JPWO2020188989A1 - 熱交換器の製造方法 - Google Patents

Abstract

一実施形態に係る熱交換器の製造方法は、第１乃至第３工程を含む。熱交換器は、第１方向に配列され第２方向に長尺な複数の扁平管と、第２方向に配列され第１方向に長尺な複数のプレートフィンとを備え、各プレートフィンが第１方向に沿う一辺に開口する複数の第１スリットを有し、各扁平管が各プレートフィンの第１スリットに通されている。第１工程では、複数の扁平管を第１方向に配列させる。第２工程では、プレートフィンを吸引部材で吸着する。第３工程では、吸引部材により吸着されたプレートフィンと各扁平管を第３方向に相対的に移動させて、当該プレートフィンの各第１スリット内に扁平管を位置させる。

Description

本発明の実施形態は、熱交換器の製造方法に関する。

従来、内部に冷媒の流路を有した複数の扁平管と、複数の扁平管に対応する形状のスリットを有する複数のプレートフィンとを備え、各扁平管が各プレートフィンのスリットに通された熱交換器が知られている。

例えば、このような熱交換器の製造に際しては、先ず複数のプレートフィンが所定ピッチで並べられ、扁平管が各プレートフィンのスリットに順次挿入される。さらに、各扁平管の両端部にヘッダが取り付けられ、炉内でのろう付けを経て、各扁平管と各プレートフィンとが接合される。このような製造方法の場合、複数のプレートフィンのスリットに扁平管を挿入する際に、扁平管と各プレートフィンとの摩擦力により、プレートフィンが倒れるなどの不具合が生じ得る。

一方で、複数の扁平管を並べた後に、プレートフィンを把持して１枚ずつ扁平管に取り付ける方法も考え得る。しかしながら、この場合にはプレートフィンを把持する部材が既に扁平管に取り付けられたプレートフィンと干渉しないようにする必要があるため、プレートフィンのピッチが制約を受ける。

特開２０１６−４８１６２号公報

上述のように、熱交換器の製造に関して改善の余地がある。そこで、本発明が解決しようとする課題は、熱交換器の設計自由度を高めるとともに、効率的に熱交換器を製造することが可能な製造方法を提供することである。

一実施形態に係る熱交換器の製造方法は、第１工程と、第２工程と、第３工程とを含む。前記熱交換器は、第１方向に配列されるとともに前記第１方向と交差する第２方向に長尺な複数の扁平管と、前記第２方向に配列されるとともに前記第１方向に長尺な複数のプレートフィンと、を備え、前記複数のプレートフィンの各々が前記第１方向に沿う一辺に開口する複数の第１スリットを有し、前記複数の扁平管の各々が前記複数のプレートフィンの各々の前記第１スリットに通されている。前記第１工程においては、前記複数の扁平管を前記第１方向に配列させる。前記第２工程においては、前記プレートフィンを吸引部材で吸着する。前記第３工程においては、前記吸引部材により吸着された前記プレートフィンおよび前記複数の扁平管を、前記第１方向および前記第２方向と交差する第３方向に相対的に移動させて、当該プレートフィンの前記複数の第１スリット内に前記扁平管をそれぞれ位置させる。

一実施形態に係る冷凍サイクル装置の概略的な構成を示す図。 一実施形態に係る熱交換器の概略的な平面図。 図２におけるIII−III線に沿う熱交換器の概略的な断面図。 一実施形態に係る製造装置の概略的な斜視図。 上記製造装置が備える吸引部材とプレートフィンの概略的な斜視図。 上記吸引部材および上記プレートフィンの概略的な断面図。 上記吸引部材を複数の扁平管に向けて降下させる途中の状態を示す斜視図。 上記吸引部材を最大限に下降させた状態を示す斜視図。 図８におけるIX−IX線に沿う製造装置等の概略的な断面図。 複数のプレートフィンを各扁平管に取り付けた状態を示す斜視図。

一実施形態につき、図面を参照しながら説明する。
図１は、本実施形態に係る冷凍サイクル装置１の概略的な構成を示す図である。この冷凍サイクル装置１は、例えば冷房運転および暖房運転が可能な空気調和機であり、圧縮機２と、四方弁３と、室外熱交換器４と、膨張弁５と、室内熱交換器６と、これらの要素を接続する冷媒流路７とを備えている。

圧縮機２は、圧縮機本体２ａと、アキュムレータ２ｂとを備えている。アキュムレータ２ｂは、冷媒流路７を介して供給される冷媒を気液分離し、ガス冷媒を圧縮機本体２ａに供給する。圧縮機本体２ａは、アキュムレータ２ｂから供給されるガス冷媒を圧縮して高温高圧のガス冷媒を生成する。

このような冷凍サイクル装置１においては、四方弁３により冷媒の流れを変えることで、冷房運転や暖房運転等を切り替えることができる。図１の例では、実線矢印が冷房運転における冷媒の流れを示し、破線矢印が暖房運転における冷媒の流れを示している。

例えば冷房運転においては、圧縮機２、四方弁３、室外熱交換器４、膨張弁５および室内熱交換器６の順に冷媒が流れる。このとき、室外熱交換器４が凝縮器として機能し、室内熱交換器６が蒸発器として機能することにより、室内が冷房される。

一方、暖房運転においては、四方弁３の流路が破線で示すように切り替わり、圧縮機２、四方弁３、室内熱交換器６、膨張弁５および室外熱交換器４の順に冷媒が流れる。このとき、室内熱交換器６が凝縮器として機能し、室外熱交換器４が蒸発器として機能することにより、室内が暖房される。

図２は、本実施形態に係る熱交換器１００の概略的な平面図である。この熱交換器１００は、図１に示した室外熱交換器４や室内熱交換器６に利用することができる。また、熱交換器１００は、他種の冷凍サイクル装置や、冷凍サイクル装置以外の装置において利用することもできる。

以下の説明においては、図２に示したように第１方向Ｄ１、第２方向Ｄ２および第３方向Ｄ３を定義する。これら方向Ｄ１〜Ｄ３は、例えば互いに直交する方向である。ただし、これら方向Ｄ１〜Ｄ３が９０度以外の角度で交わってもよい。

熱交換器１００は、第１ヘッダ１０と、第２ヘッダ２０とを備えている。各ヘッダ１０，２０は、いずれも第１方向Ｄ１に長尺な管であり、第２方向Ｄ２に間隔を空けて配置されている。

第１ヘッダ１０の第１方向Ｄ１における両端部は、エンドキャップ１１，１２により閉じられている。さらに、第１ヘッダ１０は、冷媒流路７と接続するための第１継手１３を有している。

同様に、第２ヘッダ２０の第１方向Ｄ１における両端部は、エンドキャップ２１，２２により閉じられている。さらに、第２ヘッダ２０は、冷媒流路７と接続するための第２継手２３を有している。

熱交換器１００は、複数の扁平管３０と、複数のプレートフィン４０とをさらに備えている。複数の扁平管３０は、第２方向Ｄ２に長尺な形状を有するとともに、第１方向Ｄ１に間隔を空けて配列されている。複数のプレートフィン４０は、第１方向Ｄ１に長尺な形状を有するとともに、第２方向Ｄ２に間隔を空けて配列されている。図２の例においては、プレートフィン４０の配列ピッチが扁平管３０の配列ピッチよりも大きい。一例として、隣り合うプレートフィン４０の間隔（配列ピッチ）は、１．５ｍｍ程度である。

各扁平管３０の第２方向Ｄ２における一端は、第１ヘッダ１０に連結されている。また、各扁平管３０の第２方向Ｄ２における他端は、第２ヘッダ２０に連結されている。例えば、第１継手１３を通じて熱交換器１００に冷媒が供給されたとき、当該冷媒は第１ヘッダ１０から各扁平管３０に分流され、第２ヘッダ２０にて合流して、第２継手２３を通じて熱交換器１００から排出される。また、第２継手２３を通じて熱交換器１００に冷媒が供給されたとき、当該冷媒は第２ヘッダ２０から各扁平管３０に分流され、第１ヘッダ１０にて合流して、第１継手１３を通じて熱交換器１００から排出される。

熱交換器１００は、例えば第１方向Ｄ１が重力方向に沿うように配置される。互いに流路が接続された複数の熱交換器１００により、上述の室外熱交換器４等を構成してもよい。この場合、第１継手１３および第２継手２３のいずれか一方を、熱交換器１００同士の流路の接続に用いてもよい。

図３は、図２におけるIII−III線に沿う熱交換器１００の概略的な断面図である。プレートフィン４０は、第１辺４１と、第１辺４１の反対側の第２辺４２と、第１面４３と、第１面４３の反対側の第２面４４とを有している。第１辺４１及び第２辺４２は、いずれも第１方向Ｄ１と平行である。第１面４３は、図３に示すプレートフィン４０の正面であり、第２面Ｆ２は、プレートフィン４０の背面である。

プレートフィン４０は、複数の第１スリット５０を有している。これら第１スリット５０は、いずれも第３方向Ｄ３に延びるとともに、第１方向Ｄ１に並んでいる。各第１スリット５０は、第１辺４１に開口している。

図３の例において、各第１スリット５０は、第１部分５１と、第２部分５２と、第１部分５１および第２部分５２の間のテーパー部分５３とを有している。第２部分５２は、第１辺４１に開口しており、第１部分５１よりも第１方向Ｄ１における幅が大きい。テーパー部分５３においては、第２部分５２から第１部分５１に向けて幅が徐々に狭まるように、第１スリット５０の両辺が第１方向Ｄ１および第３方向Ｄ３のそれぞれに対して傾斜している。

各扁平管３０は、第１スリット５０の第１部分５１に挿入されており、例えばろう付けによってプレートフィン４０と接合されている。図３の例においては、各扁平管３０の第３方向Ｄ３における端部がテーパー部分５３に位置している。他の例として、各扁平管３０の当該端部は、第１部分５１に位置してもよいし、第２部分５２に位置してもよい。各扁平管３０は、第３方向Ｄ３に並ぶ複数の流路３１を内部に有している。これらの流路３１は、図２に示した第１ヘッダ１０内の流路および第２ヘッダ２０内の流路と連通している。

隣り合う第１スリット５０の間には、扁平管３０に対して図中下方に突出した拡張部分４５が形成される。この拡張部分４５により、プレートフィン４０と空気との接触面積が増え、熱交換器１００の熱交換効率が向上する。

図３の例において、プレートフィン４０は、第２辺４２に沿って延びる傾斜部分４６と、この傾斜部分４６と第２辺４２との間に位置する段差部分４７と、隣り合う第１スリット５０の間に設けられた切り起こし４８とをさらに有している。

傾斜部分４６においては、プレートフィン４０が第２面４４側に突出するように曲げられている（後述する図６参照）。したがって、段差部分４７における第１面４３は、第１スリット５０が設けられた領域に対して窪んでいる。傾斜部分４６を設けることで、薄いプレートフィン４０の撓みを抑制することができる。

例えば、切り起こし４８は、プレートフィン４０に対して第１方向Ｄ１に沿う一対の切り込みを形成し、これら切り込みの間の部分をプレス加工により第１面４３側に突出させることで形成される。切り起こし４８においては、第１面４３側の空間と第２面４４側の空間とが連通する。このような切り起こし４８により、プレートフィン４０とその周囲の空気との接触面積が増えるとともに、当該空気が第１面４３側から第２面４４側へ、あるいはその逆に流れることが可能となる。

なお、プレートフィン４０は、拡張部分４５や切り起こし４８を有さなくてもよい。また、第１スリット５０は、第２部分５２およびテーパー部分５３の少なくとも一方を有さなくてもよい。

続いて、熱交換器１００の製造方法について説明する。
図４は、熱交換器１００の製造装置２００の概略的な斜視図である。この製造装置２００は、熱交換器１００の製造工程のうち、複数の扁平管３０と複数のプレートフィン４０とを組み立てる工程を担う。

製造装置２００は、テーブル２０１と、ホルダ２０２と、吸引装置２１０と、搬送装置２２０とを備えている。図４においては、組み立てられる熱交換器１００に関する第１方向Ｄ１、第２方向Ｄ２および第３方向Ｄ３を製造装置２００に併記している。

ホルダ２０２は、テーブル２０１の第２方向Ｄ２における一端に配置されている。図４においては省略しているが、テーブル２０１の第２方向Ｄ２における他端にも、ホルダ２０２が配置されている。これらのホルダ２０２は、複数の扁平管３０の両端を保持する。これらホルダ２０２の構成は特に限定されないが、例えばこれらホルダ２０２に設けられたスリットに扁平管３０の端部をそれぞれ差し込むことで、扁平管３０を保持するものであってもよい。

図４の例においては、扁平管３０の下端を支持するための支持部材２０３がテーブル２０１の上に配置されている。支持部材２０３は、一対のホルダ２０２の間において、複数個所に配置されてもよい。支持部材２０３の詳細については、図９の説明にて後述する。

吸引装置２１０は、吸引部材２１１と、複数のチューブ２１２とを備えている。吸引部材２１１は、第３方向Ｄ３において複数の扁平管３０と対向し、プレートフィン４０を吸着することによって保持する。複数のチューブ２１２は、一端が吸引部材２１１に接続され、他端がポンプ等の吸引源に接続されている。

搬送装置２２０は、一対のレール２２１Ａ，２２１Ｂと、一対の支柱２２２Ａ，２２２Ｂとを備えている。レール２２１Ａ，２２１Ｂは、テーブル２０１の上に配置され、第２方向Ｄ２に延びている。複数の扁平管３０は、これらレール２２１Ａ，２２１Ｂの間において、ホルダ２０２によって保持されている。

支柱２２２Ａ，２２２Ｂは、第３方向Ｄ３に延びている。支柱２２２Ａの下端とレール２２１Ａは、矢印ＡＲ１で示すように、支柱２２２Ａがレール２２１Ａに沿ってスライド可能となるように連結されている。同様に、支柱２２２Ｂの下端とレール２２１Ｂは、矢印ＡＲ１で示すように、支柱２２２Ｂがレール２２１Ｂに沿ってスライド可能となるように連結されている。矢印ＡＲ１で示す方向は、第２方向Ｄ２と平行である。

吸引部材２１１の一端と支柱２２２Ａは、矢印ＡＲ２で示すように、吸引部材２１１が支柱２２２Ａに沿ってスライド可能となるように連結されている。同様に、吸引部材２１１の一端と支柱２２２Ｂは、矢印ＡＲ２で示すように、吸引部材２１１が支柱２２２Ｂに沿ってスライド可能となるように連結されている。矢印ＡＲ２で示す方向は、第３方向Ｄ３と平行である。

支柱２２２Ａ，２２２Ｂをレール２２１Ａ，２２１Ｂに沿って動作させる水平駆動機構としては、例えばモータ等の動力供給源と、この動力供給源からの動力を支柱２２２Ａ，２２２Ｂに伝達する動力伝達機構とを備える種々の構成を適用できる。同様に、吸引部材２１１を支柱２２２Ａ，２２２Ｂに沿って動作させる垂直駆動機構としては、例えばモータ等の動力供給源と、この動力供給源からの動力を吸引部材２１１に伝達する動力伝達機構とを備える種々の構成を適用できる。

図５は、吸引部材２１１およびプレートフィン４０の概略的な斜視図である。図６は、吸引部材２１１およびプレートフィン４０の概略的な断面図であり、吸引部材２１１がプレートフィン４０に吸着された状態を示している。

図５および図６に示すように、吸引部材２１１は、プレートフィン４０を吸着する吸着面２１３と、第３方向Ｄ３における第１端部２１４と、第１端部２１４の反対側の第２端部２１５と、吸着面２１３と第２端部２１５の間に位置する突出部分２１６とを有している。第１端部２１４は、図４に示した複数の扁平管３０と対向する端部である。突出部分２１６は、吸着面２１３よりも突出しており、第１方向Ｄ１に沿って延びている。

図５に示すように、吸引部材２１１は、複数の第２スリット２１７をさらに有している。複数の第２スリット２１７は、いずれも第３方向Ｄ３に延びるとともに、プレートフィン４０の各第１スリット５０と同じピッチで第１方向Ｄ１に並んでいる。各第２スリット２１７は、第１端部２１４に開口している。

図５の例において、吸着面２１３は、各第２スリット２１７と突出部分２１６の間で第１方向Ｄ１に延びる傾斜部分２１８と、この傾斜部分２１８と突出部分２１６の間に位置する段差部分２１９とをさらに有している。図６に示すように、傾斜部分２１８および段差部分２１９の形状は、プレートフィン４０の傾斜部分４６および段差部分４７に対応する形状である。すなわち、段差部分４７（第１段差部分）は第２方向Ｄ２に突出しており、段差部分２１９（第２段差部分）は第２方向Ｄ２に窪んでいる。

図５に示すように、吸引部材２１１は、複数の排気孔２３０と、複数の第１吸気孔２３１と、複数の第２吸気孔２３２とを有している。複数の排気孔２３０は、吸引部材２１１の上面（第２端部２１５の面）に設けられ、第１方向Ｄ１に並んでいる。複数の第１吸気孔２３１は、吸着面２１３に設けられ、第１方向Ｄ１に並んでいる。同様に、複数の第２吸気孔２３２は、吸着面２１３に設けられ、第１方向Ｄ１に並んでいる。

図５の例においては、隣り合う第２スリット２１７の間に第１吸気孔２３１と第２吸気孔２３２が１つずつ設けられている。これら第１吸気孔２３１および第２吸気孔２３２は、第３方向Ｄ３に並んでいる。

図６に示すように、吸引部材２１１は、隣り合う第２スリット２１７の間において、流路２３３を有している。流路２３３は、１つの排気孔２３０、１つの第１吸気孔２３１および１つの第２吸気孔２３２と連通している。すなわち、吸引部材２１１は、排気孔２３０と同数の複数の流路２３３を内部に有している。他の例として、吸引部材２１１は、複数の排気孔２３０、複数の第１吸気孔２３１および複数の第２吸気孔２３２に連通する流路を内部に有してもよい。

図５に示すように、各排気孔２３０には、チューブ２１２が接続される。なお、図５においては一部の排気孔２３０に対応するチューブ２１２を示し、残りのチューブ２１２を省略している。吸着面２１３がプレートフィン４０で覆われていない状態においては、第１吸気孔２３１および第２吸気孔２３２から流路２３３内に空気が吸引され、この空気が排気孔２３０およびチューブ２１２を介して排出される。吸着面２１３がプレートフィン４０で覆われると、第１吸気孔２３１および第２吸気孔２３２が塞がれ、流路２３３内が減圧される。これにより、プレートフィン４０が吸着面２１３に吸着される。

図６に示すように、プレートフィン４０が吸着面２１３に吸着された状態においては、プレートフィン４０の第２面４４が吸着面２１３に接触する。このとき、プレートフィン４０の傾斜部分４６および段差部分４７は、吸着面２１３の傾斜部分２１８および段差部分２１９にそれぞれ接触する。

なお、プレートフィン４０が吸着面２１３に吸着された状態においては、複数の第１スリット５０と複数の第２スリット２１７とが重なる。

図７は、製造装置２００の概略的な斜視図であり、吸引部材２１１を複数の扁平管３０に向けて降下させる途中の状態を示す。この図においては、吸引部材２１１が１枚目のプレートフィン４０を配置すべき開始位置Ｐに位置決めされている。吸引部材２１１を下降させると、図５に示した第１スリット５０および第２スリット２１７に扁平管３０が挿入される。

図８は、吸引部材２１１を最大限に下降させた状態を示す斜視図である。図９は、図８におけるIX−IX線に沿う製造装置２００等の概略的な断面図である。吸引部材２１１を最大限に下降させると、各第１スリット５０の上端まで扁平管３０が挿入される。その後に、例えばチューブ２１２を介した吸引を一時的に停止して吸引部材２１１によるプレートフィン４０の保持を解除する。

図９に示すように、製造装置２００の支持部材２０３は、複数の扁平管３０の各々に対して設けられている。各扁平管３０の下端は、支持部材２０３の上面２０３ａによって第３方向Ｄ３に支持されている。図示したように、支持部材２０３の上面２０３ａが、扁平管３０を受けやすいように窪んでいてもよい。吸引部材２１１を下降させた際には、支持部材２０３の一部が第１スリット５０の第２部分５２に挿入される。

図９の左方においては、プレートフィン４０の一部を破断して、プレートフィン４０の後方に位置する吸着面２１３を示している。当該破断した部分に示すように、第２スリット２１７は、第１方向Ｄ１において支持部材２０３よりも大きい幅を有している。吸引部材２１１を下降させた際には、支持部材２０３の一部が第２スリット２１７に挿入される。

各第１スリット５０に各扁平管３０が挿入されるときには、各第１スリット５０の縁部と各扁平管３０との間の摩擦力が抵抗となる。しかしながら、本実施形態においては吸引部材２１１の突出部分２１６がプレートフィン４０を押すことができるため、当該抵抗を受けてもプレートフィン４０が吸着面２１３からずれにくい。

また、各扁平管３０は、上述のホルダ２０２によって両端が支持されるだけでなく、支持部材２０３によって中間部分が支持されている。したがって、各扁平管３０がプレートフィン４０によって下方に押されても、各扁平管３０が撓みにくい。

続いて、上記のような製造装置２００を用いた熱交換器１００の一連の製造工程について説明する。
［第１工程］
先ず、図４等に示したように、複数の扁平管３０をホルダ２０２に取り付けることにより、これら扁平管３０を第１方向Ｄ１に配列させる。

［第２工程］
第１工程の後、図４に示すように、プレートフィン４０を吸引部材２１１の吸着面２１３で吸着する。

プレートフィン４０は、例えば製造装置２００とは別途の供給装置により、吸着面２１３に供給される。この供給装置の構成は特に限定されないが、例えば予め個別に切り分けて用意された複数のプレートフィン４０を吸着面２１３に順次供給する構成であってもよい。他の例として、供給装置は、連続的な板材に対するプレス加工により第１スリット５０等のプレートフィン４０の要素を形成するプレス機と、板材からプレス加工後の領域を切断してプレートフィン４０を切り出す切断装置とを備え、切り出されたプレートフィン４０を吸着面２１３に順次供給する構成であってもよい。

［第３工程］
第２工程の後、搬送装置２２０により吸引部材２１１を第２方向Ｄ２に沿って図７に示す開始位置Ｐまで移動させる。

図７に示す開始位置Ｐにおいて、吸引部材２１１を搬送装置２２０により第３方向Ｄ３に沿って下降させることで、プレートフィン４０の複数の第１スリット５０に扁平管３０をそれぞれ挿入する。挿入の後に、例えば吸引を一時的に停止して吸引部材２１１をプレートフィン４０から離れる方向に移動させる。プレートフィン４０と吸引部材２１１とを離間させた後、吸引部材２１１を図４に示した位置まで上昇させる。なお、傾斜部分４６や段差部分４７を有さないプレートフィンの場合には、吸引部材２１１をプレートフィンから離れる方向に移動させなくてもよい。

その後、第２工程および第３工程を連続的に実施することにより、プレートフィン４０を各扁平管３０に順次取り付ける。このとき、２枚目以降のプレートフィン４０を吸着した吸引部材２１１は、搬送装置２２０により第２方向Ｄ２に沿って所定の距離だけ移動される。この所定の距離は、製造される熱交換器１００におけるプレートフィン４０の配列ピッチに相当する。すなわち、吸引部材２１１は、吸着したプレートフィン４０を既に扁平管３０が挿入されたプレートフィン４０に対して第２方向Ｄ２に所定の距離を有する位置に移動させ、各扁平管に取り付ける。

図１０は、製造装置２００の概略的な斜視図であり、熱交換器１００に含まれる複数のプレートフィン４０のうちの一部を各扁平管３０に取り付けた状態を示す。吸引部材２１１を第２方向Ｄ２に沿って移動させる工程において、吸引部材２１１は、吸着面２１３が取り付け済みのプレートフィン４０から離れる方向に移動する。したがって、吸引部材２１１が取り付け済みのプレートフィン４０に干渉しない。図１０のように各扁平管３０に取り付けられた複数のプレートフィン４０は、例えば互いに接することなく、各扁平管３０によって支持されている。

吸引部材２１１を第２方向Ｄ２に沿って移動させる工程において、その移動の距離を、第２方向Ｄ２における位置に応じて変化させてもよい。この場合には、プレートフィン４０の配列ピッチが密な場所や疎な場所を任意に設けることができる。

全てのプレートフィン４０の取り付けが完了すると、各扁平管３０に第１ヘッダ１０および第２ヘッダ２０等の熱交換器１００の他の要素が取り付けられる。例えば、各扁平管３０には予めろう材がコーティングされており、組み立てられた熱交換器１００を炉内でろう付けすることにより各扁平管３０と各プレートフィン４０とが固着される。このようにして、熱交換器１００が完成する。

ここで、本実施形態との比較例として、扁平管ではなく直径が７ｍｍ程度の円管を用いた熱交換器を想定する。従来、このような熱交換器においては、プレートフィンに円管を挿入するための円形のスリットを設けるとともに、当該スリットの周囲を突出させて、隣り合うプレートフィンの間隔を規定するためのフィンカラーが形成される。そして、このフィンカラーを利用して複数のプレートフィンを所定の配列ピッチで積層した後に、各プレートフィンのスリットに円管が挿入される。

例えばプレートフィンを１．５ｍｍの間隔で配列させる場合には、フィンカラーの突出高さが１．５ｍｍに設定される。スリットの直径は円管と同じく７ｍｍ程度と大きいため、このような突出高さのフィンカラーを容易に形成することができる。これに対し、本実施形態のように扁平管を用いた熱交換器において、扁平管の厚さが例えば２ｍｍ以下である場合を想定すると、プレートフィンのスリットの周囲に１．５ｍｍ程度のフィンカラーを形成することが困難である。

その他に、複数のプレートフィンの間隔を調整する手法としては、プレートフィンに間隔調整用の切り起こしを設け、この切り起こしを隣り合うプレートフィンに接触させる構造も考えられる。しかしながら、このように隣り合うプレートフィンに亘る切り起こしが存在すると、熱交換器が蒸発器として作用する際に発生する結露水の排水を阻害する要因となり得る。また、低外気温の場合には切り起こしに着霜が生じ、伝熱を阻害する要因にもなり得る。

これらに対し、本実施形態に係る製造方法においては、複数の扁平管３０を配列させた後にプレートフィン４０が１枚ずつ取り付けられる。そのため、間隔調整用のフィンカラーや切り起こしを設けなくても、複数のプレートフィン４０を適切な間隔で配列させることができる。

また、仮に複数のプレートフィン４０を先に配列してこれらのプレートフィン４０の第１スリット５０に扁平管３０を挿入する方式であれば、多数のプレートフィン４０と扁平管３０との摩擦力により、プレートフィン４０が倒れたり、変形したりする不具合が生じ得る。これに対し、本実施形態の製造方法であれば、１枚ずつプレートフィン４０を挿入するため、プレートフィン４０を挿入する際の摩擦力が小さく、上記のような不具合を抑制できる。

また、挿入に際しては、プレートフィン４０が吸引部材２１１の吸引力によって保持される。仮に、プレートフィン４０を何らかの部材で把持して扁平管３０に取り付ける方式であれば、当該部材が取り付け済みのプレートフィン４０と干渉し得る。そのため、隣り合うプレートフィン４０の間隔を適切に保つ必要があり、プレートフィン４０の配列ピッチが制約される。これに対し、プレートフィン４０を吸引部材２１１で吸着する場合には、図４等に示したようにプレートフィン４０の片面保持が可能となる。これにより、吸引部材２１１と取り付け済みのプレートフィン４０との干渉を抑制できるため、プレートフィン４０の配列ピッチの調整幅が広がる。

また、本実施形態の吸引部材２１１においては、図５に示したように、複数の第１吸気孔２３１または複数の第２吸気孔２３２が第１方向Ｄ１（プレートフィン４０の長手方向）に並んでいる。さらに、第１吸気孔２３１と第２吸気孔２３２は、第３方向Ｄ３（プレートフィン４０の短手方向）に並んでいる。これらにより、プレートフィン４０の各位置が分散的に吸引されるので、プレートフィン４０が吸着面２１３に対して安定的に吸着される。

例えば、複数の第１吸気孔２３１および複数の第２吸気孔２３２の一部の大きさを変えるなどすれば、プレートフィン４０に対する吸引力を部分的に調整することも可能である。このような調整を適宜に行うことで、複数の扁平管３０に対するプレートフィン４０の挿入性を高めることができる。

また、本実施形態の吸引部材２１１は、プレートフィン４０の第１スリット５０に対応する位置に第２スリット２１７を有している。そして、プレートフィン４０を吸着した吸引部材２１１を下降させた際には、第１スリット５０および第２スリット２１７の双方に扁平管３０が挿入される。このような構成であれば、第１スリット５０に扁平管３０を挿入し終える位置まで、吸引部材２１１によってプレートフィン４０を良好に保持することができる。

また、本実施形態の吸引部材２１１は、吸着面２１３よりも突出した突出部分２１６を有している。プレートフィン４０を吸着した吸引部材２１１を下降させた際には、この突出部分２１６によりプレートフィン４０が押されるので、プレートフィン４０と扁平管３０との摩擦力に抗して両者を好適に取り付けることができる。

このように、本実施形態によれば、複数のプレートフィン４０の配列ピッチ等に関する設計自由度を高めるとともに、効率的に熱交換器１００を製造することが可能な製造方法を提供することができる。

なお、図４等に示した製造装置２００は、熱交換器１００の製造方法を実現するために利用し得る装置の一例にすぎない。製造装置２００は、種々の態様に変形し得る。

例えば、本実施形態においては複数の扁平管３０がテーブル２０１上に固定されており、第３工程にてこれら扁平管３０に対し吸引部材２１１およびプレートフィン４０を下降させる構成を例示した。しかしながら、第３工程においては、複数の扁平管３０を吸引部材２１１およびプレートフィン４０に向けて移動させてもよい。すなわち、製造装置２００は、吸引部材２１１により吸着されたプレートフィン４０と複数の扁平管３０とを第３方向に相対的に移動させることが可能な構造を有していればよい。

また、本実施形態においては、第３工程にて吸引部材２１１を第２方向Ｄ２に移動させる構成を例示した。しかしながら、第２工程または第３工程において、複数の扁平管３０を第２方向Ｄ２に沿って移動させてもよい。すなわち、製造装置２００は、吸引部材２１１および複数の扁平管３０を第２方向Ｄ２に相対的に移動させることが可能な構造を有していればよい。

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

１００…熱交換器、１０…第１ヘッダ、２０…第２ヘッダ、３０…扁平管、４０…プレートフィン、５０…第１スリット、２００…製造装置、２０１…テーブル、２０２…ホルダ、２０３…支持部材、２１０…吸引装置、２１１…吸引部材、２１２…チューブ、２１３…吸着面、２１４…第１端部、２１５…第２端部、２１６…突出部分、２１７…第２スリット、２２０…搬送装置、２２１Ａ，２２１Ｂ…レール、２２２Ａ，２２２Ｂ…支柱、２３０…排気孔、２３１…第１吸気孔、２３２…第２吸気孔。

Claims (10)

1. 第１方向に配列されるとともに前記第１方向と交差する第２方向に長尺な複数の扁平管と、前記第２方向に配列されるとともに前記第１方向に長尺な複数のプレートフィンと、を備え、前記複数のプレートフィンの各々が前記第１方向に沿う一辺に開口する複数の第１スリットを有し、前記複数の扁平管の各々が前記複数のプレートフィンの各々の前記第１スリットに通された熱交換器の製造方法であって、
   前記複数の扁平管を前記第１方向に配列させる第１工程と、
   前記プレートフィンを吸引部材で吸着する第２工程と、
   前記吸引部材により吸着された前記プレートフィンおよび前記複数の扁平管を、前記第１方向および前記第２方向と交差する第３方向に相対的に移動させて、当該プレートフィンの前記複数の第１スリット内に前記扁平管をそれぞれ位置させる第３工程と、
   を含む製造方法。
2. 前記吸引部材は、前記第１方向に並ぶ複数の吸引口を有し、これら吸引口により前記プレートフィンを吸着する、
   請求項１に記載の製造方法。
3. 前記吸引部材は、前記第３方向に並ぶ複数の吸引口を有し、これら吸引口により前記プレートフィンを吸着する、
   請求項１に記載の製造方法。
4. 前記第２工程または前記第３工程において、前記吸引部材に吸着された前記プレートフィンが、既に前記第１スリット内に前記扁平管が配置された前記プレートフィンに対して所定の距離を有するように前記吸引部材および前記複数の扁平管を前記第２方向に相対的に移動させ、
   前記第２工程および前記第３工程を連続的に実施する、
   請求項１に記載の製造方法。
5. 前記吸引部材は、前記プレートフィンを吸着する吸着面と、前記複数の扁平管に対向する第１端部と、前記第１端部の反対側の第２端部と、前記複数の第１スリットに対応するピッチで並ぶとともに前記第１端部に開口する複数の第２スリットと、を有し、
   前記第３工程において、前記吸引部材により吸着された前記プレートフィンおよび前記複数の扁平管を前記第３方向に相対的に移動させた際に、前記複数の第２スリットに前記扁平管がそれぞれ挿入される、
   請求項１ないし４のうちいずれか１項に記載の製造方法。
6. 前記吸引部材は、前記吸着面と前記第２端部の間において前記吸着面よりも突出した突出部分をさらに有する、
   請求項５に記載の製造方法。
7. 前記プレートフィンは、前記第２方向に突出した第１段差部分をさらに有し、
   前記吸着面は、前記第２方向に窪んだ第２段差部分をさらに有し、
   前記プレートフィンが前記吸着面により吸着された状態において、前記第１段差部分と前記第２段差部分が接触する、
   請求項６に記載の製造方法。
8. 前記第３工程において、前記プレートフィンの複数の前記第１スリット内に前記扁平管をそれぞれ位置させた後に、前記吸引部材での吸着を停止し、前記吸引部材と前記プレートフィンとを互いに離れる方向に相対的に移動させる、
   請求項７に記載の製造方法。
9. 前記第１工程ないし前記第３工程において、前記扁平管の前記第３方向における一方の端部が支持部材で支持され、
   前記第３工程において、前記支持部材の一部が前記第２スリットに挿入される、
   請求項５に記載の製造方法。
10. 前記第１スリットは、第１部分と、前記第１方向に沿う前記一辺に開口するとともに前記第１部分よりも大きい幅を有する第２部分と、を含み、
    前記第３工程において、前記支持部材の一部が前記第２部分に挿入される、
    請求項９に記載の製造方法。

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