WO2021070312A1 - 熱交換器、熱交換器ユニット、冷凍サイクル装置、及び熱交換部材の製造方法 - Google Patents

熱交換器、熱交換器ユニット、冷凍サイクル装置、及び熱交換部材の製造方法 Download PDF

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heat
heat transfer
transfer tube
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前田　剛志
暁 八柳
石橋　晃
典宏 米田
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三菱電機株式会社
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Definitions

  • the present invention relates to a heat exchanger, a heat exchanger unit provided with the heat exchanger, a refrigeration cycle device, and a method for manufacturing a heat exchange member, and particularly to a structure of a portion inserted into a header of the heat exchange member. ..
  • a heat exchanger having a heat exchange member provided with fins and a heat transfer tube so as to extend the fins along the tube axis direction of the heat transfer tube is known.
  • the end of the heat exchange member is inserted into the header.
  • the end of the heat exchange member is formed by cutting the fins from the heat exchange member so that only the heat transfer tube remains (see, for example, Patent Document 1).
  • the insertion hole of the header into which the end of the heat exchange member is inserted needs to be formed large enough to allow the end of the heat exchange member to be inserted.
  • the gap between the insertion hole of the header and the heat exchange member becomes large, and the bonding strength by brazing or adhesive decreases.
  • the present invention is for solving the above-mentioned problems, and is a heat exchanger, a heat exchanger unit, a refrigeration cycle device, and a heat that can properly join the insertion hole of the header and the end of the heat exchange member. It is an object of the present invention to provide a method for manufacturing a replacement member.
  • the heat exchanger according to the present invention includes a heat exchange member extending in the first direction and a header to which the end portion of the heat exchange member in the first direction is connected, and the heat exchange member is the first. It comprises at least one heat transfer tube extending in one direction and fins formed on a part of the edge of the at least one heat transfer tube in the second direction intersecting the first direction, wherein the fins are the heat.
  • the width dimension of the at least one heat transfer tube at the end portion provided in the fin installation portion which is at least a part of the portion other than the end portion of the replacement member is the width dimension of the at least one in the fin installation portion. It is smaller than the width dimension of the second direction of one heat transfer tube.
  • the heat exchanger unit according to the present invention includes the above heat exchanger.
  • the refrigeration cycle device includes the above heat exchanger unit.
  • the method for manufacturing a heat exchange member according to the present invention is from at least one heat transfer tube having a refrigerant flow path extending in the first direction inside and an edge formed along the first direction of the at least one heat transfer tube.
  • the cross section of the rough-formed member perpendicular to the first direction is the same at any position in the first direction.
  • the end of the heat exchange member and the insertion hole of the header are fitted with an appropriate gap, so that they are properly joined.
  • the joint strength between the heat exchange member and the header is improved, the occurrence of joint defects is suppressed, and the reliability is improved.
  • FIG. 3 is a three-view view of the heat exchange member 10 according to the first embodiment. It is an enlarged view of FIG. 3 (c). It is sectional drawing of the heat exchange member 10 shown in FIG. It is sectional drawing of the heat exchange member 10 shown in FIG. FIG. 3 is a three-view view of the first header 30 of the heat exchanger 100 according to the first embodiment.
  • FIG. 1 It is explanatory drawing of the state in which the end portion 13a of the heat exchange member 10 of the heat exchanger 100 which concerns on Embodiment 1 is inserted into the insertion hole 31a. It is an enlarged view of the upper surface or the bottom surface of the heat exchange member 210 which concerns on Embodiment 2.
  • FIG. 2 It is sectional drawing of the heat exchange member 210 shown in FIG. It is sectional drawing of the heat exchange member 210 shown in FIG. It is a side view of the heat exchange member 310 which concerns on Embodiment 3.
  • FIG. It is an enlarged view of the upper surface or the bottom surface of the heat exchange member 310 which concerns on Embodiment 3.
  • FIG. It is an enlarged view of the top surface or the bottom surface of the modification of the heat exchange member 310 according to the third embodiment.
  • FIG. 1 is a refrigerant circuit diagram showing a configuration of a refrigeration cycle device 50 including the heat exchanger 100 according to the first embodiment.
  • the arrow indicated by the dotted line indicates the direction in which the refrigerant flows in the refrigerant circuit 110 during the cooling operation
  • the arrow indicated by the solid line indicates the direction in which the refrigerant flows during the heating operation. ..
  • the refrigeration cycle apparatus 50 provided with the heat exchanger 100 will be described with reference to FIG.
  • the air conditioner is exemplified as the refrigerating cycle device 50, but the refrigerating cycle device 50 is used for refrigeration of, for example, a refrigerator or a freezer, a vending machine, an air conditioner, a refrigerating device, a water heater, and the like. Or used for air conditioning.
  • the illustrated refrigerant circuit 110 is an example, and the configuration of circuit elements and the like is not limited to the contents described in the embodiment, and can be appropriately changed within the scope of the technique according to the embodiment. ..
  • the refrigeration cycle device 50 has a refrigerant circuit 110 in which a compressor 101, a flow path switching device 102, an indoor heat exchanger 103, a decompression device 104, and an outdoor heat exchanger 105 are connected in a ring shape via a refrigerant pipe. ..
  • a heat exchanger 100 which will be described later, is used for at least one of the outdoor heat exchanger 105 and the indoor heat exchanger 103.
  • the refrigeration cycle device 50 has an outdoor unit 106 and an indoor unit 107.
  • a device having a heat exchanger inside, such as the outdoor unit 106 and the indoor unit 107, may be referred to as a heat exchanger unit.
  • the outdoor unit 106 includes a compressor 101, a flow path switching device 102, an outdoor heat exchanger 105 and a decompression device 104, and an outdoor blower 108 that supplies outdoor air to the outdoor heat exchanger 105.
  • the indoor unit 107 includes an indoor heat exchanger 103 and an indoor blower 109 that supplies air to the indoor heat exchanger 103.
  • the outdoor unit 106 and the indoor unit 107 are connected via two extension pipes 111 and 112 which are a part of the refrigerant pipe.
  • the compressor 101 is a fluid machine that compresses and discharges the sucked refrigerant.
  • the flow path switching device 102 is, for example, a four-way valve, and is a device that switches the flow path of the refrigerant between the cooling operation and the heating operation by controlling the control device (not shown).
  • the indoor heat exchanger 103 is a heat exchanger that exchanges heat between the refrigerant circulating inside and the indoor air supplied by the indoor blower 109.
  • the indoor heat exchanger 103 functions as a condenser during the heating operation and as an evaporator during the cooling operation.
  • the pressure reducing device 104 is, for example, an expansion valve, which is a device for reducing the pressure of the refrigerant.
  • an electronic expansion valve whose opening degree is adjusted by the control of the control device can be used.
  • the outdoor heat exchanger 105 is a heat exchanger that exchanges heat between the refrigerant circulating inside and the air supplied by the outdoor blower 108.
  • the outdoor heat exchanger 105 functions as an evaporator during the heating operation and as a condenser during the cooling operation.
  • the low-pressure gas-liquid two-phase refrigerant flows into the outdoor heat exchanger 105 and evaporates by heat exchange with the air supplied by the outdoor blower 108.
  • the evaporated refrigerant becomes a low-pressure gas state and is sucked into the compressor 101.
  • the refrigerant flowing through the refrigerant circuit 110 flows in the opposite direction to that during the heating operation. That is, during the cooling operation of the refrigeration cycle device 50, the high-pressure and high-temperature gas-state refrigerant discharged from the compressor 101 flows into the outdoor heat exchanger 105 via the flow path switching device 102 and is supplied by the outdoor blower 108. It exchanges heat with the air and condenses.
  • the condensed refrigerant is in a high-pressure liquid state, flows out of the outdoor heat exchanger 105, and is in a low-pressure gas-liquid two-phase state by the decompression device 104.
  • the low-pressure gas-liquid two-phase refrigerant flows into the indoor heat exchanger 103 and evaporates by heat exchange with the air supplied by the indoor blower 109.
  • the evaporated refrigerant becomes a low-pressure gas state and is sucked into the compressor 101.
  • FIG. 2 is a three-view view showing a configuration of a main part of the heat exchanger 100 according to the first embodiment.
  • 2A is a front view of the heat exchanger 100
  • FIG. 2B is a side view of the heat exchanger 100
  • FIG. 2C is a bottom view of the heat exchanger 100.
  • the arrow RF indicates the flow of the refrigerant flowing into or out of the heat exchanger 100.
  • the heat exchanger 100 includes a plurality of heat exchange members 10 and a first header 30 and a second header 40 connected to the ends of the plurality of heat exchange members 10.
  • a plurality of heat exchange members 10 are arranged in the x direction. Further, the plurality of heat exchange members 10 are arranged along the pipe axis in the y direction. In the first embodiment, the y direction is parallel to the gravity direction. However, the arrangement of the heat exchanger 100 is not limited to this, and the y direction may be inclined with respect to the gravity direction. Further, the intervals of the plurality of heat exchange members 10 are equal to each other, and are arranged at predetermined intervals in the x direction.
  • the pipe axial direction of the plurality of heat exchange members 10 is referred to as the first direction
  • the width direction of the plurality of heat exchange members 10 is referred to as the second direction
  • the direction in which the plurality of heat exchange members 10 are arranged is referred to as the third direction. There is.
  • One end 13a of the plurality of heat exchange members 10 in the pipe axial direction is connected to the first header 30.
  • a second header 40 is connected to the other end 13b of the plurality of heat exchange members 10 in the pipe axial direction.
  • the first header 30 and the second header 40 are arranged so that the plurality of heat exchange members 10 are oriented in the longitudinal direction in the parallel direction.
  • the longitudinal directions of the first header 30 and the second header 40 are parallel to each other.
  • the first header 30 and the second header 40 may be collectively referred to as the header 2.
  • the ends 13a and 13b of the plurality of heat exchange members 10 are inserted into the header 2, respectively, and are joined by brazing or a joining means such as an adhesive.
  • the plurality of heat exchange members 10 position the heat transfer tube 11, which is a portion other than the ends 13a and 13b, between the lower surface of the first header 30 and the upper surface of the second header 40.
  • the heat exchanger 100 is a so-called finless heat exchanger that does not have corrugated fins or the like that connect the side surfaces of the heat exchange members 10 between the plurality of heat exchange members 10. That is, the plurality of heat exchange members 10 are connected to each other only by the header 2.
  • the distance between the side surfaces of the plurality of heat exchange members 10 is set to be narrow in order to improve the heat exchange efficiency.
  • FIG. 3 is a three-view view of the heat exchange member 10 according to the first embodiment.
  • 3A is a front view of the heat exchange member 10
  • FIG. 3B is a side view of the heat exchange member 10
  • FIG. 3C is a top view of the heat exchange member 10.
  • FIG. 4 is an enlarged view of FIG. 3 (c).
  • 5 and 6 are cross-sectional views of the heat exchange member 10 shown in FIG.
  • FIG. 5 shows a cross section of a portion AA of FIG.
  • FIG. 6 shows a cross section of the BB portion of FIG.
  • each of the plurality of heat exchange members 10 is provided with fins 12 so as to extend in the z direction from a part of the end edge 14 of the heat transfer tube 11 which is a flat tube.
  • the heat transfer tube 11 is formed with a refrigerant flow path 18, and allows the refrigerant to flow inside.
  • Each of the plurality of heat exchange members 10 extends between the first header 30 and the second header 40.
  • the plurality of heat exchange members 10 are arranged so as to face each other on the side surfaces 11a.
  • a gap which is an air flow path, is formed between two adjacent heat exchange members 10 among the plurality of heat exchange members 10.
  • the parallel direction of the plurality of heat exchange members 10 is the horizontal direction.
  • the parallel direction of the plurality of heat exchange members 10 is not limited to the horizontal direction, and may be a vertical direction or a direction inclined with respect to the vertical direction.
  • the pipe axis direction of the plurality of heat exchange members 10 is the vertical direction.
  • the stretching direction of the plurality of heat exchange members 10 is not limited to the vertical direction, and may be a horizontal direction or a direction inclined with respect to the vertical direction.
  • the heat exchanger 100 When the heat exchanger 100 functions as an evaporator of the refrigeration cycle device 50, in each of the plurality of heat exchange members 10, the refrigerant inside the heat exchange member 10 from one end face 19a in the y direction toward the other end face 19b. Flows. Further, when the heat exchanger 100 functions as a condenser of the refrigeration cycle device 50, in each of the plurality of heat exchange members 10, the inside of the heat exchange member 10 is directed from the other end surface 19b in the y direction to one end surface 19a. Refrigerant flows.
  • the heat exchange member 10 includes a heat transfer tube 11 and fins 12.
  • the heat transfer tube 11 of the heat exchange member 10 has a unidirectionally flat cross-sectional shape such as an oval shape.
  • fins 12 extend from a part of the end edge 14 in the long axis direction of the heat transfer tube 11.
  • the fins 12 are provided in the fin installation portions 16 located between the ends 13a and 13b located on both sides of the heat exchange member 10 in the y direction.
  • the fin installation portion 16 is a part of the end edge 14 of the heat transfer tube 11.
  • the ends 13a and 13b of the heat exchange member 10 do not have fins 12 installed at the end edges 14.
  • the end face 15 of the end 13a and 13b of the heat exchange member 10 in the z direction is located closer to the center of the heat exchange member 10 than the fin installation portion 16.
  • the end face 15 is a part of the edge 14.
  • the width dimension w1 of the heat exchange member 10 at the ends 13a and 13b in the z direction is smaller than the width dimension w2 in the z direction at the fin installation portion 16.
  • the end portions 13a and 13b have a shape in which both end portions in the z direction are cut off from the heat transfer tube 11 having an oval cross section.
  • the end end face 15 is a plane perpendicular to the z direction.
  • the end end surface 15 is not limited to this form, and may be, for example, an inclined surface such that the width dimension w1 narrows toward the side where the end surfaces 19a and 19b of the heat exchange member 10 are located.
  • the heat transfer tube 11 is provided with a refrigerant flow path 18 through which the refrigerant flows.
  • the wall thickness between the refrigerant flow path 18 and the surface of the heat transfer tube 11 is formed to a size necessary for ensuring the pressure resistance.
  • the wall thickness dimension of the heat transfer tube 11 from the end of the refrigerant flow path 18 in the z direction to the end face 15 of the end is t1. This wall thickness dimension is referred to as a first wall thickness dimension t1.
  • the wall thickness dimension of the heat transfer tube 11 from the end of the refrigerant flow path 18 in the z direction to the fin installation portion 16 is t2.
  • This wall thickness dimension is referred to as a second wall thickness dimension t2.
  • the wall thickness dimension from the end in the x direction of the refrigerant flow path to the side surface 11a is t3.
  • This wall thickness dimension is referred to as a third wall thickness dimension t3.
  • the first wall thickness dimension t1 is smaller than the second wall thickness dimension t2. This relationship is established at both ends of the heat exchange member 10 in the z direction. Further, the second wall thickness dimension t2 is larger than the third wall thickness dimension t3. Further, the first wall thickness dimension t1 is at least the third wall thickness dimension t3 or more.
  • the third wall thickness dimension t3 which is the wall thickness dimension of the heat transfer tube 11 of the heat exchange member 10 in the x direction, is shown in FIG. 6 and the portion where the fin 12 shown in FIG. 5 is provided. It is formed so as to have the same wall thickness as the ends 13a and 13b. That is, the side surface 11a of the heat transfer tube 11 is a continuous flat surface from the portion where the fin 12 is provided to the end portions 13a and 13b, and no step is formed.
  • the width dimension h of the heat transfer tube 11 in the portion provided with the fin 12 shown in FIG. 5 in the x direction is the x direction of the heat transfer tube 11 at the ends 13a and 13b shown in FIG. It is the same as the width dimension h of. That is, the heat exchange member 10 is formed so that the width dimension h in the x direction is the same at any position in the y direction.
  • the heat exchange member 10 is made of a metal material such as aluminum.
  • the heat exchange member 10 is formed by cutting a member formed by extrusion molding or pultrusion molding into a predetermined length.
  • the method for manufacturing the heat exchange member 10 includes a molding step of molding a rough-molded member having a cross-sectional shape shown in FIG. 5 by extrusion molding or the like, and cutting of the rough-molded member manufactured by extrusion molding to a required length. It has a process. Further, the method for manufacturing the heat exchange member 10 includes a removing step of removing the corners of both end portions in the longitudinal direction of the rough-molded member cut to a predetermined length.
  • the method for manufacturing the heat exchange member 10 includes a molding step of integrally molding the fin 12 and the heat transfer tube 11, so that the step of joining the fin 12 and the heat transfer tube 11 becomes unnecessary. As a result, the heat exchange member 10 can reduce the time required for manufacturing and improve the accuracy. Further, since the fin 12 and the heat transfer tube 11 are integrally formed, the heat exchange member 10 can be miniaturized while ensuring heat transfer between the fin 12 and the heat transfer tube 11.
  • the corner portion 80 of the rectangular rough-molded member is cut into a rectangular shape when viewed from a direction perpendicular to the side surface 11a of the heat exchange member 10.
  • the corner portion 80 includes a part of the fin 12 and a part of the end of the heat transfer tube 11 in the z direction.
  • the corner portion 80 is removed by press working or the like.
  • the end faces 15 on both sides in the z direction, which are the edge 14s at the ends 13a and 13b of the heat exchange member 10, are removed by the same press die, so that the width dimension w1 of the ends 13a and 13b is dimensionally accurate. Is improved.
  • the end face 19a or 19b may be formed at the same time as the corner portion 80 is excised. Further, in the removing step, the tip of the fin 12 may be formed at the same time as the corner portion 80 is cut off. That is, not only the corner portion 80 but also the other outer peripheral shapes of the heat exchange member 10 in FIG. 3B may be simultaneously molded from the rough-molded member.
  • the end portions 13a and 13b have end end faces 15 formed by removing the corner portions 80.
  • the heat transfer tube 11 of the heat exchange member 10 is set so that the second wall thickness dimension t2, which is the wall thickness in the z direction, is larger than the third wall thickness dimension t3, which is the wall thickness in the x direction. ing.
  • the removal step in the above method for manufacturing the heat exchange member 10 at least the portion on the fin 12 side from the fin installation portion 16 or the portion on the fin 12 side at a position closer to the center of the heat transfer tube 11 than the fin installation portion 16 is removed.
  • the end portions 13a and 13b of the heat exchange member 10 are formed with a flat end end surface 15 at the end edge 14 in the z direction.
  • the cross-sectional shape of the heat transfer tube 11 perpendicular to the y direction is oval
  • the outer shape of the end portions 13a and 13b of the heat exchange member 10 around the end edge 14 in the z direction is outside the heat transfer tube 11.
  • the shape is formed by combining a curve 11b that is convex toward the direction and a straight line along the x direction.
  • the heat transfer tube 11 of the heat exchange member 10 may be removed from the fin installation portion 16 at least on the fin 12 side or at a position closer to the center of the heat transfer tube 11 than the fin installation portion 16 on the fin 12 side.
  • the first wall thickness dimension t1 is set to be larger than the third wall thickness dimension t3. That is, the heat transfer tube 11 of the heat exchange member 10 has a margin in the wall thickness dimension of the edge 14 in the z direction so that the fins 12 can be reliably removed in the state of the rough-formed member. Therefore, the heat exchange member 10 can accurately process the shapes of the ends 13a and 13b, and can secure sufficient pressure resistance.
  • FIG. 7 is a three-view view of the first header 30 of the heat exchanger 100 according to the first embodiment.
  • 7 (a) is a front view of the first header 30
  • FIG. 7 (b) is a side view of the first header 30
  • FIG. 7 (c) is a top view of the first header 30. ..
  • Each of the first header 30 and the second header 40 extends in the x direction, and is configured so that the refrigerant flows inside. As shown in FIG. 2, for example, the refrigerant flows in from one end of the first header 30 in the direction of arrow RF, and the refrigerant is distributed to each of the plurality of heat exchange members 10.
  • the refrigerants that have passed through the plurality of heat exchange members 10 merge at the second header 40 and flow out from one end of the second header 40.
  • the outer shape of the header 2 is a rectangular parallelepiped, but the shape is not limited.
  • the outer shape of the header 2 may be, for example, a cylinder or an elliptical pillar, and the cross-sectional shape can be changed as appropriate.
  • a tubular body with both ends closed, a plate-shaped body having slits formed therein, and the like can be adopted as the structure of the header 2, for example, a tubular body with both ends closed, a plate-shaped body having slits formed therein, and the like can be adopted.
  • the first header 30 and the second header 40 are formed with refrigerant flow ports 33 and 43 through which refrigerant can flow in and out, respectively.
  • the first header 30 is formed in a rectangular parallelepiped shape by combining a first outer member 31 forming the upper surface 34a of the header and a second outer member 32 forming the bottom.
  • a refrigerant flow port 33 is provided at the end of the second outer member 32 in the x-reverse direction.
  • a plurality of insertion holes 31a are formed in the header upper surface 34a of the first header 30.
  • the plurality of insertion holes 31a correspond to the plurality of heat exchange members 10 and are arranged in parallel in the x direction.
  • the plurality of insertion holes 31a are holes into which the respective end portions 13a of the plurality of heat exchange members 10 are inserted, and penetrate the first outer member 31 in the surface direction.
  • the second header 40 has the same structure as the first header 30.
  • FIG. 8 is an explanatory view of a state in which the end portion 13a of the heat exchange member 10 of the heat exchanger 100 according to the first embodiment is inserted into the insertion hole 31a.
  • Each of the plurality of insertion holes 31a has a shape along the outer shape of the end portion 13a of the heat exchange member 10, and is fitted with the end portion 13a with a predetermined gap.
  • Each of the plurality of insertion holes 31a is provided with straight portions 35 at both ends in the z direction, and curved portions 36 extend from both ends of the straight portions 35.
  • the curved portion 36 has a shape along the curved portion 11b forming the outer shape of the end portion 13a of the heat exchange member 10.
  • the end portion 13a of the heat exchange member 10 can be reliably inserted, and the heat exchange member 10 can be reliably inserted. It is also possible to secure the strength of the joint by brazing or the like.
  • the heat exchange member 10 has an outer shape of the edge portion 11c, which is a portion of the heat transfer tube 11 in the z direction and includes the end edge 14, in a portion other than the two end portions 13a and 13b. , Arc-shaped in cross section perpendicular to the second direction.
  • the outer shape of the end edge portion 11d which is the end portion of the heat transfer tube 11 in the z direction and includes the end edge 14, at the two end portions 13a and 13b, is perpendicular to the second direction. It is composed of a combination of a curved line and a straight line that are convex toward the outside of the heat transfer tube 11 in the cross section.
  • each of the plurality of insertion holes 31a has a simple shape and is easy to mold. Further, in the portion of the heat exchange member 10 where the fins 12 are installed, the end of the heat transfer tube 11 in the z direction has an arc shape, so that the heat exchange member 10 flows into the heat exchanger 100 at the end of the heat transfer tube 11 in the z direction. The separation of the air flow is suppressed, and the heat exchange performance of the heat exchanger 100 is improved.
  • the heat transfer tube 11 of the heat exchange member 10 is a flat tube. Therefore, the plurality of insertion holes 31a of the header 2 are larger than those of the heat exchanger composed of the heat transfer tube 11 composed of the circular tube, and the plurality of insertion holes 31a can be reduced. Therefore, the header 2 is manufactured. Is easy.
  • the heat exchange member 10 can be positioned with respect to the header 2 by the ends 13a and 13b in which the fins 12 are not installed. That is, the position of the heat exchange member 10 in the z direction with respect to the insertion hole 31a is determined by the end end surface 15, and the position in the x direction is determined by the side surfaces 11a of the end portions 13a and 13b. Further, the heat exchange member 10 can determine the position of the heat exchange member 10 with respect to the header 2 in the y direction by the contact surface 17 formed when the corner portion 80 is removed from the rough-molded member. Since the heat exchange member 10 can be positioned with respect to the header 2 by the high-strength ends 13a and 13b, stable positioning can be performed.
  • a step may be provided between the contact surface 17 and the fin end surface 12a in the y direction. That is, the fin installation portion 16 does not have to be provided in all parts other than the ends 13a and 13b of the heat exchange member 10, and is provided in at least a part of the parts other than the ends 13a and 13b. good. Since the fin end surface 12a is located away from the abutting surface 17 in the y direction from the header upper surface 34a, the heat exchange member 10 can be positioned without abutting the fin 12 on the header 2. Since the fins 12 are thinner than the heat transfer tube 11, the fins 12 can be deformed by bringing the contact surface 17 of the heat transfer tube 11 into contact with the header 2 when positioning the heat exchange member 10. It can be suppressed.
  • the thin fins 12 are inserted into the insertion holes 31a and positioned. become. Then, since the heat exchange member 10 is positioned in the xyz direction by the fins 12, there is a risk of deformation or the like. However, in the first embodiment, the heat exchange member 10 has no fins 12 left at the ends 13a and 13b due to the removing step, and can be positioned only by the heat transfer tube 11, so that the heat exchange member 10 can be positioned only by the heat transfer tube 11 while suppressing deformation. Stable positioning can be performed.
  • the heat transfer tube 11 of the heat exchange member 10 has an oval cross-sectional shape, but the heat transfer tube 11 is not limited to this form.
  • the heat transfer tube 11 may have a rectangular cross section.
  • the heat exchange member 10 is formed by removing the corner portion 80 from the rough-molded member, and the corner portion 80 has a part of the fin 12 and one of the ends of the heat transfer tube 11 in the z direction. The part and is included.
  • the heat exchanger 100 includes 13 heat exchange members 10, but the number is not limited, and at least one or more heat exchange members 10 may be provided. Further, the heat exchanger 100 may include a plurality of rows of a plurality of heat exchange members 10 in the z direction.
  • Embodiment 2 The heat exchanger 200 according to the second embodiment will be described.
  • the heat exchanger 200 is a modification of the shape of the heat exchange member 10 of the heat exchanger 100 according to the first embodiment.
  • the components having the same functions and functions as those in the first embodiment are designated by the same reference numerals, and the description thereof will be omitted.
  • FIG. 9 is an enlarged view of the upper surface or the bottom surface of the heat exchange member 210 according to the second embodiment.
  • 10 and 11 are cross-sectional views of the heat exchange member 210 shown in FIG. FIG. 10 corresponds to the cross section of the portion AA in FIG. 3, and FIG. 11 corresponds to the cross section of the portion BB in FIG.
  • the heat exchange member 210 includes a heat transfer tube 11 and fins 12, but the fins 12 extend from only one end edge 14 in the z direction, and the fins 12 are not installed on the other end edge 14. ..
  • the shape of the heat exchange member 210 is such that the edge 14 on the side where the fins 12 are installed has the same shape as the edge 14 of the heat exchange member 10 according to the first embodiment.
  • the shape of the heat exchange member 210 on the edge 214 side on which the fins 12 are not installed has an arc shape such that the portions other than the ends 13a and 13b are elliptical in the longitudinal direction. ..
  • the shapes of the ends 13a and 13b of the heat exchange member 210 are the same as the ends 13a and 13b of the heat exchange member 10 according to the first embodiment.
  • the heat exchange member 210 according to the second embodiment is formed from coarsely molded members having the same cross-sectional shape perpendicular to the y direction by extrusion molding or the like, similarly to the heat exchange member 10 according to the first embodiment.
  • the corner portion 80 is removed, but the fin 12 is not installed at the end edge 214 of the heat transfer tube 11. Therefore, at the ends 13a and 13b of the heat exchange member 210, the end end face 15 is formed by removing a part of the end of the heat transfer tube 11 on the end edge 214 side in the z direction.
  • the heat exchanger 200 according to the second embodiment includes a heat exchange member 210 in which fins 12 are installed only on one end edge 14 in the z direction as described above. Even if the heat exchange member 210 has such a form, the end portions 13a and 13b of the heat exchange member 210 position the heat exchange member 210 with respect to the header 2 in the same manner as in the heat exchange member 10 according to the first embodiment. It is possible.
  • Embodiment 3 The heat exchanger 300 according to the third embodiment will be described.
  • the heat exchanger 300 is a modification of the shape of the heat exchange member 10 of the heat exchanger 100 according to the first embodiment.
  • the components having the same functions and functions as those in the first embodiment are designated by the same reference numerals, and the description thereof will be omitted.
  • FIG. 12 is a side view of the heat exchange member 310 according to the third embodiment.
  • FIG. 13 is an enlarged view of the upper surface or the bottom surface of the heat exchange member 310 according to the third embodiment.
  • the heat exchange member 310 includes a heat transfer tube 11 and fins 12, but one heat exchange member 310 includes a plurality of heat transfer tubes 311.
  • the plurality of heat transfer tubes 311 are circular tubes arranged in parallel in the z direction, and are connected to the adjacent heat transfer tubes 311 by fins 312.
  • the heat transfer tube 311 located at the end of the plurality of heat transfer tubes 311 in the z direction has fins 12 extending along the z direction from the fin installation portion 16 which is a part of the end edge 14.
  • the fins 312 that connect the plurality of heat transfer tubes 311 are provided so as to connect the fin installation portions 316 that are a part of the opposite end edges 314 of the adjacent heat transfer tubes 311.
  • the end portions 13a and 13b of the heat exchange member 310 have end end faces 15 formed on the end edges 14 located at the ends in the second direction in the heat transfer tubes 311 located at both ends in the z direction. Further, the end portions 13a and 13b of the heat exchange member 310 have end end faces 15 formed on the end edges 314 facing the adjacent heat transfer tubes 311 in the second direction among the plurality of heat transfer tubes 311.
  • the heat exchange member 310 is formed from coarsely molded members having the same cross-sectional shape perpendicular to the y direction by extrusion molding or the like.
  • the corner portion 80 and the intermediate end portion 380 located between the plurality of heat transfer tubes 311 are removed.
  • the corner 80 and the intermediate end 380 include a part of the fins 12 and 312 and a part of the z-direction end of the heat transfer tube 311.
  • the plurality of heat transfer tubes 311 of the heat exchange member 310 are attached to the end edges 14 and 314 on both sides in the z direction, respectively.
  • the end end face 15 is provided.
  • a plurality of insertion holes 31a into which the ends 13a and 13b of the heat exchange member 310 are inserted are formed in the header 2. Also in the third embodiment, each of the plurality of insertion holes 31a is formed in a shape along the outer shape of the ends 13a and 13b of the heat exchange member 310, and the heat exchange member 310 is positioned with respect to the header 2. Can be done.
  • the heat exchange member 310 according to the third embodiment has a different form of the heat transfer tube from the heat exchange member 10 according to the first embodiment, but the outer shapes of the cross-sectional shapes of the ends 13a and 13b are in the x direction. It is composed of a straight line along the line and a curved line that is convex toward the outside. As a result, each of the plurality of insertion holes 31a also has a simple shape, and the same effect as that of the heat exchanger 100 according to the first embodiment can be obtained.
  • FIG. 14 is an enlarged view of the upper surface or the lower surface of the modified example of the heat exchange member 310 according to the third embodiment.
  • the plurality of heat transfer tubes 311 constituting the heat exchange member 310a which is a modified example, do not have to be a plurality of circular tubes, and may be a plurality of elliptical tubes. Further, the plurality of heat transfer tubes 311 may have a rectangular cross-sectional shape, an oval shape, or the like.

Abstract

ヘッダの挿入穴と熱交換部材の端部とを適正に接合できる熱交換器、熱交換器ユニット、冷凍サイクル装置、及び熱交換部材の製造方法を提供することを目的とする。本発明に係る熱交換器、熱交換器ユニット、冷凍サイクル装置、及び熱交換部材の製造方法は、第１方向に延伸する熱交換部材と、熱交換部材の第１方向の端部が接続されたヘッダと、を備え、熱交換部材は、第１方向に延びる少なくとも１つの伝熱管と、第１方向に交差する第２方向における少なくとも１つの伝熱管の端縁の一部に形成されたフィンと、を備え、フィンは、熱交換部材の端部以外の部分の少なくとも一部であるフィン設置部に設けられ、端部における少なくとも１つの伝熱管の第２方向の幅寸法は、フィン設置部における少なくとも１つの伝熱管の第２方向の幅寸法よりも小さい。

Description

熱交換器、熱交換器ユニット、冷凍サイクル装置、及び熱交換部材の製造方法
　本発明は、熱交換器、当該熱交換器を備えた熱交換器ユニット、冷凍サイクル装置、及び熱交換部材の製造方法に関し、特に熱交換部材のヘッダに挿し込まれる部分の構造に関するものである。
　フィン及び伝熱管を備える熱交換部材であって、伝熱管の管軸方向に沿ってフィンが延びる様に設けられている熱交換部材を備える熱交換器が知られている。熱交換部材の端部は、ヘッダに挿し込まれている。熱交換部材の端部は、フィンを熱交換部材から切除することにより形成され、伝熱管だけが残るように形成されている（例えば、特許文献１を参照）。
特開２０１８－１５５４７９号公報
　しかし、特許文献１の熱交換部材は、プレス加工により熱交換部材からフィンを切除する際に、プレス金型の精度及び熱交換部材の成形精度の影響により、熱交換部材からフィンが完全に切除できない場合があった。このとき、熱交換部材の端部は、伝熱管にフィンの根元側の一部が残存している。そのため、熱交換部材の端部が挿入されるヘッダの挿入穴は、形状を熱交換部材の端部の形状に合わせて複雑な形状とする必要があった。この場合は、ヘッダに形成された挿入穴の形成が困難である、という課題があった。または、熱交換部材の端部が挿入されるヘッダの挿入穴は、熱交換部材の端部が挿入出来る程度に大きく形成する必要があった。この場合は、ヘッダの挿入穴と熱交換部材との隙間が大きくなり、ろう付け又は接着剤による接合強度が低下するという課題があった。
　本発明は、上述のような課題を解決するためのものであり、ヘッダの挿入穴と熱交換部材の端部とを適正に接合できる熱交換器、熱交換器ユニット、冷凍サイクル装置、及び熱交換部材の製造方法を提供することを目的とする。
　本発明に係る熱交換器は、第１方向に延伸する熱交換部材と、前記熱交換部材の前記第１方向の端部が接続されたヘッダと、を備え、前記熱交換部材は、前記第１方向に延びる少なくとも１つの伝熱管と、前記第１方向に交差する第２方向における前記少なくとも１つの伝熱管の端縁の一部に形成されたフィンと、を備え、前記フィンは、前記熱交換部材の前記端部以外の部分の少なくとも一部であるフィン設置部に設けられ、前記端部における前記少なくとも１つの伝熱管の前記第２方向の幅寸法は、前記フィン設置部における前記少なくとも１つの伝熱管の前記第２方向の幅寸法よりも小さいものである。
　本発明に係る熱交換器ユニットは、上記の熱交換器を備えるものである。
　本発明に係る冷凍サイクル装置は、上記の熱交換器ユニットを備えるものである。
　本発明に係る熱交換部材の製造方法は、内部に第１方向に延びる冷媒流路を有する少なくとも１つの伝熱管及び前記少なくとも１つの伝熱管の前記第１方向に沿って形成される端縁から延設されるフィンを備える熱交換部材の粗成形部材を成形する成形工程と、前記フィンのうち前記熱交換部材の前記第１方向の両側の端部の一部をプレス加工により除去する除去工程と、を備え、前記粗成形部材の前記第１方向に垂直な断面は、前記第１方向の何れの位置において同一である。
　本発明によれば、熱交換部材の端部とヘッダの挿入穴とが適正な隙間を持って嵌合するため、適正に接合される。これにより、熱交換器は、熱交換部材とヘッダとの接合強度が向上し、接合不良の発生も抑えられ、信頼性が向上する。
実施の形態１に係る熱交換器１００を備えた冷凍サイクル装置５０の構成を示す冷媒回路図である。 実施の形態１に係る熱交換器１００の要部構成を示す三面図である。 実施の形態１に係る熱交換部材１０の三面図である。 図３（ｃ）の拡大図である。 図３に示される熱交換部材１０の断面図である。 図３に示される熱交換部材１０の断面図である。 実施の形態１に係る熱交換器１００の第１ヘッダ３０の三面図である。 実施の形態１に係る熱交換器１００の熱交換部材１０の端部１３ａが挿入穴３１ａに挿入された状態の説明図である。 実施の形態２に係る熱交換部材２１０の上面又は底面の拡大図である。 図９に示される熱交換部材２１０の断面図である。 図９に示される熱交換部材２１０の断面図である。 実施の形態３に係る熱交換部材３１０の側面図である。 実施の形態３に係る熱交換部材３１０の上面又は底面の拡大図である。 実施の形態３に係る熱交換部材３１０の変形例の上面又は底面の拡大図である。
　以下、実施の形態１に係る熱交換器、熱交換器ユニット、冷凍サイクル装置、及び熱交換部材の製造方法について図面等を参照しながら説明する。なお、図１を含む以下の図面では、各構成部材の相対的な寸法の関係及び形状等が実際のものとは異なる場合がある。また、以下の図面において、同一の符号を付したものは、同一又はこれに相当するものであり、このことは明細書の全文において共通することとする。また、理解を容易にするために方向を表す用語（例えば「上」、「下」、「右」、「左」、「前」、「後」など）を適宜用いるが、それらの表記は、説明の便宜上、そのように記載しているだけであって、装置あるいは部品の配置及び向きを限定するものではない。明細書中において、各構成部材同士の位置関係、各構成部材の延伸方向、及び各構成部材の配列方向は、原則として、熱交換器が使用可能な状態に設置されたときのものである。
　実施の形態１．
（冷凍サイクル装置５０）
　図１は、実施の形態１に係る熱交換器１００を備えた冷凍サイクル装置５０の構成を示す冷媒回路図である。なお、図１において、点線で示す矢印は、冷媒回路１１０において、冷房運転時における冷媒の流れる方向を示すものであり、実線で示す矢印は、暖房運転時における冷媒の流れる方向を示すものである。まず、図１を用いて熱交換器１００を備えた冷凍サイクル装置５０について説明する。実施の形態では、冷凍サイクル装置５０として空気調和装置を例示しているが、冷凍サイクル装置５０は、例えば、冷蔵庫又は冷凍庫、自動販売機、空気調和装置、冷凍装置、給湯器などの、冷凍用途または空調用途に使用される。なお、図示した冷媒回路１１０は一例であって、回路要素の構成等について実施の形態で説明した内容に限定されるものではなく、実施の形態に係る技術の範囲内で適宜変更が可能である。
　冷凍サイクル装置５０は、圧縮機１０１、流路切替装置１０２、室内熱交換器１０３、減圧装置１０４及び室外熱交換器１０５が冷媒配管を介して環状に接続された冷媒回路１１０を有している。室外熱交換器１０５及び室内熱交換器１０３の少なくとも一方には、後述する熱交換器１００が用いられている。冷凍サイクル装置５０は、室外機１０６及び室内機１０７を有している。室外機１０６及び室内機１０７のように内部に熱交換器を備えた機器を熱交換器ユニットと称する場合がある。室外機１０６には、圧縮機１０１、流路切替装置１０２、室外熱交換器１０５及び減圧装置１０４と、室外熱交換器１０５に室外空気を供給する室外送風機１０８と、が収容されている。室内機１０７には、室内熱交換器１０３と、室内熱交換器１０３に空気を供給する室内送風機１０９と、が収容されている。室外機１０６と室内機１０７との間は、冷媒配管の一部である２本の延長配管１１１及び延長配管１１２を介して接続されている。
　圧縮機１０１は、吸入した冷媒を圧縮して吐出する流体機械である。流路切替装置１０２は、例えば四方弁であり、制御装置（図示は省略）の制御により、冷房運転時と暖房運転時とで冷媒の流路を切り替える装置である。
　室内熱交換器１０３は、内部を流通する冷媒と、室内送風機１０９により供給される室内空気と、の熱交換を行う熱交換器である。室内熱交換器１０３は、暖房運転時には凝縮器として機能し、冷房運転時には蒸発器として機能する。
　減圧装置１０４は、例えば膨張弁であり、冷媒を減圧させる装置である。減圧装置１０４としては、制御装置の制御により開度が調節される電子膨張弁を用いることができる。
　室外熱交換器１０５は、内部を流通する冷媒と、室外送風機１０８により供給される空気と、の熱交換を行う熱交換器である。室外熱交換器１０５は、暖房運転時には蒸発器として機能し、冷房運転時には凝縮器として機能する。
（冷凍サイクル装置５０の動作）
　次に、図１を用いて冷凍サイクル装置５０の動作の一例について説明する。冷凍サイクル装置５０の暖房運転時には、圧縮機１０１から吐出される高圧高温のガス状態の冷媒は、流路切替装置１０２を介して室内熱交換器１０３に流入し、室内送風機１０９によって供給される空気と熱交換を行い凝縮する。凝縮した冷媒は、高圧の液状態となり、室内熱交換器１０３から流出し、減圧装置１０４によって、低圧の気液二相状態となる。低圧の気液二相状態の冷媒は、室外熱交換器１０５に流入し、室外送風機１０８によって供給される空気との熱交換によって蒸発する。蒸発した冷媒は、低圧のガス状態となり、圧縮機１０１に吸入される。
　冷凍サイクル装置５０の冷房運転時には、冷媒回路１１０を流れる冷媒は暖房運転時とは逆方向に流れる。すなわち、冷凍サイクル装置５０の冷房運転時には、圧縮機１０１から吐出される高圧高温のガス状態の冷媒は、流路切替装置１０２を介して室外熱交換器１０５に流入し、室外送風機１０８によって供給される空気と熱交換を行い凝縮する。凝縮した冷媒は、高圧の液状態となり、室外熱交換器１０５から流出し、減圧装置１０４によって、低圧の気液二相状態となる。低圧の気液二相状態の冷媒は、室内熱交換器１０３に流入し、室内送風機１０９によって供給される空気との熱交換によって蒸発する。蒸発した冷媒は、低圧のガス状態となり、圧縮機１０１に吸入される。
（熱交換器１００）
　図２は、実施の形態１に係る熱交換器１００の要部構成を示す三面図である。図２（ａ）は、熱交換器１００の正面図、図２（ｂ）は、熱交換器１００の側面図、図２（ｃ）は、熱交換器１００の底面図である。図２において、矢印ＲＦは、熱交換器１００に流入し、又は熱交換器１００から流出する冷媒の流れを示すものである。図２を用いて、実施の形態１に係る熱交換器１００について説明する。
　実施の形態１に係る熱交換器１００は、複数の熱交換部材１０と、複数の熱交換部材１０の端部に接続された第１ヘッダ３０及び第２ヘッダ４０とを備える。熱交換部材１０は、ｘ方向に複数並べられている。また、複数の熱交換部材１０は、管軸をｙ方向に沿わせて配置されている。実施の形態１においては、ｙ方向は重力方向と平行である。ただし、熱交換器１００の配置は、これだけに限定されるものではなく、ｙ方向を重力方向に対して傾斜させて配置しても良い。また、複数の熱交換部材１０の間隔は、それぞれ等間隔であって、ｘ方向に所定の間隔を持って配置されている。なお、複数の熱交換部材１０の管軸方向を第１方向、複数の熱交換部材１０の幅方向を第２方向、複数の熱交換部材１０が並べられている方向を第３方向と称する場合がある。
　複数の熱交換部材１０の管軸方向の一方の端部１３ａは、第１ヘッダ３０に接続されている。また、複数の熱交換部材１０の管軸方向の他方の端部１３ｂは、第２ヘッダ４０が接続されている。第１ヘッダ３０及び第２ヘッダ４０は、複数の熱交換部材１０の並列方向に長手方向を向けて配置されている。第１ヘッダ３０及び第２ヘッダ４０の長手方向は、互いに平行になっている。以下の説明において、第１ヘッダ３０と第２ヘッダ４０とを総称してヘッダ２と称する場合がある。
　複数の熱交換部材１０は、端部１３ａ及び１３ｂがそれぞれヘッダ２に挿し込まれ、ろう付け又は接着剤等の接合手段により接合されている。複数の熱交換部材１０は、端部１３ａ及び１３ｂ以外の部分である伝熱管１１を第１ヘッダ３０の下面と第２ヘッダ４０の上面との間に位置させている。
　熱交換器１００は、複数の熱交換部材１０のそれぞれの間に熱交換部材１０の側面同士を接続するコルゲートフィンなどを有さない、いわゆるフィンレス熱交換器である。つまり、複数の熱交換部材１０同士は、ヘッダ２のみにより接続されている。複数の熱交換部材１０は、熱交換効率を高めるため側面同士の間隔が狭く設定されている。
（熱交換部材１０）
　図３は、実施の形態１に係る熱交換部材１０の三面図である。図３（ａ）は、熱交換部材１０の正面図、図３（ｂ）は、熱交換部材１０の側面図、図３（ｃ）は、熱交換部材１０の天面図である。図４は、図３（ｃ）の拡大図である。図５及び図６は、図３に示される熱交換部材１０の断面図である。図５は、図３のＡ－Ａ部の断面を示している。図６は、図３のＢ－Ｂ部の断面を示している。実施の形態１において複数の熱交換部材１０のそれぞれは、扁平管である伝熱管１１の端縁１４の一部からｚ方向に延びる様にフィン１２が設けられている。伝熱管１１は、冷媒流路１８が形成されており冷媒を内部に流通させる。複数の熱交換部材１０のそれぞれは、第１ヘッダ３０と第２ヘッダ４０との間に延伸している。複数の熱交換部材１０は、互いに側面１１ａを対向するように配置されている。複数の熱交換部材１０のうち隣り合う２つの熱交換部材１０の間には、空気の流路である隙間が形成される。
　熱交換器１００は、複数の熱交換部材１０の並列方向を水平方向としている。ただし、複数の熱交換部材１０の並列方向は、水平方向に限定されるものではなく、鉛直方向であってもよく、鉛直方向に対して傾いた方向であってもよい。同様に、熱交換器１００は、複数の熱交換部材１０の管軸方向を鉛直方向としている。ただし、複数の熱交換部材１０の延伸方向は、鉛直方向に限定されるものではなく、水平方向であってもよく、鉛直方向に対して傾いた方向であってもよい。
　熱交換器１００が冷凍サイクル装置５０の蒸発器として機能する場合、複数の熱交換部材１０のそれぞれでは、熱交換部材１０の内部をｙ方向の一方の端面１９ａから他方の端面１９ｂに向かって冷媒が流れる。また、熱交換器１００が冷凍サイクル装置５０の凝縮器として機能する場合、複数の熱交換部材１０のそれぞれでは、熱交換部材１０の内部をｙ方向の他方の端面１９ｂから一方の端面１９ａに向かって冷媒が流れる。
　図４に示されるように、熱交換部材１０は、伝熱管１１とフィン１２とを備える。熱交換部材１０の伝熱管１１は、長円形状等の一方向に扁平な断面形状を有している。熱交換部材１０は、伝熱管１１の長軸方向の端縁１４の一部からフィン１２が延びている。図３（ｂ）に示される様に、フィン１２は、熱交換部材１０のｙ方向の両側に位置する端部１３ａ及び１３ｂの間に位置するフィン設置部１６に設けられている。フィン設置部１６は、伝熱管１１の端縁１４の一部である。
　熱交換部材１０の端部１３ａ及び１３ｂは、端縁１４にフィン１２が設置されていない。そして、熱交換部材１０の端部１３ａ及び１３ｂのｚ方向の端面である端部端面１５は、フィン設置部１６よりも熱交換部材１０の中央側に位置している。なお、端部端面１５は、端縁１４の一部である。
　端部１３ａ及び１３ｂにおける熱交換部材１０のｚ方向の幅寸法ｗ１は、フィン設置部１６におけるｚ方向の幅寸法ｗ２よりも小さい。図５に示される様に、端部１３ａ及び１３ｂは、断面形状が長円形状である伝熱管１１からｚ方向の両端部分を切除した形状となっている。実施の形態１において、端部端面１５は、ｚ方向に垂直な平面である。しかし、端部端面１５は、この形態に限定されるものではなく、例えば、熱交換部材１０の端面１９ａ及び１９ｂが位置する側に向かうに従い幅寸法ｗ１が狭まるように傾斜した面でも良い。
　伝熱管１１には内部に冷媒が流通する冷媒流路１８が設けられている。冷媒流路１８から伝熱管１１の表面の間の肉厚は、耐圧強度を確保するために必要な寸法に形成されている。熱交換部材１０のｙ方向の２つの端部１３ａ及び１３ｂにおいて、冷媒流路１８のｚ方向の端から端部端面１５までの伝熱管１１の肉厚寸法は、ｔ１になっている。この肉厚寸法を第１肉厚寸法ｔ１と称する。熱交換部材１０のフィン１２が設けられている部分においては、冷媒流路１８のｚ方向の端からフィン設置部１６までの伝熱管１１の肉厚寸法は、ｔ２になっている。この肉厚寸法を、第２肉厚寸法ｔ２と称する。また、冷媒流路のｘ方向の端から側面１１ａまでの肉厚寸法は、ｔ３になっている。この肉厚寸法を、第３肉厚寸法ｔ３と称する。
　実施の形態１において、第１肉厚寸法ｔ１は、第２肉厚寸法ｔ２よりも小さい。この関係は、熱交換部材１０のｚ方向の両側の端において成立している。また、第２肉厚寸法ｔ２は、第３肉厚寸法ｔ３よりも大きくなっている。さらに、第１肉厚寸法ｔ１は、少なくとも第３肉厚寸法ｔ３以上である。
　また、熱交換部材１０の伝熱管１１のｘ方向の肉厚寸法である第３肉厚寸法ｔ３は、図５に示されているフィン１２が設けられている部分と図６に示されている端部１３ａ及び１３ｂと同じ肉厚寸法となるように形成されている。つまり、伝熱管１１の側面１１ａは、フィン１２が設けられている部分から端部１３ａ及び１３ｂまで連続した平坦面となっており、段差が形成されていない。換言すると、図５に示されているフィン１２が設けられている部分の伝熱管１１のｘ方向の幅寸法ｈは、図６に示されている端部１３ａ及び１３ｂにおける伝熱管１１のｘ方向の幅寸法ｈと同じである。つまり、熱交換部材１０は、ｙ方向のどの位置においても、ｘ方向の幅寸法ｈが同じになる様に形成されている。
　（熱交換部材１０の製造方法）
　熱交換部材１０は、アルミニウムなどの金属材料から構成されている。熱交換部材１０は、押出成形又は引き抜き成形により形成された部材を所定の長さに切断して形成される。熱交換部材１０の製造方法は、図５に示される断面形状を有する粗成形部材を押出成形等により成形する成形工程と、押出成形により製造された粗成形部材を必要な長さに切断する切断工程とを備える。また、熱交換部材１０の製造方法は、所定の長さに切断された粗成形部材の長手方向の両側の端部の角部を除去する除去工程を備える。
　熱交換部材１０の製造方法は、フィン１２と伝熱管１１とを一体に成形する成形工程を備えることで、フィン１２と伝熱管１１との接合工程が不要となる。これにより、熱交換部材１０は、製造に掛かる時間を抑えることができ、精度も向上する。また、熱交換部材１０は、フィン１２と伝熱管１１とが一体に成形されているため、フィン１２と伝熱管１１との間の熱伝達を確保しながら、小型化することができる。
　除去工程は、図３（ｂ）に示されるように、熱交換部材１０の側面１１ａに垂直な方向から見たときに、少なくとも矩形の粗成形部材の角部８０を矩形に切除する。角部８０は、フィン１２の一部と伝熱管１１のｚ方向の端の一部とを含んでいる。角部８０は、プレス加工等により除去される。熱交換部材１０の端部１３ａ及び１３ｂにおける端縁１４であるｚ方向の両側の端部端面１５は、同じプレス金型により除去されることにより、端部１３ａ及び１３ｂの幅寸法ｗ１の寸法精度が向上する。
　なお、除去工程は、角部８０を切除すると同時に、端面１９ａ又は１９ｂを成形しても良い。また、除去工程は、角部８０を切除すると同時にフィン１２の先端を成形しても良い。つまり、粗成形部材から角部８０だけでなく、図３（ｂ）における熱交換部材１０のその他の外周形状を同時に成形しても良い。
　（端部１３ａ及び１３ｂの断面形状）
　図６に示される様に、端部１３ａ及び１３ｂは、角部８０を除去することにより端部端面１５が形成されている。熱交換部材１０の伝熱管１１は、粗成形部材の状態においては、ｚ方向の肉厚である第２肉厚寸法ｔ２がｘ方向の肉厚である第３肉厚寸法ｔ３よりも大きく設定されている。上記の熱交換部材１０の製造方法における除去工程は、少なくともフィン設置部１６からフィン１２側の部分又はフィン設置部１６よりも伝熱管１１の中央側の位置においてフィン１２側の部分を除去する。このように角部８０を除去することにより、熱交換部材１０の端部１３ａ及び１３ｂは、ｚ方向の端縁１４に平面である端部端面１５が形成される。また、ｙ方向に垂直な伝熱管１１の断面形状が長円形状である場合、熱交換部材１０の端部１３ａ及び１３ｂのｚ方向の端縁１４の周辺の外形は、伝熱管１１の外側に向かって凸の曲線１１ｂとｘ方向に沿った直線を組み合わせて構成された形状になっている。
　また、熱交換部材１０の伝熱管１１は、少なくともフィン設置部１６からフィン１２側の部分又はフィン設置部１６よりも伝熱管１１の中央側の位置においてフィン１２側の部分を除去しても、第１肉厚寸法ｔ１が第３肉厚寸法ｔ３よりも大きくなるように設定されている。つまり、熱交換部材１０の伝熱管１１は、粗成形部材の状態においてフィン１２を確実に除去できるように、ｚ方向の端縁１４の肉厚寸法に余裕がある。従って、熱交換部材１０は、端部１３ａ及び１３ｂの形状を精度良く加工することができると共に、十分な耐圧強度を確保することができる。
（ヘッダ２）
　図７は、実施の形態１に係る熱交換器１００の第１ヘッダ３０の三面図である。図７（ａ）は、第１ヘッダ３０の正面図であり、図７（ｂ）は、第１ヘッダ３０の側面図であり、図７（ｃ）は、第１ヘッダ３０の上面図である。第１ヘッダ３０及び第２ヘッダ４０は、それぞれｘ方向に延伸しており、内部に冷媒が流通するように構成されている。図２に示される様に、例えば、第１ヘッダ３０の一端から矢印ＲＦ方向に冷媒が流入し、複数の熱交換部材１０のそれぞれに冷媒が分配される。複数の熱交換部材１０を通過した冷媒は、第２ヘッダ４０において合流し、第２ヘッダ４０の一端から流出する。
　図２及び図７において、ヘッダ２の外形は、直方体になっているが、形状は限定されるものではない。ヘッダ２の外形は、例えば、円柱、又は楕円柱等でも良く、断面形状も適宜変更することができる。また、ヘッダ２の構造も、例えば、両端が閉じられた筒状体、スリットが形成された板状体を積層させたもの等を採用することができる。第１ヘッダ３０及び第２ヘッダ４０は、それぞれ冷媒が流出入できる冷媒流通口３３及び４３が形成されている。
　図７に示される様に、第１ヘッダ３０は、ヘッダ上面３４ａを形成する第１外郭部材３１と底部を形成する第２外郭部材３２を組み合わせて直方体形状に形成されている。第２外郭部材３２のｘ逆向き方向の端部には冷媒流通口３３が設けられている。第１ヘッダ３０のヘッダ上面３４ａには複数の挿入穴３１ａが形成されている。複数の挿入穴３１ａは、複数の熱交換部材１０に対応して、ｘ方向に並列している。複数の挿入穴３１ａは、複数の熱交換部材１０のそれぞれの端部１３ａが挿入される穴であり、第１外郭部材３１を面方向に貫通している。なお、第２ヘッダ４０は、第１ヘッダ３０と同じ構造になっている。
　（挿入穴３１ａ）
　図８は、実施の形態１に係る熱交換器１００の熱交換部材１０の端部１３ａが挿入穴３１ａに挿入された状態の説明図である。複数の挿入穴３１ａは、それぞれが熱交換部材１０の端部１３ａの外形に沿った形状となっており、端部１３ａと所定の隙間をもって嵌合している。複数の挿入穴３１ａのそれぞれは、ｚ方向の両側の端に直線部３５を備え、直線部３５の両端から曲線部３６が延びている。曲線部３６は、熱交換部材１０の端部１３ａの外形を構成する曲線１１ｂに沿った形状となっている。複数の挿入穴３１ａは、それぞれ熱交換部材１０の端部１３ａの外形に沿った形状に形成されているため、熱交換部材１０の端部１３ａを確実に挿入することができ、熱交換部材１０のろう付け等による接合の強度も確保することができる。
　実施の形態１において、熱交換部材１０は、２つの端部１３ａ及び１３ｂ以外の部分において、伝熱管１１のｚ方向の端部であり端縁１４を含む部分である端縁部１１ｃの外形が、第２方向に垂直な断面において弧形状である。また、熱交換部材１０は、２つの端部１３ａ及び１３ｂにおいて、伝熱管１１のｚ方向の端部であり端縁１４を含む部分である端縁部１１ｄの外形が、第２方向に垂直な断面において伝熱管１１の外側に向かって凸である曲線と直線とを組み合わせて構成されている。このように構成されることにより、複数の挿入穴３１ａのそれぞれは、簡素な形状になり、成形が容易である。また、熱交換部材１０のフィン１２が設置されている部分においては、伝熱管１１のｚ方向の端が円弧形状になっているため、伝熱管１１のｚ方向の端において熱交換器１００に流入する空気の流れが剥離するのが抑制され、熱交換器１００の熱交換性能が向上する。
　実施の形態１においては、熱交換部材１０の伝熱管１１が扁平管である。そのため、円管で構成された伝熱管１１により構成された熱交換器よりも、ヘッダ２の複数の挿入穴３１ａが大きくなり、複数の挿入穴３１ａを少なくすることができるため、ヘッダ２の製造が容易である。
　また、熱交換部材１０は、フィン１２が設置されていない端部１３ａ及び１３ｂによりヘッダ２に対し位置決めできる。つまり、熱交換部材１０は、端部端面１５により挿入穴３１ａとのｚ方向の位置が決まり、端部１３ａ及び１３ｂの側面１１ａによりｘ方向の位置が決まる。また、熱交換部材１０は、粗成形部材から角部８０を除去したときに出来る当接面１７により、ヘッダ２に対する熱交換部材１０のｙ方向の位置を決めることができる。熱交換部材１０は、強度の高い端部１３ａ及び１３ｂによりヘッダ２に対し位置決めができるため、安定して位置決めが行える。このとき、当接面１７とｙ方向のフィン端面１２ａとの間に段差が設けられていても良い。つまり、フィン設置部１６は、熱交換部材１０の端部１３ａ及び１３ｂ以外の全ての部分に設けられている必要はなく、端部１３ａ及び１３ｂ以外の部分の少なくとも一部に配置されていれば良い。フィン端面１２ａが当接面１７よりもヘッダ上面３４ａからｙ方向に離れて位置することにより、フィン１２をヘッダ２に当接させることなく熱交換部材１０の位置決めが可能となる。フィン１２は、伝熱管１１に比べて薄いため、熱交換部材１０の位置決めを行う際には伝熱管１１の当接面１７をヘッダ２に当接させるようにすることで、フィン１２の変形を抑制することができる。
　なお、除去工程において仮にフィン１２が除去しきれずに端部１３ａ及び１３ｂのｚ方向の端に部分的に残っている場合は、板厚の薄いフィン１２が挿入穴３１ａに挿入され位置決めされることになる。すると、熱交換部材１０は、ｘｙｚ方向の位置決めをフィン１２で行うことになるため、変形等のおそれがある。しかし、実施の形態１においては、熱交換部材１０は、除去工程により端部１３ａ及び１３ｂにはフィン１２が残っておらず、伝熱管１１のみで位置決めすることができるため、変形を抑制しつつ安定した位置決めを行うことができる。
（熱交換部材１０の変形例）
　以上の説明において、熱交換部材１０の伝熱管１１は、断面形状が長円形状であったが、この形態のみに限定されるものではない。例えば伝熱管１１は、断面が矩形であっても良い。このような場合であっても、熱交換部材１０は、粗成形部材から角部８０を除去して形成され、角部８０にはフィン１２の一部と伝熱管１１のｚ方向の端の一部とが含まれている。なお、実施の形態１において、熱交換器１００は、１３個の熱交換部材１０を備えるが、数量は限定されるものではなく、少なくとも１つ以上の熱交換部材１０を備えていればよい。また、熱交換器１００は、複数の熱交換部材１０をｚ方向に複数列備えていても良い。
　実施の形態２．
　実施の形態２に係る熱交換器２００について説明する。熱交換器２００は、実施の形態１に係る熱交換器１００の熱交換部材１０の形状を変更したものである。なお、実施の形態１と同一の機能及び作用を有する構成要素については、同一の符号を付してその説明を省略する。
　図９は、実施の形態２に係る熱交換部材２１０の上面又は底面の拡大図である。図１０及び図１１は、図９に示される熱交換部材２１０の断面図である。図１０は、図３におけるＡ－Ａ部の断面に相当し、図１１は、図３におけるＢ－Ｂ部の断面に相当する。熱交換部材２１０は、伝熱管１１とフィン１２とを備えるが、フィン１２がｚ方向の一方の端縁１４のみから延設されており、他方の端縁１４にはフィン１２が設置されていない。熱交換部材２１０の形状は、フィン１２が設置されている側の端縁１４が実施の形態１に係る熱交換部材１０の端縁１４と同じ形状となっている。熱交換部材２１０のフィン１２が設置されていない端縁２１４側の形状は、端部１３ａ及び１３ｂ以外の部分が長円形状の長軸方向の端部の形状のように円弧形状を備えている。しかし、熱交換部材２１０の端部１３ａ及び１３ｂの形状は、図１１に示される様に、実施の形態１に係る熱交換部材１０の端部１３ａ及び１３ｂと同じ形状になっている。
　実施の形態２に係る熱交換部材２１０は、実施の形態１に係る熱交換部材１０と同様に押出成形等によりｙ方向に垂直な断面形状が同一の粗成形部材から形成される。熱交換部材２１０の粗成形部材は、角部８０が除去されるが、伝熱管１１の端縁２１４にフィン１２が設置されていない。そのため、熱交換部材２１０の端部１３ａ及び１３ｂにおいては端縁２１４側の伝熱管１１のｚ方向の端の一部が除去されることにより端部端面１５が形成されることになる。
　実施の形態２に係る熱交換器２００は、上述するようにｚ方向の一方の端縁１４のみにフィン１２が設置されている熱交換部材２１０を備える。熱交換部材２１０がこのような形態であっても、熱交換部材２１０の端部１３ａ及び１３ｂは、実施の形態１に係る熱交換部材１０と同様に熱交換部材２１０をヘッダ２に対し位置決めすることが可能である。
　実施の形態３．
　実施の形態３に係る熱交換器３００について説明する。熱交換器３００は、実施の形態１に係る熱交換器１００の熱交換部材１０の形状を変更したものである。なお、実施の形態１と同一の機能及び作用を有する構成要素については、同一の符号を付してその説明を省略する。
　図１２は、実施の形態３に係る熱交換部材３１０の側面図である。図１３は、実施の形態３に係る熱交換部材３１０の上面又は底面の拡大図である。熱交換部材３１０は伝熱管１１とフィン１２とを備えるが、１つの熱交換部材３１０は、複数の伝熱管３１１を備える。複数の伝熱管３１１は、ｚ方向に並列された円管であり、それぞれが隣合う伝熱管３１１とフィン３１２により接続されている。複数の伝熱管３１１のうちｚ方向の端に位置する伝熱管３１１は、端縁１４の一部であるフィン設置部１６からｚ方向に沿ってフィン１２が延設されている。複数の伝熱管３１１を接続するフィン３１２は、隣合う伝熱管３１１の対向する端縁３１４の一部であるフィン設置部３１６同士を接続する様に設けられている。
　熱交換部材３１０の端部１３ａ及び１３ｂは、ｚ方向の両端に位置する伝熱管３１１において、第２方向の端に位置する端縁１４に端部端面１５が形成されている。また、熱交換部材３１０の端部１３ａ及び１３ｂは、複数の伝熱管３１１のうち隣合う伝熱管３１１と第２方向において対向している端縁３１４に端部端面１５が形成されている。
　熱交換部材３１０は、実施の形態１に係る熱交換部材１０と同様に押出成形等によりｙ方向に垂直な断面形状が同一の粗成形部材から形成される。熱交換部材３１０の粗成形部材は、角部８０と複数の伝熱管３１１の間に位置する中間端部３８０とが除去される。角部８０及び中間端部３８０は、フィン１２及び３１２の一部と伝熱管３１１のｚ方向の端の一部を含んでいる。熱交換部材３１０の粗成形部材から角部８０と中間端部３８０とが除去されることにより、熱交換部材３１０の複数の伝熱管３１１は、それぞれのｚ方向の両側の端縁１４及び３１４に端部端面１５が設けられる。
　実施の形態３に係る熱交換器３００は、熱交換部材３１０の端部１３ａ及び１３ｂが挿入される複数の挿入穴３１ａがヘッダ２に形成されている。実施の形態３においても、複数の挿入穴３１ａのそれぞれは、熱交換部材３１０の端部１３ａ及び１３ｂの外形に沿った形状に形成されており、ヘッダ２に対し熱交換部材３１０を位置決めすることができる。
　以上のように、実施の形態３に係る熱交換部材３１０は、実施の形態１に係る熱交換部材１０に対し伝熱管の形態が異なるが、端部１３ａ及び１３ｂの断面形状の外形がｘ方向に沿った直線と外側に向かって凸になっている曲線により構成されている。これにより、複数の挿入穴３１ａのそれぞれも簡易な形状となり、実施の形態１に係る熱交換器１００と同様な効果を得ることが出来る。
　図１４は、実施の形態３に係る熱交換部材３１０の変形例の上面又は底面の拡大図である。変形例である熱交換部材３１０ａを構成する複数の伝熱管３１１は、複数の円管でなくとも良く、複数の楕円管であっても良い。また、複数の伝熱管３１１は、断面形状が矩形、長円形などであっても良い。
　以上に実施の形態について説明したが、本発明は上述した実施の形態のみに限定されるものではない。例えば、各実施の形態を組み合わせて構成されていても良い。要するに、いわゆる当業者が必要に応じてなす種々なる変更、応用、利用の範囲をも技術的範囲に含む。
　２　ヘッダ、１０　熱交換部材、１１　伝熱管、１１ａ　側面、１２　フィン、１２ａ　フィン端面、１３ａ　端部、１３ｂ　他方の端部、１４　端縁、１５　端部端面、１６　フィン設置部、１７　当接面、１８　冷媒流路、１９ａ　端面、１９ｂ　端面、３０　第１ヘッダ、３１　第１外郭部材、３１ａ　挿入穴、３２　第２外郭部材、３３　冷媒流通口、３４ａ　ヘッダ上面、３５　直線部、３６　曲線部、４０　第２ヘッダ、５０　冷凍サイクル装置、８０　角部、１００　熱交換器、１０１　圧縮機、１０２　流路切替装置、１０３　室内熱交換器、１０４　減圧装置、１０５　室外熱交換器、１０６　室外機、１０７　室内機、１０８　室外送風機、１０９　室内送風機、１１０　冷媒回路、１１１　延長配管、１１２　延長配管、２００　熱交換器、２１０　熱交換部材、２１４　端縁、３００　熱交換器、３１０　熱交換部材、３１０ａ　熱交換部材、３１１　伝熱管、３１２　フィン、３１４　端縁、３１６　フィン設置部、３８０　中間端部、ＲＦ　矢印、ｔ１　第１肉厚寸法、ｔ２　第２肉厚寸法、ｔ３　第３肉厚寸法、ｗ１　幅寸法、ｗ２　幅寸法。

Claims (15)

  1. 　第１方向に延伸する熱交換部材と、
    　前記熱交換部材の前記第１方向の端部が接続されたヘッダと、を備え、
    　前記熱交換部材は、
    　前記第１方向に延びる少なくとも１つの伝熱管と、
    　前記第１方向に交差する第２方向における前記少なくとも１つの伝熱管の端縁の一部に形成されたフィンと、を備え、
    　前記フィンは、
    　前記熱交換部材の前記端部以外の部分の少なくとも一部であるフィン設置部に設けられ、
    　前記端部における前記少なくとも１つの伝熱管の前記第２方向の幅寸法は、
    　前記フィン設置部における前記少なくとも１つの伝熱管の前記第２方向の幅寸法よりも小さい、熱交換器。
  2. 　前記少なくとも１つの伝熱管の前記第１方向及び前記第２方向に直交する第３方向の幅寸法は、
    　前記端部と前記フィン設置部とで同じである、請求項１に記載の熱交換器。
  3. 　前記少なくとも１つの伝熱管は、
    　内部に冷媒流路を備え、
    　前記端部における前記少なくとも１つの伝熱管の前記冷媒流路から前記端縁までの肉厚寸法である第１肉厚寸法は、
    　前記フィン設置部における前記少なくとも１つの伝熱管の前記冷媒流路から前記端縁までの肉厚寸法である第２肉厚寸法よりも小さい、請求項１又は２に記載の熱交換器。
  4. 　前記第２肉厚寸法は、
    　前記第１方向及び前記第２方向に直交する第３方向における前記冷媒流路から前記少なくとも１つの伝熱管の表面までの肉厚寸法である第３肉厚寸法よりも大きい、請求項３に記載の熱交換器。
  5. 　前記第１肉厚寸法は、
    　前記第３肉厚寸法以上である、請求項４に記載の熱交換器。
  6. 　前記ヘッダは、
    　挿入穴を備え、
    　前記挿入穴は、
    　前記熱交換部材の前記端部が挿し込まれ、
    　前記挿入穴の前記第２方向の幅寸法は、
    　前記端部以外の部分における前記第２方向の前記少なくとも１つの伝熱管の幅寸法よりも小さい、請求項１～５の何れか１項に記載の熱交換器。
  7. 　前記少なくとも１つの伝熱管は、
    　内部に冷媒流路を備え、
    　前記第１方向及び前記第２方向に直交する第３方向における前記冷媒流路から前記少なくとも１つの伝熱管の表面までの肉厚寸法を第３肉厚寸法としたときに、
    　前記端部における前記第３肉厚寸法は、
    　前記フィン設置部における前記第３肉厚寸法と同じである、請求項１～６の何れか１項に記載の熱交換器。
  8. 　前記端部以外の部分における前記端縁を含む部分である端縁部の外形は、
    　前記第１方向に垂直な断面において弧形状であり、
    　前記端部における前記端縁部の外形は、
    　前記第１方向に垂直な断面において前記少なくとも１つの伝熱管の外側に向かって凸である曲線と直線とを組み合わせて構成されている、請求項１～７の何れか１項に記載の熱交換器。
  9. 　前記少なくとも１つの伝熱管は、
    　扁平管である、請求項１～８の何れか１項に記載の熱交換器。
  10. 　前記フィンは、
    　前記扁平管の前記第２方向の両側に位置する前記端縁から延設されている、請求項９に記載の熱交換器。
  11. 　前記少なくとも１つの伝熱管は、
    　複数の伝熱管を含み、
    　前記熱交換部材の端部は、
    　前記複数の伝熱管のうち隣合う伝熱管の前記第２方向の前記端縁に前記端部端面が形成されている、請求項１０に記載の熱交換器。
  12. 　請求項１～１１の何れか１項に記載の熱交換器を備える、熱交換器ユニット。
  13. 　請求項１２に記載の熱交換器ユニットを備える、冷凍サイクル装置。
  14. 　内部に第１方向に延びる冷媒流路を有する少なくとも１つの伝熱管及び前記少なくとも１つの伝熱管の前記第１方向に沿って形成される端縁から延設されるフィンを備える熱交換部材の粗成形部材を成形する成形工程と、
    　前記フィンのうち前記熱交換部材の前記第１方向の両側の端部の一部をプレス加工により除去する除去工程と、を備え、
    　前記粗成形部材の前記第１方向に垂直な断面は、
    　前記第１方向の何れの位置において同一である、熱交換部材の製造方法。
  15. 　前記成形工程は、
    　前記第１方向に垂直な断面が何れも同一な前記熱交換部材を成形し、
    　前記除去工程は、
    　前記端部に位置する前記フィンの一部を除去すると共に、前記少なくとも１つの伝熱管の一部を除去する、請求項１４に記載の熱交換部材の製造方法。
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