WO2023032155A1 - 熱交換器、冷凍サイクル装置及び熱交換器の製造方法 - Google Patents

熱交換器、冷凍サイクル装置及び熱交換器の製造方法 Download PDF

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WO2023032155A1
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straight pipe
pipe portion
heat exchanger
heat transfer
fins
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PCT/JP2021/032444
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剛志 前田
伸 中村
功平 恒友
健一 木谷
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三菱電機株式会社
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    • F28F9/007Auxiliary supports for elements
    • F28F9/013Auxiliary supports for elements for tubes or tube-assemblies

Definitions

  • the present disclosure relates to a heat exchanger with flat tubes, a refrigeration cycle device, and a method for manufacturing the heat exchanger.
  • Some heat exchangers have a plurality of flat tubes and a plurality of fins, and are configured so that air flows between the fins. For example, a plurality of plate fins and a plurality of flat tubes are arranged so as to intersect, and a plurality of flat tubes are inserted into a number of slit-shaped cutouts formed on the fin side surface of each plate fin. there is an exchanger.
  • a finned-tube heat exchanger that includes U-shaped flat tubes (hereinafter sometimes referred to as a flat tube assembly) is disclosed (see, for example, Patent Document 1).
  • the straight pipe portion other than the bent portion in the flat tube assembly is inclined in the width direction of the flat pipe, thereby facilitating drainage of drain water in the straight pipe portion. Therefore, in the heat exchanger of Patent Literature 1, the cutout portions of the plate fins in which the straight tube portions of the flat tube assembly are arranged are provided so as to be inclined with respect to the horizontal plane.
  • the straight tube portion other than the bent portion is preliminarily attached to the bent portion so that the straight tube portion can be inserted into the notch while being inclined with respect to the horizontal plane. It is tilted by twisting and forming by the tilt angle.
  • Patent Document 1 in a configuration in which a flat tube assembly is formed by twisting a straight pipe portion other than the bent portion by an inclination angle with respect to the bent portion, the material is stretched at the twisted portion in the flat tube assembly. put away. Therefore, a thin portion is formed at the boundary between the bent portion and the straight pipe portion in the flat pipe. In general, an inclination angle of 5 to 15 degrees is required to facilitate drainage of a flat tube. descend.
  • the present disclosure has been made in order to solve the above problems, and provides a heat exchanger, a refrigeration cycle device, and a heat exchanger that can both promote drainage from the heat transfer tubes and suppress a decrease in pressure resistance strength of the heat transfer tubes.
  • the object is to provide a manufacturing method.
  • a heat exchanger has a plurality of fins arranged with gaps through which air flows, and a flow path through which a refrigerant flows. and a heat transfer tube having an outer shape of, the heat transfer tube includes a first straight tube portion, a second straight tube portion, and a U-shaped connecting the first straight tube portion and the second straight tube portion It has a bent portion, and is provided so as to be inclined in the same direction with respect to the horizontal plane in the width direction of the heat transfer tube over the first straight pipe portion, the second straight pipe portion, and the bent portion.
  • a refrigeration cycle apparatus includes an outdoor unit having the above heat exchanger, and an indoor unit connected to the outdoor unit via refrigerant pipes.
  • the method for manufacturing a heat exchanger includes a plurality of fins arranged with gaps through which air flows, and a flow path through which a refrigerant flows. and a heat transfer tube having a flat outer shape, wherein the heat transfer tube is bent into a U shape in the middle of the longitudinal direction to form a bent portion, and the heat transfer tube
  • the plurality of heat pipes extend over the bent portion and the first straight pipe portion and the second straight pipe portion connected by the bent portion so as to be inclined in the same direction with respect to the horizontal plane in the width direction of the heat transfer tube. Assemble to the fin.
  • the heat transfer tube extends over the U-shaped bent portion, the first straight pipe portion, and the second straight pipe portion, It is provided so as to be inclined in the same direction with respect to the horizontal plane in the width direction of the heat pipe. Therefore, since not only the first straight pipe portion and the second straight pipe portion of the heat transfer tube, but also the bent portion is inclined in the width direction, the dew condensation water generated at the bent portion is easily drained, and the bent portion and each straight portion are inclined. Thinning of the pipe wall is suppressed because twisting at the boundary with the pipe portion can be reduced. Therefore, it is possible to promote drainage from the heat transfer tubes and suppress a decrease in pressure resistance strength of the heat transfer tubes.
  • FIG. 1 is a front view showing a schematic configuration of a heat exchanger according to Embodiment 1;
  • FIG. 2 is a plan view of the heat exchanger of FIG. 1;
  • FIG. FIG. 2 is an explanatory view showing a connection relationship between heat transfer tubes and headers in the heat exchanger of FIG. 1;
  • FIG. 2 is a sectional view showing the AA section of the heat exchanger of FIG. 1; It is the side view which looked at the heat exchanger of FIG. 1 from the bending part side.
  • FIG. 2 is a side view of fins in the heat exchanger of FIG. 1;
  • FIG. 2 is a refrigerant circuit diagram of a refrigeration cycle device including the heat exchanger of FIG. 1;
  • FIG. 4 is a cross-sectional view of a heat exchanger according to a first modified example of Embodiment 1;
  • FIG. 9 is a side view of the heat exchanger of FIG. 8 as seen from the bent portion side;
  • FIG. 9 is a side view of fins in the heat exchanger of FIG. 8;
  • FIG. 8 is a front view showing a schematic configuration of a heat exchanger according to a second modification of the first embodiment;
  • FIG. 12 is a sectional view showing the AA section of the heat exchanger of FIG. 11;
  • FIG. 5 is a cross-sectional view showing a schematic configuration of a heat exchanger according to Embodiment 2;
  • FIG. 14 is a side view of the heat exchanger of FIG. 13 as seen from the bent portion side;
  • FIG. 14 is a side view of fins in the heat exchanger of FIG. 13;
  • FIG. 11 is a front view showing a schematic configuration of a heat exchanger according to Embodiment 3;
  • Figure 17 is a plan view of the heat exchanger of Figure 16;
  • FIG. 17 is a sectional view showing the AA section of the heat exchanger of FIG. 16;
  • FIG. 17 is a side view of the heat exchanger of FIG. 16 as seen from the bent portion side;
  • FIG. 11 is a front view showing a schematic configuration of a heat exchanger according to Embodiment 4;
  • FIG. 1 is a front view showing a schematic configuration of a heat exchanger 10 according to Embodiment 1.
  • FIG. The outline arrow Fr shown in FIG. 1 represents the direction in which the coolant flows.
  • FIG. 2 is a plan view of the heat exchanger 10 of FIG.
  • the outline arrow Fa shown in FIG. 2 represents the air circulation direction.
  • FIG. 3 is an explanatory diagram showing the connection relationship between the heat transfer tubes 2 and the headers 4 in the heat exchanger 10 of FIG. The schematic configuration of the heat exchanger 10 will be described below with reference to FIGS. 1 to 3.
  • FIG. 1 is a front view showing a schematic configuration of a heat exchanger 10 according to Embodiment 1.
  • FIG. The outline arrow Fr shown in FIG. 1 represents the direction in which the coolant flows.
  • FIG. 2 is a plan view of the heat exchanger 10 of FIG.
  • the outline arrow Fa shown in FIG. 2 represents the air circulation direction.
  • FIG. 3 is an explanatory diagram showing the connection relationship between the heat transfer
  • the heat exchanger 10 includes a plurality of fins 3 arranged with gaps through which air flows, and a heat transfer tube 2 having therein a channel through which a refrigerant flows.
  • the heat transfer tube 2 has a flat outer shape and is provided so as to be in contact with the plurality of fins 3 .
  • the heat exchanger 10 includes four U-shaped heat transfer tubes 2, each heat transfer tube 2 having a first straight pipe portion 21, a second straight pipe portion 22, and a second straight pipe portion 22. It has a U-shaped bent portion 23 that connects the first straight pipe portion 21 and the second straight pipe portion 22 .
  • directional terms e.g., “up”, “down”, “right”, “left”, “front”, and “back” are used as appropriate for ease of understanding. For the purpose of description, these terms are not intended to limit this disclosure. Unless otherwise specified, these directional terms mean directions when the heat exchanger 10 is viewed from the front side (front side) as shown in FIG.
  • the height direction of the heat exchanger 10 is indicated by an arrow Z
  • the width direction of the heat exchanger 10 is indicated by an arrow X
  • the depth direction of the heat exchanger 10 is indicated by an arrow Y.
  • the height direction (arrow Z direction) of the heat exchanger 10 may be referred to as the vertical direction.
  • each heat transfer tube 2 is arranged in the height direction (arrow Z direction) of the heat exchanger 10, and in each heat transfer tube 2, a first straight tube portion 21 and a second straight tube Each of the portions 22 extends in the width direction (direction of arrow X) of the heat exchanger 10 , and the second straight pipe portion 22 is arranged below the first straight pipe portion 21 . Then, along the upper and lower surfaces of the first straight pipe portion 21 and the second straight pipe portion 22, the width direction of the heat transfer tube 2, that is, the depth direction of the heat exchanger 10 (arrow Y direction shown in FIG. 2) It is configured such that air circulates through.
  • the heat exchanger 10 also has two headers 4, as shown in FIG.
  • the first header 4a and the second header 4b are provided at one end in the width direction of the heat exchanger 10 (the left end in the example shown in FIG. 2).
  • a plurality of heat transfer tubes 2 are connected. More specifically, as shown in FIG. 3, one end of each of the plurality of heat transfer tubes 2 is inserted into the first header 4a, and the other end is inserted into the second header 4b.
  • the first header 4a has an inlet 41 into which refrigerant flows when the heat exchanger 10 functions as an evaporator
  • the second header 4b has an inlet 41 through which the heat exchanger 10 functions as an evaporator. It has an outflow port 42 through which the refrigerant flows out when functioning as a
  • the second straight pipe portions 22 of the plurality of heat transfer tubes 2 are connected to the first header 4a. and distributes the refrigerant that has flowed in through the plurality of heat transfer tubes 2 .
  • the first straight pipe portions 21 of the plurality of heat transfer tubes 2 are connected to the second header 4b, and when the heat exchanger 10 functions as an evaporator, the second header 4b connects The refrigerant from the two is combined and discharged through the outlet 42 .
  • the second header 4b is arranged in front of the first header 4a in the depth direction (the arrow Y direction), and the left end of the first straight pipe portion 21 connected to the second header 4b is slightly bent forward.
  • each heat transfer tube 2 has a U It has glyphs.
  • Each heat transfer tube 2 may be formed in a meandering shape having a plurality of bent portions 23 .
  • the number of refrigerant branches is reduced compared to a parallel flow configuration in which the number of stages and the number of refrigerant paths in the heat exchanger 10 are the same. can be done. Therefore, when the heat exchanger 10 functions as an evaporator, it is easy to ensure distribution performance, and loss of heat exchange performance is less likely to occur.
  • FIG. 4 is a sectional view showing the AA section of the heat exchanger 10 of FIG.
  • FIG. 5 is a side view of the heat exchanger 10 of FIG. 1 viewed from the bent portion 23 side.
  • 6 is a side view of the fins 3 in the heat exchanger 10 of FIG. 1.
  • FIG. 1 the case where the heat exchanger 10 is a fin-and-tube type heat exchanger in which a plurality of heat transfer tubes 2 are attached so as to intersect a plurality of fins 3 will be described with reference to FIGS.
  • the configuration of the fins 3 and the positional relationship between the fins 3 and the heat transfer tubes 2 will be described.
  • each of the plurality of fins 3 has a plate shape extending vertically.
  • each fin 3 is a rectangular member (for example, aluminum) that extends in the height direction (arrow Z direction) of the heat exchanger 10 and has a constant width in the depth direction (arrow Y direction). It is configured.
  • the fins 3 transfer heat to the heat transfer tubes 2 and improve the heat exchange efficiency between the air and the refrigerant.
  • the ends on both sides of the fin 3 in the depth direction (direction of the arrow Y)
  • the end on the upstream side in the air circulation direction indicated by the white arrow Fa is referred to as a front end 3e1
  • the air circulation direction is sometimes referred to as a rear end 3e2.
  • Each fin 3 is formed with a plurality of cutouts 30 in which the heat transfer tubes 2 are arranged.
  • the plurality of cutouts 30 are provided with openings at the rear end 3e2 of the fin 3, and the cutouts 30 become higher as they approach the opening of the rear end 3e2 from the front end 3e1 side. It is inclined with respect to the air circulation direction, that is, the depth direction (arrow Y direction).
  • each notch 30 is preferably provided so as to be inclined with respect to the direction of air flow so that it becomes lower as it goes rearward from the opening of the front end 3e1.
  • the notch 30 is inclined with respect to the air circulation direction as described above because the heat transfer tube 2 inserted into the notch 30 from the opening of the front end 3e1 and the inner surface 30a of the notch 30 This is because the gravitational force exerted on them facilitates close contact.
  • the plurality of cutouts 30 have first cutouts 31 and second cutouts 32 having different widths in the depth direction (arrow Y direction). Specifically, a first notch portion 31 and a second notch portion 32 formed below the first notch portion 31 and having a width W2 smaller than the width W1 of the first notch portion 31. , are set as a set of notches 30, and each fin 3 is provided with the same number of notches 30 as the number of heat transfer tubes 2. As shown in FIG.
  • the width in the depth direction (direction of arrow Y) of the front edge portion 33 which is a region on the front end 3e1 side of the plurality of cutout portions 30 in the fin 3, is the same as the width in front of the first cutout portion 31 and the width of the second cutout portion. It differs from the front of the portion 32 .
  • the width of the front edge portion 33 formed in front of the second cutout portion 32 in the depth direction (the arrow Y direction) is equal to that of the front edge portion 33 formed in front of the first cutout portion 31. It becomes larger than the width in the depth direction (arrow Y direction).
  • the first straight pipe portion 21 of the heat transfer tube 2 is inserted into the first cutout portion 31 , and the second straight pipe portion 22 of the heat transfer pipe 2 is inserted into the second cutout portion 32 . be done.
  • the first straight pipe portion 21 is arranged such that one end in the width direction of the first straight pipe portion 21 is in contact with the inner surface 30 a of the first notch portion 31 . is inserted deep into the first notch 31.
  • one end of the second straight pipe portion 22 in the width direction contacts the inner surface 30 a of the second notch portion 32 . It is inserted deep into the second notch portion 32 so as to do so.
  • the front and lower end of the first straight pipe portion 21 contacts the inner surface 30a of the first notch portion 31, and the front and lower end of the second straight pipe portion 22 is in contact with the inner surface 30a. contacts the inner surface 30 a of the second notch 32 .
  • the heat transfer tube 2 extends over the first straight tube portion 21, the second straight tube portion 22, and the bent portion 23, and extends in the same direction with respect to the horizontal plane P in the width direction of the heat transfer tube 2. is provided so as to incline to Specifically, all of the first straight pipe portion 21, the second straight pipe portion 22, and the bent portion 23 are inclined upward from the front toward the rear.
  • the heat transfer tube 2 is viewed sideways from the bent portion 23 side, and the tube axis C3 of the bent portion 23 is aligned with the upper surface 21a of the first straight pipe portion 21 and the second straight pipe portion 21. It is provided so as to be perpendicular to each of the upper surfaces 22a (see FIG. 4) of the straight tube portion 22. As shown in FIG. 5, the heat transfer tube 2 is viewed sideways from the bent portion 23 side, and the tube axis C3 of the bent portion 23 is aligned with the upper surface 21a of the first straight pipe portion 21 and the second straight pipe portion 21. It is provided so as to be perpendicular to each of the upper surfaces 22a (see FIG. 4) of the straight tube portion 22. As shown in FIG.
  • FIG. 1 The method of manufacturing the heat exchanger 10 includes a first step of bending the heat transfer tube 2 into a U shape in the middle of the longitudinal direction to form a bent portion 23 (see FIG. 1), and assembling the heat transfer tube 2 to the plurality of fins 3. and (see FIGS. 4 and 5).
  • the heat transfer tubes 2 are divided into a plurality of portions so that the heat transfer tubes 2 are inclined in the same direction with respect to the horizontal plane P in the width direction of the heat transfer tubes 2 over the first straight tube portion 21, the second straight tube portion 22, and the bent portion 23. It is attached to the fin 3.
  • the first straight pipe portion 21, the second straight pipe portion 22, and the bent portion 23 are inclined in the same direction and at the same angle from the horizontal plane P. is shown, but is not particularly limited to this. If the first straight pipe portion 21, the second straight pipe portion 22, and the bent portion 23 are inclined in the same direction with respect to the horizontal plane P in the width direction of the heat transfer tube 2, even if they are not at the same angle, Compared to the conventional configuration in which only the bent portion 23 is provided horizontally, the amount of twisting can be reduced.
  • the first straight pipe portion 21, the second straight pipe portion 22, and the bent portion 23 are horizontal planes in the width direction of the heat transfer tubes 2, as exemplified in the manufacturing method described above. Since it is inclined in the same direction with respect to P, less twisting is required in the manufacturing process than in the conventional art, springback is less likely to occur, and it is easy to ensure the precision of the pipe pitch and parallelism between the straight pipe portions.
  • the tube axis C3 of the bent portion 23 is aligned with the upper surface 21a of the first straight tube portion 21 and the upper surface 22a of the second straight tube portion 22 (see FIG. 4).
  • the bent portion 23 is formed by folding the heat transfer tube 2 without twisting it. Therefore, there is no springback due to torsion, and the above effect becomes remarkable.
  • both the first straight pipe portion 21 and the second straight pipe portion 22 of the heat transfer tube 2 extend from the openings of the plurality of notch portions 30 in the fins 3 , that is, from the rear ends 3 e 2 of the fins 3 . It is arranged in the notch 30 so as not to protrude rearward.
  • the air flowing through the gaps between the fins 3 flows along the heat transfer tubes 2 .
  • the water droplets W that reach the rear end 3e2 of the fin 3 through the fin 3 stay above the part protruding from the rear end 3e2.
  • the entire heat transfer tube 2 in the width direction of the heat transfer tube 2 is accommodated in the fins 3, so that the air flowing through the gaps between the fins 3 flows backward along the heat transfer tube 2. Since the water droplets W are guided downward along the trailing edges 34 of the fins 3 by gravity, the water droplets W are less likely to stay in the upper portion of the heat transfer tube 2, and the heat transfer tube 2 can be easily drained. In addition, since the front edges 33 of the fins 3 are continuously connected in the vertical direction on the front side of the heat transfer tube 2, the water droplets W are more easily discharged in the direction of gravity.
  • FIG. 7 is a refrigerant circuit diagram of a refrigeration cycle device 100 including the heat exchanger 10 of FIG.
  • the refrigeration cycle device 100 includes a refrigerant circuit 100C including a heat exchanger 10.
  • the refrigerant circuit 100 ⁇ /b>C includes a compressor 11 , a heat exchanger 12 connected to the discharge side of the compressor 11 , a decompression device 13 , the heat exchanger 10 connected to the suction side of the compressor 11 , and the like. Connected and formed.
  • the compressor 11 compresses the refrigerant and circulates it in the refrigerant circuit 100C.
  • the heat exchanger 12 and the heat exchanger 10 exchange heat between refrigerant and air.
  • the decompression device 13 is composed of, for example, an expansion valve, and expands and decompresses the refrigerant.
  • the refrigeration cycle device 100 is an air conditioner, and is connected to an outdoor unit 100A installed outdoors via a refrigerant pipe 14, and is installed indoors, which is a space to be air-conditioned. and an indoor unit 100B. Moreover, in the example shown in FIG. 7, the compressor 11 and the heat exchanger 10 are mounted in the outdoor unit 100A, and the decompression device 13 and the heat exchanger 12 are mounted in the indoor unit 100B.
  • the heat exchanger 12 connected to the discharge side of the compressor 11 functions as a condenser
  • the heat exchanger 10 connected to the suction side of the compressor 11 functions as an evaporator.
  • the heating operation the high-temperature and high-pressure refrigerant compressed by the compressor 11 exits the outdoor unit 100A, flows to the heat exchanger 12 of the indoor unit 100B, is condensed in the heat exchanger 12, and is liquefied. It is decompressed and becomes a gas-liquid two-phase state of low temperature and low pressure.
  • the configuration of the refrigerant circuit 100C is not limited to the configuration described above.
  • a four-way valve or the like is provided to switch the flow path of the refrigerant discharged from the compressor 11, the heat exchanger 10 functions as a condenser, and the heat exchanger 12 functions as an evaporator. , and the above-described heating operation may be switched to be performed.
  • FIG. 7 the operation of the heat exchanger 10 when the heat exchanger 10 functions as an evaporator as shown in FIG. 7 will be described in detail with reference to FIGS. 3 to 7.
  • FIG. 3 the lower second straight tube portion 22 of the heat transfer tube 2 is connected to the first header 4a into which the refrigerant flows when the heat exchanger 10 functions as an evaporator.
  • the low-temperature, low-pressure gas-liquid two-phase refrigerant decompressed by the decompression device 13 in the refrigerant circuit 100C flows into the heat exchanger 10 functioning as an evaporator.
  • the low-temperature, low-pressure gas-liquid two-phase refrigerant flows into the first header 4a of the heat exchanger 10, and then flows through a plurality of heat transfer tubes connected to the header 4. 2.
  • the low-temperature, low-pressure gas-liquid two-phase refrigerant that has flowed into the heat transfer tubes 2 from the header 4 flows through the second straight tube portion 22, the bent portion 23, and the first straight tube portion 21 in this order. heat exchange with the air flowing through the gaps between the fins 3.
  • the low-temperature, low-pressure gas-liquid two-phase refrigerant absorbs heat from the air (outside air), evaporates, and gasifies.
  • the width of the front edge portion 33 provided in front of the second straight pipe portion 22 in the depth direction exceeds the width of the second straight pipe portion 22 . It is larger than the width in the depth direction (arrow Y direction) of the front edge portion 33 provided in front of the first straight pipe portion 21 through which the subsequent refrigerant flows. Therefore, in the height direction (the direction of the arrow Z), at the height position where the second straight pipe portion 22 is provided, compared to the height position where the first straight pipe portion 21 is provided, the refrigerant with a lower temperature flows.
  • the width of the front edge portion 33 in the depth direction increases, so that the heat loss at the front edge portion 33 increases.
  • the temperature in the vicinity of the first straight pipe portion 21 and the vicinity of the second straight pipe portion 22 in the front edge portion 33 of the fin 3 becomes uniform, and the occurrence of dew condensation in the front edge portion 33 of the fin 3 can be suppressed. can.
  • FIG. 8 is a cross-sectional view of heat exchanger 10 according to a first modification of the first embodiment.
  • FIG. 9 is a side view of the heat exchanger 10 of FIG. 8 viewed from the bent portion 23 side.
  • 10 is a side view of the fins 3 in the heat exchanger 10 of FIG. 8.
  • FIG. A configuration of a heat exchanger 10 according to a first modification of the first embodiment will be described with reference to FIGS. 8 to 10.
  • the plurality of cutouts 30 provided in the fin 3, that is, the first cutout 31 and the second cutout 32 are arranged in the depth direction (arrow Y direction). ) have the same width. Therefore, in the fin 3 of the first modified example, the width in the depth direction of the front edge portion 33 of the fin 3 is the same in front of the first notch portion 31 and in front of the second notch portion 32 .
  • the first modification shown in FIGS. 8 to 10 and the example shown in FIGS. 4 to 6 differ in the configuration of the plurality of notches 30 in the fins 3, but the heat transfer tubes 2 in the heat exchanger 10 are different.
  • the layout is the same. That is, as shown in FIGS. 8 and 9, the heat transfer tube 2 extends over the first straight tube portion 21, the second straight tube portion 22, and the bent portion 23, and is They are provided so as to incline in the same direction.
  • the first straight tube portion 21 is inserted into the first notch portion 31 so that the front end portion thereof contacts the inner surface 30a of the first notch portion 31.
  • the second straight tube portion 22 is inserted into the second notch portion 32 so that the front end portion thereof is separated from the inner surface 30 a of the second notch portion 32 .
  • FIG. 11 is a front view showing a schematic configuration of the heat exchanger 10 according to the second modified example of the first embodiment.
  • FIG. 12 is a sectional view showing the AA section of the heat exchanger 10 of FIG. A configuration of a heat exchanger 10 according to a second modification of the first embodiment will be described with reference to FIGS. 11 and 12.
  • FIG. 11 is a front view showing a schematic configuration of the heat exchanger 10 according to the second modified example of the first embodiment.
  • FIG. 12 is a sectional view showing the AA section of the heat exchanger 10 of FIG. A configuration of a heat exchanger 10 according to a second modification of the first embodiment will be described with reference to FIGS. 11 and 12.
  • FIG. 11 is a front view showing a schematic configuration of the heat exchanger 10 according to the second modified example of the first embodiment.
  • FIG. 12 is a sectional view showing the AA section of the heat exchanger 10 of FIG. A configuration of a heat exchanger 10 according to a second modification of the first embodiment will be described with
  • the heat exchanger 10 has two heat exchange parts in which a plurality of heat transfer tubes 2 are assembled to a plurality of fins 3, and the two heat exchange parts A row bridging portion 5 is provided for connecting the heat transfer tubes 2 between them. Therefore, the connection relationship between the plurality of heat transfer tubes 2 and the two headers 4 is different between the second modification and the examples shown in FIGS.
  • a first heat exchange section 10a and a second 2 heat exchange section 10b is provided in the heat exchanger 10 of the second modified example.
  • the second heat exchange section 10b is arranged on the upstream side in the air circulation direction of the first heat exchange section 10a.
  • One end of the heat transfer tube 2 in the second heat exchange section 10b and one end of the heat transfer tube 2 in the first heat exchange section 10a are connected by a row connecting section 5, and each heat transfer section in the second heat exchange section 10b arranged on the front side is connected to one end of the heat transfer tube 2 in the first heat exchange section 10a.
  • the other end of the heat transfer tube 2 is connected to the second header 4b arranged on the front side of the two headers 4, and the other end of each heat transfer tube 2 in the first heat exchange section 10a arranged on the back side is connected to the second header 4b. It is connected to the first header 4a arranged on the far side of the two headers 4.
  • the first straight pipe portions 21 of the heat transfer tubes 2 adjacent in the air flow direction in the first heat exchange portion 10a and the second heat exchange portion 10b are connected by the row connecting portion 5.
  • the heat exchanger 10 has a plurality of fins 3 arranged with a gap through which air flows, and a flow path through which a refrigerant flows. and a heat transfer tube 2 provided in contact with the heat transfer tube 2 and having a flat outer shape.
  • the heat transfer tube 2 has a first straight pipe portion 21 , a second straight pipe portion 22 , and a U-shaped bent portion 23 connecting the first straight pipe portion 21 and the second straight pipe portion 22 .
  • the heat transfer tube 2 is provided so as to be inclined in the same direction with respect to the horizontal plane P in the width direction of the heat transfer tube 2 over the first straight tube portion 21 , the second straight tube portion 22 and the bent portion 23 .
  • the bent portion 23 of the heat transfer tube 2 is also inclined in the width direction in the same direction as the first straight pipe portion 21 and the second straight pipe portion 22, the dew condensation water generated at the bent portion 23 is easily drained.
  • the amount of twisting at the boundary between the bent portion 23 and each straight pipe portion can be reduced, thinning of the pipe wall is suppressed. Therefore, it is possible to both promote drainage from the heat transfer tubes 2 and suppress a decrease in pressure resistance strength of the heat transfer tubes 2 .
  • dew condensation water generated at the bent portion 23 is easily discharged, corrosion of the heat transfer tube 2 as a whole is suppressed.
  • the tube axis C3 of the bent portion 23 is aligned with the upper surface 21 a of the first straight pipe portion 21 and the upper surface 22 a of the second straight pipe portion 22 . It is provided so as to be perpendicular to each of the
  • the bent portion 23 can be formed in the heat transfer tube 2 while reducing the stress on the heat transfer tube 2 having a flat outer shape, thereby suppressing the influence on the pressure resistance of the heat transfer tube 2 and the occurrence of springback. This makes it easy to ensure the precision of the pipe pitch and parallelism between the straight pipe portions.
  • Each of the plurality of fins 3 has a plate shape extending in the vertical direction (direction of arrow Z), and each of the plurality of fins 3 is formed with a plurality of notches 30 in which the heat transfer tubes 2 are arranged. It is The plurality of cutouts 30 have first cutouts 31 and second cutouts 32 having different widths in the depth direction (arrow Y direction).
  • the first straight pipe portion 21 is inserted into the first notch portion 31 so that one widthwise end of the first straight pipe portion 21 contacts the inner surface 30 a of the first notch portion 31 .
  • the second straight pipe portion 22 is inserted into the second cutout portion 32 so that one widthwise end of the second straight pipe portion 22 contacts the inner surface 30 a of the second cutout portion 32 .
  • the heat transfer tubes 2 when attaching the heat transfer tubes 2 to the plurality of fins 3 in the heat exchanger 10, the heat transfer tubes 2 can be inserted deep into the cutouts of the fins 3, so that the assembly can be stably performed.
  • the heat exchanger 10 also includes a header (first header 4a) having an inlet 41 into which refrigerant flows when the heat exchanger 10 functions as an evaporator.
  • the second straight pipe portion 22 of the heat transfer tube 2 is connected to the header (first header 4 a ), and the header causes the refrigerant that has flowed in from the inlet 41 to flow out to the second straight pipe portion 22 .
  • the second straight pipe portion 22 is arranged below the first straight pipe portion 21, and one end in the width direction of the first straight pipe portion 21 and one end in the width direction of the second straight pipe portion 22 are , are provided on the upstream side in the direction of air flow.
  • the second cutout portion 32 and the first cutout portion 31 are provided such that the width W2 of the second cutout portion 32 is smaller than the width W1 of the first cutout portion 31 .
  • the front edge portion 33 of the fin 3 is at the level of the second straight pipe portion 22 . is wider in the depth direction, the heat loss at the front edge portion 33 at the height of the second straight tube portion 22 is greater.
  • the temperature in the vicinity of the first straight pipe portion 21 and the vicinity of the second straight pipe portion 22 in the front edge portion 33 of the fin 3 becomes uniform, and the occurrence of dew condensation in the front edge portion 33 of the fin 3 can be suppressed. can.
  • Each of the plurality of fins 3 has a plate shape extending in the vertical direction (direction of arrow Z), and each of the plurality of fins 3 is formed with a plurality of notches 30 in which the heat transfer tubes 2 are arranged. It is The plurality of cutouts 30 have the same width in the depth direction (arrow Y direction).
  • One of the first straight pipe portion 21 and the second straight pipe portion 22 is inserted into the notch so that one end in the width direction of the one is in contact with the inner surface 30a of the notch.
  • the other of the first straight pipe portion 21 and the second straight pipe portion 22 is inserted into the notch so that one end in the width direction of the other is spaced apart from the inner surface 30a of the notch.
  • the depth direction width of the plurality of cutouts 30 of the fin 3 can be made the same, so that the fin 3 can be manufactured easily.
  • the heat transfer tubes 2 are arranged in the notches so as not to protrude from the opening ends (for example, the rear ends 3 e 2 ) of the notches in the plurality of fins 3 .
  • the heat transfer tubes 2 are accommodated in the fins 3 without protruding from the fins 3, so that it is possible to suppress retention of condensed water (water droplets W) on the heat transfer tubes 2 in the vicinity of the open ends.
  • the heat exchanger 10 is provided on the upstream side and the downstream side in the air circulation direction, and has two heat exchange sections (a first heat exchange section 10a and a second heat exchange section 10a) each having a plurality of fins 3 and heat transfer tubes 2.
  • a heat exchange section 10b) is provided.
  • the heat exchanger 10 includes one end of the heat transfer tube 2 of the heat exchange section (for example, the second heat exchange section 10b) provided on the upstream side and the heat exchange section (for example, the first heat exchange section 10b) provided on the downstream side.
  • a row bridging portion 5 that connects one end of the heat transfer tube 2 in the portion 10a).
  • the configuration of the heat transfer tubes 2 and the configuration of the fins 3 can be applied to the configuration of the heat exchanger 10 including the row connecting portion 5, increasing versatility.
  • the refrigeration cycle apparatus 100 includes an outdoor unit 100A having the heat exchanger 10 and an indoor unit 100B connected to the outdoor unit 100A via refrigerant pipes 14.
  • an outdoor unit 100A having the heat exchanger 10
  • an indoor unit 100B connected to the outdoor unit 100A via refrigerant pipes 14.
  • the method for manufacturing the heat exchanger 10 according to Embodiment 1 includes a plurality of fins 3 arranged with gaps through which air flows, and a flow path through which a refrigerant flows. and a heat transfer tube 2 having a flat outer shape, which is provided so as to be in contact with the heat exchanger 10.
  • the method for manufacturing the heat exchanger 10 includes bending the heat transfer tube 2 into a U shape in the middle of the longitudinal direction (the direction of the arrow X) to form the bent portion 23, and bending the heat transfer tube 2 into the bent portion 23 and the bent portion
  • the first straight pipe portion 21 and the second straight pipe portion 22 connected by 23 are assembled to the plurality of fins 3 so as to be inclined in the same direction with respect to the horizontal plane P in the width direction of the heat transfer tube 2 .
  • the amount of twist to the heat transfer tube 2 at the boundary between the bent portion 23 and the first straight pipe portion 21 and the boundary between the bent portion 23 and the second straight pipe portion 22 can be reduced compared to the conventional art.
  • Back generation can be suppressed. Therefore, it is possible to easily ensure the accuracy of the pipe pitch and parallelism between the straight pipe portions, and to manufacture the heat exchanger 10 having better heat exchange performance than the conventional one.
  • the tube axis C3 of the bent portion 23 is aligned with the second The heat transfer tube 2 is folded back so as to be perpendicular to the upper surface 21 a of the first straight pipe portion 21 and the upper surface 22 a of the second straight pipe portion 22 arranged below the first straight pipe portion 21 .
  • the bent portion 23 can be formed by bending the heat transfer tube 2 having a flat outer shape without twisting it, so springback due to twisting does not occur in the bent portion 23 . Therefore, when the heat transfer tubes 2 are assembled to the plurality of fins 3, the accuracy of the tube pitch and parallelism between the straight tube portions can be ensured, and the assembly can be facilitated.
  • FIG. 13 is a cross-sectional view showing a schematic configuration of heat exchanger 10 according to the second embodiment.
  • FIG. 14 is a side view of the heat exchanger 10 of FIG. 13 viewed from the bent portion 23 side.
  • 15 is a side view of the fins 3 in the heat exchanger 10 of FIG. 13.
  • FIG. 13 the shape of the heat transfer tube 2 is different from that in the first modification of the first embodiment (see FIGS. 8 to 10), and the rest of the configuration is the same as in the first modification.
  • the same reference numerals are given to the same parts as in the first modified example, and the description will focus on the differences from the first modified example.
  • the configuration of the fins 3 in the second embodiment is the same as in the first modification of the first embodiment shown in FIG. That is, in the second embodiment, the plurality of notches 30 provided in the fin 3, that is, the first notches 31 and the second notches 32 have the same width in the depth direction (arrow Y direction). be.
  • the width of the front edge portion 33 of the fin 3 in the depth direction is the front of the first notch portion 31 into which the first straight pipe portion 21 is inserted and the second notch portion into which the second straight pipe portion 22 is inserted.
  • the front part of the part 32 is the same.
  • the heat transfer tube 2 has a U-shaped bent portion 23, a first It is provided so as to be inclined in the same direction with respect to the horizontal plane P in the width direction of the heat transfer tube 2 across the straight pipe portion 21 and the second straight pipe portion 22 . Therefore, in the heat exchanger 10 according to the second embodiment, as in the case of the first embodiment and its first modification, both promotion of drainage from the heat transfer tubes 2 and suppression of decrease in pressure resistance strength of the heat transfer tubes 2 are achieved. You can get the effect that you can.
  • the second straight pipe portion 22 of the heat transfer tube 2 is provided directly below the first straight pipe portion 21 of the heat transfer pipe 2 . That is, both ends of the second straight pipe portion 22 in the depth direction (direction of arrow Y) are provided directly below both ends of the first straight pipe portion 21 in the depth direction (direction of arrow Y).
  • the tube axis C3 of the bent portion 23 is perpendicular to the upper surface 21a of the first straight tube portion 21 and the upper surface 22a of the second straight tube portion 22.
  • the heat transfer tube 2 of Embodiment 2 is formed such that the tube axis C3 of the bent portion 23 is inclined with respect to the first straight tube portion 21 and the second straight tube portion 22 when viewed from the side.
  • the distances between the front ends 3e1 of the fins 3 and the first straight pipe portion 21 and the second straight pipe portion 22 are the same. That is, the width in the depth direction of the front edge portion 33 of the fin 3 is the same in front of the first straight pipe portion 21 and in front of the second straight pipe portion 22 .
  • the first straight pipe portion is provided in the first notch portion 31 so that the front end portion of the first straight pipe portion 21 is in contact with the inner surface 30a of the first notch portion 31 .
  • the second straight pipe portion 22 is inserted into the second cutout portion 32 so that the front end portion of the second straight pipe portion 22 contacts the inner surface 30a of the second cutout portion 32.
  • the heat transfer tubes 2 can be inserted deep into the plurality of cutouts 30, so that the plurality of fins 3 and the plurality of Assembly with the heat transfer tube 2 can be performed.
  • the method of manufacturing the heat exchanger 10 includes a first step of bending the heat transfer tube 2 into a U shape in the middle of the longitudinal direction to form a bent portion 23 (see FIG. 1), and assembling the heat transfer tube 2 to the plurality of fins 3. and a second step (see FIGS. 13 and 14).
  • the heat transfer tube 2 is divided into a plurality of portions so that the heat transfer tube 2 is inclined in the same direction with respect to the horizontal plane P in the width direction of the heat transfer tube 2 over the first straight tube portion 21, the second straight tube portion 22, and the bent portion 23.
  • the heat transfer tube 2 is twisted so that the second straight pipe portion 22 is arranged directly below the first straight pipe portion 21 .
  • the heat transfer tube 2 is twisted and bent so that the second straight pipe portion 22 is arranged directly below the first straight pipe portion 21, thereby 23 can be formed, and the amount of twist of the heat transfer tube 2 can be reduced compared to the conventional case. Therefore, the springback due to twisting in the heat transfer tube 2 can be reduced more than before, and when the heat transfer tube 2 is assembled to the plurality of fins 3, it becomes easy to ensure the accuracy of the tube pitch and parallelism between the straight tube portions. Easy to do.
  • the distance between one end of each of the plurality of fins 3 in the air circulation direction and each of the first straight pipe portion 21 and the second straight pipe portion 22 is A second straight pipe portion 22 is provided immediately below the first straight pipe portion 21 so as to be the same.
  • the bent portion 23 can be formed in the heat transfer tube 2 while the stress on the heat transfer tube 2 having a flat outer shape is reduced more than before. Therefore, the effect on the pressure resistance of the heat transfer tubes 2 and the occurrence of springback can be suppressed, and it becomes easy to ensure the accuracy of the tube pitch and parallelism between the straight tube portions.
  • each of the plurality of fins 3 has a plate shape extending in the vertical direction.
  • Each of the plurality of fins 3 is formed with a plurality of notch portions 30 that are inclined with respect to the horizontal plane P and have the same width in the depth direction, in which the heat transfer tubes 2 are arranged.
  • the width in the depth direction of the front edge portion 33 of the fin 3 can be the same in front of the first straight pipe portion 21 and in front of the second straight pipe portion 22 .
  • the front edge 33 of the fin 3 guides air and also functions as a drainage channel for condensed water.
  • FIG. 16 is a front view showing a schematic configuration of heat exchanger 10 according to the third embodiment.
  • 17 is a plan view of the heat exchanger 10 of FIG. 16.
  • FIG. 18 is a sectional view showing the AA section of the heat exchanger 10 of FIG.
  • FIG. 19 is a side view of the heat exchanger 10 of FIG. 16 viewed from the bent portion 23 side.
  • the positional relationship between the first straight pipe portion 21 and the second straight pipe portion 22 in the heat transfer tube 2 is different from that in the first embodiment.
  • the same reference numerals are given to the same parts as in the first embodiment, and the explanation will focus on the differences from the first embodiment.
  • the second straight pipe portion 22 in the heat transfer tube 2 is arranged downstream of the first straight pipe portion 21 in the air circulation direction.
  • a bent portion 23 connects the first straight pipe portion 21 and the second straight pipe portion 22 that are adjacent to each other in the depth direction (arrow Y direction).
  • the plurality of fins 3 includes the plurality of first fins 3a provided so as to be in contact with the first straight pipe portion 21 and the plurality of first fins 3a disposed downstream of the plurality of first fins 3a in the air circulation direction. and a plurality of second fins 3 b provided on the side and provided to contact the second straight pipe portion 22 .
  • the first fins 3a are provided with the same number of first notch portions 31 into which the first straight pipe portions 21 are inserted as the heat transfer tubes 2 attached to the first fins 3a.
  • the second fins 3b are provided with the same number of second notch portions 32 into which the second straight pipe portions 22 are inserted as the heat transfer tubes 2 attached to the second fins 3b.
  • the second straight pipe portion 22 provided on the downstream side that is, on the back side of the heat transfer tube 2 in the direction of air flow is connected to the first header 4a.
  • the first straight pipe portion 21 provided on the upstream side that is, on the front side of the second straight pipe portion 22 in the direction of air flow, is connected to the second header 4b.
  • the heat transfer tube 2 includes a U-shaped bent portion 23, a first straight pipe portion 21 and a second straight pipe portion 21, as in the case of the first embodiment. It is provided so as to be inclined in the same direction with respect to the horizontal plane P in the width direction of the heat transfer tube 2 across the two straight pipe portions 22 . Therefore, in the heat exchanger 10 according to the third embodiment, as in the case of the first embodiment, it is possible to obtain the effect of promoting drainage from the heat transfer tubes 2 and suppressing a decrease in pressure resistance strength of the heat transfer tubes 2 at the same time. .
  • FIG. 16 to 19 An example of a method for manufacturing the heat exchanger 10 according to Embodiment 3 will be described with reference to FIGS. 16 to 19.
  • FIG. The method for manufacturing the heat exchanger 10 according to Embodiment 3 is substantially the same as the method for manufacturing the heat exchanger 10 according to Embodiment 2, except for the direction in which the heat transfer tubes 2 are twisted and bent.
  • the method for manufacturing the heat exchanger 10 includes a first step of bending the heat transfer tube 2 into a U shape in the middle of the longitudinal direction to form a bent portion 23 (see FIG. 17), and assembling the heat transfer tube 2 to the plurality of fins 3. and (see FIGS. 18 and 19).
  • the heat transfer tube 2 is divided into a plurality of portions so that the heat transfer tube 2 is inclined in the same direction with respect to the horizontal plane P in the width direction of the heat transfer tube 2 over the first straight tube portion 21, the second straight tube portion 22, and the bent portion 23.
  • the heat transfer tube 2 when forming the bent portion 23 in the first step, the heat transfer tube 2 is twisted so that the second straight pipe portion 22 is arranged downstream of the first straight pipe portion 21 in the direction of air flow. bend.
  • the heat transfer tube 2 needs to be twisted less than before, and the springback due to twisting in the heat transfer tube 2 can be reduced more than before. Therefore, when the heat transfer tubes 2 are assembled to the plurality of fins 3, the accuracy of the spacing and parallelism between the straight tube portions is ensured. This facilitates assembly of the second straight pipe portion 22 to the second fin 3b.
  • the second straight pipe portion 22 in the heat transfer tube 2 is arranged downstream of the first straight pipe portion 21 in the air circulation direction.
  • the plurality of fins 3 includes the plurality of first fins 3a provided so as to contact the first straight pipe portion 21, and the plurality of first fins 3a provided downstream of the plurality of first fins 3a in the direction of air flow. and a plurality of second fins 3 b provided so as to be in contact with the straight pipe portion 22 .
  • FIG. 20 is a front view showing a schematic configuration of heat exchanger 10 according to Embodiment 4.
  • FIG. 20 shows only the plurality of first fins 3a arranged on the front side of the plurality of first fins 3a and the plurality of second fins 3b, but the plurality of first fins 3a behind the plurality of first fins 3a are shown. Assume that a plurality of second fins 3b (see FIG. 17) are provided.
  • the heat transfer tube 2 extends over the U-shaped bent portion 23, the first straight tube portion 21, and the second straight tube portion 22. 2 are provided so as to be inclined in the same direction with respect to the horizontal plane P in the width direction. Therefore, in the heat exchanger 10 according to Embodiment 4, as in the case of Embodiments 1 to 3, heat exchange that promotes drainage from the heat transfer tubes 2 and suppresses a decrease in pressure resistance strength of the heat transfer tubes 2 is compatible.
  • the vessel 10 can be manufactured.
  • each of the plurality of fins 3 is composed of corrugated fins formed into a wave shape.
  • Each fin 3 is arranged between the heat transfer tubes 2 adjacent to each other in the vertical direction (the arrow Z direction) and is joined to the surfaces of the heat transfer tubes 2 on both sides.
  • the first fins 3a are arranged between the first straight pipe portions 21 adjacent in the vertical direction (direction of the arrow Z)
  • the second fins 3b are arranged between the second straight pipe portions 22 adjacent in the vertical direction. is placed between.
  • the plurality of fins 3 are composed of a plurality of corrugated fins.
  • the corrugated fin heat exchanger as well as in the fin-and-tube heat exchanger in the first embodiment, it is possible to promote drainage from the heat transfer tubes 2 and suppress a decrease in pressure resistance strength of the heat transfer tubes 2. can be achieved.
  • the heat exchanger 10 is installed in the outdoor unit 100A in the refrigeration cycle apparatus 100 and functions as an evaporator. It can be configured to function as a vessel.
  • the fourth embodiment a case where corrugated fins are applied to the heat exchanger 10 of the third embodiment has been described. , and the corrugated fins shown in the fourth embodiment.

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Abstract

熱交換器、冷凍サイクル装置及び熱交換器の製造方法は、空気が流通する隙間を設けて配置された複数のフィンと、冷媒が流れる流路を内部に有し、複数のフィンと接触するように設けられ、扁平形状の外形を有する伝熱管と、を備え、伝熱管は、第1直管部、第2直管部、及び第1直管部と第2直管部とを接続するU字状の曲げ部を有し、第1直管部、第2直管部及び曲げ部に渡り、伝熱管の幅方向において水平面に対して同一方向に傾斜するように設けられている。

Description

熱交換器、冷凍サイクル装置及び熱交換器の製造方法
 本開示は、偏平管を備えた熱交換器、冷凍サイクル装置及び熱交換器の製造方法に関する。
 熱交換器において、複数の偏平管と複数のフィンとを有し、フィン間に空気が流通するように構成されたものがある。例えば、複数のプレートフィンと複数の偏平管とが交差するように配置され、各プレートフィンのフィン側面に形成された多数のスリット状の切り欠き部に複数の偏平管が挿入されたフィンチューブ熱交換器がある。フィンチューブ熱交換器において、U字状に曲げられた偏平管(以下、偏平チューブ組み立てという場合がある)を備えたものが開示されている(例えば、特許文献1参照)。特許文献1の熱交換器では、偏平チューブ組み立てにおける曲げ部以外の直管部分が偏平管の幅方向に傾斜し、直管部分においてドレン水の排水を促進している。そのため、特許文献1の熱交換器において、偏平チューブ組み立ての直管部分が配置されるプレートフィンの切り欠き部は、水平面に対して傾斜するように設けられている。特許文献1では、偏平チューブ組み立てをフィン側面から組み付ける際に、直管部分が水平面に対して傾斜した状態で切り欠き部に挿入できるよう、予め、曲げ部以外の直管部分を曲げ部に対して傾斜角度だけ捻り成形加工して傾斜させている。
特開2008-2746号公報
 特許文献1のように、曲げ部以外の直管部分を曲げ部に対して傾斜角度だけ捻り成形して偏平チューブ組み立てが成形される構成では、偏平チューブ組み立てにおいて捻り成形した箇所では材料が延びてしまう。よって、偏平管における曲げ部と直管部分との境界には薄肉部分が形成される。一般に、偏平管の排水促進には5~15度の傾斜角度が必要とされ、特許文献1の偏平チューブ組み立てにおいてこの傾斜角度を設けて排水を促進しようとすると、薄肉部分の形成により耐圧強度が低下する。
 本開示は、上記のような課題を解決するためになされたもので、伝熱管からの排水促進と伝熱管の耐圧強度の低下抑制とを両立できる熱交換器、冷凍サイクル装置及び熱交換器の製造方法を提供することを目的とする。
 本開示に係る熱交換器は、空気が流通する隙間を設けて配置された複数のフィンと、冷媒が流れる流路を内部に有し、前記複数のフィンと接触するように設けられ、扁平形状の外形を有する伝熱管と、を備え、前記伝熱管は、第1直管部、第2直管部、及び前記第1直管部と前記第2直管部とを接続するU字状の曲げ部を有し、前記第1直管部、前記第2直管部及び前記曲げ部に渡り、前記伝熱管の幅方向において水平面に対して同一方向に傾斜するように設けられている。
 本開示に係る冷凍サイクル装置は、上記の熱交換器を有する室外機と、前記室外機と冷媒配管を介して接続された室内機と、を備えている。
 また、本開示に係る熱交換器の製造方法は、空気が流通する隙間を有して配置された複数のフィンと、冷媒が流れる流路を内部に有し、前記複数のフィンと接触するように設けられ、扁平形状の外形を有する伝熱管と、を備えた熱交換器の製造方法であって、前記伝熱管を長手方向の途中でU字状に曲げて曲げ部を形成し、前記伝熱管を、前記曲げ部、及び前記曲げ部により接続される第1直管部及び第2直管部に渡り、前記伝熱管の幅方向において水平面に対して同一方向に傾斜するように前記複数のフィンに組み付ける。
 本開示に係る熱交換器、冷凍サイクル装置及び熱交換器の製造方法によれば、伝熱管は、U字状の曲げ部、前記第1直管部及び前記第2直管部に渡り、伝熱管の幅方向において水平面に対して同一方向に傾斜するように設けられている。したがって、伝熱管の第1直管部及び第2直管部だけでなく曲げ部も幅方向において傾斜しているので、曲げ部で発生した結露水も排水され易く、且つ、曲げ部と各直管部との境界での捻りを少なくできるので管壁の薄肉化が抑制される。したがって、伝熱管からの排水促進と伝熱管の耐圧強度の低下抑制とが両立できる。
実施の形態1に係る熱交換器の概略構成を示す正面図である。 図1の熱交換器の平面図である。 図1の熱交換器における伝熱管と各ヘッダとの接続関係を示す説明図である。 図1の熱交換器のA-A断面を示す断面図である。 図1の熱交換器を曲げ部の側から見た側面図である。 図1の熱交換器におけるフィンの側面図である。 図1の熱交換器を備えた冷凍サイクル装置の冷媒回路図である。 実施の形態1の第1変形例に係る熱交換器の断面図である。 図8の熱交換器を曲げ部の側から見た側面図である。 図8の熱交換器におけるフィンの側面図である。 実施の形態1の第2変形例に係る熱交換器の概略構成を示す正面図である。 図11の熱交換器のA-A断面を示す断面図である。 実施の形態2に係る熱交換器の概略構成を示す断面図である。 図13の熱交換器を曲げ部の側から見た側面図である。 図13の熱交換器におけるフィンの側面図である。 実施の形態3に係る熱交換器の概略構成を示す正面図である。 図16の熱交換器の平面図である。 図16の熱交換器のA-A断面を示す断面図である。 図16の熱交換器を曲げ部の側から見た側面図である。 実施の形態4に係る熱交換器の概略構成を示す正面図である。
実施の形態1.
 図1は、実施の形態1に係る熱交換器10の概略構成を示す正面図である。図1に示される白抜き矢印Frは、冷媒が流れる方向を表す。図2は、図1の熱交換器10の平面図である。図2に示される白抜き矢印Faは、空気の流通方向を表す。図3は、図1の熱交換器10における伝熱管2と各ヘッダ4との接続関係を示す説明図である。以下、図1~図3を用いて、熱交換器10の概略構成について説明する。
 図1に示されるように、熱交換器10は、空気が流通する隙間を設けて配置された複数のフィン3と、冷媒が流れる流路を内部に有した伝熱管2と、を備えている。伝熱管2は、扁平形状の外形を有し、複数のフィン3と接触するように設けられている。
 図1に示される例では、熱交換器10は、U字状の伝熱管2を4つ備えており、各伝熱管2は、第1直管部21、第2直管部22、及び第1直管部21と前記第2直管部22とを接続するU字状の曲げ部23を有している。
 以下の説明において、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」及び「後」など)を適宜用いるが、これは説明のためのものであって、これらの用語は本開示を限定するものではない。これらの方向を示す用語は、特に明示しない限り、熱交換器10を図1に示されるように前面側(正面側)から見た場合の方向を意味している。また、以下の説明では、熱交換器10の高さ方向を矢印Zで表し、熱交換器10の幅方向を矢印Xで表し、熱交換器10の奥行き方向を矢印Yで表すものとする。以下の説明において、熱交換器10の高さ方向(矢印Z方向)を上下方向という場合がある。
 図1に示される熱交換器10では、熱交換器10の高さ方向(矢印Z方向)に4つの伝熱管2が配列され、各伝熱管2において第1直管部21及び第2直管部22のそれぞれが熱交換器10の幅方向(矢印X方向)に延び、第1直管部21よりも下側に第2直管部22が配置される構成とされている。そして、第1直管部21及び第2直管部22のそれぞれの上面及び下面に沿うように、伝熱管2の幅方向すなわち熱交換器10の奥行き方向(図2に示される矢印Y方向)に空気が流通する構成とされている。
 また、熱交換器10は、図2に示されるように、2つのヘッダ4を備えている。第1ヘッダ4a及び第2ヘッダ4bは、熱交換器10の幅方向の一端(図2に示される例では左側の端部)に設けられ、第1ヘッダ4a及び第2ヘッダ4bのそれぞれには、複数の伝熱管2が接続されている。より具体的には、図3に示されるように、複数の伝熱管2のそれぞれの一端が第1ヘッダ4aに差し込まれ、他端が第2ヘッダ4bに差し込まれている。
 図3に示されるように、第1ヘッダ4aは、熱交換器10が蒸発器として機能する際に冷媒が流入する流入口41を有し、第2ヘッダ4bは、熱交換器10が蒸発器として機能する際に冷媒が流出する流出口42を有している。第1ヘッダ4aには、複数の伝熱管2の第2直管部22が接続されており、熱交換器10が蒸発器として機能する際には、第1ヘッダ4aは、流入口41を介して流入した冷媒を複数の伝熱管2に分配する。第2ヘッダ4bには、複数の伝熱管2の第1直管部21が接続されており、熱交換器10が蒸発器として機能する際には、第2ヘッダ4bは、複数の伝熱管2からの冷媒を合流させて流出口42を介して流出させる。
 図2に示されるように、第2ヘッダ4bは第1ヘッダ4aよりも奥行き方向(矢印Y方向)の前側に配置され、第2ヘッダ4bに接続される第1直管部21の左端部は若干前方に曲げられている。
 上記のように、各伝熱管2は、第1直管部21、第2直管部22、及び第1直管部21と第2直管部22とを接続する曲げ部23を有したU字状を有する。なお、各伝熱管2は、曲げ部23を複数有した蛇行状に形成されてもよい。このように、U字状又は蛇行状の伝熱管2を複数備える構成では、熱交換器10における段数と冷媒パス数とが同数となるパラレルフローの構成と比べ、冷媒の分岐数を少なくすることができる。よって、熱交換器10が蒸発器として機能する場合において、分配性能が確保し易く、熱交換性能のロスが発生しにくい。
 図4は、図1の熱交換器10のA-A断面を示す断面図である。図5は、図1の熱交換器10を曲げ部23の側から見た側面図である。図6は、図1の熱交換器10におけるフィン3の側面図である。以下、熱交換器10が、複数のフィン3に交差するように複数の伝熱管2が装着されたフィンアンドチューブ形の熱交換器である場合を例に、図4~図6を用いて、フィン3の構成及びフィン3と伝熱管2との位置関係について説明する。
 図4に示されるように、複数のフィン3のそれぞれは、上下方向に延びた板形状を有している。具体的には、各フィン3は、熱交換器10の高さ方向(矢印Z方向)に延び、奥行き方向(矢印Y方向)に一定の幅を有した長方形状の部材(例えば、アルミニウム)で構成されている。フィン3は、伝熱管2に伝熱し、空気と冷媒との熱交換効率を向上させるものである。以下の説明では、フィン3における奥行き方向(矢印Y方向)の両側の端部のうち、白抜き矢印Faで示される空気の流通方向の上流側の端部を前端3e1と称し、空気の流通方向の下流側の端部を後端3e2と称する場合がある。
 各フィン3には、伝熱管2が配置される複数の切り欠き部30が形成されている。図4に示される例では、複数の切り欠き部30は、フィン3の後端3e2に開口を有して設けられ、前端3e1側から後端3e2の開口に近づくにつれてより上側となるように、空気の流通方向すなわち奥行き方向(矢印Y方向)に対して傾斜している。
 なお、複数の切り欠き部30は、フィン3の前端3e1に開口を有して設けられてもよい。この場合、各切り欠き部30は、前端3e1の開口から後方に向かうに従いより下側となるように空気の流通方向に対して傾斜するよう設けられることが好ましい。上記のように切り欠き部30を空気の流通方向に対して傾斜させるのは、前端3e1の開口から切り欠き部30に挿入される伝熱管2と切り欠き部30の内面30aとが伝熱管2にかかる重力により密着し易くするためである。
 図6に示されるように、複数の切り欠き部30は、奥行き方向(矢印Y方向)の幅が互いに異なる第1切り欠き部31と第2切り欠き部32とを有している。具体的には、第1切り欠き部31と、第1切り欠き部31よりも下側に形成され、第1切り欠き部31の幅W1よりも小さい幅W2を有した第2切り欠き部32と、を一組の切り欠き部30として、各フィン3には伝熱管2の数と同じ組数の切り欠き部30が設けられている。
 このため、フィン3において複数の切り欠き部30よりも前端3e1側の領域である前縁部33の奥行き方向(矢印Y方向)の幅は、第1切り欠き部31の前方と第2切り欠き部32の前方とにおいて異なる。具体的には、第2切り欠き部32の前方に形成される前縁部33の奥行き方向(矢印Y方向)の幅は、第1切り欠き部31の前方に形成される前縁部33の奥行き方向(矢印Y方向)の幅よりも大きくなる。
 図4に示されるように、第1切り欠き部31には伝熱管2の第1直管部21が挿入され、第2切り欠き部32には伝熱管2の第2直管部22が挿入される。複数のフィン3に複数の伝熱管2が組み付けられた状態において、第1直管部21は、第1直管部21の幅方向の一端が第1切り欠き部31の内面30aと接触するように第1切り欠き部31の奥まで挿入されている。また、複数のフィン3に複数の伝熱管2が組み付けられた状態において、第2直管部22は、第2直管部22の幅方向の一端が第2切り欠き部32の内面30aと接触するように第2切り欠き部32の奥まで挿入されている。図4に示される例では、第1直管部21の前側且つ下側の端部が第1切り欠き部31の内面30aと接触し、第2直管部22の前側且つ下側の端部が第2切り欠き部32の内面30aと接触する。
 図4及び図5に示されるように、伝熱管2は、第1直管部21、第2直管部22及び曲げ部23に渡り、伝熱管2の幅方向において水平面Pに対して同一方向に傾斜するように設けられている。具体的には、第1直管部21、第2直管部22及び曲げ部23のいずれも、前方から後方に向かうに従いより上方となるように傾斜している。
 図4及び図5に示される例では、伝熱管2の幅方向において、第1直管部21の水平面Pからの傾斜角度θ1と、第2直管部22の水平面Pからの傾斜角度θ2と、曲げ部23の水平面Pからの傾斜角度θ3と、が全て同じ角度とされている。そして、伝熱管2は、図5に示されるように伝熱管2を曲げ部23の側から側面視して、曲げ部23の管軸C3が、第1直管部21の上面21a及び第2直管部22の上面22a(図4参照)のそれぞれと垂直になるように設けられている。
 ここで、熱交換器10の製造方法の一例について、図1、図4及び図5を参照して説明する。熱交換器10の製造方法は、伝熱管2を長手方向の途中でU字状に曲げて曲げ部23を形成する第1工程と(図1参照)、伝熱管2を複数のフィン3に組み付ける第2工程と(図4及び図5参照)、を有している。第2工程では、第1直管部21、第2直管部22及び曲げ部23に渡り、伝熱管2の幅方向において水平面Pに対して同一方向に傾斜するように伝熱管2が複数のフィン3に組み付けられる。
 第1工程において曲げ部23を形成する際、図5に示されるように、伝熱管2の側面視において曲げ部23の管軸C3が第1直管部21の上面21a及び第2直管部22の上面22a(図4参照)のそれぞれと垂直になるように伝熱管2を折り返す。
 なお、図4及び図5には、伝熱管2の幅方向において、第1直管部21と第2直管部22と曲げ部23とが水平面Pから同一方向に同一の角度で傾斜した構成が示されているが、特にこれに限定されない。伝熱管2の幅方向において第1直管部21と第2直管部22と曲げ部23とが水平面Pに対して同一方向に傾斜していれば、それぞれが同一の角度でなくても、従来のように曲げ部23のみが水平に設けられる構成と比較して捻り量が少なくてすむ。
 一般に、捻りが大きくなるほどスプリングバックが発生し易く、フィン3への組み付けで重要となる直管部分同士の管ピッチ及び平行度の精度確保が難しくなる。一方、本開示の熱交換器10の場合、上記の製造方法に例示されるように、伝熱管2の幅方向において第1直管部21と第2直管部22と曲げ部23とが水平面Pに対して同一方向に傾斜しており、従来よりも製造工程において捻りが少なくすむので、スプリングバックが生じにくく、直管部分同士の管ピッチ及び平行度の精度確保が容易となる。特に、図5に示されるように、伝熱管2の側面視において曲げ部23の管軸C3が第1直管部21の上面21a及び第2直管部22の上面22a(図4参照)のそれぞれと垂直になる構成では、伝熱管2を捻らずに折り返すことで曲げ部23が形成される。よって、捻りによるスプリングバックが無く、上記の効果が顕著となる。
 また、図6に示されるように、伝熱管2の第1直管部21及び第2直管部22はいずれも、フィン3における複数の切り欠き部30の開口すなわちフィン3の後端3e2から後方へはみ出ないように切り欠き部30に配置されている。第1直管部21あるいは第2直管部22の一部がフィン3の後端3e2から後方へはみ出る構成とされた場合、フィン3間の隙間を流通する空気によって伝熱管2に沿って流れてフィン3の後端3e2に到達した水滴Wが、後端3e2からはみ出た部分の上部に滞留してしまう。図6に示されるように伝熱管2の幅方向において伝熱管2の全体がフィン3に収まる構成とすることで、フィン3間の隙間を流通する空気により伝熱管2を伝って後方へ流れた水滴Wが重力によりフィン3の後縁部34を伝って下方へ誘導されるので、伝熱管2の上部に水滴Wが滞留しにくくなり、伝熱管2からの排水性がよくなる。また、伝熱管2よりも前側では、フィン3の前縁部33が上下方向に連続して繋がっているので、さらに重力方向へ水滴Wを排出し易い。
 図7は、図1の熱交換器10を備えた冷凍サイクル装置100の冷媒回路図である。冷凍サイクル装置100は、熱交換器10を含む冷媒回路100Cを備えている。冷媒回路100Cは、圧縮機11、圧縮機11の吐出側に接続された熱交換器12、減圧装置13、圧縮機11の吸入側に接続された上記の熱交換器10等が冷媒配管14により接続されて形成されている。圧縮機11は、冷媒を圧縮し、冷媒回路100C内を循環させる。熱交換器12及び熱交換器10は、冷媒と空気とを熱交換させるものである。減圧装置13は、例えば膨張弁で構成され、冷媒を膨張させ減圧する。
 図7に示される例では、冷凍サイクル装置100は空気調和装置であり、屋外に設置される室外機100Aと、室外機100Aと冷媒配管14を介して接続され、空調対象空間である室内に設置される室内機100Bとを有している。また、図7に示される例では、圧縮機11及び熱交換器10は室外機100Aに搭載され、減圧装置13及び熱交換器12は室内機100Bに搭載されている。
 図7に示される冷凍サイクル装置100は、圧縮機11の吐出側に接続された熱交換器12が凝縮器として機能し、且つ圧縮機11の吸入側に接続された熱交換器10が蒸発器として機能することで室内の空気を加熱する暖房運転を行うことができる。暖房運転において、圧縮機11で圧縮された高温高圧の冷媒は、室外機100Aを出て室内機100Bの熱交換器12に流れ、熱交換器12において凝縮し、液化した後、減圧装置13で減圧され、低温低圧の気液二相状態となる。低温低圧の気液二相状態となった冷媒は、室内機100Bを出て室外機100Aの熱交換器10へ流れ、室外機100Aにおいて蒸発し、ガス化して再び圧縮機11に戻る。すなわち、図7の白抜き矢印Frに示すように冷媒は循環する。この循環によって、室外機100Aの熱交換器10では外気と熱交換して冷媒が吸熱し、吸熱した冷媒は、室内機100Bの熱交換器12に送られて熱交換器12において室内の空気と熱交換を行い、室内の空気を加熱する。
 なお、冷媒回路100Cの構成は上記の構成に限定されない。例えば、冷媒回路100Cにおいて、圧縮機11から吐出された冷媒の流路を切り替える四方弁等を設け、熱交換器10が凝縮器として機能し、且つ熱交換器12が蒸発器として機能する冷房運転と、上記の暖房運転とを切り替えて実施する構成としてもよい。
 次に、図7に示されるように熱交換器10が蒸発器として機能する場合における熱交換器10の動作について、図3~図7を参照して詳細に説明する。ここでは、図3に示されるように、熱交換器10が蒸発器として機能する際に冷媒が流入する第1ヘッダ4aに、伝熱管2における下側の第2直管部22が接続されているものと定義する。
 図7に示されるように、冷媒回路100Cにおいて減圧装置13で減圧された低温低圧の気液二相状態の冷媒は、蒸発器として機能する熱交換器10に流入する。具体的には、低温低圧の気液二相状態の冷媒は、図3に示されるように、熱交換器10の第1ヘッダ4aに流入し、その後、ヘッダ4に接続された複数の伝熱管2へ分配される。ヘッダ4から伝熱管2へ流入した低温低圧の気液二相状態の冷媒は、伝熱管2において、第2直管部22、曲げ部23及び第1直管部21の順に流れ、伝熱管2を流れる間、フィン3間の隙間を流通する空気と熱交換を行う。このとき、低温低圧の気液二相状態の冷媒は、上述したように、空気(外気)から吸熱して蒸発し、ガス化する。
 図6に示されるように、フィン3において、第2直管部22の前方に設けられている前縁部33の奥行き方向(矢印Y方向)の幅は、第2直管部22を通過した後の冷媒が流れる第1直管部21の前方に設けられている前縁部33の奥行き方向(矢印Y方向)の幅よりも大きい。したがって、高さ方向(矢印Z方向)において、第2直管部22が設けられた高さ位置では、第1直管部21が設けられた高さ位置と比べ、より低温の冷媒が流れる一方、前縁部33の奥行き方向(矢印Y方向)の幅が大きくなることで前縁部33での熱ロスが大きくなる。結果、フィン3の前縁部33において第1直管部21の付近と第2直管部22の付近とで温度が均一化し、フィン3の前縁部33において結露の発生を抑制することができる。
 なお、熱交換器10の構成は、上記のものに限定されない。図8は、実施の形態1の第1変形例に係る熱交換器10の断面図である。図9は、図8の熱交換器10を曲げ部23の側から見た側面図である。図10は、図8の熱交換器10におけるフィン3の側面図である。図8~図10を参照して、実施の形態1の第1変形例に係る熱交換器10の構成について説明する。
 図10に示されるように、第1変形例では、フィン3に設けられた複数の切り欠き部30、すなわち第1切り欠き部31と第2切り欠き部32とで、奥行き方向(矢印Y方向)の幅が同一である。このため、第1変形例のフィン3では、第1切り欠き部31の前方と第2切り欠き部32の前方とでフィン3の前縁部33の奥行き方向の幅が同一となっている。
 なお、図8~10に示される第1変形例と図4~図6に示される例とでは、フィン3における複数の切り欠き部30の構成は異なるが、熱交換器10における伝熱管2の配置は同じである。すなわち、伝熱管2は、図8及び図9に示されるように、第1直管部21、第2直管部22及び曲げ部23に渡り、伝熱管2の幅方向において水平面Pに対して同一方向に傾斜するように設けられている。図8に示されるように、第1変形例では、第1直管部21は、その前側の端部が第1切り欠き部31の内面30aと接触するように第1切り欠き部31に挿入され、且つ、第2直管部22は、その前側の端部が第2切り欠き部32の内面30aから離間するように第2切り欠き部32に挿入されている。
 図11は、実施の形態1の第2変形例に係る熱交換器10の概略構成を示す正面図である。図12は、図11の熱交換器10のA-A断面を示す断面図である。図11~図12を参照して、実施の形態1の第2変形例に係る熱交換器10の構成について説明する。
 図11~図12に示される第2変形例では、熱交換器10は、複数のフィン3に複数の伝熱管2が組み付けられた熱交換部を2つ有し、また、2つの熱交換部間で伝熱管2同士を接続する列渡し部5を備えている。このため、第2変形例と図4~図6に示される例とでは、複数の伝熱管2と2つのヘッダ4との接続関係が異なる。
 具体的には、図12に示されるように、第2変形例の熱交換器10において空気の流通方向(白抜き矢印Fa方向)の上流側と下流側とに第1熱交換部10a及び第2熱交換部10bが設けられている。図11及び図12に示される例では、第1熱交換部10aよりも空気の流通方向の上流側に第2熱交換部10bが配置されている。そして、第2熱交換部10bにおける伝熱管2の一端と第1熱交換部10aにおける伝熱管2の一端とは列渡し部5により接続され、前側に配置された第2熱交換部10bにおける各伝熱管2の他端は、2つのヘッダ4のうち前側に配置された第2ヘッダ4bに接続され、奥側に配置された第1熱交換部10aにおける各伝熱管2の他端は、2つのヘッダ4のうち奥側に配置された第1ヘッダ4aに接続されている。図12に示される例では、第1熱交換部10a及び第2熱交換部10bにおける空気の流通方向に隣接した伝熱管2の第1直管部21同士が、列渡し部5により接続されている。
 以上のように、実施の形態1に係る熱交換器10は、空気が流通する隙間を設けて配置された複数のフィン3と、冷媒が流れる流路を内部に有し、複数のフィン3と接触するように設けられ、扁平形状の外形を有する伝熱管2と、を備える。伝熱管2は、第1直管部21、第2直管部22、及び第1直管部21と第2直管部22とを接続するU字状の曲げ部23を有する。伝熱管2は、第1直管部21、第2直管部22及び曲げ部23に渡り、伝熱管2の幅方向において水平面Pに対して同一方向に傾斜するように設けられている。
 これにより、伝熱管2の曲げ部23も幅方向において第1直管部21及び第2直管部22と同一方向に傾斜しているので、曲げ部23で発生した結露水も排水され易く、且つ、曲げ部23と各直管部との境界での捻り量を少なくできるので管壁の薄肉化が抑制される。したがって、伝熱管2からの排水促進と伝熱管2の耐圧強度の低下抑制とが両立できる。また、曲げ部23で発生した結露水も排出し易いことにより、伝熱管2全体の腐食が抑制される。
 また、伝熱管2は、伝熱管2を曲げ部23の側から側面視して、曲げ部23の管軸C3が、第1直管部21の上面21a及び第2直管部22の上面22aのそれぞれと垂直になるように設けられている。
 これにより、扁平形状の外形を有する伝熱管2へのストレスを軽減しつつ伝熱管2に曲げ部23を形成することができるので、伝熱管2の耐圧への影響及びスプリングバックの発生を抑制することができ、直管部同士の管ピッチ及び平行度の精度確保が容易となる。
 また、複数のフィン3のそれぞれは、上下方向(矢印Z方向)に延びた板形状を有し、複数のフィン3のそれぞれには、伝熱管2が配置される複数の切り欠き部30が形成されている。複数の切り欠き部30は、奥行き方向(矢印Y方向)の幅が互いに異なる第1切り欠き部31と第2切り欠き部32とを有している。第1直管部21は、第1直管部21の幅方向の一端が第1切り欠き部31の内面30aと接触するように第1切り欠き部31に挿入されている。第2直管部22は、第2直管部22の幅方向の一端が第2切り欠き部32の内面30aと接触するように第2切り欠き部32に挿入されている。
 これにより、熱交換器10において複数のフィン3に伝熱管2を装着する際、フィン3の切り欠き部の奥まで伝熱管2を挿入することができるので、安定して組み立てることができる。
 また、熱交換器10は、熱交換器10が蒸発器として機能する際に冷媒が流入する流入口41を有したヘッダ(第1ヘッダ4a)を備えている。ヘッダ(第1ヘッダ4a)には、伝熱管2の第2直管部22が接続され、ヘッダは、流入口41から流入した冷媒を第2直管部22へ流出させる。伝熱管2において第2直管部22は、第1直管部21よりも下側に配置され、第1直管部21の幅方向の一端及び第2直管部22の幅方向の一端は、空気の流通方向の上流側に設けられている。第2切り欠き部32と第1切り欠き部31とは、第2切り欠き部32の幅W2が第1切り欠き部31の幅W1よりも小さくなるように設けられている。
 これにより、第1直管部21よりも先に下側の第2直管部22に低温低圧の冷媒が流入する場合において、第2直管部22の高さでフィン3の前縁部33の奥行き方向の幅がより広くなるので、第2直管部22の高さで前縁部33における熱ロスがより大きくなる。結果、フィン3の前縁部33において第1直管部21の付近と第2直管部22の付近とで温度が均一化し、フィン3の前縁部33において結露の発生を抑制することができる。
 また、複数のフィン3のそれぞれは、上下方向(矢印Z方向)に延びた板形状を有し、複数のフィン3のそれぞれには、伝熱管2が配置される複数の切り欠き部30が形成されている。複数の切り欠き部30では、奥行き方向(矢印Y方向)の幅が同一である。第1直管部21及び第2直管部22のうちの一方は、当該一方の幅方向の一端が切り欠き部の内面30aと接触するように切り欠き部に挿入されている。また、第1直管部21及び第2直管部22のうちの他方は、当該他方の幅方向の一端が切り欠き部の内面30aから離間するように切り欠き部に挿入されている。
 これにより、上記のように伝熱管2へのストレスを軽減した構成において、フィン3の複数の切り欠き部30の奥行き方向の幅を同一とできるので、フィン3の製造が容易となる。
 また、伝熱管2は、複数のフィン3における切り欠き部の開口端(例えば、後端3e2)からはみ出ないように切り欠き部に配置されている。これにより、伝熱管2がフィン3から突出せずにフィン3に収まるため、開口端の付近における伝熱管2への結露水(水滴W)の滞留を抑制することができる。
 また、熱交換器10は、空気の流通方向の上流側及び下流側にそれぞれ設けられ、それぞれが複数のフィン3及び伝熱管2を有する2つの熱交換部(第1熱交換部10a及び第2熱交換部10b)を備える。また、熱交換器10は、上流側に設けられた熱交換部(例えば、第2熱交換部10b)の伝熱管2の一端と下流側に設けられた熱交換部(例えば、第1熱交換部10a)における伝熱管2の一端とを接続する列渡し部5と、を備えている。
 これにより、列渡し部5を備える熱交換器10の構成においても、上記の伝熱管2の構成及びフィン3の構成を適用できる、汎用性が増す。
 また、実施の形態1に係る冷凍サイクル装置100は、熱交換器10を有する室外機100Aと、室外機100Aと冷媒配管14を介して接続された室内機100Bと、を備えている。これにより、冷凍サイクル装置100の熱交換器10においても伝熱管2からの排水促進と伝熱管2の耐圧強度の低下抑制とを両立できるので、冷凍サイクル装置100の信頼性が向上する。
 また、実施の形態1に係る熱交換器10の製造方法は、空気が流通する隙間を有して配置された複数のフィン3と、冷媒が流れる流路を内部に有し、複数のフィン3と接触するように設けられ、扁平形状の外形を有する伝熱管2と、を備えた熱交換器10の製造方法である。そして、熱交換器10の製造方法は、伝熱管2を長手方向(矢印X方向)の途中でU字状に曲げて曲げ部23を形成し、伝熱管2を、曲げ部23、及び曲げ部23により接続される第1直管部21及び第2直管部22に渡り、伝熱管2の幅方向において水平面Pに対して同一方向に傾斜するように複数のフィン3に組み付ける。
 これにより、曲げ部23と第1直管部21との境界及び曲げ部23と第2直管部22との境界において従来よりも伝熱管2へ捻り量を少なくできるので、伝熱管2のスプリングバックの発生を抑制することができる。よって、直管部同士の管ピッチ及び平行度の精度確保が容易にでき、従来よりも熱交換性能のよい熱交換器10を製造することができる。
 また、実施の形態1に係る熱交換器10の製造方法において、曲げ部23を形成する際、伝熱管2を曲げ部23の側から側面視して、曲げ部23の管軸C3が、第1直管部21の上面21a及び第1直管部21よりも下側に配置された第2直管部22の上面22aのそれぞれと垂直になるように伝熱管2を折り返す。
 これにより、扁平形状の外形を有する伝熱管2を捻らずに折り曲げることで曲げ部23を形成することができるので、曲げ部23において捻りによるスプリングバックが生じない。よって、複数のフィン3に伝熱管2を組み付ける際、直管部同士の管ピッチ及び平行度の精度が確保でき、組み付けが容易にできる。
実施の形態2.
 図13は、実施の形態2に係る熱交換器10の概略構成を示す断面図である。図14は、図13の熱交換器10を曲げ部23の側から見た側面図である。図15は、図13の熱交換器10におけるフィン3の側面図である。実施の形態2では、伝熱管2の形状が、実施の形態1の第1変形例(図8~10参照)の場合とは異なり、その他の構成は第1変形例の場合と同様である。実施の形態2では、第1変形例と同一部分には同一符号を付し、第1変形例との相違点を中心に説明するものとする。
 図15に示されるように、実施の形態2におけるフィン3の構成は、図10に示される実施の形態1の第1変形例の場合と、同様である。すなわち、実施の形態2では、フィン3に設けられた複数の切り欠き部30、すなわち第1切り欠き部31と第2切り欠き部32とにおいて、奥行き方向(矢印Y方向)の幅が同一である。そして、フィン3の前縁部33の奥行き方向の幅は、第1直管部21が挿入される第1切り欠き部31の前方と、第2直管部22が挿入される第2切り欠き部32の前方とで同一となっている。
 また、図13及び図14に示されるように、実施の形態2においても、伝熱管2は、実施の形態1及びその第1変形例の場合と同様、U字状の曲げ部23、第1直管部21及び第2直管部22に渡り、伝熱管2の幅方向において水平面Pに対して同一方向に傾斜するように設けられている。したがって、実施の形態2に係る熱交換器10においても、実施の形態1及びその第1変形例の場合と同様、伝熱管2からの排水促進と伝熱管2の耐圧強度の低下抑制とを両立できるという効果が得られる。
 なお、実施の形態2と、図8~10に示される実施の形態1の第1変形例とでは、フィン3の構成は同じであるが、伝熱管2の形状及び伝熱管2とフィン3との位置関係が異なる。
 図13に示されるように、実施の形態2の熱交換器10では、伝熱管2の第2直管部22は、その伝熱管2における第1直管部21の真下に設けられている。つまり、第2直管部22の奥行き方向(矢印Y方向)の両端は、第1直管部21の奥行き方向(矢印Y方向)の両端の真下に設けられている。なお、実施の形態1の伝熱管2は、側面視して、曲げ部23の管軸C3が第1直管部21の上面21a及び第2直管部22の上面22aのそれぞれと垂直になるように形成されていた。一方、実施の形態2の伝熱管2は、側面視して、曲げ部23の管軸C3が第1直管部21及び第2直管部22に対して傾斜するように形成されている。そして、実施の形態2の熱交換器10では、フィン3の前端3e1と第1直管部21及び前記第2直管部22のそれぞれとの距離が同一とされている。すなわち、フィン3の前縁部33の奥行き方向の幅は、第1直管部21の前方と、第2直管部22の前方とで同一となっている。
 また、実施の形態2の熱交換器10では、第1直管部21の前側の端部が第1切り欠き部31の内面30aと接触するように第1切り欠き部31に第1直管部21が挿入され、第2直管部22の前側の端部が第2切り欠き部32の内面30aと接触するように第2切り欠き部32に第2直管部22が挿入されている。このような構成により、実施の形態1の第1変形例の場合と同様、複数の切り欠き部30の奥まで伝熱管2を挿入することができるので、安定して複数のフィン3と複数の伝熱管2との組み付けを行うことができる。
 上記のように、実施の形態2の熱交換器10では、伝熱管2の幅方向において水平面Pから同一方向に傾斜した第1直管部21及び第2直管部22のうち、第1直管部21の真下に第2直管部22が位置する構成とされている。このような熱交換器10の製造方法の一例について、図1及び図13~図14を参照して説明する。
 熱交換器10の製造方法は、伝熱管2を長手方向の途中でU字状に曲げて曲げ部23を形成する第1工程と(図1参照)、伝熱管2を複数のフィン3に組み付ける第2工程と(図13及び図14参照)、を有している。第2工程において、第1直管部21、第2直管部22及び曲げ部23に渡り、伝熱管2の幅方向において水平面Pに対して同一方向に傾斜するように伝熱管2を複数のフィン3に組み付ける。第1工程において曲げ部23を形成する際、第2直管部22が第1直管部21の真下に配置されるように伝熱管2を捻り曲げる。
 このように、実施の形態2に係る熱交換器10の製造方法では、第2直管部22が第1直管部21の真下に配置されるように伝熱管2を捻り曲げることで曲げ部23を形成することができ、従来よりも伝熱管2の捻り量は少なくて済む。よって、伝熱管2において捻りによるスプリングバックが従来よりも軽減でき、複数のフィン3に伝熱管2を組み付ける際、直管部同士の管ピッチ及び平行度の精度確保が容易となるので、組み付けも容易にできる。
 以上のように、実施の形態2に係る熱交換器10において、複数のフィン3のそれぞれにおける空気の流通方向の一端と第1直管部21及び第2直管部22のそれぞれとの距離が同一となるように、第1直管部21の真下に第2直管部22が設けられている。
 これにより、扁平形状の外形を有する伝熱管2へのストレスを従来よりも軽減しつつ伝熱管2に曲げ部23を形成することができる。よって、伝熱管2の耐圧への影響及びスプリングバックの発生を抑制することができ、直管部同士の管ピッチ及び平行度の精度確保が容易となる。
 また、実施の形態2に係る熱交換器10において、複数のフィン3のそれぞれは、上下方向に延びた板形状を有する。複数のフィン3のそれぞれには、水平面Pに対して傾斜し、同一の奥行き方向の幅を有した、伝熱管2が配置される複数の切り欠き部30が形成されている。
 これにより、第1直管部21の前方と第2直管部22の前方とにおいて、フィン3の前縁部33の奥行き方向の幅を同一とできる。フィン3の前縁部33は空気を誘導するとともに結露水の排水路としても機能する。フィン3の上下方向(矢印Z方向)において排水路となる前縁部33の幅が一定となることで、結露水の排水性を向上させることができる。
実施の形態3.
 図16は、実施の形態3に係る熱交換器10の概略構成を示す正面図である。図17は、図16の熱交換器10の平面図である。図18は、図16の熱交換器10のA-A断面を示す断面図である。図19は、図16の熱交換器10を曲げ部23の側から見た側面図である。実施の形態3では、伝熱管2における第1直管部21と第2直管部22との位置関係が、実施の形態1の場合とは異なる。実施の形態3では、実施の形態1と同一部分には同一符号を付し、実施の形態1との相違点を中心に説明するものとする。
 図17に示されるように、実施の形態3では、伝熱管2において第2直管部22は、第1直管部21よりも空気の流通方向の下流側に配置されている。そして、奥行き方向(矢印Y方向)に隣り合う第1直管部21と第2直管部22とが、曲げ部23により接続されている。また、実施の形態3では、複数のフィン3は、第1直管部21と接触するように設けられた複数の第1フィン3aと、複数の第1フィン3aよりも空気の流通方向の下流側に設けられ、第2直管部22と接触するように設けられた複数の第2フィン3bと、を有する。第1フィン3aには、第1直管部21が挿入される第1切り欠き部31が、第1フィン3aに装着される伝熱管2の数と同数設けられている。第2フィン3bには、第2直管部22が挿入される第2切り欠き部32が、第2フィン3bに装着される伝熱管2の数と同数設けられている。
 図17に示される例では、伝熱管2において空気の流通方向の下流側すなわち奥側に設けられた第2直管部22が第1ヘッダ4aに接続されている。また、図17に示される例では、第2直管部22よりも空気の流通方向の上流側すなわち前側に設けられた第1直管部21が第2ヘッダ4bに接続されている。
 なお、図18及び図19に示されるように、実施の形態3においても、伝熱管2は、実施の形態1の場合と同様、U字状の曲げ部23、第1直管部21及び第2直管部22に渡り、伝熱管2の幅方向において水平面Pに対して同一方向に傾斜するように設けられる。したがって、実施の形態3に係る熱交換器10においても、実施の形態1の場合と同様、伝熱管2からの排水促進と伝熱管2の耐圧強度の低下抑制とを両立できるという効果が得られる。
 実施の形態3に係る熱交換器10の製造方法の一例について、図16~図19を参照して説明する。実施の形態3に係る熱交換器10の製造方法は、伝熱管2を捻り曲げる方向を除き、実施の形態2に係る熱交換器10の製造方法と概ね同じである。
 熱交換器10の製造方法は、伝熱管2を長手方向の途中でU字状に曲げて曲げ部23を形成する第1工程と(図17参照)、伝熱管2を複数のフィン3に組み付ける第2工程と(図18及び図19参照)、を有している。第2工程において、第1直管部21、第2直管部22及び曲げ部23に渡り、伝熱管2の幅方向において水平面Pに対して同一方向に傾斜するように伝熱管2を複数のフィン3に組み付ける。実施の形態3では、第1工程において曲げ部23を形成する際、第2直管部22が空気の流通方向における第1直管部21の下流側に配置されるように伝熱管2を捻り曲げる。
 これにより、従来よりも伝熱管2の捻り量が少なくて済み、伝熱管2において捻りによるスプリングバックが従来よりも軽減できる。よって、複数のフィン3に伝熱管2を組み付ける際、直管部同士の間隔及び平行度の精度が確保されるので、複数の第1フィン3aに対する第1直管部21の組み付け、及び複数の第2フィン3bに対する第2直管部22の組み付けが容易となる。
 以上のように、実施の形態3に係る熱交換器10では、伝熱管2において第2直管部22は、空気の流通方向において第1直管部21よりも下流側に配置される。そして、複数のフィン3は、第1直管部21と接触するように設けられた複数の第1フィン3aと、複数の第1フィン3aよりも空気の流通方向の下流側に設けられ、第2直管部22と接触するように設けられた複数の第2フィン3bと、を有する。
 これにより、冷媒パスにおいて冷媒が水平方向に流れる熱交換器10において、伝熱管2からの排水促進と伝熱管2の耐圧強度の低下抑制とを両立することができる。
実施の形態4.
 図20は、実施の形態4に係る熱交換器10の概略構成を示す正面図である。実施の形態4では、フィン3の構成が、実施の形態3の場合とは異なり、その他の構成は実施の形態3の場合と同様である。実施の形態4では、実施の形態3と同一部分には同一符号を付し、実施の形態3との相違点を中心に説明するものとする。なお、図20には、複数の第1フィン3a及び複数の第2フィン3bのうち前側に配置された複数の第1フィン3aのみ図示しているが、複数の第1フィン3aの後方には複数の第2フィン3b(図17参照)が設けられているものとする。
 実施の形態4においても、実施の形態1~3の場合と同様に、伝熱管2は、U字状の曲げ部23、第1直管部21及び第2直管部22に渡り、伝熱管2の幅方向において水平面Pに対して同一方向に傾斜するように設けられている。したがって、実施の形態4に係る熱交換器10においても、実施の形態1~3の場合と同様に、伝熱管2からの排水促進と伝熱管2の耐圧強度の低下抑制とを両立した熱交換器10を製造できる。
 図20に示されるように、実施の形態4では、複数のフィン3のそれぞれは、波形に成形されたコルゲートフィンで構成されている。各フィン3は、上下方向(矢印Z方向)に隣り合う伝熱管2の間に配置され、両側の伝熱管2の表面と接合されている。具体的には、第1フィン3aは、上下方向(矢印Z方向)に隣り合う第1直管部21の間に配置され、第2フィン3bは、上下方向に隣り合う第2直管部22の間に配置されている。
 以上のように、実施の形態4に係る熱交換器10では、複数のフィン3は、複数のコルゲートフィンで構成されている。これにより、コルゲートフィン形熱交換器においても、実施の形態1においてフィンアンドチューブ形熱交換器で得られたのと同様、伝熱管2からの排水促進と伝熱管2の耐圧強度の低下抑制とを両立できるという効果が得られる。
 なお、各実施の形態を組み合わせたり、各実施の形態を適宜、変形あるいは省略したりすることが可能である。例えば、実施の形態1では、冷凍サイクル装置100において室外機100Aに熱交換器10が設置され、蒸発器として機能するものとして説明したが、熱交換器10は、室内機100Bに設置され、凝縮器として機能するよう構成することができる。また、実施の形態4では、実施の形態3の熱交換器10にコルゲートフィンを適用した場合について説明したが、実施の形態1~2に示される上下方向に曲げられた複数の伝熱管2と、実施の形態4に示されるコルゲートフィンとを組み合わせてもよい。
 2 伝熱管、3 フィン、3a 第1フィン、3b 第2フィン、3e1 前端、3e2 後端、4 ヘッダ、4a 第1ヘッダ、4b 第2ヘッダ、5 列渡し部、10 熱交換器、10a 第1熱交換部、10b 第2熱交換部、11 圧縮機、12 熱交換器、13 減圧装置、14 冷媒配管、21 第1直管部、21a 上面、22 第2直管部、22a 上面、23 曲げ部、30 切り欠き部、30a 内面、31 第1切り欠き部、32 第2切り欠き部、33 前縁部、34 後縁部、41 流入口、42 流出口、100 冷凍サイクル装置、100A 室外機、100B 室内機、100C 冷媒回路、C3 管軸、P 水平面、W 水滴、θ1、θ2、θ3 傾斜角度。

Claims (15)

  1.  空気が流通する隙間を設けて配置された複数のフィンと、
     冷媒が流れる流路を内部に有し、前記複数のフィンと接触するように設けられ、扁平形状の外形を有する伝熱管と、を備え、
     前記伝熱管は、第1直管部、第2直管部、及び前記第1直管部と前記第2直管部とを接続するU字状の曲げ部を有し、前記第1直管部、前記第2直管部及び前記曲げ部に渡り、前記伝熱管の幅方向において水平面に対して同一方向に傾斜するように設けられている
     熱交換器。
  2.  前記伝熱管は、当該伝熱管を前記曲げ部の側から側面視して、前記曲げ部の管軸が、前記第1直管部の上面及び前記第2直管部の上面のそれぞれと垂直になるように設けられている
     請求項1に記載の熱交換器。
  3.  前記複数のフィンのそれぞれは、上下方向に延びた板形状を有し、
     前記複数のフィンのそれぞれには、前記伝熱管が配置される複数の切り欠き部が形成され、
     前記複数の切り欠き部は、奥行き方向の幅が互いに異なる第1切り欠き部と第2切り欠き部とを有し、
     前記第1直管部は、当該第1直管部の幅方向の一端が前記第1切り欠き部の内面と接触するように前記第1切り欠き部に挿入され、
     前記第2直管部は、当該第2直管部の幅方向の一端が前記第2切り欠き部の内面と接触するように前記第2切り欠き部に挿入されている
     請求項2に記載の熱交換器。
  4.  熱交換器が蒸発器として機能する際に前記冷媒が流入する流入口を有し、前記伝熱管の前記第2直管部が接続され、前記流入口から流入した前記冷媒を前記第2直管部へ流出させるヘッダを備え、
     前記伝熱管において前記第2直管部は、前記第1直管部よりも下側に配置され、
     当該第1直管部の幅方向の前記一端及び当該第2直管部の幅方向の前記一端は、前記空気の流通方向の上流側に設けられ、
     前記第2切り欠き部と前記第1切り欠き部とは、前記第2切り欠き部の前記幅が前記第1切り欠き部の前記幅よりも小さくなるように設けられている
     請求項3に記載の熱交換器。
  5.  前記複数のフィンのそれぞれは、上下方向に延びた板形状を有し、
     前記複数のフィンのそれぞれには、前記伝熱管が配置される複数の切り欠き部が形成され、
     前記複数の切り欠き部の奥行き方向の幅は、同一であり、
     前記第1直管部及び前記第2直管部のうちの一方は、当該一方の幅方向の一端が前記切り欠き部の内面と接触するように前記切り欠き部に挿入され、前記第1直管部及び前記第2直管部のうちの他方は、当該他方の幅方向の一端が前記切り欠き部の内面から離間するように前記切り欠き部に挿入されている
     請求項2に記載の熱交換器。
  6.  前記第2直管部は、前記複数のフィンのそれぞれにおける前記空気の流通方向の一端と前記第1直管部及び前記第2直管部のそれぞれとの距離が同一となるように前記第1直管部の真下に設けられている
     請求項1に記載の熱交換器。
  7.  前記複数のフィンのそれぞれは、上下方向に延びた板形状を有し、
     前記複数のフィンのそれぞれには、前記水平面に対して傾斜し、前記伝熱管が配置される複数の切り欠き部が形成され、
     前記複数の切り欠き部の奥行き方向の幅は、同一である
     請求項6に記載の熱交換器。
  8.  前記伝熱管は、前記複数のフィンにおける前記切り欠き部の開口端からはみ出ないように前記切り欠き部に配置されている
     請求項3、4、5、7のいずれか一項に記載の熱交換器。
  9.  前記空気の流通方向の上流側及び下流側にそれぞれ設けられ、それぞれが前記複数のフィン及び前記伝熱管を有する2つの熱交換部と、
     上流側に設けられた前記熱交換部の前記伝熱管の一端と下流側に設けられた前記熱交換部における前記伝熱管の一端とを接続する列渡し部と、を備えた
     請求項1~8のいずれか一項に記載の熱交換器。
  10.  前記伝熱管において前記第2直管部は、前記空気の流通方向において前記第1直管部よりも下流側に配置され、
     前記複数のフィンは、前記第1直管部と接触するように設けられた複数の第1フィンと、前記複数の第1フィンよりも前記空気の流通方向の下流側に設けられ、前記第2直管部と接触するように設けられた複数の第2フィンと、を有する
     請求項1に記載の熱交換器。
  11.  前記伝熱管において前記第2直管部は、前記第1直管部よりも下側に配置され、
     前記複数のフィンは、前記第1直管部の上、前記第2直管部の下、及び前記第1直管部と前記第2直管部との間に配置された複数のコルゲートフィンで構成されている
     請求項1に記載の熱交換器。
  12.  請求項1~11のいずれか一項に記載の熱交換器を有する室外機と、
     前記室外機と冷媒配管を介して接続された室内機と、を備えた
     冷凍サイクル装置。
  13.  空気が流通する隙間を有して配置された複数のフィンと、
     冷媒が流れる流路を内部に有し、前記複数のフィンと接触するように設けられ、扁平形状の外形を有する伝熱管と、を備えた熱交換器の製造方法であって、
     前記伝熱管を長手方向の途中でU字状に曲げて曲げ部を形成し、
     前記伝熱管を、前記曲げ部、及び前記曲げ部により接続される第1直管部及び第2直管部に渡り、前記伝熱管の幅方向において水平面に対して同一方向に傾斜するように前記複数のフィンに組み付ける
     熱交換器の製造方法。
  14.  前記曲げ部を形成する際、当該伝熱管を前記曲げ部の側から側面視して、前記曲げ部の管軸が、前記第1直管部の上面及び前記第1直管部よりも下側に配置された前記第2直管部の上面のそれぞれと垂直になるように前記伝熱管を折り返す
     請求項13に記載の熱交換器の製造方法。
  15.  前記曲げ部を形成する際、前記第2直管部が前記第1直管部の真下又は前記空気の流通方向における前記第1直管部の下流側に配置されるように前記伝熱管を捻り曲げる
     請求項13に記載の熱交換器の製造方法。
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