WO2024089798A1 - 熱交換器及びこの熱交換器を備えた冷凍サイクル装置 - Google Patents

熱交換器及びこの熱交換器を備えた冷凍サイクル装置 Download PDF

Info

Publication number
WO2024089798A1
WO2024089798A1 PCT/JP2022/039919 JP2022039919W WO2024089798A1 WO 2024089798 A1 WO2024089798 A1 WO 2024089798A1 JP 2022039919 W JP2022039919 W JP 2022039919W WO 2024089798 A1 WO2024089798 A1 WO 2024089798A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
flat
heat exchanger
pair
flat tube
plate
Prior art date
Application number
PCT/JP2022/039919
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
敦 森田
剛志 前田
伸 中村
篤史 ▲高▼橋
悟 梁池
Original Assignee
三菱電機株式会社
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 三菱電機株式会社 filed Critical 三菱電機株式会社
Priority to PCT/JP2022/039919 priority Critical patent/WO2024089798A1/ja
Publication of WO2024089798A1 publication Critical patent/WO2024089798A1/ja

Links

Images

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28DHEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
    • F28D1/00Heat-exchange apparatus having stationary conduit assemblies for one heat-exchange medium only, the media being in contact with different sides of the conduit wall, in which the other heat-exchange medium is a large body of fluid, e.g. domestic or motor car radiators
    • F28D1/02Heat-exchange apparatus having stationary conduit assemblies for one heat-exchange medium only, the media being in contact with different sides of the conduit wall, in which the other heat-exchange medium is a large body of fluid, e.g. domestic or motor car radiators with heat-exchange conduits immersed in the body of fluid
    • F28D1/04Heat-exchange apparatus having stationary conduit assemblies for one heat-exchange medium only, the media being in contact with different sides of the conduit wall, in which the other heat-exchange medium is a large body of fluid, e.g. domestic or motor car radiators with heat-exchange conduits immersed in the body of fluid with tubular conduits
    • F28D1/053Heat-exchange apparatus having stationary conduit assemblies for one heat-exchange medium only, the media being in contact with different sides of the conduit wall, in which the other heat-exchange medium is a large body of fluid, e.g. domestic or motor car radiators with heat-exchange conduits immersed in the body of fluid with tubular conduits the conduits being straight
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28FDETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F1/00Tubular elements; Assemblies of tubular elements
    • F28F1/02Tubular elements of cross-section which is non-circular
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28FDETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F1/00Tubular elements; Assemblies of tubular elements
    • F28F1/10Tubular elements and assemblies thereof with means for increasing heat-transfer area, e.g. with fins, with projections, with recesses
    • F28F1/12Tubular elements and assemblies thereof with means for increasing heat-transfer area, e.g. with fins, with projections, with recesses the means being only outside the tubular element
    • F28F1/24Tubular elements and assemblies thereof with means for increasing heat-transfer area, e.g. with fins, with projections, with recesses the means being only outside the tubular element and extending transversely
    • F28F1/32Tubular elements and assemblies thereof with means for increasing heat-transfer area, e.g. with fins, with projections, with recesses the means being only outside the tubular element and extending transversely the means having portions engaging further tubular elements
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28FDETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F1/00Tubular elements; Assemblies of tubular elements
    • F28F1/10Tubular elements and assemblies thereof with means for increasing heat-transfer area, e.g. with fins, with projections, with recesses
    • F28F1/40Tubular elements and assemblies thereof with means for increasing heat-transfer area, e.g. with fins, with projections, with recesses the means being only inside the tubular element

Definitions

  • This disclosure relates to a heat exchanger equipped with flat tubes and a refrigeration cycle device equipped with this heat exchanger.
  • a heat exchanger that includes a pair of headers facing each other at a distance, a plurality of flat tubes that are arranged at a distance between the pair of headers and have both ends connected to the pair of headers, and a corrugated fin arranged between adjacent flat tubes (see, for example, Patent Document 1).
  • the flat tube has a pair of flat portions facing each other, and a pair of apexes that connect the side ends of the pair of flat portions and curve into a semi-cylindrical shape that is convex outward.
  • the corrugated fin is arranged between the flat portions of the adjacent flat tubes.
  • the flat tube is a roll-formed tube, and is formed by bending a long metal plate having a brazing material layer on its surface in the short direction by roll forming, and both ends of the metal plate in the short direction are overlapped to form an overlapping portion.
  • the heat exchanger of Patent Document 1 is constructed by heating an assembly of a pair of headers, a plurality of flat tubes, and a corrugated fin, melting the brazing material layer, and brazing the members together.
  • the roll-formed tube which is a flat tube before brazing
  • the pair of flat portions of the flat tube are pressed by the corrugated fins in a direction that closes the overlapping portion, but the force alone is insufficient.
  • the overlapping portion does not close completely, and there is a possibility that a gap will remain between the two overlapping portions at the overlapping portion. Therefore, when the heat exchanger of Patent Document 1 is heated and brazed, the brazing is performed while a gap remains between the two overlapping portions, resulting in a problem of poor joining.
  • the present disclosure is intended to solve the above-mentioned problems, and aims to provide a heat exchanger that can suppress poor bonding of flat tubes and a refrigeration cycle device equipped with this heat exchanger.
  • the heat exchanger according to the present disclosure has a plurality of refrigerant flow paths formed by through holes, includes flat tubes extending in a first direction and having a flat outer shape, and plate-shaped plate fins into which the flat tubes are inserted and which extend in a second direction perpendicular to the first direction and extend in a third direction perpendicular to the first and second directions, and performs heat exchange between the refrigerant flowing through the plurality of refrigerant flow paths and the air flowing outside the flat tubes.
  • the flat tubes are formed of a bent plate material and have a flat portion extending in the second direction and a pair of curved portions located at both ends of the flat portion in the second direction.
  • the plate fins include a flat tube insertion portion into which the flat tubes are inserted and which has an inner wall surface that follows the outer shape of the flat tubes, and the flat tubes are joined to the plate fins with at least one of the pair of curved portions and the flat portion in contact with the inner wall surface of the flat tube insertion portion.
  • the refrigeration cycle device disclosed herein is equipped with the above-mentioned heat exchanger.
  • the heat exchanger of the present disclosure and the refrigeration cycle device equipped with this heat exchanger are joined to the plate fins with at least one of the pair of curved portions of the flat tube and the flat portion in contact with the inner wall surface of the flat tube insertion portion of the plate fin, so that unnecessary gaps that exist in the flat tube before joining are closed, and poor joining can be suppressed.
  • FIG. 1 is a schematic perspective view of a heat exchanger according to a first embodiment
  • 2 is a cross-sectional view showing the configuration of a flat tube of the heat exchanger according to the first embodiment.
  • FIG. 2 is a schematic cross-sectional view of a heat exchanger according to embodiment 1 cut in a direction perpendicular to the tube axis direction of the flat tubes.
  • FIG. 5A and 5B are diagrams illustrating plate fins of the heat exchanger according to the first embodiment.
  • 4 is a schematic cross-sectional view showing an example of a flat tube before being inserted into plate fins in a heat exchanger of embodiment 1.
  • FIG. 4 is a schematic cross-sectional view showing another example of a flat tube before being inserted into the plate fins in the heat exchanger of embodiment 1.
  • FIG. 2 is a schematic cross-sectional view of a heat exchanger according to embodiment 1 cut in a direction perpendicular to the tube axis direction of the flat tubes.
  • FIG. FIG. 6 is a cross-sectional view showing the configuration of a flat tube of a heat exchanger according to a second embodiment.
  • 11 is a schematic cross-sectional view of a heat exchanger according to a second embodiment, cut in a direction perpendicular to the tube axis direction of the flat tubes.
  • FIG. A schematic cross-sectional view showing an example of a flat tube before being inserted into plate fins in a heat exchanger of embodiment 2.
  • FIG. 11 is a perspective view of a plate fin of a heat exchanger according to a second embodiment.
  • FIG. 11 is a partial perspective view showing a state in which flat tubes are inserted into plate fins of a heat exchanger according to a second embodiment.
  • FIG. FIG. 10 is a view taken in the direction of the arrow A in FIG. 9 .
  • 10 is a view taken in the direction of the arrow B in FIG. 9 .
  • FIG. 11 is a cross-sectional view showing the configuration of a flat tube of a heat exchanger according to embodiment 3.
  • FIG. 11 is a refrigerant circuit diagram showing a schematic configuration of a refrigeration cycle device according to a fourth embodiment.
  • FIG. 1 is a schematic perspective view of the heat exchanger 100 according to the first embodiment.
  • the up-down direction in Fig. 1 represents the direction of gravity.
  • the heat exchanger 100 according to the first embodiment is an air heat exchanger used as a component of a refrigeration cycle device, and performs heat exchange between air and a refrigerant.
  • the positional relationship between each component, the extension direction of each component, and the parallel direction of each component are, in principle, those when the heat exchanger 100 is installed in a usable state.
  • the heat exchanger 100 includes a plurality of flat tubes 10 through which a refrigerant flows, a pair of headers 20 arranged at both ends of the extension direction of the plurality of flat tubes 10, and a plurality of plate fins 30 arranged in parallel with a gap in the extension direction of the plurality of flat tubes 10 and into which the plurality of flat tubes 10 are inserted.
  • the heat exchanger 100 exchanges heat between the refrigerant flowing through a plurality of refrigerant flow paths 12a (see FIG. 2) of the flat tubes 10 described below and the air flowing outside the flat tubes 10.
  • Each of the plurality of flat tubes 10 extends in the horizontal direction.
  • the plurality of flat tubes 10 are arranged in parallel with a gap in the vertical direction.
  • FIG. 1 shows a configuration in which the plurality of flat tubes 10 and the plurality of plate fins 30 are each configured as a plurality of tubes, each may be a single tube.
  • the pair of headers 20 extend in the vertical direction along the parallel arrangement of the flat tubes 10.
  • the extension direction of the flat tubes 10 is referred to as the first direction
  • the direction perpendicular to the first direction in which air flows is referred to as the second direction
  • the direction perpendicular to the first and second directions and in which the flat tubes 10 are arranged parallel to each other is referred to as the third direction.
  • the first direction is the left-right direction
  • the second direction is the depth direction
  • the third direction is the up-down direction.
  • the plate fins 30 are plate-shaped fins that extend in the second and third directions.
  • the plate fins 30 are arranged in parallel at intervals in the first direction, and air passes through the gaps between the plate fins 30 as shown by the white arrows. Note that the plate fins 30 need only be plate-shaped overall, and may be flat, uneven, or wavy.
  • the header 20 is a cylindrical body with both ends in the third direction closed, and a space is formed inside through which the refrigerant flows.
  • the header 20 has a rectangular cross-sectional shape, but this is not limited to a rectangular shape and may be a circular or elliptical shape, and may be modified as appropriate.
  • the structure of the header 20 may be a stack of plate-shaped bodies with slits formed therein, other than the above-mentioned cylindrical body with both ends closed.
  • the pair of headers 20 may have different external shapes or cross-sectional shapes.
  • One header 20 has an inlet 20a through which the refrigerant flows in, and the other header 20 has an outlet 20b through which the refrigerant flows out.
  • the refrigerant that flows into one header 20 from the inlet 20a is distributed to each of the flat tubes 10 and flows through each flat tube 10 from the left end to the right end, then joins together in the other header 20 and flows out from the outlet 20b.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view showing the configuration of the flat tube 10 of the heat exchanger 100 according to the first embodiment.
  • FIG. 2 shows a cross section perpendicular to the extension direction of the flat tube 10.
  • the flat tube 10 has a cross-sectional shape that is flat in one direction, such as an oval shape.
  • the flat tube 10 is a flat porous tube having a plurality of refrigerant flow paths 12a formed by through holes.
  • the flat tube 10 has a flat outer shape, and has a flat portion 10a extending in the second direction, and a pair of curved portions 10b located at both ends of the flat portion 10a in the second direction and curved convexly outward.
  • the flat tube 10 is composed of a single long plate-shaped sheet material 10A.
  • the flat tube 10 is a roll-formed tube formed by bending the sheet material 10A in the short direction. Because the flat tube 10 is a roll-formed tube, it can be molded from a thinner sheet material and can be constructed at a lower cost than an extruded tube formed by extrusion molding. In addition, roll-formed tubes have a high forming speed and can be mass-produced in a short time.
  • the sheet material 10A used for the flat tube 10 is composed of a clad material having a brazing material layer on the surface of a base material such as aluminum or an aluminum alloy.
  • the flat tube 10 is formed by bending and brazing processes.
  • the flat tube 10 is made of a single plate material 10A, and the plate material 10A has an outer shell portion 11 that forms a flat outer shell, and a flow path forming portion 12 that divides the inside of the outer shell portion 11 into multiple sections to form multiple refrigerant flow paths 12a.
  • the outer shell portion 11 has a pair of flat portions 11a that face each other in the third direction, and a pair of outer shell apexes 11b that are located at both ends of the pair of flat portions 11a in the second direction and are curved convexly outward.
  • the flow path forming portion 12 is formed by bending the plate material 10A to deform it into a corrugated shape.
  • the outer shell portion 11 and the flow path forming portion 12 are positioned as components of the plate material 10A that forms the flat tube 10.
  • the flat portion 10a and the pair of curved portions 10b are positioned as components of the entire flat tube 10.
  • the flat portion 10a has a pair of planar portions 11a of the outer shell 11 and a portion of the flow path forming portion 12 excluding both ends in the second direction.
  • the pair of curved portions 10b have a pair of outer shell apexes 11b and both ends in the second direction of the flow path forming portion 12.
  • Each of the two short-side ends of the plate material 10A is overlapped with other parts of the plate material 10A to form a pair of overlapping portions 13.
  • the pair of overlapping portions 13 are located at both longitudinal ends of the flat tube 10 when viewed in the first direction, i.e., at a pair of curved portions 10b.
  • the pair of overlapping portions 13 have an outer overlapping portion 13a and an inner overlapping portion 13b.
  • the curved portion having the outer overlapping portion 13a may be referred to as curved portion 10b1
  • the curved portion having the inner overlapping portion 13b may be referred to as curved portion 10b2.
  • the outer surface overlapping portion 13a is a portion where one end of the plate material 10A in the short direction overlaps with another portion of the plate material 10A on the outside in the second direction.
  • the outer surface overlapping portion 13a has a first portion 13aa and a second portion 13ab located on the inside of the first portion 13aa in the second direction.
  • the first portion 13aa is one end of the plate material 10A in the short direction.
  • the first portion 13aa is also one outer apex portion 11b of the outer portion 11.
  • the second portion 13ab is one end of the flow path forming portion 12 in the second direction.
  • the inner overlapping portion 13b is a portion where the other end of the plate material 10A in the short direction overlaps with another portion of the plate material 10A on the inside in the second direction.
  • the inner overlapping portion 13b has a first portion 13ba and a second portion 13bb located on the inside in the second direction of the first portion 13ba.
  • the first portion 13ba is the other outer shell apex 11b of the outer shell portion 11.
  • the second portion 13bb is the other end of the plate material 10A in the short direction.
  • the second portion 13bb is also the other end of the flow path forming portion 12 in the second direction.
  • FIG. 3 is a schematic cross-sectional view of the heat exchanger 100 according to the first embodiment, cut in a direction perpendicular to the tube axis direction of the flat tube 10.
  • FIG. 4 is a diagram showing the plate fin 30 of the heat exchanger 100 according to the first embodiment.
  • the plate fin 30 has a flat tube insertion section 31 into which the flat tube 10 is inserted.
  • the flat tube insertion section 31 is configured with a notch having an inner wall surface 31a that follows the outer shape of the flat tube 10.
  • the notch is formed by extending from one end edge 31b of the plate fin 30 in the second direction to the other end in the second direction.
  • the inner wall surface 31a of the notch has a pair of flat surfaces 31a1 that are parallel to each other, and a curved surface 31a2 that connects the ends of the pair of flat surfaces 31a1 in the same direction and has a curved shape that follows the outer apex 11b of the flat tube 10.
  • the dotted arrow and point P in FIG. 3 will be explained later.
  • the flat tube 10 is inserted into the flat tube insertion section 31 so that the curved portion 10b1 having the outer surface overlapping portion 13a is positioned on the curved surface 31a2, which is the end surface opposite to the open end 31c of the flat tube insertion section 31.
  • the width of the flat tube insertion section 31 in the third direction is set to be approximately the same as the width of the flat tube 10 in the third direction, and the pair of flat portions 11a of the flat tube 10 are joined to the pair of flat surfaces 31a1 of the flat tube insertion section 31, and the curved portion 10b1 of the flat tube 10 is joined to the curved surface 31a2 of the flat tube insertion section 31.
  • the flat tube 10 is joined to the plate fin 30 in a state of contact with the inner wall surface 31a of the flat tube insertion section 31.
  • the flat tube insertion section 31 may be configured by a through hole penetrating the plate fin 30 in the first direction.
  • the heat exchanger 100 having the above configuration is manufactured as follows. First, as shown in FIG. 2, the flat tubes 10 are formed by bending a long plate-shaped plate material 10A. At this time, the flat tubes 10 are not brazed, but simply bent. Then, the flat tubes 10 are inserted into the flat tube insertion portions 31 of the plate fins 30 from the open end 31c in the second direction to form an assembly. At this time, the flat tubes 10 are inserted into the flat tube insertion portions 31 with the curved portion 10b1 having the outer surface overlapping portion 13a at the top, and are pushed in until the curved portion 10b1 is positioned on the curved surface 31a2 of the flat tube insertion portion 31. Next, the assembly is heated to melt the brazing material layer of the plate material 10A that constitutes the flat tubes 10, and the components are brazed together.
  • the heat exchanger 100 is manufactured in this manner.
  • the plate material 10A is made of a clad material having a brazing material layer, it has a brazing material layer on both sides.
  • the brazing material layer in the portion of the plate material 10A that contacts the inner wall surface 31a of the flat tube insertion portion 31 melts, joining the flat tube 10 and the plate fin 30.
  • the brazing material layer in the portion where the outer shell portion 11 and the flow path forming portion 12 contact specifically, the contact portion between the inner surface of the outer shell portion 11 and the outer surface of the corrugated top portion of the flow path forming portion 12, melts, joining the outer shell portion 11 and the flow path forming portion 12.
  • the first portion 13aa and the second portion 13ab of the outer surface overlapping portion 13a are joined, and the first portion 13ba and the second portion 13bb of the inner surface overlapping portion 13b are joined.
  • FIG. 5 is a schematic cross-sectional view showing an example of a flat tube 10 before being inserted into the plate fins 30 in the heat exchanger 100 of embodiment 1. Because the flat tube 10 is a roll-formed tube, before being inserted into the plate fins 30, as shown in FIG. 5, a gap is formed between the parts that should be in contact due to springback. Specifically, in the example of FIG. 5, a gap 40 is formed between the first part 13aa and the second part 13ab that make up the outer surface overlapping part 13a.
  • the corrugated fins are arranged between a pair of flat surfaces of adjacent flat tubes.
  • the corrugated fins are not in contact with the curved portions at both ends of the flat tube when viewed in the axial direction of the tube, but are in contact with and joined to the flat surfaces.
  • the corrugated fins do not come into contact with the outer surface overlapping portion 13a, and therefore the gap 40 cannot be closed, resulting in poor joining.
  • the heat exchanger 100 of the first embodiment as shown in FIG. 3, the curved portion 10b1 having the outer surface overlapping portion 13a contacts the curved surface 31a2 of the flat tube insertion portion 31, and is joined to the plate fin 30 with the gap 40 closed.
  • the flat tube 10 is joined to the plate fin 30 with the gap 40 closed.
  • the heat exchanger 100 of the first embodiment is joined to the plate fin 30 with the curved portion 10b1 having the outer surface overlapping portion 13a and the flat portion 10a contacting the inner wall surface 31a of the flat tube insertion portion 31. Therefore, the heat exchanger 100 of the above configuration can suppress poor joining of the flat tube 10.
  • the flat tube 10 in the state shown in Figure 5 is inserted into the flat tube insertion section 31 with the curved section 10b1 at the front, and is pushed in until the curved section 10b1 comes into contact with the curved surface 31a2 of the flat tube insertion section 31.
  • a force acts on the flat tube 10 in a direction that closes the gap 40 of the outer surface overlapping section 13, and the gap 40 is closed.
  • the heat exchanger 100 is in a state where the gap 40 is closed in the assembled state before brazing, so that poor joining can be suppressed even if the flat tube 10 is in the state shown in Figure 6 before brazing.
  • the flat tube 10 is pressed in until the curved portion 10b1 contacts the curved surface 31a2 of the flat tube insertion portion 31, and this pressing force may cause deformation of the plate fins 30.
  • the heat exchanger 100 is able to suppress deformation of the plate fins 30 for the following reasons.
  • the outer surface overlapping portion 13a has a gap 40, which makes it easy for the first portion 13aa to deform in a direction approaching the second portion 13ab when pressed into the flat tube insertion portion 31. In other words, the outer surface overlapping portion 13a is easy to deform.
  • the outer surface overlapping portion 13a When the outer surface overlapping portion 13a is inserted into the flat tube insertion portion 31, the outer surface overlapping portion 13a is pressed against the portion of the plate fin 30 that is connected seamlessly in the third direction, and a pressing force acts on the plate fin 30 in the direction shown by the dotted arrow in Figure 3. At this time, the outer surface overlapping portion 13a, which is easily deformed, is pressed against the portion of the plate fin 30 that is connected seamlessly in the third direction, so that the point of force (outer surface overlapping portion 13a) and the point of action P (see Figure 3) are close to each other. Therefore, in the heat exchanger 100, the deformation of the plate fin 30 after the flat tube 10 is inserted is small based on the principle of leverage.
  • the point of action P is a point on the extension of the curved surface 31a2 in the second direction in the portion of the plate fin 30 that is connected seamlessly in the third direction.
  • the flat tube 10 Before being inserted into the plate fins 30, the flat tube 10 may be in the state shown in Figure 5 or in the state shown in Figure 6 below.
  • FIG. 6 is a schematic cross-sectional view showing another example of the flat tube 10 before it is inserted into the plate fins 30 in the heat exchanger 100 of the first embodiment.
  • the flat tube 10 shown in FIG. 6 has a gap 41 formed between one of the planar portions 11a and the flow path forming portion 12 inside it.
  • the curved portion 10b1 is inserted into the flat tube insertion portion 31 so as to be positioned on the curved surface 31a2 of the flat tube insertion portion 31, so that the gaps 40 and 41 can be closed before brazing.
  • the heat exchanger 100 is not limited to a configuration in which the outer surface overlapping portion 13a is located on the curved surface 31a2 of the flat tube insertion portion 31.
  • the heat exchanger 100 may be configured in such a way that the outer surface overlapping portion 13a is located on the open end 31c of the flat tube insertion portion 31, as shown in the following Figure 7.
  • FIG. 7 is a schematic cross-sectional view of the heat exchanger 100 according to the first embodiment, cut in a direction perpendicular to the tube axis direction of the flat tube 10.
  • the outer surface overlapping portion 13a is located at the open end 31c of the flat tube insertion portion 31.
  • the inner surface overlapping portion 13b is located at the curved surface 31a2 of the flat tube insertion portion 31.
  • This configuration is effective when the flat tube 10 before being inserted into the plate fin 30 is the flat tube 10 of FIG. 6.
  • the same effect as described above can be obtained when the flat tube 10 is inserted into the flat tube insertion portion 31.
  • the outer surface shape of the inner surface overlapping portion 13b is a smooth curved surface, the curved portion 10b2 and the curved surface 31a2 are in close contact with each other, improving heat transfer.
  • the flat tube 10 is joined to the plate fin 30 with the curved portion 10b2 and the pair of flat portions 11a in contact with the inner wall surface 31a of the flat tube insertion portion 31.
  • both of the pair of overlapping portions 13 are located on the pair of curved portions 10b
  • at least one of the pair of overlapping portions 13 may be located on the pair of curved portions 10b.
  • the overlapping portion 13 located on the pair of curved portions 10b is located on the end face opposite the open end of the cutout, thereby achieving the same effect as described above.
  • the heat exchanger 100 can suppress poor bonding if one of the curved portions 10b1 and 10b2 of the flat tube 10 is located on the curved surface 31a2 of the flat tube insertion portion 31. Therefore, the heat exchanger 100 can suppress poor bonding if the flat tube 10 is joined to the plate fin 30 with at least one of the pair of curved portions 10b of the flat tube 10 and the pair of planar portions 11a in contact with the inner wall surface 31a of the flat tube insertion portion 31.
  • the heat exchanger 100 of the first embodiment has flat tubes 10 formed of bent plate material, and the flat tubes 10 have a flat portion 10a extending in the second direction and a pair of curved portions 10b located at both ends of the flat portion 10a in the second direction.
  • the plate fins 30 have flat tube insertion portions 31 into which the flat tubes 10 are inserted and which have inner wall surfaces 31a that conform to the outer shape of the flat tubes 10.
  • the flat tubes 10 are joined to the plate fins 30 with at least one of the pair of curved portions 10b and the flat portion 10a in contact with the inner wall surface 31a of the flat tube insertion portion 31.
  • the heat exchanger 100 of embodiment 1 can close unnecessary gaps 40, 41 that exist in the flat tubes 10 before joining, and can suppress poor joining. Note that if there is poor joining in a heat exchanger, the heat transferability of the poorly joined parts will decrease, resulting in a decrease in heat exchange efficiency.
  • the heat exchanger 100 of embodiment 1 can suppress poor joining, and therefore can improve heat exchange efficiency.
  • the flat tube insertion section 31 is formed by a notch extending from one end edge 30b of the plate fin 30 in the second direction to the other end edge in the second direction.
  • the heat exchanger 100 of embodiment 1 has improved insertability into the flat tube insertion section 31 compared to when the flat tube insertion section 31 is configured as a through hole, thereby improving manufacturing efficiency.
  • each of the two short-side ends of the plate material 10A is overlapped with another portion of the plate material 10A to form a pair of overlapping portions 13.
  • At least one of the pair of overlapping portions 13 is located on the pair of curved portions 10b, and is located on the end face opposite the opening end 31c of the cutout.
  • the heat exchanger 100 of embodiment 1 can suppress poor bonding when at least one of the pair of overlapping portions 13 of the flat tubes 10 is located at the pair of curved portions 10b.
  • the pair of overlapping portions 13 are located at the pair of curved portions 10b.
  • the pair of overlapping portions 13 have an outer overlapping portion 13a and an inner overlapping portion 13b.
  • the outer overlapping portion 13a or the inner overlapping portion 13b is located on the end face opposite the opening end 31c of the notch and is joined to the plate fin 30.
  • the heat exchanger 100 of embodiment 1 can suppress poor bonding in a configuration in which the outer surface overlapping portion 13a and the inner surface overlapping portion 13b of the flat tube 10 are located at a pair of curved portions 10b.
  • Embodiment 2 The heat exchanger 100 of the second embodiment differs from that of the first embodiment in the structure of the flat tubes 10 and the plate fins 30.
  • the other configurations are the same as or equivalent to those of the first embodiment.
  • the following description will focus on the configurations of the second embodiment that differ from the first embodiment, and the configurations not described in the second embodiment are the same as those of the first embodiment.
  • FIG. 8 is a cross-sectional view showing the configuration of the flat tube 10 of the heat exchanger 100 according to the second embodiment.
  • FIG. 9 is a schematic cross-sectional view of the heat exchanger 100 according to the second embodiment, cut in a direction perpendicular to the tube axis direction of the flat tube 10.
  • the flat tube 10 is made of a single plate material 10A as in the first embodiment, and the plate material 10A has an outer shell portion 11 that forms a flat outer shell, and a flow path forming portion 12 that divides the inside of the outer shell portion 11 into multiple portions to form multiple refrigerant flow paths 12a.
  • the outer shell portion 11 has a pair of flat portions 11a that face each other in the third direction, a pair of outer shell apexes 11b that are located at both ends of the pair of flat portions 11a in the second direction and are curved outwardly convexly, and a pair of joint portions 11c that extend in the third direction from the center of one of the flat portions 11a in the third direction.
  • the flat tube 10 of the second embodiment is a roll-formed tube formed by bending the plate material 10A in the short direction, as in the first embodiment.
  • the flat tube 10 of the second embodiment is particularly formed by bending both ends of the plate material 10A in the short direction in directions facing each other, and has a butt joint 11aa that is butted in the second direction.
  • the butt joint 11aa is formed on one of the pair of flat portions 11a.
  • the butt joint 11aa is a portion where the tip ends 11a1 of the portions that extend in opposing directions from the ends of the pair of outer apexes 11b on the same side in the third direction are butted together in the second direction.
  • the pair of joints 11c are portions that extend in the third direction from the respective ends 11a1 of the butt joints 11aa toward the inside of the outer shell 11.
  • the pair of joints 11c divide the inside of the flat tube 10 in the second direction, and function as walls that, together with the flow path forming portion 12, form the refrigerant flow path 12a.
  • the flow path forming section 12 has a pair of corrugated sections 12b that extend in a generally corrugated shape from the tips of the pair of joints 11c of the outer shell section 11 in a direction away from each other in the second direction.
  • the tips of the pair of corrugated sections 12b are curved along the outer shell apex 11b of the outer shell section 11.
  • both ends in the second direction have a pair of overlapping portions 13, as in embodiment 1.
  • the pair of overlapping portions 13 are formed by overlapping both ends in the short direction of the plate material 10A with other parts of the plate material 10A.
  • the pair of overlapping portions 13 are portions where a first portion 13ca located on the outside in the second direction overlaps with a second portion 13cb located on the inside in the second direction of the first portion 13ca.
  • the first portion 13ca is the outer shell top portion 11b of the outer shell portion 11, and the second portion 13cb is an end portion in the short direction of the plate material 10A and is part of the flow path forming portion 12.
  • the flat tube 10 is inserted into the flat tube insertion section 31 with the flat surface portion 11a having the butt portion 11aa positioned upward.
  • the flat tube 10 may also be inserted into the flat tube insertion section 31 with the flat surface portion 11a having the butt portion 11aa positioned downward.
  • the flat tube 10 has an outer shell 11 with a pair of joints 11c, which are joined together by brazing. By joining the pair of joints 11c together, the flat tube 10 can ensure a long brazing margin at the joints in the outer shell 11, improving pressure resistance. If the outer shell 11 did not have a pair of joints 11c, the tip ends 11a1 of the butt joints 11aa would be joined together, and a sufficient brazing margin would not be secured. In contrast, the flat tube 10 has a pair of joints 11c joined together, which allows a sufficient brazing margin to be secured.
  • the flat tubes 10 have the butt joints 11aa formed on the flat portions 11a of the flat tubes 10.
  • the flat tubes 10 are fixed to the plate fins 30 at one of the curved portions 10b and the flat portion 10a.
  • FIG. 10 is a schematic cross-sectional view showing an example of the flat tube 10 before being inserted into the plate fins 30 in the heat exchanger 100 of the second embodiment. Since the flat tube 10 is a roll-formed tube as described above, the butt joint 11aa rises in the third direction before brazing, and the tip ends 11a1 are separated in the second direction to form a gap 42. Such a gap 42 can lead to poor brazing.
  • the butt joint 11aa is formed on the flat surface 11a of the flat tube 10.
  • the flat surface 11a is inserted into the flat tube insertion section 31 and fixed to the plate fin 30. Therefore, when the flat tube 10 is inserted into the flat tube insertion section 31 during assembly, the flat surface 11a having the butt joint 11aa is pressed in the opposite direction to the lifting direction by the flat surface 31a1 of the flat tube insertion section 31. As a result, the gap 42 of the butt joint 11aa is closed before brazing. Therefore, the heat exchanger 100 configured as described above can suppress poor joining of the flat tube 10.
  • FIG. 11 is a perspective view of the plate fins 30 of the heat exchanger 100 according to the second embodiment.
  • FIG. 12 is a partial perspective view showing the state in which the flat tubes 10 are inserted into the plate fins 30 of the heat exchanger 100 according to the second embodiment.
  • FIG. 13 is a view seen from the direction of the arrow A in FIG. 9.
  • FIG. 14 is a view seen from the direction of the arrow B in FIG. 9.
  • the header 20 is omitted from the illustrations in FIGS. 13 and 14.
  • the plate fin 30 has a fixing piece 32 on one flat surface 31a1 of the flat tube insertion portion 31, and a fixing piece 33 on the other flat surface 31a1.
  • the fixing piece 32 has a horizontal portion 32a extending from one flat surface 31a1 in the first direction, and a vertical portion 32b extending from the tip of the horizontal portion 32a in a direction away from the flat tube insertion portion 31 in the third direction.
  • the horizontal portion 32a of the fixing piece 32 is fixed to one flat portion 11a having a butt portion 11aa in the flat tube 10, and extends in the first direction to cover the butt portion 11aa when viewed in the third direction.
  • the fixing piece 33 is formed by extending from the other flat surface 31a1 in the first direction when viewed in the second direction.
  • the fixing piece 33 is fixed to the other flat portion 11a of the flat tube 10.
  • the length L1 in the first direction of the horizontal portion 32a of the fixing piece 32 is set to be the same as the arrangement interval L2 of the plate fins 30. Therefore, when the heat exchanger 100 is viewed in the third direction as shown in FIG. 14, the entire butt joints 11aa of the flat tubes 10 are covered by the fixing pieces 32 of each plate fin 30. Note that in FIG. 14, the butt joints 11aa located at both ends of the flat tubes 10 in the first direction are not covered by the fixing pieces 32, but these end portions are inserted into the header 20.
  • moisture such as condensation water adheres to the plate fins 30 and flat tubes 10 of the heat exchanger 100. If this moisture penetrates into the interior of the flat tubes 10 through the butt joints 11aa of the flat tubes 10, corrosion and damage due to freezing may occur. As described above, in the heat exchanger 100 of embodiment 2, the butt joints 11aa of the flat tubes 10 are entirely covered by the fixing pieces 32, so that moisture can be prevented from penetrating into the interior of the flat tubes 10 through the gaps 42, improving reliability.
  • the vertical portion 32b is joined to the adjacent plate fins 30 by brazing, as shown in FIG. 13.
  • the interval between the plate fins 30 can be maintained at a set interval.
  • the heat exchanger 100 of the second embodiment has the same effects as the first embodiment, and also has the following effects.
  • the butt joint 11aa of the flat tube 10 is formed on the planar portion 11a, so that the flat tube insertion portion 31 brazes the butt joint 11aa in a state where the gap 42 before brazing is closed, thereby suppressing poor bonding.
  • the flat tube 10 has a pair of joints 11c formed extending in the third direction from the tip 11a1 of the butt joint 11aa toward the inside of the flat tube 10, and the pair of joints 11c are joined to each other. Therefore, the heat exchanger 100 of the second embodiment can suppress the intrusion of moisture into the inside of the flat tube 10 through the gap 42 compared to a case in which the pair of joints 11c is not provided, thereby improving reliability.
  • the plate fin 30 is fixed to the flat portion 11a having the butt portion 11aa of the pair of flat portions 11a of the flat tube 10, and has a fixing piece 32 that extends in the first direction and covers the butt portion 11aa when viewed in the third direction.
  • the length L1 of the fixing piece 32 in the first direction is equal to the arrangement interval L2 of the plate fins 30. Therefore, the heat exchanger 100 of the second embodiment can suppress the intrusion of moisture into the flat tube 10 through the gap 42 compared to a case in which the fixing piece 32 is not provided, thereby improving reliability.
  • Embodiment 3 The heat exchanger 100 of the third embodiment differs from the first and second embodiments in the structure of the flat tubes 10.
  • the other configurations are the same as or equivalent to those of the first and second embodiments.
  • the following description will focus on the configurations of the third embodiment that differ from those of the first and second embodiments, and the configurations not described in the third embodiment are the same as those of the first and second embodiments.
  • FIG. 15 is a cross-sectional view showing the configuration of the flat tube 10 of the heat exchanger 100 according to the third embodiment.
  • the flat tube 10 is made of one plate material 10A, but in the flat tube 10 according to the third embodiment, the outer shell 11 and the flow path forming portion 12 are made of different plate materials. If the plate thickness of the plate material 10B constituting the outer shell 11 is t1 and the plate thickness of the plate material 10C constituting the flow path forming portion 12 is t2, then t1>t2.
  • the plate materials 10B and 10C are made of a clad material having a brazing material layer on the surface of a base material such as aluminum or an aluminum alloy. In the heat exchanger 100, it is sufficient that at least the plate material 10B constituting the outer shell 11 among the plate materials 10B and 10C is made of a clad material having a brazing material layer on both sides.
  • the same effects as those of the first and second embodiments can be obtained, and the following effects can also be obtained.
  • the plate thickness t2 is thin from the viewpoint of manufacturability.
  • the plate thickness t1 of the outer shell portion 11 is thick in order to withstand pressure, prevent corrosion, and suppress deformation when inserting a pipe.
  • the plate thickness t1 of the plate material 10B constituting the outer shell portion 11 and the plate thickness t2 of the plate material 10C constituting the flow path forming portion 12 have a relationship of t1>t2, so that manufacturability and reliability can be improved.
  • Embodiment 4 relates to a refrigeration cycle apparatus such as an air conditioner in which the heat exchanger 100 according to the first to third embodiments is mounted.
  • FIG 16 is a refrigerant circuit diagram showing the general configuration of a refrigeration cycle apparatus 300 relating to embodiment 4.
  • the refrigeration cycle apparatus 300 is equipped with a refrigerant circuit in which a compressor 200, an intake muffler 201, a four-way switching valve 202, an outdoor heat exchanger 203, a pressure reducer 204 such as an electric expansion valve, and an indoor heat exchanger 205 are connected by piping.
  • the outdoor heat exchanger 203 and the indoor heat exchanger 205 function as a condenser or an evaporator depending on the switching of the four-way switching valve 202.
  • the four-way switching valve 202 can be omitted in the refrigeration cycle apparatus 300.
  • the refrigeration cycle apparatus 300 may be configured to include a compressor 200, a condenser, a pressure reducer, and an evaporator.
  • the indoor heat exchanger 205 is installed in the indoor device, and the remaining compressor 200, four-way switching valve 202, outdoor heat exchanger 203, and pressure reducer 204 are installed in the outdoor device.
  • Compressor 200 sucks in refrigerant and compresses it to a high temperature and high pressure state.
  • Compressor 200 is a positive displacement compressor that can vary its operating frequency.
  • Compressor 200 is not limited to being driven with a variable operating frequency, and may be a constant speed compressor.
  • Four-way switching valve 202 is connected to the discharge side of compressor 200 and switches the flow of refrigerant from compressor 200.
  • the outdoor heat exchanger 203 is a fin-tube type heat exchanger including a pipe through which the refrigerant flows and fins into which the pipes are inserted.
  • the pressure reducer 204 expands the refrigerant.
  • the pressure reducer 204 is formed, for example, of an electronic expansion valve or a temperature-type expansion valve whose opening can be adjusted, but may also be formed of a capillary tube whose opening cannot be adjusted.
  • the indoor heat exchanger 205 is a fin-tube type heat exchanger including a pipe through which the refrigerant flows and fins into which the pipes are inserted.
  • the heat exchanger 100 according to any one of the first to third embodiments is used for at least one of the outdoor heat exchanger 203 and the indoor heat exchanger 205.
  • the four-way switching valve 202 In heating operation when the refrigeration cycle device 300 is applied to an air conditioner, the four-way switching valve 202 is connected to the solid line side in FIG. 16.
  • the high-temperature, high-pressure refrigerant compressed by the compressor 200 flows to the indoor heat exchanger 205, where it condenses and liquefies.
  • the liquefied refrigerant is decompressed by the pressure reducer 204, becomes a two-phase state of low temperature and low pressure, flows to the outdoor heat exchanger 203, evaporates, gasifies, and returns to the compressor 200 again through the four-way switching valve 202.
  • the refrigerant circulates as shown by the solid arrows in FIG. 16.
  • the refrigerant exchanges heat with the outside air in the outdoor heat exchanger 203, which is an evaporator, and absorbs heat.
  • the refrigerant that has absorbed heat is sent to the indoor heat exchanger 205, which is a condenser, and exchanges heat with the indoor air to warm the indoor air.
  • the four-way switching valve 202 is connected to the dashed line side in FIG. 16.
  • the indoor heat exchanger 205 changes from a condenser to an evaporator
  • the outdoor heat exchanger 203 changes from an evaporator to a condenser.
  • the high-temperature, high-pressure refrigerant compressed by the compressor 200 flows to the outdoor heat exchanger 203, where it condenses and liquefies.
  • the liquefied refrigerant is depressurized by the pressure reducer 204 and becomes a low-temperature, low-pressure two-phase state.
  • the low-temperature, low-pressure two-phase refrigerant flows to the indoor heat exchanger 205, where it evaporates and gasifies, and returns to the compressor 200 again through the four-way switching valve 202.
  • the refrigerant circulates as shown by the dashed arrows in FIG. 16.
  • the indoor heat exchanger 205 which is an evaporator
  • the refrigerant exchanges heat with the indoor air, absorbing heat and cooling the indoor air.
  • the refrigerant that has absorbed heat is sent to the outdoor heat exchanger 203, which is a condenser, where it exchanges heat with the outside air and dissipates heat into the outside air.
  • the refrigerant used is R407C, R410A, or R32.
  • the refrigeration cycle device 300 configured as described above includes a heat exchanger 100 according to any one of the first to third embodiments, thereby making it possible to suppress a decrease in heat exchange efficiency caused by poor brazing, and as a result, to improve the operating efficiency of the refrigeration cycle device 300.
  • the refrigeration cycle device 300 can be used in applications other than air conditioners, such as refrigerators, freezers, vending machines, refrigeration devices, or water heaters.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Geometry (AREA)
  • Heat-Exchange Devices With Radiators And Conduit Assemblies (AREA)

Abstract

熱交換器は、貫通孔で形成された複数の冷媒流路を有し、第1方向に延伸して外形形状が扁平状の扁平管と、扁平管が挿入され、第1方向に直交する第2方向に延伸すると共に第1方向及び第2方向に直交する第3方向に延伸する板状のプレートフィンと、を備え、複数の冷媒流路を流れる冷媒と、扁平管の外を流れる空気と、の熱交換を行う熱交換器である。扁平管は、折り曲げられた板材により形成され、第2方向に延びる平坦部と、平坦部の第2方向の両端部に位置する一対の湾曲部とを有し、プレートフィンは、扁平管が挿入され、扁平管の外形形状に沿う内壁面を有する扁平管挿入部を備えている。扁平管は、一対の湾曲部の少なくとも一方と平坦部とが扁平管挿入部の内壁面に接触した状態でプレートフィンに接合されているものである。

Description

熱交換器及びこの熱交換器を備えた冷凍サイクル装置
 本開示は、扁平管を備えた熱交換器及びこの熱交換器を備えた冷凍サイクル装置に関するものである。
 従来、互いに間隔をおいて対向する一対のヘッダと、一対のヘッダ間に間隔を空けて配置され且つ両端部が一対のヘッダに接続された複数の扁平管と、隣り合う扁平管の間に配置されたコルゲートフィンと、を備えた熱交換器がある(例えば、特許文献1参照)。特許文献1において、扁平管は、互いに対向する一対の平面部と、一対の平面部の側端部同士を接続し、外側に凸となる半円筒状に湾曲する一対の頂部と、を有している。コルゲートフィンは、隣り合う扁平管の平面部同士の間に配置されている。扁平管は、ロール成形管であって、表面にろう材層を有する長板状の金属板をロール成形により短手方向に折り曲げて形成されており、金属板の短手方向の両端部は重ね合わされて重ね合わせ部を形成している。そして、特許文献1の熱交換器は、一対のヘッダと、複数の扁平管と、コルゲートフィンと、を組み立てた組立体を加熱し、ろう材層を溶融させて部材同士をろう付け接合して構成されている。
特許第5359288号公報
 特許文献1において、ろう付け接合前の扁平管であるロール成形管は、スプリングバックによって重ね合わせ部が開く方向に力が働く。ろう付け接合前の組立体において、扁平管の一対の平面部は、コルゲートフィンによって重ね合わせ部が閉じる方向に押圧されているものの、その力だけは不十分である。つまり、ろう付け接合前の組立体では、重ね合わせ部が閉じきらず、重ね合わせ部において互いに重なる2つの部分同士の間に隙間が残される可能性がある。よって、特許文献1の熱交換器は、加熱してろう付けされる際に、互いに重なる2つの部分同士の間に隙間が残されたままろう付けが行われることになり、接合不良が生じるという問題があった。
 本開示は上記した問題点を解決するためのものであり、扁平管の接合不良を抑制できる熱交換器及びこの熱交換器を備えた冷凍サイクル装置を提供することを目的とする。
 本開示に係る熱交換器は、貫通孔で形成された複数の冷媒流路を有し、第1方向に延伸して外形形状が扁平状の扁平管と、扁平管が挿入され、第1方向に直交する第2方向に延伸すると共に第1方向及び第2方向に直交する第3方向に延伸する板状のプレートフィンと、を備え、複数の冷媒流路を流れる冷媒と、扁平管の外を流れる空気と、の熱交換を行う熱交換器であって、扁平管は、折り曲げられた板材により形成され、第2方向に延びる平坦部と、平坦部の第2方向の両端部に位置する一対の湾曲部とを有し、プレートフィンは、扁平管が挿入され、扁平管の外形形状に沿う内壁面を有する扁平管挿入部を備えており、扁平管は、一対の湾曲部の少なくとも一方と平坦部とが扁平管挿入部の内壁面に接触した状態でプレートフィンに接合されているものである。
 本開示に係る冷凍サイクル装置は、上記の熱交換器を備えたものである。
 本開示に係る熱交換器及びこの熱交換器を備えた冷凍サイクル装置は、扁平管の一対の湾曲部の少なくとも一方と平坦部とがプレートフィンの扁平管挿入部の内壁面に接触した状態でプレートフィンに接合されているので、接合前の扁平管が有する不要な隙間が閉じられて接合不良を抑制できる。
実施の形態1に係る熱交換器の概略斜視図である。 実施の形態1に係る熱交換器の扁平管の構成を示す断面図である。 実施の形態1に係る熱交換器を扁平管の管軸方向に直交する方向に切断した概略断面図である。 実施の形態1に係る熱交換器のプレートフィンを示す図である。 実施の形態1の熱交換器においてプレートフィンに挿入される前の扁平管の一例を示す概略断面図である。 実施の形態1の熱交換器においてプレートフィンに挿入される前の扁平管の他の例を示す概略断面図である。 実施の形態1に係る熱交換器を扁平管の管軸方向に直交する方向に切断した概略断面図である。 実施の形態2に係る熱交換器の扁平管の構成を示す断面図である。 実施の形態2に係る熱交換器を扁平管の管軸方向に直交する方向に切断した概略断面図である。 実施の形態2の熱交換器においてプレートフィンに挿入される前の扁平管の一例を示す概略断面図である。 実施の形態2に係る熱交換器のプレートフィンの斜視図である。 実施の形態2に係る熱交換器のプレートフィンが扁平管を挿入された状態を示す部分斜視図である。 図9のA方向の矢視図である。 図9のB方向の矢視図である。 実施の形態3に係る熱交換器の扁平管の構成を示す断面図である。 実施の形態4に係る冷凍サイクル装置の概略構成を示す冷媒回路図である。
 以下、実施の形態を図面に基づいて説明する。なお、以下に説明する実施の形態により本開示が限定されるものではない。また、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。なお、以下の説明で用いる、上、下、右、左、といった用語は、熱交換器を前面側から見た場合の方向を意味している。これら方向に係る用語は、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。
実施の形態1.
 実施の形態1に係る熱交換器100について説明する。図1は、実施の形態1に係る熱交換器100の概略斜視図である。図1の上下方向は、重力方向を表している。実施の形態1に係る熱交換器100は、冷凍サイクル装置の構成要素として用いられ、空気と冷媒との熱交換を行う空気熱交換器である。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、及び各構成部材の並列方向は、原則として、熱交換器100が使用可能な状態に設置されたときのものである。
 図1に示すように、熱交換器100は、冷媒を流通させる複数の扁平管10と、複数の扁平管10の延伸方向の両端に配置された一対のヘッダ20と、複数の扁平管10の延伸方向に間隔をおいて並列しており、複数の扁平管10が挿入された複数のプレートフィン30と、を有する。熱交換器100は、扁平管10の後述の複数の冷媒流路12a(図2参照)を流れる冷媒と、扁平管10の外を流れる空気との熱交換を行う。複数の扁平管10のそれぞれは、水平方向に延伸している。複数の扁平管10は、互いに上下方向に間隔をおいて並列している。複数の扁平管10は、両端部が一対のヘッダ20に差し込まれてろう付けによって接合されている。なお、図1には、扁平管10とプレートフィン30とがそれぞれ複数の構成を示したが、それぞれ単数であってもよい。
 一対のヘッダ20は、複数の扁平管10の並列方向に沿って上下方向に延伸している。以下、扁平管10の延伸方向を第1方向、第1方向に直交する方向であって空気が流れる方向である方向を第2方向、第1方向及び第2方向に直交する方向であって、扁平管10の並列方向を第3方向という。実施の形態1において、第1方向は左右方向、第2方向は奥行き方向、第3方向は上下方向である。
 プレートフィン30は、板状のフィンであり、第2方向及び第3方向に延伸している。プレートフィン30は、第1方向に間隔をおいて並列しており、プレートフィン30間の隙間を白抜き矢印で示すように空気が通過する。なお、プレートフィン30は全体として板状であればよく、平板状の他、凹凸があったり、波打ったりした形状のものでもよい。
 ヘッダ20は、第3方向の両端が閉じられた筒状体であり、内部には冷媒が流通する空間が形成されている。ヘッダ20は、図1の例では、断面形状が矩形状の例を示しているが、矩形状に限らず、円形状又は楕円状でもよいし、適宜変更することができる。また、ヘッダ20の構造は、上述した、両端が閉じられた筒状体で構成する以外にも、例えば、スリットが形成された板状体を積層させたものでもよい。また、一対のヘッダ20は、互いに、外形又は断面形状が異なる構成でもよい。
 一方のヘッダ20には、冷媒が流入する流入口20aが設けられ、他方のヘッダ20には、冷媒が流出する流出口20bが設けられている。流入口20aから一方のヘッダ20に流入した冷媒は、複数の扁平管10のそれぞれに分配されて各扁平管10を左端から右端に向かって流れた後、他方のヘッダ20で合流し、流出口20bから流出する。
 図2は、実施の形態1に係る熱交換器100の扁平管10の構成を示す断面図である。図2は、扁平管10の延伸方向に垂直な断面を示している。図2に示すように、扁平管10は、長円形状等の一方向に扁平な断面形状を有している。扁平管10は、貫通孔で形成された複数の冷媒流路12aを有する扁平多孔管である。扁平管10は、外形形状が扁平状に構成されており、第2方向に延びる平坦部10aと、平坦部10aの第2方向の両端部に位置し、外側に凸に湾曲した一対の湾曲部10bと、を有する。
 扁平管10は、長板状の1枚の板材10Aから構成されている。扁平管10は、板材10Aが短手方向に折り曲げられて形成されたロール成形管である。扁平管10はロール成形管であるため、押出し成形によって形成された押出管に比べて薄い板材で成型でき、安価に構成できる。また、ロール成形管は、成形速度が速く、短時間で大量生産することができる。扁平管10に用いられる板材10Aは、例えばアルミニウム又はアルミニウム合金等の基材の表面にろう材層を有するクラッド材で構成されている。扁平管10は、折り曲げ加工とろう付け加工によって形成される。
 扁平管10は、上述したように1枚の板材10Aから構成されており、板材10Aは、扁平状の外郭を構成する外郭部11と、外郭部11の内部を複数に区切って複数の冷媒流路12aを形成する流路形成部12と、を有する。外郭部11は、第3方向に対向する一対の平面部11aと、一対の平面部11aの第2方向の両端に位置し、外側に凸に湾曲した一対の外郭頂部11bと、を有する。流路形成部12は、板材10Aを折り曲げ加工により波形状に変形することにより形成されている。ここで、外郭部11及び流路形成部12は、扁平管10を構成する板材10Aにおける構成部としての位置づけである。一方、上記の平坦部10a及び一対の湾曲部10bは、扁平管10全体における構成部としての位置づけである。
 ここで、平坦部10a及び一対の湾曲部10bと、外郭部11及び流路形成部12との対応関係について説明する。平坦部10aは、外郭部11の一対の平面部11aと、流路形成部12において第2方向の両端部を除く部分と、を有する。一対の湾曲部10bは、一対の外郭頂部11bと、流路形成部12の第2方向の両端部と、を有する。
 板材10Aの短手方向の両端部のそれぞれは、板材10Aの他の部分と重ね合わされて一対の重ね合わせ部13を形成している。一対の重ね合わせ部13は、扁平管10を第1方向に見たときの長手方向の両端部、つまり一対の湾曲部10bに位置している。
 一対の重ね合わせ部13は、外面重ね合わせ部13aと、内面重ね合わせ部13bと、を有する。以下、一対の湾曲部10bのうち、外面重ね合わせ部13aを有する湾曲部を湾曲部10b1、内面重ね合わせ部13bを有する湾曲部を湾曲部10b2として区別することがある。
 外面重ね合わせ部13aは、板材10Aの短手方向の一端部が第2方向の外側で板材10Aの他の部分と重なる部分である。外面重ね合わせ部13aは、第1部13aaと、第1部13aaの第2方向内側に位置する第2部13abと、を有する。第1部13aaは、板材10Aの短手方向の一端部である。第1部13aaは、外郭部11の一方の外郭頂部11bでもある。第2部13abは流路形成部12の第2方向の一端部である。
 内面重ね合わせ部13bは、板材10Aの短手方向の他端部が第2方向の内側で板材10Aの他の部分と重なる部分である。内面重ね合わせ部13bは、第1部13baと、第1部13baの第2方向内側に位置する第2部13bbと、を有する。第1部13baは、外郭部11の他方の外郭頂部11bである。第2部13bbは、板材10Aの短手方向の他端部である。第2部13bbは流路形成部12の第2方向の他端部でもある。
 図3は、実施の形態1に係る熱交換器100を扁平管10の管軸方向に直交する方向に切断した概略断面図である。図4は、実施の形態1に係る熱交換器100のプレートフィン30を示す図である。プレートフィン30は、扁平管10が挿入される扁平管挿入部31を有する。扁平管挿入部31は、扁平管10の外形形状に沿う内壁面31aを有する切り欠きで構成されている。切り欠きは、プレートフィン30の第2方向の一方の端辺31bから第2方向の他方に延びて形成されている。切り欠きの内壁面31aは、互いに平行な一対の平坦面31a1と、一対の平坦面31a1の同一方向の端部同士を接続し、扁平管10の外郭頂部11bに沿う湾曲形状を有する湾曲面31a2と、を有する。なお、図3における点線矢印及び点Pについては改めて説明する。
 扁平管10は、図3の拡大図に示すように、外面重ね合わせ部13aを有する湾曲部10b1が扁平管挿入部31の開口端31cとは反対側の端面である湾曲面31a2に位置するようにして扁平管挿入部31に挿入されている。扁平管挿入部31の第3方向の幅は扁平管10の第3方向の幅と略同じに設定されており、扁平管10の一対の平面部11aは扁平管挿入部31の一対の平坦面31a1に接合され、扁平管10の湾曲部10b1は扁平管挿入部31の湾曲面31a2に接合されている。つまり、扁平管10は、扁平管挿入部31の内壁面31aに接触した状態でプレートフィン30に接合されている。なお、ここでは、扁平管挿入部31が切り欠きで構成された例を説明したが、扁平管挿入部31は、プレートフィン30を第1方向に貫通する貫通孔で構成されてもよい。
 上記構成の熱交換器100は、以下のようにして製造される。熱交換器100は、まず、図2に示すように長板状の板材10Aを折り曲げ加工することにより扁平管10を複数、形成する。このとき、扁平管10は未だろう付けされておらず、単に折り曲げ加工されただけの状態である。そして、複数の扁平管10を、複数のプレートフィン30のそれぞれの各扁平管挿入部31に、開口端31cから第2方向に挿入して組立体を形成する。このとき、扁平管10は、外面重ね合わせ部13aを有する湾曲部10b1を先頭にして扁平管挿入部31に挿入され、湾曲部10b1が扁平管挿入部31の湾曲面31a2に位置するまで押し込まれる。次に、組立体を加熱して扁平管10を構成する板材10Aのろう材層を溶融させ、構成部品同士をろう付けする。
 以上により熱交換器100が製造される。なお、板材10Aは、ろう材層を持つクラット材で構成されているとしたが、両面にろう材層を有する。これにより、板材10Aにおいて扁平管挿入部31の内壁面31aに接触する部分のろう材層が溶けて扁平管10とプレートフィン30とが接合される。また、板材10Aにおいて、外郭部11と流路形成部12とが接触する部分、具体的には外郭部11の内面と流路形成部12の波形の頂部部分の外面との接触部分のろう材層が溶けて外郭部11と流路形成部12とが接合される。更に、外面重ね合わせ部13aの第1部13aaと第2部13abとが接合され、内面重ね合わせ部13bの第1部13baと第2部13bbとが接合される。
 次に、上記した構成の作用について説明する。まず、プレートフィン30に挿入される前の扁平管10について説明する。
 図5は、実施の形態1の熱交換器100においてプレートフィン30に挿入される前の扁平管10の一例を示す概略断面図である。扁平管10は、ロール成形管であるため、プレートフィン30に挿入される前の状態において、図5に示すようにスプリングバックにより、本来当接させたい部分同士の間に隙間が形成されている。具体的には、図5の例では、外面重ね合わせ部13aを構成する第1部13aaと第2部13abとの間に隙間40が形成されている。
 ここで、従来のコルゲートフィンを用いた熱交換器では、コルゲートフィンが、隣り合う扁平管の一対の平面部同士の間に配置されている。つまり、コルゲートフィンは、扁平管を管軸方向に見たときの両端の湾曲部に接触せず、平面部に接触して接合されている。このため、コルゲートフィンを用いた熱交換器に図5の扁平管10を用いた場合、コルゲートフィンが外面重ね合わせ部13aに接触しないため、隙間40を閉じることができず、接合不良を招く。
 これに対し、実施の形態1の熱交換器100は、図3に示したように外面重ね合わせ部13aを有する湾曲部10b1が扁平管挿入部31の湾曲面31a2に接触し、隙間40が閉じられた状態でプレートフィン30に接合されている。つまり、隙間40が閉じられた状態で、扁平管10がプレートフィン30に接合されている。具体的な構造としては、実施の形態1の熱交換器100は、外面重ね合わせ部13aを有する湾曲部10b1と平坦部10aとが扁平管挿入部31の内壁面31aに接触した状態でプレートフィン30に接合されている。このため、上記構成の熱交換器100は、扁平管10の接合不良を抑制できる。
 ここで、組立時の動作に着目すると、図5の状態の扁平管10が湾曲部10b1を先頭にして扁平管挿入部31に挿入され、湾曲部10b1が扁平管挿入部31の湾曲面31a2に接触するまで押し込まれる。これにより、扁平管10には、外面重ね合わせ部13の隙間40を閉じる向きの力が作用し、隙間40が閉じられる。このように、熱交換器100は、ろう付け前の組立体の状態で隙間40が閉じられた状態となるため、扁平管10がろう付け前に図6に示す状態であっても、接合不良を抑制できる。
 ところで、扁平管10は、湾曲部10b1が扁平管挿入部31の湾曲面31a2に接触するまで押し込まれるため、その押圧力によるプレートフィン30の変形が懸念される。しかし、熱交換器100は、以下の理由からプレートフィン30の変形を抑制できる。外面重ね合わせ部13aは隙間40を有することで、扁平管挿入部31に押し込まれた際に第1部13aaが第2部13abに近づく方向に変形しやすい。つまり、外面重ね合わせ部13aは変形しやすい。
 外面重ね合わせ部13aの扁平管挿入部31への挿入時、外面重ね合わせ部13aはプレートフィン30において第3方向に切れ目無く繋がっている部分に押圧され、プレートフィン30には、図3の点線矢印で示す方向に押圧力が作用する。このとき、変形しやすい外面重ね合わせ部13aが、プレートフィン30において第3方向に切れ目無く繋がっている部分に押圧されることで、力点(外面重ね合わせ部13a)と作用点P(図3参照)とが近い。このため、熱交換器100は、梃子の原理で扁平管10を挿入した後のプレートフィン30の変形が小さくなる。なお、作用点Pは、プレートフィン30において第3方向に切れ目無く繋がっている部分において、湾曲面31a2の第2方向の延長上にある点である。
 プレートフィン30に挿入される前の扁平管10は、図5の状態の他、次の図6の状態となることもある。
 図6は、実施の形態1の熱交換器100においてプレートフィン30に挿入される前の扁平管10の他の例を示す概略断面図である。図6に示す扁平管10は、隙間40に加えて、一方の平面部11aとその内側の流路形成部12との間に隙間41が形成されている。図6に示す状態の扁平管10においても、湾曲部10b1が扁平管挿入部31の湾曲面31a2に位置するように扁平管挿入部31に挿入されることで、ろう付け前の状態で隙間40及び隙間41を閉じることができる。
 つまり、図6の状態の扁平管10は、組立時に扁平管挿入部31に挿入されることで、平坦部10aの一対の平面部11aが扁平管挿入部31の一対の平坦面31a1によって互いに近づく方向に押圧される。これにより、隙間41が閉じられ、隙間41が閉じられることに伴い、隙間40も閉じられる。このように、隙間40及び隙間41が、ろう付け前の状態で閉じられた状態となるため、熱交換器100は、プレートフィン30に挿入される前の扁平管10が図6に示す状態であっても、接合不良を抑制できる。
 なお、熱交換器100は、外面重ね合わせ部13aが扁平管挿入部31の湾曲面31a2に位置する構成に限られない。熱交換器100は、次の図7に示すように、外面重ね合わせ部13aが扁平管挿入部31の開口端31cに位置する構成でもよい。
 図7は、実施の形態1に係る熱交換器100を扁平管10の管軸方向に直交する方向に切断した概略断面図である。図7では、外面重ね合わせ部13aが扁平管挿入部31の開口端31cに位置している。言い換えれば、内面重ね合わせ部13bが扁平管挿入部31の湾曲面31a2に位置している。当該構成は、プレートフィン30に挿入される前の扁平管10が図6の扁平管10の場合に有効である。図6の扁平管10の場合、図7に示すように内面重ね合わせ部13bが扁平管挿入部31の湾曲面31a2に位置する構成であっても、扁平管10の扁平管挿入部31への挿入時に上記と同様の作用が得られる。
 つまり、内面重ね合わせ部13bが扁平管挿入部31の湾曲面31a2に位置するよう扁平管10が扁平管挿入部31に挿入されると、扁平管10の一対の平面部11aが扁平管挿入部31の一対の平坦面31a1によって互いに近づく方向に押される。これにより、隙間41が閉じられ、隙間41が閉じられることに伴い、隙間40もまた閉じられる。よって、熱交換器100は、内面重ね合わせ部13bが扁平管挿入部31の湾曲面31a2に位置する構成であっても、扁平管10の接合不良を抑制できる。また、内面重ね合わせ部13bは、外面形状が滑らかな曲面であるため、湾曲部10b2と湾曲面31a2とが密着し、熱伝達性が向上する。ここで、内面重ね合わせ部13bが扁平管挿入部31の湾曲面31a2に位置する構成の場合、扁平管10は、湾曲部10b2と一対の平面部11aとが扁平管挿入部31の内壁面31aに接触した状態でプレートフィン30に接合されている。
 なお、上記では、一対の重ね合わせ部13の両方が一対の湾曲部10bに位置している構成を説明したが、一対の重ね合わせ部13の少なくとも一方が一対の湾曲部10bに位置している構成でもよい。この場合、一対の湾曲部10bに位置する重ね合わせ部13が切り欠きの開口端とは反対側の端面に位置することで、上記と同様の作用効果を得ることができる。
 以上より、熱交換器100は、扁平管10の湾曲部10b1及び湾曲部10b2の一方が扁平管挿入部31の湾曲面31a2に位置する構成であれば、接合不良を抑制できる。よって、熱交換器100は、扁平管10の一対の湾曲部10bの少なくとも一方と一対の平面部11aとが扁平管挿入部31の内壁面31aに接触した状態で扁平管10がプレートフィン30に接合された構成であれば、接合不良を抑制できる。
 以上説明したように、実施の形態1の熱交換器100は、折り曲げられた板材で形成された扁平管10を有し、扁平管10は、第2方向に延びる平坦部10aと、平坦部10aの第2方向の両端部に位置する一対の湾曲部10bと、を有する。プレートフィン30は、扁平管10が挿入され、扁平管10の外形形状に沿う内壁面31aを有する扁平管挿入部31を備えている。扁平管10は、一対の湾曲部10bの少なくとも一方と平坦部10aとが扁平管挿入部31の内壁面31aに接触した状態でプレートフィン30に接合されている。
 上記構成によれば、実施の形態1の熱交換器100は、接合前の扁平管10が有する不要な隙間40、41を閉じることができ、接合不良を抑制できる。なお、熱交換器は、接合不良があると、接合不良部分の熱伝達性が低下して結果的に熱交換効率の低下を招く。実施の形態1の熱交換器100は、接合不良を抑制できるため、熱交換効率の向上を図ることができる。
 扁平管挿入部31は、プレートフィン30の第2方向の一方の端辺30bから第2方向の他方に延びる切り欠きで構成されている。
 上記構成により、実施の形態1の熱交換器100は、扁平管挿入部31が貫通孔で構成あれる場合に比べて扁平管挿入部31への挿入性が向上し、製造効率を高めることができる。
 実施の形態1の熱交換器100は、板材10Aの短手方向の両端部のそれぞれが、板材10Aの他の部分と重ね合わされて一対の重ね合わせ部13を形成している。一対の重ね合わせ部13のうち少なくとも一方は、一対の湾曲部10bに位置し、切り欠きの開口端31cとは反対側の端面に位置している。
 上記構成により、実施の形態1の熱交換器100は、扁平管10の一対の重ね合わせ部13のうち少なくとも一方が一対の湾曲部10bに位置する構成において、接合不良を抑制できる。
 一対の重ね合わせ部13は、一対の湾曲部10bに位置している。一対の重ね合わせ部13は、外面重ね合わせ部13aと、内面重ね合わせ部13bと、を有する。実施の形態1の熱交換器100は、外面重ね合わせ部13a又は内面重ね合わせ部13bが切り欠きの開口端31cとは反対側の端面に位置してプレートフィン30に接合されている。
 上記構成により、実施の形態1の熱交換器100は、扁平管10の外面重ね合わせ部13a及び内面重ね合わせ部13bが一対の湾曲部10bに位置する構成において、接合不良を抑制できる。
実施の形態2.
 実施の形態2の熱交換器100は、扁平管10及びプレートフィン30の構造が実施の形態1と異なる。その他の構成については実施の形態1と同一又は同等である。以下、実施の形態2が実施の形態1と異なる構成を中心に説明するものとし、実施の形態2で説明されていない構成は実施の形態1と同様である。
 図8は、実施の形態2に係る熱交換器100の扁平管10の構成を示す断面図である。図9は、実施の形態2に係る熱交換器100を扁平管10の管軸方向に直交する方向に切断した概略断面図である。扁平管10は、実施の形態1と同様に1枚の板材10Aから構成されており、板材10Aは、扁平状の外郭を構成する外郭部11と、外郭部11の内部を複数に区切って複数の冷媒流路12aを形成する流路形成部12と、を有する。外郭部11は、第3方向に対向する一対の平面部11aと、一対の平面部11aの第2方向の両端に位置し、外側に凸に湾曲した一対の外郭頂部11bと、一方の平面部11aの第3方向の中心部から第3方向に延伸する一対の接合部11cと、を有する。
 実施の形態2の扁平管10は、実施の形態1と同様に板材10Aを短手方向に折り曲げて形成されたロール成形管である。実施の形態2の扁平管10は、特に、板材10Aの短手方向の両端から互いに向かい合う方向に折り曲げることで形成されており、第2方向に突き合わされた突き合わせ部11aaを有する。突き合わせ部11aaは、一対の平面部11aの一方に形成されている。
 突き合わせ部11aaは、具体的には、一対の外郭頂部11bの第3方向の同一側の端部から互いに向かい合う方向に延びた部分の先端部11a1同士が第2方向に突き合わされた部分である。
 一対の接合部11cは、突き合わせ部11aaの各先端部11a1から外郭部11の内部に向けて第3方向に延びた部分である。一対の接合部11cは、扁平管10の内部を第2方向に仕切っており、流路形成部12と共に冷媒流路12aを形成する壁部として機能する。
 流路形成部12は、外郭部11の一対の接合部11cの先端部から第2方向に互いに離れる方向に略波形状に延びて形成された一対の波形部12bを有する。一対の波形部12bの先端部は、外郭部11の外郭頂部11bに沿って湾曲している。
 扁平管10を第1方向に見たときの第2方向の両端部は、実施の形態1と同様に一対の重ね合わせ部13を有している。一対の重ね合わせ部13は、板材10Aの短手方向の両端部のそれぞれと、板材10Aの他の部分と、が重ね合わされて形成されている。一対の重ね合わせ部13は、第2方向外側に位置する第1部13caと、第1部13caの第2方向内側に位置する第2部13cbと、が重なった部分である。第1部13caは、外郭部11の外郭頂部11bであり、第2部13cbは、板材10Aの短手方向の端部であって、流路形成部12の一部である。
 扁平管10は、図9に示すように、突き合わせ部11aaを有する平面部11aが上方に位置するようにして扁平管挿入部31に挿入されている。なお、扁平管10は、突き合わせ部11aaを有する平面部11aが下方に位置するようにして扁平管挿入部31に挿入されてもよい。
 扁平管10は、外郭部11が一対の接合部11cを有し、一対の接合部11c同士がろう付けにより接合されている。一対の接合部11c同士が接合されていることで、扁平管10は、外郭部11における接合部分のろう付けシロを長く確保することができ、耐圧強度が向上する。仮に外郭部11が一対の接合部11cを有していない場合、突き合わせ部11aaの先端部11a1同士が接合されることになり、ろう付けシロが十分に確保できない。これに対し、扁平管10は、一対の接合部11c同士が接合されていることで、ろう付けシロを十分に確保できる。
 上記の扁平管10は、突き合わせ部11aaが扁平管10の平面部11aに形成されている。そして、実施の形態2の熱交換器100は、扁平管10が一方の湾曲部10bと平坦部10aとでプレートフィン30に固定されている。
 次に、上記した構成の作用について説明する。まず、プレートフィン30に挿入される前の扁平管10の一例について説明する。
 図10は、実施の形態2の熱交換器100においてプレートフィン30に挿入される前の扁平管10の一例を示す概略断面図である。扁平管10は、上述したようにロール成形管であるため、ろう付け前の状態で突き合わせ部11aaが第3方向に浮き上がり、先端部11a1同士が第2方向に離間して隙間42が形成されている。このような隙間42は、ろう付け不良を招く。
 実施の形態2の熱交換器100は、突き合わせ部11aaが扁平管10の平面部11aに形成されている。平面部11aは、扁平管挿入部31に挿入されてプレートフィン30に固定される部分である。よって、組立時に扁平管10が扁平管挿入部31に挿入された際、突き合わせ部11aaを有する平面部11aは、扁平管挿入部31の平坦面31a1によって浮き上がり方向とは逆方向に押圧される。これにより、突き合わせ部11aaの隙間42は、ろう付け前の状態で閉じられた状態となる。このため、上記構成の熱交換器100は、扁平管10が接合不良となることを抑制できる。
 図11は、実施の形態2に係る熱交換器100のプレートフィン30の斜視図である。図12は、実施の形態2に係る熱交換器100のプレートフィン30に扁平管10が挿入された状態を示す部分斜視図である。図13は、図9のA方向の矢視図である。図14は、図9のB方向の矢視図である。図13及び図14においてヘッダ20の図示は省略している。
 プレートフィン30には、図11に示すように、扁平管挿入部31の一方の平坦面31a1に固定片32が設けられ、他方の平坦面31a1に固定片33が設けられている。固定片32は、第2方向に見て、一方の平坦面31a1から第1方向に延伸する水平部32aと、水平部32aの先端部から第3方向において扁平管挿入部31から離れる方向に延伸する垂直部32bと、を有する。図12に示すように、固定片32の水平部32aは、扁平管10において突き合わせ部11aaを有する一方の平面部11aに固定され、第3方向に見たときに第1方向に延びて突き合わせ部11aaを覆っている。固定片33は、第2方向に見て他方の平坦面31a1から第1方向に延伸して形成されている。固定片33は、扁平管10の他方の平面部11aに固定されている。
 図13に示すように、固定片32の水平部32aの第1方向の長さL1は、プレートフィン30の配置間隔L2と同じに設定されている。このため、図14に示すように熱交換器100を第3方向に見たとき、扁平管10の突き合わせ部11aaの全体が、各プレートフィン30の固定片32によって覆われた状態となっている。なお、図14において扁平管10の第1方向の両端部に位置する突き合わせ部11aaは固定片32によって覆われていないが、この両端部分はヘッダ20に挿入される部分である。
 冷凍サイクル装置の運転中、熱交換器100のプレートフィン30及び扁平管10には、結露水等の水分が付着する。この水分が扁平管10の突き合わせ部11aaを介して扁平管10の内部に入り込むと、腐食及び凍結による破損が生じる可能性がある。実施の形態2の熱交換器100は、上述したように扁平管10の突き合わせ部11aa全体が固定片32によって覆われるため、水分が隙間42から扁平管10の内部に侵入することを抑制でき、信頼性を向上できる。
 また、固定片32の水平部32aの第1方向の長さL1が、プレートフィン30の配置間隔L2と同じであるため、図13に示すように垂直部32bは、隣り合うプレートフィン30にろう付けにより接合されている。固定片32の垂直部32bが隣り合うプレートフィン30に接合されることで、プレートフィン30同士の間隔を設定間隔に維持することができる。
 以上説明したように、実施の形態2の熱交換器100は、実施の形態1と同様の効果が得られると共に、以下の効果を有する。実施の形態2の熱交換器100は、扁平管10の突き合わせ部11aaが平面部11aに形成されているため、扁平管挿入部31によって突き合わせ部11aaのろう付け前の隙間42が閉じられた状態でろう付けされ、接合不良を抑制できる。
 扁平管10は、突き合わせ部11aaの先端部11a1から扁平管10の内部に向けて第3方向に延びて形成された一対の接合部11cを有し、一対の接合部11cが互いに接合されている。このため、実施の形態2の熱交換器100は、一対の接合部11cを設けない場合に比べて水分が隙間42から扁平管10の内部に侵入することを抑制でき、信頼性を向上できる。
 プレートフィン30は、扁平管10の一対の平面部11aのうち突き合わせ部11aaを有する平面部11aに固定され、第3方向に見たときに第1方向に延びて突き合わせ部11aaを覆う固定片32を有する。固定片32の第1方向の長さL1は、プレートフィン30の配置間隔L2に等しい。このため、実施の形態2の熱交換器100は、固定片32を設けない場合に比べて水分が隙間42から扁平管10の内部に侵入することを抑制でき、信頼性を向上できる。
実施の形態3.
 実施の形態3の熱交換器100は、扁平管10の構造が実施の形態1及び実施の形態2と異なる。その他の構成については実施の形態1及び実施の形態2と同一又は同等である。以下、実施の形態3が実施の形態1及び実施の形態2と異なる構成を中心に説明するものとし、実施の形態3で説明されていない構成は実施の形態1及び実施の形態2と同様である。
 図15は、実施の形態3に係る熱交換器100の扁平管10の構成を示す断面図である。上記実施の形態1及び実施の形態2では、扁平管10が1枚の板材10Aから構成されていたが、実施の形態3の扁平管10は、外郭部11と流路形成部12とが別の板材で構成されている。外郭部11を構成する板材10Bの板厚をt1、流路形成部12を構成する板材10Cの板厚をt2とすると、t1>t2である。板材10B及び板材10Cは、例えばアルミニウム又はアルミニウム合金等の基材の表面にろう材層を有するクラッド材で構成されている。熱交換器100は、板材10B及び板材10Cのうち、少なくとも外郭部11を構成する板材10Bが両面にろう材層を持つクラット材によって構成されていればよい。
 実施の形態3によれば、実施の形態1及び実施の形態2と同様の効果が得られると共に、以下の効果が得られる。流路形成部12を形成する際には微細な曲げ加工が必要となるため、板厚t2は、製造性の観点から薄いことが望ましい。一方、外郭部11は、耐圧、防食及び管挿入時の変形抑制のため、板厚t1は厚いことが望ましい。実施の形態3の熱交換器100は、外郭部11を構成する板材10Bの板厚t1と、流路形成部12を構成する板材10Cの板厚をt2とが、t1>t2の関係を有するため、製造性及び信頼性を向上できる。
実施の形態4.
 実施の形態4は、実施の形態1~実施の形態3の熱交換器100が搭載される空気調和機などの冷凍サイクル装置に関する。
 図16は、実施の形態4に係る冷凍サイクル装置300の概略構成を示す冷媒回路図である。冷凍サイクル装置300は、圧縮機200と、吸入マフラ201と、四方切換弁202と、室外側熱交換器203と、電動膨張弁等の減圧器204と、室内側熱交換器205と、が配管で接続された冷媒回路を備えている。室外側熱交換器203及び室内側熱交換器205は、四方切換弁202の切換により凝縮器又は蒸発器として機能する。冷凍サイクル装置300において四方切換弁202は省略可能である。よって、冷凍サイクル装置300は、圧縮機200と、凝縮器と、減圧器と、蒸発器と、を備えた構成としてもよい。なお、空気調和機では、室内側熱交換器205は屋内の装置に、残る圧縮機200、四方切換弁202、室外側熱交換器203及び減圧器204は屋外の装置に搭載されている。
 圧縮機200は、冷媒を吸入し、その冷媒を圧縮して高温且つ高圧の状態にするものである。圧縮機200は運転周波数を可変させることが可能な容積式圧縮機で構成されている。なお、圧縮機200は運転周波数可変に駆動されるものに限定するものではなく、一定速のものでもよい。四方切換弁202は、圧縮機200の吐出側に接続され、圧縮機200からの冷媒の流れを切り換えるものである。
 室外側熱交換器203は、冷媒が流れる配管と、配管が挿入されたフィンと、を含んで構成されたフィンチューブ式の熱交換器である。減圧器204は、冷媒を膨張させるものである。減圧器204は、例えば開度を調整できる電子膨張弁又は温度式膨張弁等で形成されているが、開度を調整できない毛細管等で構成されてもよい。室内側熱交換器205は、冷媒が流れる配管と、配管が挿入されたフィンと、を含んで構成されたフィンチューブ式の熱交換器である。冷凍サイクル装置300は、室外側熱交換器203及び室内側熱交換器205の少なくとも一方に、実施の形態1~実施の形態3の何れかの熱交換器100が用いられている。
 冷凍サイクル装置300が空気調和機に適用された場合の暖房運転では、四方切換弁202は図16の実線側に接続される。圧縮機200で圧縮された高温高圧の冷媒は、室内側熱交換器205に流れ、凝縮し、液化する。液化した冷媒は、減圧器204で減圧され、低温低圧の二相状態となり、室外側熱交換器203へ流れ、蒸発し、ガス化して四方切換弁202を通って再び圧縮機200に戻る。すなわち、図16の実線矢印に示すように冷媒は循環する。この循環によって、蒸発器である室外側熱交換器203では、冷媒が外気と熱交換して吸熱する。吸熱した冷媒は、凝縮器である室内側熱交換器205に送られ、室内の空気と熱交換を行い、室内の空気を温める。
 冷房運転では、四方切換弁202は図16の破線側に接続される。暖房運転から冷房運転に変わると、室内側熱交換器205が凝縮器から蒸発器に変わり、室外側熱交換器203が蒸発器から凝縮器に変わる。圧縮機200で圧縮された高温高圧の冷媒は、室外側熱交換器203に流れ、凝縮し、液化する。液化した冷媒は、減圧器204で減圧され、低温低圧の二相状態となる。低温低圧の二相冷媒は、室内側熱交換器205へ流れ、蒸発し、ガス化し、四方切換弁202を通って再び圧縮機200に戻る。すなわち、図16の破線矢印に示すように冷媒は循環する。この循環によって、蒸発器である室内側熱交換器205では、冷媒が室内の空気と熱交換して吸熱し、室内の空気を冷却する。吸熱した冷媒は、凝縮器である室外側熱交換器203に送られ、外気と熱交換を行い、外気に放熱する。
 ここで、冷媒は、R407C冷媒、R410A冷媒又はR32冷媒などが使われる。
 上記構成の冷凍サイクル装置300は、実施の形態1~実施の形態3の何れかの熱交換器100を備えることで、ろう付け不良に起因する熱交換効率の低下を抑制でき、結果として冷凍サイクル装置300の運転効率を向上させることができる。
 なお、冷凍サイクル装置300は、空気調和機以外にも適用でき、冷蔵庫、冷凍庫、自動販売機、冷凍装置又は給湯器等の用途に用いられる冷凍サイクル装置に適用することができる。
 10 扁平管、10A 板材、10B 板材、10C 板材、10a 平坦部、10b 湾曲部、10b1 湾曲部、10b2 湾曲部、11 外郭部、11a 平面部、11a1 先端部、11aa 突き合わせ部、11b 外郭頂部、11c 接合部、12 流路形成部、12a 冷媒流路、12b 波形部、13 合わせ部、13a 合わせ部、13aa 第1部、13ab 第2部、13b 合わせ部、13ba 第1部、13bb 第2部、13ca 第1部、13cb 第2部、20 ヘッダ、20a 流入口、20b 流出口、30 プレートフィン、31 扁平管挿入部、31a 内壁面、31a1 平坦面、31a2 湾曲面、31b 端辺、31c 開口端、32 固定片、32a 水平部、32b 垂直部、33 固定片、40 隙間、41 隙間、42 隙間、100 熱交換器、200 圧縮機、201 吸入マフラ、202 四方切換弁、203 室外側熱交換器、204 減圧器、205 室内側熱交換器、300 冷凍サイクル装置。

Claims (15)

  1.  貫通孔で形成された複数の冷媒流路を有し、第1方向に延伸して外形形状が扁平状の扁平管と、前記扁平管が挿入され、前記第1方向に直交する第2方向に延伸すると共に前記第1方向及び前記第2方向に直交する第3方向に延伸する板状のプレートフィンと、を備え、前記複数の冷媒流路を流れる冷媒と、前記扁平管の外を流れる空気と、の熱交換を行う熱交換器であって、
     前記扁平管は、折り曲げられた板材により形成され、前記第2方向に延びる平坦部と、前記平坦部の前記第2方向の両端部に位置する一対の湾曲部とを有し、
     前記プレートフィンは、前記扁平管が挿入され、前記扁平管の外形形状に沿う内壁面を有する扁平管挿入部を備えており、
     前記扁平管は、前記一対の湾曲部の少なくとも一方と前記平坦部とが前記扁平管挿入部の前記内壁面に接触した状態で前記プレートフィンに接合されている熱交換器。
  2.  前記扁平管挿入部は、前記プレートフィンの前記第2方向の一方の端辺から前記第2方向の他方に延びる切り欠きで構成されている請求項1記載の熱交換器。
  3.  前記扁平管は、長板状の前記板材が短手方向に折り曲げられたものであり、
     前記板材の前記短手方向の両端部のそれぞれが、前記板材の他の部分と重ね合わされて一対の重ね合わせ部を形成しており、
     前記一対の重ね合わせ部のうち少なくとも一方が、前記一対の湾曲部に位置し、前記切り欠きの開口端とは反対側の端面に位置している請求項2記載の熱交換器。
  4.  前記一対の重ね合わせ部は、前記一対の湾曲部に位置し、
     前記一対の重ね合わせ部は、前記板材の前記短手方向の一端部が前記第2方向の外側に位置する外面重ね合わせ部と、前記板材の前記短手方向の他端部が前記第2方向の内側に位置する内面重ね合わせ部と、を有し、前記外面重ね合わせ部が前記切り欠きの開口端とは反対側の端面に位置して前記プレートフィンに接合されている請求項3記載の熱交換器。
  5.  前記一対の重ね合わせ部は、前記一対の湾曲部に位置し、
     前記一対の重ね合わせ部は、前記板材の前記短手方向の一端部が前記第2方向の外側に位置する外面重ね合わせ部と、前記板材の前記短手方向の他端部が前記第2方向の内側に位置する内面重ね合わせ部と、を有し、前記内面重ね合わせ部が前記切り欠きの開口端とは反対側の端面に位置して前記プレートフィンに接合されている請求項3記載の熱交換器。
  6.  前記扁平管の前記平坦部は、前記第3方向に対向し、前記第1方向及び前記第2方向に延伸する一対の平面部を有し、
     前記扁平管は、前記板材がその両端から互いに向かい合う方向に折り曲げられて前記第2方向に突き合わされた突き合わせ部を有し、
     前記突き合わせ部が前記一対の平面部の一方に形成されている請求項1~請求項5の何れか一項に記載の熱交換器。
  7.  前記扁平管は、前記突き合わせ部の先端部から前記扁平管の内部に向けて前記第3方向に延びて形成された一対の接合部を有し、前記一対の接合部が互いに接合されている請求項6記載の熱交換器。
  8.  前記プレートフィンは、前記扁平管の前記一対の平面部のうち前記突き合わせ部を有する前記平面部に固定され、前記第3方向に見たときに前記第1方向に延びて前記突き合わせ部を覆う固定片を有する請求項6又は請求項7記載の熱交換器。
  9.  前記扁平管の前記第1方向の両端に配置され、前記第3方向に延びる一対のヘッダを備え、
     前記扁平管が、前記第3方向に複数並列されており、複数の前記扁平管の前記第1方向の両端が前記一対のヘッダに接続されており、
     前記プレートフィンが、前記第1方向に間隔を空けて複数配置されている請求項1~請求項8の何れか一項に記載の熱交換器。
  10.  前記固定片の前記第1方向の長さは、前記プレートフィンの配置間隔に等しい請求項8に従属する請求項9記載の熱交換器。
  11.  前記扁平管は、扁平状の外郭を構成する外郭部と、前記外郭部の内部を複数に区切って前記複数の冷媒流路を形成する流路形成部と、を有し、
     前記板材は、前記外郭部を形成する部分と前記流路形成部を形成する部分とを有する1枚の板材である請求項1~請求項10の何れか一項に記載の熱交換器。
  12.  前記扁平管は、扁平状の外郭を構成する外郭部と、前記外郭部の内部を複数に区切って前記複数の冷媒流路を形成する流路形成部と、を有し、
     前記外郭部と前記流路形成部とが別の板材で構成されている請求項1~請求項3、請求項1~請求項3に従属する請求項6~請求項10の何れか一項に記載の熱交換器。
  13.  前記外郭部の板厚をt1、前記流路形成部の板厚をt2とするとき、t1>t2である請求項12記載の熱交換器。
  14.  前記板材において少なくとも前記外郭部を構成する部分が、ろう材層を持つクラット材によって構成されている請求項11~請求項13の何れか一項に記載の熱交換器。
  15.  請求項1~請求項14の何れか一項に記載の熱交換器を備えた冷凍サイクル装置。
PCT/JP2022/039919 2022-10-26 2022-10-26 熱交換器及びこの熱交換器を備えた冷凍サイクル装置 WO2024089798A1 (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PCT/JP2022/039919 WO2024089798A1 (ja) 2022-10-26 2022-10-26 熱交換器及びこの熱交換器を備えた冷凍サイクル装置

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PCT/JP2022/039919 WO2024089798A1 (ja) 2022-10-26 2022-10-26 熱交換器及びこの熱交換器を備えた冷凍サイクル装置

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2024089798A1 true WO2024089798A1 (ja) 2024-05-02

Family

ID=90830336

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/JP2022/039919 WO2024089798A1 (ja) 2022-10-26 2022-10-26 熱交換器及びこの熱交換器を備えた冷凍サイクル装置

Country Status (1)

Country Link
WO (1) WO2024089798A1 (ja)

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2014149137A (ja) * 2013-02-04 2014-08-21 Keihin Thermal Technology Corp 扁平状熱交換管およびその製造方法
JP2016121838A (ja) * 2014-12-25 2016-07-07 株式会社富士通ゼネラル 熱交換器
JP2018112378A (ja) * 2017-01-13 2018-07-19 日立ジョンソンコントロールズ空調株式会社 伝熱管、熱交換器、および熱交換器の製造方法
CN108398045A (zh) * 2018-03-30 2018-08-14 浙江银轮机械股份有限公司 一种扁管、采用该扁管的热交换器及其制造方法
JP2022543118A (ja) * 2019-08-07 2022-10-07 ダンフォス アクチ-セルスカブ 熱交換器を製造するための方法

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2014149137A (ja) * 2013-02-04 2014-08-21 Keihin Thermal Technology Corp 扁平状熱交換管およびその製造方法
JP2016121838A (ja) * 2014-12-25 2016-07-07 株式会社富士通ゼネラル 熱交換器
JP2018112378A (ja) * 2017-01-13 2018-07-19 日立ジョンソンコントロールズ空調株式会社 伝熱管、熱交換器、および熱交換器の製造方法
CN108398045A (zh) * 2018-03-30 2018-08-14 浙江银轮机械股份有限公司 一种扁管、采用该扁管的热交换器及其制造方法
JP2022543118A (ja) * 2019-08-07 2022-10-07 ダンフォス アクチ-セルスカブ 熱交換器を製造するための方法

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US11713926B2 (en) Heat exchanger and refrigeration cycle apparatus
JP6573722B2 (ja) 熱交換器およびこの熱交換器を備えた冷凍サイクル装置
JP6890509B2 (ja) 空気調和機
CN110945308A (zh) 热交换器及制冷循环装置
JP6980117B2 (ja) 熱交換器、熱交換器ユニット、及び冷凍サイクル装置
JP7292510B2 (ja) 熱交換器及び空気調和機
WO2024089798A1 (ja) 熱交換器及びこの熱交換器を備えた冷凍サイクル装置
JP6318371B2 (ja) 室外ユニットおよびそれを用いた冷凍サイクル装置
WO2021235055A1 (ja) 熱交換器、及び熱交換器の製造方法
US11788799B2 (en) Heat exchanger and air conditioner
JP7130116B2 (ja) 空気調和装置
JP6797304B2 (ja) 熱交換器及び空気調和機
WO2024089927A1 (ja) 熱交換器およびこの熱交換器を備えた冷凍サイクル装置
JP7462832B2 (ja) 熱交換器
JP7086504B2 (ja) 熱交換器、及び冷凍サイクル装置
US11988463B2 (en) Microchannel heat exchanger for appliance condenser
WO2021145036A1 (ja) 熱交換器の製造方法
JP7330294B2 (ja) 熱交換器、熱交換器ユニット、及び冷凍サイクル装置
JP7496832B2 (ja) 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
JP2000105095A (ja) 熱交換器
WO2021205905A1 (ja) 熱交換器、熱交換器を搭載した空気調和機、及び熱交換器の製造方法
WO2023195085A1 (ja) 熱交換器および空調冷熱装置
WO2021245734A1 (ja) 熱交換器及び冷凍サイクル装置
WO2019207805A1 (ja) 熱交換器およびこれを備える空気調和機