(57)【要約】【課題】伝熱管の配設方向の幅を小さくすることなく伝熱管ユニットを曲成可能な熱交換器の製造方法を提供すること。【解決手段】相互に並んで配設された複数の伝熱管６１と、複数の伝熱管６１を相互に接続して一体化する第１のリブ１１と、複数の伝熱管６１のうち、複数の伝熱管６１の配設方向の一端に配置されている伝熱管から配設方向でかつ第１のリブ１１から離れる方向に延びる第２のリブ１２とを有する伝熱管ユニット１０と、伝熱管ユニット１０の複数の伝熱管６１の延設方向の両端部がそれぞれ接続された一対の中空ヘッダー７１とを備える熱交換器の製造方法であって、第２のリブ１２に対して、厚さ方向Ｙに突出する第３のリブ１３を延設方向に沿って延設し、第３のリブ１３が設けられている第２のリブ１２が外側になるように延設方向および配設方向を含む平面に沿って曲げ加工を施して、伝熱管ユニット１０に曲がりを形成する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
相互に並んで配設された複数の伝熱管と、前記複数の伝熱管を相互に接続して一体化する第１のリブと、前記複数の伝熱管のうち、前記複数の伝熱管の配設方向の一端に配置されている伝熱管から前記配設方向でかつ前記第１のリブから離れる方向に延びる第２のリブとを有する伝熱管ユニットと、
前記伝熱管ユニットの前記複数の伝熱管の延設方向の両端部がそれぞれ接続された一対の中空ヘッダーと
を備える熱交換器の製造方法であって、
前記第２のリブに対して、前記延設方向および前記配設方向に交差する厚さ方向の少なくとも一方側に突出する第３のリブを前記延設方向に沿って延設し、前記第３のリブが設けられている前記第２のリブが外側になるように前記厚さ方向に交差する平面に沿って曲げ加工を施して、前記伝熱管ユニットに曲がりを形成する、熱交換器の製造方法。
【請求項２】
相互に並んで配設された複数の伝熱管と、
前記複数の伝熱管を相互に接続して一体化する第１のリブと、
前記複数の伝熱管のうち、前記複数の伝熱管の配設方向の一端に配置されている伝熱管から前記配設方向でかつ前記第１のリブから離れる方向に延びる第２のリブと
を有する伝熱管ユニットと、
前記伝熱管ユニットの前記複数の伝熱管の延設方向の両端部がそれぞれ接続された一対の中空ヘッダーと
を備え、
前記伝熱管ユニットが、前記延設方向に沿って延設され、前記第２のリブから前記延設方向および前記配設方向に交差する厚さ方向の少なくとも一方側に突出する第３のリブを有し、
前記伝熱管ユニットに、前記厚さ方向に交差する平面に沿って曲がりが設けられている、熱交換器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、空気調和機等に組み込み可能なパラレルフロー等の熱交換器の製造方法、および、空気調和機等に組み込み可能な熱交換器に関し、さらに詳しくは、曲成された伝熱管ユニットを有する熱交換器の製造方法、および、曲成された伝熱管ユニットを有する熱交換器に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、空気調和機の小型化、軽量化および高効率化を目的にパラレルフロー熱交換器をさらに小型化することができる熱交換器としてフィンレス熱交換器が提唱され、このフィンレス熱交換器に好適な伝熱管ユニットが開示されている。特許文献１に開示されている伝熱管ユニットを図６に示す。図６（ａ）は、特許文献１に示す伝熱管ユニット６０の斜視図であり、図６（ｂ）は、特許文献１の伝熱管ユニットの断面図である。図６に示すように、特許文献１の伝熱管ユニット６０は、平行に配設された複数の伝熱管６１と、隣接する伝熱管６１を相互に接続するリブ６２とで構成されている。この伝熱管ユニット６０では、隣接する伝熱管６１の間に切り欠き６３を設けることで、外部を流れる空気と熱交換する面積を大きくしている。図７に示すように、特許文献１のフィンレス熱交換器は、積層された複数の伝熱管ユニット６０を備え、各伝熱管ユニット６０の両端が、それぞれ一対の中空ヘッダー７１に挿入されて接続されている。特許文献１に示す熱交換器では、複数の伝熱管ユニット６０を重ねることで各伝熱管ユニット６０の伝熱管内外の熱伝達率を向上させ、更にフィンを設けないことでフィンの熱抵抗をなくして、熱交換器としての熱交換能力を向上させている。
【０００３】
また、特許文献２には、熱交換ユニットに付着した結露水の排水性を向上させる目的で図８に示すような内部に複数の流路孔８１を有し両端にリブ８２が設けられた扁平の熱交換ユニット８０が開示されている。この構造の熱交換ユニット８０では、リブ８２の分だけ熱交換面積を大きくして熱交換性能を向上させている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００２−１５３９３１号公報
【特許文献２】特開２０１４−８１１１３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
図９に、一般的な空気調和機の室内機９０の断面図を示す。図９に示すように、この室内機９０は、外郭を構成するケーシング９１を備え、ケーシング９１には熱交換器９２の前面側に位置する前面開口部９１ａと熱交換器９２の上面側に位置する上面開口部９１ｂとが設けられている。前面開口部９１ａには開閉自在の前面パネル９３が設けられ、空気調和機の運転時にケーシング９１から離反する方向に移動して前面開口部９１ａを開放する。なお、前面開口部９１ａを開いた状態は図示していない。また、室内機９０は、風を取り込み送り出すクロスフローファン９４とその下に室内に空気を吹き出す吹出口９５と吹き出しの風向きを変更する風向変更羽根９６を備えている。
【０００６】
室内機９０が、運転を開始するとクロスフローファン９４が駆動して、室内空気が前面開口部９１ａおよび上面開口部９１ｂから室内機９０の内部に取り入れられる。取り入れられた室内空気はフィルター９７を通過後、熱交換器９２で熱交換が行われ、クロスフローファン９４を通過して、クロスフローファン９４の下流側に形成された通風路９８を通って吹出口９５より吹き出される。また、冷房運転時には熱交換器９２が結露するため、その結露水は熱交換器９２内部を伝って下方に落ちる。それを水受け皿９９ａ、９９ｂで受け止める構造になっている。
【０００７】
以上のような風の流れを形成し、さらに結露水を受け止める構造を限られた空間の中で実現させるには、熱交換器を曲げる必要があるのである。すなわち、特許文献１および特許文献２に開示されているような熱交換器を空気調和機の室内機に組み入れる場合、室内機としての熱交換性能を維持もしくは向上するためには、伝熱管ユニットを伝熱管が配設される面に沿って曲げて室内機に組み入れる必要が出てくる。
【０００８】
しかしながら、特許文献１および特許文献２の熱交換器、特に、図８に示す特許文献２の熱交換器のような両端部に板状のリブ８２が配設された伝熱管ユニットを有する熱交換器をリブ８２の板面に沿って曲げると、曲げの外周側に配設されたリブが伸ばされて、流路孔８１の配設方向の幅が小さくなるように変形してしまう。その結果、流路孔８１の配設方向に流れる空気と熱交換する面積が減少して、熱交換器の熱交換性能が低下する場合がある。
【０００９】
本発明は、伝熱管の配設方向の幅を小さくすることなく曲成された伝熱管ユニットを有する熱交換器の製造方法、および、曲成された伝熱管ユニットを有する熱交換器を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的を達成するために、本発明の１つの態様に係る熱交換器の製造方法は、
相互に並んで配設された複数の伝熱管と、前記複数の伝熱管を相互に接続して一体化する第１のリブと、前記複数の伝熱管のうち、前記複数の伝熱管の配設方向の一端に配置されている伝熱管から前記配設方向でかつ前記第１のリブから離れる方向に延びる第２のリブとを有する伝熱管ユニットと、
前記伝熱管ユニットの前記複数の伝熱管の延設方向の両端部がそれぞれ接続された一対の中空ヘッダーと
を備える熱交換器の製造方法であって、
前記第２のリブに対して、前記延設方向および前記配設方向に交差する厚さ方向の少なくとも一方側に突出する第３のリブを前記延設方向に沿って延設し、前記第３のリブが設けられている前記第２のリブが外側になるように前記厚さ方向に交差する平面に沿って曲げ加工を施して、前記伝熱管ユニットに曲がりを形成する。
【００１１】
また、本発明の１つの態様に係る熱交換器は、
相互に並んで配設された複数の伝熱管と、
前記複数の伝熱管を相互に接続して一体化する第１のリブと、
前記複数の伝熱管のうち、前記複数の伝熱管の配設方向の一端に配置されている伝熱管から前記配設方向でかつ前記第１のリブから離れる方向に延びる第２のリブと
を有する伝熱管ユニットと、
前記伝熱管ユニットの前記複数の伝熱管の延設方向の両端部がそれぞれ接続された一対の中空ヘッダーと
を備え、
前記伝熱管ユニットが、前記延設方向に沿って延設され、前記第２のリブから前記延設方向および前記配設方向に交差する厚さ方向の少なくとも一方側に突出する第３のリブを有し、
前記伝熱管ユニットに、前記厚さ方向に交差する平面に沿って曲がりが設けられている。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の１つの態様に係る熱交換器の製造方法によれば、伝熱管ユニットの配設方向の一端に配設された第２のリブの配設方向の幅を小さくすることなく、伝熱管ユニットを曲成することができるので、熱交換性能を低下させることなく曲成された熱交換器を製造することができる。すなわち、本発明の前記態様の熱交換器の製造方法によれば、室内機に組み入れ可能な高効率な熱交換器を製造でき、室内機の小型化、高性能化を可能にする。
【００１３】
また、本発明の１つの態様に係る熱交換器によれば、第３のリブにより伝熱管ユニットの表面積を増加させることができるので、熱交換性能の高い曲成された熱交換器を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の一実施の形態の製造方法により製造される熱交換器の伝熱管ユニットの（ａ）断面斜視図および（ｂ）断面図。
【図２】本発明の一実施の形態の製造方法により製造される熱交換器の伝熱管ユニットの曲げ加工用金型を説明するための断面図で、（ａ）は、図１の伝熱管ユニットを挟み込む前の断面図、（ｂ）は、図１の伝熱管ユニットを挟み込んだ状態の断面図。
【図３】本発明の一実施の形態の製造方法における伝熱管ユニットの曲げ加工工程を説明する断面斜視図で、（ａ）は、曲げ加工前の状態を示す断面斜視図、（ｂ）は、曲げ加工後の状態を示す断面斜視図。
【図４】本発明の一実施の形態の製造方法により製造される熱交換器の斜視図。
【図５】本発明の一実施の形態の製造方法により製造される熱交換器を組み入れた空気調和機室内機の一例の断面図。
【図６】特許文献１の伝熱管ユニットを説明する図で、（ａ）は、伝熱管ユニットの斜視図、（ｂ）は、伝熱管ユニットの断面図。
【図７】特許文献１の伝熱管ユニットを用いた熱交換器の斜視図。
【図８】特許文献２の偏平チューブを用いた熱交換ユニットの断面斜視図。
【図９】一般的な空気調和機の室内機の断面図。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明の実施の形態について、図１から図５を用いて説明する。
【００１６】
本発明の一実施の形態の製造方法により製造される熱交換器の一例を図４に示す。図４に示す熱交換器４０は、それぞれに曲げ加工が施された複数の伝熱管ユニット１０と、各伝熱管ユニット１０のその延設方向の両端部がそれぞれ接続された一対の中空ヘッダー７１とを備えている。各伝熱管ユニット１０は、各伝熱管ユニット１０の厚さ方向Ｙに重ねられて多段状に配置されている。
【００１７】
熱交換器４０を組み入れた空気調和機の室内機の一例を図５示す。図５に示すように、室内機５０は、熱交換器４０を除いて、図９に示す一般的な室内機９０と同様の構成および機能を有している。図５に示す室内機５０は、熱交換器４０の伝熱管ユニット１０が曲成されているため室内機５０の内部でクロスフローファン９４の外面形状に沿った配置が可能である。このように熱交換器４０を配置することで、クロスフローファン９４の駆動によって形成される空気の流れ、すなわち、前面開口部９１ａおよび上面開口部９１ｂから取り入れられ、吹出口９５から吹き出される空気の流れが効率的に熱交換器４０を通過するので、限られた大きさの中で空気調和機の性能を向上させることができる。
【００１８】
図１（ａ）は、本発明の一実施の形態の製造方法により製造される熱交換器４０の各伝熱管ユニット１０の断面斜視図であり、図１（ｂ）は、図１（ａ）のＡ−Ａ断面である。図１に示すように、各伝熱管ユニット１０は、相互に並んで配設された複数の伝熱管６１と、複数の伝熱管６１を相互に接続して一体化する第１のリブ１１と、複数の伝熱管６１のうち、複数の伝熱管６１の配設方向の一端、すなわち、伝熱管ユニット１０の幅方向Ｘの一端に配置されている伝熱管６１から配設方向でかつ第１のリブ１１から離れる方向に延びる第２のリブ１２とを有する。この実施形態では、各伝熱管ユニット１０は、３つの伝熱管６１を有し、配設方向Ｘの両端の伝熱管６１から第２のリブ１２が相互に反対方向にそれぞれ延びている。各伝熱管６１は、その内部を冷媒が流れ、外部を流れる空気と熱交換を行う。伝熱管６１の形状は、制約はなく楕円形状などでも構わないが、伝熱管６１の外部を伝熱管６１と交差する方向に風が流れるため、流路抵抗の小さい形状が望ましい。また、伝熱管６１の本数は、制約はないが、熱交換器４０に必要とされる熱交換性能によって設計される。第１のリブ１１および第２のリブ１２の各々は、板状を有している。第２のリブ１２は、第２のリブ１２から厚さ方向Ｙの両側に突出する第３のリブ１３が設けられている。第３のリブ１３は、各第２のリブ１２の配設方向Ｘの端と中間とにそれぞれ１つ設けられ、伝熱管６１の延設方向に延設され、かつ、伝熱管６１と略平行に延設されている。第３のリブ１３の断面は、楕円、三角、四角などの形状でも構わないが、伝熱管６１と同様に風の流路抵抗の小さい形状が望ましい。なお、第２のリブ１２は、各伝熱管ユニット１０の配設方向Ｘの少なくとも一方の端に設けられていればよい。第３のリブ１３は、各第２のリブ１２に対して、少なくとも１つ設けられていればよい。例えば、第３のリブ１３は、第２のリブ１２の配設方向Ｘの中間に１つだけ設けられていてもよい。また、第３のリブ１３は、第２のリブから少なくとも厚さ方向Ｙの一方側のみに突出するように構成してもよい。すなわち、第３のリブ１３は、後述する伝熱管ユニット１０の曲げ加工時に、伝熱管６１の配設方向Ｘにおける伝熱管ユニット１０の動きを規制することができる構成であれば、任意の構成を採用できる。
【００１９】
つぎに、図２（ａ）および図２（ｂ）を用いて、図１で示した伝熱管ユニット１０の曲げ加工方法について説明する。ここでは、伝熱管ユニット１０を厚さ方向Ｙに交差する平面、すなわち、伝熱管６１の延設方向および配設方向Ｘを含む平面に沿って、伝熱管ユニット１０に曲げ加工を施す場合について説明する。図２（ａ）は、曲げ加工用金型２１で伝熱管ユニット１０を挟み込む前の状態の断面図であり、図２（ｂ）は、曲げ加工用金型２１で伝熱管ユニット１０を挟み込んだ状態の断面図である。図２（ａ）に示すように、伝熱管ユニット１０の曲げ加工には、曲げ加工用上金型２１ａと曲げ加工用下金型２１ｂとで構成された曲げ加工金型２１を用いる。曲げ加工用上金型２１ａおよび曲げ加工用下金型２１ｂの各々の相互に対向する面には、伝熱管６１および第３のリブ１３の形状に沿った凹部が設けられている。伝熱管ユニット１０の曲げ加工を行う場合、まず、図２（ｂ）に示すように、曲げ加工用上金型２１ａおよび曲げ加工用下金型２１ｂで伝熱管ユニット１０を挟み込む。このため、曲げ加工用上金型２１ａおよび曲げ加工用下金型２１ｂの各々の相互に対向する表面２２ａ、２２ｂは、伝熱管ユニット１０の形状に沿った形状、すなわち、伝熱管６１の形状および本数、各リブ１１、１２、１３の形状および本数に対応した形状を有している。
【００２０】
伝熱管ユニット１０は、金属製で、一般にはアルミニウムおよびアルミニウム合金で構成され、押出成形加工によって成形される。そのため、伝熱管ユニット１０は、押出成形により加工された直後は真っ直ぐな形状を成している。この真っ直ぐな形状の伝熱管ユニット１０を図２（ａ）に示す曲げ加工用上金型２１ａとそれに対を成す曲げ加工用金型２１ｂとで挟持した状態で、長手方向に伸ばしながら曲げる。例えば、伝熱管ユニット１０を長手方向に伸ばす工程を図３に示す。図３（ａ）が曲げ加工前、図３（ｂ）が曲げ加工後の状態を示している。図３に示すように、伝熱管ユニット１０の延設方向に沿って曲げ加工用金型２１を複数配置して、図示しない装置を用いて、曲げ内周側（図１参照）よりも曲げ外周側（図１参照）がより大きく移動するように、曲げ加工用金型２１を伝熱管ユニット１０の延設方向に移動させていく。このとき、曲げ外周側に、第３のリブ１３が設けられた第２のリブ１２が位置するように、曲げ加工用金型２１を移動させる。また、曲げ加工用上金型２１ａおよび曲げ加工用下金型２１ｂの各々の相互に対向する面２２ａ、２２ｂが、第３のリブ１３および伝熱管６１に沿った形状を有しているため、伝熱管ユニット１０は、伝熱管６１の配設方向Ｘ、すなわち、図２の紙面左右方向の動きが規制される。そのため、曲げ加工用金型２１を移動させる際に、伝熱管ユニット１０の特に第２のリブ１２が変形して、伝熱管ユニット１０の伝熱管６１の配設方向Ｘの幅が小さくなることなく曲成させることができる。すなわち、本実施形態の製造方法によれば、伝熱管ユニット１０の第２のリブに対して、厚さ方向Ｙの少なくとも一方側に突出する第３のリブ１３を伝熱管６１の延設方向に沿って延設する。そして、第３のリブ１３が延設された伝熱管ユニット１０を厚さ方向Ｙから挟持し、第３のリブ１３が設けられている第２のリブ１２が曲げ外周側に位置するように厚さ方向Ｙに交差する平面に沿って曲げ加工を施す。これにより、前記伝熱管ユニットに曲がりを形成する伝熱管６１の配設方向の幅を小さくすることなく曲成された伝熱管ユニット１０を有する熱交換器４０を製造できる。なお、本実施形態では、一例として、図２（ａ）に示す曲げ加工用上金型２１ａとそれに対を成す曲げ加工用金型２１ｂとで伝熱管ユニット１０を挟持して、伝熱管ユニット１０に対して曲げ加工を施しているが、これに限らない。本発明の１つの態様に係る製造方法では、伝熱管ユニット１０の伝熱管６１の配設方向Ｘの幅が小さくなることなく曲成させることが可能な任意の部材を用いることができる。
【００２１】
なお、本実施の形態において、熱交換器４０を組み込んだ室内機５０について説明したが、熱交換器４０は、室外機に組み込むことも可能である。室外機に組み込んだ場合についても空気の流れに対して効率的な配置が可能になり空気調和機の性能向上の効果が得られる。
【産業上の利用可能性】
【００２２】
本発明の前記態様に係る熱交換器の製造方法は、熱交換性能を低下させることなく、空気調和機、冷凍機、冷凍冷蔵装置、空調機、給湯空調符号装置などに組み入れることが可能な熱交換器の製造に適用できる。
【符号の説明】
【００２３】
１０  伝熱管ユニット
１１  第１のリブ
１２  第２のリブ
１３  第３のリブ
４０  熱交換器
６１  伝熱管
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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