(57)【要約】【課題】扁平管を用いたフィン・アンド・チューブ型熱交換器にあっては、熱交換用の冷媒を流す扁平管を、熱伝達促進用のフィンに圧入して組み立てる際に、フィンが変形することで、仕上がった熱交換器に反りが発生する。【解決手段】相対する二辺を含むフィンの辺に扁平管を取り付けるための切り欠きを設けたフィンに、扁平管を圧入等により組み込んで熱交換器を製造する。この相対する二辺に設けられた切り欠きは、千鳥状に配置されていてもよい。また、扁平管は、フィンの外形線から、少し、はみ出して圧入されている方が反りを抑制できる。【選択図】        図３
2014181868.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
相対する二辺を含む辺に、熱交換用の冷媒を流す扁平管を取り付けるための切り欠きを設けた熱伝達促進用のフィンと、
前記切り欠きに取付けられた前記扁平管と、を有する熱交換器。
【請求項２】
前記相対する二辺に設けられた切り欠きは、千鳥状に配置されていることを特徴とする請求項１に記載の熱交換器。
【請求項３】
前記扁平管の外形の包絡線がフィンの外側にあるか、または前記フィンの外形の一辺と前記扁平管の外形の包絡線とが重なることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の熱交換器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、空調機等に用いられるフィン・アンド・チューブ型と呼ばれる熱交換器に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
空調機等に用いられるフィンと伝熱管を接合してなるフィン・アンド・チューブ型熱交換器は、従来は伝熱管に主に銅合金の円管が用いられてきた。伝熱管を円管とする場合、通常はフィンに開けられた丸穴に伝熱管を挿入し、その後伝熱管を種々の方法で拡管加工することで伝熱管とフィンを固定して製造される。
【０００３】
伝熱管に円管を用いず扁平管を用いる場合は、コルゲート型熱交換器が最も一般的であるが、フィン・アンド・チューブ型熱交換器としての利用も増加している。この場合、一辺に複数の切り欠きを設けたフィンを多数整列させて、そこに扁平管を挿入する。切り欠き部（切り欠きの集まった部分。以下同様）にはフィンカラーと呼ばれる立ち上げ部を設けることが多く、フィンカラーと扁平管を面で接触させて、それらを電気炉にて、ろう付接合して製造する場合が多い（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１２−７３０１４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
このように従来の扁平管を用いたフィン・アンド・チューブ型熱交換器はフィンの一辺のみに切り欠きがあるため、扁平管を挿入した時点でフィンと扁平管が圧入状態であれば、熱交換器に反りが発生する。フィンと扁平管をろう付する際に、反りの方向や反り量が変化する場合もあるが、残存した何らかの反りが熱交換器組み立て時や熱交換器の最終製品への搭載時に製造上の悪影響を及ぼすという課題があった。例えば、熱交換器を空調器の室外機に組み込む場合において、反りがあるため、既存の室外機の筐体と干渉して収まらなくなるなどの不具合が発生することがあった。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記の課題を解決するため、本発明に係る熱交換器は、
相対する二辺を含む辺に、熱交換用の冷媒を流す扁平管を取り付けるための切り欠きを設けた熱伝達を促進するためのフィンと、
前記切り欠きに取付けられた前記扁平管と、を有するものである。
【発明の効果】
【０００７】
フィンの一辺からのみ扁平管を挿入した場合には、熱交換器に反りが発生するが、フィンの当該辺と対向したもう一辺から、さらに扁平管を挿入することで、フィンの一辺からのみ扁平管を挿入した場合に発生した反りとは逆方向への反りが発生することとなる。従って、各辺からの扁平管の挿入場所と挿入本数を調整することによって、最終的に、反り量を組み立て等に支障のないように制御した熱交換器を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】フィン・アンド・チューブ型熱交換器の一例を示す説明図である。
【図２】本発明の実施の形態１に係る熱交換器のフィンの一例を示す図である。
【図３】本発明の実施の形態１に係る熱交換器の一例を示す図である。
【図４】本発明の実施の形態１に係る熱交換器のフィンカラーの設置状況の一例を示す図である。
【図５】熱交換器の反りの発生前と発生後の状態を説明するための図である。
【図６】本発明の実施の形態２に係る熱交換器の一例を示す図である。
【図７】一辺のみに切り欠きがあるフィンを用いた熱交換器の一例を示す図である。
【図８】熱交換器の曲げ加工時の状況を示す説明図である。
【図９】熱交換器のフィンの折れ曲りを説明するための図である。
【図１０】本発明の実施の形態３に係る熱交換器の一例を示す図である。
【図１１】本発明の実施の形態４に係る熱交換器の一例を示す図である。
【図１２】熱交換器の反りに対するフィンと扁平管の形状パラメータの影響の一例を示した図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
実施の形態１．
本発明の実施の形態１について、以下、図を用いて説明する。
図１は、一般的なフィン・アンド・チューブ型熱交換器の一例を説明するための図であり、フィンと扁平管が主要な構成要素となっている。本発明の実施の形態１に係る熱交換器は、図１と同様に、フィンと扁平管が主要な構成要素であるが、図２に示す通り、二辺に千鳥状に扁平管を取り付けるための切り欠き３を配置したフィン１を用いて作製されている点が、まず異なる点として挙げられる。本発明に係る熱交換器では、はじめに、片方の一辺の切り欠き部（切り欠きの集まった部分。以下同様）に扁平管を挿入し、引き続き、上記一辺に対向する反対側の一辺の切り欠き部に扁平管を挿入して組み立てられる(図３
参照)。フィン１には図４に示すフィンカラー４と呼ばれる立ち上げ部が形成されており、このフィンカラー４と扁平管２が圧入状態となることで、フィン１と扁平管２が仮固定される。このとき、対向する二辺から同様に熱交換器に反りを発生させる力を加えるため、全体的には反りのない、図３のような熱交換器が得られる。また、この熱交換器を用いて空調機等の熱交換機能を有する機器を構成できる。
【００１０】
さらに、このフィン１と扁平管２を、ろう付や接着などの方法にて接合して熱交換性能を高める操作をする（特許文献１参照）が、その際に一般的に付与される熱によってフィンを変形させる力が発生し、熱交換器に反りを発生させようとしても、やはり扁平管配置が千鳥状であることから、一方向に図５のような反り（図５では、“Ａ”で示した大きさの反りがある。）が進行することはない。
【００１１】
この実施の形態１に示す熱交換器によれば、反りがないことにより、熱交換性能に優れ、また後工程にて組立て性に優れた熱交換器を得ることができる。
【００１２】
上記に反りに関しては、一般的には、フィン単体では、その反りはほとんど無く問題となるものではないが、扁平管と組み合わさった場合には、反り量は増大する。これは、フィンと扁平管が圧入されてフィンが押し広げられるためである。なお、フィンの切り欠きについては、対向する辺における数が違ったり、切り欠きの幅や深さの差、あるいは隣り合う切り欠き間のピッチが違ったりした場合には、反りが増大する要因となるため、できる限り差が出ないように、これらフィンの形状パラメータを設定する必要がある。
また、反りに関しては、扁平管がフィンから飛び出ている場合において、その飛び出し量は反り量とは無関係であり、飛び出していないところの圧入の程度に反り量は影響される。
【００１３】
実施の形態２
本発明の実施の形態２について、以下、図を用いて説明する。
本実施の形態に係る熱交換器の構成は、実施の形態１に順ずる（ここで「順ずる」とは、フィンの一辺およびその一辺に対向する反対側の一辺の切り欠き部に扁平管が取り付けられている、という意味である。）が、図６に示すとおり、前記扁平管２の外形の包絡線Ｌｋがフィン１の外側にあるか（フィンの外形の一辺よりも、扁平管の外形の包絡線の方がフィンの外側にあるか）、または前記フィンの外形線（外形の一辺）Ｌｆと前記扁平管の外形の包絡線Ｌｋとが重なる構成となるものである。この場合の効果を以下、従来例と比較しながら説明する。
【００１４】
従来の円管を用いたフィン・アンド・チューブ型熱交換器やフィンの一辺のみに切り欠きがある扁平管を用いたフィン・アンド・チューブ型熱交換器には、図７に示すとおり熱交換器外側にフィン露出部５があるが、このような熱交換器を図８に示したような曲げ加工をした場合、外側曲げ治具７と内側曲げ治具６からフィンに力が加わることでフィンが倒れてしまうことがあり(図９参照)、本来、空気などの流体が通過する空間を閉ざしてしまうという問題があった（例えば、特開２０１２−１５４４９３号公報参照）。
すなわち、図８に示した内側曲げ治具６と、外側曲げ治具７（７ａ、７ｂ）により、熱交換器が圧縮力およびせん断力を受け、フィンが図９の破線Ｂで示すように折れ曲がってしまうことがあった。
【００１５】
なお、上述のフィン露出部がなければフィンは、隣接する扁平管の間ごとに独立して存在することになり、複数の扁平管にわたって一枚のフィンで連結されることがなくなるため、フィンの一辺にのみ扁平管を設けた熱交換器においては、当該熱交換器に用いるフィンの構成としては、このフィン露出部は必須のものである。
【００１６】
本発明の実施の形態２の構造を持つ熱交換器であれば、フィンよりも一般的に変形抵抗の大きい扁平管が、単独で、あるいはフィンと共同して、熱交換器の曲げ加工によって発生する力に抗する力を受け持つことができるため、実施の形態１のうち、扁平管の外形の包絡線Ｌｋがフィン１の内側にある時に比べて、フィンが倒れにくいという効果を得られる。この理由は、扁平管の外形の包絡線Ｌｋがフィン１の内側にあるときは、曲げ治具からの力をフィンのみで受けることになり、フィンに座屈や曲がりが起こりやすいが、扁平管の外形の包絡線Ｌｋとフィンが重なる場合は、フィンと扁平管の両方に力が分散されるためである。
【００１７】
上記において、扁平管が単独で力を受け持つ場合とは、上記の通り扁平管２の外形の包絡線Ｌｋがフィン１の外側にある時であり、扁平管とフィンが共同して力を受け持つ場合とは、フィンの外形線（外形の一辺）Ｌｆと前記扁平管の外形の包絡線Ｌｋとが重なる構成となる場合である。扁平管とフィンが共同して力を受け持つときは、曲げ治具によるフィン及び扁平管の変形量は同等となる。
また、図７に示すフィン１と扁平管２を持つ熱交換器においては、切り欠きのある上側部分のみフィンの厚みを厚くしても、反りを抑制できることはいうまでもない。
【００１８】
なお、この場合における熱交換器の反り量は、フィン外形線から外に出ている扁平管のはみ出し量とは特に関係せず、フィンから、はみ出していない箇所における、フィンに対する扁平管の圧入の程度にも依存することが実験的に確認されている。従って、実際の装置においてはフィンと扁平管の圧入状態の調整が必要である。
【００１９】
上記、実施の形態１と２において、フィンの切り欠きがフィンの一辺にしか設けられていない場合、扁平管を圧入すると熱交換器は反り、一方、扁平管をフィンに圧入しないとフィンから扁平管が抜けてしまい固定できなくなる(図１２参照。この図で、領域Ｐは熱
交換器が反らない（圧入しない）領域を示し、領域Ｑは圧入により扁平管（あるいはフィン）が抜けない領域を示している。)。そこで、フィンに設ける切り欠きをフィンの対向
する２辺に、上述した形状パラメータを所定のピッチとサイズで設けるようにすれば、扁平管を圧入しても熱交換器の反りは無視できる状態を実現できる
【００２０】
実施の形態３．
本発明の実施の形態３について、以下、図を用いて説明する。
本実施の形態に係る熱交換器の構成は、実施の形態１に順ずる（ここで「順ずる」とは、フィンの一辺およびその一辺に対向する反対側の一辺の切り欠き部に扁平管が取り付けられている、という意味である）が、扁平管を設置するフィンに設けられた切り欠きが、フィンの対向する二辺に千鳥状に配置されているわけではなく、例えば図１０に示すようなパターンで配置されているフィン１と扁平管２を用いた熱交換器である。ここで図１０に示すようなパターンの配置とは、具体的には、フィンの一辺に比較的多数の切り欠きがあり、その一辺に対向する反対側の一辺に少なくとも一個以上の切り欠きが存在するフィンと扁平管の配置のことである。このように、フィン１の切り欠きと対応して設置される扁平管２の配置パターンを上記パターンと同様に変更することで熱交換器の変形量を制御し、必要な反り量を持つ熱交換器を得ることができる。
【００２１】
この場合、必要な反り量は、１）熱交換器を空調機の室外機等の筐体に干渉なく収まること、あるいは、２）フィンと扁平管がずれないような拘束力が発生する程度にフィンが扁平管に圧入状態で取り付けられていること、という点を考慮して規定される。
【００２２】
実施の形態４．
本発明の実施の形態４について、以下、図を用いて説明する。
本実施の形態に係る熱交換器の構成は、実施の形態２に順ずる（ここで「順ずる」とは、フィンの一辺およびその一辺に対向する反対側の一辺の切り欠き部に扁平管が取り付けられており、さらには、扁平管２の外形の包絡線Ｌｋがフィン１の外側にあるか（フィンの外形の一辺よりも、扁平管の外形の包絡線の方がフィンの外側にあるか）、または前記フィンの外形線（外形の一辺）Ｌｆと前記扁平管の外形の包絡線Ｌｋとが重なる構成となるものという意味である。）が、フィンの三辺以上に切り欠きを持つフィンと扁平管にて熱交換器を構成する。例えば、図１１に示すように、フィン１の四辺に切り欠きを設けた場合には、実施の形態２と同様の理由で、実施の形態２のように２方向に対してフィン１の変形を抑制できるだけでなく、４方向に対してフィン１の変形を抑制することができる。
なお、本発明は、その発明の範囲内において、各実施の形態を自由に組み合わせたり、各実施の形態を適宜、変形、省略することができる。
【符号の説明】
【００２３】
１  フィン、２  扁平管、３  切り欠き、４  フィンカラー、５  フィン露出部、６  内側曲げ治具、７  外側曲げ治具、Ａ  反り量、Ｂ  折れ曲り部、Ｌｆ  フィンの外形線（外形の一辺）、Ｌｋ  扁平管の外形の包絡線。
【図１】
2014181868.tif 000003
【図２】
2014181868.tif 000004
【図３】
2014181868.tif 000005
【図４】
2014181868.tif 000006
【図５】
2014181868.tif 000007
【図６】
2014181868.tif 000008
【図７】
2014181868.tif 000009
【図８】
2014181868.tif 000010
【図９】
2014181868.tif 000011
【図１０】
2014181868.tif 000012
【図１１】
2014181868.tif 000013
【図１２】
2014181868.tif 000014