(57)【要約】  熱交換器（５）では、第１列（５ａ）の第１扁平管（２３ａ）と第２列（５ｂ）の第２扁平管（２３ｂ）とを繋ぐジョイント部（２５）は、第１開口部（２６ａ）、第２開口部（２６ｂ）および流路（２８）を備えている。ジョイント部（２５）では、第２開口部（２６ｂ）側の中心軸（ＣＦ）と第１開口部（２６ａ）側の中心軸（ＣＣ）との間の距離は、第２開口部（２６ｂ）側の中心軸（ＣＦ）と第１開口部（２６ａ）側の中心軸（ＣＦ）との間の距離よりも長い。また、第１開口部（２６ａ）側の中心軸（ＣＦ）と第２開口部（２６ｂ）側の中心軸（ＣＣ）との間の距離は、第１開口部（２６ａ）側の中心軸（ＣＦ）と第２開口部（２６ｂ）側の中心軸（ＣＦ）との間の距離よりも長い。
2017104049.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
長径と短径を有する扁平型断面形状を有する第１扁平管と、
前記扁平型断面形状を有し、前記第１扁平管に対して前記長径の方向に距離を隔てられた第２扁平管と、
前記第１扁平管と前記第２扁平管とを繋ぐジョイント部と
を有し、
前記ジョイント部は、
前記扁平型断面形状に対応する第１断面形状を有し、前記第１扁平管に連通する第１開口部と、
前記第１開口部とは前記長径の方向に距離を隔てられ、前記扁平型断面形状に対応する第２断面形状を有し、前記第２扁平管に連通する第２開口部と、
円形断面形状を有し、前記第１開口部と前記第２開口部とに繋がって、前記第１開口部と前記第２開口部とを互いに連通させる流路と
を備え、
前記流路と前記第２開口部とが繋がっている第１位置における前記第２断面形状の中心を通り、前記第２扁平管が延在する方向に平行な軸を第１中心軸とし、
前記流路と前記第１開口部とが繋がっている第２位置における前記円形断面形状の中心を通り、前記第１扁平管が延在する方向に平行な軸を第２中心軸とし、
前記第２位置における前記第１断面形状の中心を通り、前記第１扁平管が延在する方向に平行な軸を第３中心軸とすると、
前記第１中心軸と前記第２中心軸との間の第１距離は、前記第１中心軸と前記第３中心軸との間の第２距離よりも長い、熱交換器。
【請求項２】
前記第１位置における前記円形断面形状の中心を通り、前記第２扁平管が延在する方向に平行な軸を第４中心軸とすると、
前記第３中心軸と前記第４中心軸との間の第３距離は、前記第３中心軸と前記第１中心軸との間の第４距離よりも長い、請求項１記載の熱交換器。
【請求項３】
前記ジョイント部では、２枚の板状材が接合された状態で前記第１開口部、前記第２開口部および前記流路が形成された、請求項１記載の熱交換器。
【請求項４】
前記第１扁平管は、前記短径の方向に互いに距離を隔てられる態様で複数配置され、
前記第２扁平管は、前記短径の方向に互いに距離を隔てられるとともに、前記複数の第１扁平管のそれぞれに対して前記長径の方向に距離を隔てられる態様で複数配置され、
前記ジョイント部は、前記複数の第１扁平管のそれぞれと、前記長径の方向に距離を隔てて互いに隣り合う、対応する前記複数の第２扁平管のそれぞれとを繋ぐ態様で複数配置された、請求項１記載の熱交換器。
【請求項５】
前記短径の方向に間隔を隔てて配置される前記複数のジョイント部のそれぞれを保持する保持部材を備えた、請求項４記載の熱交換器。
【請求項６】
前記第１扁平管および前記第２扁平管に対して、冷媒の出入り口部が配置された、請求項１記載の熱交換器。
【請求項７】
請求項１記載の熱交換器を備えた、空気調和機。
【請求項８】
長径と短径を有する扁平型断面形状をそれぞれ有する複数の第１扁平管を用意するとともに、前記扁平型断面形状をそれぞれ有する複数の第２扁平管を用意する工程と、
前記複数の第１扁平管のそれぞれを、前記短径の方向に互いに距離を隔てて配置する工程と、
前記複数の第２扁平管のそれぞれを、前記短径の方向に距離を隔てるとともに、前記複数の第１扁平管のそれぞれに対して前記長径の方向に距離を隔てて配置する工程と、
前記扁平型断面形状に対応する第１断面形状を有する第１開口部、前記扁平型断面形状に対応する第２断面形状を有する第２開口部、および、前記第１開口部と前記第２開口部とに繋がる円形断面形状を有する流路を有するジョイント部を形成する工程と、
前記複数の第１扁平管のそれぞれと、前記複数の第１扁平管のそれぞれに対して前記長径の方向に距離を隔てて配置された前記複数の第２扁平管のそれぞれとに、前記ジョイント部を接続する工程と、
組み付けられた、前記複数の第１扁平管、前記複数の第２扁平管および前記複数のジョイント部をロウ付けする工程と
を有し、
前記ジョイント部を形成する工程では、
前記流路と前記第２開口部とが繋がっている第１位置における前記第２断面形状の中心を通り、前記第２扁平管が延在する方向に平行な軸を第１中心軸とし、前記流路と前記第１開口部とが繋がっている第２位置における前記円形断面形状の中心を通り、前記第１扁平管が延在する方向に平行な軸を第２中心軸とし、前記第２位置における前記第１断面形状の中心を通り、前記第１扁平管が延在する方向に平行な軸を第３中心軸とすると、
前記第１中心軸と前記第２中心軸との間の第１距離は、前記第１中心軸と前記第３中心軸との間の第２距離よりも長くなるように形成される、熱交換器の製造方法。
【請求項９】
前記ジョイント部を形成する工程では、
前記第１位置における前記円形断面形状の中心を通り、前記第２扁平管が延在する方向に平行な軸を第４中心軸とすると、
前記第３中心軸と前記第４中心軸との間の第３距離は、前記第３中心軸と前記第１中心軸との間の第４距離よりも長くなるように形成される、請求項８記載の熱交換器の製造方法。
【請求項１０】
前記ジョイント部を形成する工程は、
第１板状体および第２板状体を用意する工程と、
前記第１板状体にプレス加工を行うことにより第１凹部を形成する工程と、
前記第２板状体にプレス加工を行うことにより第２凹部を形成する工程と、
前記第１凹部と前記第２凹部とが向かい合う態様で前記第１板状体と前記第２板状体とを接合する工程と
を含み、
前記第１凹部を形成する工程および前記第２凹部を形成する工程では、前記第１凹部と前記第２凹部とが向かい合った状態で、前記第１断面形状、前記第２断面形状および前記円形断面形状が形成される態様で、前記第１凹部および前記第２凹部が形成される、請求項９記載の熱交換器の製造方法。
【請求項１１】
前記ジョイント部を形成する工程は、前記短径の方向に距離を隔てて配置される前記複数のジョイント部をあらかじめ保持する保持部材を取り付ける工程を含み、
前記ジョイント部を接続する工程は、前記保持部材によって保持された前記複数のジョイント部を、対応する前記第１扁平管および前記第２扁平管のそれぞれに接続する工程を含む、請求項１０記載の熱交換器の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、熱交換器およびそれを備えた空気調和機ならびに熱交換器の製造方法に関し、特に、伝熱管として扁平管を適用した熱交換器と、その熱交換器を備えた空気調和機と、その熱交換器の製造方法とに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
空気調和機に使用されている室外機の熱交換器には、間隔を隔てて配置された板状のフィンを貫通するように、冷媒が流れる伝熱管を配置させた熱交換器がある。このような熱交換器は、フィンチューブ型熱交換器と呼ばれている。この種の熱交換器には、熱交換が効率的に行われるように、伝熱管として、断面形状が扁平状の扁平型断面形状を有する扁平管が使用されている熱交換器がある。【０００３】
このような扁平管では、扁平型断面形状の長径が空気の通風方向に沿って配置された複数の扁平管が、扁平型断面形状の短径の方向に互いに距離を隔てて配置されている。また、その複数の扁平管（第１列）に対して、扁平型断面形状の長径の方向に距離を隔てて他の複数の扁平管（第２列）が配置されている。第１列の扁平管のそれぞれと、対応する第２列の扁平管のそれぞれとが、ジョイント部によって繋がれている。【０００４】
ジョイント部を介して第１列に位置する扁平管および第２列に位置する扁平管を冷媒が流れる間に、冷媒と空気と間で熱交換が行われることになる。なお、このような熱交換器を開示した特許文献の一例として、特許文献１がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１３−２９２４３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
熱交換器として、扁平管を使用した熱交換器では、冷媒と空気等との熱交換をさらに効率的に行うことが求められている。【０００７】
本発明は、そのような開発の一環でなされたものであり、一つの目的は、熱交換のさらなる改善が図られる熱交換器を提供することであり、他の目的は、そのような熱交換器を備えた空気調和機を提供することであり、さらに他の目的は、そのような熱交換器の製造方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明に係る熱交換器は、第１扁平管と第２扁平管とジョイント部とを有している。第１扁平管は、長径と短径を有する扁平型断面形状を有する。第２扁平管は、扁平型断面形状を有し、第１扁平管に対して長径の方向に距離を隔てられている。ジョイント部は、第１扁平管と第２扁平管とを繋いでいる。前記ジョイント部は、第１開口部と第２開口部と流路とを備えている。第１開口部は、扁平型断面形状に対応する第１断面形状を有し、第１扁平管に連通する。第２開口部は、第１開口部とは長径の方向に距離を隔てられ、扁平型断面形状に対応する第２断面形状を有し、第２扁平管に連通する。流路は、円形断面形状を有し、第１開口部と第２開口部とに繋がって、第１開口部と第２開口部とを互いに連通させる。流路と第２開口部とが繋がっている第１位置における第２断面形状の中心を通り、第２扁平管が延在する方向に平行な軸を第１中心軸とし、流路と第１開口部とが繋がっている第２位置における円形断面形状の中心を通り、第１扁平管が延在する方向に平行な軸を第２中心軸とし、第２位置における第１断面形状の中心を通り、第１扁平管が延在する方向に平行な軸を第３中心軸とする。そうすると、第１中心軸と第２中心軸との間の第１距離は、第１中心軸と第３中心軸との間の第２距離よりも長い。【０００９】
本発明に係る空気調和機は、上述した熱交換器を備えた空気調和機である。
本発明に係る熱交換器の製造方法は、以下の工程を備えている。長径と短径を有する扁平型断面形状をそれぞれ有する複数の第１扁平管を用意するとともに、扁平型断面形状をそれぞれ有する複数の第２扁平管を用意する。複数の第１扁平管のそれぞれを、短径の方向に互いに距離を隔てて配置する。複数の第２扁平管のそれぞれを、短径の方向に距離を隔てるとともに、複数の第１扁平管のそれぞれに対して長径の方向に距離を隔てて配置する。扁平型断面形状に対応する第１断面形状を有する第１開口部、扁平型断面形状に対応する第２断面形状を有する第２開口部、および、第１開口部と第２開口部とに繋がる円形断面形状を有する流路を有するジョイント部を形成する。第１扁平管および第２扁平管に対して、複数の第１扁平管のそれぞれと、複数の第１扁平管のそれぞれに対して長径の方向に距離を隔てて配置された複数の第２扁平管のそれぞれとに、ジョイント部を接続する。組み付けられた、複数の第１扁平管、複数の第２扁平管および複数のジョイント部をロウ付けする。ジョイント部を形成する工程では、流路と第２開口部とが繋がっている第１位置における第２断面形状の中心を通り、第２扁平管が延在する方向に平行な軸を第１中心軸とし、流路と第１開口部とが繋がっている第２位置における円形断面形状の中心を通り、第１扁平管が延在する方向に平行な軸を第２中心軸とし、第２位置における第１断面形状の中心を通り、第１扁平管が延在する方向に平行な軸を第３中心軸とすると、第１中心軸と第２中心軸との間の第１距離は、第１中心軸と第３中心軸との間の第２距離よりも長くなるように形成される。
【発明の効果】
【００１０】
本発明に係る熱交換器によれば、ジョイント部では、第１距離が第２距離よりも長くなるように第１開口部、第２開口部および流路が形成されている。これにより、冷房運転および暖房運転のいずれかの運転に対して、熱交換を効率的に行うことができる。【００１１】
本発明に係る空気調和機によれば、エネルギ効率を高めることができる。
本発明に係る熱交換器の製造方法によれば、熱交換が効率的に行われるジョイント部を備えた熱交換器を製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の実施の形態１に係る、熱交換器を備えた空気調和機の冷媒回路を示す図である。
【図２】同実施の形態において、ジョイント部を有する熱交換器を備えた室外機を示す斜視図である。
【図３】同実施の形態において、ジョイント部とその周辺部分を示す部分拡大斜視図である。
【図４】同実施の形態において、ジョイント部を示す拡大斜視図である。
【図５】同実施の形態において、図４に示す断面線Ｖ−Ｖにおける部分拡大断面図である。
【図６】同実施の形態において、図４に示す断面線ＶＩ−ＶＩにおける部分拡大断面図である。
【図７】同実施の形態において、扁平管とジョイント部の配置関係を説明するための部分拡大平面図である。
【図８】同実施の形態において、空気調和機を冷房運転させている場合の熱交換器における冷媒の流れを説明するための斜視図である。
【図９】同実施の形態において、空気調和機を冷房運転させている場合のジョイント部とその周辺における冷媒の流れを説明するための部分拡大平面図である。
【図１０】同実施の形態において、図９に示す断面線Ｘ−Ｘにおける拡大断面図である。
【図１１】同実施の形態において、空気調和機を暖房運転させている場合の熱交換器における冷媒の流れを説明するための斜視図である。
【図１２】同実施の形態において、空気調和機を暖房運転させている場合のジョイント部とその周辺における冷媒の流れを説明するための部分拡大平面図である。
【図１３】同実施の形態において、図１２に示す断面線ＸＩＩＩ−ＸＩＩＩにおける拡大断面図である。
【図１４】本発明の実施の形態２に係る熱交換器の製造方法の一工程を示す斜視図である。
【図１５】同実施の形態において、図１４に示す工程の後に行われる工程を示す斜視図である。
【図１６】同実施の形態において、図１５に示す工程の後に行われる工程を示す斜視図である。
【図１７】同実施の形態において、図１６に示す工程の後に行われる工程を示す部分斜視図である。
【図１８】同実施の形態において、図１７に示す工程の後に行われる工程を示す部分斜視図である。
【図１９】同実施の形態において、図１８に示す工程の後に行われる工程を示す斜視図である。
【図２０】同実施の形態において、変形例に係る製造方法の一工程を示す部分拡大斜視図である。
【図２１】同実施の形態において、図２０に示す工程の後に行われる工程を示す部分拡大斜視図である。
【図２２】同実施の形態において、図２１に示す工程の後に行われる工程を示す斜視図である。
【図２３】同実施の形態において、他の変形例に係る製造方法の一工程を示す部分拡大斜視図である。
【図２４】同実施の形態において、図２３に示す工程の後に行われる工程を示す部分拡大斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
実施の形態１
はじめに、熱交換器を適用した空気調和機（または空調冷凍装置）の冷媒回路について説明する。図１に示すように、空気調和機１の冷媒回路は、圧縮機３、凝縮熱交換器７（５）、主絞り装置１１、蒸発熱交換器９（５）、送風機８ａ、１０ａ、モータ８ｂ、１０ｂにより構成される。空気調和機１を冷房運転させる際には、凝縮熱交換器７が室外機に搭載される熱交換器５となり、蒸発熱交換器９が室内機に搭載される熱交換器となる。一方、空気調和機１を暖房運転させる際には、蒸発熱交換器９が室外機に搭載される熱交換器５となり、凝縮熱交換器７が室内機に搭載される熱交換器となる。その冷媒回路では、冷媒として、たとえば、Ｒ４１０Ａ、Ｒ３２、ＨＦＯ-１２３４ｙｆ等の冷媒が用いられる。
【００１４】
次に、凝縮熱交換器７または蒸発熱交換器９として、室外機に搭載される熱交換器５の構造について説明する。図２および図３に示すように、互いに間隔を隔てて配置された板状の複数のフィン２１に、伝熱管として、長径ＬＲと短径ＳＲを有する扁平型断面形状（図１７参照）を有するそれぞれ複数の第１扁平管２３ａおよび第２扁平管２３ｂが一方から他方へ貫通するように配置されている。
【００１５】
複数の第１扁平管２３ａのそれぞれは、短径の方向に互いに距離を隔てて配置されている。複数の第１扁平管２３ａは第１列５ａの第１扁平管２３ａとなる。また、複数の第２扁平管２３ｂのそれぞれは、短径の方向に互いに距離を隔てられるとともに、複数の第１扁平管２３ａのそれぞれに対して長径の方向に距離を隔てて配置されている。複数の第２扁平管２３ｂは第２列５ｂの第２扁平管２３ｂとなる。
【００１６】
第２列の第２扁平管２３ｂと対向するように送風機８ａ、１０ａが配置されている。第１列５ａの第１扁平管２３ａは風上側に配置されている。第２列５ｂの第２扁平管２３ｂは風下側に配置されている。複数のフィン２１の一方から突出する複数の第１扁平管２３ａのそれぞれと、対応する複数の第２扁平管２３ｂのそれぞれとが、ジョイント部２５によって繋がっている。
【００１７】
次に、そのジョイント部２５について説明する。図４、図５および図６に示すように、ジョイント部２５は、第１開口部２６ａ、第２開口部２６ｂおよび流路２８を備えている。第１開口部２６ａおよび第２開口部２６ｂのそれぞれは、第１扁平管２３ａおよび第２扁平管２３ｂの扁平型断面形状（図１７参照）に対応した、長径ＬＬおよび短径ＬＳを有する扁平型断面形状２７を有する。流路２８は、円形断面形状２９を有し、略半円を描くように形成されている。
【００１８】
第１開口部２６ａは第１扁平管２３ａに接続されて、第１扁平管２３ａに連通する。第２開口部２６ｂは第２扁平管２３ｂに接続されて、第２扁平管２３ｂに連通する。流路２８は、第１開口部２６ａと第２開口部２６ｂとに繋がって、第１開口部２６ａと第２開口部２６ｂとを互いに連通させている。後述するように、ジョイント部２５は、それぞれプレス加工された２枚のアルミニウム板を、互いに接合（かしめ）することによって形成されている。
【００１９】
ここで、図７に示すように、流路２８と第１開口部２６ａ（第２開口部２６ｂ）とが繋がっている位置における円形断面形状２９の中心ＭＣを通り、第１扁平管２３ａ（第２扁平管２３ｂ）が延在する方向に平行な軸を中心軸ＣＣとする。また、その位置における扁平型断面形状２７の中心ＭＦを通り、第１扁平管２３ａ（第２扁平管２３ｂ）が延在する方向に平行な軸を中心軸ＣＦとする。なお、扁平型断面形状２７の中心ＭＦとは、長径ＬＬ（図４参照）の垂直二等分線と短径ＬＳ（図４参照）の垂直二等分線とが交差する交点をいうが、幾何学的に厳密な交点を意図するものではなく、製造上の誤差が含まれる。円形断面形状２９の中心ＭＣについても、同様である。
【００２０】
そうすると、熱交換器５では、第２開口部２６ｂ側の中心軸ＣＦと第１開口部２６ａ側の中心軸ＣＣとの間の距離は、第２開口部２６ｂ側の中心軸ＣＦと第１開口部２６ａ側の中心軸ＣＦとの間の距離よりも長い。また、第１開口部２６ａ側の中心軸ＣＦと第２開口部２６ｂ側の中心軸ＣＣとの間の距離は、第１開口部２６ａ側の中心軸ＣＦと第２開口部２６ｂ側の中心軸ＣＦとの間の距離よりも長い。具体的には、後述するように、風上側に位置する第１列５ａ側では、中心軸ＣＣが中心軸ＣＦよりも風上側に位置する。風下側に位置する第２列５ｂ側では、中心軸ＣＣが中心軸ＣＦよりも風下側に位置する。
【００２１】
複数のフィン２１の他方では、風上側（第１列５ａ側）に分配ヘッダ１５が配置され、風下側（第２列５ｂ側）にガスヘッダ１３が配置されている。実施の形態１に係る熱交換器５は、上記のように構成される。
【００２２】
次に、上述した熱交換器５を適用した空気調和の動作として、まず、冷房運転について、図１に示す冷媒回路に基づいて説明する。冷房運転では、圧縮機によって圧縮された高温高圧のガス冷媒が、凝縮熱交換器７に送り込まれる。凝縮熱交換器７では、高温高圧のガス冷媒は周囲に放熱をしながら液化し、低温高圧の液冷媒になる。低温高圧の液冷媒は、主絞り装置１１によって圧力が下げられて、低温低圧の液冷媒になる。低温低圧の液冷媒は、蒸発熱交換器９へ送り込まれる。蒸発熱交換器９では、低温低圧の液冷媒は周囲の熱を奪いながら気化し、低圧のガス冷媒になる。低圧のガス冷媒は、圧縮機に送り込まれて、高温高圧のガス冷媒になる。以下、このサイクルが繰り返される。
【００２３】
冷房運転では、熱交換器５が凝縮熱交換器７として室外機に搭載される。次に、その熱交換器５（凝縮熱交換器７）における冷媒の流れについて説明する。図８に示すように、熱交換器５では、送風機８ａの回転によって、空気は、矢印ＹＷに示すように、第１列５ａ側から第２列５ｂ側に向かって熱交換器５を通り抜けて流れることになる。
【００２４】
圧縮機から送られた高温高圧のガス冷媒は、まず、風下側に位置する第２列５ｂの第２扁平管２３ｂを、矢印ＹＣに示すように、ガスヘッダ１３が配置されている側からジョイント部２５が配置されている側に向かって流れる。ジョイント部２５では、第２扁平管２３ｂを流れてきた冷媒が、第２開口部２６ｂ、流路２８および第１開口部２６ａを経て、風上側に位置する第１列５ａの第１扁平管２３ａへ送られる。
【００２５】
第１扁平管２３ａへ送られた冷媒は、矢印ＹＣに示すように、分配ヘッダ１５が配置されている側に向かって第１扁平管２３ａを流れる。高温高圧のガス冷媒が、第２扁平管２３ｂおよび第１扁平管２３ａを流れる間に、熱交換器５を通り抜ける空気との間で熱交換が行われて、低温高圧の液冷媒になる。
【００２６】
次に、ジョイント部２５における冷媒の流れについて説明する。図９に示すように、高温高圧のガス冷媒は、風下側の第２扁平管２３ｂを流れる間に徐々に凝縮して液化し、ジョイント部２５の第２開口部２６ｂへは、ガス冷媒と液冷媒との二相状態の冷媒が流れ込む。第２開口部２６ｂへ流れ込んだ冷媒は、流路２８を流れて第１開口部２６ａに流れ込む。
【００２７】
このとき、二相状態の冷媒のうち、液冷媒が、慣性力によって、第１開口部２６ａの風上側に一旦流れ込んだ後、その慣性力によって、さらに、第１開口部２６ａの内壁面を流れて、第１開口部２６ａの風下側に流れ込むことになる（流れを示す矢印を参照）。このため、第１扁平管２３ａに流れ込む直前の液冷媒４１の分布は、風下側に偏った分布になる。液冷媒４１が風下側に偏ることで、風上側では、ガス冷媒が偏って分布することになる。
【００２８】
次に、図１０に示すように、風上側では主にガス冷媒が分布し、風下側では主に液冷媒４１が分布した状態で、冷媒通路２４が設けられた第１扁平管２３ａに冷媒が流れ込む。風上側の熱流速は、風下側の熱流速よりも大きいため、風上側に偏って分布するガス冷媒は、第１扁平管２３ａを流れる間に、効率的に凝縮して液化する。これにより、熱交換器５の分配ヘッダ１５側（出口）では、冷媒の乾き度は、第１扁平管２３ａの長径の方向にほぼ均一になる。こうして、凝縮して液化した低温高圧の液冷媒が、熱交換器５から送り出される。
【００２９】
次に、暖房運転について説明する。暖房運転の場合の冷媒回路における冷媒の流れは、冷房運転について説明したとおりである。暖房運転の場合には、熱交換器５が蒸発熱交換器９として室外機に搭載される。
【００３０】
次に、その熱交換器５（蒸発熱交換器９）における冷媒の流れについて説明する。図１１に示すように、熱交換器５では、送風機１０ａの回転によって、空気は、矢印ＹＷに示すように、第１列５ａ側から第２列５ｂ側に向かって熱交換器５を通り抜けて流れることになる。
【００３１】
主絞り装置１１を経て、低温低圧となった液冷媒は、まず、風上側に位置する第１列５ａの第１扁平管２３ａを、矢印ＹＨに示すように、分配ヘッダ１５が配置されている側からジョイント部２５が配置されている側に向かって流れる。ジョイント部２５では、第１扁平管２３ａを流れてきた冷媒が、第１開口部２６ａ、流路２８および第２開口部２６ｂを経て、風下側に位置する第２列５ｂの第２扁平管２３ｂへ送られる。
【００３２】
第２扁平管２３ｂへ送られた冷媒は、矢印ＹＨに示すように、ガスヘッダ１３が配置されている側に向かって第２扁平管２３ｂを流れる。低温低圧の液冷媒が、第１扁平管２３ａおよび第２扁平管２３ｂを流れる間に、熱交換器５を通り抜ける空気との間で熱交換が行われて、低圧のガス冷媒になる。
【００３３】
次に、ジョイント部２５における冷媒の流れについて説明する。図１２に示すように、低温低圧の液冷媒は、風上側の第１扁平管２３ａを流れる間に徐々に蒸発して気化し、ジョイント部２５の第１開口部２６ａへは、ガス冷媒と液冷媒との二相状態の冷媒が流れ込む。第１開口部２６ａへ流れ込んだ冷媒は、流路２８を流れて第２開口部２６ｂに流れ込む。
【００３４】
このとき、二相状態の冷媒のうち、液冷媒が、慣性力によって、第２開口部２６ｂの風下側に一旦流れ込んだ後、その慣性力によって、さらに、第２開口部２６ｂの内壁面を流れて、第２開口部２６ｂの風上側に流れ込むことになる（流れを示す矢印を参照）。このため、第２扁平管２３ｂに流れ込む直前の液冷媒４１の分布は、風上側に偏った分布になる。液冷媒４１が風上側に偏ることで、風下側では、ガス冷媒が偏って分布することになる。
【００３５】
次に、図１３に示すように、風上側では主に液冷媒４１が分布し、風下側では主にガス冷媒が分布した状態で、冷媒通路２４が設けられた第２扁平管２３ｂに冷媒が流れ込む。風上側の熱流速は、風下側の熱流速よりも大きいため、風上側に偏って分布する液冷媒４１は、第２扁平管２３ｂを流れる間に、効率的に蒸発して気化する。これにより、熱交換器５のガスヘッダ１３側（出口）では、冷媒の乾き度は、第２扁平管２３ｂの長径の方向にほぼ均一になる。こうして、蒸発して気化した低圧のガス冷媒が、熱交換器５から送り出される。
【００３６】
上述した熱交換器５のジョイント部２５における風上側の第１列５ａ側では、流路２８の中心軸ＣＣが、第１開口部２６ａの中心軸ＣＦよりも風上側に位置する。このため、熱交換器５が凝縮熱交換器として使用される場合（冷房運転）において、冷媒が、風下側の第２扁平管２３ｂからジョイント部２５の第２開口部２６ｂおよび流路２８を経て、第１開口部２６ａに流れ込む際に、液冷媒を、慣性力によって風下側に偏らせることができる。
【００３７】
これにより、風上側の第１扁平管２３ａへは、風下側に液冷媒が偏り、風上側にガス冷媒が偏った状態で流れ込み、第１扁平管２３ａ内では、熱流速が風下側に比べて大きい風上側において、ガス冷媒を効率的に凝縮させて液化することができる。その結果、ガス冷媒（または液冷媒）が、第１扁平管２３ａの長径の方向にほぼ均一な分布をもって第１扁平管２３ａへ流れ込む場合と比べて、より効率的に熱交換が行われて、熱交換器としての熱交換性能を向上させることができる。なお、熱交換性能とは、伝熱面積と熱通過率との積であり、この値が高い方が、熱交換性能が高いとされる。
【００３８】
また、上述した熱交換器５のジョイント部２５における風下側の第２列５ｂ側では、流路２８の中心軸ＣＣが、第２開口部２６ｂの中心軸ＣＦよりも風下側に位置する。このため、熱交換器５が蒸発熱交換器として使用される場合（暖房運転）において、冷媒が、風上側の第１扁平管２３ａからジョイント部２５の第１開口部２６ａおよび流路２８を経て、第２開口部２６ｂに流れ込む際に、液冷媒を、慣性力によって風上側に偏らせることができる。
【００３９】
これにより、風下側の第２扁平管２３ｂへは、風上側に液冷媒が偏り、風下側にガス冷媒が偏った状態で流れ込み、第２扁平管２３ｂ内では、熱流速が風下側に比べて大きい風上側において、液冷媒を効率的に蒸発させて気化することができる。その結果、液冷媒（またはガス冷媒）が、第２扁平管２３ｂの長径の方向にほぼ均一な分布をもって第２扁平管２３ｂへ流れ込む場合と比べて、より効率的に熱交換が行われて、熱交換器としての熱交換性能を向上させることができる。
【００４０】
このようにして、上述したジョイント部２５を備えた熱交換器５を、凝縮熱交換器および蒸発熱交換器の一方、または、双方に適用することで、エネルギ効率の高い空気調和機を実現することができる。
【００４１】
ここで、暖房エネルギ効率は、次の式、
暖房エネルギ効率＝凝縮熱交換器（室内）能力（ワット）／全入力（ワット）
によって表される。
【００４２】
冷房エネルギ効率は、次の式、
冷房エネルギ効率＝蒸発熱交換器（室内）能力（ワット）／全入力（ワット）
によって表される。
【００４３】
実施の形態２
ここでは、実施の形態１において説明した、ジョイント部を備えた熱交換器の製造方法の一例について説明する。
【００４４】
まず、図１４に示すように、所望の寸法にカットした金属板（板状体）として、たとえば、２枚のアルミニウム板３１ａ、３１ｂを用意する。アルミニウム板３１ａ、３１ｂのそれぞれには、カシメ部となる突起部３２が形成されている。
【００４５】
次に、図１５に示すように、アルミニウム板３１ａ、３１ｂのそれぞれに対して、プレス加工を施すことによって、アルミニウム板３１ａに第１凹部３３ａを形成し、アルミニウム板３１ｂに第２凹部３３ｂを形成する。ここで、第１凹部３３ａと第２凹部３３ｂとは、アルミニウム板３１ａとアルミニウム板３１ｂとを合わせた状態で、第１開口部２６ａ、第２開口部２６ｂおよび流路２８となる形状に形成される（図１６参照）。つまり、図７に示すように、中心軸ＣＣと中心軸ＣＦとが、長径ＬＬ（図４参照）の方向に互いにずれるように、第１凹部３３ａと第２凹部３３ｂとがそれぞれ形成されることになる。
【００４６】
次に、図１６に示すように、第１凹部３３ａと第２凹部３３ｂとを対向させた状態で、アルミニウム板３１ａとアルミニウム板３１ｂとを合せ、突起部３２を曲げて互いにかしめる（カシメ部３５）。第１凹部３３ａと第２凹部３３ｂとが向かい合うことで、第１開口部２６ａ、流路２８および第２開口部２６ｂが形成される。こうして、ジョイント部２５が形成される。
【００４７】
次に、そのジョイント部２５を第１扁平管と第２扁平管とに接続する。図１７に示すように、複数のフィン２１を貫通して一方からそれぞれ突出する第１扁平管２３ａと第２扁平管２３ｂとに対して、第１扁平管２３ａに第１開口部２６ａを合せるとともに、第２扁平管２３ｂに第２開口部２６ｂを合せた状態で、ジョイント部２５を第１扁平管２３ａ（第２扁平管２３ｂ）に向かって押し込む。こうして、図１８に示すように、ジョイント部２５が、第１扁平管２３ａと第２扁平管２３ｂとに接続されて、第１扁平管２３ａと第２扁平管２３ｂとが繋がる。
【００４８】
以下、この工程を繰り返すことによって、図１９に示すように、複数のフィン２１を貫通して一方から突出する複数の第１扁平管２３ａのそれぞれと、対応する複数の第２扁平管２３ｂのそれぞれとを、ジョイント部２５によって繋げる。
【００４９】
次に、組み付けられた、複数のフィン２１、第１扁平管２３ａ、第２扁平管２３ｂおよびジョイント部２５（組立体）に、たとえば、スプレー法等によってフラックスを塗布する。次に、フラックスが塗布された組立体を炉（図示せず）に入れる。次に、所定の温度条件のもとで組立体に熱処理を行うことによってロウ付けを行う。
【００５０】
炉内の温度が下がった後、組立体を取り出す。こうして、ジョイント部２５を備えた熱交換器５が完成する。その後、完成した熱交換器５を所定の筐体内に組み付けることによって、空気調和機の室外機が完成する（図２参照）。
【００５１】
前述したように、熱交換器５のジョイント部２５では、第２開口部２６ｂ側の中心軸ＣＦと第１開口部２６ａ側の中心軸ＣＣとの間の距離は、第２開口部２６ｂ側の中心軸ＣＦと第１開口部２６ａ側の中心軸ＣＦとの間の距離よりも長い。また、第１開口部２６ａ側の中心軸ＣＦと第２開口部２６ｂ側の中心軸ＣＣとの間の距離は、第１開口部２６ａ側の中心軸ＣＦと第２開口部２６ｂ側の中心軸ＣＦとの間の距離よりも長い。つまり、中心軸ＣＣと中心軸ＣＦとが、長径ＬＬ（図４参照）の方向に互いにずれている。
【００５２】
上述した熱交換器の製造方法では、そのような第１開口部２６ａ、流路２８および第２開口部２６ｂを有するジョイント部２５は、２枚のアルミニウム板３１ａ、３１ｂにプレス加工を施すことによって形成される（図１４〜図１６参照）。これにより、上記配置関係を有する第１開口部２６ａ、流路２８および第２開口部２６ｂとなる第１凹部３３ａおよび第２凹部３３ｂを、比較的容易に形成することができる。
【００５３】
（変形例）
上述した製造方法では、複数のジョイント部を、一つずつ、対応する第１扁平管と第２扁平管とに接続させる場合について説明したが、複数のジョイント部をまとめて接続するようにしてもよい。
【００５４】
図２０に示すように、複数のジョイント部２５を、短径の方向に間隔を隔てて保持する保持部材４３を用意する。保持部材４３には、長手方向に互いに間隔を隔てて、複数のスリット４３ａが形成されている。次に、その複数のスリット４３ａのそれぞれに、ジョイント部２５を嵌め込む。
【００５５】
こうして、図２１に示すように、保持部材４３によって、複数のジョイント部２５が互いに間隔を隔てられた状態で保持される。次に、図２２に示すように、保持された複数のジョイント部２５を、対応する第１扁平管２３ａと第２扁平管２３ｂとに一括して接続する。
【００５６】
この方法では、複数のジョイント部２５を、一つずつ、対応する第１扁平管２３ａと第２扁平管２３ｂとに接続させる場合と比べて、複数のジョイント部２５を、一括して、対応する第１扁平管２３ａと第２扁平管２３ｂとに接続することができ、熱交換器５の組立作業の効率化を図ることができる。
【００５７】
なお、複数のジョイント部をより強固に保持するために、図２３に示すように、ジョイント部２５にも、スリット２５ａを形成してもよい。図２４に示すように、保持部材４３のスリット４３ａにジョイント部２５を嵌め入れるとともに、ジョイント部２５のスリット２５ａに保持部材４３を嵌め入れることで、複数のジョイント部が、保持部材によってより強固に保持される。これにより、複数のジョイント部２５を第１扁平管と第２扁平管とに接続する際に、位置決めが容易になる。
【００５８】
また、変形例では、一つの保持部材４３によって、複数のジョイント部２５を保持する場合を例に挙げて説明したが、２つ以上の保持部材を用いて保持するようにしてもよい。この場合、第１開口部の近傍の部分と第２開口部の近傍の部分とを保持することで、複数のジョイント部２５を第１扁平管と第２扁平管とに接続する際に、位置決めがさらに容易になる。
【００５９】
上述した熱交換器５のジョイント部として、２枚のアルミニウム板をプレス加工することによって形成する場合について説明した。ジョイント部の製造方法としては、中心軸ＣＣと中心軸ＣＦとが、長径ＬＬの方向に互いにずれている配置関係をもって、第１開口部、流路および第２開口部を形成することができれば、プレス加工による方法に限られるものではない。たとえば、第１開口部、流路および第２開口部を別部材として形成した後、当該配置関係になるように、第１開口部、流路および第２開口部をロウ付け等によって繋げてもよい。
【００６０】
また、ジョイント部２５を備えた熱交換器５として、室外機に搭載される熱交換器を例に挙げて説明したが、室内機に搭載される熱交換器としても適用することが可能である。さらに、冷凍機油として、鉱油系、アルキルベンゼン油系、エステル油系、エーテル油系、フッ素油系等の冷凍機油を使用することができ、冷媒または冷凍機油の溶不溶にかかわらず、熱交換器５による効果を得ることができる。また、冷媒と空気との間の熱交換の他に、冷媒と、空気以外の他の気体、液体、または、気液混合流との熱交換にも適用することができる。
【００６１】
さらに、上述した各実施の形態では、フィン２１を備えた熱交換器５を例に挙げて説明した。熱交換器としては、フィンを備えないフィンレス熱交換器（図示せず）であってもよい。フィンレス熱交換器の場合、ジョイント部を第１扁平管と第２扁平管とに接続する際には、第１扁平管と第２扁平管とを保持部材等（図示せず）によって所定の位置に保持した状態でジョイント部を接続させればよい。
【００６２】
今回開示された実施の形態は例示であってこれに制限されるものではない。本発明は上記で説明した範囲ではなく、請求の範囲によって示され、請求の範囲と均等の意味および範囲でのすべての変更が含まれることが意図される。
【産業上の利用可能性】
【００６３】
本発明は、空気調和機の伝熱管として、扁平管を適用した熱交換器、空気調和機、ヒートポンプ装置等に有効に利用される。
【符号の説明】
【００６４】
１  空気調和機、３  圧縮機、５  熱交換器、５ａ  第１列、５ｂ  第２列、７  凝縮熱交換器、８ａ  送風機、８ｂ  モータ、９  蒸発熱交換器、１０ａ  送風機、１０ｂ  モータ、１１  主絞り装置、１３  ガスヘッダ、１５  分配ヘッダ、２１  フィン、２３、２３ａ、２３ｂ  扁平管、２４  冷媒通路、２５  ジョイント部、２５ａ  スリット、２６ａ  第１開口部、２６ｂ  第２開口部、２７  扁平型断面形状、２８  流路、２９  円形断面形状、３１ａ、３１ｂ  アルミニウム板、３２  突起部、３３ａ  第１凹部、３３ｂ  第２凹部、３５  カシメ部、４１  液冷媒、４３  保持部材、４３ａ  スリット、ＣＣ、ＣＦ  中心軸、ＬＬ、ＬＲ  長径、ＬＳ、ＳＲ  短径、ＭＣ、ＭＦ  中心、ＹＣ、ＹＨ、ＹＷ  矢印。
【図１】
2017104049.tif 000003
【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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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【手続補正書】
【提出日】平成29年12月1日(2017.12.1)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
長径と短径を有する扁平型断面形状を有する第１扁平管と、
前記扁平型断面形状を有し、前記第１扁平管に対して前記長径の方向に距離を隔てられた第２扁平管と、
前記第１扁平管と前記第２扁平管とを繋ぐジョイント部と
を有し、
前記ジョイント部は、
前記扁平型断面形状に対応する第１断面形状を有し、前記第１扁平管に連通する第１開口部と、
前記第１開口部とは前記長径の方向に距離を隔てられ、前記扁平型断面形状に対応する第２断面形状を有し、前記第２扁平管に連通する第２開口部と、
円形断面形状を有し、前記第１開口部と前記第２開口部とに繋がって、前記第１開口部と前記第２開口部とを互いに連通させる流路と
を備え、
前記ジョイント部では、第１凹部が形成された第１板状材と第２凹部が形成された第２板状材とが、前記第１凹部と前記第２凹部とが向かい合う態様で接合された状態で、前記第１開口部、前記第２開口部および前記流路が形成され、
前記流路と前記第２開口部とが繋がっている第１位置における前記第２断面形状の中心を通り、前記第２扁平管が延在する方向に平行な軸を第１中心軸とし、
前記流路と前記第１開口部とが繋がっている第２位置における前記円形断面形状の中心を通り、前記第１扁平管が延在する方向に平行な軸を第２中心軸とし、
前記第２位置における前記第１断面形状の中心を通り、前記第１扁平管が延在する方向に平行な軸を第３中心軸とすると、
前記第１中心軸と前記第２中心軸との間の第１距離は、前記第１中心軸と前記第３中心軸との間の第２距離よりも長い、熱交換器。
【請求項２】
前記第１位置における前記円形断面形状の中心を通り、前記第２扁平管が延在する方向に平行な軸を第４中心軸とすると、
前記第３中心軸と前記第４中心軸との間の第３距離は、前記第３中心軸と前記第１中心軸との間の第４距離よりも長い、請求項１記載の熱交換器。
【請求項３】
前記第１扁平管は、前記短径の方向に互いに距離を隔てられる態様で複数配置され、
前記第２扁平管は、前記短径の方向に互いに距離を隔てられるとともに、前記複数の第１扁平管のそれぞれに対して前記長径の方向に距離を隔てられる態様で複数配置され、
前記ジョイント部は、前記複数の第１扁平管のそれぞれと、前記長径の方向に距離を隔てて互いに隣り合う、対応する前記複数の第２扁平管のそれぞれとを繋ぐ態様で複数配置された、請求項１記載の熱交換器。
【請求項４】
前記短径の方向に間隔を隔てて配置される前記複数のジョイント部のそれぞれを保持する保持部材を備えた、請求項３記載の熱交換器。
【請求項５】
前記第１扁平管および前記第２扁平管に対して、冷媒の出入り口部が配置された、請求項１記載の熱交換器。
【請求項６】
請求項１記載の熱交換器を備えた、空気調和機。
【請求項７】
長径と短径を有する扁平型断面形状をそれぞれ有する複数の第１扁平管を用意するとともに、前記扁平型断面形状をそれぞれ有する複数の第２扁平管を用意する工程と、
前記複数の第１扁平管のそれぞれを、前記短径の方向に互いに距離を隔てて配置する工程と、
前記複数の第２扁平管のそれぞれを、前記短径の方向に距離を隔てるとともに、前記複数の第１扁平管のそれぞれに対して前記長径の方向に距離を隔てて配置する工程と、
前記扁平型断面形状に対応する第１断面形状を有する第１開口部、前記扁平型断面形状に対応する第２断面形状を有する第２開口部、および、前記第１開口部と前記第２開口部とに繋がる円形断面形状を有する流路を有するジョイント部を形成する工程と、
前記複数の第１扁平管のそれぞれと、前記複数の第１扁平管のそれぞれに対して前記長径の方向に距離を隔てて配置された前記複数の第２扁平管のそれぞれとに、前記ジョイント部を接続する工程と、
組み付けられた、前記複数の第１扁平管、前記複数の第２扁平管および前記複数のジョイント部をロウ付けする工程と
を有し、
前記ジョイント部を形成する工程は、
第１板状体および第２板状体を用意する工程と、
前記第１板状体にプレス加工を行うことにより第１凹部を形成する工程と、
前記第２板状体にプレス加工を行うことにより第２凹部を形成する工程と、
前記第１凹部と前記第２凹部とが向かい合う態様で前記第１板状体と前記第２板状体とを接合する工程と
を含み、
前記第１凹部を形成する工程および前記第２凹部を形成する工程では、前記第１凹部と前記第２凹部とが向かい合った状態で、前記第１断面形状、前記第２断面形状および前記円形断面形状が形成される態様で、前記第１凹部および前記第２凹部が形成され、
前記ジョイント部を形成する工程では、
前記流路と前記第２開口部とが繋がっている第１位置における前記第２断面形状の中心を通り、前記第２扁平管が延在する方向に平行な軸を第１中心軸とし、前記流路と前記第１開口部とが繋がっている第２位置における前記円形断面形状の中心を通り、前記第１扁平管が延在する方向に平行な軸を第２中心軸とし、前記第２位置における前記第１断面形状の中心を通り、前記第１扁平管が延在する方向に平行な軸を第３中心軸とすると、
前記第１中心軸と前記第２中心軸との間の第１距離は、前記第１中心軸と前記第３中心軸との間の第２距離よりも長くなるように形成される、熱交換器の製造方法。
【請求項８】
前記ジョイント部を形成する工程では、
前記第１位置における前記円形断面形状の中心を通り、前記第２扁平管が延在する方向に平行な軸を第４中心軸とすると、
前記第３中心軸と前記第４中心軸との間の第３距離は、前記第３中心軸と前記第１中心軸との間の第４距離よりも長くなるように形成される、請求項７記載の熱交換器の製造方法。
【請求項９】
前記ジョイント部を形成する工程は、前記短径の方向に距離を隔てて配置される前記複数のジョイント部をあらかじめ保持する保持部材を取り付ける工程を含み、
前記ジョイント部を接続する工程は、前記保持部材によって保持された前記複数のジョイント部を、対応する前記第１扁平管および前記第２扁平管のそれぞれに接続する工程を含む、請求項７記載の熱交換器の製造方法。
【国際調査報告】
2017104049.tif 000027
2017104049.tif 000028
2017104049.tif 000029
2017104049.tif 000030