(57)【要約】  熱交換器は、断面扁平形状であり、内部に内穴が複数形成されている複数本の伝熱管と、複数本の伝熱管が接合された複数枚のフィンと、複数本の伝熱管に接続され、内部に流体の流通流路を有するヘッダと、を備え、伝熱管の断面長軸をｄａ、伝熱管の内穴の個数をｎ、伝熱管の外壁の肉厚をｔｐ、伝熱管の必要耐圧をＰとし、ヘッダの内径をｄｈ、ヘッダの外壁部の肉厚をｔｈ、ヘッダの引張強さをσとしたとき、ヘッダは、ｄｈ／ｔｈが、２σ／｛Ｐ＊（ｄａ／ｎ／ｔｐ−１）｝以上に構成されている。
2019058514.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
断面扁平形状であり、内部に内穴が複数形成されている複数本の伝熱管と、
前記複数本の伝熱管が接合された複数枚のフィンと、
前記複数本の伝熱管に接続され、内部に流体の流通流路を有するヘッダと、を備え、
前記伝熱管の断面長軸をｄａ、前記伝熱管の前記内穴の個数をｎ、前記伝熱管の外壁の肉厚をｔｐ、前記伝熱管の必要耐圧をＰとし、
前記ヘッダの内径をｄｈ、前記ヘッダの外壁部の肉厚をｔｈ、前記ヘッダの引張強さをσとしたとき、
前記ヘッダは、
ｄｈ／ｔｈが、２σ／｛Ｐ＊（ｄａ／ｎ／ｔｐ−１）｝以上に構成されている
熱交換器。
【請求項２】
圧縮機、第１熱交換器、絞り装置、及び、第２熱交換器を冷媒配管によって接続した冷媒回路を有し、
請求項１に記載の熱交換器を、前記第１熱交換器及び前記第２熱交換器の少なくとも１つとして用いている
冷凍サイクル装置。
【請求項３】
フィンとなる板状部材に複数の貫通穴を形成し、
前記複数の貫通穴のそれぞれに伝熱管を挿入し、
前記伝熱管の一方の端部を密封し、
前記伝熱管の他方の端部からガスを供給して、前記伝熱管を拡管することで、前記伝熱管を前記フィンに接合し、
前記伝熱管を前記フィンに接合した後に、内部に流体の流通流路を有するヘッダに前記伝熱管をロウ付けする
熱交換器の製造方法。
【請求項４】
前記伝熱管及び前記フィンの少なくとも１つの表面にロウ材を塗布又は積層し、
前記ヘッダと前記伝熱管とをロウ付けする際に、前記伝熱管と前記フィンともロウ付けする
請求項３に記載の熱交換器の製造方法。
【請求項５】
前記板状部材の伝熱管領域となる部分に切り込みを設け、
前記切り込みを介して前記板状部材を折り曲げてフィンカラーと前記貫通穴を形成し、
前記フィンカラーのうち前記フィンの長手方向に切り起こされた前記フィンカラーを第１のフィンカラーとし、
前記フィンカラーのうち前記フィンの短手方向に切り起こされた前記フィンカラーを第２のフィンカラーとしたとき、
前記第１のフィンカラーの前記フィンの短手方向の長さＬ１が、前記第２のフィンカラーの前記フィンの長手方向の長さＬ２よりも大きく、
前記第２のフィンカラーと前記貫通穴に挿入された前記伝熱管との隙間長さＬ３が、前記第１のフィンカラーと前記貫通穴に挿入された前記伝熱管との隙間長さＬ４よりも大きく設定されている
請求項３又は４に記載の熱交換器の製造方法。
【請求項６】
前記伝熱管の一方の端部を密封用器具に挿入することで前記伝熱管を密封するようになっており、
前記伝熱管の一方の端部の外周には外側に向かって突出する取付部が形成され、
前記密封用器具の前記伝熱管が挿入される挿入部には外側に向かって凹む凹部が形成され、
前記伝熱管は、
前記取付部が前記凹部に嵌め込むことで、前記密封用器具に固定される
請求項３〜５のいずれか一項に記載の熱交換器の製造方法。
【請求項７】
前記伝熱管の一方の端部をジョイントを介して密封用器具に接続することで前記伝熱管を密封するようになっており、
前記ジョイントは、
前記密封用器具の挿入部に挿入される円管部が、前記挿入部によって内壁側及び外壁側から押さえ込まれることで、前記密封用器具に固定される
請求項３〜５のいずれか一項に記載の熱交換器の製造方法。
【請求項８】
前記伝熱管の一方の端部を密封用器具に挿入することで前記伝熱管を密封するようになっており、
前記伝熱管には、前記伝熱管の一方の端部において内部に内穴を形成する内壁を有さない領域が形成され、
前記密封用器具には、前記伝熱管が挿入される挿入部が形成され、
前記伝熱管は、
前記内壁を有さない領域が、前記挿入部によって内壁側及び外壁側から押さえ込まれることで、前記密封用器具に固定される
請求項３〜５のいずれか一項に記載の熱交換器の製造方法。
【請求項９】
前記伝熱管は、
一方の端部における外壁に面取り部が形成されている
請求項３〜８のいずれか一項に記載の熱交換器の製造方法。
【請求項１０】
前記面取り部は、
前記伝熱管の管内側点Ａから管外側端Ｂへ向かう直線と、前記フィンの長手方向と、のなす角度θが、鋭角となるように形成されている
請求項９に記載の熱交換器の製造方法。
【請求項１１】
前記伝熱管は、
断面形状が扁平形状又は円形状である
請求項３〜１０のいずれか一項に記載の熱交換器の製造方法。
【請求項１２】
前記ヘッダは、
中空ヘッダ又は積層型ヘッダである
請求項３〜１１のいずれか一項に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、ヘッダを備えた熱交換器、この熱交換器を備えた冷凍サイクル装置、及び、ヘッダを備えた熱交換器の製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
冷凍サイクル装置に用いられる熱交換器として、フィンピッチ間隔を介して並べられた複数枚の板状のフィン、及び、円形状もしくは扁平形状の複数本の伝熱管から構成されるプレートフィンチューブ型熱交換器が知られている。また、波状のフィン、及び、扁平形状の伝熱管から構成されるコルゲートフィンチューブ型熱交換器も知られている。
なお、扁平形状の伝熱管とは、縦幅（断面短軸方向）よりも横幅（断面長軸方向）を大きくした形状であって、内部に複数の流体流路が形成されている伝熱管のことである。断面扁平形状の伝熱管を、扁平管と称するものとする。また、断面円形状の伝熱管を、円管と称するものとする。【０００３】
コルゲートフィンチューブ型熱交換器は、波状のフィン及び扁平形状の伝熱管を交互に積層するように配置した構成が一般的である。
一方、プレートフィンチューブ型熱交換器は、伝熱管が、フィンに形成されている貫通穴又は切欠部に挿入するように配置された構成となっている。伝熱管は、フィンの並び方向に沿って延びるようにフィンの貫通穴又は切欠部に取り付けられる。切欠部は、フィンの一側面を開放するように形成されている。切欠部に挿入される伝熱管は、開放された側面から切欠部に挿入されることで、フィンに取り付けられる。【０００４】
これらの熱交換器では、熱交換を効率的に行うために、細径化された伝熱管を使用する場合がある。そのような伝熱管として、扁平管が使用される場合がある。扁平管の内部には、微細に区切られた多数の流路が並列に形成されている。扁平管の内部に形成されている流路を、内部流路と称するものとする。
また、内部に複数の流路が形成された伝熱管を備えた熱交換器、及び、内面に溝が形成された伝熱管を備えた熱交換器も知られている。このような熱交換器では、伝熱管の内部に複数の流路を形成したり、伝熱管の内面に溝を形成したりすることによって、熱交換される表面積を増やし、熱交換性能を向上させている。【０００５】
また、熱交換器においては、ヘッダ（分配器）を備えたものが知られている。このような熱交換器は、各伝熱管の端部が、これら伝熱管とともに冷媒流路を形成するヘッダに接続されている。
そして、熱交換器では、フィンの間を流動する空気等の熱交換流体と、伝熱管内を流動する水又は冷媒等の被熱交換流体と、の間で熱交換が実行される。【０００６】
コルゲートフィンチューブ型熱交換器は、伝熱管と波状フィンとを交互に積層し、これらを圧着したり、ロウ付けしたり、することにより相互に固定することで製造することができる。【０００７】
プレートフィンチューブ型熱交換器は、複数のフィンに対して、ヘアピン加工したチューブを挿入し、チューブの内部を押し広げることでチューブとフィンとを接合することで製造することができる。この製造方法を、拡管方法と称するものとする。
また、プレートフィンチューブ型熱交換器は、チューブとフィンとをロウ付けすることにより固定することで製造することができる。【０００８】
拡管方法としては、伝熱管に剛体棒を挿入して、伝熱管を機械的に内側から押し広げる方法が知られている。この拡管方法を、機械拡管方法と称するものとする。
また、拡管方法としては、伝熱管に流体を流し込み、伝熱管内の圧力を高めることにより伝熱管の内側から押し広げる方法が知られている。この拡管方法を、流体圧拡管方法と称するものとする。【０００９】
プレートフィンチューブ型熱交換器において、円管を用いる場合は、機械拡管方法が主流となっている。
一方、プレートフィンチューブ型熱交換器において、扁平管を用いる場合は、所定のフィンピッチで並べられたフィンに扁平管を挿入した後に、ロウ付けにより接合する方法が一般的である。これは、扁平管の微細に区切られた多数の並行流路に対して、剛体棒を挿入して拡管することが非常に困難であることが起因している。【００１０】
ロウ付けにより接合する方法では、ロウ付けに用いる炉のような大型設備が必要となり、加えて大型設備を稼働させるためのエネルギーが莫大となり、製造コストが大きくなってしまう。
一方で、流体圧拡管方法は、伝熱管及びフィン間の密着性が確保できるため、製造コストを低く抑えることができる。
そこで、流体圧拡管方法を用いて熱交換器を製造するようにした技術が特許文献１に開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】特許第４１０９４４４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
流体圧拡管方法を採用して扁平管をフィンに取り付ける場合、扁平管の内部を高圧にするため、扁平管以外の加圧経路にも大きな圧力が作用することになる。そのため、流体の漏れ、局所への応力集中による破断を防ぐため、加圧経路を密封することが必要不可欠である。なお、扁平管以外の加圧経路としては、扁平管に接続されるヘッダ等が挙げられる。【００１３】
特許文献１では、低コストにて加圧経路を確保するため、扁平管とヘッダとを予め接続した状態で拡管するようにしている。つまり、ヘッダと扁平管との間をロウ付け等により接合することで、加圧経路を密封している。【００１４】
しかしながら、特許文献１では、ヘッダの耐圧が扁平管の内部流路と同等以上となるように、ヘッダの内部空間及びヘッダ壁厚を設計する必要があり、信頼性を確保するために要する費用が増大してしまう。
また、冷凍サイクル装置の筐体サイズ等による構造的な制約が存在する場合、ヘッダのサイズが大きくなると、目的とする性能を得るため熱交換器が実現できなくなってしまう可能性がある。【００１５】
さらに、プレートフィンチューブ型熱交換器において、扁平管のヘッダ側の一端に対するだけでなく、扁平管の他端も同様に密封しておく必要がある。他端もロウ付けにより接合して密封する場合、ヘッダサイズの熱交換器性能に対する寄与はさらに大きくなってしまう。
一方、ロウ付けを用いずに他端を密封する場合、扁平管の内部流路は微小であるため、扁平管の内側からの密封は困難であり、扁平管の外側からの密封手段を用意する必要がある。【００１６】
以上のように、ヘッダと扁平管とを接続した状態で流体圧拡管方法を採用すると、ヘッダの耐圧設計に起因して、ヘッダのコスト増及びヘッダの重量増、並びに、熱交換器の信頼性低下を招く可能性が高くなる。つまり、ヘッダの壁厚をヘッダ内部に作用する高圧力に対応させて厚くして、信頼性を確保する必要があり、その分、ヘッダのコスト及びヘッダの重量が増加してしまうことになる。
このため、ヘッダのコスト増加を抑制しつつ、熱交換器の信頼性を確保できる熱交換器、冷凍サイクル装置、及び、熱交換器の製造方法が望まれている。【００１７】
本発明は、上記のような課題を解決するためになされたもので、ヘッダのコスト増加を抑制しつつ熱交換器の信頼性を向上できるようにした熱交換器、この熱交換器を備えた冷凍サイクル装置、及び、熱交換器の製造方法を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
本発明に係る熱交換器は、断面扁平形状であり、内部に内穴が複数形成されている複数本の伝熱管と、前記複数の伝熱管が接合された複数枚のフィンと、前記複数本の伝熱管に接続され、内部に流体の流通流路を有するヘッダと、を備え、前記伝熱管の断面長軸をｄａ、前記伝熱管の前記内穴の個数をｎ、前記伝熱管の外壁の肉厚をｔｐ、前記伝熱管の必要耐圧をＰとし、前記ヘッダの内径をｄｈ、前記ヘッダの外壁部の肉厚をｔｈ、前記ヘッダの引張強さをσとしたとき、前記ヘッダは、ｄｈ／ｔｈが、２σ／｛Ｐ＊（ｄａ／ｎ／ｔｐ−１）｝以上に構成されているものである。【００１９】
本発明に係る冷凍サイクル装置は、圧縮機、第１熱交換器、絞り装置、及び、第２熱交換器を冷媒配管によって接続した冷媒回路を有し、上記の熱交換器を、前記第１熱交換器及び前記第２熱交換器の少なくとも１つとして用いているものである。【００２０】
本発明に係る熱交換器の製造方法は、フィンとなる板状部材に複数の貫通穴を形成し、前記複数の貫通穴のそれぞれに伝熱管を挿入し、前記伝熱管の一方の端部を密封し、前記伝熱管の他方の端部からガスを供給して、前記伝熱管を拡管することで、前記伝熱管を前記フィンに接合し、前記伝熱管を前記フィンに接合した後に、内部に流体の流通流路を有するヘッダに前記伝熱管をロウ付けするものである。
【発明の効果】
【００２１】
本発明に係る熱交換器によれば、ヘッダの外壁部の肉厚を、ヘッダの内径と比較してより小さくすることができ、その分の材料費が削減できる。
本発明に係る冷凍サイクル装置によれば、上記の熱交換器を第１熱交換器及び第２熱交換器の少なくとも１つとして用いているので、その分、製造費用が低減できる。
本発明に係る熱交換器の製造方法によれば、ヘッダを介さずに、複数の伝熱管を拡管することが可能となり、ヘッダに伝熱管と同等以上の耐圧強度を備えさせる必要がなくなる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の実施の形態１に係る熱交換器の構成の一例を示す概略斜視図である。
【図２】本発明の実施の形態１に係る熱交換器を空気の流れ方向から見た状態の一例を示す概略側面図である。
【図３】本発明の実施の形態１に係る熱交換器を冷媒の流れ方向から見た状態の一例を示す概略側面図である。
【図４】本発明の実施の形態１に係る熱交換器の構成の一例を示す概略斜視図である。
【図５】本発明の実施の形態１に係る熱交換器を冷媒の流れ方向から見た状態の一例を示す概略側面図である。
【図６】本発明の実施の形態１に係る熱交換器を構成している伝熱管の断面を示す概略断面図である。
【図７】本発明の実施の形態１に係る熱交換器を構成しているフィンの概略正面図である。
【図８】本発明の実施の形態１に係る熱交換器を構成しているフィンの概略側面図である。
【図９】本発明の実施の形態１に係る熱交換器を構成しているフィンの概略上面図である。
【図１０】本発明の実施の形態１に係る熱交換器が備えるヘッダの構成例を示す概略斜視図である。
【図１１】本発明の実施の形態１に係る熱交換器が備えるヘッダの断面構成の一例を示す概略断面図である。
【図１２】本発明の実施の形態１に係る熱交換器が備えるヘッダの断面構成の他の一例を示す概略断面図である。
【図１３】本発明の実施の形態１に係る熱交換器の製造方法の工程を概略的に示すフロー図である。
【図１４】本発明の実施の形態１に係る熱交換器の製造方法における伝熱管の密封用器具への取り付け方の一例を説明するための説明図である。
【図１５】本発明の実施の形態１に係る熱交換器の製造方法における伝熱管の密封用器具への取り付け方の他の一例を説明するための説明図である。
【図１６】本発明の実施の形態１に係る熱交換器の製造方法における伝熱管の密封用器具への取り付け方の更に他の一例を説明するための説明図である。
【図１７】本発明の実施の形態１に係る熱交換器が備えるフィンとなる板状部材に切り込みを設けた状態を示す図である。
【図１８】本発明の実施の形態１に係る熱交換器が備えるフィンの貫通穴に伝熱管を挿入した状態を示す図である。
【図１９】本発明の実施の形態１に係る熱交換器が備えるフィンの貫通穴に挿入した伝熱管を拡管した状態を示す図である。
【図２０】本発明の実施の形態１に係る熱交換器が備える伝熱管の端部の形状の一例を模式的に示した概略図である。
【図２１】図２０に示すＸ領域を拡大した状態を示す概略図である。
【図２２】本発明の実施の形態２に係る冷凍サイクル装置１００の冷媒回路構成の一例を示す概略構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下、図面を適宜参照しながら本発明の実施の形態について説明する。なお、図１を含め、以下の図面では各構成部材の大きさの関係が実際のものとは異なる場合がある。また、図１を含め、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。さらに、明細書全文に表わされている構成要素の形態は、あくまでも例示であって、これらの記載に限定されるものではない。
【００２４】
実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１に係る熱交換器の構成の一例を示す概略斜視図である。以下、実施の形態１に係る熱交換器を熱交換器１Ａと称する。図２は、熱交換器１Ａを空気の流れ方向から見た状態の一例を示す概略側面図である。図３は、熱交換器１Ａを冷媒の流れ方向から見た状態の一例を示す概略側面図である。図１〜図３に基づいて、熱交換器１Ａの一例について説明する。
【００２５】
図１及び図２に示すように、熱交換器１Ａは、複数枚のフィン３０Ａと、複数本の伝熱管２０Ａと、ヘッダ４０Ａと、列間接続部材４５Ａと、を備えている。具体的には、熱交換器１Ａは、二列構造の熱交換器であり、風上側熱交換器４１Ａ、風下側熱交換器４２Ａ、風上側ヘッダ４０Ａ−１、風下側ヘッダ４０Ａ−２、及び、列間接続部材４５Ａで構成されている。なお、風上側ヘッダ４０Ａ−１及び風下側ヘッダ４０Ａ−２を、まとめてヘッダ４０Ａと称する場合があるものとする。また、風上側熱交換器４１Ａ及び風下側熱交換器４２Ａは、同様に構成されている。以下において、熱交換器１Ａとして説明されている場合には、風上側熱交換器４１Ａ及び風下側熱交換器４２Ａの双方を説明しているものとする。
【００２６】
また、図１に示すように、風上側ヘッダ４０Ａ−１及び風下側ヘッダ４０Ａ−２は、風上側熱交換器４１Ａの紙面右側及び風下側熱交換器４２Ａの紙面右側に取り付けられる。さらに、図１に示すように、列間接続部材４５Ａは、風上側熱交換器４１Ａの紙面左側及び風下側熱交換器４２Ａの紙面左側に取り付けられる。このようにして、熱交換器１Ａが作製される。
【００２７】
風上側ヘッダ４０Ａ−１には、所定の間隔（ピッチＰ１）で伝熱管２０Ａが取り付けられる。同様に、風下側ヘッダ４０Ａ−２にも、所定の間隔（ピッチＰ１）で伝熱管２０Ａが取り付けられる。
複数本の伝熱管２０Ａは、フィン３０Ａに形成されている複数の貫通穴３１Ａに貫通するように装着され、フィン３０Ａと交差する。伝熱管２０Ａは、図３に示すように、断面円形状に構成されている。複数本の伝熱管２０Ａは、冷媒の流通方向に対して直交する段方向（紙面上下方向）に所定間隔で配置される。
上下に隣り合う伝熱管２０Ａの重力方向の距離は、フィン３０Ａの隣り合う貫通穴３１ＡのピッチＰ２で一定としている。
また、伝熱管２０Ａは、アルミニウム製又はアルミニウム合金製である。
【００２８】
なお、図２及び図３では、伝熱管２０Ａの本数が１０本である場合を例に示しているが、伝熱管２０Ａの本数を特に限定するものではない。図１〜図３で示した記号については、以下の図面でも同様に使用する。
また、フィン３０Ａの貫通穴３１Ａが形成される領域を伝熱管領域３１Ｒと称する。
さらに、フィン３０Ａの短手方向の両端部であって貫通穴３１Ａによって分断されずフィン３０Ａが長手方向に連なっている領域をフィン領域３２Ｒと称する。
【００２９】
フィン３０Ａは、長辺及び短辺を有する長方形状の板状部材で構成されている。そして、フィン３０Ａは、長手方向に、ピッチＰ１を置いて伝熱管領域３１Ｒに複数の貫通穴３１Ａが貫通形成されている。
なお、フィン３０Ａは、アルミニウム製又はアルミニウム合金製である。
また、貫通穴３１Ａは、伝熱管２０Ａの断面形状に対応して円形状となっているが、形状を特定するものではない。
以下の説明において、フィン３０Ａの長辺方向を長手方向、短辺方向を短手方向と称している。
【００３０】
本発明の実施の形態１に係る熱交換器の他の構成について説明する。実施の形態１に係る熱交換器の他の構成を熱交換器１Ｂと称する。図４は、熱交換器１Ｂの構成の一例を示す概略斜視図である。図５は、熱交換器１Ｂを冷媒の流れ方向から見た状態の一例を示す概略側面図である。図６は、熱交換器１Ｂを構成している伝熱管２０Ｂの断面を示す概略断面図である。図７は、熱交換器１Ｂを構成しているフィン３０Ｂの概略正面図である。図８は、熱交換器１Ｂを構成しているフィン３０Ｂの概略側面図である。図９は、熱交換器１Ｂを構成しているフィン３０Ｂの概略上面図である。図４〜図９に基づいて、熱交換器１Ｂの一例について説明する。
【００３１】
図４に示すように、熱交換器１Ｂは、複数枚の板状のフィン３０Ｂと、複数本の伝熱管２０Ｂと、ヘッダ４０Ｂと、列間接続部材４５Ｂと、を備えている。具体的には、熱交換器１Ｂは、二列構造の熱交換器であり、風上側熱交換器４１Ｂ、風下側熱交換器４２Ｂ、風上側ヘッダ４０Ｂ−１、風下側ヘッダ４０Ｂ−２、及び、列間接続部材４５Ｂで構成されている。なお、風上側ヘッダ４０Ｂ−１及び風下側ヘッダ４０Ｂ−２を、まとめてヘッダ４０Ｂと称する場合があるものとする。また、風上側熱交換器４１Ｂ及び風下側熱交換器４２Ｂは、同様に構成されている。以下において、熱交換器１Ｂとして説明されている場合には、風上側熱交換器４１Ｂ及び風下側熱交換器４２Ｂの双方を説明しているものとする。
【００３２】
また、図４に示すように、風上側ヘッダ４０Ｂ−１及び風下側ヘッダ４０Ｂ−２は、風上側熱交換器４１Ｂの紙面右側及び風下側熱交換器４２Ｂの紙面右側に取り付けられる。さらに、図４に示すように、列間接続部材４５Ｂは、風上側熱交換器４１Ｂの紙面左側及び風下側熱交換器４２Ｂの紙面左側に取り付けられる。このようにして、熱交換器１Ｂが作製される。
【００３３】
風上側ヘッダ４０Ｂ−１には、伝熱管２０Ｂが取り付けられる管取付部４０Ｂａが所定の間隔（ピッチＰ１）で複数開口形成されている。同様に、風下側ヘッダ４０Ｂ−２には、伝熱管２０Ｂが取り付けられる管取付部４０Ｂｂが所定の間隔（ピッチＰ１）で複数開口形成されている。
【００３４】
複数本の伝熱管２０Ｂは、フィン３０Ｂに形成されている複数の貫通穴３１Ｂに貫通するように装着され、フィン３０Ｂと交差する。伝熱管２０Ｂは、図６に示すように、断面扁平形状に構成されている。複数本の伝熱管２０Ｂは、冷媒の流通方向に対して直交する段方向（紙面上下方向）に所定間隔で配置される。
上下に隣り合う伝熱管２０Ｂの重力方向の距離は、フィン３０Ｂの隣り合う貫通穴３１ＢのピッチＰ２で一定としている。
また、伝熱管２０Ｂは、アルミニウム製又はアルミニウム合金製である。
【００３５】
なお、図５では、伝熱管２０Ｂの本数が８本である場合を例に示しているが、伝熱管２０Ｂの本数を特に限定するものではない。図４〜図９で示した記号については、以下の図面でも同様に使用する。
また、フィン３０Ｂの貫通穴３１Ｂが形成される領域を伝熱管領域３１Ｒと称する。
さらに、フィン３０Ｂの短手方向の両端部であって貫通穴３１Ｂによって分断されずフィン３０Ｂが長手方向に連なっている領域をフィン領域３２Ｒと称する。
【００３６】
図７に示すように、フィン３０Ｂは、長辺及び短辺を有する長方形状の板状部材で構成されている。そして、フィン３０Ｂは、長手方向に、ピッチＰ１を置いて伝熱管領域３１Ｒに複数の貫通穴３１Ｂが貫通形成されている。貫通穴３１Ｂを形成した際、貫通穴３１Ｂの周縁部分がフィンカラーとして機能する。貫通穴３１Ｂの長手方向のフィンカラーを第１のフィンカラー３１１、貫通穴３１Ｂの短手方向のフィンカラーを第２のフィンカラー３１２と称する。そうすることで、図８及び図９に示すように、第２のフィンカラー３１２によって、複数枚のフィン３０Ｂの間隔であるフィンピッチＰ３が規定される。
【００３７】
図７では、貫通穴３１Ｂが、フィン３０Ｂの短手方向が長辺となり、フィン３０Ｂの長手方向が短辺となる長方形状となっている状態を示している。なお、貫通穴３１Ｂの具体的な形状を特定するものではなく、貫通穴３１Ｂは、伝熱管２０Ｂが挿通可能な形状であればよい。
なお、フィン３０Ｂは、アルミニウム製又はアルミニウム合金製である。
また、貫通穴３１Ｂは、長方形状となっているが、形状を特定するものではない。
以下の説明において、フィン３０Ｂの長辺方向を長手方向、短辺方向を短手方向と称している。
【００３８】
伝熱管２０Ｂについて詳しく説明する。
伝熱管２０Ｂは、図６に示すように、縦幅（断面短軸方向の長さ）よりも横幅（断面長軸方向の長さ）を大きくした形状に構成されている。複数の伝熱管２０Ｂは、断面長軸の向きがフィン３０Ｂの間を流れる流体の流通方向とされ、流通方向に対して直交する段方向（紙面上下方向）に所定間隔で配置される。なお、以下の説明において、伝熱管２０Ｂの断面長軸、つまりフィン３０Ｂの幅方向（短手方向）に伸びる部分を、伝熱管２０Ｂの幅方向と称する場合がある。
【００３９】
図６に示す伝熱管２０Ｂは、縦幅（断面短軸方向の長さ）よりも横幅（断面長軸方向の長さ）を大きくした扁平形状の扁平管である場合を例に説明するが、伝熱管２０Ｂが厳密に扁平形状に構成されている必要はなく、伝熱管２０Ｂは縦幅よりも横幅が大きい形状であればよい。
【００４０】
伝熱管２０Ｂは、図６に示すように、上部を含む上面２１ａ、下部を含む下面２１ｃ、幅方向の一方の端部（図６では紙面右側の端部）を含む一側部２１ｂ、及び、幅方向の他方の端部（図６では紙面左側の端部）を含む他側部２１ｄを有している。上面２１ａ、下面２１ｃ、一側部２１ｂ、及び、他側部２１ｄを、外壁２１と総称する。
なお、図６では、上面２１ａと下面２１ｃとが平行になっている場合を例に示しているが、上面２１ａ及び下面２１ｃの少なくとも一方を傾斜させて両者が平行になっていなくてもよい。また、伝熱管２０Ｂの断面形状が楕円形状等であってもよい。
【００４１】
また、伝熱管２０Ｂは、複数の内壁２２を有する。複数の内壁２２は、伝熱管２０Ｂの内部空間を仕切るように形成される。伝熱管２０Ｂの内部に内壁２２を形成することで、内壁２２に区画された内穴２３が複数形成されることになる。この内穴２３が、冷媒が流通する内部流路として機能する。
なお、内壁２２を含む伝熱管２０Ｂの内面に溝又はスリットを形成してもよい。これにより、内穴２３を流れる冷媒との接触面積が増えることになり、熱交換効率が向上する。
【００４２】
ヘッダ４０Ａ及びヘッダ４０Ｂについて詳しく説明する。ヘッダ４０Ａ及びヘッダ４０Ｂをまとめてヘッダ４０として説明する。図１０は、実施の形態１に係る熱交換器が備えるヘッダ４０の構成例を示す概略斜視図である。図１１は、実施の形態１に係る熱交換器が備えるヘッダ４０の断面構成の一例を示す概略断面図である。図１２は、実施の形態１に係る熱交換器が備えるヘッダ４０の断面構成の他の一例を示す概略断面図である。
【００４３】
なお、ここでは、熱交換器１Ｂに基づいて説明するが、熱交換器１Ａにも同様に適用することができる。また、以下の説明において、伝熱管２０Ａ及び伝熱管２０Ｂをまとめて伝熱管２０と称する場合があるものとする。同様に、フィン３０Ａ及びフィン３０Ｂをまとめてフィン３０と称する場合があるものとする。また、貫通穴３１Ａ及び貫通穴３１Ｂをまとめて貫通穴３１と称する場合があるものとする。
【００４４】
ヘッダ４０としては、図１０及び図１１に示すように、内部が連通している円筒型ヘッダ４０−１を採用することができる。円筒型ヘッダ４０−１は、被熱交換流体の流通流路となる内部空間４４が形成されている円筒部４６を有している。つまり、円筒型ヘッダ４０−１は、中空ヘッダである。円筒部４６の外殻は、外壁部４１によって形成される。また、外壁部４１には、伝熱管２０Ｂが接続される伝熱管接続部４３が複数形成されている。伝熱管接続部４３の形状は、伝熱管２０Ｂが直接接続できるような形状となっている。
【００４５】
なお、伝熱管２０Ｂのヘッダ４０側の端部に、円管ジョイントを接続する場合、伝熱管接続部４３の形状は、円形状であってもよい。つまり、伝熱管接続部４３の形状は、接続する伝熱管の形状に応じた形状であればよい。円管ジョイントについては、図１５で説明する。
【００４６】
ここで、伝熱管２０Ｂの断面長軸をｄａ、内穴２３の個数をｎ、外壁２１の肉厚をｔｐ、必要耐圧をＰとする。
また、円筒型ヘッダ４０−１の内径をｄｈ、外壁部４１の肉厚をｔｈ、引張強さをσとする。
このとき、円筒型ヘッダ４０−１は、ｄｈ／ｔｈを２σ／｛Ｐ＊（ｄａ／ｎ／ｔｐ−１）｝以上となるように構成されている。
こうすることにより、円筒型ヘッダ４０−１の外壁部４１の肉厚を、円筒型ヘッダ４０−１の内径と比較してより小さくすることができ、その分材料費を削減できる。
なお、円筒型ヘッダ４０−１の内径とは、円筒部４６の内径を意味している。
【００４７】
また、ヘッダ４０としては、図１２に示すように、複数の板状体９０を有する積層型ヘッダ４０−２を採用することができる。板状体９０は、ベア材となる第１板状部材９１ａ〜第１板状部材９１ｄと、クラッド材となる第２板状部材９２ａ〜第２板状部材９２ｄと、が交互に積層されて形成される。板状体９０の積層方向の最も外側には、第１板状部材９１ａ、及び、第１板状部材９１ｅが積層される。
なお、以下では、第１板状部材９１ａ〜第１板状部材９１ｅを総称して、複数の第１板状部材９１と称する場合がある。同様に、第２板状部材９２ａ〜第２板状部材９２ｄを総称して、複数の第２板状部材９２と記載する場合がある。
【００４８】
複数の第１板状部材９１は、アルミニウム製である。複数の第１板状部材９１には、ロウ材が塗布されない。複数の第１板状部材９１のそれぞれには、分配合流流路６５となる貫通穴が形成される。貫通穴は、複数の第１板状部材９１の表裏を貫通する。複数の第１板状部材９１と複数の第２板状部材９２とが積層されることで、複数の第１板状部材９１に形成された貫通穴が、被熱交換流体の流通流路となる分配合流流路６５の一部として機能する。
【００４９】
複数の第２板状部材９２は、アルミニウム製であり、複数の第１板状部材９１と比較して薄く形成されている。複数の第２板状部材９２の少なくとも表裏面には、ロウ材が塗布される。複数の第２板状部材９２のそれぞれには、分配合流流路６５となる貫通穴が形成される。貫通穴は、複数の第２板状部材９２の表裏を貫通する。複数の第１板状部材９１と複数の第２板状部材９２とが積層されることで、フック数の第２板状部材９２に形成された貫通穴が、被熱交換流体の流通流路となる分配合流流路６５の一部として機能する。
【００５０】
第１板状部材９１ａに形成される貫通穴には、接続配管６１ａが接続される。第１板状部材９１ａの冷媒の流入側の面に口金等が設けられ、その口金等を介して接続配管６１ａが接続されてもよい。また、第１板状部材９１ａに形成される貫通穴の内周面が、接続配管６１ａの外周面と嵌合する形状であり、口金等を用いずに、接続配管６１ａが直接接続されてもよい。
【００５１】
第１板状部材９１ｅに形成される貫通穴には、接続配管６２ａが接続される。第１板状部材９１ｅの冷媒の流入側の面に口金等が設けられ、その口金等を介して接続配管６２ａが接続されてもよい。また、第１板状部材９１ｅに形成される貫通穴の内周面が、接続配管６２ａの外周面と嵌合する形状であり、口金等を用いずに、接続配管６２ａが直接接続されてもよい。なお、接続配管６２ａを第１板状部材９１ｄの貫通穴にまで到達するように挿入して、接続配管６２ａを接続してもよい。
【００５２】
第１板状部材９１ｂ及び第１板状部材９１ｃに形成される貫通穴は、流路断面Ｚ字状に貫通形成される。
なお、流路断面とは、流路を流体の流れと直交する方向で切った断面である。
【００５３】
第１板状部材９１と第２板状部材９２とが積層されると、第１板状部材９１に形成されている貫通穴と、第２板状部材９２に形成されている貫通穴と、が連通して分配合流流路６５が形成される。つまり、第１板状部材９１と第２板状部材９２とが積層されると、隣接する貫通穴同士が連通するとともに、連通する貫通穴以外の部分が隣接する第１板状部材９１又は第２板状部材９２に閉塞され、分配合流流路６５が形成されることになる。
なお、図１２では、分配合流流路６５が、１つの流体入口部に対して４つの流体出口部を有している場合を例に図示しているが、分岐数を４分岐に限定するものではない。
【００５４】
接続配管６１ａから冷媒が流入する場合の上段分岐部６０ａ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、接続配管６１ａを流れてきた冷媒は、第１板状部材９１ａの貫通穴を流体入口部として、上段分岐部６０ａの内部に流入する。この冷媒は、第２板状部材９２ａの貫通穴に流入する。
【００５５】
第２板状部材９２ａの貫通穴に流入した冷媒は、第１板状部材９１ｂの貫通穴の中心に流入する。第１板状部材９１ｂの貫通穴の中心に流入した冷媒は、隣接して積層される第２板状部材９２ｄの表面に当たって分岐し、第１板状部材９１ｂの貫通穴の端部に流れる。第１板状部材９１ｂの貫通穴の端部に至った冷媒は、第２板状部材９２ｂの貫通穴を通過して、第１板状部材９１ｃの貫通穴の中心に流入する。
【００５６】
第１板状部材９１ｃの貫通穴の中心に流入した冷媒は、隣接して積層される第２板状部材９２ｃの表面に当たって分岐し、第１板状部材９１ｃの貫通穴の端部に流れる。第１板状部材９１ｃの貫通穴の端部に至った冷媒は、第２板状部材９２ｃの貫通穴を通過して、第１板状部材９１ｄの貫通穴に流入する。第１板状部材９１ｄの貫通穴に流入した冷媒は、第２板状部材９２ｄの貫通穴を通過し、第１板状部材９１ｅの貫通穴内に位置する接続配管６２ａを介して伝熱管２０Ｂに流入する。
【００５７】
このように、ヘッダ４０を積層型ヘッダ４０−２とすることで、ヘッダ４０における冷媒の分配の均一性が向上できる。
【００５８】
次に、本発明の実施の形態１に係る熱交換器１Ｂの製造方法について説明する。図１３は、熱交換器１Ｂの製造方法の工程を概略的に示すフロー図である。図１４は、熱交換器１Ｂの製造方法における伝熱管の密封用器具７０への取り付け方の一例を説明するための説明図である。図１３及び図１４に基づいて、熱交換器１Ｂの製造方法について説明する。なお、ここでは、熱交換器１Ｂの製造方法について説明するが、熱交換器１Ａにも同様に適用することができる。
【００５９】
図１３に示すように、熱交換器１Ｂの製造方法は、大きく２つの工程（第１の工程５１、及び、第２の工程５２）に分けられる。なお、図１３では、第１の工程５１の前工程として準備工程５０を図示している。
【００６０】
準備工程５０は、伝熱管２０Ｂをフィン３０Ｂの貫通穴３１Ｂに挿入し、熱交換器１Ｂの仮組を実行する工程である。準備工程５０では、フィンピッチＰ３で平行に配置されている複数のフィン３０Ｂに、複数の伝熱管２０Ｂを並列に貫通するよう取り付ける。この状態で、第１の工程５１を実行する。
【００６１】
第１の工程５１は、伝熱管２０Ｂを内部から押し広げるように伝熱管２０Ｂの内部に圧力を作用させて伝熱管２０Ｂを拡管する工程である。まず、準備工程５０の後、高圧ガス容器６０及び密封用器具７０を伝熱管２０Ｂのフィン３０Ｂの並び方向の両端に取り付ける。こうして、高圧ガスを伝熱管２０Ｂの内部に流入させる。この高圧ガスが伝熱管２０Ｂの内部から伝熱管２０Ｂを押し広げるように作用し、伝熱管２０Ｂが拡管することになる。つまり、第１の工程５１においては、ヘッダ４０を介さずに、複数の伝熱管２０Ｂを拡管するようにしている。
【００６２】
密封用器具７０への伝熱管２０Ｂの取り付け方について図１４を参照しながら説明する。密封用器具７０は、伝熱管２０Ｂが挿入される挿入部７１を有している。挿入部７１には、外周に向かって凹んでいる凹部７２が形成されている。伝熱管２０Ｂの密封用器具７０側の端部の外周に、外側に向かって突出する凸形状の取付部２４を設けておく。そして、伝熱管２０Ｂを密封用器具７０に取り付ける際、伝熱管２０Ｂの取付部２４を、密封用器具７０の凹部７２に嵌めこむ。こうすることにより、伝熱管２０Ｂを密封用器具７０に固定することが可能になる。
【００６３】
ただし、密封用器具７０の具体的な構成を特定するものではなく、伝熱管２０Ｂを固定できるものであればよい。なお、密封用器具７０の変形例については、図１５及び図１６で説明する。
【００６４】
再び図１３を参照する。第２の工程５２は、拡管された複数本の伝熱管２０Ｂに対して、ヘッダ４０をロウ付け等により接合する工程である。
第１の工程５１で伝熱管２０Ｂを拡管した際に、伝熱管２０Ｂをフィン３０Ｂに密着させてもよいが、第２の工程５２において、伝熱管２０Ｂとヘッダ４０とをロウ付けすると同時に、伝熱管２０Ｂとフィン３０Ｂともロウ付けしてもよい。この場合、伝熱管２０Ｂ及びフィン３０Ｂの少なくともいずれかの表面にロウ材を塗布又は積層しておき、第２の工程５２で伝熱管２０Ｂとフィン３０Ｂとをロウ付けすればよい。
【００６５】
いずれの場合であっても、伝熱管２０Ｂとフィン３０Ｂとの密着性を高めることができ、熱交換器１Ｂの性能を向上させることができる。なお、いずれか一方の手段で伝熱管２０Ｂとフィン３０Ｂとを密着させてもよく、双方の手段で伝熱管２０Ｂとフィン３０Ｂとを密着させてもよい。
【００６６】
＜熱交換器１Ｂの製造方法で使用する密封用器具７０の変形例＞
図１５は、熱交換器１Ｂの製造方法における伝熱管の密封用器具７０への取り付け方の他の一例を説明するための説明図である。図１６は、熱交換器１Ｂの製造方法における伝熱管の密封用器具７０への取り付け方の更に他の一例を説明するための説明図である。図１５及び図１６に基づいて、熱交換器１Ｂの製造方法で使用する密封用器具７０の変形例について説明する。
【００６７】
図１４では、密封用器具７０に伝熱管２０Ｂを直接挿入することで、伝熱管２０Ｂを密封用器具７０に取り付けるようにした場合を例に説明した。図１５では、密封用器具７０に伝熱管２０Ｂを直接挿入するのではなく、円管ジョイント８０を介して伝熱管２０Ｂを密封用器具７０に取り付けるようにしている。
【００６８】
円管ジョイント８０は、伝熱管２０Ｂと密封用器具７０とを接続するものである。具体的には、円管ジョイント８０は、伝熱管２０Ｂの断面形状を、密封用器具７０に接続できる形状に変換するものである。ここでは、円管ジョイント８０が、断面扁平形状の伝熱管２０Ｂを、断面円形状の管が接続できる密封用器具７０に接続している場合を例に示している。
【００６９】
密封用器具７０は、伝熱管２０Ｂに接続された円管ジョイント８０に対して、挿入部７１によって円管部を内壁側及び外壁側から押さえ込むように構成されている。円管ジョイント８０の円管部とは、円管ジョイント８０の密封用器具７０に挿入される断面円形状の部分である。この部分を密封用器具７０で押さえ込むことで、伝熱管２０Ｂを密封用器具７０に取り付けられるようになっている。
【００７０】
このような構成の密封用器具７０を使用することで、第２の工程５２において、密封用器具７０及び円管ジョイント８０により、円管ジョイント８０の円管部を内側及び外側からより強固に固定できるので、密閉度が増し、高圧ガスの漏れを更に抑制できる。したがって、第２の工程５２における加圧効率を向上させつつ、製造上の安全性も向上させることが可能になる。また、信頼性の高い熱交換器１Ｂを、効率よく、製造することができる。よって、作成された熱交換器１Ｂの信頼性が向上することになる。
【００７１】
なお、円管ジョイント８０が、本発明の「ジョイント」に相当する。
ただし、伝熱管２０Ａを使用した場合であっても、ジョイントを介して伝熱管２０Ａを密封用器具７０に取り付けるようにしてもよい。この場合、ジョイントの構成が、伝熱管２０Ａと密封用器具７０に対応したものとなる。
【００７２】
図１６では、図１４と同様に、密封用器具７０に伝熱管２０Ｂを直接挿入することで、伝熱管２０Ｂを密封用器具７０に取り付けるようにしている。図１４では、伝熱管２０Ｂに取付部２４を設けた場合を例に説明したが、図１６では、伝熱管２０Ｂの密封用器具７０側の端部の内壁２２の一部を削除するようにしている。
【００７３】
伝熱管２０Ｂを密封用器具７０の挿入部７１に挿入する。密封用器具７０は、伝熱管２０Ｂの内壁２２が存在しない領域において、挿入部７１によって伝熱管２０Ｂを内壁側及び外壁側から押さえ込むように構成されている。こうすることにより、伝熱管２０Ｂを密封用器具７０に固定することが可能になる。
【００７４】
このような構成の密封用器具７０を使用することで、第２の工程５２において、密封用器具７０により、伝熱管２０Ｂの内壁２２が存在していない領域を内側及び外側からより強固に固定できるので、密閉度が増し、高圧ガスの漏れを更に抑制できる。したがって、第２の工程５２における加圧効率を向上させつつ、製造上の安全性も向上させることが可能になる。また、信頼性の高い熱交換器１Ｂを、効率よく、製造することができる。よって、作成された熱交換器１Ｂの信頼性が向上することになる。
【００７５】
＜伝熱管２０Ｂとフィン３０Ｂとの接合方法の変形例＞
図１７は、熱交換器１Ｂが備えるフィン３０Ｂとなる板状部材に切り込みを設けた状態を示す図である。図１８は、熱交換器１Ｂが備えるフィン３０Ｂの貫通穴３１Ｂに伝熱管２０Ｂを挿入した状態を示す図である。図１９は、熱交換器１Ｂが備えるフィン３０Ｂの貫通穴３１Ｂに挿入した伝熱管２０Ｂを拡管した状態を示す図である。図１７〜図１９に基づいて、伝熱管２０Ｂとフィン３０Ｂとの接合方法の一例について説明する。なお、フィン３０Ｂとなる板状部材を板状部材３０ａとして示す。
【００７６】
上述したように、貫通穴３１Ｂの周縁部分はフィンカラーとして機能する。まず、図１７に示すように、板状部材３０ａの伝熱管領域３１Ｒとなる部分に切り込みを設ける。具体的には、板状部材３０ａの第１のフィンカラー３１１を切り起こす部分の境界に切り込み３１１ａを設ける。また、板状部材３０ａの第２のフィンカラー３１２を切り起こす部分の境界に切り込み３１２ａを設ける。
【００７７】
切り込み３１１ａ及び切り込み３１２ａを設けたら、図１８に示すように、切り込み３１１ａ及び切り込み３１２ａを介して板状部材３０ａを一つの方向に折り曲げる。図では、紙面手前側に板状部材３０ａが折り曲げられた状態を示している。こうすることで、貫通穴３１Ｂの周縁部分が舌片状に切り起こされることになる。切り込み３１１ａを介してフィン３０Ｂの長手方向に切り起こされた舌片状部分が、第１のフィンカラー３１１として機能する。切り込み３１２ａを介してフィン３０Ｂの短手方向に切り起こされた舌片状部分が、第２のフィンカラー３１２として機能する。そして、板状部材３０ａの開放された部分が、貫通穴３１Ｂとして機能することになる。
【００７８】
第１のフィンカラー３１１のフィン３０Ｂの短手方向の長さＬ１は、第２のフィンカラー３１２のフィン３０Ｂの長手方向の長さＬ２よりも大きくなるように、第１のフィンカラー３１１及び第２のフィンカラー３１２が形成される。つまり、長さＬ１＞長さＬ２の関係を満たすように、切り込み３１１ａ及び切り込み３１２ａが形成される。
また、第２のフィンカラー３１２と貫通穴３１Ｂに挿入された伝熱管２０Ｂとの隙間長さＬ３は、第１のフィンカラー３１１と貫通穴３１Ｂに挿入された伝熱管２０Ｂとの隙間長さＬ４よりも大きく設定されている。
【００７９】
貫通穴３１Ｂを形成したら、図１８に示すように、伝熱管２０Ｂを貫通穴３１Ｂに挿入する。次に、図１９に示すように、伝熱管２０Ｂを拡管する。こうすることで、第１の工程５１において、伝熱管２０Ｂを拡管すると、第１のフィンカラー３１１が伝熱管２０Ｂの断面長手方向の外壁２１の表面と密着することになる。
【００８０】
このように伝熱管２０Ｂをフィン３０Ｂに接合することで、第１のフィンカラー３１１により、伝熱管２０Ｂの長手面におけるフィン３０Ｂとの密着性を確保することができ、熱交換効率を向上させることができる。また、第２のフィンカラー３１２により、隣接するフィン３０Ｂ間の距離を保ちながら、伝熱管２０Ｂを拡管でき、熱交換器１Ｂの信頼性を確保することができる。よって、作成された熱交換器１Ｂの信頼性が向上することになる。
なお、伝熱管２０Ｂの長手面とは、冷媒の流れ方向における伝熱管２０Ｂの外壁２１の表面を意味している。
【００８１】
図２０は、熱交換器１Ｂが備える伝熱管２０Ｂの端部の形状の一例を模式的に示した概略図である。図２１は、図２０に示すＸ領域の断面を拡大した状態を示す概略図である。図２０及び図２１に基づいて、伝熱管２０Ｂとフィン３０Ｂとの接合方法の別の一例について説明する。なお、図２０では、フィン３０Ｂに伝熱管２０Ｂを挿入する際の状態を図示している。
【００８２】
第１の工程５１においては、フィンピッチＰ３で平行に配置された複数枚のフィン３０Ｂの貫通穴３１Ｂに、複数本の伝熱管２０Ｂを並列に貫通するよう取り付ける。なお、図２０では、１枚のフィン３０Ｂを例示的に示している。このとき、伝熱管２０Ｂの挿入側の端部（紙面左側の端部）が、貫通穴３１Ｂの周縁に引っかかってしまうことが想定される。そこで、伝熱管２０Ｂの挿入側の端部を、貫通穴３１Ｂの周縁に引っかかりにくい形状とすることが好ましい。
【００８３】
具体的には、伝熱管２０Ｂの挿入側の端部における外壁２１に、面取り部２１Ａを形成し、伝熱管２０Ｂのフィン３０Ｂへの挿入性を向上させている。面取り部２１Ａは、伝熱管２０Ｂの管内側点Ａから管外側端Ｂへ向かう直線Ｌ４と、フィン３０Ｂの長手方向（Ｌ５）と、のなす角度θが、鋭角となるように形成されている。
【００８４】
このようにすることで、角度θが鋭角であるため、伝熱管２０Ｂのフィン３０Ｂへの挿入性を向上できる。つまり、伝熱管２０Ｂをフィン３０Ｂに挿入するとき、伝熱管２０Ｂとフィン３０Ｂとが接触して各々が破損してしまうことを予防できる。また、伝熱管２０Ｂの挿入側の端部が縮小しているため、フィン３０Ｂへの挿入も容易になる。したがって、製造上の安全性も向上させることが可能になる。また、信頼性の高い熱交換器１Ｂを、効率よく、製造することができる。よって、作成された熱交換器１Ｂの信頼性が向上することになる。
【００８５】
＜実施の形態１に係る熱交換器、及び、熱交換器の製造方法の奏する効果＞
実施の形態１に係る熱交換器は、ヘッダ４０が、ｄｈ／ｔｈが、２σ／｛Ｐ＊（ｄａ／ｎ／ｔｐ−１）｝以上となるように構成されている。そのため、実施の形態１に係る熱交換器では、ヘッダ４０の外壁部４１の肉厚を、ヘッダ４０の内径と比較してより小さくできることになる。したがって、実施の形態１に係る熱交換器によれば、ヘッダ４０の外壁部４１の肉厚を小さくできる分の材料費が削減できる。
【００８６】
実施の形態１に係る熱交換器の製造方法は、伝熱管２０をフィン３０に接合した後に、内部に流体の流通流路を有するヘッダ４０に伝熱管２０をロウ付けする。つまり、実施の形態１に係る熱交換器の製造方法では、ヘッダ４０に伝熱管２０を接続することなく、高圧ガス供給時において加圧経路を密封できる。したがって、実施の形態１に係る熱交換器の製造方法によれば、ヘッダ４０を介さずに、複数の伝熱管２０を拡管することが可能となり、ヘッダ４０に伝熱管２０と同等以上の耐圧強度を備えさせる必要がない。すなわち、ヘッダ４０の内部空間４４に対して、外壁部４１の厚さを薄くすることができる。これにより、実施の形態１に係る熱交換器の重量増大を抑制しつつ、実施の形態１に係る熱交換器の信頼性を確保することができる。
【００８７】
実施の形態１に係る熱交換器の製造方法は、ヘッダ４０と伝熱管２０とをロウ付けする際に、伝熱管２０とフィン３０ともロウ付けするので、伝熱管２０とフィン３０との密着性を高めることができ、熱交換器の性能を向上させることができる。
【００８８】
実施の形態１に係る熱交換器の製造方法は、第１のフィンカラー３１１の長さＬ１が、第２のフィンカラー３１２の長さＬ２よりも大きく、隙間長さＬ３が、隙間長さＬ４よりも大きく設定されている。そのため、実施の形態１に係る熱交換器の製造方法によれば、隣接するフィン３０間の距離を保ちながら、伝熱管２０とフィン３０との密着性を高めることができ、熱交換器の性能を向上させることができる。
【００８９】
実施の形態１に係る熱交換器の製造方法は、伝熱管２０の取付部２４を凹部７２に嵌め込むことで、伝熱管２０が密封用器具７０に固定されるので、伝熱管２０を密封用器具７０により強固に固定でき、密閉度が増し、高圧ガスの漏れを更に抑制できる。したがって、実施の形態１に係る熱交換器の製造方法によれば、第２の工程５２における加圧効率を向上させつつ、製造上の安全性も向上させることが可能になる。また、信頼性の高い熱交換器を、効率よく、製造することができる。
【００９０】
実施の形態１に係る熱交換器の製造方法は、円管ジョイント８０の円管部が挿入部７１によって内壁側及び外壁側から押さえ込まれることで、円管ジョイント８０が密封用器具７０により強固にできるので、密閉度が増し、高圧ガスの漏れを更に抑制できる。したがって、実施の形態１に係る熱交換器の製造方法によれば、第２の工程５２における加圧効率を向上させつつ、製造上の安全性も向上させることが可能になる。また、信頼性の高い熱交換器を、効率よく、製造することができる。
【００９１】
実施の形態１に係る熱交換器の製造方法は、伝熱管２０の内壁２２を有さない領域が挿入部７１によって内壁側及び外壁側から押さえ込まれることで、伝熱管２０が密封用器具７０に固定される。
そのため、伝熱管２０を密封用器具７０により強固に固定できるので、密閉度が増し、高圧ガスの漏れを更に抑制できる。したがって、実施の形態１に係る熱交換器の製造方法によれば、第２の工程５２における加圧効率を向上させつつ、製造上の安全性も向上させることが可能になる。また、信頼性の高い熱交換器を、効率よく、製造することができる。
【００９２】
実施の形態１に係る熱交換器の製造方法は、伝熱管２０の一方の端部における外壁２１に、角度θが鋭角となる面取り部２１Ａが形成されているので、伝熱管２０とフィン３０との接触を抑制しつつ、伝熱管２０のフィン３０への挿入を容易にできる。
【００９３】
実施の形態２．
本発明の実施の形態２に係る冷凍サイクル装置１００について説明する。図２２は、冷凍サイクル装置１００の冷媒回路構成の一例を示す概略構成図である。なお、冷凍サイクル装置１００が空気調和装置である場合を例として説明する。図２２では、冷房運転時の冷媒の流れを破線矢印で示し、暖房運転時の冷媒の流れを実線矢印で示している。
【００９４】
＜冷凍サイクル装置１００の構成＞
図２２に示すように、冷凍サイクル装置１００は、圧縮機１０１、第１熱交換器１０２、第１ファン１０５、絞り装置１０３、第２熱交換器１０４、第２ファン１０６、及び、流路切替装置１０７を備えている。圧縮機１０１、第１熱交換器１０２、絞り装置１０３、第２熱交換器１０４、及び、流路切替装置１０７が、冷媒配管１１０によって接続され、冷媒回路が形成されている。
なお、第１熱交換器１０２及び第２熱交換器１０４の少なくとも一方が、実施の形態１に係る熱交換器であるものとする。
【００９５】
圧縮機１０１は、冷媒を圧縮するものである。圧縮機１０１で圧縮された冷媒は、吐出されて流路切替装置１０７へ送られる。圧縮機１０１は、ロータリ圧縮機、スクロール圧縮機、スクリュー圧縮機、又は、往復圧縮機等で構成することができる。
【００９６】
第１熱交換器１０２は、暖房運転時には凝縮器として機能し、冷房運転時には蒸発器として機能するものである。第１熱交換器１０２は、フィンチューブ型熱交換器、マイクロチャネル熱交換器、シェルアンドチューブ式熱交換器、ヒートパイプ式熱交換器、二重管式熱交換器、又は、プレート熱交換器等で構成することができる。なお、第１熱交換器１０２として実施の形態１に係る熱交換器を適用する場合は、第１熱交換器１０２はフィンチューブ型熱交換器ということになる。
【００９７】
絞り装置１０３は、第１熱交換器１０２又は第２熱交換器１０４を経由した冷媒を膨張させて減圧するものである。絞り装置１０３は、冷媒の流量を調整可能な電動膨張弁等で構成するとよい。なお、絞り装置１０３としては、電動膨張弁だけでなく、受圧部にダイアフラムを採用した機械式膨張弁、又は、キャピラリーチューブ等を適用することも可能である。
【００９８】
第２熱交換器１０４は、暖房運転時には蒸発器として機能し、冷房運転時には凝縮器として機能するものである。第１熱交換器１０２は、フィンチューブ型熱交換器、マイクロチャネル熱交換器、シェルアンドチューブ式熱交換器、ヒートパイプ式熱交換器、二重管式熱交換器、又は、プレート熱交換器等で構成することができる。なお、第２熱交換器１０４として実施の形態１に係る熱交換器を適用する場合は、第２熱交換器１０４はフィンチューブ型熱交換器ということになる。
【００９９】
流路切替装置１０７は、暖房運転と冷房運転とにおいて冷媒の流れを切り替えるものである。つまり、流路切替装置１０７は、暖房運転時には圧縮機１０１と第１熱交換器１０２とを接続するように切り替えられ、冷房運転時には圧縮機１０１と第２熱交換器１０４とを接続するように切り替えられる。なお、流路切替装置１０７は、四方弁で構成するとよい。ただし、二方弁又は三方弁の組み合わせを流路切替装置１０７として採用してもよい。
【０１００】
第１ファン１０５は、第１熱交換器１０２に付設されており、第１熱交換器１０２に熱交換流体である空気を供給するものである。
第２ファン１０６は、第２熱交換器１０４に付設されており、第２熱交換器１０４に熱交換流体である空気を供給するものである。
【０１０１】
＜冷凍サイクル装置１００の動作＞
次に、冷凍サイクル装置１００の動作について、冷媒の流れとともに説明する。ここでは、熱交換流体が空気であり、被熱交換流体が冷媒である場合を例に、冷凍サイクル装置１００の動作について説明する。第１熱交換器１０２が空調対象空間の空気を冷却又は加温するものとして、冷凍サイクル装置１００の動作を説明する。なお、冷房運転時の冷媒の流れは、図２２の破線矢印で示している。また、暖房運転時の冷媒の流れは、図２２に実線矢印で示している。
【０１０２】
まず、冷凍サイクル装置１００が実行する冷房運転について説明する。
図２２に示すように、圧縮機１０１を駆動させることによって、圧縮機１０１から高温高圧のガス状態の冷媒が吐出する。以下、破線矢印にしたがって冷媒が流れる。圧縮機１０１から吐出した高温高圧のガス冷媒（単相）は、流路切替装置１０７を介して凝縮器として機能する第２熱交換器１０４に流れ込む。第２熱交換器１０４では、流れ込んだ高温高圧のガス冷媒と、第２ファン１０６によって供給される空気との間で熱交換が行われて、高温高圧のガス冷媒は、凝縮して高圧の液冷媒（単相）になる。
【０１０３】
第２熱交換器１０４から送り出された高圧の液冷媒は、絞り装置１０３によって、低圧のガス冷媒と液冷媒との二相状態の冷媒になる。二相状態の冷媒は、蒸発器として機能する第１熱交換器１０２に流れ込む。第１熱交換器１０２では、流れ込んだ二相状態の冷媒と、第１ファン１０５によって供給される空気との間で熱交換が行われて、二相状態の冷媒のうち液冷媒が蒸発して低圧のガス冷媒（単相）になる。この熱交換によって、空調対象空間が冷却されることになる。
【０１０４】
第１熱交換器１０２から送り出された低圧のガス冷媒は、流路切替装置１０７を介して圧縮機１０１に流れ込み、圧縮されて高温高圧のガス冷媒となって、再び圧縮機１０１から吐出する。以下、このサイクルが繰り返される。
【０１０５】
次に、冷凍サイクル装置１００が実行する暖房運転について説明する。
図２２に示すように、圧縮機１０１を駆動させることによって、圧縮機１０１から高温高圧のガス状態の冷媒が吐出する。以下、実線矢印にしたがって冷媒が流れる。圧縮機１０１から吐出した高温高圧のガス冷媒（単相）は、流路切替装置１０７を介して凝縮器として機能する第１熱交換器１０２に流れ込む。第１熱交換器１０２では、流れ込んだ高温高圧のガス冷媒と、第１ファン１０５によって供給される空気との間で熱交換が行われて、高温高圧のガス冷媒は、凝縮して高圧の液冷媒（単相）になる。この熱交換によって、空調対象空間が加温されることになる。
【０１０６】
第１熱交換器１０２から送り出された高圧の液冷媒は、絞り装置１０３によって、低圧のガス冷媒と液冷媒との二相状態の冷媒になる。二相状態の冷媒は、蒸発器として機能する第２熱交換器１０４に流れ込む。第２熱交換器１０４では、流れ込んだ二相状態の冷媒と、第２ファン１０６によって供給される空気との間で熱交換が行われて、二相状態の冷媒のうち液冷媒が蒸発して低圧のガス冷媒（単相）になる。
【０１０７】
第２熱交換器１０４から送り出された低圧のガス冷媒は、流路切替装置１０７を介して圧縮機１０１に流れ込み、圧縮されて高温高圧のガス冷媒となって、再び圧縮機１０１から吐出する。以下、このサイクルが繰り返される。
【０１０８】
＜実施の形態２に係る冷凍サイクル装置１００の奏する効果＞
実施の形態２に係る冷凍サイクル装置１００は、実施の形態１に係る熱交換器を第１熱交換器１０２及び第２熱交換器１０４の少なくとも１つとして用いているので、熱交換器における信頼性の向上及びヘッダ４０のコスト削減が実現できる。
【符号の説明】
【０１０９】
１Ａ  熱交換器、１Ｂ  熱交換器、２０Ａ  伝熱管、２０Ｂ  伝熱管、２１  外壁、２１Ａ  面取り部、２１ａ  上面、２１ｂ  一側部、２１ｃ  下面、２１ｄ  他側部、２２  内壁、２３  内穴、２４  取付部、３０Ａ  フィン、３０Ｂ  フィン、３０ａ  板状部材、３１Ａ  貫通穴、３１Ｂ  貫通穴、３１Ｒ  伝熱管領域、３２Ｒ  フィン領域、４０  ヘッダ、４０−１  円筒型ヘッダ、４０−２  積層型ヘッダ、４０Ａ  ヘッダ、４０Ａ−１  風上側ヘッダ、４０Ａ−２  風下側ヘッダ、４０Ｂ  ヘッダ、４０Ｂ−１  風上側ヘッダ、４０Ｂ−２  風下側ヘッダ、４０Ｂａ  管取付部、４０Ｂｂ  管取付部、４１  外壁部、４１Ａ  風上側熱交換器、４１Ｂ  風上側熱交換器、４２Ａ  風下側熱交換器、４２Ｂ  風下側熱交換器、４３  伝熱管接続部、４４  内部空間、４５Ａ  列間接続部材、４５Ｂ  列間接続部材、４６  円筒部、５０  準備工程、５１  第１の工程、５２  第２の工程、６０  高圧ガス容器、６０ａ  上段分岐部、６１ａ  接続配管、６２ａ  接続配管、６５  分配合流流路、７０  密封用器具、７１  挿入部、７２  凹部、８０  円管ジョイント、９０  板状体、９１  第１板状部材、９１ａ  第１板状部材、９１ｂ  第１板状部材、９１ｃ  第１板状部材、９１ｄ  第１板状部材、９１ｅ  第１板状部材、９２  第２板状部材、９２ａ  第２板状部材、９２ｂ  第２板状部材、９２ｃ  第２板状部材、９２ｄ  第２板状部材、１００  冷凍サイクル装置、１０１  圧縮機、１０２  第１熱交換器、１０３  絞り装置、１０４  第２熱交換器、１０５  第１ファン、１０６  第２ファン、１０７  流路切替装置、１１０  冷媒配管、３１１  第１のフィンカラー、３１１ａ  切り込み、３１２  第２のフィンカラー、３１２ａ  切り込み、Ａ  内側点、Ｂ  外側端、Ｐ１  ピッチ、Ｐ２  ピッチ、Ｐ３  フィンピッチ、θ  角度。
【図１】
2019058514.tif 000003
【図２】
2019058514.tif 000004
【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】
2019058514.tif 000009
【図８】
2019058514.tif 000010
【図９】
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【図１０】
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【図１１】
2019058514.tif 000013
【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】
2019058514.tif 000018
【図１７】
2019058514.tif 000019
【図１８】
2019058514.tif 000020
【図１９】
2019058514.tif 000021
【図２０】
2019058514.tif 000022
【図２１】
2019058514.tif 000023
【図２２】
2019058514.tif 000024
【手続補正書】
【提出日】令和2年3月17日(2020.3.17)
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００１】
本発明は、ヘッダを備えた熱交換器の製造方法に関するものである。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１６】
以上のように、ヘッダと扁平管とを接続した状態で流体圧拡管方法を採用すると、ヘッダの耐圧設計に起因して、ヘッダのコスト増及びヘッダの重量増、並びに、熱交換器の信頼性低下を招く可能性が高くなる。つまり、ヘッダの壁厚をヘッダ内部に作用する高圧力に対応させて厚くして、信頼性を確保する必要があり、その分、ヘッダのコスト及びヘッダの重量が増加してしまうことになる。
このため、ヘッダのコスト増加を抑制しつつ、熱交換器の信頼性を確保できる、熱交換器の製造方法が望まれている。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１７】
本発明は、上記のような課題を解決するためになされたもので、ヘッダのコスト増加を抑制しつつ熱交換器の信頼性を向上できるようにした、熱交換器の製造方法を提供するものである。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１８
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１９
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２０】
本発明に係る熱交換器の製造方法は、フィンとなる板状部材に複数の貫通穴を形成し、前記複数の貫通穴のそれぞれに伝熱管を挿入し、前記伝熱管の一方の端部を密封用器具に挿入することにより、該伝熱管の一方の端部を該密封用器具で密封し、前記伝熱管の他方の端部からガスを供給して、前記伝熱管を拡管することで、前記伝熱管を前記フィンに接合し、前記伝熱管を前記フィンに接合した後に、内部に流体の流通流路を有するヘッダに前記伝熱管をロウ付けするものである。本発明に係る熱交換器の製造方法は、フィンとなる板状部材に複数の貫通穴を形成し、前記複数の貫通穴のそれぞれに伝熱管を挿入し、ジョイントを介して前記伝熱管の一方の端部を密封用器具に接続することにより、前記伝熱管の一方の端部を該密封用器具で密封し、前記伝熱管の他方の端部からガスを供給して、前記伝熱管を拡管することで、前記伝熱管を前記フィンに接合し、前記伝熱管を前記フィンに接合した後に、内部に流体の流通流路を有するヘッダに前記伝熱管をロウ付けするものである。
【手続補正８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２１】
本発明に係る熱交換器の製造方法によれば、ヘッダを介さずに、複数の伝熱管を拡管することが可能となり、ヘッダに伝熱管と同等以上の耐圧強度を備えさせる必要がなくなる。
【手続補正９】
【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】
フィンとなる板状部材に複数の貫通穴を形成し、
前記複数の貫通穴のそれぞれに伝熱管を挿入し、
前記伝熱管の一方の端部を密封用器具に挿入することにより、該伝熱管の一方の端部を該密封用器具で密封し、
前記伝熱管の他方の端部からガスを供給して、前記伝熱管を拡管することで、前記伝熱管を前記フィンに接合し、
前記伝熱管を前記フィンに接合した後に、内部に流体の流通流路を有するヘッダに前記伝熱管をロウ付けする
熱交換器の製造方法。
【請求項２】
前記伝熱管の一方の端部の外周には外側に向かって突出する取付部が形成され、
前記密封用器具の前記伝熱管が挿入される挿入部には外側に向かって凹む凹部が形成され、
前記伝熱管は、
前記取付部が前記凹部に嵌め込むことで、前記密封用器具に固定される
請求項１に記載の熱交換器の製造方法。
【請求項３】
前記伝熱管には、前記伝熱管の一方の端部において内部に内穴を形成する内壁を有さない領域が形成され、
前記密封用器具には、前記伝熱管が挿入される挿入部が形成され、
前記伝熱管は、
前記内壁を有さない領域が、前記挿入部によって内壁側及び外壁側から押さえ込まれることで、前記密封用器具に固定される
請求項１に記載の熱交換器の製造方法。
【請求項４】
フィンとなる板状部材に複数の貫通穴を形成し、
前記複数の貫通穴のそれぞれに伝熱管を挿入し、
ジョイントを介して前記伝熱管の一方の端部を密封用器具に接続することにより、前記伝熱管の一方の端部を該密封用器具で密封し、
前記伝熱管の他方の端部からガスを供給して、前記伝熱管を拡管することで、前記伝熱管を前記フィンに接合し、
前記伝熱管を前記フィンに接合した後に、内部に流体の流通流路を有するヘッダに前記伝熱管をロウ付けする
熱交換器の製造方法。
【請求項５】
前記ジョイントは、
前記密封用器具の挿入部に挿入される円管部が、前記挿入部によって内壁側及び外壁側から押さえ込まれることで、前記密封用器具に固定される
請求項４に記載の熱交換器の製造方法。
【請求項６】
前記伝熱管及び前記フィンの少なくとも１つの表面にロウ材を塗布又は積層し、
前記ヘッダと前記伝熱管とをロウ付けする際に、前記伝熱管と前記フィンともロウ付けする
請求項１〜５のいずれか一項に記載の熱交換器の製造方法。
【請求項７】
前記板状部材の伝熱管領域となる部分に切り込みを設け、
前記切り込みを介して前記板状部材を折り曲げてフィンカラーと前記貫通穴を形成し、
前記フィンカラーのうち前記フィンの長手方向に切り起こされた前記フィンカラーを第１のフィンカラーとし、
前記フィンカラーのうち前記フィンの短手方向に切り起こされた前記フィンカラーを第２のフィンカラーとしたとき、
前記第１のフィンカラーの前記フィンの短手方向の長さＬ１が、前記第２のフィンカラーの前記フィンの長手方向の長さＬ２よりも大きく、
前記第２のフィンカラーと前記貫通穴に挿入された前記伝熱管との隙間長さＬ３が、前記第１のフィンカラーと前記貫通穴に挿入された前記伝熱管との隙間長さＬ４よりも大きく設定されている
請求項１〜６のいずれか一項に記載の熱交換器の製造方法。
【請求項８】
前記伝熱管は、
一方の端部における外壁に面取り部が形成されている
請求項１〜７のいずれか一項に記載の熱交換器の製造方法。
【請求項９】
前記面取り部は、
前記伝熱管の管内側点Ａから管外側端Ｂへ向かう直線と、前記フィンの長手方向と、のなす角度θが、鋭角となるように形成されている
請求項８に記載の熱交換器の製造方法。
【請求項１０】
前記伝熱管は、
断面形状が扁平形状又は円形状である
請求項１〜９のいずれか一項に記載の熱交換器の製造方法。
【請求項１１】
前記ヘッダは、
中空ヘッダ又は積層型ヘッダである
請求項１〜１０のいずれか一項に記載の熱交換器の製造方法。
【国際調査報告】
2019058514.tif 000025
2019058514.tif 000026
2019058514.tif 000027
2019058514.tif 000028
2019058514.tif 000029
2019058514.tif 000030
2019058514.tif 000031
2019058514.tif 000032