(57)【要約】【課題】熱交換器を組み立てる際に、伝熱管が破損することが防がれた熱交換器を提供することを目的とする。【解決手段】内部を流体が通る伝熱管２と、伝熱管２の外周面に取り付けられたフィン１と、孔が形成され、伝熱管２の端部が孔に挿入されたヘッダと、を備え、伝熱管２の端部の形状は、先端が伝熱管２を孔に挿入する方向である挿入方向に突出した形状であり、伝熱管２の端部は、挿入方向から見た場合に、先端が、伝熱管２の外周面よりも径方向内側にあること、を特徴とする。【選択図】      図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内部を流体が通る伝熱管と、
前記伝熱管の外周面に取り付けられたフィンと、
孔が形成され、前記伝熱管の端部が前記孔に挿入されたヘッダと、
を備え、
前記伝熱管の端部の形状は、先端が前記伝熱管を前記孔に挿入する方向である挿入方向に突出した形状であり、
前記挿入方向から見た場合に、前記先端が、前記伝熱管の外周面よりも径方向内側にあること、
を特徴とする熱交換器。
【請求項２】
前記挿入方向に対して垂直な方向から前記伝熱管を見た場合に、
前記伝熱管は、前記端部に第１の辺と第２の辺とを備え、
前記第１の辺及び前記第２の辺は、前記挿入方向に対して傾斜を有し、
前記第１の辺と前記第２の辺とがなす角の角度は、０度より大きく１８０度より小さいこと、
を特徴とする請求項１に記載の熱交換器。
【請求項３】
前記伝熱管は、前記流体が通る流路を分割する隔壁を内部に有し、
前記挿入方向に垂直な方向が、前記隔壁が分割した流路が複数並ぶ方向であること、
を特徴とする請求項２に記載の熱交換器。
【請求項４】
前記挿入方向及び前記垂直な方向に対して垂直な方向から前記伝熱管を見た場合に、
前記伝熱管は、前記端部に第３の辺と第４の辺とを備え、
前記第３の辺及び前記第４の辺は、前記挿入方向に対して傾斜を有し、
前記第３の辺と前記第４の辺とがなす角の角度は、０度より大きく１８０度より小さいこと、
を特徴とする請求項３に記載の熱交換器。
【請求項５】
内部を流体が通る伝熱管であって、
前記伝熱管の端部の形状は、先端が長手方向に突出した形状であり、
前記先端が、前記伝熱管の外周面よりも径方向内側にあること、
を特徴とする伝熱管。
【請求項６】
前記長手方向に対して垂直な方向から前記伝熱管を見た場合に、
前記伝熱管は、前記端部に第１の辺と第２の辺とを備え、
前記第１の辺及び前記第２の辺は、前記長手方向に対して傾斜を有し、
前記第１の辺と前記第２の辺とがなす角の角度は、０度より大きく１８０度より小さいこと、
を特徴とする請求項５に記載の伝熱管。
【請求項７】
前記伝熱管は、前記流体が通る流路を分割する隔壁を内部に有し、
前記長手方向に垂直な方向が、前記隔壁が分割した流路が複数並ぶ方向であること、
を特徴とする請求項６に記載の伝熱管。
【請求項８】
前記長手方向及び前記垂直な方向に対して垂直な方向から前記伝熱管を見た場合に、
前記伝熱管は、前記端部に第３の辺と第４の辺とを備え、
前記第３の辺及び前記第４の辺は、前記長手方向に対して傾斜を有し、
前記第３の辺と前記第４の辺とがなす角の角度は、０度より大きく１８０度より小さいこと、
を特徴とする請求項７に記載の伝熱管。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、熱交換器及び伝熱管に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
空気調和機や冷凍機などに搭載される熱交換器の一つとして、内部を冷媒が流れる伝熱管と、伝熱管の外周面に取り付けられ、帯板状に成形されたフィンとが用いられるフィンチューブ型熱交換器がある。伝熱管の端部は、ヘッダと呼ばれる部品に形成された孔に挿入される。ヘッダは、容器状の形状であり、伝熱管に流れ込む、又は伝熱管から流れ出る冷媒の量をコントロールし、伝熱管に冷媒を分配したり、伝熱管から冷媒を集めたりする機能を有する。フィンチューブ型熱交換器は、性能を上げるために、伝熱管の本数を増やして、伝熱管の実装密度を上げる傾向にある。そのため、ヘッダには複数の孔が形成され、伝熱管の端部とヘッダとを接続する箇所は増える傾向にある。
【０００３】
熱交換器を組み立てる際は、複数の伝熱管を一括して、ヘッダに形成された複数の孔のそれぞれに挿入する必要がある。そのため、伝熱管の本数が増加すると、熱交換器を組み立てる際の作業性が悪くなる。ヘッダに形成する孔の大きさを、伝熱管の端部の断面の大きさ、すなわち太さに対して十分に大きくすることで、熱交換器を組み立てる際の作業性は向上する。しかしながら、伝熱管とヘッダとをろう付け接合する際に、伝熱管とヘッダとの間の隙間が大きいと、ろう切れが発生し、伝熱管とヘッダとのろう付け性が損なわれる。そのため、伝熱管には、熱交換器を組み立てる際の作業性が良く、かつ、伝熱管とヘッダとのろう付け性が損なわれない構造や形状が望まれている。
【０００４】
その一つとして、伝熱管の長手方向に対して開口面が斜めになるように伝熱管を切断し、長手方向に対して垂直な方向から伝熱管を見た場合に、伝熱管の外周面と伝熱管の開口面とがなす角が鋭角となる形状に成形された伝熱管がある（例えば、特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平１０−１４６８００号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
このような熱交換器にあっては、ヘッダに形成された孔に伝熱管の端部を挿入する際に、伝熱管が破損することがあった。例えば、伝熱管の長手方向が左右方向となるように伝熱管を置き、伝熱管の端部をヘッダの孔に挿入する方向に対して垂直な方向から伝熱管を見る。この場合において、伝熱管は、伝熱管の外周面のうち下側と伝熱管の開口面とがなす角が鋭角であるとする。この伝熱管をヘッダに形成された孔に挿入する際に、伝熱管が当該孔の下側へずれた場合、伝熱管の先端は、ヘッダのうち孔が形成されていない部分に接触する。伝熱管の先端は鋭角であるので、伝熱管にはヘッダと接触した際に高い応力が発生し、伝熱管が破損してしまう場合があった。
【０００７】
本発明は、上述のような問題を解決するためになされたものであり、熱交換器を組み立てる際に、伝熱管が破損することを防止した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】
【０００８】
本発明にかかる熱交換器は、内部を流体が通る伝熱管と、伝熱管の外周面に取り付けられたフィンと、孔が形成され、伝熱管の端部が孔に挿入されたヘッダと、を備え、伝熱管の端部の形状は、先端が伝熱管を孔に挿入する方向である挿入方向に突出した形状であり、伝熱管の端部は、挿入方向から見た場合に、先端が、伝熱管の外周面よりも径方向内側にあること、を特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明にかかる熱交換器によれば、伝熱管の端部の先端が、伝熱管の外周面よりも径方向内側にあるので、熱交換器を組み立てる際に、伝熱管が破損することを防止できる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の実施の形態１にかかる熱交換器の構成を示す図である。
【図２】本発明の実施の形態１にかかる熱交換器の伝熱管の端部を示す図である。
【図３】本発明の実施の形態１にかかる熱交換器の伝熱管とヘッダとの接続部を示す概略図である。
【図４】本発明の実施の形態１にかかる熱交換器の変形例であり、伝熱管とヘッダとの接続部を示す概略図である。
【図５】本発明の実施の形態２にかかる熱交換器の伝熱管を示す概略図である。
【図６】本発明の実施の形態２にかかる熱交換器の伝熱管とヘッダとの接続部を示す概略図である。
【図７】本発明の実施の形態３にかかる熱交換器の伝熱管とヘッダとの接続部を示す概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
実施の形態１．
まず、本発明の実施の形態１にかかる熱交換器の構成について説明する。図１は、本発明の実施の形態１にかかる熱交換器の構成を示す図である。ここで、図１に示す方向と、後述する図２から図７に示す方向は、同じ記号かつ同じ符号であれば、同じ方向を示すものである。
【００１２】
本実施の形態にかかる熱交換器は、内部を流体が通る伝熱管２と、伝熱管２の外周面に取り付けられたフィン１と、孔が形成され、伝熱管２の端部が孔に挿入されたヘッダ３とを備える。フィン１は複数あり、所定の間隔でそれぞれ配置される。本実施の形態では、図１に示すように、狭い間隔で複数配置されたフィン１の集合体が、伝熱管２の端部近くに配置される。フィン１は、伝熱管２の長手方向（±Ｙ方向を示す。以下、長手方向が±Ｙ方向であることは省略する。）中央には配置されない。フィン１には、複数の挿通部が形成される。伝熱管２は複数あり、フィン１の挿通部にそれぞれ挿入される。ヘッダ３は、伝熱管２の両端部それぞれに設けられる。ヘッダ３に形成された孔は複数あり、それぞれの孔に伝熱管２の長手方向の端部が挿入される。
【００１３】
一般的にヘッダ３は、図１に示すように、伝熱管２の両端部に設けられることが多いが、片側のみに設けられていてもよい。本実施の形態にかかる熱交換器では、伝熱管２内を流れる流体である冷媒と、フィン１との間で熱交換が行われる。図１に示すような熱交換器を複数個用意し、それぞれを配管で接続して、圧縮機や電磁弁等と共に冷媒回路を構成してもよい。
【００１４】
フィン１は、アルミニウム又はアルミニウム合金を主な原料とする厚さ０．０９ｍｍから０．２ｍｍの薄板である。フィン１は、プレス加工により成形される。フィン１の表面には、親水又は撥水、腐食や汚染の防止などを目的とした表面処理膜が施されることが好ましい。狭い間隔で複数配置されたフィン１の集合体において、フィン１とフィン１との間隔は、熱交換器の特性により決定される。一般的に、狭い間隔で複数配置されたフィン１の集合体において、フィン１とフィン１との間隔は、１．０ｍｍから２．０ｍｍである。また、フィン１には、伝熱管２を取り付けるための複数の挿通部が形成される。本実施の形態において挿通部は、図１に示すように、切り欠きであるが、孔でもよい。フィン１のうち、複数の挿通部の間であって平板状の部分には、放熱促進のための切り起こしやルーバーなどの加工が施されていてもよい。
【００１５】
図２は、本発明の実施の形態１にかかる熱交換器の伝熱管２の端部を示す図である。伝熱管２は、長手方向に垂直な断面が略楕円形の形状であり、±Ｚ方向に長く、±Ｘ方向に短い扁平形状である。そのため、伝熱管２は扁平管と呼ばれることもある。伝熱管２の端部は、図２に示すように、開口面１０を有する。本実施の形態では、図２に示すように、伝熱管２は、流体が通る流路を分割する隔壁４を内部に複数有する。一般的に、図２に示すような隔壁４を複数有する伝熱管２を多穴管という。熱交換器の伝熱管２に多穴管を用いると、伝熱管２の内面と、冷媒との接触面積が増えるので、熱交換器の熱交換効率が向上する。
【００１６】
図３は、本発明の実施の形態１にかかる熱交換器の伝熱管２とヘッダ３との接続部を示す概略図であり、−Ｘ方向の向きに伝熱管２とヘッダ３との接続部を見た場合を示す。伝熱管２の挿入方向は、±Ｙ方向である。伝熱管２の端部の形状は、図３に示すように、先端１１が伝熱管２の挿入方向に突出した形状である。伝熱管２の先端１１は、図３に示すように、伝熱管２の外周面よりも径方向内側にある。つまり、挿入方向から見た場合に、伝熱管２の先端１１は、伝熱管２の外周面よりも径方向内側にある。なお、径方向は、伝熱管２の断面の略楕円形状の中心から外周に向かう方向のことである。図３において、伝熱管２の先端１１は、分かりやすく図示するために、点線で囲んだ。
【００１７】
伝熱管２を、±Ｙ方向に対して垂直な方向から、すなわち−Ｘ方向の向きに伝熱管２を見た場合に、図２及び図３に示すように、伝熱管２は、端部に第１の辺５ａと第２の辺５ｂとを備える。第１の辺５ａ及び第２の辺５ｂは、±Ｙ方向に対して傾斜を有する。第１の辺５ａと第２の辺５ｂとがなす角Ｓの角度は、０度より大きく１８０度より小さい。すなわち、伝熱管２は端部に開口面をもち、開口面は２つの傾斜面を有する。その２つの傾斜面は、第１の辺５ａを有する傾斜面と、第２の辺５ｂを有する傾斜面である。なお、−Ｘ方向は、伝熱管２の扁平形状断面の短軸方向でもある。
【００１８】
伝熱管２は、アルミニウム又はアルミニウム合金を主な原料とし、押し出し加工や引き抜き加工などにより成形される。伝熱管２には、内部からの冷媒漏れが、伝熱管２の腐食の進展による孔食の発生に伴って起きる場合がある。そのため、伝熱管２の外周面には、伝熱管２内からの冷媒漏れを防止するために、亜鉛溶射を施すなどして、犠牲陽極層が形成される。
【００１９】
フィン１は積層され、積層されたフィン１が伝熱管２に取り付けられる。もちろん、フィン１を一枚ずつ、伝熱管２に取り付けてもよい。伝熱管２にフィン１が取り付けられると、伝熱管２とフィン１とは、ろう付け接合される。ろう付け接合に使用されるろう材は、ペースト状のものやワイヤー状のものである。ろう付け接合に使用されるろう材は、フィン１の挿通部近くに取り付けられ、加熱溶融される。
【００２０】
ヘッダ３は、アルミニウム又はアルミニウム合金を主な原料とし、板材からのプレス加工や、押し出し加工や引き抜き加工などにより成形される。ヘッダ３の外周面にも、ヘッダ３内からの冷媒漏れを防止するために、亜鉛溶射を施すなどして、犠牲陽極層が形成される。ヘッダ３の形状には、中空円筒形状や中空直方体形状などがある。ヘッダ３は、一つの部品から構成されていてもよく、複数の部品を組み合わせて構成されていてもよい。複数の部品を組み合わせてヘッダ３を構成する場合には、かしめが用いられたり、ろう付け接合が用いられたりする。ヘッダ３には、孔が形成される。孔の形状は、伝熱管２の長手方向に垂直な断面形状に対応した形状である。
【００２１】
ヘッダ３は、複数の伝熱管２それぞれに冷媒を分配したり、伝熱管２から冷媒を集めたりする。ヘッダ３の内部は、複数の伝熱管２それぞれに冷媒を分配するために、伝熱管２の配置間隔に合わせて、仕切り板により分割されていてもよい。仕切り板とヘッダ３本体は、一体で成形されていてもよい。もちろん、別々の部品として、仕切り板とヘッダ３本体とを成形し、これらを組み合わせて、ろう付け接合によりヘッダ３を組み立ててもよい。
【００２２】
伝熱管２は、ヘッダ３に形成された孔に所定の長さ挿入される。所定の長さとは、伝熱管２の端部をヘッダ３の孔に挿入した際に、伝熱管２の端部の第１の辺５ａと第２の辺５ｂとが露出しないようにするために必要な長さである。ヘッダ３の孔への伝熱管２の挿入において、伝熱管２とヘッダ３との最初の接触は、点接触である。その後、伝熱管２の挿入が進むにつれて、伝熱管２とヘッダ３との接触は面接触となり、その面接触の面積は徐々に大きくなる。
【００２３】
ヘッダ３の孔に挿入された伝熱管２とヘッダ３とは、ろう付け接合される。ろう付け接合に使用されるろう材は、ペースト状のものやワイヤー状のものであり、ヘッダ３の孔近くに取り付けられ、加熱溶融される。その他、ヘッダ３の材料にろう材層をクラッドした材料を用いて、外部よりろう材を供給せず、伝熱管２とヘッダ３とをろう付け接合してもよい。
【００２４】
まず、本実施の形態にかかる熱交換器は、熱交換器を組み立てる際に、伝熱管２の破損を防止することができる。伝熱管２の先端１１が、伝熱管２の外周面よりも径方向内側にあるので、伝熱管２をヘッダ３の孔に挿入する際に、伝熱管２が当該孔に対してずれてしまったとしても、伝熱管２の先端がヘッダ３の孔が形成されていない部分に接触してしまうことを防止できるからである。
【００２５】
一方、伝熱管２の開口面が、伝熱管２の長手方向に対して垂直な場合において、伝熱管２をヘッダ３の孔に挿入する際に、伝熱管２の位置がヘッダ３の孔に対して少しでもずれると、伝熱管２とヘッダ３とが接触して伝熱管２は破損する。
【００２６】
伝熱管２の開口面が、伝熱管２の長手方向に対して斜めな面１つからなる場合を考える。例えば、伝熱管２の長手方向を左右方向として、伝熱管２の長手方向に対して垂直な方向から伝熱管２を見る。この場合において、伝熱管２は、伝熱管２の外周面のうち下側と伝熱管２の開口面とがなす角が鋭角であるものがあるとする。この伝熱管２は、ヘッダ３に形成された孔に伝熱管を挿入する際に、当該孔の下側へずれると、伝熱管２の先端とヘッダ３とが接触して破損する。
【００２７】
次に、本実施の形態にかかる熱交換器は、以下に説明する通り、ヘッダ３に形成された孔に伝熱管２の端部を挿入する際の作業性が向上する。
【００２８】
上述したようにヘッダ３の孔への伝熱管２の挿入において、伝熱管２とヘッダ３との最初の接触は、点接触である。そのため、ヘッダ３の孔に伝熱管２を挿入する際に、伝熱管２にかける挿入荷重は小さくて済む。
【００２９】
また、本実施の形態では、ヘッダ３の孔に伝熱管２を挿入する際に、伝熱管２の位置がヘッダ３の孔に対してずれた場合、伝熱管２の開口面の傾斜面で、伝熱管２の位置ずれを補正することができる。ヘッダ３の孔に伝熱管２を挿入する際の伝熱管２の位置ずれは、熱交換器を組み立てる際の組立ばらつきや、伝熱管２の加工ばらつき、ヘッダ３の加工ばらつきなどによって生じる。
【００３０】
具体的には、図３において、例えば、伝熱管２の位置がヘッダ３の孔に対して下側へずれた場合、伝熱管２がヘッダ３の孔の端に接触したあと、伝熱管２は、開口面の傾斜面に沿って滑るように上側へずれ、伝熱管２の位置ずれを補正する。伝熱管２の開口面が２つの傾斜面をもつことにより、伝熱管２が端部に誘い込みの構造を有することとなり、伝熱管２の位置ずれを吸収するのである。図３において、伝熱管２の位置がヘッダ３の孔に対して上側へずれた場合は、伝熱管２がヘッダ３の孔の端に接触したあと、伝熱管２は、開口面の傾斜面に沿って滑るように下側へずれ、伝熱管２の位置ずれを補正する。
【００３１】
伝熱管２にかける挿入荷重が小さくて済むことと、伝熱管２の位置ずれを補正できることより、本実施の形態にかかる熱交換器は、ヘッダ３に形成された孔に伝熱管２の端部を挿入する際の作業性が向上する。
【００３２】
本実施の形態にかかる熱交換器は、伝熱管２の端部の形状を工夫しているのみであり、ヘッダ３の孔の大きさ及び伝熱管２の端部の断面の大きさ（伝熱管２の太さ）を変えるものではない。したがって、伝熱管２とヘッダ３とのろう付け性が損なわれることはない。すなわち、本実施の形態にかかる熱交換器は、熱交換器を組み立てる際の作業性及び伝熱管２とヘッダ３とのろう付け性が両立された熱交換器である。
【００３３】
次に、本実施の形態にかかる熱交換器は、以下に説明する通り、伝熱管２を出入りする冷媒の流量や流速を調整、制御することができる。
【００３４】
図３において、伝熱管２は、開口面が２つの傾斜面をもつので、伝熱管２を出入りする冷媒は、Ａ方向とＢ方向の２つの流路を流れることができる。そのため、本実施の形態にかかる熱交換器は、図３において、Ａ方向を流れる冷媒の流量とＢ方向を流れる冷媒の流量に差をつけるなどして、伝熱管２を出入りする冷媒の流量に、上下方向（±Ｚ方向）で偏りをもたせることができる。
【００３５】
例えば、伝熱管２を出入りする冷媒のうち、Ａ方向を流れる冷媒の流量を多くしたい場合は、第１の辺５ａの長さを長くすればよい。すなわち、第１の辺５ａを有する傾斜面の面積を大きくすればよい。また、Ａ方向とＢ方向の向きを調節したい場合は、第１の辺５ａと第２の辺５ｂとの長さ、及び第１の辺５ａと第２の辺５ｂとがなす角Ｓの角度を調節すればよい。伝熱管２を出入りする冷媒の流量に上下方向（±Ｚ方向）で偏りをもたせることによって、伝熱管２を出入りする冷媒の流速も調整、制御できる。
【００３６】
冷媒は、気液２相の流体である。そのため、冷媒の液相は、伝熱管２の端部の開口から流れ出し、ヘッダ３内部に流れ込む際に、重力の影響を受ける。図１において、一般的に、＋Ｘ方向が重力方向となるように熱交換器は配置されるので、伝熱管２の端部の開口から流れ出した冷媒は、ヘッダ３の内部において重力により＋Ｘ方向へ流れが集中することになる。
【００３７】
熱交換器において、冷媒は循環するので、ヘッダ３の内部における流れの集中は、冷媒の伝熱管２への精密な分配に少なからず影響を及ぼす。特に、冷媒の流速が遅い場合には、重力の影響は顕著となる。そのため、重力の影響に対して、冷媒の流量や流速を調整、制御する方法が求められる。さらに、熱交換器の性能向上には、伝熱管２の使用本数を増やし、伝熱管２の実装密度を上げる必要がある。伝熱管２の使用本数が増えると、冷媒の流量や流速を調整、制御し、さらにきめ細やかな冷媒の分配方法が必要となる。したがって、本実施の形態にかかる熱交換器は、熱交換器の性能向上に対して、有益な効果をもたらすものである。
【００３８】
一方、伝熱管２の開口面が、伝熱管２の長手方向に対して垂直な場合、伝熱管２を出入りする冷媒の流路は１つしかない。そのため、伝熱管２を出入りする冷媒の流量や流速を調整、制御することはできない。また、伝熱管２の開口面が、伝熱管２の長手方向に対して斜めであって１つの傾斜面からなる場合も、伝熱管２を出入りする冷媒の流路は１つしかない。そのため、伝熱管２を出入りする冷媒の流量や流速を調整、制御することはできない。
【００３９】
なお、本実施の形態にかかる熱交換器のフィン１間を通過する風には風速分布があるため、その分布状態に対応させて、伝熱管２内を出入りする冷媒の流量に分布を持たせ、より高性能な熱交換器を得てもよい。
【００４０】
また、本実施の形態にかかる熱交換器は、伝熱管２を出入りする冷媒はＡ方向とＢ方向の２つの流路を流れることができるので、１本の伝熱管２につき、２ターンの折り返し流路を有する。これにより、本実施の形態にかかる熱交換器は、折り返し流路の数を増やすことができる。
【００４１】
以下では、本実施の形態にかかる熱交換器の変形例について説明する。図４は、本発明の実施の形態１にかかる熱交換器の変形例を示し、伝熱管２２ａ，２２ｂ，２２ｃとヘッダ３との接続部を示す概略図である。図４は、−Ｘ方向の向きに伝熱管２２ａ，２２ｂ，２２ｃとヘッダ３との接続部を見た場合を示す。上記では、熱交換器において、複数の伝熱管はすべて同じ物であったが、本変形例にかかる熱交換器において、複数の伝熱管はすべて同じ物ではない。本変形例にかかる熱交換器の複数の伝熱管の中には、端部の形状が異なる物がある。つまり、本変形例にかかる熱交換器は、±Ｘ方向の中で、ある箇所では、図４（ａ）に示すような伝熱管２２ａを備え、別の箇所では、図４（ｂ）に示すような伝熱管２２ｂを備え、また別の箇所では、図４（ｃ）に示すような伝熱管２２ｃを備える。
【００４２】
図４において、伝熱管２２ａと伝熱管２２ｂと伝熱管２２ｃは、それぞれの第２の辺５ｂの長さが、伝熱管２２ａと伝熱管２２ｂと伝熱管２２ｃで異なる。第２の辺５ｂの長さがそれぞれ異なるので、伝熱管２２ａと伝熱管２２ｂと伝熱管２２ｃを出入りする冷媒のうち、第２の辺５ｂを有する傾斜面から出入りする冷媒の流量が、伝熱管２２ａと伝熱管２２ｂと伝熱管２２ｃとで異なる。図４において、伝熱管２２ａと伝熱管２２ｂと伝熱管２２ｃのうち、伝熱管２２ａの第２の辺５ｂの長さが一番短く、伝熱管２２ｃの第２の辺５ｂの長さが一番長い。したがって、図４において、Ｄ１方向とＤ２方向とＤ３方向の３つの流路のうち、流れる冷媒の流量は、Ｄ１＜Ｄ２＜Ｄ３の順に多い。
【００４３】
図４において、伝熱管２２ａと伝熱管２２ｂと伝熱管２２ｃのうち、伝熱管２２ａの第２の辺５ｂの長さが一番短く、伝熱管２２ｃの第２の辺５ｂの長さが一番長いとしたが、本実施の形態はこれに限られるものではない。第１の辺５ａと第２の辺５ｂの長さが、伝熱管２２ａと伝熱管２２ｂと伝熱管２２ｃとでそれぞれ設計されていればよい。つまり、本実施の形態では、伝熱管２２ａと伝熱管２２ｂと伝熱管２２ｃとで、第１の辺５ａ又は第２の辺５ｂの長さが異なる。
【００４４】
本変形例にかかる熱交換器は、ヘッダ３内で意図して偏らせた冷媒の分配を作ることができる。そのため、本変形例にかかる熱交換器は、冷媒の分配性能を向上させるための設計自由度が拡大されている。図４では、ヘッダ３内で意図して偏った冷媒の分配とするために、伝熱管２２ａと伝熱管２２ｂと伝熱管２２ｃを出入りする冷媒の流量のうち、第２の辺５ｂを有する傾斜面から出入りする冷媒の流量を変えた。
【００４５】
また、本変形例にかかる熱交換器は、伝熱管がヘッダ３内に挿入される長さを各伝熱管で変えることにより、ヘッダ３内で意図して偏らせた冷媒の分配を作ることもできる。伝熱管がヘッダ３内に挿入される長さは、第１の辺５ａと第２の辺５ｂの長さを変えることによって、変えることができる。ヘッダ３内で意図して偏らせた冷媒の分配を作ることができれば、より高性能な分配機能を持った熱交換器を得ることができる。
【００４６】
ここで、各伝熱管における第１の辺５ａ，５ｃと第２の辺５ｂ，５ｄの長さは、熱交換器の特性、ヘッダ３内で作り出したい冷媒の分配などによって決められるものであり、一義的に決まるものではない。図４において、各伝熱管における端部の形状を異なるものとしたが、複数の伝熱管の中には、端部の形状が同じ物があってもよい。
【００４７】
なお、本実施の形態において、第１の辺５ａと第２の辺５ｂとがなす角Ｓの角度は０度より大きく１８０度より小さいとしたが、伝熱管２の位置ずれ補正の精度、伝熱管２の耐久性、ヘッダ３の大きさなどを考慮すると、９０度であることが好ましい。第１の辺５ａと第２の辺５ｂとがなす角Ｓが小さくなりすぎると、伝熱管２の先端の耐久性が低くなるからである。また、第１の辺５ａ及び第２の辺５ｂの長さが長くなると、ヘッダ３の大きさも大きくしなければならず、熱交換器の大きさが大きくなってしまうからである。
【００４８】
実施の形態２
次に、本発明の実施の形態２にかかる熱交換器について説明する。本発明の実施の形態２では、本発明の実施の形態１と相違する部分について説明し、同一又は対応する部分についての説明は省略する。本発明の実施の形態２にかかる熱交換器は、本発明の実施の形態１にかかる熱交換器とは、伝熱管が第１の辺と第２の辺とを有する方向が異なる。
【００４９】
図５は、本発明の実施の形態２にかかる熱交換器の伝熱管２１の端部を示す図である。本実施の形態にかかる熱交換器は、図１の伝熱管２が伝熱管２１となったのみであり、本実施の形態にかかる熱交換器の構成を図示すると、図１と同様となる（ただし、伝熱管の符号は２１となる。）。
【００５０】
図５において、伝熱管２１は、長手方向に垂直な断面が略楕円形の形状であり、扁平形状である。本実施の形態では、図５に示すように、伝熱管２１は、流体が通る流路を分割する隔壁４を内部に複数有する。隔壁４は、冷媒が流れる流路が−Ｚ方向に複数となるように配置される。伝熱管２１の端部の形状は、先端が±Ｙ方向に向かって突出した形状である。本実施の形態にかかる熱交換器の伝熱管２１は、±Ｙ方向に対して垂直な方向から、すなわち−Ｚ方向の向きに伝熱管２１を見た場合に、図５に示すように、端部に第１の辺５ｃと第２の辺５ｄとを備える。第１の辺５ｃ及び第２の辺５ｄは、±Ｙ方向に対して傾斜を有する。第１の辺５ｃと第２の辺５ｄとがなす角Ｓ１の角度は、０度より大きく１８０度より小さい。すなわち、伝熱管２１は、開口面が、第１の辺５ｃを有する傾斜面と第２の辺５ｄを有する傾斜面とを備える。伝熱管２１の先端は、伝熱管２１の外周面よりも径方向内側にある。
【００５１】
±Ｙ方向に対して垂直な方向である−Ｚ方向は、隔壁４が分割した流路が複数並ぶ方向である。また、−Ｚ方向は、伝熱管２１の扁平形状断面の長軸方向でもある。
【００５２】
図６は、本発明の実施の形態２にかかる熱交換器の伝熱管２１とヘッダ３との接続部を示す概略図であり、−Ｚ方向に向きに伝熱管２１とヘッダ３との接続部を見た場合を示す。本実施の形態では、±Ｙ方向に対して垂直な方向を−Ｚ方向として、−Ｚ方向の向きに伝熱管２１を見た場合に、伝熱管２１が端部に第１の辺５ｃと第２の辺５ｄとを備える。第１の辺５ｃ及び第２の辺５ｄは、±Ｙ方向に対して傾斜を有する。そのため、本実施の形態にかかる熱交換器は、ヘッダ３の内壁に伝熱管２１の先端を接触させても、ヘッダ３内において、冷媒は±Ｘ方向を流れることができる。したがって、本実施の形態にかかる熱交換器は、本発明の実施の形態１にかかる熱交換器よりも良好な冷媒回路を有する。もちろん、本実施の形態にかかる熱交換器は、本発明の実施の形態１と同様の効果も得ることができる。
【００５３】
実施の形態３
次に、本発明の実施の形態３にかかる熱交換器の構成について説明する。本発明の実施の形態３では、本発明の実施の形態１から本発明の実施の形態３と相違する部分について説明し、同一又は対応する部分についての説明は省略する。本発明の実施の形態３にかかる熱交換器は、いずれの方向から見ても、伝熱管の先端が伝熱管の外周面よりも径方向内側にある。
【００５４】
図７は、本発明の実施の形態３にかかる熱交換器の伝熱管２３とヘッダ３との接続部を示す概略図であり、−Ｚ方向の向きに伝熱管２３とヘッダ３との接続部を見た場合を示す。本実施の形態にかかる熱交換器の伝熱管２３とヘッダ３との接続部を、−Ｘ方向の向きに見た場合は、図３と同様となる（ただし、伝熱管の符号は２３となる。）。本実施の形態にかかる熱交換器は、図１の伝熱管２が伝熱管２３となったのみであり、本実施の形態にかかる熱交換器の構成を図示すると、図１と同様となる（ただし、伝熱管の符号は２３となる。）。
【００５５】
本実施の形態では、伝熱管２３は、流体が通る流路を分割する隔壁４を内部に複数有する。隔壁４は、冷媒が流れる流路が−Ｚ方向に複数となるように配置される。本実施の形態の伝熱管２３は、±Ｙ方向に対して垂直な方向から、すなわち−Ｘ方向の向きに伝熱管２３を見た場合に、端部に第１の辺５ａと第２の辺５ｂとを備える。第１の辺５ａ及び第２の辺は、±Ｙ方向に対して傾斜を有する。第１の辺５ａと第２の辺５ｂとがなす角Ｓの角度は、０度より大きく１８０度より小さい。
【００５６】
そして、本実施の形態にかかる熱交換器の伝熱管２３は、±Ｙ方向及び−Ｘ方向に対して垂直な方向から、すなわち−Ｚ方向の向きに伝熱管２３を見た場合に、図７に示すように、端部に第３の辺５ｅと第４の辺５ｆとを備える。第３の辺５ｅ及び第４の辺５ｆは、±Ｙ方向に対して傾斜を有する。第３の辺５ｅと第４の辺５ｆとがなす角Ｓ２の角度は、０度より大きく１８０度より小さい。第１の辺５ａと第４の辺５ｆは同一の辺である。
【００５７】
本実施の形態にかかる熱交換器の伝熱管２３の端部は、隔壁４で構成される。第１の辺５ａ、第２の辺５ｂ、第３の辺５ｅ及び第４の辺５ｆは、隔壁４の先端の点と伝熱管２３の外周面とを結ぶ線分である。本実施の形態にかかる熱交換器の伝熱管２３の端部の形状は、先端が±Ｙ方向に突出した形状である。そして、伝熱管２３の先端が、伝熱管２３の外周面よりも径方向内側にある。
【００５８】
±Ｙ方向に対して垂直な方向である−Ｚ方向は、隔壁４が分割した流路が複数並ぶ方向である。また、本実施の形態の伝熱管２３は、長手方向に垂直な断面が扁平形状であるので、−Ｘ方向は伝熱管２３の扁平状断面の短軸方向、−Ｚ方向は伝熱管２３の扁平形状断面の長軸方向でもある。
【００５９】
本実施の形態にかかる熱交換器は、本発明の実施の形態１及び本発明の実施の形態２にかかる熱交換器よりも、ヘッダ３に形成された孔に伝熱管２３の端部を挿入する際の作業性が向上する。図７において、例えば、伝熱管２３の位置がヘッダ３の孔に対して下側へずれた場合、伝熱管２３がヘッダ３の孔の端に接触したあと、伝熱管２３は、隔壁４で形成された第４の辺５ｆに沿って滑るように上側へずれ、伝熱管２３の位置ずれを補正する。伝熱管２３が端部に誘い込みの構造を有することとなり、伝熱管２３の位置ずれを吸収するのである。図７において、伝熱管２３の位置がヘッダ３の孔に対して上側へずれた場合は、伝熱管２３がヘッダ３の孔の端に接触したあと、伝熱管２３は、隔壁４で形成された第３の辺５ｅに沿って滑るように下側へずれ、伝熱管２３の位置ずれを補正する。
【００６０】
図７において、伝熱管２３の位置がヘッダ３の孔に対して紙面奥側へずれた場合は、伝熱管２３がヘッダ３の孔の端に接触したあと、伝熱管２３は、隔壁４で形成された第２の辺５ｂに沿って滑るように紙面手前側へずれ、伝熱管２３の位置ずれを補正する。図７において、伝熱管２３の位置がヘッダ３の孔に対して紙面手前側へずれた場合は、伝熱管２３がヘッダ３の孔の端に接触したあと、伝熱管２３は、隔壁４で形成された第１の辺５ａに沿って滑るように紙面奥側へずれ、伝熱管２３の位置ずれを補正する。
【００６１】
すなわち、本実施の形態にかかる熱交換器は、本発明の実施の形態１及び本発明の実施の形態２にかかる熱交換器よりも、ヘッダ３に形成された孔に伝熱管２３の端部を挿入する際の作業性が向上する。もちろん、本実施の形態にかかる熱交換器は、本発明の実施の形態１及び本発明の実施の形態２と同様の効果も得ることができる。
【００６２】
なお、本発明は、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ること、各実施の形態を適宜、変形、省略することが可能である。各実施の形態において例示された各構成要素の寸法、材質、形状、それらの相対配置等は、本発明が適用される装置の構成や各種条件により適宜変更されるものであり、本発明はそれらの例示に限定されるものではない。また、各図における各構成要素の寸法は、実際の寸法と異なる場合がある。
【符号の説明】
【００６３】
１  フィン、２，２１，２２ａ，２２ｂ，２２ｃ，２３  伝熱管、３  ヘッダ、４  隔壁、５ａ，５ｃ  第１の辺、５ｂ，５ｄ  第２の辺、５ｅ  第３の辺、５ｆ  第４の辺、１０  開口面、１１  先端。
【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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