(57)【要約】  【課題】冷媒チューブの出入口曲管部が座屈や偏平等がないように曲げ加工ができ、さらに低コストの熱交換器を実現する。  【解決手段】互いに間隔をおいて配置された一群のプレートフィン１と、プレートフィン１の板面に複数設けた冷媒チューブ２挿入用の長孔３と、直管部２ａ及び曲管部２ｂが連続する蛇行状に曲げ加工してなる冷媒チューブ２と、からなり、冷媒チューブ２の出入口曲げ部を覆う管４とを備え、冷媒チューブ２と冷媒チューブ２を覆う管４により肉厚が厚くなったようになり、曲げ加工時に座屈や偏平等がないように曲げ加工ができる。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
互いに間隔をおいて配置された一群のプレートフィンと、前記プレートフィンの板面に複数設けた冷媒チューブ挿入用の長孔と、直管部及び曲管部が連続する蛇行状に曲げ加工してなる冷媒チューブと、からなり、前記冷媒チューブの出入口曲げ部を覆う管とを備えた熱交換器。
【請求項２】
前記管を前記冷媒チューブより柔らかい材質とした請求項１に記載の熱交換器。
【請求項３】
前記管の材質をアルミニウムとした請求項１に記載の熱交換器。
【請求項４】
互いに間隔をおいて配置された一群のプレートフィンと、前記プレートフィンの板面に複数設けた冷媒チューブ挿入用の長孔と、直管部及び曲管部が連続する蛇行状に曲げ加工してなる冷媒チューブと、からなり、前記冷媒チューブの出入口曲げ部を覆うスプリングとを備えた熱交換器。
【請求項５】
前記冷媒チューブの外径をＤとした時、前記スプリングの線径を０．０５Ｄ≦Ｄｓ≦０．２Ｄ、前記スプリングのピッチを０．２Ｄ≦Ｐ≦０．８Ｄとする請求項４に記載の熱交換器。
【請求項６】
前記スプリングと前記冷媒チューブの隙間を０．０５ｍｍから０．１ｍｍとした請求項４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、冷凍冷蔵庫または自動販売機、空気調和機などに用いられるもので、プレートフィンの板面に複数設けたチューブ挿入用の長孔に蛇行状の冷媒チューブを挿入固定した冷凍冷蔵空調用熱交換器に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、地球温暖化抑制の観点からＨＣ（ハイドロカーボン）系の冷媒が注目されてきている。しかしながら、ＨＣ系冷媒は可燃性冷媒であり、漏洩時の爆発防止等の点から、冷凍空調機器に用いられる熱交換器の溶接部の低減が重視されるようになってきた。
【０００３】
溶接部の低減が図れる熱交換器としては、１本の冷媒チューブを連続蛇行曲げ加工されたサーペンタインチューブを用いた熱交換器がある。
【０００４】
しかしながら、このような熱交換器において、冷媒チューブの出入口部はリードパイプとの溶接が必要である。
【０００５】
冷媒チューブの出入口部に溶接をせずに曲げ加工する方法として幾つかの方法がある。
【０００６】
拡管方式と呼ばれる方式で、管内側に芯金等の補助冶具を必要とするものである。しかしながら、この方法での曲げ加工は工具やベンダー等が必要で曲げ加工冶具が大きいものとなり、また設備投資等コストが高くなる。
【０００７】
また、芯金等の補助冶具を使用しないで曲げ加工を行なおうとすると曲げの半径が大きくなり、その結果、曲げ加工部の出代が大きくなる。曲げ加工部の出代が大きくなると熱交換器としての大きさも大型化し、熱交換器の小型化が困難となる。
【０００８】
また、曲げ加工部のみ冷媒チューブの内径を細くすると曲げの半径は小さくなり、熱交換器の小型化は図れるが、内径を細くすることで冷媒チューブ内を流れる冷媒循環の抵抗が大きく圧力損失が増大するため冷媒循環量が減り熱交換器の高性能化が困難となる。
【０００９】
図４は、特許文献１に記載された従来の熱交換器を示すものである。図４に示すように、熱交換器は冷媒チューブ１１とプレートフィン１５とからなる。冷媒チューブ１１は、予め１本の長い直管で、直管部１２と曲管部１３とで構成され、冷媒チューブ１１の端部１４は冷媒出入口部となっている。１５はプレートフィンであり、プレートフィン１５は、プレート状のもので、互いに間隔を保持して並設され形成される。一般的に、管内には冷媒が流れ、矢印の方向に流れる空気と熱交換される。
【００１０】
以下のように構成された熱交換器について、以下その動作を説明する。
【００１１】
まず、フィンシート（図示せず）に冷媒チューブ貫通孔を加工し、１枚のプレートフィン１５に１つの孔を形成する。次に、熱交換器の直管部１２にあたる部分にプレートフィン１５を複数並設し、熱交換器の曲管部１３にあたる部分にプレートフィン１５を並設せず、直管状の冷媒チューブ１１を挿通させ、直管部１２の外寸を拡大することにより、プレートフィン１５と直管部１２を固定させる。次に、曲管部１３にあたる部分と冷媒出入口部１４にあたる部分は、ベローズ加工１６を施す。ベローズ加工とは、一般にバジル加工の連続成形のものを言い、内径を直管部と同等になるように加工している。次に、熱交換器の曲管部１３にあたる部分を曲げ型により曲げ加工を行なう。曲げ加工にベローズ加工が施されているので、曲げ加工時に、管内側に芯金等の補助冶具を必要としない。
【特許文献１】特開２００３−２３２５９７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
しかしながら、上記従来の構成では、冷媒チューブの曲管部及び冷媒チューブの出入口曲管部にベローズ加工を施すとなるとそのベローズ加工のコストが高いという課題を有していた。
【００１３】
本発明は、上記従来の課題を解決するもので、冷媒チューブの出入口曲管部が座屈や偏平等がないように曲げ加工ができ、さらに低コストの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】
【００１４】
上記従来の課題を解決するために、本発明の熱交換器は、互いに間隔をおいて配置された一群のプレートフィンと、前記プレートフィンの板面に複数設けた冷媒チューブ挿入用の長孔と、直管部及び曲管部が連続する蛇行状に曲げ加工してなる冷媒チューブと、からなり、前記冷媒チューブの出入口曲げ部を覆う管とを備えたものである。
【００１５】
これにより、冷媒チューブとそれを覆う管により肉厚が厚くなったようになり、曲げ加工時に座屈や偏平等がないように曲げ加工ができる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明の熱交換器は、曲げ加工時に座屈や偏平等がないように曲げ加工ができ、また低コストの熱交換器を実現することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
請求項１に記載の発明は、互いに間隔をおいて配置された一群のプレートフィンと、前記プレートフィンの板面に複数設けた冷媒チューブ挿入用の長孔と、直管部及び曲管部が連続する蛇行状に曲げ加工してなる冷媒チューブと、からなり、前記冷媒チューブの出入口曲げ部を覆う管とを備えるものであり、曲げ加工時に座屈や偏平等がないように曲げ加工ができ、また低コストの熱交換器を実現することができる。
【００１８】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明の熱交換器において、前記管を前記冷媒チューブより柔らかい材質としたものであり、小さな負荷で曲げ加工ができるため、より小さな半径で曲げ加工ができ、コンパクトな熱交換器を実現することができる。
【００１９】
請求項３に記載の発明は、請求項１に記載の発明の熱交換器において、前記管の材質をアルミニウムとしたものであり、腐食に対して先にアルミニウムに孔があくため、冷媒チューブの腐食が発生しにくい熱交換器を実現することができる。
【００２０】
請求項４に記載の発明は、互いに間隔をおいて配置された一群のプレートフィンと、前記プレートフィンの板面に複数設けた冷媒チューブ挿入用の長孔と、直管部及び曲管部が連続する蛇行状に曲げ加工してなる冷媒チューブと、からなり、前記冷媒チューブの出入口曲げ部を覆うスプリングとを備えるものであり、曲げ加工時に座屈や偏平等がないように曲げ加工ができ、また、曲げ加工後にスプリングが取り外せることができ、再利用することにより曲げ加工が低コストで行なえる熱交換器を実現することができる。
【００２１】
請求項５に記載の発明は、請求項４に記載の発明の熱交換器において、前記冷媒チューブの外径をＤとした時、前記スプリングの線径を０．０５Ｄ≦Ｄｓ≦０．２Ｄ、前記スプリングのピッチを０．２Ｄ≦Ｐ≦０．８Ｄとするものであり、曲げ加工時に座屈や偏平がないように曲げ加工ができ、また、曲げ加工後にスプリングが取り外せることができ、再利用することにより曲げ加工が低コストで行なえる熱交換器を実現することができる。
【００２２】
請求項６に記載の発明は、請求項４に記載の発明の熱交換器において、前記スプリングと前記冷媒チューブの隙間を０．０５ｍｍから０．１ｍｍとするものであり、曲げ加工時に座屈や偏平がないように曲げ加工ができ、また、曲げ加工後にスプリングがよりスムーズに取り外せることができ、再利用することにより曲げ加工が低コストで行なえる熱交換器を実現することができる。
【００２３】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明するが、従来例または先に説明した実施の形態と同一構成については同一符号を付して、その詳細な説明は省略する。なお、この実施の形態によってこの発明が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における熱交換器の斜視図である。図２は本発明の実施の形態１における熱交換器の正面図である。
【００２５】
図１において、プレートフィン１は、互いに間隔をおいて配置され、熱伝導性の高いアルミニウムを素材としたものが好ましい。冷媒チューブ２は、１本の継ぎ目のない押出し管や抽伸管を、直管部２ａおよび曲管部２ｂが連続する蛇行状に曲げ加工して形成されており、熱伝導性の高いアルミニウムや銅を素材としたものが好ましい。長孔３は、プレートフィン１の板面に複数加工された冷媒チューブ２挿入用で、一般にドッグボーン方式と呼ばれる二つの円弧部３ａとそれらを結ぶストレート部３ｂで構成されている。
【００２６】
図２において、互いに間隔をおいて配置された一群のプレートフィン１と、プレートフィン１の板面に複数設けた冷媒チューブ挿入用の長孔３と、直管部２ａ及び曲管部２ｂが連続する蛇行状に曲げ加工してなる冷媒チューブ２とで構成され、管４は冷媒チューブ２の出入口部に挿入され、冷媒チューブ２の出入口部は管４に覆われて曲げ加工して形成されている。
【００２７】
以上のように構成された熱交換器について、以下その動作を説明する。
【００２８】
まず、プレートフィン１の板面には、冷媒チューブ挿入用の長孔３が複数加工されている。長孔３は、二つの円弧３ａとそれらを結ぶストレート部３ｂで構成されている。
【００２９】
次に、プレートフィン１の表面形状はコルゲート形状になっていて、冷媒チューブ２内には、冷媒として可燃性のものを流すこともあり、凝縮あるいは蒸発時に、プレートフィン１を介して空気と熱交換することができる。
【００３０】
次に、長孔３のストレート部３ｂの抜き幅Ｗは円弧部内径ｄ−２ｍｍ以下としている。
【００３１】
また、管４は、冷媒チューブ２の出入口部に挿入され、冷媒チューブ２の出入口部は管４に覆われて曲げ加工していることにより、曲げ加工時に座屈や偏平等がないように曲げ加工ができ、また低コストの熱交換器を実現することができる。
【００３２】
以上のように、本実施の形態においては、管４を冷媒チューブ２の出入口部に挿入し、冷媒チューブ２の出入口部は管４に覆われて曲げ加工することにより、見かけ上、管４の肉厚と冷媒チューブ２の肉厚が合計された肉厚となることから、曲げ加工ができることとなり、管４だけの材料費なので、低コストの熱交換器が実現することができる。
【００３３】
なお、管４の内径と冷媒チューブ２の外径との差が少ないほど座屈、偏平がなく曲げ加工ができる。
【００３４】
また、本実施の形態においては、管４を冷媒チューブ２より柔らかい材質（（１）例えば管４、冷媒チューブ２とも銅管の場合、冷媒チューブ２がＨ材であれば管４はＯ材もしくはなまし材、冷媒チューブ２がＯ材であれば管４はなまし材、（２）例えば管４、冷媒チューブ２ともアルミニウムの場合、冷媒チューブ２がＨ材であれば管４はＯ材もしくはＦ材、冷媒チューブ２がＯ材であれば管４はＦ材）とすることにより、管４と冷媒チューブ２を同じ材質にするより曲げ加工時に小さな負荷で曲げることができ、しかも管４の材質が柔らかいことにより曲げの半径が小さくできることとなり、冷媒チューブ２の出入口部の曲げ加工の半径が小さくなるとコンパクトな熱交換器を実現することができる。
【００３５】
また、本実施の形態においては、管４の材質をアルミニウムとすることにより、腐食環境下（例えば塩害など）におかれた場合、冷媒チューブ２は管４のアルミニウムで覆われているので先に腐食がおきるのは冷媒チューブ２を覆っている管４のアルミニウムとなり、冷媒チューブ２まで腐食が進行する可能性が低くなるため、冷媒が冷媒チューブ２からリークする可能性が低くなり、冷媒チューブ２の腐食が発生しにくい熱交換器が実現することができる。
【００３６】
また、冷媒チューブ２内を流れる冷媒を可燃性冷媒とした場合には、本実施の形態の熱交換器は、１本の冷媒管を連続蛇行の曲げ加工と出入口部も曲げ加工された冷媒チューブ２を用いて、溶接部をなくした熱交換器であり、可燃性冷媒の漏洩確率を極めて低く抑えることができるので、安全性を向上することができる。
【００３７】
（実施の形態２）
図３は、本発明の実施の形態２における熱交換器の正面図である。
【００３８】
図３において、互いに間隔をおいて配置された一群のプレートフィン１と、プレートフィン１の板面に複数設けた冷媒チューブ挿入用の長孔３と、直管部２ａ及び曲管部２ｂが連続する蛇行状に曲げ加工してなる冷媒チューブ２とで構成され、スプリング５は冷媒チューブ２の出入口部に挿入され、冷媒チューブ２の出入口部はスプリング５に覆われて曲げ加工して形成されている。
【００３９】
以上のように構成された熱交換器について、以下その動作を説明する。
【００４０】
まず、スプリング５は、冷媒チューブ２の出入口部に挿入され、冷媒チューブ２の出入口部はスプリング５に覆われて曲げ加工していることにより、曲げ加工時に座屈や偏平等がないように曲げ加工ができ、また、曲げ加工後にスプリング５が取り外せることができ、再利用することにより曲げ加工が低コストで行なえる熱交換器を実現することができる。
【００４１】
以上のように、本実施の形態においては、スプリング５を冷媒チューブ２の出入口部に挿入し、冷媒チューブ２の出入口部はスプリング５に覆われて曲げ加工することにより、冷媒チューブ２の座屈や偏平しようとする半径方向に変形する力よりスプリング５の円形を維持しようとする半径方向の弾性力の方が大きくなり、しかもスプリング５は半径方向にも弾性変形が可能なため曲げ加工後にスプリング５を取り外すことが可能となり、スプリング５が取り外し可能となることで他の熱交換器の冷媒チューブ２の出入口部に挿入し、冷媒チューブ２の出入口部はスプリング５に覆われて曲げ加工ができ再利用できるため、曲げ加工が低コストで行なえる熱交換器を実現することができる。
【００４２】
また、本実施の形態においては、冷媒チューブ２の外径をＤとした時、スプリング５の線径を０．０５Ｄ≦Ｄｓ≦０．２Ｄ、スプリング５のピッチを０．２Ｄ≦Ｐ≦０．８Ｄとすることにより、曲げ加工時に冷媒チューブ２の座屈や偏平等がない最適なスプリング５の線径ＤｓとピッチＰが存在し、また、曲げ加工後にスプリング５の半径方向の弾性変形に最適なスプリング５の線径ＤｓとピッチＰが存在し、スプリング５が取り外せることが可能となり、スプリング５が取り外し可能ということは他の熱交換器の冷媒チューブ２の出入口部に挿入し、おおって曲げ加工ができ再利用できるため、曲げ加工が低コストで行なえる熱交換器を実現することができる。
【００４３】
また、本実施の形態においては、スプリング５と冷媒チューブ２の隙間を０．０５ｍｍから０．１ｍｍとすることにより、曲げ加工時に冷媒チューブ２の座屈や偏平等がない最適なスプリング５と冷媒チューブ２との隙間が存在し、また、曲げ加工後にスプリング５の半径方向の弾性変形に最適なスプリング５と冷媒チューブ２との隙間が存在し、スプリング５が取り外せることが可能となり、スプリング５が取り外し可能となることで他の熱交換器の冷媒チューブ２の出入口部に挿入し、おおって曲げ加工ができ再利用できるため、曲げ加工が低コストで行なえる熱交換器を実現することができる。
【産業上の利用可能性】
【００４４】
以上のように、本発明にかかる熱交換器は、溶接個所をなくしかつコストが低くかつコンパクトにできるため、冷凍冷蔵庫または自動販売機、空気調和機などに適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】本発明の実施の形態１における熱交換器の斜視図
【図２】同実施の形態における熱交換器の正面図
【図３】本発明の実施の形態２における熱交換器の正面図
【図４】従来の熱交換器の正面図
【符号の説明】
【００４６】
１    プレートフィン
２    冷媒チューブ
２ａ  直管部
２ｂ  曲管部
３    長孔
４    管
５    スプリング
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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