(57)【要約】【課題】複数の細管が設けられて、この細管の両端に基管が設けられることにより、前記細管の表面で熱交換を行う熱交換器及び熱交換器の製造方法を提供する。【解決手段】第二熱媒体４を流通させる複数の細管２の端部が管状からなる基管５の内部に密着され、前記細管２が第一熱媒体３の内部に設けられ、前記第二熱媒体４と前記第一熱媒体３とが熱交換されている熱交換器１において、前記基管５における管の内周は前記細管２の取り付け方向で大きくなることを特徴とする。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
相互に熱交換される第一熱媒体と第二熱媒体とのうちの一方の熱媒体が流通させられる複数の細管を有する熱交換器において、
前記複数の細管の端部が、細管同士の間を気密もしくは液密状態に結束されるとともに、その結束された端部が、前記細管より広径の基管に気密もしくは液密状態で嵌合されていることを特徴とする熱交換器。
【請求項２】
空洞に形成されたヘッダー部の表面に複数の孔が設けられ、この孔に前記基管が嵌め込まれることにより前記ヘッダー部と前記基管とが気密もしくは液密状態で嵌合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】
前記複数の細管を有する熱交換器の製造方法において、
前記複数の細管の端部が細管同士の間を気密もしくは液密状態に結束され、結束された前記複数の細管が前記基管に気密もしくは液密状態で嵌合されることを特徴とする熱交換器の製造方法。
【請求項４】
前記複数の細管を前記基管に挿入させた後に、前記基管を前記複数の細管の取り付けられている方向と反対方向に収縮させることを特徴とする請求項３に記載の熱交換器の製造方法。
【請求項５】
前記複数の細管を前記基管に挿入させた後に、前記基管の軸方向に荷重を加えて、前記基管を前記細管の取り付けられている方向と反対方向に収縮させることを特徴とする請求項３に記載の熱交換器の製造方法。
【請求項６】
前記基管は、前記ヘッダー部の表面に設けられた孔に嵌合させることを特徴とする請求項３から５のいずれかに記載の熱交換器の製造方法。
【請求項７】
前記孔は、前記基管の挿入側で突起部を有し、挿入される前記基管と前記突起部とが密着するように形成されていることを特徴とする請求項６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】
この発明は、高温熱媒体と低温熱媒体との間で熱交換をおこなうための熱交換器に関するものであり、特に複数の細管に高温熱媒体もしくは低温熱媒体を流入させることにより、隔壁を介して熱交換をおこなう熱交換器及び熱交換器の製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、熱交換器や蓄熱器・蓄冷器において熱媒体間で熱交換が行われる場合、熱媒体間の熱授受効率の観点から複数の管が蓄熱材の内部に設けられていることが知られており、その一例が特許文献１に記載されている。この特許文献１に記載された発明は、熱媒体を流入させる管が複数設けられ、この管の端部が一束に収束されて接続管に接続されている。そのため、複数の管に流通されている熱媒体と蓄熱材との間で熱交換がされる。
【０００３】
【特許文献１】特開２００５−２３３５９７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上述した特許文献１に記載されている発明では、多数の管が端部で収束されている。そのため、管の端部で多数の管を束ねる際の、管の先端部の位置精度について、改良の余地がある。
【０００５】
この発明は上記の課題に着目してなされたものであり、熱媒体を流入させる管について多数の管の先端部が収束されている熱交換器及びその製造方法を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するため請求項１の発明は、相互に熱交換される第一熱媒体と第二熱媒体とのうちの一方の熱媒体が流通させられる複数の細管を有する熱交換器において、前記複数の細管の端部が、細管同士の間を気密もしくは液密状態に結束されるとともに、その結束された端部が、前記細管より広径の基管に気密もしくは液密状態で嵌合されていることを特徴とするものである。
【０００７】
請求項２の発明は、請求項１の発明において、空洞に形成されたヘッダー部の表面に複数の孔が設けられ、この孔に前記基管が嵌め込まれることにより前記ヘッダー部と前記基管とが気密もしくは液密状態で嵌合されていることを特徴とするものである。
【０００８】
請求項３の発明は、前記複数の細管を有する熱交換器の製造方法において、前記複数の細管の端部が細管同士の間を気密もしくは液密状態に結束され、結束された前記複数の細管が前記基管に気密もしくは液密状態で嵌合されることを特徴とするものである。
【０００９】
請求項４の発明は、請求項３の発明において、前記複数の細管を前記基管に挿入させた後に、前記基管を前記複数の細管の取り付けられている方向と反対方向に収縮させることを特徴とするものである。
【００１０】
請求項５の発明は、請求項３の発明において、前記複数の細管を前記基管に挿入させた後に、前記基管の軸方向に荷重を加えて、前記基管を前記細管の取り付けられている方向と反対方向に収縮させることを特徴とするものである。
【００１１】
請求項６の発明は、請求項３から５のいずれかの発明において、前記基管は、前記ヘッダー部の表面に設けられた孔に嵌合させることを特徴とするものである。
【００１２】
請求項７の発明は、請求項６の発明において、前記孔は、前記基管の挿入側で突起部を有し、挿入される前記基管と前記突起部とが密着するように形成されていることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１３】
請求項１の発明によれば、複数の細管の端部が基管の内部に密着され、この基管における管の内周の大きさは、細管の取り付け方向に対して大きくなるように構成されている。そのため、基管に挿入されている細管の位置精度が向上する。また、細管の使用により、第一熱媒体又は第二熱媒体を流通させる細管のピッチを狭くすることが可能になり、そのために、第一熱媒体と第二熱媒体との熱交換を行う熱交換部位が小型化される。
【００１４】
請求項２の発明によれば、複数の基管がヘッダー部に取り付けられている。そのため、請求項１の発明と同様の効果を得られる他に、より多くの細管をヘッダー部に取り付けることができるため、第一熱媒体または第二熱媒体を流入させている前記細管の表面積が増加する。そのため、熱交換器の熱交換能力を向上させることができる。
【００１５】
請求項３の発明によれば、基管の一方の内周の幅が大きくなるように形成されており、前記基管の内周の幅の大きい側から複数の細管が挿入される。そのため、基管と細管とを容易に密着させる製造が可能となる。
【００１６】
請求項４の発明によれば、基管の一方の内周の幅が大きくなるように形成されており、前記基管の内周の幅の大きい側から複数の細管が挿入された後、前記基管が軸線方向に対して垂直に収縮される。そのため、請求項３の発明と同様の効果を得られる他に、前記基管に挿入されている複数の細管を容易に束ねることができる。
【００１７】
請求項５の発明によれば、基管の一方の内周の幅が大きくなるように形成されており、前記基管の内周の幅の大きい側から複数の細管が挿入された後、前記基管の軸方向に荷重が加えられて、前記基管が前記細管の取り付けられている方向と反対方向に伸ばされる。そのため、請求項３の発明と同様の効果を得られる他に、前記基管が軸線に対する垂直方向に均一に収縮され、前記細管に局部的な荷重が作用することを抑制することができ、これにより、前記細管の潰れ変形を抑制することができる。
【００１８】
請求項６の発明によれば、圧縮された基管がヘッダー部に取り付けられている。そのため、請求項３から５のいずれかの発明と同様の効果を得られる他に、より多くの細管を熱交換器に取り付けることができるため、熱交換能力を向上させた熱交換器を製造することができる。
【００１９】
請求項７の発明によれば、孔が前記基管の挿入側で突起部を有している。そのため、請求項６の発明と同様の効果を得られる他に、前記突起部と前記基管が密着するためにこの基管が前記突起部に保持される。このため、前記基管をヘッダー部に取り付ける際の溶接加工が容易となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
つぎにこの発明を具体例に基づいて詳細に説明する。図１には、複数の細管に第一熱媒体または第二熱媒体を流通させて、前記細管の周辺に設けられている熱媒体と熱交換を行う熱交換器の具体例が記載されている。ここで、図１（ａ）は、熱交換器１の例を上から見た図であり、図１（ｂ）は、熱交換器１の例を横から見た図である。この熱交換器１に設けられている細管２には、第一熱媒体３又は第二熱媒体４のいずれかが流入されているが、以下の説明では細管に第一熱媒体３が流入されている具体例について記載する。第一熱媒体３には熱搬入媒体としての冷媒が該当し、第二熱媒体４には熱搬出媒体としてのブラインが該当する。
【００２１】
熱交換器１は、複数の細管２の両端の位置が揃った状態で、前記細管２よりも広径の基管５に挿入されている。この細管２は、基管５の内壁又は他の細管２と接触しており、基管５の内部で固定されている。また、前記細管２と前記基管５との接続部分はロウ付けなどの方法により接合される。そのため、前記細管の端部は細管同士の間を気密もしくは液密状態に結束され、また、結束された前記細管の端部は前記細管よりも広径の基管に気密もしくは液密状態で嵌合されている。ここで、前記細管２は、アルミニウム等の金属により形成されている。
【００２２】
前記基管５は、前記細管２を取り付ける側で内周が大きくなるように形成されている。換言すれば、この基管５の内壁は軸線方向でテーパー状に形成されている。そのため、前記基管５に前記細管２を取り付ける際の細管２の先端部の位置精度が向上する。
【００２３】
図２，図３には、前記熱交換器１の実施例が記載されている。この熱交換器１には複数の細管２がコア６に挿入されている。コア６の内部では前記細管２同士が一定の間隔で設けられており、コア６の内部には前記細管２の他に第一熱媒体３以外の熱媒体が設けられている。あるいは、コア６の内部には、前記熱交換器１の周辺に流入されている第二熱媒体４が流入されている。このため、前記第一熱媒体３と他の熱媒体または前記第一熱媒体３と第二熱媒体４との間で、熱交換がなされる。
【００２４】
前記コア６の形状は中心部で柱状に形成されており、四角柱や円柱等の形状を問わない。前記コア６の中心部の形状が四角柱に形成されているときは、このコア６の四角柱から前記細管２に沿うように傾斜面が設けられる。この傾斜面は、前記コア６の中心から端方向に向けて細くなるように形成され、先端に前記基管５が設けられている。また、前記コア６の中心部の形状が円柱に形成されているときは、円柱の底面から円錐状に傾斜部が形成され、この傾斜部の先端に前記基管５が設けられている。
【００２５】
図４（ａ）、（ｂ）には、前記熱交換器１をヘッダー部７に取り付けている図が示されている。前記熱交換器１は、前記コア６の先端に前記基管５が設けられ、この基管５とコア６との内部に複数の前記細管２が設けられている。前記ヘッダー部７には、プレス加工による穿孔８が設けられ、前記基管５がこの穿孔８に圧入されることにより嵌合されている。この穿孔８が、バーリング加工により形成されているときは、バーリング加工により生じたバリ９と前記基管５とが嵌合されているため、前記穿孔８と前記基管５との接合強度が向上する。そして、前記穿孔８と前記基管５との接合部分は、前記コア６を前記ヘッダー７側に塗布されているロウ材が塗布され、前記熱交換器１を炉に入れる炉工程において、前記ロウ材が接合部の隙間に流入して封入されて接合される。また、前記熱交換器１の炉工程において、前記コア６を固定する治具等が不要となり、あるいは治具を減らすことができ、製造が容易となる。
【００２６】
図５，６には、複数の熱交換器１をヘッダー部７に取り付けている図が示されている。前記ヘッダー部７には複数の穿孔８が設けられ、この穿孔８に基管５が嵌合されている。ここで、ヘッダー部７は、熱交換器１における両側の基管５と嵌合されている。換言すれば、熱交換器１の両端にヘッダー部７が取り付けられている。
【００２７】
前記ヘッダー部７は中空に形成されており、前記基管５と前記ヘッダー部７とが連通されている。そのため、前記ヘッダー部７に流入された第二熱媒体４は前記基管５を経由して前記細管２に流通される。ここで、前記熱交換器１は前記ヘッダー部７に複数設けられており、前記熱交換器１には複数の細管２が設けられている。そのため、多数の細管２に第一熱媒体３を流入させることが可能となる。
【００２８】
この熱交換器１の周囲には、第二熱媒体４が設けられている。そのため、コア６の内部に設けられている熱媒体、あるいはコア６の内部に流入されている第二熱媒体４を介して、前記細管２に流通されている第一熱媒体３と前記熱交換器１の周囲に設けられている第二熱媒体４との間で熱交換がなされる。前記細管２に流通されている第一熱媒体３とコア６の内部に設けられている熱媒体との間で熱交換がされているときには、前記熱媒体と前記コア６の周囲に設けられている第二熱媒体４との間で熱交換がされる。ここで、このコア６の形状は複数の前記細管２を含むような形状であれば良く、円柱状、角柱状などの形状によらない。
【００２９】
図７，８は、複数の熱交換器１を取り付けたヘッダー部７が蓄熱器筐体１０の内部に設けられている図である。前記蓄熱器筐体１０の内部には、第二熱媒体４が設けられている。一方で、ヘッダー部７は中空に形成され、基管５及び細管２と互いに連通されている。そのため、ヘッダー部７に流入されている第一熱媒体３もしくは第二熱媒体４が基管５及び細管２に流入される。そして、前記熱交換器１の両端に前記基管５が設けられているため、前記ヘッダー部７に流入されている第一熱媒体３もしくは第二熱媒体４は、前記基管５及び前記細管２を経由して、熱媒体の流入されているヘッダー部７とコア６を挟んで対向するヘッダー部７に流入される。
【００３０】
次に、この熱交換器１の製造方法について説明する。図９（ａ）、（ｂ）、（ｃ）には、前記熱交換器１の製造工程の概略図が記載されている。図９（ａ）は、複数の細管２を基管５に挿入する際の概略図である。熱交換器１の製造においては、平行に並べられた複数の細管２が細管２の端部の位置を合わせることにより結束された状態で基管５に挿入される。ここで、複数の細管２を並べる際には、前記細管２の位置は、成形型による一括形成によりなされるか、あるいは各々の細管２を個別に成形した後で並べるかにより、合わせられる。
【００３１】
前記細管２は、端部が並べられた状態で束ねられ、その後束ねられた細管２が基管５に挿入される。換言すれば、前記基管５が束ねられた細管２に覆い被さるように取り付けられる。ここで、基管５は、細管２の挿入側で管の幅が広く、細管２の挿入側と反対側で管の幅が狭くなるテーパー状に形成されている。
【００３２】
前記基管５は、束ねられた細管２に覆い被さるように取り付けた後に、前記細管２と前記基管５とが重なっている部分を治具１１ａにより固定する。また、前記治具１１ａよりも熱交換器１の端側にある前記基管５において、前記細管２の挿入されていない部分を治具１１ｂにより固定する。そして、前記治具１１ｂを前記細管２の挿入側と反対方向に移動させる。これにより、前記基管５のテーパー部分が前記細管２の挿入側と反対側に伸びるため、前記細管２と前記基管５とが圧着されて固定される。また、前記熱交換器１の両側に前記基管５を取り付けるときは、反対側についても同様の圧着を行う。これにより、コア６を形成する際に、部品を固定する治具を減らし、あるいは部品を固定する治具を不要とすることができる。そのため、コアの形成について作業工程が減少し、容易にコア６を形成することが可能となる。
【００３３】
この圧着の後で、前記基管５における前記細管２の挿入部分にロウ材が塗布される。この時、ロウ材の塗布は熱交換器１を炉に入れる炉工程において行われる。この工程により、図９（ｃ）に記載されるように、複数の細管２が基管５の内部に密に挿入されている状態で前記基管５に生じている隙間にロウ材が流入され、前記基管５が前記ロウ材により封止され接合される。また、前記コア６を形成する際や前記熱交換器１を炉に入れる炉工程において、前記細管２を固定する治具等が不要となり、あるいは治具を減らすことができ、製造が容易となる。
【００３４】
封止された前記基管５は、ヘッダー部７の表面に設けられた穿孔８に嵌合され、これにより前記穿孔８と前記基管５とが密着される。この穿孔８は、ヘッダー部７の表面に多数設けられているため、多数の熱交換器１をヘッダー部７に取り付けることができる。したがって、熱交換能力に優れている熱交換器を製造することが可能となる。
【００３５】
次に、この熱交換器１の製造方法の他の例について説明する。図１０には、前記熱交換器１の製造工程の概略図が記載されている。ここでは、熱交換器１に用いられる基管５の内周に突起部１２が設けられている。そして、突起部１２の設けられている基管５に束ねられた細管２が挿入される。細管２の位置合わせについては、図９における製造工程と同様であるため、説明を省略する。束ねられた細管２は、前記突起部１２と接触することにより圧着されて固定される。
【００３６】
次に、前記基管５における前記細管２の挿入部分にロウ材が塗布される。この時、ロウ材の塗布は熱交換器１を炉に入れる炉工程において行われる。この工程により、複数の細管２が基管５の内部に密に挿入されている状態で前記基管５にロウ材が流入されて封止される。したがって、コア６を形成する際に、基管５と細管２とを固定する治具が不要となり、あるいは治具を減らすことができる。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】この発明に係る基管と細管とを模式的に示す図である。
【図２】この発明に係る熱交換器の一例を示す図である。
【図３】この発明に係る熱交換器の他の例を示す図である。
【図４】この発明に係るヘッダー部と基管との接合部を示す図である。
【図５】この発明に係るヘッダー部に複数の熱交換器を取り付けた一例を示す図である。
【図６】この発明に係るヘッダー部に複数の熱交換器を取り付けた他の例を示す図である。
【図７】この発明に係るヘッダー部に複数の熱交換器を取り付けた他の例を示す図である。
【図８】この発明に係るヘッダー部に複数の熱交換器を取り付けた他の例を示す図である。
【図９】この発明に係る細管に基管を嵌合させる工程を示す図である。
【図１０】この発明に係る細管に基管を嵌合させる際の基管の形状を示す図である。
【符号の説明】
【００３８】
１…熱交換器、  ２…細管、  ３…第一熱媒体、  ４…第二熱媒体、  ５…基管、  ６…コア、  ７…ヘッダー部、  ８…穿孔、  ９…バリ、  １０…蓄熱器筐体、  １１ａ，１１ｂ…治具、  １２…突起部。
【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】
2008256253.tif 000009
【図８】
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【図９】
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【図１０】
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