(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
伝熱管を直管部と曲管部とが交互に連続するサーペンタイン形状に折り曲げる工程と、前記曲管部の曲率中心Ａから前記直管部の中心線に下ろした垂線との交点Ｂ１、Ｂ２を中心とし直径が伝熱管径と等しい円に接し、前記曲率中心Ａを通る接線をＬ１、Ｌ２とし、前記伝熱管の前記直管部の最内側の延長線をＭ１、Ｍ２として、前記曲管部において偏平加工部の一端をＬ１とＭ１との間とし、他端をＬ２とＭ２との間とするように偏平加工を施す工程と、加工を施された前記伝熱管を平板状フィンに貫通させる工程とを含むことを特徴とする熱交換器の製造方法。
【請求項２】
前記偏平加工を施す工程において、前記一端はＬ１とＭ１との間でテーパ形状とし、前記他端はＬ２とＭ２との間でテーパ形状とすることを特徴とする請求項１に記載の熱交換器の製造方法。
【請求項３】
前記伝熱管は内面溝付とすることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の熱交換器の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、冷蔵庫などに用いられる熱交換器に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来のサーペンタイン式と呼ばれる熱交換器の製造方法の一例について、以下、図面を参照しながら説明する。
【０００３】
図４は、実公昭５９−２３９６１号公報に示されたサーペンタイン式熱交換器の平板状フィン１である。平板状フィン１の板面に、互いに平行に伝熱管挿入用の長穴２を形成する。図５は、サーペンタイン式熱交換器の正面図である。図４に示す長穴２の中に図５に示すように、直管部３ａ、曲管部３ｂの連続するサーペンタイン状に折り曲げた伝熱管３を貫通して形成する。
【０００４】
図６は、サーペンタイン式熱交換器の伝熱管挿入部を示したものである。図６に示すように、平板状フィン１に設ける長穴２は、直管部３ａの外径Ｄよりも小さく、偏平加工された曲管部３ｂの外径ｄよりも大きい幅Ｗを有し、伝熱管３の曲げピッチと外径の和ｐ＋Ｄと同等の長さを有し、且つ両端部に直管部３ａを受け入れるためのキャッチ穴４を設けている。この長穴２中に、伝熱管３を挿入して熱交換器を形成する。この種の従来のサーペンタイン式熱交換器は、伝熱管をサーペンタイン状に折り曲げて伝熱管３を形成しているので、伝熱管が一体成形され、接合部が極めて少なく、伝熱管３と平板状フィン１との組立が容易であるという利点を有する。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来の構成では、伝熱管をサーペンタイン状に折り曲げて、曲管部を偏平させる際に、曲管部の形状が、伝熱管の曲げピッチと外径の和より大きくならないように成形する必要がある。したがって、曲管部を偏平させる際に、伝熱管を両側から押さえ込みながら偏平させる必要があり、偏平治具が複雑な構造を有し、偏平加工の工数も増大するという問題点を有していた。
【０００６】
また、上記従来の構成では曲管部が、重ねられたフィンの挿入方向とほぼ平行に偏平加工されているため、ある程度以上の偏平率がないと、フィンの長穴に引っかかり、挿入しづらく、また逆に偏平率が大きくなると、伝熱管が潰れやすくなる。したがって、肉厚の厚い伝熱管が用いられることとなり、材料使用量が増大するという、問題点を有していた。
【０００７】
また、上記従来の構成では、曲管部の偏平率が大きくなりがちなことから、冷媒の流動性を低下させ、冷却性能に悪影響を及ぼすという問題点を有していた。
【０００８】
また、上記従来の構成では、内面溝付き伝熱管を用いた場合には、曲管部の偏平部での応力分布が複雑になるため、潰れやすいという問題点を有していた。
【０００９】
本発明は、上記課題に鑑み、従来よりも低コストで、且つ高性能なサーペンタイン式熱交換器を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
この目的を達成するために本発明の熱交換器は、内部を冷媒が流動し、直管部と略１８０度曲げられた曲管部が連続するサーペンタイン形状を有する伝熱管と、前記伝熱管の前記直管部の管軸方向に互いに間隔をとりながら重ねられ、前記伝熱管挿入用の長穴を有し、前記伝熱管に貫通される形で固定される平板状フィンとからなり、前記曲管部の曲率中心Ａから前記直管部の中心線に下ろした垂線との交点Ｂ１、Ｂ２を中心とし直径が伝熱管径と等しい円に接し、前記曲率中心Ａを通る接線をＬ１、Ｌ２とし、前記伝熱管の前記直管部の最内側の延長線をＭ１、Ｍ２として、前記曲管部を偏平させる範囲を前記接線Ｌ１、Ｌ２と前記曲管部とで閉じられる範囲より小さく、前記延長線Ｍ１、Ｍ２と前記曲管部とで閉じられる範囲より大きくした構成を備えたものである。これにより、偏平治具の構造を簡素化することが可能で、偏平加工の工数も低くすることができる。
【００１１】
また、本発明の熱交換器は、内部を冷媒が流動し、直管部と略１８０度曲げられた曲管部が連続するサーペンタイン形状を有する伝熱管と、前記伝熱管の前記直管部の管軸方向に互いに間隔をとりながら重ねられ、前記伝熱管挿入用の長穴を有し、前記伝熱管に貫通される形で固定される平板状フィンとからなり、前記曲管部の曲率中心Ａから前記直管部の中心線に下ろした垂線との交点Ｂ１、Ｂ２を中心とし直径が伝熱管径と等しい円に接し、前記曲率中心Ａを通る接線をＬ１、Ｌ２とし、前記伝熱管の前記直管部の最内側の延長線をＭ１、Ｍ２として、前記曲管部を偏平させる範囲を前記接線Ｌ１、Ｌ２と前記曲管部とで閉じられる範囲より小さく、前記延長線Ｍ１、Ｍ２と前記曲管部とで閉じられる範囲より大きくし、且つ偏平部にテーパを設けた構成を備えたものである。これにより、少ない偏平率で、伝熱管の挿入性を向上させることができ、伝熱管の薄肉化を図ることができ、冷媒の流動抵抗も減少させることができるため、熱交換器の高性能化も図ることができる。
【００１２】
また、本発明の熱交換器は、内部を冷媒が流動し、直管部と略１８０度曲げられた曲管部が連続するサーペンタイン形状を有する伝熱管と、前記伝熱管の前記直管部の管軸方向に互いに間隔をとりながら重ねられ、前記伝熱管挿入用の長穴を有し、前記伝熱管に貫通される形で固定される平板状フィンとからなり、前記曲管部の曲率中心Ａから前記直管部の中心線に下ろした垂線との交点Ｂ１、Ｂ２を中心とし直径が伝熱管径と等しい円に接し、前記曲率中心Ａを通る接線をＬ１、Ｌ２とし、前記伝熱管の前記直管部の最内側の延長線をＭ１、Ｍ２として、前記曲管部を偏平させる範囲を前記接線Ｌ１、Ｌ２と前記曲管部とで閉じられる範囲より小さく、前記延長線Ｍ１、Ｍ２と前記曲管部とで閉じられる範囲より大きくし、且つ前記伝熱管に内面溝付き伝熱管を用いた構成を備えたものである。これにより、平滑管しか用いられなかった従来の熱交換器に対して、熱交換性能を大幅に向上させることができる。
【００１３】
本発明の請求項１に記載の発明は、伝熱管を直管部と曲管部とが交互に連続するサーペンタイン形状に折り曲げる工程と、前記曲管部の曲率中心Ａから前記直管部の中心線に下ろした垂線との交点Ｂ１、Ｂ２を中心とし直径が伝熱管径と等しい円に接し、前記曲率中心Ａを通る接線をＬ１、Ｌ２とし、前記伝熱管の前記直管部の最内側の延長線をＭ１、Ｍ２として、前記曲管部において偏平加工部の一端をＬ１とＭ１との間とし、他端をＬ２とＭ２との間とするように偏平加工を施す工程と、加工を施された前記伝熱管を平板状フィンに貫通させる工程とを含むことを特徴とする熱交換器の製造方法であり、これにより、偏平冶具の構造を簡素化することが可能で、偏平加工の工数も低くすることができる。
【００１４】
本発明の請求項２に記載の発明は、請求項１の熱交換器において、偏平部にテーパを設けたこと特徴とする熱交換器の製造方法であり、これにより、少ない偏平率で、伝熱管の挿入性を向上させることができ、伝熱管の薄肉化を図ることができ、冷媒の流動抵抗も減少させることができるため、熱交換器の高性能化も図ることができる。
【００１５】
本発明の請求項３に記載の発明は、請求項１または２の熱交換器において、前記伝熱管に内面溝付き伝熱管を用いたこと特徴とする熱交換器の製造方法であり、これにより、平滑管しか用いられなかった従来の熱交換器に対して、熱交換性能を大幅に向上させることができる。
【００１６】
【実施例】
以下、本発明の実施の形態について、図１〜図３を用いて説明する。
【００１７】
（実施例１）
図１は、本発明の実施例１〜３による熱交換器の正面図、図２は、同実施例の熱交換器に用いる伝熱管の正面図である。図１において、５は熱交換器、６は平板状フィン、７は伝熱管である。図２において、７は伝熱管、７ａは伝熱管７の直管部、７ｂは伝熱管７の曲管部、８は最小偏平部、９は最大偏平部である。また、図２において、最小偏平部８と、最大偏平部９とを定義するために用いている幾何学的点を以下に説明する。Ａは曲管部７ｂの曲率中心、Ｂ１，Ｂ２は曲率中心Ａから直管部７ａの中心線に下ろした垂線との交点、Ｌ１、Ｌ２は、点Ｂ１、Ｂ２を中心とし、直径が伝熱管径と等しい円に接し、曲率中心Ａを通る接線、Ｍ１，Ｍ２は、直管部７ａの最内側の延長線である。以上のように構成された熱交換器の製造方法について説明する。まず、伝熱管７を、直管部７ａと曲管部７ｂとが交互に連続するサーペンタイン状に折り曲げる。そして、挿入する側の曲管部７ｂに偏平加工を施す。このとき、図２に示す最小偏平部８より大きく、最大偏平部９より小さい範囲に偏平加工を施す。この範囲に限定することにより、四方向から挟み込む治具は必要なくなり、二方向から挟み込む偏平加工治具を用いることができる。以上のように形成された伝熱管７を、平板状フィン６に貫通させて、熱交換器５を形成する。
【００１８】
（実施例２）
図３は、本発明の実施例２による熱交換器に用いる伝熱管の正面図と上面図を示したものである。図２において、１０は伝熱管、１０ａは伝熱管１０の直管部、１０ｂは伝熱管１０の曲管部、１１は最小偏平部、１２は最大偏平部である。以上のように構成された熱交換器の製造方法について説明する。まず、伝熱管１０を、直管部１０ａと曲管部１０ｂとが交互に連続するサーペンタイン状に折り曲げる。そして、挿入する側の曲管部１０ｂに偏平加工を施す。このとき、図３に示す最小偏平部１１より大きく、最大偏平部１２より小さい範囲に偏平加工を施す。この範囲に限定することにより、四方向から挟み込む治具は必要なくなり、二方向から挟み込む偏平加工治具を用いることができる。そして図３に示すように偏平加工にテーパを与える。これにより、伝熱管１０の平板状フィンへの挿入性が向上し、少ない偏平率でも容易に貫通できるようになる。これにより、従来のサーペンタイン式熱交換器の伝熱管よりも、曲管部１０ｂは潰れにくく、したがって薄肉の伝熱管を用いることができる。また、偏平率が低いことにより、冷媒の流動抵抗も低減することができ、熱交換性能の向上を図ることができる。
【００１９】
（実施例３）
図１、図２に示す実施例１において、熱交換器５に用いる伝熱管７に内面溝付き伝熱管を用いる。実施例１においては、従来のサーペンタイン式熱交換器の伝熱管よりも狭い範囲のみを偏平加工するため、偏平加工後の応力分布が複雑で変形しやすい内面溝付き伝熱管を用いても曲管部７ｂは潰れにくく、したがって内面溝付きの伝熱管を用いることができる。内面溝付き伝熱管の管内側熱伝達率は、通常の平滑な伝熱管に比べ２倍以上で、大幅な熱交換性能向上を図ることができる。
【００２０】
【発明の効果】
以上のように本発明の請求項１に記載の熱交換器は、伝熱管を偏平させる範囲を請求項１に記載の範囲に限定した構成を備えたものである。これにより、偏平治具の構造を簡素化することが可能で、偏平加工の工数も低くすることができる。
【００２１】
また、本発明の請求項２に記載の熱交換器は、伝熱管を偏平させる範囲を請求項１に記載の範囲に限定し、且つ偏平部にテーパを設けた構成を備えたものである。これにより、少ない偏平率で伝熱管の挿入性を向上させることができ、伝熱管の薄肉化を図ることができ、冷媒の流動抵抗を減少させることができるため、熱交換器の高性能化を図ることができる。
【００２２】
また、本発明の請求項３に記載の熱交換器は、伝熱管を偏平させる範囲を請項１に記載の範囲に限定し、且つ伝熱管に内面溝付き伝熱管を用いた構成を備えたものである。これにより、平滑管しか用いられなかった従来の熱交換器に対して、熱交換性能を大幅に向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例１、３による熱交換器の正面図
【図２】本発明の実施例１、３による熱交換器に用いる伝熱管の正面図
【図３】本発明の実施例２による熱交換器に用いる伝熱管の正面図と上面図
【図４】従来のサーペンタイン式熱交換器の平板状フィンの平面図
【図５】従来のサーペンタイン式熱交換器の正面図
【図６】従来のサーペンタイン式熱交換器の伝熱管挿入部を示す図
【符号の説明】
５      熱交換器
６      平板状フィン
７      伝熱管
７ａ    直管部
７ｂ    曲管部
８      最小偏平部
９      最大偏平部
１０    伝熱管
１０ａ  直管部
１０ｂ  曲管部
１１    最小偏平部
１２    最大偏平部
【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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