(57)【要約】【課題】耐圧強度を確保できるとともに省材料化及び熱交換性能の向上を達成可能な熱交換用扁平管及びそのような熱交換用扁平管を備えた熱交換器を提供する。【解決手段】冷媒が通る複数の流路穴ｈｏが並んで形成される熱交換用扁平管４１，４２，４３，・・・である。流路穴ｈｏの輪郭は、六角形である。隣接する流路穴ｈｏとの距離ｔ１を六角形の対向する辺Ｌ１及びＬ２間の距離ｈで無次元化した値をｔ１／ｈとし、扁平管の外周の平面から貫通孔までの最小寸法ｔ２を距離ｈで無次元化した値をｔ２／ｈとした場合において、０．２５≦（ｔ２／ｈ）／（ｔ１／ｈ）≦０．９０  （式１）の関係が成り立つ。【選択図】図５
2013185721.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
冷媒が通る複数の貫通孔（ｈｏ、ｈｏ２、ｈｏ３）が並んで形成される熱交換用扁平管（４１，４２，４３，・・・，２４４，２４５）であって、
前記貫通孔の輪郭は、六角形であり、
隣接する前記貫通孔との距離ｔ１を前記六角形の対向する辺同士の距離ｈで無次元化した値をｔ１／ｈとし、
前記扁平管の外周の平面（１４１ａ，１４１ｂ，１４２ａ，１４２ｂ，１４３ａ，１４３ｂ・・・）から前記貫通孔までの最小寸法ｔ２を前記距離ｈで無次元化した値をｔ２／ｈとした場合において、
０．２５≦（ｔ２／ｈ）／（ｔ１／ｈ）≦０．９０  （式１）
の関係が成り立つ熱交換用扁平管（４１，４２，４３，・・・，２４４，２４５）。
【請求項２】
０．５０≦（ｔ２／ｈ）／（ｔ１／ｈ）≦０．９０  （式２）
の関係が成り立つ
請求項１に記載の熱交換用扁平管（４１，４２，４３，・・・，２４４）。
【請求項３】
０．５５≦（ｔ２／ｈ）／（ｔ１／ｈ）≦０．８５  （式３）
の関係が成り立つ
請求項１又は２に記載の熱交換用扁平管（４１，４２，４３，・・・，２４４）。
【請求項４】
０．６０≦（ｔ２／ｈ）／（ｔ１／ｈ）≦０．８０  （式４）
の関係が成り立つ
請求項１〜３のいずれかに記載の熱交換用扁平管（４１，４２，４３，・・・，２４４）。
【請求項５】
０．２５≦（ｔ２／ｈ）／（ｔ１／ｈ）≦０．６５  （式５）
の関係が成り立つ
請求項１に記載の熱交換用扁平管（２４５）。
【請求項６】
０．３０≦（ｔ２／ｈ）／（ｔ１／ｈ）≦０．６０  （式６）
の関係が成り立つ
請求項１又は５に記載の熱交換用扁平管（２４５）。
【請求項７】
０．３５≦（ｔ２／ｈ）／（ｔ１／ｈ）≦０．５５  （式７）
の関係が成り立つ
請求項１、５、６のいずれかに記載の熱交換用扁平管（２４５）。
【請求項８】
前記貫通孔の輪郭は、正六角形又は略正六角形である、
請求項１〜７のいずれかに記載の熱交換用扁平管（４１，４２，４３，・・・，２４４，２４５）。
【請求項９】
前記貫通孔（ｈｏ３）は、内側にインナフィン（ｆ）を有する、
請求項１〜８のいずれかに記載の熱交換用扁平管（２４４）。
【請求項１０】
請求項１〜９のいずれかに記載の熱交換用扁平管（４１，４２，４３，・・・，２４４，２４５）を有する、
熱交換器（１０）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、冷媒が通る複数の貫通孔が並んで形成される熱交換用扁平管及び当該熱交換用扁平管を備えた熱交換器に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、空調機の蒸発器などにおいて、特許文献１（特開２０１１−１５３８１４号公報）に示されるような熱交換用扁平管が用いられている。このような扁平管は、アルミニウム合金等を押出成形等することによって一体成形され、多数の貫通孔が一列または複数列並んで配置されている。貫通孔内部を通る冷媒と扁平管の外周を通る空気などの媒体との間で熱交換が行われる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかし、貫通孔を流れる冷媒の圧力に耐える扁平管を設計する場合、耐圧強度を満たすように貫通孔周囲の肉厚を厚くすることが要求されるが、肉厚を厚くすると熱交換性能が劣化するという問題がある。一方、省材料化は、扁平管のコストを低減することができる。そこで、耐圧強度と省材料化及び熱交換性能の向上との好適なバランスを取ることが求められている。
【０００４】
そこで、本発明の課題は、耐圧強度を確保できるとともに省材料化及び熱交換性能の向上が達成可能な熱交換用扁平管及びそのような熱交換用扁平管を備えた熱交換器を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の第１観点に係る熱交換用扁平管は、冷媒が通る複数の貫通孔が並んで形成される熱交換用扁平管である。貫通孔の輪郭は、六角形である。隣接する貫通孔との距離ｔ１を六角形の対向する辺同士の距離ｈで無次元化した値をｔ１／ｈとし、扁平管の外周の平面から貫通孔までの最小寸法ｔ２を距離ｈで無次元化した値をｔ２／ｈとした場合において、
０．２５≦（ｔ２／ｈ）／（ｔ１／ｈ）≦０．９０  （式１）
の関係が成り立つ。
【０００６】
本発明の第１観点に係る熱交換用扁平管では、上記関係式（式１）が成り立つことにより、耐圧強度を確保できるとともに扁平管の省材料化及び熱交換性能の向上を実現することができる。
【０００７】
本発明の第２観点に係る熱交換用扁平管は、第１観点に係る熱交換用扁平管であって、０．５０≦（ｔ２／ｈ）／（ｔ１／ｈ）≦０．９０  （式２）の関係が成り立つ。
【０００８】
本発明の第２観点に係る熱交換用扁平管では、上記関係式（式２）が成り立つことにより、耐圧強度を確保できるとともに扁平管の省材料化及び熱交換性能をより向上させることができる。
【０００９】
本発明の第３観点に係る熱交換用扁平管は、第１観点又は第２観点に係る熱交換用扁平管であって、０．５５≦（ｔ２／ｈ）／（ｔ１／ｈ）≦０．８５  （式３）の関係が成り立つ。
【００１０】
本発明の第３観点に係る熱交換用扁平管では、上記関係式（式３）が成り立つことにより、耐圧強度を確保できるとともに扁平管の省材料化及び熱交換性能をより向上させることができる。
【００１１】
本発明の第４観点に係る熱交換用扁平管は、第１観点から第３観点のいずれかに係る熱交換用扁平管であって、０．６０≦（ｔ２／ｈ）／（ｔ１／ｈ）≦０．８０  （式４）の関係が成り立つ。
【００１２】
本発明の第４観点に係る熱交換用扁平管では、上記関係式（式４）が成り立つことにより、耐圧強度を確保できるとともに扁平管の省材料化及び熱交換性能をより向上させることができる。
【００１３】
本発明の第５観点に係る熱交換用扁平管は、第１観点に係る熱交換用扁平管であって、０．２５≦（ｔ２／ｈ）／（ｔ１／ｈ）≦０．６５  （式５）の関係が成り立つ。
【００１４】
本発明の第５観点に係る熱交換用扁平管では、上記関係式（式５）が成り立つことにより、耐圧強度を確保できるとともに扁平管の省材料化及び熱交換性能をより向上させることができる。
【００１５】
本発明の第６観点に係る熱交換用扁平管は、第１観点又は第５観点に係る熱交換用扁平管であって、０．３０≦（ｔ２／ｈ）／（ｔ１／ｈ）≦０．６０  （式６）の関係が成り立つ。
【００１６】
本発明の第６観点に係る熱交換用扁平管では、上記関係式（式６）が成り立つことにより、耐圧強度を確保できるとともに扁平管の省材料化及び熱交換性能をより向上させることができる。
【００１７】
本発明の第７観点に係る熱交換用扁平管は、第１観点、第５観点、第６観点のいずれかに係る熱交換用扁平管であって、０．３５≦（ｔ２／ｈ）／（ｔ１／ｈ）≦０．５５  （式７）の関係が成り立つ。
【００１８】
本発明の第７観点に係る熱交換用扁平管では、上記関係式（式７）が成り立つことにより、耐圧強度を確保できるとともに扁平管の省材料化及び熱交換性能をより向上させることができる。
【００１９】
本発明の第８観点に係る熱交換用扁平管は、第１観点から第７観点に係る熱交換用扁平管であって、貫通孔の輪郭は、正六角形又は略正六角形である。
【００２０】
これにより、耐圧強度を確保できるとともに扁平管の省材料化及び熱交換性能の向上を実現することができる。
【００２１】
本発明の第９観点に係る熱交換用扁平管は、第１観点から第８観点のいずれかに係る熱交換用扁平管であって、貫通孔は、内側にインナフィンを有する。
【００２２】
これにより、内側にインナフィンを有する貫通孔が形成された熱交換用扁平管の耐圧強度を確保できるとともに省材料化及び熱交換性能の向上が可能となる。
【００２３】
本発明の第１０観点に係る熱交換器は、第１観点から第９観点に係る熱交換用扁平管を有する。
【００２４】
これにより、耐圧強度を確保できるとともに省材料化及び熱交換性能の向上が可能な熱交換用扁平管を備えた熱交換器を提供できる。
【発明の効果】
【００２５】
本発明の第１観点から第９観点のいずれかに係る熱交換用扁平管では、耐圧強度を確保できるとともに扁平管の省材料化及び熱交換性能の向上を実現することができる。
【００２６】
本発明の第１０観点に係る熱交換器では、耐圧強度を確保できるとともに薄型化及び省材料化が可能な熱交換用扁平管を備えた熱交換器を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本実施形態に係る熱交換器の外観図。
【図２】図１においてＡで示す部分の拡大図。
【図３】本実施形態に係る熱交換器の概略斜視図。
【図４】図２においてＩＶ−ＩＶで示す面で切断した場合の横断面であって、図３の熱交換器を右側から観た場合の側面図。
【図５】本実施形態に係る扁平管を長手方向から観た外観平面図。
【図６】図５の扁平管の耐圧強度の等圧線を示すグラフ。
【図７】内部圧力Ｐの各値（１０．０ＭＰａ〜７０．０ＭＰａ）における外周厚さｔ２と仕切り部の厚さｔ１との比率（ｔ２／ｈ）／（ｔ１／ｈ）、及び扁平管の横断面積Ａに占める流路穴の横断面積Ａｏの割合（Ａｏ／Ａ）を表すグラフ。
【図８】変形例Ａに係る扁平管を長手方向から観た外観平面図。
【図９】図８の扁平管の耐圧強度の等圧線を示すグラフ。
【図１０】図８の扁平管の内部圧力Ｐの各値（１０．０ＭＰａ〜７０．０ＭＰａ）における外周厚さｔ２bと仕切り部の厚さｔ１bとの比率（ｔ２b／ｈb）／（ｔ１b／ｈb）、及び扁平管の横断面積Ａbに占める流路穴の横断面積Ａｏbの割合（Ａｏb／Ａb）を表すグラフ。
【図１１】変形例Ｂに係る扁平管を長手方向から観た外観の一部を拡大した模式平面図。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
以下、本発明に係る熱交換器用の扁平管について、図面を参照しつつ詳述する。なお、以下の実施形態は、本発明の具体例であって、本発明の技術的範囲を限定するものではない。
【００２９】
（１）熱交換器の構成
図１は、本実施形態に係る扁平管４１，４２，４３，・・・を含む熱交換器１０の外観図である。図１の熱交換器１０は、空気調和装置の室外ユニット内部や、給湯装置の熱源ユニット内部に設けられ、冷媒の蒸発器または放熱器として機能する。
【００３０】
熱交換器１０は、図１に示すように、主として、分流ヘッダ２０、合流ヘッダ３０、扁平管群４０、及びフィン５０を備えており、いわゆる積層型のマイクロチャンネル熱交換器の構成を有している。
【００３１】
尚、以下の説明においては、「上」「下」「右」、「左」「鉛直」、「水平」等の方向を示す表現を適宜用いているが、これらは、熱交換器１０が図１の状態で設置された状態での各方向を表す。また、図１に示されるように、熱交換器１０が見える側を「正面側」とし、「上面側」および「下面側」は、正面側を基準として把握されるものとする。
【００３２】
また、本実施形態に係る冷媒の種類としては、ＨＦＣ等の低圧冷媒の他、ＣＯ２等の高圧冷媒が挙げられる。
【００３３】
分流ヘッダ２０及び合流ヘッダ３０は、その長手方向がともに鉛直方向となっており、扁平管群４０が連結されている。具体的には、分流ヘッダ２０及び合流ヘッダ３０は、互いに所定距離離れて並列に延びており、その長手方向に沿って扁平管群４０における各扁平管４１，４２，４３・・・が配列するようにして連結されている。
【００３４】
分流ヘッダ２０には、図１における方向Ｒ１から、液状態の冷媒や気液二相状態の冷媒が送り込まれる。分流ヘッダ２０に供給された冷媒は、各扁平管４１，４２，４３，・・・が有する複数の流路穴ｈｏに別れて、合流ヘッダ３０まで流れる。
【００３５】
合流ヘッダ３０は、分流ヘッダ２０とともにフィン５０を挟むようにして設けられており、複数の扁平管４１，４２，４３，・・・が有する複数の流路穴ｈｏから流れてきた冷媒を合流させ、図１における方向Ｒ２に冷媒を送り出す。
【００３６】
扁平管群４０は、複数の扁平管（熱交換器用扁平管に相当）４１，４２，４３，・・・によって構成されている。扁平管４１，４２，４３，・・・は、図３及び図４に示すように、それぞれ鉛直方向に所定距離離れて並んで配置されているが、本実施形態に係る扁平管４１，４２，４３の詳細については、「（２）扁平管の構成」にて説明する。
【００３７】
フィン５０は、図２〜４に示すように、少なくとも隣接する扁平管４１，４２，４３，・・・の間において、隣接する扁平管４１，４２，４３，・・・の少なくともいずれかに接合されて配置されている。
【００３８】
より具体的には、フィン５０は、隣接する扁平管４１，４２の間、隣接する扁平管４２，４３の間のように、それぞれ隣接する扁平管４１，４２，４３，・・・の間において、互いに分離して設けられている第１フィン５１及び第２フィン５２等を有する。第１フィン５１及び第２フィン５２は、それぞれ、図１における熱交換器１０の正面視において山部分と谷部分とが繰り返して形成された、いわゆる波形状を有しており、アルミニウムまたはアルミニウム合金などによって形成されている。
【００３９】
第１フィン５１は、扁平管４１，４２に挟まれるようにして配置されており、扁平管４１の下面側である扁平面１４１ｂに対して山部分の上面側が、扁平管４２の上面側である扁平面１４２ａに対して谷部分の下面側が、それぞれ接している。第２フィン５２は、扁平管４２，４３に挟まれるようにして配置されており、扁平管４２の下面側である扁平面１４２ｂに対して山部分の上面側が、扁平管４３の上面側である扁平面１４３ａに対して谷部分の下面側が、それぞれ接している。そして、扁平管群４０とフィン５０とが上述のようにして接している各部分は、ロウ付け溶接によって固着されている。これにより、扁平管群４０内を流れる冷媒の熱は、扁平管群４０の表面だけではなく、フィン５０の表面にも伝熱されるようになる。従って、熱交換器１０の伝熱面積を増大させ、熱交換効率を向上させて、熱交換器１０自体をコンパクト化させることができている。また、本実施形態に係る熱交換器１０は、扁平管群４０とフィン５０とが鉛直方向に交互に積み重ねられている。そのため、各扁平管４１，４２，４３，・・・の間隔は、介在するフィン５０によって容易に確保することができ、熱交換器１０の組立作業性を向上させることができる。
【００４０】
また、第１フィン５１及び第２フィン５２は、平面部から突出する複数のルーバ６０が形成されている。ルーバ６０は、板状のアルミニウムまたはアルミニウム合金などから切り起こし形成されており、フィン５０を空気とより接触しやすくさせる役割を担っている。
【００４１】
（２）扁平管の構成
扁平管４１，４２，４３，・・・は、アルミニウムまたはアルミニウム合金などの弾塑性変形可能な材料を押出成形することで製造されている。扁平管４１，４２，４３，・・・はいずれも、水平方向において、通風により生じる空気流れ方向Ｆに交差（具体的には、略直交）する方向に延びている。そして、各扁平管４１，４２，４３，・・・における扁平管本体１４１，１４２，１４３，・・・は、その長手方向に略直交する断面が鉛直方向から押しつぶされたような扁平形状を有しており、図３に示すように、空気流れ方向Ｆに対して略平行な水平面状に広がっている扁平面１４１ａ，１４１ｂ，１４２ａ，１４２ｂ，１４３ａ，１４３ｂ・・・を有している。扁平面１４１ａ，１４１ｂ，１４２ａ，１４２ｂ，１４３ａ，１４３ｂ・・・は、鉛直上側及び鉛直下側において水平方向に広がっており、扁平面１４１ａと１４１ｂ、扁平面１４２ａと１４２ｂ、扁平面１４３ａと１４３ｂは、それぞれ対応する扁平管本体１４１，１４２，１４３，・・・において対向している。このように、扁平面１４１ａ，１４１ｂ，１４２ａ，１４２ｂ，１４３ａ，１４３ｂ・・・が水平に広がっているため、扁平管４１，４２，４３，・・・は、当該管が水平方向から傾斜して配置される場合に比して、水平方向に沿って流れている空気流れＦに対する通風抵抗を小さく抑えることができる。
【００４２】
そして、図５に示すように、扁平管本体１４１，１４２，１４３，・・・の外周には、当該本体１４１，１４２，１４３，・・・を覆うようにして耐食層１５０が形成されている。耐食層１５０は、扁平管本体１４１，１４２，１４３，・・・の表面にアルミニウムまたはアルミニウム合金よりもイオン化傾向の小さい亜鉛を溶射することによって約０．０５〜０．１ｍｍの厚さに形成されためっき層であり、扁平管本体１４１，１４２，１４３，・・・の防食を目的として当該本体１４１，１４２，１４３，・・・の表面に施されている。
【００４３】
このような各扁平管４１，４２，４３，・・・は、図３及び図４に示すように、扁平管本体１４１，１４２，１４３，・・・の内部において、空気流れ方向Ｆに略直交する方向に冷媒が流れるための複数の流路穴ｈｏを有しており、いわゆる多穴管と呼ばれる伝熱管となっている。複数の流路穴ｈｏは、図３に示すように、扁平管４１，４２，４３，・・・の長手方向Ｙに沿って延びるとともに、図４に示すように、扁平管本体１４１，１４２，１４３，・・・内において空気流れ方向Ｆに沿って並んで形成されている。即ち、複数の流路穴ｈｏは、扁平管本体１４１，１４２，１４３，・・・を貫通するようにして、図５に示すように扁平管本体１４１，１４２，１４３，・・・の横断面の水平方向Ｘに並んで形成されている。
【００４４】
複数の流路穴ｈｏは、それぞれ隣の流路穴ｈｏから所定の間隔（最小距離）をあけて位置しており、本実施形態では、扁平管本体１４１，１４２，１４３，・・・のうち当該間隔に該当する箇所を、「仕切り部１６０」、所定間隔を「仕切り部１６０の厚さｔ１」と言う。即ち、隣り合う２つの流路穴ｈｏの間隔の寸法（最小距離）は、ｔ１であり、隣り合う２つの流路穴ｈｏの間は、仕切り部１６０によって仕切られている（図５参照）。
【００４５】
また、複数の流路穴ｈｏは、扁平管本体１４１，１４２，１４３，・・・における各扁平面１４１ａ，１４１ｂ，１４２ａ，１４２ｂ，１４３ａ，１４３ｂ・・・から所定の寸法（最小距離）ｔ２だけ離れて位置している。特に、本実施形態では、当該寸法ｔ２は、各扁平面１４１ａ，１４１ｂ，１４２ａ，１４２ｂ，１４３ａ，１４３ｂ・・・上に形成された耐食層１５０を含まない厚さを言う。即ち、当該寸法ｔ２は、耐食層１５０を除く扁平管本体１４１，１４２，１４３，・・・の扁平面１４１ａ，１４１ｂ，１４２ａ，１４２ｂ，１４３ａ，１４３ｂ・・・（即ち、外周の平面）から各流路穴ｈｏまでの最小の厚さである。以下では、当該寸法ｔ２を、「外周厚さｔ２」と言う。
【００４６】
流路穴ｈｏの輪郭は、図５に示すとおり、正六角形又は略正六角形となっている。当該六角形は、図５に示すとおり、水平方向Ｘ（即ち、複数の流路穴ｈｏが並ぶ方向）に延び、互いに対向する２つの辺Ｌ１及びＬ４を有している。ここで、対向する辺Ｌ１とＬ４との最小距離をｈとする。辺Ｌ１の両端からは、それぞれ辺Ｌ２と辺Ｌ６とが辺Ｌ１と約１２０度の内角をつけて延びている。同様に、辺Ｌ４の両端からは、それぞれ辺Ｌ３と辺Ｌ５とが辺Ｌ４と約１２０度の内角をつけて延びている。辺Ｌ２と辺Ｌ３とは、約１２０度の内角をつけて接している。辺Ｌ５と辺Ｌ６とは、約１２０度の内角をつけて接している。このように辺Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３、Ｌ４、Ｌ５、及びＬ６は、１つの六角形を形成している。
【００４７】
このように、扁平管４１，４２，４３，・・・は、その断面に多数形成された流路穴ｈｏの輪郭が六角形となっているために流路穴ｈｏの輪郭が四角形である場合と比べて耐圧強度を強くすることができるとともに省材料化を実現できる。これは、流路穴の形状が四角形である場合は、主に曲げ応力が作用するのに対し、流路穴ｈｏのような形状にすると、曲げ応力ではなく、主に膜応力が作用するようになるからである。その結果、耐圧強度をなるべく保ちながら省材料化及び熱交換性能の向上を実現することができている。
【００４８】
また、流路穴ｈｏの輪郭が同等の面積を有する円形である場合に比べて流路穴ｈｏの周長が５％長い。その結果、流路穴ｈｏの輪郭が円形である場合に比べて流路穴ｈｏ内を流れる冷媒が扁平管４１，４２，４３，・・・と接する面積が大きくなる。その結果、熱交換率を向上することができる。
【００４９】
特に、本実施形態に係る扁平管４１，４２，４３，・・・では、隣接する流路穴ｈｏとの距離ｔ１を六角形の対向する辺Ｌ１とＬ４との距離ｈで無次元化した値をｔ１／ｈとし、また扁平管４１，４２，４３，・・・の外周の平面から流路穴ｈｏまでの最小寸法ｔ２を距離ｈで無次元化した値をｔ２／ｈとした場合において、
０．２５≦（ｔ２／ｈ）／（ｔ１／ｈ）≦０．９０  （式１）
の関係が成り立つようになっていることが好ましい。
【００５０】
これにより、扁平管４１，４２，４３，・・・の耐圧強度を確保できるとともに扁平管４１，４２，４３，・・・の省材料化及び熱交換性能の向上が可能となる。
【００５１】
さらに詳細には、
０．５０≦（ｔ２／ｈ）／（ｔ１／ｈ）≦０．９０  （式２）
の関係が成り立つようになっていることが好ましい。
【００５２】
これにより、扁平管４１，４２，４３，・・・の耐圧強度を確保できるとともに、扁平管４１，４２，４３，・・・の省材料化及び熱交換性能をより向上させることが可能となる。
【００５３】
さらに詳細には、
０．５５≦（ｔ２／ｈ）／（ｔ１／ｈ）≦０．８５  （式３）
の関係が成り立つようになっていることが好ましい。
【００５４】
これにより、扁平管４１，４２，４３，・・・の耐圧強度を確保できるとともに、扁平管４１，４２，４３，・・・の省材料化及び熱交換性能をより向上させることが可能となる。
【００５５】
さらに詳細には、
０．６０≦（ｔ２／ｈ）／（ｔ１／ｈ）≦０．８０  （式４）
の関係が成り立つようになっていることが好ましい。
【００５６】
これにより、扁平管４１，４２，４３，・・・の耐圧強度を確保できるとともに、扁平管４１，４２，４３，・・・の省材料化及び熱交換性能をより向上させることが可能となる。
【００５７】
なお、冷媒が流れる際の流路穴ｈｏにおける内部圧力は、１０ＭＰａ以上、７０ＭＰａ以下であることが好ましく、さらには３０ＭＰａ以上、７０ＭＰａ以下であることが好ましい。冷媒は、CO2等の自然冷媒であることが好ましい。
【００５８】
（３）実施例
（３−１）解析手法
ここで、上記関係式（式１）〜（式４）について詳述する。
【００５９】
流路穴ｈｏにおいて内部圧力が作用する扁平管４１，４２，４３，・・・の耐圧強度は、弾塑性解析を行うことによって求めることができる。ここで、耐圧強度とは、内部圧力の作用により流路穴ｈｏが破壊されずに耐えることのできる最大の強度を言う。扁平管４１，４２，４３，・・・では、扁平管本体１４１，１４２，１４３，・・・の横断面における水平方向Ｘの長さ及び鉛直方向Ｚの長さに比べて、扁平管本体１４１，１４２，１４３，・・・の長手方向Ｙの長さが十分に長いため、本実施形態では、長手方向Ｙの変形を無視して、いわゆる平面ひずみ問題として捉えることができる。そこで、流路穴ｈｏの辺Ｌ１とＬ４との距離寸法ｈ、外周厚さｔ２、及び仕切り部１６０の厚さｔ１を変化させつつ、流路穴ｈｏの内部圧力Ｐを１０．０ＭＰａ〜７０．０Ｍａの範囲内で変化させ、仕切り部１６０の厚さｔ１と外周厚さｔ２とが同時に破裂する場合の、破裂直前における各値ｔ１／ｈ，ｔ２／ｈ等を解析した。その結果、図６のような等圧線図を得ることができる。図６は、横軸にｔ１／ｈ、縦軸にｔ２／ｈをとった場合における内部圧力Ｐの等圧線を、コンピュータシミュレーションにより数値解析して求め、これを示したグラフである。解析では、扁平多穴管の対称性を考慮した周期対称モデルを用いている。
【００６０】
なお、ここでは、扁平管４１，４２，４３，・・・の材料として、アルミニウムであるＡ３００３を用いて解析を行っている。Ａ３００３の材料物性を、表１に表す。
【００６１】
表１．Ａ３００３の材料物性
【表１】
2013185721.tif 000003
【００６２】
図６によると、各内部圧力Ｐに対応するグラフは、ｔ１／ｈが最も低い値でほぼ一定となりつつ、ｔ２／ｈの値が縦軸に沿うようにして高くなっている部分を有する。逆に、図６の各グラフは、ｔ２／ｈが最も低い値でほぼ一定となりつつ、ｔ１／ｈの値が横軸に沿うようにして高くなっている部分を有する。更に、図６の各グラフは、ｔ１／ｈ及びｔ２／ｈの両方の値が最も低くなる変曲点を有している。この変曲点は、ｔ１／ｈとｔ２／ｈとがそれぞれ一番小さくなる点であり、ｔ１／ｈ及びｔ２／ｈの各値が変曲点付近となるようにして仕切り部１６０の厚さｔ１及び外周厚さｔ２が決定されることで、同じ耐圧強度を有する中では一番流路穴ｈｏの面積が大きく取れることとなる。従って、変曲点付近、特に変曲点においては、扁平管４１，４２，４３，・・・を構成する材料（具体的には、アルミニウムまたはアルミニウム合金など）が一番少なくて済むこととなる。
【００６３】
また、図６では、各内部圧力Ｐ（具体的には、１０．０ＭＰａ〜７０．０ＭＰａ）における変曲点それぞれを結ぶと、図６の一点鎖線で示しているように、ｔ１／ｈの値が大きくなるにつれてｔ２／ｈの値も大きくなる、いわゆる右肩上がりのカーブを描くグラフとなる。
【００６４】
このように、アルミニウム等の弾塑性変形可能な材料では、弾性限界である降伏応力と比較して、弾塑性変形後についには塑性破壊したときの引張強度がはるかに大きいため、弾塑性変形を考慮した耐圧設計をすれば、扁平管４１，４２，４３，・・・・の寸法をはるかにコンパクトにでき、更なる薄型化及び省材料化を図ることができる。
【００６５】
図７は、図６の等圧線の結果を、横軸を「外周厚さｔ２と仕切り部１６０の厚さｔ１との比（具体的には、“（ｔ２／ｈ）／（ｔ１／ｈ）”）」、縦軸を「扁平管４１，４２，４３，・・・の横断面積Ａに占める流路穴ｈｏの横断面積Ａｏの割合（つまり、“Ａｏ／Ａ”）」として表したグラフである。ここで、本実施形態に係る流路穴ｈｏの横断面積Ａｏは、１つの横断面中に含まれる複数の流路穴ｈｏ全ての横断面積を、合計した値である。
【００６６】
図７における各内部圧力Ｐのグラフの頂点は、図６の等圧線における変曲点に対応しており、いずれの頂点においても、扁平管４１，４２，４３，・・・の横断面積Ａに占める流路穴ｈｏの横断面積Ａｏの割合Ａｏ／Ａは、一番高くなっている。つまり、仕切り部１６０の厚さｔ１及び外周厚さｔ２が、それぞれ各グラフの変曲点となる値を有することによって、各内部圧力Ｐに対する耐圧強度を確保できるとともに、流路穴ｈｏの横断面積Ａｏも一番大きくなる。
【００６７】
図７の各内部圧力Ｐのグラフにおける頂点によると、扁平管４１，４２，４３，・・・の横断面積Ａに占める流路穴ｈｏの横断面積Ａｏの割合Ａｏ／Ａが一番高くなる点である各内部圧力Ｐのグラフの頂点は、外周厚さｔ２と仕切り部１６０の厚さｔ１との比（ｔ２／ｈ）／（ｔ１／ｈ）の値が、０．２５〜０．９０の範囲内にあることがわかる。更に詳しく見ると、（ｔ２／ｈ）／（ｔ１／ｈ）は、０．５０〜０．９０の範囲内にあり、更に詳しくは、０．５５〜０．８５の範囲内にあり、更に詳しくは、０．６０〜０．８０の範囲内にある。
【００６８】
具体的には、図７の各内部圧力Ｐのグラフの頂点に係る（ｔ２／ｈ）／（ｔ１／ｈ）の値は、次の表２のようになっている。
【００６９】
【表２】
2013185721.tif 000004
この表２の値を見ると扁平管４１，４２，４３，・・・の横断面積Ａに占める流路穴ｈｏの横断面積Ａｏの割合Ａｏ／Ａを最も高くする（ｔ２／ｈ）／（ｔ１／ｈ）の最適な値は、０．６４〜０．７６の範囲内にあることがわかる。
【００７０】
なお、CO2等の自然冷媒は、高圧冷媒である。したがって、冷媒が、CO2等の自然冷媒である場合は、流路穴ｈｏの内部圧力Ｐは、３０ＭＰａ〜７０ＭＰａの範囲内であることが好ましく、さらには、４０ＭＰａ〜７０ＭＰａの範囲内であることが好ましい。この場合、図７及び表２の値より、扁平管４１，４２，４３，・・・の横断面積Ａに占める流路穴ｈｏの横断面積Ａｏの割合Ａｏ／Ａを最も高くする（ｔ２／ｈ）／（ｔ１／ｈ）の最適な値は、０．６４〜０．７４の範囲内、さらには０．６４〜０．７２の範囲内にあることがわかる。
【００７１】
（３−２）解析結果のまとめ
上述の解析結果をまとめると、以下のことが確認できる。
【００７２】
図７によると、扁平管４１，４２，４３，・・・の横断面積Ａに占める流路穴ｈｏの横断面積Ａｏの割合Ａｏ／Ａが一番高くなる点である各内部圧力Ｐのグラフの頂点は、外周厚さｔ２と仕切り部１６０の厚さｔ１との比（ｔ２／ｈ）／（ｔ１／ｈ）の値が、０．２５〜０．９０の範囲内にあることがわかる。したがって、上記（式１）０．２５≦（ｔ２／ｈ）／（ｔ１／ｈ）≦０．９０の関係が成り立つように扁平管４１，４２，４３，・・・を構成することが好ましいことが分かる。
【００７３】
さらには、図７より扁平管４１，４２，４３，・・・の横断面積Ａに占める流路穴ｈｏの横断面積Ａｏの割合Ａｏ／Ａが一番高くなる点である各内部圧力Ｐのグラフの頂点は、外周厚さｔ２と仕切り部１６０の厚さｔ１との比（ｔ２／ｈ）／（ｔ１／ｈ）の値が、０．５０〜０．９０の範囲内にあることがわかる。したがって、上記（式２）０．５０≦（ｔ２／ｈ）／（ｔ１／ｈ）≦０．９０の関係が成り立つように扁平管４１，４２，４３，・・・を構成することが好ましいことが分かる。
【００７４】
また、さらには、図７より扁平管４１，４２，４３，・・・の横断面積Ａに占める流路穴ｈｏの横断面積Ａｏの割合Ａｏ／Ａが一番高くなる点である各内部圧力Ｐのグラフの頂点は、外周厚さｔ２と仕切り部１６０の厚さｔ１との比（ｔ２／ｈ）／（ｔ１／ｈ）の値が、０．５５〜０．８５の範囲内にあることがわかる。したがって、上記（式３）０．５５≦（ｔ２／ｈ）／（ｔ１／ｈ）≦０．８５の関係が成り立つように扁平管４１，４２，４３，・・・を構成することが好ましいことが分かる。
【００７５】
また、さらには、図７より扁平管４１，４２，４３，・・・の横断面積Ａに占める流路穴ｈｏの横断面積Ａｏの割合Ａｏ／Ａが一番高くなる点である各内部圧力Ｐのグラフの頂点は、外周厚さｔ２と仕切り部１６０の厚さｔ１との比（ｔ２／ｈ）／（ｔ１／ｈ）の値が、０．６０〜０．８０の範囲内にあることがわかる。したがって、上記（式４）０．６０≦（ｔ２／ｈ）／（ｔ１／ｈ）≦０．８０の関係が成り立つように扁平管４１，４２，４３，・・・を構成することが好ましいことが分かる。
【００７６】
また、冷媒が、CO2等の自然冷媒である場合、流路穴ｈｏの内部圧力Ｐは、３０ＭＰａ〜７０ＭＰａの範囲内であることが好ましく、さらには、４０ＭＰａ〜７０ＭＰａの範囲内であることが好ましい。この場合、（ｔ２／ｈ）／（ｔ１／ｈ）は、０．６４〜０．７４の範囲内、さらには０．６４〜０．７２の範囲内にあることが好ましいことが分かる。
【００７７】
なお、（ｔ２／ｈ）／（ｔ１／ｈ）の値が１に近いほど仕切り部１６０の厚さｔ１と外周厚さｔ２とが近いことになるが、仕切り部１６０の厚さｔ１と外周厚さｔ２とが近いと扁平管４１，４２，４３，・・・を押出成型しやすくなる。即ち、扁平管４１，４２，４３，・・・が上述のように構成されていることにより押出成型しやすいというメリットもある。
【００７８】
（４）特徴
（４−１）
上記実施形態では、流路穴ｈｏの輪郭は、図５に示すとおり、正六角形又は略正六角形となっている。当該六角形は、図５に示すとおり、水平方向Ｘ（即ち、複数の流路穴ｈｏが並ぶ方向）に延び、互いに対向する２つの辺Ｌ１及びＬ４を有しており、対向する辺Ｌ１とＬ４との最小距離がｈである。隣接する流路穴ｈｏとの距離（仕切り部１６０の厚さ）ｔ１を六角形の対向する辺Ｌ１とＬ４との距離ｈで無次元化した値をｔ１／ｈとし、扁平管４１，４２，４３，・・・の外周の平面から流路穴ｈｏまでの最小寸法（外周厚さ）ｔ２を距離ｈで無次元化した値をｔ２／ｈとした場合において、
０．２５≦（ｔ２／ｈ）／（ｔ１／ｈ）≦０．９０  （式１）
の関係が成り立つように扁平管４１，４２，４３，・・・が構成されている。
【００７９】
これにより、耐圧強度を確保できるとともに扁平管の省材料化及び熱交換性能の向上を実現することが可能となっている。
【００８０】
（４−２）
また、さらに詳細には、
０．５０≦（ｔ２／ｈ）／（ｔ１／ｈ）≦０．９０  （式２）
の関係が成り立つように扁平管４１，４２，４３，・・・が構成されている。
【００８１】
これにより、耐圧強度を確保できるとともに扁平管の省材料化及び熱交換性能をより向上させることが可能となっている。
【００８２】
（４−３）
また、さらに詳細には、
０．５５≦（ｔ２／ｈ）／（ｔ１／ｈ）≦０．８５  （式３）
の関係が成り立つように扁平管４１，４２，４３，・・・が構成されている。
【００８３】
これにより、耐圧強度を確保できるとともに扁平管４１，４２，４３，・・・の省材料化及び熱交換性能をより向上させることが可能となっている。
【００８４】
（４−４）
また、さらに詳細には、
０．６０≦（ｔ２／ｈ）／（ｔ１／ｈ）≦０．８０  （式４）
の関係が成り立つように扁平管４１，４２，４３，・・・が構成されている。
【００８５】
これにより、耐圧強度を確保できるとともに扁平管４１，４２，４３，・・・の省材料化及び熱交換性能をより向上させることが可能となっている。
【００８６】
（４−５）
上記実施形態では、流路穴ｈｏの輪郭は、正六角形又は略正六角形である。
【００８７】
これにより、耐圧強度を確保できるとともに扁平管４１，４２，４３，・・・の省材料化及び熱交換性能をより向上させることが可能となっている。
【００８８】
（４−６）
上記実施形態では、熱交換器１０は、扁平管４１，４２，４３，・・・を備えている。
【００８９】
これにより、耐圧強度を確保できるとともに省材料化及び熱交換性能の向上が可能な扁平管４１，４２，４３，・・・を備えた熱交換器を提供できている。
【００９０】
（４−７）
上記実施形態では、仕切り部１６０の厚さｔ１と外周厚さｔ２とが比較的近い。したがって、扁平管４１，４２，４３，・・・は、押出成型しやすくなっている。
【００９１】
（５）変形例
（５−１）変形例Ａ
上記実施形態では、流路穴ｈｏの輪郭は、図５に示すとおり、正六角形又は略正六角形となっていた。当該六角形は、図５に示すとおり、水平方向Ｘ（即ち、複数の流路穴ｈｏが並ぶ方向）に延び、互いに対向する２つの辺Ｌ１及びＬ４を有しており、対向する辺Ｌ１とＬ４との最小距離がｈであった。隣接する流路穴ｈｏとの距離（仕切り部１６０の厚さ）ｔ１と、扁平管４１，４２，４３，・・・の外周の平面から流路穴ｈｏまでの最小寸法（外周厚さ）ｔ２との値が近かったので、扁平管４１，４２，４３，・・・を押出成型しやすかった。
【００９２】
しかし、他の実施形態においては、押出成型可能なら、流路穴の輪郭である六角形を図８に示すような配置で設けても良い。
【００９３】
即ち、本変形例に係る流路穴ｈｏ２の輪郭である当該六角形は、鉛直方向Ｚ（即ち、複数の流路穴ｈｏ２が並ぶ方向である水平方向Ｘに直交する方向）に延びる互いに対向する辺Ｌ１１とＬ１４とを有している。ここで、対向する辺Ｌ１１とＬ１４との最小距離をｈｂとする。辺Ｌ１１の両端からは、それぞれ辺Ｌ１２と辺Ｌ１６とが辺Ｌ１１と約１２０度の内角をつけて延びている。同様に、辺Ｌ１４の両端からは、それぞれ辺Ｌ１３と辺Ｌ１５とが辺Ｌ１４と約１２０度の内角をつけて延びている。辺Ｌ１２と辺Ｌ１３とは、約１２０度の内角をつけて接している。辺Ｌ１５と辺Ｌ１６とは、約１２０度の内角をつけて接している。このように辺Ｌ１１、Ｌ１２、Ｌ１３、Ｌ１４、Ｌ１５、及びＬ１６は、１つの正六角形又は略正六角形を形成している。
【００９４】
図９の等圧線は、上記実施形態と同じ解析手法を用いて流路穴ｈｏ２の辺Ｌ１１とＬ１４との距離寸法ｈｂ、外周厚さｔ２ｂ、及び仕切り部１６０ｂの厚さｔ１ｂを変化させつつ、流路穴ｈｏ２の内部圧力Ｐを１０．０ＭＰａ〜７０．０Ｍａの範囲内で変化させ、仕切り部１６０ｂの厚さｔ１ｂと外周厚さｔ２ｂとが同時に破裂する場合の、破裂直前における各値ｔ１ｂ／ｈｂ，ｔ２ｂ／ｈｂ等を解析した結果である。
【００９５】
図１０は、図９の等圧線の結果を図７と同様に、横軸を（ｔ２b／ｈb）／（ｔ１b／ｈb）、縦軸を「扁平管２４５の横断面積Ａbに占める流路穴ｈｏ２の横断面積Ａｏbの割合（つまり、“Ａｏb／Ａb”）」として表したグラフである。
【００９６】
図１０における各内部圧力Ｐのグラフの頂点は、図９の等圧線における変曲点に対応しており、いずれの頂点においても、扁平管２４５の横断面積Ａｂに占める流路穴ｈｏ２の横断面積Ａｏｂの割合Ａｏｂ／Ａｂは、一番高くなっている。つまり、仕切り部１６０ｂの厚さｔ１ｂ及び外周厚さｔ２ｂが、それぞれ各グラフの変曲点となる値を有することによって、各内部圧力Ｐに対する耐圧強度を確保できるとともに、流路穴ｈｏ２の横断面積Ａｏｂも一番大きくなる。
【００９７】
図１０の各内部圧力Ｐのグラフにおける頂点によると、扁平管２４５の横断面積Ａｂに占める流路穴ｈｏ２の横断面積Ａｏｂの割合Ａｏｂ／Ａｂが一番高くなる点である各内部圧力Ｐのグラフの頂点は、外周厚さｔ２ｂと仕切り部１６０ｂの厚さｔ１ｂとの比（ｔ２ｂ／ｈｂ）／（ｔ１ｂ／ｈｂ）の値が、０．２５〜０．９０の範囲内にあることがわかる。更に詳しく見ると、（ｔ２ｂ／ｈｂ）／（ｔ１ｂ／ｈｂ）は、０．２５〜０．６５の範囲内にあり、更に詳しくは、０．３０〜０．６０の範囲内にあり、更に詳しくは、０．３５〜０．５５の範囲内にある。
【００９８】
具体的には、図１０の各内部圧力Ｐのグラフの頂点に係る（ｔ２ｂ／ｈｂ）／（ｔ１ｂ／ｈｂ）の値は、次の表３のようになっている。
【００９９】
【表３】
2013185721.tif 000005
この表３の値を見ると扁平管２４５の横断面積Ａｂに占める流路穴ｈｏ２の横断面積Ａｏｂの割合Ａｏｂ／Ａｂを最も高くする（ｔ２ｂ／ｈｂ）／（ｔ１ｂ／ｈｂ）の最適な値は、０．３９〜０．４８の範囲内にあることがわかる。
【０１００】
これらの解析結果をまとめると、以下のことが確認できる。
【０１０１】
即ち、扁平管２４５の横断面における隣接する流路穴ｈｏ２との距離ｔ１ｂを六角形の対向する辺Ｌ１１とＬ１４との距離ｈｂで無次元化した値をｔ１ｂ／ｈｂとし、また扁平管２４５の外周の平面から流路穴ｈｏ２までの最小寸法ｔ２ｂを距離ｈｂで無次元化した値をｔ２ｂ／ｈｂとした場合において、
０．２５≦（ｔ２ｂ／ｈｂ）／（ｔ１ｂ／ｈｂ）≦０．９０  （上記実施形態の式１と同じ）
の関係が成り立つようになっていることが好ましい。
【０１０２】
これにより、扁平管２４５の耐圧強度を確保できるとともに扁平管２４５の省材料化及び熱交換性能の向上が可能となる。
【０１０３】
さらに詳細には、
０．２５≦（ｔ２ｂ／ｈｂ）／（ｔ１ｂ／ｈｂ）≦０．６５  （式５）
の関係が成り立つようになっていることが好ましい。
【０１０４】
これにより、扁平管２４５の耐圧強度を確保できるとともに、扁平管２４５の省材料化及び熱交換性能をより向上させることが可能となる。
【０１０５】
さらに詳細には、
０．３０≦（ｔ２ｂ／ｈｂ）／（ｔ１ｂ／ｈｂ）≦０．６０  （式６）
の関係が成り立つようになっていることが好ましい。
【０１０６】
これにより、扁平管２４５の耐圧強度を確保できるとともに、扁平管２４５の省材料化及び熱交換性能をより向上させることが可能となる。
【０１０７】
さらに詳細には、
０．３５≦（ｔ２ｂ／ｈｂ）／（ｔ１ｂ／ｈｂ）≦０．５５  （式７）
の関係が成り立つようになっていることが好ましい。
【０１０８】
これにより、扁平管２４５の耐圧強度を確保できるとともに、扁平管２４５の省材料化及び熱交換性能をより向上させることが可能となる。
【０１０９】
また、冷媒が、CO2等の高圧冷媒である場合、流路穴ｈｏ２の内部圧力Ｐは、３０ＭＰａ〜７０ＭＰａの範囲内であることが好ましく、さらには、４０ＭＰａ〜７０ＭＰａの範囲内であることが好ましい。この場合、（ｔ２ｂ／ｈｂ）／（ｔ１ｂ／ｈｂ）は、０．３９〜０．４５の範囲内、さらには０．３９〜０．４２の範囲内にあることが好ましい。
【０１１０】
（５−２）変形例Ｂ
上記実施形態及び変形例Ａにおいては、流路穴ｈｏ及び流路穴ｈｏ２の内壁面には、インナフィンが設けられていなかった。しかし、他の実施形態においては、流路穴ｈｏ及び流路穴ｈｏ２の内壁面にインナフィンを設けても良い。
【０１１１】
例えば、図１１に示すように、扁平管２４４の流路穴ｈｏ３の内壁面に、インナフィンｆを設けてもよい。インナフィンｆは、流路穴ｈｏ３の内壁面に形成された突起物である。この場合、仕切り部の厚さｔ１及び外周厚さｔ２は、インナフィンｆを含まない寸法である。そして、このように流路穴ｈｏ３の内壁面にインナフィンｆが設けてあっても、上記（式１）〜（式７）のいずれかが成り立つように扁平管２４４を構成する。これにより、流路穴ｈｏ３の内壁面にインナフィンｆを設けた場合でも、扁平管２４４の耐圧強度を確保できるとともに、より省材料化及び熱交換性能の向上が可能となる。
【産業上の利用可能性】
【０１１２】
本発明は、空気調和装置等の熱交換器、特にマイクロチャネル熱交換器に有用である。
【符号の説明】
【０１１３】
１０                                      熱交換器
４１，４２，４３，・・・，２４４，２４５  扁平管
１４１ａ，１４１ｂ，１４２ａ，１４２ｂ，１４３ａ，１４３ｂ・・・  扁平面（平面）
ｈｏ、ｈｏ２、ｈｏ３                      流路穴（貫通孔）
ｈ、ｈｂ                                  対向する２辺間の距離
ｔ１、ｔ１ｂ                              仕切り部の厚さ
ｔ２、ｔ２ｂ                              外周厚さ
ｆ                                        インナフィン
【先行技術文献】
【特許文献】
【０１１４】
【特許文献１】特開２０１１−１５３８１４号公報
【図１】
2013185721.tif 000006
【図２】
2013185721.tif 000007
【図３】
2013185721.tif 000008
【図４】
2013185721.tif 000009
【図５】
2013185721.tif 000010
【図６】
2013185721.tif 000011
【図７】
2013185721.tif 000012
【図８】
2013185721.tif 000013
【図９】
2013185721.tif 000014
【図１０】
2013185721.tif 000015
【図１１】
2013185721.tif 000016