(57)【要約】【課題】フィンの表面を折り曲げて形成するようなスペーサを設けることなく、フィンの間隔を所定間隔に保持することができる熱交換器を提供すること。【解決手段】本発明の熱交換器は、複数の扁平管２０と、所定間隔で積層された複数のフィン４０を有する熱交換器であって、フィン４０は、扁平管２０を挿し込むための切欠き部４１と、切欠き部４１の幅Ｌ１の半分の長さよりも少なくとも長い高さの部分を有するように切欠き部４１の端部に形成された切起こし部４２と、を有し、所定間隔が、切起こし部４２によって保持される。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の扁平管と、所定間隔で積層された複数のフィンを有する熱交換器であって、
前記フィンは、前記扁平管を挿し込むための切欠き部と、前記切欠き部に沿って形成された切起こし部を有し、
前記切起こし部は、前記フィンの平面に垂直な方向の長さが少なくとも前記切欠き部の幅の半分の長さよりも長い部分を有し、
前記所定間隔が、前記切起こし部によって保持されることを特徴とする熱交換器。
【請求項２】
前記切欠き部における一方の端部と一方の端部と向かい合う他方の端部のそれぞれに形成された前記切起こし部は、互い違いに形成され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】
前記切欠き部における一方の端部に設けられた前記切起こし部の向かい側となる他方の端部には前記切起こし部に隣接したろう付け代部が設けられていることを特徴とする請求項１又は２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、扁平管を用いた熱交換器に関する。
【背景技術】
【０００２】
扁平管とフィンとを備えた熱交換器において、フィンの扁平管挿入部にフィンカラーを形成し、フィンカラーによってフィン間の間隔を所定間隔に保持する際、扁平管の厚みが薄い場合に、フィンの管挿入部の幅が狭くなり、フィン間隔に対応した高さのフィンカラーが形成できないという問題がある。これを解決するための構造として、特許文献１には、フィンの表面を切り起こしてスペーサを形成し、このスペーサによってフィンの間隔を所定間隔に保持するようにした熱交換器が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１２―１６３３１８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、フィンの表面は空気と熱交換を行う部分であり、特許文献１のように、フィンの表面にスペーサのような構造を設けるようにすると、そのスペーサが通風抵抗となるため、熱交換効率が低下するという問題がある。
【０００５】
また、フィンの表面にスペーサを形成すると、そのスペーサを設ける部分には伝熱性能を向上させるための多様な切起こしやスリットを設けることができないため、伝熱性向上のための設計の自由度が低下するという問題もある。
【０００６】
そこで、本発明は、上記の問題点に鑑みなされたものであって、フィンの表面を折り曲げて形成するようなスペーサを設けることなく、フィンの間隔を所定間隔に保持することができる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】
【０００７】
本発明は上記目的を達成するために提案されたものである。
【０００８】
（１）本発明の熱交換器は、複数の扁平管と、所定間隔で積層された複数のフィンを有する熱交換器であって、前記フィンは、前記扁平管を挿し込むための切欠き部と、前記切欠き部に沿って形成され少なくとも前記切欠き部の幅の半分の長さよりも長い高さの部分を有する切起こし部を有し、前記所定間隔が、前記切起こし部によって保持される。
【０００９】
（２）上記（１）の構成において、前記切欠き部における一方の端部と一方の端部と向かい合う他方の端部のそれぞれに形成された前記切起こし部は、互い違いに形成される。
【００１０】
（３）上記（１）又は（２）の構成において、前記切欠き部における一方の端部に設けられた前記切起こし部の向かい側となる他方の端部には前記切起こし部に隣接したろう付け代部が設けられている。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、フィンの表面を折り曲げて形成するようなスペーサを設けることなく、フィンの間隔を所定間隔に保持することができる熱交換器を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の実施形態に係る熱交換器の使用の一例として空気調和機に熱交換器を用いた場合の図である。
【図２】本発明の実施形態に係る熱交換器である扁平管熱交換器を示す図であり、（ａ）は扁平管熱交換器の平面図、（ｂ）は扁平管熱交換器の正面図、（ｃ）は扁平管熱交換の側面図、（ｄ）は扁平管熱交換器の腰部側面断面図である。
【図３】本発明の実施形態に係る熱交換器である扁平管熱交換の腰部拡大側面図である。
【図４】本発明の実施形態に係る熱交換器である扁平管熱交換のフィンの作製方法を説明するための図である。
【図５】本発明の実施形態に係る熱交換器である扁平管熱交換のフィンに切起こし部が形成された状態を示す図である。
【図６】本発明の実施形態に係る熱交換器である扁平管熱交換のフィンの切起こし部の作用効果を説明する図であり、（ａ）は比較例、（ｂ）は本実施形態の図である。
【図７】本発明の実施形態に係る熱交換器である扁平管熱交換のフィンの高さの低い切起こし部の作用効果を説明するための図である。
【図８】本発明の実施形態に係る熱交換器である扁平管熱交換のフィンの切起こし部の変形例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明に係る好適な実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、実施形態の説明の全体を通じて同じ要素には同じ符号を付して説明する。
【００１４】
本発明に係る熱交換器は、一般的な空気調和機などに用いることができる熱交換器であり、先ず、本発明に係る熱交換器を用いた空気調和機の一例を示す。
図１は、本発明の実施形態に係る熱交換器を用いた空気調和機の構成を示す図である。
【００１５】
図１に示すように、空気調和機１は、室内機２と室外機３とを備えて構成されている。
室外機３には、本発明に係る扁平管を用いた熱交換器（以下、扁平管熱交換器という）１０からなる室外熱交換器５の他に、圧縮機６、膨張弁７及び四方弁８が設けられ、室内機２には、任意の熱交換器を用いて構成される室内熱交換器４が設けられている。
【００１６】
暖房運転時には、室外機３の圧縮機６から吐出した高温高圧のガス冷媒が四方弁８を介して室内機２の室内熱交換器４に流入し、室内熱交換器４（凝縮器）で空気と熱交換した冷媒は凝縮し液化する。
このように、室内熱交換器４が凝縮器として機能し、室内熱交換器４で冷媒と熱交換を行い加熱された室内空気が室内に吹き出されることによって、室内機２が設置された室内の暖房が行われる。
その後、高圧の液冷媒は、室外機３の膨張弁７を通過することによって減圧され、低温低圧の気液二相冷媒となり室外熱交換器５へ流入する。室外熱交換器５（蒸発器）で外気と熱交換した冷媒はガス化する。その後、低圧のガス冷媒は、四方弁８を介して圧縮機６に吸入される。
【００１７】
冷房運転時には、室外機３の圧縮機６から吐出した高温高圧のガス冷媒が四方弁８を介して室外熱交換器５に流入する。
室外熱交換器５（凝縮器）で外気と熱交換した冷媒は凝縮し液化する。
その後、高圧の液冷媒は、室外機３の膨張弁７を通過することによって減圧され、低温低圧の気液二相冷媒となり、室内機２の室内熱交換器４へ流入する。
室内熱交換器４（蒸発器）で空気と熱交換した冷媒はガス化する。このように、室内熱交換器４が蒸発器として機能し、室内熱交換器４で冷媒と熱交換を行い冷却された室内空気が室内に吹き出されることによって、室内機２が設置された室内の冷房が行われる。その後、低圧のガス冷媒は、四方弁８を介して圧縮機６に吸入される。
【００１８】
図２は、本発明に係る熱交換器の一例である扁平管熱交換器（室外熱交換器５）の図であり、（ａ）は扁平管熱交換器の平面図、（ｂ）は扁平管熱交換器の正面図、（ｃ）は扁平管熱交換器の側面図、（ｄ）は（ｂ）の扁平管熱交換器の切断線Ｘにおける断面図、図３は、図２（ｂ）の扁平管熱交換器の切断線Ｘにおける拡大断面図である。
【００１９】
図２及び図３に示すように、扁平管熱交換器１０は、冷媒が流通する複数の扁平管２０と、扁平管２０の両端に取り付けられる一対のヘッダ３０と、扁平管２０と交差させて空気を通過させるための隙間を設けて積層された複数のフィン４０と、を備えて構成されたパラレルフロー型熱交換器である。
なお、本実施形態の扁平管２０、ヘッダ３０及びフィン４０は、アルミニウム又はアルミニウム合金で形成されている。
【００２０】
扁平管２０は、断面が空気流通方向に延びた扁平な形状を有し、その内部には、空気流通方向に並ぶ複数の冷媒流路２１が空気流通方向に平行に形成されている。
なお、冷媒流路２１を有する扁平管２０の断面を図３に示すが、その他の図における扁平管２０の断面は、冷媒流路２１を省略し、単なるハッチングとする。
【００２１】
扁平管２０は、空気が通過するための所定の間隔で上下に平行に配置され、その両端部が一対のヘッダ３０に接続される。
例えば、図２（ｂ）に示す扁平管熱交換器１０では、左右方向に伸びる複数の扁平管２０が一対のヘッダ３０を接続している。
【００２２】
ヘッダ３０は、円筒形状を有しており、その内部には、ヘッダ３０に接続される図示しない一方の接続管から流入する冷媒を複数の扁平管２０に分流させたり、複数の扁平管２０から流出する冷媒を合流させてヘッダ３０に接続される図示しない他方の接続管に流出させたりするための冷媒流路（不図示）が形成されている。
【００２３】
つまり、一方のヘッダ３０に流入した冷媒は、複数の扁平管２０に分流される。
そして、扁平管２０に流入した冷媒は、内部の冷媒流路２１を流れて他方のヘッダ３０で合流して流出する。
このとき、扁平管２０においては、複数の扁平管２０を流れる冷媒と、各々の扁平管２０の間の隙間を通過する空気との間で熱交換が行われる。
【００２４】
フィン４０は、平板形状を有しており、空気が通過するための隙間を設けて平行に配置されている。
例えば、図２（ｂ）に示す扁平管熱交換器１０では、上下方向に沿う複数のフィン４０を左右方向に所定の隙間を設けて配置されている。
【００２５】
図２（ｄ）及び図３に示すように、フィン４０は、風上側の端部に扁平管２０を差し込むために一方向（ここでは風上側であるが、風の流れが逆の場合には風下側となる。）に開放する複数の切欠き部４１を有しており、その切欠き部４１を示す点線よりも扁平管２０側となる切欠き部４１の端部には、扁平管２０に接するように、切起こし部４２が形成され、これらの切欠き部４１に扁平管２０を差し込んだとき、扁平管２０に切起こし部４２が当接し、当接した扁平管２０と切起こし部４２がろう付けされることにより、フィン４０と扁平管２０とが一体的に接合される。
【００２６】
複数の扁平管２０を流れる冷媒の熱が、各々の扁平管２０からフィン４０に伝熱し、フィン４０の間の隙間を通過する空気へ伝熱することで熱交換が行われる。
【００２７】
以降で、詳細に説明するが、この切起こし部４２によって、複数のフィン４０が所定間隔を保持するように積層されている。
【００２８】
先ず、この切起こし部４２が、どのように切欠き部４１に沿って形成されるのか、その形成方法の一例を説明する。
図４は、フィン４０に切起こし部４２を形成する前の状態を示す図である。
より具体的には、フィン４０となるアルミニウム又はアルミニウム合金からなる板材に切起こし部４２を形成するための切り込み線４２ａに沿って切り込みを行った状態を示している。なお、この板材の表面はろう材によって被覆されている。
【００２９】
そして、図４に矢印Ｙで示すように、切起こし部４２となる部分を切欠き部４１となる位置（点線部分）から立ち上がるように折り曲げられることで、図５に示すように、切欠き部４１に沿って切起こし部４２が形成される。
【００３０】
図４の切り込み線４２ａを見るとわかるように、切欠き部４１の図左側の端部に形成される切起こし部４２と、向かい側である切欠き部４１の図右側の端部に形成される切起こし部４２とは、扁平管２０（図示せず）の挿入方向Ｚに沿って、フィン４０に折り曲げ加工が施されたときに、高さＬ３が切欠き部４１の幅Ｌ１の半分の長さＬ２よりも長い高さ部分が互い違いに形成されるようになっている。
【００３１】
ここで、単純に切欠き部４１の幅方向中央を扁平管２０（図示せず）の挿入方向Ｚに沿って真直ぐな切り込み線に沿って切り込みを行って切起こし部４２’を形成した場合、その切起こし部４２’の高さは、切欠き部４１の幅Ｌ１の半分、つまり、長さＬ２の高さの切起こし部４２’となる。
【００３２】
しかしながら、図４及び図５を参照して説明したように、切起こし部４２の高さＬ３が切欠き部４１の幅Ｌ１の半分の長さＬ２よりも長い高さとなる部分が互い違いに形成されるようにすれば、切起こし部４２の高さを稼ぐことができる。
【００３３】
図６は、図２（ｂ）の１つの扁平管２０’について範囲Ａのところを扁平管２０’に沿って切断したときの断面図を示したものであり、図６（ａ）は、比較例として、上述した切欠き部４１の幅方向中央を扁平管２０’の挿入方向Ｚに沿って真直ぐな切り込み線に沿って切り込みを行って切起こし部４２’を形成した場合を示すものであり、図６（ｂ）は、本実施形態の切起こし部４２の場合を示すものであり、より具体的には、切起こし部４２として、切欠き部４１の幅Ｌ１の半分の長さＬ２よりも長い高さＬ３の部分が互い違いに形成された場合を示すものである。
【００３４】
図６（ａ）を見るとわかるように、切欠き部４１の幅方向中央を扁平管２０’の挿入方向Ｚに沿って真直ぐな切り込み線に沿って切り込みを行って切起こし部４２’を形成した場合、切起こし部４２’の高さは、切欠き部４１の幅Ｌ１の半分の長さに相当するＬ２となり、その切起こし部４２’が隣接するフィン４０に当接することでフィン４０同士の間隔は、Ｌ２に保持される。
つまり、切欠き部４１の幅Ｌ１の半分の幅Ｌ２の間隔でフィン４０が積層されることになる。
【００３５】
一方、本実施形態の場合、図４に示すように、切起こし部４２は、切欠き部４１の幅Ｌ１の半分の幅Ｌ２の長さよりもα分長い高さ（Ｌ３）となる部分があるので、図６（ｂ）に示すように、切起こし部４２が隣接するフィン４０に当接して保持される間隔はＬ２＋α（＝Ｌ３）となり、αの長さ分、積層されるフィン４０同士の間の間隔を稼ぐことができる。
このため、扁平管２０の幅が小さくなり、それに伴って、切欠き部４１の幅Ｌ１が小さくなっても、切起こし部４２によってフィン４０同士の間に求められる所定間隔を保持することが可能になる。
【００３６】
したがって、従来のように、フィン４０の表面を折り曲げてスペーサを形成しなくてもフィン４０同士の間の間隔を所定間隔に保つことができるので、フィン４０の表面にスペーサのような通風抵抗となるような構造を設ける必要が無く、熱交換効率の低下を抑制することができる。
また、フィン４０の表面にスペーサ構造を形成する必要がないため、伝熱性能を向上させるための多様な切起こしやスリットを設けることができるため、伝熱性向上のためのデザインの自由度が低下することもない。
【００３７】
ところで、例えば、図７に示す切り込み線４２ａに沿って切り込みを行い、プレス加工などを施すことで切欠き部４１の端部となる位置（点線部分）から立ち上がるように切起こし部４２を形成するようにすれば、切起こし部４２の高さＬ３は切欠き部４１の幅Ｌ１とほぼ等しい高さまで高さを稼ぐことができる。
【００３８】
このような切起こし部４２としても良いが、図７を見るとわかるように、切欠き部４１の幅Ｌ１とほぼ等しい高さの切起こし部４２を形成するようにすると、切欠き部４１の図左側の端部の切起こし部４２Ｌが位置するところでは、その向かい側となる切欠き部４１の図右側の端部のところに切起こし部４２が存在しなくなる。
また、切欠き部４１の図右側の端部の切起こし部４２Ｒが位置するところでは、その向かい側となる切欠き部４１の図左側の端部のところに切起こし部４２が存在しなくなる。
【００３９】
切起こし部４２は、切欠き部４１に扁平管２０（図示せず）が挿入された後、加熱することにより扁平管２０との間でのろう付けがなされる部分でもあるので、切起こし部４２が存在しない部分では、扁平管２０との高い密着性が得られない場合があり、このため熱交換効率が低下する可能性がある。
また、扁平管２０とフィン４０との間の一体化強度が低下する恐れもある。
【００４０】
このため、図４及び図５に示すように、切欠き部４１の図左側の端部に高さが高い切起こし部４２Ｌが形成されるところにおいても、その向かい側となる切欠き部４１の図右側の端部にもろう付け代部４２Ｆが少しは存在し、同様に、切欠き部４１の図右側の端部に高さが高い切起こし部４２Ｒが形成されるところにおいても、その向かい側となる切欠き部４１の図左側の端部にもろう付け代部４２Ｆが少しは存際するようにすることが好適である。
このようにすることで、フィン４０が扁平管２０の全周に密着できるので良好な熱交換効率を得ることができるとともに高い一体化強度を得ることができる。
【００４１】
上述のろう付け代部４２Ｆとする部分の高さは特に限定されるものではないが、フィン４０同士の間の間隔を稼ぐことと密着性とを考えれば、切欠き部４１の幅Ｌ１の１／４以下の範囲から選ばれる高さを有するろう付け代部４２Ｆとすることが好適である。
【００４２】
一方、図５の点線の丸囲みＢに示されるように、切欠き部４１の開放端側は、切欠き部４１の幅Ｌ１よりも広く開口するようにして、扁平管２０（図示せず）の挿入方向Ｚに向かって開口幅が幅Ｌ１に近づくように徐々に開口幅を小さくするようにした傾斜部４３からなる扁平管挿入ガイドを形成するようにしておくことで、フィン４０を扁平管２０に取付ける作業のときに、扁平管２０をスムーズに切欠き部４１内に挿入できる。
したがって、切欠き部４１の開放端側に、扁平管挿入ガイドを設けるようにすることが好適である。
【００４３】
（変形例）
上記実施形態では、図５に示すように、フィン４０の切欠き部４１の端部に形成される切起こし部４２として、切欠き部４１の一方側（図左側）の端部には、図４を参照しながら説明したように、切欠き部４１の幅Ｌ１の半分の幅Ｌ２よりも長い高さＬ３を有する矩形状の高さの高い切起こし部４２Ｌと、Ｌ２よりも短い高さＬ４を有する高さが低い切起こし部４２Ｆとが交互に形成され、切欠き部４１の他方側（図右側）の端部にも、切欠き部４１の幅Ｌ１の半分の幅Ｌ２よりも長い高さＬ３を有する矩形状の高さの高い切起こし部４２Ｒと高さが低い切起こし部４２Ｆとが交互に形成され、それぞれ高さの高い切起こし部４２Ｌ、４２Ｒの向かい側には、高さの低い切起こし部４２Ｆが位置するような形状とした切起こし部４２の場合を示したが、切起こし部４２の形状は、このような形状に限定されるものではない。
【００４４】
図８は、切起こし部４２の変形例として、他の形状を示したものである。
図８に示すように、高さが高い切起こし部４２Ｌ、４２Ｒと高さが低い切起こし部４２Ｆとの境目が、図５に示したもののように、垂直になっている必要はなく、図８に示すように、傾斜していても良い。
【００４５】
また、図５に示した例では、切欠き部４１の一方側（図左側）の端部に複数の高さの高い切起こし部４２Ｌが形成され、他方側（図右側）の端部にも複数の高さの高い切起こし部４２Ｒが形成されていたが、図８に示すように、高さの高い切起こし部４２Ｌ、４２Ｒは１つであっても良い。
もちろん、図８では、高さの高い切起こし部４２Ｌ、４２Ｒが１つになっているが、同じような高さが高い切起こし部４２Ｌ、４２Ｒを複数設けるようにしても良い。
【００４６】
さらに、切欠き部４１の両端部（左右の端部）の両方に高さが高い切起こし部４２を設けることに限定されるものではない。
少なくとも、切欠き部４１の周囲の端部となる部分の一部に高さが高い切起こし部４２が形成されてさえいれば、その高さが高い切起こし部４２が隣接するフィン４０に当接してフィン４０同士の間が所定間隔となるように保持可能である。
したがって、切欠き部４１の端部に少なくとも高さが高い切起こし部４２の部分、つまり、切欠き部４１の幅Ｌ１の半分の幅Ｌ２の長さよりも長い高さの切起こし部４２の部分を有するようにされていればよい。
【００４７】
以上、具体的な実施形態に基づき、本発明の説明を行ってきたが、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。
例えば、上記では、フィン４０を作製するにあたって、フィン４０を構成するアルミニウム又はアルミニウム合金からなる板材の両面に圧延時にろう材が設けられたものを使用する場合について説明したが、このようなものに限定される必要はない。
【００４８】
フィン４０を構成するアルミニウム又はアルミニウム合金からなる板材を先に加工して、切起こし部４２が形成されたフィン４０の状態としておいて、その後、ろう材を設ける必要がある部分にろう材を設けるようにしても良い。
【００４９】
また、上記実施形態では、本発明の熱交換器である扁平管熱交換器１０を室内熱交換器として用いる場合について説明したが、本発明に係る熱交換器の具体態な使用形態は任意であり、室内熱交換器に限定されるものでない。
さらに、上記実施形態では、本発明の熱交換器として扁平管熱交換器１０が１つである場合について示したが、扁平管熱交換器１０を複数用いたような熱交換器としても良いことは言うまでもない。
【００５０】
このように、本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、適宜、変形及び改良を実施しても良く、本発明の技術的範囲が、そのような変形及び改良を行ったものを含むことは、当業者にとって、特許請求の範囲の記載から明らかである。
【符号の説明】
【００５１】
１              空気調和機
２              室内機
３              室外機
４              室内熱交換器
５              室外熱交換器
６              圧縮機
７              膨張弁
８              四方弁
１０            扁平管熱交換
２０            扁平管
２１            冷媒流路
３０            ヘッダ
４０            フィン
４１            切欠き部
４２            切起こし部
４２Ｌ、４２Ｒ  高い切起こし部
４２Ｆ          低い切起こし部
４３            傾斜部
【図１】
2016121838.tif 000003
【図２】
2016121838.tif 000004
【図３】
2016121838.tif 000005
【図４】
2016121838.tif 000006
【図５】
2016121838.tif 000007
【図６】
2016121838.tif 000008
【図７】
2016121838.tif 000009
【図８】
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