(57)【要約】【課題】優れた性能を有していながら、低コスト化を容易に達成できる熱交換器を提供する。【解決手段】熱交換器（１００）は、複数の伝熱管（１０）と、複数の伝熱管（１０）の両端部のそれぞれに配置された１対のヘッダ（１１，１２）とを備えている。ヘッダ（１１）は、積層された複数の板状部材（２８）を有する。複数の板状部材（２８）のそれぞれには、積層方向に交差する方向に延びる複数の溝（２８ａ）が形成されている。複数の溝（２８ａ）のそれぞれに伝熱管（１０）の端部が嵌められている。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の伝熱管と、
前記複数の伝熱管の両端部のそれぞれに配置された１対のヘッダと、
を備え、
前記ヘッダは、積層された複数の板状部材を有し、
前記複数の板状部材のそれぞれには、積層方向に交差する方向に延びる複数の溝が形成されており、
前記複数の溝のそれぞれに前記伝熱管の前記端部が嵌められている、熱交換器。
【請求項２】
積層された複数の前記板状部材によって穴開きブロックが形成され、
前記伝熱管の前記端部は、接合部材を介して前記穴開きブロックに接合されている、請求項１に記載の熱交換器。
【請求項３】
前記伝熱管、前記板状部材及び前記接合部材は、それぞれ、樹脂材料で作られている、請求項２に記載の熱交換器。
【請求項４】
前記複数の溝は、前記板状部材の上面側にのみ形成されている、又は、前記板状部材の上面側及び下面側の両方に形成されており、
前記複数の溝が前記板状部材の上面側及び下面側の両方に形成されているとき、前記伝熱管の前記端部は、互いに隣り合う１対の前記板状部材の一方の前記上面における前記溝と他方の前記下面における前記溝に嵌められている、請求項１〜３のいずれか１項に記載の熱交換器。
【請求項５】
前記１対のヘッダの間に設けられたスペーサをさらに備え、
前記スペーサは、積層された複数の第２の板状部材を有し、
前記複数の第２の板状部材のそれぞれには、積層方向に交差する方向に延びる複数の溝が形成されており、
前記複数の溝のそれぞれに前記伝熱管が嵌められている、請求項１〜４のいずれか１項に記載の熱交換器。
【請求項６】
所定方向に延びる複数の溝が上面側に形成された板状部材の前記複数の溝のそれぞれに伝熱管を嵌め合わせて前記板状部材と複数の前記伝熱管との第１アセンブリを形成することと、
前記板状部材と前記板状部材との間に前記伝熱管が配置されるように、積層された複数の前記第１アセンブリを含む第２アセンブリを形成することと、
前記板状部材に前記伝熱管の一方の端部を固定することと、
を含む、熱交換器の製造方法。
【請求項７】
前記第２アセンブリには、積層された複数の前記板状部材によって構成された穴開きブロックが含まれ、
第１の穴開きブロック及び第２の穴開きブロックを含む複数の前記穴開きブロックが前記伝熱管の長手方向に沿って配置されるように、前記第１アセンブリ及び前記第２アセンブリを形成し、
前記製造方法は、前記第１の穴開きブロックに対して前記第２の穴開きブロックを前記伝熱管の前記長手方向に相対的に移動させることをさらに含む、請求項６に記載の熱交換器の製造方法。
【請求項８】
前記第２アセンブリにおいて、前記第１の穴開きブロックに前記伝熱管の前記一方の端部が嵌められているとき、前記第２の穴開きブロックを前記伝熱管の他方の端部に向けて移動させる、請求項７に記載の熱交換器の製造方法。
【請求項９】
前記第２アセンブリにおいて、前記第１の穴開きブロック及び前記第２の穴開きブロックに前記伝熱管の中央部が嵌められているとき、前記第１の穴開きブロックを前記伝熱管の前記一方の端部に向けて移動させ、前記第２の穴開きブロックを前記伝熱管の他方の端部に向けて移動させる、請求項７に記載の熱交換器の製造方法。
【請求項１０】
前記第２アセンブリには、積層された複数の前記板状部材によって構成された穴開きブロックが含まれ、
少なくとも３組の前記穴開きブロックが前記伝熱管の長手方向に沿って配置されるように、前記第１アセンブリ及び前記第２アセンブリを形成する、請求項６〜９のいずれか１項に記載の熱交換器の製造方法。
【請求項１１】
前記第２アセンブリは、前記第１アセンブリの積層方向における端の位置に設けられた蓋部材をさらに含む、請求項６〜１０のいずれか１項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】
本開示は、熱交換器及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来のフィンアンドチューブ熱交換器は、空気側の熱伝達を促進するために、伝熱管に一体化されたフィンを備えている。しかし、伝熱管の直径が比較的大きいため、空気側の圧力損失も大きくなりがちである。この課題を解決するべく、高い熱交換効率を有し、空気側の圧力損失も少ないフィンレス熱交換器が提案されている。フィンレス熱交換器において、細い伝熱管はヘッダに集約されている。単位体積あたりの伝熱面積を増加させることによって、熱交換効率を高めることができる。
【０００３】
図１１に示すように、特許文献１に記載されたフィンレス熱交換器は、複数の熱交換チューブ２００と、熱交換チューブ２００の両端部を保持する１対の保持板２０２と、１対の保持板２０２の間に配置された仕切板２０３とを備えている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開昭５９−１０９７９２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１に記載されたフィンレス熱交換器を製造するためには、多数の熱交換チューブ２００を保持板２０２の孔２０２ａに挿入し、接着剤で固定する必要がある。そのため、製造に非常に手間がかかり、コストの高騰を避けられない。
【０００６】
本開示の目的は、優れた性能を有していながら、低コスト化を容易に達成できる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】
【０００７】
すなわち、本開示は、
複数の伝熱管と、
前記複数の伝熱管の両端部のそれぞれに配置された１対のヘッダと、
を備え、
前記ヘッダは、積層された複数の板状部材を有し、
前記複数の板状部材のそれぞれには、積層方向に交差する方向に延びる複数の溝が形成されており、
前記複数の溝のそれぞれに前記伝熱管の前記端部が嵌められている、熱交換器を提供する。
【発明の効果】
【０００８】
本開示によれば、優れた性能を有していながら、低コスト化を容易に達成できる熱交換器を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】図１は、本開示の一実施形態にかかる熱交換器の斜視図である。
【図２】図２は、図１に示す熱交換器のヘッダの断面図である。
【図３】図３は、図２の部分拡大図である。
【図４】図４は、図１に示す熱交換器のヘッダの一部を示す斜視図である。
【図５】図５は、図１に示す熱交換器に使用された板状部材の斜視図である。
【図６】図６は、変形例にかかる板状部材の斜視図である。
【図７Ａ】図７Ａは、本実施形態にかかる熱交換器の製造方法を説明する図である。
【図７Ｂ】図７Ｂは、図７Ａに続く図である。
【図７Ｃ】図７Ｃは、図７Ｂに続く図である。
【図８】図８は、変形例にかかる製造方法を説明する図である。
【図９Ａ】図９Ａは、他の変形例にかかる製造方法を説明する図である。
【図９Ｂ】図９Ｂは、図９Ａに続く図である。
【図９Ｃ】図９Ｃは、図９Ｂに続く図である。
【図１０】図１０は、さらに他の変形例にかかる製造方法を説明する図である。
【図１１】図１１は、特許文献１に記載された熱交換器の斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
一般に、フィンレス熱交換器は、細い伝熱管を使用することによって高い熱交換効率を達成することを意図している。フィンレス熱交換器には多数の細い伝熱管が必要なので、ヘッダと伝熱管との間の接合部分の数も非常に多い。また、伝熱管の直径が小さいため、伝熱管の剛性も非常に低い。小径の伝熱管を用いて特許文献１に記載された熱交換器（図１１）を製造することは非常に難しい。具体的には、保持板２０２の孔２０２ａに伝熱管２００（熱交換チューブ）を挿入することは非常に難しい。
【００１１】
伝熱管２００の直径が小さければ小さいほど、保持板２０２の孔２０２ａに伝熱管２００を挿入する作業の難易度は上がる。また、保持板２０２が厚ければ厚いほど、保持板２０２の孔２０２ａに伝熱管２００を挿入する作業の難易度は上がる。さらに、保持板２０２に多数の孔２０２ａを所定間隔で形成するための加工も非常に難しい。例えば、ドリルで小さい孔を真っ直ぐに開ける際には、ドリルの刃の強度（脆弱性）が課題となる。射出成形などの成形方法で保持板２０２を作製する際には、金型の強度が課題となる。
【００１２】
また、特許文献１に記載されたフィンレス熱交換器においては、保持板２０２の多数の孔２０２ａのそれぞれに伝熱管２００を挿入する必要がある。挿入を容易にするために、伝熱管２００の直径と孔２０２ａの内径との差が十分に確保されていることが必要である。しかし、伝熱管２００の直径と孔２０２ａの内径との差が大きければ大きいほど、伝熱管２００と保持板２０２との間の接合強度を高めることが困難である。つまり、製造の容易性と接合強度との間にトレードオフの関係がある。
【００１３】
このように、高い熱交換効率及び十分な強度を有するフィンレス熱交換器の製造は非常に難しく、コストの高騰を避けられない。
【００１４】
本開示の第１態様の熱交換器は、
複数の伝熱管と、
前記複数の伝熱管の両端部のそれぞれに配置された１対のヘッダと、
を備え、
前記ヘッダは、積層された複数の板状部材を有し、
前記複数の板状部材のそれぞれには、積層方向に交差する方向に延びる複数の溝が形成されており、
前記複数の溝のそれぞれに前記伝熱管の前記端部が嵌められているものである。
【００１５】
第１態様によれば、優れた性能を有していながら、低コスト化を容易に達成できる熱交換器を提供できる。
【００１６】
本開示の第２態様において、例えば、第１態様にかかる熱交換器の積層された複数の前記板状部材によって穴開きブロックが形成され、前記伝熱管の前記端部は、接合部材を介して前記穴開きブロックに接合されている。接合部材によって、伝熱管が穴開きブロックから外れることを防止できる。
【００１７】
本開示の第３態様において、例えば、第２態様にかかる熱交換器の前記伝熱管、前記板状部材及び前記接合部材は、それぞれ、樹脂材料で作られている。第３態様によれば、ヘッダと伝熱管との間の接合強度を高めやすい。
【００１８】
本開示の第４態様において、例えば、第１〜第３態様のいずれか１つにかかる熱交換器の前記複数の溝は、前記板状部材の上面側にのみ形成されている、又は、前記板状部材の上面側及び下面側の両方に形成されており、前記複数の溝が前記板状部材の上面側及び下面側の両方に形成されているとき、前記伝熱管の前記端部は、互いに隣り合う１対の前記板状部材の一方の前記上面における前記溝と他方の前記下面における前記溝に嵌められている。溝が上面側にのみ形成されている場合、板状部材は、単純な構造を有するので低価格である。溝が上面側及び下面側の両方に形成されている場合、溝の内周面と伝熱管の外周面との間の隙間を狭くしやすい。
【００１９】
本開示の第５態様において、例えば、第１〜第４態様のいずれか１つにかかる熱交換器は、前記１対のヘッダの間に設けられたスペーサをさらに備え、前記スペーサは、積層された複数の第２の板状部材を有し、前記複数の第２の板状部材のそれぞれには、積層方向に交差する方向に延びる複数の溝が形成されており、前記複数の溝のそれぞれに前記伝熱管が嵌められている。第５態様によれば、ヘッダとスペーサとの間の部品の共通化によるコスト低減の効果を期待できる。
【００２０】
本開示の第６態様にかかる熱交換器の製造方法は、
所定方向に延びる複数の溝が上面側に形成された板状部材の前記複数の溝のそれぞれに伝熱管を嵌め合わせて前記板状部材と複数の前記伝熱管との第１アセンブリを形成することと、
前記板状部材と前記板状部材との間に前記伝熱管が配置されるように、積層された複数の前記第１アセンブリを含む第２アセンブリを形成することと、
前記板状部材に前記伝熱管の一方の端部を固定することと、
を含むものである。
【００２１】
第６態様によれば、伝熱管の折損などを招くことなく、複数の穴開きブロックの貫通孔のそれぞれに伝熱管を確実に配置することができる。手間がかかりにくいので、製造コストの高騰も避けることができる。したがって、第６態様によれば、優れた性能を有する熱交換器を安価に提供できる。
【００２２】
本開示の第７態様において、例えば、第６態様にかかる熱交換器の製造方法の前記第２アセンブリには、積層された複数の前記板状部材によって構成された穴開きブロックが含まれ、第１の穴開きブロック及び第２の穴開きブロックを含む複数の前記穴開きブロックが前記伝熱管の長手方向に沿って配置されるように、前記第１アセンブリ及び前記第２アセンブリを形成し、前記製造方法は、前記第１の穴開きブロックに対して前記第２の穴開きブロックを前記伝熱管の前記長手方向に相対的に移動させることをさらに含む。第７態様によれば、穴開きブロックに多数の伝熱管を個別に挿入する作業を回避することができる。
【００２３】
本開示の第８態様において、例えば、第７態様にかかる熱交換器の製造方法の前記第２アセンブリにおいて、前記第１の穴開きブロックに前記伝熱管の前記一方の端部が嵌められているとき、前記第２の穴開きブロックを前記伝熱管の他方の端部に向けて移動させる。第８態様によれば、一方の穴開きブロックを動かすことが必須でない。
【００２４】
本開示の第９態様において、例えば、第７態様にかかる熱交換器の製造方法の前記第２アセンブリにおいて、前記第１の穴開きブロック及び前記第２の穴開きブロックに前記伝熱管の中央部が嵌められているとき、前記第１の穴開きブロックを前記伝熱管の前記一方の端部に向けて移動させ、前記第２の穴開きブロックを前記伝熱管の他方の端部に向けて移動させる。第９態様によれば、伝熱管の長手方向において、特定の穴開きブロックの最大の移動距離が短いので、伝熱管にダメージを与える可能性を下げることができる。
【００２５】
本開示の第１０態様において、例えば、第６〜第９態様にかかる熱交換器の製造方法の前記第２アセンブリには、積層された複数の前記板状部材によって構成された穴開きブロックが含まれ、少なくとも３組の前記穴開きブロックが前記伝熱管の長手方向に沿って配置されるように、前記第１アセンブリ及び前記第２アセンブリを形成する。第１０態様によれば、３組の穴開きブロックから選ばれる２つの穴開きブロックを熱交換器のヘッダの構成部品として使用し、３組の穴開きブロックから選ばれる１つの穴開きブロックを熱交換器のスペーサとして使用することができる。
【００２６】
本開示の第１１態様において、例えば、第６〜第１０態様にかかる熱交換器の製造方法の前記第２アセンブリは、前記第１アセンブリの積層方向における端の位置に設けられた蓋部材をさらに含む。
【００２７】
以下、本開示の実施形態について、図面を参照しながら説明する。本開示は、以下の実施形態に限定されない。
【００２８】
図１及び図２に示すように、熱交換器１００は、複数の伝熱管１０、第１ヘッダ１１及び第２ヘッダ１２を備えている。熱交換器１００は、伝熱フィンを有していない、いわゆるフィンレス熱交換器である。伝熱管１０の一方の端部が第１ヘッダ１１に固定され、伝熱管１０の他方の端部が第２ヘッダ１１に固定されている。複数の伝熱管１０は、互いに平行に配列されている。隣り合う伝熱管１０の間に空気などの気体の流路が形成されている。複数の伝熱管１０は、それぞれ、空気などの気体と熱交換するべき流体（水、冷媒など）の流路を有する。第１ヘッダ１１及び第２ヘッダ１２のそれぞれも流体の流路としての内部空間ＳＨを有する。全ての伝熱管１０が第１ヘッダ１１及び第２ヘッダ１２のそれぞれに連通している。熱交換器１００によれば、伝熱管１０の群の大きい表面積を利用して、伝熱管１０の外を流れる流体と伝熱管１０の中を流れる流体とを効率的に熱交換させることができる。
【００２９】
第１ヘッダ１１には、熱交換器１００の外部から第１ヘッダ１１の内部空間ＳＨに流体を導くための流体導入口１３（導入管）が設けられている。第１ヘッダ１１は、複数の伝熱管１０に流体を分配する役割を担う。第２ヘッダ１２には、第２ヘッダ１２の内部空間ＳＨから熱交換器１００の外部に流体を排出させるための流体排出口１４（排出管）が設けられている。第２ヘッダ１２は、複数の伝熱管１０から流体を集める役割を担う。流体は、流体導入口１３から第１ヘッダ１１に導入され、複数の伝熱管１０のそれぞれに分配される。流体は、第２ヘッダ１２において合流し、流体排出口１４から熱交換器１００の外部に排出される。
【００３０】
第１ヘッダ１１及び第２ヘッダ１２は、典型的には、互いに同じ構造を有している。つまり、本実施形態では、複数の伝熱管１０の両側に同じ構造のヘッダが設けられている。この場合、熱交換器１００の部品点数を減らすことができる。ただし、必要な機能を有する限り、第１ヘッダ１１の構造が第２ヘッダ１２の構造と異なっていてもよい。
【００３１】
また、第１ヘッダ１１の内部空間ＳＨが２つの部分（複数の部分）に仕切られているとき、それら２つの部分の１つに連通する流体導入口１３と２つの部分の他の１つに連通する流体排出口１４とが第１ヘッダ１１に設けられていてもよい。この場合、第２ヘッダ１２から流体導入口１３及び流体排出口１４を省略することができる。複数の伝熱管１０において、第１ヘッダ１１から第２ヘッダ１２に向かう流れと、第２ヘッダ１２から第１ヘッダ１１に向かう流れとが形成されうる。このように、第１ヘッダ１１及び第２ヘッダ１２は、複数の伝熱管１０に流体を分配する機能と複数の伝熱管１０から流体を集める機能との両方を有していてもよいし、一方のみを有していてもよい。もちろん、第２ヘッダ１２の内部空間ＳＨが２つの部分（複数の部分）に仕切られていてもよい。第１ヘッダ１１及び第２ヘッダ１２のそれぞれに流体導入口１３及び流体排出口１４が設けられていてもよい。
【００３２】
図２に示すように、ヘッダ１１（及びヘッダ１２）は、カバー２０、穴開きブロック２２及び接合部材２４を有する。穴開きブロック２２には、複数の貫通孔２２ｈが形成されている。貫通孔２２ｈのそれぞれに伝熱管１０の端部が嵌められている。伝熱管１０の長手方向に平行な方向から穴開きブロック２２を平面視したとき、複数の貫通孔２２ｈは、千鳥配列、碁盤目配列などの規則的な配列にて穴開きブロック２２に設けられている。カバー２０は、開口を有する箱の形状を有している。穴開きブロック２２にカバー２０が取り付けられ、これにより、ヘッダ１１の内部空間ＳＨが形成されている。本実施形態では、伝熱管１０の先端が内部空間ＳＨに向かって穴開きブロック２２の貫通孔２２ｈから突出している。ただし、伝熱管１０の先端が貫通孔２２ｈの内部に位置していてもよいし、伝熱管１０の先端と貫通孔２２ｈの開口端とが一致していてもよい。
【００３３】
接合部材２４は、カバー２０に向かい合う側とは反対側において、穴開きブロック２２の表面を被覆している。詳細には、接合部材２４は、穴開きブロック２２の表面と複数の伝熱管１０の外周面との両方に密着して複数の伝熱管１０と穴開きブロック２２（ヘッダ１１）との接合を強化している。伝熱管１０の端部は、接合部材２４を介して穴開きブロック２２に接合されている。接合部材２４によって、伝熱管１０が穴開きブロック２２から外れることを防止できる。接合部材２４は、穴開きブロック２２と伝熱管１０との間の隙間を封じている。本実施形態において、接合部材２４は、シート状の構造を有している。接合部材２４には、穴開きブロック２２の貫通孔２２ｈに対応する位置のそれぞれに貫通孔が形成されている。伝熱管１０が接合部材２４の貫通孔の内側に位置している。
【００３４】
図３に示すように、伝熱管１０の端部の外周面と穴開きブロック２２の貫通孔２２ｈの内周面との間の隙間にはシール材２６が充填されていてもよい。シール材２６によって、ヘッダ１１の内部空間ＳＨの気密が保たれるとともに、伝熱管１０が穴開きブロック２２から外れることを防止できる。シール材２６は、図２に示す接合部材２４の一部であってもよい。接合部材２４とシール材２６とが同じ材料で形成されていてもよい。この場合、穴開きブロック２２への伝熱管１０の固定を一層強化することができる。接合部材２４及びシール材２６は、それぞれ、熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂などの樹脂材料で形成されうる。接合部材２４及びシール材２６は、それぞれ、半田などの低融点金属で形成されていてもよい。
【００３５】
図４は、ヘッダ１１の一部である穴開きブロック２２の斜視図である。穴開きブロック２２は、複数の板状部材２８（分割ブロック）及び蓋部材２９で構成されている。複数の板状部材２８は、伝熱管１０の長手方向に垂直な方向に積層されている。隣り合う板状部材２８は、溶着、接着、嵌め合いなどの接合手段によって互いに接合されている。蓋部材２９も溶着、接着、嵌め合いなどの接合手段によって隣接する板状部材２８に接合されている。
【００３６】
図５に示すように、複数の板状部材２８のそれぞれには、複数の溝２８ａが形成されている。板状部材２８は、上面及び下面を有する平面視で矩形の部材である。板状部材２８は、全体として、波板の形状を有している。複数の溝２８ａは、板状部材２８の積層方向に交差する方向（所定方向）に延びている。複数の溝２８ａは、板状部材２８の互いに向かい合う１対の長辺の一方から他方まで形成されている。複数の溝２８ａは、互いに平行である。溝２８ａの上部が隣接する板状部材２８の下面によって閉じられ、これにより、穴開きブロック２２の貫通孔２２ｈが形成されている。穴開きブロック２２において、複数の溝２８ａ（貫通孔２２ｈ）のそれぞれに伝熱管１０の端部が嵌められている。板状部材２８において、複数の溝２８ａは、板状部材２８の上面側（又は下面側）にのみ形成されている。板状部材２８の厚さ方向における溝２８ａの深さは、伝熱管１０の直径（外径）に一致しているか、伝熱管１０の直径（外径）よりも僅かに大きい。溝２８ａの断面形状は、例えば、Ｕ字状、Ｖ字状又は半円状である。板状部材２８は、単純な構造を有するので低価格である。
【００３７】
一方、図６に示す変形例の板状部材１２８において、複数の溝２８ａは、板状部材２８の上面側及び下面側の両方に形成されている。このような板状部材１２８を用いて穴開きブロック２２を構築することも可能である。穴開きブロック２２において、伝熱管１０の端部は、互いに隣り合う１対の板状部材１２８の一方の上面における溝２８ａと他方の下面における溝２８ａに嵌められる。板状部材１２８の利点は、溝２８ａの内周面と伝熱管１０の外周面との間の隙間を狭くしやすいことである。板状部材１２８において、板状部材１２８の厚さ方向における溝２８ａの深さは、伝熱管１０の直径（外径）よりも小さく、伝熱管１０の直径の１／２よりも若干大きい。
【００３８】
伝熱管１０は、例えば、樹脂で形成されている。伝熱管１０が樹脂で形成されている場合、熱交換器１００の重量を減らすことができる。また、樹脂を使用すれば、細い伝熱管１０を安価に製造することができる。伝熱管１０の樹脂として、ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリエーテルエーテルケトン、フッ素樹脂などを使用できる。ただし、伝熱管１０の材料は特に限定されない。伝熱管１０が金属などの他の材料で形成されていてもよい。伝熱管１０の金属として、銅、鉄、アルミニウム、チタン、ステンレスなどを使用できる。
【００３９】
熱交換器１００において、伝熱管１０の外径は、例えば、０．１〜１．０ｍｍの範囲にある。伝熱管１０がこのような範囲の寸法（外径）を有している場合、伝熱管１０の数を増やし、熱交換器１００の単位体積あたりの伝熱面積を大幅に増加させることができる。このことは、高効率の熱交換器１００を提供するのに有利である。また、伝熱管１０がこのような範囲の寸法を有している場合、伝熱管１０が樹脂で作られていたとしても、伝熱管１０が金属で作られている場合と同等の熱交換効率を達成できる。つまり、伝熱管１０の材料が限定されない。例えば、熱交換器１００の耐久性及び強度を重視する場合には、金属製の伝熱管１０が使用され、熱交換器１００の軽量化を重視する場合には、樹脂製の伝熱管１０が使用される。
【００４０】
一方、伝熱管１０が非常に細い場合、伝熱管１０とヘッダ１１との接合部分の信頼性（強度）が問題になりやすい。図２〜図６を参照して説明した構造群は、伝熱管１０とヘッダ１１との接合部分の信頼性を高めるのに有利である。また、後述する製造方法は、細い伝熱管１０を用いた熱交換器１００の製造に有利である。
【００４１】
板状部材２８も、例えば、樹脂で形成されている。板状部材１０が樹脂で形成されている場合、熱交換器１００の重量を減らすことができる。樹脂を使用すれば、射出成形法などの樹脂成形方法によって板状部材２８を容易かつ安価に製造できる。板状部材２８の樹脂として、ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリエーテルエーテルケトン、フッ素樹脂などを使用できる。ただし、板状部材２８の材料は特に限定されない。板状部材２８が金属などの他の材料で形成されていてもよい。板状部材２８の金属として、銅、鉄、アルミニウム、チタン、ステンレスなどを使用できる。
【００４２】
伝熱管１０の構成材料（材料の組成）は、例えば、ヘッダ１１の構成材料（板状部材２８の構成材料）と同一である。接合部材２４の構成材料は、例えば、伝熱管１０の構成材料及びヘッダ１１の構成材料（板状部材２８の構成材料）から選ばれる少なくとも１つと同じである。この場合、ヘッダ１１と伝熱管１０との間の接合強度を高めやすい。ただし、伝熱管１０の構成材料、ヘッダ１１の構成材料、及び接合部材２４の構成材料が互いに異なっていてもよい。
【００４３】
典型的な例において、伝熱管１０、板状部材２８及び接合部材２４は、それぞれ、樹脂材料で作られている。場合によっては、伝熱管１０、板状部材２８及び接合部材２４は、同じ樹脂材料で作られていてもよい。この場合、ヘッダ１１と伝熱管１０との間の接合強度を高めやすい。なお、カバー２０などの他の部品も板状部材２８と同じ材料で作られていてもよい。
【００４４】
図１に示すように、熱交換器１００は、さらに、伝熱管１０の長手方向において、第１ヘッダ１１と第２ヘッダ１２との間に配置された複数のスペーサ１５を備えている。スペーサ１５は、伝熱管１０を支持するとともに、隣り合う伝熱管１０の間隔を所定の間隔に保つ役割を担う。隣り合う伝熱管１０の間隔が設計値通りに保たれていると、空気等の流体が熱交換器１００にスムーズに流入できるので、圧力損失も抑制される。また、伝熱管１０の重なりが防止されることによって、空気等の流体と伝熱管１０との間の接触面積が設計値通りに確保されるので、熱交換器１００が所望の性能（熱交換量）を確実に発揮できる。なお、スペーサ１５は、１対のヘッダ１１及び１２の間に１つのみ設けられていてもよい。
【００４５】
スペーサ１５は、積層された複数の板状部材２８（第２の板状部材）を有する。複数の板状部材２８のそれぞれには、積層方向に交差する方向に延びる複数の溝２８ａが形成されている。複数の溝２８ａのそれぞれに伝熱管１０が嵌められている。本実施形態において、スペーサ１５は、図４〜図６を参照して説明した穴開きブロック２２によって構成されている。つまり、スペーサ１５は、ヘッダ１１の一部と同じ構造を有している。そのため、ヘッダ１１とスペーサ１５との間の部品の共通化によるコスト低減の効果を期待できる。ただし、ヘッダ１１及び１２の穴開きブロック２２の構造がスペーサ１５の構造と相違していてもよい。
【００４６】
次に、図７Ａ〜図７Ｃを参照して、図１に示す熱交換器１００の製造方法を説明する。
【００４７】
まず、複数の伝熱管１０及び少なくとも１つの板状部材２８を準備する。具体的には、第１ヘッダ１１、第２ヘッダ１２及び少なくとも１つのスペーサ１５の合計数に相当する数の板状部材２８を準備する（本実施形態では５つ）。次に、図７Ａに示すごとく、隣り合う板状部材２８における溝２８ａの位置が一致するように、複数の板状部材２８を同一平面上に配置する。次に、複数の伝熱管１０の端部の位置を揃えつつ、溝２８ａのそれぞれに伝熱管１０を嵌め合わせる。これにより、複数の板状部材２８と複数の伝熱管１０との第１アセンブリ３１が形成される。
【００４８】
板状部材２８における溝２８ａの大きさ（深さ）は、伝熱管１０の外径に一致しているか、伝熱管１０の外径よりも僅かに大きい。そして、溝２８ａの上部が開放しているので、板状部材２８の上に伝熱管１０を無造作に置いたとしても、伝熱管１０に少し力を加えるだけで溝２８ａに伝熱管１０を嵌めることができる。したがって、所定の間隔で複数の伝熱管１０を容易に板状部材２８の上に並べることができる。
【００４９】
次に、図７Ｂに示すごとく、板状部材２８と板状部材２８との間に伝熱管１０が配置されるように、積層された複数の第１アセンブリ３１を含む第２アセンブリ３２を形成する。本実施形態では、複数の第１アセンブリ３１を予め作製し、伝熱管１０の長手方向に垂直な方向に複数の第１アセンブリ３１を積層することによって第２アセンブリ３２を作製する。ただし、第１アセンブリ３１を形成したのち、板状部材２８を第１アセンブリ３１の上に配置する操作と、板状部材２８の溝２８ａに伝熱管１０を嵌め合わせる操作とを交互に実施することによって、第２アセンブリ３２を構築することも可能である。
【００５０】
本実施形態において、第２アセンブリ３２は、第１アセンブリ３１の積層方向における端の位置に設けられた蓋部材２９を含んでいる。蓋部材２９には、伝熱管１０を嵌め合わせるための溝が設けられていなくてもよいし、設けられていてもよい。なお、蓋部材２９は、カバー２０の一部であってもよい。つまり、カバー２０は、蓋部材２９を兼ねることができる。
【００５１】
第２アセンブリ３２には、積層された複数の板状部材２８によって構成された少なくとも１つの穴開きブロック２２が含まれている。複数の穴開きブロック２２が伝熱管１０の長さ方向に沿って配置されるように、第１アセンブリ３１及び第２アセンブリ３２を形成する。本実施形態では、少なくとも３組の穴開きブロック２２が第２アセンブリ３２に含まれている。３組の穴開きブロック２２には、第１ヘッダ１１の一部としての穴開きブロック２２と、第２ヘッダ１２の一部としての穴開きブロック２２と、スペーサ１５としての穴開きブロック２２とが含まれている。つまり、本実施形態の方法によれば、第１ヘッダ１１、第２ヘッダ１２及びスペーサ１５の構成部品に多数の伝熱管１０が一括して取り付けられる。伝熱管１０を各構成部品に個別に挿入する作業を行う必要がないので、本実施形態の方法は非常に効率的である。
【００５２】
また、本実施形態の製造方法によれば、複数の板状部材２８を積層することによって穴開きブロック２２が形成される。伝熱管１０の折損などを招くことなく、複数の穴開きブロック２２の貫通孔２２ｈのそれぞれに伝熱管１０を確実に配置することができる。伝熱管１０の間隔は、溝２８ａの間隔と板状部材２８の厚さとによって規定される。
【００５３】
第２アセンブリ３２において、伝熱管１０の先端から最も近くに位置する穴開きブロック２２は、第１ヘッダ１１を構成するべき穴開きブロック２２である。したがって、伝熱管１０の先端から最も近くに位置する穴開きブロック２２において、穴開きブロック２２と伝熱管１０とが仮固定されていてもよい。このようにすれば、図７Ｃを参照して説明する続く工程を実施しやすい。仮固定は、例えば、接着剤を噴霧することによって行うことができる。また、第１アセンブリ３１を形成する際、伝熱管１０の先端から最も近くに位置する板状部材２８に伝熱管１０を仮固定してもよい。
【００５４】
次に、図７Ｃに示すごとく、伝熱管１０の長手方向に各穴開きブロック２２を移動させる。複数の穴開きブロック２２に第１の穴開きブロック２２及び第２の穴開きブロック２２が含まれるとすると、第１の穴開きブロック２２に対して第２の穴開きブロック２２を伝熱管１０の長手方向に相対的に移動させる。本実施形態では、伝熱管１０の一方の端部に全ての穴開きブロック２２が集められている。最も端の位置にある穴開きブロック２２は、第１ヘッダ１１を構成しうるので、この穴開きブロック２２と伝熱管１０との位置関係は予め固定されていてもよい。最も端の位置にある穴開きブロック２２を除く他の穴開きブロック２２を伝熱管１０の他方の端部に向けてスライドさせる。他の穴開きブロック２２は、それぞれ、第２ヘッダ１２の位置及びスペーサ１５の位置まで動かされる。このようにすれば、ヘッダ１１及び１２の構成部品に多数の伝熱管１０を個別に挿入する作業を回避することができる。
【００５５】
最後に、伝熱管１０の両端部に位置する１対の穴開きブロック２２（積層された複数の板状部材２８）に伝熱管１０を固定する。詳細には、第１ヘッダ１１を構成するべき穴開きブロック２２及び第２ヘッダ１２を構成するべき穴開きブロック２２において、伝熱管１０を穴開きブロック２２に固定する。シール材２６を伝熱管１０と貫通孔２２ｈとの隙間に充填したり、溶射、射出成形などの方法によって接合部材２４を形成したりして、伝熱管１０を穴開きブロック２２に固定することができる。カバー２０を穴開きブロック２２に取り付けることによって、図１に示す熱交換器１００が得られる。
【００５６】
以上に説明した製造方法によれば、次のような効果が得られる。
【００５７】
まず、ヘッダ１１及び１２の構成部品に多数の伝熱管１０を嵌め合わせる作業が極めて容易である。一般に、伝熱管が細ければ細いほど、その剛性も低い。細い伝熱管を小さい貫通孔に正確に挿入することは非常に難しい。これに対し、本開示の方法によれば、伝熱管１０をその長手方向と垂直な方向に移動させて板状部材２８の溝２８ａに伝熱管１０を嵌め合わせる。伝熱管１０自身をその長手方向に移動させる必要がないので、この作業は容易である。また、溝２８ａの上部が開放しているので、複数の伝熱管１０を溝２８ａに同時に配置することもできる。つまり、作業の効率も非常に高い。
【００５８】
また、ヘッダ１１及び１２の構成部品の加工の自由度も高い。伝熱管が細ければ細いほど小さい孔が必要となる。ドリル等を用いてヘッダの構成部品に孔を開ける場合には、刃の強度、加工精度などが課題となるとともに、作業も非常に難しい。射出成形法などの成形方法によってヘッダの構成部品を作製する場合にも、小さい孔を形成するための微細なピンが必要なため、金型の強度が課題となる。これに対し、本開示の方法によれば、板状部材２８に溝２８ａを形成する作業は比較的容易である。射出成形法などの方法で板状部材２８を作製する場合においても、微細なピンは不要であるため、金型の耐久性が問題になりにくい。
【００５９】
次に、本開示の製造方法のいくつかの変形例について説明する。
【００６０】
図７Ｂに示すように、第２アセンブリ３２における複数の穴開きブロック２２は、伝熱管１０の端部に集められている。ただし、穴開きブロック２２の位置は限定されない。例えば、第１ヘッダ１１、第２ヘッダ１２及びスペーサ１５のそれぞれに対応した位置に穴開きブロック２２が配置されるように、第１アセンブリ３１を形成し、さらに、第２アセンブリ３２を形成してもよい。この場合、図７Ｃに示す工程を省略することができる。
【００６１】
また、図８に示すように、第２アセンブリ４２において、複数の穴開きブロック２２に伝熱管１０の中央部が嵌められていてもよい。この場合、第１ヘッダ１１を形成するべき位置まで、左端に位置する穴開きブロック２２（第１の穴開きブロック）を伝熱管１０の一方の端部に向けて移動させる。第２ヘッダ１２を形成するべき位置まで、右端に位置する穴開きブロック２２（第２の穴開きブロック）を伝熱管１０の他方の端部に向けて移動させる。この方法によっても、図７Ａ〜図７Ｃを参照して説明した方法と同じ効果が得られる。また、伝熱管１０の長手方向において、特定の穴開きブロック２２の最大の移動距離が短い。そのため、本変形例によれば、伝熱管１０にダメージを与える可能性を下げることができる。
【００６２】
次に、図９Ａ〜図９Ｃを参照して、スペーサ１５を省略した場合の熱交換器の製造方法を説明する。スペーサ１５が省略されていることを除き、本変形例にかかる製造方法は、図７Ａ〜図７Ｃを参照して説明した製造方法と同じである。したがって、本変形例によれば、図７Ａ〜図７Ｃを参照して説明した製造方法と同じ効果が得られる。
【００６３】
まず、図９Ａに示すごとく、図７Ａを参照して説明した方法に則って第１アセンブリ５１を作製する。次に、図９Ｂに示すごとく、複数の第１アセンブリ５１を積層し、第２アセンブリ５２を形成する。次に、図９Ｃに示すごとく、一方の穴開きブロック２２（第１の穴開きブロック）に対して他方の穴開きブロック（第２の穴開きブロック）を伝熱管１０の長手方向に相対的に移動させる。本変形例では、一方の穴開きブロック２２に伝熱管１０の一方の端部が嵌められている。一方の穴開きブロック２２が予め第１ヘッダ１１を形成するべき位置に配置されているので、一方の穴開きブロック２２を動かす必要がない。第２ヘッダ１２を形成するべき位置（伝熱管１０の他方の端部の位置）まで、他方の穴開きブロック２２を伝熱管１０の長手方向にスライドさせる。最後に、これらの穴開きブロック２２に伝熱管１０を固定し、カバー２０を穴開きブロック２２に取り付ける。
【００６４】
また、図１０に示すように、第２アセンブリ６２において、複数の穴開きブロック２２に伝熱管１０の中央部が嵌められていてもよい。この場合、第１ヘッダ１１を形成するべき位置まで、左端に位置する穴開きブロック２２（第１の穴開きブロック）を伝熱管１０の一方の端部に向けて移動させる。第２ヘッダ１２を形成するべき位置まで、右端に位置する穴開きブロック２２（第２の穴開きブロック）を伝熱管１０の他方の端部に向けて移動させる。この方法によっても、図７Ａ〜図７Ｃを参照して説明した方法と同じ効果が得られる。また、伝熱管１０の長手方向において、特定の穴開きブロック２２の最大の移動距離が短い。そのため、本変形例によれば、伝熱管１０にダメージを与える可能性を下げることができる。
【産業上の利用可能性】
【００６５】
本明細書に開示された技術は、空気調和装置などに使用される熱交換器に有用である。また、本明細書に開示された技術は、フィンレス熱交換器だけでなく、フィンアンドチューブ熱交換器などの他のタイプの熱交換器にも適用されうる。
【符号の説明】
【００６６】
１０  伝熱管
１１，１２  ヘッダ
１３  流体導入口
１４  流体排出口
１５  スペーサ
２０  カバー
２２  穴開きブロック
２２ｈ  貫通孔
２４  接合部材
２６  シール材
２８，１２８  板状部材
２８ａ  溝
２９  蓋部材
３１，５１  第１アセンブリ
３２，４２，５２，６２  第２アセンブリ
１００  熱交換器
ＳＨ  内部空間
【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７Ａ】
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【図７Ｂ】
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【図７Ｃ】
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【図８】
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【図９Ａ】
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【図９Ｂ】
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【図９Ｃ】
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【図１０】
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【図１１】
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