(57)【要約】【課題】伝熱管がヘッダから外れたり、伝熱管が目詰まりを起こしたりしにくい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）及びヘッダ（１１）を備えている。ヘッダ（１１）には複数の伝熱管（１０）の端部が固定されている。ヘッダ（１１）は、本体部（１５）及び複数の筒状の立壁部（１６）を有する。複数の立壁部（１６）のそれぞれに伝熱管（１０）が接合されている。熱交換器（１００）は、隣り合う立壁部（１６）の間に設けられ、本体部（１５）の特定面（１５ｐ）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）とヘッダ（１１）との接合を強化している接合強化部材（１９）をさらに備えている。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
それぞれが流体の流路を形成している複数の伝熱管と、
前記複数の伝熱管の端部が固定され、前記複数の伝熱管に前記流体を分配する機能と前記複数の伝熱管から前記流体を集める機能との少なくとも一方を有するヘッダと、
を備えた熱交換器であって、
前記ヘッダは、前記流体の流路としての内部空間を有する本体部と、前記本体部の特定面から突出して設けられ、それぞれ前記内部空間に連通している複数の筒状の立壁部とを有し、前記伝熱管の内周面に前記立壁部の外周面が接する位置関係にて、前記複数の立壁部のそれぞれに前記伝熱管が接合されており、
前記熱交換器は、隣り合う前記立壁部の間に設けられ、前記本体部の前記特定面と前記複数の伝熱管の外周面との両方に密着して前記複数の伝熱管と前記ヘッダとの接合を強化している接合強化部材をさらに備えている、熱交換器。
【請求項２】
前記伝熱管は、前記立壁部に固定された前記端部としての拡管部を有する、請求項１に記載の熱交換器。
【請求項３】
前記特定面からの前記立壁部の突出方向に関する寸法によって前記接合強化部材の厚さが規定されるとき、
前記拡管部とそれ以外の部分との境界に形成された段差から前記拡管部の開口端面までの前記伝熱管の長さが前記接合強化部材の厚さ未満である、請求項２に記載の熱交換器。
【請求項４】
前記特定面からの前記立壁部の突出高さが前記拡管部とそれ以外の部分との境界に形成された段差から前記拡管部の開口端面までの前記伝熱管の長さを上回っており、
前記立壁部の開口端面が前記段差に接し、前記拡管部の開口端面が前記ヘッダの前記特定面から離間している、請求項２又は３に記載の熱交換器。
【請求項５】
前記ヘッダが前記複数の伝熱管の両側に設けられている、請求項１〜４のいずれか１項に記載の熱交換器。
【請求項６】
前記伝熱管が樹脂で形成されている、請求項１〜５のいずれか１項に記載の熱交換器。
【請求項７】
前記ヘッダが金属で形成されている、請求項１〜６のいずれか１項に記載の熱交換器。
【請求項８】
前記伝熱管の外径が０．１〜１．０ｍｍの範囲にある、請求項１〜７のいずれか１項に記載の熱交換器。
【請求項９】
それぞれが流体の流路を形成している複数の伝熱管と、
前記複数の伝熱管の端部が固定され、前記複数の伝熱管に前記流体を分配する機能と前記複数の伝熱管から前記流体を集める機能との少なくとも一方を有するヘッダと、
を備えた熱交換器の製造方法であって、
前記ヘッダは、前記流体の流路としての内部空間を有する本体部と、前記本体部の特定面から突出して設けられ、それぞれ前記内部空間に連通している複数の筒状の立壁部とを有し、
前記製造方法は、
前記伝熱管の内周面に前記立壁部の外周面が接する位置関係にて、前記複数の立壁部のそれぞれに前記伝熱管を嵌め合わせることと、
隣り合う前記立壁部の間の空間に材料を配置し、前記本体部の前記特定面と前記複数の伝熱管の外周面との両方に接する部分を形成することと、
を含む、熱交換器の製造方法。
【請求項１０】
前記本体部の前記特定面と前記複数の伝熱管の外周面との両方に接する前記部分を形成するとき、流動性を有する前記材料を隣り合う前記立壁部の間の空間に供給し、固化させる、請求項９に記載の熱交換器の製造方法。
【請求項１１】
前記製造方法は、前記ヘッダの前記特定面に向かい合う位置に障壁を配置して、前記障壁と前記ヘッダとの間にキャビティを形成することをさらに含み、
前記キャビティに前記材料を充填し、固化させることによって、前記本体部の前記特定面と前記複数の伝熱管の外周面との両方に接する前記部分を形成する、請求項９又は１０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】
空気調和装置には、従来から、フィンアンドチューブ熱交換器が使用されている。フィンアンドチューブ熱交換器は、複数の伝熱管と、複数の伝熱管に一体化された複数のフィンとを有する。フィンは、空気側の熱伝達を促進する。しかし、伝熱管が比較的太いため、フィンアンドチューブ熱交換器には、空気側の圧力損失が大きいという課題がある。
【０００３】
一方、図７に示すように、空気側の圧力損失を低減することが可能な熱交換器として、フィンレス熱交換器も提案されている（特許文献１）。しかし、フィンレス熱交換器にも課題がある。すなわち、フィンレス熱交換器の製造においては、多数の伝熱管をヘッダに接合する必要がある。伝熱管をヘッダに接合するための工程において、伝熱管の位置決めが困難であったり、伝熱管の端部に目詰まりが生じたりする。また、量産性を考慮した場合、全ての伝熱管をヘッダに同時に接合することが望まれるため、上記の接合工程はますます困難なものとなる。
【０００４】
図８に示すように、予め成形されたフィン−管群１１８と管群ヘッダ１２０を金型にインサートし、樹脂を射出して両者を接合する方法も提案されている（特許文献２）。この方法を使用すれば、複数のフィン−管群１１８を管群ヘッダ１２０に同時に一体化させることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００４−２１８９６９号公報
【特許文献２】特開２００２−２２５１３８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献２に記載の方法は、伝熱管が十分に太い場合には効果を発揮する。しかし、熱交換効率を向上させるために非常に細い伝熱管を使用した場合、特許文献２に記載の方法の有効性にも疑問が残る。非常に細い伝熱管を使用した場合、伝熱管の目詰まりなどの不具合を生じさせることなく多数の伝熱管をヘッダに確実に接合することは非常に難しい。
【０００７】
本開示の目的は、多数の伝熱管とヘッダとが確実に接合されているとともに、伝熱管がヘッダから外れたり、伝熱管が目詰まりを起こしたりしにくい熱交換器を提供することにある。本開示の目的は、また、多数の伝熱管をヘッダに同時かつ確実に接合することを可能にする技術を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
すなわち、本開示は、
それぞれが流体の流路を形成している複数の伝熱管と、
前記複数の伝熱管の端部が固定され、前記複数の伝熱管に前記流体を分配する機能と前記複数の伝熱管から前記流体を集める機能との少なくとも一方を有するヘッダと、
を備えた熱交換器であって、
前記ヘッダは、前記流体の流路としての内部空間を有する本体部と、前記本体部の特定面から突出して設けられ、それぞれ前記内部空間に連通している複数の筒状の立壁部とを有し、前記伝熱管の内周面に前記立壁部の外周面が接する位置関係にて、前記複数の立壁部のそれぞれに前記伝熱管が接続されており、
前記熱交換器は、隣り合う前記立壁部の間に設けられ、前記本体部の前記特定面と前記複数の伝熱管の外周面との両方に密着して前記複数の伝熱管と前記ヘッダとの接合を強化している接合強化部材をさらに備えている、熱交換器を提供する。
【発明の効果】
【０００９】
本開示の熱交換器によれば、多数の伝熱管とヘッダとが確実に接合されているので、伝熱管がヘッダから外れにくい。また、伝熱管の目詰まりも起こりにくい。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】図１は、本開示の一実施形態に係る熱交換器の斜視図である。
【図２】図２は、図１に示す熱交換器の部分拡大断面図である。
【図３】図３は、図１及び図２に示す熱交換器の製造方法を示す図である。
【図４】図４は、変形例に係る熱交換器の部分拡大断面図である。
【図５】図５は、他の変形例に係る熱交換器の部分拡大断面図である。
【図６】図６は、図４に示す熱交換器の製造方法を示す図である。
【図７】図７は、特許文献１に記載された熱交換器の斜視図である。
【図８】図８は、特許文献２に記載された熱交換器の製造方法を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
伝熱管を用いた熱交換器においては、伝熱管を細くすることによって熱交換効率の向上を図ることができる。しかし、伝熱管を細くすればするほど多数の伝熱管が必要となり、多数の伝熱管とヘッダとの接合部分の数も増加する。また、伝熱管を細くすればするほど、伝熱管自身の強度も低下する。このような場合、特許文献２に記載の技術を採用したとしても、伝熱管の目詰まりなどの不具合を生じさせることなく多数の伝熱管をヘッダに確実に接合することは困難である。伝熱管が潰れたり、伝熱管に目詰まりが生じたりすると、その部分には流体が流れず、熱交換も起こらない。その結果、熱交換器の効率が下がる。また、一箇所でも接合部分に漏れが生じると、気密性が失われ、流体が熱交換器の外部に流出する。したがって、多数の細い伝熱管をヘッダに同時かつ確実に接合することを可能にする技術が望まれている。また、多数の伝熱管とヘッダとが確実に接合されているとともに、伝熱管がヘッダから外れたり、伝熱管が目詰まりを起こしたりしにくい熱交換器が望まれている。
【００１２】
本開示の第１態様にかかる熱交換器は、
それぞれが流体の流路を形成している複数の伝熱管と、
前記複数の伝熱管の端部が固定され、前記複数の伝熱管に前記流体を分配する機能と前記複数の伝熱管から前記流体を集める機能との少なくとも一方を有するヘッダと、
を備えた熱交換器であって、
前記ヘッダは、前記流体の流路としての内部空間を有する本体部と、前記本体部の特定面から突出して設けられ、それぞれ前記内部空間に連通している複数の筒状の立壁部とを有し、前記伝熱管の内周面に前記立壁部の外周面が接する位置関係にて、前記複数の立壁部のそれぞれに前記伝熱管が接合されており、
前記熱交換器は、隣り合う前記立壁部の間に設けられ、前記本体部の前記特定面と前記複数の伝熱管の外周面との両方に密着して前記複数の伝熱管と前記ヘッダとの接合を強化している接合強化部材をさらに備えているものである。
【００１３】
第１態様の熱交換器によれば、多数の伝熱管とヘッダとが確実に接合されているので、伝熱管がヘッダから外れにくい。また、伝熱管の目詰まりも起こりにくい。
【００１４】
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前記伝熱管は、前記立壁部に固定された前記端部としての拡管部を有する。第２態様によれば、熱交換器の内部を流れる流体の圧力損失を低減することができる。また、伝熱管をヘッダにより接合しやすい。
【００１５】
本開示の第３態様において、例えば、第１態様にかかる熱交換器の前記特定面からの前記立壁部の突出方向に関する寸法によって前記接合強化部材の厚さが規定されるとき、前記拡管部とそれ以外の部分との境界に形成された段差から前記拡管部の開口端面までの前記伝熱管の長さが前記接合強化部材の厚さ未満である。第３態様によれば、接合強化部材によって伝熱管とヘッダとの接合を確実に強化することができる。
【００１６】
本開示の第４態様において、例えば、第２又は第３態様にかかる熱交換器の前記特定面からの前記立壁部の突出高さが前記拡管部とそれ以外の部分との境界に形成された段差から前記拡管部の開口端面までの前記伝熱管の長さを上回っており、前記立壁部の開口端面が前記段差に接し、前記拡管部の開口端面が前記ヘッダの前記特定面から離間している。第４態様によれば、接合強化部材によって伝熱管とヘッダとの接合をさらに強化することができる。
【００１７】
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の前記ヘッダが前記複数の伝熱管の両側に設けられている。第５態様によれば、熱交換器の部品点数を減らすことができる。
【００１８】
本開示の第６態様において、例えば、第１〜第５態様のいずれか１つにかかる熱交換器の前記伝熱管が樹脂で形成されている。伝熱管が樹脂で形成されている場合、熱交換器の重量を減らすことができる。また、樹脂を使用すれば、細い伝熱管を安価に製造することができる。
【００１９】
本開示の第７態様において、例えば、第１〜第６態様のいずれか１つにかかる熱交換器の前記ヘッダが金属で形成されている。第７態様によれば、熱交換器の剛性及び強度を確保しやすい。
【００２０】
本開示の第８態様において、例えば、第１〜第７態様のいずれか１つにかかる熱交換器の前記伝熱管の外径が０．１〜１．０ｍｍの範囲にある。伝熱管がこのような範囲の寸法（外径）を有している場合、伝熱管の数を増やし、熱交換器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。
【００２１】
本開示の第９態様にかかる熱交換器の製造方法は、
それぞれが流体の流路を形成している複数の伝熱管と、
前記複数の伝熱管の端部が固定され、前記複数の伝熱管に前記流体を分配する機能と前記複数の伝熱管から前記流体を集める機能との少なくとも一方を有するヘッダと、
を備えた熱交換器の製造方法であって、
前記ヘッダは、前記流体の流路としての内部空間を有する本体部と、前記本体部の特定面から突出して設けられ、それぞれ前記内部空間に連通している複数の筒状の立壁部とを有し、
前記製造方法は、
前記伝熱管の内周面に前記立壁部の外周面が接する位置関係にて、前記複数の立壁部のそれぞれに前記伝熱管を嵌め合わせることと、
隣り合う前記立壁部の間の空間に材料を配置し、前記本体部の前記特定面と前記複数の伝熱管の外周面との両方に接する部分を形成することと、
を含むものである。
【００２２】
第９態様によれば、多数の伝熱管をヘッダに確実に接合することができるので、伝熱管がヘッダから外れることを防止できる。また、伝熱管が目詰まりを起こすことも防止できる。
【００２３】
本開示の第１０態様において、例えば、第９態様にかかる熱交換器の製造方法において、前記本体部の前記特定面と前記複数の伝熱管の外周面との両方に接する前記部分を形成するとき、流動性を有する前記材料を隣り合う前記立壁部の間の空間に供給し、固化させる。第１０態様によれば、多数の立壁部の間の空間に材料を隙間なく充填することができる。そのため、全ての伝熱管をヘッダに確実に接合することができる。
【００２４】
本開示の第１１態様において、例えば、第９又は第１０態様にかかる熱交換器の製造方法は、前記ヘッダの前記特定面に向かい合う位置に障壁を配置して、前記障壁と前記ヘッダとの間にキャビティを形成することをさらに含み、前記キャビティに前記材料を充填し、固化させることによって、前記本体部の前記特定面と前記複数の伝熱管の外周面との両方に接する前記部分を形成する。第１１態様によれば、接合強化部材を容易に形成することができる。
【００２５】
以下、本開示の一実施形態について、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。
【００２６】
図１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の一端部が第１ヘッダ１１に固定され、伝熱管１０の他端部が第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。
【００２７】
第１ヘッダ１１には、熱交換器１００の外部から第１ヘッダ１１の内部空間に流体を導くための流体導入口１３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１１２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。
【００２８】
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。
【００２９】
また、第１ヘッダ１１の内部空間が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。伝熱管１０に流体を適切に流すことができる限りにおいて、第１ヘッダ１１の構造及び第２ヘッダ１２の構造は限定されない。もちろん、第２ヘッダ１２の内部空間が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。
【００３０】
図２に示すように、ヘッダ１１（及び／又はヘッダ１２）は、本体部１５及び複数の立壁部１６を有する。本体部１５は、流体の流路としての内部空間１７を有する中空の構造体である。本実施形態では、本体部１５が直方体の形状を有している。立壁部１６は、本体部１５の特定面１５ｐから突出して設けられた筒状（詳細には、円筒状）の部分である。立壁部１６は、本体部１５の内部空間１７に連通している。ヘッダ１１の特定面１５ｐは、ヘッダ１２に向かい合う面である。伝熱管１０の内周面に立壁部１６の外周面が接する位置関係にて、複数の立壁部１６のそれぞれに伝熱管１０が接続されている。伝熱管１０の長手方向に関して、複数の立壁部１６の開口端面の位置は互いに一致している。ヘッダ１１を平面視したとき、複数の立壁部１６は、千鳥配列、格子配列などの規則的な配列にてヘッダ１１に設けられている。立壁部１６によって伝熱管１０の位置を正確に定めることができる。
【００３１】
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。
【００３２】
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に示す構造は、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。
【００３３】
熱交換器１００は、さらに、接合強化部材１９を備えている。接合強化部材１９は、隣り合う立壁部１６の間に設けられており、本体部１５の特定面１５ｐ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とヘッダ１１との接合を強化している部材である。接合強化部材１９によって、伝熱管１０がヘッダ１１から外れることを防止できる。
【００３４】
本実施形態において、接合強化部材１９は、ヘッダ１１の本体部１５の表面（特定面１５ｐ）に沿って設けられ、本体部１５を被覆している。つまり、接合強化部材１９は、シート状の構造を有している。また、接合強化部材１９には、立壁部１６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の端部及び立壁部１６が接合強化部材１９の貫通孔の内側に位置している。
【００３５】
接合強化部材１９の厚さＴは、ヘッダ１１の特定面１５ｐからの立壁部１６の突出方向に関する寸法によって規定されうる。本実施形態では、接合強化部材１９の厚さＴが立壁部１６の突出高さＨを上回っている。あるいは、接合強化部材１９の厚さＴが立壁部１６の突出高さＨに一致していてもよい。このような構成によれば、接合強化部材１９によって伝熱管１０とヘッダ１１との接合を確実に強化することができる。ただし、接合強化部材１９の厚さＴが立壁部１６の突出高さＨを下回っている場合もありうる。
【００３６】
次に、図３を参照しつつ、図１及び図２に示す熱交換器１００の製造方法を説明する。
【００３７】
まず、伝熱管１０及びヘッダ１１を準備する。
【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】
ヘッダ１１の構造は先に説明した通りである。ヘッダ１１（及び１２）は、典型的には、ステンレス、アルミニウムなどの金属で形成されている。ヘッダ１１が金属で形成されている場合、熱交換器１００の剛性及び強度を確保しやすい。ヘッダ１１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。ただし、ヘッダ１１の材料は特に限定されない。ヘッダ１１が樹脂などの他の材料で形成されていてもよい。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ヘッダ１１を容易かつ安価に製造できる。ヘッダ１１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。
【００４０】
次に、図３に示すように、伝熱管１０の内周面に立壁部１６の外周面が接する位置関係にて、複数の立壁部１６のそれぞれに伝熱管１０を嵌め合わせる。本実施形態では、伝熱管１０の開口端面は、ヘッダ１１（詳細には、特定面１５ｐ）に接している。ただし、伝熱管１０の開口端面とヘッダ１１との間に隙間が形成されていてもよい。立壁部１６が位置決めピンの役割を果たすので、伝熱管１０をヘッダ１１に対して容易かつ正確に取り付けることができる。伝熱管１０が樹脂で形成されている場合、伝熱管１０を加熱及び膨張させて立壁部１６に挿入することができる。伝熱管１０及びヘッダ１１が金属で形成されている場合、焼き嵌め、冷やし嵌めなどの接合技術を採用してもよい。
【００４１】
次に、隣り合う立壁部１６の間の空間に材料を配置する。これにより、ヘッダ１１の特定面１５ｐと複数の伝熱管１０の外周面との両方に接する部分（本実施形態では接合強化部材１９）を形成する。例えば、樹脂射出成形法によって特定面１５ｐの上に溶融樹脂を供給し、接合強化部材１９を形成することができる。具体的には、ヘッダ１１の特定面１５ｐに向かい合う位置に障壁２１を配置する。これにより、障壁２１とヘッダ１１との間にキャビティ２３が形成される。障壁２１は、射出成形を実施するために使用される金型（上部金型）でありうる。障壁２１とヘッダ１１との間隔に応じて、接合強化部材１９の厚さＴを所望の厚さに調節することができる。立壁部１６が形成されている側とは反対側に他の金型（下部金型）を配置し、他の金型にヘッダ１１を固定してもよい。
【００４２】
次に、キャビティ２３に接合強化部材１９の材料を充填し、固化させる。これにより、ヘッダ１１の本体部１５の特定面１５ｐと複数の伝熱管１０の外周面との両方に接する部分として、接合強化部材１９が形成される。接合強化部材１９を形成したのち、障壁２１を除去する。固化した樹脂によって、伝熱管１０がヘッダ１１につなぎ止められる。このようにすれば、接合強化部材１９を容易に形成することができる。伝熱管１０は、ヘッダ１１に確実に固定されうる。接合強化部材１９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。
【００４３】
ヘッダ１１と接合強化部材１９とが同じ樹脂で形成されている場合、伝熱管１０と接合強化部材１９とが同じ樹脂で形成されている場合、又は、伝熱管１０とヘッダ１１と接合強化部材１９とが同じ樹脂で形成されている場合、伝熱管１０とヘッダ１１との接合を強化する効果をより十分に得ることができる。
【００４４】
また、障壁２１を最終的に除去することは必須ではない。障壁２１は、熱交換器１００の一部（例えば、接合強化部材１９の一部）をなす部材であってもよい。つまり、キャビティ２３に充填された樹脂と障壁２１とを一体化させてもよい。この場合、障壁２１を除去する手間が省ける。この方法は、障壁２１がキャビティ２３に充填された樹脂と同じ種類の樹脂で形成されている場合に特に有利である。
【００４５】
また、接合強化部材１９を形成する方法は射出成形法に限定されない。ヘッダ１１の本体部１５の特定面１５ｐと複数の伝熱管１０の外周面との両方に接する部分（接合強化部材１９）を形成するとき、流動性を有する材料を隣り合う立壁部１６の間の空間に供給し、固化させる。このようにすれば、多数の立壁部１６の間の空間に材料を隙間なく充填することができる。そのため、全ての伝熱管１０をヘッダ１１に確実に接合することができる。流動性を有する材料は、樹脂であってもよいし、金属であってもよい。
【００４６】
例えば、伝熱管１０及びヘッダ１１の両方が金属で形成されている場合、溶融金属（例えば、半田）を隣り合う立壁部１６の間の空間に供給し、固化させる。これにより、金属製の接合強化部材１９を形成することができる。また、伝熱管１０及びヘッダ１１で構成されたワークを溶融金属の浴に浸漬して金属製の接合強化部材１９を形成することもできる。さらに、シート状の予備成形体をヘッダ１１の特定面１５ｐの上に配置したのち、予備成形体を溶融及び固化させることによって、接合強化部材１９を形成することができる。予備成形体の材料は、樹脂であってもよいし、比較的低い温度で溶融する半田などの金属であってもよい。
【００４７】
以上に説明した方法と同じ方法で伝熱管１０を第２ヘッダ１２に接合すれば、本実施形態の熱交換器１００が得られる。
【００４８】
フィンレス熱交換器のように多数の伝熱管が使用されている場合、伝熱管とヘッダとの接合が大きな課題となる。伝熱管の端部が潰れないように伝熱管を数本ずつヘッダに接合すると、数百〜数千本の伝熱管をヘッダに接合するのに膨大な作業工数が必要となる。
【００４９】
これに対し、本実施形態の方法によれば、多数の伝熱管１０をヘッダ１１に同時に一体化させることができる。また、接合強化部材１９のような第三の部材で伝熱管１０の端部の周りを固めつつ伝熱管１０をヘッダ１１に接合することにより、耐圧性能が問題となりやすい伝熱管１０とヘッダ１１との接合部分を補強することができる。その結果、熱交換器１００の耐圧性能を向上させることができる。
【００５０】
特許文献２に記載されているように、ヘッダに形成された孔に伝熱管を挿入し、樹脂を射出して両者を接合する方法においては、射出した樹脂の圧力で伝熱管の端部が潰れたり、伝熱管が目詰まりしたりする可能性が高い。伝熱管の端部が潰れたり、伝熱管の目詰まりが生じたりすると、熱交換能力のばらつきが生じたり、熱交換器が局所的に破損して内部の流体が漏れたりするなどの不具合が起こる。
【００５１】
本実施形態では、立壁部１６の外周面に伝熱管１０の端部が固定されるので、材料の流入圧力で伝熱管１０の端部が潰れることを防止できる。また、伝熱管１０の端部の内側に立壁部１６が位置しているので、伝熱管１０の端部に材料が直接流入することを防止できる。つまり、伝熱管１０の目詰まりを防止できる。その結果、熱交換器１００の内部の流路が適正に確保され、熱交換量の低下を防ぐことができる。さらに、適度に高い圧力で材料を射出することができるので、伝熱管１０の数が増えたとしても、特定面１５ｐの面内の全体に材料を均一に供給することができる。これにより、伝熱管１０とヘッダ１１との接合強度を増加させることができる。
【００５２】
（変形例）
図４に示すように、変形例にかかる熱交換器１０２において、伝熱管１０は、立壁部１６に固定された端部としての拡管部１０ｋを有する。拡管部１０ｋは、拡管部１０ｋ以外の部分の内径よりも大きい内径を有する。拡管部１０ｋの内径に応じて、立壁部１６の外径も拡大されている。このような構成によれば、熱交換器１０２の内部を流れる流体の圧力損失を低減することができる。また、伝熱管１０をヘッダ１１により接合しやすい。本変形例では、立壁部１６の内径が伝熱管１０の拡管部１０ｋ以外の部分の内径に一致している。言い換えれば、立壁部１６の流路断面積が伝熱管１０の拡管部１０ｋ以外の部分の流路断面積に等しい。立壁部１６の開口端面に由来する段差が存在しないので、熱交換器１０２の内部を流れる流体の圧力損失をさらに低減することができる。なお、伝熱管１０の拡管部１０ｋ以外の部分の内径は、立壁部１６の内径と異なっていてもよい。
【００５３】
伝熱管１０において、拡管部１０ｋとそれ以外の部分との間には段差１０ｔが形成されている。段差１０ｔに立壁部１６の開口端面が接している。本変形例において、段差１０ｔから拡管部１０ｋの開口端面までの伝熱管１０の長さは、接合強化部材１９の厚さＴ未満である。言い換えれば、接合強化部材１９の厚さＴが立壁部１６の突出高さＨを上回っている。あるいは、接合強化部材１９の厚さＴが立壁部１６の突出高さＨに一致していてもよい。このような構成によれば、接合強化部材１９によって伝熱管１０とヘッダ１１との接合を確実に強化することができる。
【００５４】
図５に示す他の変形例において、ヘッダ１１の特定面１５ｐからの立壁部１６の突出高さＨは、拡管部１０ｋの開口端面から段差１０ｔまでの伝熱管１０の長さ（つまり、の長さ）を上回っている。立壁部１６の開口端面が段差１０ｔに接し、拡管部１０ｋの開口端面がヘッダ１１の特定面１５ｐから離間している。このような構成によれば、拡管部１０ｋの開口端面とヘッダ１１の特定面１５ｐとの間に接合強化部材１９の一部を食い込ませることができる。その結果、接合強化部材１９によって伝熱管１０とヘッダ１１との接合をさらに強化することができる。
【００５５】
図６を参照しつつ、図４に示す熱交換器１０２の製造方法を説明する。図４に示す熱交換器１０２の製造方法は、基本的には、図１及び図２に示す熱交換器１００の製造方法と同じである。
【００５６】
図６に示すように、本変形例では、拡管部１０ｋに由来する段差に障壁２１が接し、これにより、ヘッダ１１に対する障壁２１の位置が決められている。拡管部１０ｋに由来する段差を利用して、伝熱管１０を障壁２１でヘッダ１１に向けて押し付けることにより、伝熱管１０をヘッダ１１に確実に固定することができる。したがって、伝熱管１０とヘッダ１１との接合部分の強度のばらつきを抑制し、必要な耐圧性能を確実に満たすことができる。
【００５７】
（その他）
伝熱管１０とヘッダ１１（及び／又はヘッダ１２）とが同じ材料で形成されていてもよい。接合強化部材１９が伝熱管１０及びヘッダ１１と同じ材料で形成されていることが望ましい。もちろん、接合強化部材１９が伝熱管１０及びヘッダ１１と異なる材料で形成されていてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００５８】
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】
【００５９】
１０  伝熱管
１０ｋ  拡管部
１０ｔ  段差
１１  第１ヘッダ（上部ヘッダ）
１２  第２ヘッダ（下部ヘッダ）
１３  流体導入口
１４  流体排出口
１５  本体部
１５ｐ  特定面
１６  立壁部
１７  内部空間
１９  接合強化部材
２１  障壁
２３  キャビティ
１００，１０２  熱交換器
【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】
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【図８】
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