(57)【要約】  熱交換器（１）は、間隔を空けて配置された１対のヘッダ管（２）と、１対のヘッダ管（２）の間に配置されて、１対のヘッダ管（２）に対して直交する方向に延びて、１対のヘッダ管（２）の一方から他方に流体を流す流路を形成する複数本の伝熱管（３）と、を備える。そして、ヘッダ管（２）と伝熱管（３）とを、ヘッダ管（２）の長手方向に直交する平面で切断した断面形において、伝熱管（３）の中心軸（Ｃ３）は、一方のヘッダ管（２）の断面形の中心と他方のヘッダ管（２）の断面形の中心とを結んで形成される中心線（Ｃ２）に対して、同じ方向にずれている。
2020100897.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
間隔を空けて配置された１対のヘッダ管と、
前記１対のヘッダ管の間に配置されて、前記１対のヘッダ管に対して直交する方向に延びて、前記１対のヘッダ管の一方から他方に流体を流す流路を形成する複数本の伝熱管と、を備え、
前記ヘッダ管と前記伝熱管とを、前記ヘッダ管の長手方向に直交する平面で切断した断面形において、前記伝熱管の中心軸は、一方の前記ヘッダ管の中心と他方の前記ヘッダ管の中心とを結んで形成される中心線に対して、同じ方向にずれている、
熱交換器。
【請求項２】
前記ヘッダ管と前記伝熱管は、ろう付けによって接合されている、
請求項１に記載の熱交換器。
【請求項３】
前記ヘッダ管の内部の前記伝熱管と交叉する部位において、前記伝熱管の外面と前記伝熱管の内面と間のスペースが、前記伝熱管の一方の側において広く、他方の側において狭く形成されている、
請求項２に記載の熱交換器。
【請求項４】
前記ヘッダ管の内部の前記伝熱管と交叉する部位の、前記伝熱管の一方の側の、前記伝熱管の外面と前記伝熱管の内面と間のスペースが他方の側よりも広く形成されている部位に、フィレットが形成されている、
請求項３に記載の熱交換器。
【請求項５】
前記ヘッダ管は、前記伝熱管の端部が挿入される挿入開口の周縁の少なくとも一部に、前記伝熱管の端面と当接する当接面を備える、
請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の熱交換器。
【請求項６】
前記ヘッダ管は、前記ヘッダ管の長手方向に直交する平面で切断した断面形が楕円形をなす楕円管である、
請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の熱交換器。
【請求項７】
前記ヘッダ管は、前記ヘッダ管の長手方向に直交する平面で切断した断面形において、前記伝熱管に平行となる方向で測った外形寸法が、前記伝熱管に直交する方向で測った外形寸法よりも大きい扁平管である、
請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の熱交換器。
【請求項８】
前記ヘッダ管は、前記ヘッダ管の長手方向に直交する平面で切断した断面形において、前記伝熱管が挿入される部位の輪郭が直線をなし、当該直線を成す部位と対向する部位の輪郭が円弧をなすＤ形管である、
請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の熱交換器。
【請求項９】
前記伝熱管は、その断面形において、複数の流路が直列に配列された多穴扁平管であって、
前記伝熱管は、複数の前記伝熱管の間を通過する空気の流れの風上側の端部が、前記空気の流れの風下側の端部より高くされている、
請求項１から請求項８のいずれか一項に記載の熱交換器。
【請求項１０】
外部装置から熱輸送流体が流入する側の前記ヘッダ管を、当該ヘッダ管の長手方向に直交する平面で切断した断面形において、前記断面形を前記外部装置に接続されて前記外部装置から前記熱輸送流体が直接に流入する流入区画と、前記伝熱管に接続されて前記熱輸送流体を前記伝熱管に向けて流出させる流出区画とに仕切る仕切部材を備え、
前記仕切部材は、前記複数本の伝熱管のそれぞれと対向する部位に、前記流入区画と前記流出区画の間を連絡する連絡孔を備える、
請求項１から請求項９のいずれか一項に記載の熱交換器。
【請求項１１】
前記流入区画を更に複数個の区画に仕切る第２の仕切部材を備える、
請求項１０に記載の熱交換器。
【請求項１２】
前記伝熱管を前記ヘッダ管にろう付けして固定する請求項１から請求項１１のいずれか一項に記載の熱交換器の製造方法であって、
前記ヘッダ管に前記伝熱管を取り付けて、前記熱交換器を仮組みする工程と、
仮組みされた前記熱交換器を、前記ヘッダ管の前記中心軸を、前記ヘッダ管の前記中心線の上方にして、仮置きする工程と、
前記伝熱管を前記ヘッダ管にろう付けする工程と、
を備える熱交換器の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、熱交換器及び熱交換器の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
熱交換器は、外部装置から流入する熱輸送流体と大気との間で熱交換、つまり放熱又は吸熱を行って、その後に熱輸送流体を、元の外部装置に還流させる装置である。一般的な熱交換器は、互いに平行に配置された１対のヘッダ管と、１対のヘッダ管の間を連絡する複数本の伝熱管と、複数本の伝熱管が貫通する多数の伝熱フィンとを備えている。また、複数本の伝熱管は、ヘッダ管に対して直交する方向に延びていて、互いに平行に配列されている。【０００３】
ヘッダ管の一方には、外部装置から熱輸送流体が流入する。一方のヘッダ管に流入した熱輸送流体は、伝熱管を通って、他方のヘッダ管に流れる。伝熱管の中を流れる間に、熱輸送流体は大気との間で熱交換を行う。熱交換を済ませた熱輸送流体は、他方のヘッダ管を通って、元の外部装置に還流される。【０００４】
上記の熱交換器において、伝熱管は、ろう付けによってヘッダ管に固定されるのが一般的である。また、ヘッダ管と伝熱管の接合部は、気密に構成される必要がある。そのため、伝熱管をヘッダ管に固定する際には、十分な量のろう材を使用する必要がある。しかしながら、ろう材を多めに使用すると、ヘッダ管と伝熱管の接合部から余剰ろう材が溢れて、伝熱管の端部から伝熱管の内部に流入して、そこで固化することがあるという問題が生じる。伝熱管の内部で余剰ろう材が固化すると、伝熱管に詰まりが生じて、熱交換器の性能が低下する。一方、余剰ろう材の溢れを防止するために、ろう材の量を減らすと、ろう付け継手に隙間が生じて、気密性が損なわれるおそれがある。このように、伝熱管の詰まり防止と継手の気密性の確保を両立させることは難しい。【０００５】
特許文献１には、この問題を解決するための方法として、熱交換器の伝熱管の幅方向の両側において、伝熱管の外周面とヘッダ管の内壁との間の隙間の幅を０．０５ｍｍ以上２ｍｍ以下とすることが開示されている。特許文献１によれば、余剰ろう材が、伝熱管の外周面とヘッダ管との間の隙間に回り込んでフィレットを形成するので、余剰ろう材が伝熱管の内部に流入して、そこで固化することが抑制される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００９−１６８３５０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、特許文献１に記載の発明においては、伝熱管の幅方向の両側に隙間を形成する必要があるので、ヘッダ管の断面形の寸法が大きくなるという問題がある。その結果、熱交換器の寸法が大きくなるという問題がある。【０００８】
本発明は、上記の問題に鑑みてなされたものであり、ろう材の流入による伝熱管の詰まりの発生を抑制することができる熱交換器であって、ヘッダ管の断面形の寸法が小さい熱交換器と、かかる熱交換器の製造方法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】
【０００９】
上記の目的を達成するために、本発明に係る熱交換器は、間隔を空けて配置された１対のヘッダ管と、１対のヘッダ管の間に配置されて、１対のヘッダ管に対して直交する方向に延びて、１対のヘッダ管の一方から他方に流体を流す流路を形成する複数本の伝熱管と、を備える。そして、ヘッダ管と伝熱管とを、ヘッダ管の長手方向に直交する平面で切断した断面形において、伝熱管の中心軸は、一方のヘッダ管の中心と他方のヘッダ管の中心とを結んで形成される中心線に対して、同じ方向にずれている。
【発明の効果】
【００１０】
本発明に係る熱交換器は、ヘッダ管と伝熱管の間にあって、余剰ろう材を流入させて、そこで固化させるスペースを、伝熱管の一方の側だけに備える。そのため、本発明によれば、ヘッダ管の断面形の寸法を小さくすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１Ａ】本発明の実施の形態に係る熱交換器の熱交換器の斜視図
【図１Ｂ】図１Ａに記載の熱交換器の正面図
【図２】図１Ａ、図１Ｂに記載の熱交換器を、図１ＢにおいてＡＡ’線で示す平面で切断して示す断面図
【図３】図１Ａ、図１Ｂに記載の熱交換器を、図１ＢにおいてＢＢ’線で示す平面で切断して示す断面図
【図４Ａ】第１の変形例に係るヘッダ管の形状を、図２に準じて示す断面図
【図４Ｂ】図４Ａに記載のヘッダ管に伝熱管を取り付けた状態を示す図
【図５Ａ】第２の変形例に係るヘッダ管の形状を、図２に準じて示す断面図
【図５Ｂ】図５Ａに記載のヘッダ管を備える２台の熱交換器を積層配置した状態を示す図
【図５Ｃ】図５Ａに記載のヘッダ管を備える２台の熱交換器を、伝熱管の長さ方向に互いにずらして積層配置した状態を示す図
【図６】第３の変形例に係るヘッダ管の形状を、図２に準じて示す断面図
【図７Ａ】第４の変形例に係る熱交換器の熱交換器の斜視図
【図７Ｂ】図７Ａに記載の熱交換器の正面図
【図８】第５の変形例に係るヘッダ管の形状を、図２に準じて示す断面図
【図９】図８に記載のヘッダ管が備える分配管を図８において矢印Ａで示す方向から見る矢視図
【図１０】第６の変形例に係るヘッダ管の形状を、図２に準じて示す断面図
【図１１】図１０に記載のヘッダ管が備える仕切板を図１０において矢印Ａで示す方向から見る矢視図
【図１２Ａ】本発明の実施の形態に係る熱交換器の製造過程を示す図であって、ろう付けを行う前の熱交換器の状態を図２に準じて示す断面図
【図１２Ｂ】図１２Ａに示す熱交換器にろう付けを行った後の状態を、図２に準じて示す断面図
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明の実施の形態に係る熱交換器と、熱交換器の製造方法を、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、各図面においては、同一または同等の部分に同一の符号を付している。
【００１３】
図１Ａは、本発明の実施の形態に係る熱交換器１の斜視図である。図１Ｂは熱交換器１の正面図である。
【００１４】
図１Ａ、図１Ｂに示すように、熱交換器１は、２本のヘッダ管２を備えている。各ヘッダ管２は、互いに間隔を空けて配置されていて、垂直に立設されている。２本のヘッダ管２の間には、複数本の伝熱管３が配設されている。伝熱管３は、２本のヘッダ管２の間で熱輸送流体を流通させる流路を形成する部材であって、その長手方向の軸が水平方向に延びている。また、伝熱管３は、上下方向において、等間隔に配置されている。また、２本のヘッダ管２の間には多数の伝熱フィン４が配列されている。全ての伝熱管３は全ての伝熱フィン４を貫通していて、伝熱フィン４にろう付けされている。一方のヘッダ管２には、図示しない外部装置から熱交換器１に、熱輸送流体を供給する図示しない配管が接続される。外部装置から一方のヘッダ管２に流入した熱輸送流体は、伝熱管３を通って、他方のヘッダ管２に流れる。熱輸送流体は伝熱管３を通過する間に、大気との間で熱交換を行う。つまり、熱輸送流体は伝熱管３を通過する間に大気に対して放熱、あるいは、大気から吸熱を行う。熱輸送流体の温度が外気温より高い場合には、熱輸送流体は自身が持つ熱を大気に放出する。熱輸送流体の温度が外気温より低い場合には、熱輸送流体は大気から熱を吸収する。熱交換を終えて、他方のヘッダ管２に流入した熱輸送流体は、他方のヘッダ管２に接続された図示しない配管を通って、外部装置に還流される。
【００１５】
なお、本願の各図面においては、図１Ａ、図１Ｂに付した、熱交換器１に固定された直交座標系を使用する。該直交座標系においては、伝熱管３の長さ方向にＸ軸を取り、ヘッダ管２の長さ方向にＹ軸を取っている。そして、Ｘ軸とＹ軸に直交する方向にＺ軸を取っている。図２以下においては、各軸の向きを基準に、図１Ａ、図１Ｂに示された全体構成との関係を理解されたい。
【００１６】
図２は、熱交換器１をヘッダ管２の長手方向に直交する平面、つまり、図１ＢにおいてＡＡ’線で示す平面で切断して示す断面図である。図２においては、Ｘ軸が左右方向に延びて、Ｚ軸が上下方向に延びている。そしてＹ軸は、紙面を貫く方向に延びている。図２に示すように、ヘッダ管２は、断面が円形をなす円筒管である。また、伝熱管３は、図２においてヘッダ管２の上側に偏った位置に取り付けられていて、伝熱管３の中心軸Ｃ３は、２本のヘッダ管２の中心を結ぶ中心線Ｃ２に対して、Ｚ軸方向に長さＤだけずれた位置にある。長さＤは、伝熱管３の下方において、伝熱管３の外面とヘッダ管２の内面の間にスペース幅Ｗのスペース５が形成される大きさにされる。なお、本明細書においては、伝熱管３の断面形において伝熱管３の外面とヘッダ管２の内面の間に存在する空間をスペースと呼び、スペースのＺ軸方向の寸法をスペース幅と呼ぶ。
【００１７】
伝熱管３は、ろう付けによってヘッダ管２に水密に接合されている。スペース５は、伝熱管３をヘッダ管２にろう付けする際に、伝熱管３とヘッダ管２の接合部から溢れる余剰ろう材が流入する部位である。後述するように、ろう付けの際に融解して伝熱管３とヘッダ管２の接合部から溢れ出た余剰ろう材は、重力の作用によって、スペース５に流入し、その後、そこで冷却され、固化されて、フィレットＭが形成される。このように、余剰ろう材は、スペース５に流入して、そこで固化されるので、余剰ろう材が伝熱管３の中に流入して、伝熱管３を詰まらせることがない。なお、伝熱管３をヘッダ管２にろう付けする際に融解して伝熱管３とヘッダ管２の接合部から溢れる余剰ろう材は、伝熱管３の上方には流れないので、伝熱管３の上方における伝熱管３の外面とヘッダ管２の内面の間のスペースは不要である。したがって、該スペースのスペース幅を０にすることができる。しかしながら、該スペースのスペース幅は０には限定されない。
【００１８】
図３は、熱交換器１を、図１ＢにおいてＢＢ’線で示す平面で切断して示す断面図である。図３においては、Ｚ軸が左右方向に延びて、Ｙ軸が上下方向に延びている。そしてＸ軸は、紙面を貫く方向に延びている。図３に示すように、伝熱管３は、扁平な断面形を有していて、その扁平な断面形の長手方向には、複数個の流路３ａが配列されている。このように、本実施の形態においては、伝熱管３は多穴扁平管で構成されている。また、伝熱管３は、図３における左端が右端よりも高くされている。また、本実施の形態においては、熱交換器１に流入する外部の空気は、図の左側から右側に向かって流れる。つまり、本実施の形態において、伝熱管３は、熱交換器１に流入する外部の空気の流れの風上側が高く、風下側が低くされている。そのため、伝熱管３の表面に結露が生じた場合に、結露によって生じた水滴は、風圧と重力によって速やかに排出される。このように水滴が速やかに排出されるので、水滴がその場で、さらに冷却されて、霜あるいは氷になって、空気の流路を塞ぐことが抑制される。
【００１９】
熱交換器１の形状と構成は、上記のものには限定されない。以下において、熱交換器１の変形例を説明する。
【００２０】
（第１の変形例）
図４Ａは第１の変形例に係るヘッダ管２の形状を、図２に準じて示す断面図である。図４Ａに示すように、第１の変形例に係るヘッダ管２は、伝熱管３の端部が挿入される挿入開口２ａの周縁の一部に、当接面２ｂを備える。図４Ｂに示すように、ヘッダ管２に伝熱管３を取り付けた場合に、伝熱管３の端面３ｂの一部がヘッダ管２の当接面２ｂに当接する。このように、ヘッダ管２の挿入開口２ａの周縁の一部に当接面２ｂを備えれば、ヘッダ管２に伝熱管３を取り付ける際の伝熱管３の位置決めが容易になる。
【００２１】
（第２の変形例）
図５Ａは第２の変形例に係るヘッダ管２の形状を、図２に準じて示す断面図である。第２の変形例に係るヘッダ管２は、伝熱管３に平行となる方向で測った外形寸法、つまり図５ＡにおいてＢで示す幅方向の寸法が、伝熱管３に直交する方向、つまり図５ＡにおいてＨで示す高さ方向の寸法よりも大きい扁平管で構成されている。伝熱管３を扁平管で構成すると、伝熱管３を断面積が等しい円筒管で構成する場合に比べて、高さＨを小さくすることができる。そのため、伝熱管３を扁平管で構成すると、図５Ｂに示すように、複数の熱交換器１を積層配置する場合の積層高さＬＨが小さくなる。図５Ｃに示すように、複数の熱交換器１を、ヘッダ管２の幅方向、つまりＸ軸方向にずらして積層配置する場合も同様である。
【００２２】
（第３の変形例）
図６は、第３の変形例に係るヘッダ管２の形状を、図２に準じて示す断面図である。図６に示すように、第３の変形例に係るヘッダ管２は、伝熱管３が挿入される部位２ｃの輪郭が直線をなし、伝熱管３が挿入される部位２ｃと対向する部位２ｄの輪郭が円弧をなすＤ形管である。このように、伝熱管３が挿入される部位２ｃの輪郭を直線にすると、該部位をヘッダ管２を熱交換器１の組立用治具に固定する際の基準として利用できるので、ヘッダ管２の組立用治具に対する位置決めが容易になる。
【００２３】
（第４の変形例）
図７Ａ、図７Ｂは、第４の変形例に係る熱交換器の外形図であって、図７Ａは熱交換器１の斜視図であり、図７Ｂは熱交換器１の正面図である。第４の変形例に係る熱交換器１の基本的な構成と作用は、上記の実施の形態と第１〜３の変形例に係る熱交換器１と同一である。図７Ａ、図７Ｂに示すように、第４の変形例に係る熱交換器１が備える伝熱フィン４は、平板をジグザグに折り曲げて形成されていることを特徴とする。
【００２４】
（第５の変形例）
図８は、第５の変形例に係るヘッダ管２の形状を、図２に準じて示す断面図である。図８に示すように、第５の変形例に係るヘッダ管２は、図示しない外部装置に接続されて、当該外部装置から熱輸送流体が直接に流入する分配管７を備えている。そのため、ヘッダ管２の断面形は、図示しない外部装置に接続されて外部装置から熱輸送流体が流入する流入区画８と、伝熱管３に接続されて熱輸送流体を伝熱管３に向けて流出させる流出区画９とに仕切られる。このように、第５の変形例においては、分配管７が、ヘッダ管２の断面形を流入区画８と流出区画９とに仕切る仕切部材として機能する。
【００２５】
図９に示すように、分配管７の伝熱管３の端面と対向する部位には、流入区画８と流出区画９の間を連絡する連絡孔１０が穿設されている。そのため、図示しない外部装置から流入区画８に流入した熱輸送流体は、連絡孔１０を通って、流出区画９に流出して、伝熱管３に向かって流れて、伝熱管３の中に流入する。
【００２６】
このように、第５の変形例に係る熱交換器１は、ヘッダ管２の内部に連絡孔１０が穿設された分配管７を備えているので、ヘッダ管２の内部において、伝熱管３に向かう熱輸送流体の流れの乱れが抑制される。そのため、ヘッダ管２内部での流路抵抗あるいは圧力損失が減少するので、熱輸送流体が流れやすくなる。なお、連絡孔１０の配置あるいは向きを調整すれば、熱輸送流体の流れの乱れをさらに効果的に抑制できる。特に、液体が流入するヘッダ管２、例えば冷房機の室外機が備える熱交換器１の流入側のヘッダ管２に分配管７を備えると、液体の状態にある熱輸送流体の流れの乱れを抑制して、ヘッダ管２内部での流路抵抗あるいは圧力損失を減少させることができるので、冷房機の性能が向上する。
【００２７】
（第６の変形例）
ヘッダ管２に備える仕切部材は分配管７には限定されない。また仕切部材はヘッダ管２の断面形を２個の区画に仕切るものには限定されない。仕切部材はヘッダ管２の断面形を３個以上の複数個の区画に仕切るものであっても良い。
【００２８】
図１０は、第６の変形例に係るヘッダ管２の形状を、図２に準じて示す断面図である。図１０に示すように、第５の変形例に係るヘッダ管２は、ヘッダ管２の断面形を流入区画８と流出区画９とに仕切る第１の隔壁１１を備えている。また、ヘッダ管２は、流入区画８を第１の流入区画１３と第２の流入区画１４とに仕切る第２の隔壁１２を備えている。このように第６の変形例に係るヘッダ管２は、第１の隔壁１１と第２の隔壁１２を備えているので、ヘッダ管２の断面形は、第１の流入区画１３と第２の流入区画１４と流出区画９の３個の区画に仕切られる。このように、第１の隔壁１１はヘッダ管２の断面形を流入区画８と流出区画９とに仕切る仕切部材として機能する。第２の隔壁１２は流入区画８を更に複数個の区画に仕切る第２の仕切部材として機能する。
【００２９】
図１１に示すように、第１の隔壁１１の伝熱管３の端面と対向する部位には、第１の流入区画１３あるいは第２の流入区画１４と流出区画９の間を連絡する連絡孔１０が穿設されている。そのため、図示しない外部装置から第１の流入区画１３あるいは第２の流入区画１４に流入した熱輸送流体は、連絡孔１０を通って、流出区画９に流出して、伝熱管３の端面に向かって流れる。なお、第６の変形例に係る第１の隔壁１１においては、第１の流入区画１３と繋がる連絡孔１０の配列と第２の流入区画１４と繋がる連絡孔１０の配列とが千鳥状に配置されている。
【００３０】
このように、第６の変形例に係る熱交換器１は、流入区画８がさらに第１の流入区画１３と第２の流入区画１４に仕切られているので、ヘッダ管２内の流路抵抗あるいは圧力損失をさらに減少させることができる。なお、第６の変形例においては、流入区画８を２個の区画に仕切る例を示したが、流入区画８は３個以上に仕切られてもよい。また、第６の変形例に係るヘッダ管２は、第１の隔壁１１と第２の隔壁１２を含むヘッダ管２の全体を、押出成形による一体成型によって製造することができる。
【００３１】
（熱交換器の製造方法）
最後に熱交換器１の製造方法を説明する。熱交換器１の製造に当たっては、まず、ヘッダ管２と伝熱管３と伝熱フィン４を、それぞれ、素材から切り出して、製造する。その後、伝熱フィン４を配列し、配列された伝熱フィン４に伝熱管３を挿入して、伝熱管３を伝熱フィン４に取り付ける。なお、伝熱フィン４の配列及び位置決め、及び伝熱管３の挿入は、伝熱フィン４を組立治具に固定して行う。更にその後、ヘッダ管２の外面と伝熱管３の端部の外面にろう材を塗布する。  
【００３２】
ヘッダ管２と伝熱管３の外面にろう材を塗布したら、伝熱フィン４が取り付けられた伝熱管３を、ヘッダ管２に取り付ける。具体的には、伝熱管３の先端を、図４Ａに示すヘッダ管２の挿入開口２ａに挿入する。その結果、熱交換器１は仮組みされて、図１Ａ，図１Ｂに示す外形が完成する。
【００３３】
次に、図１２Ａに示すように、仮組みされた熱交換器１を定盤６の上に仮置きする。この時、ヘッダ管２と伝熱管３を水平にする。つまり、ＸＹ平面を水平にして、熱交換器１を定盤６上に仮置きする。また、この時、Ｚ軸は鉛直方向に延びる。つまり、この時、重力はＺ軸方向に作用する。また、この時、伝熱管３の中心軸Ｃ３を、２本のヘッダ管２の中心を結ぶ中心線Ｃ２の上方に位置させる。その結果、スペース幅Ｗが伝熱管３の下方に配置される。なお、定盤６に代えて仮置き治具を備えて、仮組みされた熱交換器１を仮置き治具の上に載置して、仮置き治具を使って熱交換器１を位置決め及び固定するようにしても良い。
【００３４】
図１２Ａに示すように、仮組みされた熱交換器１を定盤６上に仮置きしたら、熱交換器１を加熱して、ろう材を融解させる。つまり、ろう付け加工を行う。ろう材が融けると、伝熱管３とヘッダ管２の接合部から溢れた余剰ろう材は、伝熱管３の外表面を伝って、重力によって伝熱管３の下方、つまりスペース５に向かって流れる。その結果、ろう付け加工が完了すると、図１２Ｂに示すように、伝熱管３の下方で、余剰ろう材が固化して、フィレットＭが形成される。このように、伝熱管３とヘッダ管２の接合部から溢れた余剰ろう材が、伝熱管３の下方で固化して、フィレットＭを形成する。そのため、伝熱管３とヘッダ管２の接合部から溢れた余剰ろう材が、伝熱管３の中に流入して、伝熱管３を詰まらせることがない。
【００３５】
以上、説明したように、上記の実施の形態及び第１〜６の変形例に係る熱交換器１に、上記の製造方法を適用すれば、余剰ろう材が伝熱管３内に流入して、伝熱管３を詰まらせることを防ぐことができる。また、図２に示すように、熱交換器１においては、伝熱管３の断面形におけるＺ軸方向の一方の端とヘッダ管２の内面との間にスペース幅Ｗのスペース５を形成し、伝熱管３の断面形におけるＺ軸方向の他方の端とヘッダ管２の内面との間のスペース５のスペース幅を、Ｗに比べて小さく、あるいは０にすることができる。そのため、伝熱管３の断面形のＺ軸方向の両側にスペース幅Ｗのスペース５を形成する場合に比べて、ヘッダ管２の断面形における幅方向、つまりヘッダ管２のＺ軸方向の寸法を小さくすることができる。
【００３６】
なお、上記の実施の形態は本願発明の実施態様の例示であって、本願発明の技術的範囲は上記の実施の形態によっては限定されない。本願発明は、特許請求の範囲に記載の技術的思想の限りにおいて、自由に、応用、変形あるいは改良して実施することができる。
【００３７】
上記の実施の形態及び変形例において、伝熱フィン４は必須の構成要素ではない。つまり熱交換器１は、伝熱フィン４を備えないものであっても良い。また、熱交換器１に伝熱フィン４を備える場合、伝熱フィン４の形状は、図１，７に図示したものには限定されない。また、伝熱フィン４は伝熱管３と一体に形成されたものであっても良い。
【００３８】
ヘッダ管２の形状と寸法は、各図面に図示されたものには限定されない。ヘッダ管２の形状及び寸法は、自由に設計することができる。また、伝熱管３の本数と伝熱フィン４の枚数は、自由に選択することができる。
【００３９】
上記においては、伝熱管３の具体例として、扁平多穴管を示したが、伝熱管３の具体的形状は、扁平多穴管には限定されない。伝熱管３は単一の流路を備えるものであっても良い。伝熱管３の断面形状は自由に選択できる。伝熱管３の断面形状は、真円あるいは楕円であっても良いし、矩形あるいは他の形状であっても良い。
【００４０】
ヘッダ管２と伝熱管３を構成する素材は限定されない。ヘッダ管２と伝熱管３を構成する素材は、熱交換器１の使用目的、設置場所の環境、熱輸送流体の性状等に応じて、最適な素材を選択することができる。ろう材の種類も限定されない。ろう材は、ヘッダ管２と伝熱管３を構成する素材との相性が良い種類を選択して使用すれば良い。
【００４１】
上記において、長さＤは、伝熱管３の下方において、伝熱管３の外面とヘッダ管２の内面の間に、スペース幅Ｗのスペース５が形成される大きさにされると説明したが、スペース幅Ｗは、ろう付けの際にヘッダ管２と伝熱管３の接合部から溢れた余剰ろう材によって形成されるフィレットＭの体積に見合う寸法であれば良い。つまりスペース５は、ろう付けの際にヘッダ管２と伝熱管３の接合部から溢れた余剰ろう材が、そこで保持される大きさを備えていれば良い。したがって、ろう付けの際にヘッダ管２と伝熱管３の接合部から溢れる余剰ろう材の量を見積もって、それに見合ったスペース幅Ｗを決定すれば良い。
【００４２】
上記においては、伝熱フィン４を伝熱管３に取り付けた後で、伝熱管３をヘッダ管２に取り付ける例を示したが、ヘッダ管２、伝熱管３及び伝熱フィン４の組立て順序は限定されない。前述したように、熱交換器１は、伝熱フィン４を備えないものであっても良いし、伝熱管３をヘッダ管２に取り付けて、ろう付け固定した後で、伝熱管３に伝熱フィン４を取り付けても良い。
【００４３】
熱交換器１の製造方法の説明において、熱交換器１の仮置き姿勢と、伝熱管３の中心軸Ｃ３とヘッダ管２の中心線Ｃ２の上下関係を限定した。しかしながら、これらは、ろう付を行う際の熱交換器１の姿勢を限定するものであって、据え付け時あるいは使用時の熱交換器１の姿勢を限定するものではない。熱交換器１は、縦置き、横置き、斜め置き、あるいは、上下反転された状態で、据え付けされて、使用される。
【００４４】
また、熱交換器１の製造方法の説明において、ヘッダ管２と伝熱管３を水平にして、熱交換器１を定盤６上に仮置きする旨を示したが、この場合の「水平」は、「幾何学的に厳密な水平」には限定されない。この場合、熱交換器１は、スペース幅Ｗが伝熱管３の下方に位置するように仮置きされれば十分である。したがって、「水平に仮置きする」は、ヘッダ管２と伝熱管３が一見して水平に見えるように仮置きすることを意味する。
【００４５】
本発明は、本発明の広義の精神と範囲を逸脱することなく、様々な実施の形態及び変形が可能とされるものである。また、上述した実施の形態は、本発明を説明するためのものであり、本発明の範囲を限定するものではない。すなわち、本発明の範囲は、実施形態ではなく、特許請求の範囲によって示される。そして、特許請求の範囲内及びそれと同等の発明の意義の範囲内で施される様々な変形が、本発明の範囲内とみなされる。
【００４６】
本出願は、２０１８年１１月１２日に出願された日本国特許出願２０１８−２１１９９７号に基づく。本明細書中に日本国特許出願２０１８−２１１９９７号の明細書、特許請求の範囲、図面全体を参照として取り込むものとする。
【産業上の利用可能性】
【００４７】
本発明は、熱交換器、及び熱交換器の製造方法として好適に利用することができる。
【符号の説明】
【００４８】
１  熱交換器、２  ヘッダ管、２ａ  挿入開口、２ｂ  当接面、２ｃ，２ｄ  部位、３  伝熱管、３ａ  流路、４  伝熱フィン、５  スペース、６  定盤、７  分配管、８  流入区画、９  流出区画、１０  連絡孔、１１  第１の隔壁、１２  第２の隔壁、１３  第１の流入区画、１４  第２の流入区画、Ｃ２  中心線、Ｃ３  中心軸、Ｗ  スペース幅、Ｍ  フィレット。
【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
2020100897.tif 000004
【図２】
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【図３】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
2020100897.tif 000010
【図５Ｃ】
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【図６】
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【図７Ａ】
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【図７Ｂ】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２Ａ】
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【図１２Ｂ】
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【手続補正書】
【提出日】令和2年11月9日(2020.11.9)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００９】
上記の目的を達成するために、本発明に係る熱交換器は、間隔を空けて配置された１対のヘッダ管と、１対のヘッダ管の間に配置されて、１対のヘッダ管に対して直交する方向に延びて、１対のヘッダ管の一方から他方に流体を流す流路を形成する複数本の伝熱管であって、１対のヘッダ管の長さ方向に一列に配置された伝熱管と、を備える。そして、ヘッダ管と伝熱管とを、ヘッダ管の長手方向に直交する平面で切断した断面形において、全ての伝熱管の中心軸は、一方のヘッダ管の中心と他方のヘッダ管の中心とを結んで形成される中心線に対して、同じ方向にずれている。更に、ヘッダ管と伝熱管は、ろう付けによって接合されていて、ヘッダ管の内部の伝熱管と交叉する部位において、伝熱管の外面と伝熱管の内面との間のスペースが、伝熱管の一方の側において広く、他方の側において狭く形成されている。
【手続補正２】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
間隔を空けて配置された１対のヘッダ管と、
前記１対のヘッダ管の間に配置されて、前記１対のヘッダ管に対して直交する方向に延びて、前記１対のヘッダ管の一方から他方に流体を流す流路を形成する複数本の伝熱管であって、前記１対のヘッダ管の長さ方向に一列に配置された伝熱管と、を備え、
前記ヘッダ管と前記伝熱管とを、前記ヘッダ管の長手方向に直交する平面で切断した断面形において、全ての前記伝熱管の中心軸は、一方の前記ヘッダ管の中心と他方の前記ヘッダ管の中心とを結んで形成される中心線に対して、同じ方向にずれているとともに、
前記ヘッダ管と前記伝熱管は、ろう付けによって接合されていて、 
前記ヘッダ管の内部の前記伝熱管と交叉する部位において、前記伝熱管の外面と前記伝熱管の内面との間のスペースが、前記伝熱管の一方の側において広く、他方の側において狭く形成されている、
熱交換器。
【請求項２】
前記ヘッダ管の内部の前記伝熱管と交叉する部位の、前記伝熱管の一方の側の、前記伝熱管の外面と前記伝熱管の内面との間のスペースが他方の側よりも広く形成されている部位に、フィレットが形成されている、
請求項１に記載の熱交換器。
【請求項３】
前記ヘッダ管は、前記伝熱管の端部が挿入される挿入開口の周縁の少なくとも一部に、前記伝熱管の端面と当接する当接面を備える、
請求項１又は請求項２に記載の熱交換器。
【請求項４】
前記ヘッダ管は、前記ヘッダ管の長手方向に直交する平面で切断した断面形が楕円形をなす楕円管である、
請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の熱交換器。
【請求項５】
前記ヘッダ管は、前記ヘッダ管の長手方向に直交する平面で切断した断面形において、前記伝熱管に平行となる方向で測った外形寸法が、前記伝熱管に直交する方向で測った外形寸法よりも大きい扁平管である、
請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の熱交換器。
【請求項６】
前記ヘッダ管は、前記ヘッダ管の長手方向に直交する平面で切断した断面形において、前記伝熱管が挿入される部位の輪郭が直線をなし、当該直線を成す部位と対向する部位の輪郭が円弧をなすＤ形管である、
請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の熱交換器。
【請求項７】
前記伝熱管は、その断面形において、複数の流路が直列に配列された多穴扁平管であって、
前記伝熱管は、複数の前記伝熱管の間を通過する空気の流れの風上側の端部が、前記空気の流れの風下側の端部より高くされている、
請求項１から請求項６のいずれか一項に記載の熱交換器。
【請求項８】
外部装置から熱輸送流体が流入する側の前記ヘッダ管を、当該ヘッダ管の長手方向に直交する平面で切断した断面形において、前記断面形を前記外部装置に接続されて前記外部装置から前記熱輸送流体が直接に流入する流入区画と、前記伝熱管に接続されて前記熱輸送流体を前記伝熱管に向けて流出させる流出区画とに仕切る仕切部材を備え、
前記仕切部材は、前記複数本の伝熱管のそれぞれと対向する部位に、前記流入区画と前記流出区画の間を連絡する連絡孔を備える、
請求項１から請求項７のいずれか一項に記載の熱交換器。
【請求項９】
前記流入区画を更に複数個の区画に仕切る第２の仕切部材を備える、
請求項８に記載の熱交換器。
【請求項１０】
前記伝熱管を前記ヘッダ管にろう付けして固定する請求項１から請求項９のいずれか一項に記載の熱交換器の製造方法であって、
前記ヘッダ管に前記伝熱管を取り付けて、前記熱交換器を仮組みする工程と、
仮組みされた前記熱交換器を、前記伝熱管の前記中心軸を、前記ヘッダ管の前記中心線の上方にして、仮置きする工程と、
前記伝熱管を前記ヘッダ管にろう付けする工程と、
を備える熱交換器の製造方法。
【国際調査報告】
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