(57)【要約】  伝熱管は、一枚の板材を複数回折り曲げることによって複数の流路が形成された扁平形状の本体部と、板材の少なくとも一方の端部が本体部の断面における長軸方向を示す扁平長軸方向に延びて形成された延在部とを備え、延在部の長さが扁平短軸長さよりも長い。
2021009889.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
一枚の板材を複数回折り曲げることによって複数の流路が形成された扁平形状の本体部と、
前記板材の少なくとも一方の端部が前記本体部の断面における長軸方向を示す扁平長軸方向に延びて形成された延在部と
を備え、
前記延在部の長さが扁平短軸長さよりも長い
伝熱管。
【請求項２】
前記本体部は、
前記板材を複数回折り曲げることによって形成された管外壁および管内壁を有し、
前記複数の流路は、前記管外壁および前記管内壁で囲まれて形成される
請求項１に記載の伝熱管。
【請求項３】
扁平短軸方向に設けられた前記管外壁には、二重構造となる外壁重合部が形成されている
請求項２に記載の伝熱管。
【請求項４】
前記外壁重合部は、前記扁平短軸長さの１／２以上である
請求項３に記載の伝熱管。
【請求項５】
前記管外壁の一部は、前記扁平短軸長さの中心軸方向に屈曲している
請求項２〜４のいずれか一項に記載の伝熱管。
【請求項６】
すべての前記管外壁は、二重以上の構造とされている
請求項２〜５のいずれか一項に記載の伝熱管。
【請求項７】
前記管外壁および前記管内壁は、扁平長軸長さおよび前記扁平短軸長さのそれぞれの中心軸の交点において点対称となるように形成されている
請求項２〜６のいずれか一項に記載の伝熱管。
【請求項８】
前記本体部は、前記扁平長軸方向の端部がＲ形状に形成され、
前記延在部は、前記扁平短軸長さの中心軸上に形成されている
請求項１〜７のいずれか一項に記載の伝熱管。
【請求項９】
前記延在部は、前記延在部の外面に沿って流通する流体の伝熱を促進させる伝熱促進部を有する
請求項１〜８のいずれか一項に記載の伝熱管。
【請求項１０】
前記板材は、基材の両面にろう材が塗布されている
請求項１〜９のいずれか一項に記載の伝熱管。
【請求項１１】
請求項１〜１０のいずれか一項に記載の伝熱管を複数本備え、
前記複数の伝熱管は、前記複数の流路を流通する第１の熱交換流体の流通方向と、前記本体部の外面に沿って流通する第２の熱交換流体の流通方向とに垂直な方向に沿って併設されている
熱交換器。
【請求項１２】
隣接する前記伝熱管の間に設けられたフィンをさらに備える
請求項１１に記載の熱交換器。
【請求項１３】
前記第１の熱交換流体の流通方向が重力と平行な方向となるように配置される
請求項１１または１２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、熱交換流体が流通する伝熱管およびそれを用いた熱交換器に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、熱交換器に用いられる伝熱管として、扁平形状の伝熱管が知られている。例えば、特許文献１には、一枚の板材を複数回折り曲げることによって形成される扁平形状の伝熱管が開示されている。特許文献１の伝熱管は、平板状のベース部と、ベース部の両端部からベース部の中央部に向けてそれぞれ折り曲げられた２つの折曲部と、２つの折曲部におけるベース部の中央部側の端部からベース部に向けてそれぞれ折り曲げられる２つの仕切部とを有している。また、この伝熱管は、２つの仕切部におけるベース部側の端部が、ベース部の両端部に向かってさらに折り曲げられ、ベース部と重なる重合部がろう材によって接合されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１８−２０４９１９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、最近では、ＨＦＣ（ハイドロフルオロカーボン）系冷媒を用いた冷凍サイクル装置において、地球環境への影響から冷媒充填量を削減することが求められている。冷媒充填量を削減するためには、冷凍サイクル装置を構成する熱交換器における伝熱管の内容積を小さくする必要がある。特許文献１に記載された、一枚の板材を折り曲げて形成された扁平形状の伝熱管においては、内容積を小さくするために、板材の肉厚をより厚くする、あるいは、伝熱管の扁平短軸長さまたは扁平長軸長さを短くすることが必要である。【０００５】
しかしながら、板材の肉厚をより厚くした場合には、材料コストが増加するとともに、伝熱管の重量が増加してしまう。また、扁平短軸長さまたは扁平長軸長さを短くした場合には、伝熱管の管外伝熱面積が小さくなるため、熱交換器の熱交換性能が低下する。そして、熱交換性能が低下することにより、圧縮機動力が増加する虞がある。【０００６】
本発明は、上記従来の技術における課題に鑑みてなされたものであって、板材を折り曲げて形成される扁平形状の伝熱管において、熱交換性能の低下を抑制することができる伝熱管およびそれを用いた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】
本発明の伝熱管は、一枚の板材を複数回折り曲げることによって複数の流路が形成された扁平形状の本体部と、前記板材の少なくとも一方の端部が前記本体部の断面における長軸方向を示す扁平長軸方向に延びて形成された延在部とを備え、前記延在部の長さが扁平短軸長さよりも長いものである。【０００８】
また、本発明の熱交換器は、本発明に係る伝熱管を複数本備え、前記複数の伝熱管は、前記複数の流路を流通する第１の熱交換流体の流通方向と、前記本体部の外面に沿って流通する第２の熱交換流体の流通方向とに垂直な方向に沿って併設されているものである。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、一枚の板材を折り曲げて本体部および延在部が形成され、延在部の長さが扁平短軸長さよりも長く形成されることにより、板材を折り曲げて形成される扁平形状の伝熱管において、熱交換性能の低下を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】実施の形態１に係る伝熱管の構成の一例を示す斜視図である。
【図２】実施の形態１に係る伝熱管の一例を第三方向から見た際の伝熱管の模式断面図である。
【図３】実施の形態１に係る伝熱管の第１の変形例を第三方向から見た際の伝熱管の側面図である。
【図４】実施の形態１に係る伝熱管の第２の変形例を第三方向から見た際の伝熱管の側面図である。
【図５】実施の形態２に係る伝熱管の一例を第三方向から見た際の伝熱管の模式断面図である。
【図６】実施の形態３に係る伝熱管の一例を第三方向から見た際の伝熱管の模式断面図である。
【図７】実施の形態４に係る伝熱管の一例を第三方向から見た際の伝熱管の模式断面図である。
【図８】実施の形態５に係る伝熱管の一例を第三方向から見た際の伝熱管の模式断面図である。
【図９】実施の形態６に係る伝熱管の一例を第三方向から見た際の伝熱管の模式断面図である。
【図１０】実施の形態７に係る伝熱管の構成の一例を示す斜視図である。
【図１１】実施の形態８に係る熱交換器の構成の一例を示す模式断面図である。
【図１２】実施の形態８に係る熱交換器の構成の他の例を示す模式断面図である。
【図１３】実施の形態９に係る熱交換器の構成の一例を示す概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。本発明は、以下の実施の形態に限定されるものではなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲で種々に変形することが可能である。また、本発明は、以下の各実施の形態に示す構成のうち、組合せ可能な構成のあらゆる組合せを含むものである。また、以下の図面に示す伝熱管および熱交換器は、本発明の伝熱管および熱交換器が適用される機器の一例を示すものであり、図面に示された伝熱管および熱交換器によって本発明の適用機器が限定されるものではない。また、各図において、同一の符号を付したものは、同一のまたはこれに相当するものであり、これは明細書の全文において共通している。なお、各図面では、各構成部材の相対的な寸法関係又は形状等が実際のものとは異なる場合がある。
【００１２】
実施の形態１．
本実施の形態１に係る伝熱管について説明する。本実施の形態１に係る伝熱管は、例えば、冷凍サイクル装置を構成する熱交換器に用いられるものである。
【００１３】
［伝熱管の構造］
図１は、本実施の形態１に係る伝熱管の構成の一例を示す斜視図である。図１に示すように、伝熱管１は、本体部１Ａおよび延在部１Ｂを備えている。伝熱管１の本体部１Ａおよび延在部１Ｂは、アルミニウム、銅または真鍮などの高い熱伝導性を有する金属材料を用いた一枚の板材を複数回折り曲げることによって形成されている。
【００１４】
（本体部１Ａ）
本体部１Ａは、略長円形状の断面を有する扁平形状に形成されている。本体部１Ａの内部には、伝熱管１の長軸方向に沿って複数の流路が形成され、これらの流路を第１の熱交換流体が流通する。第１の熱交換流体は、例えば、水、ブライン、ＨＦＣ系冷媒およびＨＣ（炭化水素）系冷媒などである。
【００１５】
ここで、本実施の形態１では、本体部１Ａの流路に対して垂直な平面で切断した断面形状における長軸方向を示す扁平長軸方向を、第一方向と定義する。また、第一方向に対して直交し、本体部１Ａの流路に対して垂直な平面で切断した断面形状における短軸方向を示す扁平短軸方向を、第二方向と定義する。さらに、第一方向および第二方向に対して直交し、第１の熱交換流体が流通する方向を第三方向と定義する。
【００１６】
本体部１Ａの外面には、第一方向または第三方向と平行な方向に沿うように、第２の熱交換流体が流通する。第２の熱交換流体は、例えば空気である。図１では、第１の熱交換流体および第２の熱交換流体の流通方向が、白抜きの矢印で示されている。
【００１７】
（延在部１Ｂ）
延在部１Ｂは、本体部１Ａから第一方向に延びるようにして形成されている。延在部１Ｂは、本体部１Ａおよび延在部１Ｂを形成する一枚の板材の端部によって形成されている。
【００１８】
図２は、本実施の形態１に係る伝熱管の一例を第三方向から見た際の伝熱管の模式断面図である。図２に示すように、本体部１Ａは、一枚の板材を複数回折り曲げることによって形成された伝熱管１の外面となる管外壁１０と、この管外壁１０以外の壁部となる管内壁１１とで構成されている。
【００１９】
管外壁１０は、本体部１Ａにおいて第２の熱交換流体と接する箇所と、当該箇所に隣接する箇所とで構成されている。管内壁１１は、本体部１Ａにおいて管外壁１０以外の箇所で構成され、２つ以上の重合部１１ａと、少なくとも１つの仕切部１１ｂとを含んでいる。
【００２０】
管内壁１１における重合部１１ａは、管外壁１０と重なる箇所であり、例えばろう付けにより管外壁１０と接合されている。仕切部１１ｂは、板材が折り曲げられることによって本体部１Ａの内部を区画するものである。
【００２１】
このように、管外壁１０、ならびに、管内壁１１の重合部１１ａおよび仕切部１１ｂによって囲まれた本体部１Ａの内部空間が、第１の熱交換流体が流通する複数の流路となる。なお、以下では、伝熱管１を第三方向から見た際の本体部１Ａの扁平長軸方向（第一方向）の長さを扁平長軸長さＤＡ、扁平短軸方向（第二方向）の長さを扁平短軸長さＤＢとそれぞれ定義する。
【００２２】
延在部１Ｂは、板材の少なくとも一方の端部が本体部１Ａから第一方向である扁平長軸方向に延びて形成されている。また、延在部１Ｂは、本体部１Ａの扁平短軸長さＤＢよりも長くなるように形成されている。これは、伝熱管１を熱交換器に用いた場合に、熱交換器の伝熱性能を向上させるためである。熱交換器の伝熱性能については、後述する。
【００２３】
なお、図２に示す例では、板材の両端がそれぞれ反対側の扁平長軸方向に延びることにより、２つの延在部１Ｂが形成されているが、これはこの例に限られない。例えば、伝熱管１は、１つの延在部１Ｂのみが形成されてもよい。
【００２４】
（第１の変形例）
図３は、本実施の形態１に係る伝熱管の第１の変形例を第三方向から見た際の伝熱管の側面図である。図３に示す伝熱管１では、一方の延在部１Ｂが折り曲げられ、他方の延在部１Ｂに重なるように形成されている。このように、本実施の形態１に係る伝熱管１では、１つの延在部１Ｂのみが形成されてもよい。これにより、延在部１Ｂおよび本体部１Ａの管外壁１０の一部が二重構造となり、延在部１Ｂおよび管外壁１０の厚みを増大させることができるため、伝熱管１の耐圧性および耐久性を向上させることができる。
【００２５】
（第２の変形例）
図４は、本実施の形態１に係る伝熱管の第２の変形例を第三方向から見た際の伝熱管の側面図である。図４に示す伝熱管１では、板材の一方の端部が管内壁１１となるように、伝熱管１が形成されている。これにより、伝熱管１は、１つの延在部１Ｂのみが形成される。したがって、第２の変形例による伝熱管１は、延在部１Ｂおよび本体部１Ａの管外壁１０の一部が二重構造とならない。そのため、第１の変形例による伝熱管１と比較して、材料の使用量、ならびに、二重構造となる箇所を接合するためのろう材の使用量を低減することができ、伝熱管１の製造コストを抑制することができる。
【００２６】
（熱交換器の伝熱性能）
次に、本実施の形態１に係る伝熱管１を用いた熱交換器の伝熱性能について説明する。熱交換器の伝熱性能は、一般に、全熱通過率ＡｏＫを用いて判断することができる。全熱通過率ＡｏＫは、式（１）に基づき算出される。式（１）において、Ａｏは管外伝熱面積、Ｋは熱通過率、Ａｐは伝熱管表面積、ηはフィン効率、ＡＦはフィン表面積、αｏは管外熱伝達率（接触熱抵抗含む）、Ａｉは管内伝熱面積、αｉは管内熱伝達率を示す。
【００２７】
【数１】
2021009889.tif 000003
【００２８】
式（１）から、熱交換器の伝熱性能は、伝熱管表面積Ａｐおよびフィン表面積ＡＦを大きくすることで向上させることができることがわかる。すなわち、本実施の形態１に係る伝熱管１は、本体部１Ａと一体に形成された延在部１Ｂが設けられているため、本体部１Ａの管形状が従来と同様である場合でも、管外伝熱面積Ａｏを従来よりも大きくすることができる。また、環境規制などに応じて伝熱管１内の容積を従来よりも小さくする場合でも、延在部１Ｂの長さをより長くすることにより、管内容積を小さくしつつも管外伝熱面積Ａｏを従来と同等に保つことができる。
【００２９】
以上のように、本実施の形態１に係る伝熱管１は、一枚の板材が複数回折り曲げられることにより、第１の熱交換流体が流通する本体部１Ａが形成され、板材の少なくとも一方の端部が扁平長軸方向に延びることにより、延在部１Ｂが形成される。このように、伝熱管１は、延在部１Ｂが形成されているため、本体部１Ａの管形状が従来と同様である場合でも、管外伝熱面積Ａｏを従来よりも大きくすることができる。したがって、伝熱管１を熱交換器に用いた場合に、熱交換器の伝熱性能を向上させることができる。
【００３０】
また、伝熱管１の延在部１Ｂは、扁平短軸長さＤＢよりも長く形成されている。これにより、伝熱管１を製造する際の折り曲げ加工時に、延在部１Ｂが製造装置の掴み代として用いられるため、伝熱管１の製造性を向上させることができる。
【００３１】
なお、伝熱管１を形成する板材として、アルミニウム等を基材として、基材の両面にろう材が塗布されたクラッド材が用いられてもよい。板材としてクラッド材が用いられることにより、伝熱管１を製造する際に、板材の表面にろう材を塗布する工程が不要となるため、伝熱管１の製造性を向上させることができる。
【００３２】
実施の形態２．
次に、本実施の形態２について説明する。本実施の形態２は、扁平短軸方向の管外壁１０が二重構造に形成される点で、実施の形態１と相違する。なお、本実施の形態２において、実施の形態１と共通する部分には同一の符号を付し、詳細な説明を省略する。
【００３３】
図５は、本実施の形態２に係る伝熱管の一例を第三方向から見た際の伝熱管の模式断面図である。図５に示すように、本実施の形態２に係る伝熱管１は、扁平短軸方向の管外壁１０が二重構造となる外壁重合部１０ａが形成されている。
【００３４】
外壁重合部１０ａは、実施の形態１における本体部１Ａと延在部１Ｂとの境界部分が扁平短軸方向の管外壁１０に沿うように折り曲げられることで形成される。外壁重合部１０ａは、例えばろう付けにより接合されている。これにより、扁平短軸方向の管外壁１０がより強固となり、伝熱管１の耐圧性および耐久性を向上させることができる。
【００３５】
なお、外壁重合部１０ａは、その長さが長いほど管外壁１０を形成する材料の密着面積が大きくなり、接合強度が向上する。そのため、外壁重合部１０ａの長さは、例えば、扁平短軸長さＤＢの１／２以上とすると好ましい。
【００３６】
以上のように、本実施の形態２に係る伝熱管１は、熱交換器に用いられた場合に、実施の形態１と同様に、熱交換器の伝熱性能を向上させることができる。また、本実施の形態２に係る伝熱管１において、扁平短軸方向に設けられた管外壁１０には、二重構造となる外壁重合部１０ａが形成されている。また、外壁重合部１０ａの長さは、扁平短軸長さＤＢの１／２以上とすると好ましい。これにより、扁平短軸方向の管外壁１０がより強固となり、伝熱管１の耐圧性および耐久性を向上させることができる。
【００３７】
実施の形態３．
次に、本実施の形態３について説明する。本実施の形態３は、本体部１Ａの扁平長軸方向の端部がＲ形状とされ、延在部１Ｂが扁平短軸方向の略中心軸に位置する点で、実施の形態１および２と相違する。なお、本実施の形態３において、実施の形態１および２と共通する部分には同一の符号を付し、詳細な説明を省略する。
【００３８】
図６は、本実施の形態３に係る伝熱管の一例を第三方向から見た際の伝熱管の模式断面図である。図６に示すように、本実施の形態３に係る伝熱管１において、本体部１Ａは、扁平長軸方向の端部がＲ形状に形成されている。また、延在部１Ｂは、扁平短軸長さＤＢの略中心軸上に形成されている。
【００３９】
本体部１Ａの管外壁１０は、扁平長軸方向の端部がＲ形状となるように板材が折り曲げられることによって形成されている。また、延在部１Ｂは、板材が本体部１Ａの管外壁１０のＲ形状に沿って折り曲げられ、扁平短軸長さＤＢの中心軸付近で再度折り曲げられることによって形成されている。
【００４０】
このようにして本体部１Ａおよび延在部１Ｂが形成された場合、第２の熱交換流体は、まず、延在部１Ｂに沿って流れる。そして、第２の熱交換流体は、本体部１ＡのＲ形状に沿うようにして本体部１Ａに衝突する。このとき、第２の熱交換流体が本体部１Ａと衝突することによって生じる流動抵抗は、Ｒ形状が形成されていない本体部１Ａと比較して軽減される。
【００４１】
以上のように、本実施の形態３に係る伝熱管１は、熱交換器に用いられた場合に、実施の形態１および２と同様に、熱交換器の伝熱性能を向上させることができる。また、本実施の形態３に係る伝熱管１において、本体部１Ａは、扁平長軸方向の端部がＲ形状に形成され、延在部１Ｂは、扁平短軸長さＤＢの中心軸上に形成されている。これにより、伝熱管１上を流通する第２の熱交換流体が本体部１Ａと衝突することによって生じる流動抵抗が軽減される。そのため、第２の熱交換流体を供給する送風機等の駆動力を低減することができる。
【００４２】
実施の形態４．
次に、本実施の形態４について説明する。本実施の形態４は、本体部１Ａの管外壁１０の一部が扁平短軸方向の中心軸に向かって屈曲する点で、実施の形態１〜３と相違する。なお、本実施の形態４において、実施の形態１〜３と共通する部分には同一の符号を付し、詳細な説明を省略する。
【００４３】
図７は、本実施の形態４に係る伝熱管の一例を第三方向から見た際の伝熱管の模式断面図である。図７に示すように、本実施の形態４に係る伝熱管１において、本体部１Ａの管外壁１０の一部は、扁平短軸長さＤＢの中心軸に向かって屈曲するように形成されている。このとき、屈曲する管外壁１０は、管内壁１１に接触するようにして屈曲される。
【００４４】
以上のように、本実施の形態４に係る伝熱管１は、熱交換器に用いられた場合に、実施の形態１〜３と同様に、熱交換器の伝熱性能を向上させることができる。また、本実施の形態４に係る伝熱管１では、管外壁１０の一部が扁平短軸長さＤＢの中心軸方向に屈曲することにより、第１の熱交換流体が流通する流路である伝熱管１内の容積が、管外壁１０を屈曲させない場合と比較して小さくなる。そのため、第１の熱交換流体の充填量を削減することができる。
【００４５】
一方で、管外壁１０の一部が屈曲して形成されることにより、伝熱管１の管外伝熱面積Ａｏを大きくすることができるため、伝熱管１を熱交換器に用いた場合の熱交換性能を向上させることができる。また、管外壁１０の一部が管内壁１１に接触するように屈曲されることにより、管外壁１０と管内壁１１との接触面積が増加するため、耐圧性および耐久性を向上させることができる。
【００４６】
実施の形態５．
次に、本実施の形態５について説明する。本実施の形態５は、本体部１Ａのすべての管外壁１０が二重以上の構造に形成される点で、実施の形態１〜４と相違する。なお、本実施の形態５において、実施の形態１〜４と共通する部分には同一の符号を付し、詳細な説明を省略する。
【００４７】
図８は、本実施の形態５に係る伝熱管の一例を第三方向から見た際の伝熱管の模式断面図である。図８に示すように、本実施の形態５に係る伝熱管１において、本体部１Ａの管外壁１０は、板材が２枚以上重なるように折り曲げられることによって形成されている。管外壁１０において２枚以上の板材が重なり合う箇所は、例えば、ろう付けにより接合される。これにより、すべての管外壁１０は、二重以上の構造となるように形成されている。
【００４８】
以上のように、本実施の形態５に係る伝熱管１は、熱交換器に用いられた場合に、実施の形態１〜４と同様に、熱交換器の伝熱性能を向上させることができる。また、本実施の形態５に係る伝熱管１では、すべての管外壁１０が二重以上の構造とされている。そのため、実施の形態１〜４と比較して、耐圧性および耐久性を向上させることができる。
【００４９】
実施の形態６．
次に、本実施の形態６について説明する。本実施の形態６は、本体部１Ａにおける管外壁１０および管内壁１１が、扁平長軸長さＤＡおよび扁平短軸長さＤＢのそれぞれの中心軸の交点において点対称となるように形成される点で、実施の形態１〜５と相違する。なお、本実施の形態６において、実施の形態１〜５と共通する部分には同一の符号を付し、詳細な説明を省略する。
【００５０】
図９は、本実施の形態６に係る伝熱管の一例を第三方向から見た際の伝熱管の模式断面図である。図９に示すように、本実施の形態６に係る本体部１Ａの管外壁１０および管内壁１１は、扁平長軸長さＤＡおよび扁平短軸長さＤＢのそれぞれの中心軸の交点において点対称となるように、板材が折り曲げられて形成される。
【００５１】
以上のように、本実施の形態６に係る伝熱管１は、熱交換器に用いられた場合に、実施の形態１〜５と同様に、熱交換器の伝熱性能を向上させることができる。また、本実施の形態６に係る伝熱管１では、管外壁１０および管内壁１１が、扁平長軸長さＤＡおよび扁平短軸長さＤＢのそれぞれの中心軸の交点において点対称となるように形成されている。これにより、扁平長軸長さＤＡおよび扁平短軸長さＤＢのそれぞれの中心軸の交点を通過する第三方向の軸を中心として、伝熱管１を１８０°回転させても、回転前後の伝熱管１の形状は同一となる。したがって、複数本の伝熱管１を整列させて熱交換器を製造する際に、伝熱管１の向きを考慮することなく、複数本の伝熱管１を整列させることができる。これにより、熱交換器の製造性を向上させることができる。
【００５２】
実施の形態７．
次に、本実施の形態７について説明する。本実施の形態７は、延在部１Ｂに伝熱促進加工を施す点で、実施の形態１〜６と相違する。なお、本実施の形態７において、実施の形態１〜６と共通する部分には同一の符号を付し、詳細な説明を省略する。
【００５３】
図１０は、本実施の形態７に係る伝熱管の構成の一例を示す斜視図である。図１０に示すように、伝熱管１は、実施の形態１〜６と同様に、本体部１Ａおよび延在部１Ｂを備えている。本実施の形態７において、延在部１Ｂには、切り起こし、あるいは凹凸等の第２の熱交換流体の伝熱を促進させる伝熱促進部１２が設けられている。
【００５４】
伝熱促進部１２は、板材における延在部１Ｂの領域に対してプレス加工を施すことによって形成される。なお、この例において、伝熱促進部１２は、延在部１Ｂの少なくとも外側に設けられているが、これに限られず、例えば内側にも設けられてもよい。
【００５５】
以上のように、本実施の形態７に係る伝熱管１では、延在部１Ｂに伝熱促進部１２が設けられることにより、延在部１Ｂ上を第２の熱交換流体が流通する際に、第２の熱交換流体が伝熱促進部１２に衝突し、流体の渦流れが形成される。これにより、伝熱管１の管外熱伝達率が向上するため、伝熱管１が熱交換器に用いられた場合に、熱交換器の熱交換性能をより向上させることができる。
【００５６】
実施の形態８．
次に、本実施の形態８について説明する。本実施の形態８は、実施の形態１〜７で説明した伝熱管１を熱交換器に適用した場合について説明する。なお、本実施の形態８において、実施の形態１〜７と共通する部分には同一の符号を付し、詳細な説明を省略する。
【００５７】
図１１は、本実施の形態８に係る熱交換器の構成の一例を示す模式断面図である。図１１の例は、第一方向および第二方向からなる平面で切断した熱交換器２０Ａを、第三方向から見た場合の断面を示す。図１１に示すように、熱交換器２０Ａは、フィンアンドチューブ型熱交換器である。熱交換器２０Ａは、実施の形態１〜７で説明した伝熱管１を複数本だけ並べ、それぞれの伝熱管１と隣接する伝熱管１との間にフィン２１を接合して構成されている。ここでは、実施の形態３に係る伝熱管１を適用した場合の熱交換器２０Ａを示す。
【００５８】
複数の伝熱管１は、第三方向に沿って延伸するように配置されている。また、複数の伝熱管１は、第二方向に沿って平行に並設されている。すなわち、複数の伝熱管１は、第１の熱交換流体の流通方向と、第２の熱交換流体の流通方向との双方に垂直な方向に沿って併設されている。さらに、伝熱管１の第三方向における両端には、図示しないヘッダが接続されて配置されている。
【００５９】
複数のフィン２１は、例えばコルゲートフィンであり、隣接する伝熱管１の間に配置されている。複数のフィン２１のそれぞれは、例えばアルミニウム等の高い熱伝導性を有する金属材料の板状部材で構成されている。
【００６０】
フィン２１は、板状部材が折り曲げられることにより、図示しない平面部と曲面部とが交互に配置された形状に形成されている。複数の平面部は、一定の間隔を隔てて略平行に配置されている。複数のフィン２１の曲面部は、ろう付けまたは溶接等により、伝熱管１の管外壁１０と接続されている。複数のフィン２１の平面部には、スリット、切り起こし、あるいは凹凸等の伝熱を促進させるための加工が施されている。
【００６１】
図１２は、本実施の形態８に係る熱交換器の構成の他の例を示す模式断面図である。図１２の例は、図１１と同様に、第一方向および第二方向からなる平面で切断した熱交換器２０Ｂを、第三方向から見た場合の断面を示す。ここでは、実施の形態４に係る伝熱管１を適用した熱交換器２０Ｂの例を示す。
【００６２】
実施の形態４に係る伝熱管１では、管外壁１０の一部が扁平短軸方向の中心軸に向かって屈曲している。そのため、熱交換器２０Ｂでは、伝熱管１とフィン２１との間に間隙２２が形成される。この間隙２２は、熱交換器２０Ｂの表面上に結露が発生した際に、発生した結露水を排出するための導水路として機能する。
【００６３】
以上のように、本実施の形態８に係る熱交換器２０Ａおよび２０Ｂでは、実施の形態１〜７で説明した伝熱管１を複数備え、隣接する伝熱管１の間にフィン２１が設けられている。実施の形態１〜７で説明したように、伝熱管１は、延在部１Ｂが形成されているため、従来のフィンアンドチューブ型熱交換器と比較して、管外伝熱面積Ａｏが広い。したがって、本実施の形態８に係る熱交換器２０Ａおよび２０Ｂは、従来よりも熱交換性能を向上させることができる。
【００６４】
また、実施の形態４に係る伝熱管１を適用した熱交換器２０Ｂでは、結露水を排出するための導水路が形成されるため、排水性を向上させることができる。そして、排水性を向上させることにより、潜熱交換性能の改善、あるいは、熱交換器２０Ｂに対する着霜を除霜する除霜運転時間の短縮を図ることができる。
【００６５】
実施の形態９．
次に、本実施の形態９について説明する。本実施の形態９は、実施の形態１〜７で説明した伝熱管１を熱交換器に適用する点で実施の形態８と共通し、フィンを設けない点で実施の形態８と相違する。なお、本実施の形態９において、実施の形態１〜８と共通する部分には同一の符号を付し、詳細な説明を省略する。
【００６６】
図１３は、本実施の形態９に係る熱交換器の構成の一例を示す概略図である。図１３の例は、熱交換器３０を第一方向から見た場合の側面を示す。図１３に示すように、本実施の形態９に係る熱交換器３０は、実施の形態８に係る熱交換器２０Ａおよび２０Ｂと同様に、実施の形態１〜７で説明した伝熱管１を複数本だけ並べて構成されている。
【００６７】
複数の伝熱管１は、第三方向に沿って延伸するように配置されている。本実施の形態９では、第三方向が重力と平行な方向となるように、熱交換器３０が配置される。また、複数の伝熱管１は、第二方向に沿って平行に並設されている。すなわち、複数の伝熱管１は、第１の熱交換流体の流通方向と、第２の熱交換流体の流通方向との双方に垂直な方向に沿って併設されている。さらに、伝熱管１の第三方向における両端には、ヘッダ３１Ａおよび３１Ｂが接続されて配置されている。
【００６８】
ここで、熱交換器３０では、互いに隣接する伝熱管１の間にフィン２１が設けられていない。したがって、隣接する伝熱管１の間には空間が形成されている。そのため、熱交換器３０の表面上に結露が発生した際に、発生した結露水の排水性を向上させることができる。
【００６９】
以上のように、本実施の形態９に係る熱交換器３０では、実施の形態８と同様に、従来よりも熱交換性能を向上させることができる。また、本実施の形態９に係る熱交換器３０は、第１の熱交換流体の流通方向である第三方向が重力と平行な方向となるように配置されるとともに、隣接する伝熱管１の間にフィンが設けられていない。
【００７０】
このように、熱交換器３０では、重力方向と直交するようにフィンが存在しないため、フィンアンドチューブ型熱交換器と比較して、結露水の排水性を向上させることができる。そして、排水性を向上させることにより、潜熱交換性能の改善、あるいは、熱交換器３０に対する着霜を除霜する除霜運転時間の短縮を図ることができる。
【符号の説明】
【００７１】
１  伝熱管、１Ａ  本体部、１Ｂ  延在部、１０  管外壁、１０ａ  外壁重合部、１１  管内壁、１１ａ  重合部、１１ｂ  仕切部、１２  伝熱促進部、２０Ａ、２０Ｂ、３０  熱交換器、２１  フィン、２２  間隙、３１Ａ、３１Ｂ  ヘッダ。
【図１】
2021009889.tif 000004
【図２】
2021009889.tif 000005
【図３】
2021009889.tif 000006
【図４】
2021009889.tif 000007
【図５】
2021009889.tif 000008
【図６】
2021009889.tif 000009
【図７】
2021009889.tif 000010
【図８】
2021009889.tif 000011
【図９】
2021009889.tif 000012
【図１０】
2021009889.tif 000013
【図１１】
2021009889.tif 000014
【図１２】
2021009889.tif 000015
【図１３】
2021009889.tif 000016
【手続補正書】
【提出日】令和3年7月19日(2021.7.19)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００７】
本発明の伝熱管は、一枚の板材を複数回折り曲げることによって形成された管外壁および管内壁を有し、前記管外壁および前記管内壁で囲まれることによって複数の流路が形成された扁平形状の本体部と、前記板材の少なくとも一方の端部が前記本体部の断面における長軸方向を示す扁平長軸方向に延びて形成された延在部とを備え、前記延在部は、前記管外壁が前記扁平長軸方向に対して水平方向に延びるようにして形成され、前記延在部の長さが扁平短軸長さよりも長いものである。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００８】
また、本発明の熱交換器は、本発明に係る伝熱管を複数本備え、前記複数の伝熱管は、前記複数の流路を流通する第１の熱交換流体の流通方向と、前記本体部の外面に沿って流通する第２の熱交換流体の流通方向とに垂直な方向に沿って併設されており、互いに隣接する前記伝熱管の間にフィンが設けられていないものである。
【手続補正３】
【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】
一枚の板材を複数回折り曲げることによって形成された管外壁および管内壁を有し、前記管外壁および前記管内壁で囲まれることによって複数の流路が形成された扁平形状の本体部と、
前記板材の少なくとも一方の端部が前記本体部の断面における長軸方向を示す扁平長軸方向に延びて形成された延在部と
を備え、
前記延在部は、
前記管外壁が前記扁平長軸方向に対して水平方向に延びるようにして形成され、
前記延在部の長さが扁平短軸長さよりも長い
伝熱管。
【請求項２】
扁平短軸方向に設けられた前記管外壁には、二重構造となる外壁重合部が形成されている
請求項１に記載の伝熱管。
【請求項３】
前記外壁重合部は、前記扁平短軸長さの１／２以上である
請求項２に記載の伝熱管。
【請求項４】
前記管外壁の一部は、前記扁平短軸長さの中心軸方向に屈曲している
請求項１〜３のいずれか一項に記載の伝熱管。
【請求項５】
すべての前記管外壁は、二重以上の構造とされている
請求項１〜４のいずれか一項に記載の伝熱管。
【請求項６】
前記管外壁および前記管内壁は、扁平長軸長さおよび前記扁平短軸長さのそれぞれの中心軸の交点において点対称となるように形成されている
請求項１〜５のいずれか一項に記載の伝熱管。
【請求項７】
前記延在部は、前記延在部の外面に沿って流通する流体の伝熱を促進させる伝熱促進部を有する
請求項１〜６のいずれか一項に記載の伝熱管。
【請求項８】
前記板材は、基材の両面にろう材が塗布されている
請求項１〜７のいずれか一項に記載の伝熱管。
【請求項９】
請求項１〜８のいずれか一項に記載の伝熱管を複数本備え、
前記複数の伝熱管は、前記複数の流路を流通する第１の熱交換流体の流通方向と、前記本体部の外面に沿って流通する第２の熱交換流体の流通方向とに垂直な方向に沿って併設されており、
互いに隣接する前記伝熱管の間にフィンが設けられていない
熱交換器。
【請求項１０】
前記第１の熱交換流体の流通方向が重力と平行な方向となるように配置される
請求項９に記載の熱交換器。
【国際調査報告】
2021009889.tif 000017
2021009889.tif 000018
2021009889.tif 000019
2021009889.tif 000020