JP2019113286A - 空気調和機の熱交換器 - Google Patents

Abstract

【課題】簡単な方法でフィンの位置決めをしつつ、三角隙間に起因する冷媒と空気との熱交換の効率低下を抑制する熱交換器を提供する。【解決手段】第１孔３１ａに直管部２０ａあるいは直管部２０ｂが挿通された箇所では、第１孔３１ａの第２Ｒ部３２ａ２と隣接するフィン３０の第２Ｒ部３２ａ１と直管部２０ａあるいは直管部２０ｂの外表面との間に三角隙間ＧＰが形成される。一方、第２孔３１ｂに直管部２０ａあるいは直管部２０ｂが挿通された箇所では、第２孔３１ｂがカラー部３２ｂのみを有し、カラー部３２ｂが隣接するフィン３０に接触しない。つまり、第２孔３１ｂに直管部２０ａあるいは直管部２０ｂが挿通された箇所では三角隙間ＧＰが形成されず、また、直管部２０ａあるいは直管部２０ｂの外表面のうち、第２孔３１ｂのカラー部３２ｂに密着する箇所以外の外表面が、三角隙間ＧＰやフィン３０に覆われずに空気に露出される。【選択図】図２

Description

本発明は、複数本の伝熱管と複数枚のフィンとからなるフィンアンドチューブ型の空気調和機の熱交換器に関する。

空気調和機に備えられるフィンアンドチューブ型の熱交換器は、冷媒が流れる複数本の伝熱管と、伝熱管の長手方向に沿って所定の間隔で配置される複数枚の板状のフィンとを有する。具体的には、複数本の伝熱管は、ヘアピン状に形成された銅管であり、上下方向に１列に並べて配置される、あるいは、上下方向に１列に並べたものを空気の流れ方向に沿って複数列配置される。

複数枚のフィンは、アルミニウム材やアルミニウム合金材で板状に形成されている。各フィンには、直径寸法が伝熱管の外径寸法よりも若干大きくされた孔が、伝熱管の本数と同じ数だけ設けられている。これら各伝熱管と各フィンとは、フィンの孔に伝熱管を挿入した後に伝熱管の径を拡大（以下、拡管と称する）させることで接合される。

各フィンに設けられた複数の孔は、その周縁部を伝熱管の挿通方向に曲げ起こしてなる円筒状のカラー部を有し、カラー部の先端部は更に孔の外側に向かって折り曲げられた屈曲部とされている。各フィンに伝熱管が挿通された際に、各孔の屈曲部が隣接するフィンに接触することでフィンが位置決めされて、フィンの間隔寸法であるフィンピッチが決まる。

上述したカラー部や屈曲部を各孔に形成する際は、各々の折り曲げ部に曲げＲが生じる。従って、各伝熱管を各フィンの孔に通した後に各伝熱管を拡管すれば、屈曲部の折り曲げ部の曲げＲとこれに隣り合うフィンのカラー部の折り曲げ部の曲げＲと、伝熱管の外表面との間に略三角形状の隙間（以下、三角隙間と記載する）が形成される。この三角隙間では、伝熱管とフィンとが接触していないため、伝熱管とフィンとの間の熱伝導性が低下する。また、三角隙間は密閉された空間であり、熱交換器に流入した空気は三角隙間には流れないため、三角隙間では冷媒と空気の熱伝達性が低下する。つまり、三角隙間が形成されると、熱交換器における冷媒と空気との熱交換の効率が低下する。

上述した問題を解決するために、例えば特許文献１には、三角隙間に伝熱性を有する充填剤を充填する熱交換器が提案されている。特許文献１に記載の熱交換器では、各フィンの孔に予め充填剤を塗布しておき、各フィンの孔に各伝熱管を挿入した後に拡管を行うことによって、三角隙間を充填剤で埋めることで三角隙間での熱伝導性や熱伝達性を改善している。

特開２０１０−１６９３４４号公報

しかし、特許文献１に記載の熱交換器では、伝熱管の拡管によって三角隙間に充填剤を充填しているため、拡管作業のばらつき、樹脂層の厚さのばらつき、充填剤の量のばらつきなどによって、三角隙間に充填剤を充分に充填できない恐れがあった。また、拡管作業の際に充填剤がフィンの孔のカラー部と伝熱管との間に入り込む恐れがあり、伝熱管とカラー部とが直接接触するのではなく充填剤を介して接触すれば、伝熱管とフィンとの間の熱伝導が阻害されるという問題があった。

尚、フィンのカラー部に屈曲部を設けなければ三角隙間は形成されないため、上記三角隙間に起因する問題点は発生しない。しかし、屈曲部をなくすとフィンの位置決めを冶具を用いて行なわなければならず、熱交換器の製造工程が複雑になって工数がかかるという問題点がある。

本発明は以上述べた問題点を解決するものであって、カラー部に設けた屈曲部によってフィンの位置決めをしつつ、三角隙間に起因する冷媒と空気との熱交換の効率低下を抑制する熱交換器を提供することを目的とする。

上記の課題を解決するために、本発明の空気調和機の熱交換器は、複数の伝熱管と、複数の伝熱管の長手方向に沿って所定の間隔で配置される複数のフィンとを備える。複数のフィンには、複数の伝熱管を貫通させるための複数の孔が設けられ、複数の孔は第１孔と第２孔とを有する。第１孔は、伝熱管を挿通できる筒状のカラー部と、このカラー部の先端部を第１孔の外側に向かって折り曲げてなる屈曲部とを有する。また、第２孔は、伝熱管を挿通できる筒状のカラー部のみを有する。

上記のように構成した本発明の熱交換器は、各フィンに設けられる伝熱管を挿通させる複数の孔を、屈曲部を有する第１孔と屈曲部を有さない第２孔とで構成する。第１孔の屈曲部により、フィンの位置決めがなされる。また、第２孔は屈曲部を有さないため、第２孔に伝熱管が挿通される箇所では三角隙間の数が形成されない。従って、簡単な方法でフィンの位置決めをしつつ、三角隙間に起因する冷媒と空気との熱交換の効率低下を抑制できる。

本発明の第１の実施形態における、熱交換器の全体を示す斜視図である。 本発明の第１の実施形態における、熱交換器の要部を説明する図であり、（Ａ）は熱交換器を左方の端面側から見た図、（Ｂ）はフィンと伝熱管との接合箇所の一部を示す図である。 本発明の第２の実施形態における、熱交換器の要部を説明する図であり、（Ａ）は熱交換器を左方の端面側から見た図、（Ｂ）はフィンと伝熱管との接合箇所の一部を示す図である。 本発明の第３の実施形態における、熱交換器を左方の端面側から見た図であり、（Ａ）は屈曲部を有する孔を４か所に設ける場合、（Ｂ）は屈曲部を有する孔を２か所に設ける場合である。 本発明の第４の実施形態における、熱交換器を左方の端面側から見た図であり、（Ａ）は上端および下端に屈曲部を有する孔を設ける場合、（Ｂ）は両端の列に屈曲部を有する孔を設ける場合である。 本発明の第５の実施形態における、フィンと伝熱管との接合箇所の一部を示す図である。

以下、本発明の実施の形態を、添付図面に基づいて詳細に説明する。

図１に示すように、本実施形態の熱交換器１０は、複数本の伝熱管２０と複数枚の板状のフィン３０とを有する。尚、以下の説明では、図１に示すｘ方向を熱交換機１０の前後方向（厚さ方向と記載する場合もある）、ｙ方向を熱交換器１０の左右方向、ｚ方向を熱交換器１０の上下方向とする。また、矢印αは熱交換器１０に空気が流れる方向（図１のｘ方向）を示している。

伝熱管２０は円筒形状の銅管をヘアピン状に形成してなり、空気の流れ方向αに直交する平面内（図１のｙｚ面）において、上下方向に平行に５本配置されている。５本の伝熱管２０は、折り曲げ部２０Ｂとこれに連続する２本の直管部２０ａと２０ｂとを有しており、直管部２０ａが直管部２０ｂより上方に配置される。伝熱管２０の直管部２０ｂの端部とその下方に配置される伝熱管２０の直管部２０ａの端部とがＵ字管２０Ａで接続されて、１本の管路２０ｎが形成される。

管路２０ｎの両端部、つまり、最上部に位置する伝熱管２０の直管部２０ａの端部である端部２１と、最下部に位置する伝熱管２０の直管部２０ｂの端部である端部２２とは、図示しない冷媒回路に接続されており、例えば、一方の端部２１から冷媒が流入し、流入した冷媒が管路２０ｎを流れて他方の端部２２から流出する。尚、本実施形態の熱交換器１０では、上記のように伝熱管２０を５本備えるものとしているが、熱交換器１０を搭載する空気調和機で発揮される定格能力に応じて、伝熱管２０の本数は適宜増減すればよい。

フィン３０は、上下方向に延びる板状のアルミニウム材あるいはアルミニウム合金材からなり、左右方向に平行に２７枚並べられている。そして、フィン３０の厚さ方向の中央に上下方向に沿って、伝熱管２０の直管部２０ａ、２０ｂの外径寸法より若干大きな径寸法である複数の孔３１が設けられている。尚、本実施形態の熱交換器１０では、上記のようにフィン３０の枚数を２７枚としているが、熱交換器１０を搭載する空気調和機で発揮される定格能力に応じて、フィン３０の枚数は適宜増減すればよい。

より詳細には、孔３１は、第１孔３１ａと第２孔３１ｂとで構成される。図２に示すように、第１孔３１ａは、フィン３０の最上部および最上部の直下と、フィン３０の最下部および最下部の直上とに、合計４個設けられる。すなわち、最上部に位置する伝熱管２０の直管部２０ａと直管部２０ｂとが挿通される２個の孔３１と、最下部に位置する伝熱管２０の直管部２０ａと直管部２０ｂとが挿通される２個の孔３１の計４個の孔３１が、第１孔３１ａとされている。

図２（Ｂ）に示すように、第１孔３１ａは、フィン３０の本体部に孔を空けこの孔の周縁部をバーリング工程およびしごき工程により立ち上げて形成される円筒状のカラー部３２ａと、カラー部３２ａの先端部を第１孔３１ａの外部方向に折り曲げて形成される屈曲部３３とを備える。このとき、カラー部３２ａおよび屈曲部３３は、フィン３０の本体部から屈曲部３３までの長さ、つまり、カラー部３２ａの長さがＬ１となるように形成される。尚、カラー部３２ａの基端部には、カラー部３２を形成する際に生じる第１Ｒ部３２ａ１が形成され、屈曲部３３の基端部には、屈曲部３３を形成する際に生じる第２Ｒ部３２ａ２が形成される。

一方、第２孔３１ｂは、フィン３０の上下部に設けられた第１孔３１ａの間に合計６個設けられる。すなわち、最上部および最下部にそれぞれ位置する伝熱管２０の直管部２０ａと直管部２０ｂ以外の、全ての伝熱管２０の直管部２０ａと直管部２０ｂとが挿通される孔３１が、第２孔３１ｂとされている。

第２孔３１ｂは、フィン３０の本体部に孔を空けこの孔の周縁部をバーリング工程およびしごき工程により立ち上げて形成される円筒状のカラー部３２ｂを備える。カラー部３２ｂの長さＬ２は、第１孔３１ａのカラー部３２ａの長さＬ１より短い寸法とされている。尚、カラー部３２ｂの基端部には、カラー部３２を形成する際に生じる第１Ｒ部３２ｂ１が形成される。

１本の伝熱管２０の直管部２０ａと直管部２０ｂが挿通される孔３１の間隔寸法は、それぞれ伝熱管２０の直管部２０ａと直管部２０ｂとの間隔寸法に応じた寸法とされている。また、隣り合う伝熱管２０の間隔寸法、すなわち、伝熱管２０の直管部２０ｂが挿通される孔３１と、その直下に配置される伝熱管２０の直管部２０ａが挿通される孔３１との間隔寸法は全て同じ寸法とされており、一般的には、伝熱管２０の直管部２０ａと直管部２０ｂとの間隔寸法と同じ寸法とされる。また、図２（Ａ）においては、第１孔３１ａを細かいハッチングで示し、第２孔３１ｂを粗いハッチングで示している。

以上説明した５本の伝熱管２０と２７枚のフィン３０とを用いた、熱交換器１０の組み立ては以下の手順で行われる。まず、５本の伝熱管２０を、第１孔３１ａや第２孔３１ｂのピッチ寸法、ならびに、隣り合う伝熱管２０の間隔寸法に応じて配置されるように、冶具等を使用して固定する。

次に、フィン３０の第１孔３１ａや第２孔３１ｂに各伝熱管２０の直管部２０ａおよび直管部２０ｂを挿通させて、伝熱管２０に２７枚のフィン３０を順次組み付ける。伝熱管２０にフィン３０を組み付ける際は、カラー部３２ａやカラー部３２ｂが設けられている面と反対側の面から、第１孔３１ａや第２孔３１ｂに伝熱管２０の直管部２０ａや直管部２０ｂを挿通させる。このとき、図２（Ｂ）に示すように、第１孔３１ａの屈曲部３３が隣接するフィン３０に接触することでフィン３０の位置決めがなされ、互いに隣接するフィン３０の間隙寸法が、カラー部３２ａの長さ寸法であるＬ１となる。

２７枚のフィン３０の装伝熱管２０への組み付けが全て完了すれば、各伝熱管２０の直管部２０ａおよび直管部２０ｂの端部からマンドレルを挿入することで、直管部２０ａと直管部２０ｂとを拡管する。これにより、各フィン３０の第１孔３１ａのカラー部３２ａと伝熱管２０の直管部２０ａあるいは直管部２０ｂの外表面とが、および、第２孔３１ｂのカラー部３２ｂと伝熱管２０の直管部２０ａあるいは直管部２０ｂの外表面とが各々密着する。

最後に、直管部２０ｂの端部と、直管部２０ｂの直下に配置された直管部２０ａの端部とを４個のＵ字管２０Ａで連結することによって、熱交換器１０の組み立てが完了する。組み立てられた熱交換器１０は、前述したように、端部２１および端部２２が各々図示しない冷媒回路に接続され、一方の端部２１から流入し、管路２０ｎを流れて他方の端部２２から流出する冷媒と、α方向から熱交換器１０に流入する空気との熱交換が行われる。

上記のように熱交換器１０を組み立てると、図２（Ｂ）に示すように、第１孔３１ａに直管部２０ａあるいは直管部２０ｂが挿通された箇所では、第１孔３１ａの第２Ｒ部３２ａ２と隣接するフィン３０の第１Ｒ部３２ａ１と直管部２０ａあるいは直管部２０ｂの外表面との間に、断面が略三角形状の三角隙間ＧＰが形成される。

この三角隙間ＧＰでは、直管部２０ａあるいは直管部２０ｂとフィン３０とが接触していない。このため、三角隙間ＧＰでは、直管部２０ａあるいは直管部２０ｂとフィン３０との間の直接的な熱伝導がない。また、三角隙間ＧＰは、第１孔３１ａの第２Ｒ部３２ａ２と隣接するフィン３０の第２Ｒ部３２ａ１と直管部２０ａあるいは直管部２０ｂの外表面とが密着していることによって密閉された空間となっている。このため、三角隙間ＧＰでは、熱交換器１０に流入した空気が流れず、冷媒と空気の熱伝達が行われない。

一方で、第２孔３１ｂに直管部２０ａあるいは直管部２０ｂが挿通された箇所では、第２孔３１ｂがカラー部３２ｂのみを有し、また、カラー部３２ｂの長さＬ２が第１孔３１ａのカラー部３２ａの長さＬ１より短く、隣接するフィン３０にカラー部３２ｂが接触しない。つまり、第２孔３１ｂに直管部２０ａあるいは直管部２０ｂが挿通された箇所では三角隙間ＧＰが形成されず、また、直管部２０ａあるいは直管部２０ｂの外表面のうち、第２孔３１ｂのカラー部３２ｂに覆われる箇所以外の外表面が、熱交換器１０に流入した空気に曝される。従って、第２孔３１ｂに直管部２０ａあるいは直管部２０ｂが挿通された箇所つまりは三角隙間ＧＰが形成されない箇所では、直管部２０ａあるいは直管部２０ｂとフィン３０との間の熱伝導性や冷媒と空気の熱伝達性が、三角隙間ＧＰが形成される場合と比べて改善する。

以上説明したように、本実施形態の熱交換器１０では、フィン３０に設けられる孔３１のうち、フィン３０の最上部および最上部の直下と、フィン３０の最下部および最下部の直上とに設けられる４個の孔３１を、隣接するフィン３０に接触するカラー部３２ａおよび屈曲部３３を有する第１孔３１ａとし、残りの孔３１の全てを、カラー部３２ｂのみを有し隣接するフィン３０に接しない第２孔３１ｂとしている。

フィン３０の位置決め（フィンピッチをカラー部３２ａの長さＬ１とすること）は、フィン３０の最上部および最上部の直下と、フィン３０の最下部および最下部の直上とに設けられる４個の第１孔３１ａに設けられる屈曲部３３が隣接するフィン３０に接触することによってなされる。また、４個の第１孔３１ａ以外の孔３１の全てが第２孔３１ｂとされているので、第２孔３１ｂに直管部２０ａあるいは直管部２０ｂが挿通された箇所では、三角隙間ＧＰが形成されず三角隙間ＧＰに起因する直管部２０ａあるいは直管部２０ｂとフィン３０との間の熱伝導性や冷媒と空気の熱伝達性が低下しない。従って、本実施形態の熱交換器３０では、フィン３０の位置決めをするために、全ての孔３１が第１孔３１ａとされて第１孔３１ａの付近全てで三角隙間ＧＰが形成される従来の熱交換器と比べて、熱交換器１０における冷媒と空気との熱交換の効率が向上する。尚、熱交換器１０で形成された三角隙間ＧＰに伝熱性の充填剤を充填してもよい。三角隙間ＧＰに伝熱性の充填剤を充填すれば、より熱伝導性や熱伝達性が向上し、熱交換器１０における冷媒と空気との熱交換の効率がさらに向上する。

次に、図３を用いて、本発明の第２の実施形態について説明する。第２の実施形態の熱交換器１０は、伝熱管２０の構成、形状、および本数やフィン３０の形状、枚数、および孔３１の数は、第１の実施形態と同じである。第１の実施形態と異なるのは、フィン３０に設けられる孔３１のうちの第１孔３１ａの数である。

第１の実施形態では、最上部に位置する伝熱管２０の直管部２０ａと直管部２０ｂとが挿通される２個の孔３１、および、最下部に位置する伝熱管２０の直管部２０ａと直管部２０ｂとが挿通される２個の孔３１の計４個の孔３１が第１孔３１ａとされていた。

これに対し本実施形態では、図３に示すように、フィン３０の各孔３１のうち、最上部に位置する伝熱管２０の直管部２０ａが挿通される孔３１と、最下部に位置する伝熱管２０の直管部２０ｂが挿通される孔３１の計２個の孔３１が第１孔３１ａとされている。また、上記２個の第１孔３１ａ以外の全ての孔３１が、第２孔３１ｂとされている。尚、図３（Ａ）においても図２（Ａ）と同様に、第１孔３１ａを細かいハッチングで示し、第２孔３１ｂを粗いハッチングで示している。

本実施形態では、図３（Ｂ）に示すように、最上部に位置する伝熱管２０の直管部２０ａが挿通された第１孔３１ａと、最下部に位置する伝熱管２０の直管部２０ｂが挿通される第１孔３１ａの各屈曲部３３が隣接するフィン３０と接触することで、フィン３０の位置決めがなされる。また、これら２個の第１孔３１ａの各屈曲部３３と隣接するフィン３０と直管部２０ａあるいは直管部２０ｂの外表面とで、三角隙間ＧＰが形成される。

第１の実施形態と比べて、本実施形態では、フィン３０の位置決めを行える箇所が４か所（第１の実施形態では、第１孔３１ａが４個）から２か所に減少するので、位置決めの精度については第１の実施形態よりやや劣る。一方、第１の実施形態と比べて、本実施形態では三角隙間ＧＰの個数が減少するので、三角隙間ＧＰに起因する熱伝導性や熱伝達性の低下をより抑制することができるので、熱交換器１０における冷媒と空気との熱交換の効率がより向上する。

尚、以上説明した第１の実施形態および第２の実施形態では、フィン３０の最上部および最下部に第１孔３１ａを２個あるいは４個設ける場合を例に挙げて説明したが、フィン３０の最上部および最下部に加えて第１孔３１ａをフィン３０の他の箇所に設けてもよい。例えば、フィン３０の最上部および最下部に加えて、上下方向の中央部に設けられた孔３１を第１孔３１ａとすれば、フィン３０の位置決めをフィン３０の最上部と中央部と最下部の３か所で行えるので、より確実にフィン３０の位置決めが行える。

但し、第２の実施形態を説明する際に第１の実施形態との比較で説明したように、第１孔３１ａの個数を多くすればフィン３０の位置決めの精度が向上する一方で熱交換器１０における冷媒と空気との熱交換の効率は低下し、第１孔３１ａの個数を少なくすれば熱交換器１０における冷媒と空気との熱交換の効率は向上する一方でフィン３０の位置決めの精度が低下する。従って、熱交換器１０を設計する際には、フィン３０の位置決めの精度あるいは熱交換器１０における冷媒と空気との熱交換の効率のうちどちらを重要視するかで、フィン３０に設ける第１孔３１ａの個数や配置を決めればよい。

次に、図４を用いて、本発明の第３の実施形態について説明する。第３の実施形態の熱交換器１００は、第１の実施形態の熱交換器１０と比べて伝熱管の本数と配置がそれぞれ異なり、伝熱管が図１に示した空気の流れ方向αに直交する平面内（図１のｙｚ面）において上下方向に平行に配置されているとともに、熱交換器１００の厚み方向に並べて配置されている。

具体的には、図４（Ａ）に示すように、本実施形態の熱交換器１００は、複数本の伝熱管１２０と複数枚の板状のフィン１３０とを有する。伝熱管１２０は円筒形状の銅管をヘアピン状に形成してなり、図４（Ａ）に示すように、第１の実施形態の熱交換器１０と同様に上下方向に平行に５本配置されたものを１列として、熱交換器１００の厚み方向にもう１列伝熱管１２０が配置されている。つまり、熱交換器１００には、伝熱管１２０が１０本設けられている。

尚、伝熱管１２０の構成や形状は、第１の実施形態の伝熱管１０と同じであり、伝熱管１２０の折り曲げ部１２０Ｂが伝熱管１０の折り曲げ部２０Ｂに相当し、伝熱管１２０の直管部１２０ａが伝熱管１０の直管部２０ａに相当し、伝熱管１２０の直管部１２０ｂが伝熱管１０の直管部２０ｂに相当する。また、各列における直管部１２０ａと直管部１２０ｂの配置については、第１の実施形態の熱交換器１０と同じであるため、詳細な説明を省略する。また、熱交換器１００においても、直管部１２０ａの端部と直管部１２０ｂの端部とが第１の実施形態のＵ字管２０Ａと同じＵ字管で接続されて１本の管路が形成されるが、ここでは図示とその説明を省略している。

フィン１３０は、上下方向に延びる板状のアルミニウム材あるいはアルミニウム合金材からなり、第１の実施形態のフィン３０と同様に左右方向に平行に２７枚並べられている。フィン１３０の厚み方向に上下方向に沿って２列に、伝熱管１２０の直管部１２０ａ、１２０ｂの外径寸法より若干大きな径寸法である複数の孔１３１が設けられている。

より詳細には、孔１３１は、第１孔１３１ａと第２孔１３１ｂとで構成される。図４（Ａ）に示すように、第１孔１３１ａは、フィン１３０の最上部と最下部とに、合計４個設けられる。すなわち、各伝熱管１２０の各々の列の最上部に位置する伝熱管１２０の直管部１２０ａが挿通される２個の孔１３１と、各伝熱管１２０の各々の列の最下部に位置する伝熱管１２０の直管部１２０ｂが挿通される２個の孔１３１の計４個の孔１３１が、第１孔１３１ａとされている。尚、第１孔１３１ａは、第１の実施形態の第１孔３１ａと同じ形状であり、図４（Ａ）では図示を省略しているが、第１孔１３１ａにも第１孔３１ａのカラー部３２ａ、屈曲部３３、第１Ｒ部３２ａ１および第２Ｒ部３２ａ２のそれぞれに相当するものが備えられている。

一方、第２孔１３１ｂは、フィン１３０の上下部に設けられた第１孔１３１ａの間に合計１６個設けられる。すなわち、各列の最上部に位置する伝熱管１２０の直管部１２０ａ、および、各列の最下部に位置する伝熱管１２０の直管部１２０ｂ以外の、全ての伝熱管１２０の直管部１２０ａと直管部１２０ｂとが挿通される孔１３１が、第２孔１３１ｂとされている。尚、第２孔１３１ｂは、第１の実施形態の第２孔３１ｂと同じ形状であり、図４（Ａ）では図示を省略しているが、第２孔１３１ｂにも第２孔３１ｂのカラー部３２ｂに相当するものが備えられている。

各列において、１本の伝熱管１２０の直管部１２０ａと直管部１２０ｂが挿通される孔１３１の間隔寸法は、それぞれ伝熱管１２０の直管部１２０ａと直管部１２０ｂとの間隔寸法に応じた寸法とされている。また、各列において、隣り合う伝熱管１２０の間隔寸法、すなわち、伝熱管１２０の直管部１２０ｂが挿通される孔１３１と、その直下に配置される伝熱管１２０の直管部１２０ａが挿通される孔１３１との間隔寸法は全て同じ寸法とされており、一般的には、伝熱管１２０の直管部１２０ａと直管部１２０ｂとの間隔寸法と同じ寸法とされる。そして、左列の伝熱管１２０と右列の伝熱管１２０との間隔寸法も全て同じ寸法とされており、一般的には、伝熱管１２０の直管部１２０ａと直管部１２０ｂとの間隔寸法と同じ寸法とされる。

また、図４（Ａ）に示すように、左列の各伝熱管１２０のほうが右列の各伝熱管１２０より少し高い（伝熱管１２０の略外径寸法分高い）位置に配置されている。これは、熱交換器１００に左側から流入した空気が右列の各伝熱管１２０にも当たるようにするためである。

尚、図４（Ａ）においては、第１孔１３１ａを細かいハッチングで示し、第２孔１３１ｂを粗いハッチングで示している。また、１０本の伝熱管１２０と２７枚のフィン１３０とを用いた、熱交換器１００の組み立てについては、伝熱管の本数を除いて第１の実施形態の熱交換器１０の場合と同じであるため、詳細な説明は省略する。

図４（Ａ）に示す熱交換器１００では、フィン１３０に設けられる孔１３１のうち、フィン１３０の最上部と最下部とに設けられる４個の孔１３１を第１孔１３１ａとし、残りの孔１３１の全てを第２孔１３１ｂとしている。フィン１３０の位置決めは、フィン１３０の最上部と最下部とに設けられる４個の第１孔１３１ａに設けられる屈曲部が隣接するフィン１３０に接触することによってなされる。また、４個の第１孔１３１ａ以外の孔１３１の全てが第２孔１３１ｂとされているので、第２孔１３１ｂに直管部１２０ａあるいは直管部１２０ｂが挿通された箇所では、三角隙間が形成されず三角隙間に起因する直管部１２０ａあるいは直管部１２０ｂとフィン１３０との間の熱伝導性や冷媒と空気の熱伝達性の低下が発生しない。従って、本実施形態のように伝熱管１２０が左右に２列並べて配置されている熱交換器１００においても、フィン１３０の位置決めをするために、全ての孔１３１が第１孔１３１ａとされて第１孔３１ａの付近全てで三角隙間ＧＰが形成される従来の熱交換器と比べて、熱交換器１００における冷媒と空気との熱交換の効率が向上する。

尚、図４（Ａ）を用いて説明した本実施形態では、フィン１３０の最上部と最下部とに第１孔１３１ａを４個設ける場合を例に挙げて説明したが、図４（Ｂ）に示すように、２列の伝熱管１２０のうち上方に配置されている列（図４（Ｂ）では、左列）の最上部に配置されている伝熱管１２０の直管部１２０ａを挿通する孔１３１と、下方に配置されている列（図４（Ｂ）では、右列）の最下部に配置されている伝熱管１２０の直管部１２０ｂを挿通する孔１３１の２つのみ第１孔１３１ａとしてもよい。また、図４（Ａ）あるいは図４（Ｂ）の各第１孔１３１ａに加えて、第１孔１３１ａをフィン１３０の他の箇所に設けてもよく、例えば、各列の伝熱管１２０のうち上下方向の中央部に配置される伝熱管１２０が挿通される孔１３１を第１孔１３１ａとしてもよい。

但し、本実施形態においても、第１の実施形態および第２の実施形態と同様に、第１孔１３１ａの個数を多くすればフィン１３０の位置決めの精度が向上する一方で熱交換器１００における冷媒と空気との熱交換の効率は低下し、第１孔１３１ａの個数を少なくすれば熱交換器１００における冷媒と空気との熱交換の効率は向上する一方でフィン１３０の位置決めの精度が低下する。

次に、図５を用いて、本発明の第４の実施形態について説明する。第４の実施形態の熱交換器２００は、第１〜第３実施形態の各熱交換器と比べて伝熱管の配置と本数がそれぞれ異なり、伝熱管が図１に示した空気の流れ方向αに直交する平面内（図１のｙｚ面）おいて上下方向に平行に配置されているとともに、熱交換器２００の厚み方向に第３の実施形態の熱交換器１００よりさらに１列多く並べられている。

具体的には、図５（Ａ）に示すように、本実施形態の熱交換器２００は、複数本の伝熱管２２０と複数枚の板状のフィン２３０とを有する。伝熱管２２０は円筒形状の銅管を略ヘアピン状に形成してなり、図５（Ａ）に示すように、第１の実施形態の熱交換器１０と同様に上下方向に平行に５本配置されたものを１列として、熱交換器２００の厚み方向にもう２列伝熱管２２０が配置されて、伝熱管２２０の列が熱交換器２００の厚み方向に３列並べて配置されている。つまり、熱交換器２００には、伝熱管２２０が１５本設けられている。

尚、伝熱管２２０の構成や形状は、第１の実施形態の伝熱管１０と同じであり、伝熱管２２０の折り曲げ部２０Ｂが伝熱管２２０の折り曲げ部２２０Ｂに相当し、伝熱管２２０の直管部２２０ａが伝熱管１０の直管部２０ａに相当し、伝熱管２２０の直管部１２０ｂが伝熱管１０の直管部２０ｂに相当する。また、各列における直管部２２０ａと直管部２２０ｂの配置については、第１の実施形態の熱交換器１０と同じであるため、詳細な説明を省略する。また、熱交換器２００においても、直管部２２０ａの端部と直管部２２０ｂの端部とが第１の実施形態のＵ字管２０Ａと同じＵ字管で接続されて１本の管路が形成されるが、ここでは図示とその説明を省略している。

フィン２３０は、上下方向に延びる板状のアルミニウム材あるいはアルミニウム合金材からなり、第１の実施形態のフィン３０と同様に左右方向に平行に２７枚並べられている。フィン２３０の厚み方向に上下方向に沿って３列に、伝熱管２２０の直管部２２０ａ、２２０ｂの外径寸法より若干大きな径寸法である複数の孔２３１が設けられている。

より詳細には、孔２３１は、第１孔２３１ａと第２孔２３１ｂとで構成される。図５（Ａ）に示すように、第２孔１３１ａは、フィン２３０の最上部と最下部とに、合計６個設けられる。すなわち、各伝熱管２２０の各々の列の最上部に位置する伝熱管２２０の直管部２２０ａが挿通される３個の孔２３１と、各伝熱管２２０の各々の列の最下部に位置する伝熱管２２０の直管部２２０ｂが挿通される３個の孔２３１の計６個の孔２３１が、第１孔２３１ａとされている。尚、第１孔２３１ａは、第１の実施形態の第１孔３１ａと同じ形状であり、図５（Ａ）では図示を省略しているが、第１孔２３１ａにも第１孔３１ａのカラー部３２ａ、屈曲部３３、第１Ｒ部３２ａ１および第２Ｒ部３２ａ２のそれぞれに相当するものが備えられている。

一方、第２孔２３１ｂは、フィン２３０の上下部に設けられた第１孔２３１ａの間に合計２４個設けられる。すなわち、各列の最上部に位置する伝熱管２２０の直管部２２０ａ、および、各列の最下部に位置する伝熱管２２０の直管部２２０ｂ以外の、全ての伝熱管２２０の直管部２２０ａと直管部２２０ｂとが挿通される孔２３１が、第２孔２３１ｂとされている。尚、第２孔２３１ｂは、第１の実施形態の第２孔３１ｂと同じ形状であり、図５（Ａ）では図示を省略しているが、第２孔１３１ｂにも第２孔３１ｂのカラー部３２ｂに相当するものが備えられている。

各列において、１本の伝熱管２２０の直管部２２０ａと直管部１２０ｂが挿通される孔２３１の間隔寸法は、それぞれ伝熱管２２０の直管部２２０ａと直管部２２０ｂとの間隔寸法に応じた寸法とされている。また、各列において、隣り合う伝熱管２２０の間隔寸法、すなわち、伝熱管２２０の直管部２２０ｂが挿通される孔２３１と、その直下に配置される伝熱管２２０の直管部２２０ａが挿通される孔２３１との間隔寸法は全て同じ寸法とされており、一般的には、伝熱管２２０の直管部２２０ａと直管部２２０ｂとの間隔寸法と同じ寸法とされる。そして、左列の伝熱管２２０と中央列の伝熱管２２０との間隔寸法、および、中央列の伝熱管２２０と右列の伝熱管１２０との間隔寸法も全て同じ寸法とされており、一般的には、伝熱管２２０の直管部２２０ａと直管部２２０ｂとの間隔寸法と同じ寸法とされる。

また、図５（Ａ）に示すように、中央列の各伝熱管２２０より左列および右列の各伝熱管２２０のほうが少し高い（伝熱管２２０の略外径寸法分高い）位置に配置されている。これは、熱交換器２００に左側から流入した空気が各列の各伝熱管２２０にも当たるようにするためである。

尚、図５（Ａ）においては、第１孔２３１ａを細かいハッチングで示し、第２孔２３１ｂを粗いハッチングで示している。また、１５本の伝熱管２２０と２７枚のフィン２３０とを用いた、熱交換器２００の組み立てについては、伝熱管の本数を除いて第１の実施形態の熱交換器１０の場合と同じであるため、詳細な説明は省略する。

図５（Ａ）に示す熱交換器２００では、フィン２３０に設けられる孔２３１のうち、フィン１３０の最上部と最下部とに設けられる６個の孔２３１を第１孔２３１ａとし、残りの孔２３１の全てを第２孔２３１ｂとしている。フィン２３０の位置決めは、フィン２３０の最上部と最下部とに設けられる６個の第１孔２３１ａによってなされる。また、６個の第１孔２３１ａ以外の孔２３１の全てが第２孔２３１ｂとされているので、第２孔２３１ｂに直管部２２０ａあるいは直管部２２０ｂが挿通された箇所では、三角隙間が形成されず三角隙間に起因する直管部２２０ａあるいは直管部２２０ｂとフィン２３０との間の熱伝導性や冷媒と空気の熱伝達性の低下が発生しない。従って、本実施形態のように伝熱管２２０が３列並べて配置されている熱交換器２００においても、フィン２３０の位置決めをするために、全ての孔２３１が第１孔２３１ａとされて第１孔３１ａの付近全てで三角隙間ＧＰが形成される従来の熱交換器と比べて、熱交換器２００における冷媒と空気との熱交換の効率が向上する。

尚、図５（Ａ）を用いて説明した本実施形態では、フィン２３０の最上部と最下部とに第１孔２３１ａを６個設ける場合を例に挙げて説明したが、図５（Ｂ）に示すように、３列の各伝熱管２２０のうち中央列以外の左列および右列の各伝熱管２２０の直管部２２０ａおよび直管部２２０ｂを挿通する孔２３１を全て第１孔２３１ａとしてもよい。また、図５（Ａ）の６個の第１孔２３１ａに加えて、第１孔２３１ａをフィン２３０の他の箇所に設けてもよく、例えば、各列の伝熱管２２０のうち上下方向の中央部に配置される伝熱管２２０が挿通される孔２３１を第１孔２３１ａとしてもよい。また、図５（Ｂ）の各第１孔２３１ａうち、上下方向の中央部に設けられた第１孔２３１ａのうちのいくつかを第２孔２３１ｂとしてもよい。

但し、本実施形態においても、第１の実施形態〜第３の実施形態で説明したように、第１孔２３１ａの個数を多くすればフィン２３０の位置決めの精度が向上する一方で熱交換器２００における冷媒と空気との熱交換の効率は低下し、第１孔２３１ａの個数を少なくすれば熱交換器２００における冷媒と空気との熱交換の効率は向上する一方でフィン２３０の位置決めの精度が低下する。

次に、図６を用いて、本発明の第５の実施形態について説明する。第５の実施形態では、屈曲部を備えない第２孔の形状が、これまで説明した各実施形態における第２孔の形状と異なる。以下の説明では、一例として、第２の実施形態の熱交換器１０における第２孔３１ｂの形状を、後述する本実施形態の第２孔３１ｂｂとした場合を説明する。

図６では、図３（Ｂ）に示す熱交換器１０のフィン３０と伝熱管２０との接合箇所を示す図のうち、最上部に配置された伝熱管２０およびその直下に配置された伝熱管２０と、フィン３０との接合箇所のみを描画している。そして、本実施形態が第２の実施形態と異なるのは、第２の実施形態における第２孔３１ｂが本実施形態では形状が異なる第２孔３１ｂｂとされている点である。

図６に示すように、第２孔３１ｂｂに設けられるカラー部３２ｂｂは、その長さＬ３が第１孔３１ａにおけるカラー部３２ａの長さＬ１より長い寸法となるように形成されており、この長さＬ３は、第１孔３１ａにおいて屈曲部３３を形成しない、つまりは、カラー部３２ａの先端部を第１孔３１ａの外部方向に折り曲げないときのカラー部３２ａの長さと同じである。

第１孔３１ａのカラー部３２ａや第２孔３１ｂのカラー部３２ｂは、フィン３０の本体部に孔を空け、この孔の周縁部をバーリング工程およびしごき工程により立ち上げて形成される。第２の実施形態の熱交換器１０では、第１孔３１ａは、バーリング工程およびしごき工程の後に、前述したようにカラー部３２ａの先端部を外部方向に折り曲げて屈曲部３３を形成する。一方、第２孔３１ｂは、バーリング工程およびしごき工程の後に、カラー部３２ｂの長さがＬ２となるようにカラー部３２ｂの先端部を切断するか、あるいは、バーリング工程前にフィン３０に空ける孔の大きさを、第１孔３１ａになる孔より第２孔３１ｂになる孔の外径を大きくして、バーリング工程およびしごき工程を行うことで、カラー部３２ｂの長さＬ２を、第１孔３１ａにおけるカラー部３２ａの長さであるＬ１より短くする。

つまり、第２の実施形態の熱交換器１０では、第２孔３１ｂのカラー部３２ｂの長さＬ２を、第１孔３１ａにおけるカラー部３２ａの長さであるＬ１より短くするために、フィン３０の加工時にカラー部３２ｂの先端部を切断する工程を追加する、あるいは、フィン３０の本体部に孔を空ける工程で、孔あけのための金型において第１孔３１ａになる孔を空ける箇所と第２孔３１ｂになる孔を空ける箇所の金型の寸法を異ならせる必要がある。これにより、フィン３０の製造工程の追加により製造工数が多くなる、あるいは、フィン３０を製造するための金型が複雑となり、熱交換器１０の製造コストが高価となるという問題が発生する。

これに対し、本実施形態の第２孔３１ｂｂでは、カラー部３２ｂｂの先端部を切断しない。このため、フィン３０の加工時にカラー部３２ｂの先端部を切断する工程、あるいは、孔空け用の金型を複雑にする必要がなくなり、熱交換器１０の製造コストを下げることができる。尚、本実施形態のようにカラー部３２ｂｂの先端部を切断しないときは、第１孔３１ａの屈曲部３３が隣接するフィン３０に接触してフィン３０の位置決めが十分できるように屈曲部３３が形成できるように、かつ、第２孔３１ｂｂのカラー部３２ｂｂの先端部が隣接するフィン３０の第１Ｒ部３２ｂ１に接触してフィン３０の位置決めの妨げとならないように、カラー部３２ｂｂの長さＬ３を決める必要がある。

また、本実施形態の第２孔３１ｂｂは、第２の実施形態のカラー部３２ｂと比べて、伝熱管２０の直管部２０ａおよび直管部２０ｂをカラー部３２ｂｂが覆う面積が多くなる。このため、第２孔３１ｂｂ付近における、熱交換器１０を通過する空気と直管部２０ａおよび直管部２０ｂが触れる面積が第２の実施形態と比べて少なくなって、冷媒と空気の熱伝達性は低下する。その反面、カラー部３２ｂｂと直管部２０ａおよび直管部２０ｂとが接触する面積は増えるので、直管部２０ａあるいは直管部２０ｂとフィン３０との間の熱伝導性は向上する。結果として、伝熱管を挿通する孔が全て第１孔３１ａであって全ての第１孔３１ａ付近で三角隙間ＧＰが形成される従来の熱交換器と比べて、熱交換器１０における冷媒と空気との熱交換の効率が向上する。

１０，１００，２００ 熱交換器
２０，１２０、２２０ 伝熱管
２０ａ、１２０ａ，２２０ａ 直管部
２０ｂ、１２０ｂ、２２０ｂ 直管部
３０、１３０、２３０ フィン
３１、１３１、２３１ 孔
３１ａ、１３１ａ、２３１ａ 第１孔
３１ｂ、１３１ｂ、２３１ｂ 第２孔
３２ａ カラー部
３２ａ１ 第１Ｒ部
３２ａ２ 第２Ｒ部
３２ｂ カラー部
３２ｂ１ 第１Ｒ部
３３ 屈曲部
ＧＰ 三角隙間。

Claims (3)

1. 複数の伝熱管と、複数の前記伝熱管の長手方向に沿って所定の間隔で配置される複数のフィンとを備え、
   複数の前記フィンには、複数の前記伝熱管を貫通させるための複数の孔が設けられ、
   複数の前記孔は、第１孔と第２孔とを有し、
   前記第１孔は、前記伝熱管を挿通できる筒状のカラー部と、同カラー部の先端部を前記第１孔の外側に向かって折り曲げてなる屈曲部とを有し、
   前記第２孔は、前記伝熱管を挿通できる筒状のカラー部のみを有する、
   ことを特徴とする空気調和機の熱交換器。
2. 前記第２孔のカラー部の長さ寸法が、前記第１孔のカラー部の長さ寸法より短い、
   ことを特徴とする請求項１に記載の空気調和機の熱交換器。
3. 前記複数の伝熱管を複数列有する、
   ことを特徴とする請求項１または請求項２のいずれかに記載の空気調和機の熱交換器。

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