熱交換器及びその製造方法
【課題】非常に優れた熱交換性能を維持しながら、安価に熱交換器を提供する。
【解決手段】略平行に複数配置され管内を流体が流動する伝熱管10と、内部に空間を持ち伝熱管10の両端に配置したヘッダー20とから構成され、少なくともヘッダー20の伝熱管10との接続面21が伝熱管10を構成する材料よりも融点が低い材料で構成されることを特徴とする熱交換器であり、接続面21を成形すると同時に伝熱管10と接続面21との接合ができるため、改めて伝熱管10と接続面21を接合する必要が無く、非常に優れた熱交換性能を保持しながら安価に熱交換器を提供することができる。
【解決手段】略平行に複数配置され管内を流体が流動する伝熱管10と、内部に空間を持ち伝熱管10の両端に配置したヘッダー20とから構成され、少なくともヘッダー20の伝熱管10との接続面21が伝熱管10を構成する材料よりも融点が低い材料で構成されることを特徴とする熱交換器であり、接続面21を成形すると同時に伝熱管10と接続面21との接合ができるため、改めて伝熱管10と接続面21を接合する必要が無く、非常に優れた熱交換性能を保持しながら安価に熱交換器を提供することができる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は冷却システム、放熱システムや加熱システム等用の熱交換器に関するもので、特に情報機器などコンパクト性を要求されるシステムで使用される液体と気体の熱交換器及びその製造方法に関するものである。
【背景技術】
【0002】
従来、この種の熱交換器としては、伝熱管とフィンとから構成されたものが一般的であるが、近年はそのコンパクト化を図るために、管径及び管ピッチを小さくし、伝熱管を高密度化する傾向にある。その極端な形態としては、管外径が0.5mm程度の非常に細い伝熱管のみから熱交換部が構成されたものがある(例えば、特許文献1参照)。
【0003】
図14は、特許文献1に記載された従来の熱交換器の正面図である。
【0004】
図14に示すように、従来の熱交換器は、所定間隔を置いて対向配置される入口ヘッダー1と出口ヘッダー2と、入口ヘッダー1と出口ヘッダー2の間に断面円環の複数の伝熱管3が配置され、伝熱管3の外部を外部流体が流通されるコア部4が構成されている。伝熱管3内を流通する内部流体としては主に水や不凍液が用いられ、外部流体としては空気が主流であり、それぞれが流通し、熱交換を行う。
【0005】
そして、伝熱管3を碁盤目状に配置するとともに、伝熱管3の外径を0.2mm以上0.8mm以下とし、隣接する伝熱管3のピッチを管外径で除した値を0.5以上3.5以下とすることで、使用動力に対する熱交換量を大幅に向上できるとしている。
【特許文献1】特開2001−116481号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
上記従来の熱交換器を構成する具体的な要素や製造方法については示されていないが、一般的には、多数の細い管3と、特定の面に多数の細かい円孔を予め空けた入口ヘッダー1と出口ヘッダー2を用意し、入口ヘッダー1及び出口ヘッダー2の円孔に伝熱管3の両端を挿入し、溶接等によって伝熱管3の挿入部を入口ヘッダー1及び出口ヘッダー2に接着する方法が考えられる。しかしながら、長くて細い伝熱管3は非常に高価であるばかりでなく、入口ヘッダー1や出口ヘッダー2に伝熱管3の挿入用の微細な円孔を所定の微細なピッチで設けることと、非常に多くの伝熱管3を入口ヘッダー1や出口ヘッダー2に挿入し接合する工程が非常に困難であり、熱交換性能が高くても、非常に高価でかつ洩れに対する信頼性が低いものになるという課題を有していた。
【0007】
本発明は、上記従来の課題を解決するもので、非常に優れた熱交換性能を保持しながら、安価に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】
【0008】
上記従来の課題を解決するために、本発明の熱交換器は、略平行に複数配置され管内に流体流路を備えた伝熱管と、内部に空間を持ち前記伝熱管の両端に接続され、前記空間と前記流体流路が連通されたヘッダーとから構成され、前記ヘッダーを構成する面のうち、少なくとも前記伝熱管との接続面が前記伝熱管を構成する材料よりも低融点の材料で構成されることを特徴とするものである。
【0009】
これにより、溶融した材料で前記ヘッダーの少なくとも前記接続面を成形すると同時に前記伝熱管と前記接続面との接合ができるため、改めて前記伝熱管と前記接続面を接合する必要が無く、非常に優れた熱交換性能を保持しながら安価に熱交換器を提供することができる。
【0010】
また本発明は、前記伝熱管の管内に複数の流体流路を備えたことを特徴とするものである。
【0011】
これにより、前記伝熱管内の前記流路数を維持しながら、前記伝熱管の本数を低減することができるため、前記伝熱管を設置する工数が低減でき、さらに安価に熱交換器を提供できる。
【0012】
また本発明は、前記接続面から前記伝熱管の周囲に沿って管軸方向にカラーを設けたことを特徴とするものである。
【0013】
これにより、さらに前記接続面と前記伝熱管とが接触する面積を増加することができ、接続部からのリークを低減することができ、信頼性を向上することができる。
【0014】
また本発明は、前記伝熱管が金属材料で構成され、少なくとも前記接続面が樹脂材料から構成されることを特徴とするものである。
【0015】
これにより、金属管は広く一般的に用いられており、安価に入手可能であり、前記接続面を融点が金属よりも低く、安価である樹脂材料で構成することにより、さらに安価に熱交換器を提供できる。
【0016】
また本発明は伝熱管がアルミニウムまたはアルミニウム合金で構成されることを特徴とするものである。
【0017】
これにより、アルミニウムは安価であり加工がし易いためさらに安価に熱交換器を提供できるとともに、樹脂との密着性が良く、ヘッダーとの接合部からリークが低減され、信頼性が高い熱交換器を提供することができる。
【0018】
また本発明は、前記接続面を成形すると同時に前記伝熱管と前記接続面を接合することを特徴とする熱交換器の製造方法である。
【0019】
これにより、前記接続面と前記伝熱管を改めて接続する工程が無くなり、安価に熱交換器を提供することができる。
【0020】
また本発明は、前記接続面を射出成形により成形することを特徴とする熱交換器の製造方法である。
【0021】
これにより、前記接続面と前記伝熱管を改めて接続する工程が無くなり、安価に熱交換器を提供することができる。さらに安価な樹脂材料で成形できるため、さらに安価に熱交換器を提供することができる。
【0022】
また本発明は、前記接続面を粉体焼結により成形することを特徴とする熱交換器の製造方法である。
【0023】
これにより、前記接続面と前記伝熱管を改めて接続する工程が無くなり、安価に熱交換器を提供することができるとともに、前記接続面を金属で成形することができ、耐圧性に優れた熱交換器を提供できる。
【0024】
また本発明は、前記接続面をダイキャストにより成形することを特徴とする熱交換器の製造方法である。
【0025】
これにより、前記接続面と前記伝熱管を改めて接続する工程が無くなり、安価に熱交換器を提供することができるとともに、金属の中でも安価なアルミニウム合金で製作できるため、さらに安価かつ耐圧性に優れた熱交換器を提供することができる。
【発明の効果】
【0026】
本発明の熱交換器は、非常に優れた熱交換性能を保持しながら、安価に熱交換器を提供できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【0027】
請求項1に記載の発明は、略平行に複数配置され管内に流体流路を備えた伝熱管と、内部に空間を持ち伝熱管の両端に接続され、空間と流体流路が連通されたヘッダーとから構成され、ヘッダーを構成する面のうち、少なくとも伝熱管との接続面が伝熱管を構成する材料よりも低融点の材料で構成されることを特徴とする熱交換器あり、溶融した材料で少なくとも接続面を成形すると同時に伝熱管と接続面との接合ができるため、改めて伝熱管と接続面を接合する必要が無く、非常に優れた熱交換性能を保持しながら安価に熱交換器を提供することができる。
【0028】
請求項2に記載の発明は、請求項1に記載の発明の熱交換器の伝熱管の管内に複数の流体流路を備えたことを特徴とするものであり、伝熱管内の流路数を維持しながら、伝熱管の本数を低減することができるため、伝熱管を設置する工数が低減でき、安価に熱交換器を提供できる。
【0029】
請求項3に記載の発明は、請求項1または2に記載の発明の熱交換器のヘッダーと伝熱管の接続面から伝熱管の周囲に沿って管軸方向にカラーを設けたことを特徴とするものであり、接続面と伝熱管とが接触する面積を増加することができ、接続部からのリークを低減することができ、請求項1または2の効果に加えて信頼性を向上することができる。
【0030】
請求項4に記載の発明は、請求項1から請求項3に記載の発明の熱交換器の伝熱管が金属材料で構成され、少なくとも前記接続面が樹脂材料から構成されることを特徴とするものであり、金属管は広く一般的に用いられており、安価に入手可能であり、また、接続面を融点が金属よりも低く、安価である樹脂材料で構成することにより、安価に熱交換器を提供できる。
【0031】
請求項5に記載の発明は、請求項4に記載の発明の熱交換器において、伝熱管がアルミニウムまたはアルミニウム合金で構成されることを特徴とするものであり、アルミニウムは安価であり加工がし易いため安価に熱交換器を提供できるとともに、樹脂との密着性が良く、ヘッダーとの接合部からリークが低減され、信頼性が高い熱交換器を提供することができる。
【0032】
請求項6に記載の発明は請求項1に記載の発明において、接続面を成形すると同時に伝熱管と接続面を接合することを特徴とする熱交換器の製造方法であり、接続面と伝熱管を改めて接続する工程が無くなり、安価に熱交換器を提供することができる。
【0033】
請求項7に記載の発明は請求項6に記載の発明において、接続面を射出成形により成形することを特徴とするものであり、接続面と伝熱管を改めて接続する工程が無くなり、安価に熱交換器を提供することができる。さらに接続面を金属で成形することができ、耐圧性に優れた熱交換器を提供できる。
【0034】
請求項8に記載の発明は請求項6に記載の発明において、接続面を粉体焼結により成形することを特徴とするものであり、接続面と伝熱管を改めて接続する工程が無くなり、安価に熱交換器を提供することができるとともに、接続面を金属で成形することができ、耐圧性に優れた熱交換器を提供できる。
【0035】
請求項9に記載の発明は請求項6に記載の発明において、接続面をダイキャストにより成形することを特徴とするものであり、接続面と伝熱管を改めて接続する工程が無くなり、安価に熱交換器を提供することができるとともに、金属の中でも安価なアルミニウム合金で製作できるため、さらに安価かつ耐圧性に優れた熱交換器を提供することができる。
【0036】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、この実施の形態によってこの発明が限定されるものではない。
【0037】
(実施の形態1)
図1は、本発明の実施の形態1の熱交換器の正面図、図2は、同実施の形態の熱交換器の側面図である。図3は図1のA−A線断面図、図4は図1のB−B線断面図である。また、図5は図2のC−C線断面図である。
【0038】
図1から図5において、熱交換器は、伝熱管10と伝熱管10の両端に設置したヘッダー20から構成される。伝熱管10とヘッダー20は接続面21で接続されている。ヘッダー20の内部には空間25が設けられており、伝熱管10内には流体流路30が設けられている。空間25と流体流路30は連通している。
【0039】
また、ヘッダー20を構成する面の中、少なくとも接続面21は伝熱管10よりも融点が低い材料で構成されている。本実施の形態では、伝熱管10は金属材料のアルミニウムで構成されており、接続面21は樹脂材料、例えばPPSやPBTで構成されている。
【0040】
また、接続面21から伝熱管10の周囲に沿って管軸方向にカラー23が設けられている。
【0041】
このように接続面21を伝熱管10よりも融点が低い材料で構成することにより、射出成形等のように溶融した材料から接続面21を成形する際、予め金型等に伝熱管10を設置した状態で成形することにより、改めて伝熱管10と接続面21を接続する工程が無くなり、安価に熱交換器が提供できる。
【0042】
以上のように構成された熱交換器では、伝熱管10の管内を流れる流体Aと伝熱管10の外部を流れる流体Bとが伝熱管10を介して熱交換する。流体Aの具体例としては水や冷媒、流体Bの具体例としては空気やガスなどが考えられる。また流体Aは、流入管からヘッダー20の空間25に流入し、空間25に接続されている複数の流体流路30に分岐されて流れる。流体流路30内を流れた流体Aはヘッダー20の空間25で合流した後、流出管から流出する。
【0043】
以上のように、本実施の形態においては、伝熱管10をアルミニウムで構成し、伝熱管10を構成するアルミニウムよりも融点が低い樹脂材料でヘッダー20を構成することにより、接続面21を成形すると同時に伝熱管10と接続させることができるため、改めて伝熱管10を接続面21と接続する工程が無くなり、安価に熱交換器を提供することができる。
【0044】
また、カラー23を設けることによりヘッダー20と伝熱管10の接触面積が増加し、伝熱管10と接続面21の接合部からのリークが低減され、信頼性が高い熱交換器を安価に提供することができる。
【0045】
(実施の形態2)
図6は、本発明の実施の形態2の熱交換器の正面図、図7は、同実施の形態の熱交換器の側面図である。図8は図6のD−D線断面図、図9は図6のE−E線断面図である。また、図10は図7のF−F線断面図である。
【0046】
図6から図10において、熱交換器は、伝熱管110と伝熱管110の両端に設置したヘッダー120から構成される。伝熱管110とヘッダー120は接続面121で接続されている。ヘッダー120は接続面121とヘッダー本体124とから構成されている。
【0047】
ヘッダー120の内部には空間125が設けられており、伝熱管110内には流体流路130が設けられている。空間125と流体流路130は連通している。
【0048】
本実施の形態では接続面121は伝熱管110よりも融点が低い材料で構成されている。
【0049】
伝熱管110は金属材料のアルミニウムで構成されており、接続面121は樹脂材料、例えばPPSやPBTで構成されている。接続面121から伝熱管110の周囲に沿って管軸方向にカラー123が設けられている。
【0050】
また、伝熱管110の管内には複数の冷媒流路130が設けられている。
【0051】
本実施の形態では接続面121を射出成形により成形している。
【0052】
図11は射出成形金型の正面図である。図12は図11のG−G線断面図であり、図13は図11のH−H線断面図である。
【0053】
図11から図13において、接続面121の成形金型150には予め伝熱管110が組み込まれており、ゲート160より溶融した樹脂を流し込み接続面121を成形すると同時に伝熱管120の周囲で固化し、伝熱管120と接続面121を接合する。
【0054】
このように製作することにより、改めて伝熱管110と接続面121を接続する工程が無くなり、安価に熱交換器が提供できる。さらに、伝熱管110の管内に複数の冷媒流路130を設けたことにより、冷媒流路130の数を減らすことなく、伝熱管110の本数を減らすことができ、伝熱管110を設置する工数が低減できるため、さらに低価格で熱交換器を供給できる。
【0055】
本実施の形態では接続面121の材料として樹脂を用い、射出成形を行ったが、粉体焼結により形成すれば、接続面121の材料に金属材料を用いることができ、耐圧性に優れた熱交換器を提供することができる。さらに、ダイキャストにより製作すれば、接続面121の材料として、安価なアルミニウム合金を用いることができ、耐圧性に優れかつさらに安価な熱交換器を提供できる。
【0056】
以上のように構成された熱交換器では、伝熱管110の管内を流れる流体Aと伝熱管110の外部を流れる流体Bとが伝熱管110を介して熱交換する。流体Aの具体例としては水や冷媒、流体Bの具体例としては空気やガスなどが考えられる。また流体Aは、流入管からヘッダー120の空間125に流入し、空間125に接続されている複数の流体流路130に分岐されて流れる。流体流路130内を流れた流体Aはヘッダー120の空間125で合流した後、流出管から流出する。
【0057】
以上のように、本実施の形態においては、伝熱管110をアルミニウムで構成し、伝熱管110を構成するアルミニウムよりも融点が低い樹脂材料でヘッダー120を構成し、接続面121を成形すると同時に伝熱管110と接続させることができるため、改めて伝熱管110を接続面121と接続する工程が無くなり、安価に熱交換器を提供することができる。
【0058】
また伝熱管110の管内に複数の流体流路130を設けることにより、流体流路130の数を減少させることなく、伝熱管110の本数を減少させることができ、伝熱管110の取り付け工数を低減することができ、さらに安価に熱交換器を提供できる。
【産業上の利用可能性】
【0059】
以上のように、本発明にかかる熱交換器は、非常に優れた熱交換性能を、非常に製造が容易な構造で、かつ安価に実現でき、冷凍冷蔵機器や空調機器用の熱交換器や、廃熱回収機器等の用途にも適用できる。
【図面の簡単な説明】
【0060】
【図1】本発明の実施の形態1における熱交換器の正面図
【図2】同実施の形態の熱交換器の側面図
【図3】図1の熱交換器のA−A線断面図
【図4】図1の熱交換器のB−B線断面図
【図5】図2の熱交換器のC−C線断面図
【図6】本発明の実施の形態2における熱交換器の正面図
【図7】同実施の形態の熱交換器の側面図
【図8】図6の熱交換器のD−D線断面図
【図9】図6の熱交換器のE−E線断面図
【図10】図7の熱交換器のF−F線断面図
【図11】同実施の形態の接続面を成形するための金型の正面図
【図12】図11の熱交換器のG−G線断面図
【図13】図11の熱交換器のH−H線断面図
【図14】従来の熱交換器の正面図
【符号の説明】
【0061】
10、110 伝熱管
20、120 ヘッダー
21、121 接続面
23、123 カラー
25、125 空間
30、130 流体流路
【技術分野】
【0001】
本発明は冷却システム、放熱システムや加熱システム等用の熱交換器に関するもので、特に情報機器などコンパクト性を要求されるシステムで使用される液体と気体の熱交換器及びその製造方法に関するものである。
【背景技術】
【0002】
従来、この種の熱交換器としては、伝熱管とフィンとから構成されたものが一般的であるが、近年はそのコンパクト化を図るために、管径及び管ピッチを小さくし、伝熱管を高密度化する傾向にある。その極端な形態としては、管外径が0.5mm程度の非常に細い伝熱管のみから熱交換部が構成されたものがある(例えば、特許文献1参照)。
【0003】
図14は、特許文献1に記載された従来の熱交換器の正面図である。
【0004】
図14に示すように、従来の熱交換器は、所定間隔を置いて対向配置される入口ヘッダー1と出口ヘッダー2と、入口ヘッダー1と出口ヘッダー2の間に断面円環の複数の伝熱管3が配置され、伝熱管3の外部を外部流体が流通されるコア部4が構成されている。伝熱管3内を流通する内部流体としては主に水や不凍液が用いられ、外部流体としては空気が主流であり、それぞれが流通し、熱交換を行う。
【0005】
そして、伝熱管3を碁盤目状に配置するとともに、伝熱管3の外径を0.2mm以上0.8mm以下とし、隣接する伝熱管3のピッチを管外径で除した値を0.5以上3.5以下とすることで、使用動力に対する熱交換量を大幅に向上できるとしている。
【特許文献1】特開2001−116481号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
上記従来の熱交換器を構成する具体的な要素や製造方法については示されていないが、一般的には、多数の細い管3と、特定の面に多数の細かい円孔を予め空けた入口ヘッダー1と出口ヘッダー2を用意し、入口ヘッダー1及び出口ヘッダー2の円孔に伝熱管3の両端を挿入し、溶接等によって伝熱管3の挿入部を入口ヘッダー1及び出口ヘッダー2に接着する方法が考えられる。しかしながら、長くて細い伝熱管3は非常に高価であるばかりでなく、入口ヘッダー1や出口ヘッダー2に伝熱管3の挿入用の微細な円孔を所定の微細なピッチで設けることと、非常に多くの伝熱管3を入口ヘッダー1や出口ヘッダー2に挿入し接合する工程が非常に困難であり、熱交換性能が高くても、非常に高価でかつ洩れに対する信頼性が低いものになるという課題を有していた。
【0007】
本発明は、上記従来の課題を解決するもので、非常に優れた熱交換性能を保持しながら、安価に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】
【0008】
上記従来の課題を解決するために、本発明の熱交換器は、略平行に複数配置され管内に流体流路を備えた伝熱管と、内部に空間を持ち前記伝熱管の両端に接続され、前記空間と前記流体流路が連通されたヘッダーとから構成され、前記ヘッダーを構成する面のうち、少なくとも前記伝熱管との接続面が前記伝熱管を構成する材料よりも低融点の材料で構成されることを特徴とするものである。
【0009】
これにより、溶融した材料で前記ヘッダーの少なくとも前記接続面を成形すると同時に前記伝熱管と前記接続面との接合ができるため、改めて前記伝熱管と前記接続面を接合する必要が無く、非常に優れた熱交換性能を保持しながら安価に熱交換器を提供することができる。
【0010】
また本発明は、前記伝熱管の管内に複数の流体流路を備えたことを特徴とするものである。
【0011】
これにより、前記伝熱管内の前記流路数を維持しながら、前記伝熱管の本数を低減することができるため、前記伝熱管を設置する工数が低減でき、さらに安価に熱交換器を提供できる。
【0012】
また本発明は、前記接続面から前記伝熱管の周囲に沿って管軸方向にカラーを設けたことを特徴とするものである。
【0013】
これにより、さらに前記接続面と前記伝熱管とが接触する面積を増加することができ、接続部からのリークを低減することができ、信頼性を向上することができる。
【0014】
また本発明は、前記伝熱管が金属材料で構成され、少なくとも前記接続面が樹脂材料から構成されることを特徴とするものである。
【0015】
これにより、金属管は広く一般的に用いられており、安価に入手可能であり、前記接続面を融点が金属よりも低く、安価である樹脂材料で構成することにより、さらに安価に熱交換器を提供できる。
【0016】
また本発明は伝熱管がアルミニウムまたはアルミニウム合金で構成されることを特徴とするものである。
【0017】
これにより、アルミニウムは安価であり加工がし易いためさらに安価に熱交換器を提供できるとともに、樹脂との密着性が良く、ヘッダーとの接合部からリークが低減され、信頼性が高い熱交換器を提供することができる。
【0018】
また本発明は、前記接続面を成形すると同時に前記伝熱管と前記接続面を接合することを特徴とする熱交換器の製造方法である。
【0019】
これにより、前記接続面と前記伝熱管を改めて接続する工程が無くなり、安価に熱交換器を提供することができる。
【0020】
また本発明は、前記接続面を射出成形により成形することを特徴とする熱交換器の製造方法である。
【0021】
これにより、前記接続面と前記伝熱管を改めて接続する工程が無くなり、安価に熱交換器を提供することができる。さらに安価な樹脂材料で成形できるため、さらに安価に熱交換器を提供することができる。
【0022】
また本発明は、前記接続面を粉体焼結により成形することを特徴とする熱交換器の製造方法である。
【0023】
これにより、前記接続面と前記伝熱管を改めて接続する工程が無くなり、安価に熱交換器を提供することができるとともに、前記接続面を金属で成形することができ、耐圧性に優れた熱交換器を提供できる。
【0024】
また本発明は、前記接続面をダイキャストにより成形することを特徴とする熱交換器の製造方法である。
【0025】
これにより、前記接続面と前記伝熱管を改めて接続する工程が無くなり、安価に熱交換器を提供することができるとともに、金属の中でも安価なアルミニウム合金で製作できるため、さらに安価かつ耐圧性に優れた熱交換器を提供することができる。
【発明の効果】
【0026】
本発明の熱交換器は、非常に優れた熱交換性能を保持しながら、安価に熱交換器を提供できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【0027】
請求項1に記載の発明は、略平行に複数配置され管内に流体流路を備えた伝熱管と、内部に空間を持ち伝熱管の両端に接続され、空間と流体流路が連通されたヘッダーとから構成され、ヘッダーを構成する面のうち、少なくとも伝熱管との接続面が伝熱管を構成する材料よりも低融点の材料で構成されることを特徴とする熱交換器あり、溶融した材料で少なくとも接続面を成形すると同時に伝熱管と接続面との接合ができるため、改めて伝熱管と接続面を接合する必要が無く、非常に優れた熱交換性能を保持しながら安価に熱交換器を提供することができる。
【0028】
請求項2に記載の発明は、請求項1に記載の発明の熱交換器の伝熱管の管内に複数の流体流路を備えたことを特徴とするものであり、伝熱管内の流路数を維持しながら、伝熱管の本数を低減することができるため、伝熱管を設置する工数が低減でき、安価に熱交換器を提供できる。
【0029】
請求項3に記載の発明は、請求項1または2に記載の発明の熱交換器のヘッダーと伝熱管の接続面から伝熱管の周囲に沿って管軸方向にカラーを設けたことを特徴とするものであり、接続面と伝熱管とが接触する面積を増加することができ、接続部からのリークを低減することができ、請求項1または2の効果に加えて信頼性を向上することができる。
【0030】
請求項4に記載の発明は、請求項1から請求項3に記載の発明の熱交換器の伝熱管が金属材料で構成され、少なくとも前記接続面が樹脂材料から構成されることを特徴とするものであり、金属管は広く一般的に用いられており、安価に入手可能であり、また、接続面を融点が金属よりも低く、安価である樹脂材料で構成することにより、安価に熱交換器を提供できる。
【0031】
請求項5に記載の発明は、請求項4に記載の発明の熱交換器において、伝熱管がアルミニウムまたはアルミニウム合金で構成されることを特徴とするものであり、アルミニウムは安価であり加工がし易いため安価に熱交換器を提供できるとともに、樹脂との密着性が良く、ヘッダーとの接合部からリークが低減され、信頼性が高い熱交換器を提供することができる。
【0032】
請求項6に記載の発明は請求項1に記載の発明において、接続面を成形すると同時に伝熱管と接続面を接合することを特徴とする熱交換器の製造方法であり、接続面と伝熱管を改めて接続する工程が無くなり、安価に熱交換器を提供することができる。
【0033】
請求項7に記載の発明は請求項6に記載の発明において、接続面を射出成形により成形することを特徴とするものであり、接続面と伝熱管を改めて接続する工程が無くなり、安価に熱交換器を提供することができる。さらに接続面を金属で成形することができ、耐圧性に優れた熱交換器を提供できる。
【0034】
請求項8に記載の発明は請求項6に記載の発明において、接続面を粉体焼結により成形することを特徴とするものであり、接続面と伝熱管を改めて接続する工程が無くなり、安価に熱交換器を提供することができるとともに、接続面を金属で成形することができ、耐圧性に優れた熱交換器を提供できる。
【0035】
請求項9に記載の発明は請求項6に記載の発明において、接続面をダイキャストにより成形することを特徴とするものであり、接続面と伝熱管を改めて接続する工程が無くなり、安価に熱交換器を提供することができるとともに、金属の中でも安価なアルミニウム合金で製作できるため、さらに安価かつ耐圧性に優れた熱交換器を提供することができる。
【0036】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、この実施の形態によってこの発明が限定されるものではない。
【0037】
(実施の形態1)
図1は、本発明の実施の形態1の熱交換器の正面図、図2は、同実施の形態の熱交換器の側面図である。図3は図1のA−A線断面図、図4は図1のB−B線断面図である。また、図5は図2のC−C線断面図である。
【0038】
図1から図5において、熱交換器は、伝熱管10と伝熱管10の両端に設置したヘッダー20から構成される。伝熱管10とヘッダー20は接続面21で接続されている。ヘッダー20の内部には空間25が設けられており、伝熱管10内には流体流路30が設けられている。空間25と流体流路30は連通している。
【0039】
また、ヘッダー20を構成する面の中、少なくとも接続面21は伝熱管10よりも融点が低い材料で構成されている。本実施の形態では、伝熱管10は金属材料のアルミニウムで構成されており、接続面21は樹脂材料、例えばPPSやPBTで構成されている。
【0040】
また、接続面21から伝熱管10の周囲に沿って管軸方向にカラー23が設けられている。
【0041】
このように接続面21を伝熱管10よりも融点が低い材料で構成することにより、射出成形等のように溶融した材料から接続面21を成形する際、予め金型等に伝熱管10を設置した状態で成形することにより、改めて伝熱管10と接続面21を接続する工程が無くなり、安価に熱交換器が提供できる。
【0042】
以上のように構成された熱交換器では、伝熱管10の管内を流れる流体Aと伝熱管10の外部を流れる流体Bとが伝熱管10を介して熱交換する。流体Aの具体例としては水や冷媒、流体Bの具体例としては空気やガスなどが考えられる。また流体Aは、流入管からヘッダー20の空間25に流入し、空間25に接続されている複数の流体流路30に分岐されて流れる。流体流路30内を流れた流体Aはヘッダー20の空間25で合流した後、流出管から流出する。
【0043】
以上のように、本実施の形態においては、伝熱管10をアルミニウムで構成し、伝熱管10を構成するアルミニウムよりも融点が低い樹脂材料でヘッダー20を構成することにより、接続面21を成形すると同時に伝熱管10と接続させることができるため、改めて伝熱管10を接続面21と接続する工程が無くなり、安価に熱交換器を提供することができる。
【0044】
また、カラー23を設けることによりヘッダー20と伝熱管10の接触面積が増加し、伝熱管10と接続面21の接合部からのリークが低減され、信頼性が高い熱交換器を安価に提供することができる。
【0045】
(実施の形態2)
図6は、本発明の実施の形態2の熱交換器の正面図、図7は、同実施の形態の熱交換器の側面図である。図8は図6のD−D線断面図、図9は図6のE−E線断面図である。また、図10は図7のF−F線断面図である。
【0046】
図6から図10において、熱交換器は、伝熱管110と伝熱管110の両端に設置したヘッダー120から構成される。伝熱管110とヘッダー120は接続面121で接続されている。ヘッダー120は接続面121とヘッダー本体124とから構成されている。
【0047】
ヘッダー120の内部には空間125が設けられており、伝熱管110内には流体流路130が設けられている。空間125と流体流路130は連通している。
【0048】
本実施の形態では接続面121は伝熱管110よりも融点が低い材料で構成されている。
【0049】
伝熱管110は金属材料のアルミニウムで構成されており、接続面121は樹脂材料、例えばPPSやPBTで構成されている。接続面121から伝熱管110の周囲に沿って管軸方向にカラー123が設けられている。
【0050】
また、伝熱管110の管内には複数の冷媒流路130が設けられている。
【0051】
本実施の形態では接続面121を射出成形により成形している。
【0052】
図11は射出成形金型の正面図である。図12は図11のG−G線断面図であり、図13は図11のH−H線断面図である。
【0053】
図11から図13において、接続面121の成形金型150には予め伝熱管110が組み込まれており、ゲート160より溶融した樹脂を流し込み接続面121を成形すると同時に伝熱管120の周囲で固化し、伝熱管120と接続面121を接合する。
【0054】
このように製作することにより、改めて伝熱管110と接続面121を接続する工程が無くなり、安価に熱交換器が提供できる。さらに、伝熱管110の管内に複数の冷媒流路130を設けたことにより、冷媒流路130の数を減らすことなく、伝熱管110の本数を減らすことができ、伝熱管110を設置する工数が低減できるため、さらに低価格で熱交換器を供給できる。
【0055】
本実施の形態では接続面121の材料として樹脂を用い、射出成形を行ったが、粉体焼結により形成すれば、接続面121の材料に金属材料を用いることができ、耐圧性に優れた熱交換器を提供することができる。さらに、ダイキャストにより製作すれば、接続面121の材料として、安価なアルミニウム合金を用いることができ、耐圧性に優れかつさらに安価な熱交換器を提供できる。
【0056】
以上のように構成された熱交換器では、伝熱管110の管内を流れる流体Aと伝熱管110の外部を流れる流体Bとが伝熱管110を介して熱交換する。流体Aの具体例としては水や冷媒、流体Bの具体例としては空気やガスなどが考えられる。また流体Aは、流入管からヘッダー120の空間125に流入し、空間125に接続されている複数の流体流路130に分岐されて流れる。流体流路130内を流れた流体Aはヘッダー120の空間125で合流した後、流出管から流出する。
【0057】
以上のように、本実施の形態においては、伝熱管110をアルミニウムで構成し、伝熱管110を構成するアルミニウムよりも融点が低い樹脂材料でヘッダー120を構成し、接続面121を成形すると同時に伝熱管110と接続させることができるため、改めて伝熱管110を接続面121と接続する工程が無くなり、安価に熱交換器を提供することができる。
【0058】
また伝熱管110の管内に複数の流体流路130を設けることにより、流体流路130の数を減少させることなく、伝熱管110の本数を減少させることができ、伝熱管110の取り付け工数を低減することができ、さらに安価に熱交換器を提供できる。
【産業上の利用可能性】
【0059】
以上のように、本発明にかかる熱交換器は、非常に優れた熱交換性能を、非常に製造が容易な構造で、かつ安価に実現でき、冷凍冷蔵機器や空調機器用の熱交換器や、廃熱回収機器等の用途にも適用できる。
【図面の簡単な説明】
【0060】
【図1】本発明の実施の形態1における熱交換器の正面図
【図2】同実施の形態の熱交換器の側面図
【図3】図1の熱交換器のA−A線断面図
【図4】図1の熱交換器のB−B線断面図
【図5】図2の熱交換器のC−C線断面図
【図6】本発明の実施の形態2における熱交換器の正面図
【図7】同実施の形態の熱交換器の側面図
【図8】図6の熱交換器のD−D線断面図
【図9】図6の熱交換器のE−E線断面図
【図10】図7の熱交換器のF−F線断面図
【図11】同実施の形態の接続面を成形するための金型の正面図
【図12】図11の熱交換器のG−G線断面図
【図13】図11の熱交換器のH−H線断面図
【図14】従来の熱交換器の正面図
【符号の説明】
【0061】
10、110 伝熱管
20、120 ヘッダー
21、121 接続面
23、123 カラー
25、125 空間
30、130 流体流路
【特許請求の範囲】
【請求項1】
略平行に複数配置され管内に流体流路を備えた伝熱管と、内部に空間を持ち前記伝熱管の両端に接続され、前記空間と前記流体流路が連通されたヘッダーとから構成され、前記ヘッダーを構成する面のうち、少なくとも前記伝熱管との接続面が前記伝熱管を構成する材料よりも低融点の材料で構成されることを特徴とする熱交換器。
【請求項2】
前記伝熱管の管内に複数の前記流体流路を備えたことを特徴とする請求項1に記載の熱交換器。
【請求項3】
前記接続面から前記伝熱管の周囲に沿って管軸方向にカラーを設けたことを特徴とする請求項1または2に記載の熱交換器。
【請求項4】
前記伝熱管が金属材料で構成され、少なくとも前記接続面が樹脂材料から構成されることを特徴とする請求項1から請求項3に記載の熱交換器。
【請求項5】
前記伝熱管がアルミニウムまたはアルミニウム合金で構成されることを特徴とする請求項4に記載の熱交換器。
【請求項6】
前記接続面を成形すると同時に前記伝熱管と前記接続面を接合する請求項1に記載の熱交換器の製造方法。
【請求項7】
前記接続面を射出成形により成形することを特徴とする請求項6に記載の熱交換器の製造方法。
【請求項8】
前記接続面を粉体焼結により成形することを特徴とする請求項6に記載の熱交換器の製造方法。
【請求項9】
前記接続面をダイキャストにより成形することを特徴とする請求項6に記載の熱交換器の製造方法。
【請求項1】
略平行に複数配置され管内に流体流路を備えた伝熱管と、内部に空間を持ち前記伝熱管の両端に接続され、前記空間と前記流体流路が連通されたヘッダーとから構成され、前記ヘッダーを構成する面のうち、少なくとも前記伝熱管との接続面が前記伝熱管を構成する材料よりも低融点の材料で構成されることを特徴とする熱交換器。
【請求項2】
前記伝熱管の管内に複数の前記流体流路を備えたことを特徴とする請求項1に記載の熱交換器。
【請求項3】
前記接続面から前記伝熱管の周囲に沿って管軸方向にカラーを設けたことを特徴とする請求項1または2に記載の熱交換器。
【請求項4】
前記伝熱管が金属材料で構成され、少なくとも前記接続面が樹脂材料から構成されることを特徴とする請求項1から請求項3に記載の熱交換器。
【請求項5】
前記伝熱管がアルミニウムまたはアルミニウム合金で構成されることを特徴とする請求項4に記載の熱交換器。
【請求項6】
前記接続面を成形すると同時に前記伝熱管と前記接続面を接合する請求項1に記載の熱交換器の製造方法。
【請求項7】
前記接続面を射出成形により成形することを特徴とする請求項6に記載の熱交換器の製造方法。
【請求項8】
前記接続面を粉体焼結により成形することを特徴とする請求項6に記載の熱交換器の製造方法。
【請求項9】
前記接続面をダイキャストにより成形することを特徴とする請求項6に記載の熱交換器の製造方法。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【図14】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【図14】
【公開番号】特開2006−145130(P2006−145130A)
【公開日】平成18年6月8日(2006.6.8)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2004−337111(P2004−337111)
【出願日】平成16年11月22日(2004.11.22)
【出願人】(000005821)松下電器産業株式会社 (73,050)
【Fターム(参考)】
【公開日】平成18年6月8日(2006.6.8)
【国際特許分類】
【出願日】平成16年11月22日(2004.11.22)
【出願人】(000005821)松下電器産業株式会社 (73,050)
【Fターム(参考)】
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