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WO2018003121A1 - 熱交換器およびこの熱交換器を備えた冷凍サイクル装置 - Google Patents

熱交換器およびこの熱交換器を備えた冷凍サイクル装置 Download PDF

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WO2018003121A1
WO2018003121A1 PCT/JP2016/069682 JP2016069682W WO2018003121A1 WO 2018003121 A1 WO2018003121 A1 WO 2018003121A1 JP 2016069682 W JP2016069682 W JP 2016069682W WO 2018003121 A1 WO2018003121 A1 WO 2018003121A1
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heat exchanger
fin
pitch
tube
heat transfer
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PCT/JP2016/069682
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英明 前山
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三菱電機株式会社
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    • F28F2215/12—Fins with U-shaped slots for laterally inserting conduits

Definitions

  • the present invention relates to a heat exchanger provided with a flat heat transfer tube, and a refrigeration cycle apparatus provided with the heat exchanger.
  • a flat multi-hole tube is a heat transfer tube having a shape in which the width (cross-sectional major axis direction) is larger than the vertical width (cross-sectional minor axis direction), and a plurality of fluid flow paths are formed therein.
  • Corrugated fins are generally used in heat exchangers using flat multi-hole tubes, but recently plate-type fins have also been used.
  • a heat exchanger using a flat multi-hole tube and a plate type fin is referred to as a fin tube type heat exchanger.
  • a fin-tube heat exchanger is generally configured by directly inserting a heat transfer tube formed of a flat multi-hole tube into an aluminum header arranged at the end of the heat exchanger.
  • the plate fin is provided with a recess having substantially the same shape as the cross-sectional shape of the flat multi-hole tube.
  • Patent Document 1 As a conventional fin tube type heat exchanger, for example, there is a configuration as disclosed in Patent Document 1.
  • the fin tube type heat exchanger disclosed in Patent Document 1 inserts a heat transfer tube configured as a flat multi-hole tube into a tube insertion portion having a shape similar to the shape of the heat transfer tube formed on the fin from its side surface.
  • a structure is adopted in which the joint surfaces of both are brought into close contact by a method such as brazing.
  • the linear expansion coefficient of aluminum is about 23 ⁇ 10 ⁇ 6
  • the linear expansion coefficient of iron is about 12 ⁇ 10 ⁇ 6 . Therefore, for example, the height of the heat exchanger tubes and fins made of aluminum is 1 m in the step direction, the jig for aligning the heat exchanger tubes is made of iron, and the temperature difference in the work space between summer and winter is 20 deg. Assuming that there is a dimensional deviation due to the difference in linear expansion coefficient between aluminum and iron with respect to the length of 1 m in height of the heat exchanger, 0.26 mm will occur.
  • the present invention has been made to solve the above-described problems, and enables the pitch of the tube insertion portion formed in the fin to be adjusted to the pitch of the heat transfer tube mounting portion of the header into which the heat transfer tube is inserted.
  • the present invention provides a heat exchanger with improved assemblability and a refrigeration cycle apparatus including the heat exchanger.
  • the heat exchanger according to the present invention includes plate-like fins and a plurality of heat transfer tubes mounted so as to intersect the fins, and the heat transfer tubes are spaced apart in the long side direction of the fins.
  • the fins are arranged such that at least a part of the fins has a corrugated shape and can be expanded and contracted in the long side direction.
  • the refrigeration cycle apparatus includes a refrigerant circuit in which a compressor, a first heat exchanger, a throttling device, and a second heat exchanger are connected by a refrigerant pipe, and the heat exchanger is connected to the first heat exchange. And at least one of the second heat exchanger.
  • the heat exchanger In the heat exchanger according to the present invention, at least a part of the fin has a corrugated shape and can be expanded and contracted in the longitudinal direction of the fin, so that the pitch of the fin tube insertion portion can be automatically adjusted. Therefore, according to the heat exchanger which concerns on this invention, the assembly property of a heat exchanger can be improved. Further, according to the refrigeration cycle apparatus according to the present invention, the above heat exchanger is used as at least one of the first heat exchanger and the second heat exchanger, so that the assemblability is improved accordingly. Become.
  • FIG. 1 is a schematic configuration diagram illustrating an example of a refrigerant circuit configuration of the air-conditioning apparatus 100.
  • the refrigerant flow during the cooling operation is indicated by a broken line arrow
  • the refrigerant flow during the heating operation is indicated by a solid line arrow.
  • the air conditioner 100 is an example of a refrigeration cycle apparatus.
  • the air conditioning apparatus 100 shall be provided with the heat exchanger which concerns on Embodiment 2 of this invention demonstrated in detail below.
  • the air conditioner 100 includes a compressor 101, a first heat exchanger 102, a first fan 105, a throttle device 103, a second heat exchanger 104, a second fan 106, and a flow path switching.
  • a device 107 is provided.
  • the compressor 101, the 1st heat exchanger 102, the expansion apparatus 103, the 2nd heat exchanger 104, and the flow-path switching apparatus 107 are connected by the refrigerant
  • the compressor 101 compresses the refrigerant.
  • the refrigerant compressed by the compressor 101 is discharged and sent to the flow path switching device 107.
  • the compressor 101 can be composed of, for example, a rotary compressor, a scroll compressor, a screw compressor, a reciprocating compressor, or the like.
  • the first heat exchanger 102 functions as a condenser during heating operation and functions as an evaporator during cooling operation.
  • the first heat exchanger 102 is, for example, a finned tube heat exchanger, a microchannel heat exchanger, a shell and tube heat exchanger, a heat pipe heat exchanger, a double tube heat exchanger, or a plate heat exchanger. Or the like.
  • the 1st heat exchanger 102 when applying the heat exchanger which concerns on Embodiment 2 as the 1st heat exchanger 102, the 1st heat exchanger 102 will be referred to as a fin tube type heat exchanger.
  • the expansion device 103 expands and depressurizes the refrigerant that has passed through the first heat exchanger 102 or the second heat exchanger 104.
  • the expansion device 103 may be constituted by, for example, an electric expansion valve that can adjust the flow rate of the refrigerant.
  • an electric expansion valve that can adjust the flow rate of the refrigerant.
  • the expansion device 103 not only an electric expansion valve but also a mechanical expansion valve employing a diaphragm for a pressure receiving portion, a capillary tube, or the like can be applied.
  • the second heat exchanger 104 functions as an evaporator during heating operation and functions as a condenser during cooling operation.
  • the first heat exchanger 102 is, for example, a finned tube heat exchanger, a microchannel heat exchanger, a shell and tube heat exchanger, a heat pipe heat exchanger, a double tube heat exchanger, or a plate heat exchanger. Or the like.
  • the 2nd heat exchanger 104 when applying the heat exchanger which concerns on Embodiment 2 as the 2nd heat exchanger 104, the 2nd heat exchanger 104 will be called a finned tube heat exchanger.
  • the flow path switching device 107 switches the refrigerant flow in the heating operation and the cooling operation. That is, the flow path switching device 107 is switched so as to connect the compressor 101 and the first heat exchanger 102 during the heating operation, and switched so as to connect the compressor and the second heat exchanger 104 during the cooling operation. It is done.
  • the flow path switching device 107 may be constituted by a four-way valve, for example. However, a combination of a two-way valve or a three-way valve may be adopted as the flow path switching device 107.
  • the first fan 105 is attached to the first heat exchanger 102 and supplies air, which is a heat exchange fluid, to the first heat exchanger 102.
  • the second fan 106 is attached to the second heat exchanger 104 and supplies air as a heat exchange fluid to the second heat exchanger 104.
  • the cooling operation performed by the air conditioner 100 will be described.
  • high-temperature and high-pressure gaseous refrigerant is discharged from the compressor 101.
  • the refrigerant flows according to the broken line arrows.
  • the high-temperature and high-pressure gas refrigerant (single phase) discharged from the compressor 101 flows into the second heat exchanger 104 functioning as a condenser via the flow path switching device 107.
  • the second heat exchanger 104 heat exchange is performed between the flowing high-temperature and high-pressure gas refrigerant and the air supplied by the second fan 106, and the high-temperature and high-pressure gas refrigerant is condensed to a high-pressure liquid.
  • the high-pressure liquid refrigerant sent out from the second heat exchanger 104 becomes a two-phase refrigerant consisting of a low-pressure gas refrigerant and a liquid refrigerant by the expansion device 103.
  • the two-phase refrigerant flows into the first heat exchanger 102 that functions as an evaporator.
  • heat exchange is performed between the flowing two-phase refrigerant and the air supplied by the first fan 105, and the liquid refrigerant of the two-phase refrigerant evaporates. It becomes a low-pressure gas refrigerant (single phase).
  • the air-conditioning target space is cooled by this heat exchange.
  • the low-pressure gas refrigerant sent out from the first heat exchanger 102 flows into the compressor 101 via the flow path switching device 107, is compressed to become a high-temperature and high-pressure gas refrigerant, and is discharged from the compressor 101 again. Thereafter, this cycle is repeated.
  • the heating operation which the air conditioning apparatus 100 performs is demonstrated.
  • FIG. 1 by driving the compressor 101, high-temperature and high-pressure gaseous refrigerant is discharged from the compressor 101.
  • the refrigerant flows according to solid arrows.
  • the high-temperature and high-pressure gas refrigerant (single phase) discharged from the compressor 101 flows into the first heat exchanger 102 functioning as a condenser via the flow path switching device 107.
  • the first heat exchanger 102 heat exchange is performed between the flowing high-temperature and high-pressure gas refrigerant and the air supplied by the first fan 105, and the high-temperature and high-pressure gas refrigerant is condensed to a high-pressure liquid.
  • Refrigerant (single phase).
  • the air-conditioning target space is heated by this heat exchange.
  • the high-pressure liquid refrigerant sent out from the first heat exchanger 102 becomes a two-phase refrigerant of low-pressure gas refrigerant and liquid refrigerant by the expansion device 103.
  • the two-phase refrigerant flows into the second heat exchanger 104 that functions as an evaporator.
  • heat exchange is performed between the flowing two-phase refrigerant and the air supplied by the second fan 106, and the liquid refrigerant of the two-phase refrigerant evaporates. It becomes a low-pressure gas refrigerant (single phase).
  • the low-pressure gas refrigerant sent out from the second heat exchanger 104 flows into the compressor 101 via the flow path switching device 107, is compressed to become a high-temperature and high-pressure gas refrigerant, and is discharged from the compressor 101 again. Thereafter, this cycle is repeated.
  • FIG. FIG. 2 is a schematic perspective view showing an example of an external configuration of a heat exchanger (hereinafter referred to as a heat exchanger 150) according to Embodiment 2 of the present invention.
  • FIG. 3 is a side view showing an example of the configuration of the heat exchanger 150. Based on FIG.2 and FIG.3, the heat exchanger 150 is demonstrated.
  • the case where the heat exchanger 150 is applied as the second heat exchanger 104 of the air-conditioning apparatus 100 according to Embodiment 1 will be described as an example.
  • the heat exchanger 150 may be applied as the first heat exchanger 102 of the air conditioner 100 or may be applied to any of them.
  • the heat exchanger 150 is a two-row heat exchanger, and the windward side heat exchanger 151, the leeward side heat exchanger 152, the windward side header collecting pipe 153, and the leeward side header collecting pipe 154.
  • the inter-row connecting member 155 is constituted.
  • the windward side heat exchanger 151 and the leeward side heat exchanger 152 are configured similarly. In the following description, when the heat exchanger 150 is described, both the windward side heat exchanger 151 and the leeward side heat exchanger 152 are described.
  • the windward header collecting pipe 153 and the leeward header collecting pipe 154 are indicated by white arrows on the right side of the drawing with respect to the windward heat exchanger 151 and the leeward heat exchanger 152. Attached to. Further, as shown in FIG. 2, the inter-row connecting member 155 is attached to the windward side heat exchanger 151 and the leeward side heat exchanger 152 as indicated by white arrows from the left side of the drawing. In this way, the heat exchanger 150 is manufactured. In addition, the windward side heat exchanger 151 and the leeward side heat exchanger 152 are comprised similarly.
  • the windward header collecting pipe 153 has a plurality of opening portions 153a to which the heat transfer tubes 2 are attached. Similarly, in the leeward header collecting pipe 154, a plurality of opening portions 154a to which the heat transfer tubes 2 are attached are formed. The distance between adjacent pipe attachment portions 153a of the windward header collecting pipe 153 is defined as a pitch P1. Similarly, the windward header collecting pipe 153 is formed so that the pipe mounting portions 154a are adjacent to each other at P1.
  • the heat exchanger 150 includes a plurality of rectangular fins 1 having a long side and a short side and a plurality of heat transfer tubes 2.
  • the case where the number of the heat exchanger tubes 2 is eight is shown as an example.
  • the distance between the adjacent tube insertion portions 5 of the fins 1 is defined as a pitch P2.
  • the symbols shown in FIGS. 1 to 3 are similarly used in the following drawings.
  • the long side direction of the fin 1 is referred to as the long side direction
  • the short side direction is referred to as the short side direction.
  • FIG. 4 is a schematic cross-sectional view showing a cross section of the heat transfer tube constituting the heat exchanger 150. Based on FIG. 4, the heat exchanger tube 2 which comprises the heat exchanger 150 is demonstrated in detail.
  • the plurality of heat transfer tubes 2 are attached to the plurality of tube insertion portions 5 formed on the fin 1 and intersect the fin 1.
  • the heat transfer tube 2 is configured in a shape in which the lateral width (cross-sectional major axis direction) is larger than the vertical width (cross-sectional minor axis direction). That is, the plurality of heat transfer tubes 2 are arranged such that the direction of the major axis of the cross section is the flow direction of the fluid flowing between the fins 1 and spaced in the step direction (vertical direction in the drawing) perpendicular to the flow direction.
  • the major section of the heat transfer tube 2 that is, the portion extending in the width direction (short direction) of the fin 1 may be referred to as the width direction of the heat transfer tube 2.
  • the heat transfer tube 2 shown in FIG. 4 will be described as an example where the heat transfer tube 2 is a flat tube having a flat shape with a width (cross-sectional major axis direction) larger than a vertical width (cross-sectional minor axis direction). It is not necessary to be configured in a flat shape, and the heat transfer tube 2 only needs to have a shape in which the horizontal width is larger than the vertical width.
  • the heat transfer tube 2 includes an upper surface 2 a including an upper portion, a lower surface 2 c including a lower portion, one side portion 2 b including one end portion in the width direction (the end portion on the right side in FIG. 4), and The other side portion 2d including the other end portion in the width direction (the end portion on the left side in FIG. 4) is provided.
  • 4 shows an example of the heat transfer tube 2 in which the upper surface 2a and the lower surface 2c are parallel, but at least one of the upper surface 2a and the lower surface 2c is inclined so that the upper surface 2a and the lower surface 2c are parallel. It does not have to be.
  • each of the one side portion 2b and the other side portion 2d is an arc shape.
  • the other side portion 2 d is located on the back portion 5 b side of the tube insertion portion 5 formed on the fin 1, and the one side portion 2 b is on the fin 1. It is located on the open end 5a side of the formed tube insertion portion 5.
  • the distance in the gravity direction between the heat transfer tubes 2 adjacent to each other in the vertical direction is constant at the pitch P2 of the tube insertion portions 5 adjacent to the fins 1.
  • the heat transfer tube 2 is made of, for example, aluminum or aluminum alloy.
  • a plurality of partition walls 2A are formed inside the heat transfer tube 2, and a plurality of refrigerant channels 20 are formed inside the heat transfer tube 2 by the partition walls 2A.
  • a groove or a slit may be formed on the surface of the partition wall 2 ⁇ / b> A and the inner wall surface of the heat transfer tube 2.
  • the heat transfer tube 2 is formed so that the upper surface 2a and the lower surface 2c are substantially symmetric with respect to a vertical line passing through the center portion in the width direction. Thereby, it becomes easy to ensure the manufacturability when the heat transfer tube 2 is extruded.
  • FIG. 5 is a side view showing a state of the heat exchanger 150 as viewed from another direction.
  • FIG. 6 is a configuration diagram illustrating an example of a specific configuration example of the fins 1 constituting the heat exchanger 150. Based on FIG.5 and FIG.6, one of the specific structural examples of the fin 1 is demonstrated in detail.
  • FIG. 5 schematically shows a portion where the number of fins 1 is six and the number of heat transfer tubes 2 is three.
  • tube insertion parts 5 are formed is shown.
  • the longitudinal direction of the fin 1 is referred to as the longitudinal direction of the fin 1
  • the insertion direction of the heat transfer tube 2 with respect to the fin 1 is referred to as the short direction of the fin 1.
  • the short direction of the fin 1 may be referred to as the width direction of the fin 1.
  • the fin 1 is composed of a plate-shaped member having a longitudinal direction and a short direction.
  • the fin 1 has a plurality of tube insertion portions 5 arranged at intervals in the longitudinal direction.
  • the tube insertion portion 5 is formed with an opening so that one side of the fin 1 is released and extends in the short direction of the fin 1.
  • one end portion side of the tube insertion portion 5 is illustrated as a release end portion 5a, and the other side portion side is illustrated as a back portion 5b.
  • positioning holes 21 are formed in the fin 1 at two upper and lower positions.
  • the fin 1 is made of, for example, aluminum or aluminum alloy.
  • the tube insertion part 5 has a semicircular back part 5b.
  • the shape of the back portion 5b is not limited to a semicircular shape, and may be an ellipse. That is, the back portion 5b may be formed in a shape corresponding to the shape of the other side portion 2d of the heat transfer tube 2 inserted into the tube insertion portion 5.
  • the fin 1 is comprised by the waveform shape which has the peak part and the trough part.
  • the corrugation is formed with respect to the longitudinal direction of the plate-like member constituting the fin 1. That is, the fin 1 is configured in a corrugated shape such that the peaks and valleys extend in the short direction of the fin 1. Specifically, the fin 1 is configured such that the ridge line of the corrugated peak portion extends in the width of the fin 1.
  • the tube insertion part 5 is formed in a wave-shaped peak and valley of the fin 1. That is, the heat transfer tubes 2 are attached to the wave-shaped peaks and valleys of the fins 1. Further, it is desirable that the corrugated pitch of the fin 1 is equal to twice the pitch P2.
  • the pitch of the corrugated shape of the fin 1 is the distance from the peak (or valley) constituting the corrugated shape to the peak (or valley).
  • the number of corrugations is not particularly limited, and may be formed according to the number of heat transfer tubes 2 to be mounted.
  • shape of the peak of the corrugated peak and valley is not particularly limited, and may be configured with an angle, or may be configured with a curved surface as the R portion.
  • angles of the peaks of the corrugated peaks and valleys are not particularly limited.
  • it is not necessary that the ridge line of the corrugated peak portion is strictly parallel to the short direction of the fin 1.
  • the manufacturing process of the heat exchanger 150 will be described.
  • the fin 1 in which the tube insertion part 5 in which the heat transfer tube 2 can be inserted from one side is formed.
  • a heat transfer tube 2 to be attached to the tube insertion portion 5 of the fin 1 is prepared.
  • the heat transfer tube 2 is inserted into the tube insertion portion 5 of the fin 1.
  • the heat transfer tube 2 and the fin 1 are fixed.
  • the heat transfer tube 2 and the fin 1 can be fixed by a method such as brazing or bonding.
  • Both ends of the heat transfer tube 2 are provided with a header (for example, the windward header collecting tube 153 and the leeward header collecting tube 154 shown in FIG. 2) and a connection member (for example, the inter-row connecting member 155 shown in FIG. 2). (See the white arrow shown in FIG. 2). Both ends of the heat transfer tube 2 inserted in these are fixed by brazing, for example.
  • a header for example, the windward header collecting tube 153 and the leeward header collecting tube 154 shown in FIG. 2
  • a connection member for example, the inter-row connecting member 155 shown in FIG. 2
  • the heat exchanger 150 is assembled by a manufacturing process in which the fins 1 are first attached to the heat transfer tubes 2 and then the headers are attached. That is, since the pitch of the heat transfer tubes 2 adjacent to each other in the upper and lower directions is regulated by the pitch P2 of the tube insertion portion 5 of the fin 1 that has been previously attached, the heat transfer tube attachment portion (for example, FIG. The position of the heat transfer tube 2 and the position of the heat transfer tube mounting portion formed in the header are shifted due to the position tolerance of the tube mounting portion 153a and the tube mounting portion 154a) shown in FIG. there is a possibility.
  • the fin 1 configured in a wave shape is adopted.
  • the fin 1 configured in a corrugated shape is more flexible than the fin configured by a flat plate member, and is easily stretched and deformed. Therefore, the pitch P2 of the tube insertion portion 5 of the fin 1 can be adjusted according to the pitch P1 of the heat transfer tube mounting portion of the header. That is, when the fin 1 expands and contracts in the longitudinal direction, the pitch P2 of the tube insertion portion 5 of the fin 1 can be matched with the pitch P1 of the heat transfer tube mounting portion of the header.
  • the pitch P2 of the tube insertion portion 5 of the fin 1 can be adjusted to correspond to the pitch P1 of the heat transfer tube attachment portion of the header. Therefore, the deviation between the pitch P1 and the pitch P2 can be automatically corrected by the fin 1, and the assemblability of the heat exchanger 150 can be improved.
  • the heat transfer tubes 2 are attached to the corrugated peaks and valleys of the fin 1, even if the fin 1 is deformed and the pitch P2 of the tube insertion portion 5 changes, the tube of the fin 1
  • the insertion portion 5 is kept perpendicular to the heat transfer tube 2. Therefore, it can suppress that the fin 1 inclines (bends) with respect to the heat exchanger tube 2, or becomes a heat exchanger tube insertion defect by inclining.
  • the fins 1 have a corrugated shape, preferably at the rate of the whole of the fins 1 or some of the fins. The same applies to other configurations of the fin 1 described below.
  • FIG. 7 is a side view showing a state in which another example of the configuration of the heat exchanger 150 is viewed from another direction.
  • FIG. 8 is a configuration diagram showing another example of a specific configuration example of the fins 1 constituting the heat exchanger 150. Based on FIG.7 and FIG.8, one of the specific structural examples of the fin 1 is demonstrated in detail. In FIG. 7, a portion in which the number of fins 1 is 6 and the number of heat transfer tubes 2 is 3 is schematically illustrated. Moreover, in FIG. 8, the part in which the eight pipe
  • FIGS. 7 and 8 show an example in which the tube insertion portion 5 is formed in the corrugated peaks and valleys of the fin 1, but in FIGS. 7 and 8, the tube insertion portion 5 is the fin 1.
  • the example which is formed in either the peak part or trough part of a corrugated shape is shown.
  • Other configurations are basically the same as those described with reference to FIGS. That is, the corrugated pitch of the fin 1 is set equal to the pitch P2.
  • the fin 1 can be expanded and contracted in the longitudinal direction, and the deviation between the pitch P1 and the pitch P2 can be automatically corrected by the fin 1. Therefore, the assemblability of the heat exchanger 150 can be improved, and the fin 1 can be tilted (bent) with respect to the heat transfer tube 2 and the heat transfer tube insertion failure due to the tilt can be suppressed.
  • the fin 1 in which the tube insertion portion 5 is formed in either the wave-shaped peak portion or valley portion of the fin 1 even if the fin 1 is deformed and the pitch P2 of the tube insertion portion 5 changes, the fin 1
  • the wave shape between the tube insertion portions 5 adjacent to the upper and lower sides of 1 moves in the fin pitch direction. Therefore, the attachment part of the heat exchanger tube 2 and the fin 1 does not move in the fin pitch direction, and the fin pitch is stabilized.
  • the fin pitch is a distance between the fin 1 and the fin 1.
  • FIG. 9 is a side view showing another example of the configuration of the heat exchanger 150 as seen from another direction.
  • FIG. 10 is a configuration diagram showing another example of a specific configuration example of the fin 1 constituting the heat exchanger 150.
  • FIG. 9 schematically shows a portion where the number of fins 1 is six and the number of heat transfer tubes 2 is three. Moreover, in FIG. 10, the part in which the eight pipe
  • FIG. 5 to 8 show an example in which the entire longitudinal direction of the fin 1 has a corrugated shape, but in FIG. 9 and FIG. 10, the corrugated shape is formed on a part of the fin 1.
  • An example is shown. Specifically, a corrugated shape having a pitch smaller than the pitch P ⁇ b> 2 of the tube insertion portion 5 of the fin 1 is formed in a part of the fin 1.
  • 9 and 10 show an example in which the corrugated shape is formed between the positioning hole 21 and the tube insertion portion 5 adjacent to the positioning hole 21.
  • Other configurations are basically the same as those described with reference to FIGS.
  • the fin 1 can be expanded and contracted in the longitudinal direction, and the deviation between the pitch P1 and the pitch P2 can be automatically corrected by the fin 1. Therefore, the assemblability of the heat exchanger 150 can be improved, and the fins 1 can be tilted (bent) with respect to the heat transfer tube 2, and the heat transfer tube insertion failure due to the tilt can be suppressed.
  • the fin 1 is often formed with a pattern such as a scratch or a slit.
  • the formation surface of the fin 1 is a flat surface because the shape is stabilized.
  • the corrugated shape is formed in part. Therefore, the fin 1 is concentrated and deformed in a corrugated shape, and portions other than the corrugated shape can be left flat. Therefore, formation of patterns such as scratches or slits can be stabilized.
  • 9 and 10 show an example in which the corrugated shape is formed between the positioning hole 21 and the tube insertion portion 5 adjacent to the positioning hole 21. The formation position is not limited to this position.
  • the fin does not have a function of automatically adjusting the pitch deviation. For this reason, if the gap between the heat transfer tube and the fin tube insertion portion is reduced, the portion of the fin that interferes with the heat transfer tube is deformed, making it difficult to attach the heat transfer tube. Therefore, in the conventional heat exchanger, the gap between the heat transfer tube and the fin tube insertion portion cannot be reduced, and the heat transfer tube is not attached to the fin using an interference fit.
  • the heat exchanger 150 since the heat exchanger 150 has the fins 1 having the shapes shown in FIGS. 5 to 10, since the pitch deviation is automatically adjusted, the gap between the two can be minimized. That is, the heat exchanger 150 is not intended to eliminate the pitch deviation due to the gap between the heat transfer tube 2 and the tube insertion portion 5 of the fin 1, and therefore, the heat exchanger 150 uses an interference fit with a small gap between the two. It becomes possible to attach the heat tube 2 to the fin 1. By attaching the heat transfer tube 2 to the fin 1 using an interference fit, it is possible to improve brazing and adhesion, and to reduce the amount of wax used.
  • the pitch P2 of the tube insertion portion 5 of the fin 1 is changed to the pitch P1 of the heat transfer tube mounting portion of the header. It can be adjusted to correspond. Therefore, according to the heat exchanger 150, there is no gap between the pitch P2 of the tube insertion portion 5 of the fin 1 and the pitch P1 of the heat transfer tube mounting portion of the header, and the assemblability is improved.
  • the air conditioner 100 according to Embodiment 1 applies at least one of the first heat exchanger 102 and the second heat exchanger 104 as the heat exchanger 150, the amount of assembly is increased accordingly. Will be improved.
  • the heat exchanger according to the present invention has been described based on some detailed configurations. However, the present invention is not limited thereto, and various modifications or changes can be made without departing from the scope and spirit of the present invention. Moreover, although the heat exchanger provided with the several fin 1 was demonstrated to the example, it is not limited to this, The fin 1 may be one.

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Abstract

　熱交換器は、板状のフィンと、フィンに交差するように装着された複数の伝熱管と、を備え、伝熱管は、フィンの長辺方向に間隔を空けて配置され、フィンは、少なくとも一部が波型形状とされ、長辺方向に伸縮可能となっているものである。

Description

熱交換器およびこの熱交換器を備えた冷凍サイクル装置
　本発明は、扁平形状の伝熱管を備えた熱交換器、および、この熱交換器を備えた冷凍サイクル装置に関するものである。
　近年、カーエアコン又は定置式空調機器等にアルミ製の扁平多穴管を使用した熱交換器が用いられてきている。扁平多穴管とは、縦幅（断面短軸方向）よりも横幅（断面長軸方向）を大きくした形状であって、内部に複数の流体流路が形成されている伝熱管のことである。扁平多穴管を使用した熱交換器には、コルゲート形状のフィンが一般的に用いられているが、最近ではプレートタイプのフィンも使用されてきている。以下、扁平多穴管とプレートタイプのフィンを使用した熱交換器を、フィンチューブ型熱交換器と称する。
　フィンチューブ型熱交換器としては、扁平多穴管で構成される伝熱管を、熱交換器の端部に配置されたアルミ製のヘッダに直接差し込んで構成しているものが一般的である。また、プレートフィンには扁平多穴管の断面形状とほぼ同一形状の凹部が設けられ、この凹部に扁平多穴管をフィンの幅方向より挿入することでフィンチューブ型熱交換器が作製される。そして、伝熱管、フィン、及び、ヘッダを、炉中にて同時にロウ付けする工法が一般的に採用されている。
　従来のフィンチューブ型熱交換器としては、たとえば特許文献１に開示されているような構成のものある。特許文献１に開示されているフィンチューブ型熱交換器は、扁平多穴管として構成される伝熱管を、その側面よりフィンに形成されている伝熱管形状と同様の形の管挿入部に挿入して、両者の接合面をロウ付け等の方法にて密着させる構造を取っている。
特開２０１５－１３２４６８号公報
　しかしながら、一般的に、フィンチューブ型熱交換器を作製する場合、フィンを多数の伝熱管に対して同時に挿入する必要がある。そのため、特許文献１に開示されているような方法では、フィンと伝熱管との位置ずれがあると、多数の伝熱管を挿入するために過大な力が発生し、挿入不良又はフィンの曲り等が発生する可能性があった。
　また、フィンと伝熱管との位置ずれを防止するためには、フィンに設けられた管挿入部と伝熱管との隙間を拡大する方法が考えられる。しかしながら、管挿入部と伝熱管との隙間を拡大すると、フィンと伝熱管とのロウ付性が悪化し、密着性の悪化及びロウ材使用量増大等の課題があった。
　また、フィン及び伝熱管の位置の熱膨張差による位置ずれを防ぐためには、厳密な温度管理も必要であった。たとえば、アルミの線膨張係数は、２３×１０－６程度であり、鉄の線膨張係数は、１２×１０－６程度である。そのため、たとえば、伝熱管及びフィンがアルミ製の熱交換器の段方向の高さが１ｍであり、伝熱管を整列する治具が鉄製であり、夏と冬で作業空間の温度差が２０ｄｅｇであったとすると、熱交換器の高さ１ｍの長さに対して、アルミと鉄の線膨張係数差による寸法ずれは、０．２６ｍｍも発生することになってしまう。
　本発明は、上記のような課題を解決するためになされたもので、フィンに形成した管挿入部のピッチを、伝熱管が挿入されるヘッダの伝熱管取付部のピッチに調整可能にするとともに、組立性を改善した熱交換器およびこの熱交換器を備えた冷凍サイクル装置を提供するものである。
　本発明に係る熱交換器は、板状のフィンと、前記フィンに交差するように装着された複数の伝熱管と、を備え、前記伝熱管は、前記フィンの長辺方向に間隔を空けて配置され、前記フィンは、少なくとも一部が波型形状とされ、前記長辺方向に伸縮可能となっているものである。
　本発明に係る冷凍サイクル装置は、圧縮機、第１熱交換器、絞り装置、第２熱交換器を冷媒配管によって接続した冷媒回路を有し、上記の熱交換器を、前記第１熱交換器および前記第２熱交換器の少なくとも１つとして用いているものである。
　本発明に係る熱交換器は、フィンの少なくとも一部が波型形状とされ、フィンの長手方向に伸縮可能となっているので、フィンの管挿入部のピッチを自動的に調整できる。そのため、本発明に係る熱交換器によれば、熱交換器の組立性が改善できる。
　また、本発明に係る冷凍サイクル装置によれば、上記の熱交換器を第１熱交換器および第２熱交換器の少なくとも１つとして用いているので、その分、組立性が向上したものになる。
本発明の実施の形態１に係る空気調和装置の冷媒回路構成の一例を示す概略構成図である。 本発明の実施の形態２に係る熱交換器の外観構成の一例を示す斜視概要図である。 本発明の実施の形態２に係る熱交換器の構成の一例を示す側面図である。 本発明の実施の形態２に係る熱交換器を構成している伝熱管の断面を示す概略断面図である。 本発明の実施の形態２に係る熱交換器の構成の一例を別の方向から見た状態を示す側面図である。 本発明の実施の形態２に係る熱交換器を構成するフィンの具体的な構成例の一例を示す構成図である。 本発明の実施の形態２に係る熱交換器の構成の他の一例を別の方向から見た状態を示す側面図である。 本発明の実施の形態２に係る熱交換器を構成するフィンの具体的な構成例の他の一例を示す構成図である。 本発明の実施の形態２に係る熱交換器の構成の他の一例を別の方向から見た状態を示す側面図である。 本発明の実施の形態２に係る熱交換器を構成するフィンの具体的な構成例の他の一例を示す構成図である。
　以下、図面を適宜参照しながら本発明の実施の形態について説明する。なお、図１を含め、以下の図面では各構成部材の大きさの関係が実際のものとは異なる場合がある。また、図１を含め、以下の図面において、同一の符号を付したものは、同一又はこれに相当するものであり、このことは明細書の全文において共通することとする。さらに、明細書全文に表わされている構成要素の形態は、あくまでも例示であって、これらの記載に限定されるものではない。
実施の形態１．
　はじめに、本発明の実施の形態１に係る空気調和装置１００について説明する。図１は、空気調和装置１００の冷媒回路構成の一例を示す概略構成図である。なお、図１では、冷房運転時の冷媒の流れを破線矢印で示し、暖房運転時の冷媒の流れを実線矢印で示している。また、空気調和装置１００は、冷凍サイクル装置の一例である。また、空気調和装置１００が、以下で詳細に説明する本発明の実施の形態２に係る熱交換器を備えているものとする。
＜空気調和装置１００の構成＞
　図１に示すように、空気調和装置１００は、圧縮機１０１、第１熱交換器１０２、第１ファン１０５、絞り装置１０３、第２熱交換器１０４、第２ファン１０６、および、流路切替装置１０７を備えている。圧縮機１０１、第１熱交換器１０２、絞り装置１０３、第２熱交換器１０４、および、流路切替装置１０７が、冷媒配管１１０によって接続され、冷媒回路が形成されている。
　圧縮機１０１は、冷媒を圧縮するものである。圧縮機１０１で圧縮された冷媒は、吐出されて流路切替装置１０７へ送られる。圧縮機１０１は、例えば、ロータリ圧縮機、スクロール圧縮機、スクリュー圧縮機、往復圧縮機等で構成することができる。
　第１熱交換器１０２は、暖房運転時には凝縮器として機能し、冷房運転時には蒸発器として機能するものである。第１熱交換器１０２は、例えば、フィンチューブ型熱交換器、マイクロチャネル熱交換器、シェルアンドチューブ式熱交換器、ヒートパイプ式熱交換器、二重管式熱交換器、プレート熱交換器等で構成することができる。なお、第１熱交換器１０２として実施の形態２に係る熱交換器を適用する場合は、第１熱交換器１０２はフィンチューブ型熱交換器ということになる。
　絞り装置１０３は、第１熱交換器１０２又は第２熱交換器１０４を経由した冷媒を膨張させて減圧するものである。絞り装置１０３は、例えば冷媒の流量を調整可能な電動膨張弁等で構成するとよい。なお、絞り装置１０３としては、電動膨張弁だけでなく、受圧部にダイアフラムを採用した機械式膨張弁、または、キャピラリーチューブ等を適用することも可能である。
　第２熱交換器１０４は、暖房運転時には蒸発器として機能し、冷房運転時には凝縮器として機能するものである。第１熱交換器１０２は、例えば、フィンチューブ型熱交換器、マイクロチャネル熱交換器、シェルアンドチューブ式熱交換器、ヒートパイプ式熱交換器、二重管式熱交換器、プレート熱交換器等で構成することができる。なお、第２熱交換器１０４として実施の形態２に係る熱交換器を適用する場合は、第２熱交換器１０４はフィンチューブ型熱交換器ということになる。
　流路切替装置１０７は、暖房運転と冷房運転とにおいて冷媒の流れを切り替えるものである。つまり、流路切替装置１０７は、暖房運転時には圧縮機１０１と第１熱交換器１０２とを接続するように切り替えられ、冷房運転時には圧縮機と第２熱交換器１０４とを接続するように切り替えられる。なお、流路切替装置１０７は、たとえば四方弁で構成するとよい。ただし、二方弁又は三方弁の組み合わせを流路切替装置１０７として採用してもよい。
　第１ファン１０５は、第１熱交換器１０２に付設されており、第１熱交換器１０２に熱交換流体である空気を供給するものである。
　第２ファン１０６は、第２熱交換器１０４に付設されており、第２熱交換器１０４に熱交換流体である空気を供給するものである。
＜空気調和装置１００の動作＞
　次に、空気調和装置１００の動作について、冷媒の流れとともに説明する。ここでは、熱交換流体が空気であり、被熱交換流体が冷媒である場合を例に、空気調和装置１００の動作について説明する。第１熱交換器１０２が空調対象空間の空気を冷却又は加温するものとして、空気調和装置１００の動作を説明する。なお、冷房運転時の冷媒の流れは、図１の破線矢印で示している。また、暖房運転時の冷媒の流れは、図１に実線矢印で示している。
　まず、空気調和装置１００が実行する冷房運転について説明する。
　図１に示すように、圧縮機１０１を駆動させることによって、圧縮機１０１から高温高圧のガス状態の冷媒が吐出する。以下、破線矢印にしたがって冷媒が流れる。圧縮機１０１から吐出した高温高圧のガス冷媒（単相）は、流路切替装置１０７を介して凝縮器として機能する第２熱交換器１０４に流れ込む。第２熱交換器１０４では、流れ込んだ高温高圧のガス冷媒と、第２ファン１０６によって供給される空気との間で熱交換が行われて、高温高圧のガス冷媒は、凝縮して高圧の液冷媒（単相）になる。
　第２熱交換器１０４から送り出された高圧の液冷媒は、絞り装置１０３によって、低圧のガス冷媒と液冷媒との二相状態の冷媒になる。二相状態の冷媒は、蒸発器として機能する第１熱交換器１０２に流れ込む。第１熱交換器１０２では、流れ込んだ二相状態の冷媒と、第１ファン１０５によって供給される空気との間で熱交換が行われて、二相状態の冷媒のうち液冷媒が蒸発して低圧のガス冷媒（単相）になる。この熱交換によって、空調対象空間が冷却されることになる。
　第１熱交換器１０２から送り出された低圧のガス冷媒は、流路切替装置１０７を介して圧縮機１０１に流れ込み、圧縮されて高温高圧のガス冷媒となって、再び圧縮機１０１から吐出する。以下、このサイクルが繰り返される。
　次に、空気調和装置１００が実行する暖房運転について説明する。
　図１に示すように、圧縮機１０１を駆動させることによって、圧縮機１０１から高温高圧のガス状態の冷媒が吐出する。以下、実線矢印にしたがって冷媒が流れる。圧縮機１０１から吐出した高温高圧のガス冷媒（単相）は、流路切替装置１０７を介して凝縮器として機能する第１熱交換器１０２に流れ込む。第１熱交換器１０２では、流れ込んだ高温高圧のガス冷媒と、第１ファン１０５によって供給される空気との間で熱交換が行われて、高温高圧のガス冷媒は、凝縮して高圧の液冷媒（単相）になる。この熱交換によって、空調対象空間が加温されることになる。
　第１熱交換器１０２から送り出された高圧の液冷媒は、絞り装置１０３によって、低圧のガス冷媒と液冷媒との二相状態の冷媒になる。二相状態の冷媒は、蒸発器として機能する第２熱交換器１０４に流れ込む。第２熱交換器１０４では、流れ込んだ二相状態の冷媒と、第２ファン１０６によって供給される空気との間で熱交換が行われて、二相状態の冷媒のうち液冷媒が蒸発して低圧のガス冷媒（単相）になる。
　第２熱交換器１０４から送り出された低圧のガス冷媒は、流路切替装置１０７を介して圧縮機１０１に流れ込み、圧縮されて高温高圧のガス冷媒となって、再び圧縮機１０１から吐出する。以下、このサイクルが繰り返される。
実施の形態２．
　図２は、本発明の実施の形態２に係る熱交換器（以下、熱交換器１５０と称する）の外観構成の一例を示す斜視概要図である。図３は、熱交換器１５０の構成の一例を示す側面図である。図２及び図３に基づいて、熱交換器１５０について説明する。ここでは、熱交換器１５０が実施の形態１に係る空気調和装置１００の第２熱交換器１０４として適用されている場合を例に説明する。ただし、熱交換器１５０を、空気調和装置１００の第１熱交換器１０２として適用したり、いずれに適用したりしてもよい。
　図２に示すように、熱交換器１５０は、二列構造の熱交換器であり、風上側熱交換器１５１、風下側熱交換器１５２、風上側ヘッダ集合管１５３、風下側ヘッダ集合管１５４、列間接続部材１５５で構成されている。なお、風上側熱交換器１５１および風下側熱交換器１５２は、同様に構成されている。以下において、熱交換器１５０として説明されている場合には、風上側熱交換器１５１及び風下側熱交換器１５２の双方を説明しているものとする。
　また、図２に示すように、風上側ヘッダ集合管１５３及び風下側ヘッダ集合管１５４は、風上側熱交換器１５１及び風下側熱交換器１５２に対して、紙面右側において白抜き矢印に示すように取り付けられる。さらに、図２に示すように、列間接続部材１５５は、風上側熱交換器１５１及び風下側熱交換器１５２に対して、紙面左側から白抜き矢印に示すように取り付けられる。このようにして、熱交換器１５０が作製される。なお、風上側熱交換器１５１及び風下側熱交換器１５２は、同様に構成されている。
　風上側ヘッダ集合管１５３には、伝熱管２が取り付けられる管取付部１５３ａが複数開口形成されている。同様に、風下側ヘッダ集合管１５４には、伝熱管２が取り付けられる管取付部１５４ａが複数開口形成されている。そして、風上側ヘッダ集合管１５３の隣り合う管取付部１５３ａの距離をピッチＰ１とする。風上側ヘッダ集合管１５３についても同様にＰ１で管取付部１５４ａが隣り合うように形成されている。
　図２及び図３に示すように、熱交換器１５０は、長辺及び短辺を有する長方形状の複数枚の板状のフィン１と、複数の伝熱管２と、を備えている。なお、図３では、伝熱管２の本数が８本である場合を例に示している。図３に示すように、フィン１の隣り合う管挿入部５の距離をピッチＰ２とする。図１～図３で示した記号については、以下の図面でも同様に使用する。また、以下の説明において、フィン１の長辺方向を長手方向、短辺方向を短手方向と称している。
（伝熱管２の概略構成）
　図４は、熱交換器１５０を構成している伝熱管の断面を示す概略断面図である。図４に基づいて、熱交換器１５０を構成する伝熱管２について詳細に説明する。
　複数の伝熱管２は、フィン１に形成されている複数の管挿入部５に装着され、フィン１と交差するものである。伝熱管２は、図４に示すように、縦幅（断面短軸方向）よりも横幅（断面長軸方向）を大きくした形状に構成されている。つまり、複数の伝熱管２は、断面長軸の向きがフィン１の間を流れる流体の流通方向とされ、流通方向に対して直交する段方向（紙面上下方向）に間隔を空けて配置される。なお、以下の説明において、伝熱管２の断面長軸、つまりフィン１の幅方向（短手方向）に伸びる部分を、伝熱管２の幅方向と称する場合がある。
　図４に示す伝熱管２は、縦幅（断面短軸方向）よりも横幅（断面長軸方向）を大きくした扁平形状の扁平管である場合を例に説明するが、伝熱管２が厳密に扁平形状に構成されている必要はなく、伝熱管２は縦幅よりも横幅が大きい形状であればよい。
　伝熱管２は、図４に示すように、上部を含む上面２ａ、下部を含む下面２ｃ、幅方向の一方の端部（図４では紙面右側の端部）を含む一側部２ｂ、及び、幅方向の他方の端部（図４では紙面左側の端部）を含む他側部２ｄを有している。なお、図４では上面２ａと下面２ｃとが平行になっている伝熱管２を例に示しているが、上面２ａ及び下面２ｃの少なくとも一方を傾斜させて上面２ａと下面２ｃとが平行になっていなくてもよい。
　一側部２ｂ、及び、他側部２ｄのそれぞれの断面形状は、円弧形状となっている。伝熱管２がフィン１の管挿入部５に装着された状態において、他側部２ｄはフィン１に形成された管挿入部５の奥部５ｂ側に位置し、一側部２ｂはフィン１に形成された管挿入部５の解放端部５ａ側に位置する。
　上下に隣り合う伝熱管２の重力方向の距離は、フィン１の隣り合う管挿入部５のピッチＰ２で一定としている。
　また、伝熱管２は、例えばアルミニウム製又はアルミニウム合金製である。
　伝熱管２の内部には複数の隔壁２Ａが形成され、隔壁２Ａによって伝熱管２の内部に複数の冷媒流路２０が形成されている。なお、隔壁２Ａの表面、及び、伝熱管２の内壁面に溝又はスリットを形成してもよい。これにより、冷媒流路２０を流れる冷媒との接触面積が増えることになり、熱交換効率が向上する。
　伝熱管２は、上面２ａ及び下面２ｃを幅方向の中心部を通る鉛直線に対して略対称となるように形成される。これにより、伝熱管２を押出成形する場合の製造性を確保し易くなる。
　なお、伝熱管２は、例えば、押出成形により断面が長円形状となるように作製した後に、追加工により最終形状を形成してもよい。
（フィン１の詳細な構成その１）
　図５は、熱交換器１５０の構成の一例を別の方向から見た状態を示す側面図である。図６は、熱交換器１５０を構成するフィン１の具体的な構成例の一例を示す構成図である。図５及び図６に基づいて、フィン１の具体的な構成例の１つについて詳細に説明する。図５では、フィン１の枚数が６枚、伝熱管２の本数が３本である部分を模式的に示している。また、図６では、８個の管挿入部５が形成されている部分を示している。
　なお、図６の紙面上下方向をフィン１の長手方向と称し、フィン１に対する伝熱管２の挿入方向をフィン１の短手方向と称する。なお、フィン１の短手方向を、フィン１の幅方向と称する場合がある。これらの定義については、以下の説明でも同様に使用することとする。
　図５及び図６に示すように、フィン１は、長手方向及び短手方向を有した板状部材で構成されている。そして、フィン１は、長手方向に、間隔を置いて複数の管挿入部５が配置されている。管挿入部５は、フィン１の一側部側が解放されて、フィン１の短手方向に延びるように開口形成されている。図６では、管挿入部５の一端部側を解放端部５ａ、他側部側を奥部５ｂとして図示している。また、図６に示すように、フィン１には上下２カ所に位置決め穴２１が開口形成されている。なお、フィン１は、例えばアルミニウム製又はアルミニウム合金製である。
　管挿入部５は、奥部５ｂが半円状となっている。奥部５ｂの形状を半円状に限定するものではなく、楕円状となっていてもよい。つまり、奥部５ｂは、管挿入部５に挿入される伝熱管２の他側部２ｄの形状に対応させた形状にしておくとよい。
　また、フィン１は、山部及び谷部を有した波型形状に構成されている。波型は、フィン１を構成している板状部材の長手方向に対して形成されている。つまり、フィン１は、山部及び谷部がフィン１の短手方向に延びるような波型形状に構成されている。具体的には、フィン１は、波型形状の山部の稜線がフィン１の幅に延びるように構成されている。波型形状を一部に有することにより、フィン１の長手方向に伸縮可能となっている。
　さらに、管挿入部５は、フィン１の波型形状の山部及び谷部に形成されている。つまり、伝熱管２が、フィン１の波型形状の山部及び谷部に装着されることになる。また、フィン１の波型形状のピッチは、ピッチＰ２の２倍と同等とすることが望ましい。なお、フィン１の波型形状のピッチとは、波型形状を構成する山部（又は谷部）から山部（又は谷部）までの距離のことである。
　なお、波型の本数については、特に限定するものではなく、装着する伝熱管２の本数に応じて形成すればよい。また、波型形状の山部及び谷部の頂点の形状を特に限定するものではなく、角度を持って構成してもよく、Ｒ部として曲面で構成してもよい。さらに、波型形状の山部及び谷部の頂点の角度も特に限定するものではない。さらに、波型形状の山部の稜線が、フィン１の短手方向と厳密に平行である必要はない。
（熱交換器１５０の製造工程）
　ここで、熱交換器１５０の製造工程について説明する。
　まず、伝熱管２が一側部側より挿入可能となる管挿入部５が形成されているフィン１を用意する。フィン１の管挿入部５に装着する伝熱管２を用意する。そして、伝熱管２をフィン１の管挿入部５に挿入する。伝熱管２を管挿入部５に挿入したら、伝熱管２とフィン１とを固定する。たとえば、伝熱管２とフィン１との間は、ロウ付け又は接着等の方法で固定することができる。
　伝熱管２の両端部は、ヘッダ（たとえば、図２で示した風上側ヘッダ集合管１５３及び風下側ヘッダ集合管１５４）、及び、接続部材（たとえば、図２で示した列間接続部材１５５）に直接挿入される（図２で示した白抜き矢印を参照）。これらに挿入された伝熱管２の両端部は、たとえばロウ付け等で固定される。
　このように、熱交換器１５０は、伝熱管２に対して、フィン１を先に取り付け、その後にヘッダを取り付ける製造工程により組み立てられる。つまり、上下に隣り合う伝熱管２のピッチは、先に取り付けられたフィン１の管挿入部５のピッチＰ２に規制されることになるため、ヘッダに形成された伝熱管取付部（たとえば、図２で示した管取付部１５３ａ及び管取付部１５４ａ）の位置公差、及び、組立時のワーク温度差等により、伝熱管２の位置とヘッダに形成された伝熱管取付部の位置にずれが生じる可能性がある。
　そこで、熱交換器１５０においては、波型形状に構成されたフィン１を採用するようにしている。波型形状に構成されたフィン１は、フラットな板状部材で構成されたフィンと比較して、可撓性が大きくなり、伸縮変形しやすいものになっている。そのため、フィン１の管挿入部５のピッチＰ２は、ヘッダの伝熱管取付部のピッチＰ１に合わせて調整可能になっている。つまり、フィン１が長手方向に伸縮することで、フィン１の管挿入部５のピッチＰ２を、ヘッダの伝熱管取付部のピッチＰ１に合わせることが可能になっている。
　したがって、フィン１が取り付けられた伝熱管２をヘッダに挿入する際に、フィン１の管挿入部５のピッチＰ２を、ヘッダの伝熱管取付部のピッチＰ１に対応させて調整できる。そのため、ピッチＰ１とピッチＰ２のずれをフィン１によって自動的に修正することができ、熱交換器１５０の組立性が改善できる。
　また、フィン１の波型形状の山部、及び、谷部に伝熱管２を装着しているので、フィン１が変形して管挿入部５のピッチＰ２が変化しても、フィン１の管挿入部５は伝熱管２に対して垂直が保たれる。そのため、伝熱管２に対してフィン１が傾いたり（曲がったり）、傾くことによる伝熱管挿入不具合となったりすることを抑制できる。
　なお、伝熱管２をヘッダに先に取り付け、その後に伝熱管２をフィン１に挿入する工法であっても同様の効果を奏する。
　また、フィン１の長手方向全体が波型形状となっている場合を例に説明したが、これに限定するものではなく、少なくともフィン１の一部が波型形状となっていればよい。想定されるピッチＰ１とピッチＰ２のズレの大きさを考慮して、波型形状とする部分の範囲を決定すればよい。
　また、フィン１の全部を波型形状にする必要はなく、少なくとも１枚のフィン１が波型形状になっていればよい。ただし、好ましくはフィン１の全部、又は、何枚かに１枚の割合でフィン１を波型形状にするとよい。以下で説明するフィン１の他の構成についても同様である。
（フィン１の詳細な構成その２）
　図７は、熱交換器１５０の構成の他の一例を別の方向から見た状態を示す側面図である。図８は、熱交換器１５０を構成するフィン１の具体的な構成例の他の一例を示す構成図である。図７及び図８に基づいて、フィン１の具体的な構成例の１つについて詳細に説明する。図７では、フィン１の枚数が６枚、伝熱管２の本数が３本である部分を模式的に示している。また、図８では、８個の管挿入部５が形成されている部分を示している。
　図５及び図６では、管挿入部５がフィン１の波型形状の山部及び谷部に形成されている例を示したが、図７及び図８では、管挿入部５がフィン１の波型形状の山部又は谷部のいずれかに形成されている例を示している。それ以外の構成については、基本的に図５及び図６で説明したものと同様である。つまり、フィン１の波型形状のピッチを、ピッチＰ２と同等としている。
　このような構成としても、フィン１が長手方向に伸縮可能となり、ピッチＰ１とピッチＰ２のずれをフィン１によって自動的に修正することができる。そのため、熱交換器１５０の組立性が改善でき、伝熱管２に対してフィン１が傾いたり（曲がったり）、傾くことによる伝熱管挿入不具合となったりすることを抑制できる。
　また、管挿入部５がフィン１の波型形状の山部又は谷部のいずれかに形成したフィン１においては、フィン１が変形して管挿入部５のピッチＰ２が変化しても、フィン１の上下に隣り合う管挿入部５の間の波型形状がフィンピッチ方向に移動することになる。そのため、伝熱管２とフィン１の取り付け部分がフィンピッチ方向に移動することがなく、フィンピッチが安定する。なお、フィンピッチとは、フィン１とフィン１との距離のことである。
（フィン１の詳細な構成その３）
　図９は、熱交換器１５０の構成の他の一例を別の方向から見た状態を示す側面図である。図１０は、熱交換器１５０を構成するフィン１の具体的な構成例の他の一例を示す構成図である。図９及び図１０に基づいて、フィン１の具体的な構成例の１つについて詳細に説明する。図９では、フィン１の枚数が６枚、伝熱管２の本数が３本である部分を模式的に示している。また、図１０では、８個の管挿入部５が形成されている部分を示している。
　図５～図８では、フィン１の長手方向全体が波型形状となっている場合を例に示したが、図９及び図１０では、波型形状をフィン１の一部に形成したものを例に示している。具体的には、フィン１の管挿入部５のピッチＰ２よりも小さいピッチの波型形状をフィン１の一部に形成するようにしている。また、図９及び図１０では、波型形状が、位置決め穴２１と、この位置決め穴２１に隣り合う管挿入部５と、の間に形成されている例を示している。それ以外の構成については、基本的に図５～図８で説明したものと同様である。
　このような構成としても、フィン１が長手方向に伸縮可能となり、ピッチＰ１とピッチＰ２のずれをフィン１によって自動的に修正することができる。そのため、熱交換器１５０の組立性が改善でき、伝熱管２に対してフィン１が傾いたり（曲がったり）、傾くことによる伝熱管挿入不具合となったりすることを抑制することができる。
　通常、フィン１には、スクラッチ又はスリット等のパターンを形成することが多い。その際、フィン１の形成面が平面であることが、形状を安定させることになり好ましい。そこで、図９及び図１０では、波型形状を一部に形成するようにしている。そのため、フィン１は波型形状で集中して変形することになり、波型形状以外の部分を平面のままとすることができる。よって、スクラッチ又はスリット等のパターンの形成を安定化することができる。なお、図９及び図１０では、波型形状が、位置決め穴２１と、この位置決め穴２１に隣り合う管挿入部５と、の間に形成されている例を示しているが、波型形状の形成位置をこの位置に限定するものではない。
（伝熱管２のフィン１への取り付け）
　熱交換器１５０では、伝熱管２とフィン１とを締まり嵌めにより接合するようにしている。
　通常、フィンは、ピッチズレを自動調整する機能を有していない。そのため、伝熱管とフィンの管挿入部との間の隙間を小さくすると、フィンの伝熱管と干渉した部分が変形してしまい、伝熱管の取り付けが困難となる。したがって、従来の熱交換器では、伝熱管とフィンの管挿入部との間の隙間を小さくすることはできず、締まり嵌めを利用して伝熱管をフィンに取り付けることはしていない。
　それに対し、熱交換器１５０は、図５～図１０で示した形状のフィン１を有しているので、ピッチズレが自動調整されるため、両者の間の隙間を極小化することができる。つまり、熱交換器１５０は、伝熱管２とフィン１の管挿入部５との間の隙間によってピッチズレを解消するようにしたものではないため、両者の隙間が小さい締まり嵌めを利用して、伝熱管２をフィン１に取り付けることが可能になる。伝熱管２を締まり嵌めを利用してフィン１に取り付けることにより、ろう付け性、密着性を高めるとともに、ロウの使用量を低減することができる。
　以上説明したように、熱交換器１５０において、フィン１がピッチズレを自動調整可能な形状となっているので、フィン１の管挿入部５のピッチＰ２を、ヘッダの伝熱管取付部のピッチＰ１に対応させて調整できる。そのため、熱交換器１５０によれば、フィン１の管挿入部５のピッチＰ２と、ヘッダの伝熱管取付部のピッチＰ１と、にズレがなくなり、組立性が改善する。
　また、実施の形態１に係る空気調和装置１００は、熱交換器１５０として第１熱交換器１０２及び第２熱交換器１０４の少なくともいずれか１つを適用しているので、その分、組立性が向上したものとなる。
　以上、本発明に係る熱交換器をいくつかの詳細な構成に基づいて説明したが、これらに限定せず、本発明の範疇および精神を逸脱することなく、さまざまに変形または変更可能である。また、複数枚のフィン１を備えた熱交換器を例に説明したが、これに限定するものではなく、フィン１は１枚であってもよい。
　１　フィン、２　伝熱管、２Ａ　隔壁、２ａ　上面、２ｂ　一側部、２ｃ　下面、２ｄ　他側部、５　管挿入部、５ａ　解放端部、５ｂ　奥部、２０　冷媒流路、２１　位置決め穴、１００　空気調和装置、１０１　圧縮機、１０２　第１熱交換器、１０３　絞り装置、１０４　第２熱交換器、１０５　第１ファン、１０６　第２ファン、１０７　流路切替装置、１１０　冷媒配管、１５０　熱交換器、１５１　風上側熱交換器、１５２　風下側熱交換器、１５３　風上側ヘッダ集合管、１５３ａ　管取付部、１５４　風下側ヘッダ集合管、１５４ａ　管取付部、１５５　列間接続部材、Ｐ１　ピッチ（ヘッダの伝熱管取付部のピッチ）、Ｐ２　ピッチ（フィンの管挿入部のピッチ）。

Claims (9)

  1. 　板状のフィンと、前記フィンに交差するように装着された複数の伝熱管と、を備え、
    　前記伝熱管は、前記フィンの長辺方向に間隔を空けて配置され、
    　前記フィンは、
    　少なくとも一部が波型形状とされ、前記長辺方向に伸縮可能となっている
    　熱交換器。
  2. 　前記波型形状は、
    　前記波型形状を構成している山部及び谷部が短辺方向に延びるように形成されている
    　請求項１に記載の熱交換器。
  3. 　前記波型形状のピッチは、
    　前記フィンに形成されている管挿入部のピッチの２倍としている
    　請求項１又は２に記載の熱交換器。
  4. 　前記波型形状のピッチは、
    　前記フィンに形成されている管挿入部のピッチと同じにしている
    　請求項１又は２に記載の熱交換器。
  5. 　前記管挿入部は、
    　前記波型形状の頂点部分に形成されている
    　請求項３又は４に記載の熱交換器。
  6. 　前記波型形状のピッチは、
    　前記フィンに形成されている管挿入部のピッチよりも小さくしている
    　請求項１又は２に記載の熱交換器。
  7. 　前記波型形状は、
    　前記フィンに形成されて位置決め穴と、前記位置決め穴に隣り合う前記管挿入部と、の間に形成されている
    　請求項６に記載の熱交換器。
  8. 　前記伝熱管は、
    　締まり嵌めにより前記フィンに接合されている
    　請求項１～７のいずれか一項に記載の熱交換器。
  9. 　圧縮機、第１熱交換器、絞り装置、第２熱交換器を冷媒配管によって接続した冷媒回路を有し、
    　請求項１～８のいずれか一項に記載の熱交換器を、前記第１熱交換器および前記第２熱交換器の少なくとも１つとして用いている
    　冷凍サイクル装置。
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