特開 2022-70491 熱交換器

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2022070491

(43)【公開日】2022-05-13

(54)【発明の名称】熱交換器

(51)【国際特許分類】

   F28D 1/03 20060101AFI20220506BHJP

   F28F 9/02 20060101ALI20220506BHJP

【ＦＩ】

F28D1/03

F28F9/02 301J

【審査請求】未請求

【請求項の数】10

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2020179582

(22)【出願日】2020-10-27

(71)【出願人】

【識別番号】502112854

【氏名又は名称】有限会社和氣製作所

(71)【出願人】

【識別番号】314012076

【氏名又は名称】パナソニックＩＰマネジメント株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100106518

【弁理士】

【氏名又は名称】松谷 道子

(74)【代理人】

【識別番号】100132241

【弁理士】

【氏名又は名称】岡部 博史

(72)【発明者】

【氏名】山岸 成多

(72)【発明者】

【氏名】松田 利彦

(72)【発明者】

【氏名】石室 賢人

(72)【発明者】

【氏名】和氣 庸人

(72)【発明者】

【氏名】井上 勝文

(72)【発明者】

【氏名】坂本 亮平

(72)【発明者】

【氏名】大西 人司

【テーマコード（参考）】

3L103

【Ｆターム（参考）】

3L103AA01

3L103BB33

3L103BB42

3L103CC02

3L103CC18

3L103CC22

3L103DD15

3L103DD95

(57)【要約】

【課題】複数の熱交換チューブを積層して構成される熱交換器において、熱交換チューブ間の隙間を精度よく形成する。
【解決手段】熱交換器は、第１の流体Ｆ１が通過可能な隙間をあけて積層された複数の熱交換チューブ２０を有する。熱交換チューブ２０は、第１の流体Ｆ１と熱交換を行う第２の流体が流れ、折り返し部２６ａを含む内部流路２６と、折り返し部２６ａからそれぞれ延在して間隔をあけて互いに対向する内部流路２６における２つの流路部分２６ｂの間に設けられた複数のスリット４６と、隣接する他の熱交換チューブ２０に接触して隙間を形成する複数の凸状支持部４０と、を備える。複数の熱交換チューブ２０の積層方向視で、複数のスリット４６の少なくとも１つが、その延在方向の中心が隣接し合う２つの凸状支持部４０を結ぶ直線上から外れた状態で延在する。
【選択図】図３

【特許請求の範囲】

【請求項1】

第１の流体が通過可能な隙間をあけて積層された複数の熱交換チューブを有し、
前記熱交換チューブそれぞれが、
前記第１の流体と熱交換を行う第２の流体が流れ、折り返し部を含む内部流路と、
前記内部流路に連通し、前記第２の流体が流入する流入側接続部と、
前記内部流路に連通し、前記第２の流体が流出する流出側接続部と、
前記折り返し部からそれぞれ延在して間隔をあけて互いに対向する前記内部流路における２つの流路部分の間の前記熱交換チューブの部分に設けられた複数のスリットと、
隣接する他の熱交換チューブに接触して前記隙間を形成する複数の凸状支持部と、を備え、
前記複数の熱交換チューブの積層方向視で、前記複数のスリットの少なくとも１つが、その延在方向の中心が隣接し合う２つの前記凸状支持部を結ぶ直線上から外れた状態で延在する、熱交換器。

【請求項2】

前記積層方向視で、前記複数のスリットの少なくとも１つが、隣接し合う２つの前記凸状支持部を結ぶ直線と交差することなく延在する、請求項１に記載の熱交換器。

【請求項3】

前記積層方向視で前記流入側接続部と前記流出側接続部との間を通過する前記熱交換チューブの中心線上を外して、前記複数のスリットが延在する、請求項１または２に記載の熱交換器。

【請求項4】

前記複数のスリットが、前記積層方向視で、中心線対称に前記熱交換チューブに設けられている、請求項１から３のいずれか一項に記載の熱交換器。

【請求項5】

前記熱交換チューブが、切り起こし部を備え、
前記スリットが、前記切り起こし部における貫通穴である、請求項１から４のいずれか一項に記載の熱交換器。

【請求項6】

前記切り起こし部における切り起こし片が、前記貫通穴に対して前記第１の流体の流れ方向の下流側で起立し、前記流れ方向の上流側に傾いた壁状である、請求項５に記載の熱交換器。

【請求項7】

前記切り起こし部における切り起こし片が、前記第１の流体の流れ方向に対して直交する方向に延在するブリッジ状である、請求項５に記載の熱交換器。

【請求項8】

前記流入側接続部と前記流出側接続部とが隣接し、
前記積層方向視で前記流入側接続部と前記流出側接続部との間の前記熱交換チューブの部分に、貫通穴が設けられている、請求項１から７のいずれか一項に記載の熱交換器。

【請求項9】

前記流入側接続部と前記流出側接続部とが、前記第１の流体の流れ方向に並んでいる、請求項１から８のいずれか一項に記載の熱交換器。

【請求項10】

前記流入側接続部が前記第１の流体の流れ方向の下流側に位置し、前記流出側接続部が上流側に位置する、請求項９に記載の熱交換器。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、熱交換器に関する。

【背景技術】

【0002】

特許文献１には、水（流体）が流れる内部流路を備えるフィン状の複数の熱交換チューブが隙間をあけて積層された熱交換器が開示されている。複数の熱交換チューブの間に熱交換対象の空気（流体）が通過する隙間を形成するために、熱交換チューブそれぞれには、隣接する他の熱交換チューブに接触する複数のエンボス部が設けられている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特許第６０８９１７２号

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

ところで、特許文献１に記載するようなフィン状の複数の熱交換チューブを積層して構成される熱交換器の場合、熱交換チューブ間の隙間を精度よく形成する必要がある。さもなくば、熱交換チューブ間の流路抵抗にバラツキが生じ、その結果として熱交換器の熱交換率にバラツキが生じうる。

【0005】

そこで、本開示は、複数の熱交換チューブを積層して構成される熱交換器において、熱交換チューブ間の隙間を精度よく形成することを課題とする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

上述の課題を解決するために、本開示の一態様によれば、
第１の流体が通過可能な隙間をあけて積層された複数の熱交換チューブを有し、
前記熱交換チューブそれぞれが、
前記第１の流体と熱交換を行う第２の流体が流れ、折り返し部を含む内部流路と、
前記内部流路に連通し、前記第２の流体が流入する流入側接続部と、
前記内部流路に連通し、前記第２の流体が流出する流出側接続部と、
前記折り返し部からそれぞれ延在して間隔をあけて互いに対向する前記内部流路における２つの流路部分の間の前記熱交換チューブの部分に設けられた複数のスリットと、
隣接する他の熱交換チューブに接触して前記隙間を形成する複数の凸状支持部と、を備え、
前記複数の熱交換チューブの積層方向視で、前記複数のスリットの少なくとも１つが、その延在方向の中心が隣接し合う２つの前記凸状支持部を結ぶ直線上から外れた状態で延在する、熱交換器が提供される。

【発明の効果】

【0007】

本開示によれば、複数の熱交換チューブを積層して構成される熱交換器において、熱交換チューブ間の隙間を精度よく形成することができる。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】本開示の実施の形態１に係る熱交換器の正面図

【図2】図１のＡ－Ａ線に沿った熱交換器の部分断面図

【図3】実施の形態１に係る熱交換器の熱交換チューブの斜視図

【図4】実施の形態１に係る熱交換チューブの上面図

【図5】図４のＢ－Ｂ線に沿った熱交換チューブの断面図

【図6A】スリットと２つの凸状支持部とが設けられた比較例の熱交換チューブの簡易モデルを示す図

【図6B】積層によってねじれ変形した比較例の熱交換チューブの簡易モデルを示す図

【図7A】実施例の熱交換チューブの簡易モデルを示す図

【図7B】好ましい実施例の熱交換チューブの簡易モデルを示す図

【図8】本開示の実施の形態２に係る熱交換器の熱交換チューブの断面図

【図9】本開示の実施の形態３に係る熱交換器の熱交換チューブの斜視図

【図10】実施の形態３に係る熱交換チューブの断面図

【図11】熱交換チューブの内部流路の一例を示す図

【図12】熱交換チューブの内部流路の別例を示す図

【図13】熱交換チューブの内部流路の異なる例を示す図

【発明を実施するための形態】

【0009】

本開示の一態様の熱交換器は、第１の流体が通過可能な隙間をあけて積層された複数の熱交換チューブを有し、前記熱交換チューブそれぞれが、前記第１の流体と熱交換を行う第２の流体が流れ、折り返し部を含む内部流路と、前記内部流路に連通し、前記第２の流体が流入する流入側接続部と、前記内部流路に連通し、前記第２の流体が流出する流出側接続部と、前記折り返し部からそれぞれ延在して間隔をあけて互いに対向する前記内部流路における２つの流路部分の間の前記熱交換チューブの部分に設けられた複数のスリットと、隣接する他の熱交換チューブに接触して前記隙間を形成する複数の凸状支持部と、を備え、前記複数の熱交換チューブの積層方向視で、前記複数のスリットの少なくとも１つが、その延在方向の中心が隣接し合う２つの前記凸状支持部を結ぶ直線上から外れた状態で延在する。

【0010】

このような態様によれば、複数の熱交換チューブを積層して構成される熱交換器において、熱交換チューブ間の隙間を精度よく形成することができる。

【0011】

例えば、前記積層方向視で、前記複数のスリットの少なくとも１つが、隣接し合う２つの前記凸状支持部を結ぶ直線と交差することなく延在してもよい。

【0012】

例えば、前記積層方向視で前記流入側接続部と前記流出側接続部との間を通過する前記熱交換チューブの中心線上を外して、前記複数のスリットが延在してもよい。

【0013】

例えば、前記複数のスリットが、前記積層方向視で、中心線対称に前記熱交換チューブに設けられてもよい。

【0014】

例えば、前記熱交換チューブが、切り起こし部を備え、前記スリットが、前記切り起こし部における貫通穴であってもよい。

【0015】

例えば、前記切り起こし部における切り起こし片が、前記貫通穴に対して前記第１の流体の流れ方向の下流側で起立し、前記流れ方向の上流側に傾いた壁状であってもよい。

【0016】

例えば、前記切り起こし部における切り起こし片が、前記第１の流体の流れ方向に対して直交する方向に延在するブリッジ状であってもよい。

【0017】

例えば、前記流入側接続部と前記流出側接続部とが隣接し、前記積層方向視で前記流入側接続部と前記流出側接続部との間の前記熱交換チューブの部分に、貫通穴が設けられてもよい。

【0018】

例えば、前記流入側接続部と前記流出側接続部とが、前記第１の流体の流れ方向に並んでいてもよい。

【0019】

例えば、前記流入側接続部が前記第１の流体の流れ方向の下流側に位置し、前記流出側接続部が上流側に位置してもよい。

【0020】

以下、本開示の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。

【0021】

（実施の形態１）
図１は、本実施の形態１に係る熱交換器の正面図である。また、図２は、図１のＡ－Ａ線に沿った熱交換器の部分断面図である。なお、図に示すＸ－Ｙ－Ｚ直交座標系は、本開示の理解を容易にするためのものであって、本開示の実施の形態を限定するものではない。Ｘ軸方向は熱交換チューブの短手方向を示し、Ｙ軸方向は熱交換チューブの長手方向を示し、Ｚ軸方向は複数の熱交換チューブの積層方向を示している。

【0022】

図１に示す熱交換器１０は、空調装置や冷凍装置などの冷凍サイクルや発熱を伴って作動する機器の冷却装置などに使用される。具体的には、本実施の形態１の場合、熱交換器１０は、空気などの流体（第１の流体）Ｆ１によって水やハイドロフルオロカーボンなどの流体（第２の流体）Ｆ２を加熱または冷却するための装置である。

【0023】

図１および図２に示すように、熱交換器１０は、第１の流体Ｆ１が通過可能な隙間をあけて積層された複数の熱交換チューブ２０と、熱交換チューブ２０を支持する筺体２２とを有する。

【0024】

図３は、実施の形態１に係る熱交換器の熱交換チューブの斜視図である。また、図４は、実施の形態１に係る熱交換器の熱交換チューブの上面図である。そして、図５は、図４のＢ－Ｂ線に沿った熱交換チューブの断面図である。なお、図５は、２つの熱交換チューブが積層された状態を示している。

【0025】

図３～図４に示すように、熱交換チューブ２０は、概ね薄板状、いわゆるフィン状の部材であって、第１の流体Ｆ１と熱交換を行う部材である。

【0026】

図５に示すように、熱交換チューブ２０は、例えば、プレス成型された２つの金属薄板２０Ａ、２０Ｂを互いに接合することによって作成されている。本実施の形態１の場合、熱交換チューブ２０に使用される金属薄板２０Ａ、２０Ｂは、両面にアルミシリコン合金などのロウ材層が形成され、厚さが０．２ｍｍのアルミニウム基板、いわゆるクラッド板である。２つの金属薄板２０Ａ、２０Ｂそれぞれにプレス成型によってエンボス部２０ａ、２０ｂが成型されている。これらのエンボス部２０ａ、２０ｂが互いに対向した状態で２つの金属薄板２０Ａ，２０Ｂが接合されることにより、熱交換チューブ２０の内部流路２６が形成されている。なお、熱交換チューブ２０は、ステンレス基板の両面に銅やニッケルなどのロウ材層を形成したクラッド材で作製されてもよいし、両面にロウ材が接合されたまたはメッキされた銅基板で作製されてもよい。

【0027】

図３～図５に示すように、熱交換チューブ２０は、内部流路２６に連通して第２の流体Ｆ２が流入する筒状の流入側接続部２８と、内部流路２６に連通して第２の流体Ｆ２が流出する筒状の流出側接続部３０とを備える。本実施の形態１の場合、流入側接続部２８と流出側接続部３０は、熱交換チューブ２０の長手方向（Ｙ軸方向）の中心に、短手方向（Ｘ軸方向）に並んだ状態で配置されている。複数の熱交換チューブ２０が積層された状態のとき、複数の熱交換チューブ２０の流入側接続部２８が積層方向（Ｚ軸方向）に連結されるとともに、流出側接続部３０が積層方向に連結される。流入側接続部２８同士と、流出側接続部３０同士は、加熱接合される、例えばロウ付けされる。複数の流入側接続部２８が連結することにより、図２に示すように、熱交換チューブ２０それぞれの内部流路２６に第２の流体Ｆ２を分配する流入側マニホールド流路３２が形成される。また、複数の流出側接続部３０が連結することにより、熱交換チューブ２０それぞれの内部流路２６からの第２の流体Ｆ２が合流する流出側マニホールド流路３４が形成される。

【0028】

なお、流入側接続部２８と流出側接続部３０は、本実施の形態１のように、第１の流体Ｆ１の流れ方向（Ｘ軸方向）に並んでいる、すなわち流れ方向に重なるのが好ましい。これにより、これらが流れ方向に並んでいない場合に比べて、熱交換チューブ２０の間の隙間Ｓを流れる第１の流体Ｆ１に対する流路抵抗を小さくすることができる。

【0029】

また、第１の流体Ｆ１と第２の流体Ｆ２との熱交換率を考慮すると、流入側接続部２８が第１の流体Ｆ１の流れ方向（Ｘ軸方向）の下流側に位置し、流出側接続部３０が第１の流体Ｆ１の流れ方向の上流側に位置するのが好ましい。図３に示すように、流入側接続部２８から内部流路２６を介して流出側接続部３０に流れる第２の流体Ｆ２は、熱交換チューブ２０の積層方向（Ｚ軸方向）視で、第１の流体Ｆ１の流れ方向に対して反対方向に流れる。その結果、第２の流体Ｆ２の流れは、第１の流体Ｆ１の流れに対する対向流とみなすことができる。その結果、第１および第２の流体Ｆ１、Ｆ２が、積層方向視で同一方向に流れる場合に比べて、すなわち流入側接続部２８が第１の流体Ｆ１の流れ方向の上流側に位置し、流出側接続部３０が下流側に位置する場合に比べて、第１および第２の流体Ｆ１、Ｆ２間の熱交換率が向上する。

【0030】

図１および図２に示すように、積層状態の複数の熱交換チューブ２０は、筺体２２内に収容されている。筺体２２は、熱交換チューブ２０の短手方向（Ｘ軸方向）に開いた筒状であって、それにより第１の流体Ｆ１の流れ方向が熱交換チューブ２０の短手方向に規制されている。

【0031】

また、本実施の形態１の場合、筺体２２は、天板部２２ａ、底板部２２ｂ、および天板部２２ａと底板部２２ｂとを接続する側壁部２２ｃとを備える。天板部２２ａ、複数の熱交換チューブ２０、および底板部２２ｂが積層された状態で加熱されて互いに接合されることにより、これらの積層体が作製される。その後、側壁部２２ｃを、ビスなどで積層体の天板部２２ａと底板部２２ｂとに固定することにより、熱交換器１０が作製される。

【0032】

また、筺体２２は、流入側マニホールド流路３２に連通する流入ポート３６と、流出側マニホールド流路３４に連通する流出ポート３８とを備える。第２の流体Ｆ２は、流入ポート３２を介して流入側マニホールド流路３２内に入り、その流入側マニホールド流路３２から熱交換チューブ２０それぞれの内部流路２６に入る。熱交換チューブ２０それぞれの内部流路２６内の第２の流体Ｆ２は、流出側マニホールド流路３４で合流し、流出ポート３８を介して熱交換器１０の外部に流出する。

【0033】

図５に示すように、複数の熱交換チューブ２０は、第１の流体Ｆ１が通過可能な隙間Ｓをあけて積層される。その隙間Ｓを形成して維持するために、熱交換チューブ２０それぞれは、積層方向（Ｚ軸方向）の両面に複数の凸状支持部４０、４２を備える。複数の凸状支持部４０は熱交換チューブ２０の一方の表面（金属薄板２０Ａ）に設けられ、複数の凸状支持部４２は、他方の表面（金属薄板２０Ｂ）に設けられている。また、複数の熱交換チューブ２０の積層方向（Ｚ軸方向）視で、複数の凸状支持部４０の位置と複数の凸状支持部４２の位置は一致する。

【0034】

このような熱交換チューブ２０の複数の凸状支持部４２と隣接する熱交換チューブ２０の複数の凸状支持部４４とが互いに接触して互いに支持し合うことにより、これら２つの熱交換チューブ２０の間に、第１の流体Ｆ１が通過可能な隙間Ｓが形成される。凸状支持部４２と凸状支持部４４は、加熱接合される、例えばロウ付けされる。

【0035】

図４に示すように、本実施の形態１の場合、熱交換チューブ２０の内部流路２６は、積層方向（Ｚ軸方向）視で、熱交換チューブ２０の短手方向（Ｘ軸方向）に延在する中心線Ｃ１対称且つ長手方向（Ｙ軸方向）に延在する中心線Ｃ２対称の形状を備える。具体的には、内部流路２６は、流入側接続部２８から流出側接続部３０に向かって延在して熱交換チューブ２０の長手方向の一方側に配置された略「Ｍ」字状の流路２６Ｌと、流入側接続部２８から流出側接続部３０に向かって延在して長手方向の他方側に配置された略「Ｍ」字状流路２６Ｒとから構成されている。その結果、内部流路２６は、第２の流体Ｆ２の流れ方向が１８０度変わる複数の折り返し部２６ａを含んでいる。このような複数の折り返し部２６ａを内部流路２６が含むことにより、その内部流路２６内を流れる第２の流体Ｆ２と熱交換チューブ２０上を流れる第１の流体Ｆ１との間の熱交換率が向上する。

【0036】

図４に示すように、熱交換チューブ２０には、複数のスリット４６が設けられている。具体的には、折り返し部２６ａから延在して間隔をあけて互いに対向する内部流路２６における２つの流路部分２６ｂの間の熱交換チューブ２０の部分に、複数のスリット４６が形成されている。本実施の形態１の場合、スリット４６は、直線状の流路部分２６ｂの延在方向（Ｙ軸方向）に延在して熱交換チューブ２０を貫通する長穴である。スリット４６は、例えばパンチ加工によって熱交換チューブ２０に形成される。

【0037】

このスリット４６は、折り返し部２６ａから延在する２つの流路部分２６ｂそれぞれを流れる第２の流体Ｆ２間の熱交換を抑制するために設けられている。すなわち、一方の流路部分２６ｂ内の第２の流体Ｆ２から他方の流路部分２６ｂ内の第２の流体Ｆ２への熱交換チューブ２０を介する熱移動を、スリット４６によって抑制している。言い換えると、スリット４６は、熱のショートカットを抑制している。このような熱のショートカットが発生すると第１および第２の流体Ｆ１、Ｆ２間の熱交換率が低下するので、その対策としてスリット４６が設けられている。

【0038】

このようなスリット４６により、熱のショートカットは抑制することができるものの、熱交換チューブ２０はスリットがない場合に比べて変形しやすくなる。そこで、熱交換チューブ２０の変形を抑制できるように、複数のスリット４６は適切な位置に設けられている。

【0039】

具体的には、図４に示すように、複数の熱交換チューブ２０の積層方向（Ｚ軸方向）視で、スリット４６の延在方向（Ｙ軸方向）の中心が隣接し合う２つの凸状支持部４０を結ぶ直線上から外れた状態で、少なくとも１つのスリット４６は熱交換チューブ２０に設けられている。その理由について説明する。

【0040】

図６Ａは、スリットと２つの凸状支持部とが設けられた比較例の熱交換チューブの簡易モデルを示している。図６Ｂは、積層によってねじれ変形した比較例の熱交換チューブの簡易モデルを示している。

【0041】

図６Ａに示すように、隣接し合う、例えば最短距離で隣接し合う２つの凸状支持部１４０を結ぶ直線ＶＬ上に、スリット１４６の延在方向（Ｙ軸方向）中心ＣＳが位置する場合、比較例の熱交換チューブ１２０は変形しやすくなる。

【0042】

上述したように、複数の比較例の熱交換チューブ１２０は、それぞれ凸状支持部１４０、１４２を介して互いに支持された状態で積層される。しかしながら、熱交換チューブ１２０それぞれの許容できる製造誤差（例えば、凸状支持部１４０、１４２の高さ誤差など）、複数の熱交換チューブ１２０の許容できる組み立て誤差が累積すると、ある熱交換チューブ１２０に変形が発生しうる。

【0043】

例えば、誤差の累積により、図６Ｂに示すように、隣接し合う２つの凸状支持部１４０の積層方向（Ｚ軸方向）の位置（高さ位置）が異なるようなねじれ変形が、熱交換チューブ１２０に生じうる。これは、２つの凸状支持部１４０が、スリット１４６によって互いに拘束されておらず、互いに対して積層方向にシフトしやすいために生じる。このようなねじれ変形が生じると、熱交換チューブ１２０間の隙間の大きさにバラツキが生じ、それにより、この隙間を通過する第１の流体に対する流路抵抗にバラツキが生じうる。その結果、熱交換器の熱交換率にバラツキが生じうる。

【0044】

このようなねじれ変形は、図６Ａに示すように、隣接し合う２つの凸状支持部１４０を結ぶ直線ＶＬ上にスリット１４６の延在方向（Ｙ軸方向）中心ＣＳが位置する場合に生じやすい。また、スリット１４６の長さが大きくなればなるほど、熱交換チューブ１２０の変形量も大きい。

【0045】

そこで、本実施の形態１の場合、図４に示すように、複数の熱交換チューブ２０の積層方向（Ｚ軸方向）視で、スリット４６の延在方向（Ｙ軸方向）の中心が隣接し合う２つの凸状支持部４０を結ぶ直線上から外れた状態で、少なくとも１つのスリット４６は熱交換チューブ２０に設けられている。

【0046】

図７Ａは、実施例の熱交換チューブの簡易モデルを示す図である。また、図７Ｂは、好ましい実施例の熱交換チューブの簡易モデルを示す図である。

【0047】

図７Ａに示す実施例の熱交換チューブ２０において、複数の熱交換チューブ２０の積層方向（Ｚ軸方向）視で、スリット４６の延在方向（Ｙ軸方向）の中心ＣＳは、隣接し合う２つの凸状支持部４０を結ぶ直線ＶＬ上から外れている。その結果、中心ＣＬが直線ＶＬ上に位置する図６Ａに示す比較例の熱交換チューブ１２０に比べて、熱交換チューブ２０は、積層することによって生じる変形が抑制される。

【0048】

なお、隣接し合う２つの凸状支持部４０を結ぶ直線ＶＬが、スリット４６の中心ＣＳから離れてスリット４６の両端に近づくほど、熱交換チューブ２０の変形はより抑制される。

【0049】

図７Ｂに示す好ましい実施例の熱交換チューブ２０において、複数の熱交換チューブ２０の積層方向（Ｚ軸方向）視で、スリット４６は、隣接し合う２つの凸状支持部４０を結ぶ直線ＶＬと交差することなく延在する。これにより、２つの凸状支持部４０は、その間にスリット４６が存在しないために、互いに対して積層方向にシフトし難くされている。その結果、図７Ａに示す実施例の熱交換チューブ２０に比べて、図７Ｂに示す熱交換チューブ２０はさらに変形しにくくされている。

【0050】

熱交換チューブ２０の変形を抑制するために、複数の凸状支持部４０（４２）に対して位置決めされているのに加えて、スリット４６は、本実施の形態１の場合、以下のことを考慮して熱交換チューブ２０に設けられている。

【0051】

まず、本実施の形態１の場合、図４に示すように、複数のスリット４６は、熱交換チューブ２０の長手方向（Ｙ軸方向）に延在する中心線Ｃ２を外して延在するように、熱交換チューブ２０に設けられている。すなわち、流入側接続部２８と流出側接続部３０との間を通過する中心線Ｃ２を外して延在するように、複数のスリット４６は熱交換チューブ２０に設けられている。これにより、複数の熱交換チューブ２０を積層したときに、ある熱交換チューブ２０が中心線Ｃ２に沿って折り曲がることを抑制している。

【0052】

具体的に説明すると、熱交換チューブ２０それぞれの流入側接続部２８と流出側接続部３０には、積層方向（Ｚ軸方向）のサイズについて許容できる誤差が存在する。複数の熱交換チューブ２０を積層してその誤差が累積すると、ある熱交換チューブ２０において、流入側接続部２８と流出側接続部３０との間に曲げ応力が発生する。このとき、流入側接続部２８と流出側接続部３０との間を通過する熱交換チューブ２０の中心線Ｃ２上に、複数のスリット４６が延在していると、その中心線Ｃ２に沿って熱交換チューブ２０が折り曲がる可能性がある。

【0053】

したがって、図４に示すように、複数のスリット４６は、流入側接続部２８と流出側接続部３０との間を通過する中心線Ｃ２を外して、熱交換チューブ２０に設けられている。

【0054】

また、本実施の形態１の場合、図４に示すように、複数のスリット４６は、複数の熱交換チューブ２０の積層方向（Ｚ軸方向）視で、熱交換チューブ２０の２つの中心線Ｃ１、Ｃ２対称に配置されている。これにより、熱交換チューブ２０の剛性が一様になり、熱交換チューブ２０の変形が抑制されている。

【0055】

本実施の形態１の場合、熱交換チューブ２０は、熱のショートカットを抑制する構成要素として、スリット４６以外の構成要素も備えている。

【0056】

図４に示すように、複数の熱交換チューブ２０の積層方向（Ｚ軸方向）視で、流入側接続部２８と流出側接続部３０は、その間に内部流路２６が存在しない状態で近い距離で隣接している。その間の熱交換チューブ２０の部分に、流入側接続部２８を流れる第２の流体Ｆ２と流出側接続部３０を流れる第２の流体Ｆ２との間の熱移動を抑制する貫通穴４８が設けられている。

【0057】

具体的に説明すると、熱交換チューブ２０において、流入側接続部２８を流れる第２の流体Ｆ２と流出側接続部３０を流れる第２の流体Ｆ２との間の温度差が最も大きい。したがって、流入側接続部２８と流出側接続部３０とが隣接している場合、これらの間で大量の熱のショートカットが生じうる。この熱のショートカットを抑制するために、貫通穴４８が設けられている。

【0058】

さらに、本実施の形態１の場合、図４に示すように、複数の熱交換チューブ２０の積層方向（Ｚ軸方向）視で、流入側接続部２８と内部流路２６との間の熱交換チューブ２０の部分と流出側接続部３０と内部流路２６との間の熱交換チューブ２０の部分とにも、これらの間の熱のショートカットを抑制するための貫通穴５０が設けられている。

【0059】

以上のような本実施の形態１によれば、複数の熱交換チューブを積層して構成される熱交換器において、熱交換チューブ間の隙間を精度よく形成することができる。

【0060】

（実施の形態２）
上述の実施の形態１の場合、図５に示すように、スリット４６は、例えばパンチ加工によって熱交換チューブ２０の一部を除去することによって形成される貫通穴状である。本実施の形態２は、そのスリットの形成方法が、上述の実施の形態１とは異なる。この異なる点を中心に、本実施の形態２について説明する。

【0061】

図８は、本実施の形態２に係る熱交換器の熱交換チューブの断面図である。なお、図８は、２つの熱交換チューブが積層された状態を示している。

【0062】

図８に示すように、スリット２５２ｂも、上述の実施の形態１の熱交換チューブ２０のスリット４６と同様に理由で、熱交換チューブ２２０に設けられている。しかしながら、本実施の形態２のスリット２５２ｂは、切り起こし部２５２の一部で構成されている。

【0063】

切り起こし部２５２は、例えば、熱交換チューブ２２０に角括弧状の切込みを形成し、その切込みに囲まれた部分を起立させたものである切り起こし片２５２ａと、切り起こし片２５２ａが起立することによって生じた貫通穴から構成されている。その切り起こし部２５２における貫通穴が、異なる内部流路２２６の部分（折り返し部から延在して互いに対向する部分）を流れる第２の流体Ｆ２間の熱のショートカットを抑制するスリット２５２ｂとして機能する。

【0064】

また、本実施の形態２の場合、切り起こし部２５２における切り起こし片２５２ａは、スリット２５２ｂ（貫通穴）に対して第１の流体Ｆ１の流れ方向の下流側で起立し、その流れ方向の上流側に傾いた壁状である。そのため、切り起こし片２５２ａは、第１の流体Ｆ１の風向板として機能する。具体的には、切り起こし片２５２ａは、第１の流体Ｆ１をスリット２５２ｂ内にガイドする。それにより、第１の流体Ｆ１は、熱交換チューブ２０の異なる隙間Ｓに流入する。その結果、熱交換器内を第１の流体Ｆ１は複雑に流れ、それにより第１の流体Ｆ１と第２の流体Ｆ２との間の熱交換率が、上述の実施の形態１に比べて向上する。

【0065】

本実施の形態２も、上述の実施の形態１と同様に、複数の熱交換チューブを積層して構成される熱交換器において、熱交換チューブ間の隙間を精度よく形成することができる。

【0066】

（実施の形態３）
本実施の形態３は、上述の実施の形態２の改良形態である。具体的には、切り起こし部における切り起こし片の形状が異なる。

【0067】

図９は、本実施の形態３に係る熱交換チューブの斜視図である。また、図１０は、本実施の形態３に係る熱交換器の熱交換チューブの断面図である。なお、図１０は、２つの熱交換チューブが積層された状態を示している。

【0068】

図９および図１０に示すように、本実施の形態３に係る熱交換器の熱交換チューブ３２０も、上述の実施の形態２の熱交換チューブ２２０と同様に、切り起こし部３５２を備える。本実施の形態３の場合、切り起こし部３５２における切り起こし片３５２ａは、第１の流体Ｆ１の流れ方向に対して直交する方向に延在するブリッジ状である。切り起こし部３５２における貫通穴３５２ｂは、異なる内部流路３２６の部分（折り返し部から延在して互いに対向する部分）を流れる第２の流体Ｆ２間の熱のショートカットを抑制するスリットとして機能する。

【0069】

図１０に示すように、第１の流体Ｆ１は、ブリッジ状の切り起こし片３５２ａによってその上下に分流される。これにより、上述の実施の形態２に比べて熱交換器内を第１の流体Ｆ１は複雑に流れ、それにより第１の流体Ｆ１と第２の流体Ｆ２との間の熱交換率がさらに向上する。

【0070】

本実施の形態３も、上述の実施の形態１と同様に、複数の熱交換チューブを積層して構成される熱交換器において、熱交換チューブ間の隙間を精度よく形成することができる。

【0071】

以上、上述の実施の形態１～３を挙げて本開示を説明したが、本開示の実施の形態は上述の実施の形態に限らない。

【0072】

例えば、上述の実施の形態１の場合、図４に示すように、熱交換チューブ２０の内部流路２６は、複数の熱交換チューブ２０の積層方向（Ｚ軸方向）視で、短手方向（Ｘ軸方向）に延在する中心線Ｃ１且つ長手方向（Ｙ軸方向）に延在する中心線Ｃ２対称の形状である。具体的には、内部流路２６は、熱交換チューブ２０の長手方向の一方側に配置された略「Ｍ」字状の流路２６Ｌと、長手方向の他方側に配置された略「Ｍ」字状流路２６Ｒとから構成されている。

【0073】

しかしながら、本開示の実施の形態に係る熱交換器における熱交換チューブの内部流路の形状は、これに限定されない。

【0074】

図１１、図１２、および図１３は、熱交換チューブの内部流路の様々な例を示す図である。

【0075】

図１１に示す熱交換チューブ４２０の場合、その内部流路４２６は、熱交換チューブ４２０の積層方向（Ｚ軸方向）視で、短手方向（Ｘ軸方向）に延在する中心線Ｃ１且つ長手方向（Ｙ軸方向）に延在する中心線Ｃ２対称の形状を備える。具体的には、内部流路４２６は、流入側接続部４２８から流出側接続部４３０に向かって延在して熱交換チューブ２０の長手方向の一方側に配置された略「Ｕ」字状の流路４２６Ｌと、流入側接続部４２８から流出側接続部４３０に向かって延在して長手方向の他方側に配置された略「Ｕ」字状流路４２６Ｒとから構成されている。これにより、内部流路４２６は、２つの折り返し部４２６ａと、その折り返し部４２６ａから延在して間隔をあけて互いに対向する流路部分４２６ｂとを含んでいる。その流路部分４２６ｂの間の熱交換チューブ４２０の部分に、複数のスリット４４６が設けられている。

【0076】

図１２に示す熱交換チューブ５２０の場合、その内部流路５２６は、熱交換チューブ５２０の積層方向（Ｚ軸方向）視で、長手方向（Ｙ軸方向）に延在する中心線Ｃ２対称の形状を備える。しかし、内部流路５２６の形状は、短手方向（Ｘ軸方向）に延在する中心線Ｃ１対称の形状ではない。その理由は、流入側接続部５２８と流出側接続部５３０が、熱交換チューブ５２０において長手方向の中心ではなく、長手方向の一方の端部で短手方向に並んだ状態で設けられているからである。内部流路５２６は、流入側接続部５２８から流出側接続部５３０に向かって延在して略「Ｍ」字状の形状を備える。これにより、内部流路５２６は、３つの折り返し部５２６ａと、その折り返し部５２６ａから延在して間隔をあけて互いに対向する流路部分５２６ｂとを含んでいる。その流路部分５２６ｂの間の熱交換チューブ５２０の部分に、複数のスリット５４６が設けられている。なお、複数のスリット５４６は、中心線Ｃ２上を外して設けられている。

【0077】

図１３に示す熱交換チューブ６２０の場合、その内部流路６２６の形状は、熱交換チューブ５２０の積層方向（Ｚ軸方向）視で、短手方向（Ｘ軸方向）に延在する中心線Ｃ１且つ長手方向（Ｙ軸方向）に延在する中心線Ｃ２対称の形状ではない。その理由は、流入側接続部６２８と流出側接続部６３０が、熱交換チューブ６２０の対角線上に配置されているからである。そのため、内部流路６２６は、流入側接続部６２８から流出側接続部６３０に向かって延在して「逆Ｓ］字状の形状を備える。これにより、内部流路６２６は、２つの折り返し部６２６ａと、その折り返し部６２６ａから延在して間隔をあけて互いに対向する流路部分６２６ｂとを含んでいる。その流路部分６２６ｂの間の熱交換チューブ６２０の部分に、複数のスリット６４６が設けられている。

【0078】

このように熱交換器の内部流路の形状や流入側接続部と流出側接続部の位置は、用途に応じて種々に変更可能である。本開示の実施の形態に係る熱交換器における熱交換チューブの内部流路は、少なくとも１つの折り返し部を含む流路であればよい。すなわち、本開示の実施の形態に係る熱交換器における熱交換チューブは、１つの折り返し部によって間隔をあけて互いに対向する２つの流路部分が生じ、その２つの流路部分の間の熱交換チューブの部分にスリットが設けられている熱交換チューブである。

【0079】

また、上述の実施の形態１の場合、図３に示すように、熱交換器１０によって熱交換される第１の流体Ｆ１は、熱交換チューブ２０の短手方向（Ｘ軸方向）に流れる。しかしながら、本開示の実施の形態はこれに限らない。熱交換チューブの長手方向に第１の流体が流れるように、熱交換器は構成されてもよい。

【0080】

すなわち、本開示の実施の形態に係る熱交換器は、広義には、第１の流体が通過可能な隙間をあけて積層された複数の熱交換チューブを有し、前記熱交換チューブそれぞれが、前記第１の流体と熱交換を行う第２の流体が流れ、折り返し部を含む内部流路と、前記内部流路に連通し、前記第２の流体が流入する流入側接続部と、前記内部流路に連通し、前記第２の流体が流出する流出側接続部と、前記折り返し部からそれぞれ延在して間隔をあけて互いに対向する前記内部流路における２つの流路部分の間の前記熱交換チューブの部分に設けられた複数のスリットと、隣接する他の熱交換チューブに接触して前記隙間を形成する複数の凸状支持部と、を備え、前記複数の熱交換チューブの積層方向視で、前記複数のスリットの少なくとも１つが、その延在方向の中心が隣接し合う２つの前記凸状支持部を結ぶ直線上から外れた状態で延在する。

【0081】

以上のように、本開示における技術の例示として、上述の実施の形態を説明してきた。そのために、図面および詳細な説明を提供している。したがって、図面及び詳細な説明に記載された構成要素の中には、課題解決のために必須な構成要素だけでなく、上述の技術を例示するために、課題解決のためには必須でない構成要素も含まれ得る。そのため、それらの必須ではない構成要素が図面や詳細な説明に記載されていることをもって、直ちに、それらの必須ではない構成要素が必須であるとの認定をするべきではない。

【0082】

また、上述の実施の形態は、本開示における技術を例示するためのものであるから、特許請求の範囲又はその均等の範囲において種々の変更、置き換え、付加、省略等を行うことができる。

【産業上の利用可能性】

【0083】

本開示は、フィン状の複数の熱交換チューブを積層して構成される熱交換器に対して適用可能である。

【符号の説明】

【0084】

２０ 熱交換チューブ
２６ 内部流路
２６ａ 折り返し部
２６ｂ 流路部分
４０ 凸状支持部
４６ スリット
Ｆ１ 第１の流体

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6A】

【図6B】

【図7A】

【図7B】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】