特許 6997703 熱交換器のための熱交換管、熱交換器、およびその組立方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2021-12-21

(45)【発行日】2022-01-18

(54)【発明の名称】熱交換器のための熱交換管、熱交換器、およびその組立方法

(51)【国際特許分類】

   F28F 1/40 20060101AFI20220107BHJP

   F28F 1/32 20060101ALI20220107BHJP

   F28F 9/16 20060101ALI20220107BHJP

   F28F 1/00 20060101ALI20220107BHJP

   B21D 53/08 20060101ALI20220107BHJP

   B21D 39/06 20060101ALI20220107BHJP

【ＦＩ】

F28F1/40 G

F28F1/32 C

F28F9/16

F28F1/00 E

B21D53/08 H

B21D53/08 J

B21D39/06 B

【請求項の数】 15

(21)【出願番号】P 2018509907

(86)(22)【出願日】2016-08-12

(65)【公表番号】

(43)【公表日】2018-10-11

(86)【国際出願番号】 CN2016094852

(87)【国際公開番号】W WO2017032228

(87)【国際公開日】2017-03-02

【審査請求日】2019-07-08

(31)【優先権主張番号】201510528384.9

(32)【優先日】2015-08-25

(33)【優先権主張国・地域又は機関】CN

(73)【特許権者】

【識別番号】515258882

【氏名又は名称】ダンフォス・マイクロ・チャンネル・ヒート・エクスチェンジャー・（ジャシン）・カンパニー・リミテッド

(74)【代理人】

【識別番号】100098394

【弁理士】

【氏名又は名称】山川 茂樹

(74)【代理人】

【識別番号】100064621

【弁理士】

【氏名又は名称】山川 政樹

(72)【発明者】

【氏名】チャン，ジフェン

(72)【発明者】

【氏名】ウェイ，ウェンジアン

【審査官】長尾 裕貴

(56)【参考文献】

【文献】独国実用新案第９３１５２９６（ＤＥ，Ｕ１）

【文献】特開２０００－２１８３３２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１２－００２３９９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１５－０９０２１９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００２－３４０４４１（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｆ２８Ｆ １／４０

Ｆ２８Ｆ １／３２

Ｆ２８Ｆ ９／１６

Ｆ２８Ｆ １／００

Ｂ２１Ｄ ５３／０８

Ｂ２１Ｄ ３９／０６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

別体である少なくとも２つの熱交換副管を含む一体化熱交換管として構成され、前記少なくとも２つの熱交換副管の隣接するもの同士が接しながら一体化した状態にあるときこれら熱交換副管によって全周が囲まれた空間が前記一体化熱交換管の中心に形成され、前記空間は、挿入体を収容することにより、前記一体化熱交換管の外側面の形状に対応するフィン穴内において前記一体化熱交換管の拡張をもたらし、これにより前記一体化熱交換管と前記フィン穴とを結合するために使用されることを特徴とする熱交換器のための熱交換管。

【請求項2】

前記一体化熱交換管の外側面は円形であり、および前記フィン穴は前記一体化熱交換管と同じ形状であることを特徴とする、請求項１に記載の熱交換器のための熱交換管。

【請求項3】

前記少なくとも２つの熱交換副管の外側面の一部は、前記熱交換管の前記中心にある前記空間を囲むことを特徴とする、請求項１または２に記載の熱交換器のための熱交換管。

【請求項4】

前記一体化熱交換管は、前記少なくとも２つの熱交換副管の前記外側面が連結シートを介して互いに連結されるように形成されることを特徴とする、請求項１～３のいずれか一項に記載の熱交換器のための熱交換管。

【請求項5】

前記連結シートは、前記挿入体を使用することによって前記少なくとも２つの熱交換副管を前記フィン穴内で拡張および結合する場合に伸長されるかまたは割れることを特徴とする、請求項４に記載の熱交換器のための熱交換管。

【請求項6】

前記少なくとも２つの熱交換副管はＮ個の熱交換副管であり、ここで、Ｎは２以上の自然数であり、前記Ｎ個の熱交換副管のそれぞれは、１／Ｎの円弧を有する熱交換副管であり、前記Ｎ個の熱交換管のそれぞれは、前記それぞれの円弧に対応するその中心に凹部を有し、および前記凹部は、前記熱交換副管の伸長方向に沿って前記熱交換副管のチャネルに向かって内側に陥凹されることを特徴とする、請求項１～５のいずれか一項に記載の熱交換器のための熱交換管。

【請求項7】

前記Ｎ個の凹部は、前記Ｎ個の熱交換副管が共に一体化される場合に円形の空間を形成することを特徴とする、請求項６に記載の熱交換器のための熱交換管。

【請求項8】

各熱交換副管のチャネル数は少なくとも１であることを特徴とする、請求項１～７のいずれか一項に記載の熱交換器のための熱交換管。

【請求項9】

前記挿入体は内部拡張管であり、かつ前記空間に対応する形状を有することを特徴とする、請求項１～８のいずれか一項に記載の熱交換器のための熱交換管。

【請求項10】

前記内部拡張管は中空、中実または多孔質であることを特徴とする、請求項９に記載の熱交換器のための熱交換管。

【請求項11】

外側に突出する突起は前記内部拡張管の外側面に設けられ、前記突起は、前記一体化熱交換管の前記拡張によって互いに接する前記少なくとも２つの熱交換副管が離間することで形成されるギャップに挿入されることを特徴とする、請求項９または１０に記載の熱交換器のための熱交換管。

【請求項12】

前記内部拡張管は、それぞれの前記フィン穴内の前記熱交換副管の数と同じ数の突起を有することを特徴とする、請求項１１に記載の熱交換器のための熱交換管。

【請求項13】

前記突起は、前記内部拡張管の伸長方向に沿って延びることを特徴とする、請求項１１または１２に記載の熱交換器のための熱交換管。

【請求項14】

それぞれフィン穴を設けられた複数のフィンと、
前記複数のフィンを互いに積み重ねるようにそれぞれ前記フィン穴を貫通する複数の熱交換管と
を含む熱交換器であって、前記複数の熱交換管の少なくとも１つは、請求項１～１３のいずれか一項に記載の熱交換管である、熱交換器。

【請求項15】

請求項１４に記載の熱交換器の組立方法であって、
複数のフィンを互いに積み重ねるように複数の熱交換管のそれぞれを前記複数のフィンの対応するフィン穴に通すことと、
各熱交換管が拡張されかつ前記フィン穴の内壁と結合されるように、各熱交換管の中心にある空間に挿入体を挿入することと
を含む組立方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本願は、「Ｈｅａｔ Ｅｘｃｈａｎｇｅ Ｔｕｂｅ ｆｏｒ Ｈｅａｔ Ｅｘｃｈａｎｇｅｒ，Ｈｅａｔ Ｅｘｃｈａｎｇｅｒ ａｎｄ Ａｓｓｅｍｂｌｙ Ｍｅｔｈｏｄ Ｔｈｅｒｅｏｆ」という名称の２０１５年８月２５に出願された中国特許出願公開第２０１５１０５２８３８４．９号明細書の優先権を主張するものであり、この特許は、参照によりその全体が本明細書に援用される。

【0002】

本発明は、加熱、換気、空調、自動車、冷凍および輸送の分野に関し、特に蒸発器、凝縮器、ヒートポンプ熱交換器、水タンクなどで使用される熱交換器と、熱交換器の組立方法と、熱交換器で使用される熱交換管とに関する。

【背景技術】

【0003】

現在、一般的に、熱交換器を製造するための２種類の技術があり、その技術の一方は機械式管拡張技術であり、他方はろう付け技術である。

【0004】

一般的な管－フィン型の熱交換器１０は、図１～３に示す通りである。管－フィン型の熱交換器１０は、それぞれフィン穴２を設けられた複数のフィン１と、複数のフィンを互いに積み重ねるようにそれぞれ対応するフィン穴を貫通する複数の熱交換管３と、複数の熱交換管３の対応する２つの熱交換管と連通するようにそれぞれ構成された少なくとも１つの曲げ部４と、対応する熱交換管３に流体を配給し、かつ最後に管－フィン型の熱交換器１０から流体を排出するように構成された少なくとも１つの収集パイプ５とを含む。特に、冷媒は熱交換管を通り、一方で空気などの媒体はフィンを通る。

【0005】

図示するように、通常、熱交換管３は円形であり、フィン穴２も円形である。フィン穴２の直径が熱交換管３の直径よりも若干大きい状態で、熱交換管３がフィン１を貫通し、すべてのフィンを取り付けた後、拡管具の拡張ヘッド６が管を拡張するように熱交換管３内に突出する。拡管具の拡張ヘッド６の直径は、フィン穴２の直径よりも若干大きい。管が拡張した後、熱交換管３がフィン１に密着することを保証することができる。

【0006】

微小チャネル／平行流熱交換器２０は図４に示す通りである。熱交換器２０は、２つのマニホルド２１と、２つのマニホルド２１間に延びる複数の平熱交換管２２と、隣接する熱交換管２２間に設けられた複数のフィン２３とを含む。加えて、マニホルド２１の一端に取り付けられた端部カバー２４と、マニホルド２１の空洞に設けられたバッフル２５と、熱交換器２０の片側に取り付けられたサイドプレート２６と、マニホルド２１に設けられた入口／出口管継手２７とがさらに示されている。

【0007】

熱交換器２０のすべての構成要素は、アルミニウムでできている。図示するように密接して束ねられた後、平熱交換管２２およびフィン２３は、ろう付けを行うためにろう付け炉に送られ、ろう付け炉を出た後、互いに溶接される。ろう付けプロセスには、ろう付け用フラックスの吹き付け、乾燥、加熱、溶接、および冷却などがある。

【0008】

一方、公知のように、所与の容量の熱交換器に対して熱交換管の水力直径が小さいほど、熱交換器の性能は高くなり、材料コストは安くなる。しかし、機械式管拡張技術は、熱交換管の直径に大きく影響され、現在では直径が５ｍｍを超える熱交換管にのみ適用することができる。

【0009】

さらに、従来の熱交換管の場合、コストおよび熱交換効率などの因子を考慮して、肉厚は、通常、非常に薄く設計され、機械式管拡張技術が採用された場合、管壁は破裂するまで拡張されて、製品が廃棄されることになりやすい。

【0010】

他方のはんだ付け技術に関して、この技術は、水力直径が小さい熱交換管を有する熱交換器に使用することができる。微小チャネル熱交換器は、通常、この技術を使用し、比較的良好な熱交換性能を有する。しかし、一方では、複雑なろう付けプロセス、高い設備投資、および不安定な製品品質などの問題が微小チャネル熱交換器の市場競争力を大きく制限している。他方では、製品は、高温溶接される必要があるため、防食層または親水層をフィンの材料に形成することは不可能であり、管－フィン型の熱交換器よりも防食性能および排水能力が低くなる。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0011】

本発明の目的は、上記の２つのろう付け技術の欠陥または欠点を解決するかまたは少なくとも緩和することである。

【課題を解決するための手段】

【0012】

本発明の一態様によれば、熱交換器のための熱交換管、熱交換器、およびその組立方法が提供される。

【0013】

本発明の一態様によれば、熱交換器のための熱交換管が提供され、熱交換管は、中心に空間を有する一体化熱交換管であり、この空間は、挿入体を収容して、熱交換器の対応するフィン穴内で一体化熱交換管を拡張および結合するために使用される。

【0014】

一例では、一体化熱交換管の外側面は略円形であり、およびフィン穴は一体化熱交換管と同じ形状である。

【0015】

一例では、一体化熱交換管は、互いから分離された少なくとも２つの熱交換副管を含む。

【0016】

一例では、少なくとも２つの熱交換副管の外側面は、連結シートを介して互いに連結される。

【0017】

一例では、連結シートは、挿入体を使用することによって少なくとも２つの熱交換副管をフィン穴内で拡張および結合する場合に伸長されるかまたは割れる。

【0018】

一例では、少なくとも２つの熱交換副管はＮ個の熱交換副管であり、ここで、Ｎは２以上の自然数であり、Ｎ個の熱交換副管のそれぞれは、１／Ｎの円弧を有する熱交換副管であり、Ｎ個の熱交換管のそれぞれは、それぞれの円弧に対応するその中心に凹部を有し、およびこの凹部は、熱交換副管の伸長方向に沿って熱交換副管のチャネルに向かって内側に陥凹される。

【0019】

一例では、Ｎ個の凹部は、Ｎ個の熱交換副管が共に一体化される場合に略円形の空間を形成する。

【0020】

一例では、各熱交換副管のチャネル数は少なくとも１である。

【0021】

一例では、挿入体は内部拡張管であり、かつ空間に対応する形状を有する。

【0022】

一例では、内部拡張管は中空、中実または多孔質である。

【0023】

一例では、外側に突出する突起が内部拡張管の外側面に設けられ、この突起は、熱交換副管をフィン穴内で拡張および結合する場合に２つの隣接する熱交換副管間のギャップに挿入される。

【0024】

一例では、内部拡張管は、それぞれの前記フィン穴内の熱交換副管の数と同じ数の突起を有する。

【0025】

一例では、突起は、内部拡張管の伸長方向に沿って延びる。

【0026】

本発明の別の態様によれば、
それぞれフィン穴を設けられた複数のフィンと、
複数のフィンを互いに積み重ねるようにそれぞれフィン穴を貫通する複数の熱交換管と
を含む熱交換器が提供され、複数の熱交換管の少なくとも１つは、上記の熱交換管である。

【0027】

本発明のさらに別の態様によれば、熱交換器の組立方法が上記に従って提供され、その組立方法は、
複数のフィンを互いに積み重ねるように複数の熱交換管のそれぞれを複数のフィンの対応するフィン穴に通すことと、
各熱交換管が拡張されかつフィン穴の内壁と結合されるように、各熱交換管の中心にある空間に挿入体を挿入することと
を含む。

【0028】

本発明の実施形態では、本発明の技術的解決策は、以下の有益な技術的効果を有する。
１．本発明の実施形態は、微小であるかまたは小さい内径を有する熱交換管をフィンに合わせて拡張しかつフィンに結合するか、または組み付けるという課題に対処する。
２．本発明の実施形態は、ろう付けプロセスを使用する必要がなく、それにより、製造コストを大幅に削減する。
３．本発明の実施形態は、従来の熱交換管の内部拡張による破裂のリスクを軽減する。
４．本発明の実施形態は、様々な流体が同じ熱交換管を通ることを可能にするように、熱交換管を少なくとも２つの副管に分割する。

【0029】

添付図面に関連した好ましい実施形態についての以下の説明から、本発明のこれらおよび／または他の態様および利点が明らかになり、容易に理解されるであろう。

【図面の簡単な説明】

【0030】

【図1】先行技術の管－フィン型熱交換器の構造図である。

【図2a-2b】それぞれ図１の側面図および正面図である。

【図3】拡管具によって管拡張された図１のフィンの図である。

【図4】先行技術の微小チャネル／平行流熱交換器の構造図である。

【図5a-5b】それぞれ、本発明の実施形態による共に組み立てられたフィンおよび熱交換管の構造図および正面図である。

【図5c】図５ｂの円部Ａの詳細図である。

【図5d】フィンの正面図である。

【図6a-6b】それぞれ図５ａの熱交換副管の一例を示す正面図および構造図である。

【図6c-6d】それぞれ図５ａの熱交換副管の別の例を示す正面図および構造図である。

【図6e-6f】それぞれ図６ａおよび図６ｂの熱交換副管を含む一体化熱交換管を示す正面図および構造図である。

【図6g-6h】それぞれ図６ｃおよび図６ｄの熱交換副管を含む一体化熱交換管を示す正面図および構造図である。

【図7a-7b】それぞれ、本発明の別の実施形態による共に組み立てられたフィンおよび熱交換管の構造図および正面図である。

【図7c】図７ｂの円部Ｂの詳細図である。

【図7d-7f】挿入体の様々な例の図である。

【図8a-8b】挿入体が挿入された、図５ａおよび図５ｂに示すフィンおよび熱交換管からなる構造体の構造図および正面図である。

【図8c】図８ｂの円部Ｃの詳細図である。

【図8d】熱交換管の別の形態が採用された場合の図８ｂの円部Ｃの詳細図を示す。

【図9a-9b】本発明の別の実施形態による、挿入体が挿入されたフィンおよび熱交換管からなる構造体の構造図および正面図である。

【図9c】図９ｂの円部Ｄの詳細図である。

【図10】本発明の別の実施形態による一体化熱交換管を示す図である。

【図11a-11b】挿入体が挿入された図１０の一体化熱交換管を使用した熱交換器の構造体の構造図および正面図である。

【図11c】図１１ｂの円部Ｅの詳細図である。

【発明を実施するための形態】

【0031】

以下の実施形態を用いておよび図１～１１ｃに関連して、本発明の技術的解決策がさらに具体的に説明される。説明における同一または同様の参照符号は、同一または同様の構成要素を示す。添付図面を参照した本発明の実施形態の以下の説明は、本発明の包括的発明概念を説明することが意図され、本発明を限定するものと解釈すべきでない。

【0032】

本発明の実施形態に従って、共に組み立てられた熱交換管５１およびフィン５２を有する構造体５０の図は、図５ａおよび図５ｂに示す通りであり、背景技術のセクションで説明したように、本発明の実施形態で説明する熱交換管５１およびフィン５２からなる一体化構造体は管－フィン型の熱交換器で使用することができ、微小チャネル／平行流熱交換器で使用することもできることが当業者に分かるであろう。管－フィン型の熱交換器および微小チャネル／平行流熱交換器の構造は、背景技術で詳細に説明したことから、管－フィン型熱交換器および微小チャネル／平行流熱交換器の特定の構造はここで詳細に説明しない。当業者は、上記の対応する熱交換器のそれぞれの部品を部分的に置き換えて、本発明の実施形態で提示される、共に組み立てられたフィンおよび熱交換管を有する構造体を直接使用することができる。換言すると、本発明の熱交換管は、必要に応じて、上記の熱交換器の特定のタイプに限定されることなく様々な熱交換器に適用することができる。

【0033】

実際の組立中、フィン５２は、最初に一層ずつ共に積み重ねられ、次いで熱交換管５１によって直列に連結されて、図５ａに示す構造体を形成する。

【0034】

一例では、熱交換管５１の外側面は略円形であり、相応してフィン穴５３も略円形形状である。すなわち、フィン穴５３の形状および熱交換管５１の形状は、同一であるかまたは対応している必要がある。熱交換管５１がフィン５２のフィン穴５３を貫通することを可能にするために、熱交換管５１の外径は、通常、フィン穴５３の内径よりも若干小さいように設定される。当然ながら、熱交換管の外径とフィン穴の内径との間の寸法関係は、必要に応じて当業者が設定することができる。

【0035】

図５ｃおよび図５ｄを参照すると、熱交換管５１とフィン穴５３との間にある程度の空間またはギャップ５４があることが分かる。ギャップ５４は、熱交換管５１に対するフィン穴５３の余裕代であり、フィンの積み重ねられた層またはフィンパッケージを熱交換管５１が貫通することを容易にする。

【0036】

図５ａ～５ｃに示すように、熱交換管５１は、中心に空間５５を有する一体化熱交換管である。空間５５は、（下記に詳細に説明される）挿入体５７を収容して、熱交換器の対応するフィン穴５３内で一体化熱交換管を拡張および結合するために使用される。

【0037】

特に、一体化熱交換管５１は、互いから分離された少なくとも２つの熱交換副管５８を含む。図５ｃに示すように、一体化熱交換管５１は、２つの熱交換副管５８を含む。少なくとも２つの熱交換副管５８の外側面の一部は、熱交換管５１の中心にある空間５５を囲んでいる。

【0038】

一例では、少なくとも２つの熱交換副管５８はＮ個の熱交換副管であり、ここで、Ｎは２以上の自然数であり、Ｎ個の熱交換副管５８のそれぞれは、１／Ｎの円弧を有する熱交換副管であり、Ｎ個の熱交換管５８のそれぞれは、それぞれの円弧に対応するその中心に凹部５９を有し、および凹部５９は、熱交換副管５８の伸長方向に沿って熱交換副管５８のチャネル５６に向かって内側に陥凹されている。Ｎ個の凹部５９は、Ｎ個の熱交換副管５８が共に一体化される場合に略円形の空間５５を形成する。

【0039】

図５ｃは、一体化熱交換管５８が２つの略半円形の熱交換副管５８を含むことを示す。各熱交換副管５８は、それぞれの円弧に対応するその中心に略半円形の凹部５９を有し、凹部５９は、熱交換副管５８の伸長方向において熱交換副管内のチャネル５６に向かって内側に陥凹されている。各熱交換副管５８はチャネル５６を有する。当然ながら、当業者は、図示した例に限定されることなく、挿入体５７の形状に応じて凹部５９の形状を具体的に設計することになる。

【0040】

当然のことながら、図５ｃでは、熱交換副管５８は、半円形または略半円形であるが、熱交換副管５８自体は、拡張および結合に関係しないため、熱交換副管５８の断面は、任意の形状を取ることができ、多孔質とするかまたは毛細孔を有することもできる。

【0041】

図５ｃに示され、半円形凹部５９を有する半円形の熱交換副管５８が図６ａおよび図６ｂに示されている。

【0042】

図６ａおよび図６ｂに示したものと略同じであり、それぞれチャネル５６の代わりに毛細管の形態を取る点で異なる熱交換副管５８が図６ｃおよび図６ｄに示されている。図に具体的に示すように、３つのチャネル５６が示されている。図示するように、各熱交換管５８において、３つのチャネル５６は同じのものである。当然ながら、３つのチャネル５６は、異なるかまたは任意の他の適切な形態で形成することもできる。

【0043】

図６ａおよび図６ｂに示す２つの熱交換副管５８を合わせたときに構成される一体化熱交換管５１の例が図６ｅおよび図６ｆに示されている。この時点で、一体化熱交換管５１の外径はフィン穴５３の内径よりも若干小さく、そのため、確実に、複数のフィン５２によって形成されたフィンパッケージに２つの熱交換副管５８を並べて挿入できるようになる。

【0044】

図６ｃおよび図６ｄに示す２つの多チャネル熱交換副管５８を組み立てることによって形成された一体化熱交換管５１の一例が図６ｇおよび図６ｈに示されている。

【0045】

上記に説明した図では、２つの同一の熱交換副管５８を一体化熱交換管５１に統合したものが示されているが、当然ながら、当業者は、完全に同じものではなく、共に組み立てられる熱交換副管５８の形態を必要に応じて定めることができる。例えば、図６ａに示す単チャネルの熱交換副管５８は、図６ｃに示す多チャネルの熱交換副管５８と共に統合される。

【0046】

本発明の実施形態で説明した熱交換管５１は、単一の孔、多孔質、毛細孔などであり得、すなわち、熱交換管５１のチャネル５６の数は、必要に応じて選択され得ることが上記に説明した図から分かる。空間５５は、円形、正方形、鳩尾形、または他の非円形形状などとすることができる。本明細書において、熱交換管５１のチャネルの数および断面形状と空間の数および形状とは、図に示した例に限定されることなく、任意に組み合わせる得ることに留意する必要がある。熱交換管５１が複数の熱交換チャネルを有する場合、様々な流体が様々な熱交換チャネルを通ることができる。

【0047】

本発明の別の実施形態に従って、共に組み立てられた熱交換管５１およびフィン５２を有する構造体５０の図が図７ａ～７ｃ示されており、この構造体５０は、図５ａおよび図５ｂに示す例と実質的に同じであり、単に各熱交換副管５８が３つの熱交換チャネル５６を有する点で異なっているに過ぎない。したがって、図５ａおよび図５ｂに示すものと同じ内容は再度説明されない。

【0048】

挿入体が挿入された、図５ａおよび図５ｂに示す構造体の構造図および正面図が図８ａおよび図８ｂに示されている。２つの熱交換副管５８が同じフィン穴５３を貫通した後、挿入体５７が、２つの熱交換副管５８間に形成された空間５５に挿入される。別々に押し込まれた後、２つの熱交換副管５８は、機械式の拡張および結合と同じ目的を達成するように、フィン穴５３の内壁と完全に接触するようになる（図７ｃを参照されたい）。挿入が完了すると、挿入体５７は、熱交換副管５８のための安全な支持体を形成するように、再度取り外されることなく、２つの熱交換副管５８間に残る。

【0049】

挿入体５７は、機械式の拡張および結合の目的を達成するために、２つの熱交換副管５８が互いから離間され、それにより熱交換副管５８の外側面とフィン穴５３との間のギャップをなくすように、２つの熱交換副管５８を密着して支持することが図８ｃから分かる。

【0050】

挿入体５７の様々な実施形態の構造図は、図７ｄ～７ｆに示す通りである。図示するように、一例では、挿入体５７は、中空、中実、多孔質、円形、非円形、正方形、鳩尾形とすることができる内部拡張管である。挿入体５７の特定の形状は、対応する熱交換管５１の中心にある空間５５の形状に対応する必要がある。挿入体は、貯蔵器または過熱／過冷管として機能し得ることに留意する必要がある。

【0051】

特に、外側に突出する突起５７１が内部拡張管５７の外側面に設けられ、この突起５７１は、熱交換副管５８をフィン穴５３内で拡張および結合する場合に２つの隣接する熱交換副管５８間のギャップ５９１に挿入される。突起５７１は、内部拡張管の伸長方向に沿って延びる。

【0052】

好ましくは、一例では、内部拡張管５７は、各前記フィン穴５３内の熱交換副管５８の数と同じ数の突起５７１を有する。すなわち、図８ｃに示すように、一体化熱交換管５１が２つの熱交換副管５８を含む場合に２つの熱交換副管５８間に２つのギャップ５９１が必ず形成され、したがって、フィン穴５３内で２つの熱交換副管５８を等しく拡張および結合できるように、２つの突起５７１を設けることが求められる。当然ながら、当業者は、必要に応じて突起の数を具体的に選択することができる。

【0053】

フィン穴５３内において、３つのチャネル５６を有する２つの熱交換副管５８を拡張および結合する例が図８ｄに示され、この例は、図８ｃに示すものと実質的に同じであることから、本明細書でさらに詳説しない。

【0054】

フィン穴５３内において、別の形態の一体化熱交換管５１を拡張および結合する例が図９ａ～９ｃに示されている。特に、この例は、図８ａ～８ｃに示す例と実質的に同じであり、一体化熱交換管５１が、２つの熱交換副管ではなく、３つ以上の熱交換副管を含む点のみで異なっている。特に、一体化熱交換管５１の熱交換副管５８は、同じ寸法を有さなくてよいことが説明されなければならない。図の説明を容易にするために、一体化熱交換管５１は、同じ寸法の４つの熱交換副管５８を含み、各熱交換副管５８が熱交換チャネル５６を有して示されている。当然ながら、各熱交換副管５８は、多孔質または毛管タイプとすることができる。上記のように、一体化熱交換管５１は、４つの熱交換副管５８を含むため、相応して、挿入体５７は、フィン穴５３内で一体化熱交換管５１をより良好に拡張および結合するように４つの突起５７１を有する。図９ｃに示すように、拡張および結合後、一体化熱交換管５１とフィン穴５３の内壁との間にギャップはない。

【0055】

図１０を参照すると、一体化熱交換管５１が（図示するように４つなどの）複数の熱交換副管５８を含む場合にフィン穴５３内での熱交換副管５８の組み立てを容易にするために、隣接する熱交換副管５８の外側面は、実際の必要に応じて、連結シート６０を用いて互いに連結することができる。実際には、連結シート６０は、きわめて薄いように構成することができ、空間５９に内部拡張管５７を挿入した後、熱交換副管５８間の連結シート６０は、割れるかまたは伸張され得る。要するに、内部拡張管５７が挿入された後、熱交換副管５８がフィン穴５３の内壁に取り付けられる限り、連結シート６０の形態は限定されない。

【0056】

図１０に示す一体化熱交換管５１を熱交換器に取り付けた例が図１１ａ～１１ｃに示されている。図示するように、具体的に図１１ｃを参照すると、一体化熱交換管５１の熱交換副管５８間に挿入体５７を挿入した後、連結シート６０が伸長され、熱交換副管５８がフィン穴５３の内壁に取り付けられたことが示されている。特に、一体化熱交換管５１は、４つの熱交換副管５８を含むため、内部拡張管５７に４つの突起５７１が設けられている。

【0057】

上記のように、一例では、熱交換管５１の直径は、５ｍｍ未満、好ましくは４ｍｍまたは３ｍｍ未満、またはより好ましくは２ｍｍもしくは１ｍｍ未満でなければならず、本発明の挿入体５７を使用して熱交換管５１とフィン５２との間の堅固な連結を達成することができ、これは、機械式管拡張技術またはろう付け技術と同じまたは実質的に同じ技術的効果を有する。一例では、本発明の熱交換管はまた、挿入体の直径が５ｍｍ未満、好ましくは４ｍｍもしくは３ｍｍ未満、またはより好ましくは２ｍｍもしくは１ｍｍ未満の事例に適用することができる。

【0058】

本発明の別の実施形態では、熱交換器が提供され、その熱交換器は、
それぞれフィン穴を設けられた複数のフィンと、
複数のフィンを互いに積み重ねるようにそれぞれ対応するフィン穴を貫通する複数の熱交換管と
を含み、熱交換管の少なくとも１つは、上記の熱交換管であることを特徴とする。

【0059】

熱交換器で使用される熱交換管が上記の熱交換管と同じであることから、熱交換管に関する詳細について再度説明しない。

【0060】

本発明のさらに別の実施形態では、上記の熱交換器の組立方法が提供され、その組立方法は、
複数のフィンを互いに積み重ねるように複数の熱交換管のそれぞれを複数のフィンの対応するフィン穴に通すことと、
各熱交換管が拡張されかつフィン穴の内壁と結合されるように、各熱交換管の中心にある空間に挿入体を挿入することと
を含む。

【0061】

熱交換器の組立方法で使用される熱交換管が上記の熱交換管と同じであることから、熱交換管に関する詳細について再度説明しない。

【0062】

本発明の様々な例において、熱交換管、熱交換器、および対応する組立方法は、以下の利点を有することができる。
１）本発明の実施形態は、熱交換管を毛細管にすることを可能にし、これは管の加熱および強度の改善に寄与する。
２）本発明の中間挿入体は、貯蔵器または過熱／過冷管として機能することができ、これは熱交換管の熱交換を改善する。
３）本発明の実施形態は、従来の機械式拡張および結合を用いて小型の熱交換管を拡張および結合することができないという問題に対処する。
４）本発明の実施形態は、液圧拡張および結合によって引き起こされる局所破裂の問題と、拡張および結合時の封止の問題とに対処する。
５）本発明の実施形態は、実際の必要に応じた必要な調整を考慮して、熱交換管が多様化されることを可能にする。
６）本発明の実施形態は、直径が小さい熱交換管とフィンとの間の拡管に関する主要な障害に対処する。
７）本発明では、従来の円形単一開孔の熱交換管と比較して、分割型の多孔質管の採用により、作動媒体の充填量を効果的に削減することができ、かつ熱交換管の表面積を増やすことができ、それにより熱交換効率が向上する。
８）従来の微小チャネル多孔質平熱交換管との関連で、フィン組立方法は、ろう付けプロセスを必要とせず、これはコストの削減に寄与する。
９）従来の微小チャネル平管と比較して、熱交換管およびフィンからなるアセンブリは、凝縮水の凍結解除および放出に寄与し、冷却のための空調装置のヒートポンプ作動条件下での微小チャネル熱交換器管の適用を拡大するのにかなりの効力を有する。

【0063】

上記は、単に本発明の実施形態の一部に過ぎず、当業者には、包括的発明概念の原理および趣旨から逸脱することなく、これらの実施形態を変更することができ、本発明の範囲は特許請求の範囲およびその均等物によって規定されることが分かるであろう。

【図1】

【図2a】

【図2b】

【図3】

【図4】

【図5a】

【図5b】

【図5c】

【図5d】

【図6a】

【図6b】

【図6c】

【図6d】

【図6e】

【図6f】

【図6g】

【図6h】

【図7a】

【図7b】

【図7c】

【図7d】

【図7e】

【図7f】

【図8a】

【図8b】

【図8c】

【図8d】

【図9a】

【図9b】

【図9c】

【図10】

【図11a】

【図11b】

【図11c】