特許 7595441 熱交換器および空気調和装置

(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】2024-11-28

(45)【発行日】2024-12-06

(54)【発明の名称】熱交換器および空気調和装置

(51)【国際特許分類】

   F28F 9/00 20060101AFI20241129BHJP

   F28D 1/053 20060101ALI20241129BHJP

【ＦＩ】

F28F9/00 331

F28D1/053 A

【請求項の数】 6

(21)【出願番号】P 2020192878

(22)【出願日】2020-11-20

(65)【公開番号】P2022081720

(43)【公開日】2022-06-01

【審査請求日】2023-09-25

(73)【特許権者】

【識別番号】000006013

【氏名又は名称】三菱電機株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100095407

【弁理士】

【氏名又は名称】木村 満

(74)【代理人】

【識別番号】100131152

【弁理士】

【氏名又は名称】八島 耕司

(74)【代理人】

【識別番号】100147924

【弁理士】

【氏名又は名称】美恵 英樹

(74)【代理人】

【識別番号】100148149

【弁理士】

【氏名又は名称】渡邉 幸男

(74)【代理人】

【識別番号】100181618

【弁理士】

【氏名又は名称】宮脇 良平

(74)【代理人】

【識別番号】100174388

【弁理士】

【氏名又は名称】龍竹 史朗

(72)【発明者】

【氏名】鎌田 敬三

【審査官】古川 峻弘

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１８－１４６２２３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００７－０２４３３４（ＪＰ，Ａ）

【文献】国際公開第９５／００８０８９（ＷＯ，Ａ１）

【文献】特開２００１－０９９５９２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００８－０２００８５（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｆ２８Ｆ ９／００－９／２６

Ｆ２８Ｄ １／００－１／０６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

一方向に配列された複数の第１伝熱管および、前記複数の第１伝熱管に接続された複数の第１フィンを有する第１熱交換器コアと、
前記複数の第１伝熱管それぞれの一端に接続され、前記複数の第１伝熱管それぞれに冷媒を流す第１ヘッダと、
前記複数の第１伝熱管それぞれの他端に接続され、前記複数の第１伝熱管それぞれから冷媒が流れ込む第２ヘッダと、
前記複数の第１伝熱管のうちの配列方向の端にある第１伝熱管の延在方向に延びると共に、該第１伝熱管に沿って配置され、該第１伝熱管を補強する補強部材と、
を備え、
前記第１ヘッダと前記第２ヘッダの少なくとも一方は、第１突起を有し、
前記補強部材は、前記一方向に板面を向け、前記延在方向へ延びる平面部と、該平面部の、前記一方向と前記延在方向とに垂直な方向の両端それぞれから前記一方向へ起立する２つの起立壁とを有し、
前記２つの起立壁それぞれの、前記延在方向の端部は、前記平面部よりも前記延在方向へ突出し、前記第１ヘッダと前記第２ヘッダの少なくとも一方を挟み込み、さらに、前記２つの起立壁それぞれの、前記延在方向の端面から内側かつ前記延在方向の反対側へ向かって凹んで、前記第１突起が嵌まった凹みを有し、
前記第１ヘッダと前記第２ヘッダの少なくとも一方は、前記第１突起が前記凹みの内部で前記延在方向へスライド可能であることにより、前記補強部材を、前記延在方向にスライド可能に保持する熱交換器。

【請求項2】

前記２つの起立壁は、前記起立壁同士の間に向かって延び、前記第１ヘッダと前記第２ヘッダの少なくとも一方の端部が当接して掛止する掛止部をそれぞれ有し、
前記補強部材は、前記平面部の前記延在方向の端部から前記２つの起立壁が起立する方向へ延びて、前記第１ヘッダと前記第２ヘッダの少なくとも一方の端部に当接する壁部を有する、
請求項１に記載の熱交換器。

【請求項3】

前記補強部材は、第２突起を有し、
前記第１ヘッダと前記第２ヘッダの少なくとも一方は、前記第１伝熱管の延在方向に平行に延びる先端を備え、該先端が前記第２突起に引っ掛かる第２鈎状部を有する、
請求項１に記載の熱交換器。

【請求項4】

前記第１ヘッダと前記第２ヘッダは、前記複数の第１伝熱管の配列方向に延在し、
前記第２鈎状部は、前記第１ヘッダと前記第２ヘッダの少なくとも一方の、延在方向の端面に形成され、該端面から内側に向かって凹んだ凹みの形状を有する、
請求項３に記載の熱交換器。

【請求項5】

一方向に配列された複数の第１伝熱管および、前記複数の第１伝熱管に接続された複数の第１フィンを有する第１熱交換器コアと、
前記複数の第１伝熱管それぞれの一端に接続され、前記複数の第１伝熱管それぞれに冷媒を流す第１ヘッダと、
前記複数の第１伝熱管それぞれの他端に接続され、前記複数の第１伝熱管それぞれから冷媒が流れ込む第２ヘッダと、
前記複数の第１伝熱管のうちの配列方向の端にある第１伝熱管の延在方向に延びると共に、該第１伝熱管に沿って配置され、該第１伝熱管を補強する補強部材と、
前記一方向に配列され、一端に前記第２ヘッダが接続されて前記第２ヘッダから冷媒が流れ込む複数の第２伝熱管および、前記複数の第２伝熱管に接続された複数の第２フィンを有し、前記第１熱交換器コアの風下側に配置された第２熱交換器コアと、
前記複数の第２伝熱管それぞれの他端に接続され、前記複数の第２伝熱管それぞれから冷媒が流れ込む第３ヘッダと、
を備え、
前記第１ヘッダと前記第２ヘッダの少なくとも一方は、前記補強部材を、前記補強部材が延在する方向にスライド可能に保持し、
前記補強部材は、前記第２ヘッダと前記第３ヘッダに接合されている熱交換器。

【請求項6】

請求項１から５のいずれか１項に記載の熱交換器を備える空気調和装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は熱交換器および空気調和装置に関する。

【背景技術】

【0002】

熱交換器には、一方向に配列された複数の伝熱管のうち、その末端にある伝熱管に沿って補強プレートを備えるものがある。

【0003】

例えば、特許文献１には、両端に形成された折り曲げ部と、それら折り曲げ部それぞれに形成され、伝熱管が嵌め込まれると共に伝熱管が接合された切欠部と、が設けられた補強プレートを備える熱交換器が開示されている。

【0004】

特許文献２には、伝熱管の両端それぞれが嵌挿されたチューブプレートに固定されると共に、伝熱管に沿って配置された補強プレートを備える熱交換器が開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【文献】特開昭６２－１５３６９１号公報

【文献】特開２００６－５２８６６号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

熱交換器では、空気調和装置に組み込まれ、その空気調和装置が冷暖房運転をする場合に、伝熱管を流れる冷媒が高温になることがある。その結果、伝熱管が熱膨張してしまうことがある。

【0007】

この場合、特許文献１に記載の熱交換器では、伝熱管の両端それぞれが補強用のプレート両端それぞれの切欠部に接合されている。このため、伝熱管と補強用のプレートに熱応力が発生してしまうことがある。その結果、熱応力が降伏点を超えることにより熱交換器が破壊されたり、冷熱の繰り返しによって熱交換器に疲労破壊が発生したりすることがある。

【0008】

また、特許文献２に記載の熱交換器では、伝熱管の両端それぞれがチューブプレートそれぞれに固定され、さらに、チューブプレートそれぞれが補強用のプレートに固定されている。このため、特許文献２に記載の熱交換器でも熱応力が発生してしまい、その結果、熱交換器が破壊されてしまうことがある。

【0009】

本開示は上記の課題を解決するためになされたもので、熱応力による破壊が防止された熱交換器および空気調和装置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】

【0010】

上記の目的を達成するため、本開示に係る熱交換器は、第１熱交換器コア、第１ヘッダ、第２ヘッダおよび、補強部材を備える。第１熱交換器コアは、一方向に配列された複数の第１伝熱管および、複数の第１伝熱管に接続された複数の第１フィンを有する。また、第１ヘッダは、複数の第１伝熱管それぞれの一端に接続され、複数の第１伝熱管それぞれに冷媒を流す。第２ヘッダは、複数の第１伝熱管それぞれの他端に接続され、複数の第１伝熱管それぞれから冷媒が流れ込む。さらに、補強部材は、複数の第１伝熱管のうちの配列方向の端にある第１伝熱管の延在方向に延びると共に、第１伝熱管に沿って配置され、第１伝熱管を補強する。また、第１ヘッダと第２ヘッダの少なくとも一方は、第１突起を有する。さらに、補強部材は、一方向に板面を向け、延在方向へ延びる平面部と、平面部の、一方向と延在方向とに垂直な方向の両端それぞれから一方向へ起立する２つの起立壁とを有する。２つの起立壁それぞれの、延在方向の端部は、平面部よりも延在方向へ突出し、第１ヘッダと第２ヘッダの少なくとも一方を挟み込み、さらに、２つの起立壁それぞれの、延在方向の端面から内側かつ延在方向の反対側へ向かって凹んで、第１突起が嵌まった凹みを有する。そして、第１ヘッダと第２ヘッダの少なくとも一方は、第１突起が凹みの内部で延在方向へスライド可能であることにより、補強部材を、延在方向にスライド可能に保持する。

【発明の効果】

【0011】

本開示の構成によれば、補強部材が第１伝熱管の延在方向に延び、第１ヘッダと第２ヘッダの少なくとも一方が、その補強部材を、補強部材が延在する方向にスライド可能に保持する。このため、補強部材が第１伝熱管を延在方向に拘束しない。その結果、第１伝熱管と第１ヘッダおよび第２ヘッダの接合部および第１伝熱管に熱応力が発生しにくい。その結果、熱交換器の熱応力による破壊を防止することができる。

【図面の簡単な説明】

【0012】

【図1】本開示の実施の形態１に係る熱交換器を備える空気調和装置の室外機の斜視図

【図2】本開示の実施の形態１に係る熱交換器を備える空気調和装置の室外機のブロック図

【図3】本開示の実施の形態１に係る熱交換器の斜視図

【図4】本開示の実施の形態１に係る熱交換器の上部の拡大斜視図

【図5】本開示の実施の形態１に係る熱交換器が備える熱交換器コアの概念図

【図6】本開示の実施の形態１に係る熱交換器の右側面部の拡大斜視図

【図7】本開示の実施の形態１に係る熱交換器が備えるサイドプレートの上端部の拡大斜視図

【図8】本開示の実施の形態２に係る熱交換器の下部の拡大斜視図

【発明を実施するための形態】

【0013】

以下、本開示の実施の形態に係る熱交換器および空気調和装置について図面を参照して詳細に説明する。なお、図中、同一又は同等の部分には同一の符号を付す。図に示す直交座標系ＸＹＺにおいて、熱交換器が備える伝熱管の延在方向を上下方向に向け、それら伝熱管が接続されるヘッダの延在方向を左右方向に向けたときの、左右方向がＸ軸、前後方向がＹ軸、Ｘ軸とＹ軸とに直交する方向がＺ軸である。以下、適宜、この座標系を引用して説明する。

【0014】

（実施の形態１）
実施の形態１に係る熱交換器は、空気調和装置の室外機に用いられる熱交換器である。この熱交換器では、熱応力がかかることを防ぐため、サイドプレートが、伝熱管の延在方向にスライド可能に設けられている。

【0015】

まず、図１および図２を参照して、空気調和装置の室外機の構成について説明する。

【0016】

図１は、実施の形態１に係る熱交換器１Ａを備える空気調和装置の室外機１００の斜視図である。図２は、室外機１００のブロック図である。

【0017】

図１に示すように、空気調和装置の室外機１００は、いわゆるトップフロー型の室外機である。室外機１００は、筐体１１０と、筐体１１０の上に載置されたベルマウス１２０と、を備える。

【0018】

筐体１１０は、直方体の箱の形状に形成されている。そして、その内部には、図２に示す圧縮機１３１、四方弁１３２、アキュムレータ１３３、熱交換器１Ａ等の室外機１００の部品が収容されている。

【0019】

ここで、圧縮機１３１は、冷媒を圧縮する部品である。四方弁１３２は、冷媒の流れを切り換える部品である。アキュムレータ１３３は、冷媒の液体部分を貯めて、気体部分を分離する部品である。熱交換器１Ａは、冷媒を空気と熱交換させる部品である。

【0020】

これらの室外機１００に収容された部品は、室内機２００に接続されている。そして、これらの部品は、圧縮機１３１、四方弁１３２、熱交換器１Ａ、室内機２００、アキュムレータ１３３の順序で接続されている。これにより、これらの部品は、冷媒を循環させる冷媒回路を形成している。この冷媒回路では、四方弁１３２が冷媒の流れを切り換える。その結果、空気調和装置は、室内の空気を冷房または暖房する。

【0021】

詳細には、四方弁１３２が一方向に切り換えられると、冷媒は、矢印Ａに示す方向へ流れる。冷媒は、圧縮機１３１で高温高圧の気体にされた後、熱交換器１Ａに供給される。そして、冷媒は、熱交換器１Ａで室外の空気と熱交換をして冷却され、続いて、図示しない膨張弁で膨張されて圧力が下げられ、低温の液体に変化する。その後、冷媒は、室内機２００の熱交換器で室内の空気の熱を吸収する。その結果、空気調和装置は、室内を冷房する。冷媒は、その後、圧縮機１３１に戻る。

【0022】

これに対して、四方弁１３２がこの状態から切り換えられると、冷媒は逆方向に流れる。冷媒は、圧縮機１３１から室内機２００の熱交換器へ流れ、その熱交換器で室内の空気に放熱する。その結果、空気調和装置は、室内を暖房する。続いて、冷媒は、図示しない膨張弁で膨張されて低温の液体に変化し、その後、室外機１００の熱交換器１Ａで室外の空気と熱交換をし、圧縮機１３１に戻る。

【0023】

このように、室外機１００に収容された部品では、四方弁１３２の切り換えにより、冷媒の流れが変化する。以下、理解を容易にするため、空気調和装置が冷房動作をしているときの冷媒の流れを例に説明する。

【0024】

図１に戻って、筐体１１０の上面部１１１には、上述した部品が空気調和をするための空気を筐体１１０に取り込むため、ベルマウス１２０が設けられている。

【0025】

ベルマウス１２０は、図示しないが、筐体１１０の上面部１１１に形成された開口と繋がっている。そして、ベルマウス１２０の内部には、図２に示す送風機１３４が配置されている。ベルマウス１２０は、その送風機１３４が動作することにより、内部の空気を外へ排出する。これにより、ベルマウス１２０は、図１に示す筐体１１０内部の空気を吸い込み、その空気を筐体１１０の上部へ排出する。

【0026】

一方、筐体１１０の正面部１１２には、図示しないが通気口が開口している。これにより、上記のベルマウス１２０内の送風機１３４によって、正面部１１２から空気が吸い込まれる。その正面部１１２には、図１に示すように、吸い込まれた空気と熱交換をする熱交換器１Ａが配置されている。続いて、図３および図４を参照して、熱交換器１Ａの構成について説明する。

【0027】

図３は、熱交換器１Ａの斜視図である。図４は、熱交換器１Ａの上部の拡大斜視図である。図５は、熱交換器１Ａが備える熱交換器コア２０、３０の概念図である。なお、図４では、理解を容易にするため、右上部を切断した熱交換器１Ａを図示している。

【0028】

図３に示すように、熱交換器１Ａは、冷媒が流出入するヘッダ１１－１３と、それらヘッダ１１－１３に接合された熱交換器コア２０、３０と、熱交換器コア２０、３０を補強するサイドプレート４０、５０を備える。

【0029】

ヘッダ１１と１３は、熱交換器コア２０、３０に冷媒を分配する、または熱交換器コア２０、３０からの冷媒を集約する部品である。ヘッダ１１と１３は、水平に延在する四角筒状の流路を有する。そして、ヘッダ１１と１３は、互いに前後方向に隣接する状態に配置されている。

【0030】

ヘッダ１１は、図２に示す圧縮機１３１と図示しない冷媒管によって接続されている。そして、その圧縮機１３１から冷媒の供給を受ける。一方、熱交換器コア２０は、図４に示すように、多数の伝熱管２１を備える。ヘッダ１１は、これら伝熱管２１に接続されている。これにより、ヘッダ１１は、圧縮機１３１から供給された冷媒をこれら伝熱管２１に分配する。

【0031】

熱交換器コア２０は、図５に示すように、上述した多数の伝熱管２１を備える。また、熱交換器コア２０は、伝熱管２１それぞれに接続されたフィン２２を備える。

【0032】

伝熱管２１それぞれは、図４に示すように、上下方向に延在している。そして、左右方向に配列している。伝熱管２１それぞれの下端は、図示しないが、ヘッダ１１に接続されている。これにより、伝熱管２１それぞれは、ヘッダ１１から冷媒を受け入れる。伝熱管２１それぞれは、図５に示すフィン２２に冷媒の熱を伝え、フィン２２が外気に触れることにより、その熱を放出する。これにより、伝熱管２１それぞれは、冷媒の熱を冷却する。一方、伝熱管２１それぞれの上端は、図４に示すように、ヘッダ１２に接続されている。

【0033】

ヘッダ１２は、熱交換器コア２０と３０の間に冷媒を流通させるための部品である。ヘッダ１２には、上述したように、熱交換器コア２０の伝熱管２１それぞれの上端が接続されている。一方、熱交換器コア３０も、熱交換器コア２０と同様に、上下方向に延在する多数の伝熱管３１を有する。ヘッダ１２には、その熱交換器コア３０の伝熱管３１それぞれの上端が接続されている。ヘッダ１２は、水平方向に延在する四角筒の形状を有し、その内部に、図示しないが、リターン管として機能する流路が設けられている。ヘッダ１２は、熱交換器コア２０の伝熱管２１から流れ込む冷媒を熱交換器コア３０の伝熱管３１へ流す。

【0034】

熱交換器コア３０は、図４に示すように、上下方向に延在し、かつ左右方向に配列する、上述した多数の伝熱管３１を備える。また、熱交換器コア３０は、図５に示すように、伝熱管３１それぞれに設けられたフィン３２を備える。

【0035】

熱交換器コア３０の伝熱管３１は、図５に示すように、熱交換器コア２０の伝熱管２１の背面側に配置されている。また、熱交換器コア３０のフィン３２も、熱交換器コア２０のフィン２２の背面側に配置されている。図１に示す室外機１００では、正面側は、空気を吸い込まれる側、換言すると、風上側である。熱交換器コア３０の伝熱管３１とフィン３２は、風下側で、冷媒から伝わった熱を外気に放出する。これにより、冷媒を冷却する。伝熱管３１の下端は、図３に示すヘッダ１３に接続され、冷却された冷媒は、ヘッダ１３に排出される。

【0036】

ヘッダ１３は、図２に示す室内機２００の熱交換器に接続されている。ヘッダ１３は、熱交換器コア３０の伝熱管３１それぞれから冷媒を集め、集めた冷媒を室内機２００の熱交換器に供給する。

【0037】

一方、図３に示すように、熱交換器コア２０、３０の右側面部には、熱交換器コア２０、３０の最も右に配列された伝熱管２１、３１を保護するため、サイドプレート４０が設けられている。また、それらの左側面部には、熱交換器コア２０、３０の最も左に配列された伝熱管２１、３１を保護するため、サイドプレート５０が設けられている。

【0038】

サイドプレート４０は、図４に示すように、上面視逆コの字状に折り曲げられたプレートの形状を有する。詳細には、サイドプレート４０は、前後方向に延在する平面部４１と、平面部４１の前端側と後端側で、プレートが直角に折り曲げられた形状の起立壁４２Ｆ、４２Ｂと、を有する。

【0039】

平面部４１は、熱交換器コア２０、３０の最も右に配列された伝熱管２１、３１を右側から覆って、それら伝熱管２１、３１を保護する。これに対して、起立壁４２Ｆ、４２Ｂには、図３に示すように、ネジを通すための貫通孔４３Ｆ、４３Ｂが形成されている。貫通孔４３Ｆ、４３Ｂには、図１に示す筐体１１０に取り付けられるネジが通される。これにより、起立壁４２Ｆ、４２Ｂは、筐体１１０に固定される。

【0040】

なお、図示しないが、サイドプレート５０は、サイドプレート４０と左右対称であることを除いて、サイドプレート４０と同様の構成である。このため、サイドプレート５０の構成の説明を省略する。

【0041】

図３に戻って、サイドプレート４０、５０の上端は、ヘッダ１２と隣接している。また、サイドプレート４０、５０の下端は、ヘッダ１１、１３と隣接している。そこで、熱交換器１Ａの強度を高めるため、サイドプレート４０、５０をヘッダ１１－１３に接合することが考えられる。

【0042】

しかし、上述したように、熱交換器１Ａには、空気調和装置の冷房運転時に、圧縮機１３１から高温高圧の冷媒が供給される。このため、ヘッダ１１とその近傍にある伝熱管２１の下端部分は、高温となりやすく、その結果、伝熱管２１が熱膨張してしまうことがある。

【0043】

このような場合に、伝熱管２１の下端と上端がヘッダ１１と１２に接合されているとすると、冷房運転時に伝熱管２１とサイドプレート４０、５０に熱応力が発生してしまう。その結果、発生した熱応力が降伏点を超えてしまうと、伝熱管２１とサイドプレート４０、５０が破損してしまう。また、冷熱を繰り返すことにより、伝熱管２１とサイドプレート４０、５０に疲労破壊が発生するおそれもある。

【0044】

そこで、熱応力による破壊を防止するため、サイドプレート４０、５０は、ヘッダ１１－１３に、伝熱管２１が延びる方向の上下方向へスライド可能に保持されている。次に、図６および図７を参照して、サイドプレート４０、５０の構成について説明する。

【0045】

図６は、熱交換器１Ａの右側面部の拡大斜視図である。図７は、熱交換器１Ａが備えるサイドプレート４０の上端部の拡大斜視図である。

【0046】

図６に示すように、サイドプレート４０は、起立壁４２Ｆ、４２Ｂの右端に形成された掛止部４４Ｆ、４４Ｂと、起立壁４２Ｆ、４２Ｂの上端に形成された凹み４５Ｆ、４５Ｂと、を有する。

【0047】

掛止部４４Ｆ、４４Ｂそれぞれは、図７に示すように、左右方向に垂直な平板かつ矩形の形状に形成されている。そして、掛止部４４Ｆ、４４Ｂそれぞれは、起立壁４２Ｆ、４２Ｂの右端の上端側に配置されている。掛止部４４Ｆ、４４Ｂそれぞれは、その起立壁４２Ｆ、４２Ｂの右端の上端側から起立壁４２Ｆと４２Ｂの間に向かって延びている。詳細には、掛止部４４Ｆは、起立壁４２Ｆから後方へ延びている。また、掛止部４４Ｂは、起立壁４２Ｂから前方へ延びている。なお、掛止部４４Ｆ、４４Ｂの下には、平面部４１から右側に水平に延在する水平壁４６が設けられている。

【0048】

これに対して、ヘッダ１２は、図６に示すように、四角筒状に形成され、その右端部は、サイドプレート４０の上にまで延在している。そして、ヘッダ１２の右端部は、起立壁４２Ｆ、４２Ｂの間に差し込まれている。その上下方向の位置、すなわち、ヘッダ１２の右端部のＺ座標は、ヘッダ１２の底がサイドプレート４０の水平壁４６に当接することにより、決められている。

【0049】

掛止部４４Ｆ、４４Ｂは、この状態で、ヘッダ１２の右側の端面と当接している。これにより、掛止部４４Ｆ、４４Ｂは、ヘッダ１２の左右方向の位置、すなわち、ヘッダ１２のＸ座標を決めている。

【0050】

一方、凹み４５Ｆ、４５Ｂそれぞれは、図７に示すように、起立壁４２Ｆ、４２Ｂそれぞれの上端に形成されている。その形状は、起立壁４２Ｆ、４２Ｂそれぞれの上端から下に矩形に凹んだ形状である。

【0051】

これに対して、ヘッダ１２の右端側には、図６に示すように、突起１２１Ｆ、１２１Ｂが形成されている。詳細には、ヘッダ１２は、上述したように、起立壁４２Ｆ、４２Ｂの間に差し込まれている。ヘッダ１２の前後方向の幅は、起立壁４２Ｆ、４２Ｂの前後方向の距離と同じである。これにより、ヘッダ１２の正面壁１２２Ｆと背面壁１２２Ｂは、起立壁４２Ｆと４２Ｂに当接している。その正面壁１２２Ｆの、凹み４５Ｆと前後方向に重なる領域に突起１２１Ｆが形成されている。また、背面壁１２２Ｂの、凹み４５Ｂと前後方向に重なる部分に突起１２１Ｂが形成されている。

【0052】

突起１２１Ｆ、１２１Ｂは、直方体状の形状に形成されている。そして、矩形状の先端面を前方と後方に向けている。突起１２１Ｆ、１２１Ｂの先端面の左右方向の幅は、矩形状の凹み４５Ｆ、４５Ｂの左右方向の幅と嵌め込み可能な程度に実質的に同じである。また、突起１２１Ｆ、１２１Ｂの先端面の上下方向の長さは、凹み４５Ｆ、４５Ｂの上下方向の長さよりも小さい。これにより、突起１２１Ｆ、１２１Ｂは、凹み４５Ｆ、４５Ｂに嵌め込み可能な形状を有する。

【0053】

また、突起１２１Ｆ、１２１Ｂの前後方向の長さは、起立壁４２Ｆ、４２Ｂの厚みよりも大きい。そして、突起１２１Ｆ、１２１Ｂは、凹み４５Ｆ、４５Ｂに嵌められている。その結果、突起１２１Ｆ、１２１Ｂは、凹み４５Ｆ、４５Ｂの内部空間を通って、凹み４５Ｆ、４５Ｂの外側に突出している。そして、凹み４５Ｆ、４５Ｂの内壁を引っ掛けている。これにより、ヘッダ１２は、サイドプレート４０を保持している。

【0054】

また、上述したように、突起１２１Ｆ、１２１Ｂの先端面の上下方向の長さは、凹み４５Ｆ、４５Ｂの上下方向の長さよりも小さい。このため、突起１２１Ｆ、１２１Ｂは、凹み４５Ｆ、４５Ｂに嵌められた状態で、凹み４５Ｆ、４５Ｂ内で上下方向にスライド可能である。そして、突起１２１Ｆ、１２１Ｂは、右面と左面それぞれが凹み４５Ｆ、４５Ｂの内壁に接しているので、静止摩擦力または動摩擦力を超える力が加わったときにスライド可能である。そのスライド可能な距離は、凹み４５Ｆ、４５Ｂの上側が開放されているので、凹み４５Ｆ、４５Ｂの上下方向の長さと同じである。これにより、熱交換器コア２０、３０の伝熱管２１、３１が熱膨張して、ヘッダ１２が上下方向の位置が変化したとしても、突起１２１Ｆ、１２１Ｂが凹み４５Ｆ、４５Ｂ内を上下方向にスライドする。その結果、サイドプレート４０は、ヘッダ１２の上下方向への変動を吸収することができる。

【0055】

このように、ヘッダ１２は、サイドプレート４０によって上下方向に拘束されない。これにより、ヘッダ１２とヘッダ１２に接合された伝熱管２１、３１に熱応力がかからない。また、これらの接合部に熱応力がかからない。その結果、ヘッダ１２と伝熱管２１、３１の熱応力による破壊を防ぐことができる。

【0056】

また、突起１２１Ｆ、１２１Ｂが凹み４５Ｆ、４５Ｂ内を上下方向にスライドすることができる結果、サイドプレート４０がヘッダ１２によって上下方向に拘束されない。これにより、サイドプレート４０に熱応力がかからない。その結果、サイドプレート４０の熱応力による破壊を防ぐことができる。

【0057】

図示しないが、サイドプレート４０の下端側は、ヘッダ１１、１３それぞれの右端部と接合されている。その接合手段は、例えば、ろう付けである。しかし、上記のように、サイドプレート４０の上端側は、ヘッダ１２に上下方向に拘束されていない。このため、伝熱管２１、３１とサイドプレート４０に熱応力がかからず、熱応力による破壊が防がれている。

【0058】

なお、熱交換器コア２０、３０が備える伝熱管２１、３１とフィン２２、３２は、アルミニウム合金で作製されるとよい。そして、ろう付けにより接合されるとよい。

【0059】

また、突起１２１Ｆ、１２１Ｂは、サイドプレート４０、５０を形成する材料よりも軟質の材料、すなわち軟らかい材料で形成されているとよい。このような材料であれば、熱膨張により突起１２１Ｆ、１２１Ｂの位置が変動しても、その変動に追従して変形することができるからである。その結果、サイドプレート４０、５０を拘束しないで、熱応力を発生しにくくすることができるからである。例えば、突起１２１Ｆ、１２１Ｂは、樹脂材料で形成されるとよい。サイドプレート４０、５０が金属で形成されている場合、突起１２１Ｆ、１２１Ｂは、その金属よりも軟らかい軟質樹脂、例えば、合成ゴム、ＡＢＳ（acrylonitrile butadiene styrene）樹脂、ＰＳ（polystyrene）樹脂、ＡＳ（acrylonitrile styrene copolymer）樹脂、ＰＣ／ＡＢＳ（polycarbonate/acrylonitrile butadiene styrene）アロイで例示される混合樹脂で形成されているとよい。

【0060】

以上のように、実施の形態１に係る熱交換器１Ａでは、サイドプレート４０、５０が伝熱管２１、３１の延在方向になる上下方向に延在し、ヘッダ１２が、サイドプレート４０、５０を、その上下方向にスライド可能に保持する。このため、サイドプレート４０、５０が、伝熱管２１、３１を上下方向に拘束しない。その結果、伝熱管２１、３１とヘッダ１２の接合部および、伝熱管２１、３１それ自体に熱応力が発生しにくい。その結果、熱交換器１Ａの熱応力による破壊を防止することができる。

【0061】

例えば、外気温が低いときの冷房運転では、外気温が低いのに対して、冷媒が高温になる。その結果、伝熱管２１、３１が熱膨張により伸びる。しかし、そのような場合でも熱交換器１Ａの熱応力による破壊を防止することができる。

【0062】

より詳細な例を挙げると、外気温が－１０℃のときの冷房運転では、ヘッダ１１に流入する冷媒温度が１００℃となることがある。この場合に、伝熱管２１、３１のＺ方向長さが８００ｍｍであり、伝熱管２１、３１の材質が日本規格協会で規格する合金番号Ａ３００３のアルミニウム合金であって、その線膨張係数が２３．７である場合に、伝熱管２１の、ヘッダ１１から上方に１００ｍｍまでの部分を流れる冷媒の温度が１００℃のままであるとすると、伝熱管２１、３１は、熱膨張によって上下方向に０.２６ｍｍだけ伸びる。しかし、このような場合でも、上述した突起１２１Ｆ、１２１Ｂのスライド可能な距離を０.２６ｍｍよりも大きく設定することにより、熱交換器１Ａの熱応力による破壊を防止することができる。

【0063】

また、熱交換器１Ａが暖房運転時に着霜した場合に、潜熱および顕熱で霜を融解する、いわゆるホットガスデフロストを行うことがある。そのときに、ヘッダ１１付近の温度が急激に上昇して、伝熱管２１、３１が熱膨張することがある。しかし、そのような場合でも、熱交換器１Ａの熱応力による破壊を防止することができる。

【0064】

なお、熱交換器コア２０、３０は、本明細書でいうところの第１熱交換器コア、第２熱交換器コアの一例である。伝熱管２１とフィン２２は、本明細書でいうところの第１伝熱管および第１フィンの一例である。伝熱管３１とフィン３２は、本明細書でいうところの第２伝熱管および第２フィンの一例である。また、伝熱管２１の下端と上端は、本明細書でいうところの第１伝熱管の一端と他端の一例であり、伝熱管３１の上端と下端は、本明細書でいうところの第２伝熱管の一端と他端の一例である。伝熱管２１が並ぶ左方向または右方向は、本明細書でいうところの第１伝熱管が配列する一方向の一例である。また、第１伝熱管の配列方向の一例である。また、ヘッダ１１－１３は、本明細書でいうところの第１ヘッダ、第２ヘッダ、第３ヘッダの一例である。サイドプレート４０、５０は、本明細書でいうところの補強部材の一例である。突起１２１Ｆ、１２１Ｂは、本明細書でいうところの第１突起の一例である。

【0065】

また、凹み４５Ｆ、４５Ｂは、突起１２１Ｆ、１２１Ｂの下側から突起１２１Ｆ、１２１Ｂに引っ掛かることから、フックまたは鍵として機能する。このため、本明細書では、凹み４５Ｆ、４５Ｂは、フックまたは鍵ともいう。なお、凹み４５Ｆ、４５Ｂは、本明細書でいうところの第１鈎状部の一例である。

【0066】

（実施の形態２）
実施の形態１に係る熱交換器１Ａでは、図示されていないが、サイドプレート４０、５０がヘッダ１１、１３に接合されている。しかし、サイドプレート４０、５０は、ヘッダ１１、１３に接合されていなくてもよい。換言すると、サイドプレート４０、５０は、ヘッダ１１、１３に固定されていなくてもよい。

【0067】

実施の形態２に係る熱交換器１Ｂでは、サイドプレート６０がヘッダ１３に固定されているが、ヘッダ１１には固定されていない。

【0068】

以下、図８を参照して、実施の形態２に係る熱交換器１Ｂについて説明する。実施の形態２では、実施の形態１と異なる構成を中心に説明する。

【0069】

図８は、実施の形態２に係る熱交換器１Ｂの下部の拡大斜視図である。なお、図８では、熱交換器１Ｂの左端部の構成が、熱交換器１Ｂの右端部と左右対称であることを除いて、同じであることから、熱交換器１Ｂの右端部だけを図示している。

【0070】

図８に示すように、熱交換器１Ｂが備えるサイドプレート６０は、下端部に、水平壁６６を有する。

【0071】

詳細には、サイドプレート６０は、実施の形態１で説明したサイドプレート４０と同様に、前後方向に延在する平面部６１と、平面部６１の前端側と後端側で、プレートが直角に折り曲げられた形状の起立壁６２Ｆ、６２Ｂと、を有する。そして、それら起立壁６２Ｆと６２Ｂの間には、平面部６１の下端から右方向へ折り曲げられた形状の水平壁６６が設けられている。

【0072】

これに対して、ヘッダ１１、１３それぞれは、四角筒の形状に形成されている。そして、ヘッダ１１と１３は、互いに前後方向に隣接している。ただし、ヘッダ１１と１３は、互いに接合されておらず、前後方向に隣接するだけである。

【0073】

また、ヘッダ１１と１３は、前後方向に隣接した状態で、左右方向に延在している。それらの右端部は、サイドプレート６０の水平壁６６によって上下方向に位置決めされた状態で、起立壁６２Ｆと６２Ｂの間に差し込まれている。差し込まれたヘッダ１１と１３の右端部のうち、ヘッダ１３の右端部には、右側に延在したのち上へ折れ曲がりさらに左に折り返された折り返し部１４が形成されている。そして、この折り返し部１４には、水平壁６６が挟み込まれている。これにより、ヘッダ１３は、サイドプレート６０を保持している。さらに、図示しないが、折り返し部１４と水平壁６６は、ろう付けされている。これにより、ヘッダ１３とサイドプレート６０は接合されている。その結果、ヘッダ１３には、サイドプレート６０が固定されている。

【0074】

一方、ヘッダ１１は、プレート６０と接合されていない。図示しないが、ヘッダ１１は、実施の形態１で説明したヘッダ１２に接続された伝熱管２１に接合されている。その結果、ヘッダ１１は、ヘッダ１２に、伝熱管２１を介して吊り下げられた状態にある。このため、伝熱管２１が熱膨張すると、ヘッダ１１は、その熱膨張に応じて上下方向に位置が変動する。

【0075】

このように、ヘッダ１１は、プレート６０に拘束されない。これにより、伝熱管２１、３１が熱膨張しても、ヘッダ１１に熱応力がかからない。その結果、ヘッダ１１の熱応力による破壊が防止されている。

【0076】

以上のように、実施の形態２に係る熱交換器１Ｂでは、ヘッダ１１がプレート６０に接合されておらず、プレート６０に拘束されない。その結果、熱交換器１Ｂが熱応力によって破壊されることを防ぐことができる。

【0077】

ヘッダ１１は、冷房運転時に高温の冷媒が供給され、高温となりやすい。その結果、ヘッダ１１に接続された伝熱管２１は、熱膨張しやすい。また、伝熱管２１は、風上側に配置されている。これにより、伝熱管２１は、温度変化が大きく、疲労破壊が生じやすい環境にある。熱交換器１Ｂでは、ヘッダ１１がプレート６０に拘束されないので、疲労破壊をより効果的に防止できる。

【0078】

なお、熱交換器１Ｂでも、図示しないが、ヘッダ１２が、サイドプレート６０を伝熱管２１、３１が延在する上下方向にスライド可能に保持する。その結果、サイドプレート６０に熱応力が発生せず、また、伝熱管２１、３１にも熱応力が発生しない。これにより、熱交換器１Ｂの熱応力による破壊が防止されている。

【0079】

以上、本開示の実施の形態に係る熱交換器１Ａ、１Ｂおよび空気調和装置について説明したが、熱交換器１Ａ、１Ｂおよび空気調和装置は、これに限定されない。

【0080】

例えば、実施の形態１、２では、熱交換器１Ａ、１Ｂが、熱交換器コア２０、３０を補強するサイドプレート４０、５０、６０を備えている。しかし、熱交換器１Ａ、１Ｂはこれに限定されない。サイドプレート４０、５０、６０は、熱交換器コア２０、３０が備える伝熱管２１、３１が延在する方向に延びて伝熱管２１、３１を補強する補強部材であればよい。サイドプレート４０、５０、６０は、例えば、角柱、円柱等の形状を有する柱状部材であってもよい。この場合、柱状部材は、金属、合成樹脂等で形成されているとよい。

【0081】

また、実施の形態１、２では、サイドプレート４０、５０、６０は、上面視コの字状に折り曲げられたプレートの形状であるが、折り曲げられていない平板の形状であってもよい。なお、サイドプレート４０、５０、６０は、単にプレートと呼ばれてもよい。

【0082】

実施の形態１、２では、ヘッダ１２が突起１２１Ｆ、１２１Ｂを有し、サイドプレート４０、５０、６０が凹み４５Ｆ、４５Ｂを有している。しかし、ヘッダ１２とサイドプレート４０、５０、６０はこれに限定されない。熱交換器１Ａ、１Ｂでは、サイドプレート４０、５０、６０が突起１２１Ｆ、１２１Ｂを有し、ヘッダ１２が凹み４５Ｆ、４５Ｂを有していてもよい。この場合、サイドプレート４０、５０、６０の突起がヘッダ１２の凹み４５Ｆ、４５Ｂに嵌まり、それら凹み４５Ｆ、４５Ｂ内で、伝熱管２１、３１の延在方向へスライド可能であるとよい。

【0083】

また、実施の形態１、２では、ヘッダ１２が突起１２１Ｆ、１２１Ｂを有し、ヘッダ１１、１３は、突起１２１Ｆ、１２１Ｂを有していないが、ヘッダ１１、１３が突起１２１Ｆ、１２１Ｂを有していてもよい。この場合、そのヘッダ１１、１３にある突起１２１Ｆ、１２１Ｂが嵌まる凹み４５Ｆ、４５Ｂをサイドプレート４０、５０、６０が有するとよい。この場合、ヘッダ１１、１３にある突起１２１Ｆ、１２１Ｂは、それら凹み４５Ｆ、４５Ｂ内で、伝熱管２１、３１の延在方向へスライド可能であるとよい。

【0084】

さらに、ヘッダ１１、１３が凹み４５Ｆ、４５Ｂを有し、サイドプレート４０、５０、６０が突起１２１Ｆ、１２１Ｂを有してもよい。この場合、サイドプレート４０、５０、６０の突起１２１Ｆ、１２１Ｂが、ヘッダ１１、１３の凹み４５Ｆ、４５Ｂに嵌まり、それら凹み４５Ｆ、４５Ｂ内で、伝熱管２１、３１の延在方向へスライド可能であるとよい。

【0085】

このように、熱交換器１Ａ、１Ｂでは、ヘッダ１１－１３とサイドプレート４０、５０、６０のいずれか一方が、突起１２１Ｆ、１２１Ｂを有し、ヘッダ１１－１３とサイドプレート４０、５０、６０のいずれか他方が、凹み４５Ｆ、４５Ｂを有しているとよい。

【0086】

なお、凹み４５Ｆ、４５Ｂは、突起１２１Ｆ、１２１Ｂに引っ掛かることから、鈎状部と呼ばれてもよい。また、ヘッダ１１－１３が突起１２１Ｆ、１２１Ｂを有し、サイドプレート４０、５０、６０が凹み４５Ｆ、４５Ｂを有する場合に、その場合の突起１２１Ｆ、１２１Ｂを第１突起と呼び、その場合の凹み４５Ｆ、４５Ｂを第１鈎状部と呼んでもよい。さらに、サイドプレート４０、５０、６０が突起１２１Ｆ、１２１Ｂを有し、ヘッダ１１－１３が凹み４５Ｆ、４５Ｂを有する場合に、その場合の突起１２１Ｆ、１２１Ｂを第２突起と呼び、その場合の凹み４５Ｆ、４５Ｂを第２鈎状部と呼んでもよい。

【0087】

また、実施の形態１、２では、熱交換器１Ａ、１Ｂでは、凹み４５Ｆ、４５Ｂがサイドプレート４０、５０、６０の端面からプレート内側に向かって凹む形状である。しかし、凹み４５Ｆ、４５Ｂは、これに限定されない。熱交換器１Ａ、１Ｂでは、ヘッダ１１－１３の少なくとも１つが、サイドプレート４０、５０、６０を伝熱管２１、３１の延在方向へスライド可能に保持していればよい。このため、凹み４５Ｆ、４５Ｂは、長手方向が伝熱管２１、３１の延在方向である長孔に置き換わってもよい。

【0088】

また、凹み４５Ｆ、４５Ｂは、実施の形態１、２では、サイドプレート４０、５０、６０を貫通しているが、サイドプレート４０、５０、６０の厚み方向に凹んでいるだけでもよい。

【0089】

実施の形態１、２では、サイドプレート４０、５０、６０が起立壁４２Ｆ、４２Ｂに配置された掛止部４４Ｆ、４４Ｂを備える。また、サイドプレート４０、５０、６０が水平壁４６、６６を備える。しかし、サイドプレート４０、５０、６０はこれに限定されない。起立壁４２Ｆ、４２Ｂ、掛止部４４Ｆ、４４Ｂおよび水平壁４６、６６は、任意の構成である。例えば、サイドプレート４０、５０、６０は、掛止部４４Ｆ、４４Ｂを備えていなくてもよい。実施の形態２で説明したサイドプレート６０の下端部と同様に、起立壁４２Ｆ、４２Ｂだけであってもよい。なお、任意の構成であることから、起立壁４２Ｆ、４２Ｂ、掛止部４４Ｆ、４４Ｂおよび水平壁４６、６６の数も任意である。これらは、熱交換器１Ａ、１Ｂのサイドプレート４０だけに設けられてもよいし、サイドプレート４０、５０の両方に設けられてもよい。

【0090】

実施の形態１、２では、熱交換器１Ａ、１Ｂは、空気調和装置が備える室外機１００に組み込まれている。しかし、熱交換器１Ａ、１Ｂは、はこれに限定されない。熱交換器１Ａ、１Ｂは、熱交換が必要な装置全般に適用可能である。なお、熱交換器１Ａ、１Ｂは、補強部材を有し、剛性が高いことから、ある程度の剛性が要求される装置に組み込まれて使用されるとよい。

【0091】

また、熱交換器１Ａ、１Ｂは、トップフロー型の室外機１００に組み込まれている結果、ヘッダ１１－１３が左右方向に延在している。また、サイドプレート４０、５０、６０が上下方向に延在している。しかし、これらの向きは、サイドプレート４０、５０、６０が伝熱管２１、３１の延在方向に延びている限りにおいて、任意である。ヘッダ１１－１３、サイドプレート４０、５０、６０は、熱交換器１Ａ、１Ｂそれ自体の向きに応じた向きであればよい。

【符号の説明】

【0092】

１Ａ、１Ｂ 熱交換器、１１－１３ ヘッダ、１４ 折り返し部、２０，３０ 熱交換器コア、２１，３１ 伝熱管、２２，３２ フィン、４０，５０，６０ サイドプレート、４１，６１ 平面部、４２Ｆ，４２Ｂ，６２Ｆ，６２Ｂ 起立壁、４３Ｆ，４３Ｂ 貫通孔、４４Ｆ，４４Ｂ 掛止部、４５Ｆ，４５Ｂ 凹み、４６，６６ 水平壁、１００ 室外機、１１０ 筐体、１１１ 上面部、１１２ 正面部、１２０ ベルマウス、１２１Ｆ，１２１Ｂ 突起、１２２Ｆ 正面壁、１２２Ｂ 背面壁、１３１ 圧縮機、１３２ 四方弁、１３３ アキュムレータ、１３４ 送風機、２００ 室内機、Ａ 矢印。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】