JP2009121758A - 熱交換器および冷熱システム - Google Patents

Abstract

【課題】接合信頼性を向上する熱交換器および冷熱システムを得る。
【解決手段】本発明に係る熱交換器１０は、第１冷媒が流れる第１冷媒流路を有する扁平状の第１扁平管１と、第２冷媒が流れる第２冷媒流路を有し、扁平面で前記第１扁平管１の扁平面と接合される扁平状の第２扁平管２と、第１扁平管１の両端に接続される１対の第１ヘッダー３と、第２扁平管の両端に接続される１対の第２ヘッダー４とを備え、第１扁平管１と第１ヘッダー３とを接続する第１ヘッダー接合部または第２扁平管２と第２ヘッダー４とを接続する第２ヘッダー接合部にろう材の滞留部２３を有するものである。
【選択図】図１

Description

この発明は、低温流体または高温流体である第１の冷媒と第２の冷媒との熱交換を行う熱交換器に関するものである。また、この熱交換器を用いた冷熱システムに関するものである。

従来の熱交換器には、冷媒の熱交換が行われる高圧帯板チューブ及び低圧帯板チューブと、高圧帯板チューブの両端部に接続される高圧ヘッダと、低圧帯板チューブの両端に接続される低圧ヘッダとを備えているものがある（例えば、特許文献１参照）。この従来の熱交換器においては、高圧帯板チューブと低圧帯板チューブとの両平面が重なるように密着され、さらに積層されてこの平面間の結合面がろう付けされる。また、高圧ヘッダは、挿入溝に高圧帯板チューブの一端が嵌め込まれてろう付け接続され、低圧ヘッダは、挿入溝に低圧帯板チューブの一端が嵌め込まれてろう付け接続される。

特開２００２−３４０４８５号公報（第４〜５頁、図１）

このような従来の熱交換器では、ろう付け加工の加熱の際に、溶融したろう材が扁平管（帯板チューブ）の端部とヘッダーの挿入溝との接合部全体に均一に流れ込まなかったり、接合部に滞留せずに他へ流出したりするので、接合部の気密性が確保できないなど、接合信頼性の低下を引き起こすという問題があった。

本発明は、かかる問題点を解決するためになされたものであり、接合信頼性を向上する熱交換器および冷熱システムを提供することを目的としている。

この発明に係る熱交換器は、第１冷媒が流れる第１冷媒流路を有する扁平状の第１扁平管と、第２冷媒が流れる第２冷媒流路を有し、扁平面で第１扁平管の扁平面と接合される扁平状の第２扁平管と、第１扁平管の両端に接続される１対の第１ヘッダーと、第２扁平管の両端に接続される１対の第２ヘッダーとを備え、第１扁平管と第１ヘッダーとを接続する第１ヘッダー接合部または第２扁平管と第２ヘッダーとを接続する第２ヘッダー接合部にろう材の滞留部を有するものである。

また、この発明に係る冷熱システムは、上記熱交換器を備えたものである。

この発明の熱交換器および冷熱システムによれば、接合信頼性を向上することが可能となる。

実施の形態１．
図１は、この発明の実施の形態１による熱交換器の構成を示す斜視図であり、図２は、この発明の実施の形態１による熱交換器の構成を示す断面図である。図３は、この発明の実施の形態１による熱交換器の構成を示す断面図であり、図３（ａ）は、図２に示す熱交換器のＡ−Ａ断面図である。また、図３（ｂ）および図３（ｃ）は、この発明の実施の形態１による熱交換器の他の構成を示す断面図である。図において、同一の符号を付したものは、同一また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である。

図１、図２および図３（ａ）に示すように、熱交換器１０は、第１冷媒が流れる第１冷媒流路を複数有する扁平状の第１扁平管１と、第２冷媒が流れる略長方形の第２冷媒流路を有する扁平状の第２扁平管２と、第１扁平管１の両端に接続された管状の第１ヘッダー３と、第２扁平管２の両端に接続された管状の第２ヘッダー４とを有する。

熱交換器１０の第２扁平管２は、熱伝導性の良い材質、例えば、アルミ合金、銅及びステンレスなどで構成され、平板をロール成形などで曲げた後、この平板の両端部である継ぎ目を電縫（溶接）して形成したり、円筒をロール成形もしくはプレス成形したり、または、押し出し成形もしくは引き抜き成形したりすることによって製造される。

一方、熱交換器１０の第１扁平管１は、熱伝導性の良い材質、例えば、アルミ合金、銅及びステンレスなどで構成され、押し出し成形または引き抜き成形することによって製造される。図２に示すように、第１ヘッダー３および第２ヘッダー４の円周側面には、それぞれ第１扁平管１または第２扁平管２の端部を差し込む矩形状の差込穴２８が設けられており、第１扁平管１と第１ヘッダー３とを接続する第１ヘッダー接合部はアルミ−シリコン系などのろう材２１を用いてろう付けされ、第２扁平管２と第２ヘッダー４とを接続する第２ヘッダー接合部はアルミ−シリコン系などのろう材２１を用いてろう付けされる。なお、第１ヘッダー３および第２ヘッダー４は、後述する熱交換器１０を搭載するヒートポンプ機器などの冷熱システムの冷媒回路に接続される。
図１、図２および図３（ａ）に示す熱交換器１０は、上記のように形成された第１扁平管１の扁平面と第２扁平管２の扁平面との間である扁平管接合部をアルミ−シリコン系などのろう材２１を用いてろう付けして製造される。

なお、第２扁平管２は、図３（ａ）に示した略長方形の形状に限らず、図３（ｂ）または図３（ｃ）に示すように、楕円形状や台形に近い形状であっても良い。すなわち、第２扁平管２は、第１扁平管１と対向する面が平面状であれば良く、概略に矩形状であれば良い。

図４は、この発明の実施の形態１による熱交換器の第２扁平管の一方の端部を示す断面図であり、図５は、この発明の実施の形態１による熱交換器の第２ヘッダーの差込穴を示す断面図であり、図６は、この発明の実施の形態１による熱交換器の第２扁平管と第２ヘッダーとの接合部を示す断面図である。

図４および図６に示すように、第２扁平管２は、端部を絞って外周を縮め、外周長が中央部よりも短い縮管部２６を設けて、ろう材２１の滞留部２３としている。
この発明の実施の形態１においては、第２扁平管２の端部に縮管部２６を備え、ろう材の滞留部２３が設けられているので、図５に示す第２ヘッダー４の差込穴２８に第２扁平管２を接続する際、図６に示すように、ろう材２１が縮管部２６に沿って流れ込み易く、接合に必要な量のろう材２１を必要な部位にのみ留めることができる。したがって、ろう付け不良が起こりにくくなり接合信頼性を向上することができる。また、ろう材２１が第２扁平管２および第２ヘッダー４の内部に侵入し難いので、流路抵抗の増大や閉塞等などを起こしにくくなり、信頼性を向上することができる。さらに、ろう付け間隙２２の周囲には、ろう材２１のフィレットが生成するために接合強度も向上できる。

図７は、この発明の実施の形態１に示す他の熱交換器を示す断面図である。
図７（ａ）〜図７（ｃ）に示すように、この発明の実施の形態１の他の熱交換器１０においては、第２扁平管２は、複数の矩形状の矩形管７から構成され、複数の矩形管７それぞれの扁平面と第１扁平管１の扁平面との間である扁平管接合部をろう材２１を用いて同時にろう付けして接合する。具体的には、第１扁平管１の扁平面と複数の矩形管７それぞれの扁平面との間である扁平管接合部にろう材２１を設け、第１扁平管１と複数の矩形管７とを冶具などを用いて固定して接合箇所にろう材２１を設け、炉中に投入することで１回のろう付け作業で接合を行うことができる。第２扁平管２を複数の矩形状の矩形管７から構成することによって、第２扁平管２と第２冷媒との伝熱面積が増加し、伝熱性能を向上することができる。

図８は、この発明の実施の形態１による熱交換器の第２扁平管と第２ヘッダーとの接合部を示す断面図である。
第２扁平管２を複数の矩形管７で構成し、隣り合う矩形管７を密着して配置する場合には、図８に示すように、それぞれに縮管部２６を設けた矩形管７を第２ヘッダー４の差込穴２８に接続すれば、接合に必要な量のろう材２１を必要な部位にのみ留めることができ、図６に示す熱交換器１０と同様の効果を得ることができる。差込穴２８と矩形管７との間のろう材２１の滞留するろう付け間隙２２の幅は、好ましくは５０μｍから２００μｍ、より好ましくは５０μｍから１５０μｍとすれば、ろう材２１が流れ込み易い。なお、特に矩形管７の外周部にアールや面取りがある場合には、隣り合う矩形管７と差込穴２８との間に隙間が発生するが、この場合、差込穴２８を矩形管７の外形に沿った形とするか、隙間に挿入部材等を挿入し、上記ろう付け間隙２２を上記範囲に入るようにすれば、接合部に均一にろう材２１が流れ込ませることができる。

図９は、この発明の実施の形態１による他の熱交換器を示す断面図である。また、図１０は、この発明の実施の形態１による他の熱交換器を製造する際の断面図である。
図９に示すように、熱交換器１０の第２扁平管２は、複数の矩形状の矩形管７から構成され、隣り合う矩形管７の間には、間隙９が設けられている。図１０に示すように、くし状の冶具２５を用いて複数の矩形管７を固定しろう付けすれば、矩形管７を均等に配置して熱交換器１０を形成できる。

図１１は、この発明の実施の形態１による他の熱交換器の第２扁平管と第２ヘッダーとの接合部を示す断面図であり、図１２は、この発明の実施の形態１による熱交換器の第２ヘッダーの差込穴を示す断面図である。
第２扁平管２を複数の矩形管７で構成し、隣り合う矩形管７を間隙９を介して配置する場合には、図１１および図１２に示すように、第２ヘッダー４の側面に矩形管７それぞれに対応した差込穴２８を設け、差込穴２８のそれぞれに縮管部２６を設けた矩形管７を接続すればよい。上記のように構成することによって、接合に必要な量のろう材２１を必要な部位にのみ留めることができ、図６に示す熱交換器１０と同様の効果を得ることができる。

なお、間隙９にろう材２１を設けてろう付けしてもよい。間隙９にろう材２１を設けてろう付けした場合は、伝熱経路が大きくなるので伝熱性能がより向上する。
また、この実施の形態１においては、矩形管７の形状が図７（ａ）の矩形管７の形状と同様の場合を示したが、矩形管７の形状が図７（ｂ）の矩形管または図７（ｃ）矩形管の形状と同様の場合でも同様の効果がある。

図１３は、この発明の実施の形態１による他の熱交換器における断面図および矩形管の斜視図である。
図１３に示すように、矩形管７は、断面が略円形の丸管から両端部以外をプレス加工などにより成形されている。このような構成にすれば、上記の効果に加え、第１扁平管１と矩形管７との接触面積が大きくとれるとともに、扁平流路のために流れの代表長さが小さくなり伝熱性能が高くなるので、熱交換性能が向上する。さらに、両端が丸管のままになっているため、矩形管７を挿入する第２ヘッダー４の差込穴２８同士の間隔を大きくとれるので、ろう付け加工が容易となり、ろう付け信頼性が向上する。

なお、隣り合う矩形管７を間隙９を介して配置する場合には、次のような他の効果を奏する。第２扁平管２を複数の矩形状の矩形管７で構成しているので、冷媒流路の形状、数が自由に選べ、冷媒の圧力損失が小さく、かつ伝熱性能の高い好適な組み合わせが選べるなど設計自由度が増加する。特に、第１冷媒と第２冷媒のとの間に、比熱、密度などの熱物性値や流量、圧力条件などに差がある場合、例えば、第１冷媒に二酸化炭素やフロン系の冷媒を用いて、第２冷媒に水を用いる場合、第１扁平管と第２扁平管の最適な冷媒流路数が異なる場合が多く、有効である。さらに、第１扁平管１の扁平な伝熱面に対して複数の第２扁平管２が位置的に偏らずに均等に配置できるので、第１扁平管１の伝熱面の熱流束分布が偏らずに均等になって伝熱性能の向上が図れる。なお、万一、第２扁平管２に腐食などにより亀裂やピンホールなどが生じて第２冷媒が漏洩した場合、または第１扁平管１に腐食などにより亀裂やピンホールなどが生じて第１冷媒が漏洩してろう材２１を貫通した場合であっても、間隙９があるので、漏洩した冷媒が間隙９を介して外部に流出し、亀裂などの発見が容易になる効果もある。

図１４は、この発明の実施の形態１による他の熱交換器を示す断面図である。
図１４（ａ）に示すように、第２扁平管２は、内部に冷媒の伝熱経路となる複数の流路壁６を設け、複数の冷媒流路を有している。第２扁平管の内部に複数の流路壁６を設けるので、伝熱面積が増加し、伝熱性能を向上することができる。

第２扁平管２は、第１扁平管と対向する面が平面状であればよく、第２扁平管の形状は、図１４（ａ）〜図１４（ｃ）に示すいずれであってもよい。図１４（ａ）〜図１４（ｃ）に示すいずれの第２扁平管も、押し出しまたは引き抜きで成形される。この場合でも、第２扁平管２は、端部を絞って縮管部２６を設け、ろう材２１の滞留部２３を設けると、同様の効果を得ることができる。

この実施の形態１に示す第２扁平管２の矩形管７は、両者が互いに密着する構造が望ましい。したがって、矩形管７は、図７（ｃ）に示す形状よりも図７（ｂ）に示す形状の方が好ましく、図７（ｂ）に示す形状よりも図７（ａ）に示す形状の方が好ましい。

なお、この実施の形態１においては、第２扁平管２または第２扁平管２である複数の矩形管７の端部に縮管部２６を備え、ろう材２１の滞留部２３としたが、第１扁平管１を同様の構成とすることによって、同様の効果を得ることができる。

この発明の実施の形態１に示す熱交換器１０は、温熱や冷熱を利用するヒートポンプシステムに搭載される。温熱を利用する場合、冷媒回路からの高温の第１冷媒を一方の第１ヘッダー３を通じて第１扁平管１に供給し、他方の第１ヘッダー３を通じて冷媒回路に戻す。一方、第２冷媒を一方の第２ヘッダー４を通じて第２扁平管に供給し、他方の第２ヘッダー４を通じて利用側の例えば暖房や給湯に適用する。第１冷媒と第２冷媒とは、第１扁平管１と第２扁平管２とを対向流または平行流となるように流れて熱交換される。

図１５は、この発明の実施の形態１による熱交換器を用いた温熱を利用するヒートポンプシステムを示す構成図である。
図１５に示すとおり、ヒートポンプシステムは、第１冷媒が流れる第１冷媒回路、第２冷媒が流れる第２冷媒回路および第１冷媒と第２冷媒との熱交換を行うこの発明の実施の形態１に示した熱交換器１０を有する。この例では、第１冷媒としてＲ４１０Ａ、第２冷媒として水を用いている。第１冷媒回路は、圧縮機３１、膨張弁３３、室外熱交換器３４、ファン３９を有し、第２冷媒回路は、利用側熱交換器３５およびポンプ３６を有する。第１冷媒回路においては、圧縮機３１で高温高圧となった第１冷媒は、熱交換器１０で第２冷媒と熱交換して凝縮される。さらに、第１冷媒は膨張弁３３で減圧され、室外熱交換器３４でファン３９からの空気と熱交換して蒸発し、圧縮機３１に戻る。第２冷媒回路においては、熱交換器１０で加熱された第２冷媒は、ポンプ３６で利用側熱交換器３５に供給されて放熱する。利用側熱交換器３５として例えばラジエーターや床暖房ヒーターなどを適用して暖房システムとして使用する。なお、本実施の形態のように、水を用いる場合は、第２扁平管２および第２ヘッダー４を耐食性材で形成するなど、熱交換器１０の水の接液する部分は水に対する耐食性を有するように構成した方が望ましい。

なお、図３に示す熱交換器１０では、冷媒流路面積は、第２扁平管２の方が第１扁平管１より大きくなっているが、必ずしも異なる必要はない。第１冷媒と第２冷媒との間に、比熱、密度などの熱物性値や流量、圧力条件、あるいは流体の性状度などに差がある場合には、冷媒流路面積を第１扁平管１と第２扁平管２とで異なるようにすれば良い。例えば、第１冷媒に二酸化炭素やフロン系の冷媒を用いて、第２冷媒に十分に水質管理されていない水道水などを用いる場合には、熱交換性能を向上するためや、冷媒流路内面へのスケール付着による圧力損失の増大を抑制するために、冷媒流路面積は、第２扁平管２の方が第１扁平管１より大きくした方が良い。

図１６は、この発明の実施の形態１による熱交換器１０を用いた温熱を利用するヒートポンプシステムの他の例を示す構成図である。
図１６に示すヒートポンプシステムは、利用側熱交換器３５をタンク３８内に設置し、タンク内に給水される水を加熱して取水する給湯システムとして使用したものである。その他の構成および機能は、図１５に示すヒートポンプシステムと同様である。

図１５および図１６に示すように、この発明の実施の形態１による熱交換器を用いたヒートポンプシステムを熱源として利用側熱交換器３５で暖房または給湯することで、従来のボイラを熱源とした暖房または給湯システムに比べて省エネ効果がある。

図１７は、この発明の実施の形態１による熱交換器を用いた冷熱を利用するヒートポンプシステムを示す構成図である。
図１７に示すヒートポンプシステムにおいても、第１冷媒としてＲ４１０Ａ、第２冷媒として水を用いた。圧縮機３１で高温高圧となった第１冷媒は、室外熱交換器３４でファン３９からの空気と熱交換して凝縮される。さらに、第１冷媒は膨張弁３３で減圧され、熱交換器１０で第２冷媒と熱交換して蒸発し、圧縮機３１に戻る。熱交換器１０で冷却された第２冷媒は、ポンプ３６で利用側熱交換器３５に供給される。利用側熱交換器３５として例えば空気熱交換器などを適用して冷房システム、あるいは冷水パネルなどによる輻射冷房システムとして使用しても良い。

図１８は、この発明の実施の形態１による熱交換器を用いた温熱および冷熱を利用するヒートポンプシステムを示す構成図である。
図１５および図１７のヒートポンプシステムは、それぞれ温熱または冷熱を専用に利用する例を示した。図１８に示すように、四方弁３２を用いれば温熱と冷熱を切り替えて利用できる。また、図１６の給湯システムにおいても上記と同様に冷媒回路を変更（図示せず）することや、四方弁（図示せず）を用いることで、給湯専用の利用のみならず、冷水専用、あるいは給湯と冷水とを切り替えて利用できる。

本実施の形態では第１扁平管１の冷媒としてＲ４１０Ａ、第２扁平管２の冷媒として水を用いた。冷媒の種類はこれに限らず、第１冷媒として他のフロン系冷媒、または二酸化炭素、炭化水素などの自然冷媒としても良い。また、第２冷媒は、フロン系冷媒、もしくは二酸化炭素、炭化水素などの自然冷媒、または、水道水、蒸留水、ブラインなどの水を用いても良い。

実施の形態 ２．
この実施の形態２に示す熱交換器においては、第２扁平管は、複数の矩形管から構成され、隣り合う矩形管の間に間隙が設けられており、複数の矩形管の間にスペーサを備え、ろう材の滞留部が設けられている。その他の構成および機能は、実施の形態１に示す熱交換器と同様である。

図１９は、熱交換器１０の第２扁平管の一方の端部を示す断面図である。また、図２０（ａ）は、この発明の実施の形態２による熱交換器の第２扁平管と第２ヘッダーの接続部を示す断面図であり、図２０（ｂ）は、この発明の実施の形態２による他の熱交換器の第２扁平管と第２ヘッダーの接続部を示す断面図である。
図１９に示すように、第２扁平管２である複数の矩形管７の間にはろう付け間隙２２が設けられ、矩形管７の端部であって、隣り合う矩形管７の間にはスペーサ３０が設けられている。第２扁平管２である矩形管７は、第２ヘッダーとろう付けによって接合されるので、スペーサ３０、矩形管７および第２ヘッダー４の間は、ろう材２１が滞留する滞留部２３（図中の破線丸印）となる。そのため、図５に示す第２ヘッダー４の差込穴２８に第２扁平管２を接続する際、図２０（ａ）に示すように、ろう材２１が滞留部２３の位置までしか拡がらず、接合に必要な量のろう材２１を必要な部位にのみ留めることができる。したがって、ろう付け不良が起こりにくくなり、接合信頼性を向上することができる。また、ろう材２１が第２扁平管２および第２ヘッダー４の内部に侵入し難いので、流路抵抗の増大や閉塞等などを起こしにくくなり、信頼性を向上することができる。さらに、ろう付け間隙２２の周囲には、ろう材２１のフィレットが生成するために接合強度も向上できる。スペーサ３０の幅は、好ましくは５０μｍから２００μｍ、より好ましくは５０μｍから１５０μｍとすれば、ろう材２１が流れ込み易い。

図１９および図２０（ａ）では、スペーサ３０は略長方形状であるが、図２０（ｂ）に示すように、スペーサ３０はろう材２１の滞留部２３であるろう付け間隙２２の幅と、隣り合う矩形状管７の間隙９の幅が異なり、ろう付け間隙２２の幅が隣り合う矩形状管７の間の幅よりも狭くなるような形状でも良い。例えば、隣り合う矩形状管７の間隙９の幅は約１ｍｍ、ろう付け間隙２２の幅は約１００μｍとしも良い。こうすることで、ろう付け間隙２２の部分には毛管現象によりろう材２１が滞留部２３に留まり、隣り合う矩形状管７の間の幅の広い部分は堰となってろう材２１が滞留部２３の位置までしか拡がらず、接合に必要な量のろう材２１を必要な部位にのみ留めることができる。

なお、この実施の形態２においては、第２扁平管２である複数の矩形管７の間にろう付け間隙２２を設け、矩形管７の端部であって隣り合う矩形管７の間にスペーサ３０を設けたが、第１扁平管１を複数の矩形管で構成し、これら矩形管の間にろう付け間隙を設け、矩形管の端部であって隣り合う矩形管の間にスペーサを設けて、第１扁平管１と第１ヘッダー３とをろう付けすることによって、同様の効果を得ることができる。

実施の形態３．
この実施の形態３に示す熱交換器においては、第２扁平管は、複数の矩形管から構成され、隣り合う矩形管の間にろう付け間隙が設けられている点は実施の形態２に示す熱交換器と同一であるが、複数の矩形管の端部に中央部よりも外周長の長い拡管部が設けられ、この拡管部の間がろう材の滞留部となっている点が実施の形態２に示す熱交換器と異なる。その他の構成および機能は、実施の形態２に示す熱交換器と同様である。

図２１は、この発明の実施の形態３による熱交換器の第２扁平管の一方の端部を示す断面図であり、図２２は、この発明の実施の形態３による熱交換器の第２扁平管と第２ヘッダーとの接合部を示す断面図である。
図２１および図２２に示すように、第２扁平管２である矩形管７は、端部を拡げて外周を拡げ、中央部よりも外周長の長い拡管部２９を備え、隣り合う拡管部２９のろう付け間隙２２がろう２１材の滞留部２３となっている。

この発明の実施の形態３においては、複数の矩形管７の端部に拡管部２９を備え、ろう材２１の滞留部２３が設けられているので、図５に示す第２ヘッダー４の差込穴２８に第２扁平管２である矩形管７を接続する際、毛管現象により、図２２に示すようにろう材２１が滞留部２３以外には拡がらず、接合に必要な量のろう材２１を必要な部位にのみ留めることができる。したがって、スペーサ３０を用いなくてもろう付け不良が起こりにくくなり接合信頼性が増す。また、ろう材２１が第２扁平管２である矩形管７および第２ヘッダー４の内部に侵入し難いので、流路抵抗の増大や閉塞等などを起こしにくくなり、信頼性を向上することができる。さらに、ろう付け間隙２２の周囲には、ろう材２１のフィレットが生成するために接合強度も向上できる。隣り合う拡管部２９のろう付け間隙２２は好ましくは５０μｍから２００μｍ、より好ましくは５０μｍから１５０μｍとすればろう材２１が流れ込み易い。

なお、この実施の形態３においては、第２扁平管２である複数の矩形管７の端部に拡管部２９を備え、ろう材の滞留部２３としたが、図３に示すように、第２扁平管２を１つの扁平管で構成し、第２扁平管２の端部に拡管部を備え、ろう材の滞留部とし、第２扁平管２と第２ヘッダー４をろう付けすることによって、同様の効果を得ることができる。

なお、この実施の形態３においては、第２扁平管２または第２扁平管２である複数の矩形管７の端部に拡管部２９を備え、ろう材の滞留部２３としたが、第１扁平管１を同様の構成とすることによって、同様の効果を得ることができる。

実施の形態４．
実施の形態１に示す熱交換器においては、第２扁平管の端部に中央部よりも外周長の短い縮管部が設けられ、この縮管部と第２ヘッダーとの間がろう材の滞留部となっている。この実施の形態４に示す熱交換器においては、第２扁平管の端部に内側に凹んだ溝部が設けられ、この溝部がろう材の滞留部となっている点が実施の形態１に示す熱交換器と異なる。その他の構成および機能は、実施の形態１に示す熱交換器と同様である。

図２３は、この発明の実施の形態４による熱交換器の第２扁平管の一方の端部を示す断面図であり、図２４は、この発明の実施の形態４による熱交換器の第２扁平管と第２ヘッダーとの接合部を示す断面図である。
図２３および図２４に示すように、第２扁平管２は、端部に内側に凹んだ溝部２７を備え、ろう材２１の滞留部２３としている。

この発明の実施の形態４においては、第２扁平管２は、端部に溝部２７を備え、この溝部２７をろう材の滞留部２３としているので、図５に示す第２ヘッダー４の差込穴２８に第２扁平管２を接続する際、図２４に示すように、ろう材２１が溝部２７以外に拡がらず、接合に必要な量のろう材２１を必要な部位にのみ留めることができる。したがって、ろう付け不良が起こりにくくなり接合信頼性を向上することができる。また、ろう材２１が第２扁平管２および第２ヘッダー４の内部に侵入し難いので、流路抵抗の増大や閉塞等などを起こしにくくなり、信頼性を向上することができる。さらに、ろう材２１のフィレットが生成するために接合強度も向上できる。また、差込穴２８の内周部と第２扁平管２の外周部を接触させることができるため位置決めが容易である。

図２５は、この発明の実施の形態４による熱交換器の第２扁平管と第２ヘッダーとの接合部の他の例を示す断面図である。
図９に示したように、第２扁平管２を複数の矩形管７で構成し、隣り合う矩形管７の間に間隙９を設ける場合には、図１２に示すように、第２ヘッダー４の側面に矩形管７それぞれに対応した差込穴２８を設ければよい。図２５に示すように、第２ヘッダー４の差込穴２８のそれぞれに、溝部２７を設けた矩形管７を接続すればよい。

図２６は、この発明の実施の形態１２による熱交換器の第２扁平管と第２ヘッダーとの接合部のさらに他の例を示す断面図である。
図７に示したように、第２扁平管２を複数の矩形管７で構成し、隣り合う矩形管７を密着して配置する場合では、図２６に示すように、それぞれに溝部２７を設けた矩形管７を図５に示す第２ヘッダー４の差込穴２８に接続すればよい。

なお、この実施の形態４においては、第２扁平管２である複数の矩形管７の端部に溝部２７を備え、ろう材２１の滞留部２３としたが、図３に示すように、第２扁平管２を１つの扁平管で構成し、第２扁平管２の端部に溝部を備え、ろう材の滞留部とし、第２扁平管２と第２ヘッダー４をろう付けすることによって、同様の効果を得ることができる。また、図１４に示した第２扁平管２の内部に複数の流路壁６を設けた場合でも、本実施の形態を適用することによって、同様の効果を得ることができる。

なお、この実施の形態４においては、第２扁平管２または第２扁平管２である複数の矩形管７の端部に溝部２７を備え、ろう材２１の滞留部２３としたが、第１扁平管１を同様の構成とすることによって、同様の効果を得ることができる。

実施の形態 ５．
この実施の形態５による熱交換器は、図２に示す第１扁平管１の両端に第１ヘッダー３を、第２扁平管２の両端に第２ヘッダー４を備えた熱交換器１０であって、第２ヘッダーの差込穴２８にテーパー部１２を備え、このテーパー部１２をろう材２１の滞留部２３としたものである。その他の構成は、実施の形態１に示す熱交換器と同様である。

図２７は、この発明の実施の形態５による熱交換器の第２ヘッダーの差込穴を示す断面図であり、図２８は、この発明の実施の形態１３による熱交換器の第２扁平管と第２ヘッダーとの接合部を示す断面図である。
図２７および図２８に示すように、第２ヘッダー４は、差込穴２８にテーパー部１２を備え、このテーパー部１２をろう材２１の滞留部２３としたものである。第２扁平管２と第２ヘッダー４とをろう付け接合する場合、ろう２１材がテーパー部１２に流れ込み易く、ろう付け不良が起こりにくくなって接合信頼性を向上することができる。また、ろう材２１が第２扁平管２および第２ヘッダー４の内部に侵入し難いので、流路抵抗の増大や閉塞等などを起こしにくくなり、信頼性を向上することができる。さらに、テーパー部１２の周囲にろう材２１のフィレットが生成されるため、接合強度を向上することができる。

図２８（ａ）に示すように、差込穴２８の面積が最小となっている部分の大きさを第２扁平管２よりも大きく形成してもよい。また、図２８（ｂ）のように、第２扁平管２と第２ヘッダー４との間のクリアランスをなくす構成にしても良い。第２扁平管２と第２ヘッダー４との間のクリアランスをなくすことによって、ろう材２１の第２ヘッダー４内への過度の流れ込みを抑制して接合信頼性を向上することができる。

なお、この実施の形態５においては、第２扁平管２を１つの扁平管で構成したが、第２扁平管２を複数の矩形管７で構成する場合も、同様の効果を得ることができる。また、図１４に示した第２扁平管２の内部に複数の流路壁６を設けた場合でも、同様の効果を得ることができる。

なお、この実施の形態５においては、第２ヘッダー４の差込穴２８にテーパー部１２を設けたが、第１ヘッダー３の差込穴２８にテーパー部を設け、第１ヘッダー３と第１扁平管１とをろう付けした場合も同様の効果がある。

この発明の実施の形態１による熱交換器の構成を示す斜視図である。 この発明の実施の形態１による熱交換器の構成を示す断面図である。 この発明の実施の形態１による熱交換器の構成を示す断面図である。 この発明の実施の形態１による熱交換器の第２扁平管の一方の端部を示す断面図である。 この発明の実施の形態１による熱交換器の第２ヘッダーの差込穴を示す断面図である。 この発明の実施の形態１による熱交換器の第２扁平管と第２ヘッダーとの接合部を示す断面図である。 この発明の実施の形態１に示す熱交換器を示す断面図である。 この発明の実施の形態１による熱交換器の第２扁平管と第２ヘッダーとの接合部を示す断面図である。 この発明の実施の形態１による熱交換器を示す断面図である。 この発明の実施の形態１による熱交換器を製造する際の断面図である。 この発明の実施の形態１による熱交換器の第２扁平管と第２ヘッダーとの接合部を示す断面図である。 この発明の実施の形態１による熱交換器の第２ヘッダーの差込穴を示す断面図である。 この発明の実施の形態１による熱交換器の断面図及び矩形管の斜視図である。 この発明の実施の形態１による熱交換器を示す断面図である。 この発明の実施の形態１による熱交換器を用いた温熱を利用するヒートポンプシステムを示す構成図である。 この発明の実施の形態１による熱交換器を用いた温熱を利用するヒートポンプシステムの他の例を示す構成図である。 この発明の実施の形態１による熱交換器を用いた冷熱を利用するヒートポンプシステムを示す構成図である。 この発明の実施の形態１による熱交換器を用いた温熱および冷熱を利用するヒートポンプシステムを示す構成図である。 この発明の実施の形態２による熱交換器の第２扁平管の一方の端部を示す断面図である。 この発明の実施の形態２による熱交換器の第２扁平管と第２ヘッダーの接続部を示す断面図である。 この発明の実施の形態３による熱交換器の第２扁平管の一方の端部を示す断面図である。 この発明の実施の形態３による熱交換器の第２扁平管と第２ヘッダーとの接合部を示す断面図である。 この発明の実施の形態４による熱交換器の第２扁平管の一方の端部を示す断面図である。 この発明の実施の形態４による熱交換器の第２扁平管と第２ヘッダーとの接合部を示す断面図である。 この発明の実施の形態４による熱交換器の第２扁平管と第２ヘッダーとの接合部の他の例を示す断面図である。 この発明の実施の形態４による熱交換器の第２扁平管と第２ヘッダーとの接合部のさらに他の例を示す断面図である。 この発明の実施の形態５による熱交換器の第２ヘッダーの差込穴を示す断面図である。 この発明の実施の形態５による熱交換器の第２扁平管と第２ヘッダーとの接合部を示す断面図である。

符号の説明

１ 第１扁平管、２ 第２扁平管、３ 第１ヘッダー、４ 第２ヘッダー、５ 伝熱経路、６ 流路壁、７ 矩形管、８ 外周管、９ 間隙、１０ 熱交換器、１２ テーパー部、２１ ろう材、２２ ろう付け間隙、２３ 滞留部、２５ 冶具、２６ 縮管部、２７ 溝部、２８ 差込穴、２９ 拡管部、３０ スペーサ、３１ 圧縮機、３２ 四方弁、３３ 膨張弁、３４ 室外熱交換器、３５ 利用側熱交換器、３６ ポンプ、３８ タンク、３９ ファン、４０ 平板、４１ 継ぎ目、４２ 平面部、４３ 円筒。

Claims (10)

1. 第１冷媒が流れる第１冷媒流路を有する扁平状の第１扁平管と、
   第２冷媒が流れる第２冷媒流路を有し、扁平面で前記第１扁平管の扁平面と接合される扁平状の第２扁平管と、
   前記第１扁平管の両端に接続される１対の第１ヘッダーと、
   前記第２扁平管の両端に接続される１対の第２ヘッダーとを備え、
   前記第１扁平管と前記第１ヘッダーとを接続する第１ヘッダー接合部または前記第２扁平管と前記第２ヘッダーとを接続する第２ヘッダー接合部にろう材の滞留部を有することを特徴とする請求項１に記載の熱交換器。
2. 前記第１扁平管または前記第２扁平管は、複数の矩形状の矩形管を有し、前記ろう材の滞留部は、隣り合う矩形管の間にスペーサを設けることによって形成されることを特徴とする熱交換器。
3. 前記ろう材の滞留部は、前記第１扁平管の端部または前記第２扁平管の端部に設けられ、外周長が中央部よりも長い拡管部であることを特徴とする請求項１に記載の熱交換器。
4. 前記第１扁平管または前記第２扁平管は、複数の矩形状の矩形管を有し、
   前記ろう材の滞留部は、前記矩形管の端部に設けられ、外周長が中央部よりも長い拡管部であることを特徴とする請求項１に記載の熱交換器。
5. 前記ろう材の滞留部は、前記第１扁平管の端部または前記第２扁平管の端部に設けられ、外周長が中央部よりも短い縮管部であることを特徴とする請求項１に記載の熱交換器。
6. 前記第１扁平管または前記第２扁平管は、複数の矩形状の矩形管を有し、
   前記ろう材の滞留部は、前記矩形管の端部に設けられ、外周長が中央部よりも短い縮管部であることを特徴とする請求項１に記載の熱交換器。
7. 前記ろう材の滞留部は、前記第１扁平管の端部または前記第２扁平管の端部に設けられ、内側に窪んだ溝部であることを特徴とする請求項１に記載の熱交換器。
8. 前記第１扁平管または前記第２扁平管は、複数の矩形状の矩形管を有し、
   前記ろう材の滞留部は、前記矩形管の端部に設けられ、内側に窪んだ溝部であることを特徴とする請求項１に記載の熱交換器。
9. 前記第１ヘッダーの差込穴または前記第２ヘッダーの差込穴にテーパ部を設けたことを特徴とする請求項１から請求項８のいずれか１項に記載の熱交換器。
10. 請求項１から請求項９のいずれか１項に記載の熱交換器を有することを特徴とする冷熱システム。

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