热交换器、其制造方法及制冷循环装置制造方法
【专利摘要】热交换器，其具备板状的多个翅片(11)和多个扁平管(12)；该板状的多个翅片(11)以规定的间隔层叠，空气在其间流动，由含铝的金属制成，并具有插入孔；该多个扁平管(12)是具有长边侧为直线、短边侧为半圆状的曲线的截面形状、在长边侧的两侧外周表面和与翅片(11)接触的短边侧的外周表面上覆盖了钎料的管，以制冷剂沿翅片(11)的层叠方向在管内流动的方式插入到翅片中，并由含铝的金属制成；翅片(11)的翅片垫圈(18)的前端部与扁平管(12)接触，在翅片垫圈(18)的根部与扁平管(12)之间具有间隙；扁平管(12)的覆盖于短边侧的钎料的厚度比覆盖于长边侧的钎料的厚度薄，由具有覆盖在了扁平管(12)的外周表面上的钎料的钎料包覆材料(15)接合翅片(11)与扁平管(12)，容易地、可靠地进行接合。
【专利说明】热交换器、其制造方法及制冷循环装置
【技术领域】
[0001]本发明涉及在制冷剂与空气之间进行热交换的热交换器等。
【背景技术】
[0002]在现有技术的热交换器中存在一种热交换器，该热交换器平行地配置多个板状的翅片，用夹具固定，将各翅片插入成为传热管的扁平管，配置钎料，接合固定各翅片与各扁平管(例如，参照专利文献I)。
[0003]现有技术文献
[0004]专利文献
[0005]专利文献1:日本特开2009-281693号公报(图9?图12等)
【发明内容】
[0006]发明所要解决的课题
[0007]在上述的那样的热交换器中，若例如钎料没有顺利地配置，则存在钎料焊时熔融了的钎料例如流到翅片上而将翅片熔融的可能性。另外，由于有时钎料不进入到翅片与扁平管的间隙中，因此，存在翅片与扁平管的接合没有顺利地进行的可能性。
[0008]本发明是为了解决上述的课题而做出的，其目的在于提供一种能够容易地可靠地进行翅片与扁平管的接合的热交换器等。
[0009]用于解决课题的手段
[0010]本发明的热交换器，具备板状的多个翅片和多个扁平管；该板状的多个翅片，以规定的间隔层叠，空气在其间流动，由含铝的金属制成，并具有插入孔；该多个扁平管是具有长边侧为直线、短边侧为半圆状的曲线的截面形状、在长边侧的两侧外周表面和与翅片接触的短边侧的外周表面上覆盖了钎料的管，以制冷剂沿翅片的层叠方向在管内流动的方式插入到翅片中，并由含铝的金属制成；翅片的翅片垫圈的前端部与扁平管接触，在翅片垫圈的根部与扁平管之间具有间隙；扁平管的覆盖于短边侧的钎料的厚度比覆盖于长边侧的钎料的厚度薄，由覆盖在了扁平管上的钎料接合翅片与扁平管。
[0011]发明的效果
[0012]根据本发明，通过由覆盖在了扁平管上的钎料进行扁平管与板状翅片的钎料焊来接合，从而，能够容易地、可靠地进行接合。
【专利附图】
【附图说明】
[0013]图1是表示具有本发明的实施方式I的热交换器的室内单元的结构的图。
[0014]图2是表示本发明的实施方式I的主热交换器10的一部分的图。
[0015]图3是说明翅片11与扁平管12的接合部分的图。
[0016]图4是表示本发明的实施方式I的扁平管12的截面的图。
[0017]图5是表示本发明的实施方式2的扁平管12的截面的图。
[0018]图6是表示本发明的实施方式3的钎料包覆材料15的厚度与热交换率之间的关系的图。
[0019]图7是用于说明本发明的实施方式4的扁平管12的制造工序的图。
[0020]图8是表示本发明的实施方式5的制冷循环装置的结构的图。
【具体实施方式】
[0021]实施方式1.
[0022]图1是表示具有本发明的实施方式I的热交换器的室内单元的结构的图。这里，在进行空气调节的空调装置(制冷循环装置)中，以配置在空调对象空间侧的室内单元为例进行说明。但是，本发明的热交换器不限定为室内单元的热交换器。这里，以下将图的左侧作为前表面、将右侧作为后表面进行说明。另外，关于设备等，在不需要特别区别、或特别指定的情况下，也有时省略下标地进行记载。另外，关于以下说明的温度、压力的高低，不特别根据与绝对的值的关系决定高低等，而是根据在装置等的状态、动作等中相对地决定的关系进行表记。
[0023]在图1中，在室内单元I的外壳2与前面板3之间的上部，设置具有空气的吸入口5的顶面板4。而且，在顶面板4的内侧(下游侧)设置过滤器6。泄水盘7a、7b接收由热交换而产生的水分。另外，在吸入口 5的下游侧配置送风机8。而且，在送风机8的下游侧具有吹出口 9。
[0024]第I主热交换器10a、10b在室内单元I的前面侧上部(过滤器6与送风机8之间)在空气的流动方向(用箭头表示)设置成2列。另外，第2主热交换器10c、10d在第I热交换器10a、10b的下部在空气的流动方向配设成2列。而且，第3主热交换器10e、10f在室内单元I的背面侧上部在空气的流动方向配设成2列。第I?第3主热交换器1a?1f是具有平板状的翅片11和成为传热管的扁平管12的翅片管式的热交换器。这里，在排成2列的主热交换器1a和1bUOc和1cUlOe和1f中，扁平管12处于成为交错状那样的配置关系。以下，有时简单地将第I?第3主热交换器1a?1f记为主热交换器10。
[0025]另外，辅助热交换器20a、20b、20c通过在翅片21上安装由圆管构成的传热管22来构成。而且，相对于第I?第3主热交换器10的空气的流动分别配设在上游侧。
[0026]图2是表不本发明的实施方式I的主热交换器10的一部分的图。图2(a)表不局部立体图。另外，图2(b)是表示翅片11与扁平管12之间的关系的局部放大图。本实施方式的主热交换器10如上述那样，关于具有扁平管12的扁平管热交换器进行说明，扁平管12是截面形状的一部分成为曲线的扁平状的传热管。在图2(a)中，实施方式I的主热交换器10具有扁平状的多个扁平管12，该扁平管12，在与制冷剂流动的方向垂直地截断的截面中，长边部分是直线，短边部分是例如半圆状等的曲线。多个扁平管12，在与在管内流动的制冷剂的流路方向正交的方向隔开一定间隔地平行地配列。另外，具有设置有插入孔16的多个平板状(矩形形状)的翅片11。翅片11在制冷剂的流路方向(与扁平管12的排列方向正交的方向)以一定间隔平行地配列。而且，具备被插入到平板状的翅片11的插入孔16中的扁平管12，翅片11与扁平管12的接触部分(钎料焊部13)通过钎料焊进行接合。这里，翅片11及扁平管12使用铝或铝合金作为材料。在本实施方式中，以铝作为材料。通过将铝等作为材料，能够谋求热交换率的提高、轻量化、小型化等。这里，关于本实施方式的翅片11，由于是沿扁平管12的短边的排列方向(将扁平管12做成椭圆时的短轴方向)的长度比沿扁平管12的长边的宽度方向(将扁平管12做成椭圆时的长轴方向)的长度长的矩形形状，所以，将扁平管12的排列方向设为长度方向，将扁平管12的宽度方向设为宽度方向。
[0027]图3是说明翅片11与扁平管12的接合部分的图。翅片11在长度方向具有多个插入孔16。因为各插入孔16与各扁平管12对应，所以，例如以与扁平管12相同数量并且相同间隔(除两端外)地设置。另外，在各插入孔16之间设置将翅片11的一部分切起而形成的狭缝17。而且，在各插入孔16的缘部，设置向与翅片11垂直的方向立起的翅片垫圈18。至于扁平管12与翅片垫圈18，扁平管12与翅片垫圈18的前端部接触。在翅片垫圈18的根部，扁平管12与翅片垫圈18之间具有间隙。如果在扁平管12与翅片垫圈18之间存在间隙，则变得容易将扁平管12插入到平板状翅片11的插入孔16中。扁平管12与翅片垫圈18之间的间隙优选2 μ m?30 μ m。而且，如图3所示那样，通过在钎料焊部13用钎料接合扁平管12与翅片11 (翅片垫圈18)，对各扁平管12与各翅片11进行固定。这里，若在例如扁平管12的表面具有钎料包覆材料15，则在间隙是2 μ m以下的情况下，难以将扁平管12插入到翅片垫圈18中。另外，在间隙是30 μ m以上的情况下，不能有效地接合扁平管12与翅片垫圈18。因此，将扁平管12与翅片垫圈18之间的间隙设为2μπι?30μπι。
[0028]图4是表示本发明的实施方式I的扁平管12的截面的图。在扁平管12内，在宽度方向并列设置多个孔(制冷剂流路)14。在制冷剂流路14内，用于与例如通过主热交换器10的空气进行热交换的制冷剂流动。这里，在制冷剂流路14中在内周面上形成螺旋状的槽。通过此槽，以良好的效率进行制冷剂的相变化，通过管内的表面积增加、流体搅拌效果、由槽的毛细管作用所产生的液膜保持效果等，谋求传热管的传热性能的改善。
[0029]另外，在本实施方式中，在扁平管12的长边侧的两侧外周表面和扁平管12的翅片11所接触的短边侧的外周表面上，形成并具有包覆(覆盖)了钎料的钎料包覆材料15，该钎料用于使其熔融来对翅片11与扁平管12进行钎料焊。在本实施方式中，因为翅片11及扁平管12的材料是铝，所以，将在铝中含有硅的Al-Si系(铝-硅系)的合金作为钎料形成钎料包覆材料15。
[0030]通过将钎料包覆材料15形成在扁平管12的长边侧的两侧外周表面和扁平管12的翅片11所接触的短边侧的外周表面上，将翅片11插入到扁平管12中进行钎料焊，从而，能够容易地进行钎料焊。此时，钎料能够以均匀地遍布在钎料焊部13的状态进行钎料焊。这里，虽然也考虑到在成为翅片11的铝板上形成钎料包覆材料，但钎料是比铝硬的合金。因此，当例如成型翅片11时，用于加工的模具变得容易破损，加工成本增加。另外，若在成为翅片11的铝板上形成钎料包覆材料，则用于制作翅片11的加工变难。因此，难以确保狭缝的高度，热交换的性能下降。根据以上情况，在本实施方式中在扁平管12上形成钎料包覆材料15。
[0031]如以上那样，根据实施方式I的热交换器，通过形成于扁平管12的长边侧的两侧外周表面和扁平管12的翅片11所接触的短边侧的外周表面的钎料包覆材料15，对构成主热交换器10的翅片11和扁平管12进行钎料焊而接合，所以，能够容易地、可靠地接合。由于能够可靠地进行接合，所以，能够谋求热交换率的提高。
[0032]实施方式2.
[0033]图5是表示本发明的实施方式2的扁平管12的截面的图。如图4所示，在本实施方式的扁平管12中，以外周表面的短边部分的钎料包覆材料15与长边部分的钎料包覆材料15的厚度不同的方式形成。例如，将外周表面的短边部分的钎料包覆材料15形成得比长边部分的钎料包覆材料15薄(将长边部分的钎料包覆材料15形成得厚)。根据情况，也可仅在长边部分形成钎料包覆材料15。
[0034]上述的实施方式I的扁平管12在外周表面整体上形成钎料包覆材料15。例如，当进行钎料焊时，有时熔融了的钎料因重力等流动。此时，若钎料多，则有时多余的钎料绕过短边部分。若钎料在该状态下凝固，则向接合部分以外突出的钎料使翅片11间的间隙减小，有阻碍在热交换器中的通风的可能性。因此，为了熔融了的钎料不突出，在本实施方式中，将短边部分的钎料包覆材料15形成得比长边部分薄，由流动到翅片11与扁平管12的间隙的钎料对短边部分进行钎料焊而进行接合。
[0035]如以上那样，根据实施方式2的热交换器，由于将外周表面的短边部分的钎料包覆材料15形成得薄，所以，在钎料焊时，不会发生多余的钎料绕过短边部分的情况，不会阻碍通风。
[0036]实施方式3.
[0037]图6是表示本发明的实施方式3的钎料包覆材料15的厚度与热交换率之间的关系的图。在图5中，横轴将钎料包覆材料15的厚度相对于扁平管12的总壁厚(短边方向长度)的比例作为包覆率(百分率)进行表示，纵轴表示热交换率(百分率)。
[0038]在例如包覆率过低(约百分之三以下)的情况下，由于用于接合翅片11与扁平管12的钎料不足，发生接合不良，因此，热交换率变差。另外，在包覆率过高(约百分之七以上)的情况下，当钎料包覆材料15熔融了时，翅片11与扁平管12之间的间隙变宽。若长边部分的翅片11与扁平管12之间的间隙变宽，则变得不能够将钎料保持在间隙中，发生接合不良。另外，在长边部分钎料不足，并且大部分的钎料绕过短边部分。因此，多余的钎料使翅片11间的间隙减小，空气侧的压力损失(通风阻力)增加。由于以上原因，热交换率变差。
[0039]根据以上内容，最好使将钎料包覆材料15的厚度相对于扁平管12的总壁厚的比例设为3?7%的扁平管12与翅片11接合，制成热交换器。
[0040]实施方式4.
[0041]图7是用于说明本发明的实施方式4的扁平管12的制作工序的图。根据图7，说明本实施方式的扁平管12的制造的一例。在本实施方式中，将一般在市场上出售等的、在母材表面上形成了钎料包覆材料15的坯料30作为材料(图7(a))。
[0042]然后，将坯料30分割成两个(图7(b))。然后，在截断面侧分别形成成为制冷剂流路14的凹部31 (图7(c))。当形成凹部31时，还形成上述的螺旋状的槽。然后，使截断面彼此(形成了凹部31的面)相向地结合，制作扁平管12。
[0043]通过使用预先在母材表面上形成了钎料包覆材料15的坯料30进行加工，能够削减加工的时间、费用等成本。
[0044]这里虽然使用了市场上出售等的形成了钎料包覆材料15的坯料30，但也可通过其他的方法制成。例如，可以在坯料通过挤压成型加工制冷剂流路14，制作扁平管12，之后，在扁平管12表面上通过涂布钎料等，形成钎料包覆材料15。
[0045]实施方式5.
[0046]图8是表示本发明的实施方式5的制冷循环装置的结构的图。图8的制冷循环装置，通过用配管连接压缩机100、冷凝器200、膨胀阀300及蒸发器400，构成制冷剂回路(制冷剂循环回路)。这里，关于温度的高低、压力的高低，不是以与绝对的值的关系决定高低等，而是根据在装置内的制冷剂等的状态、动作等相对地决定。
[0047]压缩机100吸入制冷剂，进行压缩，使其成为高温、高压的状态而将其排出。这里，可以由能够例如通过变频电路等对转速进行控制、调整制冷剂的排出量的类型的压缩机构成。成为热交换器的冷凝器200，在例如从送风机(未图示)供给的空气与制冷剂之间进行热交换，使制冷剂冷凝，成为液状的制冷剂(使其冷凝液化)。
[0048]另外，膨胀阀(减压阀、节流装置)300是对制冷剂进行减压、使其膨胀的装置。虽然由例如电子式膨胀阀等流量控制机构构成，但也可由例如具有感温筒的膨胀阀、毛细管(capillary)等制冷剂流量调节机构等构成。蒸发器400是通过与空气等的热交换使制冷剂蒸发而成为气体(gas)状的制冷剂(使其蒸发气化)的装置。
[0049]这里，可将在实施方式I?4中说明了的具有扁平管12的热交换器用于蒸发器400、冷凝器200的至少一方。据此，能够使传热性能提高。通过传热性能提高，能够获得能量效率良好、节能的制冷循环装置。
[0050]接下来，基于在制冷剂回路中循环的制冷剂的流动，对制冷循环装置的各构成设备的动作等进行说明。首先，压缩机100将制冷剂吸入，进行压缩，使其成为高温、高压的状态而将其排出。排出了的制冷剂流入到冷凝器200。冷凝器200，在从送风机500供给的空气与制冷剂之间进行热交换，使制冷剂冷凝液化。冷凝液化了的制冷剂通过膨胀阀300。膨胀阀300，对通过的冷凝液化了的制冷剂进行减压。减压了的制冷剂流入到蒸发器400中。蒸发器400，通过例如与热负荷(热交换对象)的热交换使制冷剂蒸发气化。压缩机100将蒸发气化了的制冷剂吸入。这里，虽然在蒸发器400中与热负荷进行热交换，但在使热负荷过热的情况下，也可由冷凝器200进行。
[0051]产业上的利用可能性
[0052]例如，在上述的实施方式I等中，说明了空调装置的室内单元具有的热交换器，但不限于此。也可以适用于空调装置的室外单元具有的热交换器。另外，也可以适用于在其它的制冷循环装置的蒸发器、冷凝器等中使用的热交换器。
[0053]符号说明:
[0054]I室内单元，2外壳，3前面板，4顶面板，5吸入□，6过滤器，7a、7b泄水盘，8送风机，9吹出口，10、10a?1f主热交换器，11翅片，12扁平管，13钎料焊部，14制冷剂流路，15钎料包覆材料，16插入孔，17狭缝，18翅片垫圈，20a?20c辅助热交换器，21翅片，22传热管，30坯料，31凹部，100压缩机，200冷凝器，300膨胀阀，400蒸发器。
【权利要求】
1.一种热交换器，其特征在于，具备板状的多个翅片和多个扁平管； 所述板状的多个翅片，以规定的间隔层叠，空气在其间流动，由含铝的金属制成，并具有插入孔； 所述多个扁平管是具有长边侧为直线、短边侧为半圆状的曲线的截面形状、在上述长边侧的两侧外周表面和与上述翅片接触的上述短边侧的外周表面上覆盖了钎料的管，以制冷剂沿上述翅片的层叠方向在管内流动的方式插入到上述翅片中，并由含铝的金属制成； 上述翅片的翅片垫圈的前端部与上述扁平管接触，在上述翅片垫圈的根部与上述扁平管之间具有间隙；上述扁平管的覆盖于上述短边侧的钎料的厚度比覆盖于上述长边侧的钎料的厚度薄，由覆盖在了上述扁平管上的钎料接合了上述翅片与上述扁平管。
2.根据权利要求1所述的热交换器，其特征在于，使覆盖于上述长边侧的钎料的厚度处在总壁厚的3?7%的范围内。
3.—种制造热交换器的扁平管的方法，该热交换器是权利要求1或2所述的热交换器， 所述制造热交换器的扁平管的方法的特征在于，具有以下的工序: 对预先覆盖了钎料的由含铝的金属制成的板进行分割的工序， 在分割了的板的截断面分别形成成为制冷剂的流路的凹部的工序，和 使上述凹部相向地接合上述分割了的板的工序。
4.一种制冷循环装置，其特征在于:用配管连接压缩机、冷凝器、节流装置和蒸发器来构成制冷剂回路；该压缩机对制冷剂进行压缩而将其排出；该冷凝器通过热交换使上述制冷剂冷凝；该节流装置用于使冷凝的制冷剂减压；该蒸发器对减压的制冷剂与空气进行热交换，使上述制冷剂蒸发； 上述蒸发器、上述冷凝器的至少一方是权利要求1或2所述的热交换器。
【文档编号】F28F1/32GK104246410SQ201380022321
【公开日】2014年12月24日 申请日期:2013年4月23日 优先权日:2012年4月27日
【发明者】李相武, 松田拓也, 石桥晃, 冈崎多佳志 申请人:三菱电机株式会社