JP2012052783A - 凝縮器 - Google Patents

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Abstract

【課題】チューブ内部のろう詰まりの抑制及び性能の確保を図る凝縮器を提供する。
【解決手段】凝縮器1は、インナーフィン31により仕切られた複数の分割通路における一つの分割通路321の幅寸法をLpとし、冷媒通路32の冷媒通路高さ寸法をTrとし、インナーフィンの板厚寸法をtとしたとき、Lp−t≧0.03Tr+0.22、
Lp−t≦0.115Tr−1.14Tr+2.35、
及びLp−t≧5Tr−8.3Tr+3を満たし、複数の分割通路が並ぶ方向に平行な横断面において、一つの分割通路321の幅寸法当たりに、被覆されるろう材の面積をS(mm)とし、インナーフィン31の中心線の長さをL(mm)とすると、単位長さ当たりのろう材量S/L(mm)は、0.005≦S/L<0.5を満たすように製造されている。
【選択図】図7

Description

本発明は、チューブの内壁にろう付け接合されるインナーフィンを有する凝縮器に関する。
従来から、凝縮器の性能向上を図る技術が開示されている。例えば、特許文献1には、内部に冷媒が流れるチューブ内部の高さ寸法を所定の範囲に設定してチューブ外部の通風抵抗による放熱性能低下分と管内圧損による放熱性能低下分の和を小さくし、放熱性能を高めるという第1の従来技術が開示されている。
また、チューブ内部にインナーフィンを備える従来の凝縮器では、チューブの内部空間が当該インナーフィンによって複数の通路に区画される。このような従来の凝縮器においては、チューブ内に区画された隣り合う通路間のピッチを小さくするようにインナーフィンを設けることにより、チューブ内部全体の濡れ縁長さを大きくし、放熱性能向上を図るという第2の従来技術が知られている。また、チューブ内部のチューブ積層方向高さを小さくすれば、凝縮部を構成するチューブ本数が多くなるため、凝縮器の放熱性能向上が図れることは自明である。
特開2001−165532号公報
しかしながら、上記第2の従来技術やチューブ内部のチューブ積層方向高さを小さくする場合には、チューブ内部の通路横断面積が小さくなるため、チューブ内壁とインナーフィンとの接合に用いられるろう材がチューブ内部の通路に行きわたってしまい、当該通路を塞いでしまう(以下、「ろう詰まり」ともいう)虞がある。
そこで本発明は、上記点に鑑みてなされたものであり、チューブ内部のろう詰まりの抑制及び性能の確保を図る凝縮器を提供することを目的とする。
本発明は上記目的を達成するために以下の技術的手段を採用する。なお、特許請求の範囲および下記各手段に記載の括弧内の符号は、ひとつの態様として実施形態に記載する具体的手段との対応関係を示す。
請求項1に記載の発明は、内部に冷媒が流通する冷媒通路(32)が形成され、積層して配置される複数のチューブ(3)と、冷媒通路をさらに複数の分割通路(321,322,323,324)に分けるようにチューブの内部に配されるフィン(31)と、を備え、冷媒通路を流通する気相冷媒とチューブの外部を流通する外部流体との間で熱交換が行われる凝縮部(2a)で気相冷媒が凝縮する凝縮器(1)において、
フィンの表面及びチューブの内壁面の少なくともいずれか一方はろう材が被覆されており、複数の分割通路における一つの分割通路(321)の幅寸法をLpとし、冷媒通路のチューブ積層方向高さに相当する冷媒通路高さ寸法をTrとし、フィンの板厚寸法をtとしたとき、
(式1)
Lp−t≧0.03Tr+0.22、
(式2)
Lp−t≦0.115Tr−1.14Tr+2.35、
及び(式3)
Lp−t≧5Tr−8.3Tr+3
を満たし、
複数の分割通路が並ぶ方向に平行な横断面において、一つの分割通路(321)の幅寸法当たりに、当該被覆されるろう材の面積をSとし、フィンの中心線の長さをLとすると、単位長さ当たりのろう材量S/Lは、0.005≦S/L<0.5を満たすことを特徴とする。
この発明によれば、チューブ内部に配されるフィンが形成する分割通路の幅寸法Lp、チューブ内部に形成される冷媒通路の高さ寸法Tr、及びフィンの板厚寸法tについて上記の関係式を満たすように設定することにより、チューブ内部のろう詰まり回避と管内圧力損失の抑制を実現するとともに、凝縮器としての十分な性能を獲得できる。したがって、互いに背反する関係であるチューブ内部のろう詰まり抑制と性能確保の両立が図れる凝縮器を提供できる。
請求項2に記載の発明によると、さらに前記Lp、前記Tr、及び前記tは、
(式4)
Lp−t≧0.03Tr+0.22、
(式5)
Lp−t≦0.17Tr−1.3Tr+2.5、
及び(式6)
Lp−t≧3Tr−5.6Tr+2.5
を満たすことが望ましい。
請求項3に記載の発明によると、さらに前記Lp、前記Tr、及び前記tは、
(式7)
Lp−t≧0.03Tr+0.22、
(式8)
Lp−t≦0.15Tr−2Tr+3、
及び(式9)
Lp−t≧−0.35Tr−1.9Tr+1.9
を満たすことが望ましい。
請求項2または請求項3の発明によれば、チューブ内部のろう詰まり回避及び管内圧力損失の抑制の実現をより確実に得ることができる。
なお、上記各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示している。
本発明を適用した第1実施形態の凝縮器を示す斜視図である。 第1実施形態のチューブ内部の構成を示した断面図である。 第1実施形態のチューブ内部において、インナーフィンとチューブ内壁面とをろう付け接合するろう材が少量である状態を示した断面図である。 図3よりもろう材量が増加した状態を示した断面図である。 図4よりもろう材量が増加した状態であり、ろう詰まり状態になる直前の状態を示した断面図である。 Lpを変化させた場合の放熱性能比とTrの関係を示した解析結果である。 第1実施形態の凝縮器について、放熱性能比90%以上を満たす性能評価結果とろう詰まり検証に基づいた適正条件を示したグラフである。 第1実施形態の凝縮器について、放熱性能比95%以上を満たす性能評価結果とろう詰まり検証に基づいた適正条件を示したグラフである。 第1実施形態の凝縮器について、放熱性能比98%以上を満たす性能評価結果とろう詰まり検証に基づいた適正条件を示したグラフである。 第2実施形態に係るチューブ内部の構成を示す断面図である。 第3実施形態に係るチューブ内部の構成を示す断面図である。 第4実施形態に係るチューブ内部の構成を示す断面図である。 第5実施形態に係るチューブ内部の構成を示す断面図である。
以下に、図面を参照しながら本発明を実施するための複数の形態を説明する。各形態において先行する形態で説明した事項に対応する部分には同一の参照符号を付して重複する説明を省略する場合がある。各形態において構成の一部のみを説明している場合は、構成の他の部分については先行して説明した他の形態を適用することができる。各実施形態で具体的に組み合わせが可能であることを明示している部分同士の組み合わせばかりではなく、特に組み合わせに支障が生じなければ、明示してなくとも実施形態同士を部分的に組み合せることも可能である。
(第1実施形態)
本発明の凝縮器は、内部に流体が流通するチューブを積層してなる凝縮部を有し、当該チューブの内部には冷媒通路を複数に分割するインナーフィンが内蔵されている。このような凝縮器について図1〜図10を参照して説明する。図1は第1実施形態の凝縮器1の構成を示す斜視図である。
図1に示すように、凝縮器1は、車両用空調装置に使用される冷凍サイクルに適用する受液器一体型の冷媒凝縮器である。凝縮器1は、冷凍サイクルの圧縮機(図示せず)から吐出した冷媒を冷却して気相冷媒を凝縮する凝縮部2aと、凝縮部2aから流出する冷媒を気相冷媒と液相冷媒とに分離して冷凍サイクル中の余剰冷媒を液相冷媒として蓄えるとともに液相冷媒を流出する受液器7と、受液器7から流出する液相冷媒を冷却して冷媒の過冷却度を高める過冷却部2bと、を備え、これらを一体にして形成されている。
凝縮器1は、所定間隔を開けて配置された一対のヘッダタンクである円筒状の第1ヘッダタンク5及び第2ヘッダタンク6を有する。第1ヘッダタンク5と第2ヘッダタンク6の間には熱交換用のコア部2が配置され、コア部2は凝縮部2aと過冷却部2bを含んでいる。凝縮器1は、第1ヘッダタンク5に流入した冷媒が複数本の冷媒通路に分かれて第2ヘッダタンク6に向けて流れる、いわゆるマルチフロータイプと称されるものである。コア部2は、第1ヘッダタンク5と第2ヘッダタンク6の間で水平方向に冷媒を流す断面扁平状のチューブ3を多数積層して備え、この多数のチューブ3の間にコルゲート状のアウターフィン4を介在させて互いにろう付け接合されている。チューブ3のチューブ長手方向Xの一端部は第1ヘッダタンク5内に連通するように配置され、他端部は第2ヘッダタンク6内に連通するように配置されている。
第1ヘッダタンク5の上端側には冷媒の入口側配管ジョイント8を配置し、下端側には冷媒の出口側配管ジョイント9を配置し、それぞれ第1ヘッダタンク5に接合している。さらに図示していないが、第1ヘッダタンク5の内部には上下に内部空間を仕切る1枚のセパレータを配置しており、第2ヘッダタンク6の内部には同様に1枚のセパレータを配置している。これらのセパレータにより、第1ヘッダタンク5及び第2ヘッダタンク6の内部は、それぞれ上下方向に2個ずつの空間に仕切られることになる。したがって、入口側配管ジョイント8から流入した冷媒は、第1ヘッダタンク5、凝縮部2a、第2ヘッダタンク6の順に流通することになるため、冷媒は凝縮部2aにおいていわゆる全パスの流れを形成する(図1の白抜き矢印参照)。
第2ヘッダタンク6の外側には、冷媒の気液を分離して液冷媒を蓄える円筒状の受液器7が互いの内部空間同士を連通させるようにして一体に設けられている。すなわち、第2ヘッダタンク6におけるセパレータよりも上方の内部空間は、受液器7の内部に連通し、さらに受液器7の内部は、第2ヘッダタンク6におけるセパレータよりも下方の内部空間に連通している。また、凝縮部2a、過冷却部2b及び受液器7の各部は、アルミニウム材もしくはアルミニウム合金材で成形され、一体ろう付け(例えば、炉中ろう付け)にて組み付けられる。
凝縮器1は、凝縮部2aの大きさが以下のように設定されていることが好ましい。凝縮部2aは、チューブ3が延びるチューブ長手方向Xについての凝縮部2aの長さ寸法である凝縮部長さWと、チューブ積層方向Zについての凝縮部2aの高さ寸法である凝縮部高さHとの乗算値W・Hが、
(式10)
7.0×10≦W・H≦4.2×10
を満たすように設定されている。また、分割通路の幅方向Y(外部流体の流通方向)についての凝縮部2aの厚み寸法である凝縮部厚さDは、5mm〜30mmの範囲に設定されている。つまり、凝縮部厚さDは、扁平状のチューブ3の横断面長さにも相当する(図2参照)。
冷凍サイクルの圧縮機から吐出した冷媒は、入口側配管ジョイント8から第1ヘッダタンク5内の上部空間に流入した後、複数本のチューブ3内を一斉に流通して第2ヘッダタンク6内の上部空間に向けて流通する。そして、冷媒は、第2ヘッダタンク6内の上部空間から、第2ヘッダタンク6と受液器7とを連通する第1の連通路から受液器7内に流入する。さらに冷媒は、第1の連通路の下方に設けられた第2の連通路から第2ヘッダタンク6内の下部空間、過冷却部2b、第1ヘッダタンク5内の下部空間および出口側配管ジョイント9を経て流通する。
図2はチューブ3の内部の構成を示した断面図である。図示するように、各チューブ3は、所定間隔をおいて互いに対向する一対の平坦部3aと、これら両平坦部3aの一方の幅方向端部に形成される屈曲部3bと、一対の平坦部3aの他方の幅方向端部側にそれぞれ形成された接合部3c,3dと、を有して扁平管状に形成されている。これら両接合部3c,3d同士は互いに当接した状態で接合される。図2では、180°転向するように折り返された一方の接合部3dが他方の接合部3cをインナーフィン31の端部とともに包むように固定している。
インナーフィン31は、山部と谷部が交互に連続的に形成されるコルゲート形状の部材である。チューブ3内の冷媒が流通する冷媒通路32は、その横断面形状が扁平状であり、対向する一対の長辺部分である平坦部3aと、対向する一対の短辺部分である屈曲部3b及び接合部3c,3dとで囲まれる通路である。インナーフィン31がチューブ3の内部に配されることにより、冷媒通路32は複数の分割通路321,322,323,324等に分割されている。分割通路321,322,323,324等は冷媒通路32の横断面について長辺に平行な方向に並ぶ。チューブ3内には、各山部及び各谷部が平坦部の内壁面3a1にそれぞれ接合することによって、それぞれチューブ長手方向Xへ延びる複数の分割通路321,322,323,324が形成されている。各チューブ3は一端部が第1ヘッダタンク5の内部に配置され、他端部が第2ヘッダタンク6の内部に配置されるように、両ヘッダタンク5,6に接続されると、冷媒通路32を分割する複数の分割通路321,322,323,324等は、両ヘッダタンク5,6の内部空間と連通する。
インナーフィン31の表面及び平坦部の内壁面3a1(チューブの内壁面)の少なくともいずれか一方にはろう材が被覆されている。ろう材は、例えばアルミニウム合金からなる。ここでろう材が被覆されているとは、予めろう材が部材にクラッドされているクラッド材を用いること、ろう材をペーストにて塗布等して各部材に後から被覆すること等を含んでいる。
インナーフィン31は、ろう付け接合時において、図2に示す姿勢でろう付けされる。つまり、インナーフィン31は、分割通路の幅方向Yが水平方向になる姿勢でろう付け接合される。これにより、インナーフィン31は、チューブ3の他方の幅方向端部(接合部3d)に近い側から、まず上に凸となり、続いて凹凸が交互に繰り返される断面形状を呈している。このように、インナーフィン31と下方の平坦部3aとの間は、チューブ3の幅方向端部の近傍で、上方の平坦部3a側よりも一山分のスペースが生じるため、ろう付け接合時に溶融したろう材が上方の平坦部3a側よりも下方の平坦部3a側に流れ易くなる。したがって、ろう付け接合時に、下方の平坦部3a側に流れるろう材によって、チューブ3内部が幅方向端部においてろう詰まりを起こしにくい。
図2及び図3に示すように、インナーフィン31によって仕切られた複数の分割通路321〜324におけるいずれか一つの分割通路の幅に相当するインナーフィンのピッチをLpとし、冷媒通路32のチューブ積層方向高さに相当する冷媒通路高さをTrとし、インナーフィン31の板厚寸法をtとする。さらに、当該一つの分割通路321を囲むインナーフィン31及びチューブ3を分割通路の幅方向Y及びチューブ積層方向Zに延びる断面で切ったときに、被覆されているろう材の断面積をSとする。さらに、インナーフィン31は、山部と谷部との間の平板部にスリット状に形成された連通孔(図示せず)を複数個備えるようにしてもよい。各分割通路321〜324を流れる冷媒は、この連通孔を介して隣り合う分割通路321,322間を行き来することができる。
次に図3〜図5を参照し、ろう材がインナーフィン31に被覆されている場合を例に挙げて分割通路321とろう材量との関係及びろう詰まりの定義について説明する。図3はチューブ3内部において、インナーフィン31と平坦部の内壁面3a1とをろう付け接合するろう材が少量である状態を示した断面図である。図3に図示するように、ろう材が少量である場合は、インナーフィン31及び平坦部の内壁面3a1で囲まれる分割通路321は、十分な横断面積を形成しており、フィレットの量も多くなく、ろう詰まりによる不具合は全く生じていない。
ろう材量は、チューブ3内部の分割通路321〜324において、通路が塞がるろう詰まりを発生させないために、下記に示す範囲に設定することが好ましい。図2及び図3に示すように、複数の分割通路321,322,323が並ぶ方向に平行な横断面において、例えば一つの分割通路321の幅寸法Lp(mm)当たりに、被覆されるろう材の面積をS(mm)とし、インナーフィン31の中心線の長さをLとする。この場合、単位長さ当たりのろう材量α=S/L(mm)は、0.005≦α(=S/L)<0.5を満たすように設定される。
当該複数の分割通路が並ぶ方向に平行な横断面とは、インナーフィン31のピッチ方向(分割通路の幅方向Y)及びチューブ積層方向Zに延びる平面、つまり方向Y及び方向Zと交差しない平面である。したがって、図3に図示するように、チューブ3及びインナーフィン31を当該平面で切ったときの、ろう材被覆断面積がS(mm)であり、インナーフィン31の中心線の長さがLである。
次に、図4の状態は図3の状態よりもろう材の被覆量が多い場合である。このように被覆されているろう材の量が増加してくるとフィレットが大きくなり、ろう材の表面張力により、フィレットの横断面形状はそれぞれ半径RA,RB,RCをもつ1/4円を形成するようになる。半径RAを形成するフィレット及び半径RBを形成するフィレットは、平坦部の内壁面3a1とインナーフィン31の山部とを接合するろう材により形成され、半径RCを形成するフィレットは、インナーフィン31の谷部の壁面に被覆されたろう材により形成されるものである。通常、各フィレットは、半径RA,RB,RCが等しい平衡状態を保つように形成される。図4に示す分割通路321は、ろう材によって通路が塞がれた状態ではなく、ここでいうろう詰まりがまだ発生していない状態である。
さらに図4の状態よりもろう材の量が増加すると、図5に示すように、各フィレットがさらに大きくなり、分割通路321の横断面積は各フィレットによって囲まれるほど小さくなる。このときの分割通路321の横断面の半径RNは、半径RA、RB及びRCにそれぞれ等しくなる。このような状態が分割通路321を形成できる限界状態である。図5の状態よりもろう材の量が多くなると、瞬時に半径RNの分割通路321はろう材で埋まってしまい、このような状態をろう詰まり状態とする。すなわち、図5の状態から半径RA、RB及びRCのいずれかが少しでも大きくなると、瞬時に分割通路321はろう材で満たされ、ろう詰まりが発生するのである。
図6は、分割通路の幅寸法Lpを変化させた場合の放熱性能比と冷媒通路高さ寸法Trの関係を示した解析結果である。この図6は、図7〜図9の斜線部を挟む実線で示した放熱性能適正曲線の根拠となる解析結果を示している。上記構成の凝縮器1において放熱性能をシミュレーションにて検討した結果について説明する。
このシミュレーションの前提条件は、コア部高さが300〜360mm、コア部幅が560〜640mm、コア部の空気流れ方向厚さD(凝縮部厚さD)が12〜16mm、チューブの板厚0.1〜0.3mm、凝縮器入口側の風速2m/s、凝縮器入口の空気温度35℃、凝縮器入口の冷媒圧力1.744MPa、凝縮器入口のスーパーヒート1℃、凝縮器出口のサブクール20℃とした。当該条件の下、Lp=0.4mm(実線)、0.6mm(破線)、0.8mm(一点鎖線)、1.0mm(丸点線)、1.2mm(二点差線)のそれぞれについて、チューブ3内の冷媒通路高さ寸法Trに対する放熱性能比を算出した。図6の縦軸の放熱性能比は、凝縮器における最大の放熱性能を100とした場合の値を示している。各Lpについて、放熱性能比100%をピークに、Trが変化するにつれて放熱性能比が放物線状に低下する結果となっている。
発明者は、図6に表したシミュレーション結果について、冷媒通路高さ寸法Tr[mm]とLp−t[mm]の関係式を見い出し、これを図7〜図9に描画する斜線部を挟む実線で示した。まず、図7は放熱性能比90%以上を満たす性能評価結果と前述のろう詰まり検証に基づいた適正条件を示したグラフである。
発明者は、図3〜図5を用いて説明した定義に基づいて、ろう詰まりの発生あり及び無しを検証するシミュレーションを行い、パラメータとして冷媒通路高さ寸法Tr[mm]とLp−t[mm]を用いて、これらの組み合わせを変更した多数の条件においてろう詰まり発生あり、無しの判定を行った。そして、発明者はすべてのろう詰まり無し結果を含む範囲を表す冷媒通路高さ寸法Tr[mm]とLp−t[mm]の関係式を見い出し、図7〜図9に共通して下側に描画する実線で示した。
当該下側の実線は、Lp−t=0.03Tr+0.22の関係式で表される。すなわち、この実線よりも上側ではろう詰まりの発生が無く、当該実線よりも下側ではろう詰まりが発生する。
したがって、凝縮器1の凝縮部2aについて、下記の(式6)を満たす範囲がろう詰まり回避の観点からの設定すべき適正条件である。
(式11)
Lp−t≧0.03Tr+0.22
さらに、図6に示す各Lpについての解析結果に基づいて算出した放熱性能比90%以上を満たす範囲を規定する数式は、下記の(式12)及び(式13)である。
(式12)
Lp−t≧5Tr−8.3Tr+3
(式13)
Lp−t≦0.115Tr−1.14Tr+2.35
この(式11)、(式12)及び(式13)を満足する適正条件により得られる図7の斜線部分が、全パスの凝縮部2aを有する凝縮器1についての放熱性能比90%以上を満たす使用領域である。この適正条件を満たすように、凝縮器1においてLp,Tr,Lp−tを設定してチューブ3を作成することがろう詰まり防止及び性能確保の両面から好ましいのである。
さらに、放熱性能比を95%以上に向上させた凝縮器1を製造するための適正条件について説明する。図8は放熱性能比95%以上を満たす性能評価結果と前述のろう詰まり検証に基づいた適正条件を示したグラフである。
図8に示すように、図6に示す各Lpについての解析結果に基づいて算出した放熱性能比95%以上を満たす範囲を規定する数式は、下記の(式14)及び(式15)である。
(式14)
Lp−t≧3Tr−5.6Tr+2.5
(式15)
Lp−t≦0.17Tr−1.3Tr+2.5
この(式14)、(式15)及び(式11)を満足する適正条件により得られる図8の斜線部分が、全パスの凝縮部2aを有する凝縮器1についての放熱性能比95%以上を満たす使用領域である。この適正条件を満たすように、凝縮器1においてLp,Tr,Lp−tを設定してチューブ3を作成することがろう詰まり防止及び性能確保の両面から一層好ましいのである。
さらに、放熱性能比を98%以上に向上させた凝縮器1を製造するための適正条件について説明する。図9は放熱性能比98%以上を満たす性能評価結果と前述のろう詰まり検証に基づいた適正条件を示したグラフである。
図9に示すように、図6に示す各Lpについての解析結果に基づいて算出した放熱性能比98%以上を満たす範囲を規定する数式は、下記の(式16)及び(式17)である。
(式16)
Lp−t≧−0.35Tr−1.9Tr+1.9
(式17)
Lp−t≦0.15Tr−2Tr+3
この(式16)、(式17)及び(式11)を満足する適正条件により得られる図9の斜線部分が、全パスの凝縮部2aを有する凝縮器1についての放熱性能比98%以上を満たす使用領域である。この適正条件を満たすように、凝縮器1においてLp,Tr,Lp−tを設定してチューブ3を作成することがろう詰まり防止及び性能確保の両面から、さらに一層好ましいのである。
本実施形態の凝縮器1によれば、内部に冷媒が流通する冷媒通路32が形成され、積層して配置される複数のチューブ3と、冷媒通路32をさらに複数の分割通路321,322,323,324等に分けるようにチューブ3の内部に配されるインナーフィン31と、を備える。さらに、凝縮器1は、インナーフィン31の表面及びチューブ3の内壁面3a1の少なくともいずれか一方はろう材が被覆されている。複数の分割通路321〜324等における一つの分割通路321の幅寸法をLpとし、冷媒通路32のチューブ積層方向高さに相当する冷媒通路高さ寸法をTrとし、インナーフィン31の板厚寸法をtとしたとき、上記の(式11)、(式12)及び(式13)を満たすように製造される。さらに、複数の分割通路321,322,323が並ぶ方向に平行な横断面において、一つの分割通路321の幅寸法Lp(mm)当たりに、被覆されるろう材の面積をS(mm)とし、インナーフィン31の中心線の長さをLとすると、上記の被覆されるろう材の単位長さ当たりの量α=S/L(mm)は、0.005≦α<0.5を満たすように設定されている。
この構成によれば、0.005≦α<0.5を満たす単位長さ当たりのろう材量α(=S/L)を設定するとともに、分割通路の幅寸法Lp、冷媒通路の高さ寸法Tr、及びインナーフィン31の板厚寸法tについて上記の(式11)、(式12)及び(式13)を満たすように設定することにより、チューブ3内部のろう詰まり回避と管内圧力損失の抑制を実現すること、及び凝縮器1としての十分な放熱性能の両立を実現できる。したがって、互いに背反する関係であるチューブ3内部のろう詰まりの抑制と性能確保とが図れる凝縮器1を製造できる。
(第2実施形態)
第2実施形態では、第1実施形態のチューブ3に対して他の形態であるチューブ3Aについて図10を参照して説明する。図10は第2実施形態に係るチューブ3Aの内部の構成を示す断面図である。図10において図2と同一の符号を付した構成要素は、同一の要素であり、その作用効果も同様である。
第2実施形態のチューブ3Aの構造は、インナーフィン31Aの端部が第1実施形態におけるインナーフィン31の端部のように接合部3dによって挟持される構造ではない点が相違している。つまり、インナーフィン31Aは、その山部及び谷部の表面がチューブ3Aにおける互いに対向する内壁面3a1にろう付け等により接合して固定されているのである。第2実施形態は、この相違点以外の他の構成は第1実施形態と同様であり、同様の作用効果を奏する。また、一つの分割通路321等の幅寸法Lp、冷媒通路の高さ寸法Tr、及びインナーフィン31Aの板厚寸法tは、図10に図示するとおりである。
(第3実施形態)
第3実施形態では、第2実施形態のチューブ3Aに対して他の形態であるチューブ3Bについて図11を参照して説明する。図11は第3実施形態に係るチューブ3Bの内部の構成を示す断面図である。図11において図2及び図10と同一の符号を付した構成要素は、同一の要素であり、その作用効果も同様である。
第3実施形態のチューブ3Bの構造は、第2実施形態のチューブ3Aに対して、インナーフィン31Bの山部及び谷部の表面がチューブ3Bにおける互いに対向する内壁面3a1にろう付け等により接合して固定される点で一致し、チューブ3Bの形成方法が相違している。チューブ3Bは、チューブ3Aのように180°転向するように折り返された一方の端部同士が接合されて管体を形成する方式ではなく、材料に対して圧力を加えて押し出して成形する押し出し加工により形成されるようになっている。すなわち、チューブ3Bは、押し出し加工により成形された時点で管体をなしている。また、一つの分割通路321等の幅寸法Lp、冷媒通路の高さ寸法Tr、及びインナーフィン31Bの板厚寸法tは、図11に図示するとおりである。
(第4実施形態)
第4実施形態では、第1実施形態のチューブ3に対して他の形態であるチューブ3Cについて図12を参照して説明する。図12は第4実施形態に係るチューブ3Cの内部の構成を示す断面図である。図12において図2と同一の符号を付した構成要素は、同一の要素であり、その作用効果も同様である。
第4実施形態のチューブ3Cの構造は、第1実施形態のチューブ3に対して、180°転向するように折り返された一方の端部同士が接合されて管体を形成する点で一致し、インナーフィン31Cがチューブ3Cに一体に形成されている点で相違する。すなわち、チューブ3Cの形成方法は、まず1枚の平板についてプレス加工等により、所定箇所から突出する複数の突部を形成し、次に折り曲げ加工により180°転向するように折り返された一方の端部(接合部3d)同士をろう付け等により接合して管体を形成する。このとき、予め形成した各突部は、対向する突部またはチューブ3Bの内壁面3a1と接触して、チューブ3Cの内部でインナーフィン31Cとして機能するようになる。このようにして、インナーフィン31Cとチューブとが一体型のチューブ3Cを製造することができる。また、一つの分割通路321等の幅寸法Lp、冷媒通路の高さ寸法Tr、及びインナーフィン31Cの板厚寸法tは、図12に図示するとおりである。
(第5実施形態)
第5実施形態では、第4実施形態のチューブ3Cに対して他の形態であるチューブ3Dについて図13を参照して説明する。図13は第5実施形態に係るチューブ3Dの内部の構成を示す断面図である。図13において図2及び図12と同一の符号を付した構成要素は、同一の要素であり、その作用効果も同様である。
第5実施形態のチューブ3Dの構造は、第4実施形態のチューブ3Cに対して、インナーフィン31Dがチューブ3Dに一体に形成されている点で一致し、チューブ3Dが2個の部材を最中合わせして形成される点で相違する。すなわち、チューブ3Dの形成方法は、まず2枚の平板それぞれについてプレス加工等により、所定箇所から突出する複数の突部を形成し、次にそれぞれ当該複数の突部が一体に形成された2つの平板状部材を各突部で冷媒通路を分割して分割通路321等を形成するようにして最中合わせし、両方の平板状部材をろう付け等により接合して管体を形成する。このとき、予め形成した各突部は、対向する突部またはチューブ3Dの内壁面3a1と接触して、チューブ3Dの内部でインナーフィン31Dとして機能するようになる。このようにして、インナーフィン31Dとチューブとが一体型のチューブ3Dを製造することができる。
また、一つの分割通路321等の幅寸法Lp、冷媒通路の高さ寸法Tr、及びインナーフィン31Dの板厚寸法tは、図12に図示するとおりである。なお、インナーフィン31Dの板厚寸法tについては、分割通路321等を仕切る壁部としての厚さ寸法である。このため、図13に図示するように2個のインターフィン31Dが背中合わせされて分割通路321等を仕切る壁部として機能する場合は、2個分のインターフィン31Dの厚みがインナーフィン31Dの板厚寸法tになり、1個のインターフィン31Dによって分割通路321等が仕切られる形態の場合は、1個分のインターフィン31Dの厚みがインナーフィン31Dの板厚寸法tになる。
(他の実施形態)
以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明は上述した実施形態に何ら制限されることなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲において種々変形して実施することが可能である。
上記の第1実施形態から第5実施形態に記載の本発明に関する特徴を有するインナーフィンは、凝縮器が備える全部のチューブの内部において搭載されていてもよいし、凝縮器が備える一部のチューブに搭載されていてもよい。この場合、当該インナーフィンは、例えば、コア部における所定の位置に配置されるチューブの内部に搭載される。
また、上記の第1実施形態から第5実施形態に記載のインナーフィンには、その表面を流れる冷媒の流れ変化させる切り起こし部、いわゆるルーバ状部分が形成されていてもよい。
1…凝縮器
2a…凝縮部
3…チューブ
31…インナーフィン(フィン)
32…冷媒通路
321,322,323,324…分割通路
Lp…一つの分割通路の幅寸法
t…インナーフィンの板厚寸法
Tr…冷媒通路の高さ寸法
X…チューブ長手方向
Y…分割通路の幅方向
Z…チューブ積層方向
W…凝縮部長さ

Claims (3)

  1. 内部に冷媒が流通する冷媒通路(32)が形成され、積層して配置される複数のチューブ(3)と、前記冷媒通路をさらに複数の分割通路(321,322,323,324)に分けるように前記チューブの内部に配されるフィン(31)と、を備え、前記冷媒通路を流通する気相冷媒と前記チューブの外部を流通する外部流体との間で熱交換が行われる凝縮部(2a)で前記気相冷媒が凝縮する凝縮器(1)において、
    前記フィンの表面及び前記チューブの内壁面の少なくともいずれか一方はろう材が被覆されており、
    前記複数個の分割通路における一つの分割通路(321)の幅寸法をLpとし、前記冷媒通路のチューブ積層方向高さに相当する冷媒通路高さ寸法をTrとし、前記フィンの板厚寸法をtとしたとき、
    Lp−t≧0.03Tr+0.22、
    Lp−t≦0.115Tr−1.14Tr+2.35、
    及びLp−t≧5Tr−8.3Tr+3
    を満たし、
    前記複数の分割通路が並ぶ方向に平行な横断面において、前記一つの分割通路(321)の幅寸法当たりに、前記被覆されるろう材の面積をSとし、前記フィンの中心線の長さをLとすると、単位長さ当たりのろう材量S/Lは、0.005≦S/L<0.5を満たすことを特徴とする凝縮器。
  2. 前記Lp、前記Tr、及び前記tは、
    Lp−t≧0.03Tr+0.22、
    Lp−t≦0.17Tr−1.3Tr+2.5、
    及びLp−t≧3Tr−5.6Tr+2.5
    を満たすことを特徴とする請求項1に記載の凝縮器。
  3. 前記Lp、前記Tr、及び前記tは、
    Lp−t≧0.03Tr+0.22、
    Lp−t≦0.15Tr−2Tr+3、
    及びLp−t≧−0.35Tr−1.9Tr+1.9
    を満たすことを特徴とする請求項1に記載の凝縮器。
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