JP2012052783A

JP2012052783A - 凝縮器

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Publication number: JP2012052783A
Application number: JP2011082155A
Authority: JP
Inventors: Ryohei Sugimura; 遼平杉村; Hiroki Matsuo; 弘樹松尾; Takeshi Muto; 健武藤; Masahiro Omae; 真広大前; Masanobu Iio; 正信飯尾
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2010-08-03
Filing date: 2011-04-01
Publication date: 2012-03-15
Anticipated expiration: 2031-04-01
Also published as: US20120031586A1; CN102345995A; JP5655676B2; DE102011108892B4; CN102345995B; US9121629B2; DE102011108892A1

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^２−１．１４Ｔｒ＋２．３５、
及びＬｐ−ｔ≧５Ｔｒ^２−８．３Ｔｒ＋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^２）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^２−１．１４Ｔｒ＋２．３５、
及び（式３）
Ｌｐ−ｔ≧５Ｔｒ^２−８．３Ｔｒ＋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^２−１．３Ｔｒ＋２．５、
及び（式６）
Ｌｐ−ｔ≧３Ｔｒ^２−５．６Ｔｒ＋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^２−２Ｔｒ＋３、
及び（式９）
Ｌｐ−ｔ≧−０．３５Ｔｒ^２−１．９Ｔｒ＋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）
７.０×１０^４≦Ｗ・Ｈ≦４.２×１０^５
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^２）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^２）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^２−８．３Ｔｒ＋３
（式１３）
Ｌｐ−ｔ≦０．１１５Ｔｒ^２−１．１４Ｔｒ＋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^２−５．６Ｔｒ＋２．５
（式１５）
Ｌｐ−ｔ≦０．１７Ｔｒ^２−１．３Ｔｒ＋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^２−１．９Ｔｒ＋１．９
（式１７）
Ｌｐ−ｔ≦０．１５Ｔｒ^２−２Ｔｒ＋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^２）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

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^２−１．１４Ｔｒ＋２．３５、
及びＬｐ−ｔ≧５Ｔｒ^２−８．３Ｔｒ＋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。
前記Ｌｐ、前記Ｔｒ、及び前記ｔは、
Ｌｐ−ｔ≧０．０３Ｔｒ＋０．２２、
Ｌｐ−ｔ≦０．１７Ｔｒ^２−１．３Ｔｒ＋２．５、
及びＬｐ−ｔ≧３Ｔｒ^２−５．６Ｔｒ＋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。
前記Ｌｐ、前記Ｔｒ、及び前記ｔは、
Ｌｐ−ｔ≧０．０３Ｔｒ＋０．２２、
Ｌｐ−ｔ≦０．１５Ｔｒ^２−２Ｔｒ＋３、
及びＬｐ−ｔ≧−０．３５Ｔｒ^２−１．９Ｔｒ＋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。