JP2014126237A

JP2014126237A - 熱交換器

Info

Publication number: JP2014126237A
Application number: JP2012281798A
Authority: JP
Inventors: Nobuhiko Matsuo; 伸彦松尾; Takashi Yoshioka; 俊吉岡; Ryuhei Kaji; 隆平加治
Original assignee: Daikin Industries Ltd
Current assignee: Daikin Industries Ltd
Priority date: 2012-12-25
Filing date: 2012-12-25
Publication date: 2014-07-07

Abstract

【課題】突出部を有する扁平管の内側を流れる第１流体と扁平管の外側を流れる第２流体との間で熱交換を行わせる熱交換器において、性能低下を抑制することができるようにする。
【解決手段】熱交換器は、扁平管２０の内側を流れる第１流体と扁平管２０の外側を流れる第１流体とは別の第２流体との間で熱交換を行わせる熱交換器であって、扁平管２０の有する第１底面９５ａと第１底面９５ａに対向する第２底面９５ｂからは、第１及び第２ディンプル２２ａ，２２ｂが扁平管２０の内側に向かって突出している。第１及び第２ディンプル２２ａ，２２ｂは、対向する第１底面９５ａ及び第２底面９５ｂの距離に対して２／３以下の高さを有する。また、第１底面９５ａの第１ディンプル２２ａの位置と、第２底面９５ｂの第２ディンプル２２ｂの位置とは、互いにずれている。
【選択図】図１３

Description

本発明は、熱交換器に関する。

従来より、扁平管の内側を流れる流体と、扁平管の外側を流れる流体との間で熱交換を行わせる熱交換器がある。例えば、特許文献１（特開２０１２−２０２６０９号公報）に開示されている熱交換器では、扁平管を構成する面から内側に突出する突出部（ディンプル）を設けることで、扁平管の内側を流れる流体と、扁平管の外側を流れる流体との間の熱伝達率の向上が試みられている。

ところで、特許文献１に開示されている熱交換器のように、扁平管を構成する面に設けられた突出部が互いに対向する位置にあると、扁平管を流れる流体の流路のうち突出部の位置する部分が一時的に狭くなることで、流体の流速が増加して熱伝達率が向上する一方で、流路における流体の圧力損失が増加することで、熱交換器の性能が低下することがある。

そこで、本発明の課題は、突出部を有する扁平管の内側を流れる第１流体と扁平管の外側を流れる第２流体との間で熱交換を行わせる熱交換器において、性能低下を抑制することにある。

本発明の第１観点に係る熱交換器は、第１面と、第１面に対向する第２面とを有する扁平管の内側を流れる第１流体と、扁平管の外側を流れる第１流体とは別の第２流体との間で熱交換を行わせる熱交換器において、第１面及び第２面には、複数の突出部が扁平管の内側に向かって突出している。突出部は、対向する第１面及び第２面の距離に対して２／３以下の高さを有する。また、第１面の突出部の位置と、第２面の突出部の位置とは、互いにずれている。

本発明の第１観点に係る熱交換器では、第１面の突出部の位置と第２面の突出部の位置とが、互いにずれている。このため、この熱交換器では、第１面の突出部の位置と第２面の突出部の位置とが互いに同じ位置にある場合と比較して、第１流体の流れる流路の圧力損失を低減することができる。

これによって、熱交換器の性能低下を抑制することができる。

本発明の第２観点に係る熱交換器は、第１観点の熱交換器において、第１面の突出部の位置と第２面の突出部の位置とは、第１流体の流れ方向と交差する方向にずれている。このため、この熱交換器では、第１面の突出部の位置と第２面の突出部の位置とが第１流体の流れ方向にずれている場合と比較して、第１流体と第２流体との熱伝達率を向上させることができる。

本発明の第３観点に係る熱交換器は、第１観点又は第２観点の熱交換器において、突出部の高さは、対向する第１面及び第２面の距離の１／２以下である。このため、この熱交換器では、第１面の突出部が第２面の突出部の近傍に位置していても、突出部同士が接触することで、第１流体の流れる流路が閉塞されるおそれを低減することができる。

本発明の第１観点に係る熱交換器では、熱交換器の性能低下を抑制することができる
本発明の第２観点に係る熱交換器では、第１流体と第２流体との熱伝達率を向上させることができる。

本発明の第３観点に係る熱交換器では、第１流体の流れる流路が閉塞されるおそれを低減することができる。

熱交換器を備えるヒートポンプ式給湯装置を示す図。冷凍装置の内部構造を示す図。熱交換器の概略構成図。熱交換器の外観の一部を示す図。熱交換器の断面図。金属プレートの平面図。図６のVII−VII線における金属プレートの断面図。重ね合わされた金属プレートの断面図。熱交換器の製造工程を説明するための図。ディンプルが形成された金属プレートの部分拡大図。金属プレートの一部を側面からみた図。扁平管が形成された状態のディンプルの位置を説明するための図。扁平管が形成された状態の金属プレートの一部を側面からみた図。比較例に係る扁平管の一部を示す図。変形例に係る扁平管の一部を示す図。変形例に係る扁平管の一部を示す図。変形例に係る扁平管の一部を示す図。扁平管の平滑面に対する平均熱伝達率の上昇分を示す図。扁平管の平滑面に対する流動抵抗の上昇分を示す図。扁平管の流動抵抗当たりの熱伝達率を示す図。

本発明に係る熱交換器について、以下、図面を参照しながら説明する。なお、本発明の実施形態は、以下に説明する実施形態に限られるものではなく、発明の要旨を逸脱しない範囲で変更可能である。

本発明に係る熱交換器は、Ｒ４１０ＡおよびＲ４０７Ｃ等のフロン系冷媒、および、二酸化炭素（ＣＯ₂）等の自然冷媒を対象としているが、以下では、Ｒ３２冷媒を対象とする熱交換器を例に挙げて説明する。

（１）ヒートポンプ式給湯装置の構成
ヒートポンプ式給湯装置１９は、図１に示すように、温水熱源装置である冷凍装置１１と、貯湯ユニット１２とを備える。

冷凍装置１１は、冷媒を圧縮する圧縮機１３と、冷媒と水との間で熱交換を行うための熱交換器１０と、冷媒の減圧手段としての膨張弁１４と、外気と冷媒との間で熱交換を行うための空気熱交換器１５とを有している。そして、冷凍装置１１側では、圧縮機１３と熱交換器１０と膨張弁１４と空気熱交換器１５とが接続されて、冷媒の循環する冷媒回路が構成されている。

貯湯ユニット１２は、貯湯タンク１６と、水循環ポンプ１７とを備える。そして、貯湯ユニット１２側では、熱交換器１０と貯湯タンク１６と水循環ポンプ１７とが接続されて、水の循環する水循環回路が構成されている。

図２は、冷凍装置１１の内部構造を示す模式図である。図２において、断熱壁１１ｃの右側区画が機械室１１ａであり、断熱壁１１ｃの左側区画が送風機室１１ｂである。機械室１１ａには、圧縮機１３や膨張弁１４が配置されている。送風機室１１ｂには、モータ（図示省略）によって駆動されるファン１８が配置されている。

また、送風機室１１ｂの下方には、断熱壁１１ｄを隔てて熱交換器１０が配置されている。そして、熱交換器１０内にて、冷媒回路を循環する冷媒と、水循環回路を循環する水との間で熱交換が行われる。なお、図２において、空気熱交換器１５は、送風機室１１ｂの左側と背面側に配置されている。

（２）熱交換器の構成
図３は、熱交換器１０の概略図である。図４は、熱交換器１０の部分的な斜視図である。図５は、図４のＶ−Ｖ線における熱交換器１０の断面図である。なお、図４及び図５では、後述するディンプル２２が省略されている。

熱交換器１０は、図３、図４及び図５に示されているように、多数の扁平管２０と多数の扁平多穴管４０と出入口分配管５０とを含んで構成される。また、扁平管２０はその両端に出入口部３０を有しており、多数の扁平管２０は、隣接する扁平管２０の出入口部３０同士が連通するように、積層されている。当該積層された多数の扁平管２０は、第１組立体６０（図９参照）を構成する。多数の扁平多穴管４０は、その両端がそれぞれ出入口分配管５０に接続され、隣接する扁平多穴管４０同士の間に隙間を空けて積層されている。そして、積層された多数の扁平多穴管４０は、出入口分配管５０と共に第２組立体７０（図９参照）を構成する。第１組立体６０と、第２組立体７０とは、各扁平管２０および各扁平多穴管４０が交互に積層されるように組み合わされて一体となり、熱交換器１０を形成している。

なお、図３、図４及び図５には、５つの扁平管２０と４つの扁平多穴管４０とが交互に積層されている例が示されている。ただし、これら積層される扁平管２０や扁平多穴管４０の数は、要求される性能などに応じて適宜選定されるものである。また、この例では、最下段と最上段に扁平管２０が配置されているが、扁平多穴管４０を最下段や最上段に配置することもできる。

扁平管２０には低圧の水が流れ、扁平多穴管４０には冷媒が流れる。扁平多穴管４０には高い耐圧が要求される一方、水が流れる扁平管２０には高い耐食性が要求される。そのため、高い耐圧が要求される扁平多穴管４０には、多数の細い流路４１が設けられている。扁平多穴管４０は、アルミニウム、アルミニウム合金、銅合金、ステンレス鋼などを用いて形成するのが好適である。このような細い多数の流路４１を有する扁平多穴管４０の形成には、アルミニウム及びアルミニウム合金の引き抜き加工や押し出し加工が好適に用いられ、このような加工を用いると安価に扁平多穴管４０を製造することができる。

扁平管２０の母材には、水の腐食性を考慮して、ステンレス鋼や銅合金を用いることが好ましい。ステンレス鋼の種類としては、例えば、ＳＵＳ３０４やＳＵＳ３１６などがある。扁平管２０をアルミニウムやアルミニウム合金からつくることもできるが、その場合には、内面に、アルマイト加工や樹脂コーティングなどの防食処理を施すことが好ましい。なお、本実施形態においては、扁平管２０は、ＳＵＳ３１６を母材とする金属プレート８０によって構成されている。

熱交換器１０は、図３に示されているように扁平管２０及び扁平多穴管４０が水平に配置された状態において、出入口部３０として、扁平管２０の右端部に配置される右側出入口部３１と、左端部に配置される左側出入口部３２とを含んでいる。左側出入口部３２の端部や右側出入口部３１の端部には、配管などと接続される出入口ポート３４が設けられる（図４参照）。なお、ここでは、説明を分かり易くするために図３の状態に熱交換器１０を置いた場合について説明しているが、この熱交換器１０は、必ずしも図３の状態で使用されなければならないものではない。

扁平管２０の側においては、水は、まず、左側出入口部３２に入り、５つの扁平管２０に分かれてその中を左から右に向かって流れ、右側出入口部３１から出る。そして、水は、扁平管２０の中を流れる間に扁平多穴管４０内の冷媒から与えられる熱で加熱される。

また、熱交換器１０には、出入口分配管５０として、扁平多穴管４０の右端部に配置される右側出入口分配管５１と、左端部に配置される左側出入口分配管５２とを含んでいる。冷媒は、右側出入口分配管５１に入り、４つの扁平多穴管４０に分かれてその中を右から左に向かって流れ、左側出入口分配管５２から出る。そして、冷媒は、扁平多穴管４０の中を流れる間に扁平管２０内の水に熱を奪われて冷却される。

このように、この熱交換器１０では、扁平管２０内を流れる水と、扁平多穴管４０内を流れる冷媒との間で、すなわち、扁平管２０の内側を流れる第１流体としての水と、扁平管２０の外側を流れる第２流体としての冷媒との間で、熱交換が行われている。

（３）扁平管の構成
扁平管２０は、一対のプレス加工板である金属プレート８０の周縁を重ね合わせて形成されている。

図６は、扁平管２０を形成するための金属プレート８０の平面図である。金属プレート８０の平面形状は、左右に長い略長方形であって、一方の長辺８１の左右の両端部に２つの膨出部８６，８７が形成されている。２つの膨出部８６，８７には、それぞれ、１つの開口部９１，９２が形成されている。なお、以下では、開口部９１，９２を、まとめて単に開口部９０と呼ぶ。

開口部９０は、円形であって、全て同じ大きさである。また、開口部９０は、長辺８１の延長線よりも外側にはみ出して配置されている。ただし、開口部９０の形状は、水漏れし難くするために同じ形状であればよく、円形には限られない。また、開口部９０の配置される位置や大きさは、流量や流路に合わせて設定される。

図７は図６のVII−VII断面図である。図７に示されているように、金属プレート８０には、凹面部９６がプレス加工によって形成されている。凹面部９６は、金属プレート８０の外周８３に沿って形成されている所定幅の周縁部８４の内側の領域を占める。そして、開口部９０は凹面部９６に形成されている。なお、これら開口部９０は、凹面部９６の中でもさらに一段深くなった凹部９８に配置されている。

そして、一対の金属プレート８０は、図８に示すように、凹面部９６同士が対向する状態で周縁部８４が重なるように接合されて、扁平管２０を形成する。金属プレート８０が重ね合わされることによって、開口部９０同士が対向して配置される。これにより、出入口部３０が真直ぐに形成される。金属プレート８０において重なっている周縁部８４がロウ付や溶接により接合されて１本の扁平管２０が形成される。金属プレート８０が重ね合わされると、２つの凹面部９６によって水が流れる流路２１が形成される。流路２１は、一方の端の開口部９０から他方の端の開口部９０まで続いている。なお、本実施形態の扁平管２０は、曲げ加工がされておらず、真直ぐに延びている。そして、扁平管２０の両端にある右側出入口部３１と左側出入口部３２との間に、流路２１が真直ぐに延びている。

なお、図６−図９では、後述するディンプル２２が省略されている。

（４）扁平管と扁平多穴管との積層構造
（４−１）第１組立体
多数の扁平管２０は、図９（ａ）に示されているように、その出入口部３０が隣接する扁平管２０の出入口部３０と重なるように積層され、第１組立体６０を形成する。扁平管２０の出入口部３０同士は、ロウ付又は溶接により接合される。すなわち、扁平管２０の右側の出入口部３０は、隣接する扁平管２０の右側の出入口部３０と接合され、扁平管２０の左側の出入口部３０は、隣接する扁平管２０の左側の出入口部３０と接合される。

（４−２）第２組立体
多数の扁平多穴管４０は、その左端及び右端がそれぞれ出入口分配管５０に接合され、図９（ｂ）に示すような第２組立体７０が形成される。扁平多穴管４０と出入口分配管５０との接合は、ロウ付、又は、はんだ付により行われる。

（４−３）第１組立体と第２組立体との接合
第１組立体６０は、図９（ｂ）に示すように、第２組立体７０の各１つの扁平多穴管４０を各２つの扁平管２０で挟むように、第２組立体７０と組み合わされる。すなわち、各扁平多穴管４０が、扁平管２０の長方形断面の長辺側において扁平管２０と接した状態で、扁平多穴管４０と扁平管２０とが交互に並ぶ。扁平管２０と扁平多穴管４０とは、ロウ付又はハンダ付により接合される。このようにして、図９（ｃ）に示すような熱交換器１０が形成される。

（５）ディンプル
図１０は、金属プレート８０の平面の一部を拡大した図である。図１１は、金属プレート８０の一部を側面からみた図である。図１２は、扁平管２０が形成された状態の金属プレート８０のディンプル２２の位置を説明するための図である。図１３は、扁平管２０が形成された状態の金属プレート８０の一部を側面からみた図である。また、図１０中のＰｘは、ディンプル２２同士の水の流れ方向の間隔を示しており、Ｐｙは、ディンプル２２同士の水の流れ方向に直交する方向の間隔を示している。さらに、図１３中のｈは、ディンプル２２の高さ寸法を示しており、Ｈは、扁平管２０の流路２１の高さ寸法を示している。

図１０及び図１１に示すように金属プレート８０の凹面部９６には、凹面部９６の底面９５から突出した複数のディンプル２２が形成されている。ディンプル２２は、金属プレート８０に凹面部９６が形成されるプレス加工の際に形成される。また、本実施形態のディンプル２２は、四角錐状の突起であり、水への熱伝達を向上させるために設けられている。ここで、角錐とは、角錐に近い形状を含み、角錐、角錐台、及びこれらの形状の角を面取りした形状を含むものとする。したがって、四角錐には、四角錐、四角錐台、及びこれらの形状の角を面取りした形状等の四角錐に近い形状が含まれる。また、ディンプル２２は、図１０に示すように、四角錐の四角のうちの１つの角が水の流れ方向上流側を向き、当該角の対角線上にある角が水の流れ方向下流側に向くように、設けられている。

そして、扁平管２０が形成された状態で、ディンプル２２は、対向する金属プレート８０から扁平管２０の内側に向かって突出するような構成となっている。さらに、対向する金属プレート８０に設けられたディンプル２２同士の位置は、互いにずれている（図１２及び図１３参照）。

なお、以下より、説明の便宜上、対向する金属プレート８０のうちの一方を、第１金属プレート８０ａとし、他方を第２金属プレート８０ｂとする。また、第１金属プレート８０ａに設けられているディンプルを、第１ディンプル２２ａとし、第２金属プレート８０ｂに設けられているディンプルを、第２ディンプル２２ｂとする。さらに、第１金属プレート８０ａの凹面部の底面を、第１底面９５ａとし、第２金属プレート８０ｂの凹面部の底面を、第２底面９５ｂとする。

本実施形態の扁平管２０においては、扁平管２０を第１金属プレート８０ａの側からみた場合、図１２に示すように、第１金属プレート８０ａの第１底面９５ａに形成されている第１ディンプル２２ａの位置と、第２金属プレート８０ｂの第２底面９５ｂに形成されている第２ディンプル２２ｂの位置とは、互いに、水の流れ方向の間隔Ｐｘに対して１／４だけずれており、水の流れ方向に直交する方向の間隔Ｐｙに対して１／４だけずれている。このため、第１底面９５ａに設けられた第１ディンプル２２ａの平面頂点と、第２底面９５ｂに設けられた第２ディンプル２２ｂの平面頂点とは、対向しないように設けられている。すなわち、図１３に示すように、第１ディンプル２２ａと第２ディンプル２２ｂとは、互いに突き合わないように構成されている。

さらに、本実施形態の扁平管２０においては、図１２に示すように、第１ディンプル２２ａと第２ディンプル２２ｂとは、水の流れ方向に対して交差する方向にずれている。そして、図１３に示すように、第１ディンプル２２ａ及び第２ディンプル２２ｂの高さｈは、扁平管２０の流路２１の高さＨ（第１底面９５ａと第２底面９５ｂとの距離）の約１／４の高さである。

なお、本実施形態の扁平管２０においては、第１ディンプル２２ａと第２ディンプル２２ｂとは、水の流れ方向に対して交差する方向にずれているが、第１ディンプルと第２ディンプルとが、水の流れ方向に平行な方向にずれていてもよい（図１７参照）。

また、本実施形態では、第１ディンプル２２ａ及び第２ディンプル２２ｂの高さｈは、扁平管２０の流路２１の高さＨの約１／４の高さとなるように構成されているが、これに限定されず、第１ディンプル及び第２ディンプルの高さｈが扁平管の流路の高さＨの２／３以下の高さとなるように構成されていればよく、第１ディンプル及び第２ディンプルが互いに近接している場合に第１ディンプル及び第２ディンプルが接触することによる扁平管の流路の閉塞を防ぐために、第１ディンプル及び第２ディンプルの高さｈが扁平管の流路の高さＨの１／２以下の高さとなるように構成されていることが好ましい。

（６）効果
（６−１）比較例及び変形例
図１４は、比較例に係る扁平管９２０の有するディンプルを示す図である。そして、図１４（ａ）は、扁平管９２０が形成された状態の金属プレート９８０のディンプル９２２の位置を説明するための図である。図１４（ｂ）は、扁平管９２０が形成された状態の金属プレート９８０の一部を側面からみた図である。

比較例に係る扁平管９２０においては、図１４に示すように、第１金属プレート９８０ａの第１底面９９５ａに形成されている第１ディンプル９２２ａの位置と、第２金属プレート９８０ｂの第２底面９９５ｂに形成されている第２ディンプル９２２ｂの位置とは、一致している。すなわち、扁平管９２０における第１ディンプル９２２ａの位置と第２ディンプル９２２ｂの位置とは、互いにずれていない。言い換えると、扁平管９２０における第１ディンプル９２２ａの位置と第２ディンプル９２２ｂの位置とは、互いに、水の流れ方向の間隔Ｐｘに対して０だけずれており、水の流れ方向に直交する方向の間隔Ｐｙに対して０だけずれている。

図１５、図１６及び図１７は、それぞれ、本実施形態の変形例に係る扁平管１２０，２２０，３２０の有するディンプル１２２，２２２，３２２を示す図である。そして、図１５（ａ）は、扁平管１２０が形成された状態の金属プレート１８０のディンプル１２２の位置を説明するための図である。図１５（ｂ）は、扁平管１２０が形成された状態の金属プレート１８０の一部を側面からみた図である。図１６（ａ）は、扁平管２２０が形成された状態の金属プレート２８０のディンプル２２２の位置を説明するための図である。図１６（ｂ）は、扁平管２２０が形成された状態の金属プレート２８０の一部を側面からみた図である。図１７（ａ）は、扁平管３２０が形成された状態の金属プレート３８０のディンプル３２２の位置を説明するための図である。図１７（ｂ）は、扁平管３２０が形成された状態の金属プレート３８０の一部を側面からみた図である。

変形例に係る扁平管１２０，２２０，３２０においても、対向する金属プレート１８０，２８０，３８０に設けられたディンプル１２２，２２２，３２２同士の位置は、互いにずれている。

変形例に係る扁平管１２０においては、図１５に示すように、第１金属プレート１８０ａの第１底面１９５ａに形成されている第１ディンプル１２２ａの位置と、第２金属プレート１８０ｂの第２底面１９５ｂに形成されている第２ディンプル１２２ｂの位置とは、互いに、水の流れ方向の間隔Ｐｘに対して１／２だけずれており、水の流れ方向に直交する方向の間隔Ｐｙに対して１／２だけずれている。このため、第１底面１９５ａに設けられた第１ディンプル１２２ａと、第２底面１９５ｂに設けられた第２ディンプル１２２ｂとは、対向しないように設けられている。

変形例に係る扁平管２２０においては、図１６に示すように、第１金属プレート２８０ａの第１底面２９５ａに形成されている第１ディンプル２２２ａの位置と、第２金属プレート２８０ｂの第２底面２９５ｂに形成されている第２ディンプル２２２ｂの位置とは、互いに、水の流れ方向の間隔Ｐｘに対して１／２だけずれており、水の流れ方向に直交する方向の間隔Ｐｙに対して１／８だけずれている。

変形例に係る扁平管３２０においては、図１７に示すように、第１金属プレート３８０ａの第１底面３９５ａに形成されている第１ディンプル３２２ａの位置と、第２金属プレート３８０ｂの第２底面３９５ｂに形成されている第２ディンプル３２２ｂの位置とは、互いに、水の流れ方向の間隔Ｐｘに対して１／２だけずれており、水の流れ方向に直交する方向の間隔Ｐｙに対してはずれていない。

（６−２）比較解析
各扁平管２０，１２０，２２０，３２０，９２０の圧力損失（流動抵抗）当たりの熱伝達率をシミュレーションして解析すると、図２０に示すようになった。なお、図１８は、各扁平管２０，１２０，２２０，３２０，９２０の平滑面に対する平均熱伝達率の上昇分（Ｎｕ/Ｎｕ₀）を示している。図１９は、各扁平管２０，１２０，２２０，３２０，９２０の平滑面に対する流動抵抗の上昇分（ｆ/ｆ₀）を示している。そして、図２０は、各扁平管２０，１２０，２２０，３２０，９２０の流動抵抗増加に対する熱伝達向上分［（Ｎｕ/Ｎｕ₀）/（ｆ/ｆ₀）^1/3］を示している。また、本シミュレーションで用いている各扁平管２０，１２０，２２０，３２０，９２０の母材は、ＳＵＳ３１６である。

比較例に係る扁平管９２０の場合、対向するディンプル９２２ａ，９２２ｂによって扁平管９２０の流路９２１が一時的に狭くなる部分があることで、当該部分での水の流速が増加し、この結果、本実施形態及び変形例に係る扁平管２０，１２０，２２０，３２０と比較して平均熱伝達率が高くなる（図１８参照）。一方で、比較例に係る扁平管９２０は、本実施形態及び変形例に係る扁平管２０，１２０，２２０，３２０と比較して、当該部分における流動抵抗も高くなる（図１９参照）。さらに、比較例に係る扁平管９２０では、本実施形態及び変形例に係る扁平管２０，１２０，２２０，３２０よりも、水の流れの渦が発生しやすく、死水域が生じやすくなると考えられる。

これに対して、本実施形態及び変形例に係る扁平管２０，１２０，２２０，３２０は、比較例に係る扁平管９２０よりも、平均熱伝達率はやや低くなる（図１８参照）が、流動抵抗も低い（図１９参照）ため、伝熱促進効果が向上することが判明した（図２０参照）。すなわち、熱交換器に、本実施形態及び変形例に係る扁平管２０，１２０，２２０，３２０が採用されることにより、比較例に係る扁平管９２０が採用されるよりも、熱交換器の性能低下を抑制することができるといえる。

なお、図２０に示すように、変形例に係る各扁平管１２０，２２０，３２０、すなわち、第１ディンプル１２２ａ，２２２ａ，３２２ａの位置と、第２ディンプル１２２ｂ，２２２ｂ，３２２ｂの位置とが、それぞれ、水の流れ方向の間隔Ｐｘに対して１／２だけずれており、水の流れ方向に直交する方向の間隔Ｐｙに対して１／２、１／８、０だけずれている各扁平管１２０，２２０，３２０についても、比較例に係る扁平管９２０と比較して、圧力損失当たりの熱伝達率が向上する。しかしながら、本実施形態の扁平管２０、すなわち、第１ディンプル２２ａの位置と、第２ディンプル２２ｂの位置とが、互いに、水の流れ方向の間隔Ｐｘに対して１／４だけずれており、水の流れ方向に直交する方向の間隔Ｐｙに対して１／４だけずれている扁平管２０が、変形例に係る各扁平管１２０，２２０，３２０よりも、圧力損失当たりの熱伝達率がよく、好適である。

（７）特徴
（７−１）
本実施形態では、第１金属プレート８０ａの第１底面９５ａに形成されている第１ディンプル２２ａの位置と、第２金属プレート８０ｂの第２底面９５ｂに形成されている第２ディンプル２２ｂの位置とは、互いにずれている。このため、比較例に係る扁平管９２０と比較して、扁平管２０における水の流れる流路２１の圧力損失を低減することができる。

これによって、熱交換器１０の性能低下を抑制することができている。

（７−２）
本実施形態では、第１ディンプル２２ａと第２ディンプル２２ｂとが、水の流れ方向に対して交差する方向にずれている。このため、第１ディンプル３２２ａと第２ディンプル３２２ｂとが、水の流れ方向にずれている扁平管３２０と比較して、水と冷媒との熱伝達率を向上させることができている。

（７−３）
本実施形態では、第１ディンプル２２ａ及び第２ディンプル２２ｂの高さｈが、扁平管２０の流路２１の高さＨの約１／４の高さとなるように構成されている。このため、扁平管２０において、第１ディンプル２２ａと第２ディンプル２２ｂとが接触することがなく、流路２１が閉塞されない構成となっている。

本発明は、突出部を有する扁平管の内側を流れる第１流体と扁平管の外側を流れる第２流体との間で熱交換を行わせる熱交換器において、性能低下を抑制するものであり、突出部を有する扁平管を備えた熱交換器への適用が有効である。

１０熱交換器
２０扁平管
２２ａ第１ディンプル（突出部）
２２ｂ第２ディンプル（突出部）
９５ａ第１底面（第１面）
９５ｂ第２底面（第２面）

特開２０１２−２０２６０９号公報

Claims

第１面（９５ａ）と前記第１面に対向する第２面（９５ｂ）とを有する扁平管（２０）の内側を流れる第１流体と、前記扁平管の外側を流れる前記第１流体とは別の第２流体との間で熱交換を行わせる熱交換器において、
前記第１面及び前記第２面には、対向する前記第１面及び前記第２面の距離に対して２／３以下の高さを有する複数の突出部（２２ａ，２２ｂ）が前記扁平管の内側に向かって突出しており、
前記第１面の前記突出部（２２ａ）の位置と、前記第２面の前記突出部（２２ｂ）の位置とは、互いにずれている、
熱交換器（１０）。
前記第１面の前記突出部の位置と前記第２面の前記突出部の位置とは、前記第１流体の流れ方向と交差する方向にずれている、
請求項１に記載の熱交換器。
前記突出部の高さは、対向する前記第１面及び前記第２面の距離の１／２以下である、
請求項１又は２に記載の熱交換器。