JP2568968Y2 - 熱交換器 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本考案は、熱交換流体が流される
流路と、この流路に接して略水平に設けられている伝熱
フィンとから構成され、流路に熱交換流体を、そして伝
熱フィン間に空気を流し、両流体間で熱交換するように
なっている熱交換器に関し、限定するものではないが、
特にカーエアコン用のエバポレータとして好適な熱交換
器に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】自動車用の熱交換器としては、プレート
を重ねて冷媒用の流路を形成すると共に、プレートとプ
レートとの間にコルゲート状の伝熱フィンを組み込んだ
ラミネート型の熱交換器が知られ、また押出成形により
内部に複数個の流路を形成したチューブを蛇行状に配置
し、蛇行状に配置されたチューブ間に同様にコルゲート
フィンを組み込んだ異形管型の熱交換器もよく知られて
いる。ところで、この種熱交換器あるいはエバポレータ
においては、冷媒と空気との間の伝熱効率を高めること
は当然重要なことであるが、それと同時に空気中の水分
が伝熱フィンに凝縮水となって結露した場合に、凝縮水
をいかに効率的に排出するかも重要な問題である。とい
うのは、凝縮水が排出されずに伝熱フィン間に付着する
と、熱伝達が阻害されると共に、空気抵抗が大きくなり
所定の性能が得られなくなるからである。そこで、凝縮
水の排出に重きをおいた熱交換器が、例えば実開昭５４
−１８１３６８号により提案されている。この熱交換器
の伝熱フィンのルーバは、複数の群に分けられている。
そして、最下流群の各ルーバは、その幅が他の群の幅よ
り大きくなっている。したがって、この熱交換器を蒸発
器として使用し、伝熱フィン間に空気を流し熱交換する
と、空気は上流側のルーバ群においてまず冷却され、下
流側のルーバ群により再度冷却されるので、下流側のル
ーバ群において凝縮水が多く生じることになる。ところ
で、この熱交換器のルーバは、最下流側のルーバ群の幅
は大きいので、ここに生じる凝縮水はよく排出されると
いう効果は認められる。

【０００３】

【考案が解決しようとする課題】上記の実開昭５４−１
８１３６８号に記載されている熱交換器も、凝縮水が効
果的に排出されるという点からみると、それなりの効果
は認められる。しかしながら、熱交換器としてみると、
問題もある。すなわち、伝熱フィンのルーバの形状によ
る冷却性能と、凝縮水の排除機能には各々に特徴があり
両者を同時に満足させることは困難である。そのため
に、一般に熱交換器の冷却性能から、熱伝達率が大き
く、圧力損失が小さいように、ルーバの角度は２０〜３
５゜に、またルーバの幅は１．０〜２．７ｍｍの範囲で
形成されている。ところで、上記の熱交換器のように、
最下流群の各ルーバの幅が他の群の幅より大きいと、上
記の望ましいルーバの角度および幅から外れ、性能が落
ちることになる。これに対し、最下流群の各ルーバの幅
を、前記の各値の範囲に納めると、上流群のルーバ幅が
小さくなりすぎ、同様に所定の性能が得られなくなる。
したがって、本考案は、熱交換性能を落とすことなく凝
縮水が効果的に排出される熱交換器を提供することを目
的としている。

【０００４】

【課題を解決するための手段】本考案は、上記目的を達
成するために、熱交換流体が流される流路に接して略水
平に伝熱フィンが設けられ、前記流路に熱交換流体を、
そして前記伝熱フィン間に空気を流し、両流体間で熱交
換するようになっている熱交換器において、前記伝熱フ
ィンには、上り勾配に形成されている複数個のルーバか
らなる上りルーバ群と、下り勾配に形成されている複数
個のルーバからなる下りルーバ群とが形成され、前記下
りルーバ群を構成しているルーバの、前記伝熱フィンが
前記流路から解放される近傍に位置するルーバは、他の
ルーバより大きな開口部を有するように構成される。

【０００５】

【作用】熱交換流体が流される流路に例えば冷媒を流
し、伝熱フィン間に空気を流す。このとき空気は、伝熱
フィンのルーバによりその境界層は薄くなったり寸断さ
れながら流れる。そして、空気と冷媒との間で熱交換さ
れ、冷媒は蒸発し空気は冷却される。このとき伝熱フィ
ンに生じる凝縮水は、主として下りルーバ群の内、伝熱
フィンが流路から開放される近傍に位置する開口部の大
きいルーバから効果的に排出される。

【０００６】

【実施例】以下、本考案を前述したラミネート型の熱交
換器と、チューブ間にコルゲートフィンを組み込んだ異
形管型の熱交換器とにそれぞれ適用した実施例について
説明する。図１（イ）は、異形管の型の熱交換器の例を
示している。この熱交換器１は、冷媒通路用の複数個の
孔２、２、…を有するアルミニウムあるいはその合金製
の偏平形状のチューブ３、３と、コルゲート状の伝熱フ
ィン４とから構成されている。伝熱フィン４には、例え
ばアルミニウム合金を心材としてその両面にアルミニウ
ム合金ろうをクラッドしたブレージングシートが適用さ
れ、そして蛇行状に配置されたチューブ３、３間に、そ
の面５、５、…が略水平になるようにして組み立てら
れ、従来周知の方法によりろう付けされている。

【０００７】伝熱フィン４は、コルゲート状に曲げられ
ている部分６、６の外面が偏平形状のチューブ３、３に
接触しているが、チューブ３、３の幅Ｓは伝熱フィン４
の幅より広く、空気が流されるときの下流側において伝
熱フィン４とチューブ３とが離間した部分あるいは離れ
た部分Ａ、Ａがある。コルゲート状の伝熱フィン４に
は、図１の（ロ）に示されているように、上流側に位置
し、上り勾配に形成されている複数個のルーバ１０、１
０、…からなる上りルーバ群は、冷却用の空気が上方へ
流れるように、そしてその下流側に位置する、下り勾配
に形成されている複数個のルーバ１１、１１、…、１２
からなる下りルーバ群は、下方へ流れるように切り起こ
しにより形成されている。そして、図示の実施例による
と、最下流端から１つ手前に位置するルーバ１２すなわ
ち伝熱フィン４とチューブ３とが離間した部分Ａ、Ａの
近傍に位置するルーバ１２の幅Ｗは、他のルーバ１０、
１１の幅より大きい。換言すると、ルーバ１２の開口Ｌ
は、他のルーバ１０、１０、…、１１、１１、…の開口
ｒより大きい。また、本実施例においてもルーバ１０、
１１、…、１２の切り起こし角度θは、前述したように
性能的に最適値の２０〜３５゜に、また他のルーバ１
０、１０、…１１、１１、…の幅ｓは、１．０〜２．７
ｍｍに選定されている。しかしながら、ルーバ１２の幅
Ｗは、他のルーバ１０、１０、…１１、１１、…の幅ｓ
の１．２〜１．４倍の１．２〜３．８ｍｍに選定されて
いる。

【０００８】次に、上記実施例の作用を説明する。チュ
ーブ３、３の孔２、２、…に冷媒を流し、伝熱フィン４
間には矢印Ｋで示す方向に空気を流す。そうすると、従
来周知の作用により、冷媒と空気との間で熱交換され
る。このとき伝熱フィン４にはルーバ１０、１０、…、
１１、１１、…１２が形成されているので、空気はこれ
らのルーバ１０〜１２により上下方向に案内されて流れ
る。ところで、本実施例によると、ルーバ１０、１０、
…、１１、１１、…、１２の切り起こし角度θは、２０
〜３５゜に、またルーバ１０、１０、…、１１、１１、
…の幅ｓは、１．０〜２．７ｍｍに選定されているの
で、圧力損失は比較的小さく、温度境界層は寸断され熱
伝達率は大きくなる。

【０００９】このようにして熱交換されるとき、上流側
に位置するルーバ１０、１０、…からなる上りルーバ群
を流れる間は空気はあまり冷却されないので、露点温度
に達することは少なく、凝縮水は生じにくいが、下流側
に向かうにしたがい露点温度以下に下がり、凝縮水が生
じる。特に、最下流端部近傍に位置するルーバ１１、１
１、…、１２からなる下りルーバ群の内でも下流ほど多
く生じる。ところで、本実施例によると、ルーバ１２の
幅Ｗあるいは開口Ｌは、他のルーバ１０、１０、…、１
１、１１、…の開口より大きいので、多量の空気が大き
な開口Ｌに流れ、凝縮水を効果的に落下あるいは排出す
る。したがって、圧力損失も大きくはならない。ところ
で、ルーバの開口を前述した値を越えて大きくすると、
熱交換性能が落ちることになるが、本実施例によると、
大きな開口のルーバ１２は伝熱フィン４とチューブ３、
３とが離間した部分Ａ、Ａの近傍に位置し、熱交換に寄
与する割合が比較的小さいので、大きな開口としたこと
による性能低下は小さく、凝縮水を効果的に排出するこ
とによる熱伝達率の向上、凝縮水による圧力損失の低下
防止の効果の方が大きく、全体として熱交換性能が向上
する。

【００１０】次に、図２によりラミネート型の熱交換器
の実施例について説明する。本実施例によるラミネート
型の熱交換器は、縁周部分に接合部２１、２１を有する
内側が窪んだプレート２０と、同様な形状のプレート２
２とを、窪んだ内側同志が向き合いその内側に流路が形
成されるようにして例えばロウ付により接合されたユニ
ット２３を備えている。図２の手前側に位置するユニッ
ト（２３）は示されていないが、これらのユニット２
３、（２３）間に伝熱フィン４が配置されている。ユニ
ット２３、（２３）内は、接合部２１、２１と同様に形
成されている凸条２７、２７により仕切られ、第１流路
２８と第２流路２９が縦方向に形成されている。また、
図２には示されていないが、第１流路２８と第２流路２
９の上方には凸条２７、２７で仕切られたようにして一
対のヘッダが形成されている。なお、ユニット２３、
（２３）内には前述の実施例と同様な方法によりコルゲ
ートフィンがろう付けされ、あるいは冷媒を案内する複
数の凸条が一体的に斜めに形成されているが、図には示
されていない。このように形成されているユニット２
３、（２３）とコルゲート状に曲げられている伝熱フィ
ン４は、伝熱フィン４の面５、５、…が略水平になるよ
うにして交互に重ね合わせ、そして例えば前述したよう
にして、ろう付けによりラミネート型の熱交換器が形成
されている。したがって、一方のヘッダから冷媒を供給
すると、冷媒はユニット２３、（２３）の第１流路２８
を下流し、ユニット２３、（２３）内でターンして第２
流路２９を上昇し、他方のヘッダから出る。伝熱フィン
４間に矢印Ｋ方向に空気を流すと、冷媒と空気は熱交換
される。

【００１１】ところで、本実施例においても、断面図で
は示されていないが、伝熱フィン４の面５、５、…には
複数個のルーバ２４〜２６が切り起こされている。これ
らのルーバ２４〜２６は、前述したルーバと同様に、プ
レート２０、２１の接合部２１、２１あるいは凸条２
７、２７に近いルーバすなわち伝熱フィン４とユニット
２３、（２３）とが離間した部分Ｂ、Ｂの近傍に位置す
るルーバ２６の幅は、他のルーバ２４、２４、…、２
５、２５、…の幅より大きい。換言すると、図には正確
に示されていないが、最下流から２番目に位置するルー
バ２６および凸条２７の近傍に位置するルーバの開口
は、他のルーバ２４、２４、…、２５、２５、…の開口
より大きい。ルーバ２４〜２６の切り起こし角度θは、
前述したように性能的に最適値の２０〜３５゜に、また
他のルーバ２４、２４、…、２５、２５、…の幅は、
１．０〜２．７ｍｍに選定されているが、ルーバ２６の
幅あるいは開口は、１．２〜３．８ｍｍに選定されてい
る。本実施例によっても、伝熱フィン４とユニット２
３、（２３）とが離間した部分Ｂ、Ｂの近傍に位置する
ルーバ２６の幅が、他のルーバ２４、２４、…、２５、
２５、…の幅より大きいので、前述の実施例と同様な効
果が得られる。なお、１個のルーバを大きくした実施例
について説明したが、本考案は複数個のルーバ例えば２
個のルーバを大きくしても実施できることは明らかであ
る。

【００１２】

【考案の効果】以上のように、本考案によると、熱交換
流体が流される流路に接して略水平に設けられている伝
熱フィンには、上り勾配に形成されている複数個のルー
バからなる上りルーバ群と、下り勾配に形成されている
複数個のルーバからなる下りルーバ群とが形成され、下
りルーバ群を構成しているルーバの、伝熱フィンが流路
から解放される部位に位置するルーバは、他のルーバよ
り大きな開口部を有するように構成されているので、凝
縮水は大きな開口部を有するルーバから効果的に排出さ
れる。したがって、熱伝達率は向上し、凝縮水による圧
力損失は抑えられる。特に、本考案によると、下りルー
バ群を構成しているルーバの中で大きな開口のルーバ
は、伝熱フィンが流路から解放される近傍に位置し、熱
交換に寄与する割合が比較的小さいので、大きな開口と
したことによる性能低下は小さく、凝縮水を効果的に排
出することによる効果の方が大きく、全体として熱交換
性能が向上する。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本考案を異形管型の熱交換器に適用した実施
例を示す図で、（イ）はその流路部分を断面して示す斜
視図、（ロ）は（イ）において矢印ロ−ロ方向にみた断
面図である。

【図２】 本考案をラミネート型の熱交換器に適用した
実施例を一部断面にして示す斜視図である。

【符号の説明】

２ 孔 ３ チューブ ４ 伝熱フィン １０〜１２ ルーバ ２４、２５、２６ ルーバ Ａ、Ｂ 離間部分の近傍 Ｌ 開口

Claims (1)

(57)【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 熱交換流体が流される流路に接して略水
   平に伝熱フィンが設けられ、前記流路に熱交換流体を、
   そして前記伝熱フィン間に空気を流し、両流体間で熱交
   換するようになっている熱交換器において、 前記伝熱フィンには、上り勾配に形成されている複数個
   のルーバからなる上りルーバ群と、下り勾配に形成され
   ている複数個のルーバからなる下りルーバ群とが形成さ
   れ、前記下りルーバ群を構成しているルーバの、前記伝
   熱フィンが前記流路から解放される近傍に位置するルー
   バは、他のルーバより大きな開口部を有するように構成
   されていることを特徴とする熱交換器。