JP5125344B2

JP5125344B2 - 熱交換器

Info

Publication number: JP5125344B2
Application number: JP2007239317A
Authority: JP
Inventors: 亨繁澤; 晃一安尾
Original assignee: Daikin Industries Ltd
Current assignee: Daikin Industries Ltd
Priority date: 2006-09-29
Filing date: 2007-09-14
Publication date: 2013-01-23
Anticipated expiration: 2027-09-14
Also published as: JP2008107077A

Description

本願発明は、熱交換器に関し、さらに詳しくは主として蒸発器として用いられる空冷の熱交換器に関するものである。

この種の熱交換器としては、車両用空調装置の冷却サイクルに組み込まれる蒸発器があり、この蒸発器は、冷媒通路用の孔を有するチューブ（伝熱管）と、該チューブの間に配されたフィン（伝熱フィン）とを有した構造をなしている。この蒸発器において、チューブ内に冷媒を流すと、冷媒はチューブの壁を通して外を流れる空気と熱交換し、チューブから出て行く。この際、空気中に含まれている水分は、チューブやフィンの外表面において凝縮し、水滴（ドレン）となって風圧により蒸発器の空気出口側端部に流れて行く。このようにして空気出口側端部に流れて行った水滴（ドレン）は、特に風圧が強い場合、蒸発器の下流端において吹き飛ばされることで、蒸発器の下流側に飛び散るおそれがある。

そこで、偏平多孔チューブの間にフィンを配してなる熱交換器（蒸発器）において、偏平多孔チューブの空気の流れ方向下流端に位置する冷媒流通用孔よりも上流側の位置に凝縮水排水通路を設けて、風圧によってチューブの外表面上を流れる凝縮水を、下流端の手前の凝縮水排水通路に集めた上で、蒸発器外に流すことができるようにし、風圧によって蒸発器から水滴（ドレン）が飛び散るのを防止できるようにしたものが提案されている（特許文献１参照）。

特開２００５−６９５２９号公報。

ところが、上記特許文献１に開示されている技術の場合、偏平多孔チューブを加工することにより、凝縮水排水通路を形成するようにしているので、凝縮水排水通路を形成するのに高度の加工技術を必要とするとともに、冷媒通路を犠牲にして凝縮水排水通路を形成しなければならない。その結果、コストアップを招くこととなるとともに、蒸発能力に影響を及ぼすおそれもある。

本願発明は、上記の点に鑑みてなされたもので、極めて簡単且つ低コストな加工技術で、効果的な水飛び防止を図り得るようにするとともに、伝熱面積の減少を可及的に少なく抑えることを目的としている。

本願発明では、上記課題を解決するための第１の手段として、所定間隔で縦方向に配設された複数の伝熱管１，１・・と、該伝熱管１，１・・の間に横方向に配置された複数の伝熱フィン２，２・・とを備え、前記伝熱管１，１・・内を流れる冷媒と前記伝熱管１，１・・の配列方向と直交する方向から流れる空気Ａとを熱交換させる熱交換器において、前記各伝熱フィン２の風下端２ａを、風の流れに直交する幅方向における中央部が低位となる谷形状とする一方、前記各伝熱フィン２の風下端２ａに、該風下端２ａにおける最低位位置に形成した上下方向の切れ込み３からなるドレン排出機構Ｘを付設するとともに、前記切れ込み３に、下向きの返り片３ａ，３ａを一体に形成している。

上記のように構成したことにより、伝熱管１，１・・内に冷媒を流すと、冷媒は伝熱管１，１・・の壁を通して外を流れる空気Ａと熱交換し、伝熱管１，１・・から出て行くが、この際、空気Ａ中に含まれている水分は、伝熱フィン２，２・・の外表面において凝縮し、水滴（ドレン）Ｄとなって風圧により熱交換器の空気出口側端部に流れて行く。この水滴（ドレン）Ｄは、各伝熱フィン２の風下端２ａに付設されたドレン排出機構Ｘを介して熱交換器の下方に排出されることとなる。従って、水捌け性が向上することとなって、風圧によって水滴（ドレン）Ｄが飛び散るのを防止できる。しかも、伝熱フィン２側にドレン排出機構Ｘを付設するようにしているため、加工技術も簡単なものとなるという利点もある。また、伝熱フィン２の風下端２ａを、風の流れに直交する幅方向における中央部が低位となる谷形状とするとともに、ドレン排出機構Ｘを、伝熱フィン２の風下端２ａにおける最低位位置に形成した上下方向の切れ込み３により構成したことにより、水滴（ドレン）Ｄが、伝熱フィン２の風下端２ａにおける最低位に位置する切れ込み３に寄り集まった後に、切れ込み３に案内されて下方に排出されることとなり、ドレン排出効果がより一層増大することとなる。さらに、切れ込み３に、下向きの返り片３ａ，３ａを一体に形成したことにより、切れ込み３を介して排出される水滴（ドレン）Ｄが返り片３ａ，３ａによって下方に案内されることとなり、ドレン排出効果がより一層増大するとともに、返り片３ａ，３ａの形成により伝熱フィン２における伝熱面積の減少を可及的に少なく抑えることができ、熱交換性能を確保することができる。

本願発明の第１の手段によれば、所定間隔で縦方向に配設された複数の伝熱管１，１・・と、該伝熱管１，１・・の間に横方向に配置された複数の伝熱フィン２，２・・とを備え、前記伝熱管１，１・・内を流れる冷媒と前記伝熱管１，１・・の配列方向と直交する方向から流れる空気Ａとを熱交換させる熱交換器において、前記各伝熱フィン２の風下端２ａを、風の流れに直交する幅方向における中央部が低位となる谷形状とする一方、前記各伝熱フィン２の風下端２ａに、該風下端２ａにおける最低位位置に形成した上下方向の切れ込み３からなるドレン排出機構Ｘを付設するとともに、前記切れ込み３に、下向きの返り片３ａ，３ａを一体に形成して、伝熱フィン２の外表面において凝縮した水滴（ドレン）Ｄが、ドレン排出機構Ｘを介して熱交換器の下方に排出されるようにしたので、水捌け性が向上することとなって、風圧によって水滴（ドレン）Ｄが飛び散るのを防止できるという効果がある。しかも、伝熱フィン２側にドレン排出機構Ｘを付設するようにしているため、加工技術も簡単なものとなるという利点もある。また、伝熱フィン２の風下端２ａを、風の流れに直交する幅方向における中央部が低位となる谷形状とするとともに、ドレン排出機構Ｘを、伝熱フィン２の風下端２ａにおける最低位位置に形成した上下方向の切れ込み３により構成しているので、水滴（ドレン）Ｄが、伝熱フィン２の風下端２ａにおける最低位に位置する切れ込み３に寄り集まった後に、切れ込み３に案内されて下方に排出されることとなり、ドレン排出効果がより一層増大することとなるという効果もある。さらに、切れ込み３に、下向きの返り片３ａ，３ａを一体に形成しているので、切れ込み３を介して排出される水滴（ドレン）Ｄが返り片３ａ，３ａによって下方に案内されることとなり、ドレン排出効果がより一層増大するとともに、返り片３ａ，３ａの形成により伝熱フィン２における伝熱面積の減少を可及的に少なく抑えることができ、熱交換性能を確保することができるという効果もある。

以下、添付の図面を参照して、本願発明を幾つかの参考例および幾つかの好適な実施の形態について説明する。

第１の参考例
図１ないし図３には、本願発明の第１の参考例にかかる熱交換器が示されている。

この熱交換器は、図１および図２に示すように、例えば、アルミ合金製の偏平多孔管からなる伝熱管１，１・・と、該伝熱管１，１・・の間に配設されたコルゲート状の伝熱フィン２，２・・とからなっており、各伝熱管１内には、冷媒が流通する冷媒流通用孔１ａ，１ａ・・が形成される一方、伝熱フィン２，２・・の外側においては、空気Ａが伝熱管１，１・・の間を流れることとなっている。この熱交換器は、伝熱管１，１・・を縦に配列した状態で使用され、蒸発器として作用することとなっている。符号４，５は伝熱管２，２・・の上下に配置されたヘッダーである。

そして、前記各伝熱フィン２の風下側端部には、該伝熱フィン２に生成するドレンＤを下方に排出するドレン排出機構Ｘが付設されている。

本参考例においては、前記ドレン排出機構Ｘは、図３に示すように、前記各伝熱フィン２の風下端２ａに形成した上下方向のＶ字形状の切れ込み３により構成されている。本実施の形態においては、この切れ込み３は伝熱フィン２における幅方向中央部に形成されている。このようにすると、空気流により風下側へ押し出される水滴（ドレン）Ｄは伝熱フィン２の中央部を通ることが多いところから、ドレン排出効果が向上する。しかしながら、伝熱フィン２の面形状によっては、その形成位置は中央部に限定されない。

上記構成において、伝熱管１，１・・内に冷媒を流すと、冷媒は伝熱管１，１・・の壁を通して外を流れる空気Ａと熱交換し、伝熱管１，１・・から出て行くが、この際、空気Ａ中に含まれている水分は、伝熱フィン２，２・・の外表面において凝縮し、水滴（ドレン）Ｄとなって風圧により熱交換器の空気出口側端部に流れて行く。この水滴（ドレン）Ｄは、伝熱フィン２，２・・の風下側端部に付設されたドレン排出機構Ｘ（本実施の形態の場合、各伝熱フィン２の風下端２ａに切れ込み３を介して熱交換器の下方に排出されることとなる。従って、水捌け性が向上することとなって、風圧によって水滴（ドレン）Ｄが飛び散るのを防止できる。しかも、伝熱フィン２側にドレン排出機構Ｘを付設するようにしているため、加工技術も簡単なものとなるという利点もある。

また、伝熱フィン２の風下端２ａに切れ込みを入れるだけでよいので、伝熱フィン２の伝熱面積に影響を与えることが少ない。

第２の参考例
図４には、本願発明の第２の参考例にかかる熱交換器の要部が示されている。

この場合、ドレン排出機構Ｘとして作用する切れ込み３を、各伝熱フィン２の風（空気）Ａの流れに直交する幅方向に複数形成している。このようにすると、水滴（ドレン）Ｄを下方へ案内する切れ込み３の個数が増えることにより、ドレン排出機構Ｘによる水滴（ドレン）Ｄの排出効果が増大する。なお、この切れ込み３の個数については限定はなく、伝熱フィン２の風下端２ａが鋸歯形状となるように連続して形成する場合もある。

その他の構成および作用効果は、第１の参考例におけると同様なので説明を省略する。

第３の参考例
図５には、本願発明の第３の参考例にかかる熱交換器の要部が示されている。

この場合、ドレン排出機構Ｘとして作用する切れ込み３には、下向きの返り片３ａ，３ａが一体に形成されている。このようにすると、切れ込み３を介して排出される水滴（ドレン）Ｄが返り片３ａ，３ａによって下方に案内されることとなり、ドレン排出効果がより一層増大する。しかも、返り片３ａ，３ａの形成により伝熱フィン２における伝熱面積の減少を可及的に少なく抑えることができ、熱交換性能を確保することができる。

第４の参考例
図６には、本願発明の第４の参考例にかかる熱交換器の要部が示されている。

この場合、切れ込み３の形状がコ字状とされており、この場合においても、切れ込み３には、下向きの返り片３ａ，３ａが一体に形成されている。このようにすると、切れ込み３を介して排出される水滴（ドレン）Ｄが返り片３ａ，３ａによって下方に案内されることとなり、ドレン排出効果がより一層増大する。しかも、返り片３ａ，３ａの形成により伝熱フィン２における伝熱面積の減少を可及的に少なく抑えることができ、熱交換性能を確保することができる。

第１の実施の形態
図７には、本願発明の第１の実施の形態にかかる熱交換器の要部が示されている。

この場合、第３の参考例における伝熱フィン２の風下端２ａを、切れ込み３の形成部（即ち、幅方向中央部）が低位となる谷形状としている。このようにすると、水滴（ドレン）Ｄが、伝熱フィン２の中央部に位置する切れ込み３に寄り集まった後に、切れ込み３に案内されて下方に排出されることとなり、ドレン排出効果が増大することとなる。

その他の構成および作用効果は、第１および第３の参考例におけると同様なので説明を省略する。

第５の参考例
図８には、本願発明の第５の参考例にかかる熱交換器の要部が示されている。

この場合、第３の参考例における伝熱フィン２の風下端２ａを、切れ込み３の形成部（即ち、幅方向中央部）が高位となる山形状としている。このようにすると、水滴（ドレン）Ｄが、伝熱フィン２の幅方向端部に寄り集まり、幅方向端部に寄り集まりきらなかった水滴（ドレン）Ｄが、切れ込み３に案内されて下方に排出されることとなる。

第６の参考例
図９には、本願発明の第６の参考例にかかる熱交換器の要部が示されている。

この場合、ドレン排出機構Ｘは、伝熱フィン２における風下側端部２ｂに形成した上下方向の矩形形状の開口６により構成されている。ここで、伝熱フィン２における風下側端部２ｂとは、伝熱フィン２の風下端２ａから風上側に所定距離Ｌだけ離れた位置までの領域のことであり、言い換えれば、開口６から風上端２ａまでの領域において水飛びを生ずるような水滴（ドレン）Ｄの発生がない部分を意味する。このようにすると、伝熱フィン２の風下側端部２ｂに開口６を形成するという極めて簡易な手段によって、伝熱フィン２の外表面において凝縮し、風圧によって風下側へ押し出された水滴（ドレン）Ｄを下方へ排出するドレン排出機構Ｘが得られる。なお、上記開口６の形状については、限定はなく、長円等の形状とすることができる。

第７の参考例
図１０には、本願発明の第７の参考例にかかる熱交換器の要部が示されている。

この場合、第６の参考例における開口６の風上側口縁６ａには、上下方向の切れ込み３が形成されている。このようにすると、開口６の風上側口縁６ａにまで押し出された水滴（ドレン）Ｄが上下方向の切れ込み３に案内されてより容易に下方へ排出されることとなる。なお、上記切れ込み３の形成個数は限定されない。

その他の構成および作用効果は、第１および第６の参考例におけると同様なので説明を省略する。

第８の参考例
図１１には、本願発明の第８の参考例にかかる熱交換器の要部が示されている。

この場合、第７の参考例における開口６の風上側口縁６ａには、上下方向の切れ込み３が形成されており、該切れ込み３には、下向きの返り片３ａ，３ａが一体に形成されている。このようにすると、切れ込み３を介して排出される水滴（ドレン）Ｄが返り片３ａ，３ａによって下方に案内されることとなり、ドレン排出効果がより一層増大する。しかも、返り片３ａ，３ａの形成により伝熱フィン２における伝熱面積の減少を可及的に少なく抑えることができ、熱交換性能を確保することができる。

その他の構成および作用効果は、第１および第７の参考例におけると同様なので説明を省略する。

第９の参考例
図１２には、本願発明の第９の参考例にかかる熱交換器の要部が示されている。

この場合、ドレン排出機構Ｘは、伝熱フィン２における風下側端部２ｂに形成した上下方向の矩形形状の開口６により構成されているが、該開口６は、伝熱フィン２を空気Ａの流通方向において分離するように伝熱管１，１と接する位置まで形成されている。ここで、伝熱フィン２における風下側端部２ｂとは、伝熱フィン２の風下端２ａから風上側に所定距離Ｌだけ離れた位置までの領域のことであり、言い換えれば、開口６から風上端２ａまでの領域において水飛びを生ずるような水滴（ドレン）Ｄの発生がない部分を意味する。このようにすると、伝熱フィン２の風下側端部２ｂに開口６を形成するという極めて簡易な手段によって、伝熱フィン２の外表面において凝縮し、風圧によって風下側へ押し出された水滴（ドレン）Ｄを下方へ排出するドレン排出機構Ｘが得られる。

第１０の参考例
図１３には、本願発明の第１０の参考例にかかる熱交換器の要部が示されている。

この場合、第９の参考例における開口６の風上側口縁６ａには、上下方向の切れ込み３が形成されている。このようにすると、開口６の風上側口縁６ａにまで押し出された水滴（ドレン）Ｄが上下方向の切れ込み３に案内されてより容易に下方へ排出されることとなる。なお、上記切れ込み３の形成個数は限定されない。

その他の構成および作用効果は、第１および第９の参考例におけると同様なので説明を省略する。

第１１の参考例
図１４には、本願発明の第１１の参考例にかかる熱交換器の要部が示されている。

この場合、第９の参考例における開口６の風上側口縁６ａには、上下方向の切れ込み３が形成されており、該切れ込み３には、下向きの返り片３ａ，３ａが一体に形成されている。このようにすると、切れ込み３を介して排出される水滴（ドレン）Ｄが返り片３ａ，３ａによって下方に案内されることとなり、ドレン排出効果がより一層増大する。しかも、返り片３ａ，３ａの形成により伝熱フィン２における伝熱面積の減少を可及的に少なく抑えることができ、熱交換性能を確保することができる。

第１２の参考例
図１５には、本願発明の第１２の参考例にかかる熱交換器の要部が示されている。

この場合、第９の実施の形態と同様に、ドレン排出機構Ｘは、伝熱フィン２における風下側端部２ｂに形成した上下方向の矩形形状の開口６と、各伝熱フィン２の風下端２ａに形成された上下方向のＶ字形状の切れ込み３とにより構成されている。ここで、伝熱フィン２における風下側端部２ｂとは、伝熱フィン２の風下端２ａから風上側に所定距離Ｌだけ離れた位置までの領域のことであり、言い換えれば、開口６から風上端２ａまでの領域において水飛びを生ずるような水滴（ドレン）Ｄの発生が少ない部分を意味する。このようにすると、伝熱フィン２の風下側端部２ｂに開口６を形成するという極めて簡易な手段によって、伝熱フィン２の外表面において凝縮し、風圧によって風下側へ押し出された水滴（ドレン）Ｄを下方へ排出するドレン排出機構Ｘが得られる。なお、上記開口６の形状については、限定はなく、長円等の形状とすることができ、伝熱フィン２を空気Ａの流通方向において分離するように伝熱管１，１と接する位置まで形成する場合もある。

ところで、本実施の形態においては、ドレン排出機構Ｘとして、開口６に加えて切れ込み３を併設している。このようにすると、開口６の風下側において水滴（ドレン）Ｄが発生したとしても十分に対応することができる。本実施の形態においては、この切れ込み３は伝熱フィン２における幅方向中央部に形成されている。このようにすると、空気流により風下側へ押し出される水滴（ドレン）Ｄは伝熱フィン２の中央部を通ることが多いところから、ドレン排出効果が向上する。しかしながら、伝熱フィン２の面形状によっては、その形成位置は中央部に限定されない。また、切れ込み３の個数の形成個数は限定されない。また、切れ込み３に返り片を一体に形成する場合もある。

第１３の参考例
図１６には、本願発明の第１３の参考例にかかる熱交換器の要部が示されている。

この場合、第１２の参考例における開口６の風上側口縁６ａには、上下方向の切れ込み３が形成されている。このようにすると、開口６の風上側口縁６ａにまで押し出された水滴（ドレン）Ｄが上下方向の切れ込み３に案内されてより容易に下方へ排出されることとなる。なお、上記切れ込み３の形成個数は限定されない。また、切れ込み３に返り片を一体に形成する場合もある。

その他の構成および作用効果は、第１、第９および第１２の参考例におけると同様なので説明を省略する。

第２の実施の形態
図１７には、本願発明の第２の実施の形態にかかる熱交換器の要部が示されている。

この場合、伝熱フィン２の風下端２ａは、風の流れに直交する幅方向における中央部が低位となる谷形状とされている。また、この場合、ドレン排出機構Ｘは、前記伝熱フィン２の風下端２ａにおける最低位位置に形成された上下方向のＶ字状の切れ込み３により構成されている。このようにすると、伝熱フィン２の外表面において凝縮した水滴（ドレン）Ｄが、伝熱フィン２における幅方向中央部の最低位部分に寄り集まった後、切れ込み３に案内されて下方に排出されることとなり、ドレン排出効果がより一層増大することとなる。しかも、伝熱フィン２の風下端２ａを、風の流れに直交する幅方向における中央部が低位となる谷形状とするとともに、伝熱フィン２の風下端２ａに切れ込み３を入れるだけでよいので、伝熱フィン２の伝熱面積に影響を与えることが少ない。なお、伝熱フィン２の風下端２ａに形成される切れ込み３は、伝熱フィン２における幅方向中央部の最低位部分以外に複数個形成する場合もある。また、この場合においても、切れ込み３に、下向きの返り片を一体に形成してもよい。このようにすると、切れ込み３を介して排出される水滴（ドレン）Ｄが返り片によって下方に案内されることとなり、ドレン排出効果がより一層増大する。しかも、返り片の形成により伝熱フィンにおける伝熱面積の減少を可及的に少なく抑えることができ、熱交換性能を確保することができる。

ところで、本願発明は、上記各参考例および実施の形態に限定されるものではなく、発明の要旨を逸脱しない範囲において適宜設計変更可能なことは勿論である。

本願発明の第１の参考例にかかる熱交換器の正面図である。本願発明の第１の参考例にかかる熱交換器の横断平面図である。本願発明の第１の参考例にかかる熱交換器を要部を示す拡大斜視図である。本願発明の第２の参考例にかかる熱交換器の要部を示す拡大斜視図である。本願発明の第３の参考例にかかる熱交換器の要部を示す拡大斜視図である。本願発明の第４の参考例にかかる熱交換器の要部を示す拡大斜視図である。本願発明の第１の実施の形態にかかる熱交換器の要部を示す拡大斜視図である。本願発明の第５の参考例にかかる熱交換器の要部を示す拡大斜視図である。本願発明の第６の参考例にかかる熱交換器を要部を示す拡大斜視図である。本願発明の第７の参考例にかかる熱交換器の要部を示す拡大斜視図である。本願発明の第８の参考例にかかる熱交換器の要部を示す拡大斜視図である。本願発明の第９の参考例にかかる熱交換器の要部を示す拡大斜視図である。本願発明の第１０の参考例にかかる熱交換器の要部を示す拡大斜視図である。本願発明の第１１の参考例にかかる熱交換器の要部を示す拡大斜視図である。本願発明の第１２の参考例にかかる熱交換器の要部を示す拡大斜視図である。本願発明の第１３の参考例にかかる熱交換器の要部を示す拡大斜視図である。本願発明の第２の実施の形態にかかる熱交換器の要部を示す拡大斜視図である。

１は伝熱管
２は伝熱フィン
２ａは風下端
２ｂは風下側端部
３は切れ込み
３ａは返り片
６は開口
６ａは風下側口縁
Ｘはドレン排出機構

Claims

所定間隔で縦方向に配設された複数の伝熱管（１），（１）・・と、該伝熱管（１），（１）・・の間に横方向に配置された複数の伝熱フィン（２），（２）・・とを備え、前記伝熱管（１），（１）・・内を流れる冷媒と前記伝熱管（１），（１）・・の配列方向と直交する方向から流れる空気（Ａ）とを熱交換させる熱交換器であって、前記各伝熱フィン（２）の風下端（２ａ）を、風の流れに直交する幅方向における中央部が低位となる谷形状とする一方、前記各伝熱フィン（２）の風下端（２ａ）には、該風下端（２ａ）における最低位位置に形成した上下方向の切れ込み（３）からなるドレン排出機構（Ｘ）を付設するとともに、前記切れ込み（３）には、下向きの返り片（３ａ），（３ａ）を一体に形成したことを特徴とする熱交換器。