JP5447842B2 - コルゲートフィン式熱交換器の排水構造 - Google Patents

Description

この発明は、コルゲートフィン式熱交換器の排水構造に関するもので、更に詳細には、コルゲートフィンと扁平状熱交換チューブとを交互に配置されるパラレルフロー型熱交換器の排水性を向上させる排水構造に関するものである。

一般に、対峙する一対のヘッダーパイプ間に、互いに平行な複数の扁平状の熱交換チューブを水平方向に配置し、これら熱交換チューブ間にコルゲートフィンを接合してなるコルゲートフィン式熱交換器が広く使用されている。この種のコルゲートフィン式熱交換器を蒸発器として用いた場合、表面に凝縮水（結露水）が付着し、通気抵抗の増大、更には、コルゲートフィン表面に付着する水膜が抵抗となり伝熱を阻害してしまい、熱交換性能の低下を招く問題があった。

上記問題を解決する手段として、凝縮水の結集側にコルゲートフィンと接触する排水ガイドを線形部材で構成し、この排水ガイドを熱交換チューブに対して傾斜配置すると共に、排水ガイドの両端の少なくとも一つをコルゲートフィン式熱交換器の下端あるいは側端側に導く排水構成としたものが知られている（例えば、特許文献１参照）。

特許文献１に記載の技術においては、高い排水性を求める場合には、比較的狭いピッチで多くのワイヤー等の排水ガイドを配置する必要がある。

特開２００７−２８５６７３号公報（特許請求の範囲、図３，図５〜図１６）

しかしながら、特許文献１に記載の技術においては、高い排水性を求める場合には、比較的狭いピッチで多くのワイヤー等の排水ガイドを配置する必要があるため、熱交換器を通過する風の流れを阻害し、通気抵抗を増大させる懸念がある。

この発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、例えば、蒸発器として使用する場合、熱交換チューブを水平配置した場合でも、表面に付着した凝縮水（結露水）の排水性を十分に有し、通気抵抗及び熱交換効率に与える悪影響を抑制した、コルゲートフィン式熱交換器の排水構造を提供することを課題とする。

上記課題を達成するために、この発明のコルゲートフィン式熱交換器の排水構造は、対峙する一対のヘッダーパイプ間に、互いに平行な複数の扁平状熱交換チューブを水平方向に配置し、上記熱交換チューブ間にコルゲートフィンを接合してなるコルゲートフィン式熱交換器において、 上記熱交換チューブの幅方向の側端部に、該熱交換チューブに沿うように、かつ、熱交換チューブの上下側に隣接する上記コルゲートフィンに接触するように線状の排水補助部材を配設し、上記排水補助部材によって、上記熱交換器に付着した水滴を誘引する水路を形成してなる、ことを特徴とする（請求項１）。

このように構成することにより、熱交換器に付着した水滴は、上方側のコルゲートフィンを伝って下方側の熱交換チューブに沿って配設された排水補助部材に流れ、排水補助部材により形成された水路を経て下方側のコルゲートフィンへ排出される。

この発明において、上記排水補助部材は、上記熱交換チューブとの間に水路を形成すべく微小な隙間をおいて配設される１本のワイヤーにて形成することができる（請求項２）。

このように構成することにより、コルゲートフィンに付着した水滴は、排水補助部材と熱交換チューブの隙間に誘引され、それを水路として下方側のコルゲートフィンへ排出される。

また、この発明において、上記排水補助部材は、複数の線状素材を縒った形状であり、各線状素材間の隙間に水路を形成してなり、かつ、上記隙間が上記コルゲートフィンの側端より内側に位置する構造としてもよい（請求項３）。

このように構成することにより、コルゲートフィンに付着した水滴は、コルゲート形状（山−谷形状）で開いた山の部分から近傍に配置された排水補助部材に伝わり、排水補助部材自体の空隙（線状素材間の隙間）を水路として、下方側のコルゲートフィンへ排出される。

また、この発明において、上記排水補助部材をワイヤーあるいは複数の線状素材を縒った形状のものとした場合には、該排水補助部材は、熱交換器を構成する素材と同一であり、かつ、熱交換器に一体にろう付接合される構造とする方が好ましい（請求項４）。

このように構成することにより、排水補助部材を、例えば熱交換器と同様の素材であるアルミニウム製部材にて形成した場合は、熱交換器と一体にろう付け（接合）することができるため、熱交換器の作製を容易にすることができる。

また、この発明において、上記排水補助部材は、毛糸又はモール線材であり、この毛糸又はモール線材の表面に付着した水滴が該排水補助部材の表面の水膜又は水滴に誘引され、その表面に水路を形成するようにしてもよい（請求項５）。

このように構成することにより、熱交換器がウェットな状態となると、排水補助部材を形成する毛糸又はモール線材の表面に水滴が付着し、更には表面に水膜が形成される。また、コルゲートフィンに付着した水滴は、排水補助部材を形成する毛糸又はモール線材の表面の水膜又は水滴に誘引され、その表面を水路とし、下方側のコルゲートフィンへ排出される。

また、この発明において、上記熱交換器を鉛直配置又は上記熱交換器の上端側を風下側に傾斜配置し、上記排水補助部材を風下側に配設してもよい（請求項６）。

このように構成することにより、熱交換器に付着した水滴を、熱交換器の風下側において、上述のように、上方側のコルゲートフィンから下方側の排水補助部材によって形成される水路を伝って下方側のコルゲートフィンへ排出することができる。

また、この発明において、上記熱交換器を鉛直配置又は上記熱交換器の上端側を風下側に傾斜配置し、上記排水補助部材を風上側及び風下側に配設してもよい（請求項７）。

このように構成することにより、熱交換器に付着した水滴を、熱交換器の風上側及び風下側において、上述のように、上方側のコルゲートフィンから下方側の排水補助部材によって形成される水路を伝って下方側のコルゲートフィンへ排出することができる。

また、この発明において、上記熱交換器を鉛直配置又は上記熱交換器の上端側を風上側に傾斜配置し、上記排水補助部材を風上側に配設してもよい（請求項８）。

このように構成することにより、熱交換器に付着した水滴を、熱交換器の風上側において、上述のように、上方側のコルゲートフィンから下方側の排水補助部材によって形成される水路を伝って下方側のコルゲートフィンへ排出することができる。

この発明によれば、上記のように構成されているので、以下のような優れた効果が得られる。

熱交換チューブの幅方向の側端部に、該熱交換チューブに沿うように、かつ、熱交換チューブの上下側に隣接するコルゲートフィンに接触するように線状の排水補助部材を配設し、排水補助部材によって、熱交換器に付着した水滴を誘引する水路を形成することにより、熱交換器に付着した水滴を、上方側のコルゲートフィンを伝って下方側の熱交換チューブに沿って配設された排水補助部材に流し、排水補助部材により形成された水路を経て下方側のコルゲートフィンへ排出することができる。したがって、扁平状熱交換チューブを水平配置した場合でも、十分な排水性を有する。

また、排水補助部材を、熱交換チューブの幅方向の側端部に、該熱交換チューブに沿って配設することにより、付加される排水補助部材自体で熱交換器を通過する風の流れを阻害することがないので、通気抵抗及び熱交換効率に与える悪影響を抑制することができる。

更にまた、ワイヤー等の線材を熱交換器表面に斜めに配置する場合に比べ、熱交換器への排水補助部材の組付けを簡単に行うことができ、熱交換器の作製を容易にすることができる。

この発明に係るコルゲートフィン式熱交換器の排水構造の第１実施形態を示す一部断面斜視図である。 この発明に係る排水構造の第１実施形態の要部を示す拡大断面図である。 この発明に係る排水構造の第２実施形態の要部を示す拡大断面図（ａ）及び（ａ）の側面図（ｂ）である。 この発明に係る排水構造の第３実施形態の要部を示す拡大断面図である。 この発明に係る排水構造を熱交換器の風下側に設けた形態を示す概略側面図である。 この発明に係る排水構造を熱交換器の風上側及び風下側に設けた形態を示す概略側面図である。 この発明に係る排水構造を熱交換器の風上側に設けた形態を示す概略側面図である。

以下に、この発明を実施するための形態について、添付図面に基づいて詳細に説明する。

この発明に係るコルゲートフィン式熱交換器１は、図１に示すように、それぞれアルミニウム（アルミニウム合金を含む）製の左右に対峙する一対のヘッダーパイプ２ａ，２ｂと、これらヘッダーパイプ２ａ，２ｂ間に互いに平行に水平方向に架設（連結）される複数の扁平状の熱交換チューブ３及び隣接する熱交換チューブ３間に介在されるコルゲートフィン４をろう付けしてなる。なお、熱交換チューブ３には複数に区画された熱媒体流路３ａが形成されている。また、上下端のコルゲートフィン４の上部外方側及び下部開放側には、それぞれアルミニウム製のサイドプレート５がろう付けされている。また、ヘッダーパイプ２ａ，２ｂの上下開口端にはアルミニウム製のエンドキャップ６がろう付けされている。

なお、コルゲートフィン４には、該コルゲートフィン４にの幅方向に互いに並行に設けられた複数の縦スリットを切り起こして形成されたフィンルーバ４ｃが設けられている（図２〜図４参照）。このように、コルゲートフィン４にフィンルーバ４ｃを設けることにより、熱交換能力の向上が図れる、すなわち、空気の通路に所定角度に成形された所定数のフィンルーバ４ｃを設けることで、乱流効果等により熱伝達性能の向上が図れる。

上記のように構成される熱交換器１において、熱交換チューブ３の幅方向の側端部には、該熱交換チューブ３に沿うように、かつ、熱交換チューブ３の上下側に隣接するコルゲートフィン４に接触するように線状の排水補助部材１０が配設されており、この排水補助部材１０によって、熱交換器１に付着した水滴を誘引する水路が形成されている。この場合、排水補助部材１０は、例えばアルミニウム製又は合成樹脂製の１本の線状のワイヤーによって形成されており、この排水補助部材１０と熱交換チューブ３との間の隙間１１によって水路が形成されている。

上記のように構成される熱交換器１は、一般にヘッダーパイプ２ａ，２ｂ間に、熱交換チューブ３，コルゲートフィン４等を組み付けた後、ろう付けによって一体ろう付け（接合）される。この際、排水補助部材１０をアルミニウム製ワイヤーにて形成した場合は、
通常通り熱交換器１自体をろう付け（接合）した後、排水補助部材１０を別途取り付ける方法以外に、排水補助部材１０も熱交換チューブ３に沿わせた後、熱交換器１と一体にろう付け（接合）する方法を採用することができる。なお、排水補助部材１０を合成樹脂製ワイヤーにて形成した場合は、熱交換器１自体をろう付け（接合）した後、接着剤等を用いて排水補助部材１０を取り付ける。

上記のように構成される排水構造によれば、熱交換器表面がウェットな状態となると、コルゲートフィン４に付着した水滴は、排水補助部材１０と熱交換チューブ３の隙間１１に誘引され、隙間１１を水路として下方側のコルゲートフィン４へ排出される。以下同様にして、コルゲートフィン４に付着した水滴は、順次下方側のコルゲートフィン４へ排出される。

上記第１実施形態では、排水補助部材１０が１本のワイヤーにて形成される場合について説明したが、別の形状の排水補助部材を用いてもよい。

例えば、図３に示す第２実施形態では、排水補助部材２０は、複数例えば２〜３本（図面では３本の場合を示す）のアルミニウム製の線状素材２１を縒った形状であり、各線状素材２１間の隙間２２に水路を形成している。この場合、隙間２２はコルゲートフィン４の側端より内側に位置している。

このように構成される第２実施形態によれば、コルゲートフィン４に付着した水滴は、図３（ｂ）に示すように、毛細管現象によりコルゲート形状すなわち山４ａ−谷４ｂ形状で開いた山４ａの部分から近傍に配置された排水補助部材２０に伝わり、排水補助部材２０自体の空隙すなわち線状素材２１間の隙間２２を水路として、下方側のコルゲートフィン４へ排出される。以下同様にして、コルゲートフィン４に付着した水滴は、順次下方側のコルゲートフィン４へ排出される。

また、上記第１実施形態及び第２実施形態において、排水補助部材１０（２０）をアルミニウム製ワイヤーにて形成した場合は、排水補助部材１０（２０）も熱交換チューブ３に沿わせた後、熱交換器１と一体にろう付け（接合）されている。

また、図４に示す第３実施形態では、排水補助部材３０は、毛糸又はモール線材にて形成されており、この毛糸又はモール線材にて形成される排水補助部材３０の毛羽立った表面に付着した水滴が排水補助部材３０の表面の水膜又は水滴に誘引され、その表面に水路が形成される。

このように構成される第３実施形態によれば、熱交換器１がウェットな状態となると、排水補助部材３０を形成する毛糸又はモール線材の表面に水滴が付着し、更には表面に水膜が形成される。また、コルゲートフィン４に付着した水滴は、排水補助部材３０を形成する毛糸又はモール線材の表面の水膜又は水滴に誘引され、その表面を水路とし、下方側のコルゲートフィン４へ排出される。以下同様にして、コルゲートフィン４に付着した水滴は、順次下方側のコルゲートフィン４へ排出される。

なお、上記第２実施形態及び第３実施形態において、その他の部分は第１実施形態と同じであるので、同一部分には同一符号を付して説明は省略する。

上記のように構成されるこの発明に係る排水構造を有する熱交換器１は、以下のような状態で使用することができる。

例えば、図５に示すように、熱交換器１を鉛直配置又は熱交換器１の上端側を風下側に傾斜配置し、排水補助部材１０，２０，３０（以下に符号１０で代表する）を風下側に配設して使用することができる。

このように構成することにより、熱交換器１に付着した水滴を、熱交換器１の風下側において、上述のように、上方側のコルゲートフィン４から下方側の排水補助部材１０によって形成される水路を伝って下方側のコルゲートフィン４へ排出することができる。

また、図６に示すように、鉛直配置又は上端側を風下側に傾斜配置し、排水補助部材１０を風上側及び風下側に配設して使用することができる。

このように構成することにより、熱交換器１に付着した水滴を、熱交換器１の風上側及び風下側において、上述のように、上方側のコルゲートフィン４から下方側の排水補助部材１０によって形成される水路を伝って下方側のコルゲートフィン４へ排出することができる。

また、図７に示すように、熱交換器１を鉛直配置又は熱交換器１の上端側を風上側に傾斜配置し、排水補助部材１０を風上側に配設して使用することができる。

このように構成することにより、熱交換器１に付着した水滴を、熱交換器１の風上側において、上述のように、上方側のコルゲートフィン４から下方側の排水補助部材１０によって形成される水路を伝って下方側のコルゲートフィン４へ排出することができる。

上記のように構成される第１ないし第３実施形態の排水構造によれば、熱交換チューブ３に沿うように、かつ、熱交換チューブ３の上下側に隣接するコルゲートフィン４に接触するように線状の排水補助部材１０（２０，３０）を配設し、排水補助部材１０（２０，３０）によって、熱交換器１に付着した水滴を誘引する水路すなわち隙間１１（２２）を形成することにより、熱交換器１に付着した水滴を、上方側のコルゲートフィン４を伝って下方側の熱交換チューブ３に沿って配設された排水補助部材１０（２０，３０）に流し、排水補助部材１０（２０，３０）により形成された隙間１１（２２）を経て下方側のコルゲートフィン４へ排出することができる。したがって、扁平状熱交換チューブ３を水平配置した場合でも、十分な排水性を有する。

また、排水補助部材１０（２０，３０）を熱交換チューブ３に沿って配設することにより、付加される排水補助部材自体で熱交換器１を通過する風の流れを阻害することがないので、通気抵抗及び熱交換効率に与える悪影響を抑制することができる。

更にまた、ワイヤー等の線材を熱交換器表面に斜めに配置する場合に比べ、熱交換器１への排水補助部材１０（２０，３０）の組付けを簡単に行うことができ、かつ、排水補助部材１０（２０）をアルミニウム製ワイヤーにて形成した場合は、熱交換器１と一体にろう付け（接合）することができるため、熱交換器１の作製を容易にすることができる。

上記実施形態では、この発明に係る排水構造を蒸発器に適用した場合について説明したが、この発明は、蒸発器以外のパラレルフロー型コルゲートフィン式熱交換器において、熱交換チューブを水平配置した場合でも、表面に付着した水滴の排水性を十分に有し、通気抵抗及び熱交換効率に与える悪影響を抑制することができる。

１ 熱交換器
２ａ，２ｂ ヘッダーパイプ
３ 熱交換チューブ
４ コルゲートフィン
１０ 排水補助部材
１１ 隙間
２０ 排水補助部材
２１ 線状素材
２２ 隙間
３０ 排水補助部材（毛糸、モール線材）

Claims (8)

1. 対峙する一対のヘッダーパイプ間に、互いに平行な複数の扁平状熱交換チューブを水平方向に配置し、上記熱交換チューブ間にコルゲートフィンを接合してなるコルゲートフィン式熱交換器において、
   上記熱交換チューブの幅方向の側端部に、該熱交換チューブに沿うように、かつ、熱交換チューブの上下側に隣接する上記コルゲートフィンに接触するように線状の排水補助部材を配設し、上記排水補助部材によって、上記熱交換器に付着した水滴を誘引する水路を形成してなる、
   ことを特徴とするコルゲートフィン式熱交換器の排水構造。
2. 請求項１記載のコルゲートフィン式熱交換器の排水構造において、
   上記排水補助部材は、上記熱交換チューブとの間に水路を形成すべく微小な隙間をおいて配設される１本のワイヤーである、ことを特徴とするコルゲートフィン式熱交換器の排水構造。
3. 請求項１記載のコルゲートフィン式熱交換器の排水構造において、
   上記排水補助部材は、複数の線状素材を縒った形状であり、各線状素材間の隙間に水路を形成してなり、かつ、上記隙間が上記コルゲートフィンの側端より内側に位置してなる、ことを特徴とするコルゲートフィン式熱交換器の排水構造。
4. 請求項２又は３記載のコルゲートフィン式熱交換器の排水構造において、
   上記排水補助部材は、熱交換器を構成する素材と同一であり、かつ、熱交換器に一体にろう付接合されてなる、ことを特徴とするコルゲートフィン式熱交換器の排水構造。
5. 請求項１記載のコルゲートフィン式熱交換器の排水構造において、
   上記排水補助部材は、毛糸又はモール線材であり、この毛糸又はモール線材の表面に付着した水滴が該排水補助部材の表面の水膜又は水滴に誘引され、その表面に水路を形成する、ことを特徴とするコルゲートフィン式熱交換器の排水構造。
6. 請求項１ないし５のいずれかに記載のコルゲートフィン式熱交換器の排水構造において、
   上記熱交換器を鉛直配置又は上記熱交換器の上端側を風下側に傾斜配置し、上記排水補助部材を風下側に配設してなる、ことを特徴とするコルゲートフィン式熱交換器の排水構造。
7. 請求項１ないし５のいずれかに記載のコルゲートフィン式熱交換器の排水構造において、
   上記熱交換器を鉛直配置又は上記熱交換器の上端側を風下側に傾斜配置し、上記排水補助部材を風上側及び風下側に配設してなる、ことを特徴とするコルゲートフィン式熱交換器の排水構造。
8. 請求項１ないし５のいずれかに記載のコルゲートフィン式熱交換器の排水構造において、
   上記熱交換器を鉛直配置又は上記熱交換器の上端側を風上側に傾斜配置し、上記排水補助部材を風上側に配設してなる、ことを特徴とするコルゲートフィン式熱交換器の排水構造。

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