JP5550106B2 - 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、送風に対しての下流側にコルゲートフィンと接触して配置され、コルゲートフィンに付着した水滴を下方へ落下させる複数のガイド板を設けた排水構造が知られている（例えば、特許文献１参照）。

また、別の解決手段として、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２参照）。

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、コルゲートフィンとガイド板との密着性及び接触数を多くする必要があり、また、特許文献２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２００１−２６３８６１号公報（特許請求の範囲、図３） 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１，２に記載の技術においては、高い排水性を求める場合には、コルゲートフィンとガイド板との密着性及び接触数を多くするか、あるいは、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。また、特許文献１，２に記載の技術においては、熱交換器の製造後に、ガイド板や排水ガイドを付加するため、構成部材の増大や組立工数の増大によりコストが嵩むという問題もあった。

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、かつ、構成部材及び組立工数を付加することなく量産性の向上を図れるようにした、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山−谷折りを交互に繰り返して成形される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端部外面に、該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の谷頂点間に保水される水と接触して誘引するエッジ部を有する流水路を熱交換チューブの長手方向に適宜ピッチをおいて複数形成してなり、上記流水路は、上記熱交換チューブの幅方向の両端部に延設される薄肉の鍔部に切込みを介して傾斜状に切り起こされる切起し片にて形成され、少なくとも上記流水路の一部が上記コルゲートフィンの側端部の内側に位置している、ことを特徴とする（請求項１）。

加えて、この発明において、上記流水路のピッチは、上記コルゲートフィンのピッチの４倍以下の範囲である方が好ましい。

上記のように構成されるこの発明によれば、コルゲートフィンの表面に凝縮し、水滴となった凝縮水（結露水）が、熱交換チューブの上下側に隣接するコルゲートフィン間に保水された状態で、流水路のエッジ部が保水に接触することで、流れ落ちる起点となり、水を誘引し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端部外面に、該熱交換チューブの上下側に隣接するコルゲートフィンとの間に保水される水を誘引する流水路を熱交換チューブの長手方向に適宜ピッチをおいて複数形成することにより、熱交換器に付着した水滴がコルゲートフィン間に保水された状態で、流水路のエッジ部が保水に接触することで、流れ落ちる起点となり、水を誘引し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、流水路を熱交換チューブの端部に形成することにより、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、流水路を熱交換チューブに形成して、熱交換自体に排水促進機構をもたせるので、構成部材を増大することなく、かつ、組立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実施形態を示す正面図（ａ）及び（ａ）のＩ部拡大正面図（ｂ）である。 この発明に係る排水構造の第１実施形態の一部を断面で示す斜視図（ａ）及びこの発明におけるコルゲートフィンの一部拡大斜視図（ｂ）である。 第１実施形態における流水路を有する熱交換チューブを示す斜視図である。 第１実施形態における流水路の別の形態を示す要部正面図である。 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２実施形態を示す正面図（ａ）及び（ａ）のII部拡大正面図（ｂ）である。 この発明に係る排水構造の第２実施形態の一部を断面で示す斜視図である。 第２実施形態における流水路を有する熱交換チューブを示す斜視図である。 第２実施形態における流水路の別の形態を示す要部正面図である。

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。

上記のように構成される熱交換器１において、図１ないし図３に示すように、熱交換チューブ３の幅方向の側端部には、熱交換チューブ３の長手方向に沿って鍔部７が延設されており、この鍔部７に適宜ピッチをおいて切込みを介して例えば傾斜状に切り起こされる切起し片８によって、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間に保水される水を誘引する流水路１０が形成されている。この場合、図３に示すように、熱交換チューブの両端部に鍔部７を延設し、この鍔部７に切込みを介して切起し片８を形成してもよい。

なお、図４に示すように、熱交換チューブ３に対して鉛直状に切り起こされる切起し片８Ａによって流水路１０Ａを形成してもよい。

この場合、流水路１０（１０Ａ）がコルゲートフィン４の側端部より外側に位置していると、コルゲートフィン４に付着した凝縮水（結露水）が上下に隣接するコルゲートフィン４間に保水してしまうため、少なくとも流水路１０（１０Ａ）の一部は、コルゲートフィン４の側端部の内側に位置している必要がある。

上記のように構成される熱交換器１において、コルゲートフィン４は、薄板を所定の高さになるように山−谷折りを交互に繰り返して成形されており、熱交換器正面からの視点では、Ｖ字形状の連続として見ることができる。

この発明の排水メカニズムとしては、Ｖ字形状（谷折り）フィン表面に凝縮した凝縮水（結露水）は、下段への水路がないため、コルゲートフィン４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（図２（ｂ）参照）を介して隣の逆Ｖ字形状（山折り）部に移動し、逆Ｖ字形状部に集まった凝縮水は、下方の開口部から、熱交換チューブ３に形成された流水路１０（１０Ａ）を介して、下方側のコルゲートフィン４に流れ込むといったメカニズムをスムーズに繰り返すことにより、排水が促進される構造である。

なお、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ルーバーを設けることで、乱流効果等により熱伝達性能の向上が図れる。

この排水メカニズムにおいて、熱交換チューブ３に形成される流水路１０（１０Ａ）のピッチがコルゲートフィン４のピッチ（山頂点−谷頂点寸法）の４倍以上になると、コルゲートフィン４の保水力に対し、上下に連続する排水路が少なくなるため、排水スピードが極端に遅くなり、実用上有効な排水効果が得られなくなる。そのため、図１（ｂ）及び図４に示すように、流水路１０（１０Ａ）すなわち切起し片８（８Ａ）のピッチＰ１はコルゲートフィン４のピッチＰ（山頂点−谷頂点寸法）の４倍以下が好ましい。

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の表面に凝縮し、水滴となった凝縮水（結露水）が、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間に保水された状態で、切起し片８（流水路１０）のエッジ部が保水に接触することで、流れ落ちる起点となり、水を誘引し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。以下同様にして、コルゲートフィン４の表面に凝縮し、水滴となった凝縮水（結露水）は、順次下方側のコルゲートフィン４へ排出される。

上記実施形態では、流水路１０（１０Ａ）が熱交換チューブ３の幅方向の端部に延設された鍔部７に切込みを介して傾斜状又は鉛直状に切り起こされる切起し片８（８Ａ）にて形成される場合について説明したが、必ずしもこの実施形態の構造に限定されるものではない。

例えば、図５ないし図７に示すように、熱交換チューブ３の幅方向の端部に肉厚部９を設け、この肉厚部９の上下に渡って例えば鉛直状に切り欠かれた溝部１１にて流水路１０Ｂを形成してもよい。この場合、溝部１１は熱交換チューブ３の長手方向に沿って適宜ピッチＰ２をおいて複数設けられ、かつ、少なくとも溝部１１の一部は、コルゲートフィン４の側端部の内側に位置している。更には、溝部１１すなわち流水路１０ＢのピッチＰ２はコルゲートフィン４のピッチＰ（山頂点−谷頂点寸法）の４倍以下の範囲になっている。この場合、図７に示すように、熱交換チューブ３の幅方向の両端部に肉厚部９を設け、この肉厚部９の上下に渡って切り欠かれた溝部１１にて流水路１０Ｂを形成してもよい。

なお、図８に示すように、熱交換チューブ３に対して傾斜状に切り欠かかれる溝部１１Ａによって流水路１０Ｃを形成してもよい。

この場合においても、実用上有効な排水効果が得られるようにするため、図５（ｂ）及び図８に示すように、流水路１０Ｂ（１０Ｃ）すなわち溝部１１（１１Ａ）のピッチＰ２はコルゲートフィン４のピッチＰ（山頂点−谷頂点寸法）の４倍以下が好ましい。

上記のように構成される第２実施形態の排水構造によれば、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の表面に凝縮し、水滴となった凝縮水（結露水）が、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間に保水された状態で、溝部１１（１１Ａ）｛流水路１０Ｂ（１１Ｃ）｝のエッジ部が保水に接触することで、流れ落ちる起点となり、水を誘引し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。以下同様にして、コルゲートフィン４の表面に凝縮し、水滴となった凝縮水（結露水）は、順次下方側のコルゲートフィン４へ排出される。

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
４ｃ フィンルーバ
７ 鍔部
８，８Ａ 切起し片
９ 肉厚部
１０，１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃ 流水路
１１，１１Ａ 溝部
Ｐ コルゲートフィンのピッチ
Ｐ１ 切起し片のピッチ
Ｐ２ 溝部のピッチ

Claims (2)

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山−谷折りを交互に繰り返して成形される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端部外面に、該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の谷頂点間に保水される水と接触して誘引するエッジ部を有する流水路を熱交換チューブの長手方向に適宜ピッチをおいて複数形成してなり、
   上記流水路は、上記熱交換チューブの幅方向の両端部に延設される薄肉の鍔部に切込みを介して傾斜状に切り起こされる切起し片にて形成され、
   少なくとも上記流水路の一部が上記コルゲートフィンの側端部の内側に位置している、
   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、
   上記流水路のピッチが、上記コルゲートフィンのピッチの４倍以下の範囲である、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。

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