JPH01291097A

JPH01291097A - 熱交換器

Info

Publication number: JPH01291097A
Application number: JP12115188A
Authority: JP
Inventors: Hironaka Sasaki; 広仲佐々木
Original assignee: Showa Aluminum Corp
Current assignee: Altemira Co Ltd
Priority date: 1988-05-18
Filing date: 1988-05-18
Publication date: 1989-11-22

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】産業上の利用分野この発明は、カークーラー用の凝縮器、あるいは家庭用
空気調和機用の蒸発器等に使用される熱交換器、とくに
１対のヘッダー間に多数本の扁平チューブを平行状に配
置し、隣接チューブ間にコルゲートフィンを配置して多
バス方式に構成された熱交換器に関する。

従来の技術近時、とくにカークーラー用凝縮器に使用される熱交換
器として、製作の容易性、設計の自由性、熱交換効率の
良好性等から、従来の一般的なサーペンタイン形のもの
に代って、前記のような多バス方式によるもの、即ち、
上下または左右に１対のヘッダーを配し、これらのヘッ
ダー間に両端を連通状態に接続して多数本の扁平チュー
ブを並列状に配置し、そして隣接する扁平チューブ間に
フルゲートフィンを配置した形式の熱交換器が提案され
、注目を浴びている（例えば特開昭６３−３４４６６号
）。か〜る熱交換器においても、可及的軽量化をはかり
つ〜、熱交換効率の向上をはかることは先ず第１に強（
要請されるところであり、これらの要請から、設計上の
一般的傾向としてチューブの奥行き方向の幅を小さくし
、伝熱面積を確保するためにフィンピッチを狭くするこ
とが検討されている。

発明が解決しようとする課題しかしながら、伝熱面積の確保のためにフィンピッチを
狭いものとし、更にはフィン高さを低いものにすると、
圧力損失の増大もさることながら、それを許容範囲に設
定した場合に於ても、他の重大な１つの問題点として、
例えばカークーラー用凝縮器として使用する場合、自動
車の雨天走行時において凝縮器に外部から付着する水滴
がスムーズに排出され難く、所謂水切れが悪く、フィン
間に架橋して目詰まりを誘起し、空気の流通を妨げて熱
交換効率の著しい低下を来たすのみならず、背後のラジ
ェーター、エンジンの冷却にも悪影響を与え、極端な場
合にはオーバーヒートの原因にもなるというような問題
点があった。殊に、凝縮器として用いられるような熱交
換器は、防食のために表面に防食塗装を施しているのが
普通であり、該塗装面が非親水性に欠けることも相俟っ
て、上記の目詰まり傾向が愈々増大される欠点があった
。更には、家庭用エアコンの蒸発器として使用する場合
においても、結露によって付着する凝縮水の成長によっ
て、前記同様に熱交換効率の低下を来たすというような
欠点があった。

この発明は、上記の問題点に対し、水滴付着による目詰
まりの問題を解消してフィン高さ、同ピツチの設定に自
由性を付与した上で、それらの好適範囲を見出すことに
より、熱交換効率に一段と優れ、水滴付着によるトラブ
ルの発生のおそれのない熱交換器を提供することを目的
としてなされたものである。

課題を解決するための手段上記の目的において、この発明は、１対のヘッダー間に
渡して複数本の扁平チューブが並列状に配置され、隣接
チューブ間にコルゲートフィンが配置された熱交換器に
おいて、前記コルゲートフィンが、フィン高さ　＝８〜１６１１ＩＩフィンピッチ：　１．６〜３．　２ｔｍに構成されると
共に、前記扁平チューブ及びコルゲートフィンの外表面
に親水性処理皮膜が形成されてなることを特徴とする熱
交換器を要旨とする。

実施例次にこの発明の構成を図示実施例に基いて詳細に説明す
る。

この実施例はアルミニウム合金製のカークーラー用凝縮
器としての実施例を示すものである。

第１図〜第６図において、（１）は水平状態で上下方向
に配置された複数のチューブ、（２）はその隣接するチ
ューブ（１）（１）間に介在されたコルゲートフィンで
ある。チューブ（１）はアルミニウム材による扁平状の
押出型材からなるものである。このチューブ（１）はい
わゆるハモニカチューブと称されるような多孔形のもの
を用いても良い。また押出型材によらず電縫管を用いて
も良い。コルゲートフィン（２）は心材の片面または両
面にろう材が被覆されたアルミニウムプレージングシー
トからなるもので、チューブ（１）とはソ同じ幅を有し
、ろう付によりチューブに接合されている。コルゲート
フィン（２）は、その壁面にルーバー（２ａ）を切り起
こし形成したものが用いられている。

（３）（４）は左右のヘッダーである。これらのヘッダ
ー（３）（４）は心材の片面または両面にろう材が被覆
されたアルミニウムプレージングシートからなる電縫管
をもって形成されている。なお電縫管によらずアルミニ
ウム押出形材をもって構成しても良い。各ヘッダーには
長さ方向に沿って間隔的にチューブ挿入穴（５）が穿設
されると−もに、該穴に各チューブ（１）の両端が挿入
され、かつろう付により強固に接合連結されている。な
お、ろう付によることなく、チューブの長さ方向に仕切
壁を設けることにより、樹脂充填空間を形成し、チュー
ブを樹脂充填空間を貫通状態にヘッダーに挿入すると−
もに、前記充填空間に樹脂を注入することによってヘッ
ダーとチューブとを接合する構成としても良い。さらに
左ヘッダー（３）の上端には冷媒入口管（６）が連結さ
れる一方、右ヘッダー（４）の下端には冷媒出口管（８
）が連結され、また左ヘッダー（３）の下端及び右ヘッ
ダー（４）の上端は蓋片（７）（９）によりそれぞれ閉
塞されている。さらにまた、左ヘッダー（３）の中央部
や〜上の位置及び右ヘッダー（４）の下端から全長の１
／３程度の位置には、各１個の仕切板（１０）　　（１
１）が設けられている。

これらの仕切板により、各ヘッダー（３）（４）がそれ
ぞれ上下２室に分割され、もってチューブ（１）群によ
って構成される全冷媒通路が、入口側通路群（Ａ）と、
出口側通路群（Ｃ）と、それらの中間に位置する中間通
路群（Ｂ）との３つの通路群に分けられ、冷媒を順次各
通路群をめぐって蛇行状に流通させるものとなされてい
る。なお第１図に示す（１３）　　（１４）は最外側の
コルゲートフィン（２）（２）の外側に配置された上下
のサイドプレートである。

上記構成の凝縮器は、ヘッダー（３）（４）に列設した
挿入孔（５）にチューブ（１“）の端部を挿入したのち
、隣接チューブ間にコルゲートフィン（２）を介在状態
に配置すると−もに、最外側のチューブの外側にコルゲ
ートフィンとサイドプレート（１３）　　（１４）とを
順次的に配置し、さらに所要部品を所定位置に配置した
のち、これを真空ろう付等により一括ろう付したもので
ある。この凝縮器において、左ヘッダー（３）の上部入
口管（６）から流入した冷媒は、入口側通路群（Ａ）の
各チューブ（１）を通過して右ヘッダー（４）に至った
のち、反転して中間通路群（Ｂ）の各通路を左ヘッダー
（３）へと流れ、さらに反転して出口側通路群（Ｃ）の
各通路を右ヘッダーへと流れて出口管（８）から凝縮器
外へと流出する。そして各通路群を流通する間に、チュ
ーブ（１）（１）間に形成されたコルゲートフィン（２
）を含む空気流通間隙を矢印（Ｗ）で示す方向に流通す
る空気と熱交換を行う。

ところで上記のようなチューブ間隙を流通する空気やチ
ューブ（１）内を流通する冷媒の圧力損失ひいては熱交
換効率は、チューブ（１）及びコルゲートフィン（２）
の設計仕様に太きく支配される。

そこでこの発明では、特にコルゲートフィン（２）につ
いてその高さ（Ｈｆ）すなわち隣接チューブ（１）（１
）の間隔が、８〜１６鳳の範囲に、またフィンピッチ（
Ｆｐ）が１．６〜３．２ｍの範囲にそれぞれ規定される
と共に、好適実施例として、前記チューブ（１）につい
てその幅（Ｗ）が６〜１６ｍ＋＋の範囲に、高さ（Ｈｔ
）が１．５〜５ｍに、チューブ内の冷媒通路（１２）の
高さ（Ｈｐ）が１．０ａｒｓ以上にそれぞれ設定されて
いる。

上記フィン（２）及びチューブ（１）の設計仕様範囲の
意義について説明すれば次のとおりである。

先ず、フィン（２）について、そのフィン高さ（Ｈｆ）
が８〜１６ｍに規制されるのは、第７図に示されるよう
に８ＩＩａ未満では流通空気の圧力損失が増大するから
であり、逆に１６ｍ以上では全体のフィン数が少なくな
りフィン効率が低下し熱交換性能が悪くなるからである
。好ましくは８〜１２ｍｍとするのが良い。またフィン
ピッチ（Ｆ　ｐ）が１．６〜３．２ａａ＋に規制される
のは、第８図に示されるように１．６層未満ではルーバ
ー（２ａ）が干渉して性能が低下すると−もに空気の圧
力損失が増大するからであり、逆に３．２ｍを超えると
熱交換性能が劣化するからである。

一方、チューブ（１）の好適設計について、そのチュー
ブ幅（Ｗ）が６〜１６ｍに設定されるのは、第９図に示
した実験結果に基くグラフに示すように、６ｍ未満では
隣接チューブ（１）（１）間に介在されるコルゲートフ
ィン（２）の幅も小さいものとなると〜もに、該フィン
（２）に形成されるルーバー（２ａ）の数も減少し、熱
交換性能が劣化するからであり、逆に１６ＪＩＩＩ＋を
超えて広幅に形成されるとフィン（２）の幅も大きくな
り流通空気の流通抵抗の増大による圧力損失の増大、及
び熱交換器の重量の増大を招来し実用性が損われるから
である。好ましくは１０〜１４ｍとするのが良い。チュ
ーブ高さ（Ｈｔ）が１．５〜５履に設定されるのは、第
１０図に示されるように５ａｌを超えて高くなると、流
通空気の圧力損失が高くなるからであり、逆に１．５ａ
ｍ未満ではチューブ内の冷媒通路高さ（Ｈｐ）をチュー
ブ肉厚との関係で１．０ａｍ以上確保するのが困難とな
るからである。好ましくは２．５〜４ｍとするのが良い
。更にチューブ（１）内の冷媒通路高さ（Ｈｐ）が１．
０層以上に設定されるのは、１．０騨未満では冷媒の圧
力損失が高くなり、熱交換効率の低下を招来するからで
ある。好ましくは１．５〜２゜Ｏａｔとするのが良い。

ところで、コルゲートフィン（２）についてその高さ（
Ｈｆ）及びフィンピッチ（Ｆ　ｐ）が前記のような範囲
に設定される場合、殊にフィンピッチ（Ｆ　ｐ）の狭い
ことに起因して、熱交換器をカークーラー用の凝縮器に
した場合、雨天時の走行においては外部から侵入する水
がフィン間に水滴となって付着成長し、やがてフィン間
に架橋して空気流通間隙を閉塞してしまうことが起り得
る。そこで、この発明においては更に、前記チューブ（
１）及びフィン（２）について、それらの外表面に、親
水性処理皮膜を形成したものとなされている。

この皮膜形成のための親水性処理は、その種類が特に限
定されるものではない。要は、チューブ（１）及びフィ
ン（２）の表面に可及的優れた親水性を付与し、それら
に付着する水滴の接触角を小さいものとして、通気抵抗
が増大されるのを防止し得る表面処理であれば良い。具
体的な処理方法を挙示すれば、リン酸クロム酸塩皮膜、
あるいはクロム酸塩皮膜を形成するクロメート処理、あ
るいは５ｔｏ２の結晶粒からなる親水性皮膜を形成する
シリケート処理等を挙げることができる。リン酸クロム
酸塩皮膜の場合、例えばそれを１００〜２５０ｔｒｔｙ
／Ｔｒｉの膜厚に形成し、ポリアミドアクリル樹脂で被
覆したのち１６０〜２２０℃で３０分間程度乾燥処理す
ることが推奨される。

発明の効果この発明によれば、熱交換器の性能に最も影響を及ぼす
コルゲートフィンのフィンピッチ及びフィン高さについ
て、前述のように最も適正な範囲に設定したことをもっ
て、流通空気の圧力損失と熱交換性能とが調和した最も
効率の良い最適状態で作動する熱交換器を提供しつると
共に、チューブ及びフィンの外表面に親水性処理皮膜が
形成されていることにより、上記のようなフィン設計、
等にフィンピッチを小さいものに設定したにも拘らず、
カークーラー用凝縮器に使用して雨天時等に外部から水
滴が付着しても、あるいはまた家庭用エアコンの蒸発器
に使用して結露による凝縮水が付着しても、それが接触
角の大きな水滴に成長することがなく、その排出をスム
ーズに行わしめることができ、水滴がフィン間に架橋し
てその通気間隙を閉塞する所謂目詰まりの発生を回避す
ることができる。従って、カークーラー用凝縮器に用い
て、ラジェーターやエンジンの冷却に悪影響を及ぼすこ
とがないし、家庭用エアコンの蒸発器に用いて効率の低
下、水飛び現象の発生を防止しうる。また、親水性処理
皮膜に耐食皮膜を兼ねさせることができるので、従来の
ように別途防食塗装を施す必要性を排除でき、製造のコ
ストダウンをはかることもできる等の利点がある。

【図面の簡単な説明】

図面はこの発明の一実施例を示すもので、第１図は熱交
換器の全体正面図、第２図は同じく平面図、第３図は第
１図の■−■線断面図、第４図は構成部材を分離状態に
して示した要部の斜視図、第５図は第３図と同一方向か
ら見た断面拡大図、第６図はコルゲートフィンとチュー
ブを示す正面拡大図、第７図は、第１図から第６図に示
した凝縮器におけるフィン高さの変化に対する交換熱量
及び空気の圧力損失の変化の関係を示すグラフ、第８図
は同じくフィンピッチの変化に対する交換熱量及び空気
の圧力損失の変化の関係を示すグラフ、第９図は同じく
チューブ幅の変化と熱通過率の変化との関係を示すグラ
フ、第１０図は同じくチューブ高さの変化と空気側の圧
力損失の変化との関係を示すグラフである。（１）・・・チューブ、（２）・・・コルゲートフィン
、（３）（４）・・・ヘッダー、（Ｗ）・・・チューブ
幅、（Ｈｔ）・・・チューブ高さ、（Ｈｐ）・・・冷媒
通路高さ、（Ｈｆ）・・・フィン高さ、（Ｆ　ｐ）・・
・フィンピッチ。以上第３図ａ第５図第４図第６図７４ゝ息さ（＋−＋１）（、、、、。第７図手、−ブ巾（Ｗ）　（ｍ＋第９図フィ〉ピッ＋（Ｆｐ）（ｒｎｍ）第８図

Claims

【特許請求の範囲】　１対のヘッダー間に渡して複数本の扁平チューブが並
列状に配置され、隣接チューブ間にコルゲートフィンが
配置された熱交換器において、前記コルゲートフィンが
、フィン高さ：８〜１６ｍｍフィンピッチ：１．６〜３．２ｍｍに構成されると共に、前記扁平チューブ及びコルゲート
フィンの外表面に親水性処理皮膜が形成されてなること
を特徴とする熱交換器。