JPH0755380A - 熱交換器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 チューブが水平方向に延び、かつ上下のチュ
ーブ間にコルゲートフィンが配された熱交換器であって
も、付着した水の排水性に優れた熱交換器の提供にあ
る。 【構成】 各チューブ２に挟まれる各コルゲートフィン
３の幅Ｌ2 は、チューブ２の幅Ｌ1 より長く設けられ、
チューブ２の上流側と下流側に延びて設けられる。ま
た、コルゲートフィン３の下側の曲折部７には、チュー
ブ２を銜え込む、深さがチューブ２の厚みｔと同じの嵌
合部１０が設けられている。さらに、コルゲートフィン
３のフィンピッチが小さく設けられている。これによっ
て、コルゲートフィン３の下側の曲折部７と、その下段
のコルゲートフィン３の上側の曲折部６とが、接近ある
いは接触する。すると、コルゲートフィン３の下側の曲
折部７に伝わった水は、下段のコルゲートフィン３の上
側の曲折部６に伝わり、熱交換器１に付着した水は、各
コルゲートフィン３を連続して伝わって排水される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、偏平なチューブが水平
方向に延び、上下のチューブ間にコルゲートフィンが介
在される熱交換器に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】この種の熱交換器は、図１３および図１
４に示すように、コルゲートフィン１００の幅がチュー
ブ１１０の幅と同じ、もしくは短く設けられていた。そ
して、コルゲートフィン１００の上下の各曲折部の頂部
がチューブ１１０の平面において接合されていた。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】熱交換器は、結露水が
発生したり（エバポレータ等）、雨水が付着したり（ラ
ジエータやコンデンサ等）する。このように、熱交換器
に付着した水滴は、コルゲートフィン１００のフィン
（上下に延びる）を伝わり、フィン間の下方（チューブ
１１０の上面）に溜まる。このチューブ１１０の上面に
溜まった水滴は、水滴の自重によって下方へ流れようと
する。しかるに、水滴が下方へ流れようとする力より
も、水滴が熱交換器の表面に付着する力が大きいと、水
滴はチューブ１１０の上面に保持されてしまう。そし
て、チューブ１１０が水平方向に延びる熱交換器では、
水滴の自重が落下方向に効果的に作用しないため、チュ
ーブ１１０の上面に保持される水量が多くなってしま
う。そして、チューブ１１０の上側に多量の水が保持さ
れると、チューブ１１０とチューブ１１０の間を通過す
る空気等の媒体の通路面積が減少して媒体の通過抵抗が
増加し、結果的に熱交換器の熱交換量が低下してしま
う。

【０００４】

【発明の目的】本発明は、上記の事情に鑑みてなされた
もので、その目的は、チューブが水平方向に延び、かつ
上下のチューブの各間にコルゲートフィンが配されるも
のであっても、付着する水の排水性に優れる熱交換器の
提供にある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】請求項１の熱交換器は、
次の技術的手段を採用した。熱交換器は、水平方向に延
び、上下方向に間隔を介して重ねられる偏平なチューブ
と、多数の曲折によって蛇行状に形成され、前記チュー
ブの各間に配されるコルゲートフィンとを備える。そし
て、前記コルゲートフィンの幅は、前記チューブの幅よ
り大きく設けられる。さらに、前記コルゲートフィンの
上側の各曲折部あるいは下側の各曲折部の少なくとも一
方は、前記チューブを銜え込む嵌合部が形成される。

【０００６】請求項２の熱交換器は、前記コルゲートフ
ィンの前記嵌合部は、貫通した穴で、かつ前記チューブ
を銜え込む深さが前記チューブの厚みよりも大きく設け
られる。

【０００７】

【発明の作用】

〔請求項１の作用〕熱交換器に付着した水滴は、上下に
延びるコルゲートフィンのフィンを伝わり、フィン間の
下方へ流れる。一方、各コルゲートフィンは、嵌合部に
よって各チューブを銜え込む。このため、コルゲートフ
ィンの下端、つまりコルゲートフィンの下側の各曲折部
は、下段のコルゲートフィンの上側の各曲折部に接近、
あるいは接触する。このため、フィン間の下方へ流れた
水は、下段のコルゲートフィンの上端（コルゲートフィ
ンの上側の各曲折部）に伝わる。このように、熱交換器
に付着した水滴は、常にコルゲートフィンから下段のコ
ルゲートフィン、さらに下段のコルゲートフィンという
ようにコルゲートフィンを連続して伝わり、熱交換器の
下端まで流れる。

【０００８】〔請求項２の作用〕嵌合部がコルゲートフ
ィンの下側の曲折部に設けられた場合、下側の曲折部に
集められた水滴が、曲折部の穴を通って下方に落下す
る。また、嵌合部がコルゲートフィンの上側の曲折部に
設けられた場合、チューブの上面側に集められた水滴
が、曲折部の穴を通って下方に落下する。つまり、下側
の曲折部に集められた水滴、あるいはチューブの上面側
に集められた水滴が、曲折部の穴を通って下方に落下す
る。

【０００９】

【発明の効果】請求項１の熱交換器は、上記の作用で示
したように、熱交換器に付着した水滴が各コルゲートフ
ィンを連続して伝わって熱交換器の下端まで流れる。こ
のため、熱交換器に保持される水量が、従来に比較して
大変少なくなる。そして、このように熱交換器に保持さ
れる水量が減少すると、チューブ間を通過する媒体の通
路面積が増加して媒体の通過抵抗が減少し、結果的に熱
交換器の熱交換量が高くなる。

【００１０】請求項２の熱交換器は、嵌合部の穴を通っ
て水滴が下方に落下するため、熱交換器の排水性がさら
に向上する。

【００１１】

【実施例】次に、本発明の熱交換器を、図に示す一実施
例に基づき説明する。 〔第１実施例の構成〕図１ないし図６は本発明の第１実
施例を示すもので、図１は熱交換器の部分断面図、図２
は熱交換器の部分平面図、図３は熱交換器の斜視図、図
４は熱交換器の要部斜視図である。この熱交換器１は、
車両用冷凍サイクルのエバポレータとして用いられる際
に、凝縮水の排水性の向上を図るために本発明を採用し
たものである。本実施例の熱交換器１は、偏平なチュー
ブ２とコルゲートフィン３とを交互に多数積層し、各チ
ューブ２の両端にヘッダ４を接続した状態で、一体ろう
付けしたものである。そして、この熱交換器１は、チュ
ーブ２内を流れる冷媒と、各チューブ２の間を流れる空
気との熱交換を行うものである。なお、この熱交換器１
は、チューブ２が水平方向に延び、かつチューブ２が上
下方向にコルゲートフィン３を介して重ねられる方向で
車両に搭載される。

【００１２】チューブ２は、アルミニウムの押出形成品
で、内部に冷媒が通過する冷媒通路５が複数形成されて
いる。なお、チューブ２の上下方向の厚みはｔで、チュ
ーブ２の幅（空気の流れに沿う長さ）がＬ1 に設けられ
ている。

【００１３】コルゲートフィン３は、上下のチューブ２
に挟まれてチューブ２の間を流れる空気とチューブ２内
を流れる冷媒との熱交換率を向上させるものである。こ
のコルゲートフィン３は、薄い帯状のアルミニウムを加
工して形成したもので、上側のチューブ２と接合される
上側の曲折部６と、下側のチューブ２と接合される下側
の曲折部７とを、交互に繰り返すように波形形状に形成
されている。また、上下の各屈曲部６、７を繋ぐ平面部
８には、熱伝達率を高めるルーバ９が形成されている。

【００１４】コルゲートフィン３の上下の曲折部６、７
の曲率Ｒは、フィンピッチＦに比較して大きく設けられ
る。また、コルゲートフィン３の幅（空気の流れ方向に
沿う長さ）Ｌ2 は、チューブ２の幅Ｌ1 よりも長く設け
られ、図１に示すように、チューブ２の幅Ｌ1 より長い
部分は、チューブ２の上流側およびチューブ２の下流側
に延びた状態で、チューブ２に接合される。さらに、コ
ルゲートフィン３の下側の曲折部７には、チューブ２を
銜え込む深さが、チューブ２の厚みｔと同じである嵌合
部１０が形成され、この嵌合部１０がチューブ２を銜え
込んだ状態でチューブ２に接合されている。

【００１５】コルゲートフィン３に嵌合部１０を形成す
る例として、下側の曲折部７の中央部分を凹ませること
により嵌合部１０を形成する技術と、下側の曲折部７に
切欠部を形成することによって嵌合部１０を形成する技
術とを示す。下側の曲折部７の中央部分を凹ませること
により嵌合部１０を形成する技術は、図５に示すよう
に、複数の歯車を用いたローラ成形機を用いて、薄い帯
状のアルミニウム板を波状に加工する際に、下側の曲折
部７の中央を凹ませることによって形成する。その後、
各曲折部６、７が接近する方向に波状のアルミニウム板
を押し縮め、フィンピッチＦを所定の間隔に設定する。
下側の曲折部７に切欠部を形成することによって嵌合部
１０を形成する技術は、図６に示すように、薄い帯状の
アルミニウム板に、ルーバ９を形成する際に、嵌合部１
０となる穴１０ａを、打抜きによって形成し、その後、
ローラ成形機を用いて、穴１０ａが下側の曲折部７に位
置するように、穴１０ａの形成されたアルミニウム板
を、波状に加工する。その後、各曲折部６、７が接近す
る方向に波状のアルミニウム板を押し縮め、フィンピッ
チＦを所定の間隔に設定する。

【００１６】ヘッダ４は、各チューブ２の端部で冷媒の
供給、あるいは収集を行うタンクで、側面に多数のチュ
ーブ２の端部が挿通される長穴が形成されたアルミニウ
ム製の筒体１１と、この筒体１１の両端を塞ぐアルミニ
ウム製のキャップ１２とからなる。そして、一方のヘッ
ダ４には、ヘッダ４内に冷媒を供給するための入口接続
管１３が設けられ、他方のヘッダ４には、熱交換後の冷
媒を流出させるための出口接続管１４が設けられる。

【００１７】〔第１実施例の作動〕次に、上記熱交換器
１がエバポレータ（チューブ２内を流れる低温冷媒と、
チューブ２間を流れる空気とを熱交換して、空気を冷却
する熱交換器）として使用される際の作動を説明する。
熱交換器１の各チューブ２内に低温の冷媒が導かれる
と、低温の冷媒は冷媒通路５内を通って、各チューブ２
間を流れる空気と熱交換を行う。各チューブ２間を流れ
る空気は、冷媒通路５を流れる冷媒に熱を奪われて冷却
される。空気の温度が低下すると、空気中に含まれる水
蒸気の一部が凝縮して、チューブ２およびコルゲートフ
ィン３の表面に凝縮水として付着する。

【００１８】そして、チューブ２やコルゲートフィン３
の表面に付着した凝縮水は、成長して自重により落下す
る力が、固体表面に付着する力よりも大きくなると、チ
ューブ２の上面よりも下方にあるコルゲートフィン３の
下側の曲折部７に集められる。このコルゲートフィン３
の下側の曲折部７は、下段のコルゲートフィン３の上側
の曲折部６と高さが一致するとともに、フィンピッチＦ
が曲折部の曲率Ｒよりも小さく設けられることにより、
下段のコルゲートフィン３の上側の曲折部６に接近、あ
るいは接触する。このため、コルゲートフィン３の下側
の曲折部７に集められた凝縮水は、下段のコルゲートフ
ィン３の上側の曲折部６に伝わる。そして、コルゲート
フィン３の上側の曲折部６に伝わった凝縮水は、上下に
延びる平面部８を伝わり下側の曲折部７に集められ、さ
らに、下段のコルゲートフィン３の上側の曲折部６に伝
えられる。このように、熱交換器１に付着した凝縮水
は、常にコルゲートフィン３から下段のコルゲートフィ
ン３、さらに下段のコルゲートフィン３というようにコ
ルゲートフィン３を連続して伝わり、熱交換器１の下端
まで流れ、熱交換器１から排水される。

【００１９】〔第１実施例の効果〕本実施例の熱交換器
１は、上記の作動で示したように、チューブ２やコルゲ
ートフィン３に付着した凝縮水が、各コルゲートフィン
３を連続して伝わって熱交換器１の下端まで流れる。こ
のため、熱交換器１に保持される凝縮水の水量が大変少
なくなる。そして、このように熱交換器１に保持される
水量が減少すると、熱交換器１がエバポレータとして作
動する際の実質的な重量を小さくできる。また、チュー
ブ２間を通過する空気の通路面積の増加により空気の通
過抵抗が減少し、結果的にチューブ間を通過する空気の
流量が多くなり、目標の熱交換量（性能）を達成するこ
とができる。

【００２０】〔第２実施例〕図７および図８は第２実施
例を示すもので、図７は熱交換器１の部分断面図、図８
は熱交換器１の部分平面図である。本実施例は、コルゲ
ートフィン３の上側の曲折部６と、下側の曲折部７と
に、それぞれ嵌合部１０を設けたもので、上側の曲折部
６に設けられる嵌合部１０の深さ、および下側の曲折部
７に設けられる嵌合部１０の深さは、ともにチューブ２
の厚みｔの１／２に設けられたものである。この技術に
よっても、上段のコルゲートフィン３の下側の曲折部７
の下端と、下段のコルゲートフィン３の上側の曲折部６
の上端との高さが一致するため、第１実施例と同様の作
用、効果を奏する。

【００２１】〔第３実施例〕図９ないし図１２は第３実
施例を示すもので、図９は熱交換器の要部斜視図、図１
０は熱交換器の部分断面図、図１１は熱交換器の部分平
面図である。本実施例は、コルゲートフィン３の下側の
曲折部７に、貫通した穴１０ａによる嵌合部１０を形成
したもので、嵌合部１０の深さＤは、チューブ２の厚み
ｔより深く設けられている（Ｄ＞ｔ）。つまり、チュー
ブ２の幅Ｌ1 より長く設けられたチューブ２の上流側お
よび下流側に延びた部分の下側の曲折部７の下端は、チ
ューブ２の下の面より下方に位置する。また、コルゲー
トフィン３の上側の曲折部６の幅方向の両端には、上段
のコルゲートフィン３の下側の曲折部７の下端との干渉
を避けるために、凹状に切削したカット部１０ｂが設け
られている。

【００２２】コルゲートフィン３に嵌合部１０を形成す
る技術を図１２を用いて説明する。薄い帯状のアルミニ
ウム板に、ルーバ９を形成する際に、嵌合部１０となる
穴１０ａと、上段の下側の曲折部７との干渉を防ぐカッ
ト部１０ｂとを、打抜きによって形成する。その後、ロ
ーラ成形機を用いて、穴１０ａが下側の曲折部７に位置
し、カット部１０ｂが上側の曲折部６に位置するよう
に、穴１０ａおよびカット部１０ｂの形成されたアルミ
ニウム板を、波状に加工する。その後、各曲折部６、７
が接近する方向に波状のアルミニウム板を押し縮め、フ
ィンピッチＦを所定の間隔に設定する。

【００２３】〔第３実施例の作動〕次に、第３実施例の
作動を説明する。チューブ２やコルゲートフィン３の表
面に付着した凝縮水が成長して、自重により落下する力
が固体表面に付着する力よりも大きくなると、チューブ
２の上面よりも下方にあるコルゲートフィン３の下側の
曲折部７に集められる。下側の曲折部７に集められた凝
縮水は、嵌合部１０の穴１０ａを通って、下段のコルゲ
ートフィン３へ落下する。そして、落下した凝縮水は、
下段のコルゲートフィン３の下側の曲折部７に集めら
れ、嵌合部１０の穴１０ａを通って、さらに下段のコル
ゲートフィン３へ落下する。

【００２４】〔第３実施例の効果〕本実施例は、嵌合部
１０に、チューブ２の下面に連通する穴１０ａを設けた
ことにより、コルゲートフィン３の下側の曲折部７に集
められた凝縮水の排水性が向上する。このため、例え
ば、フィンピッチＦを大きく設定しても、下側の曲折部
７に集められた凝縮水の排水性が高いため、熱交換器１
に保持される凝縮水の水量が大変少なくなる。

【００２５】〔第３実施例の変形例〕嵌合部１０を下側
の曲折部７に設けたが、上側の曲折部６に嵌合部１０を
設けても良い。その場合、チューブ２の上面に集められ
た凝縮水が、嵌合部１０の穴１０ａを通って、チューブ
２の下側のコルゲートフィン３に伝わり、上記第３実施
例同様、排水性を向上させることができる。なお、この
場合、カット部１０ｂは、下側の曲折部７に形成され
る。

【００２６】〔変形例〕上記の実施例では、熱交換器を
エバポレータとして使用した例を示したが、コンデンサ
ーや、ラジエータ、オイルクーラ等、チューブが水平方
向へ延び、その間にコルゲートフィンが配される全ての
熱交換器に適用可能なものである。チューブの両側にコ
ルゲートフィンを延ばした例を示したが、チューブの一
方のみにコルゲートフィンを延ばしても良い。チューブ
を多数積層する積層式熱交換器を例に示したが、チュー
ブを蛇行させることにより、チューブが水平方向に延び
るサーペンタイン式熱交換器に本発明を適用しても良
い。

【図面の簡単な説明】

【図１】熱交換器の部分断面図である（第１実施例）。

【図２】熱交換器の部分平面図である（第１実施例）。

【図３】熱交換器の斜視図である（第１実施例）。

【図４】熱交換器の要部斜視図である（第１実施例）。

【図５】コルゲートフィンの製造方法を示す説明図であ
る（第１実施例）。

【図６】コルゲートフィンの製造方法を示す説明図であ
る（第１実施例）。

【図７】熱交換器の部分断面図である（第２実施例）。

【図８】熱交換器の部分平面図である（第２実施例）。

【図９】熱交換器の要部斜視図である（第３実施例）。

【図１０】熱交換器の部分断面図である（第３実施
例）。

【図１１】熱交換器の部分平面図である（第３実施
例）。

【図１２】コルゲートフィンの製造方法を示す説明図で
ある（第３実施例）。

【図１３】熱交換器の部分断面図である（従来技術）。

【図１４】熱交換器の部分平面図である（従来技術）。

【符号の説明】

１ 熱交換器 ２ チューブ ３ コルゲートフィン ６ 上側の曲折部 ７ 下側の曲折部 １０ 嵌合部 １０ａ 穴

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】水平方向に延び、上下方向に間隔を介して
   重ねられる偏平なチューブと、 多数の曲折によって蛇行状に形成され、前記チューブの
   各間に配されるコルゲートフィンとを備えた熱交換器に
   おいて、 前記コルゲートフィンの幅は、前記チューブの幅より大
   きく設けられるとともに、 前記コルゲートフィンの上側の各曲折部あるいは下側の
   各曲折部の少なくとも一方は、前記チューブを銜え込む
   嵌合部が形成されたことを特徴とする熱交換器。
2. 【請求項２】前記コルゲートフィンの前記嵌合部は、貫
   通した穴で、かつ前記チューブを銜え込む深さが前記チ
   ューブの厚みよりも大きく設けられた、請求項１の熱交
   換器。