JP2005241168A

JP2005241168A - 熱交換器

Info

Publication number: JP2005241168A
Application number: JP2004053068A
Authority: JP
Inventors: Ryoji Okabe; 良次岡部; Kei Yoshitomi; 圭吉富; Katsuhiro Saito; 克弘斉藤
Original assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Current assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority date: 2004-02-27
Filing date: 2004-02-27
Publication date: 2005-09-08

Abstract

【課題】コルゲートフィンの折り返し部の空気流通方向下流側端部に滞留した凝縮水も排水することができ、また、チューブをタンクにロウ付けする際にタンクのロウ材がチューブの溝に流れ込むのを防止することができる構造の熱交換器を提供する。
【解決手段】アウターフィン（コルゲートフィン）１２の空気流通方向下流側の端１２ｂを、チューブ１１の空気流通方向下流側端部の溝２０における空気流通方向上流側の端２０ａに一致させる。また、アウターフィンの空気流通方向下流側の一端又は両端に凸部を設け、これらの凸部の空気流通方向の幅を含めたアウターフィンの空気流通方向の幅をチューブの空気流通方向の幅と一致させる。また、凸部をコルゲートフィンの平面部にのみ設ける。また、チューブとタンクとのロウ付け接合部では溝の端をロウ付けフィレットの先端位置から離す。溝の形成範囲をコルゲートフィンの接合長さの範囲に一致させる。
【選択図】図２

Description

本発明は熱交換器に関し、具体的には蒸発器として機能する熱交換器において運転中（冷媒による空気の冷却中）に生じる凝縮水を、確実に排水するように構成したものである。

車両用空調装置（所謂カーエアコン）の蒸発器などとして使用される熱交換器は、上下方向に沿う冷媒流路が内部に形成された扁平状のチューブと、チューブの表面に接合されてチューブとともに水平方向に沿う空気流路を形成するコルゲートフィンとを、交互に多数積層してなる積層型のものであり、前記冷媒流路を流れる冷媒と前記空気流路を流れる空気との熱交換を行う。

このような熱交換器が蒸発器として機能する場合、冷媒と空気との熱交換によって同空気が冷却される際に同空気に含まれる水分が凝縮することによって凝縮水が生じ、この凝縮水がチューブやコルゲートフィンの表面に付着して滞留することがある。そして、この滞留した凝縮水が、前記空気流路の通風抵抗を増大させたり、或いは通風によって室内に吹き飛ばされるといった問題が発生することがある。例えば車両用空調装置では通風によって吹き飛ばされた凝縮水は、フロントグリルの吹き出し口から車室内に吹き出される。特に現在では熱交換器は小型化の傾向にあり、熱交換器全体の体積に比して凝縮水の割合が大きくなっているため、凝縮水の排水性を向上させることが重要である。

このため蒸発器として機能する熱交換器では、凝縮水の排水性を向上させることが重要である。これに対し、凝縮水の排水性向上を図った従来の熱交換器（蒸発器）としては、例えば図９及び図１０に示すようなものがある（下記の特許文献１参照）。図９及び図１０は従来の蒸発器の空気流通方向下流側の端部を示す斜視図及び平面図である。

図９及び図１０に示すように、従来の蒸発器は扁平状のチューブ１と、コルゲートフィン（波形状のフィン）であるアウターフィン４とを、交互に積層してなる積層型のものである。各チューブ１はアルミニウム材をプレス加工してなる２枚のプレート２を、アルミニウム製のコルゲートフィンであるインナーフィン８を間に挟んだ状態で互いに対向させて接合することにより形成されたものである。このとき、チューブ１の内部には、前記プレス加工で形成された２枚のプレート２の内面側（対向面側）の凹部６同士が対向して上下方向に沿う冷媒流路３が形成されている。また、チューブ１の表面における空気流通方向（水平方向：矢印Ａ方向）の下流側の端部には、前記プレス加工で形成されたプレート２の外面側（反対向面側）の凹部である溝７が、上下方向（矢印Ｂ方向）に沿って設けられている。

一方、チューブ１の外側には、チューブ１とコルゲートフィン４とによって水平方向に沿う空気流路５が形成されている。また、コルゲートフィン４の平面部４ａには、同平面部４ａの一部を切り起こすことによってルーバ４ｃが形成されている。これらのルーバ４ｃは空気流路５を流通する空気を平面部４ａの上下両側に蛇行させることよって、当該空気とチューブ１の冷媒流路３を流れる冷媒との熱交換効率を更に向上させるために設けられている。

そして、本蒸発器では溝７の深さＨを０．９±０．２ｍｍとし、且つ、ルーバ切れ位置Ｌを０〜０．６ｍｍとしており、このことによって凝縮水をルーバ５で溝７に向けて転向させるに十分な吸引力を確保しつつ、溝７で凝縮水を排水させることができるので、凝縮水の排水性が向上する。

特開平１１−８３３７１号公報

しかしながら、例えば上記従来の構成を採用したとしても、熱交換器の小型化や冷却性能の向上などによって凝縮水の割合が多くなると、図９に示すようにコルゲートフィン４の折り返し部における空気流通方向下流側の端部４ｂに凝縮水９が溜まることがある。ところが、図９及び図１０に示すようにコルゲートフィン４の端部４ｂが溝７を完全に跨いでいるため、同端部４ｂに凝縮水９が溜まってしまった場合には、この溜まった凝縮水９を溝７によって排水することはできず、行き場のなくなった凝縮水９が通風によって室内に吹き飛ばされるなどの不具合を招くおそれがある。なお、チューブ１とコルゲートフィン４とを積層する際、一般には図１０に示すようにチューブ１の端とコルゲートフィン４の端とを当て板１０に当てることによってチューブ１に対するコルゲートフィン４の位置決めを行うため、コルゲートフィン４の端部４ｂはチューブ１の溝７を跨いでしまうことになる。

また、チューブと、チューブの上端部や下端部に設けられるタンクとが一体に形成されている場合には特に問題はないが、例えばチューブを押し出し成形する場合のようにチューブとタンクとが別体の場合には、チューブをタンクにロウ付けする必要があるが、このときチューブの空気流通方向下流側の端部に設ける溝が長すぎると（例えばチューブ全長にわたって溝を設けると）、チューブをタンクにロウ付けするときに高温になったタンクのロウ材がチューブの溝に流れ込んで集中することにより、当該溝部分にエロージョンが発生して、減肉もしくは穴あきなどの不具合が発生するおそれがある。

従って本発明は上記の事情に鑑み、コルゲートフィンの折り返し部の空気流通方向下流側端部に滞留した凝縮水も排水することができ、また、チューブをタンクにロウ付けする際にタンクのロウ材がチューブの溝に流れ込むのを防止することができる構造の熱交換器を提供することを課題とする。

上記課題を解決する第１発明の熱交換器は、上下方向に沿う冷媒流路が内部に形成された扁平状のチューブと、前記チューブの表面に接合されて前記チューブとともに水平方向に沿う空気流路を形成するコルゲートフィンとを、交互に積層してなり、前記冷媒流路を流れる冷媒と前記空気流路を流れる空気との熱交換を行う熱交換器において、前記チューブの表面における空気流通方向下流側の端部には、上下方向に沿う溝を形成し、前記コルゲートフィンの空気流通方向下流側の端を、前記溝の空気流通方向下流側の端よりも、空気流通方向上流側に位置させることにより、前記コルゲートフィンの折り返し部の空気流通方向下流側の端部に溜まった凝縮水が、前記溝を下方に流れる凝縮水に引かれて前記溝に入り同凝縮水とともに下方に流れて排水されるように構成したことを特徴とする。

また、第２発明の熱交換器は、第１発明の熱交換器において、前記コルゲートフィンの空気流通方向下流側の端には複数の凸部を有し、これらの凸部の空気流通方向の幅を含めた前記コルゲートフィンの空気流通方向の幅を、前記チューブの空気流通方向の幅と一致させたことを特徴とする。

また、第３発明の熱交換器は、第１発明の熱交換器において、前記コルゲートフィンの空気流通方向下流側の端と空気流通方向上流側の端とにそれぞれ複数の凸部を有し、これら両側の凸部の空気流通方向の幅を含めた前記コルゲートフィンの空気流通方向の幅を、前記チューブの空気流通方向の幅と一致させたことを特徴とする。

また、第４発明の熱交換器は、第２又は第３発明の熱交換器において、前記凸部を前記コルゲートフィンの平面部にのみ設けたことを特徴とする。

また、第５発明の熱交換器は、上下方向に沿う冷媒流路が内部に形成された扁平状のチューブと、前記チューブの表面に接合されて前記チューブとともに水平方向に沿う空気流路を形成するコルゲートフィンとを、交互に積層してなり、前記冷媒流路を流れる冷媒と前記空気流路を流れる空気との熱交換を行う熱交換器において、前記チューブの表面における空気流通方向下流側の端部には、上下方向に沿う溝を形成し、前記チューブの上端部もしくは下端部又は上端部及び下端部はロウ付けによってタンクに接合されており、且つ、このチューブとタンクとのロウ付け接合部では前記溝の上端位置もしくは下端位置又は上端位置及び下端位置を、前記ロウ付けフィレットの先端位置から離したことを特徴とする。

また、第６発明の熱交換器は、第１，第２，第３又は第４発明の熱交換器において、前記チューブの上端部もしくは下端部又は上端部及び下端部はロウ付けによってタンクに接合されており、且つ、このチューブとタンクとのロウ付け接合部では前記溝の上端位置もしくは下端位置又は上端位置及び下端位置を、前記ロウ付けフィレットの先端位置から離したことを特徴とする。

また、第７発明の熱交換器は、第５又は第６発明の熱交換器において、前記溝の形成範囲を、前記コルゲートフィンの接合長さの範囲に一致させたことを特徴とする。

第１発明の熱交換器によれば、チューブの表面における空気流通方向下流側の端部には、上下方向に沿う溝を形成し、コルゲートフィンの空気流通方向下流側の端を、溝の空気流通方向下流側の端よりも、空気流通方向上流側に位置させることにより、コルゲートフィンの折り返し部の空気流通方向下流側の端部に溜まった凝縮水が、溝を下方に流れる凝縮水に引かれて溝に入り同凝縮水とともに下方に流れて排水されるように構成したため、凝縮水の排水性が向上する。即ち、本熱交換器が蒸発器として機能する場合、チューブ内の冷媒流路を流れる冷媒とコルゲートフィン部分の空気流路を流れる空気との熱交換によって同空気が冷却される際に同空気に含まれる水分が凝縮することによって生じた凝縮水が、コルゲートフィンの折り返し部における空気流通方向下流側の端部に溜まっても、この溜まった凝縮水が、溝を下方に流れる凝縮水（チューブやコルゲートフィンの表面に付着した凝縮水が空気に押し流されて溝に溜まった凝縮水）に引かれて溝に入り同凝縮水とともに下方に流れて効率よく排水される。このため、コルゲートフィンの端部に溜まった凝縮水が通風によって室内に吹き飛ばされるなどの不具合の発生を防止することができる。

第２発明の熱交換器によれば、コルゲートフィンの空気流通方向下流側の端には複数の凸部を有し、これらの凸部の空気流通方向の幅を含めたコルゲートフィンの空気流通方向の幅を、チューブの空気流通方向の幅と一致させたため、チューブの端とコルゲートフィンの端（凸部）とを当て板に当てることなどによって容易にチューブに対してコルゲートフィンを位置決めすることができ、コルゲートフィンの位置決め精度が向上する。

第３発明の熱交換器によれば、コルゲートフィンの空気流通方向下流側の端と空気流通方向上流側の端とにそれぞれ複数の凸部を有し、これら両側の凸部の空気流通方向の幅を含めたコルゲートフィンの空気流通方向の幅を、チューブの空気流通方向の幅と一致させたため、チューブの端とコルゲートフィンの端（凸部）とを当て板に当てることなどによって容易にチューブに対してコルゲートフィンを位置決めすることができてコルゲートフィンの位置決め精度が向上し、しかも、コルゲートフィンの両側が同じような構造となっていることから、空気流通方向が一方向に限定されず逆方向にすることもできるため、適用機種の自由度がある。

第４発明の熱交換器によれば、凸部をコルゲートフィンの平面部にのみ設けたため、凸部が溝を跨いでしまうことが全くないため、コルゲートフィンの空気流通方向下流側の端部に溜まる凝縮水の排水性が更に向上する。

第５発明又は第６発明の熱交換器によれば、チューブとタンクとのロウ付け接合部では溝の上端位置もしくは下端位置又は上端位置及び下端位置を、ロウ付けフィレットの先端位置から離したため、タンクのロウ材がロウ付けの際に溝に流れ込んでエロージョンが発生するのを防止することができる。

第７発明の熱交換器によれば、溝の形成範囲を、コルゲートフィンの接合長さの範囲に一致させたため、凝縮水の排水に要する溝の長さを確保している。

以下、本発明の実施の形態例を図面に基づき詳細に説明する。なお、以下に説明する熱交換器は空気調和機の熱交換器として使用されるものであり、車両用空調装置などの蒸発器としてのみ使用される熱交換器であってもよく、冷媒の流れ方向を切り替えることで蒸発器として機能する場合と凝縮器として機能する場合とがある熱交換器であってもよい。

＜実施の形態例１＞
図１は本発明の実施の形態例１に係る熱交換器の一部を示す斜視図、図２及び図３は前記熱交換器の更に一部を拡大して示す斜視図及び平面図である。

図１及び図２に示すように、本実施の形態例１の熱交換器は扁平状のチューブ１１と、コルゲートフィン（波形状のフィン）であるアウターフィン１２とを、交互に多数積層してなる積層型のものである。アウターフィン１２はアルニュウム製のものであり、折り返し部がロウ付けによってチューブ１１の表面に接合されている。

各チューブ１１はアルミニウム材をプレス加工してなる２枚のプレート１４を、アルミニウム製のコルゲートフィンであるインナーフィン１３を間に挟んだ状態で互いに対向させてロウ付け接合することにより形成されたものである。このとき、チューブ１１の内部には、前記プレス加工で形成された２枚のプレート１４の内面側（対向面側）の凹部１５同士が対向して上下方向に沿う冷媒流路１６が形成されている。図示例では凹部１５の横断面形状は台形状となっており、冷媒流路１６の横断面形状は六角形状となっている。

また、チューブ１１の表面における空気流通方向（水平方向：矢印Ｃ方向）の下流側の端部には、前記プレス加工で形成されたプレート１４の外面側（反対向面側）の凹部である溝２０が、上下方向（矢印Ｄ方向）に沿って設けられている。溝２０の横断面（空気流通方向）の幅Ｗは例えば１〜２ｍｍ程度である。溝２０の横断面形状は図示例では台形状となっているが、必ずしもこれに限定するものではなく、円弧状や矩形状などでもよい。なお、図示例では溝２０が、チューブ１１の表面における空気流通方向下流側の端部だけでなく、空気流通方向中央部及び空気流通方向上流側の端部にも設けられている。

また、チューブ１１の上端部にはタンク１８を有している。タンク１８はチューブ１１と一体のものであり、前記プレス加工によってプレート１４の上端部に形成されたタンク部１４ａが多数積層されることによって一体的に形成されたものである。なお、図示例ではタンクがチューブの上端にのみ設けられているが、本発明は必ずしもこれに限定するものではなく、タンクがチューブの下端部に設けられている熱交換器や、チューブの上下両端部に設けられている熱交換器にも適用することができる。

一方、チューブ１１の外側にはチューブ１１とアウターフィン１２とによって水平方向に沿う空気流路１７が形成されている。この空気流路１７には、図示しないファンによって送風される空気が、空気流通方向（矢印Ｃ方向）に流れる。その結果、この空気と、チューブ１１の冷媒流路１６を上下方向（矢印Ｄ方向）に流れる冷媒とがチューブ１１及びアウターフィン１２を介して熱交換する。また、アウターフィン１２の平面部１２ａには、同平面部４ａの一部を切り起こすことによってルーバ１２ｆが形成されている。これらのルーバ１２ｆは空気流路１７を流通する空気を平面部１２ａの上下両側に蛇行させることよって、当該空気とチューブ１１の冷媒流路１６を流れる冷媒との熱交換効率を更に向上させる。なお、本発明は必ずしもこれに限定するものではなく、アウターフィン（コルゲートフィン）にルーバが設けられていない熱交換器にも適用することができる。

そして、図１〜図３に示すように本熱交換器では、アウターフィン１２の空気流通方向下流側の端１２ｂを、チューブ１１の空気流通方向下流側端部の溝２０における空気流通方向上流側の端２０ａに一致させている。即ち、アウターフィン１２の端１２ｂを、チューブ１１の空気流通方向下流側端部の溝２０に臨ませている。なお、図２に示すようにアウターフィン１２の空気流通方向上流側の端１２ｃは、チューブ１１の空気流通方向上流側端部の溝２０における空気流通方向上流側の端２０ｂに一致させている。

以上のように、本実施の形態例１の熱交換器によれば、アウターフィン１２の空気流通方向下流側の端１２ｂを、チューブ１１の空気流通方向下流側端部の溝２０における空気流通方向上流側の端２０ａに一致させたため、凝縮水の排水性が向上する。即ち、本熱交換器が蒸発器として機能する場合、チューブ１１内の冷媒流路１６を流れる冷媒とアウターフィン１２部分の空気流路１７を流れる空気との熱交換によって同空気が冷却される際に同空気に含まれる水分が凝縮することによって生じた凝縮水が、同空気に押し流されて図２及び図３に一点鎖線で示すようにアウターフィン１２の折り返し部における空気流通方向下流側の端部１２ｄに溜まっても、この溜まった凝縮水２１が、溝２０を矢印Ｅのように下方に流れる凝縮水２２（チューブ１１やアウターフィン１２の表面に付着した凝縮水が空気に押し流されて溝２０に溜まった凝縮水）に矢印Ｆのように引かれて溝２０に入り、同凝縮水２２とともに下方に流れて効率よく排水され、図示しないドレン受けに入る。このため、アウターフィン１２の端部１２ｄに溜まった凝縮水２１が通風によって室内に吹き飛ばされるなどの不具合の発生を防止することができる。

なお、アウターフィン１２の空気流通方向下流側の端１２ｂの位置は、必ずしも上記のようにチューブ１１の空気流通方向下流側端部の溝２０における空気流通方向上流側の端２０ａに一致させる場合に限定するものではなく、アウターフィン１２の端部１２ｄが溝２０を完全に跨がない位置であればよく、例えば図３に二点鎖線で示すように溝２０の端２０ａよりも多少空気流通方向上流側の位置であってもよく、逆に溝２０の端２０ａよりも空気流通方向下流側の位置であってもよい。即ち、アウターフィン１２の空気流通方向下流側の端１２ｂを、溝２０の空気流通方向下流側の端２０ｃよりも、空気流通方向上流側に位置させることにより、アウターフィン１２の折り返し部における空気流通方向下流側の端部１２ｄに溜まった凝縮水２１が、溝２０を下方に流れる凝縮水２２に引かれて溝２０に入り同凝縮水２２とともに下方に流れて排水されるように構成されていればよい。

＜実施の形態例２＞
図４（ａ）は本発明の実施の形態例２に係る熱交換器のアウターフィンを成形するためのアルミニウム材の構成図、図４（ｂ）は前記アウターフィンの構成を示す斜視図、図４（ｃ）は前記アウターフィンの他の構成を示す斜視図である。

図４（ａ）に示すように、アウターフィンを成形するための帯板状のアルミニュウム材３１は、幅方向の一端に適宜の間隔で凸部３１ａが形成されている。従って、図４（ｂ）に示すように、このアルミニュウム材３１を図示しない歯車状のロール等の成形機で波形に成形してなる本実施の形態例２のアウターフィン（コルゲートフィン）１２は、空気流通方向（矢印Ｃ方向）下流側の端１２ｂに複数の凸部１２ｅ（アルミニュウム材３１の凸部３１ａ）を有している。そして、これらの凸部１２ｅの空気流通方向の幅を含めたアウターフィン１２の空気流通方向の幅ＷＦを、チューブ１１の空気流通方向の幅ＷＴ（例えば４０〜６０ｍｍ程度）に一致させている。

なお、図４（ｂ）ではアウターフィン１２の折り返し部にも凸部１２ｅが設けられる場合があり、この部分では凸部１２ｅが、チューブ１１の溝２０を跨いでしまうことになるため、他の部分に比べてアウターフィン１２の折り返し部の空気流通方向下流側の端部１２ｄに溜まった凝縮水を排水しにくくするおそれがある。従って、より望ましくは図４（ｃ）に示すように凸部１２ｅは、アウターフィン１２の平面部１２ａにのみ設ける。

本実施の形態例２の熱交換器における上記アウターフィン１２以外の構成については、上記実施の形態例１の熱交換器と同様であるため、ここでの図示及び説明は省略する（図１〜３参照）。

以上のように、本実施の形態例２の熱交換器によれば、アウターフィン１２の空気流通方向下流側の端１２ｂには複数の凸部１２ｅを有し、これらの凸部１２ｅの空気流通方向の幅を含めたアウターフィン１２の空気流通方向の幅ＷＦを、チューブ１１の空気流通方向の幅ＷＴと一致させたため、チューブ１１の端とアウターフィン１２の端（凸部１２ｅ）とを当て板に当てることなどによって容易にチューブ１１に対してアウターフィン１２を位置決めすることができ、アウターフィン１２の位置決め精度が向上する。

また、凸部１２ｅをアウターフィン１２の平面部１２ａにのみ設けた場合には、凸部１２ｅが溝２０を跨いでしまうことが全くないため、アウターフィン１２の折り返し部の空気流通方向下流側の端部１２ｄに溜まる凝縮水の排水性が更に向上する。

＜実施の形態例３＞
図５（ａ）は本発明の実施の形態例３に係る熱交換器のアウターフィンを成形するためのアルミニウム材の構成図、図５（ｂ）は前記アウターフィンの構成を示す斜視図、図５（ｃ）は前記アウターフィンの他の構成を示す斜視図である。

図５（ａ）に示すように、本実施の形態例３ではアルミニュウム材３１の幅方向の両端に、それぞれ適宜の間隔で凸部３１ａが形成されている。従って、図５（ｂ）に示すように、このアルミニュウム材３１を図示しない歯車状のロール等の成形機で波形に成形してなる本実施の形態例３のアウターフィン（コルゲートフィン）１２は、空気流通方向（矢印Ｃ方向）下流側の端１２ｂと、空気流通方向上流側の端１２ｃとにそれぞれ複数の凸部１２ｅ（アルミニュウム材４１の凸部４１ａ）を有している。そして、これら両側の凸部１２ｅの空気流通方向の幅を含めたアウターフィン１２の空気流通方向の幅ＷＦを、チューブ１１の空気流通方向の幅ＷＴと一致させている。

なお、図５（ｂ）ではアウターフィン１２の折り返し部にも凸部１２ｅが設けられる場合があり、この部分では凸部１２ｅが、チューブ１１の溝２０を跨いでしまうことになるため、他の部分に比べてアウターフィン１２の折り返し部の空気流通方向下流側の端部１２ｄに溜まった凝縮水を排水しにくくするおそれがある。従って、より望ましくは図５（ｃ）に示すように凸部１２ｅは、アウターフィン１２の平面部１２ａにのみ設ける。

本実施の形態例３の熱交換器における上記アウターフィン１２以外の構成については、上記実施の形態例１の熱交換器と同様であるため、ここでの図示及び説明は省略する（図１〜３参照）。

以上のように、本実施の形態例３の熱交換器によれば、アウターフィン１２の空気流通方向下流側の端１２ｂと空気流通方向上流側の端１２ｂとにそれぞれ複数の凸部１２ｅを有し、これら両側の凸部１２ｅの空気流通方向の幅を含めたアウターフィン１２の空気流通方向の幅ＷＦを、チューブ１１の空気流通方向の幅ＷＴと一致させたため、チューブ１１の端とアウターフィン１２の端（凸部１２ｅ）とを当て板に当てることなどによって容易にチューブ１１に対してアウターフィン１２を位置決めすることができてアウターフィン１２の位置決め精度が向上する。しかも、アウターフィン１２の両側が同じような構造となっていることから、空気流通方向が一方向（矢印Ｃ方向）に限定されず逆方向にすることもできるため、適用機種の自由度がある。

また、凸部１２ｅをアウターフィン１２の平面部１２ａにのみ設けた場合には、凸部１２ｅが溝２０を跨いでしまうことが全くないため、アウターフィン１２の折り返し部の空気流通方向下流側の端部１２ｂに溜まる凝縮水の排水性が更に向上する。

＜実施の形態例４＞
図６は本発明の実施の形態例４に係る熱交換器の一部を示す正面図、図７は前記熱交換器の更に一部を拡大して示す斜視図、図８は前記熱交換器におけるチューブの上端部及び下端部のロウ付け部分を示す拡大断面図である。

図６及び図７に示すように、本実施の形態例４の熱交換器は扁平状のチューブ５１と、コルゲートフィン（波形状のフィン）であるアウターフィン５２とを、交互に多数積層してなる積層型のものである。アウターフィン５２はアルミニュウム製のものであり、折り返し部がロウ付けによってチューブ５１の表面に接合されている。各チューブ１は押し出し成形されたアルミニウム製のものである。このとき、チューブ５１の内部には、前記押し出し成形によって上下方向に沿う冷媒流路５３が形成されている。図示例では冷媒流路５３の横断面形状は矩形状となっている。

また、チューブ５１の表面における空気流通方向（水平方向：矢印Ｇ方向）の下流側の端部には、後からプレス加工などで形成された溝５４が、上下方向（矢印Ｈ方向）に沿って設けられている。溝５４の横断面（空気流通方向）の幅Ｗは例えば１〜２ｍｍ程度である。溝５４の横断面形状は図示例では台形状となっているが、必ずしもこれに限定するものではなく、円弧状や矩形状などでもよい。なお、図示例では溝５４が、チューブ５１の表面における空気流通方向下流側の端部だけでなく、空気流通方向中央部及び空気流通方向上流側の端部にも設けられている。

そして、図７に示すように本熱交換器では、アウターフィン５２の空気流通方向下流側の端５２ｂを、チューブ５１の空気流通方向下流側端部の溝５４における空気流通方向上流側の端５４ａに一致させている。即ち、アウターフィン５２の端５２ｂを、チューブ５１の空気流通方向下流側端部の溝５４に臨ませている。なお、アウターフィン５２の空気流通方向上流側の端５２ｃは、チューブ５１の空気流通方向上流側端部の溝５４における空気流通方向上流側の端５４ｂに一致させている。

一方、チューブ５１の外側にはチューブ５１とアウターフィン５２とによって水平方向に沿う空気流路６０が形成されている。この空気流路６０には、図示しないファンによって送風される空気が、空気流通方向（矢印Ｇ方向）に流れる。その結果、この空気と、チューブ５１の冷媒流路５３を上下方向（矢印Ｈ方向）に流れる冷媒とがチューブ５１及びアウターフィン５２を介して熱交換する。また、アウターフィン５２の平面部５２ａには、同平面部５２ａの一部を切り起こすことによってルーバ５２ｅが形成されている。これらのルーバ５２ｅは空気流路６０を流通する空気を平面部５２ａの上下両側に蛇行させることよって、当該空気とチューブ５１の冷媒流路５３を流れる冷媒との熱交換効率を更に向上させる。なお、本発明は必ずしもこれに限定するものではなく、アウターフィン（コルゲートフィン）にルーバが設けられていない熱交換器にも適用することができる。

また、チューブ５１の上端部及び下端部には、それぞれ上部タンク５５及び下部タンク５６を有している。チューブ５１の上端部及び下端部は、これらの上部タンク５５及び下部タンク５６にそれぞれロウ付けによって接合されている。即ち、図８に示すように、チューブ５１の上端部と上部タンク５５との接合部には、ロウ付けの際に形成されたフィレット５７を有しており、チューブ５１の下端部と下部タンク５６との接合部には、ロウ付けの際に形成されたフィレット５８を有している。なお、フィレット５７，５８の基端から先端までの高さは例えば２ｍｍ程度である。

そして、図６及び８に示すように本熱交換器では、チューブ５１の溝５４の形成範囲を、チューブ全長でなく、アウターフィン５２との接合長さＬの範囲に一致させている。つまり、このことによって溝５４の上端５４ｄの位置をロウ付けフィレット５７の先端（下端）５７ａの位置から離し、且つ、溝５４の下端５４ｅの位置をロウ付けフィレット５８の先端（上端）５８ａの位置から離している。即ち、ロウ付けフィレット５７，５８と溝５４との間にはクリアランスＣＬを有している。

以上のように、本実施の形態例４の熱交換器によれば、アウターフィン５２の空気流通方向下流側の端５２ｂを、チューブ５１の空気流通方向下流側端部の溝５４における空気流通方向上流側の端５４ａに一致させたため、凝縮水の排水性が向上する。即ち、本熱交換器が蒸発器として機能する場合、チューブ５１内の冷媒流路５３を流れる冷媒とアウターフィン５２部分の空気流路６０を流れる空気との熱交換によって同空気が冷却される際に同空気に含まれる水分が凝縮することによって生じた凝縮水が、同空気に押し流されて図７に一点鎖線で示すようにアウターフィン５２の折り返し部における空気流通方向下流側の端部５２ｄに溜まっても、この溜まった凝縮水６１が、溝５４を矢印Ｉのように下方に流れる凝縮水６２（チューブ５１やコルゲートフィン５２の表面に付着した凝縮水が空気に押し流されて溝５４に溜まった凝縮水）に矢印Ｊのように引かれて溝５４に入り、同凝縮水６２とともに下方に流れて効率よく排水され、図示しないドレン受けに入る。このため、アウターフィン５２の端部５２ｄに溜まった凝縮水６１が通風によって室内に吹き飛ばされるなどの不具合の発生を防止することができる。

なお、アウターフィン５２の空気流通方向下流側の端５２ｂの位置は、必ずしも上記のようにチューブ５１の空気流通方向下流側端部の溝５４における空気流通方向上流側の端５４ａに一致させる場合に限定するものではなく、アウターフィン５２の端部５２ｄが溝５４を完全に跨がない位置であればよい（図３参照）。即ち、アウターフィン５２の空気流通方向下流側の端５２ｂを、溝５４の空気流通方向下流側の端５４ｃよりも、空気流通方向上流側に位置させることにより、アウターフィン５２の折り返し部における空気流通方向下流側の端部５２ｄに溜まった凝縮水６１が、溝５４を下方に流れる凝縮水６２に引かれて溝５４に入り同凝縮水６２とともに下方に流れて排水されるように構成されていればよい。また、本実施の形態例４においても、上記実施の形態例２又は３のようにアウターフィン５２の空気流通方向の一端又は両端に凸部を形成して、凸部の空気流通方向の幅を含めたアウターフィン５２の空気流通方向の幅を、チューブ５１の空気流通方向の幅と一致させるようにしてもよい。

そして、本実施の形態例４の熱交換器によれば、溝５４の上端位置５４ｄ及び下端位置５４ｅを、ロウ付けフィレット５７，５８の先端位置５７ａ，５８ａから離したため、上部タンク５５及び下部タンク５６のロウ材がロウ付けの際に溝５４に流れ込んでエロージョンが発生するのを防止することができる。しかも、溝５４の形成範囲をアウターフィン５２の接合長さＬの範囲に一致させているため、凝縮水の排水に要する溝５４の長さを確保することができる。

なお、図示例ではタンクがチューブの上下両端に設けられているが、本発明は必ずしもこれに限定するものではなく、タンクがチューブの上端又は下端の何れか一方にのみ設けられている熱交換器にも適用することができる。

本発明は熱交換器に関するものであり、空気調和機において、蒸発器としてのみ使用される熱交換器に適用される他、冷媒の流れ方向を切り替えることで蒸発器として機能する場合と凝縮器として機能する場合とがある熱交換器などにも適用可能なものである。

本発明の実施の形態例１に係る熱交換器の一部を示す斜視図である。前記熱交換器の更に一部を拡大して示す斜視図である。前記熱交換器の更に一部を拡大して示す平面図である。（ａ）は本発明の実施の形態例２に係る熱交換器のアウターフィンを成形するためのアルミニウム材の構成図、（ｂ）は前記アウターフィンの構成を示す斜視図、（ｃ）は前記アウターフィンの他の構成を示す斜視図である。（ａ）は本発明の実施の形態例３に係る熱交換器のアウターフィンを成形するためのアルミニウム材の構成図、（ｂ）は前記アウターフィンの構成を示す斜視図、（ｃ）は前記アウターフィンの他の構成を示す斜視図である。本発明の実施の形態例４に係る熱交換器の一部を示す正面図である。前記熱交換器の更に一部を拡大して示す斜視図である。前記熱交換器におけるチューブの上端部及び下端部のロウ付け部分を示す拡大断面図である。従来の蒸発器の空気流通方向下流側の端部を示す斜視図である。従来の蒸発器の空気流通方向下流側の端部を示す平面図である。

符号の説明

１１チューブ
１２アウターフィン
１２ａ平面部
１２ｂ，１２ｃ端
１２ｄ端部
１２ｅ凸部
１２ｆルーバ
１３インナーフィン
１４プレート
１４ａタンク部
１５凹部
１６冷媒流路
１７空気流路
１８タンク
２０溝
２０ａ，２０ｂ，２０ｃ端
２１，２２凝縮水
３１アルミニュウム材
３１ａ凸部
５１チューブ
５２アウターフィン
５２ａ平面部
５２ｂ，５２ｃ端
５２ｄ端部
５２ｅルーバ
５３冷媒流路
５４溝
５４ａ，５４ｂ，５４ｃ端
５４ｄ上端
５４ｅ下端
５５上部タンク
５６下部タンク
５７ロウ付けフィレット
５７ａ先端
５８ロウ付けフィレット
５８ａ先端
６０空気流路
６１，６２凝縮水

Claims

上下方向に沿う冷媒流路が内部に形成された扁平状のチューブと、前記チューブの表面に接合されて前記チューブとともに水平方向に沿う空気流路を形成するコルゲートフィンとを、交互に積層してなり、前記冷媒流路を流れる冷媒と前記空気流路を流れる空気との熱交換を行う熱交換器において、
前記チューブの表面における空気流通方向下流側の端部には、上下方向に沿う溝を形成し、
前記コルゲートフィンの空気流通方向下流側の端を、前記溝の空気流通方向下流側の端よりも、空気流通方向上流側に位置させることにより、前記コルゲートフィンの折り返し部の空気流通方向下流側の端部に溜まった凝縮水が、前記溝を下方に流れる凝縮水に引かれて前記溝に入り同凝縮水とともに下方に流れて排水されるように構成したことを特徴とする熱交換器。
請求項１に記載の熱交換器において、
前記コルゲートフィンの空気流通方向下流側の端には複数の凸部を有し、これらの凸部の空気流通方向の幅を含めた前記コルゲートフィンの空気流通方向の幅を、前記チューブの空気流通方向の幅と一致させたことを特徴とする熱交換器。
請求項１に記載の熱交換器において、
前記コルゲートフィンの空気流通方向下流側の端と空気流通方向上流側の端とにそれぞれ複数の凸部を有し、これら両側の凸部の空気流通方向の幅を含めた前記コルゲートフィンの空気流通方向の幅を、前記チューブの空気流通方向の幅と一致させたことを特徴とする熱交換器。
請求項２又は３に記載の熱交換器において、
前記凸部を前記コルゲートフィンの平面部にのみ設けたことを特徴とする熱交換器。
上下方向に沿う冷媒流路が内部に形成された扁平状のチューブと、前記チューブの表面に接合されて前記チューブとともに水平方向に沿う空気流路を形成するコルゲートフィンとを、交互に積層してなり、前記冷媒流路を流れる冷媒と前記空気流路を流れる空気との熱交換を行う熱交換器において、
前記チューブの表面における空気流通方向下流側の端部には、上下方向に沿う溝を形成し、
前記チューブの上端部もしくは下端部又は上端部及び下端部はロウ付けによってタンクに接合されており、且つ、このチューブとタンクとのロウ付け接合部では前記溝の上端位置もしくは下端位置又は上端位置及び下端位置を、前記ロウ付けフィレットの先端位置から離したことを特徴とする熱交換器。
請求項１，２，３又は４に記載の熱交換器において、
前記チューブの上端部もしくは下端部又は上端部及び下端部はロウ付けによってタンクに接合されており、且つ、このチューブとタンクとのロウ付け接合部では前記溝の上端位置もしくは下端位置又は上端位置及び下端位置を、前記ロウ付けフィレットの先端位置から離したことを特徴とする熱交換器。
請求項５又は６に記載の熱交換器において、
前記溝の形成範囲を、前記コルゲートフィンの接合長さの範囲に一致させたことを特徴とする熱交換器。