WO2021152984A1 - 熱交換器 - Google Patents

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WO2021152984A1
WO2021152984A1 PCT/JP2020/043848 JP2020043848W WO2021152984A1 WO 2021152984 A1 WO2021152984 A1 WO 2021152984A1 JP 2020043848 W JP2020043848 W JP 2020043848W WO 2021152984 A1 WO2021152984 A1 WO 2021152984A1
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discharge hole
tube
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heat exchanger
downstream
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PCT/JP2020/043848
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新也 北川
孝博 宇野
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株式会社デンソー
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    • F28F2225/06Reinforcing means for fins

Definitions

  • the present disclosure relates to a heat exchanger that exchanges heat between a heat medium and air.
  • a heat exchanger that recovers heat from air by exchanging heat with a heat medium such as a refrigerant, such as an evaporator provided in a heat pump system
  • a heat medium such as a refrigerant, such as an evaporator provided in a heat pump system
  • a low-temperature heat medium that passes through the inside of the tube and air that passes through the outside of the tube. Heat exchange takes place with.
  • the air passing through the heat exchanger contains water vapor. Therefore, when the air is cooled as it passes through the outside of the tube, the water vapor contained in the air becomes condensed water and adheres to the surface of the tube or fin. In addition, condensed water may form frost and adhere to the surface of tubes and fins.
  • condensed water The above-mentioned condensed water and water generated by melting frost are collectively referred to as "condensed water” below.
  • the condensed water moves downward by gravity along the surface of the tube or fin.
  • the heat exchanger is often provided with a reinforcing plate, which is a plate-shaped member, in order to protect the heat exchanger by sandwiching a plurality of tubes and fins in between.
  • a reinforcing plate which is a plate-shaped member, in order to protect the heat exchanger by sandwiching a plurality of tubes and fins in between.
  • the reinforcing plates are arranged in the vertical direction. Specifically, reinforcing plates are arranged on the upper side of the tube arranged on the uppermost side and on the lower side of the tube arranged on the lowermost side, respectively.
  • the reinforcing plate is required to have a certain degree of rigidity. Therefore, the present inventors are studying a configuration for forming a bent portion that protrudes downward with respect to the reinforcing plate. If such a bent portion is formed in a straight line so as to extend along the longitudinal direction of the reinforcing plate, that is, the longitudinal direction of the tube, the rigidity of the reinforcing plate can be increased.
  • the condensed water easily flows into the inside of the bent portion. Therefore, it is conceivable to form a discharge hole in the bent portion for discharging the cooling water.
  • the condensed water existing inside the bent portion has a relatively strong surface tension that holds it in the bent portion. Therefore, for example, it is difficult to sufficiently discharge the condensed water simply by forming a discharge hole that penetrates the bottom surface of the bent portion.
  • the object of the present disclosure is to provide a heat exchanger capable of sufficiently draining condensed water.
  • the heat exchanger according to the present disclosure is a heat exchanger that exchanges heat between a heat medium and air.
  • This heat exchanger is a tubular member through which a heat medium passes, and is further below a plurality of tubes arranged so as to be arranged in the vertical direction and one arranged at the lowermost side of the tubes. It is provided with a reinforcing plate which is a plate-shaped member arranged at a position on the side. The reinforcing plate is formed so that a bent portion protruding downward is extended along the longitudinal direction of the tube, and the condensed water arriving from the upper side is discharged downward to the bent portion. At least one discharge hole is formed for this purpose.
  • the region of the bent portion that is upstream along the air flow direction from the lower end is defined as the upstream region, and the region of the bent portion that is downstream of the lower end along the air flow direction.
  • the discharge hole extends from the upper side toward the discharge hole in the upstream region and the height dimension of the upstream rib extending from the upper side toward the discharge hole in the downstream region.
  • the height dimensions of the downstream ribs and the height dimensions of the downstream ribs are formed to be different from each other in at least a part along the longitudinal direction of the tube.
  • the reinforcing plate arranged on the lower side of the tube is formed with a bent portion protruding downward. Further, a discharge hole for discharging the condensed water downward is formed in the bent portion. As a result, the condensed water enters the inside of the bent portion from the upper side and then is discharged to the outside from the discharge hole.
  • the discharge hole is formed so that the height dimension of the upstream rib and the height dimension of the downstream rib are different from each other in at least a part along the longitudinal direction of the tube.
  • one of the upstream rib and the downstream rib protrudes further downward than the other at least in part, and the protruding portion faces the discharge hole.
  • the surface tension acting on the condensed water in the vicinity of the discharge hole can be made relatively small. Therefore, the condensed water moves downward along the protruding portion and is smoothly discharged to the outside from the discharge hole facing the protruding portion.
  • the discharge hole is not formed at the center of the bent portion along the air flow direction, but is formed at a position deviated from the center of the bent portion along the same direction. By forming it, it becomes possible to sufficiently drain the condensed water.
  • a heat exchanger capable of sufficiently draining condensed water.
  • FIG. 1 is a diagram showing an overall configuration of a heat exchanger according to the first embodiment.
  • FIG. 2 is an enlarged view showing the configuration of part A in FIG.
  • FIG. 3 is a diagram showing fins included in the heat exchanger and tubes arranged above and below the fins.
  • FIG. 4 is a diagram showing a configuration of a reinforcing plate included in the heat exchanger.
  • FIG. 5 is a diagram showing a VV cross section of FIG.
  • FIG. 6 is a diagram showing a state in which a wire is attached to the heat exchanger.
  • FIG. 7 is a diagram showing a cross section of VII-VII of FIG.
  • FIG. 8 is a diagram showing a cross section of VIII-VIII of FIG.
  • FIG. 9 is a diagram showing a configuration of a reinforcing plate included in the heat exchanger according to the modified example.
  • FIG. 10 is a diagram showing a configuration of a reinforcing plate included in the heat exchanger according to another modification.
  • FIG. 11 is a diagram showing a configuration of a reinforcing plate included in the heat exchanger according to another modification.
  • FIG. 12 is a diagram for explaining the force acting on the condensed water.
  • FIG. 13 is a diagram for explaining the force acting on the condensed water.
  • FIG. 14 is a diagram for explaining the force acting on the condensed water.
  • FIG. 15 is a diagram for explaining the force acting on the condensed water.
  • FIG. 16 is a diagram for explaining a path of movement of condensed water.
  • FIG. 10 is a diagram showing a configuration of a reinforcing plate included in the heat exchanger according to another modification.
  • FIG. 11 is a diagram showing a configuration of a reinforcing plate
  • FIG. 17 is a diagram showing a configuration of a heat exchanger according to the second embodiment.
  • FIG. 18 is a diagram showing a configuration of a reinforcing plate included in the heat exchanger according to the third embodiment.
  • FIG. 19 is a diagram for explaining the shapes of the upstream rib and the downstream rib.
  • the configuration of the heat exchanger 10 according to the first embodiment will be described.
  • the heat exchanger 10 is a heat exchanger mounted on a vehicle (not shown). As shown in FIG. 1, the heat exchanger 10 is configured as a composite heat exchanger in which the radiator 100 and the evaporator 200 are combined and integrated.
  • the radiator 100 is a heat exchanger for cooling cooling water that has become hot through a heating element (not shown) by heat exchange with air.
  • the "heating element” referred to here is a device mounted on the vehicle and requiring cooling, for example, an internal combustion engine, an intercooler, a motor, an inverter, a battery, or the like.
  • the evaporator 200 is a part of an air conditioner (not shown) mounted on a vehicle, and is a heat exchanger for evaporating a liquid phase refrigerant by heat exchange with air.
  • the heat exchanger 10 is configured as a heat exchanger that exchanges heat between the heat medium and the air.
  • the cooling water corresponds to the above-mentioned "heat medium”
  • the refrigerant corresponds to the above-mentioned "heat medium”.
  • the radiator 100 includes a pair of tanks 110 and 120, a tube 130, and fins 140. Note that the fins 140 are not shown in FIG.
  • Both tanks 110 and 120 are containers for temporarily storing cooling water, which is a heat medium. These are formed as elongated containers having a substantially cylindrical shape, and are arranged in a state in which the longitudinal direction thereof is along the vertical direction. The tanks 110 and 120 are arranged at positions separated from each other along the horizontal direction, and the tubes 130 and fins 140 described later are arranged between them.
  • the tank 110 is integrated with the tank 210 of the evaporator 200.
  • the tank 120 is integrated with the tank 220 of the evaporator 200.
  • FIG. 1 in order to show the internal configuration of the tank 110 and the tank 210, a state in which the tank 110 and the tank 210 are removed from the heat exchanger 10 is shown.
  • Receiving portions 111 and 112 are formed in the tank 110. All of these are provided as a portion for receiving the cooling water after passing through the heating element.
  • the receiving portion 111 is provided at a position on the upper side of the tank 110.
  • the receiving portion 112 is provided at a position on the lower side of the tank 110.
  • the internal space of the tank 110 is divided into upper and lower parts by a separator S3.
  • the cooling water shared from the receiving portion 111 flows into the portion above the separator S3 in the internal space of the tank 110.
  • the cooling water shared from the receiving portion 112 flows into a portion of the internal space of the tank 110 below the separator S3.
  • the tank 120 is formed with discharge portions 121 and 122. All of these are provided as parts for discharging the cooling water after being subjected to heat exchange to the outside.
  • the discharge portion 121 is provided at a position on the upper side of the tank 120.
  • the discharge portion 122 is provided at a position on the lower side of the tank 120.
  • a separator similar to the separator S3 is arranged at a position at the same height as the separator S3.
  • the internal space of the tank 120 is divided into upper and lower parts by the separator.
  • the cooling water that has flowed into the internal space above the separator in the tank 120 is discharged to the outside from the discharge unit 121.
  • the cooling water that has flowed into the internal space below the separator in the tank 120 is discharged to the outside from the discharge unit 122.
  • the tube 130 is a tubular member through which cooling water passes, and the radiator 100 is provided with a plurality of tubes 130.
  • Each tube 130 is an elongated straight tube and is arranged so as to extend in the horizontal direction.
  • One end of the tube 130 is connected to the tank 110, and the other end is connected to the tank 120.
  • the internal space of the tank 110 is communicated with the internal space of the tank 120 via the respective tubes 130.
  • Each tube 130 is arranged so as to be arranged in the vertical direction, that is, along the longitudinal direction of the tank 110 or the like.
  • the fins 140 are arranged between the tubes 130 adjacent to each other along the vertical direction, but as described above, the fins 140 are not shown in FIG.
  • the cooling water supplied to the tank 110 from the outside flows into the tank 120 through the inside of each tube 130. As the cooling water passes through the inside of the tube 130, it is cooled by the air passing through the outside of the tube 130 to lower its temperature.
  • the direction in which the air passes is perpendicular to both the longitudinal direction of the tank 110 and the longitudinal direction of the tube 130, and is the direction from the radiator 100 to the evaporator 200.
  • a fan (not shown) for sending air in the above direction is provided in the vicinity of the heat exchanger 10.
  • the fin 140 is a corrugated fin formed by bending a metal plate in a wavy shape. As described above, the fins 140 are arranged at positions between the tubes 130 adjacent to each other in the vertical direction. That is, in the radiator 100, the fins 140 and the tubes 130 are laminated so as to be alternately arranged in the vertical direction.
  • FIG. 2 is an enlarged view showing the configuration of part A in FIG. As shown in FIG. 2, the tops of the wavy fins 140 are in contact with and brazed to the surfaces of adjacent tubes 130 in the vertical direction.
  • the heat of the cooling water is transferred to the air through the tube 130 and also to the air through the tube 130 and the fins 140. That is, the contact area with the air is increased by the fins 140, whereby heat exchange between the air and the cooling water is efficiently performed.
  • the configuration of the evaporator 200 will be described with reference to FIG. 1 again.
  • the evaporator 200 includes a pair of tanks 210 and 220, a tube 230, and fins 140.
  • Both tanks 210 and 220 are containers for temporarily storing the refrigerant, which is a heat medium. These are formed as elongated containers having a substantially cylindrical shape, and are arranged in a state in which the longitudinal direction thereof is along the vertical direction. The tanks 210 and 220 are arranged at positions separated from each other along the horizontal direction, and the tubes 230 and fins 140 are arranged between them.
  • the tank 210 is integrated with the tank 110 of the radiator 100.
  • the tank 220 is integrated with the tank 120 of the radiator 100.
  • the tank 210 is formed with a receiving portion 211 and a discharging portion 212.
  • the receiving portion 211 is a portion for receiving the refrigerant circulating in the air conditioner.
  • a low-temperature liquid-phase refrigerant is supplied to the receiving unit 211 after passing through an expansion valve (not shown) provided in the air conditioner.
  • the receiving portion 211 is provided at a position near the upper end portion of the tank 210.
  • the discharge unit 212 is a part for discharging the refrigerant after being subjected to heat exchange to the outside.
  • the gas phase refrigerant evaporated by heat exchange in the evaporator 200 is discharged to the outside from the discharge unit 212, and then supplied to a compressor (not shown) provided in the air conditioner.
  • the internal space of the tank 210 is divided into three upper and lower parts by separators S1 and S2.
  • the receiving portion 211 is provided at a position further above the separator S1 on the upper side.
  • the discharge portion 212 is provided at a position further below the separator S2 on the lower side.
  • the internal space of the tank 220 is divided into upper and lower parts by a separator (not shown).
  • the position where the separator is provided is lower than the separator S1 and higher than the separator S2.
  • the tube 230 is a tubular member through which the refrigerant passes, and the evaporator 200 is provided with a plurality of tubes 230.
  • Each tube 230 is an elongated straight tube and is arranged so as to extend in the horizontal direction.
  • One end of the tube 230 is connected to the tank 210, and the other end is connected to the tank 220.
  • the internal space of the tank 210 is communicated with the internal space of the tank 220 via the respective tubes 230.
  • Each tube 230 is arranged so as to be lined up in the vertical direction, that is, in the longitudinal direction of the tank 210 or the like. In the present embodiment, each tube 230 is arranged at a position adjacent to the tube 130 along the direction of air flow. That is, the same number of tubes 230 as the tubes 130 are provided, and the tubes 230 are arranged at the same height as the respective tubes 130.
  • the refrigerant shared from the outside to the receiving portion 211 flows into the portion above the separator S1 in the internal space of the tank 210.
  • the refrigerant passes through the inside of the tube 230 arranged above the separator S1 and flows into a portion of the internal space of the tank 220 above the separator (not shown). After that, the refrigerant passes through the inside of the tube 230 arranged above the separator and below the separator S1 and flows into the portion of the internal space of the tank 210 between the separator S1 and the separator S2. do.
  • the refrigerant passes through the inside of the tube 230 arranged above the separator S2 and below the separator in the tank 220, and enters the portion of the internal space of the tank 220 below the separator. Inflow.
  • the refrigerant passes through the inside of the tube 230 arranged below the separator S2, flows into a portion of the internal space of the tank 210 below the separator S2, and then is discharged to the outside from the discharge portion 212.
  • each tube 230 When the refrigerant passes through the inside of each tube 230 as described above, it is heated by the air passing through the outside of the tube 230 and evaporates, and changes from a liquid phase to a gas phase.
  • the air is the air that has passed through the radiator 100 and the temperature has risen. Air loses heat as it passes outside the tube 230, thus lowering its temperature.
  • Fins 140 are arranged between the tubes 230 adjacent to each other along the vertical direction.
  • the fin 140 is a fin 140 included in the radiator 100 described above.
  • each fin 140 is arranged so as to extend from between the tubes 130 included in the radiator 100 to between the tubes 230 included in the evaporator 200. That is, each fin 140 is shared between the radiator 100 and the evaporator 200.
  • the fins 140 and the tubes 230 are laminated so as to be alternately arranged in the vertical direction, similarly to the radiator 100 described with reference to FIG.
  • the tops of the wavy fins 140 are in contact with and waxed against the surfaces of adjacent tubes 230 in the vertical direction.
  • the heat of the air is transferred to the refrigerant through the tube 230 and also to the refrigerant through the tube 230 and the fins 140. That is, the contact area with air is increased by the fins 140, whereby heat exchange between air and the refrigerant is efficiently performed.
  • the heat of the cooling water passing through the inside of the tube 130 is further transferred to the refrigerant passing through the inside of the tube 230 by heat conduction through the fins 140.
  • the heat from the cooling water is recovered in addition to the heat from the air, so that the operating efficiency of the air conditioner is further improved.
  • a reinforcing plate 300 which is a plate-shaped member, is arranged at a position on the uppermost side of the tubes 130 and 230 arranged on the uppermost side.
  • a reinforcing plate 400 which is a plate-shaped member, is arranged at a position further below the tubes 130 and 230 arranged on the lowermost side.
  • the reinforcing plates 300 and 400 are metal plates provided to reinforce the tube 130 and the like to prevent their deformation.
  • fins 140 are also arranged between the tubes 130 and 230 arranged on the lowermost side and the reinforcing plate 400.
  • the direction from the radiator 100 to the evaporator 200 that is, the direction in which air flows through these is the x direction
  • the x axis is set along the same direction.
  • the direction perpendicular to the x direction that is, the direction from the tank 120 to the tank 110, that is, the longitudinal direction of the tube 130 or the like is the y direction
  • the y axis is set along the same direction. ..
  • the direction is perpendicular to both the x direction and the y direction, and the direction from the lower side to the upper side, that is, the longitudinal direction of the tank 110 or the like is the z direction, and z is along the same direction.
  • the axis is set.
  • the description will be given using the x-direction, y-direction, and z-direction defined as described above.
  • FIG. 3 shows a cross section of one fin 140 and tubes 130 and 230 arranged on both upper and lower sides thereof.
  • each of the tubes 130 and 230 has a flat cross section extending in the x direction.
  • a flow path FP1 through which cooling water passes is formed inside the tube 130.
  • An inner fin IF1 is arranged in the flow path FP1.
  • a flow path FP2 through which the refrigerant passes is formed inside the tube 230.
  • An inner fin IF2 is arranged in the flow path FP2.
  • a gap GP is formed between the tube 130 and the tube 230 arranged at the same height.
  • a plurality of louvers 141 are formed on the fin 140.
  • the louver 141 is formed by cutting up a part of the fins 140. Specifically, a plurality of linear notches extending along the z direction are formed on the flat plate-shaped portion of the fin 140 so as to be lined up along the x direction, and then the portion between the notches adjacent to each other.
  • the louver 141 is formed by twisting. By passing the air through the gap formed in the vicinity of the louver 141, heat exchange with the air is performed more efficiently.
  • the shape of such a louver 141 the same shape as the louver formed on the conventional fin can be adopted.
  • the reinforcing plate 400 is a plate-shaped member arranged at a position further downward of the tubes 130 and 230 arranged on the lowermost side.
  • the reinforcing plate 400 is formed as an elongated plate-shaped member, and is arranged in a state in which the longitudinal direction thereof is along the longitudinal direction of the tubes 130 and 230.
  • the reinforcing plate 400 is formed with a flat plate portion 410, a folded portion 420, and a bent portion 430.
  • the flat plate portion 410 is a portion formed in a flat plate shape and occupies most of the reinforcing plate 400.
  • the normal direction of the flat plate portion 410 is a direction along the z-axis.
  • the folded-back portion 420 is a substantially flat plate formed so as to extend from each of the end portion of the flat plate portion 410 on the ⁇ x direction side and the end portion of the flat plate portion 410 on the x direction side toward the ⁇ z direction side. It is a shaped part.
  • the bent portion 430 is a portion formed by bending the central portion of the flat plate portion 410 in the x direction so as to project downward, that is, toward the ⁇ z direction.
  • the bent portion 430 is formed so as to extend linearly along the longitudinal direction of the reinforcing plate 400, the tube 130, etc., that is, the y direction.
  • the reinforcing plate 300 also has a bent portion (not shown) similar to the bent portion 430. By forming such a bent portion, the rigidity of the reinforcing plates 300 and 400 is increased.
  • a plurality of wires WR are wound around the heat exchanger 10 as shown in FIG. 6 immediately before the brazing of each part is performed.
  • the wire WR maintains the shape of the heat exchanger 10 before brazing.
  • the heat exchanger 10 is put into the furnace while the shape is maintained by the wire WR, and the entire heat exchanger 10 including the brazing material is heated. As a result, each part of the heat exchanger 10 is brazed.
  • the heat exchanger 10 is relatively strongly tightened by the wire WR. Therefore, if the rigidity of the reinforcing plates 300 and 400 is not sufficient, the reinforcing plates 300 and 400 are deformed by the tightening force from the wire WR, and the tubes 130 and fins 140 and the like are also deformed accordingly. Become. In order to prevent such deformation, in the present embodiment, the bending portions 430 are formed on the reinforcing plates 300 and 400 to increase the rigidity thereof.
  • the air passing through the heat exchanger 10 in the x direction contains water vapor. Therefore, when the air is cooled as it passes through the outside of the tube 230, the water vapor contained in the air becomes condensed water and adheres to the surfaces of the tube 230 and the fins 140. Further, the condensed water may become frost and adhere to the surface of the tube 230 or the fin 140.
  • condensed water The above-mentioned condensed water and water generated by melting frost are collectively referred to as "condensed water” below.
  • the condensed water moves downward by gravity along the surface of the tube 230 and the fin 140. Eventually, it reaches the upper surface of the reinforcing plate 400 on the lower side and flows into the inside of the bent portion 430.
  • a plurality of discharge holes 440 are formed in the bent portion 430.
  • the discharge hole 440 is a through hole formed so as to penetrate the reinforcing plate 400.
  • the condensed water that has flowed into the bent portion 430 from the upper side is discharged to the outside through any of the discharge holes 440. That is, the discharge hole 440 is a hole for discharging the condensed water arriving from the upper side toward the lower side.
  • a plurality of discharge holes 440 may be formed as in the present embodiment, but only one may be formed at the bent portion 430.
  • the region of the bent portion 430 that is on the upstream side (that is, the -x direction side) along the air flow direction from the lower end portion 433 is referred to as "upstream side region 431" below. Also written as. Further, the region of the bent portion 430 that is on the downstream side (that is, the x-direction side) along the air flow direction from the lower end portion 433 is also referred to as "downstream side region 432" below.
  • FIG. 7 shows a VII-VII cross section of FIG.
  • the discharge hole 440 formed at this position is formed so as to penetrate the portion on the x-direction side from the lower end portion 433, that is, the downstream region 432 of the bent portion 430.
  • the discharge hole 440 formed at a position closer to the x-direction side in this way is also referred to as "first discharge hole 441" below.
  • the upper end of the first discharge hole 441 is located at the flat plate portion 410. Further, the lower end of the first discharge hole 441 coincides with the lower end portion 433 of the bent portion 430.
  • FIG. 8 shows a VIII-VIII cross section of FIG.
  • the discharge hole 440 formed at this position is formed so as to penetrate the portion on the ⁇ x direction side from the lower end portion 433, that is, the upstream side region 431 of the bent portion 430. ing.
  • the discharge hole 440 formed at a position closer to the ⁇ x direction in this way is also referred to as “second discharge hole 442” below.
  • the upper end of the second discharge hole 442 is located at the flat plate portion 410. Further, the lower end of the second discharge hole 442 coincides with the lower end portion 433 of the bent portion 430.
  • the first discharge holes 441 and the second discharge holes 442 are arranged alternately along the y direction in which the bent portion 430 extends. There is.
  • FIG. 9 shows a modified example of the first discharge hole 441.
  • the lower end of the first discharge hole 441 coincides with the lower end portion 433 of the bent portion 430, as in the example of FIG. 7.
  • the upper end position of the first discharge hole 441 is a position lower than the flat plate portion 410.
  • the portion of the bent portion 430 excluding the discharge hole 440 can be expressed as a plate-shaped "rib" extending from the upper side toward the discharge hole 440.
  • the rib extending from the upper side toward the discharge hole 440 in the upstream side region 431 is also referred to as "upstream side rib 451" below.
  • the rib extending from the upper side toward the discharge hole 440 in the downstream side region 432 is also referred to as "downstream side rib 452" below.
  • the height dimension of the upstream rib 451, that is, the dimension along the z-axis is L1.
  • the height dimension of the downstream rib 452, that is, the dimension along the z-axis is L2.
  • the first discharge hole 441 is formed so as to penetrate a portion of the bent portion 430 that is closer to the x direction.
  • the height dimension of the upstream rib 451 and the height dimension of the downstream rib 452 are different from each other, and L1 is larger than L2.
  • the configuration of the present embodiment shown in FIG. 7 is a configuration in which L2, which is the height dimension of the downstream rib 452, is 0. You can also say that.
  • the configuration shown in FIG. 8 can be said to be a configuration in which L1, which is the height dimension of the upstream rib 451 is 0. In any case, the height dimension of the upstream rib 451 and the height dimension of the downstream rib 452 are different from each other.
  • the upstream rib 451 does not exist and L1 Also included is a configuration in which is 0, and a configuration in which the downstream rib 452 does not exist and L2 is 0.
  • FIG. 10 shows a modified example of the first discharge hole 441, which is different from that of FIG.
  • one end of the first discharge hole 441 is arranged at a position closer to the ⁇ x direction than the lower end 433, that is, at a position in the middle of the upstream region 431.
  • the other end of the first discharge hole 441 is located on the x-direction side of the lower end 433, that is, in the middle of the downstream region 432, and the other end is on the one side. It is located higher than the part.
  • L1 which is the height dimension of the upstream rib 451 and L2 which is the height dimension of the downstream rib 452 are different from each other, and L1 becomes larger than L2. There is. As a result, the first discharge hole 441 is formed so as to penetrate a portion of the bent portion 430 that is closer to the x direction.
  • FIG. 11 shows a modified example of the first discharge hole 441, which is different from that of FIGS. 9 and 10.
  • the lower end of the first discharge hole 441 is arranged at a position on the x-direction side of the lower end portion 433, that is, at a position in the middle of the downstream side region 432.
  • the upper end of the first discharge hole 441 is arranged at a position above the lower end of the first discharge hole 441 and in the middle of the downstream side region 432.
  • L1 which is the height dimension of the upstream rib 451 and L2 which is the height dimension of the downstream rib 452 are different from each other, and L1 becomes larger than L2. There is. As a result, the first discharge hole 441 is formed so as to penetrate a portion of the bent portion 430 that is closer to the x direction.
  • L1 which is the “height dimension of the upstream rib 451” corresponds to the amount of protrusion of the bent portion 430 in the ⁇ z direction as shown in FIG. ..
  • L2 may be larger than L1 by inverting the configuration of each modification so as to be symmetrical with respect to the yz plane. That is, similarly to the second discharge hole 442 shown in FIG. 8, the discharge hole 440 may be formed so as to penetrate the portion of the bent portion 430 that is closer to the ⁇ x direction. In any case, the height dimension of the upstream rib 451 and the height dimension of the downstream rib 452 are different from each other.
  • the "first discharge hole 441" described above is the upstream rib 451 corresponding to the discharge hole 440, rather than the height dimension of the downstream rib 452 corresponding to the discharge hole 440 among the plurality of discharge holes 440. It can be redefined that the height dimension of is larger.
  • FIGS. 9, 10 and 11 corresponds to the first discharge hole 441.
  • the "second discharge hole 442" described above is the downstream of the plurality of discharge holes 440, which corresponds to the discharge hole 440, rather than the height dimension of the upstream rib 451 corresponding to the discharge hole 440. It can be redefined that the height dimension of the side rib 452 is larger.
  • the configurations shown in FIGS. 9, 10 and 11 that are inverted so as to be symmetrical with respect to the yz plane correspond to the second discharge hole 442.
  • the shape of the second discharge hole 442 according to the present embodiment may be the configuration according to such a modification.
  • the height dimension of the upstream rib 451 and the height dimension of the downstream rib 452 are different from each other, as in each modification as described above.
  • Each discharge hole 440 is formed. The advantages of such a configuration will be described with reference to FIG.
  • FIG. 12A shows a state in which the condensed water WT stays on the upper surface of the reinforcing plate 400 according to the comparative example.
  • the entire reinforcing plate 400 is substantially flat, and the bent portion 430 as in the present embodiment is not formed. That is, in the reinforcing plate 400 of the present embodiment, the entire reinforcing plate 400 has a shape as if it were a flat plate portion 410. In this modification, a through hole HL is formed so as to penetrate the reinforcing plate 400 vertically.
  • the reference numeral “LN” is attached to the boundary between the condensed water WT, the fins 140 existing on the back side of the paper surface, and the air, that is, the wet edge of the condensed water WT. It shows a line.
  • the length of the wet edge of the condensed water WT with respect to the surrounding structure is also referred to as “wet edge length LN”.
  • the contact angle of the condensed water WT at the wet edge portion is also referred to as “contact angle ⁇ " below.
  • the surface tension on the surface of the condensed water WT is also referred to as "surface tension Y" below.
  • a force is applied to the condensed water WT that wets the structure such as the fin 140 so as to hold it on the surface of the structure by surface tension. If such a force is defined as "holding force", the holding force can be calculated by the following equation (1).
  • (Holding force) (Surface tension Y) x (Wet edge length LN) x cos ⁇ ... (1)
  • the z-direction component of the holding force calculated as described above acts on the condensed water WT as a force against gravity.
  • most of the condensed water WT is present on the upper surface of the reinforcing plate 400, and the fins 140 in the vicinity thereof are widely wetted.
  • the arrow F3 indicates the gravity acting on the condensed water WT.
  • the condensed water WT has a large holding force as described above, the condensed water WT is less likely to be discharged downward through the through hole HL.
  • FIG. 12B shows a state in which the condensed water WT stays on the upper surface of the reinforcing plate 400 according to another comparative example.
  • the bent portion 430 is formed on the reinforcing plate 400 as in the present embodiment.
  • the discharge hole 440 is formed so as to penetrate the center of the reinforcing plate 400, L1 which is the height dimension of the upstream rib 451 and L2 which is the height dimension of the downstream rib 452. And are equal to each other.
  • the condensed water WT moves downward due to gravity and enters the inside of the bent portion 430. After that, the condensed water WT is sandwiched between the upstream ribs 451 and the downstream ribs 452 facing each other.
  • the point P shown in FIG. 12B is a point indicating the wet edge of the condensed water WT extending along the depth direction of the paper surface.
  • “F1” in FIG. 12B is a force applied to the condensed water WT by surface tension along the surface of the reinforcing plate 400, that is, the above-mentioned “holding force”.
  • “F2” in FIG. 12B is a component of F1 which is a holding force in the z direction.
  • the gravity indicated by the arrow F3 acts on the condensed water WT.
  • the holding force acting on the condensed water WT is smaller than that in the case of FIG. 12 (A).
  • the condensed water WT is in contact with both the upstream rib 451 and the downstream rib 452, and receives the holding force in the z direction indicated by "F2" from each of them. For this reason, the condensed water WT also has a large holding force, so that the condensed water WT is less likely to be discharged downward through the discharge hole 440.
  • FIG. 12C shows a state in which the condensed water WT stays on the upper surface of the reinforcing plate 400 according to the present embodiment.
  • FIG. 12C a cross section of a portion in the vicinity of the second discharge hole 442 shown in FIG. 8 is schematically shown.
  • the condensed water WT moves downward due to gravity and enters the inside of the bent portion 430.
  • the height dimension of the upstream rib 451 is 0, which is smaller than the height dimension of the downstream rib 452. Therefore, most of the condensed water WT is on the downstream side. It is in contact with the rib 452.
  • the condensate water WT is retained. It is easy to lose balance. Therefore, the bridge of the condensed water WT is broken in a relatively short time, and the state shifts to the state shown in FIG. 12 (D).
  • FIG. 19A schematically shows a state in which a portion of the bent portion 430 in which the first discharge hole 441 is formed is viewed from the x-direction side in the configuration of the modified example shown in FIG. ing.
  • the height dimension (L1) of the upstream rib 451 and the downstream in the entire range D0 of the discharge hole 440 along the y direction that is, the longitudinal direction of the tube 130.
  • the height dimension (L2) of the side rib 452 is different from each other.
  • the height dimension (L1) of the upstream rib 451 and the downstream side rib 451 only in a part of the range D1 of the discharge hole 440 along the y direction.
  • the height dimension (L2) of the side rib 452 is different from each other.
  • the height dimension (L2) of the upstream rib 451 and the height dimension (L2) of the downstream rib 452 are the same as each other. It has become.
  • the height dimension of the upstream rib 451 and the height dimension of the downstream rib 452 are the same in the entire range D0. Compared with the above-mentioned configuration, the holding force received by the condensed water WT can be reduced, and the same effect as the above-mentioned effect can be obtained.
  • the height dimension of the upstream rib 451 and the height dimension of the downstream rib 452 may be different from each other in at least a part along the longitudinal direction of the tube 130.
  • Such a configuration is a configuration of the present embodiment shown in FIGS. 7 and 8, a configuration of a modification shown in FIGS. 9 to 11, and a configuration shown in each modification in the yz plane. It can also be applied to a configuration that is inverted so as to be symmetrical with respect to the sandwich (that is, a configuration of the second discharge hole 442 and its surroundings).
  • the first discharge hole 441 and the second discharge hole 442 are defined again, the first discharge hole 441 is located on the upstream side corresponding to the discharge hole rather than the height dimension of the downstream rib 452 corresponding to the discharge hole. It can be said that the height dimension of the rib 451 is larger in at least a part along the longitudinal direction of the tube 130. Further, in the second discharge hole 442, the height dimension of the downstream rib 452 corresponding to the discharge hole is larger than the height dimension of the upstream rib 451 corresponding to the discharge hole in the longitudinal direction of the tube 130. It can be said that it is growing at least in part along the line.
  • the reinforcing plate 400 is formed with two types of holes including the first discharge hole 441 and the second discharge hole 442 as the discharge holes 440.
  • the first discharge hole 441 can discharge the condensed water more smoothly than the second discharge hole 442.
  • the arrow AR1 shown in FIG. 13 indicates the flow of air through the heat exchanger 10. Further, the arrow AR2 shown in the figure indicates the flow of condensed water pushed out by the flow of air. As shown by the arrow AR2, the condensed water staying on the upper surface of the reinforcing plate 400 moves in the x direction by receiving the force due to the air flow, so-called "ram pressure", and the bent portion 430 It flows inward. Since the first discharge hole 441 is wide open toward the x-direction side, the condensed water that moves in the x-direction and reaches the bent portion 430 retains a part of the momentum in the x-direction. It will be discharged in the x direction through the first discharge hole 441. Therefore, as compared with the second discharge hole 442, the condensed water is discharged from the first discharge hole 441 more smoothly.
  • the arrow AR11 shown in FIG. 14 indicates the flow of air passing through the lower side of the heat exchanger 10, that is, the lower side of the reinforcing plate 400.
  • the shutter arranged on the ⁇ x direction side of the heat exchanger 10 is closed, and the air sent from the outer peripheral portion of the shutter by the vehicle speed wind or the fan moves to the downstream side. It is caused by the inflow.
  • the air indicated by the arrow AR11 does not pass through the upper side of the reinforcing plate 400, but only through the lower side.
  • an air flow that passes only below the reinforcing plate 400 may occur even when the shutter is not arranged on the ⁇ x direction side of the heat exchanger 10.
  • an air flow as shown by arrow AR11 may occur. ..
  • the dotted line DL1 shows the configuration as shown in FIG. 12B, that is, L1 which is the height dimension of the upstream rib 451 and L2 which is the height dimension of the downstream rib 452.
  • L1 which is the height dimension of the upstream rib 451
  • L2 which is the height dimension of the downstream rib 452.
  • the height of the rod G1 shown in FIG. 15 indicates the magnitude of gravity applied to the condensed water.
  • the height of the bar G1 is lower than that of the dotted line DL1. This indicates that in the comparative example as shown in FIG. 12B, the holding force is larger than the gravity, so that the condensed water is less likely to be discharged to the outside.
  • the dotted line DL2 shows the configuration according to the present embodiment, that is, L1 which is the height dimension of the upstream rib 451 and L2 which is the height dimension of the downstream rib 452. It shows the magnitude of the holding force applied to the condensed water in the z direction in a configuration in which at least a part of the water is different from each other along the longitudinal direction of the water.
  • the holding force applied to the condensed water in the configuration of the present embodiment is reduced to half as compared with the case of FIG. 12B, that is, the dotted line DL1.
  • the holding force indicated by the dotted line DL2 is smaller than the gravity indicated by the rod G1, so that the condensed water is smoothly discharged.
  • the bar G2 shown in FIG. 15 is obtained by adding the bar OF to the bar G1.
  • the rod OF schematically represents the force due to the air flow described with reference to FIG. 13 or the force due to the negative pressure described with reference to FIG. 14 in terms of the force for discharging condensed water. be. Therefore, the total height obtained by adding the rod OF to the rod G1 corresponds to the force for discharging the condensed water to the outside in the configuration of the present embodiment. As shown in FIG. 15, the force greatly exceeds the dotted line DL2, which is the holding force. Therefore, in the present embodiment, the condensed water is discharged more smoothly.
  • the discharge hole 440 includes both the first discharge hole 441 and the second discharge hole 442. On top of that, as shown in FIG. 4, these are arranged alternately along the longitudinal direction of the tube 130 and the like.
  • the reinforcing plate 400 when the heat exchanger 10 is assembled, if the reinforcing plate 400 is assembled upside down, specifically, the reinforcing plate 400 is around the z-axis from the state shown in FIG. Even if it is erroneously assembled in a state of being rotated 180 degrees, a part of the discharge holes 440 can function as the first discharge hole 441.
  • the above-mentioned "partial discharge hole 440" is a discharge hole 440 that was planned to be a second discharge hole 442 when the reinforcing plate 400 was normally assembled.
  • the shape of the reinforcing plate 400 is changed even when rotated 180 degrees around the z-axis. It is preferable that the shape of the reinforcing plate 400 is symmetrical so that they are the same.
  • the plurality of tubes included in the heat exchanger 10 according to the present embodiment include the tube 130 and the tube 230.
  • the tubes 130 are a plurality of tubes arranged so as to be arranged in the vertical direction, and correspond to the "first tube” in the present embodiment.
  • the tube 230 is a plurality of tubes arranged so as to be arranged in the vertical direction at a position downstream of the tube 130 along the air flow direction, and is the "second tube” in the present embodiment. Applicable.
  • a gap GP is formed between the tubes 130 and the tubes 230 that are adjacent to each other along the air flow direction.
  • the bent portion 430 in the present embodiment is formed at a position directly below the gap GP formed between the tube 130 and the tube 230.
  • the bent portion 430 is located directly under the gap GP, so that the condensed water can be discharged more smoothly.
  • the second embodiment will be described. In the following, the points different from the first embodiment will be mainly described, and the points common to the first embodiment will be omitted as appropriate.
  • the heat exchanger 10 does not include the radiator 100 as in the first embodiment, and is composed of only the evaporator 200. That is, it is configured as a single heat exchanger rather than a composite heat exchanger. Therefore, as shown in FIG. 17, the width dimension of the reinforcing plate 400 along the x direction is substantially the same as the width dimension of the tube 230 along the same direction. In the present embodiment, as a matter of course, there is no gap GP as in the first embodiment.
  • the reinforcing plate 400 according to the present embodiment is also formed in the central portion of the flat plate portion 410 in the x direction, as in the case of the first embodiment. Even in such a configuration, the same effect as that described in the first embodiment is obtained.
  • the shape of the reinforcing plate 400 for improving the drainage property is not only the composite heat exchanger as in the first embodiment, but also a single tube 230 having only one row arranged in the vertical direction. It can also be applied to the heat exchanger of.
  • the third embodiment will be described. In the following, the points different from the first embodiment will be mainly described, and the points common to the first embodiment will be omitted as appropriate.
  • This embodiment is different from the first embodiment only in the arrangement of the discharge holes 440 formed in the reinforcing plate 400.
  • all the discharge holes 440 are formed as the first discharge holes 441 formed at positions closer to the x direction side, and the second discharge holes 442 are formed.
  • the shape of each discharge hole 440 is the same as the shape of the first discharge hole 441 of the first embodiment described with reference to FIG. 7.
  • the shape of each discharge hole 440 may be the shape as in the modified example shown in any of FIGS. 9, 10, and 11.
  • the shape of a part or all of each discharge hole 440 may be a shape as in the example described with reference to FIG. 19 (B). That is, the height dimension of the upstream rib 451 and the height dimension of the downstream rib 452 may be different from each other in a part along the longitudinal direction of the tube 130.
  • all of the plurality of discharge holes 440 have a height of the upstream rib 451 corresponding to the discharge hole 440 rather than a height dimension of the downstream rib 452 corresponding to the discharge hole 440.
  • the dimensions are formed to be larger at least in part along the longitudinal direction of the tube 130.
  • all the discharge holes 440 are configured as the first discharge holes as in the present embodiment to condense. It is desirable to have a configuration that can further promote the discharge of water.

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Abstract

熱交換器(10)は、上下方向に沿って並ぶように配置された複数のチューブ(130,230)と、前記チューブのうち最も下方側に配置されたもの、の更に下方側となる位置に配置された板状の部材である補強プレート(400)と、を備える。前記補強プレートには、下方側に向けて突出する屈曲部(430)が、前記チューブの長手方向に沿って伸びるように形成されており、前記屈曲部には、凝縮水を排出するための排出穴(440)が、少なくとも一つ以上形成されている。前記排出穴は、上流側領域において前記排出穴に向かって上方側から伸びている上流側リブ(451)の高さ寸法と、下流側領域において前記排出穴に向かって上方側から伸びている下流側リブ(452)の高さ寸法と、が、前記チューブの長手方向に沿った少なくとも一部において互いに異なるように形成されている。

Description

熱交換器 関連出願の相互参照
 本出願は、2020年1月29日に出願された日本国特許出願2020-012157号に基づくものであって、その優先権の利益を主張するものであり、その特許出願の全ての内容が、参照により本明細書に組み込まれる。
 本開示は、熱媒体と空気との間で熱交換を行う熱交換器に関する。
 例えばヒートポンプシステムに設けられる蒸発器のように、冷媒等の熱媒体との熱交換によって空気から熱を回収する熱交換器では、チューブの内側を通る低温の熱媒体と、チューブの外側を通る空気との間で熱交換が行われる。
 熱交換器を通過する空気には水蒸気が含まれている。このため、当該空気がチューブの外側を通る際に冷却されると、空気に含まれる水蒸気が凝縮水となってチューブやフィンの表面に付着する。また、凝縮水が霜となってチューブやフィンの表面に付着することもある。
 上記のような凝縮水や、霜が融解して生じた水のことを、以下ではまとめて「凝縮水」と称する。凝縮水は、チューブやフィンの表面に沿って、重力により下方側へと移動して行く。
 熱交換器には、複数のチューブ及びフィンを間に挟んで保護するために、板状の部材である補強プレートが設けられることが多い。複数のチューブが水平方向に沿って伸びており、且つ、これらが上下方向に沿って並ぶように配置された構成の熱交換器においては、補強プレートは上下に配置される。具体的には、最も上方側に配置されたチューブの更に上方側、及び、最も下方側に配置されたチューブの更に下方側、のそれぞれに、補強プレートが配置される。
 このような構成の熱交換器においては、重力により下方側へと移動した凝縮水が、下方側に配置された補強プレートの上面に滞留してしまうことが懸念される。そこで、下記特許文献1に記載の熱交換器では、下方側の補強プレート(サイドプレート)に、冷却水を下方側に排出するための穴を形成することとしている。
特開2013-83392号公報
 ところで、補強プレートにはある程度の高い剛性が求められる。このため、本発明者らは、補強プレートに対し、下方側に向けて突出する屈曲部を形成する構成について検討を進めている。このような屈曲部を、補強プレートの長手方向、すなわちチューブの長手方向に沿って伸びるように直線状に形成しておけば、補強プレートの剛性を高めることができる。
 このような構成の補強プレートにおいては、凝縮水は屈曲部の内側へと流入しやすい。従って、冷却水を排出するための排出穴を、屈曲部に形成しておくことが考えられる。しかしながら、屈曲部の内側に存在する凝縮水には、これを屈曲部に保持するような表面張力が比較的強く働いてしまう。このため、例えば、単に屈曲部の底面を貫くような排出穴を形成しただけでは、凝縮水を十分に排出することが難しい。一方、凝縮水の排出を促すために、上記特許文献1に記載されているような排水ガイドを別途設けることは、コストの観点から好ましくない。
 本開示は、凝縮水の排水を十分に行うことのできる熱交換器、を提供することを目的とする。
 本開示に係る熱交換器は、熱媒体と空気との間で熱交換を行う熱交換器である。この熱交換器は、内部を熱媒体が通る管状の部材であって、上下方向に沿って並ぶように配置された複数のチューブと、チューブのうち最も下方側に配置されたもの、の更に下方側となる位置に配置された板状の部材である補強プレートと、を備える。補強プレートには、下方側に向けて突出する屈曲部が、チューブの長手方向に沿って伸びるように形成されており、屈曲部には、上方側から到達した凝縮水を下方側に向けて排出するための排出穴が、少なくとも一つ以上形成されている。屈曲部のうち、その下端部よりも空気の流れ方向に沿って上流側となる領域を上流側領域とし、屈曲部のうち、その下端部よりも空気の流れ方向に沿って下流側となる領域を下流側領域としたときに、排出穴は、上流側領域において排出穴に向かって上方側から伸びている上流側リブの高さ寸法と、下流側領域において排出穴に向かって上方側から伸びている下流側リブの高さ寸法と、が、チューブの長手方向に沿った少なくとも一部において互いに異なるように形成されている。
 このような構成の熱交換器では、チューブの下方側に配置された補強プレートに、下方側に向けて突出する屈曲部が形成されている。また、凝縮水を下方側に向けて排出するための排出穴が、上記の屈曲部に形成されている。これにより、凝縮水は、上方側から屈曲部の内側に入り込んだ後、排出穴から外部へと排出されることとなる。
 排出穴は、上流側リブの高さ寸法と、下流側リブの高さ寸法と、が、チューブの長手方向に沿った少なくとも一部において互いに異なるように形成されている。換言すれば、上流側リブ及び下流側リブのうちの一方は、少なくとも一部においては他方に比べて更に下方側に突出しており、この突出部分が、排出穴に対向した状態となっている。このような構成においては、排出穴の近傍で凝縮水に働く表面張力を比較的小さくすることができる。このため、凝縮水は上記の突出部分に沿って下方側に移動しながら、突出部分に対向する排出穴から外部へとスムーズに排出される。
 このように、上記構成の熱交換器では、空気の流れ方向に沿った屈曲部の中央に排出穴を形成するのではなく、同方向に沿って屈曲部の中央からずれた位置に排出穴を形成することで、凝縮水の排水を十分に行うことが可能となる。
 本開示によれば、凝縮水の排水を十分に行うことのできる熱交換器、が提供される。
図1は、第1実施形態に係る熱交換器の全体構成を示す図である。 図2は、図1のA部の構成を拡大して示す図である。 図3は、熱交換器が備えるフィン、及びその上下に配置されたチューブを示す図である。 図4は、熱交換器が備える補強プレートの構成を示す図である。 図5は、図4のV-V断面を示す図である。 図6は、熱交換器にワイヤーが取り付けられた状態を示す図である。 図7は、図4のVII-VII断面を示す図である。 図8は、図4のVIII-VIII断面を示す図である。 図9は、変形例に係る熱交換器が備える、補強プレートの構成を示す図である。 図10は、他の変形例に係る熱交換器が備える、補強プレートの構成を示す図である。 図11は、他の変形例に係る熱交換器が備える、補強プレートの構成を示す図である。 図12は、凝縮水に働く力について説明するための図である。 図13は、凝縮水に働く力について説明するための図である。 図14は、凝縮水に働く力について説明するための図である。 図15は、凝縮水に働く力について説明するための図である。 図16は、凝縮水の移動する経路について説明するための図である。 図17は、第2実施形態に係る熱交換器の構成を示す図である。 図18は、第3実施形態に係る熱交換器が備える補強プレート、の構成を示す図である。 図19は、上流側リブ及び下流側リブの形状について説明するための図である。
 以下、添付図面を参照しながら本実施形態について説明する。説明の理解を容易にするため、各図面において同一の構成要素に対しては可能な限り同一の符号を付して、重複する説明は省略する。
 第1実施形態に係る熱交換器10の構成について説明する。熱交換器10は、不図示の車両に搭載される熱交換器である。図1に示されるように、熱交換器10は、ラジエータ100と蒸発器200とを組み合わせて一体化した複合型の熱交換器として構成されている。
 ラジエータ100は、不図示の発熱体を通り高温となった冷却水を、空気との熱交換によって冷却するための熱交換器である。ここでいう「発熱体」とは、上記車両に搭載され冷却を必要とする機器のことであって、例えば内燃機関、インタークーラ、モーター、インバーター、バッテリ等のことである。蒸発器200は、車両に搭載される不図示の空調装置の一部であって、空気との熱交換によって液相の冷媒を蒸発させるための熱交換器である。このように、熱交換器10は、熱媒体と空気との間で熱交換を行う熱交換器として構成されている。ラジエータ100においては冷却水が上記の「熱媒体」に該当し、蒸発器200においては冷媒が上記の「熱媒体」に該当する。
 先ず、ラジエータ100の構成について説明する。ラジエータ100は、一対のタンク110、120と、チューブ130と、フィン140と、を備えている。尚、図1においてはフィン140の図示が省略されている。
 タンク110、120はいずれも、熱媒体である冷却水を一時的に貯えるための容器である。これらは略円柱形状の細長い容器として形成されており、その長手方向を上下方向に沿わせた状態で配置されている。タンク110、120は、水平方向に沿って互いに離間した位置に配置されており、両者の間には後述のチューブ130及びフィン140が配置されている。
 尚、タンク110は、蒸発器200が有するタンク210と一体化されている。同様に、タンク120は、蒸発器200が有するタンク220と一体化されている。図1においては、タンク110及びタンク210の内部の構成を示すため、タンク110及びタンク210を熱交換器10から取り外した状態が示されている。
 タンク110には、受入部111、112が形成されている。これらはいずれも、上記の発熱体を通った後の冷却水を受け入れるための部分として設けられている。受入部111は、タンク110のうち上方側となる位置に設けられている。受入部112は、タンク110のうち下方側となる位置に設けられている。
 図1に示されるように、タンク110の内部空間は、セパレータS3によって上下2つに分けられている。受入部111から共有された冷却水は、タンク110の内部空間のうちセパレータS3よりも上方側の部分に流入する。受入部112から共有された冷却水は、タンク110の内部空間のうちセパレータS3よりも下方側の部分に流入する。
 タンク120には、排出部121、122が形成されている。これらはいずれも、熱交換に供された後の冷却水を外部へと排出するための部分として設けられている。排出部121は、タンク120のうち上方側となる位置に設けられている。排出部122は、タンク120のうち下方側となる位置に設けられている。
 タンク120の内部には、セパレータS3と同じ高さとなる位置に、セパレータS3と同様のセパレータが配置されている。タンク120の内部空間は、当該セパレータによって上下2つに分けられている。タンク120のうち当該セパレータよりも上方側の内部空間に流入した冷却水は、排出部121から外部へと排出される。タンク120のうち当該セパレータよりも下方側の内部空間に流入した冷却水は、排出部122から外部へと排出される。
 チューブ130は、内部を冷却水が通る管状の部材であって、ラジエータ100に複数本備えられている。それぞれのチューブ130は細長い直線状の管となっており、水平方向に沿って伸びるように配置されている。チューブ130は、その一端がタンク110に接続されており、その他端がタンク120に接続されている。これにより、タンク110の内部空間は、それぞれのチューブ130を介して、タンク120の内部空間と連通されている。
 それぞれのチューブ130は、上下方向、つまりタンク110等の長手方向に沿って並ぶように配置されている。尚、上下方向に沿って互いに隣り合うチューブ130の間にはフィン140が配置されているのであるが、先に述べたように、図1においてはフィン140の図示が省略されている。
 外部からタンク110に供給された冷却水は、それぞれのチューブ130の内側を通ってタンク120へと流入する。冷却水は、チューブ130の内側を通る際において、チューブ130の外側を通過する空気によって冷却されその温度を低下させる。尚、当該空気が通過する方向は、タンク110の長手方向及びチューブ130の長手方向のいずれに対しても垂直な方向であって、ラジエータ100から蒸発器200へと向かう方向となっている。熱交換器10の近傍には、上記の方向に空気を送り出すための不図示のファンが設けられている。
 フィン140は、金属板を波状に折り曲げることによって形成されたコルゲートフィンである。上記のように、フィン140は、上下方向において互いに隣り合うチューブ130の間となる位置に配置されている。つまり、ラジエータ100では、フィン140とチューブ130とが、上下方向に沿って交互に並ぶように積層されている。図2は、図1のA部の構成を拡大して示す図である。図2に示されるように、波状に形成されたフィン140のそれぞれの頂部は、上下方向において隣り合うチューブ130の表面に当接しており、且つろう接されている。
 チューブ130の内側を冷却水が通っているときにおいては、冷却水の熱がチューブ130を介して空気に伝達されるほか、チューブ130及びフィン140を介しても空気に伝達される。つまり、空気との接触面積がフィン140によって大きくなっており、これにより空気と冷却水との熱交換が効率的に行われる。
 再び図1を参照しながら、蒸発器200の構成について説明する。蒸発器200は、一対のタンク210、220と、チューブ230と、フィン140と、を備えている。
 タンク210、220はいずれも、熱媒体である冷媒を一時的に貯えるための容器である。これらは略円柱形状の細長い容器として形成されており、その長手方向を上下方向に沿わせた状態で配置されている。タンク210、220は、水平方向に沿って互いに離間した位置に配置されており、両者の間にはチューブ230及びフィン140が配置されている。
 先に述べたように、タンク210は、ラジエータ100が有するタンク110と一体化されている。同様に、タンク220は、ラジエータ100が有するタンク120と一体化されている。
 タンク210には、受入部211と排出部212とが形成されている。受入部211は、空調装置を循環する冷媒を受け入れるための部分である。受入部211には、空調装置が備える不図示の膨張弁を通過した後の、低温の液相冷媒が供給される。受入部211は、タンク210のうち上方側の端部近傍となる位置に設けられている。排出部212は、熱交換に供された後の冷媒を外部へと排出するための部分である。蒸発器200における熱交換によって蒸発した気相の冷媒は、排出部212から外部へと排出された後、空調装置が備える不図示の圧縮機へと供給される。
 図1に示されるように、タンク210の内部空間は、セパレータS1、S2によって上下3つに分けられている。受入部211は、上方側のセパレータS1よりも更に上方側となる位置に設けられている。排出部212は、下方側のセパレータS2よりも更に下方側となる位置に設けられている。
 タンク220の内部空間は、不図示のセパレータによって上下2つに分けられている。当該セパレータが設けられている位置は、セパレータS1よりも低く、且つセパレータS2よりも高い位置となっている。
 チューブ230は、内部を冷媒が通る管状の部材であって、蒸発器200に複数本備えられている。それぞれのチューブ230は細長い直線状の管となっており、水平方向に沿って伸びるように配置されている。チューブ230は、その一端がタンク210に接続されており、その他端がタンク220に接続されている。これにより、タンク210の内部空間は、それぞれのチューブ230を介して、タンク220の内部空間と連通されている。
 それぞれのチューブ230は、上下方向、つまりタンク210等の長手方向に沿って並ぶように配置されている。本実施形態では、それぞれのチューブ230が、空気の流れる方向に沿ってチューブ130と隣り合う位置に配置されている。つまり、チューブ230は、チューブ130と同じ数だけ設けられており、それぞれのチューブ130と同じ高さとなる位置に配置されている。
 外部から受入部211へと共有された冷媒は、タンク210の内部空間のうちセパレータS1よりも上方側の部分に流入する。当該冷媒は、セパレータS1よりも上方側に配置されたチューブ230の内側を通り、タンク220の内部空間のうち不図示のセパレータよりも上方側の部分に流入する。その後、冷媒は、当該セパレータよりも上方側であり且つセパレータS1よりも下方側に配置されたチューブ230の内側を通り、タンク210の内部空間のうちセパレータS1とセパレータS2との間の部分に流入する。
 更にその後、冷媒は、セパレータS2よりも上方側であり且つタンク220内のセパレータよりも下方側に配置されたチューブ230の内側を通り、タンク220の内部空間のうちセパレータよりも下方側の部分に流入する。当該冷媒は、セパレータS2よりも下方側に配置されたチューブ230の内側を通り、タンク210の内部空間のうちセパレータS2よりも下方側の部分に流入した後、排出部212から外部へと排出される。
 冷媒は、上記のように各チューブ230の内側を通る際において、チューブ230の外側を通過する空気によって加熱されて蒸発し、液相から気相へと変化する。当該空気は、ラジエータ100を通過して温度が上昇した後の空気である。空気は、チューブ230の外側を通過する際において熱を奪われるため、その温度を低下させる。
 上下方向に沿って互いに隣り合うチューブ230の間には、図1においては不図示のフィン140が配置されている。このフィン140は、先に述べたラジエータ100が備えるフィン140である。図3に示されるように、それぞれのフィン140は、ラジエータ100が備えるチューブ130の間から、蒸発器200が備えるチューブ230の間まで伸びるように配置されている。つまり、ラジエータ100と蒸発器200との間では、それぞれのフィン140が共有されている。
 このため、蒸発器200では、図2を参照しながら説明したラジエータ100と同様に、フィン140とチューブ230とが、上下方向に沿って交互に並ぶように積層されている。波状に形成されたフィン140のそれぞれの頂部は、上下方向において隣り合うチューブ230の表面に当接しており、且つろう接されている。
 チューブ230の内側を冷媒が通っているときにおいては、空気の熱がチューブ230を介して冷媒に伝達されるほか、チューブ230及びフィン140を介しても冷媒に伝達される。つまり、空気との接触面積がフィン140によって大きくなっており、これにより空気と冷媒との熱交換が効率的に行われる。
 本実施形態では更に、チューブ130の内側を通る冷却水の熱が、フィン140を介した熱伝導によっても、チューブ230の内側を通る冷媒へと伝えられる。蒸発器200では、空気からの熱に加えて冷却水からの熱も回収されるので、空調装置の動作効率が更に高くなっている。
 図1に示されるように、最も上方側に配置されたチューブ130、230の更に上方側となる位置には、板状の部材である補強プレート300が配置されている。また、最も下方側に配置されたチューブ130、230の更に下方側となる位置には、板状の部材である補強プレート400が配置されている。補強プレート300、400は、チューブ130等を補強してその変形を防止するために設けられた金属板である。図2に示されるように、最も下方側に配置されたチューブ130、230と、補強プレート400との間にも、フィン140が配置されている。
 図1においては、ラジエータ100から蒸発器200へと向かう方向、すなわち、これらを通るように空気が流れる方向がx方向となっており、同方向に沿ってx軸が設定されている。また、x方向に対して垂直な方向であって、タンク120からタンク110に向かう方向、すなわちチューブ130等の長手方向がy方向となっており、同方向に沿ってy軸が設定されている。更に、x方向及びy方向のいずれに対しても垂直な方向であって、下方側から上方側に向かう方向、すなわちタンク110等の長手方向がz方向となっており、同方向に沿ってz軸が設定されている。以降においては、上記のように定義されたx方向、y方向、及びz方向を用いて説明を行う。
 図3には、一つのフィン140と、その上下両側に配置されたチューブ130、230の断面とが示されている。同図に示されるように、チューブ130、230は、いずれもx方向に沿って伸びるような扁平形状の断面を有している。チューブ130の内部には冷却水の通る流路FP1が形成されている。流路FP1にはインナーフィンIF1が配置されている。同様に、チューブ230の内部には冷媒の通る流路FP2が形成されている。流路FP2にはインナーフィンIF2が配置されている。同じ高さとなる位置に配置されたチューブ130とチューブ230との間には、隙間GPが形成されている。
 図3に示されるように、フィン140には複数のルーバー141が形成されている。ルーバー141は、フィン140の一部を切り起こすことによって形成されたものである。具体的には、フィン140のうち平板状の部分に対し、z方向に沿って伸びる直線状の切り込みを、x方向に沿って並ぶように複数形成した上で、互いに隣り合う切り込みの間の部分を捩じることによってルーバー141が形成されている。ルーバー141の近傍に形成された隙間を空気が通過することで、空気との間における熱交換が更に効率的に行われる。尚、このようなルーバー141の形状としては、従来のフィンに形成されるルーバーと同様の形状を採用することができる。
 補強プレート400の具体的な構成について説明する。先に述べたように、補強プレート400は、最も下方側に配置されたチューブ130、230の更に下方側となる位置に配置される板状の部材である。補強プレート400は、細長い板状の部材として形成されており、その長手方向を、チューブ130、230の長手方向に沿わせた状態で配置されている。図4及び図5に示されるように、補強プレート400には、平板部410と、折り返し部420と、屈曲部430と、が形成されている。
 平板部410は平板状に形成された部分であって、補強プレート400の大部分を占めている。平板部410の法線方向は、z軸に沿う方向となっている。
 折り返し部420は、平板部410のうち-x方向側の端部、及び、平板部410のうちx方向側の端部のそれぞれから、-z方向側に向かって伸びるように形成された概ね平板状の部分である。
 屈曲部430は、平板部410のうちx方向における中央となる部分を、下方側、すなわち-z方向側に向けて突出するよう屈曲させることにより形成された部分である。屈曲部430は、補強プレート400やチューブ130等の長手方向、すなわちy方向に沿って直線状に伸びるように形成されている。
 補強プレート300にも、屈曲部430と同様の屈曲部(不図示)が形成されている。このような屈曲部が形成されていることにより、補強プレート300、400の剛性が高められている。
 熱交換器10の製造時においては、各部のろう付けが行われる直前において、図6に示されるように、熱交換器10に複数のワイヤーWRが巻き付けられた状態とされる。ワイヤーWRにより、ろう付け前における熱交換器10の形状が維持される。熱交換器10は、ワイヤーWRによって形状が維持された状態のまま炉に投入され、ろう材を含む全体が加熱される。これにより、熱交換器10の各部のろう付けが行われる。
 図6の状態において、熱交換器10はワイヤーWRにより比較的強く締め付けられる。このため、補強プレート300、400の剛性が充分でない場合には、ワイヤーWRからの締め付け力によって補強プレート300、400が変形し、これに応じてチューブ130やフィン140等も変形してしまうこととなる。このような変形を防止するために、本実施形態では、補強プレート300、400に屈曲部430を形成し、その剛性を高めることとしている。
 尚、ろう付けが完了した後においても、屈曲部430により、補強プレート300、400の剛性は高く維持される。これにより、熱交換器10の耐振性等が向上する。
 ところで、熱交換器10をx方向に通過する空気には水蒸気が含まれている。このため、当該空気がチューブ230の外側を通る際に冷却されると、空気に含まれる水蒸気が凝縮水となってチューブ230やフィン140の表面に付着する。また、凝縮水が霜となってチューブ230やフィン140の表面に付着することもある。
 上記のような凝縮水や、霜が融解して生じた水のことを、以下ではまとめて「凝縮水」と称する。凝縮水は、チューブ230やフィン140の表面に沿って、重力により下方側へと移動して行く。最終的には、下方側にある補強プレート400の上面に到達し、屈曲部430の内側へと流入することとなる。
 図4、図7、及び図8に示されるように、屈曲部430には複数の排出穴440が形成されている。排出穴440は、補強プレート400を貫くように形成された貫通穴である。屈曲部430に上方側から流入した凝縮水は、いずれかの排出穴440を通って外部へと排出される。つまり、排出穴440は、上方側から到達した凝縮水を下方側に向けて排出するための穴である。排出穴440は、本実施形態のように複数形成されていてもよいのであるが、屈曲部430において一つのみ形成されていてもよい。
 排出穴440の具体的な形状について説明する。説明の便宜のために、屈曲部430のうち、その下端部433よりも空気の流れ方向に沿って上流側(つまり-x方向側)となる領域のことを、以下では「上流側領域431」とも表記する。また、屈曲部430のうち、その下端部433よりも空気の流れ方向に沿って下流側(つまりx方向側)となる領域のことを、以下では「下流側領域432」とも表記する。
 図7には、図4のVII-VII断面が示されている。図4及び図7に示されるように、この位置に形成された排出穴440は、下端部433からx方向側の部分、すなわち、屈曲部430のうち下流側領域432を貫くように形成されている。このように、x方向側寄りとなる位置に形成された排出穴440のことを、以下では「第1排出穴441」とも表記する。本実施形態では、第1排出穴441の上端は平板部410に位置している。また、第1排出穴441の下端は、屈曲部430の下端部433に一致している。
 図8には、図4のVIII-VIII断面が示されている。図4及び図8に示されるように、この位置に形成された排出穴440は、下端部433から-x方向側の部分、すなわち、屈曲部430のうち上流側領域431を貫くように形成されている。このように、-x方向側寄りとなる位置に形成された排出穴440のことを、以下では「第2排出穴442」とも表記する。本実施形態では、第2排出穴442の上端は平板部410に位置している。また、第2排出穴442の下端は、屈曲部430の下端部433に一致している。
 図4に示されるように、本実施形態に係る補強プレート400では、屈曲部430が伸びるy方向に沿って、第1排出穴441と第2排出穴442とが交互に並ぶように配置されている。
 尚、-x方向側寄りもしくはx方向側寄りとなる位置に形成される第1排出穴441等の形状としては、種々の形状を採用することができる。図9には、第1排出穴441の変形例が示されている。
 図9の例では、第1排出穴441の下端は、図7の例と同様に、屈曲部430の下端部433に一致している。一方、第1排出穴441の上端位置は、平板部410よりも下方側の位置となっている。
 図9の断面において、屈曲部430のうち排出穴440を除く部分は、排出穴440に向かって上方側から伸びている板状の「リブ」と表現することができる。上流側領域431において排出穴440に向かって上方側から伸びている上記リブのことを、以下では「上流側リブ451」とも表記する。同様に、下流側領域432において排出穴440に向かって上方側から伸びている上記リブのことを、以下では「下流側リブ452」とも表記する。
 図9の例では、上流側リブ451の高さ寸法、すなわちz軸に沿った寸法は、L1となっている。また、下流側リブ452の高さ寸法、すなわちz軸に沿った寸法は、L2となっている。図9の例でも、第1排出穴441は、屈曲部430においてx方向寄りとなる部分を貫くように形成されている。その結果、上流側リブ451の高さ寸法であるL1と、下流側リブ452の高さ寸法と、が互いに異なっており、L1がL2よりも大きくなっている。
 上流側リブ451及び下流側リブ452のそれぞれを上記のように定義すると、図7に示される本実施形態の構成は、下流側リブ452の高さ寸法であるL2が0となっている構成、ということもできる。また、図8に示される構成は、上流側リブ451の高さ寸法であるL1が0となっている構成、ということもできる。いずれにしても、上流側リブ451の高さ寸法であるL1と、下流側リブ452の高さ寸法と、が互いに異なっている。このように、「上流側リブ451の高さ寸法であるL1と、下流側リブ452の高さ寸法であるL2と、が互いに異なっている」構成には、上流側リブ451が存在せずL1が0となっている構成や、下流側リブ452が存在せずL2が0となっている構成も含まれる。
 図10には、第1排出穴441について、図9とは別の変形例が示されている。この変形例では、第1排出穴441のうち一方側の端部が、下端部433よりも-x方向側となる位置、すなわち上流側領域431の途中となる位置に配置されている。また、第1排出穴441のうち他方側の端部が、下端部433よりもx方向側となる位置、すなわち下流側領域432の途中となる位置であって、且つ、上記の一方側の端部よりも高い位置に配置されている。
 従って、図10の変形例においても、上流側リブ451の高さ寸法であるL1と、下流側リブ452の高さ寸法であるL2と、が互いに異なっており、L1がL2よりも大きくなっている。その結果として、第1排出穴441は、屈曲部430においてx方向寄りとなる部分を貫くように形成されている。
 図11には、第1排出穴441について、図9や図10とは更に別の変形例が示されている。この変形例では、第1排出穴441の下端が、下端部433よりもx方向側となる位置、すなわち下流側領域432の途中となる位置に配置されている。また、第1排出穴441の上端が、第1排出穴441の下端よりも上方側であって、且つ、下流側領域432の途中となる位置に配置されている。
 従って、図11の変形例においても、上流側リブ451の高さ寸法であるL1と、下流側リブ452の高さ寸法であるL2と、が互いに異なっており、L1がL2よりも大きくなっている。その結果として、第1排出穴441は、屈曲部430においてx方向寄りとなる部分を貫くように形成されている。
 尚、この変形例のような構成においては、「上流側リブ451の高さ寸法」であるL1は、図11に示されるように、-z方向に向けた屈曲部430の突出量に一致する。
 図9乃至図11では、L1がL2よりも大きくなっている態様の例を示している。このような態様に替えて、それぞれの変形例の構成を、y-z平面を挟んで対称となるように反転させることにより、L2がL1よりも大きくなっている態様としてもよい。つまり、図8に示される第2排出穴442と同様に、屈曲部430において-x方向寄りとなる部分を貫くよう、排出穴440が形成されている態様としてもよい。いずれにしても、上流側リブ451の高さ寸法であるL1と、下流側リブ452の高さ寸法と、は互いに異なることとなる。
 先に述べた「第1排出穴441」は、複数の排出穴440のうち、当該排出穴440に対応する下流側リブ452の高さ寸法よりも、当該排出穴440に対応する上流側リブ451の高さ寸法の方が大きいもの、と改めて定義することができる。図9、図10、図11のそれぞれに示されるのは、いずれも第1排出穴441に該当する。
 同様に、先に述べた「第2排出穴442」は、複数の排出穴440のうち、当該排出穴440に対応する上流側リブ451の高さ寸法よりも、当該排出穴440に対応する下流側リブ452の高さ寸法の方が大きいもの、と改めて定義することができる。図9、図10、図11に示される構成を、y-z平面を挟んで対称となるように反転させた構成は、いずれも第2排出穴442に該当する。本実施形態に係る第2排出穴442の形状を、このような変形例に係る構成としてもよい。
 本実施形態に係る補強プレート400では、以上に説明したような各変形例と同様に、上流側リブ451の高さ寸法であるL1と、下流側リブ452の高さ寸法と、が互いに異なるよう、それぞれの排出穴440が形成されている。このような構成としたことの利点について、図12を参照しながら説明する。
 図12(A)に示されるのは、比較例に係る補強プレート400の上面に凝縮水WTが滞留した状態である。この比較例では、補強プレート400の全体が概ね平板状となっており、本実施形態のような屈曲部430が形成されていない。つまり、本実施形態の補強プレート400において、その全体を平板部410としたような形状となっている。この変形例では、補強プレート400を上下に貫くよう、貫通穴HLが形成されている。
 図12(A)において符号「LN」が付されているのは、凝縮水WTと、その紙面奥側に存在するフィン140と、空気との境界、すなわち、凝縮水WTの濡れ縁となっている線を示すものである。以下では、周囲の構造物に対する凝縮水WTの濡れ縁の長さのことを、「濡れ縁長さLN」とも表記する。また、濡れ縁の部分における凝縮水WTの接触角のことを、以下では「接触角θ」とも表記する。更に、凝縮水WTの表面における表面張力のことを、以下では「表面張力Y」とも表記する。
 フィン140等の構造物を濡らしている凝縮水WTには、表面張力によって構造物の表面に保持するような力が加えられている。このような力を「保持力」と定義すると、保持力は、以下の式(1)により算出することができる。
(保持力)=(表面張力Y)×(濡れ縁長さLN)×cosθ・・・(1)
 上記のように算出される保持力のz方向の成分が、重力に抗する力として凝縮水WTに働くこととなる。図12(A)の例においては、凝縮水WTの大部分が補強プレート400の上面上に存在しており、その近傍にあるフィン140を広く濡らしている。この場合、濡れ縁長さLNが大きくなることに伴い、凝縮水WTには比較的大きな保持力が働く。矢印F3は、凝縮水WTに働く重力を示している。しかしながら、凝縮水WTには、上記のように大きな保持力が働いているので、凝縮水WTは、貫通穴HLを通じて下方側に排出されにくくなってしまっている。
 図12(B)に示されるのは、もう一つの比較例に係る補強プレート400の上面に凝縮水WTが滞留した状態である。この比較例では、本実施形態と同様に、補強プレート400に屈曲部430が形成されている。ただし、この比較例では、補強プレート400の中央を貫くように排出穴440が形成されているので、上流側リブ451の高さ寸法であるL1と、下流側リブ452の高さ寸法であるL2と、が互いに等しくなっている。
 このような構成においては、凝縮水WTは重力によって下方側に移動し、屈曲部430の内側に入り込む。その後、凝縮水WTは、互いに対向する上流側リブ451と下流側リブ452との間に挟み込まれた状態となる。尚、図12(B)において示される点Pは、紙面奥行き方向に沿って伸びる凝縮水WTの濡れ縁を示す点である。図12(B)の「F1」は、補強プレート400の表面に沿って、表面張力により凝縮水WTに加わっている力、すなわち上記の「保持力」である。図12(B)の「F2」は、保持力であるF1のz方向の成分である。
 図12(B)の状態においても、凝縮水WTには、矢印F3で示される重力が働いている。この場合、凝縮水WTに働く保持力は、図12(A)の場合に比べると小さい。しかしながら、凝縮水WTには、上流側リブ451と下流側リブ452との両方に接しており、それぞれから「F2」で示されるz方向の保持力を受けている。このため、凝縮水WTにはやはり大きな保持力が働いているので、凝縮水WTは、排出穴440を通じて下方側に排出されにくくなってしまっている。
 図12(C)に示されるのは、本実施形態に係る補強プレート400の上面に凝縮水WTが滞留した状態である。図12(C)では、図8に示される第2排出穴442の近傍部分の断面が模式的に示されている。
 この場合も図12(B)の場合と同様に、凝縮水WTは重力によって下方側に移動し、屈曲部430の内側に入り込む。ただし、本実施形態においては、上流側リブ451の高さ寸法が0となっており、下流側リブ452の高さ寸法よりも小さくなっているので、凝縮水WTは、その大部分が下流側リブ452に接した状態となっている。図12(B)の場合のように、上流側リブ451と下流側リブ452との両方によって均等に挟み込まれた場合に比べると、図12(C)の状態においては、凝縮水WTの保持のバランスが崩れやすくなっている。このため、比較的短時間のうちに凝縮水WTのブリッジが切れてしまい、図12(D)の状態に移行する。
 図12(D)の状態では、凝縮水WTは、下流側リブ452のみに接している。このため、保持力のz成分であるF2の力は、図12(B)の場合に比べると半分にまで低下している。凝縮水WTに加えられる保持力が小さくなるので、凝縮水WTは、矢印F3で示される重力によって下方側へ移動し、第2排出穴442から外部へとスムーズに排出される。尚、第1排出穴441においても、上記と同様に保持力が半分に低下するので、凝縮水WTはスムーズに排出される。
 このように、上流側リブ451の高さ寸法であるL1と、下流側リブ452の高さ寸法であるL2と、が互いに異なるよう、それぞれの排出穴440が形成されている構成によれば、凝縮水の排水を十分に行うことが可能となる。このような効果は、本実施形態と同一の構成のみならず、図9乃至図11を参照しながら説明した各変形例のような構成においても奏することができる。
 図19(A)には、図10に示される変形例の構成において、屈曲部430のうち第1排出穴441が形成されている部分を、x方向側から見た状態が模式的に示されている。同図に示されるように、この構成においては、y方向(つまりチューブ130の長手方向)に沿った排出穴440の範囲D0の全体において、上流側リブ451の高さ寸法(L1)と、下流側リブ452の高さ寸法(L2)と、が互いに異なっている。
 これに対し、図19(B)に示される例では、y方向に沿った排出穴440の範囲のうち、一部の範囲D1においてのみ、上流側リブ451の高さ寸法(L1)と、下流側リブ452の高さ寸法(L2)と、が互いに異なっている。y方向に沿った排出穴440の範囲のうち、他の範囲D2においては、上流側リブ451の高さ寸法(L2)と、下流側リブ452の高さ寸法(L2)と、は互いに同一となっている。このような形状となるように排出穴440が形成されている場合であっても、上流側リブ451の高さ寸法と、下流側リブ452の高さ寸法と、が範囲D0の全体において互いに同一となっている構成に比べると、凝縮水WTが受ける保持力を小さくすることができ、先に述べた効果と同様の効果を奏することができる。
 このように、上流側リブ451の高さ寸法と、下流側リブ452の高さ寸法と、は、チューブ130の長手方向に沿った少なくとも一部において、互いに異なっていればよい。このような構成は、図7及び図8に示される本実施形態の構成や、図9乃至図11に示される変形例の構成、及び、各変形例に示される構成を、y-z平面を挟んで対称となるように反転させた構成(つまり第2排出穴442やその周囲の構成)にも、適用することができる。
 従って、第1排出穴441及び第2排出穴442を改めて定義すると、第1排出穴441は、当該排出穴に対応する下流側リブ452の高さ寸法よりも、当該排出穴に対応する上流側リブ451の高さ寸法の方が、チューブ130の長手方向に沿った少なくとも一部において大きくなっているもの、ということができる。また、第2排出穴442は、当該排出穴に対応する上流側リブ451の高さ寸法よりも、当該排出穴に対応する下流側リブ452の高さ寸法の方が、チューブ130の長手方向に沿った少なくとも一部において大きくなっているもの、ということができる。
 これまでに述べたように、本実施形態に係る補強プレート400には、排出穴440として、第1排出穴441及び第2排出穴442からなる2種類の穴が形成されている。これらのうち、第1排出穴441は、第2排出穴442に比べて、凝縮水の排出を更にスムーズに行うことが可能となっている。
 その理由について説明する。図13に示される矢印AR1は、熱交換器10を通過する空気の流れを示している。また、同図に示される矢印AR2は、空気の流れによって押し出される凝縮水の流れを示している。矢印AR2で示されるように、補強プレート400の上面に滞留していた凝縮水は、空気の流れによる力、所謂「ラム圧」を受けることにより、x方向に向かって移動し、屈曲部430の内側に流入する。第1排出穴441は、x方向側に向けて広く開口しているので、x方向に向かって移動し屈曲部430に到達した凝縮水は、そのx方向への運動量を一部保ったまま、第1排出穴441を通じてx方向側へと排出されることとなる。このため、第2排出穴442に比べると、第1排出穴441からの凝縮水の排出はよりスムーズに行われることとなる。
 図14に示される矢印AR11は、熱交換器10の下方側、すなわち、補強プレート400の更に下方側を通過する空気の流れを示している。このような空気の流れは、例えば、熱交換器10の-x方向側に配置されたシャッターが閉じられており、当該シャッターの外周部から、車速風もしくはファンにより送り出された空気が下流側へと流入することにより生じるものである。矢印AR11で示される空気は、補強プレート400の上方側を通らず、下方側のみを通る。
 尚、補強プレート400の下方側のみを通るような空気の流れは、熱交換器10の-x方向側にシャッターが配置されていない場合であっても生じることがある。例えば、補強プレート400とチューブ130との間の隙間が、不図示の周辺構造物によって-x方向側から覆われているような場合には、矢印AR11で示されるような空気の流れが生じ得る。
 矢印AR11で示されるような空気の流れが生じると、屈曲部430の近傍においては、空気の流れに起因した負圧が生じる。屈曲部430の内側に滞留していた凝縮水は、当該負圧によって第1排出穴441からx方向側へと引き出され、外部へと排出される。図13においては、このように凝縮水の流れる経路が矢印AR12で示されている。本実施形態では、このような第1排出穴441を含ませておくことで、凝縮水の排出をよりスムーズに行うことができる。
 図15において点線DL1で示されるのは、図12(B)に示されるような構成、すなわち、上流側リブ451の高さ寸法であるL1と、下流側リブ452の高さ寸法であるL2と、が、チューブ130の長手方向に沿った全体において互いに等しくなっているような構成において、凝縮水に対しz方向に加えられる保持力の大きさを示している。また、図15に示される棒G1の高さは、凝縮水に加えられる重力の大きさを示している。棒G1の高さは、点線DL1よりも低い。これは、図12(B)に示されるような比較例では、保持力の方が重力よりも大きいので、凝縮水が外部に排出されにくいことを示している。
 図15において点線DL2で示されるのは、本実施形態に係る構成、すなわち、上流側リブ451の高さ寸法であるL1と、下流側リブ452の高さ寸法であるL2と、が、チューブ130の長手方向に沿った少なくとも一部において互いに異なっているような構成において、凝縮水に対しz方向に加えられる保持力の大きさを示している。図12を参照しながら説明したように、本実施形態の構成において凝縮水に加えられる保持力は、図12(B)の場合、すなわち点線DL1に比べると半分にまで低下する。その結果、本実施形態の構成では、点線DL2で示される保持力が、棒G1で示される重力よりも小さくなるので、凝縮水がスムーズに排出されるのである。
 図15に示される棒G2は、棒G1に対して棒OFを加算したものである。棒OFは、図13を参照しながら説明した空気の流れによる力、もしくは、図14を参照しながら説明した負圧による力を、凝縮水を排出する力に換算して模式的に表すものである。このため、棒G1に棒OFを加算した全体の高さが、本実施形態の構成において、凝縮水を外部に排出する力に該当する。図15に示されるように、当該力は、保持力である点線DL2を大きく上回っている。このため、本実施形態では、凝縮水が更にスムーズに排出されるのである。
 ところで、凝縮水の排出効率に鑑みれば、全ての排出穴440を、第1排出穴441とした方がよいようにも思われる。しかしながら、本実施形態ではそのような構成とはせず、排出穴440に、第1排出穴441と第2排出穴442との両方が含まれた構成としている。その上で、図4に示されるように、これらがチューブ130等の長手方向に沿って交互に並ぶような構成となっている。
 このような構成においては、熱交換器10の組立時において、仮に、補強プレート400が前後逆に組付けられた場合、具体的には、補強プレート400が、図4の状態からz軸の周りに180度回転させた状態で誤って組付けられた場合であっても、一部の排出穴440を第1排出穴441として機能させることができる。上記の「一部の排出穴440」とは、補強プレート400が正常に組付けられた場合には、第2排出穴442となる予定だった排出穴440のことである。
 尚、補強プレート400が上記のように誤って組付けられた場合でも、完全に同一の排出性能を実現するためには、z軸の周りに180度回転させた場合でも補強プレート400の形が同一となるように、補強プレート400の形状を対称な形状とした方が好ましい。
 本実施形態に係る熱交換器10が備える複数のチューブには、チューブ130とチューブ230とが含まれる。チューブ130は、上下方向に沿って並ぶように配置された複数のチューブであって、本実施形態における「第1チューブ」に該当する。チューブ230は、チューブ130よりも空気の流れ方向に沿って下流側となる位置において、上下方向に沿って並ぶように配置された複数のチューブであって、本実施形態における「第2チューブ」に該当する。先に述べたように、空気の流れ方向に沿って互いに隣り合うチューブ130とチューブ230との間には隙間GPが形成されている。図16に示されるように、本実施形態における屈曲部430は、チューブ130とチューブ230との間に形成された隙間GPの直下となる位置に形成されている。
 このような構成においては、チューブ130、チューブ230、及びフィン140のそれぞれの表面で生じた凝縮水の大部分が、重力により、隙間GPを通って下方側に移動し、隙間GPの直下にある屈曲部430の内側へと流入する。その後は、先に述べたように、排出穴440から外部へと排出される。図16においては、上記のように隙間GPを通って下方側に移動する凝縮水の流れが、矢印AR3で示されている。
 このように、本実施形態では、隙間GPの直下に屈曲部430が位置するような構成とすることで、凝縮水の排出を更にスムーズに行うことが可能となっている。
 第2実施形態について説明する。以下では、第1実施形態と異なる点について主に説明し、第1実施形態と共通する点については適宜説明を省略する。
 本実施形態に係る熱交換器10は、第1実施形態のようなラジエータ100を備えておらず、蒸発器200のみによって構成されている。つまり、複合型の熱交換器ではなく単一の熱交換器として構成されている。このため、図17に示されるように、x方向に沿った補強プレート400幅寸法は、同方向に沿ったチューブ230の幅寸法と概ね同一となっている。本実施形態においては、当然ながら、第1実施形態のような隙間GPは存在しない。
 本実施形態に係る補強プレート400も、第1実施形態の場合と同様に、平板部410のうちx方向における中央となる部分に形成されている。このような構成においても、第1実施形態で説明したものと同様の効果を奏する。このように、排水性を向上させるための補強プレート400の形状は、第1実施形態のような複合型の熱交換器のみならず、上下方向に沿って並ぶチューブ230が一列しか存在しない単一の熱交換器においても適用することができる。
 第3実施形態について説明する。以下では、第1実施形態と異なる点について主に説明し、第1実施形態と共通する点については適宜説明を省略する。
 本実施形態は、補強プレート400に形成された排出穴440の配置においてのみ第1実施形態と異なっている。図18に示されるように、本実施形態では、全ての排出穴440が、x方向側寄りとなる位置に形成された第1排出穴441として形成されており、第2排出穴442は形成されていない。それぞれの排出穴440の形状は、図7を参照しながら説明した第1実施形態の第1排出穴441の形状と同じである。ただし、それぞれの排出穴440の形状を、図9、図10、図11の何れかに示される変形例のような形状としてもよい。その際、それぞれの排出穴440の一部又は全部の形状を、図19(B)を参照しながら説明した例のような形状としてもよい。つまり、上流側リブ451の高さ寸法と、下流側リブ452の高さ寸法と、が、チューブ130の長手方向に沿った一部において、互いに異なっている構成としてもよい。
 このように、本実施形態では、複数の排出穴440の全てが、当該排出穴440に対応する下流側リブ452の高さ寸法よりも、当該排出穴440に対応する上流側リブ451の高さ寸法の方が、チューブ130の長手方向に沿った少なくとも一部において大きくなるように形成されている。このような構成とすることで、全ての排出穴440からの水の排出を、図13及び図14を参照しながら説明したように、空気の流れによって促進することが可能となる。このような構成の補強プレート400は、先に述べた第2実施形態に採用してもよい。
 例えば、補強プレート400の組付け方向の誤りを、何らかの機構によって防止することが可能な場合には、本実施形態のように、全ての排出穴440を第1排出穴として構成することで、凝縮水の排出を更に促進し得る構成とすることが望ましい。
 以上、具体例を参照しつつ本実施形態について説明した。しかし、本開示はこれらの具体例に限定されるものではない。これら具体例に、当業者が適宜設計変更を加えたものも、本開示の特徴を備えている限り、本開示の範囲に包含される。前述した各具体例が備える各要素およびその配置、条件、形状などは、例示したものに限定されるわけではなく適宜変更することができる。前述した各具体例が備える各要素は、技術的な矛盾が生じない限り、適宜組み合わせを変えることができる。

Claims (5)

  1.  熱媒体と空気との間で熱交換を行う熱交換器(10)であって、
     内部を熱媒体が通る管状の部材であって、上下方向に沿って並ぶように配置された複数のチューブ(130,230)と、
     前記チューブのうち最も下方側に配置されたもの、の更に下方側となる位置に配置された板状の部材である補強プレート(400)と、を備え、
     前記補強プレートには、下方側に向けて突出する屈曲部(430)が、前記チューブの長手方向に沿って伸びるように形成されており、
     前記屈曲部には、上方側から到達した凝縮水を下方側に向けて排出するための排出穴(440)が、少なくとも一つ以上形成されており、
     前記屈曲部のうち、その下端部(433)よりも空気の流れ方向に沿って上流側となる領域を上流側領域(431)とし、
     前記屈曲部のうち、その下端部よりも空気の流れ方向に沿って下流側となる領域を下流側領域(432)としたときに、
     前記排出穴は、
     前記上流側領域において前記排出穴に向かって上方側から伸びている上流側リブ(451)の高さ寸法と、
     前記下流側領域において前記排出穴に向かって上方側から伸びている下流側リブ(452)の高さ寸法と、が、前記チューブの長手方向に沿った少なくとも一部において互いに異なるように形成されている熱交換器。
  2.  前記排出穴では、
     当該排出穴に対応する前記下流側リブの高さ寸法よりも、当該排出穴に対応する前記上流側リブの高さ寸法の方が、前記チューブの長手方向に沿った少なくとも一部において大きくなっている、請求項1に記載の熱交換器。
  3.  前記排出穴は複数形成されており、
     複数の前記排出穴には、
     当該排出穴に対応する前記下流側リブの高さ寸法よりも、当該排出穴に対応する前記上流側リブの高さ寸法の方が、前記チューブの長手方向に沿った少なくとも一部において大きくなっている第1排出穴(441)と、
     当該排出穴に対応する前記上流側リブの高さ寸法よりも、当該排出穴に対応する前記下流側リブの高さ寸法の方が、前記チューブの長手方向に沿った少なくとも一部において大きくなっている第2排出穴(442)と、が含まれており、
     それぞれの前記排出穴は、
     前記チューブの長手方向に沿って、前記第1排出穴と前記第2排出穴とが交互に並ぶように形成されている、請求項1又は2に記載の熱交換器。
  4.  前記排出穴は複数形成されており、
     複数の前記排出穴の全てが、
     当該排出穴に対応する前記下流側リブの高さ寸法よりも、当該排出穴に対応する前記上流側リブの高さ寸法の方が、前記チューブの長手方向に沿った少なくとも一部において大きくなるように形成されている、請求項2に記載の熱交換器。
  5.  前記チューブには、
     上下方向に沿って並ぶように配置された複数の第1チューブ(130)と、
     前記第1チューブよりも空気の流れ方向に沿って下流側となる位置において、上下方向に沿って並ぶように配置された複数の第2チューブ(230)と、が含まれており、
     空気の流れ方向に沿って互いに隣り合う前記第1チューブと前記第2チューブとの間には隙間(GP)が形成されており、
     前記屈曲部は、前記隙間の直下となる位置に形成されている、請求項1乃至4のいずれか1項に記載の熱交換器。
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