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1. WO2020184198 - HEAT EXCHANGER

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明 細 書

発明の名称 熱交換器 0001  

技術分野

0002  

背景技術

0003   0004  

先行技術文献

特許文献

0005  

発明の概要

0006   0007   0008   0009   0010   0011   0012   0013   0014   0015   0016   0017  

図面の簡単な説明

0018  

発明を実施するための形態

0019   0020   0021   0022   0023   0024   0025   0026   0027   0028   0029   0030   0031   0032   0033   0034   0035   0036   0037   0038   0039   0040   0041   0042   0043   0044   0045   0046   0047   0048   0049   0050   0051   0052   0053   0054   0055   0056   0057   0058   0059   0060   0061   0062   0063   0064   0065   0066   0067   0068   0069   0070   0071   0072   0073   0074   0075   0076   0077   0078   0079   0080   0081   0082   0083   0084   0085   0086   0087  

請求の範囲

1   2   3   4   5  

図面

1   2   3   4   5   6   7   8  

明 細 書

発明の名称 : 熱交換器

関連出願への相互参照

[0001]
 本出願は、2019年3月14日に出願された日本特許出願番号2019-47355号に基づくもので、ここにその記載内容が参照により組み入れられる。

技術分野

[0002]
 本開示は、熱交換器に関するものである。

背景技術

[0003]
 この種の熱交換器として、例えば特許文献1に記載された熱交換器が従来から知られている。この特許文献1に記載された熱交換器はプレートフィン熱交換器と呼ばれるものであり、コルゲートフィンとチューブプレートとを備える。
 そのコルゲートフィンは、第1の方向に尾根線が延びる山頂部と第1の方向に谷線が延びる谷底部とが、第1の方向に直交する第2の方向に交互に配設されると共に、その山頂部と谷底部との間が中間部によってつながれることで構成されている。
[0004]
 また、そのコルゲートフィンの山頂部と谷底部との間の中間部には、コルゲートフィンの表面よりも凸となった凸条部が、第1の方向に並んで複数設けられている。その凸条部の相互間は溝になっているので、言い換えれば、コルゲートフィンの表面には、第1の方向に並んで設けられた複数の溝が形成されている。

先行技術文献

特許文献

[0005]
特許文献1 : 特許第6225042号公報

発明の概要

[0006]
 ところで、熱交換器の一種として、一方向に並んだ複数本のチューブとそのチューブの相互間に設けられたコルゲートフィンとを備えた熱交換器がある。このような熱交換器の用途として例えば車両用の蒸発器が想定され、その蒸発器を含む空調装置では、アイドリングストップ制御における停車時のエンジンの一時停止に伴って圧縮機も停止する。但し、そのアイドリングストップ制御では、車室内へ吹き出される吹出空気の温度が快適性を損なう前に圧縮機を作動させるために、停車中であってもエンジンが再始動されることがある。
[0007]
 従って、圧縮機の停止と作動とを切り替えるオンオフ制御においてオフ時間が短いことは、その分、車両の燃費悪化を招きやすくなる。
[0008]
 また、アイドリングストップ制御でのエンジン停止時間に対応する圧縮機のオフ時間を延ばすために、蓄冷剤入りの蓄冷ケースを蒸発器に設けるという技術がある。しかし、蓄冷ケースを蒸発器に設けるとその蓄冷ケースが蒸発器における通風路を塞ぐので、そのようにすることは冷房性能の低下や通風抵抗の悪化を引き起こす。
[0009]
 このようなことを解決するために、発明者らは、特許文献1に記載のようにコルゲートフィンの表面に溝を設ける技術を利用しようと考えたが、単にコルゲートフィンの表面に溝を設けるだけでは、上述したことを解決することはできなかった。発明者らの詳細な検討の結果、以上のようなことが見出された。
[0010]
 本開示は、上記に例示した事情等に鑑みてなされたものである。そして、本開示は、熱交換器に付着し溜まった水の蒸発を促進することにより第2流体から放熱させ、その第2流体から放熱させる時間を、第1流体と第2流体との熱交換が止まった場合に長く確保することを目的とする。
[0011]
 上記目的を達成するため、本開示の1つの観点による熱交換器は、
 第1流体と第2流体との熱交換を行う熱交換器であって、
 一方向に並び、第1流体が流れる複数本のチューブと、
 複数の頂部と複数の谷部とを有しその頂部と谷部とが交互に並んで連結された波形状を成すように曲がって形成され、チューブの相互間に設けられ、第1流体とチューブの相互間に流れる第2流体との熱交換を促進するコルゲートフィンと、
 コルゲートフィンをチューブに接合する接合材で構成され、コルゲートフィンとチューブとに接するフィレット部とを備え、
 コルゲートフィンは、波形状の頂部または谷部を構成しチューブに連結させられた複数の連結部と、波形状に沿って隣り合う連結部同士の間をつなぐようにその連結部のそれぞれに連結する複数のフィン本体部とを有し、
 フィン本体部は、そのフィン本体部の一部が切り起こされた形状を成す伝熱促進部を有し、
 伝熱促進部は、チューブに対し上記一方向に一方向間隔を空け離れて配置され、
 コルゲートフィンの表面には、上記一方向へ延びる溝が形成され、
 溝の溝幅は一方向間隔よりも小さく、
 フィレット部は、一方向間隔が上記一方向に占める範囲内に位置し、
 上記一方向におけるフィレット部の幅は一方向間隔よりも小さい。
[0012]
 上述のように、上記一方向におけるフィレット部の幅は一方向間隔よりも小さいので、コルゲートフィンまたはチューブに付着した水を、その一方向間隔が占める範囲内におけるコルゲートフィン上またはフィレット部上に溜めることができる。
[0013]
 そして、コルゲートフィンの表面に形成された溝は、そこに溜まった水を引張る毛細管現象を発生する。更に、コルゲートフィンの表面に形成された溝の溝幅が一方向間隔よりも小さいので、上記一方向間隔が占める範囲に溜まった水は、その範囲にとどまるよりも溝内に移動しやすくなる。すなわち、その水が上記溝の毛細管現象によって引張られる作用を確実に得ることができ、その水は、コルゲートフィン上において溝に沿って上記一方向に拡がることになる。その結果、そのコルゲートフィン上の水の蒸発が促進され、それにより第2流体から放熱させることができる。従って、その第2流体から放熱させる時間を、第1流体と第2流体との熱交換が止まった場合に長く確保することができる。
[0014]
 また、本開示の別の観点による熱交換器は、
 第1流体と第2流体との熱交換を行う熱交換器であって、
 一方向に並び、第1流体が流れる複数本のチューブと、
 複数の頂部と複数の谷部とを有しその頂部と谷部とが交互に並んで連結された波形状を成すように曲がって形成され、チューブの相互間に設けられ、第1流体とチューブの相互間に流れる第2流体との熱交換を促進するコルゲートフィンとを備え、
 コルゲートフィンは、波形状の頂部または谷部を構成しチューブに連結させられた複数の連結部と、波形状に沿って隣り合う連結部同士の間をつなぐようにその連結部のそれぞれに連結する複数のフィン本体部とを有し、
 フィン本体部は、そのフィン本体部の一部が切り起こされた形状を成す伝熱促進部を有し、
 伝熱促進部は、チューブに対し上記一方向に一方向間隔を空け離れて配置され、
 コルゲートフィンの表面には、上記一方向へ延びる溝が形成され、
 溝の溝幅は一方向間隔よりも小さく、
 連結部は、チューブに対し接合されることなく接触している。
[0015]
 上述のように、コルゲートフィンの連結部は、チューブに対し接合されることなく接触しているので、コルゲートフィンをチューブに接合するためのフィレット部が設けられていない。そのため、コルゲートフィンまたはチューブに付着した水を、上記一方向間隔が占める範囲内におけるコルゲートフィン上またはフィレット部上に溜めることができる。
[0016]
 そして、上記1つの観点による熱交換器と同様に、コルゲートフィンの表面に形成された溝の溝幅は一方向間隔よりも小さい。そのため、上記一方向間隔が占める範囲に溜まった水が上記溝の毛細管現象によって引張られる作用を確実に得ることができ、その水は、コルゲートフィン上において溝に沿って上記一方向に拡がることになる。その結果、そのコルゲートフィン上の水の蒸発が促進され、それにより第2流体から放熱させることができる。従って、その第2流体から放熱させる時間を、第1流体と第2流体との熱交換が止まった場合に長く確保することができる。
[0017]
 なお、各構成要素等に付された括弧付きの参照符号は、その構成要素等と後述する実施形態に記載の具体的な構成要素等との対応関係の一例を示すものである。

図面の簡単な説明

[0018]
[図1] 第1実施形態における熱交換器の斜視図である。
[図2] 図1の熱交換器のチューブおよびコルゲートフィンの一部分を拡大した斜視図である。
[図3] 図2のコルゲートフィンを単体で抜粋しその一部分を拡大した斜視図である。
[図4] 図2におけるIV矢視図である。
[図5] 図4のV部分を拡大して示した拡大図である。
[図6] 図3のコルゲートフィンを板厚方向に沿った平面で切断した模式的な断面図、詳細には、図3のVI-VI断面を模式的に示した断面図であって、コルゲートフィンの表面に形成されたフィン溝を示した図である。
[図7] 図5として示された拡大図において、凝縮水が溜まった様子を模式的に示した図である。
[図8] 第2実施形態において、図4のV部分に相当する部分を拡大して示した拡大図であって、図5に相当する図である。

発明を実施するための形態

[0019]
 以下、図面を参照しながら、各実施形態を説明する。なお、以下の各実施形態相互において、互いに同一もしくは均等である部分には、図中、同一符号を付してある。
[0020]
 (第1実施形態)
 本実施形態の熱交換器1は、例えば、車室内の空気調和を行う冷凍サイクルの一部を構成する蒸発器として使用されるものである。蒸発器としての熱交換器1は、冷凍サイクルを循環する第1流体としての冷媒と、熱交換器1を通過する第2流体としての空気との熱交換を行い、冷媒の蒸発潜熱により空気を冷却する。図1の矢印DRgは、車両に搭載された熱交換器1の上下方向DRgすなわち鉛直方向DRgを示している。
[0021]
 図1および図2に示すように、熱交換器1は、複数のコルゲートフィン10、複数本のチューブ20、第1~第4ヘッダタンク21~24、外枠部材25、および配管接続部材26などを備えている。これらの部材は、例えばアルミニウム合金で構成され、各部材同士がロウ付けにより接合されている。なお、コルゲートフィン10の表面10a(図6参照)には、後述するように複数のフィン溝101が形成されているが、図2では、見やすい図示にするために、そのフィン溝101の図示が省略されている。
[0022]
 複数本のチューブ20は、一方向であるチューブ配列方向DRstに所定の間隔をあけて並ぶように配列されている。そして、熱交換器1を通過する空気は、複数本のチューブ20の相互間に流れる。そのチューブ20の相互間では、その空気は、空気通過方向AFの一方側を上流側とし空気通過方向AFの他方側を下流側として流れる。
[0023]
 また、熱交換器1を通過する気体である空気はチューブ20の相互間を流れつつ、冷媒によって冷却される。そのため、その空気から、チューブ20の表面およびコルゲートフィン10の表面10aに凝縮水Wcが発生する。つまり、熱交換器1は、チューブ20内の冷媒と空気との熱交換により凝縮水Wcを発生させる。
[0024]
 また、複数本のチューブ20は、空気通過方向AFの一方側と他方側の2列に配列されている。複数本のチューブ20はいずれも、一端から他端に亘りチューブ延伸方向DRtに沿って直線状に延びている。そのチューブ延伸方向DRtは上下方向DRgに必ずしも一致する必要はないが、本実施形態では、その上下方向DRgに一致している。従って、本実施形態のチューブ20はいずれも、上下方向DRgに延びるように設けられている。なお、空気通過方向AFとチューブ配列方向DRstとチューブ延伸方向DRtは互いに交差する方向であり、厳密には、互いに直交する方向である。
[0025]
 複数本のチューブ20は、上側の端部にて第1ヘッダタンク21または第2ヘッダタンク22に挿入され、下側の端部にて第3ヘッダタンク23または第4ヘッダタンク24に挿入されている。第1~第4ヘッダタンク21~24は、複数本のチューブ20に冷媒を分配し、また、複数本のチューブ20から流入する冷媒を集合させるものである。
[0026]
 複数本のチューブ20の相互間には空気が流れるので、そのチューブ20の相互間に形成される隙間は、空気が流れる空気通路となっている。そして、コルゲートフィン10は、その空気通路に設けられている。言い換えれば、コルゲートフィン10は、チューブ20の相互間に設けられている。従って、本実施形態のコルゲートフィン10は、チューブ20の外側に設けられるアウターフィンである。
[0027]
 コルゲートフィン10は、チューブ20の内側を流れる冷媒と、チューブ20の相互間に流れる空気との熱交換を促進するものである。詳しく言えば、コルゲートフィン10は、チューブ20の内側を流れる冷媒と、チューブ20の外側を流れる空気との間で熱を伝える伝熱面積を増大させることにより、その冷媒と空気との熱交換効率を高めるものである。
[0028]
 チューブ配列方向DRstにおいて、複数本のチューブ20と複数のコルゲートフィン10とが交互に並んだ部分の更に外側には、一対の外枠部材25が設けられている。その一対の外枠部材25のうちの一方には、配管接続部材26が固定されている。
[0029]
 その配管接続部材26には、冷媒が供給される冷媒入口27と、冷媒を排出するための冷媒出口28とが設けられている。冷媒入口27から第1ヘッダタンク21に流入した冷媒は、第1~第4ヘッダタンク21~24と複数本のチューブ20とを所定の経路で流れ、冷媒出口28から流出する。その際、第1~第4ヘッダタンク21~24と複数本のチューブ20とを流れる冷媒の蒸発潜熱により、コルゲートフィン10が設けられた空気通路を流れる空気が冷却される。
[0030]
 図3および図4に示すように、コルゲートフィン10は、板状のプレート部材が曲げ成形などを施されることで形成されている。具体的には、コルゲートフィン10は、チューブ延伸方向DRtへ連続する波形状を成すように曲がって形成されている。詳細に言えば、コルゲートフィン10は、複数の頂部と複数の谷部とを有し、その頂部と谷部とが交互に並んで連結された波形状を成すように曲がって形成されている。コルゲートフィン10は波形状であるので、その波形状の頂部と谷部とのうち頂部が、チューブ配列方向DRstにおけるコルゲートフィン10の一方側の端に複数並んでいるとすれば、谷部は他方側の端に複数並んでいることになる。逆に、頂部が、チューブ配列方向DRstにおけるコルゲートフィン10の他方側の端に複数並んでいるとすれば、谷部は一方側の端に複数並んでいることになる。
[0031]
 コルゲートフィン10は、複数の連結部12と、複数のフィン本体部13とを有している。その複数の連結部12はそれぞれ、コルゲートフィン10の波形状の頂部または谷部を構成し、チューブ20に連結させられている。本実施形態では、その連結部12はそれぞれ、チューブ20のうち、チューブ配列方向DRstを向いたチューブ20の側面であるチューブ壁面201に接合されている。
[0032]
 従って、連結部12の板厚方向両側の表面のうちチューブ20に接合された側とは反対側の表面121は、チューブ20の相互間に形成された空気通路に露出している。また、コルゲートフィン10とチューブ20との接合は、具体的にはロウ付け接合である。
[0033]
 フィン本体部13は、コルゲートフィン10の波形状に沿って隣り合う連結部12同士の間に配置され、その連結部12同士の間をつなぐようにその連結部12のそれぞれに連結している。
[0034]
 また、フィン本体部13は、チューブ配列方向DRstにおけるフィン本体部13の両端部分においてR曲げされている。すなわち、フィン本体部13は、チューブ配列方向DRstにおけるフィン本体部13の両端部分にそれぞれ設けられた一対の湾曲端部131と、その一対の湾曲端部131の間に設けられた本体中間部132と有している。その一対の湾曲端部131はそれぞれ、フィン本体部13の両隣りの連結部12に対し湾曲しつつ連結している。
[0035]
 なお、図3の実線L1、L2、L3、L4は、連結部12と湾曲端部131と本体中間部132とルーバ14とのそれぞれの間の境界を示した仮想的な線であり、例えば溝などの具体的な形状を示すものではない。このことは、コルゲートフィン10を表した図2など他の斜視図でも同様である。
[0036]
 フィン本体部13は、フィン本体部13の一部が空気を案内するように切り起こされた形状を成す複数のルーバ14を有している。この複数のルーバ14は空気通過方向AFに並んで配置されている。複数のルーバ14は、チューブ20の相互間に流れる空気の一部を、ルーバ14の相互間を通過させるように案内する。そして、複数のルーバ14は、コルゲートフィン10とコルゲートフィン10に接触する空気との伝熱を促進する伝熱促進部として機能する。
[0037]
 この複数のルーバ14は、フィン本体部13のうち本体中間部132に設けられている。ルーバ14は、チューブ配列方向DRstにおけるルーバ14の中央部分を含むルーバ本体部141と、ルーバ一端部142と、ルーバ他端部143とを有している。本実施形態では、ルーバ一端部142とルーバ他端部143は、総称してルーバ端部142、143と称されることがある。
[0038]
 なお、ルーバ14を上位概念として表現すれば、そのルーバ14は、コルゲートフィン10とコルゲートフィン10に接触する空気との伝熱促進のための切り起こし部であると言える。また、このことに対応して、ルーバ本体部141を切り起こし本体部と称し、ルーバ一端部142を切り起こし一端部と称し、ルーバ他端部143を切り起こし他端部と称してもよい。更に、その切り起こし一端部と切り起こし他端部とを総称して、切り起こし端部と称してもよい。
[0039]
 ルーバ本体部141は、空気通過方向AFに対して傾斜した平板状を成し、ルーバ本体部141に沿うように空気を案内する。すなわち、互いに隣接するルーバ本体部141同士は、そのルーバ本体部141の相互間を空気が通過するようにその空気を案内する。
[0040]
 ルーバ一端部142は、ルーバ本体部141からチューブ配列方向DRstの一方側へ延設された板状を成し、ルーバ14のうちチューブ配列方向DRstの一方側の端に設けられている。そして、ルーバ一端部142は、そのルーバ一端部142の板厚方向がルーバ本体部141の板厚方向に交差する方向となるように形成されている。
[0041]
 また、ルーバ一端部142は、チューブ配列方向DRstにおけるルーバ本体部141側とは反対側にて、フィン本体部13のうちルーバ14周りの部位を構成する湾曲端部131へ連結している。そのルーバ一端部142が連結する湾曲端部131は、本体中間部132を挟んで並ぶ一対の湾曲端部131のうちチューブ配列方向DRstの一方側のものである。
[0042]
 ルーバ他端部143は、ルーバ本体部141からチューブ配列方向DRstの他方側へ延設された板状を成し、ルーバ14のうちチューブ配列方向DRstの他方側の端に設けられている。すなわち、ルーバ一端部142とルーバ他端部143との各配置に鑑みれば、それらのルーバ端部142、143はルーバ本体部141を挟んで一対を成すように配置され、ルーバ14のうちチューブ配列方向DRstの両端にそれぞれ設けられている。
[0043]
 また、ルーバ他端部143は、そのルーバ他端部143の板厚方向がルーバ本体部141の板厚方向に交差する方向となるように形成されている。
[0044]
 また、ルーバ他端部143は、チューブ配列方向DRstにおけるルーバ本体部141側とは反対側にて、フィン本体部13のうちルーバ14周りの部位を構成する湾曲端部131へ連結している。そのルーバ他端部143が連結する湾曲端部131は、本体中間部132を挟んで並ぶ一対の湾曲端部131のうちチューブ配列方向DRstの他方側のものである。
[0045]
 図4および図5に示すように、ルーバ14は、チューブ20に対しチューブ配列方向DRstに一方向間隔GLを空け離れて配置されている。この一方向間隔GLは、チューブ配列方向DRstの間隔である。例えば、ルーバ14に対するチューブ配列方向DRstの一方側では、その一方向間隔GLは、ルーバ14とそのルーバ14を含むコルゲートフィン10のチューブ配列方向DRstの一方側に接合されたチューブ20との間隔である。逆に、ルーバ14に対するチューブ配列方向DRstの他方側では、その一方向間隔GLは、ルーバ14とそのルーバ14を含むコルゲートフィン10のチューブ配列方向DRstの他方側に接合されたチューブ20との間隔である。なお、一方向間隔GLは、フィン本体部13のうち切り起こされていない部位の長さであるので、ルーバ非切れ長さGLとも称される。
[0046]
 図3に示すように、フィン本体部13の本体中間部132には、上述したように複数のルーバ14が設けられるが、その本体中間部132のうちルーバ14以外の部位は略平板状に形成されている。具体的には、本体中間部132は、空気通過方向AFに沿うように形成された複数の平坦面15を有している。その複数の平坦面15は、ルーバ14に対し空気通過方向AFに並んで配置されている。例えば、その平坦面15は、ルーバ14に対する空気通過方向AFの一方側にも他方側にも形成されている。
[0047]
 図3および図6に示すように、コルゲートフィン10の表面10a(詳細には、板厚方向両側の表面10a)には、複数のフィン溝101が形成されている。そのコルゲートフィン10の表面10aはフィン表面10aと称されることがある。なお、図6では、説明のため、フィン表面10aに設けられる複数のフィン溝101は模式的に大きく表されている。
[0048]
 複数のフィン溝101はそれぞれ、コルゲートフィン10の波形状に沿って延びており、空気通過方向AFに並んで並列に設けられている。従って、その複数のフィン溝101はそれぞれチューブ配列方向DRstに延びているが、連結部12のうちフィン表面10aがチューブ延伸方向DRtに沿う部位では、チューブ延伸方向DRtに延びることになる。
[0049]
 本実施形態では、複数のフィン溝101は、コルゲートフィン10の板厚方向一方側のフィン表面10aとコルゲートフィン10の板厚方向他方側のフィン表面10aとのそれぞれに形成されている。そして、複数のフィン溝101は、コルゲートフィン10の板厚方向の一方側と他方側とのそれぞれで、フィン表面10aの全体にわたって形成されている。
[0050]
 また、フィン溝101の溝幅Wdは、ルーバ14とチューブ20との間の一方向間隔GL(図5参照)よりも小さい。
[0051]
 なお、コルゲートフィン10の単体においては、連結部12は、連結部12の板厚方向でチューブ20に接合された接合側にもフィン溝101を有している。但し、本実施形態の熱交換器1においては連結部12はチューブ20に接合されるので、その連結部12の接合側に設けられたフィン溝101の殆どはチューブ20に覆われる。
[0052]
 また、フィン表面10aの複数のフィン溝101は、例えば、コルゲートフィン10が波形状に成形される前に形成される。そのため、図3に示すように、その複数のフィン溝101には、コルゲートフィン10を構成する複数の部位12、131、132、141、142、143にわたって連続して延びている溝が含まれている。
[0053]
 図4および図5に示すように、本実施形態では、コルゲートフィン10とチューブ20はロウ付け接合されているので、熱交換器1は、コルゲートフィン10をチューブ20に接合する接合材としてのロウ材で構成されたフィレット部30を備えている。この接合材構成部としてのフィレット部30は、コルゲートフィン10とチューブ20とに接している。詳細には、フィレット部30は、コルゲートフィン10のうちの湾曲端部131とチューブ壁面201との間に形成される窪みを埋めるように形成され、その湾曲端部131とチューブ壁面201とに接合している。
[0054]
 湾曲端部131とチューブ壁面201との間の窪みは、チューブ配列方向DRstにおけるコルゲートフィン10の一方側にも他方側にも複数形成されており、その複数の窪みそれぞれにフィレット部30は設けられている。なお、図5は断面図ではないが、図5ではフィレット部30を見やすく示すために、フィレット部30にハッチングが施されており、このことは、後述する図5相当の拡大図でも同様である。
[0055]
 また、図5に示すように、フィレット部30の全体は、ルーバ14とチューブ20との間の一方向間隔GLがチューブ配列方向DRstに占める範囲内に位置している。そして、チューブ配列方向DRstにおけるフィレット部30の幅であるフィレット幅Wfは一方向間隔GLよりも小さい。すなわち、そのフィレット幅Wfと一方向間隔GLは「Wf<GL」の関係にある。
[0056]
 このような「Wf<GL」の関係により、図7に示すように、コルゲートフィン10上において一方向間隔GLが占める範囲であるルーバ側部範囲は、冷媒と空気との熱交換によって発生した凝縮水Wcを一時的に溜めることができる。すなわち、そのコルゲートフィン10上のルーバ側部範囲は、凝縮水Wcを一時的に溜める貯水エリアとして機能する。なお、図7は断面図ではないが、図7ではフィレット部30と凝縮水Wcとを見やすく示すために、フィレット部30と凝縮水Wcとにハッチングが施されている。
[0057]
 そして、図3に示すように、フィン表面10aには、チューブ配列方向DRstへ延びる複数のフィン溝101が形成されているので、その複数のフィン溝101は、コルゲートフィン10上の上記貯水エリアに溜まった水を引張る毛細管現象を発生する。
[0058]
 更に、上述したように、図6に示すフィン溝101の溝幅Wdは、図7に示すルーバ14とチューブ20との間の一方向間隔GLよりも小さい。そのため、フィン溝101に溜まる凝縮水Wcの液面WFcの曲率半径Rdf(図6参照)は、コルゲートフィン10上の上記貯水エリアに溜まる凝縮水Wcの液面WFcの曲率半径Rgf(図7参照)よりも小さくなる。この液面WFcの曲率半径Rdf、Rgfの「Rdf<Rgf」という関係により、上記貯水エリアに溜まる凝縮水Wcは、その貯水エリアにとどまるよりもフィン溝101内に移動しやすくなる。すなわち、その貯水エリアに溜まった凝縮水Wcがフィン溝101の毛細管現象によって引張られる作用を確実に得ることができる。そして、その凝縮水Wcは、図2の矢印A1で示すように、コルゲートフィン10上においてフィン溝101に沿ってチューブ配列方向DRstに拡がることになる。例えば、その毛細管現象によって引張られる凝縮水Wcは、上記貯水エリアからルーバ14上または平坦面15上に拡がることになる。
[0059]
 その結果、そのコルゲートフィン10上の凝縮水Wcの蒸発が促進され、それにより、チューブ20の相互間に流れる空気から放熱させることができる。例えば、チューブ20内の冷媒の流通が止まった場合において、その凝縮水Wcの蒸発を促進する作用により、空気からの放熱を或る程度維持することが可能である。従って、その空気から放熱させる時間を、冷媒と空気との熱交換が止まった場合に長く確保することができる。なお、図2の矢印A2は、フィン溝101の毛細管現象によって引張られコルゲートフィン10上で拡がった凝縮水Wcが蒸発している様子を示している。
[0060]
 また、空気から放熱させる時間を、冷媒と空気との熱交換が止まった場合に長く確保することができるので、例えばアイドリングストップ制御等での圧縮機のオンオフ切替えにおいて、その圧縮機の稼働率を低減することが可能である。
[0061]
 また、本実施形態によれば、図3および図6に示すように、複数のフィン溝101は、コルゲートフィン10の板厚方向一方側の表面10aとコルゲートフィン10の板厚方向他方側の表面10aとのそれぞれに形成されている。従って、例えばコルゲートフィン10の片側の表面10aにしかフィン溝101が形成されていない場合と比較して、上記貯水エリアに溜まった凝縮水Wcがコルゲートフィン10の表面10a上で拡がりやすくなり、その凝縮水Wcの蒸発を促進しやすくなる。
[0062]
 また、本実施形態によれば、図1および図4に示すように、複数本のチューブ20は何れも、上下方向DRgすなわち鉛直方向に延びるように設けられている。従って、コルゲートフィン10またはチューブ20に付着した凝縮水Wcをコルゲートフィン10上の上記貯水エリアに溜める貯水効果を、重力の作用を利用して向上させることが可能である。
[0063]
 また、本実施形態によれば、熱交換器1は、第1流体としての冷媒と、第2流体としての空気との熱交換により凝縮水Wcを発生させる。従って、第1流体と第2流体との熱交換が止まった場合に、残留した凝縮水Wcを利用して、第2流体から放熱させる時間を長く確保することができる。
[0064]
 (第2実施形態)
 次に、第2実施形態について説明する。本実施形態では、前述の第1実施形態と異なる点を主として説明する。また、前述の実施形態と同一または均等な部分については省略または簡略化して説明する。このことは後述の実施形態の説明においても同様である。
[0065]
 コルゲートフィン10はチューブ20に対し、第1実施形態では図5に示すようにロウ付け接合されているが、本実施形態では図8に示すように、ロウ付け接合されていない。この点において、本実施形態は第1実施形態と異なっている。
[0066]
 具体的には、図8に示すように、熱交換器1全体の中ではコルゲートフィン10はチューブ20に対して固定されているが、コルゲートフィン10とチューブ20との間ではロウ付け接合はされていない。但し、コルゲートフィン10はチューブ20に対し熱伝導可能に連結されている。
[0067]
 詳細には、コルゲートフィン10の複数の連結部12はそれぞれ、チューブ20に対し接合されることなく接触している。そのため、本実施形態の熱交換器1は、フィレット部30(図5参照)を備えていない。
[0068]
 以上説明したことを除き、本実施形態は第1実施形態と同様である。そして、本実施形態では、前述の第1実施形態と共通の構成から奏される効果を第1実施形態と同様に得ることができる。
[0069]
 (他の実施形態)
 (1)上述の各実施形態では図1および図4に示すように、熱交換器1は、チューブ延伸方向DRtが上下方向DRgに一致する向きになるように配置されるが、その熱交換器1の設置向きに限定はない。例えば、熱交換器1は、チューブ20が上下方向DRgに対し斜めに延びる向きになるように配置されても差し支えない。そのように熱交換器1が配置されても、チューブ20は上端と下端とを有するので、チューブ20が、上下方向DRgに延びるように設けられていることに変わりはない。
[0070]
 また、熱交換器1は、チューブ20が水平方向に延びる向きになるように配置されても差し支えない。
[0071]
 (2)上述の各実施形態では図3に示すように、フィン表面10a(図6参照)には、チューブ配列方向DRstに延びる複数のフィン溝101が形成されており、そのフィン溝101に交差する溝は形成されていないが、これは一例である。例えば、そのチューブ配列方向DRstに延びる複数のフィン溝101に加え、そのフィン溝101に交差する溝がフィン表面10aに形成されていても差し支えない。
[0072]
 また、図3に示すように、チューブ延伸方向DRtを法線方向とした仮想平面に複数のフィン溝101が投影された場合、その投影されたフィン溝101はチューブ配列方向DRstに沿って延びるが、これは一例である。例えば、その投影されたフィン溝101がチューブ配列方向DRstに対し斜めに延びるように、フィン溝101はフィン表面10aに形成されていても差し支えない。このようにフィン溝101が形成されても、そのフィン溝101がチューブ配列方向DRstに延びていることに変わりはない。
[0073]
 (3)上述の各実施形態では図3および図6に示すように、フィン溝101は、コルゲートフィン10の板厚方向一方側のフィン表面10aとコルゲートフィン10の板厚方向他方側のフィン表面10aとのそれぞれに形成されているが、これは一例である。例えば、フィン溝101は、コルゲートフィン10の板厚方向一方側の表面10aと板厚方向他方側の表面10aとのうち片側に形成されているだけでもよい。
[0074]
 (4)上述の各実施形態では図3に示すように、複数のフィン溝101はフィン表面10aの全体にわたって形成されているが、これは一例である。例えば、複数のフィン溝101は、フィン表面10aにおいて図5の一方向間隔GLが占める範囲内からその範囲の外へ延びるように形成されていれば、フィン表面10aのうち部分的に形成されていてもよい。
[0075]
 (5)上述の各実施形態では例えば図3に示すように、コルゲートフィン10の複数のフィン溝101は何れも直線的に延びているが、それに限らず、例えば蛇行するように延びていても差し支えない。
[0076]
 また、そのフィン溝101は、溝幅Wdが均一な溝であっても不均一な溝であってもよい。
[0077]
 (6)上述の各実施形態では、例えば図1に示すように、熱交換器1は、蒸発器として使用されるものとして説明されているが、これに限らない。各実施形態の熱交換器1は、コルゲートフィン10の表面10aまたはチューブ20の表面に水が付着しうる環境で使用されるものであれば、蒸発器以外の熱交換器であっても差し支えない。例えば、熱交換器1は、空気よりも低温の冷却水をチューブ20内に流通させ冷却水の蒸発を伴わずに空気を冷却するクーラコアであってもよい。
[0078]
 (7)上述の各実施形態では、図1に示すように、熱交換器1は、蓄冷剤入りの蓄冷ケースを備えていない蒸発器であるが、その蓄冷ケースを備えた蒸発器であっても差し支えない。そのように熱交換器1が蓄冷ケースを備える場合には、上述したコルゲートフィン10上の貯水エリアとフィン溝101とが奏する効果により、蓄冷ケースの設置数を低減することができる。その結果、熱交換器1において、蓄冷ケースの設置に起因した冷房性能の低下や通風抵抗の悪化を抑制することが可能である。
[0079]
 (8)上述の各実施形態において、チューブ20内を流れる第1流体は冷媒であるが、その第1流体が冷媒以外の流体であることも想定される。また、チューブ20の相互間に流れる第2流体は空気であるが、その第2流体が空気以外の流体であることも想定される。
[0080]
 (9)上述の各実施形態では、図3に示すように、コルゲートフィン10は、伝熱促進部として複数のルーバ14を有するフィンであるが、それに限らず、スリットフィンまたはオフセットフィンであってもよい。
[0081]
 (10)なお、本開示は、上述の実施形態に限定されることなく、種々変形して実施することができる。また、上記各実施形態において、実施形態を構成する要素は、特に必須であると明示した場合および原理的に明らかに必須であると考えられる場合等を除き、必ずしも必須のものではないことは言うまでもない。
[0082]
 また、上記各実施形態において、実施形態の構成要素の個数、数値、量、範囲等の数値が言及されている場合、特に必須であると明示した場合および原理的に明らかに特定の数に限定される場合等を除き、その特定の数に限定されるものではない。また、上記各実施形態において、構成要素等の材質、形状、位置関係等に言及するときは、特に明示した場合および原理的に特定の材質、形状、位置関係等に限定される場合等を除き、その材質、形状、位置関係等に限定されるものではない。
[0083]
 (まとめ)
 上記各実施形態の一部または全部で示された第1の観点によれば、第1流体と第2流体との熱交換を行う熱交換器において、複数本のチューブは一方向に並び、その複数本のチューブには第1流体が流れる。コルゲートフィンの伝熱促進部は、チューブに対し上記一方向に一方向間隔を空け離れて配置され、コルゲートフィンの表面には、上記一方向へ延びる溝が形成される。その溝の溝幅は上記一方向間隔よりも小さく、フィレット部は、上記一方向間隔が上記一方向に占める範囲内に位置し、上記一方向におけるフィレット部の幅は上記一方向間隔よりも小さい。
[0084]
 また、第2の観点によれば、コルゲートフィンの伝熱促進部は、チューブに対し上記一方向に一方向間隔を空け離れて配置され、コルゲートフィンの表面には、上記一方向へ延びる溝が形成される。その溝の溝幅は上記一方向間隔よりも小さく、コルゲートフィンの連結部は、チューブに対し接合されることなく接触している。
[0085]
 また、第3の観点によれば、上記溝は、コルゲートフィンの板厚方向一方側の表面とコルゲートフィンの板厚方向他方側の表面とのそれぞれに形成されている。従って、例えばコルゲートフィンの片側の表面にしか上記溝が形成されていない場合と比較して、上記一方向間隔が占める範囲内に溜まった水がコルゲートフィンの表面上で拡がりやすくなり、その水の蒸発を促進しやすくなる。
[0086]
 また、第4の観点によれば、複数本のチューブは鉛直方向に延びるように設けられる。従って、コルゲートフィンまたはチューブに付着した水を上記一方向間隔が占める範囲に溜める貯水効果を、重力の作用を利用して向上させることが可能である。
[0087]
 また、第5の観点によれば、熱交換器は、第1流体としての冷媒と、第2流体としての空気との熱交換により凝縮水を発生させる。従って、第1流体と第2流体との熱交換が止まった場合に、残留した凝縮水を利用して、第2流体から放熱させる時間を長く確保することができる。

請求の範囲

[請求項1]
 第1流体と第2流体との熱交換を行う熱交換器であって、
 一方向(DRst)に並び、前記第1流体が流れる複数本のチューブ(20)と、
 複数の頂部と複数の谷部とを有し該頂部と該谷部とが交互に並んで連結された波形状を成すように曲がって形成され、前記チューブの相互間に設けられ、前記第1流体と前記チューブの相互間に流れる前記第2流体との熱交換を促進するコルゲートフィン(10)と、
 前記コルゲートフィンを前記チューブに接合する接合材で構成され、前記コルゲートフィンと前記チューブとに接するフィレット部(30)とを備え、
 前記コルゲートフィンは、前記波形状の頂部または谷部を構成し前記チューブに連結させられた複数の連結部(12)と、前記波形状に沿って隣り合う前記連結部同士の間をつなぐように該連結部のそれぞれに連結する複数のフィン本体部(13)とを有し、
 前記フィン本体部は、該フィン本体部の一部が切り起こされた形状を成す伝熱促進部(14)を有し、
 前記伝熱促進部は、前記チューブに対し前記一方向に一方向間隔(GL)を空け離れて配置され、
 前記コルゲートフィンの表面(10a)には、前記一方向へ延びる溝(101)が形成され、
 前記溝の溝幅(Wd)は前記一方向間隔よりも小さく、
 前記フィレット部は、前記一方向間隔が前記一方向に占める範囲内に位置し、
 前記一方向における前記フィレット部の幅(Wf)は前記一方向間隔よりも小さい、熱交換器。
[請求項2]
 第1流体と第2流体との熱交換を行う熱交換器であって、
 一方向(DRst)に並び、前記第1流体が流れる複数本のチューブ(20)と、
 複数の頂部と複数の谷部とを有し該頂部と該谷部とが交互に並んで連結された波形状を成すように曲がって形成され、前記チューブの相互間に設けられ、前記第1流体と前記チューブの相互間に流れる前記第2流体との熱交換を促進するコルゲートフィン(10)とを備え、
 前記コルゲートフィンは、前記波形状の頂部または谷部を構成し前記チューブに連結させられた複数の連結部(12)と、前記波形状に沿って隣り合う前記連結部同士の間をつなぐように該連結部のそれぞれに連結する複数のフィン本体部(13)とを有し、
 前記フィン本体部は、該フィン本体部の一部が切り起こされた形状を成す伝熱促進部(14)を有し、
 前記伝熱促進部は、前記チューブに対し前記一方向に一方向間隔(GL)を空け離れて配置され、
 前記コルゲートフィンの表面(10a)には、前記一方向へ延びる溝(101)が形成され、
 前記溝の溝幅(Wd)は前記一方向間隔よりも小さく、
 前記連結部は、前記チューブに対し接合されることなく接触している、熱交換器。
[請求項3]
 前記溝は、前記コルゲートフィンの板厚方向一方側の前記表面と前記コルゲートフィンの板厚方向他方側の前記表面とのそれぞれに形成されている、請求項1または2に記載の熱交換器。
[請求項4]
 前記複数本のチューブは鉛直方向(DRg)に延びるように設けられる、請求項1ないし3のいずれか1つに記載の熱交換器。
[請求項5]
 前記第1流体としての冷媒と、前記第2流体としての空気との熱交換により凝縮水を発生させる、請求項1ないし4のいずれか1つに記載の熱交換器。

図面

[ 図 1]

[ 図 2]

[ 図 3]

[ 図 4]

[ 図 5]

[ 図 6]

[ 図 7]

[ 図 8]