(57)【要約】【課題】結露水に対する水はけ性を向上させた熱交換器を提供する。【解決手段】伝熱部１２ａが波形フィン１２の素材からせん断成形される際、通風空間からはみ出る余剰部分が予め残された状態でせん断される。この余剰部分が短冊形に切られることによって接触部１２ｂが形成される。接触部１２ｂは低剛性で塑性変形し易く、結露水の重力で塑性変形し下方の波形フィン１２と接触する。熱交換器１０の表面で発生した結露水は、接触部１２ｂを介して下方の波形フィン１２側へ流れる。【選択図】図３
2010002152.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
平面部（１１ａ）を上下方向に向けた状態で複数段配列される扁平管（１１）と、
上下に隣接する前記扁平管（１１）に挟まれた通風空間に配置されるフィン（１２）と、
を備え、
前記フィン（１２）は、
前記通風空間を通過する空気流と熱交換を行う伝熱部（１２ａ）と、
前記伝熱部（１２ａ）から前記空気流の上流側及び／又は下流側へ延びて、下方に隣接する他の前記フィン（１２）と接触する低剛性の接触部（１２ｂ）と、
を有している、
熱交換器（１０）。
【請求項２】
前記フィン（１２）の前記接触部（１２ｂ）は、変形によって下方に垂れる、
請求項１に記載の熱交換器（１０）。
【請求項３】
前記接触部（１２ｂ）の変形は、前記製造過程における外力によって生じる、
請求項２に記載の熱交換器（１０）。
【請求項４】
前記接触部（１２ｂ）の変形は、前記使用中に前記フィン（１２）で発生する結露水の重力によって生じる、
請求項２に記載の熱交換器（１０）。
【請求項５】
前記接触部（１２ｂ）は、前記通風空間からはみ出る前記フィン（１２）の余剰部分であって、前記余剰部分が短冊形に切られている、
請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の熱交換器（１０）。
【請求項６】
前記接触部（１２ｂ）は、前記通風空間からはみ出る前記フィン（１２）の余剰部分であって、前記余剰部分に切り込み線（１２０）が設けられている、
請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の熱交換器（１０）。
【請求項７】
前記切り込み線（１２０）は、
前記余剰部分の上端から下端手前まで延びる第１切り込み線（１２１）と、
前記余剰部分の下端から上端手前まで延びる第２切り込み線（１２２）と、
の組合せである、
請求項６に記載の熱交換器（１０）。
【請求項８】
請求項５から請求項７のいずれか１項に記載の熱交換器の製造方法であって、
前記伝熱部（１２ａ）は、前記フィン（１２）の素材からせん断成形される際、前記通風空間からはみ出る前記余剰部分が残された状態でせん断される、
熱交換器（１０）の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、扁平管とフィンとを備えた熱交換器、及び熱交換器の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、扁平管の平面部を水平にし、平面部と平面部との間にフィンを配置した熱交換器が広く普及している。このような熱交換器では、フィンが扁平管によって分断されているので、結露水が滞留して通風抵抗となる。この結露水の滞留を解消するために、フィンの端部から突出部を空気流の下流側へ突出させ、その突出部に切り欠きを設けた熱交換器が提供されている（特許文献１参照）。特許文献１に開示されている熱交換器によれば、発生した結露水は、空気流に押されて下流側に集まり、切り欠きを通って下方へ落下する。
【０００３】
しかしながら、上記のような熱交換器では、結露水が切り欠きから落下するのは、結露水が自重で落下できる程度の大きさまで成長したときであって、周期的に結露水が熱交換器に滞留することがあり、結露水に対する水はけ性は低い。また、熱交換器の小型化がさらに進む状況下において、熱交換器の小型化は結露水に対する熱交換器の水はけ性を低下させる可能性が高いので、さらなる水はけ性の向上が求められている。
【特許文献１】実公昭６３−６６３２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明の課題は、結露水に対する水はけ性を向上させた熱交換器を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
第１発明に係る熱交換器は、扁平管とフィンとを備えている。扁平管は、平面部を上下方向に向けた状態で複数段配列されている。フィンは、上下に隣接する扁平管に挟まれた通風空間に配置され、伝熱部と接触部とを有している。伝熱部は、通風空間を通過する空気流と熱交換を行う。接触部は、低剛性であり、伝熱部から空気流の上流側及び／又は下流側へ延びて、下方に隣接する他のフィンと接触する。
【０００６】
この熱交換器では、フィン表面で発生した結露水は、接触部を介して下方に隣接するフィン側へ流れるので水はけがよい。
【０００７】
第２発明に係る熱交換器は、第１発明に係る熱交換器であって、フィンの接触部が変形によって下方に垂れる。
【０００８】
この熱交換器では、接触部は低剛性で変形し易く、下方に垂れるような変形は、製造過程や使用中でも可能であり製造し易い。
【０００９】
第３発明に係る熱交換器は、第２発明に係る熱交換器であって、接触部の変形が、製造過程における外力によって生じる。
【００１０】
この熱交換器では、接触部は低剛性で変形し易く、作業者の手による曲げ、及び治具との接触による曲げなど、より生産性の高い作業方法が選択される。
【００１１】
第４発明に係る熱交換器は、第２発明に係る熱交換器であって、接触部の変形が、使用中にフィンで発生する結露水の重力によって生じる。
【００１２】
この熱交換器では、接触部は低剛性で変形し易く、結露水の重力で変形させることによって、製造工程での加工が省かれ、製造コストの増大が抑制される。
【００１３】
第５発明に係る熱交換器は、第１発明から第４発明のいずれか１つに係る熱交換器であって、接触部が、通風空間からはみ出るフィンの余剰部分であって、その余剰部分が短冊形に切られている。この熱交換器では、伝熱部と接触部とが一体成形されるので製造コストが低減される。
【００１４】
第６発明に係る熱交換器は、第１発明から第４発明のいずれか１つに係る熱交換器であって、接触部が、通風空間からはみ出るフィンの余剰部分であって、その余剰部分に切り込み線が設けられている。この熱交換器では、伝熱部と接触部とが一体成形されるので製造コストが低減される。
【００１５】
第７発明に係る熱交換器は、第６発明に係る熱交換器であって、切り込み線が、余剰部分の上端から下端手前まで延びる第１切り込み線と、余剰部分の下端から上端手前まで延びる第２切り込み線との組合せである。
【００１６】
この熱交換器では、接触部の全長が長くなるので、接触部は下方のフィンに確実に接触することができる。
【００１７】
第８発明に係る熱交換器の製造方法は、第５発明から第７発明のいずれか１つに係る熱交換器の製造方法であって、伝熱部が、フィンの素材からせん断成形される際、通風空間からはみ出る余剰部分が残された状態でせん断される。この熱交換器の製造方法では、伝熱部と接触部とが一体成形されるので、製造コストが低減される。
【発明の効果】
【００１８】
第１発明に係る熱交換器では、フィン表面で発生した結露水は、接触部を介して下方に隣接するフィン側へ流れるので水はけがよい。
【００１９】
第２発明に係る熱交換器では、接触部は低剛性で変形し易く、下方に垂れるような変形は、製造過程や使用中でも可能であり製造し易い。
【００２０】
第３発明に係る熱交換器では、接触部は低剛性で変形し易く、作業者の手による曲げ、及び治具との接触による曲げなど、より生産性の高い作業方法が選択される。
【００２１】
第４発明に係る熱交換器では、接触部は低剛性で変形し易く、結露水の重力で変形させることによって、製造工程での加工が省かれ、製造コストの増大が抑制される。
【００２２】
第５発明又は第６発明に係る熱交換器では、伝熱部と接触部とが一体成形されるので製造コストが低減される。
【００２３】
第７発明に係る熱交換器では、接触部の全長が長くなるので、接触部は下方のフィンに確実に接触することができる。
【００２４】
第８発明に係る熱交換器の製造方法では、伝熱部と接触部とが一体成形されるので、製造コストが低減される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
以下図面を参照しながら、本発明の実施形態について説明する。なお、以下の実施形態は、本発明の具体例であって、本発明の技術的範囲を限定するものではない。
【００２６】
＜熱交換器１０の構成＞
図１は、本発明の一実施形態に係る熱交換器の斜視図であり、図２は、図１のＡ部の拡大斜視図である。図１、図２において、熱交換器１０は、扁平管１１、波形フィン１２及びヘッダ１５を備えている。
【００２７】
（扁平管１１）
扁平管１１は、アルミニウムまたはアルミニウム合金から成形されており、伝熱面となる平面部１１ａと、冷媒が流れる複数の冷媒流路１１ｂを有している（図２参照）。図２に示すように、扁平管１１は、平面部１１ａを上下に向けた状態で複数段配列されている。
【００２８】
（波形フィン１２）
波形フィン１２は、波形に折り曲げられたアルミニウム製またはアルミニウム合金製のフィンである。波形フィン１２は、上下に隣接する扁平管１１に挟まれた通風空間に配置され、谷部及び山部が扁平管１１の平面部１１ａと接触している。なお、谷部と山部と平面部１１ａとはロウ付け溶接されている。波形フィン１２は、通風空間に位置する伝熱面１２ａと通風空間の外側に位置する接触部１２ｂとを有している。
【００２９】
伝熱面１２ａは、通風空間を通過する空気と熱交換する部分であり、効率よく熱交換を行うためのルーバー１２ｃが形成されている。ルーバー１２ｃは、伝熱面１２ａの一方の面から他方の面へ貫通する開口を形成している。説明の便宜上、図２正面視において、伝熱面１２ａの右側の面を「第１面」、左側の面を「第２面」と呼ぶ。伝熱面１２ａの中央から上流側に位置するルーバー１２ｃ群は、空気流が第２面からから第１面へ流れるように傾いており、伝熱面１２ａの中央から下流側に位置するルーバー１２ｃ群は、空気流が第１面からから第２面へ流れるように傾いている。
【００３０】
接触部１２ｂは、伝熱面１２ａの端部から通風空間の外側へ延びている。ここで、通風空間の外側は、空気流の上流側又は下流側のいずれか一方でもよく、空気流の上流側及び下流側の両方でもよい。本実施形態では、接触部１２ｂは、空気流の下流側へ延び下方の波形フィン１２と接触するように垂れている。
【００３１】
（ヘッダ１５）
図１において、ヘッダ１５は、上下方向に複数段配列された扁平管１１の両端に連結されている。説明の便宜上、図１の正面視右側のヘッダを「第１ヘッダ１５１」と呼び、左側のヘッダを「第２ヘッダ１５２」と呼ぶ。第１ヘッダ１５１及び第２ヘッダ１５２は、扁平管１１を支持する機能と、冷媒を扁平管１１の冷媒流路１１ｂに導く機能と、冷媒流路１１ｂから出てきた冷媒を集合させる機能とを有している。
【００３２】
（冷媒の流れ）
図１において、第１ヘッダ１５１の入口１５１ａから流入した冷媒は、最上段の扁平管１１の各冷媒流路１１ｂへほぼ均等に分配され第２ヘッダ１５２に向って流れる。第２ヘッダ１５２に達した冷媒は、２段目の扁平管１１の各冷媒流路１１ｂへ均等に分配され第１ヘッダ１５１へ向って流れる。以降、奇数段目の扁平管１１内の冷媒は、第２ヘッダ１５２へ向って流れ、偶数段目の扁平管１１内の冷媒は、第１ヘッダ１５１に向って流れる。そして、最下段で且つ偶数段目の扁平管１１内の冷媒は、第１ヘッダ１５１に向って流れ、第１ヘッダ１５１で集合し出口１５１ｂから流出する。
【００３３】
熱交換器１０が蒸発器として機能するとき、冷媒流路１１ｂを流れる冷媒は、波形フィン１２を介して通風空間を流れる空気流から吸熱する。熱交換器１０が凝縮器として機能するときは、冷媒流路１１ｂを流れる冷媒は、波形フィン１２を介して通風空間を流れる空気流へ放熱する。
【００３４】
（結露水の流れ）
一般に、扁平管１１が平面部１１ａを上下に向けて配列されているとき、熱交換器表面の水はけが悪く、蒸発器として利用した場合、滞留した結露水が空気流の抵抗となり熱交換性能が低下することがある。
【００３５】
しかし、本実施形態の熱交換器１０では、図２に示すように、波形フィン１２の接触部１２ｂが下方に垂れて下方にある波形フィン１２と接触するので、結露水は接触部１２ｂを介して下方へ流れる。以下、結露水の流れについて図面を用いて説明する。
【００３６】
図３（ａ）は、波形フィンの接触部が下方に垂れる前の熱交換器の簡略断面図であり、図３（ｂ）は、その波形フィンの接触部が下方に垂れた後の熱交換器の簡略断面図である。なお、図３（ａ），（ｂ）は、結露水の流れを説明するための図であるので、扁平管１１及び波形フィン１２は簡略化されている。
【００３７】
図３（ａ）において、波形フィン１２の伝熱面１２ａで発生した結露水Ｗは、重力によって伝熱面１２ａを降下しながら、空気流Ｂの風圧に押されて下流側へ進む（破線Ｃ参照）。伝熱面１２ａの下流端には、空気流の下流側に向って延びる接触部１２ｂが一体成形されている。接触部１２ｂは細い短冊が櫛状に並んだ形状であるので、接触部１２ｂに達した結露水Ｗは、毛細管現象と空気流の風圧とによって接触部１２ｂの先端まで進む。
【００３８】
図３（ｂ）において、接触部１２ｂは、上記の通り細い短冊が櫛状に並んだ形状を成す低剛性の部材であり、具体的には、結露水Ｗの重力によって下方へ垂れ下がり、下方に位置する波形フィン１２と接触する程度に低い剛性である。一度垂れ下がった接触部１２ｂは、塑性変形しているので元の姿勢に戻ることはない。以降、結露水Ｗは、接触部１２ｂを介して下方の波形フィン１２に向って流れる。
【００３９】
図４（ａ）は接触部が形成される前の波形フィンの素材の平面図であり、（ｂ）は接触部が形成される途中の波形フィンの素材の平面図であり、（ｃ）は接触部が形成された後の波形フィンの素材の平面図である。
【００４０】
図４（ａ）において、波形フィン１２の素材は、伝熱面１２ａが形成される第１領域１３１と、接触部１２ｂが形成される第２領域１３２とを有している。図４（ｂ）において、第１領域１３１には、切り起し加工によってルーバー１２ｃ群が形成される。ルーバー１２ｃ群は、第１領域１３１の長手方向にそって等間隔に形成される。２つのルーバー１２ｃ群に挟まれた領域は、第１領域１３１が波形に曲げられたときに谷部又は山部となる曲げ予定域である。第２領域１３２は、接触部１２ｂとなる部分だけを残してせん断される。
【００４１】
図４（ｃ）において、接触部１２ｂとなる部分に、スリット又は切り込み線１２０が設けられることによって、細い短冊が櫛状に並んだ低剛性の接触部１２ｂが形成される。そして、曲げ予定域の仮想中心線Ｘが波形の谷部又は山部の頂上となるように第１領域１３１が折り曲げられる。
【００４２】
なお、図３（ａ），（ｂ）において、波形フィン１２の接触部１２ｂが結露水Ｗの重力で垂れ下がり塑性変形すると説明したが、これに限定されるものではなく、製造工程中に人為的に塑性変形させてもよい。
【００４３】
＜変形例＞
上記実施形態では、接触部１２ｂは細い短冊が櫛状に並んだ形状であるが、これに限定されるものではない。図５（ａ）は変形例に係る波形フィンの接触部が下方に垂れる前の熱交換器の簡略断面図であり、図５（ｂ）はその波形フィンの接触部が下方に垂れる途中の熱交換器の簡略断面図であり、図５（ｃ）はその波形フィンの接触部が下方に垂れた後の熱交換器の簡略断面図である。なお、図５（ａ），（ｂ），（ｃ）は、結露水の流れを説明するための図であるので、扁平管１１及び波形フィン１２は簡略化されている。
【００４４】
図５（ａ）において、波形フィン１２の伝熱面１２ａで発生した結露水Ｗは、重力によって伝熱面１２ａを降下しながら、空気流Ｂの風圧に押されて下流側へ進む（破線Ｃ参照）。伝熱面１２ａの下流端は、上下に隣接する扁平管１１に挟まれた通風空間からはみ出ており、このはみ出た部分を「余剰部分」とよぶ。この余剰部分に鉛直方向の切り込み線１２０が設けられることによって接触部１２ｂが形成される。
【００４５】
切り込み線１２０は、互いに隣接する第１切り込み線１２１と第２切り込み線１２２とから成る。第１切り込み線１２１は余剰部分の上端から下端手前まで設けられ、第２切り込み線１２２は、第１切り込み線１２１より下流側に位置し余剰部分の下端から上端手前まで設けられている。その結果、接触部１２ｂは、２本の細長い短冊が連接された形状となる。
【００４６】
図５（ｂ）において、接触部１２ｂの下端に結露水Ｗが付着したとき、結露水Ｗの重力によって接触部１２ｂの下端が下方へ垂れ下がり始め、接触部１２ｂはＶ字を反転させた形状へ変形する。
【００４７】
図５（ｃ）において、接触部１２ｂの垂れ下がりは、下方の接触部１２ｂに接触するまで進行する。一度垂れ下がった接触部１２ｂは、塑性変形しているので元の姿勢に戻ることはない。以降、結露水Ｗは、接触部１２ｂを介して下方に向って流れる。
【００４８】
なお、図５（ｂ），（ｃ）において、波形フィン１２の接触部１２ｂが結露水Ｗの重力で垂れ下がり塑性変形すると説明したが、これに限定されるものではなく、製造工程中に人為的に塑性変形させてもよい。変形例では、接触部１２ｂの全長が上記実施形態の接触部より長くなるので、接触部１２ｂは下方のフィンに確実に接触することができる。
【００４９】
＜特徴＞
伝熱部１２ａが波形フィン１２の素材からせん断成形される際、通風空間からはみ出る余剰部分が予め残された状態でせん断される。この余剰部分が短冊形に切られることによって接触部１２ｂが形成される。接触部１２ｂは低剛性で塑性変形し易く、結露水の重力で塑性変形し下方の波形フィン１２と接触する。波形フィン１２の表面で発生した結露水は、接触部１２ｂを介して下方の波形フィン１２側へ流れるので水はけがよい。
【産業上の利用可能性】
【００５０】
以上のように、本発明に係る熱交換器は、扁平管が水平となるように配置された場合でも結露水に対して水はけがよいので、空調機の熱交換器及び自動車のラジエターに有用である。
【図面の簡単な説明】
【００５１】
【図１】本発明の一実施形態に係る熱交換器の斜視図。
【図２】図１のＡ部の拡大斜視図。
【図３】（ａ）波形フィンの接触部が下方に垂れる前の熱交換器の簡略断面図。（ｂ）その波形フィンの接触部が下方に垂れた後の熱交換器の簡略断面図。
【図４】（ａ）接触部が形成される前の波形フィンの素材の平面図。（ｂ）接触部が形成される途中の波形フィンの素材の平面図。（ｃ）接触部が形成された後の波形フィンの素材の平面図。
【図５】（ａ）変形例に係る波形フィンの接触部が下方に垂れる前の熱交換器の簡略断面図。（ｂ）その波形フィンの接触部が下方に垂れる途中の熱交換器の簡略断面図。（ｃ）その波形フィンの接触部が下方に垂れた後の熱交換器の簡略断面図。
【符号の説明】
【００５２】
１０  熱交換器
１１  扁平管
１１ａ  平面部
１２  波形フィン
１２ａ  伝熱面（伝熱部）
１２ｂ  接触部
１２０  切り込み線
１２１  第１切り込み線
１２２  第２切りこみ線
【図１】
2010002152.tif 000003
【図２】
2010002152.tif 000004
【図３】
2010002152.tif 000005
【図４】
2010002152.tif 000006
【図５】
2010002152.tif 000007