(57)【要約】【課題】鍔部の長さと切り込みの深さを最適化することで、コルゲートフィンに付着した凝縮水（結露水）を効率よく下方側のコルゲートフィンへ排出するコルゲートフィン式熱交換器の排水構造を提供する。【解決手段】対峙する一対のヘッダーパイプ間に、互いに平行な複数の扁平状熱交換チューブ３を水平方向に配置し、熱交換チューブ間にコルゲートフィンを接合してなるコルゲートフィン式熱交換器において、熱交換チューブの幅方向の端部に鍔部７が延設され、鍔部に適宜間隔をおいて設けられる切り込み７ａによって傾斜状に切り起こされる切起し片８にてコルゲートフィンに保水される水を吸引する流水路１０を形成してなり、熱交換チューブの厚さｘ、鍔部の長さａ、及び切り込みの深さｂの関係は、ａ≧０．５ｘであり、かつ、ｂ≧０．３８ｘである。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
対峙する一対のヘッダーパイプ間に、互いに平行な複数の扁平状熱交換チューブを水平方向に配置し、上記熱交換チューブ間にコルゲートフィンを接合してなるコルゲートフィン式熱交換器において、
上記熱交換チューブの幅方向の端部に鍔部が延設され、
該鍔部に適宜間隔をおいて設けられる切り込みによって傾斜状に切り起こされる切起し片にて上記コルゲートフィンに保水される水を吸引する流水路を形成してなり、
上記熱交換チューブの厚さｘ、上記鍔部の長さａ、及び上記切り込みの深さｂの関係は、
ａ≧０．５ｘ
であり、かつ、
ｂ≧０．３８ｘ
であることを特徴とするコルゲートフィン式熱交換器の排水構造。
【請求項２】
請求項１記載のコルゲートフィン式熱交換器の排水構造において、
上記熱交換チューブの厚さｘ、上記鍔部の長さａ、及び上記切り込みの深さｂの関係は、
ａ≧０．８ｘ
であり、かつ、
ｂ≧０．７５ｘ
であることを特徴とするコルゲートフィン式熱交換器の排水構造。
【請求項３】
請求項１又は２に記載のコルゲートフィン式熱交換器の排水構造において、
上記熱交換チューブの厚さｘ、上記鍔部の長さａの関係は、
ａ≦２ｘ
であることを特徴とするコルゲートフィン式熱交換器の排水構造。
【請求項４】
請求項１ないし３のいずれかに記載のコルゲートフィン式熱交換器の排水構造において、
上記鍔部の表面は親水性処理されたものであることを特徴とするコルゲートフィン式熱交換器の排水構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、コルゲートフィン式熱交換器の排水構造に関するもので、更に詳細には、コルゲートフィンと扁平状熱交換チューブとを交互に配置されるパラレルフロー型熱交換器の排水性を向上させる排水構造に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般に、対峙する一対のヘッダーパイプ間に、互いに平行な複数の扁平状の熱交換チューブを水平方向に配置し、これら熱交換チューブ間にコルゲートフィンを接合してなるコルゲートフィン式熱交換器が広く使用されている。この種のコルゲートフィン式熱交換器を蒸発器として用いた場合、表面に凝縮水（結露水）が付着し、通気抵抗の増大、更には、コルゲートフィン表面に付着する水膜が抵抗となり伝熱を阻害してしまい、熱交換性能の低下を招く問題があった。
【０００３】
上記問題を解決する手段として、熱交換チューブの幅方向の端部外面に、熱交換チューブの上下側に隣接するコルゲートフィンとの間に保水される水を吸引する流水路を熱交換チューブの長手方向に適宜ピッチをおいて形成するコルゲートフィン式熱交換器の排水構造が知られている（例えば、特許文献１参照）。ここで、流水路は、熱交換チューブの幅方向の端部に延設される鍔部に傾斜状に切り起こされる切起し片にて形成されている。
【０００４】
特許文献１に記載の技術においては、コルゲートフィンの表面に凝縮し、水滴となった凝縮水（結露水）が、熱交換チューブの上下側に隣接するコルゲートフィン間に保水された状態で、流水路のエッジ部が保水に接触することで、流れ落ちる起点となり、水を誘引して下方側のコルゲートフィンへ排出することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１０−２４３１４７号公報（特許請求の範囲、図１〜図３）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１に記載の技術は、流水路のエッジ部が保水に接触することで流れ落ちる起点となり、コルゲートフィンの表面に付着した結露水を排水するものである。ここで、本発明者は、特許文献１に記載の切起し片に着目し、切起し片を形成する鍔部の長さと切り込みの深さを最適化することにより、コルゲートフィンに付着した凝縮水（結露水）が効率よく下方側のコルゲートフィンに排出されることを知見した。
【０００７】
この発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、扁平状の熱交換チューブの幅方向の端部に延設される鍔部の長さと切り込みの深さを最適化することで、コルゲートフィンに付着した凝縮水（結露水）を効率よく下方側のコルゲートフィンへ排出するコルゲートフィン式熱交換器の排水構造を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を達成するために、この発明のコルゲートフィン式熱交換器の排水構造は、  対峙する一対のヘッダーパイプ間に、互いに平行な複数の扁平状熱交換チューブを水平方向に配置し、上記熱交換チューブ間にコルゲートフィンを接合してなるコルゲートフィン式熱交換器において、  上記熱交換チューブの幅方向の端部に鍔部が延設され、  該鍔部に適宜間隔をおいて設けられる切り込みによって傾斜状に切り起こされる切起し片にて上記コルゲートフィンに保水される水を吸引する流水路を形成してなり、  上記熱交換チューブの厚さｘ、上記鍔部の長さａ、及び上記切り込みの深さｂの関係は、
ａ≧０．５ｘ
であり、かつ、
ｂ≧０．３８ｘ
であることを特徴とする（請求項１）。
【０００９】
この場合において、上記熱交換チューブの厚さｘ、上記鍔部の長さａ、及び上記切り込みの深さｂの関係は、
ａ≧０．８ｘ
であり、かつ、
ｂ≧０．７５ｘ
であることが好ましい（請求項２）。
【００１０】
また、上記熱交換チューブの厚さｘ、上記鍔部の長さａの関係は、
ａ≦２ｘ
であることがさらに好ましい（請求項３）。
【００１１】
このように構成することにより、鍔部の長さを熱交換チューブの２倍以下に抑えることができるため、鍔部を容易に加工することができ、組み付けや熱交換器の取り扱いによる変形を防止することができる。
【００１２】
また、上記鍔部の表面は親水性処理されたものであることが好ましい（請求項４）。このように構成することにより、コルゲートフィンに付着した凝縮水（結露水）を速やかに排出することができる。
【発明の効果】
【００１３】
上記のように構成されるこの発明によれば、切起し片を形成する鍔部の長さと切り込みの深さを最適化することにより、コルゲートフィンに付着した凝縮水（結露水）を効率よく下方側のコルゲートフィンへ排出することができる。そのため、コルゲートフィン間を流通する空気の抵抗の増大を低減することができ、熱交換率を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】この発明に係るコルゲートフィン式熱交換器の排水構造を示す正面図（ａ）及び（ａ）のＩ部拡大正面図（ｂ）である。
【図２】この発明に係る排水構造の一部を断面で示す斜視図（ａ）及びこの発明におけるコルゲートフィンの一部拡大斜視図（ｂ）である。
【図３】流水路を有する熱交換チューブを示す斜視図（ａ）及び熱交換チューブの一部拡大斜視図（ｂ）である。
【図４】鍔部に切り込みを入れる前の熱交換チューブを示す斜視図（ａ）、鍔部の幅と同じ長さの切り込みを入れた状態の熱交換チューブを示す斜視図（ｂ）、切起しを形成した状態の熱交換チューブを示す斜視図（ｃ）である。
【図５】鍔部に切り込みを入れる前の熱交換チューブを示す斜視図（ａ）、鍔部の幅よりも短い長さの切り込みを入れた状態の熱交換チューブを示す斜視図（ｂ）、切起しを形成した状態の熱交換チューブを示す斜視図（ｃ）である。
【図６】コルゲートフィンを取り付けた熱交換チューブと送風方向の関係を示す説明図である。
【図７】コルゲートフィン式熱交換器の排水実験を示す説明図である。
【図８】上記排水実験を行ったコルゲートフィン式熱交換器の保水重量と経過時間との関係を示すグラフである。
【図９】図８に示すグラフにおいて経過時間がゼロの時の保水重量を１００、経過時間が１８０秒の時の保水重量を０として、各経過時間における保水重量の指数を保水量として示すグラフ（ａ）及びこのグラフの一部を拡大したグラフ（ｂ）である。
【図１０】熱交換チューブの厚さを厚くしたコルゲートフィン式熱交換器で上記排水実験を行った際の保水重量と経過時間との関係を示すグラフである。
【図１１】図１０に示すグラフにおいて経過時間がゼロの時の保水重量を１００、経過時間が１８０秒の時の保水重量を０として、各経過時間における保水重量の指数を保水量として示すグラフ（ａ）及びこのグラフの一部を拡大したグラフ（ｂ）である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下に、この発明を実施するための形態について、添付図面に基づいて詳細に説明する。
【００１６】
この発明に係るコルゲートフィン式熱交換器１は、図１，図２に示すように、それぞれアルミニウム（アルミニウム合金を含む）製の左右に対峙する一対のヘッダーパイプ２ａ，２ｂと、これらヘッダーパイプ２ａ，２ｂ間に互いに平行に水平方向に架設（連結）される複数の扁平状の熱交換チューブ３及び隣接する熱交換チューブ３間に介在されるコルゲートフィン４をろう付けしてなる。なお、熱交換チューブ３には複数に区画された熱媒体流路３ａが形成されている。また、上下端のコルゲートフィン４の上部外方側及び下部開放側には、それぞれアルミニウム製のサイドプレート５がろう付けされている。また、ヘッダーパイプ２ａ，２ｂの上下開口端にはアルミニウム製のエンドキャップ６がろう付けされている。
【００１７】
上記のように構成される熱交換器１において、図１ないし図３に示すように、熱交換チューブ３の幅方向の側端部には、熱交換チューブ３の長手方向に沿って鍔部７が延設されており、この鍔部７に適宜ピッチをおいて切込みを介して例えば傾斜状に切り起こされる切起し片８によって、熱交換チューブ３の上下側に隣接するコルゲートフィン４間に保水される水を吸引する流水路１０が形成されている。この場合、図３に示すように、熱交換チューブ３の両端部に鍔部７を延設し、この鍔部７に切起し片８が形成される。この切起し片８の表面には、図３（ｂ）に示すように、例えば微細粗面処理や親水性塗料の塗布等の親水性処理によって親水性皮膜９が形成されている。このように切起し片８の表面に親水性皮膜９を形成することによって、コルゲートフィン４間に保水された水を速やかに排出することができる。
【００１８】
この場合、流水路１０がコルゲートフィン４の側端部より外側に位置していると、コルゲートフィン４に付着した凝縮水（結露水）が上下に隣接するコルゲートフィン４間に保水された水が速やかに排出されないため、少なくとも流水路１０の一部は、コルゲートフィン４の側端部の内側に位置している必要がある。
【００１９】
上記のように構成される熱交換器１において、コルゲートフィン４は、薄板を所定の高さになるように山−谷折りを交互に繰り返して成形されており、熱交換器正面からの視点では、Ｖ字形状の連続として見ることができる。
【００２０】
この発明の排水メカニズムとしては、Ｖ字形状（谷折り）フィン表面に凝縮した凝縮水（結露水）は、下段への水路がないため、コルゲートフィン４の幅方向に互いに並行に設けられた複数の縦スリットを切り起こして形成されたフィンルーバ４ａ（図２（ｂ）参照）を介して隣の逆Ｖ字形状（山折り）部に移動し、逆Ｖ字形状部に集まった凝縮水は、下方の開口部から、熱交換チューブ３に形成された流水路１０を介して、下方側のコルゲートフィン４に流れ込むといったメカニズムをスムーズに繰り返すことにより、排水が促進される構造である。
【００２１】
なお、コルゲートフィン４にフィンルーバ４ａを設けることにより、熱交換能力の向上が図れる。すなわち、空気の通路に所定角度に成形された所定数のルーバーを設けることで、乱流効果等により熱伝達性能の向上が図れる。
【００２２】
上記のように構成される排水構造によれば、熱交換器表面がウェットな状態となると、コルゲートフィン４の表面に凝縮し、水滴となった凝縮水（結露水）が、熱交換チューブ３の上下側に隣接するコルゲートフィン４間に保水された状態で、切起し片８（流水路１０）のエッジ部が保水に接触することで、流れ落ちる起点となり、水を誘引して下方側のコルゲートフィン４へ排出することができる。以下同様にして、コルゲートフィン４の表面に凝縮し、水滴となった凝縮水（結露水）は、順次下方側のコルゲートフィン４へ排出される。
【００２３】
次に、図４（ａ）〜図５（ｃ）に基づいて、切起し片８の形成方法について説明する。図４（ａ）〜図４（ｃ）に示される熱交換チューブ３では、鍔部７に切り込み７ａが一定の間隔をおいて設けられている。この場合において、切り込み７ａの深さｂ（切込深さｂ）は鍔部７の長さａ（鍔部長さａ）と等しくなるように形成されている。そして、図４（ｃ）に示すように、切り込み７ａを入れた鍔部７を切り起こすことで、熱交換チューブ３に対して傾斜状に切り起こされる切起し片８が形成される。
【００２４】
また、図５（ａ）〜図５（ｃ）に示すように、熱交換チューブ３は切込深さｂと鍔部長さａが等しいものでなくてもよく、切込深さｂが鍔部長さａの半分以上であれば切込深さｂが鍔部長さａより短くてもよい。この場合には、切り込み７ａを入れた鍔部７を切り起こすことで、基端部に鍔部７の平坦部７ｂを残して熱交換チューブ３に対して傾斜状に切り起こされる切起し片８が鍔部７の外側に形成される。
【００２５】
ここで、熱交換チューブ３の厚さｘ（チューブ厚ｘ）と鍔部長さａの関係は、ａ≦２ｘであることが好ましい。その理由は、ａ＞２ｘであると切起し片８を形成する際の加工が困難になり、また、鍔部７の平坦部７ｂの幅が大きくなることで、熱交換チューブ３の組み付けや熱交換器１の取り扱いにより切起し片８が変形し易くなるからである。
【００２６】
次に、図７に基づいて、コルゲートフィン４に保水される水の排水効果を評価するための試験方法について説明する。この試験は、熱交換チューブ３とコルゲートフィン４とからなる熱交換器１のコア１ａを垂直にした状態で水を蓄えた水槽１１に沈め、その後水槽１１から引き上げたコア１ａのコルゲートフィン４に保水される水の量の変化を計測することで行われる。保水される水の量の変化は保水される水の重量を測定することで測定される。
【００２７】
上記試験で行われた計測の中で、チューブ厚ｘが１．５ｍｍの熱交換チューブ３であって、鍔部長さａがチューブ厚ｘの１．６倍（２．４ｍｍ）であり切込深さｂが鍔部長さａと等しい２．４ｍｍの場合、鍔部長さａがチューブ厚ｘの１．６倍（２．４ｍｍ）であり切込深さｂが鍔部長さａの０．７５倍（１．８ｍｍ）の場合、及び鍔部長さａがチューブ厚ｘの１．２倍（１．８ｍｍ）であり切込深さｂが鍔部長さａと等しい１．８ｍｍの場合の保水される水の量を図８，図９（ａ），図９（ｂ）に示す。
【００２８】
図８，図９（ａ），図９（ｂ）から、鍔部長さａの割合、切込深さｂの割合に関わらず、コルゲートフィン４で保水される水の重量変化｛保水重量（ｇ）｝と保水量（％）は水槽１１から引き上げられた直後から２０秒を経過するまでは急速に減少するが、２０秒を経過した後では現象が緩やかになることが判る。ここで、保水量とは、水槽１１から引き上げた直後のコルゲートフィン４に保水される水の重量を１００とし、水槽１１から引き上げて１８０秒経過した時のコルゲートフィン４に保水される水の重量を０とした時の各経過時間における保水重量の指数をいう。
【００２９】
ここで、鍔部長さａが２．４ｍｍ、切込深さｂが１．８ｍｍである場合の保水重量は、鍔部長さａ、切込深さｂが共に２．４ｍｍである場合の保水重量よりも多い保水重量を有しているため、鍔部長さａと切込深さｂが共に２．４ｍｍである場合でより高い排水機能を有している。これは、鍔部長さａに対する切込深さｂの割合を小さくすることで平坦部７ｂの面積が大きくなり、平坦部７ｂに凝縮水（結露水）が滞留することに起因している。
【００３０】
また、図９（ｂ）に示すように、コルゲートフィン４に保水された水の量は、チューブ厚ｘに対する鍔部長さａが長く、かつ鍔部長さａに対する切込深さｂの割合が大きいほど、急速に少なくなることがわかる。そのため、切込深さｂを大きくすることで、コルゲートフィン４に保水された水を排水する速度が速くなる。これは、切込深さｂを大きくすることで平坦部７ｂの面積が小さくなり、平坦部７ｂへの凝縮水（結露水）の滞留が少なくなることに起因している。
【００３１】
一方、上記試験で行われた計測の中で、チューブ厚ｘが１．９３ｍｍの熱交換チューブ３であって、鍔部長さａがチューブ厚ｘの０．９倍（１．７４ｍｍ）であり、切込深さｂが鍔部長さａの１倍（１．７４ｍｍ），０．５倍（０．８７ｍｍ）とした場合の保水される水の量を図１０，図１１に示す。図１０に示すように、切込深さｂが０．８７ｍｍである場合の保水重量は、切込深さｂが１．７４ｍｍである場合の保水重量よりも多い保水重量を有している。そのため、鍔部長さａと切込深さｂが等しい場合の排水機能は、切込深さｂが鍔部長さａの０．５倍である場合の排水機能よりも高くなる。これは、厚さ１．５ｍｍの熱交換チューブ３の場合と同様に、鍔部長さａに対する切込深さｂの割合が大きくなるほど排水機能が向上することを示している。
【００３２】
また、図１１に示すように、コルゲートフィン４に保水された水の量は、切込深さｂが大きいほど急速に少なくなることが判る。そのため、切込深さｂを大きくすることで、コルゲートフィン４に保水された水を排水する速度が速くなる。これは、厚さ１．５ｍｍの熱交換チューブ３の場合と同様に、切込深さｂが大きくなるほど排水速度が速くなることを示している。
【００３３】
図１０，図１１に示される結果から、排水機能と排水速度は、切込深さｂが深くなるほど良好となることが判る。また、図８〜図９（ｂ）に示すように、鍔部長さａを長くしたにも関わらず切込深さｂを深くしない場合には、排水速度は変化せず排水機能が低下することが判る。
【００３４】
図７に基づく試験は、１．５ｍｍ，１．９３ｍｍの２通りのチューブ厚ｘについて、チューブ厚ｘに対する鍔部長さａを１．６倍，１．５倍，１．２倍，１倍，０．９倍，０．８倍，０．５倍，０．３倍の８通りとし、かつ、鍔部長さａに対する切込深さｂを１倍，０．７５倍，０．５倍，０．２５倍の４通りとして行った。そして、全ての組み合わせについて、水槽１１から引き上げた直後からの時間に対する保水される水の重量及び保水量について計測を行ない、排水性の評価を行った。その結果を以下の表１に示す。
【表１】
2014081113.tif 000003
【００３５】
表１に示す排水性の評価は、水槽１１から引き上げたコア１ａのコルゲートフィン４に保水される水の重量変化｛保水重量（ｇ）｝と水の排出速度｛保水量（％）｝に基づいて行われる。コルゲートフィン４の排水性は、コルゲートフィン４に保水される水の重量が少なく（保水重量が少なく）、コルゲートフィン４から排出される水の排出速度が高い（保水量が急激に減少する）ほど良好であると判断される。また、表１に示される排水性の◎は排水性が極めて良好であることを示し、○は排水性が良好であることを示し、△は製品として使用可能なレベルの排水性であることを示し、×は製品として使用不可能なレベルの排水性であることを示している。
【００３６】
表１に示すように、極めて良好な排水性を得ることができる範囲（◎）は、チューブ厚ｘが１．５ｍｍの場合には、鍔部長さａがチューブ厚ｘの１．６倍〜１．５倍でありかつ鍔部長さａと切込深さｂが等しい場合である。また、チューブ厚ｘが１．９３ｍｍの場合には、鍔部長さａがチューブ厚ｘの１．６倍〜１．２倍でありかつ鍔部長さａと切込深さｂが等しい場合、又は鍔部長さａがチューブ厚ｘの１．６倍〜１．５倍でありかつ切込深さｂが鍔部長さａの０．７５倍となる場合である。
【００３７】
また、良好な排水性を得ることができる範囲（○）は、チューブ厚ｘが１．５ｍｍの場合には、鍔部長さａがチューブ厚ｘの１．２倍〜０．８倍でありかつ鍔部長さａと切込深さｂが等しい場合、鍔部長さａがチューブ厚ｘの１．６倍〜０．９倍でありかつ切込深さｂが鍔部長さａの０．７５倍となる場合、又は鍔部長さａがチューブ厚ｘの１．６倍〜１．５倍となりかつ切込深さｂが長さａの０．５倍となる範囲である。また、チューブ厚ｘが１．９３ｍｍの場合には、鍔部長さａがチューブ厚ｘの１倍〜０．８倍でありかつ鍔部長さａと切込深さｂが等しい場合、鍔部長さａがチューブ厚ｘの１．２倍〜０．８倍でありかつ切込深さｂが鍔部厚さａの０．７５倍となる場合、又は鍔部長さａがチューブ厚ｘの１．６倍〜１．２倍でありかつ切込深さｂが鍔部長さａの０．５倍となる範囲である。
【００３８】
従って、チューブ厚ｘと鍔部長さａの関係がａ≧０．８ｘであり、かつ切込深さｂとチューブ厚ｘの関係がｂ≧０．７５ｘである場合には、チューブ厚ｘに関わらず、良好な排水性を得ることが可能となる。
【００３９】
また、製品として使用可能なレベルの排水性を得ることができる範囲（△）は、チューブ厚が１．５ｍｍの場合には、鍔部長さａがチューブ厚ｘの０．８倍でありかつ鍔部長さａと切込深さｂが等しい場合、鍔部長さａがチューブ厚ｘの０．８倍〜０．５倍でありかつ切込深さｂが鍔部長さａの０．７５倍となる場合、鍔部長さａがチューブ厚ｘの１．２倍〜０．８倍でありかつ切込深さｂが鍔部長さａの０．５倍となる場合、又は鍔部長さａがチューブ厚ｘの１．６倍〜１．５倍でありかつ切込深さｂが鍔部長さａの０．２５倍となる場合である。
【００４０】
また、チューブ厚が１．９３ｍｍの場合には、鍔部長さａがチューブ厚ｘの０．５倍〜０．３倍でありかつ鍔部長さａと切込深さｂが等しい場合、鍔部長さａがチューブ厚ｘの０．５倍でありかつ切込深さｂが鍔部長さａの０．７５倍となる場合、鍔部長さａがチューブ厚ｘの１．０倍〜０．８倍でありかつ切込深さｂが鍔部長さａの０．５倍となる場合、又は鍔部長さａがチューブ厚ｘの１．６倍〜１．２倍でありかつ切込深さｂが鍔部長さａの０．２５倍となる場合である。
【００４１】
従って、チューブ厚ｘと鍔部長さａの関係がａ≧０．５ｘであり、かつ切込深さｂと鍔部厚ｘの関係がｂ≧０．３８ｘである場合には、チューブ厚ｘに関わらず、良好な排水性を得ることが可能となる。
【符号の説明】
【００４２】
１  熱交換器
２ａ，２ｂ  ヘッダーパイプ
３  熱交換チューブ
４  コルゲートフィン
４ａ  フィンルーバ
７  鍔部
７ａ  切り込み
８，８Ａ  切起し片
９  親水性皮膜
１０  流水路
１１  水槽
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
2014081113.tif 000009
【図７】
2014081113.tif 000010
【図８】
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【図９】
2014081113.tif 000012
【図１０】
2014081113.tif 000013
【図１１】
2014081113.tif 000014