(57)【要約】【課題】排水性に優れた、小型高性能な冷媒蒸発器を提供する。【解決手段】本発明の冷媒蒸発器（Ｅ）は、冷媒が内部を流通するチューブ（１）と、このチューブの外表面に接合された蛇行状のコルゲートフィン（２）とからなり、このコルゲートフィンは、少なくとも、空気の除湿により生じた凝縮水の滞留する滞留位置の近傍でフィンピッチ（Ｐ１）が疎に形成されている。小型高性能化を図れるコルゲートフィンタイプの冷媒蒸発器で、そのコルゲートフィンのフィンピッチを滞留位置付近で疎とすることにより、その部分での凝縮水の排水性が向上し、安定した高熱交換効率が得られる。【選択図】図２
2004150710.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
冷媒が内部を流通するチューブと該チューブの延設方向に沿って設けられると共に該チューブの外表面に接合された蛇行状のコルゲートフィンとからなり、
該コルゲートフィン間を流通する空気が該チューブ内で蒸発する冷媒によって冷却および除湿される冷媒蒸発器において、
前記コルゲートフィンは、少なくとも、前記空気の除湿により生じた凝縮水の滞留する滞留位置の近傍でフィンピッチが疎に形成されており、該滞留位置の排水性を高めたことを特徴とする冷媒蒸発器。
【請求項２】
前記滞留位置は、前記チューブおよび前記コルゲートフィンの延設方向を略上下方向に載置したときの下部であり、
少なくとも該コルゲートフィンの下部のフィンピッチが疎に形成されている請求項１に記載の冷媒蒸発器。
【請求項３】
冷媒が内部を流通する断面が略偏平状の偏平チューブと該偏平チューブの延設方向に沿って該偏平チューブの偏平外表面に接合された蛇行状のコルゲートフィンとを交互に複数積層してなるコア部と、
該偏平チューブの開口端部が挿入されるチューブ挿入孔を有し該チューブ挿入孔に該偏平チューブが挿入され該コア部に組付および接合されて該偏平チューブとの間で該冷媒が連通するタンク部とからなり、
該コルゲートフィン間を流通する空気が該偏平チューブ内で蒸発する冷媒によって冷却および除湿される冷媒蒸発器の製造方法において、
前記コルゲートフィンは、少なくとも、前記空気の除湿により生じた凝縮水の滞留する滞留位置の近傍で、前記タンク部に当接する部分のフィンピッチが予め疎に形成された状態で前記タンク部に組付けられることを特徴とする冷媒蒸発器の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、空調装置に取付けられる冷媒蒸発器（エバポレータ）に関するものであり、詳しくは排水性を高めた冷媒蒸発器およびその製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
空調装置による冷房や除湿は、空気を冷媒蒸発器へ通過させて行われる。この冷媒蒸発器は、膨張弁（エキスパンション・バルブ）によってた霧状に噴射された液冷媒が、その内部で気化の際に周囲の空気から気化熱を奪い、空気を冷却するものである。なお、気化したガス冷媒は、コンプレッサで高温高圧に圧縮され、凝縮器（コンデンサ）で冷却および液化されて、レシーバから膨張弁および冷媒蒸発器へ再び送られる。こうして空調装置の冷凍サイクルが繰返される。
ところで、この冷媒蒸発器で冷却された空気は、その湿り具合にもよるが、通常、冷却温度における飽和水蒸気圧を超える分の水を凝縮水として冷媒蒸発器の表面に結露させる。この凝縮水は、冷媒蒸発器の熱交換効率の低下や通風抵抗の増加を招来するため、効率よく排出されることが望まれる。
そこでこのような凝縮水の排水性の向上を図った冷媒蒸発器が、例えば、次のような公報に開示されている。
【０００３】
【特許文献１】
特開昭６１−６５９４号公報
【特許文献２】
特開平６−６６４５７号公報
【特許文献３】
特開平２０００−１７９９８８号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上記公報のなかでも、特開昭６１−６５９４号公報には、凝縮水の排水性を向上させるために、フィンピッチの下部を粗にする旨が開示されている。しかし、その公報に開示されたものは、家庭やビルに設けられる大型の室外側熱交換器に関するものである。そして、そのフィンの形状はいわゆるプレートフィンであって、そのピッチ変更は下部の間引等によりなされている。
【０００５】
しかし、このようなプレートフィンを用いたものは、大きい割に熱交換効率が悪く、冷媒蒸発器に関する現在の小型高性能化の要請に応え得るものではない。
本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、高性能小型化の要請に応え得るコルゲートフィンを用いた冷媒蒸発器において、その排水性を高め、安定して高性能を発揮できる冷媒蒸発器を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段および発明の効果】
そこで、本発明者はこの課題を解決すべく鋭意研究し、試行錯誤を重ねた結果、コルゲートフィンのフィンピッチを凝縮水の滞留する部分で疎にすることを思いつき、本発明を完成するに至った。
すなわち、本発明の冷媒蒸発器は、冷媒が内部を流通するチューブと該チューブの延設方向に沿って設けられると共に該チューブの外表面に接合された蛇行状のコルゲートフィンとからなり、該コルゲートフィン間を流通する空気が該チューブ内で蒸発する冷媒によって冷却および除湿される冷媒蒸発器において、
前記コルゲートフィンは、少なくとも、前記空気の除湿により生じた凝縮水の滞留する滞留位置の近傍でフィンピッチが疎に形成されており、該滞留位置の排水性を高めたことを特徴とする（請求項１）。
【０００７】
本発明の冷媒蒸発器は、先ず、従来のプレートフィンタイプと異なり、コルゲートフィンタイプであり、高性能小型化の要請に応え得るものである。
ところで、このコルゲートフィンを備えた冷媒蒸発器を湿り空気が通過する際、前述したように、冷却温度における飽和水蒸気量を超える水分がチューブやコルゲートフィンの表面に凝縮する。そして、冷媒蒸発器の高性能小型化の要請からフィンピッチを密にすればする程、凝縮水量が増えると共に凝縮水の表面張力によって、その密なフィン間に凝縮水が滞留し易くなり、排水性が低下する。
もっとも、この凝縮水は冷媒蒸発器の全面で均等に滞留するわけではなく、重力の作用等によって当然に流れ込み易い部分に移動して滞留する。この滞留位置は、冷媒蒸発器の形状や載置方向によって異なるため、一概に特定できない。しかし、多くの場合、載置された冷媒蒸発器の下部側で凝縮水が滞留し易い。
【０００８】
本発明の冷媒蒸発器では、このような凝縮水の滞留が生じ易い滞留位置の近傍で、コルゲートフィンのフィンピッチを疎に形成した。このフィンピッチが疎な部分は、凝縮水とコルゲートフィン等との間の表面張力が弱まり、滞留位置近傍での凝縮水の排水性が向上する。少なくとも、それ以外のフィンピッチが密な部分や従来のように均一なフィンピッチのものよりも、排水性に優れたものとなる。
このような排水性の向上は、結局、冷媒蒸発器の熱交換効率や通風抵抗の安定化につながり、冷媒蒸発器がもつ本来の高性能が安定的に発揮されることになる。
【０００９】
本発明の場合、コルゲートフィンのフィンピッチやそれを疎にする範囲等は具体的に特定されるものではない。冷媒蒸発器に求められる熱交換性能や排水性等との事情を考慮して個々の冷媒蒸発器に決定されれば良い。また、凝縮水の滞留位置は冷媒蒸発器の取付位置等によっても変化するし、冷媒蒸発器の汎用性や量産性を考えれば、冷媒蒸発器の大半をしめる上部のフィンピッチを密な状態としつつ、その下部のフィンピッチを全体的に疎な状態としておくと好都合である。例えば、前記滞留位置が前記チューブおよび前記コルゲートフィンの延設方向を略上下方向に載置したときに下部となる場合、コルゲートフィンの上部のフィンピッチを密に、下部のフィンピッチを疎に形成すると良い。
【００１０】
勿論、フィンピッチを疎にする部分は、下部層全体でなくても、滞留位置に合わせた一部でも良いのはいうまでもない。また、フィンピッチの疎密は、相対的なものであって絶対的なものではない。要するに、冷媒蒸発器を全体的に観察して、排水性に優れる部分をフィンピッチを疎とすることにより創生し、そこを凝縮水の滞留位置とすれば良い。コルゲートフィンは、このフィンピッチの疎密以外にも、排水性を向上させる工夫が適宜されていると好ましい。例えば、滞留位置付近のコルゲートフィンを分割して排水溝を形成したりしても良い。また、排水性や通風抵抗の低下等のために、コルゲートフィンに適宜、ルーバやスリット等の切り起しを設けても良い。
【００１１】
また、本発明の冷媒蒸発器は、プレートフィンタイプでなくコルゲートフィンタイプである限り、サーペンタイン形でも、パラレルフロー（ドロンカップ）形でも良い。また、パラレルフロー形は、ダブルタンク方式でも、シングルタンク方式でも良い。それらに応じて、チューブは、通常の管状タイプでも偏平タイプでも良い。また、チューブは一対のプレートを接合したものでも押出成形したものでも良い。
【００１２】
（冷媒蒸発器の製造方法）
本発明は、上記冷媒蒸発器に限らず、その製造方法としても把握できる。
すなわち、本発明は、冷媒が内部を流通する断面が略偏平状の偏平チューブと該偏平チューブの延設方向に沿って該偏平チューブの偏平外表面に接合された蛇行状のコルゲートフィンとを交互に複数積層してなるコア部と、該偏平チューブの開口端部が挿入されるチューブ挿入孔を有し該チューブ挿入孔に該偏平チューブが挿入され該コア部に組付および接合されて該偏平チューブとの間で該冷媒が連通するタンク部とからなり、該コルゲートフィン間を流通する空気が該偏平チューブ内で蒸発する冷媒によって冷却および除湿される冷媒蒸発器の製造方法において、
前記コルゲートフィンは、少なくとも、前記空気の除湿により生じた凝縮水の滞留する滞留位置の近傍で、前記タンク部に当接する部分が予め疎に形成された状態で前記タンク部に組付けられることを特徴とする冷媒蒸発器の製造方法としても良い。
【００１３】
この冷媒蒸発器は、偏平チューブとコルゲートフィンとを積層してなるコア部を、その少なくとも一端側にあるタンク部へ組付け、接合したものである。この組付けは、先ず、偏平チューブとコルゲートフィンとを積層したコア部を、タンク部に設けたチューブ挿入孔へ偏平チューブを挿入して組付ける。そして、それら各部をロー付等によって接合し完成させる。
このとき、偏平チューブとタンク部とは液密に連通し、冷媒はタンク部から偏平チューブへ配送されたり、偏平チューブからタンク部へ回収されたりするようになる。
【００１４】
ところで、冷媒蒸発器の熱交換効率を高めるためには、コルゲートフィンとタンク部との間には、隙間が形成されていないことが好ましい。つまり、コルゲートフィンがタンク部（の外表面）に当接、接合されていることが好ましい。それらの間に隙間があると、コア部によって冷却されない空気がその隙間を素通りし、冷媒蒸発器の熱交換効率が低下するからである。
【００１５】
しかし、前述のようなコア部とタンク部との組付けを行う場合に、上記隙間が形成されないように両者を確実に接触させるには、コルゲートフィンをタンク部に多かれ少なかれ押込むようにしなければならない。その結果、コルゲートフィンは、そのタンク部に押込まれる部分で潰れたり、周囲よりもフィンピッチが密な状態となったりしてしまう。これでは逆に、その部分を空気が貫通できなくなり、冷媒蒸発器の熱交換効率の低下を来す。しかも、そのフィンピッチが密となった部分が凝縮水の滞留位置と重なると、凝縮水の排水性も極端に低下してしまる。
【００１６】
そこで、本発明では、上述のような組付けにより完成される冷媒蒸発器において、少なくとも、凝縮水の滞留位置となる付近で、予めコルゲートフィンのフィンピッチを疎にしておく。これにより、コルゲートフィンとタンク部とを確実に接触させるように、コア部とタンク部とを組付けた場合であっても、その部分で、コルゲートフィンが潰れたり、周囲よりも密な状態となることが防止される。こうして本発明に係る冷媒蒸発器は、コルゲートフィンとタンク部との間で生じる空気の素通りによる熱交換効率の低下や、その部分での排水性の低下による熱交換効率の低下等が抑制、防止され、本来の高性能を発揮し得る。
【００１７】
なお、コア部とタンク部との組付前に、どの程度、コルゲートフィンのフィンピッチを疎にしておくかは、各冷媒蒸発器毎に調整すれば良い。従って、本発明の場合、組付前のコルゲートフィンの少なくとも一端部が、他の部分（例えば、中央部）よりもフィンピッチが大きければそれで良い。つまり、この製造方法の場合には、組付、接合後のフィンピッチまでは問題としていない。勿論、完成されたフィンピッチが、凝縮水の滞留位置で疎な状態となっている程、排水性等の点で好ましいことは、前述した通りである。
【００１８】
【発明の実施の形態】
次に、実施形態を挙げ、本発明をより詳しく説明する。
本発明の冷媒蒸発器の一例として、車両の空調装置用ダクト内に載置される車両用エバポレータＥの要部分解図を図１に示す。
このエバポレータＥは、コルゲートフィンタイプで、パラレルフロー形のダブルタンク方式の冷媒蒸発器である。具体的には、前記ダクト内に載置された際に上方に位置する上部タンク（図示せず）と、下方に位置する下部タンクＴ（本発明の「タンク部」に相当）と、それらの間に介装されたコア部Ｃとからなる。
【００１９】
コア部Ｃは、アルミニウム材を押出し成形した、断面が偏平状で内部に複数の細孔からなる冷媒通路１２が形成された偏平チューブ１（本発明の「チューブ」に相当）と、その偏平チューブ１の偏平外表面に接合される蛇行状の薄板からなるコルゲートフィン２と、コア部Ｃの左右両側を補強し保護する補強板３とからなる。
【００２０】
下部タンクＴ（上部タンクも同様）は、偏平チューブ１の開口端部１１が挿入されるチューブ挿入孔５１を等間隔で多数備えたエンドプレート５と、このエンドプレート５に接合される断面コの字状のタンクプレート６と、エンドプレート５およびタンクプレート６とによって形成された筒状空間の両端を塞ぐキャップ７とからなる。なお、図示していないが、上部タンクには、冷媒の入口となる入口パイプと、冷媒の出口となる出口パイプが取付けられている。
【００２１】
次に、このエバポレータＥの組付け、接合方法を説明する。
先ず、多数の偏平チューブ１およびコルゲートフィン２を接触させつつ交互に積層し、両側に補強板３を取付けて仮組みするる。この仮組みしたコア部Ｃの偏平チューブ１の開口端部１１を、下部タンクＴを構成するエンドプレート５のチューブ挿入孔５１へ確実に挿入する。このとき、コルゲートフィン２の下端部がエンドプレート５の外表面に当接する。そして、前記エンドプレート５に、タンクプレート６およびキャップ７をかしめ等により固定して全体をタンク形状に仮組みする。
【００２２】
これらの仮組み状態を維持したまま、全体を加熱炉にいれて、ロー付による一体接合をする。なお、言うまでもないが、コルゲートフィン２、エンドプレート５、タンクプレート６等の表面にはロー材が予めクラッドされている。
こうして完成されたエバポレータＥは、上部タンクと下部タンクＴと偏平チューブ１の冷媒通路１２とが液密に連通した状態となっている。そして、上部タンクの入口パイプから入った冷媒は、先ず、各偏平チューブ１の冷媒通路１２を通って下部タンクＴへ入り、下部タンクＴから偏平チューブ１の別の冷媒通路１２を通って上部タンクへ戻る。つまり、本実施形態のエバポレータＥの場合、冷媒はＵターン状に流れている。このようにして、エバポレータＥの小型化と高性能との両立が図られる。
【００２３】
ところで、本実施形態のエバポレータＥの場合、図２に示すように、完成後の下部フィンピッチＰ１が上部フィンピッチＰ２よりもかなり大きくなっている（広がっている）。これを実現するために本実施形態では、予め下部フィンピッチが大きく広がったコルゲートフィン２を使用している。その結果、前述のように、コルゲートフィン２の下端部を下部タンクＴのエンドプレート５の上面に当接させて組付けても、下部フィンピッチＰ１が上部フィンピッチＰ２よりも小さくならないようにした。
【００２４】
ここで、下部フィンピッチＰ１を上部フィンピッチＰ２に対してどの程度大きくするかは、エバポレータＥ毎に決定されるが、例えば、Ｐ１をＰ２の２〜５倍程度にすると好ましい。また、フィンピッチを大きくする下部領域を、コア部Ｃ全体のどの程度にするかもエバポレータＥ毎に決定されるが、例えば、その下部領域を全領域の３〜１０％とすると良い。いずれも、フィンピッチの縮小化による熱交換効率の向上とフィンピッチの拡大化による排水性の向上を、どのように調整するかによる。
【００２５】
なお、本実施形態では、エバポレータＥをダクト内で上下方向に搭載することを想定して、凝縮水の滞留位置となるコア部Ｃの下層部全体について、そのフィンピッチＰ１を大きくした。しかし、エバポレータＥを傾斜して搭載する場合を考えると、その最下端で凝縮水の滞留する付近のみフィンピッチを大きくして、その他のフィンピッチを小さくしても良い。フィンピッチを細かく設定する程、前述の熱交換効率と排水性との両立を高次元で図り易くなる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態を示すエバポレータの要部分解斜視図である。
【図２】そのコルゲートフィンと下部タンクとの取付状態を拡大して示した図である。
【符号の説明】
Ｅ    エバポレータ
Ｃ    コア部
Ｔ    タンク部
１    偏平チューブ
２    コルゲートフィン
５    エンドプレート
５１  チューブ挿入孔
６    タンクプレート
７    キャップ
【図１】
2004150710.tif 000003
【図２】
2004150710.tif 000004