(57)【要約】【課題】  低消費量で、かつ、蒸発性能を格段と向上させ得る蒸発器用インナーフィンを提供することを目的とする。【解決手段】  蒸発器における熱交換媒体の流通部内に配置され、当該流通部を複数の媒体流路に区画する蒸発器用インナーフィン１において、上記インナーフィン１の少なくとも一方の面１ａ、１ｂに、上記熱交換媒体の流れ方向と略直交する方向に向けた溝２を複数設けるようにした。【選択図】  図１
2005201496.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
蒸発器における熱交換媒体の流通部内に配置され、当該流通部を複数の媒体流路に区画する蒸発器用インナーフィン（１）において、
上記インナーフィン（１）の少なくとも一方の面（１ａ、１ｂ）に、上記熱交換媒体の流れ方向と略直交する方向に向けた溝（２）を設ける
ことを特徴とする蒸発器用インナーフィン。
【請求項２】
請求項１に記載の蒸発器用インナーフィン（１）であって、
上記溝（２）が、上記熱交換媒体の流れ方向と略直交する方向に沿って直線的または、蛇行してなる
ことを特徴とする蒸発器用インナーフィン。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の蒸発器用インナーフィン（１）であって、
上記溝（２）が上記流通部との接合部（３、３）間に設けられる
ことを特徴とする蒸発器用インナーフィン。
【請求項４】
少なくとも請求項１から請求項３の何れか一つに記載の蒸発器用インナーフィン（１）であって、
上記溝（２）の幅（ｗ）が、２００〔μm〕以下である
ことを特徴とする蒸発器用インナーフィン。
【請求項５】
少なくとも請求項１から請求項４の何れか一つに記載の蒸発器用インナーフィン（１）であって、
上記溝（２）の深さ（ｔ）が、２０〔μm〕以下である
ことを特徴とする蒸発器用インナーフィン。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は蒸発器用インナーフィンに関し、例えば自動車用空気調和装置等に用いられる蒸発器に適用して好適なものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、熱交換器の一種であるこの種の蒸発器においては、入口側のタンクから熱交換媒体（例えば、気液２相でなる冷媒）の流通部としてのチューブ内に流入した冷媒が、このチューブ内を通過する際に過熱され蒸発するようになっている。このとき、このチューブ内には、冷媒流れ方向に対して直交する方向の断面が波形のインナーフィンが設けられている。このため、このインナーフィンによって、チューブ内が複数の媒体流路、つまり冷媒流路に区画され、冷媒に対する伝熱面積を拡大することで、伝熱効率（すなわち冷媒の蒸発効率）を向上させることが図られている。
【０００３】
しかしながら、かかる技術においては、冷媒流路内を通過する冷媒の内、液相冷媒は、例えば図１０に示すように、この冷媒が表面張力によって、インナーフィン１００とチューブ４０との接合部３０におけるろう付フィレット７近傍に集まり易く、この部分における液相冷媒の膜厚が厚くなり、冷媒に対する伝熱効率（蒸発効率）が低下する傾向にある。逆にインナーフィン１００のチューブ４０内を区画する壁面部１００ａでは、前記液相冷媒の膜厚が薄くなり乾き易く蒸発冷却性能が低下し、冷媒に対する伝熱効率（蒸発効率）が低くなる傾向にある。
【０００４】
特に、チューブ４０の断面容積中における冷媒ガスの占める割合（すなわち、ボイド率）が小さい場合においては、図中Ｐ１部内側に前記冷媒ガス（冷媒の気相）が、前記Ｐ１部外側に前記液相冷媒（冷媒の液相）が流れるため、インナーフィン１００における液相冷媒の膜厚に大差は生じないものの、前記ボイド率が大きくなり、冷媒ガスの流通が増加すると、前記接合部３０近傍に液相冷媒が残存するようになる。
【０００５】
このため、前記インナーフィン１００とチューブ４０との接合部３０近傍と、インナーフィン１００の壁面部１００ａとで冷媒に対する蒸発効率が異なり、蒸発器の性能を低下させる場合があった。このような現象は、インナーフィン１００のフィンピッチが小さくなるほど顕著になり、液相冷媒の偏在が蒸発効率に及ぼす影響は大きくなる。
【０００６】
従って、このような問題を解決する手法の１つとして、例えば、プレート状の金属材料を対向するように組み合わせてチューブを形成し、上述のようなインナーフィンを用いることなく、当該チューブ内面に凹凸を設けることによって、熱交換特性の均一化と熱交換器全体の強度向上を図る技術（例えば、特許文献１参照）や、管状の金属材料をチューブとして用い、当該チューブ内に螺旋状の突起（フィン）を一体形成することによって、伝熱効率のより一層の向上を図る技術（例えば、特許文献２参照）が考案されている。
【特許文献１】特開２００３−５００９６号公報（第６頁および第７頁、第１図、第２図および第６図）
【特許文献２】特開平９−７９７７９号公報（第３頁および第４頁、第１図および第２図）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところが、特許文献１、２に記載の技術では、蒸発性能（伝熱効率）を高めるために、チューブに突起を多く設ける必要があり、その場合、チューブ内における冷媒の通過断面積が減少し、通路抵抗が増加してしまうことが懸念される問題がある。
【０００８】
また、このように通路抵抗が増加すると、比例してエネルギー消費量も増加するため、地球環境を悪化させる傾向となるおそれがある。
【０００９】
そこで、本発明は、前記した課題を解決すべくなされたものであり、低エネルギー消費量で、かつ、蒸発性能を格段と向上させ得る蒸発器用インナーフィンを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
請求項１に記載の発明は、蒸発器における熱交換媒体の流通部内に配置され、当該流通部を複数の媒体流路に区画する蒸発器用インナーフィンにおいて、上記インナーフィンの少なくとも一方の面に、上記熱交換媒体の流れ方向と略直交する方向に向けた溝を設けることを特徴とする。
【００１１】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の蒸発器用インナーフィンであって、上記溝が、上記熱交換媒体の流れ方向と略直交する方向に沿って直線的または、蛇行してなることを特徴とする。
【００１２】
請求項３に記載の発明は、請求項１または請求項２に記載の蒸発器用インナーフィンであって、上記溝が上記流通部との接合部間に設けられることを特徴とする。
【００１３】
請求項４に記載の発明は、少なくとも請求項１から請求項３の何れか一つに記載の蒸発器用インナーフィンであって、上記溝の幅が、２００〔μm〕以下であることを特徴とする。
【００１４】
請求項５に記載の発明は、少なくとも請求項１から請求項４の何れか一つに記載の蒸発器用インナーフィンであって、上記溝の深さが、２０〔μm〕以下であることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１５】
請求項１に記載の発明によれば、インナーフィンの少なくとも一方の面に、熱交換媒体の流れ方向と略直交する方向に向けた溝を設けるようにしたことにより、表面張力によって流通部との接合部近傍に滞留し易い熱交換媒体の液相を、毛細管現象を利用し、溝を伝ってインナーフィン全体に行きわたらせることができるため、熱交換媒体の蒸発に伴う消費量を増加することなく、この熱交換媒体の蒸発を促進することができる。かくして、低消費量で、かつ、蒸発性能を格段と向上させることができる。
【００１６】
請求項２に記載の発明によれば、溝が熱交換媒体の流れ方向と略直交する方向に沿って直線的または、蛇行してなるようにしたことにより、用途にあわせて選択することで、直線的な場合、溝を流通する熱交換媒体の到達距離を長く伸ばす、すなわち、インナーフィン全体に行きわたらせる熱交換媒体の面積を拡げることができ、蛇行の場合、溝を流通してインナーフィン全体に行きわたらせる熱交換媒体の流通量を稼ぐことができる。
【００１７】
請求項３に記載の発明によれば、溝が流通部との接合部間に設けられるようにしたことにより、蒸発器用インナーフィンとチューブとの接合部には溝が設けられていないことから、これら蒸発器用インナーフィンとチューブとをろう付する際に、接合部に配設されるろう材が溝を伝って移動するのを防止でき、ろう付不良の発生を未然に回避することができるため、確実にろう付することができる。
【００１８】
請求項４に記載の発明によれば、溝の幅が２００〔μm〕以下となるようにしたことにより、当該溝を流通する熱交換媒体の到達距離を長く伸ばしつつ、その通路抵抗を最小限に抑えることができる。
【００１９】
請求項５に記載の発明によれば、溝の深さが２０〔μm〕以下となるようにしたことにより、当該溝を流通する熱交換媒体の到達距離、通路抵抗、流通量および、成形時のろう付による引張力に対する強度の全てにおいてバランスをとることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下、本発明を適用した具体的な実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。なお、本実施の形態は、本発明の蒸発器用インナーフィンを、自動車用空気調和装置の蒸発器に適用した例である。
【００２１】
「蒸発器用インナーフィンの構成」
図１は本実施の形態における蒸発器用インナーフィンの概略構成を示す斜視図、図２は図１における蒸発器用インナーフィンの一部（Ａ部）を拡大して示す要部拡大斜視図、図３は図１における蒸発器用インナーフィンの概略構成を示す展開図である。
【００２２】
図１ないし図３に示すように、本実施の形態の蒸発器用インナーフィン１（以下、これを単にインナーフィン１と称する）は、例えば軽量かつ伝熱効率に優れたアルミニウム材料等を用いた合成金属からなり、少なくとも一方の面１ａ（この場合、他方の面１ｂも含む両面）に、熱交換媒体としての冷媒の流れ方向と略直交する方向に向けた溝２が複数設けられている。この溝２は、図示省略する冷媒の流通部としてのチューブとの接合部３、３間にそれぞれ所定間隔で設けられ、本実施の形態の場合、前記略直交する方向に沿って断面略コ字状をなす溝として直線的に形成されている。
【００２３】
因みに、この接合部３の領域を広く設けてしまうと、このインナーフィン１によって区画される媒体流路としての冷媒流路が狭まり、流通可能な冷媒流量を減少させてしまうため、本発明の効果を十分に発揮し難くするおそれがある。従って、この接合部３の領域は必要最低限に抑える必要がある。
【００２４】
このように、インナーフィン１に対して、冷媒の流れ方向と略直交する方向に沿って直線的な溝２を設けることにより、図４中破線で示すように、チューブとインナーフィン１との接合部３近傍において山部を形成するポイントＸ１、Ｘ２（図１参照）にて、表面張力によって集中していた冷媒の液相の膜厚（液位）を、チューブとインナーフィン１との接合部３近傍において谷部を形成するポイントＹ（図１参照）での冷媒の液相の膜厚（液位）とほぼ同じになるように、前記冷媒の液相を溝２を伝ってインナーフィン１全体に行きわたらせることができる。
【００２５】
従って、このインナーフィン１では、冷媒の液相によって形成される膜厚（液位）を全体的に均一にすることができるため、冷媒の蒸発作用に伴う消費量を増加することなく、この冷媒の蒸発を促進することができる。
【００２６】
しかも、この場合、溝２は前記直線的に形成されることから、この溝２を流通する冷媒の流通抵抗（摩擦抵抗）を低減し、当該冷媒の到達距離（すなわち、冷媒が溝２を伝ってインナーフィン１全体へ移動する距離）を長く伸ばすことができる。
【００２７】
これに加えて、このインナーフィン１では、チューブとの接合部３には溝２を形成しないようにしたことから、当該インナーフィン１とチューブとをろう付する際に、接合部３に配設されるろう材（図示省略する）が溝２を伝って移動するのを防止することができ、ろう付不良の発生を未然に回避することができるため、確実にろう付することができる。
【００２８】
［実験による考察］
ここで、実際に本発明のインナーフィン１を用いたときの冷媒の流れを調べてみた。図５は、前記溝２の幅ｗ（図２参照）と冷媒の到達距離との関係を表す図、図６は、溝２の幅ｗ毎の摩擦抵抗に対する冷媒の到達距離を表す図、図７は、溝２の深さｔ（図２参照）と冷媒の到達距離との関係を表す図、図８は、溝２の深さｔ毎の摩擦抵抗に対する冷媒の到達距離を表す図である。因みに、この場合、摩擦抵抗に対する冷媒の到達距離とは、前記ポイントＸ１、Ｘ２（図１参照）近傍に表面張力によって集中する冷媒を、どれだけ早く大量に、どれ位広い範囲まで到達させられるかを示すものとしている。
【００２９】
これら図５および図６から見てわかるように、溝２の幅ｗが小さくなると、前記冷媒の到達距離は長く伸びている。逆に、溝２の幅ｗが大きくなると、前記冷媒の到達距離は短くなるものの、冷媒に対する摩擦抵抗は低くなっている。また、このとき、冷媒が伝っている有効な溝２の本数は減少している。
【００３０】
従って、これらの要因を解析すると、溝２の幅ｗは１００〔μm〕においてピーク値を有し、２００〔μm〕を超えると溝２の幅ｗが０〔μm〕、すなわち溝２を設けない従来のインナーフィンにおける値より低下することから、溝２の幅ｗは２００〔μm〕以下とすることが好ましいことがわかった。
【００３１】
また、図７および図８から見てわかるように、溝２の深さｔが浅くなると、前記冷媒の到達距離は長く伸びているが、冷媒の摩擦抵抗は大きくなっている。逆に、溝２の深さが深くなると、前記冷媒の到達距離は短くなっている。さらに、インナーフィン１においては、溝２の深さｔを深くすると、フィン強度が低下し、成形時やろう付時における引張力に対して弱くなってしまう。
【００３２】
従って、これらの要因を解析すると、溝２の深さｔはインナーフィン１の板厚の８０〔%〕、すなわち概ね２０〔μm〕以下とすることが好ましいことがわかった。
【００３３】
以上、説明したように、本実施の形態によるインナーフィン１によれば、インナーフィン１の少なくとも一方の面１ａに、冷媒の流れ方向と略直交する方向に向けた溝２を設けるようにしたことにより、チューブとの接合部３近傍に滞留し易い冷媒の液相を毛細管現象によってインナーフィン１の面１ａ上に運び、溝２を伝ってインナーフィン１全体へと送ることができるため、冷媒の蒸発に伴う消費量を増加することなく、この冷媒の蒸発効率を均一化でき、冷媒の蒸発を促進させることができる。かくして、低消費量で、かつ、蒸発性能を格段と向上させることができる。
【００３４】
また、このインナーフィン１によれば、溝２が冷媒の流れ方向と略直交する方向に沿って直線的に設けられることにより、溝２を流通する冷媒の到達距離を長く伸ばすことができる。
【００３５】
さらに、このインナーフィン１によれば、溝２がチューブ４との接合部３、３間に設けられることにより、インナーフィン１とチューブ４との接合部３には溝２が設けられていないことから、これらインナーフィン１とチューブ４とをろう付する際に、接合部３に配設されるろう材が溝２を伝って移動するのを防止でき、ろう付不良の発生を未然に回避することができるため、確実にろう付することができる。
【００３６】
さらに、このインナーフィン１によれば、溝２の幅が２００〔μm〕以下となるようにしたことにより、当該溝２を流通する冷媒の到達距離を長く伸ばしつつ、その通路抵抗を最小限に抑えることができる。
【００３７】
さらに、このインナーフィン１によれば、溝２の深さが２０〔μm〕以下となるようにしたことにより、当該溝２を流通する冷媒の到達距離、通路抵抗、流通量および、成形時のろう付による引張力に対する強度の全てにおいてバランスをとることができる。
【００３８】
「その他の実施の形態」
以上、本発明を適用した具体的な実施の形態について説明したが、本発明は、上述の実施の形態に制限されることなく種々の変更が可能である。
【００３９】
上述した実施の形態では、インナーフィン１の少なくとも一方の面１ａに、熱交換媒体としての冷媒の流れ方向と略直交する方向に沿って直線的に溝２を設けるようにした場合について述べたが、本発明はこれに限ることなく、要は冷媒の流れ方向と略直交する方向に向けた溝であれば、例えば、図９に示すように、蒸発器用インナーフィン１０の少なくとも一方の面１０ａに冷媒の流れ方向と略直交する方向に蛇行してなる略Ｖ字形状の溝１１を設けるようにしてもよい。
【００４０】
この場合、上述と同様の作用効果を奏することができるとともに、溝１１を流通する冷媒の流通量を増加させることができる利点を得ることができる。なお、この場合においても、チューブとの接合部１２の領域は、冷媒流路を確保する観点から必要最低限に抑える必要がある。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】本実施の形態における蒸発器用インナーフィンの概略構成を示す斜視図である。
【図２】図１における蒸発器用インナーフィンの一部（Ａ部）を拡大して示す要部拡大斜視図である。
【図３】図１における蒸発器用インナーフィンの概略構成を示す展開図である。
【図４】図１の蒸発器用インナーフィンにおける冷媒の膜厚と、従来のインナーフィンにおける冷媒の膜厚とを比較した図である。
【図５】蒸発器用インナーフィンにおける溝の幅と冷媒の到達距離との関係を表す図である。
【図６】蒸発器用インナーフィンにおける溝の幅毎の摩擦抵抗に対する冷媒の到達距離を表す図である。
【図７】蒸発器用インナーフィンにおける溝の深さと冷媒の到達距離との関係を表す図である。
【図８】蒸発器用インナーフィンにおける溝の深さ毎の摩擦抵抗に対する冷媒の到達距離を表す図である。
【図９】他の実施の形態における蒸発器用インナーフィンの概略構成を示す展開図である。
【図１０】従来の蒸発器用インナーフィンを用いた蒸発器における概略構成を示す横断面図である。
【符号の説明】
【００４２】
１、１０…蒸発器用インナーフィン
１ａ、１ｂ、１０ａ…面
２、１１…溝
３、１２…接合部
４…チューブ（流通部）
５ａ、５ｂ…タンク部
６…蒸発器
７…フィレット
ｗ…幅
ｔ…深さ
【図１】
2005201496.tif 000003
【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】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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