(57)【要約】【課題】凝縮水等の付着物の除去性能が優れた円形熱交換器を提供する。【解決手段】円形熱交換器１００は、中央に貫通孔１が設けられた円盤状に形成され、内部の流体通路に第１流体となる冷媒が流れるチューブ３を有する。円形熱交換器は、複数のチューブ３を積層している。チューブ３の相互間には熱交換フィン５を有する。チューブの表面は、積層方向と直交する放射方向に対して、貫通孔１からチューブ３の外周に向けて傾斜して傾斜面４を有する。空調風が矢印Ｙ１１から放射方向であるＹ１２方向，Ｙ１３方向に流れる。チューブ３には流入側タンク６０から冷媒が流入し、流出側タンク７０から冷媒が流出する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
中央に貫通孔（１）が設けられて円盤状に形成され、内部の流体通路（２）に第１流体を流す複数のチューブ（３）と、
積層された前記チューブの相互間に設けられ、前記チューブの積層方向において前記チューブと連結され、前記チューブの中の前記流体通路と連通する内部通路を持ち、前記チューブの夫々に前記第１流体を流入させる流入側タンク（６０）と、
積層された前記チューブの相互間に設けられ、前記チューブの積層方向において前記チューブと連結され、前記チューブの中の前記流体通路と連通する内部通路を持ち、前記チューブの夫々から前記第１流体を流出させる流出側タンク（７０）と、を備え、
前記貫通孔を、前記積層方向に沿って一方から他方に流れ、更に前記チューブの相互間を放射状に第２流体が流れ、前記第１流体と前記第２流体との熱交換を行う円形熱交換器において、
前記流入側タンクは、夫々の前記チューブから前記積層方向に突出した流入側タンク部（６）を互いに連結して構成され、
前記流出側タンクは、夫々の前記チューブから前記積層方向に突出した流出側タンク部（７）を互いに連結して構成され、
夫々の前記チューブの表面は、前記積層方向と直交する放射方向に対して前記貫通孔から前記チューブの外周に向けて傾斜して傾斜面（５ｓ）を形成している円形熱交換器。
【請求項２】
前記チューブの相互間に前記チューブの表面に結合された熱交換フィン（５）が設けられており、前記第２流体が前記熱交換フィンの表面に沿って前記チューブの相互間を流れ、前記熱交換フィンの表面に線状の段差（５１）が設けられている請求項１に記載の円形熱交換器。
【請求項３】
前記熱交換フィンは、山部（５ｍ）と谷部（５ａ）とが交互に形成されたコルゲートフィンを含み、前記第２流体が、前記山部と前記谷部との間の前記傾斜面に沿って流れ、前記傾斜面に前記線状の段差が設けられている請求項２に記載の円形熱交換器。
【請求項４】
前記熱交換フィンにおける前記山部と前記谷部との前記積層方向に対する傾斜角度は、前記チューブの前記積層方向に対する傾斜角度と同じであり、前記線状の段差は、前記傾斜角度と交差して、前記線状の段差に付着した付着物を前記チューブの外周方向に落下させるように傾斜している請求項３に記載の円形熱交換器。
【請求項５】
前記流出側タンクと前記流入側タンクとは、前記貫通孔を挟んで対向して配置され、前記流入側タンクから前記チューブの中の前記流体通路を流れる流体は、前記チューブの中で分流して前記流体通路を円弧状に流れて前記流出側タンクにて合流する請求項１ないし４のいずれか一項に記載の円形熱交換器。
【請求項６】
前記流入側タンク部を互いに連結する連結部分（６ｃ）及び前記流出側タンク部を互いに連結する連結部分（７ｃ）は、積層された前記チューブの前記貫通孔の中心を結ぶ軸方向と直角方向に延在している請求項１ないし５のいずれか一項に記載の円形熱交換器。
【請求項７】
自動車内を空調する空調用熱交換器に利用される請求項１ないし６のいずれか一項に記載の円形熱交換器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この明細書における開示は、円柱状に熱交換部が形成された円形熱交換器に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１に記載の平面形の熱交換器が知られる。これは、一対のヘッダーパイプを有する。また、これらのヘッダーパイプに接続され互いに平行に並べられた扁平熱交換管を有する。扁平熱交換管相互間には熱交換フィンが設けられている。熱交換フィンは、扁平熱交換管の扁平面の中央に向かって下り勾配に形成され、熱交換フィンの表面の水が扁平面の中央に向かって流れ落ちる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００９−１２１７０８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
円柱状に熱交換部が形成された円形熱交換器であって、円形熱交換器の中心側の貫通孔から放射状に空調風が流れ出る円形熱交換器における付着物となる例えば凝縮水の除去ないし排水には、特許文献１の技術を適用することができない。
【０００５】
上記問題点に鑑み、この明細書における開示の目的は、付着物の除去性能が優れた円形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】
【０００６】
この明細書に開示された複数の態様は、夫々の目的を達成するために、互いに異なる技術的手段を採用する。また、特許請求の範囲及びこの項に記載した括弧内の符号は、ひとつの態様として後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示す一例であって、技術的範囲を限定するものではない。
【０００７】
開示された円形熱交換器（１００）のひとつは、中央に貫通孔（１）が設けられて円盤状に形成され、内部の流体通路（２）に第１流体を流す複数のチューブ（３）と、積層されたチューブの相互間に設けられ、チューブの積層方向においてチューブと連結され、チューブの中の流体通路と連通する内部通路を持ち、チューブの夫々に第１流体を流入させる流入側タンク（６０）と、積層されたチューブの相互間に設けられ、チューブの積層方向においてチューブと連結され、チューブの中の流体通路と連通する内部通路を持ち、チューブの夫々から第１流体を流出させる流出側タンク（７０）と、を備え、貫通孔を、積層方向に沿って一方から他方に流れ、更にチューブの相互間を放射状に第２流体が流れ、第１流体と第２流体との熱交換を行う円形熱交換器において、流入側タンクは、夫々のチューブから積層方向に突出した流入側タンク部（６）を互いに連結して構成され、流出側タンクは、夫々のチューブから積層方向に突出した流出側タンク部（７）を互いに連結して構成され、夫々のチューブの表面は、積層方向と直交する放射方向に対して貫通孔からチューブの外周に向けて傾斜して傾斜面を形成している。
【０００８】
開示された円形熱交換器によれば、チューブの内部に流入側タンクと流出側タンクとを通過して第１流体を流し、この第１流体と、チューブの相互間を放射方向に流れる第２流体との間で熱交換させることができる。この際に、チューブの表面に付着した凝縮水等の付着物は、チューブの傾斜に沿って落下させることができるから、チューブの表面に付着物が残留し難く、第１流体と第２流体との熱交換性能が悪化しない。よって、熱交換性能の優れた円形熱交換器を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】第１実施形態における円形熱交換器の斜視図である。
【図２】上記実施形態における最上部のチューブの斜視図である。
【図３】上記実施形態において図１の矢印Ｚ３−Ｚ３方向に沿ってみたチューブと流入側タンク部とを示す断面図である。
【図４】上記実施形態において図１の矢印Ｚ４−Ｚ４方向に沿ってみたチューブと流出側タンク部とを示す断面図である。
【図５】上記実施形態に使用した熱交換フィンの斜視図である。
【図６】第２実施形態に使用した熱交換フィンの斜視図である。
【図７】第３実施形態に使用した熱交換フィンの斜視図である。
【図８】第４実施形態に使用した熱交換フィンの斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下に、図面を参照しながら本開示を実施するための複数の形態を説明する。各形態において先行する形態で説明した事項に対応する部分には同一の参照符号を付して重複する説明を省略する場合がある。各形態において構成の一部を説明している場合は、構成の他の部分については先行して説明した他の形態を適用することができる。各実施形態で具体的に組み合わせが可能であることを明示している部分同士の組み合わせばかりではなく、特に組み合わせに支障が生じなければ、明示していなくても実施形態同士を部分的に組み合せることも可能である。
【００１１】
（第１実施形態）
第１実施形態の円形熱交換器について、図１を参照しながら説明する。図１において、第１実施形態の円形熱交換器１００は、自動車内を空調する車両用空調装置における蒸発器として利用される。円形熱交換器１００は、中央に貫通孔１が設けられた円盤状に形成され、内部の流体通路２に流体となる空調用の冷媒が流れる複数のチューブ３を有する。
【００１２】
このチューブ３は、一方である上方から他方である下方に向かって斜めに傾斜する傾斜面４を持つ。図２は最上段のチューブ３を示している。チューブ３相互間の傾斜した傾斜面４に沿って放射状に空調風がＹ１２方向、Ｙ１３方向のように流れる。
【００１３】
この空調風は、円形熱交換器１００によって冷却される。この円形熱交換器１００は、チューブ３とコルゲートフィンとを交互に積み重ねたもので、ロウ付技術により一体化されてコア部が形成されている。
【００１４】
空調風を流す送風機は、矢印１１の上流側にあっても良いし、円形熱交換器１００の中央における貫通孔１の内部にあっても良い。また送風機は遠心型送風機や軸流送風機を使用できる。円形熱交換器１００には、圧縮機からの冷媒が第１流体として流れ、冷媒がチューブ３内で蒸発して、第２流体となる空調風を冷却する。
【００１５】
図３に示すように、傾斜面４にチューブ３から突出する流入側タンク部６が形成されている。流入側タンク部６の内部通路は、チューブ３の内部の流体通路２と連通している。
【００１６】
図４に示すように、傾斜面４にチューブ３の夫々から一方と他方とに突出する流出側タンク部７が形成されている。流出側タンク部７の内部通路は、チューブ３の内部の流体通路２と連通している。図３と図４とにおいて、熱交換フィン５の図示は省略している。
【００１７】
積層されたチューブ３の傾斜面４は積層方向と直交する放射方向に対して貫通孔１からチューブ３の外周に向けて下降するように傾斜している。隣接するチューブ３に連結された流入側タンク部６が互いに連結されて流入側タンク６０が形成される。流入側タンク６０は、チューブ３の夫々に第１流体を流入させる。
【００１８】
積層されたチューブ３において、図３のように、隣接する流入側タンク部６が連結部６ｃにて連結されて流入側タンク６０が形成される。流入側タンク６０は、チューブ３の夫々に流体を外部配管から流入させる。
【００１９】
積層されたチューブ３において、図４のように、隣接する流出側タンク部７が連結部７ｃにて連結されて流出側タンク７０が形成される。流出側タンク７０は、チューブ３の夫々から流体を外部配管に流出させる。
【００２０】
図１に示すように、積層されたチューブ３の間には熱交換フィン５が設けられている。熱交換フィン５は、コルゲートフィンから成り、チューブ３とロウ付けされている。円盤状のチューブ３とコルゲートフィンとは積層されてから加熱され、ロウ付けされる。
【００２１】
図５はコルゲートフィンから成る熱交換フィン５の一部を拡大して示している。チューブ３が傘状に傾斜していることで熱交換フィン５も傾斜された形で積層されている。コルゲートフィンは、山部５ｍと谷部５ａとが交互に形成された襞状のフィンから構成されている。第２流体は山部５ｍと谷部５ａの間の傾斜面５ｓに沿って流れる。山部５ｍと谷部５ａの積層方向に対する傾斜角度は、チューブ３表面の積層方向に対する傾斜角度と同じである。チューブ３の相互間に設けられた熱交換フィン５を成すコルゲートフィンは、その表面に沿って空調風を成す第２流体がＹ１２方向のように流れる。
【００２２】
熱交換フィン５は、金属薄片を凹凸状に折り曲げたものであり、外径側のピッチよりも内径側のピッチの方が狭くされ、全体がリング状に形成されている。熱交換フィン５の表面である傾斜面５ｓにはＹ１２方向に対して傾斜した線状の段差５１が設けられている。線状の段差５１は、空調風との接触面積を拡大し、かつ空調風を撹拌し熱交換性能を良好にするものである。また、線状の段差５１は、付着物となる凝縮水をチューブ３の外周方向に落下させる。
【００２３】
図３に示すように流入側タンク部６は、チューブ３の平面を絞り出すことにより成型される。流入側タンク部６は、上下連結されることで流入側タンク６０としての役割を果たす。
【００２４】
図４に示すように、流出側タンク部７は、チューブ３の平面を絞り出すことにより成型される。図４において、流出側タンク部７は、連結部７ｃにて上下連結されることで流出側タンク７０としての役割を果たす。
【００２５】
流入側タンク部６を互いに連結する連結部６ｃは、チューブ３の貫通孔１の中心を結ぶ軸方向と直角方向である水平方向に拡がっている。流出側タンク部７を互いに連結する連結部７ｃは、チューブ３の貫通孔１の中心を結ぶ軸方向と直角方向である水平方法に拡がっている。すなわち図３、図４において、連結部７ｃ、６ｃを示す線は水平方向に延在している。
【００２６】
これらの流入側タンク６０及び流出側タンク７０は、図１、図２に示すように貫通孔１を挟んで対向して配置されている。流入側タンク６０からチューブ３の中の流体通路２を流れる流体は、チューブ３の中で分流して円弧状に流れて流出側タンク７０において合流する。
【００２７】
（第１実施形態の作用効果）
第１実施形態においては、第２流体は、貫通孔１を上下方向に沿って一方から他方に流れる。更にチューブ３の相互間をＹ１２方向、Ｙ１３方向つまり放射方向に空調風が流れて、流体通路２を流れる冷媒と熱交換する。
【００２８】
チューブ３は、放射方向に対してチューブ３の中央からチューブ３の外周に向けて傘状に傾斜している。故に、チューブ３に付着した水が傾斜に沿って落下する。
【００２９】
チューブ３の内部の流体通路２に流入側タンク６０と流出側タンク７０とを通して冷媒を流し、この冷媒と、チューブ３の相互間を放射方向に流れる空調風とを熱交換器させることができる。チューブ３の表面に付着した凝縮水はチューブ３の傾斜に沿って放射方向に落下させることができるから、チューブ３の表面に水が残留し難く、チューブ３と空調風との熱交換性能が悪化しない。また空調風に繁殖した雑菌に基づく臭いが付きにくい。
【００３０】
チューブ３の相互間にチューブ３の表面に結合された熱交換フィン５が設けられている。空調風は、熱交換フィン５の表面に沿ってチューブ３の相互間を放射方向に流れる。熱交換フィン５の表面にチューブ３の傾斜方向に対して更に傾斜した線状の段差５１が設けられている。故に、チューブ３に付着した水が傾斜に沿って落下する際に、傾斜した線状の段差５１が、水の排出を案内する。そのため、チューブ３及び熱交換フィン５の表面に付着した水を速やかに落下させることができる。
【００３１】
チューブ３、このチューブ３と一体に連続して形成される流入側タンク６０、流出側タンク７０、及び熱交換フィン５はアルミニウム板にロウ材を被覆（クラッド）したブレージングシートを使用して製作できる。なおアルミニウム板に限らず銅板、ステンレス鋼板を使用しても良い。
【００３２】
チューブ３の一部を絞り出し、流入側タンク６０及び流出側タンク７０を成型しているので接合箇所が少なく、組み付けが容易になる。また積層段数が変化しても同じ形状のものを積層することができるため、部品を変更する必要が無く段数のバリエーションに対応が容易である。
【００３３】
（第２実施形態）
第２実施形態では、第１実施形態の円形熱交換器１００の特に熱交換フィンにおける他の形態について図６を参照して説明する。以下、第１実施形態と相違する内容について説明する。
【００３４】
第２実施形態における熱交換フィン５は、チューブ３の相互間において、チューブ３の表面に山部５ｍと谷部５ａとが結合されている。Ｙ１２方向に沿う第２流体が熱交換フィン５の表面に沿ってチューブ３の相互間を流れる。熱交換フィン５の表面における傾斜面５ｓに線状の段差５１を構成する切り起こし部５１ａが設けられている。
【００３５】
切り起こし部５１ａは傾斜面５ｓを切り起こし加工して形成されている。よって切り起こされた部分は、空調風に衝突する凸部となる。また切り起こされた跡は凹部となる。
【００３６】
線状の段差５１は、上記傾斜角度と交差して線状の段差５１に付着した凝縮水をチューブ３の外周方向に落下させる。
【００３７】
（第２実施形態の作用効果）
第２実施形態に開示された円形熱交換器によれば、線状の段差５１を構成する切り起こし部５１ａによって空調風が撹拌され、熱交換フィン５と第２流体との熱交換性能が向上する。そして線状の段差５１が設けられている傾斜面５ｓを第２流体が流れ下るときに凝縮水が線状の段差５１の更なる傾斜に沿って落下することで、第２流体と熱交換フィンとが良好に熱交換できる。
【００３８】
つまり、線状の段差５１は、チューブ３の傾斜角度であるＹ１２方向と更に交差するように傾斜しているから、線状の段差５１に付着した凝縮水は、チューブ３の外周方向に落下するように熱交換フィン５の表面を速やかに降下する。
【００３９】
（第３実施形態）
次に、第３実施形態について説明する。上記した実施形態と異なる部分を説明する。この第３実施形態では、図７において、線状の段差５１は傾斜面５ｓに形成された凹部５１ｂから成る。この凹部５１ｂは、Ｙ１２方向に沿うチューブ３の傾斜角度と交差して線状の段差５１に付着した凝縮水をチューブの外周方向に落下させるように傾斜している。故に、熱交換フィン５の表面を降下する第２流体の流れが凹部５１ｂによって撹拌され、熱交換性能が向上すると共に、凹部５１ｂに付着した凝縮水を速やかに落下させることができる。
【００４０】
（第４実施形態）
次に、第４実施形態について説明する。この第４実施形態では、図８において、線状の段差５１は傾斜面５ｓに形成された凸部５１ｃから成る。この凸部５１ｃは、Ｙ１２方向に沿うチューブ３の傾斜角度と交差して線状の段差５１に付着した凝縮水をチューブの外周方向に落下させるように傾斜している。故に、熱交換フィン５の表面を降下する第２流体の流れが凸部５１ｃによって撹拌され、熱交換性能が向上すると共に、凸部５１ｃに付着した凝縮水を速やかに落下させることができる。
【００４１】
（他の実施形態）
この明細書の開示は、例示された実施形態に制限されない。開示は、例示された実施形態と、それらに基づく当業者による変形態様を包含する。例えば、開示は、実施形態において示された部品、要素の組み合わせに限定されず、種々変形して実施することが可能である。開示は、多様な組み合わせによって実施可能である。開示は、実施形態に追加可能な追加的な部分をもつことができる。開示は、実施形態の部品、要素が省略されたものを包含する。開示は、ひとつの実施形態と他の実施形態との間における部品、要素の置き換え、又は組み合わせを包含する。開示される技術的範囲は、実施形態の記載に限定されない。開示される技術的範囲は、特許請求の範囲の記載によって示され、更に特許請求の範囲の記載と均等の意味及び範囲内での全ての変更を含むものと解されるべきである。
【００４２】
円盤状のチューブ３は、金属板をプレス加工することにより上部部材と下部部材とを嵌合して容器として構成できる。チューブ３の中を流れる流体は冷媒に限らない。貫通孔１を、積層方向に沿って一方から他方に流れる第２流体は、空調風としたが空調風に限らない。
【００４３】
流入側タンク６０及び流出側タンク７０は、チューブ３と同じく金属製としたが合成樹脂にて成型しても良い。流入側タンク６０と流出側タンク７０とは一対としたが二対以上あっても良い。この場合は貫通孔１の周りに流入側タンク６０と流出側タンク７０とが交互に配置される。熱交換フィンは山部と谷部とが交互に形成された襞状のコルゲートフィンとしたが、その他のフィンを採用できる。
【００４４】
線状の段差は、チューブの傾斜角度と交差するように更に傾斜させたが、線状の段差は、傾斜角度と平行に構成しても良い。
【００４５】
流入側タンク部を互いに連結する連結部分は、積層されたチューブの貫通孔の中心を結ぶ軸方向と直角方向に延在させたが、直角方向でなくても組み立てることは可能である。つまり、流入側タンク部を互いに連結する連結部分は、流入側タンク部を互いに連結しながらチューブを積層できれば良い。
【００４６】
開示された円形熱交換器は、蒸発器、凝縮器及び放熱器等の空調用熱交換器の他、産業用の種々の熱交換器、例えば熱回収用熱交換器、予熱用熱交換器として使用できる。また第１流体と第２流体とは冷媒と空調風に限らない。また、付着物として凝縮水が付着しないものでも良く、凝縮水の代わりに、油等の汚れ、及び粉塵等からなる付着物に対しても効果がある。
【符号の説明】
【００４７】
１  貫通孔
２  流体通路
３  チューブ
５  熱交換フィン
６  流入側タンク部
７  流出側タンク部
５１  線状の段差
６０  流入側タンク
７０  流出側タンク
【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】
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【図７】
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【図８】
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