(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
空気を冷却することにより凝縮水が発生する空気冷却用の熱交換器であって、
内部に空気冷却用の流体が流れるチューブ（１）と、
前記チューブ（１）の外表面に設けられ、平面部（２ａ）と隣り合う前記平面部（２ａ）とを繋ぐ屈曲部（２ｂ）を有して波状に形成されたフィン（２）とを備え、
前記平面部（２ａ）に鎧窓状のルーバ（２ｃ）が形成されており、
前記フィン（２）のピッチ寸法（Ｆｐ）は３ｍｍ以下であり、
さらに、前記ルーバ（２ｃ）の先端と、このルーバ（２ｃ）が形成された前記平面部（２ａ）と隣り合う前記平面部（２ａ）に形成された前記ルーバ（２ｃ）の先端との間の寸法であるルーバ列間距離（ＦＬｐ）は、０．８６ｍｍ以上であることを特徴とする熱交換器。
【請求項２】
前記ルーバ（２ｃ）のピッチ寸法（Ｌｐ）は０．５ｍｍ以上、１ｍｍ以下であることを特徴とする請求項１に記載の熱交換器。
【請求項３】
前記チューブ（１）と前記フィン（２）とを備える熱交換部（３）の外形寸法のうち、空気の流通方向と平行な部位の寸法（Ｄ)は５０ｍｍ以下であり、かつ、前記フィン（２）の高さ寸法（ｈ）は７ｍｍ以下であることを特徴とする請求項１または２に記載の熱交換器。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、熱交換器に関するもので、空調装置用の蒸発器や冷却器等の空気を冷却する熱交換器に適用して有効である。
【０００２】
【従来の技術】
蒸発器や冷却器等の空気を冷却する熱交換器の一般的な構造は、図１に示すように、冷媒等の冷却媒体が流れるチューブ１と、チューブ１の外表面に接合された波状のフィン２とからなる熱交換コア部３を有して構成されており、フィン２の平面部２ａには、図２（ａ）、（ｂ）に示すように、温度境界層の厚さを小さくして空気とフィン２との間の伝熱を促進すべく、平面部２ａの一部を鎧窓状に切り起こしたルーバ２ｃが形成されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、近年、熱交換器の小型化が切望されており、熱交換能力を低下させることなく熱交換器を小型にするには、フィンピッチを小さくする等して熱交換コア部の微細化を図って、空気との伝熱面積が減少することを防止しながら外形寸法を小さくする必要がある。そこで、発明者等は、熱交換コア部の微細化を図ったところ、以下のような問題が顕著になった。
【０００４】
すなわち、空気を冷却すると凝縮水が発生して熱交換器の表面に凝縮水が付着するが、フィンピッチが十分に大きい場合には、熱交換器の表面に付着した凝縮水は、表面張力により比較的大きな水滴となって重力により下方側に流れて排水されるのに対して、フィンピッチが小さくなり微細化を進むと、水滴を形成することができる程度の大きさを有する空間を確保することができないため、毛細管現象により凝縮水が膜状に拡がってフィンに付着する。
【０００５】
そして、この膜状の凝縮水は、水滴状の凝縮水に比べて流れ難いので、重力により下方側に流れず、図６（ａ）に示すように、フィン２に拡がるように溜まってしまう。
【０００６】
このため、例えば空調装置等において、ユーザが送風量を増大させると、フィン２に拡がるように溜まっていた凝縮水が、図６（ｂ）に示すように、風圧により風下側に集まるように流れていき、その集まった凝縮水が送風空気と共に風下側に飛び散ってしまう。
【０００７】
なお、凝縮水は、図７に示すように、風上側で全体発生量の約７０〜７５％発生しており、送風量が小さいときには、前述のごとく、排水されることなくフィンに凝縮水が保持される。このため、送風量が小さい状態から大きくすると、多量の凝縮水が風下側に集まるので、凝縮水の飛び散りの問題が顕著となる。
【０００８】
本発明は、上記点に鑑み、熱交換コア部の微細化を図りつつ、凝縮水の飛び散りを抑制することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記目的を達成するために、請求項１に記載の発明では、空気を冷却することにより凝縮水が発生する空気冷却用の熱交換器であって、
内部に空気冷却用の流体が流れるチューブ（１）と、
チューブ（１）の外表面に設けられ、平面部（２ａ）と隣り合う平面部（２ａ）とを繋ぐ屈曲部（２ｂ）を有して波状に形成されたフィン（２）とを備え、
平面部（２ａ）に鎧窓状のルーバ（２ｃ）が形成されており、
フィン（２）のピッチ寸法（Ｆｐ）は３ｍｍ以下であり、
さらに、ルーバ（２ｃ）の先端と、このルーバ（２ｃ）が形成された平面部（２ａ）と隣り合う平面部（２ａ）に形成されたルーバ（２ｃ）の先端との間の寸法であるルーバ列間距離（ＦＬｐ）は、０．８６ｍｍ以上であることを特徴とする。
【００１０】
これにより、後述する図４に示すように、熱交換コア部の微細化を図りつつ、凝縮水の飛び散りを抑制することができる。
【００１１】
請求項２に記載の発明では、請求項１に記載の熱交換器において、ルーバ（２ｃ）のピッチ寸法（Ｌｐ）は０．５ｍｍ以上、１ｍｍ以下であることを特徴とする。
【００１２】
これにより、後述する図４に示すように、熱交換コア部の微細化を図りつつ、凝縮水の飛び散りを抑制することができる。
【００１４】
請求項３に記載の発明では、請求項１または２に記載の熱交換器において、チューブ（１）とフィン（２）とを備える熱交換部（３）の外形寸法のうち、空気の流通方向と平行な部位の寸法（Ｄ)は５０ｍｍ以下であり、かつ、フィン（２）の高さ寸法（ｈ）は７ｍｍ以下であることを特徴とする。
【００１５】
これにより、後述する図４に示すように、熱交換コア部の微細化を図りつつ、凝縮水の飛び散りを抑制することができる。
【００１７】
因みに、上記各手段の括弧内の符号は、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る。
【００１８】
【発明の実施の形態】
本実施形態は、本発明に係る熱交換器を車両用空調装置の蒸発器に適用したものであって、その構造は、「従来の技術」の欄で述べたものと同じである。
【００１９】
具体的には、図１に示すように、冷媒が流れるチューブ１、及びチューブの外表面に接合された波状のフィン２等からなる熱交換コア部３、並びにチューブ１の長手方向端部に設けられて各チューブ１と連通するヘッダタンク４等を有して構成されたものである。
【００２０】
なお、チューブ１、フィン２及びヘッダタンク４は、全てアルミニウム合金製であり、これら１、２、４はろう付けにて一体化されている。
【００２１】
また、フィン２は、空気の流通方向から見て、図２（ａ）に示すように、平面部２ａと隣り合う平面部２ａとを繋ぐ屈曲部２ｂを有して矩形波状に形成されたコルゲートフィンであり、平面部２ａには、図２（ｂ）に示すように、平面部２ａを切り起こすことにより鎧窓状のルーバ２ｃが一体形成されている。
【００２２】
そして、本実施形態に係る蒸発器は、以下の諸元を有することを特徴としている。因みに、括弧内の数字は、本実施形態で採用した具体的な寸法値である。
【００２３】
▲１▼熱交換コア部３の厚み寸法Ｄは５０ｍｍ以下（３８ｍｍ）
▲２▼フィン２の高さ寸法ｈは７ｍｍ以下（５ｍｍ）
▲３▼フィン２のピッチ寸法Ｆｐは３ｍｍ以下（２．６ｍｍ）
▲４▼ルーバ２ｃのピッチ寸法Ｌｐは０．５ｍｍ以上、１ｍｍ以下（０．８ｍｍ）
▲５▼ルーバ列間距離ＦＬｐは０．８６ｍｍ以上（０．８６ｍｍ）
但し、熱交換コア部３の厚み寸法Ｄとは、図２（ｂ）に示すように、熱交換コア部３の外形寸法のうち、空気の流通方向と平行な部位の最大寸法を言い、フィン２の高さ寸法ｈとは、図２（ａ）に示すように、波状に形成されたフィン２の高低差、つまり波の振幅に相当する寸法を言う。
【００２４】
また、フィン２のピッチ寸法Ｆｐとは、波状に形成されたフィン２の１周期分の長さ、つまり波の波長に相当する寸法を言い、ルーバ２ｃのピッチ寸法Ｌｐとは、図３に示すように、１枚のルーバ２ｃのうち空気流れ上流端と空気流れ下流端との距離を言い、隣り合うルーバ２ｃ間の中心間距離に等しい。
【００２５】
また、ルーバ列間距離ＦＬｐとは、ルーバ２ｃの先端と、このルーバ２ｃが形成された平面部２ａと隣り合う平面部２ａに形成されたルーバ２ｃの先端との間の寸法を言う。
【００２６】
なお、本実施形態では、Ｆｐ／２−Ｌｐ×ｓｉｎ（Ｌａ)をルーバ列間距離ＦＬｐとして採用している。Ｌａはルーバ２ｃの平面部２ａに対する傾斜角度を示す。
【００２７】
次に、本実施形態の作用効果を述べる。
【００２８】
図４（ａ）は、熱交換コア部３の厚み寸法Ｄを３８ｍｍとし、熱交換コア部３を空気の流通方向から見たときのコア高さＨを２１１ｍｍとし、熱交換コア部３を空気の流通方向から見たときのコア幅寸法２８０ｍｍとし、凝縮水の接触角θ（図４（ｂ）参照）が４５°±５°となるように表面に劣化処理を施し、フィン２のピッチ寸法Ｆｐを２．４〜３．５ｍｍとしたときの、ルーバ列間距離ＦＬｐとフィン２に保持される保水量及び飛び散り開始風速との関係を示す試験結果である。
【００２９】
因みに、熱交換コア部３の表面は、通常、排水性の向上させるべく、樹脂により親水性コーティングがされているが、経時的には親水性が劣化し、最終的には、接触角θが約４０°となることが経験的に判明している。
【００３０】
そして、図４（ａ）から明らかなように、ルーバ列間距離ＦＬｐが０．８６ｍｍ以上となると、保水量が激減するので、ルーバ列間距離ＦＬｐが０．８６ｍｍ以上とすれば、凝縮水が飛び散ることを未然に防止することができる。
【００３１】
また、ルーバ列間距離ＦＬｐが０．８６ｍｍ以上において、凝縮水が飛び散らせるには、風速を３．５ｍ／ｓ以上（風量換算で６００ｍ3／ｈ以上）とする必要があるので、風量が増大しても、実用上、凝縮水が飛び散ることはない。
【００３２】
なお、フィン２の高さ寸法ｈ、すなわちチューブ１間寸法が変化すると、保水量及び飛び散り開始風速の絶対値が多少変化するものの、ルーバ列間距離ＦＬｐに対する保水量及び飛び散り開始風速の増減傾向は図４に示す傾向をほぼ同じである。したがって、フィン２のピッチ寸法Ｆｐを３ｍｍ以下として、ルーバ列間距離ＦＬｐを０．８６ｍｍ以上とすれば、凝縮水が飛び散ることを未然に防止することができる。
【００３３】
また、ルーバ２ｃのピッチ寸法Ｌｐを小さくすると、図５に示すように、隣り合うルーバ２ｃ間の中心間距離Ｌｐが小さくなるので、表面張力によるルーバ２ｃ間に保持される凝縮水量が低下する。したがって、ルーバ２ｃのピッチ寸法Ｌｐを０．５ｍｍ以上、１ｍｍ以下として、ルーバ列間距離ＦＬｐを０．８６ｍｍ以上とすれば、凝縮水が飛び散ることを未然に防止することができる。
【００３４】
また、熱交換コア部３の厚み寸法Ｄを５０ｍｍ以下とし、かつ、フィン２の高さ寸法ｈを７ｍｍ以下として、ルーバ列間距離ＦＬｐを０．８６ｍｍ以上とすれば、熱交換コア部３の厚み寸法Ｄを５８ｍｍとし、かつ、フィン２の高さ寸法ｈを１０ｍｍとした熱交換コア部３と同等の熱交換能力を発揮させながら、凝縮水が飛び散ることを未然に防止することができることを確認している。
【００３５】
以上に述べたように、本実施形態によれば、熱交換コア部３、すなわち熱交換効率の低下を招くことなく蒸発器の小型化を図りつつ、凝縮水が飛び散ることを未然に防止することができる。
【００３６】
（その他の実施形態）
上述の実施形態では、車両用空調装置の蒸発器に本発明を適用したが、本発明の適用はこれに限定されるものではなく、その他の熱交換器にも適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態に係る蒸発器の正面図である。
【図２】本発明の実施形態に係る蒸発器に採用されるフィンの説明図である。
【図３】本明細に記載した用語の定義を説明するための説明図である。
【図４】（ａ）はルーバ列間距離ＦＬｐとフィン２に保持される保水量及び飛び散り開始風速との関係を示すグラフであり、（ｂ）は接触角θの定義を示す図である。
【図５】「発明が解決しようとする課題」を説明するための説明図である。
【図６】「発明が解決しようとする課題」を説明するための説明図である。
【図７】発生する凝縮水量とコア前面からの寸法との関係を示すグラフである。
【符号の説明】
１…チューブ、２…フィン、３…熱交換コア部。
【図１】
0003775302.tif 000002
【図２】
0003775302.tif 000003
【図３】
0003775302.tif 000004
【図４】
0003775302.tif 000005
【図５】
0003775302.tif 000006
【図６】
0003775302.tif 000007
【図７】
0003775302.tif 000008