| 【発明の名称】 |
冷却用熱交換器 |
| 【発明者】 |
【氏名】西下 邦彦
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| 【要約】 |
【課題】薄型化の要請に応えるためにチューブの通風方向幅を小さくし、これに合わせてフィンピッチを小さくして熱交換率を確保しようとしても、フィンの曲折部から平坦部に渡たる部位の内面に凝縮水が多量に溜まって、フィン間を通過する空気の妨げとなったり、溜まった結露水が通風方向下流側に多量に飛水するのを防止する。
【解決手段】複数の曲折部６と平坦部７とが順次連接されてなるコルゲート状のフィン５について、その曲折部６が重力方向の上方と下方とに交互に位置するように、冷却用熱交換器１を空調ダクト１２内に配置する。 |
【特許請求の範囲】
【請求項１】 外気又は内気を導入するための送風機の上流側又は下流側に配されると共に、熱交換媒体通路を有するチューブと、このチューブの通風方向に沿った面に配され、複数の曲折部と平坦部とが順次連接されてコルゲート状をなすフィンとを少なくとも有する冷却用熱交換器において、前記フィンは、前記曲折部が重力方向の上方と下方とに交互に位置した状態で設置されることを特徴とする冷却用熱交換器。
【請求項２】 前記チューブの通風方向幅ＴＷが、３０ｍｍ≧ＴＷ≧５５ｍｍであることを特徴とする請求項１に記載の冷却用熱交換器。
【請求項３】 前記フィンの１の曲折部と隣接する同じ方向に曲折した他の曲折部との間のピッチＦＰが、３．２ｍｍ≧ＦＰ≧２．０ｍｍであることを特徴とする請求項１に記載の冷却用熱交換器。
【請求項４】 前記空調ダクトの通風方向に対して傾斜していることを特徴とする請求項１に記載の冷却用熱交換器。
【請求項５】 前記空調ダクトの通風方向に対して傾斜した角度Ａ１が２度≧Ａ１≧５５度であることを特徴とする請求項４に記載の冷却用熱交換器。
【請求項６】 前記空調ダクトの通風方向と直角に交差する方向に対して傾斜していることを特徴とする請求項１に記載の冷却用熱交換器。
【請求項７】 前記空調ダクトの通風方向と直角に交差する方向に対して傾斜した角度Ａ２が２度≧Ａ２≧１５度であることを特徴とする請求項６に記載の冷却用熱交換器。
【請求項８】 前記チューブは、熱交換媒体通路の流路方向の一方又は双方にタンクを備え、複数積層されることにより、隣接するタンクが連通して熱交換器コアを構成するもので、前記チューブの熱交換媒体通路は、熱交換媒体の流路方向に延びる仕切部により仕切られていると共に、この仕切部にチューブの積層方向に貫通した凝縮水を排水するための排水孔が形成されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の冷却用熱交換器。
【請求項９】 前記チューブは、熱交換媒体通路の流路方向の一方又は双方にタンクを備え、複数積層されることにより、隣接するタンクが連通して熱交換器コアを構成するもので、フランジがこのチューブの周縁に形成された接合代部からその積層方向側に立設していると共に、前記フランジの通風方向下流側部には、当該通風方向下流側部に凝縮水が溜まることを防止する防止手段が設けられていることを特徴とする請求項１又は２に記載の冷却用熱交換器。
【請求項１０】 前記チューブは、熱交換媒体通路の流路方向の一方又は双方にタンクを備え、複数積層されることにより、隣接するタンクが連通して熱交換器コアを構成するもので、フランジがこのチューブの周縁に形成された接合代部からその積層方向側に立設していると共に、前記フランジの通風方向下流側部に凝縮水を排水するための切り欠きが形成されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の冷却用熱交換器。
【請求項１１】 前記チューブのフランジの通風方向下流側部は、前記切り欠きに凝縮水が集約可能な傾斜面を有することを特徴とする請求項１０に記載の冷却用熱交換器。
【請求項１２】 熱交換媒体をチューブに流入させるための入口側部と、熱交換媒体をチューブから流出させるための出口側部とを有すると共に、この出口側部が前記入口側部に対し重力方向の下方となるように配置されることを特徴とする請求項１に記載の冷却用熱交換器。
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【発明の詳細な説明】【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、例えばチューブとチューブとの間に配されるコルゲート状のフィンを少なくとも有する冷却用熱交換器に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】車両用空調装置の冷凍サイクルを構成する冷却用熱交換器としては、実開昭６３−１５４９６２号公報に示されるように、チューブと、このチューブの通風方向に沿った面に配され、平坦部と曲折部とを順次連接させて成るコルゲート状のフィンとを有するものが一般的であり、このチューブ内を流れる熱交換媒体がその温度をフィンに伝達し、主としてこのフィンを介してチューブ間を通過する空気と熱交換する。
【０００３】一方で、従来、本出願人により製品化されているものは、フィンの１の曲折部と隣接する同じ方向に曲折した他の曲折部との間のピッチＦＰが３．６ｍｍで、チューブの通風方向幅ＴＷが７４ｍｍであった。また特開平７−１６７５７８号公報によれば、他社の製品は、前記フィンピッチＦＰが３．４ｍｍから４．５ｍｍで、チューブの通風方向幅ＴＷが６４ｍｍから１１０ｍｍであり、当方の熱交換器もこの範囲に入るものであった。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】ところで、近年において、車両用空調装置の小型化が要請されており、この要請に応えるために、前記チューブの通風方向幅ＴＷを小さくして冷却用熱交換器の薄型化が図られているが、単にチューブの通風方向幅ＴＷを小さくし、冷却用熱交換器を薄くしたのみでは、フィンと通過する空気との接触面積が小さくなるので、熱交換率が低下する。この場合に、前記フィンピッチＦＰも小さくすることで、フィンと空気との接触面積を大きくして熱交換率を高め、冷却用熱交換器の薄型化による熱交換率の低減を補うことが考えられる。
【０００５】しかしながら、フィンピッチＦＰを小さくすると、図９に示されるように、チューブ１００及びフィン１０１の表面に生じた結露水１０２が、表面張力によりフィン１０１の曲折部１０３から平坦部１０４に渡たる部位の内面に捕捉されて溜まる度合いが大きくなるので、フィン１０１、１０１間を通過する空気の妨げとなったり、溜まった結露水１０２が通風方向下流側に多量に飛水するという不具合が生ずる懸念がある。このため、フィンピッチを小さくする手法は採り難いので、冷却用熱交換器の薄型化を図る場合には、熱交換率の低下をある程度許容しなければならないという問題があった。
【０００６】そこで、この発明は、薄型化の要請に応えるためにチューブの通風方向幅を小さくし、これに合わせてフィンピッチを小さくして熱交換率を確保しようとしても、フィンの曲折部から平坦部に渡たる部位の内面に凝縮水が多量に溜まって、フィン間を通過する空気の妨げとなったり、溜まった結露水が通風方向下流側に多量に飛水するのを防止可能な冷却用熱交換器を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】しかして、この発明に係る冷却用熱交換器は、外気又は内気を導入するための送風機の上流側又は下流側に配されると共に、熱交換媒体通路を有するチューブと、このチューブの通風方向に沿った面に配され、複数の曲折部と平坦部とが順次連接されてコルゲート状をなすフィンとを少なくとも有する冷却用熱交換器において、前記フィンは、前記曲折部が重力方向の上方と下方とに交互に位置した状態で設置されることを特徴とする（請求項１）。
【０００８】このような冷却用熱交換器の空調ダクト内への設置により、フィンは、曲折部が重力方向の上方と下方とに交互に位置した状態、すなわち上に凸をなす曲折部と下に凸をなす曲折部とが交互になるので、フィンの特に凝縮水が捕捉されやすい曲折部において水はけ性が向上し、フィンの曲折部から平坦部に渡たる部位の内面に凝縮水が多量に溜まることがない。
【０００９】このため、前記チューブの通風方向幅ＴＷが、３０ｍｍ≧ＴＷ≧５５ｍｍ（請求項２）と、従来の冷却用熱交換器よりもその寸法を小さくし、このチューブの通風方向幅の縮小による熱交換率の低減を補うために、前記フィンの１の曲折部と隣接する同じ方向に曲折した他の曲折部との間のピッチＦＰが、３．２ｍｍ≧ＦＰ≧２．０ｍｍ（請求項３）と従来の冷却用熱交換器よりもその寸法を小さくすることが可能となる。
【００１０】そして、冷却用熱交換器について、前記空調ダクトの通風方向に対し傾斜しているものとし（請求項４）、この空調ダクトの通風方向に対し傾斜した角度Ａ１が２度≧Ａ１≧５５度であるとしても良い (請求項５）。また、前記空調ダクトの通風方向と直角に交差する方向に対し傾斜しているものとし（請求項６）、この空調ダクトの通風方向と直角に交差する方向に対し傾斜した角度Ａ２が２度≧Ａ２≧１５度であるとしても良い（請求項７）。このように冷却用熱交換器を傾斜した状態で空調ダクト内に設置することによって、更に水はけ性が向上するので、より確実にフィンの曲折部から平坦部に渡たる部位の内面に溜まる凝縮水が減少する。
【００１１】そして、冷却用熱交換器の構成としては、片側に設けられた一対のタンクとこの一対のタンクを連通するＵ字状の熱交換媒体通路とを備えたチューブをフィンを間に介在しつつ複数段積層した片タンクのタイプや、両側に設けられたタンクとこのタンク間を連通する直線状の熱交換媒体通路とを備えたチューブをフィンを間に介在しつつ複数段積層した両タンクのタイプがある。これらの冷却用熱交換器に用いられるチューブについて、Ｕ字状の熱交換媒体通路を有するチューブにおいては、タンク側から反対側端部近傍に延びる仕切部を有し、直線状の熱交換媒体流路においては一方のタンクから他方のタンクまで延びる仕切部を有するが、この仕切部をチューブの積層方向に貫通する排水孔を設けるようにしても良い（請求項８）。また、これらの冷却用熱交換器に用いられるチューブについて、熱交換媒体通路の流路方向の一方又は双方にタンクを備え、複数積層されることにより、隣接するタンクが連通して熱交換器コアを構成するもので、フランジがこのチューブの周縁に形成された接合代部からその積層方向側に立設していると共に、前記フランジの通風方向下流側部には、当該通風方向下流側部に凝縮水が溜まることを防止する防止手段が設けられたものとしても良い（請求項９）。この防止手段は、具体的には、フランジの通風方向下流側部に凝縮水を排水するための切り欠きが形成されているものである（請求項１０）。更に、このチューブのフランジの通風方向下流側部位は、前記切り欠きに凝縮水が集約可能な傾斜面を有するものとしても良い（請求項１１）。
【００１２】このような構成とすることにより、冷却用熱交換器が前記フィンの平坦部が通風方向に沿って並列すると共に前記フィンの曲折部が重力方向の上方と下方とに交互に位置した状態で設置された際に、フィンに溜まることなくチューブの側面上に移動した凝縮水が、仕切部の排水孔から下方に順次落下し、又、ブロワユニットからの風によりチューブの下流側に運ばれ、この切り欠きから下方に落下するので、冷却用熱交換器からの凝縮水の水切りを確実に行うことができる。
【００１３】更に、冷却用熱交換器は、積層方向側又は通風方向側において、熱交換媒体をチューブに流入させるための入口側部と、熱交換媒体をチューブから流出させるための出口側部とを有するが、この出口側部が入口側部に対し重力方向の下方となるように配置されるようにしても良い（請求項１２）。このように冷却用熱交換器を配置することにより、熱交換媒体が不必要に冷却用熱交換器内に溜まることがない。
【００１４】
【発明の実施の形態】以下、この発明の実施の形態を図面により説明する。
【００１５】図１，図２及び図３に示される冷却用熱交換器１は、片タンクの積層型エバポレータであり、長手方向一端に形成された一対のタンク２，２と、この一対のタンク２，２を連通する熱交換媒体通路３とからなる複数のチューブ４と、複数の曲折部６と平坦部７とが順次連接されてコルゲート状をなし、前記チューブ４の通風方向に沿った面に配されるコルゲート状のフィン５とによって構成される。尚、この冷却用熱交換器１は、チューブ４とフィン５との積層方向両端にエンドプレート８，８が配され、積層方向の略中央に位置するチューブ４´は、前記タンク２が積層方向に連通されて形成された一対のタンク群９，９の一方をタンクブロック９Ａ，９Ｂに分割する盲タンク２´を有する。
【００１６】そして、前記タンクブロック９Ａの略中央には、熱交換媒体の流入パイプ（図示せず）を装着するための入口側部１０が前記タンク２から積層方向に対し略直角方向に延出して形成されている。また、前記タンクブロック９Ｂの略中央には熱交換媒体の流出パイプ（図示せず）を装着するために出口側部１１が前記タンク２から積層方向に対し略直角方向に延出して形成されている。
【００１７】これによって、入口側部１０に装着された流入パイプからタンクブロック９Ａに流入した熱交換媒体は、熱交換媒体通路３を介して他方の側のタンク群９に流れ、このタンク群９内を移動する。そして、他方のタンク群９を移動した熱交換媒体は、熱交換媒体通路３を通過してタンクブロック９Ｂに移動し、出口側部１１に装着された熱交換媒体の流出パイプに流れ出るようになっている。
【００１８】また、この冷却用熱交換器１は、図２に示されるように略水平方向に延びる空調ダクト１２内において、ブロワユニット１３の下流側にこのブロワユニット１３と略水平に位置するように配置され、この空調ダクト１２との隙間は例えばシール材１２ａによりシールされている。尚、このブロワユニット１３は、少なくともインテークドア切換装置１４とブロワ１８とを備えた公知のもので、このうち、インテークドア切換装置１４は、車室内と連通する内気導入口１５と車室外と連通する外気導入口１６とが設けられていると共に、内気導入口１５と外気導入口１６との境界部分に空調ダクト１２の冷却用熱交換器１側に送られる空気を内気と外気とに選択する内外気切換ドア１７が設けられている。ブロワ１８は、送風用のファン１９とこのファン１９を駆動するモータ２０とにより構成され、前記インテークドア切換装置１４の下方に配されることにより、前記内気導入口１５又は外気導入口１６から空調ダクト１２内に空気を吸い込んで下流の冷却用熱交換器１側に送風するようになっている。
【００１９】以上の構成及び配置において、この冷却用熱交換器１は、特に図３に示されるように、空調ダクト１２内にフィン５の平坦部７が通風方向に沿って並列する一方で、フィン５の曲折部６は上に凸をなす曲折部６ａと下に凸をなす曲折部６ｂとが交互にくるように配置されている。このようなフィン５の曲折部６が重力方向の上方と下方とに交互に位置した状態となる配置にすることにより、少なくとも上に凸をなす曲折部６ａからこの曲折部６ａと平坦部７との境界部位にかけて凝縮水が溜まることがなく、フィン５全体としての水はけ性が向上するものである。
【００２０】したがって、このような冷却用熱交換器１の空調ダクト１２内への配置とすることによって、熱交換性能を維持しつつ、熱交空調装置自体の省スペース化や車両自体の省スペース化に最適とするために、チューブ４の通風方向幅ＦＷを従来の通風方向幅（６４ｍｍから１１０ｍｍ）よりも短い３０ｍｍ以上５５ｍｍ以下の範疇内に形成する一方で、このチューブ４の通風方向幅の短縮化に伴いフィンと通過する空気との接触面積が小さくなるのを補完するために、フィン５のフィンピッチＦＰを従来のフィンピッチ（３．４ｍｍから４．５ｍｍ）よりも短い３．２ｍｍ以上２．０ｍｍ以下というの範疇に形成することが可能となる。
【００２１】そして、上述した冷却用熱交換器１の空調ダクト１２内への配置に際し、出口側部１１が入口側部１０よりも重力方向の下方となるようにすることが望ましく、このように配置することにより、熱交換媒体が不必要に冷却用熱交換器１のタンク２内などに溜まるを防止することができる。
【００２２】この冷却用熱交換器１は、図１及び図２において、その底面が空調ダクトに対し前記通風方向と略水平方向にかつブロワ１８から送風する空気の通風方向に対して直角に交差する角度で配置されたものとして示しているが、必ずしも限定されない。すなわち、図４に示されるように、２度以上５５度以下の範疇の傾斜角度Ａ１で空調ダクト１２の通風方向に対し冷却用熱交換器１の上端が上流側に向かうように傾斜したものとしても良い。また、図５に示されるように、２度以上１５度以下の範疇の傾斜角度Ａ２で空調ダクト１２の通風方向と直角に交差する方向に対し傾斜し冷却用熱交換器１の上端が空調ダクト１２の側面に向かうように傾斜したものとしても良い。このような傾斜角度Ａ１，Ａ２で冷却用熱交換器１を空調ダクト１２内に配置することにより、下に凸をなす曲折部６ｂからこの曲折部６ｂと平坦部７との境界部位も傾斜面となり、当該部位における水はけ性が向上する。しかも、図４の冷却用熱交換器１の配置では、凝縮水は、風に押されて通風方向下流側にチューブ４、４´の傾斜した側面を登るように移動することから、当該凝縮水は、下流側に飛ばずに重力方向下方にそのまま垂下して、下側に位置するチューブ４、４´に捕捉され、これを繰り返して下方のチューブ４、４´に順次移っていき、最終的には図示しない冷却用熱交換器１の下方にあるドレンパイプから排水されることとなる。尚、図１及び図２に示される冷却用熱交換器１と同一の構成については同一の符号を付してその説明を省略する。
【００２３】一方、この冷却用熱交換器１を構成するチューブ４としては、図６に示されるように２枚の成形プレート２１，２１を対面接合されたものとても良い。この成形プレート２１は、一端に椀状のタンク形成用膨出部２２，２２が形成されると共に、これに続いて通路形成用膨出部２３が形成され、更にこの通路形成用膨出部２３にタンク形成用膨出部２２，２２の間から成形プレート２１の他端近傍まで延びる仕切部２４が形成されている。また、タンク形成用膨出部２２及び通路形成用膨出部２３の周縁には他方の成形プレートと接合するための接合代部２５が形成されていると共に、この接合代部２５の縁には成形プレート２１の強度向上のためにチューブ４の積層方向に立設したフランジ２６を有する。そして、前記仕切部２４には通風方向に貫通した排水孔２７が複数形成されている。
【００２４】これにより、冷却用熱交換器１が空調ダクト１２内にフィン５の平坦部７が通風方向に沿って並列する一方で、フィン５の曲折部６は上に凸をなす曲折部６ａと下に凸をなす曲折部６ｂとが交互にくるように配置された場合には、フィン５上からチューブ４の側面に移動した凝縮水は、各チューブ４の排水孔２７より順次下方に落下していくので、冷却用熱交換器１からの水切りを確実に行うことができる。
【００２５】また、上記構成のチューブ４について、図７に示すように、フランジ２６の少なくとも通風方向下流側部について、当該通風方向下流側部に凝縮水が溜まるのを防止する防止手段として複数の切り欠き２８を形成するようにしても良い。この切り欠き２８により、ブロワ１８から送風される空気によってチューブ４側面上を通風方向下流側に移動した凝縮水がこの切り欠き２８から下方に落下するので、冷却用熱交換器１からの水切りを確実に行うことができる。そして、切り欠き２８の両側に位置するフランジ２６は、図８に示されるように、この切り欠き２８側に凝縮水を集約できるように、切り欠き２８の縁部が最も通風方向下流側となるように傾斜させても良く、これにより冷却用熱交換器１からの水切りをより確実なものとすることができる。
【００２６】最後に、冷却用熱交換器１の基本構成は、曲折部６と平坦部７とが順次連接してコルゲート状をなすフィン５を有するものであれば、図１等に示す片タンクの積層型エバポレータに限定されず、図示しないが、両側に設けられたタンクとこのタンク間を連通する直線状の熱交換媒体通路とを備えたチューブをフィンを間に介在しつつ複数段積層してなる両タンクの積層型エバポレータや、複数の平坦部と曲折部とが順次連続したサーペンタイン状を成し、冷媒が流通する流路を有するチューブと、このチューブの平坦部と平坦部との間に介在されるフィンとを有するサーペンタイン型エバポレータであっても良い。
【００２７】
【発明の効果】以上述べたように、いずれの発明によっても、フィンの特に凝縮水が捕捉されやすい曲折部において水はけ性が向上し、フィンの曲折部から平坦部に渡たる部位の内面に凝縮水が多量に溜まることがないので、チューブの通風方向幅を従来の冷却用熱交換器よりも小さくし、このチューブの通風方向幅の縮小による熱交換率の低減を補うために、フィンピッチを従来の冷却用熱交換器よりも小さくする手法を採ることができる。
【００２８】また、請求項４、５、６又は７に記載の発明によれば、冷却用熱交換器を傾斜した状態で空調ダクト内に設置することによって、更に水はけ性が向上するので、より確実にフィンの曲折部から平坦部に渡たる部位の内面に溜まる凝縮水を減少させることができる。
【００２９】更に、請求項８、９、１０、１１に記載の発明によれば、フィンに溜まることなくチューブの側面上に移動した凝縮水が、仕切部の排水孔から下方に落下し、又、ブロワユニットからの風によりチューブの下流側に運ばれ、フランジの切り欠きから下方に落下するので、冷却用熱交換器からの凝縮水の水切りを確実に行うことができる。
【００３０】更にまた、請求項１２に記載の発明によれば、出口側部が入口側部に対し重力方向の下方となるように冷却用熱交換器を配置することにより、熱交換媒体が不必要に冷却用熱交換器内に溜まるのを防止することができる。
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| 【出願人】 |
【識別番号】５００３０９１２６
【氏名又は名称】株式会社ゼクセルヴァレオクライメートコントロール
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| 【出願日】 |
平成１１年１２月１３日（１９９９．１２．１３） |
| 【代理人】 |
【識別番号】１０００６９０７３
【弁理士】
【氏名又は名称】大貫 和保
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| 【公開番号】 |
特開２００１−１７４１８０（Ｐ２００１−１７４１８０Ａ） |
| 【公開日】 |
平成１３年６月２９日（２００１．６．２９） |
| 【出願番号】 |
特願平１１−３５２９１６ |
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