コルゲートフィン式熱交換器の排水構造

【課題】蒸発器として使用する場合、熱交換器の最下端に位置するコルゲートフィンに付着し滞留する水を効率よく排出し、通気抵抗及び熱交換効率に与える悪影響を抑制し、かつ、熱交換器の腐食の防止を図れるようにした、コルゲートフィン式熱交換器の排水構造を提供すること。
【解決手段】対峙する一対のヘッダーパイプ２ａ，２ｂ間に、互いに平行な複数の扁平状熱交換チューブ３とコルゲートフィン４を交互に配置して接合してなるコルゲートフィン式熱交換器１において、熱交換チューブの最下端のコルゲートフィンと接触する排水用部材７を設け、排水用部材に、コルゲートフィンの各波形部４ａに連通し、各波形部に滞留する水を毛細管現象により誘引して下方に排水する排水用溝８を形成する。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、コルゲートフィン式熱交換器の排水構造に関するもので、更に詳細には、コルゲートフィンと扁平状熱交換チューブとを交互に配置するパラレルフロー型熱交換器の排水性を向上させる排水構造に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般に、対峙する一対のヘッダーパイプ間に、互いに平行な複数の扁平状の熱交換チューブを水平方向に配置し、これら熱交換チューブ間にコルゲートフィンを接合してなるコルゲートフィン式熱交換器が広く使用されている。
【０００３】
この種のコルゲートフィン式熱交換器を蒸発器として用いた場合、表面に凝縮水（結露水）が付着し、水の表面張力と重力により熱交換器下部のコルゲートフィン間に水が滞留して通気抵抗を増大させ、熱交換効率を低下させる問題があった。また、熱交換器の下部に水が滞留すると熱交換器が腐食する懸念がある。
【０００４】
上記熱交換器の腐食を防止する手法として、熱交換器本体の下端部に沿って取着される本体取付用のステーの本体下面対向部位に排水用孔を穿設する構造が知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００５】
また、特許文献１に記載の熱交換器においては、熱交換器本体の最下端側のコルゲートフィンの外側に配置されるサイドプレートの熱交換器本体下面対向部位に排水用孔が穿設されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】実公平８−６２５号公報（実用新案登録請求の範囲、第１図，第４図）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、特許文献１に記載の技術においては、熱交換器の最外部のサイドプレートとステーとの間に滞留する水を排出ことを目的としており、サイドプレートの上に位置するコルゲートフィンに付着して滞留する水を排出する効果は有していない。
【０００８】
この発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、熱交換器の最下端に位置するコルゲートフィンに付着し滞留する水を効率よく排出し、通気抵抗及び熱交換効率に与える悪影響を抑制し、かつ、熱交換器の腐食の防止を図れるようにした、コルゲートフィン式熱交換器の排水構造を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を達成するために、この発明のコルゲートフィン式熱交換器の排水構造は、対峙する一対のヘッダーパイプ間に、互いに平行な複数の扁平状熱交換チューブとコルゲートフィンを交互に配置して接合してなるパラレルフロー型のコルゲートフィン式熱交換器において、上記熱交換チューブの最下端の上記コルゲートフィンと接触する排水用部材を設け、上記排水用部材に、上記コルゲートフィンの各波形部に連通し、各波形部に滞留する水を毛細管現象により誘引して下方に排水する排水用溝を形成してなる、ことを特徴とする（請求項１）。
【００１０】
このように構成することにより、最下端のコルゲートフィンの各波形部に付着して滞留する水は、毛細管現象により排水用溝内に誘引され、排水用溝内に誘引された水は位置エネルギー（重力）により排水用溝から下方に排出される。
【００１１】
この発明において、上記排水用部材を上記コルゲートフィンの下端に接触するサイドチャンネルにて形成し、上記サイドチャンネルにおける上記熱交換器に対する風上側又は風下側の少なくとも一方に、間隔をおいて複数列設して上記排水用溝を形成することができる（請求項２）。
【００１２】
また、この発明において、上記排水用部材を上記コルゲートフィンの下端に接触するサイドチャンネルにて形成し、上記サイドチャンネルにおける上記熱交換器に対する風上側又は風下側の少なくとも一方の垂下片に、波形状のプレートを垂設し、上記垂下片と波形状プレートの波形部により上記排水用溝を形成してもよい（請求項３）。
【００１３】
また、請求項１又は２に記載の発明において、上記排水用溝の幅を上記コルゲートフィンのピッチより狭く形成する方が好ましい（請求項４）。
【００１４】
このように構成することにより、毛細管現象の働きを促してコルゲートフィンの波形部に滞留する水を効率よく排水用溝内に誘引することができる。
【００１５】
また、請求項５記載の発明は、請求項１記載のコルゲートフィン式熱交換器の排水構造において、上記排水用部材を上記コルゲートフィンの下端に接触するサイドチャンネルにて形成し、上記サイドチャンネルに、該サイドチャンネルの長手方向に沿って設けられ、上記コルゲートフィン側に開口する樋状の排水用溝を形成してなることを特徴とする。この場合、上記樋状の排水用溝の底部を、上記サイドチャンネルの一端上部から他端下部に向かって傾斜状に形成してもよく（請求項６）、あるいは、上記樋状の排水用溝の底部を、上記サイドチャンネルの長手方向の中央上部から両端に向かって傾斜状に形成してもよい（請求項７）。
【００１６】
このように構成することにより、最下端のコルゲートフィンの各波形部に付着して滞留する水は、毛細管現象により排水用溝内に誘引され、排水用溝内に誘引された水は位置エネルギー（重力）により排水用溝の端部から下方に排出される。
【００１７】
また、この発明において、上記排水用溝の内面に親水処理を施して親水性皮膜を形成する方が好ましい（請求項８）。
【００１８】
このように構成することにより、コルゲートフィンの各波形部に付着して滞留する水を更に効率よく排水用溝内に誘引することができる。
【００１９】
加えて、この発明において、上記熱交換器及び上記コルゲートフィンと上記排水用部材とをろう付けにより一体接合する方が好ましい（請求項９）。
【発明の効果】
【００２０】
この発明によれば、最下端のコルゲートフィンの各波形部に付着して滞留する水を排水用溝内に誘引して下方に排出することができるので、通気抵抗及び熱交換効率に与える悪影響を抑制し、かつ、熱交換器の腐食の防止を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】この発明に係るコルゲートフィン式熱交換器の排水構造の第１実施形態を示す正面図（ａ）及び（ａ）のＩ部拡大正面図（ｂ）である。
【図２】この発明に係る排水構造の第１実施形態の一部を断面で示す斜視図である。
【図３】第１実施形態における排水用部材の要部を示す斜視図（ａ）及び（ａ）のII−II線に沿う拡大断面図（ｂ）である。
【図４】この発明におけるコルゲートフィンの要部を示す斜視図である。
【図５】第１実施形態におけるコルゲートフィンに滞留した水の排出状態を示す説明図である。
【図６】この発明に係る排水構造の第２実施形態を示す正面図（ａ）及び（ａ）のIII部拡大正面図（ｂ）である。
【図７】この発明に係る排水構造の第２実施形態の一部を断面で示す斜視図である。
【図８】この発明に係る排水構造の第３実施形態を示す正面図である。
【図９】この発明に係る排水構造の第３実施形態の一部を断面で示す斜視図である。
【図１０】第３実施形態における排水用部材の要部を示す斜視図である。
【図１１】この発明に係る排水構造の第３実施形態の別の変形例を示す正面図である。
【図１２】この発明に係る排水構造の第３実施形態の更に別の変形例を示す正面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下に、この発明を実施するための形態について、添付図面に基づいて詳細に説明する。ここでは、この発明に係るコルゲートフィン式熱交換器を蒸発器に適用した場合について説明する。
【００２３】
＜第１実施形態＞
この発明に係るコルゲートフィン式熱交換器１は、図１に示すように、それぞれアルミニウム（アルミニウム合金を含む）製の左右に対峙する一対のヘッダーパイプ２ａ，２ｂと、これらヘッダーパイプ２ａ，２ｂ間に互いに平行に水平方向に架設（連結）される複数の扁平状の熱交換チューブ３及び隣接する熱交換チューブ３間に介在されるコルゲートフィン４をろう付けしてなる。なお、熱交換チューブ３には複数に区画された熱媒体流路３ａが形成されている。また、ヘッダーパイプ２ａ，２ｂの上下開口端にはアルミニウム製のエンドキャップ６がろう付けされている。
【００２４】
熱交換器１の最上端のコルゲートフィン４の上部外方側には、アルミニウム製の板状のサイドチャンネル５がろう付けされている。また、熱交換器１の最下端のコルゲートフィン４の下部外方側にはアルミニウム製の排水用部材７がろう付けされている。
【００２５】
上記排水用部材７は、図２及び図３に示すように、最下端のコルゲートフィン４の下端に接触する水平片７ａと、水平片７ａの一端から直交状に屈曲する垂下片７ｂとからなるアルミニウム製押出形材にて形成されるアングル状のサイドチャンネルによって形成されている。排水用部材７の垂下片７ｂには、排水用部材７の長手方向に沿って適宜間隔をおいて複数の排水用溝８が、垂下片７ｂの下端から水平片７ａの交差部に渡って形成されている。この場合、排水用溝８の幅ｐ1は、コルゲートフィン４のピッチＰより狭く形成されている（図１（ｂ）参照）。
【００２６】
また、排水用部材７に設けられた排水用溝８の内面には、例えば微細粗面処理や親水性塗料の塗布等の親水処理によって親水性皮膜９が形成されている（図３（ｂ）参照）。
【００２７】
ここでは、図２に示すように、排水用部材７に設けられる垂下片７ｂが空気Ａの風下側に位置しているが、二点鎖線で示すように、垂下片７ｂを空気Ａの風上側に位置させてもよく、あるいは、サイドチャンネルをコ字状に形成して垂下片７ｂを空気Ａの風上、風下の双方に位置させてもよい。
【００２８】
なお、上記のように構成される熱交換器１において、コルゲートフィン４は、薄板を所定の高さになるように山−谷折りを交互に繰り返して成形されており、熱交換器正面からの視点では、Ｖ字形状の連続として見ることができる。この場合、コルゲートフィン４には、コルゲートフィン４の幅方向に互いに平行に設けられた複数の縦スリット４ｂを切り起こしてフィンルーバ４ｃが形成されている（図４参照）。
【００２９】
このように、コルゲートフィン４にフィンルーバ４ｃを設けることにより、熱交換能力の向上が図れる、すなわち、空気の通路に所定角度に成形された所定数のルーバーを設けることで、乱流効果等により熱伝達性能の向上が図れる。
【００３０】
また、Ｖ字形状（谷折り）フィン表面に凝縮した凝縮水（結露水）は、下段への水路がないため、フィンルーバ４ａを介して隣の逆Ｖ字形状（山折り）部に移動し、逆Ｖ字形状部に集まった凝縮水は、下方の開口部から、熱交換チューブ３を介して、下方側のコルゲートフィン４に流れ込むといったメカニズムをスムーズに繰り返すことにより、排水が促進される。
【００３１】
上記のように構成される熱交換器１を作製するには、両ヘッダーパイプ２ａ，２ｂ間に熱交換チューブ３とコルゲートフィン４とを交互に配置して組み立てると共に、最上側のコルゲートフィン４の外側に上部サイドチャンネル５を配置し、最下部のコルゲートフィン４の下端面に排水用部材７の水平片７ａを当接させた状態で配置して、固定治具（図示せず）を用いて上記各部材を組み付ける。そして、組み付けられた熱交換器１を炉内に挿入し、所定温度で加熱して上記各部材を一体ろう付けする。
【００３２】
上記のように構成される第１実施形態の排水構造によれば、排水用部材７の垂下片７ｂに、垂下片７ｂの下端から水平片７ａの交差部に渡って形成され複数の排水用溝８を設けることにより、最下部のコルゲートフィン４の波形部４ａに付着して滞留した水Ｗを、毛細管現象により排水用溝８内に誘引し、排水用溝８内に誘引された水Ｗを位置エネルギー（重力）により排水用溝８から下方に排出すことができる。
【００３３】
また、排水用溝８の幅ｐ1をコルゲートフィン４のピッチＰより狭く形成することで、毛細管現象の働きを促進することができ、更に排水用溝８の内面に親水性皮膜９を形成することで、更に毛細管現象の働きを促進することができ、最下部のコルゲートフィン４の波形部４ａに付着して滞留した水Ｗを効率よく下方に排出することができる。
【００３４】
＜第２実施形態＞
第１実施形態では、排水用部材７がアングル状のサイドチャンネルにて形成され、排水用部材７の垂下片７ｂに排水用溝８を設ける場合について説明したが、これに代えて、図６及び図７に示すように、排水用溝８Ａを備える排水用部材７Ａを、アングル状のサイドチャンネル１０と、波形状プレート１１とで構成してもよい。
【００３５】
すなわち、第２実施形態における排水用部材７Ａは、熱交換器１Ａの最下端のコルゲートフィン４の下部外方側に水平片１０ａがろう付けされるアルミニウム製押出形材にて形成されるアングル状のサイドチャンネル１０と、サイドチャンネル１０の垂下片１０ｂの表面にろう付け（垂設）されるアルミニウム製の波形状プレート１１とで構成されている。また、排水用溝８Ａは、サイドチャンネル１０の垂下片１０ｂと波形状プレート１１の波形部１１ａとで構成されている。この場合、排水用溝８Ａの幅ｐ2はコルゲートフィン４のピッチＰより狭く形成されている（図６（ｂ）参照）。
【００３６】
なお、第２実施形態においても、排水用溝８Ａの内面すなわちサイドチャンネル１０の垂下片７ｂの表面と波形状プレート１１の波形部１１ａの内面に、第１実施形態と同様に親水性皮膜（図示せず）を形成する方が好ましい。
【００３７】
ここでは、図７に示すように、排水用部材７Ａを構成するサイドチャンネル１０に設けられる垂下片１０ｂが空気Ａの風下側に位置しているが、二点鎖線で示すように、垂下片１０ｂを空気Ａの風上側に位置させてもよく、あるいは、サイドチャンネル１０をコ字状に形成して垂下片１０ｂを空気Ａの風上、風下の双方に位置させてもよい。
【００３８】
なお、第２実施形態において、その他の部分は第１実施形態と同じであるので、同一部分には同一符号を付して説明は省略する。
【００３９】
上記のように構成される熱交換器１を作製するには、両ヘッダーパイプ２ａ，２ｂ間に熱交換チューブ３とコルゲートフィン４とを交互に配置して組み立てると共に、最上側のコルゲートフィン４の外側に上部サイドチャンネル５を配置し、最下部のコルゲートフィン４の下端面に排水用部材７Ａを構成するサイドチャンネル１０の水平片１０ａを当接させた状態で配置し、サイドチャンネル１０の垂下片１０ｂに波形状プレート１１を当接して、固定治具（図示せず）を用いて上記各部材を組み付ける。そして、組み付けられた熱交換器１を炉内に挿入し、所定温度で加熱して上記各部材を一体ろう付けする。
【００４０】
上記のように構成される第２実施形態の排水構造によれば、熱交換器１Ａの最下端のコルゲートフィン４の下部外方側にろう付けされるチャンネル状のサイドチャンネル１０の垂下片１０ｂに波形状プレート１１をろう付けして排水用部材７Ａを構成すると共に、排水用溝８Ａを構成することにより、最下部のコルゲートフィン４の波形部４ａに付着して滞留した水Ｗを、毛細管現象により排水用溝８Ａ内に誘引し、排水用溝８Ａ内に誘引された水Ｗを位置エネルギー（重力）により排水用溝８Ａから下方に排出すことができる。
【００４１】
また、排水用溝８Ａの幅ｐ2をコルゲートフィン４のピッチＰより狭く形成することで、毛細管現象の働きを促進することができ、更に排水用溝８Ａの内面に親水性皮膜（図示せず）を形成することで、更に毛細管現象の働きを促進することができ、最下部のコルゲートフィン４の波形部４ａに付着して滞留した水Ｗを効率よく下方に排出することができる。
【００４２】
＜第３実施形態＞
第３実施形態に係るコルゲートフィン式熱交換器１Ｂは、図８に示すように、排水用部材７Ｂを、最下端のコルゲートフィン４の下端に接触するアルミニウム製のサイドチャンネルにて形成すると共に、サイドチャンネルの長手方向に沿って設けられ、コルゲートフィン４側に開口する樋状の排水用溝８Ｂを形成してなる。
【００４３】
すなわち、第３実施形態における排水用部材７Ｂは、図８ないし図１０に示すように、最下端のコルゲートフィン４の下端にろう付けされる板状サイドチャンネル本体１２の中心部に長手方向に沿う断面略Ｖ字状の排水用溝８Ｂを形成してなる。
【００４４】
この場合、排水用部材７Ｂはアルミニウム製の押出形材にて形成されるか、あるいは、アルミニウム製板部材をプレス加工等によって屈曲形成される。また、第１実施形態と同様に、排水用溝８Ｂの内面には親水性皮膜（図示せず）が形成されている。
【００４５】
なお、第３実施形態において、その他の部分は第１実施形態と同じであるので、同一部分には同一符号を付して説明は省略する。
【００４６】
上記のように構成される熱交換器１を作製するには、両ヘッダーパイプ２ａ，２ｂ間に熱交換チューブ３とコルゲートフィン４とを交互に配置して組み立てると共に、最上側のコルゲートフィン４の外側に上部サイドチャンネル５を配置し、最下部のコルゲートフィン４の下端面にサイドチャンネル本体１２を当接させた状態で配置して、固定治具（図示せず）を用いて上記各部材を組み付ける。そして、組み付けられた熱交換器１を炉内に挿入し、所定温度で加熱して上記各部材を一体ろう付けする。
【００４７】
上記のように構成される第３実施形態の排水構造によれば、最下端のコルゲートフィン４の各波形部４ａに付着して滞留する水は、毛細管現象により排水用溝８Ｂ内に誘引され、排水用溝８Ｂ内に誘引された水は位置エネルギー（重力）により排水用溝８Ｂの端部から下方に排出することができる。
【００４８】
上記説明では、排水用部材７Ｂの排水用溝８Ｂの底部１３が水平に形成される場合について説明したが、底部１３がサイドチャンネル本体１２の一端上部から他端下部に向かって傾斜状の排水用溝８Ｃを有する排水用部材７Ｃを形成してもよく（図１１参照）、あるいは、底部１３がサイドチャンネル本体１２の長手方向の中央上部から両端に向かって傾斜状の排水用溝８Ｄを有する排水用部材７Ｄを形成してもよい（図１２参照）。
【００４９】
上記のように構成される排水用部材７Ｃ，７Ｄを備える熱交換器１Ｃ，１Ｄによれば、上記のように排水用溝８Ｃ，８Ｄの底部１３を傾斜させることにより、更に排水用溝８Ｃ，８Ｄ内に吸引された水を速やかに外部下方に排出することができる。
【００５０】
＜その他の実施形態＞
上記実施形態では、この発明に係る排水構造を蒸発器に適用した場合について説明したが、この発明は、蒸発器以外のパラレルフロー型コルゲートフィン式熱交換器において、熱交換チューブを水平配置した場合でも、表面に付着した水滴の排水性を十分に有し、通気抵抗及び熱交換効率に与える悪影響を抑制することができる。
【符号の説明】
【００５１】
１，１Ａ、１Ｂ，１Ｃ，１Ｄ熱交換器
２ａ，２ｂヘッダーパイプ
３熱交換チューブ
４コルゲートフィン
４ａ波形部
７排水用部材（サイドチャンネル）
７Ａ，７Ｂ，７Ｃ，７Ｄ排水用部材
８Ａ，８Ｂ，８Ｃ，８Ｄ排水用溝
９親水性皮膜
１０サイドチャンネル
１１波形状プレート
１１ａ波形部
１２サイドチャンネル本体
１３底部
Ｐコルゲートフィンのピッチ
ｐ1 排水用溝８の幅
ｐ2 排水用溝８Ａの幅

【特許請求の範囲】
【請求項１】
対峙する一対のヘッダーパイプ間に、互いに平行な複数の扁平状熱交換チューブとコルゲートフィンを交互に配置して接合してなるパラレルフロー型のコルゲートフィン式熱交換器において、
上記熱交換チューブの最下端の上記コルゲートフィンと接触する排水用部材を設け、上記排水用部材に、上記コルゲートフィンの各波形部に連通し、各波形部に滞留する水を毛細管現象により誘引して下方に排水する排水用溝を形成してなる、ことを特徴とするコルゲートフィン式熱交換器の排水構造。
【請求項２】
請求項１記載のコルゲートフィン式熱交換器の排水構造において、
上記排水用部材を上記コルゲートフィンの下端に接触するサイドチャンネルにて形成し、上記サイドチャンネルにおける上記熱交換器に対する風上側又は風下側の少なくとも一方に、間隔をおいて複数列設して上記排水用溝を形成してなる、ことを特徴とするコルゲートフィン式熱交換器の排水構造。
【請求項３】
請求項１記載のコルゲートフィン式熱交換器の排水構造において、
上記排水用部材を上記コルゲートフィンの下端に接触するサイドチャンネルにて形成し、上記サイドチャンネルにおける上記熱交換器に対する風上側又は風下側の少なくとも一方の垂下片に、波形状のプレートを垂設し、上記垂下片と波形状プレートの波形部により上記排水用溝を形成してなる、ことを特徴とするコルゲートフィン式熱交換器の排水構造。
【請求項４】
請求項２又は３に記載のコルゲートフィン式熱交換器の排水構造において、
上記排水用溝の幅を上記コルゲートフィンのピッチより狭く形成してなる、ことを特徴とするコルゲートフィン式熱交換器の排水構造。
【請求項５】
請求項１記載のコルゲートフィン式熱交換器の排水構造において、
上記排水用部材を上記コルゲートフィンの下端に接触するサイドチャンネルにて形成し、上記サイドチャンネルに、該サイドチャンネルの長手方向に沿って設けられ、上記コルゲートフィン側に開口する樋状の排水用溝を形成してなる、ことを特徴とするコルゲートフィン式熱交換器の排水構造。
【請求項６】
請求項５記載のコルゲートフィン式熱交換器の排水構造において、
上記樋状の排水用溝の底部が、上記サイドチャンネルの一端上部から他端下部に向かって傾斜状に形成されている、ことを特徴とするコルゲートフィン式熱交換器の排水構造。
【請求項７】
請求項５記載のコルゲートフィン式熱交換器の排水構造において、
上記樋状の排水用溝の底部が、上記サイドチャンネルの長手方向の中央上部から両端に向かって傾斜状に形成されている、ことを特徴とするコルゲートフィン式熱交換器の排水構造。
【請求項８】
請求項１ないし７のいずれかに記載のコルゲートフィン式熱交換器の排水構造において、
上記排水用溝の内面に親水処理を施して親水性皮膜を形成してなる、ことを特徴とするコルゲートフィン式熱交換器の排水構造。
【請求項９】
請求項１ないし８のいずれかに記載のコルゲートフィン式熱交換器の排水構造において、
上記熱交換器及び上記コルゲートフィンと上記排水用部材とをろう付けにより一体接合してなる、ことを特徴とするコルゲートフィン式熱交換器の排水構造。

【図１】