JP2010025482A - 熱交換器 - Google Patents

Abstract

【課題】結露水の排水を促して通風抵抗を小さく抑えることが可能な空気調和装置の熱交換器を提供する。
【解決手段】第１フィン７１は、第１扁平伝熱管５１と第２扁平伝熱管５２との間に位置しており、厚み方向が空気流れ方向に直交するように配置されている。第１フィン７１は、第１扁平伝熱管５１と第２扁平伝熱管５２とのいずれにも接している。第１扁平伝熱管５１の空気流れ方向の下流側端部と、第２扁平伝熱管５２の空気流れ方向の下流側端部と、第１フィン７１の下流側端部とは、空気流れ方向における５ｍｍ以内の幅の内側に位置している。第１フィン７１の空気流れ方向の下流側端部には、第１フィン７１の下流側端部より上流側の部分と比べて水に対する表面張力が小さい導水部Ｇ１が設けられている。
【選択図】図４

Description

本発明は、空気調和装置に用いられ、空冷式でかつ強制通風式の熱交換器に関する。

空気調和装置の熱交換器としては、例えば、水平方向に延びた伝熱管が複数本鉛直方向に並べられており、各伝熱管の間にフィンが配置されてなる、いわゆる積層型の熱交換器が用いられている。

このような積層型の熱交換器としては、例えば、以下の特許文献１に示すように、水平方向に延びている扁平伝熱管と、この扁平伝熱管が延びる方向に直行する面状に広がっており扁平伝熱管によって貫通されているフィンと、を有するものが提案されている。この特許文献１の熱交換器によると、扁平伝熱管の延びる方向と交差する方向を空気流方向としつつ、扁平伝熱管の扁平面を水平方向から傾斜させて風下側が風上側よりも下方に位置するように配置している。そして、フィンには、伝熱性能を向上させるために波形の起伏部が設けられており、その起伏部の稜線は、鉛直方向に延びている。

この熱交換器では、熱交換器が冷媒の蒸発器として機能する場合に、周囲空気に含まれる水分が結露水となってフィン面上に生じ、扁平伝熱管の上面に溜まることがあるが、その場合であっても、風下側が下方になるように扁平伝熱管が傾斜しているため、凝縮水の排水を促すことができるようにしている。これにより、扁平伝熱管上に結露水が滞留している場合よりも、排水を促した場合のほうが、熱交換器を通過する空気抵抗を小さく抑えることができ、熱交換効率を向上させることができている。
特開２００５−１２１３１８号公報

上述の特許文献１に記載の熱交換器では、扁平伝熱管とフィンが交互に積層された構成を有しており、扁平伝熱管の上面に溜まりがちであっても、風下側が下方になるように扁平伝熱管を傾斜させて配置することで凝縮水の排水を促すようにしている。

しかし、空気流れ方向が水平方向である場合において、上記特許文献１の熱交換器では、偏平伝熱管を傾斜させて配置させることにより、扁平伝熱管を水平方向に配置させる場合と比較して、熱交換器全体として空気流れに対する通風抵抗が増大してしまっている。このため、通風抵抗が増大することにより、熱交換の対象流体である空気の供給量が減少し、熱交換効率が低くなってしまっている。

また、上記特許文献１に記載の熱交換器では、空気流れによってフィンの風下側端部近傍に集められた結露水が、その風下側端部近傍における表面張力によって保持されてしまう。このため、通風抵抗を小さくすることができない。

本発明の課題は、結露水の排水を促して通風抵抗を小さく抑えることが可能な空気調和装置の熱交換器を提供することにある。

第１発明の熱交換器は、空気調和装置に用いられ、空冷式でかつ強制通風式の熱交換器であって、第１扁平伝熱管、第２扁平伝熱管および第１フィンを備えている。第１扁平伝熱管は、扁平面を有しており、強制通風により水平方向に生じる空気流れ方向に対して直交している水平方向に冷媒を流す。第１扁平伝熱管の扁平面は、強制通風により水平方向に生じる空気流れ方向に対して平行である水平面状に広がっている。第２扁平伝熱管は、第１扁平伝熱管の鉛直下方に配置され、扁平面を有しており、第１扁平伝熱管の冷媒流れ方向と平行な方向に冷媒を流す。第２扁平伝熱管の扁平面は、空気流れ方向に対して平行である水平面状に広がっている。第１フィンは、少なくとも第１扁平伝熱管と第２扁平伝熱管との間に位置しており、厚み方向が空気流れ方向に直交するように配置されている。第１フィンは、第１扁平伝熱管と第２扁平伝熱管とのいずれにも接している。第１扁平伝熱管の空気流れ方向の下流側端部と、第２扁平伝熱管の空気流れ方向の下流側端部と、第１フィンの下流側端部とは、空気流れ方向における５ｍｍ以内の幅の内側に位置している。第１フィンの空気流れ方向の下流側端部には、第１フィンの下流側端部より上流側の部分と比べて水に対する表面張力が小さい導水部が設けられている。ここで、水平には、正確な水平だけに限られず、水平方向から僅かに傾斜する場合も含まれ、実質的に水平であればよい。また、鉛直は、正確な鉛直だけに限られず、鉛直方向から僅かに傾斜する場合も含まれ、実質的に鉛直であればよい。また、導水部とは、例えば、水滴が触れる部分が非常に細く表面積が小さく形成された線上部材や、部分的にフィンの表面積が増大して形成されているスリットや突起等のような部分ではない部分や、表面において撥水処理が施される等によって部分的に表面張力が小さくなっている部分等が含まれる。

この熱交換器では、第１偏平伝熱管も第２扁平伝熱管も、いずれも扁平面が水平に広がっているため、水平方向から傾斜させて配置されている場合と比較して、水平方向に流れている空気流れに対する通風抵抗を小さく抑えることができる。第１フィンは、その厚み方向が空気流れ方向に直交するように配置されているため、第１フィンにおける通風抵抗についても小さく抑えることができている。そして、第１フィンは、第１扁平伝熱管と第２扁平伝熱管との両方に接しているため、熱交換に有効な伝熱面積を拡大させることができている。

また、熱交換器の表面において生じた結露水は、空気流れによって、下流側に導かれやすい。ここで、第１扁平伝熱管の下流端と第２扁平伝熱管の下流端と第１フィンの下流端とが５ｍｍ以内の範囲で密集しているため、第１扁平伝熱管で生じた結露水を、下方に位置している第１フィンに受け渡しやすくなっている。また、第１フィンに生じた結露水を、下方に位置している第２扁平伝熱管に受け渡しやすくなっている。そして、第１フィンの導水部は表面張力が小さいため、結露水を保持しにくい。

このため、第１フィンの導水部に導かれた結露水の排水を促すことができ、熱交換器の表面上に結露水が滞留しにくくすることができるため、熱交換効率を向上させることが可能になる。

第２発明の熱交換器は、第１発明の熱交換器において、導水部は、少なくとも第１フィンの下半分に設けられている。

なお、第１フィンの上半分を、熱交換の有効面積を確保させるために用いてもよい。

この熱交換器では、第１フィンの下流側端部において特に結露水が溜まりやすい下方に導水部が位置しているため、排水効果を向上させることができる。

第３発明の熱交換器は、第１発明の熱交換器において、導水部は、少なくとも第１フィンが第１扁平伝熱管と接している部分の近傍から、第１フィンが第２扁平伝熱管と接している部分の近傍までの間の８割の部分に設けられている。

この熱交換器では、導水部が第１フィンの上方から下方に掛けて８割以上形成されているため、第１扁平伝熱管の空気流れ方向の下流側を介して第１フィンが結露水を受け止めやすくなっている。そして、第１フィンの導水部が受け取った結露水をさらに下方の第２扁平伝熱管に送りやすくなっている。これにより、排水効果をさらに向上させることができる。

第４発明の熱交換器は、第１発明の熱交換器において、導水部は、第１フィンが第１扁平伝熱管と接している部分の近傍から、第１フィンが第２扁平伝熱管と接している部分の近傍まで、延びている。

この熱交換器では、導水部は、第１フィンが第１扁平伝熱管と接している部分の近傍から第２扁平伝熱管と接している部分の近傍まで延びている。このため、第１扁平伝熱管の空気流れ方向の下流側を介して第１フィンが結露水を受け止めやすくなっている。そして、第１フィンの導水部が受け取った結露水をさらに下方の第２扁平伝熱管に送りやすくなっている。これにより、排水効果をよりいっそう向上させることができる。

第５発明の熱交換器は、第１発明から第４発明のいずれかの熱交換器において、第１フィンは、空気流れ方向の下流側に板厚方向に貫通したフィン開口を有している。導水部は、フィン開口の下流端と第１フィンの下流端とによって挟まれた部分である。

この熱交換器では、フィン開口部分には、部材が存在しないため、水に対する表面張力も無く、結露水は保持されない。そして、第１フィンのフィン開口の下流側には表面積が少ないため表面張力も小さい導水部が位置しており、排水が促される。このため、第１フィンの空気流れ方向の下流側において、結露水の滞留を抑えることができる。

第６発明の熱交換器は、第５発明の熱交換器であって、フィン開口の下流端と第１フィンの下流端との間の空気流れ方向の幅は、５ｍｍ以下である。

この熱交換器では、導水部は、幅が５ｍｍ以下となるように設計されているため、導水部の表面積を小さくすることができている。このため、導水部における水に対する表面張力が小さく抑えられているため、導水部において結露水が保持されにくくすることができている。

第７発明の熱交換器は、第５発明または第６発明の熱交換器において、フィン開口の空気流れ方向の幅は、５ｍｍ以上である。

この熱交換器では、フィン開口の空気流れ方向の幅が５ｍｍ以上に大きく形成されているため、フィン開口の上流端部と下流端部とによって結露水を保持されにくいようにすることができている。これにより、導水部自体の表面張力を小さく抑えた場合であっても導水部の上流側に位置するフィン開口の下流側端部と共同して結露水が保持されてしまう、という事態が生じにくいようにすることができている。

第８発明の熱交換器は、第１発明から第６発明のいずれかの熱交換器において、第１フィンは、空気流れ方向から見た場合に山部分と谷部分とを含んだ波形状となるように形成されている。

この熱交換器では、第１フィンが波形状に配置されることで有効伝熱面積を大きくすることができる。このように有効伝熱面積を大きくする場合であっても、下流端において結露水が滞留しにくいようにすることができる。

第９発明の熱交換器は、第１発明から第８発明のいずれかの熱交換器において、第３扁平伝熱管と第２フィンとをさらに備えている。第３扁平伝熱管は、第２扁平伝熱管の鉛直下方に配置され、空気流れ方向に対して平行である水平面状に広がっている扁平面を有しており、第２扁平伝熱管の冷媒流れ方向と平行な方向に冷媒を流す。第２フィンは、少なくとも第２扁平伝熱管と第３扁平伝熱管との間に位置しており、厚み方向が空気流れ方向に直交するように配置され、第２扁平伝熱管と第３扁平伝熱管とのいずれにも接している。第１フィンと第２フィンとは、第２扁平伝熱管によって仕切られることで互いに連続することなく独立している。

この熱交換器では、第３扁平伝熱管の上層に第２フィンを、第２フィンの上層に第２扁平伝熱管を、第２扁平伝熱管の上層に第１フィンを、第１フィンの上層に第１扁平伝熱管を、それぞれ積層配置させた構造になっている。そして、各扁平伝熱管同士の間隔は、介在する第１フィンや第２フィンによって容易に確保することができる。このため、熱交換器の組立作業性が向上する。

第１０発明の熱交換器は、空気調和装置に用いられ、空冷式でかつ強制通風式の熱交換器であって、第４扁平伝熱管、第５扁平伝熱管、第６扁平伝熱管、第７扁平伝熱管および第３フィンを備えている。第４扁平伝熱管は、強制通風により水平方向に生じる空気流れ方向に対して平行である水平面状に広がっている扁平面を有しており、空気流れ方向に対して直交している水平方向に冷媒を流す。第５扁平伝熱管は、強制通風により水平方向に生じる空気流れ方向に対して平行である水平面状に広がっている扁平面を第４扁平伝熱管の扁平面と同一面状であって空気流れ方向の下流側に位置するように有しており、第４扁平伝熱管の冷媒流れ方向と平行な方向に冷媒を流す。第６扁平伝熱管は、第４扁平伝熱管の鉛直下方に配置され、空気流れ方向に対して平行である水平面状に広がっている扁平面を有しており、第４扁平伝熱管の冷媒流れ方向と平行な方向に冷媒を流す。第７扁平伝悦管は、第５扁平伝熱管の鉛直下方に配置され、空気流れ方向に対して平行である水平面状に広がっている扁平面を第６扁平伝熱管の扁平面と同一面状であって空気流れ方向の下流側に位置するように有しており、第５扁平伝熱管の冷媒流れ方向と平行な方向に冷媒を流す。第３フィンは、少なくとも第４扁平伝熱管および第５扁平伝熱管と第６扁平伝熱管および第７扁平伝熱管との間に位置しており、厚み方向が空気流れ方向に直交するように配置され、第４扁平伝熱管と第５扁平伝熱管と第６扁平伝熱管と第７扁平伝熱管とのいずれにも接している。第４扁平伝熱管の下流端と第５扁平伝熱管の上流端との間である上方乖離部分の距離が３ｍｍ以上５ｍｍ以下である。第６扁平伝熱管の下流端と第７扁平伝熱管の上流端との下方乖離部分の距離が３ｍｍ以上５ｍｍ以下である。第３フィンは、上方乖離部分から下方乖離部分まで延びている乖離ガイドを有している。前記第３フィンは、乖離ガイドの空気流れ方向の下流端より下流側において板厚方向に貫通した下流開口と、乖離ガイドの空気流れ方向の上流端より上流側において板厚方向に貫通した上流開口と、を有している。

この熱交換器では、第４偏平伝熱管も第５扁平伝熱管も第６偏平伝熱管も第７扁平伝熱管も、いずれも扁平面が水平に広がっているため、水平方向から傾斜させて配置されている場合と比較して、水平方向に流れている空気流れに対する通風抵抗を小さく抑えることができる。第３フィンは、その厚み方向が空気流れ方向に直交するように配置されているため、第３フィンにおける通風抵抗についても小さく抑えることができている。そして、第３フィンは、第４扁平伝熱管と第５扁平伝熱管と第６偏平伝熱管も第７扁平伝熱管のいずれにも接しているため、熱交換に有効な伝熱面積を拡大させることができている。上方乖離部分に滞留しやすい結露水は、乖離ガイドによって排水を促すことができる。そして、乖離ガイドの上流側には上流開口が、下流側には下流開口がそれぞれ設けられているため、乖離ガイド自体が結露水を保持しないようにすることができる。

第１発明では、第１フィンの導水部に導かれた結露水の排水を促すことができ、熱交換器の表面上に結露水が滞留しにくくすることができるため、熱交換効率を向上させることが可能になる。

第２発明では、第１フィンの下流側端部において特に結露水が溜まりやすい下方に導水部が位置しているため、排水効果を向上させることができる。

第３発明では、排水効果をさらに向上させることができる。

第４発明では、排水効果をよりいっそう向上させることができる。

第５発明では、第１フィンの空気流れ方向の下流側において、結露水の滞留を抑えることができる。

第６発明では、導水部において結露水が保持されにくくすることができている。

第７発明では、導水部自体の表面張力を小さく抑えた場合であっても導水部の上流側に位置するフィン開口の下流側端部と共同して結露水が保持されてしまう、という事態が生じにくいようにすることができている。

第８発明では、有効伝熱面積を大きくする場合であっても、下流端において結露水が滞留しにくいようにすることができる。

第９発明では、熱交換器の組立作業性が向上する。

第１０発明では、上方乖離部分に滞留しやすい結露水の排水を乖離ガイドによって促しつつ、乖離ガイド自体が結露水を保持しないようにすることができる。

＜１＞本発明の熱交換器が用いられる空気調和装置について
本発明の熱交換器は、少なくとも空気調和装置における冷媒の蒸発器として用いることができるものである。本発明の熱交換器は、冷房運転と暖房運転とを切り換えることができる空気調和装置に用いられる場合には、冷媒の蒸発器として機能することができるだけでなく、冷媒の放熱器として機能することができるものであってもよい。

本発明の熱交換器は、空冷式でかつ強制通風式の熱交換器である。このため、空気調和装置には、本発明の熱交換器に対して空気流れを供給する送風機（図示せず）が備わっている。

ここで、送風機は、自己が生じさせる空気流れ方向に対して、熱交換器の下流側に配置されていてもよいし、上流側に配置されていてもよい。また、送風機が形成する空気流れは、送風流路を形成する他の部材等によって自在に空気流れ方向の向きを変更できる。ここでは、そのようにして自在に向きを変更した後で、熱交換器を通過する際には、熱交換器を略水平方向に通過するように配置されている。

そして、本発明の熱交換器が空気調和装置において冷媒の蒸発器として機能している際に、送風機から空気が供給される状態では、熱交換器は、送風機によって供給される空気を利用して熱交換が行われる。ここでの熱交換では、送風機によって供給される空気の熱によって、伝熱管の内部を流れる冷媒が暖められて、蒸発する。他方、熱交換器に供給され、熱交換器を通過した空気は、伝熱管の内部を流れる冷媒の熱によって冷やされて、温度が低下する。この際、熱交換器の表面温度が、供給される空気の温度よりも低い状態となっていることから、供給される空気が冷やされる際に、熱交換器の表面に結露水が生じることがある。

本発明の熱交換器は、結露水等の熱交換器表面に付着した水の排水を促す構造を有する熱交換器を提供するものである。

以下、本発明の一実施形態である熱交換器について、図面を参照しつつ説明する。

＜２＞熱交換器
（全体構成）
図１に、熱交換器１の外観斜視図を示す。なお、この図１においては、後述するフィン７の詳細部分は省略して示している。

なお、図１に示されるように熱交換器１が見える側を正面側とし、背面側、左側面側、右側面側、上面側および底面側は正面側を基準として把握されるものとして、以下、説明する。

図２に、図１中においてＡで示す部分の部分拡大図を示す。

図３に、図２におけるＢ−Ｂ断面で扁平伝熱管５とフィン７とを詳細する側面視断面図を示す。なお、図３では、説明のために、フィン７のうち断面に位置していない部分も合わせて示している。

図４に、熱交換器１の部分拡大概略斜視図を示す。

熱交換器１は、分流ヘッダ２、合流ヘッダ３、扁平伝熱管５およびフィン７を備えている。

分流ヘッダ２には、図１中においてＲ１で示す方向から、液状態の冷媒や気液二相状態の冷媒が送り込まれる。そして、分流ヘッダ２に供給された冷媒は、扁平伝熱管５の複数の流路に別れて、合流ヘッダ３まで流れる。

合流ヘッダ３は、分流ヘッダ２と空気流れ方向成分において同様の位置に設けられており、扁平伝熱管５の複数の流路から流れてきた冷媒を合流させ、図１中においてＲ２で示す方向に冷媒を送り出す。

扁平伝熱管５は、図３、図４に示すように、アルミニウムまたはアルミニウム合金から成形されており、鉛直方向に並んで配置される第１扁平伝熱管５１、第２扁平伝熱管５２および第３扁平伝熱管５３等を有している。第１扁平伝熱管５１、第２扁平伝熱管５２および第３扁平伝熱管５３等は、鉛直上側と鉛直下側とにおいてそれぞれ水平方向に広がった扁平面を有しており、長手方向が空気流れ方向に対して直交する向きであって水平方向となるように伸びている。このように、偏平伝熱管５は、扁平面が水平に広がっているため、水平方向から傾斜して配置される場合と比較して、水平方向に流れている空気流れに対する通風抵抗を小さく抑えることができる。これら第１扁平伝熱管５１、第２扁平伝熱管５２および第３扁平伝熱管５３等は、図３に示すように、いずれも、空気流れ方向に直交する方向である長手方向に冷媒を流すための複数の冷媒流路Ｐを有している、いわゆる多穴管と呼ばれる伝熱管となっている。これらの複数の冷媒流路Ｐは、伝熱管を扁平形状に形成させるために、伝熱管内において空気流れ方向に互いに平行になるように並んで設けられている。また、冷媒流路Ｐの管径は、非常に小さく、１つが、２５０μｍ×２５０μｍの正方形状となっており、いわゆるマイクロチャンネル熱交換器となっている。

フィン７は、図２、図３、図４の正面図に示すように、正面視において山部分と谷部分とが繰り返し形成されている波形状となっており、アルミニウム製またはアルミニウム合金製であり、第１扁平伝熱管５１、第２扁平伝熱管５２および第３扁平伝熱管５３等の間に、互いに分離して配置された第１フィン７１および第２フィン７２等を有している。フィン７は、山部分から谷部分までにかけて、平らに広がっている板状部分を有している。第１フィン７１および第２フィンは、図３に示すように、それぞれの板状部分に、伝熱面積を増大させるためのガイド部Ｓを有している。なお、フィン７の板厚方向は、空気流れ方向に直交する方向となるように設けられている。これにより、フィン７を設けることによる通風抵抗を小さく抑えることができている。また、フィン７の肉厚は、０．１ｍｍである。

この第１フィン７１は、空気流れ方向の下流側端部近傍において板厚方向に貫通した第１フィン開口Ｃ１を有している。また、第１フィン７１は、第１フィン７１の下流端において、山部分近傍から谷部分近傍まで延びており、第１フィン開口Ｃ１の下流側の辺を兼ねている第１ガイドＧ１を有している。この点については、第２フィン７２についても同様であって、第２フィン開口Ｃ２および第２ガイドＧ２を有している。

なお、第１扁平伝熱管５１の空気流れ方向の下流側端部と、第２扁平伝熱管５２の空気流れ方向の下流側端部と、第１フィン７１の下流側端部と、第２フィン７２の下流側端部とは、それぞれ空気流れ方向における５ｍｍ以内の幅の内側に位置している。ここでは、第１フィン７１の下流側端部と、第２フィン７２の下流側端部とが、空気流れ方向において同じ位置となるように配置されている。また、第１扁平伝熱管５１の空気流れ方向の下流側端部と、第２扁平伝熱管５２の空気流れ方向の下流側端部とが、空気流れ方向において同じ位置となるように配置されている。

そして、第１フィン７１の下流側端部および第２フィン７２の下流側端部の空気流れ方向の位置が、第１扁平伝熱管５１の下流側端部および第２扁平伝熱管５２の下流側端部の空気流れ方向の位置よりも５ｍｍだけ下流側に位置している。

第１フィン７１は、図２に示すように、第１扁平伝熱管５１と第２扁平伝熱管５２とによって挟まれるように配置されており、第１扁平伝熱管５１の下面側の扁平面に対して山部分の上面側が、第２扁平伝熱管５２の上面側の扁平面に対して谷部分の下面側が、それぞれ接している。第２フィン７１も同様に、第２扁平伝熱管５２と第３扁平伝熱管５３とによって挟まれるように配置されており、第２扁平伝熱管５２の下面側の扁平面に対して山部分の上面側が、第３扁平伝熱管５３の上面側の扁平面に対して谷部分の下面側が、それぞれ接している。そして、扁平伝熱管５とフィン７とがこのように接している部分は、ロウ付け溶接されることで固着されている。このようにして、第１フィン７１および第２フィンは、扁平伝熱管５に固着されていることで、扁平伝熱管５内を流れる冷媒が有している熱を、扁平伝熱管５の表面だけでなく、フィン７の表面にも伝熱させることができる。これにより、熱交換器１の伝熱面積を増大させ、熱交換効率を向上させて、熱交換器１自体をコンパクト化させることができている。また、熱交換器１は、扁平伝熱管５とフィン７とが鉛直方向に交互に積み重ねられており、いわゆる積層型の熱交換器となっている。このように、熱交換器１は、積層型の熱交換器であるために、第３扁平伝熱管５３の上層に第２フィン７２を、第２フィン７２の上層に第２扁平伝熱管５２を、第２扁平伝熱管５２の上層に第１フィン７１を、第１フィン７１の上層に第１扁平伝熱管５１を、それぞれ積層配置させることができ、扁平伝熱管５の間隔は介在するフィン７によって容易に確保することができ、熱交換器の組立作業性を向上させることができる。

（冷媒の流れ）
以上の構成を有する熱交換器１に対して冷媒が流れ込み、熱交換器１から冷媒が流れ出る態様を説明する。

まず、分流ヘッダ２に対して液冷媒もしくは気液二相状態の冷媒が流入し、各第１扁平伝熱管５１、第２扁平伝熱管５２および第３扁平伝熱管５３等の各冷媒流路Ｐに概ね均等に分流される。

第１扁平伝熱管５１、第２扁平伝熱管５２および第３扁平伝熱管５３等の各冷媒流路Ｐを流れる間に、送風機によって供給される空気によってフィン７および扁平伝熱管５自体が暖められることで、内部を流れている冷媒も暖められる。このようにして冷媒に熱が加わることで、冷媒流路Ｐを通過する過程で、冷媒は徐々に蒸発して気相状態となっていく。なお、この過程において、熱交換器１の表面は、冷媒の熱によって冷やされた空気中の水分が結露水となって付着した状態となっている。

そして、ほぼ気相状態となった冷媒は、第２扁平伝熱管５２および第３扁平伝熱管５３等の各冷媒流路Ｐを通過した後、合流ヘッダ３によって合流され、１つの冷媒流れとなって、熱交換器１から流出していく。

（フィン７の開口ＣおよびガイドＧ）
フィン７の第１フィン７１は、図３に示すように、空気流れ方向の下流側において板厚方向に貫通した第１フィン開口Ｃ１を有している。また、第１フィン７１の空気流れ方向の下流側端部において、山部分近傍から谷部分近傍まで延びている第１ガイドＧ１を有している。

この第１フィン開口Ｃ１は、側面視において長方形状であり、各辺がそれぞれ第１扁平伝熱管５１の下面（もしくは第２扁平伝熱管５２の上面）およびガイド部Ｓの長手方向と平行となるように設けられている。第１フィン開口Ｃ１と第２フィン開口Ｃ２とは同様の形態となっている。ここで、図５に示すように、第１フィン開口Ｃ１の縦幅ｗ３は、第１扁平伝熱管５１の下面における接触部分と第２扁平伝熱管５２の上面側における接触部分との基準距離の８割以上の長さであって、この基準距離よりわずかに短い長さとなっている。また、第１フィン開口Ｃ１の横幅ｗ２は、１０ｍｍである。このように、第１フィン開口Ｃ１の横幅ｗ２が５ｍｍ以上設けられていることで、第１フィン開口Ｃ１において、第１フィン開口Ｃ１の上流側端部における表面張力と下流側端部における表面張力とによって第１フィン開口Ｃ１自体が結露水を保持する、という事態が生じにくいようにしている。すなわち、第１フィン開口Ｃ１の縁によって結露水が保持されないようにしている。

ここで、第１フィン開口Ｃ１の上端と第１扁平伝熱管５１の下面側との距離ｗ４とは、５ｍｍ以下となっている。また、第１フィン開口Ｃ１の下端と第２扁平伝熱管５２の上面側との距離ｗ５も、５ｍｍ以下となっている。

そして、第１フィン開口Ｃ１の下流側の辺を兼ねている第１ガイドＧ１は、空気流れ方向５ｍｍの幅が第１扁平伝熱管５１の下面近傍から第２扁平伝熱管５２の上面近傍まで延びて形成されている。なお、この第１ガイドＧ１部分の肉厚についても、他のフィン７の部分と同様に０．１ｍｍである。

（結露水の排水）
上述のように、熱交換器１が冷媒の蒸発器として機能している場合には、熱交換器１の表面に結露水が生じる。そして、この結露水は、熱交換器１の通風抵抗を増大させるため、熱交換器１の表面に滞留し続けてしまうと、熱交換効率を良好に保つことができなくなってしまう。

これに対して、本実施形態の熱交換器１のフィン７では、空気流れ方向の下流端より５ｍｍ上流側からさらに上流側に１０ｍｍの幅の第１フィン開口Ｃ１が形成されている。

したがって、図６に示すように、第１フィン開口Ｃ１の上流側で生じた結露水は、なにも存在しない第１フィン開口Ｃ１の内側に存在することができず、自重によって第２扁平伝熱管５２の上面側であって第１フィン開口Ｃ１の下辺近傍に集まる。そして、空気流れＦによって第１フィン開口Ｃ１の下辺に沿うように第１フィン７１の下流端まで導かれる。

第１フィン７１の下流端まで空気流れＦによって導かれた結露水は、第２扁平伝熱管５２の下端部よりもより下流側に突出して設けられている第１ガイドＧ１の下端部と、この第１ガイドＧ１の下端部に近接している第２扁平伝熱管５２の下端部と、を介して第２フィン７２の下流端の上方に導かれる。

第２フィン７２の下流端の上方に導かれた結露水は、第２フィン７２の第２ガイドＧ２を沿うようにさらに下方に排水されていく。

ここで、第２ガイドＧ２（第１ガイドＧ１も同様）は、空気流れ方向の幅が５ｍｍであって、肉厚が０．１ｍｍであり、表面積が非常に少ないため、結露水を保持するための表面張力が無く、結露水は、自重によって第２ガイドＧ２を沿うようにして排水が促進されることになる。

このため、熱交換器１において生じた結露水は、熱交換器１の表面において滞留することなく、空気流れＦと第１ガイドＧ１や第２ガイドＧ２等によって、より下方に排水されやすくなっており、熱交換器１の通風抵抗を小さく抑えることができている。

＜３＞本実施形態の熱交換器の特徴
従来の熱交換器９０１は、例えば、図１６に示すように、冷媒流路Ｐを有する扁平伝熱管９５１、９５２、９５３と、その扁平伝熱管９５１，９５２，９５３の間に配置されたフィン９７１，９７２によって構成されている。そして、フィン９７１、９７２には、鉛直方向に伸びるスリットＳが設けられている。この従来の熱交換器９０１では、熱交換器９０１の表面で生じた結露水がフィン９７１，９７２に付着したとしても、フィン９７１、９７２の空気流れ方向の下流端において結露水が保持されてしまう。このため、空気流れが供給されても、結露水が空気流れ方向における同じ位置に留まってしまい、通風抵抗が増大してしまっている。

これに対して、本実施形態の熱交換器１は、フィン７の下流端において、結露水を保持するだけの表面張力を有していない第１ガイドＧ１や第２ガイドが設けられている。

このため、空気流れＦによってフィン７の下流端まで導かれた結露水は、フィン７の下流側端部において留まるのではなく、自重によって第１ガイドＧ１や第２ガイドＧ２を沿うように下方に流れ落ちやすくなっている。

これにより、結露水がフィン７の下流端において滞留することによる通風抵抗を小さく抑えることができ、熱交換器１からの排水を促すことができる。このため、熱交換器１に滞留している結露水を少なくして、通風抵抗を小さく抑え、熱交換効率を向上させることができている。

さらに、幅ｗ５の大きさが５ｍｍ程度に小さく設計されているため、上述のように結露水が第１ガイドＧ１を伝って流れ落ちる際に、簡単に第１フィン７１の第１ガイドＧ１から第２扁平伝熱管５２の下流端まで伝わせることができる。さらに、幅ｗ４の大きさも５ｍｍ程度に小さく設計されているため、上述のように結露水が第２扁平伝熱管５２の下流端を伝って流れ落ちる際に、簡単に第２フィン７２の第２ガイドＧ２の上端まで伝わせることができる。このようにして、第１ガイドＧ１、第２扁平伝熱管５２の下流端、第２ガイドＧ２の順に、結露水を伝わせることができるため、仮に、第２ガイドＧ２における小さな表面張力によって保持されている結露水が存在したとしても、上方の第１ガイドＧ１および第２扁平伝熱管５２の下流端を伝って流れ落ちてくる結露水と同伴するようにして、第２ガイドＧ２を伝って下方に排水させることができる。これにより、さらに排水効果を向上させることができる。

＜４＞変形例
上記実施形態では、本発明の一実施形態を例に挙げて説明した。しかし、本発明はこれに限られるものではなく、発明の要旨を逸脱しない範囲で、以下のような種々の変更が可能である。

（Ａ）
上記実施形態の熱交換器１では、第１フィン開口Ｃ１や第２フィン開口Ｃ２の形状が長方形状である場合を例に挙げて説明した。

しかし，本発明はこれに限られるものではない。例えば、図７に示す熱交換器２０１のように、第１フィン２７１に設けられた略直角三角形状の第３フィン開口Ｃ３や、第２フィン２７２に設けられた略直角三角形状の第４フィン開口Ｃ４を採用してもよい。

この場合であっても、第１フィン２７１は、上記実施形態の第１ガイドＧ１と同様の形状である、第３フィン開口Ｃ３の下流側の辺を兼ねる第３ガイドＧ３を有している。第２フィン２７２も、上記実施形態の第１ガイドＧ１と同様の形状である、第４フィン開口Ｃ４の下流側の辺を兼ねる第４ガイドＧ４を有している。

したがって、このような略直角三角形状であっても、図８に示すように、上記実施形態と同様の結露水の排水促進効果を得ることができる。

（Ｂ）
上記実施形態の熱交換器１では、第１扁平伝熱管５１および第２扁平伝熱管５２が空気流れ方向の上流側から下流側まで連続して設けられている場合を例に挙げて説明した。

しかし，本発明はこれに限られるものではない。例えば、図９に示す熱交換器３０１のように、第４扁平伝熱管５４、第５扁平伝熱管５５、第６扁平伝熱管５６、第７扁平伝熱管５７、第８扁平伝熱管５８、第９扁平伝熱管５９、第５フィン３７５、および、第６フィン３７６を有していてもよい。

ここで、第４扁平伝熱管５４、第５扁平伝熱管５５、第６扁平伝熱管５６、第７扁平伝熱管５７、第８扁平伝熱管５８および第９扁平伝熱管５９は、いずれも空気流れ方向に対して平行である水平面状に広がっている扁平面を上面と下面とに有している。

そして、第５扁平伝熱管５５は、第４扁平伝熱管５４の空気流れ方向の下流側であって鉛直方向の高さ位置が同じ位置に設けられており、第４扁平伝熱管５４と同じ方向に冷媒を流す冷媒流路Ｐを有している。ここで、第４扁平伝熱管５４の下流端と第５扁平伝熱管５５の上流端との距離が５ｍｍとなっている。第６扁平伝熱管５６は、第４扁平伝熱管５４との間で、上記実施形態における第１扁平伝熱管５１と第２扁平伝熱管５２との位置関係と同じ位置関係となるように設けられている。ここで、第７扁平伝熱管５７は、第６扁平伝熱管５６の空気流れ方向の下流側であって鉛直方向の高さ位置が同じ位置に設けられており、第６扁平伝熱管５６と同じ方向に冷媒を流す冷媒流路Ｐを有している。ここで、第６扁平伝熱管５６の下流端と第７扁平伝熱管５７の上流端との距離が５ｍｍとなっている。第８扁平伝熱管５８は、第６扁平伝熱管５６との間で、上記実施形態における第２扁平伝熱管５２と第３扁平伝熱管５３との位置関係と同じ位置関係となるように設けられている。ここで、第９扁平伝熱管５９は、第８扁平伝熱管５８の空気流れ方向の下流側であって鉛直方向の高さ位置が同じ位置に設けられており、第８扁平伝熱管５８と同じ方向に冷媒を流す冷媒流路Ｐを有している。ここで、第８扁平伝熱管５８の下流端と第９扁平伝熱管５９の上流端との距離が５ｍｍとなっている。

第５フィン３７５は、第４扁平伝熱管５４および第５扁平伝熱管５５と、第６扁平伝熱管５６および第７扁平伝熱管５７と、の間に位置している波形状のフィンであって、山部分が第４扁平伝熱管５４および第５扁平伝熱管５５の下面とロウ付け溶接され、谷部分が第６扁平伝熱管５６および第７扁平伝熱管５７の上面とロウ付け溶接されている。

第６フィン３７６は、第６扁平伝熱管５６および第７扁平伝熱管５７と、第８扁平伝熱管５８および第９扁平伝熱管５９と、の間に位置している波形状のフィンであって、山部分が第６扁平伝熱管５６および第７扁平伝熱管５７の下面とロウ付け溶接され、谷部分が第８扁平伝熱管５８および第９扁平伝熱管５９の上面とロウ付け溶接されている。

そして、第５フィン３７５は、第４扁平伝熱管５４と第５扁平伝熱管５５との乖離部分から第６扁平伝熱管５６と第７扁平伝熱管５７との乖離部分まで延びる第５ガイドＧ５を有している。この第５ガイドＧ５は、空気流れ方向の幅が５ｍｍであって、肉厚が０．１ｍｍである。そして、第５フィン３７５は、この第５ガイドＧ５の上流側端を一辺としてより上流側において厚み方向に貫通するように設けられた第５フィン開口Ｃ５と、第５ガイドＧ５の下流側端を一辺としてより下流側において厚み方向に貫通するように設けられた第６フィン開口Ｃ６と、を有している。この第５フィン開口Ｃ５および第６フィン開口Ｃ６はいずれも空気流れ方向の幅が１０ｍｍであって、第５扁平伝熱管５５や第６扁平伝熱管５６の下面との距離や、第６扁平伝熱管５６や第７扁平伝熱管５７の上面との距離が５ｍｍ程度となるように形成されている。さらに、第５フィン３７５は、空気流れ方向の下流端に第７ガイドＧ７を有している。そして、この第７ガイドＧ７の上流側端部を一辺として板厚方向に貫通した第９フィン開口Ｃ９をさらに有している。この第９フィン開口Ｃ９も空気流れ方向の幅も１０ｍｍである。この第９フィン開口Ｃ９の上端と第５扁平伝熱管５５の下面との距離および第９フィン開口Ｃ９の下端と第７扁平伝熱管５７の上面との距離が５ｍｍとなるように設けられている。

第６フィン３７６については、第５フィン３７５と同様な配置であるため説明を省略する。

この熱交換器３０１では、扁平伝熱管５の空気流れ方向の途中に５ｍｍの乖離が存在している。そして、この乖離部分のすぐ下方には第５ガイドＧ５が設けられている。このため、熱交換器３０１で生じた結露水は、フィン７の下流端にまで空気流れＦによって導かれる前に、第５ガイドＧ５や第６ガイドＧ６によって排水を促すことができる。これによって、より通風抵抗を小さく抑えて、熱交換効率を上げることができるようになる。

（Ｃ）
上述した実施形態では、第１ガイドＧ１および第２ガイドＧ２については、空気流れ方向の幅が５ｍｍであって肉厚が０．１ｍｍの場合を例に挙げて説明した。

しかし、本発明はこれに限られるものではなく、例えば、上記実施形態における物理的な第１ガイドＧ１や第２ガイドＧ２や、第１フィン開口Ｃ１や第２フィン開口Ｃ２等を設けるかわりに、ガイド部Ｓ以外の物理的な凹凸形状が設けられていない形状のフィンにおいて、上記実施形態の第１ガイドＧ１や第２ガイドＧ２に相当する幅の部分の表面に撥水表面処理を施す等の表面処理がされたものであってもよい。

この場合でも、フィン７の下流端において結露水が保持されにくくなっているので、上記実施形態と同様の作用効果を奏することができる。

（Ｄ）
上記実施形態においては、第２フィン開口Ｃ２の上辺と、第１扁平伝熱管５１の下面との距離ｗ４が５ｍｍである場合を例に挙げて説明した。

しかし、本発明はこれに限られるものではない。例えば、上記距離ｗ４がより長く設けられている場合でもよい。例えば、第１フィン開口Ｃ１や第２フィン開口Ｃ２が、第１フィン７１や第２フィン７２における下半分の位置に設けられていてもよい。

（Ｅ）
上述した実施形態では、フィン７の形状が波形状である場合を例に挙げて説明した。

しかし、本発明はこれに限られるものではなく、例えば、板状部分が鉛直方向に延びるように設けられたものであってもよい。

（Ｆ）
上述した実施形態では、積層型の熱交換器を例に挙げて説明した。

しかし、本発明はこれに限られるものではなく、例えば、上記実施形態においては扁平伝熱管５によって不連続となっているフィン７を、扁平伝熱管５よりも空気流れ方向に突出した部分を設けて連続化させるように形成したクロスフィンチューブ型の熱交換器であってもよい。

本発明の熱交換器は、結露水の排水を促して通風抵抗を小さく抑えることが可能になるため、空気調和装置において冷媒の蒸発器として機能することが可能な熱交換器に適用する場合に特に有用である。

本実施形態の熱交換器の概略外観斜視図である。 図１においてＡで示す部分の部分拡大図である。 図２においてＢ−Ｂで示す面で切断した場合の横断面図である。 熱交換器の概略斜視図である。 熱交換器のフィンの各部の寸法を説明する図である。 熱交換器において結露水が排水される様子を示す図である。 変形例（Ａ）にかかる熱交換器の横断面図である。 変形例（Ａ）にかかる熱交換器において結露水が排水される様子を示す図である。 変形例（Ｂ）にかかる熱交換器の横断面図である。 変形例（Ｂ）にかかる熱交換器において結露水が排水される様子を示す図である。 従来の積層型熱交換器の横断面図である。

符号の説明

１ 熱交換器
２ 分流ヘッダ
３ 合流ヘッダ
５ 扁平伝熱管
７ フィン
５１〜５９ 第１扁平伝熱管〜第９扁平伝熱管
７１〜７６ 第１フィン〜第６フィン
２０１ 熱交換器
３０１ 熱交換器
９０１ 熱交換器
Ｃ１〜Ｃ１０ 第１フィン開口〜第１０フィン開口
Ｇ１〜Ｇ８ 第１ガイド〜第８ガイド
Ｐ 冷媒流路
Ｓ スリット

Claims (10)

1. 空気調和装置に用いられ、空冷式でかつ強制通風式の熱交換器（１）であって、
   前記強制通風により水平方向に生じる空気流れ方向に対して平行である水平面状に広がっている扁平面を有しており、前記空気流れ方向に対して直交している水平方向に冷媒を流す第１扁平伝熱管（５１）と、
   前記第１扁平伝熱管の鉛直下方に配置され、前記空気流れ方向に対して平行である水平面状に広がっている扁平面を有しており、前記第１扁平伝熱管の冷媒流れ方向と平行な方向に冷媒を流す第２扁平伝熱管（５２）と、
   少なくとも前記第１扁平伝熱管と前記第２扁平伝熱管との間に位置しており、厚み方向が前記空気流れ方向に直交するように配置され、前記第１扁平伝熱管と前記第２扁平伝熱管とのいずれにも接している第１フィン（７１）と、
   を備え、
   前記第１扁平伝熱管（５１）の前記空気流れ方向の下流側端部と、前記第２扁平伝熱管（５２）の前記空気流れ方向の下流側端部と、前記第１フィン（７１）の下流側端部とは、前記空気流れ方向における５ｍｍ以内の幅の内側に位置しており、
   前記第１フィン（７１）の前記空気流れ方向の下流側端部には、前記第１フィン（７１）の下流側端部より上流側の部分と比べて水に対する表面張力が小さい導水部（Ｇ１）が設けられている、
   熱交換器（１）。
2. 前記導水部（Ｇ１）は、少なくとも前記第１フィン（７１）の下半分に設けられている、
   請求項１に記載の熱交換器（１）。
3. 前記導水部（Ｇ１）は、少なくとも前記第１フィン（７１）が前記第１扁平伝熱管（５１）と接している部分の近傍から、前記第１フィン（７１）が前記第２扁平伝熱管（５２）と接している部分の近傍までの間の８割の部分に設けられている、
   請求項１に記載の熱交換器（１）。
4. 前記導水部（Ｇ１）は、前記第１フィン（７１）が前記第１扁平伝熱管（５１）と接している部分の近傍から、前記第１フィン（７１）が前記第２扁平伝熱管（５２）と接している部分の近傍まで、延びている、
   請求項１に記載の熱交換器（１）。
5. 前記第１フィン（７１）は、前記空気流れ方向の下流側に板厚方向に貫通したフィン開口（Ｃ１）を有しており、
   前記導水部（Ｇ１）は、前記フィン開口（Ｃ１）の下流端と前記第１フィン（７１）の下流端とによって挟まれた部分である、
   請求項１から４のいずれか１項に記載の熱交換器（１）。
6. 前記フィン開口（Ｃ１）の下流端と前記第１フィン（７１）の下流端との間の前記空気流れ方向の幅は、５ｍｍ以下である、
   請求項５に記載の熱交換器（１）。
7. 前記フィン開口（Ｃ１）の前記空気流れ方向の幅は、５ｍｍ以上である、
   請求項５または６に記載の熱交換器（１）。
8. 前記第１フィン（７１）は、前記空気流れ方向から見た場合に山部分と谷部分とを含んだ波形状となるように形成されている、
   請求項１から７のいずれか１項に記載の熱交換器（１）。
9. 前記第２扁平伝熱管（５２）の鉛直下方に配置され、前記空気流れ方向に対して平行である水平面状に広がっている扁平面を有しており、前記第２扁平伝熱管の冷媒流れ方向と平行な方向に冷媒を流す第３扁平伝熱管（５３）と、
   少なくとも前記第２扁平伝熱管と前記第３扁平伝熱管との間に位置しており、厚み方向が前記空気流れ方向に直交するように配置され、前記第２扁平伝熱管と前記第３扁平伝熱管とのいずれにも接している第２フィンと（７２）、
   をさらに備え、
   前記第１フィン（７１）と前記第２フィン（７２）とは、前記第２扁平伝熱管（５２）によって仕切られることで互いに連続することなく独立している、
   請求項１から８のいずれか１項に記載の熱交換器（１）。
10. 空気調和装置に用いられ、空冷式でかつ強制通風式の熱交換器（１）であって、
    前記強制通風により水平方向に生じる空気流れ方向に対して平行である水平面状に広がっている扁平面を有しており、前記空気流れ方向に対して直交している水平方向に冷媒を流す第４扁平伝熱管（５４）と、
    前記強制通風により水平方向に生じる空気流れ方向に対して平行である水平面状に広がっている扁平面を前記第４扁平伝熱管の前記扁平面と同一面状であって前記空気流れ方向の下流側に位置するように有しており、前記第４扁平伝熱管の冷媒流れ方向と平行な方向に冷媒を流す第５扁平伝熱管（５５）と、
    前記第４扁平伝熱管の鉛直下方に配置され、前記空気流れ方向に対して平行である水平面状に広がっている扁平面を有しており、前記第４扁平伝熱管の冷媒流れ方向と平行な方向に冷媒を流す第６扁平伝熱管（５６）と、
    前記第５扁平伝熱管の鉛直下方に配置され、前記空気流れ方向に対して平行である水平面状に広がっている扁平面を前記第６扁平伝熱管の前記扁平面と同一面状であって前記空気流れ方向の下流側に位置するように有しており、前記第５扁平伝熱管の冷媒流れ方向と平行な方向に冷媒を流す第７扁平伝熱管（５７）と、
    少なくとも前記第４扁平伝熱管（５４）および前記第５扁平伝熱管（５５）と前記第６扁平伝熱管（５６）および前記第７扁平伝熱管（５７）との間に位置しており、厚み方向が前記空気流れ方向に直交するように配置され、前記第４扁平伝熱管（５４）と前記第５扁平伝熱管（５５）と前記第６扁平伝熱管（５６）と前記第７扁平伝熱管（５７）とのいずれにも接している第３フィン（３７５）と、
    を備え、
    前記第４扁平伝熱管（５４）の下流端と前記第５扁平伝熱管（５５）の上流端との間である上方乖離部分の距離が３ｍｍ以上５ｍｍ以下であって、
    前記第６扁平伝熱管（５６）の下流端と前記第７扁平伝熱管（５７）の上流端との下方乖離部分の距離が３ｍｍ以上５ｍｍ以下であって、
    前記第３フィン（３７５）は、前記上方乖離部分から前記下方乖離部分まで延びている乖離ガイド（Ｇ５）を有しており、
    前記前記第３フィン（３７５）は、前記乖離ガイド（Ｇ５）の前記空気流れ方向の下流端より下流側において板厚方向に貫通した下流開口（Ｃ６）と、前記乖離ガイド（Ｇ５）の前記空気流れ方向の上流端より上流側において板厚方向に貫通した上流開口（Ｃ５）と、を有している、
    熱交換器（１）。

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