JP7024522B2 - 熱交換器 - Google Patents

Description

本発明は、流体相互の熱交換を行う熱交換器に関するものである。

この種の熱交換器として、例えば特許文献１に記載された熱交換器が従来から知られている。この特許文献１に記載された熱交換器は、複数の偏平管と複数のコルゲートフィンとを備えている。そのコルゲートフィンは、隣り合う偏平管の間に配設されるとともに、その偏平管のそれぞれに対し接合されている。そして、コルゲートフィンには複数のルーバが設けられ、そのルーバは、偏平管の相互間を通過する気流に対して開口するように、コルゲートフィンの平坦部から所定の傾斜角を有して立ち上げられている。

また、特許文献２に記載された熱交換器は、複数の偏平管と、その偏平管に接合された平板上のフィンとを有するプレートフィンチューブ式熱交換器である。この特許文献２の熱交換器では、フィンの表面に微細な凹凸が形成され、その微細な凹凸によってフィンの表面の親水性が高められている。

特開２０１３－２４５８８３号公報 特許第５６６１２０２号公報

例えば特許文献１の熱交換器のような、コルゲートフィンを有する熱交換器では、一般的に、熱交換によって凝縮水が発生し滞留するため、扁平管であるチューブの相互間に形成された通風路が凝縮水によって閉塞されるという事態が生じうる。そのような事態が生じると、例えば、熱交換器の通風抵抗の増加を招き、その熱交換器を有する空調装置の冷房性能が低下する。

その対策として、発明者は、例えば特許文献２に記載された技術をコルゲートフィンに適用することを考えた。すなわち、発明者は、毛細管力を発生させ得る微細な凹凸形状をコルゲートフィンの表面に設け、そのコルゲートフィンの表面の親水性を向上させることを考えた。このようにすれば、コルゲートフィン表面に付着した凝縮水は、そのコルゲートフィン表面の親水性により薄膜化するからである。

しかし、コルゲートフィン表面（すなわち、フィン表面）に単に微細な凹凸形状を設けただけでは、そのフィン表面の親水性は向上するものの、その凹凸形状が設けられたフィン表面全体で凝縮水を引っ張るので、凝縮水の排水性を十分には得られない。そのため、例えば凝縮水の水量の多い箇所では、コルゲートフィンに設けられた複数のルーバの相互間が凝縮水によって閉塞される。

また、コルゲートフィンを有する熱交換器では、その熱交換器の熱交換性能を適切に確保するためには、コルゲートフィンに設けられた複数のルーバの相互間が凝縮水によって閉塞されないようにすることが重要である。発明者の詳細な検討の結果、以上のようなことが見出された。

本発明は上記点に鑑みて、凝縮水の排水性を十分に得ることができる熱交換器を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、請求項１に記載の熱交換器は、
第１流体と第２流体との熱交換を行う熱交換器であって、
上下方向（ＤＲｇ）に交差するチューブ配列方向（ＤＲｓｔ）に並び、上下方向に延び、第１流体が流れる複数本のチューブ（２０）と、
チューブの相互間に設けられ、波形状を成すように曲がって形成され、第１流体とチューブの相互間に流れる第２流体との熱交換を促進するコルゲートフィン（１０）とを備え、
コルゲートフィンは、チューブに接合される複数の接合部（１２）と、波形状に沿って隣り合う接合部同士の間をつなぐようにその接合部のそれぞれに連結する複数のフィン本体部（１３）とを有し、
フィン本体部は、そのフィン本体部の一部が切り起こされた形状を成す複数のルーバ（１４）を有し、
フィン本体部は、そのフィン本体部の板厚方向の一方側に設けられた表面であり下側を向く一方側表面（１３ａ）と、板厚方向の他方側に設けられた表面である他方側表面（１３ｂ）とを有し、
コルゲートフィンは、そのコルゲートフィンの表面（１０ａ）の親水性を高めるように形成された凹凸形状（１０１）を有し、
凹凸形状は、他方側表面の親水性よりも一方側表面の親水性の方が高くなるようにコルゲートフィンの表面に形成されており、
凹凸形状は、コルゲートフィンの表面のうち少なくともフィン本体部の一方側表面に設けられている。

このようにすれば、コルゲートフィンの表面に凝縮水が付着する場合、その凝縮水は親水性の低い側から高い側へと引っ張られるので、その凝縮水は、フィン本体部の他方側表面から一方側表面（すなわち、下側を向く面）へと移動しやすくなる。そのため、熱交換器内で凝縮水が流下しやすくなり、凝縮水の排水性を十分に得ることができる。

なお、各構成要素等に付された括弧付きの参照符号は、その構成要素等と後述する実施形態に記載の具体的な構成要素等との対応関係の一例を示すものである。

第１実施形態における熱交換器の斜視図である。 図１の熱交換器のチューブおよびコルゲートフィンの一部分を拡大した斜視図である。 図２におけるIII矢視図である。 第１実施形態において、コルゲートフィンの表面に形成された複数の溝を、そのコルゲートフィンの表面を拡大図示することにより模式的に示した拡大平面図である。 図４のV－V断面を示した断面図である。 第１実施形態において、コルゲートフィンのうちの部位によって異なる溝の溝深さの分布傾向を、図３と同じ図示方向の視図と共に示した図である。 図２のVII－VII断面を示した断面図である。 第１実施形態の熱交換器が奏する効果を説明するための図であって、図３に相当する図である。 比較例のコルゲートフィンおよびチューブを示した図であって、図３に相当する図である。 第２実施形態において、コルゲートフィンのうちの部位によって異なる溝の溝ピッチの分布傾向を、図３と同じ図示方向の視図と共に示した図であって、図６に相当する図である。 他の実施形態において、コルゲートフィンの表面に形成された複数の溝の断面形状を示した断面図であって、図５に相当する図である。

以下、図面を参照しながら、各実施形態を説明する。なお、以下の各実施形態相互において、互いに同一もしくは均等である部分には、図中、同一符号を付してある。

（第１実施形態）
本実施形態の熱交換器１は、例えば、車室内の空気調和を行う冷凍サイクルの一部を構成する蒸発器として使用されるものである。蒸発器は、冷凍サイクルを循環する第１流体としての冷媒と、熱交換器１を通過する第２流体としての空気との熱交換を行い、空気から冷媒に吸熱させることによりその空気を冷却する。要するに、蒸発器は、冷媒の蒸発潜熱により空気を冷却する冷却器である。図１の矢印ＤＲｇは、熱交換器１の上下方向ＤＲｇを示している。

図１および図２に示すように、熱交換器１は、複数のコルゲートフィン１０、複数本のチューブ２０、第１～第４ヘッダタンク２１～２４、外枠部材２５、および配管接続部材２６などを備えている。これらの部材は、例えばアルミニウム合金で構成され、各部材同士がロウ付けにより接合されている。なお、コルゲートフィン１０の表面１０ａ（図５参照）には、後述するように複数の溝１０２が形成されているが、その溝１０２はコルゲートフィン１０の大きさに比して極めて微細であるので、図２には図示されていない。このことは、その溝１０２を拡大図示した図を除き、コルゲートフィン１０を表した後述の図でも同様である。

複数本のチューブ２０は、チューブ配列方向ＤＲｓｔに所定の間隔をあけて並ぶように配列されている。そして、熱交換器１を通過する空気は、複数本のチューブ２０の相互間に流れる。そのチューブ２０の相互間では、その空気は、空気通過方向ＡＦの一方側を上流側とし空気通過方向ＡＦの他方側を下流側として流れる。その空気通過方向ＡＦは、別言すれば、第２流体である空気の流通方向である。

また、熱交換器１を通過する空気は、チューブ２０の相互間を流れつつ、冷媒によって冷却され凝縮水Ｗｃを発生させる。つまり、その熱交換器１を通過する空気は、冷媒との熱交換により凝縮水Ｗｃを発生させる気体である。

具体的に、チューブ２０は、チューブ配列方向ＤＲｓｔを短手方向とし且つ空気通過方向ＡＦを長手方向とした扁平断面形状を有する扁平管である。また、複数本のチューブ２０は、空気通過方向ＡＦの一方側と他方側の２列に配列されている。複数本のチューブ２０はいずれも、一端から他端に亘りチューブ延伸方向ＤＲｔに直線状に延びており、そのチューブ２０の内部には冷媒が流れる。そのチューブ延伸方向ＤＲｔは上下方向ＤＲｇに必ずしも一致する必要はないが、本実施形態では、その上下方向ＤＲｇに一致している。要するに、本実施形態のチューブ２０はいずれも、上下方向ＤＲｇすなわち鉛直方向ＤＲｇに延びている。なお、空気通過方向ＡＦとチューブ配列方向ＤＲｓｔとチューブ延伸方向ＤＲｔは互いに交差する方向であり、厳密には、互いに直交する方向である。

複数本のチューブ２０は、上側の端部にて第１ヘッダタンク２１または第２ヘッダタンク２２に挿入され、下側の端部にて第３ヘッダタンク２３または第４ヘッダタンク２４に挿入されている。第１～第４ヘッダタンク２１～２４は、複数本のチューブ２０に冷媒を分配し、また、複数本のチューブ２０から流入する冷媒を集合させるものである。

複数本のチューブ２０の相互間には空気が流れるので、そのチューブ２０の相互間に形成される隙間は、空気が流れる空気通路となっている。そして、コルゲートフィン１０は、その空気通路に設けられている。言い換えれば、コルゲートフィン１０は、チューブ２０の相互間に設けられている。従って、本実施形態のコルゲートフィン１０は、チューブ２０の外側に設けられるアウターフィンである。

コルゲートフィン１０は、チューブ２０の内側を流れる冷媒と、チューブ２０の相互間に流れる空気との熱交換を促進するものである。詳しく言えば、コルゲートフィン１０は、チューブ２０の内側を流れる冷媒と、チューブ２０の外側を流れる空気との伝熱面積を増大させることにより、その冷媒と空気との熱交換効率を高めるものである。

チューブ配列方向ＤＲｓｔにおいて、複数本のチューブ２０と複数のコルゲートフィン１０とが交互に並んだ部分の更に外側には、一対の外枠部材２５が設けられている。その一対の外枠部材２５のうちの一方には、配管接続部材２６が固定されている。

その配管接続部材２６には、冷媒が供給される冷媒入口２７と、冷媒を排出するための冷媒出口２８とが設けられている。冷媒入口２７から第１ヘッダタンク２１に流入した冷媒は、第１～第４ヘッダタンク２１～２４と複数本のチューブ２０とを所定の経路で流れ、冷媒出口２８から流出する。その際、第１～第４ヘッダタンク２１～２４と複数本のチューブ２０とを流れる冷媒の蒸発潜熱により、コルゲートフィン１０が設けられた空気通路を流れる空気が冷却される。

図２および図３に示すように、コルゲートフィン１０は、板状のプレート部材が曲げ成形などを施されることで形成されている。具体的には、コルゲートフィン１０は、チューブ延伸方向ＤＲｔへ連続する波形状を成すように曲がって形成されている。

コルゲートフィン１０は、複数の接合部１２と、複数のフィン本体部１３とを有している。その複数の接合部１２はそれぞれ、コルゲートフィン１０の波形状の頂部を構成し、チューブ配列方向ＤＲｓｔを向いたチューブ２０の側面であるチューブ壁面２０１に接合されている。すなわち、接合部１２の板厚方向両側の表面のうちチューブ２０に接合された側とは反対側の表面は、チューブ２０の相互間に形成された空気通路に露出している。その接合部１２とチューブ２０との接合は、具体的にはロウ付け接合である。なお、接合部１２は、コルゲートフィン１０の波形状の頂部を構成するので、フィンＴＯＰ部とも称される。

フィン本体部１３は、コルゲートフィン１０の波形状に沿って隣り合う接合部１２同士の間に配置され、その接合部１２同士をつなぐようにその接合部１２のそれぞれに連結している。ここで、上記「波形状に沿って隣り合う接合部１２同士」とは、言い換えれば、その波形状に沿った仮想の波形曲線を想定した場合にその仮想の波形曲線上において互いに隣り合う接合部１２同士ということである。

また、フィン本体部１３は、チューブ配列方向ＤＲｓｔにおけるフィン本体部１３の両端部分においてＲ曲げされている。すなわち、フィン本体部１３は、チューブ配列方向ＤＲｓｔにおけるフィン本体部１３の両端部分にそれぞれ設けられた一対の湾曲連結部１３１と、その一対の湾曲連結部１３１の間に設けられた本体中間部１３２と有している。その一対の湾曲連結部１３１はそれぞれ、フィン本体部１３の両隣りの接合部１２に対し湾曲しつつ連結している。

なお、図２の実線Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３、Ｌ４は、接合部１２と湾曲連結部１３１と本体中間部１３２とルーバ１４とのそれぞれの間の境界を示した仮想的な線であり、例えば溝などの具体的な形状を示すものではない。

フィン本体部１３は、フィン本体部１３の一部が切り起こされた形状を成す複数のルーバ１４を有している。この複数のルーバ１４は空気通過方向ＡＦに並んで配置されている。

この複数のルーバ１４は、フィン本体部１３のうち本体中間部１３２に含まれる。ルーバ１４は、チューブ配列方向ＤＲｓｔにおけるルーバ１４の中央部分を含むルーバ本体部１４１と、ルーバ一端部１４２と、ルーバ他端部１４３とを有している。

ルーバ本体部１４１は、空気通過方向ＡＦに対して傾斜した平板状を成し、ルーバ本体部１４１に沿うように空気を案内する。すなわち、空気通過方向ＡＦに隣接するルーバ１４のルーバ本体部１４１同士の間には、空気が通過する隙間が形成されている。

ルーバ一端部１４２は、ルーバ本体部１４１からチューブ配列方向ＤＲｓｔの一方側へ延設された板状を成し、ルーバ１４のうちチューブ配列方向ＤＲｓｔの一方側の端に設けられている。そして、ルーバ一端部１４２は、そのルーバ一端部１４２の板厚方向がルーバ本体部１４１の板厚方向に交差する方向となるように形成されている。

また、ルーバ一端部１４２は、チューブ配列方向ＤＲｓｔにおけるルーバ本体部１４１側とは反対側にて、フィン本体部１３のうちルーバ１４周りの部位を構成する湾曲連結部１３１へ連結している。そのルーバ一端部１４２が連結する湾曲連結部１３１は、本体中間部１３２を挟んで並ぶ一対の湾曲連結部１３１のうちチューブ配列方向ＤＲｓｔの一方側のものである。

ルーバ他端部１４３は、ルーバ本体部１４１からチューブ配列方向ＤＲｓｔの他方側へ延設された板状を成し、ルーバ１４のうちチューブ配列方向ＤＲｓｔの他方側の端に設けられている。そして、ルーバ他端部１４３は、そのルーバ他端部１４３の板厚方向がルーバ本体部１４１の板厚方向に交差する方向となるように形成されている。

また、ルーバ他端部１４３は、チューブ配列方向ＤＲｓｔにおけるルーバ本体部１４１側とは反対側にて、フィン本体部１３のうちルーバ１４周りの部位を構成する湾曲連結部１３１へ連結している。そのルーバ他端部１４３が連結する湾曲連結部１３１は、本体中間部１３２を挟んで並ぶ一対の湾曲連結部１３１のうちチューブ配列方向ＤＲｓｔの他方側のものである。

また、図２に示すように、１つのフィン本体部１３が有する全部のルーバ１４は、４つのルーバ群に分かれる。そして、各ルーバ群は、ルーバ本体部１４１が所定の間隔を空けて互いに平行に設けられた複数のルーバ１４から構成されている。

そして、その４つのルーバ群を構成する複数のルーバ１４は全体として、熱交換器１を通過する空気を図２の矢印ＦＬｆのように蛇行させるように案内する。言い換えれば、その矢印ＦＬｆのように流れる空気は、ルーバ１４の相互間を通り抜けつつ、フィン本体部１３を挟んでチューブ延伸方向ＤＲｔに振れながら蛇行する。このように空気が蛇行して流れることで、冷媒と空気との間における熱交換の性能向上が図られている。

フィン本体部１３の本体中間部１３２は、上述の複数のルーバ１４を含むが、そのルーバ１４以外の部位は平板状に形成されている。具体的には、本体中間部１３２は、空気通過方向ＡＦに沿うように形成された複数の平坦面１５を有している。その複数の平坦面１５は、ルーバ１４に対し空気通過方向ＡＦに並んで配置されている。すなわち、複数の平坦面１５は、本体中間部１３２のうち空気通過方向ＡＦの一方側の端に設けられた一方側平坦面１５１、空気通過方向ＡＦの他方側の端に設けられた他方側平坦面１５２、および、中間平坦面１５３を含んでいる。その中間平坦面１５３は、本体中間部１３２が有する複数のルーバ１４の間に設けられている。

図４～図６に示すように、コルゲートフィン１０は、そのコルゲートフィン１０の表面１０ａ（すなわち、フィン表面１０ａ）の親水性を高めるように形成された凹凸形状である親水性凹凸形状１０１を、フィン表面１０ａに有している。

なお、上記の親水性凹凸形状１０１がフィン表面１０ａの親水性を高めるように形成されることとは、詳しく言えば、そのフィン表面１０ａが凹凸の無い平滑面である場合と比較して、その親水性凹凸形状１０１がフィン表面１０ａの親水性を高めるように形成されることである。

例えば、このフィン表面１０ａの親水性凹凸形状１０１は、フィン表面１０ａに設けられた複数の溝１０２によって形成されている。従って、親水性凹凸形状１０１を形成する複数の溝１０２は、その親水性凹凸形状１０１に含まれる凹形状となっている。なお、図４では、溝１０２を判りやすく示すために、点ハッチングが溝１０２に付されている。このことは、図４に相当する後述の図でも同様である。

具体的に、その複数の溝１０２は、所定の溝ピッチＰｇ（図５参照）で相互間隔を空けて並ぶように配置されている。そして、複数の溝１０２はそれぞれ、フィン表面１０ａに沿った一方向に延びており、並列配置となっている。また、複数の溝１０２はそれぞれ、フィン表面１０ａに対し所定の溝深さＨｇ（図５参照）で窪むように形成されている。

なお、本実施形態では、複数の溝１０２の相互ピッチである溝ピッチＰｇはフィン表面１０ａの全体にわたって一様であるが、後述するように、溝深さＨｇは、フィン表面１０ａのうちの部位に応じて異なる大きさとなっている。また、図４および図５のように溝１０２を図示する各図面では、説明のため、フィン表面１０ａに設けられる複数の溝１０２は模式的に敢えて実際の大きさよりも大きく表されている。また、複数の溝１０２がそれぞれ延びる方向、すなわち、フィン表面１０ａに沿った上記一方向には、特に限定はない。

また、図５にはコルゲートフィン１０の板厚方向ＤＲｆが示されているが、コルゲートフィン１０のうちの各部位について見れば、その板厚方向ＤＲｆは、その各部位それぞれにおける板厚方向である。すなわち、コルゲートフィン１０の板厚方向ＤＲｆとは、フィン本体部１３ではそのフィン本体部１３の板厚方向であり、接合部１２ではその接合部１２の板厚方向であり、ルーバ１４ではそのルーバ１４の板厚方向である。

図６および図７に示すように、コルゲートフィン１０のうちの各部位について見れば、各部位はそれぞれフィン表面１０ａの一部を構成する表面を有している。例えばフィン本体部１３について見れば、図６および図７に示すように、フィン本体部１３は、フィン表面１０ａの一部を構成する一方側表面１３ａと他方側表面１３ｂとを有している。

その一方側表面１３ａは、フィン本体部１３の板厚方向の一方側に設けられた表面であって、下側を向いた面である。この下側を向いた面は、真下を向いた面であってもよいし、斜め下向きの面であってもよい。

また、他方側表面１３ｂは、フィン本体部１３の板厚方向の他方側に設けられた表面であって、上側を向いた面である。この上側を向いた面は、真上を向いた面であってもよいし、斜め上向きの面であってもよい。要するに、他方側表面１３ｂは、一方側表面１３ａの反対面である。

また、フィン本体部１３には複数のルーバ１４が含まれるので、複数のルーバ１４はそれぞれ、一方側表面１３ａのうちルーバ１４の表面を成す一方側ルーバ表面１４ａと、他方側表面１３ｂのうちルーバ１４の表面を成す他方側ルーバ表面１４ｂとを有している。この一方側ルーバ表面１４ａは下側を向いた面であって一方側表面１３ａに含まれ、他方側ルーバ表面１４ｂは上側を向いた面であって他方側表面１３ｂに含まれる。

また、フィン本体部１３には、ルーバ１４が設けられていない平坦面１５も含まれるので、一方側表面１３ａには、その平坦面１５のうち下側を向いた下向き平坦面１５ａも含まれる。これと同様に、他方側表面１３ｂには、その平坦面１５のうち上側を向いた上向き平坦面１５ｂも含まれる。

図３に示すように、コルゲートフィン１０は、コルゲートフィン１０の波形状の一部を成す複数のルーバ間構成部１３３を有している。そのルーバ間構成部１３３は、複数のフィン本体部１３のうちチューブ延伸方向ＤＲｔに隣り合う２つのフィン本体部１３ｅ、１３ｆの一方１３ｅが有するルーバ１４と他方１３ｆが有するルーバ１４とのそれぞれと、チューブ２０との間Ｄｘに設けられている。

このルーバ間構成部１３３は、上記２つのフィン本体部１３ｅ、１３ｆの一方１３ｅと他方１３ｆとの間に設けられた接合部１２と、その接合部１２に連結する湾曲連結部１３１とを含んでいる。そして、ルーバ間構成部１３３は、そのルーバ間構成部１３３が接合されたチューブ２０側とは反対側の表面を成す凹状面１３３ａを有している。その凹状面１３３ａは凹状に曲がった曲面で構成されており、その凹状面１３３ａの凹形状は、チューブ配列方向ＤＲｓｔにおいて、チューブ２０の相互間に形成された空気通路の内側へ開いた向きとなっている。その凹状面１３３ａが及ぶ範囲は、図８において二点鎖線Ｗｘの長さで示されている。

上述した親水性凹凸形状１０１はフィン表面１０ａに設けられているが、本実施形態では、親水性凹凸形状１０１は、コルゲートフィン１０の板厚方向ＤＲｆ両側のフィン表面１０ａ全体にわたって形成されている。従って、コルゲートフィン１０のうちの各部位に着目すれば、例えば、図６～図８に示すように、その親水性凹凸形状１０１は、フィン本体部１３の一方側表面１３ａにも他方側表面１３ｂにも形成されている。また、親水性凹凸形状１０１は、ルーバ間構成部１３３の凹状面１３３ａにも、その反対側の表面にも形成されている。

図５および図６に示すように、親水性凹凸形状１０１を形成する溝１０２は、他方側表面１３ｂよりも一方側表面１３ａの方において、溝深さＨｇが大きくなるように形成されている。ここで、その溝深さＨｇとは、言い換えれば親水性凹凸形状１０１に含まれる凹形状の深さＨｇのことであるので、溝深さＨｇが大きくなることとは、その凹形状の深さＨｇ（すなわち、凹形状深さＨｇ）が大きくなることである。

従って、親水性凹凸形状１０１は、他方側表面１３ｂよりも一方側表面１３ａの方において、親水性凹凸形状１０１の凹形状深さＨｇが大きくなるように形成されているとも言える。これにより、他方側表面１３ｂの親水性よりも一方側表面１３ａの親水性の方が高くなっている。なぜなら、親水性凹凸形状１０１においてその溝深さＨｇが大きくなるほど、その親水性凹凸形状１０１が設けられたフィン表面１０ａの親水性は高くなるからである。

このようなことから、要するに、親水性凹凸形状１０１は、他方側表面１３ｂの親水性よりも一方側表面１３ａの親水性の方が高くなるようにフィン表面１０ａに形成されている。

また、上記した溝深さＨｇの大小傾向は、フィン表面１０ａのうちルーバ１４の表面１４ａ、１４ｂに着目しても同様である。すなわち、各ルーバ１４において、他方側ルーバ表面１４ｂ（図７参照）に形成された溝１０２の溝深さＨｇよりも、一方側ルーバ表面１４ａに形成された溝１０２の溝深さＨｇの方が大きくなっている。

なお、図６の（ａ）は、図４相当の図であって、フィン本体部１３の他方側表面１３ｂのうちの一部分を表している。具体的には、図６の（ａ）は、図６のうち図３と同じ図示方向の視図に表されたＦＮａ部分におけるフィン表面１０ａを表している。図６の（ｂ）は、図５相当の図であって、図６の（ａ）におけるVIb－VIb断面を表している。

また、図６の（ｃ）は、図４相当の図であって、フィン本体部１３の一方側表面１３ａのうちの一部分を表している。具体的には、図６の（ｃ）は、図６のうち図３と同じ図示方向の視図に表されたＦＮｂ部分におけるフィン表面１０ａを表している。図６の（ｄ）は、図５相当の図であって、図６の（ｃ）におけるVId－VId断面を表している。

また、フィン表面１０ａの複数の溝１０２は、例えば、コルゲートフィン１０が波形状に成形される前に形成される。そのため、フィン表面１０ａの複数の溝１０２には、コルゲートフィン１０を構成する複数の部位１２、１３１、１３２、１４１、１４２、１４３、１５にわたって連続して延びている溝が含まれている。

また、図５に示すように、上記の親水性凹凸形状１０１に含まれる凹形状の深さＨｇ、すなわち溝１０２の溝深さＨｇは、フィン表面１０ａのうちの何れの箇所でも、例えば１０μｍ以上である。

これにより、フィン表面１０ａの親水性を十分に高くすることが可能である。フィン表面１０ａの親水性が高くなると、その分、コルゲートフィン１０の排水性が向上し、フィン表面１０ａに凝縮水Ｗｃが滞留することを抑制できる。

次に、冷媒によって冷却された空気から生じる凝縮水Ｗｃの流れについて説明する。図３に示すように、各チューブ２０が上下方向ＤＲｇに沿って配置されているので、凝縮水Ｗｃは、矢印Ｆ１、Ｆ２のように上側から下側へ、コルゲートフィン１０の接合部１２およびチューブ壁面２０１に沿って流れて熱交換器１の下部から熱交換器１外へ排水される。

このとき、フィン本体部１３がチューブ２０の相互間の空気通路を横断しているので、矢印Ｆ１のように流れる凝縮水Ｗｃは、ルーバ一端部１４２の表面を通ると共に、ルーバ１４の相互間に形成された隙間を通り抜ける。これと同様に、矢印Ｆ２のように流れる凝縮水Ｗｃは、ルーバ他端部１４３の表面を通ると共に、ルーバ１４の相互間に形成された隙間を通り抜ける。例えば、図３のＡ１部分では、矢印Ｆ１のように流れる凝縮水Ｗｃは、ルーバ一端部１４２の表面を通ってそのルーバ一端部１４２を越える。また、Ａ２部分では、矢印Ｆ２のように流れる凝縮水Ｗｃは、ルーバ他端部１４３の表面を通ってそのルーバ他端部１４３を越える。

また、ルーバ１４では冷媒と空気との熱交換が促進されるので、凝縮水Ｗｃはルーバ１４で主に発生する。例えば、そのルーバ１４のうちルーバ本体部１４１に付着した凝縮水Ｗｃは、矢印Ｆａ、Ｆｂのようにルーバ本体部１４１の表面で濡れ広がる。

このようにルーバ本体部１４１で生じた凝縮水Ｗｃは、矢印Ｆｃのように上側から流れる凝縮水Ｗｃとルーバ一端部１４２で合流し、チューブ壁面２０１または接合部１２へと流れる。また、そのルーバ本体部１４１で生じた凝縮水Ｗｃは、矢印Ｆｄのように上側から流れる凝縮水Ｗｃとルーバ他端部１４３で合流し、チューブ壁面２０１または接合部１２へと流れる。

次に、本実施形態の熱交換器１の効果を説明するために、本実施形態と比較される比較例について説明する。その比較例の熱交換器でも、コルゲートフィン９２（図９参照）は、フィン表面の親水性を高める凹凸形状を有している。この比較例のコルゲートフィン９２の表面に形成された凹凸形状は、親水性を高めるという点では本実施形態の親水性凹凸形状１０１と同じである。しかし、比較例の凹凸形状は、コルゲートフィン９２の表面全体にわたって一様に形成されており、この点において本実施形態の親水性凹凸形状１０１とは異なる。この凹凸形状の分布を除き、比較例のコルゲートフィン９２は本実施形態のコルゲートフィン１０と同じである。また、比較例の熱交換器が有するコルゲートフィン９２以外の各部品（例えばチューブ２０等）は、本実施形態の熱交換器１のものと同じである。

このようなコルゲートフィン９２を備えた比較例の熱交換器では、凹凸形状によりフィン表面の親水性が向上するので、その凹凸形状の無い熱交換器との比較では排水性の向上を期待できる。しかしながら、一方側表面１３ａと他方側表面１３ｂとの何れにおいても、毛細管力で凝縮水Ｗｃを例えば図９の矢印Ｆｋのように同程度に引っ張るので、排水させたい方向（具体的には、鉛直方向ＤＲｇの下側）への凝縮水流れは促進されない。

そのため、比較例の熱交換器では、排水させたい方向には重力以上の力が働かないので、凝縮水Ｗｃの排水し易さは十分には改善されない。すなわち、比較例の熱交換器ではコルゲートフィン９２の表面に凝縮水Ｗｃは滞留しやすく、凝縮水Ｗｃによるルーバ１４の相互間の閉塞を十分に防止することはできないと考えられる。

これに対し、本実施形態の熱交換器１は、図９を用いて説明した比較例の熱交換器で発生しうる凝縮水Ｗｃの滞留（言い換えれば、排水の滞り）を防止するように構成されている。

例えば本実施形態によれば、図６に示すように、親水性凹凸形状１０１は、他方側表面１３ｂの親水性よりも一方側表面１３ａの親水性の方が高くなるようにフィン表面１０ａに形成されている。具体的には、その親水性凹凸形状１０１を形成する溝１０２が、他方側表面１３ｂよりも一方側表面１３ａの方において、溝深さＨｇが大きくなるように形成されている。

これにより、フィン表面１０ａに凝縮水Ｗｃが付着する場合、その凝縮水Ｗｃは親水性の低い側から高い側へと引っ張られるので、その凝縮水Ｗｃは、フィン本体部１３の他方側表面１３ｂから一方側表面１３ａ（すなわち、下側を向く面）へと移動しやすくなる。そのため、凝縮水Ｗｃが流下しやすくなり、凝縮水Ｗｃの排水性を十分に得ることができる。

別言すると、図８の矢印Ｆｍ、Ｆｎで示すように、一方側表面１３ａ（図６および図７参照）における溝１０２の毛細管力の方が他方側表面１３ｂにおける溝１０２の毛細管力よりも大きくなる。その結果、その毛細管力差により凝縮水Ｗｃは図８の矢印Ｆｏのように下側へと引っ張られる。従って、親水性凹凸形状１０１が凝縮水Ｗｃを引っ張る力を利用して、他方側表面１３ｂから一方側表面１３ａへの凝縮水流れを促進することができる。そして、図３の矢印Ｆ１、Ｆ２のようにルーバ一端部１４２またはルーバ他端部１４３を超えて上側から下側へ向かう凝縮水流れを促進することができる。

また、本実施形態によれば、図３に示すように、コルゲートフィン１０は、コルゲートフィン１０の波形状の一部を成す複数のルーバ間構成部１３３を有している。そのルーバ間構成部１３３は、複数のフィン本体部１３のうちチューブ延伸方向ＤＲｔに隣り合う２つのフィン本体部１３ｅ、１３ｆの一方１３ｅが有するルーバ１４と他方１３ｆが有するルーバ１４とのそれぞれと、チューブ２０との間Ｄｘに設けられている。また、ルーバ間構成部１３３は、そのルーバ間構成部１３３が接合されたチューブ２０側とは反対側の表面を成し凹状に曲がった凹状面１３３ａを有している。そして、親水性凹凸形状１０１は、その凹状面１３３ａにも形成されている。従って、その凹状面１３３ａの親水性向上により、その凹状面１３３ａを有するルーバ間構成部１３３の上側に連なるルーバ１４上から凹状面１３３ａ上へ凝縮水Ｗｃが濡れ拡がりやすくなるので、そのルーバ１４からの排水を促進することが可能である。

また、本実施形態によれば、図６に示すように、親水性凹凸形状１０１は、他方側表面１３ｂよりも一方側表面１３ａの方において、親水性凹凸形状１０１の凹形状深さＨｇ（すなわち、溝深さＨｇ）が大きくなるように形成されている。これにより、他方側表面１３ｂの親水性よりも一方側表面１３ａの親水性の方が高くなっている。従って、親水性凹凸形状１０１の形状変化に対応させてフィン表面１０ａの親水性を加減することが可能である。なお、親水性凹凸形状１０１の凹形状深さＨｇを親水性凹凸形状１０１の高低差と呼んでも差し支えない。

また、本実施形態によれば、図１に示すように、熱交換器１は、空気からチューブ２０内の冷媒に吸熱させることにより空気を冷却する蒸発器である。そして、そのような蒸発器では、凝縮水Ｗｃの排水性が冷却能力に密接に関連する。従って、凝縮水Ｗｃの排水性向上というメリットを十分に享受することが可能である。

また、本実施形態によれば、図１および図３に示すように、複数本のチューブ２０は鉛直方向ＤＲｇに延びている。従って、重力により、図３の矢印Ｆ１、Ｆ２のようにチューブ壁面２０１を伝わる凝縮水Ｗｃの排水性を向上することが可能である。

また、本実施形態によれば、図５に示す溝深さＨｇは、例えば１０μｍ以上である。このようにすれば、親水性凹凸形状１０１によって生じる親水性が確保され、その親水性凹凸形状１０１を有するフィン表面１０ａに付着する凝縮水Ｗｃを、排水に適するように薄膜化することが可能である。

（第２実施形態）
次に、第２実施形態について説明する。本実施形態では、前述の第１実施形態と異なる点を主として説明する。また、前述の実施形態と同一または均等な部分については省略または簡略化して説明する。このことは後述の実施形態の説明においても同様である。

図１０に示すように、本実施形態では、複数の溝１０２の溝深さＨｇ（図５参照）はフィン表面１０ａの全体にわたって一様であるが、溝ピッチＰｇは、フィン表面１０ａのうちの部位に応じて異なる大きさとなっている。この点において、本実施形態は第１実施形態と異なっている。

具体的に、親水性凹凸形状１０１を形成する溝１０２は、他方側表面１３ｂよりも一方側表面１３ａの方において溝ピッチＰｇが小さくなるように形成されている。これにより、他方側表面１３ｂの親水性よりも一方側表面１３ａの親水性の方が高くなっている。なぜなら、親水性凹凸形状１０１においてその溝ピッチＰｇが小さくなるほど、その親水性凹凸形状１０１が設けられたフィン表面１０ａの親水性は高くなるからである。

このようなことから、本実施形態でも第１実施形態と同様に、親水性凹凸形状１０１は、他方側表面１３ｂの親水性よりも一方側表面１３ａの親水性の方が高くなるようにフィン表面１０ａに形成されている。

また、上記した溝ピッチＰｇの大小傾向は、フィン表面１０ａのうちルーバ１４の表面１４ａ、１４ｂに着目しても同様である。すなわち、各ルーバ１４において、他方側ルーバ表面１４ｂ（図７参照）に形成された溝１０２の溝ピッチＰｇよりも、一方側ルーバ表面１４ａに形成された溝１０２の溝ピッチＰｇの方が小さくなっている。

なお、図１０の（ａ）は図４相当の図であって、図１０のＦＮａ部分におけるフィン表面１０ａを表している。要するに、図１０の（ａ）は、フィン表面１０ａのうち図６の（ａ）と同じ部位を表している。

また、図１０の（ｂ）は図４相当の図であって、図１０のＦＮｂ部分におけるフィン表面１０ａを表している。要するに、図１０の（ｂ）は、フィン表面１０ａのうち図６の（ｃ）と同じ部位を表している。

以上説明したことを除き、本実施形態は第１実施形態と同様である。そして、本実施形態では、前述の第１実施形態と共通の構成から奏される効果を第１実施形態と同様に得ることができる。

また、本実施形態によれば、図１０に示すように、親水性凹凸形状１０１は、フィン表面１０ａに設けられた複数の溝１０２によって形成されている。そして、その複数の溝１０２は、他方側表面１３ｂよりも一方側表面１３ａの方において溝ピッチＰｇが小さくなるように形成され、これにより、他方側表面１３ｂの親水性よりも一方側表面１３ａの親水性の方が高くなっている。従って、親水性凹凸形状１０１の形状変化に対応させてフィン表面１０ａの親水性を加減することが可能である。

（他の実施形態）
（１）上述の第１実施形態では、例えば図６に示すように、親水性凹凸形状１０１は、コルゲートフィン１０のフィン表面１０ａ全体にわたって形成されているが、これは一例である。例えばフィン本体部１３の一方側表面１３ａにおいても親水性凹凸形状１０１がその一方側表面１３ａの全域わたって設けられている必要はない。コルゲートフィン１０全体として他方側表面１３ｂの親水性よりも一方側表面１３ａの親水性の方が高い傾向になれば、親水性凹凸形状１０１が部分的に無い箇所があってもよい。

更に例示すれば、親水性凹凸形状１０１は、フィン表面１０ａ全体のうち一方側ルーバ表面１４ａを除いた部位には形成されていないことも想定できる。つまり、その親水性凹凸形状１０１は、フィン表面１０ａ全体のうち少なくとも一方側ルーバ表面１４ａに設けられていればよい。親水性凹凸形状１０１が少なくとも一方側ルーバ表面１４ａに設けられていれば、他方側表面１３ｂの親水性よりも一方側表面１３ａの親水性の方を高くすることが可能だからである。

（２）上述の第１実施形態では、例えば図４に示すように、フィン表面１０ａに設けられる複数の溝１０２は並列配置となっているが、これは一例である。例えば、複数の溝１０２は、溝１０２同士が互いに交差する格子状に配置されていても差し支えない。また、その溝１０２は湾曲して延びていても差し支えない。このことは、第２実施形態でも同様である。

（３）上述の第２実施形態では、親水性凹凸形状１０１を形成する複数の溝１０２の溝深さＨｇ（図５参照）はフィン表面１０ａの全体にわたって一様であるが、これは一例である。例えば第２実施形態では、他方側表面１３ｂよりも一方側表面１３ａの方において溝ピッチＰｇが小さくなっていることに加え更に、溝深さＨｇが第１実施形態と同様に変化していても差し支えない。

（４）上述の各実施形態では図１に示すように、チューブ延伸方向ＤＲｔは上下方向ＤＲｇに一致しているが、チューブ延伸方向ＤＲｔが上下方向ＤＲｇに一致しておらず、各チューブ２０が斜め上下方向に延びていても差し支えない。この場合にも、各チューブ２０が、上下方向ＤＲｇに延びているということに変わりはない。

（５）上述の第１実施形態では、図４および図５に示すように、フィン表面１０ａの親水性凹凸形状１０１は、フィン表面１０ａに設けられた複数の溝１０２によって形成されているが、溝１０２以外のもので形成されていても差し支えない。このことは、第２実施形態でも同様である。

（６）上述の各実施形態では、図５に示すように、親水性凹凸形状１０１を形成する複数の溝１０２は矩形断面の溝形状であるが、その溝１０２の溝形状は、それに限らず例えば、図１１に示すように、Ｖ字状断面であっても差し支えない。その図１１の溝形状では、溝１０２の断面におけるＶ字状の開き角度Ａｇが小さくなるほど、その溝１０２が設けられたフィン表面１０ａの親水性は高くなる。

（７）上述の各実施形態では図５に示すように、コルゲートフィン１０のフィン表面１０ａに形成された複数の溝１０２の溝深さＨｇは、例えば１０μｍ以上であり、それが好ましい。しかしながら、その溝深さＨｇが１０μｍ以上であることが必須というわけではない。

（８）上述の各実施形態では、熱交換器１は、蒸発器として使用されるものとして説明されているが、これに限らない。各実施形態の熱交換器１は、水の排出が必要なものであれば、蒸発器以外の熱交換器であっても差し支えない。

（９）上述の各実施形態において、チューブ２０内を流れる第１流体は冷媒であるが、その第１流体が冷媒以外の流体であることも想定される。また、チューブ２０の相互間に流れる第２流体は空気であるが、その第２流体が空気以外の流体であることも想定される。

（１０）なお、本発明は、上述の実施形態に限定されることなく、種々変形して実施することができる。また、上記各実施形態において、実施形態を構成する要素は、特に必須であると明示した場合および原理的に明らかに必須であると考えられる場合等を除き、必ずしも必須のものではないことは言うまでもない。

また、上記各実施形態において、実施形態の構成要素の個数、数値、量、範囲等の数値が言及されている場合、特に必須であると明示した場合および原理的に明らかに特定の数に限定される場合等を除き、その特定の数に限定されるものではない。また、上記各実施形態において、構成要素等の材質、形状、位置関係等に言及するときは、特に明示した場合および原理的に特定の材質、形状、位置関係等に限定される場合等を除き、その材質、形状、位置関係等に限定されるものではない。

（まとめ）
上記各実施形態の一部または全部で示された第１の観点によれば、フィン本体部は、そのフィン本体部の板厚方向の一方側に設けられた表面であり下側を向く一方側表面と、板厚方向の他方側に設けられた表面である他方側表面とを有する。コルゲートフィンは、そのコルゲートフィンの表面の親水性を高めるように形成された凹凸形状を、一方側表面に有する。そして、凹凸形状は、他方側表面の親水性よりも一方側表面の親水性の方が高くなるようにコルゲートフィンの表面に形成されている。

また、第２の観点によれば、複数本のチューブは、チューブ配列方向に交差するチューブ延伸方向に延びるように形成される。コルゲートフィンは、複数のフィン本体部のうちチューブ延伸方向に隣り合う２つのフィン本体部の一方が有するルーバとその２つのフィン本体部の他方が有するルーバとのそれぞれとチューブとの間に設けられ且つ波形状の一部を成すルーバ間構成部を有する。そのルーバ間構成部は、２つのフィン本体部の一方と他方との間に設けられた接合部を含み、且つ、そのルーバ間構成部が接合されたチューブ側とは反対側の表面を成し凹状に曲がった凹状面を有する。そして、凹凸形状は、その凹状面にも形成されている。従って、凹状面の親水性向上により、その凹状面を有するルーバ間構成部の上側に連なるルーバ上から凹状面上へ凝縮水が濡れ拡がりやすくなるので、そのルーバからの排水を促進することが可能である。

また、第３の観点によれば、凹凸形状は、一方側表面だけでなく他方側表面にも設けられている。また、凹凸形状は、他方側表面よりも一方側表面の方において、凹凸形状に含まれる凹形状の深さが大きくなるように形成され、これにより、他方側表面の親水性よりも一方側表面の親水性の方が高くなっている。従って、その凹凸形状の形状変化に対応させてコルゲートフィンの表面の親水性を加減することが可能である。

また、第４の観点によれば、凹凸形状は、コルゲートフィンの表面に設けられた複数の溝によって形成され、一方側表面だけでなく他方側表面にも設けられている。また、複数の溝は、他方側表面よりも一方側表面の方において複数の溝の相互ピッチが小さくなるように形成され、これにより、他方側表面の親水性よりも一方側表面の親水性の方が高くなっている。このようにしても、上記第３の観点と同様に、凹凸形状の形状変化に対応させてコルゲートフィンの表面の親水性を加減することが可能である。

また、第５の観点によれば、ルーバは、一方側表面のうちルーバの表面を成す一方側ルーバ表面を有する。そして、凹凸形状は、一方側表面のうち少なくとも一方側ルーバ表面には設けられている。このようにしても、他方側表面の親水性よりも一方側表面の親水性の方を高くすることが可能である。

また、第６の観点によれば、熱交換器は、第２流体としての空気から第１流体としての冷媒に吸熱させることにより空気を冷却する蒸発器である。従って、凝縮水の排水性が冷却能力に密接に関連する蒸発器において、凝縮水の排水性向上というメリットを十分に享受することが可能である。

また、第７の観点によれば、凹凸形状に含まれる凹形状の深さは１０μｍ以上である。これによれば、上記凹凸形状によって生じる親水性が十分に確保され、その凹凸形状を有する表面に付着する凝縮水を、排水に適するように薄膜化することが可能である。

１ 熱交換器
１０ コルゲートフィン
１０ａ フィン表面
１２ 接合部
１３ フィン本体部
１３ａ 一方側表面
１３ｂ 他方側表面
１４ ルーバ
２０ チューブ
１０１ 親水性凹凸形状（凹凸形状）

Claims (7)

1. 第１流体と第２流体との熱交換を行う熱交換器であって、
   上下方向（ＤＲｇ）に交差するチューブ配列方向（ＤＲｓｔ）に並び、前記上下方向に延び、前記第１流体が流れる複数本のチューブ（２０）と、
   前記チューブの相互間に設けられ、波形状を成すように曲がって形成され、前記第１流体と前記チューブの相互間に流れる前記第２流体との熱交換を促進するコルゲートフィン（１０）とを備え、
   前記コルゲートフィンは、前記チューブに接合される複数の接合部（１２）と、前記波形状に沿って隣り合う前記接合部同士の間をつなぐように該接合部のそれぞれに連結する複数のフィン本体部（１３）とを有し、
   前記フィン本体部は、該フィン本体部の一部が切り起こされた形状を成す複数のルーバ（１４）を有し、
   前記フィン本体部は、該フィン本体部の板厚方向の一方側に設けられた表面であり下側を向く一方側表面（１３ａ）と、前記板厚方向の他方側に設けられた表面である他方側表面（１３ｂ）とを有し、
   前記コルゲートフィンは、該コルゲートフィンの表面（１０ａ）の親水性を高めるように形成された凹凸形状（１０１）を有し、
   前記凹凸形状は、前記他方側表面の親水性よりも前記一方側表面の親水性の方が高くなるように前記コルゲートフィンの表面に形成されており、
   前記凹凸形状は、前記コルゲートフィンの表面のうち少なくとも前記フィン本体部の前記一方側表面に設けられている、熱交換器。
2. 前記コルゲートフィンは、前記複数のフィン本体部のうち前記上下方向に隣り合う２つのフィン本体部（１３ｅ、１３ｆ）の一方（１３ｅ）が有する前記ルーバと該２つのフィン本体部の他方（１３ｆ）が有する前記ルーバとのそれぞれと前記チューブとの間に設けられ且つ前記波形状の一部を成すルーバ間構成部（１３３）を有し、
   前記ルーバ間構成部は、前記２つのフィン本体部の前記一方と前記他方との間に設けられた前記接合部を含み、且つ、該ルーバ間構成部が接合された前記チューブ側とは反対側の表面を成し凹状に曲がった凹状面（１３３ａ）を有し、
   前記凹凸形状は前記凹状面にも形成されている、請求項１に記載の熱交換器。
3. 前記凹凸形状は、前記一方側表面だけでなく前記他方側表面にも設けられており、
   前記凹凸形状は、前記他方側表面よりも前記一方側表面の方において、前記凹凸形状に含まれる凹形状の深さ（Ｈｇ）が大きくなるように形成され、これにより、前記他方側表面の親水性よりも前記一方側表面の親水性の方が高くなっている、請求項１または２に記載の熱交換器。
4. 前記凹凸形状は、前記コルゲートフィンの表面に設けられた複数の溝（１０２）によって形成され、前記一方側表面だけでなく前記他方側表面にも設けられており、
   前記複数の溝は、前記他方側表面よりも前記一方側表面の方において前記複数の溝の相互ピッチ（Ｐｇ）が小さくなるように形成され、これにより、前記他方側表面の親水性よりも前記一方側表面の親水性の方が高くなっている、請求項１ないし３のいずれか１つに記載の熱交換器。
5. 前記ルーバは、前記一方側表面のうち該ルーバの表面を成す一方側ルーバ表面（１４ａ）を有し、
   前記凹凸形状は、前記一方側表面のうち少なくとも前記一方側ルーバ表面には設けられている、請求項１ないし４のいずれか１つに記載の熱交換器。
6. 前記第２流体としての空気から前記第１流体としての冷媒に吸熱させることにより前記空気を冷却する蒸発器である、請求項１ないし５のいずれか１つに記載の熱交換器。
7. 前記凹凸形状に含まれる凹形状の深さ（Ｈｇ）は１０μｍ以上である、請求項１ないし６のいずれか１つに記載の熱交換器。

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