WO2020021706A1

WO2020021706A1 - 熱交換器、熱交換器ユニット、及び冷凍サイクル装置

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Publication number: WO2020021706A1
Application number: PCT/JP2018/028272
Authority: WO
Inventors: 中村　伸; 前田　剛志; 暁八柳
Original assignee: 三菱電機株式会社
Priority date: 2018-07-27
Filing date: 2018-07-27
Publication date: 2020-01-30
Also published as: US11578930B2; JP6932262B2; CN112424552B; EP3832244A4; CN112424552A; JPWO2020021706A1; US20210207900A1; EP3832244A1

Abstract

熱交換性能を向上させ、かつ排水性能及び着霜に対する耐力が向上した熱交換器、熱交換器ユニット、及び冷凍サイクル装置を得ることを目的とする。この発明は、扁平管と、長手方向と該長手方向に直交する幅方向とに延びる板面を有する板状体で形成され、長手方向を上下方向に向けて配置され、扁平管の管軸に交差するように配置されるフィンと、フィンの下方に配置される第１導水部材と、を備える。フィンは、幅方向の一方の端縁である管配置側端縁に設けられ扁平管が挿入される挿入部が形成された管配置領域と、幅方向の他方の端縁である導水側端縁側に位置し、挿入部が形成されていない部分である導水領域と、を備える。第１導水部材は、フィンの下端部に対向する第１の上面と、管軸に垂直な断面において第１の上面の端部に位置する稜線のうち導水側端縁に近い方の稜線である第１稜線と、第１の上面の端部に位置する稜線のうち管配置側端縁に近い方の稜線である第２稜線と、を備える。第２稜線は、フィンの導水領域の下方に位置する。

Description

熱交換器、熱交換器ユニット、及び冷凍サイクル装置

　本発明は、扁平管及びフィンを有する熱交換器、熱交換器ユニット、及び冷凍サイクル装置に関し、特にフィンに滞留する水を導水する導水部材の配置に関する。

　従来の熱交換器において熱交換性能を向上させるために、断面が扁平多穴形状の伝熱管である扁平管を備えた熱交換器が知られている。このような熱交換器として、扁平管を管軸方向を左右方向に延びる様に配置し、上下方向に所定の間隔をおいて配置した熱交換器がある。このような熱交換器は、板状のフィンを扁平管の管軸方向に並べて配置されており、フィンの間を通過する空気と扁平管内を流れる流体との間で熱交換を行う。

　このような熱交換器において、熱交換器の下端に対向する面を有するスペーサを配置したものが知られている（例えば特許文献１）。スペーサは、熱交換器の下端から結露水を底フレームに導くものである。

特許第５４６４２０７号公報

　しかし、特許文献１に示されている熱交換器においては、フィンと扁平管とから構成された熱交換部の下方において、フィンの幅方向のほぼ全域にわたってスペーサが配置されている。従って、フィンを伝わって流下してきた水が、フィンとスペーサの上面との間に滞留するという課題があった。そのため、熱交換部の下端部においては、水が滞留し、フィンの間の風路を閉塞してしまい、熱交換部を通過する空気の量が低下し、熱交換性能が低下してしまう。また、熱交換器が低外気条件で用いられる場合は、滞留した水が凍結し、それを起点として凍結部が拡大し、熱交換部が破損するおそれもある。

　本発明は、上記のような課題を解決するためのものであり、熱交換部からの排水を促進させることにより、着霜に対する耐力及び熱交換性能を向上した熱交換器、熱交換器ユニット、及び冷凍サイクル装置を得ることを目的とする。

　本発明に係る熱交換器は、扁平管と、長手方向と該長手方向に直交する幅方向とに延びる板面を有する板状体で形成され、前記長手方向を上下方向に向けて配置され、前記扁平管の管軸に交差するように配置されるフィンと、前記フィンの下方に配置される第１導水部材と、を備え、前記フィンは、前記幅方向の一方の端縁である管配置側端縁に設けられ前記扁平管が挿入される挿入部が形成された管配置領域と、前記幅方向の他方の端縁である導水側端縁側に位置し、前記挿入部が形成されていない部分である導水領域と、を備え、前記第１導水部材は、前記フィンの下端部に対向する第１の上面と、前記管軸に垂直な断面において、前記第１の上面の端部に位置する稜線のうち前記導水側端縁に近い方の稜線である第１稜線と、前記第１の上面の端部に位置する稜線のうち前記管配置側端縁に近い方の稜線である第２稜線と、を備え、前記第２稜線は、前記フィンの前記導水領域の下方に位置する。

　本発明に係る熱交換器ユニットは、上記の熱交換器と、前記熱交換器に空気を送る送風機と、を備え、前記熱交換器は、前記導水領域が前記管配置領域よりも風上側に位置するように配置される。

　本発明に係る冷凍サイクル装置は、上記の熱交換器ユニットを搭載する。

　本発明によれば、第１導水部材の稜線のうち管配置領域に近い方の稜線である第２稜線が、フィンの導水領域の下方に設けられているため、フィンの下端部の水が第１導水部材の第２稜線から下方に流れ、熱交換器からの排水を促進する。

実施の形態１による熱交換器を示す斜視図である。実施の形態１に係る熱交換器が適用された冷凍サイクル装置の説明図である。図１の熱交換器の断面構造の説明図である。図１の熱交換器の部分正面図である。図３の導水部材をフィン側から見た部分上面図である。実施の形態１に係る熱交換器の比較例としての熱交換器の断面構造の説明図である。実施の形態１に係る熱交換器の比較例としての熱交換器の部分正面図である。実施の形態１に係る熱交換部の変形例である熱交換部の断面構造の説明図である。実施の形態１に係る熱交換部の変形例である熱交換部の断面構造の説明図である。実施の形態１に係る熱交換部の変形例である熱交換部の断面構造の説明図である。実施の形態１に係る熱交換部の変形例である熱交換部の断面構造の説明図である。実施の形態１に係る熱交換部の変形例である熱交換部の断面構造の説明図である。実施の形態２に係る熱交換器を示す斜視図である。図１３の熱交換器の断面構造の説明図である。実施の形態２に係る熱交換器の変形例である熱交換器の断面構造の説明図である。実施の形態２に係る熱交換器の変形例である熱交換器の断面構造の説明図である。実施の形態２に係る熱交換器の変形例である熱交換器の断面構造の説明図である。実施の形態３に係る熱交換器の断面構造の説明図である。図１８の熱交換器の部分正面図である。図１８の導水部材をフィン側から見た部分上面図である。

　以下に、熱交換器、熱交換器ユニット、及び冷凍サイクル装置の実施の形態について説明する。なお、図面の形態は一例であり、本発明を限定するものではない。また、各図において同一の符号を付したものは、同一のまたはこれに相当するものであり、これは明細書の全文において共通している。また、明細書全文に表れている構成要素の形態は、あくまで例示であって、本発明は明細書内の記載のみに限定されるものではない。特に構成要素の組み合わせは、各実施の形態における組み合わせのみに限定するものではなく、他の実施の形態に記載した構成要素を別の実施の形態に適用することができる。さらに、添字で区別等している複数の同種の機器等について、特に区別したり、特定したりする必要がない場合には、添字を省略して記載する場合がある。また、図面では各構成部材の大きさの関係が実際のものとは異なる場合がある。なお、各図に示されるｘ、ｙ、ｚの各方向は、各図において共通の方向を示している。

　実施の形態１．
　図１は、実施の形態１による熱交換器１００を示す斜視図である。図２は、実施の形態１に係る熱交換器１００が適用された冷凍サイクル装置１の説明図である。図１に示された熱交換器１００は、空気調和装置又は冷蔵庫等の冷凍サイクル装置１に搭載されるものである。実施の形態１においては、空気調和装置の冷凍サイクル装置１を例示している。冷凍サイクル装置１は、圧縮機３、四方弁４、室外熱交換器５、膨張装置６、及び室内熱交換器７を冷媒配管９０により接続し、冷媒回路を構成したものである。冷凍サイクル装置１は、冷媒配管９０内には冷媒が流通し、四方弁４により冷媒の流れを切り換えることにより、暖房運転、冷凍運転、及び除霜運転を切り換えることができる。

　室外機８に搭載された室外熱交換器５及び室内機９に搭載された室内熱交換器７は、近傍に送風機２を備える。室外機８において送風機２は、室外熱交換器５に外気を送り込み、外気と冷媒との間で熱交換を行う。また、室内機９において送風機２は、室内熱交換器７に室内の空気を送り込み、室内の空気と冷媒との間で熱交換を行い、室内の空気の温度を調和する。熱交換器１００は、冷凍サイクル装置１において室外機８に搭載された室外熱交換器５及び室内機９に搭載された室内熱交換器７として用いることができ、凝縮器又は蒸発器として機能する。なお、ここでは熱交換器１００が搭載された室外機８及び室内機９などの機器を、特に熱交換器ユニットと呼ぶ。

　図１に示される熱交換器１００は、熱交換部１０を備える。実施の形態１において、熱交換器１００に流入する空気は、ｘ方向に沿って流入する。熱交換部１０の両端にはヘッダ１３、１５が配置されており、ヘッダ１３とヘッダ１５との間を扁平管２０が接続している。冷媒配管９１からヘッダ１３に流入した冷媒は、熱交換部１０を通過し、ヘッダ１５を経て冷媒配管９２へ流出する。扁平管２０内を流動する冷媒と熱交換部１０を通過する空気との間で熱交換が行われる。

　図３は、図１の熱交換器１００の断面構造の説明図である。図４は、図１の熱交換器１００の部分正面図である。図５は、図３の導水部材５１、５２をフィン３０側から見た部分上面図である。図３は、図１の熱交換部１０のｙ軸に垂直な断面をｙ方向から見た図を示している。図４は、熱交換部１０をｘ方向から見た図を示している。図５は、導水部材５１、５２をフィン３０が配置されている側から見た図である。熱交換部１０は、ｙ方向に管軸を向けた複数の扁平管２０をｚ方向に並列に並べて構成されている。扁平管２０は、管軸に垂直な断面において、長軸と短軸とを有する扁平形状に構成されている。扁平管２０は、その長軸をｘ方向に向けている。また、板状体であるフィン３０の板面４８を扁平管２０の管軸に交差させるようにして、フィン３０が扁平管２０に取り付られている。フィン３０は、扁平管２０が並列されている方向に長手方向を向けた矩形である。つまり、フィン３０は、ｚ方向に沿って長手方向を向け、長手方向に対し直交する幅方向をｘ方向に向けて延設されている。フィン３０は、扁平管２０が挿入される挿入部２４が設けられている。実施の形態１においては、フィン３０の一方の端縁である導水側端縁３１が風上側に位置し、他方の端縁である管配置側端縁３２が風下側に位置している。挿入部３４は、フィン３０の管配置側端縁３２に設けられた切り欠きであり、この挿入部３４に扁平管２０が挿入されている。

　扁平管２０は、内部に冷媒が流通し、熱交換器１００に送り込まれた空気と内部の冷媒との間で熱交換を行う。フィン３０は扁平管２０の管軸方向に沿って複数設置されている。隣合うフィン３０同士は、所定の隙間ＦＰを空けて配置されており、隙間ＦＰの間を空気が通過する様に構成されている。フィン３０は、隣合うフィン３０と隙間ＦＰを通過する空気と接触し、冷媒に熱を伝達することにより熱交換が行われる。

　図３に示されるように、フィン３０は、扁平管２０が並列する方向に長手方向を向けて配置されている。つまり、フィン３０の長手方向は、ｚ方向に向けられている。実施の形態１において、フィン３０は、長手方向を重力方向と一致させて配置されている。熱交換部１０は、フィン３０の下方に第１導水部材５１及び第２導水部材５２を備える。なお、以下の説明において、第１導水部材５１と第２導水部材５２とを総称して導水部材５１、５２と呼ぶ場合がある。

　図３に示される様に、導水部材５１、５２は、フィン３０の下端縁３７の下方に配置されている。実施の形態１においては、導水部材５１、５２と下端縁３７との間に空隙をおいて導水部材５１、５２が配置されている。また、図４及び図５に示される様に、導水部材５１、５２は、ｙ方向に長手方向を向けて設置されている。導水部材５１、５２は、ｙ軸に垂直な断面形状が図３に示される様な矩形で形成され、上面５７の一方の端に第１稜線５５を備え、他方の端に第２稜線５６を備える。そして、導水部材５１、５２は、第１稜線５５から下方に第１の側面５８を備え、及び第２稜線５６から下方に第２の側面５９を備える。第１の側面５８及び第２の側面５９は、上面５７に対し直交するように配置されている。なお、導水部材５１、５２の断面形状は、図３に示される形状のみに限定されるものではない。上面５７と第１の側面５８及び第２の側面５９とが直交して配置されていれば、導水部材５１、５２は、例えば中空の部材であってもよいし、板状部材を折り曲げて上面５７、第１の側面５８、及び第２の側面５９を形成しても良い。なお、第１導水部材５１の上面５７を第１の上面、第２導水部材５２の上面５７を第２の上面、と呼ぶ場合がある。

　第１導水部材５１は、フィン３０の導水側端縁３１側に位置する導水領域３５の下方に位置している。フィン３０の導水領域３５は、図３に示される導水側端縁３１と直線Ｌ２２との間に位置する領域である。直線Ｌ２２は、フィン３０に設けられた複数の挿入部３４の導水側端縁３１側の縁を通る直線である。導水領域３５は、ｚ方向逆向きを重力方向としたときに、フィン３０の上部から流れる結露水や霜の融解水などの水の流れを阻害する扁平管２０が設置されていない領域である。実施の形態１においては、第１導水部材５１は、第１稜線５５と第２稜線５６とが導水領域３５の下方に位置している。つまり、第１導水部材５１の上面５７は、導水側端縁３１の延長線である直線Ｌ２１と直線Ｌ２２との間に位置している。

　第２導水部材５２は、フィン３０の管配置側端縁３２側に位置する管配置領域３６の下方に位置している。フィン３０の管配置領域３６は、図３に示される管配置側端縁３２と、直線Ｌ２２との間に位置する領域である。管配置領域３６は、ｚ方向に複数の扁平管２０が並列して配置されている領域である。実施の形態１においては、第２導水部材５２は、第１稜線５５と第２稜線５６とが管配置領域３６の下方に位置している。つまり、第２導水部材５２の上面５７は、管配置側端縁３２の延長線である直線Ｌ２３と直線Ｌ２２との間に位置している。

　図６は、実施の形態１に係る熱交換器１００の比較例としての熱交換器１０００の断面構造の説明図である。図７は、実施の形態１に係る熱交換器１００の比較例としての熱交換器１０００の部分正面図である。比較例の熱交換器１０００の熱交換部１０１０は、実施の形態１に係る熱交換部１０と異なり、導水部材５１、５２を備えていない。熱交換部１０１０は、上部から導水領域３５を伝わって流下してきた水がフィン３０の下端部の隙間ＦＰに滞留する。図６及び図７に示される滞留水６１は、熱交換部１０１０の最下端部に溜まる水を模式的に表したものである。滞留水６１は、熱交換部１０１０の上方から流下してくる水により増加し、下方に膨らんでいき重力の影響が大きくなる。そして、滞留水６１に掛かる重力Ｇが滞留する６１の表面張力ＳＴよりも大きくなると、滞留水６１は、表面張力ＳＴの影響を受けなくなり、フィン３０の下端縁３７から離脱して落下する。落下した滞留水６１は、熱交換部１０１０の下方に配置されたドレンパンによって受け止められる。

　＜実施の形態１に係る熱交換器１００の効果＞
　比較例の熱交換器１０００の熱交換部１０１０は、下端部に溜まる滞留水６１が表面張力ＳＴを上回る重力Ｇを受けた時に、滞留水６１が排出される。従って、比較例の熱交換部１０１０の下端部には所定の量の水が滞留することになる。これに対して、熱交換部１０の下方には、第１導水部材５１及び第２導水部材５２が配置されている。そのため、熱交換部１０の下端部に滞留している水が重力を受けてフィン３０の下方に膨らむと第１導水部材５１及び第２導水部材５２の少なくとも一方に接触し、ｚ方向逆向きの表面張力が生じる。従って、熱交換部１０の下端部に滞留する水は、ｚ方向逆向きに重力と表面張力とを受けるため、水離脱が促進される。

　特に、導水側端縁３１と直線Ｌ２２との間の導水領域３５は、熱交換部１０の上部から流下する水が集中し易い。外気が氷点下に近い、又は氷点下である低温時には、熱交換部１０に霜が付着するため、冷凍サイクル装置１は、霜融解運転を行う。霜融解運転においては、熱交換器１００に送られる空気が停止するため、熱交換部１０に付着した水は、重力の影響のみを受けて水がｚ方向逆向きに流下する。従って、熱交換部１０の導水領域３５は、霜融解運転時には重力の影響を受けて流下する水の量が比較的多く、導水領域３５の下方に配置されている第１導水部材５１により導水領域３５の下部にある水の排出が促進される。

　また、熱交換器１００が冷凍サイクル装置１において通常の蒸発器としての運転をする場合は、熱交換部１０に空気が流入する。そのため、熱交換部１０の下端部まで流下した水は、空気の流れの影響により風下側に移動しやすい。そのため、管配置側端縁３２と直線Ｌ２２との間の管配置領域３６の下端部に水が滞留し易くなる。熱交換部１０は、管配置領域３６の下方に第２導水部材５２が配置されているため、通常の蒸発器として運転されている際に水が滞留し易い管配置領域３６の下端部からの水の排出を促進させることができる。

　以上のように、実施の形態１に係る熱交換器１００によれば、熱交換部１０がフィン３０の下端縁３７の下方に第１導水部材５１及び第２導水部材５２を備えることにより、熱交換部１０からの水の排出を促進させることができる。熱交換部１０から水の排出を促進させることにより、フィン３０の隙間ＦＰの閉塞を抑制することができ、熱交換性能が向上する。また、低温外気条件下においてフィン３０の隙間ＦＰに滞留した水分の凍結により熱交換部１０が破損するのを防ぐことができる。さらに、凍結する水の量も低減させることができるため、除霜運転時に溶融させる熱量を少なくすることができるため、除霜運転時間を短縮させることができる。なお、実施の形態１においては、ｚ方向が重力方向に一致しているが、例えばｚ方向を重力方向に対して傾斜させて熱交換器１００が配置されていても上記の水の排出促進効果を得ることができる。ただし、導水部材５１、５２は、フィン３０の重力方向下方に位置している必要がある。

　＜実施の形態１に係る熱交換部１０の変形例＞
　図８は、実施の形態１に係る熱交換部１０の変形例である熱交換部１０ａの断面構造の説明図である。図８は、図３と同じ断面を示している。熱交換部１０ａは、熱交換部１０に対し、扁平管２０を傾斜させている点で異なる。扁平管２０ａ及び扁平管２０ｂは、導水側端縁３１側に位置する端部２１ａ及び端部２１ｂが、管配置側端縁３２側に位置する端部よりも下方に位置している。つまり、扁平管２０ａ及び扁平管２０ｂは、導水領域３５に向かってｚ方向逆向きに傾斜している。

　実施の形態１において、熱交換器１００は、ｚ方向逆向きを重力方向と一致させている。よって、扁平管２０ａ、２０ｂ上に滞留した水は、重力によって導水領域３５に導かれる。熱交換部１０と同じく、熱交換部１０ａにおいても、熱交換部１０ａの上部から導水領域３５を水が流下する。上部から流下してくる水に加えて、扁平管２０上の水も導水領域３５からフィン３０の下端部まで導かれる。熱交換部１０ａにおいても、フィン３０の下端縁３７の下方に導水部材５１、５２が配置されている。導水領域３５の下方には、第１導水部材５１が配置されているため、導水領域３５の下端部からの水の排出が促進される。また、管配置領域３６の下方にも第２導水部材５２が配置されているため、管配置領域３６の下端部に滞留した水の排出が促進される。

　変形例である熱交換部１０ａにおいては、導水部材５１、５２が熱交換部１０と同様な配置であるため、上記の熱交換部１０と同様な効果を得られる。また、熱交換部１０ａは、扁平管２０が傾斜して配置されているため、扁平管２０ａと扁平管２０ｂとの間の中間領域３３に付着した水が流下し扁平管２０ａの上面に滞留しても、導水領域３５に導かれる。よって、熱交換部１０ａは、熱交換部１０と比較して管配置領域３６に付着した水の排出性が向上している。

　図９は、実施の形態１に係る熱交換部１０の変形例である熱交換部１０ｂの断面構造の説明図である。図９は、図３と同じ断面を示している。熱交換部１０ｂは、熱交換部１０に対し、導水部材５１、５２の形状を変更したものである。熱交換部１０ｂは、第１導水部材５１ａと第２導水部材５２ａとを備える。第１導水部材５１ａ及び第２導水部材５２ａは、第２稜線５６ａから下方に第２の側面５９ａを備える。第２の側面５９ａは、斜めに形成されており、第２稜線５６ａからフィン３０の管配置側端縁３２側に向かってｚ方向逆向きに傾斜する斜面になっている。

　第１導水部材５１ａは、導水領域３５の下方に配置されており、少なくとも第１稜線５５及び第２稜線５６ａが導水側端縁３１の延長線と直線Ｌ２２との間に配置されている。また、第２導水部材５２ａは、管配置領域３６の下方に配置されており少なくとも第１稜線５５及び第２稜線５６ａが管配置側端縁３２の延長線と直線Ｌ２２との間に配置されている。

　図１０は、実施の形態１に係る熱交換部１０の変形例である熱交換部１０ｃの断面構造の説明図である。図１０は、図３と同じ断面を示している。熱交換部１０ｃは、熱交換部１０ｂに対し、更に導水部材５１、５２の形状を変更したものである。熱交換部１０ｃは、第１導水部材５１ｂと第２導水部材５２ｂとを備える。第１導水部材５１ｂ及び第２導水部材５２ｂは、第１稜線５５ａから下方に第１の側面５８ａを備える。第１の側面５８ａは、斜めに形成されており、第１稜線５５ａからフィン３０の導水側端縁３１側に向かってｚ方向逆向きに傾斜する斜面になっている。第２の側面５９ａは、上記の熱交換部１０ｂの第１導水部材５１ａ及び第２導水部材５２ａと同様に構成されている。

　第１導水部材５１ａ、５１ｂ及び第２導水部材５２ａ、５２ｂは、第１稜線５５ａ及び第２稜線５６ａの少なくとも一方から斜面が形成されている。そのため、フィン３０の下端縁３７に滞留した水が導水部材５１ａ、５１ｂ、５２ａ、５２ｂに接触すると斜面になっている第１の側面５８ａ又は第２の側面５９ａにも接触し、表面張力により水が斜面側に誘導されやすい。そのため、導水部材５１ａ、５１ｂ、５２ａ、５２ｂは水を排出させる性能が向上する。

　実施の形態１において、導水側端縁３１側から熱交換器１００に空気が流入した場合、第２の側面５９ａは風下側に位置するため空気の流れによる力で水が第２の側面５９ａ側に誘導される。すると、フィン３０の下端縁３７に滞留する水は、空気の流れの力、重力、及び水と第２の側面５９ａとの接触による表面張力により、フィン３０から排出されやすい。熱交換部１０ｂのように、導水部材５１ａ、５２ａに風下側に位置する斜面である第２の側面５９ａのみを設けても良い。しかし、熱交換部１０ｃのように、導水部材５１ｂ、５２ｂに第１稜線５５ａと第２稜線５６ａとの両方に隣接する斜面を設けることにより、水と第１の側面５８ａとの接触による表面張力により、さらに水の排出性能を向上させることができる。

　図１１は、実施の形態１に係る熱交換部１０の変形例である熱交換部１０ｄの断面構造の説明図である。図１１は、図３と同じ断面を示している。実施の形態１に係る熱交換器１００は、熱交換部１０ｄのように第２導水部材５２を省略してもよい。第１導水部材５１は、フィン３０の上部から流下してくる水が最も滞留し易い導水領域３５の下方に配置されている。そのため、第１導水部材５１のみが設置されていれば、熱交換部１０ｄは、導水領域３５の下端部からの水の排出が促進され、熱交換器１００は、熱交換性能が向上し、凍結による破損などの不具合を抑制することが可能となる。

　図１２は、実施の形態１に係る熱交換部１０の変形例である熱交換部１０ｅの断面構造の説明図である。図１２は、図３と同じ断面を示している。熱交換部１０ｅは、熱交換部１０に対し、第１導水部材５１及び第２導水部材５２の配置を変更したものである。熱交換部１０ｅにおいて、第１導水部材５１は、第１稜線５５がフィン３０の導水側端縁３１よりもｘ方向逆向きにはみ出して配置されている。また、第２導水部材５２も、第２稜線５６がフィン３０の管配置側端縁３２よりもｘ方向にはみ出して配置されている。つまり、第１導水部材５１及び第２導水部材５２は、一方の稜線をフィン３０からはみ出させて配置されている。言い換えると、第１導水部材５１は、フィン３０の導水側端縁３１の下方に上面５７が配置され、第２導水部材５２は、フィン３０の管配置側端縁３２の下方に上面５７が配置されている。

　実施の形態１においては、熱交換部１０ｅにはｘ方向に空気が流入するため、導水側端縁３１は結露が生じやすい。そのため、熱交換部１０ｅは、上部から導水側端縁３１に沿って流れる水が多い。その場合、第１導水部材５１の上面５７がフィン３０の導水側端縁３１の下方に位置することにより、結露しやすい導水側端縁３１を伝わって流下する水が、フィン３０の下端縁３７に至り、第１導水部材５１の上面５７に接触する。導水側端縁３１を伝わってきた水は、第１導水部材５１の上面５７に接触することにより、排出が促進される。

　また、熱交換部１０ｄの管配置領域３６は、扁平管２０が複数配置されているため、フィン３０の上部から水が流下しにくい構成になっている。しかし、実施の形態１において熱交換器１００が蒸発器として運転している場合は、ｘ方向に空気が流入する。そのため、中間領域３３に付着した水は、空気の流れにより管配置側端縁３２側へ移動する。よって、管配置側端縁３２は、空気の流れにより管配置側端縁３２側に移動した水が上方から流下してくる。このときに管配置側端縁３２の下方に第２導水部材５２の上面５７が配置されていると、管配置側端縁３２を伝わって流下する水が、フィン３０の下端縁３７に至り、第２導水部材５２の上面５７に接触する。管配置側端縁３２を伝わってきた水は、第２導水部材５２の上面５７に接触することにより、排出が促進される。

　以上のように、実施の形態１の熱交換器１００は、熱交換部１０、１０ａ～１０ｅのように、導水部材５１、５２の少なくとも一方の稜線がフィン３０の下端縁３７の下方に配置されている構成であっても、水の排出性を向上させることができる。

　実施の形態２．
　実施の形態２に係る熱交換器２００は、実施の形態１に係る熱交換器１００に対し、熱交換部１０を複数に変更したものである。実施の形態２に係る熱交換器２００においては、実施の形態１に対する変更点を中心に説明する。実施の形態２に係る熱交換器２００の各部については、各図面において同一の機能を有するものは実施の形態１の説明で使用した図面と同一の符号を付して表示するものとする。

　図１３は、実施の形態２に係る熱交換器２００を示す斜視図である。図１３に示される熱交換器２００は、２つの熱交換部２１０ａ、２１０ｂを備える。熱交換部２１０ａ、２１０ｂは、図１に示されるｘ方向に沿って直列に配置されている。ｘ方向は、熱交換部２１０ａ、２１０ｂの扁平管２０の並列方向及び扁平管２０の管軸に対し垂直な方向であり、実施の形態２において、熱交換器２００に流入する空気は、ｘ方向に沿って流入する。よって、熱交換部２１０ａ、２１０ｂは、熱交換器１００の通風方向に沿って直列に配置されており、第１の熱交換部２１０ａが風上側に配置され、第２の熱交換部２１０ｂが風下側に配置されている。第１の熱交換部２１０ａの両端にはヘッダ２１３、２１５が配置されており、ヘッダ２１３とヘッダ２１５との間を扁平管２０が接続している。熱交換部２１０ｂの両端にはヘッダ２１４、２１５が配置されており、ヘッダ２１４とヘッダ２１５との間を扁平管２０が接続している。冷媒配管９１からヘッダ２１３に流入した冷媒は、第１の熱交換部２１０ａを通過し、ヘッダ２１５を経て熱交換部２１０ｂに流入し、ヘッダ２１４から冷媒配管９２へ流出する。なお、第１の熱交換部２１０ａと第２の熱交換部２１０ｂとは、同じ構造であっても良いし、異なる構造であっても良い。

　図１４は、図１３の熱交換器２００の断面構造の説明図である。図１４は、図１３の熱交換部２１０のｙ軸に垂直な断面をｙ方向から見た図を示している。第１の熱交換部２１０ａ及び第２の熱交換部２１０ｂは、導水部材５１、５２、２５３の配置を除いては実施の形態１に係る熱交換部１０と同様な構造になっている。

　第１の熱交換部２１０ａは、管配置側端縁２３２が第２の熱交換部２１０ｂに面して配置されている。第２の熱交換部２１０ｂは、導水側端縁２３１が第１の熱交換部２１０ａに面して配置されている。第１の熱交換部２１０ａの管配置側端縁２３２と第２の熱交換部２１０ｂの導水側端縁２３１とは、所定の間隙２４０を持って対向して配置されている。

　第１の熱交換部２１０ａの導水領域３５の下方には、第１導水部材５１が配置されている。第２の熱交換部２１０ｂの管配置領域３６の下方には、第２導水部材５２が配置されている。なお、第１導水部材５１及び第２導水部材５２は、実施の形態１の熱交換部１０ｂ、１０ｃのように斜面である第１の側面５８ａ及び第２の側面５９ａの少なくとも一方を備えていても良く、これにより熱交換部１０ｂ、１０ｃと同様な効果を得ることができる。また、第１導水部材５１及び第２導水部材５２は、実施の形態１の熱交換部１０ｅのように、第１導水部材５１の第１稜線５５が第１の熱交換部２１０ａのフィン３０の導水側端縁３１よりもｘ方向逆向きにはみ出して配置されていても良く、また、第２導水部材５２の第２稜線５６が第２の熱交換部２１０ｂのフィン３０の管配置側端縁３２よりもｘ方向にはみ出して配置されていても良い。このように構成されることにより、第１の熱交換部２１０ａ及び第２の熱交換部２１０ｂも、実施の形態１の熱交換部１０ｅと同様の効果を得ることができる。

　第１の熱交換部２１０ａと第２の熱交換部２１０ｂとの間の間隙２４０の下方には、第３導水部材２５３が配置されている。第３導水部材２５３の第１稜線２５５は、第１の熱交換部２１０ａの管配置領域３６の下方に位置している。また、第３導水部材２５３の第２稜線２５６は、第２の熱交換部２１０ｂの導水領域３５の下方に位置している。言い換えると、第１の熱交換部２１０ａの管配置側端縁２３２及び第２の熱交換部２１０ｂの導水側端縁２３１の下方に第３導水部材２５３の上面２５７が位置している。

　実施の形態２において、第１の熱交換部２１０ａ及び第２の熱交換部２１０ｂには、ｘ方向に空気が流入する。また、熱交換器２００は、ｚ方向逆向きを重力方向と一致させて配置されている。熱交換器２００は、ｘ方向に空気が流入するため、第１の熱交換部２１０ａの中間領域３３に付着した水が管配置側端縁２３２側へ移動する。管配置側端縁２３２に至った水は、重力によりそのまま管配置側端縁２３２を伝って下方に移動するか、又は第２の熱交換部２１０ｂの導水側端縁３１に接触し、間隙２４０を伝わって下方に移動する。

　間隙２４０は、フィン３０の隙間ＦＰと同程度の寸法であるため、間隙２４０に存在する水は、表面張力ＳＴによりフィン３０の下端部に滞留する。しかし、間隙２４０の下方には、第３導水部材２５３の上面２５７が配置されているため、間隙２４０の下端部に滞留した水は、第３導水部材２５３の上面２５７に接触し、ｚ方向逆向きに誘導され、フィン３０からの排出が促進される。なお、第３導水部材２５３の上面２５７を第３の上面と呼ぶ場合がある。

　なお、第３導水部材２５３は、第１稜線２５５が第１の熱交換部２１０ａの管配置領域３６の下方に位置しているため、第１の熱交換部２１０ａの下端部から空気の流れにより移動した水が接触し、排水を促進させる。また、第３導水部材２５３は、第２稜線２５６が第２の熱交換部２１０ｂの導水領域３５の下方に位置しているため、第２の熱交換部２１０ｂの上部から導水領域３５を伝わって下端部まで移動した水が接触し、排水を促進させる。実施の形態２の熱交換器２００のように、通風方向に直列に２つの熱交換部２１０ａ、２１０ｂが並べられている場合は、風上側のフィン３０が結露しやすく水が付着しやすい。図１４に示される様に、第３導水部材２５３は、中央が間隙２４０の中央に位置するように配置されているが、第１の熱交換部２１０ａ及び第２の熱交換部２１０ｂの結露する量のバランスにより、適宜位置をずらすことができる。

　第２の熱交換部２１０ｂの第２導水部材５２は、省略しても良い。また、実施の形態２の熱交換器２００の変形例として、第１の熱交換部２１０ａ及び第２の熱交換部２１０ｂの少なくとも一方を、実施の形態１に係る熱交換部１０、１０ａ、１０ｂ、１０ｃ、１０ｅの何れかに置換しても良いが、少なくとも間隙２４０の下方に導水部材が配置されるような構成にすることにより、上記の間隙２４０からの水排出促進効果を得ることが出来る。

　図１５は、実施の形態２に係る熱交換器２００の変形例である熱交換器２００ａの断面構造の説明図である。熱交換器２００ａは、熱交換器２００の第１の熱交換部２１０ａの構成を変更したものである。熱交換器２００ａの第１の熱交換部２１０ａａは、扁平管２０が管配置側端縁２３２に向かって重力方向に傾斜している。扁平管２０が挿入される挿入部２３４ａの間の中間領域２３３ａに付着している水は、流下して扁平管２０ａの上面から管配置側端縁２３２側に移動し易くなる。従って、第２の熱交換部２１０ｂと比較して結露し易い第１の熱交換部２１０ａの管配置領域３６においても、水が排出されやすくなる。更に、管配置領域３６から移動した水は、間隙２４０を伝わって下端部から第３導水部材２５３により排出が促進されるため、熱交換器２００ａ全体として排水性が向上する。

　なお、実施の形態２に係る熱交換器２００、２００ａは、空気が流入する方向をｘ方向だけでなく、ｘ方向逆向きに流入させても良い。熱交換器２００、２００ａに対しｘ方向逆向きに空気が流入した場合、結露等によりフィン３０に付着する水の分布が変化するが、熱交換部２１０ａ、２１０ａａ、２１０ｂは、フィン３０の下方に複数の導水部材が配置されているため、フィン３０を流下して下端縁３７に至った時に導水部材５１、５１ａ、５２、５２ａ、２５３と接触することにより排水が促進される。また、空気が流入する方向をｘ方向逆向きにした場合、熱交換部２１０ｂを扁平管２０を導水領域３５に向かって重力方向に傾斜させた実施の形態１に係る熱交換部１０ａに置換しても良い。扁平管２０を風下に向かって重力方向に傾斜させることにより、中間領域２３３ａの水が排水されやすくなり、熱交換器２００、２００ａ全体の排水性が向上する。

　図１６は、実施の形態２に係る熱交換器２００の変形例である熱交換器２００ｂの断面構造の説明図である。熱交換器２００ｂは、熱交換器２００の第２の熱交換部２１０ｂの構成を変更したものである。熱交換器２００ｂの第２の熱交換部２１０ｂｂは、扁平管２０が導水側端縁２３１に向かって重力方向に傾斜している。扁平管２０が挿入される挿入部２３４ｂの間の中間領域２３３ｂに付着している水は、流下して扁平管２０ａの上面から導水領域３５に移動し易くなる。従って、第２の熱交換部２１０ｂｂの管配置領域３６においても、水が排出されやすくなる。

　なお、実施の形態２に係る熱交換器２００ｂは、空気が流入する方向をｘ方向だけでなく、ｘ方向逆向きに流入させても良い。熱交換器２００ｂに対しｘ方向逆向きに空気が流入した場合、結露等によりフィン３０に付着する水の分布が変化し、風上側に位置する第２の熱交換部２１０ｂｂの管配置領域３６に結露が生じやすくなる。この場合、第２の熱交換部２１０ｂｂは、扁平管２０が導水領域３５側に傾斜しているため、中間領域２３３ｂに付着している水が導水領域３５に移動しやすい。また、空気がｘ方向逆向きに流入する場合には、中間領域２３３ｂに付着した水は空気の流れにより導水領域３５に導かれ、排水が促進されるという利点がある。

　図１７は、実施の形態２に係る熱交換器２００の変形例である熱交換器２００ｃの断面構造の説明図である。熱交換器２００ｃは、熱交換器２００の第３導水部材２５３の位置を変更したものである。熱交換器２００ｃは、第３導水部材２５３の第１稜線２５５が、第１の熱交換部２１０ａと第２の熱交換部２１０ｂとの間の間隙２４０の下方に位置している。このように構成されることにより、間隙２４０を伝わって第３導水部材２５３の上面２５７に到達した水は、第１稜線２５５から下方に排出されるため、間隙２４０を伝わってきた水の排出が促進される。また、第３導水部材２５３が第２の熱交換部２１０ｂの導水領域３５側に寄って配置されているため、ｘ方向から熱交換器２００ｃに空気が流入した場合に第２の熱交換部２１０ｂにおいて結露等が生じ易い領域である導水領域３５を伝わって来る水の排出が促進されるという利点がある。なお、熱交換器２００ｃの第３導水部材２５３の配置は、熱交換器２００ａ、２００ｂにも適用することができる。

　実施の形態３．
　実施の形態３に係る熱交換器３００は、実施の形態１に係る熱交換器１００に対し、熱交換部１０の導水部材５１、５２を第４導水部材５４で接続したものである。実施の形態３に係る熱交換器３００においては、実施の形態１に対する変更点を中心に説明する。実施の形態３に係る熱交換器１００の各部については、各図面において同一の機能を有するものは実施の形態１の説明で使用した図面と同一の符号を付して表示するものとする。

　図１８は、実施の形態３に係る熱交換器３００の断面構造の説明図である。図１９は、図１８の熱交換器３００の部分正面図である。図２０は、図１８の導水部材５１、５２、５４をフィン３０側から見た部分上面図である。熱交換器３００の熱交換部３１０は、実施の形態１に係る熱交換器１００の熱交換部１０に対し、第１導水部材５１と第２導水部材５２とを接続する第４導水部材５４を追加したものである。なお、図１８は、熱交換部３１０の第４導水部材５４が配置されている部分の断面構造を示している。

　熱交換部３１０は、第１導水部材５１及び第２導水部材５２とを備え、更に第１導水部材５１と第２導水部材５２とを接続する第４導水部材５４を備える。第４導水部材５４は、ｙ方向に間隔をおいて配置されており、ｘ方向に延び第１導水部材５１と第２導水部材５２と接続されている。

　図２０に示される様に、第１導水部材５１、第２導水部材５２、及び第４導水部材５４が接続された導水構造３５０は、フィン３０側から見ると格子状に形成されている。第４導水部材５４は、幅Ｗがフィン３０の厚さｔＦよりも大きくフィン３０の間隔ＦＰよりも小さく形成されている。このように構成されることにより、第４導水部材５４は、フィン３０の隙間ＦＰを塞ぐことがなく、フィン３０の下端部からの排水を阻害することがない。

　導水構造３５０は、第１導水部材５１、第２導水部材５２、及び第４導水部材５４を一体に接続することにより構成されているため、フィン３０の下方に設置するのが容易になるという利点がある。また、導水構造３５０は、フィン３０の隙間ＦＰを塞ぐことがないため、第４導水部材５４もフィン３０の下端部からの排水を促進させることができる。また、フィン３０を導水構造３５０に接するように構成することで、フィン３０及び扁平管２０等の上部の構造を支持するように構成することもできる。なお、導水構造３５０の第１導水部材５１及び第２導水部材５２は、実施の形態１に係る第１導水部材５１ａ、５１ｂ及び第２導水部材５２ａ、５２ｂと同様な形状に構成されていても良い。また、導水構造３５０の第１導水部材５１及び第２導水部材５２の配置についても、実施の形態１及び実施の形態２における配置と同様にすることができる。

　１　冷凍サイクル装置、２　送風機、３　圧縮機、４　四方弁、５　室外熱交換器、６　膨張装置、７　室内熱交換器、８　室外機、９　室内機、１０　熱交換部、１０ａ　熱交換部、１０ｂ　熱交換部、１０ｃ　熱交換部、１０ｄ　熱交換部、１０ｅ　熱交換部、１３　ヘッダ、１５　ヘッダ、２０　扁平管、２０ａ　扁平管、２０ｂ　扁平管、２１ａ　端部、２１ｂ　端部、２４　挿入部、３０　フィン、３１　導水側端縁、３２　管配置側端縁、３３　中間領域、３４　挿入部、３５　導水領域、３６　管配置領域、３７　下端縁、４８　板面、５１　（第１）導水部材、５１ａ　（第１）導水部材、５１ｂ　（第１）導水部材、５２　（第２）導水部材、５２ａ　（第２）導水部材、５２ｂ　（第２）導水部材、５４　（第４）導水部材、５５　第１稜線、５５ａ　第１稜線、５６　第２稜線、５６ａ　第２稜線、５７　上面、５８　第１の側面、５８ａ　第１の側面、５９　第２の側面、５９ａ　第２の側面、６１　滞留水、９０　冷媒配管、９１　冷媒配管、９２　冷媒配管、１００　熱交換器、２００　熱交換器、２００ａ　熱交換器、２００ｂ　熱交換器、２００ｃ　熱交換器、２１０　熱交換部、２１０ａ　（第１の）熱交換部、２１０ａａ　（第１の）熱交換部、２１０ｂ　（第２の）熱交換部、２１０ｂｂ　（第２の）熱交換部、２１３　ヘッダ、２１４　ヘッダ、２１５　ヘッダ、２３１　導水部側端縁、２３２　管配置側端縁、２３３　中間領域、２３４ａ　挿入部、２３４ｂ　挿入部、２４０　間隙、２５３　（第３）導水部材、２５５　第１稜線、２５６　第２稜線、２５７　上面、３００　熱交換器、３１０　熱交換部、３５０　導水構造、１０００　熱交換器、１０１０　熱交換部、ＦＰ　隙間、Ｇ　重力、ＳＴ　表面張力。

Claims

　扁平管と、
　長手方向と該長手方向に直交する幅方向とに延びる板面を有する板状体で形成され、前記長手方向を上下方向に向けて配置され、前記扁平管の管軸に交差するように配置されるフィンと、
　前記フィンの下方に配置される第１導水部材と、を備え、
　前記フィンは、
　前記幅方向の一方の端縁である管配置側端縁に設けられ前記扁平管が挿入される挿入部が形成された管配置領域と、
　前記幅方向の他方の端縁である導水側端縁側に位置し、前記挿入部が形成されていない部分である導水領域と、を備え、
　前記第１導水部材は、
　前記フィンの下端部に対向する第１の上面と、
　前記管軸に垂直な断面において、前記第１の上面の端部に位置する稜線のうち前記導水側端縁に近い方の稜線である第１稜線と、前記第１の上面の端部に位置する稜線のうち前記管配置側端縁に近い方の稜線である第２稜線と、を備え、
　前記第２稜線は、
　前記フィンの前記導水領域の下方に位置する、熱交換器。
　前記第１導水部材は、
　前記第１稜線及び前記第２稜線を前記導水領域の下方に位置するように配置される、請求項１に記載の熱交換器。
　前記フィンの前記幅方向において前記管配置領域の下方に配置される第２導水部材を更に有する、請求項１又は２に記載の熱交換器。
　前記第２導水部材は、
　前記フィンの下端部に対向する第２の上面と、
　前記管軸に垂直な断面において、前記第２の上面の端部に位置する稜線のうち前記導水側端縁に近い方の稜線である第１稜線と、前記第２の上面の端部に位置する稜線のうち前記管配置側端縁に近い方の稜線である第２稜線と、を備え、
　前記第２導水部材の前記第２稜線は、
　前記フィンの前記管配置側端縁から外側に位置する、請求項３に記載の熱交換器。
　第１の熱交換部と、
　通風方向において前記第１の熱交換部に直列に配置された第２の熱交換部と、
　前記第１の熱交換部及び前記第２の熱交換部の少なくとも一方の下方に配置された第３導水部材と、を備え、
　前記第１の熱交換部及び前記第２の熱交換部のそれぞれは、
　扁平管と、
　長手方向と該長手方向に直交する幅方向とに延びる板面を有する板状体で形成され、前記長手方向を上下方向に向けて配置され、前記扁平管の管軸に交差するように配置されるフィンと、を備え、
　前記フィンは、
　前記幅方向の一方の端縁である管配置側端縁に設けられ前記扁平管が挿入される挿入部が形成された管配置領域と、
　前記幅方向の他方の端縁である導水側端縁側に位置し、前記挿入部が形成されていない部分である導水領域と、を備え、
　前記第１の熱交換部の前記管配置領域と前記第２の熱交換部の前記導水領域とは、
　間隙を隔てて隣合って配置され、
　前記第３導水部材は、
　前記間隙の下方に位置する、熱交換器。
　前記第３導水部材は、
　前記フィンの下端部に対向する第３の上面と、
　前記管軸に垂直な断面において、前記第３の上面の前記第１の熱交換部側の端部に位置する第１稜線を備え、
　前記第３導水部材の前記第１稜線は、
　前記間隙の下方に位置する、請求項５に記載の熱交換器。
　請求項１～４の何れか１項に記載の熱交換器と、
　前記熱交換器に空気を送る送風機と、を備え、
　前記熱交換器は、
　前記導水領域が前記管配置領域よりも風上側に位置するように配置される、熱交換器ユニット。
　請求項１～４の何れか１項に記載の熱交換器と、
　前記熱交換器に空気を送る送風機と、を備え、
　前記熱交換器は、
　前記管配置領域が前記導水領域よりも風上側に位置するように配置される、熱交換器ユニット。
　請求項５又は６に記載の熱交換器と、
　前記熱交換器に空気を送る送風機と、を備え、
　前記熱交換器は、
　前記第１の熱交換部が前記第２の熱交換部よりも風上側に位置するように配置される、熱交換器ユニット。
　前記第１の熱交換部の前記扁平管は、
　前記第２の熱交換部側へ向かって重力方向に傾斜している、請求項９に記載の熱交換器ユニット。
　請求項５又は６に記載の熱交換器と、
　前記熱交換器に空気を送る送風機と、を備え、
　前記熱交換器は、
　前記第２の熱交換部が前記第１の熱交換部よりも風上側に位置するように配置される、熱交換器ユニット。
　前記第２の熱交換部の前記扁平管は、
　前記第１の熱交換部側へ向かって重力方向に傾斜している、請求項１１に記載の熱交換器ユニット。
　請求項７～１２の何れか１項に記載の熱交換器ユニットを搭載する冷凍サイクル装置。