(57)【要約】【課題】通風抵抗を小さく抑えつつ、結露水の排水を促す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との間であって第１扁平伝熱管５１および第２扁平伝熱管５２の空気流れ方向における上流側端部と下流側端部との間に位置している。この第１フィン７１は、厚み方向が空気流れ方向に直交するように配置された板状部分を有している。また、第１フィン７１は、第１扁平伝熱管５１と第２扁平伝熱管５２に接している。第２扁平伝熱管５２は、上面側の扁平面において、第１扁平伝熱管５１と第２扁平伝熱管５２と第１フィン７１において生じた結露水を第２扁平伝熱管５２における空気流れの上流側端部もしくは下流側端部に導くためのガイド部Ｓを有している。【選択図】図４
2010025477.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項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扁平伝熱管との間であって前記第１扁平伝熱管および前記第２扁平伝熱管の前記空気流れ方向における上流側端部と下流側端部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た板状部分を有し、前記第１扁平伝熱管と前記第２扁平伝熱管との少なくともいずれかに接している第１フィン（７１）と、
を備え、
前記第２扁平伝熱管（５２）は、上面側の扁平面において、前記第１扁平伝熱管と前記第２扁平伝熱管と前記第１フィンとの少なくともいずれか１つにおいて生じた結露水を前記第２扁平伝熱管における前記空気流れの上流側端部もしくは下流側端部に導くための上面ガイド部（Ｖ）を有している、
熱交換器（１）。
【請求項２】
前記上面ガイド部（Ｖ）は、前記空気流れ方向が長手方向となるように延びている、
請求項１に記載の熱交換器（１）。
【請求項３】
前記第２扁平伝熱管（５２）は、前記上面ガイド部と繋がっており、前記第２扁平伝熱管の前記空気流れ方向の下流側端部において前記第２扁平伝熱管の上面側の扁平面と下面側の扁平面とを繋ぐように延びている端部ガイド部（Ｖ）をさらに有している、
請求項１または２に記載の熱交換器（１）。
【請求項４】
前記第２扁平伝熱管（５２）は、下面側の扁平面において、前記結露水を前記第２扁平伝熱管における前記空気流れの上流側端部もしくは下流側端部に導くための下面ガイド部（Ｖ）をさらに有している、
請求項１から３のいずれか１項に記載の熱交換器（１）。
【請求項５】
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おり、
前記第２扁平伝熱管（５２）の上面ガイド部（Ｖ）は、互いに平行に配置された第１上面ガイド部と、第２上面ガイド部とを有しており、
前記第１上面ガイド部と前記第２上面ガイド部との少なくともいずれか一方が、前記第１フィンの波形状の谷部分の下流側端部と近接する部分を有している、
請求項１から４のいずれか１項に記載の熱交換器（１）。
【請求項６】
前記第２扁平伝熱管の前記第１上面ガイド部と前記第２上面ガイド部とのうち前記第１フィンの波形状の谷部分と接している一方以外の他方は、前記第１フィンの隣接谷部分同士の間において、前記空気流れ方向の上流端から下流端まで延びるように設けられている、
請求項５に記載の熱交換器（１）。
【請求項７】
前記上面ガイド部（Ｖ）は、前記上面側の扁平面において下方に凹んで形成される溝である、
請求項１から６のいずれか１項に記載の熱交換器（１）。
【請求項８】
前記上面ガイド部（Ｖ）は、溝幅が１．０ｍｍ未満である、
請求項１から７のいずれか１項に記載の熱交換器（１）。
【請求項９】
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扁平伝熱管との間であって前記第１扁平伝熱管および前記第２扁平伝熱管の前記空気流れ方向における上流側端部と下流側端部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た板状部分を有し、前記第１扁平伝熱管と前記第２扁平伝熱管との少なくともいずれかに接している第１フィン（７１）と、
を備え、
前記第２扁平伝熱管（５２）は、前記第２扁平伝熱管における前記空気流れ方向の下流側端部より上流側であって前記第１フィンにおける前記空気流れ方向の下流側端部より下流側の範囲の少なくとも一部において、内部の前記冷媒通路部分にまでは至らない範囲で、前記第２扁平伝熱管における前記空気流れ方向の下流側端部が上流側に向けて凹んで形成された下流側凹みガイド部（Ｖ３）を有している、
熱交換器（１）。
【請求項１０】
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おり、
前記第２扁平伝熱管（５２）の下流凹みガイド部（Ｙ）の上流側端部は、前記第１フィン（７１）の谷部分の下流側端部と近接している、
請求項９に記載の熱交換器（１）。
【請求項１１】
前記下流凹みガイド部（Ｖ３）は、溝幅が１．０ｍｍ未満である、
請求項９または１０に記載の熱交換器（１）。
【請求項１２】
前記第２扁平伝熱管（５２）は、前記第２扁平伝熱管における前記空気流れ方向の上流側端部より下流側であって前記第１フィンにおける前記空気流れ方向の上流側端部より上流側の範囲の少なくとも一部において、内部の前記冷媒通路部分にまでは至らない範囲で、前記第２扁平伝熱管における前記空気流れ方向の上流側端部が下流側に向けて凹んで形成された上流側凹みガイド部（Ｖ３）をさらに有している、
請求項９から１１のいずれか１項に記載の熱交換器（１）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
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。
【背景技術】
【０００２】
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。
【０００３】
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。
【０００４】
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。
【特許文献１】特開２００５−１２１３１８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
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。
【０００６】
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。
【０００７】
本発明の課題は、通風抵抗を小さく抑えつつ、結露水の排水を促す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。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
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、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２扁平伝熱管は、第１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扁平伝熱管との間であって第１扁平伝熱管および第２扁平伝熱管の空気流れ方向における上流側端部と下流側端部との間に位置している。この第１フィンは、厚み方向が空気流れ方向に直交するように配置された板状部分を有している。また、第１フィンは、第１扁平伝熱管と第２扁平伝熱管との少なくともいずれかに接している。第２扁平伝熱管は、上面側の扁平面において、第１扁平伝熱管と第２扁平伝熱管と第１フィンとの少なくともいずれか１つにおいて生じた結露水を第２扁平伝熱管における空気流れの上流側端部もしくは下流側端部に導くための上面ガイド部を有している。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、ガイド形状とは、例えば、スリットや突起等のように部分的にフィンの表面積が増大しており表面張力が周辺領域よりも強くなっている箇所等が含まれる。
【０００９】
この熱交換器では、扁平伝熱管の扁平面が空気流れ方向と平行になるように配置されているため、通風抵抗を小さく抑えることができる。
【００１０】
ここで、扁平伝熱管の扁平面が水平に広がっており傾斜していないため、結露水が扁平面の上面側に滞留しやすいことになる。しかし、ここでは、ガイド部が、扁平伝熱管の空気流れ方向上流側か下流側の端部まで結露水を導くことができる。
【００１１】
このため、通風抵抗を小さく抑えつつ、結露水の排出を促すことができ、熱交換効率を向上させることができる。
【００１２】
特に、第１フィンの空気流れ方向の幅よりも第１扁平伝熱管および第２扁平伝熱管の空気流れ方向の幅の方が広いため、第２扁平伝熱管の上面ガイド部が、第１フィン生じた結露水を捕えることで、空気流れ方向の上流側端部もしくは下流側端部に導くことができる。
【００１３】
第２発明の熱交換器は、第１発明の熱交換器において、上面ガイド部は、空気流れ方向が長手方向となるように延びている。
【００１４】
この熱交換器では、空気流れ方向が長手方向となるように延びていることで、結露水が生じた場合であっても、結露水自体がその場に留まって通風抵抗となる程度を小さく抑えて、風下側に容易に導くことができるようになる。
【００１５】
第３発明の熱交換器は、第１発明または第２発明の熱交換器において、第２扁平伝熱管は、端部ガイド部をさらに有している。この端部ガイドは、上面ガイド部と繋がっており、第２扁平伝熱管の空気流れ方向の下流側端部において第２扁平伝熱管の上面側の扁平面と下面側の扁平面とを繋ぐように延びている。
【００１６】
この熱交換器では、ここでは、端部ガイドが設けられているため、上面ガイドによって下流側端部まで導かれた結露水を、さらに第２扁平伝熱管の下方に導くことができる。これにより、結露水を第２扁平伝熱管の下流側端部の下方部分に結露水を集めつつ、ここから排水を促進させることができるようになる。
【００１７】
第４発明の熱交換器は、第１発明から第３発明のいずれかの熱交換器において、第２扁平伝熱管は、下面ガイド部をさらに有している。下面ガイド部は、下面側の扁平面において、結露水を前記第２扁平伝熱管における空気流れの上流側端部もしくは下流側端部に導く。
【００１８】
この熱交換器では、第２扁平伝熱管の下面側の扁平面に結露水が生じた場合であっても、この下面ガイドによって、結露水が上流側端部もしくは下流側端部に集めて、そこからの排水を促すようにすることが可能になる。
【００１９】
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。第２扁平伝熱管の上面ガイド部は、互いに平行に配置された第１上面ガイド部と、第２上面ガイド部とを有している。第１上面ガイド部と第２上面ガイド部との少なくともいずれか一方が、第１フィンの波形状の谷部分の下流側端部と近接する部分を有している。
【００２０】
この熱交換器では、第１フィンが波形状であるため、第１フィンにおいて生じた結露水は、その谷部分に集まりやすい。そして、このようにして谷部分に集まった結露水は、第１フィンの下流側端部において近接して配置されている第１上面ガイド部と第２上面ガイド部との少なくともいずれか一方によって捕らえられやすくなっている。このようにして第１上面ガイドもしくは第２上面ガイドに捕らえられた結露水は、第２扁平伝熱管の下流側端部に導かれる。
【００２１】
このようにして、結露水が波形状の第１フィンで生じた場合であっても、第２扁平伝熱管の下流側端部に結露水を効率的に集めることができ、ここからの排水を促すことが可能になる。
【００２２】
第６発明の熱交換器は、第５発明の熱交換器であって、第２扁平伝熱管の第１上面ガイド部と第２上面ガイド部とのうち第１フィンの波形状の谷部分と接している一方以外の他方は、第１フィンの隣接谷部分同士の間において、空気流れ方向の上流端から下流端まで延びるように設けられている。
【００２３】
この熱交換器では、第２扁平伝熱管の上面側の扁平面のうち、波形状の第１フィンの谷部分に囲まれた部分で結露水が生じたり、この囲まれた部分に面している第１フィンにおいて結露水が生じた場合であっても、これらの結露水を、第２扁平伝熱管の下流側端部に効率的に集めることができ、ここからの排水を促すことが可能になる。
【００２４】
第７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、上面ガイド部は、上面側の扁平面において下方に凹んで形成される溝である。
【００２５】
この熱交換器では、上面ガイド部が溝形状となっていることで、上面ガイド部の表面積が増大し、表面張力が増大しているため、付近で生じた結露水を凹んだ形状の部分で捕らえることができる。
【００２６】
これにより、結露水が生じても凹んだ部分において空気流れ方向に広がって存在することになるため、通風抵抗の増大を小さく抑えることが可能になる。
【００２７】
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、上面ガイド部は、溝幅が１．０ｍｍ未満である。
【００２８】
この熱交換器では、溝幅を１．０ｍｍとすることで、結露水に対する表面張力を確実に働かすことができ、より確実に結露水をガイドすることが可能になる。
【００２９】
第９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、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、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２扁平伝熱管は、第１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扁平伝熱管との間であって第１扁平伝熱管および第２扁平伝熱管の空気流れ方向における上流側端部と下流側端部との間に位置している。この第１フィンは、厚み方向が空気流れ方向に直交するように配置された板状部分を有している。第１フィンは、第１扁平伝熱管と第２扁平伝熱管との少なくともいずれかに接している。第２扁平伝熱管は、第２扁平伝熱管における空気流れ方向の下流側端部より上流側であって第１フィンにおける空気流れ方向の下流側端部より下流側の範囲の少なくとも一部に、下流側凹みガイド部を有している。この下流側凹みガイド部は、内部の冷媒通路部分にまでは至らない範囲で、第２扁平伝熱管における空気流れ方向の下流側端部が上流側に向けて凹んで形成されている。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、ガイド形状とは、例えば、スリットや突起等のように部分的にフィンの表面積が増大しており表面張力が周辺領域よりも強くなっている箇所等が含まれる。
【００３０】
この熱交換器では、扁平伝熱管の扁平面が空気流れ方向と平行になるように配置されているため、通風抵抗を小さく抑えることができる。
【００３１】
ここで、扁平伝熱管の扁平面が水平に広がっており傾斜していないため、結露水が扁平面の上面側に滞留しやすいことになる。しかし、ここでは、第２扁平伝熱管において、第１フィンの下流側に設けられ、第２扁平伝熱管の下流側端部から上流側に凹んで形成されている下流側凹みガイド部が設けられている。このため、第２扁平伝熱管の上面に滞留している結露水は、この下流側凹みガイド部を沿うようにして、第２扁平伝熱管の下方に集められ、ここからの排水を促進させることができる。
【００３２】
このため、通風抵抗を小さく抑えつつ、結露水の排出を促すことができ、熱交換効率を向上させることができる。
【００３３】
特に、第１フィンの空気流れ方向の幅よりも第１扁平伝熱管および第２扁平伝熱管の空気流れ方向の幅の方が広いため、第２扁平伝熱管の下流側凹みガイド部が、第１フィン生じた結露水を捕えることで、空気流れ方向の下流側端部に導くことができる。
【００３４】
第１０発明の熱交換器は、第９発明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。第２扁平伝熱管の下流凹みガイド部の上流側端部は、第１フィンの谷部分の下流側端部と近接している。
【００３５】
この熱交換器では、第１フィンが波形状であるため、第１フィンにおいて生じた結露水は、その谷部分に集まりやすい。そして、このようにして谷部分に集まった結露水は、第１フィンの下流側端部において近接して配置されている下流側凹みガイド部によって捕らえられやすくなっている。このようにして下流側凹みガイド部に捕らえられた結露水は、第２扁平伝熱管の下流側端部に導かれる。
【００３６】
このようにして、結露水が波形状の第１フィンで生じた場合であっても、第２扁平伝熱管の下流側端部に結露水を効率的に集めることができ、ここからの排水を促すことが可能になる。
【００３７】
第１１発明の熱交換器は、第９発明または第１０発明の熱交換器において、下流凹みガイド部は、溝幅が１．０ｍｍ未満である。
【００３８】
この熱交換器では、溝幅を１．０ｍｍとすることで、結露水に対する表面張力を確実に働かすことができ、より確実に結露水をガイドすることが可能になる。
【００３９】
第１２発明の熱交換器は、第９発明から第１１発明のいずれかの熱交換器において、第２扁平伝熱管は、第２扁平伝熱管における空気流れ方向の上流側端部より下流側であって第１フィンにおける空気流れ方向の上流側端部より上流側の範囲の少なくとも一部に、上流側凹みガイド部をさらに有している。この上流側凹みガイド部は、内部の冷媒通路部分にまでは至らない範囲で、第２扁平伝熱管における空気流れ方向の上流側端部が下流側に向けて凹んで形成されている。
【００４０】
この熱交換器では、上流側近傍で生じた結露水については、下流側端部まで導くことなく、迅速に排水させることが可能になる。
【発明の効果】
【００４１】
第１発明では、通風抵抗を小さく抑えつつ、結露水の排出を促すことができ、熱交換効率を向上させることができる。
【００４２】
第２発明では、結露水自体がその場に留まって通風抵抗となる程度を小さく抑えて、風下側に容易に導くことができるようになる。
【００４３】
第３発明では、結露水を第２扁平伝熱管の下流側端部の下方部分に結露水を集めつつ、ここから排水を促進させることができるようになる。
【００４４】
第４発明では、下面側の扁平面で生じた結露水を、上流側端部もしくは下流側端部から排水させることが可能になる。
【００４５】
第５発明では、結露水が波形状の第１フィンで生じた場合であっても、第２扁平伝熱管の下流側端部に結露水を効率的に集めることができ、ここからの排水を促すことが可能になる。
【００４６】
第６発明では、第２扁平伝熱管の下流側端部に効率的に集めることができ、ここからの排水を促すことが可能になる。
【００４７】
第７発明では、結露水が生じても凹んだ部分において空気流れ方向に広がって存在することになるため、通風抵抗の増大を小さく抑えることが可能になる。
【００４８】
第８発明では、より確実に結露水をガイドすることが可能になる。
【００４９】
第９発明では、通風抵抗を小さく抑えつつ、結露水の排出を促すことができ、熱交換効率を向上させることができる。
【００５０】
第１０発明では、結露水が波形状の第１フィンで生じた場合であっても、第２扁平伝熱管の下流側端部に結露水を効率的に集めることができ、ここからの排水を促すことが可能になる。
【００５１】
第１１発明では、より確実に結露水をガイドすることが可能になる。
【００５２】
第１２発明では、上流側近傍で生じた結露水については、下流側端部まで導くことなく、迅速に排水させることが可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００５３】
＜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。
【００５４】
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。
【００５５】
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。
【００５６】
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。
【００５７】
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。
【００５８】
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。
【００５９】
＜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。
【００６０】
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。
【００６１】
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。
【００６２】
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。
【００６３】
図４に、熱交換器１の部分拡大概略斜視図を示す。
【００６４】
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。
【００６５】
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。
【００６６】
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。
【００６７】
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。
【００６８】
そして、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等には、図４、図５、図６に示すように、空気流れ方向であって鉛直方向の断面の外周に沿うようにガイド部Ｖが形成されている。
【００６９】
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切り込み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。なお、このフィン７には、切り込みＳ以外には、板厚方向に凹凸が設けられていない。
【００７０】
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。
【００７１】
なお、ここで、図５に示すように、第２扁平伝熱管５２の上面側の扁平面に設けられたガイド部Ｖは、空気流れ方向の上流側から下流側にかけて連続している。図５および図６に示すように、第１フィン７１を第２扁平伝熱管５２の上に配置させた状態では、第２扁平伝熱管５２の上面側の扁平面に設けられているガイド部Ｖは、第１フィン７１の谷部分の下面側と接触するように設けられる。
【００７２】
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。
【００７３】
（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。
【００７４】
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。
【００７５】
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。
【００７６】
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。
【００７７】
（扁平伝熱管５のガイド部Ｖ）
第２扁平伝熱管５２のガイド部Ｖは、図７において冷媒流れ方向であって鉛直方向の断面に示されるように、上面側の扁平面から板厚方向に切り込まれて形成されている。また、このガイド部Ｖは、第２扁平伝熱管５２の下面側の扁平面においても、板厚方向に切り込まれて形成されている。さらに、第２扁平伝熱管の空気流れ方向上流端および下流端においても、上面側の扁平面のガイド部Ｖと下面側の扁平面のガイド部Ｖとが接続されるようにして、ガイド部Ｖが連続するように設けられている。
【００７８】
このように、扁平伝熱管５の表面にガイド部Ｖが形成されていることで、このガイド部Ｖに触れた結露水は、切り込みに沿って、空気流れ方向の下流側もしくは上流側の端部まで導かれて、端部からの排水を促すことができる。
【００７９】
このガイド部Ｖの切り込みは、幅が０．０５ｍｍ程度となるように設けられている。
【００８０】
なお、これらは、第１扁平伝熱管５１および第３扁平伝熱管５３についても同様である。
【００８１】
（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。
【００８２】
これに対して、本実施形態の熱交換器１の扁平伝熱管５には、空気流れ方向の上流端から下流端まで連続してガイド部Ｖが設けられている。
【００８３】
このため、図８に示すように、例えば、第２扁平伝熱管５２の上方に位置している第１扁平伝熱管５１や第１フィン７１において生じて、第２扁平伝熱管５２の上面側の扁平面に流れ落ちてきた結露水が、空気流れＦによって空気流れ方向の下流側に導かれやすいようになっている。また、扁平伝熱管５において空気流れ方向の上流端近傍に付着した結露水は、上流端に設けられたガイド部Ｖを介して排水される。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の扁平伝熱管５の表面において滞留することなく、空気流れＦとガイド部Ｖとによって、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。
【００８４】
＜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１４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。ここで、扁平伝熱管９５１、９５２、９５３同士の間の中央近傍での空気流れが最も大きくなりがちであり、扁平伝熱管９５１、９５２、９５３の表面近傍においては空気流れは最も小さくなりがちである。このため、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扁平伝熱管９５１、９５２、９５３の上面側の扁平面および下面側の扁平面に付着した場合には、下流側に流されにくく、扁平伝熱管９５１、９５２、９５３が結露水を保持して、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。
【００８５】
これに対して、本実施形態の熱交換器１は、扁平伝熱管５において、空気流れ方向の上流端から下流端にかけてガイド部Ｖが形成されている。このため、熱交換器１の上方の扁平伝熱管５やフィン７の表面において生じて、下方の扁平伝熱管５の上面側の扁平面上に滴り落ちてきた結露水は、空気流れ方向における同じ場所に留まるのではなく、切り込みによって空気流れ方向に向けて形成されたガイド部Ｖを沿うように、空気流れＦによって下流側端部に集められ、下流側端部を介して下方に排水されやすくなっている。
【００８６】
このことは、扁平伝熱管５の下面側の扁平面においても同様であり、下面側の扁平面に設けられているガイド部Ｖを沿うように、結露水を下流側に集めることができる。
【００８７】
これにより、結露水が扁平伝熱管５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ている。また、このように、空気流れＦによって結露水がより下流側に送られることによって、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。
【００８８】
＜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。
【００８９】
（Ａ）
上記実施形態の熱交換器１では、幅０．０５ｍｍ程度の切り込みで形成されているガイド部Ｖを例に挙げて説明した。
【００９０】
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に示す扁平伝熱管２５２のようなガイド部Ｖ２を有していてもよい。このガイド部Ｖ２では、上記実施形態のガイド部Ｖとは異なり、幅が増大している。具体的には、冷媒流れ方向において、扁平伝熱管２５２の外表面が凹凸形状となるように形成されている。そして、結露水は、このうち凹部の溝に溜められて、空気流れ方向の下流側に向けて空気流れＦによって導かれることになる。
【００９１】
ここでは、上記実施形態のガイド部Ｖのような切り込み程度では、生じる結露水の全てを迅速に排水処理できない場合であっても、幅が増大しており、より多くの結露水を排水処理することができるようになっているため、結露水を生じやすい環境下においても通風抵抗の増大を小さく抑えることができるようになっている。
【００９２】
また、結露水が凹部の溝に溜められるため、凹部の結露水が凸部分の上面高さを超えた状態になりにくい。このため、この点においても、空気流れＦに対する扁平伝熱管２５２による通風抵抗を小さく抑えることができている。
【００９３】
（Ｂ）
上記実施形態の熱交換器１では、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ガイド部Ｖを例に挙げて説明した。
【００９４】
しかし，本発明はこれに限られるものではない。例えば、図１０に示す熱交換器３０１のようなガイド部Ｖ３を有していてもよい。
【００９５】
このガイド部Ｖ３は、扁平伝熱管３５２の空気流れ方向の上流端近傍と、下流端近傍と、にそれぞれ別れて設けられている。また、図１２に示すように、第１フィン３７１の凹部の幅Ｗ１は、１．０ｍｍ程度である。そして、図１０、図１２に示すように、第１フィン３７１の空気流れ方向の上流端と下流端とは、扁平伝熱管３５２の上流端と下流端との間に位置するように設けられ、第１フィン３７１の谷部分が、扁平伝熱管３５２に設けられたガイド部Ｖ３の凹部の底近傍に位置するように、第１フィン３７１の凹凸ピッチＷ２が形成されて、扁平伝熱管３５２が組み合わされている。
【００９６】
このように、第１フィン３７１の谷部分と扁平伝熱管３５２のガイド部Ｖ３の凹部とが隣接して配置されることで、第１フィン３７１の谷部分に集まった結露水を、扁平伝熱管３５２のガイド部Ｖ３が捕らえやすくなっている。そして、このガイド部Ｖ３を介して、下方に排水されやすくなっている。
【００９７】
これにより、空気流れＦに対する熱交換器３０１による通風抵抗を小さく抑えることができている。
【００９８】
（Ｃ）
上記変形例Ｂの熱交換器３０１では、ガイド部Ｖ３が、第１フィン３７１の谷部分に対応する箇所のみに設けられている場合を例に挙げて説明した。
【００９９】
しかし，本発明はこれに限られるものではない。例えば、図１３に示す熱交換器４０１のようにガイド部Ｖ４が、第１フィン３７１の谷部分に対応する箇所とそれぞれの対応箇所の間に設けられていてもよい。
【０１００】
（Ｄ）
上述した実施形態では、ガイド部Ｖの例として扁平伝熱管５の上面側の扁平面、下面側の扁平面、上流端および下流端において一回りするように設けられている切り込みを例に挙げて説明した。
【０１０１】
しかし、本発明はこれに限られるものではなく、例えば、ガイド部Ｖの切り込みは、扁平伝熱管５の上面側の扁平面にのみ設けられていてもよい。
【０１０２】
（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。
【０１０３】
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。
【０１０４】
（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。
【０１０５】
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。
【産業上の利用可能性】
【０１０６】
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。
【図面の簡単な説明】
【０１０７】
【図１】本実施形態の熱交換器の概略外観斜視図である。
【図２】図１においてＡで示す部分の部分拡大図である。
【図３】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。
【図４】熱交換器の概略斜視図である。
【図５】第２扁平伝熱管の第１フィンの下方の形状を示す概略図である。
【図６】第２扁平伝熱管と第１フィンとの位置関係を示す概略図である。
【図７】第２扁平伝熱管のガイド溝の形状を示す断面図である。
【図８】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。
【図９】変形例（Ａ）にかかる熱交換器の第２扁平伝熱管が有するガイド溝の形状を示す横断面図である。
【図１０】変形例（Ｂ）にかかる熱交換器の第２扁平伝熱管の第１フィンの下方の形状を示す概略図である。
【図１１】変形例（Ｂ）にかかる熱交換器の第２扁平伝熱管と第１フィンとの位置関係を示す概略図である。
【図１２】変形例（Ｂ）にかかる熱交換器の第２扁平伝熱管の形状寸法を示す図である。
【図１３】変形例（Ｃ）にかかる熱交換器の第２扁平伝熱管の第１フィンの下方の形状を示す概略図である。
【図１４】従来の熱交換器を示す図である。
【符号の説明】
【０１０８】
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
５１〜５３  第１扁平伝熱管〜第３扁平伝熱管
７１〜７２  第１フィン〜第２フィン
Ｐ  冷媒流路
Ｖ  ガイド部
【図１】
2010025477.tif 000003
【図２】
2010025477.tif 000004
【図３】
2010025477.tif 000005
【図４】
2010025477.tif 000006
【図５】
2010025477.tif 000007
【図６】
2010025477.tif 000008
【図７】
2010025477.tif 000009
【図８】
2010025477.tif 000010
【図９】
2010025477.tif 000011
【図１０】
2010025477.tif 000012
【図１１】
2010025477.tif 000013
【図１２】
2010025477.tif 000014
【図１３】
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【図１４】
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