(57)【要約】  凝縮水が扁平管に滞留したり、保持されたりすることがなく、凝縮水が霜となって扁平管の表面に付着することを回避もしくは低減して、作動流体と空気との熱交換効率を向上させる熱交換器及び空気調和機。熱交換器は、複数の切欠部が形成された複数枚のフィンと、切欠部に挿入された扁平管と、を備え、偏平管は、断面形状の短辺が空気の流れる方向と直交する向きに配置され、断面形状の長辺が空気の流れる方向に平行に配置されており、偏平管の短辺のうち、いずれか一方の短辺の表面に、複数の突起部が設けられる。
2017072945.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の切欠部が形成された複数枚のフィンと、
前記切欠部に挿入された扁平管と、
を備え、
前記偏平管は、該偏平管の断面形状の短辺が空気の流れる方向と直交する向きに配置され、前記断面形状の長辺が空気の流れる方向に平行に配置されており、
前記偏平管の前記短辺のうち、いずれか一方の前記短辺の表面に、複数の突起部が設けられた、
熱交換器。
【請求項２】
前記突起部は、頂点が鋭角である、
請求項１に記載の熱交換器。
【請求項３】
前記突起部は、フラックスにより形成されている、
請求項１又は２に記載の熱交換器。
【請求項４】
前記フラックスは、
前記扁平管の表面に接する面を有し、
前記面から突出する複数の鱗片状粒子により構成される、
請求項２に記載の熱交換器。
【請求項５】
前記突起部が、前記扁平管と同一の合金又は同一主成分の合金を材料として形成される、
請求項１に記載の熱交換器。
【請求項６】
前記突起部は、
前記扁平管の表面に沿った形状を有し、前記フィンと平行に配置された鱗片状構造体である、
請求項５に記載の熱交換器。
【請求項７】
前記突起部は、
上面形状が、長辺が鱗片長さで、短辺が鱗片幅の矩形状であり、
断面形状が、底辺が前記鱗片幅で、高さが鱗片高さの三角形状であり、
前記三角形状は、前記底辺が前記扁平管の表面と平行に接し、前記扁平管の表面から前記鱗片高さで鋭角に突起しており、
前記鱗片高さ及び前記鱗片長さが前記鱗片幅よりも大きい、
請求項１〜６のいずれか一項に記載の熱交換器。
【請求項８】
請求項１〜７に記載の熱交換器を備えた、
空気調和機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、熱交換器及び空気調和機で生じる凝縮水の排水に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
空気調和機においては、断面が扁平状の扁平管に作動流体を流し、作動流体と空気との熱交換を行う熱交換器が用いられているものがある。作動流体が流通する扁平管には、複数のフィンが設けられ、作動流体と空気との間の伝熱を促進している。このような熱交換器が蒸発器として作用すると、熱交換により作動流体が空気から吸熱する。作動流体により吸熱され、扁平管及びフィン周辺の空気が低温となると、扁平管及びフィンの表面に凝縮水が生じることがある。例えば、特許文献１の熱交換器においては、フィンの伝熱促進部に切れ込みを形成する技術が開示されている。この切れ込みは、凝縮水の排水を促し、扁平管、フィンの表面が凝縮水により覆われて、作動流体と気体との間の熱抵抗が増加することを回避するために設けられる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１２−１６３３１８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
作動流体が流れる配管が扁平管である場合、円管の場合と異なり、凝縮水はフィンの表面だけではなく扁平管の上面及び扁平管の上面とフィンとの間に挟まれた部分にも滞留する。また、扁平管の下面においても、凝縮水に作用する表面張力により凝縮水が保持されやすい。扁平管の上面及び下面に溜まった凝縮水は、作動流体と空気との伝熱の妨げとなる。その上、管と管との間を流通する空気の流れの妨げにもなる。その結果引き起こされる伝熱抵抗、通風抵抗の増加は、熱交換効率の低下につながる。【０００５】
更に、空気調和機が暖房運転を行う際には、室外機に設けられた室外熱交換器が蒸発器として作用する。このとき、室外機が設置される低温環境下においては、凝縮水が生じると、凝縮水が固化し、霜となって熱交換器の表面に付着する。特許文献１のように、フィンに凝縮水の排水を促進するための切れ込みが形成されていると、凝縮水の導水経路となる切れ込みにより多くの霜が形成されてしまう。扁平管、フィンの表面に形成された霜は、通風抵抗の増加を招き、暖房能力が著しく損なわれる。【０００６】
本発明は、熱交換器への着霜を低減し、且つ、凝縮水の排水性能を向上させることができる熱交換器及び空気調和機を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明に係る熱交換器は、複数の切欠部が形成された複数枚のフィンと、前記切欠部に挿入された扁平管と、を備え、前記偏平管は、該偏平管の断面形状の短辺が空気の流れる方向と直交する向きに配置され、前記断面形状の長辺が空気の流れる方向に平行に配置されており、前記偏平管の前記短辺のうち、いずれか一方の前記短辺の表面に、複数の突起部が設けられたものである。
【発明の効果】
【０００８】
本発明に係る熱交換器によれば、熱交換器の扁平管の短辺の表面に突起部を設けたため、突起部の毛管現象により凝縮水を素早く排水することができる。これにより、凝縮水が扁平管の上面に滞留すること、扁平管の下面及び扁平管とフィンとの間などに保持されることが起こりにくく、霜となって扁平管の表面に付着することも低減できるため、扁平管の内部を流通する作動流体と空気との熱交換効率が向上する。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の実施の形態１に係る熱交換器の斜視図である。
【図２】図１の熱交換器の一部を示す正面図である。
【図３】図１の熱交換器の一部を示す断面図である。
【図４】図２及び図３の扁平管の短辺の拡大模式図である。
【図５】図４の鱗片状粒子４の断面図と上面図とを対応させた図である。
【図６】図１の熱交換器を用いた空気調和機の構成図である。
【図７】本発明の実施の形態２に係る熱交換器の正面図である。
【図８】図７の熱交換器の図３に対応する断面図である。
【図９】鱗片状構造体の鱗片長さと、残水量比及び空気抵抗との関係を示す散布図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
実施の形態１．
図１は、本実施の形態１に係る熱交換器１の斜視図である。図１に示すように、熱交換器１は、平行に配置され、間を空気が流れる複数のフィン２と、フィン２に直角に挿入され、内部を作動流体が流通する扁平管３とを備える。図１において、複数のフィン２は、板状に簡略化して図示している。
【００１１】
図２は、図１の熱交換器１の一部を示す正面図である。また、図３は、図１の熱交換器１の一部を示す断面図である。図２及び図３に示すように、フィン２は平板状をしており、複数の平板状のフィン２が空気の流れる方向に平行に、且つ、隣接するフィン２同士が平行になるように配置されている。フィン２には、一方の縁部２１に開口し、フィン２に対して直角に延びるＵ字状の切り欠部２０が複数形成されている。フィン２の切り欠部２０は、扁平管３が挿入され、扁平管３を流通する作動流体と空気との伝熱を促進するものであり、例えば、アルミニウム合金などから形成される。
【００１２】
扁平管３は、図３に示されるように、フィン２に直交し、フィン２に複数形成された切り欠部２０に挿入される。扁平管３は、１本の配管をＵ字状などに折り曲げた形状であり、フィン２に挿入された状態では、矢印で示す空気が流れる方向に対して直角な方向に複数の段を形成する。扁平管３の内部には、作動流体の流路となる管路３０が複数形成され、管路３０内部の作動流体と扁平管３の周囲の空気とが熱交換を行う。扁平管３の短辺の表面には、フラックスが塗布され、鱗片状粒子４のコーティング層が形成されている。フラックスとしては、例えば、一般式がＫｘＡｌｙＦ（ｘ＋３ｙ）で表されるフラックスなどが用いられる。
【００１３】
扁平管３は、断面が長方形、角丸長方形、楕円形などの形状になっており、断面形状の短辺が空気の流れる方向と直交する向きに配置され、断面形状の長辺が空気の流れる方向に平行に配置されている。扁平管３とフィン２とが直交する部分では、扁平管３の短辺３２がフィン２の切り欠部２０から挿入されており、短辺３１が切り欠部２０の開口に開放されている。切り欠部２０は、入り口の開口が短辺３１、３２よりも大きい寸法に形成され、扁平管３の挿入を容易にしている。扁平管３は、アルミニウム合金などから形成し、かち込み挿入などによりフィン２に挿入されている。フィン２及び扁平管３の材料は同一でもよく、異なっていてもよいが、熱伝導率が高く、且つ、腐食性にすぐれたものであることが望ましい。なお、図３において、扁平管３の内部に形成される複数の管路３０は断面形状を矩形に図示しているが、管路３０の断面形状はこれに限定されない。
【００１４】
図４は、図２及び図３の扁平管３の短辺３１の拡大模式図である。図４に示すように、扁平管３の表面の鱗片状粒子４のコーティング層は、無数に鏤められた鱗片状粒子４から構成されている。鱗片状粒子４は、突起部の一例である。鱗片状粒子４は、それぞれ異なる長さを有する矩形状などの形状を有する。なお、図４では、長方形の１つに符号４を付したが、それ以外の長方形も全て鱗片状粒子４を表している。
【００１５】
図５は、図４の鱗片状粒子４の断面図と上面図とを対応させた図であり、上側が断面図を示し、下側が上面図を示している。図５に示すように、コーティング層を形成する鱗片状粒子４は、上面形状が、鱗片長さ４２の長辺と鱗片幅４１の短辺とを有する矩形状である。また、断面形状が、底辺が鱗片幅４１で扁平管３の表面と接し、高さが鱗片高さ４３の三角形であり、扁平管３と平行に接する面から鱗片高さ４３で鋭角に突起した形状になっている。そして、鱗片状粒子４は、鱗片高さ４３及び鱗片長さ４２が鱗片幅４１よりも大きい。熱交換器１は、このような鱗片状粒子４から構成されたコーティング層が扁平管３の短辺３１側の表面に形成され、複数段に折り曲げられて複数の板状のフィン２に直角に挿入されて構成されている。
【００１６】
次に、熱交換器１を用いた空気調和機１００について説明する。
図６は、図１の熱交換器１を用いた空気調和機１００の構成図である。図６に示すように、空気調和機１００は、圧縮機５０１と、四方弁５０２と、室外機に搭載された室外側熱交換器５０３と、膨張手段である膨張弁５０４と、室内機に搭載された室内側熱交換器５０５とが順次配管で接続されて構成されている。そして、冷媒が配管を循環する冷媒回路となっている。室内側熱交換器５０５と室外側熱交換器５０３とは、運転の態様により、一方が凝縮器となり、他方が蒸発器として作用する。
【００１７】
四方弁５０２は、冷媒回路内の冷媒の流れる方向を切り替えることで、暖房運転、冷房運転の切り替えを行う。なお、冷房専用又は暖房専用の空気調和機１００とする場合には、四方弁５０２を省略してもよい。また、圧縮機５０１は、蒸発器から排出された冷媒を圧縮し、高温にして凝縮器に供給し、膨張弁５０４は、凝縮器から排出された冷媒を膨張させ、低温にして蒸発器に供給する。
【００１８】
室外側熱交換器５０３は、熱交換器１の構成を有し、冷房運転の際には、冷媒の熱で空気等を加熱する凝縮器として機能し、暖房運転の際には、冷媒を蒸発させ、その気化熱で空気等を冷却する蒸発器として機能する。また、室内側熱交換器５０５も、熱交換器１の構成を有し、冷房運転の際には、冷媒を蒸発させ、その気化熱で空気等を冷却する蒸発器として機能し、暖房運転の際には、冷媒の凝縮熱で空気等を加熱する凝縮器として機能する。
【００１９】
次に、熱交換器１の動作について説明する。
熱交換器１が気体を冷却する蒸発器として機能すると、扁平管３に低温の作動流体が流入し、扁平管３の表面を流れる空気との熱交換により空気から吸熱して、扁平管３の周囲の空気を低温にする。空気の温度が露点以下になると空気中の水蒸気が凝縮し、凝縮水となって扁平管３の表面に付着する。扁平管３の短辺３１の表面には、無数に鏤められた鱗片状粒子４から構成されるコーティング層が形成されている。凝縮水のうち、短辺３１に生じた凝縮水は、このコーティング層に付着する。そして、鱗片状粒子４同士の間の領域で生じる毛管現象によりコーティング層の鱗片状粒子４同士の隙間を移動するとともに、重力作用により扁平管３の下面から下方向へ滴となって排水される。このとき、凝縮水はコーティング層から素早く排水されるため、空気がぶつかるフィン２の縁部２１が凝縮水の排水経路になりにくくなる。一方、凝縮水のうち、短辺３１以外の領域で生じた凝縮水は、空気の流れにより扁平管３の短辺３１、及び、フィン２の縁部２２に移動し、縁部２２を通って流れ落ちる。そして、凝縮水は、熱交換器１の下方で溜まり、熱交換器１の外部に排水される。
【００２０】
このように、扁平管３の短辺３１に鱗片状粒子４から構成されるコーティング層を設けることで、コーティング層に付着した凝縮水は、毛管現象及び重力の作用により下方向に排水されることになる。これにより、扁平管３の表面に凝縮水が滞留すること、及び、扁平管３の下面に凝縮水が保持されることが回避もしくは低減できる上に、フィン２の縁部２１が排水経路になりにくい。空気の温度が極低温となった場合でも、凝縮水が素早く排水されるため、凝縮水が凝固して霜を形成することを回避もしくは低減することができる。仮に、鱗片状粒子４が存在しない場合には、短辺３１が親水性であっても毛管現象が得られないため、短辺３１が凝縮水の導水経路として機能できず、偏平管上部に滞留してしまう。
【００２１】
なお、鱗片状粒子４は、図５に示すように、鱗片高さ４３及び鱗片長さ４２が鱗片幅４１よりも大きい形状であればよく、それぞれの絶対値は限定されない。また、図５においては、鱗片状粒子４の断面を三角形とし、上面視した平面図を長方形として図示しているが、形状はこれに限定されず、断面が台形や紡錘型、各辺が曲線などであってもよい。また、湾曲した形状であってもよく、扁平管３表面の垂線に対して傾いた形状であってもよい。
【００２２】
次に、鱗片状粒子４を扁平管３に塗布する方法について説明する。まず、扁平管３の短辺３１に一般式がＫｘＡｌｙＦ（ｘ＋３ｙ）などで表されるフラックスを塗布する。フラックスは、熱交換器１の製造工程において、一般に酸化皮膜を除去する目的で塗布されるものでよく、例えば、ソルベイ社製のＮＯＣＯＬＯＫフラックスなどを用いることができる。なお、ノコロックと呼称されるＮＯＣＯＬＯＫという名称は、ソルベイ社の登録商標である。フラックスを塗布する方法としては、静電塗布法、エタノール懸濁液の散布法などを用いればよい。そして、フラックスを塗布した偏平管を炉に配置し、炉の内部の雰囲気を酸素濃度が３０〜２００ｐｐｍとし、最高到達温度が５５０〜６２０℃になるまで昇温して焼成を行う。
【００２３】
以上の工程により、フラックスを用いて、鱗片高さ４３及び鱗片長さ４２が鱗片幅４１よりも大きい鱗片状粒子４から成るコーティング層を扁平管３の表面に形成できる。なお、鱗片状粒子４は、上記のフラックスの他にも、一般式がＣｓｘＡｌｙＦ（ｘ＋３ｙ）で表されるセシウム系フラックスを用いて形成することもできる。この場合も、フラックスを上記と同様の方法により扁平管３の短辺３１に塗布し、酸素濃度が３０ｐｐｍ以下の雰囲気中にて焼成することで鱗片状粒子４から成るコーティング層を得ることができる。また、これらのフラックスの混合物を用いてもよく、これらの物質に他の元素を含む化合物、たとえばＭｇＦ２などを添加したものを用いることもできる。
【００２４】
続いて、扁平管３の排水性を調べた。始めに、アルミニウム合金などを材料としてフィン２及び扁平管３を形成し、それらを用いて幅１１５ｍｍ、高さ１２０ｍｍ、厚さ２０ｍｍの熱交換器１を作製した。そして、扁平管３の短辺３１にセシウム系フラックスを塗布し、炉の内部の雰囲気を酸素濃度が３０ｐｐｍとし、最高到達温度が５５０〜６２０℃になるまで昇温して焼成した。これにより、扁平管３の表面に鱗片状粒子４の薄い膜から成るコーティング層を形成した。
【００２５】
次に、鱗片状粒子４によりコーティング層が形成された扁平管３を水中に浸し、扁平管３に十分水を吸収させた後、扁平管３を水から引き上げた。そして、水から引き上げた直後の扁平管３の重量と、引き上げ後３分が経過したときの扁平管３の重量との差から残水量を算出した。その結果、扁平管３が含む水分の重量は、引き上げ直後には４５ｇであり、引き上げ３分後には１２．５ｇであった。比較例として、コーティング層が形成されていない扁平管３を用いた熱交換器１により同様の試験を行った結果、扁平管３が含む水分の重量は、引き上げ直後は同じ値を示していが、引き上げ３分後は１８ｇであった。すなわち、コーティング層が形成された扁平管３では、コーティング層が形成されていない扁平管３の６９％の水分になった。したがって、扁平管３に鱗片状粒子４から成るコーティング層を形成したことで、扁平管３の排水性能が向上し、残水量が大幅に低減されることがわかった。
【００２６】
以上説明した本実施の形態１に係る熱交換器１によれば、熱交換器１の扁平管３の短辺３１の表面に塗布したフラックスにより、鱗片長さ４２及び鱗片高さ４３が鱗片幅４１よりも大きい形状の鱗片状粒子４から成る突起部が形成されている。扁平管３の表面で生じた凝縮水は、鱗片状粒子４による毛管現象及び重力の作用により鱗片状粒子４同士の間を通り短辺３１を移動して、下方に流れることができる。扁平管３の上面、下面、又は、扁平管３とフィン２との接合部に生じた凝縮水は素早く排水され、扁平管３の表面に保持されることや、滞留することがなく、凝縮水が霜となって付着することを低減することもできる。そのため、扁平管３の内部の作動流体と空気との熱交換効率を向上させることができる。
【００２７】
また、突起部は、扁平管３の表面にフラックスを塗布して形成することができるため、突起部を形成するための特別な処理、装置、工程などを必要としない。
【００２８】
また、フラックスから形成された突起部は、扁平管３の表面に接する面から突出する複数の鱗片状粒子４を構成するため、毛管現象により凝縮水の排水を良好に行うことができる。
【００２９】
また、排水性能が良好で、霜の付着を抑制することができる熱交換器１を用いて空気調和機１００を構成することで、冷房運転を行う場合には、室内側熱交換器５０５の排水が促され、熱交換効率が向上する。低温時に暖房運転を行う場合には、室外側熱交換器５０３に霜が付着しにくくなり、暖房運転の運転効率を向上させることができる。
【００３０】
実施の形態２．
図７は、本実施の形態２に係る熱交換器１の正面図である。図７に示すように、複数の板状のフィン２の間の扁平管３には、複数の板状の鱗片状構造体５がフィン２と平行に配置されている。鱗片状構造体５は、突起部材の一例である。板状のフィン２の間に配置される鱗片状構造体５の数は、例えば、２枚などでもよく、１枚、３枚など、枚数は限定されない。ただし、鱗片状構造体５の数が過度に多いと、空気の流通が過度に妨げられてしまう。
【００３１】
図８は、図７の熱交換器１の図３に対応する断面図である。図８に示すように、鱗片状構造体５は、扁平管３に沿った湾曲を有する形状であり、扁平管３の短辺３１に扁平管３の表面に沿うように設けられている。鱗片状構造体５の厚みは特に限定されないが、空気の流通を過度に妨げることのない厚さであることが望ましい。鱗片状構造体５は、扁平管３の表面から空気の流れる方向に突出しており、フィン２と同一の材料などから形成される。鱗片状構造体５の鱗片長さ５３は、扁平管３の短辺方向に平行な方向の長さであり、扁平管３の短辺長さｈよりも大きい寸法である。鱗片長さ５３は、特に限定されるものではないが、空気の流通を過度に妨げることがない長さとする。鱗片状構造体５は、例えば、材料を直接削り出し、扁平管３と一体的に形成してもよく、プレス加工により形成してもよい。また、鱗片状構造体５として小型のフィンを形成し、小型のフィンを扁平管３の表面に直接接着してもよい。更に、小型のフィンをあらかじめテープに付着し、テープを扁平管３の短辺３１に付着して扁平管３の表面に鱗片状構造体５を取り付けてもよい。
【００３２】
次に、熱交換器１の動作について説明する。
熱交換器１が気体を冷却する蒸発器として機能すると、扁平管３の周囲の空気の温度が露点以下になり、扁平管３の周囲の空気中が凝縮水となって扁平管３の表面に付着する。このとき、空気がぶつかり、特に低温になりやすい扁平管３に湾曲した短辺３１の表面には、扁平管３の表面に沿うように鱗片状構造体５が複数枚、フィン２と平行な方向に配置されている。扁平管３の表面に付着した凝縮水は、鱗片状構造体５とその隣の鱗片状構造体５との間の領域で生じる毛管現象により扁平管３の短辺３１に移動し、下方へ導水される。一方、凝縮水の残りの一部は、扁平管３の下流側の短辺３１、及び、フィン２の下流側の縁部２２に移動し、下流側の縁部２２を通って流れ落ちる。凝縮水は、熱交換器１の下方で溜まり、熱交換器１の外部に排水される。
【００３３】
このように、扁平管３の短辺３１に鱗片状構造体５を形成した場合にも、扁平管３の上面の平坦な部分に凝縮水が滞留することを回避もしくは低減することができる。また、扁平管３の下面に凝縮水が保持されることも抑制できる。仮に、空気の温度が極低温となった場合でも、凝縮水が素早く排水されるため、凝縮水が凝固して霜を形成することを回避もしくは低減することができる。鱗片状構造体５が存在しない場合には、毛管現象が得られないため、たとえ短辺３１が親水性であっても、短辺３１が凝縮水の導水経路とならず、伝熱管上部に長く滞留することになる。
【００３４】
なお、鱗片状構造体５は、隣接する２枚のフィン２の間に１枚だけ設置されていても排水性の向上の効果は認められるが、２、３枚設置されることが望ましい。また、鱗片状構造体５は、フィン２と接していてもよく、接していなくてもよい。
【００３５】
続いて、扁平管３の排水性を以下のようにして調べた。熱交換器１は、実施の形態１で作製した熱交換器１と同様のものを用いた。フィン２とフィン２との間の鱗片状構造体５は、高さを１ｍｍ、長さを２ｍｍとし、削り出しにより扁平管３の短辺３１に形成した。
【００３６】
次に、鱗片状構造体５が形成された扁平管３を水中に浸し、扁平管３に十分水を吸収させた後、扁平管３を水から引き上げた。そして、水から引き上げた直後の扁平管３の重量と、引き上げ後３分が経過したときの扁平管３の重量とを計測した。３分経過後に扁平管３が含む水分の量を引き上げ直後と３分経過後の重量の差を残水量として算出した。その結果、引き上げ後３分が経過した水の残量は、引き上げ直後の水分量の５０％という残水量であった。フィン２とフィン２との間に鱗片状構造体５を設けたことで、熱交換器１の排水性能が向上し、熱交換器１の残水量が大幅に低減された。
【００３７】
以上説明した、本実施の形態２に係る熱交換器１によれば、熱交換器１の扁平管３の短辺３１の表面であり、板状のフィン２の間に突起部材である鱗片状構造体５を設けている。この場合にも、扁平管３の表面で生じた凝縮水が、鱗片状構造体５の毛管現象及び重力の作用により空気の短辺３１を移動し、下方に流れる。凝縮水は、扁平管３の上面、下面、又は、扁平管３とフィン２との接合部から素早く排水され、保持されることや、滞留することが低減され、凝縮水が霜となって付着することを回避もしくは低減することもできる。そのため、扁平管３の内部の作動流体と空気との熱交換効率を向上させることができる。
【００３８】
また、鱗片状構造体５は、削り出し、プレス加工などにより形成すればよく、扁平管３と同一の合金又は同一主成分の合金を材料として形成することができるため、鱗片状構造体５のための特別な材料を準備せずに排水性能の向上及び霜の付着の回避を期待できる。
【００３９】
また、鱗片状構造体５は、隣接するフィン２の間に平行に配置され、扁平管３の表面に沿った形状であるため、扁平管３の表面に付着した凝縮水を素早く排水できる。
【実施例】
【００４０】
実施の形態２において、板状のフィン２の間に配置した鱗片状構造体５の鱗片長さ５２について調査を行った。具体的には、鱗片状構造体５の鱗片長さ５２と排水速度の関係及び鱗片長さ５２と着霜時の空気抵抗の関係を調べた。【００４１】
まず、アルミニウム合金などを材料とするフィン２及び短辺３１の長さが２ｍｍの扁平管３を形成し、隣接して配置される２本の扁平管３の間の距離を１５ｍｍとして高さ３０ｃｍ、幅３０ｃｍの熱交換器１を作製した。そして、扁平管３の短辺３１の表面に鱗片状構造体５を板状のフィン２の間に等間隔で２枚配置し、残水量比及び空気抵抗を調べた。始めに、残水量比を求めるため、熱交換器１の重量を計測した後、熱交換器１の上方から水を流し、一定時間後に水を流すのをやめ、その１分後の重量を計測した。そして、残水量比を、水を流す前の重量から水を流した後の重量を差し引いた値として求めた。また、空気抵抗は、熱交換器１に作動流体として−１０℃の不凍液を流し、１時間後の霜が付着した状態となった熱交換器１に風速１ｍ／ｓを流通させたときの空気抵抗を測定した。【００４２】
図９は、鱗片状構造体５の鱗片長さ５２と、残水量比及び空気抵抗との関係を示す散布図である。黒丸は残水量比を示し、黒三角は空気抵抗比を表している。なお、図９において、鱗片状構造体５を設けていない状態は、鱗片長さ５２をゼロとして表している。図９に示すように、残水量比は、扁平管３に配置された鱗片状構造体５の鱗片長さ５２が大きくなると、それに伴って熱交換器１の残水量比が小さくなった。これは、鱗片状構造体５の鱗片長さ５２が増大したことで、毛管現象により扁平管３の表面で生じた凝縮水の移動がより容易になり排水が促されたためであると考えられる。また、鱗片状構造体５の鱗片長さ５２がおおむね４ｍｍ程度よりも大きくなると、残水量比がわずかに上昇した。これは、鱗片状構造体５の表面積が増大したことにより、排水される前の凝縮水が多量に保持されたためであると考えられる。【００４３】
一方、空気抵抗比は、扁平管３に配置された鱗片状構造体５の鱗片長さ５２が大きくなると、それに伴って緩やかな上昇を示した。これは、鱗片長さ５２の増加に伴って霜が付着できる面積が大きくなり、鱗片状構造体５の表面に霜が付着することで空気抵抗比を増大させたためである。また、鱗片状構造体５の鱗片長さ５３がおおむね６ｍｍよりも大きいと、空気抵抗比は急激な増加を示した。これは、鱗片長さ５２が大きくなり付着した霜の量が増加し、それに伴い、鱗片状構造体５に付着する霜の量が増大して空気抵抗を大きくしたためであると考えられる。【００４４】
以上の結果より、突起部材として平行な板状のフィン２の間に２枚の鱗片状構造体５を設ける場合には、鱗片状構造体５の鱗片長さ５２はおおむね６ｍｍ以下であることが望ましいことがわかった。なお、扁平管３の短辺３１は２ｍｍであるので、短辺３１の長さのおおむね３倍以下であることが望ましいことが明らかとなった。
【符号の説明】
【００４５】
１  熱交換器、２  フィン、３  扁平管、４  鱗片状粒子、５  鱗片状構造体、２０  切り欠部、２１、２２  縁部、３０  管路、３１、３２  短辺、４１  鱗片幅、４２、５２  鱗片長さ、４３  鱗片高さ、１００  空気調和機、５０１  圧縮機、５０２  四方弁、５０３  室外側熱交換器、５０４  膨張弁、５０５  室内側熱交換器。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【手続補正書】
【提出日】平成30年2月7日(2018.2.7)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００７】
本発明に係る熱交換器は、複数の切り欠部が形成された複数枚のフィンと、前記切り欠部に挿入された扁平管と、を備え、前記偏平管は、該偏平管の断面形状の短辺が空気の流れる方向と直交する向きに配置され、前記断面形状の長辺が空気の流れる方向に平行に配置されており、前記偏平管の前記短辺のうち、前記切り欠部の開口から開放された側の前記短辺の表面に、複数の突起部が設けられたものである。
【手続補正２】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の切り欠部が形成された複数枚のフィンと、
前記切り欠部に挿入された扁平管と、
を備え、
前記偏平管は、該偏平管の断面形状の短辺が空気の流れる方向と直交する向きに配置され、前記断面形状の長辺が空気の流れる方向に平行に配置されており、
前記偏平管の前記短辺のうち、前記切り欠部の開口から開放された側の前記短辺の表面に、複数の突起部が設けられた、
熱交換器。
【請求項２】
前記突起部は、頂点が鋭角である、
請求項１に記載の熱交換器。
【請求項３】
前記突起部は、フラックスにより形成されている、
請求項１又は２に記載の熱交換器。
【請求項４】
前記フラックスは、
前記扁平管の表面に接する面を有し、
前記面から突出する複数の鱗片状粒子により構成される、
請求項２に記載の熱交換器。
【請求項５】
前記突起部が、前記扁平管と同一の合金又は同一主成分の合金を材料として形成される、
請求項１に記載の熱交換器。
【請求項６】
前記突起部は、
前記扁平管の表面に沿った形状を有し、前記フィンと平行に配置された鱗片状構造体である、
請求項５に記載の熱交換器。
【請求項７】
前記突起部は、
上面形状が、長辺が鱗片長さで、短辺が鱗片幅の矩形状であり、
断面形状が、底辺が前記鱗片幅で、高さが鱗片高さの三角形状であり、
前記三角形状は、前記底辺が前記扁平管の表面と平行に接し、前記扁平管の表面から前記鱗片高さで鋭角に突起しており、
前記鱗片高さ及び前記鱗片長さが前記鱗片幅よりも大きい、
請求項１〜６のいずれか一項に記載の熱交換器。
【請求項８】
請求項１〜７のいずれか一項に記載の熱交換器を備えた、
空気調和機。
【国際調査報告】
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