(57)【要約】【課題】フィンへの結露や着霜によって通風抵抗が高まる不具合を抑制した熱交換器を提供する。【解決手段】鉛直方向に延在する複数のフィン１０であって隣接する一対のフィン１０の面同士が平行な状態で水平方向に連続的に配設されるプレート状の複数のフィン１０と、複数のフィン１０の各々に設けられたチューブ孔１０Ｂに密着して挿入されるとともに内部に冷媒が流通する伝熱チューブ４０Ａとを備え、フィン１０の表面に上方から下方に向けて延びる複数の溝１２が溝１２の延在方向に直交する配列方向に一定間隔で形成されており、溝１２の幅が５μｍ以上かつ２００μｍ以下であるとともに隣接する溝１２の端縁間の距離が５μｍ以上かつ溝１２の幅の２倍以下であることを特徴とする熱交換器を提供する。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
鉛直方向に延在する複数のフィンであって隣接する一対のフィンの面同士が平行な状態で水平方向に連続的に配設されるプレート状の複数のフィンと、
前記複数のフィンの各々に設けられたチューブ孔に密着して挿入されるとともに内部に冷媒が流通する伝熱チューブとを備え、
前記フィンの表面に上方から下方に向けて延びる複数の溝が該溝の延在方向に直交する配列方向に間隔を空けて形成されており、
前記溝の幅が５μｍ以上かつ２００μｍ以下であるとともに隣接する前記溝の端縁間の前記配列方向の距離が５μｍ以上かつ前記溝の幅の２倍以下であることを特徴とする熱交換器。
【請求項２】
前記フィンの表面と水滴とがなす接触角をθｅとした場合に、前記溝の幅に対する前記溝の深さの比率が、１／ｔａｎα以上であることを特徴とする請求項１に記載の熱交換器。
ここで、α＝１．１θｅである。
【請求項３】
前記溝の幅に対する前記溝の深さの比率が、１／ｔａｎθｅ以上であることを特徴とする請求項１に記載の熱交換器。
【請求項４】
前記溝の幅に対する前記溝の深さの比率が、１／ｔａｎβ以上であることを特徴とする請求項１に記載の熱交換器。
ここで、β＝０．９θｅである。
【請求項５】
前記延在方向に直交する平面における前記溝の断面形状が矩形状であることを特徴とする請求項２から請求項４のいずれか１項に記載の熱交換器。
【請求項６】
前記複数の溝が、上方から下方に向けて鉛直方向に沿って延びる溝であることを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の熱交換器。
【請求項７】
前記複数の溝が、上方から下方に向けて鉛直方向から傾斜した方向に沿って延びる溝であることを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の熱交換器。
【請求項８】
請求項１から５のいずれか１項に記載の熱交換器と、
前記熱交換器に向かって空気を誘引するファンとを備えることを特徴とする空気調和機。
【請求項９】
前記複数の溝が、上方から下方に向けて鉛直方向から傾斜した方向に沿って延びるとともに前記ファンにより誘引される空気の流通方向の上流側から下流側に進むに連れて下降する方向に延びる溝であることを特徴とする請求項８に記載の空気調和機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、熱交換器および空気調和機に関する。
【背景技術】
【０００２】
空気調和機を構成する熱交換器は、内部を冷媒が流れるチューブと、チューブに熱的に結合されるフィンとを備えており、チューブ内の冷媒と、フィン間を通る空気との間で熱交換を行う。熱交換器のフィンへの結露、着霜により、フィン間の通風抵抗が大きくなることによる効率の低下や、フィンから空調空間への水飛びが生じるのを避けるため、フィンの表面には親水性または撥水性を与えるコーティングが施される。フィンは、典型的にはアルミニウムを用いて形成されており、アルミニウム材の表面はやや親水性を示すが、それよりも親水性を高め、あるいは十分な撥水性を与えることが望まれる。
【０００３】
フィンの表面の親水性が十分に高いと、水がフィンの表面に沿って拡がるので、結露、着霜してもフィン間の通風抵抗を抑えられる。また、親水性が十分に高いことでフィンの表面に水が保持されるので、水飛びを抑えられる。一方、フィンの表面の撥水性が十分に高いと、フィンの表面に水分が付着し難いために、水や霜が大きな塊を形成しないので、フィン間の通風抵抗を抑えることができる。
【０００４】
ここで、フッ素系樹脂に代表される撥水性材料を用いた撥水性コーティングや、シリコーン系樹脂などの親水性材料を用いた親水性コーティングを材の表面に施すことにより、必要な撥水性または親水性を得ることが行われている。また、親水性および撥水性は、材の化学的特性に依存するほか、材の表面の粗さにも依存する。表面に微細な凹凸を形成することによって表面の粗さを大きくするほど、材の表面が平滑であるときに示す親水性／撥水性が強調されること（Ｗｅｎｚｅｌの式）が知られている。
【０００５】
特許文献１では、アルミニウム部材（フィン）を酸に浸漬することで表面に凹凸構造を形成した後、フッ素系樹脂材料などを用いて撥水性コーティングを施すことにより、撥水性コーティングを単体で施した場合よりも撥水化している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１０−１７４２６９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
熱交換器のフィンのコーティングは、フィンを成形するシート材、あるいはフィンとチューブとが組み付けられた組付体をコーティング液に浸漬することで行われる。そのため、コーティングを行うためには、フィンのサイズに適合するコーティング液を貯留する液槽と、液槽を満たすコーティング液とが必要となり、これらのコーティング液や液槽に相応のコストが掛かる。
【０００８】
また、フィンの成形、チューブとの組み付けとは別途、コーティングを行う工程が必要となる。コーティング前には、酸洗浄、水洗、下地の化成処理等を必要とし、コーティング後には焼成を行うので、工程が嵩み、時間も掛かる。さらに、特に屋外に設置される熱交換器のフィンにコーティングを施す場合、長期の使用にも耐えるコーティングの耐久性を確保することが難しい。
【０００９】
本発明は、このような事情を鑑みてなされたものであり、コーティングを施すことなく十分な撥水性をフィンの表面に与え、フィンへの結露や着霜によって通風抵抗が高まる不具合を抑制した熱交換器およびそれを備えた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】
【００１０】
上記目的を達成するために、本発明は、以下の手段を採用する。
本発明に係る熱交換器は、鉛直方向に延在する複数のフィンであって隣接する一対のフィンの面同士が平行な状態で水平方向に連続的に配設されるプレート状の複数のフィンと、前記複数のフィンの各々に設けられたチューブ孔に密着して挿入されるとともに内部に冷媒が流通する伝熱チューブとを備え、前記フィンの表面に上方から下方に向けて延びる複数の溝が該溝の延在方向に直交する配列方向に間隔を空けて形成されており、前記溝の幅が５μｍ以上かつ２００μｍ以下であるとともに隣接する前記溝の端縁間の前記配列方向の距離が５μｍ以上かつ前記溝の幅の２倍以下であることを特徴とする。
【００１１】
本発明に係る熱交換器によれば、プレート状の複数のフィンの表面に配列方向に間隔を空けて形成される複数の溝の幅が５μｍ以上かつ２００μｍ以下となっている。フィンの表面に形成される水滴のサイズが１ｍｍ以上かつ３ｍｍ以下である場合、溝の幅が水滴のサイズに比べて十分に狭い。そのため、溝の上部に形成される水滴が、溝の底部まで到達せずに溝の一方の端縁と他方の端縁を跨ぐように配置される現象（ブリッジ現象）が発生する。このブリッジ現象が発生することにより、フィンの表面の撥水性が高まる。
【００１２】
また、本発明に係る熱交換器によれば、隣接する溝の端縁間の距離が５μｍ以上かつ溝の幅の２倍以下となっている。フィンの表面に形成される水滴のサイズが直径１ｍｍ以上かつ３ｍｍ以下である場合、溝の端縁間の距離が水滴のサイズに比べて十分に小さい。そのため、溝の端縁間に存在するフィンの表面が十分な撥水性を発揮する。
このように、本発明によれば、コーティングを施すことなく十分な撥水性をフィンの表面に与え、フィンへの結露や着霜によって通風抵抗が高まる不具合を抑制した熱交換器を提供することができる。
【００１３】
本発明の第１態様の熱交換器は、前記フィンの表面と水滴とがなす接触角をθｅとした場合に、前記溝の幅に対する前記溝の深さの比率が、１／ｔａｎα以上であることを特徴とする。ここで、α＝１．１θｅである。
【００１４】
溝の一方の端縁側で水滴が溝の底部に到達し、それと同時に溝の他方の端縁に跨ぐように配置される現象（ブリッジ現象）が発生する場合、その溝の幅がＷ１でその溝の深さがＤ１であるとすると、Ｄ１／Ｗ１＝１／ｔａｎθｅとの関係が成り立つ。また、溝の幅が狭くなり溝の深さが深くなるほど撥水性が高まり、溝の幅が広くなり溝の深さが浅くなるほど親水性が高まる。
【００１５】
溝の幅に対する溝の深さの比率が１／ｔａｎθｅと一致する場合に撥水性が十分に発揮されるので、溝の幅に対する溝の深さの比率が１／ｔａｎθｅより低い場合であっても、１／ｔａｎθｅの近傍であれば十分に撥水性が発揮される。したがって、溝の幅に対する溝の深さの比率を１／ｔａｎθｅより小さい１／ｔａｎα（α＝１．１θｅ）以上とすることにより、十分な撥水性をフィンの表面に与えることができる。
【００１６】
本発明の第２態様の熱交換器は、前記溝の幅に対する前記溝の深さの比率が、１／ｔａｎθｅ以上であることを特徴とする。
このようにすることで、溝の幅に対する溝の深さの比率を、撥水性が十分に発揮される１／ｔａｎθｅ以上とすることにより、十分な撥水性をフィンの表面に与えることができる。
【００１７】
本発明の第３態様の熱交換器は、前記溝の幅に対する前記溝の深さの比率が、１／ｔａｎβ以上であることを特徴とする。ここで、β＝０．９θｅである。
このようにすることで、溝の幅に対する溝の深さの比率を、撥水性が十分に発揮される１／ｔａｎθｅより更に大きい１／ｔａｎβ（β＝０．９θｅ）以上とすることにより、十分な撥水性をフィンの表面により確実に与えることができる。
【００１８】
上記の第１態様から第３態様の熱交換器においては、前記延在方向に直交する平面における前記溝の断面形状が矩形状であってもよい。
このようにすることで、断面形状が矩形状の溝が複数形成されたフィンの表面に十分な撥水性を与えることができる。
【００１９】
本発明の第４態様の熱交換器は、前記複数の溝が、上方から下方に向けて鉛直方向に沿って延びる溝であることを特徴とする。
このようにすることで、撥水性が与えられたフィンの表面に形成された水滴を、鉛直方向に上方から下方に向けて形成された溝に沿って、水滴の自重によって確実にフィンの下方に滴下させることができる。
【００２０】
本発明の第５態様の熱交換器は、前記複数の溝が、上方から下方に向けて鉛直方向から傾斜した方向に沿って延びる溝であることを特徴とする。
このようにすることで、撥水性が与えられたフィンの表面に形成された水滴を、鉛直方向から傾斜した方向に上方から下方に向けて形成された溝に沿って、水滴の自重によって確実にフィンの下方に滴下させることができる。
【００２１】
本発明に係る空気調和機は、上記のいずれかに記載の熱交換器と、前記熱交換器に向かって空気を誘引するファンとを備えることを特徴とする。
このようにすることで、コーティングを施すことなく十分な撥水性をフィンの表面に与え、フィンへの結露や着霜によって通風抵抗が高まる不具合を抑制した空気調和機を提供することができる。
【００２２】
本発明の他の態様の空気調和機は、前記複数の溝が、上方から下方に向けて鉛直方向から傾斜した方向に沿って延びるとともに前記ファンにより誘引される空気の流通方向の上流側から下流側に進むに連れて下降する方向に延びる溝であることを特徴とする。
【００２３】
このようにすることで、撥水性が与えられたフィンの表面に形成された水滴を、鉛直方向から傾斜した方向に上方から下方に向けて形成された溝に沿って水滴の自重により滴下させることができる。また、フィンの表面に形成された水滴を、ファンにより誘引される空気によって溝に沿って滴下させることができる。
したがって、本態様によれば、フィンの表面に形成された水滴を、水滴の自重およびファンにより誘引される空気の双方の作用によって、確実に滴下させることができる。
【発明の効果】
【００２４】
本発明によれば、コーティングを施すことなく十分な撥水性をフィンの表面に与え、フィンへの結露や着霜によって通風抵抗が高まる不具合を抑制した熱交換器を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】第１実施形態の空気調和機を示す斜視図である。
【図２】第１実施形態の室外機ユニットを示す斜視図である。
【図３】図２に示す熱交換器を示す斜視図である。
【図４】図３に示すフィンのＡ−Ａ矢視図であり、（ａ）が鉛直方向に沿って延びる溝が形成されたフィンを示し、（ｂ）が鉛直方向から傾斜した方向に沿って延びる溝が形成されたフィンを示す。
【図５】図３に示すフィンを拡大して模式的に示す斜視図である。
【図６】フィンに形成された表面微細構造の溝の深さ／幅について、撥水化および親水化の狭間を規定する基本クライテリアを示す図である。
【図７】接触角に対する感度評価に用いる形状因子を示す図である。
【図８】感度評価の結果を示す図である。
【図９】表面微細構造に水滴が接触して拡がる様子を示す図である。
【図１０】溝が深い場合に空気の巻き込みが生じることを説明するための図である。
【図１１】溝が浅い場合に空気の巻き込みが生じないことを説明するための図である。
【図１２】（ａ）は、基本クライテリアの策定に用いた表面微細構造の溝のモデルを示す図であり、（ｂ）は、図６の再掲である。
【図１３】溝の表面に対して溝の内壁が傾斜している場合について説明するための図である。
【図１４】図１３のように溝の内壁が傾斜している場合について、撥水化および親水化の狭間を規定する傾斜クライテリアを示す図である。
【図１５】（ａ）は表面微細構造のデジタルマイクロスコープ写真であり、（ｂ）は表面微細構造に空気の巻き込みが生じて撥水している様子を示す写真である。
【図１６】第２実施形態の熱交換器を示す斜視図である。
【図１７】図１６に示すフィンのＢ−Ｂ矢視図であり、（ａ）が鉛直方向に沿って延びる溝が形成されたフィンを示し、（ｂ）が鉛直方向から傾斜した方向に沿って延びる溝が形成されたフィンを示す。
【図１８】第３実施形態の熱交換器を示す斜視図である。
【図１９】図１８に示すフィンのＣ−Ｃ矢視図であり、（ａ）が鉛直方向に沿って延びる溝が形成されたフィンを示し、（ｂ）が鉛直方向から傾斜した方向に沿って延びる溝が形成されたフィンを示す。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
〔第１実施形態〕
以下、本発明の第１実施形態の空気調和機１００について、図面を参照して説明する。
図１に示すように、本実施形態の空気調和機１００は、室内機ユニット２０と、室外機ユニット３０とを備えている。室内機ユニット２０および室外機ユニット３０は、一対の冷媒配管４０を介して、室内機ユニット２０から室外機ユニット３０へ、または、室外機ユニット３０から室内機ユニット２０へ冷媒を流通させる。また、室内機ユニット２０および室外機ユニット３０は、電気配線（図示略）によって、互いに電気的に接続されている。
【００２７】
室内機ユニット２０は、背面のベース（図示略）と前面パネル２１とが一体に構成されたものになっている。ベースには、プレートフィンチューブ型の室内熱交換器２２と、略円筒形状の室内ファン２３と、室内機ユニット２０の動作制御等を行うコントロール部２４とが取り付けられている。
【００２８】
図１および図２に示すように、室外機ユニット３０は、筐体３１内に室外熱交換器３２（熱交換器）と、プロペラファン３３（ファン）と、圧縮機３４と、室外機用電装箱５０とを備える。室外機ユニット３０には、略中央に室外機ユニット３０内の空間を２つに分けるバッフルプレート３５が設けられている。
【００２９】
室外機ユニット３０の正面視における左側の空間にはプロペラファン３３が配置され、右側の空間には圧縮機３４が配置されている。プロペラファン３３は、室外機ユニット３０を正面から見て左回りに回転して、筐体３１内に背面から前面へ抜ける方向（図２に矢印で示す方向）の風を生じさせる。このように、プロペラファン３３は、室外熱交換器３２に向かって外気（空気）を誘引する装置である。
【００３０】
室外熱交換器３２およびプロペラファン３３が外部と向き合う筐体３１の背面および前面には、フィンガード（図示略）およびファンガード３６がそれぞれ設けられている。フィンガードはコルゲートフィンが外部からの不意の衝撃により破損することがないように設けられているものである。ファンガード３６も、これと同様にプロペラファン３３を外部衝撃から保護することを一つの目的とするとともに、外気に含まれる粉塵などを筐体３１内に取り込ませないことを目的として備えられているものである。
【００３１】
圧縮機３４は、低温低圧の気体冷媒を高温高圧の気体冷媒に変換して吐出するものである。ここで、冷媒回路とは、圧縮機３４と、室内熱交換器２２と、室外熱交換器３２と、冷媒配管４０と、膨張弁（図示略）と、冷媒の流れ方向を規定する四方弁（図示略）等から構成される。冷媒回路は、一対の冷媒配管４０を介して、冷媒を室内機ユニット２０と室外機ユニット３０との間で循環させる回路である。
【００３２】
ここで、空気調和機１００の動作について、暖房運転時および冷房運転時の場合に分けて説明する。
暖房運転時には、圧縮機３４で高温高圧となった気体冷媒は、図１に示す冷媒配管４０を通り室内機ユニット２０の室内熱交換器２２に圧送される。室内機ユニット２０内では、室内ファン２３により取り込まれた室内の空気に対して、室内熱交換器２２を流通する高温高圧の冷媒から熱が与えられる。この熱交換によって、吹出口２１ｃから熱が与えられた空気である温風が吹き出される。高温高圧の気体冷媒は、室内熱交換器２２において熱交換されることによって凝縮して液化し、高温高圧の液冷媒となる。
【００３３】
この高温高圧の液冷媒は、室外機ユニット３０の室外熱交換器３２に送られる途中で、膨張弁により減圧されて低温低圧の液冷媒となる。室外機ユニット３０では、プロペラファン３３により筐体３１内に取り込まれた新しい室外の空気から、室外熱交換器３２を流通する低温低圧の液冷媒が熱を奪う。この熱交換によって低温低圧の液冷媒は蒸発して気化し、低温低圧の気体冷媒となる。低温低圧の気体冷媒は、圧縮機３４に送られて高温高圧の気体冷媒となる。空気調和機１００は、以上の工程を繰り返すことにより、暖房運転を行う。
【００３４】
一方、冷房運転時においては、暖房運転時とは逆方向に冷媒が冷媒回路中を流れる。すなわち、圧縮機３４で高温高圧とされた気体冷媒が、冷媒配管４０を通過して室外熱交換器３２に圧送される。気体冷媒は、室外熱交換器３２において室外の空気に熱を奪われることにより凝縮して液化する。これによって、高温高圧の気体冷媒は、高温高圧の液冷媒となる。高温高圧の液冷媒は、膨張弁により減圧されて低温低圧の液冷媒となり、再び冷媒配管４０を通って室内熱交換器２２に送られる。低温低圧の液冷媒は、ここで室内の空気から熱を奪って吹出口２１ｃから冷風を吹出すとともに、冷媒自身は蒸発して気化する。これにより、低温低圧の液冷媒は、低温低圧の気体冷媒となる。気体冷媒は再び圧縮機３４に送られて高温高圧の気体冷媒となる。空気調和機１００は、以上の工程を繰り返すことにより、冷房運転を行う。
【００３５】
次に、本実施形態の室外熱交換器３２について、より詳細に説明する。本実施形態の室外熱交換器３２は、フィン・アンド・チューブ型熱交換器である。
図３に示すように、室外熱交換器３２は、鉛直方向に延びる軸線Ｘに沿って延在するプレート状の複数のフィン１０を備えている。複数のフィン１０は、隣接する一対のフィン１０の面同士が平行な状態で水平方向に連続的に配設されている。図３中では符号１０を２枚のフィンにのみ付し、その他のフィンについて符号１０の記載を省略している。
【００３６】
フィン１０の表面に水平方向の線を引いた場合、その線が延在する方向はプロペラファン３３の回転軸が延在する方向と一致している。したがって、プロペラファン３３により誘引される空気は、隣接する一対のフィン１０の間に形成される流路に沿って流通する。隣接する一対のフィン１０の間に形成される流路に誘引された空気は、図３に示す矢印方向に沿って流出する。
このように、複数のフィン１０は、プロペラファン３３により誘引される空気の流通を妨げないとともに、誘引される空気に効率よく熱を伝達できるように配置されている。
【００３７】
図３に示す室外熱交換器３２において、フィン１０の各々には、伝熱チューブ４０Ａが挿入されるチューブ孔１０Ｂが設けられている。伝熱チューブ４０Ａは、冷媒配管４０の一部であり、室外熱交換器３２において冷媒を流通させる部品である。伝熱チューブ４０Ａは、チューブ孔１０Ｂに密着して挿入されるとともに内部に冷媒（流体）が流通する。
【００３８】
伝熱チューブ４０Ａの内部を流通する冷媒の熱は、伝熱チューブ４０Ａを介してフィン１０に伝達されるようになっている。フィン１０は伝熱性の高い金属材により構成されている。そのため、フィン１０は、冷媒から伝達される熱を効率的にフィン１０の周囲の空気に伝達することが可能となっている。
フィン１０を形成する金属材として、例えば、アルミニウム材や、化成処理されたアルミニウム材や、ステンレス鋼材を用いることができる。
【００３９】
以下、図４（ａ）および図４（ｂ）を用いて、フィン１０の表面に形成される溝１２について説明する。
なお、図４（ａ）および図４（ｂ）においては、フィン１０の一対の表面（表面側と裏面側）の一方の面のみが図示されているが、他方の面についても同様の溝１２が形成されるものとし、説明を省略する。
また、図４（ａ），図４（ｂ）中に示す矢印は、プロペラファン３３により誘引される空気の流通方向を示している。図４（ａ），図４（ｂ）中では符号１２を２本の溝にのみ付し、その他の溝１２についての符号１２の記載を省略している。
【００４０】
図４（ａ）に示すように、フィン１０の表面には、鉛直方向に延在する軸線Ｘに沿って上方から下方に向けて延びる複数の溝１２が形成されている。複数の溝１２は、溝１２の延在方向（軸線Ｘ方向）に直交する配列方向に一定間隔で形成されている。
【００４１】
溝１２は、フィン１０の表面に付着した水滴が大きな塊となって結露や着霜を引き起こすことを防ぐために設けられている。より詳細には、溝１２は、フィン１０の表面が十分な撥水性を発揮し、フィン１０に付着する水滴をフィン１０の下方に滴下させるために設けられている。
【００４２】
図４（ｂ）にはフィン１０の変形例が示されている。この変形例のフィン１０の表面には、上方から下方に向けて鉛直方向から傾斜した方向に沿って延びる溝１２が形成されている。複数の溝１２は、溝１２の延在方向（軸線Ｘ方向から傾斜した方向）に直交する配列方向に一定間隔で形成されている。
【００４３】
図４（ｂ）において、溝１２の延在方向を示す軸線Ｙ１と鉛直方向に沿った軸線Ｘとが成す角は、フィン１０の表面が配置される平面内において角度Ｚ１となっている。このように軸線Ｙ１を軸線Ｘから角度Ｚ１だけ傾斜させているのは、フィン１０の表面に形成された水滴をフィン１０の下方に滴下させるために、プロペラファン３３により誘引される空気による風力を利用するためである。
【００４４】
図４（ｂ）に示すように、溝１２は、矢印で示される空気の流通方向の上流側から下流側に進むに連れて下降する方向に延びる溝となっている。したがって、フィン１０の表面に形成された水滴を、プロペラファン３３により誘引される空気によって溝１２に沿って滴下させることができる。
【００４５】
前述した角度Ｚ１としては、プロペラファン３３の回転数や風量等の各種の条件に応じて０°より大きく９０°より小さい任意の値を設定すればよい。ただし、角度Ｚ１が０°に近いほどプロペラファン３３により誘引される空気による風力が利用しづらくなり、角度Ｚ１が９０°に近いほど水滴の自重が利用しづらくなる。そのため、プロペラファン３３により誘引される空気による風力と、水滴の自重の双方を利用するためには、角度Ｚ１を４０°の近傍（例えば、２０°以上かつ６０°以下）とするのが望ましい。
【００４６】
本実施形態では、フィン１０に十分な撥水性を発揮させるために、フィン１０の表面に形成される溝１２の幅１２Ｗと、隣接する溝１２の端縁間の配列方向の距離を示すピッチ１２Ｐの関係を以下の式（１）および式（２）の条件を満たすようにしている。
５μｍ≦幅１２Ｗ≦２００μｍ          （１）
５μｍ≦ピッチ１２Ｐ≦幅１２Ｗ×２      （２）
以上の式（１）および式（２）の条件を満たすことによりフィン１０が撥水性を発揮する理由については、後述する。
【００４７】
次に、本実施形態のフィン１０の表面微細構造１０Ａについて説明する。
図５に示すように、表面微細構造１０Ａは、撥水性や親水性を与えるコーティングが施されていない材の表面１１と、表面１１に形成された多数の溝１２とを備える。各溝１２は、横断面（溝１２が延在する方向に直交する平面における断面）が矩形状で、直線状に延びており、溝１２の延在方向に直交する配列方向に所定の間隔をおいて互いに平行に配列される。溝１２が延びる長さ方向に直交する配列方向の寸法（幅１２Ｗ）は、水滴の径に対して十分に小さい。ここで、水滴の直径は、１ｍｍ〜３ｍｍ程度を想定する。
【００４８】
フィン１０の表面側１０１と裏面側１０２とでは、溝１２が互い違いに配置されている。つまり、表面側１０１において隣り合う溝１２と溝１２との間に、裏面側１０２の溝１２が位置し、裏面側１０２において隣り合う溝１２と溝１２との間に、表面側１０１の溝１２が位置している。
【００４９】
表面微細構造１０Ａにおいては、その材自体が、接触角が４５°〜８４°程度の親水性を有するが、溝１２の幅１２Ｗに対する深さ１２Ｄの比率が所定の基本クライテリアＣｒ１（図６参照。）に基づいて定められることで、撥水性を獲得している。
基本クライテリアＣｒ１（溝１２の深さ１２Ｄ／幅１２Ｗ）は、フィン１０の材の平滑面（表面１１）と水滴とがなす接触角をθｅとしたとき、１／ｔａｎθｅである。溝１２の幅１２Ｗに対する深さ１２Ｄの比率が、この基本クライテリアＣｒ１よりも大となるように、溝１２の形状が定められる。
【００５０】
すなわち、溝１２の深さ１２Ｄ／幅１２Ｗは、表面微細構造１０Ａの接触角θｅを左右する要素の一つであり、溝１２の深さ１２Ｄ／幅１２Ｗを規定する基本クライテリアＣｒ１は、溝１２が形成された表面微細構造１０Ａの撥水化および親水化の狭間を決定する。
【００５１】
図６は、材の平滑面と水滴とがなす接触角θｅと、溝１２の深さ１２Ｄ／幅１２Ｗとの関係を示す。接触角θｅは、溝１２が形成されていない平滑な面と水滴とがなす角度であり、水滴の大きさや、材が設置される姿勢のいかんによらず一定である。
【００５２】
本実施形態では、基本クライテリアＣｒ１の誤差に対処するため、基本クライテリアＣｒ１と、それよりも上側と下側との近傍の値を含む基本クライテリア帯Ｂ１を設定している。そして、基本クライテリア帯Ｂ１よりも大となるように溝１２の深さ１２Ｄ／幅１２Ｗを定めている。上側とは、溝１２の深さ１２Ｄ／幅１２Ｗの値が基本クライテリアＣｒ１よりも大きい領域をいう。下側とは、溝１２の深さ１２Ｄ／幅１２Ｗの値が基本クライテリアＣｒ１よりも小さい領域をいう。
【００５３】
基本クライテリア帯Ｂ１は、接触角θｅが測定値に対して１０％小さい場合（０．９θｅである場合）の基本クライテリアＣｒ１１から、接触角θｅが測定値に対して１０％大きい場合（１．１θｅである場合）の基本クライテリアＣｒ１２までの範囲である。接触角θｅが測定誤差を含んでいたとしても、溝１２の深さ１２Ｄ／幅１２Ｗが基本クライテリア帯Ｂ１よりも大きい領域Ｆ１では、表面微細構造１０Ａは撥水化される。
【００５４】
一方、溝１２の深さ１２Ｄ／幅１２Ｗが基本クライテリアＣｒ１よりも小さい領域Ｆ２では、表面微細構造１０Ａは親水化される。但し、溝１２の深さ１２Ｄ／幅１２Ｗが基本クライテリアＣｒ１よりも小さくても基本クライテリア帯Ｂ１の下限値である基本クライテリアＣｒ１１よりは大きければ（Ｃｒ１１からＣｒ１までの範囲）、後述するブリッジ現象が成立して表面微細構造１０Ａが撥水化されうるので、当該範囲に溝１２の深さ１２Ｄ／幅１２Ｗを設定することも許容される。
【００５５】
接触角θｅの測定値は、アルミニウムを用いて形成された材の場合、約４５°〜約９０°である。化成処理されたアルミニウム材の場合、接触角は約５０〜約７０°である。また、ステンレス鋼材の場合、接触角θｅは約８０°〜約９０°である。
【００５６】
上記の基本クライテリアＣｒ１を特定するに至ったプロセスについて、以下説明する。
接触角θｅに影響を及ぼす要素の一つとして、本発明者は、材と水滴との間の空気の巻き込みに着目した。その一方で、タグチメソッド（品質工学）を用いて、接触角θｅに対する形状因子の感度評価を行った。評価に用いた形状因子は、図７に示すように、溝１２の幅１２Ｗ、深さ１２Ｄ、ピッチ１２Ｐ、溝１２の断面形状（矩形、Ｕ字（円弧状を含む）、Ｖ字）、および複数の溝１２がなすパターン（格子状、縞状、点状）である。
【００５７】
感度評価には、タグチメソッドのＬ１８に基づいて１８個の供試体を用いた。溝１２の幅、深さ、およびピッチは、それぞれ３段階に振っている。また、形状因子ではないが、アルミニウム合金、ステンレス鋼（ＳＵＳ）、および化成処理をしたアルミニウム合金から形成された供試体を試した。
【００５８】
感度評価により、図８に示す結果が得られた。図８の縦軸は、各因子が接触角θｅに及ぼす影響の度合（感度）を示しており、図８の上方にいくほど撥水化し、図８の下方にいくほど親水化する。図８の結果によると、接触角θｅに対して、溝１２の幅１２Ｗ、深さ１２Ｄ、およびパターンの感度が他の因子と比べて大きい。
【００５９】
ここで、溝１２の幅１２Ｗが狭いほど、または溝１２の深さ１２Ｄが深いほど撥水化し、逆に、溝１２の幅１２Ｗが広いほど、または溝１２の深さ１２Ｄが浅いほど親水化する。このように、溝１２の幅１２Ｗおよび深さ１２Ｄの違いにより、何故、撥水化または親水化されるのか、そのメカニズムについて考察するにあたり、下記の条件を設定する。
条件１：水滴の径に対して、表面微細構造１０Ａの凹凸の構造（溝１２の幅１２Ｗ、深さ１２Ｄ、ピッチ１２Ｐ等）は十分に小さい。
条件２：材の平滑面と水滴とがなす接触角θｅは常に一定である。
条件３：水滴は、その表面積が小さくなるように挙動する（表面エネルギーの最小化）。
【００６０】
そして、図９に示すように、水滴１４が表面微細構造１０Ａに静置され、材との間に空気１５を巻き込みながら自重により拡がる様子を想定する。
水滴１４は、表面微細構造１０Ａに接触する前は、球状であり（図９（ａ））、水滴１４の球面の一部が表面微細構造１０Ａの表面１１に接触する（図９（ｂ））。
【００６１】
その後、水滴１４は、接触した箇所（表面１１Ａ）から、両側の溝１２，１２を跨いで隣の表面１１Ｂ，１１Ｃにも接触する（図９（ｃ））。それを水滴の体積に応じた回数だけ繰り返しながら、水滴１４は拡がり、安定する（図９（ｄ））。図９（ｄ）の状態において、表面微細構造１０Ａと水滴１４とが実際になす接触角θが測定されることとなる。
【００６２】
上記のように、表面微細構造１０Ａと接触した直後からの水滴１４の挙動を捉えることにより、撥水化、親水化されるメカニズムについて考察する。
まず、溝１２が十分に深い場合について述べる。
図１０（ａ）に示すように、水滴１４が、表面微細構造１０Ａの表面１１Ａに接触する。水滴１４の径に対して、表面微細構造１０Ａの凹凸の構造は十分に小さいため（条件１）、水滴１４は、溝１２，１２の間の凸部の天面である表面１１Ａに接触し、溝１２の開口の一方の端縁１２１にまで拡がる。
【００６３】
そして、図１０（ｂ）に示すように、水滴１４の一部が端縁１２１から溝１２の内壁１２３に沿って浸入する。このとき、材と水滴１４とがなす角は、θｅである（条件２）。接触角θｅは、材の垂直面についても一定であり、図１０（ａ）〜（ｄ）を通じて不変である（図１１（ａ）〜（ｄ）でも同様）。
【００６４】
その後、図１０（ｃ）に示すように、水滴１４が溝１２内のより奥へと浸入しようとするが、水滴１４は、溝１２の底部１２４には到達しないで溝１２の他方の端縁１２２（対岸側）に到達する。こうして水滴１４が溝１２を跨いで対岸の表面１１Ｂに到達したときの溝１２内の水滴１４の断面形状は、条件３より、図１０（ｃ）に示すように直線で近似することができる。
水滴１４が対岸側の端縁１２２に到達すると、水滴１４によって溝１２の内側と外側とが仕切られるので、水滴１４と材との間に空気１５が巻き込まれる。
【００６５】
水滴１４は、さらに、図１０（ｄ）に示すように、表面１１Ｂ上を拡がる。このとき、水滴１４は、表面積を小さくするように挙動するので（条件３）、溝１２内で下方へと膨らむことなく、直線状を維持すると推定される。そして、溝１２内に空気１５を巻き込みながら、図１０（ａ）〜（ｄ）を繰り返し、安定する（図９（ｄ）参照）。
【００６６】
なお、図１０においては水滴１４の右側のみを図示しているが、左側においても同様に水滴１４が拡がる。また、溝１２の長さ方向（紙面に直交する方向）にも水滴１４は拡がり、自重と表面張力とがバランスする状態に安定する。
【００６７】
次に、溝１２が浅い場合について述べる。
図１１（ａ）に示すように、水滴１４が、表面微細構造１０Ａの表面１１Ａに接触する。水滴１４の径に対して、表面微細構造１０Ａの凹凸の構造は十分に小さいため（条件１）、水滴１４は、溝１２，１２の間の凸部の天面である表面１１Ａに接触し、溝１２の開口の一方の端縁１２１にまで拡がる。
【００６８】
そして、図１１（ｂ）に示すように、水滴１４の一部が端縁１２１から溝１２の内壁１２３に沿って浸入する。このとき、材と水滴１４とがなす角は、θｅである（条件２）。なお、水滴１４の右側のみを図示しているが、左側においても同様に水滴１４が拡がる。
【００６９】
ここまでは、溝１２が深い場合（図１０）と同様であるが、溝１２の深さが浅いと、図１１（ｃ）に示すように、水滴１４が溝１２の底部１２４に到達し、底部１２４に沿って拡がる。このとき、水滴１４は、溝１２の長さ方向にも拡がる。
そして、水滴１４は、図１１（ｄ）に示すように、溝１２の他方の端縁１２２（対岸側）から表面１１Ｂへと溢れ出る。つまり、溝１２が浅い場合は、水滴１４と材との間への空気の巻き込みが生じない。その後、図１１（ａ）〜（ｄ）を繰り返し、安定する。
【００７０】
以上で述べた、溝１２が深い場合（図１０）と、溝１２が浅い場合（図１１）との考察に基づくと、溝１２の幅１２Ｗ、深さ１２Ｄによってぬれ性（撥水性および親水性）に違いが出るのは、水滴１４が溝１２の一方の端縁１２１から他方の端縁１２２へと溝１２を跨ぐようにブリッジするブリッジ現象が生じるのか（図１０（ｃ））、生じないのか（図１１（ｃ））が関係するものと推定される。
【００７１】
つまり、溝１２が深いため、水滴１４が溝１２の底部１２４に到達することなく溝１２の対岸へとブリッジすれば（図１０（ｃ））、水滴１４と材との間に空気１５が巻き込まれる。そうすると、撥水化すると推定される。
一方、水滴１４が溝１２の対岸側の端縁１２２へと到達するよりも早く底部１２４に到達するほどに、溝１２が浅ければ（図１１（ｃ））、溝１２内に十分に水滴１４が入り込むので、親水化すると推定される。
【００７２】
以上の考察をベースに、表面微細構造１０Ａを構成する溝１２のモデルを作図した（図１２（ａ））。このモデルに基づいて、溝１２の幅１２Ｗおよび深さ１２Ｄについての幾何学的関係を求める。ここで、簡単のため、溝１２の横断面を表す２次元形状で取り扱い、溝１２内に浸入した水滴の形状は直線で表せるものとする。
【００７３】
溝１２の幅１２Ｗの値をＡとおくと、深さ１２Ｄの値はＡ／ｔａｎθｅと表せるので、溝１２の深さ１２Ｄ／幅１２Ｗの値は、１／ｔａｎθｅである。この１／ｔａｎθｅ（基本クライテリアＣｒ１）において、撥水化と親水化とを線引きできる。
つまり、水滴１４が溝１２内に入り込む過程で、底部１２４よりも先に対岸（端縁１２２）に到達すれば（図１０（ｃ））撥水化し（図６の領域Ｆ１）、対岸よりも先に底部１２４に到達すれば（図１１（ｃ））親水化するのであり（図６の領域Ｆ２）、対岸／底部に付くか付かないかの瀬戸際に、撥水化／親水化の境界を設定することができる。
【００７４】
図１２（ｂ）（図６と同様）より、例えば、フィン１０のアルミニウム合金材の平滑面が８４°の接触角θｅを示すとすると、基本クライテリアＣｒ１（深さ１２Ｄ／幅１２Ｗ）は約０．１である。その他の材（例えば、ステンレス鋼材、化成処理をしたアルミニウム材、銅）でも、接触角θｅに応じて基本クライテリアＣｒ１が定まる。
【００７５】
以上より、溝１２の形状（深さと幅の関係）に応じて、空気の巻き込みが生じるか否かが決まる事象に基づいて設定された基本クライテリアＣｒ１を用いると、フィン１０の実際の接触角θを制御することができる。
例えば、フィン１０のアルミニウム合金材の平滑面の接触角θｅが８４°である場合は、溝１２の幅１２Ｗに対する深さ１２Ｄの比率が基本クライテリアＣｒ１である０．１を上回ると撥水化し（上向きの矢印参照）、その比率が０．１を下回ると親水化する（下向きの矢印参照）。
【００７６】
したがって、本実施形態のようにフィン１０に撥水性を発揮させたい場合は、溝１２の深さ１２Ｄ／幅１２Ｗの値を０．１よりも大に設定するとよい。基本クライテリアＣｒ１よりも大きい領域Ｆ１内で基本クライテリアＣｒ１から離間するほど撥水化するので、溝１２の深さ１２Ｄ／幅１２Ｗの大きさを調節することにより、必要な撥水性を得ることができる。
【００７７】
以上で説明したように、本実施形態によれば、撥水性を与えるコーティングや親水性を与えるコーティングを施す必要なく、フィン１０の表面に基本クライテリアＣｒ１から導かれる形状の溝１２を形成することにより、フィン１０の表面に必要な撥水性または親水性を与えることが可能となる。
【００７８】
コーティングを廃止することで、コーティング液、液槽のコストが不要となり、コーティングに付随する下地処理、焼成等も不要となるので、製造コストを抑えて効率よく製造することができる。その上、一般に、樹脂コーティングの耐久性、強度よりも金属材の素地の耐久性、強度の方が高いので、屋外の長期使用にも耐える耐久性や、衝撃に耐える強度を容易に確保できる。
【００７９】
以上で述べた基本クライテリアＣｒ１は、表面１１に対して垂直な内壁１２３を有し、矩形の断面形状をした溝１２（図１２（ａ））について設定される。
以下、表面１１に直交する垂線に対して内壁１２３が傾斜している場合について説明する。
図１３（ａ），図１３（ｂ）に示す内壁１２３は、表面１１に直交する垂線Ｌ１に対してθｗだけ傾斜している。図１３（ａ）は、傾斜角θｗが小さい場合を示し、図１３（ｂ）は、傾斜角θｗが大きい場合を示している。
【００８０】
垂線Ｌ１に対して内壁１２３が傾斜していると、内壁１２３が垂線Ｌ１に沿っている場合と比べて、水滴１４のブリッジが成立するために余分に深さを必要とする（図１３（ａ））。
そして、接触角θｅと傾斜角θｗとの幾何学的関係により、一定以上に傾斜角θｗが大きくなると（図１３（ｂ））、図１４のグラフから読み取れるように、水滴１４のブリッジが成立しなくなる。三角関数を用いる幾何学計算により、傾斜角θｗと溝１２の深さ１２Ｄ／幅１２Ｗとの関係を求めると、水滴１４のブリッジが生じるか否かを分ける傾斜クライテリアＣｒ２（図１４）を定めることができる。
【００８１】
傾斜クライテリアＣｒ２（深さ／幅）は、次の式（３）により表される。
Ｃｒ２＝ｃｏｓ（θｅ-θｗ）／［ｔａｎ（θｗ）・ｃｏｓ（θｅ−θｗ）＋ｓｉｎ（θｅ−θｗ）］      （３）
【００８２】
図１４は、接触角θｅが８４°（アルミニウム材）の場合の傾斜クライテリアＣｒ２を示す。上述したように、傾斜角θｗが０°から大きくなるにつれて、ブリッジが成立するために必要となる溝１２の深さ１２Ｄが増大し、傾斜角θｗが一定以上（ここでは約４５°以上）となるとブリッジ現象が起こらない。
【００８３】
例えば、傾斜角θｗが２０°である場合は、溝１２の深さ１２Ｄ／幅１２Ｗの値が傾斜クライテリアＣｒ２である０．４を上回ると撥水化し（図１４中の上向きの矢印参照）、その比率が０．４を下回ると親水化する（図１４中の下向きの矢印参照）。
【００８４】
ここで、基本クライテリアＣｒ１の場合と同様に、傾斜クライテリアＣｒ２と、それよりも上側と下側との近傍の値を含む傾斜クライテリア帯Ｂ２を設定することが好ましい。
傾斜クライテリア帯Ｂ２は、接触角θｅが測定値に対して１０％小さい場合の傾斜クライテリアＣｒ２１から、接触角θｅが測定値に対して１０％大きい場合の傾斜クライテリアＣｒ２２までの範囲をいう。上側とは、溝１２の深さ１２Ｄ／幅１２Ｗの値が傾斜クライテリアＣｒ２よりも大きい領域をいう。下側とは、溝１２の深さ１２Ｄ／幅１２Ｗの値が傾斜クライテリアＣｒ２よりも小さい領域をいう。
【００８５】
接触角θｅが測定誤差を含んでいても、溝１２の深さ１２Ｄ／幅１２Ｗの値が傾斜クライテリア帯Ｂ２よりも大きい領域では確実に撥水化される。
溝１２の深さ１２Ｄ／幅１２Ｗの値が傾斜クライテリアＣｒ２よりも小さくても傾斜クライテリア帯Ｂ２の下限値Ｃｒ２１よりは大きければ（Ｃｒ２１からＣｒ２までの範囲）、ブリッジ現象が成立して撥水化されうるので、当該範囲に溝１２の深さ／幅を設定することも許容される。
【００８６】
傾斜クライテリアＣｒ２により撥水化の領域ＦＡと隔てられる親水化の領域ＦＢにおいて、溝１２の幅１２Ｗに対する深さ１２Ｄの比率を増大させていくと、親水性が強調される（図１０において右上の箇所）。これは、溝１２が深いために比表面積が増大すること（表面粗さの増大）による。
【００８７】
表面微細構造１０Ａの溝１２の断面形状は、矩形（図１２（ａ））や台形（図１３）に限らず、Ｕ字やＶ字であってもよい。Ｕ字やＶ字の場合は、内壁１２３に沿って傾斜角θｗを設定することで、傾斜クライテリアＣｒ２を利用して溝１２の深さ１２Ｄ／幅１２Ｗを定めることができる。
【００８８】
図８に示した形状因子の感度評価に用いた溝１２の断面形状（図７）と、図８の評価結果によれば、傾斜角θｗが小さいほど水滴１４のブリッジが成立し易いので撥水化し、傾斜角θｗが大きいほど親水化することが示唆されている。
【００８９】
溝１２の幅１２Ｗは、ブリッジを成立させるために水滴の径の約１／４以下に設定することができ、例えば、５μｍ以上かつ２００μｍ以下に設定することができる。好ましくは、３０μｍ以上かつ１００μｍ以下である。幅１２Ｗを５μｍ以上かつ２００μｍ以下とする条件は、前述した式（１）で規定する条件である。
【００９０】
溝１２間のピッチは、０より大きい値を任意に設定することができる。溝１２間のピッチを変えて実験した際に、ピッチが溝１２の幅の２倍未満である領域において最良の撥水性を発現しており、ピッチを溝１２の幅の２倍としても撥水化する結果が得られている。そのため、例えば、溝１２間のピッチ１２Ｐ（溝１２の延在方向に直交する配列方向の距離）は、５μｍ以上かつ溝１２の幅１２Ｗの２倍以下に設定することができる。溝１２間のピッチ１２Ｐを５μｍ以上かつ溝１２の幅１２Ｗの２倍以下とする条件は、前述した式（２）で規定する条件である。
【００９１】
なお、以上の説明においては、複数の溝１２は、溝１２の延在方向（軸線Ｘ方向から傾斜した方向）に直交する配列方向に一定間隔で形成されているものとしたが、一定間隔でないようにしてもよい。また、溝１２間のピッチ１２Ｐが一定であるものとして説明したが、一定でないようにしてもよい。
【００９２】
ただし、溝１２の配列方向の間隔を一定でない任意の間隔とし、溝１２間のピッチ１２Ｐを一定でない任意の長さにする場合であっても、前述した式（２）の条件を満たすようにするものとする。後述する第２実施形態および第３実施形態においても同様に、溝１２の配列方向の間隔を一定でない任意の間隔とし、溝１２間のピッチ１２Ｐを一定でない任意の長さにしてもよい。
【００９３】
溝１２のパターンは、直線状のパターンの他に、曲線状（波状に蛇行しながら直線的に延びる形状）のパターンを採用することができる。また、格子状のパターンを採用することができる。格子状の場合、直線と直線とが交差する部分で水滴が一方の直線から他方の直線へと斜めに移動する。そのため、直線同士の交差部では、溝１２の深さに対して溝１２の幅（縦線と横線とに交差する対角線）が相対的に大きくなる。
【００９４】
それに対して、直線状または曲線状の場合は、パターン全体に亘り溝１２の幅を一定とすれば、他の箇所よりも相対的に溝１２の幅が大きくなる交差部が存在しない。このため、直線状または曲線状の溝１２は、格子状の溝１２に比べて、パターン全体に亘ってブリッジが成立し易く、撥水化の効果に優れると推察される。
【００９５】
上記の条件により形成された溝１２を備える表面微細構造１０Ａ（図１５（ａ））に、１μｌの体積の水滴を静置すると、図１５（ｂ）に示すように、水滴１４と材との間に空気１５が巻き込まれることにより撥水性を示す。このときの接触角θは１３３°である。
【００９６】
図１４に示した４つのプロットは、図７を参照して説明した形状因子の感度評価の際に作製したサンプルのデータを示す。それらのサンプルはいずれも、切削により形成された縞状のパターンの溝１２を有する。プロット１〜３（Ｐ１〜Ｐ３）に対応するサンプルの傾斜角θｗは０°である。プロット４（Ｐ４）に対応するサンプルの傾斜角θｗは２６°である。
【００９７】
プロット１に対応するサンプルにおいて、溝１２の幅は２００μｍ、溝１２の深さは２００μｍであり、深さ／幅は１である。溝１２間のピッチは２００μｍである。プロット２に対応するサンプルにおいて、溝１２の幅は１００μｍ、溝１２の深さは１０μｍであり、深さ／幅は０．１である。溝１２間のピッチは５０μｍである。プロット３に対応するサンプルにおいて、溝１２の幅は１００μｍ、溝１２の深さは２５μｍであり、深さ／幅は０．２５である。溝１２間のピッチは２００μｍである。プロット４に対応するサンプルにおいて、溝１２の幅は１００μｍ、溝１２の深さは１００μｍであり、深さ／幅は１である。溝１２間のピッチは１００μｍである。
【００９８】
図１４より、各プロットＰ１〜Ｐ４は、いずれも傾斜クライテリアＣｒ２以上の領域に属する。そして、プロット１に対応するサンプルの接触角は１４７°である。プロット２に対応するサンプルの接触角は１２８°である。プロット３に対応するサンプルの接触角は１１６°である。プロット４に対応するサンプルの接触角は１２３°である。以上のプロットデータより、溝１２の深さ／幅の比率を傾斜クライテリアＣｒ２以上となるように定めると、ぬれ性が低下して撥水性が発現される。
【００９９】
以上説明した本実施形態の室外機ユニット３０が備える室外熱交換器３２が奏する効果について説明する。
本実施形態の室外熱交換器３２によれば、プレート状の複数のフィン１０の表面に溝１２の延在方向に直交する配列方向に間隔を空けて複数の溝１２が形成される。複数の溝１２の幅１２Ｗは、好ましくは、５μｍ以上かつ２００μｍ以下に設定される。
【０１００】
フィン１０の表面に形成される水滴のサイズが１ｍｍ以上かつ３ｍｍ以下である場合、溝の幅１２Ｗが水滴のサイズに比べて十分に狭い。そのため、溝１２の上部に形成される水滴が、溝の底部１２４まで到達せずに溝１２の一方の端縁と他方の端縁を跨ぐように配置される現象（ブリッジ現象）が発生する。このブリッジ現象が発生することにより、フィン１０の撥水性が高まる。
【０１０１】
本実施形態の室外熱交換器３２は、フィン１０の表面と水滴とがなす接触角をθｅとした場合に、溝１２の幅１２Ｗに対する溝１２の深さ１２Ｄの比率を、１／ｔａｎα以上とするのが好ましい。ここで、α＝１．１θｅであり、１／ｔａｎαは基本クライテリア帯Ｂ１の下限値である基本クライテリアＣｒ１１である。
【０１０２】
溝１２の一方の端縁側で水滴が溝１２の底部１２４に到達し、それと同時に溝１２の他方の端縁に跨ぐように配置される現象（ブリッジ現象）が発生する場合、その溝１２の幅１２Ｗの値がＷ１でその溝の深さ１２Ｄの値がＤ１であるとすると、Ｄ１／Ｗ１＝１／ｔａｎθｅとの関係が成り立つ。また、溝の幅が狭くなり溝の深さが深くなるほど撥水性が高まり、溝の幅が広くなり溝の深さが浅くなるほど親水性が高まる。
【０１０３】
溝１２の幅１２Ｗに対する溝１２の深さ１２Ｄの比率が１／ｔａｎθｅと一致する場合に撥水性が十分に発揮されるので、溝１２の幅１２Ｗに対する溝１２の深さ１２Ｄの比率が１／ｔａｎθｅより低い場合であっても、１／ｔａｎθｅの近傍であれば十分に撥水性が発揮される。したがって、溝１２の幅１２Ｗに対する溝１２の深さ１２Ｄの比率を１／ｔａｎθｅより小さい１／ｔａｎα（α＝１．１θｅ）以上、すなわち下限値である基本クライテリアＣｒ１１以上とすることにより、十分な撥水性をフィン１０の表面に与えることができる。
【０１０４】
また、溝１２の幅１２Ｗに対する溝１２の深さ１２Ｄの比率を、基本クライテリア帯Ｂ１の下限値である基本クライテリアＣｒ１１よりも大きい基本クライテリアＣｒ１以上、すなわち１／ｔａｎθｅ以上とすることにより、より十分な撥水性をフィン１０の表面に与えることができる。
【０１０５】
また、溝１２の幅１２Ｗに対する溝１２の深さ１２Ｄの比率を、基本クライテリアＣｒ１より大きい１／ｔａｎβ（β＝０．９θｅ）、すなわち上限値である基本クライテリアＣｒ１２以上とすることにより、さらに十分な撥水性をフィン１０の表面に与えることができる。
【０１０６】
本実施形態の室外機ユニット３０は、室外熱交換器３２と、室外熱交換器３２に向かって空気を誘引するプロペラファン３３とを備える。そして、好ましくは、複数の溝１２が、上方から下方に向けて鉛直方向から傾斜した方向に沿って延びるとともにプロペラファン３３により誘引される空気の流通方向の上流側から下流側に進むに連れて下降する方向に延びるようになっている。
【０１０７】
このようにすることで、撥水性が与えられたフィン１０の表面に形成された水滴を、鉛直方向から傾斜した方向に上方から下方に向けて形成された溝１２に沿って水滴の自重により滴下させることができる。また、フィン１０の表面に形成された水滴を、プロペラファン３３により誘引される空気によって溝１２に沿って滴下させることができる。
したがって、本実施形態によれば、フィン１０の表面に形成された水滴を、水滴の自重およびプロペラファン３３により誘引される空気の双方の作用によって、確実に滴下させることができる。
【０１０８】
〔第２実施形態〕
次に、本発明の第２実施形態について、図１６および図１７を参照して説明する。
第２実施形態は第１実施形態の変形例であり、以下で特に説明する場合除き、第１実施形態と同様であるものとして、以下での説明を省略する。
【０１０９】
第１実施形態の室外熱交換器３２は、断面形状が円形の伝熱チューブ４０Ａを備えるフィン・アンド・チューブ型熱交換器である。それに対して、第２実施形態の室外熱交換器３２’は、断面形状が扁平形状の伝熱チューブ４０’Ａを備えるフィン・アンド・チューブ型熱交換器である。
【０１１０】
図１６に示すように、本実施形態の室外熱交換器３２’は、複数の伝熱チューブ４０’Ａと、複数の伝熱チューブ４０’Ａに接続されるヘッダ４０’Ｂとを備える。
図１７に示すように、本実施形態のフィン１０’に設けられるチューブ孔１０’Ｂは、矢印で示す空気の流通方向の上流側が開口した形状となっている。
【０１１１】
図１７に示すように、本実施形態の伝熱チューブ４０’Ａは断面形状が扁平形状となっており、その内部に複数の冷媒流路がそれぞれ形成されている。
本実施形態の室外熱交換器３２’は、扁平形状の伝熱チューブ４０’Ａであるため、典型的にはフィン１０’と伝熱チューブ４０’Ａとが炉中ロウ付けによって接合される。
【０１１２】
したがって、コーティング液に浸漬することによって撥水性を持たせようとする場合、炉中ロウ付けにより組立てられた状態の室外熱交換器３２’にコーティング液に浸漬する必要がある。この場合、組み立てられた状態の室外熱交換器３２’が大きいため、コーディング液に浸漬するのに大がかりな設備が必要となり、工数も掛かってしまう。
【０１１３】
本実施形態の室外熱交換器３２’は、以下で説明する溝１２’をフィン１０’の表面に形成することで撥水性を持たせているため、前述したコーディング液の浸漬による不具合が生じない点で有利である。
【０１１４】
以下、図１７（ａ）および図１７（ｂ）を用いて、フィン１０の表面に形成される溝１２’について説明する。
なお、図１７（ａ）および図１７（ｂ）においては、フィン１０’の一対の表面（表面側と裏面側）の一方の面のみが図示されているが、他方の面についても同様の溝１２’が形成されるものとし、説明を省略する。
また、図１７（ａ），図１７（ｂ）中に示す矢印は、プロペラファン３３により誘引される空気の流通方向を示している。図１７（ａ），図１７（ｂ）中では符号１２’を２本の溝にのみ付し、その他の溝１２’についての符号１２’の記載を省略している。
【０１１５】
図１７（ａ）に示すように、フィン１０’の表面には、鉛直方向に延在する軸線Ｘに沿って上方から下方に向けて延びる複数の溝１２’が形成されている。複数の溝１２’は、溝１２’の延在方向（軸線Ｘ方向）に直交する配列方向に一定間隔で形成されている。
【０１１６】
図１７（ｂ）にはフィン１０’の変形例が示されている。この変形例のフィン１０’の表面には、上方から下方に向けて鉛直方向から傾斜した方向に沿って延びる溝１２’が形成されている。複数の溝１２’は、溝１２’の延在方向（軸線Ｘ方向から傾斜した方向）に直交する配列方向に一定間隔で形成されている。
【０１１７】
図１７（ｂ）において、溝１２’の延在方向を示す軸線Ｙ２と鉛直方向に沿った軸線Ｘとが成す角は、フィン１０’の表面が配置される平面内において角度Ｚ２となっている。このように軸線Ｙ２を軸線Ｘから角度Ｚ２だけ傾斜させているのは、フィン１０’の表面に形成された水滴をフィン１０’の下方に滴下させるために、プロペラファン３３により誘引される空気による風力を利用するためである。
【０１１８】
図１７（ｂ）に示すように、溝１２’は、矢印で示される空気の流通方向の上流側から下流側に進むに連れて下降する方向に延びる溝となっている。したがって、フィン１０’の表面に形成された水滴を、プロペラファン３３により誘引される空気によって溝１２’に沿って滴下させることができる。
【０１１９】
前述した角度Ｚ２としては、プロペラファン３３の回転数や風量等の各種の条件に応じて０°より大きく９０°より小さい任意の値を設定すればよい。第１実施形態と同様の理由により、角度Ｚ２を４０°の近傍（例えば、２０°以上かつ６０°以下）とするのが望ましい。
【０１２０】
以上説明したように、本実施形態によれば、扁平形状の伝熱チューブ４０’Ａを備えるフィン・アンド・チューブ型熱交換器である室外熱交換器３２’において、フィン１０’に複数の溝１２’を形成することにより、フィン１０’に撥水性を持たせることができる。
【０１２１】
扁平形状の伝熱チューブ４０’Ａを備えるフィン・アンド・チューブ型熱交換器は、典型的にはフィン１０’と伝熱チューブ４０’Ａとが炉中ロウ付けによって接合される。そのため、コーティング液に浸漬することによりフィン１０に撥水性を持たせようとすると、コーディング液の浸漬に大がかりな設備が必要となり、工数も掛かってしまう。
【０１２２】
この点、本実施形態によれば、コーディング液の浸漬によらずに、フィン１０’に撥水性を持たせることができるので、コーディング液の浸漬による各種の不具合を抑制することができる。
【０１２３】
〔第３実施形態〕
次に、本発明の第３実施形態について、図１８および図１９を参照して説明する。
第３実施形態は第２実施形態の変形例であり、以下で特に説明する場合除き、第１実施形態および第２実施形態と同様であるものとして、以下での説明を省略する。
【０１２４】
第２実施形態は、扁平形状の伝熱チューブ４０’Ａを備えるフィン・アンド・チューブ型熱交換器である室外熱交換器３２’において、空気の流通方向の上流側が開口した形状のチューブ孔１０’Ｂを採用するものであった。
それに対して、本実施形態は、扁平形状の伝熱チューブ４０”Ａを備えるフィン・アンド・チューブ型熱交換器である室外熱交換器３２”において、空気の流通方向の下流側が開口した形状のチューブ孔１０”Ｂを採用するものである。
【０１２５】
図１８に示すように、本実施形態の室外熱交換器３２”は、複数の伝熱チューブ４０”Ａと、複数の伝熱チューブ４０”Ａに接続されるヘッダ４０”Ｂとを備える。
図１９に示すように、本実施形態のフィン１０に設けられるチューブ孔１０”Ｂは、矢印で示す空気の流通方向の下流側が開口した形状となっている。
【０１２６】
図１９に示すように、本実施形態の伝熱チューブ４０”Ａは断面形状が扁平形状となっており、その内部に複数の冷媒流路がそれぞれ形成されている。
本実施形態の室外熱交換器３２”は、以下で説明する溝１２”をフィン１０”の表面に形成することで撥水性を持たせているため、前述したコーディング液の浸漬による不具合が生じない点で有利である。
【０１２７】
以下、図１９（ａ）および図１９（ｂ）を用いて、フィン１０”の表面に形成される溝１２”について説明する。
なお、図１９（ａ）および図１９（ｂ）においては、フィン１０の一対の表面（表面側と裏面側）の一方の面のみが図示されているが、他方の面についても同様の溝１２が形成されるものとし、説明を省略する。
また、図１９（ａ），図１９（ｂ）中に示す矢印は、プロペラファン３３により誘引される空気の流通方向を示している。図１９（ａ），図１９（ｂ）中では符号１２”を２本の溝にのみ付し、その他の溝１２”についての符号１２”の記載を省略している。
【０１２８】
図１９（ａ）に示すように、フィン１０”の表面には、鉛直方向に延在する軸線Ｘに沿って上方から下方に向けて延びる複数の溝１２”が形成されている。複数の溝１２”は、溝１２”の延在方向（軸線Ｘ方向）に直交する配列方向に一定間隔で形成されている。
【０１２９】
図１９（ｂ）にはフィン１０”の変形例が示されている。この変形例のフィン１０の表面には、上方から下方に向けて鉛直方向から傾斜した方向に沿って延びる溝１２”が形成されている。複数の溝１２”は、溝１２”の延在方向（軸線Ｘ方向から傾斜した方向）に直交する配列方向に一定間隔で形成されている。
【０１３０】
図１９（ｂ）において、溝１２”の延在方向を示す軸線Ｙ３と鉛直方向に沿った軸線Ｘとが成す角は、フィン１０”の表面が配置される平面内において角度Ｚ３となっている。このように軸線Ｙ３を軸線Ｘから角度Ｚ３だけ傾斜させているのは、フィン１０”の表面に形成された水滴をフィン１０”の下方に滴下させるために、プロペラファン３３により誘引される空気による風力を利用するためである。
【０１３１】
図１９（ｂ）に示すように、溝１２”は、矢印で示される空気の流通方向の上流側から下流側に進むに連れて下降する方向に延びる溝となっている。したがって、フィン１０”の表面に形成された水滴を、プロペラファン３３により誘引される空気によって溝１２”に沿って滴下させることができる。
【０１３２】
前述した角度Ｚ３としては、プロペラファン３３の回転数や風量等の各種の条件に応じて０°より大きく９０°より小さい任意の値を設定すればよい。第１実施形態と同様の理由により、角度Ｚ３を４０°の近傍（例えば、２０°以上かつ６０°以下）とするのが望ましい。
【０１３３】
以上説明したように、本実施形態によれば、扁平形状の伝熱チューブ４０”Ａを備えるフィン・アンド・チューブ型熱交換器である室外熱交換器３２”において、フィン１０に複数の溝１２”を形成することにより、フィン１０に撥水性を持たせることができる。
【０１３４】
扁平形状の伝熱チューブ４０”Ａを備えるフィン・アンド・チューブ型熱交換器は、典型的にはフィン１０”と伝熱チューブ４０”Ａとが炉中ロウ付けによって接合される。そのため、コーティング液に浸漬することによりフィン１０”に撥水性を持たせようとすると、コーディング液の浸漬に大がかりな設備が必要となり、工数も掛かってしまう。
【０１３５】
この点、本実施形態によれば、コーディング液の浸漬によらずに、フィン１０”に撥水性を持たせることができるので、コーディング液の浸漬による各種の不具合を抑制することができる。
【０１３６】
〔他の実施形態〕
上記以外にも、本発明の主旨を逸脱しない限り、上記実施形態で挙げた構成を取捨選択したり、他の構成に適宜変更したりすることが可能である。
例えば、フィン１０（フィン１０’、フィン１０”）の片面にのみ表面微細構造１０Ａ（１０’Ａ、１０”Ａ）を設けるものであってもよい。また、フィン１０（フィン１０’、フィン１０”）の形状は前述の実施形態に記載された形状に限られるものではなく、コルゲート状（波板状）に形成されていてもよい。また、フィン１０（フィン１０’、フィン１０”）と同様に、水、氷に接触するおそれのある伝熱チューブ４０（４０’Ａ，４０”Ａ）の表面に表面微細構造１０Ａ（１０’Ａ、１０”Ａ）を設けるようにしてもよい。
【符号の説明】
【０１３７】
１０，１０’，１０”  フィン
１０Ａ  表面微細構造
１０Ｂ，１０’Ｂ，１０”Ｂ  チューブ孔
１１，１１Ａ，１１Ｂ  表面
１２，１２’，１２”  溝
１２Ｄ  深さ
１２Ｗ  幅
１４    水滴
３０    室外機ユニット
３２，３２’，３２”  室外熱交換器（熱交換器）
３３    プロペラファン（ファン）
４０    冷媒配管
４０Ａ，４０’Ａ，４０”Ａ  伝熱チューブ
１００  空気調和機
１２１，１２２  端縁
Ｃｒ１  基本クライテリア
Ｃｒ２  傾斜クライテリア
Ｘ，Ｙ１，Ｙ２，Ｙ３  軸線
θ，θｅ  接触角
【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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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図１５】
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