(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１貫通孔、及び該第１貫通孔の下方に配置された第２貫通孔が形成され、横方向に第１端部及び第２端部を有するフィンと、
前記第１貫通孔に挿入され、前記フィンと平行な断面の形状が扁平形状である第１伝熱管と、
前記第２貫通孔に挿入され、前記フィンと平行な断面の形状が扁平形状である第２伝熱管と、
を備え、
前記第１伝熱管における前記第１端部側の端部と前記第２伝熱管における前記第１端部側の端部とを通る仮想直線を第１仮想直線と定義し、
前記第１伝熱管における前記第２端部側の端部と前記第２伝熱管における前記第２端部側の端部とを通る仮想直線を第２仮想直線と定義し、
前記フィンの表面において前記第１端部と前記第１仮想直線との間となる領域を第１排水領域と定義し、
前記フィンの表面において前記第２端部と前記第２仮想直線との間となる領域を第２排水領域と定義し、
前記フィンの表面において前記第１伝熱管、前記第２伝熱管、前記第１仮想直線及び前記第２仮想直線で囲まれた領域を導水領域と定義した場合、
前記導水領域には、前記第１排水領域に向かって下降するように傾斜した第１溝と、該第１溝よりも前記第２排水領域側に配置され、前記第２排水領域に向かって下降するように傾斜した第２溝とが、形成されている熱交換器。
【請求項２】
前記フィンの表面において、前記第１伝熱管及び前記第２伝熱管の配列方向に対して直行する線と前記第１溝とがなす角度のうち、鋭角となる方の角度を第１傾斜角度と定義し、
前記フィンの表面において、前記第１伝熱管及び前記第２伝熱管の配列方向に対して直行する線と前記第２溝とがなす角度のうち、鋭角となる方の角度を第２傾斜角度と定義した場合、
前記第１傾斜角度及び前記第２傾斜角度のうちの少なくとも一方が、３０度以上となっている請求項１に記載の熱交換器。
【請求項３】
前記フィンの表面において、前記第１伝熱管及び前記第２伝熱管の配列方向に対して直行する線と前記第１溝とがなす角度のうち、鋭角となる方の角度を第１傾斜角度と定義し、
前記フィンの表面において、前記第１伝熱管及び前記第２伝熱管の配列方向に対して直行する線と前記第２溝とがなす角度のうち、鋭角となる方の角度を第２傾斜角度と定義した場合、
当該熱交換器は、前記第１端部側から空気が供給される構成であり、
前記第２傾斜角度が前記第１傾斜角度よりも大きくなっている請求項１に記載の熱交換器。
【請求項４】
前記第１傾斜角度及び前記第２傾斜角度のうち、少なくとも前記第２傾斜角度が３０度以上となっている請求項３に記載の熱交換器。
【請求項５】
前記第１伝熱管は、前記フィンと平行な断面において長軸が前記第１排水領域から前記第２排水領域に向かって傾斜するように、前記第１貫通孔に挿入されており、
前記第２伝熱管は、前記フィンと平行な断面において長軸が前記第１排水領域から前記第２排水領域に向かって傾斜するように、前記第２貫通孔に挿入されている請求項１〜請求項４のいずれか一項に記載の熱交換器。
【請求項６】
前記フィンの表面において、前記第１伝熱管及び前記第２伝熱管の配列方向に対して直行する線と前記第２溝とがなす角度のうち、鋭角となる方の角度を第２傾斜角度と定義し
前記フィンと平行な断面において、前記第１伝熱管及び前記第２伝熱管の配列方向に対して直行する線と前記第１伝熱管の長軸とがなす角度のうち、鋭角となる方の角度を第３傾斜角度と定義した場合、
前記第２傾斜角度が前記第３傾斜角度よりも大きくなっている請求項５に記載の熱交換器。
【請求項７】
圧縮機、凝縮器、絞り装置及び蒸発器を冷媒配管によって接続した冷媒回路を有し、
請求項１〜請求項６のいずれか一項に記載の熱交換器を前記蒸発器として用いている冷凍サイクル装置。
【請求項８】
前記第１端部側から前記熱交換器に空気を供給する送風機を備えた請求項７に記載の冷凍サイクル装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、フィンチューブ型の熱交換器、及び、この熱交換器を備えた冷凍サイクル装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、所定のフィンピッチ間隔を空けて配置された板状の複数のフィンと、所定の間隔を空けて上下方向に並設され、フィンの並設方向に沿って各フィンを貫通する複数の伝熱管と、を備えたフィンチューブ型の熱交換器が知られている。また、このようなフィンチューブ型の熱交換器には、伝熱管として、扁平管を用いたものも提案されている。扁平管とは、冷媒の流通方向と垂直な断面において、横幅が縦幅よりも大きくなる例えば断面長円形状等の伝熱管である。以下、扁平管を用いたフィンチューブ型の熱交換器を、扁平管熱交換器と称する場合もある。【０００３】
扁平管熱交換器では、円管状の伝熱管を用いた熱交換器と比較して、管内の伝熱面積を大きく確保できることに加え、熱交換流体の通風抵抗を抑制することができるため、伝熱性能を向上することができる。一方で、扁平管熱交換器は、円管状の伝熱管を用いた熱交換器と比較して、排水性が劣るという傾向がある。扁平管の上面に水が残留しやすいためである。このため、扁平管熱交換器を蒸発器として用いた場合、以下のような課題があった。【０００４】
フィンチューブ型の熱交換器を蒸発器として用いた場合、熱交換流体である空気が熱交換器で冷却され、空気中の水分が熱交換器に結露する。すなわち、フィン及び伝熱管の表面に水が付着し、フィン及び伝熱管の表面に水の膜が形成される。この際、排水性が劣る扁平管熱交換器においては、フィン及び伝熱管の表面に付着した水が残留しやすいため、フィン及び伝熱管の表面に形成される水の膜の厚みが暑くなり、水の膜の形成範囲も大きくなる。このため、扁平管熱交換器を蒸発器として用いた場合、フィン及び伝熱管と空気との熱交換が水の膜によって阻害され、扁平管熱交換器の伝熱性能が低下してしまう。また、扁平管熱交換器を蒸発器として用いた場合、フィン及び伝熱管の表面に付着した水が残留しやすいため、扁平管熱交換器を通る空気の通風抵抗が増加してしまう。【０００５】
また、例えば冷凍サイクル装置の一例である空気調和装置では、暖房運転時、室外熱交換器が低外気温環境下において蒸発器として機能する。このため、暖房運転時、室外熱交換器に付着した水は凍結し、霜となる。このため、一般的に、空気調和装置は、着霜によって室外熱交換器に発生する通風抵抗の増加、伝熱性能の低下、及び損傷を防ぐこと等を目的として、室外熱交換器に付着した霜を溶かす除霜運転モードを備える。【０００６】
この際、霜の融解によって発生した水が室外熱交換器から排出する前に、暖房運転を再開した場合、室外熱交換器に残留している水が凍結して大きな霜に成長してしまう。このため、室外熱交換器に水が極力残留しないように、除霜運転の時間を設定する必要がある。この際、フィン及び伝熱管の表面に付着した水が残留しやすい扁平管熱交換器を室外熱交換器として用いた場合、扁平管熱交換器からの排水に時間がかかるため、除霜運転の時間を長くする必要がある。その結果、扁平管熱交換器を室外熱交換器として用いた場合、快適性の低下及び平均暖房能力の低下を招くこととなる。【０００７】
そこで、従来のフィンアンドチューブ型の熱交換器には、排水性の向上を図った扁平管熱交換器も提案されている（例えば、特許文献１参照）。特許文献１に記載の扁平管熱交換器は、横方向から送風機によって空気が供給される構成となっている。この特許文献１に記載の扁平管熱交換器の各フィンには、横方向の端部の一方である風上側端部に開口する複数の切り欠きが、上下方向に所定の間隔を空けて形成されている。また、切り欠きのそれぞれに、扁平管が挿入されている。これにより、特許文献１に記載の扁平管熱交換器の各フィンには、横方向の端部の他方である風下側端部と扁平管との間に、切り欠きの開口部が形成されていない排水領域が形成されている。そして、特許文献１に記載の扁平管熱交換器の各フィンには、上下方向に隣接する扁平管の間となる領域に、稜線が風上側から風下側に向かって下降するように傾斜した凹凸部が形成されている。すなわち、特許文献１に記載の扁平管熱交換器は、フィンに付着した水を凹凸部によって排水領域に導き、排水性の向上を図っている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２０１２−１６３３１７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
特許文献１に記載の扁平管熱交換器においては、フィン表面において風上側端部側となる領域に付着した水は、凹凸部によって、該凹凸部の下方に配置された扁平管の上面の中央部近傍に運ばれる。扁平管の上面の中央部近傍に運ばれてきたこの水は、扁平管の横方向の端部を伝って、下方に排出されることとなる。すなわち、扁平管の上面の中央部近傍は、扁平管の横方向の両端部から遠い位置であり、最も排水しづらい領域である。このため、特許文献１に記載の扁平管熱交換器は、排水性の向上が未だ不十分であった。【００１０】
特許文献１に記載の扁平管熱交換器において当該課題を解決するためには、水平線に対する凹凸部の稜線の傾斜角度を小さくすることが考えられる。換言すると、特許文献１に記載の扁平管熱交換器において当該課題を解決するためには、扁平管の配列方向と直行する線に対する凹凸部の稜線の傾斜角度を小さくすることが考えられる。フィン表面において風上側端部側となる領域に付着した水を、凹凸部によって、扁平管の上面の風下側端部近傍まで運べるからである。しかしながら、扁平管の配列方向と直行する線に対する凹凸部の稜線の傾斜角度をこのように小さくすると、重力の効果を十分に得られずに、結露水が凹凸部に滞留する、あるいは、滞留した後に凹凸部から溢れだした結露水が扁平管の上面に落下して滞留してしまう。【００１１】
また、フィン表面に形成された凹凸部は、フィン間を通る空気の流れを乱して温度境界層の発達を抑制し、フィンアンドチューブ型の熱交換器の伝熱性能を向上させるという効果が期待される。しかしながら、上述のように扁平管の配列方向と直行する線に対する凹凸部の稜線の傾斜角度を小さくすると、フィンアンドチューブ型の熱交換器の伝熱性能を向上させるという効果を阻害してしまう。なぜならば、フィン間を通る空気の流れ方向は、つまり送風機から供給される空気の流れ方向は、扁平管の配列方向と略直行する方向になる。このため、上述のように扁平管の配列方向と直行する線に対する凹凸部の稜線の傾斜角度を小さくすると、フィン間を通る空気の流れを十分に乱すことができないからである。【００１２】
本発明は、上記のような課題を背景としてなされたものであり、排水性の向上及び伝熱性能の確保を両立させることができる熱交換器を提供することを第１の目的とする。また、本発明は、この熱交換器を備えた冷凍サイクル装置を提供することを第２の目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明に係る熱交換器は、第１貫通孔、及び該第１貫通孔の下方に配置された第２貫通孔が形成され、横方向に第１端部及び第２端部を有するフィンと、前記第１貫通孔に挿入され、前記フィンと平行な断面の形状が扁平形状である第１伝熱管と、前記第２貫通孔に挿入され、前記フィンと平行な断面の形状が扁平形状である第２伝熱管と、を備え、前記第１伝熱管における前記第１端部側の端部と前記第２伝熱管における前記第１端部側の端部とを通る仮想直線を第１仮想直線と定義し、前記第１伝熱管における前記第２端部側の端部と前記第２伝熱管における前記第２端部側の端部とを通る仮想直線を第２仮想直線と定義し、前記フィンの表面において前記第１端部と前記第１仮想直線との間となる領域を第１排水領域と定義し、前記フィンの表面において前記第２端部と前記第２仮想直線との間となる領域を第２排水領域と定義し、前記フィンの表面において前記第１伝熱管、前記第２伝熱管、前記第１仮想直線及び前記第２仮想直線で囲まれた領域を導水領域と定義した場合、前記導水領域には、前記第１排水領域に向かって下降するように傾斜した第１溝と、該第１溝よりも前記第２排水領域側に配置され、前記第２排水領域に向かって下降するように傾斜した第２溝とが、形成されている。【００１４】
また、本発明に係る冷凍サイクル装置は、圧縮機、凝縮器、絞り装置及び蒸発器を冷媒配管によって接続した冷媒回路を有し、本発明に係る熱交換器を前記蒸発器として用いている。
【発明の効果】
【００１５】
本発明に係る熱交換器においては、フィンに形成された貫通孔に扁平管である伝熱管を挿入し、該伝熱管をフィンに取り付ける構成となっている。このため、本発明に係る熱交換器のフィン表面には、伝熱管の両側に排水領域を形成することができる。つまり、フィンの表面には、伝熱管よりも第１端部側に第１排水領域が形成され、伝熱管よりも第２端部側に第２排水領域が形成される。そして、本発明に係る熱交換器においては、導水領域に付着した水を、第１溝によって第１排水領域側に導くことができ、第２溝によって第２排水領域側に導くことができる。このため、本発明に係る熱交換器は、排水性を向上させることができる。【００１６】
また、フィン表面に第１溝及び第２溝を形成することにより、フィン表面には凹部及び凸部のうちの少なくとも一方が形成されることとなる。このため、伝熱管の配列方向と直交する線に対する凹部及び凸部の角度が小さくならなければ、フィン間を通る空気の流れを乱して温度境界層の発達を抑制でき、熱交換器の伝熱性能を向上させるという効果が得られる。ここで、特許文献１に記載の扁平管熱交換器において排水性能を向上させるために凹凸部の傾斜を小さくした場合と比べ、本発明に係る熱交換器は、伝熱管の配列方向と直交する線に対する第１溝及び第２溝の角度を大きくしても、排水性を向上させることができる。導水領域に付着した水を、第１溝によって第１排水領域側に導くことができ、第２溝によって第２排水領域側に導くことができるからである。換言すると、本発明に係る熱交換器においては、フィン表面に形成される凹部及び凸部の角度は、伝熱管の配列方向と直交する線に対する第１溝及び第２溝の角度と同じである。このため、特許文献１に記載の扁平管熱交換器において排水性能を向上させるために凹凸部の傾斜を小さくした場合と比べ、本発明に係る熱交換器は、フィン表面に形成される凹部及び凸部の角度を大きくできる。このため、本発明に係る熱交換器は、伝熱性能を確保することもできる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の実施の形態１に係る熱交換器の一例を示す斜視図である。
【図２】本発明の実施の形態１に係る熱交換器の要部を示す縦断面図である。
【図３】図２の熱交換器のフィン部分を示す図である。
【図４】図３のＡ−Ａ断面図である。
【図５】図２の熱交換器の伝熱管部分を示す図である。
【図６】本発明の実施の形態１に係る熱交換器における溝部の傾斜角度と伝熱特性との関係を示す図である。
【図７】本発明の実施の形態１に係る熱交換器別の一例の要部を示す縦断面図である。
【図８】本発明の実施の形態１に係る熱交換器別のさらに一例の要部を示す縦断面図である。
【図９】本発明の実施の形態２に係る熱交換器の要部を示す縦断面図である。
【図１０】本発明の実施の形態３に係る熱交換器の要部を示す縦断面図である。
【図１１】本発明の実施の形態４に係る冷凍サイクル装置の冷媒回路構成の一例を概略的に示す回路構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、図面を適宜参照しながら本発明の実施の形態について説明する。なお、図１を含め、以下の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。また、図１を含め、以下の図面において、同一の符号を付したものは、同一又はこれに相当するものであり、このことは明細書の全文において共通することとする。さらに、明細書全文に表わされている構成要素の形態は、あくまでも例示であって、これらの記載に限定されるものではない。
【００１９】
実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１に係る熱交換器の一例を示す斜視図である。なお、図１に示す白抜き矢印は、送風機から熱交換器１００に供給される空気の流れ方向を示している。
本実施の形態１に係る熱交換器１００は、後述のように、フィン１０及び伝熱管３０を有するフィンアンドチューブ型の熱交換器である。図１以降では、水平方向であり、フィン１０の短手方向（幅方向）となる方向を、Ｘ方向と称する。また、水平方向であり、同一の熱交換部（後述の風上側熱交換器１０１又は風下側熱交換器１０２）を構成するフィン１０の並設方向となる方向を、Ｙ方向と称する。また、垂直方向（重力方向）であり、フィン１０の長手方向となる方向を、Ｚ方向と称する。すなわち、本実施の形態１に係る熱交換器１００は、送風機からＸ方向に空気が供給される。
【００２０】
熱交換器１００は、例えば二列構造の熱交換器であり、風上側熱交換器１０１及び風下側熱交換器１０２を備えている。これら風上側熱交換器１０１及び風下側熱交換器１０２は、フィンアンドチューブ型熱交換器であり、送風機から供給される空気の流れ方向であるＸ方向に沿って並設されている。風上側熱交換器１０１の伝熱管の一端は、風上側ヘッダ集合管１０３に接続されている。風下側熱交換器１０２の伝熱管の一端は、風下側ヘッダ集合管１０４に接続されている。また、風上側熱交換器１０１の伝熱管の他端と、風下側熱交換器１０２の伝熱管の他端とは、列間接続部材１０５に接続されている。
【００２１】
つまり、本実施の形態１に係る熱交換器１００は、風上側ヘッダ集合管１０３及び風下側ヘッダ集合管１０４の一方から、風上側熱交換器１０１及び風下側熱交換器１０２の一方の伝熱管に冷媒が分配される。そして、風上側熱交換器１０１及び風下側熱交換器１０２の一方の伝熱管に分配された冷媒は、列間接続部材１０５を介して、風上側熱交換器１０１及び風下側熱交換器１０２の他方の伝熱管に流入する。その後、風上側熱交換器１０１及び風下側熱交換器１０２の他方の伝熱管に流入した冷媒は、風上側ヘッダ集合管１０３及び風下側ヘッダ集合管１０４の他方で合流し、熱交換器１００の外部へ流れていく。
【００２２】
なお、本実施の形態１では、風上側熱交換器１０１及び風下側熱交換器１０２は、同様の構成となっている。このため、以下では、双方を代表して、風上側熱交換器１０１について説明する。なお、風上側熱交換器１０１又は風下側熱交換器１０２の一方で熱交換器１００の熱交換負荷を賄える場合、風上側熱交換器１０１又は風下側熱交換器１０２の一方のみで熱交換器１００を構成しても勿論よい。
【００２３】
図２は、本発明の実施の形態１に係る熱交換器の要部を示す縦断面図である。図３は、図２の熱交換器のフィン部分を示す図である。図４は、図３のＡ−Ａ断面図である。また、図５は、図２の熱交換器の伝熱管部分を示す図である。なお、図２は、熱交換器１００の風上側熱交換器１０１をＸ方向に切断した縦断面図となっている。
【００２４】
風上側熱交換器１０１は、複数のフィン１０及び複数の伝熱管３０を備えている。複数のフィン１０は、例えばアルミニウム製又はアルミニウム合金製であり、上下方向に長い板形状の部材である。複数のフィン１０は、例えば、上下方向に長い矩形状に形成されている。そして、複数のフィン１０は、Ｙ方向に規定のフィンピッチ間隔ＦＰを空けて並設されている。ここで、複数のフィン１０は、横方向に第１端部１０ａ及び第２端部１０ｂを有する。そして、複数のフィン１０は、例えば第１端部１０ａ側から送風機によって空気が供給される。送風機によって供給されたこの空気は、隣接するフィン１０間を通って、第２端部１０ｂ側から流出する。すなわち、本実施の形態１では、第１端部１０ａが風上側端部となっており、第２端部１０ｂが風下側端部となっている。
【００２５】
また、フィン１０のそれぞれには、伝熱管３０の外周形状に対応した形状の貫通孔１５が、上下方向に規定の間隔を空けて複数形成されている。これらの貫通孔１５には、伝熱管３０が挿入されている。すなわち、複数の伝熱管３０は、上下方向に規定の間隔を空けて配列されている。フィン１０と、貫通孔１５に挿入された伝熱管３０とは、例えばろう付けにより、一体的に密着されている。ここで、伝熱管３０の配列方向は、送風機から供給される空気の流れ方向に対して、略直交する方向となる。そして、上述のように、本実施の形態１では、送風機から供給される空気の流れ方向が、Ｘ方向となっている。このため、本実施の形態１では、伝熱管３０は、Ｚ方向に配列されている。なお、送風機から供給される空気の流れ方向がＸ方向に対して傾いている場合、伝熱管３０の配列方向もＺ方向に対して傾くこととなる。換言すると、送風機から供給される空気の流れ方向がＸ方向に対して傾いている場合、風上側熱交換器１０１は、送風機から供給される空気の流れ方向の傾きに応じて、図２の状態から傾くこととなる。
ここで、上下方向に隣接する貫通孔１５のうち、上方に配置されている貫通孔１５が、本発明の第１貫通孔に相当する。上下方向に隣接する貫通孔１５のうち、下方に配置されている貫通孔１５が、本発明の第２貫通孔に相当する。本発明の第１貫通孔に挿入されている伝熱管３０が、本発明の第１伝熱管に相当する。また、本発明の第２貫通孔に挿入されている伝熱管３０が、本発明の第２伝熱管に相当する。
【００２６】
複数の伝熱管３０は、例えばアルミニウム製又はアルミニウム合金製である。複数の伝熱管３０は、上述のように、フィン１０の貫通孔１５に挿入されている。すなわち、複数の伝熱管３０は、複数のフィン１０を、これらフィン１０の並設方向（Ｙ方向）に貫通するものである。これら複数の伝熱管３０は、フィン１０と平行な断面が例えば略長丸形状となっている扁平管である。換言すると、伝熱管３０の断面は、短軸方向よりも長軸方向を大きくした形状となっている。また、本実施の形態１では、複数の伝熱管３０は、断面の長軸が水平方向（Ｘ方向）に沿うように配置されている。換言すると、複数の伝熱管３０は、断面の長軸が送風機から供給される空気の流れ方向に沿うように配置されている。なお、複数の伝熱管３０の断面は、略長丸形状に限定されるものではなく、略楕円形状、略くさび形状等、種々の形状とすることができる。また、以下の説明では、伝熱管３０の断面の長軸方向を、伝熱管３０の幅方向と称する場合がある。
【００２７】
複数の伝熱管３０の内部は、冷媒が流れる流路となる。本実施の形態１では、伝熱管３０の内部を、複数の隔壁３３で仕切っている。これにより、複数の伝熱管３０の内部に、冷媒が流れる複数の流路３４が形成されていることとなる。伝熱管３０と冷媒との接触面積が増加し、熱交換器１００の熱交換効率を向上させることができる。なお、隔壁３３の表面、及び、伝熱管３０の内壁面に、溝又はスリットを形成してもよい。これにより、伝熱管３０と冷媒との接触面積がさらに増加し、熱交換器１００の熱交換効率をさらに向上させることができる。
【００２８】
ここで、伝熱管として扁平管を用いた従来の熱交換器には、フィンの横方向の一方の端部に開口する切り欠きを該フィンに形成し、当該切り欠きに伝熱管を挿入する構成のものがある。一方、本実施の形態１に係る熱交換器１００は、フィン１０に形成された貫通孔１５に、伝熱管３０が挿入されている。換言すると、伝熱管３０は、フィン１０の第１端部１０ａ及び第２端部１０ｂに開口していない貫通孔１５に挿入されている。このため、本実施の形態１に係る熱交換器１００のフィン１０には、第１端部１０ａ及び第２端部１０ｂ近傍に、伝熱管をフィンに取り付けるための切り欠きが形成されていない排水領域を形成することができる。
【００２９】
詳しくは、伝熱管３０におけるフィン１０の第１端部１０ａ側の端部を、端部３１と称することとする。伝熱管３０におけるフィン１０の第２端部１０ｂ側の端部を、端部３２と称することとする。また、各伝熱管３０の端部３１を通る仮想直線を、第１仮想直線４１と定義する。各伝熱管３０の端部３２を通る仮想直線を、第２仮想直線４２と定義する。このように定義した場合、フィン１０の表面には、第１端部１０ａと第１仮想直線４１との間に、第１排水領域１１が形成されている。また、フィン１０の表面には、第２端部１０ｂと第２仮想直線４２との間に、第２排水領域１２が形成されている。
【００３０】
上述のように、第１排水領域１１及び第２排水領域１２には、伝熱管をフィンに取り付けるための切り欠きが形成されていない。このため、第１排水領域１１及び第２排水領域１２に付着した水は、重力の作用によってこれらの領域を滑り落ちる際、表面張力によって切り欠きに引っ張られることがない。したがって、第１排水領域１１及び第２排水領域１２に付着した水は、速やかにフィン１０の下端から熱交換器１００の外部へ排出されることとなる。
【００３１】
さらに、本実施の形態１に係るフィンの表面には、フィン１０の表面及び伝熱管３０の表面に付着した水を第１排水領域１１及び第２排水領域へ導くため、例えば複数の第１溝２１と、例えば複数の第２溝２２とが形成されている。詳しくは、前記フィンの表面において、上下方向に隣接する伝熱管３０と、第１仮想直線４１と、第２仮想直線４２で囲まれた領域を、導水領域１３と定義する。第１溝２１及び第２溝２２は、導水領域１３に形成されている。
【００３２】
さらに詳しくは、第１溝２１は、導水領域１３において、第２溝２２よりも第１排水領域１１側に形成されている。この第１溝２１は、第１排水領域１１に向かって下降するように傾斜している。なお、第１溝２１は、導水領域１３内に収まるように形成されている必要はなく、下端部が第１排水領域１１に配置されていてもよい。第１溝２１によって、第１排水領域１１へ水をより導きやすくなる。また、本実施の形態１では、フィン１０の表面において第１溝２１は、送風機から供給される空気の流れ方向であるＸ方向に対して第１傾斜角度２１ａだけ傾いている。すなわち、第１溝２１は、伝熱管３０の配列方向と直交する線に対して第１傾斜角度２１ａだけ傾いている。なお、第１傾斜角度２１ａは、フィン１０の表面において、伝熱管３０の配列方向に対して直交する線と第１溝２１とがなす角度のうち、鋭角となる方の角度である。
【００３３】
また、第２溝２２は、導水領域１３において、第１溝２１よりも第２排水領域１２側に形成されている。この第２溝２２は、第２排水領域１２に向かって下降するように傾斜している。なお、第２溝２２は、導水領域１３内に収まるように形成されている必要はなく、下端部が第２排水領域１２に配置されていてもよい。第２溝２２によって、第２排水領域１２へ水をより導きやすくなる。また、本実施の形態１では、フィン１０の表面において第２溝２２は、送風機から供給される空気の流れ方向であるＸ方向に対して第２傾斜角度２２ａだけ傾いている。すなわち、第２溝２２は、伝熱管３０の配列方向と直交する線に対して第２傾斜角度２２ａだけ傾いている。なお、第２傾斜角度２２ａは、フィン１０の表面において、伝熱管３０の配列方向に対して直交する線と第２溝２２とがなす角度のうち、鋭角となる方の角度である。本実施の形態１では、第２傾斜角度２２ａは、第１傾斜角度２１ａと略同じ角度となっている。
【００３４】
このような第１溝２１及び第２溝２２は、例えばプレス等によって凸部及び凹部のうちの一方をフィン１０の表面に形成することにより、形成することができる。
【００３５】
例えば、図４に示すように、フィン１０の表面１０ｃ側に、稜線が第１排水領域１１に向かって下降する凸部２３を複数形成する。これにより、隣接する凸部２３の間には、周囲よりも凹んだ溝が形成される。この溝を第１溝２１とすることができる。一方、表面１０ｃの反対側の面であるフィン１０の表面１０ｄに着目すると、表面１０ｃ側に形成された凸部２３は、表面１０ｄ側からみると、底部が第１排水領域１１に向かって下降するように延びる凹部２４となる。この凹部２４を第１溝２１とすることができる。
【００３６】
同様に、例えば図４に示すように、フィン１０の表面１０ｃ側に、稜線が第２排水領域１２に向かって下降する凸部２５を複数形成する。これにより、隣接する凸部２５の間には、周囲よりも凹んだ溝が形成される。この溝を第２溝２２とすることができる。一方、表面１０ｃの反対側の面であるフィン１０の表面１０ｄに着目すると、表面１０ｃ側に形成された凸部２５は、表面１０ｄ側からみると、底部が第２排水領域１２に向かって下降するように延びる凹部２６となる。この凹部２６を第２溝２２とすることができる。
【００３７】
続いて、このように構成された熱交換器１００の排水過程について説明する。
熱交換器１００を蒸発器として用いた場合、送風機から供給された空気が熱交換器１００で冷却され、空気中の水分が熱交換器１００に結露する。すなわち、フィン１０及び伝熱管３０の表面に、水が付着する。この際、フィン１０及び伝熱管３０の表面に付着した水は、以下のように熱交換器１００から排出される。また、送風機から供給される空気が低温の場合には、フィン１０及び伝熱管３０の表面に付着した水は、凍結して霜となる。このような場合、フィン１０及び伝熱管３０に付着した霜を溶かす除霜運転が行われる。そして、霜の融解によって発生した水も、以下のように熱交換器１００から排出される。
【００３８】
フィン１０の表面のうち、第１排水領域１１及び第２排水領域１２に付着している水は、重力の作用によってこれらの領域を滑り落ちる。上述のように、第１排水領域１１及び第２排水領域１２には、伝熱管をフィンに取り付けるための切り欠きが形成されていない。このため、第１排水領域１１及び第２排水領域１２に付着した水は、速やかにフィン１０の下端から熱交換器１００の外部へ排出されることとなる。一方、フィン１０の表面のうち、導水領域１３に付着した水は、第１溝２１又は第２溝２２を伝って、下方へ滑り落ちる。
【００３９】
詳しくは、第１溝２１を伝って下方へ滑り落ちる水は、第１排水領域１１の方へ導かれる。このため、第１溝２１を伝って下方へ滑り落ちる水の一部は、第１排水領域１１へ流れ出し、速やかにフィン１０の下端から熱交換器１００の外部へ排出されることとなる。また、第１溝２１を伝って下方へ滑り落ちる水の残りの一部は、端部３１近傍となる伝熱管３０の上面３５に到達する。すなわち、第１溝２１を伝って下方へ滑り落ちる水の残りの一部は、伝熱管３０の上面３５のうち、第１排水領域１１近傍となる位置へ到達する。
【００４０】
同様に、第２溝２２を伝って下方へ滑り落ちる水は、第２排水領域１２の方へ導かれる。このため、第２溝２２を伝って下方へ滑り落ちる水の一部は、第２排水領域１２へ流れ出し、速やかにフィン１０の下端から熱交換器１００の外部へ排出されることとなる。また、第２溝２２を伝って下方へ滑り落ちる水の残りの一部は、端部３２近傍となる伝熱管３０の上面３５に到達する。すなわち、第２溝２２を伝って下方へ滑り落ちる水の残りの一部は、伝熱管３０の上面３５のうち、第２排水領域１２近傍となる位置へ到達する。
【００４１】
すなわち、本実施の形態１に係る熱交換器１００においては、伝熱管３０の上面３５には、端部３１近傍及び端部３２近傍に水が滞留することとなる。
【００４２】
伝熱管３０の上面３５における端部３１近傍に滞留した水は、第１溝２１を伝って滑り落ちてきた水と合流し、成長していく。そして、伝熱管３０の上面３５における端部３１近傍に滞留した水は、一定以上の大きさになると、第１溝２１から第１排水領域１１へ流れ出す水に導かれ、端部３１に流れていく。そして、端部３１に流れた水の一部は、第１排水領域１１へ流れ出し、速やかにフィン１０の下端から熱交換器１００の外部へ排出されることとなる。また、端部３１に流れた水の残りの一部は、端部３１を伝って伝熱管３０の下面３６に回り込む。
【００４３】
伝熱管３０の上面３５における端部３２近傍に滞留した水は、第２溝２２を伝って滑り落ちてきた水と合流し、成長していく。そして、伝熱管３０の上面３５における端部３２近傍に滞留した水は、一定以上の大きさになると、第２溝２２から第２排水領域１２へ流れ出す水に導かれ、端部３２に流れていく。そして、端部３２に流れた水の一部は、第２排水領域１２へ流れ出し、速やかにフィン１０の下端から熱交換器１００の外部へ排出されることとなる。また、端部３２に流れた水の残りの一部は、端部３２を伝って伝熱管３０の下面３６に回り込む。
【００４４】
伝熱管３０の下面３６に回り込んだ水は、表面張力、重力及び静止摩擦力等が釣り合った状態で、伝熱管３０の下面３６に滞留して成長する。そしてこの水は、成長に伴って下方に膨らんでいき、重力の影響が大きくなる。そして、水にかかる重力が、表面張力等の重力方向上方側に働く力に勝ると、水は、表面張力の影響を受けなくなり、伝熱管３０の下面３６から離脱して、下方の導水領域１３に落下する。導水領域１３に落下した水は、上述のように第１溝２１及び第２溝２２を伝って落下していき、上述の挙動を繰り返すことにより、最終的には、熱交換器１００の下方から排出される。
【００４５】
すなわち、本実施の形態１に係る熱交換器１００は、伝熱管３０の上面３５における幅方向の中央部近傍に滞留する水を抑制しながら、熱交換器１００に付着した水を排出することができる。伝熱管３０の上面３５における幅方向の中央部近傍は、伝熱管３０の端部３１，３２から遠い位置であり、最も排水しづらい領域である。本実施の形態１に係る熱交換器１００は、最も排水しづらい当該領域に水が滞留することを抑制しながら排水できるので、排水性能を向上させることができる。
【００４６】
ところで、フィンアンドチューブ型の熱交換器においては、フィン表面に凹凸部を形成することにより、フィン間を通る空気の流れを乱して温度境界層の発達を抑制し、フィンアンドチューブ型の熱交換器の伝熱性能を向上させるという効果が得られる。本実施の形態１に係る熱交換器１００においても、第１溝２１の第１傾斜角度２１ａ又は第２溝２２の第２傾斜角度２２ａが小さくなければ、熱交換器１００の伝熱性能を向上させることができる。換言すると、第１溝２１を形成する凸部２３及び凹部２４の傾斜角度が小さくならなければ、あるいは、第２溝２２を形成する凸部２５及び凹部２６の傾斜角度が小さくならなければ、熱交換器１００の伝熱性能を向上させることができる。
【００４７】
例えば、本実施の形態１に係る熱交換器１００において、フィン１０の導水領域１３に第１溝２１のみを形成し、第２溝２２を形成しなかったと仮定する。この場合、熱交換器１００の排水性能を向上させるには、伝熱管３０の上面３５における幅方向の中央部近傍に水が滞留することを抑制するため、伝熱管３０の端部３２近傍から導水領域１３に落下した水を、第１溝２１によって第１排水領域１１近傍へ導く必要がある。このように、伝熱管３０の端部３２近傍から導水領域１３に落下した水を、第１溝２１によって第１排水領域１１近傍へ導くには、第１溝２１の第１傾斜角度２１ａを小さくする必要がある。伝熱管３０の端部３２の下部近傍に上端部が配置された第１溝２１の下端部は、該第１溝２１の下方に設けられた伝熱管３０の端部３１の上部近傍に配置される必要があるからである。これでは、第１溝２１を形成する凸部２３及び凹部２４の傾斜角度が小さくなってしまうため、フィン１０間を流れる空気を十分に乱すことができず、熱交換器１００の伝熱性能を向上させる効果が低減してしまう。
【００４８】
また例えば、本実施の形態１に係る熱交換器１００において、フィン１０の導水領域１３に第２溝２２のみを形成し、第１溝２１を形成しなかったと仮定する。この場合、熱交換器１００の排水性能を向上させるには、伝熱管３０の上面３５における幅方向の中央部近傍に水が滞留することを抑制するため、伝熱管３０の端部３１近傍から導水領域１３に落下した水を、第２溝２２によって第２排水領域１２近傍へ導く必要がある。このように、伝熱管３０の端部３１近傍から導水領域１３に落下した水を、第２溝２２によって第２排水領域１２近傍へ導くには、第２溝２２の第２傾斜角度２２ａを小さくする必要がある。伝熱管３０の端部３１の下部近傍に上端部が配置された第２溝２２の下端部は、該第２溝２２の下方に設けられた伝熱管３０の端部３２の上部近傍に配置される必要があるからである。これでは、第２溝２２を形成する凸部２５及び凹部２６の傾斜角度が小さくなってしまうため、フィン１０間を流れる空気を十分に乱すことができず、熱交換器１００の伝熱性能を向上させる効果が低減してしまう。
【００４９】
一方、本実施の形態１に係る熱交換器１００においては、伝熱管３０の端部３２近傍から導水領域１３に落下した水を、第２溝２２によって第２排水領域１２近傍へ導くことができる。また、伝熱管３０の端部３１近傍から導水領域１３に落下した水を、第１溝２１によって第１排水領域１１近傍へ導くことができる。このため、本実施の形態１に係る熱交換器１００は、導水領域１３に第１溝２１又は第２溝２２の一方のみを形成した場合と比べ、第１溝２１の第１傾斜角度２１ａ及び第２溝２２の第２傾斜角度２２ａを大きくすることができる。換言すると、本実施の形態１に係る熱交換器１００は、導水領域１３に第１溝２１又は第２溝２２の一方のみを形成した場合と比べ、第１溝２１を形成する凸部２３及び凹部２４の傾斜角度、及び、第２溝２２を形成する凸部２５及び凹部２６の傾斜角を大きくすることができる。したがって、熱交換器１００の伝熱性能を向上させることができる。
【００５０】
最後に、熱交換器１００の伝熱性能を向上させるために好適な、第１溝２１の第１傾斜角度２１ａ及び第２溝２２の第２傾斜角度２２ａについて説明する。
【００５１】
図６は、本発明の実施の形態１に係る熱交換器における溝部の傾斜角度と伝熱特性との関係を示す図である。
この図６の作成には、フィン１０の導水領域１３に第２溝２２のみが形成され、第１溝２１が形成されていない熱交換器１００を、実験試料として用いた。そして、第２溝２２の第２傾斜角度２２ａをθとし、該θの値を変更しながら、実験試料である熱交換器１００の伝熱特性（管外熱伝達率）を計測していった。なお、図６の作成において、第２溝２２の数、及び、第２溝２２を形成する凸部２５の高さは、変更していない。図６に示す曲線Ｂが、その計測結果である。なお、図６の縦軸に示す伝熱特性は、フィン１０の導水領域１３に第１溝２１及び第２溝２２の双方が形成されていない熱交換器１００の伝熱特性を、基準の１００％として示している。
【００５２】
図６に示すように、第２溝２２の第２傾斜角度２２ａが小さくなるにつれて、実験試料である熱交換器１００の伝熱特性は低下する。また、第２溝２２の第２傾斜角度２２ａが３０度（３０［ｄｅｇ］）未満になると、実験試料である熱交換器１００の伝熱特性は線形的に低下する。このため、熱交換器１００の伝熱性能を向上させるには、第２溝２２の第２傾斜角度２２ａを３０度以上にすることが好ましい。換言すると、熱交換器１００の伝熱性能を向上させるには、伝熱管３０の配列方向に対して直交する線と第２溝２２を形成する凸部２５の稜線とがなす角度のうち、鋭角となる方の角度を３０度以上にすることが好ましい。さらに換言すると、熱交換器１００の伝熱性能を向上させるには、伝熱管３０の配列方向に対して直交する線と第２溝２２を形成する凹部２６の底部とがなす角度のうち、鋭角となる方の角度を３０度以上にすることが好ましい。
【００５３】
なお、第１溝２１の第１傾斜角度２１ａと熱交換器１００の伝熱特性との関係も、図６と同様となる。すなわち、熱交換器１００の伝熱性能を向上させるには、第１溝２１の第１傾斜角度２１ａ及び第２溝２２の第２傾斜角度２２ａのうちの少なくとも一方を、３０度以上にすることが好ましい。
【００５４】
以上、本実施の形態１に係る熱交換器１００は、第１貫通孔（貫通孔１５）、及び該第１貫通孔の下方に配置された第２貫通孔（貫通孔１５）が形成され、横方向に第１端部１０ａ及び第２端部１０ｂを有するフィン１０と、第１貫通孔に挿入され、フィン１０と平行な断面の形状が扁平形状である第１伝熱管（伝熱管３０）と、第２貫通孔に挿入され、フィン１０と平行な断面の形状が扁平形状である第２伝熱管（伝熱管３０）と、を備えている。また、本実施の形態１に係る熱交換器１００は、第１伝熱管における第１端部１０ａ側の端部３１と第２伝熱管における第１端部１０ａ側の端部３１とを通る仮想直線を第１仮想直線４１と定義し、第１伝熱管における第２端部１０ｂ側の端部３２と第２伝熱管における第２端部１０ｂ側の端部３２とを通る仮想直線を第２仮想直線４２と定義し、フィン１０の表面において第１端部１０ａと第１仮想直線４１との間となる領域を第１排水領域１１と定義し、フィン１０の表面において第２端部１０ｂと第２仮想直線４２との間となる領域を第２排水領域１２と定義し、フィン１０の表面において第１伝熱管、第２伝熱管、第１仮想直線４１及び第１仮想直線４１で囲まれた領域を導水領域１３と定義した場合、導水領域１３には、第１排水領域１１に向かって下降するように傾斜した第１溝２１と、該第１溝２１よりも第２排水領域１２側に配置され、第２排水領域１２に向かって下降するように傾斜した第２溝２２とが、形成されている。
【００５５】
本実施の形態１に係る熱交換器１００においては、第１排水領域１１及び第２排水領域１２には、伝熱管をフィンに取り付けるための切り欠きが形成されていない。このため、第１排水領域１１及び第２排水領域１２に付着した水は、速やかにフィン１０の下端から熱交換器１００の外部へ排出されることとなる。また、本実施の形態１に係る熱交換器１００においては、第１溝２１及び第２溝２２により、伝熱管３０の上面３５における幅方向の中央部近傍に滞留する水を抑制するように、導水領域１３内の水を第１排水領域１１又は第２排水領域へ導くことができる。したがって、本実施の形態１に係る熱交換器１００は、排水性能を向上させることができる。
【００５６】
また、本実施の形態１に係る熱交換器１００は、導水領域１３に第１溝２１又は第２溝２２の一方のみを形成した場合と比べ、第１溝２１の第１傾斜角度２１ａ及び第２溝２２の第２傾斜角度２２ａを大きくすることができる。換言すると、本実施の形態１に係る熱交換器１００は、導水領域１３に第１溝２１又は第２溝２２の一方のみを形成した場合と比べ、第１溝２１を形成する凸部２３及び凹部２４の傾斜角度、及び、第２溝２２を形成する凸部２５及び凹部２６の傾斜角を大きくすることができる。したがって、熱交換器１００の伝熱性能を向上させることができる。
【００５７】
なお、本実施の形態１で示した第１溝２１及び第２溝２２の構成は、あくまでも一例である。例えば以下のように、第１溝２１及び第２溝２２を構成してもよい。
【００５８】
図７は、本発明の実施の形態１に係る熱交換器別の一例の要部を示す縦断面図である。この図７は、図２と同じ観察方向から、熱交換器１００の別の一例を示したものである。
本実施の形態１では、１つの導水領域１３に複数の第１溝２１及び複数の第２溝２２が形成された構成を説明してきた。しかしながら、図７に示すように、１つの導水領域１３に、少なくとも１つの第１溝２１と、少なくとも１つの第２溝２２とが形成されていればよい。このように第１溝２１及び第２溝２２を構成しても、熱交換器１００の排水性を向上させることができ、熱交換器１００の伝熱性能を向上させることもできる。
【００５９】
また、本実施の形態１では、フィン１０の表面１０ｃ及び表面１０ｄの両面に第１溝２１及び第２溝２２が形成された構成を説明してきた。しかしながら、表面１０ｃ及び表面１０ｄのうちの少なくとも一方に、第１溝２１及び第２溝２２が形成されていればよい。このように第１溝２１及び第２溝２２を構成しても、熱交換器１００の排水性を向上させることができ、熱交換器１００の伝熱性能を向上させることもできる。
【００６０】
図８は、本発明の実施の形態１に係る熱交換器別のさらに一例の要部を示す縦断面図である。この図８は、図２と同じ観察方向から、熱交換器１００のさらに別の一例を示したものである。
本実施の形態１では、複数の第１溝２１と第２溝２２とを離して形成する構成について説明してきた。しかしながら、図８に示すように、凸部２３及び凸部２５を連続的に形成することにより、第１溝２１及び第２溝２２を連続的に形成してもよい。このように第１溝２１及び第２溝２２を構成しても、熱交換器１００の排水性を向上させることができ、熱交換器１００の伝熱性能を向上させることもできる。
【００６１】
また、本実施の形態１では、フィン１０の第１端部１０ａ側から熱交換器１００に空気を供給する構成について説明してきた。これに限らず、フィン１０の第２端部１０ｂ側から熱交換器１００に空気を供給しても、フィン１０の第１端部１０ａ側から熱交換器１００に空気を供給した場合と同様に、熱交換器１００の排水性を向上させることができ、熱交換器１００の伝熱性能を向上させることもできる。
【００６２】
実施の形態２．
実施の形態１では、第１溝２１の第１傾斜角度２１ａと第２溝２２の第２傾斜角度２２ａとを、略同じ角度とした。これに限らず、第１溝２１の第１傾斜角度２１ａと第２溝２２の第２傾斜角度２２ａとを異ならせてもよい。なお、本実施の形態２において、特に記述しない項目については実施の形態１と同様とし、同一の機能や構成については同一の符号を用いて述べることとする。
【００６３】
図９は、本発明の実施の形態２に係る熱交換器の要部を示す縦断面図である。この図９は、図２と同じ観察方向から、本実施の形態２に係る熱交換器１００の要部を示したものである。
本実施の形態２に係る熱交換器１００は、図９に白抜き矢印で示すように、フィン１０の第１端部１０ａ側から、送風機によって空気が供給される。このため、フィン１０及び伝熱管３０の表面に付着している水は、送風機から供給される空気により、該空気の流れ方向の風下側へ導かれる。すなわち、送風機から熱交換器１００へ空気が供給されている状態においては、フィン１０及び伝熱管３０の表面に付着している水は、第２排水領域１２から排出されやすい状態となっている。
【００６４】
つまり、第１溝２１の第１傾斜角度２１ａと第２溝２２の第２傾斜角度２２ａとが略同じ角度となっている場合、送風機から熱交換器１００へ空気が供給されている状態においては、第２溝２２によって第２排水領域１２へ排水する能力は、第１溝２１によって第１排水領域１１へ排水する能力よりも高くなる。したがって、本実施の形態２に係る熱交換器１００は、第２溝２２の第２傾斜角度２２ａを、第１溝２１の第１傾斜角度２１ａよりも大きくしている。このように構成しても、第２溝２２によって第２排水領域１２へ排水する能力を、第１溝２１によって第１排水領域１１へ排水する能力と同程度とすることができる。
【００６５】
以上、本実施の形態２のように熱交換器１００を構成しても、熱交換器１００の排水性能を向上させることができる。また、本実施の形態２に係る熱交換器１００は、第２溝２２の第２傾斜角度２２ａを大きくした分、熱交換器１００の伝熱性能をさらに向上させることもできる。
【００６６】
なお、実施の形態１では、熱交換器１００の伝熱性能を向上させるには、第１溝２１の第１傾斜角度２１ａ及び第２溝２２の第２傾斜角度２２ａのうちの少なくとも一方を３０度以上にすることが好ましいことを示した。第２傾斜角度２２ａが第１傾斜角度２１ａよりも大きい本実施の形態２に係る熱交換器１００においては、第１傾斜角度２１ａ及び第２傾斜角度２２ａのうち、少なくとも第２傾斜角度２２ａが３０度以上になっていることが好ましい。
【００６７】
実施の形態３．
実施の形態１及び実施の形態２では、断面の長軸が水平方向（Ｘ方向）に沿うように、伝熱管３０を設置した。しかしながら、伝熱管３０の設置姿勢は、実施の形態１及び実施の形態２で示した設置姿勢に限定されるものではない。例えば、実施の形態１及び実施の形態２で示した熱交換器１００の伝熱管３０の設置姿勢を、本実施の形態３のようにしてもよい。なお、本実施の形態３において、特に記述しない項目については実施の形態１又は実施の形態２と同様とし、同一の機能や構成については同一の符号を用いて述べることとする。
【００６８】
図１０は、本発明の実施の形態３に係る熱交換器の要部を示す縦断面図である。この図１０は、図２と同じ観察方向から、本実施の形態３に係る熱交換器１００の要部を示したものである。換言すると、図１０は、フィン１０と平行な断面で切断した縦断面図となっている。
本実施の形態３に係る熱交換器１００の伝熱管３０は、フィン１０と平行な断面において長軸３７が第１排水領域１１から第２排水領域１２に向かって傾斜するように、フィン１０の貫通孔１５に挿入されている。本実施の形態３では、伝熱管３０の断面の長軸３７は、送風機から供給される空気の流れ方向であるＸ方向に対して第３傾斜角度３７ａだけ傾いている。すなわち、伝熱管３０の断面の長軸３７は、伝熱管３０の配列方向と直交する線に対して第３傾斜角度３７ａだけ傾いている。なお、第３傾斜角度３７ａは、フィン１０と平行な断面において、伝熱管３０の配列方向に対して直交する線と長軸３７とがなす角度のうち、鋭角となる方の角度である。
【００６９】
このようにフィン１０に対して伝熱管３０を設置することにより、伝熱管３０の表面に付着した水は、重力によって第２排水領域１２の方へ滑り落ちていく。このため、伝熱管３０の表面に付着した水の排出性を向上させることができる。
【００７０】
なお、伝熱管３０から第２排水領域１２の方へ滑り落ちた水のうち、第２排水領域１２へ流れ出さなかった水は、第２溝２２へ流れていく。このため、第２溝２２に水が滞留することを抑制するため、第２溝２２が下方へ水を排出する能力は、伝熱管３０が下方へ水を排出する能力よりも高い方が好ましい。したがって、第２溝２２の第２傾斜角度２２ａは、伝熱管３０の第３傾斜角度３７ａよりも大きいことが好ましい。
【００７１】
また、本実施の形態３のように伝熱管３０を設置する場合、図１０に白抜き矢印で示すように、フィン１０の第１端部１０ａ側から、送風機によって空気が供給されることが好ましい。伝熱管３０の表面に付着した水は、重力に加え、送風機から供給される空気によっても第２排水領域１２の方へ導かれる。このため、伝熱管３０の表面に付着した水の排出性を向上させることができる。
【００７２】
以上、実施の形態１及び実施の形態２で示した熱交換器１００の伝熱管３０の設置姿勢を本実施の形態３のような設置姿勢にすることにより、実施の形態１及び実施の形態２で示した熱交換器１００の排水性能をさらに向上させることができる。
【００７３】
実施の形態４．
本実施の形態４では、本発明に係る冷凍サイクル装置の一例について説明する。換言すると、本実施の形態４では、本発明に係る熱交換器を備えた冷凍サイクル装置の一例について説明する。詳しくは、本実施の形態４では、本発明に係る冷凍サイクル装置の一例として、本発明に係る冷凍サイクル装置を空気調和装置として用いた例について説明する。なお、本実施の形態４において、特に記述しない項目については実施の形態１〜実施の形態３と同様とし、同一の機能や構成については同一の符号を用いて述べることとする。
【００７４】
図１１は、本発明の実施の形態４に係る冷凍サイクル装置の冷媒回路構成の一例を概略的に示す回路構成図である。図１１に基づいて、冷凍サイクル装置１について説明する。なお、図１１では、冷房運転時の冷媒の流れを破線矢印で示し、暖房運転時の冷媒の流れを実線矢印で示している。
【００７５】
図１１に示すように、冷凍サイクル装置１は、圧縮機２、流路切替装置６、第１熱交換器３、絞り装置４、第２熱交換器５、室内送風機７、及び、室外送風機８を備えている。そして、圧縮機２、第１熱交換器３、絞り装置４及び第２熱交換器５が冷媒配管によって接続され、冷媒回路が形成されている。室内送風機７は、第１熱交換器３の近傍に設置され、第１熱交換器３に室内空気（空調対象空間の空気）を供給するものである。室内送風機７は、羽根車７ａと、該羽根車７ａを回転させるモータ７ｂとを備えている。室外送風機８は、第２熱交換器５の近傍に設置され、第２熱交換器５に室外空気を供給するものである。室外送風機８は、羽根車８ａと、該羽根車８ａを回転させるモータ８ｂとを備えている。
【００７６】
圧縮機２は、冷媒を圧縮するものである。圧縮機２で圧縮された冷媒は、吐出されて第１熱交換器３へ送られる。圧縮機２は、例えば、ロータリ圧縮機、スクロール圧縮機、スクリュー圧縮機、往復圧縮機等で構成することができる。
【００７７】
室内熱交換器である第１熱交換器３は、暖房運転時には凝縮器として機能し、冷房運転時には蒸発器として機能するものである。つまり、凝縮器として機能する場合、第１熱交換器３は、圧縮機２から吐出された高温高圧の冷媒と室内送風機７により供給される室内空気とが熱交換し、高温高圧のガス冷媒が凝縮する。一方、蒸発器として機能する場合、第１熱交換器３は、絞り装置４から流出された低温低圧の冷媒と室内送風機７により供給される室内空気とが熱交換し、低温低圧の液冷媒又は二相冷媒が蒸発する。
【００７８】
絞り装置４は、第１熱交換器３又は第２熱交換器５から流出した冷媒を膨張させて減圧するものである。絞り装置４は、例えば冷媒の流量を調整可能な電動膨張弁等で構成するとよい。なお、絞り装置４としては、電動膨張弁だけでなく、受圧部にダイアフラムを採用した機械式膨張弁、又は、キャピラリーチューブ等を適用することも可能である。
【００７９】
室外熱交換器である第２熱交換器５は、暖房運転時には蒸発器として機能し、冷房運転時には凝縮器として機能するものである。つまり、蒸発器として機能する場合、第２熱交換器５は、絞り装置４から流出された低温低圧の冷媒と室外送風機８により供給される室外空気とが熱交換し、低温低圧の液冷媒又は二相冷媒が蒸発する。一方、凝縮器として機能する場合、第２熱交換器５は、圧縮機２から吐出された高温高圧の冷媒と室外送風機８により供給される室外空気とが熱交換し、高温高圧のガス冷媒が凝縮する。
【００８０】
流路切替装置６は、暖房運転と冷房運転とにおいて冷媒の流れを切り替えるものである。つまり、流路切替装置６は、暖房運転時には圧縮機２と第１熱交換器３とを接続するように切り替えられ、冷房運転時には圧縮機２と第２熱交換器５とを接続するように切り替えられる。なお、流路切替装置６は、例えば四方弁で構成するとよい。ただし、二方弁又は三方弁の組み合わせを流路切替装置６として採用してもよい。また、冷凍サイクル装置１が冷房運転又は暖房運転の一方のみを行うものである場合、流路切替装置６は必要ない。
【００８１】
ここで、上述のように、冷凍サイクル装置１では、暖房運転時、第２熱交換器５が蒸発器として機能する。また、冷房運転時、第１熱交換器３が蒸発器として機能する。そこで、本実施の形態４では、第２熱交換器５及び第１熱交換器３として、排水性能に優れ、伝熱性能にも優れた、実施の形態１〜実施の形態３のいずれかに記載の熱交換器１００を用いている。すなわち、冷凍サイクル装置１は、蒸発器となる熱交換器に、実施の形態１〜実施の形態３のいずれかに記載の熱交換器１００を用いている。なお、第１熱交換器３又は第２熱交換器５一方のみに、実施の形態１〜実施の形態３のいずれかに記載の熱交換器１００を用いてもよい。
【００８２】
次に、冷凍サイクル装置１の動作について、冷媒の流れとともに説明する。
【００８３】
まず、冷凍サイクル装置１が実行する冷房運転について説明する。なお、冷房運転時の冷媒の流れは、図１１の破線矢印で示している。
【００８４】
図１１に示すように、圧縮機２を駆動させることによって、圧縮機２から高温高圧のガス状態の冷媒が吐出する。以下、破線矢印にしたがって冷媒が流れる。圧縮機２から吐出した高温高圧のガス冷媒（単相）は、流路切替装置６を介して凝縮器として機能する第２熱交換器５に流れ込む。第２熱交換器５では、流れ込んだ高温高圧のガス冷媒と、室外送風機８によって供給される室外空気との間で熱交換が行われて、高温高圧のガス冷媒は、凝縮して高圧の液冷媒（単相）になる。
【００８５】
第２熱交換器５から送り出された高圧の液冷媒は、絞り装置４によって、低圧のガス冷媒と液冷媒との二相状態の冷媒になる。二相状態の冷媒は、蒸発器として機能する第１熱交換器３に流れ込む。第１熱交換器３では、流れ込んだ二相状態の冷媒と、室内送風機７によって供給される室内空気との間で熱交換が行われて、二相状態の冷媒のうち液冷媒が蒸発して低圧のガス冷媒（単相）になる。第１熱交換器３から送り出された低圧のガス冷媒は、流路切替装置６を介して圧縮機２に流れ込み、圧縮されて高温高圧のガス冷媒となって、再び圧縮機２から吐出する。以下、このサイクルが繰り返される。
【００８６】
ここで、蒸発器として機能する第１熱交換器３においては、室内送風機７から供給された室内空気が第１熱交換器３で冷却され、室内空気中の水分が第１熱交換器３に結露する。このため、第１熱交換器３の排水性が悪いと、室内空気と第１熱交換器３との熱交換が水の膜によって阻害され、第１熱交換器３の伝熱性能が低下してしまう。また、第１熱交換器３の排水性が悪いと、第１熱交換器３に付着した水によって、第１熱交換器３を通る室内空気の通風抵抗が増加してしまう。このため、冷凍サイクル装置１の冷房性能が悪化してしまう。
【００８７】
しかしながら、本実施の形態４に係る冷凍サイクル装置１は、第１熱交換器３として、実施の形態１〜実施の形態３のいずれかに記載の熱交換器１００を用いている。このため、本実施の形態４に係る第１熱交換器３は、排水性能が優れているため、室内空気と第１熱交換器３との熱交換が水の膜によって阻害されることを抑制できる。また、本実施の形態４に係る第１熱交換器３は、第１熱交換器３に付着した水によって第１熱交換器３を通る室内空気の通風抵抗が増加してしまうことも抑制できる。また、上述のように、実施の形態１〜実施の形態３のいずれかに記載の熱交換器１００は、第１溝２１及び第２溝２２によって伝熱性能も向上している。したがって、本実施の形態４に係る冷凍サイクル装置１は、冷房性能が向上する。
【００８８】
次に、冷凍サイクル装置１が実行する暖房運転について説明する。なお、暖房運転時の冷媒の流れは、図１１の実線矢印で示している。
【００８９】
図１１に示すように、圧縮機２を駆動させることによって、圧縮機２から高温高圧のガス状態の冷媒が吐出する。以下、実線矢印にしたがって冷媒が流れる。圧縮機２から吐出した高温高圧のガス冷媒（単相）は、流路切替装置６を介して凝縮器として機能する第１熱交換器３に流れ込む。第１熱交換器３では、流れ込んだ高温高圧のガス冷媒と、室内送風機７によって供給される室内空気との間で熱交換が行われて、高温高圧のガス冷媒は、凝縮して高圧の液冷媒（単相）になる。
【００９０】
第１熱交換器３から送り出された高圧の液冷媒は、絞り装置４によって、低圧のガス冷媒と液冷媒との二相状態の冷媒になる。二相状態の冷媒は、蒸発器として機能する第２熱交換器５に流れ込む。第２熱交換器５では、流れ込んだ二相状態の冷媒と、室外送風機８によって供給される室外空気との間で熱交換が行われて、二相状態の冷媒のうち液冷媒が蒸発して低圧のガス冷媒（単相）になる。第２熱交換器５から送り出された低圧のガス冷媒は、流路切替装置６を介して圧縮機２に流れ込み、圧縮されて高温高圧のガス冷媒となって、再び圧縮機２から吐出する。以下、このサイクルが繰り返される。
【００９１】
ここで、蒸発器として機能する第２熱交換器５においては、室外送風機８から供給された室外空気が第２熱交換器５で冷却され、室外空気中の水分が第２熱交換器５に結露する。このため、第２熱交換器５の排水性が悪いと、室外空気と第２熱交換器５との熱交換が水の膜によって阻害され、第２熱交換器５の伝熱性能が低下してしまう。また、第２熱交換器５の排水性が悪いと、第２熱交換器５に付着した水によって、第２熱交換器５を通る室外空気の通風抵抗が増加してしまう。このため、冷凍サイクル装置１の暖房性能が悪化してしまう。
【００９２】
しかしながら、本実施の形態４に係る冷凍サイクル装置１は、第２熱交換器５として、実施の形態１〜実施の形態３のいずれかに記載の熱交換器１００を用いている。このため、本実施の形態４に係る第２熱交換器５は、排水性能が優れているため、室外空気と第２熱交換器５との熱交換が水の膜によって阻害されることを抑制できる。また、本実施の形態４に係る第１熱交換器３は、第２熱交換器５に付着した水によって第２熱交換器５を通る室外空気の通風抵抗が増加してしまうことも抑制できる。また、上述のように、実施の形態１〜実施の形態３のいずれかに記載の熱交換器１００は、第１溝２１及び第２溝２２によって伝熱性能も向上している。したがって、本実施の形態４に係る冷凍サイクル装置１は、暖房性能が向上する。
【００９３】
また、低外気温環境下で冷凍サイクル装置１が暖房運転を行う場合、第２熱交換器５は、低温の室外空気と熱交換するため、第２熱交換器５に付着した水が凍結し、霜となることがある。そこで、本実施の形態４に係る冷凍サイクル装置１は、第２熱交換器５に着霜する条件下で暖房運転を行う場合、暖房運転の途中で、第２熱交換器５に付着した霜を除去するための「除霜運転」を行う。例えば、冷凍サイクル装置１は、室外空気温度が一定温度（例えば、０℃）以下となったときに、除霜運転を行う。
【００９４】
「除霜運転」とは、蒸発器として機能する第２熱交換器５に霜が付着するのを防ぐために、あるいは、第２熱交換器５に付着した霜を融解させるために、圧縮機２から第２熱交換器５にホットガス（高温高圧のガス冷媒）を供給する運転のことである。なお、除霜運転を、暖房運転の継続時間が所定値（例えば、３０分）に達した場合に実行するようにしてもよい。また、除霜運転を、第２熱交換器５が一定温度（例えば、マイナス６℃）以下の場合に、暖房運転を行う前に実行するようにしてもよい。第２熱交換器５に付着した霜は、除霜運転時に第２熱交換器５に供給されるホットガスによって融解される。
【００９５】
ここで、除霜運転は、第２熱交換器５に付着した霜が融解し、霜の融解によって発生した水が第２熱交換器５から排出されるまで行われる。このため、第２熱交換器５の排水性能が悪いと、除霜時間が長くなり、快適性の低下、及び、暖房運転と除霜運転とを繰り返すことによる一定時間における平均暖房能力の低下を招くこととなる。
【００９６】
しかしながら、上述のように、本実施の形態４に係る冷凍サイクル装置１は、第２熱交換器５として、実施の形態１〜実施の形態３のいずれかに記載の熱交換器１００を用いている。このため、本実施の形態４に係る第２熱交換器５は、排水性能が優れているため、短時間で除霜運転を終了できる。したがって、本実施の形態４に係る冷凍サイクル装置１は、快適性の低下を防止でき、平均暖房能力の低下も防止できる。
【００９７】
なお、冷凍サイクル装置１に使用する冷媒を特に限定するものではなく、Ｒ４１０Ａ、Ｒ３２、ＨＦＯ１２３４ｙｆ等の冷媒を使用しても効果を発揮することができる。
また、作動流体としては空気及び冷媒の例を示したが、これに限定するものではなく、他の気体、液体、気液混合流体を用いても、同様の効果を発揮する。つまり、冷凍サイクル装置１の用途に応じて、作動流体は変化するものであり、どの場合であっても効果を奏することになる。
【００９８】
また、冷凍サイクル装置１については、鉱油系、アルキルベンゼン油系、エステル油系、エーテル油系及びフッ素油系等、冷媒に油が溶けるか溶けないかにかかわらず、どんな冷凍機油も用いることができ、熱交換器１００としての効果を発揮することができる。
さらに、冷凍サイクル装置１のその他の例としては、給湯器、冷凍機及び空調給湯複合機等があり、いずれの場合も製造が容易で、熱交換性能を向上し、エネルギ効率を向上させることができる。
【００９９】
以上のように、本実施の形態４に係る冷凍サイクル装置１によれば、圧縮機２、第１熱交換器３、絞り装置４、及び第２熱交換器５により冷媒回路が形成され、第１熱交換器３及び第２熱交換器５のうち、凝縮器として機能する熱交換器に実施の形態１〜実施の形態３に係る熱交換器１００を適用しているので、排水性の向上及び伝熱性能の確保が両立することになる。
【符号の説明】
【０１００】
１  冷凍サイクル装置、２  圧縮機、３  第１熱交換器、４  絞り装置、５  第２熱交換器、６  流路切替装置、７  室内送風機、７ａ  羽根車、７ｂ  モータ、８  室外送風機、８ａ  羽根車、８ｂ  モータ、１０  フィン、１０ａ  第１端部、１０ｂ  第２端部、１０ｃ  表面、１０ｄ  表面、１１  第１排水領域、１２  第２排水領域、１３  導水領域、１５  貫通孔、２１  第１溝、２１ａ  第１傾斜角度、２２  第２溝、２２ａ  第２傾斜角度、２３  凸部、２４  凹部、２５  凸部、２６  凹部、３０  伝熱管、３１  端部、３２  端部、３３  隔壁、３４  流路、３５  上面、３６  下面、３７  長軸、３７ａ  第３傾斜角度、４１  第１仮想直線、４２  第２仮想直線、１００  熱交換器、１０１  風上側熱交換器、１０２  風下側熱交換器、１０３  風上側ヘッダ集合管、１０４  風下側ヘッダ集合管、１０５  列間接続部材。
【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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