JP7749314B2 - 熱交換器及びこの熱交換器を用いた空気調和機 - Google Patents

Description

本発明は、熱交換器及びこの熱交換器を用いた空気調和機に関するものである。

近年、空気調和機の省冷媒化を図るべく、熱交換器の伝熱管の細径化が進んでおり、その一環として、特許文献１に示すように、多数の穴が形成された扁平な管部材である所謂扁平多穴管が伝熱管として用いられている。

ところで、暖房運転時に室外機の熱交換器が蒸発器として働く場合、この熱交換器の伝熱面で凝縮水が発生し、その凝縮水が伝熱管の上に溜まる。このため、伝熱管として上述した扁平管を使用する場合、円管の伝熱管を使用する場合に比べ、伝熱管の表面（特に上面）に水が溜まり易く排水性が悪くなり、その結果、通風抵抗の増大や着霜などを引き起こし、室外機の性能低下を招来する。

このため、フィンの形状としては凝縮水が溜まりやすい形状を採用することはできず、例えばルーバーやスリットなどの切断面を持つフィン形状は、伝熱促進効果が期待されるものの、その切断面に凝縮水が溜まりやすいので採用し難い。このように、フィン形状の工夫により伝熱促進効果の向上を図ろうとすれども、凝縮水の排水性の観点からはフィン形状に制約が生じる。

このようなフィン形状の制約の中で、切断面を設けることなく、伝熱促進効果が期待される形状として、空気の流れ方向に沿って山部及び谷部を設けたものを挙げることができる。このような構成であれば、フィンに沿って流れる空気の速度が山部及び谷部で向上して熱伝達率が向上するとともに、伝熱面積が向上するので、伝熱量を増大させることができ、しかも切断面を設けたものに比べて凝縮水の排水性が良い。

ところが、このように山部及び谷部を設けたフィンは、平らなフィンに比べて、空気の流路が狭く長くなるので、通風抵抗が増大する。空気の流れる向きの変化が大きい場合は、熱伝達率の向上は大きいが、通風抵抗の増大も大きい。このため、空気の流れる向きが大きく変化してしまう場合には、むしろ室外機の性能低下を招来する恐れがある。

特開２０１３－２４５８８４号公報

そこで、本発明は、上述した問題を一挙に解決するべくなされたものであり、扁平状をなす伝熱管が複数枚のフィンを貫通する熱交換器において、熱伝達率の向上を図りつつも、伝熱管の表面に溜まる凝縮水の排水性を担保し、しかも通風抵抗の増大を抑えることを主たる課題とするものである。

すなわち本発明に係る熱交換器は、扁平状をなす伝熱管と、前記伝熱管に設けられた複数枚のフィンとを備え、前記伝熱管の内部を流れる冷媒と、前記複数枚のフィンの間を流れる空気との間で熱交換するように構成された熱交換器において、前記フィンが、空気の流れ方向に沿って設けられた山部及び谷部を有する伝熱拡大面と、前記伝熱拡大面に重なり合うように設けられた排水構造とを備えていることを特徴とするものである。

このような構成であれば、山部及び谷部を有する伝熱拡大面を有するので、熱伝達率の向上を図るとともに、伝熱拡大面に重なり合うように排水構造を設けてあるので、伝熱管の表面に溜まる凝縮水の排水性をも向上させることができる。しかも、空気の速度の大きい伝熱拡大面に排水構造を重ね合わせることで、空気の流れを大きく乱すことができるため、単に山部及び谷部を設けた場合に比べて、通風抵抗の増大を抑えながら熱伝達率を大幅に向上させることができる。なお、空気の流れる向きの変化の大きさと熱伝達率の向上と通風抵抗の増大との関係を示す具体的なデータについては、後述する。

前記排水構造が、前記伝熱拡大面に設けられた凹凸状のものであることが好ましい。
このような構成であれば、伝熱管の表面に溜まる凝縮水を凹凸に沿って流すことができ、排水性を十分に発揮させることができる。

前記排水構造のより具体的な実施態様としては、前記伝熱拡大面に設けられたディンプル又はビードを挙げることができる。

複数の前記伝熱管が、扁平な面が上下を向くように上下多段に配置されており、前記フィンが、上下方向に延びるととともに前記複数の伝熱管が貫通する長尺状をなすものであり、前記フィンの一方の長辺部には、前記複数の伝熱管に対応した箇所に切り欠きが形成されており、前記フィンの他方の長辺部は、上端部から下端部に亘って直線状に延びており、前記排水構造が、前記伝熱管の表面に生じた水滴を前記他方の長辺部に向かって排水するように構成されていることが好ましい。
このような構成であれば、排水構造により排水された水滴は、フィンの直線状に延びる長辺部を伝って流れ落ち、逆に切り欠きには溜まりにくくなるので、凝縮水の排水性をより向上させることができる。

ところで、山部及び谷部を有する伝熱拡大面と排水構造とを重ね合わせると、この重なり合う箇所の材料が、山部では伸ばされて薄くなり谷部では集中して厚くなるため、山部や谷部でフィンが割れたり破損したりしやすくなる。
そこで、フィンの加工性に鑑みれば、前記排水構造の前記山部に重なり合う箇所の高さが前記谷部に重なり合う箇所の高さよりも低いことが好ましい。
このような構成であれば、排水構造の山部に重なり合う箇所における加工時の材料の伸びを緩和するとともに、排水構造の谷部に重なり合う箇所における材料の集中を緩和することができ、割れや破損を防ぐことができる。

前記フィンが、前記山部及び前記谷部が交互に繰り返し形成されたコルゲートフィンであり、コルゲート角度が５°以上２４°以下であることが好ましい。
これならば、通風抵抗の増大を抑えることができ、排水性の向上と熱交換器性能の向上とを両立させることができる。なお、具体的なデータについては、後述する。

ところで、背景技術で述べた特許文献１に示す熱交換器は、扁平管の表面に溜まった水の排水性を向上させるべく、多段に設けられた伝熱管が貫通するフィンに凝縮水を伝わせて排水するように構成されている。

しかしながら、このように凝縮水をフィンに伝わせようとしても、多段に配列された伝熱管が２列以上ある場合、凝縮水が隣の伝熱管に移動して排水されずに滞留し続けることがあり、実際には排水性を十分に向上させることができない。

そこで、本発明は、上述した問題を一挙に解決すべくなされたものであり、扁平状をなす伝熱管を２列以上配列した熱交換器において、伝熱管の表面に溜まる凝縮水の排水性を従来よりも向上させることを主たる課題とするものである。

すなわち本発明に係る熱交換器は、多段に設けられた扁平状をなす複数本の第１の伝熱管が第１のフィンを貫通してなる第１熱交換部と、多段に設けられた扁平状をなす複数本の第２の伝熱管が第２のフィンを貫通してなる第２熱交換部とを備え、前記第１熱交換部及び前記第２熱交換部が、前記各伝熱管の幅方向に隣り合って配置されている熱交換器において、互いに隣り合う前記第１の伝熱管と前記第２の伝熱管との間隔が、前記第１の伝熱管又は前記第２の伝熱管の幅寸法の４０％よりも大きく、前記第１のフィンから前記第２の伝熱管までの間隔が、前記第２のフィンの幅寸法の２０％よりも大きいことを特徴とするものである。

このように構成された熱交換器であれば、第１の伝熱管と第２の伝熱管との間隔や、第１のフィンと第２の伝熱管との間隔が広いので、その隙間を伝って凝縮水を流し落とすことができ、従来よりも排水性を向上させることができる。なお、具体的なデータについては、後述する。

第１の伝熱管と第２の伝熱管との間隔を十分に広げるための実施態様としては、前記第１の伝熱管が、前記第１のフィンの幅方向中心部よりも幅方向一方側に配置されており、前記第２の伝熱管が、前記第２のフィンの幅方向中心部よりも幅方向他方側に配置されており、前記第１のフィンの幅方向他方側及び前記第２のフィンの幅方向一方側が、前記第１の伝熱管及び前記第２の伝熱管の間に介在する態様を挙げることができる。

より具体的な構成としては、前記第１のフィンが、幅方向一方側に前記第１の伝熱管を差し込むための切り欠きが形成されており、幅方向他方側は長手方向に亘って連続して設けられたものであり、前記第２のフィンが、幅方向一方側は長手方向に亘って連続して設けられており、幅方向他方側に前記第２の伝熱管を差し込むための切り欠きが形成されたものであることが好ましい。
このような構成であれば、第１のフィン及び第２のフィンにおいて、長手方向に亘って連続して設けられている部分を伝わせて凝縮水を流し落とすことができる。

第１の伝熱管と第２の伝熱管との間隔を十分に広げるための別に実施態様しては、前記第１の伝熱管の幅方向両端部が、前記第１のフィンの幅方向両端部よりも内側に位置し、前記第２の伝熱管の幅方向両端部が、前記第２のフィンの幅方向両端部よりも内側に位置する態様を挙げることができる。

さらに、別の態様としては、前記第１の伝熱管及び前記第２の伝熱管が、前記幅方向と直交する長手方向に沿って千鳥状に配置されていても良い。

熱交換効率の向上を図るためには、前記第１のフィン又は前記第２のフィンに対して、前記第１の伝熱管又は前記第２の伝熱管が複数列設けられていることが好ましい。

上述したとおり、背景技術で述べた特許文献１に示す熱交換器は、扁平管の表面に溜まった水の排水性を向上させるべく、多段に設けられた伝熱管が貫通するフィンに凝縮水を伝わせて排水するように構成されている。

しかしながら、このように凝縮水をフィンに伝わせようとしたとしても、複数枚のフィンのピッチ（以下、フィンピッチともいう）が小過ぎると、互いに隣り合うフィンの間に凝縮水のブリッジが形成されやすくなり、十分な排水性を得ることができない。かといって、フィンピッチが大き過ぎると、熱交換効率を担保することができない。また、伝熱管の幅寸法に関しても、大き過ぎると、その分、伝熱管上に滞留する凝縮水量が多くなり、十分な排水性を得ることができないし、小さ過ぎると、熱交換効率を担保することができない。

そこで、本発明は、上述した問題を一挙に解決すべくなされたものであり、扁平状をなす伝熱管が複数枚のフィンを貫通する熱交換器において、熱交換効率を担保しつつ、伝熱管の表面に溜まる凝縮水の排水性を従来よりも向上させることを主たる課題とするものである。

すなわち本発明に係る熱交換器は、扁平状をなす伝熱管が所定のフィンピッチで並び設けられた複数枚のフィンを貫通してなる熱交換器において、前記伝熱管の幅寸法が、前記フィンピッチの４倍以上７倍以下であることを特徴とするものである。

このように構成された熱交換器であれば、伝熱管の幅寸法をフィンピッチの４倍以上７倍以下にしているので、熱交換効率（フィン効率）を担保しつつ、排水性の悪化を抑えて従来よりも排水性の向上を図れる。なお、具体的なデータについては、後述する。

より具体的な実施態様としては、前記伝熱管の少なくとも一部の幅寸法が、１０ｍｍ以下である態様を挙げることができる。

また、本発明に係る空気調和機は、上述した熱交換器を具備することを特徴とするものであり、かかる空気調和機によっても、上述した作用効果を発揮させることができる。

このように構成した本発明によれば、扁平状をなす伝熱管が複数枚のフィンを貫通する熱交換器において、熱伝達率の向上を図りつつも、伝熱管の表面に溜まる凝縮水の排水性を担保し、しかも通風抵抗の増大を抑えることができる。

第１実施形態における熱交換器の全体構成を示す模式図。 同実施形態における排水構造の構成を示す模式図。 同実施形態におけるフィンのコルゲート角度を示す模式図。 同実施形態における排水構造による効果を示すグラフ。 別の実施形態における排水構造の構成を示す模式図。 別の実施形態における排水構造の構成を示す模式図。 別の実施形態における山部及び谷部の構成を示す模式図。 山部及び谷部の加工箇所の割れを示す写真。 別の実施形態における排水構造の構成を示す模式図。 別の実施形態における排水構造の効果を示す写真。 伝熱管の組み立て性に鑑みて中間的に検討したフィンの構成を示す模式図。 別の実施形態におけるフィンの構成を示す模式図。 同実施形態における伝熱管とフィンとの配置を示す模式図。 伝熱管間隔／伝熱管幅と滞留水量との相関関係を示すグラフ。 切り欠きが形成されたフィンの模式図。 その他の実施形態における伝熱管とフィンとの配置を示す模式図。 その他の実施形態における伝熱管とフィンとの配置を示す模式図。 その他の実施形態における伝熱管とフィンとの配置を示す模式図。 その他の実施形態における伝熱管とフィンとの配置を示す模式図。 その他の実施形態における伝熱管とフィンとの配置を示す模式図。 同実施形態におけるフィンピッチと凝縮水量との相関関係を示す模式図。 同実施形態における伝熱管幅と凝縮水量との相関関係を示す模式図。 同実施形態における伝熱管幅及びフィンピッチの比率と排水性との相関関係を示すグラフ。 その他の実施形態における伝熱管の構成を示す模式図。 その他の実施形態における伝熱管及びフィンの構成を示す模式図。 その他の実施形態における伝熱管及びフィンの構成を示す模式図。

＜第１実施形態＞
以下、本発明に係る熱交換器の第１実施形態について図面を参照して説明する。

本実施形態に係る熱交換器１００は、圧縮機、室外熱交換器、絞り機構、及び室内熱交換器が接続された冷媒回路を備える空気調和機において、前記室外熱交換器又は前記室内熱交換器の少なくとも一方に用いられるものである。

具体的にこの熱交換器１００は、図１に示すように、所謂フィンアンドチューブ熱交換器であり、内部を冷媒が流れる複数本の伝熱管１と、これらの伝熱管１に設けられた複数枚のフィン２とを備えたものである。

伝熱管１は、扁平状をなし、冷媒が流れる複数の内部流路を有するものであり、多穴扁平管と称される。本実施形態の伝熱管１は、扁平な面が上下を向くように、すなわち扁平な面が水平になるように配置されており、その内部を冷媒が水平方向に沿って流れるように設けられている。

かかる伝熱管１は、上下多段に例えば等間隔で互いに平行に配列されており、この実施形態では、複数の第１の伝熱管１Ａからなる列と、これらの第１の伝熱管１Ａと幅方向に隣り合う複数の第２の伝熱管１Ｂからなる列とが設けられている。より具体的に説明すると、互いに隣り合う第１の伝熱管１Ａ及び第２の伝熱管１Ｂは、ここでは互いが同じ高さになるように配置されている。なお、伝熱管１は、２列に限らず、３列以上設けられていても良いし、１列であっても良い。

フィン２は、上下方向に沿って延びる長尺状をなすものであり、多段に設けられた複数の伝熱管１が貫通している。かかるフィン２は、伝熱管１の延在方向に沿って所定のフィンピッチで配列されており、ここでは等間隔に配列されている。これにより、フィン２の間をフィン２の幅方向に沿って流れる空気と伝熱管１の内部流路を流れる冷媒との間で熱交換が行われる。

このように伝熱管１の延在方向に沿って配列された複数枚のフィン２は、伝熱管１の列数と同様、例えば２列以上設けられており、ここでは第１の伝熱管１Ａが貫通する複数枚の第１のフィン２Ａからなる列と、第２の伝熱管１Ｂが貫通する複数枚の第２のフィン２Ｂからなる列とが設けられている。なお、フィン２は、２列に限らず、３列以上設けられていても良いし、１列であっても良い。

上述した構成により、本実施形態の熱交換器Ｘは、多段に設けられた複数本の第１の伝熱管１Ａが複数枚の第１のフィン２Ａを貫通してなる第１熱交換部Ａと、多段に設けられた複数本の第２の伝熱管１Ｂが複数枚の第２のフィン２Ｂを貫通してなる第２熱交換部Ｂとを備えており、これらの第１熱交換部Ａ及び第２熱交換部Ｂは、伝熱管１Ａ、１Ｂの幅方向に隣り合って配置されている。

なお、ここでは第１の伝熱管１Ａ及び第２の伝熱管１Ｂは互いに同じ寸法のものであり、以下ではこれらを区別しない場合、これらの伝熱管１Ａ、１Ｂを伝熱管１と称する。また、第１のフィン２Ａ及び第２のフィン２Ｂは互いに同じ寸法のものであり、以下ではこれらを区別しない場合、これらのフィン２Ａ、２Ｂをフィン２と称する。

然して、本実施形態のフィン２は、図２に示すように、空気の流れ方向に沿って、言い換えればフィン２の幅方向に沿って設けられた山部２１ｘ及び谷部２１ｙを有する伝熱拡大面２１と、この伝熱拡大面２１に重なり合うように設けられた排水構造２２とを備えている。

まず、伝熱拡大面２１について説明する。
伝熱拡大面２１は、平板状のフィン２を加工することにより形成されて、そのフィン２の伝熱面積を拡大するものである。

この伝熱拡大面２１は、平板状のフィン２を山折りにしてなる山部２１ｘと、そのフィン２を谷折りにしてなる谷部２１ｙとを有するものであり、これらの山部２１ｘ及び谷部２１ｙは、フィン２の長手方向（上下方向）に沿って延びる折り目部として形成されている。

より具体的に説明すると、図３に示すように、本実施形態のフィン２はコルゲート加工されたコルゲートフィンである。ここでは、コルゲート加工時にフィン２を折り曲げる角度であるコルゲート角度を５度以上２４度以下としてあり、このコルゲート角度からなる山部２１ｘ及び谷部２１ｙがフィン２の幅方向に交互に繰り返し形成されている。

次に、排水構造２２について説明する。
排水構造２２は、暖房運転時に室外機の熱交換器１００が凝縮器として働く場合に発生する凝縮水を伝熱管１の表面やフィン２の表面から排水するためのものであり、特に伝熱管１の扁平面への凝縮水の滞留を防ぐものである。

具体的にこの排水構造２２は、フィン２の表面を山部２１ｘ側から谷部２１ｙ側に向かって凹ませてなる凹部や、フィンの表面を谷部２１ｙ側から山部２１ｘ側に向かって膨出させてなる凸部などである。ここでの排水構造２２は、図２に示すように、フィンの幅方向に細長く形成したビード状或いはリブ状の凸条２２であり、その表面は谷部２１ｙ側から山部２１ｘ側に向かって膨出した曲面である。

そして、この排水構造２２は、上述した伝熱拡大面２１に重なり合うように設けられている。より具体的に説明すると、この排水構造２２は、上述した山部２１ｘ又は谷部２１ｙとして形成されている折り目部の少なくとも１つに重なり合っており、ここでは互いに隣り合う複数の山部２１ｘ及び谷部２１ｙに跨って設けられている。

本実施形態では、複数の伝熱管１が、上述したように扁平な面が上下を向くように上下多段に配置されており、フィン２が、上下方向に延びて複数の伝熱管１が貫通する長尺状をなすものである。そして、図２に示すように、フィン２の一方の長辺部２ｐには、複数の伝熱管１に対応した箇所に切り欠き２ｚが形成されており、この切り欠き２ｚを介してフィン２に伝熱管１を嵌め込めるようにしてある。これに対して、フィン２の他方の長辺部２ｑは、切り欠きが設けられておらず、上端部から下端部に亘って直線状に延びている。

かかる構成において、本実施形態の排水構造２２は、熱交換器１００が凝縮器として働く場合に発生する凝縮水をフィン２の他方の長辺部２ｑに向かって排水するように設けられている。

より具体的には、図２に示すように、排水構造２２たる細長状の凸条２２は、フィンの一方の長辺部２ｐ側に位置する一端部２２ａが、フィン２の他方の長辺部２ｑ側に位置する他端部２２ｂよりも高い位置に設けられており、一端部２２ａから他端部２２ｂに向かって下がるように傾斜している。これにより、凝縮水は、この凸条２２を伝ってフィン２の他方の長辺部２ｑに向かって流れ落ちていき、その長辺部２ｑを伝って下方に落ちていく。

本実施形態のフィン２は、排水構造として上述した凸条２２を複数有している。具体的には、上下多段に設けられている複数の伝熱管１の間それぞれに少なくとも１つの凸条２２を設けてある。

続いて、上述した構成による作用効果を実験したデータを図４のグラフに示す。
このグラフは、フィン２のコルゲート角度を横軸にとり、通風抵抗の上昇率に対する熱伝達率の向上率の比（以下、熱交換器性能指標という）を縦軸にとったものである。なお、この縦軸は、それぞれのコルゲート角度においてフィン２に上述した凸条２２を設けない場合の熱交換器性能指標を１００％としている。

ここで、コルゲート加工をしていない平板状のフィンに上述した排水構造を設けた場合、この排水構造による熱伝達率の向上率よりも通風抵抗の上昇率が大きくなる。これにより、排水性は向上するものの熱交換器の性能は低下する。この証左が、図４のグラフにおけるコルゲート角度が０度の場合であり、熱交換器性能指標が１００％を下回っていることがみて取れる。

これに対して、図４のグラフの曲線で示されるように、フィン２に排水構造２２を設けつつ、５度以上２４度以下のコルゲート角度をつけることにより、熱交換器性能指標が１００％を上回り、排水性の向上と熱交換器性能の向上とを両立できていることが分かる。

このことをより詳細に説明すると、コルゲート加工による空気の流れ方向が変化する領域に、すなわちコルゲート加工により山部２１ｘ及び谷部２１ｙが形成されている領域に排水構造２２を重ね合わせると、その空気の流れ方向（コルゲート角度）に応じて熱伝達率の向上率と通風抵抗の向上率とが変わる。

そして、上述したようにコルゲート角度を５度以上２４度以下にすることで、通風抵抗の上昇よりも熱伝達率の向上率が上回り、１００％を上回る熱交換器性能指標を得ることができる。

このように構成された熱交換器１００によれば、フィン２が山部２１ｘ及び谷部２１ｙを有する伝熱拡大面２１を有するので、熱伝達率の向上を図ることができ、そのうえ、伝熱拡大面２１に重なり合うように排水構造２２を設けてあるので、伝熱管１の表面に溜まる凝縮水の排水性をも向上させることができる。しかも、コルゲート角度を５°以上２４°以下にしてあるので、空気の流れを大きく乱すことができるため、単に山部２１ｘ及び谷部２１ｙを設けた場合に比べて、通風抵抗の増大を抑制しつつ熱伝達率を向上させることができ、結果として排水性の向上と熱交換器性能の向上とを両立させることができる。

また、フィン２の一方の長辺部２ｐには切り欠き２ｚが設けられており、他方の長辺部２ｑは直線状に延びる構成において、排水構造たる凸条２２が、伝熱管１の表面に生じた水滴を他方の長辺部２ｑに向かって排水するように構成されているので、水滴はこの長辺部２ｑを伝って下方に流れ落ちていき、逆に一方の長辺部２ｐの切り欠きに２ｚは溜まりにくくなるので、凝縮水の排水性をより向上させることができる。

＜第１実施形態の変形例＞
なお、本発明は、前記第１実施形態に限られるものではない。

例えば、前記第１実施形態では、上下方向に隣り合う伝熱管１の間に１つの排水構造２２を設けていたが、図５に示すように、これらの伝熱管１の間に複数の排水構造２２を設けても良い。なお、この例では前記第１実施形態と同様に、フィン２の一方の長辺部２ｐから他方の長辺部２ｑに向かって斜め下に向かう複数の凸条２２が排水構造として形成されており、これらの凸条２２としては、互いに長さが異なるものや、膨出する向きが互いに反対向きのものが含まれている。

また、排水構造２２は、前記実施形態ではビード状又はリブ状の凸条であったが、図６に示すように、例えばディンプル加工により形成された凹部や凸部であっても良い。なお、この例では、排水構造２２たる凹部や凸部を半球状としているが、例えば柱状や円錐状であっても良い。

さらに、前記実施形態では、山部２１ｘ及び谷部２１ｙをコルゲート加工により形成した場合について説明したが、図７に示すように、例えば絞り加工により山部２１ｘ及び谷部２１ｙを形成しても良い。すなわち、山部２１ｘは、空気の流れ方向においてフィン２の表面が盛り上がる部分であれば良いし、谷部２１ｙは、空気の流れ方向においてフィン２の表面が沈み込む部分であれば良く、これらの具体的な形状は適宜変更して構わない。

ところで、山部２１ｘ及び谷部２１ｙを有する伝熱拡大面２１と排水構造２２とを重ね合わせると、この重なり合う箇所の材料が、山部２１ｘでは薄くなり谷部２１ｙでは集中するため、山部２１ｘや谷部２１ｙでフィン２が割れたり破損したりしやすくなる（図８参照）。
そこで、フィン２の加工性に鑑みれば、図９に示すように、排水構造２２の山部２１ｘに重なり合う箇所の高さを谷部２１ｙに重なり合う箇所の高さより低くしても良い。なお、ここでいう「高さ」は、フィン２表面において排水構造２２が設けられていない箇所から排水構造２２の表面までの距離である。
より具体的に説明すると、同図９に示すように、排水構造２２のうち、山部２１ｘに重なり合う箇所の高さをＨｔ、谷部２１ｙに重なり合う箇所の高さをＨｂ、山部２１ｘ及び谷部２１ｙの間の中央部の高さをＨｍとすると、Ｈｂ＞Ｈｍ＞Ｈｔを満たすようにしてある。
このような構成であれば、排水構造２２の山部２１ｘに重なり合う箇所における加工時の材料の伸びを緩和することができ、排水構造２２の谷部２１ｙに重なり合う箇所における材料の集中を緩和するとともに、割れや破損を防ぐことができる（図１０参照）。

ここで、フィン２と、このフィン２の切り欠き２ｚに挿入された伝熱管１との間の熱交換効率の向上を図るべく、フィン２の構成として、図１１に示すように、切り欠き２ｚの内周縁をフィンの配列方向に折り曲げてなる接触面２３を有する構成を中間的に考えた。
このような構成であれば、接触面２３と伝熱管１の外周面との接触面積を広くすることができるので、熱交換効率の向上を図れる。

ところが、山部２１ｘ及び谷部２１ｙを有するフィン２に上述した接触面２３を設けると、切り欠き２ｚに伝熱管１を挿入する際、接触面２３の奥側（伝熱管１の挿入方向奥側）端部に応力が集中して、その箇所でフィン２が折れる恐れがある。

そこで、ここでのフィン２は、図１２に示すように、接触面２３の奥側端部に応力を分散させる応力分散部２４を有している。具体的にこの応力分散部２４は、切り欠き２ｚに重なり合う山部２１ｘや谷部２１ｙのうちの最も奥側端部に位置する山部２１ｘ又は谷部２１ｙを高さ方向に切り欠いて形成したものである。
このような構成によれば、切り欠き２ｚに伝熱管１を挿入する際に奥側端部に加わる応力を応力分散部２４によって分散することができ、この箇所におけるフィン２の折れを防止することができる。

また、図１１に示す中間的な構成においては、切り欠き２ｚに伝熱管１を挿入する際、フィン２が折れる方向に働くモーメントが大きくなり、フィン２が折れる恐れがある。
そこで、図１２に示すように、山部２１ｘにおける接触面２３の折り曲げ方向（ここではフィン２の配列方向）の寸法Ｌｘを、谷部２１ｙにおける接触面２３の折り曲げ方向（ここではフィン２の配列方向）の寸法Ｌｙよりも小さくしてある。
このような構成であれば、モーメントが最も大きくなる山部２１ｘの折り曲げ方向の寸法Ｌｘを小さくしているので、フィン２の折れを防止することができる。

＜第２実施形態＞
次に、本発明に係る熱交換器の第２実施形態について図面を参照して説明する。なお、以下の説明において参照する図１３～図２０では、説明の便宜上、フィンの伝熱拡大面や排水構造の記載を省略してある。

本実施形態では、互いに隣り合う伝熱管１の間隔や、フィン２と伝熱管１との間隔に特徴があるので、この点について詳述する。

すなわち、本実施形態では、図１３に示すように、互いに隣り合う第１の伝熱管１Ａと第２の伝熱管１Ｂとの間隔（以下、伝熱管間隔Ｄ１という）を、第１の伝熱管１Ａ又は第２の伝熱管１Ｂの幅寸法（以下、伝熱管幅Ｗという）の４０％よりも大きくしてある。
なお、ここでの伝熱管間隔Ｄ１は、第１の伝熱管１Ａの幅方向端部のうちの第２の伝熱管１Ｂ側の幅方向端部ａと、第２の伝熱管１Ｂの幅方向端部のうちの第１の伝熱管１Ａ側の幅方向端部ｂとの離間距離である。
また、ここでの伝熱管幅Ｗは、伝熱管１Ａ、１Ｂの幅方向両端部の離間距離である。

ここで、図１４に示すグラフは、仮に第１の伝熱管１Ａと第２の伝熱管１Ｂとの間に隙間がなかった場合、すなわち伝熱管間隔Ｄ１＝０の場合における伝熱管１の表面の滞留水量を１００％したときの伝熱管間隔Ｄ１／伝熱管幅Ｗと滞留水量との相関関係を示すものである。

この相関関係から分かるように、本実施形態の熱交換器Ｘによれば、上述したように、伝熱管間隔Ｄ１／伝熱管幅Ｗ＞０．４であるので、滞留水量は、第１の伝熱管１Ａと第２の伝熱管１Ｂとの間に隙間がなかった場合の８０％を下回り、ほぼ最大の高い排水性が得られていることが見て取れる。

また、本実施形態では、第１のフィン２Ａから第２の伝熱管１Ｂまでの間隔（以下、フィン伝熱管間隔Ｄ２という）を、第２のフィン２Ｂの幅寸法（以下、第２フィン幅Ｌ２という）の２０％よりも大きくなるようにしてあり、より好ましくは３０％よりも大きくすることが望まれる。
なお、ここでのフィン伝熱管間隔Ｄ２は、第１のフィン２Ａにおける第２の伝熱管１Ｂ側の長辺部Ｌから、第２の伝熱管１Ｂの幅方向端部のうち第１の伝熱管１Ａ側の幅方向端部ｂまでの幅方向に沿った距離である。

ここで、例えば図１５に示すように、組立性の向上を図り、第１のフィン２Ａや第２のフィン２Ｂの長辺部Ｌに切り欠きＸを設けた場合、この切り欠きＸにより長辺部Ｌが不連続となり、その切り欠きＸの部分が排水の妨げとなる。これにより、伝熱管間隔Ｄ１を大きく確保したとしても、高い排水性を得ることができない場合がある。

これに対して、本実施形態では、上述したように伝熱管間隔Ｄ１／伝熱管幅Ｗ＞０．４とした上で、フィン伝熱間隔Ｄ２を第２フィン幅Ｌ２の２０％よりも大きく、より好ましくは３０％よりも大きくしてあるので、排水経路上の導水可能な領域を十分に確保することができる。

＜第２実施形態の変形例＞
なお、本発明は、前記第２実施形態に限られるものではない。

例えば、第１のフィン２Ａや第２のフィン２Ｂとしては、図１６（ｂ）に示すように構成されたものであっても良い。
すなわち、第１のフィン２Ａは、幅方向一方側に第１の伝熱管１Ａを差し込むための切り欠きＸが形成されており、幅方向他方側は長手方向（上下方向）に亘って連続して設けられたものであり、
また、第２のフィン２Ｂが、幅方向一方側は長手方向（上下方向）に亘って連続して設けられており、幅方向他方側に第２の伝熱管１Ｂを差し込むための切り欠きＸが形成されたものである。

より具体的に説明すると、第１のフィン２Ａは、一方の長辺部には長手方向に沿って間欠的に切り欠きＸが形成されており、他方の長辺部は上端部から下端部に亘って直線状に延在している。
また、第２のフィン２Ｂは、一方の長辺部は上端部から下端部に亘って直線状に延在しており、他方の長辺部には長手方向に沿って間欠的に切り欠きＸが形成されている。

上述した構成において、同図１６（ｂ）に示すように、第１の伝熱管１Ａが、第１のフィン２Ａの幅方向中心部よりも幅方向一方側に配置されるとともに、第２の伝熱管１Ｂが、第２のフィン２Ｂの幅方向中心部よりも幅方向他方側に配置されていても良い。
そして、第１のフィン２Ａの幅方向他方側及び第２のフィン２Ｂの幅方向一方側が、第１の伝熱管１Ａ及び第２の伝熱管１Ｂの間に介在するように配置されていても良い。
言い換えれば、第１のフィン２Ａの切り欠きＸと、第２のフィン２Ｂの切り欠きＸとが、互いに反対方向を向くように形成されており、第１のフィン２Ａにおいて上端部から下端部まで直線状に延びる長辺部と、第２のフィン２Ｂにおいて上端部から下端部まで直線状に延びる長辺部とが隣接して設けられていても良い。
このような構成であれば、図１６（ａ）に示す構成に比べて、伝熱管間隔Ｄ１を大きくすることができ、第１の伝熱管１Ａ及び第２の伝熱管１Ｂの間に凝縮水を伝わせることができる。ただし、本発明の熱交換器１００としては、図１６（ａ）に示す構成のものであっても良い。

また、第１のフィン２Ａに対する第１の伝熱管１Ａの配置や、第２のフィン２Ｂに対する第２の伝熱管１Ｂの配置は、図１７（ｂ）に示すように、第１の伝熱管１Ａの幅方向両端部それぞれが、第１のフィン２Ａの幅方向両端部よりも内側に位置し、第２の伝熱管１Ｂの幅方向両端部それぞれが、第２のフィン２Ｂの幅方向両端部よりも内側に位置するようにしても良い。
このような構成であれば、図１７（ａ）に示す構成に比べて、伝熱管間隔Ｄ１を大きくすることができ、第１の伝熱管１Ａ及び第２の伝熱管１Ｂの間に凝縮水を伝わせることができる。ただし、本発明の熱交換器１００としては、図１７（ａ）に示す構成のものであっても良い。

互いに隣り合う第１の伝熱管１Ａ及び第２の伝熱管１Ｂは、前記実施形態では互いに同じ高さになるように配置されていたが、高さはずれていても良く、例えば図１８（ｂ）に示すように、幅方向と直交する長手方向に沿って千鳥状に配置されていても良い。
この場合においても、伝熱管間隔Ｄ１は、第１の伝熱管１Ａの幅方向端部のうちの第２の伝熱管１Ｂ側の幅方向端部と、第２の伝熱管１Ｂの幅方向端部のうちの第１の伝熱管１Ａ側の幅方向端部との離間距離とすることができる。
このような構成であれば、図１８（ａ）に示す構成に比べて、伝熱管間隔Ｄ１を大きくすることができ、第１の伝熱管１Ａ及び第２の伝熱管１Ｂの間に凝縮水を伝わせることができる。ただし、本発明の熱交換器１００としては、図１８（ａ）に示す構成のものであっても良い。

前記実施形態においては、第１のフィン２Ａ及び第２のフィン２Ｂに対して、それぞれ多段に配列された第１の伝熱管１Ａや多段に配列された第２の伝熱管１Ｂが１列設けられていたが、第１のフィン２Ａ及び／又は第２のフィン２Ｂに対して、それぞれ第１の伝熱管１Ａや第２の伝熱管１Ｂが複数列設けられていても良い。すなわち、１列のフィン２Ａ（２Ｂ）に対して２列の伝熱管１Ａ、１Ｂが設けられていても良い。

第１の伝熱管１Ａ及び第２の伝熱管１Ｂは、図１９（ａ）に示すように、互いに異なる幅寸法（Ｗ１及びＷ２）のものであっても良い。
また、第１のフィン２Ａ及び第２のフィン２Ｂは、図１９（ｂ）に示すように、互いに異なる幅寸法（Ｌ１及びＬ２）のものであっても良い。
さらに、図１９（ｃ）に示すように、凝縮水の滞留が多い部分の伝熱管間隔Ｄ１を、凝縮水の滞留が少ない部分の伝熱管間隔よりも広くしても良い。

ところで、第１のフィン２Ａや第２のフィン２Ｂの長辺部Ｌに切り欠きＸを設けると排水性の低下を招来することは、図１５の説明で述べた通りである。
そこで、図２０（ａ）に示すように、第１のフィン２Ａの長辺部Ｌに切り欠きＸを設けるとともに、この切り欠きＸに隣り合う第２のフィン２Ｂの長辺部Ｌ’を切り欠きＸに沿った形状にしても良い。
また、図２０（ｂ）に示すように、第１のフィン２Ａの長辺部Ｌに切り欠きＸを設けるとともに、この切り欠きＸに隣り合う第２のフィン２Ｂの長辺部Ｌ’を切り欠きＸに重なり合うように配置しても良い。
これらの構成により、切り欠きＸにより生じる不連続箇所に排水経路を拡大させることができ、排水性の向上を図れる。

＜第３実施形態＞
次に、本発明に係る熱交換器の第３実施形態について図面を参照して説明する。なお、以下の説明において参照する図２１～図２６では、説明の便宜上、フィンの伝熱拡大面や排水構造の記載を省略してある。

本実施形態では、伝熱管の幅寸法とフィンピッチとの関係に特徴があるので、この点について詳述する。

まず、本実施形態のフィン２は、伝熱管１の延在方向に沿って所定のフィンピッチで配列されており、ここでは等間隔に配列されている。

このように扁平状の伝熱管１が複数枚のフィン２を貫通する構成において、図２１に示すように、複数枚のフィン２のフィンピッチＰが小過ぎると、互いに隣り合うフィン２の間に凝縮水のブリッジが形成されやすくなり、十分な排水性を得ることができない。かといって、フィンピッチＰが大き過ぎると、熱交換効率を担保することができない。
なお、ここでのフィンピッチＰは、伝熱管１の延伸方向において互いに隣り合うフィン２の同延伸方向に沿った離間距離である。

また、図２２に示すように、伝熱管１の幅寸法Ｗ（以下、伝熱管幅Ｗともいう）に関しても、大き過ぎると、その分、伝熱管１上に滞留する凝縮水量が多くなり、十分な排水性を得ることができないし、小さ過ぎると、熱交換効率を担保することができない。
なお、ここでの伝熱管幅Ｗは、伝熱管１の幅方向一端部から幅方向他端部までの離間距離である。

そこで、伝熱管幅ＷはフィンピッチＰの４倍以上、且つ、７倍以下とすることが好ましい。

より具体的に説明すると、本実施形態の伝熱管幅Ｗは、少なくとも一部が１０ｍｍ以下であり、ここでは長手方向の全長に亘って１０ｍｍ以下としてある。

ここで、図２３に示すグラフは、伝熱管幅Ｗ／フィンピッチＰと排水性との相関関係を示すものである。図２３に示す通り、伝熱管幅Ｗ／フィンピッチＰ＜４．０としても排水性の向上は期待できないため、伝熱管幅Ｗ／フィンピッチＰ＝４．０とした場合における伝熱管１の表面の排水性を１００％としてある。

この相関関係から分かるように、本実施形態の熱交換器１００によれば、上述したように、伝熱管幅Ｗ／フィンピッチＰ≧４倍であるので、熱交換効率を担保することができ、しかも伝熱管幅Ｗ／フィンピッチＰ≦７倍であるので、排水性の悪化を１０％程度に抑えることができる。

なお、本発明は、前記第３実施形態に限られるものではない。

例えば、前記実施形態では、１列のフィン２に対して１列の伝熱管１が設けられていたが、図２４に示すように、１列のフィン２に対して幅方向に沿って並び設けられた２列以上の伝熱管１が隙間を介して設けられていても良い。なお、図２４では、幅方向に沿って並び設けられた一対の伝熱管１が、互いに同じ幅寸法Ｗのものであるが、これらは互いに異なる幅寸法のものであっても良い。
このような構成であれば、２列以上の伝熱管１を設けるので、これらの伝熱管幅Ｗを足し合わせた幅寸法の伝熱管を１列設けた場合とほぼ同等の熱交換効率を担保しつつ、各列の伝熱管幅Ｗを短くすることができるので、伝熱管１上に溜まる幅凝縮水量を減らすことができる。

また、熱交換器１００としては、図２５に示すように、伝熱管幅Ｗ／フィンピッチＰが、伝熱管１の段によって異なるように構成されていても良い。
このように、フィンピッチＰの大きさに合わせて伝熱管幅Ｗを変えことにより、排水性の均等化を図れる。

さらに、図２６に示すように、凝縮水の滞留が多い部分の伝熱管間幅Ｗ１を、凝縮水の滞留が少ない部分の伝熱管幅Ｗ２よりも広くしても良い。

その他、本発明は前記各実施形態に限られず、その趣旨を逸脱しない範囲で種々の変形が可能であるのは言うまでもない。

１００・・・熱交換器
１ ・・・伝熱管
２ ・・・フィン
２１ ・・・伝熱拡大面
２１ｘ・・・山部
２１ｙ・・・谷部
２２ ・・・排水構造
２ｚ ・・・切り欠き

Claims (14)

1. 扁平状をなす伝熱管と、前記伝熱管に設けられた複数枚のフィンとを備え、前記伝熱管の内部を流れる冷媒と、前記複数枚のフィンの間を流れる空気との間で熱交換するように構成された熱交換器において、
   前記フィンが、
   空気の流れ方向に沿って設けられた山部及び谷部を有する伝熱拡大面と、
   前記伝熱拡大面に重なり合うように設けられた排水構造とを備え、
   複数の前記伝熱管が、扁平な面が上下を向くように上下多段に配置されており、
   前記フィンが、上下方向に延びるとともに前記複数の伝熱管が貫通する長尺状をなすものであり、
   前記空気の流れ方向において下流側に配置された前記フィンの一方の長辺部には、前記複数の伝熱管に対応した箇所に切り欠きが形成されており、
   前記空気の流れ方向において上流側に配置された前記フィンの他方の長辺部は、上端部から下端部に亘って直線状に延びており、
   前記排水構造は、
   前記フィンの一方の長辺部側に位置する一端部から、前記切り欠きよりも前記フィンの他方の長辺部側に位置する他端部に亘って延びており、
   前記一端部が前記他端部よりも高い位置に設けられて、前記一端部から前記他端部に向かって下がるように傾斜しており、
   前記伝熱管の表面に生じた水滴を、前記他方の長辺部に向かって前記空気の流れ方向とは逆向きに排水するように構成されていることを特徴とする熱交換器。
2. 前記排水構造が、前記伝熱拡大面に設けられた凹凸状のものである、請求項１記載の熱交換器。
3. 前記排水構造が、前記伝熱拡大面に設けられたビードである、請求項２記載の熱交換器。
4. 前記排水構造の前記山部に重なり合う箇所の高さが前記谷部に重なり合う箇所の高さよりも低い、請求項１乃至３のうち何れか一項に記載の熱交換器。
5. 前記フィンが、前記山部及び前記谷部が交互に繰り返し形成されたコルゲートフィンであり、コルゲート角度が５°以上２４°以下である、請求項１乃至４のうち何れか一項に記載の熱交換器。
6. 多段に設けられた扁平状をなす複数本の第１の前記伝熱管が第１の前記フィンを貫通してなる第１熱交換部と、多段に設けられた扁平状をなす複数本の第２の前記伝熱管が第２の前記フィンを貫通してなる第２熱交換部とを備え、前記第１熱交換部及び前記第２熱交換部が、前記各伝熱管の幅方向に隣り合って配置されている熱交換器において、
   互いに隣り合う前記第１の伝熱管と前記第２の伝熱管との間隔が、前記第１の伝熱管又は前記第２の伝熱管の幅寸法の４０％よりも大きく、
   前記第１のフィンから前記第２の伝熱管までの間隔が、前記第２のフィンの幅寸法の２０％よりも大きいことを特徴とする、請求項１乃至５のうち何れか一項に記載の熱交換器。
7. 前記第１の伝熱管が、前記第１のフィンの幅方向中心部よりも幅方向一方側に配置されており、
   前記第２の伝熱管が、前記第２のフィンの幅方向中心部よりも幅方向他方側に配置されており、
   前記第１のフィンの幅方向他方側及び前記第２のフィンの幅方向一方側が、前記第１の伝熱管及び前記第２の伝熱管の間に介在する、請求項６記載の熱交換器。
8. 前記第１のフィンが、幅方向一方側に前記第１の伝熱管を差し込むための切り欠きが形成されており、幅方向他方側は長手方向に亘って連続して設けられたものであり、
   前記第２のフィンが、幅方向一方側は長手方向に亘って連続して設けられており、幅方向他方側に前記第２の伝熱管を差し込むための切り欠きが形成されたものである、請求項７記載の熱交換器。
9. 前記第１の伝熱管の幅方向両端部が、前記第１のフィンの幅方向両端部よりも内側に位置し、
   前記第２の伝熱管の幅方向両端部が、前記第２のフィンの幅方向両端部よりも内側に位置する、請求項６乃至８のうち何れか一項に記載の熱交換器。
10. 前記第１の伝熱管及び前記第２の伝熱管が、前記幅方向と直交する長手方向に沿って千鳥状に配置されている、請求項６乃至８のうち何れか一項に記載の熱交換器。
11. 前記第１のフィン又は前記第２のフィンに対して、前記第１の伝熱管又は前記第２の伝熱管が複数列設けられている、請求項６乃至１０のうち何れか一項に記載の熱交換器。
12. 扁平状をなす前記伝熱管が所定のフィンピッチで並び設けられた複数枚の前記フィンを貫通してなる熱交換器において、
    前記伝熱管の幅寸法が、前記フィンピッチの４倍以上７倍以下である、請求項１乃至１１のうち何れか一項に記載の熱交換器。
13. 前記伝熱管の少なくとも一部の幅寸法が、１０ｍｍ以下である、請求項１２記載の熱交換器。
14. 請求項１乃至１３のうち何れか一項に記載の熱交換器を具備する空気調和機。