特許 7381909 伝熱管、及び、熱交換器

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2023-11-08

(45)【発行日】2023-11-16

(54)【発明の名称】伝熱管、及び、熱交換器

(51)【国際特許分類】

   F28F 1/02 20060101AFI20231109BHJP

   F28F 13/08 20060101ALI20231109BHJP

   F28D 1/047 20060101ALI20231109BHJP

   F28D 1/053 20060101ALI20231109BHJP

   F25B 39/00 20060101ALI20231109BHJP

   F28F 1/40 20060101ALI20231109BHJP

【ＦＩ】

F28F1/02 B

F28F13/08

F28D1/047 C

F28D1/053 A

F25B39/00 E

F28F1/40 B

【請求項の数】 7

(21)【出願番号】P 2021147510

(22)【出願日】2021-09-10

(62)【分割の表示】P 2019205903の分割

【原出願日】2019-11-14

(65)【公開番号】P2021191996

(43)【公開日】2021-12-16

【審査請求日】2022-10-04

(73)【特許権者】

【識別番号】000002853

【氏名又は名称】ダイキン工業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110000280

【氏名又は名称】弁理士法人サンクレスト国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】佐藤 健

(72)【発明者】

【氏名】坂巻 智彦

(72)【発明者】

【氏名】内田 賢吾

(72)【発明者】

【氏名】織谷 好男

【審査官】礒部 賢

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１４－００１８６８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１３－０２４４７２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００３－２００２１２（ＪＰ，Ａ）

【文献】実開昭５９－０１３８７７（ＪＰ，Ｕ）

【文献】特開平１１－０４４４９８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０００－０１８８６７（ＪＰ，Ａ）

【文献】実開昭５８－１４８４８４（ＪＰ，Ｕ）

【文献】特開２０１９－０１１９２３（ＪＰ，Ａ）

【文献】国際公開第２０１７／１４１９４３（ＷＯ，Ａ１）

【文献】特開２００５－０９０７６０（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｆ２８Ｆ １／００ － ９９／００

Ｆ２８Ｄ １／００ － １３／００

Ｆ２５Ｂ ３９／００ － ３９／０４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

内部に、複数の第１流路（３０Ａ）が並べて形成され、
前記各第１流路（３０Ａ）の断面形状が、複数の前記第１流路（３０Ａ）の並び方向である第１方向（Ｐ）に長い長方形であり、
前記第１流路（３０Ａ）の内面に複数の突起（３１）が形成され、
前記第１流路（３０Ａ）の第１方向（Ｐ）の両側面が平坦面であり、
前記第１流路（３０Ａ）の断面形状において、前記第１流路（３０Ａ）の前記平坦面間の距離である長辺の長さ（Ｌ１ａ）と短辺の長さ（Ｌ１ｂ）との比率が、１．１以上１．５以下であり、
前記伝熱管の内部における前記第１方向（Ｐ）の端部には、第２流路（３０Ｂ）が形成され、
前記第２流路（３０Ｂ）の断面積が、前記第１流路（３０Ａ）の断面積よりも小さく、
前記第２流路（３０Ｂ）の断面形状は、前記第１方向（Ｐ）の長さが前記第１流路（３０Ａ）の前記長辺の長さ（Ｌ１ａ）よりも小さい長方形又は正方形である、伝熱管。

【請求項2】

隣接する前記第１流路（３０Ａ）の間の距離（ｔ１）が、０．５ｍｍ以上０．６ｍｍ以下である、請求項１に記載の伝熱管。

【請求項3】

前記第１流路（３０Ａ）の断面形状における前記長辺の長さ（Ｌ１ａ）に対する、隣接する前記第１流路（３０Ａ）の前記平坦面間の距離（ｔ１）の比率が、２９％～３３％である、請求項１又は２に記載の伝熱管。

【請求項4】

前記伝熱管の内部における前記第１方向（Ｐ）の両端部に、前記第２流路（３０Ｂ）が形成されている、請求項１～３のいずれか１項に記載の伝熱管。

【請求項5】

前記第２流路（３０Ｂ）と、この第２流路（３０Ｂ）に最も近い前記第１方向（Ｐ）における前記伝熱管の端面との間の前記第１方向（Ｐ）の最大距離（ｔ２）が、隣接する２つの第１流路（３０Ａ）の間の前記第１方向（Ｐ）の距離（ｔ１）よりも大きい、請求項１～４のいずれか１項に記載の伝熱管。

【請求項6】

ヘッダ（２１，２２）と、
前記ヘッダ（２１，２２）の長手方向に並べて配置され、前記ヘッダ（２１，２２）に端部が接続される請求項１～５のいずれか１項に記載の複数の伝熱管と、を備えている、熱交換器。

【請求項7】

フィン（２７）をさらに備え、
前記フィン（２７）が、前記第１方向（Ｐ）における前記伝熱管（２６）の一方側の端面（２６ａ）を除いて、前記伝熱管（２６）の外周面に接触しており、
前記伝熱管（２６）の内部における前記一方側の端部に、前記第２流路（３０Ｂ）が形成されている、請求項６に記載の熱交換器。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、伝熱管、及び、熱交換器に関する。

【背景技術】

【0002】

近年、空気調和機の熱交換器として、熱交換効率が高く、小形化・軽量化が可能なマイクロチャネル式の熱交換器が用いられることがある。このマイクロチャネル式の熱交換器は、内部に複数の流路が並べて形成された多穴管と呼ばれる伝熱管を備えている（例えば、特許文献１参照）。この伝熱管においては、各流路を流れる冷媒と、複数の流路の並び方向に沿って伝熱管の周囲を流れる空気との間で熱交換が行われる。特許文献１記載の伝熱管においては、各流路の内面には複数の突起が設けられ、この突起によって冷媒との接触面積が拡大されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開２００９－６３２２８号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

特許文献１記載の伝熱管は、各流路の断面形状が、複数の流路の並び方向に長い長方形に形成されている。そのため、各流路の内面に多くの突起を形成して冷媒との接触面積をより拡大することができ、さらに、伝熱管内部の流路の数が少なくなるので、複数の流路の並び方向に沿った空気流の上流側と下流側との間で熱交換効率の差を小さくすることができるという利点がある。しかし、流路の断面形状における長方形の長辺が長くなるほど、各流路内を流れる冷媒の速度が低くなるため、熱交換性能が却って悪化する場合もある。したがって、熱交換性能を向上させるために各流路の寸法を適切に設定する必要がある。

【0005】

本開示は、熱交換性能を向上させることができる伝熱管、及び、熱交換器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】

【0006】

（１）本開示の伝熱管は、
内部に、複数の第１流路が並べて形成され、
前記各第１流路の断面形状が、複数の前記第１流路の並び方向である第１方向に長い長方形であり、
前記第１流路の内面に複数の突起が形成され、
前記第１流路の断面形状における長辺の長さと短辺の長さとの比率が、１．１以上１．５以下である。

【0007】

以上の構成によれば、第１流路の断面形状における長辺と短辺の比率を適切に設定し、熱交換性能を向上させることができる。

【0008】

（２） 好ましくは、隣接する前記第１流路の間の距離が、０．５ｍｍ以上０．６ｍｍ以下である。

【0009】

（３） 好ましくは、前記伝熱管の内部における前記第１方向の端部には、第２流路が形成され、
前記第２流路の断面積が、前記第１流路の断面積よりも小さい。
この構成によれば、第１方向における伝熱管の端面では、着霜が生じやすいため、第２流路の断面積を第１流路の断面積よりも小さくし、第２流路の冷媒流量を第１流路よりも少なくすることによって着霜を抑制することができる。

【0010】

（４） 好ましくは、前記伝熱管の内部における前記第１方向の両端部に、前記第２流路が形成されている。

【0011】

（５） 好ましくは、前記第２流路と、この第２流路に最も近い前記第１方向における前記伝熱管の端面との間の前記第１方向の最大距離が、隣接する２つの第１流路の間の前記第１方向の距離よりも大きい。
この構成によれば、第１方向における伝熱管の端面では、着霜が生じやすいため、第２流路と伝熱管の端面との間の第１方向の最大距離を、隣接する第１流路間の第１方向の距離よりも長くすることによって、第２流路を流れる冷媒の熱が、伝熱管の端面に伝わりにくくすることができ、当該端面における着霜を抑制することができる。

【0012】

（６） 本開示の熱交換器は、
ヘッダと、
ヘッダの長手方向に並べて配置され、前記ヘッダに端部が接続される上記（１）～（４）のいずれか１つに記載の複数の伝熱管と、を備えている。

【0013】

（７） 本開示の熱交換器は、
ヘッダと、
前記ヘッダの長手方向に並べて配置され、前記ヘッダに端部が接続される上記の（２）～（４）のいずれか１つに記載の複数の伝熱管と、
フィンと、を備え、
前記フィンが、前記第１方向における前記伝熱管の一方側の端面を除いて、前記伝熱管の外周面に接触しており、
前記伝熱管の内部における前記一方側の端部に、前記第２流路が形成されている。

【0014】

以上の構成によれば、フィンが接触していない伝熱管の一方側の端面は、フィンが接触している他の面よりも低温となり、着霜しやすくなるため、伝熱管の内部の一方側に端部に第２流路を形成することで、伝熱管の一方側の端面付近の冷媒流量を少なくし、着霜を抑制することができる。

【図面の簡単な説明】

【0015】

【図1】本開示の一実施の形態に係る空気調和機の概略構成図である。

【図2】空気調和機の室外熱交換器を示す斜視図である。

【図3】室外熱交換器を展開して示す概略図である。

【図4】図３のＡ－Ａ矢視断面図である。

【図5】伝熱管の断面図である。

【図6】伝熱管の第１流路を拡大して示す断面図である。

【図7】伝熱管の第２流路を拡大して示す断面図である。

【図8】アスペクト比と熱交換性能比との関係を示すグラフである。

【図9】アスペクト比と流路内の表面積及び単一流路の熱交換性能比との関係を示すグラフである。

【発明を実施するための形態】

【0016】

以下、添付図面を参照しつつ、本開示の実施形態を詳細に説明する。
図１は、本開示の一実施の形態に係る空気調和機の概略構成図である。
冷凍装置としての空気調和機１は、室外に設置される室外機２と、室内に設置される室内機３とを備えている。室外機２と室内機３とは、連絡配管によって互いに接続されている。空気調和機１は、蒸気圧縮式の冷凍サイクル運転を行う冷媒回路４を備えている。冷媒回路４には、室内熱交換器１１、圧縮機１２、油分離器１３、室外熱交換器１４、膨張弁（膨張機構）１５、アキュムレータ１６、四方切換弁１７等が設けられており、これらが冷媒配管１０によって接続されている。冷媒配管１０は、液配管１０Ｌとガス配管１０Ｇとを含む。

【0017】

室内熱交換器１１は、冷媒を室内空気と熱交換させるための熱交換器であり、室内機３に設けられている。室内熱交換器１１としては、例えばクロスフィン型のフィン・アンド・チューブ熱交換器やマイクロチャネル型熱交換器等を採用することができる。室内熱交換器１１の近傍には、室内空気を室内熱交換器１１へ送風するための室内ファン（図示省略）が設けられている。

【0018】

圧縮機１２、油分離器１３、室外熱交換器１４、膨張弁１５、アキュムレータ１６及び四方切換弁１７は、室外機２に設けられている。
圧縮機１２は、吸入ポートから吸入した冷媒を圧縮して吐出ポートから吐出するものである。圧縮機１２としては、例えば、スクロール圧縮機等の種々の圧縮機を採用することができる。

【0019】

油分離器１３は、圧縮機１２から吐出された潤滑油及び冷媒の混合流体から潤滑油を分離するためのものである。分離された冷媒は四方切換弁１７へ送られ、潤滑油は圧縮機１２に戻される。
室外熱交換器１４は、冷媒を室外空気と熱交換させるためのものである。本実施形態の室外熱交換器１４は、マイクロチャネル型熱交換器である。室外熱交換器１４の近傍には、室外空気を室外熱交換器１４へ送風するための室外ファン１８が設けられている。室外熱交換器１４の液側端には、キャピラリ管を有する冷媒分流器１９が接続されている。

【0020】

膨張弁１５は、冷媒回路４において室外熱交換器１４と室内熱交換器１１との間に配設され、流入した冷媒を膨張させて、所定の圧力に減圧させる。膨張弁１５として、例えば開度可変の電子膨張弁を採用することができる。

【0021】

アキュムレータ１６は、流入した冷媒を気液分離するものであり、冷媒回路４において圧縮機１２の吸入ポートと四方切換弁１７との間に配設されている。アキュムレータ１６で分離されたガス冷媒は、圧縮機１２に吸入される。

【0022】

四方切換弁１７は、図１において実線で示す第１の状態と、破線で示す第２の状態とに切換可能である。空気調和機１が冷房運転を行うときには、四方切換弁１７は第１の状態に切り換えられ、暖房運転を行うときには、四方切換弁１７は第２の状態に切り換えられる。

【0023】

空気調和機１が冷房運転を行う場合、室外熱交換器１４が冷媒の凝縮器（放熱器）として機能し、室内熱交換器１１が冷媒の蒸発器として機能する。圧縮機１２から吐出されたガス状冷媒は室外熱交換器１４で凝縮し、その後、膨張弁１５で減圧された冷媒が室内熱交換器１１で蒸発し、圧縮機１２に吸引される。暖房運転の際に室外熱交換器１４に付着した霜を取り除く除霜運転を行う場合にも、冷房運転と同様に、室外熱交換器１４が冷媒の凝縮器として機能し、室内熱交換器１１が冷媒の蒸発器として機能する。

【0024】

空気調和機１が暖房運転を行う場合、室外熱交換器１４が冷媒の蒸発器として機能し、室内熱交換器１１が冷媒の凝縮器として機能する。圧縮機１２から吐出されたガス状冷媒は室内熱交換器１１で凝縮し、その後、膨張弁１５で減圧された冷媒が室外熱交換器１４で蒸発し、圧縮機１２に吸引される。

【0025】

［室外熱交換器の構成］
図２は、空気調和機の室外熱交換器を示す斜視図である。図３は、室外熱交換器を展開して示す概略図である。図４は、図３のＡ－Ａ矢視断面図である。
以下の説明において、向きや位置を説明するために、「上」、「下」、「左」、「右」、「前（前面）」、「後（背面）」等の表現を用いる場合がある。これらの表現は、特に断りの無い限り、図２中に描画した矢印の方向に従う。具体的に以下の説明では、図２中の矢印Ｘの方向を左右方向、矢印Ｙの方向を前後方法、矢印Ｚの方向を上下方向とする。なお、これらの方向や位置を表す表現は、説明の便宜上用いられるものであって、特記無き場合、室外熱交換器１４全体や室外熱交換器１４の各構成の向きや位置を記載の表現の向きや位置に特定するものではない。

【0026】

室外熱交換器１４は、内部を流れる冷媒と空気との間で熱交換を行わせる機器である。本実施形態の室外熱交換器１４は、上面視において略Ｕ字形状に形成されている。この室外熱交換器１４は、例えば、直方体形状に形成された室外機２のケーシングに収容され、当該ケーシングの３つの側壁に対向するように配置される。本実施形態の室外熱交換器１４は、一対のヘッダ２１，２２と、熱交換器本体２３とを有する。一対のヘッダ２１，２２及び熱交換器本体２３は、アルミニウム製又はアルミニウム合金製である。

【0027】

一対のヘッダ２１，２２は、熱交換器本体２３の両端に配置されている。一方のヘッダ２１は、液状冷媒（気液二相冷媒）が流れる液ヘッダである。他方のヘッダ２２は、ガス状冷媒が流れるガスヘッダである。液ヘッダ２１及びガスヘッダ２２は、その長手方向を上下方向Ｚに向けた状態で配置されている。液ヘッダ２１には、前述したキャピラリ管３７Ａ～３７Ｆを有する冷媒分流器１９が接続されている。ガスヘッダ２２には、ガス配管２４が接続されている。

【0028】

熱交換器本体２３は、内部を流れる冷媒と空気との間で熱交換を行う部分である。空気は、矢印ａで示すように、略Ｕ字形状に形成された熱交換器本体２３の外側から内側へ熱交換器本体２３と交差する方向に通過する。

【0029】

図３に示すように、熱交換器本体２３は、複数の伝熱管２６と、複数のフィン２７とを有する。複数の伝熱管２６は、水平に配置されている。複数の伝熱管２６は、ヘッダ２１，２２の長手方向である上下方向に並べて配置されている。各伝熱管２６の長手方向の一端部は液ヘッダ２１に接続されている。各伝熱管２６の長手方向の他端部は、ガスヘッダ２２に接続されている。

【0030】

図４に示すように、本実施形態の伝熱管２６は、複数の冷媒の流路３０Ａ，３０Ｂが形成された多穴管である。各流路３０Ａ，３０Ｂは、伝熱管２６の長手方向に沿って延びている。冷媒は、伝熱管２６の各流路３０Ａ，３０Ｂを流れている間に空気と熱交換する。複数の流路３０Ａ，３０Ｂは、熱交換器本体２３に対する空気の流れ方向ａに沿って並べて配置されている。空気は、複数の伝熱管２６の上下方向の間を通過する。伝熱管２６は、複数の流路３０Ａ，３０Ｂが並ぶ方向（空気の流れ方向ａ）の長さよりも上下方向の長さの方が小さい扁平形状に形成されている。複数の流路３０Ａ，３０Ｂが並ぶ方向における伝熱管２６の両端面２６ａは、半円弧状に形成されている。

【0031】

複数のフィン２７は、伝熱管２６の長手方向に沿って並べて配置されている。各フィン２７は、上下方向に長く形成された薄板材である。フィン２７には、空気の流れ方向ａの一方側の辺２７ｃから他方側の辺に向けて延びる溝２７ａが、上下方向に間隔をあけて複数個並べて形成されている。溝２７ａは、フィン２７の一方側の辺２７ｃにおいて開放されている。伝熱管２６は、フィン２７の各溝２７ａに挿入された状態でフィン２７に取り付けられている。フィン２７には、熱伝達を促進するためのルーバー２７ｂと、補強用のリブ２７ｄとが形成されている。

【0032】

図２及び図３に例示する熱交換器本体２３は、複数の熱交換部３１Ａ～３１Ｆを有している。複数の熱交換部３１Ａ～３１Ｆは、上下方向に並べて配置されている。液ヘッダ２１の内部は、熱交換部３１Ａ～３１Ｆごとに上下に区画されている。言い換えると、図３に示すように、液ヘッダ２１の内部には、熱交換部３１Ａ～３１Ｆごとの流路３３Ａ～３３Ｆが形成されている。

【0033】

液ヘッダ２１には、複数の接続管３５Ａ～３５Ｆが接続されている。各接続管３５Ａ～３５Ｆは、各流路３３Ａ～３３Ｆに対応して設けられている。各接続管３５Ａ～３５Ｆには、冷媒分流器１９のキャピラリ管３７Ａ～３７Ｆが接続されている。
暖房運転の際に、冷媒分流器１９で分流された液状冷媒は、キャピラリ管３７Ａ～３７Ｆ及び接続管３５Ａ～３５Ｆを流れて液ヘッダ２１内の各流路３３Ａ～３３Ｆに流入し、各流路３３Ａ～３３Ｆに接続された１又は複数の伝熱管２６を通ってガスヘッダ２２へ流れる。逆に、冷房運転又は除霜運転の際に、ガスヘッダ２２で各伝熱管２６に分流された冷媒は、液ヘッダ２１の各流路３３Ａ～３３Ｆに流入し、各流路３３Ａ～３３Ｆから各キャピラリ管３７Ａ～３７Ｆを流れて冷媒分流器１９で合流する。

【0034】

ガスヘッダ２２の内部は区画されておらず、全ての熱交換部３１Ａ～３１Ｆにわたって連続している。したがって、１本のガス配管２４からガスヘッダ２２に流入した冷媒は、全ての伝熱管２６に分流され、全ての伝熱管２６からガスヘッダ２２に流入した冷媒は、ガスヘッダ２２で合流されて１本のガス配管２４に流入する。

【0035】

［伝熱管の具体的構造］
図５は、伝熱管の断面図である。図６は、伝熱管の第１流路を拡大して示す断面図である。図７は、伝熱管の第２流路を拡大して示す断面図である。
図５に示すように、伝熱管２６には、複数の流路３０Ａ，３０Ｂが形成されている。伝熱管２６の空気流方向ａの両端には、第２流路３０Ｂが形成されている。２個の第２流路３０Ｂの間には、複数の第１流路３０Ａが並べて形成されている。本実施形態では、７個の第１流路３０Ａと２個の第２流路３０Ｂとが空気流方向ａに一列に並べて形成されている。以下の説明においては、流路３０Ａ，３０Ｂの並び方向を「第１方向Ｐ」ともいう。

【0036】

図６に示すように、第１流路３０Ａは、第１方向Ｐに長い長方形の断面形状を有する。図６には、第１流路３０Ａの断面形状における長辺の長さ（第１方向Ｐの長さ）がＬ１ａ，短辺の長さ（上下方向の長さ）がＬ１ｂで示されている。第１流路３０Ａの内面には、複数の突起３１が形成されている。具体的に、複数の突起３１は、第１流路３０Ａの断面形状における２つの長辺側の内面に形成されている。図６に示す例では、各内面に６個の突起３１が形成されている。各突起３１は、第１方向Ｐの長さが先端側ほど小さくなるような先細り形状に形成されている。

【0037】

図７に示すように、第２流路３０Ｂは、第１方向Ｐに長い長方形の断面形状を有する。図７には、第２流路３０Ｂの断面形状における長辺の長さがＬ２ａ、短辺の長さがＬ２ｂで示されている。第２流路３０Ｂの長辺の長さＬ２ａは、第１流路３０Ａの長辺の長さＬ１ａよりも短い。第２流路３０Ｂの短辺の長さＬ２ｂは、第１流路３０Ａの短辺の長さＬ１ｂと同じである。第２流路３０Ｂの断面積は、第１流路３０Ａの断面積よりも小さい。

【0038】

第２流路３０Ｂの内面には、複数の突起３１が形成されている。具体的に、複数の突起３１は、第２流路３０Ｂの断面形状における２つの長辺側の内面に形成されている。図７に示す例では、各内面に４個の突起３１が形成されている。第２流路３０Ｂの突起３１と、第１流路３０Ａの突起３１とは、同一の形状である。第２流路３０Ｂの長辺の長さＬ２ａは、第１流路３０Ａの長辺の長さＬ１ａよりも短いので、第２流路３０Ｂに形成することができる突起３１の数は、第１流路３０Ａに形成することができる突起３１の数よりも少なくなっている。

【0039】

以上のように第１、第２流路３０Ａ，３０Ｂの内面に突起３１が形成されることによって各流路の表面積が増大するため、熱交換効率を向上させることができる。

【0040】

（第１流路３０Ａの形状について）
第１流路３０Ａは、断面形状が長方形であり、この長方形の長辺側の長さＬ１ａと、短辺側の長さＬ１ｂとの比率であるアスペクト比は、１．１以上１．５以下に設定されている。アスペクト比をこのような値に設定した理由は、次の（１）～（４）の事項を考慮したことによる。

【0041】

（１） 図４に示すように、伝熱管２６内の第１流路３０Ａ（以下、単に「流路」ともいう）の並び方向に沿って空気が流れると、空気流方向ａの上流側（図４の右側）では、流路３０Ａ内の冷媒と空気との温度差が大きいため、効率よく熱交換が行われる。一方、空気流方向ａの下流側（図４の左側）には、上流側で熱交換された空気が流れてくるため、流路３０Ａ内の冷媒と空気との温度差が小さくなる。よって、上流側に比べて熱交換効率が低下する。空気流方向ａの上流側の流路３０Ａを流れる冷媒と、空気流方向ａの下流側の流路３０Ａを流れる冷媒とでは、状態変化するタイミングが異なる。そのため、室外熱交換器１４は、下流側の流路３０Ａ内の冷媒が適切に状態変化するように設計される。しかし、上流側の流路３０Ａと下流側の流路３０Ａとで熱交換効率が大きく異なると、上流側の流路３０Ａでは、状態変化し終わった冷媒を室外熱交換器１４内に流すことになり、能力に無駄が生じてしまう。この現象を抑制するには、流路３０Ａの総断面積を減らすことなく伝熱管２６内の流路３０Ａの数を少なくすればよいため、流路３０Ａの断面形状を空気流方向ａに長い長方形に形成することが有効である。

【0042】

（２） 上記（１）の考えに基づいて流路３０Ａの断面形状を長方形とした場合、その長辺を長くするほど（アスペクト比を大きくするほど）、流路３０Ａの長辺側の内面に多くの突起３１を形成することができる。そのため、流路３０Ａ内の表面積を大きくすることができ、熱交換効率の向上を期待することができる。

【0043】

（３）しかし、流路３０Ａの断面形状の長辺を長くするほど、伝熱管２６内の流路３０Ａの数が少なくなると同時に流路３０Ａと流路３０Ａとを仕切る壁２６ｂ（図５参照）の数も少なくなるため、伝熱管２６の強度が低下する。そのため、伝熱管２６の強度低下を防ぐために壁２６ｂの厚みｔ１を大きくする必要がある。その結果、流路３０Ａの断面形状の長辺を長くしても、これに比例して流路３０Ａの表面積を大きくすることができない。

【0044】

（４）さらに、流路３０Ａの断面形状の長辺を長くするほど、各流路３０Ａにおける冷媒の流速が低下するため、個々の流路（単一の流路）３０Ａにおける熱交換性能が低下する可能性がある。また、流路３０Ａの断面形状の長辺が長くなると、流路３０Ａの内面のうち、長辺の中心位置付近では冷媒と流路３０Ａの内面とが接触しない領域が発生し、その内面の冷媒と接触しない領域では冷媒との熱交換ができないため熱交換効率が低下する。

【0045】

図９は、アスペクト比と、流路内の表面積及び単一流路の熱交換性能比との関係を示すグラフである。図９を参照すると、流路のアスペクト比が大きくなるほど流路内の表面積は大きくなるが、アスペクト比が大きくなるほど、個々の流路の熱交換性能比は低下していることがわかる。

【0046】

本出願の発明者は、上記（１）～（４）の事項及び図９に示す関係に鑑み、次の表１に示すような条件Ａ～Ｆで、流路のアスペクト比と伝熱管２６の熱交換性能との関係を求めた。

【0047】

【表1】

【0048】

表１においては、伝熱管２６の上下方向の長さ（厚み）と第１方向Ｐの長さとを一定にした状態で、Ａ～Ｆの６つの条件で流路の数を変化させ、流路の数に応じた壁の厚みとアスペクト比と突起の数（溝の数）とを設定し、熱交換性能比を求めた。熱交換性能比は、条件Ａを１００％としたときの比率とした。伝熱管２６の上下方向の長さは、２．０ｍｍ、第１方向Ｐの長さは、２２．２ｍｍである。

【0049】

図８は、表１に示す流路のアスペクト比と熱交換性能比との関係を示すグラフである。
図８に示すように、熱交換性能比は、アスペクト比が０．７から１．３までの間で上昇するが、それ以降は、低下している。これは、アスペクト比が１．３を超えると、流路内の表面積の増加よりも流路間の壁の厚みの増大及び各流路の個々の性能低下の影響が大きいからであると考えられる。本実施形態の伝熱管２６においては、表１及び図８の結果より、適切な熱交換性能を得ることができるアスペクト比として１．１以上１．５以下の値を採用し、第１流路３０Ａの断面形状における長辺及び短辺の長さＬａ１、Ｌａ２を設定している。

【0050】

なお、第１流路３０Ａと第１流路３０Ａとの間の距離（壁２６ｂの厚み）ｔ１は、０．５ｍｍ以上０．６ｍｍ以下とすることが好適である。

【0051】

（第２流路３０Ｂ及び伝熱管２６の端面２６ａの形状について）
図５及び図７に示すように、室外熱交換器１４を蒸発器として使用するとき、伝熱管２６内には冷却された冷媒が通過するため、伝熱管２６の表面の温度も下がり、着霜することがある。特に、図４に示すように、室外熱交換器１４の伝熱管２６の第１方向Ｐの一方側の端面２６ａ（右側の端面）は、フィン２７と接触していないため、冷媒により冷却された伝熱管２６の端面２６ａからフィン２７に伝熱することができない。そのため、フィン２７が接触していない伝熱管２６の端面２６ａにおいて伝熱管２６の温度低下が著しくなり、より着霜が生じやすくなる。フィン２７が接触していない伝熱管２６の端面２６ａは、空気流方向ａの上流側に位置しているので、水分を含む空気が接触し、より着霜が生じやすくなる。

【0052】

本実施形態では、第１方向Ｐにおける伝熱管２６の内部の両端部に、第２流路３０Ｂが形成されている。この第２流路３０Ｂの断面積は、第１流路３０Ａの断面積よりも小さい。したがって、第２流路３０Ｂを流れる冷媒量は、第１流路３０Ａを流れる冷媒量よりも少なくなり、伝熱管２６の端面２６ａへの伝熱量が低下する。そのため、伝熱管２６の内部における第１方向Ｐの端部に第２流路３０Ｂを形成することで、伝熱管２６の端面２６ａにおける着霜を抑制することができる。本実施形態における第２流路３０Ｂのアスペクト比は、第１流路３０Ａのアスペクト比である１．１以上１．５以下の範囲内には含まれておらず、１．１未満とされている。

【0053】

図５及び図７に示すように、第２流路３０Ｂと、第２流路３０Ｂに最も近い第１方向Ｐにおける伝熱管２６の端面２６ａとの間の第１方向Ｐの最大距離（伝熱管２６の端部の厚み）ｔ２は、第１流路３０Ａと第１流路３０Ａとの間の第１方向Ｐの距離（壁２６ｂの厚み）ｔ１よりも大きい。そのため、第２流路３０Ｂを流れる冷媒の熱は、伝熱管２６の端面２６ａに伝わりにくくなっており、着霜をより抑制することができる。第１流路３０Ａと第２流路３０Ｂとの間の距離（壁２６ｂの厚み）ｔ１も、第１流路３０Ａ間の距離ｔ１と同じである。

【0054】

図７に示すように、フィン２７に形成された溝２７ａは、伝熱管２６の上下方向の長さと略同一の上下方向の長さＬ３を有する第１部分２７ａ１と、フィン２７の第１方向Ｐの一端側において、第１部分２７ａ１よりも上下方向の長さが拡大された第２部分２７ａ２とを有している。図７には、第２部分２７ａ２の上下方向の最大長さをＬ４で示し、第２部分２７ａ２の第１方向Ｐの範囲をＷで示している。

【0055】

伝熱管２６の端面２６ａは、断面形状が半円弧状に形成されている。伝熱管２６の端面２６ａは、一部が溝２７ａの第１部分２７ａ１内に配置され、残りの部分が、溝２７ａの第２部分２７ａ２の第１方向Ｐの範囲Ｗ内に配置されている。伝熱管２６の端面２６ａと溝２７ａの第１部分２７ａ１とは、隙間Ｓをあけて接近している。

【0056】

伝熱管２６の端面２６ａの半径は、約１．０ｍｍであり、第２部分２７ａ２に配置された伝熱管２６の端面２６ａの第１方向Ｐの長さＬ５は、例えば０．２０～０．２４ｍｍであり、より好ましくは、０．２２ｍｍである。

【0057】

［他の実施形態］
第１流路３０Ａ及び第２流路３０Ｂに形成された突起３１は、第１流路３０Ａ及び第２流路３０Ｂの断面形状における短辺側の内面に形成されていてもよいし、長辺側の内面及び短辺側の内面の双方に形成されていてもよい。
上記実施形態では、第２流路３０Ｂの断面形状が長方形状であったが、正方形又は円形状等の他の形状であってもよい。

【0058】

上記実施形態では、伝熱管２６の第１方向Ｐの端面２６ａは、半円弧状に形成されていたが、上下方向に沿った平坦面であってもよい。

【0059】

［実施形態の作用効果］
（１）上記実施形態の伝熱管２６は、内部に、複数の第１流路３０Ａが並べて形成され、各第１流路３０Ａの断面形状が、複数の第１流路３０Ａの並び方向である第１方向Ｐに長い長方形であり、第１流路３０Ａの内面に複数の突起３１が形成され、第１流路３０Ａの断面形状における長辺の長さＬ１ａと短辺の長さＬ１ｂとの比率が、１．１以上１．５以下である。これにより、第１流路３０Ａの断面形状における長辺と短辺との長さの比率を適切に設定し、熱交換性能を向上させることができる。

【0060】

（３）上記実施形態では、伝熱管２６の内部における第１方向Ｐの端部には、第２流路３０Ｂが形成され、第２流路３０Ｂの断面積が、第１流路３０Ａの断面積よりも小さい。第１方向Ｐにおける伝熱管２６の端部では、着霜が生じやすいため、第２流路３０Ｂの断面積を第１流路３０Ａの断面積よりも小さくし、第２流路３０Ｂを流れる冷媒の流量を少なくすることによって着霜を抑制することができる。

【0061】

（４）上記実施形態では、伝熱管２６の内部における第１方向Ｐの両端部に、第２流路３０Ｂが形成されている。そのため、伝熱管２６の第１方向Ｐの両端部における着霜を抑制することができる。

【0062】

（５）上記実施形態では、第２流路３０Ｂと、この第２流路３０Ｂに最も近い第１方向Ｐにおける伝熱管２６の端面２６ａとの間の第１方向Ｐの最大距離ｔ２が、隣接する２つの第１流路３０Ａの間の第１方向Ｐの距離ｔ１よりも大きい。第１方向Ｐにおける伝熱管２６の端面２６ａでは、着霜が生じやすいため、第２流路３０Ｂと伝熱管２６の端面２６ａとの最大距離ｔ２を、隣接する第１流路３０Ａ間の距離ｔ１よりも長くすることによって、第２流路３０Ｂを流れる冷媒の熱が、伝熱管２６の端面２６ａに伝わりにくくなり、着霜を抑制することができる。

【0063】

（６）上記実施形態の室外熱交換器１４は、ヘッダ２１，２２と、ヘッダ２１，２２の長手方向に並べて配置され、ヘッダ２１，２２に端部が接続される複数の伝熱管２６と、伝熱管２６の外周面に接触するフィン２７と、を備え、フィン２７が、第１方向Ｐにおける伝熱管２６の一方側の端面２６ａを除いて、伝熱管２６の外周面に接触しており、伝熱管２６の内部における前記一方側に、第２流路３０Ｂが形成されている。フィン２７が接触していない伝熱管２６の一方側の端面２６ａは、フィン２７が接触している他の部分よりも低温となり、着霜しやすくなるため、伝熱管２６内の前記一方側の端部に第２流路３０Ｂを形成することで、冷媒流量を少なくし、着霜を抑制することができる。

【符号の説明】

【0064】

２１：液ヘッダ
２２：ガスヘッダ
２６：伝熱管
２６ａ：端面
２７：フィン
３０Ａ：第１流路
３０Ｂ：第２流路
３１：突起

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】