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CN205784707U - 热交换器以及制冷循环装置 - Google Patents

热交换器以及制冷循环装置 Download PDF

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CN205784707U
CN205784707U CN201620502356.XU CN201620502356U CN205784707U CN 205784707 U CN205784707 U CN 205784707U CN 201620502356 U CN201620502356 U CN 201620502356U CN 205784707 U CN205784707 U CN 205784707U
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CN
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heat exchanger
fin
heat
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flat tube
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河岛绫
上山智嗣
石桥晃
赤岩良太
吉村寿守务
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Original Assignee
Mitsubishi Electric Corp
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Abstract

本实用新型提供热交换器以及制冷循环装置，该热交换器具备：在重力方向的上下并列地配置的一对集管、与重力方向并列地并置且接合在一对集管之间的多个传热管、以及接合在相邻的传热管之间的多个散热片，对传热管的表面实施亲水性的表面处理，对散热片的表面实施滑水性且亲水性的表面处理，散热片具有在与传热管的接合部分之间倾斜地延伸的斜面部，在将斜面部相对于水平方向的角度设为斜面部的倾斜角，将滴落至散热片的斜面部的水滴开始落下时斜面部的角度设为滚落角时，滚落角比倾斜角小。另外制冷循环装置具备上述热交换器。

Description

热交换器以及制冷循环装置
技术领域
本实用新型涉及具有散热片的热交换器以及使用了该热交换器的制冷循环装置。
背景技术
作为以往的具有散热片的热交换器，存在一种平行流型热交换器，其具有：有疏水性的表面的散热片、亲水性的集管以及亲水性的扁平管(例如，参照专利文献1)。还存在如下的热交换器，其具有用防水性的涂料对粗糙化处理后的金属表面进行覆膜的疏水性的散热片(例如，参照专利文献2)。
专利文献1：日本特开2013-190169号公报
专利文献2：日本特开平6-79820号公报
然而，专利文献1以及专利文献2中，在热交换器作为蒸发器发挥功能的情况下，产生热交换器生成的水滴在相邻的散热片的平面之间进行桥接的桥接现象，从而存在热交换器的通风阻力增加的课题。
实用新型内容
本实用新型是为了解决上述的课题所做出的，目的在于提供能够避免由水滴产生的桥接现象、从而能够维持通风阻力的热交换器以及制冷循环装置。
本实用新型的热交换器具备：一对集管，它们在重力方向的上下并列地配置；多个传热管，它们与重力方向并列地并置，并接合于所述一对集管之间；以及多个散热片，它们接合于相邻的所述传热管之间，所述热交换器的特征在于，对所述传热管的表面实施亲水性的表面处理，对所述散热片的表面实施滑水性且亲水性的表面处理，所述散热片具有斜面部，该斜面部在所述散热片与所述传热管接合的接合部分之间倾斜地延伸，在将所述斜面部相对于水平方向的角度设为所述斜面部的倾斜角，将滴落至所述散热片的斜面部的水滴开始落下时所述斜面部的角度设为滚落角的情况下，所述滚落角比所述倾斜角小。
优选地，对所述传热管的表面实施滑水性的表面处理。
优选地，所述传热管的表面的亲水性比所述散热片的表面的亲水性高。
另外，本实用新型的制冷循环装置具备上述的热交换器。
根据本实用新型，由于对散热片实施亲水性的表面处理，由此冷凝水或者在除霜运转后霜融解产生的水在散热片上润湿而扩展，从而能够避免由水滴产生的桥接现象。另外，通过以使散热片的滚落角比散热片的斜面部的倾斜角小的方式对散热片实施亲水性的表面处理，因而能够提高冷凝水以及除霜后水的排水性。因此根据本实用新型，能够提供避免由水滴产生的桥接现象、能够维持通风阻力的热交换器以及制冷循环装置。
附图说明
图1是简略地示出本实用新型的实施方式1的热交换器10的结构的主视图。
图2是从上集管1a侧观察本实用新型的实施方式1的热交换器10的扁平管2以及波纹状散热片3的构造的一个例子的简略的局部放大图。
图3是从上集管1a侧观察本实用新型的实施方式1的热交换器10的扁平管2以及波纹状散热片3的构造的变形例的简略的局部放大图。
图4是从上集管1a侧观察本实用新型的实施方式1的热交换器10的扁平管2以及波纹状散热片3的构造的其他变形例的简略的局部放大图。
图5是简略地示出本实用新型的实施方式1的制冷循环装置100的一个例子的制冷剂回路图。
图6是将本实用新型的实施方式1的热交换器10的一部分放大来表示波纹状散热片3的尺寸以及角度的简略图。
图7是示出本实用新型的实施方式1的接触角θ的测量方法的简略图。
图8是示出本实用新型的实施方式1的滚落角Φ的测量方法的简略图。
图9是示出本实用新型的实施方式1中以任意的亲水性材料以及任意的表面粗糙度的组合进行表面处理后的铝制的测量样本4的接触角θ和滚落角Φ的图。
图10是简略地示出本实用新型的实施方式2的热交换器10的结构的主视图。
图11是简略地示出本实用新型的实施方式3的热交换器10的结构的主视图。
附图标记说明：1a…上集管；1b…下集管；2、6、7…扁平管；2a…制冷剂流路；3…波纹状散热片；3a…顶部；3b…斜面部；3c…切缺部；4…测量样本；5…水滴；5a…接点；5b…前进端；5c…初始位置；10…热交换器；20…压缩机；30…制冷剂流路切换装置；40…热源侧热交换器；50…减压装置；60…负载侧热交换器；70…送风风扇；100…制冷循环装置。
具体实施方式
实施方式1
对本实用新型的实施方式1的热交换器10的构造进行说明。图1是简略地示出本实施方式1的热交换器10的构造的主视图。
另外，在包括图1在内的以下的附图中，存在各构成部件的尺寸关系以及形状与实际不同的情况。另外在以下的附图中，对相同或者类似的部件或者部分标注相同的附图标记、或者省略标注附图标记。并且以下说明中的各构成部件彼此的位置关系(例如，上下关系等)原则上是将包括本实施方式1在内的以下的实施方式的热交换器10设置为能够使用的状态时的位置关系。
本实施方式1的热交换器10是波纹状散热片型热交换器，是使热交换介质(例如制冷剂)沿上下方向流通的纵流式热交换器。在本实施方式1的热交换器10中，上集管1a以及下集管1b以成为一对集管的方式，在重力方向的上下并列地配置。
在上集管1a与下集管1b之间，与重力方向并列地接合有多个扁平管2(传热管的一个例子)，该扁平管2供经由上集管1a或下集管1b分配的制冷剂流动。例如在本实施方式1的热交换器10中，多个扁平管2的扁平面配置为相互面对。
在相邻的两个扁平管2的扁平面之间配置有散热片、例如波纹状散热片3。即，热交换器10成为沿上集管1a(或下集管1b)的长度方向交替地配置有扁平管2和波纹状散热片3的结构。波纹状散热片3是波纹状(波状)的金属平板，具有交替地接合于相邻的两个扁平管2的扁平面的多个顶部3a、和在相邻的两个扁平管2的顶部3a之间交替地延伸的多个斜面部3b。
本实施方式1的热交换器10中，在送风空气与在扁平管2的内部沿上下方向流动的制冷剂之间进行热交换，其中，送风空气在与扁平管2的长度方向以及上集管1a(或下集管1b)的长度方向双方交叉(例如正交)的方向上流动。
例如，考虑制冷剂从上集管1a朝向下集管1b流动的情况。流入到热交换器10的上集管1a的制冷剂，向与扁平管2的根数相同数量的通路分流。被分流的制冷剂在多个扁平管2中向下方流动。在多个扁平管2中向下方流动的制冷剂通过多个扁平管2以及波纹状散热片3，与送风空气进行热交换。在多个扁平管2中进行热交换后的制冷剂，在下集管1b合流并从热交换器10流出。
接下来，使用图2～图4对本实施方式1的热交换器10生成的水滴的排水路径进行说明。图2是从上集管1a侧观察本实施方式1的热交换器10的扁平管2以及波纹状散热片3的构造的一个例子的简略的局部放大图。图3是从上集管1a侧观察本实施方式1的热交换器10的扁平管2以及波纹状散热片3的构造的变形例的简略的局部放大图。图4是从上集管1a侧观察本实施方式1的热交换器10的扁平管2以及波纹状散热片3的构造的其他变形例的简略的局部放大图。如图2～图4所示，本实施方式1的热交换器10的扁平管2形成为在内部配置有多个制冷剂流路2a的结构。
如图2所示，热交换器10能够构成为：使波纹状散热片3的与扁平管2接合的接合部分亦即顶部3a的宽度比扁平管2的长径方向的宽度短。在本实施方式1中，通过使顶部3a的宽度比扁平管2的长径方向的宽度短，由此能够将未接合波纹状散热片3的相邻的扁平管2之间的区域作为排水路径，以使在热交换器10融解的水朝向下集管1b流下。
另外，如图3所示，在本实施方式1的热交换器10中，也可以形成为以下结构：在扁平管2的长径方向上与热交换器10的排水路径对应的扁平管2的内部的位置，不设置制冷剂流路2a。另外在图2中，通过使斜面部3b的宽度比扁平管2的长径方向的宽度短来构成排水路径，但也可以如图4所示构成为：在扁平管2的长径方向上波纹状散热片3的多个接合部的同一位置设置切缺部3c，并利用切缺部3c作为热交换器10的排水路径。
在本实施方式1的热交换器10中，由于波纹状散热片3构成为波状的金属平板，由此能够增大与送风空气接触的面，从而能够有效率地进行与送风空气的热交换。另外在热交换器10中，除了扁平管2以及波纹状散热片3的形状、大小以及间距之外，还根据扁平管2以及波纹状散热片3的表面特性，来决定热交换器10的使用制冷剂量、热交换特性以及制造性。
接下来，对构成本实用新型的实施方式1的热交换器10的材料进行说明。
热交换器10的上集管1a、下集管1b、扁平管2以及波纹状散热片3能够由导热性较高、廉价且加工性优异的金属制的部件构成。例如，热交换器10能够由铝制或者铝合金制的部件构成。
另外，热交换器10所使用的部件不限定于铝或者铝合金，只要是导热性优异的部件则能够使用任意的部件。例如也可以由铜、银、金等金属制的部件构成。
另外，也能够由不同种类的金属制的部件来构成热交换器10的各构成要素。例如，也可以由铝合金制的部件构成上集管1a以及下集管1b，并由铜制的部件构成扁平管2以及波纹状散热片3。但是在由不同种类的金属构成热交换器10的各构成要素的情况下，需要留意各部件的电位设计，以便在不同种类的金属的接合部(在上述例子中，例如上集管1a与扁平管2的接合部)不产生因腐蚀引起的制冷剂泄漏。
上集管1a以及下集管1b与扁平管2的接合部、以及扁平管2与波纹状散热片3的接合部，例如通过钎焊处理而接合。另外，作为该接合部的接合方法，只要是能够维持该接合部处的导热性的方法，则可以使用钎焊处理以外的方法，例如，该接合部也可以通过焊接或者粘接来接合。
接下来，使用图5对使用本实施方式1的热交换器10的制冷循环装置100进行说明。图5是简略地示出本实施方式1的制冷循环装置100的一个例子的制冷剂回路图。
如图5所示，制冷循环装置100具有以下结构，即：经由制冷剂配管而将压缩机20、制冷剂流路切换装置30、热源侧热交换器40、减压装置50以及负载侧热交换器60连接成环状。本实施方式1的热交换器10用于热源侧热交换器40或负载侧热交换器60的至少一方。另外，制冷循环装置100具有送风风扇70，用于将空气向热源侧热交换器40送风。
另外，在图5中，作为进行制冷运转以及制热运转双方的制冷循环装置100，仅示出必要的最小限的构成要素。制冷循环装置100除了具备图5所示的构成要素之外，也可以具备气液分离器、接收器、蓄能器等。
压缩机20是对吸入的低压制冷剂进行压缩，并作为高压制冷剂排出的流体机械。
制冷剂流路切换装置30是在制冷运转时和制热运转时对制冷循环内制冷剂的流动方向进行切换的装置，例如使用四通阀等。
热源侧热交换器40是在制热运转时作为蒸发器发挥功能，在制冷运转时作为散热器(例如冷凝器)发挥功能的热交换器。在热源侧热交换器40中进行在内部流通的制冷剂与由送风风扇70送风的空气(外部空气)之间的热交换。
减压装置50对高压制冷剂进行减压而成为低压制冷剂。作为减压装置50，例如使用能够调节开度的线性电子膨胀阀(LEV)等。
负载侧热交换器60是在制热运转时作为散热器(例如，冷凝器)发挥功能，在制冷运转时作为蒸发器发挥功能的热交换器。在负载侧热交换器60中，例如进行在内部流通的制冷剂与由负载侧送风风扇(未图示)送风的空气(例如，在空调装置的情况下为室内空气)之间的热交换。
在此，“制热运转”是指向负载侧热交换器60供给高温高压的制冷剂的运转，“制冷运转”是指向负载侧热交换器60供给低温低压的制冷剂的运转。在图5中用实线的箭头示出制热运转时的制冷剂的流动，并用虚线的箭头示出制冷运转时的制冷剂的流动。
例如，在将制冷循环装置100构成为汽车空调或建筑物用的空调装置的情况下，负载侧热交换器60收容于室内侧单元(未图示)，热源侧热交换器40收容于室外侧单元(未图示)。在汽车空调或建筑物用的空调装置中，通过向室内侧单元的负载侧热交换器60供给高温高压的制冷剂，来进行制热运转。另外，在汽车空调或建筑物用的空调装置中，通过向室内侧单元的负载侧热交换器60供给低温低压的制冷剂，来进行制冷运转。
在制冷循环装置100中，在长时间继续制冷运转或者制热运转时，有时会在作为蒸发器发挥功能的热源侧热交换器40或者负载侧热交换器60的传热管(例如扁平管2)或者散热片(例如波纹状散热片3)的表面，产生由冷凝水(结露水)引起的水膜(结露)或者结霜。在产生冷凝水的情况下，附着并蓄积在散热片上的冷凝水的一部分，随着重力而从散热片表面流动。然而，在附着于散热片的冷凝水未随着重力而排出的情况下或者在散热片产生了结霜时，由于散热片的水膜或者结霜而使热源侧热交换器40或负载侧热交换器60的空气流路变窄，从而存在空气流路闭塞的情况。若在热源侧热交换器40或负载侧热交换器60产生空气流路的窄路化(窄小化)或者空气流路的闭塞，则热阻力以及通风阻力增加，因此热源侧热交换器40或者负载侧热交换器60的热交换率降低。
因此，在制冷循环装置100中，在长时间继续制冷运转或者制热运转时，进行除霜运转。在此，“除霜运转”是指如下运转：为了防止霜附着于作为蒸发器发挥功能的热源侧热交换器40或者负载侧热交换器60，或者为了使附着的霜融化，而从压缩机20向热源侧热交换器40或者负载侧热交换器60供给作为高温高压的气体制冷剂的热气体。附着于热源侧热交换器40或者负载侧热交换器60的霜以及冰，在除霜运转时因供给至热源侧热交换器40或者负载侧热交换器60的热气体而融解。
在规定时间继续制冷运转或者制热运转的情况下，例如利用制冷剂流路切换装置30切换制冷剂的流动方向，向蒸发器供给高温高压的制冷剂(热气体)来进行除霜运转。另外，除霜运转也可以在规定时间继续制冷运转或者制热运转的情况下，用旁通制冷剂配管(未图示)将压缩机20的排出口与热源侧热交换器40或者负载侧热交换器60之间连接，并从压缩机20向热源侧热交换器40或者负载侧热交换器60直接供给热气体来进行。
另一方面，在除霜运转中，由于需要中断通常的运转，因此产生制冷循环装置100的热交换性能(COP)的降低。
因此，热源侧热交换器40或者负载侧热交换器60形成为能够抑制结露以及结霜，并在除霜运转时能够迅速地排出融解的水的结构是重要的。散热片以及传热管的表面等，通过提高从热源侧热交换器40或者负载侧热交换器60的排水性，由此能够抑制冷凝水引起的热交换率降低，并且能够提高耐结霜的能力。
接下来，对本实施方式1的用于提高除霜运转时的排水性的扁平管2以及波纹状散热片3的表面处理进行说明。本实施方式1的热交换器10，通过对扁平管2以及波纹状散热片3实施亲水性的表面处理，来提高除霜运转时的排水性。
作为扁平管2以及波纹状散热片3的表面处理(表面改性处理)，例如有以下方法：用亲水性的材料涂覆扁平管2以及波纹状散热片3的表面，并对亲水性以及滑水性的无机膜或者有机膜进行覆膜。作为对扁平管2以及波纹状散热片3的表面覆膜的亲水性的材料，能够使用任意的亲水性的无机材料或者有机材料，虽未限定，但例如能够使用包含水玻璃、硅酸、聚乙烯醇、聚丙烯酰胺、聚丙烯酸，环氧树脂、助焊剂等材料中的一个成分以上的材料。
另外，作为进一步提高实施了亲水性以及滑水性的覆膜处理的扁平管2以及波纹状散热片3的表面的滑水性的表面处理，例如有使覆膜于扁平管2以及波纹状散热片3表面的无机膜或者有机膜的表面粗糙度平坦化的方法。另外，提高扁平管2以及波纹状散热片3的表面的滑水性的方法，不限定于使表面粗糙度平坦化的方法，例如也能够通过调整扁平管2以及波纹状散热片3的表面形状来提高滑水性。
接下来，对热交换器10的波纹状散热片3的倾斜角φf进行说明。
图6是将本实施方式1的热交换器10的一部分放大，来表示波纹状散热片3的尺寸以及角度的简略图。在此，将相邻的扁平管2之间的距离(波纹状散热片3的散热片宽度)设为w(mm)。并且将波纹状散热片3的相邻的斜面部3b的中间位置之间的散热片间距(散热片间隔)设为d[mm]。并且，在使扁平管2的制冷剂的流动方向为铅垂方向的情况下，将连接相邻的扁平管2的垂线与斜面部3b之间的角度亦即波纹状散热片3的倾斜角设为φf[°]。另外，本实施方式1中，将倾斜角φf的范围设为0°＜φf＜90°。另外在本实施方式1中，散热片宽度w、波纹状散热片3的散热片间距d以及波纹状散热片3的倾斜角φf遍布热交换器10的整体大致相同。
波纹状散热片3的倾斜角φf，使用波纹状散热片3的散热片间距d和波纹状散热片3的散热片宽度w通过下式来计算。
φf＝tan-1(d/w)
另外，在使用了波纹状散热片3的以往的热交换器10中，若散热片间距d减小，则热交换面积增加，从而提高热交换性能。另一方面，当在热交换器10产生结露以及结霜的情况下，若波纹状散热片3的散热片间距d减小，则水滴在波纹状散热片3的相邻的斜面部3b之间桥接而变得难以滚落，从而排水性变差。特别是近年来，有时以提高热交换器10的性能为目的，将波纹状散热片3的散热片间距d设计得极窄，因而存在凝结水容易在波纹状散热片3的相邻的斜面部3b之间桥接的倾向。结果使热交换器10中的通风阻力增大，热交换率降低，从而产生即使热交换面积增加，热交换率也降低这一折中的关系。在本实施方式1的热交换器10中，通过进行波纹状散热片3的表面处理，能够提高在波纹状散热片3上桥接的水滴的排水性，从而能够避免因结露以及结霜引起的热交换率的降低。
接下来，对作为示出扁平管2以及波纹状散热片3的亲水性的指标的接触角θ的测量方法进行说明。
图7是示出本实施方式1的接触角θ的测量方法的简略图。在本实施方式1中，使用扁平管2以及波纹状散热片3的测量样本4来测量接触角θ。在本实施方式1中，使用向扁平管2以及波纹状散热片3的测量样本4滴落10μL离子交换水而产生的水滴5来测量接触角θ。接触角θ被定义为：测量样本4与水滴5的表面接触的接点5a处的切线与水滴5接触的测量样本4的表面之间的角度。在本实施方式1中，接触角θ为0°≤θ[°]＜180°的范围，在θ[°]＜90°时定义为亲水性，在θ[°]≥90°时定义为疏水性。另外可以说若接触角θ变小，则亲水性变高，若接触角θ变大，则疏水性变高。
接下来，对作为示出扁平管2以及波纹状散热片3的滑水性的指标的滚落角Φ的测量方法进行说明。
图8是示出本实施方式1的滚落角Φ的测量方法的简略图。在本实施方式1中，与接触角θ的测量同样，使用扁平管2以及波纹状散热片3的测量样本4来测量滚落角Φ。在本实施方式1中，滚落角Φ被定义为：向扁平管2以及波纹状散热片3的测量样本4滴落10μL离子交换水，在滴落30秒后使测量样本4倾斜，并且水滴5的前进端5b从水滴5的初始位置5c移动了大约1mm时测量样本4的倾斜角。在图8中，用虚线示出移动前水滴5的位置，并用实线示出移动后水滴5的位置。在本实施方式1的滚落角Φ的测量方法中，由于在滴落后30秒后使测量样本4倾斜，因此排除了前进端5b因在测量样本4的亲水性的表面润湿扩展而移动的影响。滚落角Φ为0°＜Φ[°]≤90°的范围，可以说若滚落角Φ变小，则滑水性变高，若滚落角Φ变大，则滑水性变低。
在本实施方式1的热交换器10的波纹状散热片3中，以使波纹状散热片3的滚落角Φ比波纹状散热片3的倾斜角φf小的方式实施滑水性的表面处理。在波纹状散热片3中，滑水性越高，则排水性越提高。并且，若减小波纹状散热片3的倾斜角φf，则能够将波纹状散热片3的散热片间距d设计得较小，而增加热交换面积，从而提高热交换性能。因此在本实施方式1中，随着波纹状散热片3的滚落角Φ减小而提高排水性，从而提高热交换性能。
图9是示出本实施方式1中以任意的亲水性的材料以及任意的表面粗糙度的组合进行表面处理后的铝制的测量样本4的接触角θ和滚落角Φ的图。图的横轴表示接触角θ，图的纵轴表示滚落角Φ。图上的黑点示出任意的亲水性的材料(膜材料)以及任意的表面粗糙度的组合的接触角θ和滚落角Φ。
在图9中示出通过向测量样本4的表面涂覆的亲水性材料的种类以及测量样本4的表面粗糙度的程度的组合，能够制造具有各种组合的接触角θ和滚落角Φ的铝制的测量样本4。特别示出即使是较低的接触角θ(例如40°以下)以及较低的滚落角Φ(例如20°以下)的范围，也能够制造铝制的测量样本4。因此根据本实施方式1的表面处理，能够制造亲水性高且滑水性高的扁平管2以及波纹状散热片3。
接下来，对评价本实施方式1的热交换器10的耐结霜能力(抑制结霜的性能)以及排水性能的实验进行说明。
作为本实施方式1的热交换器10的样本，准备了300×300×15mm大小的热交换器10。波纹状散热片3的散热片间距d为1.7mm，波纹状散热片3的散热片宽度w为10mm，且波纹状散热片3的倾斜角φf为10°。并且扁平管2短径方向的厚度为2mm。
作为本实施方式1的热交换器10的比较对象，准备了现有技术的四个波纹状散热片型热交换器的样本。四个波纹状散热片型热交换器的样本与本实施方式1的热交换器10的样本同样，为300×300×15mm大小的波纹状散热片型热交换器。另外，与本实施方式1的热交换器10的样本同样，波纹状散热片的散热片间距为1.7mm，波纹状散热片3的散热片宽度为10mm，且波纹状散热片的倾斜角为10°。并且，与本实施方式1的热交换器10的样本同样，扁平管的短径方向的厚度为2mm。
四个波纹状散热片型热交换器的样本，在各个扁平管以及波纹状散热片实施不同的表面处理作为以往例1～4的样本。
表1表示以往例1～4的样本以及本实施方式1的热交换器10的样本的接触角θ以及滚落角Φ的测量结果。在表1中，将以往例1～4的样本简略记载为“以往例1”、“以往例2”、“以往例3”以及“以往例4”。另外将本实施方式1的热交换器10的样本简略记载为“实施方式1”。
[表1]
以往例1的样本是对扁平管和波纹状散热片均未实施表面处理的波纹状散热片型热交换器的样本。在以往例1的样本中，波纹状散热片的接触角θ为86°，扁平管的接触角θ为85°。另外，即使使滴落至波纹状散热片以及扁平管的水滴倾斜至90°的角度，该水滴也未滚落。
以往例2的样本是对扁平管以及波纹状散热片实施了疏水性的表面处理的波纹状散热片型热交换器的样本。在以往例2的样本中，波纹状散热片的接触角θ为117°，滚落角Φ为24°。扁平管的接触角θ为118°，滚落角Φ为24°。
以往例3的样本是对扁平管实施了亲水性的表面处理、并对波纹状散热片实施了疏水性的表面处理的波纹状散热片型热交换器的样本。在以往例3的样本中，波纹状散热片的接触角θ为117°，滚落角Φ为24°。扁平管的接触角θ为51°。另外，即使使滴落至扁平管的水滴倾斜至90°的角度，该水滴也未滚落。
以往例4的样本是对扁平管实施了疏水性的表面处理、并以使滚落角Φ大于波纹状散热片的倾斜角(10°)的方式，对波纹状散热片实施了亲水性的表面处理的波纹状散热片型热交换器的样本。在以往例4的样本中，波纹状散热片的接触角θ为14°，滚落角Φ为30°。扁平管的接触角θ为51°。另外，即使使滴落至扁平管的水滴倾斜至90°的角度，该水滴也未滚落。
与此相对，本实施方式1的热交换器10的样本是对扁平管2实施了亲水性的表面处理、并以使滚落角Φ小于波纹状散热片3的倾斜角φf(10°)的方式，对波纹状散热片3实施了亲水性的表面处理的样本。在本实施方式1的热交换器10的样本中，波纹状散热片3的接触角θ为20°，滚落角Φ为8°。扁平管2的接触角θ为51°。另外，即使使滴落至扁平管2的水滴倾斜至90°的角度，该水滴也未滚落。
用以上的以往例1～4的样本以及本实施方式1的热交换器10的样本，对本实施方式1的热交换器10的耐结霜能力以及排水性能进行了评价。
使用结霜时间T1对耐结霜能力进行了评价。对通过热交换器的样本的空气的速度进行测量，测量从测量开始直至通过热交换器的样本的空气的初始表面风速(1m/s)减速为1/2为止的经过时间，作为结霜时间T1。将以往例1的样本中的结霜时间T1设为1，将各样本中的结霜时间T1规格化为相对于以往例1的样本中的结霜时间T1的比率，由此对测量出的结霜时间T1进行了比较评价。
另外，以与实机运转的状况匹配为目的，将结霜→除霜运转作为一个周期，并测量运转了一个周期后的第二个周期的数据，作为结霜时间T1。通过测量运转了一个循环后的第二个循环的数据，由于结霜时间T1受到残留于热交换器的残留水的影响，从而在第一个循环的除霜时有未排出的残留水的情况下，霜的生成速度变快。因此评价为结霜时间T1越大，则耐结霜能力越好。
对于排水性能而言，测量出从除霜运转结束后到热交换器的出口温度上升10°为止经过时间，作为除霜时间T2。另外，从经过除霜时间T2后的热交换器的重量减去运转开始时热交换器的重量，而测量出残存于热交换器的残留水量M。将以往例1的样本的除霜时间T2设为1，并将各样本的除霜时间T2规格化为相对于以往例1的样本的除霜时间T2的比率，由此对测量出的除霜时间T2进行了比较评价。将以往例1的样本的残留水量M设为1，将各样本的残留水量M规格化为相对于以往例1的样本的残留水量M的比率，由此对测量出的残留水量M进行了比较评价。因此评价为除霜时间T2越小，则排水性能越好，残留水量M越小，则排水性能越好。
表2是示出以往例1～4的样本以及本实施方式1的热交换器10的样本的耐结霜能力以及排水性能的测量结果的表。
[表2]
以往例2的样本中，结霜时间T1成为1.10，与以往例1的样本相比较，可知仅轻微改善了耐结霜能力。并且，除霜时间T2成为0.88，残留水量M成为0.90，与以往例1的样本相比较，能看出排水性能的改善。
另外，以往例3的样本中，结霜时间T1也成为1.23，与以往例1的样本相比较，可知仅轻微改善了耐结霜能力。并且，除霜时间T2成为0.84，残留水量M成为0.84，与以往例1的样本相比较，能看出排水性能的改善。
在以往例2～3的样本中，由于波纹状散热片的表面具有疏水性，因此改善了滑落性，从而认为比以往例1的样本的排水性能提高、而耐结霜能力轻微提高。另外，以往例3的样本与以往例2的样本不同，扁平管为亲水性。在以往例3的样本中，通过使扁平管为亲水性，从而除霜后的水容易从疏水性的散热片流向亲水性的扁平管。因此在以往例3的样本中，与以往例2的样本相比较，除霜时间T2以及残留水量M变小。然而，在以往例2～3的样本中，在排水后，除霜后的水在波纹状散热片的斜面部之间桥接，能够目视确认到在波纹型热交换器存在较多的残留水。因此认为与以往例1相比较，耐结霜能力仅稍微改善。
另外，在以往例4的样本中，结霜时间T1成为0.96，即使与以往例1的样本相比较，也看不出耐结霜能力的改善。另外，除霜时间T2成为0.99，残留水量M成为0.94，即使与以往例1～3的样本相比较，也能看出轻微改善了排水性能。
在以往例4的样本中，波纹状散热片构成为：虽然为亲水性，但滚落角Φ比波纹状散热片的倾斜角大。因此在除霜运转后，由于水以润湿扩展的状态残留于波纹状散热片的表面整体，因此认为看不出耐结霜能力的改善。
另外，在以往例4的样本中，由于除霜后的水向波纹状散热片的表面整体润湿扩展，因而基本看不到除霜后的水在波纹状散热片的斜面部之间的桥接。然而，通过目视确认到在波纹状散热片的与扁平管接合的接合部附近残留有除霜后的水且未从扁平管排出的状况。在以往例4的样本中，扁平管进行了疏水性的表面处理，并且波纹状散热片进行了亲水性的表面处理。因此在以往例4的样本中，由于扁平管的接触角θ大于波纹状散热片的接触角θ，因此完全不进行向扁平管的排水而是停滞于接合部附近，从而认为排水性能的改善轻微。
与此相对，在本实施方式1的热交换器10的样本中，结霜时间T1成为1.35，与以往例1～4的样本相比较，能看出耐结霜能力的改善。并且，除霜时间T2成为0.78，残留水量M成为0.53，与以往例1～4的样本相比较，能看出排水性能的改善。
在本实施方式1的热交换器10的样本中，实施有亲水性的表面处理的波纹状散热片3，以使波纹状散热片3的滚落角Φ比波纹状散热片3的斜面部3b的倾斜角φf小的方式实施滑水性的表面处理。在本实施方式1的热交换器10的样本中，由于除了亲水性的表面处理之外还实施了滑水性的表面处理，因此在波纹状散热片3的表面润湿扩展的水，平稳地向扁平管2流动并排出，从而能够大大减少热交换器10的残留水量M。
另外，由于对波纹状散热片3实施滑水性的表面处理，因此在除霜运转之后在波纹状散热片3的表面开始融解的霜，在完全融解之前朝向制冷剂通过的扁平管2流动而与扁平管2接触，从而认为除霜时间T2缩短且排水性能提高。结霜时间T1变大而耐结霜能力提高的主要原因，被认为是波纹状散热片3的表面的残留水量M减少。因此在本实施方式1的热交换器10的样本中，实施了亲水性的表面处理的波纹状散热片3，以使波纹状散热片3的滚落角Φ小于波纹状散热片3的斜面部3b的倾斜角φf的方式实施滑水性的表面处理，从而耐结霜能力以及排水性能大大提高。
如以上说明的那样，本实施方式1的热交换器10具备：在重力方向的上下并列地配置的一对集管(上集管1a、下集管1b)、与重力方向并列地并置并接合于一对集管(上集管1a、下集管1b)之间的多个传热管(例如，扁平管2)、以及接合于相邻的传热管(例如，扁平管2)之间的多个散热片(例如，波纹状散热片3)，对传热管(例如，扁平管2)以及散热片(例如，波纹状散热片3)实施亲水性的表面处理，散热片(例如，波纹状散热片3)具有在与传热管(例如，扁平管2)接合的接合部分(顶部3a)之间倾斜地延伸的斜面部3b，在将斜面部3b相对于水平方向的角度设为斜面部3b的倾斜角φf，将滴落至散热片(例如，波纹状散热片3)的斜面部3b的水滴开始落下时斜面部3b的角度设为滚落角Φ的情况下，以使滚落角Φ比倾斜角φf小的方式对散热片(例如，波纹状散热片3)实施滑水性的表面处理。
另外，本实施方式1的制冷循环装置100具备上述的热交换器10。
在本实施方式1中，实施了亲水性的表面处理的波纹状散热片3，以使波纹状散热片3的滚落角Φ比波纹状散热片3的斜面部3b的倾斜角φf小的方式，实施滑水性的表面处理。因此根据本实施方式1的结构，由于在热交换器10产生的水不成为球，而是在波纹状散热片3上润湿扩展，因此即使在散热片间距d较小的情况下，也能够防止水在波纹状散热片3的相邻的斜面部3b之间桥接。
另外，通过使扁平管2为亲水性，在波纹状散热片3上润湿扩展的水容易向扁平管2流动，并且从扁平管2随着重力进行排水变得容易，从而排水性提高。因此根据本实施方式1的结构，因排水性的提高，能够缩短除霜运转时间，从而可提供能够削减能量消耗量的热交换器10以及制冷循环装置100。
另外，通过将扁平管2相对于重力方向(铅垂方向)平行地配置，由此从波纹状散热片3流到扁平管2的水，因自重而随着重力排出至下集管1b，从而能够抑制在热交换器10整体残留的残留水量M。另外，在下集管1b为截面呈圆形的制冷剂配管的情况下，通过使下集管1b的表面为亲水性或者滑水性，从而因自重而排出的水从下集管1b的表面流动，从而能够抑制下集管1b的表面的水的滞留。因此根据本实施方式1的结构，能够防止在除霜运转后再开始通常运转的情况下的冰柱。
如上所述，根据本实施方式1的热交换器10以及制冷循环装置100，即使在波纹状散热片3的散热片间距d较窄的情况下，也能够抑制冷凝水或者因除霜运转而融化的水在热交换器10滞留，从而能够抑制通风阻力的增加。因此根据本实施方式1，能够提高热交换器10以及制冷循环装置100的热交换性能。另外，由于能够使热交换器10的排水性提高，因此能够抑制新的结霜，从而能够提高热交换器10的耐久性。
实施方式2
对本实用新型的实施方式2的热交换器10的构造进行说明。图10是简略地示出本实施方式2的热交换器10的构造的主视图。本实施方式2的热交换器10是上述实施方式1的热交换器10的一个变形例。
本实用新型的实施方式2的热交换器10的扁平管6，对上述实施方式1的扁平管2实施了滑水性的表面处理。除此之外，本实用新型的实施方式2的热交换器10的构造、构成材料以及表面处理与上述实施方式1的热交换器10相同，因此省略说明。
表3是示出以往例1～4的样本以及本实施方式2的热交换器10的样本的接触角θ以及滚落角Φ的测量结果的表。表4是示出以往例1～4的样本以及本实施方式2的热交换器10的样本的耐结霜能力以及排水性能的测量结果的表。接触角θ以及滚落角Φ的测量方法、以往例1～4的接触角θ以及滚落角Φ的测量结果、耐结霜能力以及排水性能的实验方法、以及以往例1～4的耐结霜能力及排水性能的测量结果等，与上述实施方式1的热交换器10相同，因此省略说明。
[表3]
[表4]
在本实施方式2的热交换器10的样本中，扁平管6实施亲水性以及滑水性的表面处理，并以使滚落角Φ小于波纹状散热片3的倾斜角φf(10°)的方式对波纹状散热片3实施了亲水性的表面处理。在本实施方式2的热交换器10的样本中，波纹状散热片3的接触角θ为20°，滚落角Φ为8°。扁平管6的接触角θ为35°，滚落角Φ为34°。另外，若扁平管6的滚落角Φ减小，则扁平管6的滑水性提高，因而排水性能也提高。
在本实施方式2的热交换器10的样本中，结霜时间T1成为1.39，与以往例1～4的样本相比较，能看出耐结霜能力的改善。另外除霜时间T2成为0.77，残留水量M成为0.50，与以往例1～4的样本相比较，能看出排水性能的改善。
本实施方式2的热交换器10的样本的耐结霜能力以及排水性能，与表2所示的上述实施方式1的热交换器10的样本相比，能看出进一步改善的倾向。在本实施方式2中，扁平管6表面的滚落角Φ为34°，扁平管6表面的滑水性提高。因此残留于扁平管6表面的水排出至下集管1b，残留水量M减少，因而认为耐结霜能力以及排水性能得到进一步改善。
如以上说明的那样，对本实施方式2的热交换器10的多个传热管(例如，扁平管6)实施滑水性的表面处理。
在本实施方式2中，通过使用实施了使滚落角Φ小于90°的滑水性的表面处理的扁平管6，由此能够进一步减少热交换器10的残留水量M，从而能够进一步提高热交换性能。
实施方式3
对本实用新型的实施方式3的热交换器10的构造进行说明。图11是简略地示出本实施方式3的热交换器10的构造的主视图。本实施方式3的热交换器10是上述实施方式1的热交换器10的另一个变形例。
本实用新型的实施方式3的热交换器10的扁平管7表面的亲水性比波纹状散热片3表面的亲水性高。除此之外，本实用新型的实施方式3的热交换器10的构造、构成材料以及表面处理，与上述实施方式3的热交换器10相同，因此省略说明。
表5是示出以往例1～4的样本以及本实施方式3的热交换器10的样本的接触角θ以及滚落角Φ的测量结果的表。表6是示出以往例1～4的样本以及本实施方式3的热交换器10的样本的耐结霜能力以及排水性能的测量结果的表。接触角θ以及滚落角Φ的测量方法、以往例1～4的接触角θ以及滚落角Φ的测量结果、耐结霜能力及排水性能的实验方法、以及以往例1～4的耐结霜能力及排水性能的测量结果等，与上述实施方式1的热交换器10相同，因此省略说明。
[表5]
[表6]
在本实施方式3的热交换器10的样本中，扁平管7实施亲水性以及滑水性的表面处理，并以使滚落角Φ小于波纹状散热片3的倾斜角φf(10°)的方式，对波纹状散热片3实施亲水性的表面处理，此外使扁平管7的接触角θ比波纹状散热片3的接触角θ低。在本实施方式1的热交换器10的样本中，波纹状散热片3的接触角θ为20°，滚落角Φ为8°。扁平管6的接触角θ为14°，滚落角Φ为30°。
在本实施方式3的热交换器10的样本中，结霜时间T1成为1.44，与以往例1～4的样本相比较，能看出耐结霜能力的改善。另外，除霜时间T2成为0.62，残留水量M成为0.46，与以往例1～4的样本相比较，能看出排水性能的改善。
本实施方式3的热交换器10的样本的耐结霜能力以及排水性能，与表2、表4所示的上述实施方式1、2的热交换器10的样本相比，能看出进一步改善的倾向。在本实施方式3中，由于使扁平管7的接触角θ比波纹状散热片3的接触角θ低，因此扁平管7的亲水性比波纹状散热片3的亲水性高。一般而言，在亲水性不同的物质的界面中，水具有向亲水性较高的一方流动的特性。因此认为水容易顺利地从波纹状散热片3经由波纹状散热片3的顶部3a向扁平管7流动，并排出到下集管1b。
如以上说明的那样，本实施方式3的热交换器10的多个传热管(例如，扁平管7)表面的亲水性，高于多个波纹状散热片3表面的亲水性。
在本实施方式3中，通过使扁平管7表面的亲水性高于波纹状散热片3表面的亲水性，由此能够进一步减少热交换器10的残留水量M，从而能够进一步提高排水性能以及热交换性能。
其他实施方式
本实用新型不限定于上述的实施方式，在不脱离本实用新型的主旨的范围内能够进行各种变形。例如，在上述的实施方式中，作为制冷循环装置100列举出空调装置的例子，但本实用新型也能够应用于空调装置以外的制冷循环装置100。
另外，上述各实施方式能够相互组合来实施。

Claims (4)

1.一种热交换器，具备：
一对集管，它们在重力方向的上下并列地配置；
多个传热管，它们与重力方向并列地并置，并接合于所述一对集管之间；以及
多个散热片，它们接合于相邻的所述传热管之间，
所述热交换器的特征在于，
对所述传热管的表面实施亲水性的表面处理，
对所述散热片的表面实施滑水性且亲水性的表面处理，
所述散热片具有斜面部，该斜面部在所述散热片与所述传热管接合的接合部分之间倾斜地延伸，
在将所述斜面部相对于水平方向的角度设为所述斜面部的倾斜角，将滴落至所述散热片的斜面部的水滴开始落下时所述斜面部的角度设为滚落角的情况下，所述滚落角比所述倾斜角小。
2.根据权利要求1所述的热交换器，其特征在于，
对所述传热管的表面实施滑水性的表面处理。
3.根据权利要求1或2所述的热交换器，其特征在于，
所述传热管的表面的亲水性比所述散热片的表面的亲水性高。
4.一种制冷循环装置，其特征在于，
具备权利要求1～3中任一项所述的热交换器。
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