JP2015010728A - 熱交換器 - Google Patents

Abstract

【課題】上流側に集中して着霜した場合であっても風量を確保することにより、暖房効率を向上させることができる熱交換器を提供すること。
【解決手段】熱交換器１は、平行に配列され、内部を冷媒が流れる複数のチューブ１０と、チューブ１０に対して直交して配列されるとともに、チューブ１０を収容する複数のスリット（２１０，２２０）が形成された複数のフィン２０と、を備える。複数のスリット（２１０，２２０）は、個々のフィン２０において同じ側に、チューブ１０を挿入するための挿入口（２１０Ａ，２２０Ａ）を有する。チューブ１０から上流側へと突出する第１フィン２１と、第１フィン２１に対して下流側へと後退する第２フィン２２とが配列されることにより、フィン２０間のピッチが熱交換器１の上流端で拡大される。
【選択図】図２

Description

本発明は、チューブを挿入するためのスリットがフィンに形成された熱交換器に関する。

空気調和機を構成する蒸発器や凝縮器として、平行に配列される複数のチューブ（偏平管）と、チューブに対して直交する方向に平行に配列される複数の板状のフィンとを備えた熱交換器が用いられる。フィンに形成された複数のスリットの各々に、チューブが挿入される。
特許文献１の熱交換器のフィンには、一方の側と他方の側とから交互に切り欠かれるように、複数のスリットが形成される。特許文献１のフィンは、風の流れの上流側でチューブと位置を揃えて配置される。
特許文献２の熱交換器のフィンには、同じ側から切り欠かれるように、複数のスリットが形成される。特許文献２のフィンは、チューブから上流側に突出するように配置される。

室外機の熱交換器は、暖房運転時に蒸発器として機能する。そのため、寒冷時に暖房運転を行った場合、室外機の熱交換器は、低温の冷媒により、例えば−５℃にまで温度が低下するので、空気中の水分が凝固し、霜としてフィンおよびチューブに付着する。
このように着霜すると、霜が熱抵抗となって空気と冷媒との熱交換を阻害するので、暖房能力が低下する。また、着霜によってフィンとチューブとの間の通風路が狭められ、風量が低下することでも暖房能力が低下する。
そこで、外気温が低いときの暖房運転時には、霜を溶かす除霜運転を定期的に行う。

特開平２−１５４９８７号公報 特開２０１２−１６３３２３号公報

着霜は、一般に、フィンとチューブとの間を流れる風の上流側から起こり、上流側に集中する。上流側に集中して着霜すると、所定の暖房能力を得るために必要な風量を確保できない。
特許文献２のように、チューブから上流側にフィンを突出させると、特許文献１のようにフィンとチューブの位置が揃っているのに比べ、チューブ内の低温冷媒からフィンの上流側への熱伝達が抑制される。そのため、フィンの上流側への着霜がやや抑制されるが、それでもなお、上流側に集中して着霜しうる。そうすると、風量を確保できないために、下流側に十分な熱交換能力を残していても、暖房能力を回復させるために除霜運転せざるを得ない。除霜運転中は、暖房運転が中断されるので、除霜運転が行われることによって暖房効率が低下してしまう。
そこで、本発明は、フィンの上流側に集中して着霜した場合であっても風量を確保することにより、暖房効率を向上させることができる熱交換器を提供することを目的とする。

本発明の熱交換器は、平行に配列され、内部を冷媒が流れる複数のチューブと、チューブに対して直交して配列されるとともに、チューブを収容する複数のスリットが形成された複数のフィンと、を備える。
そして、本発明は、複数のスリットが、個々のフィンにおいて同じ側に、チューブを挿入するための挿入口を有し、フィンとチューブとの間を流れる風の上流側へとチューブから突出するフィンと、そのフィンに対して風の下流側へと後退するフィンとが配列されることにより、上流端ではフィンの間のピッチが拡大されることを特徴とする。
ここで、本発明は、複数のチューブが平行から少しずれていても許容する。また、本発明は、複数のフィンがチューブに対して直交から少しずれた角度で交差していても許容する。
また、フィンの各々に形成される複数のスリットは、フィン単体において、いずれか一方の側に向きを揃えて形成されるものとする。

本発明では、チューブから上流側に突出するフィンと、そのフィンに対して下流側へと後退するフィンとが配列されることにより、フィン間のピッチが熱交換器の上流端で拡大される。
そのため、フィンの上流側に集中的に着霜した場合でも、フィンとチューブとの間に、所定の風量を確保するのに足りる広さの通風路が残されるので、通風により供給される空気と冷媒との熱交換が、主としてフィンの下流側で継続される。
したがって、フィンの上流側に集中的に着霜してもすぐには暖房能力が低下せず、暖房運転を長時間に亘り継続可能となる。その結果、除霜運転の頻度を減らすことができるので、暖房効率を向上させることができる。

また、本発明によれば、個々のフィンにおける複数のスリットの挿入口の向きが揃うために、スリットの挿入口の向きを違えるように複数のフィンを配列しない限りは、配列されたフィンの同じ側から各チューブをスリット内に挿入することができる。このため、複数のフィンと複数のチューブとを容易に組み立てることができる。

さらに、個々のフィンにおいて同じ側に複数のスリットの挿入口が位置するために、複数のスリットが形成されたフィンに残された部分として、スリットが並ぶ方向に連続する連続部が形成される。そのため、フィンやチューブの表面に凝縮した水や、除霜運転により融解された水、あるいは霜が、スリットに挿入されたチューブに妨げられることなく、連続部を通じて熱交換器の外部へと迅速に排出される。
したがって、水や霜に起因する熱抵抗の増大により、熱交換能力が低下することを避けることができる上、除霜運転後、暖房運転を再開するときにフィンおよびチューブの表面に融解水が残存することが抑制されるので、水の再凝固により短時間で風量不足に陥ることを避けることができる。

本発明の熱交換器では、フィンとして、相対的に長い複数のスリットが形成された第１フィンと、相対的に短い複数のスリットが形成された第２フィンとが用いられ、第１フィンおよび第２フィンのいずれも、スリットの挿入口を上流側に向けて配置されることが好ましい。

上記構成では、第１フィンのスリットおよび第２フィンのスリットにチューブが挿入されると、チューブの上流側の側面から、少なくとも第１フィンが突出する。このとき、第１フィンのスリットと第２フィンのスリットとの長さの相違に基づいて、第１フィンの上流側の端部に対して第２フィンの上流側の端部が下流側へと後退する。このため、フィン間のピッチが、熱交換器の上流端では、第２フィンを挟んで対向する第１フィンと第１フィンとの間のピッチに拡大される。
上記構成においては、各フィンがスリットの挿入口を上流側に向けて配置されており、それらのフィンのうち少なくとも第１フィンは、チューブから上流側に突出する。したがって、少なくとも第１フィンでは、スリット内の挿入口側に、チューブに臨む空隙が残されており、フィンの上流側の端部はチューブに接触していない。このため、チューブからフィンの上流側への熱伝達が抑制されるので、上流側での着霜を抑えることができる。

本発明の熱交換器では、フィンとして、複数のスリットが形成されることでフィンに残された連続部におけるチューブの挿入方向の寸法が相対的に長い第１フィンと、複数のスリットが形成されることでフィンに残された連続部におけるチューブの挿入方向の寸法が相対的に短い第２フィンとが用いられ、第１フィンおよび第２フィンのいずれも、連続部を上流側に向けて配置されることが好ましい。

上記構成では、第１フィンおよび第２フィンの各々の連続部がチューブに対して上流側に位置するため、第１フィンおよび第２フィンのいずれも、チューブから上流側に突出する。そして、第１フィンの連続部の寸法よりも第２フィンの連続部の寸法が短いために、第１フィンの上流側の端部に対して第２フィンの上流側の端部が下流側へと後退する。このため、フィン間のピッチが、熱交換器の上流端では、第２フィンを挟んで対向する第１フィンと第１フィンとの間のピッチに拡大される。
フィンやチューブの表面に凝縮した水や、除霜運転により融解された水、あるいは霜は上流側に集中するため、各フィンが連続部を上流側に向けて配置されることにより、スリットに挿入されたチューブに妨げられることなく、連続部を通じて熱交換器の外部へと迅速に排出される。

本発明の熱交換器では、挿入口側でチューブから突出するフィンの突出長と、複数のスリットが形成されることでフィンに残された連続部におけるチューブの挿入方向の寸法とが相違し、フィンには、挿入口を上流側に向けて配置されるものと、連続部を上流側に向けて配置されるものとがあることが好ましい。
上記のようにフィンがスリットの向きを違えて配列されると、挿入口側におけるフィンの突出長と、連続部の寸法との相違に基づいて、フィン間のピッチが上流端、下流端の双方において拡大される。
上記構成によれば、フィン間のピッチ拡大を１種類のフィンにより実現できるので、部品点数が増加しない。

本発明の熱交換器では、チューブには、相対的に上流側に配置されるものと、相対的に下流側に配置されるものとがあり、フィンには、相対的に長い複数のスリットと、相対的に短い複数のスリットとが形成され、隣り合うフィンは、チューブの配列ピッチに対応する分だけ、チューブの配列方向に位置をずらして配置されるとともに、チューブの位置に対応して、チューブの挿入方向においても位置をずらして配置されることが好ましい。

ここで、上流側を前、下流側を後と定義する。
スリットの挿入口を上流側に向けてフィンが配置される場合を考えると、詳しくは後述するように、隣り合うフィンのうち、前に配置されたフィンの長いスリットの奥まで、後に配置されたチューブが挿入されるとともに、そのフィンの短いスリットの奥まで、前に配置されたチューブが挿入される。一方、後に配置されたフィンの長いスリットには、奥に空隙を残して、前に配置されたチューブが挿入されるとともに、そのフィンの短いスリットの奥まで、後に配置されたチューブが挿入される。

上記構成によれば、フィンの位置が前後にずれていることで、フィン間のピッチが拡大されることに加えて、チューブの位置が前後にずれていることで、チューブ間のピッチも拡大される。そのため、フィンおよびチューブの間の通風路がより狭まりにくくなるので、風量をより十分に確保できる。
また、フィンをチューブの配列方向にもずらしていることで、１種類のフィンにより、チューブ間ピッチの拡大、およびフィン間ピッチの拡大を実現できる。
本発明によれば、１種類のフィンを使用し、配列されたチューブの同じ側から各フィンを組み付けることができるので、部品点数、工数を抑えながら、暖房効率の向上を図ることができる。
さらに、チューブが挿入された状態でスリットの奥に残される空隙は、空隙の付近においてチューブとフィンとの間の熱伝達を抑制する役割、および、風の流れのバイパス経路となって通風路の閉塞を避ける役割をも果たす。このことは、特に、空隙付近にルーバーが位置する場合に有効である。

本発明の熱交換器では、フィンに、ルーバーが形成されることが好ましい。
ルーバーにより伝熱性能が高まるので、冷暖房の能力を向上させることができる。

本発明の熱交換器によれば、フィンの上流側に集中して着霜した場合であっても風量を確保することにより、暖房効率を向上させることができる。

第１実施形態である熱交換器の概略構成を示す正面図である。 熱交換器のチューブおよびフィンを示す斜視図である。 熱交換器のチューブおよびフィンを示す平面図である。 第１実施形態に用いる２種類のフィンを示す図である。 第２実施形態のチューブおよびフィンを示し、（ａ）は斜視図、（ｂ）は平面図である。 第２実施形態に用いる２種類のフィンを示す図である。 第３実施形態のチューブおよびフィンを示し、（ａ）は斜視図、（ｂ）は平面図である。 第３実施形態に用いるフィンを示す図である。 第４実施形態のチューブおよびフィンを示し、（ａ）は斜視図、（ｂ）および（ｃ）は平面図である。 第５実施形態のチューブおよびフィンを示す斜視図である。 第５実施形態のチューブおよびフィンが組み付けられた状態を模式的に示す側面図である。 図１１に示すチューブおよびフィンを分解して示す図である。ルーバーの図示は省略する。 第５実施形態のチューブおよびフィンを示す平面図である。 第５実施形態に用いるフィンを示す図である。 本発明の変形例を示す図である。

以下、添付図面を参照しながら、本発明の実施形態について説明する。
〔第１実施形態〕
図１に示すように、本実施形態の熱交換器１は、互いに平行に配列される複数のチューブ１０と、各チューブ１０に対して直交する方向に平行に配列される複数の板状のフィン２０と、チューブ１０の長さ方向の両端にそれぞれ接続されるタンク１５，１６とを備える。
タンク１５には、冷媒が導入される導入部１５０が設けられる。タンク１６には、冷媒を排出する排出部１６０が設けられる。
チューブ１０、フィン２０、およびタンク１５，１６は、アルミニウム合金や銅合金などから形成される。

図示しない冷媒回路から導入部１５０を通じてタンク１５内に導入された冷媒は、各チューブ１０の内部を流れ、タンク１６の排出部１６０から冷媒回路へと排出される。
図１に示されたフィン２０の端面およびチューブ１０の側面に向けて、図示しないファンにより、図１の紙面直交方向に送風される。送風される空気は、格子状に組み付けられたフィン２０およびチューブ１０の間を流れる。
熱交換器１は、チューブ１０内を流れる冷媒と、フィン２０およびチューブ１０の間を流れる空気との間で熱交換させる。熱交換器１は、冷凍サイクルを用いるヒートポンプ空気調和機の室外ユニットに、タンク１５，１６およびフィン２０が起立した姿勢で組み込まれる。

チューブ１０は、押し出し、ロール成形などにより形成された偏平な管であり、図２に示すように、幅が広い面を互いに対向させて配列される。
チューブ１０の内部は、チューブ１０の長さ方向に沿って仕切り１１により区画される。
チューブ１０とフィン２０とは、ろう付け接合される。

フィン２０には、図４（ａ）および（ｂ）に示すように、第１フィン２１および第２フィン２２の２種類がある。これらの第１フィン２１および第２フィン２２は、いずれも矩形状の平板から打ち抜かれる。

第１フィン２１は、図３（ａ）に示すように、チューブ１０の幅Ｗｔよりも広い幅Ｗｆ１に形成される。
第１フィン２１には、図２に示すようにチューブ１０を収容する複数のスリット２１０が形成される。
スリット２１０は、チューブ１０の厚みｔｈに対応する開口幅に形成される。スリット２１０は、チューブ１０が挿入される方向に沿って、チューブ１０の幅Ｗｔよりも長い溝長Ｌｇ１に形成される（図４（ａ））。

複数のスリット２１０は、第１フィン２１を幅方向の同じ側から切り欠くように形成されることにより、第１フィン２１において同じ側に、チューブ１０を挿入するための挿入口２１０Ａを有する。スリット２１０は等間隔に形成される。
第１フィンにおいて挿入口２１０Ａとは反対側には、複数のスリット２１０が形成されることで第１フィン２１に残された部分として、図４（ａ）に示すように、スリット２１０が並ぶ方向に連続する連続部２１３が形成される。

第２フィン２２も、図３（ａ）に示すように、チューブ１０の幅Ｗｔよりも広い幅Ｗｆ２に形成される。ただし、第２フィン２２の幅Ｗｆ２は、第１フィン２１の幅Ｗｆ１よりも狭い。
第２フィン２２には、図２に示すように、チューブ１０を収容する複数のスリット２２０が形成される。
スリット２２０は、第１フィン２１のスリット２１０と同様に、チューブ１０の厚みｔｈに対応する開口幅に形成されるとともに、チューブ１０の長さ方向に沿って、チューブ１０の幅Ｗｔよりも長い溝長Ｌｇ２（図４（ｂ））に形成される。ただし、溝長Ｌｇ２は、スリット２１０の溝長Ｌｇ１よりも短い。

複数のスリット２２０は、第２フィン２２を幅方向の同じ側から切り欠くように形成されることにより、第２フィン２２において同じ側に、チューブ１０を挿入するための挿入口２２０Ａを有する。スリット２２０も等間隔に形成される。
第２フィンにおいて挿入口２２０Ａとは反対側には、複数のスリット２２０の残余の部分として、図４（ｂ）に示すように、スリット２２０が並ぶ方向に連続する連続部２２３が形成される。

第１フィン２１の挿入口２１０Ａからスリット２１０の奥までチューブ１０が挿入されると、チューブ１０の幅Ｗｔよりもスリット２１０の溝長Ｌｇ１が長いために、図３（ａ）に示すように、第１フィン２１がチューブ１０から突出長Ｌｐ１だけ突出する。
第１フィン２１のスリット２１０内の挿入口２１０Ａ側は、チューブ１０に臨む空隙Ｓ（図２）として残される。

また、第２フィン２２の挿入口２２０Ａからスリット２２０の奥までチューブ１０が挿入されると、チューブ１０の幅Ｗｔよりも第２スリット２２０の溝長Ｌｇ２が長いために、図３（ａ）に示すように、第２フィン２２がチューブ１０から突出長Ｌｐ２だけ突出する。
第２フィン２２のスリット２２０内の挿入口２２０Ａ側は、チューブ１０に臨む空隙Ｓ（図２）として残される。突出長Ｌｐ２は、第１フィン２１の突出長Ｌｐ１よりも短い。
第１フィン２１および第２フィン２２は、スリット２１０，２２０内に空隙Ｓが残される挿入口２１０Ａ，２２０Ａ側では、チューブ１０と接触していない。

図２に示すように、第１フィン２１は、スリット２１０の挿入口２１０Ａを上流側に向けて配置される。第２フィン２２も、スリット２２０の挿入口２２０Ａを上流側に向けて配置される。
すると、第１フィン２１のスリット２１０と、第２フィン２２のスリット２２０との向きが揃うため、配列された第１フィン２１および第２フィン２２の同じ側から各チューブ１０をスリット２１０，２２０内に挿入することができる。
このため、チューブ１０と組み付けるときに第１フィン２１および第２フィン２２の姿勢を転回させたり、配列された第１フィン２１および第２フィン２２の両側にチューブ１０を供給することが不要なので、第１フィン２１および第２フィン２２とチューブ１０とを容易に組み立てることができる。

第１フィン２１および第２フィン２２は、チューブ１０の長さ方向において交互に配列される。
これらの第１フィン２１および第２フィン２２のスリット２１０，２２０内にチューブ１０が挿入されると、チューブ１０の上流側の側面１０１から、第１フィン２１および第２フィン２２がより上流側へと突出する。このとき、第１フィン２１の突出長Ｌｐ１よりも第２突出長Ｌｐ２が短いために、第１フィン２１の上流側の端部２１１に対して第２フィン２２の上流側の端部２２１が下流側へと後退している。
そのため、熱交換器１における上流端では、第２フィン２２が欠落し、第１フィン２１のみが存在する。つまり、フィン２０（第１フィン２１および第２フィン２２）の間のピッチＰ１は、熱交換器１の上流端では、第２フィン２２を挟んで対向する第１フィン２１と第１フィン２１の間のピッチＰ２に拡大される。ピッチＰ２はピッチＰ１の２倍である。

本実施形態の熱交換器１は、空気調和機の暖房運転時には蒸発器として機能する。
そのとき、熱交換器１に対して、図２の白抜き矢印の方向に送られる空気（外気）は、フィン２０およびチューブ１０を介してチューブ１０内の冷媒と熱交換されることで冷却される。そのため、空気中の水蒸気が凝縮してフィン２０やチューブ１０の表面に結露したり、外気温が低いときには凝固してフィン２０やチューブ１０の表面に霜として付着する。

ここで、フィン２０およびチューブ１０により囲まれる通風路２５を空気が流れる方向における着霜の分布は一様でない。
フィン２０の上流側から通風路２５に流入した空気は、通風路２５を流れるうちに冷媒との熱交換によって冷却されるので、上流側ほど、フィン２０と空気との温度差が大きい。このため、上流側における熱交換量は下流側における熱交換量よりも大きい。
したがって、着霜は一般に、空気の流れの上流側から起こり、着霜に伴って除湿される空気が下流側に流れるために、上流側に集中する。
一方、上流側で着霜によって霜が熱抵抗となって空気と冷媒との熱交換を阻害するため、熱交換量が低下すると、上流側での着霜が緩和され、除湿作用も緩和されるために、水分を保持した空気が下流側にも流れる。
よって、着霜は、上流側に集中しつつ、風下に向けて成長する。

フィン２０に霜が付着すると、霜が熱抵抗となって空気と冷媒との熱交換を阻害するので、暖房能力が低下する。
また、霜により、通風路２５が狭められ、風量が低下することでも暖房能力が低下する。
着霜による暖房能力の低下を避けるため、外気温が低いときの暖房運転時には、フィン２０に付着した霜を融解させる除霜運転を定期的に行う。
除霜運転中は、冷媒回路を冷房運転時の回路とする。このとき、熱交換器１を凝縮器として機能させ、高温の冷媒を流すことで霜を融解させる。
除霜運転により霜が融解されると、融解水はフィン２０およびチューブ１０を伝って下方へと流れ落ち、熱交換器１の底部から外部へと排出される。

暖房運転時に蒸発器として機能させ、除霜運転時に凝縮器として機能させる熱交換器１では、暖房効率の低下に繋がる二つの課題がある。
第一に、フィン２０の上流側に集中して霜が付着すると、上流側で通風路２５が狭められるために、所定の暖房能力を得るのに必要な風量を確保できない。
そうすると、下流側に十分な熱交換能力を残していても、暖房能力を回復させるために除霜運転せざるを得ない。除霜運転中は、暖房運転が中断されるので、除霜運転が行われることによって暖房効率が低下する。
第二に、除霜運転を終えて暖房運転を再開するときに、フィン２０やチューブ１０の表面に融解水が残存する。ここで、フィン２０およびチューブ１０の表面張力による水の滞留が、融解水の残存を助長する。
融解水が残存した状態で暖房運転が再開されると、融解水が冷却されて再凝固するので、通風路２５が狭められ、短時間で風量不足に陥る。

本実施形態では、上述のように、スリット２１０およびスリット２２０の溝長Ｌｇ１，Ｌｇ２が異なるためにチューブ１０からの突出長Ｌｐ１，Ｌｐ２も異なる第１フィン２１および第２フィン２２が配列される。これにより、フィン２０間のピッチＰ１が、熱交換器１の上流端ではピッチＰ２に拡大される。
そのため、図３（ｂ）に示すように、第１フィン２１および第２フィン２２の上流側に集中して霜Ｆｒが付着した場合でも、第１フィン２１および第２フィン２２とチューブ１０との間に、所定の風量を確保するのに足りる広さの通風路２５が残される。これにより、通風によって供給される空気と冷媒との熱交換が、主として、第１フィン２１および第２フィン２２のさほど着霜していない下流側で継続される。
したがって、第１フィン２１および第２フィン２２の上流側に集中的に着霜してもすぐには暖房能力が低下せず、暖房運転を長時間に亘り継続可能となる。

ここで、本実施形態では、上流端に配置されるスリット２１０，２２０内の挿入口２１０Ａ、２２０Ａ側に、チューブ１０に臨む空隙Ｓが残されるので、第１フィン２１および第２フィン２２の端部２１１，２２１がチューブ１０に接触していない。このため、チューブ１０から第１フィン２１および第２フィン２２の上流側への熱伝達が低められる（抑制される）ので、上流側での着霜を抑えることができる。

さらに、本実施形態では、個々のフィン２０において複数のスリットが同じ向きに形成されるために、スリットが並ぶ方向に連続する連続部２１３，２２３が形成される。これらの連続部２１３，２２３を通じて、凝縮水や融解水が、スリット２１０，２２０に挿入された各チューブ１０に妨げられることなく流れ落ち、熱交換器１の外部に迅速に排出される。
したがって、暖房運転が再開されるときにチューブ１０やフィン２０の表面に水が残存するのを抑制することができる。そのため、水の再凝固により短時間で風量不足に陥ることがなく、除霜運転が頻回に繰り返されるのを避けられる。
以上の通り、第一の課題および第二の課題とも解決されるので、暖房効率を向上させることができる。

第１実施形態では、第１フィン２１および第２フィン２２の双方がチューブ１０から上流側に突出するが、第１フィン２１および第２フィン２２のいずれか一方のフィンのみがチューブ１０から上流側に突出し、他方のフィンはチューブ１０から上流側に突出していなくてもよい。つまり、第１フィン２１の突出長Ｌｐ１、あるいは第２フィン２２の突出長Ｌｐ２が「０」であってもよい。
このように構成しても、チューブ１０から上流側に突出する一方のフィンと、そのフィンに対して下流側へと後退する他方のフィンとが配列されることにより、フィン２０間のピッチが熱交換器１の上流端で拡大される。
ここで、第１フィン２１および第２フィン２２のうちの一方のフィンの突出長が「０」であったとしても、いずれのフィン２１，２２もチューブ１０の全幅に亘り接触するので、所定の伝熱性能を確保することができる。

〔第２実施形態〕
次に、図５および図６を参照し、本発明の第２実施形態について説明する。
第２実施形態以降では、既出の実施形態で説明した事項とは相違する点を中心に説明する。既出の実施形態で説明した構成と同様の構成には同じ符号を付している。
第２実施形態でも、２種類のフィンがチューブ１０の長さ方向において交互に配列される。
第２実施形態では、連続部３１３，３２３の幅寸法が異なる第１フィン３１および第２フィン３２（図６（ａ）（ｂ））を使用する。

第１フィン３１には、幅方向の同じ側に挿入口２１０Ａを有する複数のスリット３１０が形成される。これらのスリット３１０の残余部である連続部３１３は、スリット３１０が並ぶ方向に連続する。
第２フィン３２にも、幅方向の同じ側に挿入口２２０Ａを有する複数のスリット３２０が形成される。これらのスリット３２０の残余部である連続部３２３は、スリット３２０が並ぶ方向に連続する。

第２実施形態でも、第１実施形態と同様に、スリット３１０，３２０の向きを揃えて第１フィン３１および第２フィン２２が配置される。このため、スリット３１０およびスリット３２０の挿入口２１０Ａ，２２０Ａに各チューブ１０を同じ向きで挿入することができるので、組み立てが容易である。

図６（ａ）および（ｂ）に示すように、チューブ１０の挿入方向における第１フィン３１の連続部３１３の寸法Ｌｃ１は、同じくチューブ１０の挿入方向における第２フィン３２の連続部３２３の寸法Ｌｃ２よりも長い。
第１フィン３１のスリット３１０および第２フィン３２のスリット３２０は、いずれもチューブ１０の幅Ｗｔ以上の長さＬｇに形成される。

第２実施形態では、第１実施形態とは逆に、連続部３１３，３２３を上流側に向けて、第１フィン３１および第２フィン３２が配置される。
第１フィン３１および第２フィン３２のスリット３１０，３２０に挿入されたチューブ１０の側面１０１から、第１フィン３１および第２フィン３２が上流側に突出する。

ここで、連続部３１３の寸法Ｌｃ１よりも連続部３２３の寸法Ｌｃ２が小さいために、第１フィン３１の上流側の端部２１１に対して第２フィン３２の上流側の端部２２１が下流側へと後退している。
そのため、第１実施形態と同様に、フィン間のピッチＰ１が、熱交換器の上流端では、第１フィン３１と第１フィン３１の間のピッチＰ２に拡大される。
熱交換器の上流端でフィン間のピッチが拡大されることにより、第１実施形態で説明したように、フィンの上流側に集中して霜Ｆｒが付着した場合でも、風量を確保するのに必要な広さの通風路２５が残される。これにより、空気と冷媒との熱交換が、主として第１フィン３１および第２フィン３２の下流側で継続されるので、暖房運転を長時間に亘り継続可能となる。

また、本実施形態においても、凝縮水や融解水が、各チューブ１０に妨げられることなく、連続部３１３，３２３を通じて流れ落ち、熱交換器１の外部へと迅速に排出される。
ここで、フィンの上流側に集中して付着した霜Ｆｒが、上流側に位置する連続部３１３，３２３に沿って滑り落ちるので、通風路２５が狭まるのを遅らせることができる。

〔第３実施形態〕
次に、図７および図８を参照し、本発明の第３実施形態について説明する。
第３実施形態では、１種類のフィン４０を使用する（図８）。
フィン４０には、幅方向の同じ側に挿入口２１０Ａを有する複数のスリット４００が形成される。これらのスリット４００の残余部である連続部４０３は、スリット４００が並ぶ方向に連続する。チューブ１０が挿入される方向における連続部４０３の寸法は、Ｌｃとされる。

スリット４００の溝長Ｌｇは、図７（ｂ）に示すように、チューブ１０の幅Ｗｔよりも長い。そのため、スリット４００の奥までチューブ１０が挿入されると、フィン４０の挿入口２１０Ａ側がチューブ１０から突出長Ｌｐだけ突出する。連続部４０３の寸法Ｌｃは、突出長Ｌｐよりも長くなるように設定される。

複数のフィン４０は、隣接するもの同士でスリット４００の向きが互い違いとなるように配列される。
それらのフィン４０は、配列されたチューブ１０に対して、一方の側と他方の側から交互に組み付けられる。すると、熱交換器の上流端および下流端では、チューブ１０の長さ方向において、挿入口２１０Ａおよび連続部４０３が交互に配置される。
ここで、フィン４０の突出長Ｌｐよりも、連続部４０３の寸法Ｌｃの方が長いために、上流側に位置する連続部４０３の端部２１１に対して、上流側に位置する挿入口２１０Ａの位置（端部２２１の位置）は下流側へと後退している。
そのため、フィン４０の間のピッチＰ１が、熱交換器の上流端では連続部４０３と連続部４０３との間のピッチＰ２に拡大される。
さらに、本実施形態では、熱交換器の下流端でも、フィン４０間のピッチＰ１が連続部４０３と連続部４０３との間のピッチＰ２に拡大される。

本実施形態によれば、フィン４０間のピッチ拡大を１種類のフィン４０により実現できるので、部品点数が増加しない、
熱交換器の上流端には、フィン４０の配列の１個おきに挿入口２１０Ａが位置しており、スリット４００内の挿入口２１０Ａ側に残される空隙Ｓにおいてフィン４０はチューブ１０に接触しない。このことで、チューブ１０からフィン４０の上流側への熱伝達が低められ、着霜が抑えられるので、除霜運転を先延ばしすることができる。
また、フィン４０の上流側および下流側の双方に位置する連続部４０３を通じて、凝縮水や融解水、あるいは霜を下方へと導き、熱交換器の外部へと迅速に排出することができる。

ところで、上記とは逆に、フィン４０の突出長Ｌｐを連続部４０３の寸法Ｌｃより長くすることもできる。その場合も第３実施形態と同様の作用効果が得られる。

〔第４実施形態〕
次に、図９を参照し、本発明の第４実施形態について説明する。
第４実施形態では、熱伝達率を高めるために、フィン４０の下流側にルーバー４５を設ける例を示す。
ルーバー４５は、複数の切り起こし片４５１から形成される。
切り起こし片４５１は、フィン４０の平坦な部分に対して傾斜し、フィン４０の長さ方向（チューブ１０の配列方向）に沿って延出する。
また、切り起こし片４５１は、ルーバー４５が形成される領域の上流側と下流側とで傾斜の向きが対称となるように形成される。

フィン４０は、第３実施形態と同様に、スリット４００の向きが互い違いとなるように配置される。本実施形態では、各フィン４０における下流側にルーバー４５を配置するために、挿入口２１０Ａ側にルーバー４５が形成されたフィン４０Ａと、連続部４０３側にルーバー４５が形成されたフィン４０Ｂとの２種類のフィンが使用される。ルーバー４５が形成される位置を除いて、フィン４０Ａ，４０Ｂは同じ形態、寸法に形成される。

ルーバー４５によってフィン４０Ａ，４０Ｂの下流側における熱伝達率が高められるので、図９（ｃ）に示すように、フィン４０，４０Ｂの上流側における着霜の集中が緩和される。
本実施形態によれば、熱交換器の上流端におけるフィン４０間ピッチの拡大と、ルーバー４５による伝熱性能の向上との相乗により、暖房運転をより長時間に亘り継続することができる。
その他、第３実施形態による効果と同様の効果が得られる。
ルーバー４５は、第１実施形態または第２実施形態において形成することもできる。

〔第５実施形態〕
次に、図１０〜図１４を参照し、本発明の第５実施形態について説明する。
本実施形態では、ルーバー４５が下流側に配置されていても１種類のフィン５０（図１４）により、フィン５０間のピッチ拡大を実現する。
フィン５０には、複数の第１スリット５１および複数の第２スリット５２が交互に形成される。
複数の第１スリット５１のいずれも、フィン５０の同じ側に挿入口５１Ａを有する。
複数の第２スリット５２のいずれも、第１スリット５１の挿入口５１Ａと同じ側に挿入口５２Ａを有する。
第１スリット５１の長さＬｇ１は、第２スリット５２の長さＬｇ２よりも長い。
これらの第１スリット５１および第２スリット５２は、フィン５０の長さ方向に等しいピッチＰｇをおいて形成される。ピッチＰｇは、チューブ１０の配列ピッチに対応する。
これらの第１スリット５１および第２スリット５２の残余部として、連続部５３がフィン５０の長さ方向に連続している。
各フィン５０は、第１スリット５１および第２スリット５２の挿入口５１Ａ，５２Ａを上流側に向けて配置される。ルーバー４５はフィン５０の下流側に配置される。

図１１および図１２に示すように、各チューブ１０が、上流側、下流側に交互に、所定の寸法ΔＷだけ位置をずらして配列される。ここで、上流側を前、下流側を後と定義する。
また、各フィン５０は、チューブ１０の配列方向（上下方向）に、第１、第２スリット５１，５２のピッチＰｇ分、相対的に高い位置と低い位置とに交互に配列される（図１０）。
図１１および図１２では、隣り合うフィン５０のうち後に配置される一方を実線で示し、前に配置される他方を一点鎖線で示す。一方のフィン５０（実線）の第１スリット５１と他方のフィン５０（一点鎖線）の第２スリット５２との高さは一致し、一方のフィン５０（実線）の第２スリット５２と他方のフィン５０（一点鎖線）の第１スリット５１との高さは一致する。

上記のように、上下方向に位置をずらすことに加えて、各フィン５０は、図１１に示すように、前後に交互に位置をずらして配列される。各フィン５０は、チューブ１０と同等の寸法ΔＷだけ前後にずれている。

本実施形態では、チューブ１０の位置が前後に交互にずれており、相対的に前に配置されたチューブ１０に対して、相対的に後に配置されたチューブ１０が下流側へと後退するので、チューブ１０間のピッチＰｔが２Ｐｔに拡大される（図１１）。
また、フィン５０の位置も前後に交互にずれており、相対的に前に配置されたフィン５０に対して、相対的に後に配置されたフィン５０が下流側へと後退するので、図１３に示すように、フィン５０間のピッチＰ１がピッチＰ２に拡大される。
フィン５０の位置が前後にずれていることで、図１０に示すように、ルーバー４５の位置も前後にずれている。

図１１に示すように、フィン５０とチューブ１０とを組み付けると、隣り合うフィン５０のうち、前に配置されたフィン５０（一点鎖線）の第１スリット５１の奥まで、後に配置されたチューブ１０が挿入されるとともに、そのフィン５０の第２スリット５２の奥まで、前に配置されたチューブ１０が挿入される。
一方、後に配置されたフィン５０（実線）の第１スリット５１には、奥に空隙Ｓ２を残して、前に配置されたチューブ１０が挿入されるとともに、そのフィン５０の第２スリット５２の奥まで、後に配置されたチューブ１０が挿入される。空隙Ｓ２は、ルーバー４５付近に位置する。

チューブ１０が前後にずれていると、後に配置されたチューブ１０がフィン５０の上流側の端部２１１，２２１に対して後方に離間する。このため、フィン５０の上流側における熱交換量が、チューブ１０が前後にずれていない場合よりも低くなるので、上流側における着霜を抑えられる。

本実施形態によれば、フィン５０間のピッチ拡大に加えて、チューブ１０間のピッチも拡大されるので、フィン５０およびチューブ１０の間の通風路２５がより狭まりにくくなり、風量をより十分に確保できる。
また、熱伝達率が大きいために着霜しやすいルーバー４５の位置も前後にずれていることによっても、通風路２５が狭まりにくいので、暖房運転をより長時間に亘り継続することができる。
さらに、フィン５０をチューブ１０の配列方向にもずらしていることで、１種類のフィン５０により、チューブ１０間のピッチ拡大、およびフィン５０間のピッチ拡大を共に実現できる。
本実施形態によれば、１種類のフィン５０を使用し、配列されたチューブ１０の同じ側から各フィン５０を組み付けることができるので、部品点数、工数を抑えながら、暖房効率の向上を図ることができる。

本実施形態は、第１実施形態と同様に、各フィン５０が挿入口５１Ａ，５２Ａを上流側に向けて配置されており、各フィン５０の上流側の端部２１１，２２１がチューブ１０に接触していない。このため、チューブ１０からフィン５０の上流側への熱伝達が低められるので、上流側での着霜を抑えることができる。
また、上記各実施形態と同様に、連続部５３を通じて凝縮水や融解水、霜を下方へと導いて迅速に排出することができる。ここで、ルーバー４５の近傍に連続部５３が配置されるために、ルーバー４５に付着した霜を効率よく滑り落とすことができる。

その上、相対的に後に配置されるフィン５０の第１スリット５１の奥側に空隙Ｓ２が残されており、空隙Ｓ２では、フィン５０がチューブ１０に接触しない。このため、空隙Ｓ２の近傍に位置するルーバー４５への過度な着霜が抑制されるので、通風路２５が狭まりにくい。また、ルーバー４５への着霜量が多くても、空隙Ｓ２が風の流れのバイパス経路となるので、通風路２５の閉塞を避けられる。
勿論、ルーバー４５の採用により、暖房時のみならず、冷房時の伝熱性能をも向上させることができる。
ルーバー４５は、フィン５０の任意の箇所に形成することができるが、本実施形態のように下流側に形成することにより、上流側と下流側の着霜量のバランスをとるのが好ましい。

ところで、第５実施形態においては、各フィン５０が挿入口５１Ａ，５２Ａを上流側に向けて配置されるが、これとは逆に、連続部５３を上流側に向けて各フィン５０が配置されていてもよい。そうすると、上流側に集中して付着した霜を、上流側に位置する連続部５３に沿って速やかに下方へと滑り落とすことができる。その他、第５実施形態と同様の効果を得ることができる

第５実施形態では、チューブ１０を交互に前後にずらし、また、フィン５０も交互に、上下および前後にずらしているが、チューブ１０およびフィン５０の配置は、種々の改変が可能である。例えば、チューブ１０の前後の位置を、前、後、後、前、後、後のように設定したり、フィン５０の前後の位置を、前、後、後、前、後、後のように設定することも可能である。
さらに、チューブ１０の前後の位置を３段階に設定したり、フィン５０の前後の位置を３段階に設定したりすることも可能である。

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することが可能である。
本発明においては、図１５に示すように、第１フィン２１、第２フィン２２、第２フィン２２、第１フィン２１，第２フィン２２、第２フィン２２・・・のように、フィンの配列において、第１フィン２１を２つ置きに配置することもできる。
要するに、チューブ１０から上流側へのフィンの突出長を各フィンで異ならせることにより、熱交換器の上流端でフィンが間引かれ、フィンの分布が粗となると、フィン間のピッチ拡大を図ることができるので、本発明の目的が達せられる。
また、本発明は、形状、寸法が異なる３種類以上のフィンを用いることも許容する。

１ 熱交換器
１０ チューブ
１１ 仕切り
１５，１６ タンク
２０，４０，４０Ａ，４０Ｂ，５０ フィン
２１，３１ 第１フィン
２２，３２ 第２フィン
２５ 通風路
４５ ルーバー
５１ 第１スリット
５２ 第２スリット
５３ 連続部
１０１ 側面
１５０ 導入部
１６０ 排出部
２１０ スリット
２１０Ａ 挿入口
２１１ 端部
２１３ 連続部
２２０ スリット
２２０Ａ 挿入口
２２１ 端部
２２３ 連続部
３１０ スリット
３１３ 連続部
３２０ スリット
３２３ 連続部
４００ スリット
４０３ 連続部
４５１ 切り起こし片
Ｆｒ 霜
Ｌｃ１，Ｌｃ２，Ｌｃ 寸法
Ｌｇ１，Ｌｇ２，Ｌｇ 溝長
Ｌｐ１，Ｌｐ２，Ｌｐ 突出長
Ｐ１，Ｐ２ フィン間のピッチ
Ｐｇ スリットのピッチ
Ｐｔ チューブ間のピッチ
Ｓ，Ｓ２ 空隙
Ｗｆ１，Ｗｆ２ フィンの幅
Ｗｔ チューブの幅
ΔＷ 寸法

Claims (6)

1. 平行に配列され、内部を冷媒が流れる複数のチューブと、
   前記チューブに対して直交して配列されるとともに、前記チューブを収容する複数のスリットが形成された複数の板状のフィンと、を備え、
   複数の前記スリットは、個々の前記フィンにおいて同じ側に、前記チューブを挿入するための挿入口を有し、
   前記フィンと前記チューブとの間を流れる風の上流側へと前記チューブから突出する前記フィンと、そのフィンに対して前記風の下流側へと後退する前記フィンが配列されることにより、上流端では前記フィンの間のピッチが拡大される、
   ことを特徴とする熱交換器。
2. 前記チューブには、相対的に上流側に配置されるものと、相対的に下流側に配置されるものとがあり、
   前記フィンには、相対的に長い複数の前記スリットと、相対的に短い複数の前記スリットとが形成され、
   隣り合う前記フィンは、前記チューブの配列ピッチに対応する分だけ、前記チューブの配列方向に位置をずらして配置されるとともに、前記チューブの挿入方向においても位置をずらして配置される、
   請求項１に記載の熱交換器。
3. 前記フィンとして、
   相対的に長い複数の前記スリットが形成された第１フィンと、相対的に短い複数の前記スリットが形成された第２フィンとが用いられ、
   前記第１フィンおよび前記第２フィンのいずれも、前記挿入口を上流側に向けて配置される、
   請求項１に記載の熱交換器。
4. 前記フィンとして、
   複数の前記スリットが形成されることで前記フィンに残された連続部における前記チューブの挿入方向の寸法が相対的に長い第１フィンと、複数の前記スリットが形成されることで前記フィンに残された連続部における前記挿入方向の寸法が相対的に短い第２フィンとが用いられ、
   前記第１フィンおよび前記第２フィンのいずれも、前記連続部を上流側に向けて配置される、
   請求項１に記載の熱交換器。
5. 前記チューブから突出する前記フィンの突出長と、複数の前記スリットが形成されることで前記フィンに残された連続部における前記チューブの挿入方向の寸法とが相違し、
   前記フィンには、
   前記挿入口を上流側に向けて配置されるものと、前記連続部を上流側に向けて配置されるものとがある、
   請求項１に記載の熱交換器。
6. 前記フィンには、ルーバーが形成される、
   請求項１から５のいずれか一項に記載の熱交換器。

Images