(57)【要約】【課題】外部流体の流速のばらつきを低減し、熱交換器の伝熱性能を向上させる。【解決手段】内部流体を流す伝熱管と、伝熱管に付設されたフィンと、を備えた熱交換器であって、フィンは、網状骨格部と、空孔部と、を有する多孔質体であり、フィンは、その断面がコの字形状、Ｕ字形状又はＥ字形状を有する複数の部材で構成されている。【選択図】図６
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内部流体を流す伝熱管と、
前記伝熱管に付設されたフィンと、を備え、
前記フィンは、網状骨格部と、空孔部と、を有する多孔質体であり、
前記フィンは、その断面がコの字形状、Ｕ字形状又はＥ字形状を有する複数の部材で構成されている、熱交換器。
【請求項２】
前記フィンを通過する外部流体の流路抵抗は、流速が一様になるように調整されている、請求項１記載の熱交換器。
【請求項３】
前記伝熱管は、扁平管である、請求項１記載の熱交換器。
【請求項４】
前記フィンは、金属で形成されている、請求項１記載の熱交換器。
【請求項５】
前記フィンには、凹部が形成され、この凹部に前記伝熱管がはめ込まれている、請求項１記載の熱交換器。
【請求項６】
前記伝熱管を複数本配置し、これらの伝熱管の両端部にヘッダを設けた、請求項１記載の熱交換器。
【請求項７】
前記伝熱管を複数本配置し、
前記フィンは、前記フィンに前記伝熱管をはめ込んだ状態における前記伝熱管からの高さが、隣り合う２本の前記伝熱管の間の距離の半分である、請求項１記載の熱交換器。
【請求項８】
前記外部流体の流入面の１つの方向における両端部の前記流路抵抗が、前記１つの方向における中央部の前記流路抵抗よりも大きい、請求項１記載の熱交換器。
【請求項９】
前記外部流体の流入面の周縁部の前記流路抵抗が、前記外部流体の流入面の中心部の前記流路抵抗よりも大きい、請求項１記載の熱交換器。
【請求項１０】
前記外部流体の流入面の１つの方向における一端部の前記流路抵抗が、前記１つの方向における他端部の前記流路抵抗よりも大きい、請求項１記載の熱交換器。
【請求項１１】
前記フィンは、前記伝熱管にろう付けされている、請求項１記載の熱交換器。
【請求項１２】
前記凹部は、前記外部流体の下流側に配置されている、請求項４記載の熱交換器。
【請求項１３】
前記フィンは、前記外部流体の上流側に位置する前記伝熱管を覆っている、請求項４記載の熱交換器。
【請求項１４】
熱交換器の伝熱管であって内部流体を流すものに付設される、前記内部流体と熱交換をする外部流体が前記伝熱管に向かう方向における前記伝熱管の上流側を覆うフィンであって、
網状骨格部と、空孔部と、を有する多孔質体であり、
前記伝熱管をはめ込むための凹部を有する、熱交換器用フィン。
【請求項１５】
断面がコの字形状、Ｕ字形状又はＥ字形状である、請求項１４記載の熱交換器用フィン。
【請求項１６】
熱交換器に用いられる伝熱管であって内部流体を流すものに付設される複数個のフィンを構成要素とするものであって、
前記フィンのそれぞれは、網状骨格部と、空孔部と、を有する多孔質体であり、
前記熱交換器を通過する外部流体の流速が一様になるように、前記外部流体の流路抵抗が異なる二種類以上の前記フィンの組み合わせを含む、一式の熱交換器用フィン。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、熱交換器、これに用いるフィン及び一式の熱交換器用フィンに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、ラジエータをはじめとする熱交換器については、高性能化、小型化が進み、それに伴い、熱交換器に実装されるフィンの高性能化、小型軽量化が必要となっている。エアコンの室内機又は室外機で用いられる熱交換器や、水冷モジュール等で用いられるラジエータは、一般に、伝熱性能が低下すると、エアコンや水冷モジュール等の機能の維持を図れなくなるだけではなく、場合によっては破損することもある。このため、エアコンや水冷モジュール等の性能の向上に伴い、熱交換器の更なる効率化が求められている。
【０００３】
このような技術背景において、エアコンや水冷モジュール等を効率よく熱交換する方法として、扁平管の外表面にフィンをろう付け接合するのが一般的である。この扁平管の内部に液体気体の相変化媒体や、液体単層の媒体を流し、フィンには空気を流すことで、エアコンや水冷モジュール等を効率よく熱交換するのが一般的である。
【０００４】
なお、本発明に関連する従来技術としては、例えば、特許文献１に、空調機器や冷凍機器、自動車機器等に使用され、冷媒と空気等の流体間で熱の授受を行なう熱交換器に関し、熱交換器を蒸発器として使用し外表面に水滴が凝縮する場合に水滴の落下を良好にして、気流の通風抵抗の増大と熱伝達率の低下を抑えることを目的として、扁平管に多孔質材料から成る平板と、偏平管とから成り、平板は、気流方向の前面側を切り欠いて構成される複数段の偏平溝を有し、平板の偏平溝より背面側が段方向に連通しているものが記載されている。
【０００５】
特許文献２には、産業設備用熱交換器、特に発電装置用熱交換器に関するもので、複数の分配路と複数の金属スポンジとからなる熱交換要素とのサンドイッチ状構造から構成された熱交換器が記載されている。
【０００６】
特許文献３には、暖房または冷房などの空調に用いられる熱交換器に関するもので、板状チューブエレメントを曲げ加工して得られる管路と、管路外面に密着した状態で管路の少なくとも一部を覆う多孔質金属とからなる熱交換器が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開平０３−０３１６９２号公報
【特許文献２】特開２００５−２０７７３２号公報
【特許文献３】特開昭６３−１８７０９５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
特許文献１から３までのいずれの文献にも、多孔質材料からなるフィンを用いた熱交換器が記載されているが、熱交換器の外面にファンによる空気を送る構成の場合にその空気の流速分布を考慮した構成は記載されていない。
【０００９】
したがって、これらの特許文献に記載の熱交換器を用いても、ファンと組み合わせた熱交換器の実装形態に対応できず、実際に使用する際における熱交換器の伝熱性能を十分には向上できない点で改善の余地がある。
【００１０】
本発明は、外部流体の流速のばらつきを低減し、熱交換器の伝熱性能を向上させることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明は、内部流体を流す伝熱管と、伝熱管に付設されたフィンと、を備えた熱交換器であって、フィンは、網状骨格部と、空孔部と、を有する多孔質体であり、フィンは、その断面がコの字形状、Ｕ字形状又はＥ字形状を有する複数の部材で構成されている。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、外部流体の流速のばらつきを低減し、熱交換器の伝熱性能を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の一実施形態であるフィンを扁平管に付設した熱交換器を示す概略斜視図である。
【図２】図１のフィンを付設する前の熱交換器を示す概略斜視図である。
【図３】本発明の一実施形態に係るフィンを示す外観斜視図である。
【図４】図３のフィンの内部構造を示す部分拡大図である。
【図５Ａ】本発明の他の実施形態である熱交換器を示す正面図である。
【図５Ｂ】本発明の他の実施形態である熱交換器を示す上面図である。
【図６】本発明の一実施形態に係る熱交換器に、軸流ファンを組み合わせた構成を有する熱交換器ユニットを模式的に示す斜視図である。
【図７】図６の変形例である熱交換器に、軸流ファンを組み合わせた構成を有する熱交換器ユニットを模式的に示す斜視図である。
【図８】本発明の他の実施形態に係る熱交換器に、貫流ファンを組み合わせた構成を有する熱交換器ユニットを模式的に示す斜視図である。
【図９】図６〜８のフィン１５１の内部構造を示す部分拡大図である。
【図１０】図６〜８のフィン１５２の内部構造を示す部分拡大図である。
【図１１】図３のフィンを積層した状態を示す斜視図である。
【図１２】本発明の一実施形態に係るフィンの凹部に扁平管をはめ込んだ状態を示す部分断面図である。
【図１３】本発明の他の実施形態に係るフィンを示す断面図である。
【図１４】本発明の一実施形態に係るフィンを扁平管の間にはめ込んだ状態を示す部分断面図である。
【図１５】本発明の他の実施形態に係るフィンを扁平管の前後から付設した状態を示す部分断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
本発明は、熱交換器用のフィン及びこれを用いた熱交換器に関する。なお、熱交換器の外部を流れる熱媒体（外部流体）としては、空気、水等を用いることが一般的であるが、これらに限定されるものではない。
【００１５】
なお、以下の説明においては、純アルミニウム又はアルミニウム合金で骨格が形成されたアルミニウム系多孔質体について説明するが、本発明は、これに限定されるものではなく、伝熱の観点から適用可能な、高い熱伝導率を有する、アルミニウム合金以外の金属（例えば銅合金）、セラミックス（例えば窒化アルミニウム系のもの）等で骨格が形成された多孔質体をフィンとして用いてもよい。
【００１６】
以下、本発明の実施形態について詳細に説明する。
【００１７】
まず、多孔質金属の製法の一例を説明する。
【００１８】
［基体］
基体は、三次元状に連結する骨格を有し、その骨格により三次元状に連結する気孔が形成される三次元網目状構造体を用いる。この基体は、樹脂により構成される。基体には、その骨格表面にアルミニウム粉末および／またはアルミニウム合金粉末を付着させて担持する。これを加熱することにより、基体を分解、消失させる。具体的には、基体としてポリウレタンフォームが最も一般的に用いられるが、他にシリコーン樹脂、ポリエステル樹脂のフォームなどを用いることができる。
【００１９】
［アルミニウム粉末またはアルミニウム合金粉末］
基体の樹脂骨格に付着させる粉末は、熱伝導率および比重のバランスよりアルミニウム粉末を用いるが、アルミニウム粉末に替えて、アルミニウムを強化する成分を予め合金化したアルミニウム合金粉末を用いてもよい。たとえば、ＡｌにＣｕ、Ｍｎ、Ｍｇ、Ｓｉ等の合金化元素を予合金化したアルミニウム合金粉末を用いた場合は、アルミニウム系多孔質体の骨格がアルミニウム合金で形成され、アルミニウム系多孔質体の強度を向上させることができる。
【００２０】
ＡｌにＣｕ、Ｍｎ、Ｍｇ、Ｓｉ等の合金化元素を添加することにより、熱伝導率はＡｌ単体の場合よりも低下するが、ベース金属がＡｌであるため、充分に高い熱伝導率を維持することができる。アルミニウム粉末またはアルミニウム合金粉末は、一般的なもの、すなわち表面に１０Å程度の酸化被膜（アルミナ：Ａｌ２Ｏ３）を有するものを用いる。
【００２１】
基体の樹脂骨格に付着させるアルミニウム粉末および／またはアルミニウム合金粉末は、細い基体の樹脂骨格表面に密に付着させることができることから、微細なものが好ましい。粉末が大きくなると、基体の樹脂骨格表面に密に付着させることが難しくなるとともに、粉末の質量が増加することにより、基体の樹脂骨格表面に付着し難くなったり、脱落し易くなったりする。
【００２２】
この観点から、アルミニウム粉末および／またはアルミニウム合金粉末は、平均粒径が５０μｍ以下のものを用いることが好ましい。さらに、平均粒径が５０μｍ以下であるとともに、粒径が１００μｍを超える粉末を含まないものであることが好ましい。ただし、Ａｌは活性な金属であるため、あまりに微細な粉末は取扱いが難しくなる。この観点から、アルミニウム粉末および／またはアルミニウム合金粉末は、平均粒径が１μｍ以上のものを用いることが好ましい。
【００２３】
［付着工程］
基体の樹脂骨格へアルミニウム粉末および／またはアルミニウム合金粉末を付着させる方法としては、従来から行われている各種方法を適用することができる。以下に代表的な方法について説明する。
【００２４】
（１）湿式法
アルミニウム粉末および／またはアルミニウム合金粉末を分散媒中に分散させた分散液を作製し、この分散液中に基体を浸漬した後、基体を乾燥させる方法である。分散媒としては、アルコール等の揮発性を有する液体や水を溶媒とし、これに結着剤を溶解した液を用いることができる。この場合、粉末が沈降しないよう分散媒に分散剤を添加してもよい。また、分散媒としては、フェノール樹脂等の高分子有機物の溶液を用いてもよい。
【００２５】
（２）乾式法
基体表面に、アクリル系、ゴム系等の粘着剤溶液、またはフェノール樹脂、エポキシ樹脂、フラン樹脂等接着性の樹脂溶液を塗布することにより、粘着性を付与し、粉体中で基体を揺動させるか、あるいは基体に粉体をスプレイする等の方法により、骨格表面に粉体を付着させる方法である。
【００２６】
［加熱工程］
骨格表面にアルミニウム粉末またはアルミニウム合金粉末を付着させた基体は、非酸化性雰囲気中で、アルミニウム粉末および／またはアルミニウム合金粉末の融点以上に加熱される。この融点までの昇温過程で、樹脂製の基体は、分解され、除去される。
【００２７】
加熱温度がアルミニウム（融点：６６０．４℃）もしくはアルミニウム合金の融点を超えると、アルミニウム粉末もしくはアルミニウム合金粉末が内部で溶融する。
【００２８】
更に詳しく述べると、次のようになる。
【００２９】
アルミニウム粉末もしくはアルミニウム合金粉末の表面は、酸化被膜（アルミナ：Ａｌ２Ｏ３）で覆われており、アルミナの融点は２０７２℃と高い。このため、アルミニウム粉末もしくはアルミニウム合金粉末の表面の酸化被膜は溶融せず、これらの粉末の内部が溶融する。
【００３０】
このようにして内部で溶融したアルミニウムまたはアルミニウム合金は、粉末の表面の酸化被膜を破って粉末表面に濡れて覆うとともに、各粉末から発生した溶融アルミニウムまたは溶融アルミニウム合金が混ざり合い結合する。このとき、粉末表面に形成されていた酸化被膜が代用骨格となり、骨格の形状を維持するとともに、互いに結合した溶融アルミニウムまたは溶融アルミニウム合金の表面張力により骨格表面は比較的滑らかとなりネック部が消失して連続する金属表面となる。
【００３１】
一方、加熱温度がアルミニウム若しくはアルミニウム合金の融点未満の場合には、アルミニウム粉末またはアルミニウム合金粉末の表面に形成された強固な酸化被膜がバリヤとなって、アルミニウム粉末同士またはアルミニウム合金粉末同士の拡散による接合を阻害するため、焼結が進行しない。
【００３２】
加熱工程における雰囲気が大気等の酸化性の雰囲気であると、粉末表面の酸化被膜を破って露出した溶融アルミニウムまたは溶融アルミニウム合金が直ちに酸化され、粉末表面を覆い、各粉末から発生した溶融アルミニウムまたは溶融アルミニウム合金が混ざり合うことが阻止され、粉末同士の結合が阻害される。このため、加熱工程における雰囲気は、窒素ガス、不活性ガス等の非酸化性の雰囲気とすることが望ましい。
【００３３】
なお、上記の加熱工程は、アルミニウム粉末もしくはアルミニウム合金粉末の表面の酸化被膜を除去することは目的ではないため、水素ガスもしくは水素混合ガス等の還元性の雰囲気である必要はないが、還元性の雰囲気は非酸化性の雰囲気であるため、還元性の雰囲気としてもよい。また、圧力が１０−３Ｐａ以下の減圧雰囲気（真空雰囲気）としてもよい。
【００３４】
なお、加熱温度は、基体に付着させたアルミニウム粉末もしくはアルミニウム合金粉末の融点を超える温度であれば粉末を溶融できるが、融点を大きく超える温度で加熱すると、その分余分なエネルギーが必要となるとともに、溶融したアルミニウムもしくはアルミニウム合金の粘度が低下して型崩れが生じ易くなることから、加熱温度は（融点＋１００）℃までとすることが好ましい。
【００３５】
上記の製造方法によって製造したアルミニウム系多孔質体の三次元網目状構造は、樹脂製基体の三次元網目状構造がそのまま維持されたものとなる。したがって、樹脂製基体の三次元網目状構造を変更することで、アルミニウム系多孔質体の三次元網目状構造を変更することができ、アルミニウム系多孔質体全体の気孔率、気孔の大きさを所望のものに調整することが可能である。具体的には、気孔率は８５〜９５％のものとすることができ、気孔の大きさ（空孔部の直径の平均値）は３０〜４０００μｍのものとすることができ、６〜８０ｐｐｉ（セル数／２５．４ｍｍ）の多孔質体を容易に製造することができる。
【００３６】
なお、アルミニウム合金によりアルミニウム系多孔質体を構成する場合において、原料粉末としてＡｌと共晶液相を発生する成分（Ｃｕ、Ｍｇ等）を単味粉末あるいはアルミニウム合金粉末として、アルミニウム粉末に添加したアルミニウム系混合粉末を用い、三次元網目状構造を有する樹脂製の基体の表面にアルミニウム系混合粉末を付着させ、共晶液相が発生する温度で焼結を行う方法が考えられるが、この方法では、アルミニウム系多孔質体中の成分元素の分布が不均一となるとともに、骨格内部にアルミニウムの酸化物が分散せず、所望の強度を得ることが難しい。
【００３７】
これに対して、上述のように予め成分元素をＡｌ中に合金化させたアルミニウム予合金粉末を用いることにより、アルミニウム系多孔質体中の成分元素の分布が均一となる。また、製法に起因するアルミニウムの酸化物が骨格内部に分散する。このため、アルミニウム系混合粉末を用いて共晶液相により焼結する方法に比して、高い強度を得ることができる。
【００３８】
また、上記加熱工程において、多孔質金属に比較的高速なガスを吹き付けや、遠心力や多孔質金属自体の自重により、金属形状の前面部を曲面に、後面部を長細い形状に変化させることができる。
【００３９】
なお、上述の製法以外の鋳型等の製法においても、スポンジ状で金属と空間から成る多孔質金属を作製できる。
【００４０】
次に、本発明の一実施形態である、多孔質金属からなるフィンを扁平管（伝熱管）に実装した熱交換器について説明する。なお、以下の説明では、伝熱管が扁平管である場合について記載するが、伝熱管は、扁平管に限定されるものではなく、断面が円形状のものでも、矩形状、三角形状その他の多角形状のものでもよい。
【００４１】
図１は、本発明の一実施形態に係る、多孔質金属からなるフィンを有する熱交換器の概略を示す斜視図である。
【００４２】
本図において、熱交換器１６０は、フィン２３、扁平管（図１では隠れている。）、及びヘッダ９０、９１で構成されている。２つのヘッダ９０、９１にはそれぞれ、流体１００（内部流体）が流入する管と流出する管が設けられている。また、複数本の扁平管（図１では隠れている。）は、２つのヘッダ９０、９１にろう付けにより取り付けられている。本図においては、複数本の扁平管の図中手前側は、フィン２３で覆われた状態となっている。
【００４３】
ヘッダ９０内に流入した流体１００は、ヘッダ９０内で貯められ、複数本の扁平管（図１では隠れている。）の内部にほぼ均等な量だけ流れる。そして、流体１００は、もう一つのヘッダ９１に貯められ、このヘッダ９１に設けられた流出する管から流出する。この流体１００は、単相流体、又は相変化を伴う蒸気及び液を含む二相流体のどちらでもよい。
【００４４】
一方、本図に示すように、複数本の扁平管の図中手前側からは、空気流体１１０（外部流体）が熱交換器１６０に向かって流れ込み、空気流体１１０は、多孔質金属からなるフィン２３の空隙を通過して、熱交換器１６０から流れ出る。このとき、熱交換器１６０において空気流体１１０と流体１００とが扁平管の壁面を介して熱交換する。フィン２３の凹部は、空気流体１１０の下流側に配置されている。言い換えると、フィン２３は、空気流体１１０の上流側に位置する扁平管を覆っている。更に言い換えると、フィン２３は、流体１００と熱交換をする空気流体１１０が扁平管に向かう方向における扁平管の上流側を覆っている。
【００４５】
なお、上記の説明においては、符号１１０が空気流体を表すものとして記載したが、符号１１０の流体は、水等の液体であってもよい。
【００４６】
図２は、図１のフィンを取り付ける前の熱交換器を示す斜視図である。
【００４７】
図２に示すように、熱交換器１６０は、扁平管８０（伝熱管）及びヘッダ９０、９１で構成されている。２つのヘッダ９０、９１にはそれぞれ、流体１００が流入する管と流出する管が設けられている。
【００４８】
図３は、フィンを示す斜視図である。
【００４９】
フィン２３は、断面形状がコの字形状となっている。言い換えると、直方体形状の一つの側面に凹部を有する構成である。図２に示す扁平管８０は、図３に示すフィン２３の凹部にはめ込まれ、ろう付けにより固定される。
【００５０】
図４は、図３のフィンの内部構造を部分的に拡大して示したものである。
【００５１】
本図において、フィン２３は、多孔質金属で構成されている。言い換えると、フィン２３は、多孔質金属の網状骨格部２０ａと、空孔部２１ａ（図中、符号２１ａは空孔の輪郭を指している。）と、を有する。ここで、網状骨格部２０ａ及び空孔部２１ａは、フィン２３の外表面を観察したときに、最も手前側に位置する固体部分と空孔部分とを示している。
【００５２】
網状骨格部２０ｂ及び空孔部２１ｂは、空孔部２１ａの奥に見える構成である。網状骨格部及び空孔部は、更に奥にも存在する。
【００５３】
このような構造を有するフィン２３においては、空孔部２１ａ、２１ｂに空気、水等の流体が通過する際、網状骨格部２０ａ、２０ｂと流体との温度差による熱伝達が生じる。網状骨格部２０ａ、２０ｂは、全体として表面積が大きいため、流体との効率的な熱伝達を行うことができる。また、網状骨格部２０ａ、２０ｂは、連続体であり、伝熱に関する接触抵抗がないため、網状骨格部２０ａ、２０ｂの内部における熱伝導は効率的である。
【００５４】
次に、本発明の他の実施形態について説明する。
【００５５】
図５Ａは、本発明の他の実施形態に係る、多孔質金属からなるフィンを有する熱交換器を示す正面図である。また、図５Ｂは、図５Ａの熱交換器を上方から見た図である。
【００５６】
図５Ａに示すように、熱交換器２６０は、１本の扁平管２８０を折り曲げて、その折り曲げた扁平管２８０の間にフィン２３をろう付け等で接合した構造を有する。言い換えると、扁平管２８０は、フィン２３と接触している部分は真っ直ぐであり、フィン２３と接触していない部分はＵ字形状となっている。扁平管２８０の真っ直ぐの部分は、フィン２３で覆われている。
【００５７】
図５Ｂに示すように、流体１００は、１本の扁平管２８０（図５Ａ）の内部に流れ、扁平管２８０の他端から流出する。この流体１００は、単層流体であってもよいし、相変化を伴う蒸気又は液の二相流体であってもよい。このとき、熱交換器２６０に向かって空気流体１１０が流れ、流体１００と空気流体１１０との間で熱交換がなされる。
【００５８】
図６は、本発明の他の実施形態に係る熱交換器に、軸流ファンを組み合わせた構成を有する熱交換器ユニットを示したものである。
【００５９】
図６に示す熱交換器１６０は、図１と同様の全体構成を有する。このため、以下では、図１と異なる構成について説明する。
【００６０】
図６の熱交換器ユニットにおいては、軸流ファン７１０を用いている。軸流ファン７１０は、モータ７１１と羽根７１２とを有している。このような熱交換器ユニットとしては、例えば、空気調和機（エアコン）の室外機がある。
【００６１】
空気流体１１０は、羽根７１２の回転により、軸流ファン７１０の中心軸から遠い領域で圧力が高くなる傾向がある。一方、モータ７１１の投影領域では、空気流体１１０は、圧力が低くなる傾向がある。これに対応するため、フィン２３のうち、モータ７１１の近くの中段部に位置するフィン１５１については、通風抵抗（流路抵抗）が小さいものを用いるとともに、上段部及び下段部に位置するフィン１５２については、通風抵抗が大きいものを用いる。通風抵抗は、フィン１５１とフィン１５２とで二種類としてもよい。また、フィン１５１からフィン１５２に向かって段階的にフィンの通風抵抗を大きくするようにしてもよい。通風抵抗が小さいフィン１５１は、空気流体が流れやすい。これに対して、通風抵抗が大きいフィン１５２は、空気流体が流れにくい。
【００６２】
まとめると、空気流体の流入面の１つの方向（本図においては「上下方向」である。）における両端部の通風抵抗は、この１つの方向における中央部（中段のフィン１５１）の通風抵抗よりも大きい。
【００６３】
本図に示す符号１１１、１１２は、フィン２３の通風抵抗を一様にした場合における空気の流速分布である。
【００６４】
フィン１５１およびフィン１５２のように、フィン２３の通風抵抗に分布を持たせることにより、空気の流速のむらが小さくなる。言い換えると、フィン２３を通過する空気流体の流速が一様になるように、空気流体の流路抵抗を調整することができる。これにより、熱交換器１６０の伝熱量（熱交換量）を向上させることができる。
【００６５】
図７は、図６の変形例である熱交換器に、軸流ファンを組み合わせた構成を有する熱交換器ユニットを示したものである。
【００６６】
図７においては、図６のように高さ方向にフィン２３の通風抵抗を異ならせるだけでなく、水平方向にも通風抵抗を異ならせている。更に詳しくは、軸流ファン７１０のモータ７１１の投影領域には通風抵抗が小さいフィン１５１を、軸流ファン７１１の回転軸（中心軸）から遠い領域には通風抵抗が大きいフィン１５２を設けている。
【００６７】
言い換えると、空気流体の流入面の周縁部の通風抵抗は、空気流体の流入面の中心部の通風抵抗よりも大きい。
【００６８】
よって、図７の構成は、フィン２３の通風抵抗の分布に関して、図６の構成よりも精密なものである。
【００６９】
これにより、空気の流速のむらが更に小さくなり、熱交換器１６０の伝熱量を向上させることができる。
【００７０】
図８は、本発明の他の実施形態に係る熱交換器に、貫流ファンを組み合わせた構成を有する熱交換器ユニットを示したものである。
【００７１】
図８に示す熱交換器１６０は、図１と同様の全体構成を有する。
【００７２】
図８の熱交換器ユニットにおいては、貫流ファン７２０を用いている。貫流ファン７２０は、モータ７２１と羽根７２２とを有している。このような熱交換器ユニットとしては、例えば、空気調和機（エアコン）の室内機がある。このような貫流ファン７２０における空気流体１１０は、Ｕターンフローと呼ばれ、貫流ファン７２０の下部から空気流体１１０を吸い込み、側面から吐き出すようになっている。図中の矢印に示す方向にモータ７２１が回転することにより、遠心力が生じ、空気流体１１０の圧力は、貫流ファン７２０の上部で高くなる。
【００７３】
これに対応するため、フィン２３のうち、貫流ファン７２０の下部の近くに位置するフィン１５１については通風抵抗が小さいものを用いるとともに、貫流ファン７２０の上部の近くに位置するフィン１５２については通風抵抗が大きいものを用いる。通風抵抗は、フィン１５１とフィン１５２とで二種類としてもよい。また、フィン１５１からフィン１５２に向かって段階的にフィンの通風抵抗を大きくするようにしてもよい。通風抵抗が小さいフィン１５１は、空気流体が流れやすい。これに対して、通風抵抗が大きいフィン１５２は、空気流体が流れにくい。
【００７４】
言い換えると、空気流体の流入面の１つの方向（本図においては「上下方向」である。）における一端部の通風抵抗は、この１つの方向における他端部の通風抵抗よりも大きい。
【００７５】
本図に示す符号１１１、１１２は、フィン２３の通風抵抗を一様にした場合における空気の流速分布である。
【００７６】
フィン１５１およびフィン１５２のように、フィン２３の通風抵抗に分布を持たせることにより、空気の流速のむらが小さくなり、熱交換器１６０の伝熱量（熱交換量）を向上させることができる。
【００７７】
なお、図６〜８においては、熱交換器の上流側にファンを配置する構成について説明したが、本発明は、これに限定されるものではなく、熱交換器の下流側にファンを配置する構成の場合（吸込み型ファンの場合）にも適用し得るものであり、有利な効果を得ることができる。
【００７８】
言い換えると、熱交換器の下流側にファンを配置した熱交換器ユニットであっても、モータ等の電気部品が通風抵抗となり、また、他の構成要素である接続配管、筐体等も通風抵抗となるため、熱交換器に流入する外部流体の圧力が必ずしも一様になるわけではない。これに対応するため、熱交換器の設計段階においてあらかじめ熱交換器の上流側の圧力分布を想定し、通風抵抗の異なるフィンを配置することが望ましい。
【００７９】
上述のとおり、図６〜８は、熱交換器を通過する外部流体の流速が一様になるように、外部流体の流路抵抗が異なる二種類以上のフィンの組み合わせを含む、一式の熱交換器用フィン（熱交換器用フィンのセット）を用いる場合を示している。
【００８０】
図９は、図６〜８のフィン１５１の内部構造を部分的に拡大して示したものである。
【００８１】
図９においては、図４に示すフィンと同様に、空孔部２１ａ、２１ｂを有するが、空孔部２１ａ、２１ｂの寸法（直径）が図４のものよりも大きくなっている。言い換えると、図９に示すフィン２３は、空孔部２１ａ、２１ｂの直径の平均値が大きく、通風抵抗が小さいものである。また、気孔率は大きい方が望ましい。
【００８２】
図１０は、図６〜８のフィン１５２の内部構造を部分的に拡大して示したものである。
【００８３】
図１０においては、図９に示すフィンに比べて、空孔部２１ａ、２１ｂの直径の平均値が小さく、通風抵抗が大きくなっている。また、気孔率は小さい方が望ましい。
【００８４】
図６〜８のフィン１５１とフィン１５２とは、図９及び１０に示すように内部構造が異なるため、ファンの特性の違いによる外部流体の圧力分布に対応して通風抵抗に分布を持たせることができ、これにより外部流体の流速分布を一様に近づけることができる。
【００８５】
図１１は、図３のフィンを積層した状態を示す斜視図である。
【００８６】
図１１においては、コの字形状のフィン２３を重ね、ろう付けすることにより、一体化したフィン１２３を得る。このフィン１２３を、図２に示す扁平管８０にはめ込むことにより、熱交換器を作製する。なお、フィン２３は、Ｕ字形状であってもよい。
【００８７】
図１２は、本発明の一実施形態に係るフィンの凹部に扁平管をはめ込んだ状態を示す部分断面図である。
【００８８】
本図に示すように、フィン２３の凹部に扁平管８０が１本ずつ密着した状態で付設されている。フィン２３は、フィン２３に扁平管８０をはめ込んだ状態における扁平管８０からの高さが、隣り合う２本の扁平管８０の間の距離の半分である。これにより、隣り合う２つのフィン２３が隙間なく設置される。
【００８９】
図１３は、本発明の他の実施形態に係るフィンを示す断面図である。
【００９０】
本図に示すフィン２２３は、２つの凹部２２４を有し、断面がＥ字形状となっている。
【００９１】
図１４は、本発明の一実施形態に係るフィンを扁平管の間にはめ込んだ状態を示す部分断面図である。
【００９２】
本図においては、コの字形状のフィン３２３を２本の扁平管８０の間にはめ込んでいる。フィン３２３は、凹部３２４を有しているが、このような凹部を有しない直方体形状のフィンであってもよい。なお、凹部３２４を有する場合は、凹部３２４の底（奥）に当たる部分におけるフィン３２３の気孔率を小さくすれば、外部流体が凹部３２４の底（奥）を通過することなく、フィン３２３の空孔部を通過して、内部流体との十分な熱交換を行うことができる。
【００９３】
図１５は、本発明の他の実施形態に係るフィンを扁平管の前後から付設した状態を示す部分断面図である。
【００９４】
本図においては、コの字形状のフィン４２３の凹部に２本の扁平管８０をはめ込んでいる。フィン４２３は、扁平管８０の前後から同様にして付設されている。扁平管８０のうち最上部及び最下部に位置するものには、フィン４２３とは若干形状の異なるフィン４３３が付設されている。このようにフィン４２３、４３３を配置することにより、扁平管８０の周囲を隙間なくフィン４２３、４３３で覆うことができる。
【符号の説明】
【００９５】
２０ａ、２０ｂ：網状骨格部、２１ａ、２１ｂ：空孔部、２３、１５１、１５２：フィン、８０、２８０：扁平管、９０、９１：ヘッダ、１００：流体、１１０：空気流体、１６０、２６０：熱交換器、７１０：軸流ファン、７１１：モータ、７１２：羽根、７２０：貫流ファン。
【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５Ａ】
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【図５Ｂ】
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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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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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