(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１流体と第２流体との間で熱交換を行う熱交換器（５）であって、
水平方向と交差する方向に長手方向を有するとともに、鉛直方向と交差する方向に隙間を隔てて複数配置され、前記第１流体が内部を流れるチューブ（３０）と、
隣接するチューブ間に配置され、前記チューブ間を流れる前記第２流体と前記チューブ内を流れる前記第１流体との熱交換を促進させるフィン（４０）と、を備え、
前記フィンは、
前記チューブの長手方向に一定の間隔をおいて配置される複数のフィン片（４１）を有するコルゲートフィンからなり、
前記フィン片は、
平板状の平面部（４２）と、
前記平面部に対して傾斜するように切り起こされた複数のルーバ部（４３）と、を有し、
前記フィンにおいて鉛直方向下端側に配置されるフィン片を下層側フィン片（４１１）とし、当該下層側フィン片よりも鉛直方向上方側に配置されるフィン片を上層側フィン片（４１０）とするとき、
前記フィンは、前記上層側フィン片が配置される部分、及び前記下層側フィン片が配置される部分において同一のフィンピッチを有し、
隣接する前記上層側フィン片のそれぞれの前記ルーバ部の先端部（４３ａ）間の第１距離よりも、隣接する前記下層側フィン片のそれぞれの前記ルーバ部の先端部間の第２距離の方が長く、
当該熱交換器の温度が水の凝固点以下となることを特徴とする熱交換器。
【請求項２】
前記上層側フィン片において前記ルーバ部が前記平面部に対してなす鋭角の角度を第１ルーバ角度とし、
前記下層側フィン片において前記ルーバ部が前記平面部に対してなす鋭角の角度を第２ルーバ角度とするとき、
前記第１ルーバ角度よりも前記第２ルーバ角度の方が小さいことを特徴とする請求項１に記載の熱交換器。
【請求項３】
前記上層側フィン片において前記ルーバ部が形成されている間隔を第１ルーバピッチとし、
前記下層側フィン片において前記ルーバ部が形成されている間隔を第２ルーバピッチとするとき、
前記第１ルーバピッチよりも前記第２ルーバピッチの方が短いことを特徴とする請求項１に記載の熱交換器。
【請求項４】
前記上層側フィン片の前記ルーバ部は、平板状の部材からなり、
前記下層側フィン片の前記ルーバ部は、屈曲部を有する部材からなることを特徴とする請求項１に記載の熱交換器。
【請求項５】
前記下層側フィン片は、前記隣接するフィン片の前記ルーバ部の先端間の距離が前記第２距離に設定されたルーバ部を前記複数のルーバ部のうちの一部のみに有することを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の熱交換器。
【請求項６】
第１流体と第２流体との間で熱交換を行う熱交換器（５）であって、
水平方向と交差する方向に長手方向を有するとともに、鉛直方向と交差する方向に隙間を隔てて複数配置され、前記第１流体が内部を流れるチューブ（３０）と、
隣接するチューブ間に配置され、前記チューブ間を流れる前記第２流体と前記チューブ内を流れる前記第１流体との熱交換を促進させるフィン（４０）と、を備え、
前記フィンは、
前記チューブの長手方向に一定の間隔をおいて配置される複数のフィン片（４１）を有するコルゲートフィンからなり、
前記フィンにおいて鉛直方向下端側に配置されるフィン片を下層側フィン片（４１１）とし、当該下層側フィン片よりも鉛直方向上方側に配置されるフィン片を上層側フィン片（４１０）とするとき、
前記フィンは、前記上層側フィン片が配置される部分、及び前記下層側フィン片が配置される部分において同一のフィンピッチを有し、
前記上層側フィン片は、
平板状の平面部（４２）と、
前記平面部に対して傾斜するように切り起こされた複数のルーバ部（４３）と、を有し、
前記下層側フィン片は、
前記平面部のみを有し、
当該熱交換器の温度が水の凝固点以下となることを特徴とする熱交換器。
【請求項７】
前記上層側フィン片と前記下層側フィン片とが同一の部材からなる請求項１〜６のいずれか一項に記載の熱交換器。
【請求項８】
前記上層側フィン片と前記下層側フィン片とが別部材からなる請求項１〜６のいずれか一項に記載の熱交換器。
【請求項９】
前記下層側フィン片は、前記隣接する下層側フィン片及び前記チューブの間に滞留する水を排出するための排水孔（４５）を有することを特徴とする請求項１〜８のいずれか一項に記載の熱交換器。
【請求項１０】
前記排水孔は、前記隣接する下層側フィン片と前記チューブとに内接する仮想内接円（Ｃ）の直径よりも大きい形状からなることを特徴とする請求項９に記載の熱交換器。
【請求項１１】
前記チューブは、前記隣接する下層側フィン片と前記チューブとの間に滞留する水を排出するための排水溝（３２）を有することを特徴とする請求項１〜１０のいずれか一項に記載の熱交換器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、第１流体と第２流体との間で熱交換を行う熱交換器に関する。
【背景技術】
【０００２】
この種の熱交換器としては、例えば特許文献１に記載の熱交換器がある。特許文献１に記載の熱交換器は、内部を作動媒体が流通する複数のチューブと、チューブ間に配置される複数のフィンとを備えている。複数のチューブは、その長手方向が鉛直方向に並行に配置されるとともに、水平方向に所定の隙間を隔てて配置されている。隣り合うチューブ間の隙間は空気通路を形成しており、この空気とチューブ内の作動媒体との間で熱交換が行われる。フィンは、伝熱面積を増やすことで熱交換性能を高める。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１２−２３７４７４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、上記のような熱交換器を例えばヒートポンプ用の室外器として用いる場合、熱交換器の温度が外気よりも低温になる。そのため、ヒートポンプを冬季に駆動させるような場合等、その使用環境によっては、熱交換器の温度が水の凝固点以下になる状況が考えられる。そのような状況下で、外部環境による被水や結露水等によりチューブ間に水が滞留していると、その水が凍結する可能性がある。チューブ間の水が凍結する際、その体積膨張によりフィンやチューブが変形するおそれがある。なお、以下では、便宜上、水の凍結に起因するフィンやチューブの変形を「凍結変形」とも称する。このような凍結変形がチューブに生じると、冷媒漏れ等が生じる可能性があり、好ましくない。
【０００５】
本発明は、こうした実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、フィンやチューブの変形を抑制することのできる熱交換器を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するために、第１流体と第２流体との間で熱交換を行う熱交換器（５）は、チューブ（３０）と、フィン（４０）とを備える。チューブは、水平方向と交差する方向に長手方向を有するとともに、鉛直方向と交差する方向に隙間を隔てて複数配置され、第１流体が内部を流れる。フィンは、隣接するチューブ間に配置され、チューブ間を流れる第２流体とチューブ内を流れる第１流体との熱交換を促進させる。フィンは、チューブの長手方向に一定の間隔をおいて配置される複数のフィン片を有するコルゲートフィンからなる。フィン片は、平板状の平面部（４２）と、平面部に対して傾斜するように切り起こされた複数のルーバ部（４３）とを有する。フィンにおいて鉛直方向下端側に配置されるフィン片を下層側フィン片（４１１）とし、当該下層側フィン片よりも鉛直方向上方側に配置されるフィン片を上層側フィン片（４１０）とするとき、フィンは、上層側フィン片が配置される部分、及び下層側フィン片が配置される部分において同一のフィンピッチを有する。隣接する上層側フィン片のそれぞれのルーバ部の先端部（４３ａ）間の第１距離よりも、隣接する下層側フィン片のそれぞれのルーバ部の先端部間の第２距離の方が長い。当該熱交換器の温度は水の凝固点以下となる。
【０００７】
この構成によれば、水平方向と交差する方向にチューブの長手方向が設定されているため、チューブ間に滞留する水は鉛直方向下方側へと流れる。よって、チューブ間の隙間の鉛直方向下方側に水が滞留する。すなわち、下層側フィン片の周囲に水が滞留する。これにより、上層側フィン片の周辺に水が滞留し難くなるため、上層側フィン片の周辺での凍結変形の発生を抑制することができる。
【０００８】
一方、フィン片がルーバ部を有している場合、隣接するフィン片では、それぞれのルーバの先端間の距離が最も短くなる。したがって、チューブ間に滞留する水が凍結する際、この部位が最も早く凍結する。また、隣接するフィン片のそれぞれのルーバ間で最も距離が長い部分では凍結が遅れる。このような水の凍結速度の場所的な差異により未凍結の水が氷に囲まれた状態で残る。この水の量が多くなるほど凍結時の水の体積膨張が大きくなるため、凍結変形が生じやすくなることが発明者の実験により確認されている。
【０００９】
この点、上記構成によれば、水の滞留し易い下層側フィン片ではルーバ部の先端間の距離が長くなっているため、水の凍結速度に場所的な差異が生じ難くなる。よって、未凍結の水が氷に囲まれた状態で残り難くなるため、結果的に凍結変形を抑制することができる。
【００１０】
また、上記課題を解決するために、第１流体と第２流体との間で熱交換を行う熱交換器（５）は、チューブ（３０）と、フィン（４０）とを備える。チューブは、水平方向と交差する方向に長手方向を有するとともに、鉛直方向と交差する方向に隙間を隔てて複数配置され、第１流体が内部を流れる。フィンは、隣接するチューブ間に配置され、チューブ間を流れる第２流体とチューブ内を流れる第１流体との熱交換を促進させる。フィンは、チューブの長手方向に一定の間隔をおいて配置される複数のフィン片（４１）を有するコルゲートフィンからなる。フィンにおいて鉛直方向下端側に配置されるフィン片を下層側フィン片（４１１）とし、当該下層側フィン片よりも鉛直方向上方側に配置されるフィン片を上層側フィン片（４１０）とするとき、フィンは、上層側フィン片が配置される部分、及び下層側フィン片が配置される部分において同一のフィンピッチを有する。上層側フィン片（４１０）が平板状の平面部（４２）と、平面部に対して傾斜するように切り起こされた複数のルーバ部（４３）と、を有し、下層側フィン片（４１１）が平面部のみを有する。当該熱交換器の温度は水の凝固点以下となる。
【００１１】
この構成によれば、隣接する下層側フィン片間の距離を長くすることができるため、同様に水の凍結速度に場所的な差異が生じ難くなる。よって、未凍結の水が氷に囲まれた状態で残り難くなるため、結果的に凍結変形を抑制することができる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、フィンやチューブの変形を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】ヒートポンプの概要を示すブロック図。
【図２】熱交換器の第１実施形態についてその正面構造を示す正面図。
【図３】図２の領域Ａの拡大構造を示す拡大図。
【図４】第１実施形態の熱交換器についてそのチューブの鉛直方向下端側の周辺の拡大構造を示す拡大図。
【図５】図４のＶ−Ｖ線に沿った端面構造を示す端面図。
【図６】チューブ間での水の凍結態様を模試的に示す端面図。
【図７】上層側フィン片の周辺で水が凍結した場合の水の凍結態様を示す端面図。
【図８】下層側フィン片の周辺で水が凍結した場合の水の凍結態様を示す端面図。
【図９】熱交換器の第２実施形態についてフィンの端面構造を示す端面図。
【図１０】熱交換器の第３実施形態についてフィンの端面構造を示す端面図。
【図１１】熱交換器の第４実施形態についてフィンの端面構造を示す端面図。
【図１２】熱交換器の第５実施形態についてフィンの端面構造を示す端面図。
【図１３】熱交換器の第６実施形態についてフィンの端面構造を示す端面図。
【図１４】熱交換器の第７実施形態についてそのチューブの鉛直方向下端側の周辺の拡大構造を示す拡大図。
【図１５】熱交換器の第８実施形態についてそのチューブの鉛直方向下端側の周辺の拡大構造を示す拡大図。
【図１６】熱交換器の第９実施形態についてそのチューブ間の端面構造を拡大して示す斜視端面図。
【図１７】熱交換器の第１０実施形態についてそのチューブ間の端面構造を拡大して示す端面図。
【図１８】熱交換器の他の実施形態についてそのフィンの端面構造を示す端面図。
【図１９】熱交換器の他の実施形態についてそのフィンの端面構造を示す端面図。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
＜第１実施形態＞
以下、熱交換器の第１実施形態について説明する。はじめに、図１を参照して、本実施形態の熱交換器が用いられるヒートポンプシステムの概要について説明する。
【００１５】
図１に示されるように、ヒートポンプシステム１は、圧縮機２と、凝縮器３と、膨張弁４と、熱交換器５とを備えている。圧縮機２、凝縮器３、膨張弁４、及び熱交換器５は配管６を介して環状に接続されている。
【００１６】
圧縮機２は、配管６内を流通する作動媒体を圧縮してその温度を上昇させるとともに、配管６内の作動媒体を「圧縮機２→凝縮器３→膨張弁４→熱交換器５→圧縮機２」の順で循環させる。凝縮器３は、例えば車室内や家庭内に送風される送風用の空気との間で熱交換を行うことにより、送風用の空気を加熱する。膨張弁４は、凝縮器３で放熱された作動媒体を膨張させてその温度を低下させる。熱交換器５は、膨張弁４で膨張して温度低下した作動媒体と外気との間で熱交換を行うことにより作動媒体の温度を上昇させる。
【００１７】
次に、図２及び図３を参照して、熱交換器５の構造について詳述する。図３は、図２に領域Ａで示される部分の拡大図である。
【００１８】
図２に示されるように、熱交換器５は、第１タンク１０と、第２タンク２０と、チューブ３０とを備えている。
【００１９】
第１タンク１０は、水平方向に長手方向を有する細長い中空棒状の容器からなる。第１タンク１０は、長手方向の両端部に供給ポート１１及び排出ポート１２をそれぞれ有している。供給ポート１１は、膨張弁４から熱交換器５に供給される作動媒体の流入口である。排出ポート１２は、熱交換器５から圧縮機２に排出される作動媒体の排出口である。第１タンク１０は、膨張弁４から熱交換器５に供給される作動媒体を貯留し、当該作動媒体をチューブ３０に供給する部分である。
【００２０】
なお、第１タンク１０は、長手方向の一部もしくは複数箇所に仕切り板（図示略）を有している。この仕切版により、第１タンク１０内の内部空間は、複数の内部空間に区画されている。
【００２１】
図２及び図３では、第１タンク１０の延伸方向、換言すれば供給ポート１１から排出ポート１２に向かう方向に並行な軸をｘ軸で表している。また、鉛直方向に並行な軸、換言すればチューブ３０の長手方向に並行な軸をｚ軸で表している。さらに、ｘ軸及びｚ軸の両者に直交する軸をｙ軸で表している。以降の図でも、同様にしてｘ軸、ｙ軸、ｚ軸が設定されている。
【００２２】
第２タンク２０は第１タンク１０と略同一の形状を有している。但し、第２タンク２０は、供給ポート１１及び排出ポート１２を有していない点で第１タンク１０と異なる。第２タンク２０は第１タンク１０と平行な状態で第１タンク１０に対して鉛直方向上方に配置されている。なお、図２では、第２タンク２０において第１タンク１０の供給ポート１１側に位置する一端部を符号２１で示している。また、第２タンク２０において第１タンク１０の排出ポート１２側に位置する他端部を符号２２で示している。
【００２３】
チューブ３０は、鉛直方向に長手方向を有する細長い配管からなる。チューブ３０は、鉛直方向に直交する断面形状が扁平状をなしている。チューブ３０は、互いに並行な状態で水平方向に隙間を隔てて複数配置されている。各チューブ３０の鉛直方向下方側の端部は第１タンク１０に接続されている。各チューブ３０の鉛直方向上方側の端部は第２タンク２０に接続されている。したがって、第１タンク１０の内部空間と第２タンク２０の内部空間とはチューブ３０を介して連通されている。
【００２４】
図３に示されるように、熱交換器５は、隣接するチューブ３０，３０間に配置されるフィン４０を備えている。なお、図２ではフィン４０の図示を割愛している。フィン４０は、いわゆるコルゲートフィンであり、例えば薄く長いアルミ板をつづら織りに加工した形状からなる。フィン４０は、鉛直方向に一定の間隔をおいて配置される複数の平板状のフィン片４１を有している。フィン４０の折り返し部分は、フィン４０の両側に配置される一対のチューブ３０に、ろう接により固定されている。
【００２５】
熱交換器５では、供給ポート１１に供給された作動媒体が、第１タンク１０の内部空間に流入して貯留される。第１タンク１０に貯留された作動媒体は、第１タンク１０からチューブ３０の内部を鉛直方向上方に向かって流れ、第２タンク２０の内部空間に流入する。この作動媒体は、第２タンク２０の内部空間からチューブ３０の内部を鉛直方向下方に向かって流れ、第１タンク１０の内部空間に流入した後、排出ポート１２から排出される。
【００２６】
熱交換器５は、図示しない送風ファンを備えている。当該送風ファンにより空気（外気）が熱交換器５に向かって送り込まれる。当該空気は、チューブ３０，３０間をｙ軸に並行な方向に通過する。このとき、チューブ３０の内部を流通する作動媒体と空気との間で熱交換が行われ、空気の熱が作動媒体に伝達される。なお、以下では、ｙ軸に並行な方向を「気流方向」とも称する。
【００２７】
空気の熱はフィン４０を介することによって作動媒体に伝達される。すなわち、熱交換器５では、通過する空気との接触面積がフィン４０により拡大されており、作動媒体と空気との熱交換を促進させる。
【００２８】
次に、図４及び図５を参照して、フィン４０の構造について詳述する。図５は、図４のＶ−Ｖ線に沿った端面構造を示したものである。
【００２９】
図４及び図５に示されるように、各フィン片４１は、気流方向と略並行な平板状の平面部４２と、平面部４２に対して傾斜するように切り起こされた鎧窓状の複数のルーバ部４３とを有している。ルーバ部４３は平板状の部材からなる。なお、図５では、各平面部４２に沿った方向を一点鎖線ｍで示している。
【００３０】
図５に示されるように、ルーバ部４３は、フィン片４１の中央部４４よりも気流方向の上流側に位置する複数の上流側ルーバ郡４３１と、平面部４２の中央部４４よりも気流方向の下流側に位置する複数の下流側ルーバ郡４３２とに二分されている。本実施形態のフィン４０では、複数のフィン片４１のうち、鉛直方向下端側に配置されるフィン片を下層側フィン片４１１とし、当該下層側フィン片４１１よりも鉛直方向上方側に配置されるフィン片を上層側フィン片４１０とすると、上層側フィン片４１０と下層側フィン片４１１とでルーバ部４３の傾斜角度が異なっている。なお、上層側フィン片４１０及び下層側フィン片４１１は同一の部材からなる。
【００３１】
次に上層側フィン片４１０及び下層側フィン片４１１の構造について詳しく説明する。
図５に示されるように、上層側フィン片４１０の上流側ルーバ郡４３１は、平面部４２に対して鋭角の角度θ１で傾斜している。また、上層側フィン片４１０の下流側ルーバ郡４３２は、その上流側ルーバ郡４３１の傾斜方向と逆方向に鋭角の角度θ１で傾斜している。以下、角度θ１を「第１ルーバ角度」と称する。上層側フィン片４１０では、ルーバ部４３の傾斜角度が第１ルーバ角度θ１に設定されることにより、隣接するフィン片４１０，４１０のそれぞれのルーバ部先端部４３ａ，４３ａ間の距離、換言すれば隣接するフィン片４１０，４１０間の最短距離が第１距離Ｌ１に設定されている。
【００３２】
これに対し、下層側フィン片４１１の上流側ルーバ郡４３１は、平面部４２に対して、上層側フィン片４１０よりも小さい鋭角の角度θ２で傾斜している。また、下層側フィン片４１１の下流側ルーバ郡４３２は、その上流側ルーバ郡４３１の傾斜方向と逆方向に鋭角の角度θ２で傾斜している。以下、角度θ２を「第２ルーバ角度」と称する。下層側フィン片４１１では、ルーバ部４３の傾斜角度が第２ルーバ角度θ２に設定されることにより、隣接するフィン片４１１，４１１のそれぞれのルーバ部先端部４３ａ，４３ａ間の距離、換言すれば隣接するフィン片４１１，４１１間の最短距離が、第１距離Ｌ１よりも長い第２距離Ｌ２に設定されている。下層側フィン片４１１をこのような構造とすることにより、下層側フィン片４１１の配置されている部位の方が、上層側フィン片４１０の配置されている部位よりも凍結変形が生じ難くなる。
【００３３】
次に、凍結変形のメカニズムとともに、下層側フィン片４１１の方が凍結変形の生じ難い理由を説明する。はじめに、凍結変形のメカニズムについて説明する。
【００３４】
熱交換器５は、例えば結露水や雨水、洗浄水等により被水する。また、熱交換器５が車両に搭載されている場合には、前方車両の巻き込み水により熱交換器５が被水する場合もある。被水した状態で熱交換器５の温度が水の凝固点以下になると、チューブ３０及びフィン４０から凍結が進行する。凍結の初期段階では水から氷に変化する際の体積膨張分の水がフィン４０の幅方向（ｙ軸方向）の端部から排出される。しかしながら、凍結の後期段階では、氷に囲まれるようにして水が残る。
【００３５】
詳しくは、図６に示されるように、チューブ３０の長手方向（ｚ軸に並行な方向）に隣接するフィン片４１，４１では、それぞれのルーバ部先端部４３ａ，４３ａ間で最も距離が短くなる。そのため、図中に示されるようにフィン４０の周囲から凍結していった場合、隣接するフィン片４１，４１のそれぞれのルーバ部先端部４３ａ，４３ａ間が最も早く凍結して氷で閉じられる。このような水の凍結速度の場所的な差異により、最も距離の離れているルーバ部４３，４３のそれぞれの中央部の間に未凍結の水が残される。このようにして、未凍結の水が氷の中に閉じこまれる。以下、この氷に囲まれるようにして残る未凍結の水を「未凍結の残留水」と称する。未凍結の残留水は、周囲を氷に囲まれているため、凍結時に排出されない。この未凍結の残留水が凍結する際の体積膨張によりチューブ３０やフィン４０に負荷が加わる。この負荷がチューブ３０やフィン４０に凍結変形を生じさせる要因となる。また、本現象が繰り返されると、チューブ３０が破損して冷媒漏れ等が生じるおそれがある。
【００３６】
このような未凍結の残留水が生成されるメカニズムに着目すると、隣接するルーバ部先端部４３ａ，４３ａ間の距離を長くすれば、水の凍結速度に場所的な差異が生じ難くなるため、未凍結の残留水を少なくすることができる。図７及び図８は、上層側フィン片４１０で水が凍結した場合の解析結果と、下層側フィン片４１１で水が凍結した場合の解析結果とを比較して示したものである。
【００３７】
図７に示されるように、上層側フィン片４１０では、隣接するルーバ部先端部４３ａ，４３ａ間の第１距離Ｌ１が下層側フィン片４１１の第２距離Ｌ２と比較すると短い。そのため、仮に上層側フィン片４１０の周辺で水が凍結したとすると、隣接するルーバ部先端部４３ａ，４３ａ間が氷により閉塞されるまでの時間が下層側フィン片４１１の周辺と比較して短くなる。結果的に、凍結時の体積膨張分の水が排出され難くなるため、未凍結の残留水Ｗが多くなり、凍結変形が生じ易くなる。
【００３８】
これに対し、図８に示されるように、下層側フィン片４１１では、隣接するルーバ部先端部４３ａ，４３ａ間の第２距離が上層側フィン片４１０と比較すると長い。そのため、仮に下層側フィン片４１１の周辺で水が凍結したとすると、水が凍結し始めてから、隣接するルーバ部先端部４３ａ，４３ａ間が水によって閉塞されるまでの時間が上層側フィン片４１０の周辺と比較して長くなる。これにより、凍結時の体積膨張分の水が排出され易くなるため、未凍結の残留水Ｗが少なくなり、凍結変形が生じ難くなる。
【００３９】
以上説明した本実施形態の熱交換器５によれば、以下の（１）〜（３）に示される作用及び効果を得ることができる。
【００４０】
（１)本実施形態の熱交換器５のようにチューブ３０が鉛直方向に長手方向を有している場合、熱交換器５の被水成分は鉛直下方側に向かってチューブ３０に沿って流れたり、あるいはフィン４０の隣接するルーバ部４３，４３間の隙間を流れる。よって、チューブ３０，３０間の隙間の鉛直方向下方側に水が滞留する。すなわち、下層側フィン片４１１の周囲に水が滞留する。これにより、上層側フィン片４１０の周囲に水が滞留し難くなるため、上層側フィン片４１０の周辺での凍結変形の発生を抑制することができる。また、本実施形態の熱交換器５では、水の滞留し易い部分に配置される下層側フィン片４１１が凍結変形の生じ難い構造を有しているため、熱交換器５の凍結変形を効果的に抑制することができる。
【００４１】
（２）水の滞留し難い上層側フィン片４１０では、下層側フィン片４１１と比較してルーバ角度が大きくなっているため、空気が流通し易い。そのため、上層側フィン片４１０では熱交換器５の熱交換性能を高めることができる。
【００４２】
（３）フィン４０の製造の際には、まず、フィン４０の原材となる平板状の板材に第１ルーバ角度θ１のルーバ部４３を製造した後、そのルーバ部４３の一部を、ルーバ角度が第２ルーバ角度θ２となるように変形させる。その後、この板材をつづら織りに加工すれば、本実施形態のフィン４０が完成する。したがって、フィン４０の製造が容易である。
【００４３】
＜第２実施形態＞
次に、図９を参照して、熱交換器５の第２実施形態について説明する。以下、第１実施形態の熱交換器５との相違点を中心に説明する。
【００４４】
図９に示されるように、本実施形態の熱交換器５では、下層側フィン片４１１がルーバ部４３を有していない点で第１実施形態の熱交換器５と異なる。すなわち、本実施形態の下層側フィン片４１１はルーバレスの構造からなる。
【００４５】
このような構造であっても、隣接する上層側フィン片４１０，４１０のそれぞれのルーバ部先端部４３ａ，４３ａ間の第１距離Ｌ１よりも、隣接する下層側フィン片４１１，４１１間の第２距離Ｌ２の方が長くなる。そのため、上層側フィン片４１０が配置されている部位と比較すると、下層側フィン片４１１が配置されている部位の方が凍結変形が生じ難くなる。よって、本実施形態の熱交換器５でも、上記の（１）及び（２）に準じた作用及び効果を得ることができる。
【００４６】
＜第３実施形態＞
次に、図１０を参照して、熱交換器５の第３実施形態について説明する。以下、第１実施形態の熱交換器５との相違点を中心に説明する。
【００４７】
図１０に示されるように、本実施形態の熱交換器５では、上層側フィン片４１０及び下層側フィン片４１１のそれぞれのルーバ角度が第１ルーバ角度θ１に設定されているが、上層側フィン片４１０と下層側フィン片４１１とでルーバ部４３の形成されている間隔が異なる。具体的には、上層側フィン片４１０においてルーバ部４３が形成されている間隔を第１ルーバピッチＰ１とし、下層側フィン片４１１においてルーバ部４３が形成されている間隔を第２ルーバピッチＰ２とすると、第１ルーバピッチＰ１よりも第２ルーバピッチＰ２の方が短くなっている。
【００４８】
このような構造であっても、隣接する上層側フィン片４１０，４１０のそれぞれのルーバ部先端部４３ａ，４３ａ間の第１距離Ｌ１よりも、隣接する下層側フィン片４１１，４１１のそれぞれのルーバ部先端部４３ａ，４３ａ間の第２距離Ｌ２の方が長くなる。そのため、上層側フィン片４１０が配置されている部位と比較すると、下層側フィン片４１１が配置されている部位の方が凍結変形が生じ難くなる。よって、本実施形態の熱交換器５でも、上記の（１）及び（２）に準じた作用及び効果を得ることができる。
【００４９】
＜第４実施形態＞
次に、図１１を参照して、熱交換器５の第４実施形態について説明する。以下、第１実施形態の熱交換器５との相違点を中心に説明する。
【００５０】
図１１に示されるように、本実施形態の熱交換器５では、下層側フィン片４１１のルーバ部４３が、平面部４２よりも鉛直方向上方側に配置された上層側ルーバ部４３３と、平面部４２よりも鉛直方向下方側に配置された下層側ルーバ部４３４とからなる。上層側ルーバ部４３３及び下層側ルーバ部４３４は平面部４２と平行となるように配置されている。また、上層側ルーバ部４３３及び下層側ルーバ部４３４は気流方向に沿って交互に配置されている。
【００５１】
このような構造であっても、隣接する上層側フィン片４１０，４１０のそれぞれのルーバ部先端部４３ａ，４３ａ間の第１距離Ｌ１よりも、隣接する下層側フィン片４１１，４１１のそれぞれのルーバ部先端部４３ａ，４３ａ間の第２距離Ｌ２の方が長くなる。そのため、上層側フィン片４１０が配置されている部位と比較すると、下層側フィン片４１１が配置されている部位の方が凍結変形が生じ難くなる。よって、本実施形態の熱交換器５でも、上記の（１）及び（２）に準じた作用及び効果を得ることができる。
【００５２】
＜第５実施形態＞
次に、図１２を参照して、熱交換器５の第５実施形態について説明する。以下、第１実施形態の熱交換器５との相違点を中心に説明する。
【００５３】
図１２に示されるように、本実施形態の熱交換器５では、下層側フィン片４１１のルーバ部４３が屈曲部を有している点で第１実施形態の熱交換器５と異なる。詳しくは、下層側フィン片４１１のルーバ部４３において、平面部４２よりも鉛直方向下方側に位置する部分４３ｃが第１ルーバ角度θ１で傾斜しており、平面部４２よりも鉛直方向上方側に位置する部分４３ｄが第２ルーバ角度θ２で傾斜している。
【００５４】
このような構造であっても、隣接する上層側フィン片４１０，４１０のそれぞれのルーバ部先端部４３ａ，４３ａ間の第１距離Ｌ１よりも、隣接する下層側フィン片４１１，４１１のそれぞれのルーバ部先端部４３ａ，４３ａ間の第２距離Ｌ２の方が長くなる。そのため、上層側フィン片４１０が配置されている部位と比較すると、下層側フィン片４１１が配置されている部位の方が凍結変形が生じ難くなる。よって、本実施形態の熱交換器５でも、上記の（１）及び（２）に準じた作用及び効果を得ることができる。
【００５５】
＜第６実施形態＞
次に、図１３を参照して、熱交換器５の第５実施形態について説明する。以下、第１実施形態の熱交換器５との相違点を中心に説明する。
【００５６】
図１３に示されるように、本実施形態の熱交換器５では、下層側フィン片４１１のルーバ部４３に、第１ルーバ角度θ１で傾斜している部分と、第２ルーバ角度θ２で傾斜している部分とが存在している。詳しくは、下層側フィン片４１１のルーバ部４３のうち、その中央部４４の付近に配置される内側ルーバ部４３５は、平面部４２に対して第２ルーバ角度θ２で傾斜している。内側ルーバ部４３５の外側に配置される外側ルーバ部４３６は、平面部４２に対して第１ルーバ角度θ１で傾斜している。これにより、下層側フィン片４１１は、隣接するフィン片４１１，４１１のそれぞれのルーバ部先端部４３ａ，４３ａ間の距離が第２距離Ｌ２に設定されたルーバ部４３を複数のルーバ部４３のうちの一部のみに有している。
【００５７】
このような構成によれば、上記の（１）及び（２）に準じた作用及び効果に加え、以下の（４）に示される作用及び効果を得ることができる。
【００５８】
（４）図７に示されるように、フィン片４１の中央部４４には未凍結の残留水が残り易い。この点、本実施形態では、未凍結の残留水が残り易いフィン片４１の中央部４４の付近に配置される内側ルーバ部４３５においてそのルーバ角度が第２ルーバ角度θ２に設定されているため、未凍結の残留水が残り難くなる。そのため、フィン片４１の中央部４４の付近で生じる凍結変形を効果的に抑制することができる。また、外側ルーバ部４３６のルーバ角度が第１ルーバ角度θ１に設定されているため、この部分では空気が通り易くなる。よって、下層側フィン片４１１の全てのルーバ部４３のルーバ角度が第２ルーバ角度θ２に設定されている場合と比較すると、熱交換性能を向上させることができる。
【００５９】
＜第７実施形態＞
次に、図１４を参照して、熱交換器５の第７実施形態について説明する。以下、第１実施形態との相違点を中心に説明する。
【００６０】
図１４に示されるように、本実施形態の熱交換器５では、下層側フィン片４１１が、いわゆるフラットフィンとなっており、ルーバ部４３を有しておらず、且つ水平方向に並行な形状を有している。
【００６１】
このような構造であっても、隣接する上層側フィン片４１０，４１０のそれぞれのルーバ部先端部４３ａ，４３ａ間の第１距離Ｌ１よりも、隣接する下層側フィン片４１１，４１１間の第２距離Ｌ２の方が長くなる。そのため、上層側フィン片４１０が配置されている部位と比較すると、下層側フィン片４１１が配置されている部位の方が凍結変形が生じ難くなる。よって、本実施形態の熱交換器５でも、上記の（１）及び（２）に準じた作用及び効果を得ることができる。
【００６２】
＜第８実施形態＞
次に、図１５を参照して、熱交換器５の第８実施形態について説明する。以下、第１実施形態の熱交換器５との相違点を中心に説明する。
【００６３】
図１５に示されるように、本実施形態の熱交換器５では、上層側フィン片４１０と下層側フィン片４１１とが別部材からなる。
【００６４】
なお、本実施形態の構成は、第１実施形態の熱交換器５に限らず、第２〜第７実施形態の熱交換器５でも採用することが可能である。
【００６５】
本実施形態の熱交換器５によれば、上記の（１）及び（２）に準じた作用及び効果に加え、以下の（５）に示される作用及び効果を得ることができる。
【００６６】
（５）フィン４０の製造の際、形状の異なる上層側フィン片４１０及び下層側フィン片４１１を別々に製造することができるため、製造効率を高めることができる。
【００６７】
＜第９実施形態＞
次に、図１６を参照して、熱交換器５の第９実施形態について説明する。以下、第１実施形態の熱交換器５との相違点を中心に説明する。
【００６８】
第１実施形態の熱交換器５のように、下層側フィン片４１１のルーバ角度を、上層側フィン片４１０の第１ルーバ角度θ１よりも小さい第２ルーバ角度θ２に設定した場合、上層側フィン片４１０のルーバ部４３，４３間の隙間と比較して、下層側フィン片４１１のルーバ部４３，４３間の隙間が狭くなる。これが、隣接する下層側フィン片４１１，４１１及びチューブ３０の間に滞留する水の排水性能の低下を招き、凍結変形を生じさせる要因となる可能性がある。
【００６９】
そこで、図１６に示されるように、本実施形態の下層側フィン片４１１は、その中央部４４に配置された平面部４２の全体に代えて、排水孔４５を有している。排水孔４５は、図４に示される仮想内接円Ｃよりも大きい形状からなる。仮想内接円Ｃは、隣接する下層側フィン片４１１，４１１とチューブ３０とに内接する仮想的な円を示す。
【００７０】
なお、本実施形態の構成は、第１実施形態の熱交換器５に限らず、第２〜第８実施形態の熱交換器５でも採用することが可能である。
【００７１】
本実施形態の熱交換器５によれば、上記の（１）及び（２）に準じた作用及び効果に加え、以下の（５）及び（６）に示される作用及び効果を得ることができる。
【００７２】
（５）下層側フィン片４１１，４１１及びチューブ３０の間に滞留する水が排水孔４５から排出され易くなるため、凍結変形を抑制することができる。
【００７３】
（６）隣接する下層側フィン片４１１，４１１及びチューブ３０の間に滞留する水の直径の最大値は、仮想内接円Ｃの直径と同程度であると想定される。そのため、排水孔４５を、図４に示される仮想内接円Ｃよりも大きい形状とすることにより、隣接する下層側フィン片４１１，４１１及びチューブ３０の間に滞留する水が排出され易くなる。
【００７４】
＜第１０実施形態＞
次に、図１７を参照して、熱交換器５の第１０実施形態について説明する。以下、第１実施形態の熱交換器５との相違点を中心に説明する。
【００７５】
図１７に示されるように、本実施形態のチューブ３０は、フィン４０に接する側面３１に、隣接する下層側フィン片４１１，４１１及びチューブ３０の間に滞留する水を排出するための排水溝３２を備えている。
【００７６】
なお、本実施形態の構成は、第１実施形態の熱交換器５に限らず、第２〜第９実施形態の熱交換器５でも採用することが可能である。
【００７７】
本実施形態の熱交換器５によれば、上記の（１）、（２）、及び（５）に準じた作用及び効果を得ることができる。
【００７８】
＜他の実施形態＞
・第９実施形態の排水孔４５の大きさは任意に変更可能である。
【００７９】
・第９実施形態の下層側フィン片４１１では、中央部４４に配置された平面部４２の全体を排水孔４５としたが、これに代えて、例えば図１８に示されるように中央部４４の平面部４２の一部にスリット状の排水孔４６を形成してもよい。あるいは、図１９に示されるように、下層側フィン片４１１の平面部４２やルーバ部４３に細かい排水孔４７を複数形成してもよい。図１８及び図１９のいずれの構成であっても、排水性を向上させることができるため、凍結変形を抑制することができる。要は、隣接する下層側フィン片４１１，４１１及びチューブ３０の間に滞留する水を排出するための排水孔が下層側フィン片に形成されていればよい。なお、下層側フィン片４１１に限らず、上層側フィン片４１０にも同様の排水孔４５，４６，４７等を形成してもよい。
【００８０】
・各実施形態のチューブ３０は、鉛直方向に長手方向を有していたが、チューブ３０の長手方向は水平方向と交差する方向であれば任意に設定可能である。すなわち、熱交換器５は、鉛直方向と交差する方向に隙間を隔てて複数のチューブ３０が配置される構造であってもよい。
【００８１】
・各実施形態の熱交換器５は、ヒートポンプシステムに限らず、任意の熱交換器として用いることが可能である。その場合、チューブ３０の内部を流れる第１流体は、ヒートポンプシステムの作動媒体に限らず、適宜の流体を用いることができる。また、チューブ３０，３０間を流れる第２流体も、空気に限らず、適宜の流体を用いることができる。
【００８２】
・本発明は上記の具体例に限定されるものではない。すなわち、上記の具体例に、当業者が適宜設計変更を加えたものも、本発明の特徴を備えている限り、本発明の範囲に包含される。例えば、前述した各具体例が備える各要素及びその配置、材料、条件、形状、サイズ、製造方式等は、例示したものに限定されるわけではなく適宜変更することができる。また、前述した実施形態が備える各要素は、技術的に可能な限りにおいて組み合わせることができ、これらを組み合わせたものも本発明の特徴を含む限り本発明の範囲に包含される。
【符号の説明】
【００８３】
５：熱交換器
３０：チューブ
３２：排水溝
４０：フィン
４１：フィン片
４２：平面部
４３：ルーバ部
４５：排水孔
４１０：上層側フィン片
４１１：下層側フィン片
【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５】
0006520136.tif 000006
【図６】
0006520136.tif 000007
【図７】
0006520136.tif 000008
【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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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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