(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
流体同士を直接接触させることなく熱交換を行わせるフィンチューブ型熱交換器（６）であって、
円筒形状の第１伝熱管（４１）と、
前記第１伝熱管と外径が略等しい円筒形状の第２伝熱管（４２）と、
内側が前記第１伝熱管の外周と接している第１貫通孔（Ｏ１）と、内側が前記第２伝熱管の外周と接している第２貫通孔（Ｏ２）と、前記第１貫通孔もしくは前記第２貫通孔の少なくともいずれか一方からの距離が前記第１貫通孔と前記第２貫通孔との最近接距離の１／３以内である位置に設けられ板厚方向に突出した突出部と、（Ｗ１１〜Ｗ２６）と、前記第１貫通孔と前記第２貫通孔との間のうち前記突出部を除いた位置において板厚方向に突出した形状が設けられていない略平坦部（Ｒ）と、を有しており、前記第１貫通孔の中心から前記第２貫通孔の中心までの距離である孔中心間距離（Ｓ１）を前記第１伝熱管の外径（Ｄ）で除した値が３．０より大きい形状の複数の上流側フィン（６１）と、
円筒形状の第３伝熱管（５１）と、
内側が前記第３伝熱管（５１）の外周と接している第３貫通孔（Ｏ３）を有する複数の下流側フィン（７１）と、
を備え、
前記突出部（Ｗ１１〜Ｗ２６）の長さのうち前記上流側フィンの面上で前記上流側フィンの長手方向に対して直交する方向に投影される長さ成分（Ｗ）を、前記第１伝熱管の外径（Ｄ）で除した値は、１．０より大きく、２．５より小さく、
前記上流側フィンの面上で前記上流側フィンの長手方向に対して直交する方向における前記上流側フィンの長さであるフィン幅（Ｓ２）を、前記第１伝熱管の外径（Ｄ）で除した値は、２．２より大きく、３．５より小さく、
前記下流側フィンは、前記下流側フィンの長手方向および前記下流側フィンの板厚方向に広がる第１突出壁（Ｋ）および第２突出壁（Ｌ）を有しており、前記第１突出壁、前記第３貫通孔、前記第２突出壁がこの順に前記下流側フィンの長手方向に並んで配置されており、
前記第３伝熱管および前記下流側フィンは、前記第１伝熱管、前記第２伝熱管および前記上流側フィンに対して空気流れの下流方向に位置しており、
前記第３伝熱管（７１）は前記略平坦部（Ｒ）に対して空気流れの下流方向に位置し、前記第１突出壁（Ｋ）は前記第１伝熱管（４１）に対して空気流れの下流方向に位置し、前記第２突出壁（Ｌ）は前記第２伝熱管（５１）に対して空気流れの下流方向に位置しており、
前記複数の上流側フィン（６１）および前記複数の下流側フィン（７１）は、板厚方向に互いに重なるように配置されており、フィンピッチは１．０ｍｍより大きく３．０ｍｍよりも小さく、
前記複数の上流側フィン（６１）および前記複数の下流側フィン（７１）は、一枚の厚みが０．０５ｍｍより大きく、０．５０ｍｍよりも小さく、
冷媒を蒸発させる蒸発器である、
フィンチューブ型熱交換器（６）。
【請求項２】
前記突出部（Ｗ１１〜Ｗ２６）は、前記第１貫通孔（Ｏ１）の中心近傍と前記第２貫通孔（Ｏ２）の中心近傍とを結ぶラインで２つに分けられる前記上流側フィンの領域のうち、空気流れ方向において風下側となる領域にのみ設けられている、
請求項１に記載のフィンチューブ型熱交換器（６）。
【請求項３】
前記突出部（Ｗ１１〜Ｗ２６）は、空気流れ方向の風上側よりも風下側のほうが前記上流側フィンの板厚方向における長さである突出長さが長い傾斜部分を少なくとも一部に有している、
請求項１または２に記載のフィンチューブ型熱交換器（６）。
【請求項４】
前記突出部（Ｗ１１〜Ｗ２６）は、空気流れ方向の上流側に位置する第１突出部（Ｗ１１，Ｗ１２）と、前記第１突出部とは離れており前記第１突出部より下流側に位置する第２突出部（Ｗ１２，Ｗ１３）と、を有している、
請求項１から３のいずれか１項に記載のフィンチューブ型熱交換器（６）。
【請求項５】
前記第１突出部（Ｗ１１）の板厚方向における突出長さは、所定長さ以上である、
請求項４に記載のフィンチューブ型熱交換器（６）。
【請求項６】
前記突出部（Ｗ１１〜Ｗ２６）の板厚方向の長さを前記上流側フィン同士の板厚方向の間隔（ＦＰ）で除した値が、０．９以下である、
請求項１から５のいずれか１項に記載のフィンチューブ型熱交換器（６）。
【請求項７】
前記上流側フィン（６１）は、長手方向に延びる複数の折り目を有している、
請求項１から６のいずれか１項に記載のフィンチューブ型熱交換器（６）。
【請求項８】
前記突出部（Ｗ１１〜Ｗ２６）は、空気流れ方向の上流側に位置する第１突出部（Ｗ１１，Ｗ１２）と、前記第１突出部とは離れており前記第１突出部より下流側に位置する第２突出部（Ｗ１２，Ｗ１３）と、を有しており、
前記第１突出部および前記第２突出部は、それぞれ前記上流側フィンの複数の折り目（Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３）の間に位置しており、前記折り目上には位置していない、
請求項７に記載のフィンチューブ型熱交換器（６）。
【請求項９】
前記上流側フィン（６１）は、前記略平坦部（Ｒ）に対して空気流れの下流方向の位置において、前記上流側フィンの長手方向および前記上流側フィンの板厚方向に広がる突出壁（Ｖ１，Ｖ２，Ｖ３）を有している、
請求項１から８のいずれか１項に記載のフィンチューブ型熱交換器（６）。
【請求項１０】
前記上流側フィン（６１）は、一部を板厚方向に切り込んだ切り込み部（Ｓ１１〜Ｓ２６）を有し、
前記突出部は、前記切り込み部（Ｓ１１〜Ｓ２６）を板厚方向に起こした切り起こし部（Ｗ１１〜Ｗ２６）である、
請求項１から９のいずれか１項に記載のフィンチューブ型熱交換器（６）。
【請求項１１】
前記切り起こし部（Ｗ１１〜Ｗ２６）は、前記第１貫通孔の中心と前記第２貫通孔の中心とのうちより近い方との距離は、風上側よりも風下側のほうが短く、
前記切り起こし部の長手方向と、前記上流側フィンの長手方向に対して前記上流側フィンの面上で直交する方向と、がなす角度である迎え角は、１０度より大きく４０度より小さい、
請求項１０に記載のフィンチューブ型熱交換器（６）。
【請求項１２】
前記第１伝熱管および前記第２伝熱管は、銅もしくは銅を含有する合金からなり、外径が４ｍｍ以上７ｍｍ以下である、
請求項１から１１のいずれか１項に記載のフィンチューブ型熱交換器（６）。
【請求項１３】
作動冷媒は、二酸化炭素である、
請求項１から１２のいずれか１項に記載のフィンチューブ型熱交換器（６）。
【請求項１４】
冷凍サイクルにおいて冷媒の蒸発器としてのみ機能させ、屋外に配置される請求項１から１３のいずれか１項に記載のフィンチューブ型熱交換器（６）と、
前記フィンチューブ熱交換器に空気流れを供給する送風部（３）と、
圧縮機（２）と、
熱源側熱交換器（４）と、
膨張機構（５）と、
を備えた冷凍装置（２０１）。
【請求項１５】
冷凍サイクルにおいて冷媒の蒸発器としてのみ機能させ、屋外に配置される請求項１から１３のいずれか１項に記載のフィンチューブ型熱交換器（６）と、
前記フィンチューブ熱交換器に空気流れを供給する送風部（３）と、
圧縮機（２）と、
熱源側熱交換器（４）と、
膨張機構（５）と、
前記熱源側熱交換器（４）に加熱対象となる水を供給させる水回路（９０）と、
を備えた給湯装置（１）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、流体同士を直接接触させることなく熱交換を行わせるフィンチューブ型熱交換器、これを備えた冷凍装置および給湯装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、冷凍装置の熱交換器として、狭い間隔で並べたプレート状のフィン群を管列が貫通した構造の熱交換器が利用されている。
【０００３】
このようなフィンチューブ熱交換器を流れる冷媒としては、地球環境保護の観点から、従来用いられていたＲ−１２やＲ−２２等のフルオロカーボン系の冷媒に替わって、Ｒ−３２等のＨＦＣ系冷媒やＣＯ2等の自然冷媒が利用されるようになってきている。
【０００４】
ここで、ＣＯ2等の自然冷媒を利用する場合には、冷凍サイクルにおける作動圧力が臨界圧力を超えることとなり、配管設計等において従来よりも高い耐圧強度が求められることになる。このため、例えば、以下の特許文献１に示すように、フィンチューブ熱交換器の伝熱管についても、肉厚を増大させる等して耐圧強度を確保させる技術が検討されている。
【特許文献１】特開２００６−１６２１００号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上述の伝熱管を採用する場合には、従来の伝熱管と比べて、単位長さ当たりの伝熱管のコストが増大してしまうため、結果として熱交換器全体のコストが増大してしまう。さらには、肉厚が増大しているため、熱交換器の総重量が増大してしまう。
【０００６】
これに対して、耐圧強度を増した伝熱管を採用する場合であっても、合計長さが短くなるように、採用本数を減らすことで、コストの増大を抑えることができ、総重量の増大も抑えることができる。
【０００７】
しかし、このようにして平板フィンの単位面積当たりに存在する伝熱管の本数を少なくすると、熱交性能が低下してしまう問題が生じる。
【０００８】
そこで、さらに、平板フィンの板厚方向の枚数密度を増大させたり、平板フィンの一部に凹凸を設けたりする等して、熱交性能の低下を小さく抑えることが考えられる。
【０００９】
ところが、このように、平板フィンの板厚方向の枚数密度を増大させたり、平板フィンの一部に凹凸を設けたりすると、屋外に配置されている場合には、霜が付着しやすくなってしまう。このように着霜してしまうと、結果として熱交性能の低下を小さく抑えることができない。
【００１０】
本発明の課題は、伝熱管の耐圧強度を増大させたい場合であっても、熱交換器のコストの増大を小さく抑えつつ、着霜による熱高性能の低下を小さく抑えることが可能なフィンチューブ型熱交換器、これを備えた冷凍装置および給湯装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
第１発明のフィンチューブ型熱交換器は、流体同士を直接接触させることなく熱交換を行わせるフィンチューブ型熱交換器であって、第１伝熱管、第２伝熱管、複数の上流側フィン、第３伝熱管および複数の下流側フィンを備えている。第１伝熱管は、円筒形状である。第２伝熱管は、第１伝熱管と外径が略等しい円筒形状である。複数の上流側フィンは、第１貫通孔、第２貫通孔、突出部および略平坦部を有している。第１貫通孔は、内側が第１伝熱管の外周と接している。第２貫通孔は、内側が第２伝熱管の外周と接している。突出部は、第１貫通孔もしくは第２貫通孔の少なくともいずれか一方からの距離が第１貫通孔と第２貫通孔との最近接距離の１／３以内である位置に設けられ、板厚方向に突出している。略平坦部では、第１貫通孔と第２貫通孔との間のうち突出部を除いた位置において板厚方向に突出した形状が設けられていない。そして、第１貫通孔の中心から第２貫通孔の中心までの距離である孔中心間距離を第１伝熱管の外径で除した値が３．０より大きい。なお、孔中心間距離を第１伝熱管の外径で除した値は、より好ましくは３．５より大きい。また、第1伝熱管と第２伝熱管とは、U字管等を介して繋がっていてもよい。第３伝熱管は、円筒形状である。複数の下流側フィンは、内側が第３伝熱管の外周と接している第３貫通孔を有している。突出部の長さのうち上流側フィンの面上で上流側フィンの長手方向に対して直交する方向に投影される長さ成分を、第１伝熱管の外径で除した値は、１．０より大きく、２．５より小さい。上流側フィンの面上で上流側フィンの長手方向に対して直交する方向における上流側フィンの長さであるフィン幅を、第１伝熱管の外径で除した値は、２．２より大きく、３．５より小さい。下流側フィンは、下流側フィンの長手方向および下流側フィンの板厚方向に広がる第１突出壁および第２突出壁を有しており、第１突出壁、第３貫通孔、第２突出壁がこの順に下流側フィンの長手方向に並んで配置されている。第３伝熱管および下流側フィンは、第１伝熱管、第２伝熱管および上流側フィンに対して空気流れの下流方向に位置しており、第３伝熱管は略平坦部に対して空気流れの下流方向に位置し、第１突出壁は第１伝熱管に対して空気流れの下流方向に位置し、第２突出壁は第２伝熱管に対して空気流れの下流方向に位置している。複数の上流側フィンおよび複数の下流側フィンは、板厚方向に互いに重なるように配置されており、フィンピッチは１．０ｍｍより大きく３．０ｍｍよりも小さい。複数の上流側フィンおよび複数の下流側フィンは、一枚の厚みが０．０５ｍｍより大きく、０．５０ｍｍよりも小さい。このフィンチューブ型熱交換器は、冷媒を蒸発させる蒸発器である。
【００１２】
このフィンチューブ型熱交換器では、孔中心間距離を第１伝熱管の外径で除した値が３．０より大きい関係で設けられている。このため、伝熱管の強度を増すために外径を短くしたり、耐圧強度を確保するために肉厚化させてこれに伴う材料コスト増加分や重量増加分を小さく抑えるために伝熱管の本数密度を小さく抑えたとしても、突出部が設けられていることで熱交性能が落ちにくい。
【００１３】
また、突出部を設けることにより上流側フィン上で熱交換を有効に行うことができる部分を増大させているため、このことによっても熱交換性能を向上させることができる。
【００１４】
そして、伝熱管近傍や突出部近傍は使用状況下によっては着霜が生じやすいが、この上流側フィンには略平坦部が確保されており、この略平坦部は伝熱管や突出部近傍と比較して着霜が生じにくい。
【００１５】
このため、使用状況によって伝熱管や突出部近傍に着霜が生じたとしても、この略平坦部には着霜が生じることなく通過空気との間で有効に熱交換を行うことができるため、一部着霜した状況下であっても熱交性能の低下を小さく抑えることが可能になる。
【００１６】
なお、伝熱管の本数を少ない数に抑えるため、耐圧強度を確保させた伝熱管を用いた場合であっても、熱交換器自体の総重量の増大を小さく抑えることができ、フィンチューブ型熱交換器が、軽くて扱いやすくなる。
【００１７】
また、このフィンチューブ型熱交換器では、ここでの比率が１．０以下である場合には、伝熱を促進させるという突出部による効果を十分に得ることができなくなる。また、ここでの比率が２．５以上である場合には、空気流れの抜けを良好に保つことができず熱交効率が低下する。このため、上流側フィンの長手方向に対して上流側フィンの面上で直交する方向における突出部の長さ成分を第１伝熱管の外径で除した値として、１．０より大きく２．５より小さい範囲を採用することで、空気流れの抜けを良好に維持したままで伝熱を促進させることが可能となる。
【００１８】
また、このフィンチューブ型熱交換器では、ここでの比率が２．２以下である場合には、伝熱管の関係を小さくすることが困難になっていき、かつ、伝熱管を流れる冷媒から得た熱を外部の空気と熱交換させるためのフィン面積が不足することになる。また、ここでの比率が３．５以上である場合には、伝熱管を通じて供給される冷媒の熱をフィン幅方向の端部まで伝えることができず、フィン幅方向端部において熱交換を有効に行わせることができず、むしろ通風抵抗が増大してしまう。このため、フィン幅を第１伝熱管の外径で除した値として、２．２より大きく、３．５より小さい範囲を採用することで、通風抵抗の増大を小さく抑えつつ有効な熱交換に必要とされるフィン面積を確保することが可能になる。
【００１９】
また、このフィンチューブ型熱交換器は、フィンピッチを短くすることで、単位面積当たりの熱交性能を向上させることが可能となっている。
【００２０】
また、このフィンチューブ型熱交換器は、熱交性能を向上させることができるとともに、分割されて何もない部分を通じて空気流れを漏れ出させることができ、水捌け性を向上させることができる。
【００２１】
また、このフィンチューブ型熱交換器では、空気流れの上流側である第１伝熱管、第２伝熱管や突出部近傍において着霜が生じた場合であっても、着霜が生じにくい略平坦部を介して下流側の第３伝熱管に空気が送られることになる。また、第１突出壁や第２突出壁が設けられており下流側フィンに流れ込む空気を第３伝熱管近傍に集めることができ、上流側の伝熱管や突出部近傍で着霜が生じた場合であっても、熱交性能の低下を小さく抑えることが可能になる。
【００２２】
また、着霜が生じていない状況であっても、第１伝熱管に向かう空気流れについては第１伝熱管で、第２伝熱管に向かう空気流れについては第２伝熱管で、突出部に向かう空気流れについては伝熱管の近傍で熱を得やすい突出部において、それぞれ熱交換を行うことができる。そして、これら第１伝熱管、第２伝熱管および突出部に向かうことなく突出部付近によって略平坦部近傍に導かれた空気流れや、第１伝熱管と第２伝熱管のちょうど中間を通過した空気流れについては、第３伝熱管において熱交換を行わせることができる。これにより、各所において十分な熱交換を行わせることが可能になる。
【００２３】
第２発明のフィンチューブ型熱交換器は、第１発明のフィンチューブ型熱交換器において、突出部は、第１貫通孔の中心近傍と第２貫通孔の中心近傍とを結ぶラインで２つに分けられる上流側フィンの領域のうち、空気流れ方向において風下側となる領域にのみ設けられている。
【００２４】
このフィンチューブ型熱交換器では、着霜は、熱交換器の風上側で生じやすい。これに対して、このフィンチューブ熱交換器では、空気流れ方向において風下流となる領域にのみ突出部を設け、風上側となる領域には突出部を設けていない。これにより、着霜の発生を抑えることができるようになる。
【００２５】
第３明のフィンチューブ型熱交換器は、第１発明または第２発明のフィンチューブ型熱交換器において、突出部は、空気流れ方向の風上側よりも風下側の方が上流側フィンの板厚方向における長さである突出長さが長い傾斜部分を少なくとも一部に有している。
【００２６】
このフィンチューブ型熱交換器では、空気流れの風上側に突出長さが長い部分を設けてしまうと、当該部分よりも下流側に大きな死水域が生じてしまい、空気が滞留しやすく効率的な熱交換を行う部分を減少させてしまう。これに対して、このフィンチューブ熱交換器では、風上側においては突出長さが短くなるように形成することで、死水域をできるだけ小さく抑えることが可能になる。
【００２７】
第４発明のフィンチューブ型熱交換器は、第１発明から第３発明のいずれかのフィンチューブ型熱交換器において、突出部は、空気流れ方向の上流側に位置する第１突出部と、第１突出部とは離れており第１突出部より下流側に位置する第２突出部と、を有している。
【００２８】
このフィンチューブ型熱交換器は、熱交性能を向上させることができるとともに、分割されて何もない部分を通じて空気流れを漏れ出させることができ、水捌け性を向上させることができる。
【００２９】
第５発明のフィンチューブ型熱交換器は、第４発明のフィンチューブ型熱交換器において、第１突出部の板厚方向における突出長さは、所定長さ以上である。
【００３０】
第１突出部の板厚方向における突出長さを、上流側フィンの切り起こしによる製造が可能な所定長さ以上とすることで、製造における信頼性を向上させることが可能になる。
【００３１】
第６発明のフィンチューブ型熱交換器は、第１発明から第５発明のいずれかのフィンチューブ型熱交換器において、突出部の板厚方向の長さを上流側フィン同士の板厚方向の間隔で除した値が、０．９以下である。
【００３２】
このフィンチューブ熱交換器では、突出部の高さは上流側フィン同士の板厚方向の間隔未満となるように設けられているため、突出部とその上方に位置している上流側フィンとの間に空気が流れることができるため、突出部近傍で空気が停滞してしまうことを防ぐことが可能になる。
【００３３】
第７発明のフィンチューブ型熱交換器は、第１発明から第６発明のいずれかのフィンチューブ型熱交換器において、上流側フィンは、長手方向に延びる複数の折り目を有している。
【００３４】
このフィンチューブ熱交換器では、上流側フィンが波形に湾曲しており、その折り目が長手方向に延びているため、フィンの強度を向上させることができる。
【００３５】
第８発明のフィンチューブ型熱交換器は、第７発明のフィンチューブ型熱交換器において、突出部は、空気流れ方向の上流側に位置する第１突出部と、第１突出部とは離れており第１突出部より下流側に位置する第２突出部と、を有している。第１突出部および第２突出部は、それぞれ上流側フィンの複数の折り目の間に位置しており、折り目上には位置していない。
【００３６】
このフィンチューブ型熱交換器では、突出部が折り目の間に位置しているため、製造が容易になる。また、突出部が分割されているため、突出部での熱交換を終えた空気を突出部同士の間の空間に向けて流すことができ、空気の停滞を防止できる。
【００３７】
第９発明のフィンチューブ型熱交換器は、第１発明から第８発明のいずれかのフィンチューブ型熱交換器において、上流側フィンは、略平坦部に対して空気流れの下流方向の位置において、上流側フィンの長手方向および上流側フィンの板厚方向に広がる突出壁を有している。
【００３８】
このフィンチューブ熱交換器では、上流側に位置している伝熱管や突出部を避けて流れ込んでくる空気が、突出壁に突き当たって流れていく。このため、突出壁における熱交によってさらに熱交性能を向上させることが可能になる。
【００３９】
第１０発明のフィンチューブ型熱交換器は、第１発明から第９発明のいずれかのフィンチューブ型熱交換器において、上流側フィンは、一部を板厚方向に切り込んだ切り込み部を有している。突出部は、切り込み部を板厚方向に起こした切り起こし部である。
【００４０】
このフィンチューブ型熱交換器では、突出部を別途取り付ける必要がなく、通過空気の流れを切り起こし部によって変化させることができる。これにより、伝熱管の近傍に配置されている切り起こし部は、通過空気と十分に触れあうことができるため、熱交換効率を向上させることができる。さらに、切り込み部には、空気を通過する空気流れができるため、切り込み部の空気流れ下流側における死水域を小さくすることができ、熱交換済みの空気が停滞してしまうことを防ぎ、有効に熱交換を行わせることが可能になる。
【００４１】
第１１発明のフィンチューブ型熱交換器は、第１０発明のフィンチューブ型熱交換器において、切り起こし部は、第１貫通孔の中心と第２貫通孔の中心とのうちより近い方との距離は、風上側よりも風下側の方が短い。また、切り起こし部の長手方向と、上流側フィンの長手方向に対して上流側フィンの面上で直交する方向と、がなす角度である迎え角は、１０度より大きく４０度より小さい。なお、通風抵抗と熱交性能との関係から、迎え角は１４度とするのが好ましい。
【００４２】
このフィンチューブ型熱交換器では、迎え角を４０度よりも小さくすることで通風抵抗の増大を抑えることができる。また、迎え角を１０度より大きくすることで熱交性能を十分に確保することができる。これにより、通風抵抗の増大を抑えつつ、熱交性能を向上させることができる。
【００４３】
第１２発明のフィンチューブ型熱交換器は、第１発明から第１１発明のいずれかのフィンチューブ型熱交換器において、第１伝熱管および第２伝熱管は、銅もしくは銅を含有する合金からなり、外径が４ｍｍ以上７ｍｍ以下である。
【００４４】
このフィンチューブ型熱交換器では、冷凍サイクルにおける冷媒圧力が高くなる場合であっても耐圧強度を確実に確保することが可能になる。
【００４５】
第１３発明のフィンチューブ型熱交換器は、第１発明から第１２発明のいずれかのフィンチューブ型熱交換器において、作動冷媒は、二酸化炭素である。
【００４６】
フィンチューブ型熱交換器の作動冷媒が二酸化炭素の場合には、臨界圧力を超える高圧で冷凍サイクルが行われるが、この場合であっても耐圧強度を確保しつつ能力を維持させることが可能になる。
【００４７】
第１４発明の冷凍装置は、冷凍サイクルにおいて冷媒の蒸発器としてのみ機能させ、屋外に配置される第１発明から第１３発明のいずれかに記載のフィンチューブ型熱交換器と、フィンチューブ熱交換器に空気流れを供給する送風部と、圧縮機と、熱源側熱交換器と、膨張機構と、を備えている。
【００４８】
この冷凍装置では、暖房運転時に外気温が低下して着霜が生じやすいことがあっても、熱高性能を維持することが可能になる。
【００４９】
第１５発明の給湯装置は、冷凍サイクルにおいて冷媒の蒸発器としてのみ機能させ、屋外に配置される第１発明から第１３発明のいずれかに記載のフィンチューブ型熱交換器と、フィンチューブ熱交換器に空気流れを供給する送風部と、圧縮機と、熱源側熱交換器と、膨張機構と、熱源側熱交換器に加熱対象となる水を供給させる水回路と、を備えている。
【００５０】
この給湯装置では、フィンチューブ型熱交換器が冷媒の蒸発器として機能することで熱を汲み取って、水回路を流れる水を加熱している。このため、フィンチューブ型熱交換器の周囲の環境によっては、フィンチューブ型熱交換器には着霜が生じやすい状況となる。これに対して、ここでは、このように着霜が生じやすい状況下や一部着霜した状況下であっても熱交性能の低下を小さく抑えることが可能になる。
【発明の効果】
【００５１】
第１発明では、一部着霜した状況下であっても熱交性能の低下を小さく抑えることが可能になる。また、空気流れの抜けを良好に維持したままで伝熱を促進させることが可能となる。また、通風抵抗の増大を小さく抑えつつ有効な熱交換に必要とされるフィン面積を確保することが可能になる。また、各所において十分な熱交換を行わせることが可能になる。また、分割されて何もない部分を通じて空気流れを漏れ出させることができ、水捌け性を向上させることができる。
【００５２】
第２発明では、着霜の発生を抑えることができるようになる。
【００５３】
第３発明では、死水域をできるだけ小さく抑えることが可能になる。
【００５４】
第４発明では、分割されて何もない部分を通じて空気流れを漏れ出させることができ、水捌け性を向上させることができる。
【００５５】
第５発明では、製造における信頼性を向上させることが可能になる。
【００５６】
第６発明では、突出部とその上方に位置しているフィンとの間に空気が流れることができるため、突出部近傍で空気が停滞してしまうことを防ぐことが可能になる。
【００５７】
第７発明では、上流側フィンの強度を向上させることができる。
【００５８】
第８発明では、製造が容易になり、空気の停滞を防止できる。
【００５９】
第９発明では、突出壁における熱交によってさらに熱交性能を向上させることが可能になる。
【００６０】
第１０発明では、切り起こし部では、通過空気と十分に触れあうことができるため、熱交換効率を向上させることができ、切り込み部では、熱交換済みの空気が停滞してしまうことを防ぎ、有効に熱交換を行わせることが可能になる。
【００６１】
第１１発明では、通風抵抗の増大を抑えつつ、熱交性能を向上させることができる。
【００６２】
第１２発明では、冷凍サイクルにおける冷媒圧力が高くなる場合であっても耐圧強度を確実に確保することが可能になる。
【００６３】
第１３発明では、耐圧強度を確保しつつ能力を維持させることが可能になる。
【００６４】
第１４発明では、暖房運転時に外気温が低下して着霜が生じやすいことがあっても、熱高性能を維持することが可能になる。
【００６５】
第１５発明では、着霜が生じやすい状況下や一部着霜した状況下であっても熱交性能の低下を小さく抑えることが可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００６６】
＜１−１＞給湯装置の構成
図１は、本発明にかかる冷凍装置の一実施形態としての給湯装置１の概略構成図である。給湯装置１は、超臨界域で作動する冷媒（ここでは、二酸化炭素）を使用して二段圧縮式冷凍サイクルを行うことで、温水を作り出す装置である。
【００６７】
給湯装置１は、水回路９０と、冷媒回路１０とを有している。
【００６８】
（水回路）
水回路９０は、図１に示すように、外部から供給される水をポンプ９１によって後述する熱源側熱交換器４に導く入水配管９２と、この熱源側熱交換器４から供給先へとお湯を供給する出水配管９３とから構成されている。このポンプ９１は、モータ９１ｍを有しており、制御によって熱源側熱交換器４に供給する水量を調節できるようになっている。
【００６９】
（冷媒回路）
冷媒回路１０は、主として、圧縮機構２と、熱源側熱交換器４と、膨張機構５と、利用側熱交換器６と、中間冷媒管２２と、中間冷却器７等を有している。
【００７０】
圧縮機構２は、本実施形態において、２つの圧縮要素で冷媒を二段圧縮させる。
【００７１】
中間冷媒管２２は、圧縮機構２の低段側の圧縮要素から吐出する冷媒を、高段側の圧縮要素に導く配管である。
【００７２】
中間冷却器７は、この中間冷媒管２２を通過する冷媒を冷却させることで、圧縮仕事の量を低減化させる外部冷却装置である。
【００７３】
熱源側熱交換器４は、水回路９０によって供給される水を加熱するために、冷媒の放熱器として機能する熱交換器である。この熱源側熱交換器４における熱交換によって、冷媒回路１０の冷媒は放熱し、水回路の水は加熱される。
【００７４】
膨張機構５は、熱源側熱交換器４と利用側熱交換器６との間に設けられ、通過する冷媒を減圧しつつ、冷媒流量を調節する。
【００７５】
利用側熱交換器６は、フィンチューブ型熱交換器であって、冷媒を、送風機３から供給される外部空気との間で熱交換させる。ここでは、利用側熱交換器６は、膨張機構５において減圧された冷媒を蒸発させる蒸発器として機能する。この利用側熱交換器６の詳細については、後述する。
【００７６】
送風機３は、モータ３ｍを有しており、利用側熱交換器６に供給する風量を調節することができる。
【００７７】
そして、利用側熱交換器６で蒸発された冷媒は、上記圧縮機構２に吸入されることで冷凍サイクルが行われる。
【００７８】
＜１−２＞利用側熱交換器
次に、利用側熱交換器６の詳細構成について図を参照しつつ説明する。
【００７９】
図２は、利用側熱交換器６の正面図である。図３は、利用側熱交換器６の右側面図である。図４は、利用側熱交換器６の上面図である。
【００８０】
なお、正面側には送風機３が設けられ、背面側から正面側に流れる空気流れを形成させる。このため、以下、正面側は風下側を、背面側は風上側を意味するものとする。そして、右側、左側との表現は、それぞれ正面側から見た場合の位置を示すものとする。
【００８１】
この利用側熱交換器６は、複数のフィンから構成されるフィン群に対して、複数の伝熱管から構成される管列が貫通するように構成されている。
【００８２】
上面図である図４に示すように、利用側熱交換器６は、略Ｌ字形状に折れ曲がって、送風機３を背面側および左側面側から覆うように形成されている。
【００８３】
この利用側熱交換器６は、図４に示すように、送風機３が駆動することによって、矢印で示す方向に空気流れＦが形成される。
【００８４】
ここで、風上側のフィン６１，６２，６３・・・が鉛直方向（図４の奥行き方向）を長手方向として、互いに面平行の位置関係で厚み方向に並ぶことで、風上側フィン群６０を構成している。また、風上側フィン群６０を板厚方向に貫通させている風上側の伝熱管４１，４２，４３・・・がフィン６１，６２，６３・・・の板厚方向を長手方向としつつ、互いに平行の位置関係で鉛直方向（図４の奥行き方向）に並ぶことで風上側伝熱管列４０を構成している。
【００８５】
風下側のフィン７１，７２，７３・・・についても、風下側に配置されている点以外は、風上側フィン群６０と同様であり、風下側フィン群７０を構成している。また、風下側の伝熱管５１，５２，５３・・・についても、風下側に配置されている点以外は、風上側伝熱管列４０と同様であり、風下側伝熱管群５０を構成している。
【００８６】
なお、後述するが、給湯装置１の蒸発器として機能する利用側熱交換器６は、運転条件や周囲温度によって、着霜が生じることがあるが、この場合の着霜は、主として風上側フィン群６０や風上側伝熱管群４０の風上側から生じはじめることになる。
【００８７】
＜１−３＞伝熱管の詳細
伝熱管４１，４２，４３・・・，５１，５２，５３・・・は、いずれも銅製の配管である。なお、伝熱管４１，４２，４３・・・，５１，５２，５３・・・の材質としては、銅に限られるものではなく、例えば、銅を含んだ合金によって形成されていてもよい。
【００８８】
なお、上記給湯装置１において作動冷媒として二酸化炭素が用いられ、所定効率以上の冷凍サイクルを実行する場合には、冷媒の圧力が臨界圧力を超えるまで高圧になる。この高圧は、従来のＲ−２２等のフルオロカーボン系の冷媒を用いた冷凍サイクルの高圧よりも非常に高いため、この利用側熱交換器６の伝熱管４１，４２，４３・・・，５１，５２，５３・・・としては、耐圧強度を確保するために、素材として銅を用い、かつ、外径を７ｍｍとしている。なお、この伝熱管の肉厚は、耐圧強度を十分に確保する観点から、管径、使用冷媒、対象機器に適用される法規に基づいて定まる値とすることができる。また、この伝熱管の外径は、７ｍｍに限られるものではなく、例えば、４ｍｍ以上７ｍｍ未満であっても、耐圧強度を確保することができる。
【００８９】
＜１−４＞フィンの詳細形状
以下、図５〜図９を参照しつつ、フィン６１および伝熱管４１，４２を例に挙げて、利用側熱交換器６のフィンの詳細形状を説明する。
【００９０】
図５は、フィン６１に伝熱管４１，４２が貫通している様子を示す斜視図である。
【００９１】
図６は、フィン６１の正面図である。
【００９２】
図７は、フィン６１の部分拡大正面図である。
【００９３】
図８は、フィン６１の図７で示すＩ−Ｉ面の断面図である。
【００９４】
なお、各図面においてＦで示す空気流れ方向は、送風機３が駆動した場合に生じる空気流れ方向を示しており、この矢印Ｆを基準に風上側か風下側かを示しながら、以下説明する。
【００９５】
フィン６１は、折り目Ｐ１、Ｐ２，Ｐ３、板６１ａ、６１ｂ、６１ｃ、６１ｄ、貫通孔Ｏ１、Ｏ２、スリットＳ１１〜Ｓ２６、切り起こしＷ１１〜Ｗ２６、略平坦部Ｒを有しており、アルミによって形成されている。なお、アルミのみに限らず、アルミを含む合金で形成されていてもよい。
【００９６】
なお、このフィン６１は、一枚当たりの厚みが、０．１ｍｍとなっている。なお、この厚みは、０．１ｍｍに限られず、例えば、０．０５ｍｍよりも大きく０．５０ｍｍよりも小さくてもよい。
【００９７】
このフィン６１は、図６および図８に示すように、フィン６１の長手方向に対して平行に延びる折り目Ｐ１、折り目Ｐ３が山となっており、同様に平行に延びる折り目Ｐ２が谷となるように、波形形状となっている。この波形形状の傾斜程度は、図８に示すように、４．５ｍｍに対して０．３ｍｍ上昇もしくは下降する程度の傾斜となっている。
【００９８】
ここで、板６１ａは、フィン６１の折り目Ｐ１より風上側に位置する板である。また、板６１ｂは、フィン６１の折り目Ｐ１と折り目Ｐ２とによって囲まれている板である。板６１ｃは、フィン６１の折り目Ｐ２と折り目Ｐ３とによって囲まれている板である。板６１ｄは、フィン６１の折り目Ｐ３より風下側に位置する板である。
【００９９】
貫通孔Ｏ１には、伝熱管４１が貫通するように設けられている。そして、伝熱管４１の外周と、貫通孔Ｏ１の内周と、が互いに密着している。また、同様に、貫通孔Ｏ２には、伝熱管４２が貫通するように設けられている。そして、伝熱管４２の外周と、貫通孔Ｏ２の内周と、が互いに密着している。この密着形状によって、伝熱管４１，４２を流れる冷媒の熱を効率的にフィン６１に伝達させることができる。
【０１００】
スリットＳ１１〜Ｓ２６は、それぞれ切り起こしＷ１１〜Ｗ２６を設けるために切り込まれた部分であり、フィン６１の厚み方向に貫通している。例えば、スリットＳ１１の開口形状は、切り起こしＷ１１の形状に対応しており、略台形形状を有している。そして、スリットＳ１１のうちフィン６１の長手方向の一方側の１つの辺を介して、スリットＳ１１と切り起こしＷ１１とが繋がっている。すなわり、スリットＳ１１は、フィン６１に対して切り込みを入れ、それを板厚方向に延びる方向に起こした結果生じる開口である。この１つの辺のフィン６１の対応スリットに対する長手方向の向き(切り起こされる向き)は、いずれも同じ側となって統一されており製造が容易になっている。また、切り起こしＷ１１は、同様に、フィン６１に対して切り込みを入れ、それを板厚方向に延びる方向に起こした結果生じる突出部である。
【０１０１】
なお、切り起こしＷ１１、Ｗ１２、Ｗ１３のひとかたまり、切り起こしＷ１４、Ｗ１５、Ｗ１６のひとかたまり等、には、それぞれ切り起こしＷ１１と切り起こしＷ１２との間のように、それぞれ間隔が設けられている。このため、切り起こしに触れて十分に熱交換した空気は、切り起こしの間から漏れ出しながら流れることができ、通風抵抗が増大し過ぎないようにすることができている。また、この切り起こし同士の間隔が設けられていることで、ドレン水が生じた場合であっても、水捌け性を向上させることができている。
【０１０２】
また、これらの切り起こしＷ１１、Ｗ１４、Ｗ２１、Ｗ２４およびスリットＳ１１、Ｓ１４，Ｓ２１，Ｓ２４は、いずれも板６１ａの範囲内に位置しており、折り目Ｐ１までは達していない。また、切り起こしＷ１２、Ｗ１５、Ｗ２２、Ｗ２５およびスリットＳ１２、Ｓ１５，Ｓ２２，Ｓ２５は、いずれも板６１ｂの範囲内に位置しており、折り目Ｐ１、Ｐ２のいずれにも達していない。さらに、切り起こしＷ１３、Ｗ１６、Ｗ２３、Ｗ２６およびスリットＳ１３、Ｓ１６，Ｓ２３，Ｓ２６は、いずれも板６１ｃの範囲内に位置しており、折り目Ｐ２、Ｐ３のいずれにも達していない。
【０１０３】
なお、切り起こしＷ１１〜Ｗ２６は、貫通孔Ｏ１の近傍に配置される切り起こしＷ１１〜Ｗ１６と、貫通孔Ｏ２の近傍に配置される切り起こしＷ２１〜Ｗ２６と、が設けられている。このうち、切り起こしＷ１１、Ｗ１２、Ｗ１３およびスリットＳ１１、Ｓ１２，Ｓ１３は、貫通孔Ｏ１に対して、フィン６１の長手方向の一方側に設けられており、風上側に向かうほど、貫通孔Ｏ１の中心線（フィン６１の長手方向に垂直な方向の線）との距離が長くなるように配置されている。なお、切り起こしＷ１１、Ｗ１２、Ｗ１３は、いずれも同一面上に位置するように配置されている。また、切り起こしＷ１４、Ｗ１５、Ｗ１６およびスリットＳ１４、Ｓ１５，Ｓ１６についても同様に、貫通孔Ｏ１に対して、フィン６１の長手方向の他方側（切り起こしＷ１１等が設けられている位置とは反対側）に設けられており、風上側に向かうほど、貫通孔Ｏ１の中心線（フィン６１の長手方向に垂直な方向の線）との距離が長くなるように配置されている。なお、切り起こしＷ１４、Ｗ１５、Ｗ１６は、いずれも同一面上に位置するように配置されている。これにより、切り起こしＷ１１〜Ｗ１６は、風上側に向かうほど、同一の板６１ａ，６１ｂ，６１ｃ内での距離が離れていくように配置されている。なお、ここで、貫通孔Ｏ１の中心から幅方向に延びる線と、切り起こしＷ１１，Ｗ１２，Ｗ１３が並ぶ面とフィン６１との交わりと、がなす角であって、風上側に向けて広がっている迎え角の大きさは、１４度となるように設けられている。なお、この迎え角が１４度であるのは、切り起こしＷ１４，Ｗ１５，Ｗ１６や、切り起こしＷ２１，Ｗ２２，Ｗ２３や、切り起こしＷ２４，Ｗ２５，Ｗ２６についても同様である。
【０１０４】
この迎え角についても、１４度に限られず、例えば、１０度より大きく、４０度より小さければ、他の角度を採用してもよい。ここで、迎え角を４０度より小さくするのは、４０度以上にすると、空気流れに対する通風抵抗が増大し過ぎてしまい、利用側熱交換器６全体としての熱交性能を良好に保つことができないからである。また、迎え角を１０度より大きくするのは、１０度以下にすると、切り起こし周辺の空気流れが早すぎることになり、熱交性能を向上させることができないからである。
【０１０５】
略平坦部Ｒは、図７に示すように、貫通孔Ｏ１と貫通孔Ｏ２との間のうち、切り起こしＷ１４，Ｗ１５，Ｗ１６と切り起こしＷ２１，Ｗ２２，Ｗ２３との間の、切り起こしやスリット等が設けられていない略平坦部分である。すなわち、この略平坦部Ｒには、切り起こしやスリット等が無く、単に波形のフィン６１の形状による凹凸があるだけであり、通風抵抗が非常に少ない部分である。なお、伝熱管４１、４２や切り起こしＷ１４、Ｗ１５、Ｗ１６、Ｗ２１、Ｗ２２、Ｗ２３に着霜が生じることで伝熱管４１，４２や切り起こしＷ１４、Ｗ１５、Ｗ１６、Ｗ２１、Ｗ２２、Ｗ２３における空気流れの通過が困難になった状況であっても、この略平坦部Ｒは、通風抵抗が少ないために着霜が生じにくく、空気流れとの間で熱交換を続けることができるようになる。
【０１０６】
なお、上述したように、切り起こしが切り起こされる向きが統一されているため、切り起こしに対するスリットの配置方向も統一され、製造が容易になっている。このため、ここでは、切り起こしのスリットが最寄りの貫通孔側に位置しているところ（例えば、切り起こしＷ２２に対するスリットＳ２２）では、切り起こし位置を風下寄りにしつつ（切り起こしＷ２１と切り起こしＷ２２との距離が３．５ｍｍで、切り起こしＷ２２と切り起こしＷ２３との距離が２．８ｍｍ）、切り起こしのスリットが最寄りの貫通孔とは反対側に位置しているところ（例えば、同じ板６１ｂ上である切り起こしＷ１５に対するスリットＳ１５）では、切り起こし位置を風上寄りにして配置している（切り起こしＷ１４と切り起こしＷ１５との距離が２．８ｍｍで、切り起こしＷ１５と切り起こしＷ１６との距離が３．５ｍｍ）。これにより、伝熱管４２近傍で熱交換された空気は、スリットＳ２２を介して流れやすくなり、死水域が生じにくくしている。また、伝熱管４１近傍で熱交換された空気は、切り起こしＷ１５が風上側に離れて配置されていることで、スリットが切り起こしと伝熱管４１との間に位置していなくても、切り起こしＷ１５と伝熱管４１との間を介して空気が流れやすくなり、死水域を生じにくくしている。
【０１０７】
＜１−５＞切り起こしの詳細形状
切り起こしＷ１１〜Ｗ２６は、図８および図９に示すように、風上側の方が切り起こし高さ（フィン６１の板厚方向の長さ）が概ね高くなるように形成されている。
【０１０８】
具体的には、図７に示すように、上底を風上側として、下底を風下側として、高さをスリットと切り起こしとの共通の辺の長さとすると、各切り起こしの形状は以下のようになる。切り起こしＷ１１，Ｗ１４，Ｗ２１，Ｗ２４は、上底が０．２５ｍｍ、下底が１．０ｍｍ、高さが１．７ｍｍである。また、切り起こしＷ１２、Ｗ１５、Ｗ２２、Ｗ２５は、上底が０．５１ｍｍ、下底が０．７６ｍｍ、高さが２．０ｍｍである。さらに、切り起こしＷ１３、Ｗ１６、Ｗ２３、Ｗ２６は、上底が０．６５ｍｍ、下底が０．８ｍｍ、高さが２．０ｍｍである。このように、風上側の上底が下底よりも短くなるように形成することで、死水域を生じさせる原因となる高い切り起こしを、フィン６１の風上側に存在させないようにしている。これにより、風上側に設けられた切り起こしの風下側においても空気流れとフィン６１の面とが十分に触れあうようにすることができ、熱交性能を向上させている。ここでの切り起こしの辺は、いずれも０．２５ｍｍ以上となるように設計している。これは、本実施形態のアルミ製の板厚０．１ｍｍ程度のフィンでは、０．２５ｍｍより小さい辺を有する切り起こしを設けようとしても、製造が困難であるためである。
【０１０９】
なお、切り起こしについては、このような形状に限られず、例えば、図９に示すように、切り起こしＷ２１、Ｗ２２，Ｗ２３の各辺の長さを、ｈ２１ｆ<ｈ２１ｂ<ｈ２２<ｈ２３<ＦＰ（フィンピッチ）となるように形成してもよい。
【０１１０】
さらには、フィン６１の波形形状を考慮して山である折り目Ｐ１の風下側の切り起こしを長めに、谷である折り目Ｐ２の風下側の切り起こしを短めになるように、形成してもよい。
【０１１１】
＜１−６＞フィンのスタッキング状態
図１０にフィン６１、６２、６３、６４、６５・・・がスタッキングされてフィン群を構成している様子を示す。
【０１１２】
なお、ここでのフィン同士の板厚方向の間隔であるフィンピッチＦＰが、１．０ｍｍより大きく、３．０ｍｍより小さくなるように設けられており、ここでは、１．５ｍｍとされている。このように、フィンピッチＦＰを狭くすることで、利用側熱交換器６の単位体積当たりの熱交換量を増大させることができる。
【０１１３】
さらに、ここでは、切り起こしＷ２１，Ｗ２２、Ｗ２３のフィン厚み方向の高さが、フィンピッチＦＰの０．９以下となるように設計されている。これにより、切り起こしの上端とその上方に位置しているフィンの下面との間に空気が流れやすくなるため、切り起こし近傍で空気が停滞してしまうことを防ぐことができ、熱交性能を向上させている。
【０１１４】
＜１−７＞貫通孔の内径Ｄ（伝熱管の外径）と各値との関係
図１１に、フィン６１の簡略形状を示すように、貫通孔Ｏ１や貫通孔Ｏ２の内径（＝伝熱管の外径）をＤとして、貫通孔Ｏ１の中心と貫通孔Ｏ２の中心との間の孔中心間距離をＳ１として、フィン６１の長手方向に垂直な方向の距離であるフィン幅をＳ２とする。
【０１１５】
（Ｓ１／Ｄについて）
本実施形態のフィン６１では、孔中心間距離Ｓ１を伝熱管の外径Ｄで除した値が３．０より大きい関係で設計されている。ここで、Ｓ１／Ｄの値が大きくなるということは、貫通孔の内径Ｄ（伝熱管の外径）に比べて孔中心間距離Ｓ１が長いということ、すなわち、伝熱管の本数密度が低いということ、もしくは、伝熱管が細いということである。ここで、図１２において、従来の切り起こしの無い熱交換器のＳ１／Ｄの関係について点線で、上記実施形態のＳ１／Ｄの関係について実線で示す。ここでは、従来の熱交換器ではＳ１／Ｄの値が３を超えたあたりから熱交性能比が減少しているのに対して、本実施形態の利用側熱交換器６では熱交性能比の落ち方が従来よりも緩やかになる。このように、伝熱管の強度を増すために管径を短くしたり、耐圧強度を確保するために肉厚化させてこれに伴う材料コスト増加分や総重量増加分を小さく抑えるために伝熱管の本数密度を小さく抑えたとしても、切り起こしが設けられていることで熱交性能が落ちにくい。この効果は、Ｓ１／Ｄの値が３．５であればより大きくなるため、３．０の値の代わりに３．５を用いてもよい。
【０１１６】
（Ｓ２／Ｄについて）
また、ここでは、Ｓ２／Ｄの値が、２．２より大きく、３．５より小さくなるように設計されている。Ｓ２／Ｄの値がこの範囲となるフィン形状では、図１３に示すように、熱交性能比を良好にすることができている。ここで、Ｓ２／Ｄの比率が２．２以下である場合には、伝熱管の関係を小さくすることが困難になっていき、かつ、伝熱管を流れる冷媒から得た熱を外部の空気と熱交換させるためのフィン面積が不足することになる。また、Ｓ２／Ｄの比率が３．５以上である場合には、伝熱管を通じて供給される冷媒の熱をフィン幅方向の端部まで伝えることができず、フィン幅方向端部において熱交換を有効に行わせることができず、むしろ通風抵抗が増大してしまう。このため、フィン幅Ｓ２を伝熱管の外径Ｄで除した値として、２．２より大きく、３．５より小さい範囲を採用することで、通風抵抗の増大を小さく抑えつつ有効な熱交換に必要とされるフィン面積を確保することができている。
【０１１７】
（Ｗ／Ｄについて）
本実施形態のフィン６１では、図７に示すように、切り起こしの空気流れ方向の長さ成分Ｗを、貫通孔の内径Ｄ（伝熱管の外径）で除した値が、１．０より大きく２．５より小さくなるように設計している。
【０１１８】
このＷ／Ｄの値が１．０以下である場合には、伝熱を促進させるという突出部による効果を十分に得ることができなくなる。また、Ｗ／Ｄの値が２．５以上である場合には、空気流れの抜けを良好に保つことができず熱交効率が低下する。このため、これらの範囲を除いた本実施形態のフィン形状では、空気流れの抜けを良好に維持したままで伝熱を促進させることができている。
【０１１９】
＜１−８＞２列配置について
図４で示したように、本実施形態の利用側熱交換器６では、風上側のフィン６１（風上側フィン群６０）と、風下側のフィン７１（風下側フィン群７０）と、が並列に配置されている。ここでは、風上側のフィン６１に設けられる伝熱管の位置と、風下側のフィン７１に設けられる伝熱管の位置とが、千鳥状、すなわち、正面視において風上側の伝熱管と風下側の伝熱管が交互に見えるように配置される。
【０１２０】
図１４に二列配置の簡略構成図を示す。
【０１２１】
ここでは、フィン６１が上流側に、フィン７１が下流側に配置されている。
【０１２２】
この風下側のフィン７１も、形状は、上述したフィン６１と同様である。
【０１２３】
ここでは、説明の便宜上、フィン７１の中心付近に設けられており伝熱管５１を貫通させる開口を貫通孔Ｏ３とする。
【０１２４】
また、空気流れとして、フィン６１のうち、伝熱管４１に向かっている空気流れｆ１、切り起こしに向かっている空気流れｆ２、略平坦部Ｒに向かっている空気流れｆ３があるとする。
【０１２５】
ここでは、空気流れｆ１については、伝熱管４２に触れながら通過することで、十分な熱交換が行われる。また、空気流れｆ２については、伝熱管４２の近くに設けられている切り起こしに触れながら通過することで十分な熱交換が行われる。また、切り起こしを避けるように流れた空気流れｆ２の一部は、略平坦部Ｒ近傍に向けて流れる。さらに、空気流れｆ３については、切り起こしを避けるように流れた空気流れｆ２の一部をも含めて、略平坦部Ｒにおいて多少の熱交換を行いつつ、通風抵抗が低いことから、風下側のフィン７１の伝熱管５１に向かい、伝熱管５１に触れながら通過することで十分な熱交換が行われる。
【０１２６】
これにより、空気流れは、いずれの箇所を通過する場合であっても、２列設けられた利用側熱交換器６を通過する際に十分に熱交換される。
【０１２７】
また、仮に、風上側のフィン６１の風上側で着霜が生じたとしても、主として伝熱管４２近傍および切り起こし近傍において生じるだけで、略平坦部Ｒには生じない。これにより、着霜が生じる状況下であっても、空気流れｆ３については、略平坦部での多少の熱交換と、伝熱管５１における熱交換を確保することができるようになっている。
【０１２８】
＜１−９＞変形例Ａ
上記実施形態では、略平坦部Ｒには切り起こしが無い場合を例に挙げて説明した。
【０１２９】
しかし、本発明はこれに限られるものではなく、例えば、図１５に示すように、略平坦部Ｒの風下側において、板厚方向上方かつフィンの長手方向に延びて壁を形成している切り起こしＶ１、Ｖ２、Ｖ３をさらに備えたフィン２６１を採用してもよい。
【０１３０】
ここでは、略平坦部Ｒを通過する空気流れについても切り起こしＶ１に触れさせることで十分に熱交換させることができるようになる。これにより、二列でなく、一列のみで用いる場合であっても、全体的に熱交換を行わせることが可能になる。
【０１３１】
＜１−１０＞変形例Ｂ
上記実施形態では、風上側のフィン６１と風下側のフィン７１とが同一形状の場合を例に挙げて説明した。
【０１３２】
しかし、本発明はこれに限られるものではなく、例えば、図１６に示すように風上側のフィン３６１については上記実施形態のフィン６１と同一の形状としつつ、風下側のフィン３７１については、切り起こしＷ１１、Ｗ１２、Ｗ１３のように空気流れ方向に向けて傾斜させて設けるのではなく、伝熱管４１の下流側に板厚方向上方かつフィンの長手方向に延びて壁を形成している切り起こしＫを、伝熱管４２の下流側に板厚方向上方かつフィンの長手方向に延びて壁を形成している切り起こしＬを、それぞれ位置させるようにしてもよい。
【０１３３】
＜１−１１＞変形例Ｃ
上記実施形態では、給湯装置１を例に挙げて説明した。
【０１３４】
しかし、本発明はこれに限られるものではなく、例えば、図１７に示すように、水の加熱に限られない冷凍装置２０１としてもよい。
【０１３５】
＜１−１２＞変形例Ｄ
上記実施形態では、貫通孔Ｏ１、Ｏ２の中心を結んだラインに対して上流側においても切り起こしが設けられている場合を例に挙げて説明した。
【０１３６】
しかし、本発明は、これに限られるものではなく、例えば、図１８に示すように、切り起こしは、貫通孔Ｏ１、Ｏ２の中心を結んだラインに対して上流側には設けず、下流側にのみ設けるフィン４６１を採用してもよい。この場合には、着霜が生じやすい風上側の通風抵抗を抑えることができ、着霜を生じにくくさせることができる。
【産業上の利用可能性】
【０１３７】
本発明の冷凍装置は、伝熱管の耐圧強度を増大させたい場合であっても、熱交換器のコストの増大を小さく抑えつつ、着霜による熱高性能の低下を小さく抑えることが可能になるため、流体同士を直接接触させることなく熱交換を行わせるフィンチューブ型熱交換器、これを備えた冷凍装置および給湯装置に適用した場合に特に有用である。
【図面の簡単な説明】
【０１３８】
【図１】本発明の第１実施形態にかかる冷凍装置の一実施形態としての空気調和装置の概略構成図である。
【図２】利用側熱交換器の正面図である。
【図３】利用側熱交換器の右側面図である。
【図４】利用側熱交換器の上面図である。
【図５】フィンに伝熱管が貫通している様子を示す斜視図である。
【図６】フィンの正面図である。
【図７】フィンの部分拡大正面図である。
【図８】フィンの図７に示すＩ−Ｉ面を示す断面図である。
【図９】切り起こしの形状関係図である。
【図１０】フィンのスタッキングの様子を示す図である。
【図１１】フィンの所定距離を示す説明図である。
【図１２】Ｓ１／Ｄと熱交性能との関係を示す図である。
【図１３】Ｓ２／Ｄと熱交性能比との関係を示す図である。
【図１４】風上側のフィンと風下側のフィンとの空気流れ関係を示す説明図である。
【図１５】変形例（Ａ）のフィンの概略構成図である。
【図１６】変形例（Ｂ）のフィンの概略構成図である。
【図１７】変形例（Ｃ）の冷凍装置の概略冷媒回路図である。
【図１８】変形例（Ｄ）のフィンの概略構成図である。
【符号の説明】
【０１３９】
１  給湯装置
２  圧縮機構
４  熱源側型熱交換器
５  膨張機構
６  利用側型熱交換器（フィンチューブ型熱交換器）
７  中間冷却器
１０  冷媒回路
２２  中間冷媒管
４１  伝熱管(第１伝熱管)
４２  伝熱管(第２伝熱管)
６１  フィン
７１  下流側フィン
９０  水回路
２０１  冷凍装置
ＦＰ  フィンピッチ
Ｋ  切り起こし(第１突出壁)
Ｌ  切り起こし（第２突出壁）
Ｏ１  貫通孔（第１貫通孔）
Ｏ２  貫通孔（第２貫通孔）
Ｏ３  貫通孔（第３貫通孔）
Ｒ  略平坦部
Ｓ１  孔中心間距離
Ｓ２  フィン幅
Ｓ１１〜Ｓ２６  スリット（切り込み部）
Ｖ１、Ｖ２，Ｖ３  切り起こし（突出壁）
Ｗ１１〜Ｗ２６  切り起こし（突出部） 
【図１】
0005251237.tif 000002
【図２】
0005251237.tif 000003
【図３】
0005251237.tif 000004
【図４】
0005251237.tif 000005
【図５】
0005251237.tif 000006
【図６】
0005251237.tif 000007
【図７】
0005251237.tif 000008
【図８】
0005251237.tif 000009
【図９】
0005251237.tif 000010
【図１０】
0005251237.tif 000011
【図１１】
0005251237.tif 000012
【図１２】
0005251237.tif 000013
【図１３】
0005251237.tif 000014
【図１４】
0005251237.tif 000015
【図１５】
0005251237.tif 000016
【図１６】
0005251237.tif 000017
【図１７】
0005251237.tif 000018
【図１８】
0005251237.tif 000019