(57)【要約】【課題】ルーバに霜が付着したとしても、熱交換器の熱交換率が悪化するのを防ぐ。【解決手段】フィン５０は、板厚方向が空気流れ方向Ｆに交差するようにして配置された板状部６０と、板状部６０から板厚方向に突出すると共に空気流れ方向Ｆに沿って配列された複数のルーバ６１，６２，６３，６４，・・・とを有する。扁平伝熱管４１，４２，４３，・・・は、空気流れ方向Ｆに交差するようにしてフィン５０に挿入されている。特に、ルーバ６１，６２，６３，６４，・・・は、空気流れ方向Ｆの上流側に位置する上流側ルーバと、空気流れ方向Ｆの下流側に位置する下流側ルーバとを有しており、板状部６０から下流側ルーバの突出方向先端部までの高さは、上流側ルーバよりも高い。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
空冷式かつ通風式の熱交換器であって、
板厚方向が前記通風により生じる空気流れ方向（Ｆ）に交差するようにして配置された板状部（６０）と、前記板状部から板厚方向に突出すると共に前記空気流れ方向に沿って配列された複数の突出部（６１，・・・，１６１，・・・，２６１・・・，３６１，・・・）とを有するフィン（５０）と、
前記空気流れ方向に交差するようにして前記フィンに挿入された複数の伝熱管（４１，４２，４３，・・・）と、
を備え、
複数の前記突出部は、前記空気流れ方向の上流側に位置する上流側突出部と、前記空気流れ方向の下流側に位置する下流側突出部とを有し、
前記板状部から前記下流側突出部における突出方向先端部までの高さは、前記板状部から前記上流側突出部における突出方向先端部までの高さよりも大きい、
熱交換器（１０）。
【請求項２】
前記下流側突出部が前記板状部から突出している長さは、前記上流側突出部が前記板状部から突出している長さよりも大きい、
請求項１に記載の熱交換器（１０）。
【請求項３】
前記下流側突出部の前記板状部に対する傾斜角度は、前記上流側突出部の前記板状部に対する傾斜角度よりも大きい、
請求項１または２に記載の熱交換器（１０）。
【請求項４】
前記板状部から各前記突出部における前記突出方向先端部までの高さは、前記空気流れ方向の上流側から下流側に向かうにつれて除々に高くなっている、
請求項１から３のいずれか１項に記載の熱交換器（１０）。
【請求項５】
前記板状部から各前記突出部における前記突出方向先端部までの高さは、前記空気流れ方向の上流側から下流側に向かうにつれて、前記突出部の所定数毎に高くなっている、
請求項１から３のいずれか１項に記載の熱交換器（１０）。
【請求項６】
各前記突出部は、前記板状部の一部から切り起こして形成されている、
請求項１から５のいずれか１項に記載の熱交換器（１０）。
【請求項７】
前記熱交換器は、前記熱交換器に着霜した霜を取り除く除霜運転を行うことが可能な冷凍装置に用いられる、
請求項１から６のいずれか１項に記載の熱交換器（１０）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、熱交換器、特に、空冷式かつ通風式の熱交換器に関する。
【背景技術】
【０００２】
空気調和装置の室外ユニットや給湯装置の熱源ユニット等には、空気を加熱したり冷却したりするための熱交換器が用いられている。熱交換器の種類としては、断面が円形状の伝熱管をフィンに挿入するタイプの他、例えば特許文献１（特開２０１０−２１３８号公報）に示されるような積層型の熱交換器が挙げられる。積層型の熱交換器は、水平面状に広がっている平面部を鉛直方向に向けた状態で扁平伝熱管が複数段配置されており、隣接する扁平伝熱管に挟まれた通風空間にはフィンが配置された構成を有する。
【０００３】
また、熱交換器には、特許文献２（特開２００５−２０１４９２号公報）に示されるものがある。特許文献２の熱交換器では、水平方向に伸びる扁平伝熱管に略直行してフィンが複数配置されており、このフィンには、空気の流れ方向に沿って所定間隔毎に複数のルーバが設けられている。ルーバは、鉛直方向に延びており、その長さは、空気の流れ方向の上流側から下流側に向かって順次大きくなっている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、室外ユニットや熱源ユニットは屋外に設置されるため、冬等の低外気時には、これらユニット内の熱交換器には霜が付着する。この霜は、熱交換器における空気の通過を阻害する要因となり、結果的に熱交換器の熱交換率を低下させてしまう。
【０００５】
また、特許文献１の積層型の熱交換器において特許文献２のルーバを採用した場合、積層型の熱交換器の構造上、鉛直方向のルーバの長さを十分に確保することが困難となる。そのため、空気流の上流側のルーバに着霜した際、ルーバの鉛直方向の長さが十分ではないために、空気流れは下流側のルーバへと到達しにくくなる。従って、熱交換器は空気との熱交換を十分に行うことができず、熱交換器の熱交換率は依然として低下したままとなる。
【０００６】
そこで、本発明の課題は、たとえルーバに霜が付着したとしても、熱交換器の熱交換率が低下するのを防ぐことにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の第１観点に係る熱交換器は、空冷式かつ通風式の熱交換器であって、フィンと、複数の伝熱管とを備える。フィンは、板状部と、複数の突出部とを有する。板状部は、板厚方向が、通風により生じる空気流れ方向に交差するようにして配置されている。複数の突出部は、板状部から板厚方向に突出すると共に、空気流れ方向に沿って配列されている。複数の伝熱管は、空気流れ方向に交差するようにしてフィンに挿入されている。複数の突出部は、上流側突出部と下流側突出部とを有する。上流側突出部は、空気流れ方向の上流側に位置する。下流側突出部は、空気流れ方向の下流側に位置する。そして、板状部から下流側突出部における突出方向先端部までの高さは、板状部から上流側突出部における突出方向先端部までの高さよりも大きい。
【０００８】
この熱交換器によると、下流側突出部の高さの方が上流側突出部よりも高いため、たとえ上流側突出部等に霜が付着したとしても、空気は下流側突出部側に到達することとなる。従って、空気は下流側突出部においても熱交換を行うことができるため、熱交換器の熱交換率の低下を防ぐことができる。
【０００９】
本発明の第２観点に係る熱交換器は、第１観点に係る熱交換器であって、下流側突出部が板状部から突出している長さは、上流側突出部が板状部から突出している長さよりも大きい。
【００１０】
これにより、容易に下流側突出部の高さを上流側突出部よりも高くすることができる。
【００１１】
本発明の第３観点に係る熱交換器は、第１観点または第２観点に係る熱交換器であって、下流側突出部の板状部に対する傾斜角度は、上流側突出部の板状部に対する傾斜角度よりも大きい。
【００１２】
これにより、容易に下流側突出部の高さを上流側突出部よりも高くすることができる。
【００１３】
本発明の第４観点に係る熱交換器は、第１観点から第３観点のいずれかに係る熱交換器であって、板状部から各突出部における突出方向先端部までの高さは、空気流れ方向の上流側から下流側に向かうにつれて除々に高くなっている。
【００１４】
この熱交換器によると、突出部の高さは、空気流れ方向に沿って除々に高くなっているため、空気は、より高い各突出部へと到達し易くなる。
【００１５】
本発明の第５観点に係る熱交換器は、第１観点から第３観点のいずれかに係る熱交換器であって、板状部から各突出部における突出方向先端部までの高さは、空気流れ方向の上流側から下流側に向かうにつれて、突出部の所定数毎に高くなっている。
【００１６】
この熱交換器によると、突出部の高さは、空気流れ方向に沿って突出部の所定数毎に高くなっているため、空気は、より高い各突出部へと到達し易くなる。
【００１７】
本発明の第６観点に係る熱交換器は、第１観点から第５観点のいずれかに係る熱交換器であって、各突出部は、板状部の一部から切り起こして形成されている。
【００１８】
これにより、突出部は板状部と一体形成されているので、突出部を板状部とは別の部材にて形成する必要がなく、突出部を含むフィンを金型等によって簡単に形成することができる。
【００１９】
本発明の第７観点に係る熱交換器は、第１観点から第６観点のいずれかに係る熱交換器であって、熱交換器は、熱交換器に着霜した霜を取り除く除霜運転を行うことが可能な冷凍装置に用いられる。
【００２０】
この熱交換器は、上述した突出部の構成を有するだけではなく、除霜運転を行うことが可能な冷凍装置に用いられている。これにより、たとえ熱交換器の各突出部などに霜が付着したとしても、除霜運転によって霜は解けて水滴となる。従って、より熱交換器の熱交換換率が低下するのを防ぐことができる。
【発明の効果】
【００２１】
本発明の第１観点に係る熱交換器によると、空気は下流側突出部にて熱交換を行うことができるため、熱交換器の熱交換率の低下を防ぐことができる。
【００２２】
本発明の第２観点及び第３観点に係る熱交換器によると、容易に下流側突出部の高さを上流側突出部よりも高くすることができる。
【００２３】
本発明の第４観点及び第５観点に係る熱交換器によると、空気は、より高い各突出部へと到達し易くなる。
【００２４】
本発明の第６観点に係る熱交換器によると、突出部は板状部と一体形成されているので、突出部を板状部とは別の部材にて形成する必要がなく、突出部を含むフィンを金型等によって簡単に形成することができる。
【００２５】
本発明の第７観点に係る熱交換器によると、より熱交換器の熱交換換率が低下するのを防ぐことができる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本実施形態に係る熱交換器の外観図。
【図２】図１においてＡで示す部分の拡大図。
【図３】本実施形態に係る熱交換器の概略斜視図。
【図４】図２においてＩＶ−ＩＶで示す面で切断した場合の横断面であって、図３の熱交換器を右側から見た場合の側面図。
【図５】図４においてＶ−Ｖで示す面で切断した場合の、フィンの横断面図。
【図６】ルーバが切り起こし形成される工程を説明するための図。
【図７】図５に示すようにルーバが配置された場合における、空気の流れを説明するための図。
【図８】変形例Ａに係るフィンの横断面図。
【図９】変形例Ａにおいて、ルーバが切り起こし形成される前のフィンの状態を表す図。
【図１０】変形例Ｂに係るフィンの横断面図。
【図１１】変形例Ｃに係るフィンの横断面図。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
以下、本発明に係る熱交換器について、図面を参照しつつ詳述する。なお、以下の実施形態は、本発明の具体例であって、本発明の技術的範囲を限定するものではない。
【００２８】
（１）概要
図１は、本発明の一実施形態に係る熱交換器１０の外観図である。本実施形態に係る熱交換器１０は、空気調和装置の室外ユニットの内部に設けられており、冷媒の蒸発器、または冷媒の放熱器として機能することができるものである。
【００２９】
なお、図示してはいないが、本実施形態では、上記空気調和装置が、屋外に設置される室外ユニットと室内に設置される室内ユニットとに分かれて構成されるセパレートタイプである場合を例に取る。空気調和装置の運転種類としては、冷房運転、暖房運転の他、室外機における熱交換器１０に付着した霜を取り除くデフロスト運転等が挙げられる。
【００３０】
本実施形態に係る熱交換器１０は、空冷式かつ通風式の熱交換器である。このため、空気調和装置には、当該熱交換器１０に対して空気流れを供給する送風機（図示せず）が備えられている。以下では、図面にて、空気流れ方向「Ｆ」として示している。
【００３１】
ここで、送風機は、自己が生じさせる空気流れ方向Ｆに対して、熱交換器１０の下流側に配置されていてもよいし、上流側に配置されていてもよい。また、送風機が形成する空気流れは、送風流路を形成する他の部材等によって、自在に空気流れ方向Ｆを変更できる。自在に向きが変更された後の空気が熱交換器１０を通過する際には、熱交換器は、空気が略水平方向に通過するようにして配置される。
【００３２】
そして、冷媒の蒸発器として機能している熱交換器１０に、送風機からの空気が供給される状態においては、熱交換器１０は、送風機によって供給される空気を利用して熱交換を行う。この場合の冷媒と空気との間の熱交換においては、扁平伝熱管（後述）の内部を流れる冷媒は、送風機によって供給される空気の熱によって暖められて蒸発する。他方、熱交換器１０を通過した空気は、扁平伝熱管の内部を流れる冷媒の熱によって冷やされ、温度が低下する。この際、熱交換器１０の表面温度が、供給される空気の温度よりも低い状態となっていることから、供給される空気が冷やされる際に、熱交換器１０の表面に結露水が生じることがある。結露水は、低外気時には霜となり、主に熱交換器１０の表面に付着してしまう。
【００３３】
本実施形態に係る熱交換器１０は、熱交換器１０の表面に霜が付着したとしても、当該霜によって熱交換効率が低下するのを防ぐ構造を有する。
【００３４】
（２）熱交換器の構成
次に、本実施形態に係る熱交換器１０の構造について詳述する。図１に示すように、熱交換器１０は、主として、分流ヘッダ２０、合流ヘッダ３０、扁平伝熱管群４０、及びフィン５０を備えている。
【００３５】
尚、以下の説明においては、「上」「下」「右」、「鉛直」、「水平」等の方向を示す表現を適宜用いているが、これらは、熱交換器１０が図１の状態で設置された状態での各方向を表す。また、図１に示されるように、熱交換器１０が見える側を「正面側」とし、「上面側」および「下面側」は、正面側を基準として把握されるものとする。
【００３６】
（２−１）分流ヘッダ及び合流ヘッダ
図１に示すように、分流ヘッダ２０及び合流ヘッダ３０は、その長手方向が共に鉛直方向となっている。分流ヘッダ２０及び合流ヘッダ３０には、扁平伝熱管群４０が連結されている。具体的には、分流ヘッダ２０及び合流ヘッダ３０は、互いに所定距離離れて並列に延びており、その長手方向に沿って扁平伝熱管群４０における各扁平伝熱管４１，４２，４３・・・が配列するようにして連結されている。
【００３７】
分流ヘッダ２０には、図１における方向Ｒ１から、液状態の冷媒や気液二相状態の冷媒が送り込まれる。分流ヘッダ２０に供給された冷媒は、各扁平伝熱管４１，４２，４３，・・・が有する複数の流路に別れて、合流ヘッダ３０まで流れる。
【００３８】
合流ヘッダ３０は、空気流れ方向Ｆの成分において分流ヘッダ２０と同様の位置に設けられており、複数の扁平伝熱管４１，４２，４３，・・・が有する複数の流路から流れてきた冷媒を合流させ、図１における方向Ｒ２（具体的には、方向Ｒ１とは逆）に冷媒を送り出す。
【００３９】
（２−２）扁平伝熱管群
扁平伝熱管群４０は、複数の扁平伝熱管（伝熱管に相当）４１，４２，４３，・・・によって構成されている。
【００４０】
扁平伝熱管４１，４２，４３，・・・は、アルミニウムまたはアルミニウム合金によって形成されており、通風により生じる空気流れ方向Ｆに交差（具体的には、略直交）するようにしてフィン５０に挿入されている。より具体的には、扁平伝熱管４１，４２，４３，・・・は、図３及び図４に示すように、それぞれ鉛直方向に所定距離離れて並んで配置されており、図３に示すように、通風によって水平方向に生じる空気流れ方向Ｆに対して略平行な水平面状に広がっている扁平面４１ａ，４１ｂ，４２ａ，４２ｂ，４３ａ，４３ｂ・・・を有している。扁平面４１ａ，４１ｂ，４２ａ，４２ｂ，４３ａ，４３ｂ・・・は、鉛直上側及び鉛直下側において水平方向に広がっている。このように、扁平面４１ａ，４１ｂ，４２ａ，４２ｂ，４３ａ，４３ｂ・・・が水平に広がっているため、扁平伝熱管４１，４２，４３，・・・は、当該管が水平方向から傾斜して配置される場合に比して、水平方向に沿って流れている空気流れに対する通風抵抗を小さく抑えることができる。
【００４１】
また、各扁平伝熱管４１，４２，４３，・・・は、図４に示すように、空気流れ方向Ｆに略直交する方向に冷媒を流す複数の冷媒流路Ｐを有しており、いわゆる多穴管と呼ばれる伝熱管となっている。複数の冷媒流路Ｐは、扁平伝熱管４１，４２，４３，・・・を扁平形状に形成させるために、扁平伝熱管４１，４２，４３，・・・内において空気流れ方向Ｆに沿って並んで設けられている。各冷媒流路Ｐの管径は、非常に小さく、１つが、約２５０μｍ×約２５０μｍの正方形状となっており、いわゆるマイクロチャンネル熱交換器となっている。
【００４２】
（２−３）フィン
フィン５０は、図２〜４に示すように、少なくとも隣接する扁平伝熱管４１，４２，４３，・・・の間において、隣接する扁平伝熱管４１，４２，４３，・・・の少なくともいずれかに接合されて配置されている。
【００４３】
より具体的に、フィン５０は、隣接する扁平伝熱管４１，４２の間、隣接する扁平伝熱管４２，４３の間のように、それぞれ隣接する扁平伝熱管４１，４２，４３，・・・の間において、互いに分離して設けられている第１フィン５１及び第２フィン５２等を有する。第１フィン５１及び第２フィン５２は、それぞれ、図１における熱交換器１０の正面視において山部分と谷部分とが繰り返して形成された、いわゆる波形状を有しており、アルミニウム製またはアルミニウム合金によって形成されている。
【００４４】
第１フィン５１は、扁平伝熱管４１，４２に挟まれるようにして配置されており、扁平伝熱管４１の下面側である扁平面４１ｂに対して山部分の上面側が、扁平伝熱管４２の上面側である扁平面４２ａに対して谷部分の下面側が、それぞれ接している。第２フィン５２は、扁平伝熱管４２，４３に挟まれるようにして配置されており、扁平伝熱管４２の下面側である扁平面４２ｂに対して山部分の上面側が、扁平伝熱管４３の上面側である扁平面４３ａに対して谷部分の下面側が、それぞれ接している。そして、扁平伝熱管群４０とフィン５０とが上述のようにして接している各部分は、ロウ付け溶接によって固着されている。これにより、扁平伝熱管群４０内を流れる冷媒の熱は、扁平伝熱管群４０の表面だけではなく、フィン５０の表面にも伝熱されるようになる。従って、熱交換器１０の伝熱面積を増大させ、熱交換効率を向上させて、熱交換器１０自体をコンパクト化させることができている。また、本実施形態にかかる熱交換器１０は、扁平伝熱管群４０とフィン５０とが鉛直方向に交互に積み重ねられた、いわゆる積層型の熱交換器である。そのため、各扁平伝熱管４１，４２，４３，・・・の間隔は、介在するフィン５０によって容易に確保することができ、熱交換器１０の組立作業性を向上させることができる。
【００４５】
（２−４）板状部及びルーバ
上述した構成を有するフィン５０は、板状部６０と、複数のルーバ６１，６２，６３，６４，・・・（突出部に相当）とを有している。板状部６０は、図３，４に示すように、フィン５０の板厚方向が空気流れ方向Ｆに交差するようにして配置されており、フィン５０のうち、フィン５０形状の山部分から谷部分までにかけて平らに広がっている部分を言う。板状部６０は、その平面が空気流れ方向Ｆに概ね沿った状態となっている。このような板状部６０の構成により、フィン５０を設けることによる通風抵抗を小さく抑えることができている。ここで、本実施形態に係るフィン５０の板厚は、約０．１ｍｍであって、板状部６０間の距離Ｙ（図５）は、約１．５ｍｍである。
【００４６】
複数のルーバ６１，６２，６３，６４，・・・は、図５に示すように、板状部６０から板厚方向に突出しており、空気流れ方Ｆに沿って配列している。そして、ルーバ６１，６２，６３，６４，・・・は、図４に示すように、隣接する扁平伝熱管４１，４２，４３の配列方向、つまりは鉛直方向に沿って、細長い矩形状の形状を有している。
【００４７】
このようなルーバ６１，６２，６３，６４，・・・は、板状部６０の一部から切り起こして形成されている。具体的には、ルーバ６１，６２，６３，６４，・・・は、板状のアルミニウムまたはアルミニウム合金において、図６の実線に沿って切り込みを入れられ、図６の点線に沿って山折り、一点鎖線に沿って谷折りをすることで、板状部６０と一体形成される。尚、ルーバ６１，６２，６３，・・・の部分６１ａ，６２ａ，６３ａ，・・・が板状部６０に対して傾斜する角度と、ルーバ６１の部分６１ｂ，６２ｂ，６３ｂ，・・・が板状部６０に対して傾斜する角度とが等しくなるように、折り曲げられる。よって、板状部６０の一部分６０ａを介して隣り合うルーバ６１，６２，６３，・・・の部分６１ａ，６１ｂ，６２ａ，６２ｂ，６３ａ，６３ｂ，・・・は、板状部６０に対して互いに逆方向に突出することとなるが、板状部６０に対する傾斜角度は同じである。即ち、板状部６０は、板状のアルミニウムまたはアルミニウム合金のうち、ルーバ６１，６２，６３，６４，・・・を除いた位置において板厚方向に突出していない略平坦な部分であると言うことができる。そして、ルーバ６１，６２，６３，６４，・・・は、板状部６０の両面において、空気流れ方向Ｆに向かって並ぶ切り起こし部であると言うことができる。尚、本実施形態では、説明の便宜上、一対の部分６１ａと６１ｂ，６２ａと６２ｂ，６３ａと６３ｂ，・・・が、それぞれ１つのルーバ６１，６２，６３，・・・に相当するものとして説明を行う。
【００４８】
そして、一対の部分６１ａと６１ｂ、６２ａと６２ｂ，６３ａと６３ｂ，・・・毎に、水平方向に所定の間隔Ｔ１があけられており、この間隔は、板状部６０の一部分６０ａの水平方向の幅Ｔ２よりも大きい。また、ルーバ６１，６２，６３，・・・の部分６１ａ，６２ａ，６３ａ，・・・の図６における水平方向の幅は、部分６１ｂ，６２ｂ，６３ｂ，・・・の図６における水平方向の幅と等しい。
【００４９】
尚、本実施形態では、このようにしてルーバ６１，６２，６３，６４，・・・が形成されることで、ルーバ６１，６２，６３，６４，・・・は、図５に示すように、空気流れ方向Ｆの上流側に傾くようにして傾斜する形状となる。また、本実施形態では、任意のルーバ６１，６２，６３，６４，・・・及び板状部６０の接点と、当該ルーバに隣接するルーバ６１，６２，６２，６３，６４，・・・・及び板状部６０の接点との間の距離である接点間距離Ｄ（つまり、ルーバ間の距離）は、全て等間隔である場合を例に取る。
【００５０】
また、以下では、説明の便宜上、空気流れ方向Ｆに沿って配列されている複数のルーバ６１，６２，６３，６４，・・・のうち、空気流れ方向Ｆの上流側に位置するルーバを、「上流側ルーバ（上流側突出部に相当）」と言う。逆に、空気流れ方向Ｆの下流側に位置するルーバを、「下流側ルーバ（下流側突出部に相当）」と言う。
【００５１】
そして、本実施形態に係るルーバ６１，６２，６３，６４，・・・は、上流側ルーバと下流側ルーバとで、板状部６０から突出している高さが異なっている。例えば、図５において、ルーバ６３，６４は、ルーバ６１，６２に対して下流側ルーバであると言える。この場合、下流側ルーバであるルーバ６３，６４における突出方向先端部ｔｉ３，ｔｉ４の板状部６０からの高さｈ３，ｈ４は、上流側ルーバであるルーバ６１，６２における突出方向先端部ｔｉ１，ｔｉ２の板状部６０からの高さｈ１，ｈ２よりも大きい。特に、本実施形態では、板状部６０から各ルーバ６１，６２，６３，６４，・・・における突出方向先端部ｔｉ１，ｔｉ２，ｔｉ３，ｔｉ４，・・・までの高さｈ１，ｈ２，ｈ３，ｈ４，・・・は、空気流れ方向Ｆの上流側から下流側に向かうにつれて除々に高くなっている。従って、本実施形態に係る各ルーバ６１，６２，６３，６４，・・・の高さの関係としては、“ｈ１＜ｈ２＜ｈ３＜ｈ４，・・・”が成り立つ。
【００５２】
更に具体的には、図５，６に示すように、板状部６０から突出している各ルーバ６１，６２，６３，６４，・・・の突出長さｌｅは（具体的には、ルーバ６１，６２，６３，・・・における各部分６１ａ，６１ｂ，６２ａ，６２ｂ，６３ａ，６３ｂ，・・・の板状部６０からの突出長さ）、全て同じである。しかし、本実施形態では、各ルーバ６１，６２，６３，６４，・・・の板状部６０に対する傾斜角度θ１，θ２，θ３，θ４，・・・が個々に異なっており、上流側ルーバから下流側ルーバに向かうにつれて傾斜角度θ１，θ２，θ３，θ４，・・・は除々に大きくなっている。よって、本実施形態に係る各ルーバの傾斜角度θ１，θ２，θ３，θ４，・・・の関係としては、“θ１＜θ２＜θ３＜θ４，・・・”が成り立つ。
【００５３】
なお、ここに言う突出長さｌｅは、図６におけるルーバ６１，６２，６３，・・・の各部分６１ａ，６１ｂ，６２ａ，６２ｂ，６３ａ，６３ｂ，・・・の水平方向の幅に相当する。従って、本実施形態では、ルーバ６１，６２，６３，６４，・・・は、板状部６０を挟んで互いに逆方向に同じ長さだけ突出していることとなり、部分６１ａ及び６１ｂは、板状部６０からの高さが同一となっている（ｈ１）。同様にして、部分６２ａ及び６２ｂは、板状部６０からの高さが同一となっており（ｈ２）、部分６３ａ及び６３ｂは、板状部６０からの高さが同一となっている（ｈ３）。
【００５４】
このような構成を有するルーバ６１，６２，６３，６４，・・・によると、図７に示すように、低外気時、板状部６０の空気流れ方向Ｆにおける上流側先端部分、及び各ルーバ６１，６２，６３，６４，・・・の突出方向先端部ｔｉ１，ｔｉ２，ｔｉ３，ｔｉ４，・・・には、霜ｆｒ０，ｆｒ１，ｆｒ２，ｆｒ３，ｆｒ４，・・・が付着する。特に、上流側ルーバには、接する空気量が多いため、下流側ルーバに比して付着する霜は多い。しかし、各ルーバ６１，６２，６３，６４，・・・は空気の流れ方向Ｆに沿って順に高さが高くなっているため、たとえルーバ６１，６２，６３，６４，・・・に霜が付着しているとしても、空気は、隣接するルーバ６１，６２，６３，６４，・・・間に、各ルーバ６１，６２，６３，６４，・・・の面に沿って流れ込む。これにより、各ルーバ６１，６２，６３，６４，・・・に霜が付着しているとしても、空気は、各ルーバ６１，６２，６３，６４，・・・の傾斜面と各ルーバ６１，６２，６３，６４，・・・間における板状部６０の部分とに触れることとなり、従って空気と冷媒との間で熱交換が行われるようになる。即ち、本実施形態では、上流側ルーバの高さよりも下流側ルーバの高さを高くすることで、着霜している場合においても、空気がフィン５０に触れる面を確保していると言える。尚、図７では、実線の矢印によって、空気の流れを表している。
【００５５】
更に、本実施形態では、ルーバ６１，６２，６３，６４，・・・の傾斜角度θ１，θ２，θ３，θ４，・・・が徐々に大きくなっているため、デフロスト運転によって霜が解けて水滴となった際、この水滴がルーバ６１，６２，６３，６４，・・・間に溜まることもない。隣接するルーバ同士の傾斜角度が異なるため、隣接するルーバの互いに向き合う面上においては、水滴にかかる表面張力や摩擦力等の力がつり合わず、水滴には下方向への力が作用するためである。従って、ルーバ６１，６２，６３，６４，・・・間において、デフロスト運転後による水滴が再度霜となってルーバに付着することも防ぐことができる。
【００５６】
ここで、各ルーバ６１，６２，６３，６４，・・・の傾斜角度θ１，θ２，θ３，θ４，・・・の実際の値は、熱交換器１０が熱交換を行うのに必要な空気の量や冷媒量、フィン５０における空気の流れやすさや、外気温度等を考慮して、机上計算やシミュレーション、実験等によって適宜決定される。例えば、傾斜角度θ１，θ２，θ３，θ４，・・・は、約１０度〜約４５度の範囲の値に決定され、一例としては、傾斜角度θ１，θ２，θ３，θ４，・・・が順に“約１０度”“約２０度”“約３０度”“約４０度”であることが挙げられる。この場合に、ルーバ６１，６２，６３，６４，・・・の突出方向の長さｌｅが“０．８ｍｍ”であるとすると、各ルーバ６１，６２，６３，６４・・・の高さｈ１，ｈ２，ｈ３，ｈ４，・・・は、順に“約０．１３９ｍｍ”“約０．２７４ｍｍ”“約０．４００ｍｍ”“約０．５１４ｍｍ”となる。
【００５７】
（３）冷媒の流れ
以上の構成を有する熱交換器１０に対して冷媒が流れ込み、熱交換器１０から冷媒が流れ出る態様を簡単に説明する。ここでは、空気調和装置が暖房運転を行う場合、つまりは熱交換器１０が蒸発器として機能する場合について説明する。
【００５８】
まず、分流ヘッダ２０に対して液冷媒もしくは気液二相状態の冷媒が流入する。この冷媒は、扁平伝熱管群４０における各扁平伝熱管４１，４２，４３，・・・の各冷媒流路Ｐに、概ね均等に分流される。
【００５９】
扁平伝熱管４１，４２，４３，・・・の各冷媒流路Ｐを冷媒が流れる間に、送風機（図示せず）によって供給された空気によってフィン５０および扁平伝熱管群４０自体が暖められ、冷媒流路Ｐの内部を流れている冷媒も暖められる。このようにして冷媒に熱が加わることで、冷媒は、冷媒流路Ｐ内を通過する過程で、徐々に蒸発して気相状態となっていく。なお、この過程において、熱交換器１０の表面には、冷媒の熱によって冷やされた空気中の水分が結露水となって付着している。
【００６０】
その後、気相状態となった冷媒は、扁平伝熱管４２，４３等の各冷媒流路Ｐを通過した後、合流ヘッダ３０によって合流され、１つの冷媒流れとなって、熱交換器１０から流出していく。
【００６１】
（４）特徴
（４−１）
本実施形態に係るフィン５０の複数のルーバ６１，６２，６３，６４，・・・は、板状部６０から板厚方向に突出すると共に、空気流れ方向Ｆに沿って配列されている。特に、このルーバ６１，６２，６３，６４，・・・は、空気流れ方向Ｆ下流側に位置するルーバの突出方向先端部（例えば、ルーバ６３，６４の突出方向先端部ｔｉ３，ｔｉ４）の板状部６０からの高さ（例えば、ｈ３，ｈ４）は、上流側に位置するルーバの突出方向先端部（例えば、ルーバ６１，６２の突出方向先端部ｔｉ１，ｔｉ２）までの高さ（例えばｈ１，ｈ２）よりも大きい。従って、低外気時、ルーバ６１，６２，６３，６４，・・・の突出方向先端部ｔｉ１，ｔｉ２，ｔｉ３，ｔｉ４，・・・などに霜が付着したとしても、空気は、各ルーバ６１，６２，６３，６４，・・・の傾斜面に沿って、下流側ルーバを含む各ルーバ６１，６２，６３，６４，・・・の間等に到達する。従って、空気は、下流側ルーバにおいても熱交換を行うことができ、熱交換器の熱交換率の低下を防ぐことができる。
【００６２】
（４−２）
特に、本実施形態では、熱交換器１０では、空気流れ方向Ｆの下流側のルーバの板状部６０に対する傾斜角度（例えば、ルーバ６４の傾斜角度θ４）を、上流側のルーバの傾斜角度（例えば、ルーバ６１の傾斜角度θ１）よりも大きくすることで、下流側ルーバの高さを上流側ルーバよりも高くすることを容易に実現している。
【００６３】
（４−３）
また、本実施形態では、板状部６０から各ルーバ６１，６２，６３，６４，・・・における突出方向先端部ｔｉ１，ｔｉ２，ｔｉ３，ｔｉ４，・・・までの高さｈ１，ｈ２，ｈ３，ｈ４，・・・は、空気流れ方向Ｆに沿って、当該方向Ｆの上流側から下流側に向かうにつれて除々に高くなっている。これにより、空気は、高さｈ１，ｈ２，ｈ３，ｈ４，・・・のより高い各ルーバ６１，６２，６３，６４，・・・へと到達し易くなる。
【００６４】
（４−４）
また、本実施形態に係る熱交換器１０は、各ルーバ６１，６２，６３，６４，・・・は、板状部６０の一部から切り起こして形成されている。つまり、各ルーバ６１，６２，６３，６４，・・・は、板状部６０と一体形成されている。従って、ルーバ６１，６２，６３，６４，・・・を別の部材にて板状部６０上に形成する必要がなく、ルーバ６１，６２，６３，６４，・・・を含むフィン５０を金型等によって簡単に形成することができる。
【００６５】
（４−５）
また、本実施形態に係る熱交換器１０は、上述したルーバの構成を有するだけではなく、熱交換器１０に着霜した霜を取り除くデフロスト運転を行うことが可能な空気調和装置の室外ユニットに用いられている。低外気であることによってルーバ６１，６２，６３，６４，・・・などに霜がついたとしても、この霜はデフロスト運転によって解けて水滴となる。従って、より熱交換器１０の熱交換換率が低下するのを防ぐことができる。
【００６６】
（５）変形例
（５−１）変形例Ａ
上記実施形態では、各ルーバ６１，６２，６３，６４，・・・の突出長さｌｅを等しくした上で、空気流れ方向Ｆの下流側ルーバの傾斜角度を上流側ルーバの傾斜角度よりも大きくすることにより、下流側ルーバの高さを上流側ルーバよりも高くする方法について説明した。しかし、これとは別に、図８，９に示すように、各ルーバ１６１，１６２，１６３，１６４，・・・の板状部６０に対する傾斜角度θ１０を等しくした上で、下流側ルーバの突出長さ（例えば、ｌｅ３，ｌｅ４）を上流側ルーバ（例えば、ｌｅ１，ｌｅ２）よりも大きくすることで、下流側ルーバの高さ（例えば、ｈ１３，ｈ１４）を上流側ルーバの高さ（例えば、ｈ１１，ｈ１２）よりも高くしてもよい。
【００６７】
一例としては、各ルーバ１６１，１６２，１６３，１６４，・・・の傾斜角度θ１０を約３０度、各ルーバ１６１，１６２，１６３，１６４，・・・の高さｈ１，ｈ２，ｈ３，ｈ４，・・・を順に“約０．１３９ｍｍ”“約０．２７４ｍｍ”“約０．４００ｍｍ”“約０．５１４ｍｍ”とする場合、各ルーバ１６１，１６２，１６３，１６４，・・・の突出長さｌｅ１，ｌｅ２，ｌｅ３，ｌｅ４は、順に“約０．２７８ｍｍ”“約０．５４８ｍｍ”“約０．８００ｍｍ”“約１．０２８ｍｍ”とすることが挙げられる。
【００６８】
このように、各ルーバの突出長さｌｅ１，ｌｅ２，ｌｅ３，ｌｅ４，・・・を、空気流れ方向Ｆの上流側から下流側へと向かうにつれて長くすることでも、容易に下流側ルーバの高さを上流側ルーバよりも高くすることができる。
【００６９】
尚、この場合においては、各ルーバ１６１，１６２，１６３，１６４，・・・間の間隔Ｄは、同一であってもよいし、異なっていても良い。
【００７０】
（５−２）変形例Ｂ
更に、上記実施形態にて述べた各ルーバ６１，６２，６３，６４，・・・の傾斜角度を異ならせる方法と、上記変形例Ａにて述べた各ルーバ１６１，１６２，１６３，１６４，・・・の突出長さ１，ｌｅ２，ｌｅ３，ｌｅ４，・・・を異ならせる方法とを組み合わせることで、下流側ルーバの高さを上流側ルーバより高くしてもよい。この場合の各ルーバ２６１，２６２，２６３，２６４，・・・の配列構造を、図１０に示す。つまり、図１０では、下流側ルーバの板状部６０に対する傾斜角度（例えば、ルーバ２６３，２６４の傾斜角度θ２３，θ２４）を、上流側ルーバの板状部６０に対する傾斜角度（例えば、ルーバ２６１，２６２の傾斜角度θ２１，θ２２）よりも大きくしつつ、下流側ルーバが板状部６０から突出している長さ（例えば、ルーバ２６３，２６４の突出長さｌｅ１３，ｌｅ１４）を、上流側ルーバが板状部６０から突出している長さ（例えば、ルーバ２６１，２６２の突出長さｌｅ１１，ｌｅ１２）よりも大きくしている。
【００７１】
これにより、下流側ルーバの高さ（例えば、ルーバ２６３，２６４の高さｈ２３，ｈ２４）を高くするために調節可能なパラメータが多くなるため、実施する際の自由度が増す。
【００７２】
（５−３）変形例Ｃ
上記実施形態及び上記変形例Ａ，Ｂでは、図５，８，１０に示すように、空気流れ方向Ｆの上流側から下流側に向かうにつれて、ルーバの高さが徐々に高くなる場合について説明した。しかし、各ルーバの高さは、空気流れ方向Ｆの上流側から下流側に向かうにつれて、ルーバの所定数毎に高くなっていてもよい。
【００７３】
図１１は、一例として、２つのルーバ毎にルーバ３６１，３６２，３６３，３６４，３６５，３６６，・・・の高さｈ３１，ｈ３２，ｈ３３，・・・が高くなっていく場合を示している。図１１では、ルーバ３６１とこれに隣接するルーバ３６２は高さが等しく（ｈ３１）、ルーバ３６２に対し空気流れ方向Ｆの下流側に並んで位置する２つのルーバ３６３，３６４は、ルーバ３６１，３６２よりも高さが高くなっている（ｈ３２）。ルーバ３６４に対し空気流れ方向Ｆの下流側に並んで位置する２つのルーバ３６５，３６６は、ルーバ３６１，３６２，３６３，３６４よりも更に高くなっている（ｈ３３）。
【００７４】
なお、図１１では、上記実施形態と同様、各ルーバ３６１，３６２，３６３，３６４，３６５，３６６，・・・の突出長さは等しいが、各ルーバ３６１，３６２，３６３，３６４，３６５，３６６，・・・の傾斜角度が異なることで、上流側ルーバと下流側ルーバとの高さを異ならせている場合を表している。しかし、ルーバの所定数毎にルーバの高さを高くするための具体的な方法は、傾斜角度に伴う図１１の方法に限定されず、変形例Ａのように各ルーバの突出長さのみを可変させる方法であってもよいし、変形例Ｂのように、傾斜角度を変えると共に突出長さを変える方法であってもよい。
【００７５】
このようなルーバ構造を有する熱交換器によると、空気は、高さのより高い各ルーバへと到達し易くなる。
【００７６】
（５−４）変形例Ｄ
本発明に係るルーバは、板状部６０の一面に形成されてもよいし、板状部６０の一部分にて形成されていてもよい。例えば、フィン５０のうち、空気流れ方向Ｆの上流側部分は着霜し易いことから、板状部６０における空気流れ方向Ｆの上流側端部付近から約１０〜２０個のルーバについて、上記発明に係るルーバが採用されてもよい。
【００７７】
（５−５）変形例Ｅ
本発明に係るルーバの数は、波形状のフィン５０における板状部６０毎に同じであってもよいし、異なっていても良い。
【００７８】
（５−６）変形例Ｆ
上記実施形態では、扁平伝熱管４１，４２，４３，・・・に挟まれて位置しているフィン５０を第１フィン５１及び第２フィン５２として説明した。しかし、本発明に係るフィンは、必ずしも扁平伝熱管の間に位置せずともよく、いずれか一方の扁平伝熱管に接している部分のフィンにおいても、上述した本発明に係るルーバを形成することができる。
【００７９】
（５−７）変形例Ｇ
上記実施形態では、熱交換器１０が空気調和装置の室外ユニットに適用される場合について説明した。しかし、この熱交換器１０は、例えば給湯装置の熱源ユニット等のように、空気調和装置以外の冷凍装置の室外ユニットにおける熱交換器として適用することも可能である。
【００８０】
また、本実施形態に係る熱交換器１０は、冷媒の蒸発器または放熱器として機能するものではなく、少なくとも冷媒の蒸発器として用いることができるものであってもよい。
【００８１】
（５−８）変形例Ｈ
上記実施形態では、熱交換器１０がいわゆる積層型のマイクロチャンネル熱交換器である場合について説明した。しかし、板状部から下流側突出部における突出方向先端部までの高さが上流側突出部のそれよりも大きい構成が採用されるのであれば、熱交換器の種類はどのようなものであってもよい。熱交換器のその他の種類としては、板状のフィンに設けられた挿通管に扁平伝熱管を挿入するタイプの熱交換器、断面が円形状の伝熱管をフィンに挿入するタイプの熱交換器、複数のフィンが扁平伝熱管の一部分に位置する熱交換器等が挙げられる。
【産業上の利用可能性】
【００８２】
本発明に係る熱交換器によると、たとえ上流側に位置するルーバ等に霜が付着したとしても、空気は下流側に位置するルーバに到達することとなるため、熱交換器の熱交換効率の低下を防ぐことができる。本発明に係る熱交換器は、屋外に設置されていることによって低外気時に着霜しやすいユニット、例えば空気調和装置や給湯装置などの冷凍装置の熱源ユニットに搭載することができる。
【符号の説明】
【００８３】
１０  熱交換器
２０  分流ヘッダ
３０  合流ヘッダ
４０  扁平伝熱管群
４１，４２，４３  扁平伝熱管
４１ａ，４１ｂ，４２ａ，４２ｂ，４３ａ，４３ｂ  扁平面
５０，１５０  フィン
５１，１５１  第１フィン
５２，１５２  第２フィン
６０，１６０  板状部
６１，６２，６３，６４，・・・  ルーバ
６１ａ，６１ｂ，６２ａ，６２ｂ，６３ａ，６３ｂ，・・・  ルーバの部分
θ１，θ２，θ３，θ４，・・・  傾斜角度
ｔｉ１，ｔｉ２，ｔｉ３，ｔｉ４，・・・  ルーバの突出方向先端部
ｆｒ０，ｆｒ１，ｆｒ２，ｆｒ３，ｆｒ４  ルーバに付着した霜
【先行技術文献】
【特許文献】
【００８４】
【特許文献１】特開２０１０−２１３８号公報
【特許文献２】特開２００５−２０１４９２号公報
【図１】
2012237538.tif 000003
【図２】
2012237538.tif 000004
【図３】
2012237538.tif 000005
【図４】
2012237538.tif 000006
【図５】
2012237538.tif 000007
【図６】
2012237538.tif 000008
【図７】
2012237538.tif 000009
【図８】
2012237538.tif 000010
【図９】
2012237538.tif 000011
【図１０】
2012237538.tif 000012
【図１１】
2012237538.tif 000013