(57)【要約】【課題】フィンに着霜が生じてもより多くの風量を確保できる新規な構造の熱交換器を提供することにある。【解決手段】熱交換フィンの空気が流入してくる側の前端縁に、少なくとも空気の進行方向に沿って１段目フィン部と２段目フィン部を形成し、１段目フィン部の厚さに比べて２段目フィン部の厚さを厚くし、１段目フィン部と２段目フィン部の間に段部を形成して、熱交換フィンの前端縁に形成される着霜の厚さを制御する構成とした。これによれば、熱交換フィンの前端縁に形成される着霜の厚さを制御できるので、長い時間に亘って十分な風量を確保でき、除霜運転の間隔を長くできる効果を奏することができるようになる、【選択図】図１
2016148478.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
冷媒が流れる伝熱管及び前記伝熱管に熱的に接続された複数の熱交換フィンを備えた空気調和器の熱交換器において、
前記熱交換フィンの空気が流入してくる側の前端部に、少なくとも空気の進行方向に沿って１段目フィン部と２段目フィン部を形成し、前記１段目フィン部の厚さに比べて前記２段目フィン部の厚さを厚くし、前記１段目フィン部と前記２段目フィン部の間に段部を形成したことを特徴とする空気調和機の熱交換器。
【請求項２】
請求項１に記載の空気調和機の熱交換器において、
空気の進行方向に沿って前記２段目フィン部の後ろに前記２段目フィン部の厚さより厚い３段目フィン部を形成し、前記３段目フィン部は空気の進行方向で見て前記伝熱管の後側に位置していることを特徴とする空気調和機の熱交換器。
【請求項３】
請求項１に記載の空気調和機の熱交換器において、
前記熱交換フィンを複数枚積層して形成した前列フィンブロックと、平板状の熱交換フィンを複数枚積層して形成した次列フィンブロックとを有し、空気の流れに沿って前記前列フィンブロックの後ろに所定の距離を置いて前記次列フィンブロックを配置したことを特徴とする空気調和機の熱交換器。
【請求項４】
請求項１に記載の空気調和機の熱交換器において、
前記１段目フィン部は前記２段目フィン部をプレスによって押圧することで薄く形成されていることを特徴とする空気調和機の熱交換器。
【請求項５】
請求項１に記載の空気調和機の熱交換器において、
前記熱交換フィンの前記１段目フィン部は、隣り合う前記伝熱管の配置位置を前記熱交換フィンの前端縁に伸ばした位置の間に配置されていることを特徴とする空気調和機の熱交換器。
【請求項６】
冷媒が流れる伝熱管及び前記伝熱管に熱的に接続された複数の熱交換フィンを備えた空気調和器の熱交換器において、
前記熱交換フィンは、前記熱交換フィンの空気の進行方向に沿って、第１のフィン部と、前記第１のフィン部より厚い第２のフィン部とが形成され、空気の流れる方向と交差し、かつ前記熱交換フィンの延在する方向に沿って前記第１のフィン部と前記第２のフィン部が交互に配置されることを特徴とする空気調和機の熱交換器。
【請求項７】
請求項１乃至請求項５に記載の熱交換器において、
前記１段目フィン部は、前記２段目フィン部の中央付近から突出する形状に形成されるか、或いは前記２段目フィンの片面から突出する形状に形成されていることを特徴とする空気調和機の熱交換器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は空気調和機の熱交換器に係り、特に空気調和器を構成する室外機の熱交換器に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
空気調和機の暖房運転時、室外空気の温度が低温である時に室外機の熱交換器の熱交換フィン（アルミフィン）に霜が成長していく現象が起きる。霜の成長が進んでいくと、隣り合う熱交換フィン(以下、単にフィンと表記する)間で霜が結合して空気流路を閉塞してしまうようになる。こうした霜による空気流路の閉塞は熱交換器を通過する風量の低下を招くことになる。風量が低下すると熱交換性能が低下して暖房能力が低下するので、実際の製品としての空気調和機では霜により完全に閉塞してしまう手前の適当な所で適宜除霜運転を行っている。
【０００３】
しかしながら、除霜運転中は室内機の温風吹き出しが停止するので、室内温度が徐々に低下していく。これを回避するために、除霜運転回数は少なければ少ないほど空調機としての機能面で良いと考えられ、除霜を不要とする運転方法や熱交換器のフィン間の霜による閉塞を抑制して除霜運転の間隔を長くする方法が種々提案されている。
【０００４】
例えば、特開平４−２０７９２号公報（特許文献１）に示された熱交換器においては、霜が成長してもフィンに流れる風量を確保する技術が示されている。この特許文献１に記載の熱交換器では、伝熱管及びこの伝熱管に並設される複数のフィンを備えている。そして、フィンの空気流入側前端縁での着霜による風量の減少を抑制することを目的として、熱交換器フィンの空気の流入側前端縁に複数個の切欠きを空気流入方向と並行になるように設けている。このため、フィンの空気流入側前端縁で着霜が多くなっても、切り欠きから空気が通過できる構成であるので十分な風量が確保される、と述べている。
【０００５】
このように、特許文献１は着霜した状態でも切欠きによってフィンに流入する風量を確保する技術である。したがって、切欠き以外の領域は着霜によって閉塞される恐れがあり、風量の確保におのずと限界がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平４−２０７９２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上述したように、空気調和機の暖房運転時に室外機の熱交換器のフィンに霜が成長していく現象が起きる。このため、隣り合うフィン間で霜が結合して空気流路を閉塞してしまうようになる。こうした霜による空気流路の閉塞は熱交換器を通過する風量の低下を招くことになる。このように熱交換器のフィンを通過する風量が低下すると、伝熱管を流れる冷媒の吸熱作用が低下するようになるので、できる限り着霜による風量の減少を抑制する新しい風量確保技術が求められている。
【０００８】
本発明の目的は、フィンに着霜が生じてもより多くの風量を確保できる新規な構造の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】
【０００９】
本発明の特徴は、空気が流入してくる側のフィンの前端縁に、少なくとも空気の進行方向に沿って１段目フィン部と２段目フィン部を形成し、１段目フィン部の厚さに比べて２段目フィン部の厚さを厚くすると共に、１段目フィン部と２段目フィン部の間に段部を形成し、これによってフィンの前端縁で成長する着霜の厚さを制御する、ところにある。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、フィンの前端縁で成長する着霜の厚さを薄くなるように制御できるので、長い時間に亘って十分な風量を確保でき、除霜運転の間隔を長くできる効果を奏することができるようになる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の第１の実施形態になるフィン前端縁部を示す斜視図である。
【図２】図１に示すフィン前端縁部の着霜状態を説明する説明図である。
【図３】従来の熱交換器のフィン前端縁部を示す斜視図である。
【図４】図３に示すフィン前端縁部の着霜状態を説明する説明図である。
【図５】図１に示すフィンの着霜時における空気流路の大きさを説明する説明図である。
【図６】図３に示すフィンの着霜時における空気流路の大きさを説明する説明図である。
【図７】図１に示す空気温度とフィン温度の関係を説明する説明図である。
【図８】図１に示すフィン前端縁部を薄くする製造法の一例を説明する説明図である。
【図９】図７に示す工程の後に行う製造法の一例を説明する説明図である。
【図１０】第１の実施形態の変形例になるフィン前端縁部を示す斜視図である。
【図１１】本発明の第２の実施形態になるフィン前端縁部を示す斜視図である。
【図１２】図１１に示すフィンの着霜時の空気流路の大きさを説明する説明図である。
【図１３】第２の実施形態の変形例１になるフィン前端縁部を示す斜視図である。
【図１４】第２の実施形態の変形例２になるフィン前端縁部を示す斜視図である。
【図１５】本発明の第３の実施形態になるフィン前端縁部を示す斜視図である。
【図１６】図１６のＥ-Ｅ面のプレスによる変形状態を説明する説明図である。
【図１７】第３の実施形態の変形例１になるフィン前端縁部を示す斜視図である。
【図１８】第３の実施形態の変形例２なるフィン前端縁部を示す斜視図である。
【図１９】第３の実施形態の変形例３になるフィン前端縁部を示す斜視図である。
【図２０】第３の実施形態の変形例４になるフィン前端縁部を示す斜視図である。
【図２１】本発明の第４の実施形態になる前列フィンブロックを示す斜視図である。
【図２２】第４の実施形態の変形例１になる前列フィンブロックの説明図である。
【図２３】第４の実施形態の変形例２になる前列フィンブロックの説明図である。
【図２４】の第４の実施形態の変形例３になる前列フィンブロックの説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
本発明の実施形態について図面を用いて詳細に説明するが、本発明は以下の実施形態に限定されることなく、本発明の技術的な概念の中で種々の変形例や応用例をもその範囲に含むものである。以下、各実施例について図面を用いて詳細に説明する。
【実施例１】
【００１３】
本発明の熱交換器におけるフィンの第１実施形態を図１に示す。図１は室外熱交換器のフィンの前端縁を含むフィンの構成を表す図であり、前列フィン１０Ａと、これに所定距離を置いて続く次列フィン１０Ｂを示している。すなわち、熱交換器は、前列フィン１０Ａを複数枚に亘って積層した集合を前列フィンブロックとし、これに所定間隔を空けて空気の流れに沿って配置した、次列フィン１０Ｂを複数枚に亘って積層した集合を次列フィンブロックとしている。尚、このフィンブロックの数は任意であり、通常は２列から４列に構成されている。
【００１４】
前列フィン１０Ａの積層する方向に伝熱管通し穴が形成され、通し穴はカラー１１を持ち、通し穴には伝熱管１２が挿管されている。前列フィン１０Ａの先端は風上側前端縁に段差を設けて薄くする構成となっており、熱交換器においては矢印の方向に空気が流れている。したがって、空気の進行方向に沿って、第１の厚みｔ１を有する１段目フィン部１３と、段部Ｓを形成して第１の厚みより厚い第２の厚みｔ２を有する２段目フィン部１４を形成している。よって、本実施例の前列フィン１０Ａは、１段目フィン部１３と２段目フィン部１４から形成されている。
【００１５】
熱交換器は、暖房運転中に圧縮機から室内機に高温の冷媒を流し、室外機には室外空気の温度より低温の冷媒が流れる。つまり、暖房運転中には図１の伝熱管１２には低温の冷媒が流れる。室外空気より温度が低い冷媒は、伝熱管１２と前列フィン１０Ａを介して空気から熱を吸熱をする。この時、室外空気は熱を失って温度が低下し、露点温度を下回ったところで保有していた水分を保持できなくなり、前列フィン１０Ａに水分子が付着する現象が生じる。この現象が低温環境の下で行われるので、水分子は移動して水滴となるのではなく、霜となって前列フィン１０Ａ上に霜が形成される。
【００１６】
まず、風上側先前端縁が薄くなっていない従来の平板状のフィンの着霜について図３、図４を用いて説明する。図３には、厚さｔ０を有する厚さが均質な平板状のフィン１５を示している。尚、ここでフィン１５の厚さｔ０と本実施例の２段目フィン部１４の厚さｔ２は同じ厚さ（ｔ０＝ｔ２）である。また、断面線Ｂ-Ｂを通り、かつ伝熱管１２に平行な面で前列フィン１０Ａを切断した時の断面図を図４に示している。
【００１７】
図４において、点線は暖房運転中のある時刻の着霜状態ＦＳを示している。前列フィン１０Ａの風上側先前端縁（空気入口部分のフィン前端縁部）において、前列フィン１０Ａの熱伝達率が最も高くなり、局所的に熱交換が活発化して、まずこの位置で空気は前列フィン１０Ａに吸熱されて温度が下がり、露点温度を下回ることで空気中の水分が霜としてフィン１５に付着する。
【００１８】
つまり、空気から前列フィン１０Ａの表面へと水分子の物質移動が起こる。次に、空気がフィン１５の風下側端縁方向へ流れ、フィン１５の風上側前端縁より伝熱管１２の位置する方向に少しずれた位置にまで移動した時に、その空気は風上側前端縁で霜となった分だけ水分を失っている状態となり、空気の絶対湿度は低下している。
【００１９】
そこで、更にフィン１５が空気から熱を吸熱して空気温度が低下して露点温度を下回ると、風上側前端縁と同じように水分子の物質移動が生じてフィン１５に霜が付着する。そして、空気は更にその霜付着分だけ水分量を失うことになる。
【００２０】
この時、この位置でのフィン１５の熱伝達率は、温度境界層の発達によりフィン１５の前端縁よりも小さく、かつ、フィン１５の温度と空気の温度の差が小さくなるので熱交換量（吸熱量）が少なくなり、水分子の物質移動は鈍化する。更に、空気が保持している水分量もフィン１５の風上側前端縁より少ないことも影響して、風上側前端縁より多くの霜は成長せず、風上側前端縁部分よりも少ない量が霜としてフィン１５に付着する。
【００２１】
この現象が風下側に空気が移動していくにしたがって繰り返され、風下側に向かうにつれてフィンへの着霜量は少なくなっていく。このフィン１５の風上側前端縁から風下側端縁までの空気状態の変化が、フィン１５の風上側端円から空気が流入するたびに行われ、暖房運転時間が経過するにつれて新しい霜がフィン１５上の霜表面に積み重なって、新たに霜が形成されて霜が成長していくことで図４のような着霜状態ＦＳとなる。この時、風上側前端縁での霜厚さが最も大きく、この時の厚さをδ０とする。
【００２２】
これに対して、本実施例では夫々の隣り合うフィン間距離を一定として、前列フィン１０Ａの風上側前端縁を図２に示すように、１段目フィン部１３と２段目フィン部１４のように段部Ｓを形成して薄くすることで、同じ暖房運転経過時間であっても、霜の厚みの最大値が図４のδ０よりも小さくなるように制御できる。
【００２３】
この霜の厚さを制御できることを図１と図２を用いて説明する。そして、隣り合うフィン間の着霜による閉塞（または除霜運転への切り替え）を遅らせることができる理由も併せ説明する。
【００２４】
図１は風上側前端縁を薄くした前列フィン１０Ａを示す図であり、図２は図１の断面線Ａ-Ａを通り、伝熱管１２に平行な面で切った時の前列フィン１０Ａの断面図である。図２の点線は、暖房運転中の図４における暖房経過時間と同じ経過時間での着霜状態ＦＳを表している。
【００２５】
まず、図２の薄くした１段目フィン部１３の霜厚さと、図４の平板状のフィン１５の風上側前端縁部分の霜厚さと比較する。前列フィン１０Ａの風上側前端縁を１段目フィン部１３のように薄くすると、フィン効率が落ちてフィン先端温度は空気温度に近付く。空気温度に近付いた１段目フィン部１３と空気との間では熱交換量が小さくなり、空気からの吸熱量（熱交換量）が図３や図４のような平板状のフィン１５の場合より少ないことになる。
【００２６】
熱交換量が少ないと水分子の物質伝達があまり活発に行われず、１段目フィン部１３の端部に付着する霜の量は少ない。よって、図２の薄くした１段目フィン部１３の霜厚さをδ２とすると、この部分の霜厚さは図４の平板状のフィン１５の風上側前端縁での霜厚さよりも小さく、δ２＜δ０となる。しかしながら、熱交換される限り霜は少量ながら付着するので、その分だけ空気は水分量を失って、風下側へ移動する。
【００２７】
ここで、同じ暖房運転経過時間において、平板状のフィン１５よりも本実施例の方が空気流路をより多く確保できることを説明するために、平板状のフィン１５の断面図を示す図４と、本実施例の前列フィン１０Ａの断面図を示す図２の夫々において、最も霜厚さが大きくなる位置での霜厚さを比較する。尚、図２にあるように、１段目フィン部１３と２段目フィン部１４の段部Ｓの部分に成長する霜厚さが最も高くなり、図４では、風上側端部に成長する霜厚さが最も高くなるので、この部分での厚さを比較する。
【００２８】
図２の第１段目フィン部１３と第２段目フィン部１４の間の段部Ｓを設けている部分では、２段目フィン部１４の厚さが厚くなることで新たに温度境界層が発達し、熱伝達率が大きくなるので熱伝達率は図４の平板状のフィン１５の風上側端部と同程度となる。
【００２９】
しかしながら、フィン形状等の条件によって空気とフィンの温度差は図２の段部Ｓ部分と図４の風上側前端縁のどちらが大きいかは異なってくる。よって、熱交換量が図４の平板状のフィン１５の風上側前端縁と比較して、図２の段部Ｓの方が多くなる可能性はある。
【００３０】
ただ、少なくとも図２の段部Ｓの位置での空気は、薄くなっている１段目フィン部１３を通過して段部Ｓに到達するまでに、霜として失った水分量の分だけ絶対湿度が低下している。このため、図２の段部Ｓの位置での前列フィン１０Ａに付着する霜量は、図４の平板状のフィン１５の風上側前端縁での霜厚さを超える程多くは成長しないものである。
【００３１】
ここで、もし、図２の段部Ｓでの熱交換量が、図４の平板状のフィン１５の風上側前端縁での熱交換量よりも多くなったとしてもその差は僅かである。絶対湿度が低下した空気の温度を更に低下させて、図４の平板状のフィン１５の風上側前端縁に付着する霜量以上になるように、水分量をフィンに移動させる程の効果がないことを図７によって説明する。
【００３２】
図７では、前列フィン１０Ａの先端付近の室外空気温度を空気温度Ｔ０(図２と図４の構成でも同一)とし、前列フィン１０Ａの空気の流れに沿った段部Ｓまでの空気の温度と夫々のフィンの温度を示している。ここで、実線が従来の平板状のフィン１５における空気温度曲線とフィン温度曲線を示している。また、破線が図２に示す形状の前列フィン１０Ａにおける空気温度曲線とフィン温度曲線を示している。
【００３３】
従来の平板状のフィン１５において、実線のように空気温度は空気温度Ｔ０から段部Ｓに相当する位置で空気温度Ｔｃに低下する。同様に、フィン温度はフィン温度Ｆｃ０から段部Ｓに相当する位置でフィン温度Ｆｃ１に低下する。また、本実施例の前列フィン１０Ａにおいて、点線のように空気温度は空気温度Ｔ０から段部Ｓの位置で空気温度Ｔｐに低下する。同様に、フィン温度はフィン温度Ｆｐ０から段部Ｓの位置でフィン温度Ｆｐ１に低下する。ここで、本実施例の前列フィン１０Ａにおける段部Ｓの位置での、点線で示す空気温度とフィン温度の差をΔＴ１とし、従来のフィン１５における風上側前端縁位置での実線で示す空気温度とフィン温度の差をΔＴ２とする。尚、従来の平板状のフィン１５は先端側で着霜量が大きく、本実施例では段部Ｓで着霜量が大きくなっているので、この部分での比較を行っている。
【００３４】
従来の平板状のフィン１５において、フィンの風上側前端縁位置での熱交換量はΔＴ２に比例する値（Ｑ２とする）である。一方、本実施例の前列フィン１０Ａにおいて、段部Ｓの位置での熱交換量はΔＴ１に比例する値（Ｑ１とする）である。双方のフィンにおいて、フィンの形状によってフィン効率が異なるので、双方のフィンの先端のフィン温度の値は異なる。また、双方のフィンの形状によって空気流れ方向の長さに対応して積算熱交換量は異なり、段部Ｓに達した時点で空気温度の値は異なるようになる。
【００３５】
そして、双方のフィンにおいて伝熱管１２から段部Ｓの位置に相当する所までの条件は同じであると仮定すると、段部Ｓに相当する位置での双方のフィン温度は近い値となる。また、双方のフィンの先端付近の空気温度は同じ値である。
【００３６】
以上より、ΔＴ２とΔＴ１はともに一通りに定まらず、ΔＴ２とΔＴ１の大小関係をここで断定することはできない。故に、Ｑ２とＱ１の大小関係も断定できず、Ｑ１＞Ｑ２となる可能性もあるが、ΔＴ１とΔＴ２は互いに著しく差を生じるものではなくＱ１−Ｑ２は著しく大きい値にはならない。
【００３７】
このように、従来の平板状のフィン１５の風上側前端縁での霜高さと、本実施例の前列フィン１０Ａの段部Ｓでの霜高さとを比較した時に、本実施例の前列フィン１０Ａの段部Ｓでの着霜量は、Ｑ１やＱ２といった熱交換量に支配されるよりも、段部Ｓに達するまでに水分量が失われて空気の絶対湿度が低下することによる影響の方が大きい。
【００３８】
このため、平板状のフィン１５の風上側前端縁での霜高さよりも、本実施例の前列フィン１０Ａの段部Ｓでの霜高さの方が小さいものとなる。このように、霜高さを１段目フィン部１３と２段目フィン部１４によって制御することができる。
【００３９】
したがって、図２に示す１段目フィン部１３と２段目フィン部１４の間の段部Ｓでの熱交換量が図４の平板状のフィン１５の風上側前端縁での熱交換量よりも多くなったとしても、図２に示す着霜厚さδ１と図４に示す着霜厚さδ０の関係はδ１＜δ０となり、図２の段部Ｓにおいて、図４の平板状のフィン１５の風上側前端縁に付着する霜量以上になるように水分子がフィンに移動する程ではない。
【００４０】
したがって、図４の従来の平板状のフィン１５の最も大きくなる着霜厚さδ０よりも、図２の前列フィン１０Ａの最も大きくなる着霜厚さδ１の方が小さいので、フィン間距離が同じであれば同じ暖房運転経過時間において、従来の平板状のフィン１５よりも本実施例になる前列フィン１０Ａの方が空気流路をより多く確保できることになる。
【００４１】
図２及び図４に示すようにδ１＜δ０となるので、本実施例の前列フィン１０Ａを使用した前列フィンブロックの構成である図５と、従来の平板状のフィン１５を使用した前列フィンブロックの構成である図６に示すように、フィン間距離をＬ０とすると、本実施例の空気流路幅はＬ０−（２×δ１）となり、また、従来の平板状のフィンの空気流路幅はＬ０−（２×δ０）となり、Ｌ０−（２×δ１）＞Ｌ０−（２×δ０）となる。
【００４２】
よって、本実施例の方が熱交換器のフィン間を通過する風量をより多く確保でき、この結果、更に暖房運転を長く継続することができる。このように、本実施例ではフィン間の閉塞を遅らせることができて除霜運転間隔を長くできるので、除霜運転中に暖房を停止することによって生じる室内側の温度が低下して生じる不快さを減少することができる。
【００４３】
更に、本実施例のように、段部を設ける形状に構成することによって、製造がし易いという効果も併せ持たせることができることを説明する。
【００４４】
図８にある通り、カラー部１１を縦方向(段方向)に形成し、更にこの段方向に設けたカラー部１１を横方向(列を作る方向)に複数形成して大きなアルミフィンシートＡＦＳを形成する。このアルミフィンシートＡＦＳから１枚毎の前列フィン１０Ａ単体を形成する場合、まず、上プレスＵＰと下プレスＢＰによって一段目フィン部１３を形成する。この１段目フィン部１３の両側は２段目フィン部１４となっている。そして、前列フィン１０Ａ単体毎に上プレスＵＰと下プレスＢＰによって必要な１段目フィン部１３の部分をプレスしていく。
【００４５】
次に、図９にあるように１段目フィン部１３と２段目フィン部１４の段部Ｓをプレスカット工具Ｃｕｔで打ち抜き切断することによって、複数の前列フィン１０Ａ単体を切り出すことができる。図９からわかるように、各前列フィン１０Ａ単体は断面が同じ形状であるので、図９に示す第１の前列フィン１０Ａ-１の下に第２の前列フィン１０Ａ-２を重ね、更に第２の前列フィン１０Ａ-２の下に第３の前列フィン１０Ａ-３を重ねて行くことができる。この積層枚数は任意であり、必要枚数を重ね合わせれば前列フィンブロックが形成されることになる。
【００４６】
このように、図８に示すプレス加工によって、１段目フィン部１３と２段目フィン部１４を形成し、更に図９に示すプレスカット加工によって、１段目フィン部１３と２段目フィン部１４の段部を切断することで、簡単に同形状の前列フィン１０Ａを作ることができる。このように段部Ｓを形成することによって着霜の厚さを制御できると共に、量産性の優れた形状とすることができる。
【００４７】
仮に、段部Ｓを設けずに曲線状に端部を薄くしようとすると、前列フィン１０Ａを切り出した後に、端部を切削等の加工方法で一枚ずつ加工しなければならないという課題や、全てのフィンを同じ形状になるように徐々に薄くしていくのは製造上難しいという課題があり、現実的な加工方法ではない。これに対して、本実施例によれば図８のようなプレス加工、及び図９に示すプレスカット加工だけで良いので、量産に適したものとなるものである。
【００４８】
実施例１に示した前列フィン１０Ａに形成した１段目フィン部１３の形成位置は、２段目フィン部１４の断面で見て中央付近に凸状に形成している、これに対して、図１０にあるように、２段目フィン部１４の片側に寄せて形成することも可能である。この構成によれば、プレス型が片方（例えば上側）だけで良いので、製造し易い効果がある。
【００４９】
このように、本実施例によれば、空気が流入してくる側のフィンの前端縁に、空気の進行方向に沿って厚みが増える段部を少なくとも１個以上形成して、フィンの前端縁に形成される着霜の厚さを制御する構成とした。これによれば、フィンの前端縁に形成される着霜の厚さを制御できるので、長い時間に亘って十分な風量を確保でき、除霜運転の間隔を長くできる効果を奏することができるようになる。
【実施例２】
【００５０】
次に、本発明の第２実施形態の熱交換器について図１１及び図１２を用いて説明する。図１１は本実施例の特徴である前列フィン１０Ａの風下側端縁の厚さを厚くするという例を示すものである。図１２は図１１において断面線Ｃ-Ｃを通り、かつ伝熱管に平行な面でフィンを切断した時の断面を示すものであり、風下側端縁を厚くした場合の着霜時の空気流路について示す図である。
【００５１】
実施例１とは以下に述べる点で相違するものであり、その他の点については実施例１と基本的には同一であるので、重複する説明を省略する。この第２実施形態では、実施例１のフィンの風上側前端縁を薄くすることに加えて風下側端縁を厚くしたものである。つまり、１段目フィン部１３，２段目フィン部１４、及び３段目フィン部１６を形成したものであり、３段目フィン部１６の厚みをｔ３とすると、各フィン部の厚みは、ｔ１＜ｔ２＜ｔ３の関係を有している。以下、この第２実施形態について説明する。
【００５２】
実施例１で述べた風上側前端縁を薄くする構成では、フィンの前端縁を１段目フィン部１３のように薄くすることでフィン効率が低下して熱交換器としての熱交換性能が低下する。しかしながら、この実施例２に示すように２段目フィン部１４の下流側の風下側端縁を、３段目フィン部１６のように厚くすることで、伝熱管１２より風下側で熱交換性能の低下を補うことができる。
【００５３】
３段目フィン部１６を設けることにより、２段目フィン部１４の厚さに比べてその厚さｔ３が厚くなるので、その分だけ３段目フィン部１６の温度は空気温度よりも冷媒側の温度に近付き、フィン温度と空気温度の差が大きくなり熱交換量は増加する。つまり、伝熱管より風下側においてはフィン効率が向上し熱交換器全体の熱交換性能が増加する。このため、風上側前端縁を薄くした１段目フィン部１３の熱交換性能が低下した分を補う形で、熱交換器の熱交換性能の低下を抑制することができる効果がある。
【００５４】
尚、３段目フィン部１６の厚さｔ３を厚くすることで着霜時の空気流路が狭まる問題が懸念されるが、実施例１で述べたように、霜は風上側前端縁に多く付着し、付着した分だけ空気から水分が失われていく。このため、空気はフィンの風下側に移動していくにしたがって保有する水分量が少なくなる。それゆえ、伝熱管１２より風下側を厚くして熱交換量が多くなっても多くの霜は付着しないようになるものである。
【００５５】
したがって、暖房運転時間が経過しても風下側端縁のフィンを厚くした３段目フィン部１６部分の空気流路は狭まっていくことはなく、フィンの厚みを厚くした部分の着霜時の空気流路幅をＬ２とすると、Ｌ２の値が小さくなって閉塞してしまうことはない。よって、フィンを厚くすることで着霜時の空気流路が狭まる問題は生じない。図１２に示すような構成において、着霜時の最も霜が付着する段部Ｓの位置での空気流路幅をＬ１とすると、Ｌ２の減少よりもＬ１の減少の方が経時的には先であるので、風下側の３段目フィン部１６付近では問題は生じないものである。
【００５６】
尚、実施例２に示した前列フィン１０Ａでは、１段目フィン部１３の形成位置は２段目フィン部１４の断面で見て中央付近に凸状に形成し、２段目フィン部１４の形成位置は３段目フィン部１６の断面で見て中央付近に凸状に形成している。
【００５７】
これに対して、図１３にあるように、３段目フィン部１６の片側に寄せて形成することも可能である。この構成によれば、プレス型が片方（例えば上側）だけで良いので、製造し易い効果がある。また、図１４にあるように、２段目フィン部１４だけを３段目フィン部１６の片側に寄せて形成することも可能である。
【実施例３】
【００５８】
次に、本発明の第３実施形態の熱交換器について説明する。図１５において、前列フィン１０Ａに形成した伝熱管通し孔１７と隣り合う伝熱管通し孔１７の間の前列フィン１０Ａの平坦部１８の前端縁に１段目フィン部１３を形成したものである。したがって、断面線Ｄ-Ｄで伝熱管１２に平行な面でフィンを切断した時の着霜時の断面図は図４や図６のように示される。これは本実施例のようにフィン風上側端部で隣り合うフィン間で霜がくっついて閉塞してしまう例と同じである。
【００５９】
一方、断面線Ｅ-Ｅで伝熱管１２に平行な面でフィンを切断した時の着霜時の断面図は本実施例の図２や図５のようになる。この位置では、実施例１や実施例２と同様にフィン間の着霜による閉塞を遅らせる効果が得られる。
【００６０】
実施例１及び実施例２とは以下に述べる点で相違するものであり、その他の点については実施例１と実施例２と基本的には同一であるので、重複する説明を省略する。
【００６１】
本実施例の前列フィン１０Ａでは、空気流にほぼ直交する方向の前列フィン１０Ａの全体に１段目フィン部１３を設けていない分だけ、実施例１と着霜による閉塞遅延で同等の効果が得られない。つまり、着霜によってフィン間が閉塞する、もしくは除霜運転に入るまでの時間は第１実施形態の場合程は延長できないという課題がある。（もちろん、従来の平板状のフィン１５に比べて、着霜によってフィン間が閉塞する恐れは少なく、除霜運転に入るまでの時間を延長できることは言うまでもない。）
しかしながら、実施例１ほどの効果が得られない反面、伝熱性能の低下を抑制することができる。実施例２では実施例１の熱交換性能の低下についての課題とその対策について述べたが、本実施例では実施例２とは異なった構成で伝熱性能の低下を抑制することができる。
【００６２】
すなわち、断面線Ｄ−Ｄの位置では除霜運転までの時間を延長する効果は少ないが、フィン効率は平板状のフィン１５と同じであるので熱交換性能も同じとなる。一方、断面線Ｅ−Ｅの位置では、着霜を抑制して閉塞の恐れが少なく、除霜運転までの時間を延長することはできるが、フィン効率が低下するので熱交換性能は低下する。
【００６３】
したがって、平板状のフィン１５と実施例１におけるフィン形状を一枚のフィンで交互に併用することで、伝熱性能の低下を抑制し、かつ除霜運転までの時間を延長して除霜運転の回数を減らすことができる効果が得られる。
【００６４】
更に、本実施例のもう一つの効果的な特徴として、製造面での容易さが挙げられる。これについて図８及び図１６を用いて説明する。図８のように、１段目フィン部１３に相当する部分をプレス加工した時には、実際はプレスによって薄くした分の容積だけフィン素材が他の開放された部分に逃げてしまう。その様子を模擬したものが図１６であり、図１６の破線で示す素材逃げ部分ＢＳにあるように、フィン素材がプレス箇所の両側周辺に逃げて厚みを増している状態を示している。
【００６５】
ここで、問題となるのが、カラー部１１（伝熱管通し穴位置に形成される）が突起した側において、プレス加工よりもカラー部１１が先に形成されていると、そのカラー部１１が伝熱管１２を挿管する前にプレス加工により潰れて変形してしまうことである。本実施例では、１段目フィン部１３は、隣り合う伝熱管１２の配置位置をフィンの前端縁に伸ばした位置の間に配置されている。
【００６６】
つまり、第３の実施形態では伝熱管通し穴１７（カラー部）に影響が出ない部分、具体的には隣り合う伝熱管１２の間の平坦部１８にプレス加工を行うことで、伝熱管通し穴１７部分にあるカラー部１１の突起を変形させることがないようにすることができる。
【００６７】
更に、本実施例の変形例として図１７〜図２０のように構成することもできる。図１７は平板状のフィン１段目フィン部１３を平板状のフィンの片側に寄せて形成し、平板状の部分と交互に配置した構成を示している。また、図１８は１段目フィン部１３を平板状のフィンの一方の片側と他方の片側に寄せて形成し、その間に平板状の部分が位置するように交互に配置した構成を示している。更に図１９では、平板状のフィンの厚さ方向の任意の位置に１段目フィン部１３を形成し、その間に図１７に示すような形状の１段目フィン部１３を形成したものである。更に、図２０は厚さの薄い第１のフィン部１３と、第１のフィン部１３より厚さの厚い第２のフィン部１４とを空気の流れに沿って延長して形成することもできる。また、空気の流れに直交するように交差する方向で第１フィン部１３と第２フィン部１４とを交互に配置している。この場合、伝熱管１２の保持強度を確保するため、カラー部１１は第２のフィン部１４に形成されることになる。
【００６８】
このように、要は平板状のフィンと実施例１におけるフィン形状を一枚のフィンで交互に併用することで、伝熱性能の低下を抑制しつつ、除霜運転までの時間を延長して除霜運転の回数を減らすことができる効果が得られれば良いものである。
【実施例４】
【００６９】
ここで、実際の熱交換器は前列フィン１０Ａを積層した前列フィンブロック、次列フィン１０Ｂを積層した次列フィンブロック、更に必要に応じて次々段フィン１０Ｃを積層した次々段フィンブロック等から構成される。そして、本実施例では図２１にあるように、前列フィンブロックの前列フィン１０Ａに上述した形状のフィン形状を適用している。
【００７０】
尚、複数のフィンブロックが空気の流れる方向に並んで配置される場合は、次列フィンブロック以降は空気の水分含有量が少ないので、着霜量が少なくなりフィン間の閉塞の心配が小さい。このため、次列フィンブロックのフィン形状は前列フィンブロックと同じ形状であっても良いが、次列フィン１０Ｂは厚さが均質な平板状のフィンであった方が良いものである。つまり、熱交換器全体の伝熱性能を勘案すると、平板状のフィンである方が熱交換器の性能低下を抑制する点で効果的であるからである。
【００７１】
フィンブロックを構成する場合は、例えば図２１のように隣り合う前列フィン１０Ａの形状が同じであることを前提で説明をしたが、図２２〜２４のように隣り合うフィンの形状や寸法が異なっていても良いものである。図２２は本実施例のような前列フィン１０Ａと平板状のフィン１５を交互に配置したものを示している。また、図２３、図２４は１段目フィン部１３の長さをｇ１、ｇ２、ｇ３のように変えたものを交互に配置したものを示している。この場合、隣り合うフィンで霜高さが最も高くなる位置がずれるので、除霜運転までの時間を長くする効果がある。
【００７２】
以上述べた通り、本発明によれば、空気が流入してくる側のフィンの前端縁に、空気の進行方向に沿って厚みが増える段部を少なくとも１個以上形成してフィンの前端縁に形成される着霜の厚さを制御する構成とした。これによれば、フィンの前端縁に形成される着霜の厚さを制御できるので、長い時間に亘って十分な風量を確保でき、除霜運転の間隔を長くできる効果を奏することができるようになる。
【００７３】
尚、本発明は上記した実施例に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、上記した実施例は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施例の構成の一部を他の実施例の構成に置き換えることが可能であり、また、ある実施例の構成に他の実施例の構成を加えることも可能である。また、各実施例の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることが可能である。
【符号の説明】
【００７４】
１０Ａ…前列フィン、１０Ｂ…次列フィン、１１…カラー部、１２…伝熱管、１３…１段目フィン部、１４…２段目フィン部、１６…３段目フィン部、１７…伝熱管通し孔、１８…平坦部。
【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】
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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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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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