JP2012132644A - 熱交換器及びそれを搭載した空気調和機 - Google Patents

Abstract

【課題】サイドフロー方式のパラレルフロー熱交換器において、下側の最外側フィンから凝縮水をできるだけ速やかに排水できる構造を提供する。
【解決手段】熱交換器１は、間隔を置いて平行に配置された２本のヘッダパイプ２、３と、ヘッダパイプ２、３の間に複数配置され、内部に設けた冷媒通路５をヘッダパイプ２、３の内部に連通させた偏平チューブ４と、各偏平チューブ４の偏平面に取り付けられる複数のフィン６と、複数のフィン６の中で最も外側に位置するフィン６ａＵ、６ａＤの外側に取り付けられるサイドシート１０Ｕ、１０Ｄを備える。熱交換器１の下部に位置するサイドシート１０Ｄには、熱交換器１において凝縮水が結集する側の縁に、互いに間隔を置いて複数のノッチ１１が形成される。ノッチ１１は、各々、フィン６の間隔ピッチＰを複数ピッチ分カバーする幅を備える。
【選択図】図４

Description

本発明はサイドフロー方式のパラレルフロー型熱交換器及びそれを搭載した空気調和機に関する。

複数のヘッダパイプの間に複数の偏平チューブを配置して偏平チューブ内部の複数の冷媒通路をヘッダパイプの内部に連通させるとともに、偏平チューブ間にコルゲートフィン等のフィンを配置したパラレルフロー型の熱交換器は、カーエアコンや建物用空気調和機の室外側ユニットなどに広く利用されている。

パラレルフロー型熱交換器では、コルゲートフィンの設置箇所を偏平チューブ同士の間に限ることもあれば、複数の偏平チューブの中で最も外側に位置する偏平チューブの、外側に向いた面にもコルゲートフィンを取り付けることもある。後者の例を特許文献１〜３に見ることができる。

特許文献１記載の熱交換器は、偏平チューブを水平にしたパラレルフロー型熱交換器であって、最外側の偏平チューブの外側に向いた偏平面にもコルゲートフィンが取り付けられており、この最外側のコルゲートフィンの外側にはフィン保護用のサイドプレートが配置されている。

特許文献２記載の熱交換器も偏平チューブを水平にしたパラレルフロー型熱交換器であって、最外側の偏平チューブの外側に向いた偏平面にコルゲートフィンが取り付けられ、この最外側のコルゲートフィンの外側に、偏平チューブとコルゲートフィンを交互に積層して構成したコア部を補強するためのサイドプレートが配置されている。

特許文献３記載の熱交換器も偏平チューブを水平にしたパラレルフロー型熱交換器であって、両端におけるコルゲートフィンの外部にサイドシートがロウ付けされている。

熱交換器を蒸発器として用いた場合、低温となった熱交換器表面に大気中の水分が凝結して凝縮水が発生する。サイドフロー方式のパラレルフロー型熱交換器では、偏平チューブやコルゲートフィンの表面に凝縮水が溜まると空気流通路の面積が水によって狭められてしまい、熱交換性能が低下する。このためパラレルフロー型熱交換器では、発生した凝縮水が内部に滞らないよう、速やかに排水する必要がある。

凝縮水は、気温が低いと熱交換器の表面で霜と化す。霜が氷にまで進むこともある。本明細書では、そのような霜や氷が溶けた水、いわゆる除霜水も含めた意味で「凝縮水」の語を用いるものとする。

上記特許文献記載のもののように、最外側フィンの外側にサイドシートを備えたパラレルフロー型熱交換器を、ヘッダパイプを垂直に配置し、偏平チューブを水平に配置するという、いわゆるサイドフロー方式で使用すると、下側のサイドシートにより凝縮水が保持されるという問題が発生する。この問題に対処するための工夫が特許文献４、５に開示されている。

特許文献４記載の熱交換器では、下部に位置する最外側コルゲートフィンは、下から見たとき、少なくとも一部が露出部となっている。この最外側コルゲートフィンの外側に位置するサイドプレートの幅を狭くすることにより、露出部を出現させる。

特許文献５記載の熱交換器では、底面板としてのサイドプレートに、凝縮水の水抜き孔を設ける。水抜き孔は、下側サイドプレートにその機械的強度を低下させない程度の大きさと個数のものが設けられている。

特開平５−７９７８８号公報 特開２００６−６４１９４号公報 特開２００７−１３９３７６号公報 特開２０１０−２４９３８８号公報 特開昭６１−２２３４６５号公報

本発明は、サイドフロー方式のパラレルフロー熱交換器において、下側の最外側フィンから凝縮水をできるだけ速やかに排水できる構造を提供することを目的とする。

本発明の好ましい実施形態によれば、間隔を置いて平行に配置された複数のヘッダパイプと、前記複数のヘッダパイプの間に複数配置され、内部に設けた冷媒通路を前記ヘッダパイプの内部に連通させた偏平チューブと、前記複数の偏平チューブの偏平面に取り付けられる複数のフィンと、前記複数のフィンの中で最も外側に位置するフィンの外側に取り付けられるサイドシートを備えたサイドフロー方式のパラレルフロー型熱交換器において、熱交換器下部に位置する前記サイドシートには、当該熱交換器において凝縮水が結集する側の縁に、互いに間隔を置いて複数のノッチが形成され、前記ノッチは、各々、前記フィンの間隔ピッチを複数ピッチ分カバーする幅を備える。

上記構成の熱交換器において、前記ノッチは、前記サイドシートの縁よりも奥に１８０°未満の角を有する形状であることが好ましい。

上記構成の熱交換器において、前記ノッチは、前記サイドシートの縁から奥に進むほど幅が狭くなる形状であることが好ましい。

上記構成の熱交換器において、前記サイドシートの凝縮水が結集する側とは反対側の縁に、互いに間隔を置いて複数のノッチが形成され、前記ノッチは、各々、前記フィンの間隔ピッチを複数ピッチ分カバーする幅を備えることが好ましい。

上記構成の熱交換器において、前記サイドシートの凝縮水が結集する側に形成されたノッチ、またはその反対側に形成されたノッチが、前記サイドシートの奥行きの半分を超す奥行きを有することが好ましい。

上記構成の熱交換器において、凝縮水が結集する側に形成されたノッチとその反対側に形成されたノッチとが、互い違いに配置されていることが好ましい。

上記構成の熱交換器において、当該熱交換器は一部が湾曲部となるように曲げ加工されうるものであり、前記曲げ加工を受ける前記サイドシートの一部には、曲げ加工後に凸となる縁に互いに間隔を置いて複数のスリットが切り込み形成されることが好ましい。

上記構成の熱交換器において、曲げ加工後に凹となる縁には前記フィンの間隔ピッチを複数ピッチ分カバーする幅のノッチが互いに間隔を置いて複数形成されることが好ましい。

上記構成の熱交換器において、前記サイドシートには、前記ノッチ以外の箇所に、互いに間隔を置いて複数の貫通孔が形成されることが好ましい。

上記構成の熱交換器において、前記貫通孔は、各々、前記フィンの間隔ピッチを複数ピッチ分カバーする幅を有するように形成されていることが好ましい。

上記構成の熱交換器において、奥行き方向において、前記サイドシートの方が前記フィンよりも幅が狭くなっており、凝縮水が結集する側とその反対側において、前記フィンが前記サイドシートの外側に露出していることが好ましい。

また本発明は、上記構成の熱交換器を室外機または室内機に搭載した空気調和機であることを特徴としている。

本発明によると、熱交換器下部に位置する最外側フィンで凝縮水が発生、または上方で発生した凝縮水が熱交換器下部まで流下したとしても、速やかに滴下、すなわち排水される。

本発明の実施形態に係る熱交換器の正面図である。 図１の熱交換器の斜視図である。 図１の熱交換器の下面図である。 図１の部分拡大図である。 図１の熱交換器の部分斜視図である。 フィンの間隔ピッチとノッチの幅の関係の説明図である。 フィンの間隔ピッチと貫通孔の幅の関係の説明図である。 ノッチの形状について説明する第１の図である。 ノッチの形状について説明する第２の図である。 ノッチの形状について説明する第３の図である。 ノッチの形状について説明する第４の図である。 ノッチの形状について説明する第５の図である。 ノッチの形状について説明する第６の図である。 貫通孔の形状について説明する第１の図である。 貫通孔の形状について説明する第２の図である。 貫通孔の形状について説明する第３の図である。 熱交換器の湾曲部におけるノッチ形成手法について説明する図である。 サイドシートの変形態様について説明する図である。 本発明に係る熱交換器を搭載した空気調和機の室外機の概略断面図である。 本発明に係る熱交換器を搭載した空気調和機の概略構成図で、暖房運転時の状態を示すものである。 本発明に係る熱交換器を搭載した空気調和機の概略構成図で、冷房運転時の状態を示すものである。 サイドフロー方式パラレルフロー型熱交換器の基本構造を説明する垂直断面図である。 図２２のＡ−Ａ線の箇所で切断した垂直断面図である。

以下本発明の実施形態を、図面を参照しつつ説明する。

サイドフロー方式のパラレルフロー型の熱交換器の基本構造を図２２、２３に示す。図２２、２３では紙面上側が垂直方向の上側、紙面下側が垂直方向の下側となる。熱交換器１は、２本の垂直なヘッダパイプ２、３を水平方向に間隔を置いて平行に配置し、ヘッダパイプ２、３の間に複数本の水平な偏平チューブ４を垂直方向に所定ピッチで配置している。偏平チューブ４は金属を押出成型した細長い成型品であり、内部には冷媒を流通させる冷媒通路５が形成されている。偏平チューブ４は長手方向である押出成型方向を水平にする形で配置されるので、冷媒通路５の冷媒流通方向も水平になる。冷媒通路５は断面形状及び断面面積の等しいものが図２２の奥行き方向に複数個並び、そのため偏平チューブ４の垂直断面は、図２３に示すようにハーモニカ状を呈している。各冷媒通路５はヘッダパイプ２、３の内部に連通する。偏平チューブ４の偏平面にはフィン６が取り付けられる。フィン６として、ここではコルゲートフィンを用いているが、プレートフィンでも構わない。なお、実際に機器に搭載する段階では、パラレルフロー型熱交換器１は設計の要請に従って様々な角度に据え付けられるものであり、厳密な「垂直」「水平」が当てはまらなくなるケースが多いことは言うまでもない。

ヘッダパイプ２と３、偏平チューブ４、及びフィン６はいずれもアルミニウム等熱伝導の良い金属からなり、偏平チューブ４はヘッダパイプ２、３に対し、フィン６は偏平チューブ４に対し、それぞれロウ付けまたは溶着で固定される。

偏平チューブ４同士の間に配置されるフィン６は上下両端が上下の偏平チューブ４の偏平面に固定される。複数のものが上下に並んだ偏平チューブ４の中で、最も外側（最上位または最下位）に位置する偏平チューブ４の、外側に向いた偏平面に配置されるフィンは、上下一方の端のみがチューブの偏平面に固定されることになる。このフィンを最外側フィンと呼ぶことにする。熱交換器１の上部に位置する最外側フィンには６ａＵの符号を付し、熱交換器１の下部に位置する最外側フィンには６ａＤの符号を付す。

最外側フィン６ａＵの外側にはサイドシート１０Ｕが配置され、最外側フィン６ａＤの外側にはサイドシート１０Ｄが配置される。サイドシート１０Ｕ、１０Ｄはアルミニウム等の金属板からなり、最外側フィン６ａＵ、６ａＤに対しロウ付けまたは溶着で固定される。

熱交換器１はサイドフロー方式であり、冷媒出入口７、８はヘッダパイプ３の側にのみ設けられている。ヘッダパイプ３の内部には上下方向に間隔を置いて２枚の仕切板９ａ、９ｃが設けられており、ヘッダパイプ２の内部には仕切板９ａ、９ｃの中間の高さのところに仕切板９ｂが設けられている。

熱交換器１を蒸発器として使用する場合、冷媒は図２２に実線矢印で示すように下側の冷媒出入口７から流入する。冷媒出入口７から入った冷媒は、仕切板９ａでせき止められて偏平チューブ４経由でヘッダパイプ２に向かう。この冷媒の流れが左向きのブロック矢印で表現されている。ヘッダパイプ２に入った冷媒は仕切板９ｂでせき止められて別の偏平チューブ４経由でヘッダパイプ３に向かう。この冷媒の流れが右向きのブロック矢印で表現されている。ヘッダパイプ３に入った冷媒は仕切板９ｃでせき止められてさらに別の偏平チューブ４経由で再びヘッダパイプ２に向かう。この冷媒の流れが左向きのブロック矢印で表現されている。ヘッダパイプ２に入った冷媒は折り返してさらに別の偏平チューブ４経由で再びヘッダパイプ３に向かう。この冷媒の流れが右向きのブロック矢印で表現されている。ヘッダパイプ３に入った冷媒は冷媒出入口８から流出する。このように、冷媒はジグザグの経路を辿って下から上に流れる。ここでは仕切板の数が３の場合を示したが、これは一例であり、仕切板の数と、その結果としてもたらされる冷媒流れの折り返し回数は、必要に応じ任意の数を設定することができる。

熱交換器１を凝縮器として使用する場合は、冷媒の流れが逆になる。すなわち冷媒は図２２に点線矢印で示すように冷媒出入口８からヘッダパイプ３に入り、仕切板９ｃでせき止められて偏平チューブ４経由でヘッダパイプ２に向かい、ヘッダパイプ２では仕切板９ｂでせき止められて別の偏平チューブ４経由でヘッダパイプ３に向かい、ヘッダパイプ３では仕切板９ａでせき止められてさらに別の偏平チューブ４経由で再びヘッダパイプ２に向かい、ヘッダパイプ２で折り返してさらに別の偏平チューブ４経由で再びヘッダパイプ３に向かい、冷媒出入口７から点線矢印のように流出するという、ジグザグの経路を辿って上から下に流れる。

熱交換器１の構成は上記に限定されない。ヘッダパイプ２、３の両方に冷媒出入口を設ける構成も可能であるし、ヘッダパイプ２、３の内部に仕切板を設けない構成も可能である。

本発明の実施形態である熱交換器１の構造を図１から図５までの図に示す。図２２、２３に示した基本構造と共通する構成要素には図２２、２３で用いた符号をそのまま付し、説明は省略する。

熱交換器１を蒸発器として用いた場合、低温となった熱交換器１の表面に大気中の水分が凝結して凝縮水が発生する。「凝縮水」の意味は前述の通りである。熱交換器１のようなパラレルフロー型熱交換器では、偏平チューブやフィンの表面に凝縮水が溜まると空気流通路の断面積が水によって狭められてしまい、熱交換性能が低下する。加えて、熱交換器１はサイドフロー方式であるところから、上部の偏平チューブ４やフィン６で発生した凝縮水が次々に下の段に流下し、最外側フィン６ａＤは最も凝縮水の滞留が生じやすい箇所となる。

滞留した凝縮水は、熱交換器１の空気流通路の面積を狭めて通風を阻害し、熱交換性能を低下させる。また、熱交換器１を空気調和機の室外機に搭載した場合、外気温が氷点下になると凝縮水が凍結して熱交換器１の破損を招くことがある。このため、熱交換器１に生じた凝縮水はできるだけ速やかに排水する必要がある。

本発明では、上記問題に対処するため、熱交換器１の下部に位置するサイドシート１０Ｄを次のように構成した。すなわちサイドシート１０Ｄには、熱交換器１において凝縮水が結集する側の縁に、互いに間隔を置いて複数のノッチ１１が形成されている。

熱交換器１を空気調和機の室外機に搭載した場合は、熱交換器１の風上側が凝縮水の結集側となる。これは次の理由による。室外機においては、熱交換器１を傾けることなく、ほぼ垂直に立てて設置している。熱交換器１を蒸発器として使用した場合（例えば暖房運転時がこれに該当する）、風下側よりも風上側で熱交換が盛んに行われ、そこに凝縮水が溜まる。そのため、風上側が凝縮水の結集側ということになるのである。

熱交換器１は、空気調和機の室外機に搭載するものとして設計されており、図２、３、５に示す通り、途中に１箇所の湾曲部１ａがあり、平面形状が略Ｌ字形状となっている。湾曲部１ａが凸をなす側が室外機における風上側となる。従って、図３、４では図の下側が凝縮水の結集側となり、サイドシート１０Ｄにはこちら側の縁にノッチ１１が形成されている。

個々のノッチ１１は、サイドシート１０Ｄの縁よりも奥に１８０°未満の角を有し、またサイドシート１０Ｄの縁から奥に進むほど幅が狭くなる形状であることが好ましい。実施形態では、その条件を満たす形状としてＶ字形が選択されている。ノッチ１１は、図６に示す通り、最も幅の広い箇所ではフィン６の間隔ピッチＰを複数ピッチ分カバーする幅Ｗ１を備えている。

ノッチ１１は、サイドシート１０Ｄの縁から奥に進むほど幅が狭くなる形状であるところから、そのエッジに触れた凝縮水は、図８の矢印に示すように、ノッチ１１の奥へと誘導され、ノッチ１１の一番奥で合流して水滴を形成する。水滴はすぐに大きくなり、滴下、すなわち排水される。ノッチ１１はフィン６の間隔ピッチＰを複数ピッチ分カバーする幅を備えているから、凝縮水が集まって大きな水滴となるまでの時間が短く、効率良く凝縮水の排水を行うことができる。

本発明におけるノッチ１１の形状はＶ字形に限定されない。図９から図１２に例示する様々な形状、またはそれ以外の形状が可能である。

図９に示すノッチ１１は半円形またはＵ字形となっている。このノッチ１１は奥に角を有する訳ではないが、サイドシート１０Ｄの縁から奥に進むほど幅が狭くなるという条件を満たす。

図１０に示すノッチ１１は台形である。このノッチ１１は、サイドシート１０Ｄの縁よりも奥に１８０°未満の角を有するという条件を、１８０°未満であって９０°超の角、すなわち鈍角の角１１ａを２箇所に有するという形で満たす。また、サイドシート１０Ｄの縁から奥に進むほど幅が狭くなるという条件も満たす。

図１１に示すノッチ１１は倒立したＭ字形である。このノッチ１１は、サイドシート１０Ｄの縁よりも奥に１８０°未満の角を有するという条件を、９０°未満の角、すなわち鋭角の角１１ｂを２箇所に有するという形で満たす。また、サイドシート１０Ｄの縁から奥に進むほど幅が狭くなるという条件も満たす。

図１２に示すノッチ１１は倒立した台形であり、サイドシート１０Ｄの縁に設けられた入口は幅が狭く、奥に進むほど幅が広くなっている。このノッチ１１は、サイドシート１０Ｄの縁よりも奥に１８０°未満の角を有するという条件を、９０°未満の角、すなわち鋭角の角１１ｂを２箇所に有するという形で満たす。

図８から図１２のいずれの形状のノッチ１１においても、ノッチ１１のエッジに触れた凝縮水はノッチ１１の奥へ誘導され、一番奥で合流して大きな水滴を形成し、滴下する。

サイドシート１０Ｄには、熱交換器１において凝縮水が結集する側とは反対側の縁にも、互いに間隔を置いて複数のノッチ１２が形成されている。すなわち、サイドシート１０Ｄの両側の縁にノッチが形成されている。図３、４では図の上側が凝縮水の結集側する側とは反対側ということになる。熱交換器１を空気調和機の室外機に搭載した場合、凝縮水の結集する側とは反対の側は、熱交換器１の風下側となる。ノッチ１２も、ノッチ１１と同様、フィン６の間隔ピッチＰを複数ピッチ分カバーする幅を備え、またサイドシート１０Ｄの縁から奥に進むほど幅が狭くなる形状となっている。

図１から図５に示す実施形態では、ノッチ１１とノッチ１２は同じ形状（Ｖ字形）、同じ大きさとされているが、必ずしもそうである必要はない。ノッチ１２がノッチ１１と異なる形状（図９から図１２に例示する形状、あるいはそれ以外の形状）であってもよく、ノッチ１１とノッチ１２で幅が異なっていてもよい。

このように、熱交換器１を空気調和機の室外機に搭載した場合、熱交換器１において凝縮水が結集する側（風上側）とは反対側（風下側）の縁にもノッチ１２を形成したことにより、サイドシート１０Ｄの両側の縁にノッチが形成されることになる。これにより、サイドシート１０Ｄの凝縮水排水能力はさらに高まり、最外側フィン６ａＤの凝縮水を速やかに排水することができる。

本実施形態では、熱交換器１において凝縮水が結集する側の縁と、その反対側の縁にノッチが形成されている構成、言い換えればサイドシート１０Ｄの両側の縁にノッチが形成されている構成を採用したが、凝縮水が結集する側の縁にのみノッチが形成されている構成であってもよい。

ノッチ１１、１２をもっと大きくして、それぞれの奥行きがサイドシート１０Ｄの奥行きの半分を超す大きさとしてもよい。そのようにしたサイドシート１０Ｄは図１３に示す形状を備えることとなり、最外側フィン６ａＤから凝縮水を速やかに排水する。

図１３において、ノッチ１１、１２は１個ずつ互い違いに配置されているが、この構成は限定的なものではない。２個のノッチ１１に対してノッチ１２が１個などといった構成であってもよい。

サイドシート１０Ｄには、ノッチ１１、１２以外の箇所に貫通孔１３が形成されている。実施形態では、ノッチ１１とノッチ１２の間の位置に複数の貫通孔１３が互いに間隔を置いて形成されている。貫通孔１３は偏平チューブ４の長さ方向に長軸を一致させた長円（トラック円）形状であり、図７に示す通り、フィン６の間隔ピッチＰを複数ピッチ分カバーする幅Ｗ２を備えている。

貫通孔１３の存在により、最外側フィン６ａＤに溜まった凝縮水は一層良く排水されることになる。

貫通孔１３の形状は長円形に限定されない。図１４に示す楕円形等、様々な形状を選択することができる。

角のない長円形や楕円形ばかりが貫通孔１３の形状として好ましい訳ではない。１８０°未満の角を有する形状も貫通孔１３として好ましい形状である。

例えば、図１５に示す矩形であれば、直角の角を四隅に有することになる。図１６に示す菱形であれば、対角線上の２箇所に１８０°未満であって９０°超の角、すなわち鈍角の角を有し、前記対角線と直角をなす対角線上の２箇所に９０°未満の角、すなわち鋭角の角を有することになる。

上記のように１８０°未満の角を有する形状の貫通孔１３では、凝縮水が角の方に誘導されて合流し、大きな水滴を形成して滴下する。このため凝縮水が速やかに排水される。

貫通孔１３は、必ずしもフィン６の間隔ピッチＰを複数ピッチ分カバーする幅である必要はない。しかしながら、フィン６の間隔ピッチＰを複数ピッチ分カバーする幅とすることにより、多量の凝縮水を凝集させ、排水をスピードアップすることができる。

図１８に示すサイドシート１０Ｄは、貫通孔１３は形成されているが、ノッチ１１、１２は形成されていない。このようなサイドシート１０Ｄであっても、最外側フィン６ａＤからの凝縮水の排水を促進する機能を備える。

最外側フィン６ａＤの奥行き方向、すなわち通風方向の幅と、同じ方向におけるサイドシート１０Ｄの幅を比較した場合、サイドシート１０Ｄの方が幅狭とされている。このため、図２から図５に示す通り、凝縮水が結集する側とその反対側において、最外側フィン６ａＤがサイドシート１０Ｄの外側に露出する。このように露出部が存在することにより、露出部が排水口となって、最外側フィン６ａＤから凝縮水が速やかに排水される。なおサイドシート１０Ｕは、最外側フィン６ａＵより幅狭である必要はない。例えば、同じ幅であってもよい。

前述の通り、熱交換器１には途中に１箇所の湾曲部１ａがあり、平面形状が略Ｌ字形状となっている。湾曲部１ａは、直線状の偏平チューブ４で熱交換器１を形成した後、曲げ加工を施すことにより形成されるが、その曲げ加工をノッチ１１の形成にも役立てることができる。

図１７の下部の矩形の囲みの中に示すように、サイドシート１０Ｄの中で、曲げ加工を受ける一部の箇所には、曲げ加工後に凸となる縁に互いに間隔を置いて複数のスリット１４が切り込み形成されている。スリット１４は、曲げ加工されると、図１７の上側の図に示すようにＶ字形に開き、フィン６の間隔ピッチＰを複数ピッチ分カバーする幅のノッチ１１となる。このため、ノッチ１１を簡単に形成することができる。

サイドシート１０Ｄには、曲げ加工後に凹となる側の縁にノッチ１２が形成されている。曲げ加工されるとノッチ１２は開き角度が狭くなるが、その状態でも曲げ加工を受けない箇所のノッチ１２と開き角度が同等になるように、すなわちフィン６の間隔ピッチＰを複数ピッチ分カバーする幅を備えることとなるように、曲げ加工前のＶ字の角度を広く設定しておく。

上記熱交換器１は、セパレート型空気調和機の室外機または室内機に搭載することができる。図１９は室外機への搭載例を示す。

図１９の室外機２０は平面形状略矩形の板金製筐体２０ａを備え、筐体２０ａの長辺側を正面２０Ｆ及び背面２０Ｂとし、短辺側を左側面２０Ｌ及び右側面２０Ｒとしている。正面２０Ｆには排気口２１が形成され、背面２０Ｂには背面吸気口２２が形成され、左側面２０Ｌには側面吸気口２３が形成される。排気口２１は複数の水平なスリット状開口の集合からなり、背面吸気口２２と側面吸気口２３は格子状の開口からなる。正面２０Ｆ、背面２０Ｂ、左側面２０Ｌ、右側面２０Ｒの４面の板金部材に図示しない天板と底板が加わって六面体形状の筐体２０ａが形成される。

筐体２０ａの内部には、背面吸気口２２及び側面吸気口２３のすぐ内側に熱平面形状Ｌ字形の熱交換器１が配置される。熱交換器１と室外空気との間で強制的に熱交換を行わせるため、熱交換器１と排気口２１の間に送風機２４が配置される。送風機２４は電動機２４ａにプロペラファン２４ｂを組み合わせたものである。送風効率向上のため、筐体２０ａの正面２０Ｆの内面にはプロペラファン２４ｂを囲むベルマウス２５が取り付けられる。筐体２０ａの右側面２０Ｒの内側の空間は背面吸気口２２から排気口２１へと流れる空気流から隔壁２６で隔離されており、ここに圧縮機２７が収容されている。

室外機２０の熱交換器１に凝縮水が発生すると、空気流通路の面積が凝縮水で狭められることにより熱交換性能が低下するだけでなく、氷点下の外気温が継続する寒冷地であったりした場合には、凝縮水が凍結して熱交換器１の破損を招くこともある。そのため室外機２０では、熱交換器１からの凝縮水の排水が重要な課題となる。

前述した理由により、室外機２０では、熱交換器１の風上側が凝縮水の結集側となる。風上側で結露した凝縮水は、風下側にあまり流れることなく、そのまま風上側の熱交換器１下部に達する。外気温が低い場合は、凝縮水は霜として熱交換器１に付着する。霜の量が増えれば除霜運転を余儀なくされるが、除霜運転中、送風機２４は停止しているので、霜が溶けた水は風の影響を受けることなく専ら重力で下に流れて溜まる。このことから、熱交換器１の下部のサイドシート１０Ｄを本発明の構成とすることにより、凝縮水を速やかに排水して、凝縮水の滞留がもたらす弊害を低減することができる。

すなわち、最外側フィン６ａＤの外側に取り付けられるサイドシート１０Ｄの凝縮水が結集する側の縁に、互いに間隔を置いて複数のノッチ１１が形成される。このノッチ１１は、各々、フィンの間隔ピッチを複数ピッチ分カバーする幅を備える。これらの構成により、熱交換器１の下部に位置する最外側フィン６ａＤで凝縮水が発生、または上方で発生した凝縮水が最外側フィン６ａＤまで流下したとして、凝縮水はノッチ１１の奥に引き込まれて凝集し、速やかに滴下、すなわち排水されることになる。このため、熱交換器１の下部に位置する最外側フィン６ａＤのところに凝縮水が滞留して通風性が損なわれ、熱交換性能が低下するといった事態を回避できる。

図２０、２１には、セパレート型空気調和機の室内機に熱交換器１を搭載した例を示す。図２０、２１に示されるセパレート型空気調和機の室外機は圧縮機、四方弁、膨張弁、室外側熱交換器、室外側送風機などを含み、室内機は室内側熱交換器、室内側送風機などを含む。室外側熱交換器は、暖房運転時には蒸発器として機能し、冷房運転時には凝縮器として機能する。室内側熱交換器は、暖房運転時には凝縮器として機能し、冷房運転時には蒸発器として機能する。

図２０には冷凍サイクルとしてヒートポンプサイクルを用いるセパレート型空気調和機の基本的構成が示されている。ヒートポンプサイクル１０１は、圧縮機１０２、四方弁１０３、室外側の熱交換器１０４、減圧膨張装置１０５、及び室内側の熱交換器１０６をループ状に接続したものである。圧縮機１０２、四方弁１０３、熱交換器１０４、及び減圧膨張装置１０５は室外機１１０の筐体に収容され、熱交換器１０６は室内機１２０の筐体に収容される。熱交換器１０４には室外側の送風機１０７が組み合わせられ、熱交換器１０６には室内側の送風機１０８が組み合わせられる。送風機１０７は吹出気流形成用のプロペラファン１０７ａを含み、送風機１０８は吹出気流形成用のクロスフローファン１０８ａを含む。クロスフローファン１０８ａは熱交換器１０６の下に軸線を水平にして配置される。

本発明に係る熱交換器１は、室内機の熱交換器１０６の構成要素として用いることができる。熱交換器１０６は、３個の熱交換器１０６Ａ、１０６Ｂ、１０６Ｃを送風機１０８を覆う屋根のように組み合わせたものであり、熱交換器１０６Ａ、１０６Ｂ、１０６Ｃのいずれかまたは全てを熱交換器１とすることができる。

図２０は暖房運転時の状態を示す。この時は、圧縮機１０２から吐出された高温高圧の冷媒は室内側の熱交換器１０６に入ってそこで放熱し、凝縮する。熱交換器１０６を出た冷媒は減圧膨張装置１０５から室外側の熱交換器１０４に入ってそこで膨張し、室外空気から熱を取り込んだ後、圧縮機１０２に戻る。室内側の送風機１０８によって生成された気流が熱交換器１０６からの放熱を促進し、室外側の送風機１０７によって生成された気流が熱交換器１０４の吸熱を促進する。

図２１は冷房運転時あるいは除霜運転時の状態を示す。この時は四方弁１０３が切り換えられて暖房運転時と冷媒の流れが逆になる。すなわち、圧縮機１０２から吐出された高温高圧の冷媒は室外側の熱交換器１０４に入ってそこで放熱し、凝縮する。熱交換器１０４を出た冷媒は減圧膨張装置１０５から室内側の熱交換器１０６に入ってそこで膨張し、室内空気から熱を取り込んだ後、圧縮機１０２に戻る。室外側の送風機１０７によって生成された気流が熱交換器１０４からの放熱を促進し、室内側の送風機１０８によって生成された気流が熱交換器１０６の吸熱を促進する。

本発明に係る熱交換器１を室内機の熱交換器１０６の構成要素として用いた場合、熱交換器１の風下側であり、熱交換器１の姿勢によっては下面側でもある面が凝縮水の結集側となる。本発明に係る熱交換器１を用いれば、凝縮水が発生したとしてもそれを速やかに排水することができ、凝縮水がクロスフローファン１０８ａに滴下して水とびが生じるといった現象を低減することができる。

以上、本発明の実施形態につき説明したが、本発明の範囲はこれに限定されるものではなく、発明の主旨を逸脱しない範囲で種々の変更を加えて実施することができる。

本発明はサイドフロー方式のパラレルフロー型熱交換器に広く利用可能である。

１ 熱交換器
２、３ ヘッダパイプ
４ 偏平チューブ
５ 冷媒通路
６ フィン
６ａＵ、６ａＤ 最外側フィン
１０Ｕ、１０Ｄ サイドシート
１１、１２ ノッチ
１３ 貫通孔
２０ 室外機
１１０ 室外機
１２０ 室内機

Claims (12)

1. 間隔を置いて平行に配置された複数のヘッダパイプと、前記複数のヘッダパイプの間に複数配置され、内部に設けた冷媒通路を前記ヘッダパイプの内部に連通させた偏平チューブと、前記複数の偏平チューブの偏平面に取り付けられる複数のフィンと、前記複数のフィンの中で最も外側に位置するフィンの外側に取り付けられるサイドシートを備えたサイドフロー方式のパラレルフロー型熱交換器において、
   熱交換器下部に位置する前記サイドシートには、当該熱交換器において凝縮水が結集する側の縁に、互いに間隔を置いて複数のノッチが形成され、前記ノッチは、各々、前記フィンの間隔ピッチを複数ピッチ分カバーする幅を備えることを特徴とする熱交換器。
2. 前記ノッチは、前記サイドシートの縁よりも奥に１８０°未満の角を有する形状であることを特徴とする請求項１に記載の熱交換器。
3. 前記ノッチは、前記サイドシートの縁から奥に進むほど幅が狭くなる形状であることを
   特徴とする請求項２に記載の熱交換器。
4. 前記サイドシートの凝縮水が結集する側とは反対側の縁に、互いに間隔を置いて複数のノッチが形成され、前記ノッチは、各々、前記フィンの間隔ピッチを複数ピッチ分カバーする幅を備えることを特徴とする請求項３に記載の熱交換器。
5. 前記サイドシートの凝縮水が結集する側に形成されたノッチ、またはその反対側に形成されたノッチが、前記サイドシートの奥行きの半分を超す奥行きを有することを特徴とする請求項４に記載の熱交換器。
6. 凝縮水が結集する側に形成されたノッチとその反対側に形成されたノッチとが、互い違いに配置されていることを特徴とする請求項４または５に記載の熱交換器。
7. 当該熱交換器は一部が湾曲部となるように曲げ加工されうるものであり、前記曲げ加工を受ける前記サイドシートの一部には、曲げ加工後に凸となる縁に互いに間隔を置いて複数のスリットが切り込み形成されることを特徴とする請求項１から６のいずれか１項に記載の熱交換器。
8. 曲げ加工後に凹となる縁には前記フィンの間隔ピッチを複数ピッチ分カバーする幅のノッチが互いに間隔を置いて複数形成されることを特徴とする請求項７に記載の熱交換器。
9. 前記サイドシートには、前記ノッチ以外の箇所に、互いに間隔を置いて複数の貫通孔が形成されることを特徴とする請求項１から８のいずれか１項に記載の熱交換器。
10. 前記貫通孔は、各々、前記フィンの間隔ピッチを複数ピッチ分カバーする幅を有するように形成されていることを特徴とする請求項９に記載の熱交換器。
11. 奥行き方向において、前記サイドシートの方が前記フィンよりも幅が狭くなっており、凝縮水が結集する側とその反対側において、前記フィンが前記サイドシートの外側に露出していることを特徴とする請求項１から１０のいずれか１項に記載の熱交換器。
12. 請求項１から１１のいずれか１項に記載の熱交換器を室外機または室内機に搭載したことを特徴とする空気調和機。

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