JP2020159616A - 空気調和機 - Google Patents

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Abstract

【課題】フィン又は扁平管の表面に滞留した凝縮水の露飛びを抑制した熱交換器を提供する。【解決手段】熱交換器３１は、複数の扁平管４０と、複数の扁平管４０を差し込む複数の切欠き部５１が重力方向に並んで配置され、上下に隣り合って位置する切欠き部５１同士の間に形成された複数の中間部５２及び中間部５２同士を接続する連通部５３を有するフィン５０と、その少なくとも一部が中間部５２に位置するように設けられた第１膨出部５４と、連通部５３に扁平管４０と第１膨出部５４との間隙Ｓを塞ぐように設けられた第２膨出部５５と、を備え、第１膨出部５４及び第２膨出部５５は、空気流が通風方向においてその少なくとも一方を通過するように配置される。【選択図】図４

Description

本発明は、空気調和機に関する。
従来、空気調和機において、扁平管を用いた熱交換器が知られている。かかる熱交換器では、熱伝達率を向上させるべく、フィンの上下の扁平管の間（中間部）に空気流の流れ方向に交差して突出する膨出部を設けたものがある。しかし、膨出部と、扁平管と膨出部との隙間を通過する空気流の流速が大きく異なる現象（偏流）が生じることがあり、その場合、熱交換が良好に行わなくなって期待される熱交換器の性能改善が得られない。
これに対し、フィンの表面上での偏流を抑制するため、中間部に設けた第１の膨出部とは別に、中間部を接続するフィンの連通部に、通風方向から見た場合に、第１膨出部と扁平管との間に生じる隙間に重なるように配置された第２の膨出部を備える技術が開示されている（例えば、特許文献１参照）。これにより、熱交換器を通過する空気流が隙間を通過する際の流速が突出部の周囲を通過する空気流の流速と比較して著しく大きくなる偏流が生じにくくなる。その結果、空気流と扁平管内の冷媒との間で熱交換が良好に行われ、膨出部を設けたことによる性能改善が得られる。
しかしながら、特許文献１の技術では、フィンの表面上での偏流を抑制する一方で、扁平管の周囲に滞留した凝縮水が飛散する、いわゆる露飛びを抑制できる構造になっていないという問題があった。
特開２０１７−１９４２６４号公報
本発明は以上述べた問題点を解決するものであって、フィン又は扁平管の表面に滞留した凝縮水の露飛びを抑制することを目的とする。
本発明は、上記目的を達成するために、以下のように把握される。
（１）本発明の第１の観点は、空気調和機であって、熱交換器と、送風機とが配置された通風経路を筐体内に備えた空気調和機において、前記熱交換器は、複数の扁平管と、前記複数の扁平管が差し込まれる複数の切欠き部が上下方向に並んで配置され、上下に隣り合って位置する前記切欠き部同士の間に形成された中間部と、前記中間部同士を接続する連通部を有するフィンと、を備え、前記熱交換器は、通風経路を流れる空気の通風方向において、前記中間部が前記連通部よりも風上側となるように配置され、少なくともその一部が前記中間部に位置するように設けられた第１膨出部と、
前記風上側で前記フィンにおける凝縮水の滞留する点を起点ＡＵとし、前記風下側で前記通風経路における静圧が最も低い点を終点ＡＤとする仮想線ＡＦを抗力線とし、前記熱交換器を前記風上側から前記抗力線方向視で見た場合に、前記第１膨出部と前記扁平管との間に生じる間隙に重なるように設けられた第２膨出部と、を備える、ことを特徴とする。
（２）上記（１）において、前記通風経路において、前記熱交換器の前記通風方向における下流側に前記送風機が設けられており、前記終点ＡＤは、前記送風機の中心である。
（３）上記（１）において、前記通風経路において、前記熱交換器の前記通風方向における上流側に前記送風機が設けられており、前記終点ＡＤは、前記通風経路における前記流路断面積が最小となる位置の中心である。
（４）上記（１）ないし（３）のいずれか一つにおいて、前記第１膨出部は、その上端縁が上段側の第１切欠き部の下辺から４ｍｍ以下の範囲に位置するように形成される。
（５）上記（１）ないし（４）のいずれか一つにおいて、前記第１膨出部及び前記第２膨出部は、前記切欠き部と前記第２膨出部との間の距離が前記第１膨出部と前記第２膨出部との間の距離と同等以上となるように形成される。
本発明によれば、フィン又は扁平管の表面に滞留した凝縮水の露飛びを抑制できる。
本発明の実施形態に係る空気調和機の一例を説明する図であって、（Ａ）は冷媒回路図を、（Ｂ）は制御手段のブロック図をそれぞれ示す。 本発明の実施形態に係る熱交換器を説明する図であって、（ａ）は熱交換器の平面図を、（ｂ）は熱交換器の正面図をそれぞれ示す。 扁平管とフィンとの関係を説明する図である。 第１膨出部及び第２膨出部を説明する図である。 吸込み式の場合における熱交換器とファンとの関係を拡大して説明する図である。 吹出し式の場合におけるファンと熱交換器との関係を拡大して説明する図である。 第１膨出部の位置関係を正面視で説明する図である。 第１膨出部の上端縁と第１切欠き部の下辺との距離を説明する図であって、（ａ）は正面視の態様を、（ｂ）を側面視の態様をそれぞれ示す。 第２膨出部と切欠き部の中間部側端部との距離、第１膨出部と第２膨出部との距離を説明する図である。 吸込み式の場合における熱交換器とファンとの関係をダクト型で示す図である。 吸込み式の場合における熱交換器とファンとの関係を壁掛型で示す図である。 吸込み式の場合における熱交換器とファンとの関係を床置き型で示す図である。 吸込み式の場合における熱交換器とファンとの関係を縦吹きダクト型で示す図である。 吸込み式の場合における熱交換器とファンとの関係をウインド型で示す上面図である。 吹出し式の場合におけるファンと熱交換器との関係をダクト型で示す図である。 吹出し式の場合におけるファンと熱交換器との関係を天吊り型で示す図である。 吹出し式の場合におけるファンと熱交換器との関係を天井埋め込み型で示す図である。 吹出し式の場合におけるファンと熱交換器との関係を壁掛型で示す図である。 異なる接触角θ同士における第１扁平管４０ａの周囲に滞留した凝縮水（液滴）の大きさｄ２を比較した図であって、（ａ）は接触角θ＝１０°のときの液滴の大きさｄ２を示し、（ｂ）は接触角θ＝６０°のときの液滴の大きさｄ２をそれぞれ示す。
（実施形態）
以下、本発明の実施形態を、添付図面に基づいて詳細に説明する。なお、本発明は以下の実施形態に限定されることはなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲で種々変形させることが可能である。
＜冷媒回路の構成＞
まず、図１（Ａ）を参照して、室外機２を含む空気調和機１の冷媒回路について説明する。図１（Ａ）に示すように、本実施形態における空気調和機１は、屋外に設置される室外機２と、室内に設置され、室外機２に液管４及びガス管５で接続された室内機３を備えている。詳細には、室外機２の液側閉鎖弁２５と室内機３の液管接続部３３が液管４で接続されている。また、室外機２のガス側閉鎖弁２６と室内機３のガス管接続部３４がガス管５で接続されている。以上により、空気調和機１の冷媒回路１０が形成される。
＜＜室外機の冷媒回路＞＞
まずは、室外機２について説明する。室外機２は、圧縮機２１と、四方弁２２と、室外熱交換器２３と、膨張弁２４と、液管４が接続された液側閉鎖弁２５と、ガス管５が接続されたガス側閉鎖弁２６と、室外ファン２７を備えている。そして、室外ファン２７を除くこれら各装置が後述する各冷媒配管で相互に接続されて、冷媒回路１０の一部をなす室外機冷媒回路１０ａを形成している。なお、圧縮機２１の冷媒吸入側には、アキュムレータ（不図示）が設けられてもよい。
圧縮機２１は、図示しないインバータにより回転数が制御されることで、運転容量を変えることができる容量可変型圧縮機である。圧縮機２１の冷媒吐出側は、四方弁２２のポートａと吐出管６１で接続されている。また、圧縮機２１の冷媒吸入側は、四方弁２２のポートｃと吸入管６６で接続されている。
四方弁２２は、冷媒の流れる方向を切り替えるための弁であり、ａ、ｂ、ｃ、ｄの４つのポートを備えている。ポートａは、上述したように圧縮機２１の冷媒吐出側と吐出管６１で接続されている。ポートｂは、室外熱交換器２３の一方の冷媒出入口と冷媒配管６２で接続されている。ポートｃは、上述したように圧縮機２１の冷媒吸入側と吸入管６６で接続されている。そして、ポートｄは、ガス側閉鎖弁２６と室外機ガス管６４で接続されている。なお、四方弁２２が、本発明の流路切替手段である。
室外熱交換器２３は、冷媒と、後述する室外ファン２７の回転により室外機２の内部に取り込まれた外気を熱交換させるものである。室外熱交換器２３の一方の冷媒出入口は、上述したように四方弁２２のポートｂと冷媒配管６２で接続され、他方の冷媒出入口は液側閉鎖弁２５と室外機液管６３で接続されている。室外熱交換器２３は、後述する四方弁２２の切り替えによって、冷房運転時は凝縮器として機能し、暖房運転時は蒸発器として機能する。
膨張弁２４は、図示しないパルスモータにより駆動される電子膨張弁である。具体的には、パルスモータに加えられるパルス数によりその開度が調整される。膨張弁２４は、暖房運転時は圧縮機２１から吐出される冷媒の温度である吐出温度が所定の目標温度となるように、その開度が調整される。
室外ファン２７は樹脂材で形成されており、室外熱交換器２３の近傍に配置されている。室外ファン２７は、その中心部が図示しないファンモータの回転軸に接続されている。ファンモータが回転することで室外ファン２７が回転する。室外ファン２７の回転によって、室外機２の図示しない吸込口から室外機２の内部へ外気を取り込み、室外熱交換器２３において冷媒と熱交換した外気を、室外機２の図示しない吹出口から室外機２の外部へ放出する。
以上説明した構成の他に、室外機２には各種のセンサが設けられている。図１（Ａ）に示すように、吐出管６１には、圧縮機２１から吐出される冷媒の圧力を検出する吐出圧力センサ７１と、圧縮機２１から吐出される冷媒の温度（上述した吐出温度）を検出する吐出温度センサ７３が設けられている。吸入管６６には、圧縮機２１に吸入される冷媒の圧力を検出する吸入圧力センサ７２と、圧縮機２１に吸入される冷媒の温度を検出する吸入温度センサ７４が設けられている。
室外熱交換器２３の図示しない冷媒パスの略中間部には、室外熱交換器２３の温度である室外熱交温度を検出する熱交温度センサ７５が設けられている。そして、室外機２の図示しない吸込口付近には、室外機２の内部に流入する外気の温度、すなわち外気温度を検出する外気温度センサ７６が備えられている。
また、室外機２には、室外機制御手段２００が備えられている。室外機制御手段２００は、室外機２の図示しない電装品箱に格納されている制御基板に搭載されている。図１（Ｂ）に示すように、室外機制御手段２００は、ＣＰＵ２１０と、記憶部２２０と、通信部２３０と、センサ入力部２４０を備えている。
記憶部２２０は、フラッシュメモリで構成されており、室外機２の制御プログラムや各種センサからの検出信号に対応した検出値、圧縮機２１や室外ファン２７等の制御状態等を記憶している。また、図示は省略するが、記憶部２２０には室内機３から受信する要求能力に応じて圧縮機２１の回転数を定めた回転数テーブルが予め記憶されている。
通信部２３０は、室内機３との通信を行うインターフェイスである。センサ入力部２４０は、室外機２の各種センサでの検出結果を取り込んでＣＰＵ２１０に出力する。
ＣＰＵ２１０は、前述した室外機２の各センサでの検出結果を、センサ入力部２４０を介して取り込む。さらには、ＣＰＵ２１０は、室内機３から送信される制御信号を、通信部２３０を介して取り込む。ＣＰＵ２１０は、取り込んだ検出結果や制御信号等に基づいて、圧縮機２１や室外ファン２７の駆動制御を行う。また、ＣＰＵ２１０は、取り込んだ検出結果や制御信号に基づいて、四方弁２２の切り替え制御を行う。さらには、ＣＰＵ２１０は、取り込んだ検出結果や制御信号に基づいて、膨張弁２４の開度調整を行う。
＜＜室内機の冷媒回路＞＞
次に、図１（Ａ）を用いて、室内機３について説明する。室内機３は、室内熱交換器３１と、室内ファン３２と、液管４の他端が接続された液管接続部３３と、ガス管５の他端が接続されたガス管接続部３４を備えている。そして、室内ファン３２を除くこれら各装置が以下で詳述する各冷媒配管で相互に接続されて、冷媒回路１０の一部をなす室内機冷媒回路１０ｂを形成している。
室内熱交換器３１は、冷媒と後述する室内ファン３２の回転により室内機３の図示しない吸込口から室内機３の内部に取り込まれた室内空気を熱交換させるものである。室内熱交換器３１の一方の冷媒出入口は、液管接続部３３と室内機液管６７で接続されている。室内熱交換器３１の他方の冷媒出入口は、ガス管接続部３４と室内機ガス管６８で接続されている。室内熱交換器３１は、室内機３が冷房運転を行う場合は蒸発器として機能し、室内機３が暖房運転を行う場合は凝縮器として機能する。
室内ファン３２は樹脂材で形成されており、室内熱交換器３１の近傍に配置されている。室内ファン３２は、図示しないファンモータによって回転することで、室内機３の図示しない吸込口から室内機３の内部に室内空気を取り込み、室内熱交換器３１において冷媒と熱交換した室内空気を室内機３の図示しない吹出口から室内へ吹き出す。
以上説明した構成の他に、室内機３には各種のセンサが設けられている。室内機液管６７には、室内熱交換器３１に流入あるいは室内熱交換器３１から流出する冷媒の温度を検出する液側温度センサ７７が設けられている。室内機ガス管６８には、室内熱交換器３１から流出あるいは室内熱交換器３１に流入する冷媒の温度を検出するガス側温度センサ７８が設けられている。そして、室内機３の図示しない吸込口付近には、室内機３の内部に流入する室内空気の温度、すなわち室温を検出する室温センサ７９が備えられている。
また、室内機３には、室内機制御手段３００が備えられている。図１（Ｂ）に示すように、室内機制御手段３００は、ＣＰＵ３１０と、記憶部３２０と、通信部３３０と、センサ入力部３４０を備えている（なお、本明細書では、室内機制御手段３００を単に制御手段ということがある）。
記憶部３２０は、フラッシュメモリで構成されており、室内機３の制御プログラムや各種センサからの検出信号に対応した検出値、室内ファン３２等の制御状態等を記憶している。また、図示は省略するが、記憶部３２０には、後述する運転停止中の冷媒の漏洩を監視するための回転数を含む室内ファン３２の回転数を定めた回転数テーブル等が予め記憶されている。
通信部３３０は、室外機２との通信を行うインターフェイスである。センサ入力部３４０は、室内機３の各種センサでの検出結果を取り込んでＣＰＵ３１０に出力する。
ＣＰＵ３１０は、前述した室内機３の各センサでの検出結果を、センサ入力部３４０を介して取り込む。さらには、ＣＰＵ３１０は、室外機２から送信される制御信号を、通信部３３０を介して取り込む。ＣＰＵ３１０は、取り込んだ検出結果や制御信号に基づいて、後述する運転停止中の冷媒の漏洩を監視するための駆動を含む室内ファン３２の駆動制御を行う。また、ＣＰＵ３１０は、使用者が図示しないリモコンを操作して設定した設定温度と、室温センサ７９で検出した室温との温度差を算出し、算出された温度差に基づいた要求能力を、通信部３３０を介して室外機２の室外機制御手段２００に送信する。
＜冷媒回路の動作＞
次に、本実施形態における空気調和機１の空調運転時の冷媒回路１０における冷媒の流れや各部の動作について、図１（Ａ）を用いて説明する。以下では、図中、実線で示した冷媒の流れに基づいて、室内機３が暖房運転を行う場合について説明する。なお、破線で示した冷媒の流れが冷房運転を示している。
室内機３が暖房運転を行う場合、ＣＰＵ２１０は、図１（Ａ）に示すように四方弁２２を実線で示す状態、すなわち、四方弁２２のポートａとポートｄが連通するよう、また、ポートｂとポートｃが連通するよう、切り替える。これにより、冷媒回路１０において実線矢印で示す方向に冷媒が循環し、室外熱交換器２３が蒸発器として機能するとともに、室内熱交換器３１が凝縮器として機能する暖房サイクルとなる。
圧縮機２１から吐出された高圧の冷媒は、吐出管６１を流れて四方弁２２に流入する。四方弁２２のポートａに流入した冷媒は、四方弁２２のポートｄから室外機ガス管６４を流れて、ガス側閉鎖弁２６を介してガス管５に流入する。ガス管５を流れる冷媒は、ガス管接続部３４を介して室内機３に流入する。
室内機３に流入した冷媒は、室内機ガス管６８を流れて室内熱交換器３１に流入し、室内ファン３２の回転により室内機３の内部に取り込まれた室内空気と熱交換を行って凝縮する。このように、室内熱交換器３１が凝縮器として機能し、室内熱交換器３１で冷媒と熱交換を行った室内空気が図示しない吹出口から室内に吹き出されることによって、室内機３が設置された室内の暖房が行われる。
室内熱交換器３１から流出した冷媒は、室内機液管６７を流れ、液管接続部３３を介して液管４に流入する。液管４を流れ、液側閉鎖弁２５を介して室外機２に流入した冷媒は、室外機液管６３を流れて膨張弁２４を通過する際に減圧される。上述したように、暖房運転時の膨張弁２４の開度は、圧縮機２１の吐出温度が所定の目標温度となるように調整される。
膨張弁２４を通過して室外熱交換器２３に流入した冷媒は、室外ファン２７の回転により室外機２の内部に取り込まれた外気と熱交換を行って蒸発する。室外熱交換器２３から冷媒配管６２に流出した冷媒は、四方弁２２のポートｂ及びポートｃ、吸入管６６を流れ、圧縮機２１に吸入されて再び圧縮される。
＜熱交換器＞
本実施形態の熱交換器は、室内機３の室内熱交換器３１及び室外機２の室外熱交換器２３に適用可能であるが、以下の説明では、暖房運転時に凝縮器として機能する、室内機３の室内熱交換器（以下では、単に熱交換器という）３１に適用して説明する。
図２は、本実施形態に係る熱交換器３１を説明する図であり、図２（ａ）は熱交換器３１の平面図、図２（ｂ）は熱交換器３１の正面図を示している。図２（ａ）及び図２（ｂ）に示すように、熱交換器３１は、断面形状が長円形あるいは角の丸い矩形となった伝熱管であってその側面（幅広面）が対向するように上下方向（冷媒流れ方向に垂直となる方向）に配列された複数の扁平管４０と、扁平管４０の両端に接続される左右一対のヘッダ１２と、扁平管４０と交差する方向に配置されて接合された複数のフィン５０と、を備える。以下の説明では、複数の扁平管４０について、互いに上下に隣接する扁平管４０のうち図中上段側を第１扁平管４０ａと、図中下段側を第２扁平管４０ｂということがある。なお、熱交換器３１には、これらのほかに、空気調和機１の他の要素との間を繋ぎ、冷媒が流れる冷媒配管がヘッダ１２に設けられている（不図示）。
扁平管４０は、より詳しく説明すると、冷媒が一対のヘッダ１２間を流れる方向（長手方向ともいう）に沿って設けられているとともに、空気が流通する方向（短手方向ともいう）に扁平な形状を有している。その内部には、冷媒が長手方向に流れる複数の冷媒流路が複数形成されている。複数の扁平管４０は、空気が通過するための隙間Ｓ１を介して上下方向に並列に配置され、その両端部が一対のヘッダ１２に接続される。具体的には、長手方向に沿う複数の扁平管４０を上下方向に所定の配列ピッチＰｈ（隙間Ｓ１の上下方向の距離）で配列し、その両端部をヘッダ１２に接続している。
ヘッダ１２は、円筒形状を有しており、その内部には、熱交換器３１に供給された冷媒を複数の扁平管４０に分岐させて流入させたり、複数の扁平管４０から流出した冷媒を合流させたりする冷媒流路（不図示）が形成されている。
フィン５０は、正面視において扁平管４０と交差する方向に積層して配置される平板形状を有しており、空気が通過するための隙間Ｓ１を介して並列に配置されている。具体的には、上下方向に沿う複数のフィン５０が、扁平管４０に対し、その長手方向に所定のフィンピッチＰｖ（隙間Ｓ１の長手方向の距離）で配列されている。以下の説明では、複数のフィン５０について、互いに左右に隣接するフィン５０のうち図中左側を第１フィン５０ａと、図中右側を第２フィン５０ｂということがある。
＜扁平管、フィン及び膨出部並びにファン＞
次に、扁平管４０、フィン５０、第１膨出部５４及び第２膨出部５５並びに室内ファン（以下では、単にファンという）３２の関係について、図３以降を参照して説明する。まず、図３に示すように、フィン５０には、複数の扁平管４０を差し込む複数の切欠き部５１が上下方向に並んで配置されている。フィン５０は、上下に隣り合って位置する切欠き部５１同士（第１切欠き部５１ａと第２切欠き部５１ｂ）の間に形成された中間部５２（風上側）及び複数の中間部５２同士を接続する連通部５３（風下側）を有する。以下の説明では、複数の切欠き部５１について、
中間部５２を隔てて隣り合う２つの切欠き部５１のうち、図中上段側の切欠き部を第１切欠き部５１ａとし、下段側の切欠き部５１を第２切欠き部５１ｂという。第１切欠き部５１ａには第１扁平管４０ａが、第２切欠き部５１ｂには第２扁平管４０ｂが、それぞれ挿入される。扁平管４０の内部には、冷媒が流れる複数の冷媒流路４１が設けられている。
フィン５０の中間部５２には、図４に示すように、第１切欠き部５１ａと第２切欠き部５１ｂとの間に第１膨出部５４が設けられている。第１膨出部５４は、中間部５２から連通部５３にかけて位置する上端縁Ｘ１−Ｘ２及び下端縁Ｚ１−Ｚ２を有している。より詳しくは、第１膨出部５４は、少なくともその一部が中間部５２に位置するように設けられており、連通部側縁Ｘ２−Ｚ２は連通部５３に位置する。第１膨出部５４は、扁平管４０又はフィン５０の表面に付着した凝縮水の排水を促進させる。
少なくともその一部が中間部５２に位置するように第１膨出部５４を設けることで、第１膨出部５４の上端縁Ｘ１−Ｘ２を第１膨出部５４の上方にある第１切欠き部５１ａに挿入されている第１扁平管４０ａ（図４では不図示。図３参照）の周辺に付着した凝縮水は、第１切欠き部５１ａ（第１扁平管４０ａ）の風下側端部（図中右側端部）に沿って第１膨出部５４の上端縁Ｘ１−Ｘ２に到達する。
凝縮水は、その後、第１上端部Ｘ１と第１下端部Ｚ１を結ぶ中間部側縁Ｘ１−Ｚ１、及び第２上端部Ｘ２と第２下端部Ｚ２を結ぶ連通部側縁Ｘ２−Ｚ２に沿って下方に流れる。下端縁Ｚ１−Ｚ２に到達した凝縮水は、第２扁平管４０ｂ若しくは連通部５３へ流れ、順次排水されていく。
第１膨出部５４の連通部側縁Ｘ２−Ｚ２の風下側（図中右方）には、第２膨出部５５が更に設けられている。第２膨出部５５は、連通部５３において、通風方向から見た場合に、切欠き部５１ひいては扁平管４０と第１膨出部５４との間隙Ｓと重なるように設けられる。これによって、空気流が間隙Ｓを通過する際の流路抵抗が増加して、流速が低下する。流速が低下すると、凝縮水に加わる通風方向の抗力（空気流から受ける通風方向の力）が低下するため、扁平管４０又はフィン５０の表面に付着した凝縮水の水滴が間隙Ｓから風下側に飛散する露飛びを抑制することができる。図４では、１つの第２膨出部５５が、第１切欠き部５１ａひいては第１扁平管４０ａと第１膨出部５４との間隙Ｓａと、第２切欠き部５１ｂひいては第２扁平管４０ｂと第１膨出部５４との間隙Ｓｂの双方を塞ぐ例を示しているが、間隙Ｓａ、間隙Ｓｂを別々に塞ぐように第２膨出部５５を分割してもよい。
なお、上記の説明では、扁平管４０の断面長手方向に沿った通風方向（図３における左から右に向かう方向）の場合を説明したが、通風方向は、熱交換器３１、室内ファン３２などの位置関係によって室内機３の種類に応じて変化する。本実施形態においては、室内機３の種類に応じて、通風方向を次のように設定する。すなわち、通風経路３５における風上側で、フィン５０における凝縮水の滞留する点を起点ＡＵとし、通風経路３５における風下側で、通風経路における空気の静圧が最も低い点を終点ＡＤとする仮想線ＡＦを抗力線とする。具体的には、図５に示すように、通風経路３５において、熱交換器３１が風上側に位置し、室内ファン３２が風下側に位置する種類、すなわち「吸込み式」によって空気流が生じる場合については、通風方向は、風上側において凝縮水の滞留する場所を起点ＡＵとし、風下側において静圧が最も低い部位（室内ファン３２の中心）を終点ＡＤとする仮想線ＡＦをもって設定される。つまり、熱交換器３１を通過した空気は、静圧が最も低い部位に向かって流れる。そのため、起点ＡＵにおいて滞留する凝縮水が受ける抗力の方向は、仮想線ＡＦの方向となる。
また、図６に示すように、通風経路３５において、室内ファン３２が風上側に位置し、熱交換器３１が風下側に位置する種類、すなわち「吹出し式」によって空気流が生じる場合については、通風方向は、風上側において凝縮水の滞留する場所を起点ＡＵとし、風下側において静圧が最も低いの低い部位（熱交換器３１の風下側における、通風経路３５の最小断面積部の中心）を終点ＡＤとする仮想線ＡＦをもって設定される。
いずれの場合も、凝縮水の滞留する場所である起点ＡＵは、扁平管４０の連通部側端部又は第１膨出部５４の第２下端部Ｚ２としている。仮想線ＡＦは、熱交換器３１の傾きなどの位置関係によって、第１膨出部５４及び第２膨出部５５の少なくとも一方を通過する。室内機３の種々の種類（ダクト型、壁掛型、床置き型、縦吹きダクト型、ウインド型、天吊り型、天井埋め込み型など）に応じた仮想線ＡＦの設定については、後述する。
ここで、第１膨出部５４は、図７に示すように、第１扁平管４０ａの周囲に滞留した凝縮水を円滑に排水するために、第１膨出部５４の第１上端部Ｘ１と第１切欠き部５１ａの下辺（図７の第１扁平管４０ａの下辺に対応）との距離ｄ１が４ｍｍ以下の範囲に位置するように形成されることが好ましい。距離ｄ１を４ｍｍ以下の範囲とする理由は、以下で説明する検証結果に基づいている。なお、図７では、第２膨出部５５が省略されている。
図１９は、異なる接触角θ同士における第１扁平管４０ａの周囲に滞留した凝縮水（液滴）の大きさｄ２を比較した図である。図１９（ａ）は、接触角θ＝１０°のときの各フィンピッチ（１．０ｍｍ、１．５ｍｍ、２．０ｍｍ）における液滴の大きさｄ２の測定結果の平均値を示している。図１９（ｂ）は、接触角θ＝６０°のときの各フィンピッチ（１．０ｍｍ、１．５ｍｍ、２．０ｍｍ）における液滴の大きさｄ２の測定結果の平均値を示している。
尚、試験条件としては図７に示す通り、隣り合う第１フィン５０ａと第２フィン５０ｂの間において滞留した凝縮水について、フィン５０のフィンピッチＰｖを１．０ｍｍ、１．５ｍｍ、２．０ｍｍの３種類に設定して、（１）フィン５０の表面の親水加工が十分に機能している状態として接触角θが１０度の場合と、（２）劣化、汚れによりフィン５０の表面の親水加工が機能していない状態として接触角θが６０度の場合について、その液滴の大きさｄ２を測定した。なお、接触角θは、液滴を形成する水に界面活性剤を混ぜることで調整した。すなわち、界面活性剤の分量を増やすことで、液滴の接触角θを小さくしている。なお、この試験において、フィンはアクリル材を用いる。
図１９（ａ）に示すように、接触角θ＝１０°でフィンピッチＰｖが１．０ｍｍの条件で液滴の大きさｄ２を測定した結果、その平均値は３．０となった。また、図１９（ａ）に示すように、接触角θ＝１０°でフィンピッチＰｖが１．５ｍｍの条件で液滴の大きさｄ２を測定した結果、その平均値は３．３となった。また、図１９（ａ）に示すように、接触角θ＝１０°でフィンピッチＰｖが２．０ｍｍの条件で液滴の大きさｄ２を測定した結果、その平均値は３．１となった。
また、図１９（ｂ）に示すように、接触角θ＝６０°でフィンピッチＰｖが１．０ｍｍの条件で液滴の大きさｄ２を測定した結果、その平均値は１１．０となった。また、図１９（ｂ）に示すように、接触角θ＝６０°でフィンピッチＰｖが１．５ｍｍの条件で液滴の大きさｄ２を測定した結果、その平均値は１１．２となった。また、図１９（ｂ）に示すように、接触角θ＝６０°でフィンピッチＰｖが２．０ｍｍの条件で液滴の大きさｄ２を測定した結果、その平均値は１１．３となった。
上記の測定結果から、接触角θが小さい条件であるほど、液滴の大きさｄ２が小さくなるため、第１膨出部５４の第１上端部Ｘ１と第１切欠き部５１ａの下辺との距離ｄ１を小さく設定する必要がある。フィン５０は表面に親水処理が施されていることが一般的だが、親水処理されたフィンの表面に滞留する液滴の接触角θは、２０°か、若しくは、それ以下に設定される。フィン５０の親水処理は、汚れや劣化によってその効果が薄れていくため、新品の状態である接触角θ＝２０°のときの液滴の大きさｄ２に対応できるように第１膨出部５４の第１上端部Ｘ１と第１切欠き部５１ａの下辺との距離ｄ１を設定すれば良い。
そこで、上記測定結果から接触角θに応じた液滴大きさｄ２の近似式をつくり、接触角θ＝２０°のときの液滴の大きさｄ２を求めた。その結果、距離ｄ１が４ｍｍ以下であれば接触角θ＝２０°であっても液滴の下端に第１膨出部５４の第１上端部Ｘ１が接触することが分かった。
したがって、図８（ｂ）に示す、第１膨出部５４の第１上端部Ｘ１と第１切欠き部５１ａの下辺（図８（ｂ）の第１扁平管４０ａの下辺に対応）との距離ｄ１が４ｍｍ以下とすると、凝縮水の液滴の大きさｄ２が小さい接触角２０度の場合（フィン５０の表面の親水加工が十分に機能している状態）においても、その最小の液滴の大きさｄ２である４．６ｍｍ（フィンピッチＰｖは１．０ｍｍ）を下回ることができ、液滴が第１膨出部５４の第１上端部Ｘ１に到達することが可能となる。なお、図８（ｂ）では、第２膨出部５５が省略されている。
このようにして、凝縮水の水滴は、第１膨出部５４の第１上端部Ｘ１に到達すると、上端縁Ｘ１−Ｘ２を表面張力の影響によって濡れ広がり、さらに、第１上端部Ｘ１と第２上端部Ｘ２を経て、中間部側縁Ｘ１−Ｚ１及び連通部側縁Ｘ２−Ｚ２に伝わっていく。中間部側縁Ｘ１−Ｚ１及び連通部側縁Ｘ２−Ｚ２では、水滴は、表面張力の影響に加えて重力の影響を受けるため、第１膨出部５４を設けることにより、排出が容易となる。
さらに、第１膨出部５４と第２膨出部５５は、図９に示すように、切欠き部５１の連通部側端部と第２膨出部５５との間の距離ｄ３が第１膨出部５４と第２膨出部５５との間の距離ｄ４と同等以上となるように形成されると好ましい。また、第１膨出部５４と第２膨出部５５とは一体化されていない（すなわちｄ４≠０）。距離ｄ３が距離ｄ４よりも長くてもよい理由は、扁平管４０の後方の死水域では風速が遅くなるため、第１膨出部５４の風下側の風速と比較して空気流の影響を受けにくく、ひいては凝縮水の水滴が流されにくいことによるものである。
第１膨出部５４は、フィン５０の中間部５２と連通部５３の境界をまたぐように配置されるため（図９参照）、組立工程などにおいて、フィン５０が屈曲又は折曲することを抑制することにも寄与する。
＜通風方向＞
前述した室内機３の種類に応じた通風方向について、図１０から図１８を用いて説明する。図１０から図１４は、通風経路３５において、熱交換器３１が風上側に位置し、室内ファン３２が風下側に位置する種類、すなわち「吸込み式」によって空気流が生じる場合を示す。図１５から図１８は、通風経路３５において、室内ファン３２が風上側に位置し、熱交換器３１が風下側に位置する種類、すなわち「吹出し式」によって空気流が生じる場合を示す。なお、図１０から図１８では、第１膨出部５４及び第２膨出部５５を省略して図示している。
＜＜吸込み式＞＞
図１０はダクト型の室内機３を、図１１は壁掛型の室内機３を、図１２は床置き型の室内機３を、図１３は縦吹きダクト型の室内機３を、図１４はウインド型の室内機３（室外機２と一体）を、それぞれ示す。これら吸込み式の室内機３の場合、図１０から図１４に示すように、通風方向は、凝縮水が滞留する場所として扁平管４０の連通部側端部を起点ＡＵとし、静圧が最も低い部位として室内ファン３２の中心を終点ＡＤとする仮想線ＡＦをもって設定される。仮想線ＡＦは、連通部５３に設ける第２膨出部５５を横切るように設定される。
なお、ここでは、室内ファン３２として、ダクト型（図１０）、縦吹きダクト型（図１３）及びウインド型（図１４）ではシロッコファンが、壁掛型（図１１）及び床置き型（図１２）ではクロスフローファンが用いられた例を示している。
これらのうち、壁掛型（図１１）や縦吹きダクト型（図１３）のように熱交換器３１が複数の熱交換ユニットから形成されている室内機３では、通風経路３５における通風方向は、それぞれの熱交換ユニットの連通部側端部を起点ＡＵとして、１つの室内ファン３２の中心を終点ＡＤとする仮想線ＡＦをもって設定される。また、床置き型（図１２）のように複数の室内ファン３２を有する室内機３では、通風方向は、１つの熱交換器３１の連通部側端部を起点ＡＵとして、２つの室内ファン３２の中心をそれぞれ終点ＡＤとする仮想線ＡＦをもって設定される。
＜＜吹出し式＞＞
図１５はダクト型の室内機３を、図１６は天吊り型の室内機３を、図１７は天井埋め込み型の室内機３を、図１８は壁掛型の室内機３を、それぞれ示す。これら吹出し式の室内機３の場合、図１５から図１８に示すように、通風経路３５における通風方向は、凝縮水が滞留する場所である扁平管４０の連通部側端部を起点ＡＵから、熱交換器３１の風下側で静圧が最も低くなる終点ＡＤの方向（仮想線ＡＦ）とする。熱交換器３１を通過した空気は、静圧が最も低い部位（終点ＡＤ）に向かって流れる。そのため、起点ＡＵにおいて滞留する凝縮水が受ける抗力の方向は、仮想線ＡＦの方向となる仮想線ＡＦは、連通部５３に設ける第２膨出部５５を通過するように設定される。
なお、ここでは、室内ファン３２としては、ダクト型（図１５）、天吊り型（図１６）及び天井埋め込み型（図１７）ではシロッコファンが、壁掛型（図１２）ではプロペラファンが用いられた例を示している。
これらのうち、ダクト型（図１５）や天吊り型（図１６）のように熱交換器３１風下側の最小断面積部が熱交換器３１からの吹出し口となる室内機３では、通風経路３５における通風方向は、熱交換器３１の連通部側端部を起点ＡＵとして、吹出し口の中心を終点ＡＤとする仮想線ＡＦをもって設定される。また、天井埋め込み型（図１７）や壁掛型（図１８）のように通風経路３５の最小断面積部が熱交換器３１からの吹出し口でない室内機３では、通風方向は、熱交換器３１の連通部側端部を起点ＡＵとして、それぞれの通風経路３５の構造に応じた最小断面積部の中心を終点ＡＤとする仮想線ＡＦをもって設定される。図１７や図１８に例示した室内機３では熱交換器３１が複数の熱交換ユニットから形成されており、それぞれの熱交換ユニットを通過する空気流に応じて、複数の終点ＡＤが設けられている。
＜実施形態の効果＞
本実施形態に係る熱交換器３１は、フィン５０又は扁平管４０の表面に滞留した凝縮水の露飛びを抑制することができる。具体的には、扁平管４０の下方に位置するフィン５０の中間部５２に第１膨出部５４を設けることにより、扁平管４０の周囲の凝縮水を排水する。また、その結果として付着した水滴を小さくし、併せて、フィン５０の連通部５３に第２膨出部５５を設けることにより、空気流の流速が低下するため、凝縮水に加わる通風方向の抗力（空気流から受ける通風方向の力）が低下する。その結果、凝縮水が熱交換器２３から風下側に飛散する露飛びを抑制することができる。また、通風経路３５における通風方向を、凝縮水が滞留する場所である扁平管４０の連通部側端部を起点ＡＵとし、静圧が最も低い部位である熱交換器３１の風下側の最小断面積部の中心を終点ＡＤとする仮想線ＡＦをもって設定することで、通風経路３５の内部において凝縮水に加わる抗力の方向に合わせて。第１膨出部５４及び第２膨出部５５の位置を設定できる。
１ 空気調和機
２ 室外機
３ 室内機
４ 液管
５ ガス管
１０ 冷媒回路
１０ａ 室外機冷媒回路
１０ｂ 室内機冷媒回路
１２ ヘッダ
２１ 圧縮機
２２ 四方弁
２３ 室外熱交換器
２４ 膨張弁
２５ 液側閉鎖弁
２６ ガス側閉鎖弁
２７ 室外ファン
３１ 室内熱交換器
３２ 室内ファン
３３ 液管接続部
３４ ガス管接続部
３５ 通風経路
４０ 扁平管
５０ フィン
５１ 切欠き部
５２ 中間部
５３ 連通部
５４ 第１膨出部
５５ 第２膨出部
６１ 吐出管
６２ 冷媒配管
６３ 室外機液管
６４ 室外機ガス管
６６ 吸入管
６７ 室内機液管
６８ 室内機ガス管
７１ 吐出圧力センサ
７２ 吸入圧力センサ
７３ 吐出温度センサ
７４ 吸入温度センサ
７５ 熱交温度センサ
７６ 外気温度センサ
７７ 液側温度センサ
７８ ガス側温度センサ
７９ 室温センサ
２００ 室外機制御手段
２１０ ＣＰＵ
２２０ 記憶部
２３０ 通信部
２４０ センサ入力部
３００ 室内機制御手段
３１０ ＣＰＵ
３２０ 記憶部
３３０ 通信部
３４０ センサ入力部
本発明は、上記目的を達成するために、以下のように把握される。
（１）本発明の第１の観点は、空気調和機であって、熱交換器と、送風機とが配置された通風経路を筐体内に備えた空気調和機において、前記熱交換器は、複数の扁平管と、前記複数の扁平管が差し込まれる複数の切欠き部が上下方向に並んで配置され、上下に隣り合って位置する前記切欠き部同士の間に形成された中間部と、前記中間部同士を接続する連通部を有するフィンと、を備え、前記熱交換器は、通風経路を流れる空気の通風方向において、前記中間部が前記連通部よりも風上側となるように配置され、前記中間部と前記連通部に跨って位置するように設けられた第１膨出部と、前記風上側で前記フィンにおける凝縮水の滞留する点を起点ＡＵとし、前記風下側で前記通風経路における静圧が最も低い点を終点ＡＤとする仮想線ＡＦを抗力線とし、前記熱交換器を前記風上側から前記抗力線方向視で見た場合に、前記第１膨出部と前記扁平管との間に生じる間隙に重なるように設けられた第２膨出部と、を備える。前記第１膨出部における前記第２膨出部側の側縁全域は、前記第２膨出部から離れていることを特徴とする。

Claims (5)

  1. 熱交換器と、送風機とが配置された通風経路を筐体内に備えた空気調和機において、
    前記熱交換器は、
    複数の扁平管と、
    前記複数の扁平管が差し込まれる複数の切欠き部が上下方向に並んで配置され、
    上下に隣り合って位置する前記切欠き部同士の間に形成された中間部と、
    前記中間部同士を接続する連通部を有するフィンと、を備え、
    前記熱交換器は、通風経路を流れる空気の通風方向において、前記中間部が前記連通部よりも風上側となるように配置され、
    少なくともその一部が前記中間部に位置するように設けられた第１膨出部と、
    前記風上側で前記フィンにおける凝縮水の滞留する点を起点ＡＵとし、風下側で前記通風経路における静圧が最も低い点を終点ＡＤとする仮想線ＡＦを抗力線とし、
    前記熱交換器を前記風上側から前記抗力線方向視で見た場合に、前記第１膨出部と前記扁平管との間に生じる間隙に重なるように設けられた第２膨出部と、を備える、
    ことを特徴とする空気調和機。
  2. 前記通風経路において、前記熱交換器の前記通風方向における下流側に前記送風機が設けられており、
    前記終点ＡＤは、前記送風機の中心である、
    ことを特徴とする請求項１に記載の空気調和機。
  3. 前記通風経路において、前記熱交換器の前記通風方向における上流側に前記送風機が設けられており、
    前記終点ＡＤは、前記通風経路における流路断面積が最小となる位置の中心である、
    ことを特徴とする請求項１に記載の空気調和機。
  4. 前記第１膨出部は、その上端縁が上段側の第１切欠き部の下辺から４ｍｍ以下の範囲に位置するように形成される、ことを特徴とする請求項１ないし３のいずれか一つに記載の空気調和機。
  5. 前記第１膨出部及び前記第２膨出部は、前記切欠き部と前記第２膨出部との間の距離が前記第１膨出部と前記第２膨出部との間の距離と同等以上となるように形成される、ことを特徴とする請求項１ないし４のいずれか一つに記載の空気調和機。
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