JP6640500B2 - 空気調和装置の室外機 - Google Patents

Description

本発明は、冷凍サイクル用の熱交換器であって、フィンと扁平型の伝熱管で構成される熱交換器を備えた空気調和装置に関する。

従来から、扁平管を用いた熱交換器の構造の提案がある。扁平管は、空気調和装置で広く用いられている銅管等の丸管に比べて、その周長が同等の場合には、空気の流れ方向の投影面積が小さく通風抵抗が低い。そのため、熱交換のための空気の送風に伴う動力が小さい。また、管後流の熱伝達率が低い死水域が狭い。従って、扁平管を用いた構造は、空気調和装置の消費電力低減には有効である。

熱交換器を、内部の流体の蒸発現象を用いた蒸発器とした場合、フィン表面が空気の露点温度よりも低い条件では、フィンおよび扁平管表面で水分が凝縮し結露する。この凝縮水は、フィン間の空気の流動面積を減少させ、通風抵抗の増大をもたらすと同時に、熱交換を阻害するため、速やかに排除することが望ましい。扁平管型熱交換器の扁平管を重力方向に垂直な水平方向に設置した場合、扁平管上面に凝縮水が停滞し、成長しやすい。その結果、通風抵抗が増え、ファン動力も大きくなってしまう。

この問題を解決するために、特開平７−９１８７３号公報（特許文献１）には、空気の通風方向に対して重力方向の下向きに傾斜させて設置する扁平管の発明が提案されている。扁平管を傾斜させることで、凝縮した水滴を速やかに扁平管上面のフィン間から排出できる。また、その水滴の流れが一度形成されると、フィン面を流下した水滴は水の表面張力作用により扁平管周辺にとどまらずに下方に流動しやすくなる。

特開２０１２−２６６１５号公報（特許文献２）には、周囲空気を吸い込み、上方向に吹き出す形態の室外機構造に関する発明が提案されている。上吹き構造の室外機における熱交換器を通過する風速は、熱交換器のファンに近い上部は速く、ファンとの距離が長くなるために下部は小さい。この課題を解決し熱交換器を効率良く使用するため、熱交換器の下部は空気の流れ方向に沿うように扁平管に傾斜角度を設定し、熱交換器の上部の扁平管は空気の流れを阻害する方向に傾けた構造を採っている。

特開平７−９１８７３号公報 特開２０１２−２６６１５号公報

特許文献１の発明は熱交換器単体のもので、特許文献１にはファンとの相関関係の明示がない。

特許文献２の構造は、通風抵抗を部分的に付加することで風速分布の改善を図るものであるが、空気の流れを阻害するために熱交換器のファン動力の増大を招いてしまうという課題があった。特許文献２の発明は、風速分布改善による圧縮機入力の寄与度が大きい条件では、消費電力低減に効果的である。しかし近年、実負荷に近く空調負荷が小さい条件での省エネ性能の評価が重要視されてきており、このような評価指標に基づいた性能向上には、ファン動力の低減を図る方が全体の消費電力を低減できる。

本発明の目的は、通風抵抗を効果的に低減することができるように扁平管を配置した空気調和装置を提供することにある。

上記目的を達成するために、本発明の空気調和機の室外機は、
筐体と、前記筐体の外部から前記筐体の内部に空気を吸い込み前記筐体の内部の空気を外部に送るファンと、前記筐体の外部から吸い込まれる空気と熱交換する熱交換器と、を備え、前記筺体の対向する２つの側面のうち、一方の側面沿って前記熱交換器が配置され、他方の側面に沿って前記ファンが配置された空気調和機の室外機において、
前記熱交換器は、並列して設けられた扁平形状の複数の伝熱管と、前記伝熱管に熱的に接続された複数のフィンと、を備え、
前記複数の伝熱管のうち、前記ファンの中心よりも上方に配設された複数の伝熱管は扁平面が前記ファンに向かって下り勾配に傾斜しており、前記ファンの中心よりも下方に配設された複数の伝熱管は扁平面が前記ファンに向かって上り勾配に傾斜しており、
前記ファンの中心よりも上方に配設された前記伝熱管のうち、前記ファンの最大風速位置の中で最高となる位置よりも下方に配設された複数の伝熱管は扁平面が前記ファンに向かって上り勾配に傾斜しており、
前記ファンの中心よりも下方に配設された前記伝熱管のうち、前記ファンの最大風速位置の中で最低となる位置よりも上方に配設された複数の伝熱管は扁平面が前記ファンに向かって下り勾配に傾斜している。
また上記目的を達成するために、本発明の空気調和機の室外機は、
筐体と、前記筐体の外部から前記筐体の内部に空気を吸い込み前記筐体の内部の空気を外部に送るファンと、前記筐体の外部から吸い込まれる空気と熱交換する熱交換器と、を備え、前記筐体の対向する２つの側面のうち、一方の側面沿って前記熱交換器が配置され、他方の側面に沿って前記ファンが配置された空気調和装置の室外機において、
前記熱交換器は、並列して設けられた扁平形状の複数の伝熱管と、前記伝熱管に熱的に接続された複数のフィンと、を備え、
前記複数の伝熱管のうち、前記ファンの中心よりも上方に配設された複数の伝熱管は扁平面が前記ファンに向かって下り勾配に傾斜しており、前記ファンの中心よりも下方に配設された複数の伝熱管は扁平面が前記ファンに向かって上り勾配に傾斜しており、
前記ファンの中心よりも上方に配設された複数の伝熱管は、前記フィンに対して、前記筐体の前記一方の側面側に片寄って取り付けられ、
前記ファンの中心よりも下方に配設された複数の伝熱管は、前記フィンに対して、前記筐体の前記一方の側面側とは反対側に片寄って取り付けられている。

本発明の空気調和装置は、傾斜した扁平管の扁平な面が、扁平管の上流側からファンに向かう流れ方向、または、扁平管の上流側から最大風速の生じる静圧の低い領域へ向かう流れ方向に一致しているので、通風抵抗を効果的に低減することができる。これにより、ファン動力を低減することができる。

本発明に係る第一実施例の室外機１の縦断面図である。 本発明に係る第二実施例の室外機１の縦断面図である。 本発明に係る第二実施例の室外機１の風速分布を模式的に示す縦断面図である。 本発明に係る第三実施例の室外機１の縦断面図である。 本発明に係る第四実施例の室外機１の縦断面図である。 本発明に係る第五実施例の室外機１の縦断面図である。 本発明に係る第六実施例の室外機１の縦断面図である。 本発明に係る第一参照例の室外機１の縦断面図である。 本発明に係る第二参照例の室外機１の縦断面図である。 本発明に係る第三参照例の室外機１の横断面の上方矢視図である。 本発明に係る第四参照例の室外機１の横断面の上方矢視図である。 従来の横吹き型室外機１の縦断面図である。 従来の上吹き型室外機の縦断面図である。 本発明の実施対象となる冷凍サイクルを説明する模式図である。 扁平管２１ａ，２１ｂの形状を示す断面図である。

以下、本発明の実施例を、図面を参照して詳細に説明する。

図１を参照して、本発明に係る第一実施例を説明する。図１は、本発明に係る第一実施例の室外機１の縦断面図である。

図１に示す構造は、ルームエアコンや店舗用パッケージエアコンの室外機が該当する。室外機１の筺体内部には、熱交換器２とファン３が筺体の前面と後面の対向する位置に実装されている。すなわち、室外機１の筺体１ａの対向する２つの側面のうち、一方の側面沿って熱交換器２が配置され、他方の側面に沿ってファン３が配置されている。ファン３は、符号３１で示すように、回転駆動される。また、室外機１には図示しない冷凍サイクルを構成する圧縮機や四方弁、膨張弁や電気品も搭載される。

熱交換器２は、重力方向に沿って、薄板で形成された短冊状のアルミフィン２２が配置されている。すなわち、アルミフィン２２は長手方向が上下方向に沿うように配置されている。アルミフィン２２は、図１の紙面に垂直な方向に所定の間隔、例えば１ｍｍから２ｍｍの間隔を空けて複数枚配置される。また、扁平形状の伝熱管（以下、扁平管という）２１ａ，２１ｂは、上下方向に配設された隣接する扁平管２１ａ，２１ｂとの間に、所定の間隔を空けて、アルミフィン２２の横方向から水平方向に差し込まれている。隣接する扁平管２ｓ１ａ，２１ｂ同士の間隔は、例えば１０ｍｍから２５ｍｍである。

扁平管２１ａ，２１ｂの多くは、アルミの押し出し加工で成形される。扁平管２１ａ，２１ｂの内部には微小な幅（１ｍｍ程度）の複数の流路が形成されており、流路の内部を４１０ＡやＲ３２等のフロン系の冷媒が流動する。

図１５を参照して、扁平管２１ａ，２１ｂの形状について説明する。図１５は、扁平管２１ａ，２１ｂの形状を示す断面図である。なお、図１５に示す断面は、冷媒の流れ方向に垂直な断面である。扁平管は、内部に複数の流路２１０が形成されている。

図１５に示すように、扁平管２１ａ，２１ｂは、断面が扁平な形状をしている。この断面は、長手方向に沿う長軸２１Ｌと、長手方向に垂直な方向に沿う短軸２１Ｓを有する。長軸（長手方向）２１Ｌの両端部には大きな曲率を有する曲面２１Ｃが形成されている。短軸２１Ｓの両端部には扁平な面２１Ｐが形成されている。本実施例では、扁平な面２１Ｐは平面で構成されている。すなわち、本実施例の扁平管２１ａ，２１ｂの断面は、平行に設けられた２つの平面２１Ｐの両端部を曲面２１Ｃで接続した形状を成している。扁平面２１Ｐは、曲面２１Ｃよりも大きな曲率を有する湾曲面で構成してもよいが、通風抵抗の低減と扁平管２１ａ，２１ｂの配置スペースの狭小化を実現するため、本実施例では扁平面２１Ｐを平面で構成している。

伝熱性能としては、扁平管２１ａ，２１ｂの流路内面とフロン系冷媒との間では、蒸発や凝縮の相変化により、熱伝達が行われる。この相変化による熱伝達率は、一般的には数千Ｗ／（ｍ^２・Ｋ）程度と大きい。一方、フィン２２の表面と空気との間の強制対流熱伝達率は、空気の密度等の物性値と、比較的に低い風速の条件とのために、数十Ｗ／（ｍ^２・Ｋ）程度と小さい。熱交換器単体で伝熱性能を向上するためには、冷媒側と空気側との熱抵抗をできるだけ近づけることが望ましい。そこで、フィン２２の伝熱面を拡大してフィン２２と空気との間の熱抵抗を小さくする。このために、扁平管２１ａ，２１ｂを囲むようにフィン２２が設けられている。フィン２２の面積拡大率は、冷媒流路面積に対して数倍から数十倍程度が設定される。

組み立て工程における熱交換器２のアルミフィン２２は、予め表面にロウ材を塗布したアルミ薄板を、プレス加工により短冊状に切断する共に、この切断に合わせて扁平管差し込み用の切り込みを入れて形成される。組み立て工程では、アルミの扁平管２１ａ，２１ｂを横方向から差し込み、扁平管２１ａ，２１ｂの端部にヘッダを取り付けて仮組みする。その後、炉中でロウ材に適した温度変化を与えることでロウ材を溶かし、フィン２２と扁平管２１ａ，２１ｂとを機械的、また熱的に結合することで、気密性を備えた熱交換器２が完成する。

なお、ヘッダは穴の空いた管状の部材であり、扁平管２１ａ，２１ｂが穴に挿入されてロウ付けされる。ヘッダは複数の扁平管２１ａ，２１ｂに冷媒を分流させる、或いは複数の扁平管２１ａ，２１ｂからの冷媒を合流させる部材である。ヘッダは、例えば図１０に符号８１〜８４で示すように、扁平管２１ａ，２１ｂの両端部に設けられる。

次に、本発明で対象とするヒートポンプ式空気調和装置の動作を、図１４を用いて説明する。図１４は、本発明の実施対象となる冷凍サイクルを説明する模式図である。

最初に、冷凍サイクルの構成について説明する。

空気調和装置の冷凍サイクルは、大まかには圧縮機８、四方弁９、膨張弁１０、室外機１１内の室外熱交換器１１０、及び室内機１２内の室内熱交換器１２０で構成される。また、室内熱交換器１２０と室外熱交換器１１０との近傍には、それぞれファン３１２とファン３１１とが設けられる。

次に空気調和装置の運転動作について説明する。

冷房運転の場合の冷媒の流れ方向を０１の矢印で記す。

冷房運転では、室外熱交換器１１０が凝縮器、室内熱交換器１２０は蒸発器として作用する。圧縮機８の動作により高温・高圧となった冷媒は、四方弁９によりその流動方向を最初に室外機１１に流れる向きに設定されている。室外機１１に流れた冷媒は、室外機１１内の室外熱交換器１１０の複数の扁平管２１ａ，２１ｂ内部の流路を流れる。そして、ファン３１１の動作により周囲の空気が吸い込まれ、室外熱交換器１１０のフィン２２間を流動する低温の空気に放熱する。

冷媒は、熱交換器１１０の入口部では高温・高圧の過熱ガス状態（飽和温度よりも高い温度のガス冷媒）であるが、扁平管２１ａ，２１ｂ内の流路を流れるに従い、空気への放熱と共に次第に液化する。そして、熱交換器１１０の出口近傍では過冷却状態（飽和温度よりも低い温度の液冷媒）となる。この場合、フィン２２の表面と空気との間では顕熱のみの移動現象となる。

室外熱交換器１１０を出た冷媒は、次に膨張弁１０として示す電子式膨張弁や感温式膨張弁、または、キャピラリ（細管）により流路を絞られて減圧する。減圧した冷媒は、等エンタルピ膨張することで低温・低圧の冷媒に変化する。

その後冷媒は、蒸発器となる室内機１２内の室内熱交換器１２０の伝熱管内を流動する。伝熱管内の冷媒は、ファン３１２の動作によって吸い込まれた高温の周囲空気から吸熱し、次第にガス化しながら流動する。熱交換器１２０の出口部では、冷媒は、過熱状態（飽和温度よりも温度の高い状態）となり、再び圧縮機８に戻る。

この一連のサイクルを繰り返すことにより冷房運転ができる。なお、図１２では室外機１１と室内機１２のファン３１１，３１２をプロペラファンの形状で示している。ファン３１１，３１２は他のファン形態であっても良い。

次に、本発明の特徴の説明の前に従来構造について示す。図１２は、従来の横吹き型室外機１の縦断面図である。

熱交換器２２には扁平管２１ａと２１ｂとが水平に設置されている。ファン３を動作させると、筺体１ａの周囲の空気が筺体１ａ内に吸い込まれる。筺体１ａ内に吸い込まれる空気は、上方向からの流れ４ａや、下方向からの流れ４ｂを、熱交換器２で水平方向に転向するため、曲がりに伴う通風抵抗が大きい。さらに、熱交換器２を蒸発器として用いる場合には、扁平管２１ａ，２１ｂの上面に水滴が溜まりやすく、ファン動力が大きくなる課題があった。

そこで、図１に示した本発明では、ファン３に向かって熱交換器２の扁平管２１ａ，２１ｂを傾斜させている。具体的には、ファン３の中心位置３ａよりも上方の熱交換器２ａの扁平管２１ａは通風方向（ファン３）に向かって下り勾配に設置されている。また、ファン３の中心位置３ａよりも下方の熱交換器２ｂの扁平管２１ｂは通風方向（ファン３）に向かって上り勾配に設置されている。扁平管２１ａ，２１ｂにこのような傾斜角度を持たせることにより、筺体１ａよりも上流からファン３に向かう空気の流れ４ａ，４ｂを阻害することがなくなる。そして、通風抵抗の小さい熱交換器２とすることができる。その結果、ファン３の動力が低く全体の消費電力の小さい空気調和装置を構成できる。

次に暖房運転の場合を説明する。

暖房運転では、図１２に示した四方弁９の流路の設定を変えることで、圧縮機８から吐出した冷媒を冷房運転の場合とは逆向きの０２の矢印で示す向きに流す。

暖房運転では、室外機１１の熱交換器１１０は蒸発器として作用する。この場合、フィン面が空気の露点温度よりも低いため、潜熱移動現象を伴う。フィン２２間で冷やされた空気中の水分が凝縮し、水滴となってフィン面に付着する。水滴は他の水滴と合体するが、自重により重力方向を下方に向かって流動する。その際、水滴は水平方向に挿入された扁平管２１ａ，２１ｂに衝突する。本実施例では扁平管２１ａ，２１ｂが重力方向に傾斜しているので、扁平管２１ａ，２１ｂに衝突した水滴は傾斜角度に従って重力作用を受けながら下方に移動できる。

図１に示すように、扁平管２１ａ，２１ｂがファン３に向かって傾斜していることで、扁平管上面の凝縮水を重力方向の下方に導くことができる。具体的には、上部熱交換器２ａでは、扁平管２１ａが通風方向に下向きに傾斜しているため、凝縮水はフィン前縁２２１ａ側からフィン後縁２２２ａに集まり、矢印５ａのようにフィン後縁２２２ａ側を流下する。また、下部熱交換器２ｂでは、扁平管２１ｂが通風方向に上向きに傾斜しているので、凝縮水はフィン後縁２２２ｂ側から熱交換器２ｂの前方（フィン前縁２２１ｂ側）に集まり、矢印５ｂのようにフィン前縁２２１ｂ側を流下する。これにより、フィン２２間の凝縮水を速やかに排除できる。そして、最終的に筺体１ａの下部に纏まった凝縮水は最下部のドレン口６から外部に排出される。

このように、蒸発器として機能した場合の凝縮水を速やかに排除できるので、水切り性の高い熱交換器となる。その結果、熱交換器が凝縮器と蒸発器の両方として機能する場合でも、ファン動力の増加を抑えることができる。

次に、図２及び図３を参照して、本発明に係る第二実施例を説明する。上述の実施例と同じ構成部品には上述の実施例と同じ符号を付し、上述の実施例と相違する部分のみを説明する。

図２は、本発明に係る第二実施例の室外機１の縦断面図である。

図２及び図３で図１と異なる点は、ファン３の外周部近傍の概略の最大風速位置３２に向けて、扁平管２１ａ，２１ｂをそれぞれ傾斜させる構造である。

ファン３の中心位置３ａよりも上方の熱交換器２ａの扁平管２１ａは、扁平管群２１Ａ１と扁平管群２１Ａ２とに分割する。扁平管群２１Ａ１は、最大風速位置３２よりも上方に配置される扁平管群である。扁平管群２１Ａ２は、最大風速位置３２よりも下方で、且つ中心位置３ａよりも上方に配置される扁平管群である。扁平管群２１Ａ１では、扁平管２１ａは通風方向（ファン３）に向かって下り勾配に設置されている。扁平管群２１Ａ２では、扁平管２１ａは通風方向（ファン３）に向かって上り勾配に設置されている。

ファン３の中心位置３ａよりも下方の熱交換器２ｂの扁平管２１ｂは、扁平管群２１Ｂ１と扁平管群２１Ｂ２とに分割する。扁平管群２１Ｂ１は、最大風速位置３２よりも下方に配置される扁平管群である。扁平管群２１Ｂ２は、最大風速位置３２よりも上方で、且つ中心位置３ａよりも下方に配置される扁平管群である。扁平管群２１Ｂ１では、扁平管２１ｂは通風方向（ファン３）に向かって上り勾配に設置されている。扁平管群２１Ａ２では、扁平管２１ｂは通風方向（ファン３）に向かって下り勾配に設置されている。

扁平管２１ａ，２１ｂにこのような傾斜角度を持たせることにより、筺体１ａよりも上流からファン３に向かう空気の流れ４ａ１，４ａ２，４ｂ２，４ｂ１を阻害することがなくなる。そして、通風抵抗の小さい熱交換器２とすることができる。その結果、ファン３の動力が低く全体の消費電力の小さい空気調和装置を構成できる。

図３は、本発明の第二実施例の室外機１の風速分布を模式的に示す縦断面図である。

図３に示すプロペラファン等の軸流ファンは一般的に、外周部近傍の位置３２で周速が大きく最大風速を生じる。そのため、この最大風速位置３２の近傍の静圧が低くなり、上流の空気はここに向けて吸い込まれる。そこで、最大風速位置３２に向けて扁平管２１ａ，２１ｂを傾斜させた場合に、空気の流れを阻害せずにファン動力を小さくすることができる。

なお最大風速位置３２は、ファン３の中心位置３ａとファン３の外径位置（外周位置）との中央位置３ｂよりも外周側に位置する。最大風速位置３２は、ファン３の中心位置３ａを中心とする円周を成す。この円周上で、最高となる位置を上側最大風速位置３２と呼び、最低となる位置を下側最大風速位置３２と呼ぶ。

本実施例の構造は、特に図１に示したものよりも熱交換器２とファン３とが近接して筺体１が薄型化した場合に効果が大きい。なお、扁平管群２１Ａ１，２１Ａ２，２１Ｂ２，２１Ｂ１はそれぞれの群で同じ傾斜角度であっても良いが、さらに細分化して傾斜角度を変えた構成であっても良い。

次に、図４を参照して、本発明に係る第三実施例を説明する。上述の実施例と同じ構成部品には上述の実施例と同じ符号を付し、上述の実施例と相違する部分のみを説明する。

図４は、本発明に係る第三実施例の室外機１の縦断面図である。

本実施例は、図１に示す第一実施例の熱交換器２を通風方向に列数を増やして構成したものである。熱交換器２は、上部熱交換器２ａと下部熱交換器２ｂとを備える。上部熱交換器２ａと下部熱交換器２ｂとは、ファン３に対する上下方向（重力方向）の位置関係が第一実施例と同様に構成されている。具体的には、熱交換器２は、上部熱交換器２ａとして、風上側に配置される１列目の熱交換器２ａ１と、風下側に配置される２列目の熱交換器２ａ２とを備える。また、熱交換器２は、下部熱交換器２ｂとして、風上側に配置される１列目の熱交換器２ｂ１と、風下側に配置される２列目の熱交換器２ｂ２とを備える。上部熱交換器２ａと下部熱交換器２ｂとは、それぞれ２列の熱交換器を備える。

上部熱交換器２ａを構成する１列目の熱交換器２ａ１及び２列目の熱交換器２ａ２はそれぞれ、第一実施例の上部熱交換器２ａの扁平管２１ａと同様に傾斜させた扁平管２１ａを備える。下部熱交換器２ｂを構成する１列目の熱交換器２ｂ１及び２列目の熱交換器２ｂ２はそれぞれ、第一実施例の下部熱交換器２ｂの扁平管２１ｂと同様に傾斜させた扁平管２１ｂを備える。

このような構成により、フィン２２に、第一実施例及び第二実施例よりも広い伝熱面積を確保しながら、通風抵抗の低い熱交換器２を構成できる。また、凝縮水の水切り性においても高い効果が得られる。

次に、図５を参照して、本発明に係る第四実施例を説明する。上述の実施例と同じ構成部品には上述の実施例と同じ符号を付し、上述の実施例と相違する部分のみを説明する。

図５は、本発明に係る第四実施例の室外機１の縦断面図である。

図５の室外機１は、図４と同様に２列の熱交換器２ａ１，２ａ２，２ｂ１，２ｂ２を備える。また、熱交換器２は、第三実施例と同様に、上部熱交換器２ａと下部熱交換器２ｂとを備える。上部熱交換器２ａと下部熱交換器２ｂとは、ファン３に対する上下方向（重力方向）の位置関係が第一実施例及び第三実施例と同様に構成されている。

本実施例では、１列目の上部熱交換器２ａ１と１列目の下部熱交換器２ｂ１とは、第三実施例と同様に傾斜させた扁平管２１ａ，２１ｂを有する。そして、２列目の上部熱交換器２ａ２と２列目の下部熱交換器２ｂ２とが第三実施例と相違している。すなわち、２列目の上部熱交換器２ａ２に配設される扁平管２１ａと２列目の下部熱交換器２ｂ２に配設される扁平管２１ｂとは扁平面２１Ｐ（長軸２１Ｌ）を概略水平としている。

１列目の扁平管２１ａ，２１ｂから流出した空気の流れを大よそ水平方向に転向できた場合には、２列目の扁平管２１ａ，２１ｂを水平方向に配置しても通風抵抗の増加にならない。また、熱交換器２が蒸発器として機能する場合に、風上の１列目で空気中のほとんどの水分が凝縮する場合には、風下の２列目の扁平管２１ａ，２１ｂを傾斜させる必要はなくなる。

次に、図６を参照して、本発明に係る第五実施例を説明する。上述の実施例と同じ構成部品には上述の実施例と同じ符号を付し、上述の実施例と相違する部分のみを説明する。

図６は、本発明に係る第五実施例の室外機１の縦断面図である。

図６の室外機１は、図５に示す第四実施例における、風上１列目の上部熱交換器２ａ１と下部熱交換器２ｂ１とに、図２に示す第二実施例の上部熱交換器２ａと下部熱交換器２ｂとを適用したものである。これにより、風上１列目の扁平管２１ａ，２１ｂがファン３の最大風速位置３２に向けて傾斜する構造となる。本実施例では、第四実施例の効果に加えて、第二実施例の効果を得ることができ、薄型の筺体１ａの場合に有利になる。なお、図４から図６の実施例において、風下の２列目の熱交換器の扁平管２１ａ，２１ｂを傾斜させた方が良いか、水平でも良いかは、扁平管２１ａ，２１ｂの間隙とフィン２２の間隙で関係づけられる圧力損失から決定される。

なお、図１から図６の実施例では、熱交換器２のフィン２２に対して後縁側に扁平管２１ａ，２１ｂを配置している。これは、低温の着霜条件において低温の冷媒が流動する扁平管２１ａ，２１ｂをフィン２２の前縁から遠ざけることで、フィン２２の前縁の温度を高めることで着霜しにくくする効果がある。

次に、図７を参照して、本発明に係る第六実施例を説明する。上述の実施例と同じ構成部品には上述の実施例と同じ符号を付し、上述の実施例と相違する部分のみを説明する。

図７は、本発明に係る第六実施例の室外機１の縦断面図である。

図７の室外機１では、図１に示す第一実施例と同様に、上部熱交換器２ａと下部熱交換器２ｂとを備える。上部熱交換器２ａと下部熱交換器２ｂとは、ファン３に対する上下方向（重力方向）の位置関係が第一実施例と同様に構成されている。また、扁平管２１ａ，２１ｂは、第一実施例と同様に、ファン３の中心部に向けて傾斜している。しかし、図１の発明と異なり、上部熱交換器２ａの扁平管２１ａを風上側に片寄らせて設置している。すなわち、ファン３の中心よりも上方に配設された複数の扁平管２１ａは、フィン３に対して、筐体１ａの熱交換器２が配設された側の側面側に片寄って取り付けられる。また、ファン３の中心よりも下方に配設された複数の扁平管２１ｂは、フィン３に対して、筐体１ａの熱交換器２が配設された側面側とは反対側に片寄って取り付けられている。

このような構成により、上部熱交換器２ａのフィン面の導水路を符号５ａａで示すように広く確保できる。そして、水切り性の高い熱交換器２を構成できる。 この場合、上部熱交換器２ａでは、低温の冷媒が流動する扁平管２１ａをフィン２２の前縁から遠ざけ、フィン２２の前縁の温度を高めることで着霜しにくくする効果が得られなくなる。従って、図１の構造よりも耐着霜性に裕度のある場合には有利である。

次に、上吹き型室外機に適した扁平管２１ａ，２１ｂの構成を参照例として説明する。

まず、図１３を用いて、従来の上吹き型室外機について説明する。

図１３は、従来の上吹き型室外機の縦断面図である。

上吹き構造の室外機は、主にビルの屋上等に並べて複数台設置する場合が多い。この場合、１台の室外機が吹き出した空気を、ビル屋上の風向きによって、他の室外機の熱交換器が吸い込まないように、上吹き出し構造とする。室外機筺体１ａ内に重力方向に設置した熱交換器に、水平な扁平管２１ａ，２１ｂが水平方向から差し込まれ設置されている。

図１３の従来例では、扁平管２１ａ，２１ｂの扁平面（長軸）が水平方向に沿うように配置されている。このため、ファン３に近い上部熱交換器２ａは、ほぼ水平方向から筺体１ａの周囲の空気を吸い吸い込む。下部熱交換器２ｂは、筺体１ａの下方の空気をほぼ水平方向から吸い込む。熱交換器２ａ，２ｂを通過した後の空気はファン３の動作によって上方向に向きを変えて吸い上げられる。そのため、熱交換器２ａ，２ｂの上流側と下流側とでは、空気の流れる方向が大きく変更されるため、曲がり分の通風抵抗が付加される。
＜第一参照例＞
図８は、本発明に係る第一参照例の室外機１の縦断面図である。

本参照例においては、熱交換器２の上部２ａの扁平管２１ａはファン３に向けて傾斜角度を小さめに設定する。すなわち、扁平管２１ａの水平方向に対する傾斜角度を小さくしている。一方、熱交換器２の下部２ｂの扁平管２１ｂの傾斜角度を大きめに設定している。すなわち、扁平管２１ｂの水平方向に対する傾斜角度を小さくしている。

これにより、上部２ａの風速の高い部位からは空気４ａを大量に吸い込むことができる。一方、下部２ｂの風速の低い部位では通風抵抗を下げて空気４ｂを吸い込むことができる。その結果、ファン動力を下げることができる。また、扁平管２１ａ，２１ｂは傾斜していることでフィン間の扁平管上面に滞留する凝縮水の排出が速やかに行われる．
＜第二参照例＞
図９は、本発明に係る第二参照例の室外機１の縦断面図である。

本参照例では、第一参照例の熱交換器２を、上部熱交換器２ａと下部熱交換器２ｂとに分割するものである。このような構成により、製造上の治工具を分けて製作できるため製作しやすい。なお、上部熱交換器２ａの扁平管２１ａと下部熱交換器２ｂの扁平管２１ｂとは、第一参照例と同様に構成される。すなわち、扁平管２１ａの傾きは小さくし、扁平管２１ｂの傾きはおおきくする。
＜第三参照例＞
図１０は、本発明に係る第三参照例の室外機１の横断面図である。

本参照例の室外機１は、左部熱交換器１２１と、背面側熱交換器１２２と、右部熱交換器１２３とを備える。背面側熱交換器１２２の左右端部にはヘッダ８２とヘッダ８３とを備える。左部熱交換器１２１にはヘッダ８１とヘッダ８２とを設ける。また、右部熱交換器１２３にはヘッダ８３とヘッダ８４とを設ける。各ヘッダは、傾斜した扁平管２１を挿入できるように穴があいていれば良い。このような構成により、傾斜した扁平管２１を用いた平状の熱交換器１２１〜１２３で、前面面積を大きく確保することができる。
＜第四参照例＞
図１１は、本発明に係る第四参照例の室外機１の横断面図である。

図１０にあったヘッダ８２，８３に代えて曲げ部にフィンを設けず、扁平管部２１‘を折り曲げた構造とする。このような構成により、傾斜した扁平管２１を用いて曲り部２１’を有する熱交換器２を比較的容易に製作できる。

本発明に係る各実施例の空気調和装置では、傾斜した扁平管の扁平な面が周囲の空気からファンに向かう流れ方向、または、最大風速の生じる静圧の低い領域へ向かう流れ方向に一致している。すなわち、各実施例の扁平管は、空気調和装置筺体内に実装された熱交換器への入口部分の空気の流動方向に沿うように、扁平な面が傾斜している。これにより、通風抵抗を低減することができ、ファン動力（送風動力）を低減することができる。また、扁平管が傾斜していることで扁平管上面の水切り性が良い。このため、熱交換器を蒸発器として用いた場合には、扁平管上面に付着する凝縮水を速やかに排除することができる。その結果、フィン表面からの凝縮水の水切り性を改善することができる。これらの効果により、フィンと扁平型の伝熱管で構成される熱交換器とを備えた空気調和装置の消費電力を低減することができる。

なお、本発明は以上述べ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で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。

１…室外機、２…熱交換器、２ａ…上部熱交換器、２ａ１，２ａ２…上部熱交換器、２ｂ…下部熱交換器、２ｂ１，２ｂ２…下部熱交換器、３…ファン、３ａ…ファン３の中心位置、４…空気の流れ、４ａ，４ａ１，４ａ２…上部上流の空気の流れ、４ｂ，４ｂ１，４ｂ２…下部上流の空気の流れ、５…凝縮水の流れ、６…ドレン口、７…圧縮機、８…ヘッダ、９…四方弁、１０…膨張弁、１１…室外機、１２…室内機、２１…扁平管、２１ａ…扁平管、２１ｂ扁平管、２１Ａ１，２１Ａ２…扁平管群、２１Ｂ１，２１Ｂ２…扁平管群、２２…フィン、３１…ファンの回転，３２…最大風速位置、１１０…室外熱交換器、１２０…室内熱交換器、２２１…フィン前縁、２２２…フィン後縁。

Claims (5)

1. 筐体と、前記筐体の外部から前記筐体の内部に空気を吸い込み前記筐体の内部の空気を外部に送るファンと、前記筐体の外部から吸い込まれる空気と熱交換する熱交換器と、を備え、前記筐体の対向する２つの側面のうち、一方の側面沿って前記熱交換器が配置され、他方の側面に沿って前記ファンが配置された空気調和装置の室外機において、
   前記熱交換器は、並列して設けられた扁平形状の複数の伝熱管と、前記伝熱管に熱的に接続された複数のフィンと、を備え、
   前記複数の伝熱管のうち、前記ファンの中心よりも上方に配設された複数の伝熱管は扁平面が前記ファンに向かって下り勾配に傾斜しており、前記ファンの中心よりも下方に配設された複数の伝熱管は扁平面が前記ファンに向かって上り勾配に傾斜しており、
   前記ファンの中心よりも上方に配設された前記伝熱管のうち、前記ファンの最大風速位置の中で最高となる位置よりも下方に配設された複数の伝熱管は扁平面が前記ファンに向かって上り勾配に傾斜しており、
   前記ファンの中心よりも下方に配設された前記伝熱管のうち、前記ファンの最大風速位置の中で最低となる位置よりも上方に配設された複数の伝熱管は扁平面が前記ファンに向かって下り勾配に傾斜していることを特徴とする空気調和装置の室外機。
2. 請求項１に記載の空気調和装置の室外機において、
   空気の通風方向に分割された第１列目の熱交換器と第２列目の熱交換器とを備え、
   少なくとも第１列目の熱交換器は、扁平面が前記ファンに向かって上り勾配に傾斜した前記伝熱管と下り勾配に傾斜した前記伝熱管とを有することを特徴とする空気調和装置の室外機。
3. 請求項１に記載の空気調和装置の室外機において、
   空気の通風方向に分割された第１列目の熱交換器と第２列目の熱交換器とを備え、
   扁平面が前記ファンに向かって上り勾配に傾斜した前記伝熱管と下り勾配に傾斜した前記伝熱管とは、前記第１列目の熱交換器を構成し、
   前記第２列目の熱交換器は、扁平形状の伝熱管の扁平面が水平方向に沿うように配設されたことを特徴とする空気調和装置の室外機。
4. 請求項１に記載の空気調和装置の室外機において、
   前記ファンに向かって下り勾配に傾斜した前記複数の伝熱管と前記ファンに向かって上り勾配に傾斜した前記複数の伝熱管とは、前記フィンに対して、前記筐体の前記一方の側面側とは反対側に片寄って取り付けられていることを特徴とする空気調和装置の室外機。
5. 筐体と、前記筐体の外部から前記筐体の内部に空気を吸い込み前記筐体の内部の空気を外部に送るファンと、前記筐体の外部から吸い込まれる空気と熱交換する熱交換器と、を備え、前記筐体の対向する２つの側面のうち、一方の側面沿って前記熱交換器が配置され、他方の側面に沿って前記ファンが配置された空気調和装置の室外機において、
   前記熱交換器は、並列して設けられた扁平形状の複数の伝熱管と、前記伝熱管に熱的に接続された複数のフィンと、を備え、
   前記複数の伝熱管のうち、前記ファンの中心よりも上方に配設された複数の伝熱管は扁平面が前記ファンに向かって下り勾配に傾斜しており、前記ファンの中心よりも下方に配設された複数の伝熱管は扁平面が前記ファンに向かって上り勾配に傾斜しており、
   前記ファンの中心よりも上方に配設された複数の伝熱管は、前記フィンに対して、前記筐体の前記一方の側面側に片寄って取り付けられ、
   前記ファンの中心よりも下方に配設された複数の伝熱管は、前記フィンに対して、前記筐体の前記一方の側面側とは反対側に片寄って取り付けられていることを特徴とする空気調和装置の室外機。

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