(57)【要約】【課題】  空気調和装置に収容したときの奥行き方向の寸法を小さくできる熱交換器を提供する。【解決手段】  間隙を在して設けられる複数のフィンと、前記複数のフィンに直交して設けられる複数の伝熱管と、を備え、前記複数のフィンは、長手方向の両端部に複数の凸角部および複数の凹角部が設けられ、前記複数の伝熱管は、前記フィンの長手方向に複数段、短手方向に複数列で千鳥状に配置され、隣り合う前記伝熱管の中心を結んだ距離がそれぞれ等しくも受けられる。【選択図】図６
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
間隙を在して設けられる複数のフィンと、
前記複数のフィンに直交して設けられる複数の伝熱管と、
を備える熱交換器において、
前記複数のフィンは、短手方向の両端部に複数の凸角部および複数の凹角部が設けられ、
前記複数の伝熱管は、前記フィンの長手方向に複数段、短手方向に複数列で千鳥状に配置されるとともに隣り合う前記伝熱管の中心を結んだ距離がそれぞれ等しい熱交換器。
【請求項２】
前記複数の凸角部の角度はそれぞれ１２０°であり、前記複数の凹角部の角度はそれぞれ２４０°である
請求項１に記載の熱交換器。
【請求項３】
前記フィンの短手方向の一端部に設けられる前記複数の凸角部の数は２以上の整数ｎであり、前記複数の凹角部の数はｎ−１である
請求項２に記載の熱交換器。
【請求項４】
前記伝熱管の同一段の中心どうしを結んだ直線の延長線上に前記凸角部または凹角部の頂点が位置するとともに、
前記フィンの短手方向の一方の端部に前記凸角部が設けられる場合、前記同一段における他方の端部には前記凹角部が設けられ、
前記フィンの短手方向の一方の端部に前記凹角部が設けられる場合、前記同一段における他方の端部には前記凸角部が設けられる
請求項３に記載の熱交換器。
【請求項５】
前記フィンの長手方向の両端部においては、前記凹角部が設けられていない
請求項４に記載の熱交換器。
【請求項６】
請求項１乃至請求項５のいずれか１項に記載の熱交換器を備えた空気調和装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、熱交換器および空気調和装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の空気調和装置では、複数の熱交換器を組み合わせて全体でＺ形状を構成した熱交換器が用いられている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】国際公開第２０１５／０９７８２１号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、Ｚ形状の熱交換器は、ストレート形状の熱交換器に比べれば空気調和装置本体の奥行き方向の寸法を小さくできるが、限られた筐体サイズで必要な性能を得るためには、熱交換器の前面面積を大きくする必要があり、高さ寸法に制限がある場合は、奥行き寸法を小さくできない。
【０００５】
本発明の実施形態は、このような事情を考慮してなされたもので、空気調和装置に収容したときの奥行き方向の寸法を小さくできる熱交換器を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の実施形態に係る熱交換器は、間隙を在して設けられる複数のフィンと、前記複数のフィンに直交して設けられる複数の伝熱管と、を備え、
前記複数のフィンは、長手方向の両端部に複数の凸角部および複数の凹角部が設けられ、前記複数の伝熱管は、前記フィンの長手方向に複数段、短手方向に複数列で千鳥状に配置され、隣り合う前記伝熱管の中心を結んだ距離がそれぞれ等しい。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】第１実施形態の空気調和装置の室内機を示す斜視図。
【図２】第１実施形態の空気調和装置の室内機を示す断面図。
【図３】第１実施形態の冷房運転時の室内機を示す断面図。
【図４】第１実施形態の暖房運転時の室内機を示す断面図。
【図５】第１実施形態の室内の気流を示す断面図。
【図６】第１実施形態の熱交換器を示す図。
【図７】第１実施形態の熱交換器と比較例を示す図。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
以下、本実施形態を添付図面に基づいて説明する。まず、第１実施形態の空気調和機の室内機について図１から図６を用いて説明する。以下、図２から図６の紙面左側を正面側（前方側）とし、紙面右側を背面側（後方側）として説明する。図１の符号１は、室内の空気の温度を調節する空気調和装置の室内機である。図５に示すように、この室内機１は、室内において天井Ｔと壁Ｋとが合わさる角部に配置されている。室内機１と室外に設けられる室外機Ｂとが接続配管Ｐにより接続されて空気調和装置Ａが構成されている。
【０００９】
本実施形態では、天井Ｔに吊り下げられる天井吊下型の室内機１を例示している。この室内機１は、天井Ｔに埋め込まれる天井埋込型、室内の高所に取り付けられる壁掛け型、または床に設置される床置き型などであっても良い。
【００１０】
図１および図２に示すように、室内機１は、横長の箱状を成す筐体２を備える。筐体２は、室内機１の外郭を構成する要素であって、上面部２ａと下面部２ｂと背面部２ｃおよび側面部２ｄにより構成されている。上面部２ａは、筐体２の後方側から前方側に向かって下方に傾斜している。下面部２ｂは、筐体２の後方側から前方側に向かって上方に傾斜している。つまり、筐体２は、後方側から前方側に向けて筐体の高さ寸法が小さくなるように成形されている。
【００１１】
図２に示すように、筐体２の正面側には、前方向（第１方向；水平方向）に向けて開口される第１通風口５が設けられている。筐体２の後方側の下面には、下方向（第２方向）に向けて開口される第２通風口６が設けられている。第２通風口６は、第１通風口５よりも下方位置に設けられ、第１通風口５の開口方向とは異なる方向に向けて開口されている。
【００１２】
第１通風口５は、主通風口５ａ（以下、第１主通風口５ａという。）と補助通風口５ｂ（以下、第１補助通風口５ｂという。）とで構成されている。第２通風口６は、主通風口６ａ（以下、第２主通風口６ａという。）と補助通風口６ｂ（以下、第２補助通風口６ｂという。）とで構成されている。
【００１３】
筐体２の内部には、第１通風口５から第２通風口６にかけて通風路７が形成されている。通風路７は、内壁部３と案内部４により形成されている。この通風路７に、熱交換器８と、熱交換器８を挟むように前方側に配置される第１ファン９および後方側に配置される第２ファン１０が設けられている。
【００１４】
内部壁３は、筐体２内部の前方側上部から後方側下部にかけて設けられ、前方側に第１凹部３ａと、中間部に第２凹部３ｂと、後方側に第３凹部３ｃを有している。第１凹部３ａに第１ファン９が配置され、第２凹部３ｂに熱交換器８が配置され、第３凹部３ｃに第２ファン１０が配置されている。
【００１５】
案内部４は、筐体２内部の前方側下部から後方側下部に設けられ、前方側に第１案内部４ａと、第１ファン９に対応する第２案内部４ｂと、第２ファン１０に対応する第３案内部４ｃを有している。第１案内部４ａは、第１主通風口５ａと第１補助通風口５ｂを仕切り、第１ファン９で送風される空気を第１主通風口５ａに案内する。
【００１６】
筐体２の内部において、熱交換器８の下方に熱交換器８で空気から分離された水滴を受けるドレンパン２０が設けられている。ドレンパン２０は、第２案内部４ｂと第３案内部４ｃの間に位置し、案内部４とともに通風路７の一部を形成している。
【００１７】
熱交換器８は、間隙を在して設けられる複数のフィン８１と、複数のフィン８１に直交して設けられる複数の伝熱管８２で構成されている。熱交換器８は、筐体２内において、上部側が筐体２の後方側に向けて傾斜して配置されている。
熱交換器８は、フィン８１の間を通過する空気と伝熱管８２の内部を流れると冷媒との間で熱交換を行う。この熱交換器８は、冷房運転時は蒸発器として機能し、周囲の空気の温度を低下させる。また、熱交換器８は、暖房運転時は凝縮器として機能し、周囲の空気の温度を上昇させる。
【００１８】
第１ファン９および第２ファン１０は、横流ファンである。第１ファン９は、第１ファンモータ９１によって反時計回りに回転する。第２ファン１０は、第２ファンモータ１０１によって時計回りに回転する。また、第１ファンモータ９１と第２ファンモータ１０１とは、それぞれの回転数を異ならせることにより、第１ファン９１と第２ファン１０１の回転数をそれぞれ異ならせることができる。さらに、第１ファンモータ９１と第２ファンモータ１０１は、いずれか一方を駆動させるとともに他方を停止させることができる。
【００１９】
第１通風口５において、第１主通風口５ａには、第１水平ルーバ１１および第１縦ルーバ１３と、これらの角度をそれぞれ調整する第１水平ルーバモータおよび第１縦ルーバモータ（ともに図示しない）が設けられている。第１補助通風口５ｂには、第１開閉板１５と、この第１開閉板１５を開閉する第１開閉板モータ（図示しない）が設けられている。
【００２０】
第２通風口６において、第２主通風口６ａには、第２水平ルーバ１２および第２縦ルーバ１４と、これらの角度をそれぞれ調整する第２水平ルーバモータおよび第２縦ルーバモータ（ともに図示しない）が設けられている。第２補助通風口６ｂには、第２開閉板１６と、この第２開閉板１６を開閉する第２開閉板モータ（図示しない）が設けられている。
【００２１】
第１水平ルーバ１１および第２水平ルーバ１２は、第１主通風口５ａおよび第２主通風口６ａの開口とほぼ同じ大きさの板部材である。第１水平ルーバと第２水平ルーバは同一形状のものであり、第２水平ルーバ１２は、第１水平ルーバに対して左右を逆にして第２主通風口６ａに取り付けられている。
【００２２】
第１開閉板１５および第２開閉板１６は、第１補助通風口５ｂおよび第２補助通風口６ｂの開口とほぼ同じ大きさの板部材である。第１開閉板１５および第２開閉板１６は同一形状のものである。
【００２３】
第１縦ルーバ１３および第２縦ルーバ１４は、扇状の板部であり、筐体２の幅方向に複数並列に設けられている。第１縦ルーバ１３および第２縦ルーバ１４は同一形状のものであり、第２縦ルーバ１４は、第１縦ルーバ１３に対して左右を逆にして第２主通風口６ａに取り付けられている。
【００２４】
図２に示すように、ドレンパン２０の下方には、フィルタ部２１が設けられている。このフィルタ部２１は、エアフィルタ２２と、エアフィルタ２２を前後にスライド移動させるフィルタ駆動部２３を備えている。エアフィルタ２２は、可撓性を有し、フィルタ駆動部２３の一部を構成するラック２３が設けられている。フィルタ駆動部２３は、ドレンパン２０の前方側下部に収容されるピニオン２４とピニオン２４を回転させるモータ（図示しない）を備えている。フィルタ駆動部２３のピニオン２４が回転することでラッチ２３が設けられたエアフィルタ２２が前後に移動可能になっている。また、筐体２の内部には、エアフィルタ２２を案内するフィルタ案内部２５が設けられている。
【００２５】
フィルタ部２１は、エアフィルタ２２の後方側端部２２Ｂを内壁部３の第３凹部３ｃに当接する位置に移動させて第２通風口６から吸い込まれる空気の塵埃を除去する第１フィルタ位置（図３参照）と、エアフィルタ２２の前方側端部２２Ｆを内壁部３の第１凹部３ａに当接する位置に移動させて第１通風口５から吸い込まれる空気の塵埃を除去する第２フィルタ位置（図４参照）の２つの位置にエアフィルタ２２を配置させることができる。
【００２６】
また、第１フィルタ位置から第２フィルタ位置にエアフィルタ２２が移動する際、エアフィルタ２２は、第１案内部４ａと第２案内部４ｂの間を通る。この部分には、後述する第１送風時に、第１主送風口５ａに向かう空気の一部が、第１補助通風口５ｂ側に流れないようにする逆流防止板２６が設けられている。逆流防止板２６は、第２案内部４ｂに回動自在に取り付けられている。逆流防止板２６は、エアフィルタ２２が第１フィルタ位置にあるときは第１案内部４ａと第２案内部４ｂの間を塞ぎ、エアフィルタ２２が第２フィルタ位置にあるときは第１案内部４ａと第２案内部４ｂの間を開くように構成されている。
【００２７】
本実施形態では、空気調和装置Ａが第１送風（主に冷房運転）を行うときには、エアフィルタ２２が第１フィルタ位置に配置される。一方、空気調和装置Ａが第２送風（主に暖房運転）を行うときには、第２エアフィルタ３０が第２配置部３２に配置される。このようにすることで、熱交換器８に対していずれの方向から空気が通過しても塵を取り除くことができる。
【００２８】
図２に示すように、筐体２の後方側のスペースには、制御器３１が設けられている。
制御器３１は、室外機Ｂやリモコン（図示しない）等と通信を行うとともに、リモコンからの指令や各種センサからの入力に応じて室内機１を制御する。
【００２９】
図３に示すように、本実施形態の室内機１は、冷房運転時は、第２水平ルーバ１２と第２開閉板１６の両方を開いて第２通風口６から空気Ｃを吸い込むとともに、第１水平ルーバ１１を開いて第１主通風口５ａから空気Ｃを吹き出す第１送風（冷房送風）を行う。このとき、第１水平ルーバ１１は、上下方向の風向を調整し、第１縦ルーバ１３は、左右方向の風向を調整する。また、フィルタ部２１は、エアフィルタ２２を第１フィルタ位置に配置する。そして、図５に示すように、第１送風の態様では、主第１通風口５ａから吹き出した空気Ｃが天井Ｔに沿って流れるとともに、室内機１に対向する壁Ｋに沿って降下する。そして、空気Ｃが床面Ｕに沿って流れるとともに、室内機１が設けられた壁Ｋに沿って上昇し、第２通風口６から吸い込まれる。
【００３０】
図４に示すように、本実施形態の室内機１は、暖房運転時は、第１水平ルーバ１１と第１開閉板１５の両方を開いて第１通風口５から空気Ｈを吸い込むとともに第２水平ルーバ１２を開いて第２主通風口６ａから空気Ｈを吹き出す第２送風（暖房送風）を行う。このとき、第２水平ルーバ１２は、上下方向の風向を調整し、第２縦ルーバ１４は、左右方向の風向を調整する。また、フィルタ部２１は、エアフィルタ２２を第２フィルタ位置に配置する。そして、図５に示すように、第２送風の態様では、主第２通風口６から吹き出した空気Ｈが壁Ｋに沿って降下するとともに、床面Ｕに沿って流れる。そして、空気Ｈが室内機１に対向する壁Ｋに沿って上昇し、天井Ｔに沿って流れて第１通風口５から吸い込まれる。
【００３１】
第１送風を行うときには、第１ファン９を高速回転させるとともに第２ファン１０を低速回転させる。また、第２送風を行うときには、第２ファン１０を高速回転させるとともに第１ファン９を低速回転させる。つまり、第１ファン９と第２ファン１０の回転数をそれぞれ異ならせることで、第１送風と第２送風とを切り換えることができる。すなわち、熱交換器８を通過する空気の流れを反転させることができる。なお、第１ファン９と第２ファン１０の回転数をそれぞれ異ならせる態様には、第１ファン９と第２ファン１０のいずれか一方の回転を停止させる態様を含む。
【００３２】
以上の構成により、本実施形態の室内機１は、第１送風の態様と第２送風の態様との２つの送風態様が可能になり、空気の吹き出し口が第１通風口５または第２通風口６のいずれであっても、風向を調整することができるので、冷房運転に適した気流Ｃ、または暖房運転に適した気流Ｈを室内空間Ｎに生じさせることができる。
また、空気の吸い込み口が第１通風口５または第２通風口６のいずれであっても、吸い込み口の面積を拡大することができるので、冷房運転時または暖房運転時のいずれの場合であっても、十分な風量を得ることができる。
これにより、冷房運転時または暖房運転時のいずれの場合であっても、室内空間Ｎの空気の温度分布を均一化させることができる。
【００３３】
次に本実施形態の熱交換器８について図６および図７を用いて説明する。図６に示すように、熱交換器８のフィン８１は、空気の流れる方向である短手方向（Ｘ方向）の両端部がギザギザ形状に形成されている。このギザギザ形状は、複数の凸角部８１ａと複数の凹角部８１ｂにより形成されている。各凸角部８１ａの角度は１２０°であり、各凹角部８１ｂの角度は２４０°である。
【００３４】
伝熱管８２は、短手方向に複数列、長手方向に複数段、千鳥状に設けられている。伝熱管８２は、隣り合う伝熱管８２の中心８２ｃを結んだ距離Ｌがそれぞれ等しく設けられている。本実施形態においては、熱交換器８の伝熱管８２は、３列１６段で構成されている。
【００３５】
フィン８１の一方の端部（前方側端部）８１Ｆには、５つの凸角部８１ａと４つの凹角部８１ｂが、長手方向（Ｙ方向）に交互に設けられ、同様に他方の端部（後方側端部）８１Ｂにも、５つの凸角部８１ａと４つの凹角部８１ｂが長手方向に交互に設けられている。フィン８１の短手方向の一方の端部８１Ｆ，８１Ｂに設けられる凸角部８１ａの数をｎとすると、凹角部８１ｂの数はｎ−１に設定されている。なお、本実施形態においては、凸角部８１ａの数ｎが５に設定されているが、これに限らずｎは２以上の整数であればよい。
【００３６】
フィン８１の前方側端部８１Ｆには、伝熱管８２の第１段目（最下段）、第５段目、第７段目、第１１段目および第１３段目の位置に凸角部８１ａが設けられている。そして、伝熱管８２の第４段目、第６段目、第８段目および第１２段目の位置に凹角部８１ｂが設けられている。
一方、フィン８１の後方側端部８１Ｂには、伝熱管８２の第４段目、第６段目、第８段目、第１２段目および第１６段目（最上段）の位置に凸角部８１ａが設けられている。そして、伝熱管８２の第５段目、第７段目、第１１段目および第１３段目の位置に凹角部８１ｂが設けられている。
【００３７】
さらに、フィン８１の凸角部８１ａと凹角部８１ｂは、同一段にある伝熱管８２の中心どうしを結んだ線の延長線ＳＬ１〜ＳＬ１６上に各角部の頂点ｖが位置している。例えば、第４段目の伝熱管８２の中心どうしを結んだ線の延長線ＳＬ４上においては、フィン８１の前方側端部８１Ｆに凹角部８１ｂの頂点ｖが設けられ、フィン８１の後方側端部８１Ｂに凸角部８１ａの頂点ｖが設けられている。同様に第１３段目の伝熱管８２の中心どうしを結んだ線の延長線ＳＬ１３上においては、フィン８１の前方側端部８１Ｆに凸角部８１ａの頂点ｖが設けられ、フィン８１の後方側端部８１Ｂに凹角部８１ｂの頂点ｖが設けられている。
【００３８】
フィン８１の長手方向の一方の端部となる最下段（第１段目）の後方側端部８１Ｂには、前方側端部８１Ｆの凸角部８１ａに対応する凹部角部８１ｂが設けられていない。同様にフィン８１の長手方向の他方の端部となる最上段（第１６段目）の前方側端部８１Ｆには、後方側端部８１Ｂの凸角部８１ａに対応する凹角部８１ｂが設けられていない。つまり、フィン８１の長手方向の両端部には、凹角部８１ｂが設けられていない。これにより、図６の破線で示すような突起８１ｔがフィン８１に形成されることがないので、熱交換器８を室内機１に組み込んだ際に突起８１ｔが潰れてドレン水の排水性が悪化したり、通風抵抗が増加したりすることがない。
【００３９】
図７は、熱交換器８に設けられる凸角部の数ｎの違いによる短手方向の長さ寸法の違いを示す図である。
図７では、本実施形態の熱交換器８（ｎ＝５；ギザギザ形状）と比較例１の熱交換器８’（ｎ＝２；Ｚ形状）および比較例２の熱交換器８”（ｎ＝１；ストレート形状）の３つの熱交換器のフィンを重ねて表示している。これら３つの熱交換器８，８’，８”の短手方向の寸法をそれぞれ、ｃ，ｃ’，ｃ”とする。
また、３つの熱交換器８，８’，８”は、いずれも３列１６段の伝熱管８２が千鳥状に配置され、隣り合う伝熱管８２の中心を結んだ距離が等しい熱交換器であり、前面面積が同じになっている。
図７に示すように、本実施形態の熱交換器８は、３つの熱交換器の中で短手方向の寸法が最も小さい。つまり、本実施形態の熱交換器８は、比較例１のＺ形状の熱交換器８’よりもさらに短手方向の寸法を小さくすることができる。
特に、本実施形態の室内機１のように２つのファン９，１０の間に熱交換器が配置される場合には、比較例１および比較例２に比べて熱交換器とファンとの距離を小さくできるので、室内機１の奥行き方向の寸法を小さくできる。
【００４０】
以上の構成により、本実施形態の熱交換器８は、前面面積を維持したままで短手方向の寸法を小さくすることができる。さらに本実施形態の熱交換器８を用いることで、室内機１のサイズをよりコンパクトにできる。
【００４１】
本発明の実施形態を説明したが、実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更、組み合わせを行うことができる。実施形態の変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。
【符号の説明】
【００４２】
１…室内機、２…筐体、３…内壁部、４…案内部、５…第１通風口、６…第２通風口、７…通風路、８…熱交換器、８１…フィン、８２…伝熱管、９…第１ファン、１０…第２ファン、１１…第１水平ルーバ、１２…第２水平ルーバ、２０…ドレンパン、２１…フィルタ部、３１…制御器、Ａ…空気調和装置、Ｂ…室外機、Ｃ…空気（気流）、Ｈ…空気（気流）、Ｋ…壁、Ｎ…室内空間、Ｔ…天井、Ｕ…床面 
【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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