(57)【要約】【課題】マイクロチャネル型熱交換器による高い熱交換性能を得つつ、熱交換によって生じた結露水を効率よく除去することで結露水による熱交換性能の低下を抑制する。【解決手段】空気調和装置は、マイクロチャネル型熱交換器とフィンドチューブ型熱交換器とを備える。マイクロチャネル型熱交換器は、内部に冷媒が流れる複数の微小流路を有し相互に離間して設けられた複数のマイクロチャネル部と、隣り合う二つの前記マイクロチャネル部の間にあって各マイクロチャネル部に接触して設けられた複数の第一フィン部と、を有する。フィンドチューブ型熱交換器は、相互に離間して設けられた複数の第二フィン部と、前記第二フィン部を貫いて設けられ内部に冷媒が流れる冷媒管と、を有し、前記マイクロチャネル型熱交換器の重力方向の下方に設けられている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内部に冷媒が流れる複数の微小流路を有し相互に離間して設けられた複数のマイクロチャネル部と、隣り合う二つの前記マイクロチャネル部の間にあって前記各マイクロチャネル部に接触して設けられた複数の第一フィン部と、を有するマイクロチャネル型熱交換器と、
相互に離間して設けられた複数の第二フィン部と、前記第二フィン部を貫いて設けられ内部に冷媒が流れる冷媒管と、を有し、前記マイクロチャネル型熱交換器の重力方向の下方に設けられたフィンドチューブ型熱交換器と、
を備える空気調和装置。
【請求項２】
前記マイクロチャネル型熱交換器及び前記フィンドチューブ型熱交換器を蒸発器として作用させる際、冷凍サイクルの冷媒が、前記フィンドチューブ型熱交換器へ供給された後に前記マイクロチャネル型熱交換器へ供給される請求項１に記載の空気調和装置。
【請求項３】
室内機又は室外機のうち少なくともいずれか一方に前記マイクロチャネル型熱交換器及び前記フィンドチューブ型熱交換器が設けられている請求項１又は２に記載の空気調和装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、空気調和装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、空気調和装置において、マイクロチャネル型熱交換器を備えたものがある。マイクロチャネル型熱交換器は、複数のマイクロチャネル部及び複数のフィン部を備えている。マイクロチャネル部は、内部に冷媒が流れる複数の微小流路を有し、フィン部は、マイクロチャネル部に接触して設けられている。マイクロチャネル型熱交換器による熱交換は、外部から供給される空気がフィン部とフィン部との隙間を通ることにより行われる。
【０００３】
一般に、このようなマイクロチャネル型熱交換器は、空気との接触面積を増大させて熱交換性能を向上させるためにフィン部間の隙間を比較的小さくしている。しかし、フィン部間の隙間を微小なものにすると、その隙間は熱交換の際に生じる結露水によって塞がれ易くなる。そしてその隙間が結露水によって塞がれると、熱交換器の空気抵抗が増大して熱交換能力の低下に繋がる。したがって、このようなマイクロチャネル型熱交換器においては熱交換の際に生じる結露水を積極的に除去する必要がある。
【０００４】
この場合、結露水を除去する構成として、例えばマイクロチャネル部を空気が流れる方向へ向って下降するように傾斜させたものがある。これによれば、結露水を空気の流れ及び重力によりマイクロチャネル部の傾斜に沿って流れ落とすことができ、その結果、結露水を効果的に除去することができる。
【０００５】
しかし、マイクロチャネル部から流れ落ちた結露水がさらに下方にある他のマイクロチャネル部に付着すると、その結露水がマイクロチャネル部上に滞留してフィン部間の隙間が塞がれることになる。すると、やはり熱交換器の空気抵抗が大きくなり、その結果、熱交換の性能低下に繋がる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００８−２７４６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
そこで、マイクロチャネル型熱交換器による高い熱交換性能を得つつ、熱交換によって生じた結露水を効率よく除去することで結露水による熱交換性能の低下を抑制することのできる空気調和装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本実施形態による空気調和装置は、マイクロチャネル型熱交換器と、フィンドチューブ型熱交換器と、を備える。マイクロチャネル型熱交換器は、内部に冷媒が流れる複数の微小流路を有し相互に離間して設けられた複数のマイクロチャネル部と、隣り合う二つの前記マイクロチャネル部の間にあって前記各マイクロチャネル部に接触して設けられた複数の第一フィン部と、を有する。フィンドチューブ型熱交換器は、相互に離間して設けられた複数の第二フィン部と、前記第二フィン部を貫いて設けられ内部に冷媒が流れる冷媒管と、を有し、前記マイクロチャネル型熱交換器の重力方向の下方に設けられている。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】一実施形態による空気調和装置が備えるマイクロチャネル型熱交換器及びフィンドチューブ型熱交換器を示す斜視図
【図２】図１のＸ２−Ｘ２線に沿って示す縦断面図
【図３】切り起こし部の周辺部分を示すフィン部の横断面図
【図４】空気調和装置の室内機について内部構成を概略的に示す縦断面図
【図５】空気調和装置の室外機について内部構成を概略的に示す平面図
【図６】図５の正面図
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、一実施形態について、図面を参照して説明する。
本実施形態による空気調和装置は、図１に示すように、マイクロチャネル型熱交換器１０及びフィンドチューブ型熱交換器２０を備えている。マイクロチャネル型熱交換器１０及びフィンドチューブ型熱交換器２０は、それぞれ全体が矩形の板状となるように構成されている。そして、フィンドチューブ型熱交換器２０は、マイクロチャネル型熱交換器１０に対し、重力方向における下方に設けられている。この場合、マイクロチャネル型熱交換器１０及びフィンドチューブ型熱交換器２０を合わせた全体の形状として、矩形の板状となるように構成されている。
【００１１】
なお、本実施形態では、重力方向を熱交換器１０、２０の縦方向とする。また、熱交換器１０、２０を全体として板状と見た場合の該板状の面に平行であって熱交換器１０、２０の縦方向に直交する方向を熱交換器１０、２０の横方向とする。そして、これら縦方向及び横方向に直交する方向を、熱交換器１０、２０の厚み方向とする。図１では、マイクロチャネル型熱交換器１０及びフィンドチューブ型熱交換器２０の縦方向を矢印Ｘ、横方向を矢印Ｙ、厚み方向を矢印Ｚで示している。
【００１２】
熱交換器１０、２０は、外部から供給される空気を、熱交換器１０、２０の厚み方向へ通過させることにより、その空気と熱交換器１０、２０内に流れる冷媒との熱交換を行う。なお、図中において示す矢印Ａは、外部から供給される空気が流れる方向を示している。この場合、図１では、熱交換器１０、２０に対して紙面左奥側を空気が流れる方向の上流側とし、紙面右手前側を下流側としている。また、図２〜図４では、熱交換器１０、２０に対して紙面左側を空気が流れる方向の上流側とし、紙面右側を下流側としている。そして、図５では、熱交換器１０、２０に対して紙面下側を空気が流れる方向の上流側とし、紙面上側を下流側としている。
【００１３】
マイクロチャネル型熱交換器１０は、図１に示すように、冷媒流入部１１、冷媒流出部１２、複数のマイクロチャネル部１３、及び複数の第一フィン部１４を有している。冷媒流入部１１及び冷媒流出部１２は、マイクロチャネル型熱交換器１０の縦方向へ延びる管状に構成されている。複数のマイクロチャネル部１３及び複数の第一フィン部１４は、冷媒流入部１１と冷媒流出部１２との間に挟まれて設けられている。
【００１４】
マイクロチャネル部１３は、マイクロチャネル型熱交換器１０の横方向へ延びる扁平な板状の部材であって、例えばアルミニウムなど熱伝導率が比較的大きい部材で構成されている。各マイクロチャネル部１３は、マイクロチャネル型熱交換器１０の縦方向に沿って相互に離間して設けられている。マイクロチャネル部１３は、図２に示すように、外部から供給される空気が流れる方向に対して上流側が高く下流側が低くなるように傾斜して設けられている。すなわち、マイクロチャネル部１３は、空気が流れる方向へ向って下流側へ行くに従って低くなるように下降傾斜している。
【００１５】
マイクロチャネル部１３は、図２に示すように、ある程度の厚さを有しており、その内部に、マイクロチャネル部１３の長手方向すなわちマイクロチャネル型熱交換器１０の横方向へ延びる複数の微小流路１３１を有している。微小流路１３１は、冷媒流入部１１と冷媒流出部１２とを繋いでいる。冷媒流入部１１側の冷媒は、各微小流路１３１を通って冷媒流出部１２側へ流れる。
【００１６】
第一フィン部１４は、例えばアルミニウムなど熱伝導率が比較的大きい部材で構成されている。第一フィン部１４は、図１及び図２に示すように、例えば薄い帯状のアルミニウム板を蛇腹状に交互に折り曲げて構成されている。第一フィン部１４は、全体としてマイクロチャネル部１３の長手方向つまりマイクロチャネル型熱交換器１０の横方向へ延びるように構成されている。第一フィン部１４は、マイクロチャネル型熱交換器１０の縦方向へ隣り合う二つのマイクロチャネル部１３の間にあって、該マイクロチャネル部１３に沿って傾斜して設けられている。第一フィン部１４の山折り形状となった上部１４１及び谷折り形状となった下部１４２は、それぞれマイクロチャネル部１３に接触している。
【００１７】
第一フィン部１４は、図２及び図３に示すように、複数の切り起こし部１４３を有している。切り起こし部１４３は、図３に示すように、第一フィン部１４を構成する板部材の一部を切り起こすことにより形成されている。そのため、切り起こし部１４３は、外部から供給される空気が流れる方向つまり矢印Ａに示す方向に対して直交する方向へ突出している。この場合、切り起こし部１４３は、マイクロチャネル型熱交換器１０を通過する空気の流れに対して上流側が開口するように形成されている。
【００１８】
また、切り起こし部１４３の形成に伴ってスリット部１４４が形成されている。切り起こし部１４３及びスリット部１４４は、図２に示すように、マイクロチャネル型熱交換器１０の縦方向この場合略垂直方向へ延びている。切り起こし部１４３は、マイクロチャネル型熱交換器１０を通過する空気の流れを部分的に阻害することで、該切り起こし部１４３周辺に乱流を生じさせる。これにより、第一フィン部１４における熱交換性能が向上する。
【００１９】
フィンドチューブ型熱交換器２０は、図１に示すように、二個の枠部２１、複数の第二フィン部２２、及び冷媒管２３を有している。二個の枠部２１は、例えば鋼板など比較的剛性の高い板状の部材で構成されている。二個の枠部２１は、その面方向がフィンドチューブ型熱交換器２０の厚み方向及び縦方向に平行であって、相互に所定間隔離間して設けられている。枠部２１は、冷媒管２３を支持するとともに、冷媒管２３を介して複数の第二フィン部２２を支持している。
【００２０】
複数の第二フィン部２２は、例えばアルミニウムなど熱伝導率が比較的大きい部材で構成され、二個の枠部２１の間に設けられている。第二フィン部２２は、例えば縦方向へ長い矩形の薄い板状に構成されている。各第二フィン部２２は、その面が枠部２１と平行であって相互に所定間隔離間して設けられている。すなわち、各第二フィン部２２は、該第二フィン部２２の面がフィンドチューブ型熱交換器２０の厚み方向及び縦方向に平行であって、相互に略等間隔で離間して設けられている。
【００２１】
冷媒管２３は、例えばアルミニウムや銅など熱伝導率が比較的大きい部材で構成されている。冷媒管２３は、図２にも示すように、内部に冷媒が流れる冷媒流路２３１を有している。冷媒管２３は、複数の第二フィン部２２を、該第二フィン部２２の面に対して直角方向すなわち横方向へ貫きながら全体として縦方向へ向って蛇行するように設けられている。具体的には、冷媒管２３は、一方の枠部２１を貫いて二個の枠部２１の間に入る。そして、冷媒管２３は、複数の第二フィン部２２を貫きながら横方向へ直線的に延びた後、枠部２１の外側へ出て、該枠部２１の外側部分で折れ曲がる。そして、冷媒管２３は、再び枠部２１を貫いて二個の枠部２１の間に入り、複数の第二フィン部２２を貫きながら横方向へ直線的に延びる、という形態を複数回繰り返して構成されている。
【００２２】
図１に示すように、冷媒管２３の一方側の端部２３２は、マイクロチャネル型熱交換器１０の冷媒流入部１１に接続されている。これにより、マイクロチャネル型熱交換器１０とフィンドチューブ型熱交換器２０とは接続されている。また、冷媒管２３の他方側の端部２３３、及びマイクロチャネル型熱交換器１０の冷媒流出部１２には、それぞれ冷凍サイクルの冷媒管路６１、６２が接続されている。これにより、マイクロチャネル型熱交換器１０及びフィンドチューブ型熱交換器２０は、冷凍サイクルに組み込まれている。
【００２３】
マイクロチャネル型熱交換器１０及びフィンドチューブ型熱交換器２０を蒸発器として作用させる際、冷凍サイクルの冷媒は、図１に矢印Ｂで示すように、まずフィンドチューブ型熱交換器２０へ供給され、その後マイクロチャネル型熱交換器１０へ供給される。つまり、マイクロチャネル型熱交換器１０及びフィンドチューブ型熱交換器２０を蒸発器として作用させる際、冷凍サイクルの冷媒は、まず、冷媒管路６１を通り、フィンドチューブ型熱交換器２０における冷媒管２３の他方側の端部２３３から該冷媒管２３へ供給される。冷媒管２３へ供給された冷媒は、冷媒管２３を巡った後、冷媒管２３の一方側の端部２３２からマイクロチャネル型熱交換器１０の冷媒流入部１１へ供給される。そして、冷媒流入部１１へ供給された冷媒は、冷媒流入部１１によって各マイクロチャネル部１３へ分配され、その後、各マイクロチャネル部１３を通り、冷媒流出部１２で収集されて冷媒管路６２へ流出する。
【００２４】
なお、マイクロチャネル型熱交換器１０及びフィンドチューブ型熱交換器２０を凝縮器として作用させる際には、上述した態様と同じ順序つまり矢印Ｂに示す方向へ冷媒を供給してもよいし、上述した態様とは逆の態様つまり矢印Ｂに示す方向とは逆の方向へ冷媒を供給してもよい。すなわち、マイクロチャネル型熱交換器１０及びフィンドチューブ型熱交換器２０を凝縮器として作用させる際には、マイクロチャネル型熱交換器１０、フィンドチューブ型熱交換器２０の順に冷媒を供給してもよい。
【００２５】
図１に示すように、マイクロチャネル型熱交換器１０において、外部から供給される空気は、第一フィン部１４とマイクロチャネル部１３との間に形成された第一隙間１５の通風路を通過する。また、フィンドチューブ型熱交換器２０において、外部から供給される空気は、隣り合う二個の第二フィン部２２の間に形成された第二隙間２５の通風路を通過する。この場合、フィンドチューブ型熱交換器２０の第二隙間２５は、マイクロチャネル型熱交換器１０の第一隙間１５よりも空間面積が大きい。そして、第二隙間２５は、縦方向が連通している。そのため、熱交換によってマイクロチャネル型熱交換器１０及びフィンドチューブ型熱交換器２０に結露水が生じた場合、マイクロチャネル型熱交換器１０の部分に比べてフィンドチューブ型熱交換器２０の部分の方が、結露水がより早く下方へ流れ落ちる。
【００２６】
本実施形態において、空気調和装置を構成する室内機又は室外機のうち少なくともいずれか一方には、上述したマイクロチャネル型熱交換器１０及びフィンドチューブ型熱交換器２０が設けられている。図４には、本実施形態における空気調和装置の室内機３０を示している。室内機３０は、該室内機３０の外殻を構成する室内機筐体３１の内部に、上述したマイクロチャネル型熱交換器１０及びフィンドチューブ型熱交換器２０、さらに室内機用送風機３２などを有している。この場合においても、フィンドチューブ型熱交換器２０は、マイクロチャネル型熱交換器１０の下方に設けられている。
【００２７】
この場合、マイクロチャネル型熱交換器１０の縦方向の寸法及び横方向の寸法は、フィンドチューブ型熱交換器２０の縦方向の寸法及び横方向の寸法と同等に設定されている。つまりこの場合、マイクロチャネル型熱交換器１０の熱交換に係る面積と、フィンドチューブ型熱交換器２０の熱交換に係る面積とは、略同等に設定されている。マイクロチャネル型熱交換器１０及びフィンドチューブ型熱交換器２０は、図４に矢印Ａで示すように、室内機用送風機３２の送風作用により外部から供給される空気を熱交換する。
【００２８】
図５及び図６には、本実施形態における空気調和装置の室外機４０を示している。室外機４０は、該室外機４０の外殻を構成する室外機筐体４１の内部に、上述したマイクロチャネル型熱交換器１０及びフィンドチューブ型熱交換器２０、室外機用送風機４２、圧縮機４３、気液分離装置４４などを有している。室外機４０の内部は、隔壁４１１によって、二つの空間に仕切られている。室外機４０の内部において、一方の空間には、マイクロチャネル型熱交換器１０、フィンドチューブ型熱交換器２０、及び室外機用送風機４２が配置されている。また、他方の空間には、圧縮機４３、気液分離装置４４などが配置されている。この場合も、フィンドチューブ型熱交換器２０は、図６に示すように、マイクロチャネル型熱交換器１０の下方に設けられている。
【００２９】
この場合、マイクロチャネル型熱交換器１０の横方向の寸法は、フィンドチューブ型熱交換器２０の横方向の寸法と同等に設定されている。一方、マイクロチャネル型熱交換器１０の縦方向の寸法は、フィンドチューブ型熱交換器２０の縦方向の寸法よりも大きく設定されている。つまりこの場合、マイクロチャネル型熱交換器１０の熱交換に係る有効面積は、フィンドチューブ型熱交換器２０の熱交換に係る面積に対して大きくなるように設定されている。マイクロチャネル型熱交換器１０及びフィンドチューブ型熱交換器２０は、図５に矢印Ａで示すように、室外機用送風機４２の送風作用により外部から供給される空気を熱交換する。
【００３０】
これによれば、フィンドチューブ型熱交換器２０の通風路となる第二隙間２５は、マイクロチューブ型熱交換器１０の通風路となる第一隙間１５に比べてその空間面積が大きく、かつ縦方向が連通している。そのため、熱交換の際に生じる結露水は、第一隙間１５よりも第二隙間２５の方が下方に流れ落ち易い。したがって、フィンドチューブ型熱交換器２０は、マイクロチャネル型熱交換器１０に比べて、熱交換によって生じた結露水を比較的早く除去することができる。そして、このフィンドチューブ型熱交換器２０は、マイクロチャネル型熱交換器１０の重力方向の下方に設けられている。よって、マイクロチャネル型熱交換器１０で生じた結露水が下方のフィンドチューブ型熱交換器２０に流れ落ちたとしても、その結露水をフィンドチューブ型熱交換器２０に滞留させることなく素早くフィンドチューブ型熱交換器２０から除去することができる。
【００３１】
すなわち、この構成によれば、マイクロチャネル型熱交換器１０から流れ落ちた結露水が、このマイクロチャネル型熱交換器１０の下方にあるフィンドチューブ型熱交換器２０に流下しても、その結露水がフィンドチューブ型熱交換器２０に滞留して第二隙間２５が塞がれることを回避できる。これにより、結露水の滞留により通風路の開口面積が減少しフィンドチューブ型熱交換器２０の空気抵抗が増大することを回避でき、したがって、熱交換の性能低下を抑制することができる。その結果、マイクロチャネル型熱交換器１０による高い熱交換性能を得つつ、結露水による熱交換性能の低下を抑制することができる。
【００３２】
また、通常、熱交換器１０、２０を蒸発器として作用させる場合、冷媒の上流側すなわち供給側にある熱交換器の方が低温となって結露水が多く生じ易い。そこで、本実施形態では、マイクロチャネル型熱交換器１０及びフィンドチューブ型熱交換器２０を蒸発器として作用させる際、冷凍サイクルの冷媒を、フィンドチューブ型熱交換器２０へ供給した後にマイクロチャネル型熱交換器１０へ供給する構成としている。これによれば、冷媒の上流側すなわち低温となって結露が生じやすい側を、結露水の除去性能が高いフィンドチューブ型熱交換器２０とすることで、結露水を効率よく除去することができる。その結果、マイクロチャネル型熱交換器１０による高い熱交換性能を得つつ、結露水による熱交換性能の低下をさらに効果的に抑制することができる。
【００３３】
本実施形態では、室内機３０に用いる熱交換器として上述したマイクロチャネル型熱交換器１０及びフィンドチューブ型熱交換器２０を採用した。ここで、室内機３０の熱交換器１０、２０を蒸発器として作用させて冷房運転を行うときには、夏場で周囲の湿度も高いことが想定され、多量の結露水が生じるおそれがある。しかし、本実施形態の構成によれば、フィンドチューブ型熱交換器２０によって結露水を効率よく除去することができる。そのため、多量の結露水が生じた場合であっても素早く除去することができ、その結果、マイクロチャネル型熱交換器１０による高い熱交換性能を得つつ、結露水による熱交換性能の低下を抑制することができる。
【００３４】
本実施形態では、室外機４０に用いる熱交換器として上述したマイクロチャネル型熱交換器１０及びフィンドチューブ型熱交換器２０を採用した。ここで、室外機４０の熱交換器１０、２０を蒸発器として作用させて暖房運転を行うときには、冬場で周囲の温度が低いことが想定され、熱交換の際に生じた結露水が凍結するおそれがある。そして、結露水が凍結した場合には、熱交換性能が低下するばかりでなく、その凍結によって熱交換器１０、２０が破損するおそれもある。しかし、本実施形態の構成によれば、フィンドチューブ型熱交換器２０によって結露水を効率よく除去することができる。そのため、生じた結露水が凍結する前にその結露水を除去することができる。その結果、熱交換性能の低下を抑制することができるとともに、結露水の凍結により熱交換器１０、２０が破損することを回避することができる。
【００３５】
なお、上記実施形態において、マイクロチャネル型熱交換器１０のマイクロチャネル部１３は風下へ向って下降傾斜しているが、必ずしも下降傾斜している必要はなく、例えば水平であってもよい。
また、マイクロチャネル型熱交換器１０及びフィンドチューブ型熱交換器２０を室内機筐体３１内に配置する際、熱交換器１０、２０を全体として風下側へ傾けて配置してもよい。
【００３６】
以上説明した実施形態によれば、空気調和装置は、マイクロチャネル型熱交換器とフィンドチューブ型熱交換器とを備えている。フィンドチューブ型熱交換器は、マイクロチャネル型熱交換器の重力方向の下方に設けられている。これによれば、マイクロチャネル型熱交換器で生じた結露水が下方のフィンドチューブ型熱交換器に流れ落ちたとしても、その結露水を素早くフィンドチューブ型熱交換器から取り除くことができる。その結果、マイクロチャネル型熱交換器による高い熱交換性能を得つつ、結露水による熱交換性能の低下を抑制することができる。
【００３７】
本発明の一実施形態を説明したが、この実施形態は、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。この新規な実施形態は、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、変更を行うことができる。この実施形態やその変更は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、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。
【符号の説明】
【００３８】
図面中、１０はマイクロチャネル型熱交換器、１３はマイクロチャネル部、１３１は微小流路、１４は第一フィン部、２０はフィンドチューブ型熱交換器、２２は第二フィン部、２３は冷媒管、３０は室内機、４０は室外機を示す。
【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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