(57)【要約】【課題】熱交換器の高さを一定に保って、伝熱管の外径に応じて段ピッチ及び列ピッチを調整する場合に、効率のよい熱交換を可能にする。【解決手段】予め定められた一定の高さを有する室内熱交換器３１であって、一定間隔を有して平行に複数設けられ、その間を空気が通過するフィン３１２と、フィン３１２を交差して配設されて内部を冷媒が流動する伝熱管３１１とを備え、伝熱管３１１の外径（D）と、段ピッチ（DP）と、列ピッチ（RP）との関係が、4mm≦D≦6.35mm、1.89Dmm≦DP≦2.75Dmm、1.25Dmm≦RP≦1.92Dmmである。【選択図】図２
2011237047.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
冷媒とファンにより送られてくる空気との間で熱交換を行わせ、予め定められた一定の高さを有する熱交換器であって、
一定間隔を有して平行に複数設けられ、その間を空気が通過するフィンと、
前記フィンを交差して配設されて内部を冷媒が流れる伝熱管とを備え、
前記伝熱管の外径（D）と、前記空気の通過方向に対して直交する段方向における前記伝熱管の軸心間距離である段ピッチ（DP）と、及び前記空気の通過方向と同方向の列方向での前記伝熱管の軸心間距離である列ピッチ（RP）との関係が、
4mm≦D≦6.35mm
1.89Dmm≦DP≦2.75Dmm
1.25Dmm≦RP≦1.92Dmm
である空気調和装置の熱交換器。
【請求項２】
前記伝熱管の外径（D）、前記段ピッチ（DP）及び前記列ピッチ（RP）の関係が、
D＝4mm
7mm≦DP≦11mm、
5mm≦RP≦8.2mm
である請求項１に記載の空気調和装置の熱交換器。
【請求項３】
前記伝熱管の外径（D）、前記段ピッチ（DP）及び前記列ピッチ（RP）の関係が、
D＝5mm
9mm≦DP≦13.9mm、
6mm≦RP≦9.6mm
である請求項１に記載の空気調和装置の熱交換器。
【請求項４】
前記伝熱管の外径（D）、前記段ピッチ（DP）及び前記列ピッチ（RP）の関係が、
D＝6.35mm
12mm≦DP≦17.5mm、
8.8mm≦RP≦12.2mm
である請求項１に記載の空気調和装置の熱交換器。
【請求項５】
当該熱交換器は、室内機熱交換器であり、当該熱交換器高さが400mmまでとされている請求項１乃至請求項４のいずれかに記載の空気調和装置の熱交換器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、冷媒と空気との流体間で熱交換を行わせる熱交換器に関する。
【背景技術】
【０００２】
空気調和装置において、フィンチューブ型の熱交換器は、一定間隔を有して平行に複数設けられた複数枚の板状フィンと、板状フィンを交差して蛇行する伝熱管とを有し、ファンにより送風されて板状フィンの間を流れる空気と伝熱管内部を流れる冷媒との間で熱交換を行わせる。そして、日々高まる環境意識から省エネ性の高い空調動作、熱交換が求められている。また、空気調和装置のサイズの制約から、熱交換器を大型化せずに熱交換効率を高くすることが求められる。この観点から、下記特許文献１に示されるように、熱交換器内の伝熱管の配列設計を工夫することで熱交換量を高めることが提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特許第３７２０２０８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
熱交換器の高さを一定にして、上記のように熱交換器内の伝熱管の配列設計を工夫して熱交換量を高める手法としては、(1)熱交換器を通過する空気の通過方向に対して直交する方向(段方向)における伝熱管の軸心間距離である段ピッチ（DP）を小さくすることで、伝熱管の本数を増やして高集積にする、(2) 上記空気の通過方向での伝熱管の軸心間距離である列ピッチ（RP）を大きくして、空気側の面積を大きくすることで伝熱面積を大きくすることが挙げられる。
【０００５】
ここで、(1)の場合、単に段ピッチ（DP）を小さくするだけでは、伝熱管の本数増加に伴い、通風抵抗の増加、風速低下により圧力損失が生じ、熱交換量が低下する。また、(2)の場合、単に列ピッチ（RP）を大きくするだけでは、伝熱面積の増加に伴い、通風抵抗の増加、風速低下、さらには、フィン効率の低下により圧力損失が生じ、熱交換量が低下する。このため、単に段ピッチ（DP）を小さくして、列ピッチ（RP）を大きくするだけでは、熱交換効率を高めることは困難である。
【０００６】
しかしながら、上記特許文献１に記載の発明は、段ピッチを大きくする場合には、これに伴って熱交換器の高さも変化させることを条件とするものであり、製品実装するにあたっての熱交換器の高さ制限が考慮されてない。特許文献１に記載の発明の場合、伝熱管のための熱交換器の高さ方向における嵌入孔数を、段ピッチを大きくする前と大きくする後にて同数とする場合において、熱交換器を構成する伝熱管及びフィン等を納めるケーシング高さが、製品実装するにあたっての高さ制限を超えてしまうことが考えられるが、かかる熱交換器の高さ制限が考慮されていないといえる。また、特許文献１に記載の発明は、熱交換器の高さ及びファンの動力を一定にして段ピッチを変化させる場合に生じ得る熱交換効率の変動も考慮されていない。
【０００７】
例えば、熱交換器の高さ及びファンの動力を一定にして段ピッチを変化させる場合に、特許文献１に記載の発明が示す構成を採用しても、熱交換効率を高めることは困難である。
【０００８】
また、特許文献１に記載の発明は、冷媒熱伝達率を一定にすることを前提とするが、冷媒熱伝達率と更に圧力損失は、各種冷媒条件（冷媒の質量流量等）によって変動する。このため、熱交換器及び空気調和装置の運転時に諸条件に応じて変動する各種冷媒条件（冷媒の質量流量等）による、冷媒熱伝達率及び圧力損失を考慮していない特許文献１に記載の発明が示す構成を採用することは有益ではない。
【０００９】
本発明は、上記の問題を解決するためになされたもので、熱交換器の高さを一定に保って、伝熱管の外径に応じて段ピッチ及び列ピッチを調整する場合に、効率のよい熱交換を可能にすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の請求項１に記載の発明は、冷媒とファンにより送られてくる空気との間で熱交換を行わせ、予め定められた一定の高さを有する熱交換器であって、
一定間隔を有して平行に複数設けられ、その間を空気が通過するフィンと、
前記フィンを交差して配設されて内部を冷媒が流れる伝熱管とを備え、
前記伝熱管の外径（D）と、前記空気の通過方向に対して直交する段方向における前記伝熱管の軸心間距離である段ピッチ（DP）と、及び前記空気の通過方向と同方向の列方向での前記伝熱管の軸心間距離である列ピッチ（RP）との関係が、
4mm≦D≦6.35mm
1.89Dmm≦DP≦2.75Dmm
1.25Dmm≦RP≦1.92Dmm
である空気調和装置の熱交換器である。
【００１１】
この発明に係る熱交換器は、伝熱管の外径（D）を4mm≦D≦6.35mmとし、伝熱管の段ピッチ（DP）を1.89Dmm≦DP≦2.75Dmmとし、前記伝熱管の列方向の列ピッチ（RP）を1.25Dmm≦RP≦1.92Dmmとしたので、伝熱管の外径を変化させると共に、熱交換器の高さ（例えば、上記段方向におけるフィンの一方の最端部から他方の最端部までの距離）を一定として段ピッチの調整により伝熱管の本数を変化させ、列ピッチの調整により伝熱面積を変化させることで熱交換量を増加させるときに（例えば、熱交換器へのファンによる送風動力は予め定められた一定の動力とする）、この調整に伴って生じる通風抵抗の増加、風速低下、さらには、フィン効率の低下等が生じる場合であっても、この状況下において熱交換効率が従来よりも高められた熱交換を可能にすることができる。
【００１２】
本発明の請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の空気調和装置の熱交換器であって、前記伝熱管の外径（D）、前記段ピッチ（DP）及び前記列ピッチ（RP）の関係が、
D＝4mm
7mm≦DP≦11mm、
5mm≦RP≦8.2mm
である。
【００１３】
本発明の請求項３に記載の発明は、請求項１に記載の空気調和装置の熱交換器であって、前記伝熱管の外径（D）、前記段ピッチ（DP）及び前記列ピッチ（RP）の関係が、
D＝5mm
9mm≦DP≦13.9mm、
6mm≦RP≦9.6mm
である。
【００１４】
本発明の請求項４に記載の発明は、請求項１に記載の空気調和装置の熱交換器であって、前記伝熱管の外径（D）、前記段ピッチ（DP）及び前記列ピッチ（RP）の関係が、
D＝6.35mm
12mm≦DP≦17.5mm、
8.8mm≦RP≦12.2mm
である。
【００１５】
これらの発明に係る熱交換器によれば、伝熱管の外径（D）に応じた段ピッチ（DP）及び列ピッチ（RP）が採用されるので、熱交換器で採用する伝熱管の外径について、効率の良い熱交換が可能になる。
【００１６】
本発明の請求項５に記載の発明は、請求項１乃至請求項４のいずれかに記載の空気調和装置の熱交換器であって、当該熱交換器は、室内機熱交換器であり、当該熱交換器高さが400mmまでとされている。
【００１７】
この発明によれば、熱交換器高さ（例えば、上記段方向におけるフィンの一方の最端部から他方の最端部までの距離）が400mmまでとされているので、室内機を標準的なビル等に施工するにあたって十分な設置空間を確保できる。その上、上記伝熱管の外径（D）に応じた段ピッチ（DP）及び列ピッチ（RP）が採用された場合には、熱交換器高さが400mmに対応する段方向における管数が一義的に決まるので、効率の良い熱交換を確実に行うことが可能になる。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、熱交換器の高さを一定に保って、伝熱管の外径に応じて段ピッチ及び列ピッチを調整する場合に、効率のよい熱交換が可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の実施形態に係る熱交換器を備えた空気調和装置の概略構成を示す冷媒回路図である。
【図２】室内熱交換器における伝熱管及びフィンの組付部分を示す上面視図である。
【図３】室内熱交換器における伝熱管及びフィンの組付部分を示す側面視図である。
【図４】熱交換能力と、前面風速、及び段ピッチの関係をグラフで示した図である。
【図５】熱交換能力と、冷媒熱伝達率及び段ピッチの関係をグラフで示した図である。
【図６】（ａ）は伝熱管の外径4mmの場合における段ピッチと熱交換量の関係をグラフで示した図、（ｂ）は伝熱管の外径4mmの場合における列ピッチと熱交換量の関係をグラフで示した図である。
【図７】（ａ）は伝熱管の外径5mmの場合における段ピッチと熱交換量の関係をグラフで示した図、（ｂ）は伝熱管の外径5mmの場合における列ピッチと熱交換量の関係をグラフで示した図である。
【図８】（ａ）は伝熱管の外径6.35mの場合における段ピッチと熱交換量の関係をグラフで示した図、（ｂ）は伝熱管の外径6.35mmの場合における列ピッチと熱交換量の関係をグラフで示した図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、図面に基づいて本発明の実施形態に係る空気調和装置につき詳細に説明する。
【００２１】
図１は本発明の実施形態に係る熱交換器を備えた空気調和装置の概略構成を示す冷媒回路図である。図１に示すように、空気調和装置１は、室外機２と室内機３とを備えている。また、空気調和装置１は、冷媒が循環して蒸気圧縮式冷凍サイクルを行う冷媒回路１０を備えている。
【００２２】
冷媒回路１０は、室外回路２０、室内回路３０、液側連絡管１６、及びガス側連絡管１７により構成されている。室外回路２０と、室内回路３０とは、液側連絡管１６およびガス側連絡管１７を介して接続されている。
【００２３】
室外回路２０は、室外機２に収納されている。室外回路２０には、圧縮機４０、四路切換弁２１、室外熱交換器２２、膨張弁２４、アキュームレータ２３、液側閉鎖弁２５、及びガス側閉鎖弁２６が設けられている。
【００２４】
圧縮機４０は、例えば密閉型のスクロール圧縮機である。圧縮機４０は、圧縮機構と該圧縮機構を駆動する電動機とを、円筒状のハウジングに収納して構成されている。圧縮機４０は、例えば、インバータ機からなり、前記電動機の回転数が段階的にまたは連続的に変更されて、その容量が可変に構成されている。
【００２５】
圧縮機４０には、低圧ガス管である吸入管４３と、高圧ガス管である吐出管４４とがそれぞれ接続されている。吸入管４３は、圧縮機４０へ吸入される冷媒が流通する。吐出管４４は、圧縮機４０から吐出される冷媒が流通する。吸入管４３は、その入口端がアキュームレータ２３を介して四路切換弁２１のポートP４に接続され、その出口端が圧縮機４０の吸入側に接続されている。吐出管４４は、その入口端が圧縮機４０の吐出側に接続され、その出口端が油分離器を介してのポートP１に接続されている。
【００２６】
室外熱交換器２２は、例えばクロスフィン式のフィン・アンド・チューブ型熱交換器により構成されている。この室外熱交換器２２では、冷媒回路１０を循環する冷媒と室外空気とが熱交換を行う。室外熱交換器２２の他端には分流器２７が設けられ、液側連絡管１６と配管接続されている。室外ファン７０は、室外熱交換器２２へ室外空気を送る。
【００２７】
アキュームレータ２３は、円筒状の容器であって、液冷媒とガス冷媒を分離してガス冷媒を圧縮機４０に吸入させるために、分離した液冷媒を貯留する。アキュームレータ２３は、四路切換弁２１と圧縮機４０とを繋ぐ吸入管４３に設けられている。
【００２８】
また、室外機２には、各種のセンサが設けられている。具体的には、室外機２には、室外機２に吸い込まれる室外空気の温度を検出するための外気温センサ７１が設けられている。室外機２において、室外熱交換器２２の一端に位置する分流器２７には、分流器２７の管温度を検出するための温度センサ７２（デアイササーミスタ）が設けられている。また、室外熱交換器２２に、その内部の冷媒温度を検出するための室外熱交換器温度センサ７６が設けられている。室外熱交換器温度センサ７６は、後述の冷房運転時に凝縮温度を検出する一方、暖房運転時に蒸発温度を検出する。さらに、膨張弁２４と液側閉鎖弁２５との間には液管温度センサ６１が設けられている。なお、膨張弁２４と後述の室内熱交換器３１との間の配管を、以下、液冷媒配管１１という。前述の液側連絡管１６は液冷媒配管１１に含まれる。液管温度センサ６１は、液管温度センサ６１が設けられている部分の液冷媒配管１１の温度を検出する。
【００２９】
圧縮機４０の吸入管４３には、圧縮機４０の吸入圧力Pｓを検出する低圧圧力センサ（LPS）７６と、圧縮機４０の吐出圧力PDを検出する高圧圧力センサ（HPS，高圧検出装置）７７とが設けられている。
【００３０】
なお、圧縮機４０の吸入管４３には、圧縮機４０に吸入される冷媒の温度である吸入温度を検出（例えば、吸入管４３の温度を当該吸入冷媒の温度として検出）するための吸入冷媒温度センサ７３が設けられている。吐出管４４には、圧縮機４０から吐出される冷媒の温度である吐出温度を検出（例えば、吐出管４４の温度を当該吐出冷媒の温度として検出）するための吐出冷媒温度センサ７５が設けられている。
【００３１】
さらに、室外機２には、コントローラ９０が設けられている。コントローラ９０は、上記のセンサ類からの信号やリモコン等からの指令信号を受けて空気調和装置１の運転制御を行う。
【００３２】
室内機３には、室内回路３０が設けられている。室内回路３０には、室内熱交換器３１が設けられている。室内熱交換器３１は、例えは、クロスフィン式のフィン・アンド・チューブ型熱交換器により構成されている。室内熱交換器３１では、冷媒回路１０を循環する冷媒と室内空気とが熱交換を行う。さらに室内機３には、室内ファン８０が設けられている。この室内ファン８０は、室内熱交換器３１に室内空気を送る。
【００３３】
液側連絡管１６は、その一端が液側閉鎖弁２５に接続され、他端が室内回路３０における室内熱交換器３１の一端側となる分流器３２に接続されている。ガス側連絡管１７は、その一端がガス側閉鎖弁２６に接続され、他端が室内熱交換器３１の他端側に接続されている。なお、四路切換弁２１との室内熱交換器３１との間の配管を、以下、ガス冷媒配管１２という。ガス側連絡管１７はガス冷媒配管１２に含まれる。
【００３４】
室内機３には、温度センサや湿度センサが設けられている。具体的に、この室内機３には、吸込風温センサ８１、分流温度センサ８４及び室内熱交換器温度センサ８５が設けられている。吸込風温センサ８１は、室内機３へ吸い込まれる室内空気の温度、すなわち室内機３の吸込風温を検出する。分流温度センサ８４は、室内熱交換器３１の一端に位置する分流器３２に設けられ、分流器３２の管温度を検出する。室内熱交換器温度センサ８５は、室内熱交換器３１の内部の冷媒温度を検出する。すなわち、室内熱交換器温度センサ８５は、後述の冷房運転時に蒸発温度を検出する一方、暖房運転時に凝縮温度を検出する。
【００３５】
次に、空気調和装置１の運転動作を説明する。空気調和装置１の運転時には、冷媒回路１０において冷媒が相変化しつつ循環して蒸気圧縮式の冷凍サイクルが行われる。この空気調和装置１は、冷房運転と暖房運転とを行う。
【００３６】
《冷房運転》冷房運転時には、室内熱交換器３１が蒸発器として機能し、冷却動作が行われる。この冷房運転時において、四路切換弁２１は、図１に実線で示す状態となる。膨張弁２４は、コントローラ９０により、所定の開度に調節される。
【００３７】
圧縮機４０を運転すると、この圧縮機４０で圧縮された冷媒が吐出管４４へ吐出される。この吐出冷媒は、四路切換弁２１を通り、室外熱交換器２２へ流入する。室外熱交換器２２では、冷媒が室外空気へ放熱して凝縮する。なお、圧縮機４０には、その後、冷媒は、液側連絡管１６から室内回路３０へ送られる。
【００３８】
室内回路３０へ流入した冷媒は、室内熱交換器３１へ導入される。室内熱交換器３１では、冷媒が室内空気から吸熱して蒸発する。つまり、室内回路３０へ導入された冷媒は、室内熱交換器３１で蒸発し、その結果、室内空気が冷却される。
【００３９】
室内熱交換器３１で蒸発した冷媒は、ガス側連絡管１７を通って室外回路２０へ流入する。その後、冷媒は、四路切換弁２１を通過し、吸入管４３およびアキュームレータ２３を通って圧縮機４０に吸入される。圧縮機４０は、吸入した吸入冷媒を圧縮して再び吐出する。冷媒回路１０では、このような冷媒の循環が繰り返される。
【００４０】
また、コントローラ９０は、前述のように膨張弁２４の開度調節を行う。その際、コントローラ９０は、室内熱交換器３１から流出し、圧縮機４０に吸入されるガス冷媒の過熱度が一定となるように、膨張弁２４の開度を調節する。具体的には、吸入冷媒温度センサ７３の検出温度と室内熱交換器温度センサ８５の検出温度の差が所定値に保たれるように、膨張弁２４の開度が適宜変更される。
【００４１】
《暖房運転》暖房運転時には、室内熱交換器３１が凝縮器として機能し、加熱動作が行われる。この暖房運転時において、四路切換弁２１は、図１に破線で示す状態となる。そして、膨張弁２４は所定の開度に調節される。
【００４２】
圧縮機４０を運転すると、この圧縮機４０で圧縮された冷媒が吐出管４４へ吐出される。この冷媒は、四路切換弁２１からガス側閉鎖弁２６に向かって流れ、ガス側連絡管１７を通って室内回路３０に流入する。
【００４３】
室内回路３０へ流入した冷媒は、室内熱交換器３１へ導入される。室内熱交換器３１では、冷媒が室内空気へ放熱して凝縮する。つまり、室内回路３０へ導入された冷媒は、室内熱交換器３１で凝縮し、その結果、室内空気が加熱される。
【００４４】
室内熱交換器３１で凝縮した冷媒は、液側連絡管１６を通って室外回路２０へ流入する。その後、冷媒は、膨張弁２４で減圧された後に、室外熱交換器２２へ導入される。
【００４５】
室外熱交換器２２では、冷媒が室外空気から吸熱して蒸発する。室外熱交換器２２で蒸発した冷媒は、四路切換弁２１を通過し、吸入管４３を通って圧縮機４０に吸入される。圧縮機４０は、吸入した冷媒を圧縮して再び吐出する。冷媒回路１０では、このような冷媒の循環が繰り返される。
【００４６】
また、コントローラ９０は、前述のように膨張弁２４の開度調節を行う。その際、コントローラ９０は、室外熱交換器２２から流出し、圧縮機４０に吸入されるガス冷媒の過熱度が一定となるように、膨張弁２４の開度を調節する。具体的には、吸入冷媒温度センサ７３の検出温度と室外熱交換器温度センサ７６の検出温度の差が所定値に保たれるように、膨張弁２４の開度が適宜変更される。
【００４７】
図２は室内熱交換器３１における伝熱管及びフィンの組付部分を示す上面視図である。図３は室内熱交換器３１における伝熱管及びフィンの組付部分を示す側面視図である。なお、伝熱管３１１の段方向及び列方向における本数を図３に示す数に限定する趣旨ではない。室内熱交換器３１は、伝熱管３１１と、フィン３１２とを有している。なお、室内熱交換器３１の高さ寸法（例えば、上記段方向におけるフィンの一方の最端部から他方の最端部までの距離。本実施形態では、段方向におけるフィンの一方の最上部から他方の最下部までの距離）は、予め定められて一定とされている。
【００４８】
フィン３１２は、長尺の平板状からなる。フィン３１２は、その平板面同士が向き合うようにして一定間隔を有して互いに平行となる姿勢で複数並べられている。図２に示すように、フィン３１２は、室内ファン８０による室内空気の送風方向に対して、各フィン３１２の上記平板面が平行になるように配置されている。室内ファン８０による室内空気の送風方向は、図２における紙面手前から奥行方向である。フィン３１２には、複数の挿通穴３１２ａが一定間隔で千鳥状に設けられており、各挿通穴３１２ａにはバーリング加工によりフィンカラーが形成されている。フィン３１２の挿通穴３１２ａには、フィン３１２に対して略垂直な姿勢で伝熱管３１１が挿入される。すなわち、室内ファン８０により、室内空気は、フィン３１２に対してはその平板面に対して平行となり、伝熱管３１１に対しては直交する方向（図３における矢印方向）に流入する。
【００４９】
伝熱管３１１は、内部を冷媒が流れる管状の部材からなる。伝熱管３１１は、直線状に延びる複数の直管部３１１ａと、直管部３１１ａの端部同士を連通させる曲部３１１ｂとを有する。伝熱管３１１は、複数の直管部３１１ａが曲部３１１ｂにより接続されてなり、図２に示すように、上記のように平行して並べられているフィン３１２を蛇行して貫通するように配設されている。直管部３１１ａは、室内ファン８０により形成される空気流れ方向に直交する方向に延びるように配置される。
【００５０】
また、直管部３１１ａは、室内熱交換器３１の側面視において、図３に示すように、室内ファン８０により形成される空気流れ方向に対して直交する方向である段方向に並べて複数配置されている。なお、直管部３１１ａは、室内ファン８０により形成される空気流れ方向である列方向に並べて複数されている。段方向における直管部３１１ａの配設数は、後述する段方向に並ぶ各直管部３１１ａの軸心間距離である段ピッチ（DP）に従って、予め定められている室内熱交換器３１の上記高さから一義的に定まる。列方向における直管部３１１ａの配設数は予め定められた一定数であり、後述する列方向で並ぶ各直管部３１１ａの軸心間距離である列ピッチ（RP）に従って、室内熱交換器３１の幅が可変する。
【００５１】
なお、例えば、図３に示すように、(a)段方向における最上部の伝熱管３１１の径中心からフィン３１２の最上部（最端部）までの距離は1/4DPとされ、当該段方向における最下部の伝熱管３１１の径中心からフィン３１２の最下部（最端部）までの距離は3/4DPとされる、(b) 段方向における最上部の伝熱管３１１の径中心からフィン３１２の最上部（最端部）までの距離は3/4DPとされ、当該段方向における最下部の伝熱管３１１の径中心からフィン３１２の最下部（最端部）までの距離は1/4DPとされる、のいずれかとされる。
【００５２】
次に室内熱交換器３１における伝熱管３１１の外径（Φ）、段ピッチ（DP）、及び列ピッチ（RP）の関係について説明する。なお、フィンピッチ及びフィン肉厚は上述した通りである。
【００５３】
室内熱交換器３１の上記高さは一定であるため、段ピッチ（DP）を小さくすると、段方向に並ぶ直管部３１１ａの本数は増加するが、通風抵抗が増大して風速の低下が生じるため、熱交換量は低下する。列ピッチ（RP）を大きくすると、伝熱面積は増加するが、通風抵抗の増加、風速低下、さらには、フィン効率の低下により熱交換量が低下する。
【００５４】
本実施形態では、室内熱交換器３１の伝熱管３１１の段ピッチ（DP）及び列ピッチ（RP）について、最も効率的な熱交換率が得られる値を算出する。
【００５５】
室内熱交換器３１の仕様、及び室内熱交換器３１の性能計算に用いる要素及び計算式の一例は次の通りである。
【００５６】
〔熱交換器仕様〕
伝熱管段数  DN
伝熱管列数  RN
有効長  Le（mm）  予め定められた一定値
段ヒ゜ッチ  DP  （mm）  条件入力項目
列ヒ゜ッチ  RP  （mm）  条件入力項目
フィンヒ゜ッチ  PF  （mm）  予め定められた一定値
フィン肉厚  tF  （mm）  予め定められた一定値
伝熱管管外径  D  （mm）  条件入力項目
管平均肉厚  tp  （mm）  強度を満足する一般的な値
管内伝熱面積  Api  （m2）
前面面積  Fa  （m2）  Fa=DP×DN×Le×10-6
熱交器の上記高さ  LD  （mm）  LD=DP×DN (一定)
自由流れ容積  Vc  （mm3）  Vc=(PF-tF)×(DP×RP-π×D2/4)
代表長さ  De  （mm）  De=4×Vc/A0
空気側全伝熱面積  Ao  （m2）  Ao=Ap＋AF
空気側ハ゜イフ゜伝熱面積  Ap  （m2）  
空気側フィン伝熱面積  AF  （m2）  
熱通過率  K  (W/m2*K)
〔空気条件〕
風量  VQ  （m3/min）  VQ=Pf×60/ρ/ΔP 
前面風速  Va  （m/s）  Va=VQ/Fa/60
入口温度  Ta_in  （℃）  条件入力項目
密度  ρ  （kg/m3）  空気温度で一意的に決まる
粘度  μa  （Pa・s）  空気温度で一意的に決まる
動粘度  ν  （mm2/s）  空気温度で一意的に決まる
熱伝導率  λ  （mW/mK）  空気温度で一意的に決まる
比熱  Cpa  （kJ/kgK）  空気温度で一意的に決まる
質量流量  Ga  （kg/s）  Ga=Va×ρ×Fa
熱容量流量  wa  （W/K）  wa=Ga×Cpa×103
代表速度  Vac  （m/s）  Vac=PF×DP×VC/RP×Va
レイノルス゛数  Re    Re=Vac×De/ν
フ゜ラントル数  PR    PR=Cpa×μ/λ
ヌセルト数  Nu    Nu=C1×(Re×PR×De/RP)C2    C1、C2は実験で求まる定数
通風抵抗  ΔP  （Pa）  ΔP=C3×(Re×De/RP)C4×2×ρ×Vac2  C3,C4は実験で求まる定数
送風機動力  Pf  （W）  Pf=VQ/60×ρ×ΔP (一定)  
〔冷媒条件〕
質量流量  GR  （kg/hR）  熱交換量に応じて収束する値
質量流速  Gv  （kg/m2s）    GV=GR/3600/(π×(D-2×tP)2/4)
圧力損失  ΔP  （kPa）  ΔP=C5×GvC6  C5,C6は実験で求まる定数
冷媒圧力  P  （kPa）  条件入力項目
入口冷媒温度  Tw_in  （℃）  冷媒圧力で一意的に決まる
出口冷媒温度  Tw_out  （℃）  圧力損失の温度変化を加味し一意的に決まる
密度  rho  （kg/m3）  冷媒圧力で一意的に決まる
粘度  μr  （Pa・s）  冷媒圧力で一意的に決まる
〔熱抵抗〕
空気熱伝達率  ha  （W/(m2・K)）  ha=Nu×λ/De
冷媒熱伝達率  hw  （W/(m2・K)  hw=C7×GvC8  C7,C8は実験で求まる定数
フィン効率  η    η=(1＋ha×((4/π×DP×RP)0.5-D)2/(6×λ×tF)×(4/π×DP×RP/D)0.5)-1
全熱抵抗  1/K  (m2・k)/W  1/K=(A0/(Ap＋η×AF)/ha＋A0/(Api×hw)
〔熱交換量〕
能力(室内暖房)  Q  （W）  Q=wa×ε×((Tw_in＋Tw_out)/2-Ta_in)  圧力損失の温度変化を加味し、冷媒平均温度を用いる
能力(室内冷房)  Q  （W）  Q=wa×ε×(Ta_in-(Tw_in＋Tw_out)/2)  圧力損失の温度変化を加味し、冷媒平均温度を用いる
温度効率  ε    ε=1-EXP(-NTU)
移動単位数  NTU    NTU=KA0/wa
【００５７】
上記仕様及び性能でなる室内熱交換器３１の熱交換効率について説明する。なお、上記の通り、フィンピッチ、フィン肉厚、室内熱交換器３１の上記高さ、室内ファン８０の送風量（送風機動力）は一定であるものとする。例えば、フィンピッチ及びフィン肉厚は、フィンピッチ1.2mm、フィン肉厚0.105mmとされる。但し、フィンピッチ及びフィン肉厚として採用する一定値を当該値のみに限定する趣旨ではない。空気熱伝達率及び冷媒熱伝達率は、実験により得られた相関式を用いるため可変である。また、冷媒としては、R410A、CO2、R32等を用いることが可能である。
【００５８】
図４は、伝熱管３１１の径を予め定められた一定の径とした場合における、熱交換能力(%)と、前面風速(m/s)、及び段ピッチ（DP）の関係をグラフで示した図である。なお、図４では、予め定められた値の熱交換能力を100％とし、これとの対比で他の段ピッチにおける熱交換能力を示している。
【００５９】
上記仕様及び性能でなる室内熱交換器３１においては、図４に示すように、伝熱管３１１の径は一定であるとした場合に、段ピッチ（DP）を8mm〜17mmまで増加させていくに連れて前面風速も増加するが、熱交換能力は、段ピッチ（DP）11mm〜 12mmあたりが最高値を示し、段ピッチ（DP）8mm〜15mmのあたりが最高値に近い値が得られる領域となる。
【００６０】
図５は、熱交換能力(%)と、冷媒熱伝達率（W/(m2・K)、及び段ピッチ（DP）の関係をグラフで示した図である。なお、図５でも、予め定められた値の熱交換能力を100％とし、これとの対比で他の段ピッチにおける熱交換能力を示している。
【００６１】
上記仕様及び性能でなる室内熱交換器３１においては、図５に示すように、段ピッチ（DP）を8mm〜17mmまで増加させていくに連れて冷媒熱伝達率は12mm手前あたりで最高値を示す分布になり、熱交換能力も段ピッチ（DP）12mm手前あたりが最高値を示し、熱交換率は段ピッチ（DP）8mm〜15mmのあたりが最高値に近い値が得られる領域となる。
【００６２】
続いて、伝熱管３１１の外径（Φ）、段ピッチ（DP）、及び熱交換量の関係を説明する。
【００６３】
図６（ａ）は伝熱管３１１の外径（Φ）4mmの場合における段ピッチ（DP）と熱交換量の関係をグラフで示した図、（ｂ）は伝熱管３１１の外径（Φ）4mmの場合における列ピッチ（RP）と熱交換量の関係をグラフで示した図である。
【００６４】
列方向における伝熱管３１１の列数を予め定められた一定値（例えば、1列。但し、この値に限定する趣旨ではない）とし、伝熱管３１１の外径（Φ）を4mmとした場合における熱交換量は、段ピッチ（DP）が5mm〜17mmのとき、図６（ａ）に示すものとなる。この場合、最高値から1％以内の低減で収まる熱交換量が得られる段ピッチ（DP）は、7mm〜11mmとなる。
【００６５】
また、段方向における伝熱管３１１の本数を予め定められた一定値（例えば、1本。但し、この値に限定する趣旨ではない）とし、伝熱管３１１の外径（Φ）を4mmとした場合における熱交換量は、列ピッチ（RP）が5mm〜10.5mmのとき、図６（ｂ）に示すものとなる。この場合、最高値から1％以内の低減で収まる熱交換量が得られる列ピッチ（RP）は、5mm〜8.2mmとなる。
【００６６】
従って、伝熱管３１１の外径（Φ）を4mmとする場合、段ピッチ（DP）7mm〜11mm、列ピッチ（RP）5mm〜8.2mmを採用することで、最高値に近い範囲での熱交換量が得られる。
【００６７】
図７（ａ）は伝熱管３１１の外径（Φ）5mmの場合における段ピッチ（DP）と熱交換量の関係をグラフで示した図、（ｂ）は伝熱管３１１の外径（Φ）5mmの場合における列ピッチ（RP）と熱交換量の関係をグラフで示した図である。
【００６８】
列方向における伝熱管３１１の列数を予め定められた一定値（例えば、1列。但し、この値に限定する趣旨ではない）とし、伝熱管３１１の外径（Φ）を5mmとした場合における熱交換量は、段ピッチ（DP）が6mm〜17mmのとき、図７（ａ）に示すものとなる。この場合、最高値から1％以内の低減で収まる熱交換量が得られる段ピッチ（DP）は、9mm〜13.9mmとなる。
【００６９】
また、段方向における伝熱管３１１の本数を予め定められた一定値（例えば、1本。但し、この値に限定する趣旨ではない）とし、伝熱管３１１の外径（Φ）を5mmとした場合における熱交換量は、列ピッチ（RP）が6mm〜11.5mmのとき、図７（ｂ）に示すものとなる。この場合、最高値から1％以内の低減で収まる熱交換量が得られる列ピッチ（RP）は、6mm〜9.6mmとなる。
【００７０】
従って、伝熱管３１１の外径（Φ）を5mmとする場合、段ピッチ（DP）9mm〜13.9mm、列ピッチ（RP）6mm〜9.6mmを採用することで、最高値に近い範囲での熱交換量が得られる。
【００７１】
図８（ａ）は伝熱管３１１の外径（Φ）6.35mmの場合における段ピッチ（DP）と熱交換量の関係をグラフで示した図、（ｂ）は伝熱管３１１の外径（Φ）6.35mmの場合における列ピッチ（RP）と熱交換量の関係をグラフで示した図である。
【００７２】
列方向における伝熱管３１１の列数を予め定められた一定値（例えば、1列。但し、この値に限定する趣旨ではない）とし、伝熱管３１１の外径（Φ）を6.35mmとした場合における熱交換量は、段ピッチ（DP）が10mm〜21mmのとき、図８（ａ）に示すものとなる。この場合、最高値から1％以内の低減で収まる熱交換量が得られる段ピッチ（DP）は、12mm〜17.5mmとなる。
【００７３】
また、段方向における伝熱管３１１の本数を予め定められた一定値（例えば、1本。但し、この値に限定する趣旨ではない）とし、伝熱管３１１の外径（Φ）を6.35mmとした場合における熱交換量は、列ピッチ（RP）が8mm〜14mmのとき、図８（ｂ）に示すものとなる。この場合、最高値から1％以内の低減で収まる熱交換量が得られる列ピッチ（RP）は、8.8mm〜12.2mmとなる。
【００７４】
従って、伝熱管３１１の外径（Φ）を6.35mmとする場合、段ピッチ（DP）12mm〜17.5mm、列ピッチ（RP）8.8mm〜12.2mmを採用することで、最高値に近い範囲での熱交換量が得られる。
【００７５】
以上より、上述した構成でなる室内熱交換器３１において、最高値に近い範囲での熱交換量が得られる伝熱管３１１の外径（Φ）、段ピッチ（DP）、及び列ピッチ（RP）の関係は、伝熱管３１１の外径（Φ）をDとしたとき、
4≦D≦ 6.35
1.89D≦DP≦2.75D
1.25D≦RP≦1.92D
となる（段ピッチ（DP）及び列ピッチ（RP）は、外径Dと上記式に示した数値との積で表している）。すなわち、上記仕様及び性能でなる室内熱交換器３１の熱交換効率は、当該条件下において最も効率がよいものとなる。
【００７６】
なお、本発明は上記実施の形態の構成に限られず種々の変形が可能である。例えば、上記実施形態では、上記仕様及び性能でなる室内熱交換器３１について効率がよい熱交換効率が得られる条件を示しているが、当該条件は同様の仕様からなる室外熱交換器２２（及び室外ファン７０等）に適用しても、同様に効率がよい熱交換効率が得られる。
【００７７】
また、上記図１乃至図８に示した構成は、本発明の実施形態の例示に過ぎず、本発明を上記実施形態に限定する趣旨ではない。
【符号の説明】
【００７８】
１          空気調和装置
２          室外機
２２        室外熱交換器
３          室内機
３１        室内熱交換器
３１１      伝熱管
３１１ａ    直管部
３１１ｂ    曲部
３１２      フィン
３１２ａ    挿通穴
７０        室外ファン
８０        室内ファン
【図１】
2011237047.tif 000003
【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】
2011237047.tif 000008
【図７】
2011237047.tif 000009
【図８】
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