(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
筐体の上面部に設けられた吸込み口と、
前記筐体の前面部または下面部に設けられた吹出し口と、
前記吸込み口と前記吹出し口との間に設けられた風路と、
前記風路に設けられた送風機と、
前記風路に設けられ、前記筐体に向かって突出する屈曲部を有した熱交換器と、
前記筐体の前面から前記熱交換器の方向へ略水平に突出する水平部と前記水平部の前記筐体の前面と略平行に下方に延びる垂直部とを含む隔壁と、を備え、
前記屈曲部の頂点が、前記隔壁の垂直部の上端より下方に位置し、
前記屈曲部と前記筐体との間の風路の断面積が、前記屈曲部より下方に位置する前記熱交換器の吸込み面積より大きい、空気調和機。
【請求項２】
前記屈曲部より下方に位置する前記熱交換器の段方向の長さをＬｕ［ｍ］、
前記屈曲部より下方に位置する前記熱交換器が有する伝熱管の段方向の本数をＮ［−］、前記屈曲部より下方に位置する前記熱交換器が有する伝熱管の平均外径をＤ［ｍ］、
前記熱交換器が有するフィンの積層方向のピッチをＰ［ｍ］、
前記熱交換器が有するフィンの肉厚をＬｆ［ｍ］、
前記熱交換器の伝熱管の軸方向長さをＬｗ［ｍ］、
とすると、
前記屈曲部の前縁と前記筐体との隙間Ｃ［ｍ］は、
Ｃ×Ｌｗ＞（Ｌｗ−（Ｌｗ／Ｐ）×Ｌｆ）×（Ｌｕ−Ｄ×Ｎ）
を満たす、請求項１に記載の空気調和機。
【請求項３】
前記熱交換器は、前記屈曲部の前縁が半径５０［ｍｍ］以上の円弧状である請求項１または２に記載の空気調和機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、フィンチューブ熱交換器を備えた空気調和機の室内ユニットに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来の空気調和機では、室内機（室内ユニット）の筐体内にクロスフローファンとフィンチューブ熱交換器が収納されている。フィンチューブ熱交換器を通過する空気は、筐体に設けられた可動式前面パネルの上下隙間や、筐体の天面から取りこまれる（例えば、特許文献１）。
【０００３】
しかし、可動式前面パネルは、室内機の構造が複雑となることや、簡素な外観の室内機を望む消費者意識により、用いられなくなってきている。そして、近年では固定式の前面パネルを備え、前面パネルと背面板との間に構成される天面を主要な吸込み口とする天面吸込み式の室内機が増えてきている。
【０００４】
また、フィンチューブ熱交換器は、通風抵抗を減らすために、空気の吸込み面積を拡大してきている。このため、フィンチューブ熱交換器は、クロスフローファンを取り囲むように屈曲して設けられている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１５−０２１７００号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
天面吸込み式の室内機に、屈曲したフィンチューブ熱交換器が組み込まれると、屈曲したフィンチューブ熱交換器の屈曲部と筐体との間は、吸込み口からフィンチューブ熱交換器までの風路である吸込み風路の絞り部となる。
【０００７】
絞り部を通過した直後の空気には、乱れ（渦）が生じやすくなるため、フィンチューブ熱交換器の屈曲部より下方の部分では、クロスフローファン側へと吸引される空気の流量が低下する。その結果、フィンチューブ熱交換器の屈曲部での伝熱量が低下する。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、前記従来の課題を解決するもので、絞り部の形状を適切にして、空気の乱れ（渦）の発生を抑制するものである。
【発明の効果】
【０００９】
これにより、絞り部を通過後に、フィンチューブ熱交換器を通過する空気量の減少を抑制できる。その結果、屈曲部での伝熱量を増大させ、フィンチューブ熱交換器の熱交換能力を有効に活用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の実施の形態における室内機の縦断面図
【図２】本発明の実施の形態におけるフィンチューブ熱交換器のフィンと伝熱管およびフィンの切起しの配置を示す断面図
【図３】本発明の実施の形態におけるフィンチューブ熱交換器の一部の拡大断面模式図
【図４】本発明の実施の形態におけるフィンチューブ熱交換器の屈曲部付近の（ａ）円弧の半径Ｒを５０［ｍｍ］、（ｂ）円弧の半径Ｒを２０［ｍｍ］の空気流速ベクトル図
【発明を実施するための形態】
【００１１】
第１の発明は、筐体の上面部に設けられた吸込み口と、前記筐体の前面部または下面部に設けられた吹出し口と、前記吸込み口と前記吹出し口との間に設けられた風路と、前記風路に設けられた送風機と、前記風路に設けられ、前記筐体に向かって突出する屈曲部を有した熱交換器と、を備え、前記屈曲部と前記筐体との間の風路の断面積が、前記屈曲部より下方に位置する前記熱交換器の吸込み面積より大きい空気調和機である。
【００１２】
第２の発明は、特に第１の発明において、前記屈曲部より下方に位置する前記熱交換器の段方向の長さをＬｕ［ｍ］、前記屈曲部より下方に位置する前記熱交換器が有する伝熱管の段方向の本数をＮ［−］、前記屈曲部より下方に位置する前記熱交換器が有する伝熱管の平均外径をＤ［ｍ］、前記熱交換器が有するフィンの積層方向のピッチをＰ［ｍ］、前記熱交換器が有するフィンの肉厚をＬｆ［ｍ］、前記熱交換器の伝熱管の軸方向長さをＬｗ［ｍ］、とすると、前記屈曲部の前縁と前記筐体との隙間Ｃ［ｍ］は、
Ｃ×Ｌｗ＞（Ｌｗ−（Ｌｗ／Ｐ）×Ｌｆ）×（Ｌｕ−Ｄ×Ｎ）を満たすものである。
【００１３】
第３の発明は、特に第１または第２の発明において、前記熱交換器は、前記屈曲部の前縁が半径５０［ｍｍ］以上の円弧状であるものである。
【００１４】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、この実施の形態によって本発明が限定されるものではない。
【００１５】
（実施の形態）
一般家庭で使用される空気調和機は、通常、冷媒配管で互いに接続された室外機（図示しない）と室内機（室内ユニット）とで構成されているセパレート式ルームエアコンである。室内機は、フィンチューブ熱交換器１を備えている。室外機は、圧縮機と冷媒減圧装置と熱交換器とを備えている。フィンチューブ熱交換器１と、圧縮機と、冷媒減圧装置と、熱交換器とは、配管で接続され、蒸気圧縮式の冷凍サイクル回路を構成している。
【００１６】
図１は、セパレート式ルームエアコンの室内機の断面図である。図２は、フィンチューブ熱交換器１の断面図である。図１に示すように、室内機の筐体２は、筐体２の前面となる前面パネル２ａと、背面となる背面板２ｂとを備えている。筐体２の天面側の前面パネル２ａと背面板２ｂとの間は開口しており、上面開口部３となっている。また、筐体２の下方側には、下面開口部４が設けられている。なお、本実施の形態における前面パネル２ａは、可動式の前面パネルではなく、固定式の前面パネルである。
【００１７】
上面開口部３は、空気を筐体２内に吸込むための吸込み口６となる。下面開口部４は、筐体２内を通過した空気の吹出し口７となる。なお、吸込み口６は上面開口部３以外にも設けてよいが、その場合でも、上面開口部３が最も開口面積の大きい開口となるように構成されている。
【００１８】
吹出し口７には、下面開口部４を開閉するとともに空気の吹き出し方向を上下に変更するルーバー８と、空気の吹き出し方向を左右に変更する左右風向変更羽根（図示せず）とが設けられている。
【００１９】
筐体２の内部には、フィンチューブ熱交換器１と、吸込み口６から取り入れられた空気を、フィンチューブ熱交換器１を通過させて吹出し口７から流出させるファン（送風機）
９が設けられている。ファン９は筐体２内に設けられたファンモータ（図示しない）と軸接続されている。なお、本実施の形態におけるファン９は、クロスフローファンである。
【００２０】
ファン９と吹出し口７との間には、吹出し風路１１が形成されている。吹出し風路１１は、ファン９の背面側に位置するリアガイダ１１ａと、リアガイダ１１ａに対向するスタビライザ１１ｂと、左右の側壁とで形成されている。
【００２１】
なお、上述した用語「スタビライザ」は、ファン９の下流近傍に位置し、ファン９の前部付近に発生する渦を安定化させるスタビライザと、このスタビライザの下流側に位置しファン９により搬送される空気の圧力回復を担うディフューザの前部壁部分に分けることもできるが、本願明細書では、これらを総称して「スタビライザ」という。
【００２２】
筐体２は、フィンチューブ熱交換器１からの結露水を受け、排水するための水受け皿１３ａ、１３ｂが設けられている。水受け皿１３ａは、リアガイダ１１ａの上部と背面板２ｂとの間に設けられている。水受け皿１３ｂは、スタビライザ１１ｂの上方に設けられている。
【００２３】
吸込み口６とフィンチューブ熱交換器１との間には、吸込み風路１２が形成されている。吸込み風路１２は、前面パネル２ａの上部と、後述する隔壁１０と、背面板２ｂと、左右の側壁とで形成されている。吹出し風路１１と吸込み風路１２は、吸込み口６と吹出し口７との間に設けられた風路の一部を構成している。
【００２４】
筐体２は前面下方に、空気調和機の運転状態等を表示する表示ユニット（図示せず）を備えている。表示ユニットなどは、筐体２が備える隔壁１０によって、吸込み風路１２とは区画されている。
【００２５】
隔壁１０は、前面パネル２ａの上下方向の略中央部からフィンチューブ熱交換器１の方向へ略水平に突出する水平部１０ａと、水平部１０ａより下方に前面パネル２ａと略平行に延びる垂直部１０ｂと、垂直部１０ｂの下端と水受け皿１３ｂとの間に設けられ背面側に向かうにしたがって下方に向かうように傾斜する傾斜部１０ｃとを備えている。傾斜部１０ｃの下端は、スタビライザ１１ｂの上面に接続されている。
【００２６】
隔壁１０を設けることで、表示ユニットなどの電気部品に、フィンチューブ熱交換器１の結露水や、水受け皿１３ｂなどに溜まった水がかかるのを防止している。
【００２７】
フィンチューブ熱交換器１は、後述する伝熱管２１の軸方向（図２において紙面に対して垂直方向）に所定の長さを備えている。フィンチューブ熱交換器１は、ファン９の前方から上方を覆うように設けられている。フィンチューブ熱交換器１は、前面熱交換器１ａと背面熱交換器１ｂとを備えている。前面熱交換器１ａと背面熱交換器１ｂと分割される（図２参照）。前面熱交換器１ａと背面熱交換器１ｂとは、ファン９の上方にて、フィンチューブ熱交換器１が逆Ｖ字状となるように接合されて配置される。
【００２８】
前面熱交換器１ａは、ファン９の前方を取り囲むように前方へ突出したくの字状となっている。つまり、前面熱交換器１ａは、前面パネル２ａ側に突出する屈曲部１４を有している。
【００２９】
前面熱交換器１ａは、屈曲部１４の頂点が、隔壁１０の垂直部１０ｂの上端より下方に位置するように配置されている。これによって、前面熱交換器１ａの屈曲部１４と隔壁１０の垂直部１０ｂとの間には、絞り部１５が形成される。つまり、吸込み風路１２は、前面熱交換器１ａの屈曲部１４と隔壁１０との間に絞り部１５を備えている。絞り部１５の
風路断面積は、絞り部１５より上流側の吸込み風路１２の風路断面積、および、絞り部１５より下流側の吸込み風路１２の風路断面積より小さい。
【００３０】
図３は、フィンチューブ熱交換器１の一部の拡大断面模式図である。フィンチューブ熱交換器１は、空気の流れと略直行方向に配置され内部を冷媒が流動する伝熱管２１と、伝熱管２１に貫通される形で配置され、伝熱管２１の周囲に複数の切起し２３を有するフィン２２を備えた熱交換器である。
【００３１】
より詳細には、フィンチューブ熱交換器１は、伝熱管２１とフィン２２とを備えている。伝熱管２１は、冷凍サイクル回路を流れる冷媒を流す管であり、フィン２２に貫通している。フィン２２は、伝熱管２１の外表面積を拡大する、所定の肉厚を有する薄板である。フィン２２は、伝熱管２１の中心軸方向に、所定の間隔（フィンピッチ）で、複数枚、積層されている。
【００３２】
フィン２２は、伝熱を促進するために、フィン２２の平面からフィン積層方向に切り起こされた切起し２３を備えている。切起し２３によって、フィン２２は、１枚のフィン２２の表裏を連通させる開口部２４を備える。
【００３３】
本明細書では、フィンチューブ熱交換器１の伝熱管２１の中心軸方向に垂直な断面（例えば、図２）における短手方向を列方向と称し、フィンチューブ熱交換器１の伝熱管２１の中心軸方向に垂直な断面における長手方向に並んだ伝熱管２１同士の中心を結んだ方向を段方向と称する。列方向と段方向は略直角に交差する。また、列方向は、空気の流れ方向に略平行な方向であり、段方向は、空気の流れ方向に略直角な方向である。
【００３４】
切起し２３は、図２に示すように、段方向に隣接する伝熱管２１の間に、切起し２３の開口部２４が向かい合うように略平行に配置されている。
【００３５】
フィン２２の間には、ファン９によって吸込まれた空気が流れる。これによって、フィンチューブ熱交換器１は、伝熱管２１の内部を流れる冷媒と、フィンチューブ熱交換器１の外部の空気とを熱交換させている。
【００３６】
以上のように構成された空気調和機の室内機について、その動作、作用を説明する。
【００３７】
室内機が運転されると、ファン９によって吸い込まれた空気は、吸込み口６から吸込み風路１２に流入する。前面熱交換器１ａの上方部分、および、背面熱交換器１ｂへは、吸込み口６から吸込み風路１２を通って、空気が導入される。前面熱交換器１ａの下方部分、具体的には、屈曲部１４と屈曲部１４より下方の部分へは、吸込み口６から吸込み風路１２の絞り部１５を通って、空気が導入される。フィンチューブ熱交換器１では、空気と冷媒とで熱交換する。熱交換した空気は、冷やされ、または、温められる。その後、フィンチューブ熱交換器１を通過した空気は、ファン９に吸込まれ、吹出し風路１１を通って、吹出し口７から吹き出される。これによって、室内を冷房、または、暖房する。
【００３８】
本実施の形態では、絞り部１５の風路断面積を、絞り部１５より下方に位置する前面熱交換器１ａの吸込み面積より大きくしている。
【００３９】
より詳細には、絞り部１５における垂直部１０ｂと前面熱交換器１ａとの距離である最小絞り隙間Ｃ［ｍ］は、絞り部１５より下方の前面熱交換器１ａの段方向長さＬｕ［ｍ］と、絞り部１５より下方の伝熱管２１の段方向の本数Ｎ［−］と、絞り部１５より下方の伝熱管２１の平均外径Ｄ［ｍ］と、フィン２２のフィンピッチＰと、フィン２２の肉厚Ｌｆ［ｍ］と、フィンチューブ熱交換器１の伝熱管２１の軸方向の長さＬｗ［ｍ］を用いた
場合に、次式を満たすように構成されている。
【００４０】
Ｃ×Ｌｗ＞（Ｌｗ−（Ｌｗ／Ｐ）×Ｌｆ）×（Ｌｕ−Ｄ×Ｎ）
【００４１】
これによれば、絞り部１５を通過した直後の空気に、乱れ（渦）が生じることを抑制できる。このため、屈曲部１４より下方の前面熱交換器１ａに流れる空気の流量の低下を抑制できる。このため、フィンチューブ熱交換器１での伝熱量が低下することを抑制できる。
【００４２】
さらに、前面熱交換器１ａの屈曲部１４の前縁１４ａは、所定の半径Ｒで円弧状に形成されている。つまり、前面熱交換器１ａの屈曲部１４の前縁１４ａは、絞り部１５による気流の乱れを抑制するために、絞り部１５の急拡大を抑制する形状としている。
【００４３】
望ましくは、屈曲部１４の前縁１４ａの円弧の半径Ｒは、５０［ｍｍ］以上としている。図４は、屈曲部１４付近の空気流速ベクトル図である。図４（ａ）は、本実施の形態のように、円弧の半径Ｒを５０［ｍｍ］とした場合のものであり、図４（ｂ）は、比較例として示す、円弧の半径Ｒを２０［ｍｍ］とした場合のものである。
【００４４】
図４（ｂ）に示すように、円弧が小さいと、絞り部１５の下流側で風路断面積が急拡大するため、気流に乱れ（渦）が生じやすくなる。これによって、絞り部１５の下流側付近では、フィンチューブ熱交換器１を通過する空気量が著しく減少する（図４（ｂ）の丸印付近を参照）。
【００４５】
一方、図４（ａ）に示すように、円弧の半径Ｒを５０［ｍｍ］以上とすれば、絞り部１５の下流側に、気流の乱れを生じることなく、フィンチューブ熱交換器１を通過する空気量が減少することがない。これによって、フィンチューブ熱交換器１での伝熱量が低下することを抑制できる。
【００４６】
本実施の形態によれば、フィンチューブ熱交換器１を通過する方向とは異なる方向の風速分布に起因する静圧変動の影響を緩和することができる。
【産業上の利用可能性】
【００４７】
本発明は、熱交換器を通過する方向とは異なる風速分布に起因する静圧変動の影響を緩和するものである。そのため、熱交換器とそれを覆う筐体により熱交換器を通過する方向とは異なる風速分布を発生させる機器にも適用可能であり、例えば衣類乾燥機の熱交換ユニットにも適用できる。
【符号の説明】
【００４８】
１  フィンチューブ熱交換器
１ａ  前面熱交換器
１ｂ  背面熱交換器
２  筐体
２ａ  前面パネル
２ｂ  背面板
３  上面開口部
４  下面開口部
６  吸込み口
７  吹出し口
８  ルーバー
９  ファン
１０  隔壁
１０ａ  水平部
１０ｂ  垂直部
１０ｃ  傾斜部
１１  吹出し風路
１１ａ  リアガイダ
１１ｂ  スタビライザ
１２  吸込み風路
１３ａ、１３ｂ  水受け皿
１４  屈曲部
１５  絞り部
２１  伝熱管
２２  フィン
２３  切起し
２４  開口部
【図１】
0006547130.tif 000002
【図２】
0006547130.tif 000003
【図３】
0006547130.tif 000004
【図４】
0006547130.tif 000005