(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
空気調和機に組み込んだ状態で傾斜角度を持つように配置され、互いに狭小の間隙を存して並設される多数枚のフィンと、これらフィンに設けられるカラー部を貫通する熱交換パイプとからなり、上記フィンのカラー部相互間に複数の切起しが設けられたフィンドチューブ形の空気調和機用熱交換器において、
上記熱交換パイプは、上記フィンに一列に並べられ、かつ所定の段ピッチを存して貫通され、
上記フィンの空気上流側と空気下流側の熱交換パイプ列間に、空気上流側における熱交換パイプの段ピッチの３／４以上の長さの列間切起しが設けられ、
空気上流側の熱交換パイプ中心を通る鉛直線から反傾斜方向に４５度下方に降ろした線と、カラー部外側との交点から鉛直下向きに降ろした線と、列間切起しとの交点よりも、列間切起しの端部が上方にあり、かつ前記交点と列間切起し端部との距離を、段ピッチの１／５以内に設定したことを特徴とする空気調和機用熱交換器。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、熱交換器を傾斜して収容配置する空気調和機用熱交換器の改良に関する。
【０００２】
【従来の技術】
空気調和機用の熱交換器において、特に、室内側熱交換器はフィンに多数の切起しを設けることによって熱交換効率を上げてきた。また、その切起し方法に対して、様々な工夫がなされてきた。
【０００３】
たとえば、特許登録第２６２８５７０号には、切起しの数を増やすことによるフィンの分断や、交互に異なる方向に切り起こす両側オフセットなどによって、温度境界層を薄くしたり、切起し面積の割合を増やす技術が記載されている。
【０００４】
また、実公平５−３９３３０号には、ドレン水の水滴が飛散することの防止手段として、フィン端部近傍にドレン水案内用の凹条溝や切起し片を用いた例が記載されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述のような多数の切起しを有する熱交換器では、長期間使用すると、フィン表面に形成される親水被膜に劣化が生じる虞れがある。あるいは、新しい住宅建材から放出されることのあるＶＯＣ（揮発性有機化合物）ガス等が、フィン表面に付着して撥水化する。この状態では、ドレン水の円滑な排水が行われなくなり、熱交換器外へドレン水が滴下もしくは飛散し、やがては空気調和機外部へ放出されると言う問題が起きている。
【０００６】
特に、ＶＯＣガス等の付着によるフィン表面の撥水化は、住宅建材の多様化や住宅の気密性の向上により増加傾向にある。そして、近時の空気調和機の省エネルギ対策により、空気調和機の筐体内に熱交換器を傾斜配置することで熱交換器容量を大きくしており、その反面、ドレン水が飛散し易くなっている。
【０００７】
本発明は上記事情に着目してなされたものであり、その目的とするところは、空気調和機内に傾斜して配置された熱交換器であり、熱交換作用にともなって熱交換器を構成するフィンに生成付着したドレン水が円滑に排出され、信頼性の高い空気調和機用熱交換器を提供しようとするものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を満足するため本発明は、空気調和機に組み込んだ状態で傾斜角度を持つように配置され、互いに狭小の間隙を存して並設される多数枚のフィンと、これらフィンに設けられるカラー部を貫通する熱交換パイプとからなり、上記フィンのカラー部相互間に複数の切起しが設けられたフィンドチューブ形の空気調和機用熱交換器において、
上記熱交換パイプは、上記フィンに一列に並べられ、かつ所定の段ピッチを存して貫通され、
上記フィンの空気上流側と空気下流側の熱交換パイプ列間に、空気上流側における熱交換パイプの段ピッチの３／４以上の長さの列間切起しが設けられ、
空気上流側の熱交換パイプ中心を通る鉛直線から反傾斜方向に４５度下方に降ろした線と、カラー部外側との交点から鉛直下向きに降ろした線と、列間切起しとの交点よりも、列間切起しの端部が上方にあり、かつ前記交点と列間切起し端部との距離を、段ピッチの１／５以内に設定したことを特徴とする。
【００１８】
このような課題を解決する手段を採用することにより、熱交換作用にともなってフィンに生成付着するドレン水の排水が円滑になされ、信頼性の高い空気調和機用熱交換器が得られる。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。
図１は、空気調和機の室内ユニットを断面にして示す。
筐体であるユニット本体１の前面部と上面部とに、それぞれ室内空気をユニット本体内に吸込み案内するための吸込口２，３が設けられている。ユニット本体１の前面下部には、ユニット本体内で熱交換した空気を再び室内に吹出し案内するための吹出し口４が設けられている。
【００２０】
ユニット本体１内部には、側面視でほぼ逆Ｖ字状に形成される室内熱交換器５が配置される。この室内熱交換器５は、前部吸込口２下端から上部吸込口３のほぼ中間部に亘って湾曲成される前側熱交換器部５Ａと、この前側熱交換器部の上端からユニット本体１の背面側に斜め下方に傾斜する後側熱交換器部５Ｂとから構成される。
【００２１】
前，後側熱交換器部５Ａ，５Ｂのいずれにしても、水平面に対して、その一部もしくは全部が斜めに傾斜して配置された状態となっている。この室内熱交換器５は、多数枚のフィン６を狭小の間隙を存して配置し、複数本の熱交換パイプ７もしくは１本の熱交換パイプを蛇行させ、フィンを貫通した、いわゆるフィンドチューブ形の熱交換器である。
【００２２】
前，後側熱交換器部５Ａ，５Ｂの下端部に対向して、それぞれドレン受け８ａ，８ｂが設けられる。また、これら熱交換器部５Ａ，５Ｂ相互間に室内送風機を構成する横流ファン９が配置される。上記横流ファン９の周囲から上記吹出し口４に亘って送風路を形成するケーシング１０が設けられていて、室内側熱交換器を通過した空気を吹出し口４に円滑に送風案内するようになっている。
【００２３】
図２（Ａ）は、室内熱交換器５の一部を拡大した図である。ただし、ここでは熱交換パイプ７は省略しており、フィン６のみ示している。フィン６の熱交換空気（室内空気）が流通する方向である幅方向の中央部には、この長手方向に所定間隔を存して、列間切起し１１が設けられている。この列間切起し１１によって、フィン６は幅方向に対して左右両側に仕切られる。
【００２４】
図２（Ｂ）に、フィン６に設けられるカラー部１２を示す。列間切起し１１によって左右に仕切られるそれぞれの部位には、長手方向に沿って一列であり、かつ互いに所定のピッチを存して、円筒状のカラー部１２が突設されている。
【００２５】
左右列のカラー部１２は、互いにその位置が非対向に設計されていて、いわゆる千鳥状をなす配置である。上記熱交換パイプ７は、これらカラー部１２に対してほとんど圧入状態で挿通され、フィン６における位置が決められている。
【００２６】
各列のカラー部１２相互間には切起し１３が設けられている。これら切起し１３は、上記列間切起し１１と同様、細長い孔部を形成するとともに一面側に一体に切起した、いわゆるスリット片である。
【００２７】
このようなスリット片からなる切起し１３が、フィンの幅方向に所定間隔を存して複数条並設され、切起し群が形成される。全ての切起し１３の、切起し方向は同一面側であり、両側部の切起し１３の長さは、内側の切起しの長さよりも長く形成されている。
【００２８】
図３に、第１の実施の形態の熱交換器５を構成するフィン６の一部を示す。
【００２９】
上記熱交換器５は、水平面に対して所定の傾斜角度θを持つように配置されている。ユニット本体１内に導かれて、この熱交換器５を通過する熱交換空気（室内空気）は、フィン６の左側から入って右側から出る、一方向（幅方向）に流れるようになっている。
【００３０】
ここでは、熱交換空気の流通方向の下流側で、切起し１３とフィン６端縁との最小距離ｂが、同じ空気下流側での熱交換パイプ７が貫通するカラー部１２の外側とフィン６端縁との最小距離ａよりも、小さく形成されることを特徴としている。
【００３１】
そのうえで、狭く設定された切起し１３とフィン６端縁との距離ｂが、フィン６の熱交換空気の流通方向である幅方向寸法Ｗｆの、１／１０よりも広くなるよう設定されている。
【００３２】
図４は、第１の実施の形態の変形例でのフィン６を示す。
空気下流側の切起し１３とフィン６端縁との最小距離ｂが、空気下流側のカラー部１２の外側とフィン６端縁との最小距離ａよりも大きく形成されるうえで、空気下流側のカラー部１２の外側とフィン６端縁との最小距離ａが、フィンの幅方向寸法Ｗｆの１／１０よりも広くなるよう設定されている。
【００３３】
すなわち、熱交換器５が蒸発器として作用するとき、フィン６と熱交換空気との熱交換により、空気中の水蒸気がフィン面上にて結露し、ドレン水となる。フィンドチューブ形の熱交換器５が傾斜配置されていると、重力の影響により鉛直下側となるフィン６端部にドレン水が集まり、フィン端縁に沿って流れる。
【００３４】
フィン６端部に、ある程度の幅寸法の平滑面が存在していれば、ドレン水は無理なく流れるが、一部でも狭い箇所があれば、ドレン水はフィンから溢れ出て滴下し、飛散する虞れがある。
【００３５】
特に、経時変化による劣化や、化学物質の付着により撥水化したフィンでは、より飛散し易くなる。このドレン水の量は、フィン６面積に比例し、換言すればフィン幅に比例する。そのため、円滑な排水をなすのに、フィン幅に応じた広さの平坦部が必要となる。
【００３６】
図５は、フィン６における必要な平坦部の広さを実験的に調べたものであり、横軸に熱交換器５を傾斜したとき下側となるフィン６端部近傍の平坦部最小隙間に対するフィン幅の割合を取り、縦軸にドレン水が熱交換器５外部へ飛散する量を示す。
【００３７】
図にあるように、最小隙間のフィン幅に対する割合が、１０％を超えるとドレン水の飛散量が大幅に減少することが分かる。そこで、先に図３および図４で説明したような構成が導かれ、フィン６に付着するドレン水の排水を円滑にして、室内ユニット外部への滴下や飛散を防止し、信頼性の向上を得る。
【００３８】
第２の実施の形態として、図６に示すような構成のフィン６Ａでもよい。
フィンドチューブ形の熱交換器５が、水平面に対して傾斜角度θを持って配置されるとき、空気最下流側の切起し１３と空気下流側のフィン６Ａ端縁との距離ｂが、空気下流側カラー部１２と空気下流側のフィン６Ａ端縁との距離ａに等しく、もしくはそれよりも小さく設定されている。
【００３９】
すなわち、フィン６Ａ上に生成されるドレン水は、鉛直下側となるフィン端部に集まり、さらにフィン端縁に沿って流れるが、その流れは熱交換パイプ７が貫通するカラー部１２や切起し１３の位置によって影響される。
【００４０】
上記距離ａと距離ｂの値を同じに設定した場合は、ドレン水がカラー部１２近傍を通過する量よりも、切起し１３を通過する量の方が、ドレン水が飛散する確率が高くなる。
【００４１】
これは、カラー部１２近傍におけるフィン６Ａ端縁との最小隙間が１点のみであり、逆に切起し１３の場合は、切起しの長さ相当分の範囲が最小隙間となるためである。したがって、カラー部１２とフィン６Ａ端縁との距離ａよりも、切起し１３とフィン端縁との距離ｂを大きく設定した方が、ドレン水の飛散防止を得られるので有効であり、同じであってもある程度の効果は得られる。
【００４２】
第３の実施形態として、図７に示すような構成のフィン６Ｂでもよい。
【００４３】
フィンドチューブ形の熱交換器５が水平面に対して所定の傾斜角度θを持って配置されるとき、空気最下流側切起し１３と空気下流側フィン６Ｂ端縁との距離を、段階的に下側の段にいくほど広げるように構成される。
【００４４】
すなわち、フィン６Ｂ上を流れるドレン水は下へ行くほど量が増えるため、下の段ほど切起しとフィン端縁の距離を増すことにより、ドレン水の飛散を防止することができ、図６で説明したのと同一の作用効果を得られる。
【００４５】
あるいは、変形例として図８（Ａ）に示すように、熱交換パイプ７が貫通するカラー部１２相互の各段における切起し１３の本数を全て同一に揃え、かつカラー部中心軸に対して位置ズレのないように設けてもよい。
【００４６】
そして、これらカラー部１２と切起し１３の中心軸に対して、フィン６Ｂの下側の端縁を斜めに傾斜して設定する。この傾斜によって、上部から下部側に亘って、切起し１３とフィン６Ｂ端縁との距離が拡大する。
【００４７】
さらなる変形例として図８（Ｂ）に示すように、フィン６Ｂ傾斜下側の端縁は上側の端縁とどの部位においても同一であって、切起し１３の本数を上部から下部に亘って徐々に減らしたり、あるいはスリット相互間の間隔を狭めてもよい。いずれも、図７で説明したものと同一の作用効果を得られる。
【００４８】
第４の実施の形態として、図９（Ａ）（Ｂ）に示すような構成のフィン６Ｃでもよい。
すなわち、先に説明した第１ないし第３の実施の形態の構成を組合わせたうえで、上記フィン６Ｃの傾斜下側の端縁に沿って、断面凹状の溝部１５が設けられている。
【００４９】
ドレン水はフィン６Ｃ端部に設けられた断面凹状の溝部１５に沿って流れ、そのためフィン端部に沿って流れるドレン水の膜が薄くなり、熱交換器外への水滴の飛散が少なくなる。
【００５０】
第５の実施の形態として、図１０に示すような構成のフィン６Ｄでもよい。
上記切起し１３Ａ，１３Ｂは、複数条、フィン６Ｄの幅方向に所定間隔を存して並行に設けられる切起し群を形成していて、フィンの傾斜角度が小さい部分における熱交換空気下流側の切起し群１３Ａを、その他の切起し群１３Ｂと異なる構成とする。
【００５１】
具体的には、傾斜する上記フィン６Ｄにおいて、熱交換空気が流通する下流側の切起し群１３Ａは３条並行して設けられ、その他の切起し群１３Ｂは４条並行して設けられている。
【００５２】
このように、傾斜角度が小さい部分のみドレン排水性のよい形状の切起し群１３Ａとすることで、熱伝達性能の低下を最小限に抑えることができる。特に、異ならせた構成の切起し群１３Ａに近接するフィン端部の傾斜角度が６０°以下の場合は、ドレン排水性がよいことは図５からも明らかである。
【００５３】
第６の実施の形態として、図１１（Ａ）（Ｂ）（Ｃ）に示すような構成のフィン６Ｅでもよい。
熱交換器５を構成するフィン６Ｅにおいて、熱交換空気が流通する上流側と下流側の熱交換パイプ７列間に、パイプ段ピッチの３／４以上の長さを持つ列間切起し１１Ａが設けられている。
【００５４】
熱交換器５が傾斜配置された状態で、空気上流側の熱交換パイプ７中心を通る鉛直線から熱交換パイプ７中心を通って熱交換器５の反傾斜方向に４５°下方へ降ろした線と、カラー部１２との交点から鉛直下向きに降ろした線と、列間切起し１１Ａの交点ｐよりも、列間切起し１１Ａの端部が上方にあり、かつ前記交点ｐと列間切起し１１Ａ端部との距離ｆを段ピッチｈの１／５以内に設定したことを特徴としている。
【００５５】
すなわち、ドレン水を熱交換器５外へ飛散させないためには、下方（空気下流側）に位置するフィン６Ｅ端部を流れるドレン水量を極力抑えることが必要である。上述の構成によれば、空気上流側で発生したドレン水は、上記列間切起し１１Ａに沿って下方へ流れることとなり、フィン６Ｅ端部側に流れる量を少なくでき、その結果、空気下流側には流さない作用をなす。
【００５６】
なお説明すると、図１２に矢印で示すように、フィン６Ｅに生成されるドレン水は切起し１３群の端部を伝わってカラー部１２の周りに集まり、かつこの周りを伝わって流れる。そして、ドレン水は慣性力によってカラー部１２の下側へ回り込み、このカラー部を離れるのは鉛直線に対して±４５°の範囲となる。
【００５７】
上述の構成では、この範囲（鉛直線に対して±４５°）において鉛直下方に列間切起し１１Ａが存在するため、ドレン水が空気下流側に伝わらせるのを遅らせる。ドレン水が下流側フィン６Ｅ端縁に到達する位置を可能な限り下部にすることで、ドレン水が滴下した場合でも上記ドレン受け８ａ，８ｂ内に収まる確率が高くなり、被害を最小限に抑制できる。
【００５８】
そこで、図１１（Ａ）で説明したような構成を採用することで、上述の作用効果が得られる。また、図１１（Ｂ）に示すように、それぞれの列間切起し１１Ｂの長さを長く設定するほど、高い効果が得られる。あるいは、図１１（Ｃ）に示すように、列間切起し１１Ｃの形状を片側切起しとすることでも、同一の作用効果が得られる。
【００５９】
第７の実施の形態として、図１３に示すような構成のフィン６Ｆでもよい。
この場合、熱交換空気が流通する上流側のカラー部１２ａとフィン６Ｆの空気上流側端縁との距離ｍよりも、空気下流側列のカラー部１２ｂとフィン下流側端縁との距離ｎを大きく設定したことを特徴としている。
【００６０】
上述の構成を採用することで、フィン６Ｆの熱交換空気流通方向である幅方向の寸法を大きくすることなく、下流側列のカラー部１２ｂとフィン下流側端縁との距離ｎを大きくできるため、コストアップすることなく、ドレン水飛散防止を得る。
【００６１】
第８の実施の形態として、図１４に示すような構成のフィン６Ｇでもよい。
このフィン６Ｇにおいて、上記切起し１３を全て同一面方向（図の上面方向）に切起こす片側切起しとなす。互いに並行な切起し１３と切起し１３との間に、全く切起こされずベース面と同一面である平坦部２０が形成されている。
【００６２】
すなわち、ドレン水が切起し１３相互間の平坦部２０を流れることで、ドレン水がフィン６Ｇ端縁に到達するのを遅らせることができる。そして、ドレン水がフィン６Ｇ端縁に到達する位置を可能な限り下部側にすることで、ドレン水が滴下した場合でもドレン受け内に収まる確率が高くなり、被害を最小限にすることができる。
【００６３】
なお、以上説明した全ての実施の形態の熱交換器５において、フィン６とフィン６との間であるフィンピッチを、１．４ｍｍ以下に設定してある。
すなわち、フィンピッチが小さい熱交換器の場合は、フィン６表面が撥水化することによって、フィン相互間に介在するドレン水滴がブリッジ状態となる。このブリッジ状態の水滴は、時間の経過にともなってある程度の大きさになるが、重力と摩擦力のバランスが崩れるまで同じ位置で保持される。
【００６４】
そのため、ドレン水が流れ出るまでの量を保持するだけの広さの平坦面がフィン端部近傍にあり、かつ隘路がない構造であることを前提に、上述の数値を定めてドレン水の飛散量を確実に減少させ得る。
【００６５】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、空気調和機内に傾斜して配置されることを前提として、フィンに付着するドレン水の排出が円滑になされ、排水性を高めて、信頼性の向上を図れるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態に係わる、空気調和機の室内ユニットの概略の構成図。
【図２】同実施の形態に係わる、熱交換器の一部を省略した斜視図と、カラー部の断面図。
【図３】本発明の第１の実施の形態に係わる、熱交換器の一部構成図。
【図４】同第１の実施の形態の、変形例での熱交換器の一部構成図。
【図５】本発明の、熱交換器のフィンに対するドレン水落下量の特性図。
【図６】本発明の第２の実施の形態に係わる、熱交換器の一部構成図。
【図７】本発明の第３の実施の形態に係わる、熱交換器の一部構成図。
【図８】同第３の実施の形態の、互いに異なる変形例での熱交換器の一部構成図。
【図９】本発明の第４の実施の形態に係わる、熱交換器の一部構成図と断面図。
【図１０】本発明の第５の実施の形態に係わる、熱交換器の構成図。
【図１１】本発明の第６の実施の形態に係わる、熱交換器の一部構成図と、互いに異なる変形例での熱交換器の一部構成図。
【図１２】本発明の、熱交換器におけるドレン水の流れを説明する図。
【図１３】本発明の第７の実施の形態の、熱交換器の一部構成図。
【図１４】本発明の第８の実施の形態の、熱交換器の切起しの平面図と断面図。
【符号の説明】
６…フィン、
７…熱交換パイプ、
１３…切起し、
１２…カラー部、
２０…平坦部、
１５…溝部、
１１…列間切起し。
【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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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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