(57)【要約】【課題】空気調和機において、圧力損失の増大を招くことなく、コンパクト性を確保しつつ、熱交換性能の向上を図ると共に、コストアップを抑制すること。【解決手段】空気調和機の室内機に具備された室内熱交換器１０はフィンアンドチューブ室内熱交換器１１と複数の扁平管１２を１列に並置したフィンレス室内熱交換器１２とからなる。扁平管１２ａは、管短外径が０．３１〜１．４０ｍｍの範囲の管で形成され、長径方向が空気の流れに対してほぼ平行になるように配置される。各扁平管１２ａの管短外径をＡとし、各扁平管のピッチをＢと表す場合、Ａが０．３１ｍｍではＢ／Ａが２．５〜５．６、Ａが０．６３ｍｍではＢ／Ａが２．５〜３．１、Ａが１．００ｍｍではＢ／Ａが１．９〜２．１、Ａが１．２５ｍｍではＢ／Ａが１．８〜１．９、Ａが１．４０ｍｍではＢ／Ａが１．７４の範囲内となるように各扁平管１２ａを設置する。【選択図】図１
2009145009.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
室外熱交換器及び室外送風装置を具備する室外機と、室内熱交換器及び室内送風装置を具備する室内機と、前記室外機と前記室内機とを接続する接続配管とを備えて構成され、
冷凍サイクルを構成する前記室外熱交換器、前記室内熱交換器及び前記接続配管に冷媒を流し、前記室外送風装置により室外空気を前記室外熱交換器に通風し、前記室内送風装置により室内空気を前記室内熱交換器に通風して冷房運転を行う空気調和機において、
前記室内熱交換器は、複数の薄板状のフィンに複数の管を通して形成されたフィンアンドチューブ室内熱交換器と、扁平の流路断面を有する複数の扁平管を１列に並置して形成されたフィンレス室内熱交換器とから形成され、
前記各扁平管はその管外径の短径寸法である管短外径が０．３１〜１．４０ｍｍの範囲の管で形成され、
前記複数の扁平管は、当該各扁平管の長径方向を前記空気の流れに対してほぼ平行に配置すると共に、当該各扁平管を当該空気の流れの方向に対して交差する方向で１列に等間隔に並置し、
前記各扁平管の管短外径をＡとし、各扁平管のピッチをＢと表す場合、Ａが０．３１ｍｍではＢ／Ａが２．５〜５．６、Ａが０．６３ｍｍではＢ／Ａが２．５〜３．１、Ａが１．００ｍｍではＢ／Ａが１．９〜２．１、Ａが１．２５ｍｍではＢ／Ａが１．８〜１．９、Ａが１．４０ｍｍではＢ／Ａが１．７４の範囲内となるように前記各扁平管を設置した
ことを特徴とする空気調和機。
【請求項２】
請求項１において、前記各扁平管は、その長径方向の両端壁面部が緩やかな曲面形状を有し、これらの両端壁面部を繋ぐ側壁面部がほぼ平坦な形状を有していることを特徴とする空気調和機。
【請求項３】
請求項１において、前記フィンレス室内熱交換器は前記複数の扁平管の両端部に接続されたヘッダタンクを有しており、前記ヘッダタンクは円筒状の管の両端部を閉鎖して形成されており、前記各扁平管は長手方向の両端を垂直に切断した同一長さに形成されて前記ヘッダタンク内に挿入して当該ヘッダタンクに接続されていることを特徴とする空気調和機。
【請求項４】
請求項１において、前記フィンアンドチューブ室内熱交換器は前側フィンアンドチューブ室内熱交換器部と後側フィンアンドチューブ室内熱交換器部とからなる山型形状に形成され、前記フィンレス室内熱交換器は前側フィンレス室内熱交換器と後側フィンレス室内熱交換器とから構成され、前記前側フィンレス室内熱交換器は前記前側フィンアンドチューブ室内熱交換器部の傾斜部の上方にその傾斜面に沿うように傾斜して設置され、前記後側フィンレス室内熱交換器は前記後側フィンアンドチューブ室内熱交換器部の傾斜部の上方にその傾斜面に沿うように傾斜して設置されていることを特徴とする空気調和機。
【請求項５】
請求項４において、前記前側フィンレス室内熱交換器及び前記後側フィンレス室内熱交換器の少なくとも一方の設置スペースを縮小し、その縮小したスペースに付加価値機器またはサイクル部品が設置されていることを特徴とする空気調和機。
【請求項６】
請求項１において、前記室外熱交換器の一部もしくは全てを扁平の流路断面を有する複数の扁平管を１列に並置して形成されたフィンレス室外熱交換器で形成し、前記フィンレス室外熱交換器の各扁平管はその管外径の短径寸法である管短外径が０．３１〜１．４０ｍｍの範囲の管で形成され、前記フィンレス室外熱交換器の複数の扁平管は、当該各扁平管の長径方向を前記空気の流れに対してほぼ平行に配置すると共に、当該各扁平管を当該空気の流れの方向に対して交差する方向で１列に等間隔に並置し、前記フィンレス室外熱交換器の各扁平管の管短外径をＡとし、各扁平管のピッチをＢと表す場合、Ａが０．３１ｍｍではＢ／Ａが２．５〜５．６、Ａが０．６３ｍｍではＢ／Ａが２．５〜３．１、Ａが１．００ｍｍではＢ／Ａが１．９〜２．１、Ａが１．２５ｍｍではＢ／Ａが１．８〜１．９、Ａが１．４０ｍｍではＢ／Ａが１．７４の範囲内となるように前記フィンレス室外熱交換器の各扁平管を設置したことを特徴とする空気調和機。
【請求項７】
室外熱交換器及び室外送風装置を具備する室外機と、室内熱交換器及び室内送風装置を具備する室内機と、前記室外機と前記室内機とを接続する接続配管とを備えて構成され、
冷凍サイクルを構成する前記室外熱交換器、前記室内熱交換器及び前記接続配管に冷媒を流し、前記室外送風装置により室外空気を前記室外熱交換器に通風し、前記室内送風装置により室内空気を前記室内熱交換器に通風して冷房運転を行う空気調和機において、
前記室外熱交換器は、複数の薄板状のフィンに複数の管を通して形成されたフィンアンドチューブ室内熱交換器と、扁平の流路断面を有する複数の扁平管を１列に並置して形成されたフィンレス室内熱交換器とから形成され、
前記各扁平管はその管外径の短径寸法である管短外径が０．３１〜１．４０ｍｍの範囲の管で形成され、
前記複数の扁平管は、当該各扁平管の長径方向を前記空気の流れに対してほぼ平行に配置すると共に、当該各扁平管を当該空気の流れの方向に対して交差する方向で１列に等間隔に並置し、
前記各扁平管の管短外径をＡとし、各扁平管のピッチをＢと表す場合、Ａが０．３１ｍｍではＢ／Ａが２．５〜５．６、Ａが０．６３ｍｍではＢ／Ａが２．５〜３．１、Ａが１．００ｍｍではＢ／Ａが１．９〜２．１、Ａが１．２５ｍｍではＢ／Ａが１．８〜１．９、Ａが１．４０ｍｍではＢ／Ａが１．７４の範囲内となるように前記各扁平管を設置した
ことを特徴とする空気調和機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、空気調和機に係り、特に扁平管を有する室内熱交換器を備えた空気調和機に好適なものである。
【背景技術】
【０００２】
内部に冷媒を循環させ、冷媒を蒸発・凝縮させることにより空気と熱のやり取りを行う熱交換器は、空気調和機、冷蔵庫をはじめとして様々な分野において幅広く利用されている。どの分野においても熱交換性能とコンパクト性の向上は常に求められており、これらの両立が機器そのものにとって優位に働くことは言うまでもない。
【０００３】
代表的な熱交換器の一つとして、フィンアンドチューブ熱交換器がある。このフィンアンドチューブ熱交換器は、複数の薄板状のフィンに、フィン表面に垂直な方向に複数の管を通し、これらの管を拡管させることにより製造されるものであり、例えば特開２００５−１９５１９９号公報（特許文献１）に示されるように、空気調和機の室内熱交換器などに用いられている。このフィンアンドチューブ熱交換器は、管内部に冷媒を流し、管外壁に密着する伝熱面積の広いフィンを伝熱媒体として外側を通る空気との熱交換を行うことを特徴としている。その熱交換性能とコンパクト性の向上を目指してこれまでに様々な模索がなされてきた。例えば、伝熱面積を増やすために、フィンを薄くしてフィン枚数を多くする、もしくはフィン表面にスリットを入れる、といったフィンについての改良や、伝熱面積を増やすために管内壁に凹凸を付ける、といった管についての改良がなされてきている。
【０００４】
しかしながら、今後更なる熱交換性能とコンパクト性の向上を追求するためには、フィンアンドチューブ熱交換器という範疇内での部分的改良の積み重ねのみでは、大きな効果を期待することが難しい状況になってきている。
【０００５】
このような背景から、従来のフィンアンドチューブ熱交換器に代わる新しい形態の熱交換器の研究が数多くなされている。その中で、多数の管を密に並べることにより伝熱面積を増やす事で、フィンを用いずに構成される熱交換器であるフィンレス熱交換器が最近注目を浴びてきている。このフィンレス熱交換器の形態としては、円管を規則正しく並べたオーソドックスなものから、矩形や楕円形あるいは流線形といった断面を持つ管を不規則に並べた複雑なものまで、用途に応じて様々な形態のものが案出されている。
【０００６】
例えば、特開２００２−１１５９３４号公報（特許文献２）では、冷凍車内に設置している蒸発器を、複数の扁平管とそれらの両端に配したヘッダタンクとで構成し、さらに扁平管の断面長径方向を空気流れ方向に沿って平行に配置している。これにより、蒸発器における霜の発達は空気が直接当たらない扁平管背面側に限定されるため、空気通路内での着霜発達による冷凍能力の低減を防止することができるとしている。
【０００７】
【特許文献１】特開２００５−１９５１９９号公報
【特許文献２】特開２００２−１１５９３４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
上述した特許文献２の冷凍車のように定期的なドアの開け閉めを行いながら常に車内を低温に保つ必要のある場合は、着霜発達による冷凍能力低減を防止することは特に重要である。しかし、特許文献２の冷凍車用蒸発器を特許文献１の室内熱交換器の代わりとして単に利用した場合、熱交換性能面では、フィンを無くした事による熱交換性能の低下が非常に大きくなってしまうおそれがある。
【０００９】
例えば、家庭用空気調和機の室内熱交換器や室外熱交換器のように管外径がφ７ｍｍ程度、フィンピッチが１ｍｍ程度、ファンにより送り込まれる空気の風速が１ｍ／ｓ程度のフィンアンドチューブ熱交換器を、熱交換器サイズと室内送風装置の入力を変えずに、扁平管を用いたフィンレス熱交換器に変更しようとすると、管外径の短径寸法である管短外径を２〜３ｍｍ程度まで小さくして配列ピッチを小さくしても伝熱面積が不足し、熱交換性能が大幅に低下してしまうおそれがある。また、配列ピッチをさらに小さくして伝熱面積を増大しようとすると、配列ピッチを小さくし過ぎたことによる圧力損失の大幅な増加を招き、空気調和機への適用が難しくなる、という問題が生ずる。しかも、空気調和機の室内熱交換器や室外熱交換器は極めて大きな熱交換器サイズを有するようになってきており、扁平管を用いたフィンレス熱交換器に単に変更すると、扁平管の数が大幅に増加することとなり、大幅なコストアップを招いてしまう、という問題も生ずる。
【００１０】
また、偏平管を有するフィンレス熱交換器の場合、空気調和機の冷房運転時において、各偏平管表面にて凝結・成長した水滴の逃げ場となるフィンが存在しないため、成長して重力に負けた水滴は各々の位置からそのまま下方に滴下することになる。従って、室内送風装置であるファンの真上に扁平管が位置する場合、扁平管からそのままファンに水滴が滴下することになり、室内機空気吐出し口から冷風と共に水滴が飛び散る、という信頼性の面でも問題が生ずる。
【００１１】
本発明の目的は、圧力損失の増大を招くことなく、コンパクト性を確保しつつ、熱交換性能の向上を図ると共に、コストアップを抑制することができる空気調和機を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
前述の目的を達成するための本発明の第１の態様は、室外熱交換器及び室外送風装置を具備する室外機と、室内熱交換器及び室内送風装置を具備する室内機と、前記室外機と前記室内機とを接続する接続配管とを備えて構成され、冷凍サイクルを構成する前記室外熱交換器、前記室内熱交換器及び前記接続配管に冷媒を流し、前記室外送風装置により室外空気を前記室外熱交換器に通風し、前記室内送風装置により室内空気を前記室内熱交換器に通風して冷房運転を行う空気調和機において、前記室内熱交換器は、複数の薄板状のフィンに複数の管を通して形成されたフィンアンドチューブ室内熱交換器と、扁平の流路断面を有する複数の扁平管を１列に並置して形成されたフィンレス室内熱交換器とから形成され、前記各扁平管はその管外径の短径寸法である管短外径が０．３１〜１．４０ｍｍの範囲の管で形成され、前記複数の扁平管は、当該各扁平管の長径方向を前記空気の流れに対してほぼ平行に配置すると共に、当該各扁平管を当該空気の流れの方向に対して交差する方向で１列に等間隔に並置し、前記各扁平管の管短外径をＡとし、各扁平管のピッチをＢと表す場合、Ａが０．３１ｍｍではＢ／Ａが２．５〜５．６、Ａが０．６３ｍｍではＢ／Ａが２．５〜３．１、Ａが１．００ｍｍではＢ／Ａが１．９〜２．１、Ａが１．２５ｍｍではＢ／Ａが１．８〜１．９、Ａが１．４０ｍｍではＢ／Ａが１．７４の範囲内となるように前記各扁平管を設置したことにある。
【００１３】
係る本発明の第１の態様におけるより好ましい具体的構成例は次の通りである。
（１）前記各扁平管は、その長径方向の両端壁面部が緩やかな曲面形状を有し、これらの両端壁面部を繋ぐ側壁面部がほぼ平坦な形状を有していること。
（２）前記フィンレス室内熱交換器は前記複数の扁平管の両端部に接続されたヘッダタンクを有しており、前記ヘッダタンクは円筒状の管の両端部を閉鎖して形成されており、前記各扁平管は長手方向の両端を垂直に切断した同一長さに形成されて前記ヘッダタンク内に挿入して当該ヘッダタンクに接続されていること。
（３）前記フィンアンドチューブ室内熱交換器は前側フィンアンドチューブ室内熱交換器部と後側フィンアンドチューブ室内熱交換器部とからなる山型形状に形成され、前記フィンレス室内熱交換器は前側フィンレス室内熱交換器と後側フィンレス室内熱交換器とから構成され、前記前側フィンレス室内熱交換器は前記前側フィンアンドチューブ室内熱交換器部の傾斜部の上方にその傾斜面に沿うように傾斜して設置され、前記後側フィンレス室内熱交換器は前記後側フィンアンドチューブ室内熱交換器部の傾斜部の上方にその傾斜面に沿うように傾斜して設置されていること。
（４）前記（４）において、前記前側フィンレス室内熱交換器及び前記後側フィンレス室内熱交換器の少なくとも一方の設置スペースを縮小し、その縮小したスペースに付加価値機器またはサイクル部品が設置されていること。
（５）前記室外熱交換器の一部もしくは全てを扁平の流路断面を有する複数の扁平管を１列に並置して形成されたフィンレス室外熱交換器で形成し、前記フィンレス室外熱交換器の各扁平管はその管外径の短径寸法である管短外径が０．３１〜１．４０ｍｍの範囲の管で形成され、前記フィンレス室外熱交換器の複数の扁平管は、当該各扁平管の長径方向を前記空気の流れに対してほぼ平行に配置すると共に、当該各扁平管を当該空気の流れの方向に対して交差する方向で１列に等間隔に並置し、前記フィンレス室外熱交換器の各扁平管の管短外径をＡとし、各扁平管のピッチをＢと表す場合、Ａが０．３１ｍｍではＢ／Ａが２．５〜５．６、Ａが０．６３ｍｍではＢ／Ａが２．５〜３．１、Ａが１．００ｍｍではＢ／Ａが１．９〜２．１、Ａが１．２５ｍｍではＢ／Ａが１．８〜１．９、Ａが１．４０ｍｍではＢ／Ａが１．７４の範囲内となるように前記フィンレス室外熱交換器の各扁平管を設置したこと。
【００１４】
また、本発明の第２の態様は、室外熱交換器及び室外送風装置を具備する室外機と、室内熱交換器及び室内送風装置を具備する室内機と、前記室外機と前記室内機とを接続する接続配管とを備えて構成され、冷凍サイクルを構成する前記室外熱交換器、前記室内熱交換器及び前記接続配管に冷媒を流し、前記室外送風装置により室外空気を前記室外熱交換器に通風し、前記室内送風装置により室内空気を前記室内熱交換器に通風して冷房運転を行う空気調和機において、前記室外熱交換器は、複数の薄板状のフィンに複数の管を通して形成されたフィンアンドチューブ室内熱交換器と、扁平の流路断面を有する複数の扁平管を１列に並置して形成されたフィンレス室内熱交換器とから形成され、前記各扁平管はその管外径の短径寸法である管短外径が０．３１〜１．４０ｍｍの範囲の管で形成され、
前記複数の扁平管は、当該各扁平管の長径方向を前記空気の流れに対してほぼ平行に配置すると共に、当該各扁平管を当該空気の流れの方向に対して交差する方向で１列に等間隔に並置し、前記各扁平管の管短外径をＡとし、各扁平管のピッチをＢと表す場合、Ａが０．３１ｍｍではＢ／Ａが２．５〜５．６、Ａが０．６３ｍｍではＢ／Ａが２．５〜３．１、Ａが１．００ｍｍではＢ／Ａが１．９〜２．１、Ａが１．２５ｍｍではＢ／Ａが１．８〜１．９、Ａが１．４０ｍｍではＢ／Ａが１．７４の範囲内となるように前記各扁平管を設置したことにある。
【発明の効果】
【００１５】
係る本発明の空気調和機によれば、圧力損失の増大を招くことなく、コンパクト性を確保しつつ、熱交換性能の向上を図ると共に、コストアップを抑制することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、本発明の複数の実施形態について図を用いて説明する。各実施形態の図における同一符号は同一物または相当物を示す。
【００１７】
（第１実施形態）
本発明の第１実施形態の空気調和機を図１から図４を用いて説明する。図１は本実施形態の空気調和機の室内機の内部構造を示す概略図、図２Ａは図１の室内熱交換器１０に用いるフィンレス熱交換器１１の一部断面斜視図、図２Ｂは図２ＡのＣ−Ｃ線に沿って断面した扁平管１の配列の一部分を示す拡大図、図３Ａは図２Ａに示す構造のフィンレス熱交換器におけるピッチ／管径と熱交換量比との関係を熱流体解析の結果で表す図、図３Ｂは図２Ａに示す構造のフィンレス熱交換器におけるピッチ／管径と圧力損失比との関係を熱流体解析の結果で表す図、図４は本実施形態の空気調和機の室外機の内部構造を示す概略図である。
【００１８】
本実施形態の空気調和機は、セパレート型空気調和機の例であり、図４に示す室外熱交換器２０及び室外送風装置２３を具備する室外機と、図１に示す室内熱交換器１０及び室内送風装置１３を具備する室内機と、室外機と室内機とを接続する接続配管（図示せず）とを備えて構成されている。
【００１９】
この空気調和機の冷凍サイクルは、例えば、特開平７−１３９８４８号公報の図１に示す冷凍サイクルの構成が適用される。そして、冷凍サイクルを構成する室外熱交換器２０、室内熱交換器１０及び接続配管に冷媒を流し、室外送風装置２３により室外空気を室外熱交換器２０に通風し、室内送風装置１３により室内空気を室内熱交換器１０に通風して、冷房運転、暖房運転及び除湿運転が行われる。
【００２０】
室内熱交換器１０は、図１に示すように、主室内熱交換器を構成するフィンアンドチューブ室内熱交換器１１と、補助室内熱交換器を構成するフィンレス室内熱交換器１２とから構成されている。
【００２１】
フィンアンドチューブ室内熱交換器１１は、複数の薄板状の金属製フィン１１ａと、これらのフィン１１ａを貫通する複数の管１１ｂとから構成されている。このフィンアンドチューブ室内熱交換器１１は、前側フィンアンドチューブ室内熱交換器部１１Ａと後側フィンアンドチューブ室内熱交換器部１１Ｂとからなる山型（凸型）の形状に形成されている。前側フィンアンドチューブ室内熱交換器部１１Ａ及び後側フィンアンドチューブ室内熱交換器部１１Ｂの下端部の直下にそれぞれ露受け皿が設置されている。前側フィンアンドチューブ室内熱交換器部１１Ａ及び後側フィンアンドチューブ室内熱交換器部１１Ｂの表面に凝縮された凝縮水は、それぞれのフィン１１ａを流下してそれぞれの露受け皿に滴下され、これらの露受け皿を通して室内機の外部に排出される。
【００２２】
フィンレス室内熱交換器１２は、冷媒が流れる扁平形状の流路断面を有する複数の扁平管１２ａと、これらの扁平管１２ａの両端部１２ａ１に接続され、これらの扁平管１２ａに冷媒を流出入させる２つのヘッダタンク１２ｂとを備えて構成されている。複数の扁平管１２ａは、２つのヘッダタンク１２ｂの間に１列に並べられて設置されている。なお、フィンレス室内熱交換器１２における冷媒の流れは、図２Ａの符号１４で示す。
【００２３】
また、このフィンレス室内熱交換器１２は、前側フィンレス室内熱交換器１２Ａと、後側フィンレス室内熱交換器１２Ｂとから構成されている。前側フィンレス室内熱交換器１２Ａは前側フィンアンドチューブ室内熱交換器部１１Ａの傾斜部の上方にその傾斜面に沿うように傾斜して設置され、後側フィンレス室内熱交換器１２Ｂは後側フィンアンドチューブ室内熱交換器部１１Ｂの傾斜部の上方にその傾斜面に沿うように傾斜して設置されている。係る構成によって、前側フィンレス室内熱交換器１２Ａ及び後側フィンレス室内熱交換器１２Ｂの表面に凝縮された凝縮水は、扁平管１２ａ及びヘッダタンク１２ｂから下方に滴下するが、前側フィンアンドチューブ室内熱交換器部１１Ａ及び後側フィンアンドチューブ室内熱交換器部１１Ｂのフィン１２ａで受けられ、このフィン１２ａを流下して露受け皿に滴下することができる。従って、前側フィンレス室内熱交換器１２Ａ及び後側フィンレス室内熱交換器１２Ｂを室内送風装置１３の上方に配置しても、室内送風装置への凝縮水の滴下を防止でき、室内へ水滴が吹出されることがなく、信頼性を確保することができる。
【００２４】
室内送風装置１３は、前側フィンレス室内熱交換器１２Ａ及び後側フィンレス室内熱交換器１２Ｂの下方で且つ山型のフィンアンドチューブ熱交換器１１の下部空間に配置され、室内空気をフィンレス室内熱交換器１２及びフィンアンドチューブ室内熱交換器１１の順に通風する。その空気の流れ１５の速さは１ｍ／ｓ程度（具体的には、０．９〜１．１ｍ／ｓの範囲）である。なお、フィンレス室内熱交換器１２が設置されていないフィンアンドチューブ室内熱交換器１１の部分には室内空気が直接通風される。
【００２５】
フィンレス室内熱交換器１２の扁平管１２ａは、図２Ｂに示すように、その長径方向の両端壁面部１２ａ２が緩やかな曲面形状を有し、これらの両端壁面部１２ａ２を繋ぐ側壁面部１２ａ３がほぼ平坦な形状を有している。この扁平管１２ａは、その管外径の短径寸法である管短外径Ａが０．３１〜１．５０ｍｍの範囲で用いられる。
【００２６】
複数の扁平管１２ａは、各扁平管１２ａの長径方向が空気の流れ１５に対してほぼ平行に配置されると共に、各扁平管１２ａが管短外径Ａの１．４〜５．６倍の範囲内のピッチＢを有して空気の流れ１５の方向に対して交差する方向に１列に並置されている。
【００２７】
ヘッダタンク１２ｂは、円筒状の管の一側端部が完全に閉鎖され、他側端部が流通口を有して閉鎖された構造となっている。具体的には、各ヘッダタンク１２ｂの一側端部は流通口を有しないキャップが溶接されて閉鎖され、他側端部は流通口を有するキャップが溶接されて閉鎖されている。そして、各扁平管１２ａは、長手方向の両端を垂直に切断した同一長さに形成され、ヘッダタンク１２ｂ内に挿入してヘッダタンク１２ｂに接続されている。係る構造によれば、フィンレス室内熱交換器１２を安価に製作することができる。
【００２８】
冷凍サイクルを流れる冷媒１４は、まず図２Ａの奥側のヘッダタンク１２ｂに流入され、このヘッダタンク１２ｂから複数の扁平管１２ａに分配される。各扁平管１２ａを流れる冷媒は、扁平管１２ａの外部を流れる空気と熱交換される。ここで、フィンレス室内熱交換器１２が蒸発器として用いられる場合には、各扁平管１２ａを流れる冷媒は扁平管１２ａの外部を流れる空気と熱交換して蒸発され、フィンレス室内熱交換器１２が凝縮器として用いられる場合には、各扁平管１２ａを流れる冷媒は扁平管１２ａの外部を流れる空気と熱交換して凝縮される。扁平管１２ａを通過した冷媒１４は、図２Ａの手前側のヘッダタンク１２ｂに流入され、ヘッダタンク１２ｂの端部の流通口を通って流出される。
【００２９】
次に、管短外径Ａの１．４〜５．６倍の範囲内のピッチＢを有して空気の流れ１５の方向に対して交差する方向に各扁平管１２ａを１列に並置した理由を、図３Ａ及び図３Ｂを用いて説明する。図３Ａの熱交換量比及び図３Ｂの圧力損失比は、熱交換器サイズ及びファン入力が同一の条件でのフィンアンドチューブ熱交換器に対する比較値である。
【００３０】
空気調和機の内部の限られたスペースに設置されるフィンレス室内熱交換器１２では、扁平管１２ａの管短外径Ａと、扁平管１２ａの外部から流入する空気の流れ１５の方向に対して垂直方向の配列ピッチＢとからなる２つの要素が性能を決定付ける非常に重要なパラメータであることを熱流体解析により見出した。
【００３１】
即ち、図３Ａから明らかなように、管短外径Ａが０．３１ｍｍではＢ／Ａが５．６以下、管短外径Ａが０．６３ｍｍではＢ／Ａが３．１以下、管短外径Ａが１．００ｍｍではＢ／Ａが２．１以下、管短外径Ａが１．２５ｍｍではＢ／Ａが１．９以下、管短外径Ａが１．４０ｍｍではＢ／Ａが１．７４以下、管短外径Ａが１．５０ｍｍではＢ／Ａが１．６５以下の範囲で、それぞれ熱交換量比が１以上となる。なお、短管外径Ａの０．３１ｍｍは生産性を考慮した下限値である。
【００３２】
また、図３Ｂから明らかなように、管短外径Ａが０．３１ｍｍではＢ／Ａが２．５以上、管短外径Ａが０．６３ｍｍではＢ／Ａが２．１以上、管短外径Ａが１．００ｍｍではＢ／Ａが１．９以上、管短外径Ａが１．２５ｍｍではＢ／Ａが１．８以上、管短外径Ａが１．４０ｍｍではＢ／Ａが１．７４以上、管短外径Ａが１．５０ｍｍではＢ／Ａが１．７５以上の範囲で、それぞれ圧力損失比が１以上となる。
【００３３】
従って、管短外径Ａが０．３１ｍｍではＢ／Ａが２．５〜５．６、管短外径Ａが０．６３ｍｍではＢ／Ａが２．１〜３．１、管短外径Ａが１．００ｍｍではＢ／Ａが１．９〜２．１、管短外径Ａが１．２５ｍｍではＢ／Ａが１．８〜１．９、管短外径Ａが１．４０ｍｍではＢ／Ａが１．７４の範囲となるように各扁平管を設置することにより、フィンアンドチューブ熱交換器に比較して、圧力損失の増大を招くことなく、コンパクト性を確保しつつ、熱交換性能の向上を図ることができる。なお、短管外径Ａが１．５０ｍｍではＢ／Ａが１以上となる範囲がなく、結局、短管外径Ａは１．４０ｍｍが上限値となる。
【００３４】
本実施形態によれば、室内熱交換器１０は、複数の薄板状のフィン１１ａに複数の管１１ｂを通して形成されたフィンアンドチューブ室内熱交換器１１と、扁平の流路断面を有する複数の扁平管１２を１列に並置して形成されたフィンレス室内熱交換器１２とから形成され、各扁平管１２ａはその管外径の短径寸法である管短外径が０．３１〜１．４０ｍｍの範囲の管で形成され、複数の扁平管１２ａは当該各扁平管１２ａの長径方向を空気の流れに対してほぼ平行に配置すると共に当該各扁平管１２ａを当該空気の流れの方向に対して交差する方向で１列に等間隔に並置し、各扁平管１２ａを管短外径をＡとし、各扁平管のピッチをＢと表す場合、Ａが０．３１ｍｍではＢ／Ａが２．５〜５．６、Ａが０．６３ｍｍではＢ／Ａが２．５〜３．１、Ａが１．００ｍｍではＢ／Ａが１．９〜２．１、Ａが１．２５ｍｍではＢ／Ａが１．８〜１．９、Ａが１．４０ｍｍではＢ／Ａが１．７４の範囲内となるように各扁平管１２ａを設置しているので、圧力損失の増大を招くことなく、コンパクト性を確保しつつ、熱交換性能の向上を図ると共に、コストアップを抑制することができる空気調和機が提供できる。
【００３５】
室外熱交換器２０は、図４に示すように、第１の室外熱交換器を構成するフィンアンドチューブ室外熱交換器２１と、第２の室外熱交換器を構成するフィンレス室外熱交換器２２とから構成されている。
【００３６】
フィンアンドチューブ室外熱交換器２１は、複数の薄板状の金属製フィン２１ａと、これらのフィン２１ａを貫通する複数の管２１ｂとから構成されている。
【００３７】
フィンレス室外熱交換器２２は、冷媒が流れる扁平形状の流路断面を有する複数の扁平管２２ａと、これらの扁平管２２ａの両端部に接続され、これらの扁平管２２ａに冷媒を流出入させる２つのヘッダタンク２２ｂとを備えて構成されている。複数の扁平管２２ａは、２つのヘッダタンク２２ｂの間に１列に並置されている。
【００３８】
このフィンレス室外熱交換器２２は、フィンアンドチューブ室外熱交換器１１とほぼ同じ投影面積を有してその背面側に配置されている。フィンアンドチューブ室外熱交換器２１とフィンレス室外熱交換器２２の直下には、露受け部が設けられている。フィンアンドチューブ室外熱交換器部２１の表面に生じた凝縮水または除霜水は、フィン２１ａを流下して露受け部に滴下される。
【００３９】
また、フィンレス室外熱交換器２２の表面に生じた凝縮水または除霜水は、各扁平管２２を順次滴下して露受け部に滴下される。このように、室外熱交換器の場合は、熱交換器の重力方向に送風用ファンや電気部品などが存在せず、熱交換器で発生した凝結水は全て底板である露受け部に受け止められ、室外に排出されるので、扁平管を有するフィンレス熱交換器で構成しても、信頼性に関しては問題はない。
【００４０】
室外送風装置２３は、室外空気を矢印２４の流れで示すように、フィンアンドチューブ室内熱交換器２１及びフィンレス室内熱交換器２２の順に通風する。その空気の流れ２４の速さは１ｍ／ｓ程度（具体的には、０．９〜１．１ｍ／ｓの範囲）である。
【００４１】
上述したように、室外熱交換器２０の一部だけをフィンレス室外熱交換器２２により構成することで、偏平管化により生じるコストアップを最小限に抑える事ができる。また、風上側のフィンアンドチューブ室外熱交換器２１で熱交換され、冷媒との温度差が小さくなった空気をさらにフィンレス室外熱交換器２２で熱交換するため、熱交換の効率が悪くなりがちな風下側の熱交換器を偏平管２２ａを用いたフィンレス室外熱交換器２２により構成することで、全体性能の底上げに繋がるものである。
【００４２】
（第２実施形態）
次に、本発明の第２実施形態の空気調和機について図５を用いて説明する。図５は本発明の第２実施形態の空気調和機の室内機の内部構造を示す概略図である。この第２実施形態は、次に述べる点で第１実施形態と相違するものであり、その他の点については第１実施形態と基本的には同一であるので、重複する説明を省略する。
【００４３】
この第２実施形態では、フィンレス室内熱交換器１２Ａ、１２Ｂの両方とも、偏平管１２ａの長径方向に扁平管１２ａの長径寸法を短縮すると共に、ヘッダタンク１２ｂを半円形のヘッダとすることにより、小型化したものである。そして、第１実施形態の扁平管１２ａの構成条件でフィンレス室内熱交換器１２Ａ、１２Ｂを製作することで、伝熱性能、圧力損失を従来のフィンアンドチューブ補助室内熱交換器を同等程度に保ちながら、補助熱交換器自体をコンパクト化することができる。例えば、管短外径Ａが０．３１３ｍｍ、配列ピッチと管短外径の比Ｂ／Ａが３．３の場合には、補助室内熱交換器をフィンアンドチューブ補助室内熱交換器のおよそ半分の大きさにする事ができる。これにより、従来に比べ性能を損なう事なく、空気調和機の室内機自体の大きさをコンパクト化する事が可能となる。
【００４４】
（第３実施形態）
次に、本発明の第３実施形態の空気調和機について図６を用いて説明する。図６は本発明の第３実施形態の空気調和機の室内機の内部構造を示す概略図である。この第３実施形態は、次に述べる点で第１実施形態と相違するものであり、その他の点については第１実施形態と基本的には同一であるので、重複する説明を省略する。
【００４５】
この第３実施形態では、主室内熱交換器１１の前後に設置する補助室内熱交換器１２Ａ、１２Ｂのどちらか一方を偏平管１２ａを用いたフィンレス熱交換器で構成し、残る一方を除去（図示例では、補助熱交換器１２Ａを除去）することで、空いたスペースに高性能除塵フィルタなどの新たな付加価値機器１６を設置したものである。即ち、除去した補助室内熱交換器の性能損失分を、もう一方の補助室内熱交換器１２Ｂを上記実施形態１で述べた条件を満たす偏平管１２ａを用いたフィンレス熱交換器１２Ｂにすることでカバーするものである。
【００４６】
但し、この第３実施形態の場合、フィンレス熱交換器１２Ｂを従来のフィンアンドチューブ補助熱交換器と同等の圧力損失になるように設計したとすると、空いたスペースに設置する高性能フィルタなどの付加価値機器１６についても同様に、それを通過する外部空気の圧力損失が従来のフィンンドチューブ補助室内熱交換器のものと同等程度になるように選定する必要がある。それにより、室内熱交換器１０での空気の流動特性を変える事なく、空気調和機全体の性能および室内機の大きさを従来同等に維持し、高性能フィルタなどの新たな付加価値機器１６を設置することが可能となる。
【００４７】
（第４実施形態）
次に、本発明の第４実施形態の空気調和機について図７を用いて説明する。図７は本発明の第４実施形態の空気調和機の室内機の内部構造を示す概略図である。この第４実施形態は、次に述べる点で第１実施形態と相違するものであり、その他の点については第１実施形態と基本的には同一であるので、重複する説明を省略する。
【００４８】
この第４実施形態では、主室内熱交換器１１の前後に設置する補助熱交換器１２Ａ、１２Ｂの両方を偏平管１２ａを有するフィンレス熱交換器で構成し、フィンアンドチューブ補助室内熱交換器と同等以上の性能を維持できる程度に、両方もしくはどちらか一方をコンパクト化することで、空いたスペースに高性能フィルタなどの新たな付加価値機器１６を設置したものである。
【００４９】
両方の補助熱交換器をコンパクト化した場合、付加価値機器１６の逆側に空いたスペースに別の付加価値機器を設置することもできるが、単純に室内機自体のコンパクト化も狙うことができる。
【００５０】
この第４本実施形態によれば、主室内熱交換器１１の前後にフィンアンドチューブ補助室内熱交換器を持つ空気調和機に対して、同等以上の性能、コンパクト化、そして付加価値機器の搭載の効果を満たす空気調和機とすることができる。但し、この場合も、第３実施形態の場合と同様に、補助熱交換器のコンパクト化や付加価値機器の追加により室内熱交換器本体１０での空気の流動特性が従来と変わらないように工夫する必要がある。
【００５１】
（第５実施形態）
次に、本発明の第５実施形態の空気調和機について図８を用いて説明する。図８は本発明の第５実施形態の空気調和機の室内機の内部構造を示す概略図である。この第５実施形態は、次に述べる点で第４実施形態と相違するものであり、その他の点については第４実施形態と基本的には同一であるので、重複する説明を省略する。
【００５２】
この第５実施形態では、第４実施形態における付加価値機器１６の代わりにサイクル部品１７を配置したものである。サイクル部品１７としては、サイクル機器収納部１８に収納しきれないサイクル部品や、性能向上・信頼性向上のために延長する配管、或いはまとまったストレート部が必要なサイクルの一部などが該当する。
【００５３】
この第５実施形態のようなスペース活用により、サイクル設計の空間的自由度の向上を狙うことができる。但し、この場合も、第３実施形態と同様に、補助熱交換器のコンパクト化やサイクルの一部９の追加により室内熱交換器本体２での空気の流動特性が従来と変わらないように工夫する必要がある。
【００５４】
（第６実施形態）
次に、本発明の第６実施形態の空気調和機について図９を用いて説明する。図９は本発明の第６実施形態の空気調和機の室内機の内部構造を示す概略図である。この第６実施形態は、次に述べる点で第１実施形態と相違するものであり、その他の点については第１実施形態と基本的には同一であるので、重複する説明を省略する。
【００５５】
この第６実施形態では、第１実施形態におけるフィンレス補助室内熱交換器１２Ａ、１２Ｂの代わりにフィンアンドチューブ補助室内熱交換器１１Ａ２、１１Ｂ２が用いられ、前側フィンアンドチューブ室内熱交換器部１１Ａの下部の室内送風装置側にフィンレス補助室内熱交換器１２を設置したものである。
【００５６】
この第６実施形態では、第１〜第５実施形態のようにフィンレス補助室内熱交換器１２Ａ、１２Ｂと室内送風装置ファン３の間に凝結水を受け止めるための主室内熱交換器１１介する構造になっていない。冷房もしくは除湿運転時に、フィンレス補助室内熱交換器１２の偏平管１２ａの表面で凝結した水滴が偏平管１２ａ表面を伝って主室内熱交換器１１のフィン１２ａ面に落下するようにフィンレス補助室内熱交換器１２が設置されている。これによって、凝結水が露受け皿１９以外の場所に落下することを防ぐことができる。
【００５７】
第６実施形態によれば、風上側の主室内熱交換器１１で熱交換され、冷媒との温度差が小さくなった空気をさらにフィンレス補助室内熱交換器１２で熱交換するため、熱交換の効率が悪くなりがちな風下側の熱交換器の性能を向上することができ、全体性能の底上げに繋がる。但し、この場合も、第３実施形態の場合と同様に、補助室内熱交換器の追加により室内熱交換器１０での空気の流動特性が従来と変わらないように工夫する必要がある。
【００５８】
（第７実施形態）
次に、本発明の第７実施形態の空気調和機について図１０を用いて説明する。図１０は本発明の第７実施形態の空気調和機の室外機の内部構造を示す概略図である。この第７実施形態は、次に述べる点で第１実施形態と相違するものであり、その他の点については第１実施形態と基本的には同一であるので、重複する説明を省略する。
【００５９】
この第７実施形態では、室外熱交換器２０の全てをフィンアンドチューブ熱交換器２２により構成したものである。このように構成することで、性能の大幅向上もしくは室外機自体の大幅なコンパクト化ができる。
【図面の簡単な説明】
【００６０】
【図１】本発明の第１実施形態の空気調和機の室内機の内部構造を示す概略図である。
【図２Ａ】図１の室内熱交換器に用いるフィンレス熱交換器の一部断面斜視図である。
【図２Ｂ】図２ＡのＣ−Ｃ線に沿って断面した扁平管の配列の一部分を示す拡大図である。
【図３Ａ】図２Ａに示す構造のフィンレス熱交換器におけるピッチ／管径と熱交換量比との関係を熱流体解析の結果で表す図である。
【図３Ｂ】図２Ａに示す構造のフィンレス熱交換器におけるピッチ／管径と圧力損失比との関係を熱流体解析の結果で表す図である。
【図４】本発明の第１実施形態の空気調和機の室外機の内部構造を示す概略図である。
【図５】本発明の第２実施形態の空気調和機の室内機の内部構造を示す概略図である。
【図６】本発明の第３実施形態の空気調和機の室内機の内部構造を示す概略図である。
【図７】本発明の第４実施形態の空気調和機の室内機の内部構造を示す概略図である。
【図８】本発明の第５実施形態の空気調和機の室内機の内部構造を示す概略図である。
【図９】本発明の第６実施形態の空気調和機の室内機の内部構造を示す概略図である。
【図１０】本発明の第７実施形態の空気調和機の室外機の内部構造を示す概略図である。
【符号の説明】
【００６１】
１０…室内熱交換器、１１…フィンアンドチューブ室内熱交換器、１１Ａ…前側フィンアンドチューブ室内熱交換器部、１１Ｂ…後側フィンアンドチューブ室内熱交換器部、１１ａ…フィン、１１ｂ…管、１２…フィンレス室内熱交換器、１２Ａ…前側フィンレス室内熱交換器、１２Ｂ…後側フィンレス、１２ａ…扁平管、１２ａ１…両端部、１２ａ２…両端壁面部、１２ａ３…側壁面部、１２ｂ…ヘッダタンク、１３…室内送風装置、１４…冷媒の流れ、１５…室内空気の流れ、１６…付加価値機器、１７…サイクル部品、１８…サイクル機器収納部、１９…露受け皿、２０…室外熱交換器、２３…室外送風装置、２４…室外空気の流れ、Ａ…管短外径（管径）、Ｂ…配列ピッチ。
【図１】
2009145009.tif 000003
【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
2009145009.tif 000005
【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図４】
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【図５】
2009145009.tif 000009
【図６】
2009145009.tif 000010
【図７】
2009145009.tif 000011
【図８】
2009145009.tif 000012
【図９】
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【図１０】
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