JP2002054840A - 空気調和機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】空気調和機において、熱交換器におけるバイパ
ス流を低減すると共に風速分布を均一化して、熱交換性
能を向上し、冷房運転時に結露水滴の飛散を防止すると
共に十分に冷却された空気を室内に送風すること。 【解決手段】前面下部熱交換器部２２ｂの伝熱フィン１
００の前列の最下段伝熱管１０２の後方に広い伝熱面積
を有するように下端部２３を切断し、この部分に切起し
スリット細片２００と異なる通風抵抗を有する通風調節
用波形フィンＳを形成し、前列の伝熱管１０２の中心部
付近より前方に位置する前部風止リブ４０と波形フィン
Ｓの前端より後方に位置する後部風止リブ４１と露受け
皿３０に形成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、クロスフィンチュ
ーブ型熱交換器を用いた空気調和機に係り、特に伝熱管
の各段の間に切起しスリット細片を形成したクロスフィ
ンチューブ型熱交換器を用いた空気調和機に好適なもの
である。

【０００２】

【従来の技術】従来技術１の空気調和機としては、特開
平９−６０９１６号公報に示されているように、湾曲し
て形成された２列の前側熱交換器と後側熱交換器とで横
流ファンを囲むようにクロスフィンチューブ型熱交換器
を側面視で逆Ｖ字形に形成し、これにより熱交換器を大
型化するとともに、前側熱交換器の伝熱フィンの下端面
が各列の最下段伝熱管にそれぞれ近接するように形成し
て前側熱交換器の下端部が先細りとなるＶ字状に形成
し、さらには２列目の最下段伝熱管を挟むようにドレン
パンに一対のリブ（上記公報の図1に図示されているド
レンパンの底面中央から一対で上方に延びているもの）
を形成したものがある。

【０００３】また、従来技術２の空気調和機としては、
特開平１１−５１４１４号公報に示されているように、
前面吸込み口と貫流ファンとの間に配置された３列の前
面熱交換器と、貫流ファンの上部に逆Ｖ字状に配置され
た２列の上部熱交換器からクロスフィンチューブ型熱交
換器を構成し、これにより熱交換器を大型化するととも
に、前面熱交換器の１列目の最下段伝熱管の直下に近接
して前面熱交換器の下端面を略水平に形成し、各伝熱管
の各段の間に切起しスリット細片を形成し、かつ１列目
及び３列目の最下段伝熱管の間でかつ２列目の最下段伝
熱管の下方に広い伝熱面積を確保して切起しスリット細
片を形成し、その下方に設けた露受部には３列目の最下
段伝熱管に近接するように１つのリブ（上記公報の図1
に図示されている露受部の底面中央から上方に一つ延び
ているもの）を形成したものがある。

【０００４】さらに、従来技術３の空気調和機として
は、特開２０００−１６１６９５号公報の図６に関連し
て示されているように、垂直な下部熱交換器部と傾斜し
た上部熱交換器部からクロスフィンチューブ型熱交換器
を構成し、伝熱管が２列の下部熱交換器部の前列の最下
段伝熱管の直下に近接して下端面を略水平に形成し、そ
の下方に設けた露受部には下部熱交換器の前列の最下段
伝熱管より後方に位置する一対のリブ（上記公報の図６
に図示されている露受部の底面中央から上方に一対延び
ているもの）を形成したものがある。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来技
術１では、前側熱交換器の伝熱フィンの下端面が前後列
の最下段伝熱管にそれぞれ近接するように形成されてい
るため、伝熱フィンの下端面に隣接して最下段伝熱管と
の間に位置する部分に伝熱面積をほとんど確保されてお
らず、熱交換性能を十分に発揮できないという問題があ
った。

【０００６】また、従来技術１では、最下段伝熱管を挟
むようにドレンパンに一対のリブを形成し、熱交換器と
ドレンパンとの間から室内空気がバイパスして横流ファ
ンに直接吸込まれることを防止しているが、熱交換器の
先細りとなっている下端部にバイパス流が生じ、熱交換
性能の低下及び快適性の低下を招くという問題があっ
た。

【０００７】即ち、この従来技術１に近似する図１７に
示す構造について数値解析手法を取り入れた現象解明を
行なったところ、図１７に示すように一対のリブの前方
において前後の最下段伝熱管の間を通る風速の速いバイ
パス流が生ずることが判明した。この現象解明は、具体
的には、有限体積法、ｋ−ε乱流モデルを使用した数値
解析手法で、リブ構造に起因する熱交換器下端部での風
速分布について数値解析したものである。そして、この
バイパス流のために、例えば冷房運転時には十分に冷却
・除湿されない空気が室内へ送風されることとなり、快
適性を損ねるとともに冷房能力が低下し、さらには熱交
換器の下端部に流下した除湿水滴が吹き上げられて飛散
されるおそれがある等の問題があった。なお、図１７に
おける符号は、後述する本発明の各実施例の符号のもの
と同一物または相当物を示す。

【０００８】一方、従来技術２では、前面熱交換器の１
列目及び３列目の最下段伝熱管の間でかつ２列目の最下
段伝熱管の下方に広い伝熱面積を確保して切起しスリッ
ト細片を形成し、これにより最下段伝熱管の熱交換性能
を増大しようとしているが、この伝熱管と端部との間に
形成される切起しスリット細片は、他の伝熱管の間に形
成される切起しスリット細片と同一形状であるために、
それによって特定の通風抵抗に決まってしまうこととな
り、最下段伝熱管の性能向上に適した通風抵抗とする配
慮がなされていないとともに、切起しスリット細片が途
中で切断された状態となるために、伝熱フィンのその部
分の端面が弱いものとなり、熱交換器の組立て時の支障
になるという問題があった。

【０００９】また、従来技術２においても、リブの前方
において１列目の最下段伝熱管の後方の広い伝熱面積部
を通る風速の速いバイパス流が生じ、熱交換性能の低下
及び快適性の低下を招くという問題があった。即ち、こ
の従来技術２に近似する２列伝熱管の熱交換器の後端部
に露受部のリブの上端部を近接した図１８に示す構造に
ついて、上述した図１７と同様の数値解析手法を取り入
れた現象解明を行なったところ、図１８に示すようにリ
ブの前方において１列目の最下段伝熱管の後方の広い伝
熱面積部を通る風速の速いバイパス流が生ずることが判
明した。そして、このバイパス流のために、従来技術１
と同様に、例えば冷房運転時には十分に冷却・除湿され
ない空気が室内へ送風されることとなり、快適性を損ね
るとともに冷房能力が低下し、さらには熱交換器の下端
部に流下した除湿水滴が吹き上げられて飛散されるおそ
れがある等の問題があった。なお、図１８における符号
は、後述する本発明の各実施例の符号のものと同一物ま
たは相当物を示す。

【００１０】さらに、従来技術３では、前列の最下段伝
熱管の後方に位置する一対のリブを露受部に形成してい
るが、一対のリブを設けたことにより、前列の最下段伝
熱管の下方及び上方を通ってその後方に流入する流れが
大きく変化することに対して、前列の最下段伝熱管の後
方の伝熱フィン部分の通風抵抗を適切に調節することは
開示されていない。即ち、この従来技術３には、伝熱管
の各段間に切起しスリット細片を形成することが明示さ
れていないが、この種熱交換器では伝熱管の各段間に切
起しスリット細片を同じように形成することが一般的で
あり、この従来技術３においてもこのように切起しスリ
ット細片を形成したと想定した場合には、上記従来技術
２で述べたように、前列の最下段伝熱管の後方の切起し
スリット細片の通風抵抗が特定の値に決まってしまうこ
ととなり、最下段伝熱管の性能向上に適した通風抵抗と
することが難しいとともに、切起しスリット細片が途中
で切断された状態となるために、伝熱フィンのその部分
の端面が弱いものとなり、熱交換器の取り扱いが不便と
なる問題がある。

【００１１】本発明の目的は、前面下部熱交換器におけ
るバイパス流を低減すると共に風速分布を均一化して、
熱交換性能を向上し、冷房運転時に結露水滴の飛散を防
止すると共に十分に冷却された空気を室内に送風する快
適な空気調和機を提供することにある。本発明の別の目
的は、製作が容易で、前面下部熱交換器におけるバイパ
ス流を低減すると共に風速分布を均一化して、熱交換性
能を向上し、冷房運転時に結露水滴の飛散を防止すると
共に十分に冷却された空気を室内に送風する快適な空気
調和機を提供することにある。

【００１２】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
の本発明の第１の特徴は、吸込み口及びその下方に吹出
し口を有する箱体と、所定間隔で多数枚並置した伝熱フ
ィンに多数段かつ２列の伝熱管を千鳥状に挿通して形成
された熱交換器と、熱交換器の下方に位置する樹脂成形
された露受皿と、室内空気を吸込み口から熱交換器を通
して吸込み吹出し口へ吹出す貫流ファンとを備え、熱交
換器は略垂直に設けられた前面下部熱交換器部を有し、
前面下部熱交換器部の伝熱フィンは、前列の最下段伝熱
管の後方に広い伝熱面積を有するように下端部を形成
し、伝熱管の各段の間に位置する部分に複数の切起しス
リット細片を形成すると共に、前列の最下段伝熱管の後
方でかつ後列の最下段伝熱管の下方に位置する部分に切
起しスリット細片の通風抵抗と異なる通風抵抗を有する
通風調節用抵抗部を形成し、露受皿は、露受皿底面と前
面下部熱交換器部下面との間を塞ぎかつ前面下部熱交器
部の前列の伝熱管の中心部付近より前方に上端部が位置
する前部風止リブと、露受皿底面と前面下部熱交換器部
下面との間を塞ぎかつ通風調節用抵抗部の前端より後方
に上端部が位置する後部風止リブとを有する構成にした
ことにある。

【００１３】本発明の第２の特徴は、伝熱管の各段の間
に位置する部分に複数の切起しスリット細片を形成する
と共に、前列の最下段伝熱管の後方でかつ後列の最下段
伝熱管の下方に位置する部分に切起しスリット細片の通
風抵抗と異なる通風抵抗を有する通風調節用波形フィン
を形成し、前部風止リブ及び後部風止リブ間の距離と伝
熱フィンの気流方向幅との比を０．４〜１．０の範囲内
としたことにある。

【００１４】本発明の第３の特徴は、前面下部熱交換器
部の伝熱フィンの前列の最下段伝熱管の後方でかつ後列
の最下段伝熱管の下方に位置する部分に切起しスリット
細片の通風抵抗と異なる通風抵抗を有する通風調節用波
形フィンを形成し、さらには通風調節用波形フィンの一
部を含む後側下角部を切り欠いて傾斜部を形成したこと
にある。

【００１５】本発明の第４の特徴は、略垂直に設けられ
た前面下部熱交換器部と、それから斜め上方後方に延び
て設けられた前面上部熱交換器部と、それから斜め下方
後方に延びて設けられた後部熱交換器部とからなる熱交
換器とし、各熱交換器部の隣合う端面側に位置する部分
に切起しスリット細片の通風抵抗と異なる通風抵抗を有
する波形フィンを形成し、前面下部熱交換器部の伝熱フ
ィンの下端部を前列の最下段伝熱管の後方に広い伝熱面
積を有するように形成すると共に、前列の最下段伝熱管
の後方でかつ後列の最下段伝熱管の下方に位置する部分
に切起しスリット細片の通風抵抗と異なる通風抵抗を有
する通風調節用波形フィンを形成し、露受皿底面と前面
下部熱交換器部下面との間を塞ぎかつ前面下部熱交器部
の前列の最下段伝熱管の中心部付近より前方に上端部が
位置する前部風止リブを形成すると共に、露受皿底面と
前面下部熱交換器部下面との間を塞ぎかつ通風調節用波
形フィンの中央部より後方に上端部が位置する後部風止
リブを形成し、貫流ファンを各熱交換器部で囲まれた空
間に配置したことにある。

【００１６】

【発明の実施の形態】以下、本発明の各実施例を図を用
いて説明する。なお、各実施例の図における同一符号は
同一物又は相当物を示す。

【００１７】まず、本発明の第1実施例を図１から図１
０を用いて説明する。

【００１８】室内ユニット２０は、図１に示すように、
箱体２０１内に配置された室内熱交換器２１、貫流ファ
ン２４、及びファンケーシング２０２を備えている。箱
体２０１は、その上部には上部吸込み口２０３が設けら
れ、その前面には前面吸込み口２０４が設けられ、さら
にその下部には吹出し口２０５が設けられている。上部
吸込み口２０３と前面吸込み口２０４により箱体２０１
の吸込み口が構成されている。吹出し口２０５には回動
可能な風向板１２０が設けられている。熱交換器２１の
下方には隣接して露受け皿３０が設けられており、その
露受け皿３０の一部が貫流ファン２４の前方ノーズ５０
を構成している。また、露受け皿３０には、熱交換器２
１の下端部２３に向かって上方に延びる二つの風止リブ
４０、４１が設けられている。

【００１９】室内熱交換器２１は、図１に示すように、
前面上部熱交換器部２２ａＦ及び背面上部熱交換器部２
２ａＢを側面視で逆Ｖ字状に配置して構成される上部熱
交換器部２２ａと、貫流ファン２４の前方に略垂直に配
置された前面下部熱交換器部２２ｂとより構成されてい
る。上部熱交換器部２２ａと前面下部熱交換器部２２ｂ
とは後述するように独立して製作された後に、組み立て
られて接続されている。室内熱交換器２１は、伝熱管挿
通穴１０８がフィン長手方向に千鳥状に配置して設けら
れている伝熱フィン１００を所定の間隔を置いて多数並
置し、図２に示すように内部を冷媒が流動する多数のヘ
アピン曲げされた伝熱管１０２を直角に挿入固着して構
成されている。これら多数の伝熱管１０２は、互いにベ
ンドパイプ１０３や分岐管１０４等を介して配管１０６
で連接されて冷媒通路を構成している。これにより、伝
熱管１０２は千鳥状に設けられる。逆Ｖ字型上部熱交換
器部２２ａの背面傾斜部２２ａＢには冷房運転時の冷媒
入口部を配置し、前面下部熱交換器部２２ｂの最風下側
列には冷房運転時の冷媒出口を配置するように冷媒通路
が構成されている。

【００２０】これら冷媒通路は、図２に示すように絞り
機構２５を挟んで、上部熱交換器部２２ａに含まれる第
一冷媒通路と、前面下部熱交換器部２２ｂに含まれる第
二冷媒通路とに別れている。即ち、これら上部熱交換器
部２２ａおよび前面下部熱交換器部２２ｂは、伝熱フィ
ン１００が分離されて互いに独立した別体の熱交換器を
構成しており、かつ、除湿運転時にはそれぞれ加熱器２
２ａおよび冷却除湿器２２ｂとして作用するように配管
接続されている。

【００２１】上部熱交換器部２２ａを構成する伝熱フィ
ン１００の加工図を図３に示す。伝熱フィン１００のフ
ィン材としては一般に０．１ｍｍ程度のアルミの薄板材
が用いらる。伝熱フィン１００は、管列が２列で構成さ
れたフィン幅を有するフィン材を、伝熱管挿通穴１０８
を２ピッチづつ長手方向に真っ直ぐに順送りしながらプ
レス成形し所定の長さでプレス切断してフィン長さを整
えて加工される。波形フィンＳは、フィン切断位置に当
たる部分に図１、図３、図６、図７に示すように波形に
成形さる。

【００２２】伝熱管挿通穴１０８は千鳥状に配置してフ
ィン長手方向に段をなして設けられている。フィン長手
方向に隣り合う伝熱管挿通穴１０８相互間に位置するフ
ィン面には主に図５に示すような伝熱促進用切起しスリ
ット細片２００がプレス成形されている。この切起しス
リット細片２００の切り起こし高さ寸法等の仕様は目的
とする伝熱促進を達成するために適宜選択されるもので
ある。

【００２３】熱交換器組み立て後の折り曲げが容易にな
るように上部熱交換器部２２ａの逆Ｖ字折り曲げ部に位
置するフィン部には、図３に示すように切欠き部２６が
予めプレス切断加工されている。切欠き部２６に位置す
るフィン面Ｓは波形加工が施されている。この波形フィ
ンＳの山高さや山数等の仕様は、切起しスリット細片２
００が設けられているフィン面の通気抵抗と異なるよう
に設定され、最下段伝熱管の性能向上に適した通風抵抗
になるように、予め数値解析手法等により設定され、通
風調節用抵抗部を構成している。

【００２４】切欠き部２６をプレス切断した後の残余フ
ィンの一端側には伝熱管が無いためにフィン端はフリー
となるが、この残余フィン面Ｓは図３に示すように波形
フィンＳに成形されているので変形を抑えることが出来
る。同様に切欠き部２６を挟んで両端部についてもフィ
ン端はフリーとなるが、図３に示すように両端部に位置
するフィン面Ｓ部も波形フィンＳが成形されているの
で、組み立て工程での変形を抑えることが出来る。

【００２５】図３に示す伝熱フィン１００は、１２個の
伝熱管挿通穴１０８（段ピッチ１２）毎に切断されて順
次積み重ねられ、所定枚数に達した後に、ヘアピン曲げ
された伝熱管１０２が挿入されて上部熱交換器部２２ａ
が組み立てられる。組み立て後、切欠き部２６を介して
折り曲げられて逆Ｖ字型上部熱交換器部２２ａとして構
成される。

【００２６】前面下部熱交換器部２２ｂを構成する伝熱
フィン１００の加工図を図４に示す。この前面下部熱交
換器部２２ｂの伝熱フィン１００は、上部熱交換器部２
２ａの伝熱フィン１００と同様に管列が２列で構成され
たフィン幅を有するフィン材を、フィン長手方向に真っ
直ぐに順送りしながら伝熱管挿通穴１０８の２ピッチづ
つプレス成形した後に切断し、フィン長さを整えながら
加工される。この伝熱管挿通穴１０８は千鳥状に配置さ
れてフィン長手方向に段をなして設けられている。この
フィン長手方向に隣り合う伝熱管挿通穴１０８相互間に
位置するフィン面には、上部熱交換器部２２ａの伝熱フ
ィン１００と同様の伝熱促進用切起しスリット細片２０
０がプレス成形されている。

【００２７】この前面下部熱交換器部２２ｂは、略直立
して配置されており、伝熱フィン１００の上下両端部で
のフィン端がフリーとなるが、端部に位置するフィン面
部に波形フィンＳが成形されているので、組み立て工程
での変形を抑えることが出来る。また、前面下部熱交換
器部２２ｂの下端部２３は、前列の最下段伝熱管１０２
の後方に広い伝熱面積を有するように形成されている。
具体的には、この下端部２３は前列の最下段伝熱管挿通
穴１０８の直下に近接して略水平に形成されている。そ
して、この前列の最下段伝熱管１０２の後方の広い伝熱
面積部分には、波形フィンＳが形成されている。さらに
は、この波形フィンＳの一部を含む後側下角部を切り欠
いて傾斜部２３ａが形成されている。この傾斜部２３ａ
は円弧状等に形成されていても良い。この傾斜部２３ａ
は、波形フィンＳ及び後部風止リブ４１と相俟って、前
列の最下段伝熱管１０２の後方でかつ後列の最下段伝熱
管１０２の下方に位置する部分の通風抵抗を調節する機
能を有し、この通風抵抗の調節を著しく容易にし、性能
向上を図ることができる。また、この傾斜部２３ａは、
下端部における結露水滴の流下を著しく容易にすること
ができるものである。

【００２８】このように成形された伝熱フィン１００は
６個の伝熱管挿通穴１０８（段ピッチ６）毎に切断され
て順次積み重ねられ所定枚数に達した後、ヘアピン曲げ
された伝熱管１０２が挿入されて前面下部熱交換器部２
２ｂが組み立てられる。

【００２９】前面下部熱交換器２２ｂの波形フィンＳ
は、山高さや山数等の仕様が切起しスリット細片２００
が設けられているフィン面の通気抵抗と異なるように設
定され、最下段伝熱管の性能向上に適した通風抵抗にな
るように予め数値解析手法等により設定され、通風調節
用抵抗部を構成している。

【００３０】前記したように本発明の一実施例になる伝
熱フィン１００は、上部熱交換器部２２ａの逆Ｖ字折り
曲げ部や上部熱交換器部２２ａ及び下部熱交換器部２２
ｂの両端部に位置するフィン面Ｓには図１、図３、図
６、図７に示すように波形加工部が施されたフィン構造
となっているので、切欠き部２６をプレス切断するとき
や、伝熱フィン１００を所定の長さにプレス切断すると
きには、切起しスリット細片２００が切り屑となって生
産性の低下を招く等の問題は生じないので生産性が良好
である。

【００３１】また、伝熱フィン１００の切断端面に位置
する波形フィンＳは、切起しスリット細片２００が設け
られているフィン面の通風抵抗と異なるように設定さ
れ、最下段伝熱管１０２の性能向上に適した通風抵抗に
なるように、予め数値解析手法等により設定されている
ので、折り曲げ部や下端部における通過風速が他の部分
と同じ程度になり、全体として風速分布が均一化され、
熱交換性能が大幅に向上される。また、貫流ファン２４
へ流入する流速分布も均一化されてファン騒音が低下す
る。このため、ファン騒音が同じ場合には風量が増加す
るので、風量アップによる大幅な性能向上を達成出来る
という効果を奏する。

【００３２】さらには、冷房運転時に前面下部熱交換器
部２２ｂの下端部２３に流下した結露水滴は波形フィン
Ｓに形成される谷状溝部Ｖに案内されるように露受け皿
３０へ流下するので、この波形フィンＳ部による流速分
布の均一化と相俟って、水滴の飛散等を防止できる。

【００３３】しかも、本発明の一実施例になる前面下部
熱交換器部２２ｂの下端部フィンは、フィン長手方向に
大略一定の幅でほぼ水平に切断されて形成され、前列の
最下段伝熱管１０２の後方に広い伝熱面積が確保されて
いるので、この点からも性能向上を図ることができる。

【００３４】そして、上記空気調和機用室内ユニット２
０の冷媒流路内における冷媒は、例えば冷房運転時に
は、室外熱交換器で凝縮液化した冷媒が図示しない絞り
機構を経て低温の気液二相冷媒となって、図２中に示す
矢印１２のように上部熱交換器部２２ａに流入する。こ
の上部熱交換器部２２ａに流入した気液二相冷媒は、機
構部２５を経て前面下部熱交換器部２２ｂへと至り、こ
の間に伝熱フィン１００を介して空気を冷却し、蒸発気
化して気相冷媒の割合を増しながら図示しない圧縮機へ
と送られる。なお、この絞り機構部２５は冷房運転時に
は通路抵抗とならないよう全開に設定されている。この
ようにして冷却された室内空気は、貫流ファン２４によ
り被空調室内へ吹き出されて冷房に供せられる。

【００３５】かかる冷房運転時において、室内ユニット
２０の室内熱交換器２１が蒸発器として作用する場合に
は、管内冷媒温度が通常の室内空気温度より低く保たれ
ているため、空気中の水分が熱交換器表面に結露し保水
される。保水量が一定量を超えると熱交換器の下方に流
下して下端部２３に至り、さらに下端部２３から露受け
皿３０へ流下して露受け皿３０に連接された図示しない
排水パイプを通って外部に排水される。

【００３６】前面下部熱交換器部２２ｂのフィン下端部
２３は、前列の最下段伝熱管１０２の直下に近接して略
水平に形成され、かつ後側下角部に傾斜部２３ａが形成
されており、このフィン下端部２３に突き当たるように
露受け皿３０に一対の風止リブ４０、４１が立設されて
いる。前部風止リブ４０はその上端部が前面下部熱交換
器部２２ｂの前列の伝熱管１０２の中心部付近より前方
に位置している。また、後部風止リブ４１は波形フィン
Ｓの前端より後方に上端部が位置している。なお、この
実施例においては、前列の最下段伝熱管１０２の中心付
近に前部風止リブ４０が位置し、波形フィンＳの中央部
付近でかつ傾斜部２３ａの途中部分に後部風止リブ４１
の上端部が位置している。さらには、風止リブ４０、４
１間の間隔Ｌは、気流方向にみた熱交換器フィン幅Ｗに
対して、詳細を後述するように０．４〜１．０の範囲内
に設定することが好ましく、この実施例ではほぼ０．５
に設定されている。

【００３７】次に、風止リブ４０、４１、波形フィンＳ
等に関する前面下部熱交換器部２２ｂの作用効果につい
てさらに詳しく説明する。

【００３８】冷房運転時は管内冷媒の蒸発温度が約１０
℃と通常の室内空気温度より低い温度に設定されている
ので、熱交換器２１の温度も低温になる。低い温度にな
っている熱交換器２１によって露受け皿３０が直接冷却
されないように、図１及び図２に示すように空間部３２
が設けられているが、この空間部３２を通って直接バイ
パスするバイパス流を防ぐための風止リブが従来より設
けられている。一方、冷房運転時には、除湿水滴が熱交
換器２１の下方へ流下する際に熱交換器２１の下部で保
水されると性能低下を生じるので、この排水を促進出来
るようなリブ構造であることが求められる。

【００３９】そこで、前記特性を両立できるリブ構造に
ついて現象に立ち入った検討を種々行なった。具体的に
は、リブ構造に起因する熱交換器下端部での風速分布と
熱交換量について主として数値解析手法（有限体積法、
k-ε乱流モデル使用）を取り入れた現象解明を行なっ
た。

【００４０】まず、風止リブが一対で構成されている従
来技術１に近似する構造と、風止リブが一つで構成され
て従来技術２に近似する構造について、風速分布に関す
る現象解明を行なった。この結果は、従来技術の欄で述
べた通り、前者においては、図１７に示すように一対の
リブの前方において前後の最下段伝熱管の間を通る風速
の速いバイパス流が生ずることが判明し、後者において
は、図１８に示すようにリブの前方において前列の最下
段伝熱管の後方の広い伝熱面積部を通る風速の速いバイ
パス流が生ずることが判明した。

【００４１】そこで、前面下部熱交換器部２２ｂのフィ
ン下端部２３の形状、一対の風止リブ４０、４１の位置
及び間隔、前列の最下段伝熱管１０２の後方の伝熱フィ
ン部分の通風抵抗との関係等を数値解析手法を取り入れ
て現象解明を行なうことにより、本発明に至ったもので
ある。即ち、前面下部熱交換器部２２ｂの下端部を前列
の最下段伝熱管１０２の後方に広い伝熱面積を有するよ
うに形成したものにおいて、伝熱管１０２の各段間の切
起しスリット細片２００の通風抵抗と異なる通風抵抗の
波形フィンＳを前列の最下段伝熱管１０２の後方の伝熱
フィン部分に形成し、さらには前部風止リブ４０の上端
部を前面下部熱交換器部２２ｂの前列の伝熱管１０２の
中心部付近より前方に位置するとともに後部風止リブ４
１の上端部を波形フィンＳの前端より後方に位置するよ
うにしたものである。

【００４２】この本発明における数値解析手法を取り入
れた現象解明の例を図８及び図９を用いて説明する。

【００４３】図８の例は、風止リブ４０、４１の上端部
の間隔Ｌを前面下部熱交換器部２２ｂの幅Ｗとほぼ同じ
に設定した場合、即ち、前部風止リブ４０の上端部が前
列の最下段伝熱管１０２の前方に位置すると共に後部風
止リブ４１の上端部が伝熱フィン１００の下端部２３の
後端（具体的には傾斜部２３ａの後端）に位置した場合
において、波形フィンＳの通風抵抗を調節して数値解析
手法により速度ベクトルを算出し、風速分布で表示した
例を示す。

【００４４】この図８に示される風速分布から明らかな
ように、前列の最下段伝熱管１０２と前部風止リブ４０
の上端部との間からバイパスするバイパス流はほとんど
なく、前列の最下段伝熱管１０２の上方を通った空気流
が前列の最下段伝熱管１０２の後方に流入し、さらには
一部が風止リブ４０，４１で区画された空間３３内での
循環流に引き込まれるように熱交換器の下方に向かう二
次流れが誘起され、全体として均一な風速分布となって
いる。これにより、熱交換性能が向上すると共に、前面
下部熱交換器部２２ｂの下端部２３での除湿水滴の吹き
上げによる飛散を防止できる。特に、前面下部熱交換器
部２２ｂの下端部へ流下した冷房運転時の結露水滴は、
この二次流れによってその排水が促進され、波形フィン
Ｓの溝による排水促進機能と相俟って性能を一段と向上
することができる。

【００４５】図９の例は、風止リブ４０、４１の上端部
の間隔Ｌを前面下部熱交換器部２２ｂの幅Ｗのほぼ半分
に設定した場合、即ち、前部風止リブ４０の上端部が前
列の最下段伝熱管１０２のほぼ中心部付近に位置すると
共に後部風止リブ４１の上端部が伝熱フィン１００の波
形フィンＳの中央部付近（具体的には傾斜部２３ａの前
端部）に位置している場合において、波形フィンＳの通
風抵抗を調節して数値解析手法により速度ベクトルを算
出し、風速分布で表示した例を示す。

【００４６】この図９に示される風速分布から明らかな
ように、前列の最下段伝熱管１０２と前部風止リブ４０
の上端部との間から若干のバイパス流が生ずるが、前列
の最下段伝熱管１０２の上方を通った空気流が前列の最
下段伝熱管１０２の後方に十分に流入し、全体として均
一な風速分布となっている。これにより、熱交換性能が
向上すると共に、前面下部熱交換器部２２ｂの下端部２
３での除湿水滴の吹き上げを防止できる。

【００４７】さらに、風止リブ間距離Ｌを中心部から徐
々に広げて風止リブ間距離Ｌと気流方向熱交換器幅Ｗと
の比（以下、風止リブ間距離比という）Ｌ／Ｗを変化さ
せ、それに対する暖房能力の変化の現象解明を行なっ
た。

【００４８】その結果を図１０に示す。図１０におい
て、Ｑは本発明の第１実施例における風止リブ間距離比
Ｌ／Ｗを変化させた場合の本発明暖房能力であり、Ｑｒ
は従来の図 に示す前面下部熱交換器部の下部の形状及
び露受部のリブ形状とした場合の従来暖房能力であり、
本発明暖房能力Ｑと従来暖房能力Ｑｒとの比（以下、暖
房能力比という）Ｑ／Ｑｒを実線特性として示す。な
お、この暖房能力は、熱交換器入口冷媒温度６５℃、凝
縮温度３８℃に設定した場合のものである。

【００４９】この図１０から明らかな通り、風止リブ間
距離比Ｌ／Ｗが０．４〜１．０の範囲内において、格段
に暖房能力比Ｑ／Ｑｒが向上することが判明した。これ
は、Ｌ／Ｗ＝０．４〜１．０の範囲で、バイパス流を抑
える効果と、波形フィンＳによって前列の最下段熱交換
器１０２の後方へ気流が十分に流入する効果とによって
もたらされるものである。したがって、本発明になる風
止リブ間距離比Ｌ／ＷとしてはＬ／Ｗ＝０．４〜１．０
に設定するのが望ましい。これによって暖房能力のみな
らず冷房能力がより一層改善されるという効果を奏す
る。なお、風止リブ間距離比Ｌ／Ｗが１．０を超える範
囲では急激な性能低下が認められるが、これは本発明に
よる構成要件を外れて熱交換器下端部から風止リブ４１
が離れてしまうためである。

【００５０】次に、本発明の第２実施例を図１１から図
１３を用いて説明する。本実施例は、熱交換器２１が次
に述べる通り第１実施例と相違するものであり、その他
の点については第１実施例と基本的には同一である。

【００５１】本実施例では、熱交換器２１を構成する逆
Ｖ字形上部熱交換器部２２ａ及び前面下部熱交換器部２
２ｂを構成する伝熱フィン１００の伝熱面構造として、
熱交換器折り曲げ部や端部に位置する部分を他の部分に
比べて切り起しスリット細片２００ｃの数を少なく構成
している。

【００５２】本実施例によれば、熱交換器２１の折り曲
げ部や端部におけるフィン面に設ける伝熱促進用スリッ
ト細片２００ｃの数を他の部分に比べて少なく設けてい
るので、フィンをプレス切断するときに発生するスリッ
ト細片２００ｃの切断屑が少なく抑えられるので生産性
が向上する。また、スリット細片２００ｃを少なく設け
ているので、冷房運転時の結露水滴の排水が良好にな
る。また、熱交換器全体として場所によらず通気抵抗が
大略均一になるので風速分布が均一化されて性能が向上
する。

【００５３】次に、本発明の第３実施例を図１４を用い
て説明する。本実施例は、室内熱交換器２１の逆Ｖ字形
上部熱交換器部２２ａの背面傾斜部２２ａＢの風上側に
補助熱交換器２２０を追加した構成にしている点が第１
実施例と相違するものであり、その他の点については第
１実施例と基本的には同一である。

【００５４】本実施例によれば、除湿運転時に凝縮器と
して作用する上部熱交換器部の性能が向上するので暖房
運転時や冷房運転時及び除湿運転時の図示しない圧縮機
の入力が低減され、エネルギー効率が改善されるという
効果を奏する。

【００５５】次に、本発明の第４実施例を図１５を用い
て説明する。本実施例は、一対の風止リブ４０、４１の
間に中間リブ４０ｍを追加した構成にしている点にて第
１実施例と相違するものであり、その他の点については
第１実施例と基本的には同一である。

【００５６】本実施例によれば、風止リブ４０，４１、
４０ｍにより、風止効果が更に改善されるとともに、中
間リブ４０ｍによって露受け皿３０の露受け区画が増え
るので排水性が改善されるという効果を奏する。

【００５７】次に、本発明の第５実施例を図１６を用い
て説明する。本実施例は、室内熱交換器２１の逆Ｖ字形
上部熱交換器部２２ａの背面傾斜部２２ａＢの下端部に
設けた露受け皿３０Ｂに一対の風止リブ４５、４６を追
加した構成にしている点にて第４実施例と相違するもの
であり、その他の点については第４実施例と基本的には
同一である。

【００５８】本実施例によれば、冷房能力に応じた短い
熱交換器２２ａＢを用いた場合でも背面側でのバイパス
流を防止出来るので、ファンケーシング２０２を共用化
できて生産コストが改善されるという効果を奏する。

【００５９】

【発明の効果】本発明によれば、前面下部熱交換器にお
けるバイパス流を低減すると共に風速分布を均一化し
て、熱交換性能を向上し、冷房運転時に結露水滴の飛散
を防止すると共に十分に冷却された空気を室内に送風す
る快適な空気調和機を得ることができる。

【００６０】また、本発明によれば、製作が容易で、前
面下部熱交換器におけるバイパス流を低減すると共に風
速分布を均一化して、熱交換性能を向上し、冷房運転時
に結露水滴の飛散を防止すると共に十分に冷却された空
気を室内に送風する快適な空気調和機を得ることができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例の空気調和機の室内ユニッ
トの縦断面図である。

【図２】図１の室内ユニットの冷媒配管の接続構成を説
明する縦断面図である。

【図３】図１の室内ユニットに用いる上部熱交換器部の
伝熱フィンの加工時の平面図である。

【図４】図１の室内ユニットに用いる前面下部熱交換器
部の伝熱フィンの加工時の平面図である。

【図５】図３のＡ−Ａ断面図である。

【図６】図３のＢ−Ｂ断面図である。

【図７】図４のＣ−Ｃ断面図である。

【図８】図１の室内ユニットにおける風止リブ間距離が
前面下部熱交換器幅にほぼ等しい場合の風速分布図であ
る。

【図９】図１の室内ユニットにおける風止リブ間距離が
前面下部熱交換器幅のほぼ半分の場合の風速分布図であ
る。

【図１０】図１の空気調和機の暖房能力比の特性図であ
る。

【図１１】本発明の第２実施例の空気調和機の室内ユニ
ットの縦断面図である。

【図１２】図１１の室内ユニットに用いる上部熱交換器
部の伝熱フィンの加工時の平面図である。

【図１３】図１１の室内ユニットに用いる前面下部熱交
換器部の伝熱フィンの加工時の平面図である。

【図１４】本発明の第３実施例の空気調和機の室内ユニ
ットの縦断面図である。

【図１５】本発明の第４実施例の空気調和機の室内ユニ
ットの縦断面図である。

【図１６】本発明の第５実施例の空気調和機の室内ユニ
ットの縦断面図である。

【図１７】従来技術１に近似する構造の風速分布図であ
る。

【図１８】従来技術２に近似する構造の風速分布図であ
る。

【符号の説明】

２０…室内ユニット、２１…室内熱交換器、２２ａ…上
部熱交換器部、２２ａＦ…前面上部熱交換器部、２２ａ
Ｂ…背面上部熱交換器部、２２ｂ…前面下部熱交換器、
２３…下端部、２３ａ…傾斜部、２４…貫流ファン、２
６…切欠き部、３０…露受け皿、４０…前部風止リブ、
４１…後部風止リブ、５０…前方ノーズ、１００…伝熱
フィン、１０２…伝熱管、１０３…ベンドパイプ、１０
４…分岐管、１０６…配管、１０８…伝熱管挿通穴、２
００…切起しスリット細片、２０１…箱体、２０２…フ
ァンケーシング、２０３…上部吸込み口、２０４…前面
吸込み口、２０５…吹出し口、Ｓ…波形スリット、Ｖ…
谷状溝部。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 佐々木 重幸 茨城県土浦市神立町502番地 株式会社日 立製作所機械研究所内 (72)発明者 小暮 博志 栃木県下都賀郡大平町大字富田800番地 株式会社日立栃木テクノロジー内 (72)発明者 森本 素生 栃木県下都賀郡大平町大字富田800番地 株式会社日立栃木テクノロジー内 Ｆターム(参考） 3L051 BE05 BE07

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】吸込み口及びその下方に吹出し口を有する
   箱体と、所定間隔で多数枚並置した伝熱フィンに多数段
   かつ２列の伝熱管を千鳥状に挿通して形成された熱交換
   器と、前記熱交換器の下方に位置する樹脂成形された露
   受皿と、室内空気を前記吸込み口から前記熱交換器を通
   して吸込み前記吹出し口へ吹出す貫流ファンとを備え、
   前記熱交換器は略垂直に設けられた前面下部熱交換器部
   を有し、前記前面下部熱交換器部の伝熱フィンは、前列
   の最下段伝熱管の後方に広い伝熱面積を有するように下
   端部を形成し、かつ前記伝熱管の各段の間に位置する部
   分に複数の切起しスリット細片を形成すると共に、前列
   の最下段伝熱管の後方でかつ後列の最下段伝熱管の下方
   に位置する部分に前記切起しスリット細片の通風抵抗と
   異なる通風抵抗を有する通風調節用抵抗部を形成し、前
   記露受皿は、露受皿底面と前面下部熱交換器部下面との
   間を塞ぎかつ前面下部熱交器部の前列の伝熱管の中心部
   付近より前方に上端部が位置する前部風止リブと、露受
   皿底面と前面下部熱交換器部下面との間を塞ぎかつ前記
   通風調節用抵抗部の前端より後方に上端部が位置する後
   部風止リブとを有することを特徴とする空気調和機。
2. 【請求項２】吸込み口及びその下方に吹出し口を有する
   箱体と、所定間隔で多数枚並置した伝熱フィンに多数段
   かつ２列の伝熱管を千鳥状に挿通して形成された熱交換
   器と、前記熱交換器の下方に位置する樹脂成形された露
   受皿と、室内空気を前記吸込み口から前記熱交換器を通
   して吸込み前記吹出し口へ吹出す貫流ファンとを備え、
   前記熱交換器は略垂直に設けられた前面下部熱交換器部
   を有し、前記前面下部熱交換器部の伝熱フィンは、前列
   の最下段伝熱管の後方に広い伝熱面積を有するように下
   端部を形成し、前記伝熱管の各段の間に位置する部分に
   複数の切起しスリット細片を形成すると共に、前列の最
   下段伝熱管の後方でかつ後列の最下段伝熱管の下方に位
   置する部分に前記切起しスリット細片の通風抵抗と異な
   る通風抵抗を有する通風調節用波形フィンを形成し、前
   記露受皿は、露受皿底面と前面下部熱交換器部下面との
   間を塞ぎかつ前面下部熱交器部の前列の伝熱管の中心部
   付近より前方に上端部が位置する前部風止リブと、露受
   皿底面と前面下部熱交換器部下面との間を塞ぎかつ前記
   通風調節用波形フィンの前端より後方に上端部が位置す
   る後部風止リブとを有し、さらには前記前部風止リブ及
   び前記後部風止リブ間の距離と前記伝熱フィンの気流方
   向幅との比を０．４〜１．０の範囲内としたことを特徴
   とする空気調和機。
3. 【請求項３】吸込み口及びその下方に吹出し口を有する
   箱体と、所定間隔で多数枚並置した伝熱フィンに多数段
   かつ２列の伝熱管を千鳥状に挿通して形成された熱交換
   器と、前記熱交換器の下方に位置する樹脂成形された露
   受皿と、室内空気を前記吸込み口から前記熱交換器を通
   して吸込み前記吹出し口へ吹出す貫流ファンとを備え、
   前記熱交換器は略垂直に設けられた前面下部熱交換器部
   を有し、前記前面下部熱交換器部の伝熱フィンは、前列
   の最下段伝熱管の後方に広い伝熱面積を有するように下
   端部を形成し、前記伝熱管の各段の間に位置する部分に
   複数の切起しスリット細片を形成すると共に、前列の最
   下段伝熱管の後方でかつ後列の最下段伝熱管の下方に位
   置する部分に前記切起しスリット細片の通風抵抗と異な
   る通風抵抗を有する通風調節用波形フィンを形成し、さ
   らには前記通風調節用波形フィンの一部を含む後側下角
   部を切り欠いて傾斜部を形成し、前記露受皿は、露受皿
   底面と前面下部熱交換器部下面との間を塞ぎかつ前面下
   部熱交器部の前列の伝熱管の中心部付近より前方に上端
   部が位置する前部風止リブと、露受皿底面と前面下部熱
   交換器部下面との間を塞ぎかつ前記通風調節用波形フィ
   ンの中央部より後方に上端部が位置する後部風止リブと
   を有することを特徴とする空気調和機。
4. 【請求項４】吸込み口及びその下方に吹出し口を有する
   箱体と、所定間隔で多数枚並置した伝熱フィンに多数段
   かつ２列の伝熱管を千鳥状に挿通して形成された熱交換
   器と、前記熱交換器の下方に位置する樹脂成形された露
   受皿と、室内空気を前記吸込み口から前記熱交換器を通
   して吸込み前記吹出し口へ吹出す貫流ファンとを備え、
   前記熱交換器は、略垂直に設けられた前面下部熱交換器
   部と、それから斜め上方後方に延びて設けられた前面上
   部熱交換器部と、それから斜め下方後方に延びて設けら
   れた後部熱交換器部とを有し、前記各熱交換器部の伝熱
   フィンは、前記伝熱管の各段の間に位置する部分に複数
   の切起しスリット細片を形成すると共に、各熱交換器部
   と隣合う端面側に位置する部分に前記切起しスリット細
   片の通風抵抗と異なる通風抵抗を有する波形フィンを形
   成し、前記前面下部熱交換器部の伝熱フィンは、前列の
   最下段伝熱管の後方に広い伝熱面積を有するように下端
   部を形成し、前列の最下段伝熱管の後方でかつ後列の最
   下段伝熱管の下方に位置する部分に前記切起しスリット
   細片の通風抵抗と異なる通風抵抗を有する通風調節用波
   形フィンを形成し、前記露受皿は、露受皿底面と前面下
   部熱交換器部下面との間を塞ぎかつ前面下部熱交器部の
   最下端の伝熱管の後端より前方に上端部が位置する前部
   風止リブと、露受皿底面と前面下部熱交換器部下面との
   間を塞ぎかつ前記通風調節用波形フィンの中央部より後
   方に上端部が位置する後部風止リブとを有し、前記貫流
   ファンは前記各熱交換器部で囲まれた空間に配置したこ
   とを特徴とする空気調和機。