JP2015222146A - 熱交換器 - Google Patents

Abstract

【課題】空気調和機の室内熱交換器において、熱交換面積の最大化と結露水の排水性確保を実現する。
【解決手段】複数本の微細管を備えた扁平管３内の冷媒と周囲空気とが熱交換する熱交換器２Ａにおいて、上下に冷媒流動するように、第１の扁平管３１、第２の扁平管３２を備え、第１の扁平管３１と第２の扁平管３２とを交差するように配置することで、室内機１の背面側にも背面側熱交換部１７の配置が可能となり、熱交換面積を最大限確保でき、さらに、上部ヘッダ６Ａの鉛直下方に位置した第１の扁平管３１または第２の扁平管３２で、上部ヘッダ６Ａで発生し、滴下する結露水をトラップできる。
【選択図】図１

Description

本発明は、空気調和機の室内機に配置するパラレルフロータイプの熱交換器に関するものである。

従来から、複数本の微細管を備えた扁平管を並列に配置し、その両端にはヘッダを設け、扁平管内を流れる冷媒と扁平管外部の空気とが熱交換するパラレルフロー熱交換器はよく知られている（例えば、特許文献１）。

図１０には、特許文献１で示された空気調和機の室内機９１にパラレルフロー熱交換器９２を設置した例を示す。

図１０において、下部には下部ヘッダ（液側ヘッダ）４が、上部には上部ヘッダ（ガス側ヘッダ）５が設けられており、冷媒は、下部ヘッダ４と上部ヘッダ５の一方から他方へ向って上下方向に冷媒が流通する。

この熱交換器９２を蒸発器として使用する場合（室内機９１を冷房モードで使用する場合）、冷やされる側の空気湿度が高い条件においては、熱交換器９２の構成部材は周囲空気よりも低温度であるために、その表面にて、結露水が発生する場合がある。

結露水には、扁平管への結露水の凝集力（扁平管の間、または、フィンの間の狭小間隔に結露水がブリッジする力、つまり、捕捉される力）と、結露水に作用する重力と、室内機９１へ流入する空気流によって結露水に与えられる力とが作用する。これらの力のバランスによって、結露水は、扁平管を伝って熱交換器の下部に流下するか、または、熱交換器９２から滴下して送風路７へ飛散する。

そこで、図１０においては、結露水が冷房対象空間（部屋）へ放出してしまわないように、熱交換器９２の下方にドレンパン８を配置して、熱交換器９２から滴下する結露水を受け止めて、室外へと排出するようにしている。

特開２００８−２５６３０５号公報

特許文献１の構成においては、熱交換器９２は室内機９１の前面側のみに配置されており、空気調和機の性能所定の熱交換性能を確保するためには、側面方向に熱交換面積を広く取る必要が生じ、室内機９１の側面方向サイズ（幅）が大きくなるという課題があった。

また、上部ヘッダ５においては、その構成上、ヘッダの一部が鉛直下向きに向く面を形成してしまうこと、上部ヘッダ５の下部近傍に結露水がブリッジするような狭小部が存在しないことから、上述の空気流によって結露水に与えられる力が、結露水の凝集力に打ち勝って、結露水が送風路７へ飛散し、冷房対象空間（部屋）へ放出されてしまう恐れがあった。

この恐れを解決するために、特許文献１においては、ドレンパン８を、上部ヘッダ５の鉛直下側方向への投影面（水平投影面）をすべて覆うように配置しているが、この場合だと、送風路７に対するドレンパン８の排除面積が過度となり、送風性能が低下する懸念があった。

本発明は、パラレルフロー熱交換器において、熱交換性能の向上と排水性能の双方を担保する効果的な構成を提案するものである。

前記従来の課題を解決するために、本発明の熱交換器は、水平方向に設けられた第１の上部ヘッダと、前記第１の上部ヘッダに平行に設けられた第１の下部ヘッダと、前記第１の上部ヘッダと前記第１の下部ヘッダとの間に設けられた複数の第１の扁平管と、前記第１の扁平管の間に設けられた第１のフィンと、前記第１の上部ヘッダに平行に設けられた第２の上部ヘッダと、前記第１の下部ヘッダから離れた位置に設けられた第２の下部ヘッダと、前記第２の上部ヘッダと前記第２の下部ヘッダとの間に設けられた複数の第２の扁平管と、前記第２の扁平管の間に設けられた第２のフィンとを備え、前記第１の上部ヘッダの水平投影面に前記第２の扁平管を配置し、前記第２の上部ヘッダの水平投影面に前記第１の扁平管を配置したものである。

これによって、上部ヘッダの鉛直下部には、必ず扁平管が配置されているので、上部ヘッダから落下する結露水を扁平管でトラップして、下部ヘッダ周囲までの流下をガイドすることが可能となるので、送風路への結露水の放出を避けることができ、結露水の排水性向上が可能となる。

また、熱交換器の下方に設けるドレンパンも小型化も可能となり、ドレンパンが室内機の送風路の障害物となることがなく、送風性能向上を実現することが可能となる。

さらに、室内機の背面側にも熱交換器を配置することが可能となり、熱交換面積を最大限確保できるので、室内機の側面方向サイズがより小さい場合においても熱交換能力を確保することが可能となる。

本発明の熱交換器は、結露水の排水性能を担保できる。

実施の形態１に係る熱交換器を備えた室内機の横断面図 実施の形態１に係る熱交換器の（ａ）要部側面図（ｂ）要部下面図 実施の形態１に係る熱交換器の扁平管の断面図 実施の形態１に係る上流側熱交換器の（ａ）要部側面図（ｂ）要部下面図 実施の形態１に係る熱交換器を備えた冷凍サイクル回路の概略構成図 実施の形態１の変形例１に係る熱交換器の（ａ）要部側面図（ｂ）要部下面図 実施の形態１の変形例２に係る熱交換器の（ａ）要部側面図（ｂ）要部下面図 実施の形態２に係る熱交換器の（ａ）要部側面図（ｂ）要部下面図 実施の形態２の変形例に係る熱交換器の（ａ）要部側面図（ｂ）要部下面図 従来の熱交換器を備えた室内機の横断面図

第１の発明は、水平方向に設けられた第１の上部ヘッダと、前記第１の上部ヘッダに平
行に設けられた第１の下部ヘッダと、前記第１の上部ヘッダと前記第１の下部ヘッダとの間に設けられた複数の第１の扁平管と、前記第１の扁平管の間に設けられた第１のフィンと、前記第１の上部ヘッダに平行に設けられた第２の上部ヘッダと、前記第１の下部ヘッダから離れた位置に設けられた第２の下部ヘッダと、前記第２の上部ヘッダと前記第２の下部ヘッダとの間に設けられた複数の第２の扁平管と、前記第２の扁平管の間に設けられた第２のフィンとを備え、前記第１の上部ヘッダの水平投影面に前記第２の扁平管を配置し、前記第２の上部ヘッダの水平投影面に前記第１の扁平管を配置したものである。

これによれば、第１の上部ヘッダ、または、第２の上部ヘッダで発生した結露水が飛散した場合でも、重力方向の下方側や、空気の流れ方向の下流側に配置された、第１の扁平管、第２の扁平管などで形成される狭小部で、液滴をトラップして、その後、飛散させることなく、第１の下部ヘッダ、または、第２の下部ヘッダまで流下させることができる。このため、結露水を送風路や、熱交換器が設置された空間（部屋）へ放出することを避けることが可能となる。

また、副次的には、熱交換器の下方に設けるドレンパンの小型化による送風性能向上が可能となる。

さらに、限られたスペースの中で熱交換面積を増大でき、熱交換能力を向上することが可能となる。

第２の発明は、第１の発明において、前記第１の上部ヘッダ、または、前記第２の上部ヘッダの近傍では、前記第１の扁平管の間に、前記第２の扁平管が配置されたものである。これによれば、第１の上部ヘッダ、または、第２の上部ヘッダの下方側や、下流側に、第１の扁平管と第２の扁平管との間に形成される狭小部を、形成できるので、第１の上部ヘッダ、または、第２の上部ヘッダで発生した結露水の液滴をトラップして、その後、液滴を送風路や、熱交換器が設置された空間（部屋）へ飛散させることなく、第１の下部ヘッダ、または、第２の下部ヘッダまで流下させることができる。

第３の発明は、第１または第２の発明において、前記第１の上部ヘッダ、または、前記第２の上部ヘッダの近傍では、前記第１の扁平管と前記第２の扁平管とが接するものである。これによれば、確実に、第１の上部ヘッダ、または、第２の上部ヘッダの下方側や、下流側に、狭小部を形成できる。さらに、第１の扁平管と第２の扁平管のそれぞれの平坦部を接するように配置した場合には、隣接する第１の扁平管３１どうしの中央に第２の扁平管３２が位置する、または、隣接する第２の扁平管３２どうしの中央に第１の扁平管３１が位置することがないため、第１の扁平管３１や第２の扁平管３２の間を通過する空気の通風抵抗を低減できる。

第４の発明は、第１〜３のいずれか１つの発明において、前記第１の上部ヘッダと前記第２の上部ヘッダとを、横断面形状が上に凸の形状となるように配置したことにより、上部ヘッダの天面部に発生した結露水は自重作用によって下部へ流下しやすくなり、上部ヘッダの天面部の排水性を向上させることが可能となる。

第５の発明は、第１〜４のいずれか１つの発明において、前記第１の上部ヘッダと前記第２の上部ヘッダとを、前記第１の下部ヘッダと前記第２の下部ヘッダとの間隔より短い間隔で離れた位置に配置し、前記第１の上部ヘッダと前記第２の上部ヘッダとを連結管で接続したことにより、第１の上部ヘッダと第２の上部ヘッダとの間から空気を吸い込むことができるので、その部位の吸い込み空気と扁平管内の冷媒との熱交換性能が向上し、さらなる高効率化を実現できる。

第６の発明は、第１〜５のいずれか１つの発明において、前記第１の上部ヘッダと前記第２の上部ヘッダを一体に形成することにより、部品点数を削減できるので、低コスト化を実現できる。

第７の発明は、第１〜６のいずれか１つの発明の熱交換器の鉛直方向上部に、さらに別の熱交換器を配置することにより、熱交換面積をさらに確保することで、高効率化を実現しつつ、別の熱交換器から飛散した結露水も第１〜６のいずれか１つの発明の熱交換器でトラップでき、結露水の排水性を確保できる。

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。

（実施の形態１）
本発明の第１の実施形態の熱交換器の適用例として、一般家庭で使用されている空気調和機の室内機で説明を行う。図１は本発明の実施の形態１の熱交換器を備えた室内機の横断面図である。なお、以下の説明では、室内機において、室内の壁にとりつける側を背面とし、背面に対向する側を前面として説明する。

室内機１は外殻を形成するケーシング１１を備え、その内部に本発明の第１の実施形態の熱交換器である熱交換器２Ａと、熱交換器２Ａの上方に設けられた上流側熱交換器１４とを備えている。ケーシング１１の前面と天面には吸込口１２が、前面と底面とで形成される角部には吹出口１３が設けられている。ケーシング１１内には、吸込口１２から吹出口１３にかけて送風路７が形成されている。

また、室内機１は、吸込口１２から取り入れられた空気を、上流側熱交換器１４、熱交換器２Ａとで熱交換して室内に吹き出すための横流ファン９を備えている。横流ファン９は、送風路７内の熱交換器２Ａの下部に、回転軸が室内機１の幅方向と平行となるように配置されている。

フィルタ１０は、吸込口１２と上流側熱交換器１４との間に設けられている。また、ケーシング１１には、上流側熱交換器１４と熱交換器２Ａからの結露水を受けるためのドレンパン８が設けられている。

空気調和機が運転を開始すると、横流ファン９が回転し、横流ファン９の旋回動による空気のかきだし作用によって、送風路７内における横流ファン９の上流が低圧になる。これにより生じる吸込力によって、空気は、吸込口１２から室内機１内へ流入し、フィルタ１０にて、ホコリが除去された後、上流側熱交換器１４、熱交換器２Ａの順に通過した後、横流ファン９で増速され、吹出口１３から室内（冷・暖房対象空間）へと吹き出される。

空気流は、上流側熱交換器１４、熱交換器２Ａを通過する際に、上流側熱交換器１４、熱交換器２Ａを構成する扁平管内の冷媒と熱交換することで、冷風または温風となる。

ここで、熱交換器について詳しく説明する。上流側熱交換器１４は、パラレルフロー熱交換器であり、室内機１の側方からみて、横流ファン９の上方を覆うように配置されている。

上流側熱交換器１４は、横流ファン９の前方側に位置する前面側熱交換部２６と横流ファン９の後方側に位置する背面側熱交換部２７とを備えている。前面側熱交換部２６は、水平方向に設けられた前面側下部ヘッダと、前面側下部ヘッダと平行に設けられた上部ヘ
ッダ５と、前面側下部ヘッダと上部ヘッダ５との間に設けられた複数の扁平管３と、複数の扁平管３の間に設けられたフィン１５とを備えている。背面側熱交換部２７は、水平方向に設けられた背面側下部ヘッダと、上述の上部ヘッダ５と、背面側下部ヘッダと上部ヘッダ５との間に設けられた複数の扁平管３と、複数の扁平管の間に設けられたフィン１５とを備えている。

熱交換器２Ａは、上流側熱交換器１４の下流側に配置されたパラレルフロー熱交換器であり、室内機１の側方からみて、横流ファン９の上方を覆うように配置されている。

熱交換器２Ａは、横流ファン９の前方側に位置する前面側熱交換部１６と横流ファン９の後方側に位置する背面側熱交換部１７とを備えている。前面側熱交換部１６は、水平方向に設けられた上部ヘッダ６Ａと、上部ヘッダ６Ａに平行に設けられた第１の下部ヘッダ４１と、上部ヘッダ６Ａと第１の下部ヘッダ４１との間に設けられた複数の第１の扁平管３１と、第１の扁平管３１の間に設けられた第１のフィン１５１とを備えている。

背面側熱交換部１７は、第１の下部ヘッダ４１から離れた位置に設けられた第２の下部ヘッダ４２と、上部ヘッダ６Ａと第２の下部ヘッダ４２との間に設けられた複数の第２の扁平管３２と、第２の扁平管３２の間に設けられた第２のフィン１５２とを備えている。

換言すると、熱交換器２Ａの下方には、一対の下部ヘッダである第１の下部ヘッダ４１と第２の下部ヘッダ４２が設けられ、第１の下部ヘッダ４１には、第１の扁平管３１が図１の奥行き方向に列をなして接続され、第２の下部ヘッダ４２には、第２の扁平管３２が図１の奥行き方向に列をなして接続されている。第１の扁平管３１と第２の扁平管３２は、第１の下部ヘッダ４１と第２の下部ヘッダ４２それぞれから、上方、かつ、互いに近接する方向に伸びるように設置されており、上部にて互いに交差した後、逆Ｖ字型をした上部ヘッダ６Ａに接続されている。

ドレンパン８は、第１の下部ヘッダ４１、第２の下部ヘッダ４２のぞれぞれの下面から側面にかけて設置されている。冷房モードでこの室内機１を使用すると、上流側熱交換器１４、熱交換器２Ａは、周囲空気から熱を吸熱する蒸発器として作用するので、自然、周囲空気よりも低温となる。このとき、上流側熱交換器１４、熱交換器２Ａの周囲空気との接触表面温度が、周囲空気の飽和空気条件の温度以下ならば、上流側熱交換器１４、熱交換器２Ａの表面に結露水が発生する。ドレンパン８はこのようにして発生した水を回収して、室外へと排出する。

図２は、本発明の第１の実施の形態における熱交換器２Ａの上部ヘッダ６Ａと扁平管３の接続部の概要を示した（ａ）要部側面図、（ｂ）要部下面図である。

図２において、上部ヘッダ６Ａの下部（水平投影面、図２中のＡ領域）を覆うように、第１の扁平管３１、第２の扁平管３２が設置されている。また、第１の扁平管３１と第２の扁平管３２は、互いに千鳥配置されており、互いが干渉し合わないように上部ヘッダ６Ａに接続されている。つまり、上部ヘッダ６Ａの下部では、第１の扁平管３１の間に、第２の扁平管３２が配置され、側面視において（上部ヘッダ６Ａの軸方向に熱交換器２Ａを見た場合において）、互いに交差するように構成されている。なお、上部ヘッダ６Ａの下部を覆うように、第１の扁平管３１の間に第１のフィン１５１が配置されていてもよい。また、上部ヘッダ６Ａの下部を覆うように、第２の扁平管３２の間に第２のフィン１５２が配置されていてもよい。

第１の扁平管３１、第２の扁平管３２それぞれの間に設けられた第１のフィン１５１、第２のフィン１５２は、ジグザク形状をしたコルゲーテッドストレートフィンである。な
お、第１のフィン１５１、第２のフィン１５２のフィン形状は、この形状に限定されることはなく、ルーバが設けられたコルゲーテッドルーバフィンの方が熱交換性能向上の面では好ましい。また、差込式のストレートフィンを設置してもかまわない。

上部ヘッダ６Ａは、第１の扁平管３１が接続される第１の上部ヘッダ６Ａ１と、第２の扁平管３２が接続される第２の上部ヘッダ６Ａ２とを備えている。第１の上部ヘッダ６Ａ１と第２の上部ヘッダ６Ａ２は、それぞれ、断面が略矩形の中空の管であり、幅が広い方の一面に第１の扁平管３１、第２の扁平管３２がそれぞれ挿入されている。第１の上部ヘッダ６Ａ１の第１の扁平管３１が挿入された面に対向する面と、第２の上部ヘッダ６Ａ２の第２の扁平管３２が挿入された面に対向する面は、それぞれ、異なる方向に水平面に対して傾斜して設けられている。

第１の上部ヘッダ６Ａ１と第２の上部ヘッダ６Ａ２は、それぞれ、幅が狭い方の面のうち上方に位置する面側で接し、一体で形成されている。このため、上部ヘッダ６Ａは、上に凸形状をなした、逆Ｖ字形である。なお、第１の上部ヘッダ６Ａ１と第２の上部ヘッダ６Ａ２のそれぞれの内部空間は、連通している。

第１の上部ヘッダ６Ａ１の水平投影面には、接続された第１の扁平管３１以外に、第２の扁平管３２の一部も配置されている。また、第２の上部ヘッダ６Ａ２の水平投影面には、接続された第２の扁平管３２以外に、第１の扁平管３１の一部も配置されている。

第１の扁平管３１、第２の扁平管３２について、図３を用いて説明する。図３は、熱交換器２Ａの扁平管３の断面図である。第１の扁平管３１、第２の扁平管３２はそれぞれ、扁平管３であり、内部に冷媒流路となる微細管３ａを備えた細長い平板状の伝熱管であり、その外表面は、対向する二面の平坦部３ｂと、二面の平坦部３ｂをつなぐ二面の側部３ｃとから構成されている。

第１の扁平管３１の内部に形成された微細管３ａは、第１の下部ヘッダ４１の内部空間と、第１の上部ヘッダ６Ａ１の内部空間とにそれぞれ連通している。また、第２の扁平管３２の内部に形成された微細管３ａは、第２の下部ヘッダ４２の内部空間と、第２の上部ヘッダ６Ａ２の内部空間とにそれぞれ連通している。

以上のように構成された熱交換器２Ａについて、以下にその動作、作用を説明する。

図１、図２に示した通り、熱交換器２Ａの扁平管３は上部ヘッダ６Ａより前後下方へと伸びており、前面側熱交換部１６と背面側熱交換部１７とを備えている。このため、図１０に示した従来の熱交換器９２に比べると、室内機１の背面側へも熱交換部を設置することが可能となっており、熱交換面積拡大による熱交換性能の確保ができるので、室内機の側面方向サイズを拡大することなく、冷暖房能力向上を実現できる。

また、図１に示した通り、熱交換器２Ａの上部には、さらに、上流側熱交換器１４が設置されており、さらなる熱交換面積の増加を図っている。本実施の形態においては、熱交換器２Ａは、上流側熱交換器１４と２段積み重ねられた構造となっているが、室内機１のサイズが許容できる範囲においては、更に段数を積みましてもかまわない。

熱交換器２Ａは、上部ヘッダ６Ａの下部を覆うように、第１の扁平管３１、第２の扁平管３２が設置されているので、上部ヘッダ６Ａで発生した結露水が落下した場合でも、その下部には、数多くの狭小部が位置するので、結露水の凝集力（狭小部に結露水がブリッジする力、つまり、補足される力）によって、狭小部にトラップされやすい。なお、ここで述べた狭小部とは、隣り合った第１の扁平管３１どうしの間に形成される空間や、隣り
合った第２の扁平管３２どうしの間に形成される空間や、隣り合った第１の扁平管３１と第２の扁平管の間に形成される空間（側面から見ると交差部２３で形成される空間）や、第１のフィン１５１や、第２のフィン１５２のジグザグ形状の間に形成される空間や、第１のフィン１５１と第１の扁平管３１との間に形成される空間や、第２のフィン１５２と第２の扁平管３２との間に形成される空間である。

狭小部でトラップされた水は、結露水の凝集力、空気流によって与えられる力、重力がバランスして、第１の扁平管３１または第２の扁平管３２を伝って、第１の下部ヘッダ４１または第２の下部ヘッダ４２へと流下する。その後、結露水は、ドレンパン８に到達し、室内機１の外に導かれ室外に排水される。

このように、熱交換器２Ａは、第１の上部ヘッダ６Ａ１の鉛直下部に第２の扁平管３２を配置し、第２の上部ヘッダ６Ａ２の鉛直下部に第１の扁平管３１を配置しているため、第１の上部ヘッダ６Ａ１から落下する結露水を第２の扁平管３２でトラップし、第２の上部ヘッダ６Ａ２から落下する結露水を第１の扁平管３１でトラップできる。そして、第１の扁平管３１によって、第１の下部ヘッダ４１周囲までの流下をガイドし、第２の扁平管３２によって、第２の下部ヘッダ４２周囲までの流下をガイドすることが可能となるので、送風路７への結露水の放出を避けることができ、結露水の排水性向上が可能となる。

図４は、室内機１の上流側に設置された上流側熱交換器の（ａ）要部側面図（ｂ）要部下面図である。上流側熱交換器１４において、図２で示した熱交換器２Ａの上部ヘッダ６Ａと同様に、上部ヘッダ５は、単一であるが、その下部に設けられた扁平管３は互いに交差していない。このため、この上部ヘッダ５で結露水が発生した場合、図４のＡ領域においては、結露水の凝集力によって、上部ヘッダ５と扁平管３の接続部から扁平管３を伝わり、前方側下部ヘッダまたは後方側下部ヘッダへ流れるが、Ｂ領域においては、結露水が凝集、誘導される狭小部は存在しておらず、そのまま室内機１の送風路７へ水滴が落下してしまう恐れがある。

このため、このような送風路７への落下を避けるためには、上部ヘッダ５の真下に落下する液滴をトラップして、室外へと導くドレンパン８、もしくは、それに準じた部材を設置する必要があるが、ドレンパン８を設置した場合、それ自体が送風路７の障害物となって、室内機１の送風性能が悪化する懸念がある。

しかし、本実施の形態では、上流側熱交換器１４の下部に、熱交換器２Ａを配置しているので、図４のＢ領域から滴下する結露水を熱交換器２Ａが受け止める。さらに、熱交換器２Ａの第１の扁平管３１と、第２の扁平管３２とは、第１の下部ヘッダ４１または第２の下部ヘッダ４２側へ水滴を流下させるガイドする役割を備えている。このため、送風路７内へ結露水が落下するのを防いでいる。

さらに、熱交換器２Ａの上部ヘッダ６Ａは、逆Ｖ字形状（上に凸）の形状となっているため、上部ヘッダ６Ａの天面部に結露水が発生した場合でも、その重力作用によって上部ヘッダ６Ａの鉛直下部の第１の扁平管３１または第２の扁平管３２まで流下しやすし、上部ヘッダ６Ａの天面部に、結露水が滞留しにくくなっている。

また、第１の上部ヘッダ６Ａ１と第２の上部ヘッダ６Ａ２とを一体として、上部ヘッダ６Ａ一体で構成することで、部品点数が削減でき、低コスト化を実現できる。

なお、本実施の形態においては、上流側熱交換器１４は、パラレルフロー熱交換器としたが、パラレルフロー熱交換器に限定されず、フィンチューブ熱交換器を配置してもかまわない。また、上流側熱交換器１４として、熱交換器２Ａを採用してもよい。

前述の様に構成された熱交換器２Ａを備えた室内機１をヒートポンプ空気調和機に搭載して冷暖房運転を行う時の動作につて説明する。

図５は、本実施の形態の熱交換器２Ａを搭載した室内機１を含む空気調和機の冷凍サイクル回路１８の概略構成図である。

図５において、この冷凍サイクル回路１８は、圧縮機１９、四方弁２０、室外熱交換器２１、膨張弁２２、室内機１に設けられた熱交換器の順に接続されており、四方弁２０を切り替えることで、冷房、暖房双方の運転が可能なリバーシブルな冷凍サイクル回路１８となっている。

冷房モード運転では、圧縮機１９吐出側から室外熱交換器２１へ、室内機１に設けられた熱交換器から圧縮機１９吸入側へと冷媒経路を連通することで実現される。このとき、室外熱交換器２１は、周囲媒体へ放熱する凝縮器として動作し、室内機１に設けられた熱交換器は、周囲空気から熱を吸熱する蒸発器として動作する。

また、暖房モード運転では、圧縮機１９吐出側から室内機１に設けられた熱交換器、室外熱交換器２１から圧縮機１９吸入側へと冷媒経路を連通することで実現される。このとき、室内機１に設けられた熱交換器は、周囲媒体へ放熱する凝縮器として動作し、室外熱交換器２１は、周囲空気から熱を吸熱する蒸発器として動作する。

本実施の形態では、上述の冷房運転時のように、熱交換器２Ａを蒸発器として作動させたときに、上部ヘッダ６Ａで発生した結露水が落下した場合でも、狭小部が、結露水を補足し、速やかにドレンパン８に導くことができるので、送風路７へ結露水が飛散することを防止できる。

（変形例１）
熱交換器２Ａの変形例である熱交換器２Ｂについて説明する。図６は、本発明の第１の実施の形態における変形例である熱交換器２Ｂの（ａ）要部側面図（ｂ）要部下面図である。なお、空気調和機の室内機１への熱交換器２Ｂの設置状況は図１で説明した熱交換器２Ａの場合と同じであり、冷凍サイクル回路１８は図５に示したものと同じである。

図６において、第１の下部ヘッダ４１から伸びる第１の扁平管３１と、第２の下部ヘッダ４２から伸びる第２の扁平管３２とは、上部ヘッダ６Ｂの下部領域（上部ヘッダ６Ｂの水平投影面）で、それぞれの平坦部３ｂが接触している。

熱交換器２Ｂにおいても、上部ヘッダ６Ａの下面部全体が第１の扁平管３１、第２の扁平管３２によって覆われており、さらに、第１の扁平管３１と第１のフィン１５１、第２の扁平管３２と第２のフィン１５２によって形成される狭小部の大きさは同じである。このため、上部ヘッダ６Ａの下方に形成された狭小部が、結露水をトラップする上での効果は、熱交換器２Ａと同様であり、上部ヘッダ６Ａで発生した結露水が落下した場合でも、狭小部が、結露水を補足することで、送風路７へ結露水が飛散することを防止できる。

さらに、熱交換器２Ａのように、隣接する第１の扁平管３１どうしの中央に第２の扁平管３２が位置する、または、隣接する第２の扁平管３２どうしの中央に第１の扁平管３１が位置することがないため、第１の扁平管３１や第２の扁平管３２の間を通過する空気の通風抵抗を低減できる。

（変形例２）
熱交換器２Ａの別の変形例である熱交換器２Ｃについて説明する。図７は、本発明の第１の実施の形態における変形例である熱交換器２Ｃの（ａ）要部側面図（ｂ）要部下面図である。なお、空気調和機の室内機１への熱交換器２Ｃの設置状況は、図１で説明した熱交換器２Ａの場合と同じであり、冷凍サイクル回路１８は図５に示したものと同じである。

図７において、上部ヘッダ６Ｃの断面構造は、逆Ｖ字形ではなく、円形をなしている。この場合も、逆Ｖ字と同じく、上部ヘッダ６Ｃの天面部は曲面で形成されるため、天面部に結露水を滞留することを抑止する効果を得ることができる。

また、図７において、熱交換器２Ｃの側面からみると、上部ヘッダ６Ｃの下面の第１の扁平管３１と第２の扁平管３２の交差部２３では、それぞれの扁平管の一部が交差するのみにとどまっているが、この形態の場合でも、上部ヘッダ６Ｃの下面部全体が、第１の扁平管３１または第２の扁平管３２によって覆われている。さらに、第１の扁平管３１と第１のフィン１５１、第２の扁平管３２と第２のフィン１５２によって形成される狭小部の大きさは同じである。このため、結露水をトラップする上での効果は、熱交換器２Ａと同様であり、上部ヘッダ６Ｃで発生した結露水が落下した場合でも、狭小部が、結露水を補足することで、送風路７へ結露水が飛散することを防止できる。

（実施の形態２）
本発明の第２の実施の形態の熱交換器について説明する。なお、実施の形態１で説明した構成と同じ構成については、実施の形態１と同一の番号を付して説明は割愛する。

図８は、本発明の第２の実施の形態における熱交換器２Ｄの（ａ）要部側面図（ｂ）要部下面図である。なお、空気調和機の室内機１への熱交換器２Ｄの設置状況は、上部ヘッダ６Ｄを除いて、図１で説明した熱交換器２Ａの場合と同じであり、冷凍サイクル回路１８も図５に示したものと変わらない。

図８において、上部ヘッダ６Ｄは、１対の横断面が円形をした第１の上部ヘッダ６Ｄ１と第２の上部ヘッダ６Ｄ２とを備えている。第１の上部ヘッダ６Ｄ１と第２の上部ヘッダ６Ｄ２は平行に設置され、双方の間には隙間Ｃが設けられている。また、第１の上部ヘッダ６Ｄ１と第２の上部ヘッダ６Ｄ２の軸方向における端部には、Ｕベントである連結管２４が設けられており、第１の上部ヘッダ６Ｄ１と第２の上部ヘッダ６Ｄ２のそれぞれの内部空間を連通している。このため、例えば、第１の扁平管３１を通って、第１の上部ヘッダ６Ｄ１へ流入した冷媒は、連結管２４を介して第２の上部ヘッダ６Ｄ２へと流動させられるようになっている。

なお、隙間Ｃの幅は、室内機１内に収納できるサイズで、室内機１を構成する他の要素と干渉しない限りにおいて、大きく確保してもかまわない。

以上のように構成された熱交換器２Ｄについて、以下でその動作、作用を説明する。

実施の形態１と同様に、上部ヘッダ６Ｄで発生した結露水は、その下方に設置されている第１の扁平管３１や第２の扁平管３２によってトラップされ、その後、第１の扁平管３１または第２の扁平管３２が流下する結露水のガイドとなって、第１の下部ヘッダ４１または第２の下部ヘッダ４２の周囲のドレンパン８へと導くことができる。

上述の通り、図７に示した一対の上部ヘッダ６Ｄの間には、隙間Ｃが設けられており、横流ファン９によって駆動された空気が流入できるようになっている。その結果、この隙間Ｃの直下の第１の扁平管３１や第２の扁平管３２の周囲での空気流動が促進され、第１
の扁平管３１または第２の扁平管３２の内部の微細管を流れる冷媒と、第１の扁平管３１または第２の扁平管３２の外部を流れる空気との熱交換を促進することが可能になり、さらなる熱交換性能向上ができる。

（変形例）
熱交換器２Ｄの変形例である熱交換器２Ｅについて説明する。図９は、本発明の第２の実施の形態における変形例である熱交換器２Ｅの（ａ）要部側面図（ｂ）要部下面図である。なお、空気調和機の室内機１への熱交換器２Ｅの設置状況は図１で説明した熱交換器２Ａの場合と同じであり、冷凍サイクル回路１８は図５に示したものと同じである。

図９に示す通り、熱交換器２Ｅの上部ヘッダ６Ｅは第１の上部ヘッダ６Ｅ１と第２の上部ヘッダ６Ｅ２とを備えている。第１の上部ヘッダ６Ｅ１と第２の上部ヘッダ６Ｅ２は、ぞれぞれ、横断面形状は矩形形状を有しており、ハの字のように設置され、上に凸の形状となっている。

この場合においても、上述の円形断面を有する一対の上部ヘッダ６Ｄの場合と同様の効果を得ることが可能である。

以上、述べたように、本実施の形態にかかる熱交換器は、空気調和機の室内機１を構成する、複数本の微細管を備えた扁平管３を流れる冷媒と扁平管３の外部の空気とが熱交換するパラレルフロータイプの熱交換器２Ａ、２Ｂ、２Ｃ、２Ｄ、２Ｅであって、上下方向に冷媒が流動するように、扁平管３が備えられ、扁平管３の出入口には、冷媒を分配、合流するためのヘッダである、下部ヘッダ４１、４２、上部ヘッダ６Ａ、６Ｂ、６Ｃ、６Ｄ、６Ｅが具備され、扁平管３は、互いに離れて配置された一対の下部ヘッダ４１、４２から、上方へ互いに交差する向きに伸びており、一方の扁平管３の鉛直上部に、他方の扁平管３と接続された上部ヘッダ６Ａ、６Ｂ、６Ｃ、６Ｄ、６Ｅを配置したものである。

本発明によって、上部ヘッダ６Ａ、６Ｂ、６Ｃ、６Ｄ、６Ｅから、互いに離れて配置された一対の下部ヘッダ４１、４２に向って、それぞれ扁平管３を配置することができる、換言すると、上部ヘッダ６Ａ、６Ｂ、６Ｃ、６Ｄ、６Ｅを介し、双方向に熱交換部（前面側熱交換部１６、背面側熱交換部１７）を確保することが可能となるので、熱交換面積を室内機１の前面側のみならず背面側でも確保でき、熱交換面積確保による性能向上を確保できる。

さらに、上部ヘッダ６Ａ、６Ｂ、６Ｃ、６Ｄ、６Ｅは常に扁平管３上部に配置されているので、上部ヘッダ６Ａ、６Ｂ、６Ｃ、６Ｄ、６Ｅで発生した結露水が飛散した場合でも、液滴がトラップされやすい狭小部を有する扁平管３（狭小部は、管間、管―フィン間、フィンーフィン間などで構成される）でトラップされて、その後、飛散なく、下部ヘッダ４１、４２まで流下されるので、ドレンパン８を小型化した場合でも、結露水を送風路７、冷房対象空間（部屋）へ放出することを避けることが可能となり、副次的には、ドレンパン小型化による送風性能向上が可能となる。

さらに、熱交換器２Ａ、２Ｂ、２Ｃ、２Ｄ、２Ｅの上部ヘッダの横断面形状を上に凸形状とすることにより、上部ヘッダ６Ａ、６Ｂ、６Ｃ、６Ｄ、６Ｅの天面部に発生した結露水は自重作用によって下部へ流下しやすくなり、上部ヘッダ６Ａ、６Ｂ、６Ｃ、６Ｄ、６Ｅの天面部の排水性を向上させることが可能となる。

さらに、上部ヘッダを互いに近接、隙間を確保して配置された一対の上部ヘッダ６Ｄ、６Ｅとしたもので、その端部には、バイパス管である連結管２４を配置することにより、一対の上部ヘッダ６Ｄ、６Ｅの間から最大限空気を吸い込むことができるので、その部位
の吸い込み空気と扁平管３内の冷媒との熱交換性能が向上し、さらなる高効率化を実現できる。

さらに、上部ヘッダを単一の上部ヘッダ６Ａ、６Ｂ、６Ｃとすることにより、部品点数を削減できるので、低コスト化を実現できる。

さらに、上部に上流側熱交換器１４を配置することにより、熱交換面積をさらに確保することができるので、高効率化を実現しつつ、上部側に設けられた上流側熱交換器１４から飛散した結露水も熱交換器２Ａ、２Ｂ、２Ｃ、２Ｄ、２Ｅの扁平管３でトラップでき、結露水の排水性を確保できる。

以上のように、本発明にかかる熱交換器は、空気調和機の室内機向けのパラレルフロー熱交換器において、前背面双方に熱交換面積を確保できるので、室内機の側面サイズが小さくとも所定の冷暖房能力を実現できる室内機の提供が可能な上、ドレンパンの設置面積を小型化しても、上部ヘッダからの排水性を確保できるので、送風性能低下の抑制も可能である高性能な空気調和機の室内機を提供できる。

１ 室内機
２Ａ 熱交換器
２Ｂ 熱交換器
２Ｃ 熱交換器
２Ｄ 熱交換器
２Ｅ 熱交換器
３ 扁平管
３ａ 微細管
３ｂ 平坦部
３ｃ 側部
５ 上部ヘッダ
６Ａ 上部ヘッダ
６Ａ１ 第１の上部ヘッダ
６Ａ２ 第２の上部ヘッダ
６Ｂ 上部ヘッダ
６Ｃ 上部ヘッダ
６Ｄ 上部ヘッダ
６Ｄ１ 第１の上部ヘッダ
６Ｄ２ 第２の上部ヘッダ
６Ｅ 上部ヘッダ
６Ｅ１ 第１の上部ヘッダ
６Ｅ２ 第２の上部ヘッダ
７ 送風路
８ ドレンパン
９ 横流ファン
１０ フィルタ
１１ ケーシング
１２ 吸込口
１３ 吹出口
１４ 上流側熱交換器
１５ フィン
１６ 前面側熱交換部
１７ 背面側熱交換部
１８ 冷凍サイクル回路
１９ 圧縮機
２０ 四方弁
２１ 室外熱交換器
２２ 膨張弁
２３ 交差部
２４ 連結管
２６ 前面側熱交換部
２７ 背面側熱交換部
３１ 第１の扁平管
３２ 第２の扁平管
４１ 第１の下部ヘッダ
４２ 第２の下部ヘッダ
９１ 室内機
９２ 熱交換器
１５１ 第１のフィン
１５２ 第２のフィン

Claims (7)

1. 水平方向に設けられた第１の上部ヘッダと、前記第１の上部ヘッダに平行に設けられた第１の下部ヘッダと、前記第１の上部ヘッダと前記第１の下部ヘッダとの間に設けられた複数の第１の扁平管と、前記第１の扁平管の間に設けられた第１のフィンと、
   前記第１の上部ヘッダに平行に設けられた第２の上部ヘッダと、前記第１の下部ヘッダから離れた位置に設けられた第２の下部ヘッダと、前記第２の上部ヘッダと前記第２の下部ヘッダとの間に設けられた複数の第２の扁平管と、前記第２の扁平管の間に設けられた第２のフィンとを備え、
   前記第１の上部ヘッダの水平投影面に前記第２の扁平管を配置し、前記第２の上部ヘッダの水平投影面に前記第１の扁平管を配置したことを特徴とする熱交換器。
2. 前記第１の上部ヘッダ、または、前記第２の上部ヘッダの近傍では、
   前記第１の扁平管の間に、前記第２の扁平管が配置されたことを特徴とする請求項１に記載の熱交換器。
3. 前記第１の上部ヘッダ、または、前記第２の上部ヘッダの近傍では、
   前記第１の扁平管と前記第２の扁平管とが接することを特徴とする請求項１または２に記載の熱交換器。
4. 前記第１の上部ヘッダと前記第２の上部ヘッダとを、横断面形状が上に凸の形状となるように配置したことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の熱交換器。
5. 前記第１の上部ヘッダと前記第２の上部ヘッダとを、前記第１の下部ヘッダと前記第２の下部ヘッダとの間隔より短い間隔で離れた位置に配置し、前記第１の上部ヘッダと前記第２の上部ヘッダとを連結管で接続したことを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の熱交換器。
6. 前記第１の上部ヘッダと前記第２の上部ヘッダを一体に形成したことを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の熱交換器。
7. 請求項１〜６のいずれか１項に記載の熱交換器の鉛直方向上部に、さらに別の熱交換器を配置したことを特徴とする熱交換器。