JP2014095524A - 空気調和機 - Google Patents

Abstract

【課題】熱交換器の耐食性を向上させてその寿命を延ばすことができ、しかも熱交換器の製造コストも低減できる空気調和機が得る。
【解決手段】空気調和機は、複数のアルミニウム製の扁平管２０で構成された熱交換器１を備える。また、熱交換器１を構成する前記複数の扁平管２０のうち、重力方向の下方の領域ｄに配置された扁平管２０ｂを、上方の領域ｕに配置された扁平管２０ａよりも耐食性の高い仕様の扁平管で構成する。或いは、風速の大きい所に配置された扁平管を、風速の小さい所に配置された扁平管よりも耐食性の高い仕様の扁平管で構成する。或いは、前記複数の扁平管を重力方向の向きになるように設置し、これら扁平管における下方の部分をその上方の部分よりも耐食性が高くなるように構成する。
【選択図】図１

Description

本発明は、アルミニウム製の管を用いた熱交換器を備えている空気調和機に関し、特にアルミニウム製の扁平管を用いた熱交換器を有するルームエアコンやパッケージエアコンなどの空気調和機に好適なものである。
なお、この明細書及び特許請求の範囲において、「アルミニウム」の語は、アルミニウム及びその合金を含む意味で用いる。

現在、空気調和機に用いられている熱交換器としては、クロスフィンチューブ型熱交換器が多用されている。このクロスフィンチューブ型熱交換器は、短冊状のアルミニウム製フィンの所定位置に絞り付の穴部を設け、その中に銅製で円形の伝熱管（パイプ状伝熱管）を差込んだ後、この伝熱管を機械的に拡管することで製作されている。

一方、低コスト、価格安定性、小型、軽量化などのため、前記伝熱管を、これまでの銅製の伝熱管に代えて、アルミニウム製の扁平管を用い、この扁平管とフィンとヘッダをロウ付けして製作するパラレルフロー型熱交換器が開発されている。特に、自動車用エアコンでは、燃費向上や居住空間の拡大のため、小型、軽量化できるアルミニウム製の熱交換器が採用されてきている。

アルミニウムは、一般には表面に酸化被膜のアルマイト層が自然に形成されることで、鉄などと比べて耐食性は高い。しかし、塩素など酸化被膜に影響を及ぼす物質が存在すると耐食性が劣る性質があり、この場合、熱交換器を構成する前記扁平管の肉厚方向に深く浸食する孔食が発生する可能性がある。前記扁平管に孔食が発生すると、該扁平管に貫通穴を空けて、内部の高圧の冷媒を漏洩させてしまう恐れがある。

空気調和機は、海岸近くの大気中に塩分の多い地域や、高温高湿の地帯などで使用されることも多い。この場合、特に、空気調和機を構成する室外ユニット用の熱交換器は、大気中に塩分の多い場所や高温高湿の場所などの腐食の上では厳しい屋外条件の場所に設置されることになる。

また、現在の空気調和機には、フロン系冷媒が用いられている。例えば、フロンＲ４１０Ａは、ルームエアコンに多く用いられているが、地球温暖化係数（ＧＷＰ）が約２０００と比較的高い。そのため、熱交換器の不具合による冷媒漏れは、エアコン動作の不具合のみでなく、環境問題にも影響を及ぼす。

このため、空気調和機の熱交換器がアルミニウムで製作される場合、冷媒漏れを防止するため、設定する空気調和機の耐用年数の間、高い腐食防止性（耐食性）、特に孔食を防止することが求められる。

アルミニウム製熱交換器の塩害に対する耐食性向上策として、扁平管に対しては、その表面への亜鉛溶射、円管に対しては、多層アルミクラッド管等、アルミニウム芯材の表面に犠牲陽極層を付加する技術がある。

これは、アルミニウム芯材の表面に、該芯材よりも電位の卑な材料の層を設けることで犠牲陽極層とし、孔食の進行を犠牲陽極層のみとして、アルミニウム芯材が腐食されないようにするものである。

アルミニウム芯材の表面に犠牲陽極層を設ける公知技術としては、特開平４−１５４９６号公報（特許文献１）や特開２００９−１４５０２０号公報（特許文献２）に記載されたものなどがある。
上記特許文献１のものには、アルミニウム製扁平管の表面に犠牲陽極層を設けるための亜鉛溶射技術が開示されている。

また、上記特許文献２には、個々のアルミニウム製扁平管の幅方向における前面側端縁から幅全体に対して所定の位置まで亜鉛溶射を施す発明が開示されている。この特許文献２のものは、自動車用の空気調和機の熱交換器を対象としており、自動車の進行方向の前方となる前記扁平管の前面側領域に亜鉛溶射を施すことで、耐食性を向上させている。また、前記扁平管の背面側には亜鉛溶射をしないか前面側より薄い亜鉛溶射とすることで、管璧の厚さを薄くし、扁平管の軽量化を図っている。

特開平４−１５４９６号公報 特開２００９−１４５０２０号公報

上記特許文献１のものには、アルミニウム製扁平管の表面に犠牲陽極層を設けるための亜鉛溶射技術が開示されているだけであり、このような同じ耐食仕様の扁平管を多数組合せて熱交換器を構成する場合、一部の扁平管の腐食進行が速いと、それによって熱交換器の寿命が決定されてしまい、熱交換器の寿命が短くなる課題がある。
また、扁平管の寿命を長くするため、熱交換器を構成する全ての扁平管に耐食性が高い仕様のものを採用すると、熱交換器の製造コストが増加する課題があった。

上記特許文献２のものでは、自動車の進行方向の前方となる前記扁平管の前面側領域に亜鉛溶射を施して耐食性を向上させているが、熱交換器を構成する全ての扁平管に同じ耐食仕様のものを採用するものであり、上記特許文献１に記載のものと同様の課題がある。

本発明の目的は、熱交換器の耐食性を向上させてその寿命を延ばすことができ、しかも熱交換器の製造コストも低減できる空気調和機を得ることにある。

上記目的を達成するため、本発明は、複数のアルミニウム製の管で構成された熱交換器を備える空気調和機であって、前記熱交換器を構成する前記複数の管のうち、重力方向の下方に配置された管を、上方に配置された管よりも耐食性が高い仕様の管で構成していることを特徴とする。

本発明の他の特徴は、複数のアルミニウム製の管で構成された熱交換器を備える空気調和機であって、前記熱交換器を構成する前記複数の管のうち、風速の大きい所に配置された管を、風速の小さい所に配置された管よりも耐食性が高い仕様の管で構成していることにある。

本発明の更に他の特徴は、複数のアルミニウム製の管で構成された熱交換器を備える空気調和機であって、前記熱交換器を構成する前記複数の管はそれぞれ重力方向の向きになるように設置され、前記管における下方の部分をその上方の部分よりも、耐食性が高くなるように構成していることにある。

本発明によれば、熱交換器の耐食性を向上させてその寿命を延ばすことができ、しかも熱交換器の製造コストも低減できる空気調和機が得られる効果がある。

本発明の空気調和機の実施例１に使用される熱交換器を示す正面図。 図１に示す熱交換器に使用される扁平管の形状を説明する断面図。 空気調和機の室外ユニットにおける室外熱交換器での空気の風速分布と、フィールド試験における塩素イオン抽出箇所を説明する室外ユニットの概略斜視図。 図１に示す熱交換器に使用されるフィン形状を説明する図で、短冊状ストレートフィンを採用した場合の熱交換器の正面図（Ａ）と、この（Ａ）図のａ−ａ矢視図（Ｂ）。 図１に示す熱交換器に使用される他のフィン形状を説明する図で、コルゲート状フィンを採用した場合の熱交換器の正面図（Ａ）と、この（Ａ）図のｂ−ｂ矢視図（Ｂ）。 本発明の空気調和機に使用される熱交換器を、ルームエアコンの室内機に採用した場合の例を説明する概略側断面図。 本発明の空気調和機に使用される熱交換器を、パッケージエアコンの室内機に採用した場合の例を説明する概略斜視図。 本発明の空気調和機の実施例２の熱交換器に使用される扁平管を示す断面図。 本発明の空気調和機の実施例３に使用される熱交換器を示す正面図。 本発明の空気調和機の実施例４に使用される熱交換器を示す斜視図。 図１０に示す上部の扁平管２０ｅと下部の扁平管２０ｆの構成を説明する断面図。 本発明の空気調和機の実施例５に使用される熱交換器を示す正面図。

以下、本発明の空気調和機の具体的実施例を、図面を用いて説明する。なお、各図において、同一符号を付した部分は同一或いは相当する部分を示している。

本発明の空気調和機の実施例１を図１〜図４を用いて説明する。図１は本発明の空気調和機の実施例１に使用される熱交換器を示す正面図、図２は図１に示す熱交換器に使用される扁平管の形状を説明する断面図、図３は空気調和機の室外ユニットにおける室外熱交換器での空気の風速分布と、フィールド試験における塩素イオン抽出箇所を説明する室外ユニットの概略斜視図。図４は本実施例１に使用される熱交換器におけるフィン形状を説明する図である。

図１は、アルミニウム製の熱交換器を通風方向の前面部分から見た正面面で、熱交換器１は、平行で且つ垂直方向に設置された左右一対で中空の２つの冷媒ヘッダ１０，１１（何れもアルミニウム製）と、前記冷媒ヘッダ１０と１１の間に設けられ、これらの冷媒ヘッダ１０，１１を連通させるように接続された複数の扁平管２０（何れもアルミニウム製）により構成されている。複数の前記扁平管２０はそれぞれ上下方向（重力方向）に積層され、それぞれの扁平管２０は水平方向に設置されている。また、隣り合う前記扁平管２０の間には所定の間隙（間隔）でアルミニウム製のフィン３０が多数設けられている。前記冷媒ヘッダ１０，１１と、前記扁平管２０と、前記フィン３０は一括して組み立てられた状態で炉に入れられ、ロウ付けされて一体化されている。

図１の熱交換器１を凝縮器として作用させる場合は、冷凍サイクル（図示せず）の冷媒ガス配管１２からガス状の冷媒が前記冷媒ヘッダ１０内に流入する。扁平管２０内で空気との熱交換で順次凝縮し、最終的に液化して冷媒ヘッダ１１に接続した冷凍サイクルの冷媒液配管１３へ流出する。
熱交換器１を蒸発器として作用させる場合は、逆に冷媒液配管１３から膨張弁通過後の低かわき度の気液二相冷媒が流入し、扁平管２内で順次蒸発してガス状になった冷媒が前記冷媒ヘッダ１０から冷媒ガス配管１２へ流出する。

前記フィン３０間に空気を流動させ、前記冷媒ヘッダ１０，１１に冷媒を供給して前記扁平管２０内の流路に冷媒を流すことで、前記空気と冷媒との間で熱交換させることができる。

図２は図１に示す熱交換器１に使用されている扁平管２０の断面形状を説明する図で、図２の（Ａ）に示す扁平管２０ａは、図１のｕで示す上方或いは比較的上方の領域に配置された扁平管であり、図２の（Ｂ）に示す扁平管２０ｂは、図１のｄで示す重力方向（上下方向）の下方の領域に配置されている扁平管を示している。

各扁平管２０（２０ａ，２０ｂ）は、図２（Ａ）（Ｂ）の断面図に示すように、それぞれ複数の仕切られた空間があり、これらの空間が各扁平管２０の長手方向に連通していて、冷媒流路２１ａ，２１ｂとなっている。

また、各扁平管２０ａ，２０ｂの表面には、犠牲陽極層２２ａ，２２ｂが設けられている。この犠牲陽極層２２ａ，２２ｂは、冷媒流路（空間）２１ａ，２１ｂ部分を形成しているアルミニウム芯材２３ａ，２３ｂよりも電位が卑な金属で形成して、犠牲防食の効果が得られるようにしている。即ち、前記アルミニウム製の扁平管２０は、通常押し出し成形で製造されるが、この押し出し成形後のアルミニウム製扁平管の表面に、亜鉛溶射し、前述したロウ付け時の熱で拡散させて亜鉛溶射の拡散層を形成する。或いは、前記扁平管２０に、別のアルミニウム層を後付したアルミクラッド層により形成するようにしても良い。
図２では前記冷媒流路（空間）２１ａ，２１ｂの断面形状を矩形で構成した例を示したが、この冷媒流路は三角形や円形にしても良い。

図１に示す熱交換器１の重力方向の上方の領域ｕに配置される前記扁平管２０ａと、下方の領域ｄに配置される前記扁平管２０ｂとは、図２（Ａ）（Ｂ）に示すように、それらの厚さＨ１，Ｈ２はほぼ同じ（Ｈ１＝Ｈ２）に構成されている。また、下方の領域ｄに配置されている前記扁平管２０ｂの犠牲陽極層２２ｂを含むアルミニウムの肉厚ｔｗ２は、上方の領域ｕに配置されている扁平管２０ａの犠牲陽極層２２ａを含むアルミニウムの肉厚ｔｗ１よりも大きく構成されている。このため、冷媒流路２１ａの高さの方が冷媒流路２１ｂよりも高く（ｈｃ１＞ｈｃ２）なっている。また、前記犠牲陽極層２２ａ，２２ｂの厚さは、下方の領域ｄに配置されている扁平管２０ｂの厚さｔｅ２の方が、上方の領域ｕに配置されている扁平管２０ａの厚さｔｅ１よりも厚く（ｔｅ２＞ｔｅ１）構成されている。

このように、本実施例では、一つのアルミニウム製の熱交換器が、耐食仕様（特に塩害耐食仕様）の異なる少なくとも二種類以上の扁平管２０ａ，２０ｂで構成されている。
なお、耐食仕様の異なる前記扁平管２０ａ，２０ｂは、前記犠牲陽極層２２ａ，２２ｂの厚さを変える代わりに、アルミニウム芯材２３ａ，２３ｂの厚さを変えるようにしても良く、更に、前記犠牲陽極層２２ａ，２２ｂの厚さと、前記アルミニウム芯材２３ａ，２３ｂの厚さの両方を変えるようにしても良い。

次に、ルームエアコンの室外ユニットを用いた実験結果を図３により説明する。この図３は、ルームエアコンの室外ユニット４０を示しており、この室外ユニット４０にアルミニウム製の熱交換器１を用いて、実際の腐食に関してのフィールドモニタ試験を実施した。このフィールドモニタ試験は、日本国内で塩害が比較的多く、高温高湿と考える沖縄において、数年間、住宅のベランダに室外ユニット４０を設置して行った。この実験に使用した室外ユニットは、図３に示すように、Ｌ字状の熱交換器１を搭載したものを用いた。
なお、前記室外ユニット４０の中には、熱交換器１の他に、冷凍サイクルを構成する圧縮機５０や軸流ファン（プロペラファン）で構成された送風ファン６０等も収められている。

このような室外ユニット４０における風速分布の概略を図３の曲線１４ａ，１４ｂに示す。曲線１４ａは熱交換器１出口における左右方向（水平方向、ｘ軸方向）の風速分布を示し、曲線１４ｂは上下方向（重力方向、ｙ軸方向）の風速分布を示している。これらの曲線１４ａ，１４ｂに示すように、熱交換器１に吸い込まれる空気の風速分布は、搭載されている軸流ファン（送風ファン６０）の影響が大きく、軸流ファンの中央部付近の風速が高くなっている。

次に、このフィールドモニタ試験の結果について説明する。
フィールドモニタ期間終了後、熱交換器１のアルミニウム製のフィン３０表面から塩素イオンを抽出した。この塩素イオンの抽出は、アルミニウム製の前記フィン３０を切出した試料と、純水を容器に入れ、超音波で加振することで抽出した。また、この抽出した塩素イオンをイオンクロマトグラフィーで測定した。塩素イオンを抽出した熱交換器１の部位は、図３に示すＡ〜Ｉの９箇所の部位である。

熱交換器１における上記９箇所の塩素イオン濃度の測定結果を表１に示す。この表１の数値は、塩素イオンを測定した上記９箇所中の最大値（場所：Ｆ）を母数として無次元化して示している。

この表１の結果から、熱交換器１の上下方向の最下部（下方の領域）が最も高い塩素イオン濃度となっていることがわかる。また、熱交換器の左右方向ではファンの中央部の領域が高い塩素イオン濃度となっていることがわかる。

この表１に示す実験結果から、熱交換器１の風速の大きいところ程、空気中の塩素がアルミニウム製のフィン３０に多く付着していることがわかる。また、フィン表面に付着した塩素は、フィン表面で凝縮した水分と合わさり、重力作用によって流下し、水分は蒸発することを繰り返す。このようにして、熱交換器１の最下部に塩素が堆積、濃縮することで、熱交換器１の上下方向の最下部が最も高い塩素イオン濃度になったものと考えられる。

熱交換器１のフィン３０表面に堆積した塩素は、凝縮水や雨水等により水分を含んだ場合、扁平管２０の孔食が促進される。本フィールドモニタ試験結果においても、熱交換器１の最下部のアルミニウム部分の孔食が特に著しい結果であった。

この実験結果から、本実施例１では、塩素が多く付着して孔食が進行し易い部分は、熱交換器１の上下方向の下方位置Ｆ，Ｃ，Ｉの位置であることがわかる。従って、熱交換器１の下方の領域ｄに配置されている扁平管２０を、図２（Ｂ）に示す耐食仕様の高い、即ち耐食性が高い仕様の扁平管２０ｂで構成する。また、熱交換器１の上方の領域ｕに配置される扁平管２０については、塩素の付着量が比較的少ないので、図２の（Ｂ）に示す伝熱管２０ｂよりは耐食性が相対的に低い仕様となるが冷媒流路断面積の大きい図２の（Ａ）に示す耐食仕様が相対的に低い扁平管２０ａで構成する。

このように構成することにより、熱交換器１の耐食性を向上させてその寿命を延ばすことができ、しかも上方の扁平管２０については耐食性が相対的に低い仕様となる扁平管２０ａを用いるので、熱交換器１の製造コストも低減できる。

また、熱交換器１の風速が大きくなる、上下方向の中央付近及び左右方向の中央付近にも塩素は多く付着し易く、孔食が進行し易い部分となっている。従って、この風速の大きい領域に配置される扁平管２０についても、風速が小さい領域に配置された扁平管２０よりも耐食性が高い仕様の扁平管２０ｂで構成することが好ましい。即ち、図３で説明すれば、Ｅ，Ｈに対応する部分に設置される扁平管２０についても耐食性が高い仕様の扁平管２０ｂを採用すると良い。また、同じ高さ位置の扁平管２０であれば、熱交換器１の左右方向中央付近が塩素の付着量が多く、両側部分は比較的塩素の付着量が少ないので、前記犠牲陽極層２２ａ，２２ｂの厚さを扁平管２０の中央付近で厚く、左右両側では薄くなるようにしても良い。

図１に示す熱交換器１に使用されているフィン３０の構成を図４により詳細に説明する。図４における（Ａ）は短冊状のストレートフィン３０を採用した熱交換器１の正面図（Ａ）で、（Ｂ）は（Ａ）図のａ−ａ矢視図である。

前記フィン３０は、アルミニウム製の短冊状ストレートフィンで構成され、このフィン３０には、（Ｂ）図に示すように、矩形のプレート状の素材に、前記扁平管２０を挟み込むように挿入するためのスリット部３０ａと、このスリット部３０ａ間に形成され熱交換性能を向上させるための凹凸部３０ｂが設けられている。そして、このフィン３０は所定間隔を隔てて多数積層されるように並設され、これら多数のフィン３０の前記スリット部３０ａに、複数の前記扁平管２０を挿入して構成されている。

なお、前記フィン３０は、耐腐食性、耐着霜性、水切り性等を考慮して、その構造や形状を決定する。例えば、フィン３０に対しても耐腐食性を向上させるために扁平管２０と同様に犠牲陽極層を設けたり、フィン３０で凝縮した凝縮水がスムーズに下方に流れるように構成する。

本実施例では、上記フィン３０を短冊状ストレートフィンで構成している例で説明したが、このフィン３０は短冊状ストレートフィンに限られるものではなく、図５に示すようなコルゲート状フィンで３１で構成しても良い。

即ち、図５は、図１に示す熱交換器１に使用される他のフィン形状を説明する図で、コルゲート状フィンを採用した場合の熱交換器の正面図（Ａ）と、この（Ａ）図のｂ−ｂ矢視図である。この図５に示す例では、薄いアルミニウム板を波板状（コルゲート状）に折り曲げたフィン３１を扁平管２０の間に挿入配置して、ロウ付けして構成されている。また、このコルゲート状フィン３１は（Ｂ）図に示すように、微細なスリット３１ａが形成されており、熱交換性能を向上させている。

このように、本実施例において、熱交換器１を構成するフィンについては、図４に示す短冊状ストレートフィンや図５に示すコルゲート状フィンなど種々のフィン形状のものを採用することが可能である。なお、上記図４及び図５では、図１に示す冷媒ヘッダ１０，１１については省略して図示している。

上述した熱交換器１は、図３に示したような空気調和機の室外ユニットの熱交換器に採用することで特に効果が大きいが、室外ユニットには限られず、空気調和機の室内機の熱交換器としても適用することができる。次に、室内機への適用例を図６及び図７により説明する。

図６は本発明の空気調和機に使用される熱交換器を、ルームエアコンの室内機に採用した場合の例を説明する概略側断面図である。
図６において、１がルームエアコンの室内機７０に設置された熱交換器（室内熱交換器）で、この熱交換器１は伝熱面積を大きくとるため貫流ファン６１を包み込むように構成されてケース１５内に設置されている。このケース１５の背面下部１５ａには、前記熱交換器１で凝縮した凝縮水を受けるドレンパン部１５ａａと、吹出口１６を形成するための吹出口形成部１５ａｂが設けられている。前記ケースの前面下部１５ｂにもドレンパン部１５ｂａと吹出口形成部１５ｂｂが設けられている。また、ケース１５の前面上部には前面パネル１５ｃが設けられ、この前面パネル１５ｃは開閉可能に構成され、運転時には開いて吸込口１７を形成するように構成されている。６１は貫流ファンで構成された送風ファンで、この送風ファン６１によって、室内空気を上部と前部の吸込口１７から矢印１８で示すように吸い込み、前記熱交換器１を通過させ、熱交換器１内を流れる冷媒と熱交換させた後、矢印１９で示すように、前記吹出口１６から冷風或いは温風などを室内に吹き出すように構成されている。７１は前記吹出口１６に設けられた風向ルーバで、この風向ルーバ７１により室内への吹出し方向を調整できるようになっている。

このような貫流ファン６１を用いた室内機の場合でも、熱交換器１を通過する空気の風速分布は生じるので、風速が速くなる部分に配置されている扁平管２０については、上記図２（Ｂ）に示す耐食性が高い仕様の扁平管２０ｂを採用する。また、前記ドレンパン１５ａａや１５ｂａに近い部分、特に前記ドレンパン１５ｂａに近い熱交換器１の下方の部分には、熱交換器１の上部に付着した塩素が凝縮水と共に下方に流されて、下方に設置された扁平管２０やフィン３０の下方部分に溜まり易い。従って、下方領域の扁平管２０にも、耐食性が高い仕様の扁平管２０ｂを採用する。その他の部分（領域）に配置される扁平管２０には上記図２の（Ａ）に示す耐食性が相対的に低い仕様の扁平管２０ａを採用する。
これにより、孔食の発生を抑制して熱交換器１の寿命を長くし、且つ製造コストも低減できる空気調和機を得ることができる。

図７は本発明の空気調和機に使用される熱交換器を、パッケージエアコンの室内機に採用した場合の例を説明する概略斜視図である。
図７に示すパッケージエアコンの室内機８０は、熱交換器１が矩形状に構成され、この矩形状の熱交換器１の内側に設置されたターボファン（送風ファン）６２が回転されると、室内の空気は下方から矢印８１で示すように前記ターボファン６２に吸い込まれ、そのターボファン６２の径方向に吹き出されて、前記熱交換器１の四辺を通過し、矢印８２で示すように四方向に吹き出される。

この図７では室内機８０の筐体、ドレンパン、吸込口、吹出口などを省略しているが、前記矢印８２で示すように吹出された冷風或いは温風などは、室内機８０の四方向に設けられている吹出口から室内に吹き出されるように構成されている。

このような室内機８０の場合でも、熱交換器１を通過する空気の風速分布は生じるので、風速が速くなる部分に配置されている扁平管２０については、上記図２（Ｂ）に示す耐食性が高い仕様の扁平管２０ｂを採用する。例えば、熱交換器１の四辺に配置されている各部分の中央付近の風速が高くなり易いので、この部分、即ち、上下方向の中央部付近に配置される扁平管２０については耐食性が高い仕様の前記扁平管２０ｂを採用する。

また、図示していないドレンパンに近い部分、即ち、熱交換器１の下方の領域に配置された扁平管２０やフィン３０には、熱交換器１の上部に付着した塩素が凝縮水と共に下方に流されて溜まり易い。従って、下方の領域の扁平管２０にも、耐食性が高い仕様の扁平管２０ｂを採用する。

その他の部分に配置される扁平管２０には上記図２の（Ａ）に示す耐食性が相対的に低い使用の扁平管２０ａを採用する。これにより、パッケージエアコンの室内機の場合であっても、孔食の発生を抑制して熱交換器１の寿命を長くし、且つ製造コストも低減することができる。

本発明の空気調和機の実施例２を図８により説明する。図８は本実施例２の熱交換器に使用される扁平管を示す断面図で、（Ａ）に示す扁平管２０ｃは耐食性が相対的に低い仕様のもので、例えば図１で説明した熱交換器１の上方の領域ｕの扁平管２０など、塩素付着量が相対的に少ない部分などに使用される扁平管である。（Ｂ）に示す扁平管２０ｄは耐食性が高い仕様のもので、例えば図１で説明した熱交換器１の下方の領域ｄの扁平管２０など、塩素付着量が多い部分などに使用される扁平管である。

本実施例２における扁平管２０ｃ，２０ｄは、上記実施例１の図２に示す扁平管２０（２０ａ，２０ｂ）とは基本構造及び材質は同じである。即ち、図８において、２１ｃ，２１ｄは冷媒流路（空間）、２２ｃ，２２ｄは犠牲陽極層、２３ｃ，２３ｄはアルミニウム芯材である。

本実施例の扁平管が上記図２に示す扁平管と異なる点は、耐食性が高い仕様の扁平管２０ｄの厚さＨ４を、耐食性が相対的に低い仕様の扁平管２０ｃの厚さＨ３よりも大きくしていることである。これにより、前記扁平管２０ｄの犠牲陽極層２２ｄを含むアルミニウムの肉厚ｔｗ４を、前記扁平管２０ｃの犠牲陽極層２２ｃを含むアルミニウムの肉厚ｔｗ３よりも大きく構成する（ｔｗ４＞ｔｗ３）ことができる。従って、犠牲陽極層２２ｄ及びアルミニウム芯材２３ｄの厚さを大きくして、容易に耐食性の高い仕様の扁平管２０ｄを製作することができる。しかも、前記両扁平管２０ｃ，２０ｄの冷媒流路２１ｃ，２１ｄの高さも等しく構成する（ｈｃ３＝ｈｃ４）ことができる。なお、ｔｅ３，ｔｅ４は前記犠牲陽極層２２ｃ，２２ｄの厚さである。

このように、本実施例２に示す扁平管２０ｃ，２０ｄを使用することによっても、一つのアルミニウム製の熱交換器を、耐食仕様の異なる２種類以上の扁平管で構成することができる。なお、図８では、耐食仕様の異なる扁平管を２種類示しているが、耐食仕様の異なる扁平管を３種類以上にすることも容易に可能である。

また、耐食仕様の異なる前記扁平管２０ｃ，２０ｄは、前記犠牲陽極層２２ｃ，２２ｄの厚さ及びアルミニウム芯材２３ｃ，２３ｄの厚さの両方を扁平管２０ｃのものより厚くなるように構成した例を示したが、前記犠牲陽極層２２ｃ，２２ｄとアルミニウム芯材２３ｃ，２３ｄの何れか一方のみを扁平管２０ｃのものより厚く構成するようにしても良い。

この図８に示すように、耐食仕様の異なる２種類以上の扁平管を用意し、例えば前記表１に示す塩素が多く付着して孔食が発生し易い部分（熱交換器下部など）に位置する扁平管には耐食性が高い仕様の上記扁平管２０ｄを使用する。また、塩素の付着が比較的少ない部分に位置する扁平管には耐食性が相対的に低い仕様の上記扁平管２０ｃを使用する。このように構成することで、熱交換器１の耐食性を向上させてその寿命を延ばすことができると共に、製造コストも低減できる。また、本実施例２によれば何れの扁平管２０ｃ，２０ｄを用いても冷媒流路２１ｃ，２１ｄの面積を同じにできるから、熱交換器１のどの部分に設置された扁平管２０でも同じ冷媒流量を流すことが可能になる。
なお、他の構成は実施例１と同様である。

本発明の空気調和機の実施例３を図９により説明する。図９は本実施例３の空気調和機に使用される熱交換器を示す正面図である。
この実施例３に使用される熱交換器は、その上下に冷媒ヘッダ１０，１１が設けられ、これらの冷媒ヘッダ１０，１１を接続するように複数の扁平管２０がそれぞれ上下方向に設置されている。このような熱交換器１は、フィン３０面の凝縮水の水切り性が良く、凝縮水が下方に流れ易いので、凝縮水がフィン３０間に溜まり難い。また、冷媒ヘッダ１０，１１からの冷媒の分配性能も良いので、高い熱交換性能が得られる熱交換器である。

このようなタイプの熱交換器１であっても、上記実施例１と同様に、熱交換器１の下部の領域ｄの部分には塩素の付着量が多くなる。このため、各扁平管２０の下部の部分がその上部の部分よりも腐食が進行し易くなる。

そこで、本実施例３の場合には、熱交換器１の下部領域ｄに対応する各扁平管２０の下部の部分の表面に、浸漬等により亜鉛を厚めに塗布し、その後のロウ付け時における加熱によって塗布した前記亜鉛を拡散させて犠牲陽極層を作る。このように構成することによって、各扁平管２０の下部の耐食性をその上部よりも高くできるから、熱交換器１の耐食性を向上させてその寿命を延ばすことができる。また、亜鉛の塗布量を多くするのは扁平管２０の下部だけであるから、製造コストも低減できる。

このように、本発明は、上下に冷媒ヘッダ１０，１１が設けられ、扁平管２０が上下方向に設置されている熱交換器１に対しても適用できるものである。
なお、他の構成は実施例１と同様である。

本発明の空気調和機の実施例４を図１０及び図１１により説明する。図１０は本実施例４に使用される熱交換器を示す斜視図、図１１は図１０に示す上部の扁平管２０ｅと下部の扁平管２０ｆの構成を説明する断面図である。

本実施例４は、図３に示したような、ルームエアコンなどの室外ユニットに使用されているＬ字状の熱交換器１に、本発明を適用する場合のより好ましい例である。
上記実施例１と同様に、塩素の付着量がより多くなる下部の扁平管２０には、図１１（Ｂ）に示す耐食性が高い仕様の扁平管２０ｆを用い、塩素の付着量が相対的に少なくなる上部の扁平管２０には、図１１（Ａ）に示す耐食性が相対的に低い仕様の扁平管２０ｅを設けている。

即ち、図２に示す実施例１と同様に、下方の領域に配置されている前記扁平管２０ｆの犠牲陽極層２２ｆを含むアルミニウムの肉厚ｔｗ２は、上方の領域に配置されている扁平管２０ｅの犠牲陽極層２２ｅを含むアルミニウムの肉厚ｔｗ１よりも大きく構成されている。また、冷媒流路の高さも、前記扁平管２０ｅの冷媒流路２１ｅの高さの方が、前記扁平管２０ｆの冷媒流路２１ｆよりも高くなっている。前記犠牲陽極層２２ｅ，２２ｆの厚さは、下方の領域に配置されている扁平管２０ｆの厚さの方が、上方の領域に配置されている扁平管２０ｅの厚さよりも厚く構成されている。

このように、各扁平管２０ｅ，２０ｆの厚さ方向の構成については上記実施例１の場合と同様である。本実施例４が上記実施例１と異なるのは扁平管の幅方向におけるアルミニウム芯材２３ｅ，２３ｆの厚さである。室外ユニットのＬ字状の熱交換器１は、Ｌ字状に曲げられる円弧部分の外周部が、その曲げ加工時の伸びにより肉厚が薄くなる。肉厚が薄いと孔食に対する腐食寿命が短くなる。そこで、本実施例では、扁平管２０ｅ，２０ｆ共に、外周側の肉厚ｔｗ５，ｔｗ７を、それらの内周側の肉厚ｔｗ６，ｔｗ８よりも厚くなるように構成している。このような構成とすることにより、Ｌ字状に曲げられた熱交換器１においても耐食性を向上させることができる。
なお、他の構成は実施例１と同様である。

本発明の空気調和機の実施例５を図１２により説明する。図１２は本発明の空気調和機の実施例５に使用される熱交換器を示す正面図である。

この実施例５は、上記実施例１の図２に示した扁平管２０ａ，２０ｂのより好ましい適用形態に関するものである。上記実施例１における図１に示す熱交換器１は、一方の冷媒ヘッダ１０から他方の冷媒ヘッダ１１へ冷媒が流れる熱交換器である。これに対し、本実施例５の熱交換器１は、一方の冷媒ヘッダ１０から他方の冷媒ヘッダ１１に冷媒が１往復半の長さを流動する熱交換器１であり、このような流動形態の熱交換器に本発明を適用する好ましい例について説明する。

図１２に示す熱交換器１は空気調和機の室外ユニットに設置されている室外熱交換器である場合について説明する。このような熱交換器において、空気調和機の冷房運転時には冷媒の凝縮作用が行われる。即ち、圧縮機からの高温高圧のガス冷媒は冷媒ヘッダ（ガスヘッダ）１０に流入し、ここから図１２に示すｕの領域の扁平管２０を通り、反対側に設けられた中間ヘッダ１００に流入する。この中間ヘッダ１００内を下方に流れた後、ｍの領域の扁平管２０を流れて、反対側の中間ヘッダ１０１に流入する。この中間ヘッダ１０１から更にｄの領域の扁平管２０を通って、冷媒ヘッダ（液ヘッダ）１１に到達し、熱交換器１外に流出する。

熱交換器１に流入したガス冷媒は、上記ｕの領域の扁平管２０及び上記ｍの領域の扁平管２０を通過する間に、室外空気と熱交換して、冷媒が飽和し、気液二相状態となり、次第に冷媒液の割合が増えていく。そして、領域ｄの扁平管２０を通過する冷媒は液体の単相流状態となって流動する。

そこで、本実施例５では、冷媒ガス或いは冷媒ガスの割合が多い気液二相状態の冷媒が流動する部分（領域ｕなど）の扁平管２０に対しては、図２（Ａ）に示す扁平管２０ａを使用する。また、液体の単相流状態或いは冷媒液の多い気液二相状態の冷媒が流動する部分（領域ｄなど）の扁平管２０に対しては、図２（Ｂ）に示す扁平管２０ｂを使用する。なお、耐食仕様の異なる３種の扁平管を用意して、領域ｍには中間的な耐食仕様の扁平管を使用するようにしても良い。

このように構成することにより、液冷媒の単相流が流れる部分には冷媒流路断面積の小さい前記扁平管２０ｂを配置しているので、この扁平管２０ｂを流れる液冷媒の流速を高めることができる。液冷媒単相流の熱伝達率は比較的小さいが、その流速を高められることで、単相流熱伝達率を高めることができる。

なお、暖房運転が行われる場合には、前記室外熱交換器では冷媒の蒸発作用が行われる。この暖房運転時には、気液二相の冷媒が冷媒ヘッダ１１に流入し、その後前記領域ｄに設置されている扁平管２０ｂ内を流れる。この扁平管２０ｂの冷媒流路断面積は小さいが、ここを流れる冷媒の乾き度は小さく、液冷媒の割合が多いので、圧力損失の増大は抑えられる。次に、冷媒は中間ヘッダ１０１、前記領域ｍに設置された扁平管、中間ヘッダ１００を通る間に次第にガス冷媒の割合が増加し、前記領域ｕに設置されている扁平管２０ａを通過するときにはガス冷媒となる。しかし、扁平管２０ａの冷媒流路断面積は大きいため、この部分においても圧力損失の増大を抑えることができる。その後、ガス冷媒は冷媒ヘッダ１０から冷媒ガス配管を通って、圧縮機に吸入される。

このように、本実施例５では、熱交換器１の下方の領域ｄに、冷媒流路断面積は小さいが耐食仕様の高い扁平管２０ｂを配置し、前記熱交換器１の上方の領域ｕには、耐食性は相対的に低いが冷媒流路断面積の大きい扁平管２０ａを配置することで、前記実施例１と同様に、熱交換器１の耐食性を向上させてその寿命を延ばすことができ、製造コストも低減できる。更に、本実施例５では、液冷媒の単相流が流れる部分には冷媒流路断面積の小さい前記扁平管２０ｂを配置しているので、液冷媒単相流の流速を高めて、熱伝達率を向上できる効果も得られる。

以上説明した本発明の各実施例によれば、熱交換器を構成する全ての部分を耐食性が高い仕様の扁平管で構成するのではなく、空気調和機の熱交換器における塩素の付着量、堆積量の大きな領域の扁平管を、耐食性の高い仕様としているので、孔食の発生を抑制して熱交換器の寿命を延ばして信頼性を向上できると共に、コスト上昇も抑えた空気調和機を得ることができる。
このように、本実施例によれば、熱交換器の耐食性を向上させてその寿命を延ばすことができ、しかも熱交換器の製造コストも低減できる空気調和機が得られる効果がある。

なお、本発明は上記した実施例に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、上記実施例では、複数のアルミニウム製の扁平管で熱交換器を構成しているもので説明したが、前記扁平管により構成されるものには限定されず、アルミニウム製の円形の管であっても同様に適用できるものである。

また、上記した実施例は本発明で分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施例の構成の一部を他の実施例の構成に置き換えることが可能であり、また、ある実施例の構成に他の実施例の構成を加えることも可能である。

１：熱交換器、１０，１１：冷媒ヘッダ、１２：冷媒ガス配管、１３：冷媒液配管、
１５：ケース（１５ａ：背面部、１５ｂ：前面下部、１５ｃ：前面パネル）、
１６：吹出口、１７：吸込口、
２０，２０ａ，２０ｂ，２０ｃ，２０ｅ，２０ｆ：扁平管、
２１ａ，２１ｂ，２１ｃ，２１ｄ，２１ｅ，２１ｆ：冷媒流路（空間）、
２２ａ，２２ｂ，２２ｃ，２２ｄ，２２ｅ，２２ｆ：犠牲陽極層
２３ａ，２３ｂ，２３ｃ，２３ｄ，２３ｅ，２３ｆ：アルミニウム芯材、
３０：フィン（短冊状フィン）、３０ａ：スリット部、３０ｂ：凹凸部、
３１：フィン（コルゲート状フィン）、３１ａ：微細なスリット、
４０：室外ユニット、５０：圧縮機
６０〜６２：送風ファン（６０：プロペラファン、６１：貫流ファン、６２：ターボファン）、
７０：ルームエアコン用の室内機、７１：風向ルーバ、
８０：パッケージエアコン用の室内機、
１００，１０１：中間ヘッダ。

Claims (10)

1. 複数のアルミニウム製の管で構成された熱交換器を備える空気調和機であって、
   前記熱交換器を構成する前記複数の管のうち、重力方向の下方に配置された管を、上方に配置された管よりも耐食性が高い仕様の管で構成していることを特徴とする空気調和機。
2. 複数のアルミニウム製の管で構成された熱交換器を備える空気調和機であって、
   前記熱交換器を構成する前記複数の管のうち、風速の大きい所に配置された管を、風速の小さい所に配置された管よりも耐食性が高い仕様の管で構成していることを特徴とする空気調和機。
3. 複数のアルミニウム製の管で構成された熱交換器を備える空気調和機であって、
   前記熱交換器を構成する前記複数の管はそれぞれ重力方向の向きになるように設置され、前記管における下方の部分をその上方の部分よりも、耐食性が高くなるように構成していることを特徴とする空気調和機。
4. 請求項１または２に記載の空気調和機であって、
   前記アルミニウム製の管はアルミニウム製の扁平管であり、
   前記耐食性の高い仕様の管（扁平管）は、他の管（扁平管）よりも厚さの大きい犠牲陽極層が設けられていることを特徴とする空気調和機。
5. 請求項４に記載の空気調和機であって、
   前記犠牲陽極層は、亜鉛溶射の拡散層か、アルミクラッド層により構成されていることを特徴とする空気調和機。
6. 請求項１または２に記載の空気調和機であって、
   前記アルミニウム製の管はアルミニウム製の扁平管であり、
   前記耐食性の高い仕様の管（扁平管）は、他の管（扁平管）よりも大きい肉厚の扁平管で構成されていることを特徴とする空気調和機。
7. 請求項３に記載の空気調和機であって、
   前記アルミニウム製の管はアルミニウム製の扁平管であり、
   この扁平管における下方の部分はその上方の部分よりも、厚さの大きい犠牲陽極層が設けられていることを特徴とする空気調和機。
8. 請求項１〜３の何れかに記載の空気調和機であって、
   前記アルミニウム製の管はアルミニウム製の扁平管であり、
   前記熱交換器は、前記扁平管と、この扁平管の間に設置されたアルミニウム製のフィンと、前記扁平管の両側に設けられた冷媒ヘッダをロウ付けにより一体に構成し、前記アルミニウム製のフィン間に空気を流動させ、前記冷媒ヘッダに冷媒を供給して前記扁平管内の流路に冷媒を流すことで、前記空気と冷媒との間で熱交換させるものであることを特徴とする空気調和機。
9. 請求項１または２に記載の空気調和機であって、
   前記アルミニウム製の管はアルミニウム製の扁平管であり、
   この扁平管はＬ字状に曲げられた形状に構成され、該扁平管の曲げられた円弧部分の外周側は、その内周側よりも扁平管の肉厚が大きくなるように構成されていることを特徴とする空気調和機。
10. 請求項１または２に記載の空気調和機であって、
    前記アルミニウム製の管はアルミニウム製の扁平管であり、
    前記熱交換器内の冷媒の凝縮作用の際に、凝縮液となる単相流部分が流れる扁平管の冷媒流路断面積を、冷媒ガスが流れる部分の扁平管の冷媒流路断面積よりも小さく構成していることを特徴とする空気調和機。

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