JP6661781B2 - 冷凍サイクル装置 - Google Patents

Description

本発明は、冷媒と空気との間の熱交換効率の向上を図った熱交換器を備えた冷凍サイクル装置に関するものである。

従来、冷凍サイクル装置に用いられる熱交換器として、フィンアンドチューブ型熱交換器が知られている。このフィンアンドチューブ型熱交換器は、長方形状をした複数のフィンと、冷媒が流れる冷媒流路を内部に有する複数の伝熱管とを備えている。複数のフィンは、例えば長手方向が上下方向に沿うように、配置される。そして、これら複数のフィンは、所定の間隔を空けて、ファンから供給される空気の流れ方向と略垂直な横方向に並設されている。また、複数の伝熱管は、所定の間隔を空けて上下方向（フィンの長手方向）に並設され、フィンの並設方向に沿って各フィンを貫通している。

このように構成された従来の熱交換器には、伝熱管として、冷媒流路と垂直な断面が扁平形状となっている扁平管を用いたものも提案されている（例えば、特許文献１参照）。扁平形状とは、横幅が縦幅よりも大きくなる例えば断面長円形状等の形状である。扁平管である伝熱管を用いる場合、円管状の伝熱管を用いた熱交換器と比較して、管内の伝熱面積を大きく確保できる。また、扁平管である伝熱管を用いる場合、断面の長手方向がファンから供給される空気の流れ方向に沿うように、各伝熱管が配置される。このように配置することにより、扁平管を用いた熱交換器は、円管状の伝熱管を用いた熱交換器と比較して、空気の通風抵抗を抑制することができる。

特開２０１３−１３９９４３号公報

冷凍サイクル装置に用いられる従来のフィンアンドチューブ型熱交換器は、ファンによって例えば横方向から空気が供給され、該空気と伝熱管内を流れる冷媒との間で熱交換が行われる。詳しくは、ファンによって例えば横方向から従来のフィンアンドチューブ型熱交換に供給された空気は、隣接するフィンの間に流入する。そして、フィン間に流入した空気は、伝熱管に到達して衝突すると、伝熱管の上面側に沿って流れる空気と、伝熱管の下面側に沿って流れる空気とに分かれる。

ここで、従来の冷凍サイクル装置においては、一方向のみから、従来のフィンアンドチューブ型熱交換に空気が供給される。このため、ファンから供給される空気の流れ方向に沿った断面、換言すると、冷媒流路と垂直な断面で伝熱管近傍を観察した際、伝熱管に到達した空気が衝突する表面部分とは反対側の表面部分（伝熱管における空気流れの後流側の表面部分）では、該表面部分に沿う空気の流れが生じづらい。このため、該表面部分の下流側は、空気の流れが淀んだ状態となり、該表面部分の下流側に死水域が発生してしまう。したがって、従来の冷凍サイクル装置は、この死水域部分で空気と冷媒との間の熱交換を行えず、熱交換器での熱交換効率が低下してしまうという課題があった。

本発明は、上述の課題を解決するためになされたものであり、熱交換器での熱交換効率を従来よりも向上させることができる冷凍サイクル装置を得ることを目的とする。

本発明に係る冷凍サイクル装置は、熱交換器と、該熱交換器に空気を供給するファンとを備えた冷凍サイクル装置であって、前記熱交換器は、冷媒が流れる冷媒流路を内部に有し、規定の間隔を空けて並設された複数の伝熱管を備え、前記伝熱管のそれぞれは、前記伝熱管の前記冷媒流路の形成方向に沿って延び、前記伝熱管の表面から突出する第１フィンと、前記伝熱管の前記冷媒流路の形成方向に沿って延び、前記伝熱管の表面から前記第１フィンとは反対側に突出する第２フィンと、を備え、前記ファンは、前記第１フィンが設けられた側から、前記第１フィン及び前記第２フィンの一方の表面側に空気を供給する第１ファンと、前記第２フィンが設けられた側から、前記第１フィン及び前記第２フィンの他方の表面側に空気を供給する第２ファンと、備えたものである。

本発明に係る冷凍サイクル装置は、熱交換器の伝熱管の表面近傍で発生する死水域を従来よりも小さくすることができる。このため、本発明に係る冷凍サイクル装置は、熱交換器の熱交換効率を従来よりも向上させることができる。

本発明の実施の形態に係る空気調和機を示す冷媒回路図である。 本発明の実施の形態に係る室外機において、筐体の上面部を取り外した状態を示す平面図である。 本発明の実施の形態に係る室外熱交換器を、図２のＡ−Ａ位置で切断した縦断面図である。 本発明の実施の形態に係る室外熱交換器、ファン、及び該ファンから供給される空気を室外熱交換器に導く風路を示す斜視図である。 本発明の実施の形態に係る室外熱交換器、ファン、及び該ファンから供給される空気を室外熱交換器に導く風路を示す平面図であり、最上部に位置する伝熱管及び風路を取り外した状態を示す図である。 従来の空気調和機の室外機において、筐体の上面部を取り外した状態を示す平面図である。 従来の空気調和機の室外機に収納された従来の室外熱交換器を、図６のＢ−Ｂ位置で切断した縦断面図である。 従来の空気調和機の室外機に収納された従来の室外熱交換器を、図６の矢印Ｃ方向から観察した側面図である。 従来の室外熱交換器の伝熱管周辺の空気流れを説明するための説明図である。 本発明の実施の形態に係る室外熱交換器の伝熱管周辺の空気流れを説明するための説明図である。 本発明の実施の形態に係る室外機の別の一例において、筐体の上面部を取り外した状態を示す平面図である。

実施の形態．
本実施の形態では、冷凍サイクル装置の１つである空気調和機を例に、本発明に係る冷凍サイクル装置について説明する。

図１は、本発明の実施の形態に係る空気調和機を示す冷媒回路図である。なお、図１は、空気調和機１００が冷房運転を行う際の冷媒回路図を示している。換言すると、図１は、室外熱交換器１０を凝縮器として機能させ、室内熱交換器３を蒸発器として機能させた状態の冷媒回路図となっている。

空気調和機１００は、圧縮機１、室外熱交換器１０、膨張機構２及び室内熱交換器３を有しており、これらが順次配管５で接続されて構成されている。

圧縮機１は、冷媒を吸入し、その冷媒を圧縮して高温高圧のガス冷媒にするものである。室外熱交換器１０は、圧縮機１の吐出側と膨張機構２との間に接続されており、凝縮器として機能する。この場合、圧縮機１から室外熱交換器１０に流入した高温高圧のガス冷媒は、周囲を流れる空気に放熱して、低温高圧の液状冷媒となる。また、室外熱交換器１０の近傍には、該室外熱交換器１０に対して熱交換対象となる空気を供給するファン３０を備えている。ここで、本実施の形態に係る空気調和機１００は、室外熱交換器１０の両側から空気が供給される構成となっている。このため、本実施の形態に係る空気調和機１００は、ファン３０として、第１ファン３１及び第２ファン３２を備えている。そして、室外熱交換器１０は、第１ファン３１と第２ファン３２との間に配置されている。これにより、第１ファン３１からの供給空気４１と第２ファン３２からの供給空気４２とが、室外熱交換器１０の両側から流れこむこととなる。なお、室外熱交換器１０の詳細については、後述する。

膨張機構２は、例えば膨張弁であり、室外熱交換器１０から膨張機構２に流入した低温高圧の液状冷媒を減圧して、低温低圧の気液二相冷媒にするものである。室内熱交換器３は、膨張機構２と圧縮機１の吸入側との間に接続されており、蒸発器として機能する。この場合、膨張機構２から室内熱交換器３に流入した低温低圧の気液二相冷媒は、室内空気から熱を吸収して蒸発し、つまり室内を冷房して、低圧のガス冷媒となる。この低圧のガス冷媒は、圧縮機１に再び吸入されて、高温高圧のガス冷媒に圧縮される。また、室内熱交換器３の近傍には、該室内熱交換器３に対して熱交換対象となる室内空気を供給するファン４が設けられている。

なお、室外熱交換器１０を蒸発器として機能させ、室内熱交換器３を凝縮器として機能させてもよい。この場合、室外熱交換器１０を圧縮機１の吸入側に接続し、室内熱交換器３を圧縮機１の吐出側に接続する冷媒回路とすればよい。これにより、空気調和機１００において、暖房運転が可能となる。

上述した空気調和機１００の各構成は、室外機１１０又は室内機１２０に収納されている。詳しくは、圧縮機１、室外熱交換器１０、第１ファン３１、第２ファン３２、及び膨張機構２は、室外機１１０に収納されている。室内熱交換器３及びファン４は、室内機１２０に収納されている。

続いて、室外機１１０及び室外熱交換器１０の詳細構成について説明する。

図２は、本発明の実施の形態に係る室外機において、筐体の上面部を取り外した状態を示す平面図である。図３は、本発明の実施の形態に係る室外熱交換器を、図２のＡ−Ａ位置で切断した縦断面図である。換言すると、図３は、室外熱交換器１０の伝熱管１１に形成された冷媒流路１１ａと垂直な断面において、該室外熱交換器１０を切断した断面図である。図４は、本発明の実施の形態に係る室外熱交換器、ファン、及び該ファンから供給される空気を室外熱交換器に導く風路を示す斜視図である。また、図５は、本発明の実施の形態に係る室外熱交換器、ファン、及び該ファンから供給される空気を室外熱交換器に導く風路を示す平面図であり、最上部に位置する伝熱管及び風路を取り外した状態を示す図である。
なお、図２〜図５に示す白抜き矢印は、第１ファン３１から供給される空気（供給空気４１）の流れを示している。また、図２〜図５に示すハッチングを施した矢印は、第２ファン３２から供給される空気（供給空気４２）の流れを示している。

室外機１１０は、例えば直方体形状の筐体１１１を備えている。この筐体１１１の内部は、仕切板１１２によって、送風機室１１３と機械室１１４とに区画されている。

送風機室１１３には、第１ファン３１、第２ファン３２及び室外熱交換器１０等が収納されている。第１ファン３１は、筐体１１１の前面部１１１ａと対向するように設けられている。この前面部１１１ａにおける第１ファン３１と対向する範囲には、吸込口１１５が形成されている。また、第１ファン３１には、該第１ファン３１を回転駆動させるモータ３１ａが接続されている。モータ３１ａが回転駆動することにより、第１ファン３１は、白抜き矢印の方向に、空気を室外熱交換器１０に供給する。換言すると、第１ファン３１から室外熱交換器１０への供給空気４１が流れる方向は、白抜き矢印の方向となる。

第２ファン３２は、筐体１１１の背面部１１１ｂと対向するように設けられている。背面部１１１ｂは前面部１１１ａと対向する側面部であり、この背面部１１１ｂにおける第２ファン３２と対向する範囲には、吸込口１１５が形成されている。また、第２ファン３２には、該第２ファン３２を回転駆動させるモータ３２ａが接続されている。モータ３２ａが回転駆動することにより、第２ファン３２は、ハッチングを施した矢印の方向に、空気を室外熱交換器１０に供給する。換言すると、第２ファン３２から室外熱交換器１０への供給空気４２が流れる方向は、ハッチングを施した矢印の方向となる。

室外熱交換器１０は、平面視略直線状（Ｉ字状）に形成されている。そして、上述のように室外熱交換器１０は、平面視において、第１ファン３１と第２ファン３２との間に配置されている。この室外熱交換器１０は、図３に示すように、冷媒が流れる冷媒流路１１ａを内部に有する伝熱管１１を複数備えている。本実施の形態では、伝熱管１１として、冷媒流路１１ａと垂直な断面が扁平形状（より詳しくは略長丸形状）となっている扁平管を用いている。そして、扁平形状の伝熱管１１には、複数の冷媒流路１１ａが形成されている。これらの伝熱管１１は、規定の間隔を空けて、例えば上下方向に並設されている。この際、各伝熱管１１は、断面の長手方向が第１ファン３１及び第２ファン３２から供給される空気の流れ方向に沿うように配置されている。

また、室外熱交換器１０を構成する各伝熱管１１の表面には、第１フィン２１及び第２フィン２２が設けられている。第１フィン２１は、伝熱管１１の冷媒流路１１ａの形成方向（換言すると、冷媒流路１１ａ内の冷媒流れ方向、伝熱管１１の管軸方向）に沿って延び、伝熱管１１の表面から第１ファン３１に向かって突出している。つまり、第１ファン３１からの供給空気４１は、第１フィン２１が設けられた側から室外熱交換器１０に流入する。換言すると、第１ファン３１は、第１フィン２１が設けられた側から、室外熱交換器１０に空気を供給する。第２フィン２２は、伝熱管１１の冷媒流路１１ａの形成方向に沿って延び、伝熱管１１の表面から第１フィン２１とは反対側に突出している。すなわち、第２フィン２２は、伝熱管１１の冷媒流路１１ａの形成方向に沿って延び、伝熱管１１の表面から第２ファン３２に向かって突出している。つまり、第２ファン３２からの供給空気４２は、第２フィン２２が設けられた側から室外熱交換器１０に流入する。換言すると、第２ファン３２は、第２フィン２２が設けられた側から、室外熱交換器１０に空気を供給する。

ここで、本実施の形態に係る室外熱交換器１０においては、伝熱管１１のそれぞれに対して、第１ファン３１から吹き出された空気（供給空気４１）は、第１フィン２１及び第２フィン２２の一方の表面側に供給される構成となっている。また、本実施の形態に係る室外熱交換器１０においては、第２ファン３２から吹き出された空気（供給空気４２）は、第１フィン２１及び第２フィン２２の他方の表面側に供給される構成となっている。例えば、図３に示す上から２つ目の伝熱管１１においては、第１ファン３１から供給される空気（供給空気４１）は第１フィン２１及び第２フィン２２の上面側を流れ、第２ファン３２から供給される空気（供給空気４２）は第１フィン２１及び第２フィン２２の下面側を流れる。また例えば、図３に示す上から３つ目の伝熱管１１においては、第１ファン３１から供給される空気（供給空気４１）は第１フィン２１及び第２フィン２２の下面側を流れ、第２ファン３２から供給される空気（供給空気４２）は第１フィン２１及び第２フィン２２の上面側を流れる。

このような空気の流れを実現するため、本実施の形態に係る室外機１１０は、例えば、第１供給風路５１、第２供給風路５２、第１排出風路６１及び第２排出風路６２を備えている。第１供給風路５１は、第１ファン３１から供給される空気（供給空気４１）を、第１フィン２１及び第２フィン２２の一方の表面側に導く風路である。この第１供給風路５１は、内部が空洞となった箱形形状をしている。そして、図２及び図４等に示すように、第１供給風路５１は、第１ファン３１と室外熱交換器１０との間に配置されている。また、第１供給風路５１には、第１ファン３１と対向する位置に、流入口５１ａが形成されている。また、第１供給風路５１には、隣接する伝熱管１１の間と対向する位置に、流出口５１ｂが形成されている。

本実施の形態に係る室外機１１０は、複数の第１供給風路５１を備えている。これら第１供給風路５１は、図３等に示すように、上下方向に規定の間隔を空けて配置された伝熱管１１同士の間に対して、１つ飛ばしに対向するように配置されている。例えば、図３の場合、これら第１供給風路５１は、上下方向に規定の間隔を空けて配置された伝熱管１１同士の間のうち、上から奇数段目の間と対向するように配置されている。第１供給風路５１を備えることにより、第１ファン３１から吹き出された供給空気４１は、各第１供給風路５１の流入口５１ａから、各第１供給風路５１に流入することとなる。そして、各第１供給風路５１に流入した供給空気４１は、各第１供給風路５１の流出口５１ｂから流出し、各流出口５１ｂと対向する伝熱管１１同士の間に流入することとなる。

第２供給風路５２は、第２ファン３２から供給される空気（供給空気４２）を、第１フィン２１及び第２フィン２２の他方の表面側に導く風路である。この第２供給風路５２は、内部が空洞となった箱形形状をしている。そして、図４及び図５等に示すように、第２供給風路５２は、第２ファン３２と室外熱交換器１０との間に配置されている。また、第２供給風路５２には、第２ファン３２と対向する位置に、流入口５２ａが形成されている。また、第２供給風路５２には、隣接する伝熱管１１の間と対向する位置に、流出口５２ｂが形成されている。

本実施の形態に係る室外機１１０は、複数の第２供給風路５２を備えている。これら第２供給風路５２は、図３等に示すように、上下方向に規定の間隔を空けて配置された伝熱管１１同士の間に対して、１つ飛ばしに対向するように配置されている。換言すると、これら第２供給風路５２は、上下方向に規定の間隔を空けて配置された伝熱管１１同士の間のうち、第１供給風路５１と対向していない伝熱管１１同士の間に対向するように配置されている。例えば、図３の場合、これら第２供給風路５２は、上下方向に規定の間隔を空けて配置された伝熱管１１同士の間のうち、上から偶数段目の間と対向するように配置されている。第２供給風路５２を備えることにより、第２ファン３２から吹き出された供給空気４２は、各第２供給風路５２の流入口５２ａから、各第２供給風路５２に流入することとなる。そして、各第２供給風路５２に流入した供給空気４２は、各第２供給風路５２の流出口５２ｂから流出し、各流出口５２ｂと対向する伝熱管１１同士の間に流入することとなる。

本実施の形態に係る室外機１１０は、第１供給風路５１と同数の第１排出風路６１を備えている。これら第１排出風路６１は、内部が空洞となった箱形形状をしている。そして、これら第１排出風路６１は、図２及び図４等に示すように、平面視において、室外熱交換器１０を基準として、第１供給風路５１とは反対側に配置されている。つまり、第１排出風路６１は、第２供給風路５２と同様に、第２ファン３２と室外熱交換器１０との間に配置されている。また、これら第１排出風路６１は、図３に示すように、上下方向に規定の間隔を空けて配置された伝熱管１１同士の間のうち、第１供給風路５１と対向する伝熱管１１同士の間に対向するように配置されている。すなわち、これら第１排出風路６１は、上下方向に、第２供給風路５２と交互に配置されている。

また、これら第１排出風路６１には、図２及び図４等に示すように、伝熱管１１同士の間と対向する位置に、流入口６１ａが形成されている。また、これら第１排出風路６１には、第２ファン３２と対向しない位置に、流出口６１ｂが形成されている。そして、筐体１１１の背面部１１１ｂにおける流出口６１ｂと対向する位置には、吹出口１１６が形成されている。第１排出風路６１を備えることにより、第１ファン３１から吹き出されて伝熱管１１の間を通過した供給空気４１は、各第１排出風路６１の流入口６１ａから、各第１排出風路６１に流入することとなる。そして、各第１排出風路６１に流入した供給空気４１は、各第１排出風路６１の流出口６１ｂから流出し、筐体１１１の背面部１１１ｂの吹出口１１６から筐体１１１外へ吹き出されることとなる。つまり、第１排出風路６１を備えることにより、第１ファン３１から吹き出されて伝熱管１１の間を通過した供給空気４１を、第２ファン３２から吹き出されて伝熱管１１の間に流入しようとしている供給空気４２と干渉させることなく、筐体１１１外へ吹き出すことができる。
ここで、第１供給風路５１及び第１排出風路６１が、第１ファン３１から供給される空気を第１フィン２１及び第２フィン２２の一方の表面側に流す風路、すなわち本発明の第１風路に相当する。

本実施の形態に係る室外機１１０は、第２供給風路５２と同数の第２排出風路６２を備えている。これら第２排出風路６２は、内部が空洞となった箱形形状をしている。そして、これら第２排出風路６２は、図４及び図５等に示すように、平面視において、室外熱交換器１０を基準として、第２供給風路５２とは反対側に配置されている。つまり、第２排出風路６２は、第１供給風路５１と同様に、第１ファン３１と室外熱交換器１０との間に配置されている。また、これら第２排出風路６２は、図３に示すように、上下方向に規定の間隔を空けて配置された伝熱管１１同士の間のうち、第２供給風路５２と対向する伝熱管１１同士の間に対向するように配置されている。すなわち、これら第２排出風路６２は、上下方向に、第１供給風路５１と交互に配置されている。

また、これら第２排出風路６２には、図４及び図５等に示すように、伝熱管１１同士の間と対向する位置に、流入口６２ａが形成されている。また、これら第２排出風路６２には、第１ファン３１と対向しない位置に、流出口６２ｂが形成されている。そして、筐体１１１の前面部１１１ａにおける流出口６２ｂと対向する位置には、吹出口１１６が形成されている。第２排出風路６２を備えることにより、第２ファン３２から吹き出されて伝熱管１１の間を通過した供給空気４２は、各第２排出風路６２の流入口６２ａから、各第２排出風路６２に流入することとなる。そして、各第２排出風路６２に流入した供給空気４２は、各第２排出風路６２の流出口６２ｂから流出し、筐体１１１の前面部１１１ａの吹出口１１６から筐体１１１外へ吹き出されることとなる。つまり、第２排出風路６２を備えることにより、第２ファン３２から吹き出されて伝熱管１１の間を通過した供給空気４２を、第１ファン３１から吹き出されて伝熱管１１の間に流入しようとしている供給空気４１と干渉させることなく、筐体１１１外へ吹き出すことができる。
ここで、第２供給風路５２及び第２排出風路６２が、第２ファン３２から供給される空気を第１フィン２１及び第２フィン２２の他方の表面側に流す風路、すなわち本発明の第２風路に相当する。

再び室外熱交換器１０の説明に戻ると、図３に示すように、伝熱管１１の表面は、第１フィン２１との接続部と該接続部から規定距離離れた位置との間の範囲における第１ファン３１からの供給空気４１が衝突することとなる側が、傾斜面１２となっている。このため、第１ファン３１からの供給空気４１が伝熱管１１に衝突した際、供給空気４１は滞留することなく傾斜面１２に沿って流れることができるため、供給空気４１の流れが妨げられにくくなる。したがって、供給空気４１が伝熱管１１に衝突した際の損失を低減することができる。

同様に、伝熱管１１の表面は、第２フィン２２との接続部と該接続部から規定距離離れた位置との間の範囲における第２ファン３２からの供給空気４２が衝突することとなる側が、傾斜面１２となっている。このため、第２ファン３２からの供給空気４２が伝熱管１１に衝突した際、供給空気４２は滞留することなく傾斜面１２に沿って流れることができるため、供給空気４２の流れが妨げられにくくなる。したがって、供給空気４２が伝熱管１１に衝突した際の損失を低減することができる。なお、本実施の形態においては、傾斜面１２は、例えば断面円弧形状等、外側に凸の曲面形状となっている。このため、伝熱管１１内の冷媒流路１１ａの流路断面積を大きく確保することができる。

ここで、上述のように、伝熱管１１は、冷媒流路１１ａと垂直な断面が扁平形状（より詳しくは略長丸形状）となっている。また、伝熱管１１は、断面の長手方向が第１ファン３１及び第２ファン３２から供給される空気の流れ方向に沿うように配置されている。このため、冷媒流路１１ａと垂直な断面において扁平形状の長手方向の端部の一方となる伝熱管１１の表面位置に、第１フィン２１が設けられることとなる。換言すると、冷媒流路１１ａと垂直な断面において第１ファン３１からの供給空気４１の風上側端部となる伝熱管１１の表面位置に、第１フィン２１が設けられることとなる。同様に、冷媒流路１１ａと垂直な断面において扁平形状の長手方向の端部の他方となる伝熱管１１の表面位置に、第２フィン２２が設けられることとなる。換言すると、冷媒流路１１ａと垂直な断面において第２ファン３２からの供給空気４２の風上側端部となる伝熱管１１の表面位置に、第２フィン２２が設けられることとなる。

さらに、本実施の形態では、第１フィン２１及び第２フィン２２は、次のように配置されている。上述のように、伝熱管１１は、冷媒流路１１ａと垂直な断面が長丸形状となっている。このため、伝熱管１１は、表面の一部に対向する２つの平面を有する。ここで、図３に示すように、これらの平面のうち、第１ファン３１から供給される空気（供給空気４１）と接触する側を平面１３とする。すなわち、隣接する伝熱管１１の間に流入した第１ファン３１からの供給空気４１は、平面１３に沿って流れることとなる。また、図３に示すように、これらの平面のうち、第２ファン３２から供給される空気（供給空気４２）と接触する側を平面１４とする。すなわち、隣接する伝熱管１１の間に流入した第２ファン３２からの供給空気４２は、平面１４に沿って流れることとなる。このように平面１３及び平面１４を定義した場合、第１フィン２１は平面１４と同一平面となるように設けられ、第２フィン２２は平面１３と同一平面となるように設けられている。
ここで、平面１３が本発明の第１平面に相当し、平面１４が本発明の第２平面に相当する。

なお、第１フィン２１及び第２フィン２２の材質は、特に限定されるものではない。例えば、第１フィン２１及び第２フィン２２を樹脂で形成してもよい。また例えば、第１フィン２１及び第２フィン２２を金属で形成してもよい。第１フィン２１及び第２フィン２２を金属で形成することにより、第１フィン２１及び第２フィン２２自体で熱交換できるため、第１フィン２１及び第２フィン２２を樹脂で形成する場合と比べ、室外熱交換器１０の熱交換効率を向上させることができる。また例えば、第１フィン２１及び第２フィン２２を伝熱管１１と同材質（例えばアルミニウム等）で形成してもよい。これにより、第１フィン２１及び第２フィン２２と伝熱管１１とを、例えば押し出し形成等で一体形成することができる。

再び図２に着目すると、機械室１１４には、例えば制御基板等である制御装置６が収納されている。この制御装置６は、圧縮機１の回転数、第１ファン３１（換言するとモータ３１ａ）の回転数、第２ファン３２（換言するとモータ３２ａ）の回転数、及び膨張機構２の開度等を制御するものである。なお、図２には描いていないが、圧縮機１及び膨張機構２も、機械室１１４に収納されている。

以上のように構成された空気調和機１００は、以下のように動作するので、室外熱交換器１０の伝熱管１１の表面近傍で発生する死水域を従来よりも小さくすることができる。この効果の理解を容易にするため、以下では、まず、従来の空気調和機の室外機３００の構成、該室外機３００に設けられた従来の室外熱交換器３１０の構成、及び、該室外熱交換器３１０の伝熱管３１１近傍の空気の流れについて説明することとする。そして、その後に本実施の形態に係る空気調和機１００の室外機１１０の動作について説明することとする。

図６は、従来の空気調和機の室外機において、筐体の上面部を取り外した状態を示す平面図である。図７は、この室外機に収納された従来の室外熱交換器を、図６のＢ−Ｂ位置で切断した縦断面図である。換言すると、図７は、室外熱交換器３１０の伝熱管３１１に形成された冷媒流路３１１ａと垂直な断面において、該室外熱交換器３１０を切断した断面図である。また、図８は、この室外機に収納された従来の室外熱交換器を、図６の矢印Ｃ方向から観察した側面図である。

従来の室外機３００は、例えば直方体形状の筐体３０１を備えている。この筐体３０１の内部は、仕切板３０２によって、送風機室３０３と機械室３０４とに区画されている。

送風機室３０３には、ファン３３０及び室外熱交換器３１０が収納されている。室外熱交換器３１０は、筐体３０１の背面部３０１ｂ及び側面部３０１ｃに沿うように、平面視略Ｌ字状に形成されている。また、背面部３０１ｂ及び側面部３０１ｃにおける室外熱交換器３１０と対向する範囲には、吸込口３０５が形成されている。

図７及び図８に示すように、室外熱交換器３１０は、長方形状をした複数のフィン３１２と、冷媒が流れる冷媒流路３１１ａを内部に有する複数の伝熱管３１１とを備えている。複数のフィン３１２は、長手方向が上下方向に沿うように、配置されている。そして、これら複数のフィン３１２は、所定の間隔を空けて、横方向に並設されている。また、複数の伝熱管３１１は、所定の間隔を空けて上下方向（フィン３１２の長手方向）に並設され、フィン３１２の並設方向に沿って各フィン３１２を貫通している。なお、従来の室外機３００では、従来の室外熱交換器３１０に用いられる伝熱管３１１として、冷媒流路３１１ａと垂直な断面が扁平形状（より詳しくは長丸形状）となっている扁平管を用いている。また、各フィン３１２の一側縁部に複数の切り欠き３１２ａを形成し、各切り欠き３１２ａに伝熱管３１１を挿入することにより、伝熱管３１１をフィン３１２に貫通させる構成としている。

室外熱交換器３１０に空気を供給するファン３３０は、筐体３０１の前面部３０１ａと対向するように設けられている。この前面部３０１ａにおけるファン３３０と対向する範囲には、吹出口３０６が形成されている。また、ファン３３０には、該ファン３３０を回転駆動させるモータ３３０ａが接続されている。なお、モータ３３０ａの回転数（換言するとファン３３０の回転数）は、機械室３０４に収納された制御装置３５０によって制御される。

モータ３３０ａが回転駆動することにより、ファン３３０から室外熱交換器３１０への供給空気３４０が流れる方向は、白抜き矢印の方向となる。詳しくは、モータ３３０ａが回転駆動することにより、背面部３０１ｂ及び側面部３０１ｃに形成された吸込口３０５から室外熱交換器３１０へ空気が流入し、該空気が前面部３０１ａに形成された吹出口３０６から筐体３０１外へ吹き出されることとなる。すなわち、従来の空気調和機の室外機３００においては、室外熱交換器３１０は、一方向のみから空気が供給されることとなる。このため、従来の空気調和機の室外機３００においては、ファン３３０からの供給空気３４０は、室外熱交換器３１０の伝熱管３１１周辺を図９のように流れることとなる。

図９は、従来の室外熱交換器の伝熱管周辺の空気流れを説明するための説明図である。この図９は、図７と同じ方向から伝熱管３１１の１つを示したものであり、ファン３３０からの供給空気３４０が伝熱管３１１の左側から供給されている状態を示している。

ファン３３０が回転すると、ファン３３０からの供給空気３４０は、隣接するフィン３１２の間に流入する。そして、フィン３１２間に流入した空気は、伝熱管３１１に到達して衝突すると、伝熱管３１１の上面側に沿って流れる空気と、伝熱管３１１の下面側に沿って流れる空気とに分かれる。この際、伝熱管３１１の上面側に沿って流れる空気、及び、伝熱管３１１の下面側に沿って流れる空気は、伝熱管３１１における供給空気３４０に対して後流側となる表面部分（図９の右側端部）に回り込めず、当該表面部分に沿って流れることができない。このため、当該後流側となる表面部分の下流側は、空気の流れが淀んだ状態となり、当該表面部分の下流側に死水域４００が発生してしまう。したがって、従来の空気調和機の室外機３００においては、この死水域４００部分で空気と冷媒との間の熱交換を行えず、室外熱交換器３１０の熱交換効率が低下してしまう。

一方、第１ファン３１及び第２ファン３２によって両側から空気が供給される本実施の形態に係る室外機３００においては、室外熱交換器１０では、伝熱管１１周辺における空気の流れが図１０のようになる。

図１０は、本発明の実施の形態に係る室外熱交換器の伝熱管周辺の空気流れを説明するための説明図である。この図１０は、図３と同じ方向から伝熱管１１の１つを示したものである。つまり、図１０は、第１ファン３１からの供給空気４１が伝熱管１１の左側から供給され、第２ファン３２からの供給空気４２が伝熱管１１の右側から供給されている状態を示している。

第１ファン３１が回転すると、第１ファン３１からの供給空気４１は、伝熱管１１に到達し、図１０の左側端部となる位置の表面に衝突する。この供給空気４１は、第１フィン２１によって平面１４側へ流れることを規制されるので、平面１３に沿って流れる。そして、この際、供給空気４１は、冷媒流路１１ａを流れる冷媒と熱交換する。なお、供給空気４１は、図１０の左側端部となる位置の傾斜面１２に衝突することとなる。このため、供給空気４１は滞留することなく傾斜面１２に沿って流れることができるので、供給空気４１の流れが妨げられにくくなり、供給空気４１が伝熱管１１に衝突した際の損失を低減することができる。

平面１３に沿って流れた供給空気４１は、図１０の右側端部となる位置から室外熱交換器１０を流出する。ここで、伝熱管１１における図１０の右側端部となる位置は、供給空気４１にとって後流側となる表面部分である。つまり、供給空気４１のみが伝熱管１１の周辺を流れる場合、供給空気４１が伝熱管の表面に沿って流れることができず、死水域４００が発生する場所である。しかしながら、本実施の形態においては、第２ファン３２からの供給空気４２は、伝熱管１１に到達し、図１０の右側端部となる位置の表面に衝突する。つまり、供給空気４１が流れることができない伝熱管１１における図１０の右側端部となる位置の表面部分には、供給空気４２が流れることとなる。したがって、本実施の形態に係る室外機１１０は、伝熱管１１における図１０の右側端部となる位置近傍において、死水域４００が発生することを従来よりも抑制できる。換言すると、伝熱管１１における図１０の右側端部となる位置近傍に発生する死水域４００を、従来よりも小さくすることができる。

なお、上述のように、伝熱管１１における図１０の右側端部となる位置に設けられた第２フィン２２は、伝熱管１１の平面１３と同一平面となるように設けられている。このため、供給空気４１は、図１０の右側端部となる位置から室外熱交換器１０を流出する際、伝熱管１１における図１０の右側端部となる位置の表面部分に回り込む必要がない。また、伝熱管１１における図１０の右側端部となる位置の表面部分の全域に、供給空気４２が衝突する。このため、本実施の形態に係る室外機１１０は、伝熱管１１における図１０の右側端部となる位置近傍に発生する死水域４００を、さらに小さくすることができる。あるいは、本実施の形態に係る室外機１１０は、伝熱管１１における図１０の右側端部となる位置近傍に死水域４００が発生することを防止できる。

一方、第２ファン３２が回転すると、第２ファン３２からの供給空気４２は、伝熱管１１に到達し、図１０の右側端部となる位置の表面に衝突する。この供給空気４２は、第２フィン２２によって平面１３側へ流れることを規制されるので、平面１４に沿って流れる。そして、この際、供給空気４２は、冷媒流路１１ａを流れる冷媒と熱交換する。つまり、本実施の形態に係る室外機１１０は、第１ファン３１及び第２ファン３２によって室外熱交換器１０の両側から空気の供給を行うが、第１フィン２１及び第２フィン２２による空気の流れの規制により、第１ファン３１からの供給空気４１と第２ファン３２からの供給空気４２とが衝突することを防止している。なお、供給空気４２は、図１０の右側端部となる位置の傾斜面１２に衝突することとなる。このため、供給空気４２は滞留することなく傾斜面１２に沿って流れることができるので、供給空気４２の流れが妨げられにくくなり、供給空気４２が伝熱管１１に衝突した際の損失を低減することができる。

平面１４に沿って流れた供給空気４２は、図１０の左側端部となる位置から室外熱交換器１０を流出する。ここで、伝熱管１１における図１０の左側端部となる位置は、供給空気４２にとって後流側となる表面部分である。つまり、供給空気４２のみが伝熱管１１の周辺を流れる場合、供給空気４２が伝熱管の表面に沿って流れることができず、死水域４００が発生する場所である。しかしながら、本実施の形態においては、第１ファン３１からの供給空気４１は、伝熱管１１に到達し、図１０の左側端部となる位置の表面に衝突する。つまり、供給空気４２が流れることができない伝熱管１１における図１０の左側端部となる位置の表面部分には、供給空気４１が流れることとなる。したがって、本実施の形態に係る室外機１１０は、伝熱管１１における図１０の左側端部となる位置近傍において、死水域４００が発生することを従来よりも抑制できる。換言すると、伝熱管１１における図１０の左側端部となる位置近傍に発生する死水域４００を、従来よりも小さくすることができる。

なお、上述のように、伝熱管１１における図１０の左側端部となる位置に設けられた第１フィン２１は、伝熱管１１の平面１４と同一平面となるように設けられている。このため、供給空気４２は、図１０の左側端部となる位置から室外熱交換器１０を流出する際、伝熱管１１における図１０の左側端部となる位置の表面部分に回り込む必要がない。また、伝熱管１１における図１０の左側端部となる位置の表面部分の全域に、供給空気４１が衝突する。このため、本実施の形態に係る室外機１１０は、伝熱管１１における図１０の左側端部となる位置近傍に発生する死水域４００を、さらに小さくすることができる。あるいは、本実施の形態に係る室外機１１０は、伝熱管１１における図１０の左側端部となる位置近傍に死水域４００が発生することを防止できる。

以上、本実施の形態に係る空気調和機１００においては、室外熱交換器１０は、冷媒が流れる冷媒流路１１ａを内部に有し、規定の間隔を空けて並設された複数の伝熱管１１を備えている。また、伝熱管１１のそれぞれは、冷媒流路１１ａの形成方向に沿って延び、伝熱管１１の表面から突出する第１フィン２１と、冷媒流路１１ａの形成方向に沿って延び、伝熱管１１の表面から第１フィン２１とは反対側に突出する第２フィン２２と、を備えている。また、本実施の形態に係る空気調和機１００は、第１フィン２１が設けられた側から、第１フィン２１及び第２フィン２２の一方の表面側に空気を供給する第１ファン３１と、第２フィン２２が設けられた側から、第１フィン２１及び第２フィン２２の他方の表面側に空気を供給する第２ファン３２と、を備えている。

このため、本実施の形態に係る空気調和機１００は、第１フィン２１及び第２フィン２２による空気の流れの規制により、第１ファン３１からの供給空気４１と第２ファン３２からの供給空気４２とが衝突することを防止ししつつ、両側から室外熱交換器１０に空気を供給することができる。このため、本実施の形態に係る空気調和機１００は、伝熱管１１の表面近傍における死水域４００が発生する箇所に、第１ファン３１からの供給空気４１又は第２ファン３２からの供給空気４２を流すことができる。このため、本実施の形態に係る空気調和機１００は、伝熱管１１の表面近傍に発生する死水域４００を従来よりも小さくできるので、室外熱交換器１０の熱交換効率を従来よりも向上させることができる。

また、本実施の形態に係る空気調和機１００においては、伝熱管１１の表面は、第１フィン２１との接続部と該接続部から規定距離離れた位置との間の範囲、及び、第２フィン２２との接続部と該接続部から規定距離離れた位置との間の範囲が傾斜面１２になっている。このため、本実施の形態に係る空気調和機１００においては、第１ファン３１からの供給空気４１、及び、第２ファン３２からの供給空気４２は、滞留することなく傾斜面１２に沿って流れることができる。したがって、本実施の形態に係る空気調和機１００は、供給空気４１及び供給空気４２の流れが妨げられにくくなり、供給空気４１及び供給空気４２が伝熱管１１に衝突した際の損失を低減することができる。

また、本実施の形態に係る空気調和機１００においては、傾斜面１２は、外側に凸の曲面形状となっている。このため、本実施の形態に係る空気調和機１００は、伝熱管１１内の冷媒流路１１ａの流路断面積を大きく確保することができ、室外熱交換器１０の熱交換効率をより向上させることができる。

また、本実施の形態に係る空気調和機１００においては、伝熱管１１は、冷媒流路１１ａと垂直な断面が扁平形状となっている扁平管である。そして、第１フィン２１及び第２フィン２２は、前記断面において扁平形状の長手方向の端部となる位置に設けられている。さらに、伝熱管１１は表面の一部に対向する２つの平面１３，１４を有し、第１フィン２１は平面１４と同一平面となるように設けられ、第２フィン２２は平面１３と同一平面となるように設けられている。このため、本実施の形態に係る空気調和機１００は、伝熱管１１の表面近傍に発生する死水域４００をさらに小さくできる。あるいは、本実施の形態に係る空気調和機１００は、伝熱管１１の表面近傍に死水域４００が発生することを防止できる。したがって、本実施の形態に係る空気調和機１００は、室外熱交換器１０の熱交換効率をさらに向上させることができる。

また、本実施の形態に係る空気調和機１００においては、第１フィン２１及び第２フィン２２を金属製にすることができる。第１フィン２１及び第２フィン２２を金属で形成することにより、第１フィン２１及び第２フィン２２自体で熱交換できるため、室外熱交換器１０の熱交換効率をさらに向上させることができる。

なお、本実施の形態では、伝熱管１１を扁平管としたが、伝熱管１１として円管を用いてもよい。第１フィン２１及び第２フィン２２を円管状の伝熱管１１に設け、第１フィン２１が設けられた側から第１ファン３１で空気を供給し、第２フィン２２が設けられた側から第２ファン３２で空気を供給すればよい。そして、伝熱管１１のそれぞれに対して、第１ファン３１から供給される空気（供給空気４１）を第１フィン２１及び第２フィン２２の一方の表面側に流し、第２ファン３２から供給される空気を第１フィン２１及び第２フィン２２の他方の表面側を流せばよい。これにより、伝熱管１１の表面近傍に発生する死水域４００を従来よりも小さくでき、室外熱交換器１０の熱交換効率を従来よりも向上させることができる。

また、本実施の形態では特に言及しなかったが、本実施の形態に係る室外熱交換器１０に、従来の室外熱交換器３１０が備えていた複数のフィン３１２を設けてもよい。つまり、所定の間隔を空けて並設された複数のフィン３１２に対して、第１フィン２１及び第２フィン２２が設けられた伝熱管１１を該フィン３１２の並設方向に貫通させ、本実施の形態に係る室外熱交換器１０としてもよい。室外熱交換器１０にフィン３１２を設けることにより、フィン３１２でも熱交換できるため、室外熱交換器１０の熱交換効率をさらに向上させることができる。

また、本実施の形態に係る室外熱交換器１０を、図１１に示すように、平面視略Ｌ字状に形成してもよい。この場合、第１供給風路５１の流出口５１ｂ、第２供給風路５２の流出口５２ｂ、第１排出風路６１の流入口６１ａ、及び第２排出風路６２の流入口６２ａを、平面視において室外熱交換器１０の全域に対向するように形成すれば、上述の効果を得ることができる。また、２つ以上の室外熱交換器１０を備えていてもよい。また、複数の室外熱交換器１０を備える場合、各室外熱交換器１０の伝熱管１１を接続配管で接続し、室外熱交換器１０の１つを流れた冷媒がその他の室外熱交換器１０に流入する構成にしてもよい。
なお、図１１は、本発明の実施の形態に係る室外機の別の一例において、筐体の上面部を取り外した状態を示す平面図である。

また、本実施の形態では、冷凍サイクル装置の１つである空気調和機１００を例に、本発明について説明したが、本発明を実施できる冷凍サイクル装置が空気調和機１００に限定されるものではない。貯湯装置、冷凍装置及び冷蔵庫等、空気と冷媒とを熱交換させる熱交換器を有する冷媒回路を備えた冷凍サイクル装置全般に、本発明を実施することができる。

１ 圧縮機、２ 膨張機構、３ 室内熱交換器、４ ファン、５ 配管、６ 制御装置、１０ 室外熱交換器、１１ 伝熱管、１１ａ 冷媒流路、１２ 傾斜面、１３ 平面、１４ 平面、２１ 第１フィン、２２ 第２フィン、３０ ファン、３１ 第１ファン、３１ａ モータ、３２ 第２ファン、３２ａ モータ、４１ 供給空気、４２ 供給空気、５１ 第１供給風路、５１ａ 流入口、５１ｂ 流出口、５２ 第２供給風路、５２ａ 流入口、５２ｂ 流出口、６１ 第１排出風路、６１ａ 流入口、６１ｂ 流出口、６２ 第２排出風路、６２ａ 流入口、６２ｂ 流出口、１００ 空気調和機、１１０ 室外機、１１１ 筐体、１１１ａ 前面部、１１１ｂ 背面部、１１１ｃ 側面部、１１２ 仕切板、１１３ 送風機室、１１４ 機械室、１１５ 吸込口、１１６ 吹出口、１２０ 室内機、３００ 室外機、３０１ 筐体、３０１ａ 前面部、３０１ｂ 背面部、３０１ｃ 側面部、３０２ 仕切板、３０３ 送風機室、３０４ 機械室、３０５ 吸込口、３０６ 吹出口、３１０ 室外熱交換器、３１１ 伝熱管、３１１ａ 冷媒流路、３１２ フィン、３１２ａ 切り欠き、３３０ ファン、３３０ａ モータ、３４０ 供給空気、３５０ 制御装置、４００ 死水域。

Claims (8)

1. 熱交換器と、該熱交換器に空気を供給するファンとを備えた冷凍サイクル装置であって、
   前記熱交換器は、冷媒が流れる冷媒流路を内部に有し、規定の間隔を空けて並設された複数の伝熱管を備え、
   前記伝熱管のそれぞれは、
   前記伝熱管の前記冷媒流路の形成方向に沿って延び、前記伝熱管の表面から突出する第１フィンと、
   前記伝熱管の前記冷媒流路の形成方向に沿って延び、前記伝熱管の表面から前記第１フィンとは反対側に突出する第２フィンと、
   を備え、
   前記ファンは、
   前記第１フィンが設けられた側から、前記第１フィン及び前記第２フィンの一方の表面側に空気を供給する第１ファンと、
   前記第２フィンが設けられた側から、前記第１フィン及び前記第２フィンの他方の表面側に空気を供給する第２ファンと、
   を備えた冷凍サイクル装置。
2. 前記第１ファンから供給される空気を、前記第１フィン及び前記第２フィンの前記一方の表面側に流す第１風路と、
   前記第２ファンから供給される空気を、前記第１フィン及び前記第２フィンの前記他方の表面側に流す第２風路と、
   を備えた請求項１に記載の冷凍サイクル装置。
3. 前記伝熱管の表面は、
   前記第１フィンとの接続部と該接続部から規定距離離れた位置との間の範囲における前記第１ファンから供給される空気が衝突する側が、傾斜面になっており、
   前記第２フィンとの接続部と該接続部から規定距離離れた位置との間の範囲における前記第２ファンから供給される空気が衝突する側が、傾斜面になっている請求項１又は請求項２に記載の冷凍サイクル装置。
4. 前記傾斜面は、外側に凸の曲面形状となっている請求項３に記載の冷凍サイクル装置。
5. 前記第１フィンの表面は、
   前記第２フィンの表面を延長した仮想平面上からずれて位置する請求項１〜請求項４のいずれか一項に記載の冷凍サイクル装置。
6. 前記伝熱管は、前記冷媒流路と垂直な断面が扁平形状となっている扁平管であり、
   前記第１フィン及び前記第２フィンは、前記断面において前記扁平形状の長手方向の端部となる位置に設けられている請求項１〜請求項５のいずれか一項に記載の冷凍サイクル装置。
7. 前記伝熱管は、表面の一部に対向する２つの平面を有し、
   ２つの前記平面のうち、前記第１ファンから供給される空気と接触する側を第１平面とし、前記第２ファンから供給される空気と接触する側を第２平面としたとき、
   前記第１フィンは、前記第２平面と同一平面となるように設けられ、
   前記第２フィンは、前記第１平面と同一平面となるように設けられている請求項６に記載の冷凍サイクル装置。
8. 前記第１フィン及び前記第２フィンは、金属製である請求項１〜請求項７のいずれか一項に記載の冷凍サイクル装置。

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