WO2020039547A1 - 熱交換器ユニット及び冷凍サイクル装置 - Google Patents

Abstract

熱交換器の各部を通過する空気の流れを一様にし、熱交換性能を向上させた熱交換器ユニット、及び冷凍サイクル装置を得ることを目的とする。この発明は、筐体内に外気を導入する送風機と、送風機の回転中心軸の側方を囲む熱交換器と、を備える。熱交換器は、管軸を上下方向に向けて送風機の回転中心軸の周囲に並列に配置された複数の扁平管と、複数の扁平管を接続するヘッダと、を備える。複数の扁平管は、第１の扁平管、第２の扁平管、及び第３の扁平管を有し、第２の扁平管及び第３の扁平管は、第１の扁平管と隣合って配置され、第１の扁平管、第２の扁平管、及び第３の扁平管は、送風機の回転中心軸を中心とした径方向を規定したときに、管軸に垂直な断面の長軸の２つの端部のうち径方向の内側に位置する第１端部が回転中心軸を囲む環状の仮想線上に配置され、第１の扁平管の第１端部は、第２の扁平管の第１端部と第３の扁平管の第１端部とを結ぶ仮想直線よりも径方向の外側に配置される。

Description

熱交換器ユニット及び冷凍サイクル装置

　本発明は、扁平管の管軸を上下方向に向けて並べて構成された熱交換器を備える熱交換器ユニット及び冷凍サイクル装置に関し、特に扁平管の配列構造に関する。

　従来の熱交換器ユニットは、伝熱管とフィンとにより構成された熱交換器を送風機の側方を囲む様にして配置したものが知られている。このような熱交換器は、伝熱管を水平方向に延ばし、フィンを伝熱管の管軸に垂直に交差するように配置されており、限られた筐体の容積の中で熱交換器がなるべく大きな前面面積を確保する必要がある。そのため、熱交換器は、伝熱管が延びる方向において複数回曲げて送風機が配置されている風路を囲むように構成されている（例えば、特許文献１参照）。

特許第４６８４０８５号公報

　しかし、特許文献１に開示されている熱交換器ユニットにおいては、熱交換器は、伝熱管を水平方向に管軸を向けて配置しているため、水平方向の端部にヘッダ、伝熱管のＵベンド部、及び接続配管が配置される。そのため、熱交換器は、送風機が配置されている風路の周囲の全域を囲むことができず、筐体内の風路における実装効率を向上させることができない。そのため、熱交換器ユニットは、必要な熱交換性能を確保するために筐体を大型化して熱交換器を大きくしなければならないという課題があった。また、熱交換器ユニットは、熱交換器の水平方向の端部から熱交換されない空気が通過することにより、熱交換性能が低下するという課題があった。さらには、熱交換器ユニットは、送風機から伝熱管までの距離のばらつきが大きいため、熱交換器を通過する空気の流れが熱交換器の各部においてばらつき、熱交換性能が低下するという課題があった。

　本発明は、上記のような課題を解決するためのものであり、熱交換器の各部を通過する空気の流れを一様にし、熱交換性能を向上させた熱交換器ユニット、及び冷凍サイクル装置を得ることを目的とする。

　本発明に係る熱交換器ユニットは、筐体内に外気を導入する送風機と、前記送風機の回転中心軸の側方を囲む熱交換器と、を備え、前記熱交換器は、管軸を上下方向に向けて前記送風機の前記回転中心軸の周囲に並列に配置された複数の扁平管と、前記複数の扁平管を接続するヘッダと、を備え、前記複数の扁平管は、第１の扁平管、第２の扁平管、及び第３の扁平管を有し、前記第２の扁平管及び前記第３の扁平管は、前記第１の扁平管と隣合って配置され、前記第１の扁平管、前記第２の扁平管、及び前記第３の扁平管は、前記送風機の前記回転中心軸を中心とした径方向を規定したときに、前記管軸に垂直な断面の長軸の２つの端部のうち前記径方向において前記中心側に位置する第１端部が前記回転中心軸を囲む環状の仮想線上に配置され、前記第１の扁平管の前記第１端部は、前記第２の扁平管の前記第１端部と前記第３の扁平管の前記第１端部とを結ぶ仮想直線よりも前記径方向において前記中心から遠い側に配置されるものである。

　本発明に係る冷凍サイクル装置は、上記の熱交換器ユニットを搭載したものである。

　本発明によれば、上記構成により、送風機の周りに環状に扁平管が配置され、送風機から複数の扁平管のそれぞれの第１端部までの距離の差を小さく設定することができる。そのため、熱交換器ユニット及び冷凍サイクル装置は、各扁平管の間を通過する空気の流れが一様になるため、熱交換性能が向上する。

実施の形態１に係る熱交換器ユニットの送風機の回転中心軸に垂直な断面における構造の模式図である。 実施の形態１に係る熱交換器ユニットの送風機の回転中心軸に平行な断面における構造の模式図である。 実施の形態１に係る熱交換器ユニットが適用された冷凍サイクル装置の説明図である。 実施の形態１に係る熱交換器を構成する扁平管の構造を説明する模式図である。 実施の形態１に係る熱交換器ユニットの送風機と熱交換器の複数の扁平管との位置関係の説明図である。 実施の形態１に係る熱交換器ユニットの変形例である熱交換器ユニットの送風機と熱交換器の複数の扁平管との位置関係の説明図である。 実施の形態１に係る熱交換器ユニットの比較例としての熱交換器ユニットの送風機と熱交換器の複数の扁平管との位置関係の説明図である。 実施の形態１に係る熱交換器ユニットの熱交換器の変形例である熱交換器の扁平管の管軸に垂直な断面構造の説明図である。 実施の形態１に係る熱交換器ユニットの熱交換器の変形例である熱交換器の扁平管の管軸に平行な断面構造の説明図である。 実施の形態２に係る熱交換器ユニットの送風機と熱交換器の複数の扁平管との位置関係の説明図である。 実施の形態３に係る熱交換器ユニットの送風機と熱交換器の複数の扁平管との位置関係の説明図である。 図１１の熱交換器を構成する扁平管の構造を説明する模式図である。 実施の形態４に係る熱交換器ユニットの送風機と熱交換器の複数の扁平管との位置関係の説明図である。 図１３の熱交換器を構成する扁平管の構造を説明する模式図である。 実施の形態４に係る熱交換器ユニットの送風機の回転中心軸に垂直な断面における構造の模式図である。

　以下に、熱交換器及び熱交換器ユニットの実施の形態について説明する。なお、図面の形態は一例であり、本発明を限定するものではない。また、各図において同一の符号を付したものは、同一のまたはこれに相当するものであり、これは明細書の全文において共通している。さらに、以下の図面では各構成部材の大きさの関係が実際のものとは異なる場合がある。

　実施の形態１．
　図１は、実施の形態１に係る熱交換器ユニット１００の送風機２の回転中心軸６１に垂直な断面における構造の模式図である。図２は、実施の形態１に係る熱交換器ユニット１００の送風機６０の回転中心軸に平行な断面における構造の模式図である。図３は、実施の形態１に係る熱交換器ユニット１００が適用された冷凍サイクル装置１の説明図である。図１に示された熱交換器ユニット１００は、空気調和装置等の冷凍サイクル装置１に搭載されるものである。図３に示される様に、冷凍サイクル装置１は、圧縮機３、四方弁４、室外熱交換器５、膨張装置６、及び室内熱交換器７を冷媒配管９０により接続し、冷媒回路を構成したものである。例えば冷凍サイクル装置１が空気調和装置である場合には、冷媒配管９０内には冷媒が流通し、四方弁４により冷媒の流れを切り換えることにより、暖房運転と冷凍運転とを切り換えることができる。

　室外機８に搭載された室外熱交換器５及び室内機９に搭載された室内熱交換器７は、近傍に送風機２を備える。室外機８において送風機２は、室外熱交換器５に外気を送り込み、外気と冷媒との間で熱交換を行う。また、室内機９において送風機２は、室内の空気を筐体内に導入し、室内熱交換器７に室内の空気を送り込み、室内の空気と冷媒との間で熱交換を行い、室内の空気の温度を調和する。また、熱交換器ユニット１００は、冷凍サイクル装置１において室外機８及び室内機９として用いることができる。つまり、熱交換器ユニット１００に搭載されている熱交換器１０は、凝縮器又は蒸発器として機能する。熱交換器１０が搭載された室外機８及び室内機９等の機器を、特に熱交換器ユニット１００と呼ぶ。

　図１に示される熱交換器ユニット１００は、筐体８０の中央部に送風機２が配置されており、送風機２の回転中心軸６１を囲むように熱交換器１０が配置されている。熱交換器１０の内側には内側風路７０が形成されており、熱交換器１０の外側には外側風路７１が形成されている。外側風路７１は、筐体８０内の風路外壁と熱交換器１０の外周との間に形成される。実施の形態１においては、送風機２は、筐体８０の外部の空気を開口部８２から筐体８０の内部に導入し、内側風路７０から熱交換器１０を通過し、外側風路７１を経て、筐体８０の外部に連通する開口部８１から外部に空気を吹き出す。図２に示される様に、実施の形態１に係る熱交換器ユニット１００においては、熱交換器１０は、送風機２の側方を囲むように配置されているが、この形態のみに限定されず、送風機２と熱交換器１０とは、上下方向にずれた位置に配置されていても良い。また、実施の形態１において、筐体８０内の空気の流れは、開口部８２から送風機２、熱交換器１０、外側風路７１を経て開口部８１に至るが、逆方向に流れていても良い。

　図４は、実施の形態１に係る熱交換器１０を構成する扁平管２０の構造を説明する模式図である。熱交換器１０は、複数の扁平管２０を送風機２の回転中心軸６１を囲む様に配置して構成されている。複数の扁平管２０は、管軸に垂直な断面形状が長軸２６及び短軸２７を持つ扁平形状で、内部に冷媒が流通する冷媒流路２４が複数設けられている。また、扁平管２０は、熱伝導性を持つ金属材料で構成されている。扁平管２０を構成する材料としては、例えばアルミニウム、アルミニウム合金、銅、又は銅合金が用いられている。扁平管２０は、加熱した材料をダイスの穴から押し出して図３に示される断面を成形する押し出し加工によって製造される。なお、扁平管２０は、ダイスの穴から材料を引き抜いて図３に示される断面を成形する引き抜き加工によって製造されてもよい。扁平管２０の製造方法は、扁平管２０の断面形状に応じ適宜選択することができる。

　図２に示される様に、複数の扁平管２０は、管軸を上下方向、つまり送風機２の回転中心軸６１に平行な方向に向けて配置されている。複数の扁平管２０の上端部には第１ヘッダ３０が取り付けられており、下端部には第２ヘッダ４０が取り付けられている。第１ヘッダ３０及び第２ヘッダ４０は、図３に示される冷媒配管９０に接続されており、冷凍サイクル装置１を流れる冷媒を各扁平管２０に分配するものである。また、熱交換器１０は、複数の扁平管２０の各扁平管２０同士を繋ぐフィンが設置されていない。

　図５は、実施の形態１に係る熱交換器ユニット１００の送風機２と熱交換器１０の複数の扁平管２０との位置関係の説明図である。図５においては、複数の扁平管２０のうち一部の扁平管２０のみを表示し、それ以外は表示を省略している。複数の扁平管２０は、送風機２の回転中心軸６１の周囲に並列に配置されている。送風機２の回転中心軸６１を中心とした径方向を規定したときに、複数の扁平管２０の管軸に垂直な断面の長軸２６は、径方向に向けられている。扁平管２０の長軸２６の２つの端部のうち、径方向の内側に位置する端部を第１端部２１と呼び、径方向の外側に位置する端部を第２端部２２と呼ぶ。実施の形態１においては、複数の扁平管２０のそれぞれの第１端部２１は、送風機２の回転中心軸６１を囲む環状の仮想線２３上に配置されている。図５においては、複数の扁平管２０のそれぞれの第１端部２１は、回転中心軸６１を中心とする仮想円上に位置している。

　複数の扁平管２０は、第１の扁平管２０ａと、第１の扁平管２０ａに隣合って配置されている第２の扁平管２０ｂ及び第３の扁平管２０ｃとを有する。第１の扁平管２０ａは、第２の扁平管２０ｂと第３の扁平管２０ｃとの間に配置されている。実施の形態１においては、第１の扁平管２０ａ、第２の扁平管２０ｂ、及び第３の扁平管２０ｃの第１端部２１は、仮想線２３上に位置している。仮想線２３が円形であるため、第１の扁平管２０ａ、第２の扁平管２０ｂ、及び第３の扁平管２０ｃは、送風機２から第１端部２１までの距離が等しくなる。従って、第１の扁平管２０ａと第２の扁平管２０ｂとの間を流れる空気の量と、第１の扁平管２０ａと第３の扁平管２０ｃとの間を流れる空気の量とのばらつきが小さい。

　図５において送風機２の回転中心軸６１を中心とした径方向を規定したときに、第１の扁平管２０ａの第１端部２１は、第２の扁平管２０ｂと第３の扁平管２０ｃとの第１端部２１同士を結ぶ仮想直線Ｌよりも径方向の外側に位置している。このような位置関係で配置された第１の扁平管２０ａ、第２の扁平管２０ｂ、及び第３の扁平管２０ｃを送風機２の回転中心軸６１の周囲の全周に配置すると、熱交換器１０の複数の扁平管２０のそれぞれの第１端部２１は、回転中心軸を囲む環状の仮想線２３上に配置される。各扁平管２０の第１端部２１同士の間隔を等しくし、第１の扁平管２０ａの第１端部２１から仮想直線Ｌまでの距離を複数の扁平管２０全てにおいて等しくすると、図５に示される様に複数の扁平管２０の第１端部２１は、回転中心軸６１の周りに円形に配置されることになる。また、実施の形態１においては、第１の扁平管２０ａの管軸に垂直な断面における長軸２６の延長線である第１の仮想線は、第２の扁平管２０ｂの長軸２６の延長線である第２の仮想線及び第３の扁平管２０ｃの長軸２６の延長線である第３の仮想線のそれぞれと径方向の内側で交差している。

　図６は、実施の形態１に係る熱交換器ユニット１００の変形例である熱交換器ユニット１００ａの送風機２と熱交換器１０ａの複数の扁平管２０との位置関係の説明図である。図６においては、複数の扁平管２０のうち一部の扁平管２０のみを表示し、それ以外は表示を省略している。複数の扁平管２０のうち、第１の扁平管２０ａと異なる位置に配置されている第１の扁平管を第１の扁平管２０ｄとしている。そして、複数の扁平管２０のうち、第１の扁平管２０ｄに隣合って配置されている扁平管２０を第２の扁平管２０ｅ及び第３の扁平管２０ｆと表示している。熱交換器ユニット１００ａは、熱交換器ユニット１００と同様に第１の扁平管２０ａの第１端部２１が第２の扁平管２０ｂと第３の扁平管２０ｃとの第１端部２１同士を結ぶ仮想直線Ｌ１よりも径方向の外側に位置している。また、第１の扁平管２０ａ、第２の扁平管２０ｂ、及び第３の扁平管２０ｃとは異なる位置にある第１の扁平管２０ｄも、第２の扁平管２０ｅと第３の扁平管２０ｆとの第１端部２１同士を結ぶ仮想直線Ｌ２よりも径方向の外側に位置している。ただし、第１の扁平管２０ａの第１端部２１から第２の扁平管２０ｂと第３の扁平管２０ｃとの第１端部２１同士を結ぶ仮想直線Ｌ１までの距離と、第１の扁平管２０ｄの第１端部２１から第２の扁平管２０ｅと第３の扁平管２０ｃとの第１端部２１同士を結ぶ仮想直線Ｌ２までの距離とを比較すると、第１の扁平管２０ｄの第１端部２１から仮想直線Ｌ２までの距離が大きく設定されている。このとき、複数の扁平管２０のそれぞれの第１端部２１同士の間隔は、等しく設定されている。

　図６に示される様に、第１の扁平管２０ａから仮想直線Ｌ１までの距離と第１の扁平管２０ｄから仮想直線Ｌ２までの距離とを異なる距離に設定することにより、回転中心軸６１を囲む環状の仮想線２３ａ上に配置される。熱交換器ユニット１００ａにおいては、複数の扁平管２０のそれぞれの第１端部２１は、送風機２の回転中心軸６１を中心とした楕円状に配置されている。このように構成されることにより、熱交換器１０ａの扁平管２０の配置の自由度を向上させつつ、各扁平管２０の間を通過する空気の量のばらつきを少なくすることができる。

　図７は、実施の形態１に係る熱交換器ユニット１００、１００ａの比較例としての熱交換器ユニット１１００の送風機２と熱交換器１１０の複数の扁平管１２０との位置関係の説明図である。図７においては、複数の扁平管２０のうち一部の扁平管２０のみを表示し、それ以外は表示を省略している。熱交換器１１０は、複数の扁平管１２０のそれぞれの第１端部２１を送風機２の回転中心軸６１を囲む環状の仮想線１２３上に配置して構成されている。仮想線１２３は、矩形であり、直線部１２８と、直線部１２８の端部で他の直線部１２８と接続する部分である角部１２９とを有する。

　熱交換器１１０は、直線部１２８上に第１端部１２１が配置され、長軸２６を互いに平行にして並べられた扁平管１２０ａ、１２０ｂ、１２０ｃ、１２０ｈを備える。送風機２は、遠心送風機であり、図７に示される様に送風機２の外周の接線方向に対し外側に傾斜した矢印６３方向に空気を吹き出す。従って、直線部１２８上に第１端部２１が配置された扁平管１２０ａ、１２０ｂ、１２０ｃ、１２０ｆ、１２０ｈ、１２０ｉの間に、扁平管１２０の長軸２６に対し斜め方向から空気が進入する。このとき、扁平管１２０ａと扁平管１２０ｂとの間に進入する空気の流れと扁平管１２０ａ、１２０ｂの長軸２６とが為す角度を角度θ１とする。また、扁平管１２０ｈと扁平管１２０ｉとの間に進入する空気の流れと扁平管１２０ｈ、１２０ｉの長軸２６とが為す角度を角度θ２とする。角度θ１と角度θ２とでは、角度θ２の方が角度が小さくなっている。つまり、扁平管１２０ｈと扁平管１２０ｉとの間に進入する空気は、扁平管１２０ａと扁平管１２０ｂとの間に進入する空気よりも流れが屈曲する角度が大きくなっている。直線部１２８上に配置されている扁平管１２０は、送風機２の回転方向の端部に近づくに従い、扁平管１２０の間に流れ込む空気の流れの屈曲する角度が大きくなる。扁平管１２０の間に流れ込む空気の流れの屈曲する角度が大きくなると、流れる空気は、圧力損失が大きくなり、流量も低下する。

　また、扁平管１２０ａと扁平管１２０ｂとの間に進入する空気と、扁平管１２０ｈと扁平管１２０ｉとの間に進入する空気とでは、送風機２を出てから扁平管１２０に到達するまでの距離が異なる。送風機２から比較的遠い扁平管１２０ｈと扁平管１２０ｉとの間は、空気の流速が低下し、扁平管１２０間を流れる空気の流量が扁平管１２０ａと扁平管１２０ｂとの間に対して少なくなる。従って、直線部１２８上に配置されている扁平管１２０は、角部１２９に近づくに従い、扁平管１２０の間を流れる空気の流量が低下する。

　以上のように、熱交換器ユニット１１００においては、熱交換器１１０の複数の扁平管１２０のうち、仮想線１２３の角部１２９に近い部分の扁平管１２０の間を流れる空気の流量が低下する。従って、熱交換器１１０の各部において、扁平管１２０の間を流れる空気の量にばらつきが大きく、空気と冷媒との熱交換量もばらつきが大きい。一方、実施の形態１に係る熱交換器ユニット１００においては、熱交換器１０の扁平管２０は、各部において送風機２の外周から等距離に配置されており、各扁平管２０の間に進入する空気の屈曲する角度も各部において等しい。従って、熱交換器１０の各部において、扁平管２０の間に流れる空気の量が平均化され、空気と冷媒との熱交換量も平均化される。よって、熱交換器前面面積が等しければ、熱交換器１０は、熱交換器１１０よりも熱交換容量が大きい。すなわち、熱交換器１０の熱交換効率は、比較例の熱交換器ユニット１１００の熱交換器１１０よりも高い。また、熱交換器１０は、実装効率が熱交換器１１０に対して高いため、熱交換器ユニット１００は、熱交換器ユニット１１００に対し筐体を小さくすることも可能になる。

　なお、熱交換器ユニット１００ａは、第１の扁平管２０ａから仮想直線Ｌ１までの距離及び第１の扁平管２０ｄから仮想直線Ｌ２までの距離の設定を複数の扁平管２０のそれぞれにおいて適宜変更することにより回転中心軸６１の周りの環状の仮想線２３ａの形状を変更することができる。回転中心軸６１の周りの環状の仮想線２３ａは、円形といった中心からの距離が等しい形状、又は楕円形等の中心からの距離が連続的に変化するような形状にでき、各部に複数の扁平管２０のそれぞれの第１端部２１を、環状の仮想線２３ａ上に配置させることができる。図６に示される熱交換器ユニット１００ａは、熱交換器ユニット１００に対し、熱交換器１０ａを構成する各扁平管２０の第１端部２１が送風機２の外周からの距離が変動するが、送風機２の外周からの距離の変動が小さく、比較例の熱交換器ユニット１１００よりも熱交換効率が高く、実装効率も高い。また、熱交換器ユニット１００ａは、内部の熱交換器１０ａの配置の自由度が高いため、筐体内の風路の構造などに応じた扁平管２０の配置も可能となるという利点がある。

　図８は、実施の形態１に係る熱交換器ユニット１００の熱交換器１０の変形例である熱交換器１０ｂの扁平管２０の管軸に垂直な断面構造の説明図である。図９は、実施の形態１に係る熱交換器ユニット１００の熱交換器１０の変形例である熱交換器１０ｂの扁平管２０の管軸に平行な断面構造の説明図である。熱交換器１０ｂを構成する扁平管２０は、熱交換器１０又は熱交換器１０ａと同様に送風機２の回転中心軸６１の周囲に並列に配置される。熱交換器１０ｂは、扁平管２０に隣合って配置されている強度部材４１を備える。強度部材４１は、第１ヘッダ３０と第２ヘッダ４０との間に配置され、扁平管２０の長軸２６の延長線上に配置されている。実施の形態１においては、扁平管２０の間を流れる空気が第１端部２１から第２端部２２へ向かう方向に流れるため、強度部材４１は、扁平管２０の第２端部２２の近傍に配置されている。また、扁平管２０の短軸２７方向と平行な方向における強度部材４１の幅は、扁平管２０の短軸２７の幅以下である。このように構成されることにより、強度部材４１は、扁平管２０の間を流れる空気の剥離領域に位置するため、空気の流れに影響を与えることなく熱交換器１０ｂの強度を向上させることができる。

　特に、実施の形態１に係る熱交換器ユニット１００、１００ａの熱交換器１０、１０ａ、１０ｂは、複数の扁平管２０が管軸を上下方向に向けて並列に配置されており、扁平管２０同士を接続するフィンが設置されていない。そのため、熱交換器１０、１０ａ、１０ｂの強度は、第１ヘッダ３０と第２ヘッダ４０と接続されている扁平管２０の強度に依存するが、上記のように強度部材４１を配置することにより、熱交換器１０、１０ａ、１０ｂの強度を向上させることができる。

　実施の形態２．
　実施の形態２に係る熱交換器ユニット２００は、実施の形態１に係る熱交換器ユニット１００に対し、熱交換器１０の複数の扁平管２０の長軸２６を向ける方向を変更したものである。実施の形態２に係る熱交換器ユニット２００においては、実施の形態１に対する変更点を中心に説明する。実施の形態２に係る熱交換器ユニット２００の各部については、各図面において同一の機能を有するものは実施の形態１の説明で使用した図面と同一の符号を付して表示するものとする。

　図１０は、実施の形態２に係る熱交換器ユニット２００の送風機２と熱交換器２１０の複数の扁平管２０との位置関係の説明図である。実施の形態１に係る熱交換器ユニット１００は、熱交換器１０の扁平管２０の長軸２６を向ける方向を送風機２の回転中心軸６１を中心とする径方向に沿って配置している。つまり、実施の形態１に係る熱交換器ユニット１００の扁平管２０は、扁平管２０の第１端部２１と送風機２の回転中心軸６１とを結んだ仮想直線Ｌ４に沿って長軸２６が配置されている。一方、実施の形態２に係る熱交換器ユニット２００は、熱交換器２１０の複数の扁平管２０の長軸２６の向く方向を仮想直線Ｌ４に対して傾斜させている。熱交換器２１０の複数の扁平管２０は、第１端部２１を基準として長軸２６を送風機２の回転方向に傾斜させている。

　送風機２からの空気は、図１０に示される様に矢印６３の方向に吹き出される。空気は、送風機２の外周の接線方向から径方向外側に傾斜した方向を向いている。そのため、送風機２からの空気の流れる方向を示す矢印６３は、回転中心軸６１と扁平管２０の第１端部２１とを結んだ仮想直線Ｌ４と直角に近い角度を為す。しかし、実施の形態２においては、扁平管２０の長軸２６は、Ｌ４に対し傾斜しており、送風機２からの空気の流れる方向である矢印６３に対し平行に近い角度を為すように配置されている。よって、送風機２からの空気は、扁平管２０の間に進入する際に方向が大きく屈曲することがないため、圧力損失が小さく、流速の低下も少ない。従って、実施の形態２に係る熱交換器ユニット２００の熱交換器２１０は、実施の形態１に係る熱交換器ユニット１００の熱交換器１０よりも、熱交換効率及び実装効率を向上させることができる。

　なお、実施の形態２に係る熱交換器２１０の扁平管２０の配置は、実施の形態１に係る熱交換器ユニット１００ａの熱交換器１０ａにも適用することができる。このとき、扁平管２０の傾斜させる角度は、環状の仮想線２３ａ上の位置に応じて適宜変更することができる。

　実施の形態３．
　実施の形態３に係る熱交換器ユニット３００は、実施の形態１に係る熱交換器ユニット１００に対し、熱交換器１０の複数の扁平管２０に第１フィン５０を追加したものである。実施の形態３に係る熱交換器ユニット３００においては、実施の形態１に対する変更点を中心に説明する。実施の形態３に係る熱交換器ユニット３００の各部については、各図面において同一の機能を有するものは実施の形態１の説明で使用した図面と同一の符号を付して表示するものとする。

　図１１は、実施の形態３に係る熱交換器ユニット３００の送風機２と熱交換器３１０の複数の扁平管３２０との位置関係の説明図である。図１２は、図１１の熱交換器３１０を構成する扁平管３２０の構造を説明する模式図である。図１１に示される様に、熱交換器３１０は、複数の扁平管３２０が実施の形態１に係る熱交換器１０と同様に配置されている。これに対し、実施の形態３においては、複数の扁平管３２０の第１端部２１から第１フィン５０が径方向内側に向かって延設されている。つまり扁平管３２０は、第１端部２１から内側風路７０側に延びる板状の第１フィン５０を備える。

　図１１に示される様に、第１フィン５０は、回転中心軸６１と第１端部２１とを結んだ仮想直線Ｌ４に対し、第１端部２１を基準として送風機２の回転方向とは反対方向に傾斜している。送風機２から吹き出された空気は、矢印６３の方向に進むが、第１フィン５０が延びる方向と送風機２からの空気が流れる方向とは、平行に近い角度を為している。従って、送風機２からの空気は、第１の扁平管３２０ａに設けられた第１フィン５０と第２の扁平管３２０ｂに設けられた第１フィン５０との間に流れ込む際に屈曲する角度が小さい。送風機２からの空気は、第１フィン５０の間に進入する際に方向が大きく屈曲することがないため、圧力損失が小さく、流速の低下も少ない。これにより、実施の形態３に係る熱交換器ユニット３００の熱交換器３１０は、実施の形態１に係る熱交換器ユニット１００の熱交換器１０よりも、熱交換効率及び実装効率を向上させることができる。さらに、第１フィン５０が設置されることにより、熱交換器３１０は、実施の形態１に係る熱交換器１０よりも空気と接触する面積が増え、熱交換効率を向上させることができる。なお、実施の形態３においては、第１の扁平管３２０ａ、第２の扁平管３２０ｂ、及び第３の扁平管３２０ｃの全てに第１フィン５０が設けられているが、隣合った複数の扁平管３２０の全てに第１フィン５０が設けられている必要はなく、複数の扁平管３２０のうち一部の扁平管３２０のみに第１フィンが設けられていても良い。

　実施の形態４．
　実施の形態４に係る熱交換器ユニット４００は、実施の形態３に係る熱交換器ユニット３００に対し、熱交換器３１０の複数の扁平管３２０のそれぞれにフィンを追加したものである。実施の形態４に係る熱交換器ユニット４００においては、実施の形態３に対する変更点を中心に説明する。実施の形態４に係る熱交換器ユニット４００の各部については、各図面において同一の機能を有するものは実施の形態１の説明で使用した図面と同一の符号を付して表示するものとする。

　図１３は、実施の形態４に係る熱交換器ユニット４００の送風機２と熱交換器４１０の複数の扁平管２０との位置関係の説明図である。図１４は、図１３の熱交換器４１０を構成する扁平管２０の構造を説明する模式図である。熱交換器４１０は、扁平管４２０の第２端部２２から第２フィン５１が径方向外側に向かって延設されている。つまり扁平管４２０は、第２端部２２から外側風路７１側に延びる板状の第２フィン５１を備える。図１３に示される様に、第１フィン５０は、回転中心軸６１と第１端部２１とを結んだ仮想直線Ｌ４に沿って延びている。熱交換器４１０は、第２フィン５１が設置されることにより、実施の形態３に係る熱交換器３１０よりも空気と接触する面積が増え、熱交換効率を向上させることができる。

　図１５は、実施の形態４に係る熱交換器ユニット４００の送風機２の回転中心軸６１に垂直な断面における構造の模式図である。実施の形態４に係る熱交換器４１０の扁平管４２０に設けられた第２フィン５１は、扁平管２０の位置によって傾斜する角度を適宜変更しても良い。つまり、外側風路７１内を通り第２端部２２から開口部８１に至る経路が最短になる経路を最短経路と定義したときに、第２フィン５１は、第２端部２２を基準として最短経路側に傾斜している。例えば、図１５において、複数の扁平管４２０のうちの１つである扁平管４２０ｘが備える第２フィン５１は、扁平管４２０ｘの第２端部２２を基準として左側に傾斜している。外側風路７１内を通り扁平管４２０ｘの第２端部２２から外側風路７１の出口である開口部８１までの最短経路は、図１５に示される様に経路Ｒ１と経路Ｒ２とが考えられる。図１５においては、経路Ｒ２よりも経路Ｒ１の方が短く、扁平管４２０ｘの第２端部２２から開口部８１までの最短経路は、経路Ｒ１になる。従って、第２フィン５１は、第２端部２２を基準として経路Ｒ１方向に傾斜している。更に言うと、第２フィン５１は、第２端部２２と送風機２の回転中心軸６１とを結ぶ仮想直線Ｌ５に対し、先端側が経路Ｒ１方向に傾斜している。

　図１５に示される様に、第２フィン５１を外側風路７１内を通り扁平管４２０から開口部８１までの最短経路Ｒ１側に傾斜させることにより、扁平管４２０の間から流出する空気は、第２フィン５１に沿って流れ剥離しにくくなるため、第２フィン５１を追加することによる圧力損失の増加を抑制することができる。

　なお、実施の形態３及び４に示される第１フィン５０及び第２フィン５１は、実施の形態２に係る熱交換器ユニット２００に適用することもできる。その場合、第１フィン５０及び第２フィン５１の傾斜角度は、空気の流れの圧力損失の増加を抑制するように適宜変更することができる。また、実施の形態１～４に係る熱交換器ユニット１００、１００ａ、１００ｂ、２００、３００、４００は、送風機２に遠心式送風機だけでなく、軸流式等の形式を適用することもできる。その際、内側風路７０及び外側風路７１の形状も適宜変更することができる。

　１　冷凍サイクル装置、２　送風機、３　圧縮機、４　四方弁、５　室外熱交換器、６　膨張装置、７　室内熱交換器、８　室外機、９　室内機、１０　熱交換器、１０ａ　熱交換器、１０ｂ　熱交換器、２０　扁平管、２０ａ　第１の扁平管、２０ｂ　第２の扁平管、２０ｃ　第３の扁平管、２０ｄ　第１の扁平管、２０ｅ　第２の扁平管、２０ｆ　第３の扁平管、２１　第１端部、２２　第２端部、２３　仮想線、２３ａ　仮想線、２４　冷媒流路、２６　長軸、２７　短軸、３０　第１ヘッダ、４０　第２ヘッダ、４１　強度部材、５０　第１フィン、５１　第２フィン、６０　送風機、６１　回転中心軸、６３　矢印、７０　内側風路、７１　外側風路、８０　筐体、８１　開口部、８２　開口部、９０　冷媒配管、１００　熱交換器ユニット、１００ａ　熱交換器ユニット、１００ｂ　熱交換器ユニット、１１０　熱交換器、１２０　扁平管、１２０ａ　扁平管、１２０ｂ　扁平管、１２０ｃ　扁平管、１２０ｆ　扁平管、１２０ｈ　扁平管、１２０ｉ　扁平管、１２１　第１端部、１２３　仮想線、１２８　直線部、１２９　角部、２００　熱交換器ユニット、２１０　熱交換器、３００　熱交換器ユニット、３１０　熱交換器、３２０　扁平管、３２０ａ　第１の扁平管、３２０ｂ　第２の扁平管、３２０ｃ　第３の扁平管、４００　熱交換器ユニット、４１０　熱交換器、４２０　扁平管、４２０ｘ　扁平管、１１００　熱交換器ユニット、Ｌ　仮想直線、Ｌ１　仮想直線、Ｌ２　仮想直線、Ｌ４　仮想直線、Ｌ５　仮想直線、Ｒ１　（最短）経路、Ｒ２　経路、θ１　角度、θ２　角度。

Claims (12)

1. 　筐体内に外気を導入する送風機と、
   　前記送風機の回転中心軸の側方を囲む熱交換器と、を備え、
   　前記熱交換器は、
   　管軸を上下方向に向けて前記送風機の前記回転中心軸の周囲に並列に配置された複数の扁平管と、
   　前記複数の扁平管を接続するヘッダと、を備え、
   　前記複数の扁平管は、
   　第１の扁平管、第２の扁平管、及び第３の扁平管を有し、
   　前記第２の扁平管及び前記第３の扁平管は、
   　前記第１の扁平管と隣合って配置され、
   　前記第１の扁平管、前記第２の扁平管、及び前記第３の扁平管は、
   　前記送風機の前記回転中心軸を中心とした径方向を規定したときに、
   　前記管軸に垂直な断面の長軸の２つの端部のうち前記径方向において前記中心側に位置する第１端部が前記回転中心軸を囲む環状の仮想線上に配置され、
   　前記第１の扁平管の前記第１端部は、
   　前記第２の扁平管の前記第１端部と前記第３の扁平管の前記第１端部とを結ぶ仮想直線よりも前記径方向において前記中心から遠い側に配置される、熱交換器ユニット。
2. 　前記第１の扁平管の前記管軸に垂直な断面における前記長軸の延長線である第１の仮想線は、
   　前記第２の扁平管の前記長軸の延長線である第２の仮想線及び前記第３の扁平管の前記長軸の延長線である第３の仮想線のそれぞれと前記径方向において前記中心側で交差する、請求項１に記載の熱交換器ユニット。
3. 　前記第１の扁平管、前記第２の扁平管、及び前記第３の扁平管は、
   　前記第１端部が前記回転中心軸から等距離に配置される、請求項１又は２に記載の熱交換器ユニット。
4. 　前記第１の扁平管、前記第２の扁平管、及び前記第３の扁平管は、
   　前記送風機の周囲の全周にわたって配置される、請求項１～３の何れか１項に記載の熱交換器ユニット。
5. 　前記複数の扁平管は、
   　前記第１の扁平管、前記第２の扁平管、及び前記第３の扁平管から構成される、請求項１～４の何れか１項に記載の熱交換器ユニット。
6. 　前記径方向において前記熱交換器の内側に設けられ、前記送風機が配置された内側風路を備え、
   　前記複数の扁平管のうち少なくとも１つの扁平管は、
   　前記第１端部から前記内側風路側に延びた板状の第１フィンを備える、請求項１～５の何れか１項に記載の熱交換器ユニット。
7. 　前記送風機は
   　遠心式送風機であり、
   　前記第１フィンは、
   　前記回転中心軸と前記第１端部とを結んだ仮想直線に対し、前記第１端部を基準として前記送風機の回転方向とは反対方向に傾斜している、請求項６に記載の熱交換器ユニット。
8. 　前記径方向において前記熱交換器の外側に設けられた外側風路を備え、
   　前記複数の扁平管のうち少なくとも１つの扁平管は、
   　前記管軸に垂直な断面の前記長軸の２つの端部のうち前記径方向の外側に位置する第２端部から前記外側風路側に延びた板状の第２フィンを備える、請求項１～６の何れか１項に記載の熱交換器ユニット。
9. 　前記第２フィンは、
   　前記管軸に垂直な断面の前記長軸に対し傾斜している、請求項８に記載の熱交換器ユニット。
10. 　前記外側風路は、
    　前記径方向において前記中心から遠い側から前記熱交換器を囲む風路外壁と前記熱交換器の外周との間に形成され、
    　前記風路外壁は、
    　前記外側風路と前記外側風路の外部とを連通する開口部を備え、
    　前記第２フィンは、
    　前記外側風路内を通り前記第２端部から前記開口部に至る経路が最短になる経路を最短経路と定義したときに、前記第２端部を基準として前記最短経路側に傾斜している、請求項９に記載の熱交換器ユニット。
11. 　前記送風機は
    　遠心式送風機であり、
    　前記第１の扁平管、前記第２の扁平管、及び前記第３の扁平管は、
    　前記回転中心軸と前記第１端部とを結んだ直線に対し、前記管軸に垂直な断面の前記長軸が、前記第１端部を基準として前記送風機の回転方向に傾斜している、請求項１～１０の何れか１項に記載の熱交換器ユニット。
12. 　請求項１～１１の何れか１項に記載の熱交換器ユニットを搭載した、冷凍サイクル装置。

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