JP2019011941A - 熱交換器 - Google Patents
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Abstract
【課題】上下に配列されるとともに内部に冷媒の通路が形成された複数の扁平管と、隣り合う扁平管の間を空気が流れる複数の通風路に区画する複数のフィンと、を有する熱交換器が、暖房運転と除霜運転とを切り換えて行う空気調和装置に採用される場合に、除霜運転時に最下段の熱交換部に付着した霜を融かすのに必要な時間を短くする。
【解決手段】熱交換器(11)を構成する扁平管(63)は、複数の熱交換部(60A〜60G)に区分されている。各熱交換部(60A〜60G)は、メイン熱交換部(61A〜61G)と、異なる上下位置においてメイン熱交換部(61A〜61G)に直列に接続されたサブ熱交換部(62A〜62G)と、を有する。最下段の扁平管(63A)を含む第1熱交換部(60A)は、その第1メイン熱交換部(61A)が、最下段の扁平管(63A)を含むように配置されている。
【選択図】図6
【解決手段】熱交換器(11)を構成する扁平管(63)は、複数の熱交換部(60A〜60G)に区分されている。各熱交換部(60A〜60G)は、メイン熱交換部(61A〜61G)と、異なる上下位置においてメイン熱交換部(61A〜61G)に直列に接続されたサブ熱交換部(62A〜62G)と、を有する。最下段の扁平管(63A)を含む第1熱交換部(60A)は、その第1メイン熱交換部(61A)が、最下段の扁平管(63A)を含むように配置されている。
【選択図】図6
Description
本発明は、熱交換器、特に、上下に配列されるとともに内部に冷媒の通路が形成された複数の扁平管と、隣り合う扁平管の間を空気が流れる複数の通風路に区画する複数のフィンと、を有する熱交換器に関する。
従来より、空気調和装置の室外ユニット(熱交換ユニット)に収容される熱交換器として、上下に配列された複数の扁平管と、隣り合う扁平管の間を空気が流れる複数の通風路に区画する複数のフィンと、を有する、熱交換器が採用される場合がある。そして、このような熱交換器として、例えば、特許文献1(特開2012−163313号公報)に示すように、複数の扁平管が、上下に並ぶ複数の熱交換部に区分されており、各熱交換部が、メイン熱交換部と、メイン熱交換部の下方においてメイン熱交換部に直列に接続されたサブ熱交換部と、を有するように形成されたものがある。
上記従来の熱交換器は、暖房運転と除霜運転とを切り換えて行う空気調和装置に採用されることがある。ここで、空気調和装置が暖房運転を行う場合には、上記従来の熱交換器が冷媒の蒸発器として使用され、空気調和装置が除霜運転を行う場合には、上記従来の熱交換器が冷媒の放熱器として使用される。具体的には、上記従来の熱交換器が冷媒の蒸発器として使用される場合には、気液二相状態の冷媒が分岐して各熱交換部を構成するサブ熱交換部に流入し、サブ熱交換部に流入した気液二相状態の冷媒は、サブ熱交換部、メイン熱交換部の順に通過して加熱され、各熱交換部から流出して合流する。また、上記従来の熱交換器が冷媒の放熱器として使用される場合には、ガス状態の冷媒が分岐して各熱交換部のメイン熱交換部に流入し、メイン熱交換部に流入したガス状態の冷媒は、メイン熱交換部、サブ熱交換部の順に通過して冷却され、各熱交換部から流出して合流する。
しかし、上記従来の熱交換器を採用した空気調和装置では、除霜運転時に、最下段の熱交換部を構成する熱交換部に付着した霜を融かすのに必要な時間が、最下段の熱交換部よりも上段側の熱交換部に付着した霜を融かすのに必要な時間よりも長くなりやすい。このため、除霜運転後においても最下段の熱交換部において霜の融け残りが発生して除霜が不十分となる場合があり、また、最下段の熱交換部における霜の融け残りの発生を抑えるために除霜運転の時間を長くする必要がある。
本発明の課題は、上下に配列されるとともに内部に冷媒の通路が形成された複数の扁平管と、隣り合う扁平管の間を空気が流れる複数の通風路に区画する複数のフィンと、を有する熱交換器が、暖房運転と除霜運転とを切り換えて行う空気調和装置に採用される場合に、除霜運転時に最下段の熱交換部に付着した霜を融かすのに必要な時間を短くすることにある。
第1の観点にかかる熱交換器は、上下に配列されるとともに内部に冷媒の通路が形成された複数の扁平管と、隣り合う扁平管の間を空気が流れる複数の通風路に区画する複数のフィンと、を有している。扁平管は、複数の熱交換部に区分されており、各熱交換部は、メイン熱交換部と、メイン熱交換部と異なる上下位置においてメイン熱交換部に直列に接続されたサブ熱交換部と、を有している。そして、ここでは、熱交換部のうち最下段の扁平管を含む熱交換部を第1熱交換部とし、第1熱交換部を構成するメイン熱交換部及びサブ熱交換部を第1メイン熱交換部及び第1サブ熱交換部とすると、第1メイン熱交換部が、最下段の扁平管を含むように配置されている。
まず、上記従来の熱交換器が暖房運転と除霜運転とを切り換えて行う空気調和装置に採用される場合に、除霜運転時に最下段の熱交換部に付着した霜を融かすのに必要な時間が、最下段の熱交換部よりも上段側の熱交換部に付着した霜を融かすのに必要な時間よりも長くなりやすくなる原因について説明する。
上記従来の熱交換器では、複数の扁平管が、上下に並ぶ複数の熱交換部に区分されており、各熱交換部が、メイン熱交換部と、メイン熱交換部の下方においてメイン熱交換部に直列に接続されたサブ熱交換部と、を有している。このため、上記従来の熱交換器では、熱交換部のうち最下段の熱交換部を構成するサブ熱交換部が、最下段の扁平管を含むように配置されている。
この従来の構成では、暖房運転(冷媒の蒸発器として使用)から除霜運転(冷媒の放熱器として使用)に切り換える際に、最下段の扁平管を含む最下段のサブ熱交換部に液状態の冷媒が溜まりやすい。そして、このような状態で除霜運転を行うと、ガス状態の冷媒が、まず最下段のメイン熱交換部に流入し、その後に、最下段のサブ熱交換部に流入するため、最下段のサブ熱交換部に溜まった液状態の冷媒を蒸発させるのに時間がかかってしまう。すなわち、上記従来の熱交換器の構成では、除霜運転時に最下段の扁平管を含む最下段のサブ熱交換部が冷媒の流れの下流側に位置することが、除霜運転時に最下段の熱交換部に付着した霜を融かすのに必要な時間が長くなる原因の一つであると推定される。
また、この構成では、除霜運転時にガス状態の冷媒が分岐して各熱交換部のメイン熱交換部に流入する際に、冷媒の液ヘッドの影響を受けて、上段側の熱交換部に比べて最下段の熱交換部に流入するガス状態の冷媒の流量が少なくなり、最下段の熱交換部に付着した霜を融かすのに必要な時間が長くなってしまう。尚、液ヘッドの程度は、熱交換部を構成するサブ熱交換部に含まれる扁平管の高さ位置の影響を受けるため、最下段のサブ熱交換部が最下段の扁平管を含んでいると、冷媒の液ヘッドが大きく、除霜運転時に流入するガス状態の冷媒の流量がさらに少なくなる。すなわち、上記従来の熱交換器の構成では、除霜運転時に冷媒の液ヘッドによって最下段の熱交換部に流入するガス状態の冷媒流量が低下することが、除霜運転時に最下段の熱交換部に付着した霜を融かすのに必要な時間が長くなる原因の一つであると推定される。
また、この従来の構成では、最下段の扁平管に近いフィンの下端部分がドレンパンに接しているため、最下段の扁平管を含む最下段のサブ熱交換部からドレンパンへの放熱が発生しやすい。そして、このような状態で除霜運転を行うと、最下段のサブ熱交換部からドレンパンへの放熱によって、上段側の熱交換部に比べて最下段の熱交換部における温度が上昇しにくくなり、最下段の熱交換部に付着した霜を融かすのに必要な時間が長くなってしまう。すなわち、上記従来の熱交換器の構成では、最下段の扁平管を含む最下段のサブ熱交換部からドレンパンへの放熱が、除霜運転時に最下段の熱交換部に付着した霜を融かすのに必要な時間が長くなる原因の一つであると推定される。
このように、上記従来の熱交換器では、最下段のサブ熱交換部が最下段の扁平管を含むことに起因して、暖房運転と除霜運転とを切り換えて行う空気調和装置に採用した場合に、最下段の熱交換部に付着した霜を融かすのに必要な時間が、最下段の熱交換部よりも上段側の熱交換部に付着した霜を融かすのに必要な時間よりも長くなっているものと推定される。
そこで、ここでは、上記従来の熱交換器とは異なり、上記のように、熱交換部のうち最下段の扁平管を含む第1熱交換部を構成する第1メイン熱交換部を、最下段の扁平管を含むように配置している。
そして、この構成を有する熱交換器を暖房運転と除霜運転とを切り換えて行う空気調和装置に採用した場合には、第1熱交換部に着目すると、暖房運転(冷媒の蒸発器として使用)時には、気液二相状態の冷媒が第1サブ熱交換部に流入し、第1サブ熱交換部に流入した気液二相状態の冷媒は、第1サブ熱交換部、最下段の扁平管を含む第1メイン熱交換部の順に通過して加熱され、第1熱交換部から流出することになる。また、除霜運転(冷媒の放熱器として使用)時には、ガス状態の冷媒が第1メイン熱交換部に流入し、第1メイン熱交換部に流入したガス状態の冷媒は、最下段の扁平管を含む第1メイン熱交換部、第1サブ熱交換部の順に通過して冷却され、第1熱交換部から流出することになる。すなわち、ここでは、除霜運転時に、最下段の扁平管を含む第1メイン熱交換部が冷媒の流れの上流側に位置することになる。このため、ここでは、ガス状態の冷媒を最下段の扁平管を含む第1メイン熱交換部に流入させて最下段の第1サブ熱交換部に溜まる液状態の冷媒を積極的に加熱して蒸発させるとともに、最下段の第1熱交換部における温度を速やかに上昇させることができるようになり、これにより、上記従来の熱交換器を採用する場合に比べて、除霜運転時に最下段の熱交換部に付着した霜を融かすのに必要な時間を短くすることができる。
このように、ここでは、上記の構成を有する熱交換器を暖房運転と除霜運転とを切り換えて行う空気調和装置に採用することによって、除霜運転時に最下段の熱交換部に付着した霜を融かすのに必要な時間を短くすることができる。
第2の観点にかかる熱交換器は、第1の観点にかかる熱交換器において、第1熱交換部以外の熱交換部がすべて、第1熱交換部の上方に配置されている。そして、第1熱交換部は、第1サブ熱交換部の下方に第1メイン熱交換部が配置されている。
この構成を有する熱交換器を暖房運転と除霜運転とを切り換えて行う空気調和装置に採用した場合には、第1熱交換部に着目すると、暖房運転(冷媒の蒸発器として使用)時には、気液二相状態の冷媒が第1サブ熱交換部に流入し、第1サブ熱交換部に流入した気液二相状態の冷媒は、第1サブ熱交換部、第1サブ熱交換部の下方に位置する第1メイン熱交換部の順に通過して加熱され、第1熱交換部から流出することになる。また、除霜運転(冷媒の放熱器として使用)時には、ガス状態の冷媒が第1メイン熱交換部に流入し、第1メイン熱交換部に流入したガス状態の冷媒は、第1メイン熱交換部、第1メイン熱交換部の上方に位置する第1サブ熱交換部の順に通過して冷却され、第1熱交換部から流出することになる。
第3の観点にかかる熱交換器は、第2の観点にかかる熱交換器において、第1サブ熱交換部を構成する扁平管の数に対する第1メイン熱交換部を構成する扁平管の数の比率が、他の熱交換部におけるサブ熱交換部を構成する扁平管の数に対するメイン熱交換部を構成する扁平管の数の比率よりも小さくなるように設定されている。
上記第2の観点にかかる熱交換器は、上記のように、第1サブ熱交換部の下方に第1メイン熱交換部が配置された第1熱交換部を有している。このため、上記第2の観点にかかる熱交換器を暖房運転と除霜運転とを切り換えて行う空気調和装置に採用した場合には、暖房運転(冷媒の蒸発器として使用)時に、第1熱交換部が、冷媒が第1サブ熱交換部を通過した後に第1サブ熱交換部の下方に配置された第1メイン熱交換部を通過する、いわゆるダウンフロー型の蒸発器として機能することになる。ここで、ダウンフロー型の蒸発器においては、気液二相状態の流体を下方に向かって送る際に流体の分流を伴うと、流体の偏流が発生しやすい。このため、第1熱交換部においても、第1サブ熱交換部を構成する扁平管から第1メイン熱交換部を構成する扁平管に冷媒を下方に向かって送る際に冷媒の分流を伴うため、冷媒の偏流が発生するおそれがある。このとき、第1サブ熱交換部を構成する扁平管の数に対する第1メイン熱交換部を構成する扁平管の数の比率が大きくなると、冷媒の偏流が発生するおそれが高くなる。
そこで、ここでは、上記のように、第1熱交換部については、サブ熱交換部を構成する扁平管の数に対するメイン熱交換部を構成する扁平管の数の比率を、他の熱交換部よりも小さくなるように設定している。
これにより、ここでは、暖房運転(冷媒の蒸発器として使用)時に、第1サブ熱交換部を構成する扁平管から第1メイン熱交換部を構成する扁平管に冷媒を下方に向かって送る際に、冷媒の分流に伴う冷媒の偏流を抑えることができる。
第4の観点にかかる熱交換器は、第1の観点にかかる熱交換器において、第1熱交換部以外の熱交換部がすべて、第1熱交換部の上方に配置されている。そして、第1サブ熱交換部は、第1上側サブ熱交換部と、第1上側サブ熱交換部の下方の第1下側サブ熱交換部と、を有している。しかも、第1メイン熱交換部は、第1上側サブ熱交換部の上方において第1上側サブ熱交換部に接続された第1上側メイン熱交換部と、第1下側サブ熱交換部の下方において第1下側サブ熱交換部に接続された第1下側メイン熱交換部と、を有している。
この構成を有する熱交換器を暖房運転と除霜運転とを切り換えて行う空気調和装置に採用した場合には、第1熱交換部に着目すると、暖房運転(冷媒の蒸発器として使用)時には、気液二相状態の冷媒が第1上側サブ熱交換部及び第1下側サブ熱交換部に流入する。そして、第1上側サブ熱交換部に流入した気液二相状態の冷媒は、第1上側サブ熱交換部、第1上側サブ熱交換部の上方に位置する第1上側メイン熱交換部の順に通過して加熱され、第1熱交換部から流出することになる。第1下側サブ熱交換部に流入した気液二相状態の冷媒は、第1下側サブ熱交換部、第1下側サブ熱交換部の下方に位置する第1下側メイン熱交換部の順に通過して加熱され、第1熱交換部から流出することになる。また、除霜運転(冷媒の放熱器として使用)時には、ガス状態の冷媒が第1上側メイン熱交換部及び第1下側メイン熱交換部に流入する。そして、第1上側メイン熱交換部に流入したガス状態の冷媒は、第1上側メイン熱交換部、第1上側メイン熱交換部の下方に位置する第1上側サブ熱交換部の順に通過して冷却され、第1熱交換部から流出することになる。第1下側メイン熱交換部に流入したガス状態の冷媒は、第1下側メイン熱交換部、第1下側メイン熱交換部の上方に位置する第1下側サブ熱交換部の順に通過して冷却され、第1熱交換部から流出することになる。
第5の観点にかかる熱交換器は、第4の観点にかかる熱交換器において、第1下側サブ熱交換部を構成する扁平管の数に対する第1下側メイン熱交換部を構成する扁平管の数の比率が、第1上側サブ熱交換部を構成する扁平管の数に対する第1上側メイン熱交換部を構成する扁平管の数の比率よりも小さくなるように設定されている。
上記第4の観点にかかる熱交換器は、上記のように、第1上側メイン熱交換部の下方に第1上側サブ熱交換部が配置されるとともに、第1下側サブ熱交換部の下方に第1下側メイン熱交換部が配置された第1熱交換部を有している。このため、上記第4の観点にかかる熱交換器を暖房運転と除霜運転とを切り換えて行う空気調和装置に採用した場合には、暖房運転(冷媒の蒸発器として使用)時に、第1熱交換部のうち第1下側サブ熱交換部及び第1下側メイン熱交換部が、冷媒が第1下側サブ熱交換部を通過した後に第1下側サブ熱交換部の下方に配置された第1下側メイン熱交換部を通過する、いわゆるダウンフロー型の蒸発器として機能することになる。ここで、ダウンフロー型の蒸発器においては、気液二相状態の流体を下方に向かって送る際に流体の分流を伴うと、流体の偏流が発生しやすい。このため、第1下側サブ熱交換部及び第1下側メイン熱交換部においても、第1下側サブ熱交換部を構成する扁平管から第1下側メイン熱交換部を構成する扁平管に冷媒を下方に向かって送る際に冷媒の分流を伴うため、冷媒の偏流が発生するおそれがある。このとき、第1下側サブ熱交換部を構成する扁平管の数に対する第1下側メイン熱交換部を構成する扁平管の数の比率が大きくなると、冷媒の偏流が発生するおそれが高くなる。
そこで、ここでは、上記のように、第1熱交換部については、第1下側サブ熱交換部を構成する扁平管の数に対する第1下側メイン熱交換部を構成する扁平管の数の比率を、第1上側サブ熱交換部を構成する扁平管の数に対する第1上側メイン熱交換部を構成する扁平管の数の比率よりも小さくなるように設定している。
これにより、ここでは、暖房運転(冷媒の蒸発器として使用)時に、第1下側サブ熱交換部を構成する扁平管から第1下側メイン熱交換部を構成する扁平管に冷媒を下方に向かって送る際に、冷媒の分流に伴う冷媒の偏流を抑えることができる。
第6の観点にかかる熱交換器は、第1〜第5の観点のいずれかにかかる熱交換器において、熱交換部が、上下に並んで配置されており、第1熱交換部以外の熱交換部が、メイン熱交換部の下方にサブ熱交換部が配置されている。
この構成を有する熱交換器を暖房運転と除霜運転とを切り換えて行う空気調和装置に採用した場合には、第1熱交換部以外の熱交換部に着目すると、暖房運転(冷媒の蒸発器として使用)時には、気液二相状態の冷媒がサブ熱交換部に流入し、サブ熱交換部に流入した気液二相状態の冷媒は、サブ熱交換部、サブ熱交換部の上方に位置するメイン熱交換部の順に通過して加熱され、熱交換部から流出することになる。また、除霜運転(冷媒の放熱器として使用)時には、ガス状態の冷媒がメイン熱交換部に流入し、メイン熱交換部に流入したガス状態の冷媒は、メイン熱交換部、メイン熱交換部の下方に位置するサブ熱交換部の順に通過して冷却され、熱交換部から流出することになる。
以上の説明に述べたように、本発明によれば、最下段の扁平管を含む第1熱交換部を構成する第1メイン熱交換部を最下段の扁平管を含むように配置した構成を有する熱交換器を暖房運転と除霜運転とを切り換えて行う空気調和装置に採用することによって、除霜運転時に最下段の熱交換部に付着した霜を融かすのに必要な時間を短くすることができる。
以下、本発明にかかる熱交換器の実施形態及びその変形例について、図面に基づいて説明する。尚、本発明にかかる熱交換器の具体的な構成は、下記の実施形態及びその変形例に限られるものではなく、発明の要旨を逸脱しない範囲で変更可能である。
(1)空気調和装置の構成
図1は、本発明の一実施形態にかかる熱交換器としての室外熱交換器11が採用された空気調和装置1の概略構成図である。
図1は、本発明の一実施形態にかかる熱交換器としての室外熱交換器11が採用された空気調和装置1の概略構成図である。
空気調和装置1は、蒸気圧縮式の冷凍サイクルを行うことによって、建物等の室内の冷房及び暖房を行うことが可能な装置である。空気調和装置1は、主として、室外ユニット2と、室内ユニット3a、3bと、室外ユニット2と室内ユニット3a、3bとを接続する液冷媒連絡管4及びガス冷媒連絡管5と、室外ユニット2及び室内ユニット3a、3bの構成機器を制御する制御部23と、を有している。そして、空気調和装置1の蒸気圧縮式の冷媒回路6は、室外ユニット2と、室内ユニット3a、3bとが冷媒連絡管4、5を介して接続されることによって構成されている。
室外ユニット2は、室外(建物の屋上や建物の壁面近傍等)に設置されており、冷媒回路6の一部を構成している。室外ユニット2は、主として、アキュムレータ7、圧縮機8と、四路切換弁10と、室外熱交換器11と、膨張機構としての室外膨張弁12と、液側閉鎖弁13と、ガス側閉鎖弁14と、室外ファン15と、を有している。各機器及び弁間は、冷媒管16〜22によって接続されている。
室内ユニット3a、3bは、室内(居室や天井裏空間等)に設置されており、冷媒回路6の一部を構成している。室内ユニット3aは、主として、室内膨張弁31aと、室内熱交換器32aと、室内ファン33aと、を有している。室内ユニット3bは、主として、膨張機構としての室内膨張弁31bと、室内熱交換器32bと、室内ファン33bと、を有している。
冷媒連絡管4、5は、空気調和装置1を建物等の設置場所に設置する際に、現地にて施工される冷媒管である。液冷媒連絡管4の一端は、室内ユニット2の液側閉鎖弁13に接続され、液冷媒連絡管4の他端は、室内ユニット3a、3bの室内膨張弁31a、31bの液側端に接続されている。ガス冷媒連絡管5の一端は、室内ユニット2のガス側閉鎖弁14に接続され、ガス冷媒連絡管5の他端は、室内ユニット3a、3bの室内熱交換器32a、32bのガス側端に接続されている。
制御部23は、室外ユニット2や室内ユニット3a、3bに設けられた制御基板等(図示せず)が通信接続されることによって構成されている。尚、図1においては、便宜上、室外ユニット2や室内ユニット3a、3bとは離れた位置に図示している。制御部23は、空気調和装置1(ここでは、室外ユニット2や室内ユニット3a、3b)の構成機器8、10、12、15、31a、31b、33a、33bの制御、すなわち、空気調和装置1全体の運転制御を行うようになっている。
(2)空気調和装置の動作
次に、図1を用いて、空気調和装置1の動作について説明する。空気調和装置1では、圧縮機8、室外熱交換器11、室外膨張弁12及び室内膨張弁31a、31b、室内熱交換器32a、32bの順に冷媒を循環させる冷房運転と、圧縮機8、室内熱交換器32a、32b、室内膨張弁31a、31b及び室外膨張弁12、室外熱交換器11の順に冷媒を循環させる暖房運転と、が行われる。また、暖房運転時においては、室外熱交換器11に付着した霜を融解させるための除霜運転が行われる。ここでは、冷房運転時と同様に、圧縮機8、室外熱交換器11、室外膨張弁12及び室内膨張弁31a、31b、室内熱交換器32a、32bの順に冷媒を循環させる逆サイクル除霜運転が行われる。尚、冷房運転、暖房運転及び除霜運転は、制御部23によって行われる。
次に、図1を用いて、空気調和装置1の動作について説明する。空気調和装置1では、圧縮機8、室外熱交換器11、室外膨張弁12及び室内膨張弁31a、31b、室内熱交換器32a、32bの順に冷媒を循環させる冷房運転と、圧縮機8、室内熱交換器32a、32b、室内膨張弁31a、31b及び室外膨張弁12、室外熱交換器11の順に冷媒を循環させる暖房運転と、が行われる。また、暖房運転時においては、室外熱交換器11に付着した霜を融解させるための除霜運転が行われる。ここでは、冷房運転時と同様に、圧縮機8、室外熱交換器11、室外膨張弁12及び室内膨張弁31a、31b、室内熱交換器32a、32bの順に冷媒を循環させる逆サイクル除霜運転が行われる。尚、冷房運転、暖房運転及び除霜運転は、制御部23によって行われる。
冷房運転時には、四路切換弁10が室外放熱状態(図1の実線で示される状態)に切り換えられる。冷媒回路6において、冷凍サイクルの低圧のガス冷媒は、圧縮機8に吸入され、冷凍サイクルの高圧になるまで圧縮された後に吐出される。圧縮機8から吐出された高圧のガス冷媒は、四路切換弁10を通じて、室外熱交換器11に送られる。室外熱交換器11に送られた高圧のガス冷媒は、冷媒の放熱器として機能する室外熱交換器11において、室外ファン15によって冷却源として供給される室外空気と熱交換を行って放熱して、高圧の液冷媒になる。室外熱交換器11において放熱した高圧の液冷媒は、室外膨張弁12、液側閉鎖弁13及び液冷媒連絡管4を通じて、室内膨張弁31a、31bに送られる。室内膨張弁31a、31bに送られた冷媒は、室内膨張弁31a、31bによって冷凍サイクルの低圧まで減圧されて、低圧の気液二相状態の冷媒になる。室内膨張弁31a、31bで減圧された低圧の気液二相状態の冷媒は、室内熱交換器32a、32bに送られる。室内熱交換器32a、32bに送られた低圧の気液二相状態の冷媒は、室内熱交換器32a、32bにおいて、室内ファン33a、33bによって加熱源として供給される室内空気と熱交換を行って蒸発する。これにより、室内空気は冷却され、その後に、室内に供給されることで室内の冷房が行われる。室内熱交換器32a、32bにおいて蒸発した低圧のガス冷媒は、ガス冷媒連絡管5、ガス側閉鎖弁14、四路切換弁10及びアキュムレータ7を通じて、再び、圧縮機8に吸入される。
暖房運転時には、四路切換弁10が室外蒸発状態(図1の破線で示される状態)に切り換えられる。冷媒回路6において、冷凍サイクルの低圧のガス冷媒は、圧縮機8に吸入され、冷凍サイクルの高圧になるまで圧縮された後に吐出される。圧縮機8から吐出された高圧のガス冷媒は、四路切換弁10、ガス側閉鎖弁14及びガス冷媒連絡管5を通じて、室内熱交換器32a、32bに送られる。室内熱交換器32a、32bに送られた高圧のガス冷媒は、室内熱交換器32a、32bにおいて、室内ファン33a、33bによって冷却源として供給される室内空気と熱交換を行って放熱して、高圧の液冷媒になる。これにより、室内空気は加熱され、その後に、室内に供給されることで室内の暖房が行われる。室内熱交換器32a、32bで放熱した高圧の液冷媒は、室内膨張弁31a、31b、液冷媒連絡管4及び液側閉鎖弁13を通じて、室外膨張弁12に送られる。室外膨張弁12に送られた冷媒は、室外膨張弁12によって冷凍サイクルの低圧まで減圧されて、低圧の気液二相状態の冷媒になる。室外膨張弁12で減圧された低圧の気液二相状態の冷媒は、室外熱交換器11に送られる。室外熱交換器11に送られた低圧の気液二相状態の冷媒は、冷媒の蒸発器として機能する室外熱交換器11において、室外ファン15によって加熱源として供給される室外空気と熱交換を行って蒸発して、低圧のガス冷媒になる。室外熱交換器11で蒸発した低圧の冷媒は、四路切換弁10及びアキュムレータ7を通じて、再び、圧縮機8に吸入される。
上記の暖房運転時において、室外熱交換器11における冷媒の温度が所定温度よりも低くなる等によって室外熱交換器11における着霜が検知された場合、すなわち、室外熱交換器11の除霜を開始する条件に達した場合には、室外熱交換器11に付着した霜を融解させる除霜運転を行う。
除霜運転は、冷房運転時と同様に、四路切換弁22を室外放熱状態(図1の実線で示される状態)に切り換えて室外熱交換器11を冷媒の放熱器として機能させることによって行われる。これにより、室外熱交換器11に付着した霜を融解させることができる。除霜運転は、除霜前における暖房運転の状態等を考慮して設定された除霜時間が経過するまで、又は、室外熱交換器11における冷媒の温度が所定温度よりも高くなる等によって室外熱交換器11における除霜が完了したものと判定されるまで、行われ、その後、暖房運転に復帰する。尚、除霜運転時の冷媒回路10における冷媒の流れは、冷房運転と同様であるため、ここでは説明を省略する。
(3)室外ユニットの構成
図2は、室外ユニット2の外観斜視図である。図3は、室外ユニット2の正面図(室外熱交換器11以外の冷媒回路構成部品を除いて図示)である。図4は、室外熱交換器11の概略斜視図である。図5は、図4の熱交換部60A〜60Fの部分拡大図である。図6は、室外熱交換器11の概略構成図である。図7は、室外熱交換器11の概略構成を一覧表化した図である。図8は、図6の最下段の熱交換部(第1熱交換部60A)付近の拡大図(暖房運転時の冷媒の流れを図示)である。図9は、図6の最下段の熱交換部(第1熱交換部60A)付近の拡大図(除霜運転時の冷媒の流れを図示)である。
図2は、室外ユニット2の外観斜視図である。図3は、室外ユニット2の正面図(室外熱交換器11以外の冷媒回路構成部品を除いて図示)である。図4は、室外熱交換器11の概略斜視図である。図5は、図4の熱交換部60A〜60Fの部分拡大図である。図6は、室外熱交換器11の概略構成図である。図7は、室外熱交換器11の概略構成を一覧表化した図である。図8は、図6の最下段の熱交換部(第1熱交換部60A)付近の拡大図(暖房運転時の冷媒の流れを図示)である。図9は、図6の最下段の熱交換部(第1熱交換部60A)付近の拡大図(除霜運転時の冷媒の流れを図示)である。
<全体>
室外ユニット2は、ケーシング40の側面から空気を吸い込んでケーシング40の天面から空気を吹き出す上吹き型の熱交換ユニットである。室外ユニット2は、主として、略直方体箱状のケーシング40と、送風機としての室外ファン15と、圧縮機や室外熱交換器等の機器7、8、11、四路切換弁や室外膨張弁等の弁10、12〜14及び冷媒管16〜22等を含み冷媒回路6の一部を構成する冷媒回路構成部品と、を有している。尚、以下の説明において、「上」、「下」、「左」、「右」、「前」、「後」、「前面」、「背面」は、特にことわりのない限り、図2に示される室外ユニット2を前方(図面の左斜前側)から見た場合の方向を意味している。
室外ユニット2は、ケーシング40の側面から空気を吸い込んでケーシング40の天面から空気を吹き出す上吹き型の熱交換ユニットである。室外ユニット2は、主として、略直方体箱状のケーシング40と、送風機としての室外ファン15と、圧縮機や室外熱交換器等の機器7、8、11、四路切換弁や室外膨張弁等の弁10、12〜14及び冷媒管16〜22等を含み冷媒回路6の一部を構成する冷媒回路構成部品と、を有している。尚、以下の説明において、「上」、「下」、「左」、「右」、「前」、「後」、「前面」、「背面」は、特にことわりのない限り、図2に示される室外ユニット2を前方(図面の左斜前側)から見た場合の方向を意味している。
ケーシング40は、主として、左右方向に延びる一対の据付脚41上に架け渡される底フレーム42と、底フレーム42の角部から鉛直方向に延びる支柱43と、支柱43の上端に取り付けられるファンモジュール44と、前面パネル45と、を有しており、側面(ここでは、背面及び左右両側面)に空気の吸込口40a、40b、40cと天面に空気の吹出口40dとが形成されている。
底フレーム42は、ケーシング40の底面を形成しており、底フレーム42上には、室外熱交換器11が設けられている。ここで、室外熱交換器11は、ケーシング40の背面及び左右両側面に面する平面視略U字形状の熱交換器であり、ケーシング40の背面及び左右両側面を実質的に形成している。また、底フレーム42は、室外熱交換器11の下端部分に接しており、冷房運転や除霜運転時に室外熱交換器11において発生するドレン水を受けるドレンパンとして機能する。
室外熱交換器11の上側には、ファンモジュール44が設けられており、ケーシング40の前面、背面及び左右両面の支柱43よりも上側の部分と、ケーシング40の天面と、を形成している。ここで、ファンモジュール44は、上面及び下面が開口した略直方体形状の箱体に室外ファン15が収容された集合体である。ファンモジュール44の天面の開口は、吹出口40dであり、吹出口40dには、吹出グリル46が設けられている。室外ファン15は、ケーシング40内において吹出口40dに面して配置されており、空気を吸込口40a、40b、40cからケーシング40内に取り込んで吹出口40dから排出させる送風機である。
前面パネル45は、前面側の支柱43間に架け渡されており、ケーシング40の前面を形成している。
ケーシング40内には、室外ファン15及び室外熱交換器11以外の冷媒回路構成部品(図2においては、アキュムレータ7及び圧縮機8を図示)も収容されている。ここで、圧縮機8及びアキュムレータ7は、底フレーム42上に設けられている。
このように、室外ユニット2は、側面(ここでは、背面及び左右両側面)に空気の吸込口40a、40b、40cと天面に空気の吹出口40dとが形成されたケーシング40と、ケーシング40内において吹出口40dに面して配置された室外ファン15と、ケーシング40内において室外ファン15の下側に配置された室外熱交換器11と、を有している。
<室外熱交換器>
室外熱交換器11は、冷媒と室外空気との熱交換を行う熱交換器であり、主として、第1ヘッダ集合管80と、第2ヘッダ集合管90と、複数の扁平管63と、複数のフィン64と、を有している。ここでは、第1ヘッダ集合管80、第2ヘッダ集合管90、扁平管63及びフィン64のすべてが、アルミニウムまたはアルミニウム合金で形成されており、互いにロウ付け等によって接合されている。
室外熱交換器11は、冷媒と室外空気との熱交換を行う熱交換器であり、主として、第1ヘッダ集合管80と、第2ヘッダ集合管90と、複数の扁平管63と、複数のフィン64と、を有している。ここでは、第1ヘッダ集合管80、第2ヘッダ集合管90、扁平管63及びフィン64のすべてが、アルミニウムまたはアルミニウム合金で形成されており、互いにロウ付け等によって接合されている。
第1ヘッダ集合管80及び第2ヘッダ集合管90はいずれも、上端及び下端が閉じた縦長中空の円筒形状の部材である。第1ヘッダ集合管80は、室外熱交換器11の一端側(ここでは、図4の左前端側、又は、図6の左端側)に立設されており、第2ヘッダ集合管90は、室外熱交換器11の他端側(ここでは、図4の右前端側、又は、図6の右端側)に立設されている。
扁平管63は、伝熱面となる鉛直方向を向く平面部63aと、内部に形成された冷媒が流れる多数の小さな通路63bと、を有する扁平多穴管である。扁平管63は、上下に複数配列されており、両端が第1ヘッダ集合管80及び第2ヘッダ集合管90に接続されている。フィン64は、隣り合う扁平管63の間を空気が流れる複数の通風路に区画しており、複数の扁平管63を差し込めるように、水平に細長く延びる複数の切り欠き64aが形成されている。フィン64の切り欠き64aの形状は、扁平管63の断面の外形にほぼ一致している。
室外熱交換器11では、複数の扁平管63が上下に並ぶ複数(ここでは、6個)の熱交換部60A〜60Fに区分されている。具体的には、ここでは、下から上に向かって順に、最下段の熱交換部である第1熱交換部60A、第2熱交換部60B・・・第5熱交換部60E、第6熱交換部60Fが形成されている。第1熱交換部60Aは、最下段の扁平管63Aを含む21本の扁平管63を有している。第2熱交換部60Bは、18本の扁平管63を有している。第3熱交換部60Cは、15本の扁平管63を有している。第4熱交換部60Dは、13本の扁平管63を有している。第5熱交換部60Eは、11本の扁平管63を有している。第6熱交換部60Fは、9本の扁平管63を有している。
第1ヘッダ集合管80は、その内部空間が仕切板81によって上下に仕切られることによって、各熱交換部60A〜60Fに対応する出入口連通空間82A〜82Fが形成されている。また、第1熱交換部60Aに対応する第1出入口連通空間82Aを除いた各出入口連通空間82B〜82Fは、仕切板83によって上下2つに仕切られることによって、上側のガス側出入口連通空間84B〜84Fと、下側の液側出入口連通空間85B〜85Fと、が形成されている。第1熱交換部60Aに対応する第1出入口連通空間82Aは、2つの仕切板86によって上下3つに仕切られることによって、上から下に向かって順に、第1上側ガス側出入口連通空間84AUと、第1液側出入口連通空間85Aと、第1下側ガス側出入口連通空間84ALと、が形成されている。ここで、第1上側ガス側出入口連通空間84AU及び第1下側ガス側出入口連通空間84ALを総称して第1ガス側出入口連通空間84Aとする。
そして、第2ガス側出入口連通空間84Bは、第2熱交換部60Bを構成する扁平管63のうち上から12本に連通し、第2液側出入口連通空間85Bは、第2熱交換部60Bを構成する扁平管63の残り6本の扁平管63に連通している。第3ガス側出入口連通空間84Cは、第3熱交換部60Cを構成する扁平管63のうち上から10本に連通し、第3液側出入口連通空間85Cは、第3熱交換部60Cを構成する扁平管63の残り5本の扁平管63に連通している。第4ガス側出入口連通空間84Dは、第4熱交換部60Dを構成する扁平管63のうち上から9本に連通し、第4液側出入口連通空間85Dは、第4熱交換部60Dを構成する扁平管63の残り4本の扁平管63に連通している。第5ガス側出入口連通空間84Eは、第5熱交換部60Eを構成する扁平管63のうち上から7本に連通し、第5液側出入口連通空間85Eは、第5熱交換部60Eを構成する扁平管63の残り4本の扁平管63に連通している。第6ガス側出入口連通空間84Fは、第6熱交換部60Fを構成する扁平管63のうち上から6本に連通し、第6液側出入口連通空間85Fは、第6熱交換部60Fを構成する扁平管63の残り3本の扁平管63に連通している。第1上側ガス側出入口連通空間84AUは、第1熱交換部60Aを構成する扁平管63のうち上から12本に連通し、第1下側ガス側出入口連通空間84ALは、第1熱交換部60Aを構成する扁平管63のうち最下段の扁平管63Aを含む下から2本に連通し、第1液側出入口連通空間85Aは、第1熱交換部60Aを構成する扁平管63の残り7本に連通している。
ここで、ガス側出入口連通空間84A〜84Fに連通する扁平管63をメイン熱交換部61A〜61Fとし、各液側出入口連通空間85A〜85Fに連通する扁平管63をサブ熱交換部62A〜62Fとする。すなわち、第2出入口連通空間82Bでは、第2ガス側出入口連通空間84Bが第2熱交換部60Bを構成する扁平管63のうち上から12本に連通し(第2メイン熱交換部61B)、第2液側出入口連通空間85Bが第2熱交換部60Bを構成する扁平管63の残り6本の扁平管63に連通している(第2サブ熱交換部62B)。第3出入口連通空間82Cでは、第3ガス側出入口連通空間84Cが第3熱交換部60Cを構成する扁平管63のうち上から10本に連通し(第3メイン熱交換部61C)、第3液側出入口連通空間85Cが第3熱交換部60Cを構成する扁平管63の残り5本の扁平管63に連通している(第3サブ熱交換部62C)。第4出入口連通空間82Dでは、第4ガス側出入口連通空間84Dが第4熱交換部60Dを構成する扁平管63のうち上から9本に連通し(第4メイン熱交換部61D)、第4液側出入口連通空間85Dが第4熱交換部60Dを構成する扁平管63の残り4本の扁平管63に連通している(第4サブ熱交換部62D)。第5出入口連通空間82Eでは、第5ガス側出入口連通空間84Eが第5熱交換部60Eを構成する扁平管63のうち上から7本に連通し(第5メイン熱交換部61E)、第5液側出入口連通空間85Eが第5熱交換部60Eを構成する扁平管63の残り4本の扁平管63に連通している(第5サブ熱交換部62E)。第6出入口連通空間82Fでは、第6ガス側出入口連通空間84Fが第6熱交換部60Fを構成する扁平管63のうち上から6本に連通し(第6メイン熱交換部61F)、第6液側出入口連通空間85Fが第6熱交換部60Fを構成する扁平管63の残り3本の扁平管63に連通している(第6サブ熱交換部62F)。第1出入口連通空間82Aでは、第1ガス側出入口連通空間84Aの一方である第1上側ガス側出入口連通空間84AUが第1熱交換部60Aを構成する扁平管63のうち上から12本に連通している(第1メイン熱交換部61Aの一方である第1上側メイン熱交換部61AU)。また、第1出入口連通空間82Aでは、第1ガス側出入口連通空間84Aの他方である第1下側ガス側出入口連通空間84ALが第1熱交換部60Aを構成する扁平管63のうち下から2本に連通している(第1メイン熱交換部61Aの他方である第1下側メイン熱交換部61AL)。さらに、第1出入口連通空間82Aでは、第1液側出入口連通空間85Aが第1熱交換部60Aを構成する扁平管63の残り7本に連通している(第1サブ熱交換部62A)。
また、第1ヘッダ集合管80には、暖房運転時に室外膨張弁12(図1参照)から送られる冷媒を各液側出入口連通空間85A〜85Fに分流して送る液側分流部材70と、冷房運転時に圧縮機8(図1参照)から送られる冷媒を各ガス側出入口連通空間84A〜84Fに分流して送るガス側分流部材75と、が接続されている。
液側分流部材70は、冷媒管20(図1参照)に接続される液側冷媒分流器71と、液側冷媒分流器71から延びており各液側出入口連通空間85A〜85Fに接続される液側冷媒分流管72A〜72Fと、を有している。ここで、液側冷媒分流管72A〜72Fは、キャピラリチューブを有しており、サブ熱交換部62A〜62Fへの分流比率に応じた長さや内径のものが使用されている。
ガス側分流部材75は、冷媒管19(図1参照)に接続されるガス側冷媒分流母管76と、ガス側冷媒分流母管76から延びており各ガス側出入口連通空間84A〜84Fに接続されるガス側冷媒分流枝管77A〜77Fと、を有している。ここで、第1ガス側出入口連通空間84Aは、第1上側ガス側出入口連通空間84AUと、第1下側ガス側出入口連通空間84ALと、を有しているため、ガス側冷媒分流母管76から延びる第1ガス側冷媒分流枝管77Aも、第1上側ガス側冷媒分流枝管77AUと、第1下側ガス側冷媒分流枝管77ALと、を有している。
第2ヘッダ集合管90は、その内部空間が仕切板91によって上下に仕切られることで、各熱交換部60A〜60Fに対応する折り返し連通空間92A〜92Fが形成されている。また、第1熱交換部60Aに対応する第1折り返し連通空間92Aは、仕切板93によって上下2つに仕切られることによって、上側の第1上側折り返し連通空間92AUと、下側の第1下側折り返し連通空間92ALと、が形成されている。尚、第2ヘッダ集合管90の内部空間は、上記のように、仕切板91、93によって仕切られただけの構成に限定されるものではなく、第2ヘッダ集合管90内における冷媒の流れ状態を良好に維持するための工夫がなされた構成であってもよい。
そして、各折り返し連通空間92A〜92Fは、対応する熱交換部60A〜60Fを構成する扁平管63のすべてに連通している。すなわち、第2折り返し連通空間92Bは、第2熱交換部60Bを構成する18本の扁平管63のすべてに連通している。第3折り返し連通空間92Cは、第3熱交換部60Cを構成する15本の扁平管63のすべてに連通している。第4折り返し連通空間92Dは、第4熱交換部60Dを構成する13本の扁平管63のすべてに連通している。第5折り返し連通空間92Eは、第5熱交換部60Eを構成する11本の扁平管63のすべてに連通している。第6折り返し連通空間92Fは、第6熱交換部60Fを構成する9本の扁平管63のすべてに連通している。第1折り返し連通空間92Aは、第1熱交換部60Aを構成する21本の扁平管63のすべてに連通している。ここで、第1折り返し連通空間92Aの上側部分である第1上側折り返し連通空間92AUは、第1熱交換部60Aを構成する21本の扁平管63のうち上から17本に連通している。また、第1折り返し連通空間92Aの下側部分である第1下側折り返し連通空間92ALは、第1熱交換部60Aを構成する21本の扁平管63のうち最下段の扁平管63Aを含む下から4本に連通している。そして、第1上側折り返し連通空間92AUに連通する17本の扁平管63のうち上から12本の扁平管63は、第1メイン熱交換部61Aの一方である第1上側メイン熱交換部61AUを構成しており、残り5本の扁平管63は、第1サブ熱交換部62Aの上側部分である第1上側サブ熱交換部62AUを構成している。また、第1下側折り返し連通空間92ALに連通する4本の扁平管63のうち最下段の扁平管63Aを含む下から2本の扁平管63は、第1メイン熱交換部61Aの他方である第1下側メイン熱交換部61ALを構成しており、残り2本の扁平管63は、第1サブ熱交換部62Aの下側部分である第1下側サブ熱交換部62ALを構成している。
これにより、各熱交換部60A〜60Fは、メイン熱交換部61A〜61Fと、メイン熱交換部61A〜61Fと異なる上下位置においてメイン熱交換部61A〜61Fに直列に接続されたサブ熱交換部62A〜62Fと、を有している。すなわち、第2熱交換部60Bは、第2ガス側出入口連通空間84Bに連通する第2メイン熱交換部61Bを構成する12本の扁平管63と、第2メイン熱交換部61Bの直下に位置しており第2液側出入口連通空間85Bに連通する第2サブ熱交換部62Bを構成する6本の扁平管63と、が第2折り返し連通空間92Bを通じて直列に接続された構成を有している。第3熱交換部60Cは、第3ガス側出入口連通空間84Cに連通する第3メイン熱交換部61Cを構成する10本の扁平管63と、第3メイン熱交換部61Cの直下に位置しており第3液側出入口連通空間85Cに連通する第3サブ熱交換部62Cを構成する5本の扁平管63と、が第3折り返し連通空間92Cを通じて直列に接続された構成を有している。第4熱交換部60Dは、第4ガス側出入口連通空間84Dに連通する第4メイン熱交換部61Dを構成する9本の扁平管63と、第4メイン熱交換部61Dの直下に位置しており第4液側出入口連通空間85Dに連通する第4サブ熱交換部62Dを構成する4本の扁平管63と、が第4折り返し連通空間92Dを通じて直列に接続された構成を有している。第5熱交換部60Eは、第5ガス側出入口連通空間84Eに連通する第5メイン熱交換部61Eを構成する7本の扁平管63と、第5メイン熱交換部61Eの直下に位置しており第5液側出入口連通空間85Eに連通する第5サブ熱交換部62Eを構成する4本の扁平管63と、が第5折り返し連通空間92Eを通じて直列に接続された構成を有している。第6熱交換部60Fは、第6ガス側出入口連通空間84Fに連通する第6メイン熱交換部61Fを構成する6本の扁平管63と、第6メイン熱交換部61Fの直下に位置しており第6液側出入口連通空間85Fに連通する第6サブ熱交換部62Fを構成する3本の扁平管63と、が第6折り返し連通空間92Fを通じて直列に接続された構成を有している。第1熱交換部60Aは、第1ガス側出入口連通空間84Aに連通する第1メイン熱交換部61Aを構成する14本の扁平管63と、第1液側出入口連通空間85Aに連通する第1サブ熱交換部62Aを構成する7本の扁平管63と、が第1折り返し連通空間92Aを通じて直列に接続された構成を有している。ここで、第1熱交換部60Aは、上下2つの熱交換部60AU、60ALを有している。第1上側熱交換部AUは、第1上側ガス側出入口連通空間84AUに連通する第1上側メイン熱交換部61AUを構成する12本の扁平管63と、第1上側メイン熱交換部61AUの直下に位置しており第1液側出入口連通空間85Aに連通する第1上側サブ熱交換部62AUを構成する5本の扁平管63と、が第1上側折り返し連通空間92AUを通じて直列に接続された構成を有している。第1下側熱交換部ALは、第1下側ガス側出入口連通空間84ALに連通する第1下側メイン熱交換部61ALを構成する最下段の扁平管63Aを含む2本の扁平管63と、第1下側メイン熱交換部61ALの直上に位置しており第1液側出入口連通空間85Aに連通する第1下側サブ熱交換部62ALを構成する2本の扁平管63と、が第1下側折り返し連通空間92ALを通じて直列に接続された構成を有している。
このように、ここでは、上下に配列されるとともに内部に冷媒の通路63bが形成された複数の扁平管63と、隣り合う扁平管63の間を空気が流れる複数の通風路に区画する複数のフィン64と、を有している。扁平管63は、複数の熱交換部60A〜60Fに区分されており、各熱交換部60A〜60Fは、メイン熱交換部61A〜61Fと、メイン熱交換部61A〜61Fと異なる上下位置においてメイン熱交換部61A〜61Fに直列に接続されたサブ熱交換部62A〜62Fと、を有している。そして、複数の熱交換部60A〜60Fのうち最下段の扁平管63Aを含む第1熱交換部60Aを構成する第1メイン熱交換部61Aが、最下段の扁平管63Aを含むように配置されている。
また、ここでは、第1熱交換部60A以外の熱交換部60B〜60Fがすべて、第1熱交換部60Aの上方に配置されている。そして、第1サブ熱交換部62Aは、第1上側サブ熱交換部62AUと、第1上側サブ熱交換部62AUの下方の第1下側サブ熱交換部62ALと、を有している。しかも、第1メイン熱交換部61Aは、第1上側サブ熱交換部62AUの上方において第1上側サブ熱交換部62AUに接続された第1上側メイン熱交換部61AUと、第1下側サブ熱交換部62ALの下方において第1下側サブ熱交換部62ALに接続された第1下側メイン熱交換部61ALと、を有している。
また、ここでは、第1下側サブ熱交換部62ALを構成する扁平管63の数(2本)に対する第1下側メイン熱交換部61ALを構成する扁平管63の数(2本)の比率(=2/2=1.0)が、第1上側サブ熱交換部62AUを構成する扁平管63の数(5本)に対する第1上側メイン熱交換部61AUを構成する扁平管63の数(12本)の比率(=12/5=2.4)よりも小さくなるように設定されている。尚、第1下側サブ熱交換部62ALを構成する扁平管63の数に対する第1下側メイン熱交換部61ALを構成する扁平管63の数の比率は、1.0に限定されるものではないが、0.5〜1.5の範囲内にすることが好ましい。また、第1上側サブ熱交換部62AUを構成する扁平管63の数に対する第1上側メイン熱交換部61AUを構成する扁平管63の数の比率は、2.4に限定されるものではないが、1.7〜3.0の範囲内にすることが好ましい。
また、ここでは、熱交換部60A〜60Fが、上下に並んで配置されており、第1熱交換部60A以外の熱交換部60B〜60Fが、メイン熱交換部61B〜61Fの下方にサブ熱交換部62B〜62Fが配置されている。
次に、上記の構成を有する室外熱交換器11における冷媒の流れについて説明する。
冷房運転時には、室外熱交換器11は、圧縮機8(図1参照)から吐出された冷媒の放熱器として機能する。
圧縮機8(図1参照)から吐出された冷媒は、冷媒管19(図1参照)を通じてガス側分流部材75に送られる。ガス側分流部材75に送られた冷媒は、ガス側冷媒分流母管76から各ガス側冷媒分流枝管77AU、77AL、77B〜77Fに分流されて、第1ヘッダ集合管80の各ガス側出入口連通空間84AU、84AL、84B〜84Fに送られる。
各ガス側出入口連通空間84AU、84AL、84B〜84Fに送られた冷媒は、対応する熱交換部60AU、60AL、60B〜60Fのメイン熱交換部61AU、61AL、61B〜61Fを構成する扁平管63に分流される。各扁平管63に送られた冷媒は、その通路63bを流れる間に室外空気との熱交換によって放熱して、第2ヘッダ集合管90の各折り返し連通空間92AU、92AL、92B〜92Fにおいて合流する。すなわち、冷媒は、メイン熱交換部61AU、61AL、61B〜61Fを通過するのである。このとき、冷媒は、過熱ガス状態から気液二相状態又は飽和状態に近い液状態になるまで放熱する。
各折り返し連通空間92AU、92L、92B〜92Fにおいて合流した冷媒は、対応する熱交換部60AU、60AL、60B〜60Fのサブ熱交換部62AU、62AL、62B〜62Fを構成する扁平管63に分流される。各扁平管63に送られた冷媒は、その通路63bを流れる間に室外空気との熱交換によって放熱して、第1ヘッダ集合管80の各液側出入口連通空間85A〜85Fにおいて合流する。すなわち、冷媒は、サブ熱交換部62AU、62AL、62B〜62Fを通過するのである。このとき、冷媒は、気液二相状態又は飽和状態に近い液状態から過冷却液状態になるまでさらに放熱する。
各液側出入口連通空間85A〜85Fに送られた冷媒は、液側冷媒分流部材70の液側冷媒分流管72A〜72Fに送られて、液側冷媒分流器71において合流する。液側冷媒分流器71において合流した冷媒は、冷媒管20(図1参照)を通じて室外膨張弁12(図1参照)に送られる。
暖房運転時には、室外熱交換器11は、室外膨張弁12(図1参照)において減圧された冷媒の蒸発器として機能する。
室外膨張弁12において減圧された冷媒は、冷媒管20(図1参照)を通じて液側冷媒分流部材70に送られる。液側冷媒分流部材70に送られた冷媒は、液側冷媒分流器71から各液側冷媒分流管72A〜72Fに分流されて、第1ヘッダ集合管80の各液側出入口連通空間85A〜85Fに送られる。
各液側出入口連通空間85A〜85Fに送られた冷媒は、対応する熱交換部60AU、60AL、60B〜60Fのサブ熱交換部62AU、62AL、62B〜62Fを構成する扁平管63に分流される。各扁平管63に送られた冷媒は、その通路63bを流れる間に室外空気との熱交換によって蒸発して、第2ヘッダ集合管90の各折り返し連通空間92AU、92AL、92B〜92Fにおいて合流する。すなわち、冷媒は、サブ熱交換部62AU、62AL、62B〜62Fを通過するのである。このとき、冷媒は、液成分の多い気液二相状態からガス成分の多い気液二相状態又は飽和状態に近いガス状態になるまで蒸発する。
各折り返し連通空間92AU、92AL、92B〜92Fにおいて合流した冷媒は、対応する熱交換部60AU、60AL、60B〜60Fのメイン熱交換部61AU、61AL、61B〜61Fを構成する扁平管63に分流される。各扁平管63に送られた冷媒は、その通路63bを流れる間に室外空気との熱交換によって蒸発して(加熱されて)、第1ヘッダ集合管80の各ガス側出入口連通空間84AU、84AL、84B〜84Fにおいて合流する。すなわち、冷媒は、メイン熱交換部61AU、61AL、61B〜61Fを通過するのである。このとき、冷媒は、ガス成分の多い気液二相状態又は飽和状態に近いガス状態から過熱ガス状態になるまでさらに蒸発する(加熱される)。
各ガス側出入口連通空間84AU、84AL、84B〜84Fに送られた冷媒は、ガス側冷媒分流部材75のガス側冷媒分流枝管77AU、77AL、77B〜77Fに送られて、ガス側冷媒分流母管76において合流する。ガス側冷媒分流母管76において合流した冷媒は、冷媒管19(図1参照)を通じて圧縮機8(図1参照)の吸入側に送られる。
除霜運転時には、室外熱交換器11は、冷房運転時と同様に、圧縮機8(図1参照)から吐出された冷媒の放熱器として機能する。尚、除霜運転時の室外熱交換器11における冷媒の流れは、冷房運転時と同様であるため、ここでは説明を省略する。但し、冷房運転時とは異なり、除霜運転時は、冷媒が、主として、熱交換部60AU、60AL、60B〜60Fに付着した霜を融解させつつ放熱することになる。
(4)特徴
本実施形態の室外熱交換器11(熱交換器)には、以下のような特徴がある。
本実施形態の室外熱交換器11(熱交換器)には、以下のような特徴がある。
<A>
本実施形態の熱交換器11は、上記のように、上下に配列されるとともに内部に冷媒の通路63bが形成された複数の扁平管63と、隣り合う扁平管63の間を空気が流れる複数の通風路に区画する複数のフィン64と、を有している。扁平管63は、複数の熱交換部60A〜60Fに区分されており、各熱交換部60A〜60Fは、メイン熱交換部61A〜61Fと、メイン熱交換部61A〜61Fと異なる上下位置においてメイン熱交換部61A〜61Fに直列に接続されたサブ熱交換部62A〜62Fと、を有している。そして、ここでは、複数の熱交換部60A〜60Fのうち最下段の扁平管63Aを含む第1熱交換部60Aを構成する第1メイン熱交換部61Aが、最下段の扁平管63Aを含むように配置されている。
本実施形態の熱交換器11は、上記のように、上下に配列されるとともに内部に冷媒の通路63bが形成された複数の扁平管63と、隣り合う扁平管63の間を空気が流れる複数の通風路に区画する複数のフィン64と、を有している。扁平管63は、複数の熱交換部60A〜60Fに区分されており、各熱交換部60A〜60Fは、メイン熱交換部61A〜61Fと、メイン熱交換部61A〜61Fと異なる上下位置においてメイン熱交換部61A〜61Fに直列に接続されたサブ熱交換部62A〜62Fと、を有している。そして、ここでは、複数の熱交換部60A〜60Fのうち最下段の扁平管63Aを含む第1熱交換部60Aを構成する第1メイン熱交換部61Aが、最下段の扁平管63Aを含むように配置されている。
これに対して、従来の熱交換器では、複数の扁平管が、上下に並ぶ複数の熱交換部に区分されており、各熱交換部が、メイン熱交換部と、メイン熱交換部の下方においてメイン熱交換部に直列に接続されたサブ熱交換部と、を有している。このため、従来の熱交換器では、熱交換部のうち最下段の熱交換部を構成するサブ熱交換部が、最下段の扁平管(本実施形態における扁平管63A)を含むように配置されている。そして、このような従来の熱交換器が暖房運転と除霜運転とを切り換えて行う空気調和装置に採用されると、除霜運転時に最下段の熱交換部に付着した霜を融かすのに必要な時間が、最下段の熱交換部よりも上段側の熱交換部に付着した霜を融かすのに必要な時間よりも長くなりやすくなる。まず、その原因について説明する。
この従来の構成では、暖房運転(冷媒の蒸発器として使用)から除霜運転(冷媒の放熱器として使用)に切り換える際に、最下段の扁平管を含む最下段のサブ熱交換部に液状態の冷媒が溜まりやすい。そして、このような状態で除霜運転を行うと、ガス状態の冷媒が、まず最下段のメイン熱交換部に流入し、その後に、最下段のサブ熱交換部に流入するため、最下段のサブ熱交換部に溜まった液状態の冷媒を蒸発させるのに時間がかかってしまう。すなわち、従来の熱交換器の構成では、除霜運転時に最下段の扁平管を含む最下段のサブ熱交換部が冷媒の流れの下流側に位置することが、除霜運転時に最下段の熱交換部に付着した霜を融かすのに必要な時間が長くなる原因の一つであると推定される。
また、この従来の構成では、除霜運転時にガス状態の冷媒が分岐して各熱交換部のメイン熱交換部に流入する際に、冷媒の液ヘッドの影響を受けて、上段側の熱交換部に比べて最下段の熱交換部に流入するガス状態の冷媒の流量が少なくなり、最下段の熱交換部に付着した霜を融かすのに必要な時間が長くなってしまう。尚、液ヘッドの程度は、熱交換部を構成するサブ熱交換部に含まれる扁平管の高さ位置の影響を受けるため、最下段のサブ熱交換部が最下段の扁平管を含んでいると、冷媒の液ヘッドが大きく、除霜運転時に流入するガス状態の冷媒の流量がさらに少なくなる。すなわち、従来の熱交換器の構成では、除霜運転時に冷媒の液ヘッドによって最下段の熱交換部に流入するガス状態の冷媒流量が低下することが、除霜運転時に最下段の熱交換部に付着した霜を融かすのに必要な時間が長くなる原因の一つであると推定される。
また、この従来の構成では、最下段の扁平管に近いフィンの下端部分がドレンパン(本実施形態における底フレーム42)に接しているため、最下段の扁平管を含む最下段のサブ熱交換部からドレンパンへの放熱が発生しやすい。そして、このような状態で除霜運転を行うと、最下段のサブ熱交換部からドレンパンへの放熱によって、上段側の熱交換部に比べて最下段の熱交換部における温度が上昇しにくくなり、最下段の熱交換部に付着した霜を融かすのに必要な時間が長くなってしまう。すなわち、従来の熱交換器の構成では、最下段の扁平管を含む最下段のサブ熱交換部からドレンパンへの放熱が、除霜運転時に最下段の熱交換部に付着した霜を融かすのに必要な時間が長くなる原因の一つであると推定される。
このように、従来の熱交換器では、最下段のサブ熱交換部が最下段の扁平管を含むことに起因して、暖房運転と除霜運転とを切り換えて行う空気調和装置に採用した場合に、最下段の熱交換部に付着した霜を融かすのに必要な時間が、最下段の熱交換部よりも上段側の熱交換部に付着した霜を融かすのに必要な時間よりも長くなっているものと推定される。
そこで、ここでは、従来の熱交換器とは異なり、上記のように、熱交換部60A〜60Fのうち最下段の扁平管63Aを含む第1熱交換部60Aを構成する第1メイン熱交換部61Aを、最下段の扁平管63Aを含むように配置している。
そして、上記のように、この構成を有する熱交換器11を暖房運転と除霜運転とを切り換えて行う空気調和装置1に採用した場合には、第1熱交換部60Aに着目すると、暖房運転(冷媒の蒸発器として使用)時には、図8に示すように、気液二相状態の冷媒が第1サブ熱交換部62Aに流入し、第1サブ熱交換部62Aに流入した気液二相状態の冷媒は、第1サブ熱交換部62A、最下段の扁平管63Aを含む第1メイン熱交換部61Aの順に通過して加熱され、第1熱交換部60Aから流出することになる。また、除霜運転(冷媒の放熱器として使用)時には、図9に示すように、ガス状態の冷媒が第1メイン熱交換部61Aに流入し、第1メイン熱交換部61Aに流入したガス状態の冷媒は、最下段の扁平管63Aを含む第1メイン熱交換部61A、第1サブ熱交換部62Aの順に通過して冷却され、第1熱交換部60Aから流出することになる。すなわち、ここでは、除霜運転時に、最下段の扁平管63Aを含む第1メイン熱交換部61Aが冷媒の流れの上流側に位置することになる。このため、ここでは、ガス状態の冷媒を最下段の扁平管63Aを含む第1メイン熱交換部61Aに流入させて最下段の第1サブ熱交換部62Aに溜まる液状態の冷媒を積極的に加熱して蒸発させるとともに、最下段の第1熱交換部60Aにおける温度を速やかに上昇させることができるようになり、これにより、従来の熱交換器を採用する場合に比べて、除霜運転時に最下段の熱交換部63Aに付着した霜を融かすのに必要な時間を短くすることができる。
このように、ここでは、上記の構成を有する熱交換器11を暖房運転と除霜運転とを切り換えて行う空気調和装置1に採用することによって、除霜運転時に最下段の熱交換部60Aに付着した霜を融かすのに必要な時間を短くすることができる。
<B>
また、本実施形態の熱交換器11は、上記のように、第1熱交換部60A以外の熱交換部60B〜60Fがすべて、第1熱交換部60Aの上方に配置されている。そして、第1サブ熱交換部62Aは、第1上側サブ熱交換部62AUと、第1上側サブ熱交換部62AUの下方の第1下側サブ熱交換部62ALと、を有している。しかも、第1メイン熱交換部61Aは、第1上側サブ熱交換部62AUの上方において第1上側サブ熱交換部62AUに接続された第1上側メイン熱交換部61AUと、第1下側サブ熱交換部62ALの下方において第1下側サブ熱交換部62ALに接続された第1下側メイン熱交換部61ALと、を有している。
また、本実施形態の熱交換器11は、上記のように、第1熱交換部60A以外の熱交換部60B〜60Fがすべて、第1熱交換部60Aの上方に配置されている。そして、第1サブ熱交換部62Aは、第1上側サブ熱交換部62AUと、第1上側サブ熱交換部62AUの下方の第1下側サブ熱交換部62ALと、を有している。しかも、第1メイン熱交換部61Aは、第1上側サブ熱交換部62AUの上方において第1上側サブ熱交換部62AUに接続された第1上側メイン熱交換部61AUと、第1下側サブ熱交換部62ALの下方において第1下側サブ熱交換部62ALに接続された第1下側メイン熱交換部61ALと、を有している。
この構成では、第1熱交換部60Aに着目すると、暖房運転(冷媒の蒸発器として使用)時には、図8に示すように、気液二相状態の冷媒が第1上側サブ熱交換部62AU及び第1下側サブ熱交換部62ALに流入する。そして、第1上側サブ熱交換部62AUに流入した気液二相状態の冷媒は、第1上側サブ熱交換部62AU、第1上側サブ熱交換部62AUの上方に位置する第1上側メイン熱交換部61AUの順に通過して加熱され、第1熱交換部60Aから流出することになる。第1下側サブ熱交換部62ALに流入した気液二相状態の冷媒は、第1下側サブ熱交換部62AL、第1下側サブ熱交換部62ALの下方に位置する第1下側メイン熱交換部61ALの順に通過して加熱され、第1熱交換部60Aから流出することになる。また、除霜運転(冷媒の放熱器として使用)時には、図9に示すように、ガス状態の冷媒が第1上側メイン熱交換部61AU及び第1下側メイン熱交換部61ALに流入する。そして、第1上側メイン熱交換部61AUに流入したガス状態の冷媒は、第1上側メイン熱交換部61AU、第1上側メイン熱交換部61AUの下方に位置する第1上側サブ熱交換部62AUの順に通過して冷却され、第1熱交換部60Aから流出することになる。第1下側メイン熱交換部61ALに流入したガス状態の冷媒は、第1下側メイン熱交換部61AL、第1下側メイン熱交換部61ALの上方に位置する第1下側サブ熱交換部62ALの順に通過して冷却され、第1熱交換部60Aから流出することになる。
<C>
また、本実施形態の熱交換器11は、上記のように、第1下側サブ熱交換部62ALを構成する扁平管63の数に対する第1下側メイン熱交換部61ALを構成する扁平管63の数の比率が、第1上側サブ熱交換部62AUを構成する扁平管63の数に対する第1上側メイン熱交換部61AUを構成する扁平管63の数の比率よりも小さくなるように設定されている。
また、本実施形態の熱交換器11は、上記のように、第1下側サブ熱交換部62ALを構成する扁平管63の数に対する第1下側メイン熱交換部61ALを構成する扁平管63の数の比率が、第1上側サブ熱交換部62AUを構成する扁平管63の数に対する第1上側メイン熱交換部61AUを構成する扁平管63の数の比率よりも小さくなるように設定されている。
上記<B>の構成では、第1上側メイン熱交換部61AUの下方に第1上側サブ熱交換部62AUが配置されるとともに、第1下側サブ熱交換部62ALの下方に第1下側メイン熱交換部61ALが配置された第1熱交換部60Aを有する構成となる。この構成では、暖房運転(冷媒の蒸発器として使用)時に、図8に示すように、第1熱交換部60Aのうち第1下側サブ熱交換部62AL及び第1下側メイン熱交換部61AL(第1下側熱交換部60AL)が、冷媒が第1下側サブ熱交換部62ALを通過した後に第1下側サブ熱交換部62ALの下方に配置された第1下側メイン熱交換部61ALを通過する、いわゆるダウンフロー型の蒸発器として機能することになる。ここで、ダウンフロー型の蒸発器においては、気液二相状態の流体を下方に向かって送る際に流体の分流を伴うと、流体の偏流が発生しやすい。このため、第1下側サブ熱交換部62AL及び第1下側メイン熱交換部61ALにおいても、第1下側サブ熱交換部62ALを構成する扁平管63から第1下側メイン熱交換部61ALを構成する扁平管63に冷媒を下方に向かって送る際に冷媒の分流を伴うため、冷媒の偏流が発生するおそれがある。このとき、第1下側サブ熱交換部62ALを構成する扁平管63の数に対する第1下側メイン熱交換部61ALを構成する扁平管63の数の比率が大きくなると、冷媒の偏流が発生するおそれが高くなる。
そこで、ここでは、上記のように、第1熱交換部60Aについては、第1下側サブ熱交換部62ALを構成する扁平管63の数に対する第1下側メイン熱交換部61ALを構成する扁平管63の数の比率を、第1上側サブ熱交換部62AUを構成する扁平管63の数に対する第1上側メイン熱交換部61AUを構成する扁平管63の数の比率よりも小さくなるように設定している。
これにより、ここでは、暖房運転(冷媒の蒸発器として使用)時に、第1下側サブ熱交換部62ALを構成する扁平管63から第1下側メイン熱交換部61AUを構成する扁平管63に冷媒を下方に向かって送る際に、冷媒の分流に伴う冷媒の偏流を抑えることができる。
<D>
また、本実施形態の熱交換器11は、上記のように、熱交換部60A〜60Fが、上下に並んで配置されており、第1熱交換部60A以外の熱交換部60B〜60Fが、メイン熱交換部61B〜61Fの下方にサブ熱交換部62B〜62Fが配置されている。
また、本実施形態の熱交換器11は、上記のように、熱交換部60A〜60Fが、上下に並んで配置されており、第1熱交換部60A以外の熱交換部60B〜60Fが、メイン熱交換部61B〜61Fの下方にサブ熱交換部62B〜62Fが配置されている。
この構成では、第1熱交換部60A以外の熱交換部60B〜60Fに着目すると、暖房運転(冷媒の蒸発器として使用)時には、気液二相状態の冷媒がサブ熱交換部62B〜62Fに流入し、サブ熱交換部62B〜62Fに流入した気液二相状態の冷媒は、サブ熱交換部62B〜62F、サブ熱交換部62B〜62Fの上方に位置するメイン熱交換部61B〜61Fの順に通過して加熱され、熱交換部60B〜60Fから流出することになる。また、除霜運転(冷媒の放熱器として使用)時には、ガス状態の冷媒がメイン熱交換部61B〜61Fに流入し、メイン熱交換部61B〜61Fに流入したガス状態の冷媒は、メイン熱交換部61B〜61F、メイン熱交換部61B〜61Fの下方に位置するサブ熱交換部62B〜62Fの順に通過して冷却され、熱交換部60B〜60Fから流出することになる。
(5)変形例
<A>
上記実施形態の室外熱交換器11(熱交換器)では、最下段の扁平管63Aを含む最下段の第1熱交換部60Aをメイン熱交換部61Aが最下段の扁平管63Aを含むように配置した構成を、第1熱交換部60Aを、第1上側熱交換部60AUと、第1下側メイン熱交換部61ALが最下段の扁平管63Aを含むように配置された第1下側熱交換部60ALと、に分けることによって実現している(図6〜図9参照)。この構成は、第1熱交換部60Aに対応する第1出入口連通空間82Aを3つの出入口連通空間84AU、85A、84ALに仕切るように2つの仕切板86を第1ヘッダ集合管80に設け、かつ、第1熱交換部60Aに対応する第1折り返し連通空間92Aを2つの折り返し連通空間92AU、92ALに仕切るように仕切板93を第2ヘッダ集合管90に設けることによって得られている。この構成では、第1液側出入口連通空間85Aが第1上側熱交換部60AU及び第1下側熱交換部60ALに共通の液側出入口連通空間になっており、その意味で、第1上側熱交換部60AUと第1下側熱交換部60ALとは、互いに独立した熱交換部とはなっていない。
<A>
上記実施形態の室外熱交換器11(熱交換器)では、最下段の扁平管63Aを含む最下段の第1熱交換部60Aをメイン熱交換部61Aが最下段の扁平管63Aを含むように配置した構成を、第1熱交換部60Aを、第1上側熱交換部60AUと、第1下側メイン熱交換部61ALが最下段の扁平管63Aを含むように配置された第1下側熱交換部60ALと、に分けることによって実現している(図6〜図9参照)。この構成は、第1熱交換部60Aに対応する第1出入口連通空間82Aを3つの出入口連通空間84AU、85A、84ALに仕切るように2つの仕切板86を第1ヘッダ集合管80に設け、かつ、第1熱交換部60Aに対応する第1折り返し連通空間92Aを2つの折り返し連通空間92AU、92ALに仕切るように仕切板93を第2ヘッダ集合管90に設けることによって得られている。この構成では、第1液側出入口連通空間85Aが第1上側熱交換部60AU及び第1下側熱交換部60ALに共通の液側出入口連通空間になっており、その意味で、第1上側熱交換部60AUと第1下側熱交換部60ALとは、互いに独立した熱交換部とはなっていない。
しかし、最下段の扁平管63Aを含む最下段の第1熱交換部60Aをメイン熱交換部61Aが最下段の扁平管63Aを含むように配置した構成は、これに限定されるものではない。
例えば、上記実施形態の熱交換器11において、第1液側出入口連通空間85Aを上下2つに仕切る仕切板を第1ヘッダ集合管80にさらに設けることによって2つの液側出入口連通空間とし、第1上側熱交換部60AUと第1下側熱交換部60ALとが、互いに独立した熱交換部となるようにしてもよい。
具体的には、本変形例の室外熱交換器11では、図10〜図14に示すように、複数の扁平管63が上下に並ぶ複数(ここでは、7個)の熱交換部60A〜60Gに区分されている。具体的には、ここでは、下から上に向かって順に、最下段の熱交換部である第1熱交換部60A、第2熱交換部60B・・・第6熱交換部60F、第7熱交換部60Gが形成されている。第1熱交換部60Aは、最下段の扁平管63Aを含む4本の扁平管63を有している。第2熱交換部60Bは、17本の扁平管63を有している。第3熱交換部60Cは、18本の扁平管63を有している。第4熱交換部60Dは、15本の扁平管63を有している。第5熱交換部60Eは、13本の扁平管63を有している。第6熱交換部60Fは、11本の扁平管63を有している。第7熱交換部60Gは、9本の扁平管63を有している。
第1ヘッダ集合管80は、その内部空間が仕切板81によって上下に仕切られることによって、各熱交換部60A〜60Gに対応する出入口連通空間82A〜82Gが形成されている。また、各出入口連通空間82A〜82Gは、仕切板83によって上下2つに仕切られている。これにより、第1熱交換部60Aに対応する第1出入口連通空間82Aを除いた出入口連通空間82B〜82Gには、上側のガス側出入口連通空間84B〜84Gと、下側の液側出入口連通空間85B〜85Gと、が形成されており、第1熱交換部60Aに対応する第1出入口連通空間82Aには、上側の第1液側出入口連通空間85Aと、下側の第1ガス側出入口連通空間84Aと、が形成されている。
そして、第2ガス側出入口連通空間84Bは、第2熱交換部60Bを構成する扁平管63のうち上から12本に連通し、第2液側出入口連通空間85Bは、第2熱交換部60Bを構成する扁平管63の残り5本の扁平管63に連通している。第3ガス側出入口連通空間84Cは、第3熱交換部60Cを構成する扁平管63のうち上から12本に連通し、第3液側出入口連通空間85Cは、第3熱交換部60Cを構成する扁平管63の残り6本の扁平管63に連通している。第4ガス側出入口連通空間84Dは、第4熱交換部60Dを構成する扁平管63のうち上から10本に連通し、第4液側出入口連通空間85Dは、第4熱交換部60Dを構成する扁平管63の残り5本の扁平管63に連通している。第5ガス側出入口連通空間84Eは、第5熱交換部60Eを構成する扁平管63のうち上から9本に連通し、第5液側出入口連通空間85Eは、第5熱交換部60Eを構成する扁平管63の残り4本の扁平管63に連通している。第6ガス側出入口連通空間84Fは、第6熱交換部60Fを構成する扁平管63のうち上から7本に連通し、第6液側出入口連通空間85Fは、第6熱交換部60Fを構成する扁平管63の残り4本の扁平管63に連通している。第7ガス側出入口連通空間84Gは、第7熱交換部60Gを構成する扁平管63のうち上から6本に連通し、第7液側出入口連通空間85Gは、第7熱交換部60Gを構成する扁平管63の残り3本の扁平管63に連通している。第1ガス側出入口連通空間84Aは、第1熱交換部60Aを構成する扁平管63のうち最下段の扁平管63Aを含む下から2本に連通し、第1液側出入口連通空間85Aは、第1熱交換部60Aを構成する扁平管63の残り2本に連通している。
ここで、ガス側出入口連通空間84A〜84Gに連通する扁平管63をメイン熱交換部61A〜61Gとし、各液側出入口連通空間85A〜85Gに連通する扁平管63をサブ熱交換部62A〜62Gとする。すなわち、第2出入口連通空間82Bでは、第2ガス側出入口連通空間84Bが第2熱交換部60Bを構成する扁平管63のうち上から12本に連通し(第2メイン熱交換部61B)、第2液側出入口連通空間85Bが第2熱交換部60Bを構成する扁平管63の残り5本の扁平管63に連通している(第2サブ熱交換部62B)。第3出入口連通空間82Cでは、第3ガス側出入口連通空間84Cが第3熱交換部60Cを構成する扁平管63のうち上から12本に連通し(第3メイン熱交換部61C)、第3液側出入口連通空間85Cが第3熱交換部60Cを構成する扁平管63の残り6本の扁平管63に連通している(第3サブ熱交換部62C)。第4出入口連通空間82Dでは、第4ガス側出入口連通空間84Dが第4熱交換部60Dを構成する扁平管63のうち上から10本に連通し(第4メイン熱交換部61D)、第4液側出入口連通空間85Dが第4熱交換部60Dを構成する扁平管63の残り5本の扁平管63に連通している(第4サブ熱交換部62D)。第5出入口連通空間82Eでは、第5ガス側出入口連通空間84Eが第5熱交換部60Eを構成する扁平管63のうち上から9本に連通し(第5メイン熱交換部61E)、第5液側出入口連通空間85Eが第5熱交換部60Eを構成する扁平管63の残り4本の扁平管63に連通している(第5サブ熱交換部62E)。第6出入口連通空間82Fでは、第6ガス側出入口連通空間84Fが第6熱交換部60Fを構成する扁平管63のうち上から7本に連通し(第6メイン熱交換部61F)、第6液側出入口連通空間85Fが第5熱交換部60Fを構成する扁平管63の残り4本の扁平管63に連通している(第6サブ熱交換部62F)。第7出入口連通空間82Gでは、第7ガス側出入口連通空間84Gが第7熱交換部60Gを構成する扁平管63のうち上から6本に連通し(第7メイン熱交換部61G)、第7液側出入口連通空間85Gが第7熱交換部60Gを構成する扁平管63の残り3本の扁平管63に連通している(第7サブ熱交換部62G)。第1出入口連通空間82Aでは、第1ガス側出入口連通空間84Aが第1熱交換部60Aを構成する扁平管63のうち最下段の扁平管63Aを含む下から2本に連通し(第1メイン熱交換部61A)、第1液側出入口連通空間85Aが第1熱交換部60Aを構成する扁平管63の残り2本に連通している(第1サブ熱交換部62A)。
また、第1ヘッダ集合管80には、暖房運転時に室外膨張弁12(図1参照)から送られる冷媒を各液側出入口連通空間85A〜85Gに分流して送る液側分流部材70と、冷房運転時に圧縮機8(図1参照)から送られる冷媒を各ガス側出入口連通空間84A〜84Gに分流して送るガス側分流部材75と、が接続されている。
液側分流部材70は、冷媒管20(図1参照)に接続される液側冷媒分流器71と、液側冷媒分流器71から延びており各液側出入口連通空間85A〜85Gに接続される液側冷媒分流管72A〜72Gと、を有している。ここで、液側冷媒分流管72A〜72Gは、キャピラリチューブを有しており、サブ熱交換部62A〜62Gへの分流比率に応じた長さや内径のものが使用されている。
ガス側分流部材75は、冷媒管19(図1参照)に接続されるガス側冷媒分流母管76と、ガス側冷媒分流母管76から延びており各ガス側出入口連通空間84A〜84Gに接続されるガス側冷媒分流枝管77A〜77Gと、を有している。
第2ヘッダ集合管90は、その内部空間が仕切板91によって上下に仕切られることで、各熱交換部60A〜60Gに対応する折り返し連通空間92A〜92Gが形成されている。尚、第2ヘッダ集合管90の内部空間は、上記のように、仕切板91によって仕切られただけの構成に限定されるものではなく、第2ヘッダ集合管90内における冷媒の流れ状態を良好に維持するための工夫がなされた構成であってもよい。
そして、各折り返し連通空間92A〜92Gは、対応する熱交換部60A〜60Gを構成する扁平管63のすべてに連通している。すなわち、第2折り返し連通空間92Bは、第2熱交換部60Bを構成する17本の扁平管63のすべてに連通している。第3折り返し連通空間92Cは、第3熱交換部60Cを構成する18本の扁平管63のすべてに連通している。第4折り返し連通空間92Dは、第4熱交換部60Dを構成する15本の扁平管63のすべてに連通している。第5折り返し連通空間92Eは、第5熱交換部60Eを構成する13本の扁平管63のすべてに連通している。第6折り返し連通空間92Fは、第6熱交換部60Fを構成する11本の扁平管63のすべてに連通している。第7折り返し連通空間92Gは、第7熱交換部60Gを構成する9本の扁平管63のすべてに連通している。第1折り返し連通空間92Aは、第1熱交換部60Aを構成する最下段の扁平管63Aを含む4本の扁平管63のすべてに連通している。
これにより、各熱交換部60A〜60Gは、メイン熱交換部61A〜61Gと、メイン熱交換部61A〜61Gと異なる上下位置においてメイン熱交換部61A〜61Gに直列に接続されたサブ熱交換部62A〜62Gと、を有している。すなわち、第2熱交換部60Bは、第2ガス側出入口連通空間84Bに連通する第2メイン熱交換部61Bを構成する12本の扁平管63と、第2メイン熱交換部61Bの直下に位置しており第2液側出入口連通空間85Bに連通する第2サブ熱交換部62Bを構成する5本の扁平管63と、が第2折り返し連通空間92Bを通じて直列に接続された構成を有している。第3熱交換部60Cは、第3ガス側出入口連通空間84Cに連通する第3メイン熱交換部61Cを構成する12本の扁平管63と、第3メイン熱交換部61Cの直下に位置しており第3液側出入口連通空間85Cに連通する第3サブ熱交換部62Cを構成する6本の扁平管63と、が第3折り返し連通空間92Cを通じて直列に接続された構成を有している。第4熱交換部60Dは、第4ガス側出入口連通空間84Dに連通する第4メイン熱交換部61Dを構成する10本の扁平管63と、第4メイン熱交換部61Dの直下に位置しており第4液側出入口連通空間85Dに連通する第4サブ熱交換部62Dを構成する5本の扁平管63と、が第4折り返し連通空間92Dを通じて直列に接続された構成を有している。第5熱交換部60Eは、第5ガス側出入口連通空間84Eに連通する第5メイン熱交換部61Eを構成する9本の扁平管63と、第5メイン熱交換部61Eの直下に位置しており第5液側出入口連通空間85Eに連通する第5サブ熱交換部62Eを構成する4本の扁平管63と、が第5折り返し連通空間92Eを通じて直列に接続された構成を有している。第6熱交換部60Fは、第6ガス側出入口連通空間84Fに連通する第6メイン熱交換部61Fを構成する7本の扁平管63と、第6メイン熱交換部61Fの直下に位置しており第6液側出入口連通空間85Fに連通する第6サブ熱交換部62Fを構成する4本の扁平管63と、が第6折り返し連通空間92Fを通じて直列に接続された構成を有している。第7熱交換部60Gは、第7ガス側出入口連通空間84Gに連通する第7メイン熱交換部61Gを構成する6本の扁平管63と、第7メイン熱交換部61Gの直下に位置しており第7液側出入口連通空間85Gに連通する第7サブ熱交換部62Gを構成する3本の扁平管63と、が第7折り返し連通空間92Gを通じて直列に接続された構成を有している。第1熱交換部60Aは、第1ガス側出入口連通空間84Aに連通する第1メイン熱交換部61Aを構成する最下段の扁平管63Aを含む2本の扁平管63と、第1メイン熱交換部61Aの直上に位置しており第1液側出入口連通空間85Aに連通する第1サブ熱交換部62Aを構成する2本の扁平管63と、が第1折り返し連通空間92Aを通じて直列に接続された構成を有している。
このように、ここでは、上記実施形態と同様に、上下に配列されるとともに内部に冷媒の通路63bが形成された複数の扁平管63と、隣り合う扁平管63の間を空気が流れる複数の通風路に区画する複数のフィン64と、を有している。扁平管63は、複数の熱交換部60A〜60Gに区分されており、各熱交換部60A〜60Gは、メイン熱交換部61A〜61Gと、メイン熱交換部61A〜61Gと異なる上下位置においてメイン熱交換部61A〜61Gに直列に接続されたサブ熱交換部62A〜62Gと、を有している。そして、複数の熱交換部60A〜60Gのうち最下段の扁平管63Aを含む第1熱交換部60Aを構成する第1メイン熱交換部61Aが、最下段の扁平管63Aを含むように配置されている。
このため、本変形例の構成では、上記実施形態と同様に、除霜運転時に最下段の熱交換部60Aに付着した霜を融かすのに必要な時間を短くすることができる。
また、ここでは、第1熱交換部60A以外の熱交換部60B〜60Gがすべて、第1熱交換部60Aの上方に配置されている。そして、第1熱交換部60Aは、第1サブ熱交換部62Aの下方に第1メイン熱交換部61Aが配置されている。
本変形例の構成では、第1熱交換部60Aに着目すると、暖房運転(冷媒の蒸発器として使用)時には、図13に示すように、気液二相状態の冷媒が第1サブ熱交換部62Aに流入し、第1サブ熱交換部62Aに流入した気液二相状態の冷媒は、第1サブ熱交換部62A、第1サブ熱交換部62Aの下方に位置する第1メイン熱交換部61Aの順に通過して加熱され、第1熱交換部60Aから流出することになる。また、除霜運転(冷媒の放熱器として使用)時には、図14に示すように、ガス状態の冷媒が第1メイン熱交換部61Aに流入し、第1メイン熱交換部61Aに流入したガス状態の冷媒は、第1メイン熱交換部61A、第1メイン熱交換部61Aの上方に位置する第1サブ熱交換部62Aの順に通過して冷却され、第1熱交換部60Aから流出することになる。
上記の構成では、第1サブ熱交換部62Aの下方に第1メイン熱交換部61Aが配置された第1熱交換部60Aを有しているため、上記実施形態と同様に、暖房運転(冷媒の蒸発器として使用)時に、図13に示すように、第1熱交換部60Aが、冷媒が第1サブ熱交換部62Aを通過した後に第1サブ熱交換部62Aの下方に配置された第1メイン熱交換部61Aを通過する、いわゆるダウンフロー型の蒸発器として機能することになる。このため、本変形例の第1熱交換部60Aにおいても、第1サブ熱交換部62Aを構成する扁平管63から第1メイン熱交換部61Aを構成する扁平管63に冷媒を下方に向かって送る際に冷媒の分流を伴うため、冷媒の偏流が発生するおそれがある。このとき、第1サブ熱交換部62Aを構成する扁平管63の数に対する第1メイン熱交換部61Aを構成する扁平管63の数の比率が大きくなると、冷媒の偏流が発生するおそれが高くなる。
そこで、ここでは、第1サブ熱交換部62Aを構成する扁平管63の数(2本)に対する第1メイン熱交換部61Aを構成する扁平管63の数(2本)の比率(=2/2=1.0)が、他の熱交換部60B〜60Gにおけるサブ熱交換部62B〜62Gを構成する扁平管の数(3〜6本)に対するメイン熱交換部61A〜61Gを構成する扁平管63の数(6〜12本)の比率(=7/4〜12/5=1.8〜2.4)よりも小さくなるように設定されている。尚、第1サブ熱交換部62Aを構成する扁平管63の数に対する第1メイン熱交換部61Aを構成する扁平管63の数の比率は、1.0に限定されるものではないが、0.5〜1.5の範囲内にすることが好ましい。また、他のサブ熱交換部62B〜62Gを構成する扁平管63の数に対する他のメイン熱交換部61B〜61Gを構成する扁平管63の数の比率は、1.8〜2.4に限定されるものではないが、1.7〜3.0の範囲内にすることが好ましい。
これにより、ここでは、上記実施形態と同様に、暖房運転(冷媒の蒸発器として使用)時に、第1サブ熱交換部62Aを構成する扁平管63から第1メイン熱交換部61Aを構成する扁平管63に冷媒を下方に向かって送る際に、冷媒の分流に伴う冷媒の偏流を抑えることができる。
<B>
上記実施形態及び変形例<A>では、6つや7つの熱交換部を有する室外熱交換器11に対して本発明を適用したが、これに限定されるものではなく、熱交換部の数は6つよりも少なくてもよいし、7つよりも多くてもよい。
上記実施形態及び変形例<A>では、6つや7つの熱交換部を有する室外熱交換器11に対して本発明を適用したが、これに限定されるものではなく、熱交換部の数は6つよりも少なくてもよいし、7つよりも多くてもよい。
また、各熱交換部60A〜60Gを構成する扁平管63の本数や、各熱交換部60A〜60Gにおけるメイン熱交換部61A〜61Gとサブ熱交換部62A〜62Gの本数の分け方も、上記実施形態や変形例<A>に限定されるものではない。
また、上記実施形態及び変形例<A>では、上吹き型の室外ユニット2に設けられた室外熱交換器11に対して本発明を適用したが、他の型式の室外ユニットに設けられた室外熱交換器に本発明を適用してもよい。
本発明は、上下に配列されるとともに内部に冷媒の通路が形成された複数の扁平管と、隣り合う扁平管の間を空気が流れる複数の通風路に区画する複数のフィンと、を有する熱交換器に対して、広く適用可能である。
11 室外熱交換器(熱交換器)
60A〜60G 熱交換部
60A 第1熱交換部
61A〜61G メイン熱交換部
61A 第1メイン熱交換部
61AU 第1上側メイン熱交換部
61AL 第1下側メイン熱交換部
62A〜62G サブ熱交換部
62A 第1サブ熱交換部
62AU 第1上側サブ熱交換部
62AL 第1下側サブ熱交換部
63 扁平管
63b 通路
64 フィン
60A〜60G 熱交換部
60A 第1熱交換部
61A〜61G メイン熱交換部
61A 第1メイン熱交換部
61AU 第1上側メイン熱交換部
61AL 第1下側メイン熱交換部
62A〜62G サブ熱交換部
62A 第1サブ熱交換部
62AU 第1上側サブ熱交換部
62AL 第1下側サブ熱交換部
63 扁平管
63b 通路
64 フィン
本発明は、熱交換器、特に、上下に配列されるとともに内部に冷媒の通路が形成された複数の扁平管と、隣り合う扁平管の間を空気が流れる複数の通風路に区画する複数のフィンと、を有する熱交換器に関する。
従来より、空気調和装置の室外ユニット(熱交換ユニット)に収容される熱交換器として、上下に配列された複数の扁平管と、隣り合う扁平管の間を空気が流れる複数の通風路に区画する複数のフィンと、を有する、熱交換器が採用される場合がある。そして、このような熱交換器として、例えば、特許文献1(特開2012−163313号公報)に示すように、複数の扁平管が、上下に並ぶ複数の熱交換部に区分されており、各熱交換部が、メイン熱交換部と、メイン熱交換部の下方においてメイン熱交換部に直列に接続されたサブ熱交換部と、を有するように形成されたものがある。
上記従来の熱交換器は、暖房運転と除霜運転とを切り換えて行う空気調和装置に採用されることがある。ここで、空気調和装置が暖房運転を行う場合には、上記従来の熱交換器が冷媒の蒸発器として使用され、空気調和装置が除霜運転を行う場合には、上記従来の熱交換器が冷媒の放熱器として使用される。具体的には、上記従来の熱交換器が冷媒の蒸発器として使用される場合には、気液二相状態の冷媒が分岐して各熱交換部を構成するサブ熱交換部に流入し、サブ熱交換部に流入した気液二相状態の冷媒は、サブ熱交換部、メイン熱交換部の順に通過して加熱され、各熱交換部から流出して合流する。また、上記従来の熱交換器が冷媒の放熱器として使用される場合には、ガス状態の冷媒が分岐して各熱交換部のメイン熱交換部に流入し、メイン熱交換部に流入したガス状態の冷媒は、メイン熱交換部、サブ熱交換部の順に通過して冷却され、各熱交換部から流出して合流する。
しかし、上記従来の熱交換器を採用した空気調和装置では、除霜運転時に、最下段の熱交換部を構成する熱交換部に付着した霜を融かすのに必要な時間が、最下段の熱交換部よりも上段側の熱交換部に付着した霜を融かすのに必要な時間よりも長くなりやすい。このため、除霜運転後においても最下段の熱交換部において霜の融け残りが発生して除霜が不十分となる場合があり、また、最下段の熱交換部における霜の融け残りの発生を抑えるために除霜運転の時間を長くする必要がある。
本発明の課題は、上下に配列されるとともに内部に冷媒の通路が形成された複数の扁平管と、隣り合う扁平管の間を空気が流れる複数の通風路に区画する複数のフィンと、を有する熱交換器が、暖房運転と除霜運転とを切り換えて行う空気調和装置に採用される場合に、除霜運転時に最下段の熱交換部に付着した霜を融かすのに必要な時間を短くすることにある。
第1の観点にかかる熱交換器は、上下に配列されるとともに内部に冷媒の通路が形成された複数の扁平管と、隣り合う扁平管の間を空気が流れる複数の通風路に区画する複数のフィンと、を有している。扁平管は、複数の熱交換部に区分されており、各熱交換部は、ガス側出入口連通空間に接続されるメイン熱交換部と、メイン熱交換部と異なる上下位置においてメイン熱交換部に直列に接続され液側出入口連通空間に接続されるサブ熱交換部と、を有している。そして、ここでは、熱交換部のうち最下段の扁平管を含む熱交換部を第1熱交換部とし、第1熱交換部を構成するメイン熱交換部及びサブ熱交換部を第1メイン熱交換部及び第1サブ熱交換部とすると、第1メイン熱交換部が、最下段の扁平管を含むように配置されている。
まず、上記従来の熱交換器が暖房運転と除霜運転とを切り換えて行う空気調和装置に採用される場合に、除霜運転時に最下段の熱交換部に付着した霜を融かすのに必要な時間が、最下段の熱交換部よりも上段側の熱交換部に付着した霜を融かすのに必要な時間よりも長くなりやすくなる原因について説明する。
上記従来の熱交換器では、複数の扁平管が、上下に並ぶ複数の熱交換部に区分されており、各熱交換部が、メイン熱交換部と、メイン熱交換部の下方においてメイン熱交換部に直列に接続されたサブ熱交換部と、を有している。このため、上記従来の熱交換器では、熱交換部のうち最下段の熱交換部を構成するサブ熱交換部が、最下段の扁平管を含むように配置されている。
この従来の構成では、暖房運転(冷媒の蒸発器として使用)から除霜運転(冷媒の放熱器として使用)に切り換える際に、最下段の扁平管を含む最下段のサブ熱交換部に液状態の冷媒が溜まりやすい。そして、このような状態で除霜運転を行うと、ガス状態の冷媒が、まず最下段のメイン熱交換部に流入し、その後に、最下段のサブ熱交換部に流入するため、最下段のサブ熱交換部に溜まった液状態の冷媒を蒸発させるのに時間がかかってしまう。すなわち、上記従来の熱交換器の構成では、除霜運転時に最下段の扁平管を含む最下段のサブ熱交換部が冷媒の流れの下流側に位置することが、除霜運転時に最下段の熱交換部に付着した霜を融かすのに必要な時間が長くなる原因の一つであると推定される。
また、この構成では、除霜運転時にガス状態の冷媒が分岐して各熱交換部のメイン熱交換部に流入する際に、冷媒の液ヘッドの影響を受けて、上段側の熱交換部に比べて最下段の熱交換部に流入するガス状態の冷媒の流量が少なくなり、最下段の熱交換部に付着した霜を融かすのに必要な時間が長くなってしまう。尚、液ヘッドの程度は、熱交換部を構成するサブ熱交換部に含まれる扁平管の高さ位置の影響を受けるため、最下段のサブ熱交換部が最下段の扁平管を含んでいると、冷媒の液ヘッドが大きく、除霜運転時に流入するガス状態の冷媒の流量がさらに少なくなる。すなわち、上記従来の熱交換器の構成では、除霜運転時に冷媒の液ヘッドによって最下段の熱交換部に流入するガス状態の冷媒流量が低下することが、除霜運転時に最下段の熱交換部に付着した霜を融かすのに必要な時間が長くなる原因の一つであると推定される。
また、この従来の構成では、最下段の扁平管に近いフィンの下端部分がドレンパンに接しているため、最下段の扁平管を含む最下段のサブ熱交換部からドレンパンへの放熱が発生しやすい。そして、このような状態で除霜運転を行うと、最下段のサブ熱交換部からドレンパンへの放熱によって、上段側の熱交換部に比べて最下段の熱交換部における温度が上昇しにくくなり、最下段の熱交換部に付着した霜を融かすのに必要な時間が長くなってしまう。すなわち、上記従来の熱交換器の構成では、最下段の扁平管を含む最下段のサブ熱交換部からドレンパンへの放熱が、除霜運転時に最下段の熱交換部に付着した霜を融かすのに必要な時間が長くなる原因の一つであると推定される。
このように、上記従来の熱交換器では、最下段のサブ熱交換部が最下段の扁平管を含むことに起因して、暖房運転と除霜運転とを切り換えて行う空気調和装置に採用した場合に、最下段の熱交換部に付着した霜を融かすのに必要な時間が、最下段の熱交換部よりも上段側の熱交換部に付着した霜を融かすのに必要な時間よりも長くなっているものと推定される。
そこで、ここでは、上記従来の熱交換器とは異なり、上記のように、熱交換部のうち最下段の扁平管を含む第1熱交換部を構成する第1メイン熱交換部を、最下段の扁平管を含むように配置している。
そして、この構成を有する熱交換器を暖房運転と除霜運転とを切り換えて行う空気調和装置に採用した場合には、第1熱交換部に着目すると、暖房運転(冷媒の蒸発器として使用)時には、気液二相状態の冷媒が第1サブ熱交換部に流入し、第1サブ熱交換部に流入した気液二相状態の冷媒は、第1サブ熱交換部、最下段の扁平管を含む第1メイン熱交換部の順に通過して加熱され、第1熱交換部から流出することになる。また、除霜運転(冷媒の放熱器として使用)時には、ガス状態の冷媒が第1メイン熱交換部に流入し、第1メイン熱交換部に流入したガス状態の冷媒は、最下段の扁平管を含む第1メイン熱交換部、第1サブ熱交換部の順に通過して冷却され、第1熱交換部から流出することになる。すなわち、ここでは、除霜運転時に、最下段の扁平管を含む第1メイン熱交換部が冷媒の流れの上流側に位置することになる。このため、ここでは、ガス状態の冷媒を最下段の扁平管を含む第1メイン熱交換部に流入させて最下段の第1サブ熱交換部に溜まる液状態の冷媒を積極的に加熱して蒸発させるとともに、最下段の第1熱交換部における温度を速やかに上昇させることができるようになり、これにより、上記従来の熱交換器を採用する場合に比べて、除霜運転時に最下段の熱交換部に付着した霜を融かすのに必要な時間を短くすることができる。
このように、ここでは、上記の構成を有する熱交換器を暖房運転と除霜運転とを切り換えて行う空気調和装置に採用することによって、除霜運転時に最下段の熱交換部に付着した霜を融かすのに必要な時間を短くすることができる。
第2の観点にかかる熱交換器は、第1の観点にかかる熱交換器において、第1熱交換部以外の熱交換部がすべて、第1熱交換部の上方に配置されている。そして、第1熱交換部は、第1サブ熱交換部の下方に第1メイン熱交換部が配置されている。
この構成を有する熱交換器を暖房運転と除霜運転とを切り換えて行う空気調和装置に採用した場合には、第1熱交換部に着目すると、暖房運転(冷媒の蒸発器として使用)時には、気液二相状態の冷媒が第1サブ熱交換部に流入し、第1サブ熱交換部に流入した気液二相状態の冷媒は、第1サブ熱交換部、第1サブ熱交換部の下方に位置する第1メイン熱交換部の順に通過して加熱され、第1熱交換部から流出することになる。また、除霜運転(冷媒の放熱器として使用)時には、ガス状態の冷媒が第1メイン熱交換部に流入し、第1メイン熱交換部に流入したガス状態の冷媒は、第1メイン熱交換部、第1メイン熱交換部の上方に位置する第1サブ熱交換部の順に通過して冷却され、第1熱交換部から流出することになる。
第3の観点にかかる熱交換器は、第2の観点にかかる熱交換器において、第1サブ熱交換部を構成する扁平管の数に対する第1メイン熱交換部を構成する扁平管の数の比率が、他の熱交換部におけるサブ熱交換部を構成する扁平管の数に対するメイン熱交換部を構成する扁平管の数の比率よりも小さくなるように設定されている。
上記第2の観点にかかる熱交換器は、上記のように、第1サブ熱交換部の下方に第1メイン熱交換部が配置された第1熱交換部を有している。このため、上記第2の観点にかかる熱交換器を暖房運転と除霜運転とを切り換えて行う空気調和装置に採用した場合には、暖房運転(冷媒の蒸発器として使用)時に、第1熱交換部が、冷媒が第1サブ熱交換部を通過した後に第1サブ熱交換部の下方に配置された第1メイン熱交換部を通過する、いわゆるダウンフロー型の蒸発器として機能することになる。ここで、ダウンフロー型の蒸発器においては、気液二相状態の流体を下方に向かって送る際に流体の分流を伴うと、流体の偏流が発生しやすい。このため、第1熱交換部においても、第1サブ熱交換部を構成する扁平管から第1メイン熱交換部を構成する扁平管に冷媒を下方に向かって送る際に冷媒の分流を伴うため、冷媒の偏流が発生するおそれがある。このとき、第1サブ熱交換部を構成する扁平管の数に対する第1メイン熱交換部を構成する扁平管の数の比率が大きくなると、冷媒の偏流が発生するおそれが高くなる。
そこで、ここでは、上記のように、第1熱交換部については、サブ熱交換部を構成する扁平管の数に対するメイン熱交換部を構成する扁平管の数の比率を、他の熱交換部よりも小さくなるように設定している。
これにより、ここでは、暖房運転(冷媒の蒸発器として使用)時に、第1サブ熱交換部を構成する扁平管から第1メイン熱交換部を構成する扁平管に冷媒を下方に向かって送る際に、冷媒の分流に伴う冷媒の偏流を抑えることができる。
第4の観点にかかる熱交換器は、第1の観点にかかる熱交換器において、第1熱交換部以外の熱交換部がすべて、第1熱交換部の上方に配置されている。そして、第1サブ熱交換部は、第1上側サブ熱交換部と、第1上側サブ熱交換部の下方の第1下側サブ熱交換部と、を有している。しかも、第1メイン熱交換部は、第1上側サブ熱交換部の上方において第1上側サブ熱交換部に接続された第1上側メイン熱交換部と、第1下側サブ熱交換部の下方において第1下側サブ熱交換部に接続された第1下側メイン熱交換部と、を有している。
この構成を有する熱交換器を暖房運転と除霜運転とを切り換えて行う空気調和装置に採用した場合には、第1熱交換部に着目すると、暖房運転(冷媒の蒸発器として使用)時には、気液二相状態の冷媒が第1上側サブ熱交換部及び第1下側サブ熱交換部に流入する。そして、第1上側サブ熱交換部に流入した気液二相状態の冷媒は、第1上側サブ熱交換部、第1上側サブ熱交換部の上方に位置する第1上側メイン熱交換部の順に通過して加熱され、第1熱交換部から流出することになる。第1下側サブ熱交換部に流入した気液二相状態の冷媒は、第1下側サブ熱交換部、第1下側サブ熱交換部の下方に位置する第1下側メイン熱交換部の順に通過して加熱され、第1熱交換部から流出することになる。また、除霜運転(冷媒の放熱器として使用)時には、ガス状態の冷媒が第1上側メイン熱交換部及び第1下側メイン熱交換部に流入する。そして、第1上側メイン熱交換部に流入したガス状態の冷媒は、第1上側メイン熱交換部、第1上側メイン熱交換部の下方に位置する第1上側サブ熱交換部の順に通過して冷却され、第1熱交換部から流出することになる。第1下側メイン熱交換部に流入したガス状態の冷媒は、第1下側メイン熱交換部、第1下側メイン熱交換部の上方に位置する第1下側サブ熱交換部の順に通過して冷却され、第1熱交換部から流出することになる。
第5の観点にかかる熱交換器は、第4の観点にかかる熱交換器において、第1下側サブ熱交換部を構成する扁平管の数に対する第1下側メイン熱交換部を構成する扁平管の数の比率が、第1上側サブ熱交換部を構成する扁平管の数に対する第1上側メイン熱交換部を構成する扁平管の数の比率よりも小さくなるように設定されている。
上記第4の観点にかかる熱交換器は、上記のように、第1上側メイン熱交換部の下方に第1上側サブ熱交換部が配置されるとともに、第1下側サブ熱交換部の下方に第1下側メイン熱交換部が配置された第1熱交換部を有している。このため、上記第4の観点にかかる熱交換器を暖房運転と除霜運転とを切り換えて行う空気調和装置に採用した場合には、暖房運転(冷媒の蒸発器として使用)時に、第1熱交換部のうち第1下側サブ熱交換部及び第1下側メイン熱交換部が、冷媒が第1下側サブ熱交換部を通過した後に第1下側サブ熱交換部の下方に配置された第1下側メイン熱交換部を通過する、いわゆるダウンフロー型の蒸発器として機能することになる。ここで、ダウンフロー型の蒸発器においては、気液二相状態の流体を下方に向かって送る際に流体の分流を伴うと、流体の偏流が発生しやすい。このため、第1下側サブ熱交換部及び第1下側メイン熱交換部においても、第1下側サブ熱交換部を構成する扁平管から第1下側メイン熱交換部を構成する扁平管に冷媒を下方に向かって送る際に冷媒の分流を伴うため、冷媒の偏流が発生するおそれがある。このとき、第1下側サブ熱交換部を構成する扁平管の数に対する第1下側メイン熱交換部を構成する扁平管の数の比率が大きくなると、冷媒の偏流が発生するおそれが高くなる。
そこで、ここでは、上記のように、第1熱交換部については、第1下側サブ熱交換部を構成する扁平管の数に対する第1下側メイン熱交換部を構成する扁平管の数の比率を、第1上側サブ熱交換部を構成する扁平管の数に対する第1上側メイン熱交換部を構成する扁平管の数の比率よりも小さくなるように設定している。
これにより、ここでは、暖房運転(冷媒の蒸発器として使用)時に、第1下側サブ熱交換部を構成する扁平管から第1下側メイン熱交換部を構成する扁平管に冷媒を下方に向かって送る際に、冷媒の分流に伴う冷媒の偏流を抑えることができる。
第6の観点にかかる熱交換器は、第1〜第5の観点のいずれかにかかる熱交換器において、熱交換部が、上下に並んで配置されており、第1熱交換部以外の熱交換部が、メイン熱交換部の下方にサブ熱交換部が配置されている。
この構成を有する熱交換器を暖房運転と除霜運転とを切り換えて行う空気調和装置に採用した場合には、第1熱交換部以外の熱交換部に着目すると、暖房運転(冷媒の蒸発器として使用)時には、気液二相状態の冷媒がサブ熱交換部に流入し、サブ熱交換部に流入した気液二相状態の冷媒は、サブ熱交換部、サブ熱交換部の上方に位置するメイン熱交換部の順に通過して加熱され、熱交換部から流出することになる。また、除霜運転(冷媒の放熱器として使用)時には、ガス状態の冷媒がメイン熱交換部に流入し、メイン熱交換部に流入したガス状態の冷媒は、メイン熱交換部、メイン熱交換部の下方に位置するサブ熱交換部の順に通過して冷却され、熱交換部から流出することになる。
以上の説明に述べたように、本発明によれば、最下段の扁平管を含む第1熱交換部を構成する第1メイン熱交換部を最下段の扁平管を含むように配置した構成を有する熱交換器を暖房運転と除霜運転とを切り換えて行う空気調和装置に採用することによって、除霜運転時に最下段の熱交換部に付着した霜を融かすのに必要な時間を短くすることができる。
以下、本発明にかかる熱交換器の実施形態及びその変形例について、図面に基づいて説明する。尚、本発明にかかる熱交換器の具体的な構成は、下記の実施形態及びその変形例に限られるものではなく、発明の要旨を逸脱しない範囲で変更可能である。
(1)空気調和装置の構成
図1は、本発明の一実施形態にかかる熱交換器としての室外熱交換器11が採用された空気調和装置1の概略構成図である。
図1は、本発明の一実施形態にかかる熱交換器としての室外熱交換器11が採用された空気調和装置1の概略構成図である。
空気調和装置1は、蒸気圧縮式の冷凍サイクルを行うことによって、建物等の室内の冷房及び暖房を行うことが可能な装置である。空気調和装置1は、主として、室外ユニット2と、室内ユニット3a、3bと、室外ユニット2と室内ユニット3a、3bとを接続する液冷媒連絡管4及びガス冷媒連絡管5と、室外ユニット2及び室内ユニット3a、3bの構成機器を制御する制御部23と、を有している。そして、空気調和装置1の蒸気圧縮式の冷媒回路6は、室外ユニット2と、室内ユニット3a、3bとが冷媒連絡管4、5を介して接続されることによって構成されている。
室外ユニット2は、室外(建物の屋上や建物の壁面近傍等)に設置されており、冷媒回路6の一部を構成している。室外ユニット2は、主として、アキュムレータ7、圧縮機8と、四路切換弁10と、室外熱交換器11と、膨張機構としての室外膨張弁12と、液側閉鎖弁13と、ガス側閉鎖弁14と、室外ファン15と、を有している。各機器及び弁間は、冷媒管16〜22によって接続されている。
室内ユニット3a、3bは、室内(居室や天井裏空間等)に設置されており、冷媒回路6の一部を構成している。室内ユニット3aは、主として、室内膨張弁31aと、室内熱交換器32aと、室内ファン33aと、を有している。室内ユニット3bは、主として、膨張機構としての室内膨張弁31bと、室内熱交換器32bと、室内ファン33bと、を有している。
冷媒連絡管4、5は、空気調和装置1を建物等の設置場所に設置する際に、現地にて施工される冷媒管である。液冷媒連絡管4の一端は、室内ユニット2の液側閉鎖弁13に接続され、液冷媒連絡管4の他端は、室内ユニット3a、3bの室内膨張弁31a、31bの液側端に接続されている。ガス冷媒連絡管5の一端は、室内ユニット2のガス側閉鎖弁14に接続され、ガス冷媒連絡管5の他端は、室内ユニット3a、3bの室内熱交換器32a、32bのガス側端に接続されている。
制御部23は、室外ユニット2や室内ユニット3a、3bに設けられた制御基板等(図示せず)が通信接続されることによって構成されている。尚、図1においては、便宜上、室外ユニット2や室内ユニット3a、3bとは離れた位置に図示している。制御部23は、空気調和装置1(ここでは、室外ユニット2や室内ユニット3a、3b)の構成機器8、10、12、15、31a、31b、33a、33bの制御、すなわち、空気調和装置1全体の運転制御を行うようになっている。
(2)空気調和装置の動作
次に、図1を用いて、空気調和装置1の動作について説明する。空気調和装置1では、圧縮機8、室外熱交換器11、室外膨張弁12及び室内膨張弁31a、31b、室内熱交換器32a、32bの順に冷媒を循環させる冷房運転と、圧縮機8、室内熱交換器32a、32b、室内膨張弁31a、31b及び室外膨張弁12、室外熱交換器11の順に冷媒を循環させる暖房運転と、が行われる。また、暖房運転時においては、室外熱交換器11に付着した霜を融解させるための除霜運転が行われる。ここでは、冷房運転時と同様に、圧縮機8、室外熱交換器11、室外膨張弁12及び室内膨張弁31a、31b、室内熱交換器32a、32bの順に冷媒を循環させる逆サイクル除霜運転が行われる。尚、冷房運転、暖房運転及び除霜運転は、制御部23によって行われる。
次に、図1を用いて、空気調和装置1の動作について説明する。空気調和装置1では、圧縮機8、室外熱交換器11、室外膨張弁12及び室内膨張弁31a、31b、室内熱交換器32a、32bの順に冷媒を循環させる冷房運転と、圧縮機8、室内熱交換器32a、32b、室内膨張弁31a、31b及び室外膨張弁12、室外熱交換器11の順に冷媒を循環させる暖房運転と、が行われる。また、暖房運転時においては、室外熱交換器11に付着した霜を融解させるための除霜運転が行われる。ここでは、冷房運転時と同様に、圧縮機8、室外熱交換器11、室外膨張弁12及び室内膨張弁31a、31b、室内熱交換器32a、32bの順に冷媒を循環させる逆サイクル除霜運転が行われる。尚、冷房運転、暖房運転及び除霜運転は、制御部23によって行われる。
冷房運転時には、四路切換弁10が室外放熱状態(図1の実線で示される状態)に切り換えられる。冷媒回路6において、冷凍サイクルの低圧のガス冷媒は、圧縮機8に吸入され、冷凍サイクルの高圧になるまで圧縮された後に吐出される。圧縮機8から吐出された高圧のガス冷媒は、四路切換弁10を通じて、室外熱交換器11に送られる。室外熱交換器11に送られた高圧のガス冷媒は、冷媒の放熱器として機能する室外熱交換器11において、室外ファン15によって冷却源として供給される室外空気と熱交換を行って放熱して、高圧の液冷媒になる。室外熱交換器11において放熱した高圧の液冷媒は、室外膨張弁12、液側閉鎖弁13及び液冷媒連絡管4を通じて、室内膨張弁31a、31bに送られる。室内膨張弁31a、31bに送られた冷媒は、室内膨張弁31a、31bによって冷凍サイクルの低圧まで減圧されて、低圧の気液二相状態の冷媒になる。室内膨張弁31a、31bで減圧された低圧の気液二相状態の冷媒は、室内熱交換器32a、32bに送られる。室内熱交換器32a、32bに送られた低圧の気液二相状態の冷媒は、室内熱交換器32a、32bにおいて、室内ファン33a、33bによって加熱源として供給される室内空気と熱交換を行って蒸発する。これにより、室内空気は冷却され、その後に、室内に供給されることで室内の冷房が行われる。室内熱交換器32a、32bにおいて蒸発した低圧のガス冷媒は、ガス冷媒連絡管5、ガス側閉鎖弁14、四路切換弁10及びアキュムレータ7を通じて、再び、圧縮機8に吸入される。
暖房運転時には、四路切換弁10が室外蒸発状態(図1の破線で示される状態)に切り換えられる。冷媒回路6において、冷凍サイクルの低圧のガス冷媒は、圧縮機8に吸入され、冷凍サイクルの高圧になるまで圧縮された後に吐出される。圧縮機8から吐出された高圧のガス冷媒は、四路切換弁10、ガス側閉鎖弁14及びガス冷媒連絡管5を通じて、室内熱交換器32a、32bに送られる。室内熱交換器32a、32bに送られた高圧のガス冷媒は、室内熱交換器32a、32bにおいて、室内ファン33a、33bによって冷却源として供給される室内空気と熱交換を行って放熱して、高圧の液冷媒になる。これにより、室内空気は加熱され、その後に、室内に供給されることで室内の暖房が行われる。室内熱交換器32a、32bで放熱した高圧の液冷媒は、室内膨張弁31a、31b、液冷媒連絡管4及び液側閉鎖弁13を通じて、室外膨張弁12に送られる。室外膨張弁12に送られた冷媒は、室外膨張弁12によって冷凍サイクルの低圧まで減圧されて、低圧の気液二相状態の冷媒になる。室外膨張弁12で減圧された低圧の気液二相状態の冷媒は、室外熱交換器11に送られる。室外熱交換器11に送られた低圧の気液二相状態の冷媒は、冷媒の蒸発器として機能する室外熱交換器11において、室外ファン15によって加熱源として供給される室外空気と熱交換を行って蒸発して、低圧のガス冷媒になる。室外熱交換器11で蒸発した低圧の冷媒は、四路切換弁10及びアキュムレータ7を通じて、再び、圧縮機8に吸入される。
上記の暖房運転時において、室外熱交換器11における冷媒の温度が所定温度よりも低くなる等によって室外熱交換器11における着霜が検知された場合、すなわち、室外熱交換器11の除霜を開始する条件に達した場合には、室外熱交換器11に付着した霜を融解させる除霜運転を行う。
除霜運転は、冷房運転時と同様に、四路切換弁22を室外放熱状態(図1の実線で示される状態)に切り換えて室外熱交換器11を冷媒の放熱器として機能させることによって行われる。これにより、室外熱交換器11に付着した霜を融解させることができる。除霜運転は、除霜前における暖房運転の状態等を考慮して設定された除霜時間が経過するまで、又は、室外熱交換器11における冷媒の温度が所定温度よりも高くなる等によって室外熱交換器11における除霜が完了したものと判定されるまで、行われ、その後、暖房運転に復帰する。尚、除霜運転時の冷媒回路10における冷媒の流れは、冷房運転と同様であるため、ここでは説明を省略する。
(3)室外ユニットの構成
図2は、室外ユニット2の外観斜視図である。図3は、室外ユニット2の正面図(室外熱交換器11以外の冷媒回路構成部品を除いて図示)である。図4は、室外熱交換器11の概略斜視図である。図5は、図4の熱交換部60A〜60Fの部分拡大図である。図6は、室外熱交換器11の概略構成図である。図7は、室外熱交換器11の概略構成を一覧表化した図である。図8は、図6の最下段の熱交換部(第1熱交換部60A)付近の拡大図(暖房運転時の冷媒の流れを図示)である。図9は、図6の最下段の熱交換部(第1熱交換部60A)付近の拡大図(除霜運転時の冷媒の流れを図示)である。
図2は、室外ユニット2の外観斜視図である。図3は、室外ユニット2の正面図(室外熱交換器11以外の冷媒回路構成部品を除いて図示)である。図4は、室外熱交換器11の概略斜視図である。図5は、図4の熱交換部60A〜60Fの部分拡大図である。図6は、室外熱交換器11の概略構成図である。図7は、室外熱交換器11の概略構成を一覧表化した図である。図8は、図6の最下段の熱交換部(第1熱交換部60A)付近の拡大図(暖房運転時の冷媒の流れを図示)である。図9は、図6の最下段の熱交換部(第1熱交換部60A)付近の拡大図(除霜運転時の冷媒の流れを図示)である。
<全体>
室外ユニット2は、ケーシング40の側面から空気を吸い込んでケーシング40の天面から空気を吹き出す上吹き型の熱交換ユニットである。室外ユニット2は、主として、略直方体箱状のケーシング40と、送風機としての室外ファン15と、圧縮機や室外熱交換器等の機器7、8、11、四路切換弁や室外膨張弁等の弁10、12〜14及び冷媒管16〜22等を含み冷媒回路6の一部を構成する冷媒回路構成部品と、を有している。尚、以下の説明において、「上」、「下」、「左」、「右」、「前」、「後」、「前面」、「背面」は、特にことわりのない限り、図2に示される室外ユニット2を前方(図面の左斜前側)から見た場合の方向を意味している。
室外ユニット2は、ケーシング40の側面から空気を吸い込んでケーシング40の天面から空気を吹き出す上吹き型の熱交換ユニットである。室外ユニット2は、主として、略直方体箱状のケーシング40と、送風機としての室外ファン15と、圧縮機や室外熱交換器等の機器7、8、11、四路切換弁や室外膨張弁等の弁10、12〜14及び冷媒管16〜22等を含み冷媒回路6の一部を構成する冷媒回路構成部品と、を有している。尚、以下の説明において、「上」、「下」、「左」、「右」、「前」、「後」、「前面」、「背面」は、特にことわりのない限り、図2に示される室外ユニット2を前方(図面の左斜前側)から見た場合の方向を意味している。
ケーシング40は、主として、左右方向に延びる一対の据付脚41上に架け渡される底フレーム42と、底フレーム42の角部から鉛直方向に延びる支柱43と、支柱43の上端に取り付けられるファンモジュール44と、前面パネル45と、を有しており、側面(ここでは、背面及び左右両側面)に空気の吸込口40a、40b、40cと天面に空気の吹出口40dとが形成されている。
底フレーム42は、ケーシング40の底面を形成しており、底フレーム42上には、室外熱交換器11が設けられている。ここで、室外熱交換器11は、ケーシング40の背面及び左右両側面に面する平面視略U字形状の熱交換器であり、ケーシング40の背面及び左右両側面を実質的に形成している。また、底フレーム42は、室外熱交換器11の下端部分に接しており、冷房運転や除霜運転時に室外熱交換器11において発生するドレン水を受けるドレンパンとして機能する。
室外熱交換器11の上側には、ファンモジュール44が設けられており、ケーシング40の前面、背面及び左右両面の支柱43よりも上側の部分と、ケーシング40の天面と、を形成している。ここで、ファンモジュール44は、上面及び下面が開口した略直方体形状の箱体に室外ファン15が収容された集合体である。ファンモジュール44の天面の開口は、吹出口40dであり、吹出口40dには、吹出グリル46が設けられている。室外ファン15は、ケーシング40内において吹出口40dに面して配置されており、空気を吸込口40a、40b、40cからケーシング40内に取り込んで吹出口40dから排出させる送風機である。
前面パネル45は、前面側の支柱43間に架け渡されており、ケーシング40の前面を形成している。
ケーシング40内には、室外ファン15及び室外熱交換器11以外の冷媒回路構成部品(図2においては、アキュムレータ7及び圧縮機8を図示)も収容されている。ここで、圧縮機8及びアキュムレータ7は、底フレーム42上に設けられている。
このように、室外ユニット2は、側面(ここでは、背面及び左右両側面)に空気の吸込口40a、40b、40cと天面に空気の吹出口40dとが形成されたケーシング40と、ケーシング40内において吹出口40dに面して配置された室外ファン15と、ケーシング40内において室外ファン15の下側に配置された室外熱交換器11と、を有している。
<室外熱交換器>
室外熱交換器11は、冷媒と室外空気との熱交換を行う熱交換器であり、主として、第1ヘッダ集合管80と、第2ヘッダ集合管90と、複数の扁平管63と、複数のフィン64と、を有している。ここでは、第1ヘッダ集合管80、第2ヘッダ集合管90、扁平管63及びフィン64のすべてが、アルミニウムまたはアルミニウム合金で形成されており、互いにロウ付け等によって接合されている。
室外熱交換器11は、冷媒と室外空気との熱交換を行う熱交換器であり、主として、第1ヘッダ集合管80と、第2ヘッダ集合管90と、複数の扁平管63と、複数のフィン64と、を有している。ここでは、第1ヘッダ集合管80、第2ヘッダ集合管90、扁平管63及びフィン64のすべてが、アルミニウムまたはアルミニウム合金で形成されており、互いにロウ付け等によって接合されている。
第1ヘッダ集合管80及び第2ヘッダ集合管90はいずれも、上端及び下端が閉じた縦長中空の円筒形状の部材である。第1ヘッダ集合管80は、室外熱交換器11の一端側(ここでは、図4の左前端側、又は、図6の左端側)に立設されており、第2ヘッダ集合管90は、室外熱交換器11の他端側(ここでは、図4の右前端側、又は、図6の右端側)に立設されている。
扁平管63は、伝熱面となる鉛直方向を向く平面部63aと、内部に形成された冷媒が流れる多数の小さな通路63bと、を有する扁平多穴管である。扁平管63は、上下に複数配列されており、両端が第1ヘッダ集合管80及び第2ヘッダ集合管90に接続されている。フィン64は、隣り合う扁平管63の間を空気が流れる複数の通風路に区画しており、複数の扁平管63を差し込めるように、水平に細長く延びる複数の切り欠き64aが形成されている。フィン64の切り欠き64aの形状は、扁平管63の断面の外形にほぼ一致している。
室外熱交換器11では、複数の扁平管63が上下に並ぶ複数(ここでは、6個)の熱交換部60A〜60Fに区分されている。具体的には、ここでは、下から上に向かって順に、最下段の熱交換部である第1熱交換部60A、第2熱交換部60B・・・第5熱交換部60E、第6熱交換部60Fが形成されている。第1熱交換部60Aは、最下段の扁平管63Aを含む21本の扁平管63を有している。第2熱交換部60Bは、18本の扁平管63を有している。第3熱交換部60Cは、15本の扁平管63を有している。第4熱交換部60Dは、13本の扁平管63を有している。第5熱交換部60Eは、11本の扁平管63を有している。第6熱交換部60Fは、9本の扁平管63を有している。
第1ヘッダ集合管80は、その内部空間が仕切板81によって上下に仕切られることによって、各熱交換部60A〜60Fに対応する出入口連通空間82A〜82Fが形成されている。また、第1熱交換部60Aに対応する第1出入口連通空間82Aを除いた各出入口連通空間82B〜82Fは、仕切板83によって上下2つに仕切られることによって、上側のガス側出入口連通空間84B〜84Fと、下側の液側出入口連通空間85B〜85Fと、が形成されている。第1熱交換部60Aに対応する第1出入口連通空間82Aは、2つの仕切板86によって上下3つに仕切られることによって、上から下に向かって順に、第1上側ガス側出入口連通空間84AUと、第1液側出入口連通空間85Aと、第1下側ガス側出入口連通空間84ALと、が形成されている。ここで、第1上側ガス側出入口連通空間84AU及び第1下側ガス側出入口連通空間84ALを総称して第1ガス側出入口連通空間84Aとする。
そして、第2ガス側出入口連通空間84Bは、第2熱交換部60Bを構成する扁平管63のうち上から12本に連通し、第2液側出入口連通空間85Bは、第2熱交換部60Bを構成する扁平管63の残り6本の扁平管63に連通している。第3ガス側出入口連通空間84Cは、第3熱交換部60Cを構成する扁平管63のうち上から10本に連通し、第3液側出入口連通空間85Cは、第3熱交換部60Cを構成する扁平管63の残り5本の扁平管63に連通している。第4ガス側出入口連通空間84Dは、第4熱交換部60Dを構成する扁平管63のうち上から9本に連通し、第4液側出入口連通空間85Dは、第4熱交換部60Dを構成する扁平管63の残り4本の扁平管63に連通している。第5ガス側出入口連通空間84Eは、第5熱交換部60Eを構成する扁平管63のうち上から7本に連通し、第5液側出入口連通空間85Eは、第5熱交換部60Eを構成する扁平管63の残り4本の扁平管63に連通している。第6ガス側出入口連通空間84Fは、第6熱交換部60Fを構成する扁平管63のうち上から6本に連通し、第6液側出入口連通空間85Fは、第6熱交換部60Fを構成する扁平管63の残り3本の扁平管63に連通している。第1上側ガス側出入口連通空間84AUは、第1熱交換部60Aを構成する扁平管63のうち上から12本に連通し、第1下側ガス側出入口連通空間84ALは、第1熱交換部60Aを構成する扁平管63のうち最下段の扁平管63Aを含む下から2本に連通し、第1液側出入口連通空間85Aは、第1熱交換部60Aを構成する扁平管63の残り7本に連通している。
ここで、ガス側出入口連通空間84A〜84Fに連通する扁平管63をメイン熱交換部61A〜61Fとし、各液側出入口連通空間85A〜85Fに連通する扁平管63をサブ熱交換部62A〜62Fとする。すなわち、第2出入口連通空間82Bでは、第2ガス側出入口連通空間84Bが第2熱交換部60Bを構成する扁平管63のうち上から12本に連通し(第2メイン熱交換部61B)、第2液側出入口連通空間85Bが第2熱交換部60Bを構成する扁平管63の残り6本の扁平管63に連通している(第2サブ熱交換部62B)。第3出入口連通空間82Cでは、第3ガス側出入口連通空間84Cが第3熱交換部60Cを構成する扁平管63のうち上から10本に連通し(第3メイン熱交換部61C)、第3液側出入口連通空間85Cが第3熱交換部60Cを構成する扁平管63の残り5本の扁平管63に連通している(第3サブ熱交換部62C)。第4出入口連通空間82Dでは、第4ガス側出入口連通空間84Dが第4熱交換部60Dを構成する扁平管63のうち上から9本に連通し(第4メイン熱交換部61D)、第4液側出入口連通空間85Dが第4熱交換部60Dを構成する扁平管63の残り4本の扁平管63に連通している(第4サブ熱交換部62D)。第5出入口連通空間82Eでは、第5ガス側出入口連通空間84Eが第5熱交換部60Eを構成する扁平管63のうち上から7本に連通し(第5メイン熱交換部61E)、第5液側出入口連通空間85Eが第5熱交換部60Eを構成する扁平管63の残り4本の扁平管63に連通している(第5サブ熱交換部62E)。第6出入口連通空間82Fでは、第6ガス側出入口連通空間84Fが第6熱交換部60Fを構成する扁平管63のうち上から6本に連通し(第6メイン熱交換部61F)、第6液側出入口連通空間85Fが第6熱交換部60Fを構成する扁平管63の残り3本の扁平管63に連通している(第6サブ熱交換部62F)。第1出入口連通空間82Aでは、第1ガス側出入口連通空間84Aの一方である第1上側ガス側出入口連通空間84AUが第1熱交換部60Aを構成する扁平管63のうち上から12本に連通している(第1メイン熱交換部61Aの一方である第1上側メイン熱交換部61AU)。また、第1出入口連通空間82Aでは、第1ガス側出入口連通空間84Aの他方である第1下側ガス側出入口連通空間84ALが第1熱交換部60Aを構成する扁平管63のうち下から2本に連通している(第1メイン熱交換部61Aの他方である第1下側メイン熱交換部61AL)。さらに、第1出入口連通空間82Aでは、第1液側出入口連通空間85Aが第1熱交換部60Aを構成する扁平管63の残り7本に連通している(第1サブ熱交換部62A)。
また、第1ヘッダ集合管80には、暖房運転時に室外膨張弁12(図1参照)から送られる冷媒を各液側出入口連通空間85A〜85Fに分流して送る液側分流部材70と、冷房運転時に圧縮機8(図1参照)から送られる冷媒を各ガス側出入口連通空間84A〜84Fに分流して送るガス側分流部材75と、が接続されている。
液側分流部材70は、冷媒管20(図1参照)に接続される液側冷媒分流器71と、液側冷媒分流器71から延びており各液側出入口連通空間85A〜85Fに接続される液側冷媒分流管72A〜72Fと、を有している。ここで、液側冷媒分流管72A〜72Fは、キャピラリチューブを有しており、サブ熱交換部62A〜62Fへの分流比率に応じた長さや内径のものが使用されている。
ガス側分流部材75は、冷媒管19(図1参照)に接続されるガス側冷媒分流母管76と、ガス側冷媒分流母管76から延びており各ガス側出入口連通空間84A〜84Fに接続されるガス側冷媒分流枝管77A〜77Fと、を有している。ここで、第1ガス側出入口連通空間84Aは、第1上側ガス側出入口連通空間84AUと、第1下側ガス側出入口連通空間84ALと、を有しているため、ガス側冷媒分流母管76から延びる第1ガス側冷媒分流枝管77Aも、第1上側ガス側冷媒分流枝管77AUと、第1下側ガス側冷媒分流枝管77ALと、を有している。
第2ヘッダ集合管90は、その内部空間が仕切板91によって上下に仕切られることで、各熱交換部60A〜60Fに対応する折り返し連通空間92A〜92Fが形成されている。また、第1熱交換部60Aに対応する第1折り返し連通空間92Aは、仕切板93によって上下2つに仕切られることによって、上側の第1上側折り返し連通空間92AUと、下側の第1下側折り返し連通空間92ALと、が形成されている。尚、第2ヘッダ集合管90の内部空間は、上記のように、仕切板91、93によって仕切られただけの構成に限定されるものではなく、第2ヘッダ集合管90内における冷媒の流れ状態を良好に維持するための工夫がなされた構成であってもよい。
そして、各折り返し連通空間92A〜92Fは、対応する熱交換部60A〜60Fを構成する扁平管63のすべてに連通している。すなわち、第2折り返し連通空間92Bは、第2熱交換部60Bを構成する18本の扁平管63のすべてに連通している。第3折り返し連通空間92Cは、第3熱交換部60Cを構成する15本の扁平管63のすべてに連通している。第4折り返し連通空間92Dは、第4熱交換部60Dを構成する13本の扁平管63のすべてに連通している。第5折り返し連通空間92Eは、第5熱交換部60Eを構成する11本の扁平管63のすべてに連通している。第6折り返し連通空間92Fは、第6熱交換部60Fを構成する9本の扁平管63のすべてに連通している。第1折り返し連通空間92Aは、第1熱交換部60Aを構成する21本の扁平管63のすべてに連通している。ここで、第1折り返し連通空間92Aの上側部分である第1上側折り返し連通空間92AUは、第1熱交換部60Aを構成する21本の扁平管63のうち上から17本に連通している。また、第1折り返し連通空間92Aの下側部分である第1下側折り返し連通空間92ALは、第1熱交換部60Aを構成する21本の扁平管63のうち最下段の扁平管63Aを含む下から4本に連通している。そして、第1上側折り返し連通空間92AUに連通する17本の扁平管63のうち上から12本の扁平管63は、第1メイン熱交換部61Aの一方である第1上側メイン熱交換部61AUを構成しており、残り5本の扁平管63は、第1サブ熱交換部62Aの上側部分である第1上側サブ熱交換部62AUを構成している。また、第1下側折り返し連通空間92ALに連通する4本の扁平管63のうち最下段の扁平管63Aを含む下から2本の扁平管63は、第1メイン熱交換部61Aの他方である第1下側メイン熱交換部61ALを構成しており、残り2本の扁平管63は、第1サブ熱交換部62Aの下側部分である第1下側サブ熱交換部62ALを構成している。
これにより、各熱交換部60A〜60Fは、メイン熱交換部61A〜61Fと、メイン熱交換部61A〜61Fと異なる上下位置においてメイン熱交換部61A〜61Fに直列に接続されたサブ熱交換部62A〜62Fと、を有している。すなわち、第2熱交換部60Bは、第2ガス側出入口連通空間84Bに連通する第2メイン熱交換部61Bを構成する12本の扁平管63と、第2メイン熱交換部61Bの直下に位置しており第2液側出入口連通空間85Bに連通する第2サブ熱交換部62Bを構成する6本の扁平管63と、が第2折り返し連通空間92Bを通じて直列に接続された構成を有している。第3熱交換部60Cは、第3ガス側出入口連通空間84Cに連通する第3メイン熱交換部61Cを構成する10本の扁平管63と、第3メイン熱交換部61Cの直下に位置しており第3液側出入口連通空間85Cに連通する第3サブ熱交換部62Cを構成する5本の扁平管63と、が第3折り返し連通空間92Cを通じて直列に接続された構成を有している。第4熱交換部60Dは、第4ガス側出入口連通空間84Dに連通する第4メイン熱交換部61Dを構成する9本の扁平管63と、第4メイン熱交換部61Dの直下に位置しており第4液側出入口連通空間85Dに連通する第4サブ熱交換部62Dを構成する4本の扁平管63と、が第4折り返し連通空間92Dを通じて直列に接続された構成を有している。第5熱交換部60Eは、第5ガス側出入口連通空間84Eに連通する第5メイン熱交換部61Eを構成する7本の扁平管63と、第5メイン熱交換部61Eの直下に位置しており第5液側出入口連通空間85Eに連通する第5サブ熱交換部62Eを構成する4本の扁平管63と、が第5折り返し連通空間92Eを通じて直列に接続された構成を有している。第6熱交換部60Fは、第6ガス側出入口連通空間84Fに連通する第6メイン熱交換部61Fを構成する6本の扁平管63と、第6メイン熱交換部61Fの直下に位置しており第6液側出入口連通空間85Fに連通する第6サブ熱交換部62Fを構成する3本の扁平管63と、が第6折り返し連通空間92Fを通じて直列に接続された構成を有している。第1熱交換部60Aは、第1ガス側出入口連通空間84Aに連通する第1メイン熱交換部61Aを構成する14本の扁平管63と、第1液側出入口連通空間85Aに連通する第1サブ熱交換部62Aを構成する7本の扁平管63と、が第1折り返し連通空間92Aを通じて直列に接続された構成を有している。ここで、第1熱交換部60Aは、上下2つの熱交換部60AU、60ALを有している。第1上側熱交換部AUは、第1上側ガス側出入口連通空間84AUに連通する第1上側メイン熱交換部61AUを構成する12本の扁平管63と、第1上側メイン熱交換部61AUの直下に位置しており第1液側出入口連通空間85Aに連通する第1上側サブ熱交換部62AUを構成する5本の扁平管63と、が第1上側折り返し連通空間92AUを通じて直列に接続された構成を有している。第1下側熱交換部ALは、第1下側ガス側出入口連通空間84ALに連通する第1下側メイン熱交換部61ALを構成する最下段の扁平管63Aを含む2本の扁平管63と、第1下側メイン熱交換部61ALの直上に位置しており第1液側出入口連通空間85Aに連通する第1下側サブ熱交換部62ALを構成する2本の扁平管63と、が第1下側折り返し連通空間92ALを通じて直列に接続された構成を有している。
このように、ここでは、上下に配列されるとともに内部に冷媒の通路63bが形成された複数の扁平管63と、隣り合う扁平管63の間を空気が流れる複数の通風路に区画する複数のフィン64と、を有している。扁平管63は、複数の熱交換部60A〜60Fに区分されており、各熱交換部60A〜60Fは、メイン熱交換部61A〜61Fと、メイン熱交換部61A〜61Fと異なる上下位置においてメイン熱交換部61A〜61Fに直列に接続されたサブ熱交換部62A〜62Fと、を有している。そして、複数の熱交換部60A〜60Fのうち最下段の扁平管63Aを含む第1熱交換部60Aを構成する第1メイン熱交換部61Aが、最下段の扁平管63Aを含むように配置されている。
また、ここでは、第1熱交換部60A以外の熱交換部60B〜60Fがすべて、第1熱交換部60Aの上方に配置されている。そして、第1サブ熱交換部62Aは、第1上側サブ熱交換部62AUと、第1上側サブ熱交換部62AUの下方の第1下側サブ熱交換部62ALと、を有している。しかも、第1メイン熱交換部61Aは、第1上側サブ熱交換部62AUの上方において第1上側サブ熱交換部62AUに接続された第1上側メイン熱交換部61AUと、第1下側サブ熱交換部62ALの下方において第1下側サブ熱交換部62ALに接続された第1下側メイン熱交換部61ALと、を有している。
また、ここでは、第1下側サブ熱交換部62ALを構成する扁平管63の数(2本)に対する第1下側メイン熱交換部61ALを構成する扁平管63の数(2本)の比率(=2/2=1.0)が、第1上側サブ熱交換部62AUを構成する扁平管63の数(5本)に対する第1上側メイン熱交換部61AUを構成する扁平管63の数(12本)の比率(=12/5=2.4)よりも小さくなるように設定されている。尚、第1下側サブ熱交換部62ALを構成する扁平管63の数に対する第1下側メイン熱交換部61ALを構成する扁平管63の数の比率は、1.0に限定されるものではないが、0.5〜1.5の範囲内にすることが好ましい。また、第1上側サブ熱交換部62AUを構成する扁平管63の数に対する第1上側メイン熱交換部61AUを構成する扁平管63の数の比率は、2.4に限定されるものではないが、1.7〜3.0の範囲内にすることが好ましい。
また、ここでは、熱交換部60A〜60Fが、上下に並んで配置されており、第1熱交換部60A以外の熱交換部60B〜60Fが、メイン熱交換部61B〜61Fの下方にサブ熱交換部62B〜62Fが配置されている。
次に、上記の構成を有する室外熱交換器11における冷媒の流れについて説明する。
冷房運転時には、室外熱交換器11は、圧縮機8(図1参照)から吐出された冷媒の放熱器として機能する。
圧縮機8(図1参照)から吐出された冷媒は、冷媒管19(図1参照)を通じてガス側分流部材75に送られる。ガス側分流部材75に送られた冷媒は、ガス側冷媒分流母管76から各ガス側冷媒分流枝管77AU、77AL、77B〜77Fに分流されて、第1ヘッダ集合管80の各ガス側出入口連通空間84AU、84AL、84B〜84Fに送られる。
各ガス側出入口連通空間84AU、84AL、84B〜84Fに送られた冷媒は、対応する熱交換部60AU、60AL、60B〜60Fのメイン熱交換部61AU、61AL、61B〜61Fを構成する扁平管63に分流される。各扁平管63に送られた冷媒は、その通路63bを流れる間に室外空気との熱交換によって放熱して、第2ヘッダ集合管90の各折り返し連通空間92AU、92AL、92B〜92Fにおいて合流する。すなわち、冷媒は、メイン熱交換部61AU、61AL、61B〜61Fを通過するのである。このとき、冷媒は、過熱ガス状態から気液二相状態又は飽和状態に近い液状態になるまで放熱する。
各折り返し連通空間92AU、92L、92B〜92Fにおいて合流した冷媒は、対応する熱交換部60AU、60AL、60B〜60Fのサブ熱交換部62AU、62AL、62B〜62Fを構成する扁平管63に分流される。各扁平管63に送られた冷媒は、その通路63bを流れる間に室外空気との熱交換によって放熱して、第1ヘッダ集合管80の各液側出入口連通空間85A〜85Fにおいて合流する。すなわち、冷媒は、サブ熱交換部62AU、62AL、62B〜62Fを通過するのである。このとき、冷媒は、気液二相状態又は飽和状態に近い液状態から過冷却液状態になるまでさらに放熱する。
各液側出入口連通空間85A〜85Fに送られた冷媒は、液側冷媒分流部材70の液側冷媒分流管72A〜72Fに送られて、液側冷媒分流器71において合流する。液側冷媒分流器71において合流した冷媒は、冷媒管20(図1参照)を通じて室外膨張弁12(図1参照)に送られる。
暖房運転時には、室外熱交換器11は、室外膨張弁12(図1参照)において減圧された冷媒の蒸発器として機能する。
室外膨張弁12において減圧された冷媒は、冷媒管20(図1参照)を通じて液側冷媒分流部材70に送られる。液側冷媒分流部材70に送られた冷媒は、液側冷媒分流器71から各液側冷媒分流管72A〜72Fに分流されて、第1ヘッダ集合管80の各液側出入口連通空間85A〜85Fに送られる。
各液側出入口連通空間85A〜85Fに送られた冷媒は、対応する熱交換部60AU、60AL、60B〜60Fのサブ熱交換部62AU、62AL、62B〜62Fを構成する扁平管63に分流される。各扁平管63に送られた冷媒は、その通路63bを流れる間に室外空気との熱交換によって蒸発して、第2ヘッダ集合管90の各折り返し連通空間92AU、92AL、92B〜92Fにおいて合流する。すなわち、冷媒は、サブ熱交換部62AU、62AL、62B〜62Fを通過するのである。このとき、冷媒は、液成分の多い気液二相状態からガス成分の多い気液二相状態又は飽和状態に近いガス状態になるまで蒸発する。
各折り返し連通空間92AU、92AL、92B〜92Fにおいて合流した冷媒は、対応する熱交換部60AU、60AL、60B〜60Fのメイン熱交換部61AU、61AL、61B〜61Fを構成する扁平管63に分流される。各扁平管63に送られた冷媒は、その通路63bを流れる間に室外空気との熱交換によって蒸発して(加熱されて)、第1ヘッダ集合管80の各ガス側出入口連通空間84AU、84AL、84B〜84Fにおいて合流する。すなわち、冷媒は、メイン熱交換部61AU、61AL、61B〜61Fを通過するのである。このとき、冷媒は、ガス成分の多い気液二相状態又は飽和状態に近いガス状態から過熱ガス状態になるまでさらに蒸発する(加熱される)。
各ガス側出入口連通空間84AU、84AL、84B〜84Fに送られた冷媒は、ガス側冷媒分流部材75のガス側冷媒分流枝管77AU、77AL、77B〜77Fに送られて、ガス側冷媒分流母管76において合流する。ガス側冷媒分流母管76において合流した冷媒は、冷媒管19(図1参照)を通じて圧縮機8(図1参照)の吸入側に送られる。
除霜運転時には、室外熱交換器11は、冷房運転時と同様に、圧縮機8(図1参照)から吐出された冷媒の放熱器として機能する。尚、除霜運転時の室外熱交換器11における冷媒の流れは、冷房運転時と同様であるため、ここでは説明を省略する。但し、冷房運転時とは異なり、除霜運転時は、冷媒が、主として、熱交換部60AU、60AL、60B〜60Fに付着した霜を融解させつつ放熱することになる。
(4)特徴
本実施形態の室外熱交換器11(熱交換器)には、以下のような特徴がある。
本実施形態の室外熱交換器11(熱交換器)には、以下のような特徴がある。
<A>
本実施形態の熱交換器11は、上記のように、上下に配列されるとともに内部に冷媒の通路63bが形成された複数の扁平管63と、隣り合う扁平管63の間を空気が流れる複数の通風路に区画する複数のフィン64と、を有している。扁平管63は、複数の熱交換部60A〜60Fに区分されており、各熱交換部60A〜60Fは、ガス側出入口連通空間84A〜84Fに接続されるメイン熱交換部61A〜61Fと、メイン熱交換部61A〜61Fと異なる上下位置においてメイン熱交換部61A〜61Fに直列に接続され液側出入口連通空間85A〜85Fに接続されるサブ熱交換部62A〜62Fと、を有している。そして、ここでは、複数の熱交換部60A〜60Fのうち最下段の扁平管63Aを含む第1熱交換部60Aを構成する第1メイン熱交換部61Aが、最下段の扁平管63Aを含むように配置されている。
本実施形態の熱交換器11は、上記のように、上下に配列されるとともに内部に冷媒の通路63bが形成された複数の扁平管63と、隣り合う扁平管63の間を空気が流れる複数の通風路に区画する複数のフィン64と、を有している。扁平管63は、複数の熱交換部60A〜60Fに区分されており、各熱交換部60A〜60Fは、ガス側出入口連通空間84A〜84Fに接続されるメイン熱交換部61A〜61Fと、メイン熱交換部61A〜61Fと異なる上下位置においてメイン熱交換部61A〜61Fに直列に接続され液側出入口連通空間85A〜85Fに接続されるサブ熱交換部62A〜62Fと、を有している。そして、ここでは、複数の熱交換部60A〜60Fのうち最下段の扁平管63Aを含む第1熱交換部60Aを構成する第1メイン熱交換部61Aが、最下段の扁平管63Aを含むように配置されている。
これに対して、従来の熱交換器では、複数の扁平管が、上下に並ぶ複数の熱交換部に区分されており、各熱交換部が、メイン熱交換部と、メイン熱交換部の下方においてメイン熱交換部に直列に接続されたサブ熱交換部と、を有している。このため、従来の熱交換器では、熱交換部のうち最下段の熱交換部を構成するサブ熱交換部が、最下段の扁平管(本実施形態における扁平管63A)を含むように配置されている。そして、このような従来の熱交換器が暖房運転と除霜運転とを切り換えて行う空気調和装置に採用されると、除霜運転時に最下段の熱交換部に付着した霜を融かすのに必要な時間が、最下段の熱交換部よりも上段側の熱交換部に付着した霜を融かすのに必要な時間よりも長くなりやすくなる。まず、その原因について説明する。
この従来の構成では、暖房運転(冷媒の蒸発器として使用)から除霜運転(冷媒の放熱器として使用)に切り換える際に、最下段の扁平管を含む最下段のサブ熱交換部に液状態の冷媒が溜まりやすい。そして、このような状態で除霜運転を行うと、ガス状態の冷媒が、まず最下段のメイン熱交換部に流入し、その後に、最下段のサブ熱交換部に流入するため、最下段のサブ熱交換部に溜まった液状態の冷媒を蒸発させるのに時間がかかってしまう。すなわち、従来の熱交換器の構成では、除霜運転時に最下段の扁平管を含む最下段のサブ熱交換部が冷媒の流れの下流側に位置することが、除霜運転時に最下段の熱交換部に付着した霜を融かすのに必要な時間が長くなる原因の一つであると推定される。
また、この従来の構成では、除霜運転時にガス状態の冷媒が分岐して各熱交換部のメイン熱交換部に流入する際に、冷媒の液ヘッドの影響を受けて、上段側の熱交換部に比べて最下段の熱交換部に流入するガス状態の冷媒の流量が少なくなり、最下段の熱交換部に付着した霜を融かすのに必要な時間が長くなってしまう。尚、液ヘッドの程度は、熱交換部を構成するサブ熱交換部に含まれる扁平管の高さ位置の影響を受けるため、最下段のサブ熱交換部が最下段の扁平管を含んでいると、冷媒の液ヘッドが大きく、除霜運転時に流入するガス状態の冷媒の流量がさらに少なくなる。すなわち、従来の熱交換器の構成では、除霜運転時に冷媒の液ヘッドによって最下段の熱交換部に流入するガス状態の冷媒流量が低下することが、除霜運転時に最下段の熱交換部に付着した霜を融かすのに必要な時間が長くなる原因の一つであると推定される。
また、この従来の構成では、最下段の扁平管に近いフィンの下端部分がドレンパン(本実施形態における底フレーム42)に接しているため、最下段の扁平管を含む最下段のサブ熱交換部からドレンパンへの放熱が発生しやすい。そして、このような状態で除霜運転を行うと、最下段のサブ熱交換部からドレンパンへの放熱によって、上段側の熱交換部に比べて最下段の熱交換部における温度が上昇しにくくなり、最下段の熱交換部に付着した霜を融かすのに必要な時間が長くなってしまう。すなわち、従来の熱交換器の構成では、最下段の扁平管を含む最下段のサブ熱交換部からドレンパンへの放熱が、除霜運転時に最下段の熱交換部に付着した霜を融かすのに必要な時間が長くなる原因の一つであると推定される。
このように、従来の熱交換器では、最下段のサブ熱交換部が最下段の扁平管を含むことに起因して、暖房運転と除霜運転とを切り換えて行う空気調和装置に採用した場合に、最下段の熱交換部に付着した霜を融かすのに必要な時間が、最下段の熱交換部よりも上段側の熱交換部に付着した霜を融かすのに必要な時間よりも長くなっているものと推定される。
そこで、ここでは、従来の熱交換器とは異なり、上記のように、熱交換部60A〜60Fのうち最下段の扁平管63Aを含む第1熱交換部60Aを構成する第1メイン熱交換部61Aを、最下段の扁平管63Aを含むように配置している。
そして、上記のように、この構成を有する熱交換器11を暖房運転と除霜運転とを切り換えて行う空気調和装置1に採用した場合には、第1熱交換部60Aに着目すると、暖房運転(冷媒の蒸発器として使用)時には、図8に示すように、気液二相状態の冷媒が第1サブ熱交換部62Aに流入し、第1サブ熱交換部62Aに流入した気液二相状態の冷媒は、第1サブ熱交換部62A、最下段の扁平管63Aを含む第1メイン熱交換部61Aの順に通過して加熱され、第1熱交換部60Aから流出することになる。また、除霜運転(冷媒の放熱器として使用)時には、図9に示すように、ガス状態の冷媒が第1メイン熱交換部61Aに流入し、第1メイン熱交換部61Aに流入したガス状態の冷媒は、最下段の扁平管63Aを含む第1メイン熱交換部61A、第1サブ熱交換部62Aの順に通過して冷却され、第1熱交換部60Aから流出することになる。すなわち、ここでは、除霜運転時に、最下段の扁平管63Aを含む第1メイン熱交換部61Aが冷媒の流れの上流側に位置することになる。このため、ここでは、ガス状態の冷媒を最下段の扁平管63Aを含む第1メイン熱交換部61Aに流入させて最下段の第1サブ熱交換部62Aに溜まる液状態の冷媒を積極的に加熱して蒸発させるとともに、最下段の第1熱交換部60Aにおける温度を速やかに上昇させることができるようになり、これにより、従来の熱交換器を採用する場合に比べて、除霜運転時に最下段の熱交換部63Aに付着した霜を融かすのに必要な時間を短くすることができる。
このように、ここでは、上記の構成を有する熱交換器11を暖房運転と除霜運転とを切り換えて行う空気調和装置1に採用することによって、除霜運転時に最下段の熱交換部60Aに付着した霜を融かすのに必要な時間を短くすることができる。
<B>
また、本実施形態の熱交換器11は、上記のように、第1熱交換部60A以外の熱交換部60B〜60Fがすべて、第1熱交換部60Aの上方に配置されている。そして、第1サブ熱交換部62Aは、第1上側サブ熱交換部62AUと、第1上側サブ熱交換部62AUの下方の第1下側サブ熱交換部62ALと、を有している。しかも、第1メイン熱交換部61Aは、第1上側サブ熱交換部62AUの上方において第1上側サブ熱交換部62AUに接続された第1上側メイン熱交換部61AUと、第1下側サブ熱交換部62ALの下方において第1下側サブ熱交換部62ALに接続された第1下側メイン熱交換部61ALと、を有している。
また、本実施形態の熱交換器11は、上記のように、第1熱交換部60A以外の熱交換部60B〜60Fがすべて、第1熱交換部60Aの上方に配置されている。そして、第1サブ熱交換部62Aは、第1上側サブ熱交換部62AUと、第1上側サブ熱交換部62AUの下方の第1下側サブ熱交換部62ALと、を有している。しかも、第1メイン熱交換部61Aは、第1上側サブ熱交換部62AUの上方において第1上側サブ熱交換部62AUに接続された第1上側メイン熱交換部61AUと、第1下側サブ熱交換部62ALの下方において第1下側サブ熱交換部62ALに接続された第1下側メイン熱交換部61ALと、を有している。
この構成では、第1熱交換部60Aに着目すると、暖房運転(冷媒の蒸発器として使用)時には、図8に示すように、気液二相状態の冷媒が第1上側サブ熱交換部62AU及び第1下側サブ熱交換部62ALに流入する。そして、第1上側サブ熱交換部62AUに流入した気液二相状態の冷媒は、第1上側サブ熱交換部62AU、第1上側サブ熱交換部62AUの上方に位置する第1上側メイン熱交換部61AUの順に通過して加熱され、第1熱交換部60Aから流出することになる。第1下側サブ熱交換部62ALに流入した気液二相状態の冷媒は、第1下側サブ熱交換部62AL、第1下側サブ熱交換部62ALの下方に位置する第1下側メイン熱交換部61ALの順に通過して加熱され、第1熱交換部60Aから流出することになる。また、除霜運転(冷媒の放熱器として使用)時には、図9に示すように、ガス状態の冷媒が第1上側メイン熱交換部61AU及び第1下側メイン熱交換部61ALに流入する。そして、第1上側メイン熱交換部61AUに流入したガス状態の冷媒は、第1上側メイン熱交換部61AU、第1上側メイン熱交換部61AUの下方に位置する第1上側サブ熱交換部62AUの順に通過して冷却され、第1熱交換部60Aから流出することになる。第1下側メイン熱交換部61ALに流入したガス状態の冷媒は、第1下側メイン熱交換部61AL、第1下側メイン熱交換部61ALの上方に位置する第1下側サブ熱交換部62ALの順に通過して冷却され、第1熱交換部60Aから流出することになる。
<C>
また、本実施形態の熱交換器11は、上記のように、第1下側サブ熱交換部62ALを構成する扁平管63の数に対する第1下側メイン熱交換部61ALを構成する扁平管63の数の比率が、第1上側サブ熱交換部62AUを構成する扁平管63の数に対する第1上側メイン熱交換部61AUを構成する扁平管63の数の比率よりも小さくなるように設定されている。
また、本実施形態の熱交換器11は、上記のように、第1下側サブ熱交換部62ALを構成する扁平管63の数に対する第1下側メイン熱交換部61ALを構成する扁平管63の数の比率が、第1上側サブ熱交換部62AUを構成する扁平管63の数に対する第1上側メイン熱交換部61AUを構成する扁平管63の数の比率よりも小さくなるように設定されている。
上記<B>の構成では、第1上側メイン熱交換部61AUの下方に第1上側サブ熱交換部62AUが配置されるとともに、第1下側サブ熱交換部62ALの下方に第1下側メイン熱交換部61ALが配置された第1熱交換部60Aを有する構成となる。この構成では、暖房運転(冷媒の蒸発器として使用)時に、図8に示すように、第1熱交換部60Aのうち第1下側サブ熱交換部62AL及び第1下側メイン熱交換部61AL(第1下側熱交換部60AL)が、冷媒が第1下側サブ熱交換部62ALを通過した後に第1下側サブ熱交換部62ALの下方に配置された第1下側メイン熱交換部61ALを通過する、いわゆるダウンフロー型の蒸発器として機能することになる。ここで、ダウンフロー型の蒸発器においては、気液二相状態の流体を下方に向かって送る際に流体の分流を伴うと、流体の偏流が発生しやすい。このため、第1下側サブ熱交換部62AL及び第1下側メイン熱交換部61ALにおいても、第1下側サブ熱交換部62ALを構成する扁平管63から第1下側メイン熱交換部61ALを構成する扁平管63に冷媒を下方に向かって送る際に冷媒の分流を伴うため、冷媒の偏流が発生するおそれがある。このとき、第1下側サブ熱交換部62ALを構成する扁平管63の数に対する第1下側メイン熱交換部61ALを構成する扁平管63の数の比率が大きくなると、冷媒の偏流が発生するおそれが高くなる。
そこで、ここでは、上記のように、第1熱交換部60Aについては、第1下側サブ熱交換部62ALを構成する扁平管63の数に対する第1下側メイン熱交換部61ALを構成する扁平管63の数の比率を、第1上側サブ熱交換部62AUを構成する扁平管63の数に対する第1上側メイン熱交換部61AUを構成する扁平管63の数の比率よりも小さくなるように設定している。
これにより、ここでは、暖房運転(冷媒の蒸発器として使用)時に、第1下側サブ熱交換部62ALを構成する扁平管63から第1下側メイン熱交換部61AUを構成する扁平管63に冷媒を下方に向かって送る際に、冷媒の分流に伴う冷媒の偏流を抑えることができる。
<D>
また、本実施形態の熱交換器11は、上記のように、熱交換部60A〜60Fが、上下に並んで配置されており、第1熱交換部60A以外の熱交換部60B〜60Fが、メイン熱交換部61B〜61Fの下方にサブ熱交換部62B〜62Fが配置されている。
また、本実施形態の熱交換器11は、上記のように、熱交換部60A〜60Fが、上下に並んで配置されており、第1熱交換部60A以外の熱交換部60B〜60Fが、メイン熱交換部61B〜61Fの下方にサブ熱交換部62B〜62Fが配置されている。
この構成では、第1熱交換部60A以外の熱交換部60B〜60Fに着目すると、暖房運転(冷媒の蒸発器として使用)時には、気液二相状態の冷媒がサブ熱交換部62B〜62Fに流入し、サブ熱交換部62B〜62Fに流入した気液二相状態の冷媒は、サブ熱交換部62B〜62F、サブ熱交換部62B〜62Fの上方に位置するメイン熱交換部61B〜61Fの順に通過して加熱され、熱交換部60B〜60Fから流出することになる。また、除霜運転(冷媒の放熱器として使用)時には、ガス状態の冷媒がメイン熱交換部61B〜61Fに流入し、メイン熱交換部61B〜61Fに流入したガス状態の冷媒は、メイン熱交換部61B〜61F、メイン熱交換部61B〜61Fの下方に位置するサブ熱交換部62B〜62Fの順に通過して冷却され、熱交換部60B〜60Fから流出することになる。
(5)変形例
<A>
上記実施形態の室外熱交換器11(熱交換器)では、最下段の扁平管63Aを含む最下段の第1熱交換部60Aをメイン熱交換部61Aが最下段の扁平管63Aを含むように配置した構成を、第1熱交換部60Aを、第1上側熱交換部60AUと、第1下側メイン熱交換部61ALが最下段の扁平管63Aを含むように配置された第1下側熱交換部60ALと、に分けることによって実現している(図6〜図9参照)。この構成は、第1熱交換部60Aに対応する第1出入口連通空間82Aを3つの出入口連通空間84AU、85A、84ALに仕切るように2つの仕切板86を第1ヘッダ集合管80に設け、かつ、第1熱交換部60Aに対応する第1折り返し連通空間92Aを2つの折り返し連通空間92AU、92ALに仕切るように仕切板93を第2ヘッダ集合管90に設けることによって得られている。この構成では、第1液側出入口連通空間85Aが第1上側熱交換部60AU及び第1下側熱交換部60ALに共通の液側出入口連通空間になっており、その意味で、第1上側熱交換部60AUと第1下側熱交換部60ALとは、互いに独立した熱交換部とはなっていない。
<A>
上記実施形態の室外熱交換器11(熱交換器)では、最下段の扁平管63Aを含む最下段の第1熱交換部60Aをメイン熱交換部61Aが最下段の扁平管63Aを含むように配置した構成を、第1熱交換部60Aを、第1上側熱交換部60AUと、第1下側メイン熱交換部61ALが最下段の扁平管63Aを含むように配置された第1下側熱交換部60ALと、に分けることによって実現している(図6〜図9参照)。この構成は、第1熱交換部60Aに対応する第1出入口連通空間82Aを3つの出入口連通空間84AU、85A、84ALに仕切るように2つの仕切板86を第1ヘッダ集合管80に設け、かつ、第1熱交換部60Aに対応する第1折り返し連通空間92Aを2つの折り返し連通空間92AU、92ALに仕切るように仕切板93を第2ヘッダ集合管90に設けることによって得られている。この構成では、第1液側出入口連通空間85Aが第1上側熱交換部60AU及び第1下側熱交換部60ALに共通の液側出入口連通空間になっており、その意味で、第1上側熱交換部60AUと第1下側熱交換部60ALとは、互いに独立した熱交換部とはなっていない。
しかし、最下段の扁平管63Aを含む最下段の第1熱交換部60Aをメイン熱交換部61Aが最下段の扁平管63Aを含むように配置した構成は、これに限定されるものではない。
例えば、上記実施形態の熱交換器11において、第1液側出入口連通空間85Aを上下2つに仕切る仕切板を第1ヘッダ集合管80にさらに設けることによって2つの液側出入口連通空間とし、第1上側熱交換部60AUと第1下側熱交換部60ALとが、互いに独立した熱交換部となるようにしてもよい。
具体的には、本変形例の室外熱交換器11では、図10〜図14に示すように、複数の扁平管63が上下に並ぶ複数(ここでは、7個)の熱交換部60A〜60Gに区分されている。具体的には、ここでは、下から上に向かって順に、最下段の熱交換部である第1熱交換部60A、第2熱交換部60B・・・第6熱交換部60F、第7熱交換部60Gが形成されている。第1熱交換部60Aは、最下段の扁平管63Aを含む4本の扁平管63を有している。第2熱交換部60Bは、17本の扁平管63を有している。第3熱交換部60Cは、18本の扁平管63を有している。第4熱交換部60Dは、15本の扁平管63を有している。第5熱交換部60Eは、13本の扁平管63を有している。第6熱交換部60Fは、11本の扁平管63を有している。第7熱交換部60Gは、9本の扁平管63を有している。
第1ヘッダ集合管80は、その内部空間が仕切板81によって上下に仕切られることによって、各熱交換部60A〜60Gに対応する出入口連通空間82A〜82Gが形成されている。また、各出入口連通空間82A〜82Gは、仕切板83によって上下2つに仕切られている。これにより、第1熱交換部60Aに対応する第1出入口連通空間82Aを除いた出入口連通空間82B〜82Gには、上側のガス側出入口連通空間84B〜84Gと、下側の液側出入口連通空間85B〜85Gと、が形成されており、第1熱交換部60Aに対応する第1出入口連通空間82Aには、上側の第1液側出入口連通空間85Aと、下側の第1ガス側出入口連通空間84Aと、が形成されている。
そして、第2ガス側出入口連通空間84Bは、第2熱交換部60Bを構成する扁平管63のうち上から12本に連通し、第2液側出入口連通空間85Bは、第2熱交換部60Bを構成する扁平管63の残り5本の扁平管63に連通している。第3ガス側出入口連通空間84Cは、第3熱交換部60Cを構成する扁平管63のうち上から12本に連通し、第3液側出入口連通空間85Cは、第3熱交換部60Cを構成する扁平管63の残り6本の扁平管63に連通している。第4ガス側出入口連通空間84Dは、第4熱交換部60Dを構成する扁平管63のうち上から10本に連通し、第4液側出入口連通空間85Dは、第4熱交換部60Dを構成する扁平管63の残り5本の扁平管63に連通している。第5ガス側出入口連通空間84Eは、第5熱交換部60Eを構成する扁平管63のうち上から9本に連通し、第5液側出入口連通空間85Eは、第5熱交換部60Eを構成する扁平管63の残り4本の扁平管63に連通している。第6ガス側出入口連通空間84Fは、第6熱交換部60Fを構成する扁平管63のうち上から7本に連通し、第6液側出入口連通空間85Fは、第6熱交換部60Fを構成する扁平管63の残り4本の扁平管63に連通している。第7ガス側出入口連通空間84Gは、第7熱交換部60Gを構成する扁平管63のうち上から6本に連通し、第7液側出入口連通空間85Gは、第7熱交換部60Gを構成する扁平管63の残り3本の扁平管63に連通している。第1ガス側出入口連通空間84Aは、第1熱交換部60Aを構成する扁平管63のうち最下段の扁平管63Aを含む下から2本に連通し、第1液側出入口連通空間85Aは、第1熱交換部60Aを構成する扁平管63の残り2本に連通している。
ここで、ガス側出入口連通空間84A〜84Gに連通する扁平管63をメイン熱交換部61A〜61Gとし、各液側出入口連通空間85A〜85Gに連通する扁平管63をサブ熱交換部62A〜62Gとする。すなわち、第2出入口連通空間82Bでは、第2ガス側出入口連通空間84Bが第2熱交換部60Bを構成する扁平管63のうち上から12本に連通し(第2メイン熱交換部61B)、第2液側出入口連通空間85Bが第2熱交換部60Bを構成する扁平管63の残り5本の扁平管63に連通している(第2サブ熱交換部62B)。第3出入口連通空間82Cでは、第3ガス側出入口連通空間84Cが第3熱交換部60Cを構成する扁平管63のうち上から12本に連通し(第3メイン熱交換部61C)、第3液側出入口連通空間85Cが第3熱交換部60Cを構成する扁平管63の残り6本の扁平管63に連通している(第3サブ熱交換部62C)。第4出入口連通空間82Dでは、第4ガス側出入口連通空間84Dが第4熱交換部60Dを構成する扁平管63のうち上から10本に連通し(第4メイン熱交換部61D)、第4液側出入口連通空間85Dが第4熱交換部60Dを構成する扁平管63の残り5本の扁平管63に連通している(第4サブ熱交換部62D)。第5出入口連通空間82Eでは、第5ガス側出入口連通空間84Eが第5熱交換部60Eを構成する扁平管63のうち上から9本に連通し(第5メイン熱交換部61E)、第5液側出入口連通空間85Eが第5熱交換部60Eを構成する扁平管63の残り4本の扁平管63に連通している(第5サブ熱交換部62E)。第6出入口連通空間82Fでは、第6ガス側出入口連通空間84Fが第6熱交換部60Fを構成する扁平管63のうち上から7本に連通し(第6メイン熱交換部61F)、第6液側出入口連通空間85Fが第5熱交換部60Fを構成する扁平管63の残り4本の扁平管63に連通している(第6サブ熱交換部62F)。第7出入口連通空間82Gでは、第7ガス側出入口連通空間84Gが第7熱交換部60Gを構成する扁平管63のうち上から6本に連通し(第7メイン熱交換部61G)、第7液側出入口連通空間85Gが第7熱交換部60Gを構成する扁平管63の残り3本の扁平管63に連通している(第7サブ熱交換部62G)。第1出入口連通空間82Aでは、第1ガス側出入口連通空間84Aが第1熱交換部60Aを構成する扁平管63のうち最下段の扁平管63Aを含む下から2本に連通し(第1メイン熱交換部61A)、第1液側出入口連通空間85Aが第1熱交換部60Aを構成する扁平管63の残り2本に連通している(第1サブ熱交換部62A)。
また、第1ヘッダ集合管80には、暖房運転時に室外膨張弁12(図1参照)から送られる冷媒を各液側出入口連通空間85A〜85Gに分流して送る液側分流部材70と、冷房運転時に圧縮機8(図1参照)から送られる冷媒を各ガス側出入口連通空間84A〜84Gに分流して送るガス側分流部材75と、が接続されている。
液側分流部材70は、冷媒管20(図1参照)に接続される液側冷媒分流器71と、液側冷媒分流器71から延びており各液側出入口連通空間85A〜85Gに接続される液側冷媒分流管72A〜72Gと、を有している。ここで、液側冷媒分流管72A〜72Gは、キャピラリチューブを有しており、サブ熱交換部62A〜62Gへの分流比率に応じた長さや内径のものが使用されている。
ガス側分流部材75は、冷媒管19(図1参照)に接続されるガス側冷媒分流母管76と、ガス側冷媒分流母管76から延びており各ガス側出入口連通空間84A〜84Gに接続されるガス側冷媒分流枝管77A〜77Gと、を有している。
第2ヘッダ集合管90は、その内部空間が仕切板91によって上下に仕切られることで、各熱交換部60A〜60Gに対応する折り返し連通空間92A〜92Gが形成されている。尚、第2ヘッダ集合管90の内部空間は、上記のように、仕切板91によって仕切られただけの構成に限定されるものではなく、第2ヘッダ集合管90内における冷媒の流れ状態を良好に維持するための工夫がなされた構成であってもよい。
そして、各折り返し連通空間92A〜92Gは、対応する熱交換部60A〜60Gを構成する扁平管63のすべてに連通している。すなわち、第2折り返し連通空間92Bは、第2熱交換部60Bを構成する17本の扁平管63のすべてに連通している。第3折り返し連通空間92Cは、第3熱交換部60Cを構成する18本の扁平管63のすべてに連通している。第4折り返し連通空間92Dは、第4熱交換部60Dを構成する15本の扁平管63のすべてに連通している。第5折り返し連通空間92Eは、第5熱交換部60Eを構成する13本の扁平管63のすべてに連通している。第6折り返し連通空間92Fは、第6熱交換部60Fを構成する11本の扁平管63のすべてに連通している。第7折り返し連通空間92Gは、第7熱交換部60Gを構成する9本の扁平管63のすべてに連通している。第1折り返し連通空間92Aは、第1熱交換部60Aを構成する最下段の扁平管63Aを含む4本の扁平管63のすべてに連通している。
これにより、各熱交換部60A〜60Gは、メイン熱交換部61A〜61Gと、メイン熱交換部61A〜61Gと異なる上下位置においてメイン熱交換部61A〜61Gに直列に接続されたサブ熱交換部62A〜62Gと、を有している。すなわち、第2熱交換部60Bは、第2ガス側出入口連通空間84Bに連通する第2メイン熱交換部61Bを構成する12本の扁平管63と、第2メイン熱交換部61Bの直下に位置しており第2液側出入口連通空間85Bに連通する第2サブ熱交換部62Bを構成する5本の扁平管63と、が第2折り返し連通空間92Bを通じて直列に接続された構成を有している。第3熱交換部60Cは、第3ガス側出入口連通空間84Cに連通する第3メイン熱交換部61Cを構成する12本の扁平管63と、第3メイン熱交換部61Cの直下に位置しており第3液側出入口連通空間85Cに連通する第3サブ熱交換部62Cを構成する6本の扁平管63と、が第3折り返し連通空間92Cを通じて直列に接続された構成を有している。第4熱交換部60Dは、第4ガス側出入口連通空間84Dに連通する第4メイン熱交換部61Dを構成する10本の扁平管63と、第4メイン熱交換部61Dの直下に位置しており第4液側出入口連通空間85Dに連通する第4サブ熱交換部62Dを構成する5本の扁平管63と、が第4折り返し連通空間92Dを通じて直列に接続された構成を有している。第5熱交換部60Eは、第5ガス側出入口連通空間84Eに連通する第5メイン熱交換部61Eを構成する9本の扁平管63と、第5メイン熱交換部61Eの直下に位置しており第5液側出入口連通空間85Eに連通する第5サブ熱交換部62Eを構成する4本の扁平管63と、が第5折り返し連通空間92Eを通じて直列に接続された構成を有している。第6熱交換部60Fは、第6ガス側出入口連通空間84Fに連通する第6メイン熱交換部61Fを構成する7本の扁平管63と、第6メイン熱交換部61Fの直下に位置しており第6液側出入口連通空間85Fに連通する第6サブ熱交換部62Fを構成する4本の扁平管63と、が第6折り返し連通空間92Fを通じて直列に接続された構成を有している。第7熱交換部60Gは、第7ガス側出入口連通空間84Gに連通する第7メイン熱交換部61Gを構成する6本の扁平管63と、第7メイン熱交換部61Gの直下に位置しており第7液側出入口連通空間85Gに連通する第7サブ熱交換部62Gを構成する3本の扁平管63と、が第7折り返し連通空間92Gを通じて直列に接続された構成を有している。第1熱交換部60Aは、第1ガス側出入口連通空間84Aに連通する第1メイン熱交換部61Aを構成する最下段の扁平管63Aを含む2本の扁平管63と、第1メイン熱交換部61Aの直上に位置しており第1液側出入口連通空間85Aに連通する第1サブ熱交換部62Aを構成する2本の扁平管63と、が第1折り返し連通空間92Aを通じて直列に接続された構成を有している。
このように、ここでは、上記実施形態と同様に、上下に配列されるとともに内部に冷媒の通路63bが形成された複数の扁平管63と、隣り合う扁平管63の間を空気が流れる複数の通風路に区画する複数のフィン64と、を有している。扁平管63は、複数の熱交換部60A〜60Gに区分されており、各熱交換部60A〜60Gは、メイン熱交換部61A〜61Gと、メイン熱交換部61A〜61Gと異なる上下位置においてメイン熱交換部61A〜61Gに直列に接続されたサブ熱交換部62A〜62Gと、を有している。そして、複数の熱交換部60A〜60Gのうち最下段の扁平管63Aを含む第1熱交換部60Aを構成する第1メイン熱交換部61Aが、最下段の扁平管63Aを含むように配置されている。
このため、本変形例の構成では、上記実施形態と同様に、除霜運転時に最下段の熱交換部60Aに付着した霜を融かすのに必要な時間を短くすることができる。
また、ここでは、第1熱交換部60A以外の熱交換部60B〜60Gがすべて、第1熱交換部60Aの上方に配置されている。そして、第1熱交換部60Aは、第1サブ熱交換部62Aの下方に第1メイン熱交換部61Aが配置されている。
本変形例の構成では、第1熱交換部60Aに着目すると、暖房運転(冷媒の蒸発器として使用)時には、図13に示すように、気液二相状態の冷媒が第1サブ熱交換部62Aに流入し、第1サブ熱交換部62Aに流入した気液二相状態の冷媒は、第1サブ熱交換部62A、第1サブ熱交換部62Aの下方に位置する第1メイン熱交換部61Aの順に通過して加熱され、第1熱交換部60Aから流出することになる。また、除霜運転(冷媒の放熱器として使用)時には、図14に示すように、ガス状態の冷媒が第1メイン熱交換部61Aに流入し、第1メイン熱交換部61Aに流入したガス状態の冷媒は、第1メイン熱交換部61A、第1メイン熱交換部61Aの上方に位置する第1サブ熱交換部62Aの順に通過して冷却され、第1熱交換部60Aから流出することになる。
上記の構成では、第1サブ熱交換部62Aの下方に第1メイン熱交換部61Aが配置された第1熱交換部60Aを有しているため、上記実施形態と同様に、暖房運転(冷媒の蒸発器として使用)時に、図13に示すように、第1熱交換部60Aが、冷媒が第1サブ熱交換部62Aを通過した後に第1サブ熱交換部62Aの下方に配置された第1メイン熱交換部61Aを通過する、いわゆるダウンフロー型の蒸発器として機能することになる。このため、本変形例の第1熱交換部60Aにおいても、第1サブ熱交換部62Aを構成する扁平管63から第1メイン熱交換部61Aを構成する扁平管63に冷媒を下方に向かって送る際に冷媒の分流を伴うため、冷媒の偏流が発生するおそれがある。このとき、第1サブ熱交換部62Aを構成する扁平管63の数に対する第1メイン熱交換部61Aを構成する扁平管63の数の比率が大きくなると、冷媒の偏流が発生するおそれが高くなる。
そこで、ここでは、第1サブ熱交換部62Aを構成する扁平管63の数(2本)に対する第1メイン熱交換部61Aを構成する扁平管63の数(2本)の比率(=2/2=1.0)が、他の熱交換部60B〜60Gにおけるサブ熱交換部62B〜62Gを構成する扁平管の数(3〜6本)に対するメイン熱交換部61A〜61Gを構成する扁平管63の数(6〜12本)の比率(=7/4〜12/5=1.8〜2.4)よりも小さくなるように設定されている。尚、第1サブ熱交換部62Aを構成する扁平管63の数に対する第1メイン熱交換部61Aを構成する扁平管63の数の比率は、1.0に限定されるものではないが、0.5〜1.5の範囲内にすることが好ましい。また、他のサブ熱交換部62B〜62Gを構成する扁平管63の数に対する他のメイン熱交換部61B〜61Gを構成する扁平管63の数の比率は、1.8〜2.4に限定されるものではないが、1.7〜3.0の範囲内にすることが好ましい。
これにより、ここでは、上記実施形態と同様に、暖房運転(冷媒の蒸発器として使用)時に、第1サブ熱交換部62Aを構成する扁平管63から第1メイン熱交換部61Aを構成する扁平管63に冷媒を下方に向かって送る際に、冷媒の分流に伴う冷媒の偏流を抑えることができる。
<B>
上記実施形態及び変形例<A>では、6つや7つの熱交換部を有する室外熱交換器11に対して本発明を適用したが、これに限定されるものではなく、熱交換部の数は6つよりも少なくてもよいし、7つよりも多くてもよい。
上記実施形態及び変形例<A>では、6つや7つの熱交換部を有する室外熱交換器11に対して本発明を適用したが、これに限定されるものではなく、熱交換部の数は6つよりも少なくてもよいし、7つよりも多くてもよい。
また、各熱交換部60A〜60Gを構成する扁平管63の本数や、各熱交換部60A〜60Gにおけるメイン熱交換部61A〜61Gとサブ熱交換部62A〜62Gの本数の分け方も、上記実施形態や変形例<A>に限定されるものではない。
また、上記実施形態及び変形例<A>では、上吹き型の室外ユニット2に設けられた室外熱交換器11に対して本発明を適用したが、他の型式の室外ユニットに設けられた室外熱交換器に本発明を適用してもよい。
本発明は、上下に配列されるとともに内部に冷媒の通路が形成された複数の扁平管と、隣り合う扁平管の間を空気が流れる複数の通風路に区画する複数のフィンと、を有する熱交換器に対して、広く適用可能である。
11 室外熱交換器(熱交換器)
60A〜60G 熱交換部
60A 第1熱交換部
61A〜61G メイン熱交換部
61A 第1メイン熱交換部
61AU 第1上側メイン熱交換部
61AL 第1下側メイン熱交換部
62A〜62G サブ熱交換部
62A 第1サブ熱交換部
62AU 第1上側サブ熱交換部
62AL 第1下側サブ熱交換部
63 扁平管
63b 通路
64 フィン
60A〜60G 熱交換部
60A 第1熱交換部
61A〜61G メイン熱交換部
61A 第1メイン熱交換部
61AU 第1上側メイン熱交換部
61AL 第1下側メイン熱交換部
62A〜62G サブ熱交換部
62A 第1サブ熱交換部
62AU 第1上側サブ熱交換部
62AL 第1下側サブ熱交換部
63 扁平管
63b 通路
64 フィン
Claims (6)
- 上下に配列されるとともに内部に冷媒の通路(63b)が形成された複数の扁平管(63)と、
隣り合う前記扁平管の間を空気が流れる複数の通風路に区画する複数のフィン(64)と、
を有しており、
前記扁平管は、複数の熱交換部(60A〜60G)に区分されており、
各前記熱交換部は、メイン熱交換部(61A〜61G)と、前記メイン熱交換部と異なる上下位置において前記メイン熱交換部に直列に接続されたサブ熱交換部(62A〜62G)と、を有しており、
前記熱交換部のうち最下段の前記扁平管を含む熱交換部を第1熱交換部(60A)とし、前記第1熱交換部を構成するメイン熱交換部及びサブ熱交換部を第1メイン熱交換部(61A)及び第1サブ熱交換部(62A)とすると、
前記第1メイン熱交換部は、最下段の前記扁平管を含むように配置されている、
熱交換器(11)。 - 前記第1熱交換部以外の前記熱交換部はすべて、前記第1熱交換部の上方に配置されており、
前記第1熱交換部は、前記第1サブ熱交換部の下方に前記第1メイン熱交換部が配置されている、
請求項1に記載の熱交換器。 - 前記第1サブ熱交換部を構成する前記扁平管の数に対する前記第1メイン熱交換部を構成する前記扁平管の数の比率は、他の前記熱交換部における前記サブ熱交換部を構成する前記扁平管の数に対する前記メイン熱交換部を構成する前記扁平管の数の比率よりも小さくなるように設定されている、
請求項2に記載の熱交換器。 - 前記第1熱交換部以外の前記熱交換部はすべて、前記第1熱交換部の上方に配置されており、
前記第1サブ熱交換部は、第1上側サブ熱交換部(62AU)と、前記第1上側サブ熱交換部の下方の第1下側サブ熱交換部(62AL)と、を有しており、
前記第1メイン熱交換部は、前記第1上側サブ熱交換部の上方において前記第1上側サブ熱交換部に接続された第1上側メイン熱交換部(61AU)と、前記第1下側サブ熱交換部の下方において前記第1下側サブ熱交換部に接続された第1下側メイン熱交換部(61AL)と、を有している、
請求項1に記載の熱交換器。 - 前記第1下側サブ熱交換部を構成する前記扁平管の数に対する前記第1下側メイン熱交換部を構成する前記扁平管の数の比率は、前記第1上側サブ熱交換部を構成する前記扁平管の数に対する前記第1上側メイン熱交換部を構成する前記扁平管の数の比率よりも小さくなるように設定されている、
請求項4に記載の熱交換器。 - 前記熱交換部は、上下に並んで配置されており、
前記第1熱交換部以外の前記熱交換部は、前記メイン熱交換部の下方に前記サブ熱交換部が配置されている、
請求項1〜5のいずれか1項に記載の熱交換器。
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