JP2012107841A - フィンチューブ型熱交換器、およびこれを用いた空気調和機 - Google Patents

Abstract

【課題】複数の冷媒経路における、冷媒の乾き度のアンバランスを抑制することができるフィンチューブ型熱交換器、およびこれを用いた空気調和機を得る。
【解決手段】熱交換器は、ケーシング１０内の背面側に配置される背面主熱交換器３ｆ１、３ｆ２および背面補助熱交換器３ｅと、ケーシング１０内の前面側に配置される前面下部主熱交換器３ｄ１、３ｄ２とを備え、背面主熱交換器３ｆ１、３ｆ２および背面補助熱交換器３ｅを通過する冷媒経路と、前面下部主熱交換器３ｄ１、３ｄ２を通過する冷媒経路とを、分配器により分岐し、背面主熱交換器３ｆ１、３ｆ２および背面補助熱交換器３ｅの容量が、前面下部主熱交換器３ｄ１、３ｄ２の容量より大きく形成されたものである。
【選択図】図２

Description

本発明は、冷媒と気体等の流体間での熱交換を行うためのフィンチューブ型熱交換器、およびこれを用いた空気調和機に関するものである。

従来の技術においては、例えば、「前記２つの熱交換器のうち、前記作動冷媒の冷媒クオリティの小さい側の熱交換器の伝熱管を扁平管とし、前記作動冷媒の冷媒クオリティの大きい側の熱交換器の伝熱管を円管とした」ものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。

特開２００８−２６１５１７号公報（請求項１）

上記特許文献１の技術は、複数の冷媒パス（冷媒の通過経路）を形成しているが、１つのパスの長さが同一である。このため、各熱交換器を通過する気体の風速が異なる場合など、熱交換器の熱負荷が異なる場合には、各パスでの冷媒の乾き度にアンバランスが生じ、熱交換性能が低下する、という問題点があった。

本発明は、上記のような課題を解決するためになされたもので、複数の冷媒経路における、冷媒の乾き度のアンバランスを抑制することができるフィンチューブ型熱交換器、およびこれを用いた空気調和機を得るものである。

本発明に係るフィンチューブ型熱交換器は、複数平行に配置され、その間を空気が流動する板状フィンと、この各板状フィンに挿入され、内部を作動冷媒が通過し、気体通過方向に対して直角方向の段方向へ複数段設けられるとともに気体通過方向の列方向に複数列設けられた複数の伝熱管とから構成される熱交換器を備え、ケーシング内に収納されるフィンチューブ型熱交換器であって、前記熱交換器は、前記ケーシング内の背面側に配置される背面熱交換器と、前記ケーシング内の前面側に配置される前面熱交換器とを備え、前記背面熱交換器を通過する冷媒経路と、前記前面熱交換器を通過する冷媒経路とを、分配器により分岐し、前記背面熱交換器の容量が前記前面熱交換器の容量より大きく形成されたものである。

本発明は、複数の冷媒経路における、冷媒の乾き度のアンバランスを抑制することができる。
また、冷媒の乾き度のアンバランスを抑制することで、熱交換性能を向上させることができる。

実施の形態１における熱交換器を用いた空気調和機の側面断面図である。 実施の形態１における冷媒流路を示す構成図である。 実施の形態１における冷媒経路を説明する簡易説明図である。 実施の形態１における分配器を示す図である。 実施の形態１における円管−扁平管ジョイントを示す断面図および斜視図である。 実施の形態１における扁平管を示す断面図である。 実施の形態１における円管−扁平管ジョイントと扁平管との接続状態を示す側面図および断面図である。 実施の形態１におけるＵベンドおよび３方管を示す側面図である。 実施の形態１における熱交換器の再熱弁が設けられていない側を示す側面図である。 実施の形態２における冷媒流路を示す構成図である。 実施の形態３における熱交換器を用いた空気調和機の冷媒回路図である。

実施の形態１．
図１は実施の形態１における熱交換器を用いた空気調和機の側面断面図である。
図１に示すように、本実施の形態１における空気調和機の室内機は、ケーシング１０（室内機箱）内に送風機３７と、送風機３７を囲むように配置したフィンチューブ型熱交換器１００とを備えている。この空気調和機の室内機は、例えば空調される部屋の壁に設置される壁掛け用ユニットである。
ケーシング１０の上部側には吸込口（図示せず）が設けられており、吸込口から吸い込まれた空気は、フィンチューブ型熱交換器１００および送風機３７を通過し、ケーシング１０の下部側に設けた吹出口１０ａから、下部前方に吹き出されるようになっている。
１１はケーシング１０の前方に設けられた前面パネルである。１２はケーシング１０の上方に設けられた天面グリルである。１３は前面パネル１１内に設けられた自動清掃機構である。１４は前面パネル１１内に設けられたフィルタである。

フィンチューブ型熱交換器１００は、積層した板状フィン１と、板状フィン１に対して垂直に挿入され、内部に作動冷媒（以下、冷媒という）が通過し、気体通過方向に対して直角方向である段方向へ複数段設けられると共に気体通過方向である列方向に複数列設けられた伝熱管とを備えた熱交換器を複数有する。
この熱交換器は、ケーシング１０内の前面側の下部に、上部を前方に下部を後方にやや傾斜して配置される前面下部主熱交換器３ｄ１、３ｄ２を備える。
また、ケーシング１０内の前面側であって前面下部主熱交換器３ｄ１、３ｄ２の上部に、上部を後方に下部を前方にやや傾斜して配置される前面上部主熱交換器３ｃ１、３ｃ２を備える。
また、ケーシング１０内の背面側に、上部を前方に下部を後方にやや傾斜して配置される背面主熱交換器３ｆ１、３ｆ２を備える。
さらに、前面上部主熱交換器３ｃ１、３ｃ２の気体通過方向の上流側に前面上部補助熱交換器３ａが配置され、前面下部主熱交換器３ｄ１、３ｄ２の気体通過方向の上流側に前面下部補助熱交換器３ｂが配置され、背面主熱交換器３ｆ１、３ｆ２の気体通過方向の上流側に背面補助熱交換器３ｅが配置されている。

本実施の形態１においては、背面主熱交換器３ｆ１、３ｆ２および背面補助熱交換器３ｅ（以下、単に「背面熱交換器」ともいう。）の熱交換容量の合計が、前面下部主熱交換器３ｄ１、３ｄ２の熱交換容量の合計より大きく形成されている。

また、図１において、１５は各熱交換器を通過する気体（空気）の風向を示している。
１５ａは、前面上部補助熱交換器３ａ、前面上部主熱交換器３ｃ１、３ｃ２を通過する前面上部風向である。
１５ｂは、前面下部補助熱交換器３ｂ、前面下部主熱交換器３ｄ１、３ｄ２を通過する前面下部風向である。
１５ｅ１は、背面補助熱交換器３ｅ、背面主熱交換器３ｆ１、３ｆ２を通過する背面壁側風向である。
１５ｅ２は、ケーシング１０の上部から背面側に流入する背面天面風向である。

また、これら各風向の風速は、前面上部風向１５ａの風速＞前面下部風向１５ｂの風速＞背面天面風向１５ｅ２＞背面壁側風向１５ｅ１の関係である。
すなわち、背面主熱交換器３ｆ１、３ｆ２および背面補助熱交換器３ｅを通過する気体の風速が、前面下部主熱交換器３ｄ１、３ｄ２を通過する気体の風速より小さくなる。

なお、「前面上部補助熱交換器３ａ」は、本発明における「上部補助熱交換器」に相当する。
なお、「前面下部補助熱交換器３ｂ」は、本発明における「前面補助熱交換器」に相当する。
なお、「前面上部主熱交換器３ｃ１、３ｃ２」は、本発明における「上部熱交換器」に相当する。
なお、「前面下部主熱交換器３ｄ１、３ｄ２」は、本発明における「前面熱交換器」に相当する。
なお、「背面主熱交換器３ｆ１、３ｆ２」および「背面補助熱交換器３ｅ」は、本発明における「背面熱交換器」に相当する。

前面下部主熱交換器３ｄ１、３ｄ２は、伝熱管に扁平管２ａを用いており、列方向に２分割して構成されている。
前面上部主熱交換器３ｃ１、３ｃ２は、伝熱管に扁平管２ａを用いており、列方向に２分割して構成されている。
背面主熱交換器３ｆ１、３ｆ２は、伝熱管に扁平管２ａを用いており、列方向に２分割して構成されている。

前面下部主熱交換器３ｄ１、３ｄ２、前面上部主熱交換器３ｃ１、３ｃ２、背面主熱交換器３ｆ１、３ｆ２（以下、総称して「主熱交換器」ともいう。）は、板状フィン１の積層方向のピッチＦｐはＦｐ＝０．００１２ｍであり、フィン厚みＦｔ＝０．０００１ｍである。また、空気の流れ方向のフィン幅はＬ＝０．０１２７ｍ、熱交換器の段方向に隣接する伝熱管の距離ＤｐはＤｐ＝０．０１４２５ｍである。
また、主熱交換器において、各扁平管２ａは千鳥状に配列され、列毎に板状フィン１は分割されている。
なお、本実施の形態１では列数が２列の場合を説明するが、本発明はこれに限るものではない。

前面上部補助熱交換器３ａ、前面下部補助熱交換器３ｂ、背面補助熱交換器３ｅ（以下、総称して「補助熱交換器」ともいう。）は、伝熱管に円管２ｂを用いている。
これら補助熱交換器は、板状フィン１の積層方向のピッチＦｐはＦｐ＝０．００１３ｍであり、フィン厚みＦｔ＝０．０００１ｍである。
また、空気の流れ方向のフィン幅は、Ｌ＝０．０１２７ｍ、熱交換器の段方向に隣接する伝熱管の中心の距離ＤｐはＤｐ＝０．０２０４である。また、フィン前縁部まで、フィンカラーと伝熱管が機械拡管により、圧接合されている。

上記のように構成されたフィンチューブ型熱交換器１００において、扁平管２ａおよび円管２ｂはアルミニウム合金製押し出し形材にて形成されている。また、板状フィン１はアルミニウム合金製板材にて形成されている。このように熱交換器全てを同じ材質とすることで、腐食の耐力は向上する。

また、主熱交換器において扁平管２ａを千鳥状に配列することで、扁平管前縁の熱伝達率が向上し、熱交換器性能は向上する。

また、主熱交換器において、気体通過方向の上流側から２列目と３列目の板状フィン１を分割することで、各熱交換器の配置がケーシング１０内において様々に対応できる。さらに、２列目の板状フィン１における前縁効果（空気境界層分断効果）による熱伝達率向上も期待できる。

図２は実施の形態１における冷媒流路を示す構成図である。
図３は実施の形態１における冷媒経路を説明する簡易説明図である。
図２、図３においては、冷房時に蒸発器として用いられた場合の冷媒経路を示している。なお、図中の矢印は蒸発器として用いられる場合の冷媒流れ方向を示す。
フィンチューブ型熱交換器１００を蒸発器として用いる場合、冷媒は前面上部補助熱交換器３ａの上部より流入し、伝熱管相互間を接続するＵベンド１６を経由して前面下部補助熱交換器３ｂへ至る。その前面下部補助熱交換器３ｂの下部を経た冷媒は、前面上部主熱交換器３ｃ１の略中央に付設される分岐管４ａ（３方弁）により、冷媒流路を１流路から２流路に分岐されて前面上部主熱交換器３ｃ１に流入する。

前面上部主熱交換器３ｃ１に流入した冷媒は、上方と下方とに別れ、伝熱管相互間を接続するＵベンド１６を経由して、前面上部主熱交換器３ｃ２の上方および下方のそれぞれに流入する。
前面上部主熱交換器３ｃ２を通過した冷媒は、前面上部主熱交換器３ｃ２の略中央に付設される分岐管４ｂ（３方弁）により、冷媒流路を２流路から１流路に合流されて、再熱弁５に至る。
なお、「再熱弁５」は、本発明における「絞り弁」に相当する。

再熱弁５を通過した冷媒は、分配器６により、背面主熱交換器３ｆ１、３ｆ２および背面補助熱交換器３ｅを通過する冷媒経路と、前面下部主熱交換器３ｄ１、３ｄ２を通過する冷媒経路とに分岐される。
分配器６により分岐された冷媒は、前面下部主熱交換器３ｄ１と背面熱交換器とにそれぞれ流入する。

前面下部主熱交換器３ｄ１への冷媒は、前面下部主熱交換器３ｄ１の略中央に付設される分岐管４ｄ（３方弁）により、冷媒流路を１流路から２流路に分岐されて前面下部主熱交換器３ｄ１に流入する。
前面下部主熱交換器３ｄ１に流入した冷媒は、上方と下方とに別れ、伝熱管相互間を接続するＵベンド１６を経由して、前面下部主熱交換器３ｄ２の上方および下方のそれぞれに流入する。
前面下部主熱交換器３ｄ２を通過した冷媒は、前面下部主熱交換器３ｄ２の略中央に付設される分岐管により、冷媒流路を２流路から１流路に合流されて、冷媒出口に至る。

一方、背面補助熱交換器３ｅへの冷媒は、背面補助熱交換器３ｅの略中央に付設される分岐管４ｃ（３方弁）により、冷媒流路を１流路から２流路に分岐されて背面補助熱交換器３ｅに流入する。
背面補助熱交換器３ｅに流入した冷媒は、上方と下方とに別れ、伝熱管相互間を接続するＵベンド１６を経由して、背面主熱交換器３ｆ１の上方および下方のそれぞれに流入する。

背面主熱交換器３ｆ１の上方および下方のそれぞれに流入した冷媒は、背面主熱交換器３ｆ１の略中央と背面主熱交換器３ｆ２の上部と下部とをクロス状に接続した２本のＵベンド２０により、背面主熱交換器３ｆ２の上方および下方のそれぞれに流入する。
つまり、背面主熱交換器３ｆ１の下流側を通過した冷媒は、背面主熱交換器３ｆ２の上部から流入し、背面主熱交換器３ｆ１の上流側を通過した冷媒は、背面主熱交換器３ｆ２の下部から流入する。
背面主熱交換器３ｆ２を通過した冷媒は、背面主熱交換器３ｆ２の略中央に付設される分岐管により、冷媒流路を２流路から１流路に合流されて、冷媒出口に至る。
このように、背面主熱交換器３ｆ１、３ｆ２において、気体通過方向の上流側列の伝熱管と下流側列の伝熱管とが２本のＵベンド２０でクロス状に接続されることで、風速分布に応じた熱負荷を均一化させることができ、冷媒出口における乾き度分布を抑えることができる。

なお、フィンチューブ型熱交換器１００を凝縮器として用いる場合、冷媒は、上述した蒸発器として用いる場合とは反対方向へと流れる。
これにより、背面主熱交換器３ｆ２および前面下部主熱交換器３ｄ２では、冷媒は過熱状態となる。
また、背面主熱交換器３ｆ１、背面補助熱交換器３ｅ、前面下部主熱交換器３ｄ１、および前面上部主熱交換器３ｃ１、３ｃ２では、冷媒は２相状態となる。
また、前面上部補助熱交換器３ａおよび前面下部補助熱交換器３ｂでは、冷媒は過冷却状態となる。

このように、分配器６により冷媒経路を分岐した後、背面側に配置した熱交換器においては、背面主熱交換器３ｆ１、３ｆ２および背面補助熱交換器３ｅを通過し、前面側に配置した熱交換器においては前面下部主熱交換器３ｄ１、３ｄ２を通過する。
このため、背面側に配置した熱交換器を前面側下部に配置した熱交換器より容積を多くすることができる。つまり、背面側に配置した熱交換器の容量を、前面側下部に配置した熱交換器の容量より大きく形成できる。

また、各熱交換器を通過する風速は、前面上部風向１５ａの風速＞前面下部風向１５ｂの風速＞背面天面風向１５ｅ２＞背面壁側風向１５ｅ１の関係であり、背面主熱交換器３ｆ１、３ｆ２および背面補助熱交換器３ｅの熱交換容量の合計が、前面下部主熱交換器３ｄ１、３ｄ２の熱交換容量の合計より大きく形成されている。
このため、蒸発器として用いる場合、熱負荷に応じて冷媒分配量を調節することができ、冷媒の乾き度（＝蒸気質量流量／蒸気＋液の質量流量）のアンバランスを抑制することができる。したがって、熱交換性能を向上させることができる。

図４は実施の形態１における分配器を示す図である。
図４に示すように、分配器６は、冷媒が流入する流入管６ａと、流入管６ａの端部に開口する２つの流出管６ｂ１、６ｂ２とが同じ軸方向に形成されている。
この分配器６は、例えば円柱状の基体の上面と下面とからそれぞれ円筒状の穴を開けることによって、流入管６ａおよび流出管６ｂ１、６ｂ２を形成した１ピース部品（一体形成）により構成されている。
分配器６は、流入管６ａが流出管６ｂ１、６ｂ２より上側であって、軸方向が略重力方向に配置される。
そして、流入管６ａは、再熱弁５と接続され、流出管６ｂ１は背面補助熱交換器３ｅと接続され、流出管６ｂ２は、前面下部主熱交換器３ｄ１と接続される。
これにより、当該フィンチューブ型熱交換器１００を蒸発器として用いる場合、冷媒が流入管６ａより流入し、流出管６ｂ１、６ｂ２から流出する。

このように、分配器６の流入管６ａおよび流出管６ｂ１、６ｂ２の軸方向が略重力方向に配置され、蒸発器として用いられる場合に、冷媒が流入管６ａから流出管６ｂ１、６ｂ２へ流動する。
このため、蒸発器として用いられる場合、間欠流の少ない環状流となる上から下への流れを用いると循環量にかかわらず適正分配となる。
また、分配器６は衝突部等を設けない低圧損型分配器であるため、分岐による圧力損失を低減することができる。

さらに、分配器６の流出管６ｂ１は、流入管６ａの端部に開口する面積が、流出管６ｂ２より大きくなるように形成されている。例えば図４に示すように、流出管６ｂ１の流入管６ａの中心軸からの距離を、流出管６ｂ２よりも近くなるように形成する。
これにより、熱交換器容積（容量）の大きい背面側の熱交換器に、より多くの冷媒を流すことができ、熱負荷に応じた冷媒分配量を調整することができる。

図５は実施の形態１における円管−扁平管ジョイントを示す断面図および斜視図である。
図５（ａ）は斜視図である。図５（ｂ）はジョイントの偏平管接続口の長手方向から見た外観図である。図５（ｃ）はジョイントの偏平管接続口の長手方向と垂直な方向から見た外観図である。図５（ｄ）は（ｂ）のＡ−Ａ矢視断面図である。図５（ｅ）は、偏平管接続口側の側面図である。
この円管−扁平管ジョイント７は、扁平管２ａと円管とを接合するためのものである。本実施の形態１の主熱交換器内の伝熱管には扁平管２ａを用いているが、冷媒接続配管は円管である。この接合には円管の断面と扁平管断面を有するジョイントが必要である。
この円管−扁平管ジョイント７を用いることで、例えばヘッダによる冷媒流路確保と比べ、各熱交換器の冷媒流路形態の汎用性を飛躍的に向上させることが可能となる。
さらに、本実施の形態１における円管−扁平管ジョイント７は、円管を接続する円管接続部７ａが、扁平管２ａの長軸の中心より、気体通過方向の上流側に形成されている。詳細は後述する。

図６は実施の形態１における扁平管を示す断面図である。
図６において、扁平管２ａは４箇所の隔壁によって冷媒流路が５分岐され、内面は平滑なもの図６（ａ）、溝が付設されるもの図６（ｂ）の何れでも良い。溝を付設することによって、管内部の熱伝達率を向上することが可能となる。

図７は実施の形態１における円管−扁平管ジョイントと扁平管との接続状態を示す側面図および断面図である。
図７（ａ）は扁平管２ａの長軸方向と垂直な方向から見た外観図である。図７（ｂ）は扁平管２ａの長軸方向での断面図である。図７（ｃ）は（ｂ）のＡ−Ａ矢視断面図である。
図７に示すように、円管−扁平管ジョイント７は、扁平管２ａを接続する扁平接続部７ｂとが接続され、円管接続部７ａに接続された円管（図示せず）からの冷媒が、扁平管２ａの隔壁によって分岐された各冷媒流路に分岐される。
このとき、本実施の形態１における円管−扁平管ジョイント７は、円管を接続する円管接続部７ａが、扁平管２ａの長軸の中心より、気体通過方向の上流側に形成されているので、扁平管２ａ内の冷媒流路のうち、気体通過方向の上流側の冷媒流路により多くの冷媒が流れることとなる。
このため、気体通過方向の上流側となり熱負荷の大きい風上側の扁平管内流路に、より多くの冷媒を流すことが可能となる。
よって、冷媒の乾き度をより均一化することができ、熱交換器性能を向上させることができる。

図８は実施の形態１におけるＵベンドおよび３方管を示す側面図である。
図８（ａ）はＵベンド１６を示し、図８（ｂ）は分岐管４（３方管）を示している。
Ｕベンド１６は扁平管２ａ間を繋ぐためのものであり、分岐管４（３方管）は主熱交換器に流入する冷媒を２分岐させるためのものである。これらの断面は円形状であり、図７の円管−扁平管ジョイント７の円断面側と接合される。
この分岐管４（３方管）はＵベンドの側面を分岐した３方管により構成されている。
また、この分岐管４（３方管）のジョイント接続以外のバルジ部分と再熱弁等とを繋ぐ配管を接続する出口の形状が円形のため、冷媒流路の繋ぎ方の自由度は飛躍的に向上する。

なお、上述した各熱交換器のうち、扁平管２ａを用いた各熱交換器と分配器６との接続、扁平管２ａを用いた熱交換器相互間の接続、および扁平管２ａ相互間の接続においては、後述する円管−扁平管ジョイント７を介して接続されている。
なお、本発明はこれに限るものではなく、扁平管２ａを用いた各熱交換器と分配器６との接続、扁平管２ａを用いた熱交換器相互間の接続、および扁平管２ａ相互間の接続のうちの少なくとも１つに、円管−扁平管ジョイント７を用いるようにしても良い。

図９は実施の形態１における熱交換器の再熱弁が設けられていない側を示す側面図である。
フィンチューブ型熱交換器１００の再熱弁５が設けられていない側では、伝熱管相互管はＵベンド１６により接続されている。
また、上述した各熱交換器のうち、扁平管２ａを用いた熱交換器相互間の接続、および扁平管２ａ相互間の接続においては、後述する円管−扁平管ジョイント７を介して接続されている。

実施の形態２．
図１０は実施の形態２における冷媒流路を示す構成図である。
以下、図１０を用いて、上記実施の形態１との相違点を中心に説明する。
なお、上記実施の形態１と同一部分には同一の符号を付する。

本実施の形態における前面上部補助熱交換器３ａおよび前面下部補助熱交換器３ｂは、伝熱管に扁平管２ａを用いている。
本実施の形態におけるフィンチューブ型熱交換器１００を蒸発器として用いる場合、冷媒は、前面上部補助熱交換器３ａの上部、および前面下部補助熱交換器３ｂの下部にそれぞれ流入する。
前面上部補助熱交換器３ａに流入した冷媒は、前面上部補助熱交換器３ａの一部を通過した後、Ｕベンド１６を経由して前面上部主熱交換器３ｃ１に流入する。
一方、前面下部補助熱交換器３ｂに流入した冷媒は、前面下部補助熱交換器３ｂを通過した後、Ｕベンド１６を経由して前面上部補助熱交換器３ａの下部に流入し、前面上部補助熱交換器３ａの他の一部（上部側からの冷媒通過以外の伝熱管）を通過した後、Ｕベンド１６を経由して前面上部主熱交換器３ｃ１に流入する。
その他の構成および冷媒経路は上記実施の形態１と同一である。

なお、フィンチューブ型熱交換器１００を凝縮器として用いる場合、冷媒は、上述した蒸発器として用いる場合とは反対方向へと流れる。

このように、前面上部補助熱交換器３ａと前面下部補助熱交換器３ｂとに冷媒を２分岐させる場合において、前面上部補助熱交換器３ａと前面下部補助熱交換器３ｂを通過した冷媒を、それぞれ前面上部主熱交換器３ｃ１に流入させている。
また、各熱交換器を通過する風速は、前面上部風向１５ａの風速＞前面下部風向１５ｂの風速の関係である。
このため、凝縮器として用いる場合、通過する風速の大きい前面上部補助熱交換器３ａと、通過する風速の小さい前面下部補助熱交換器３ｂでの過冷却のばらつきを抑えることができる。

実施の形態３．
図１１は実施の形態３における熱交換器を用いた空気調和機の冷媒回路図である。
図１１に示す冷媒回路は、圧縮機３３、凝縮熱交換器３４、絞り装置３５、蒸発熱交換器３６、送風機３７、送風機用モータ３８により構成されている。
上記実施の形態１または２によるフィンチューブ型熱交換器１００を凝縮熱交換器３４または蒸発熱交換器３６、もしくは両方に用いることにより、エネルギー効率の高い空気調和機を実現することができる。
ここで、エネルギー効率は、次式で構成されるものである。
暖房エネルギー効率＝室内熱交換器（凝縮器）能力／全入力
冷房エネルギー効率＝室内熱交換器（蒸発器）能力／全入力

なお、上記実施の形態１および２で述べたフィンチューブ型熱交換器およびこれを用いた空気調和機については、ＨＣＦＣ（Ｒ２２）やＨＦＣ（Ｒ１１６、Ｒ１２５、Ｒ１３４ａ、Ｒ１４、Ｒ１４３ａ、Ｒ１５２ａ、Ｒ２２７ｅａ、Ｒ２３、Ｒ２３６ｅａ、Ｒ２３６ｆａ、Ｒ２４５ｃａ、Ｒ２４５ｆａ、Ｒ３２、Ｒ４１，ＲＣ３１８などや、これら冷媒の数種の混合冷媒Ｒ４０７Ａ、Ｒ４０７Ｂ、Ｒ４０７Ｃ、Ｒ４０７Ｄ、Ｒ４０７Ｅ、Ｒ４１０Ａ、Ｒ４１０Ｂ、Ｒ４０４Ａ、Ｒ５０７Ａ、Ｒ５０８Ａ、Ｒ５０８Ｂなど）、ＨＣ（ブタン、イソブタン、エタン、プロパン、プロピレン等や、これら冷媒の数種混合冷媒）、自然冷媒（空気、炭酸ガス、アンモニアなどや、これら冷媒の数種の混合冷媒）、またこれら冷媒の数種の混合冷媒等、どんな種類の冷媒を用いても、その効果を達成することができる。

また、作動流体として、空気と冷媒の例を示したが、他の気体、液体、気液混合流体を用いても、同様の効果を奏する。

また、伝熱管とフィンは異なった材料を用いていることが多いが、伝熱管とフィンに銅、伝熱管とフィンにアルミニウムなど、同じ材料を用いることで、フィンと伝熱管のロウ付けが可能となり、フィン部と伝熱管の接触熱伝達率が飛躍的に向上し、熱交換能力が大幅に向上する。また、リサイクル性も向上させることができる。

また、伝熱管とフィンを密着させる方法として、炉中ロウ付けを行う場合、フィンに親水材を塗布するのに後処理で行うことで、前処理の場合のロウ付け中の親水材の焼け落ちを防ぐことができる。

また、上述の実施の形態１および２で述べた熱交換器を室外機で用いた場合においても同様な効果を奏することができる。

なお、上記実施の形態１〜３で述べた熱交換器およびそれを用いた空気調和機については、鉱油系、アルキルベンゼン油系、エステル油系、エーテル油系、フッ素油系など、冷媒と油が溶ける溶けないにかかわらず、どんな冷凍機油についても、その効果を達成することができる。

本発明の活用例としては、上述した空気調和機に限らず、熱交換性能を向上し、省エネルギー性能を向上することが必要なヒートポンプ装置に使用することができる。

１ 板状フィン、２ａ 扁平管、２ｂ 円管、３ａ 前面上部補助熱交換器、３ｂ 前面下部補助熱交換器、３ｃ１ 前面上部主熱交換器、３ｃ２ 前面上部主熱交換器、３ｄ１ 前面下部主熱交換器、３ｄ２ 前面下部主熱交換器、３ｅ 背面補助熱交換器、３ｆ１ 背面主熱交換器、３ｆ２ 背面主熱交換器、４ 分岐管、４ａ 分岐管、４ｂ 分岐管、４ｃ 分岐管、４ｄ 分岐管、５ 再熱弁、６ 分配器、６ａ 流入管、６ｂ１ 流出管、６ｂ２ 流出管、７ 円管−扁平管ジョイント、７ａ 円管接続部、７ｂ 扁平接続部、１０ ケーシング、１０ａ 吹出口、１１ 前面パネル、１２ 天面グリル、１３ 自動清掃機構、１４ フィルタ、１５ａ 前面上部風向、１５ｂ 前面下部風向、１５ｅ１ 背面壁側風向、１５ｅ２ 背面天面風向、１６ Ｕベンド、２０ Ｕベンド、３３ 圧縮機、３４ 凝縮熱交換器、３５ 絞り装置、３６ 蒸発熱交換器、３７ 送風機、３８ 送風機用モータ、１００ フィンチューブ型熱交換器。

Claims (14)

1. 複数平行に配置され、その間を空気が流動する板状フィンと、この各板状フィンに挿入され、内部を作動冷媒が通過し、気体通過方向に対して直角方向の段方向へ複数段設けられるとともに気体通過方向の列方向に複数列設けられた複数の伝熱管とから構成される熱交換器を備え、ケーシング内に収納されるフィンチューブ型熱交換器であって、
   前記熱交換器は、前記ケーシング内の背面側に配置される背面熱交換器と、前記ケーシング内の前面側に配置される前面熱交換器とを備え、
   前記背面熱交換器を通過する冷媒経路と、前記前面熱交換器を通過する冷媒経路とを、分配器により分岐し、
   前記背面熱交換器の容量が前記前面熱交換器の容量より大きく形成された
   ことを特徴とするフィンチューブ型熱交換器。
2. 前記熱交換器は、前記ケーシング内の前面側であって前記前面熱交換器の上部に配置される上部熱交換器を備え、
   前記上部熱交換器と前記分配器との間に絞り弁を設け、
   当該フィンチューブ型熱交換器を蒸発器として用いる場合、冷媒が前記上部熱交換器を流出した後、前記絞り弁を経て前記分配器に流入する
   ことを特徴とする請求項１記載のフィンチューブ型熱交換器。
3. 前記分配器は、冷媒が流入する流入管と、前記流入管の端部に開口する２つの流出管とが同じ軸方向に形成され、
   前記流入管が前記流出管より上側であって、前記軸方向が略重力方向に配置され、
   当該フィンチューブ型熱交換器を蒸発器として用いる場合、冷媒が前記流入管より流入し、前記流出管から流出する
   ことを特徴とする請求項１または２記載のフィンチューブ型熱交換器。
4. 前記背面熱交換器と接続する前記流出管は、前記流入管の端部に開口する面積が、前記前面熱交換器と接続する前記流出管より大きい
   ことを特徴とする請求項３記載のフィンチューブ型熱交換器。
5. 前記背面熱交換器および前記前面熱交換器は、伝熱管相互間を接続するベンド管の側面を分岐した３方管が設けられ、前記３方管と前記分配器とが接続された
   ことを特徴とする請求項１〜４の何れか１項に記載のフィンチューブ型熱交換器。
6. 前記背面熱交換器は、気体通過方向の上流側列の伝熱管と下流側列の伝熱管とが２本のベンド管でクロス状に接続された
   ことを特徴とする請求項１〜４の何れか１項に記載のフィンチューブ型熱交換器。
7. 前記前面熱交換器は、伝熱管を扁平管とし、
   前記背面熱交換器は、伝熱管を扁平管とした背面主熱交換器と、前記背面主熱交換器の気体通過方向の上流側に配置され、伝熱管を円管とした背面補助熱交換器とを有する
   ことを特徴とする請求項１〜６の何れか１項に記載のフィンチューブ型熱交換器。
8. 当該フィンチューブ型熱交換器を蒸発器として用いる場合、
   冷媒が前記分配器により分岐された後、前記前面熱交換器と前記背面熱交換器とに流入し、
   前記前面熱交換器に流入した冷媒は、前記前面熱交換器を通過した後、冷媒出口に至り、
   前記背面側熱交換器に流入した冷媒は、前記背面補助熱交換器を通過し、前記背面主熱交換器を通過した後、冷媒出口に至る
   ことを特徴とする請求項７記載のフィンチューブ型熱交換器。
9. 伝熱管を扁平管とした前記前面熱交換器の気体通過方向の上流側に、伝熱管を円管とした前面補助熱交換器が配置され、
   伝熱管を扁平管とした前記上部熱交換器の気体通過方向の上流側に、伝熱管を円管とした上部補助熱交換器が配置され、
   当該フィンチューブ型熱交換器を蒸発器として用いる場合、
   冷媒が前記上部補助熱交換器より流入し、前記前面補助熱交換器を経た後、前記上部熱交換器に流入する
   ことを特徴とする請求項２〜８の何れか１項に記載のフィンチューブ型熱交換器。
10. 伝熱管を扁平管とした前記前面熱交換器の気体通過方向の上流側に、伝熱管を円管とした前面補助熱交換器が配置され、
    伝熱管を扁平管とした前記上部熱交換器の気体通過方向の上流側に、伝熱管を円管とした上部補助熱交換器が配置され、
    当該フィンチューブ型熱交換器を蒸発器として用いる場合、
    冷媒が前記上部補助熱交換器および前記前面補助熱交換器に流入し、
    前記上部補助熱交換器に流入した冷媒は、前記上部補助熱交換器の一部を通過した後、前記上部熱交換器に流入し、
    前記前面補助熱交換器に流入した冷媒は、前記前面補助熱交換器および前記上部補助熱交換器の他の一部を通過した後、前記上部熱交換器に流入する
    ことを特徴とする請求項２〜８の何れか１項に記載のフィンチューブ型熱交換器。
11. 前記扁平管と円管とを接続する円管−扁平管ジョイントを備え、
    前記円管−扁平管ジョイントは、
    前記円管を接続する円管接続部が、前記扁平管の長軸の中心より、気体通過方向の上流側に形成された
    ことを特徴とする請求項８〜１０の何れか１項に記載のフィンチューブ型熱交換器。
12. 前記熱交換器と前記分配器との接続、前記熱交換器相互間の接続、および前記伝熱管相互間の接続の少なくとも１つが、前記円管−扁平管ジョイントを介して接続された
    ことを特徴とする請求項１１記載のフィンチューブ型熱交換器。
13. 吸込口と吹出口とが設けられたケーシング内に、請求項１〜１２の何れか１項に記載のフィンチューブ型熱交換器が配置された
    ことを特徴とする空気調和機。
14. 前記背面熱交換器を通過する気体の風速が、前記前面熱交換器を通過する気体の風速より小さい
    ことを特徴とする請求項１３記載の空気調和機。

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