JP2014040983A - 空気調和装置の熱交換器 - Google Patents

空気調和装置の熱交換器 Download PDF

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寛之 中野
Masaaki Kitazawa
昌昭 北澤
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Abstract

【課題】限られた空間に収容されやすく且つ不要な隙間を低減できる熱交換器の提供。
【解決手段】第1主熱交換部61と第2主熱交換部62とに分割される主熱交換部60と、補助熱交換部63とを備える。第1主熱交換部61は、第1上方熱交換部66と第1下方熱交換部67と、第1交差部とを有し、第1上方熱交換部66と第1下方熱交換部67との間に隙間が形成される。第2主熱交換部62は、第2上方熱交換部68と第2下方熱交換部69と、第2交差部とを有する。第2上方伝熱管68b及び第2下方伝熱管69bの空気流れ方向における列数が第1上方伝熱管66b及び第1下方伝熱管67bの空気流れ方向における列数よりも少ない。第1交差部は、第2交差部を通過する空気流れ方向下流側の位置から外れるように配置され、第2上方熱交換部68又は第2下方熱交換部69が、隙間を空気流れ方向上流側から覆う。
【選択図】図3

Description

本発明は、空気調和装置の熱交換器に関する。
従来、空気調和装置において、外部を通過する空気と、内部を流れる冷媒との間で熱交換を行うことにより、空気を冷却又は加熱する熱交換器が設けられている。例えば、特許文献1(特開2010−65899号公報)に開示の空気調和装置では、室内における熱交換器として、前側熱交換器と後側熱交換器とから構成される本体熱交換器としての室内熱交換器と、前側熱交換器の前面及び後面にそれぞれ取り付けられて冷媒の過冷却を促進する補助熱交換器と、が設けられている。この空気調和装置のように、本体熱交換器は、通常、前側熱交換器と後側熱交換器とが逆V字形状となるように配置されて構成されている。そして、前側熱交換器は、側面視において、上端部分が前方下向きに傾斜し中央部分が鉛直方向に延在し下端部分が後方下向きに傾斜するように、構成されている。そして、上端部分と中央部分との間及び中央部分と下端部分との間には、空間が形成されている。
近年、省エネ性の高まりと共に、熱交換器の高性能化が要求されている。そして、この要求に応えるために、本体熱交換器における伝熱管の多列化が進んでいる。しかし、伝熱管を多列化していくと、上記空間が大きくなり、不要なスペースが生じてしまう。さらに、熱交換器における伝熱管の多列化により、熱交換器のサイズが大きくなるため、限られた空間に収容することが難しくなると考えられる。
そこで、本発明の課題は、多列化したとしても限られた空間に収容されやすく、且つ、不要なスペースを低減できる空気調和装置の熱交換器を提供することにある。
本発明の第1観点に係る空気調和装置の熱交換器は、外部を通過する空気と内部を流れる冷媒との間で熱交換を行わせる熱交換器であって、主熱交換部と、主熱交換部の空気流れ方向上流側に配置される補助熱交換部とを備える。主熱交換部は、第1主熱交換部と、第2主熱交換部とに分割されている。第1主熱交換部は、空気流れ方向下流側に配置される。第2主熱交換部は、第1主熱交換部の冷媒経路を延長するように空気流れ方向上流側に配置される。第1主熱交換部は、第1上方熱交換部と、第1下方熱交換部と、第1交差部とを有し、第1上方熱交換部と第1下方熱交換部との間に隙間が形成されている。第1上方熱交換部は、複数の第1上方伝熱フィンと複数の第1上方伝熱フィンを貫通する複数の第1上方伝熱管とを含み上方に位置する。第1下方熱交換部は、複数の第1下方伝熱フィンと複数の第1下方伝熱フィンを貫通する複数の第1下方伝熱管とを含み下方に位置する。第1交差部は、第1上方熱交換部と第1下方熱交換部とが交差する又はこれらが仮想的に交差する。第2主熱交換部は、第2上方熱交換部と、第2下方熱交換部と、第2交差部とを有する。第2上方熱交換部は、複数の第2上方伝熱フィンと複数の第2上方伝熱フィンを貫通する複数の第2上方伝熱管とを含み上方に位置する。第2下方熱交換部は、複数の第2下方伝熱フィンと複数の第2下方伝熱フィンを貫通する複数の第2下方伝熱管とを含み下方に位置する。第2交差部は、第2上方熱交換部と第2下方熱交換部とが交差する又はこれらが仮想的に交差する。第2主熱交換部の第2上方伝熱管及び第2下方伝熱管の空気流れ方向における列数が第1主熱交換部の第1上方伝熱管及び第1下方伝熱管の空気流れ方向における列数よりも少ない。第1交差部は、第2交差部を通過する空気流れ方向下流側の位置から外れるように配置され、第2上方熱交換部又は第2下方熱交換部が、隙間を空気流れ方向上流側から覆う。
従来では、多列化してしまうと、主熱交換部の上端がその仮想延長線に沿って上方へと延び且つ下端がその仮想延長線に沿って下方へと延びるので、室内熱交換器自体がサイズアップしてしまう。そこで、本発明では、主熱交換部を分割し、空気流れ方向上流側に位置する第2主熱交換部のうち第2上方熱交換部又は第2下方熱交換部を隙間側へとずらしている。よって、多列化したとしても、主熱交換部、ひいては、室内熱交換器全体のサイズアップを抑制できている。従って、ケーシングの内部空間のように限られた空間に収容しやすくなる。また、本発明では、第2主熱交換部のうち第2上方熱交換部又は第2下方熱交換部を隙間側にずらしていることにより、主熱交換部における隙間を小さくできている。よって、不要なスペースを低減できている。
本発明の第2観点に係る空気調和装置の熱交換器は、本発明の第1観点に係る空気調和装置の熱交換器であって、補助熱交換部は、上方に位置する上方補助熱交換部と、下方に位置する下方補助熱交換部と、上方補助熱交換部と下方補助熱交換部とが交差する又はこれらが仮想的に交差する補助交差部と、を有する。第2交差部は、第1交差部と補助交差部とを結ぶ仮想直線上から外れるように配置される。
本発明では、多列化が望まれるが多列化するとサイズアップが懸念される主熱交換部を、第1主熱交換部と第2主熱交換部とに分割し、空気流れ方向上流側に位置する第2主熱交換部(具体的には、第2上方熱交換部又は第2下方熱交換部)を隙間側へとずらしている。よって、主熱交換部のコンパクト化を図りながら主熱交換部における熱交換量の増大を図ることができている。さらに、主熱交換部における隙間も小さくできるので、不要なスペースの低減もできている。
本発明の第3観点に係る空気調和装置の熱交換器は、本発明の第2観点に係る空気調和装置の熱交換器であって、第2主熱交換部は、その一部が、空間に位置している。上記空間とは、側面視において、第1上方熱交換部の下端を含むその仮想下端延長線と、第1下方熱交換部の上端を含むその仮想上端延長線と、補助熱交換部の空気流れ方向下流側において補助交差部を含み仮想下端延長線と交わる点から仮想上端延長線と交わる点までの部分と、によって囲まれる空間である。
ここで、主熱交換部が、上端がその仮想延長線に沿って延びるように且つ下端がその仮想延長線に沿って延びるように多列化されたとすると、第1主熱交換部、第2主熱交換部及び補助熱交換部の間には、上記のような空間が生じる。このような空間は、不要なスペースとなり、さらに、空気が流れやすくなるので、熱交換効率が低減されることが懸念される。
そこで、本発明では、上記空間に、第2主熱交換部の一部が位置するようにしている。よって、不要なスペースを低減できる。また、上記空間に空気が流れたとしても第2主熱交換部の一部が位置しているので、熱交換がされるようになっている。よって、熱交換効率の低下も抑制できる。
本発明の第4観点に係る空気調和装置の熱交換器は、本発明の第3観点のいずれかに係る空気調和装置の熱交換器であって、上方補助熱交換部は、複数の上方補助伝熱フィンと、複数の上方補助伝熱フィンを貫通する複数の上方補助伝熱管と、を有する。下方補助熱交換部は、複数の下方補助伝熱フィンと、複数の下方補助伝熱フィンを貫通する複数の下方補助伝熱管と、を有する。第2主熱交換部の第2上方伝熱フィン又は第2下方伝熱フィンは、側面視において一部が補助交差部に重なっている。また、第2主熱交換部の第2上方伝熱フィン又は第2下方伝熱フィンは、上方補助伝熱フィン及び下方補助伝熱フィンと厚み方向に交互に配置されている。
ここで、補助交差部には、空気が流れやすくなっている。
そこで、本発明では、第2上方伝熱フィン又は第2下方伝熱フィンを、側面視において一部が補助交差部に重なるように配置し、第2上方伝熱フィン又は第2下方伝熱フィンと、上方補助伝熱フィン及び下方補助伝熱フィンとを厚み方向に交互に配置している。これにより、補助交差部における空気の通り抜けをできるだけ回避できる。よって、室内熱交換器における熱交換効率の低下を抑制できる。
本発明の第5観点に係る空気調和装置の熱交換器は、本発明の第2観点〜第4観点のいずれかに係る空気調和装置の熱交換器であって、凝縮器として機能する場合、主熱交換部から補助熱交換部へと冷媒が流れ、補助熱交換部には、概ね過冷却の液冷媒が流れている。
本発明では、補助熱交換部の冷媒経路を、液冷媒を過冷却液にする過冷却域として機能させている。これにより、冷媒の過冷却度を大きくとることができるので、空気調和装置の省エネ性を向上できる。
本発明の第6観点に係る空気調和装置の熱交換器は、本発明の第5観点のいずれかに係る空気調和装置の熱交換器であって、第1主熱交換部と第2主熱交換部とは、空気流れ方向において第1隙間が存在するように配置されている。また、第2主熱交換部と補助熱交換部とは、空気流れ方向において第2隙間が存在するように配置されている。第2隙間の空気流れ方向における幅は、第1隙間の空気流れ方向における幅よりも大きい。
本発明では、補助熱交換部の冷媒経路には、概ね過冷却の液冷媒が流れており、主熱交換部の冷媒経路を流れる冷媒との間で、温度差が生じると考えられる。よって、第1隙間及び第2隙間の空気流れ方向における幅を変えることで、概ね過冷却冷媒が流れる補助熱交換部の冷媒経路と、主熱交換部の冷媒経路との間で、冷媒間の温度差が生じたとしても、これらの間での熱伝導を回避できるようになっている。よって、暖房時の室内熱交換器の性能を維持できる。
本発明の第7観点に係る空気調和装置の熱交換器は、本発明の第2観点〜第6観点のいずれかに係る空気調和装置の熱交換器であって、第2上方熱交換部と第2下方熱交換部とは、分割されている。第2交差部は、下方補助熱交換部と上方補助熱交換部とが仮想的に交差する。
本発明では、第2上方熱交換部又は第2下方熱交換部を隙間側にずらしても他方の熱交換部が一体的に同方向にずれないので、第2上方熱交換部又は第2下方熱交換部を隙間側にずらしやすい。よって、主熱交換部、ひいては、室内熱交換器のコンパクト化をより図ることができる。
本発明の第8観点に係る空気調和装置の熱交換器は、本発明の第2観点〜第7観点のいずれかに係る空気調和装置の熱交換器であって、第1主熱交換部は、第1上方熱交換部及び第1下方熱交換部の背面側に位置する背面側主熱交換部、をさらに有する。また、第1主熱交換部は、背面側主熱交換部と第1上方熱交換部及び第1下方熱交換部とが側面視においてV字形状に組み合わされて構成されている。補助熱交換部は、上方補助熱交換部及び下方補助熱交換部の背面側に位置する背面側補助熱交換部、をさらに有する。また、補助熱交換部は、上方補助熱交換部及び下方補助熱交換部が、第2上方熱交換部及び第2下方熱交換部の空気流れ方向上流側に位置し、且つ、背面側補助熱交換部が、背面側主熱交換部の空気流れ方向上流側に位置するように構成されている。さらに、補助熱交換部は、主熱交換部の空気流れ方向上流側を覆っている。
本発明では、過冷却域として使用される補助熱交換部の冷媒経路をできるだけ長くとっている。よって、補助熱交換部の冷媒経路において、十分に冷媒を過冷却することができるので、冷媒の過冷却度を大きくとることができるようになっている。よって、空気調和装置の省エネ性を向上しやすい。
なお、補助熱交換部は、主熱交換部の空気流れ方向上流側を95%以上覆っていることが好ましい。
本発明の第1観点に係る空気調和装置の熱交換器では、多列化したとしても限られた空間に収容されやすく、且つ、不要なスペースを低減できる。
本発明の第2観点に係る空気調和装置の熱交換器では、主熱交換部のコンパクト化を図りながら主熱交換部における熱交換量の増大を図ることができている。さらに、主熱交換部における隙間も小さくできるので、不要なスペースの低減もできている。
本発明の第3観点に係る空気調和装置の熱交換器では、不要なスペースを低減でき、熱交換効率の低下も抑制できる。
本発明の第4観点に係る空気調和装置の熱交換器では、室内熱交換器における熱交換効率の低下を抑制できる。
本発明の第5観点に係る空気調和装置の熱交換器では、空気調和装置の省エネ性を向上できる。
本発明の第6観点に係る空気調和装置の熱交換器では、暖房時の室内熱交換器の性能を維持できる。
本発明の第7観点に係る空気調和装置の熱交換器では、主熱交換部、ひいては、室内熱交換器のコンパクト化をより図ることができる。
本発明の第8観点に係る空気調和装置の熱交換器では、空気調和装置の省エネ性を向上しやすい。
本発明の一実施形態に係る熱交換器を備える空気調和装置の概略構成図。 室内ユニットの概略の外観図。 室内ユニットの概略の縦断面図。 図3の室内熱交換器の拡大縦断面図(断面を示すハッチングは省略)。 冷房運転時の室内熱交換器における冷媒流れを示す室内熱交換器及び室内ファンの模式図。 暖房運転時の室内熱交換器における冷媒流れを示す室内熱交換器及び室内ファンの模式図。
以下、本発明の一実施形態に係る熱交換器を備える一実施形態の空気調和装置について、図面を参照しつつ詳述する。
(1)空気調和装置の構成及び動作
図1は、本発明の一実施形態に係る熱交換器を備える空気調和装置1の概略構成図である。空気調和装置1は、冷房運転と暖房運転とが切換可能な空気調和装置であり、室外ユニット2と、室内ユニット4と、室外ユニット2及び室内ユニット4とを接続する冷媒連絡配管7,8と、を有している。そして、室外ユニット2と、室内ユニット4と、冷媒連絡配管7,8とにより、空気調和装置1の冷媒回路10が構成されている。
(1−1)室外ユニット
室外ユニット2は、冷媒回路10の一部を構成する室外側冷媒回路10aを有している。室外側冷媒回路10aは、主として、圧縮機21と、室外熱交換器22と、四路切換弁23と、膨張機構24とを有している。
圧縮機21は、吸入冷媒を圧縮するために用いられるインバータ式の圧縮機である。室外熱交換器22は、複数の伝熱管と複数の伝熱フィンとから構成されるクロスフィン型の熱交換器であり、外部を通過する空気と伝熱管の内部を流れる冷媒との間で熱交換を行わせる。そして、これにより、室外熱交換器22は、冷房運転時に冷媒を冷却する凝縮器として機能し、暖房運転時に冷媒を加熱する蒸発器として機能する。尚、室外ファン25によって空気流れが生成されることにより室外熱交換器22の外部を空気が通過する。四路切換弁23は、冷媒回路10を流れる冷媒の流れ方向を切り換えることにより、冷房運転サイクルと暖房運転サイクルとを切り換える。四路切換弁23は、冷房運転時に、圧縮機21の吐出側と室外熱交換器22の一端とを接続すると共に、圧縮機21の吸入側と室内熱交換器42の一端とを接続する(図1の四路切換弁23の実線を参照)。他方、四路切換弁23は、暖房運転時に、圧縮機21の吐出側と室内熱交換器42の一端とを接続すると共に、圧縮機21の吸入側と室外熱交換器22の一端とを接続する(図1の四路切換弁23の点線を参照)。膨張機構24は、室外熱交換器22と室内熱交換器42との間に設けられる電動膨張弁であり、室外熱交換器22又は室内熱交換器42から流れてくる高圧冷媒を冷凍サイクルにおける低圧付近まで減圧する。
(1−2)室内ユニット
室内ユニット4は、室外側冷媒回路10aと共に冷媒回路10を構成する室内側冷媒回路10bを有している。室内側冷媒回路10bは、主として、室内熱交換器42を有している。室内熱交換器42は、外部を通過する空気と内部を流れる冷媒との間で熱交換を行わせる。そして、これにより、室内熱交換器42は、冷房運転時に、冷媒を加熱する蒸発器として機能して室内空気を冷却し、暖房運転時に、冷媒を冷却する凝縮器として機能して室内空気を加熱する。尚、室内ファン43によって空気流れが生成されることにより室内熱交換器42の外部を空気が通過する。
尚、室内ユニット4の構成については、後にも説明する。
(1−3)動作
以上のような冷媒回路10を有する空気調和装置1の冷房運転時及び暖房運転時の動作を、図1を用いて、冷媒回路10を循環する冷媒の流れに基づいて説明する。尚、空気調和装置1における種々の機器は、制御部(図示せず)によって制御される。例えば、制御部によって、膨張機構24の開度、室外ファン25及び室内ファン43の回転数、圧縮機21の回転数、四路切換弁23の切換等が制御される。
(1−3−1)冷房運転時
圧縮機21が駆動されると、冷凍サイクルにおける低圧の冷媒は、圧縮機21に吸入される。圧縮機21に吸入された低圧の冷媒は、圧縮機21によって冷凍サイクルにおける高圧まで圧縮されて吐出される。圧縮機21から吐出された高圧の冷媒は、図1の実線状態に切り換えられた四路切換弁23を介して室外熱交換器22に送られる。室外熱交換器22に送られた高圧の冷媒は、室外熱交換器22内で外部を通過する空気と熱交換されて冷却される。冷却された高圧の冷媒は、膨張機構24に送られる。膨張機構24に送られた高圧の冷媒は、膨張機構24を通過する際に減圧されて、冷凍サイクルにおける低圧且つ気液二相状態の冷媒となり、冷媒連絡配管7を通じて室内ユニット4へと送られる。そして、室内ユニット4へと送られた低圧且つ気液二相状態の冷媒は、室内熱交換器42において外部を通過する空気と熱交換されて加熱され蒸発する。加熱された低圧の冷媒は、冷媒連絡配管8を介して室外ユニット2へと送られ、再び圧縮機21に吸入される。
(1−3−2)暖房運転時
圧縮機21が駆動されると、冷凍サイクルにおける低圧の冷媒は、圧縮機21に吸入される。圧縮機21に吸入された低圧の冷媒は、圧縮機21によって冷凍サイクルにおける高圧まで圧縮されて吐出される。圧縮機21から吐出された高圧の冷媒は、図1の点線状態に切り換えられた四路切換弁23及び冷媒連絡配管8を介して室内ユニット4に送られる。室内ユニット4に送られた高圧の冷媒は、室内熱交換器42において外部を通過する空気と熱交換されて冷却される。室内熱交換器42において冷却された高圧の冷媒は、冷媒連絡配管7を通じて室外ユニット2に送られる。室外ユニット2に送られた高圧の冷媒は、膨張機構24を通過する際に減圧されて、冷凍サイクルにおける低圧且つ気液二相状態の冷媒となり、室外熱交換器22に送られる。室外熱交換器22に送られた低圧且つ気液二相状態の冷媒は、室外熱交換器22内で外部を通過する空気と熱交換されて加熱され蒸発する。加熱された低圧の冷媒は、再び圧縮機21に吸入される。
(2)室内ユニットの詳細構成
図2は、室内ユニット4の概略の外観図である。図3は、室内ユニット4の概略の縦断面図である。室内ユニット4は、室内の壁面等に取り付けられており、図2及び図3に示すように、主として、ケーシング41と、上述した室内熱交換器42及び室内ファン43(図3を参照)と、底フレーム44(図3を参照)と、を有している。以下の説明においては、「上」「下」「左」「右」「前面」「背面」等の方向を示す表現を適宜用いるが、これらは、特にことわりのない限り、室内ユニット4が図2の状態で室内の壁面等に設置された状態での方向を意味するものとする。
(2−1)ケーシング
ケーシング41は、壁面に沿って細長く延びる箱状形状を有している。具体的には、ケーシング41は、図2及び図3に示すように、天面板41a、前面板41b及び背面板41cを有している。そして、ケーシング41の内部に、図3に示すように、室内熱交換器42、室内ファン43及び底フレーム44が収容されている。
天面板41aは、主として、ケーシング41の天面を構成する。天面板41aには、前側領域に、天面吸込口48が形成されている。天面吸込口48は、ケーシング41の内部に臨む開口であり、天面吸込口48周辺の室内空気をケーシング41の内部に導入する開口である。尚、図3の太線且つ点線の矢印は、室内ファン43によって生成される、ケーシング41の内部における空気流れを示している。
前面板41bは、主として、ケーシング41の前面を構成する。尚、前面板41bは、その上端が天面板41aに支持されており、天面板41aとの接触部分を中心として回動できるようになっている。背面板41cは、主として、ケーシング41の背面を構成している。この背面板41cが、室内の壁面等に設置された取り付け板(図示せず)にビス止め等によって取り付けられることで、室内ユニット4が室内の壁面等に設置される。
ケーシング41の下面は、主として、底フレーム44の底部44a(後述する)によって構成されている。そして、ケーシング41の下面には、下面吸込口49と、吹出口51とが形成されている(図2も参照)。下面吸込口49及び吹出口51は、ケーシング41の長手方向に沿って延びるように形成されている。下面吸込口49は、吹出口51よりも背面側に設けられている。また、下面吸込口49は、ケーシング41の内部に形成される吸込流路52に臨んでおり、下面吸込口49周辺の室内空気をケーシング41の内部に導入する。ここで、吸込流路52は、底フレーム44の流路形成部44b(後述する)の背面に沿って流路形成部44bの背面側に形成される空間である。
吹出口51は、下面吸込口49よりも前面側に設けられており、ケーシング41の内部に形成される吹出流路53に臨む開口である。吹出口51は、ケーシング41の内部において熱交換された空気を室内へと吹き出す。ここで、吹出流路53は、底フレーム44の流路形成部44bの前面に沿って流路形成部44bの前面側に形成される空間である。すなわち、吸込流路52及び吹出流路53は、底フレーム44の流路形成部44bを挟んで互いに隣接して位置している。吹出口51付近には、水平フラップ51aがケーシング41に対して回動自在に取り付けられている。水平フラップ51aは、フラップ用モータ(図示せず)によって駆動し、室内ユニット4の運転状態に応じて吹出口51を開閉する。さらに、水平フラップ51aは、吹出口51から吹き出される熱交換後の空気がユーザの所望する方向へと案内されるように、熱交換後の空気の吹き出し方向を変更する役割を担う。尚、図2は、水平フラップ51aが吹出口51を閉じている状態を示し、図3は、水平フラップ51aが吹出口51を開けている状態を示している。
(2−2)室内ファン
室内ファン43は、ケーシング41の長手方向に沿って延びる略円筒形状のクロスフローファンである。室内ファン43は、ケーシング41の長手方向に延びる駆動軸がファンモータ(図示せず)に接続されており、ファンモータの駆動により駆動軸を介して回転する。そして、室内ファン43は、回転することで、図3の点線且つ太線の矢印で示す空気流れを生成する。具体的には、室内ファン43は、回転することで、天面吸込口48及び下面吸込口49のそれぞれからケーシング41の内部に導入されて室内熱交換器42を通過し最終的に吹出口51から室内へと吹き出される空気流れ、を生成する。
(2−3)底フレーム
底フレーム44は、底部44aと流路形成部44bとから構成されている。
底部44aは、ケーシング41の下面の一部を構成しており、その下面が外部(室内空間)に面している。流路形成部44bは、底部44aの前端部から上方に延びている。流路形成部44bは、室内ファン43の形状に沿って湾曲する円弧状部44cと、円弧状部44cの上下方向における途中から後方に向かって分岐する分岐部44dとから構成されている。流路形成部44bの背面には、断熱材54が設けられている。
(2−4)室内熱交換器
(2−4−1)構成
図4は、図3の室内熱交換器42の拡大断面図である(断面を示すためのハッチングは省略)。
室内熱交換器42は、図3及び図4に示すように、側面視において両端が下方に向くように曲がる逆V字形状を有している。また、図3に示すように、室内熱交換器42の上下方向における略中央部より下方且つ空気流れ方向下流側には、室内ファン43が位置している。室内熱交換器42は、底フレーム44の一部分(具体的には、分岐部44d)に取り付けられている。室内熱交換器42は、外部を通過する空気と内部を流れる冷媒との間で熱交換を行わせ、図3及び図4に示すように、主として、主熱交換部60と、主熱交換部60の空気流れ方向上流側に配置される補助熱交換部63と、を有している。
(2−4−1−1)主熱交換部
主熱交換部60は、主として、空気流れ方向下流側に配置される第1主熱交換部61と、第1主熱交換部61の冷媒経路を延長するように空気流れ方向上流側に配置される第2主熱交換部62と、から構成されている。すなわち、室内熱交換器42は、空気流れ方向の最も下流側に位置する第1主熱交換部61の空気流れ方向下流側部分が室内ファン43と対向するように、配置されている(図3を参照)。ここで、第1主熱交換部61と、第2主熱交換部62とは、空気流れ方向に分割されている、すなわち、別体である。
(2−4−1−1−1)第1主熱交換部
第1主熱交換部61は、前面側に位置する第1前面側主熱交換部64と、第1前面側主熱交換部64の背面側に位置する背面側主熱交換部65と、を有している。そして、第1前面側主熱交換部64と背面側主熱交換部65とは、側面視において、逆V字形状に組み合わされるように構成されている。
背面側主熱交換部65は、壁面に対して平行に延びる鉛直面に対して前面側に倒れるように傾斜して配置されている。背面側主熱交換部65は、複数の背面側主伝熱フィン65aと、複数の背面側主伝熱フィン65aの厚み方向に貫通する複数の背面側主伝熱管65bと、を有している。背面側主伝熱フィン65aは、幅広の平面部がケーシング41の長手方向を向くように配置されている。背面側主伝熱管65bは、ケーシング41の長手方向に延びる直管から構成されている。尚、隣接する背面側主伝熱管65bの長手方向一端同士は、U字管(図示せず)によって接続されている。背面側主熱交換部65は、背面側主伝熱管65bの空気流れ方向における列数が複数(本実施形態では、2列)となるように構成されている。また、背面側主熱交換部65は、背面側主伝熱管65bの、空気流れに直交する方向における段数が10段となるように構成されている。
さらに、第1主熱交換部61は、第1前面側主熱交換部64が、上下方向に折り曲げられることにより後方に向かって開く「く」の字形状となるように構成されている。具体的には、第1前面側主熱交換部64は、背面側主熱交換部65との接触部分から前方且つ下方に向かって傾斜する第1上方熱交換部66と、第1上方熱交換部66との接触部分から後方且つ下方に向かって傾斜する第1下方熱交換部67と、を有している。さらに、第1前面側主熱交換部64は、図4に示すように、第1上方熱交換部66と第1下方熱交換部67とが交差する第1交差部74を有している。そして、第1前面側主熱交換部64が上下方向に折り曲げられることにより、第1上方熱交換部66と第1下方熱交換部67との上下方向における間には、隙間Sが形成されている。具体的には、隙間Sは、第1交差部74の空気流れ方向上流側に位置しており、第1上方熱交換部66の下端と第1下方熱交換部67の上端との間に形成されている。また、隙間Sは、側面視において、前方に向かって開くV字形状を有している。尚、この隙間Sには、空気が流れやすくなるため、本実施形態では、隙間Sに空気が流れるのを回避するために、隙間Sに側面視においてV字形状を有するシール部材79を配置している。シール部材79は、上部が第1上方熱交換部66の下端に沿うように且つ下部が第1下方熱交換部67の上端に沿うように配置されている。
第1上方熱交換部66は、第1下方熱交換部67の上方に位置し、複数の第1上方伝熱フィン66aと、複数の第1上方伝熱フィン66aの厚み方向に貫通する複数の第1上方伝熱管66bと、を有している。第1上方伝熱フィン66aは、幅広の平面部がケーシング41の長手方向を向くように配置されている。第1上方伝熱管66bは、ケーシング41の長手方向に延びる直管から構成されている。尚、隣接する第1上方伝熱管66bの長手方向一端同士は、U字管(図示せず)によって接続されている。第1上方熱交換部66は、第1上方伝熱管66bの空気流れ方向における列数が複数(本実施形態では、3列)となるように構成されている。また、第1上方熱交換部66は、第1上方伝熱管66bの、空気流れに直交する方向における段数が8段となるように構成されている。
第1下方熱交換部67は、第1上方熱交換部66の下方に位置し、複数の第1下方伝熱フィン67aと、複数の第1下方伝熱フィン67aの厚み方向に貫通する複数の第1下方伝熱管67bと、を有している。第1下方伝熱フィン67aは、幅広の平面部がケーシング41の長手方向を向くように配置されている。第1下方伝熱管67bは、ケーシング41の長手方向に延びる直管から構成されている。尚、隣接する第1下方伝熱管67bの長手方向一端同士は、U字管(図示せず)によって接続されている。第1下方熱交換部67は、第1上方熱交換部66と同様に、第1下方伝熱管67bの空気流れ方向における列数が複数(本実施形態では、3列)となるように構成されている。また、第1下方熱交換部67は、第1下方伝熱管67bの、空気流れに直交する方向における段数が6段となるように構成されている。
(2−4−1−1−2)第2主熱交換部
第2主熱交換部62は、第1主熱交換部61の冷媒経路を延長して第1主熱交換部61における熱交換量を増大させるために第1主熱交換部61の空気流れ方向上流側に接続される熱交換部である。第1主熱交換部61と第2主熱交換部62とは、空気流れ方向において第1隙間S1が存在するように配置されている。また、第2主熱交換部62は、第1主熱交換部61よりも小さく構成されている。第2主熱交換部62は、上方に位置する第2上方熱交換部68と、下方に位置する第2下方熱交換部69と、を有している。尚、第2上方熱交換部68と、第2下方熱交換部69とは、分割されており、別体となっている。
第2上方熱交換部68は、第1上方熱交換部66の空気流れ方向上流側に位置している。第2下方熱交換部69は、第1下方熱交換部67の空気流れ方向上流側に位置している。つまり、第2主熱交換部62は、前面側にのみ配置されており、背面側には配置されていない。そして、主熱交換部60のうち前面側に位置する部分(具体的には、第1前面側主熱交換部64及び第2主熱交換部62)と背面側主熱交換部65とに着目してみても、これらは、側面視において、逆V字形状に組み合わされるように構成されている。尚、主熱交換部60のうち前面側に位置する部分、すなわち、第1前面側主熱交換部64及び第2主熱交換部62を、以下では、適宜、前面側主熱交換部という。
また、第2上方熱交換部68は、第2下方熱交換部69の上方に位置している。具体的には、第2上方熱交換部68は、側面視において、その上端が、第1上方熱交換部66の上端の仮想延長線L1よりも下方に位置するように配置されている。これにより、第2上方熱交換部68の一部(下端部)が、第1主熱交換部61に形成される隙間Sを空気流れ方向上流側から覆っている。より具体的に説明すると、第2主熱交換部62は、その一部(第2上方熱交換部68の下端部)が、側面視において、仮想下端延長線L2と、仮想上端延長線L3と、補助下流部77とによって囲まれる空間S4(図4のドットのハッチングで示す空間)に位置するように、配置されている。仮想下端延長線L2とは、第1上方熱交換部66の下端を含みその下端を延長した仮想線である。仮想上端延長線L3とは、第1下方熱交換部67の上端を含みその上端を延長した仮想線である。補助下流部77とは、補助熱交換部63の空気流れ方向下流側部分において、仮想下端延長線L2と交わる点P1から仮想上端延長線L3と交わる点P2までの部分である。この補助下流部77は、後述する補助交差部76を含んでいる。
ここで、第2主熱交換部62は、図4に示すように、第2上方熱交換部68と第2下方熱交換部69とが仮想的に交差する第2交差部75をさらに有している。第2交差部75は、第2上方熱交換部68の空気流れ方向下流端に沿って延びる仮想線L4と、第2下方熱交換部69の空気流れ方向上流端に沿って延びる仮想線L5とが交差する部分である。尚、第2上方熱交換部68の上端が側面視において仮想延長線L1よりも下方に位置するように配置されていることにより、第2交差部75は、仮想直線L6上から外れるように配置されている。具体的には、第2交差部75は、仮想直線L6よりも下方に位置している。
ここで、仮想直線L6とは、後述する補助交差部76と、第1交差部74とを結ぶ仮想直線である。つまり、第1交差部74は、補助交差部76を通過する空気の流れ方向下流側の位置に配置されており、第2交差部75を通過する空気の流れ方向下流側の位置から外れるように配置されているといえる。
また、第2上方熱交換部68は、複数の第2上方伝熱フィン68aと、複数の第2上方伝熱フィン68aの厚み方向に貫通する複数の第2上方伝熱管68bと、を有している。第2上方伝熱フィン68aは、幅広の平面部がケーシング41の長手方向を向くように配置されている。また、第2上方伝熱フィン68aは、側面視において、一部が補助交差部76に重なっている。具体的には、第2上方伝熱フィン68aは、側面視において、その下端部であって空気流れ方向上流側部分が補助交差部76に重なっている。第2上方伝熱管68bは、ケーシング41の長手方向に延びる直管から構成されている。尚、隣接する第2上方伝熱管68bの長手方向一端同士は、U字管(図示せず)によって接続されている。第2上方熱交換部68は、第2上方伝熱管68bの空気流れ方向における列数が1列となるように構成されている。また、第2上方熱交換部68は、第2上方伝熱管68bの空気流れに直交する方向における段数が8段となるように構成されている。
第2下方熱交換部69は、第2上方熱交換部68の下方に位置し、複数の第2下方伝熱フィン69aと、複数の第2下方伝熱フィン69aの厚み方向に貫通する複数の第2下方伝熱管69bと、を有している。第2下方伝熱フィン69aは、幅広の平面部がケーシング41の長手方向を向くように配置されている。第2下方伝熱管69bは、ケーシング41の長手方向に延びる直管から構成されている。尚、隣接する第2下方伝熱管69bの長手方向一端同士は、U字管(図示せず)によって接続されている。第2下方熱交換部69は、第2上方熱交換部68と同様に、第2下方伝熱管69bの空気流れ方向における列数が1列となるように構成されている。このように、本実施形態では、第2主熱交換部62の第2上方伝熱管68b及び第2下方伝熱管69bの空気流れ方向における列数が、第1主熱交換部61の第1上方伝熱管66b及び第1下方伝熱管67bの空気流れ方向における列数よりも少なくなっている。尚、第2上方伝熱管68b及び第2下方伝熱管69bの空気流れ方向における列数は、第1上方伝熱管66b及び第1下方伝熱管67bの空気流れ方向における列数よりも少なければ、複数列であってもよい。また、第2下方熱交換部69は、第2下方伝熱管69bの空気流れに直交する方向における段数が6段となるように構成されている。
そして、第2上方熱交換部68は、第1上方熱交換部66と同様に、側面視において右上がりに傾斜しており、第2下方熱交換部69は、第1下方熱交換部67と同様に、側面視において右下がりに傾斜している。そして、第2上方熱交換部68と第1上方熱交換部66との鉛直面(壁面に対して平行に延びる鉛直面)に対する傾斜角度は同様であり、第2下方熱交換部69と第1下方熱交換部67との鉛直面(壁面に対して平行に延びる鉛直面)に対する傾斜角度は同様である。このように、第2主熱交換部62は、第2上方熱交換部68と第2下方熱交換部69とが後方に向かって開く「く」の字形状を有するように配置されている。
(2−4−1−2)補助熱交換部
補助熱交換部63は、主熱交換部60の冷媒経路を延長するために主熱交換部60の空気流れ方向上流側に配置される熱交換部であり、空気流れ方向の最も上流側に位置する熱交換部である。補助熱交換部63と第2主熱交換部62とは、空気流れ方向において第2隙間S2が存在するように配置されている。この第2隙間S2の空気流れ方向における幅W2は、第1隙間S1の空気流れ方向における幅W1よりも大きい。また、補助熱交換部63は、暖房運転時(凝縮器として機能する場合)に液冷媒を過冷却する過冷却域として機能する熱交換部である。
補助熱交換部63は、主として、前面側に位置する前面側補助熱交換部70と、背面側に位置する背面側補助熱交換部71と、から構成されており、主熱交換部60の空気流れ方向上流側部分を95%以上覆っている。前面側補助熱交換部70と背面側補助熱交換部71とは、側面視において略ハの字形状を有するように配置されている。前面側補助熱交換部70は、前面側主熱交換部(第1前面側主熱交換部64及び第2主熱交換部62)の空気流れ方向上流側に取り付けられている。そして、前面側補助熱交換部70は、より具体的には、第2主熱交換部62の空気流れ方向上流側に位置している。背面側補助熱交換部71は、背面側主熱交換部65の空気流れ方向上流側に位置している。また、前面側補助熱交換部70は、その上端が、仮想延長線L1よりも下方に位置している。また、前面側補助熱交換部70は、後方に向かって開く「く」の字形状を有するように、上下方向における略中央部で折り曲げられている。そして、これにより、前面側補助熱交換部70は、側面視において右上がりに傾斜し上方に位置する上方補助熱交換部72と、側面視において右下がりに傾斜し下方に位置する下方補助熱交換部73と、を有している。上方補助熱交換部72と第1上方熱交換部66及び第2上方熱交換部68との鉛直面(壁面に対して平行に延びる鉛直面)に対する傾斜角度は同様であり、下方補助熱交換部73と第1下方熱交換部67及び第2下方熱交換部69との鉛直面(壁面に対して平行に延びる鉛直面)に対する傾斜角度は同様である。さらに、前面側補助熱交換部70は、上方補助熱交換部72と下方補助熱交換部73とが交差する補助交差部76を有している。
上方補助熱交換部72は、複数の上方補助伝熱フィン72aと、複数の上方補助伝熱フィン72aを厚み方向に貫通する複数の上方補助伝熱管72bと、を有している。上方補助伝熱フィン72aは、幅広の平面部がケーシング41の長手方向を向くように配置されている。上方補助伝熱管72bは、ケーシング41の長手方向に延びる直管から構成されている。尚、隣接する上方補助伝熱管72bの長手方向一端同士は、U字管(図示せず)によって接続されている。上方補助熱交換部72は、上方補助伝熱管72bの空気流れ方向における列数が1列となるように構成されている。また、上方補助熱交換部72は、上方補助伝熱管72bの空気流れに直交する方向における段数が6段となるように構成されている。
下方補助熱交換部73は、複数の下方補助伝熱フィン73aと、複数の下方補助伝熱フィン73aを厚み方向に貫通する複数の下方補助伝熱管73bと、を有している。下方補助伝熱フィン73aは、幅広の平面部がケーシング41の長手方向を向くように配置されている。第2上方伝熱フィン68aと、上方補助伝熱フィン72a及び下方補助伝熱フィン73aとは、厚み方向に交互に配置されている。下方補助伝熱管73bは、ケーシング41の長手方向に延びる直管から構成されている。尚、隣接する下方補助伝熱管73bの長手方向一端同士は、U字管(図示せず)によって接続されている。また、下方補助伝熱管73bの管径は、上方補助伝熱管72bの管径と同じである。下方補助熱交換部73は、上方補助熱交換部72と同様に、下方補助伝熱管73bの空気流れ方向における列数が1列となるように構成されている。また、下方補助熱交換部73は、下方補助伝熱管73bの空気流れに直交する方向における段数が6段となるように構成されている。
背面側補助熱交換部71は、その鉛直面(壁面に対して平行に延びる鉛直面)に対する傾斜角度が、背面側主熱交換部65の鉛直面(壁面に対して平行に延びる鉛直面)に対する傾斜角度と同様である。背面側補助熱交換部71は、複数の背面側補助伝熱フィン71aと、複数の背面側補助伝熱フィン71aの厚み方向に貫通する複数の背面側補助伝熱管71bと、を有している。背面側補助伝熱フィン71aは、幅広の平面部がケーシング41の長手方向を向くように配置されている。背面側補助伝熱管71bは、ケーシング41の長手方向に延びる直管から構成されている。尚、隣接する背面側補助伝熱管71bの長手方向一端同士は、U字管(図示せず)によって接続されている。背面側補助伝熱管71bは、管径が、上方補助伝熱管73a及び下方補助伝熱管73bの管径よりも大きく構成されている。具体的には、背面側補助伝熱管71bの管径は、上方補助伝熱管73a及び下方補助伝熱管73bの管径の125%となっている。
背面側補助熱交換部71は、背面側補助伝熱管71bの空気流れ方向における列数が1列となるように構成されている。また、背面側補助熱交換部71は、背面側補助伝熱管71bの空気流れに直交する方向における段数が8段となるように構成されている。
尚、室内熱交換器42には、その空気流れ方向上流側に、ケーシング41の内部に着脱可能に装着される樹脂製のフィルタ(図示せず)が配置されている。フィルタは、室内熱交換器42の表面が室内空気中の塵埃によって汚染されるのを防ぐために設けられている。
(2−4−1−3)その他の構成
図5は、冷房運転時の室内熱交換器42における冷媒流れを示す室内熱交換器42及び室内ファン43の模式図である。図6は、暖房運転時の室内熱交換器42における冷媒流れを示す室内熱交換器42及び室内ファン43の模式図である。尚、図5及び図6の配管に沿って示す矢印が、冷媒の流れを表している。
室内熱交換器42は、主熱交換部60及び補助熱交換部63の他に、図5及び図6に示すように、第1分流器81と、連絡配管81aと、複数(本実施形態では、2つ)の第1分岐管82a,82bと、第2分流器83と、複数(本実施形態では、4つ)の第2分岐管84a〜84dと、第3分流器85と、複数(本実施形態では、4つ)の第3分岐管86a〜86dと、第4分流器87と、第4分岐管88a〜88dと、を有している。
第1分流器81は、冷媒流れ方向における補助熱交換部63(具体的には、背面側補助熱交換部71)と主熱交換部60(具体的には、前面側主熱交換部)との間に配置されている。そして、第1分流器81は、一端が連絡配管81aに接続されており、他端が第1分岐管82a,82bに接続されている。第1分流器81は、冷房運転時に背面側補助熱交換部71から連絡配管81aを介して流れてくる冷媒を複数の第1分岐管82a,82bに分流させ、暖房運転時に主熱交換部60から第1分岐管82a,82bを介して流れてくる冷媒を合流して1の連絡配管81aに流す機能を有している。
連絡配管81aは、一端が背面側補助伝熱管71bに接続され他端が第1分流器81に接続されている。
第1分岐管82a,82bは、各々、一端が第1分流器81に接続されている。そして、第1分岐管82aは、他端が第2分流器83に接続されている。第1分岐管82bは、他端が第3分流器85に接続されている。
第2分流器83は、冷媒流れ方向における補助熱交換部63(具体的には、背面側補助熱交換部71)と主熱交換部60(具体的には、前面側主熱交換部における第2上方熱交換部68)との間に配置されている。そして、第2分流器83は、一端が第1分岐管82aに接続されており、他端が第2分岐管84a〜84dに接続されている。第2分流器83は、冷房運転時に背面側補助熱交換部71から第1分岐管82aを介して流れてくる冷媒を第2分岐管84a〜84dに分流させ、暖房運転時に主熱交換部60から第2分岐管84a〜84dを介して流れてくる冷媒を合流して1の第1分岐管82aに流す機能を有している。
第3分流器85は、冷媒流れ方向における補助熱交換部63(具体的には、背面側補助熱交換部71)と主熱交換部60(具体的には、前面側主熱交換部における第1下方熱交換部67及び第2下方熱交換部69)との間に配置されている。そして、第3分流器85は、一端が第1分岐管82bに接続されており、他端が第3分岐管86a〜86dに接続されている。第3分流器85は、冷房運転時に背面側補助熱交換部71から第1分岐管82bを介して流れてくる冷媒を第3分岐管86a〜86dに分流させ、暖房運転時に主熱交換部60から第3分岐管86a〜86dを介して流れてくる冷媒を合流して1の第1分岐管82bに流す機能を有している。
第2分岐管84a〜84dは、各々、一端が第2分流器83に接続されており、他端が第2上方熱交換部68の別々の第2上方伝熱管68bに接続されている。第3分岐管86a〜86dは、各々、一端が第3分流器85に接続されており、他端が第2下方熱交換部69の別々の第2下方伝熱管69bや第1下方熱交換部67の第1下方伝熱管67bに接続されている。
第4分流器87は、主熱交換部60(具体的には、背面側主熱交換部65)の冷房運転時における冷媒流れ方向下流側に配置されている。第4分流器87は、一端が第4分岐管88a〜88dに接続されており、他端が冷媒連絡配管8に接続される冷媒配管(図示せず)に接続されている。第4分流器87は、冷房運転時に背面側主熱交換部65から第4分岐管88a〜88dを介して流れてくる冷媒を合流させて1の上記冷媒配管に流し、暖房運転時に上記冷媒配管から流れてくる冷媒を第4分岐管88a〜88dに分流させる機能を有している。
第4分岐管88a〜88dは、各々、一端が第4分流器87に接続されており、他端が背面側主熱交換部65の別々の背面側主伝熱管65bに接続されている。
以上のように、本実施形態では、前面側補助熱交換部70の下方補助伝熱管73b及び上方補助伝熱管72b、背面側補助熱交換部71の背面側補助伝熱管71b、第2上方熱交換部68の第2上方伝熱管68b、第2下方熱交換部69の第2下方伝熱管69b、第1上方熱交換部66の第1上方伝熱管66b、第1下方熱交換部67の第1下方伝熱管67b、背面側主熱交換部65の背面側主伝熱管65b、上述した各U字管、連絡配管81a、第1分流器81、第1分岐管82a,82b、第2分流器83、第2分岐管84a〜84d、第3分流器85、第3分岐管86a〜86d、第4分流器87及び第4分岐管88a〜88dによって、室内熱交換器42における冷媒が流れるための冷媒経路が形成されている。そして、前面側補助熱交換部70の下方補助伝熱管73b及び上方補助伝熱管72bと、接続配管(図示せず)と、背面側補助伝熱管71bと、各U字管とによって、補助熱交換部63における冷媒が流れるための冷媒経路が形成されている。尚、接続配管とは、上方補助伝熱管72bの冷媒流れ方向下流側と背面側補助伝熱管71bの冷媒流れ方向上流側とを接続する配管である。また、前面側主熱交換部の各伝熱管66b,67b,68b,69b,65bと、各U字管とによって、主熱交換部60における冷媒が流れるための冷媒経路が形成されている。
(2−4−2)冷媒流れ
以下、図5及び図6を用いて、冷暖房運転時の室内熱交換器42における冷媒流れについて説明する。
(2−4−2−1)冷房運転時
冷房運転時は、室内熱交換器42は、冷媒の蒸発器として機能する。そして、冷房運転時、室内熱交換器42において、冷媒は、補助熱交換部63の冷媒経路から主熱交換部60の冷媒経路へと流れていく(図5の配管に沿った太線の矢印を参照)。具体的に説明すると、まず、膨張機構24で減圧された気液二相状態の冷媒は、冷媒連絡配管7及びこれに接続される冷媒配管(図示せず)を介して、補助熱交換部63の下方補助熱交換部73の下から1段目の伝熱管73bに流入する。すなわち、冷房運転時は、補助熱交換部63の下方補助熱交換部73の下方補助伝熱管73bが、室内熱交換器42に冷媒を導入するための冷媒入口を構成している。そして、補助熱交換部63の下方補助伝熱管73bを流れた冷媒は、上方補助熱交換部72の上方補助伝熱管72bへと流れる。そして、接続配管を介して、最終的に、背面側補助熱交換部71の背面側補助伝熱管71bを流れていく。補助熱交換部63の冷媒経路においては、冷媒が液状態からガス状態へと変化している。
そして、背面側補助伝熱管71bを流れた冷媒は、連絡配管81aを介して補助熱交換部63の外部に流れていく。具体的には、連絡配管81aに流れた冷媒は、第1分流器81において、複数(本実施形態では、2つ)の第1分岐管82a,82bに分岐される。
第1分岐管82aを流れた冷媒は、第2分流器83において、複数(本実施形態では、4つ)の第2分岐管84a〜84dに分岐される。他方、第1分岐管82bを流れた冷媒は、第3分流器85において、複数(本実施形態では、4つ)の第3分岐管86a〜86に分岐される。第2分岐管84a〜84d及び第3分岐管86a〜86dに分岐された冷媒は、それぞれ、主熱交換部60(具体的には、前面側主熱交換部)に流入する。具体的には、第2分岐管84a〜84dを流れる冷媒は、各々、第2主熱交換部62の別々の第2上方伝熱管68bに流入し、第3分岐管86a〜86dを流れる冷媒は、各々、第2主熱交換部62の別々の第2下方伝熱管69bや第1主熱交換部61の第1下方伝熱管67bに流入する。その後、主熱交換部60において、冷媒は、前面側主熱交換部(第1上方熱交換部66、第1下方熱交換部67、第2上方熱交換部68及び第2下方熱交換部69)の各伝熱管66b,67b,68b,69bから背面側主熱交換部65の背面側主伝熱管65bへと流れていく。そして、背面側主熱交換部65の背面側主伝熱管65bを流れる冷媒は、背面側主熱交換部65の背面側主伝熱管65bに接続される第4分岐管88a〜88dに流入する。尚、主熱交換部60を8の冷媒経路で流れる冷媒は、図示はしないが、途中で、各々の出口側が第4分岐管88a〜88dに接続される4の冷媒経路に変更されている。そして、第4分岐管88a〜88dに流入した冷媒は、第4分流器87で合流されて冷媒連絡配管8に接続される冷媒配管に流れることになる。このように、冷房運転時は、第4分流器87が、室内熱交換器42を流れる冷媒を外部へと流出させる冷媒出口を構成している。
(2−4−2−2)暖房運転時
暖房運転時は、室内熱交換器42は、冷媒の凝縮器として機能する。そして、暖房運転時、室内熱交換器42において、冷媒は、主熱交換部60の冷媒経路から補助熱交換部63の冷媒経路へと流れていく(図6の配管に沿った太線の矢印を参照)。すなわち、冷房運転時における冷媒流れの方向と逆の方向に冷媒が流れることになる。尚、本実施形態では、制御部によって、補助熱交換部63の冷媒経路の入口において液冷媒が流入するように制御され、これにより、補助熱交換部63の冷媒経路において、概ね過冷却の液冷媒が流れるように制御されている。
冷媒流れについて具体的に説明すると、まず、圧縮機21から吐出されて冷媒連絡配管8に接続される冷媒配管を流れてくる高圧のガス冷媒は、第4分流器87を介して主熱交換部60(具体的には、背面側主熱交換部65の背面側主伝熱管65b)に流入する。すなわち、暖房運転時は、第4分流器87が、室内熱交換器42に冷媒を導入するための冷媒入口を構成している。具体的には、冷媒連絡配管8に接続される冷媒配管を流れてくる冷媒は、第4分流器87において、複数(本実施形態では、4つ)の第4分岐管88a〜88dに分岐される。第4分岐管88a〜88dに分岐された冷媒は、各々、背面側主熱交換部65の別々の背面側主伝熱管65bに流入する。そして、背面側主熱交換部65の背面側主伝熱管65bに流入した冷媒は、その後、前面側主熱交換部(第1上方熱交換部66、第1下方熱交換部67、第2上方熱交換部68及び第2下方熱交換部69)の各伝熱管66b,67b,68b,69bを流れ、第2分岐管84a〜84d及び第3分岐管86a〜86dに流入する。尚、主熱交換部60を4の冷媒経路で流れる冷媒は、図示はしないが、途中で、各々の出口側が第2分岐管84a〜84d及び第3分岐管86a〜86dに接続される8の冷媒経路に変更されている。そして、第2分岐管84a〜84dに流入した冷媒は、第2分流器83で合流されて第1分岐管82aへと流れる。他方、第3分岐管86a〜86dに流入した冷媒は、第3分流器85で合流されて第1分岐管82bへと流れる。
第1分岐管82a及び第1分岐管82bを流れる冷媒は、第1分流器81において合流され、連絡配管81aを介して、背面側補助熱交換部71の背面側補助伝熱管71bに流入する。そして、背面側補助伝熱管71bを流れる冷媒は、次に、前面側補助熱交換部70へと流れる。具体的には、前面側補助熱交換部70では、冷媒は、まず、上方補助熱交換部72の上方補助伝熱管72bを流れ、その後、下方補助熱交換部73の下方補助伝熱管73bへと流れる。最終的に、下方補助熱交換部73の下から1段目の伝熱管73bを介して、室内熱交換器42の外部、すなわち、冷媒連絡配管7に接続される冷媒配管に流れることになる。このように、暖房運転時は、下方補助熱交換部73の下方補助伝熱管73bが、室内熱交換器42を流れる冷媒を外部へと流出させる冷媒出口を構成している。
(3)特徴
(3−1)
従来、例えば、特許文献1(特開2010−65899号公報)に開示の空気調和装置では、室内における熱交換器として、前側熱交換器と後側熱交換器とから構成される本体熱交換器としての室内熱交換器と、前側熱交換器の前面及び後面にそれぞれ取り付けられて冷媒の過冷却を促進する補助熱交換器と、が設けられている。この空気調和装置のように、本体熱交換器は、通常、前側熱交換器と後側熱交換器とが逆V字形状となるように配置されて構成されている。そして、前側熱交換器は、側面視において、上端部分が前方下向きに傾斜し中央部分が鉛直方向に延在し下端部分が後方下向きに傾斜するように、構成されている。そして、上端部分と中央部分との間及び中央部分と下端部分との間には、隙間が存在している。
ここで、近年、省エネ性の高まりと共に、熱交換器の高性能化が要求されている。そして、この要求に応えるために、本体熱交換器における伝熱管の多列化が進んでいる。しかし、伝熱管を多列化していくと、上記空間が大きくなり、不要な隙間が生じてしまう。さらに、熱交換器における伝熱管の多列化により、熱交換器のサイズが大きくなるため、限られた空間に収容することが難しくなると考えられる。
そこで、本実施形態では、まず、主熱交換部60を、第1主熱交換部61と第2主熱交換部62とに分割している。そして、本実施形態では、さらに、主熱交換部60のうち空気流れ方向上流側に位置する第2主熱交換部62において、上方に位置する第2上方熱交換部68を、側面視において、その上端が、第1上方熱交換部66の上端の仮想延長線L1よりも下方に位置するように配置している。すなわち、第2上方熱交換部68を、隙間Sが形成されている側(下側)にずらしている。そして、これにより、第2上方熱交換部68が隙間Sを空気流れ方向上流側から覆うようになっている。また、第1交差部74が、第2交差部75を通過する空気の流れ方向下流側の位置からずれるようになっている。
このように、従来では、主熱交換部を多列化してしまうと、主熱交換部の上端が仮想延長線L1に相当する線に沿って上方へと延びてしまい、室内熱交換器自体がサイズアップしてしまうが、本実施形態では、主熱交換部60を分割し、空気流れ方向上流側に位置する第2主熱交換部62のうち第2上方熱交換部68を下側へとずらしているので、多列化したとしても、主熱交換部60、ひいては、室内熱交換器42全体のサイズアップを抑制できている。よって、ケーシング41の内部空間のように限られた空間に収容しやすくなる。
さらに、本来、主熱交換部を多列化してしまうと、主熱交換部における隙間が大きくなる。そして、この隙間が大きくなると、この隙間に空気が通りやすくなってしまい、室内熱交換器における熱交換量が低減してしまう。このため、空気の通り抜けを回避するシール部材をより大きくする必要も出てくる。
しかし、本実施形態では、第2主熱交換部62のうち第2上方熱交換部68を下側にずらしていることにより、主熱交換部60における隙間を小さくできている。よって、不要な隙間を低減できている。よって、シール部材79のサイズアップも抑制でき、コストの増大も抑制できている。
(3−2)
本実施形態では、第2交差部75は、第1交差部74と補助交差部76とを結ぶ仮想直線L6上から外れるように配置されている。すなわち、本実施形態では、室内熱交換器42において、第2主熱交換部62の第2上方熱交換部68のみを上下方向にずらしていることになる。
このように、本実施形態では、多列化が望まれるが多列化するとサイズアップが懸念される主熱交換部60を、第1主熱交換部61と第2主熱交換部62とに分割し、空気流れ方向上流側に位置する第2主熱交換部62を隙間S側(下側)へとずらしている。よって、主熱交換部60のコンパクト化を図りながら主熱交換部60における熱交換量の増大を図ることができている。さらに、主熱交換部60における隙間も小さくできるので、不要な隙間の低減もできている。
(3−3)
例えば、主熱交換部60が、その上端が仮想延長線L1に沿って延びるように多列化されたとすると、第1主熱交換部61、第2主熱交換部62及び補助熱交換部63の間には、上記空間S4に相当する空間が生じる。このような空間は、不要なスペースとなり、さらに、空気が流れやすくなるので室内熱交換器における熱交換量が低減することが懸念される。
そこで、本実施形態では、第2主熱交換部62を、その一部(具体的には、第2主熱交換部68の下端部)が、側面視において空間S4に位置するように配置している。よって、不要なスペースを低減できる。また、この空間S4に空気が流れたとしても第2主熱交換部68の一部が位置しているので、熱交換がされるようになっている。
(3−4)
補助交差部76では、その空気流れ方向上流側に隙間が存在している。このため、空気が流れやすくなっている。
そこで、本実施形態では、第2主熱交換部62の第2上方伝熱フィン68aを、側面視において、一部(下端部であって空気流れ方向上流側部分)が、補助交差部76に重なるようにしている。そして、第2上方伝熱フィン68aと、上方補助伝熱フィン72a及び下方補助伝熱フィン73aとを、厚み方向に交互に配置している。
これにより、補助交差部76における空気の通り抜けをできるだけ回避できる。よって、室内熱交換器42における熱交換効率の低下を抑制できている。
(3−5)
本実施形態では、室内熱交換器42が凝縮器として機能する場合、補助熱交換部63の冷媒経路に、概ね、過冷却の液冷媒が流れるように制御している。すなわち、補助熱交換部63の冷媒経路は、液冷媒を過冷却液にする過冷却域として機能している。
これにより、冷媒の過冷却度を大きくとることができるので、空気調和装置1の省エネ性を向上できる。
(3−6)
本実施形態では、第2主熱交換部62と補助熱交換部63との間に存在する第2隙間S2の空気流れ方向における幅W2は、第1主熱交換部61と第2主熱交換部62との間に存在する第1隙間S1の空気流れ方向におけるW1よりも大きい。
ここで、上述したように、補助熱交換部63の冷媒経路には、概ね過冷却の液冷媒が流れており、主熱交換部60の冷媒経路を流れる冷媒との間で、温度差が生じると考えられる。よって、上述のように隙間S1,S2の空気流れ方向における幅を変えることで、概ね過冷却冷媒が流れる補助熱交換部63の冷媒経路と、主熱交換部60の冷媒経路との間で、冷媒間の温度差が生じたとしても、これらの間での熱伝導を回避できるようになっている。よって、暖房時の室内熱交換器42の性能を維持できる。
(3−7)
本実施形態では、第2主熱交換部62は、第2上方熱交換部68と第2下方熱交換部69とに分割されている。
これにより、第2上方熱交換部68を下側にずらしても第2下方熱交換部69が一体的に下側にずれないので、第2上方熱交換部68を下側にずらしやすい。よって、主熱交換部60、ひいては、室内熱交換器42のコンパクト化をより図ることができる。
(3−8)
本実施形態では、補助熱交換部63は、主熱交換部60の空気流れ方向上流側部分を、空気流れ方向上流側から95%以上覆っている。すなわち、本実施形態では、過冷却域として使用される補助熱交換部63の冷媒経路をできるだけ長くとっている。よって、補助熱交換部63の冷媒経路において、十分に冷媒を過冷却することができるので、冷媒の過冷却度を大きくとることができるようになっている。よって、本実施形態の空気調和装置1では、省エネ性を向上しやすい。
(4)変形例
以上、本発明の実施形態について図面に基づいて説明したが、具体的な構成は、上記実施形態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。
(4−1)
上記実施形態では、第1上方熱交換部66と第1下方熱交換部67とが一体的に形成されていることを前提として説明したがこれに限られるものではなく、第1上方熱交換部66と第1下方熱交換部67とは分割されていてもよい。この場合、上記の第1交差部74は、第1上方熱交換部66と第1下方熱交換部67とが仮想的に交差する部分を意味することになる。
また、上記実施形態では、第2上方熱交換部68と第2下方熱交換部69とが別体であると説明したが、第2上方熱交換部68と第2下方熱交換部69とは、一体的に構成されていてもよい。この場合、上記の第2交差部75は、第2上方熱交換部68と第2下方熱交換部69とが実際に交差する部分を意味することになる。
また、上記実施形態では、上方補助熱交換部72と下方補助熱交換部73とが一体的に形成されていることを前提として説明したがこれに限られるものではなく、上方補助熱交換部72と下方補助熱交換部73とは分割されていてもよい。この場合、上記の補助交差部76は、上方補助熱交換部72と下方補助熱交換部73とが仮想的に交差する部分を意味することになる。
以上のような場合であっても、上記実施形態と同様の作用効果を得ることができる。
(4−2)
上記実施形態では、第2主熱交換部62のうち上方に位置する第2上方熱交換部68を隙間S側にずらすと説明した。しかし、これに限られるものではない。
具体的には、第2主熱交換部62のうち下方に位置する第2下方熱交換部69を隙間S側(すなわち、上側)にずらしてもよい。
この場合、第2下方熱交換部69は、その下端が、第1下方熱交換部67の下端の延長線(図示せず)よりも上方に位置することになる。よって、第2上方熱交換部68ではなく、第2下方熱交換部69が、隙間Sを空気流れ方向上流側から覆うことになる。そして、第2下方熱交換部69の一部(上端部)が、空間S4に位置することになる。
さらに、第2上方伝熱フィン68aではなく第2下方伝熱フィン69aが、側面視において、その一部(上端部であって空気流れ方向上流側部分)が補助交差部76に重なり、上方補助伝熱フィン72a及び下方補助伝熱フィン73aと厚み方向に交互に配置されることになる。
尚、この場合、下方補助熱交換部73も、その下端位置が上方にずれるように配置する必要がある。
以上のような場合であっても、上記実施形態と同様の作用効果を得ることができる。
以上のように、本発明は、主熱交換部と補助熱交換部とを備える熱交換器であれば、種々適用できる。
1 空気調和装置
42 室内熱交換器(熱交換器)
60 主熱交換部
62 第2主熱交換部
63 補助熱交換部
65 背面側主熱交換部
66 第1上方熱交換部
66a 第1上方伝熱フィン
66b 第1上方伝熱管
67 第1下方熱交換部
67a 第1下方伝熱フィン
67b 第1下方伝熱管
68 第2上方熱交換部
68a 第2上方伝熱フィン
68b 第2上方伝熱管
69 第2下方熱交換部
69a 第2下方伝熱フィン
69b 第2下方伝熱管
70 前面側補助熱交換部
71 背面側補助熱交換部
72 上方補助熱交換部
72a 上方補助伝熱フィン
72b 上方補助伝熱管
73 下方補助熱交換部
73a 下方補助伝熱フィン
73b 下方補助伝熱管
74 第1交差部
75 第2交差部
76 補助交差部
L2 仮想下端延長線
L3 仮想上端延長線
L6 仮想直線
P1 補助熱交換部の空気流れ方向下流側において仮想下端延長線と交わる点
P2 補助熱交換部の空気流れ方向下流側において仮想上端延長線と交わる点
S 隙間
S1 第1隙間
S2 第2隙間
特開2010−65899号公報

Claims (8)

  1. 外部を通過する空気と内部を流れる冷媒との間で熱交換を行わせる空気調和装置(1)の熱交換器(42)であって、
    主熱交換部(60)と、
    前記主熱交換部の空気流れ方向上流側に配置される補助熱交換部(63)と、
    を備え、
    前記主熱交換部は、空気流れ方向下流側に配置される第1主熱交換部(61)と、前記第1主熱交換部の冷媒経路を延長するように空気流れ方向上流側に配置される第2主熱交換部(62)と、に分割されており、
    前記第1主熱交換部は、複数の第1上方伝熱フィン(66a)と複数の前記第1上方伝熱フィンを貫通する複数の第1上方伝熱管(66b)とを含み上方に位置する第1上方熱交換部(66)と、複数の第1下方伝熱フィン(67a)と複数の前記第1下方伝熱フィンを貫通する複数の第1下方伝熱管(67b)とを含み下方に位置する第1下方熱交換部(67)と、前記第1上方熱交換部と前記第1下方熱交換部とが交差する又はこれらが仮想的に交差する第1交差部(74)とを有し、前記第1上方熱交換部と前記第1下方熱交換部との間に隙間(S)が形成されており、
    前記第2主熱交換部(62)は、複数の第2上方伝熱フィン(68a)と複数の前記第2上方伝熱フィンを貫通する複数の第2上方伝熱管(68b)とを含み上方に位置する第2上方熱交換部(68)と、複数の第2下方伝熱フィン(69a)と複数の前記第2下方伝熱フィンを貫通する複数の第2下方伝熱管(69b)とを含み下方に位置する第2下方熱交換部(69)と、前記第2上方熱交換部と前記第2下方熱交換部とが交差する又はこれらが仮想的に交差する第2交差部(75)とを有し、
    前記第2主熱交換部の前記第2上方伝熱管及び前記第2下方伝熱管の空気流れ方向における列数が前記第1主熱交換部の前記第1上方伝熱管及び前記第1下方伝熱管の空気流れ方向における列数よりも少なく、
    前記第1交差部は、前記第2交差部を通過する空気流れ方向下流側の位置から外れるように配置され、前記第2上方熱交換部又は前記第2下方熱交換部が、前記隙間を空気流れ方向上流側から覆う、
    空気調和装置の熱交換器。
  2. 前記補助熱交換部は、上方に位置する上方補助熱交換部(72)と、下方に位置する下方補助熱交換部(73)と、前記上方補助熱交換部と前記下方補助熱交換部とが交差する又はこれらが仮想的に交差する補助交差部(76)と、を有し、
    前記第2交差部は、前記第1交差部と前記補助交差部とを結ぶ仮想直線(L6)上から外れるように配置される、
    請求項1に記載の空気調和装置の熱交換器。
  3. 前記第2主熱交換部は、その一部が、
    側面視において、前記第1上方熱交換部の下端を含む仮想下端延長線(L2)と、前記第1下方熱交換部の上端を含む仮想上端延長線(L3)と、前記補助熱交換部の空気流れ方向下流側において前記補助交差部を含み前記仮想下端延長線と交わる点(P1)から前記仮想上端延長線と交わる点(P2)までの部分(77)と、によって囲まれる空間(S4)、に位置している、
    請求項2に記載の空気調和装置の熱交換器。
  4. 前記上方補助熱交換部は、複数の上方補助伝熱フィン(72a)と、複数の前記上方補助伝熱フィンを貫通する複数の上方補助伝熱管(72b)と、を有し、
    前記下方補助熱交換部は、複数の下方補助伝熱フィン(73a)と、複数の前記下方補助伝熱フィンを貫通する複数の下方補助伝熱管(73b)と、を有し、
    前記第2主熱交換部の前記第2上方伝熱フィン又は前記第2下方伝熱フィンは、側面視において一部が前記補助交差部に重なっており、前記上方補助伝熱フィン及び前記下方補助伝熱フィンと厚み方向に交互に配置されている、
    請求項3に記載の空気調和装置の熱交換器。
  5. 凝縮器として機能する場合、
    前記主熱交換部から前記補助熱交換部へと冷媒が流れ、前記補助熱交換部には、概ね過冷却の液冷媒が流れている、
    請求項2〜4のいずれか1項に記載の空気調和装置の熱交換器。
  6. 前記第1主熱交換部と前記第2主熱交換部とは、空気流れ方向において第1隙間(S1)が存在するように配置されており、
    前記第2主熱交換部と前記補助熱交換部とは、空気流れ方向において第2隙間(S2)が存在するように配置されており、
    前記第2隙間の空気流れ方向における幅(W2)は、前記第1隙間の空気流れ方向における幅(W1)よりも大きい、
    請求項5に記載の空気調和装置の熱交換器。
  7. 前記第2上方熱交換部と前記第2下方熱交換部とは、分割されており、
    前記第2交差部は、前記下方補助熱交換部と前記上方補助熱交換部とが仮想的に交差する、
    請求項2〜6のいずれか1項に記載の空気調和装置の熱交換器。
  8. 前記第1主熱交換部は、前記第1上方熱交換部及び前記第1下方熱交換部の背面側に位置する背面側主熱交換部(65)、をさらに有し、前記背面側主熱交換部と前記第1上方熱交換部及び前記第1下方熱交換部とが側面視においてV字形状に組み合わされて構成されており、
    前記補助熱交換部は、前記上方補助熱交換部及び前記下方補助熱交換部の背面側に位置する背面側補助熱交換部(71)、をさらに有し、前記上方補助熱交換部及び前記下方補助熱交換部が前記第2上方熱交換部及び前記第2下方熱交換部の空気流れ方向上流側に位置し且つ前記背面側補助熱交換部が前記背面側主熱交換部の空気流れ方向上流側に位置するように構成されており、
    前記補助熱交換部は、前記主熱交換部の空気流れ方向上流側を覆っている、
    請求項2〜7のいずれか1項に記載の空気調和装置の熱交換器。
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