JP2015055415A - 熱交換器 - Google Patents

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Abstract

【課題】分流器の上流側の圧力損失を抑制しつつ熱交換器の熱交換効率を確保する。【解決手段】熱交換器(23)は、上下に平行に並んだ複数の多穴扁平管(31)によって構成された扁平管列(50)と、フィン(32)と、補助熱交換部(39a)と、分流器(150)とを備えている。補助熱交換部(39a)は、補助伝熱管(33)を有して扁平管列(50)の下方に配置される。補助伝熱管(33)の流路断面積は、多穴扁平管(31)の流路断面積よりも広くなっている。蒸発器として機能する場合には、補助熱交換部(39a)の補助伝熱管(33)から流出した冷媒が分流器(150)で分流して扁平管列(50)を構成する複数の多穴扁平管(31)に流入する。【選択図】図5

Description

この発明は、扁平管とフィンを有して冷媒と空気を熱交換させる熱交換器に関する。
従来より、扁平管とフィンを有して扁平管を流れる冷媒を空気と熱交換させる熱交換器が知られている。特許文献1(図3を参照)には、配列された扁平管からなる管列を一つ有する一列構造の熱交換器が開示されている。また、特許文献1に開示された熱交換器では、複数の扁平管の両端部にヘッダ集合管が接続され、一方のヘッダ集合管の内部に分流器が形成されている。そして、一方のヘッダ集合管へ流入した冷媒は、そのヘッダ集合管の内部に形成された分流器を通過して複数の扁平管へ分かれて流れ込む。
特開2013−137193号公報
ところで、上記のような熱交換器を室外熱交換器として利用した場合、暖房運転時に外気温度が低下すると、蒸発器として動作している室外熱交換器において蒸発温度が低下して室外熱交換器に着霜が発生するおそれがある。室外熱交換器に着霜が発生すると、室外熱交換器の蒸発能力が低下してしまう。なお、このような着霜は、室外熱交換器の最下部において発生しやすい。
このような熱交換器の着霜を防止する手法として、上記のような熱交換器の最下部に位置する扁平管を補助加熱用の伝熱管として利用することが考えられる。すなわち、熱交換器が蒸発器として機能している場合に、熱交換器の最下部に位置する扁平管に、分流器を通過する前の冷媒(比較的高温の冷媒)を流通させることにより、熱交換器の最下部を加熱することができ、その結果、着霜の発生を防止することができる。
しかしながら、熱交換器において補助加熱用の伝熱管として利用される扁平管の本数(補助加熱パス数)を少なくすると、分流器の上流側における圧力損失が大きくなり、熱交換器の主要部を構成する扁平管列(分流器を通過した冷媒が流れる扁平管)において冷媒の高低圧差を確保することが困難となる。その結果、熱交換器の熱交換効率が低下してしまう。逆に、熱交換器において補助加熱パス数を多くすると、膨張弁と分流器との間における圧力損失を小さくすることができるが、熱交換器の主要部を構成する扁平管の本数が少なくなってしまうので、熱交換器の熱交換効率が低下してしまう。
そこで、この発明は、分流器の上流側における圧力損失を抑制しつつ熱交換効率を確保することが可能な熱交換器を提供することを目的とする。
第1の発明は、上下に平行に並んだ複数の多穴扁平管(31)によって構成された扁平管列(50)と、該多穴扁平管(31)に接合されたフィン(32)とを備え、該多穴扁平管(31)を流れる冷媒を空気と熱交換させる熱交換器であって、補助伝熱管(33)を有して上記扁平管列(50)の下方に配置され、該補助伝熱管(33)を流れる冷媒を空気と熱交換させる補助熱交換部(39a)と、上記扁平管列(50)を構成する複数の多穴扁平管(31)の端部と上記補助熱交換部(39a)の補助伝熱管(33)の端部との間に接続された分流器(150)とを備え、上記補助伝熱管(33)の流路断面積が、上記扁平管列(50)を構成する多穴扁平管(31)の流路断面積よりも広く、蒸発器として機能する場合に、上記補助熱交換部(39a)の補助伝熱管(33)から流出した冷媒が上記分流器(150)で分流して上記扁平管列(50)を構成する複数の多穴扁平管(31)に流入することを特徴とする熱交換器である。
上記第1の発明では、補助伝熱管(33)の流路断面積を多穴扁平管(31)の流路断面積よりも広くすることにより、補助伝熱管(33)の流路抵抗を多穴扁平管(31)の流路抵抗よりも低くすることができる。これにより、補助伝熱管(33)を扁平管列(50)を構成する多穴扁平管(31)と同一形状に形成する場合よりも、補助伝熱管(33)における圧力損失を低減することができる。したがって、補助伝熱管(33)を扁平管列(50)を構成する多穴扁平管(31)と同一形状に形成する場合よりも、分流器(150)の上流側における圧力損失を抑制するために必要となる補助伝熱管(33)の本数を少なくすることができる。すなわち、熱交換器(23)における補助熱交換部(39a)の専有面積を狭くすることができるので、扁平管列(50)を構成する多穴扁平管(31)の本数を確保することができる。
第2の発明は、上記第1の発明において、上記補助伝熱管(33)が、上記扁平管列(50)を構成する多穴扁平管(31)の流路断面積よりも広い流路断面積を有する補助多穴扁平管(34)によって構成されていることを特徴とする熱交換器である。
上記第2の発明では、扁平管列(50)を構成する多穴扁平管(31)と同様の構成を有する補助多穴扁平管(34)によって補助熱交換部(39a)の補助伝熱管(33)を構成することにより、多穴扁平管(31)と同様の方式によって補助伝熱管(33)をフィン(32)と接合させることができる。
第3の発明は、上記第1の発明において、上記補助伝熱管(33)は、上記扁平管列(50)を構成する多穴扁平管(31)の流路断面積よりも広い流路断面積を有する補助円管(200)によって構成されていることを特徴とする熱交換器である。
上記第3の発明では、補助伝熱管(33)の流路断面積の設計を容易することができる。
第1の発明によれば、分流器(150)の上流側における圧力損失を抑制するために必要となる補助伝熱管(33)の本数を少なくすることができるので、分流器(150)の上流側における圧力損失を抑制しつつ熱交換器(23)の熱交換効率を確保することができる。
第2の発明によれば、多穴扁平管(31)と同様の方式によって補助伝熱管(33)をフィン(32)と接合させることができるので、室外熱交換器(23)の組立を容易にすることができる。
第3の発明によれば、補助伝熱管(33)の流路断面積の設計を容易することができるので、多穴扁平管(31)の流路断面積よりも広い流路断面積を有する補助伝熱管(33)を容易に製造することができる。
図1は、実施形態1の室外熱交換器を備えた空気調和機の概略構成を示す冷媒回路図である。 図2は、実施形態1の室外熱交換器の概略構成を示す斜視図である。 図3は、実施形態1の室外熱交換器を風上熱交換器ユニットと風下熱交換器ユニットに分解して示す概略の斜視図であって、室外熱交換器が蒸発器として機能する場合の冷媒の流れを示すものである。 図4は、実施形態1の室外熱交換器を風上熱交換器ユニットと風下熱交換器ユニットに分解して示す概略の斜視図であって、室外熱交換器が凝縮器として機能する場合の冷媒の流れを示すものである。 図5は、実施形態1の風上熱交換器ユニットを正面から見た一部断面図である。 図6は、実施形態1の風下熱交換器ユニットを正面から見た一部断面図である。 図7は、図5のA−A断面および図6のB−B断面の一部を拡大して示す熱交換器ユニットの断面図である。 図8は、実施形態1の室外熱交換器の要部の断面図であって、(A)は(B)のD−D断面を示し、(B)は(A)のC−C断面を示す。 図9は、実施形態1の風上熱交換器ユニットの一部を正面から見た拡大断面図である。 図10は、実施形態1の変形例1の風上熱交換器ユニットを正面から見た一部断面図である。 図11は、実施形態1の変形例1の風下熱交換器ユニットを正面から見た一部断面図である。 図12は、実施形態1の変形例2の室外熱交換器の概略構成を示す斜視図である。 図13は、実施形態1の変形例2の室外熱交換器を上方から見た一部断面図である。 図14は、実施形態1の変形例3の室外熱交換器の図7に相当する断面図である。 図15は、実施形態2の室外熱交換器の概略構成を示す斜視図である。 図16は、実施形態2の風上熱交換器ユニットを正面から見た一部断面図である。 図17は、実施形態2の風下熱交換器ユニットを正面から見た一部断面図である。 図18は、図16のA−A断面および図17のB−B断面の一部を拡大して示す熱交換器ユニットの断面図である。
以下、この発明の実施形態を図面を参照して詳しく説明する。なお、図中同一または相当部分には同一の符号を付しその説明は繰り返さない。また、以下で説明する実施形態および変形例は、本質的に好ましい例示であって、この発明、その適用物、あるいはその用途の範囲を制限することを意図するものではない。
〔実施形態1〕
図1は、実施形態1による室外熱交換器(23)が設けられた空気調和機(10)の構成例を示している。空気調和機(10)は、室外ユニット(11)と室内ユニット(12)とを備えている。室外ユニット(11)と室内ユニット(12)は、液側連絡配管(13)およびガス側連絡配管(14)を介して互いに接続されている。空気調和機(10)では、室外ユニット(11)と室内ユニット(12)と液側連絡配管(13)とガス側連絡配管(14)によって、冷媒回路(20)が形成されている。
冷媒回路(20)には、圧縮機(21)と、四方切換弁(22)と、室外熱交換器(23)と、膨張弁(24)と、室内熱交換器(25)とが設けられている。圧縮機(21)と四方切換弁(22)と室外熱交換器(23)と膨張弁(24)は、室外ユニット(11)に収容されている。室外ユニット(11)には、室外熱交換器(23)へ室外空気を供給するための室外ファン(15)が設けられている。一方、室内熱交換器(25)は、室内ユニット(12)に収容されている。室内ユニット(12)には、室内熱交換器(25)へ室内空気を供給するための室内ファン(16)が設けられている。
冷媒回路(20)は、冷媒が充填された閉回路である。冷媒回路(20)において、圧縮機(21)は、その吐出管が四方切換弁(22)の第1のポートに、その吸入管が四方切換弁(22)の第2のポートに、それぞれ接続されている。また、冷媒回路(20)では、四方切換弁(22)の第3のポートから第4のポートへ向かって順に、室外熱交換器(23)と、膨張弁(24)と、室内熱交換器(25)とが配置されている。この冷媒回路(20)において、室外熱交換器(23)は、配管(17)を介して膨張弁(24)に接続され、配管(18)を介して四方切換弁(22)の第3のポートに接続される。
圧縮機(21)は、スクロール型またはロータリ型の全密閉型圧縮機である。四方切換弁(22)は、第1のポートが第3のポートと連通し且つ第2のポートが第4のポートと連通する第1状態(図1に実線で示す状態)と、第1のポートが第4のポートと連通し且つ第2のポートが第3のポートと連通する第2状態(図1に破線で示す状態)とに切り換わる。膨張弁(24)は、いわゆる電子膨張弁である。
室外熱交換器(23)は、室外空気を冷媒と熱交換させる。室外熱交換器(23)の構成については後述する。一方、室内熱交換器(25)は、室内空気を冷媒と熱交換させる。室内熱交換器(25)は、円管である伝熱管を備えたいわゆるクロスフィン型のフィン・アンド・チューブ熱交換器によって構成されている。
〈空気調和機の運転動作〉
次に、空気調和機(10)の運転動作について説明する。空気調和機(10)は、冷房運転と暖房運転を選択的に行う。
冷房運転中の冷媒回路(20)では、四方切換弁(22)を第1状態に設定した状態で、冷凍サイクルが行われる。この状態では、室外熱交換器(23)、膨張弁(24)、室内熱交換器(25)の順に冷媒が循環し、室外熱交換器(23)が凝縮器として機能し、室内熱交換器(25)が蒸発器として機能する。室外熱交換器(23)では、圧縮機(21)から流入したガス冷媒が室外空気へ放熱して凝縮し、凝縮後の冷媒が膨張弁(24)へ向けて流出してゆく。
暖房運転中の冷媒回路(20)では、四方切換弁(22)を第2状態に設定した状態で、冷凍サイクルが行われる。この状態では、室内熱交換器(25)、膨張弁(24)、室外熱交換器(23)の順に冷媒が循環し、室内熱交換器(25)が凝縮器として機能し、室外熱交換器(23)が蒸発器として機能する。室外熱交換器(23)には、膨張弁(24)を通過する際に膨張して気液二相状態となった冷媒が流入する。室外熱交換器(23)へ流入した冷媒は、室外空気から吸熱して蒸発し、その後に圧縮機(21)へ向けて流出してゆく。
〈室外熱交換器の構成〉
次に、図2〜図9を参照して、室外熱交換器(23)の構成について説明する。なお、以下の説明において用いる「上」「下」「左」「右」「前」「後」は、室外熱交換器(23)を空気の流れ方向の上流側から見た場合の方向を示している。
図2に示すように、室外熱交換器(23)は、二列構造の空気熱交換器であり、風上熱交換器ユニット(30)と風下熱交換器ユニット(60)とを備えている。風上熱交換器ユニット(30)と風下熱交換器ユニット(60)は、室外熱交換器(23)を通過する空気流の方向に重なっている。室外熱交換器(23)を通過する空気の流れ方向において、風上熱交換器ユニット(30)は、風下熱交換器ユニット(60)の上流側に配置されている。
《風上熱交換器ユニットの構成》
図3および図5に示すように、風上熱交換器ユニット(30)は、一つの第1風上ヘッダ集合管(40)と、一つの第2風上ヘッダ集合管(45)と、多数の扁平管(31)(多穴扁平管)と、多数のフィン(32)と、補助伝熱管(33)とを備えている。第1風上ヘッダ集合管(40)と第2風上ヘッダ集合管(45)と扁平管(31)とフィン(32)と補助伝熱管(33)は、何れもアルミニウム合金製の部材であって、互いにロウ付けによって接合されている。なお、この例では、補助伝熱管(33)は、補助扁平管(34)(補助多穴扁平管)によって構成されている。
第1風上ヘッダ集合管(40)と第2風上ヘッダ集合管(45)は、何れも両端が閉塞された細長い円筒状に形成されている。図5において、第1風上ヘッダ集合管(40)は風上熱交換器ユニット(30)の左端に、第2風上ヘッダ集合管(45)は風上熱交換器ユニット(30)の右端に、それぞれ起立した状態で設置されている。つまり、第1風上ヘッダ集合管(40)および第2風上ヘッダ集合管(45)は、それぞれの軸方向が上下方向となる状態で設置されている。
図7に示すように、扁平管(31)は、その断面形状が扁平な長円形となった伝熱管である。図5に示すように、風上熱交換器ユニット(30)において、複数の扁平管(31)は、それぞれの軸方向が左右方向となり、それぞれの側面のうち平坦な部分(平坦部)が対向する状態で配置されている。また、複数の扁平管(31)は、互いに一定の間隔をおいて上下に並んで配置され、互いの軸方向が実質的に平行となっている。各扁平管(31)は、その一端が第1風上ヘッダ集合管(40)に挿入され、その他端が第2風上ヘッダ集合管(45)に挿入されている。風上熱交換器ユニット(30)に設けられた扁平管(31)は、風上管列(50)(扁平管列)を構成している。
図7に示すように、扁平管(31)には、複数の流体通路(175)が形成されている。各流体通路(175)は、扁平管(31)の軸方向に延びる通路であって、扁平管(31,61)の幅方向に一列に並んでいる。各流体通路(175)は、扁平管(31)の両端面に開口している。
図7に示すように、補助扁平管(34)は、その断面形状が扁平な長円形となった伝熱管である。図5に示すように、風上熱交換器ユニット(30)において、補助扁平管(34)は、その軸方向が左右方向となり、その側面のうち平坦な部分(平坦部)が風上管列(50)を構成する多数の扁平管(31)のうち最下段に位置する扁平管(31)の平坦部と所定の間隔をおいて対向する状態で、風上管列(50)の下方に配置されている。補助扁平管(34)の軸方向は、風上管列(50)を構成する扁平管(31)の軸方向と実質的に平行となっている。補助扁平管(34)は、その一端が第1風上ヘッダ集合管(40)に挿入され、その他端が第2風上ヘッダ集合管(45)に挿入されている。
図7に示すように、補助扁平管(34)には、複数の流体通路(195)が形成されている。各流体通路(195)は、補助扁平管(34)の軸方向に延びる通路であって、補助扁平管(34)の幅方向に一列に並んでいる。各流体通路(195)は、補助扁平管(34)の両端面に開口している。なお、補助扁平管(34)の流路断面積は、風上管列(50)を構成する扁平管(31)の流路断面積よりも広くなっている。具体的には、補助扁平管(34)に形成された複数の流体通路(195)の流路断面積の合計は、扁平管(31)に形成された複数の流体通路(175)の流路断面積の合計よりも広くなっている。
風上熱交換器ユニット(30)へ供給された冷媒は、扁平管(31)の流体通路(175)および補助扁平管(34)の流体通路(195)を流れる間に空気と熱交換する。
図7に示すように、フィン(32)は、金属板をプレス加工することによって形成された縦長の板状フィンである。フィン(32)には、フィン(32)の前縁(即ち、風上側の縁部)からフィン(32)の幅方向に延びる細長い切り欠き部(186)が、多数形成されている。フィン(32)では、多数の切り欠き部(186)が、フィン(32)の長手方向(上下方向)に一定の間隔で形成されている。切り欠き部(186)の風下寄りの部分は、管挿入部(187)を構成している。扁平管(31)は、フィン(32)の管挿入部(187)に挿入され、管挿入部(187)の周縁部とロウ付けによって接合される。また、フィン(32)には、伝熱を促進するためのルーバー(185)が形成されている。そして、複数のフィン(32)は、扁平管(31)の軸方向に一定の間隔をおいて配列されている。なお、補助扁平管(34)は、フィン(32)の最下段に位置する管挿入部(187)に挿入され、管挿入部(187)の周縁部とロウ付けによって接合される。この例では、フィン(32)の最下段に位置する管挿入部(187)に扁平管(31)よりも断面積が大きい補助扁平管(34)を挿入するために、フィン(32)の最下段に位置する管挿入部(187)の切り欠き面積は、他段の管挿入部(187)の切り欠き面積よりも広くなっている。
図3および図5に示すように、風上熱交換器ユニット(30)は、上下に三つの熱交換領域(35,37,39)に区分され、上側の熱交換領域が風上主熱交換領域(35)となり、中央の熱交換領域が風上副熱交換領域(37)となり、下側の熱交換領域が風上補助熱交換領域(39)となっている。
風上熱交換器ユニット(30)に設けられた扁平管(31)は、風上主熱交換領域(35)に位置するものが風上主列部(51)を構成し、風上副熱交換領域(37)に位置するものが風上副列部(54)を構成する。つまり、風上管列(50)を構成する扁平管(31)は、その一部が風上副列部(54)を構成し、残りが風上主列部(51)を構成する。また、風上補助熱交換領域(39)には、補助伝熱管(33)(この例では、補助扁平管(34))が配置されている。詳しくは後述するが、風上副列部(54)を構成する扁平管(31)の本数は、風上主列部(51)を構成する扁平管(31)の本数よりも少ない。
風上主熱交換領域(35)は、上下に六つの風上主熱交換部(36a〜36f)に区分されている。風上副熱交換領域(37)は、上下に三つの風上副熱交換部(38a〜38c)に区分されている。風上補助熱交換領域(39)は、一つの風上補助熱交換部(39a)によって構成されている。なお、ここに示した風上主熱交換部(36a〜36f)および風上副熱交換部(38a〜38c)の数は、単なる一例である。
風上主熱交換領域(35)には、下から上に向かって順に、第1風上主熱交換部(36a)と、第2風上主熱交換部(36b)と、第3風上主熱交換部(36c)と、第4風上主熱交換部(36d)と、第5風上主熱交換部(36e)と、第6風上主熱交換部(36f)とが形成されている。各風上主熱交換部(36a〜36f)には、十二本の扁平管(31)が設けられている。
第1風上主熱交換部(36a)に設けられた十二本の扁平管(31)は、第1風上主列ブロック(52a)を構成する。第2風上主熱交換部(36b)に設けられた十二本の扁平管(31)は、第2風上主列ブロック(52b)を構成する。第3風上主熱交換部(36c)に設けられた十二本の扁平管(31)は、第3風上主列ブロック(52c)を構成する。第4風上主熱交換部(36d)に設けられた十二本の扁平管(31)は、第4風上主列ブロック(52d)を構成する。第5風上主熱交換部(36e)に設けられた十二本の扁平管(31)は、第5風上主列ブロック(52e)を構成する。第6風上主熱交換部(36f)に設けられた十二本の扁平管(31)は、第6風上主列ブロック(52f)を構成する。なお、各風上主列ブロック(52a〜52f)を構成する扁平管(31)の本数は、互いに一致していなくてもよい。
第1風上主列ブロック(52a)および第2風上主列ブロック(52b)は、第1風上主列ブロック群(53a)を構成する。第3風上主列ブロック(52c)および第4風上主列ブロック(52d)は、第2風上主列ブロック群(53b)を構成する。第5風上主列ブロック(52e)および第6風上主列ブロック(52f)は、第3風上主列ブロック群(53c)を構成する。
風上副熱交換領域(37)には、下から上に向かって順に、第1風上副熱交換部(38a)と、第2風上副熱交換部(38b)と、第3風上副熱交換部(38c)とが形成されている。各風上副熱交換部(38a〜38c)には、三本の扁平管(31)が設けられている。
第1風上副熱交換部(38a)に設けられた三本の扁平管(31)は、第1風上副列ブロック(55a)を構成する。第2風上副熱交換部(38b)に設けられた三本の扁平管(31)は、第2風上副列ブロック(55b)を構成する。第3風上副熱交換部(38c)に設けられた三本の扁平管(31)は、第3風上副列ブロック(55c)を構成する。なお、各風上副列ブロック(55a〜55c)を構成する扁平管(31)の本数は、互いに一致していなくてもよい。
風上補助熱交換領域(39)を構成する風上補助熱交換部(39a)には、一本の補助伝熱管(33)(この例では、一本の補助扁平管(34))が設けられている。すなわち、風上補助熱交換部(39a)は、補助伝熱管(33)を有して風上管列(50)の下方に配置され、補助伝熱管(33)を流れる冷媒を空気と熱交換させる。
図5に示すように、第1風上ヘッダ集合管(40)の内部空間は、二枚の仕切板(41)によって上下に三つの空間に仕切られており、上側仕切板(41)の上側の空間が上側空間(42)となり、二枚の仕切板(41)の間の空間が中間空間(43)となり、下側仕切板(41)の下側の空間が下側空間(44)となっている。
上側空間(42)は、風上主列部(51)を構成する全ての扁平管(31)と連通する。第1風上ヘッダ集合管(40)のうち上側空間(42)を形成する部分には、ガス側接続管(102)が接続されている。このガス側接続管(102)には、冷媒回路(20)を構成する配管(18)が接続される。
第1風上ヘッダ集合管(40)のうち中間空間(43)を形成する部分には、ユニット接続用配管(103)の一端が接続される。詳しくは後述するが、第1風上ヘッダ集合管(40)のうち中間空間(43)を形成する部分は、冷媒を三つの風上副熱交換部(38a〜38c)へ分配するための分流器(150)を構成する。
第1風上ヘッダ集合管(40)のうち下側空間(44)を形成する部分には、液側接続管(101)が接続される。この液側接続管(101)には、冷媒回路(20)を構成する配管(17)が接続される。また、下側空間(44)は、風上補助熱交換部(39a)に設けられた補助扁平管(34)と連通する。
第2風上ヘッダ集合管(45)には、その内部空間を横断する多数の仕切板(46)が設けられている。第2風上ヘッダ集合管(45)の内部空間は、仕切板(46)によって、風上管列(50)を構成する扁平管(31)および風上補助熱交換部(39a)に設けられた補助扁平管(34)の合計本数と同数の連結用空間(47)に区画されている。最下段に位置する仕切板(46)を除く各仕切板(46)は、上下に隣り合う扁平管(31)の間に配置されている。最下段に位置する仕切板(46)は、最下段に位置する扁平管(31)と補助扁平管(34)との間に配置されている。そして、最下段に位置する連結用空間(47)を除く各連結用空間(47)は、それぞれが対応する一本の扁平管(31)と連通し、最下段に位置する連結用空間(47)は、風上補助熱交換部(39a)に設けられた補助扁平管(34)と連通する。
《風下熱交換器ユニットの構成》
図3および図6に示すように、風下熱交換器ユニット(60)は、一つの第1風下ヘッダ集合管(70)と、一つの第2風下ヘッダ集合管(80)と、多数の扁平管(61)(多穴扁平管)と、多数のフィン(62)と、補助伝熱管(63)とを備えている。第1風下ヘッダ集合管(70)と第2風下ヘッダ集合管(80)と扁平管(61)とフィン(62)と補助伝熱管(63)は、何れもアルミニウム合金製の部材であって、互いにロウ付けによって接合されている。なお、この例では、補助伝熱管(63)は、補助扁平管(64)(補助多穴扁平管)によって構成されている。
第1風下ヘッダ集合管(70)と第2風下ヘッダ集合管(80)は、何れも両端が閉塞された細長い円筒状に形成されている。図6において、第1風下ヘッダ集合管(70)は風下熱交換器ユニット(60)の左端に、第2風下ヘッダ集合管(80)は風下熱交換器ユニット(60)の右端に、それぞれ起立した状態で設置されている。つまり、第1風下ヘッダ集合管(70)および第2風下ヘッダ集合管(80)は、それぞれの軸方向が上下方向となる状態で設置されている。
図7に示すように、扁平管(61)は、風上熱交換器ユニット(30)の扁平管(31)と同一形状の伝熱管である。図6に示すように、風下熱交換器ユニット(60)において、複数の扁平管(61)は、風上熱交換器ユニット(30)の扁平管(31)と同様に配列されている。上下に配列された各扁平管(61)は、その一端が第1風下ヘッダ集合管(70)に挿入され、その他端が第2風下ヘッダ集合管(80)に挿入されている。風下熱交換器ユニット(60)に設けられた扁平管(61)は、風下管列(90)(扁平管列)を構成している。風下管列(90)を構成する扁平管(61)の本数は、風上管列(50)を構成する扁平管(31)の本数と等しい。
図7に示すように、補助扁平管(64)は、風上熱交換器ユニット(30)の補助扁平管(34)と同一形状の伝熱管である。図6に示すように、風下熱交換器ユニット(60)において、補助扁平管(64)は、風上熱交換器ユニット(30)の補助扁平管(34)と同様に配置されている。風下管列(90)の下方に配置された補助扁平管(64)は、その一端が第1風下ヘッダ集合管(70)に挿入され、その他端が第2風下ヘッダ集合管(80)に挿入されている。風下熱交換器ユニット(60)に設けられる補助扁平管(64)(すなわち、補助伝熱管(63))の本数は、風上熱交換器ユニット(30)に設けられる補助扁平管(34)(すなわち、補助伝熱管(33))の本数と等しい。
風下熱交換器ユニット(60)へ供給された冷媒は、扁平管(61)の流体通路(175)および補助扁平管(64)の流体通路(195)を流れる間に空気と熱交換する。
図7に示すように、フィン(62)は、金属板をプレス加工することによって形成された縦長の板状フィンである。このフィン(62)の形状は、風上熱交換器ユニット(30)のフィン(32)と同じである。つまり、フィン(62)には切り欠き部(186)が形成され、切り欠き部(186)の一部である管挿入部(187)に扁平管(61)が接合される。また、フィン(62)には、伝熱を促進するためのルーバー(185)が形成されている。そして、複数のフィン(62)は、扁平管(61)の軸方向に一定の間隔をおいて配列されている。なお、補助扁平管(64)は、フィン(62)の最下段に位置する管挿入部(187)に挿入され、管挿入部(187)の周縁部とロウ付けによって接合される。この例では、フィン(62)の最下段に位置する管挿入部(187)に扁平管(61)よりも断面積が大きい補助扁平管(64)を挿入するために、フィン(62)の最下段に位置する管挿入部(187)の切り欠き面積は、他段の管挿入部(187)の切り欠き面積よりも広くなっている。
図3および図6に示すように、風下熱交換器ユニット(60)は、上下に三つの熱交換領域(65,67,69)に区分されており、風下熱交換器ユニット(60)は、上側の熱交換領域が風下主熱交換領域(65)となり、中央の熱交換領域が風下副熱交換領域(67)となり、下側の熱交換領域が風下補助熱交換領域(69)となっている。
風下熱交換器ユニット(60)に設けられた扁平管(61)は、風下主熱交換領域(65)に位置するものが風下主列部(91)を構成し、風下副熱交換領域(67)に位置するものが風下副列部(94)を構成する。つまり、風下管列(90)を構成する扁平管(61)は、その一部が風下副列部(94)を構成し、残りが風下主列部(91)を構成する。また、風下補助熱交換領域(69)には、補助伝熱管(63)(この例では、補助扁平管(64))が配置されている。詳しくは後述するが、風下副列部(94)を構成する扁平管(61)の本数は、風下主列部(91)を構成する扁平管(61)の本数よりも少ない。また、風下主列部(91)を構成する扁平管(61)の本数は、風上主列部(51)を構成する扁平管(31)の本数と等しく、風下副列部(94)を構成する扁平管(61)の本数は、風上副列部(54)を構成する扁平管(31)の本数と等しい。
風下主熱交換領域(65)は、上下に六つの風下主熱交換部(66a〜66f)に区分されている。風下副熱交換領域(67)は、上下に三つの風下副熱交換部(68a〜68c)に区分されている。風下補助熱交換領域(69)は、一つの風下補助熱交換部(69a)によって構成されている。なお、ここに示した風下主熱交換部(66a〜66f)および風下副熱交換部(68a〜68c)の数は、単なる一例である。ただし、風下主熱交換部(66a〜66f)は風上主熱交換部(36a〜36f)と同数であり、風下副熱交換部(68a〜68c)は風上副熱交換部(38a〜38c)と同数であるのが望ましい。
風下主熱交換領域(65)には、下から上に向かって順に、第1風下主熱交換部(66a)と、第2風下主熱交換部(66b)と、第3風下主熱交換部(66c)と、第4風下主熱交換部(66d)と、第5風下主熱交換部(66e)と、第6風下主熱交換部(66f)とが形成されている。各風下主熱交換部(66a〜66f)には、十二本の扁平管(61)が設けられている。
第1風下主熱交換部(66a)に設けられた十二本の扁平管(61)は、第1風下主列ブロック(92a)を構成する。第2風下主熱交換部(66b)に設けられた十二本の扁平管(61)は、第2風下主列ブロック(92b)を構成する。第3風下主熱交換部(66c)に設けられた十二本の扁平管(61)は、第3風下主列ブロック(92c)を構成する。第4風下主熱交換部(66d)に設けられた十二本の扁平管(61)は、第4風下主列ブロック(92d)を構成する。第5風下主熱交換部(66e)に設けられた十二本の扁平管(61)は、第5風下主列ブロック(92e)を構成する。第6風下主熱交換部(66f)に設けられた十二本の扁平管(61)は、第6風下主列ブロック(92f)を構成する。
なお、各風下主列ブロック(92a〜92f)を構成する扁平管(61)の本数は、互いに一致していなくてもよい。ただし、各風下主列ブロック(92a〜92f)を構成する扁平管(61)の本数が互いに一致しない場合であっても、第1風下主列ブロック(92a)を構成する扁平管(61)は第1風上主列ブロック(52a)を構成する扁平管(31)と同数であり、第2風下主列ブロック(92b)を構成する扁平管(61)は第2風上主列ブロック(52b)を構成する扁平管(31)と同数であり、第3風下主列ブロック(92c)を構成する扁平管(61)は第3風上主列ブロック(52c)を構成する扁平管(31)と同数であり、第4風下主列ブロック(92d)を構成する扁平管(61)は第4風上主列ブロック(52d)を構成する扁平管(31)と同数であり、第5風下主列ブロック(92e)を構成する扁平管(61)は第5風上主列ブロック(52e)を構成する扁平管(31)と同数であり、第6風下主列ブロック(92f)を構成する扁平管(61)は第6風上主列ブロック(52f)を構成する扁平管(31)と同数であるのが望ましい。
第1風下主列ブロック(92a)および第2風下主列ブロック(92b)は、第1風下主列ブロック群(93a)を構成する。第3風下主列ブロック(92c)および第4風下主列ブロック(92d)は、第2風下主列ブロック群(93b)を構成する。第5風下主列ブロック(92e)および第6風下主列ブロック(92f)は、第3風下主列ブロック群(93c)を構成する。
風下副熱交換領域(67)には、下から上に向かって順に、第1風下副熱交換部(68a)と、第2風下副熱交換部(68b)と、第3風下副熱交換部(68c)とが形成されている。各風下副熱交換部(68a〜68c)には、三本の扁平管(61)が設けられている。
第1風下副熱交換部(68a)に設けられた三本の扁平管(61)は、第1風下副列ブロック(95a)を構成する。第2風下副熱交換部(68b)に設けられた三本の扁平管(61)は、第2風下副列ブロック(95b)を構成する。第3風下副熱交換部(68c)に設けられた三本の扁平管(61)は、第3風下副列ブロック(95c)を構成する。
なお、各風下副列ブロック(95a〜95c)を構成する扁平管(61)の本数は、互いに一致していなくてもよい。ただし、各風下副列ブロック(95a〜95c)を構成する扁平管(61)の本数が互いに一致しない場合であっても、第1風下副列ブロック(95a)を構成する扁平管(61)は第1風上副列ブロック(55a)を構成する扁平管(31)と同数であり、第2風下副列ブロック(95b)を構成する扁平管(61)は第2風上副列ブロック(55b)を構成する扁平管(31)と同数であり、第3風下副列ブロック(95c)を構成する扁平管(61)は第3風上副列ブロック(55c)を構成する扁平管(31)と同数であるのが望ましい。
風下補助熱交換領域(69)を構成する風下補助熱交換部(69a)には、一本の補助伝熱管(63)(この例では、一本の補助扁平管(64))が設けられている。すなわち、風下補助熱交換部(69a)は、補助伝熱管(63)を有して風下管列(90)の下方に配置され、補助伝熱管(63)を流れる冷媒を空気と熱交換させる。
図6に示すように、第1風下ヘッダ集合管(70)の内部空間は、二枚の仕切板(71)によって上下に三つの空間に仕切られており、上側仕切板(71)の上側の空間が上側空間(72)となり、二枚の仕切板(71)の間の空間が中間空間(73)となり、下側仕切板(71)の下側の空間が下側空間(78)となっている。
上側空間(72)は、五枚の仕切板(74)によって、六つの主連通空間(75a〜75f)に仕切られている。つまり、第1風下ヘッダ集合管(70)における上側仕切板(71)の上側には、下から上へ向かって順に、第1主連通空間(75a)と、第2主連通空間(75b)と、第3主連通空間(75c)と、第4主連通空間(75d)と、第5主連通空間(75e)と、第6主連通空間(75f)とが形成されている。
第1主連通空間(75a)には、第1風下主列ブロック(92a)を構成する十二本の扁平管(61)が連通する。第2主連通空間(75b)には、第2風下主列ブロック(92b)を構成する十二本の扁平管(61)が連通する。第3主連通空間(75c)には、第3風下主列ブロック(92c)を構成する十二本の扁平管(61)が連通する。第4主連通空間(75d)には、第4風下主列ブロック(92d)を構成する十二本の扁平管(61)が連通する。第5主連通空間(75e)には、第5風下主列ブロック(92e)を構成する十二本の扁平管(61)が連通する。第6主連通空間(75f)には、第6風下主列ブロック(92f)を構成する十二本の扁平管(61)が連通する。
中間空間(73)は、二枚の仕切板(76)によって、三つの副連通空間(77a〜77c)に仕切られている。つまり、第1風下ヘッダ集合管(70)における下側仕切板(71)の下側には、下から上へ向かって順に、第1副連通空間(77a)と、第2副連通空間(77b)と、第3副連通空間(77c)とが形成されている。
第1副連通空間(77a)には、第1風下副列ブロック(95a)を構成する三本の扁平管(61)が連通する。第2副連通空間(77b)には、第2風下副列ブロック(95b)を構成する三本の扁平管(61)が連通する。第3副連通空間(77c)には、第3風下副列ブロック(95c)を構成する三本の扁平管(61)が連通する。
第1風下ヘッダ集合管(70)には、三本の接続用配管(110,120,130)が取り付けられている。各接続用配管(110,120,130)は、一つの主管部(111,121,131)と、主管部(111,121,131)の端部に接続する二つの分岐管部(112a,112b,122a,122b,132a,132b)とを備えている。
第1接続用配管(110)は、第1風下副列ブロック(95a)と第1風下主列ブロック群(93a)とを接続する。具体的には、第1接続用配管(110)は、主管部(111)の開口端が第1副連通空間(77a)と連通し、一方の分岐管部(112a)の開口端が第1主連通空間(75a)と連通し、他方の分岐管部(112b)の開口端が第2主連通空間(75b)と連通する。したがって、第1副連通空間(77a)は、第1風下主列ブロック(92a)に対応する第1主連通空間(75a)と、第2風下主列ブロック(92b)に対応する第2主連通空間(75b)の両方に接続される。
第2接続用配管(120)は、第2風下副列ブロック(95b)と第2風下主列ブロック群(93b)とを接続する。具体的には、第2接続用配管(120)は、主管部(121)の開口端が第2副連通空間(77b)と連通し、一方の分岐管部(122a)の開口端が第3主連通空間(75c)と連通し、他方の分岐管部(122b)の開口端が第4主連通空間(75d)と連通する。したがって、第2副連通空間(77b)は、第3風下主列ブロック(92c)に対応する第3主連通空間(75c)と、第4風下主列ブロック(92d)に対応する第4主連通空間(75d)の両方に接続される。
第3接続用配管(130)は、第3風下副列ブロック(95c)と第3風下主列ブロック群(93c)とを接続する。具体的には、第3接続用配管(130)は、主管部(131)の開口端が第3副連通空間(77c)と連通し、一方の分岐管部(132a)の開口端が第5主連通空間(75e)と連通し、他方の分岐管部(132b)の開口端が第6主連通空間(75f)と連通する。したがって、第3副連通空間(77c)は、第5風下主列ブロック(92e)に対応する第5主連通空間(75e)と、第6風下主列ブロック(92f)に対応する第6主連通空間(75f)の両方に接続される。
第1風下ヘッダ集合管(70)のうち下側空間(78)を形成する部分には、ユニット接続用配管(103)の他端が接続される。すなわち、ユニット接続用配管(103)は、第1風下ヘッダ集合管(70)に形成された下側空間(78)と第1風上ヘッダ集合管(40)に形成された中間空間(43)とを連通させる。また、下側空間(78)は、風下補助熱交換部(69a)に設けられた補助扁平管(64)と連通する。
第2風下ヘッダ集合管(80)には、その内部空間を横断する多数の仕切板(81)が設けられている。第2風下ヘッダ集合管(80)の内部空間は、仕切板(81)によって、風下管列(90)を構成する扁平管(61)および風下補助熱交換部(69a)に設けられた補助扁平管(34)の合計本数と同数の連結用空間(82)に区画されている。最下段に位置する仕切板(81)を除く各仕切板(81)は、上下に隣り合う扁平管(61)の間に配置されている。最下段に位置する仕切板(81)は、最下段に位置する扁平管(61)と補助扁平管(64)との間に配置されている。そして、最下段に位置する連結用空間(82)を除く各連結用空間(82)は、それぞれが対応する一本の扁平管(61)と連通し、最下段に位置する連結用空間(82)は、風下補助熱交換部(69a)に設けられた補助扁平管(64)と連通する。
図8(A)および図8(B)に示すように、第2風下ヘッダ集合管(80)は、風上管列(50)を構成する扁平管(31)および風上補助熱交換部(39a)に設けられた補助扁平管(34)の合計本数(すなわち、風下管列(90)を構成する扁平管(61)および風下補助熱交換部(69a)に設けられた補助扁平管(64)の合計本数)と同数の連結管(105)を介して第2風上ヘッダ集合管(45)に接続されている。連結管(105)は、比較的短い円管である。各連結管(105)は、第2風上ヘッダ集合管(45)の連結用空間(47)と第2風下ヘッダ集合管(80)の各連結用空間(82)を一つずつ個別に連通させる。
《分流器の構成》
上述したように、第1風上ヘッダ集合管(40)のうち中間空間(43)を形成する部分は、分流器(150)を構成する。この分流器(150)は、室外熱交換器(23)が蒸発器として機能する場合に、室外熱交換器(23)へ供給された気液二相状態の冷媒(より具体的には、風上補助熱交換部(39a)の補助伝熱管(33)および風下補助熱交換部(69a)の補助伝熱管(63)を通過した冷媒)を三つの風上副熱交換部(38a〜38c)へ分配する。この例では、分流器(150)は、風上管列(50)(具体的には、風上副列部(54))を構成する複数の扁平管(31)の端部と風下補助熱交換部(69a)の補助扁平管(64)(すなわち、補助伝熱管(63))の端部との間に接続されている。以下、分流器(150)について、図9を参照しながら説明する。
中間空間(43)には、二枚の横仕切板(160,162)と、一枚の縦仕切板(164)とが設けられている。中間空間(43)は、二枚の横仕切板(160,162)と一枚の縦仕切板(164)とによって、三つの連通室(151〜153)と一つの混合室(154)と二つの中間室(155,156)に仕切られる。
具体的には、各横仕切板(160,162)は、中間空間(43)を横断するように配置され、中間空間(43)を上下に仕切る。下側横仕切板(160)は、第1風上副列ブロック(55a)と第2風上副列ブロック(55b)の間に配置され、上側横仕切板(162)は、第2風上副列ブロック(55b)と第3風上副列ブロック(55c)の間に配置される。縦仕切板(164)は、細長い長方形板状の部材である。縦仕切板(164)は、第1風上ヘッダ集合管(40)の軸方向に沿って配置され、中間空間(43)を扁平管(31)側とユニット接続用配管(103)側に仕切る。
中間空間(43)のうち下側横仕切板(160)の下側の部分は、縦仕切板(164)によって、扁平管(31)側の第1連通室(151)とユニット接続用配管(103)側の下側中間室(155)に仕切られる。第1連通室(151)は、第1風上副列ブロック(55a)を構成する三本の扁平管(31)と連通する。
中間空間(43)のうち下側横仕切板(160)と上側横仕切板(162)の間の部分は、縦仕切板(164)によって、扁平管(31)側の第2連通室(152)とユニット接続用配管(103)側の混合室(154)に仕切られる。第2連通室(152)は、第2風上副列ブロック(55b)を構成する三本の扁平管(61)と連通する。混合室(154)は、ユニット接続用配管(103)と連通する。
中間空間(43)のうち上側横仕切板(162)よりも上側の部分は、縦仕切板(164)によって、扁平管(31)側の第3連通室(153)とユニット接続用配管(103)側の上側中間室(156)に仕切られる。第3連通室(153)は、第3風上副列ブロック(55c)を構成する三本の扁平管(31)と連通する。
縦仕切板(164)の上部と下部には、連通孔(165a,165b)が一つずつ形成されている。各連通孔(165a,165b)は、横長の長方形状の貫通孔である。縦仕切板(164)の下部の連通孔(165b)は、縦仕切板(164)のうち下側横仕切板(160)よりも下側の部分の下端付近に形成され、第1連通室(151)を下側中間室(155)と連通させる。縦仕切板(164)の上部の連通孔(165a)は、縦仕切板(164)のうち上側横仕切板(162)よりも上側の部分の下端付近に形成され、第3連通室(153)を上側中間室(156)と連通させる。
下側横仕切板(160)は、混合室(154)に面する部分に流量調節孔(161)が形成されている。第1連通室(151)は、この流量調節孔(161)を介して混合室(154)と連通する。上側横仕切板(162)は、混合室(154)に面する部分に流量調節孔(163)が形成されている。第3連通室(153)は、この流量調節孔(163)を介して混合室(154)と連通する。縦仕切板(164)は、混合室(154)に面する部分の下端付近に流量調節孔(166)が形成されている。第2連通室(152)は、この流量調節孔(166)を介して混合室(154)と連通する。
分流器(150)において、下側横仕切板(160)の流量調節孔(161)と、上側横仕切板(162)の流量調節孔(163)と、縦仕切板(164)の流量調節孔(166)とは、比較的小径の円形の貫通孔である。分流器(150)は、各風上副列ブロック(55a〜55c)へ冷媒が所定の割合で分配されるように、これら流量調節孔(161,163,166)の開口面積(具体的には、直径)が設定されている。
〈室外熱交換器における冷媒の流れ/蒸発器の場合〉
次に、暖房運転中における室外熱交換器(23)での冷媒の流れについて説明する。空気調和機(10)の暖房運転中には、室外熱交換器(23)が蒸発器として機能する。室外熱交換器(23)には、膨張弁(24)を通過する際に膨張して気液二相状態となった冷媒が、配管(17)を通じて供給される。図3に示すように、配管(17)から液側接続管(101)へ供給された冷媒は、風上補助熱交換部(39a)の補助扁平管(34)(すなわち、補助伝熱管(33))と、風下補助熱交換部(69a)の補助扁平管(64)(すなわち、補助伝熱管(63))と、分流器(150)と、風上副列部(54)を構成する扁平管(31)と、風下副列部(94)を構成する扁平管(61)と、風下主列部(91)を構成する扁平管(61)と、風上主列部(51)を構成する扁平管(31)とを順に通過し、ガス側接続管(102)を通って配管(18)へ流出してゆく。以下、室外熱交換器(23)の各部における冷媒の流れについて詳しく説明する。
図5に示すように、液側接続管(101)から流入した気液二相状態の冷媒は、第1風上ヘッダ集合管(40)の下側空間(44)を通って風上補助熱交換部(39a)の補助扁平管(34)へ流入する。風上補助熱交換部(39a)の補助扁平管(34)を流れる冷媒は、室外熱交換器(23)へ供給された室外空気と熱交換する。
図8(A)および図8(B)に示すように、風上補助熱交換部(39a)の補助扁平管(34)と風下補助熱交換部(69a)の補助扁平管(64)とは、連結管(105)を介して互いに接続されている。したがって、風上補助熱交換部(39a)の補助扁平管(34)を通過した冷媒は、第2風上ヘッダ集合管(45)の連結用空間(47)と連結管(105)と第2風下ヘッダ集合管(80)の連結用空間(82)を順に通って、風下補助熱交換部(69a)の補助扁平管(64)へ流入する。
図6に示すように、風下補助熱交換部(69a)の補助扁平管(64)を流れる冷媒は、風上補助熱交換領域(39)を通過した空気と室外空気と熱交換する。風下補助熱交換部(69a)の補助扁平管(64)を通過した冷媒は、第1風下ヘッダ集合管(70)の下側空間(78)へ流入し、その後、ユニット接続用配管(103)を通過して第1風上ヘッダ集合管(40)の混合室(154)へ流入する。
図5に示すように、混合室(154)へ流入した冷媒(気液二相状態の冷媒)は、三つの連通室(151〜153)に分配され、その後、各連通室(151〜153)に対応する風上副列ブロック(55a〜55c)の扁平管(31)へ流入する。風上副列ブロック(55a〜55c)の扁平管(31)を流れる冷媒は、室外熱交換器(23)へ供給された室外空気と熱交換する。
図8(A)および図8(B)に示すように、風上副列ブロック(55a〜55c)の各扁平管(31)と風下副列ブロック(95a〜95c)の各扁平管(61)とは、連結管(105)を介して一本ずつ個別に接続されている。したがって、風上副列ブロック(55a〜55c)の各扁平管(31)を通過した冷媒は、第2風上ヘッダ集合管(45)の連結用空間(47)と連結管(105)と第2風下ヘッダ集合管(80)の連結用空間(82)とを順に通って、風下副列ブロック(95a〜95c)の各扁平管(61)へ流入する。
図6に示すように、風下副列ブロック(95a〜95c)の扁平管(61)を流れる冷媒は、風上副熱交換領域(37)を通過した室外空気と熱交換する。各風下副列ブロック(95a〜95c)の三本の扁平管(61)を通過した冷媒は、各風下副列ブロック(95a〜95c)に対応する第1風下ヘッダ集合管(70)の副連通空間(77a〜77c)へ入って合流する。
第1副連通空間(77a)から第1接続用配管(110)の主管部(111)へ流入した冷媒は、その一部が一方の分岐管部(112a)を通って第1主連通空間(75a)へ、残りが他方の分岐管部(112b)を通って第2主連通空間(75b)へ、それぞれ流入する。第2副連通空間(77b)から第2接続用配管(120)の主管部(121)へ流入した冷媒は、その一部が一方の分岐管部(122a)を通って第3主連通空間(75c)へ、残りが他方の分岐管部(122b)を通って第4主連通空間(75d)へ、それぞれ流入する。第3副連通空間(77c)から第3接続用配管(130)の主管部(131)へ流入した冷媒は、その一部が一方の分岐管部(132a)を通って第5主連通空間(75e)へ、残りが他方の分岐管部(132b)を通って第6主連通空間(75f)へ、それぞれ流入する。
第1風下ヘッダ集合管(70)の各主連通空間(75a〜75f)へ流入した冷媒は、各主連通空間(75a〜75f)に対応する風下主列ブロック(92a〜92f)の十二本の扁平管(61)へ分かれて流入する。各風下主列ブロック(92a〜92f)の扁平管(61)を流れる冷媒は、風上主熱交換領域(35)を通過した室外空気と熱交換する。
図8(A)および図8(B)に示すように、風上主列ブロック(52a〜52f)の各扁平管(31)と風下主列ブロック(92a〜92f)の各扁平管(61)とは、連結管(105)を介して一本ずつ個別に接続されている。したがって、風下主列ブロック(92a〜92f)の各扁平管(61)を通過した冷媒は、第2風上ヘッダ集合管(45)の連結用空間(47)と連結管(105)と第2風下ヘッダ集合管(80)の連結用空間(82)とを順に通って、風上主列ブロック(52a〜52f)の各扁平管(31)へ流入する。
図5に示すように、風上主列ブロック(52a〜52f)の扁平管(31)を流れる冷媒は、室外熱交換器(23)へ供給された室外空気と熱交換する。風上主列ブロック(52a〜52f)の扁平管(31)を通過した冷媒は、第1風上ヘッダ集合管(40)の上側空間(42)へ入って合流し、その後にガス側接続管(102)を通って室外熱交換器(23)から流出してゆく。
〈補助熱交換部における冷媒の作用/蒸発器の場合〉
上述のように、暖房運転中の室外熱交換器(23)では、膨張弁(24)を通過する際に膨張して気液二相状態となった冷媒が、配管(17)と液側接続管(101)と第1風上ヘッダ集合管(40)の下側空間(44)を順に通って、風上補助熱交換部(39a)の補助扁平管(34)へ流入する。この補助扁平管(34)を流れる冷媒は、膨張弁(24)において減圧されているが分流器(150)において減圧されていないので、分流器(150)を通過した冷媒よりも高温高圧となっている。したがって、補助扁平管(34)を流れる冷媒によって風上補助熱交換部(39a)(すなわち、室外熱交換器(23)の最下部)が加熱されることになる。
これと同様に、風下補助熱交換部(69a)の補助扁平管(64)を流れる冷媒も、分流器(150)において減圧されていないので、分流器(150)を通過した冷媒よりも高温高圧となっている。したがって、補助扁平管(64)を流れる冷媒によって風下補助熱交換部(69a)(すなわち、室外熱交換器(23)の最下部)が加熱されることになる。
なお、補助扁平管(34,64)を流れる冷媒の圧力は、膨張弁(24)の上流側の冷媒圧力と分流器(150)の下流側の冷媒圧力との間の中間圧力となっている。したがって、膨張弁(24)および分流器(150)における減圧量を調節することにより、補助扁平管(34,64)における冷媒圧力を調節することが可能である。例えば、膨張弁(24)の開度を調節することによって補助扁平管(34,64)における冷媒圧力を所望値に設定することができる。
〈室外熱交換器における冷媒の流れ/凝縮器の場合〉
次に、冷房運転中における室外熱交換器(23)での冷媒の流れについて説明する。空気調和機(10)の冷房運転中には、室外熱交換器(23)が凝縮器として機能する。室外熱交換器(23)には、圧縮機(21)から吐出されたガス冷媒が、配管(18)を通じて供給される。図4に示すように、配管(18)からガス側接続管(102)へ供給された冷媒は、風上主列部(51)を構成する扁平管(31)と、風下主列部(91)を構成する扁平管(61)と、風下副列部(94)を構成する扁平管(61)と、風上副列部(54)を構成する扁平管(31)と、分流器(150)と、風下補助熱交換部(69a)の補助扁平管(64)(すなわち、補助伝熱管(63))と、風上補助熱交換部(39a)の補助扁平管(34)(すなわち、補助伝熱管(33))とを順に通過し、液側接続管(101)を通って配管(17)へ流出してゆく。以下、室外熱交換器(23)の各部における冷媒の流れを詳しく説明する。
図5に示すように、ガス側接続管(102)から第1風上ヘッダ集合管(40)の上側空間(42)へ流入したガス単相状態の冷媒は、風上主列ブロック(52a〜52f)を構成する扁平管(31)へ分かれて流入する。風上主列ブロック(52a〜52f)の扁平管(31)を流れる冷媒は、室外熱交換器(23)へ供給された室外空気と熱交換する。
図8(A)および図8(B)に示すように、風上主列ブロック(52a〜52f)の各扁平管(31)と風下主列ブロック(92a〜92f)の各扁平管(61)とは、連結管(105)を介して一本ずつ個別に接続されている。したがって、風上主列ブロック(52a〜52f)の各扁平管(31)を通過した冷媒は、第2風上ヘッダ集合管(45)の連結用空間(47)と連結管(105)と第2風下ヘッダ集合管(80)の連結用空間(82)とを順に通って、風下主列ブロック(92a〜92f)の各扁平管(61)へ流入する。
図6に示すように、風下主列ブロック(92a〜92f)の扁平管(61)を流れる冷媒は、風上主熱交換領域(35)を通過した室外空気と熱交換する。各風下主列ブロック(92a〜92f)の十二本の扁平管(61)を通過した冷媒は、各風下主列ブロック(92a〜92f)に対応する第1風下ヘッダ集合管(70)の主連通空間(75a〜75f)へ入って合流する。
第1主連通空間(75a)および第2主連通空間(75b)の冷媒は、第1接続用配管(110)を通って第1副連通空間(77a)へ流入する。第3主連通空間(75c)および第4主連通空間(75d)の冷媒は、第2接続用配管(120)を通って第2副連通空間(77b)へ流入する。第5主連通空間(75e)および第6主連通空間(75f)の冷媒は、第3接続用配管(130)を通って第3副連通空間(77c)へ流入する。
第1風下ヘッダ集合管(70)の各補助連通空間(77a〜77c)へ流入した冷媒は、各補助連通空間(77a〜77c)に対応する風下副列ブロック(95a〜95c)の三本の扁平管(61)へ分かれて流入する。風下副列ブロック(95a〜95c)の扁平管(61)を流れる冷媒は、風上副熱交換領域(37)を通過した室外空気と熱交換する。
図8(A)および図8(B)に示すように、風上副列ブロック(55a〜55c)の各扁平管(31)と風下副列ブロック(95a〜95c)の各扁平管(61)とは、連結管(105)を介して一本ずつ個別に接続されている。したがって、風下副列ブロック(95a〜95c)の各扁平管(61)を通過した冷媒は、第2風下ヘッダ集合管(80)の連結用空間(82)と連結管(105)と第2風上ヘッダ集合管(45)の連結用空間(47)とを順に通って、風上副列ブロック(55a〜55c)の各扁平管(31)へ流入する。
図5に示すように、風上副列ブロック(55a〜55c)の扁平管(31)を流れる冷媒は、室外熱交換器(23)へ供給された室外空気と熱交換する。各風上副列ブロック(55a〜55c)の扁平管(31)を通過した冷媒は、各風上副列ブロック(55a〜55c)に対応する連通室(151〜153)へ入って合流する。連通室(151〜153)の冷媒は、混合室(154)へ入って合流し、その後に、ユニット接続用配管(103)を通って第1風下ヘッダ集合管(70)の下側空間(78)に流入する。
図6に示すように、第1風下ヘッダ集合管(70)の下側空間(78)へ流入した冷媒は、風下補助熱交換部(69a)の補助扁平管(64)へ流入する。風下補助熱交換部(69a)の補助扁平管(64)を流れる冷媒は、風上補助熱交換領域(39)を通過した空気と室外空気と熱交換する。
図8(A)および図8(B)に示すように、風上補助熱交換部(39a)の補助扁平管(34)と風下補助熱交換部(69a)の補助扁平管(64)とは、連結管(105)を介して互いに接続されている。したがって、風下補助熱交換部(69a)の補助扁平管(64)を通過した冷媒は、第2風下ヘッダ集合管(80)の連結用空間(82)と連結管(105)と第2風上ヘッダ集合管(45)の連結用空間(47)を順に通って、風上補助熱交換部(39a)の補助扁平管(34)へ流入する。
図5に示すように、風上補助熱交換部(39a)の補助扁平管(34)を流れる冷媒は、室外熱交換器(23)へ供給された室外空気と熱交換する。風上補助熱交換部(39a)の補助扁平管(34)を通過した冷媒は、第1風上ヘッダ集合管(40)の下側空間(44)へ流入し、その後、液側接続管(101)を通って室外熱交換器(23)から流出してゆく。
〈補助熱交換部における冷媒の作用/凝縮器の場合〉
上述のように、風上副列ブロック(55a〜55c)の扁平管(31)を通過した冷媒(過冷却が付与された液冷媒)は、分流器(150)に流入して減圧された後に、ユニット接続用配管(103)と第1風下ヘッダ集合管(70)の下側空間(78)を順に通って、風下補助熱交換部(69a)の補助扁平管(64)へ流入する。ここで、分流器(150)を通過して補助扁平管(64)へ流入する冷媒は、液状態となっているので、分流器(150)において圧力が低下しても温度の低下は少ない。すなわち、補助扁平管(64)を流れる冷媒は、比較的高温となっている。したがって、補助扁平管(64)を流れる冷媒によって風下補助熱交換部(69a)(すなわち、室外熱交換器(23)の最下部)が加熱されることになる。
これと同様に、風上補助熱交換部(39a)の補助扁平管(34)を流れる冷媒も、比較的高温となっているので、補助扁平管(34)を流れる冷媒によって風上補助熱交換部(39a)(すなわち、室外熱交換器(23)の最下部)が加熱されることになる。
なお、補助扁平管(34,64)を流れる冷媒の温度は、風上主熱交換領域(35)および風下主熱交換領域(65)における冷媒の凝縮温度に依存している。すなわち、風上主熱交換領域(35)および風下主熱交換領域(65)における冷媒の凝縮温度が高くなるほど、補助扁平管(34,64)を流れる冷媒の温度も高くなる。したがって、冷媒の凝縮温度を調節することにより、補助扁平管(34,64)における冷媒温度を調節することが可能である。例えば、圧縮機(21)の回転数を調節することによって補助扁平管(34,64)における冷媒温度を所望値に設定することができる。
〈実施形態1による効果〉
以上のように、室外熱交換器(23)が蒸発器として機能している場合(例えば、暖房運転)において、風上補助熱交換部(39a)および風下熱交換部(69a)の補助扁平管(34,64)(すなわち、補助伝熱管(33,63))に比較的高温の冷媒を流して、室外熱交換器(23)の最下部(具体的には、風上補助熱交換部(39a)および風下熱交換部(69a))を加熱することにより、室外熱交換器(23)の着霜を防止することができる。
また、室外熱交換器(23)が凝縮器として機能している場合(例えば、除霜運転)において、風上補助熱交換部(39a)および風下熱交換部(69a)の補助扁平管(34,64)(すなわち、補助伝熱管(33,63))に比較的高温の冷媒を流して、室外熱交換器(23)の最下部(具体的には、風上補助熱交換部(39a)および風下熱交換部(69a))を加熱することにより、除霜運転において発生したドレン水(霜の溶融によって発生したドレン水)が室外熱交換器(23)の下部において凍結することを防止することができる。
また、風上補助熱交換部(39a)の補助伝熱管(33)の流路断面積を、風上管列(50)を構成する扁平管(31)の流路断面積よりも広くすることにより、補助伝熱管(33)の流路抵抗を扁平管(31)の流路抵抗よりも低くすることができる。これにより、補助伝熱管(33)を扁平管(31)と同一形状に形成する場合よりも、補助伝熱管(33)における圧力損失を低減することができ、分流器(150)の上流側における圧力損失を抑制するために必要となる補助伝熱管(33)の本数を少なくすることができる。すなわち、風上熱交換器ユニット(30)における風上補助熱交換部(39a)の専有面積を狭くすることができるので、風上管列(50)を構成する扁平管(31)の本数を確保することができる。
これと同様に、風下補助熱交換部(69a)の補助伝熱管(63)の流路断面積を、風下管列(90)を構成する扁平管(61)の流路断面積よりも広くすることにより、補助伝熱管(63)を扁平管(31)と同一形状に形成する場合よりも、補助伝熱管(63)における圧力損失を低減することができ、分流器(150)の上流側における圧力損失を抑制するために必要となる補助伝熱管(63)の本数を少なくすることができる。
以上のように、分流器(150)の上流側における圧力損失を抑制するために必要となる補助伝熱管(33,64)の本数を少なくすることができるので、分流器(150)の上流側における圧力損失を抑制しつつ熱交換器(23)の熱交換効率を確保することができる。
また、風上管列(50)を構成する扁平管(31)と同様の構成を有する補助扁平管(34)によって風上補助熱交換部(39a)の補助伝熱管(33)を構成することにより、扁平管(31)と同様の方式によって補助伝熱管(33)をフィン(32)と接合させることができる。これと同様に、風下管列(90)を構成する扁平管(61)と同様の構成を有する補助扁平管(64)によって風下補助熱交換部(69a)の補助伝熱管(63)を構成することにより、扁平管(31)と同様の方式によって補助伝熱管(63)をフィン(62)と接合させることができる。したがって、室外熱交換器(23)の組立を容易にすることができる。
〔実施形態1の変形例1〕
なお、図10および図11に示すように、実施形態1の室外熱交換器(23)において、風上管列(50)を構成する扁平管(31)と風下管列(90)を構成する扁平管(61)とを一本ずつ個別に接続せずに、列ブロック単位で纏めて接続してもよい。
〈第2風上ヘッダ集合管〉
図10に示した第2風上ヘッダ集合管(45)には、九枚の仕切板(46)が設けられている。第2風上ヘッダ集合管(45)において、仕切板(46)は、風上補助熱交換部(39a)と第1風上副熱交換部(38a)の境界と、第1風上副熱交換部(38a)と第2風上副熱交換部(38b)の境界と、第2風上副熱交換部(38b)と第3風上副熱交換部(38c)の境界と、第3風上副熱交換部(38c)と第1風上主熱交換部(36a)の境界と、第1風上主熱交換部(36a)と第2風上主熱交換部(36b)の境界と、第2風上主熱交換部(36b)と第3風上主熱交換部(36c)の境界と、第3風上主熱交換部(36c)と第4風上主熱交換部(36d)の境界と、第4風上主熱交換部(36d)と第5風上主熱交換部(36e)の境界と、第5風上主熱交換部(36e)と第6風上主熱交換部(36f)の境界とに、一枚ずつ配置されている。
第2風上ヘッダ集合管(45)の内部空間は、九枚の仕切板(46)によって、一つの補助連結空間(47a)と三つの副連結空間(49a〜49c)と六つの主連結空間(48a〜48f)とに仕切られる。
補助連結空間(47a)は、風上補助熱交換部(39a)の補助扁平管(34)と連通する。
第1副連結空間(49a)は、第1風上副列ブロック(55a)を構成する全ての扁平管(31)と連通する。第2副連結空間(49b)は、第2風上副列ブロック(55b)を構成する全ての扁平管(31)と連通する。第3副連結空間(49c)は、第3風上副列ブロック(55c)を構成する全ての扁平管(31)と連通する。
第1主連結空間(48a)は、第1風上主列ブロック(52a)を構成する全ての扁平管(31)と連通する。第2主連結空間(48b)は、第2風上主列ブロック(52b)を構成する全ての扁平管(31)と連通する。第3主連結空間(48c)は、第3風上主列ブロック(52c)を構成する全ての扁平管(31)と連通する。第4主連結空間(48d)は、第4風上主列ブロック(52d)を構成する全ての扁平管(31)と連通する。第5主連結空間(48e)は、第5風上主列ブロック(52e)を構成する全ての扁平管(31)と連通する。第6主連結空間(48f)は、第6風上主列ブロック(52f)を構成する全ての扁平管(31)と連通する。
〈第2風下ヘッダ集合管〉
図13に示した第2風下ヘッダ集合管(80)には、九枚の仕切板(81)が設けられている。第2風下ヘッダ集合管(80)において、仕切板(46)は、風下補助熱交換部(69a)と第1風下副熱交換部(68a)の境界と、第1風下副熱交換部(68a)と第2風下副熱交換部(68b)の境界と、第2風下副熱交換部(68b)と第3風下副熱交換部(68c)の境界と、第3風下副熱交換部(68c)と第1風下主熱交換部(66a)の境界と、第1風下主熱交換部(66a)と第2風下主熱交換部(66b)の境界と、第2風下主熱交換部(66b)と第3風下主熱交換部(66c)の境界と、第3風下主熱交換部(66c)と第4風下主熱交換部(66d)の境界と、第4風下主熱交換部(66d)と第5風下主熱交換部(66e)の境界と、第5風下主熱交換部(66e)と第6風下主熱交換部(66f)の境界とに、一枚ずつ配置されている。
第2風下ヘッダ集合管(80)の内部空間は、九枚の仕切板(81)によって、一つの補助連結空間(82a)と三つの副連結空間(84a〜84c)と六つの主連結空間(83a〜83f)とに仕切られる。
補助連結空間(82a)は、風下補助熱交換部(69a)の補助扁平管(64)と連通する。
第1副連結空間(84a)は、第1風下副列ブロック(95a)を構成する全ての扁平管(61)と連通する。第2副連結空間(84b)は、第2風下副列ブロック(95b)を構成する全ての扁平管(61)と連通する。第3副連結空間(84c)は、第3風下副列ブロック(95c)を構成する全ての扁平管(61)と連通する。
第1主連結空間(83a)は、第1風下主列ブロック(92a)を構成する全ての扁平管(61)と連通する。第2主連結空間(83b)は、第2風下主列ブロック(92b)を構成する全ての扁平管(61)と連通する。第3主連結空間(83c)は、第3風下主列ブロック(92c)を構成する全ての扁平管(61)と連通する。第4主連結空間(83d)は、第4風下主列ブロック(92d)を構成する全ての扁平管(61)と連通する。第5主連結空間(83e)は、第5風下主列ブロック(92e)を構成する全ての扁平管(61)と連通する。第6主連結空間(83f)は、第6風下主列ブロック(92f)を構成する全ての扁平管(61)と連通する。
〈連結管〉
なお、図示しないが、第2風上ヘッダ集合管(45)の各主連結空間(48a〜48f)と第2風下ヘッダ集合管(80)の各主連結空間(83a〜83f)は、一つずつ連結管(105)を介して接続され、第2風上ヘッダ集合管(45)の各副連結空間(49a〜49c)と第2風下ヘッダ集合管(80)の各副連結空間(84a〜84c)は、一つずつ連結管(105)を介して接続され、第2風上ヘッダ集合管(45)の補助連結空間(47a)と第2風下ヘッダ集合管(80)の補助連結空間(82a)は、一つの連結管(105)を介して接続されている。
図10および図11に示した構成を有する室外熱交換器(23)が蒸発器として機能する場合、風上補助熱交換部(39a)の補助扁平管(34)を通過した冷媒は、第2風上ヘッダ集合管(45)の補助連結空間(47a)と連結管(105)と第2風下ヘッダ集合管(80)の補助連結空間(82a)と順に通過し、補助連結空間(82a)に対応する風下補助熱交換部(69a)の補助扁平管(64)へ流入する。また、各風上副列ブロック(55a〜55c)の扁平管(31)を通過した冷媒は、各風上副列ブロック(55a〜55c)に対応する第2風上ヘッダ集合管(45)の副連結空間(49a〜49c)と連結管(105)と第2風下ヘッダ集合管(80)の副連結空間(84a〜84c)とを順に通過し、各副連結空間(84a〜84c)に対応する風下副列ブロック(95a〜95c)の扁平管(61)へ流入する。また、各風下主列ブロック(92a〜92f)の扁平管(61)を通過した冷媒は、各風下主列ブロック(92a〜92f)に対応する第2風下ヘッダ集合管(80)の主連結空間(83a〜83f)と連結管(105)と第2風上ヘッダ集合管(45)の主連結空間(48a〜48f)とを順に通過し、各主連結空間(48a〜48f)に対応する風上主列ブロック(52a〜52f)の扁平管(31)へ流入する。
一方、図10および図11に示した構成を有する室外熱交換器(23)が凝縮器として機能する場合、風上主列ブロック(52a〜52f)の扁平管(31)を通過した冷媒は、各風上主列ブロック(52a〜52f)に対応する第2風上ヘッダ集合管(45)の主連結空間(48a〜48f)と連結管(105)と第2風下ヘッダ集合管(80)の主連結空間(83a〜83f)とを順に通過し、各主連結空間(83a〜83f)に対応する各風下主列ブロック(92a〜92f)の扁平管(61)へ流入する。また、風下副列ブロック(95a〜95c)の扁平管(61)を通過した冷媒は、各風下副列ブロック(95a〜95c)に対応する第2風下ヘッダ集合管(80)の副連結空間(84a〜84c)と連結管(105)と第2風上ヘッダ集合管(45)の副連結空間(49a〜49c)とを順に通過し、各副連結空間(49a〜49c)に対応する各風上副列ブロック(55a〜55c)の扁平管(31)へ流入する。また、風下補助熱交換部(69a)の補助扁平管(64)を通過した冷媒は、第2風下ヘッダ集合管(80)の補助連結空間(82a)と連結管(105)と第2風上ヘッダ集合管(45)の補助連結空間(47a)と順に通過し、補助連結空間(47a)に対応する風上補助熱交換部(39a)の補助扁平管(34)へ流入する。
〔実施形態1の変形例2〕
また、図12および図13に示すように、実施形態1の室外熱交換器(23)において、第2風上ヘッダ集合管(45)および第2風下ヘッダ集合管(80)を省略して、風上管列(50)を構成する扁平管(31)と風下管列(90)を構成する扁平管(61)とを一体化するとともに風上補助熱交換部(39a)の補助扁平管(34)と風下補助熱交換部(69a)の補助扁平管(64)とを一体化してもよい。
図12および図13に示した室外熱交換器(23)では、U字状に屈曲した多数の扁平管(170)が上下に配列されている。各扁平管(170)は、真っ直ぐな扁平管をU字状に屈曲させたものであって、二つの直管部(171,172)と、二つの直管部(171,172)を繋ぐ一つの曲管部(173)とによって構成されている。各扁平管(170)において、二つの直管部(171,172)は、互いに実質的に平行となっている。
図12および図13に示した室外熱交換器(23)において、上下に隣り合う扁平管(170)は、それぞれの直管部(171,172)の側面のうち平坦な部分(平坦部)が互いに向かい合い、それぞれの直管部(171,172)の軸方向が互いに実質的に平行となっている。また、各扁平管(170)は、第1の直管部(171)の開口端が第1風上ヘッダ集合管(40)に接続し、第2の直管部(172)の開口端が第1風下ヘッダ集合管(70)に接続する。そして、この例では、各扁平管(170)の第1の直管部(171)が風上管列(50)を構成し、各扁平管(170)の第2の直管部(172)が風下管列(90)を構成する。つまり、扁平管(170)の第1の直管部(171)は、実施形態1の風上管列(50)を構成する扁平管(31)に相当し、扁平管(170)の第2の直管部(172)は、実施形態1の風下管列(90)を構成する扁平管(61)に相当する。また、図12および図13に示した室外熱交換器(23)に設けられた各扁平管(170)では、二つの直管部(171,172)が一つの曲管部(173)を介して接続されている。したがって、この例では、実施形態1の室外熱交換器(23)と同様に、風上管列(50)を構成する扁平管と風下管列(90)を構成する扁平管が一本ずつ互いに接続されていることになる。
また、図12および図13に示した室外熱交換器(23)では、上下に配列された多数の扁平管(170)によって構成された扁平管列の下方に、U字状に屈曲した補助扁平管(190)が配置されている。補助扁平管(190)は、真っ直ぐな扁平管をU字状に屈曲させたものであって、二つの直管部(191,192)と、二つの直管部(191,192)を繋ぐ一つの曲管部(193)とによって構成されている。補助扁平管(190)において、二つの直管部(191,192)は、互いに実質的に平行となっている。
図12および図13に示した室外熱交換器(23)において、補助扁平管(190)は、その直管部(191,192)の側面のうち平坦な部分(平坦部)が多数の扁平管(170)のうち最下段に位置する扁平管(170)の直管部(171,172)の平坦部と所定の間隔をおいて対向し、その直管部(191,192)の軸方向が扁平管(170)の直管部(171,172)の軸方向と実質的に平行となっている。また、補助扁平管(190)は、第1の直管部(191)の開口端が第1風上ヘッダ集合管(40)に接続し、第2の直管部(192)の開口端が第1風下ヘッダ集合管(70)に接続する。すなわち、この例では、補助扁平管(190)の第1の直管部(191)は、実施形態1の風上補助熱交換部(39a)の補助扁平管(34)に相当し、補助扁平管(190)の第2の直管部(192)は、実施形態1の風下補助熱交換部(69a)の補助扁平管(64)に相当する。
〔実施形態1の変形例3〕
また、図14に示すように、実施形態1の室外熱交換器(23)において、風上管列(50)を構成する扁平管(31)と風下管列(90)を構成する扁平管(61)の両方が一枚のフィン(180)に接合されていてもよい。つまり、この例では、扁平管(31,61)の軸方向に一定の間隔をおいて配列された各フィン(180)の管挿入部(187)に、風上管列(50)を構成する扁平管(31)と風下管列(90)を構成する扁平管(61)の両方が配置され、各フィン(180)の最下段に位置する管挿入部(187)に、風上補助熱交換部(39a)の補助扁平管(34)と風下補助熱交換部(69a)の補助扁平管(64)の両方が配置される。
また、実施形態1の室外熱交換器(23)には、板状のフィン(32,62,180)に代えて波形のフィンが設けられていてもよい。このフィンは、いわゆるコルゲートフィンであって、上下に蛇行する波形に形成されている。そして、この波形のフィンは、上下に隣り合った扁平管(31,61,170)の間に一つずつ配置される。
〔実施形態2〕
図15〜図18は、実施形態2による室外熱交換器(23)の構成例を示している。実施形態2による室外熱交換器(23)には、補助扁平管(34,64)に代えて補助円管(200)が補助伝熱管(33,63)として設けられている。そして、補助扁平管(34)と連通する第1風上ヘッダ集合管(40)の下側空間(44)および第2風上ヘッダ集合管(45)の連結用空間(47)が省略され、補助扁平管(64)と連通する第1風下ヘッダ集合管(70)の下側空間(78)および第2風下ヘッダ集合管(80)の連結用空間(82)が省略されている。その他の構成は、実施形態1による室外熱交換器(23)の構成と同様である。
補助円管(200)は、真っ直ぐな円管をU字状に屈曲させたものであって、二つの直管部(201,202)と、二つの直管部(201,202)を繋ぐ一つの曲管部(203)とによって構成されている。補助円管(200)において、二つの直管部(201,202)は、互いに実質的に平行となっている。
図16および図17に示すように、補助円管(200)の直管部(201,202)は、その軸方向が左右方向となり、風上管列(50)を構成する扁平管(31)(具体的には、最下段に位置する扁平管(31))および風下管列(90)を構成する扁平管(61)(具体的には、最下段に位置する扁平管(61))と所定の間隔をおいて対向している。補助円管(200)の直管部(201,202)の軸方向は、風上管列(50)を構成する扁平管(31)および風下管列(90)を構成する扁平管(61)の軸方向と実質的に平行となっている。
図16および図17に示すように、補助円管(200)は、第1の直管部(201)の開口端(図16では、左端)が液側接続管(101)に接続され、第2の直管部(202)の開口端(図17では、左端)がユニット接続用配管(103)の他端に接続されている。すなわち、この例では、風上補助熱交換部(39a)の補助伝熱管(33)は、補助円管(200)の第1の直管部(201)によって構成され、風下補助熱交換部(69a)の補助伝熱管(63)は、補助円管(200)の第2の直管部(202)によって構成されている。
図18に示すように、補助円管(200)の第1の直管部(201)は、フィン(32)の最下段部を貫通し、補助円管(200)の第2の直管部(202)は、フィン(62)の最下段部を貫通している。また、補助円管(200)の流路断面積は、風上管列(50)を構成する扁平管(31)の流路断面積および風下管列(90)を構成する扁平管(61)の流路断面積よりも広くなっている。具体的には、補助円管(200)の第1の直管部(201)の流路断面積は、扁平管(31)に形成された流体通路(175)の流路断面積の合計よりも広く、補助円管(200)の第2の直管部(202)の流路断面積は、扁平管(31)に形成された流体通路(175)の流路断面積の合計よりも広くなっている。
風上熱交換器ユニット(30)へ供給された冷媒は、扁平管(31)の流体通路(175)および補助円管(200)の第1の直管部(201)の内部を流れる間に空気と熱交換し、風下熱交換器ユニット(60)へ供給された冷媒は、扁平管(61)の流体通路(175)および補助円管(200)の第2の直管部(202)の内部を流れる間に空気と熱交換する。
〈実施形態2による効果〉
以上のように、補助円管(200)によって風上補助熱交換部(39a)の補助伝熱管(33)および風下補助熱交換部(69a)の補助伝熱管(63)を構成することにより、補助伝熱管(33,63)の流路断面積の設計を容易することができる。これにより、扁平管(31,61)の流路断面積よりも広い流路断面積を有する補助伝熱管(33,63)を容易に製造することができる。
なお、補助円管(200)の直管部(201,202)および曲管部(203)は、それぞれ別の部材によって構成されていてもよい。例えば、直管部(201,202)に相当する二本の直円管と曲管部(203)に相当するU字管とを接合することによって、補助円管(200)が構成されていてもよい。
〔実施形態2の変形例〕
なお、実施形態2の室外熱交換器(23)において、風上管列(50)を構成する扁平管(31)と風下管列(90)を構成する扁平管(61)とを一本ずつ個別に接続せずに、列ブロック単位で纏めて接続してもよい(図10および図11を参照)。
また、実施形態2の室外熱交換器(23)において、第2風上ヘッダ集合管(45)および第2風下ヘッダ集合管(80)を省略して、風上管列(50)を構成する扁平管(31)と風下管列(90)を構成する扁平管(61)とを一体化するとともに風上補助熱交換部(39a)の補助扁平管(34)と風下補助熱交換部(69a)の補助扁平管(64)とを一体化してもよい(図12および図13を参照)。
また、実施形態2の室外熱交換器(23)において、風上管列(50)を構成する扁平管(31)と風下管列(90)を構成する扁平管(61)の両方が一枚のフィン(180)に接合されていてもよい(図14を参照)。この場合、補助円管(200)の直管部(201,202)は、各フィン(180)の最下段部を貫通することになる。
〔その他の実施形態〕
以上の実施形態において、風上補助熱交換部(39a)に一本の補助伝熱管(33)が設けられている場合を例に挙げて説明したが、風上補助熱交換部(39a)に設けられる補助伝熱管(33)の本数は、2本以上であってもよい。例えば、実施形態1の室外熱交換器(23)において、風上補助熱交換部(39a)に複数の補助扁平管(34)を設けてもよい。この場合、各補助扁平管(34)は、その一端が第1風上ヘッダ集合管(40)の下側空間(44)と連通し、その他端が第2風上ヘッダ集合管(45)の最下段に位置する連結用空間(47)と連通する。なお、風上管列(50)を構成する扁平管(31)の本数(すなわち、風上熱交換器ユニット(30)の主要部を構成する扁平管の本数)の確保を容易にするために、風上補助熱交換部(39a)に設けられる補助伝熱管(33)の本数は、風上副列部(54)を構成する扁平管(31)の本数よりも少なくなっていることが望ましい。風下補助熱交換部(69a)に設けられる補助伝熱管(63)についても同様である。
また、風上熱交換器ユニット(30)の補助熱交換領域(39)の上側の熱交換領域が風上主熱交換領域(35)と風上副熱交換領域(37)とに区分されている場合を例に挙げて説明したが、補助熱交換領域(39)の上側の熱交換領域は、二つの熱交換領域(35,37)に区分されていなくてもよい。すなわち、風上管列(50)は、風上主列部(51)と風上副列部(54)とに区分されていなくてもよい。風下熱交換器ユニット(60)および風下管列(90)についても同様である。例えば、風上管列(50)と構成する扁平管(31)と、風上補助熱交換部(39a)の補助伝熱管(33)と、分流器(150)と、風下管列(90)を構成する扁平管(61)と、風下補助熱交換部(69a)の補助伝熱管(63)とは、次のように接続されていてもよい。すなわち、室外熱交換器(23)が蒸発器として機能する場合に、配管(17)から液側接続管(101)へ供給された冷媒(すなわち、膨張弁(24)から供給された気液二相状態の冷媒)が、風上補助熱交換部(39a)の補助伝熱管(33),風下補助熱交換部(69a)の補助伝熱管(63),分流器(150),風下管列(90)の扁平管(61),風上管列(50)の扁平管(31)を順に通過し、ガス側接続管(102)を通って配管(18)へ流出してゆき、室外熱交換器(23)が凝縮器として機能する場合に、配管(18)からガス側接続管(102)へ供給された冷媒(すなわち、圧縮機(21)から吐出されたガス冷媒)が、風上管列(50)の扁平管(31),風下管列(90)の扁平管(61),分流器(150),風下補助熱交換部(69a)の補助伝熱管(63),風上補助熱交換部(39a)の補助伝熱管(33)を順に通過し、液側接続管(101)を通って配管(17)へ流出してゆくように、各管が互いに接続されていてもよい。
また、室外熱交換器(23)が二列構造の空気熱交換器である場合を例に挙げて説明したが、室外熱交換器(23)は、一列構造の空気熱交換器であってもよい。例えば、一つの風上熱交換器ユニット(30)によって室外熱交換器(23)を構成してもよい。この場合、風上管列(50)を構成する扁平管(31)と分流器(150)と風上補助熱交換部(39a)の補助伝熱管(33)は、次のように接続される。すなわち、室外熱交換器(23)が蒸発器として機能する場合に、配管(17)から液側接続管(101)へ供給された冷媒(すなわち、膨張弁(24)から供給された気液二相状態の冷媒)が、風上補助熱交換部(39a)の補助伝熱管(33),分流器(150),風上副列部(54)の扁平管(31),風上主列部(51)の扁平管(31)を順に通過し、ガス側接続管(102)を通って配管(18)へ流出してゆき、室外熱交換器(23)が凝縮器として機能する場合に、配管(18)からガス側接続管(102)へ供給された冷媒(すなわち、圧縮機(21)から吐出されたガス冷媒)が、風上主列部(51)の扁平管(31),風上副列部(54)の扁平管(31),分流器(150),風上補助熱交換部(39a)の補助伝熱管(33)を順に通過し、液側接続管(101)を通って配管(17)へ流出してゆくように、各管が接続される。
また、第1風上ヘッダ集合管(40)内に分流器(150)が形成されている場合を例に挙げて説明したが、分流器(150)は、第1風上ヘッダ集合管(40)の外部に設けられていてもよい。
以上説明したように、上述の熱交換器は、空気調和機の冷媒回路に設けられる熱交換器などとして有用である。
10 空気調和機
23 室外熱交換器
30 風上熱交換器ユニット
31 扁平管(多穴扁平管)
32 フィン
33 補助伝熱管
34 補助扁平管(補助多穴扁平管)
35 風上主熱交換領域
37 風上副熱交換領域
39 風上補助熱交換領域
39a 補助熱交換部
50 風上管列
60 風下熱交換器ユニット
61 扁平管(多穴扁平管)
62 フィン
63 補助伝熱管
64 補助扁平管(補助多穴扁平管)
65 風下主熱交換領域
67 風下副熱交換領域
69 風下補助熱交換領域
69a 風下補助熱交換部
90 風下管列
150 分流器
200 補助円管

Claims (3)

  1. 上下に平行に並んだ複数の多穴扁平管(31)によって構成された扁平管列(50)と、該多穴扁平管(31)に接合されたフィン(32)とを備え、該多穴扁平管(31)を流れる冷媒を空気と熱交換させる熱交換器であって、
    補助伝熱管(33)を有して上記扁平管列(50)の下方に配置され、該補助伝熱管(33)を流れる冷媒を空気と熱交換させる補助熱交換部(39a)と、
    上記扁平管列(50)を構成する複数の多穴扁平管(31)の端部と上記補助熱交換部(39a)の補助伝熱管(33)の端部との間に接続された分流器(150)とを備え、
    上記補助伝熱管(33)の流路断面積は、上記扁平管列(50)を構成する多穴扁平管(31)の流路断面積よりも広く、
    蒸発器として機能する場合には、上記補助熱交換部(39a)の補助伝熱管(33)から流出した冷媒が上記分流器(150)で分流して上記扁平管列(50)を構成する複数の多穴扁平管(31)に流入する
    ことを特徴とする熱交換器。
  2. 請求項1において、
    上記補助伝熱管(33)は、上記扁平管列(50)を構成する多穴扁平管(31)の流路断面積よりも広い流路断面積を有する補助多穴扁平管(34)によって構成されている
    ことを特徴とする熱交換器。
  3. 請求項1において、
    上記補助伝熱管(33)は、上記扁平管列(50)を構成する多穴扁平管(31)の流路断面積よりも広い流路断面積を有する補助円管(200)によって構成されている
    ことを特徴とする熱交換器。
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