JP2018048780A - 熱交換器及びそれを備えた室外ユニット - Google Patents

Abstract

【課題】上下に配置された複数のメイン熱交換部と複数のメイン熱交換部の下側において上下に配置された複数のサブ熱交換部とが連通管を介して接続されることで複数の冷媒パスが形成されている熱交換器及びそれを備えた室外ユニットにおいて、各冷媒パスにおける圧力損失を均等化して、各冷媒パスに所望の流量の冷媒を流すことができるようにする。
【解決手段】複数のメイン熱交換部（６１Ａ〜６１Ｉ）及び複数のサブ熱交換部（６２Ａ〜６２Ｉ）のうち所定のメイン熱交換部及びサブ熱交換部同士を接続する複数の連通管（９７Ａ〜９７Ｉ）は、連通管の縦方向の長さである縦管長が短い順に、連通管の全長である管全長から縦管長を差し引いた横方向の長さである横管長が長くなっている。
【選択図】図７

Description

本発明は、熱交換器及びそれを備えた室外ユニット、特に、上下に配置された複数のメイン熱交換部と複数のメイン熱交換部の下側において上下に配置された複数のサブ熱交換部とが連通管を介して接続されることで複数の冷媒パスが形成されている熱交換器及びそれを備えた室外ユニットに関する。

従来より、特許文献１（特開２０１２−１６３３１９号公報）に示すように、上下に配置された複数のメイン熱交換部と複数のメイン熱交換部の下側において上下に配置された複数のサブ熱交換部とが連通管を介して接続されることで複数の冷媒パスが形成されている熱交換器及びそれを備えた室外ユニットがある。

上記特許文献１の熱交換器では、冷媒の蒸発器として機能させる際に、各冷媒パスにおける圧力損失を均等にしにくく、各冷媒パスに所望の流量の冷媒を流すことが難しい傾向にある。特に、熱交換器の高さを大きくすると、その傾向が顕著になる。

本発明の課題は、上下に配置された複数のメイン熱交換部と複数のメイン熱交換部の下側において上下に配置された複数のサブ熱交換部とが連通管を介して接続されることで複数の冷媒パスが形成されている熱交換器及びそれを備えた室外ユニットにおいて、各冷媒パスにおける圧力損失を均等化して、各冷媒パスに所望の流量の冷媒を流すことができるようにすることにある。

第１の観点にかかる熱交換器は、上下に配置された複数のメイン熱交換部と、複数のメイン熱交換部の下側において上下に配置された複数のサブ熱交換部と、を有しており、複数のメイン熱交換部及び複数のサブ熱交換部のうち所定のメイン熱交換部及びサブ熱交換部同士が連通管を介して接続されることで複数の冷媒パスが形成されている。そして、ここでは、複数の連通管は、連通管の縦方向の長さである縦管長が短い順に、連通管の全長である管全長から縦管長を差し引いた横方向の長さである横管長が長くなっている。

上下に配置された複数のメイン熱交換部と複数のメイン熱交換部の下側において上下に配置された複数のサブ熱交換部とが連通管を介して接続されることで複数の冷媒パスが形成されている熱交換器では、各連通管がサブ熱交換部からメイン熱交換部に向かって縦方向に延びる部分を有しており、冷媒の蒸発器として機能させる際に、各連通管にサブ熱交換部を通過した気液二相状態の冷媒が流れる。このため、各連通管では、その縦管長に応じた液ヘッドが発生する。そして、このような各連通管における液ヘッドの違いが、各冷媒パスにおける圧力損失を均等にしにくく、各冷媒パスに所望の流量の冷媒を流すことを難しくしているのである。

そこで、ここでは、上記のように、複数の連通管を、連通管の縦方向の長さである縦管長が短い順に、連通管の全長である管全長から縦管長を差し引いた横方向の長さである横管長を長くしている。このため、縦管長が長く液ヘッドが大きい連通管については、横管長を短くすることによって連通管における圧力損失を小さくするように調整し、縦管長が短く液ヘッドが小さい連通管については、横管長を長くすることによって連通管における圧力損失を大きくするように調整することができる。そして、このような連通管における液ヘッドを含めた圧力損失の調整によって、サブ熱交換部やメイン熱交換部も含めた各冷媒パスにおける圧力損失を均等化することができるようになり、各冷媒パスに所望の流量の冷媒を流すことができる。

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、複数のメイン熱交換部及び複数のサブ熱交換部が、同数ずつ存在しており、各メイン熱交換部が、複数のサブ熱交換部のうちの所定の１つに１対１で接続されている。

ここでは、冷媒の蒸発器として機能させる際に、各サブ熱交換部を通過した冷媒が連通管を通じて対応する１つのメイン熱交換部に送られる。このようなメイン熱交換部とサブ熱交換部とが１対１で接続された冷媒パス構成においても、上記の連通管における圧力損失の調整によって、各冷媒パスにおける圧力損失を均等化することができるようになり、各冷媒パスに所望の流量の冷媒を流すことができる。

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、複数のメイン熱交換部と複数のサブ熱交換部とは、上側から順に対応する段のもの同士が接続されている。すなわち、ここでは、複数のメイン熱交換部において上側又は下側から順に段数を設定し、かつ、複数のサブ熱交換部において上側又は下側から順に段数を設定し、同じ段数のメイン熱交換部及びサブ熱交換部同士が連通管を介して接続されている。

ここでは、冷媒の蒸発器として機能させる際に、各サブ熱交換部を通過した冷媒が連通管を通じて同じ段のメイン熱交換部に送られる。このような同じ段数のメイン熱交換部及びサブ熱交換部同士が接続された冷媒パス構成においても、上記の連通管における圧力損失の調整によって、各冷媒パスにおける圧力損失を均等化することができるようになり、各冷媒パスに所望の流量の冷媒を流すことができる。

第４の観点にかかる熱交換器は、第１〜第３の観点のいずれかにかかる熱交換器において、複数のメイン熱交換部が、それぞれ、上下に配置された複数の扁平管を有しており、複数のメイン熱交換部は、扁平管の数が異なっている。

ここでは、各メイン熱交換部の縦方向のサイズが異なるものになるため、各メイン熱交換部に対応する連通管も様々な縦管長を有するものとなる。このようなメイン熱交換部を構成する扁平管の数が異なる冷媒パス構成では、各冷媒パスにおける圧力損失の均等化が難しいところ、ここでは、上記の連通管における圧力損失の調整によって、各冷媒パスにおける圧力損失を均等化することができるようになり、各冷媒パスに所望の流量の冷媒を流すことができる。

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、各メイン熱交換部が有する扁平管の数が、メイン熱交換部を通過する空気の風速が大きいほど、少なくなっている。

熱交換器の各部を通過する空気の風速は、熱交換器に空気を送る送風機の配置等によって異なる。そして、熱交換器の熱交換効率は、通過する空気の風速が大きい部分ほど高い。ここでは、このような傾向を考慮して、上記のように、通過する空気の風速が大きいメイン熱交換部が有する扁平管の数を少なくしている。このため、ここでは、各メイン熱交換部の縦方向のサイズが異なるものになり、各メイン熱交換部に対応する連通管も様々な縦管長を有するものとなる。このような空気の風速分布を考慮して扁平管の数を異なるようにした冷媒パス構成では、各冷媒パスにおける圧力損失の均等化が難しいところ、ここでは、上記の連通管における圧力損失の調整によって、各冷媒パスにおける圧力損失を均等化することができるようになり、各冷媒パスに所望の流量の冷媒を流すことができる。

第６の観点にかかる室外ユニットは、側面に空気の吸込口と天面に空気の吹出口とが形成されたケーシングと、ケーシング内において吹出口に面して配置された送風機と、ケーシング内において送風機の下側に配置された第１〜第５の観点のいずれかにかかる熱交換器と、を有している。

ここでは、ケーシングの側面から空気を吸い込んでケーシングの天面から空気を吹き出す上吹き型の室外ユニットを構成する熱交換器として、上記の連通管における圧力損失の調整がなされた熱交換器を採用している。この場合においても、各冷媒パスにおける圧力損失を均等化することができるようになり、各冷媒パスに所望の流量の冷媒を流すことができる。

第７の観点にかかる室外ユニットは、第６の観点にかかる室外ユニットにおいて、メイン熱交換部が有する扁平管の数が、上側に配置されるメイン熱交換部ほど少なくなっている。

上吹き型の室外ユニットでは、熱交換器の各部を通過する空気の風速が、送風機に近い熱交換器の上部において大きく、熱交換器の下部において小さい。そして、熱交換器の熱交換効率は、通過する空気の風速が大きい部分ほど高い。ここでは、このような傾向を考慮して、上記のように、通過する空気の風速が大きい上側のメイン熱交換部ほど扁平管の数を少なくしている。このため、ここでは、各メイン熱交換部の縦方向のサイズが上側ほど小さくなり、上側のメイン熱交換部に対応するものほど連通管の縦管長が長いものとなる。このような上吹き型の室外ユニットにおける空気の風速分布を考慮して扁平管の数を異なるようにした冷媒パス構成では、各冷媒パスにおける圧力損失の均等化が難しいところ、ここでは、上記の連通管における圧力損失の調整によって、各冷媒パスにおける圧力損失を均等化することができるようになり、各冷媒パスに所望の流量の冷媒を流すことができる。具体的には、縦管長が長く液ヘッドが大きい上側のメイン熱交換部に対応する連通管については、横管長を短くすることによって連通管における圧力損失を小さくするように調整し、縦管長が短く液ヘッドが小さい下側のメイン熱交換部に対応する連通管については、横管長を長くすることによって連通管における圧力損失を大きくするように調整するのである。

以上の説明に述べたように、本発明によれば、縦管長が長く液ヘッドが大きい連通管については、横管長を短くすることによって連通管における圧力損失を小さくするように調整し、縦管長が短く液ヘッドが小さい連通管については、横管長を長くすることによって連通管における圧力損失を大きくするように調整することができる。そして、このような連通管における液ヘッドを含めた圧力損失の調整によって、サブ熱交換部やメイン熱交換部も含めた各冷媒パスにおける圧力損失を均等化することができるようになり、各冷媒パスに所望の流量の冷媒を流すことができる。

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及びそれを備えた室外ユニットが採用された空気調和装置の概略構成図である。 室外ユニットの外観斜視図である。 室外ユニットの正面図（室外熱交換器以外の冷媒回路構成部品を除いて図示）である。 室外熱交換器の概略斜視図である。 図４の熱交換部の部分拡大図である。 室外熱交換器の概略構成図である。 中間ヘッダ及び連通管を図４のＡ方向から見た矢視図である。 中間ヘッダ及び連通管を図４のＢ方向から見た矢視図である。 連通管の長さ（横管長、管全長）を縦管長が短い順に示した表である。

以下、本発明にかかる熱交換器及びそれを備えた室外ユニット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及びそれを備えた室外ユニットの具体的な構成は、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及びそれを備えた室外ユニット２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、が接続されることによって構成されている。ここで、室外ユニット２と室内ユニット３ａ、３ｂとは、液冷媒連絡管４及びガス冷媒連絡管５を介して接続されている。すなわち、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、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、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。

（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は、基本動作として、冷房運転及び暖房運転を行うことが可能である。

冷房運転時には、四路切換弁１０が冷房サイクル状態（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が暖房サイクル状態（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。

（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６０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、中間ヘッダ９０及び連通管９７Ａ〜９７Ｉを図４のＡ方向から見た矢視図である。図８は、中間ヘッダ９０及び連通管９７Ａ〜９７Ｉを図４のＢ方向から見た矢視図である。図９は、連通管９７Ａ〜９７Ｉの長さ（横管長ＬｒＡ〜ＬｒＩ、管全長ＬｔＡ〜ＬｔＩ）を縦管長ＬｖＡ〜ＬｖＩが短い順に示した表である。

＜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構造と呼ばれるものである。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、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。

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り、上面の開口には吹出グリル４６が設けられている。

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、圧縮機８及び冷媒管１６〜１８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、主として、室外空気と冷媒との熱交換を行う熱交換部６０と、熱交換部６０の一端側（ここでは、図４の左前端側、又は、図６の左端側）に設けられた冷媒分流器７０及び出入口ヘッダ８０と、熱交換部６０の他端側（ここでは、図４の右前端側、又は、図６の右端側）に設けられた中間ヘッダ９０とを有している。室外熱交換器１１は、冷媒分流器７０、出入口ヘッダ８０、中間ヘッダ９０及び熱交換部６０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たオールアルミ熱交換器であり、各部の接合は、炉中ロウ付け等のロウ付けによって行われている。

熱交換器６０は、上下に配置された複数（ここでは、９個）のメイン熱交換部６１Ａ〜６１Ｉと、複数のメイン熱交換部６１Ａ〜６１Ｉの下側において上下に配置された複数（ここでは、９個）のサブ熱交換部６２Ａ〜６２Ｉと、を有している。メイン熱交換部６１Ａ〜６１Ｉは、室外熱交換器１１の上部を構成しており、その最下段にメイン熱交換部６１Ａが配置されており、その上段側から鉛直方向上向きに沿って順にメイン熱交換部６１Ｂ〜６１Ｉが配置されている。サブ熱交換部６２Ａ〜６２Ｉは、室外熱交換器１１の下部を構成しており、その最下段にサブ熱交換部６２Ａが配置されており、その上段側から鉛直方向上向きに沿って順にサブ熱交換部６２Ｂ〜６２Ｉが配置されている。このように、ここでは、複数のメイン熱交換部６１Ａ〜６１Ｉ及び複数のサブ熱交換部６２Ａ〜６２Ｉが、同数（ここでは、９個）ずつ存在している。

熱交換部６０は、扁平管からなる多数の伝熱管６３と、差込フィンからなる多数の伝熱フィン６４とにより構成された差込フィン式の熱交換器である。伝熱管６３は、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、伝熱面となる鉛直方向を向く平面部６３ａと、冷媒が流れる多数の小さな内部流路６３ｂを有する扁平多穴管である。多数の伝熱管６３は、上下に配置されており、両端が出入口ヘッダ８０及び中間ヘッダ９０に接続されている。伝熱フィン６４は、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、出入口ヘッダ８０と中間ヘッダ９０との間に配置された多数の伝熱管６３に差し込めるように、水平に細長く延びる多数の切り欠き６４ａが形成されている。伝熱フィン６４の切り欠き６４ａの形状は、伝熱管６３の断面の外形にほぼ一致している。尚、室外熱交換器１１は、上記のような伝熱フィン６４として差込フィン（図５参照）を採用した差込フィン式の熱交換器に限定されるものではなく、伝熱フィン６４として、伝熱管６３の上下方向間に挟まれるように配置される多数の波形フィンを採用した波形フィン式の熱交換器であってもよい。

多数の伝熱管６３は、上記のメイン熱交換部６１Ａ〜６１Ｉ及びサブ熱交換部６２Ａ〜６２Ｉに区分されている。ここでは、多数の伝熱管６３は、室外熱交換器１１の最下段から鉛直方向上向きに沿って、所定数の伝熱管６３毎にメイン熱交換部６１Ａ〜６１Ｉを構成する伝熱管群をなしている。また、室外熱交換器１１の最下段から鉛直方向上向きに沿って、所定数の伝熱管６３毎にサブ熱交換部６２Ａ〜６２Ｉを構成する伝熱管群をなしている。具体的には、第１メイン熱交換部６１Ａは、伝熱管６３が上下に１１段配置されている。第２メイン熱交換部６１Ｂは、伝熱管６３が上下に１０段配置されている。第３メイン熱交換部６１Ｃは、伝熱管６３が上下に９段配置されている。第４メイン熱交換部６１Ｄは、伝熱管６３が上下に７段配置されている。第５メイン熱交換部６１Ｅは、伝熱管６３が上下に６段配置されている。第６メイン熱交換部６１Ｆは、伝熱管６３が上下に５段配置されている。第７メイン熱交換部６１Ｇは、伝熱管６３が上下に５段配置されている。第８メイン熱交換部６１Ｈは、伝熱管６３が上下に４段配置されている。第９メイン熱交換部６１Ｉは、伝熱管６３が上下に３段配置されている。このように、ここでは、複数のメイン熱交換部６１Ａ〜６１Ｉは、それぞれ、上下に配置された複数の伝熱管６３を有しており、複数のメイン熱交換部６１Ａ〜６１Ｉは、伝熱管６３の数が３〜１１本の範囲で異なっている。しかも、各メイン熱交換部６１Ａ〜６１Ｉが有する伝熱管６４の数を、上側に配置されるメイン熱交換部ほど少なくしている。なぜなら、上吹き型の室外ユニット２では、室外熱交換器１１の各部を通過する空気の風速が、室外ファン１５に近い室外熱交換器１１の上部において大きく、室外熱交換器１１の下部において小さい（図３参照）。そして、室外熱交換器１１の熱交換効率は、通過する空気の風速が大きい部分ほど高い。ここでは、このような傾向を考慮して、上記のように、通過する空気の風速が大きい上側のメイン熱交換部ほど伝熱管６３の数を少なくしているのである。言い換えれば、メイン熱交換部を通過する空気の風速が大きいほど、伝熱管６３の数を少なくしているのである。また、空気の風速が大きいほど伝熱管６３の数を少なくするのは、空気の風速が大きいメイン熱交換部内における冷媒流路の総断面積を、空気の風速が小さいメイン熱交換部における冷媒流路の総断面積と比べて小さくすることで、各メイン熱交換部６１Ａ〜６１Ｉ、ひいては、サブ熱交換部６２Ａ〜６２Ｉやメイン熱交換部６１Ａ〜６１Ｉも含めた各冷媒パス６５Ａ〜６５Ｉ（後述）の圧力損失を均等化させる目的も有しているからである。また、第１サブ熱交換部６２Ａは、伝熱管６３が上下に３段配置されている。第２サブ熱交換部６２Ｂは、伝熱管６３が上下に３段配置されている。第３サブ熱交換部６２Ｃは、伝熱管６３が上下に３段配置されている。第４サブ熱交換部６２Ｄは、伝熱管６３が上下に３段配置されている。第５サブ熱交換部６２Ｅは、伝熱管６３が上下に３段配置されている。第６サブ熱交換部６２Ｆは、伝熱管６３が上下に３段配置されている。第７サブ熱交換部６２Ｇは、伝熱管６３が上下に３段配置されている。第８サブ熱交換部６２Ｈは、伝熱管６３が上下に３段配置されている。第９サブ熱交換部６２Ｉは、伝熱管６３が上下に３段配置されている。このように、ここでは、複数のサブ熱交換部６２Ａ〜６２Ｉは、それぞれ、上下に配置された複数の伝熱管６３を有しており、複数のサブ熱交換部６２Ａ〜６２Ｉは、伝熱管６３の数がいずれも３本になっている。

中間ヘッダ９０は、上記のように、熱交換部６０の他端側に設けられており、伝熱管６３の他端が接続されている。中間ヘッダ９０は、アルミニウムまたはアルミニウム合金で形成された鉛直方向に延びる筒状の部材であり、主として、縦長中空の中間ヘッダケース９１を有している。

中間ヘッダケース９１は、その内部空間が、複数（ここでは、８個）のメイン側中間バッフル９２、複数（ここでは、８個）のサブ側中間バッフル９３及び境界側中間バッフル９４によって、鉛直方向に沿って仕切られている。メイン側中間バッフル９２は、中間ヘッダケース９１の上部の内部空間をメイン熱交換部６１Ａ〜６１Ｉの他端に連通するメイン側中間空間９５Ａ〜９５Ｉに仕切るように、鉛直方向に沿って順に設けられている。サブ側中間バッフル９３は、中間ヘッダケース９１の下部の内部空間をサブ熱交換部６２Ａ〜６２Ｉの他端に連通するサブ側中間空間９６Ａ〜９６Ｉに仕切るように、鉛直方向に沿って順に設けられている。境界側中間バッフル９４は、中間ヘッダケース９１の最下段側のメイン側中間バッフル９２と最上段側のサブ側中間バッフル９３との鉛直方向間の内部空間を第１メイン熱交換部６１Ａの他端に連通する第１メイン側中間空間９５Ａと第９サブ熱交換部６２Ｉの他端に連通する第９サブ側中間空間９６Ｉに仕切るように設けられている。尚、中間ヘッダケース９１の内部空間は、上記のように、中間バッフル９２、９３、９４によって鉛直方向に沿って仕切られただけの構成に限定されるものではなく、中間ヘッダ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。

中間ヘッダケース９１には、複数（ここでは、９本）の連通管９７Ａ〜９７Ｉが接続されている。連通管９７Ａ〜９７Ｉは、メイン側中間空間９５Ａ〜９５Ｉとサブ側中間空間９６Ａ〜９６Ｉとを連通する冷媒管である。これにより、メイン熱交換部６１Ａ〜６１Ｉとサブ熱交換部６２Ａ〜６２Ｉとが中間ヘッダ９０及び連通管９７Ａ〜９７Ｉを介して連通することになり、室外熱交換器１１の複数（ここでは、９個）の冷媒パス６５Ａ〜６５Ｉが形成されている。このように、ここでは、複数のメイン熱交換部６１Ａ〜６１Ｉ及び複数のサブ熱交換部６２Ａ〜６２Ｉのうち所定のメイン熱交換部及びサブ熱交換部同士が、連通管９７Ａ〜９７Ｉを介して接続されることで複数の冷媒パス６５Ａ〜６５Ｉが形成されている。しかも、ここでは、ここでは、各メイン熱交換部６１Ａ〜６１Ｉが、複数のサブ熱交換部６２Ａ〜６２Ｉのうちの所定の１つに１対１で接続されている。さらに、ここでは、複数のメイン熱交換部６１Ａ〜６１Ｉと複数のサブ熱交換部６２Ａ〜６２Ｉとが、上側から順に対応する段のもの同士が接続されている。すなわち、ここでは、複数のメイン熱交換部６１Ａ〜６１Ｉにおいて上側又は下側（ここでは、下側）から順に段数を設定し、かつ、複数のサブ熱交換部６２Ａ〜６２Ｉにおいて上側又は下側（ここでは、下側）から順に段数を設定し、同じ段数のメイン熱交換部６１Ａ〜６１Ｉ及びサブ熱交換部６２Ａ〜６２Ｉ同士が連通管９７Ａ〜９７Ｉを介して接続されている。

出入口ヘッダ８０は、上記のように、熱交換部６０の一端側に設けられており、伝熱管６３の一端が接続されている。出入口ヘッダ８０は、アルミニウムまたはアルミニウム合金で形成された鉛直方向に延びる部材であり、主として、縦長中空の出入口ヘッダケース８１を有している。出入口ヘッダケース８１は、その内部空間が、その内部空間が、境界側出入口バッフル８２によって、上部の出入口空間８３と下部の出入口空間８４Ａ〜８４Ｉとに鉛直方向に沿って仕切られている。上部出入口空間８３は、メイン熱交換部６１Ａ〜６１Ｉの一端に連通する空間である。上部出入口空間８３は、室外熱交換器１１を冷媒の蒸発器として機能させる際（図６参照）に、冷媒パス６５Ａ〜６５Ｉを通過した冷媒を出口で合流させる空間として機能し、室外熱交換器１１を冷媒の放熱器として機能させる際に、冷媒管１９から流入する冷媒を冷媒パス６５Ａ〜６５Ｉに分流する空間として機能している。下部出入口空間８４Ａ〜８４Ｉは、複数（ここでは、８個）の下部出入口バッフル８５によって仕切られたサブ熱交換部６２Ａ〜６２Ｉの一端に連通する複数（ここでは、９個）の空間である。下部出入口空間８４Ａ〜８４Ｉは、室外熱交換器１１を冷媒の蒸発器として機能させる際に、冷媒分流器７０から流入する冷媒を冷媒パス６５Ａ〜６５Ｉに送る空間として機能し、室外熱交換器１１を冷媒の放熱器として機能させる際に、冷媒パス６５Ａ〜６５Ｉを通過した冷媒を冷媒分流器７０に送る空間として機能している。

冷媒分流器７０は、冷媒管２０と出入口ヘッダ８０の下部出入口空間８４Ａ〜８４Ｉとの間に接続されている。ここでは、冷媒分流器７０は、アルミニウム製又はアルミニウム合金製の鉛直方向に延びる部材である。冷媒分流器７０は、室外熱交換器１１を冷媒の放熱器として機能させる際に、冷媒管２０を通じて流入する冷媒を分流して下部出入口空間８４Ａ〜８４Ｉに送るように機能し、室外熱交換器１１を冷媒の放熱器として機能させる際に、下部出入口空間８４Ａ〜８４Ｉから流出する冷媒を合流させて冷媒管２０に送るように機能している。

そして、上記のような構成を有する室外熱交換器１１では、メイン熱交換部６１Ａ〜６１Ｉとサブ熱交換部６２Ａ〜６２Ｉとを接続する各連通管９７Ａ〜９７Ｉがサブ熱交換部６２Ａ〜６２Ｉからメイン熱交換部６１Ａ〜６１Ｉに向かって縦方向に延びる部分を有しており、冷媒の蒸発器として機能させる際に、各連通管９７Ａ〜９７Ｉにサブ熱交換部６２Ａ〜６２Ｉを通過した気液二相状態の冷媒が流れる。このため、各連通管９７Ａ〜９７Ｉでは、その縦管長ＬｖＡ〜ＬｖＩに応じた液ヘッドが発生する。ここで、各連通管９７Ａ〜９７Ｉの全長を管全長ＬｔＡ〜ＬｔＩとし、各管全長ＬｔＡ〜ＬｔＩのうちの縦方向（鉛直方向）の長さを縦管長ＬｖＡ〜ＬｖＩとする（図７参照）。

これに対して、ここでは、複数の連通管９７Ａ〜９７Ｉを、縦管長ＬｖＡ〜ＬｖＩが短い順に、管全長ＬｖＡ〜ＬｖＩから縦管長ＬｖＡ〜ＬｖＩを差し引いた横方向の長さである横管長ＬｒＡ〜ＬｒＩを長くしている（図９参照）。ここでは、上記のように、上吹き型の室外ユニット２における空気の風速分布を考慮して、各メイン熱交換部６１Ａ〜６１Ｉの縦方向のサイズが上側ほど小さくなるように、伝熱管６３の本数を上側のメイン熱交換部６１Ａ〜６１Ｉほど少なくしている。このため、上側のメイン熱交換部に対応するものほど連通管の縦管長が長くなっている。すなわち、最も下側に配置される第１メイン熱交換部６１Ａと対応する第１サブ熱交換部６２Ａとを接続する第１連通管９７Ａの縦管長ＬｖＡを最も短くし、その上側に配置される第２メイン熱交換部６１Ｂと対応する第２サブ熱交換部６２Ｂとを接続する第２連通管９７Ｂの縦管長ＬｖＢを２番目に短くする、といった順で、上側に配置されるメイン熱交換部と対応するサブ熱交換部とを接続する連通管の縦管長が長くなっている。そして、ここでは、縦管長ＬｖＡ〜ＬｖＩが短い順、すなわち、最も下側に配置される第１メイン熱交換部６１Ａに対応する第１連通管９７Ａの横管長ＬｒＡを最も長くし、その上側に配置される第２メイン熱交換部６１Ｂに対応する第２連通管９７Ｂの横管長ＬｒＢを２番目に長くする、といった順で、下側に配置されるメイン熱交換部に対応する連通管の横管長を長くしている。ここでは、連通管９７Ａ〜９７Ｉをいずれも側面視略Ｃ字形状とし、縦管長の最も短い第１連通管９７Ａが中間ヘッダ９０との接続部から最も横方向に延びるようにし、縦管長が長くなるにつれて、中間ヘッダ９０との接続部からの連通管の横方向への延びを短くすることによって、所望の連通管９７Ａ〜９７Ｉの横管長ＬｒＡ〜ＬｒＩを得るようにしている。

このため、縦管長が長く液ヘッドが大きい連通管（例えば、最も上側の第９メイン熱交換部６１Ｉに対応する第９連通管９７Ｉ）については、横管長を短くすることによって連通管における圧力損失を小さくするように調整し、縦管長が短く液ヘッドが小さい連通管（例えば、最も下側の第１メイン熱交換部６１Ａに対応する第１連通管９７Ａ）については、横管長を長くすることによって連通管における圧力損失を大きくするように調整することができる。そして、このような連通管９７Ａ〜９７Ｉにおける液ヘッドを含めた圧力損失の調整によって、サブ熱交換部６２Ａ〜６２Ｉやメイン熱交換部６１Ａ〜６１Ｉも含めた各冷媒パス６５Ａ〜６５Ｉにおける圧力損失を均等化することができるようになり、各冷媒パス６５Ａ〜６５Ｉに所望の流量の冷媒を流すことができる。

（４）変形例
＜Ａ＞
上記実施形態では、９個の冷媒パス６５Ａ〜６５Ｉ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、冷媒パスの数は９個よりも少なくてもよいし、９個よりも多くてもよい。また、各冷媒パスを構成するメイン熱交換部及びサブ熱交換部の数も、上記実施形態に限定されるものではない。さらに、各メイン熱交換部や各サブ熱交換部を構成する伝熱管（扁平管）の数も、上記実施形態に限定されるものではない。

＜Ｂ＞
上記実施形態では、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し、また、室外ユニット以外の機器に設けられた熱交換器に本発明を適用してもよい。この場合には、熱交換器の各部を通過する空気の風速分布が、熱交換器に空気を送る送風機の配置等によって異なるため、その結果、各メイン熱交換部の縦方向のサイズが異なるものになり、各メイン熱交換部に対応する連通管も様々な縦管長を有するものになる。この場合であっても、上記の連通管における圧力損失の調整（すなわち、複数の連通管を、縦管長が短い順に、管全長から縦管長を差し引いた横方向の長さである横管長を長くすること）によって、各冷媒パスにおける圧力損失を均等化することができるようになり、各冷媒パスに所望の流量の冷媒を流すことができる。

本発明は、上下に配置された複数のメイン熱交換部と複数のメイン熱交換部の下側において上下に配置された複数のサブ熱交換部とが連通管を介して接続されることで複数の冷媒パスが形成されている熱交換器及びそれを備えた室外ユニットに対して、広く適用可能である。

２ 室外ユニット
１１ 室外熱交換器（熱交換器）
１５ 室外ファン（送風機）
４０ ケーシング
４０ａ〜４０ｃ 吸込口
４０ｄ 吹出口
６１Ａ〜６１Ｉ メイン熱交換部
６２Ａ〜６２Ｉ サブ熱交換部
６５Ａ〜６５Ｉ 冷媒パス
９７Ａ〜９７Ｉ 連通管
ＬｒＡ〜ＬｒＩ 横管長
ＬｔＡ〜ＬｔＩ 管全長
ＬｖＡ〜ＬｖＩ 縦管長

特開２０１２−１６３３１９号公報

Claims (7)

1. 上下に配置された複数のメイン熱交換部（６１Ａ〜６１Ｉ）と、前記複数のメイン熱交換部の下側において上下に配置された複数のサブ熱交換部（６２Ａ〜６２Ｉ）と、を有しており、前記複数のメイン熱交換部及び前記複数のサブ熱交換部のうち所定の前記メイン熱交換部及び前記サブ熱交換部同士が連通管（９７Ａ〜９７Ｉ）を介して接続されることで複数の冷媒パス（６５Ａ〜６５Ｂ）が形成されている熱交換器において、
   前記複数の連通管は、前記連通管の縦方向の長さである縦管長（ＬｖＡ〜ＬｖＩ）が短い順に、前記連通管の全長である管全長（ＬｔＡ〜ＬｔＩ）から前記縦管長を差し引いた横方向の長さである横管長（ＬｒＡ〜ＬｒＩ）が長くなっている、
   熱交換器（１１）。
2. 前記複数のメイン熱交換部及び前記複数のサブ熱交換部は、同数ずつ存在しており、
   前記各メイン熱交換部は、前記複数のサブ熱交換部のうちの所定の１つに１対１で接続されている、
   請求項１に記載の熱交換器。
3. 前記複数のメイン熱交換部と前記複数のサブ熱交換部とは、上側から順に対応する段のもの同士が接続されている、
   請求項２に記載の熱交換器。
4. 前記複数のメイン熱交換部は、それぞれ、上下に配置された複数の扁平管（６３）を有しており、
   前記複数のメイン熱交換部は、前記扁平管の数が異なっている、
   請求項１〜３のいずれか１項に記載の熱交換器。
5. 前記各メイン熱交換部が有する前記扁平管の数は、前記メイン熱交換部を通過する空気の風速が大きいほど、少なくなっている、
   請求項４に記載の熱交換器。
6. 側面に空気の吸込口（４０ａ〜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、
   前記ケーシング内において前記吹出口に面して配置された送風機（１５）と、
   前記ケーシング内において前記送風機の下側に配置された請求項１〜５のいずれか１項に記載の熱交換器と、
   を備えた室外ユニット（２）。
7. 前記メイン熱交換部が有する前記扁平管の数は、上側に配置される前記メイン熱交換部ほど少なくなっている、
   請求項６に記載の室外ユニット。

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