JP2018054257A - 熱交換ユニット - Google Patents

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智彦 坂巻
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俊 吉岡
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智也 山口
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Abstract

【課題】複数の熱交換器を備え、異なる2つの姿勢のいずれでも設置可能な熱交換ユニットにおいて、2つの姿勢のいずれでも良好な熱交換能力を発揮できる熱交換ユニットを提供する。【解決手段】第1熱交換器31は、第1姿勢のときに、下から上に冷媒を噴き上げる流路を含む個別空間71aに異なる高さで連通する複数の第1扁平管61を有する。第2熱交換器32は、第1姿勢のときに、下から上に冷媒を噴き上げる流路を含む個別空間71bに異なる高さで連通する複数の第2扁平管66を有する。第1熱交換器31は、第2姿勢で設置された場合も個別空間71aの流路では下から上に冷媒が噴き上げるように配置され、第2熱交換器32は、第2姿勢で設置された場合も個別空間71bの流路では下から上に冷媒が噴き上げるように配置されている。【選択図】図14

Description

本発明は、熱交換ユニット、特に、互いに異なる第1姿勢と第2姿勢で設置して使用可能な熱交換ユニットに関する。
従来から、内部に2つの熱交換器を備え、縦置きされて2つの熱交換器が水平方向に並設される姿勢と、横置きされて上下方向に2つの熱交換器が並設される姿勢の2つの姿勢で使用できる、例えば特許文献1(特開2013−164216号公報)に記載されている熱交換ユニットが知られている。このような熱交換ユニットにおいても、扁平管と、一方にフィン連通部、他方に扁平管を差し込む切欠きが形成されるフィンとを用いた熱交換器を使用することができる。
しかしながら、特許文献1に記載されているような熱交換ユニットの熱交換器を単に扁平管を用いるものに置き換えたのでは、縦置きにしたり横置きにしたりする場合に、扁平管に連通していて冷媒を分流するヘッダの内部空間などの冷媒分流空間に流れる冷媒が下から上に噴き上げられたり上から下に噴き下げられたりする場合が生じて冷媒の流れる方向が区々になると熱交換ユニットの性能に差が生じる原因ともなる。
本発明の課題は、内部に複数の熱交換器を備え、異なる2つの姿勢のいずれでも設置可能な熱交換ユニットにおいて、2つの姿勢のいずれで設置しても良好な熱交換能力を発揮することができる熱交換ユニットを提供することである。
本発明の第1観点に係る熱交換ユニットは、第1姿勢で設置して使用可能であるとともに第1姿勢とは異なる第2姿勢で設置して使用可能な熱交換ユニットであって、第1姿勢で設置されたときに下を向く底面と当該底面と交差する所定側面とを有し、第2姿勢のときに所定側面が下に向くケーシングと、第1姿勢及び第2姿勢のいずれにおいても傾斜して設置できるようにケーシング内に配置されている第1熱交換器と、第1姿勢及び第2姿勢のいずれにおいても傾斜して設置できるようにケーシング内に配置されている第2熱交換器と、を備え、第1熱交換器は、第1姿勢のときに、下から上に冷媒を噴き上げる流路を含む第1冷媒分流空間及び第1冷媒分流空間に異なる高さで連通する複数の第1扁平管を有し、第2熱交換器は、第1姿勢のときに、下から上に冷媒を噴き上げる流路を含む第2冷媒分流空間及び第2冷媒分流空間に異なる高さで連通する複数の第2扁平管を有し、第1熱交換器は、ケーシングが第2姿勢で設置された場合も第1冷媒分流空間の流路では下から上に冷媒が噴き上げるようにケーシング内に配置され、第2熱交換器は、ケーシングが第2姿勢で設置された場合も第2冷媒分流空間の流路では下から上に冷媒が噴き上げるようにケーシング内に配置されている。
本発明の第1観点に係る熱交換ユニットにおいては、第1熱交換器及び第2熱交換器が第1姿勢でも第2姿勢でも、第1冷媒分流空間及び第2冷媒分流空間のいずれにおいても下から上に冷媒が噴き上げられるように構成され、第1姿勢又は第2姿勢のときに第1冷媒分流空間又は第2冷媒分流空間において重力に従って上から下に噴き下げられることがない。そのため、第1冷媒分流空間内及び第2冷媒分流空間内で分流する場合には重力に従って上から下に噴き下げられると、ガス冷媒と液冷媒の比重が異なるために冷媒の循環が悪くなる。しかし、第1姿勢でも第2姿勢でも、第1冷媒分流空間及び第2冷媒分流空間の両方で必ず冷媒が下から上に噴き上げるので、冷媒の良好な循環が確保でき、第1姿勢でも第2姿勢でも高い熱交換能力を得やすくなる。
本発明の第2観点に係る熱交換ユニットは、第1観点の熱交換ユニットにおいて、第1熱交換器及び第2熱交換器は、ケーシングが第1姿勢で設置されたときに、同じ向きに傾斜し且つ上端部よりも下端部が所定側面に近くなるように配置されている、ものである。
本発明の第2観点に係る熱交換ユニットにおいては、第1熱交換器も第2熱交換器も、第1姿勢で設置されたときに、同じ向きに傾斜し且つ上端部よりも下端部が前記所定側面に近くなるように配置されることから、第2姿勢で設置されたときには第1熱交換器も第2熱交換器も上端部が下端部よりも所定側面から遠くなるように配置されることになる。
本発明の第3観点に係る熱交換ユニットは、本発明の第1観点又は第2観点の熱交換ユニットにおいて、第1熱交換器は、複数の第1扁平管に交差するように嵌め込まれ、第1扁平管の断面長手方向の両側に第1フィン連通部が形成された複数の第1フィンをさらに有し、第2熱交換器は、複数の第2扁平管に交差するように嵌め込まれ、第2扁平管の断面長手方向の両側に第2フィン連通部が形成された複数の第2フィンをさらに有する、ものである。
本発明の第3観点に係る熱交換ユニットにおいては、第1フィン非連通部と第1フィン連通部が両側方にある第1熱交換器を上向き噴き上げを維持したまま回して第1姿勢と第2姿勢との間で姿勢を入れ換えると第1フィン非連通部が下を向いてしまうが、第1フィン連通部を第1扁平管の両側に設けることでこのような状態になることを阻止することができる。同様に、第2フィン非連通部と第2フィン連通部が両側方にある第2熱交換器を上向き噴き上げを維持したまま回して第1姿勢と第2姿勢との間で姿勢を入れ換えると第2フィン非連通部が下を向いてしまうが、第2フィン連通部を第2扁平管の両側に設けることでこのような状態になることを阻止することができる。
本発明の第4観点に係る熱交換ユニットは、第3観点の熱交換ユニットにおいて、第1熱交換器は、複数の第1フィンに複数の第1扁平管を差し込む複数の第1切欠きが形成され、複数の第1扁平管及び複数の第1フィンが2列に並べて配置され、1列目と2列目の複数の第1フィンの複数の第1切欠きが互いに向かい合わせに配置され、第2熱交換器は、複数の第2フィンに複数の第2扁平管を差し込む複数の第2切欠きが形成され、複数の第2扁平管及び複数の第2フィンが2列に並べて配置され、1列目と2列目の複数の第2フィンの複数の第2切欠きが互いに向かい合わせに配置されている、ものである。
本発明の第4観点に係る熱交換ユニットにおいては、2列の第1熱交換器及び第2熱交換器において、複数の第1切欠きが互いに向かい合わせに配置され、複数の第2切欠きが互いに向かい合わせに配置されることから、第1切欠きの反対側にある第1フィン連通部を第1熱交換器の両側に配置でき、第2切欠きの反対側にある第2フィン連通部を第2熱交換器の両側に配置できる。
本発明の第5観点に係る熱交換ユニットは、第1観点から第4観点のいずれかの熱交換ユニットにおいて、第1熱交換器から結露水を受け止めるため、第1姿勢及び第2姿勢のいずれにおいても第1熱交換器の下に配置されるように構成されている第1ドレンパンと、第2熱交換器から結露水を受け止めるため、第1姿勢及び第2姿勢のいずれにおいても第2熱交換器の下に配置されるように構成されている第2ドレンパンとをさらに備え、第2姿勢のときに第2熱交換器が第1熱交換器の上に位置するように構成され、第2ドレンパンは、第2姿勢のときに第1熱交換器と第2熱交換器の間に延在するように構成されている、ものである。
本発明の第5観点に係る熱交換ユニットにおいては、第2姿勢のときに第1熱交換器と第2熱交換器の間に延在するように第2ドレンパンが構成されていることから、第2熱交換器で生じた結露水が第1熱交換器に掛からないように第2熱交換器で生じた結露水を第2ドレンパンで受け止めることができる。
本発明の第1観点に係る熱交換ユニットでは、第1姿勢でも第2姿勢でも良好な熱交換能力を発揮することができる。
本発明の第2観点に係る熱交換ユニットでは、第1姿勢だけでなく、第2姿勢でも第1冷媒分流空間及び第2冷媒分流空間のいずれにおいても下から上に冷媒が噴き上げられるように設置できる熱交換ユニットを容易に実現できる。
本発明の第3観点に係る熱交換ユニットでは、第1フィン非連通部及び第2フィン非連通部で結露水が溜まって第1熱交換器及び第2熱交換器の熱交換能力が低下するのを抑制することができる。
本発明の第4観点に係る熱交換ユニットでは、第1姿勢でも第2姿勢でも良好な排水性を持つ熱交換ユニットを容易に得ることができる。
本発明の第5観点に係る熱交換ユニットでは、第2熱交換器で生じた結露水が第1熱交換器に移動して第1熱交換器で熱交換能力が低下するのを抑制することができる。
実施形態に係る熱交換ユニットの外観を示す斜視図。 前側面を一部取り外した第1姿勢の熱交換ユニットを示す正面図。 前側面を一部取り外した第2姿勢の熱交換ユニットを示す正面図。 第1姿勢の熱交換ユニットの斜視図。 図1の熱交換ユニットの内部にある第1熱交換器及び第2熱交換器の正面図。 図4のI−I線に沿って切断した第1姿勢の第1熱交換器の一部及び第2熱交換器の一部を拡大した部分拡大断面図。 図4のI−I線に沿って切断した第2姿勢の第1熱交換器の一部及び第2熱交換器の一部を拡大した部分拡大断面図。 第1熱交換器内の冷媒の流れを説明するための第1熱交換器の側面図。 第1熱交換器の出入口ヘッダ集合管の部分拡大正面図。 第1熱交換器の出入口ヘッダ集合管の部分拡大側面図。 第1熱交換器の出入口ヘッダ集合管の内部の冷媒の流れを説明するための部分拡大斜視図。 底面第1ドレンパン及び底面第2ドレンパンの構成の一例を示す斜視図。 左面第1ドレンパン及び左面第2ドレンパンの構成の一例を示す斜視図。 (a)第1姿勢の出入口ヘッダ集合管と第1扁平管と第2扁平管の一部を示す拡大斜視図、(b)第2姿勢の出入口ヘッダ集合管と第1扁平管と第2扁平管の一部を示す拡大斜視図。 出入口ヘッダ集合管と第1扁平管の上下を逆さまに配置したときの冷媒の流れを説明するための図。
(1)熱交換ユニットの構成の概要
図1には、本発明の一実施形態に係る熱交換ユニットの外観が示されている。図1に示されている熱交換ユニット10はケーシング20を備えている。図2及び図3には、第1姿勢及び第2姿勢で設置されている熱交換ユニット10がそれぞれ示されている。これら図2及び図3には、ケーシング20の前側面24の一部を取り外した状態が示されている。熱交換ユニット10のケーシング20は、底面21、左側面22、右側面23、前側面24、後側面25及び天面26を有している。熱交換ユニット10は、図2に示されているように、ケーシング20の底面21が下を向く第1姿勢で設置して使用することができる。また、熱交換ユニット10は、図3に示されているように、第1姿勢における左側面22が下に向く第2姿勢で設置して使用することができる。以下の説明では、第1姿勢を縦置き姿勢、第2姿勢を横置き姿勢と呼び、第1姿勢で設置して使用しているときを縦置き時、第2姿勢で設置して使用しているときを横置き時と呼ぶことがある。図4には、縦置き姿勢の熱交換ユニット10を斜め上方から見た状態が示され、内部の状態が破線で示されている。
(2)熱交換ユニットの詳細な構成
(2−1)ケーシング20
ケーシング20の形状は、底面21に吸込口27としての開口部を有するとともに天面26に吹出口28としての開口部を有する直方体である(図4参照)。底面21と天面26、左側面22と右側面、前側面24と後側面25は、それぞれ互いに平行である。また、左側面22、右側面23、前側面24及び後側面25は、底面21及び天面26に対して直交する。底面21が第1姿勢のときに下を向くのに対して、第2姿勢のときには左側面22が下を向くようにケーシング20が設定される。このような左側面22が、所定側面である。つまり、このケーシング20では、底面21と所定側面である左側面22が互いに直交するように構成されている。しかしながら、本発明においては、底面21と所定側面は、必ずしも直交する必要はなく、互いに交差するように配置されていればよい。例えば、ケーシング20が直方体ではなく、底面21と所定側面である左側面22が90度以外の角度で交わるように構成されていてもよい。
縦置き姿勢のケーシング20の内部には、吸込口27の上に、第1熱交換器31と第2熱交換器32が配置されている。第1熱交換器31及び第2熱交換器32の上には、ファン41が配置されている。ファン41の吹出口がケーシング20の吹出口28に接続されている。吸込口27から吸い込まれた空気は、第1熱交換器31又は第2熱交換器32を通過して、ファン41により吹出口28から吹き出される。
縦置き姿勢のケーシング20の内部においては、第1熱交換器31の下方には底面第1ドレンパン51が配置され、第2熱交換器32の下方には底面第2ドレンパン52が配置されている。横置き姿勢のケーシング20の内部においては、第1熱交換器31の下方、すなわち第1熱交換器31と左側面22との間に左面第1ドレンパン53が配置されている。また、横置き姿勢のケーシング20の内部においては、第2熱交換器32の下方、すなわち第2熱交換器32と第1熱交換器31との間に左面第2ドレンパン54が配置されている。
(2−2)第1熱交換器31及び第2熱交換器32
(2−2−1)第1熱交換器31及び第2熱交換器32の構成
第1熱交換器31と第2熱交換器32は、第1姿勢及び第2姿勢のいずれにおいても傾斜して設置できるようにケーシング20の内部に配置されている。第1熱交換器31と第2熱交換器32は、互いに平行に配置されている。縦置き姿勢(第1姿勢)の熱交換ユニット10において、前側から見た場合、第1熱交換器31も第2熱交換器32も左下がりに傾斜している(図2参照)。また、横置き姿勢(第2姿勢)の熱交換ユニット10において、前側から見た場合、第1熱交換器31も第2熱交換器32も右下がりに傾斜している(図3参照)。熱交換ユニット10においては、底面21(又は左側面22)に対する第1熱交換器31と第2熱交換器32の傾斜角度は互いに同じになるように構成されている。
第1熱交換器31と第2熱交換器32のみを抜き出してこれらを正面から見た状態が図5に示されている。これら第1熱交換器31及び第2熱交換器32は、正面から見て左右に並べて配置されている。また、縦置き姿勢の熱交換ユニット10に描かれた図4のI−I線に沿った第1熱交換器31と第2熱交換器32の断面形状が一部拡大して図6に示されている。さらに、横置き姿勢の熱交換ユニット10の場合について、同様の箇所の第1熱交換器31と第2熱交換器32の断面形状が図7に示されている。
図5に示されているように、第1熱交換器31には、右側列31aと左側列31bの2列がある。図6及び図7に示されているように、第1熱交換器31の右側列31aには第1扁平管61a及び第1フィン62aが配置され、第1熱交換器31の左側列31bには第1扁平管61b及び第1フィン62bが配置されている。これら複数の第1扁平管61は、縦置き姿勢の熱交換ユニット10を前側から見て、右側に並んでいる右側列31aの第1扁平管61aと、左側に並んでいる左側列31bの第1扁平管61bとに分けられる。同様に、複数の第1フィン62は、第1扁平管61aに差し込まれている右側列31aの第1フィン62aと、第1扁平管61bに差し込まれている左側列31bの第1フィン62bとに分けられる。第1扁平管61a,61bは、扁平管1本あたりに複数の内部流路123が管軸方向に沿って形成されている扁平多穴管である。
図5に示されているように、第2熱交換器32には、右側列32aと左側列32bの2列がある。図6及び図7に示されているように、第2熱交換器32の右側列32aには第2扁平管66a及び第2フィン67aが配置され、第2熱交換器32の左側列32bには第2扁平管66b及び第2フィン67bが配置されている。これら複数の第2扁平管66は、縦置き姿勢の熱交換ユニット10を前側から見て、右側に並んでいる右側列32aの第2扁平管66aと左側に並んでいる左側列32bの第2扁平管66bとに分けられる。同様に、複数の第2フィン67は、第2扁平管66aに差し込まれている右側列32aの第2フィン67aと、第2扁平管66bに差し込まれている左側列32bの第2フィン67bとに分けられる。第2扁平管66a,66bは、扁平管1本あたりに複数の内部流路123が管軸方向に沿って形成されている扁平多穴管である。
右側列31aの第1フィン62aは、右側から右側列31aの第1扁平管61aに差し込まれた形状になっており、そのため第1フィン62aの第1フィン連通部63は右側列31aの第1扁平管61aの右側に配置されている。従って、右側列31aの第1フィン62aの第1切欠き64は左側が開いている。左側列31bの第1フィン62bは、左側から第1扁平管61bに差し込まれた形状になっており、そのため左側列31bの第1フィン62bの第1フィン連通部63は左側列31bの第1扁平管61bの左側に配置されている。従って、左側列31bの第1フィン62bの第1切欠き64は右側が開いている。
右側列32aの第2フィン67aは、右側から右列の第2扁平管66aに差し込まれた形状になっており、そのため第2フィン67aの第2フィン連通部68は右側列32aの第2扁平管66aの右側に配置されている。従って、右側列32aの第2フィン67aの第2切欠き69は左側が開いている。左側列32bの第2フィン67bは、左側から第2扁平管66bに差し込まれた形状になっており、そのため左側列32bの第2フィン67bの第2フィン連通部68は左側列32bの第2扁平管66bの左側に配置されている。従って、左側列32bの第2フィン67bの第2切欠き69は右側が開いている。
第1熱交換器31の右側列31aの第1フィン62aの第1切欠き64と、左側列31bの第1フィン62bの第1切欠き64とは、互いに向かい合わせに配置されている。また、第2熱交換器32の右側列32aの第2フィン67aの第2切欠き69と、左側列32bの第2フィン67bの第2切欠き69とは、互いに向かい合わせに配置されている。見方を変えると、第1熱交換器31の右側にも左側にも第1フィン連通部63が配置されているということである。また、第2熱交換器32の右側にも左側にも第2フィン連通部68が配置されている。さらに詳細に右側列31a(1列目)の第1フィン62aと左側列31b(2列目)の第1フィン62bを見ると、1列目の第1フィン62aと2列目の第1フィン62bとの間に隙間In1が形成されている(図6参照)。同様に、右側列32a(1列目)の第2フィン67aと左側列32b(2列目)の第2フィン67bを見ると、1列目の第2フィン67aと2列目の第2フィン67bとの間に隙間In2が形成されている(図6参照)。これらの隙間In1,In2を凝縮水の通り道とすることによって、凝縮水の排水性が向上している。
以上のような構成を持つ第1熱交換器31と第2熱交換器32は、熱交換ユニット10が縦置き姿勢で設置されているときには、第1熱交換器31の下方には右側列31aの第1フィン62aの第1フィン連通部63が配置され、第2熱交換器32の下方には右側列32aの第2フィン67aの第2フィン連通部68が配置される。また、熱交換ユニット10が横置き姿勢で設置されているときには、第1熱交換器31の下方には左側列31bの第1フィン62bの第1フィン連通部63が配置され、第2熱交換器32の下方には左側列32bの第2フィン67bの第2フィン連通部68が配置される。従って、熱交換ユニット10が縦置き姿勢(第1姿勢)でも横置き姿勢(第2姿勢)でも、第1熱交換器31においては第1フィン連通部63が下方にあり、第2熱交換器32においては第2フィン連通部68が下方にある。その結果、熱交換ユニット10が縦置き姿勢(第1姿勢)でも横置き姿勢(第2姿勢)でも、第1フィン連通部63と第2フィン連通部68を伝って凝縮水が底面第1ドレンパン51、底面第2ドレンパン52、左面第1ドレンパン53及び左面第2ドレンパン54のいずれかにスムーズに排水される。なお、図6及び図7においては、矢印gで重力の方向が示され、符号Waで示したような涙滴状の黒丸で凝縮水が概念的に表されている。
(2−2−2)第1熱交換器31及び第2熱交換器32の冷媒の流れ
次に、第1熱交換器31と第2熱交換器32の冷媒の流れの一例について図8乃至図11を用いて説明する。図11では内部構造を分かり易くするために出入口ヘッダ集合管71の外周の厚みの記載は省いている。ここでは、第1熱交換器31と第2熱交換器32の冷媒の流れは同じであるので、第1熱交換器31を例に挙げて説明する。なお、第2熱交換器32において第1熱交換器31と同じ機能を有する部分には同じ符号が付されている。第1熱交換器31には、右側列31aの前側に出入口ヘッダ集合管71が配置され、右側列31a及び左側列31bの後側に折返しヘッダ集合管72が配置され、左側列31bの前側にループヘッダ集合管73が配置されている。
第1熱交換器31は、境界線BL1を境に上部と下部とに分かれる。第1熱交換器31の下部を流れる冷媒は上部を流れる冷媒に比べて液冷媒の割合が多い。出入口ヘッダ集合管71の下部には、複数の入口配管74が接続されている。ここでは、6つの入口配管74が示されている。図8の矢印Ar1は、入口配管74からの冷媒の流入を示している。出入口ヘッダ集合管71の内部には、複数のバッフル75及び仕切板76で仕切られた複数の個別空間71aが形成されている。仕切板76は、出入口ヘッダ集合管71の内部に設置され、出入口ヘッダ集合管71の長手方向に沿って出入口ヘッダ集合管71の内部を前後に分けるように配置されている。
入口配管74の下方に配置されているバッフル75aは、出入口ヘッダ集合管71の内部の上下方向の流れを全て遮断する。入口配管74の上には、バッフル75cが配置され、さらにその上方にバッフル75bが配置されている。バッフル75bもバッフル75aと同様に、出入口ヘッダ集合管71の内部の上下方向の流れを全て遮断する。2枚のバッフル75a,75bの間の出入口ヘッダ集合管71には、右側列31aの複数の第1扁平管61aが接続されている。また、仕切板76には前後に冷媒を通過させるための開口部76a,76b,76cが形成されている。入口配管74から2枚のバッフル75a,75bの間の出入口ヘッダ集合管71に流入した冷媒は、これら開口部76a,76b,76cを通して仕切板76の前後に流れることができ、出入口ヘッダ集合管71から複数の第1扁平管61aに流出する。
入口配管74から流入した冷媒は、開口部76aを通って仕切板76の前方に向かって流れる。その後、開口部76aを通過した冷媒の一部は、バッフル75a,75cの間の第1扁平管61aを通って出入口ヘッダ集合管71から流出するが、開口部76aを通過した冷媒の残りは、バッフル75cの開口部75caを通って上部(バッフル75bのある方向)に向かって噴き上げられる。その結果、仕切板76に沿って上方(矢印Ar2で示される方向)に向かう冷媒の流れが形成される。
この仕切板76に沿って上方に向かう冷媒の流れは、バッフル75bに衝突して向きを変え、開口部76bを通って仕切板76の後から前に向かって流れる冷媒の流れ(矢印Ar3の方向の流れ)を引き起こす。この矢印Ar3で示された冷媒の流れは、仕切板76の前側で、仕切板76に沿って下方に向かう矢印Ar4で示される冷媒の流れを引き起こす。仕切板76に沿って下方に向かった冷媒は、開口部76cを通って仕切板76の前に流れ(矢印Ar5で示されたように流れ)、矢印Ar2で示された仕切板76に沿って上方に向かう冷媒の流れと合流する。このように、入口配管74から出入口ヘッダ集合管71を通って、境界線BL1よりも下の第1扁平管61aに向かう冷媒の流れは、出入口ヘッダ集合管71の中で循環する冷媒の流れ(矢印Ar2、Ar3,Ar4,Ar5で示された循環流)を発生させる。
境界線BL1よりも下の第1扁平管61aでは、矢印Ar6で示されている方向に、出入口ヘッダ集合管71から折返しヘッダ集合管72に冷媒が流れる。折返しヘッダ集合管72では、境界線BL1より下の右側列31aの複数の第1扁平管61aから、境界線BL1より下の左側列31bの複数の第1扁平管61bに冷媒が流れる。このとき、例えば右側列31aの6本の第1扁平管61aの冷媒は、左側列31bの同じ本数の第1扁平管61bのいずれかに折り返される。矢印Ar7は、境界線BL1より下の折返しヘッダ集合管72での冷媒の折り返しを概念的に示している。また、矢印Ar8は、境界線BL1より下の左側列31bの第1扁平管61bを流れる冷媒を示している。
境界線BL1より下部で折り返された冷媒は、ループヘッダ集合管73のうちの境界線BL1よりも下の下部に流れ込む。ループヘッダ集合管73では、連絡配管77を通って、境界線BL1より下の下部のループヘッダ集合管73から境界線BL1より上の上部のループヘッダ集合管73に冷媒が流れる。つまり、複数の連絡配管77(ここでは5本の連絡配管77)でループヘッダ集合管73の下部と上部とが繋がっている。なお、境界線BL1の上下の個別空間では、境界線BL1の下部から上部に向かってループヘッダ集合管73の中を直接冷媒が流れる。ループヘッダ集合管73の下部も上部もバッフル78で区切られている。例えば、最下部の入口配管74aから流入して出入口ヘッダ集合管71のうちの最下部のバッフル75dよりも下の最下部の個別空間71aに入った冷媒は、折返しヘッダ集合管72で折り返されて、ループヘッダ集合管73の最下部のバッフル78aよりも下の最下部の個別空間73aに入る。ループヘッダ集合管73の最下部の個別空間73aから複数本の連絡配管77のうちの最下部にある入口77aから入って最上部にある出口77bから最上部の個別空間73bに流出する。複数の連絡配管77を通るループヘッダ集合管73の下部から上部への冷媒の流れが、矢印Ar9で示されている。
境界線BL1より上では、ループヘッダ集合管73から左側列31bの第1扁平管61bを通って折返しヘッダ集合管72に冷媒が流れる。このループヘッダ集合管73から折返しヘッダ集合管72への冷媒の流れが、矢印Ar10で示されている。
折返しヘッダ集合管72では、境界線BL1より上の左側列31bの複数の第1扁平管61bから、境界線BL1より上の右側列31aの複数の第1扁平管61aに冷媒が流れる。このとき、例えば左側列31bの複数本の第1扁平管61bの冷媒は、右側列31aの同じ本数の第1扁平管61aのいずれかに折り返される。矢印Ar11は、境界線BL1より上の折返しヘッダ集合管72での冷媒の折り返しを概念的に示している。矢印Ar12は、境界線BL1より上の右側列31aの第1扁平管61aを流れる冷媒を示している。
境界線BL1より上の上部の折返しヘッダ集合管72で折り返された冷媒は、出入口ヘッダ集合管71のうちの境界線BL1より上の上部に流れ込む。出入口ヘッダ集合管71の上部にはバッフルは存在しない。出入口ヘッダ集合管71の上部に流れ込んだ冷媒は、出入口ヘッダ集合管71の上部で集められて、1本の出口配管79を通って第1熱交換器31の外部へ流出する。この出口配管79を通る流れが矢印Ar13で示されている。
冷媒出口81及び冷媒入口82がケーシング20の前側面24に設けられている。第1熱交換器31及び第2熱交換器32の出口配管79を通る冷媒は、合流して冷媒出口81からケーシング20の外に流出する。冷媒入口82からケーシング20の内部に流入する冷媒は、分流器83で分流されて第1熱交換器31及び第2熱交換器32の入口配管74から第1熱交換器31及び第2熱交換器32に流入する。なお、図2及び図3において、分流器83まで延びる入口配管74の記載は省略されている。
(2−2−3)熱交換ユニット10の姿勢と冷媒の流れ
図14(a)には、図6に示されている縦置き姿勢のときの第1熱交換器31の出入口ヘッダ集合管71の下部と第2熱交換器32の出入口ヘッダ集合管71の下部が示されている。また、図7に示されている横置き姿勢のときの第1熱交換器31の出入口ヘッダ集合管71の下部と第2熱交換器32の出入口ヘッダ集合管71の下部が示されている。図14(a)及び図14(b)が第1熱交換器31及び第2熱交換器32の出入口ヘッダ集合管71の傾きを説明するため、第1熱交換器31と第2熱交換器32の距離については正しく示されてはいない。
既に図8乃至図11を用いて説明したように、図14(a)に示されている第1熱交換器31の出入口ヘッダ集合管71のバッフル75a,75bの間の個別空間71aには、複数の第1扁平管61aが異なる高さで連通する。特に複数の第1扁平管61aが異なる高さで連通する個別空間71aの仕切板76の後側は、個別空間71aにおいて下から上に冷媒を噴き上げる流路になっている。同様に、図14(a)に示されている第2熱交換器32の出入口ヘッダ集合管71のバッフル75a,75bの間の個別空間71bには、複数の第2扁平管66aが異なる高さで連通する。特に複数の第2扁平管66aが異なる高さで連通する個別空間71bの仕切板76の後側は、個別空間71bにおいて下から上に冷媒を噴き上げる流路になっている。
図15には、図9乃至図11に示されている出入口ヘッダ集合管71が、図9乃至図11に示されている状態とは上下を入れ換えて示されている。つまり、図15に示されている出入口ヘッダ集合管71は、図8の境界線BLより下の下部が上に位置して上部が下に位置するように配置され、入口配管74から入った冷媒が上から下に向かう方向(矢印Ar2の方向)に沿って流れながら第1扁平管61aに流れ込む。入口配管74から入った冷媒に含まれる液冷媒は、重力に従って下に向かって多く流れ、出入口ヘッダ集合管71に接続されている複数の第1扁平管61aの中でも下に位置するものほど冷媒流量が多くなる。図15において、ドットのハッチングは、液冷媒が多い領域を表している。また、図15において矢印Ar6の長さは、冷媒流量の多寡を表している。このように出入口ヘッダ集合管71の中を上から下に移動しながら冷媒が複数の第1扁平管61aに流れ込むと、冷媒が出入口ヘッダ集合管71に流入する入口配管74よりも下に滞留し、分流性能が低下する。
図15に示された状態と異なり、図14(a)及び図14(b)に示されている第1熱交換器31及び第2熱交換器32の出入口ヘッダ集合管71では、両方とも縦置き姿勢及び横置き姿勢のいずれにおいても、矢印Ar2は下から上に向かっており、冷媒は上に噴き上げられながら矢印Ar6に示されているように複数の第1扁平管61に分配される。そのため、液冷媒が出入口ヘッダ集合管71の一部に滞留することなく、複数の第1扁平管61に適度に分配されるので、良好な分流性能が確保される。
(2−3)ファン41
ここでは、ファン41にシロッコファンが用いられているが、例えば遠心ファン、軸流ファン及びクロスフローファンを用いることができる。ファン41は、左右の開口部42から空気を吸い込み、図2に示されている縦置きの時には上方に向かって吹出口28から上方に向かって吹き出す気流AF1(図4参照)を生じ、下方から吸込口27に吸い込む気流AF2を生じる。また、図3に示されている横置きの時には、吹出口28から左側に向かって気流を吹き出す。開口部42から気流を吸い込むことによって、縦置きの場合、第1熱交換器31と第2熱交換器32の上部空間S1が大気圧に対して気圧が低い負圧になる。
第1熱交換器31の前端と後端には略直角三角形状のアルミニウム板からなる仕切板91が設けられ、縦置き姿勢において第1熱交換器31の右側及び上部には仕切板93が設けられ、これら仕切板91,93で吸込口27から第1熱交換器31に続く吸込み流路が形成されている。また、第2熱交換器32の前端と後端には略直角三角形状のアルミニウム板からなる仕切板92が設けられ、縦置き姿勢において第1熱交換器31の右側及び上部には仕切板94が設けられ、これら仕切板92,94で吸込口27から第2熱交換器32に続く吸込み流路が形成されている。従って、ファン41が駆動することによって、縦置き時には、第1熱交換器31と第2熱交換器32の上流では、第1扁平管61及び第2扁平管66の断面長手方向に沿って左斜め上方に向かう気流AF3が生じ、第1熱交換器31と第2熱交換器32の下流では、上方に向かう気流AF4が生じる(図6参照)。また、横置き時には、ファン41が駆動することによって、第1熱交換器31と第2熱交換器32の上流では、第1扁平管61及び第2扁平管66の断面長手方向に沿って右斜め下方に向かう気流AF5が生じ、第1熱交換器31と第2熱交換器32の下流では、左に向かう気流AF6が生じる(図6参照)。
(2−4)ドレンパン51〜54
熱交換ユニット10が縦置き姿勢(第1姿勢)のときに第1熱交換器31の下に在って第1熱交換器31で生じる凝縮水を主に受けて排水するドレンパンは、底面第1ドレンパン51である。また、熱交換ユニット10が縦置き姿勢のときに第2熱交換器32の下に在って第2熱交換器32で生じる凝縮水を主に受けて排出するドレンパンは、底面第2ドレンパン52である。図12に示されているように、底面第1ドレンパン51及び底面第2ドレンパン52には、吸込口27を形成するための開口部56が中央に設けられている。開口部56の全周を囲むように水路57が設けられており、水路57には排水口58が接続されている。
熱交換ユニット10が横置き姿勢(第2姿勢)のときに第1熱交換器31の下に在って第1熱交換器31で生じる凝縮水を主に受けて排水するドレンパンは、左面第1ドレンパン53である。また、熱交換ユニット10が横置き姿勢(第2姿勢)のときに第2熱交換器32の下に在って第2熱交換器32で生じる凝縮水を主に受けて排水するドレンパンは、左面第2ドレンパン54である。図13に示されているように、左面第1ドレンパン53及び左面第2ドレンパン54は、皿状のドレンパンであって、排水口59が設けられている。
上述の底面第1ドレンパン51と左面第1ドレンパン53は、第1姿勢及び第2姿勢のときに第1熱交換器31の下に配置される第1ドレンパンである。また、第2熱交換器32が第2熱交換器であるとすると、上述の底面第2ドレンパン52と左面第2ドレンパン54は、第1姿勢及び第2姿勢のときに第2熱交換器32の下に配置される第2ドレンパンである。ここでは、第1ドレンパンを2つの部材(底面第1ドレンパン51と左面第1ドレンパン53)で構成したが、これらの機能を持つ一つの部材で第1ドレンパンを構成してもよい。同様に、第2ドレンパンを2つの部材(底面第2ドレンパン52と左面第2ドレンパン54)で構成したが、これらの機能を持つ一つの部材で第2ドレンパンを構成してもよい。
(3)変形例
(3−1)変形例1A
上記実施形態では、第1熱交換器31と第2熱交換器32とを平行に配置する場合について説明したが、第1熱交換器31と第2熱交換器32とを平行でない配置とすることもできる。熱交換ユニット10を縦置き姿勢にしたときに、前から見て、第1熱交換器31と第2熱交換器32とを左下がりに配置しながら、第1熱交換器31と第2熱交換器32が底面21と交わる角度を変えてもよい。例えば、第1熱交換器31が底面21と交わる角度をa度とすると、第2熱交換器32が底面21と交わる角度を(a+2)度としたり、(a-3)度としたりするなどである。
(3−2)変形例1B
上記実施形態では、熱交換ユニット10において、第1熱交換器31及び第2熱交換器32とファン41とが共に1つのケーシング20内に収納されている場合について説明したが、第1熱交換器31及び第2熱交換器32とファン41とを別体として異なる2つのケーシングにそれぞれ収納するように構成することもできる。その場合、ケーシング内に第1熱交換器31及び第2熱交換器32が収納されたものが熱交換ユニットである。
(3−3)変形例1C
上記実施形態では、左側面22が所定側面となる場合について説明したが、右側面23、前側面24又は後側面25が所定側面となるように構成されてもよい。また、ケーシング20の各面の形状は、必ずしも平面である必要はなく、例えば緩やかに湾曲していてケーシング20を支えるための足として3箇所又は4箇所に突起が設けられていてもよい。
(3−4)変形例1D
上記実施形態では、吸込口27が底面21に、吹出口28が天面26にも受けられる場合について説明した。しかし、吸込口27と吹出口28が形成される面は、底面21と天面26に限られるものではなく、例えば、図1乃至図3に示されている熱交換ユニット10のファン41を縦置き姿勢でファン41の送風の向きを変えて上から下に送風するように構成すれば、天面26と底面21とを入れ換えることができる。そのように構成した熱交換ユニットは、天面から吸い込んで底面から吹き出すものになる。また、例えば、側面に吹出口を設けるように構成することもできる。
(3−5)変形例1E
上記実施形態では、熱交換器を2つ備える熱交換ユニット10について説明したが、本発明を適用できるのは熱交換器が2つの場合に限られず、熱交換器が3つ以上備える熱交換ユニットに対しても適用することができる。
(4)特徴
(4−1)
以上説明したように、熱交換ユニット10は、第1姿勢(縦置き姿勢)と第2姿勢(横置き姿勢)で設置して使用可能である。第1熱交換器31は、第1姿勢のときに、下から上に冷媒を噴き上げる流路を含む出入口ヘッダ集合管71の個別空間71a(第1冷媒分流空間の例)及び個別空間71aに異なる高さで連通する複数の第1扁平管61を有する(図14(a)参照)。また、第2熱交換器32は、第1姿勢のときに、下から上に冷媒を噴き上げる流路を含む出入口ヘッダ集合管71の個別空間71b(第2冷媒分流空間の例)及び個別空間71bに異なる高さで連通する複数の第2扁平管66aを有する(図14(a)参照)。図14(b)に示されているように、第1熱交換器31は、ケーシング20が第2姿勢で設置された場合も個別空間71aの流路では下から上に冷媒が噴き上げるようにケーシング20内に配置されている。また、第2熱交換器32も、ケーシング20が第2姿勢で設置された場合に個別空間71bの流路では下から上に冷媒が噴き上げるようにケーシング20内に配置されている。従って、図15を用いて説明したように、第1姿勢又は第2姿勢のときに個別空間71a,71bにおいて重力に従って上から下に噴き下げられることがない。第1熱交換器31及び第2熱交換器32において、第1姿勢でも第2姿勢でも冷媒の良好な循環が確保できて高い熱交換能力が得られている。
(4−2)
上述の熱交換ユニット10においては、第1熱交換器31も第2熱交換器32も、第1姿勢で設置されたときに、同じように右下がりに傾斜し(図2参照)、且つ上端部31U,32Uよりも下端部31D,32Dが左側面22(所定側面の例)に近くなるように配置されている。このように構成されているので、第2姿勢で設置されたときには第1熱交換器31も第2熱交換器32も上端部31U,32Uが下端部31D,32Dよりも左側面22から遠くなるように配置されることになる。このような構造を採用することで、第1姿勢だけでなく、第2姿勢でも第1熱交換器31の個別空間71a及び第2熱交換器32の個別空間71bのいずれにおいても下から上に冷媒が噴き上げられるように設置できる熱交換ユニット10が容易に実現できる。
(4−3)
上述の熱交換ユニット10においては、例えば第1切欠き64が形成されている側部のような第1フィン非連通部と第1フィン連通部63が両側方にある熱交換器を上向き噴き上げを維持したまま回して第1姿勢と第2姿勢との間で姿勢を入れ換えると第1フィン非連通部が下を向いてしまうが、図6及び図7に示されているように第1フィン連通部63を第1扁平管61の両側に設けることでこのような状態になることを阻止することができる。同様に、例えば第2切欠き69が形成されている側部のような第2フィン非連通部と第2フィン連通部68が両側方にある第2熱交換器を上向き噴き上げを維持したまま回して第1姿勢と第2姿勢との間で姿勢を入れ換えると第2フィン非連通部が下を向いてしまうが、第2フィン連通部68を第2扁平管66の両側に設けることでこのような状態になることを阻止することができる。このように構成することで、第1フィン非連通部及び第2フィン非連通部で結露水が溜まって第1熱交換器31及び第2熱交換器32の熱交換能力が低下するのを抑制することができている。
(4−4)
上述の熱交換ユニット10では、第1熱交換器31の複数の第1フィン62は、右側列31aの第1フィン62aと左側列31bの第1フィン62bの2列に分かれて並んでいる。同様に、第2熱交換器32の複数の第2フィン67は、右側列32aの第2フィン67aと左側列32bの第2フィン67bの2列に分かれて並んでいる。右側列31aの第1フィン62aの第1切欠き64と左側列31bの第1フィン62bの第1切欠き64とが互いに向かい合わせになるように配置されている。同様に、右側列32aの第2フィン67aの第2切欠き69と左側列32bの第2フィン67bの第2切欠き69とが互いに向かい合わせになるように配置されている。第1切欠き64の反対側にある第1フィン連通部63を第1熱交換器31の両側に配置でき、第2切欠き69の反対側にある第2フィン連通部68を第2熱交換器32の両側に配置できるから、第1姿勢でも第2姿勢でも良好な排水性を持つ熱交換ユニット10が容易に実現される。
(4−5)
上述の熱交換ユニット10では、第2姿勢のときに第1熱交換器31と第2熱交換器32の間に延在する第2ドレンパンである左面第2ドレンパン54が設けられていることから、第2熱交換器32で生じた結露水が第1熱交換器31に掛からないように第2熱交換器32で生じた結露水を左面第2ドレンパン54で受け止めることができる。その結果、第2熱交換器32で生じた結露水が第1熱交換器31に移動して第1熱交換器31で熱交換能力が低下するのを抑制することができる。
10 熱交換ユニット
20 ケーシング
31 第1熱交換器
32 第2熱交換器
51 底面第1ドレンパン(第1ドレンパンの例)
52 底面第2ドレンパン(第2ドレンパンの例)
53 左面第1ドレンパン(第1ドレンパンの例)
54 左面第2ドレンパン(第2ドレンパンの例)
61 第1扁平管
62 第1フィン
63 第1フィン連通部
64 第1切欠き
66 第2扁平管
67 第2フィン
68 第2フィン連通部
69 第2切欠き
特開2013−164216号公報

Claims (5)

  1. 第1姿勢で設置して使用可能であるとともに前記第1姿勢とは異なる第2姿勢で設置して使用可能な熱交換ユニット(10)であって、
    前記第1姿勢で設置されたときに下を向く底面と前記底面と交差する所定側面とを有し、前記第2姿勢のときに前記所定側面が下に向くケーシング(20)と、
    前記第1姿勢及び前記第2姿勢のいずれにおいても傾斜して設置できるように前記ケーシング内に配置されている第1熱交換器(31)と、
    前記第1姿勢及び前記第2姿勢のいずれにおいても傾斜して設置できるように前記ケーシング内に配置されている第2熱交換器(32)と、
    を備え、
    前記第1熱交換器は、前記第1姿勢のときに、下から上に冷媒を噴き上げる流路を含む第1冷媒分流空間及び前記第1冷媒分流空間に異なる高さで連通する複数の第1扁平管(61)を有し、
    前記第2熱交換器は、前記第1姿勢のときに、下から上に冷媒を噴き上げる流路を含む第2冷媒分流空間及び前記第2冷媒分流空間に異なる高さで連通する複数の第2扁平管(66)を有し、
    前記第1熱交換器は、前記ケーシングが前記第2姿勢で設置された場合も前記第1冷媒分流空間の流路では下から上に冷媒が噴き上げるように前記ケーシング内に配置され、
    前記第2熱交換器は、前記ケーシングが前記第2姿勢で設置された場合も前記第2冷媒分流空間の流路では下から上に冷媒が噴き上げるように前記ケーシング内に配置されている、熱交換ユニット。
  2. 前記第1熱交換器及び前記第2熱交換器は、前記ケーシングが前記第1姿勢で設置されたときに、同じ向きに傾斜し且つ上端部よりも下端部が前記所定側面に近くなるように配置されている、
    請求項1に記載の熱交換ユニット。
  3. 前記第1熱交換器は、複数の前記第1扁平管に交差するように嵌め込まれ、前記第1扁平管の断面長手方向の両側に第1フィン連通部(63)が形成された複数の第1フィン(62)をさらに有し、
    前記第2熱交換器は、複数の前記第2扁平管に交差するように嵌め込まれ、前記第2扁平管の断面長手方向の両側に第2フィン連通部(68)が形成された複数の第2フィン(67)をさらに有する、
    請求項1又は請求項2に記載の熱交換ユニット。
  4. 前記第1熱交換器は、複数の前記第1フィンに複数の前記第1扁平管を差し込む複数の第1切欠き(64)が形成され、複数の前記第1扁平管及び複数の前記第1フィンが2列に並べて配置され、1列目と2列目の複数の前記第1フィンの複数の前記第1切欠きが互いに向かい合わせに配置され、
    前記第2熱交換器は、複数の前記第2フィンに複数の前記第2扁平管を差し込む複数の第2切欠き(69)が形成され、複数の前記第2扁平管及び複数の前記第2フィンが2列に並べて配置され、1列目と2列目の複数の前記第2フィンの複数の前記第2切欠きが互いに向かい合わせに配置されている、
    請求項3に記載の熱交換ユニット。
  5. 前記第1熱交換器から結露水を受け止めるため、前記第1姿勢及び前記第2姿勢のいずれにおいても前記第1熱交換器の下に配置されるように構成されている第1ドレンパン(51,53)と、
    前記第2熱交換器から結露水を受け止めるため、前記第1姿勢及び前記第2姿勢のいずれにおいても前記第2熱交換器の下に配置されるように構成されている第2ドレンパン(52,54)とをさらに備え、
    前記第2姿勢のときに前記第2熱交換器が前記第1熱交換器の上に位置するように構成され、
    前記第2ドレンパンは、前記第2姿勢のときに前記第1熱交換器と前記第2熱交換器の間に延在するように構成されている、
    請求項1から4のいずれか一項に記載の熱交換ユニット。
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