JP2018138826A - 空気調和装置 - Google Patents

Abstract

【課題】圧縮機、室内熱交換器、膨張機構及び室外熱交換器を有しており、暖房運転と逆サイクル除霜運転とを切り換えて行うことが可能な空気調和装置において、室外熱交換器の除霜時間の短縮を図る。【解決手段】室外熱交換器（１１）は、立設された液ヘッダ集合管（９０）及びガスヘッダ集合管（８０）と、上下に並ぶ複数の熱交換部（６０Ａ〜６０Ｐ）に区分された複数の扁平管（６３）と、を有する。ここでは、ガスヘッダ集合管（８０）の内部空間を、下から１段目の第１熱交換部（６０Ａ）に対応する第１ガス側連通空間（８３Ａ）と、上段側の複数の熱交換部（６０Ｂ〜６０Ｐ）に対応する上部ガス側連通空間（８４）と、に仕切り、ガスヘッダ集合管（８０）に、逆サイクル除霜運転時に圧縮機（８）から送られる冷媒を、第１ガス側連通空間（８３Ａ）と上部ガス側連通空間（８４）とに分流して送るガス側分流部材（７５）を接続する。【選択図】図２

Description

本発明は、空気調和装置、特に、圧縮機、室内熱交換器、膨張機構及び室外熱交換器を有しており、暖房運転と逆サイクル除霜運転とを切り換えて行うことが可能な空気調和装置に関する。

従来より、圧縮機、室内熱交換器、膨張機構及び室外熱交換器を有しており、圧縮機、室内熱交換器、膨張機構、室外熱交換器の順に冷媒を循環させる暖房運転と、圧縮機、室外熱交換器、膨張機構、室内熱交換器の順に冷媒を流す逆サイクル除霜運転と、を切り換えて行うことが可能な空気調和装置がある。このような空気調和装置では、室外熱交換器として、上下に配列された複数の扁平管を有しており、冷媒と空気との熱交換を行う熱交換器が採用される場合がある。

また、このような熱交換器として、特許文献１（国際公開第２０１３／１６０９５２号）に示すように、立設された液ヘッダ集合管及びガスヘッダ集合管と、上下に並ぶ複数の熱交換部に区分された複数の扁平管と、を有するものがある。この熱交換器では、液ヘッダ集合管の内部空間が、各熱交換部に対応する液側連通空間が形成されるように上下に仕切られており、液ヘッダ集合管には、熱交換器を冷媒の蒸発器として機能させる際に、冷媒が各液側連通空間に分流して送られるようになっている。また、この熱交換器では、ガスヘッダ集合管の内部空間が、すべての熱交換部に共通の単一のガス側連通空間を形成しており、ガスヘッダ集合管には、熱交換器を冷媒の放熱器として機能させる際に、冷媒が単一のガス側連通空間に送られるようになっている。

上記の暖房運転と逆サイクル除霜運転とを切り換えて行うことが可能な空気調和装置においては、室外熱交換器として特許文献１に示された熱交換器を採用することが考えられる。

しかし、暖房運転を一時的に休止して逆サイクル除霜運転を開始する際には、室外熱交換器の下部に液状態の冷媒が溜まった状態になる。そして、特許文献１に示された熱交換器の構成では、室外熱交換器の下部に位置する熱交換部を構成する扁平管及びガスヘッダ集合管のガス側連通空間の下部に液状態の冷媒が溜まった状態になる。このため、このような状態で逆サイクル除霜運転を開始すると、ガスヘッダ集合管のガス側連通空間の下部に溜まった液状態の冷媒が抵抗になり、圧縮機からガスヘッダ集合管のガス側連通空間に送られた冷媒が、室外熱交換器の下部に位置する熱交換部に流れにくくなり、室外熱交換器の上部に位置する熱交換部に流れやすくなる傾向が現れる。そうすると、室外熱交換器の上部に位置する熱交換部に比べて、室外熱交換器の下部に位置する熱交換部の除霜に時間がかかるという問題がある。特に、下から１段目や２段目の熱交換部及びガスヘッダ集合管のガス側連通空間の下部には、液状態の冷媒が溜まりやすく、除霜に時間がかかるという問題が非常に顕著なものになる。

このように、暖房運転と逆サイクル除霜運転とを切り換えて行うことが可能な空気調和装置において、室外熱交換器として特許文献１に示された熱交換器を採用すると、室外熱交換器の下部に位置する熱交換部の除霜に時間がかかってしまうため、室外熱交換器の除霜時間の短縮が望まれている。

本発明の課題は、圧縮機、室内熱交換器、膨張機構及び室外熱交換器を有しており、暖房運転と逆サイクル除霜運転とを切り換えて行うことが可能な空気調和装置において、室外熱交換器の除霜時間の短縮を図ることにある。

第１の観点にかかる空気調和装置は、圧縮機、室内熱交換器、膨張機構及び室外熱交換器を有しており、圧縮機、室内熱交換器、膨張機構、室外熱交換器の順に冷媒を循環させる暖房運転と、圧縮機、室外熱交換器、膨張機構、室内熱交換器の順に冷媒を循環させる逆サイクル除霜運転と、を切り換えて行うことが可能である。室外熱交換器は、冷媒と空気との熱交換を行う熱交換器であって、ガスヘッダ集合管と、液ヘッダ集合管と、複数の扁平管と、を有している。ガスヘッダ集合管は、立設されており、暖房運転時に圧縮機の吸入側に接続され、かつ、逆サイクル除霜運転時に圧縮機の吐出側に接続される。液ヘッダ集合管は、立設されており、暖房運転時及び逆サイクル除霜運転時に膨張機構に接続される。扁平管は、上下に配列されるとともに内部に冷媒の通路が形成されており、ガスヘッダ集合管及び液ヘッダ集合管に接続されている。複数の扁平管は、上下に並ぶ複数の熱交換部に区分されている。液ヘッダ集合管の内部空間は、各熱交換部に対応する液側連通空間が形成されるように上下に仕切られている。液ヘッダ集合管には、暖房運転時に膨張機構から送られる冷媒を、各液側連通空間に分流して送る液側分流部材が接続されている。そして、ここでは、ガスヘッダ集合管の内部空間が、下から１段目の熱交換部である第１熱交換部に対応する第１ガス側連通空間と、第１熱交換部よりも上段側の複数の熱交換部に共通して対応する上部ガス側連通空間と、が形成されるように上下に仕切られており、ガスヘッダ集合管には、逆サイクル除霜運転時に圧縮機から送られる冷媒を、第１ガス側連通空間と上部ガス側連通空間とに分流して送るガス側分流部材が接続されている。

ここでは、上記のように、暖房運転と逆サイクル除霜運転とを切り換えて行うことが可能な空気調和装置において、室外熱交換器として、立設された液ヘッダ集合管及びガスヘッダ集合管と、上下に並ぶ複数の熱交換部に区分された複数の扁平管と、を有する熱交換器を採用している。そして、ここでは、上記のように、ガスヘッダ集合管の内部空間を、下から１段目の第１熱交換部に対応する第１ガス側連通空間と、その上段側の複数の熱交換部に共通して対応する上部ガス側連通空間と、が形成されるように上下に仕切り、ガスヘッダ集合管に、逆サイクル除霜運転時に圧縮機から送られる冷媒を、第１ガス側連通空間と上部ガス側連通空間とに分流して送るガス側分流部材を接続している。このため、ここでは、逆サイクル除霜運転時に、液状態の冷媒が最も溜まりやすい第１熱交換部に対応する第１ガス側連通空間と、上部ガス側連通空間と、に分流して冷媒を送ることができる。

このとき、第１ガス側連通空間と上部ガス側連通空間とが仕切られていなければ、第１ガス側連通空間に送られた冷媒の多くが、第１熱交換部を構成する扁平管や第１ガス側連通空間に溜まった液状態の冷媒が抵抗になって、上側の上部ガス側連通空間に吹き抜けてしまう。すると、すべての熱交換部に共通の単一のガス側連通空間が形成されたガスヘッダ集合管を有する熱交換器を採用する場合と同様に、第１熱交換部に冷媒が流れにくく、第１熱交換部よりも上側に位置する上部ガス側連通空間に対応する複数の熱交換部に冷媒が流れやすくなるため、第１熱交換部の除霜に時間がかかるという問題を解消することができない。

しかし、ここでは、第１ガス側連通空間と上部ガス側連通空間とが仕切られているため、第１熱交換部を構成する扁平管や第１ガス側連通空間に液状態の冷媒が溜まっていても、上側の上部ガス側連通空間に冷媒を吹き抜けさせることなく、第１熱交換部に冷媒を流すことができる。このため、ここでは、第１熱交換部の除霜を確実に行うことができ、第１熱交換部の除霜に時間がかかるという問題を解消することができる。また、上部ガス側連通空間にも液状態の冷媒がいくらか溜まるが、第１ガス側連通空間と上部ガス側連通空間とが仕切られていることによって、この上部ガス側連通空間に溜まった液状態の冷媒が第１ガス側連通空間に流入することもなくなるため、冷媒が第１熱交換部に流れにくくなる原因となる液状態の冷媒を減らすことができる。

これにより、ここでは、圧縮機、室内熱交換器、膨張機構及び室外熱交換器を有しており、暖房運転と逆サイクル除霜運転とを切り換えて行うことが可能な空気調和装置において、室外熱交換器の除霜時間の短縮を図ることができる。

第２の観点にかかる空気調和装置は、第１の観点にかかる空気調和装置において、ガス側分流部材が、逆サイクル除霜運転時に圧縮機から送られる冷媒を、上部ガス側連通空間に分流する位置よりも上流側の位置で、第１ガス側連通空間に分流するように、形成されている。

ここでは、上記のように、逆サイクル除霜運転時に、圧縮機から送られる冷媒を、下側のガス側連通空間から順に分流させることができる。このため、ここでは、逆サイクル除霜運転時に、圧縮機から送られる冷媒を、液状態の冷媒が最も溜まりやすい第１ガス側連通空間に優先的に送ることができる。

第３の観点にかかる空気調和装置は、第１の観点にかかる空気調和装置において、ガスヘッダ集合管の内部空間が、第１ガス側連通空間と上部ガス側連通空間との間に、下から２段目の熱交換部である第２熱交換部に対応する第２ガス側連通空間がさらに形成されるように上下に仕切られている。ガス側分流部材は、逆サイクル除霜運転時に圧縮機から送られる冷媒を、第１ガス側連通空間と第２ガス側連通空間と上部ガス側連通空間とに分流して送るように、ガスヘッダ集合管に接続されている。

立設された液ヘッダ集合管及びガスヘッダ集合管と、上下に並ぶ複数の熱交換部に区分された複数の扁平管と、を有する熱交換器においては、下から１段目の第１熱交換部及びこれに対応する第１ガス側連通空間だけでなく、下から２段目の第２熱交換部及びこれに対応する上部ガス側連通空間の下部にも液状態の冷媒が溜まりやすい。

そこで、ここでは、上記のように、ガスヘッダ集合管の内部空間を、第１ガス側連通空間と上部ガス側連通空間との間に下から２段目の第２熱交換部に対応する第２ガス側連通空間が形成されるようにさらに仕切り、ガス側分流部材を、第１ガス側連通空間及び上部ガス側連通空間だけでなく、第２ガス側連通空間にも分流して送るものにしている。このため、ここでは、逆サイクル除霜運転時に、液状態の冷媒が最も溜まりやすい第１熱交換部に対応する第１ガス側連通空間と、第１熱交換部の次に液状態の冷媒が溜まりやすい第２熱交換部に対応する第２ガス側連通空間と、上部ガス側連通空間と、に分流して冷媒を送ることができる。

これにより、ここでは、圧縮機、室内熱交換器、膨張機構及び室外熱交換器を有しており、暖房運転と逆サイクル除霜運転とを切り換えて行うことが可能な空気調和装置において、室外熱交換器の除霜時間の短縮をさらに図ることができる。

第４の観点にかかる空気調和装置は、第３の観点にかかる空気調和装置において、ガス側分流部材が、逆サイクル除霜運転時に圧縮機から送られる冷媒を、第２ガス側連通空間に分流する位置よりも上流側の位置で、第１ガス側連通空間に分流するように、かつ、上部ガス側連通空間に分流する位置よりも上流側の位置で、第２ガス側連通空間に分流するように、形成されている。

ここでは、上記のように、逆サイクル除霜運転時に、圧縮機から送られる冷媒を、下側のガス側連通空間から順に分流させることができる。このため、ここでは、逆サイクル除霜運転時に、圧縮機から送られる冷媒を、液状態の冷媒が最も溜まりやすい第１ガス側連通空間、第１ガス側連通空間の次に溜まりやすい第２ガス側連通空間の順に、優先的に送ることができる。

第５の観点にかかる空気調和装置は、第１〜第４の観点にかかる空気調和装置において、ガス側分流部材が、逆サイクル除霜運転時に圧縮機から送られる冷媒を、上部ガス側連通空間の下部に送るように、ガスヘッダ集合管に接続されている。

立設された液ヘッダ集合管及びガスヘッダ集合管と、上下に並ぶ複数の熱交換部に区分された複数の扁平管と、を有する熱交換器においては、上部ガス側連通空間の下部にも液状態の冷媒がいくらか溜まるため、上部ガス側連通空間の上部に対応する熱交換部に比べて、上部ガス側連通空間の下部に対応する熱交換部に冷媒が流れにくい。

そこで、ここでは、上記のように、ガス側分流部材を、逆サイクル除霜運転時に圧縮機から送られる冷媒を、上部ガス側連通空間の下部に送るように、ガスヘッダ集合管に接続している。

これにより、ここでは、逆サイクル除霜運転時に圧縮機から送られる冷媒が、上部ガス側連通空間の下部に対応する熱交換部に流れやすくなり、室外熱交換器の除霜時間の短縮に寄与することができる。

以上の説明に述べたように、本発明によれば、圧縮機、室内熱交換器、膨張機構及び室外熱交換器を有しており、暖房運転と逆サイクル除霜運転とを切り換えて行うことが可能な空気調和装置において、逆サイクル除霜運転時に、液状態の冷媒が最も溜まりやすい第１熱交換部に対応する第１ガス側連通空間と、上部ガス側連通空間と、に分流して冷媒を送るようにして、室外熱交換器の除霜時間の短縮を図ることができる。

本発明の一実施形態にかかる空気調和装置の概略構成図である。 室外熱交換器の概略構成図である。 図２の熱交換部の部分拡大図である。 逆サイクル除霜運転時のガス側分流部材及びガスヘッダ集合管付近の冷媒の流れを説明する図である。 変形例にかかる室外熱交換器の概略構成図である。 変形例にかかる逆サイクル除霜運転時のガス側分流部材及びガスヘッダ集合管付近の冷媒の流れを説明する図である。

以下、本発明にかかる空気調和装置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、本発明にかかる空気調和装置の具体的な構成は、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、室外ユニット２と室内ユニット３ａ、３ｂとを接続する液冷媒連絡管４及びガス冷媒連絡管５と、室外ユニット２及び室内ユニット３ａ、３ｂの構成機器を制御する制御部２３と、を有している。そして、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、膨張機構としての室外膨張弁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、膨張機構としての室内膨張弁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。

制御部２３は、室外ユニット２や室内ユニット３ａ、３ｂに設けられた制御基板等（図示せず）が通信接続されることによって構成されている。尚、図１においては、便宜上、室外ユニット２や室内ユニット３ａ、３ｂとは離れた位置に図示している。制御部２３は、空気調和装置１（ここでは、室外ユニット２や室内ユニット３ａ、３ｂ）の構成機器８、１０、１２、１５、３１ａ、３１ｂ、３３ａ、３３ｂの制御、すなわち、空気調和装置１全体の運転制御を行うようになっている。

（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では、圧縮機８、室外熱交換器１１、室外膨張弁１２及び室内膨張弁３１ａ、３１ｂ、室内熱交換器３２ａ、３２ｂの順に冷媒を循環させる冷房運転と、圧縮機８、室内熱交換器３２ａ、３２ｂ、室内膨張弁３１ａ、３１ｂ及び室外膨張弁１２、室外熱交換器１１の順に冷媒を循環させる暖房運転と、が行われる。また、暖房運転時においては、室外熱交換器１１に付着した霜を融解させるための除霜運転が行われる。ここでは、冷房運転時と同様に、圧縮機８、室外熱交換器１１、室外膨張弁１２及び室内膨張弁３１ａ、３１ｂ、室内熱交換器３２ａ、３２ｂの順に冷媒を循環させる逆サイクル除霜運転が行われる。尚、冷房運転、暖房運転及び逆サイクル除霜運転は、制御部２３によって行われる。

冷房運転時には、四路切換弁１０が室外放熱状態（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が室外蒸発状態（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。

上記の暖房運転時において、室外熱交換器１１における冷媒の温度が所定温度よりも低くなる等によって室外熱交換器１１における着霜が検知された場合、すなわち、室外熱交換器１１の除霜を開始する条件に達した場合には、室外熱交換器１１に付着した霜を融解させる逆サイクル除霜運転を行う。

逆サイクル除霜運転は、冷房運転時と同様に、四路切換弁２２を室外放熱状態（図１の実線で示される状態）に切り換えて室外熱交換器１１を冷媒の放熱器として機能させることによって行われる。これにより、室外熱交換器１１に付着した霜を融解させることができる。逆サイクル除霜運転は、除霜前における暖房運転の状態等を考慮して設定された除霜時間が経過するまで、又は、室外熱交換器１１における冷媒の温度が所定温度よりも高くなる等によって室外熱交換器１１における除霜が完了したものと判定されるまで、行われ、その後、暖房運転に復帰する。尚、逆サイクル除霜運転時の冷媒回路１０における冷媒の流れは、冷房運転と同様であるため、ここでは説明を省略する。

（３）室外熱交換器の構成
図２は、室外熱交換器１１の概略構成図である。図３は、図２の熱交換部６０Ａ〜６０Ｐの部分拡大図である。図４は、逆サイクル除霜運転時のガス側分流部材７５及びガスヘッダ集合管８０付近の冷媒の流れを説明する図である。

室外熱交換器１１は、冷媒と室外空気との熱交換を行う熱交換器であり、主として、ガスヘッダ集合管８０と、液ヘッダ集合管９０と、複数の扁平管６３と、複数のフィン６４と、を有している。ここでは、ガスヘッダ集合管８０、液ヘッダ集合管９０、扁平管６３及びフィン６４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ており、互いにロウ付け等によって接合されている。

ガスヘッダ集合管８０及び液ヘッダ集合管９０はいずれも、縦長中空の円筒形状の部材である。ガスヘッダ集合管８０は、室外熱交換器１１の一端側（ここでは、図２の左端側）に立設されており、液ヘッダ集合管９０は、室外熱交換器１１の他端側（ここでは、図２の右端側）に立設されている。ガスヘッダ集合管８０は、暖房運転時に圧縮機８（図１参照）の吸入側に接続され、かつ、冷房運転時や逆サイクル除霜運転時に圧縮機８（図１参照）の吐出側に接続される。液ヘッダ集合管９０は、冷房運転時、暖房運転時及び逆サイクル除霜運転時に室外膨張弁１２（図１参照）に接続される。

扁平管６３は、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通路６３ｂを有する扁平多穴管である。扁平管６３は、上下に複数配列されており、両端がガスヘッダ集合管８０及び液ヘッダ集合管９０に接続されている。フィン６４は、隣り合う扁平管６３の間を空気が流れる複数の通風路に区画しており、複数の扁平管６３を差し込めるように、水平に細長く延びる複数の切り欠き６４ａが形成されている。フィン６４の切り欠き６４ａの形状は、扁平管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３参照）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。

室外熱交換器１１では、複数の扁平管６３が上下に並ぶ複数（ここでは、１６個）の熱交換部６０Ａ〜６０Ｐに区分されている。具体的には、ここでは、下から上に向かって順に、第１熱交換部６０Ａ、第２熱交換部６０Ｂ・・・第１５熱交換部６０Ｏ、第１６熱交換部６０Ｐが形成されている。各熱交換部６０Ａ〜６０Ｐは、複数の扁平管６３を有している。

液ヘッダ集合管９０は、その内部空間が複数の仕切板９１によって上下に仕切られることで、各熱交換部６０Ａ〜６０Ｐに対応する液側連通空間９２Ａ〜９２Ｐが形成されるように上下に仕切られている。液ヘッダ集合管９０には、暖房運転時に室外膨張弁１２（図１参照）から送られる冷媒を、各液側連通空間９２Ａ〜９２Ｂに分流して送る液側分流部材７０が接続されている。

液側分流部材７０は、冷媒管２０に接続される液側冷媒分流器７１と、液側冷媒分流器７１から延びており各液側出入口連通空間９２Ａ〜９２Ｐに接続される液側冷媒分流管７２Ａ〜７２Ｐと、を有している。

ガスヘッダ集合管８０は、その内部空間が仕切板８１によって、下から１段目の熱交換部である第１熱交換部６０Ａに対応する第１ガス側連通空間８３Ａと、第１熱交換部６０Ａよりも上段側の複数の熱交換部６０Ｂ〜６０Ｐに共通して対応する上部ガス側連通空間８４と、が形成されるように上下に仕切られている。ガスヘッダ集合管８０には、冷房運転時や逆サイクル除霜運転時に圧縮機８（図１参照）から送られる冷媒を、第１ガス側連通空間８３Ａと上部ガス側連通空間８４とに分流して送るガス側分流部材７５が接続されている。

ガス側分流部材７５は、冷媒管１９に接続されるガス側冷媒分流母管７６と、ガス側冷媒分流母管７６から延びており第１ガス側連通空間８３Ａ及び上部ガス側連通空間８４に接続されるガス側冷媒分流枝管７７Ａ、７８と、を有している。ガス側分流部材７５は、室外熱交換器１１の下部に配置されている。冷媒分流母管７６は、ガスヘッダ集合管８０の下部に沿って立設されている。冷媒分流母管７６の下端部には、冷媒管１９が接続されており、冷媒分流母管７６の冷媒管１９が接続された部分よりも上側の部分には、ガス側冷媒分流枝管７７Ａが接続されており、冷媒分流母管７６のガス側冷媒分流枝管７７Ａが接続された部分よりも上側の部分には、ガス側冷媒分流枝管７８が接続されている。このように、ガス側分流部材７５は、冷房運転時や逆サイクル除霜運転時に圧縮機８（図１参照）から送られる冷媒を、上部ガス側連通空間８４に分流する位置よりも上流側の位置で、第１ガス側連通空間８３Ａに分流するように、形成されている。ガス側冷媒分流枝管７８は、上部ガス側連通空間８４の下部の第２熱交換部６０Ｂに対応する位置に接続されている。このように、ガス側分流部材７５は、冷房運転時や逆サイクル除霜運転時に圧縮機８（図１参照）から送られる冷媒を、上部ガス側連通空間８４の下部に送るように、ガスヘッダ集合管８０に接続されている。

次に、上記の構成を有する室外熱交換器１１における冷媒の流れについて説明する。

暖房運転時には、室外熱交換器１１は、室外膨張弁１２（図１参照）において減圧された冷媒の蒸発器として機能する。

室外膨張弁１２（図１参照）において減圧された冷媒は、冷媒管２０を通じて液側分流部材７０に送られる。液側冷媒分流部材７０に送られた冷媒は、液側冷媒分流器７１から各液側冷媒分流管７２Ａ〜７２Ｐに分流されて、液ヘッダ集合管９０の各液側連通空間９２Ａ〜９２Ｐに送られる。

各液側連通空間９２Ａ〜９２Ｐに送られた冷媒は、対応する熱交換部６０Ａ〜６０Ｐを構成する扁平管６３に分流される。各扁平管６３に送られた冷媒は、その通路６３ｂを流れる間に室外空気との熱交換によって蒸発する。そして、熱交換部６０Ａを構成する扁平管６３を流れる冷媒は、熱交換部６０Ａに対応するガスヘッダ集合管８０の第１ガス側連通空間８３Ａにおいて合流する。また、各熱交換部６０Ｂ〜６０Ｐを構成する扁平管６３を流れる冷媒は、熱交換部６０Ｂ〜６０Ｐに対応するガスヘッダ集合管８０の上部ガス側連通空間８４において合流する。すなわち、冷媒は、熱交換部６０Ａ〜６０Ｐを通過するのである。

第１ガス側連通空間８３Ａに送られた冷媒は、ガス側冷媒分流部材７５のガス側冷媒分流枝管７７Ａに送られ、上部ガス側連通空間８４に送られた冷媒は、ガス側冷媒分流部材７５のガス側冷媒分流枝管７８に送られて、ガス側冷媒分流母管７６において合流する。ガス側冷媒分流母管７６において合流した冷媒は、冷媒管１９（図１参照）を通じて圧縮機８（図１参照）の吸入側に送られる。

逆サイクル除霜運転時には、室外熱交換器１１は、圧縮機８（図１参照）から吐出された冷媒の放熱器として機能する。但し、逆サイクル除霜運転は、暖房運転を一時的に休止して開始されるため、室外熱交換器１１の下部に液状態の冷媒が溜まった状態になっている（図４参照）。

圧縮機８（図１参照）から吐出された冷媒は、冷媒管１９を通じてガス側分流部材７５に送られる。ガス側分流部材７５に送られた冷媒は、ガス側冷媒分流母管７６からガス側冷媒分流枝管７７Ａ、７８に分流されて、ガスヘッダ集合管８０のガス側連通空間８３Ａ、８４に送られる。より具体的には、冷媒は、冷媒管１９からガス側冷媒分流母管７６の下端部に送られ、ガス側冷媒分流母管７６の内部を上方に向かって流れる。そして、ガス側冷媒分流母管７６の内部を流れる冷媒は、先に、上流側に位置するガス側冷媒分流枝管７７Ａに分流され、次に、ガス側冷媒分流枝管７８に分流される。

第１ガス側連通空間８３Ａに送られた冷媒は、対応する熱交換部６０Ａを構成する扁平管６３に分流される。このとき、第１ガス側連通空間８３Ａの内部には、図４に示すように、液状態の冷媒が溜まっているため、この液状態の冷媒が流れ抵抗になっている。しかし、ここでは、上記のように、第１ガス側連通空間８３Ａと上部ガス側連通空間８４との上下間に仕切板８１を配置することで、第１ガス側連通空間８３Ａとその上段側の上部ガス側連通空間８４とを上下に仕切るようにしているため、熱交換部６０Ａに冷媒を流すことができる。そして、各扁平管６３に送られた冷媒は、その通路６３ｂを流れる間に熱交換部６０Ａに付着した霜を融解させつつ放熱し、液ヘッダ集合管９０の各液側連通空間９２Ａにおいて合流する。

また、上部ガス側連通空間８４に送られた冷媒は、対応する熱交換部６０Ｂ〜６０Ｐを構成する扁平管６３に分流される。このとき、上部ガス側連通空間８４の下部には、図４に示すように、液状態の冷媒がいくらか溜まっているため、この液状態の冷媒が流れ抵抗になって、上部ガス側連通空間８４の上部に対応する熱交換部６０Ｃ〜６０Ｐに比べて、上部ガス側連通空間８４の下部に対応する熱交換部６０Ｂに冷媒が流れにくくなっている。しかし、ここでは、上記のように、ガス側冷媒分流枝管７８を上部ガス側連通空間８４の下部に接続することで、上部ガス側連通空間８４の下部に冷媒を送るようにしているため、熱交換部６０Ｂに冷媒が流れやすくできる。そして、各扁平管６３に送られた冷媒は、その通路６３ｂを流れる間に熱交換部６０Ｂ〜６０Ｐに付着した霜を融解させつつ放熱し、各熱交換部６０Ｂ〜６０Ｐに対応する液ヘッダ集合管９０の各液側連通空間９２Ｂ〜９２Ｐにおいて合流する。すなわち、冷媒は、熱交換部６０Ａ〜６０Ｐを通過するのである。

各液側連通空間９２Ａ〜９２Ｐに送られた冷媒は、液側冷媒分流部材７０の液側冷媒分流管７２Ａ〜７２Ｐに送られて、液側冷媒分流器７１において合流する。液側冷媒分流器７１において合流した冷媒は、冷媒管２０を通じて室外膨張弁１２（図１参照）に送られる。

冷房運転時には、室外熱交換器１１は、圧縮機８（図１参照）から吐出された冷媒の放熱器として機能する。尚、冷房運転時の室外熱交換器１１における冷媒の流れは、逆サイクル除霜運転時と同様であるため、ここでは説明を省略する。但し、逆サイクル除霜運転時とは異なり、冷媒は、霜を融解させるのではなく、室外空気との熱交換によって放熱することになる。

（４）特徴
本実施形態の空気調和装置１には、以下のような特徴がある。

＜Ａ＞
ここでは、上記のように、暖房運転と逆サイクル除霜運転とを切り換えて行うことが可能な空気調和装置１において、室外熱交換器１１として、立設された液ヘッダ集合管９０及びガスヘッダ集合管８０と、上下に並ぶ複数の熱交換部６０Ａ〜６０Ｐに区分された複数の扁平管６３と、を有する熱交換器を採用している。そして、ここでは、上記のように、ガスヘッダ集合管８０の内部空間を、下から１段目の第１熱交換部６０Ａに対応する第１ガス側連通空間８３Ａと、その上段側の複数の熱交換部６０Ｂ〜６０Ｐに共通して対応する上部ガス側連通空間８４と、が形成されるように上下に仕切り、ガスヘッダ集合管８０に、逆サイクル除霜運転時に圧縮機８から送られる冷媒を、第１ガス側連通空間８３Ａと上部ガス側連通空間８４とに分流して送るガス側分流部材７５を接続している。このため、ここでは、逆サイクル除霜運転時に、液状態の冷媒が最も溜まりやすい第１熱交換部６０Ａに対応する第１ガス側連通空間８３Ａと、上部ガス側連通空間８４と、に分流して冷媒を送ることができる。

このとき、第１ガス側連通空間８３Ａと上部ガス側連通空間８４とが仕切られていなければ、第１ガス側連通空間８３Ａに送られた冷媒の多くが、第１熱交換部６０Ａを構成する扁平管６３や第１ガス側連通空間８３Ａに溜まった液状態の冷媒が抵抗になって、上側の上部ガス側連通空間８４に吹き抜けてしまう。すると、すべての熱交換部に共通の単一のガス側連通空間が形成されたガスヘッダ集合管を有する熱交換器を採用する場合と同様に、第１熱交換部６０Ａに冷媒が流れにくく、第１熱交換部６０Ａよりも上側に位置する上部ガス側連通空間８４に対応する複数の熱交換部６０Ｂ〜６０Ｐに冷媒が流れやすくなるため、第１熱交換部６０Ａの除霜に時間がかかるという問題を解消することができない。

しかし、ここでは、第１ガス側連通空間８３Ａと上部ガス側連通空間８４とが仕切られているため、第１熱交換部６０Ａを構成する扁平管６３や第１ガス側連通空間８３Ａに液状態の冷媒が溜まっていても、上側の上部ガス側連通空間８４に冷媒を吹き抜けさせることなく、第１熱交換部６０Ａに冷媒を流すことができる。このため、ここでは、第１熱交換部６０Ａの除霜を確実に行うことができ、第１熱交換部６０Ａの除霜に時間がかかるという問題を解消することができる。また、上部ガス側連通空間８４にも液状態の冷媒がいくらか溜まるが、第１ガス側連通空間８３Ａと上部ガス側連通空間８４とが仕切られていることによって、この上部ガス側連通空間８４に溜まった液状態の冷媒が第１ガス側連通空間８３Ａに流入することもなくなるため、冷媒が第１熱交換部６０Ａに流れにくくなる原因となる液状態の冷媒を減らすことができる。

これにより、ここでは、圧縮機８、室内熱交換器３２ａ、３２ｂ、膨張機構（室外膨張弁１２）及び室外熱交換器１１を有しており、暖房運転と逆サイクル除霜運転とを切り換えて行うことが可能な空気調和装置１において、室外熱交換器１１の除霜時間の短縮を図ることができる。

＜Ｂ＞
また、ここでは、上記のように、逆サイクル除霜運転時に、圧縮機８から送られる冷媒を、下側のガス側連通空間８３Ａ、８４から順に分流させるようにしている。このため、ここでは、逆サイクル除霜運転時に、圧縮機８から送られる冷媒を、液状態の冷媒が最も溜まりやすい第１ガス側連通空間８３Ａに優先的に送ることができる。

＜Ｃ＞
また、ここでは、上記のように、ガス側分流部材７５を、逆サイクル除霜運転時に圧縮機８から送られる冷媒を、上部ガス側連通空間８４の下部に送るように、ガスヘッダ集合管８０に接続している。

これにより、ここでは、逆サイクル除霜運転時に圧縮機８から送られる冷媒が、上部ガス側連通空間８４の下部に対応する熱交換部６０Ｂに流れやすくなり、室外熱交換器１１の除霜時間の短縮に寄与することができる。

（５）変形例
上記実施形態のような、立設された液ヘッダ集合管９０及びガスヘッダ集合管８０と、上下に並ぶ複数の熱交換部６０Ａ〜６０Ｐに区分された複数の扁平管６３と、を有する室外熱交換器１１においては、下から１段目の第１熱交換部６０Ａ及びこれに対応する第１ガス側連通空間８３Ａだけでなく、下から２段目の第２熱交換部６０Ｂ及びこれに対応する上部ガス側連通空間の下部にも液状態の冷媒が溜まりやすい（図４参照）。

そこで、ここでは、図５及び図６に示すように、ガスヘッダ集合管８０の内部空間を、第１ガス側連通空間８３Ａと上部ガス側連通空間８４との間に下から２段目の第２熱交換部６０Ｂに対応する第２ガス側連通空間８３Ｂが形成されるようにさらに仕切り、ガス側分流部材７５を、第１ガス側連通空間８３Ａ及び上部ガス側連通空間８４だけでなく、第２ガス側連通空間８３Ｂにも分流して送るものにしている。すなわち、ガスヘッダ集合管８０は、仕切板８１よりも上側の内部空間（第１ガス側連通空間８３Ａを除く内部空間）が仕切板８２によって、下から２段目の熱交換部である第２熱交換部６０Ｂに対応する第２ガス側連通空間８３Ｂと、第２熱交換部６０Ｂよりも上段側の複数の熱交換部６０Ｃ〜６０Ｐに共通して対応する上部ガス側連通空間８４と、が形成されるように上下にさらに仕切られている。そして、ガス側分流部材７５は、第１ガス側連通空間８３Ａ及び上部ガス側連通空間８４に接続されるガス側冷媒分流枝管７７Ａ、７８だけでなく、第２ガス側連通空間８３Ｂに接続されるガス側冷媒分流枝管７７Ｂをさらに有している。

このため、ここでは、逆サイクル除霜運転時に、液状態の冷媒が最も溜まりやすい第１熱交換部６０Ａに対応する第１ガス側連通空間８３Ａと、第１熱交換部６０Ａの次に液状態の冷媒が溜まりやすい第２熱交換部６０Ｂに対応する第２ガス側連通空間８３Ｂと、上部ガス側連通空間８４と、に分流して冷媒を送ることができる。

これにより、ここでは、圧縮機８、室内熱交換器３２ａ、３２ｂ、膨張機構（室外膨張弁１２）及び室外熱交換器１１を有しており、暖房運転と逆サイクル除霜運転とを切り換えて行うことが可能な空気調和装置１において、室外熱交換器１１の除霜時間の短縮をさらに図ることができる。

また、ここでは、図５及び図６に示すように、ガス側分流部材７５は、逆サイクル除霜運転時に圧縮機８から送られる冷媒を、第２ガス側連通空間８３Ｂに分流する位置よりも上流側の位置で、第１ガス側連通空間８３Ａに分流するように、かつ、上部ガス側連通空間８４に分流する位置よりも上流側の位置で、第２ガス側連通空間８３Ｂに分流するように、形成されている。すなわち、冷媒分流母管７６のガス側冷媒分流枝管７７Ａが接続された部分とガス側冷媒分流枝管７８が接続された部分との上下間の部分には、ガス側冷媒分流枝管７７Ｂがさらに接続されている。

ここでは、上記のように、逆サイクル除霜運転時に、圧縮機８から送られる冷媒を、下側のガス側連通空間８３Ａ、８３Ｂ、８４から順に分流させることができる。このため、ここでは、逆サイクル除霜運転時に、圧縮機８から送られる冷媒を、液状態の冷媒が最も溜まりやすい第１ガス側連通空間８３Ａ、第１ガス側連通空間８３Ａの次に溜まりやすい第２ガス側連通空間８３Ｂの順に、優先的に送ることができる。

また、ここでは、図５及び図６に示すように、ガス側分流部材７５を、逆サイクル除霜運転時に圧縮機８から送られる冷媒を、上部ガス側連通空間８４の下部に送るように、ガスヘッダ集合管８０に接続している。

これにより、ここでは、逆サイクル除霜運転時に圧縮機８から送られる冷媒が、上部ガス側連通空間８４の下部に対応する熱交換部６０Ｃに流れやすくなり、室外熱交換器１１の除霜時間の短縮に寄与することができる。

本発明は、圧縮機、室内熱交換器、膨張機構及び室外熱交換器を有しており、暖房運転と逆サイクル除霜運転とを切り換えて行うことが可能な空気調和装置、に対して、広く適用可能である。

１ 空気調和装置
８ 圧縮機
１１ 室外熱交換器
１２ 室外膨張弁（膨張機構）
３２ａ、３２ｂ 室内熱交換器
６０Ａ〜６０Ｐ 熱交換部
６３ 扁平管
７０ 液側分流部材
７５ ガス側分流部材
８０ ガスヘッダ集合管
８３Ａ 第１ガス側連通空間
８３Ｂ 第２ガス側連通空間
８４ 上部ガス側連通空間
９０ 液ヘッダ集合管
９２Ａ〜９２Ｐ 液側連通空間

国際公開第２０１３／１６０９５２号

Claims (5)

1. 圧縮機（８）、室内熱交換器（３２ａ、３２ｂ）、膨張機構（１２）及び室外熱交換器（１１）を有しており、前記圧縮機、前記室内熱交換器、前記膨張機構、前記室外熱交換器の順に冷媒を循環させる暖房運転と、前記圧縮機、前記室外熱交換器、前記膨張機構、前記室内熱交換器の順に前記冷媒を循環させる逆サイクル除霜運転と、を切り換えて行うことが可能な空気調和装置において、
   前記室外熱交換器は、前記冷媒と空気との熱交換を行う熱交換器であって、
   立設されており、前記暖房運転時に前記圧縮機の吸入側に接続され、かつ、前記逆サイクル除霜運転時に前記圧縮機の吐出側に接続されるガスヘッダ集合管（８０）と、
   立設されており、前記暖房運転時及び前記逆サイクル除霜運転時に前記膨張機構に接続される液ヘッダ集合管（９０）と、
   上下に配列されるとともに内部に前記冷媒の通路が形成されており、前記ガスヘッダ集合管及び前記液ヘッダ集合管に接続された複数の扁平管（６３）と、
   を有しており、
   複数の前記扁平管は、上下に並ぶ複数の熱交換部（６０Ａ〜６０Ｐ）に区分されており、
   前記液ヘッダ集合管の内部空間は、前記各熱交換部に対応する液側連通空間（９２Ａ〜９２Ｐ）が形成されるように上下に仕切られており、
   前記液ヘッダ集合管には、前記暖房運転時に前記膨張機構から送られる前記冷媒を、前記各液側連通空間に分流して送る液側分流部材（７０）が接続されており、
   前記ガスヘッダ集合管の内部空間は、下から１段目の前記熱交換部である第１熱交換部（６０Ａ）に対応する第１ガス側連通空間（８３Ａ）と、前記第１熱交換部よりも上段側の複数の前記熱交換部（６０Ｂ〜６０Ｐ）に共通して対応する上部ガス側連通空間（８４）と、が形成されるように上下に仕切られており、
   前記ガスヘッダ集合管には、前記逆サイクル除霜運転時に前記圧縮機から送られる前記冷媒を、前記第１ガス側連通空間と前記上部ガス側連通空間とに分流して送るガス側分流部材（７５）が接続されている、
   空気調和装置（１）。
2. 前記ガス側分流部材は、前記逆サイクル除霜運転時に前記圧縮機から送られる前記冷媒を、前記上部ガス側連通空間に分流する位置よりも上流側の位置で、前記第１ガス側連通空間に分流するように、形成されている、
   請求項１に記載の空気調和装置。
3. 前記ガスヘッダ集合管の内部空間は、前記第１ガス側連通空間と前記上部ガス側連通空間との間に、下から２段目の前記熱交換部である第２熱交換部（６０Ｂ）に対応する第２ガス側連通空間（８３Ｂ）がさらに形成されるように上下に仕切られており、
   前記ガス側分流部材は、前記逆サイクル除霜運転時に前記圧縮機から送られる前記冷媒を、前記第１ガス側連通空間と前記第２ガス側連通空間と前記上部ガス側連通空間とに分流して送るように、前記ガスヘッダ集合管に接続されている、
   請求項１に記載の空気調和装置。
4. 前記ガス側分流部材は、前記逆サイクル除霜運転時に前記圧縮機から送られる前記冷媒を、前記第２ガス側連通空間に分流する位置よりも上流側の位置で、前記第１ガス側連通空間に分流するように、かつ、前記上部ガス側連通空間に分流する位置よりも上流側の位置で、前記第２ガス側連通空間に分流するように、形成されている、
   請求項３に記載の空気調和装置。
5. 前記ガス側分流部材は、前記逆サイクル除霜運転時に前記圧縮機から送られる前記冷媒を、前記上部ガス側連通空間の下部に送るように、前記ガスヘッダ集合管に接続されている、
   請求項１〜４のいずれか１項に記載の空気調和装置。

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