JP2018169053A - 熱交換器およびそれを用いた空気調和機 - Google Patents

Abstract

【課題】熱ロスと圧力損失を低減した熱交換器を提供すること。【解決手段】熱交換器５であって、一端部４４１Ａがフィン４３０Ａの一方から突出し、他端部４４２Ａが他方から突出した複数の伝熱管４４０Ａを備え、一方の伝熱管４４０Ａの一端部４４１Ａと、一方の伝熱管４４０Ａと隣り合う他方の伝熱管４４０Ａの他端部４４２Ａとが接続部４５０Ａによって接続されている。これにより、熱交換器内において冷媒の流れる向きが１８０度変えられるのを防ぎ、且つ、熱交換器内において隣接する冷媒流路を流れる冷媒間での熱交換を抑えることができ、圧力損失と熱ロスを低減できる。【選択図】図３

Description

本発明は、熱交換器およびそれを用いた空気調和機に関する。

空気調和機に搭載される室内熱交換器として、フィンチューブ型熱交換器が用いられるのが一般的である。

特許文献1には、フィンチューブ型熱交換器を内部に搭載した天井埋め込み型室内機が開示されている。この熱交換器は、1回以上折り曲げられて室内機の内部に設けられた送風機を囲むように配置されている。

また、特許文献２には、フィンチューブ型熱交換器を内部に搭載した上吹き型室外機が開示されている。この熱交換器は、1回以上折り曲げられて室外機の内部に設けられた圧縮機等を囲むように配置されている。

フィンチューブ型熱交換器は、Ｕ字状に１８０度折り曲げ加工された折り曲げ部を有する複数の伝熱管と、伝熱管と交差するアルミ製のフィンと、２つの伝熱管の端部同士を接続するベンド管とを備えて構成される。

熱交換器は、伝熱管の内部を循環する冷媒とフィンの間を通過する空気との間で熱交換させる。図９（Ｂ）及び図４を用いて従来の熱交換器４００Ｚを説明する。熱交換器４００Ｚの入口から流入した冷媒は、ヘアピン管４１０Ｚの直進部４１１Ｚの往路を直進しながら空気と熱交換して、折り曲げ部４１２Ｚに流入する。折り曲げ部４１２Ｚに流入した冷媒は、折り曲げ部４１２Ｚによって流れる向きを１８０度変えて伝熱管４１１Ｚの復路を直進しながら空気と熱交換して、ベンド管４２０Ｚに流入する。ベンド管４２０Ｚに流入した冷媒は、ベンド管４２０Ｚによって流れる向きを１８０度変えて他のヘアピン管４１０Ｚに流入する。このように、熱交換器４００Ｚに内部において、冷媒は蛇行状の流路を流れている。このとき、以下の問題が生じる。

凝縮器内を流れる冷媒は、二相状態となる凝縮器の中間部分では温度変化はないが、単相状態となる凝縮器の入口側と凝縮器の出口側では温度変化が生じており、特にガス相となる入口側は温度変化が激しい。従来の熱交換器４００Ｚは蛇行状の流路を持つ。そのため、従来の熱交換器４００Ｚは、図４（Ａ）に示すように、ヘアピン管４１０Ｚの直進部４１１Ｚの往路と復路が隣接して配置されている。凝縮器として用いられた場合、冷媒が最初に流入するヘアピン管４１０Ｚの直進部４１１Ｚの往路の入口の冷媒温度ＴＺ１は、図４（Ｂ）に示すように熱交換器４００Ｚに流入したばかりの高温のガス冷媒（図２のａ）が流れるため高い温度を示す。冷媒が最初に流入するヘアピン管４１０Ｚの折り曲げ部４１２Ｚの冷媒温度ＴＺ２は、冷媒は直進部４１１Ｚの往路で空気によって冷却されＴＺ１より低い温度を示す。直進部４１１Ｚの復路の出口の冷媒温度ＴＺ３は、流れる冷媒が直進部４１１Ｚの復路で空気によって更に冷却されるため、ＴＺ２より低い温度を示す。その結果、ＴＺ１とＴＺ３との温度差がΔＴＺとなる。この温度差ΔＴＺが大きいと、その分直進部４１１Ｚの往路の入口を流れる冷媒と直進部４１１Ｚの復路の出口を流れる冷媒との間で熱交換してしまい、空気との熱交換量が減少する。つまり、従来の熱交換器４００Ｚでは熱ロスが発生してしまう。

また、上述した従来の熱交換器４００Ｚは、ヘアピン管４１０Ｚの折り曲げ部４１２Ｚやベンド管４２０Ｚ内部で冷媒の流れの向きが１８０度変えられるので、圧力損失が増大する。

特開２００４−１４４４２９号公報 特開２００４−０７６５２１号公報

そこで、本発明は、上記の問題点に鑑みなされたものであって、熱ロスと圧力損失を低減した熱交換器を提供することを目的とする。

本発明は上記目的を達成するために提案されたものであり、請求項１に記載の発明は、フィンと、前記フィンを貫通する伝熱管とを有し、前記伝熱管は複数の冷媒流路を形成し、前記複数の冷媒流路のうち、隣接する冷媒流路は直列に連続するとともに、同じ方向に冷媒が流れるように形成されていることを特徴とする。この構成によれば、熱交換器内において冷媒の流れが１８０度変えられるのを防ぎ、且つ、熱交換器内において冷媒間での熱交換を低減することができる。

請求項２の発明は、請求項１に記載の熱交換器において、前記複数の冷媒流路は、一端と他端が近接して配置されていることを特徴とする。

請求項３の発明は、請求項１または２に記載の熱交換器において、前記複数の冷媒流路のうち、隣接する冷媒流路は直列に連続するとともに、同じ方向に冷媒が流れるように形成されている順方向流路領域と、前記複数の冷媒流路のうち、隣接する冷媒流路は直列に連続するとともに、反対方向に冷媒が流れるように形成されている蛇行流路領域と、を有し、冷媒の入口側に前記順方向流路領域が設けられていることを特徴とする。この構成によれば、溶接箇所の増加を最低限に抑えつつ、熱交換器内入口側において冷媒間での熱交換を抑えることができる。

請求項４の発明は、請求項１ないし３のいずれか一つに記載の熱交換器において、冷媒の出口側に前記順方向流路領域が設けられていることを特徴とする。この構成によれば、溶接箇所の増加を最低限に抑えつつ、熱交換器内入口側及び出口側において冷媒間での熱交換を抑えることができる。

本発明によれば、熱ロスと圧力損失を低減した熱交換器を提供することができる。

本発明の実施形態に係る熱交換器が適用された空気調和機の構成を示す説明図である。 本発明の実施形態に係る熱交換器が適用された空気調和機の各部の冷媒の温度と圧力の状態を示すモリエル線図である。 （Ａ）は、本発明の実施形態に係る熱交換器が適用された室内機の内部平面図であり、（Ｂ）は、当該熱交換器の内部に設けられた熱交換器の斜視図である。 （Ａ）は、従来の熱交換器の断面概略図であり、（Ｂ）は、当該熱交換器の各部の冷媒の温度の状態を表すグラフである。 （Ａ）は、本発明の実施形態に係る熱交換器の断面概略図であり、（Ｂ）は、当該熱交換器の各部の冷媒の温度の状態を表すグラフである。 本発明の第２の実施形態に係る熱交換器の斜視図である。 本発明の第３の実施形態に係る熱交換器の斜視図である。 本発明の第４の実施形態に係る熱交換器の斜視図である。 （Ａ）は、従来の熱交換器が適用された室内機の内部平面図であり、（Ｂ）は、当該熱交換器の内部に設けられた熱交換器の斜視図である。

以下、本発明に係る好適な実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、実施形態の説明の全体を通じて同じ要素には同じ符号を付して説明する。

図１は、本発明の実施形態に係る熱交換器が適用された空気調和機の構成を示す説明図である。図１に示すように、空気調和機１は、室内機２と室外機３とを備えている。室内機２には室内機用の熱交換器４が設けられ、室外機３には室外機用の熱交換器５の他に、圧縮機６、膨張弁７、四方弁８等が設けられている。以下、図1及び図２を用いて、空気調和機１の内部に循環する冷媒の暖房運転中及び冷房運転中の状態について説明する。

暖房運転時には、室外機３の圧縮機６から吐出した高温高圧のガス冷媒（図２のａ）が四方弁８を介して室内機２の熱交換器４に流入する。熱交換器４（凝縮器）で空気と熱交換した高圧のガス冷媒は凝縮して液化（ａ→ｄ）する。その後、高圧の液冷媒は、室外機３の膨張弁７を通過することによって減圧され、低温低圧の気液二相冷媒(図２のｅ)となり熱交換器５へ流入する。熱交換器５（蒸発器）で外気と熱交換した冷媒はガス化（ｅ→ｆ）する。その後、低圧のガス冷媒は、四方弁８を介して圧縮機６に吸入される。

冷房運転時には、室外機３の圧縮機６から吐出した高温高圧のガス冷媒（図２のａ）が四方弁８を介して室外機３の熱交換器５に流入する。熱交換器５（凝縮器）で外気と熱交換した高圧のガス冷媒は凝縮して液化（ａ→ｄ）する。その後、高圧の液冷媒は、室外機３の膨張弁７を通過することによって減圧され、低温低圧の気液二相冷媒（図２のｅ）となり、室内機２の熱交換器４へ流入する。熱交換器４（蒸発器）で空気と熱交換した冷媒はガス化（ｅ→ｆ）する。その後、低圧のガス冷媒は、四方弁８を介して圧縮機６に吸入される。

図２のモリエル線図は、横軸が比エンタルピー（ｋｊ・ｋｇ）、縦軸が圧力（ＭＰａ）であり、点ＣＰ（臨界点）より左側に実線で示しているのが飽和液線、点ＣＰ（臨界点）より右側に実線で示しているのが飽和蒸気線である。飽和液線は冷媒の過冷却液域と二相域を分け、飽和蒸気線は冷媒の二相域と過熱ガス域を分けている。破線で示しているのが等温線である。

暖房時の熱交換器４（凝縮器）内の冷媒の状態について詳しく説明する。熱交換器４には、圧縮機６から吐出した高温高圧のガス冷媒（図２のａ）が四方弁８を介して流入する。熱交換器４（凝縮器）に流入した冷媒は、まず顕熱変化して圧力が一定のまま温度低下する（ａ→ｂ）。その後、凝縮過程で潜熱変化して等温等圧のままガスから液へ状態変化する（ｂ→ｃ）。その後、再び顕熱変化して圧力が一定のまま温度低下して熱交換器５から流出する（ｃ→ｄ）。
このように、凝縮器の中間部分では等温等圧だが、入口側と出口側では温度変化が生じている。特に、入口側は出口側に比べて温度変化が激しい。

次に、従来の熱交換器４００Ｚについて図９を用いて説明する。図９（Ａ）は、従来の熱交換器４００Ｚを搭載した室内機２を示す内部平面図であり、図９（Ｂ）は、従来の熱交換器４００Ｚを示す斜視図である。室内機２は室内機筐体２１の内部に遠心ファンである送風機２２が設けられており、送風機２２の外周を囲むように３回折り曲げられて形成された熱交換器４００Ｚが配置されている。従来の熱交換器４００Ｚは、ヘアピン状に１８０度折り曲げ加工された折り曲げ部４１２Ｚと折り曲げ部４１２Ｚの両端に連続する直進部４１１Ｚを有する複数のヘアピン管４１０Ｚと、ヘアピン管４１０Ｚと交差する複数のアルミ製のフィン４３０Ｚと、隣り合う２つのヘアピン管４１０Ｚの端部を接続するベンド管４２０Ｚとを備えて形成される。熱交換器４００Ｚの冷媒流路の両端となるヘアピン管４１０Ｚの端部は、それぞれ機内配管４７０Ｚに接続される。機内配管４７０Ｚは室内機筐体２１の外側に引き出され、室外機３と繋げられた図示しない連絡配管と接続する継手部４６０Ｚを備えている。

熱交換器４００Ｚは、ヘアピン管４１０Ｚの内部を循環する冷媒とフィン間を通過する空気との間で熱交換を行う。熱交換器４００Ｚの入口から流入した冷媒は、ヘアピン管４１０Ｚの直進部４１１Ｚの往路を直進しながら空気と熱交換して、折り曲げ部４１２Ｚに流入する。折り曲げ部４１２Ｚに流入した冷媒は折り曲げ部４１２Ｚによって流れる方向を１８０度変えられてヘアピン管４１０Ｚの直進部４１１Ｚの復路を直進しながら空気と熱交換して、ベンド管４２０Ｚに流入する。ベンド管４２０Ｚに流入した冷媒はベンド管４２０Ｚによって流れる方向を１８０度変えられて隣り合う他の伝熱管４１１Ｚに流入する。このように、熱交換器４００Ｚに内部において、冷媒は蛇行状の冷媒流路を流れている。

次に、上記した従来の熱交換器４００Ｚで発生する問題について図４を用いて説明する。
一つ目の問題点は、ヘアピン管４１０Ｚの折り曲げ部４１２Ｚやベンド管４２０Ｚ内部で冷媒の流れる向きが１８０度変えられることによって圧力損失が増大してしまう点である。

前述したように、凝縮器内を流れる冷媒は、凝縮器の中間部分では等温等圧だが、凝縮器の入口側と凝縮器の出口側では温度変化が生じており、特に入口側は温度変化が激しい。従来の熱交換器４００Ｚは蛇行状の流路を持つ。従来の熱交換器４００Ｚは、図４（Ａ）に示すように、ヘアピン管４１０Ｚの直進部４１１Ｚの往路と直進部４１１Ｚの復路が隣接して配置されている。図４（Ｂ）は、温度測定位置ＴＺ１〜ＴＺ３の温度変化と位置関係を示すグラフであり、横軸は温度測定位置ＴＺ１〜ＴＺ３が複数のフィン４３０Ｚの積層方向一方から突出した位置であるか積層方向他方から突出した位置であるかを示しており、縦軸は温度を示している。凝縮器として用いられた場合、伝熱管４１１Ｚの直進部４１１Ｚの往路の入口の冷媒温度ＴＺ１は、図４（Ｂ）に示すように熱交換器４００Ｚに流入したばかりの高温のガス冷媒（図２のａ）が流れるため高い温度を示す。ヘアピン管４１０Ｚの折り曲げ部４１２Ｚの冷媒温度ＴＺ２は、流れる冷媒が直進部４１１Ｚの往路で空気によって冷却されるためＴＺ１より低い温度を示す。直進部４１１Ｚの復路の出口の冷媒温度ＴＺ３は、直進部４１１Ｚの復路で空気によって更に冷却されるため、ＴＺ２より低い温度を示す。その結果、ＴＺ１とＴＺ３との温度差がΔＴＺとなる。この温度差ΔＴＺが大きいと、その分直進部４１１Ｚの往路の入口を流れる冷媒と直進部４１１Ｚの復路の出口を流れる冷媒との間で熱交換してしまい、空気との熱交換量が減少する。つまり、熱交換器４００Ｚ内で熱ロスが多く発生してしまう。

そこで、本発明では、少なくとも熱交換器の入口側で蛇行状の流路ではなく略螺旋状の流路を形成する。これにより、熱交換器内において冷媒の流れる向きが１８０度変えられるのを防ぎ、且つ、熱交換器内において隣接する冷媒流路を流れる冷媒間での熱交換を抑えることができ、圧力損失と熱ロスを低減できる。

以下、図３及び図５を用いて本発明の第１の実施形態に係る熱交換器４００Ａ及びそれを備えた室内機２を説明する。ただし、図９の従来の熱交換器と共通する部分は、従来の熱交換器の説明で使用した符号の末尾“Ｚ”を“Ａ”に変えて同じ符号を用いることにより、前記従来の熱交換器４００Ｚの説明を引用する。

図３に示すように、本発明の実施形態に係る熱交換器４００Ａは、従来の熱交換器４００Ｚのヘアピン管４１０Ｚに相当する伝熱管４４０Ａがヘアピン状に１８０度折り曲げ加工されておらず、複数のフィン４３０Ａの積層方向に平行に伸びており、伝熱管４４０Ａは、一端部４４１Ａが複数のフィン４３０Ａの一方から突出し、他端部４４２Ａが複数のフィン４３０Ａの他方から突出している。また、熱交換器４００Ａは伝熱管４４０Ａは複数有し、一方の伝熱管４４０Ａの一端部４４１Ａと、一方の伝熱管４４０Ａと隣り合う他方の伝熱管４４０Ａの他端部４４２Ａとが接続部４５０Ａによって接続されている点が従来の熱交換器４００Ｚと相違している。

図５は、本発明の実施形態に係る熱交換器４００Ａ内部の冷媒の状態を示す。詳細には、温度測定位置ＴＡ１〜ＴＡ４の温度変化と位置関係を示すグラフであり、横軸は温度測定位置ＴＡ１〜ＴＡ４が複数のフィン４３０Ａの積層方向一方から突出した位置であるか積層方向他方から突出した位置であるかを示しており、縦軸は温度を示している。凝縮器として用いられた場合、伝熱管４４０Ａの一端部４４１Ａ（ＴＡ１）では図５（Ｂ）に示すように熱交換器４４０Ａに流入したばかりの高温のガス冷媒（図２のａ）が流れるため高温を示す。伝熱管４４０Ａの他端部４４２Ａ（ＴＡ２）では、流れる冷媒は空気によって冷却されＴＡ１より低い温度を示す。接続部４５０Ａに流入した冷媒は空気と積極的に熱交換せずに次の伝熱管４４０Ａの一端部４４１Ａに流入する（ＴＡ３）。接続部４５０Ａにおいて冷媒が空気と積極的に熱交換を行わないのは、接続部４５０Ａにはフィン４３０Ａ無く、伝熱面積が小さいためである。伝熱管４４０Ａの一端部４４１Ａ（ＴＡ３）の冷媒は、図５（Ｂ）に示すように最初に流入した伝熱管４４０Ａの他端部４４２Ａ（出口側）の冷媒とほぼ同じ温度を示す。伝熱管４４０Ａの他端部４４２Ａ（ＴＡ４）では、冷媒はさらに空気によって冷却されＴＡ３より低い温度を示す。このとき、最初の伝熱管４４０Ａの一端部４４１Ａを流れる冷媒の温度ＴＡ１と、最初の伝熱管４４０Ａに隣接する伝熱管４４０Ａの一端部４４１Ａを流れる冷媒の温度ＴＡ３との温度差はΔＴＡとなる。また、図５に示す通り、一方の伝熱管４４０Ａを流れる冷媒の向きと、一方の伝熱管４４０Ａと隣接する他方の伝熱管４４０Ａを流れる冷媒の向きは同じ向きになる。言い換えると、熱交換器４００Ａは、複数の冷媒流路（伝熱管４４０Ａ）を形成し、複数の冷媒流路のうち、隣接する冷媒流路は連続して直列に接続されるとともに、同じ方向に冷媒が流れるように形成されている。

従来の熱交換器４００Ｚを流れる冷媒は、図４（Ａ）に示すように、ヘアピン管４１０Ｚの直進部４１１Ｚの往路の入口から直進部４１１Ｚの復路の出口に至るまで直進部４１１Ｚ（複数のフィン４３０Ｚの内部）で空気との熱交換を２度行っているので、温度差ΔＴＺが大きい。これに対して、本発明の実施形態に係る熱交換器４００Ａを流れる冷媒は、一方の伝熱管４４０Ａの一端部４４１Ａから一方の伝熱管４４０Ａと隣接する他方の伝熱管４４０Ａの他端部４４２Ａに至るまでフィン４３０Ａの内部で空気との熱交換を１度しか行っていないので、温度差ΔＴＡが温度差ΔＴＺに比べて小さい。その結果、最初の伝熱管４４０Ａの一端部４４１Ａを流れる冷媒と、最初の伝熱管４４０Ａに隣接する伝熱管４４０Ａの一端部４４１Ａを流れる冷媒との間での熱交換を抑えることができ、つまり、熱ロスを抑制できる。

次に、図６を用いて本発明の第２の実施形態に係る熱交換器４００Ｂを説明する。ただし、図３及び図９の熱交換器４００Ａ、４００Ｚと共通する部分は、上述の説明で使用した符号の末尾“Ｚ”や“Ａ”から“Ｂ”に変えて同じ符号を用いることにより、前記実施形態の説明を援用する。

図６に示すように、本発明の実施形態に係る熱交換器４００Ｂは、第１の実施形態に係る熱交換器４００Ａのように一端部４４１Ｂが複数のフィン４３０Ｂの一方から突出し、他端部４４２Ｂが複数のフィン４３０Ａの他方から突出した伝熱管４４０Ｂを有し、一方の伝熱管４４０Ｂの一端部４４１Ｂと、一方の伝熱管４４０Ｂと隣り合う他方の伝熱管４４０Ｂの他端部４４２Ｂとが接続部４５０Ｂによって接続されて構成される順方向流路領域４００Ｂ−１と、従来の熱交換器４００Ｚのようにヘアピン状に１８０度折り曲げ加工された折り曲げ部４１２Ｂと折り曲げ部４１２Ｂの両端に連続する直進部４１１Ｂを有するヘアピン管４１０Ｂと、ヘアピン管４１０Ｂと交差する複数のアルミ製のフィン４３０Ｂと、隣り合う２つのヘアピン管４１０Ｂの端部を接続するベンド管４２０Ｂとを備えて構成される蛇行流路領域４００Ｂ−２とを備えている点が第１の実施形態に係る熱交換器４００Ａと相違している。

順方向流路領域４００Ｂ−１は、一方の伝熱管４４０Ｂを流れる冷媒の向きと、一方の伝熱管４４０Ｂと隣接する他方の伝熱管４４０Ａを流れる冷媒の向きは同じ向きになる。言い換えると、順方向流路領域４００Ｂ−１は、複数の冷媒流路（伝熱管４４０Ｂ）を形成し、複数の冷媒流路のうち、隣接する冷媒流路は連続して直列に接続されるとともに、同じ方向に冷媒が流れるように形成されている。一方、蛇行流路領域４００Ｂ−２は、一方の伝熱管４４０Ｂを流れる冷媒の向きと、一方の伝熱管４４０Ｂと隣接する他方の伝熱管４４０Ｂを流れる冷媒の向きは逆の向きになる。言い換えると、蛇行流路領域４００Ｂ−２は、複数の冷媒流路（伝熱管４４０Ｂ）を形成し、複数の冷媒流路のうち、隣接する冷媒流路は連続して直列に接続されるとともに、逆方向に冷媒が流れるように形成されている。

第１の実施形態に係る熱交換器４００Ａは、従来の熱交換器４００Ｚと比較して伝熱管の溶接箇所が増えてしまう。そこで、凝縮器の中で冷媒の温度変化が激しい凝縮器の入口側を順方向流路領域４００Ｂ−１とし、その他の部分を蛇行流路領域４００Ｂ−２とすることで、溶接箇所の増加を最低限に抑えつつ、熱交換器内において冷媒間での熱交換を抑えることができ、熱ロスと圧力損失を低減できる。

次に、図７を用いて本発明の第３の実施形態に係る熱交換器５００Ｃを説明する。熱交換器５００Ｃは、空気調和機１の室外機３の内部に設けられた室外熱交換器５とし、このときの室外機３は、筐体の上面から空気を吹き出すいわゆるトップフロー型室外機を想定している。ただし、図３及び図９の熱交換器４００Ａ、４００Ｚと共通する部分は、上述の説明で使用した符号の前段部分“４００”から“５００”に変えて、更に、末尾“Ｚ”や“Ａ”から“Ｃ”に変えて同じ符号を用いることにより、前記実施形態の説明を援用する。

図７に示すように、本発明の実施形態に係る熱交換器５００Ｃは、第２の実施形態に係る熱交換器５００Ｂのように一端部５４１Ｃが複数のフィン５３０Ｃの一方から突出し、他端部５４２Ｃが複数のフィン４３０Ａの他方から突出した伝熱管５４０Ｃを有し、一方の伝熱管５４０Ｃの一端部５４１Ｃと、一方の伝熱管５４０Ｃと隣り合う他方の伝熱管５４０Ｃの他端部５４２Ｃとが接続部５５０Ｃによって接続されて構成される順方向流路領域５００Ｃ−１と、ヘアピン状に１８０度折り曲げ加工された折り曲げ部５１２Ｃと折り曲げ部５１２Ｃの両端にする直進部５１１Ｃを有するヘアピン管５１０Ｃと、ヘアピン管５１０Ｃと交差するアルミ製のフィン５３０Ｃと、隣り合う２つのヘアピン管５１０Ｃの端部を接続するベンド管５２０Ｃと、を備えて構成される蛇行流路領域５００Ｃ−２とを備えている。

トップフロー型室外機の場合、室外熱交換器５は、コの字状に曲げられて形成されることが多い。これは、略直方体の室外機の４つの側面のうち少なくとも１面は室外機内部の機械室にアクセスするためのスペースを用意する必要があるからである。当該スペースには図示しない着脱可能な筐体カバーが設けられる。残りの３面を空気吸込口として利用しようとすると、必然的に室外熱交換器５はコの字状に曲げられて形成される。

室外熱交換器５の全ての領域を第１の実施形態に係る熱交換器４００Ａのような順方向流路領域としてしまうと、室外機内部の機械室にアクセスするためのスペースが無くなってしまいメンテナンス性が極めて悪くなる。そこで、凝縮器の中で冷媒の温度変化が激しい凝縮器の入口側を順方向流路領域５００Ｃ−１とし、その他の部分を蛇行流路領域５００Ｃ−２とすることで、メンテナンス性の低下を抑えつつ、熱交換器内において冷媒間での熱交換を低減でき、熱ロスと圧力損失を低減できる。

次に、図８を用いて本発明の第４の実施形態に係る熱交換器４００Ｄを説明する。ただし、図３及び図９の熱交換器４００Ａ、４００Ｚと共通する部分は、上述の説明で使用した符号の末尾“Ｚ”や“Ａ”から“Ｄ”に変えて同じ符号を用いることにより、前記実施形態の説明を援用する。

図８に示すように、本発明の実施形態に係る熱交換器４００Ｄは、第１の実施形態に係る熱交換器４００Ａのように一端部４４１Ｄが複数のフィン４３０Ｄの一方から突出し、他端部４４２Ｄが複数のフィン４３０Ａの他方から突出した伝熱管４４０Ｄを有し、一方の伝熱管４４０Ｄの一端部４４１Ｄと、一方の伝熱管４４０Ｄと隣り合う他方の伝熱管４４０Ｄの他端部４４２Ｄとが接続部４５０Ｄによって接続されて構成される順方向流路領域４００Ｄ−１を入口側に備え、従来の熱交換器４００Ｚのようにヘアピン状に１８０度折り曲げ加工された折り曲げ部４１２Ｄと折り曲げ部４１２Ｄの両端に連続する直進部４１１Ｄを有するヘアピン管４１０Ｄと、ヘアピン管４１０Ｄと交差するアルミ製のフィン４３０Ｄと、隣り合う２つのヘアピン管４１０Ｄの端部を接続するベンド管４２０Ｄとを備えて構成される蛇行流路領域４００Ｄ−２を順方向流路領域４００Ｄ−１の隣に備えている点が第２の実施形態に係る熱交換器４００Ｂと共通しているが、出口側に更に順方向流路領域４００Ｄ−３を備えている点が相違している。

前述したように、凝縮器内を流れる冷媒は、凝縮器の中間部分では等温等圧だが、凝縮器の入口側と凝縮器の出口側では温度変化が生じている。第２の実施形態及び第３の実施形態は入口側の温度変化によって生じる熱ロスは低減できるが、出口側の温度変化によって生じる熱ロスは低減できない。そこで、凝縮器の中で冷媒の温度変化が生じる凝縮器の入口側及び出口側を順方向流路領域４００Ｄ−１及び４００Ｄ−３とし、その他の部分を蛇行流路領域４００Ｄ−２とすることで、溶接個所の増加を最低限に抑えつつ、熱交換器内において冷媒間での熱交換を抑えることができ、熱ロスと圧力損失を低減できる。

以上、本発明の好ましい実施形態について詳述したが、本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形、変更が可能である。

１…空気調和機、２…室内機、３…室外機、４…室内熱交換器、５…室外熱交換器、６…圧縮機、７…膨張弁、８…四方弁、２１…室内機筐体、２２…送風機、４００…熱交換器、４１０…ヘアピン管、４１１…直進部４１１、４１２…折り曲げ部、４２０…ベンド管、４３０…フィン、４４０…伝熱管、４４１…一端部、４４２…他端部、４５０…接続部、４６０…継手部、５００…熱交換器、５１０…ヘアピン管、５１１…直進部、５１２…折り曲げ部、５２０…ベンド管、５３０…フィン、５４０…伝熱管、５４１…一端部、５４２…他端部、５５０…接続部

Claims (5)

1. フィンと、
   前記フィンを貫通する伝熱管とを有し、
   前記伝熱管は複数の冷媒流路を形成し、
   前記複数の冷媒流路のうち、隣接する冷媒流路は連続して直列に接続するとともに、同じ方向に冷媒が流れるように形成されていることを特徴とする熱交換器。
2. 前記複数の冷媒流路は、一端と他端が近接して配置されていることを特徴とする請求項１に記載の熱交換器。
3. 前記複数の冷媒流路のうち、隣接する冷媒流路は直列に連続するとともに、同じ方向に冷媒が流れるように形成されている順方向流路領域と、
   前記複数の冷媒流路のうち、隣接する冷媒流路は直列に連続するとともに、反対方向に冷媒が流れるように形成されている蛇行流路領域と、を有し、
   冷媒の入口側に前記順方向流路領域が設けられていることを特徴とする請求項１又は２に記載の熱交換器。
4. 冷媒の出口側に前記順方向流路領域が設けられている請求項１ないし３のいずれか一つに記載の熱交換器。
5. 請求項１ないし４のいずれか一つに記載の熱交換器を備えた空気調和機。

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