JP2019132535A - 熱交換器又は熱交換器を有する冷凍装置 - Google Patents

熱交換器又は熱交換器を有する冷凍装置 Download PDF

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Abstract

【課題】液冷媒が滞留することを抑制する熱交換器を提供する。【解決手段】室外熱交換器15は、複数の伝熱管41を含む熱交換部40と、分流器90と、を有する。分流器90は、冷媒が出入りする出入口管91と、出入口管91よりも熱交換部40側の冷媒流路を形成する複数の第1細管93と、出入口管91及び各第1細管93に連通し一方から他方へ冷媒を流入させる本体内部空間SP3を形成された分流器本体95と、を有する。出入口管91は、設置状態において、本体内部空間SP3から上方向に沿って延びるように分流器本体95に一端が接続される。6本以上の第1細管93は、設置状態において、本体内部空間SP3から下方向に沿って延びるように分流器本体95に一端が接続される。分流器本体95及び第1細管93は、アルミニウム又はアルミニウム合金製である。【選択図】図21

Description

本開示は、熱交換器、又は熱交換器を有する冷凍装置に関する。
従来、例えば特許文献1(特開2008−256304号公報)に示されるように、複数の伝熱管が積層される熱交換部と、液側端部に配置される分流器とを有し、熱交換部において1以上の伝熱管で構成されるパス(冷媒流路)を複数形成された熱交換器が知られている。係る熱交換器は、分流器と各パスとを連通させる細管を複数有し、分流器と各パスとの間の冷媒流路が当該細管によって形成されている。特許文献1では、設置状態において4本の細管が分流器との接続口から下方に延びるように設置される様子が示されている。
ここで、細管及び分流器が銅製である場合、分流器と細管とは人手によってロウ付け接合されるのが一般的である。しかし、細管の数が多い(例えば6本以上になると)熱交換器に関して、特許文献1のように設置状態において各細管が分流器との接続口から下方に延びるように人手によるロウ付け接合が行われるケースでは、作業性が著しく低下し組立性に優れないことが想定される。
組立性に優れる熱交換器を提供する。
第1観点の熱交換器は、熱交換部と、第1分流部と、を備える。熱交換部は、複数の伝熱管を含む。複数の伝熱管は、設置状態において鉛直方向に沿って並ぶ。第1分流部は、第1管と、複数の第2管と、本体部と、を有する。第1管は、冷媒が出入りする配管である。第2管は、第1管よりも熱交換部側の冷媒流路を形成する。本体部は、第1空間を内部に形成されている。第1空間は、第1管の一端及び各第2管の一端に連通する。第1空間は、第1管及び第2管の一方から流出した冷媒を他方へ流入させる。第1管は、設置状態において、第1空間から上方向に沿って延びるように本体部に一端が接続される。6本以上の第2管は、設置状態において、第1空間から下方向に沿って延びるように本体部に一端が接続される。本体部及び第2管は、アルミニウム又はアルミニウム合金製である。
第1観点の熱交換器では、第1管は設置状態において第1空間から上方向に沿って延びるように本体部に一端が接続され、6本以上の第2管が設置状態において第1空間から下方向に沿って延びるように本体部に一端が接続され、本体部及び第2管はアルミニウム又はアルミニウム合金製である。第2管の数が多い熱交換器(例えば6本以上の第2管を有する熱交換器)に関して、設置状態において各細管が分流器との接続口から下方に延びるように人手によるロウ付け接合を行う場合には作業性が著しく低下し組立性に優れないことが想定されるところ、本体部と複数の第2管とがアルミニウム又はアルミニウム合金製であることにより、両者を炉中ロウ付けによって接合されることで第1分流部を構成することが可能となる。よって、組立性向上が促進される。
第2観点の熱交換器は、第1観点の熱交換器であって、第1分流部は、本体部と各第2管とが炉中でロウ付けされることで構成されている。
第3観点の熱交換器は、第2観点の熱交換器であって、本体部は、当接部を有する。当接部は、炉中に移動する際に支えられる治具と当接する部分である。これにより、組立性向上が促進される。
第4観点の熱交換器は、第1観点から第3観点のいずれかの熱交換器であって、本体部は、天面に第1差込口を形成される。天面は、設置状態において上方に面する。本体部は、第1差込口において、第1管の一端が接続される。
第5観点の熱交換器は、第1観点から第4観点のいずれかの熱交換器であって、本体部は、底面に第2差込口を複数形成される。底面は、設置状態において下方に面する。本体部は、各第2差込口において、対応する第2管の一端が接続される。
第6観点の熱交換器は、第5観点の熱交換器であって、複数の第2差込口は、間隔を置いて環状に配置されている。
第7観点の熱交換器は、第1観点から第6観点のいずれかの熱交換器であって、複数の第2管のうち半数以上の第2管は、上方湾曲管である。上方湾曲管は、設置状態において、第1空間から下方向に沿って延びてから湾曲して本体部に隣接して上方向に沿って延びる。
第8観点の熱交換器は、第7観点の熱交換器であって、上方湾曲管は、設置状態において、本体部に隣接して上方向に沿って延びてから、再び湾曲して第1管に向かって延び、さらに湾曲して第1管に隣接して上方向に沿って延びる。
第9観点の熱交換器は、第7観点又は第8観点の熱交換器であって、複数の上方湾曲管が、設置状態において、平面視で、第1管の周方向に間隔を置いて配置されている。
第10観点の熱交換器は、第1観点から第9観点のいずれかの熱交換器であって、複数の第2分流部をさらに備える。第2分流部は、熱交換部と第1分流部の間の冷媒流路を形成する。第2分流部は、第2空間を内部に形成されている。第2空間は、対応する伝熱管の一端に連通する。第2空間は、対応する第2管の他端に連通する。第2空間は、対応する伝熱管及び第2管の一方から流出する冷媒を他方へ流入させる。
第11観点の熱交換器は、第1観点から第10観点のいずれかの熱交換器であって、第2分流部は、アルミニウム又はアルミニウム合金製である。
第12観点の熱交換器は、第10観点又は第11観点の熱交換器であって、設置状態において、第1分流部と第2分流部との平面視での直線距離は、100mm以下である。
第13観点の冷凍装置は、圧縮機と、第1観点から第12観点のいずれかの熱交換器と、を備える。圧縮機は、冷媒を圧縮する。
空調システムの概略構成図。 室外ユニットの斜視図。 室外ユニットの概略分解図。 底フレーム上に配置される機器の配置態様と、室外空気流の流れ方向とを示した模式図。 室外ユニットケーシング内における室外空気流の流れる態様を示した模式図。 室外熱交換器の斜視図。 図6とは異なる方向から見た室外熱交換器の斜視図。 平面視における室外熱交換器の模式図。 熱交換部の模式図。 図8におけるX-X線断面の部分拡大図。 第1ヘッダ管及びガス側集合管の分解図。 第2ヘッダ管の分解図。 図12に示される第2ヘッダ管の一部を示した拡大図。 仕切板と整流板が取り付けられた第2仕切部材の一部を示した拡大図。 第2ヘッダ管を上方から見た図。 第2ヘッダ管の一部の断面を拡大した模式図。 折返しヘッダの斜視図。 折返しヘッダを水平方向に沿って切断した断面図。 鉛直方向に沿って切断した折返しヘッダの一部を拡大した断面図。 分流器の斜視図。 図20の二点鎖線で囲われたA部分の拡大図。 分流器本体を鉛直方向に切断した断面を模式的に示した拡大図。 分流器本体及び液側出入口管の斜視図。 分流器本体の斜視図。 分流器本体を天面側から見た図。 分流器本体を底面側から見た図。 水平方向から見た分流器本体の周囲を示した拡大図。 異なる方向から見た図27の状態を示した拡大図。 分流器本体を炉中に移動する時に用いられる治具の一例を示した模式図。 平面視における第1ヘッダ管、ガス側集合管、第2ヘッダ管及び分流器の位置関係を示した模式図。 風上側から見た室外熱交換器の各パスを概略的に示した模式図。 風下側から見た室外熱交換器の各パスを概略的に示した模式図。
以下、本開示の一実施形態に係る室外熱交換器15(熱交換器)及び空調システム1(冷凍装置)について説明する。なお、以下の実施形態は、具体例であって、技術的範囲を限定するものではなく、趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。また、以下の説明において、「上」、「下」、「左」、「右」、「前」、「後」、「前面」、「背面」「上下方向」「左右方向」「鉛直方向」「水平方向」は、特にことわりのない限り、各図に示される方向を意味しており、設置状態における方向を示している(なお、以下の実施例における左右及び/又は前後については適宜反転させてもよい)。
本開示の一実施形態に係る室外熱交換器15は、空調システム1の熱源ユニットである室外ユニット10に適用されている。
(1)空調システム1
図1は、空調システム1の概略構成図である。空調システム1は、蒸気圧縮式の冷凍サイクルによって、対象空間(居住空間や貯蔵庫内等の被空調空間)の冷却又は加熱等の空調を行うシステムである。空調システム1は、主として、室外ユニット10と、複数(ここでは2台)の室内ユニット20と、液側連絡配管LP及びガス側連絡配管GPと、を有している。
空調システム1では、室外ユニット10と各室内ユニット20とが、液側連絡配管LP及びガス側連絡配管GPを介して接続されることで、冷媒回路RCが構成されている。空調システム1では、冷媒回路RC内において、冷媒が、圧縮され、冷却又は凝縮され、減圧され、加熱又は蒸発された後に、再び圧縮される、という冷凍サイクルが行われる。
(1−1)室外ユニット10
室外ユニット10は、室外空間に設置される。室外空間は、空気調和が行われる対象空間外の空間であり、例えば建物の屋上等の屋外や、地下空間等である。室外ユニット10は、液側連絡配管LP及びガス側連絡配管GPを介して各室内ユニット20と接続されており、冷媒回路RCの一部(室外側回路RC1)を構成している。室外ユニット10は、室外側回路RC1を構成する機器として、主として、複数の冷媒配管(第1配管P1−第9配管P9)、アキュームレータ11、圧縮機12、油分離器13、四路切換弁14、室外熱交換器15、及び室外膨張弁16等を有している。これらの機器(11−16)は、冷媒配管によって接続されている。
第1配管P1は、ガス側連絡配管GPと、四路切換弁14の第1ポートと、を接続する。第2配管P2は、アキュームレータ11の入口ポートと、四路切換弁14の第2ポートと、を接続する。第3配管P3は、アキュームレータ11の出口ポートと、圧縮機12の吸入ポートと、を接続する。第4配管P4は、圧縮機12の吐出ポートと、油分離器13の入口と、を接続する。第5配管P5は、油分離器13の出口と、四路切換弁14の第3ポートとを接続する。第6配管P6は、油分離器13の油戻し口と、第3配管P3の両端間の部分と、を接続する。第7配管P7は、四路切換弁14の第4ポートと、室外熱交換器15のガス側出入口と、を接続する。第8配管P8は、室外熱交換器15の液側出入口と、室外膨張弁16の一端と、を接続する。第9配管P9は、室外膨張弁16の他端と、液側連絡配管LPと、を接続する。なお、これらの冷媒配管(P1―P9)は、実際には、単一の配管で構成されてもよいし、継手等を介して複数の配管が接続されることで構成されてもよい。
アキュームレータ11は、圧縮機12に液冷媒が過度に吸入されることを抑制すべく、冷媒を貯留して気液分離する容器である。
圧縮機12は、冷凍サイクルにおける低圧の冷媒を高圧になるまで圧縮する機器である。本実施形態では、圧縮機12は、ロータリ式やスクロール式等の容積式の圧縮要素が圧縮機モータ(図示省略)によって回転駆動される密閉式構造を有している。圧縮機モータは、インバータにより運転周波数の制御が可能であり、これにより、圧縮機12の容量制御が可能になっている。圧縮機12の発停並びに運転容量は、室外ユニット制御部19によって制御される。
油分離器13は、圧縮機12から吐出される冷媒に相溶した冷凍機油を分離して圧縮機12へ戻す容器である。
四路切換弁14は、冷媒回路RCにおける冷媒の流れを切り換えるための流路切換弁である。
室外熱交換器15は、冷媒の凝縮器(又は放熱器)又は蒸発器として機能する熱交換器である。室外熱交換器15の詳細については、後述する。
室外膨張弁16は、開度制御が可能な電動膨張弁であり、開度に応じて流入する冷媒を減圧する又は流量調節する。
また、室外ユニット10は、室外空気流AF(図4、図5参照)を生成する室外ファン18を有している。室外空気流AF(特許請求の範囲記載の「空気流」に相当)は、室外ユニット10外から室外ユニット10内へ流入して室外熱交換器15を通過する空気の流れである。室外空気流AFは、室外熱交換器15を流れる冷媒の冷却源又は加熱源であり、室外熱交換器15を通過する際に室外熱交換器15内の冷媒と熱交換を行う。室外ファン18は、室外ファンモータ(図示省略)を含み、室外ファンモータに連動して駆動する。室外ファン18の発停は、室外ユニット制御部19によって適宜制御される。
また、室外ユニット10には、冷媒回路RC内の冷媒の状態(主に圧力又は温度)を検出するための複数の室外側センサ(図示省略)が配置されている。室外側センサは、圧力センサや、サーミスタ又は熱電対等の温度センサである。室外側センサには、例えば、圧縮機12の吸入側における冷媒の圧力である吸入圧力を検出する吸入圧力センサ、圧縮機12の吐出側における冷媒の圧力である吐出圧力を検出する吐出圧力センサ、及び室外熱交換器15における冷媒の温度を検出する温度センサ等が含まれる。
また、室外ユニット10は、室外ユニット10に含まれる各機器の動作・状態を制御する室外ユニット制御部19を有している。室外ユニット制御部19は、CPUやメモリ等を有するマイクロコンピュータや、各種電気部品を含んでいる。室外ユニット制御部19は、室外ユニット10に含まれる各機器(12、14、16、18等)や室外側センサと電気的に接続されており、互いに信号の入出力を行う。また、室外ユニット制御部19は、各室内ユニット20の室内ユニット制御部25やリモコン(図示省略)と制御信号等の送受信を行う。室外ユニット制御部19は、後述の電装品箱39(図3、図4参照)に収容されている。
室外ユニット10の詳細については、後述する。
(1−2)室内ユニット20
室内ユニット20は、室内(居室や天井裏空間等)に設置されており、冷媒回路RCの一部(室内側回路RC2)を構成している。室内ユニット20は、室内側回路RC2を構成する機器として、主として、室内膨張弁21及び室内熱交換器22等を有している。
室内膨張弁21は、開度制御が可能な電動膨張弁であり、開度に応じて流入する冷媒を減圧する又は流量調節する。
室内熱交換器22は、冷媒の蒸発器又は凝縮器(又は放熱器)として機能する熱交換器である。
また、室内ユニット20は、対象空間内の空気を吸入し、室内熱交換器22を通過させ冷媒と熱交換させた後に、対象空間に再び送るための室内ファン23を有している。室内ファン23は、駆動源である室内ファンモータを含む。室内ファン23は、駆動時に、室内空気流を生成する。室内空気流は、対象空間から室内ユニット20内へ流入して室内熱交換器22を通過して対象空間へ吹き出される空気の流れである。室内空気流は、室内熱交換器22を流れる冷媒の加熱源又は冷却源であり、室内熱交換器22を通過する際に室内熱交換器22内の冷媒と熱交換を行う。
また、室内ユニット20は、室内ユニット20に含まれる機器(21、23等)の動作・状態を制御する室内ユニット制御部25を有している。室内ユニット制御部25は、CPUやメモリ等を含むマイクロコンピュータや、各種電気部品を有している。
(1−3)液側連絡配管LP、ガス側連絡配管GP
液側連絡配管LP及びガス側連絡配管GPは、室外ユニット10及び各室内ユニット20を接続する冷媒連絡配管であり、現地にて施工される。液側連絡配管LP及びガス側連絡配管GPの配管長や配管径については、設計仕様や設置環境に応じて適宜選定される。なお、液側連絡配管LP及びガス側連絡配管GPは、実際には、単一の配管で構成されてもよいし、継手等を介して複数の配管が接続されることで構成されてもよい。
(2)冷媒回路RCにおける冷媒の流れ
以下、冷媒回路RCにおける冷媒の流れについて説明する。空調システム1では、主として、正サイクル運転と逆サイクル運転が行われる。ここでの冷凍サイクルにおける低圧は、圧縮機12に吸入される冷媒の圧力(吸入圧力)であり、冷凍サイクルにおける高圧は、圧縮機12から吐出される冷媒の圧力(吐出圧力)である。
(2−1)正サイクル運転時の冷媒の流れ
正サイクル運転(冷房運転や冷房サイクル除霜運転等の運転)時には、四路切換弁14が正サイクル状態(図1の四路切換弁14の実線で示される状態)に制御される。正サイクル運転が開始されると、室外側回路RC1内において、冷媒が圧縮機12に吸入されて圧縮された後に吐出される。圧縮機12では、運転中の室内ユニット20で要求される熱負荷に応じた容量制御が行われる。具体的には、吸入圧力の目標値が室内ユニット20で要求される熱負荷に応じて設定され、吸入圧力が目標値になるように圧縮機12の運転周波数が制御される。圧縮機12から吐出されたガス冷媒は、室外熱交換器15に流入する。
室外熱交換器15に流入したガス冷媒は、室外熱交換器15において、室外ファン18によって送られる室外空気流AFと熱交換を行って放熱して凝縮する。室外熱交換器15から流出した冷媒は、液側連絡配管LPを経て運転中の室内ユニット20の室内側回路RC2に流入する。
運転中の室内ユニット20の室内側回路RC2に流入した冷媒は、室内膨張弁21に流入し、室内膨張弁21の開度に応じて冷凍サイクルにおける低圧になるまで減圧された後、室内熱交換器22に流入する。室内熱交換器22に流入した冷媒は、室内ファン23によって送られる室内空気流と熱交換を行って蒸発し、ガス冷媒になり、室内熱交換器22から流出する。室内熱交換器22から流出したガス冷媒は、室内側回路RC2から流出する。
室内側回路RC2から流出した冷媒は、ガス側連絡配管GPを経て、室外側回路RC1に流入する。室外側回路RC1に流入した冷媒は、アキュームレータ11に流入する。アキュームレータ11に流入した冷媒は、一時的に溜められた後、再び圧縮機12に吸入される。
(2−2)逆サイクル運転時の冷媒の流れ
逆サイクル運転(暖房運転等)時には、四路切換弁14が逆サイクル状態(図1の四路切換弁14の破線で示される状態)に制御される。逆サイクル運転が開始されると、室外側回路RC1内において、冷媒が圧縮機12に吸入されて圧縮された後に吐出される。圧縮機12では、運転中の室内ユニット20で要求される熱負荷に応じた容量制御が行われる。圧縮機12から吐出されたガス冷媒は、室外側回路RC1から流出し、ガス側連絡配管GPを経て運転中の室内ユニット20の室内側回路RC2に流入する。
室内側回路RC2に流入した冷媒は、室内熱交換器22に流入して、室内ファン23によって送られる室内空気流と熱交換を行って凝縮する。室内熱交換器22から流出した冷媒は、室内膨張弁21に流入し、室内膨張弁21の開度に応じて減圧又は流量調整された後、室内側回路RC2から流出する。
室内側回路RC2から流出した冷媒は、液側連絡配管LPを経て室外側回路RC1に流入する。室外側回路RC1に流入した冷媒は、室外膨張弁16に流入し、室外膨張弁16の開度に応じて冷凍サイクルにおける低圧になるまで減圧された後、室外熱交換器15の液側出入口に流入する。
室外熱交換器15に流入した冷媒は、室外熱交換器15において、室外ファン18によって送られる室外空気流AFと熱交換を行って蒸発する。室外熱交換器15のガス側出入口から流出した冷媒は、アキュームレータ11に流入する。アキュームレータ11に流入した冷媒は、一時的に溜められた後、再び圧縮機12に吸入される。
(3)室外ユニット10の詳細
図2は、室外ユニット10の斜視図である。図3は、室外ユニット10の概略分解図である。
(3−1)室外ユニットケーシング30
室外ユニット10は、外郭を構成し、各機器(11―16等)を収容する室外ユニットケーシング30を有している。室外ユニットケーシング30は、複数の板金部材が組み上げられることによって、略直方体形状に形成されている。室外ユニットケーシング30の左側面、右側面及び背面の大部分は開口であり、係る開口が室外空気流AFを吸い込むための吸気口301として機能する。
室外ユニットケーシング30は、主として、一対の据付脚31と、底フレーム33と、複数(ここでは4本)の支柱35と、前面パネル37と、ファンモジュール38と、を有している。
据付脚31は、左右方向に延び、底フレーム33を下方から支持する板金部材である。室外ユニットケーシング30では、前端付近及び後端付近において据付脚31が配置されている。
底フレーム33は、室外ユニットケーシング30の底面部分を構成する板金部材である。底フレーム33は、一対の据付脚31上に配置される。底フレーム33は、平面視において略長方形状を呈している。
支柱35は、底フレーム33の角部分から鉛直方向に延びる。図2―3では、底フレーム33の4つの角部分のそれぞれから、支柱35が鉛直方向に延びる様子が示されている。
前面パネル37は、室外ユニットケーシング30の正面部分を構成する板金部材である。
ファンモジュール38は、各支柱35の上端近傍に取り付けられている。ファンモジュール38は、室外ユニットケーシング30の前面、背面、左側面及び右側面の支柱35よりも上側の部分と、室外ユニットケーシング30の天面と、を構成している。ファンモジュール38は、室外ファン18やベルマウス381を含む。より詳細には、ファンモジュール38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18やベルマウス381が収容された集合体である。ファンモジュール38において、室外ファン18は、回転軸が鉛直方向に延びるような姿勢で配置されている。ファンモジュール38の上面部分は、開放しており、室外ユニットケーシング30から室外空気流AFを吹き出させる吹出口302として機能する。吹出口302には、格子状のグリル382が設けられている。
なお、図2−3においては、室外ユニット10が1つのファンモジュール38を有する例について示されているが、室外ユニット10は複数のファンモジュール38を有していてもよい。例えば、2つのファンモジュール38が左右に並んで配置されてもよい。係る場合、室外ユニット10は、1つのファンモジュール38を有する室外ユニット10よりも寸法が大きい室外ユニットケーシング30を有し、前面パネル37を左右に1つずつ有するように構成されてもよい。また、係る場合、室外ユニットケーシング30の寸法に応じて、室外熱交換器15の寸法が大きく構成されてもよい。
(3−2)底フレーム33上に配置される機器
図4は、底フレーム33上に配置される機器の配置態様と、室外空気流AFの流れ方向とを模式的に示した図である。図4に示されるように、底フレーム33上には、アキュームレータ11、圧縮機12、油分離器13及び室外熱交換器15を含む各種機器が、所定位置に配置されている。また、底フレーム33上には、室外ユニット制御部19を収容する電装品箱39が配置されている。
室外熱交換器15は、室外ユニットケーシング30の左側面、右側面及び背面に沿って配置される熱交換部40を有している(図4参照)。熱交換部40は、吸気口301と略同一の高さ寸法を有している。室外ユニットケーシング30の背面及び左側面及び右側面の大部分は吸気口301であり、係る吸気口301から室外熱交換器15の熱交換部40が露出している。換言すると、室外ユニットケーシング30の背面、左側面及び右側面は、実質的に室外熱交換器15の熱交換部40によって形成されているともいえる。室外熱交換器15は、3つの熱交換部40を有しており、これに関連して平面視において左右に湾曲部分を有しており(図8に示すB1、B2、B3を参照)、正面方向に開いた略U字形状を呈している。
(3−3)室外ユニットケーシング30内における室外空気流AFの流れ
図5は、室外ユニットケーシング30内における室外空気流AFの流れる態様を模式的に示した図である。図4−5に示されるように、室外空気流AFは、室外ユニットケーシング30の左側面、右側面及び背面に形成された吸気口301から室外ユニットケーシング30内に流入し、室外熱交換器15(熱交換部40)を通過した後、主として下方から上方に向かって流れ、吹出口302から流出する。すなわち、室外空気流AFは、吸気口301を介して室外ユニットケーシング30内に水平方向に沿って流入し、室外熱交換器15を通過した後、上方向に転回して吹出口302に向かって下方から上方に向かって流れる。室外ユニットケーシング30に流入する室外空気流AFに関しては、室外ファン18に近い空間のほうが、室外ファン18から遠い下方空間よりも風速が大きい。これに関連して、室外熱交換器15の熱交換部40を通過する室外空気流AFについては、下部分(特に中央より下方のパス)を通過する空気よりも上部分(特に中央より上方のパス)を通過する空気のほうが風速は大きい。
(4)室外熱交換器15の詳細構成
図6は、室外熱交換器15の斜視図である。図7は、図6とは異なる方向から見た室外熱交換器15の斜視図である。図8は、平面視における室外熱交換器15の模式図である。
室外熱交換器15は、主として、熱交換部40と、第1ヘッダ管50と、ガス側集合管60と、第2ヘッダ管70と、折返しヘッダ80と、分流器90と、を有している。本実施形態においては、熱交換部40、第1ヘッダ管50、ガス側集合管60、第2ヘッダ管70、折返しヘッダ80、及び分流器90のすべてが、アルミニウム又はアルミニウム合金製である。室外熱交換器15は、仮組みされた状態の熱交換部40、第1ヘッダ管50、ガス側集合管60、第2ヘッダ管70、折返しヘッダ80、及び分流器90が、炉中においてロウ材でロウ付け接合されることで、組み立てられる。
(4−1)熱交換部40
図9は、熱交換部40の模式図である。図10は、図8におけるX-X線断面の部分拡大図である。
熱交換部40は、室外空気流AFと、室外熱交換器15(後述する伝熱管41)内の冷媒と、が熱交換を行う部分である。具体的に、熱交換部40は、室外熱交換器15の中央部分において室外空気流AFの進行方向に対して交差する方向に広がる部分であり、室外熱交換器15の大部分を占める。熱交換部40は、主として、3つの熱交換面を有しており、平面視において略U字状又は略C字状の形状を有している(図8参照)。
本実施形態において、室外熱交換器15は、複数(ここでは2つ)の熱交換部40を有している。具体的に、室外熱交換器15は、熱交換部40として、風上側熱交換部40aと、風下側熱交換部40bと、を有している。風上側熱交換部40a及び風下側熱交換部40bは、室外空気流AFの流れ方向に沿って隣接して配置されている。風上側熱交換部40aは、風上側(ここでは外側)に位置する熱交換部40である。風下側熱交換部40bは、風下側(ここでは内側)に位置する熱交換部40である。
各熱交換部40は、主として、冷媒が流れる複数の伝熱管41と、複数の伝熱フィン42と、を含んでいる。
伝熱管41は、内部に複数の冷媒流路411を形成された扁平多穴管である。伝熱管41は、アルミニウム製もしくはアルミニウム合金製である。本実施形態では、設置状態で、熱交換部40において、97本の伝熱管41が上下方向(鉛直方向)に沿って並んでいる。伝熱管41は、水平方向に沿って延びており、平面視において熱交換部40の形状に沿って延びている。説明の便宜上、風上側熱交換部40aに含まれる伝熱管41を風上側伝熱管41aと称し、風下側熱交換部40bに含まれる伝熱管41を風下側伝熱管41bと称する。風上側伝熱管41aは、一端が第2ヘッダ管70に接続され、他端が折返しヘッダ80に接続されている。風下側伝熱管41bは、一端が第1ヘッダ管50に接続され、他端が折返しヘッダ80に接続されている。
伝熱フィン42は、伝熱管41と室外空気流との伝熱面積を増大させる平板状の部材である。伝熱フィン42は、アルミニウム製もしくはアルミニウム合金製である。伝熱フィン42は、熱交換部40において、伝熱管41に交差するように上下方向に延びている。伝熱フィン42には、複数の切欠きが上下方向に並べて形成されており、当該切欠きに伝熱管41が挿入されている。
図6及び図8において、二点鎖線矢印は、熱交換部を流れる冷媒の流れ方向を示している。二点鎖線矢印が双方向に向いているのは、暖房運転と冷房運転で冷媒の流れが反対になるからである。正サイクル運転において、冷媒は、第2ヘッダ管70から風上側熱交換部40a(風上側伝熱管41a)に流入して流れた後、折返しヘッダ80で折り返し、折返しヘッダ80から風下側熱交換部40b(風下側伝熱管41b)に流入して流れ第1ヘッダ管50に達する。逆サイクル運転において、冷媒は、第1ヘッダ管50から風下側熱交換部40b(風下側伝熱管41b)に流入して流れた後、折返しヘッダ80で折り返し、折返しヘッダ80から風上側熱交換部40a(風上側伝熱管41a)に流入して流れ第2ヘッダ管70に達する。
(4−2)第1ヘッダ管50、ガス側集合管60
図11は、第1ヘッダ管50及びガス側集合管60の分解図である。第1ヘッダ管50は、上端及び下端が閉じられた上下方向に延びる細長い中空筒形の部品である。第1ヘッダ管50は、風下側熱交換部40bの一端側に配置されている。第1ヘッダ管50は、風下伝熱管側部材51、第1ヘッダ仕切部材52、集合管側部材53、複数の第1仕切板54、及び第2仕切板55を有している。
風下伝熱管側部材51、第1ヘッダ仕切部材52及び集合管側部材53は、風下伝熱管側部材51と集合管側部材53の間に第1ヘッダ仕切部材52が挟まれた状態で、それぞれの長手方向が一致するように組み合わされて一体化されている。第1ヘッダ管50においては、2枚の第1仕切板54によって上端と下端が閉じられている。また、第1ヘッダ管50においては、第2仕切板55が下端付近に配置されており、第1ヘッダ管50の内部が第1ヘッダメイン空間S1と第1ヘッダサブ空間S2とに分割されている(図32参照)。図32に示されるように、本実施形態において、第1ヘッダメイン空間S1は96本の風下側伝熱管41bの一端に連通し、第1ヘッダサブ空間S2は最下方に位置する1本の風下側伝熱管41bの一端に連通している。
風下伝熱管側部材51、第1ヘッダ仕切部材52、集合管側部材53、第1仕切板54及び第2仕切板55は、炉中においてロウ材でロウ付けされることで互いに接合されて一体化される。
風下伝熱管側部材51は、上下方向に垂直な平面で切断した断面が弧状の部材である。風下伝熱管側部材51には、伝熱管41(風下側伝熱管41b)の端部を挿入される風下伝熱管接続開口511が形成されている。風下伝熱管接続開口511の数は、伝熱管41の段数と同数である。
第1ヘッダ仕切部材52には、風下伝熱管側部材51の方から集合管側部材53の方に冷媒を流すための開口が複数形成されている(図示省略)。
集合管側部材53は、上下方向に垂直な平面で切断した断面が弧状である。集合管側部材53には、接続管61の一端を挿入される複数の開口531が形成されている。接続管61は、第1ヘッダ管50とガス側集合管60と接続させる管である。開口531の数は、上下方向に並べて配置される複数の接続管61の数と同数である。開口531は、第1ヘッダメイン空間S1に連通している。また、集合管側部材53は、分流器90の第2細管94(後述)を接続するための第2細管接続開口532が形成されている。第2細管接続開口532は、第1ヘッダサブ空間S2に連通している。
ガス側集合管60は、底を有する円筒直管である。ガス側集合管60は、室外熱交換器15において、ガス側出入口を形成する。具体的に、ガス側集合管60は、正サイクル運転時(後述する分流器90の出入口管91が冷媒の出口管である場合)における冷媒の入口管である。また、ガス側集合管60は、逆サイクル運転時(後述する出入口管91が冷媒の入口管である場合)における冷媒の出口管である。ガス側集合管60は、第1ヘッダ管50に隣接して配置されている。第1ヘッダ管50とガス側集合管60とは、結束バンド62で結束されている。ガス側集合管60は、冷媒回路RCにおいて、第1ヘッダ管50と第7配管P7との間に位置している。ガス側集合管60には、第7配管P7の一端が接続される。ガス側集合管60は、(第1ヘッダ管50まで延びる)接続管61の他端を接続される複数の開口が側面に形成されている(図示省略)。
室外熱交換器15は、第1ヘッダ管50、複数の接続管61及びガス側集合管60を通して、伝熱管41(風下側伝熱管41b)から第7配管P7まで連通している。
(4−3)第2ヘッダ管70
図12は、第2ヘッダ管70の分解図である。図13は、図12に示される第2ヘッダ管70の一部を示した拡大図である。図14は、仕切板74と整流板75が取り付けられた第2ヘッダ仕切部材72の一部が拡大して示されている。図15は、第2ヘッダ管70を上方から見た図である。図16は、第2ヘッダ管70の一部の断面を拡大した模式図である。
第2ヘッダ管70は、上端及び下端が閉じられた上下方向に延びる細長い中空筒形の部品である。第2ヘッダ管70は、風上側熱交換部40aの一端側に配置されている。第2ヘッダ管70は、風上伝熱管側部材71、第2ヘッダ仕切部材72、分流器側部材73、複数の仕切板74及び複数の整流板75を有している。風上伝熱管側部材71、第2ヘッダ仕切部材72及び分流器側部材73は、風上伝熱管側部材71と分流器側部材73の間に第2ヘッダ仕切部材72が挟まれた状態で、それぞれの長手方向が一致するように組み合わされて一体化されている。第2ヘッダ管70においては、2枚の仕切板74によって上端と下端が閉じられている。風上伝熱管側部材71、第2ヘッダ仕切部材72、分流器側部材73、仕切板74及び整流板75は、例えば炉中においてロウ材でロウ付けされることで互いに接合されて一体化される。
風上伝熱管側部材71は、上下方向に垂直な平面で切断した断面が弧状である。風上伝熱管側部材71には、対応する伝熱管41(風上側伝熱管41a)の端部を挿入される風上伝熱管接続開口711が複数形成されている。風上伝熱管接続開口711の数は、伝熱管41の段数と同数である。分流器側部材73において、複数の風上伝熱管接続開口711は、鉛直方向に沿って並んでいる。
第2ヘッダ仕切部材72は、鉛直方向に沿って延びる板状の部材である。第2ヘッダ仕切部材72においては、風上伝熱管側部材71の方から分流器側部材73の方に冷媒を流すための開口(図16の72a、72b参照)が、鉛直方向に沿って並ぶように複数形成されている。
分流器側部材73は、上下方向に垂直な平面で切断した断面が弧状である。また、分流器側部材73には、対応する第1細管93の一端を接続するための第1細管接続開口73a(特許請求の範囲記載の「第2接続口」に相当)が複数形成されている。第1細管接続開口73aの数は、第1細管93の数と同数である。分流器側部材73において、複数の第1細管接続開口73aは、鉛直方向に沿って並んでいる。
第2ヘッダ管70の内部は、複数の仕切板74によって仕切られて、複数の空間(10個の第2ヘッダ内部空間SP1と、1個の第2ヘッダサブ空間SPa)に分割されている(図31参照)。
図16に示されているように、第2ヘッダ管70内で2枚の仕切板74の間に形成される第2ヘッダ内部空間SP1には、対応する複数本の伝熱管41(風上側伝熱管41a)の端部が連通している。また、第2ヘッダ内部空間SP1には、対応する第1細管93の端部が連通している。第2ヘッダ内部空間SP1においては、整流板75が、対応する第1細管93の上方近傍に配置されている。
第2ヘッダサブ空間SPaは、第2ヘッダ管70の下端近傍に形成されており、各第2ヘッダ内部空間SP1よりも下方に位置している(図31参照)。第2ヘッダサブ空間SPaには、対応する伝熱管41(ここでは2本の風上側伝熱管41a)の端部が連通している。
各第2ヘッダ内部空間SP1において、第2ヘッダ仕切部材72には、上側の仕切板74の下近傍に第1連通開口72aが形成され、整流板75の上近傍に第2連通開口72bが形成されている。整流板75には、第3連通開口75aが形成されている。
各第2ヘッダ内部空間SP1は、対応する伝熱管41及び第1細管93の一方から流出する冷媒を他方へ流入させる。具体的に、逆サイクル運転時には、第1細管93から第2ヘッダ内部空間SP1に流入した冷媒は、小さな第3連通開口75aを介して上方に流れる。上方に流れた冷媒は、整流板75と上方の仕切板74との間にある複数本の伝熱管41(41a)の流路411に分かれて流入する。また、上方に流れた冷媒の一部は、第1連通開口72aの次に第2連通開口72bを通過するループ状の流れ(図16の破線矢印Arを参照)を形成する。係る冷媒は、やがて複数本の伝熱管41の流路411に、ループ状の流れから分かれて流れ込む。また、正サイクル運転時には、対応する伝熱管41から第2ヘッダ内部空間SP1に流入した冷媒は、第3連通開口75a等を通過して第1細管93に流入する。
本実施形態では、第2ヘッダ管70において、第2ヘッダ内部空間SP1が10形成されている。なお、第2ヘッダ管70において、各第2ヘッダ内部空間SP1は、風上伝熱管側部材71の一部、第2ヘッダ仕切部材72の一部、分流器側部材73の一部、及び一対の仕切板74で囲われることにより形成されている。このため、一の第2ヘッダ内部空間SP1を形成する風上伝熱管側部材71の一部、第2ヘッダ仕切部材72、分流器側部材73の一部、及び一対の仕切板74を併せて第2ヘッダ内部空間形成部材78(特許請求の範囲記載の「第2分流部」に相当)と解釈することも可能である。係る解釈によれば、第2ヘッダ管70を、第2ヘッダ内部空間SP1を形成する第2ヘッダ内部空間形成部材78が複数集まって構成される部材と解釈することも可能である。特に、第2ヘッダ内部空間形成部材78が設置状態において鉛直方向に沿って複数並んでいる、と解釈可能である(図31参照)。
係る解釈において、各第2ヘッダ内部空間形成部材78は、アルミニウム又はアルミニウム合金製である。また、各第2ヘッダ内部空間形成部材78は、内部に第2ヘッダ内部空間SP1を形成されている。また、各第2ヘッダ内部空間形成部材78は、風上側熱交換部40aと、分流器90との間の冷媒流路を形成する。また、各第2ヘッダ内部空間形成部材78には、対応する第1細管93の一端を接続するための第1細管接続開口73aが形成されている。また、各第2ヘッダ内部空間形成部材78には、対応する伝熱管41の一端を接続するための風上伝熱管接続開口711が形成されている。図16に示されるように、本実施形態では、第2ヘッダ内部空間SP1において、設置状態における第1細管接続開口73aの高さ位置は、最下方に位置する風上伝熱管接続開口711(風上側伝熱管41aを挿入される開口)の高さ位置以下に配置されている。
(4−4)折返しヘッダ80
図17は、折返しヘッダ80の斜視図である。図18には、折返しヘッダ80を水平方向に沿って切断した断面図である。図19には、鉛直方向に沿って切断した折返しヘッダ80の一部を拡大した断面図である。
折返しヘッダ80は、上端及び下端が閉じられた上下方向に延びる細長い中空筒形の部材である。折返しヘッダ80は風上側熱交換部40a及び風下側熱交換部40bの他端側に配置されている。
折返しヘッダ80には、風上側伝熱管41aの他端を挿入される複数(風上側伝熱管41aと同数)の風上側開口81が形成されている。また、折返しヘッダ80には、風下側伝熱管41bの他端を挿入される複数(風下側伝熱管41bと同数)の風下側開口82が形成されている。風上側開口81及び風下側開口82は、風上側熱交換部40a及び風下側熱交換部40bが隣接する方向に沿って、隣接している。折返しヘッダ80においては、複数の風上側開口81及び複数の風下側開口82が、それぞれ上下方向に並ぶように配置されている。
折返しヘッダ80内には、隣接する風上側伝熱管41a及び風下側伝熱管41bの一方から流出する冷媒を他方へ流入させる折返し空間SP2が複数形成されている。折返し空間SP2は、風上側伝熱管41a及び風下側伝熱管41bの一方を通過した冷媒が他方へ折り返すための空間である(図18の破線矢印Arを参照)。より具体的に、折返し空間SP2は、正サイクル運転時(ガス側集合管60が冷媒の入口管である場合)に風下側伝熱管41bの端部から流出する冷媒を風上側伝熱管41aに流入させる空間である。また、折返し空間SP2は、逆サイクル運転時(ガス側集合管60が冷媒の出口管である場合)に風上側伝熱管41aの端部から流出する冷媒を風下側伝熱管41bに流入させる空間である。
各折返し空間SP2においては、一対の風上側開口81及び風下側開口82が配置されている。すなわち、折返し空間SP2では、いずれかの風上側伝熱管41aと、対応する風下側伝熱管41bとが連通している。特に、本実施形態では、同一の段に配置される一対の風上側伝熱管41a及び風下側伝熱管41bが折返し空間SP2において連通している。折返しヘッダ80に形成される折返し空間SP2の数は、風上側開口81及び風下側開口82の対の数と同数である。
なお、複数の折返し空間SP2は、折返しヘッダ80において複数の天部85、底部86及び側部87が設けられることで構成されている(図19参照)。すなわち、一の折返し空間SP2を形成する天部85、底部86及び側部87を併せて折返し空間形成部材88と解釈可能である。係る解釈によれば、折返しヘッダ80を、折返し空間SP2を形成する折返し空間形成部材88が複数集まって構成される部材と解釈することも可能である。特に、折返し空間形成部材88が(設置状態において)鉛直方向に沿って複数並んでいると解釈することも可能である。
係る解釈において、各折返し空間形成部材88は、内部に折返し空間SP2を形成されている。また、各折返し空間形成部材88は、室外熱交換器15の冷媒のガス側出入口(本実施形態ではガス側集合管60)と、各第2ヘッダ内部空間SP1(各第2ヘッダ内部空間形成部材78)の間の冷媒流路を形成する。
(4−5)分流器90(特許請求の範囲記載の「第1分流部」に相当)
図20は、分流器90の斜視図である。図21は、図20の二点鎖線で囲われたA部分の拡大図である。
分流器90は、室外熱交換器15において液側出入口(すなわち、第2ヘッダ管70と第8配管P8との間)に配置される部材である。分流器90は、第2ヘッダ管70及び第8配管P8の一方から流出する冷媒を他方へ流入させる。具体的に、分流器90は、逆サイクル運転時に、第8配管P8から流出する冷媒を分流して複数の第2ヘッダ内部空間SP1に送る機構である。また、分流器90は、正サイクル運転時に、各第2ヘッダ内部空間SP1から送られる冷媒を集めて第8配管P8へ送る機構でもある。分流器90は、冷媒回路RCにおいて、主に第2ヘッダ管70と第8配管P8との間に位置している。
分流器90は、主として、出入口管91と、第2ヘッダ管70へ延びる複数(ここでは10本)の第1細管93と、第1ヘッダ管50へ延びる第2細管94と、分流器本体95と、を有している。出入口管91、第1細管93、第2細管94及び分流器本体95は、アルミニウム又はアルミニウム合金製である。分流器90は、仮組みされた状態の出入口管91、各第1細管93、第2細管94及び分流器本体95が、炉中においてロウ材でロウ付け接合されることで構成されている。
図22は、分流器本体95を鉛直方向に切断した断面を模式的に示した拡大図である。図23は、分流器本体95及び出入口管91の斜視図である。
出入口管91(特許請求の範囲記載の「第1管」に相当)は、一端及び他端が開放した円筒配管である。出入口管91は、一端が分流器本体95に接続されており、他端が第8配管P8に接続されている。出入口管91は、室外熱交換器15を通過する冷媒が出入りする配管であり、室外熱交換器15の液側出入口を形成する配管である。特に、出入口管91は、分流器本体95及び第8配管P8の一方から流出する冷媒を他方へ流入させるための流路を形成する。出入口管91は、冷媒回路RCにおいて、分流器本体95と第8配管P8の間に位置している。出入口管91は、一端から他端の間で湾曲しており、略J字状又は略U字状を呈している(図23参照)。
第1細管93(特許請求の範囲記載の「第2管」に相当)は、一端及び他端が開放した円筒配管である。第1細管93は、出入口管91よりも径が小さい。第1細管93は、一端が分流器本体95に接続されている。第1細管93は、いずれかの第2ヘッダ内部空間SP1(第2ヘッダ内部空間形成部材78)と1対1に対応しており、対応する第2ヘッダ内部空間SP1に配置される第1細管接続開口73aに他端が接続されている。第1細管93は、分流器本体95及び第2ヘッダ内部空間SP1の一方から流出する冷媒を他方へ流入させるための流路を形成する。第1細管93は、冷媒回路RCにおいて、分流器本体95と、対応する第2ヘッダ内部空間SP1と、の間に位置している。すなわち、第1細管93は、出入口管91よりも風上側熱交換部40a側の冷媒流路を形成する。
第2細管94は、一端及び他端が開放した円筒配管である。第2細管94は、出入口管91よりも径が小さい。第2細管94は、一端が分流器本体95に接続されている。第2細管94は、第1ヘッダサブ空間S2に配置される第2細管接続開口532に他端が接続されている。第2細管94は、分流器本体95及び第1ヘッダサブ空間S2の一方から流出する冷媒を他方へ流入させるための流路を形成する。第2細管94は、冷媒回路RCにおいて、分流器本体95と、第1ヘッダサブ空間S2と、の間に位置している。
図24は、分流器本体95の斜視図である。図25は、分流器本体95を天面側から見た図である。図26は、分流器本体95を底面側から見た図である。
分流器本体95(特許請求の範囲記載の「本体部」に相当)は、内部に本体内部空間SP3を形成された略円筒状の部材である。本体内部空間SP3は、出入口管91及び各第1細管93の一端と連通しており、出入口管91から流出する冷媒を各第1細管93へ流入(分流)させる空間である。また、本体内部空間SP3は、各第1細管93から流出する冷媒を集めて出入口管91へ流入させる空間でもある。
分流器本体95は、設置状態において上方に面する天面951と、下方に面する底面952を有している。分流器本体95は、天面951において、出入口管91を挿入するための第1開口95a(特許請求の範囲記載の「第1差込口」に相当)が形成されている。本実施形態では、第1開口95aは、天面951の中心部分に配置されている。
分流器本体95は、底面952において、第1細管93又は第2細管94を挿入するための第2開口95bが複数(ここでは11個)形成されている。各第2開口95b(特許請求の範囲記載の「第2差込口」に相当)は、各第1細管93及び第2細管94のいずれかに1対1に対応しており、対応する細管を挿入される。本実施形態では、複数の第2開口95bが、底面952において間隔を置いて環状に配置されている。第1開口95a及び各第2開口95bは、それぞれ個別に本体内部空間SP3に連通している(図22参照)。
なお、設置状態において、分流器本体95は、本体内部空間SP3の第1細管93との連通部分の高さ位置が、最下方に位置する第2ヘッダ内部空間SP1の上端の高さ位置以下に位置するように配置される(図27、図31参照)。
図27は、水平方向から見た分流器本体95の周囲を示した拡大図である。図28は、異なる方向から見た図27の状態を示した拡大図である。
分流器90においては、出入口管91は、分流器本体95の天面から上方に向かって延びている(図27参照)。換言すると、出入口管91は、設置状態において、本体内部空間SP3から上方向に沿って延びるように、分流器本体95に接続されている(図22参照)。
また、分流器90においては、各第1細管93は、分流器本体95の底面から一旦、下方に向かって延びている(図27及び図28参照)。換言すると、各第1細管93は、設置状態において、本体内部空間SP3から下方向に沿って延びるように、分流器本体95に接続されている。具体的には、各第1細管93は、本体内部空間SP3から下方向に沿って延びてから湾曲して、対応する第2ヘッダ内部空間SP1に向かって上方向に沿って延びている。より詳細には、本実施形態において、各第1細管93のうち半数以上(ここでは9本)の第1細管93は、本体内部空間SP3から下方向に沿って延びてから下方に膨らむように湾曲して上方向に延伸方向を転換し、分流器本体95に間隔を置いて隣接しながら上方向に沿って延びる上方湾曲管93a(図27、図28参照)である。すなわち、上方湾曲管93aは、少なくとも2つの湾曲部分(下方から上方へ折り返す湾曲部分と、上方へ延びてから第2ヘッダ内部空間SP1へ向かって湾曲する湾曲部分)を有している。
また、係る上方湾曲管93aのほとんど(ここでは8本)は、分流器本体95の中心に向かって湾曲し、出入口管91に間隔を置いて隣接しながら上方向に沿って延びている(図27、図28参照)。すなわち、当該上方湾曲管93aについては、さらに1つの湾曲部分(分流器本体95の中心に向かって湾曲する湾曲部分)を有している。
本実施形態においては、上方湾曲管93aが、設置状態における平面視で、分流器本体95及び出入口管91の周方向に間隔を置いて配置されている。換言すると、分流器90において、分流器本体95、及び天面側から上方に延びる出入口管91は、底面側に接続され湾曲して上方に向かって延びる複数の第1細管93(上方湾曲管93a)によって周囲を囲まれている、と解釈可能である。
但し、分流器本体95は、第1細管93に囲まれていない外面部分を有しており、係る外面部分は、分流器90の組立ての際、炉中に移動する時に用いられる治具に当接する当接部953として機能する。すなわち、分流器本体95は、出入口管91、複数の第1細管93、及び第2細管94を挿入された状態で、例えば図29に示すような治具100に支えられて炉中に移動される。このため、分流器本体95は、治具100によって支持される受け面を確保するために、その一部(すなわち当接部953に相当する部分)が第1細管93に隣接していない。つまり、分流器本体95は、治具に当接する当接部953を有する。
分流器90においては、正サイクル運転時に、各第2ヘッダ内部空間SP1から流出する冷媒が対応する第1細管93に流入し、第1細管93を通過して分流器本体95(本体内部空間SP3)に流出する。本体内部空間SP3に流入した冷媒は、出入口管91を流れて第8配管P8へ流出する。
また、逆サイクル運転時には、第8配管P8から流出する冷媒が出入口管91を通過して、分流器本体95(本体内部空間SP3)に流入する。本体内部空間SP3に流入した冷媒は、分かれて複数の第1細管93を流れていずれかの第2ヘッダ内部空間SP1へ流入する。
(5)室外熱交換器15内の各部の位置関係
図30は、平面視における第1ヘッダ管50、ガス側集合管60、第2ヘッダ管70及び分流器90の位置関係を示した模式図である。室外熱交換器15において、第1ヘッダ管50、ガス側集合管60、第2ヘッダ管70及び分流器90は、図30に示されるように室外熱交換器15の一端付近に密集して配置されている。特に、第2ヘッダ管70(第2ヘッダ内部空間形成部材78)と分流器90とは風上側熱交換部40aの一端付近において近接配置されている。第2ヘッダ管70(第2ヘッダ内部空間形成部材78)と分流器90の平面視での直線距離D1は、設計仕様や設置環境に応じて適宜設定されるが、本実施形態ではコンパクト化の観点から100mm以下に設定されている。
(6)室外熱交換器15の製造方法
室外熱交換器15は、各部が炉中においてロウ材でロウ付け接合されることで構成されている。この点、室外熱交換器15は、平面視において3箇所が大きく湾曲しており、曲げ部B1,B2,B3が形成されている(図8参照)。一方で、ロウ付けが行われる炉の大きさは決まっているので、熱交換部40については曲げ部B1,B2,B3の形成される前の平たい状態で炉中ロウ付けが行われる。曲げ部B1,B2,B3は、炉中ロウ付けが行われた後、所定のロール治具と押付治具を用いて構成される。
(7)室外熱交換器15におけるパス構成
上述のような態様で構成される室外熱交換器15においては、複数のパスが構成されている。ここでの「パス」は、分流器90の第1細管93と、第2ヘッダ内部空間SP1(第2ヘッダ内部空間形成部材78)と、対応する1以上の伝熱管41(41a及び41b)と、折返し空間SP2と、によって構成される冷媒の通路である。
図31は、風上側から見た室外熱交換器15の各パスを概略的に示した模式図である。図32は、風下側から見た室外熱交換器15の各パスを概略的に示した模式図である。図31及び図32に示されるように室外熱交換器15においては、第1パスRP1−第10パスRP10が構成されている。
第1パスRP1は、設置状態において最上に位置するパスである。図31、図32において、第1パスRP1は、二点鎖線L1よりも上方に位置するパスである。第1パスRP1は、3本の風上側伝熱管41a及び風下側伝熱管41bを含む。
第2パスRP2は、設置状態において上から2番目に位置するパスである。図31、図32において、第2パスRP2は、二点鎖線L1と二点鎖線L2の間に位置するパスである。第2パスRP2は、4本の風上側伝熱管41a及び風下側伝熱管41bを含む。
第3パスRP3は、設置状態において上から3番目に位置するパスである。図31、図32において、第3パスRP3は、二点鎖線L2と二点鎖線L3の間に位置するパスである。第3パスRP3は、8本の風上側伝熱管41a及び風下側伝熱管41bを含む。
第4パスRP4は、設置状態において上から4番目に位置するパスである。図31、図32において、第4パスRP4は、二点鎖線L3と二点鎖線L4の間に位置するパスである。第4パスRP4は、9本の風上側伝熱管41a及び風下側伝熱管41bを含む。
第5パスRP5は、設置状態において上から5番目に位置するパスである。図31、図32において、第5パスRP5は、二点鎖線L4と二点鎖線L5の間に位置するパスである。第5パスRP5は、10本の風上側伝熱管41a及び風下側伝熱管41bを含む。
第6パスRP6は、設置状態において上から6番目に位置するパスである。図31、図32において、第6パスRP6は、二点鎖線L5と二点鎖線L6の間に位置するパスである。第6パスRP6は、11本の風上側伝熱管41a及び風下側伝熱管41bを含む。
第7パスRP7は、設置状態において上から7番目に位置するパスである。図31、図32において、第7パスRP7は、二点鎖線L6と二点鎖線L7の間に位置するパスである。第7パスRP7は、12本の風上側伝熱管41a及び風下側伝熱管41bを含む。
第8パスRP8は、設置状態において上から8番目に位置するパスである。図31、図32において、第8パスRP8は、二点鎖線L7と二点鎖線L8の間に位置するパスである。第8パスRP8は、12本の風上側伝熱管41a及び風下側伝熱管41bを含む。
第9パスRP9は、設置状態において上から9番目に位置するパスである。図31、図32において、第9パスRP9は、二点鎖線L8と二点鎖線L9の間に位置するパスである。第9パスRP9は、13本の風上側伝熱管41a及び風下側伝熱管41bを含む。
第10パスRP10は、設置状態において上から10番目(最下)に位置するパスである。図31、図32において、第10パスRP10は、二点鎖線L9と二点鎖線L10の間に位置するパスである。第10パスRP10は、13本の風上側伝熱管41a及び風下側伝熱管41bを含む。第10パスRP10は、さらに上側第10パスRP10aと、下側第10パスRP10bに分かれる。
上側第10パスRP10aは、一点鎖線A1(図31、図32)よりも上方に位置する。上側第10パスRP10aは、第1細管93、最下方の第2ヘッダ内部空間SP1、11本の風上側伝熱管41a、折返し空間SP2、及び11本の風下側伝熱管41bによって構成されている。
下側第10パスRP10bは、一点鎖線A1(図31、図32)よりも下方に位置する。下側第10パスRP10bは、第2細管94、第1ヘッダ管50内の空間(S1、S2)、下から数えて2本の風下側伝熱管41b、折返し空間SP2、下から数えて2本の風上側伝熱管41a、及び第2ヘッダサブ空間SPaで構成されている。
このように構成される第10パスRP10は、他のパスよりも流路長が長い。
上述のような態様で構成される各パス(RP1−RP10)は、第1ヘッダメイン空間S1及び本体内部空間SP3の一方において分流し、他方において合流する。換言すると、室外熱交換器15において、各パスは平行に構成されている。すなわち、原則として、各パス(RP1−RP10)のいずれかのパスを通過した冷媒は、他のパスに流入することなく室外熱交換器15から流出する。係る観点で、室外熱交換器15は、いずれかのパスを通過した冷媒が他のパスに折り返す熱交換器とは相違する。
ここで、上述のように、室外熱交換器15の熱交換部40を通過する室外空気流AFについては、下部分(特に中央より下方のパス)を通過する空気よりも上部分(特に中央より上方のパス)を通過する空気のほうが風速は大きい。このため、各パスのうち、下部を通過するパスよりも上部に配置されるパスのほうが、通過する空気流の風速が大きい。
(8)室外熱交換器15における冷媒の流れ
室外熱交換器15においては、以下の態様で冷媒が流れる。
(8−1)正サイクル運転時
正サイクル運転時に室外熱交換器15に流入する冷媒は、室外空気流AFと熱交換を行いながら流れる。但し、冷房サイクル除霜運転時においては、室外熱交換器15に流入する冷媒は、付着した霜と熱交換を行いながら流れる。
具体的に、正サイクル運転時には、第7配管P7からガス側集合管60に冷媒が流入する。ガス側集合管60に流入した冷媒は、複数の接続管61を介して第1ヘッダ管50の第1ヘッダメイン空間S1に流入する。第1ヘッダメイン空間S1に流入した冷媒は、分かれて、各パス(第1パスRP1−第10パスRP10)の風下側伝熱管41bにそれぞれ流入し、風下側熱交換部40bを通過する。風下側熱交換部40bを通過した冷媒は、折返しヘッダ80(より具体的には対応する折返し空間SP2)に達する。
その後、冷媒は、折返し空間SP2において折り返して対応する風上側伝熱管41aに流入し、風上側熱交換部40aを通過する。風上側熱交換部40aを通過した冷媒は、第2ヘッダ管70(より具体的には、対応する第2ヘッダ内部空間SP1)に達する。
原則として、第2ヘッダ内部空間SP1に流入した冷媒は、対応する第1細管93を介して分流器90(本体内部空間SP3)に流入する。第1細管93から本体内部空間SP3に流入した冷媒は、他の第1細管93から流出する冷媒と合流して、出入口管91を通過して第8配管P8へ流出する。
なお、ガス側集合管60から第1ヘッダ管50の第1ヘッダメイン空間S1に流入した冷媒のうち、第1ヘッダメイン空間S1の最下方に位置する風下側伝熱管41b(すなわち風下側熱交換部40bにおいて下から2番目の風下側伝熱管41b)に流入した冷媒は、風下側熱交換部40bを流れる。風下側熱交換部40bを通過した冷媒は、折返し空間SP2において折り返して下から2番目の風上側伝熱管41aに流入し、風上側熱交換部40aを流れる。風上側熱交換部40aを通過した冷媒は、第2ヘッダサブ空間SPaにおいて下方に折り返して最下の風上側伝熱管41aに流入して再び風上側熱交換部40aを流れる。その後、風上側熱交換部40aを通過した冷媒は、折返し空間SP2において折り返して最下の風下側伝熱管41bに流入して風下側熱交換部40bを流れる。その後、風下側熱交換部40bを通過した冷媒は、第1ヘッダサブ空間S2に流入し、第2細管94を経て分流器本体95の本体内部空間SP3に流入する。
(8−2)逆サイクル運転時
逆サイクル運転時に室外熱交換器15に流入する冷媒は、室外空気流AFと熱交換を行いながら流れる。具体的に、逆サイクル運転時には、第8配管P8から出入口管91に冷媒が流入する。出入口管91と通過した冷媒は、分流器90(本体内部空間SP3)に達し、分かれて複数の第1細管93、及び第2細管94に流入する(すなわち、各パスに流入する)。
本体内部空間SP3から第1細管93に流入した冷媒は、第2ヘッダ管70(より具体的には、対応する第2ヘッダ内部空間SP1)に達する。第2ヘッダ内部空間SP1に流入した冷媒は、対応する風上側伝熱管41aに流入し、風上側熱交換部40aを通過する。風上側熱交換部40aを通過した冷媒は、折返しヘッダ80(より具体的には対応する折返し空間SP2)に達する。その後、冷媒は、折返し空間SP2において折り返して対応する風下側伝熱管41bに流入し、風下側熱交換部40bを通過する。風下側熱交換部40bを通過した冷媒は、第1ヘッダ管50(より具体的には、第1ヘッダメイン空間S1)に達する。第1ヘッダメイン空間S1に流入した冷媒は、複数の接続管61を経てガス側集合管60に達し、室外熱交換器15から流出する。
一方、本体内部空間SP3から第2細管94に流入した冷媒(すなわち下側第10パスRP10bに流入した冷媒)は、第1ヘッダ管50の第1ヘッダサブ空間S2に達する。第1ヘッダサブ空間S2に流入した冷媒は、最下の風下側伝熱管41bに流入し風下側熱交換部40bを通過する。風下側熱交換部40bを通過した冷媒は、折返しヘッダ80(より具体的には対応する折返し空間SP2)に達する。その後、冷媒は、折返し空間SP2において折り返して最下の風上側伝熱管41aに流入し、風上側熱交換部40aを通過する。風上側熱交換部40aを通過した冷媒は、第2ヘッダサブ空間SPaにおいて上方に折り返して風上側熱交換部40aの下から2番目の風上側伝熱管41aに流入して再び風上側熱交換部40aを流れる。その後、風上側熱交換部40aを通過した冷媒は、折返し空間SP2において折り返して下から2番目の風下側伝熱管41bに流入して風下側熱交換部40bを流れる。その後、風下側熱交換部40bを通過した冷媒は、第1ヘッダメイン空間S1に流入して、接続管61を経てガス側集合管60に達し、室外熱交換器15から流出する。
(9)室外熱交換器15の機能
上述のように構成される室外熱交換器15は、以下の機能を有している。
(9―1)性能向上促進機能
分流器本体95において、本体内部空間SP3の第1細管93との連通部分の高さ(第1細管93の出口面の高さ)h2(図27、図31参照)は、ヘッドの基準である。ヘッド差が伝熱管41を流れる冷媒の圧力よりも大きくなると、冷媒の流れが阻害されることとなる。特に、熱交換部40の下部に配置される伝熱管41については、ヘッドの影響により冷媒の循環量が低下して冷媒が滞留しやすい。
ここで、室外熱交換器15では、扁平管が伝熱管41として用いられている。そして、室外熱交換器15は、ヘッダ(より詳細には第2ヘッダ管70内の複数の第2ヘッダ内部空間SP1)を用いて各パスへ冷媒が分流される、いわゆるヘッダ分流が行われるように構成されている。また、各パス(RP1−RP10)において複数の伝熱管41が含まれており、第2ヘッダ内部空間SP1において各伝熱管41への分流が行われている。特に、室外熱交換器15では、各伝熱管41への分流に関して、第2ヘッダ内部空間SP1においてループ状の冷媒の流れが形成されている。
このように構成される室外熱交換器15では、逆サイクル運転時に、ヘッド差に関連して、第2ヘッダ内部空間SP1において各伝熱管41に流入する冷媒に関して偏流が生じうる。すなわち、一の第2ヘッダ内部空間SP1に接続される各伝熱管41のうち、下段の伝熱管41ほど液冷媒が流れやすく、上段の伝熱管41ほどガス冷媒が流れやすい。つまり、一のパス内において、上下に位置する複数の伝熱管41に関して圧力損失差が生じやすい。これに関連して、特に冷房サイクルデフロスト運転時には、各パスにおいて、液ヘッドの影響を受けやすい下方の伝熱管41は冷媒が滞留しやすく、ホットガスが供給されずに溶け残りが生じやすい。
この点、ヘッダ分流を行わない熱交換器では、パスの数と伝熱管の数とが1対1の関係にあり、凝縮器として機能する際に、最下段のパスの伝熱管を流れる冷媒に関して分流器の液ヘッドに勝る圧力差が確保されれば冷媒が滞留することが抑制される。一方で、室外熱交換器15のようにヘッダ分流を行う熱交換器では、パス毎に循環量が異なっており、凝縮器として機能する際に液ヘッドの影響を最も受け循環量が小さくなりやすい最下段の伝熱管41を流れる冷媒に関して、液ヘッドに勝る圧力差が確保されるように構成する必要がある。
室外熱交換器15では、設置状態における分流器本体95の高さ位置が従来よりも低くなっている。本実施形態において、分流器本体95の高さ位置は、底フレーム33の上面からの底面952の高さh1(図27参照)が43mm(100mm以内)となるように抑えられている。また、これに関連して、分流器本体95は、本体内部空間SP3の第1細管93との連通部分の高さ位置(h2)が、最下方に位置する第2ヘッダ内部空間SP1の上端の位置(図31に示す高さh3)以下に位置するように配置されている(図31参照)。
これにより、室外熱交換器15では、凝縮器として用いられる場合における、分流器本体95の設置高さによって生じるヘッド差を小さくすることが可能となっている。これに関連して、熱交換部40の下部に配置される伝熱管41(例えば、第9パスRP9−第10パスRP10に含まれる伝熱管41)において流れる液冷媒に関して液ヘッドに勝る圧力差が確保されて流れやすくなっており、性能向上が促進されている。特に、冷房サイクル除霜運転時に、液冷媒が滞留することが抑制され除霜が促進されるようになっている。このため、霜の溶け残りが抑制されており信頼性に優れている。
(9―2)組立性向上機能
室外熱交換器15では、分流器本体95が、本体内部空間SP3から出入口管91が上方向に沿って延びるとともに多数(ここでは10本、すなわち6本以上)の第1細管93が本体内部空間SP3から下方向に沿って延びるように設置されている。この点、分流器本体95が係る態様で設置されることに関連して、分流器本体95と第1細管93とのロウ付け接合を人手により行う場合には作業性が著しく低下し組立性に優れないことが想定される。室外熱交換器15においては、分流器本体95と複数の第1細管93とがアルミニウム又はアルミニウム合金製であることにより、両者を炉中ロウ付けによって接合して分流器90を構成することが可能となっている。これに関連して、組立性向上が促進されている。
(9―3)コンパクト性向上機能
室外熱交換器15では、コンパクト化が促進されている。すなわち、分流器90において、各第1細管93は、本体内部空間SP3から下方向に沿って延びてから湾曲して、対応する第2ヘッダ内部空間SP1に向かって上方向に沿って延びている。より詳細には、本実施形態において、各第1細管93のうち半数以上(ここでは9本)の第1細管93は、本体内部空間SP3から下方向に沿って延びてから下方に膨らむように湾曲して上方向に延伸方向を転換し、分流器本体95に間隔を置いて隣接しながら上方向に沿って延びる上方湾曲管93a(図27、図28参照)である。また、係る上方湾曲管93aのほとんど(ここでは8本)は、分流器本体95の中心に向かって湾曲し、出入口管91に間隔を置いて隣接しながら上方向に沿って延びている(図27、図28参照)。つまり、設置状態における平面視で、半数以上の第1細管93が、分流器本体95及び出入口管91の周方向に間隔を置いて配置されている。換言すると、分流器90において、分流器本体95、及び天面側から上方に延びる出入口管91は、底面側に接続され湾曲して上方に向かって延びる複数の第1細管93(上方湾曲管93a)によって周囲を囲まれている。
分流器90が係る態様で構成されることで、分流器本体95と第1細管93の距離、出入口管91と各第1細管93の距離、及び/又は各第1細管93間の距離を小さくすることが可能となっている。すなわち、クリアランスを確保しながら、各部を近接配置することが可能となっている。これにより、狭小なスペースに配置されることが想定される分流器90のコンパクト化が促進されている。ひいては室外熱交換器15のコンパクト化が促進されている。
(10)特徴
(10−1)
従来、複数の伝熱管が積層される熱交換部と、液側端部に配置される分流器とを有し、熱交換部において1以上の伝熱管で構成されるパス(冷媒流路)を複数形成された熱交換器が知られている。係る熱交換器は、分流器と各パスとを連通させる細管を複数有し、分流器と各パスとの間の冷媒流路が当該細管によって形成されている。例えば、設置状態において4本の細管が分流器との接続口から下方に延びるように設置されるものがある。
ここで、細管及び分流器が銅製である場合、分流器と細管とは人手によってロウ付け接合されるのが一般的である。しかし、細管の数が多い(例えば6本以上になると)熱交換器に関して、設置状態において各細管が分流器との接続口から下方に延びるように人手によるロウ付け接合が行われるケースでは、作業性が著しく低下し組立性に優れないことが想定される。
この点、本実施形態に係る室外熱交換器15においても、出入口管91は設置状態において本体内部空間SP3から上方向に沿って延びるように分流器本体95に一端が接続され、6本以上の第1細管93が設置状態において本体内部空間SP3から下方向に沿って延びるように分流器本体95に一端が接続されており、人手によるロウ付け接合を行う場合には作業性が著しく低下し組立性に優れないことが想定される。しかし、室外熱交換器15では、分流器本体95と複数の第1細管93とがアルミニウム又はアルミニウム合金製であることにより、両者を炉中でのロウ付け接合することが可能となっている。よって、多数の第1細管93が分流器本体95から下方に延びる分流器90を有する熱交換器に関して、組立性向上が促進されている。
(10−2)
上記実施形態に係る室外熱交換器15では、分流器90は、分流器本体95と各第1細管93とが炉中でロウ付けされることで構成されており、多数の第1細管93が分流器本体95から下方に延びる分流器90を有する熱交換器に関して、組立性が向上している。
(10−3)
上記実施形態に係る室外熱交換器15では、分流器本体95は、当接部953を有する。当接部953は、炉中に移動する際に支えられる治具と当接する部分である。これにより、炉中ロウ付けに係る工程が円滑に行われやすくなっており、係る観点でも組立性向上が促進されている。
(10−4)
上記実施形態に係る室外熱交換器15では、分流器本体95は、設置状態において上方に面する天面951に、第1開口95aを形成されており、第1開口95aにおいて出入口管91の一端が接続されている。これにより、簡易に、設置状態において本体内部空間SP3から上方向に沿って延びるように、出入口管91を分流器本体95に接続することが可能となっている。係る観点でも組立性向上が促進されている。
(10−5)
上記実施形態に係る室外熱交換器15では、分流器本体95は、設置状態において下方に面する底面952に、第2開口95bを複数形成され、各第2開口95bにおいて、対応する第1細管93の一端が接続されている。これにより、簡易に、設置状態において本体内部空間SP3から下方向に沿って延びるように、第1細管93を分流器本体95に接続することが可能となっている。係る観点でも組立性向上が促進されている。
(10−6)
上記実施形態に係る室外熱交換器15では、複数の第2開口95bは、間隔を置いて環状に配置されている。これにより、多数の第1細管93が分流器本体95から下方に延びる分流器90を有する熱交換器に関して、隣り合う第1細管93間のクリアランスを確保しつつ多数の第1細管93を密集させることが可能となっている。ひいては、分流器90のコンパクト化が促進されている。
(10−7)
上記実施形態に係る室外熱交換器15では、複数の第1細管93のうち半数以上の第1細管93は、設置状態において、本体内部空間SP3から下方向に沿って延びてから湾曲して分流器本体95に隣接して上方向に沿って延びる上方湾曲管93aである。これにより、第1細管93を、設置状態において本体内部空間SP3から下方向に沿って延びるように分流器本体95に接続しつつ、分流器本体95との接続部分よりも上方に位置する第2ヘッダ内部空間SP1まで延びるように構成することが可能となっている。また、分流器本体95と第1細管93との距離を小さくして分流器90をコンパクトに構成することが可能となっている。
(10−8)
上記実施形態に係る室外熱交換器15では、上方湾曲管93aは、設置状態において、分流器本体95に隣接して上方向に沿って延びてから、再び湾曲して出入口管91に向かって延び、さらに湾曲して出入口管91に隣接して上方向に沿って延びている。これにより、第1細管93を、設置状態において本体内部空間SP3から下方向に沿って延びるように分流器本体95に接続しつつ、分流器本体95との接続部分よりも上方に位置する第2ヘッダ内部空間SP1まで延びるように構成することが可能となっている。また、分流器本体95と第1細管93との距離を小さくして分流器90をコンパクトに構成することが可能となっている。
(10−9)
上記実施形態に係る室外熱交換器15では複数の上方湾曲管93aが、設置状態において、平面視で、出入口管91の周方向に間隔を置いて配置されている。これにより、多数の第1細管93が分流器本体95から下方に延びる分流器90を有する熱交換器に関して、隣り合う上方湾曲管93a間のクリアランスを確保しつつ多数の上方湾曲管93a(すなわち半数以上の第1細管93)を密集させるとともに、出入口管91と各上方湾曲管93aとの距離を小さくして分流器90をコンパクトに構成することが可能となっている。
(10−10)
上記実施形態に係る室外熱交換器15では、複数の第2ヘッダ内部空間形成部材78は、熱交換部40と分流器90の間の冷媒流路を形成しており、対応する伝熱管41及び第1細管93に連通し一方から流出する冷媒を他方へ流入させる第2ヘッダ内部空間SP1を内部に形成されている。すなわち、分流器90よりも熱交換部40側で対応するパスを形成する第2ヘッダ内部空間形成部材78を複数有する室外熱交換器15に関して、組立性向上が促進されている。
(10−11)
上記実施形態に係る室外熱交換器15では、第2ヘッダ内部空間形成部材78は、アルミニウム又はアルミニウム合金製である。各第1細管93と対応する第2ヘッダ内部空間形成部材78との接合を人手により行う場合には作業性が著しく低下し組立性に優れないことが想定されるところ、本実施形態に係る室外熱交換器15では、第2ヘッダ内部空間形成部材78と各第1細管93とがアルミニウム又はアルミニウム合金製であることにより、両者を炉中においてロウ付け接合することが可能となっている。よって、組立性向上が促進されている。
(10−12)
上記実施形態に係る室外熱交換器15では、設置状態において、分流器90と第2ヘッダ内部空間形成部材78との平面視での直線距離D1は、100mm以下である。このように分流器90と第2ヘッダ内部空間形成部材78とが近接している室外熱交換器15に関して、各部の接合を人手により行う場合には特に作業性が低下し組立性に優れないことが想定されるところ、本実施形態に係る室外熱交換器15では炉中での各部のロウ付け接合が可能に構成されていることから、組立性向上が促進されている。
(10−13)
上記実施形態に係る空調システム1では、室外熱交換器15の機能に関連して、組立性向上が促進されている。
(11)変形例
上記実施形態は、以下の変形例に示すように適宜変形が可能である。なお、各変形例は、矛盾が生じない範囲で他の変形例と組み合わせて適用されてもよい。
(11−1)変形例1
上記実施形態では、分流器本体95において、設置状態において下方に面する底面952に、第1細管93の一端が接続される第2開口95bが複数形成されていた。設置状態において本体内部空間SP3から下方向に沿って延びるように第1細管93を分流器本体95に接続する、という観点から、分流器90は係る態様で構成されることが好ましい。しかし、分流器90の構成態様は、必ずしもこれに限定されず、第1細管93が設置状態において本体内部空間SP3から下方向に沿って延びるように、分流器本体95に接続される限り、適宜変更が可能である。例えば、分流器本体95において、設置状態において側方に面する側面に、複数の第2開口95bの一部又は全部が形成されてもよい。
(11−2)変形例2
上記実施形態では、分流器本体95において、設置状態において上方に面する天面951に、出入口管91の一端が接続される第1開口95aが形成されていた。設置状態において本体内部空間SP3から上方向に沿って延びるように出入口管91を分流器本体95に接続する、という観点から、分流器90は係る態様で構成されることが好ましい。しかし、分流器90の構成態様は、必ずしもこれに限定されず、出入口管91が設置状態において本体内部空間SP3から上方向に沿って延びるように、分流器本体95に接続される限り、適宜変更が可能である。例えば、分流器本体95において、設置状態において側方に面する側面に、第1開口95aが形成されてもよい。
(11−3)変形例3
上記実施形態では、第1細管93は、第2ヘッダ内部空間SP1と1対1に対応し、対応する第2ヘッダ内部空間SP1に接続されていた。しかし、第1細管93と、第2ヘッダ内部空間SP1の対応関係については、矛盾が生じない限り、設計仕様や設置環境に応じて適宜変更が可能である。例えば、各第1細管93は、いずれかの第2ヘッダ内部空間SP1と1対多、多対1、又は多対多に対応していてもよい。
また、分流器90に含まれる第1細管93の本数については、必ずしも上記実施形態におけるものには限定されず、設計仕様や設置環境に応じて適宜変更が可能である。すなわち、分流器90は、11本以上の第1細管93を有していてもよいし、10本未満(6本以上)の第1細管93を有していてもよい。
(11−4)変形例4
上記実施形態に係る室外熱交換器15では、第2ヘッダ内部空間形成部材78は、対応する伝熱管41の一端に接続される風上伝熱管接続開口711と、対応する第1細管93の他端に接続される第1細管接続開口73aと、をそれぞれ形成されており、設置状態で、第1細管接続開口73aの高さ位置が、最下方に位置する風上伝熱管接続開口711の高さ位置以下であった。凝縮器として用いられる際に各パスにおいて液冷媒が滞留することを抑制する、という観点上、室外熱交換器15は係る態様で構成されることが好ましい。しかし、第2ヘッダ内部空間形成部材78において、第1細管接続開口73aの高さ位置が、最下方に位置する風上伝熱管接続開口711の高さ位置以下である必要は必ずしもない。
(11−5)変形例5
上記実施形態に係る室外熱交換器15では、設置状態において、本体内部空間SP3は、第1細管93との連通部分の高さh2が、最下方に位置する第2ヘッダ内部空間SP1の上端の高さh3以下に位置していた(図31)。凝縮器として用いられる際に各パスにおいて液冷媒が滞留することを抑制する、という観点上、室外熱交換器15は係る態様で構成されることが好ましい。しかし、設置状態において、本体内部空間SP3は、第1細管93との連通部分の高さh2が、最下方に位置する第2ヘッダ内部空間SP1の上端の高さ位置以下である必要は必ずしもない。
(11−6)変形例6
上記実施形態では、第2ヘッダ内部空間SP1を形成する第2ヘッダ内部空間形成部材78(特許請求の範囲記載の「第2分流部」)が複数集まって構成されていると解釈可能な単一の第2ヘッダ管70が、熱交換部40と分流器90の間に配置されていた。
しかし、室外熱交換器15においては、第2ヘッダ内部空間SP1に相当する空間を形成する部材(すなわち、第2ヘッダ内部空間形成部材78に相当する部材)が、第2ヘッダ管70以外に配置されてもよい。
例えば、熱交換部40と分流器90の間において第2ヘッダ内部空間SP1に相当する空間を少なくとも一つ形成する1以上の部材(例えばヘッダ管等)が、第2ヘッダ管70に代えて/第2ヘッダ管70とともに、配置されてもよい。係る場合、当該部材は、特許請求の範囲記載の「第2分流部」に相当する。
また、例えば、熱交換部40と分流器90の間において、複数のパス(RP1−RP10)のいずれか/全てに冷媒を分流させる分流機構が、第2ヘッダ管70に代えて/第2ヘッダ管70とともに、配置されてもよい。
(11−7)変形例7
上記実施形態では、室外熱交換器15において10のパスが形成されていた。しかし、室外熱交換器15において形成されるパスの数については設計仕様や設置環境に応じて適宜変更が可能である。例えば、室外熱交換器15においては、11以上のパスが形成されてもよいし、10未満のパスが形成されてもよい。また、第2ヘッダ管70において形成される第2ヘッダ内部空間SP1の数や第1細管93の数についても、パスの数に応じて適宜変更されてもよい。
(11−8)変形例8
上記実施形態におけるパスの形成態様については、適宜変更が可能である。例えば、各パスに含まれる伝熱管41の数については、個別に適宜変更が可能である。
(11−9)変形例9
上記実施形態では、第10パスRP10が、上側第10パスRP10aと下側第10パスRP10bを含むように形成されていた。しかし、第10パスRP10は、必ずしも係る態様で形成される必要はなく、第10パスRP10において、下側第10パスRP10bについては省略されてもよい。係る場合、第1ヘッダサブ空間S2、第2ヘッダサブ空間SPaや第2細管94等が省略されてもよい。
(11−10)変形例10
上記実施形態における室外熱交換器15の各部の配置位置については、適宜変更してもよい。例えば、上記実施形態では、第1ヘッダ管50、ガス側集合管60、第2ヘッダ管70及び分流器90は熱交換部40の一端近傍に配置されるとともに折返しヘッダ80は熱交換部40の他端近傍に配置されたが、第1ヘッダ管50、ガス側集合管60、第2ヘッダ管70及び分流器90が熱交換部40の他端近傍に配置され、折返しヘッダ80が熱交換部40の一端近傍に配置されてもよい。また、例えば、風上側熱交換部40aと風下側熱交換部40bの配置位置を入れ替えてもよい。すなわち、風上側熱交換部40aが風下側(又は内側)に配置され、風下側熱交換部40bが風上側(又は外側)に配置されてもよい。
(11−11)変形例11
上記実施形態におけるガス側集合管60については、適宜省略されてもよい。係る場合、例えば、第1ヘッダ管50に第7配管P7が接続されてもよい。
(11−12)変形例12
上記実施形態では、室外熱交換器15は、2つの熱交換部40(風上側熱交換部40a及び風下側熱交換部40b)を有していた。しかし、室外熱交換器15の構成態様は、必ずしも係る態様には限定されず、適宜変更が可能である。例えば、室外熱交換器15は、3以上の熱交換部40を有していてもよい。係る場合、各熱交換部40は、室外空気流AFの流れ方向に沿って並べられてもよいし、他の態様で並べられてもよい。
また、例えば、室外熱交換器15は、単一の熱交換部40のみを有するように構成されてもよい。係る場合、折返しヘッダ80が省略され第1ヘッダ管50が風上側伝熱管41aの端部に接続されてもよい。係る例においては、第1ヘッダ管50内の空間がパス毎に仕切られてもよい。
(11−13)変形例13
上記実施形態では、室外熱交換器15は、平面視において略U字状又は略C字状を呈するように構成された。すなわち、室外熱交換器15は、熱交換部40が主として室外空気流AFの流れ方向に交差する3面を有するように構成されていた。しかし、室外熱交換器15の構成態様は、必ずしも係る態様には限定されず、適宜変更が可能である。
例えば、室外熱交換器15は、平面視において略L字状や略V字状を呈するように構成されてもよい。すなわち、室外熱交換器15は、熱交換部40が室外空気流AFの流れ方向に交差する2面を有するように構成されてもよい。
また、例えば、室外熱交換器15は、平面視において略I字状を呈するように構成されてもよい。すなわち、室外熱交換器15は、熱交換部40が室外空気流AFの流れ方向に交差する単一の面を有するように構成されてもよい。
また、例えば、室外熱交換器15は、熱交換部40が室外空気流AFの流れ方向に交差する面を4以上有するように構成されてもよい。
(11−14)変形例14
上記実施形態では、伝熱管41には、複数の流路411が形成されていた。しかし、必ずしもこれに限定されず、単一の流路411を形成された扁平管が伝熱管41として用いられてもよい。また、例えば、円管が伝熱管41として用いられてもよい。
(11−15)変形例15
上記実施形態では、熱交換部40は97本の伝熱管41を含んでいた。しかし、熱交換部40に含まれる伝熱管41の本数については適宜変更が可能であり、98本以上であってもよいし、97本未満であってもよい。
(11−16)変形例16
上記実施形態では、室外熱交換器15に含まれる各部がアルミニウム製又はアルミニウム合金製である場合について説明した。しかし、必ずしも室外熱交換器15に含まれる各部の全てがアルミニウム製又はアルミニウム合金製である必要はない。例えば、分流器90以外のいずれかの部分に関しては、他の金属(例えばスチール系等の材料)によって構成されてもよいし、他の素材(例えば樹脂等)によって構成されてもよい。
(11−17)変形例17
上記実施形態において室外熱交換器15は、設置状態において、分流器90と第2ヘッダ内部空間形成部材78との平面視での直線距離D1が100mm以下となるように構成されていた。コンパクト性を向上させるという観点によれば、D1が小さい値に設定されることが好ましい。しかし、必ずしもこれに限定されず、分流器90と第2ヘッダ内部空間形成部材78との平面視での直線距離D1の値は、適宜変更が可能である。
(11−18)変形例18
上記実施形態に係る室外熱交換器15では、複数の第2開口95bは、間隔を置いて環状に配置されていた。多数の第1細管93が分流器本体95から下方に延びる分流器90を有する熱交換器に関して、隣り合う第1細管93間のクリアランスを確保しつつ多数の第1細管93を密集させるという観点によれば、複数の第2開口95bは係る態様で配置されることが好ましい。しかし、第2開口95bの配置態様に関しては、必ずしもこれに限定されず、適宜変更が可能である。
(11−19)変形例19
上記実施形態に係る室外熱交換器15では、複数の第1細管93のうち半数以上の第1細管93は、設置状態において、本体内部空間SP3から下方向に沿って延びてから湾曲して分流器本体95に隣接して上方向に沿って延びる上方湾曲管93aであった。この点、上方湾曲管93aの数については、必ずしも上記実施形態におけるものには限定されず、適宜変更が可能である。すなわち、分流器90に含まれる上方湾曲管93aの数については、9本以上であってもよいし8本未満であってもよい。
(11−20)変形例20
上記実施形態に係る室外熱交換器15では、ほとんどの上方湾曲管93aは、設置状態において、分流器本体95に隣接して上方向に沿って延びてから、再び湾曲して出入口管91に向かって延び、さらに湾曲して出入口管91に隣接して上方向に沿って延びていた。この点、上方湾曲管93aの構成態様については、必ずしも上記実施形態におけるものには限定されず、設計仕様や設置環境に応じて適宜変更が可能である。
(11−21)変形例21
上記実施形態に係る室外熱交換器15では、複数の上方湾曲管93aが、設置状態において、平面視で、出入口管91の周方向に間隔を置いて配置されていた。分流器90のコンパクト化という観点によれば、複数の上方湾曲管93aが係る態様で配置されることが好ましい。しかし、上方湾曲管93aの構成態様については、必ずしも上記実施形態におけるものには限定されず、設計仕様や設置環境に応じて適宜変更が可能である。
(11−22)変形例22
その他、上記実施形態における室外熱交換器15の各部の形成態様(位置、形状、大きさ等)については、必ずしも上記実施形態における態様には限定されず、上記(10−1)に記載の思想に矛盾が生じない限り、設計仕様等に応じて適宜変更が可能である。
(11−23)変形例23
上記実施形態における冷媒回路RCの構成態様については、設計仕様や設置環境に応じて適宜変更が可能である。例えば、冷媒回路RCに含まれる機器の一部に代えて/冷媒回路RCに含まれる機器とともに、図1に示されない機器が含まれていてもよい。また、例えば、冷媒回路RCに含まれる機器の一部(例えばアキュームレータ11等)については支障が生じない限り、省略されてもよい。
(11−24)変形例24
上記実施形態において、室外熱交換器15は、空気流が側方から流入し上方へ流出する室外ユニット10において適用された。しかし、室外熱交換器15は、他のユニットに適用されてもよい。例えば、室外熱交換器15は、空気流が側方から流入し前面側へ流出するトランク型の室外ユニット10に適用されてもよい。また、例えば、室外熱交換器15は、室内ユニット20において室内熱交換器22として適用されてもよい。
(11−25)変形例25
上記実施形態では、室外熱交換器15が、空調システム1に適用される場合について説明した。しかし、室外熱交換器15は、他の冷凍装置(給湯装置やヒートポンプチラー等)にも適用可能である。
(12)
以上、実施形態を説明したが、特許請求の範囲に記載の趣旨及び範囲から逸脱することなく、形態や詳細の多様な変更が可能なことが理解されるであろう。
本開示は、熱交換器、又は熱交換器を有する空調室内機に利用可能である。
1 :空調システム(冷凍装置)
10 :室外ユニット
12 :圧縮機
15 :室外熱交換器(熱交換器)
18 :室外ファン
20 :室内ユニット
30 :室外ユニットケーシング
40 :熱交換部
40a :風上側熱交換部
40b :風下側熱交換部
41 :伝熱管
41a :風上側伝熱管
41b :風下側伝熱管
42 :伝熱フィン
50 :第1ヘッダ管
51 :風下伝熱管側部材
52 :第1ヘッダ仕切部材
53 :集合管側部材
54 :第1仕切板
55 :第2仕切板
60 :ガス側集合管
61 :接続管
62 :結束バンド
70 :第2ヘッダ管
71 :風上伝熱管側部材
72 :第2ヘッダ仕切部材
72a :第1連通開口
72b :第2連通開口
73 :分流器側部材
73a :第1細管接続開口(第2接続口)
74、74a:仕切板
75 :整流板
75a :第3連通開口
78 :第2ヘッダ内部空間形成部材(第2分流部)
80 :折返しヘッダ
81 :風上側開口
82 :風下側開口
88 :折返し空間形成部材
90 :分流器(第1分流部)
91 :出入口管(第1管)
93 :第1細管(第2管)
93a :上方湾曲管
94 :第2細管
95 :分流器本体(本体部)
95a :第1開口(第1差込口)
95b :第2開口(第2差込口)
100 :治具
411 :流路
511 :風下伝熱管接続開口
711 :風上伝熱管接続開口(第1接続口)
951 :天面
952 :底面
953 :当接部
AF :室外空気流
P1―P9 :第1配管−第9配管
RC :冷媒回路
RP1―RP10:第1パス−第10パス
RP10a :上側第10パス
RP10b :下側第10パス
S1 :第1ヘッダメイン空間
S2 :第1ヘッダサブ空間
SPa :第2ヘッダサブ空間
SP1 :第2ヘッダ内部空間(第2空間)
SP2 :折返し空間
SP3 :本体内部空間(第1空間)
特開2008−256304号公報

Claims (13)

  1. 設置状態において鉛直方向に沿って並ぶ複数の伝熱管(41)を含む熱交換部(40)と、
    冷媒が出入りする第1管(91)と、前記第1管よりも前記熱交換部側の冷媒流路を形成する複数の第2管(93)と、前記第1管の一端及び各前記第2管の一端に連通し前記第1管及び前記第2管の一方から流出した冷媒を他方へ流入させる第1空間(SP3)を内部に形成された本体部(95)と、を有する第1分流部(90)と、
    を備え、
    前記第1管は、設置状態において、前記第1空間から上方向に沿って延びるように前記本体部に一端が接続され、
    6本以上の前記第2管は、設置状態において、前記第1空間から下方向に沿って延びるように前記本体部に一端が接続され、
    前記本体部及び前記第2管は、アルミニウム又はアルミニウム合金製である、
    熱交換器(15)。
  2. 前記第1分流部は、前記本体部と各前記第2管とが炉中でロウ付けされることで構成されている、
    請求項1に記載の熱交換器(15)。
  3. 前記本体部は、炉中に移動する際に支えられる治具(100)と当接する当接部(953)を有する、
    請求項2に記載の熱交換器(15)。
  4. 前記本体部は、設置状態において上方に面する天面(951)に第1差込口(95a)を形成され、
    前記第1差込口において前記第1管の一端が接続される、
    請求項1から3のいずれか1項に記載の熱交換器(15)。
  5. 前記本体部は、設置状態において下方に面する底面(952)に第2差込口(95b)を複数形成され、
    各前記第2差込口において対応する前記第2管の一端が接続される、
    請求項1から4のいずれか1項に記載の熱交換器(15)。
  6. 複数の前記第2差込口は、間隔を置いて環状に配置されている、
    請求項5に記載の熱交換器(15)。
  7. 複数の前記第2管のうち半数以上の前記第2管は、設置状態において、前記第1空間から下方向に沿って延びてから湾曲して前記本体部に隣接して上方向に沿って延びる上方湾曲管(93a)である、
    請求項1から6のいずれか1項に記載の熱交換器(15)。
  8. 前記上方湾曲管は、設置状態において、前記本体部に隣接して上方向に沿って延びてから、再び湾曲して前記第1管に向かって延び、さらに湾曲して前記第1管に隣接して上方向に沿って延びる、
    請求項7に記載の熱交換器(15)。
  9. 複数の前記上方湾曲管が、設置状態において平面視で前記第1管の周方向に間隔を置いて配置されている、
    請求項7又は8に記載の熱交換器(15)。
  10. 前記熱交換部と前記第1分流部の間の冷媒流路を形成し、対応する前記伝熱管の一端に連通するとともに対応する前記第2管の他端に連通し対応する前記伝熱管及び前記第2管の一方から流出する冷媒を他方へ流入させる第2空間(SP1)を内部に形成された複数の第2分流部(78)をさらに備える、
    請求項1から9のいずれか1項に記載の熱交換器(15)。
  11. 前記第2分流部は、アルミニウム又はアルミニウム合金製である、
    請求項10に記載の熱交換器(15)。
  12. 設置状態において、前記第1分流部と前記第2分流部との平面視での直線距離(D1)は100mm以下である、
    請求項10又は11に記載の熱交換器(15)。
  13. 冷媒を圧縮する圧縮機(12)と、
    請求項1から12のいずれか1項に記載の熱交換器(15)と、を備える、
    冷凍装置(1)。
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