JP5772787B2 - 空気熱交換器 - Google Patents

Description

本発明は、冷媒と空気との熱交換をする空気熱交換器に関する。

エネルギー消費を削減するとともに空気熱交換器の性能を向上させ、さらには冷媒が温室効果ガスである場合にはその冷媒の使用量を削減する目的で、空気熱交換器の伝熱管径が細く設計されることがある。このように伝熱管径を細くする場合に冷媒圧力損失を抑制するために冷媒密度の小さいガス側のパス数を多くすると、管内流速の低下により熱伝達率が低下し、また冷媒偏流も生じやすく、空気熱交換器を効率よく使うことが難しくなる。

そこで、空気熱交換器を効率よく使うため、特許文献1（特開２００１−１７４０４７号公報）や特許文献２（特開２０１０−２１６７１８号公報）に記載されているように、圧力損失の小さい液側の伝熱管が細径化され、圧力損失の大きいガス側に液側よりも太い径の伝熱管が用いられる。

しかし、従来のように液側の伝熱管とガス側の伝熱管について互いに異なる伝熱管径でかつ互いに異なるパス数とするためには、ガス側の径の太い伝熱管と液側の径の細い伝熱管を接続する配管が必要になる。例えば、特許文献１に記載されているように、この合流と分流のための配管部分に絞り装置を設けて再熱除湿を行なうものがある。異なるパス数を接続するために冷媒の合流と分流を行うこのような配管は高価で、空気熱交換器が高価なものとなっている。

本発明の課題は、冷媒の使用量が削減できるとともに熱交換能力が高くかつ安価な空気熱交換器を提供することである。

本発明の第１観点に係る空気熱交換器は、冷媒と空気との熱交換をするために、蒸発器として用いる場合に冷媒が流入し、凝縮器として用いる場合に冷媒が流出する液管と、蒸発器として用いる場合に冷媒が流出し、凝縮器として用いる場合に冷媒が流入するガス管との間に配置される空気熱交換器であって、液管の側に配置される２Ｎ本の第１冷媒流路からなる第１伝熱管群と、ガス管の側に配置されるＮ本の第２冷媒流路からなる第２伝熱管群と、液管から流入した冷媒を第１伝熱管群の２Ｎの第１冷媒流路に分配するために、２Ｎに分岐される少なくとも一つの第１分流部と、第１伝熱管群の２Ｎ本の第１冷媒流路と、第２伝熱管群のＮ本の第２冷媒流路を接続する、Ｎ個の第１合流部と、第２伝熱管群のＮ本の第２冷媒流路を合流させてガス管に接続する、少なくとも一つの第２合流部とを備え、第１伝熱管群を流れる第１冷媒流路の数は、第２伝熱管群を流れる第２冷媒流路の数の２倍であり、２つの第１伝熱管群の第１冷媒流路がともに１つの第２伝熱管群の第２冷媒流路に連結され、第２冷媒流路の伝熱管径を第１冷媒流路の伝熱管径で除した値が１．３５より大きくかつ２．２５より小さい値であるものである。

これにより、第２冷媒流路の伝熱管径を第１冷媒流路の伝熱管径で除した値が１．３５より大きくかつ２．２５より小さい値であれば、冷房と暖房の平均の熱交換能力を高く保つことができ、しかも２つの第１冷媒流路と１つの第２冷媒流路との接続が容易であることからコストの削減が図れる。

また、第１合流部によって、安価に２つの第１冷媒流路を１つの第２冷媒流路に接続することができる。

本発明の第２観点に係る空気熱交換器は、第１観点に係る空気熱交換器において、第１伝熱管群と第２伝熱管群は、第２冷媒流路の伝熱管径を第１冷媒流路の伝熱管径で除した値が１．５より大きくかつ２．０より小さい値であるものである。

これにより、空気熱交換器の冷房と暖房の平均の熱交換能力を高く保つ効果が顕著になる。

本発明の第３観点に係る空気熱交換器は、第１観点又は第２観点に係る空気熱交換器において、第１伝熱管群及び第２伝熱管群は、熱交換のための冷媒としてＲ３２又はＲ３２の混合冷媒が複数の第１冷媒流路及び複数の第２冷媒流路に流されるものである。

これにより、Ｒ３２又はＲ３２の混合冷媒を冷媒として用いるので、地球温暖化への影響が少なくなる。

本発明の第４観点に係る空気熱交換器は、第１観点から第３観点のいずれかに係る空気熱交換器において、逆Ｖ字状に組み合わされている複数の第１フィンと複数の第２フィンとをさらに備え、複数の第１フィンは、第１伝熱管群に取り付けられ、複数の第２フィンは、第２伝熱管群に取り付けられているものである。

これにより、複数の第１フィンと複数の第２フィンとが逆Ｖ字状であるため少ないスペースで空気熱交換器を配置することができる。また、液冷媒が比較的多く流れる第１伝熱管群とガス冷媒が比較的多く流れる第２伝熱管群との熱交換を行なう第１フィンと第２フィンの設置箇所を区別することができるので熱交換のための設定が容易になる。

本発明の第１観点に係る空気熱交換器では、第１冷媒流路の伝熱管径を細くして冷媒の使用量が削減できるとともに、熱交換能力の高いものが安価で提供できる。また、２つの第１冷媒流路と１つの第２冷媒流路の低コストでの接続を実現できる。

本発明の第２観点に係る空気熱交換器では、熱交換能力の高いものを安価で提供できる効果が顕著になる。

本発明の第３観点に係る空気熱交換器では、地球温暖化への影響の少ない冷媒で比較的高い効率を得ることができる。

本発明の第４観点に係る空気熱交換器では、冷媒の使用量が少なく、熱交換能力の高く、かつ安価な空気熱交換器のコンパクト化が容易になる。

一実施形態に係る空気熱交換器が適用される空気調和機の回路図。 室内機の断面図。 空気熱交換器の構成を説明するための模式図。 空気熱交換器の具体的な構成の一例を説明するための模式図。 空気熱交換器の具体的な構成の他の例を説明するための模式図。 第１冷媒流路の伝熱管径と第２冷媒流路伝熱管径との比と熱交換能力の関係を示すグラフ。

（１）空気調和機の冷媒回路
図１に示されているように、本発明の一実施形態に係る空気熱交換器２０は、空気調和機１０に適用することができる。空気調和機１０は、室内の壁面などに取り付けられる室内機１１と、室外に設置される室外機１３とを備えている。これら室内機１１と室外機１３との間は、冷媒配管１２，１４、伝送線（図示せず）及び通信線（図示せず）などを集合した集合連絡配管（図示せず）によって接続されている。

空気熱交換器２０は、送風ファン１８などとともに室内機１１に設けられている。一方、室外機１３には、圧縮機１３１、四路切換弁１３２、アキュームレータ１３３、室外熱交換器１３４、電動膨張弁１３５、フィルタ１３６、液閉鎖弁１３７、ガス閉鎖弁１３８及び送風ファン１３９などが設けられている。

冷媒配管１２，１４によって、室内機１１の空気熱交換器２０の液側出入口１９ａが室外機１３の液閉鎖弁１３７に接続され、空気熱交換器２０のガス側出入口１９ｂが室外機１３のガス閉鎖弁１３８に接続されている。液閉鎖弁１３７からフィルタ１３６及び電動膨張弁１３５を介して室外熱交換器１３４の液側出入口１３４ａまで室外機１３の内部の冷媒配管によって接続されている。この室外熱交換器１３４のガス側出入口１３４ｂが四路切換弁１３２の第２ポートに接続されている。そして、四路切換弁１３２の第４ポートがガス閉鎖弁１３８に接続されている。

また、四路切換弁１３２の第１ポートには、圧縮機１３１の吐出口が接続されており、第３ポートには、アキュームレータ１３３を介して圧縮機１３１の吸入口が接続されている。この四路切換弁１３２は、空気調和機１０において暖房を行なう場合には、第１ポートから第２ポートに冷媒が流れるとともに第４ポートから第３ポートに冷媒が流ながれる、実線で示されている接続に切り換えられる。一方、冷房を行う場合には、第１ポートから第４ポートに冷媒が流れるとともに第２ポートから第３ポートに冷媒が流れる、点線で示されている接続に四路切換弁１３２が切り換えられる。

上述のように、室内機１１と室外機１３とが冷媒配管１２，１４によって接続されることにより冷媒回路が構成される。この冷媒回路において、暖房時には、圧縮機１３１から四路切換弁１３２の第１ポート及び第２ポート、室外熱交換器１３４、電動膨張弁１３５、フィルタ１３６、液閉鎖弁１３７、空気熱交換器２０、ガス閉鎖弁１３８、四路切換弁１３２の第４ポート及び第３ポート、並びにアキュームレータ１３３を順に経て再び圧縮機１３１に冷媒が戻る。また、冷房時の冷媒回路においては、圧縮機１３１から四路切換弁１３２の第１ポート及び第４ポート、ガス閉鎖弁１３８、空気熱交換器２０、液閉鎖弁１３７、フィルタ１３６、電動膨張弁１３５、室外熱交換器１３４、四路切換弁１３２の第２ポート及び第３ポート、並びにアキュームレータ１３３を順に経て再び圧縮機１３１に冷媒が戻る。

この冷媒回路で用いられる冷媒は、Ｒ３２の単一冷媒又はＲ３２の混合冷媒である。ここでＲ３２の混合冷媒とは、Ｒ４１０ＡなどのＲ３２を５０重量％以上含む冷媒である。

（２）室内機の構成の概要
図２に示されているように、室内機１１は、主に、送風ファン１８と、空気熱交換器２０と、ケーシング５０と、エアフィルタ６１と、風向調節羽根６２，６３，６４とを備えている。

空気熱交換器２０は、空気熱交換器２０の長手方向に互いに平行に並んだ板状の多数の第１フィン２１と、長手方向に互いに平行に並んだ板状の多数の第２フィン２２とを有している。側面視において、前面側の第１フィン２１と後面側の第２フィン２２とは、互いに逆Ｖ字状に組み合わされている。第１フィン２１と第２フィン２２には、第１伝熱管群３１と第２伝熱管群３２が第１フィン２１と第２フィン２２に対してそれぞれ垂直に延びるように取り付けられている。これら第１伝熱管群３１と第２伝熱管群３２が延びる方向が室内機１１の長手方向である。

前面側の第１フィン２１と後面側の第２フィン２２に挟まれる領域に送風ファン１８が配置されている。送風ファン１８は、クロスフローファンであり、空気熱交換器２０の第１伝熱管群３１と第２伝熱管群３２が延びる方向に長く延びている。この送風ファン１８の長さは、ほぼ空気熱交換器２０の長さと同じである。

ケーシング５０は、上述の送風ファン１８と空気熱交換器２０との周囲を囲っている。室内機１１の天面にある開口部は、室内空気を吸込むための吸込口５１である。また、室内機１１の底面には、吸込んだ室内空気を吹出すための吹出口５２が設けられている。吹出口５２には、気流の水平方向と垂直方向の向きを調節するための風向調節羽根６２，６３，６４が設けられている。

ケーシング５０の吸込口５１から吸込まれる室内空気は、エアフィルタ６１で塵埃が除去され、空気熱交換器２０の第１フィン２１と第２フィン２２及び第１伝熱管群３１と第２伝熱管群３２の間を下方に通り抜ける。このとき、第１フィン２１と第２フィン２２及び第１伝熱管群３１と第２伝熱管群３２により、ケーシング５０の吸込口５１から吸込まれる室内空気が熱交換される。送風ファン１８は、ケーシング５０の吸込口５１から空気熱交換器２０を通り抜けて下方に向かうように室内空気を送風する。そして、送風ファン１８によって送風される空気は、吹出口５２から吹出される。吹出口５２から吹出される空気は、空気熱交換器２０によって温度や湿度が調整されている調和空気であり、風向調節羽根６２，６３，６４によって吹き出される方向が調節される。

（３）空気熱交換器の構成
（３−１）空気熱交換器の一般的な構成
図３には、空気熱交換器２０と、空気熱交換器２０に接続されている冷媒配管１２，１４の一般的な構成が模式的に示されている。図３に示されている矢印は、冷房時における冷媒の流れを表している。冷媒配管１２は、主に液冷媒が流れる液管であり、冷媒配管１４は、主にガス冷媒が流れるガス管である。空気熱交換器２０は、第１分流器４１（第１分流部の一例）と、Ｎの第１冷媒流路からなる第１伝熱管群３１と、液側熱交換部２５と、Ｎ個の第２分流器と、Nの第２冷媒流路からなる第２伝熱管群３２と、ガス側熱交換部２６と、第３分流器４３（第３分流部の一例）とを備えている。

第１分流器４１の一方の１つの出入口には、冷媒配管１２に流れる、主に液冷媒からなる冷媒が流れ、第１分流器４１の他方の２Ｎ個の各出入口には、第１伝熱管群３１の２Nの第１冷媒流路がそれぞれ接続される。１個の第２分流器４２の一方の２つの出入口には、２つの第１冷媒流路が接続され、第２分流器４２の他方の１つの出入口には、１つの第２冷媒流路が接続される。第３分流器４３の一方のＮ個の出入口には、第２伝熱管群３２のNの第２冷媒流路がそれぞれ接続され、第３分流器４３の他方の１つの出入口には、冷媒配管１４に流れる、主にガス冷媒からなる冷媒が流れる。

液側熱交換部２５は、主に第１伝熱管群３１と多数の第１フィン２１（図２参照）で構成され、主に液冷媒を多く含む冷媒と空気との間で熱交換が行なわれる部分である。また、ガス側熱交換部２６は、主に第２伝熱管群３２と多数の第２フィン２２（図２参照）で構成され、主にガス冷媒を多く含む冷媒と空気との間で熱交換が行なわれる部分である。

（３−２）空気熱交換器の具体的な構成
（３−２−１）６つの第１冷媒流路と３つの第２冷媒流路の組合せ
図４には、６つの第１冷媒流路３１ａ，３１ｂ，３１ｃ，３１ｄ，３１ｅ，３１ｆと３つの第２冷媒流路３２ａ，３２ｂ，３２ｃで構成されている空気熱交換器２０Ａが示されている。つまり、第１伝熱管群３１Ａが６つの第１冷媒流路３１ａ〜３１ｆからなり、第２伝熱管群３２Ａが３つの第２冷媒流路３２ａ〜３２ｃからなる。なお、図４において、破線の部分は冷媒の流れをＵターンするためのＵ字管を示すものである。

以下においては、冷房時の冷媒の流れに沿って空気熱交換器２０Ａの構成を説明する。冷媒配管１２から供給される液冷媒ＬＲは、液側出入口１９ａの配管１９ｃを通って第１分流器４１ａの一方の出入口に供給される。第１分流器４１ａでは、他方の６つの出入口に接続されている６つの第１冷媒流路３１ａ〜３１ｆに冷媒が分流される。

第１冷媒流路３１ａ〜３１ｆの伝熱管径は互いに同じである。また、第１フィン２１Ａは、上部後側の第１フィン２１ａと、上部前側の第１フィン２１ｂと、下部後側の第１フィン２１ｃと、下部前側の第１フィン２１ｄとを含んでいる。

第１冷媒流路３１ａは、下部前側の第１フィン２１ｄから下部後側の第１フィン２１ｃを経由して第２分流器４２ａの一方の第１出入口に接続され、第１冷媒流路３１ｂは、上部前側の第１フィン２１ｂから上部後側の第１フィン２１ａを経由して第２分流器４２ａの一方の第２出入口に接続されている。第１冷媒流路３１ｃは、下部前側の第１フィン２１ｄから下部後側の第１フィン２１ｃを経由して第２分流器４２ｂの一方の第１出入口に接続され、第１冷媒流路３１ｄは、上部前側の第１フィン２１ｂから上部後側の第１フィン２１ａを経由して第２分流器４２ｂの一方の第２出入口に接続されている。第１冷媒流路３１ｅは、下部前側の第１フィン２１ｄから上部前側の第１フィン２１ｂを経て上部後側の第１フィン２１ａを経由して第２分流器４２ｃの一方の第１出入口に接続され、第１冷媒流路３１ｆは、上部前側の第１フィン２１ｂから上部後側の第１フィン２１ａを経て下部後側の第１フィン２１ｃを経由して第２分流器４２ｃの一方の第２出入口に接続されている。

第２冷媒流路３２ａ〜３２ｃの伝熱管径は互いに同じである。また、第２フィン２２Ａは、前側の第２フィン２２ａと後側の第２フィン２２ｂを含んでいる。

第１冷媒流路３１ａ，３１ｂを通って第２分流器４２ａで合流する冷媒は、第２分流器４２ａの他方の１つの出入口に接続されている第２冷媒流路３２ａに流れる。第１冷媒流路３１ｃ，３１ｄを通って第２分流器４２ｂで合流する冷媒は、第２分流器４２ｂの他方の１つの出入口に接続されている第２冷媒流路３２ｂに流れる。第１冷媒流路３１ｅ，３１ｆを通って第２分流器４２ｃで合流する冷媒は、第２分流器４２ｃの他方の１つの出入口に接続されている第２冷媒流路３２ｃに流れる。

第２冷媒流路３２ａ，３２ｂ，３２ｃは、それぞれ異なるルートで後側の第２フィン２２ｂから前側の第２フィン２２ａを経由して、第３分流器４３ａの一方の３つの出入口にそれぞれ接続されている。

３つの第２冷媒流路３２ａ，３２ｂ，３２ｃを通って第３分流器４３ａで合流したガス冷媒ＧＲは、第３分流器４３ａの他方の出入口から冷媒配管１４に供給される。

上部の第１フィン２１ａ，２１ｂと下部の第１フィン２１ｃ，２１ｄとが側面視において折れ曲がるように配置されているが、第１フィン２１ａ，２１ｂ，２１ｃ，２１ｄと第２フィン２２ａ，２２ｂとは、側面視において、逆Ｖ字状に組み合わされている。これら第１フィン２１ａ〜２１ｄと第１冷媒流路３１ａ〜３１ｆとが組み合わされているところが液側熱交換部２５であり、第２フィン２２ａ，２２ｂと第２冷媒流路３２ａ〜３２ｃとが組み合わされているところがガス側熱交換部２６である。送風ファン１８で送風される室内空気は、液側熱交換部２５とガス側熱交換部２６に分かれて通過し、分かれた空気のそれぞれが液側熱交換部２５とガス側熱交換部２６で並行して熱交換される。

なお、図４に示されている空気熱交換器２０Ａでは、第１分流器４１ａに接続されている液側出入口１９ａの配管１９ｃが下部補助フィン２３ｂ及び上部補助フィン２３ａを通ることによって熱交換が補助されている。

（３−２−２）４つの第１冷媒流路と２つの第２冷媒流路の組合せ
図５には、４つの第１冷媒流路３１ｇ，３１ｈ，３１ｉ，３１ｊと２つの第２冷媒流路３２ｄ，３２ｅで構成されている空気熱交換器２０Ｂが示されている。つまり、第１伝熱管群３１Ｂが４つの第１冷媒流路３１ｇ〜３１ｊからなり、第２伝熱管群３２Ｂが２つの第２冷媒流路３２ｄ，３２ｅからなる。なお、図５において、破線の部分は冷媒の流れをＵターンするためのＵ字管を示すものである。

以下においては、冷房時の冷媒の流れに沿って空気熱交換器２０Ｂの構成を説明する。冷媒配管１２から供給される液冷媒ＬＲは、液側出入口１９ａの配管１９ｃを通って分流器４１ｂ１の一方の出入口に供給される。この空気熱交換器２０Ｂの第１分流器４１ｂは、３つの分流器４１ｂ１，４１ｂ２，４１ｂ３で構成されている。分流器４１ｂ１の他方の２つの出入口は、分流器４１ｂ２，４１ｂ３の一方の出入口に接続されており、この分流器４１ｂ１で２つに分流された冷媒が分流器４１ｂ２，４１ｂ３に流れる。そして、分流器４１ｂ２，４１ｂ３でそれぞれ２つに分流され、分流器４１ｂ２の他方の２つの出入口に接続されている２つの第１冷媒流路３１ｇ，３１ｉと分流器４１ｂ３の他方の２つの出入口に接続されている２つの第１冷媒流路３１ｈ，３１ｊに流れる。最終的に、第１分流器４１ｂで４つに分流された冷媒は、４つの第１冷媒流路３１ｇ〜３１ｊに流れる。

第１冷媒流路３１ｇ〜３１ｊの伝熱管径は互いに同じである。また、第１フィン２１Ｂは、上部後側の第１フィン２１ａと、下部後側の第１フィン２１ｃとを含んでいる。第１フィン２１Ｂは、上部前側の第１フィン２１ｂと下部前側の第１フィン２１ｄを含まない点で図４の第１フィン２１Ａとは異なっている。

第１冷媒流路３１ｇは、下部の第１フィン２１ｃから上部の第１フィン２１ａを経由して第２分流器４２ｄの一方の第１出入口に接続され、第１冷媒流路３１ｈは、上部の第１フィン２１ａを経由して第２分流器４２ｄの一方の第２出入口に接続されている。第１冷媒流路３１ｉは、上部の第１フィン２１ａから下部の第１フィン２１ｃを経由して第２分流器４２ｅの一方の第１出入口に接続され、第１冷媒流路３１ｊも、上部の第１フィン２１ａから下部の第１フィン２１ｃを経由して第２分流器４２ｅの一方の第２出入口に接続されている。

第２冷媒流路３２ｄ，３２ｅの伝熱管径は互いに同じである。また、第２フィン２２Ｂは、第２フィン２２ａを含んでいる。第２フィン２２Ｂは、第２フィン２２ｂを含まない点で図４の第２フィン２２Ａとは異なっている。

第１冷媒流路３１ｇ，３１ｈを通って第２分流器４２ｄで合流する冷媒は、第２分流器４２ｄの他方の１つの出入口に接続されている第２冷媒流路３２ｄに流れる。第１冷媒流路３１ｉ，３１ｊを通って第２分流器４２ｅで合流する冷媒は、第２分流器４２ｅの他方の１つの出入口に接続されている第２冷媒流路３２ｅに流れる。

第２冷媒流路３２ｄ，３２ｅは、それぞれ異なるルートで第２フィン２２ａを経由して、第３分流器４３ｂの一方の２つの出入口にそれぞれ接続されている。

２つの第２冷媒流路３２ｄ，３２ｅを通って第３分流器４３ｂで合流したガス冷媒ＧＲは、第３分流器４３ｂの他方の出入口から冷媒配管１４に供給される。

上部の第１フィン２１ａと下部の第１フィン２１ｃとが側面視において折れ曲がるように配置されているが、第１フィン２１ａ，２１ｃと第２フィン２２ａとは、側面視において、逆Ｖ字状に組み合わされている。これら第１フィン２１ａ，２１ｃと第１冷媒流路３１ｇ〜３１ｊとが組み合わされているところが液側熱交換部２５であり、第２フィン２２ａと第２冷媒流路３２ｄ，３２ｅとが組み合わされているところがガス側熱交換部２６である。送風ファン１８で送風される室内空気は、液側熱交換部２５とガス側熱交換部２６に分かれて通過し、分かれた空気のそれぞれが液側熱交換部２５とガス側熱交換部２６で並行して熱交換される。

なお、図５に示されている空気熱交換器２０Ａでは、第１分流器４１ａに接続されている液側出入口１９ａの配管１９ｃが下部補助フィン２３ｂ及び上部補助フィン２３ａを通ることによって熱交換が補助されている。

（４）第１冷媒流路と第２冷媒流路の伝熱管径
図６は、横軸がガス側管径Ｄ２と液側管径Ｄ１との比（Ｄ２／Ｄ１）で、縦軸が熱交換能力であるグラフである。このグラフにおいて、○を通る曲線は、ガス側管径Ｄ２が６．３５ｍｍで液側管径Ｄ１が４ｍｍのときの熱交換能力を基準（１００％）として、空気熱交換器２０が凝縮器として使われたときの熱交換能力と伝熱管径の比との関係を示している。また、△を通る曲線は、上述の基準で、空気熱交換器２０が蒸発器として使われたときの熱交換能力と伝熱管径の比との関係を示している。さらに、■を通る曲線は、上述の基準で、空気熱交換器２０が冷房時の熱交換能力と暖房時の熱交換能力の平均と伝熱管径の比との関係を示している。

空気熱交換器２０が室内機１１で用いられたときに、空気熱交換器２０が凝縮器として働くのは暖房時である。また、空気熱交換器２０が室内機１１で用いられたときに、空気熱交換器２０が蒸発器として働くのは冷房時である。また、空気熱交換器２０において、液側管径Ｄ１は第１冷媒流路３１ａ〜３１ｊの伝熱管径に相当し、ガス側管径Ｄ２は第２冷媒流路３２ａ〜３２ｅの伝熱管径に相当する。

冷房及び暖房の両方に用いられる空気熱交換器２０は、冷房時においても暖房時においても同じように高い熱交換能力が求められる。そのため、ここでは、冷房時の熱交換能力と暖房時の熱交換能力の平均のピークの値から１％以内であれば冷房時及び暖房時のいずれにおいても高い熱交換能力が発揮できると考えて、伝熱管径の比（Ｄ２／Ｄ１）が１．３５から２．２５の範囲にある第１伝熱管群３１，３１Ａ，３１Ｂの第１冷媒流路３１ａ〜３１ｊと第２伝熱管群３２，３２Ａ，３２Ｂの第２冷媒流路３２ａ〜３２ｅを選択するものとしている。冷房時の熱交換能力と暖房時の熱交換能力の平均がピークになるのは、伝熱管径の比がＤ２０／Ｄ１０のときである。

さらに好ましいのは、第２伝熱管群３２，３２Ａ，３２Ｂの第２冷媒流路３２ａ〜３２ｅの伝熱管径Ｄ２を第１伝熱管群３１，３１Ａ，３１Ｂの第１冷媒流路３１ａ〜３１ｊの伝熱管径Ｄ１で除した値（Ｄ２／Ｄ１）が１．５よりも大きくかつ２．０よりも小さな値になるように設定されている空気熱交換器２０である。例えば、第１冷媒流路３１ａ〜３１ｊの伝熱管径Ｄ１が４ｍｍであり、第２冷媒流路３２ａ〜３２ｅの伝熱管径Ｄ２が６．３５ｍｍに設定されている空気熱交換器２０は、この条件を満たす。

（５）特徴
（５−１）
上述のように、図３に示されている空気熱交換器２０は、第１冷媒流路３１ａ〜３１ｊが細いので冷媒の使用量が削減されており、しかも第２伝熱管群３２，３２Ａ，３２Ｂの第２冷媒流路３２ａ〜３２ｅの伝熱管径Ｄ２を第１伝熱管群３１，３１Ａ，３１Ｂの第１冷媒流路３１ａ〜３１ｊの伝熱管径Ｄ１で除した値が、１．３５より大きくかつ２．２５より小さい値に設定されているから、冷房と暖房の平均の熱交換能力が高く保たれている。また、第１伝熱管群３１，３１Ａ，３１Ｂを流れる第１冷媒流路の数（２Ｎ）が第２伝熱管群３２，３２Ａ，３２Ｂを流れる第２冷媒流路の数（Ｎ）の２倍であるから、これらの接続が容易になり、コストが削減できる。

さらに、第２伝熱管群３２，３２Ａ，３２Ｂの第２冷媒流路３２ａ〜３２ｅの伝熱管径Ｄ２を第１伝熱管群３１，３１Ａ，３１Ｂの第１冷媒流路３１ａ〜３１ｊの伝熱管径Ｄ１で除した値が１．５より大きくかつ２．０より小さい値であることが好ましい。冷房と暖房の平均の熱交換能力を高く保つ効果が顕著になるからである。

（５−２）
空気熱交換器２０は、熱交換のための冷媒としてＲ３２又はＲ３２の混合冷媒が第１冷媒流路３１ａ〜３１ｊ及び第２冷媒流路３２ａ〜３２ｅに流されるものである。このように、Ｒ３２又はＲ３２の混合冷媒を冷媒として用いるので、地球温暖化への影響が少なく、かつ比較的高い熱交換効率を得ることができる。

（５−３）
第２分流器４２（第２分流部の一例）は、第１冷媒流路３１ａ〜３１ｊのうちの２つと第２冷媒流路３２ａ〜３２ｅのうちの１つとを接続するものであるから安価である。このような第２分流器４２を用いることで空気熱交換器２０を安価に構成できる。

（５−４）
図４及び図５に示されているように、第１フィン２１Ａ，２１Ｂと第２フィン２２Ａ，２２Ｂは、逆Ｖ字状に組み合わされている。そのため、図２に示されているような室内機１１において、少ないスペースで空気熱交換器２０Ａ，２０Ｂが配置される。また、液冷媒が比較的多く流れる第１伝熱管群３１とガス冷媒が比較的多く流れる第２伝熱管群３２との熱交換を行なう第１フィン２１Ａ，２１Ｂと第２フィン２２Ａ，２２Ｂの設置箇所を区別することで熱交換のための設定が容易になる。その結果、冷媒の使用量が少なく、熱交換能力の高く、かつ安価な空気熱交換器のコンパクト化が容易になる。

（６）変形例
（６−１）変形例１Ａ
上記実施形態では、第２冷媒流路３２ａ〜３２ｅの伝熱管径Ｄ２を第１冷媒流路３１ａ〜３１ｊの伝熱管径Ｄ１で除した値が、１．５より大きくかつ２．０より小さい値に設定される場合として、第１冷媒流路３１ａ〜３１ｊの伝熱管径Ｄ１が４ｍｍで、第２冷媒流路３２ａ〜３２ｅの伝熱管径Ｄ２が６．３５ｍｍである場合を例に上げた。それ以外に、例えば、第１冷媒流路３１ａ〜３１ｊの伝熱管径Ｄ１が４ｍｍで、第２冷媒流路３２ａ〜３２ｅの伝熱管径Ｄ２が７ｍｍである場合もこの条件を満たす。

また、第２冷媒流路３２ａ〜３２ｅの伝熱管径Ｄ２を第１冷媒流路３１ａ〜３１ｊの伝熱管径Ｄ１で除した値が、１．３５より大きくかつ２．２５より小さい値に設定される場合としては、例えば、伝熱管径Ｄ１が５ｍｍで、伝熱管径Ｄ２が７ｍｍである場合がある。

（６−２）変形例１Ｂ
上記の図４及び図５に示されている具体例では、第１分流器４１ａ，４１ｂに接続されている配管１９ｃが補助フィン２３ａ，２３ｂを通って熱交換が行われる構成について説明したが、第１分流器４１ａ，４１ｂに接続される配管１９ｃで熱交換が行われないように構成することも可能である。

１０ 空気調和機
１１ 室内機
１２，１４ 冷媒配管
２０，２０Ａ，２０Ｂ 空気熱交換器
２１，２１Ａ，２１Ｂ 第１フィン
２２，２２Ａ，２２Ｂ 第２フィン
３１ 第１伝熱管群
３１ａ〜３１ｊ 第１冷媒流路
３２ 第２伝熱管群
３２ａ〜３２ｅ 第２冷媒流路
４１，４１ａ，４１ｂ 第１分流器
４２，４２ａ〜４２ｅ 第２分流器
４３，４３ａ，４３ｂ 第３分流器

特開２００１−１７４０４７号公報 特開２０１０−２１６７１８号公報

Claims (4)

1. 冷媒と空気との熱交換をするために、蒸発器として用いる場合に冷媒が流入し、凝縮器として用いる場合に冷媒が流出する液管と、蒸発器として用いる場合に冷媒が流出し、凝縮器として用いる場合に冷媒が流入するガス管との間に配置される空気熱交換器（２０，２０Ａ，２０Ｂ）であって、
   前記液管の側に配置される２Ｎ本の第１冷媒流路（３１ａ〜３１ｊ）からなる第１伝熱管群（３１）と、
   前記ガス管の側に配置されるＮ本の第２冷媒流路（３２ａ〜３２ｅ）からなる第２伝熱管群（３２）と、
   前記液管から流入した冷媒を前記第１伝熱管群の２Ｎ本の前記第１冷媒流路に分配するために、２Ｎに分岐される少なくとも一つの第１分流部（４１，４１ａ，４１ｂ）と、
   前記第１伝熱管群の２Ｎ本の前記第１冷媒流路と、前記第２伝熱管群のＮ本の前記第２冷媒流路を接続する、Ｎ個の第１合流部（４２，４２ａ〜４２ｅ）と、
   前記第２伝熱管群のＮ本の前記第２冷媒流路を合流させて前記ガス管に接続する、少なくとも一つの第２合流部（４３，４３ａ，４３ｂ）と
   を備え、
   前記第１伝熱管群を流れる前記第１冷媒流路の数は、前記第２伝熱管群を流れる前記第２冷媒流路の数の２倍であり、２つの前記第１伝熱管群の前記第１冷媒流路がともに１つの前記第２伝熱管群の前記第２冷媒流路に連結され、前記第２冷媒流路の伝熱管径を前記第１冷媒流路の伝熱管径で除した値が１．３５より大きくかつ２．２５より小さい値である、空気熱交換器。
2. 前記第１伝熱管群と前記第２伝熱管群は、前記第２冷媒流路の伝熱管径を前記第１冷媒流路の伝熱管径で除した値が１．５より大きくかつ２．０より小さい値である、
   請求項１に記載の空気熱交換器。
3. 前記第１伝熱管群及び前記第２伝熱管群は、熱交換のための冷媒としてＲ３２又はＲ３２の混合冷媒が複数の前記第１冷媒流路及び複数の前記第２冷媒流路に流される、
   請求項１又は請求項２に記載の空気熱交換器。
4. 逆Ｖ字状に組み合わされている複数の第１フィン（２１，２１Ａ，２１Ｂ）と複数の第２フィン（２２，２２Ａ，２２Ｂ）とをさらに備え、
   複数の前記第１フィンは、前記第１伝熱管群に取り付けられ、
   複数の前記第２フィンは、前記第２伝熱管群に取り付けられている、
   請求項１から３のいずれか一項に記載の空気熱交換器。

Images