JP6016820B2 - 室外ユニット - Google Patents

Description

本発明は室外ユニットに関し、特に空気調和機の室外ユニットに関するものである。

従来の空気調和機の室外ユニットは、熱交換器、ファンおよび圧縮機などの構成機器とそれらを内蔵する箱状のケーシングにより構成される。この室外ユニットは、配管で接続された室内ユニットとの間で冷媒を循環させ、当該冷媒と熱交換器に通風した空気との間で熱交換すなわち放熱または吸熱させることにより、部屋を冷房または暖房する。このような従来の空気調和機の室外ユニットは、たとえば特開平１０−３００１２９号公報（特許文献１）に開示されている。特許文献１においては、箱状のケーシングの２面の方向からの熱交換を可能とするため、熱交換器が当該２面に沿うように配置されている。またたとえば特開２００６−５７８６４号公報（特許文献２）には、圧縮機の配置を工夫することにより、箱状のケーシングの３面に沿うように熱交換器が配置された構成が開示されている。

またたとえば国際公開第６１８０９１ＷＯ０１号（特許文献３）においては、複数の熱交換部のそれぞれがジグザグ状に配置された熱交換器を用いて、特許文献１，２の熱交換器よりも熱交換器の実装容積を大きくすることにより、熱交換器の熱交換効率をいっそう高めている。

特開平１０−３００１２９号公報 特開２００６−５７８６４号公報 国際公開第６１８０９１ＷＯ０１号

上記の特許文献１，２はいずれもケーシング内において、ケーシングの２面以上のそれぞれに対向するように熱交換器が配置される。このためケーシングを含む室外ユニットの全体を平面視したときに、ケーシング内を熱交換器が占める割合が高くなっている。また特許文献３におけるジグザグ状の熱交換器は、平面視においてケーシング内の大部分を占めるように配置されており、ケーシング内を熱交換器が占める割合が非常に高くなっている。これらの各特許文献の室外ユニットの場合、ケーシング内に熱交換器以外の設備を設置したり様々な機能を追加するためのスペースを確保しようとすれば、室外ユニットのサイズを大きくする必要が生じる。室外ユニットのサイズを大きくすることは設備の製造性の低下および設備のコスト高騰などの不具合を招く可能性がある。

そこで室外ユニットのサイズを大きくすることなくさらに室外ユニットの性能を向上させるために、室外ユニットを構成するケーシングの天板面または底板面に沿って熱交換器を配置することが考えられる。しかしこのような方法では、天板面または底板面の周囲に放熱または吸熱用のスペースを十分に確保する必要があるなど、室外ユニットの完成品を設置する際に制約を受ける可能性がある。

また室外ユニットのサイズを大きくすることなくさらに室外ユニットの性能を向上させるために、熱交換器を通風方向に厚く構成することが考えられる。しかし熱交換器を厚くすれば、熱交換器の熱交換の性能が低下する可能性がある。これは熱交換器を通る空気はその下流側に進むにつれて熱交換器を流れる冷媒との温度差が小さくなり熱交換が起こりにくくなるためである。さらに通風抵抗すなわち室外ユニットのファンに入る空気の抵抗は熱交換器の厚さにほぼ比例して増加する。このため熱交換器の通風方向の厚みを増加させて実装容積を増加させても、それに見合うだけの室外ユニットの性能向上は期待できない。

次に、特許文献１〜３はいずれも、特に冬季の降雪時における熱交換効率の低下について考慮されていない。たとえば降雪時に室外ユニットのケーシング内に風が入ることにより熱交換器上に積雪する可能性がある。熱交換器上に積雪すれば、たとえば熱交換器を構成する複数のフィンの間を雪が塞ぐことにより熱交換器への通風性が低下するため、熱交換器の駆動効率が低下する。

本発明は、上記の課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、ユニットのサイズを大きくすることなく降雪時も含めて熱交換性能を向上させることが可能な室外ユニットを提供することである。

本発明の室外ユニットは、熱交換器と、ケーシングとを備える空気調和機の室外ユニットである。熱交換器を構成する第１の熱交換部の鉛直方向に関する上端部は第１の熱交換部の鉛直方向に関する下端部よりもケーシング内における内側に配置される。熱交換器を構成する第２の熱交換部の鉛直方向に関する上端部は第２の熱交換部の鉛直方向に関する下端部よりもケーシング内における外側に配置される。熱交換器における１つ以上の第１の熱交換部のケーシングの外側を向く第１の面の面積の和は、熱交換器における１つ以上の第２の熱交換部のケーシングの外側を向く第２の面の面積の和と第１の面の面積の和との総和の半分未満である。

本発明によれば鉛直方向に関して互いにジグザグ状に配置された第１の熱交換部と第２の熱交換部を含む熱交換器により、ケーシング内において平面視で熱交換器の占める面積を削減し、かつ熱交換器の大きな実装容積により熱交換の性能を向上させることができる。また積雪が起こりやすい第１の面の面積を小さくすることにより、熱交換器全体としての積雪に起因する熱交換器の通風性の低下を抑制し、熱交換の性能を向上させることができる。

空気調和機の構成を示す概略図である。 室外ユニットの構成を示す概略斜視図である。 熱交換部の構成を示す概略斜視図である。 熱交換部の構成を示す概略平面図である。 実施の形態１における図２中のＡ−Ａ線に沿う部分の概略断面図である。 比較例における図２中のＡ−Ａ線に沿う部分の概略断面図である。 実施の形態２における図２中のＡ−Ａ線に沿う部分の概略断面図である。 実施の形態３における図２中のＡ−Ａ線に沿う部分の概略断面図である。 実施の形態４における図２中のＡ−Ａ線に沿う部分の概略断面図である。 実施の形態５における熱交換器、および熱交換器を流れる冷媒の流路を示す概略断面図である。 図１０の熱交換器の流れる冷媒の流通距離と温度との関係を示すグラフである。 実施の形態６における図２中のＡ−Ａ線に沿う部分の概略断面図である。

以下、本発明の実施の形態について図に基づいて説明する。
（実施の形態１）
まず本実施の形態の室外ユニットの構成、および当該室外ユニットと室内ユニットとを含む空気調和機の構成について図１を用いて説明する。図１を参照して、実施の形態１における空気調和機１は、室外ユニット１０と室内ユニット２０とを備えている。室外ユニット１０は、熱交換器３０と、熱交換器３０を取り囲み収納するように配置されたケーシングとしての室外機カバー４０とを備えている。一方、室内ユニット２０は、熱交換器５０と、熱交換器５０を取り囲むように配置された室内機カバー６０とを備えている。そして、室外ユニット１０の熱交換器３０と室内ユニット２０の熱交換器５０とは、冷媒を導通させる冷媒管７０により接続されている。以降においては主に室外ユニット１０について説明する。

図２を参照して、室外ユニット１０の室外機カバー４０は、室外ユニット１０を設置したときに底面部となるベース板４０ａと、室外ユニット１０の前面部となるフロントパネル４０ｂと、室外ユニット１０の側面部および背面部となるサイドパネル４０ｃと、室外ユニット１０の天面部となる天板４０ｄとを有する筐体である。また室外機カバー４０は、吸い込み口４１および吸い出し口４２を有している。吸い込み口４１は室外ユニット１０の外側から室外ユニット１０の内側（室外機カバー４０の内側）へ空気を吸い込む役割を有し、吸い出し口４２は室外ユニット１０の内側（室外機カバー４０の内側）から室外ユニット１０の外側へ空気を追い出す役割を有している。図２においては吸い出し口４１は室外機カバー４０のサイドパネル４０ｃの特に室外ユニット１０の背面部の中央に矩形状の切欠き部として形成されており、吸い出し口４２は室外機カバー４０のフロントパネル４０ｂの中央に円形の切欠き部として形成されている。

室外機カバー４０内は、仕切り板４５を境界として、通風領域Ｒ１と機械室Ｒ２とに区画されている。このうち、通風領域Ｒ１は吸い込み口４１から室外機カバー４０内に取り込まれた空気の、吸い出し口４２までの流路となる領域である。このため吸い込み口４１は空気の通風領域Ｒ１への入り口として形成され、吸い出し口４２は空気の通風領域Ｒ１からの出口として形成されると言い換えることができる。

吸い出し口４２と平面視において重なるように、すなわちフロントパネル４０ｂに形成された吸い出し口４２と対向するように、フロントパネル４０ｂの周辺にはファン４３が取り付けられている。ファン４３はいわゆる軸流ファンであり、複数（たとえば５枚）の羽根４３ａと、ファン４３の中央部に設けられた羽根４３ａの回転軸としてのボス４３ｂと、ボス４３ｂに内蔵されたファンモータ４３ｃとを有している。

言い換えれば羽根４３ａはボス４３ｂの外周部に設けられている。個々の羽根４３ａは、ファンモータ４３ｃにより、ボス４３ｂを中心として回転する。本実施の形態においては、複数の羽根４３ａのそれぞれの回転方向に関する幅を狭くし、かつ羽根４３ａの枚数を多くすることにより、個々の羽根４３ａの回転軸に沿う方向の厚みをなるべく薄くすることが好ましい。ファン４３の羽根４３ａが回転することにより、室外機カバー４０外の空気が吸い込み口４１から室外機カバー４０内に送り込まれ、かつ室外機カバー４０内の空気がたとえば吸い出し口４２から室外機カバー４０（通風領域Ｒ１）の外側へ放出される。

吸い出し口４２の外周部には、ファン４３の外周部を取り囲むようにベルマウス４４が形成されている。ベルマウス４４は空気を吸い込む側（吸い込み口４１側すなわち室外機カバー４０の背面側）においてその幅が広くなるように配置されている。

通風領域Ｒ１内には熱交換器３０が載置されており、この熱交換器３０は、通風領域Ｒ１内のベース板４０ａに固定されている。

熱交換器３０は、複数（たとえば４つ）の熱交換部３０ａ，３０ｂ，３０ｃ，３０ｄを有している。次に図３および図４を用いて、熱交換器３０を構成する熱交換部３０ａ〜３０ｄの構成について詳細に説明する。

図３を参照して、たとえば本実施の形態の熱交換部３０ａは、フィンアンドチューブ型の熱交換部であり、複数枚の平板状部材としてのフィン３１および、冷媒流路としての多列配管３２を有する。

フィン３１は、平面視における長手方向の寸法がａ、上記長手方向に直交する短手方向の長さがｂである薄い矩形状の平板形状を有している。フィン３１は、熱伝導性に優れた板材、たとえば、アルミニウム板から形成されている。複数枚のフィン３１が、図３中の矢印に示す一方向に関して互いに間隔をあけて等間隔に配列されることにより平板形状（直方体状）の熱交換部３０ａ〜３０ｄが形成される。

したがってフィン３１の平面視における長手方向の長さａは熱交換部３０ａ〜３０ｄのそれぞれの全体としての長手方向の長さａに等しい。同様にフィン３１の平面視における短手方向の長さｂは熱交換部３０ａ〜３０ｄのそれぞれの全体としての短手方向の長さｂに等しい。また互いに間隔をあけて等間隔に配置される複数枚のフィン３１のうち一方の最端部のフィン３１とその反対側の他方の最端部のフィン３１との距離は、熱交換部３０ａ〜３０ｄのそれぞれの全体としての水平方向に沿う寸法ｃ（積み幅長）である。熱交換部３０ａ〜３０ｄの寸法ａ，ｂ，ｃについて、上記の定義を元に以下において記述している。

多列配管３２は、熱伝導性に優れた管部材から形成されており、その内部には冷媒が流通可能である。多列配管３２は、複数枚のフィン３１を貫きながら延びている。多列配管３２は、フィン３１に直交する仮想平面内で延伸するように配索されている。本実施の形態では、多列配管３２が、熱交換部３０ａの短手方向ｂに２列に渡って設けられている。

図４を参照して、多列配管３２は、上記の仮想平面内において、一定の厚みｔを有する複数枚のフィン３１を貫きながら一方向に延びる直線状区間３２ａと、Ｕ字状に反転する屈曲区間３２ｂとを有している。多列配管３２は、ある直線状区間３２ａにおいて図４の右方から左方（積み幅長ｃの方向）に向けて伸び、複数枚のフィン３１のうち最も図４の左側のフィン３１を貫通したところで屈曲区間３２ｂにより屈曲される。そして次の直線状区間３２ａにおいて図４の左方から右方（積み幅長ｃの方向）に向けて伸び、複数枚のフィン３１のうち最も図４の右側のフィン３１を貫通したところで屈曲区間３２ｂにより再び屈曲される。そして次の直線状区間３２ａにおいて再度図４の右方から左方に向けて伸びる。多列配管３２は、基本的に以上を繰り返すように、複数枚のフィン３１が並ぶ領域を複数回往復する構成を有している。また後述するように、多列配管３２は、たとえばある熱交換部３０ａとこれに隣接する他の熱交換部３０ｂとの双方が共有するように形成されていてもよい。たとえば熱交換部３０ａのフィン３１を貫通する多列配管３２が、熱交換部３０ｂの方へ伸び、さらに熱交換部３０ｂのフィン３１を貫通する構成を有していてもよい。

なお以上においては熱交換部３０ａについて図示および説明しているが、熱交換部３０ｂ〜３０ｄについても熱交換部３０ａと基本的に同様の構成および機能を有している。

次に上記の室外ユニット１０の動作原理を説明する。なおここでは空気調和機１が暖房として用いられた場合について説明する。

再度図２を参照して、ファン４３が回転することにより、室外ユニット１０の外の空気が、吸い込み口４１から室外機カバー４０の通風領域Ｒ１内に取り込まれる流れ（風）が生じる。この空気の流れは吸い込み口４１の前方に配置された、複数の熱交換部３０ａ〜３０ｄのそれぞれを構成する複数のフィン３１の間に挟まれた領域（図３中の矢印に示す一方向に関して隣り合う１対のフィン３１の間に設けられた隙間）を通り抜ける。そして当該空気の流れは、ファン４３の円周方向に関して隣り合う任意の１対の羽根４３ａの隙間から吸い出し口４２を通って通風領域Ｒ１の外に放出される。すなわちファン４３の回転により、ベース板４０ａ、フロントパネル４０ｂ、サイドパネル４０ｃ、天板４０ｄおよび仕切り板４５により囲まれる通風領域Ｒ１には以上のような空気の風路が形成される。

空気が熱交換部３０ａ〜３０ｄを構成する複数のフィン３１の間を通る際に、その空気が、熱交換部３０ａ〜３０ｄの複数のフィン３１を貫通する多列配管３２内を流れる（たとえば液相の）冷媒と接触する。これにより冷媒が空気（外気）の熱を受けることにより、空気と冷媒との間で熱交換がなされる。冷媒が受けた熱は暖房しようとする室内に放出される。

昇温により気化された冷媒は、室外機カバー４０内の機械室Ｒ２のベース板４０ａ上に固定された圧縮機４６により圧縮され再度液相となることにより、室外ユニット内および（室内ユニットを含む）空気調和機１内を循環する。以上が室外ユニット１０の動作原理である。

ここで図２および図５を参照して、熱交換部３０ａ〜３０ｄのそれぞれは、全体的に見て平板形状を有しており、室外機カバー４０内において互いに積層されるように配置されている。

具体的には、通風領域Ｒ１内の鉛直方向に関する最下部には、熱交換部３０ｄがベース板４０ａに固定されている。鉛直方向に関して熱交換部３０ｄの上側に隣接するように、熱交換部３０ｃが配置されている。鉛直方向に関して熱交換部３０ｃの上側に隣接するように熱交換部３０ｂが、鉛直方向に関して熱交換部３０ｂの上側に隣接するように熱交換部３０ａが、それぞれ配置されている。

熱交換部３０ａ〜３０ｄのそれぞれは、互いに自らと、鉛直方向に関して自らに隣接する熱交換部との間に、いわゆるジグザグ形状を形成するように配置されている。すなわち、図２および図５を参照して、熱交換部３０ａ〜３０ｄのうちの任意の１つである第１の熱交換部の鉛直方向に関する上端部が第１の熱交換部の鉛直方向に関する下端部よりも室外機カバー４０内における内側に配置され、上記第１の熱交換部と鉛直方向に関して隣接する第２の熱交換部の鉛直方向に関する上端部が第２の熱交換部の鉛直方向に関する下端部よりも室外機カバー４０内における外側に配置される。第１の熱交換部と定義される熱交換部３０ｂ，３０ｄと、第２の熱交換部と定義される熱交換部３０ａ，３０ｃとは、鉛直方向に関して傾斜する方向が互いに反対になっている。

熱交換部３０ａ〜３０ｄはその長手方向ａに関して、厳密な重力の方向よりもやや傾斜した方向に延在する。そこでここでは鉛直方向とは、重力とは重力の方向と厳密に一致する方向に限らず、重力の方向から若干傾いた方向を含むものとする。同様に後述の水平方向とは、重力の方向に対して厳密に垂直な方向に限らず、当該厳密に垂直な方向から若干傾いた方向を含むものとする。

図５を参照して、具体的にはたとえば熱交換部３０ｂ（第１の熱交換部）はその上端部３１ａが下端部３１ｂよりも室外機カバー４０内における内側（室外機カバー４０の背面部のサイドパネル４０ｃと反対側）に配置されるように、鉛直方向に対して図５に示す長手方向ａがやや傾くように延在している。また熱交換部３０ａと鉛直方向に関して隣接する（熱交換部３０ａの上側に隣接する）熱交換部３０ａ（第２の熱交換部）は、その上端部３１ａが下端部３１ｂよりも室外機カバー４０内の外側（室外機カバー４０の背面部のサイドパネル４０ｃ側）に配置されるように、鉛直方向に対して図５に示す長手方向ａがやや傾くように延在している。熱交換部３０ｂ（第１の熱交換部）とこれに隣接する熱交換部３０ｃ（第２の熱交換部）との間、および熱交換部３０ｄ（第１の熱交換部）とこれに隣接する熱交換部３０ｃ（第２の熱交換部）との間においても上記と同様の関係が成り立っている。

なおここで、上端部が下端部よりも室外機カバー４０内における「外側」に配置されるとは、上端部が下端部よりも室外機カバー４０の外壁に相当するベース板４０ａ、フロントパネル４０ｂ、サイドパネル４０ｃ、天板４０ｄとの距離が短いことを意味する。同様に、上端部が下端部よりも室外機カバー４０内における「内側」に配置されるとは、上端部が下端部よりも室外機カバー４０の外壁に相当するベース板４０ａ、フロントパネル４０ｂ、サイドパネル４０ｃ、天板４０ｄとの距離が短いことを意味する。ここでは特に、「内側」に配置されるとは、熱交換部３０ｂの上端部３１ａが下端部３１ｂよりも室外機カバー４０のサイドパネル４０ｃとの距離が長い領域に配置されることを意味している。

さらに図５を参照して、第１の熱交換部としての熱交換部３０ｂの複数のフィン３１の平面視における長手方向の長さａ（図３における長さａと同じ）は、第２の熱交換部としての熱交換部３０ａの複数のフィン３１の平面視における長手方向の長さａ（図３における長さａと同じ）よりも短くなっている。また基本的に熱交換部３０ａ〜３０ｄはいずれも、複数のフィン３１の配置される数および配置される間隔がほぼ等しくなっているため、熱交換部３０ａ〜３０ｄの積み幅長ｃはいずれもほぼ等しくなっている。

したがって熱交換部３０ｂ（第１の熱交換部）を構成する複数のフィン３１の、室外機カバー４０の背面部に最も近い端部同士を結んでできる平面Ｓ１（第１の面）は、熱交換部３０ａ（第２の熱交換部）を構成する複数のフィン３１の、室外機カバー４０の背面部に最も近い端部同士を結んでできる平面Ｓ２（第２の面）よりも面積が小さくなっている。熱交換部３０ｂ（第１の熱交換部）とこれに隣接する熱交換部３０ｃ（第２の熱交換部）との間、および熱交換部３０ｄ（第１の熱交換部）とこれに隣接する熱交換部３０ｃ（第２の熱交換部）との間においても上記と同様の関係が成り立っている。

また図５においては、第１の熱交換部と第２の熱交換部とが同数（２つ）ずつ配置されている。このことと上記の面積の関係とから、第１の熱交換部３０ｂ，３０ｄの第１の面Ｓ１の面積の和は、第２の熱交換部３０ａ，３０ｃの第２の面Ｓ２の面積の和と上記第１の面Ｓ１の面積の和との総和の半分未満であるといえる。

図２および図５においては、たとえば熱交換部３０ａの下端部３１ｂとこれに隣接する熱交換部３０ｂの上端部３１ａとは、下端部３１ｂと上端部３１ａとのなす平面がたとえば互いに直交することにより、フィン３１の長手方向に関する屈曲部を形成している。しかしこの屈曲部はこのような構成に限らず、たとえば滑らかな曲線状の部分を含む形状であってもよい。

次に図６の比較例を参照しながら、本実施の形態の作用効果を説明する。
図６を参照して、比較例の室外ユニット１０は、本実施の形態の室外ユニット１０と基本的に同様の構成を有している。しかし比較例の室外ユニット１０は、４つの熱交換部３０ａ〜３０ｄのすべてが長手方向の寸法ａが等しくなっている点において、熱交換部３０ｂ，３０ｄの長手方向の寸法ａが熱交換部３０ａ，３０ｃの同寸法ａに比べて短い本実施の形態の室外ユニット１０と異なっている。なお、これ以外の比較例の構成は、実施の形態１の構成とほぼ同じであるため同一の要素については同一の符号を付し、その説明は繰り返さない。

図６の比較例の場合、熱交換部３０ｂ，３０ｄのフィン３１により形成される第１の面Ｓ１の面積と、熱交換部３０ａ，３０ｃのフィン３１により形成される第２の面Ｓ２の面積とはほぼ等しくなる。

ここで熱交換部３０ａ，３０ｃは上端部３１ａが下端部３１ｂよりも室外機カバ−４０の外側に配置されることから、室外機カバー４０の外側を向く第２の面Ｓ２は鉛直下方（ベース板４０ａ側）を向く。このため、たとえば降雪時に吸い込み口４１から風とともに雪が進入した場合においても、第２の面Ｓ２上には積雪しにくい。これに対し、熱交換部３０ｂ，３０ｄは上端部３１ａが下端部３１ｂよりも室外機カバ−４０の内側に配置されることから、室外機カバー４０の外側を向く第１の面Ｓ１は鉛直上方（天板４０ｄ側）を向く。このため、たとえば降雪時に吸い込み口４１から風とともに雪が進入すれば、第１の面Ｓ１上に積雪するなど雪が付着しやすくなる。第１の面Ｓ１に雪が付着すれば、複数のフィン３１に挟まれた領域に雪が積もり（付着し）、当該領域が雪に塞がれて当該領域に空気が流れることが阻まれる。

そこで本実施の形態の図５においては、熱交換部３０ｂ，３０ｄのフィン３１の平面視における長手方向の寸法ａを熱交換部３０ａ，３０ｃのフィン３１の長手方向の寸法ａよりも短くすることにより、個々の第１の面Ｓ１の面積が個々の第２の面Ｓ２よりも面積が小さくなるようにしている。

このようにすれば、降雪時に熱交換部３０ｂ，３０ｄのフィン３１が作る面Ｓ１すなわち積雪領域ＰＵＲの面積が比較的小さくなる。したがって複数のフィン３１に挟まれた領域が積もった（付着した）雪に塞がれることにより通気性が低下する領域を少なくすることができる。このため、熱交換器３０全体としては上記の積雪による熱交換器３０の通気性の低下を抑制することができる。

上記のように降雪時における熱交換部３０ｂの通気性の低下が抑制できるため、ファン４３の駆動入力を意図的に増加させる必要がなくなり、消費電力の増加を抑制することができる。また降雪時においても熱交換器３０における熱交換が可能な領域を十分に確保することができるため、室外ユニット１０の熱交換の性能低下を抑制することもできる。

次に、本実施の形態においては、熱交換器３０を構成する第１の熱交換部３０ｂ，３０ｄの第１の面Ｓ１の面積の和が、第２の熱交換部３０ａ，３０ｃの第２の面Ｓ２の面積の和と上記第１の面Ｓ１の面積の和との総和の半分未満となっている。つまり熱交換器３０のうち室外機カバー４０の外側を向く表面全体のうち、積雪しやすい第１の面Ｓ１の面積を第２の面Ｓ２よりも小さくしている。このため上記のように、積雪領域ＰＵＲの面積が比較的小さくなるため、複数のフィン３１に挟まれた領域が積もった（付着した）雪に塞がれることによる通気性の低下が起こる領域を少なくすることができ、熱交換器３０全体として積雪による熱交換器３０の通気性の低下を抑制することができる。また非降雪時においては第２の熱交換部３０ａ，３０ｃに加えて第１の熱交換部３０ｂ，３０ｄが通常の機能を発揮することにより、いっそう実装容積を拡大し、熱交換性能を高めることができる。

次に、本実施の形態においては各熱交換部３０ａ〜３０ｄが互いにジグザグ状に配置されることにより、熱交換器３０の実装容積を大きくすることができる。このため熱交換器３０の熱交換の性能が向上することにより、熱交換器３０の駆動能力を高めることができる。

このことについて、たとえば上記と同じ室外機カバー４０内に、ベース板４０ａに垂直な方向に長手方向の長さａを有する仮想の熱交換器と、本実施の形態の熱交換器３０とを比較することにより説明する。本実施の形態の複数の熱交換部のそれぞれの積み幅長ｃの総和は、通常は上記仮想の熱交換器の積み幅長より長くなる。このため上記仮想の熱交換器と本実施の形態の熱交換器３０との体積を同一と仮定すれば、本実施の形態の熱交換器３０は短手方向の寸法ｂ、すなわち空気の流れＡＲＦに沿う方向の厚みを薄くすることができる。したがって通風抵抗を低減することができる。

またフィン３１（熱交換部３０ａ〜３０ｄ）の短手方向の長さｂと、多列配管３２の短手方向ｂに沿って配列される数とは比例関係がある。このため、上記のように短手寸法ｂを薄くすれば、多列配管３２の短手方向ｂの列数を少なくすることができ、熱交換器３０の生産性を高め、かつ製造コストおよび使用時の消費エネルギなどを低減することができる。

本実施の形態の室外ユニット１０は熱交換器３０を高効率に動作させることができるため、ユニットサイズを大きくすることなく性能を向上させることができる。すなわち本実施の形態の室外ユニット１０は、たとえば熱交換器がジグザグ形状を有さない上記仮想の熱交換器を用いる室外ユニットと同等の性能を得ようとする場合には、仮想の熱交換器を用いる室外ユニットより小型の熱交換器を用いることができるため、製造コストを低減することができる。

次に、本実施の形態においては熱交換器３０を構成する個々の熱交換部３０ａ〜３０ｄが室外機カバー４０内において互いに鉛直方向に積層されるように隣接している。このため、たとえば熱交換器の個々の熱交換部が水平方向に並ぶように隣接している場合に比べて、平面視において熱交換器３０がベース板４０ａ上を占める面積を少なくすることができる。このため通風領域Ｒ１内における熱交換器３０が載置される以外のスペースを十分に確保することができ、当該スペースを他の用途に充当させることが可能となる。したがって室外ユニット１０のサイズを大きくすることなく、室外ユニット１０内に配置される設備の利用効率および熱交換性能を向上させることができる。

さらに、本実施の形態においては、図５中の矢印に示すように、ファン４３の回転による空気の流れＡＲＦが、室外ユニット１０の背面側の吸い込み口４１から水平方向に沿って通風領域Ｒ１を通過して吸い出し口４２から放出される。このため空気の流れの屈曲または空気の体積の拡大縮小などに起因する圧力損失であるいわゆる形状損失が少なくなる。この場合、通風領域Ｒ１内での圧力損失の多くは熱交換器３０を通過する際に発生する不可避の圧力損失となる。このため通風抵抗の増加を抑制することができる。

空気の流れＡＲＦがベース板４０ａの表面に沿う水平方向に流れることから、ファン４３の回転軸であるボス４３ｂの延在方向に沿って空気の流れＡＲＦが発生する。このことは軸流ファン４３にとって好都合な流入条件となるため、ファン４３の駆動効率が向上する。以上より、ファン４３への空気の流れＡＲＦに乱れが少なくなるため、空気の流れＡＲＦおよびファン４３の騒音が少なくなる。

（実施の形態２）
図７を参照して、本実施の形態の室外ユニット１０は、図５の実施の形態１の室外ユニット１０と基本的に同様の構成を備えているが、ファン４３を複数備える点において実施の形態１と異なっている。図７においては２つのファン４３が備えられており、そのうちの一方は熱交換部３０ａと熱交換部３０ｂとの間のジグザグ形状の屈曲部とほぼ対向する位置に、他方は熱交換部３０ｃと熱交換部３０ｄとの間のジグザグ形状の屈曲部とほぼ対向する位置に、備えられている。

なお、これ以外の本実施の形態の構成は、実施の形態１の構成とほぼ同じであるため同一の要素については同一の符号を付し、その説明は繰り返さない。このことは以下の各実施の形態においても同様である。

実施の形態２のようにファン４３を複数（たとえば２つ）備えることにより、風量を増加させることができ、熱交換器３０の実装容積が増加しても高い熱交換の性能を確保することができる。

一方、実施の形態１のように単一のファン４３のみが設置される場合においても、羽根４３ａを大きくすれば必要な風量を発生させることができる。この場合には複数のファン４３が設置された場合の個々のファン４３に比べて低い回転数で効率よくファン４３を運転することができ、また騒音を抑制することができる。

また特に本実施の形態の熱交換器３０は、複数の熱交換部を含む構成とすることによりその実装容積が増加し熱交換の性能が向上するため、単一のファン４３のみが設置される場合であってもファン４３の駆動効率の低下を抑制することができる。

（実施の形態３）
図８を参照して、本実施の形態の室外ユニット１０は、図５の実施の形態１の室外ユニット１０と基本的に同様の構成を備えているが、熱交換器３０が３つの熱交換部３０ａ，３０ｂ，３０ｃにより構成される点において、４つの熱交換部３０ａ〜３０ｄを有する実施の形態１の熱交換器３０と異なっている。

熱交換部３０ｂはその上端部３１ａが下端部３１ｂよりも室外機カバー４０内における内側に配置される第１の熱交換部であり、その外側を向く第１の面Ｓ１に積雪しやすい。しかし熱交換部３０ａ，３０ｃはその上端部３１ａが下端部３１ｂよりも室外機カバー４０内における外側に配置される第２の熱交換部であり、その外側を向く第２の面Ｓ２に積雪しにくい。

ここでも個々の第１の熱交換部３０ｂの室外機カバー４０の外側を向く第１の面Ｓ１は、個々の第２の熱交換部３０ａ，３０ｃの室外機カバー４０の外側を向く第２の面Ｓ２よりも面積が小さい。このことと、第１の熱交換部が１台、第２の熱交換部が２台の合計３台の熱交換部３０ａ〜３０ｃを有する構成とすることとにより、第１の面Ｓ１の面積の和は、第１の面Ｓ１と第２の面Ｓ２との面積の総和の半分未満とすることができる。

本実施の形態においては、第１の面Ｓ１の面積の和が第１および第２の面の面積Ｓ１，Ｓ２の総和の半分未満であるという条件を満たす限り、熱交換器３０を構成する第１および第２の熱交換部はいずれも１台以上の任意の台数とすることができる。またここでも、個々の第１の面Ｓ１が個々の第２の面Ｓ２よりも面積が小さいという条件を満たすことがより好ましい。

なお熱交換器３０を構成する熱交換部の台数が増加する場合には、熱交換器３０に入る空気による通風抵抗が増加するため、たとえば熱交換器３０をより薄くすることにより通気性を向上させることが好ましい。

図８を再度参照して、熱交換器３０全体の鉛直方向に関する上端部、すなわち熱交換器３０を構成する最上位の熱交換部３０ａの上端部３１ａは、熱交換器３０全体の鉛直方向に関する下端部、すなわち熱交換器３０を構成する最下位の熱交換部３０ｃの下端部３１ｂよりも室外機カバー４０内における外側に配置されている。このようにすれば、熱交換器３０全体として、第２の熱交換部３０ａ，３０ｃと同様に、降雪時にその表面に積雪しにくい傾斜を有する配置となる。このため実施の形態１と同様の観点に基づき、いっそう熱交換器３０への積雪に起因する熱交換性能の低下を抑制することができる。

（実施の形態４）
図９を参照して、本実施の形態においても実施の形態１の図５と同様に、第１の熱交換部３０ｂ，３０ｄと第２の熱交換部３０ａ，３０ｃとが２台ずつ互いにジグザグ形状を形成するように配置された熱交換器３０が用いられている。ここでも他の実施の形態と同様に、たとえば第１の熱交換部３０ｂは、その鉛直方向に関する一の方向に第２の熱交換部３０ａが、鉛直方向に関する一の方向と反対側の他の方向に第２の熱交換部３０ｃが、それぞれ配置されている。本実施の形態においては、複数の第２の熱交換部のそれぞれの長手方向の長さの和は、第１および第２の熱交換部が鉛直方向に互いに隣接することにより形成される熱交換器３０の一方の端部から一方の端部と反対側の他方の端部までの、ベース板４０ａに垂直な方向に関する距離よりも大きくなっている。

具体的には、図９の第２の熱交換部３０ａの長手方向の長さａ１と、第２の熱交換部３０ｃの長手方向の長さａ２との和は、図９の熱交換器３０における第１の熱交換部３０ｄの下端部３１ｂ（一方の端部）に対する第２の熱交換部３０ａの上端部３１ａ（他方の端部）のベース板４０ａに垂直な方向に関する高さｈよりも大きくなっている。

上記のようにすれば、第２の熱交換部３０ａ，３０ｃの第２の面Ｓ２の面積の和が、積み幅長が第２の熱交換部３０ａ，３０ｃと同じｃであり長手方向の長さが上記の高さｈである仮想の熱交換部の、室外機カバー４０の外側を向く面の面積よりも大きくなる。上記のように少なくとも第２の熱交換部３０ａ，３０ｃは積雪の可能性が排除されているため、たとえ第１の熱交換部３０ｂ，３０ｄが積雪により通気性が低下したとしても、第２の熱交換部３０ａ，３０ｃのみの通気性により、通常の（ジグザグ形状を有さない）１枚の熱交換部からなる熱交換器と同等以上の実装容積を確保することができる。このため本実施の形態においては、通気性および熱交換の性能を、通常の（ジグザグ形状を有さない）１枚の熱交換部からなる熱交換器と同等以上とすることができる。また非降雪時においては第２の熱交換部３０ａ，３０ｃに加えて第１の熱交換部３０ｂ，３０ｄが通常の機能を発揮することにより、いっそう実装容積を拡大し、熱交換性能を高めることができる。

（実施の形態５）
図１０を参照して、本実施の形態においては第１の熱交換部３０ｂに隣接する第２の熱交換部３０ａに備えられる多列配管３２が、第２の熱交換部３０ａのフィン３１を貫通するように配置されるとともに、第１の熱交換部３０ｂのフィン３１をも貫通するように配置されている。すなわち第２の熱交換部３０ａを貫通する多列配管３２は、第２の熱交換部３０ａと第１の熱交換部３０ｂとにより共有されている。言い換えれば当該多列配管３２は、第２の熱交換部３０ａと第１の熱交換部３０ｂとの双方に含まれる複数のフィン３１の最端部同士の間を、図４に示すように往復しながら貫通するように配置されている。

この多列配管３２における冷媒の入口である冷媒入口１１ａは多列配管３２のうち第２の熱交換部３０ａのフィン３１を貫通する領域（の付近）に設けられている。これに対し、この多列配管３２における冷媒の出口である冷媒出口１２ａは多列配管３２のうち第１の熱交換部３０ｂのフィン３１を貫通する領域（の付近）に設けられている。冷媒は冷媒入口１１ａから冷媒出口１２ａまで、図１０中の矢印に示す経路で、多列配管３２を（図４に示すように直線状区間３２ａおよび屈曲区間３２ｂを通りながら）流通している。

同様に、第２の熱交換部３０ｃを貫通する多列配管３２は、第２の熱交換部３０ｃと第１の熱交換部３０ｂとにより共有されている。この多列配管３２における冷媒の入口である冷媒入口１１ｂは多列配管３２のうち第２の熱交換部３０ａのフィン３１を貫通する領域（の付近）に設けられており、この多列配管３２における冷媒の出口である冷媒出口１２ｂは多列配管３２のうち第１の熱交換部３０ｂのフィン３１を貫通する領域（の付近）に設けられている。冷媒は冷媒入口１１ｂから冷媒出口１２ｂまで、図１０中の矢印に示す経路で、多列配管３２を（図４に示すように直線状区間３２ａおよび屈曲区間３２ｂを通りながら）流通している。

以上をまとめれば、冷媒入口１１ａ，１１ｂは第２の熱交換部３０ａ，３０ｃに属する多列配管３２に配置されており、冷媒出口１２ａ，１２ｂは第１の熱交換部３０ｂに属する多列配管３２に配置されている。

なお図１０においては室外機カバー４０およびファン４３の図示が省略されているが、本実施の形態においても上記の他の実施の形態と同様に、上記の熱交換器３０が室外機カバー４０内に収納されることにより、室外ユニット１０が形成されている。

また図１０の熱交換器３０は熱交換部３０ｄが図示されないが、熱交換器３０は熱交換部３０ｄを備え、熱交換部３０ｄにおいても熱交換部３０ｂと同様に多列配管３２の出口が配置された構成であってもよい。

次に、図１１のグラフを用いて、本実施の形態の作用効果について説明する。
図１１を参照して、横軸は冷媒が多列配管３２の直線状区間３２ａを通過した本数を示している。言い換えれば図１１の横軸は、図４に示す熱交換部３０ａなどを構成する複数のフィン３１を貫通する直線状区間３２ａを冷媒が通過した本数を示しており、冷媒の流通した距離を示している。また図１１の縦軸は冷媒の温度を示している。

暖房時には多列配管３２内の冷媒は、冷媒入口１１ａ，１１ｂおよびその付近においては液相と気相とが混在する二相混合状態であり、その温度は０℃以上１℃以下程度である。冷媒は多列配管３２内を流通しながら空気と熱交換することにより空気の熱を奪うが、実際には冷媒の温度は徐々に低下する。これは冷媒が多列配管３２内を流れた際の圧力損失に起因するものである。ただしこのときの冷媒の温度は冷媒蒸発温度（零下１℃以上０℃以下程度）以上である。

徐々に温度が低下した冷媒が冷媒蒸発温度に達したとき、冷媒は気体状態となり温度が急激に上昇する。これはスーパーヒートと呼ばれる現象であり、多列配管３２の冷媒出口１２ａ，１２ｂの付近において発生する。

仮に冷媒が液相のまま多列配管３２を出て圧縮機４６に入り圧縮されると、液体は非圧縮性のため急激な高圧力が冷媒に加わり、圧縮機４６が故障する原因となる。そのような不具合を抑制するためには、圧縮機４６に入る前に多列配管３２の冷媒出口１２ａ，１２ｂの付近において冷媒は完全な気相になるよう加熱されることが好ましい。このような観点から、冷媒出口１２ａ，１２ｂの付近において冷媒はスーパーヒートにより気化されることが好ましい。

冷媒が気相化すれば空気との熱交換が困難となるため、冷媒はなるべく冷媒出口１２ａ，１２ｂに近い領域で気化されることが好ましい。このためスーパーヒートがなされるスーパーヒート領域は多列配管３２のなかでもなるべく少なくなるように制御されることが好ましい。冷媒の流量などを制御することにより、スーパーヒート領域は多列配管３２の直線状区間３２ａの２本分程度の長さとなるように制御されることが好ましい。このようにすれば、冷媒出口１２ａ，１２ｂの極手前においては冷媒の温度は多列配管３２内の中では最も高くなり、具体的には１℃以上となる。

ここで図１０に示すように、第１の熱交換部３０ｂと第２の熱交換部３０ａとの双方を貫通する多列配管３２の冷媒出口１２ａ，１２ｂが第１の熱交換部３０ｂに配置されれば、積雪が起こり得る第１の熱交換部３０ｂにおいて冷媒温度が高くなるため積雪領域ＰＵＲに付着した雪は溶融されやすくなる。これにより、第１の熱交換部３０ｂにおける積雪を抑制することができる。

なお第１の熱交換部３０ｂは第２の熱交換部３０ａに比べて長手方向の長さが短く表面積が小さい。このため第１の熱交換部３０ｂに冷媒出口１２ａ，１２ｂを設けることにより、スーパーヒート領域をより確実に第１の熱交換部３０ｂに集中させることができる。

また特に図１０に示すように、第１の熱交換部３０ｂに２つの冷媒出口１２ａ，１２ｂが設置されることにより、第１の熱交換部３０ｂにおけるスーパーヒート領域をより広くすることができるため、より確実に第１の熱交換部３０ｂにおける積雪を抑制することができる。

また上記のように積雪領域ＰＵＲ付近の多列配管３２の冷媒温度が高くなり、通常の暖房運転である程度の除雪を行なうことができるため、通常の暖房運転からいわゆるデフロスト運転に移行するまでの時間を長くすることができる。この観点からも、暖房運転の効率を向上させることができる。

（実施の形態６）
図１２を参照して、本実施の形態においては、室外機カバー４０内に空気を送り込むファン４３が、フロントパネル４０ｂ側から背面のサイドパネル４０ｃ側への空気の流れＡＲＦを供給する点において、上記の他の実施の形態のファン４３と異なっている。すなわち吸い込み口４１と吸い出し口４２との位置、およびベルマウス４４の向きが他の実施の形態と逆になっている。

具体的には吸い込み口４１が室外機カバー４０のフロントパネル４０ｂの中央に円形の切欠き部として形成されており、吸い出し口４２が室外機カバー４０のサイドパネル４０ｃの特に室外ユニット１０の背面部の中央に矩形状の切欠き部として形成されている。ベルマウス４４は室外機カバー４０の正面側においてその幅が広くなるように配置されている。熱交換器３０（熱交換部３０ａ〜３０ｄ）の位置は他の実施の形態と同様であるが、本実施の形態においては熱交換器３０はファン４３から放出される風（空気の流れＡＲＦ）の風下側に配置される。

本実施の形態のように、正面側の吸い込み口４１からファン４３の配置箇所を通って室外機カバー４０の内部に入り込む空気の流れＡＲＦは、他の実施の形態のように背面側の吸い込み口４１からファン４３の配置箇所を通らずに室外機カバー４０の内部に入り込む空気の流れＡＲＦに比べて風速が速くなる。このため本実施の形態においては熱交換器３０を通り抜ける空気の量が多くなる。したがって熱交換器３０を流れる冷媒と空気との間の伝熱促進効果が高められることにより、熱交換の効率がいっそう高められる。

図１２においては実施の形態１の図５の室外機カバー４０の空気の流れＡＲＦの向きを逆転させた構成としているが、それ以外の各実施の形態の各室外機カバー４０に対して空気の流れＡＲＦの向きを逆転させてもよい。

また詳述を省略しているが、これ以外にも、以上の各実施の形態に示す特徴同士を適宜組み合わせた構成を有する室外機カバー４０を用いることもできる。たとえば実施の形態２のようにファン４３を複数備え、実施の形態３のように３つの熱交換部を備え、本実施の形態のように空気の流れＡＲＦの向きを逆転させた構成を有する室外機カバー４０を採用してもよい。

今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

１ 空気調和機、１０ 室外ユニット、１１ａ，１１ｂ 冷媒入口、１２ａ，１２ｂ 冷媒出口、２０ 室内ユニット、３０，５０ 熱交換器、３０ａ，３０ｃ 第２の熱交換部、３０ｂ，３０ｄ 第１の熱交換部、３１ フィン、３１ａ 上端部、３１ｂ 下端部、３２ 多列配管、３２ａ 直線状区間、３２ｂ 屈曲区間、４０ 室外機カバー、４０ａ ベース板、４０ｂ フロントパネル、４０ｃ サイドパネル、４０ｄ 天板、４１ 吸い込み口、４２ 吸い出し口、４３ ファン、４３ａ 羽根、４３ｂ ボス、４３ｃ ファンモータ、４４ ベルマウス、４５ 仕切り板、４６ 圧縮機、６０ 室内機カバー、７０ 冷媒管、ＡＲＦ 空気の流れ、ＰＵＲ 積雪領域、Ｒ１ 通風領域、Ｒ２ 機械室。

Claims (7)

1. 複数の熱交換部を含む熱交換器と、
   前記複数の熱交換部を収納するケーシングとを備える空気調和機の室外ユニットであり、
   前記複数の熱交換部は、第１の熱交換部と、前記第１の熱交換部に対して鉛直方向に隣接する第２の熱交換部とを含み、
   前記第１の熱交換部の鉛直方向に関する上端部は前記第１の熱交換部の鉛直方向に関する下端部よりも前記ケーシング内における内側に配置され、
   前記第２の熱交換部の鉛直方向に関する上端部は前記第２の熱交換部の鉛直方向に関する下端部よりも前記ケーシング内における外側に配置され、
   前記第１および第２の熱交換部のそれぞれは前記熱交換器に１つ以上含まれ、
   前記熱交換器における１つ以上の前記第１の熱交換部の前記ケーシングの外側を向く第１の面の面積の和は、前記熱交換器における１つ以上の前記第２の熱交換部の前記ケーシングの外側を向く第２の面の面積の和と前記第１の面の面積の和との総和の半分未満である、室外ユニット。
2. 前記第１および第２の熱交換部は、前記第１および第２の熱交換部の双方を貫通するように配置された冷媒流路を含み、
   前記冷媒流路の出口は前記第１の熱交換部に配置されている、請求項１に記載の室外ユニット。
3. 前記第１の面は前記第２の面よりも面積が小さい、請求項１または２に記載の室外ユニット。
4. 前記第１および第２の熱交換部が鉛直方向に互いに隣接することにより形成される前記熱交換器の鉛直方向に関する上端部は、前記熱交換器の鉛直方向に関する下端部よりも前記ケーシング内における外側に配置される、請求項１〜３のいずれか１項に記載の室外ユニット。
5. 前記第１の熱交換部に対して鉛直方向に関する一の方向および一の方向と反対側の他の方向の双方に前記第２の熱交換部が配置されることにより複数の前記第２の熱交換部が存在し、
   複数の前記第２の熱交換部のそれぞれの長手方向の長さの和は、前記第１および第２の熱交換部が鉛直方向に互いに隣接することにより形成される前記熱交換器の一方の端部から前記一方の端部と反対側の他方の端部までの、前記熱交換器が設置されるベース板に垂直な方向に関する距離よりも大きい、請求項１〜４のいずれか１項に記載の室外ユニット。
6. 前記ケーシング内に空気を送り込むファンをさらに備え、
   前記第１および第２の熱交換部は、前記ファンから放出される風の風下側に配置される、請求項１〜５のいずれか１項に記載の室外ユニット。
7. 前記ファンは複数配置される、請求項６に記載の室外ユニット。

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