JP6164047B2 - 熱交換器および空気調和装置 - Google Patents

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Description

本発明は、熱交換器および空気調和装置に関する。
従来より、空気調和装置の熱交換器として、複数枚の放熱フィンに対して複数本の伝熱管が貫通するように設けられて構成された、いわゆるフィンチューブ熱交換器が用いられている。
このような熱交換器を製造する際には、特定の配管を特定の場所に接続する作業を行うことが必要になるが、例えば、特開2011−89710号公報に記載の方法では、接続するもの同士に同じ帯状のマーキングや色分けによるマーキングを付しておくことで、誤接続が生じることを未然に防ぐことが提案されている。
いわゆるフィンチューブ熱交換器では、冷媒を複数回折り返して流すことができるように、伝熱管の端部にU字管等の連絡配管が接続される構成となっている。この連絡配管は、異なる伝熱管の端部同士を連絡している。
ここで、ある伝熱管同士を連絡する場合(第1連絡部分)と他の伝熱管同士を連絡する場合(第2連絡部分)において、管径が同じであり且つ連絡距離も同じである場合には、第1連絡部分に対しても第2連絡部分に対しても、いずれに対しても同じ連絡配管を用いて連絡することが可能になる。このような場合には、第1連絡部分に用いられる連絡配管と、第2連絡部分に用いられる連絡配管とは、同じ部材にすることも可能になる。
これに対して、ある伝熱管同士を連絡する場合(第1連絡部分)と他の伝熱管同士を連絡する場合(第2連絡部分)において、管径が同じであり且つ連絡距離も同じである場合であっても、第1連絡部分や第2連絡部分のうちのいずれかの特定の連絡部分を流れる冷媒の温度を検知したい場合がある。この場合には、第1連絡部分や第2連絡部分のうち温度検知を行おうとするいずれか一方にのみ温度センサ付きの連絡配管が設けられ、他方には温度センサの無い連絡配管が設けられる。ところが、第1連絡部分と第2連絡部分において、管径が同じであり且つ連絡距離も同じである場合には、温度センサ付きの連絡配管を本来の正しい連絡部分とは異なる連絡部分を連絡するように接続することが可能になってしまう。このような誤接続は、仮にマーキング等を施したとしても、接続作業者の見誤りによるミス等を防ぐことはできない。同様に、温度センサが設けられていることで視覚的に異なるように構成したとしても、やはり、接続作業者の見誤りによるミス等を防ぐことはできない。このような誤接続がなされた熱交換器では、温度センサが意図しない冷媒温度を検知してしまうため、各種制御の正確性が損なわれてしまうおそれもある。
本発明は上述した点に鑑みてなされたものであり、本発明の課題は、温度センサ付き連絡配管の誤接続を生じにくくすることが可能な熱交換器および空気調和装置を提供することにある。
第1観点に係る熱交換器は、空気調和装置の一部を構成する熱交換器であって、放熱フィン、複数の伝熱管、第1連絡配管、および、第2連絡配管を備えている。伝熱管は、放熱フィンを貫通するように設けられている。伝熱管は、複数本設けられている。第1連絡配管は、温度センサが設けられている。第1連絡配管は、第1端部組合せを連絡する。第1端部組合せは、複数の伝熱管の端部組合せのうちの1つの組合せである。第2連絡配管は、温度センサが設けられていない。第2連絡配管は、第2端部組合せを連絡する。第2端部組合せは、複数の伝熱管の端部組合せのうち、前記第1端部組合せ以外の組合せである。第2連絡配管の連絡距離は、第1連絡配管の連絡距離と同じである。第2連絡配管の両端部の形状および大きさは、第1連絡配管の両端部の形状および大きさと同じである。第2端部組合せを第1連絡配管が連絡しており第1端部組合せを第2連絡配管が連絡する場合には、第1連絡配管もしくは第2連絡配管のいずれかが構成部材と接触する。この構成部材は、空気調和装置の一部を構成している。第1端部組合せを第1連絡配管が連絡しており第2端部組合せを第2連絡配管が連絡する場合には、第1連絡配管および第2連絡配管は構成部材と接触しない。
この熱交換器では、温度センサが設けられていない第2連絡配管については、複数の伝熱管の端部組合せのうちの第2端部組合せを連絡するように設けられるが、温度センサが設けられている第1連絡配管については、予め定めた特定の位置を流れる冷媒の温度を検知するために、複数の伝熱管の端部組合せのうちの第1端部組合せを連絡するように設けられている。このため、温度センサが設けられている第1連絡配管が第1端部組合せを連絡するように正しく接続された場合には、温度センサは、第2端部組合せに対応する部分を流れる冷媒の温度ではなく、意図する対象温度である第1端部組合せに対応する部分を流れる冷媒の温度を確実に検知することが可能になる。
ところが、第1連絡配管の連絡距離と第2連絡配管の連絡距離が同じであり、第1連絡配管の両端部の形状および大きさが第2連絡配管の両端部の形状および大きさと同じである。このため、熱交換器を組み立てる際に、第1連絡配管が正しい接続先である第1端部組合せに対してではなく第2端部組合せに対して接続されてしまい、第2連絡配管が第1端部組合せに対して接続されてしまう、という誤接続が生じるおそれがある。
これに対して、この熱交換器では、第2端部組合せを第1連絡配管が連絡しており第1端部組合せを第2連絡配管が連絡する場合には、第1連絡配管もしくは第2連絡配管のいずれかが構成部材と接触し、第1端部組合せを第1連絡配管が連絡しており第2端部組合せを第2連絡配管が連絡する場合には、第1連絡配管および第2連絡配管は構成部材と接触しないように構成されている。したがって、誤接続が生じている場合には、第1連絡配管もしくは第2連絡配管のいずれかが構成部材と接触するため、誤接続が生じていることを物理的に作業者に把握させることができる。このため、誤接続が生じている状態のままで最終製品である空気調和装置が完成されてしまうことを抑制できる。
これにより、温度センサが設けられている第1連絡配管の誤接続を生じにくくすることが可能になり、温度センサに意図する対象温度を確実に検知させることが可能になる。
第2観点に係る熱交換器は、第1観点に係る熱交換器であって、第1連絡配管と第2連絡配管とは、一端側から他端側に至るまでの間における曲げ部の数が少なくとも2以上異なるか、一端側から他端側に至るまでの間における曲げ部の曲げ角度が異なるか、少なくともいずれかの端部における直線部分の距離が異なるか、の少なくともいずれかである。
この熱交換器では、第1連絡配管と第2連絡配管とを、一端側から他端側に至るまでの間における曲げ部の数が少なくとも2以上異なるか、一端側から他端側に至るまでの間における曲げ部の曲げ角度が異なるか、少なくともいずれかの端部における直線部分の距離が異なるか、の少なくともいずれかの関係になるように構成することで、誤接続が生じた場合に、空気調和装置の一部を構成する構成部材と第1連絡配管と第2連絡配管とのいずれかとの接触を容易に生じさせることが可能になる。
第3観点に係る熱交換器は、第1観点または第2観点に係る熱交換器であって、空気調和装置の一部を構成する構成部材は、ヘッダである。
この熱交換器では、ヘッダは、第1連絡配管や第2連絡配管の近くに位置している。したがって、誤接続が生じている場合に第1連絡配管と第2連絡配管のいずれかと構成部材を接触させるための、第1連絡配管と第2連絡配管の物理的な違いを簡易なものにすることができる。例えば、第1連絡配管と第2連絡配管の物理的な違いを生じさせるために、いずれかの連絡配管を他方よりも大きく取り回す必要が無く、簡易な違いとすることができる。これにより、誤接続を抑制させるために第1連絡配管と第2連絡配管に物理的な違いを設けたとしても、熱交換器の性能に影響を与えにくい。
第4観点に係る熱交換器は、第3観点に係る熱交換器であって、第1端部組合せを第1連絡配管が連絡しており第2端部組合せを第2連絡配管が連絡する場合には、第1連絡配管のうち第2連絡配管と異なる形状部分は、ヘッダの長手方向の延長線上に位置している。
この熱交換器では、長手方向の長さが異なる複数種類のヘッダが部品として存在していたとしても、長手方向の部分が長すぎるヘッダを誤って取り付けてしまうことを抑制できる。
第5観点に係る熱交換器は、第4観点に係る熱交換器であって、第1連絡配管のうち第2連絡配管と異なる形状部分は、熱交換器の上方端部近傍もしくは下端部近傍に位置している。
この熱交換器では、ヘッダのうち長手方向に延びている部分を、熱交換器の高さ幅に対応するように設けることが可能になる。
第6観点に係る熱交換器は、第3観点に係る熱交換器であって、ヘッダの長手方向の上方端部には、下方に折り返すために折返し配管が接続されている。第1端部組合せを第1連絡配管が連絡しており第2端部組合せを第2連絡配管が連絡する場合には、第1連絡配管のうち第2連絡配管と異なる形状部分は、折返し配管の上方に位置している。
この熱交換器では、長手方向の長さが異なる複数種類のヘッダが部品として存在している、もしくは、折返し形状の異なる複数種類の折返し配管が部品として存在していたとしても、長手方向の部分が長すぎるヘッダもしくは折返し形状が大きすぎる折返し配管を誤って取り付けてしまうことを抑制できる。
第7観点に係る空気調和装置は、第1観点から第6観点のいずれかに係る熱交換器と、
この空気調和装置では、空気調和装置の組立時に、温度センサが設けられている第1連絡配管の誤接続を抑制し、温度センサに意図する対象温度を確実に検知させることがさせることが可能になる。
第1観点に係る熱交換器では、温度センサが設けられている第1連絡配管の誤接続を生じにくくすることが可能になり、温度センサに意図する対象温度を確実に検知させることが可能になる。
第2観点に係る熱交換器では、誤接続が生じた場合に、空気調和装置の一部を構成する構成部材と第1連絡配管と第2連絡配管とのいずれかとの接触を容易に生じさせることが可能になる。
第3観点に係る熱交換器では、誤接続を抑制させるために第1連絡配管と第2連絡配管に物理的な違いを設けたとしても、熱交換器の性能に影響を与えにくい。
第4観点に係る熱交換器では、長手方向の部分が長すぎるヘッダを誤って取り付けてしまうことを抑制できる。
第5観点に係る熱交換器では、ヘッダのうち長手方向に延びている部分を、熱交換器の高さ幅に対応するように設けることが可能になる。
第6観点に係る熱交換器では、長手方向の部分が長すぎるヘッダもしくは折返し形状が大きすぎる折返し配管を誤って取り付けてしまうことを抑制できる。
第7観点に係る空気調和装置では、空気調和装置の組立時に、温度センサが設けられている第1連絡配管の誤接続を抑制し、温度センサに意図する対象温度を確実に検知させることがさせることが可能になる。
一実施形態に係る空気調和装置の構成の概要を示す回路図。 空調室外機の外観構成斜視図。 空調室外機の概略上面図。 冷媒回路に関するモリエル線図。 室外熱交換器の上面図。 室外熱交換器の正面図。 室外熱交換器の右側面図。 室外熱交換器の右側上端部近傍の背面図。 室外熱交換器の右側上端部近傍の上面図。 室外熱交換器の右側上端部近傍の右側面図。 他の実施形態(A)に係る第1連絡配管と第2連絡配管を示す概略構成図。 他の実施形態(B)に係る第1連絡配管と第2連絡配管を示す概略構成図。
(1)空気調和装置1の全体構成
図1は、本発明の一実施形態に係る空気調和装置1の構成の概要を示す回路図である。
空気調和装置1は、蒸気圧縮式の冷凍サイクル運転を行うことによって空調室内機90が設置されている建物内の冷暖房に使用される装置であり、熱源側ユニットとしての空調室外機20と、利用側ユニットとしての空調室内機90とがガス冷媒連絡配管2と液冷媒連絡配管3を介して接続されることで構成されている。
冷媒回路10は、空調室外機20と空調室内機90とガス冷媒連絡配管2と液冷媒連絡配管3とが接続され、バイパス回路50を有して構成されている。この冷媒回路10は、気液分離器22、圧縮機24、四路切換弁26、室外熱交換器28、室外膨張弁31、受液器33、室外膨張弁91、室外熱交換器93、バイパス回路50などが冷媒配管で接続されることで構成されている。この冷媒回路10内には冷媒が封入されており、冷媒が圧縮され、冷却され、減圧され、加熱・蒸発された後に、再び圧縮されるという冷凍サイクル運転が行われるようになっている。冷媒としては、例えば、R410A、R32、R407C、R22、R134a、二酸化炭素などから選択されたものが用いられる。
(2)空気調和装置1の詳細構成
(2−1)空調室内機90
空調室内機90は、室内の壁面に壁掛け等により、又は、ビル等の室内の天井に埋め込みや吊り下げ等により設置される。空調室内機90は、室内膨張弁91と、室内熱交換器93と、室内ファン94と、を有している。室内熱交換器93は、例えば伝熱管と多数の放熱フィンとにより構成されたクロスフィン式のフィン・アンド・チューブ型熱交換器であり、冷房運転時には冷媒の蒸発器として機能して室内空気を冷却し、暖房運転時には冷媒の凝縮器として機能して室内空気を加熱する熱交換器である。室内膨張弁91と室内熱交換器93とは、室内冷媒配管92を介して接続されている。この室内膨張弁91の室内冷媒配管92側とは反対側には、液冷媒連絡配管3が接続されている。室内ファン94は、室内熱交換器93に供給する空気の風量を可変することが可能なファンであり、ファン風量を調節するための室内ファンモータ94mが設けられている。
(2−2)空調室外機20
空調室外機20は、ビル等の室外に設置されており、ガス冷媒連絡配管2と液冷媒連絡配管3を介して空調室内機90に接続される。
以下、空調室外機20の構成について説明する場合、「上」は設置状態における鉛直方向上方を意味し、「下」は設置状態における鉛直方向下方を意味し、「前」は機械室側前板76が設けられている方向(室外ファン29によって生じる空気流れが進行する方向)を意味し、「後」は「前」とは反対方向を意味し、「右」は機械室側の側板74が設けられている方向(送風機室S1側から機械室S2側に向かう方向)を意味し、「左」は「右」とは反対方向を意味するものとする。なお「正面側」は前と同じの方向であり、背面側は「後」と同じ方向である。
空調室外機20は、空調室外機20は、図2および図3に示されているように、略直方体状のユニットケーシング70を有している。
図3に示されているように、空調室外機20は、ユニットケーシング70の内部空間を鉛直方向に延びる仕切板78で二つに分割することによって送風機室S1と機械室S2とを形成した構造(いわゆる、トランク型構造)を有するものである。空調室外機20は、ユニットケーシング70の送風機室S1内に配置された室外熱交換器28および室外ファン29を有しており、ユニットケーシング70の機械室S2内に配置された気液分離器22、圧縮機24、四路切換弁26、室外膨張弁31、受液器33、バイパス回路50、電装品7等を有している。
ユニットケーシング70は、底板72と、天板71と、送風機室側の側板73と、機械室側の側板74と、送風機室側前板75と、機械室側前板76とを備えて、略直方体形状の筐体を構成している。機械室側前板76は、ユニットケーシング70の前面部分の右側角部分を含んで構成されている。側板74は、ユニットケーシング70の右側面部分のうち機械室側前板76の後側の部分を覆いつつ、背面部分の右側角部を含んで構成されている。
空調室外機20は、ユニットケーシング70の背面および側面の一部からユニットケーシング70内の送風機室S1に室外空気を吸い込んで、吸い込んだ室外空気をユニットケーシング70の前面から吹き出すように構成されている。具体的には、ユニットケーシング70内の送風機室S1に対する吸入口70aおよび吸込口70bが、送風機室側の側板73の背面側の端部と機械室側の側板74の送風機室S1側の端部とにわたって形成されている。また、吹出口70cは、送風機室側前板75に設けられており、その前側がファングリル75aによって覆われている。
気液分離器22は、冷媒を気相と液相とに分ける気液分離機能を備えている。気液分離器22に流入する冷媒は、液相と気相とに分かれ、上部空間に集まる気相の冷媒が圧縮機24へと供給されることになる。四路切換弁26が有する4つの接続ポートのうちの1つである第1ポートから延び出した室外低圧ガス冷媒配管21の端部が容器内部まで延びるようにして設けられている。また、気液分離器22の内部のうち上方部分からは、吸入冷媒配管23が延び出しており、圧縮機24の吸入側に接続されている。
圧縮機24は、例えば圧縮機用モータによって駆動される密閉式圧縮機であり、インバータ制御によって運転容量を変化させることができるよう構成されている。圧縮機24から吐出した冷媒は、吐出冷媒配管25を介して四路切換弁26の4つの接続ポートのうちの1つである第3ポートに接続されている。なお、ガス冷媒連絡配管2の空調室外機20側の端部は、四路切換弁26の4つの接続ポートのうちの1つである第2ポートに接続されている。四路切換弁26の4つの接続ポートのうちの1つである第4ポートからは、高圧ガス配管である室外ガス冷媒配管27が延び出しており、室外熱交換器28の一端に接続されている。なお、室外ガス冷媒配管27は、室外熱交換器28側の端部に後述するヘッダ連絡部8を有しており、室外熱交換器28と室外ガス冷媒配管27とはこのヘッダ連絡部8を介して接続されている。また、ガス冷媒連絡配管2の途中には、空調室外機20のガス側の端部において、ガス閉鎖弁2aが設けられている。液冷媒連絡配管3の途中には、空調室外機20の液側の端部において、液閉鎖弁3aが設けられている。このガス閉鎖弁2aおよび液閉鎖弁3aは、空調室外機20における下方、具体的には、ユニットケーシング70の側板14の下方近傍に位置している。
四路切換弁26は、冷媒の流れの方向を切り換えるための機構である。冷房運転時には、四路切換弁26は、圧縮機24の吐出側の吐出冷媒配管25と室外熱交換器28の一端(ガス側端部)から延びる室外ガス冷媒配管27とを接続するとともに、気液分離器22を介してガス冷媒連絡配管2と圧縮機24の吸入側の吸入冷媒配管23とを接続する(図1の四路切換弁26の実線を参照)。また、暖房運転時には、四路切換弁26は、圧縮機24の吐出側の吐出冷媒配管25とガス冷媒連絡配管2とを接続するとともに、気液分離器22を介して圧縮機24の吸入側の吸入冷媒配管23と室外熱交換器28の一端(ガス側端部)から延びる室外ガス冷媒配管27とを接続する(図1の四路切換弁26の破線を参照)。
室外熱交換器28は、一端(ガス側端部)が、室外ガス冷媒配管27を介して四路切換弁26と接続されている。また、室外熱交換器28の他端(液側端部)は、第1室外液冷媒配管30を介して室外膨張弁31と接続されている。
室外膨張弁31は、第1室外液冷媒配管30側とは反対側において、第2室外液冷媒配管32を介して、受液器33が接続されている。室外膨張弁31は、冷媒回路において冷媒を減圧するための機構であり、開度調整が可能な電動弁であり、冷媒圧力や冷媒流量の調節を行う。
受液器33は、内部空間に冷媒を蓄えることができ、冷媒回路10における余剰冷媒を吸収する機能を有している。第2室外液冷媒配管32の室外膨張弁31側とは反対側の端部は、この受液器33の内部空間の下方まで延びている。また、受液器33の内部空間の下方からは、液冷媒連絡配管3が延び出している。液冷媒連絡配管3は、室内膨張弁91と接続されている。また、受液器33の内部空間の上方からは、バイパス回路50のバイパス冷媒配管51が延び出している。
バイパス回路50は、受液器33と気液分離器22の上流側の室外低圧ガス冷媒配管21とを接続するように設けられており、バイパス冷媒配管51、バイパス開閉弁52、キャピラリーチューブ60を有している。バイパス冷媒配管51は、受液器33の内部空間の上方から延び出しており、バイパス開閉弁52を介して、合流点Pにおいて、室外低圧ガス冷媒配管21と接続されている。バイパス回路50には、バイパス開閉弁52が開けられることで、受液器33の内部空間の上方の冷媒をキャピラリーチューブ60を介して室外低圧ガス冷媒配管21に送ることができるようになっている。
室外ファン29は、送風機室に室外熱交換器28に対向して配置され、室外熱交換器28を流れる冷媒との間で熱交換をさせるための室外空気を、室外熱交換器28に対して供給する。室外ファン29は、室外熱交換器28に供給する空気の風量を可変することが可能なファンであり、ファン風量を調節するための室外ファンモータ29mが設けられている。
電装品7は、制御基板や端子台等を有している。この電装品7は、空調室外機20の圧縮機24の容量制御、室外ファン29の風量制御、バイパス開閉弁52の開閉制御、室外膨張弁31の弁開度調節制御、四路切換弁26の接続状態の切換等を実行することができる。
(3)空気調和装置1の動作
(3−1)冷房運転
冷房運転時は、四路切換弁26が図1の実線で示される状態、すなわち、圧縮機24の吐出側が室外ガス冷媒配管27を介して室外熱交換器28のガス側に接続され、かつ、圧縮機24の吸入側が気液分離器22、ガス冷媒連絡配管2を介して室内熱交換器93のガス側に対して接続された状態となっている。室外膨張弁31は、通過する冷媒の圧力を高圧から中間圧力まで減圧させる。室内膨張弁91は、通過する冷媒の圧力を中間圧力から低圧まで減圧させる。
この冷媒回路10の接続状態で、圧縮機24、室外ファン29および室内ファン94を運転すると、図4のモリエル線図に示すように、冷凍サイクルが行われる(なお、図1の冷媒回路10における記号A、B、C、D、E、F、G、Hは、ぞれぞれ、図4のモリエル線図における同記号に対応している。)。
すなわち、低圧のガス冷媒は、圧縮機24で圧縮されることで高圧のガス冷媒となる。この高圧のガス冷媒は、四路切換弁26を経由して室外熱交換器28に送られる。その後、高圧のガス冷媒は、室外熱交換器28において、室外ファン29によって供給される室外空気と熱交換を行って凝縮して高圧の液冷媒となる。そして、過冷却状態になった高圧の液冷媒は、室外熱交換器28から室外膨張弁31に送られる。室外膨張弁31によって中間圧力まで減圧され、気液二相状態となった冷媒は、受液器33に流入する。受液器33における液冷媒は、液冷媒連絡配管3を介して室内膨張弁91まで供給され、室内膨張弁91において中間圧力から圧縮機24の吸入圧力近くまで減圧されて低圧の気液二相状態となる。その後、冷媒は、室内熱交換器93に送られ、室内熱交換器93において室内空気と熱交換を行って蒸発して低圧のガス冷媒となる。
この低圧のガス冷媒は、ガス冷媒連絡配管2を経由して空調室外機20に送られ、再び、圧縮機24に吸入される。このように冷房運転では、空気調和装置1は、室外熱交換器28を圧縮機24において圧縮される冷媒の凝縮器として、かつ、室内熱交換器93を室外熱交換器28において凝縮された冷媒の蒸発器として機能させる。
なお、受液器33の内部空間のうち上方のガス状態の冷媒を多く含んだ冷媒は、バイパス開閉弁52が開けられている状態では、バイパス回路50を介して、気液分離器22の上流側の室外低圧ガス冷媒配管21の途中まで導かれる。ここで、受液器33から流出した冷媒は、バイパス冷媒配管51、バイパス開閉弁52、キャピラリーチューブ60をこの順に通過する。ここで、キャピラリーチューブ60を通過する際に、冷媒は、中間圧力から低圧まで減圧される。
(3−2)暖房運転
暖房運転時は、四路切換弁26が図1の破線で示される状態、すなわち、圧縮機24の吐出側がガス冷媒連絡配管2を介して室内熱交換器93のガス側に接続され、かつ、圧縮機24の吸入側が室外ガス冷媒配管27を介して室外熱交換器28のガス側に接続された状態となっている。室内膨張弁91は、通過する冷媒の圧力を高圧から中間圧力まで減圧させる。室外膨張弁31は、通過する冷媒の圧力を中間圧力から低圧まで減圧させる。
この冷媒回路10の接続状態で、圧縮機24、室外ファン29および室内ファン94を運転すると、低圧のガス冷媒は、圧縮機24に吸入されて圧縮されて高圧のガス冷媒となり、四路切換弁26、および、ガス冷媒連絡配管2を経由して、空調室内機90に送られる。なお、暖房運転時のモリエル線図は、省略する。
空調室内機90に送られた高圧のガス冷媒は、室内熱交換器93において、室内空気と熱交換を行って凝縮して高圧の液冷媒となった後、室内膨張弁91を通過する際に、室内膨張弁91の弁開度に応じて減圧され、高圧から中間圧力となる。この室内膨張弁91を通過して減圧された冷媒は、気液二相状態となって、液冷媒連絡配管3を通過して受液器33に流入する。受液器33における液冷媒は、第2室外液冷媒配管32を介して室外膨張弁31まで供給され、室外膨張弁31において中間圧力から圧縮機24の吸入圧力近くまで減圧されて低圧の気液二相状態となる。その後、冷媒は、室外熱交換器28に流入する。室外熱交換器28に流入した低圧の気液二相状態の冷媒は、室外ファン29によっ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となり、四路切換弁26を経由して、再び、圧縮機24に吸入される。このように暖房運転では、空気調和装置1は、室内熱交換器93を圧縮機24において圧縮される冷媒の凝縮器として、かつ、室外熱交換器28を室内熱交換器93において凝縮された冷媒の蒸発器として機能させる。
なお、受液器33の内部空間のうち上方のガス状態の冷媒を多く含んだ冷媒は、バイパス開閉弁52が開けられている状態では、バイパス回路50を介して、気液分離器22の上流側の室外低圧ガス冷媒配管21の途中まで導かれる。ここで、受液器33から流出した冷媒は、バイパス冷媒配管51、バイパス開閉弁52、キャピラリーチューブ60をこの順に通過する。ここで、キャピラリーチューブ60を通過する際に、冷媒は、中間圧力から低圧まで減圧される。
(4)ヘッダ連絡部の具体的構成
室外熱交換器28について、図5に上面図を、図6に正面図を、図7に右側面図をそれぞれ示す。また、室外熱交換器28の右上端近傍部分について、図8に背面図を、図9に上面図を、図10に右側面図をそれぞれ示す。
ヘッダ連絡部8は、ヘッダ連絡接続端部8xと、ヘッダ連絡配管8aと、ヘッダU字管8bと、ヘッダ8cと、複数のガス冷媒分流配管8pと、第1固定手段8dと、第2固定手段8eと、を有している。なお、ヘッダU字管8bと、ヘッダ8cと、複数のガス冷媒分流配管8pは、いずれも内径が4mm以上である。
ヘッダ連絡接続端部8xは、室外ガス冷媒配管27の四路切換弁26側端部とは反対側の端部に対して上下方向に接続されている。
ヘッダ連絡配管8aは、ヘッダ連絡接続端部8xから鉛直方向上方に延びている。
ヘッダ8cは、室外熱交換器28の管板84に沿うように、鉛直方向に延びた配管であり、管板84よりも右側に位置している。ヘッダ8cの上端は、管板84の上端よりも下方に位置しており、ヘッダ8cの下端は、管板84の下端よりも上方に位置している。
ヘッダU字管8bは、ヘッダ連絡配管8aの上端と、ヘッダ8cの上端とを接続している。ヘッダU字管8bとヘッダ連絡配管8aとの接続部分およびヘッダU字管8bとヘッダ8cとの接続部分はいずれも鉛直方向を向いている。なお、図5、図7、図9、図10に示すように、上面視においてヘッダU字管8bの管内の中心線が傾斜するように配置されている。具体的には、ヘッダU字管8bのヘッダ8c側端部からヘッダ連絡配管8a側端部に向かうにつれて、管板84から遠ざかりながら背面側に近づくように傾斜している。
複数のガス冷媒分流配管8pは、ヘッダ8cの異なる高さ位置から、室外熱交換器28の管板84側に向けて分岐するように延び出した配管である。複数のガス冷媒分流配管8pのうちヘッダ8c側とは反対側の端部は、後述する室外熱交換器28の複数の右側端部接続部分85のうちの特定のガス側接続部分に対して接続されている。
第1固定手段8dは、ヘッダ連絡配管8aとヘッダ8cとをまとめるようにして両者を固定している。第2固定手段8eは、第1固定手段8dの下方においてヘッダ連絡配管8aとヘッダ8cとをまとめるようにして両者を固定している。
(5)室外熱交換器の具体的構成
室外熱交換器28は、ガス冷媒側が室外ガス冷媒配管27に接続され、液冷媒側が第1室外液冷媒配管30に接続されることで、冷媒回路10の一部を構成している。ここで、室外熱交換器28のガス冷媒側は、室外ガス冷媒配管27の端部を構成しているヘッダ連絡部8が接続されている。
室外熱交換器28は、熱交換部86と、管板84と、複数の右側端部接続部分85と、複数の連絡U字管83と、第1連絡配管81と、複数の第2連絡配管82と、複数の液冷媒分流配管87と、分流器88と、液冷媒側配管89を主として備えている。なお、複数の連絡U字管83と、第1連絡配管81と、複数の第2連絡配管82と、液冷媒側配管89は、いずれも内径が4mm以上である。他方、複数の液冷媒分流配管87は、内径が4mmよりも小さい。
熱交換部86は、複数の放熱フィン28aと、複数の伝熱管28bを有している。複数の放熱フィン28aは、全ての図示は省略しているが、板厚方向に所定の間隔を開けて並んで配置されている。放熱フィン28aのうち空調室外機20の背面側に位置しているものは、平面が水平左右方向を向くように並べられており、放熱フィン28aのうち空調室外機20の左側面側に位置しているものは、平面が水平前後方向を向くように並べられており、放熱フィン28aのうち空調室外機20の左背面側に位置しているものは、背面側から左側面側に至るまでの間で少しずつ向きが変えられるようにして配置されている。複数の伝熱管28bは、全ての図示は省略しているが、空調室外機20の背面側に位置しているものは空調室外機20の前後方向に3本並んで配置されており、空調室外機20の左側面側に位置しているものは水平左右方向に3本並んで配置されている。
上面視において空調室外機20の前面側に位置している1本の伝熱管28bは、前面側に湾曲することなく、左側に向けて延びている。なお、この上面視において空調室外機20の前面側に位置している1本の伝熱管28bの左側端部は、上下に位置している伝熱管28bの左側端部同士が第1左端部U字管86aによってそれぞれ接続されている。
上面視において空調室外機20の背面側に位置している2本の伝熱管28bは、空調室外機20の左背面側では、背面側と左側面側をなだらかにつなぐように湾曲している。なお、この上面視において空調室外機20の背面側および左側面側に位置している2本の伝熱管28bの左前面側の端部は、上下に位置している伝熱管28bの左前面側端部同士が第2左端部U字管86bによってそれぞれ接続されている。
管板84は、熱交換部86の右側端部の放熱フィン28aを右側から覆うように設けられている。
複数の右側端部接続部分85は、熱交換部86の複数の伝熱管28bの右側端部であり、管板84を板厚方向である水平左右方向に貫通し、さらに右側に延び出している部分である。この複数の右側端部接続部分85には、第1端部組合せ85a―85bを構成する接続部分85aおよび接続部分85bと、第2端部組合せ85c―85dを構成する接続部分85cおよび接続部分85dが含まれている。
複数の液冷媒分流配管87は、複数の右側端部接続部分85のうちの特定の液側接続部分に対して一端が接続されており、他端が、分流器88に接続されている。分流器88では、複数の液冷媒分流配管87をまとめて、液冷媒側配管89に接続している。液冷媒側配管89の分流器88側端部とは反対側の端部は、上述した第1室外液冷媒配管30の室外膨張弁31側とは反対側の端部と接続されている。
複数の連絡U字管83は、複数の右側端部接続部分85のうち、第1端部組合せ85a―85bを構成する接続部分85aおよび接続部分85bと、複数の第2端部組合せ85c―85dを構成する接続部分85c(複数)および接続部分85d(複数)と、複数のガス冷媒分流配管8pが接続されている特定のガス側接続部分と、複数の液冷媒分流配管87が接続されている特定の液側接続部分と、を除いた残りの接続部分同士をそれぞれ接続するように設けられる。
複数の第2連絡配管82は、複数の第2端部組合せ85c―85dを構成する接続部分85cおよび85dをそれぞれ接続する。すなわち、複数の右側端部接続部分85のうちの特定の組合せである第2端部組合せ85c―85dは、複数設けられており、それらの第2端部組合せ85c―85dのうちのいずれか1つを、1つの第2連絡配管82が接続する。なお、図8に示すように、各第2連絡配管82が接続する第2端部組合せ85c―85dの接続部分85cと接続部分85dとの間の配管の中心を結ぶ連絡距離は、連絡距離L2となっている。第2連絡配管82は、第2端部組合せ85c―85dを構成する接続部分85c側端部から、管板84を右側に離れる方向に延びた後、湾曲し、鉛直方向下方に向けて延びている。第2連絡配管82は、このように鉛直方向下方に向けて延びた後、湾曲し、管板84に近づきながら前面側に延びている。第2連絡配管82は、このように管板84に近づきながら前面側に延びた後、湾曲し、鉛直下方に向けて延びている。第2連絡配管82は、このように鉛直下方に向けて延びた後、湾曲し、管板84に近づくように水平方向左側に向けて、第2端部組合せ85c―85dを構成する接続部分85d側端部まで延びている。以上のように、第2連絡配管82は、湾曲した部分を4箇所有している。
第1連絡配管81は、第1端部組合せ85a―85bを構成する接続部分85aおよび接続部分85bを接続する。図8に示すように、第1連絡配管81が接続する第1端部組合せ85a―85bの接続部分85aと接続部分85bとの間の連絡距離L1(配管の中央を結ぶ距離)は、第2連絡配管82が接続する第2端部組合せ85c―85dの接続部分85cと接続部分85dとの間の連絡距離L2(配管の中央を結ぶ距離)と等しくなるように構成されている。また、第1連絡配管81のうち第1端部組合せ85a―85bの接続部分85a側の端部の内径の大きさは、各第2連絡配管82のうち第2端部組合せ85c―85dの接続部分85c側の端部の内径の大きさと等しくなるように構成されている。第1連絡配管81のうち第1端部組合せ85a―85bの接続部分85b側の端部の内径の大きさは、各第2連絡配管82のうち第2端部組合せ85c―85dの接続部分85d側の端部の内径の大きさと等しくなるように構成されている。第1連絡配管81には、途中に室外熱交温度センサ18が設けられている。このような温度センサは、第2連絡配管82には設けられていない。この室外熱交温度センサ18は、第1連絡配管81を流れる冷媒の温度を検知する。この室外熱交温度センサ18で検知された温度データは、電装品7による各種能力制御等に利用される。第1連絡配管81は、複数の第2連絡配管82のいずれよりも上方に設けられている。
第1連絡配管81は、上端曲げ部81aを有している。このため、第1連絡配管81の湾曲した部分は、第2連絡配管82よりも2箇所多い6箇所となっている。すなわち、第1端部組合せ85a―85bを構成する接続部分85a側端部から、管板84を右側に離れる方向に延びた後、湾曲し、前面側に延びている。第1連絡配管81は、このように前面側に延びた後、湾曲(この湾曲部分が上端曲げ部81aを構成している。)し、管板84に近づきつつ下方であって背面側に向けて延びている。第1連絡配管81は、このように管板84に近づきつつ下方であって背面側に向けて延びた後、湾曲し、鉛直方向下方に向けて延びている。第1連絡配管81は、このように鉛直方向下方に向けて延びた後、湾曲し、管板84に近づきながら前面側に延びている。第1連絡配管81は、このように管板84に近づきながら前面側に延びた後、湾曲し、鉛直下方に向けて延びている。第1連絡配管81は、このように鉛直下方に向けて延びた後、湾曲し、管板84に近づくように水平方向左側に向けて、第1端部組合せ85a―85bを構成する接続部分85b側端部まで延びている。以上のように、第1連絡配管81は、湾曲した部分を6箇所有している。
第1連絡配管81の上端曲げ部81aは、図9に示すように、ヘッダ連絡部8のうちのヘッダ8cの延びる方向の延長線上に位置している。より具体的には、第1連絡配管81の上端曲げ部81aの少なくとも一部は、ヘッダ連絡部8のうちのヘッダ8cの管内の延長線上に位置している。
(6)室外熱交換器の製造方法
以下、室外熱交換器28の製造方法を説明する。
まず、複数の直線状の伝熱管28bを並べた後、複数の放熱フィン28aを積み重ねていく。すなわち、放熱フィン28aに設けられた開口に伝熱管28bを貫通させるようにして、放熱フィン28aをスタッキングしていく。そして、左右の各端部に管板(右側については管板84)を固定し、空調室外機20の背面側に位置することとなる2本の伝熱管28bに対応する部分を前面側に湾曲させる。
ここで、複数の放熱フィン28aと複数の伝熱管28bの左側に対して、複数の第1左端部U字管86aおよび複数の第2左端部U字管86bがそれぞれ仮止めされる。
さらに、複数の放熱フィン28aと複数の伝熱管28bの右側については、複数の連絡U字管83が設けられることとなる位置に対応する形状および大きさの開口と、第1連絡配管81が設けられることとなる位置に対応する形状および大きさの開口と、複数の第2連絡配管82が設けられることとなる位置に対応する形状および大きさの開口と、が管板84の板厚方向に貫通するようにして設けられたガイド部材を管板84の右側に取り付ける。その状態で、ガイド部材の開口に対して嵌め込むようにして、複数の連絡U字管83を複数の右側端部接続部分85の対応箇所に仮止めしていく。その後、ガイド部材の開口に対して嵌め込むようにして、第1連絡配管81および複数の第2連絡配管82を複数の右側端部接続部分85のうちの第1端部組合せ85a―85bを構成する接続部分85aおよび接続部分85bと第2端部組合せ85c―85dを構成する接続部分85cおよび接続部分85dとに仮止めしていく。この仮止め状態になると、上述したガイド部材を取り外し、さらに、複数の右側端部接続部分85の対応箇所に対して、複数のガス冷媒分流配管8pを介してヘッダ連絡部8を仮止めする。
以上によって、各部材の仮止めが終了し、ロウ付け工程を経て、室外熱交換器28とヘッダ連絡部8とからなる構造体が完成する。
(7)特徴
本実施形態の室外熱交換器28では、温度センサが設けられていない第2連絡配管82については、複数の右側端部接続部分85のうちの第2端部組合せ85c−85dを連絡するように設けられている。そして、室外熱交温度センサ18が設けられている第1連絡配管81については、予め定めた特定の位置を流れる冷媒の温度を検知するために、複数の右側端部接続部分85のうちの第1端部組合せ85a―85bを連絡するように設けられている。このため、室外熱交温度センサ18が設けられている第1連絡配管81が予定通り第1端部組合せ85a―85bを連絡するように正しく接続された場合には、室外熱交温度センサ18は、第2端部組合せ85c―85dに対応する部分を流れる冷媒の温度ではなく、当初から意図していた冷媒の温度(第1端部組合せ85a―85bに対応する部分を流れる冷媒の温度)を確実に検知することが可能になる。このため、室外熱交温度センサ18の検知温度に基づいて行われる各種制御を、意図する制御とすることが可能になる。
ここで、室外熱交換器28では、第1連絡配管81の連絡距離L1と第2連絡配管82の連絡距離L2が同じであり、しかも、第1連絡配管81の両端部の形状および大きさについても第2連絡配管82の両端部の形状および大きさと同じになっている。このため、室外熱交換器28を組み立てる際に、第1連絡配管81が正しい接続先である第1端部組合せ85a―85bに対してではなく第2端部組合せ85c―85dに対して接続されてしまい、第2連絡配管82が第1端部組合せ85a―85bに対して接続されてしまう、という誤接続が生じるおそれがある。
これに対して、本実施形態の室外熱交換器28では、正しく、第1連絡配管81が第1端部組合せ85a―85bを連絡して第2連絡配管82が第2端部組合せ85c―85dを連絡している場合には、さらにヘッダ連絡部8が仮止めされても、第1連絡配管81の上端曲げ部81aがヘッダ8cに接触することはない。しかし、誤って、第1連絡配管81が第2端部組合せ85c―85dを連絡して第2連絡配管82が第1端部組合せ85a―85bを連絡してしまっている場合には、ヘッダ連絡部8を仮止めする段階で、ヘッダ8cの延びる方向の延長線上に位置する予定となっていた第1連絡配管81の上端曲げ部81aが、ヘッダ8cに接触する。このため、第1連絡配管81と第2連絡配管82の誤接続が生じている状態では、ヘッダ連絡部8は、仮止めすることができない。これにより、仮止めを行う作業者は、配管の物理的な接続間違いが生じていることを把握することが可能になる。このため、誤接続が生じている状態のままでロウ付け作業が行われることを防ぐことができ、ひいては最終製品である空気調和装置1が完成されてしまうことを防ぐことができる。
また、以上のように、物理的に誤接続を作業者に気付かせるための構造関係を、第1連絡配管81や第2連絡配管82の比較的近くに配置されるヘッダ8cとの関係で構築しているため、第1連絡配管81や第2連絡配管82を必要以上に長くしたり遠くまで引き延ばしたりする必要が無く、簡易に構成することができている。これにより、誤接続を防止するための構造関係を、室外熱交換器28の性能に特段影響を与えることなく実現することができている。
さらに、本実施形態の室外熱交換器28では、正しく仮止めされた状態では、第1連絡配管81の上端曲げ部81aが、ヘッダ8cの延びる方向の延長線上に位置することになる。このため、ヘッダ8cが異なっていたりヘッダU字管8bの大きさが異なっていたりする等部品としてのヘッダ連絡部8が複数種類存在しているような場合であっても、上方に延びた距離が正しい部品よりも長い誤った種類の部品を間違えて取り付けてしまうことがない。すなわち、上方に延びた距離が正しい部品よりも長い場合には、当該長い部分が第1連絡配管81の上端曲げ部81aに接触してしまい、ヘッダ連絡部8の仮止めができなくなるため、作業者に誤った部品であることを把握させることが可能になる。
(8)他の実施形態
上記実施形態では、本発明の実施形態の一例を説明したが、上記実施形態はなんら本願発明を限定する趣旨ではなく、上記実施形態には限られない。本願発明は、その趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更した態様についても当然に含まれる。
(8−1)他の実施形態A
上記実施形態の室外熱交換器28では、第1連絡配管81と第2連絡配管82とで一端側から他端側に至るまでの間における湾曲部分の数が異なるように構成された場合を例に挙げて説明した。
しかし、本発明はこれに限られるものではなく、例えば、図11に示すように、第1連絡配管281と第2連絡配管282とで、湾曲部分の数が2箇所で同じであっても、一端側から他端側に至るまでの間における第1連絡配管281の湾曲部分の曲げ角度θa、θbと第2連絡配管282の曲げ角度θc、θdとが異なるように構成されていてもよい。これにより、誤接続の状態では、例えば、第1連絡配管281の曲げ部281aを、空気調和装置1を構成する他の構成部材に接触させることができる。他の構成部材としては、特に限定されないが、例えば、室外熱交換器28に接続されており空調室外機20の送風機S1内に位置している配管や仕切板78等であってもよい。
また、例えば、図12に示すように、第1連絡配管381と第2連絡配管382とで、湾曲部分の数が2箇所で同じであっても、第1連絡配管381の端部から延びている直線部分の距離Laが、第2連絡配管382の端部から延びている直線部分の距離Lbと異なるように構成されていてもよい。これにより、誤接続の状態では、例えば、第1連絡配管381の曲げ部381aを、空気調和装置1を構成する他の構成部材に接触させることができる。他の構成部材が任意であることは上記と同様である。
(8−2)他の実施形態B
上記実施形態の室外熱交換器28では、ヘッダ連絡部8のヘッダ8cに対して第1連絡配管81の上端曲げ部81aが接触することで誤接続を作業者に把握させる場合を例に挙げて説明した。
しかし、本発明はこれに限られるものではなく、例えば、ヘッダ連絡部8のヘッダ8cに対して第2連絡配管82の一部が接触することで誤接続を作業者に把握させるように構成してもよい。
(8−3)他の実施形態C
上記実施形態の室外熱交換器28では、第1連絡配管81が室外熱交換器28の上端近傍に位置しており、複数の第2連絡配管82よりも上方に位置している場合を例に挙げて説明した。
しかし、本発明はこれに限られるものではなく、例えば、第1連絡配管81に対応する連絡配管が室外熱交換器28の下端近傍に位置し、複数の第2連絡配管82に対応する連絡配管よりも下方に位置した室外熱交換器であってもよい。この場合には、上記実施形態の第1連絡配管81の上端曲げ部81aに対応する部分は、室外熱交換器の下方であって、例えば、ヘッダ8cの延びている方向の延長線上下方に位置することになる。
(8−4)他の実施形態D
上記実施形態では、室外熱交換器28における配管の誤接続を防止する場合を例に挙げて説明した。
しかし、本発明はこれに限られるものではなく、例えば、室内熱交換器93に対しても同様に、誤接続を防止させる構造を採用することができる。
1 空気調和装置
8 ヘッダ連絡部
8b ヘッダU字管(折返し配管)
8c ヘッダ(空気調和装置の一部を構成する構成部材)
8p ガス冷媒分流配管
10 冷媒回路
18 室外熱交温度センサ(温度センサ)
20 空調室外機
24 圧縮機
26 四路切換弁
28 室外熱交換器(熱交換器)
28a 放熱フィン
28b 伝熱管
81 第1連絡配管
81a 上端曲げ部(異なる形状部分)
82 第2連絡配管
84 管板
85a―85b 第1端部組合せ
85c―85d 第2端部組合せ
86 熱交換部
87 液冷媒分流配管
88 分流器
89 液冷媒側配管
90 空調室内機
L1 第1連絡配管の連絡距離
L2 第2連絡配管の連絡距離
特開2011−89710号公報

Claims (7)

  1. 空気調和装置(1)の一部を構成する熱交換器(28)であって、
    放熱フィン(28a)と、
    前記放熱フィンを貫通するように設けられた複数の伝熱管(28b)と、
    温度センサ(18)が設けられており、前記複数の伝熱管の端部組合せのうちの第1端部組合せ(85a―85b)を連絡するための第1連絡配管(81)と、
    連絡距離(L2)が前記第1連絡配管の連絡距離(L1)と同じであり、両端部の形状および大きさが前記第1連絡配管の両端部の形状および大きさと同じであり、温度センサが設けられておらず、前記第1端部組合せ以外の前記複数の伝熱管の端部組合せである第2端部組合せ(85c―85d)を連絡するための第2連絡配管(82)と、
    を備え、
    前記第2端部組合せ(85c―85d)を前記第1連絡配管(81)が連絡しており前記第1端部組合せ(85a―85b)を前記第2連絡配管(82)が連絡する場合には、前記第1連絡配管(81)もしくは前記第2連絡配管(82)のいずれかが前記空気調和装置(1)の一部を構成する構成部材(8c)と接触するが、
    前記第1端部組合せ(85a―85b)を前記第1連絡配管(81)が連絡しており前記第2端部組合せ(85c―85d)を前記第2連絡配管(82)が連絡する場合には、前記第1連絡配管(81)および前記第2連絡配管(82)は前記構成部材(8c)と接触しない、
    熱交換器(28)。
  2. 前記第1連絡配管と前記第2連絡配管とは、一端側から他端側に至るまでの間における曲げ部の数が少なくとも2以上異なるか、一端側から他端側に至るまでの間における曲げ部の曲げ角度が異なるか、少なくともいずれかの端部における直線部分の距離が異なるか、の少なくともいずれかである、
    請求項1に記載の熱交換器。
  3. 前記空気調和装置の一部を構成する前記構成部材は、ヘッダである、
    請求項1または2に記載の熱交換器。
  4. 前記第1端部組合せ(85a―85b)を前記第1連絡配管(81)が連絡しており前記第2端部組合せ(85c―85d)を前記第2連絡配管(82)が連絡する場合には、前記第1連絡配管のうち前記第2連絡配管と異なる形状部分(81a)は、前記ヘッダの長手方向の延長線上に位置している、
    請求項3に記載の熱交換器。
  5. 前記第1連絡配管のうち前記第2連絡配管と異なる形状部分(81a)は、熱交換器の上方端部近傍もしくは下端部近傍に位置している、
    請求項4に記載の熱交換器。
  6. 前記ヘッダ(8c)の長手方向の上方端部には、下方に折り返すために折返し配管(8b)が接続されており、
    前記第1端部組合せ(85a―85b)を前記第1連絡配管(81)が連絡しており前記第2端部組合せ(85c―85d)を前記第2連絡配管(82)が連絡する場合には、前記第1連絡配管のうち前記第2連絡配管と異なる形状部分(81a)は、前記折返し配管(8b)の上方に位置している、
    請求項3に記載の熱交換器。
  7. 請求項1から6のいずれか1項に記載の熱交換器(28)と、
    前記構成部材(8c)と、
    を備えた空気調和装置(1)。
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