JP7258151B2 - 熱交換器および冷凍サイクル装置 - Google Patents

Description

本発明は、熱交換器および冷凍サイクル装置に関する。

暖房運転時、室外熱交換器において伝熱管内を流れる冷媒と伝熱管の周囲を流れる空気とが熱交換する際、空気中の水分が室外熱交換器の表面で凝縮し、結露する。室外機熱交換器の温度が低いと、結露水は室外熱交換器の表面で氷結して霜となる。結露水は熱交換器の下部に溜まるため、着霜は熱交換器の下部において特に問題となる。

特開２００４－３４７１３５号公報に記載の室外機では、室外熱交換器の下部への着霜を抑制するために、暖房運転時に室内熱交換器にて凝縮した液冷媒を過冷却するための過冷却熱交換器部が室外熱交換器の下部の風上側に配置されている。室外熱交換器において暖房運転時に蒸発器として作用する熱交換器部の一部は、過冷却熱交換器部よりも風下側に配置されている。

特開２００４－３４７１３５号公報

上記室外熱交換器では、過冷却熱交換器部と、それよりも風下側に配置された他の熱交換器部との間で熱交換が生じるため、各熱交換器部と空気との熱交換量が減少し、性能が悪化する。

本発明の主たる目的は、従来の室外熱交換器と比べて性能の悪化が抑制されていながらも、着霜を抑制できる熱交換器を提供することにある。

本発明に係る熱交換器は、複数の伝熱管を備える。複数の伝熱管は、上下方向と交差する第１方向に沿って延在する少なくとも１つの第１伝熱管と、少なくとも１つの第１伝熱管よりも上方に配置されており、かつ第１方向に沿って延在する少なくとも１つの第２伝熱管とを含む。少なくとも１つの第１伝熱管と上下方向に隣接する領域には、上下方向および第１方向の各々と交差する第２方向に沿って延びる第１風路が形成されている。少なくとも１つの第２伝熱管と上下方向に隣接する領域には、第２方向に沿って延びる第２風路が形成されている。少なくとも１つの第１伝熱管は、少なくとも１つの第２伝熱管と直列に接続されている。少なくとも１つの第１伝熱管の流路断面積は、少なくとも１つの第２伝熱管の流路断面積よりも小さい。第２方向から視たときに、第１風路の投影面積は、第２風路の投影面積よりも大きい。

本発明によれば、従来の室外熱交換器と比べて性能の悪化が抑制されていながらも、着霜を抑制できる熱交換器を提供できる。

実施の形態１に係る冷凍サイクル装置を示す図である。 図２（Ａ）は、実施の形態１に係る熱交換器を示す図である。図２（Ｂ）は、図２（Ａ）に示される熱交換器の第１風路および第２風路を第２方向から視たときの投影面積を説明するための図である。 実施の形態１に係る熱交換器の第１伝熱管の断面図である。 実施の形態１に係る熱交換器の第２伝熱管の断面図である。 実施の形態２に係る熱交換器を示す図である。 実施の形態３に係る熱交換器を示す図である。 実施の形態４に係る熱交換器を示す図である。

以下、図面を参照して、本発明の実施の形態について説明する。なお、図中同一または相当部分には同一符号を付してその説明は原則として繰り返さない。

実施の形態１．
＜冷凍サイクル装置の構成＞
図１に示されるように、実施の形態１に係る冷凍サイクル装置１００は、冷媒が循環する冷媒回路を備える。冷媒回路は、圧縮機１０１、流路切替部としての四方弁１０２、減圧部１０３、第１熱交換器１、および第２熱交換器１０４を含む。冷凍サイクル装置１００は、第１熱交換器１に送風する第１ファン１０５と、第２熱交換器１０４に送風する第２ファン１０６とをさらに備える。

圧縮機１０１は、冷媒と吐出する吐出口と、冷媒を吸入する吸入口とを有している。減圧部１０３は、例えば膨張弁である。減圧部１０３は、第１熱交換器１の第１流出入部６に接続されている。第１ファン１０５は、後述する第２方向Ｂに沿った気流を形成する。

四方弁１０２は、圧縮機１０１の吐出口と吐出配管を介して接続されている第１ポートＰ１と、圧縮機１０１の吸入口と吸入配管を介して接続されている第２ポートＰ２と、第１熱交換器１の第２流出入部７および第３流出入部８に接続されている第３開口部Ｐ３と、第２熱交換器１０４に接続されている第４開口部Ｐ４とを有している。四方弁１０２は、第１熱交換器１が凝縮器として作用し第２熱交換器１０４が蒸発器として作用する第１状態と、第２熱交換器１０４が凝縮器として作用し第１熱交換器１が蒸発器として作用する第２状態とを切り替えるように設けられている。なお、図１に示される実線の矢印は、冷凍サイクル装置１００が上記第２状態にあるときの上記冷媒回路を循環する冷媒の流通方向を示す。図１に示される点線の矢印は、冷凍サイクル装置１００が上記第１状態にあるときの上記冷媒回路を循環する冷媒の流通方向を示す。

＜第１熱交換器の構成＞
図２（Ａ）および図２（Ｂ）に示されるように、第１熱交換器１は、例えば複数のフィン２と、複数の伝熱管３，４，５と、分配部１０とを主に備える。第１熱交換器１は、複数のフィン２に沿って第２方向Ｂに沿って流れる気体と、複数の第１伝熱管３，４，５の各々の内部を第１方向Ａに沿って流れる冷媒とが熱交換するように設けられている。第１方向Ａは、第２方向Ｂと交差する方向であり、例えば直交する方向である。第１方向Ａおよび第２方向Ｂは、上下方向Ｃと交差する方向であり、例えば水平方向である。

図２（Ａ）および図２（Ｂ）に示されるように、複数のフィン２の各々は、上下方向Ｃおよび第２方向Ｂに沿って延びており、第１方向Ａにおいて互いに間隔を隔てて配置されている。

複数の伝熱管３，４，５は、複数の第１伝熱管３、複数の第２伝熱管４、および複数の第３伝熱管５と含む。複数の第１伝熱管３、複数の第２伝熱管４、および複数の第３伝熱管５の各々は、第１方向Ａに沿って延びており、かつ上下方向Ｃにおいて互いに間隔を隔てて配置されている。

図２（Ａ）に示されるように、複数の第１伝熱管３の各々は、複数の第２伝熱管４および複数の第３伝熱管５の各々よりも下方に配置されている。少なくとも１つの第１伝熱管３は、第１熱交換器１が備える複数の伝熱管のうち最も下方に配置されている。複数の第１伝熱管３の各々は、第２方向Ｂにおいて複数の第２伝熱管４の各々と並んで配置されていない。複数の第３伝熱管５の各々は、複数の第２伝熱管４の各々よりも上方に配置されている。

図２（Ａ）に示されるように、複数の第１伝熱管３は、第１接続部１１を介して互いに直列に接続されている。複数の第２伝熱管４は、第２接続部１２を介して互いに直列に接続されている。複数の第３伝熱管５は、第３接続部１３を介して互いに直列に接続されている。

図２（Ａ）に示されるように、複数の第１伝熱管３は、第４接続部２１を介して分配部１０と直列に接続されている。複数の第２伝熱管４は、第５接続部２２を介して分配部１０と直列に接続されている。複数の第３伝熱管５は、第６接続部２３を介して分配部１０と直列に接続されている。第１接続部１１、第２接続部１２、第３接続部１３、第４接続部２１、第５接続部２２、および第６接続部２３の各々は、２つの流出入口を直列に接続する接続管として構成されている。なお、図２において、実線で示される第１接続部１１、第２接続部１２、および第３接続部１３の各々は、第１伝熱管３，第２伝熱管４、および第３伝熱管５の各一端に接続されており、点線で示される第１接続部１１、第２接続部１２、および第３接続部１３の各々は、第１伝熱管３，第２伝熱管４、および第３伝熱管５の各他端に接続されている。

図２（Ａ）に示されるように、分配部１０は、第４接続部２１を介して第１伝熱管３と接続されている第１ポートＰ５と、第５接続部２２を介して第２伝熱管４と接続されている第２ポートＰ６と、第６接続部２３を介して第３伝熱管５と接続されている第３ポートＰ７とを有している。第１ポートＰ５は、第２ポートＰ６および第３ポートＰ７よりも下方に配置されている。分配部１０は、第１ポートＰ５と第２ポートＰ６との間を接続する冷媒流路と、第１ポートＰ５と第３ポートＰ７との間を接続する冷媒流路とを有している。

第１接続部１１を介して互いに直列に接続された第１伝熱管３は、第１冷媒流路を構成している。第２接続部１２を介して互いに直列に接続された第２伝熱管４は、第２冷媒流路を構成している。第３接続部１３を介して互いに直列に接続された複数の第３伝熱管５は、第３冷媒流路を構成している。第１冷媒流路は、第２冷媒流路よりも下方に配置されている。第３冷媒流路は、例えば第２冷媒流路よりも上方に配置されている。

第１冷媒流路は、分配部１０を介して第２冷媒流路および第３冷媒流路の各々と直列に接続されている。第１伝熱管３は、分配部１０を介して第２伝熱管４および第３伝熱管５の各々と直列に接続されている。第２冷媒流路および第３冷媒流路は、第１冷媒流路に対して分岐された分流路を構成している。第２伝熱管４および第３伝熱管５は、分配部１０に対して互いに並列に接続されている。

第１冷媒流路の一端は、分配部１０の第１ポートＰ５に接続されている。第１冷媒流路の他端は、第１流出入部６に接続されている。第２冷媒流路の一端は、分配部１０の第２ポートＰ６に接続されている。第２冷媒流路の他端は、第２流出入部７に接続されている。第３冷媒流路の一端は、分配部１０の第３ポートＰ７に接続されている。第３冷媒流路の他端は、第３流出入部８に接続されている。

上記第１状態において、冷媒は第２流出入部７および第３流出入部８から第１熱交換器１の内部に流入し、第２冷媒流路または第３冷媒流路を流れた後、第１冷媒流路を流れて、第１流出入部６から第１熱交換器１の外部に流出する。上記第２状態において、冷媒は第１流出入部６から第１熱交換器１の内部に流入し、第１冷媒流路を流れた後、第２冷媒流路または第３冷媒流路を流れて、第２流出入部７および第３流出入部８から第１熱交換器１の外部に流出する。

図２（Ａ）に示されるように、複数の第１伝熱管３の各々の構成は、互いに同等である。複数の第１伝熱管３は、上下方向Ｃにおいて互いに間隔を隔てて配置されている第１群の第１伝熱管３Ａと、上下方向Ｃにおいて互いに間隔を隔てて配置されておりかつ第２方向Ｂにおいて第１群の第１伝熱管３Ａと間隔を隔てて配置されている第２群の第１伝熱管３Ｂとを含む。言い換えると、複数の第１伝熱管３の第２方向Ｂにおける配列数は、２以上である。なお、実施の形態１において、複数の第１伝熱管３の第２方向Ｂにおける配列数は、例えば複数の第２伝熱管４の第２方向Ｂにおける配列数と等しい。

第１群の第１伝熱管３Ａおよび第２群の第１伝熱管３Ｂは、第２方向Ｂに隣り合っている。第２方向Ｂからみて、各第１伝熱管３Ｂの少なくとも一部は上下方向に隣り合う２つの第１伝熱管３Ａの間に配置されており、例えば各第１伝熱管３Ｂの全体が上下方向に隣り合う２つの第１伝熱管３Ａの間に配置されている。第１群の第１伝熱管３Ａの各々は、例えば直列に接続されている。第２群の第１伝熱管３Ｂの各々は、例えば直列に接続されている。第１群の第１伝熱管３Ａは、例えば第２群の第１伝熱管３Ｂと直列に接続されている。

複数の第１伝熱管３のうち最も下方に配置されている第１伝熱管３は、第１群の第１伝熱管３Ａのうち最も下方に配置されている第１伝熱管３Ａである。第１群の第１伝熱管３Ａのうち最も下方に配置されている第１伝熱管３Ａは、第１流出入部６に接続されている。複数の第１伝熱管３のうち最も上方に配置されている第１伝熱管３は、第２群の第１伝熱管３Ｂのうち最も上方に配置されている第１伝熱管３Ｂある。第２群の第１伝熱管３Ｂのうち最も上方に配置されている第１伝熱管３Ｂは、第４接続部２１を介して分配部１０に接続されている。第１群の第１伝熱管３Ａは、第２群の第１伝熱管３Ｂよりも風上側に配置されている。

図２（Ａ）に示されるように、複数の第２伝熱管４の各々の構成は、互いに同等である。複数の第２伝熱管４は、上下方向Ｃにおいて互いに間隔を隔てて配置されている第１群の第２伝熱管４Ａと、上下方向Ｃにおいて互いに間隔を隔てて配置されておりかつ第２方向Ｂにおいて第１群の第２伝熱管４Ａと間隔を隔てて配置されている第２群の第２伝熱管４Ｂとを含む。言い換えると、複数の第２伝熱管４の第２方向Ｂにおける配列数は、２以上である。

第１群の第２伝熱管４Ａおよび第２群の第２伝熱管４Ｂは、第２方向Ｂに隣り合っている。第２方向Ｂからみて、各第２伝熱管４Ｂの少なくとも一部は上下方向に隣り合う２つの第２伝熱管４Ａの間に配置されており、例えば各第２伝熱管４Ｂの全体が上下方向に隣り合う２つの第２伝熱管４Ａの間に配置されている。第１群の第２伝熱管４Ａの各々は、例えば直列に接続されている。第２群の第２伝熱管４Ｂの各々は、例えば直列に接続されている。第１群の第２伝熱管４Ａは、例えば第２群の第２伝熱管４Ｂと直列に接続されている。第１群の第２伝熱管４Ａは、第２群の第２伝熱管４Ｂよりも風上側に配置されている。

複数の第２伝熱管４のうち最も下方に配置されている第２伝熱管４は、第１群の第２伝熱管４Ａのうち最も下方に配置されている第２伝熱管４Ａである。第１群の第２伝熱管４Ａのうち最も下方に配置されている第２伝熱管４Ａは、第２接続部１２を介して、第２群の第２伝熱管４Ｂのうち最も下方に配置されている第２伝熱管４Ｂに接続されている。

図２（Ａ）に示されるように、複数の第３伝熱管５の各々の構成は、互いに同等である。複数の第３伝熱管５は、上下方向Ｃにおいて互いに間隔を隔てて配置されている第１群の第３伝熱管５Ａと、上下方向Ｃにおいて互いに間隔を隔てて配置されておりかつ第２方向Ｂにおいて第１群の第３伝熱管５Ａと間隔を隔てて配置されている第２群の第３伝熱管５Ｂとを含む。言い換えると、複数の第３伝熱管５の第２方向Ｂにおける配列数は、２以上である。

第１群の第３伝熱管５Ａおよび第２群の第３伝熱管５Ｂは、第２方向Ｂに隣り合っている。第１群の第３伝熱管５Ａは、第２群の第３伝熱管５Ｂよりも風上側に配置されている。第２方向Ｂからみて、各第３伝熱管５Ｂの少なくとも一部は上下方向に隣り合う２つの第３伝熱管５Ａの間に配置されており、例えば各第３伝熱管５Ｂの全体が上下方向に隣り合う２つの第３伝熱管５Ａの間に配置されている。第１群の第３伝熱管５Ａの各々は、例えば直列に接続されている。第２群の第３伝熱管５Ｂの各々は、例えば直列に接続されている。第１群の第３伝熱管５Ａは、例えば第２群の第３伝熱管５Ｂと直列に接続されている。

図２（Ｂ）に示されるように、各第１伝熱管３と上下方向Ｃに隣接する領域には、第２方向Ｂに沿って延びる複数の第１風路Ａ１が形成されている。各第１風路Ａ１は、各第１伝熱管３と上下方向Ｃに隣接する領域に形成される風路の最小単位である。各第１風路Ａ１は、第１方向Ａに並んで配置されている。第１方向に隣り合う２つの第１風路Ａ１は、フィン２によって区画されている。各第１風路Ａ１は、第２方向Ｂから視て上下方向Ｃに隣り合う第１伝熱管３Ａと第１伝熱管３Ｂとの間に配置されている。第１風路Ａ１の上下方向Ｃの幅Ｄ３は、第２方向Ｂから視て上下方向Ｃに隣り合う第１伝熱管３Ａと第１伝熱管３Ｂとの間隔に等しく、上下方向Ｃに並んで配置された２つの第１伝熱管３の上下方向Ｃの間隔Ｄ１（図２（Ａ）参照）よりも短い。

複数の伝熱管３，４，５の各々と上下方向Ｃに隣接する領域に形成され、かつ第２方向Ｂに沿って延びる複数の風路のうち最も下方に位置する風路は、第１風路Ａ１として構成されている。

図２（Ｂ）に示されるように、各第２伝熱管４と上下方向Ｃに隣接する領域には、第２方向Ｂに沿って延びる複数の第２風路Ａ２が形成されている。各第２風路Ａ２は、各第２伝熱管４と上下方向Ｃに隣接する領域に形成される風路の最小単位である。各第２風路Ａ２は、第１方向Ａに並んで配置されている。第１方向に隣り合う２つの第２風路Ａ２は、フィン２によって区画されている。各第２風路Ａ２は、各第１風路Ａ１よりも上方に配置されている。各第２風路Ａ２は、第２方向Ｂから視て上下方向Ｃに隣り合う第２伝熱管４Ａと第２伝熱管４Ｂとの間に配置されている。第２風路Ａ２の上下方向Ｃの幅Ｄ４は、第２方向Ｂから視て上下方向Ｃに隣り合う第２伝熱管４Ａと第２伝熱管４Ｂとの間隔に等しく、上下方向Ｃに並んで配置された２つの第２伝熱管４の上下方向Ｃの間隔Ｄ２（図２（Ａ）参照）よりも短い。

図２（Ｂ）に示されるように、第２方向Ｂから視たときに、各第１風路Ａ１の投影面積は、各第２風路Ａ２の投影面積よりも大きい。言い換えると、各第１風路Ａ１の上下方向Ｃの幅は、各第２風路Ａ２の上下方向Ｃの幅よりも広い。

図２（Ａ）に示されるように、上下方向Ｃに並んで配置された２つ第１伝熱管３の上下方向Ｃの間隔Ｄ１は、上下方向Ｃに並んで配置された２つの第２伝熱管４の上下方向Ｃの間隔Ｄ２と等しい。図２（Ａ）、図３および図４に示されるように、各第１伝熱管３の上下方向の幅Ｗ１は、各第２伝熱管４の上下方向の幅Ｗ２よりも小さい。そのため、第２方向Ｂから視て第１伝熱管３Ａと第１伝熱管３Ｂとの間の上下方向Ｃの間隔Ｄ３は、第２方向Ｂから視て第２伝熱管４Ａと第２伝熱管４Ｂとの間の上下方向Ｃの間隔Ｄ４よりも広い。第２方向Ｂから視て第１伝熱管３Ａと第１伝熱管３Ｂとの間の上下方向Ｃの間隔Ｄ３は、各第１風路Ａ１の上下方向Ｃの幅と等しい。第２方向Ｂから視て第２伝熱管４Ａと第２伝熱管４Ｂとの間の上下方向Ｃの間隔Ｄ４は、各第２風路Ａ２の上下方向Ｃの幅と等しい。よって、各第１風路Ａ１の上下方向Ｃの幅は、各第２風路Ａ２の上下方向Ｃの幅よりも広い。

各第１風路Ａ１の投影面積は、最も風上側に位置し上下方向Ｃに隣り合う２つの第１伝熱管３間の空間の投影面積から該２つの第１伝熱管３間に配置される第１伝熱管３の投影面積を除いたものとなる。各第２風路Ａ２の投影面積は、最も風上側に位置し上下方向Ｃに隣り合う２つの第２伝熱管４間の空間の投影面積から該２つの第２伝熱管４間に配置される第２伝熱管４の投影面積を除いたものとなる。

図３および図４に示されるように、複数の第１伝熱管３内の冷媒の流路断面積は、複数の第２伝熱管４内の冷媒の流路断面積よりも小さい。

図２（Ａ）、図３および図４に示されるように、複数の第１伝熱管３および複数の第２伝熱管４の各々は、例えば円管として構成されている。図２（Ａ）、図３および図４に示されるように、複数の第１伝熱管３の外径Ｗ１は、複数の第２伝熱管４の外径Ｗ２よりも小さい。複数の第１伝熱管３の内径は、複数の第２伝熱管４の内径よりも小さい。

各第３伝熱管５と上下方向Ｃに隣接する領域には、第２方向Ｂに沿って延びる図示しない複数の第３風路が形成されている。各第３風路は、第１方向Ａに並んで配置されている。第１方向に隣り合う２つの第３風路は、フィン２によって区画されている。各第３風路は、各第３伝熱管５と上下方向Ｃに隣接する領域に形成される風路の最小単位である。各第３風路は、第２方向Ｂから視て上下方向Ｃに隣り合う第３伝熱管５Ａと第３伝熱管５Ｂとの間に配置されている。第３風路の上下方向Ｃの幅は、第２方向Ｂから視て上下方向Ｃに隣り合う第３伝熱管５Ａと第３伝熱管５Ｂとの間隔に等しく、上下方向Ｃに並んで配置された２つの第３伝熱管５の上下方向Ｃの間隔よりも短い。

第２方向Ｂから視たときに、各第１風路Ａ１の投影面積は、各第３風路の投影面積よりも大きい。複数の第１伝熱管３の上下方向の間隔は、複数の第３伝熱管５の上下方向の間隔と等しい。各第１伝熱管３の上下方向の幅Ｗ１は、各第３伝熱管５の上下方向の幅よりも小さい。複数の第１伝熱管３内の冷媒の流路断面積は、複数の第３伝熱管５内の冷媒の流路断面積よりも小さい。

なお、各第３風路の投影面積は、各第２風路の投影面積と等しい。複数の第３伝熱管５の上下方向の間隔は、複数の第２伝熱管４の上下方向の間隔と等しい。各第３伝熱管５の上下方向の幅は、各第２伝熱管４の上下方向の幅Ｗ２と等しい。複数の第３伝熱管５内の冷媒の流路断面積は、複数の第２伝熱管４内の冷媒の流路断面積と等しい。

＜作用効果＞
第１熱交換器１では、第１伝熱管３内の冷媒の流路断面積が第２伝熱管４内の冷媒の流路断面積よりも小さい。すなわち、第１伝熱管３内を流れる冷媒の圧力損失は第２伝熱管４内を流れる冷媒の圧力損失よりも大きい。そのため、上記第２状態において冷媒が第１伝熱管３から第２伝熱管４に流れることにより、第１伝熱管３を流れる冷媒の圧力は第２伝熱管４を流れる冷媒の圧力よりも高くなる。上記第２状態において第１伝熱管３および第２伝熱管４を流れる冷媒は気液２相状態にあり、当該冷媒の圧力と当該冷媒の温度とは正に相関する。そのため、上記第２状態において、第１伝熱管３を流れる冷媒の温度は、第２伝熱管４を流れる冷媒の温度よりも高くなる。

さらに、第１熱交換器１では、第２方向Ｂから視たときに、第１風路Ａ１の投影面積が第２風路Ａ２の投影面積よりも大きい。そのため、第１風路Ａ１の風量は第２風路Ａ２の風量よりも多くなり、第１風路Ａ１内の水は排水されやすい。

つまり、第１熱交換器１では、第１伝熱管３の周囲を流れる空気と、第１伝熱管３の内部を流れる冷媒とが第１伝熱管３の周囲への着霜を抑制するように作用する。そのため、第１伝熱管３を流れる冷媒の温度と第２伝熱管４を流れる冷媒の温度との温度差が上述した従来の熱交換器での過冷却熱交換器部と他の熱交換器部との間の温度差よりも小さくされても、上述した従来の熱交換器と同等以上に、第１伝熱管３の周囲への着霜を抑制できる。つまり、第１熱交換器１によれば、従来の室外熱交換器と比べて性能の悪化が抑制さながらも、着霜を抑制できる。

さらに、第１熱交換器１では、複数の伝熱管３，４，５の各々と上下方向Ｃに隣接する領域に形成され、かつ第２方向Ｂに沿って延びる複数の風路のうち最も下方に位置する風路は、第１風路Ａ１として構成されている。最も下方に位置する風路にはそれよりも上方に位置する風路と比べて、着霜が起こりやすい。そのため、当該風路が第１風路Ａ１として構成されている第１熱交換器１では、着霜による性能低下がより効果的に抑制されている。

また、第１熱交換器１は、複数の第１伝熱管３に対し複数の第２伝熱管４と並列に接続されている複数の第３伝熱管５をさらに備える。そのため、各第１伝熱管３を流れる冷媒の流量が各第２伝熱管４を流れる冷媒の流量よりも多くなり、各第１伝熱管３を流れる冷媒の流速が各第２伝熱管４を流れる冷媒の流速よりも速くなる。よって、上述した流路断面積の差および流速の差に起因して、第１伝熱管３内を流れる冷媒の圧力損失は第２伝熱管４内を流れる冷媒の圧力損失よりも大きくなり、上記第２状態において第１伝熱管３を流れる冷媒の温度は第２伝熱管４を流れる冷媒の温度よりも高くなる。

冷凍サイクル装置１００では、第１熱交換器１は、上記第２状態において冷媒が第１伝熱管３から第２伝熱管４に流れるように配置されている。これにより、第１熱交換器１では、上記作用によって従来の室外熱交換器と比べて性能の悪化が抑制されながらも着霜が抑制される。その結果、冷凍サイクル装置１００では、従来の室外熱交換器を備える冷凍サイクル装置と比べて、上記第２状態の運転効率が高められている。

実施の形態２．
図５に示されるように、実施の形態２に係る第１熱交換器１Ａは、実施の形態１に係る第１熱交換器１と基本的に同様の構成を備えるが、上下方向Ｃに隣り合う２つの第１伝熱管３の間隔Ｄ１が上下方向Ｃに隣り合う２つの第２伝熱管４の間隔Ｄ２よりも広い点で、実施の形態１に係る第１熱交換器１とは異なる。

このようにしても、第１熱交換器１Ａでの第１風路Ａ１の投影面積は、第１熱交換器１Ａでの第２風路Ａ２の投影面積よりも大きい。さらに、上記間隔Ｄ２が互いに等しい第１熱交換器１Ａと実施の形態１に係る第１熱交換器１とを比較した場合、第１熱交換器１Ａでの上記間隔Ｄ１は第１熱交換器１での上記間隔Ｄ１よりも広くなり、第１熱交換器１Ａでの第１風路Ａ１の投影面積は第１熱交換器１での第１風路Ａ１の投影面積よりも大きくなる。その結果、実施の形態２に係る第１熱交換器１Ａでは、実施の形態１に係る第１熱交換器１と比べて、第１伝熱管３の周囲への着霜が抑制されている。

実施の形態３．
図６に示されるように、実施の形態３に係る第１熱交換器１Ｂは、実施の形態１に係る第１熱交換器１と基本的に同様の構成を備えるが、複数の第１伝熱管３の第２方向Ｂにおける配列数が複数の第２伝熱管４の第２方向Ｂにおける配列数よりも少ない点で、実施の形態１に係る第１熱交換器１とは異なる。

複数の第１伝熱管３の第２方向Ｂにおける配列数は、１以上である。複数の第２伝熱管４の第２方向Ｂにおける配列数は、複数の第１伝熱管３の第２方向Ｂにおける配列数よりも多く、２以上である。

図６を参照して、複数の第１伝熱管３の第２方向Ｂにおける配列数が１の構成例を説明する。本構成では、各第１風路Ａ１は、上下方向Ｃに並んで配置されかつ隣り合う２つの第１伝熱管３の間に配置されている。そのため、第１風路Ａ１の上下方向Ｃの幅は、上下方向Ｃに並んで配置された２つの第１伝熱管３の上下方向Ｃの間隔Ｄ１と等しくなる。

一方で、各第２風路Ａ２は、第２方向Ｂから視て上下方向Ｃに隣り合う第２伝熱管４Ａと第２伝熱管４Ｂとの間に配置されている。第２風路Ａ２の上下方向Ｃの幅は、第２方向Ｂから視て上下方向Ｃに隣り合う第２伝熱管４Ａと第２伝熱管４Ｂとの間隔に等しく、上下方向Ｃに並んで配置された２つの第２伝熱管４の上下方向Ｃの間隔Ｄ２（図２（Ａ）参照）よりも短い。

そのため、上記間隔Ｄ１が上記間隔Ｄ２と等しい場合にも、第１風路Ａ１の上下方向Ｃの幅は、第２風路Ａ２の上下方向Ｃの幅の倍以上に広くなる。その結果、第１風路Ａ１の投影面積も第２風路Ａ２の投影面積に対して倍以上に大きくなり、第１風路Ａ１内の排水性は第２風路Ａ２内の排水性と比べて非常に高くなる。

また、実施の形態３に係る第１熱交換器１Ｂと、該第１熱交換器１Ｂと上記間隔Ｄ１および上記間隔Ｄ２の各々が等しい実施の形態１に係る第１熱交換器１とを比較したとき、第１熱交換器１Ｂでの第１風路Ａ１の投影面積は第１熱交換器１での第１風路Ａ１の投影面積よりもさらに大きくなる。その結果、第１熱交換器１Ｂでは、第１熱交換器１と比べて、第１風路Ａ１内の排水性が高い。

なお、実施の形態３に係る第１熱交換器１において、複数の第１伝熱管３の第２方向Ｂにおける配列数は、複数の第２伝熱管４の第２方向Ｂにおける配列数より少ない限りにおいて、２以上であってもよい。このようにしても、第２方向Ｂから視て、最も風上側に位置し上下方向Ｃに隣り合う２つの第１伝熱管３間に配置される第１伝熱管３の数は、最も風上側に位置し上下方向Ｃに隣り合う２つの第２伝熱管４間に配置される第２伝熱管４の数よりも少なくなる。

上述のように、各第１風路Ａ１の投影面積は、最も風上側に位置し上下方向Ｃに隣り合う２つの第１伝熱管３間の空間の投影面積から該２つの第１伝熱管３間に配置される第１伝熱管３の投影面積を除いたものとなる。各第２風路Ａ２の投影面積は、最も風上側に位置し上下方向Ｃに隣り合う２つの第２伝熱管４間の空間の投影面積から該２つの第２伝熱管４間に配置される第２伝熱管４の投影面積を除いたものとなる。

第１熱交換器１Ｂでは、第１伝熱管３の上記配列数が２以上であっても、第１伝熱管３の上記配列数が第２伝熱管４の上記配列数より少ないため、上記２つの第１伝熱管３間に配置される第１伝熱管３の数は上記２つの第２伝熱管４間に配置される第２伝熱管４の数よりも少なくなる。その結果、第１風路Ａ１の投影面積は第２風路Ａ２の投影面積よりも大きくなり、第１風路Ａ１内の排水性は第２風路Ａ２内の排水性と比べて高められている。

実施の形態４．
図７に示されるように、実施の形態４に係る第１熱交換器１Ｃは、実施の形態２に係る第１熱交換器１Ａと基本的に同様の構成を備えるが、複数の第１伝熱管３の第２方向Ｂにおける配列数が複数の第２伝熱管４の第２方向Ｂにおける配列数よりも少ない点で、実施の形態２に係る第１熱交換器１Ａとは異なる。異なる観点から言えば、第１熱交換器１Ｃは、実施の形態３に係る第１熱交換器１Ｂと基本的に同様の構成を備えるが、上下方向Ｃに隣り合う２つの第１伝熱管３の間隔Ｄ１が上下方向Ｃに隣り合う２つの第２伝熱管４の間隔Ｄ２よりも広い点で、実施の形態３に係る第１熱交換器１Ｂとは異なる。

第１熱交換器１Ｃは上述した第１熱交換器１Ａおよび第１熱交換器１Ｂの各構成を同時に備えるため、第１熱交換器１Ｃの第１風路Ａ１の投影面積は、第１熱交換器１Ｃの第２風路Ａ２の投影面積よりも大きく、かつ第１熱交換器１、第１熱交換器１Ａおよび第１熱交換器１Ｂの各々の第１風路Ａ１の投影面積よりも大きい。その結果、第１熱交換器１Ｃでは、第１熱交換器１、第１熱交換器１Ａおよび第１熱交換器１Ｂと比べて、第１伝熱管３の周囲への着霜が抑制されている。

＜変形例＞
上記第１熱交換器１，１Ａ，１Ｂ，１Ｃでは、複数の伝熱管３，４，５が円管として構成されているが、これに限られるものでもない。複数の伝熱管３，４，５の各々は扁平管として構成されていてもよい。

上記第１熱交換器１，１Ａ，１Ｂ，１Ｃは、複数の第１伝熱管３および複数の第２伝熱管４を備えているが、これに限られるものではない。上記第１熱交換器１，１Ａ，１Ｂ，１Ｃは、１つの第１伝熱管３および１つの第２伝熱管４を備えていてもよい。

以上のように本発明の実施の形態について説明を行なったが、上述の実施の形態を様々に変形することも可能である。また、本発明の範囲は上述の実施の形態に限定されるものではない。本発明の範囲は、請求の範囲によって示され、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を含むことが意図される。

１，１Ａ，１Ｂ，１Ｃ 第１熱交換器、２ フィン、３，３Ａ，３Ｂ 第１伝熱管、４，４Ａ，４Ｂ 第２伝熱管、５，５Ａ，５Ｂ 第３伝熱管、６ 第１流出入部、７ 第２流出入部、８ 第３流出入部、１０ 分配部、１１ 第１接続部、１２ 第２接続部、１３ 第３接続部、２１ 第４接続部、２２ 第５接続部、２３ 第６接続部、１００ 冷凍サイクル装置、１０１ 圧縮機、１０２ 四方弁、１０３ 減圧部、１０４ 第２熱交換器、１０５ 第１ファン、１０６ 第２ファン。

Claims (7)

1. 複数の伝熱管を備え、
   前記複数の伝熱管は、上下方向と交差する第１方向に沿って延在する複数の第１伝熱管と、前記複数の第１伝熱管よりも上方に配置されており、かつ前記第１方向に沿って延在する複数の第２伝熱管とを含み、
   前記複数の第１伝熱管は、前記複数の第２伝熱管と直列に接続されており、
   前記複数の第１伝熱管の各々と前記上下方向に隣接する領域には、前記上下方向および前記第１方向の各々と交差する第２方向に沿って延びる複数の第１風路が形成されており、
   前記複数の第２伝熱管の各々と前記上下方向に隣接する領域には、前記第２方向に沿って延びる複数の第２風路が形成されており、
   前記複数の第１伝熱管は、
   最も上流側に位置し前記上下方向において互いに間隔を隔てて配置されている第１群の第１伝熱管と、
   前記第２方向において前記第１群の第１伝熱管と間隔を隔てて配置されており、前記上下方向において互いに間隔を隔てて配置されており、かつ前記第２方向から視たときに前記第１群の第１伝熱管のうち前記上下方向に隣り合う２つの前記第１伝熱管の間に配置されている第２群の第１伝熱管とを含み、
   前記複数の第１風路の各々は、前記第２方向から視て、前記上下方向に隣り合う前記第１群の第１伝熱管と前記第２群の第１伝熱管との間に形成されており、
   前記複数の第２伝熱管は、
   最も上流側に位置し前記上下方向において互いに間隔を隔てて配置されている第１群の第２伝熱管と、
   前記第２方向において前記第１群の第２伝熱管と間隔を隔てて配置されており、かつ前記第２方向から視たときに前記第１群の第２伝熱管のうち前記上下方向に隣り合う２つの前記第２伝熱管の間に配置されている第２群の第２伝熱管とを含み、
   前記複数の第２風路の各々は、前記第２方向から視て、前記上下方向に隣り合う前記第１群の第２伝熱管と前記第２群の第２伝熱管との間に形成されており、
   前記複数の第１伝熱管の各々の流路断面積は、前記複数の第２伝熱管の各々の流路断面積よりも小さく、
   前記第２方向から視たときに、前記複数の第１風路の各々の投影面積は、前記複数の第２風路の各々の投影面積よりも大きい、熱交換器。
2. 複数の伝熱管を備え、
   前記複数の伝熱管は、上下方向と交差する第１方向に沿って延在する複数の第１伝熱管と、前記複数の第１伝熱管よりも上方に配置されており、かつ前記第１方向に沿って延在する複数の第２伝熱管とを含み、
   前記複数の第１伝熱管は、前記複数の第２伝熱管と直列に接続されており、
   前記複数の第１伝熱管は、前記上下方向に互いに間隔を空けて配置されており、
   前記複数の第１伝熱管の各々と前記上下方向に隣接する領域には、前記上下方向および前記第１方向の各々と交差する第２方向に沿って延びる複数の第１風路が形成されており、
   前記複数の第２伝熱管の各々と前記上下方向に隣接する領域には、前記第２方向に沿って延びる複数の第２風路が形成されており、
   前記複数の第２伝熱管は、
   最も上流側に位置し前記上下方向において互いに間隔を隔てて配置されている第１群の第２伝熱管と、
   前記第２方向において前記第１群の第２伝熱管と間隔を隔てて配置されており、かつ前記第２方向から視たときに前記第１群の第２伝熱管のうち前記上下方向に隣り合う２つの前記第２伝熱管の間に配置されている第２群の第２伝熱管とを含み、
   前記複数の第２風路の各々は、前記第２方向から視て、前記上下方向に隣り合う前記第１群の第２伝熱管と前記第２群の第２伝熱管との間に形成されており、
   前記複数の第１伝熱管の各々の流路断面積は、前記複数の第２伝熱管の各々の流路断面積よりも小さく、
   前記第２方向から視たときに、前記複数の第１風路の各々の投影面積は、前記複数の第２風路の各々の投影面積よりも大きい、熱交換器。
3. ファンからの送風により前記第１風路及び前記第２風路に前記第２方向に沿った気流が形成されたときに、前記第１風路の風量は前記第２風路の風量よりも多くなるように設けられている、請求項１又は２に記載の熱交換器。
4. 前記複数の第１伝熱管のうち前記上下方向に隣り合う２つの前記第１伝熱管の間隔は、前記複数の第２伝熱管のうち前記上下方向に隣り合う２つの前記第２伝熱管の間隔よりも広い、請求項１～３のいずれか１項に記載の熱交換器。
5. 前記複数の第１伝熱管に対し前記複数の第２伝熱管と並列に接続されている複数の第３伝熱管をさらに備える、請求項２～４のいずれか１項に記載の熱交換器。
6. 前記複数の伝熱管の各々と前記上下方向に隣接する領域に形成され、かつ前記第２方向に沿って延びる複数の風路のうち、最も下方に位置する風路は、前記第１風路として構成されている、請求項１～５のいずれか１項に記載の熱交換器。
7. 圧縮機、流路切替部、減圧部、第１熱交換器、および第２熱交換器を備え、
   前記流路切替部は、冷媒が前記圧縮機、前記第１熱交換器、前記減圧部、および前記第２熱交換器を順に流れる第１状態と、前記冷媒が前記圧縮機、前記第２熱交換器、前記減圧部、および前記第１熱交換器を順に流れる第２状態とを切り替えるように設けられており、
   前記第１熱交換器は、請求項１～６のいずれか１項に記載の熱交換器として設けられており、かつ、冷媒が前記第１状態では前記複数の第２伝熱管から前記複数の第１伝熱管に流れ、前記第２状態では前記複数の第１伝熱管から前記複数の第２伝熱管に流れ、
   前記第１熱交換器に送風して前記第１風路及び前記第２風路に前記第２方向に沿った気流を形成するフィンをさらに備える、冷凍サイクル装置。

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