JP7442731B2 - 空気調和装置 - Google Patents

Description

本開示は、凝縮器としても、蒸発器としても機能する熱交換器を備えた空気調和装置に関する。

断面が扁平な扁平管を伝熱管として、扁平管の内部を流れる冷媒と扁平管の外部の流体とで熱交換する熱交換器を空気調和装置に利用することが知られている。例えば、特許文献１には、空気調和装置に凝縮器として機能する熱交換器として、複数の扁平管の両端のそれぞれを水平方向にのびる一対のヘッダーに接続し、ヘッダーの内部を仕切り板で仕切ることにより冷媒が扁平管を蛇行して流れるようにした熱交換器が示されている。

特許文献１では、入口から出口までの扁平管の本数を順次減少し、冷媒流れ下流における熱交換器の流路断面積を冷媒流れ上流における熱交換器の流路断面積よりも小さくすることが提案されている。これにより、下流側における冷媒の流速が向上し、熱伝達率の低下を抑制し、高い熱交換性能を維持する。

特開２０１５－２３０１２９号公報

冷房と暖房とに運転が切り替わるような空気調和装置において、凝縮器として機能する熱交換器は運転が切り替わると蒸発器としても機能する。特許文献１のような扁平管を用いた熱交換器は冷媒量の低減、いわゆる省冷媒、に適している。しかしながら、特許文献１の熱交換器が蒸発器として機能する場合には、冷媒が流入する側の流路断面積が、冷媒が流出する側の流路断面積よりも小さく、流路全長での冷媒圧力損失が増大するおそれがある。冷媒圧力損失が増大すると冷媒の飽和温度が低下して空調性能が低下する。

そこで、本開示は、省冷媒化と高性能化とを両立できる熱交換器を備えた空気調和装置を実現することを目的とする。

本開示の空気調和装置は、
圧縮機と凝縮器と減圧装置と蒸発器とが配管により接続されて冷媒が循環し、冷媒の流れる向きを切り替えることで、機能が前記蒸発器と前記凝縮器とに切り替わる熱交換器と、空気が前記熱交換器に送られるように気流を発生する送風機と、を有する空気調和装置において、
前記熱交換器が、
複数の第１伝熱管と、水平方向に延びて内部の空間が第１室と第２室とを含む複数の部屋に仕切られて前記複数の第１伝熱管の一方の端が接続された第１ヘッダーと、水平方向に延びて前記複数の第１伝熱管の他方の端が接続された第２ヘッダーと、を有する第１熱交換器と、
複数の第２伝熱管と、水平方向に延びて前記複数の第２伝熱管の一方の端が接続された第３ヘッダーと、水平方向に延びて前記複数の第２伝熱管の他方の端が接続された第４ヘッダーと、を有する第２熱交換器と、
前記第１熱交換器の前記第１ヘッダー及び前記第２ヘッダーのいずれかと、前記第２熱交換器の前記第３ヘッダーと、を接続する接続配管と、
を備え、
前記熱交換器を前記蒸発器として機能させる運転において、前記配管から蒸発させるべき冷媒が前記第１ヘッダーの前記第１室に流入したのち、前記第１室から前記第２ヘッダーへと流れ、前記第２ヘッダーから前記第１ヘッダーの前記第２室へと流れるように前記複数の第１伝熱管が接続され、前記第１熱交換器を経た冷媒が前記接続配管を介して前記第２熱交換器の前記第３ヘッダーに流入したのち、前記第３ヘッダーから前記第４ヘッダーへと流れるように前記複数の第２伝熱管が接続され、さらに、前記第２熱交換器を経た冷媒が前記圧縮機に吸入されるように前記配管が接続され、
前記熱交換器を前記凝縮器として機能させる運転において、凝縮させるべき冷媒が前記配管から前記第２熱交換器を経たのち、前記接続配管を介して前記第１熱交換器の前記第１ヘッダーの前記複数の部屋のいずれか、または前記第２ヘッダーに流入し、前記第１熱交換器を経た冷媒が前記第１ヘッダーの前記第１室から流出するように前記配管が接続され、
前記複数の第１伝熱管の長さが前記複数の第２伝熱管の長さよりも長いことを特徴とする。

本開示に係る空気調和装置によれば、第１熱交換器及び第２熱交換器を蒸発器として機能させる運転においてには圧力損失が低減され、第１熱交換器及び第２熱交換器を凝縮器として機能させる運転においては冷媒密度が低減されて、高性能化と省冷媒化とを両立できる。

実施の形態１に係る空気調和装置の構成を示す模式図である。 実施の形態１に係る空気調和装置に設けられた室内熱交換器の模式図である。 実施の形態１に係る室内熱交換器を有する空気調和装置を示す模式図である。 実施の形態１に係る室内熱交換器の蒸発器性能と、伝熱管長さ比との関係を示す図である。 実施の形態１に係る室内熱交換器を有する空気調和装置を示す模式図である。 実施の形態１に係る室内熱交換器の冷媒量と、伝熱管長さ比との関係を示す図である。 実施の形態１に係る室内熱交換器の第１の変形例の模式図である。 実施の形態１に係る室内熱交換器の第２の変形例の模式図である。 実施の形態２に係る室内機を示す模式図である。 図９の室内熱交換器の接続配管を流れる冷媒を示す模式図である。 実施の形態３に係る室内機の内部構成を示す斜視図である。 図１１の室内機のＡ－Ａ断面における模式図である。 比較例に係る室内機のＡ－Ａ断面における模式図である。 実施の形態３に係る室内機の室内送風機と、風速の関係を説明する模式図である。 図１４における室内送風機の回転軸方向の位置と、風速との関係、及び、室内送風機の回転軸の周方向の位置と、風速との関係を示す図である。 実施の形態３に係る熱交換器の冷媒流路構成を示す模式図である。 実施の形態３に係る冷媒流路構成に対する改善効果を示す特性図である。 実施の形態４に係る室内機の斜視図である。 図１８の室内機のＢ－Ｂ断面における模式図である。 図１９の室内機に流れる気流の風速分布を示す模式図である。 実施の形態５に係る室内機の断面の概略を示す模式図である。 実施の形態５に係る室内機２０２のＡ-Ａ断面の概略を示す断面図である。

以下に、本開示に係る空気調和装置の実施の形態について説明する。なお、図面で表した形態は一例であり、本開示を限定するものではない。また、各図において同一の符号を付したものは、同一のまたはこれに相当するものであり、これは明細書の全文において共通している。さらに、以下の図面では各構成部材の大きさの関係が実際のものとは異なる場合がある。

実施の形態１
＜空気調和装置２００の構成＞
図１は、実施の形態１に係る空気調和装置２００の構成を示す模式図である。空気調和装置２００は冷媒が循環する回路を備え、その回路内で冷媒が圧縮、凝縮、膨張、蒸発する冷凍サイクルにより熱を移動するヒートポンプ装置である。このようなヒートポンプ装置では、圧縮機と、凝縮器と、絞り装置などの減圧装置と、蒸発器と、が配管で接続されて冷媒が循環する。図１に示すように、実施の形態１に係る空気調和装置２００は、室外機２０１及び室内機２０２を有する。空気調和装置２００は、冷媒の流れ方向を切り替えることで、冷房運転及び暖房運転を行う。

室外機２０１には、室外送風機１３ａ、圧縮機１４、四方弁１５、室外熱交換器１６、及び、絞り装置１７が配置されている。室内機２０２には、第１熱交換器２１及び第２熱交換器２２から構成された室内熱交換器１０、及び、室内送風機１３ｂが配置されている。室内熱交換器１０は室内の空気と冷媒の温度を熱交換する熱交換器である。室内送風機１３ｂは室内の空気が室内熱交換器１０に送られるように気流を発生する送風機である。室外機２０１は、熱源側熱交換器の一例である。また、室内機２０２は、利用側熱交換器の一例である。

四方弁１５と、室外熱交換器１６とは、配管１１ａにより接続されている。室外熱交換器１６と、絞り装置１７とは、配管１１ｂにより接続されている。絞り装置１７と、室内熱交換器１０の第１熱交換器２１とは、配管１１ｃにより接続されている。絞り装置１７は冷媒の通過する断面積を絞ることで通過前の圧力より通過後の圧力を小さくする減圧装置である。室内熱交換器１０の第２熱交換器２２と、四方弁１５とは、配管１１ｄにより接続されている。

圧縮機１４と、四方弁１５と、室外熱交換器１６と、絞り装置１７と、室内熱交換器１０とに冷媒が流れることで、冷凍サイクルが構成される。四方弁１５は圧縮機１４から吐出された冷媒の流れ方向を切り替える切替弁であり、冷媒の流れ方向が配管１１ａを通って室外熱交換器１６に向かう流れと、配管１１ｄを通って室内熱交換器１０に向かう流れのいずれかとなるように切り替える。空気調和装置２００の冷房運転と暖房運転との切り替えは、四方弁１５は冷媒の流れの向きを切り替えることで行われる。この切替弁は、四方弁１５のかわりに複数個の二方弁を組み合わせるなど他の弁、配管などを組み合わせて構成することもできる。

空気調和装置２００の冷房運転時には、室内熱交換器１０が蒸発器として、室外熱交換器１６が凝縮器として機能し、暖房運転時には、室内熱交換器１０が凝縮器として、室外熱交換器１６が蒸発器として機能する。つまり、空気調和装置２００は冷媒の流れる向きが反対になることで、機能が蒸発器と凝縮器とで切り替わる熱交換器を備えている。

＜室内熱交換器１０の構成＞
図２は、実施の形態１に係る空気調和装置２００に設けられた室内熱交換器１０の模式図である。図２に示すように、室内熱交換器１０は、第１熱交換器２１と第２熱交換器２２と、第１熱交換器２１と第２熱交換器２２とを接続する接続配管１２と、により構成されている。

第１熱交換器２１は、複数の第１伝熱管２１２と、複数の第１フィン２１１と、第１ヘッダー２１３と、第２ヘッダー２１４と、を有する。また、第２熱交換器２２は、複数の第２伝熱管２２２と、複数の第２フィン２２１と、第３ヘッダー２２３と、第４ヘッダー２２４と、を有する。第１熱交換器２１と第２熱交換器２２とは、接続配管１２により接続されている。第１伝熱管２１２、第２伝熱管２２２は、内部に冷媒が通り、その外側の周囲の空気と熱を交換するための伝熱管である。第１伝熱管２１２、第２伝熱管２２２のそれぞれは隣の伝熱管と間隔をあけて配列し、その間隔に空気が通過するように構成される。また、第１ヘッダー２１３、第２ヘッダー２１４、第３ヘッダー２２３、第４ヘッダー２２４は複数の第１伝熱管２１２または複数の第２伝熱管２２２などの複数の伝熱管に冷媒を分配、または複数の伝熱管から冷媒を収集する。第１熱交換器２１の第１ヘッダー２１３、第２ヘッダー２１４のいずれか、第２熱交換器２２の第３ヘッダー２２３、第４ヘッダー２２４のいずれかには冷媒が流入、または流出するように配管が接続される。

接続配管１２は第１熱交換器２１と第２熱交換器２２とを直列に接続する。つまり、第１熱交換器２１及び第２熱交換器２２のいずれか一方を経た冷媒が接続配管１２を通って他方に流れ入る。第１熱交換器２１と第２熱交換器２２とがともに蒸発器として機能する場合に、液相を含む冷媒が第１熱交換器２１と接続配管１２を経て第２熱交換器２２に流入する。第１熱交換器２１と第２熱交換器２２とがともに凝縮器として機能する場合に、気相を含む冷媒が第２熱交換器２２と接続配管１２を経て第１熱交換器２１に流入する。なお、蒸発器として機能する場合に、液相を含む冷媒が第１熱交換器２１に流入するように配管が接続されたヘッダーを第１ヘッダー２１３、第２熱交換器２２に流入するように接続配管１２が接続されたヘッダーを第３ヘッダー２２３とした。また、この場合に、第１熱交換器２１の第２ヘッダー２１４に接続された接続配管１２から冷媒が第２熱交換器２２に流入し、第２熱交換器２２の第４ヘッダー２２４から冷媒が外部に流出する構成としたが、必ずしもこの構成に限定されない。第１熱交換器２１の第１ヘッダー２１３に接続された接続配管１２から冷媒が第２熱交換器２２に流入してもよく、また、第２熱交換器２２の第３ヘッダー２２３から外部に冷媒が流出する構成としてもよい。

第１熱交換器２１の複数の第１伝熱管２１２は扁平管であり、複数の第１フィン２１１と交互に積層されている。複数の第１フィン２１１は、例えば、コルゲートフィンである。扁平管はその延びる方向に垂直な断面が一方に長手の偏平形状を有する。高圧冷媒が流れる空気調和装置では、一般に内部の流路を長手方向に複数に分割した多穴管を用いる。コルゲートフィンはアルミニウムなどの良熱伝導の金属薄板を波形に加工したものである。第１フィン２１１、第２フィン２２１は、第１熱交換器２１の熱交換面積を拡大させて偏平管の周りを通過する空気と伝熱管との熱交換を向上させる。複数の第１伝熱管２１２は長手方向が平行となり、短手方向に間隔をあけて並び、その間隔をあけて対向する扁平管の面にコルゲートフィンの波形の頂部が接合される。

第１熱交換器２１の第１ヘッダー２１３、及び、第２ヘッダー２１４は、水平方向に延びている。第１ヘッダー２１３は、複数の第１伝熱管２１２の一方の端が接続され、第２ヘッダー２１４は、複数の第１伝熱管２１２の他方の端が接続されている。第１ヘッダー２１３、第２ヘッダー２１４は内部の流路断面積が第１伝熱管２１２の内部の流路断面積よりも大きい管状の構造を有する。複数の第１伝熱管２１２のそれぞれは上下方向にのびる管であり、それらは水平方向に間隔をあけて並列する。

第１熱交換器２１と第２熱交換器２２とは室内送風機１３ｂなどから送られる風に対して風上風下の関係にならないように、すなわち、送風機、または送風路の風上側から見てずれた位置に配置されている。典型的には、第１ヘッダー２１３、第２ヘッダー２１４のいずれか一方が第３ヘッダー２２３、第４ヘッダー２２４のいずれか一方と近接して配置して、第１ヘッダー２１３、第２ヘッダー２１４の他方が第３ヘッダー２２３、第４ヘッダー２２４の他方と遠く離れるように配置される。

第２熱交換器２２の複数の第２伝熱管２２２は扁平管であり、複数の第２フィン２２１と交互に積層されている。複数の第２フィン２２１は、例えば、コルゲートフィンである。第１フィン２１１と同様に第２フィン２２１は第２熱交換器２２の熱交換面積を拡大させるものである。第１熱交換器２１と第２熱交換器２２とのいずれか、または両方は、コルゲートフィンのかわりにプレートフィンなどを使用してもよい。

第２熱交換器２２の第３ヘッダー２２３、及び、第４ヘッダー２２４は、水平方向に延びている。第３ヘッダー２２３は、複数の第２伝熱管２２２の一方の端が接続され、第４ヘッダー２２４は、複数の第２伝熱管２２２の他方の端が接続されている。第３ヘッダー２２３、第４ヘッダー２２４は内部の流路断面積が第２伝熱管２２２の内部の流路断面積よりも大きい管状の構造を有する。第２熱交換器２２は第１熱交換器２１とおおよそ類似の構造を有するが、後述するように伝熱管の長さ、ヘッダーの内部等が異なる。複数の第２伝熱管２２２のそれぞれは上下方向にのびる管であり、それらは水平方向の間隔をあけて並列する。なお、図１では複数の第１伝熱管２１２、複数の第２伝熱管２２２をいずれも平面にあるように示したが、第１伝熱管２１２と第２伝熱管２２２とが鉛直方向に延びる構成に限定されない。第１伝熱管２１２と第２伝熱管２２２の少なくとも一方が斜めに延びる、または互いに角度を有する方向に延びる構成としてもよい。

第１ヘッダー２１３の内部の空間は、仕切り部材４により、第１室２１３ａと第２室２１３ｂとを含む複数の部屋に仕切られている。なお、仕切り部材４によって仕切られた空間を部屋と呼び、各ヘッダーの仕切られた部屋を個別に呼ぶ場合は、第１室、第２室、などして説明するものとする。図の例で第１ヘッダー２１３は、第１室２１３ａから第３室２１３ｃまで３つの部屋に仕切られている。第２ヘッダー２１４の内部の空間は、図の例では、仕切り部材４により、第１室２１４ａから第３室２１４ｃまで複数の部屋に仕切られている。

第３ヘッダー２２３の内部の空間は、仕切り部材４により、第１室２２３ａ及び第２室２２３ｂに仕切られている。第４ヘッダー２２４は、仕切り部材４により、第１室２２４ａ及び第２室２２４ｂに仕切られている。なお、以上はすべてのヘッダーの内部が仕切り部材４により複数の部屋に仕切られた例であるが、いくつかのヘッダーの内部空間が仕切られずに単一の部屋として構成されてもよい。第１ヘッダー２１３と第２ヘッダー２１４とで分割された部屋の数が異なっていても良く、第３ヘッダー２２３と第４ヘッダー２２４とで分割された部屋の数が異なっていてもよい。

接続配管１２は、第１熱交換器２１の第１ヘッダー２１３及び前記第２ヘッダー２１４のいずれかと、第２熱交換器２２の前記第３ヘッダー２２３と、を接続する。図の例では、接続配管１２は、第１ヘッダー２１３の第４室２１３ｄと第３ヘッダー２２３の第１室２２３ａとを接続している。また、図の例では、接続配管１２が接続する第１ヘッダー２１３の第４室２１３ｄと第３ヘッダー２２３の第１室２２３ａとは、それぞれ第１ヘッダー２１３と第３ヘッダー２２３とにおいて水平方向の同じ側の端にある。このように、接続配管１２が同じ側の端にあるヘッダーの部屋どうしを接続する構成とすると、接続配管１２の長さを短くすることができる。図では、第１熱交換器２１、第２熱交換器２２は水平方向の一方から冷媒が流入、流出するように配管１１ｃ，１１ｄ、が接続されて、接続配管１２はその水平方向の反対側の端のヘッダーの部屋どうしを接続した構成を示した。第１ヘッダー２１３の第１室２１３ａは前記第１ヘッダー２１３の水平方向の一方の端の部屋であり、接続配管１２は、水平方向の他方の端にある第１ヘッダー２１３の複数の部屋のいずれか、または水平方向の他方の端にある前記第２ヘッダー２１４の複数の部屋のいずれかと第３ヘッダー２２３とを接続する。上記の構成としたので、接続配管１２が短くできるが、接続配管１２または配管１１ｃ，１１ｄを水平方向で反対側の端の部屋に接続する構成としてもよい。また、接続配管１２が第３ヘッダー２２３の複数の部屋のいずれかに接続されるようにしてもよい。

室内熱交換器１０を蒸発器として機能させる運転において、蒸発させるべき冷媒は、配管１１ｃから第１熱交換器２１の第１ヘッダー２１３の第１室２１３ａに流入する。そして、冷媒は、第１室２１３ａに接続された第１伝熱管２１２から、第２ヘッダー２１４の第１室２１４ａに流入し、第１室２１４ａにおいて流れ方向が転向して第２ヘッダー２１４から流出する。さらに、冷媒は、第１ヘッダー２１３の第２室２１３ｂに接続された第１伝熱管２１２を通って第２ヘッダー２１４から第１ヘッダー２１３の第２室２１３ｂに流入する。第２ヘッダー２１４の第１室２１４ａに接続された第１伝熱管２１２のうち、第１ヘッダー２１３の第１室２１３ａに接続されたものと、第１ヘッダー２１３の第２室２１３ｂに接続されたものとでは、冷媒の流れ方向が上下逆である。

冷媒は、第１ヘッダー２１３の第２室２１３ｂにおいて流れ方向が転向して第２室２１３ｂから流出し、第２ヘッダー２１４の第２室２１４ｂに流入する。そして、冷媒は、第２室２１４ｂにおいて流れ方向が転向して第２ヘッダー２１４の第２室２１４ｂから流出し、第１ヘッダー２１３の第３室２１３ｃに流入する。そして、冷媒は、第３室２１３ｃにおいて流れ方向が転向して第１ヘッダー２１３の第３室２１３ｃから流出し、第２ヘッダー２１４の第３室２１４ｃに流入する。その後、冷媒は、第１ヘッダー２１３の第３室２１３ｃから接続配管１２を介して、第２熱交換器２２の第３ヘッダー２２３の第１室２２３ａに流入する。そして、冷媒は、第３ヘッダー２２３の第１室２２３ａに接続された第２伝熱管２２２から第４ヘッダー２２４の第１室２２４ａに流入し、第４ヘッダー２２４の第１室２２４ａにおいて流れ方向が転向され、第３ヘッダー２２３の第２室２２３ｂに流入する。そして、冷媒は、第２室２２３ｂにおいて流れ方向が転向して第４ヘッダー２２４の第２室２２４ｂに流入する。その後、冷媒は、第４ヘッダー２２４の第２室２２４ｂに接続された配管１１ｄから流出する。第２熱交換器２２を経た冷媒は、圧縮機１４に吸入されるように配管１１ｄが接続される。

室内熱交換器１０を凝縮器として機能させる運転において、冷媒は蒸発器の場合と逆の方向に流れる。すなわち、冷媒は、配管１１ｄから第２熱交換器２２の第４ヘッダー２２４の第２室２２４ｂに流入し、第１熱交換器２１の第１ヘッダー２１３の第１室２１３ａから流出する。圧縮機１４から吐出された凝縮させるべき冷媒が前記配管１１ｄから第２熱交換器２２を経たのち、接続配管１２を介して第１熱交換器２１の第１ヘッダー２１３の複数の部屋のいずれか、または第２ヘッダー２１４に流入する。図では接続配管１２が第２熱交換器２２の第３ヘッダー２２３の第１室２２３ａから第１ヘッダー２１３の第３室２１３ｃに接続されているが、第２ヘッダー２１４に接続されるようにしてもよい。第１熱交換器２１を経て凝縮した冷媒は第１ヘッダー２１３の前記第１室２１３ａから流出して、絞り装置１７に向かって流れる。

以上のように、ヘッダーの水平方法の一方の端の部屋から入った冷媒は、第１伝熱管２１２で接続された１対のヘッダー間で流れの向きを転向させられることで、流入側と水平方向の反対側に向かって蛇行するように進む。そして、冷媒は最も反対側端の部屋まで流れたのちに接続配管１２によってもう一方の熱交換器、あるいは配管１１ｃまたは１１ｄによって外部に流出する。

第２熱交換器２２の第３ヘッダー２２３の部屋の数と、第４ヘッダー２２４の部屋の数との合計は、第１熱交換器２１の第１ヘッダー２１３の部屋の数と、第２ヘッダー２１４の部屋の数との合計よりも小さい。そのため、第２熱交換器２２における冷媒の流れ方向の転向回数は、第１熱交換器２１における冷媒の流れ方向の転向回数よりも少ない。

複数の第１伝熱管２１２及び複数の第２伝熱管２２２の本数は同じである。複数の第１伝熱管２１２及び複数の第２伝熱管２２２は、一本あたりの流路断面積が同じである。第１ヘッダー２１３、第２ヘッダー２１４、第３ヘッダー２２３、及び、第４ヘッダー２２４は、いずれも、長さが同じである。第１ヘッダー２１３と第２ヘッダー２１４とは同じ太さの管を用いており、従って仕切り部材４、各配管との接続部分のわずかな違いなどを除けばそれらの内部空間は基本的に同じ体積である。同様に第３ヘッダー２２３及び第４ヘッダー２２４の内部空間は基本的に同じ体積である。第１ヘッダー２１３、第２ヘッダー２１４、第３ヘッダー２２３、及び第４ヘッダー２２４の内部空間も基本的に同じ体積とすると構成が単純になる。なお、第２熱交換器の第３ヘッダー２２３及び第４ヘッダー２２４の内部空間が第１ヘッダー２１３及び第２ヘッダー２１４の内部空間よりも大きくあってもよく、そのために第３ヘッダー２２３及び第４ヘッダー２２４の管径が第１ヘッダー２１３及び第２ヘッダー２１４の管径よりも大きくあってもよい。

複数の第１伝熱管２１２の長さＬ_１は、複数の第２伝熱管２２２の長さＬ_２よりも長い。第１伝熱管２１２の長さＬ_１は、第１ヘッダー２１３に接続された第１伝熱管２１２の一端から、第２ヘッダー２１４に接続された第１伝熱管２１２の他端までの長さをいう。また、第２伝熱管２２２の長さＬ_２は、第３ヘッダー２２３に接続された第２伝熱管２２２の一端から、第４ヘッダー２２４に接続された第２伝熱管２２２の他端までの長さをいう。

第１ヘッダー２１３の第１室２１３ａ～第３室２１３ｃの各々に接続される第１伝熱管２１２の本数は、第１ヘッダー２１３室の部屋（第１室２１３ａ～第３室２１３ｃ）で同一ではなく異なっている。また、第２ヘッダー２１４の第１室２１４ａ～第３室２１４ｃの各々に接続される第１伝熱管２１２の本数は、第２ヘッダー２１４の部屋（第１室２１４ａ～第３室２１４ｃ）で同一ではなく異なっている。つまり、第１ヘッダー２１３の第１室２１３ａ～第３室２１３ｃ、及び、第２ヘッダー２１４の第１室２１４ａ～第３室２１４ｃに接続される複数の第１伝熱管２１２は、その本数が調整されている。これにより、凝縮器運転時における冷媒の流れ方向の転向前後で冷媒の流路断面積が減少せず、同じまたは増加する構成になっている。

また、第３ヘッダー２２３の部屋（第１室２２３ａ及び部屋２２３ｂ）に接続される第２伝熱管２２２の平均本数は、第１ヘッダー２１３の複数の部屋（第１室２１３ａ～第３室２１３ｃ）に接続される第１伝熱管２１２の平均本数よりも多い。

なお、配管１１ｃと接続される部屋である第１ヘッダー２１３の第１室２１３ａ、配管１１ｄと接続される部屋である第４ヘッダー２２４の第２室２２４ｂ、接続配管１２と接続される部屋である第２ヘッダー２１４の第３室２１４ｃ及び第３ヘッダー２２３の第１室２２３ａ、では接続される伝熱管との間で冷媒の折り返しが生じないので、折り返しが生じる隣接する部屋と比べて部屋の長さは短くなっている。

次に、室内熱交換器１０の動作について説明する。

＜冷房運転時＞
図３は、実施の形態１に係る室内熱交換器１０を有する空気調和装置２００を示す模式図である。図３において、矢印は、冷房運転時の冷媒の流れを示している。空気調和装置２００の冷房運転において、室内熱交換器１０は、蒸発器として機能し、室外熱交換器１６は、凝縮器として機能する。

冷媒は、圧縮機１４で高温高圧ガスとなり、四方弁１５を介して室外機２０１に搭載された室外熱交換器１６に流入し、室外送風機１３ａによって送風される屋外の空気へ放熱して液相冷媒または液主体冷媒となる。そして、冷媒は、絞り装置１７にて減圧され、室内機２０２の室内熱交換器１０の第１熱交換器２１に流入し、第１熱交換器２１において室内送風機１３ｂによって送風される室内の空気から吸熱する。そして、冷媒は、室内熱交換器１０の第１熱交換器２１から室内熱交換器１０の第２熱交換器２２に流れながら低温低圧二相冷媒から低圧ガス冷媒となって室内熱交換器１０から流出し、四方弁１５を介して再び圧縮機１４に戻る。

図４は、実施の形態１に係る室内熱交換器１０の蒸発器性能と、伝熱管長さ比との関係を示す図である。図４において、縦軸は、蒸発器性能を示し、横軸は、伝熱管長さ比を示している。

伝熱管長さ比は、第１伝熱管２１２と第２伝熱管２２２とを合計した長さＬ_１＋Ｌ_２に対する第１伝熱管２１２の長さＬ_１の比である。

図４に示すように、伝熱管長さ比が大きくなると、圧力損失が低減しにくくなり蒸発器性能が向上する。また、伝熱管長さ比が小さくなると、圧力損失が低減することで蒸発器性能が低下する。

室内熱交換器１０が蒸発器として機能するとき、絞り装置１７にて減圧された冷媒は、第１熱交換器２１の第１伝熱管２１２において室内空気から吸熱し、乾き度が上昇した状態となって第２熱交換器２２の第２伝熱管２２２を流れる。

このとき、第２熱交換器２２を流れる冷媒の体積流量は、第１熱交換器２１よりも大きい。このため、第２伝熱管２２２の長さＬ_２が第１伝熱管２１２の長さＬ_１よりも長い構成、すなわち、伝熱管長さ比の小さい構成であると、第２伝熱管２２２における圧力損失が増大し、室内熱交換器１０における飽和温度が低下するため、蒸発器性能が低減する。

一方、第２伝熱管２２２の長さＬ_２を第１伝熱管２１２の長さＬ_１よりも短くした構成、すなわち、伝熱管長さ比が大きい構成であると、乾き度の高い冷媒が流通する経路が短くなる。このため、第２伝熱管２２２における圧力損失が低減され、室内熱交換器１０における飽和温度が上昇し、蒸発器を高性能化できる。

＜暖房運転時＞
図５は、実施の形態１に係る室内熱交換器１０を有する空気調和装置２００を示す模式図である。図５において、矢印は、暖房運転時の冷媒の流れを示している。

空気調和装置２００の暖房運転において、室内熱交換器１０は、凝縮器として機能し、室外熱交換器１６は、蒸発器として機能する。

冷媒は、圧縮機１４で高温高圧のガスとなり、四方弁１５を介して室内機２０２の室内熱交換器１０に流入し、室内熱交換器１０の第１熱交換器２１及び第２熱交換器２２において室内送風機１３ｂによって送風される室内の空気へ放熱して液相冷媒または液主体冷媒となって流出する。そして、冷媒は、絞り装置１７にて減圧され、室外機２０１の室外熱交換器１６において室外送風機１３ａによって送風される外気から吸熱し、低温低圧二相冷媒から低圧ガス冷媒となる。そして、冷媒は、室外熱交換器１６から流出し、四方弁１５を介して再び圧縮機１４に戻る。

図６は、実施の形態１に係る室内熱交換器１０中の冷媒量と、伝熱管長さ比との関係を示す図である。図６において、縦軸は、冷媒量を示し、横軸は、伝熱管長さ比を示している。

図６に示すように、伝熱管長さ比が小さいと、冷媒密度が増大するため、室内熱交換器１０中の冷媒量も増大する。また、伝熱管長さ比が大きくなると、冷媒密度が低減するため、室内熱交換器１０の冷媒量も低減する。

室内熱交換器１０が凝縮器として機能するとき、乾き度の高い冷媒は、第２熱交換器２２から流入し、室内空気に放熱しながら第２熱交換器２２及び第１熱交換器２１を流れる。そして、冷媒は、乾き度が低下した状態となって第１熱交換器２１から流出する。

このとき、第２熱交換器２２の第３ヘッダー２２３及び第４ヘッダー２２４の冷媒の乾き度が低いと、第３ヘッダー２２３及び第４ヘッダー２２４の平均冷媒密度が上昇する。そうすると、第３ヘッダー２２３及び第４ヘッダー２２４の冷媒量が増大するため、室内熱交換器１０中の冷媒量も増大してしまう。

一方、第１伝熱管２１２の長さＬ_１の長さを、第２伝熱管２２２の長さＬ_２よりも長い構成とすることで、第１熱交換器２１における伝熱が促進され、第２熱交換器２２の第３ヘッダー２２３及び第４ヘッダー２２４における乾き度が上昇する。これにより、室内熱交換器１０の平均冷媒密度が低減し、冷媒量が減少する。

このように、室内熱交換器１０を蒸発器として機能させる場合には、室内熱交換器１０における飽和温度が上昇し、室内熱交換器１０を凝縮器として機能させる場合には、室内熱交換器１０における平均冷媒密度が低減する。

これにより、空気調和装置２００の高性能化と省冷媒化を両立させることができる。

なお、第１ヘッダー２１３、第２ヘッダー２１４、第３ヘッダー２２３、及び第４ヘッダー２２４の内部空間を仕切る仕切り部材４の数と、仕切り部材４により仕切られた部屋の数は適宜変更することができる。また、第３ヘッダー２２３、第４ヘッダー２２４が仕切り部材４を備えず、１つの部屋のみを有する構成としてもよい。

ただし、第２熱交換器２２の第３ヘッダー２２３の部屋の数と、第４ヘッダー２２４の部屋の数との合計は、第１熱交換器２１の第１ヘッダー２１３の部屋の数と、第２ヘッダー２１４の部屋の数との合計よりも少ない。または、接続配管１２で接続された第１熱交換器２１の第１ヘッダー２１３または第２ヘッダー２１４の部屋の数のほうが、接続配管１２で接続された第２熱交換器２２の第３ヘッダー２２３の部屋の数よりも多い。これにより、第２熱交換器２２における冷媒の流れ方向の転向回数は、第１熱交換器２１における冷媒の流れ方向の転向回数よりも小さくなり、第３ヘッダー２２３及び第４ヘッダー２２４の内部の壁面と冷媒との衝突または摩擦による圧力損失が低減される。

蒸発器として運転したときに、配管１１ｃに接続されて液含有冷媒が流入する第１熱交換器２１の部屋に接続される伝熱管２１２の本数＜接続配管１２に冷媒が流出する第１熱交換器２１の部屋に接続される第１伝熱管２１２の本数≦接続配管１２から冷媒が流入する第２熱交換器２２の部屋に接続される第２伝熱管２２２の本数≦配管１１ｄに接続されて気化した冷媒が流出する第２熱交換器２２の部屋に接続される第２伝熱管２２２の本数、となっている。

また、第２伝熱管２２２は、第３ヘッダー２２３及び第４ヘッダー２２４に突き出していることにより流れの拡大または縮小が生じても、冷媒の流動抵抗による圧力損失が低減できる。

第１熱交換器２１とは異なり、第２熱交換器２２において、冷媒の経路の全体にわたり流路断面積が変動しないように構成してもよい。外部と冷媒が出入して冷媒の折り返しのない第３ヘッダー２２３の第１室２２３ａ及び第４ヘッダー２２４の第２室２２４ｂの大きさを同じとして、また、冷媒の折り返しがある第３ヘッダー２２３の第２室２２３ｂ及び第４ヘッダー２２４の第１室２２４ａの大きさを同じとしてもよい。第３ヘッダー２２３の第１室２２３ａ及び第４ヘッダー２２４の第２室２２４ｂにそれぞれ接続される第２伝熱管２２２の本数が同じであり、第３ヘッダー２２３の第２室２２３ｂ及び第４ヘッダー２２４の第１室２２４ａにそれぞれ接続される第２伝熱管２２２の本数が同じであると望ましい。つまり、第３ヘッダー２２３及び第４ヘッダー２２４のいずれかの部屋から、相対する第４ヘッダー２２４及び第３ヘッダー２２３の部屋に向けて冷媒が流れる第２伝熱管２２２の本数は同じとなる。このため、伝熱管長さの短い第２熱交換器２２は、伝熱管の全長において大きな流路断面積を維持できる。なお、第３ヘッダー２２３に接続された第２伝熱管２２２の本数を第３ヘッダー２２３の部屋の数で割ったときの商が整数にならない場合がある。このような場合、第３ヘッダー２２３の各部屋に接続する本数をその商に対して１未満の加減を行って整数として、かつ、それらの本数どうしの差が１本以下となるようにするとよい。各部屋での本数が全く同一でないが、おおよそ同じとなるので上記で述べた効果を得ることができる。例えば、第３ヘッダー２２３に接続された第２伝熱管２２２が２１本であり、第３ヘッダー２２３の部屋の数が２の場合には、各部屋に接続される本数は１０本と、１１本とになる。また、それに伴って第３ヘッダー２２３の各部屋の大きさが１０％程度変わることがあるが、そのような場合も本開示では複数の部屋が等しい大きさであり、接続される第２伝熱管２２２の本数も同じ、とする。

第３ヘッダー２２３及び第４ヘッダー２２４には、第１ヘッダー２１３を流れる冷媒よりも乾き度の高い冷媒が流通する。第２熱交換器２２を流れる冷媒の経路の全体に渡り大きな流路断面積を維持することで、室内熱交換器１０が蒸発器として運転している場合に第２熱交換器２２における圧力損失を低減できる。

第１ヘッダー２１３の部屋（第１室２１３ａ～第３室２１３ｃ）の平均サイズは、第３ヘッダー２２３の部屋（第１室２２３ａ及び第２室２２３ｂ）の平均サイズよりも小さくなるように仕切られている。つまり、室内熱交換器１０の凝縮器運転時において、冷媒の下流側に配置される第１熱交換器２１の部屋（第１室２１３ａ～第３室２１３ｃ）の平均サイズが、第２熱交換器２２の部屋（第１室２２３ａ及び第２室２２３ｂ）の平均サイズよりも小さくなるように仕切られている。これにより、室内熱交換器１０において、冷媒密度の大きい過冷却状態の冷媒が存在する領域が削減され、冷媒量が低減できる。

なお、上記では、室内熱交換器１０を第１熱交換器２１及び第２熱交換器２２から構成した例を示しているが、室内熱交換器１０に代えて、室外熱交換器１６が第１熱交換器２１及び第２熱交換器２２から構成されてもよい。

また、室内熱交換器１０を第１熱交換器２１及び第２熱交換器２２から構成し、且つ、室外熱交換器１６も第１熱交換器２１及び第２熱交換器２２から構成してもよい。

室内熱交換器１０が凝縮器運転をする際に二相冷媒が流通する配管１１ｃは、室外熱交換器１６が凝縮器運転をする際に二相冷媒が流通する配管１１ｂよりも長い。従って、凝縮器運転時における冷媒量削減の観点からは、室内熱交換器１０を第１熱交換器２１及び第２熱交換器２２より構成することで、冷媒量削減の効果が大きくなる。

以上説明した、実施の形態１に係る空気調和装置２００によれば、室内熱交換器１０を構成する第１熱交換器２１の第１伝熱管２１２の長さＬ_１が、第２熱交換器２２の第２伝熱管２２２の長さＬ_２よりも長い。そのため、室内熱交換器１０を蒸発器として機能させた場合に、第１熱交換器２１の第１伝熱管２１２の長さＬ_１よりも長さが短い第２熱交換器２２の第２伝熱管２２２を乾き度の高い冷媒が流通する。これにより、圧力損失が低減し、室内熱交換器１０が高性能化する。また、室内熱交換器１０を凝縮器として機能させた場合、第１熱交換器２１の熱交換が促進されるため、乾き度の高い冷媒の流通が促進される。これにより、第１ヘッダー２１３、第２ヘッダー２１４、第３ヘッダー２２３、及び、第４ヘッダー２２４の平均冷媒密度が低減し、省冷媒化することができる。

また、室内熱交換器１０が、凝縮器として機能した場合に乾き度の高い冷媒が流通する冷媒配管は、室外熱交換器１６を、凝縮器として機能した場合に乾き度の高い冷媒が流通する冷媒配管よりも長い。そのため、室内熱交換器１０を、第１熱交換器２１及び第２熱交換器２２により構成することで、省冷媒化の効果をより大きく得られる。

また、第１ヘッダー２１３における複数の部屋（第１室２１３ａ～第３室２１３ｃ）の数が、第３ヘッダー２２３の部屋（第１室２２３ａ、第２室２２３ｂ）の数よりも多いため、室内熱交換器１０が蒸発器として機能する場合に、第３ヘッダー２２３内での圧力損失が低減する。これにより、室内熱交換器１０の高性能化が可能となる。

また、第１ヘッダー２１３の複数の部屋２１３ａ～２１３ｃは、室内熱交換器１０が凝縮器として機能している場合に冷媒の流れ方向の下流側に位置する第１室２１３ａが、上流側に位置する第２室２１３ｂ、第３室２１３ｃよりも小さい。このため、乾き度が低く過冷却状態の冷媒が第１ヘッダー２１３に滞留することが低減される。

また、第３ヘッダー２２３の第１室２２３ａと、第２室２２３ｂとは、同じ大きさになるように仕切られている。このように等しい大きさになるように仕切られていることにより、室内熱交換器１０が蒸発器として機能する場合に、乾き度の高い冷媒が流れる流路の断面積を増大させることができるため、圧力損失が低減され、高性能化できる。

また、冷媒として、Ｒ３２冷媒またはＲ４１０Ａ冷媒に対してガス密度の小さい冷媒を用いた場合、能力当たりの冷媒流速が大きくなるため、圧力損失低減による性能改善効果が大きい。そのような冷媒として、例えば、ＨＦＯ１２３４ｙｆ、ＨＦＰ１２３４ｚｅ（Ｅ）など分子内に二重結合を有するオレフィン系冷媒、プロパン、ＤＭＥ（ジメチルエーテル）などがある。

なお、第１熱交換器２１と第２熱交換器２２とは、第１伝熱管２１２と、第２伝熱管２２２との長さの制約を担保する限り、一体で成型してもよい。

＜第１の変形例＞
図７は、実施の形態１に係る室内熱交換器１０の第１の変形例の模式図である。

図７に示すように、第１の変形例に係る室内熱交換器１０は、配管１１ｃ、１１ｄの接続位置が図２の構成と異なっている。図２では、第１熱交換器２１において配管１１ｃが第１ヘッダー２１３に接続され、接続配管１２が第２ヘッダー２１４に接続される。つまり配管１１ｃと接続配管１２とが異なるヘッダーに接続される。また、図２では、第２熱交換器２２において配管１１ｄが第４ヘッダー２２４に接続され、接続配管１２が第３ヘッダー２２３に接続される。つまり配管１１ｄと接続配管１２とが異なるヘッダーに接続される。これに対して、図７の第１の変形例では第１熱交換器２１において、配管１１ｃと接続配管１２とが同じ第１ヘッダー２１３に接続される。また、第１の変形例では第２熱交換器２２において、配管１１ｄと接続配管１２とが同じ第３ヘッダー２２３に接続される。また、図７において、第３ヘッダー２２３の内部の空間は、複数の部屋（第１室２２３ａと第２室２２３ｂ）が等しい大きさになるように仕切られている。

室内熱交換器１０において、第２ヘッダー２１４と第４ヘッダー２２４とは互いに最も遠く離れあう位置にあり、第１ヘッダー２１３と第３ヘッダー２２３とは最も近接しあう位置にある。そして、図２と同様に接続配管１２は、第１の変形例においても、近接する第１ヘッダー２１３と第３ヘッダー２２３の一方の端の部屋どうしを接続する構成としている。このように近接しあうヘッダーの水平方向の一方の端どうしの接続は、接続配管１２を短くすることに有効である。また、冷媒を流入、流出させる配管１１ｃ、１１ｄが近接する第１ヘッダー２１３と第３ヘッダー２２３の水平方向の他方の端の部屋に接続される。第２ヘッダー２１４、第４ヘッダー２２４は配管が接続されない。このため、この構成は、配管の取り回しを単純にして、室内熱交換器１０を小型にする場合に有利であり、冷媒量の減少にも有効である。

なお、配管１１ｃ、１１ｄ、接続配管１２の接続が図２と異なるため、図７の一部のヘッダーにおける部屋の数、仕切り部材４の数も図２と異なる。配管１１ｃ、接続配管１２が接続される第１ヘッダー２１３は３枚の仕切り部材４により、２１３ａ～２１３ｄまでの４つの部屋に分割される。第１ヘッダーの仕切り部材４の数、部屋の数は配管と接続されない第２ヘッダー２１４よりも多い。同様に配管１１ｄ、接続配管１２が接続される第３ヘッダー２２３は１枚の仕切り部材４により、２１３ａ、２１３ｂの２つの部屋に分割される。第４ヘッダー２２４は仕切り部材４を有さず、1つの部屋で構成される。第３ヘッダーの仕切り部材４の数、部屋の数は配管と接続されない第４ヘッダー２２４よりも多い。

第１熱交換器２１の第１伝熱管２１２が第２熱交換器２２の第２伝熱管２２２よりも長い点は図２と同様である。また、第１ヘッダー２１３の仕切り部材４の数が第３ヘッダー２２３の仕切り部材４の数よりも多く、第１ヘッダー２１３の部屋の数が第３ヘッダー２２３の部屋の数よりも多く、第１ヘッダー２１３の部屋の平均サイズが第３ヘッダー２２３の部屋の平均サイズよりも小さい点も図２と同様である。このため、第１の変形例は図２の構成と同様に省冷媒化と圧力損失の低減とを両立することができ、また、熱交換器を小型にすることができる。

＜第２の変形例＞
図８は、実施の形態１に係る室内熱交換器１０の第２の変形例の模式図である。図８に示すように、第２の変形例に係る室内熱交換器１０は、第１熱交換器２１と、第２熱交換器２２と、第３熱交換器２３とにより構成されている。

第１熱交換器２１の第１ヘッダー２１３は、複数の仕切り部材４により複数室２１３ａ～２１３ｃに仕切られており、第２ヘッダー２１４は、複数の仕切り部材４により複数室２１４ａ～２１４ｃに仕切られている。

第２熱交換器２２の第３ヘッダー２２３は、第１室２２３ａと、第２室２２３ｂとに仕切られている。

第３熱交換器２３は、一本の第３伝熱管６が複数回転向するサーペンタイン型の熱交換器である。

第３熱交換器２３の第３伝熱管６は、一端８が配管１１ｃに接続されており、他端７が第１ヘッダー２１３の第１室２１３ａに接続されている。

第３伝熱管６におけるひとつの転向位置から、次の転向位置までの長さＬ_３は、第１熱交換器２１の第１伝熱管２１２の長さＬ_１よりも短い。また、第３伝熱管６の管路の全長は、第１伝熱管２１２の長さＬ_１よりも長い。

第２の変形例における室内熱交換器１０では、室内熱交換器１０の蒸発器運転時、冷媒が配管１１ｃから第３伝熱管６の一端８に流入し、第３伝熱管６の他端７に向けて流れる。そして、冷媒は、他端７から第１ヘッダー２１３の第１室２１３ａに流入する。

冷媒は、第１ヘッダー２１３の第１室２１３ａから、第２ヘッダー２１４の第１室２１４ａ、第１ヘッダー２１３の第２室２１３ｂ、及び、第２ヘッダー２１４の第２室２１４ｂを経て、第１ヘッダー２１３の第３室２１３ｃに流入する。

そして、冷媒は、第１ヘッダー２１３の第３室２１３ｃから、第２ヘッダー２１４の第３室２１４ｃを経て、接続配管１２を通り、第３ヘッダー２２３の第１室２２３ａに流入する。そして、冷媒は、第４ヘッダー２２４を経た後、第３ヘッダー２２３の第２室２２３ｂに至り、配管１１ｄから流出する。

このとき、第３伝熱管６のひとつの転向位置から、その次の転向位置までの長さＬ_３は、第１伝熱管２１２の長さＬ_１よりも短いが、第３伝熱管６の管路の全長は、第１伝熱管２１２の長さＬ_１よりも長い。第２の変形例は、図２、図７の構成の、配管１１ｃと、配管１１ｃが接続された第１ヘッダー２１３の第１室２１３ａとの間に、第３熱交換器２３を設置した構成と考えることができる。第３熱交換器２３は第１ヘッダー２１３室の第１室２１３ａに接続される第１伝熱管２１２よりも長く、また本数が少なく、従って流路断面積が小さい。そのため、第２ヘッダー２１４に流入する冷媒密度が低減し、第１ヘッダー２１３、第２ヘッダー２１４、第３ヘッダー２２３、第４ヘッダー２２４全体の平均冷媒量を低減させることができる。

実施の形態２
図９は、実施の形態２に係る室内機２０２を示す模式図である。実施の形態２に係る室内機２０２は、実施の形態１に係る空気調和装置２００の室内機２０２の一例である。

図９に示すように、実施の形態２に係る室内機２０２は、第１熱交換器２１の第２ヘッダー２１４の高さ位置が、第２熱交換器２２の第４ヘッダー２２４の高さ位置よりも鉛直方向３１の下側となるように配置されている。また、第１熱交換器２１の第１ヘッダー２１３と、第２熱交換器２２の第３ヘッダー２２３とは、同じ高さである。第１熱交換器２１の第１伝熱管２１２、第２熱交換器２２の第２伝熱管２２２は、いずれも鉛直方向に対して斜めになっており、それぞれの上端に位置する第１ヘッダー２１３と第３ヘッダー２２３とが水平方向で近づきあって、それぞれの下端に位置する第２ヘッダー２１４と第４ヘッダー２２４とが水平方向で離れあうように配置される。

すなわち、実施の形態２に係る室内機２０２においては、第１熱交換器２１の最下部４１が、第２熱交換器２２の最下部４２に対し、鉛直方向３１の下側に位置している。

図１０は、図９の室内熱交換器１０の接続配管１２を流れる冷媒を示す模式図である。図１０は、室内熱交換器１０の凝縮器運転時の様子を示している。冷媒は液相冷媒６１と気相冷媒６２とが混在し、それらが接続配管１２中を流れる。この図の接続配管１２は第１ヘッダー２１３の上面と第３ヘッダー２２３の上面と間をＵ字形の接続配管１２が接続する構成を示している。なお、接続配管１２が第１ヘッダー２１３と第３ヘッダー２２３の水平方向の端どうしを接続する構成、すなわち、紙面奥行き方向に接続配管１２がＵ字形を描く構成としてもよい。

図１０に示すように、室内熱交換器１０の凝縮器運転時においては、第２熱交換器２２から第１熱交換器２１に、接続配管１２を介して冷媒が冷媒流れ方向３０に流れる。第１熱交換器２１を流れる冷媒は、第２熱交換器２２よりも乾き度の低い冷媒である。接続配管１２中は第１熱交換器２１を流れる冷媒と、第２熱交換器２２を流れる冷媒との間の乾き度を有する冷媒が流れる。

接続配管１２を移動する液相冷媒６１には、冷媒の流れ方向に作用する慣性力５２、及び、重力５１が作用する。各ヘッダーの内部の流路断面積は各伝熱管の流路断面積よりも大きく、流速が低下するので、慣性力５２が低下して重力５１の影響が大きくなる。

冷媒流量が大きいと、液相冷媒６１に作用する慣性力５２が重力５１より大きいため、接続配管１２の液相冷媒６１は、第２熱交換器２２から第１熱交換器２１の方向、すなわち、冷媒流れ方向３０に流れることができる。

低能力運転時には、冷媒流量の減少により、慣性力５２が低下し、重力５１の影響が大きくなる。

このとき、第１熱交換器２１の第１伝熱管２１２が、第２熱交換器２２の第２伝熱管２２２よりも短いと、第２熱交換器２２の方向に作用する重力５１の影響が増す。そうすると、接続配管１２の液相冷媒６１に作用する慣性力５２に対して、第２熱交換器２２の方向に作用する重力５１の影響が大きくなり、液相冷媒６１が冷媒流れ方向３０に流れにくくなる。その結果、特に慣性力５２が小さいヘッダー、接続配管１２に液相冷媒６１が滞留しやすくなる。これにより、第２熱交換器２２における冷媒密度が増大し、冷媒量が増加してしまう。

実施の形態２では、第１熱交換器２１の第１伝熱管２１２を、第２熱交換器２２の第２伝熱管２２２よりも長くしているため、第１熱交換器２１の方向に作用する重力５１の影響が第２熱交換器２２の方向に作用する重力５１の影響よりも大きくなる。これにより、低能力運転時に液相冷媒６１に作用する慣性力５２が低下した場合にも、冷媒を冷媒流れ方向３０に駆動できるため、低能力運転における冷媒密度増大を抑制し、省冷媒化することができる。

以上説明した、実施の形態２に係る空気調和装置２００は、室内熱交換器１０において、第１熱交換器２１の最下部４１が、第２熱交換器２２の最下部４２に対し、鉛直方向３１の下側に位置するように配置されている。これにより、室内熱交換器１０を凝縮器として機能させた場合に、第１熱交換器２１に流れる液相冷媒６１が冷媒流れ方向３０に流れにくくなることによる第２熱交換器２２の冷媒密度増大が低減され、省冷媒化できる。

また、第２伝熱管２２２が第１伝熱管２１２よりも短くしたので、同じ長さとした場合に比べて、第２熱交換器２２の熱交換量が小さくなっている。このため、相対的に第２熱交換器２２の乾き度が高くなり、ヘッダー、接続配管１２に液相冷媒６１が滞留する場合も、その量が少なくなる。一方、第１熱交換器２１は乾き度が低くなり、第１ヘッダー２１３、第２ヘッダー２１４は一部に乾き度が少し減少する箇所もあるが、もともと凝縮器として機能させる際には冷媒を過冷却の状態とすることが一般的であり、液相冷媒６１のみが流れる箇所では冷媒量は変化しない。その結果、実施の形態２の構成の熱交換器では総合的に液相冷媒６１の量が減少する。

実施の形態３
実施の形態３は、実施の形態１の空気調和装置２００において、室内機２０２における室内熱交換器１０と室内送風機１３ｂとの関係について言及したものであり、室内送風機１３ｂとして、横断流送風機など水平方向に回転軸が延びた送風機を採用している。空気調和装置２００及び室内熱交換器１０の構成は実施の形態１と同様であるため、説明を省略し、同様あるいは相当部分には同じ符号を付している。

図１１は、実施の形態３に係る室内機２０２の斜視図である。図１１に示すように、室内機２０２には、室内送風機１３ｂとして、低圧及び高風量で動作するクロスフローファンなどの横断流送風機が搭載されている。室内送風機１３ｂは、回転軸１８の周方向に気流を発生させる。

室内熱交換器１０は、第１伝熱管２１２及び第２伝熱管２２２が、室内送風機１３ｂの回転軸１８を中心とする円の接線方向である回転軸１８の周方向に配置され、室内送風機１３ｂの回転軸１８の周方向に冷媒が流れる。

第１熱交換器２１は、第１ヘッダー２１３及び第２ヘッダー２１４の延伸方向が、室内送風機１３ｂの回転軸１８の軸方向と平行になるように配置されている。また、第２熱交換器２２は、第３ヘッダー２２３及び第４ヘッダー２２４の延伸方向が、室内送風機１３ｂの回転軸１８の軸方向と平行に配置されている。

図１２は、図１１の室内機２０２のＡ－Ａ断面における模式図である。図１２に示すように、第１熱交換器２１と、第２熱交換器２２とは、室内送風機１３ｂの回転軸１８の周方向の異なる位置に配置されている。つまり、第１ヘッダー２１３、第２ヘッダー２１４、第３ヘッダー２２３、及び、第４ヘッダー２２４は、回転軸１８の放射方向において重なりあっていない。第１熱交換器２１と、第２熱交換器２２とは、室内送風機１３ｂに流入する気流に対し並列に配置されている。

このように第１熱交換器２１と、第２熱交換器２２とを気流に対し並列に配置することで、気流の静圧が小さくなり、風量が向上する。これにより、伝熱性能が改善し室内熱交換器１０の凝縮器運転時に形成される冷媒過冷却域が低減され、冷媒密度が低減して省冷媒化できる。

図１３は、比較例に係る室内機２０２のＡ－Ａ断面における模式図である。図１３に示すように、比較例に係る室内機２０２は、第１熱交換器２１と、第２熱交換器２２とが、室内送風機１３ｂの回転軸１８に対し、周方向の同じ位置に配置されている。すなわち、第１熱交換器２１と、第２熱交換器２２とは、室内送風機１３ｂの気流に対し、直列に配置されている。

比較例に係る室内機２０２のように第１熱交換器２１と第２熱交換器２２とが配置されていると、室内熱交換器１０を流れる気流が阻害されやすい。これは、第１熱交換器２１の第１伝熱管２１２と、第２熱交換器２２の第２伝熱管２２２との長さの違いにより、第１ヘッダー２１３と、第２ヘッダー２１４と、第３ヘッダー２２３と第４ヘッダー２２４との高さ位置が異なるからである。

実施の形態３に係る室内機２０２のように、第１熱交換器２１と第２熱交換器２２とが気流に対し並列に配置されることで、気流の静圧が小さくなり風量が向上し、伝熱性能が改善される。これにより、室内熱交換器１０を凝縮器として運転した場合に形成される冷媒過冷却域を低減し、冷媒密度を低減して省冷媒化ができる。

図１４は、実施の形態３に係る室内機２０２の室内送風機１３ｂと、風速の関係を説明する模式図である。図１４において、第２ヘッダー２１４の一端の角部Ｃを位置０％とし、角部Ｃから回転軸方向３３に沿って移動した場合の第２ヘッダー２１４の他端の角部Ｄを位置１００％とする。また、図１４において、角部Ｃから、回転軸１８の周方向３４に第１伝熱管２１２及び第２伝熱管２２２に沿って移動した場合の第４ヘッダー２２４の一端の角部Ｅを位置１００％とする。

図１５は、図１４における室内送風機１３ｂの回転軸方向３３の位置と、風速との関係、及び、室内送風機１３ｂの回転軸１８の周方向３４の位置と、風速との関係を示す図である。図１５において、実線は、室内送風機１３ｂの回転軸方向３３の位置と、風速との関係を示し、破線は、室内送風機１３ｂの回転軸１８の周方向３４の位置と、風速との関係を示している。

図１４及び１５に示すように、室内送風機１３ｂの上流に第１熱交換器２１と第２熱交換器２２を備える構成であると、第１熱交換器２１を通過した低温な空気と、第２熱交換器２２を通過した高温の空気とが、室内送風機１３ｂにより混合される。

このため、凝縮器運転時において、一定以上の空気温度を吹きだすのに必要な冷媒飽和温度が小さくなる。これにより、ユーザに提供される空気温度当たりの性能が向上する。

室内送風機１３ｂの回転軸１８に対して平行な方向に冷媒流れを設ける構成であると、室内送風機１３ｂの回転軸１８の周方向の風速の偏差が大きく異なる。そのため、伝熱管どうしの熱交換能力が大きくばらつき、凝縮器運転において冷媒の過冷却度が大きくなる領域が発生し、省冷媒効果が低減される。

これに対し、実施の形態３では、第１伝熱管２１２及び第２伝熱管２２２が室内送風機１３ｂの回転軸１８の周方向であり、回転軸１８を中心とする円の接線方向に配置されている。このため、回転軸方向３３の風速偏差が小さい、室内送風機１３ｂの回転軸１８の周方向に冷媒が流れる構成となり、第１伝熱管２１２及び第２伝熱管２２２の熱交換能力のばらつきが小さくなる。これにより、凝縮運転時において過冷却度の差が低減し省冷媒化できるとともに、凝縮器運転時及び蒸発器運転時の熱負荷不均等が低減され高性能化が可能となり、省冷媒化と高性能化を両立できる。

以上説明した、実施の形態３に係る空気調和装置２００は、室内送風機１３ｂとして横断流送風機を採用し、第１熱交換器２１と第２熱交換器２２とが、室内送風機１３ｂの回転軸１８に対し、周方向に並列に配置されている。これにより、気流の静圧が小さくなり風量が向上するため、第１熱交換器２１及び第２熱交換器２２の伝熱が改善され、凝縮器運転時の過冷却域が低減される。

また、図１６は本実施の形態３における室内熱交換器１０の冷媒流路構成を示す模式図である。図１７は冷媒流路構成に対する省冷媒と熱交換性能の改善効果を示す特性図である。図１６のように、室内熱交換器１０では第１ヘッダー２１３と第２ヘッダー２１４との間をつなぐ第１伝熱管２１２、また第３ヘッダー２２３と第４ヘッダー２２４との間をつなぐ第２伝熱管２２２により、対向する２つのヘッダー間を白抜き矢印で示すように蛇行して冷媒が流れる。図１６の例では、冷媒は第１熱交換器２１の配管１１ｃから、第１ヘッダー２１３の第１室２１３ａ、２本の第１伝熱管２１２、第２ヘッダー２１４の第１室２１４ａ、３本の第１伝熱管２１２、第１ヘッダー２１３の第２室２１３ｂ、３本の第１伝熱管２１２、第２ヘッダー２１４の第２屋２１４ｂ、３本の第１伝熱管２１２、第１ヘッダー２１３の第３室２１３ｃ、５本の第１伝熱管２１２、第２ヘッダー２１４の第３室２１４ｃ、５本の第１伝熱管２１２、第１ヘッダー２１３の第４室２１３ｄ、を経て接続配管１２から第２熱交換器２２に流れる。第１ヘッダー２１３と第２ヘッダー２１４とをつなぐトータルの第１伝熱管２１２の本数は２１本である。対向するヘッダーの各部屋間をつなぐ第１伝熱管２１２は、白抜き矢印で示すように向きを変えて流れる６つの群に分かれる。このように複数の第１伝熱管２１２は、その一方の端が接続される第１ヘッダー２１３の部屋と他方の端が接続される第２ヘッダー２１４の部屋とが同じ場合に同じ群に含まれて、異なる場合に異なる群に含まれるように群に分けられる。また、このように伝熱管の冷媒が流れる向きがヘッダーの部屋で折り返されることを転向と呼び、１つの熱交換器で転向する回数を転向回数と呼ぶ。図１６では、配管１１ｃから接続配管１２までの間の各群に分かれた第１伝熱管２１２の本数をそれぞれｎ_１，１、ｎ_１，２、ｎ_１，３、ｎ_１，４、ｎ_１，５、ｎ_１，６と示した。それぞれの群の第１伝熱管２１２では冷媒は転向せずに同じ方向に流れる。また、冷媒は隣り合う群どうしの第１伝熱管２１２ではでは逆方向に流れる。転向によって流れ方向が反対となる群の数は転向回数に１を加えた数となる。

ここで、群ごとの第１伝熱管２１２の本数の２乗の値を全群に対して総和して全群の第１伝熱管２１２の本数で除した値を第１熱交換器２１の平均分岐数Ｎ１とする。これを数式で示せばＮ１＝Σ（ｎ_１，ｋ×ｎ_１，ｋ）／Σｎ_１，ｋである。図１６の例では、第１熱交換器２１については、トータル２１本の第１伝熱管２１２に対して転向回数は５、群の数は６、各群の本数の２乗の総和は８１、平均分岐数Ｎ１は約３．９である。

同様に、冷媒は第２熱交換器２２では、接続配管１２から、第３ヘッダー２２３の第１室２２３ａ、１０本の第２伝熱管２２２、第４ヘッダー２２４の第１室２２４ａ、１１本の第２伝熱管２２２、第３ヘッダー２２３の第２室２２３ｂ、を経て配管１１ｄから流れ出る。第１ヘッダー２１３と第２ヘッダー２１４とをつなぐトータルの第２伝熱管２２２の本数は第１熱交換器２１と同様に２１本である。対向するヘッダーの各部屋間をつなぐ第２伝熱管２２２は、白抜き矢印で示すように向きを変えて流れる２つの群に分かれる。複数の第２伝熱管２２２は、その一方の端が接続される第３ヘッダー２２３の部屋と他方の端が接続される第４ヘッダー２２４の部屋とが同じ場合に同じ群に含まれて、異なる場合に異なる群に含まれるように群に分けられる。図１６では群に分かれた第２伝熱管２２２の本数をそれぞれｎ_２，１、ｎ_２，２、と示した。それらの群ごとの第２伝熱管２２２の本数の２乗の総和を全群の本数で割った値を第２熱交換器２２の平均分岐数Ｎ２とする。これを数式で示せばＮ２＝Σ（ｎ_２，ｋ×ｎ_２，ｋ）／Σｎ_２，ｋである。図１６の例では、第２熱交換器２２については、トータル２１本の第２伝熱管２２２に対し、転向回数は１、群の数は２である。各群の本数の２乗の総和は２２１であり、平均分岐数Ｎ２は約１０．５である。

次に、第１熱交換器２１の第１伝熱管長さＬ１及び第２熱交換器２２の第２伝熱管長さＬ２が冷媒を削減できる効果と、熱交換器としての性能に及ぼす影響について検討した。第１伝熱管長さＬ１及び第２伝熱管長さＬ２が等しい場合に対する凝縮器５０％負荷運転の熱交換器省冷媒効果をΔＭｇとする。また、蒸発器５０％負荷運転の熱交換器性能をＧａεとする。そして、ΔＭｇとＧａεとの積を性能指数ＦＭとする。性能指数ＦＭの大きい熱交換器が、省冷媒効果と性能指数との観点で優れたものとなる。

図１７は実施の形態３に係る熱交換器２の冷媒流路構成に対する性能指数ＦＭを示す特性図である。図１７の縦軸は性能指数ＦＭを示す。試験では室内送風機１３ｂの回転軸周りに第１熱交換器２１と第２熱交換器２２とを配置した構成とし、冷媒としてＲ３２を用いた。図１７は平均分岐数Ｎ１に対する第１伝熱管長さＬ１の比Ｌ１／Ｎ１、平均分岐数Ｎ２に対する第２伝熱管長さＬ２の比Ｌ２／Ｎ２として、性能指数ＦＭがこれらの比（Ｌ１／Ｎ１）÷（Ｌ２／Ｎ２）、つまり（Ｌ１／Ｎ１）×（Ｎ２／Ｌ２）、ただし、Ｌ１＞Ｌ２、に対してどのように変化するかを示している。図のように（Ｌ１／Ｎ１）×（Ｎ２／Ｌ２）が２～３の間で性能指数ＦＭが最大値を有することが分かった。なお、図１７では性能指数ＦＭの最大値を基準の１００％として示している。第１熱交換器２１と第２熱交換器２２の伝熱管の本数と長さが同一の構成では（Ｌ１／Ｎ１）×（Ｎ２／Ｌ２）＝１であるが、その場合に比べて平均分岐数と長さとを調整することで１．５倍以上の性能指数ＦＭが得られることを示している。また、（Ｌ１／Ｎ１）×（Ｎ２／Ｌ２）が１．３～５．２の範囲でも最大値の８０％以上の性能が得られ性能指数ＦＭの向上が大きいことが分かった。（Ｌ１／Ｎ１）×（Ｎ２／Ｌ２）を１．４～４．５とするとさらに良く、最大値の９０％以上の性能が得られる。Ｌ２／Ｎ２に対してＬ１／Ｎ１を大きくしていく、つまりＬ１を長く、またはＮ１を小さくすると省冷媒効果は向上するが、あまり大きくすると熱交換性能が低下する。また、第１熱交換器２１と第２熱交換器２２とが同じ構成に近づいて（Ｌ１／Ｎ１）×（Ｎ２／Ｌ２）が１に近づくと省冷媒効果が低下する、と考えられる。

なお、冷媒種が変わると運転冷媒圧Ｐと潜熱変化量ΔＨに依存して、性能指数ＦＭはＮ１及びＮ２から受ける影響により多少変化するが、Ｎ１とＮ２との比が同じであればその影響は小さい。たとえば、冷媒種をＲ３２からＲ４１０Ａ、また、それらよりもガス密度の小さい冷媒であるオレフィン系冷媒、プロパン、ジメチルエーテル、などに変えても、性能指数ＦＭがピークとなるＮ１に対するＮ２の相対変化は８％以下と小さいことが確認できた。そのため、上記の冷媒Ｒ３２で効果が見られた（Ｌ１／Ｎ１）×（Ｎ２／Ｌ２）の範囲は冷媒種が変わった場合であっても、同様に性能指数ＦＭ向上の効果が得られると期待できる。

また、第１熱交換器２１を通過した空気の温度と、第２熱交換器２２を通過した空気の温度とが異なっていても、室内送風機１３ｂにより空気が混合されることで、室内に提供される空気温度あたりの性能が向上する。

実施の形態４
実施の形態４は、実施の形態１の空気調和装置２００において、室内機２０２における室内熱交換器１０と室内送風機１３ｂとの関係について言及したものであり、室内送風機１３ｂとして、軸流送風機を採用している。空気調和装置２００及び室内熱交換器１０の構成は実施の形態１と同様であるため、説明を省略し、同様あるいは相当部分には同じ符号を付している。

図１８は、実施の形態３に係る室内機２０２の斜視図である。図１８に示すように、室内機２０２には、室内送風機１３ｂとして、低圧及び高風量で動作するプロペラファンなどの軸流送風機が搭載されている。室内送風機１３ｂにより、回転軸１８の方向に、吸込口３５から吹出口３６に向けて気流が発生する。

室内熱交換器１０は、第１熱交換器２１の第１ヘッダー２１３及び第２ヘッダー２１４の延伸方向が、室内送風機１３ｂの回転軸１８と直交する方向と平行になるように配置されている。また、第２熱交換器２２は、第３ヘッダー２２３及び第４ヘッダー２２４の延伸方向が、室内送風機１３ｂの回転軸１８と直交する方向と平行になるように配置されている。つまり、第１ヘッダー２１３と、第２ヘッダー２１４と、第３ヘッダー２２３と、第４ヘッダー２２４との延伸方向が、室内送風機１３ｂの回転軸１８を中心とする円の接線方向に延びている。そして、第１熱交換器２１と、第２熱交換器２２とは、回転軸１８との軸方向から見たときに、回転軸１８の周りで相互に重なり合わない位置に配置されている。第１熱交換器２１が回転軸１８の周りに位置する角度範囲と、第２熱交換器２２が回転軸１８の周りに位置する角度範囲とが異なっている。

図１９は、図１８の室内機２０２のＢ－Ｂ断面における模式図である。図１９において、直線Ｆは、第１熱交換器２１の第２ヘッダー２１４と、第２熱交換器２２の第４ヘッダー２２４と、を結ぶ直線である。最下部Ｇは、第１熱交換器２１及び第２熱交換器２２の鉛直方向３１の高さ位置を示している。また、図１９においては、直線Ｆを高さ位置１００％とし、最下部Ｇを高さ位置０％とする。

図１９に示すように、第１熱交換器２１と、第２熱交換器２２とは、室内送風機１３ｂの回転軸１８を通り、延伸方向に垂直な断面において、直線Ｆと回転軸１８との交点４５を中心に、周方向の異なる位置に配置されている。

このように、第１熱交換器２１と、第２熱交換器２２とが、気流に対し並列に配置されることで、気流に対し直列に配置する場合と比較して、気流の静圧が小さくなり、風量が向上し、且つ、伝熱が改善される。これにより、室内熱交換器１０の凝縮器運転時に冷媒過冷却域が低減し、冷媒密度が低減して省冷媒化できる。

図２０は、図１９の室内機２０２に流れる気流の風速分布を示す模式図である。図２０においては、縦軸は室内機２０２における最下部Ｇから直線Ｆまでの鉛直方向３１の高さ位置を示し、横軸は風速を示している。

図２０に示すように、室内送風機１３ｂが軸流送風機であると、室内送風機１３ｂと室内熱交換器１０との距離に起因して、鉛直方向３１の風速の偏差が大きくなる。

室内熱交換器１０においては、第１ヘッダー２１３、第２ヘッダー２１４、第３ヘッダー２２３、及び、第４ヘッダー２２４の延伸方向が回転軸１８を中心とする円の接線方向に沿うように設けられている。そして、第１熱交換器２１の第１伝熱管２１２、及び、第２熱交換器２２の第２伝熱管２２２は、一端が直線Ｆの高さに位置し、他端が最下部Ｇの高さに位置している。

そのため、第１伝熱管２１２どうしで第１伝熱管２１２周りの気流の風量の差が生じず、第２伝熱管２２２どうしでも第２伝熱管２２２周りの気流の風量の差が生じない。このため、第１伝熱管２１２どうし、及び、第２伝熱管２２２どうしで熱交換量の差が低減され、凝縮器運転における過冷却域低減と、凝縮器運転または蒸発器運転における性能改善が可能となり、省冷媒化と高性能化を両立することができる。

なお、上記において、気流が吸込口３５から吹出口３６に向けて流れる例を説明しているが、吸込口３５から吹出口３６までの流れが逆になっていても効果に影響はない。

以上説明した、実施の形態４に係る空気調和装置２００は、室内送風機１３ｂとして軸流送風機を採用し、第１熱交換器２１と第２熱交換器２２とが気流に対して並列に配置されている。このため気流の静圧が小さくなり、風量が向上することで伝熱が改善され、凝縮器運転時の過冷却域が低減される。また第１伝熱管２１２どうし及び第２伝熱管２２２どうしで熱交換能力のばらつきが小さくなり、凝縮器運転時の省冷媒化と、蒸発器運転時の性能改善が可能となる。

実施の形態５
実施の形態５は、実施の形態１の空気調和装置２００において、室内機２０２における室内熱交換器１０と室内送風機１３ｂとの関係について言及したものであり、室内送風機１３ｂとして、スクロールケーシング５を備えた遠心送風機を採用している。空気調和装置２００及び室内熱交換器１０の構成は実施の形態１と同様であるため、説明を省略し、同様あるいは相当部分には同じ符号を付している。

図２１は、実施の形態５に係る室内機２０２の断面の概略を示す模式図である。図２１に示すように、室内機２０２には、室内送風機１３ｂとして、多翼送風機などの遠心送風機と、遠心送風機を収容するスクロールケーシング５（以下、ケーシングと説明する）とにより構成された室内送風機１３ｂが搭載されている。このような遠心送風機としてシロッコファン等がある。典型的な遠心送風機は複数の翼が円筒状に配置された構造である。ケーシング５は遠心送風機の回転軸のまわりの回転角度において、ケーシング５と翼との距離が最も接近する回転角度位置があり、その位置から翼の回転方向に翼からの距離が徐々に長くなる。ケーシング５において、翼との距離が最も接近する位置を巻き始め位置１９とする。すなわち、スクロールケーシング５の回転軸方向から見た外形は巻き始め位置１９において、内部の翼の回転外周から最も近い位置にあり、翼の回転方向に進むにつれて徐々に翼の回転外周から遠くなっていく形状である。室内送風機１３ｂは回転軸の方向から風を吸入し、ケーシング５は巻き始め位置１９から翼の回転方向に１周する手前で翼の回転の接線方向に風を吹き出す吹出口を有している。なお、以下でケーシング５を翼の回転方向に見ることを巻き方向３２に見る、として説明する。吹出口から巻き方向３２のすぐとなりに巻き始め位置１９がある。このため、巻き始め位置１９は回転軸方向にみると鋭角にくびれた形状であり、舌部とも呼ばれる。図２１において、位置Ｈは、第１熱交換器２１がケーシング５に最も近接する位置である。位置Ｉは、第２熱交換器２２がケーシング５に最も近接する位置である。図２２は実施の形態５に係る室内機２０２のＡ-Ａ断面の概略を示す断面模式図である。

室内熱交換器１０は、第１熱交換器２１の第１ヘッダー２１３及び第２ヘッダー２１４の延伸方向が、室内送風機１３ｂの回転軸１８の軸方向と平行に配置されている。第２熱交換器２２は、第３ヘッダー２２３及び第４ヘッダー２２４の延伸方向が、室内送風機１３ｂの回転軸１８の軸方向と平行に配置されている。第１伝熱管２１２及び第２伝熱管２２２は、室内送風機１３ｂの回転軸と直行する方向に延びる。

第２熱交換器２２は、ケーシング５の巻き方向３２に見た場合、ケーシング５の巻き始め位置１９から位置Ｉまでの距離が、ケーシング５の巻き始め位置１９から位置Ｈまでの距離よりも近い。つまり、ケーシング５の巻き始め位置１９に近い位置に第２熱交換器２２が配置され、ケーシング５の巻き方向３２に見てケーシング５の巻き始め位置１９から遠い位置に第１熱交換器２１が配置されている。

ケーシング５を有する室内送風機１３ｂでは、ケーシング５の巻き始め位置１９近くで気流が比較的小さく、遠くなるほど大きい。室内熱交換器１０の凝縮器運転時においては、第１熱交換器２１に流れる風量が大きくなるため、第１熱交換器２１の伝熱が促進され、第１熱交換器２１の冷媒過冷却域が小さくなる。これにより、冷媒密度が低減されて省冷媒化することができる。

室内熱交換器１０の蒸発器運転時には、第２熱交換器２２の冷媒圧力が低圧側となるため、空気温度との冷媒温度差により結露水が発生し、第２熱交換器２２を通過する気流が大きいと、結露水が第２フィン２２１の表面から室内空間へ吹出される。第２熱交換器２２を、ケーシング５の巻き始め位置１９に近い、気流の上流側に配置することで第２フィン２２１の表面から結露水を吹出す慣性力が低減される。これにより、室内熱交換器１０の品質を低下させることなく高風量化することが可能になり空気調和装置２００を高性能化できる。

以上説明した、実施の形態５に係る空気調和装置２００は、第２熱交換器２２を、ケーシング５の巻き始め位置１９からの距離が、ケーシング５の巻き始め位置１９から第１熱交換器２１までの距離よりも近くなるように配置している。このため、凝縮器運転時には、第１熱交換器２１の風量が大きくなることで過冷却域が小さくなり冷媒密度が低減して、省冷媒化が可能となる。また、蒸発器運転時には、第２熱交換器２２が気流の上流側に配置されているため、結露水を室内空間に吹き出す気流の慣性力が低減され、室内熱交換器１０の品質を低下させることなく高風量化することができる。

また、図２２に示すように、送風機のケーシング５の回転軸１８の方向の長さは第１熱交換器２１の回転軸１８の方向の長さよりも短い。ケーシング５には回転軸１８方向に空気を吸気する吸気口５ａが形成されている。そして、凝縮器として動作する際に最も下流となる第２熱交換器２２の第１室２１３ａは、少なくとも一部、望ましくはすべての領域がケーシング５に対して回転軸１８の方向に外れた位置にある。第１室２１３ａが、送風機の回転軸１８の回転周方向でケーシング５を設けられない位置にあるため、第１室２１３ａに接続された第１伝熱管２１２及び第１フィン２１１を通過する風量が、回転軸１８方向にケーシング５と重なる領域に比べて風量が多くなる。このため、実施の形態５の熱交換器では液冷媒の伝熱を促進し省冷媒化と高性能化の両立が可能となる。また室内送風機１３ｂは多翼送風機などの遠心送風機と、遠心送風機を収容するスクロールケーシングと一部に横断流送風機を設ける構成であっても同様の効果を得ることができる。

また、第１熱交換器２１と、第２熱交換器２２とは、遠心送風機１３ｂの回転軸１８の軸方向から見たときに、回転軸１８の周りで相互に重なり合わない位置に配置されている。第１熱交換器２１が回転軸１８の周りに位置する角度範囲と、第２熱交換器２２が回転軸１８の周りに位置する角度範囲とが異なっている。従って、実施の形態４で述べたように、第１熱交換器２１と、第２熱交換器２２とが、気流に対し並列に配置されることで、気流に対し直列に配置する場合と比較して、気流の静圧が小さくなり、風量が向上し、且つ、伝熱が改善される。これにより、室内熱交換器１０の凝縮器運転時に冷媒過冷却域が低減し、冷媒密度が低減して省冷媒化できる。

また、第１熱交換器２１と第２熱交換器２２とが気流に対して並列に配置されるため、気流の静圧が小さくなり、風量が向上することで伝熱が改善され、凝縮器運転時の過冷却域が低減される。

本開示は、凝縮器としても、蒸発器としても機能する熱交換器を備えた空気調和装置に利用することができる。

４ 仕切り部材、５ ケーシング、６ 第３伝熱管、７ 他端、８ 一端、１０ 室内熱交換器、１１ａ 配管、１１ｂ 配管、１１ｃ 配管、１１ｄ 配管、１２ 接続配管、１３ａ 室外送風機、１３ｂ 室内送風機、１４ 圧縮機、１５ 四方弁、１６ 室外熱交換器、１７ 絞り装置（減圧装置）、１８ 回転軸、１９ ケーシング巻き始め位置、２０ 羽根車、２１ 第１熱交換器、２２ 第２熱交換器、２３ 第３熱交換器、３０ 冷媒流れ方向、３１ 鉛直方向、３２ ケーシング巻き方向、３３ 回転軸方向、３５ 吸込口、３６ 吹出口、４１ 最下部、４２ 最下部、４５ 交点、５１ 重力、５２ 慣性力、６１ 液相冷媒、６２ 気相冷媒、７１ 扁平間断面、２００ 空気調和装置、２０１ 室外機、２０２ 室内機、２１１ 第１フィン、２１２ 第１伝熱管、２１３ 第１ヘッダー、２１３ａ 部屋、２１３ｂ 部屋、２１３ｃ 部屋、２１３ｄ 部屋、２１４ 第２ヘッダー、２１４ａ 部屋、２１４ｂ 部屋、２１４ｃ 部屋、２２１ 第２フィン、２２２ 第２伝熱管、２２３ 第３ヘッダー、２２３ａ 部屋、２２３ｂ 部屋、２２４ 第４ヘッダー、Ｃ 角部、Ｄ 角部、Ｅ 角部、Ｆ 直線、Ｇ 最下部。

Claims (14)

1. 圧縮機と凝縮器と減圧装置と蒸発器とが配管により接続されて冷媒が循環し、冷媒の流れる向きを切り替えることで、機能が前記蒸発器と前記凝縮器とに切り替わる熱交換器と、空気が前記熱交換器に送られるように気流を発生する送風機と、を有する空気調和装置において、
   前記熱交換器が、
   複数の第１伝熱管と、水平方向に延びて内部の空間が第１室と第２室とを含む複数の部屋に仕切られて前記複数の第１伝熱管の一方の端が接続された第１ヘッダーと、水平方向に延びて前記複数の第１伝熱管の他方の端が接続された第２ヘッダーと、を有する第１熱交換器と、
   複数の第２伝熱管と、水平方向に延びて前記複数の第２伝熱管の一方の端が接続された第３ヘッダーと、水平方向に延びて前記複数の第２伝熱管の他方の端が接続された第４ヘッダーと、を有する第２熱交換器と、
   前記第１熱交換器の前記第１ヘッダー及び前記第２ヘッダーのいずれかと、前記第２熱交換器の前記第３ヘッダーと、を接続する接続配管と、
   を備え、
   前記熱交換器を前記蒸発器として機能させる運転において、前記配管から蒸発させるべき冷媒が前記第１ヘッダーの前記第１室に流入したのち、前記第１室から前記第２ヘッダーへと流れ、前記第２ヘッダーから前記第１ヘッダーの前記第２室へと流れるように前記複数の第１伝熱管が接続され、前記第１熱交換器を経た冷媒が前記接続配管を介して前記第２熱交換器の前記第３ヘッダーに流入したのち、前記第３ヘッダーから前記第４ヘッダーへと流れるように前記複数の第２伝熱管が接続され、さらに、前記第２熱交換器を経た冷媒が前記圧縮機に吸入されるように前記配管が接続され、
   前記熱交換器を前記凝縮器として機能させる運転において、凝縮させるべき冷媒が前記配管から前記第２熱交換器を経たのち、前記接続配管を介して前記第１熱交換器の前記第１ヘッダーの前記複数の部屋のいずれか、または前記第２ヘッダーに流入し、前記第１熱交換器を経た冷媒が前記第１ヘッダーの前記第１室から流出するように前記配管が接続され、
   前記複数の第１伝熱管の長さが前記複数の第２伝熱管の長さよりも長いことを特徴とする空気調和装置。
2. 前記第２ヘッダー及び前記第３ヘッダーは内部の空間が複数の部屋に仕切られ、前記接続配管は前記第１ヘッダーの複数の部屋のいずれか、または前記第２ヘッダーの複数の部屋のいずれかと、前記第３ヘッダーの複数の部屋のいずれかと、を接続する、請求項１に記載の空気調和装置。
3. 前記接続配管に接続された前記第１ヘッダーまたは前記第２ヘッダーの内部の部屋の数は前記接続配管に接続された前記第３ヘッダーの内部の部屋の数よりも多い、請求項２に記載の空気調和装置。
4. 前記第１ヘッダーの前記第１室は前記第２室よりも小さい、請求項１から３のいずれか一項に記載の空気調和装置。
5. 前記第３ヘッダーの内部の空間は、前記複数の部屋が等しい大きさになるように仕切られている、請求項１から４のいずれか一項に記載の空気調和装置。
6. 前記第１熱交換器の最下部は、前記第２熱交換器の最下部よりも、鉛直方向の下側に位置している、請求項１から５のいずれか一項に記載の空気調和装置。
7. 前記第１ヘッダーの前記第１室は前記第１ヘッダーの水平方向の一方の端の部屋であり、
   前記接続配管は、水平方向の他方の端にある前記第１ヘッダーの複数の部屋のいずれか、または水平方向の他方の端にある前記第２ヘッダーの複数の部屋のいずれかと前記第３ヘッダーとを接続する、請求項１から６のいずれか一項に記載の空気調和装置。
8. 前記複数の第１伝熱管を、その一方の端が接続される前記第１ヘッダーの部屋と他方の端が接続される前記第２ヘッダーの部屋とが同じ場合に同じ群に含まれて、異なる場合に異なる群に含まれるように群に分けたときに、群ごとの前記第１伝熱管の本数の２乗の値を全群で総和して、その総和した値を全群の前記第１伝熱管の本数で除した値を前記第１熱交換器の平均分岐数Ｎ１とし、
   前記複数の第２伝熱管を、その一方の端が接続される前記第３ヘッダーの部屋と他方の端が接続される前記第４ヘッダーの部屋とが同じ場合に同じ群に含まれて、異なる場合に異なる群に含まれるように群に分けたときに、群ごとの前記第２伝熱管の本数の２乗の値を全群で総和して、その総和した値を全群の前記第２伝熱管の本数で除した値を前記第２熱交換器の平均分岐数Ｎ２とし、
   前記第１伝熱管の長さをＬ１、前記第２伝熱管の長さをＬ２、としたとき、
   （Ｌ１／Ｎ１）×（Ｎ２／Ｌ２）が１．３～５．２の範囲である、請求項１から７のいずれか一項に記載の空気調和装置。
9. 前記送風機は羽根が回転軸の周りで回転する送風機であって、前記第１熱交換器と前記第２熱交換器とは前記回転軸の軸方向に見たときに、前記回転軸の周りで重なり合わない位置に配置されている、請求項１から８のいずれか一項に記載の空気調和装置。
10. 前記送風機は、軸流送風機であって、
    前記第１ヘッダーと、前記第２ヘッダーと、前記第３ヘッダーと、前記第４ヘッダーとの延伸方向が、前記送風機の回転軸を中心とする円の接線方向に延びており、
    前記回転軸と直交する面において平面視したときに、前記第１熱交換器と、前記第２熱交換器とが、重なり合わない位置にある、請求項１から９のいずれか一項に記載の空気調和装置。
11. 前記送風機は、スクロールケーシングを備えた遠心送風機であって、
    前記第１伝熱管及び前記第２伝熱管が、前記送風機の回転軸と直行する方向に延び、
    前記第１ヘッダーと、前記第２ヘッダーと、前記第３ヘッダーと、前記第４ヘッダーとの延伸方向が、前記回転軸の軸方向と平行する方向に延びており、
    前記回転軸と直交する面において、前記スクロールケーシングの巻き方向に見て、前記第２熱交換器が前記第１熱交換器よりも前記スクロールケーシングの巻き始め側にある、請求項１から９のいずれか一項に記載の空気調和装置。
12. 前記第１熱交換器及び前記第２熱交換器は、室内機に搭載されている、請求項１から１１のいずれか一項に記載の空気調和装置。
13. 前記冷媒は、オレフィン系冷媒、プロパン、または、ジメチルエーテルであって、Ｒ３２冷媒、または、Ｒ４１０Ａ冷媒に対してガス密度の小さい冷媒である、請求項１から１２のいずれか一項に記載の空気調和装置。
14. 少なくとも１つの前記圧縮機と、利用側熱交換器と、絞り装置と、熱源側熱交換器とで構成され、
    前記利用側熱交換器、または、前記熱源側熱交換器の少なくともいずれか一方が、
    前記第１熱交換器及び前記第２熱交換器から構成されている、請求項１から１３のいずれか一項に記載の空気調和装置。

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