JP7512840B2 - 空気調和機の室外機 - Google Patents

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Description

本発明は、2つの熱交換器を上下に積み重ねて連結してなる熱交換器ユニットを備えた空気調和機の室外機に関する。
特許文献1には、側面に吸込口を設けるとともに上面にファンを備える吹出口を設けた筐体を有し、筐体の内部には、吸込口に沿って配置される上熱交換器と下熱交換器を上下2段縦積みで筐体の底板上に設置し、図6に示すような上下2段に縦積みされた上熱交換器と下熱交換器は、それぞれ、間隔を設けて配列され上下方向に伸びる複数のフィンと、フィンを貫通して内部を冷媒が流れる複数の冷媒配管を備えている空気調和機の室外機が示されている。
特許文献1に示された室外機は、ファンが回転すると、室外機の吸込口から流入した外気は、上下2段に縦積みされた上熱交換器と下熱交換器を通過した後、吹出口から室外機の外へ流出する。上熱交換器と下熱交換器を通過する外気は、その際にフィンを介して各熱交換器の冷媒配管を流れる冷媒と熱交換する。
図7は、縦積みされた上熱交換器と下熱交換器を模式的に表した図である。なお、図7では、上熱交換器の下面と下熱交換器の上面とが接触している箇所を境界面としている。図7に示すように、上熱交換器と下熱交換器とは上下2段縦積みされるため、通常は、上熱交換器の上下方向に伸びるフィンの下側端面と、下熱交換器の上下方向に伸びるフィンの上側端面とが接触するように配置される。図7の(a)は、上熱交換器の上下方向に伸びるフィンと下熱交換器の上下方向に伸びるフィンとが横方向にズレることなく揃って、上熱交換器のフィンの下側端面と下熱交換器のフィンの上側端面とが接続している場合を示す。
暖房運転の場合、室外機の熱交換器は蒸発器として機能するため、上熱交換器及び下熱交換器のフィンそれぞれに凝縮水が発生するが、図7の(a)に示すように、上熱交換器のフィンと下熱交換器のフィンとが境界面において連続するように位置している場合は、上熱交換器で発生した凝縮水はフィン間を伝わって、下熱交換器のフィン間へと流れ落ちていく。
特開2009-85440号公報
熱交換器と下熱交換器を上下2段縦積みする際に、必ずしも、図7の(a)に示すように、上熱交換器の上下方向に伸びるフィンと下熱交換器の上下方向に伸びるフィンとが境界面において連続するように位置しているとは限らない。フィンは厚さ0.1mm程度の薄い板厚であるため、図7の(b)に示すように、上熱交換器と下熱交換器との境界面の一部で上熱交換器の上下方向に伸びるフィンとフィンとの間に下熱交換器の上下方向に伸びるフィンの端面が配置されるように、上熱交換器と下熱交換器とが上下2段に縦積みされてしまう場合がある。
その場合、上熱交換器で発生した凝縮水は、下熱交換器の各フィンの上端部によってその流れが阻害されるため、上熱交換器のフィン表面において凝縮水に作用する表面張力が同じ凝縮水に作用する重力に勝って境界面より上方つまりは上熱交換器の下端部に凝縮水が留まることがある。そして、上熱交換器の下端部に凝縮水が留まると、上熱交換器の下端部に配置される冷媒配管が水で覆われて外気が当該冷媒配管に直接触れないため、上熱交換器の下方に配置されている冷媒配管を流れる冷媒と外気との熱交換が阻害されて、上側熱交換器での熱交換量が減少しひいては熱交換器全体として熱交換量が減少するという問題があった。
上記課題に鑑み、本発明の目的は、2つの熱交換器を上下に積み重ねて連結してなる熱交換器ユニットを備えた空気調和機の室外機において、上熱交換器と下熱交換器との境界面の上方に留まる凝縮水による熱交換の影響を抑制する空気調和機の室外機を提供するものである。
本発明の一態様は、側面に設けられた吸込口と、上面にファンを備える吹出口と、を有する筐体と、筐体の内部に設けられ、吸込口から吸い込んだ外気と冷媒とを熱交換をする室外熱交換器と、とを備え、室外熱交換器は、上側に配置される第1熱交換器と下側に配置される第2熱交換器とが縦積みされ、第1熱交換器は、間隔を設けて横方向に配列され上下方向に伸びる複数の第1フィンと、内部に冷媒が流れると共に複数の第1フィンを貫通して縦方向に配列される複数の第1直管部を有する第1伝熱管を備え、第2熱交換器は、間隔を設けて横方向に配列され上下方向に伸びる複数の第2フィンと、内部に冷媒が流れると共に複数の第2フィンを貫通して縦方向に配列される複数の第2直管部を有する第2伝熱管を備えた、空気調和機の室外機において、第1伝熱管よりも下であって第2伝熱管よりも上に配置される第3伝熱管を備え、第3伝熱管は、内部に冷媒が流れると共に複数の第1フィンを貫通して配列される第3上直管部と、内部に冷媒が流れると共に複数の第2フィンを貫通して縦方向に配列される第3下直管部と、第1熱交換器と第2熱交換器との境界面を跨いで第3上直管部と第3下直管部とを接続する第3接続管部と、を有して蛇行状に形成される空気調和機の室外機である。
本発明によれば、上側に配置される第1熱交換器と下側に配置される第2熱交換器との接合部に留まってしまう凝縮水による熱交換の影響を抑制することができる空気調和機の室外機を提供できる。
本発明の室外機の斜視図である。 本発明の実施形態に係る上下2段縦積みした室外熱交換器の斜視図である。 本発明の実施形態に係る空気調和機の冷媒回路図である。 本発明の実施形態に係る上下2段縦積みした室外熱交換器を正面方向から見た概略図である。 本発明の実施形態に係る上下2段縦積みした室外熱交換器を端面方向から見た概略図である。 従来の上下2段縦積みした室外熱交換器の斜視図である。 従来の上下2段縦積みした室外熱交換器の概略図であり、(a)は、上下のフィンが揃った場合の配置であり、(b)は、上下のフィンがズレた場合の配置である。
以下に、本発明に係る空気調和機の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施形態によりこの発明が限定されるものではない。
図1は本発明の実施形態を示す空気調和機1の室外機2の斜視図であり、図2は、本発明の実施形態を示す空気調和機1の室外機2の内部に設けられた室外熱交換器9の斜視図である。室外機2は、上面板12、側面板13、底面板14を備えた直方体状の筐体11を有している。筐体11の三方の側面には吸込口16が設けられ、上面にはファンとしてのプロペラファン18を備える吹出口17が設けられている。筐体15の内部には、吸込口16から吸い込んだ外気と冷媒とを熱交換をする室外熱交換器9、室外熱交換器9へ冷媒を分流させる後述する分流器61、室外熱交換器9からの冷媒を合流させる後述する合流器71、後述する圧縮機4、室外機側膨張弁7、四方弁5が配置されている。
図2に示すように、室外熱交換器9は上側に配置される第1熱交換器20と下側に配置される第2熱交換器30とで構成されて、第1熱交換器20と第2熱交換器30は上下2段に縦積みされている。具体的には、第2熱交換器30の上端部に第1熱交換器20の下端面が接触するように、第2熱交換器30の上に第1熱交換器20が積み重ねられ、各熱交換器の両方の側端部がそれぞれ図示しない1枚の固定金具で連結される。なお、以降の説明では、第2熱交換器30の上端部と第1熱交換器20の下端面とが接触する箇所を境界面60とする。
図2乃至図5に示すように、第1熱交換器20は、複数の第1フィン21と、複数の第1伝熱管22と、後述する第3伝熱管40の一部と、後述する第4伝熱管50の一部を備えている。複数の第1フィン21は、熱伝導率の高いアルミ製の薄板(例えば、厚さは0.1mm)であり、間隔を設けて横方向に配列される。複数の第1伝熱管22、第3伝熱管40の一部、第4伝熱管50の一部は、それぞれ内部を冷媒が流れると共に複数の第1フィン21を貫通して縦方向に配列される。なお、図2でおよび図3では、第3伝熱管40の一部、および、第4伝熱管50の一部の描画を省略している。
第2熱交換器30は、複数の第2フィン31と、複数の第2伝熱管32と、後述する第3伝熱管40の残部と、後述する第4伝熱管50の残部を備えている。複数の第2フィン31は、熱伝導率の高いアルミ製の薄板(例えば、厚さは0.1mm)であり、間隔を設けて横方向に配列される。複数の第2伝熱管32、第3伝熱管40の残部、第4伝熱管50の残部は、それぞれ内部を冷媒が流れると共に複数の第2フィン31を貫通して縦方向に配列される。なお、図2では、複数の第2伝熱管32、第3伝熱管40の残部、および、第4伝熱管50の残部の描画を省略している。また、図3では、第3伝熱管40の残部、および、第4伝熱管50の残部の描画を省略している。
図3を参照して、室外機2を含む空気調和機1の冷媒回路について説明する。本実施形態における空気調和機1は、屋外に設置される室外機2と、屋内に設置される室内機3と、室外機2と室内機3とを冷媒配管で接続する冷媒回路10とを有している。室外機2は、圧縮機4と、四方弁5と、室外機側膨張弁7と、室外熱交換器9と、分流器61と、合流器71と、図3では図示を省略しているプロペラファン18とを備えている。室内機3は、室内熱交換器8と室内機側膨張弁6と、図示しない室内ファンとを備えている。室外機側膨張弁7は、暖房運転時において室内熱交換器8を通過した冷媒を減圧させ、室内機側膨張弁6は、冷房運転時において室外熱交換器9を通過した冷媒を減圧させる。
尚、図3において示す矢印は、暖房運転時において、冷媒回路を流れる冷媒の向きを示し、冷房運転時の冷媒の流れの向きは省略するが暖房運転時とは逆向きの流れになる。また、四方弁5の実線は暖房運転時の場合を示し、破線は冷房運転時の場合を示す。また、本実施例では室内機3が1台の室外機2に接続されているが、室内機3は複数台接続されていてもよい。
暖房運転時において、分流器61は暖房時における冷媒流れ方向において室外熱交換器9の上流側に配置され、合流器71は暖房時における冷媒流れ方向において室外熱交換器9の下流側に配置される。分流器61は、複数の第1伝熱管22に冷媒を分配する第1分流器62と、複数の第2伝熱管32に冷媒を分配する第2分流器63とを有し、合流器71は、複数の第1伝熱管22から流れてきた冷媒を合流させる第1合流器72と、複数の第2伝熱管32から流れてきた冷媒を合流させる第2合流器73とを有する。尚、冷房運転時には、分流器61と合流器71とは暖房運転時とは逆の働きをし、第1分流器62と第2分流器63は合流器として機能し、第1合流器72と第2合流器73は分流器として機能する。
次に、図4、図5を参照して、室外熱交換器9、分流器61、合流器71の構造について説明する。図4は、本発明の実施形態に係る上下2段に縦積みした室外熱交換器9を正面方向から見た概略図であり、図5は、本発明の実施形態に係る上下2段に縦積みした室外熱交換器9を各分流器や各合流器が配置される側の端面方向から見た概略図である。尚、図4において、左右方向を横方向、上下方向を縦方向、図4の紙面に垂直な方向を厚み方向とし、図5において、左右方向を厚み方向、上下方向を縦方向、図5の紙面に垂直な方向を横方向として説明する。
図4および図5に示すように、上段に配置された第1熱交換器20の上部側寄りには、内部を冷媒が流れると共に複数の第1フィン21を貫通して縦方向に配列される複数本の第1伝熱管22を備えている。なお、図4には2本の第1伝熱管22しか描かれていないが、第1伝熱管22は上下方向に渡って第1熱交換器20で必要とされる熱交換量に応じた本数が設けられる。なお、図3と図4および図5では、分流器61(第1分流器62と第2分流器63)の形状が異なっているが、図4および図5では、それぞれ図をわかりやすくするために、分流器61の形状と図3とは変えて描画している。
第1伝熱管22は、複数の第1フィン21を貫通する直線状の6本の第1直管部23a~23fと、5本の第1曲管部24a~24eとを有する。第1直管部23aの一端は第1分流器62に接続され、第1直管部23aの他端と第1直管部23bの一端とが第1曲管部24aで接続される。第1直管部23bの他端と第1直管部23cの一端とが第1曲管部24bで接続される。第1直管部23cの他端と第1直管部23dの一端とが第1曲管部24cで接続される。第1直管部23dの他端と第1直管部23eの一端とが第1曲管部24dで接続される。第1直管部23eの他端と第1直管部23fの一端とが第1曲管部24eで接続される。そして、第1直管部23fの他端は、第1合流部72に接続される。
図5に示すように、6本の第1直管部23a~23fは、第1直管部23aと第1直管部23bとが縦方向に並べて配置され、第1直管部23cと第1直管部23dとが縦方向に並べて配置され、第1直管部23eと第1直管部23fとが縦方向に並べて配置される。そして、図5に白抜き矢印で示す空気の流れ方向において下流側から上流側に向かって、第1直管部23aおよび第1直管部23b、第1直管部23cおよび第1直管部23d、第1直管部23eおよび第1直管部23fの順で配置される。
尚、本明細書では、第1直管部23と記載した場合は第1直管部23a~23fを表し、第1曲管部24と記載した場合は第1曲管部24a~24eを表す場合がある。また、本実施形態では、第1伝熱管22は、第1直管部23と第1曲管部24とが接続されて蛇行状に形成されているが、第1曲管部24を有さずに各第1直管部23の一端が第1分流器62に接続されるとともに各第1直管部23の他端が第1合流部72に接続されてもよい。
暖房運転時において、室外機側膨張弁7から流れてきた冷媒は、第1分流器62によって複数の第1伝熱管22に分流し、分流した冷媒は蛇行状の複数の第1伝熱管22を流れる過程で第1フィン21を介して空気と熱交換し、空気との熱交換で吸熱した冷媒は、第1合流器72で合流し、四方弁5側へと流れていく。具体的には、第1分流器62から流れ出た冷媒は、まず、最初に、第1伝熱管22の最下段にある第1直管部23aを流れ、その後、U字状の第1曲管部24a~24eと第1直管部23b~23eを介して、第1直管部23fを流れてから第1合流器72に流れ込む。尚、冷房運転時においては、逆の流れとなり、四方弁5から流れてきた冷媒は、第1合流器72によって複数の第1伝熱管22に分流し、分流した冷媒は蛇行状の複数の第1伝熱管22を流れる過程で第1フィン21を介して空気と熱交換し、空気との熱交換で放熱した冷媒は、第1分流器62で合流し、室外機側膨張弁7側へと流れていく。
図4および図5に示すように、下段に配置された第2熱交換器30の下部側寄りには、内部を冷媒が流れると共に複数の第2フィン31を貫通して縦方向に配列される複数本の第2伝熱管32を備えている。なお、図4には2本の第2伝熱管32しか描かれていないが、第2伝熱管32は上下方向に渡って第2熱交換器30で必要とされる熱交換量に応じた本数が設けられる。
第2伝熱管32は、複数の第2フィン31を貫通する直線状の6本の第2直管部33a~33fと、5本の第2曲管部34a~34eとを有する。第2直管部33aの一端は第2分流器63に接続され、第2直管部33aの他端と第2直管部33bの一端とが第2曲管部34aで接続される。第2直管部33bの他端と第2直管部33cの一端とが第2曲管部34bで接続される。第2直管部33cの他端と第2直管部33dの一端とが第2曲管部34cで接続される。第2直管部33dの他端と第2直管部33eの一端とが第2曲管部34dで接続される。第2直管部33eの他端と第2直管部33fの一端とが第2曲管部34eで接続される。そして、第2直管部33fの他端は、第2合流部73に接続される。
図5に示すように、6本の第2直管部33a~33fは、第2直管部33aと第2直管部33bとが縦方向に並べて配置され、第2直管部33cと第2直管部33dとが縦方向に並べて配置され、第2直管部33eと第2直管部33fとが縦方向に並べて配置される。そして、図5に白抜き矢印で示す空気の流れ方向において下流側から上流側に向かって、第2直管部33aおよび第2直管部33b、第2直管部33cおよび第2直管部33d、第2直管部33eおよび第2直管部33fの順で配置される。
尚、本明細書では、第2直管部33と記載した場合は、第2直管部33a~33fを表す場合がある。また、本実施形態では、第2伝熱管32は、第2直管部33と第2曲管部34とが接続されて蛇行状に形成されているが、第2曲管部34を有さずに各第2直管部33の一端が第2分流器63に接続されるとともに各第2直管部33の他端が第2合流部73に接続されてもよい。
暖房運転時において、室外機側膨張弁7から流れてきた冷媒は、第2分流器63によって複数の第2伝熱管32に分流し、分流した冷媒は蛇行状の複数の第2伝熱管32を流れる過程で第2フィン31を介して空気と熱交換し、空気との熱交換で吸熱した冷媒は、第2合流器73で合流し、四方弁5側へと流れていく。具体的には、第2分流器63から流れ出た冷媒は、まず、最初に、第2伝熱管32の最下段にある第2直管部33aを流れ、その後、U字状の第2曲管部34a~34eと第2直管部33b~33eを介して、第2直管部33fを流れてから第2合流器73に流れ込む。尚、冷房運転時においては、逆の流れとなり、四方弁5から流れてきた冷媒は、第2合流器73によって複数の第2伝熱管32に分流し、分流した冷媒は蛇行状の複数の第2伝熱管32を流れる過程で第2フィン31を介して空気と熱交換し、空気との熱交換で放熱した冷媒は、第2分流器63で合流し、室外機側膨張弁7側へと流れていく。
図4および図5に示すように、最も下に位置する第1伝熱管22より下側であって最も上に位置する2伝熱管32よりも上側には、第3伝熱管40および第4伝熱管50が配置されている。第3伝熱管40は第4伝熱管50の上方に配置される。そして、第3伝熱管40は、第3副伝熱管40Aと第3副伝熱管40Aの上側に配置される第3副伝熱管40Bとで形成され、第4伝熱管50は、第4副伝熱管50Aと第4副伝熱管50Aの下側に配置される第4副伝熱管50Bとで形成される。
以下、第3副伝熱管40A、第3副伝熱管40B、第4副伝熱管50A、第4副伝熱管50Bの順に詳細に説明する。
第3副伝熱管40Aは、複数の第1フィン21を貫通する直線状の4本の第3上直管部41Aa~41Adと、複数の第2フィン31を貫通する直線状の2本の第3下直管部42Aa、42Abと、3本の第3上曲管部43Aa~43Acと、1本の第3下曲管部44Aと、1本の第3接続管部45Aとを有する。
第3上直管部41Aaの一端は第1分流器62に接続され、第3上直管部41Aaの他端と第3上直管部41Abの一端とが第3上曲管部43Aaで接続される。第3上直管部41Abの他端と第3上直管部41Acの一端とが第3上曲管部43Abで接続される。第3上直管部41Acの他端と第3上直管部41Adの一端とが第3上曲管部43Acで接続される。第3上直管部41Adの他端と第3下直管部42Aaの一端とが第3接続管部45Aで接続される。第3下直管部42Aaの他端と第3下直管部42Abの一端とが第3下曲管部44Aで接続される。そして、第3下直管部42Abの他端は、第2合流部73に接続される。
図5に示すように、4本の第3上直管部41Aa~41Adは、第3上直管部41Aaと第3上直管部41Abとが縦方向に並べて配置され、第3上直管部41Acと第3上直管部41Adとが縦方向に並べて配置される。また、第3下直管部42Aaと第3下直管部42Abとが縦方向に並べて配置される。そして、図5に白抜き矢印で示す空気の流れ方向において下流側から上流側に向かって、第3上直管部41Aaおよび第3上直管部41Ab、第3上直管部41Acと第3上直管部41Ad、第3下直管部42Aaおよび第3下直管部42Abの順で配置される。
上記のように、第3副伝熱管40Aは、4本の第3上直管部41Aa~41Adと2本の第3下直管部42Aa、42Abとが、3本の第3上曲管部43Aa~43Acと1本の第3下曲管部44Aと1本の第3接続管部45Aとで接続されて、蛇行状に形成されている。そして、第3副伝熱管40Aは、一部である4本の第3上直管部41Aa~41Adが第1熱交換器20に配置、つまり、境界面60の上方に配置され、残部である2本の第3下直管部42Aa、42Abが第2熱交換器30に配置、つまり、境界面60の下方に配置されている。すなわち、第3副伝熱管40Aは、境界面60を跨ぐように配置されている。
尚、本明細書では、第3上直管部41Aと記載した場合は、第3上直管部41Aa~41Adを表す場合があり、第3下直管部42Aと記載した場合は、第3下直管部42Aa、42Abを表す場合がある。同様に、第3上曲管部43Aと記載した場合は、第3上曲管部43Aa~43Acを表す場合がある。
第3副伝熱管40Bは、複数の第1フィン21を貫通する4本の直線状の第3上直管部41Ba~41Bdと、複数の第2フィン31を貫通する直線状の2本の第3下直管部42Ba、42Bbと、3本の第3上曲管部43Ba~43Bcと、1本の第3下曲管部44Bと、1本の第3接続管部45Bとを有する。
第3上直管部41Baの一端は第1分流器62に接続され、第3上直管部41Baの他端と第3上直管部41Bbの一端とが第3上曲管部43Baで接続される。第3上直管部41Bbの他端と第3上直管部41Bcの一端とが第3上曲管部43Bbで接続される。第3上直管部41Bcの他端と第3上直管部41Bdの一端とが第3上曲管部43Bcで接続される。第3上直管部41Bdの他端と第3下直管部42Baの一端とが第3接続管部45Bで接続される。第3下直管部42Baの他端と第3下直管部42Bbの一端とが第3下曲管部44Bで接続される。そして、第3下直管部42Bbの他端は、第2合流部73に接続される。
図5に示すように、4本の第3上直管部41Ba~41Bdは、第3上直管部41Baと第3上直管部41Bbとが縦方向に並べて配置され、第3上直管部41Bcと第3上直管部41Bdとが縦方向に並べて配置される。また、第3下直管部42Baと第3下直管部42Bbとが縦方向に並べて配置される。そして、図5に白抜き矢印で示す空気の流れ方向において下流側から上流側に向かって、第3上直管部41Baおよび第3上直管部41Bb、第3上直管部41Bcと第3上直管部41Bd、第3下直管部42Baおよび第3下直管部42Bbの順で配置される。
上記のように、第3副伝熱管40Bは、4本の第3上直管部41Ba~41Bdと2本の第3下直管部42Ba、42Bbとが、3本の第3上曲管部43Ba~43Bcと1本の第3下曲管部44Bと1本の第3接続管部45Bとで接続されて、蛇行状に形成されている。そして、第3副伝熱管40Bは、一部である4本の第3上直管部41Ba~41Bdが第1熱交換器20に配置、つまり、境界面60の上方に配置され、残部である2本の第3下直管部42Ba、42Bbが第2熱交換器30に配置、つまり、境界面60の下方に配置されている。すなわち、第3副伝熱管40Bは、境界面60を跨ぐように配置されている。
尚、本明細書では、第3上直管部41Bと記載した場合は、第3上直管部41Ba~41Bdを表す場合があり、第3下直管部42Bと記載した場合は、第3下直管部42Ba、42Bbを表す場合がある。同様に、第3上曲管部43Bと記載した場合は、第3上曲管部43Ba~43Bcを表す場合がある。
以上に説明したように、第3伝熱管40は、この第3伝熱管40を形成する直管部の一部(4本の第3上直管部41)が第1熱交換器20に配置、つまり、境界面60の上方に配置され、第3伝熱管40を形成する直管部の残部(2本の第3下直管部42)が第2熱交換器30に配置、つまり、境界面60の下方に配置される。
暖房運転時において、室外機側膨張弁7から流れてきた冷媒は、第1分流器62によって第3副伝熱管40A、40Bに分流し、分流した冷媒は蛇行状の第3副伝熱管40A、40Bを流れる過程で第1フィン21および第2フィン31を介して空気と熱交換し、空気との熱交換で吸熱した冷媒は、第2合流器73で合流し、四方弁5側へと流れていく。
具体的には、第3副伝熱管40Aにおいては、第1分流器62から流れ出た冷媒は、まず、最初に、境界面60より上に配置された第3上直管部41Aaを流れ、その後、U字状の第3上曲管部43Aa~43Acと第3上直管部41Ab~41Adを介した後、第3接続管部45Aを流れて第2熱交換器30側に移り、第3下直管部42Aaと第3下曲管部44Aを介して、第3下直管部42Abを流れてから第2合流器73に流れ込む。
また、第3副伝熱管40Bにおいては、第1分流器62から流れ出た冷媒は、まず、最初に、第3上直管部41Baを流れ、その後、U字状の第3上曲管部43Ba~43Bcと第3上直管部41Bb~41Bdを介した後、第3接続管部45Bを流れて第2熱交換器30側に移り、第3下直管部42Baと第3下曲管部44Bを介して、第3下直管部42Bbを流れてから第2合流器73に流れ込む。
尚、冷房運転時においては、上記とは逆の冷媒の流れとなり、四方弁5から流れてきた冷媒は、第2合流器73によって第3副伝熱管40A、40Bに分流し、分流した冷媒は蛇行状の複数の第3副伝熱管40A、40Bを流れる過程で第1フィン21及び第2フィン31を介して空気と熱交換し、空気との熱交換で放熱した冷媒は、第1分流器62で合流し、室外機側膨張弁7側へと流れていく。
第4副伝熱管50Aは、複数の第2フィン31を貫通する直線状の4本の第4下直管部52Aa~52Adと、複数の第1フィン21を貫通する直線状の2本の第4上直管部51Aa、51Abと、3本の第4下曲管部54Aa~54Acと、1本の第4上曲管部53Aと、1本の第4接続管部55Aとを有する。
第4下直管部52Aaの一端は第2分流器63に接続され、第4下直管部52Aaの他端と第4下直管部52Abの一端とが第4下曲管部54Aaで接続される。第4下直管部52Abの他端と第4下直管部52Acの一端とが第4下曲管部54Abで接続される。第4下直管部52Acの他端と第4下直管部52Adの一端とが第4下曲管部54Acで接続される。第4下直管部52Adの他端と第4上直管部51Aaの一端とが第4接続管部55Aで接続される。第4上直管部51Aaの他端と第4上直管部51Abの一端とが第4上曲管部53Aで接続される。そして、第4上直管部51Abの他端は、第1合流部72に接続される。
図5に示すように、4本の第4下直管部52Aa~52Adは、第4下直管部52Aaと第4下直管部52Abとが縦方向に並べて配置され、第4下直管部52Acと第4下直管部52Adとが縦方向に並べて配置される。また、第4上直管部51Aaと第4上直管部51Abとが縦方向に並べて配置される。そして、図5に白抜き矢印で示す空気の流れ方向において下流側から上流側に向かって、第4下直管部52Aaおよび第4下直管部52Ab、第4下直管部52Acおよび第4下直管部52Ad、第4上直管部51Aaおよび第4上直管部51Abの順で配置される。
上記のように、第4副伝熱管50Aは、4本の第4下直管部52Aa~52Adと2本の第4上直管部51Aa、51Abとが、3本の第4下曲管部54Aa~54Acと1本の第4上曲管部53Aと1本の第4接続管部55Aとで接続されて、蛇行状に形成されている。そして、第4副伝熱管50Aは、一部である4本の第4下直管部52Aa~52Adが第2熱交換器30に配置、つまり、境界面60の下方に配置され、残部である2本の第4上直管部51Aa、51Abが第1熱交換器20に配置、つまり、境界面60の上方に配置されている。すなわち、第4副伝熱管50Aは、境界面60を跨ぐように配置されている。
尚、本明細書では、第4下直管部52Aと記載した場合は、第4下直管部52Aa~52Adを表す場合があり、第4上直管部51Aと記載した場合は、第4上直管部51Aa、51Abを表す場合がある。同様に、第4下曲管部54Aと記載した場合は、第4下曲管部54Aa~54Acを表す場合がある。
第4副伝熱管50Bは、複数の第2フィン31を貫通する直線状の4本の第4下直管部52Ba~52Bdと、複数の第1フィン21を貫通する直線状の2本の第4上直管部51Ba、51Bbと、3本の第4下曲管部54Ba~54Bcと、1本の第4上曲管部53Bと、1本の第4接続管部55Bとを有する。
第4下直管部52Baの一端は第2分流器63に接続され、第4下直管部52Baの他端と第4下直管部52Bbの一端とが第4下曲管部54Baで接続される。第4下直管部52Bbの他端と第4下直管部52Bcの一端とが第4下曲管部54Bbで接続される。第4下直管部52Bcの他端と第4下直管部52Bdの一端とが第4下曲管部54Bcで接続される。第4下直管部52Bdの他端と第4上直管部51Baの一端とが第4接続管部55Bで接続される。第4上直管部51Baの他端と第4上直管部51Bbの一端とが第4上曲管部53Bで接続される。そして、第4上直管部51Bbの他端は、第1合流部72に接続される。
図5に示すように、4本の第4下直管部52Ba~52Bdは、第4下直管部52Baと第4下直管部52Bbとが縦方向に並べて配置され、第4下直管部52Bcと第4下直管部52Bdとが縦方向に並べて配置される。また、第4上直管部51Baと第4上直管部51Bbとが縦方向に並べて配置される。そして、図5に白抜き矢印で示す空気の流れ方向において下流側から上流側に向かって、第4下直管部52Baおよび第4下直管部52Bb、第4下直管部52Bcおよび第4下直管部52Bd、第4上直管部51Baおよび第4上直管部51Bbの順で配置される。
上記のように、第4副伝熱管50Bは、4本の第4下直管部52Ba~52Bdと2本の第4上直管部51Ba、51Bbとが、3本の第4下曲管部54Ba~54Bcと1本の第4上曲管部53Bと1本の第4接続管部55Bとで接続されて、蛇行状に形成されている。そして、第4副伝熱管50Bは、一部である4本の第4下直管部52Ba~52Bdが第2熱交換器30に配置、つまり、境界面60の下方に配置され、残部である2本の第4上直管部51Ba、51Bbが第1熱交換器20に配置、つまり、境界面60の上方に配置されている。すなわち、第4副伝熱管50Bは、境界面60を跨ぐように配置されている。
尚、本明細書では、第4下直管部52Bと記載した場合は、第4下直管部52Ba~52Bdを表す場合があり、第4上直管部51Bと記載した場合は、第4上直管部51Ba、51Bbを表す場合がある。同様に、第4下曲管部54Bと記載した場合は、第4下曲管部54Ba~54Bcを表す場合がある。
以上に説明したように、第4伝熱管50は、この第4伝熱管50を形成する直管部の一部(4本の第4下直管部52)が第2熱交換器30に配置、つまり、境界面60の下方に配置され、第4伝熱管50を形成する直管部の残部(2本の第4上直管部51)が第1熱交換器20に配置、つまり、境界面60の上方に配置される。
暖房運転時において、室外機側膨張弁7から流れてきた冷媒は、第2分流器63によって第4副伝熱管50A、50Bに分流し、分流した冷媒は蛇行状の第4副伝熱管50A、50Bを流れる過程で第1フィン21、第2フィン31を介して空気と熱交換し、空気との熱交換で吸熱した冷媒は、第1合流器72で合流し、四方弁5側へと流れていく。
具体的には、第4副伝熱管50Aにおいては、第2分流器63から流れ出た冷媒は、まず、最初に、境界面60の直下に配置された第4下直管部52Aaを流れ、その後、U字状の第4上曲管部54Aa~54Acと第4下直管部52Ab~52Adを介した後、第4接続管部55Aを流れて第1熱交換器20側に移り、第4上直管部51Aaと第4上曲管部53Aを介して、第4上直管部51Abを流れてから第1合流器72に流れ込む。
また、第4副伝熱管50Bにおいては、第2分流器63から流れ出た冷媒は、まず、最初に、第4下直管部52Baを流れ、その後、U字状の第4下曲管部54Ba~53Bcと第4下直管部52Bb~52Bdを介した後、第4接続管部55Bを流れて第1熱交換器20側に移り、第4上直管部51Baと第4上曲管部53Bを介して、第4上直管部51Bbを流れてから第1合流器72に流れ込む。
尚、冷房運転時においては、逆の流れとなり、四方弁5から流れてきた冷媒は、第1合流器72によって第4副伝熱管50A、50Bに分流し、分流した冷媒は蛇行状の複数の第4副伝熱管50A、50Bを流れる過程で第1フィン21及び第2フィン31を介して空気と熱交換し、空気との熱交換で放熱した冷媒は、第2分流器63で合流し、室外機側膨張弁7側へと流れていく。
以上に説明した室外熱交換器9は、暖房運転時は蒸発器として機能するため、第1熱交換器20と第2熱交換器30の各々で凝縮水が生成される。このとき、図7(b)に示すように、第1熱交換器20の第1フィン21と第2熱交換器30の第2フィン31とが境界面60において連続するように位置していなければ、第1熱交換器20で発生した凝縮水は、境界面60の下側に配置されている第2熱交換器30の第2フィン31の上端部によって、その流れが阻害されるため、第1熱交換器20の第1フィン21の表面において凝縮水に作用する表面張力が同じ凝縮水に作用する重力に勝って第1熱交換器20の下端部、すなわち、境界面60の上側に留まることがある。
上記のように第1熱交換器20の下端部に凝縮水が留まっていると、境界面60の上側において境界面60の近傍に配置されている第3副伝熱管40Aや第3副伝熱管40Bでは、第1熱交換器20の下端部に溜まった凝縮水によって第3副伝熱管40Aの第3上直管部41Aや第3副伝熱管40Bの第3上直管部41Bが全て覆われ、これら各上直管部を流れる冷媒と外気との熱交換が阻害されて第1熱交換器20での熱交換量が減少し、ひいては室外熱交換器9全体として熱交換量が減少する。
そこで、本実施形態では、第1熱交換器20の第3副伝熱管40Aおよび第3副伝熱管40Bでは、前述したように各々を構成する6本の直管部のうち4本を第1熱交換器20に、つまり、境界面60より上方に配置し、残りの2本の直管部を第2熱交換器30に、つまり、境界面60より下方に配置している。このように、第3副伝熱管40Aおよび第3副伝熱管40Bを、それぞれ境界面60を跨ぐように配置することで、第1熱交換器20の下端部に溜まった凝縮水の影響を受けない直管部を設けることとなるため、第1伝熱管22のように、全ての直管部が境界面60の上方にあるような場合と比べて凝縮水の影響を受けにくい冷媒流路ができるので、第1熱交換器20での熱交換量が減少することを抑制でき、ひいては室外熱交換器9全体として熱交換量が減少することを抑制できる。
また、本実施形態では、第3副伝熱管40Aの第3上直管部41Aの本数と、第4副伝熱管50Aの第4下直管部52Aの本数は同じ4本であり、第3副伝熱管40Aの第3下直管部42Aの本数と第4副伝熱管50Aの第4上直管部51Aの本数は同じ2本である。そのため、第3副伝熱管40Aを構成する第3上直管部41Aと第3下直管部42Aの合計の本数は6本であり、第4副伝熱管50Aを構成する第4上直管部51Aと第4下直管部52Aの合計の本数は6本である。また、境界面60の上側に配置される第3副伝熱管40Aの第3上直管部41Aと第4副伝熱管50Aの第4上直管部51Aの合計の本数も6本であり、境界面60の下側に配置される第3副伝熱管40Aの第3下直管部42Aと第4副伝熱管50Aの第4下直管部52Aの合計の本数も6本である。
従来の室外熱交換器では、境界面60の上側に配置される伝熱管は6本の直管部と5本の曲管部とで構成され、境界面60の下側に配置される伝熱管も6本の直管部と5本の曲管部とで構成されている。すなわち、従来の室外熱交換器は全ての伝熱管が本実施形態の第1伝熱管22や第2伝熱管32となっている。
つまり、本実施形態の第3副伝熱管40A及び第4副伝熱管50Aの直管部の本数を、従来技術における伝熱管の直管部の本数と同じにしたまま、境界面60の上側に配置された曲管部と境界面60の下側に配置された曲管部数をそれぞれ1本減らし、その減らした曲管部の代わりに、境界面60より上側の直管部と境界面60より下側の直管部とを接続する第3接続管部45Aと第4接続管部55Aを追加するだけで、本実施形態の第3副伝熱管40A及び第4副伝熱管50Aを構成することができる。そのため、従来の室外熱交換器に使われていた直管部及びフィンに形成されている直管部が貫通する孔を利用することができるので、コストをかけずに本発明の実施形態を容易に実施することが可能である。尚、第3副伝熱管40Bと第4副伝熱管50Bの場合も第3副伝熱管40Aと第4副伝熱管50Aの場合と同じである。
また、本実施形態の室外機2は、ファンとしてのプロペラファン18が吹出口17を備えた筐体11の上面に配置され、室外熱交換器9は吸込口16を備えた筐体11の側面に配置される。そして、第2熱交換器30の上に第1熱交換器20が積み重ねられている。一般的には、上記のようなプロペラファン18と室外熱交換器9との位置関係では、室外熱交換器9における外気の通過量は、プロペラファン18に近い位置であるほど多くなり、プロペラファン18から遠ざかるのにつれて外気の通過量が少なくなる。
以上に記載した室外熱交換器9とプロペラファン18との位置関係に起因する外気の通過量の違いを勘案し、本実施形態では、第3副伝熱管40Aでは、境界面60の直下つまり第2熱交換器30の最上部に配置されている第3下直管部42Aが組み込まれており、また、第3副伝熱管40Bでは、第3下直管部42Aと比べると境界面60より離れた位置ではあるが第2熱交換器30では上方に配置されている第3下直管部42Bが組み込まれている。このように、第3副伝熱管40Aや第3副伝熱管40Bは、凝縮水の影響を受けず、かつ、通過する外気量が第2熱交換器30の他の伝熱管と比べて多い第3下直管部42Aや第3下直管部42Bを有しているため、室外熱交換器9全体として熱交換量が減少することを最小限度に抑えることができる。
以上に説明した本実施形態では、第3副伝熱管40A、40Bの一端は第1分流器62に接続し、他端は第2合流器73に接続しているが、分流器61及び合流器71への接続はどちらであっても構わず、例えば、他端は第1合流器72に接続しても構わない。同様に、第4副伝熱管50A、50Bの一端は第2分流器63に接続し、他端は第1合流器72に接続しているが、他端は第2合流器73に接続しても構わない。
また、本実施形態では、第3副伝熱管40A、40Bは、境界面60を跨いで第3上直管部41A、41Bと第3下直管部42A、42Bとに接続する第3接続管部45A、45Bは1本であるが、第3副伝熱管40A、40Bは途中で境界面60を跨って、第3上直管部41A、41Bと第3下直管部42A、42Bとに接続されればよく、第3接続管部45A、45Bは2本でも構わない。ただし、第3接続管部45A、45Bを2本にすると、第3副伝熱管40A、40Bの第3上直管部41A、41B、第3下直管部42A、42B、第3上曲管部43A、43B、第3下曲管部44A、44B、第3接続管部45A、45Bのレイアウトが複雑になるため、第3接続管部45A、45Bは1本であるのが望ましい。また、第3副伝熱管40A、40Bの一端は第1分流器62に接続し、他端は第2合流器73に接続する方が望ましい。第4副伝熱管50A、50Bの場合も同様である。
本実施形態では、第3副伝熱管40A、40Bと第4副伝熱管50A、50Bを設けているが、第3副伝熱管40A、40Bだけでも構わない。ただし、第3副伝熱管40A、40Bと第4副伝熱管50A、50Bを設けることによって、従来の第1熱交換器20に配列された第1フィン21に設けられた孔と第2熱交換器30の配列された第2フィン31に設けられた孔の位置を変更せずに用いることが出来るため、第3副伝熱管40A、40Bと第4副伝熱管50A、50Bを設けることが望ましい。
以上、限られた数の実施形態を参照しながら説明したが、権利範囲はそれらに限定されるものではなく、上記の開示に基づく実施形態の改変は、当業者にとって自明のことである。
1…空気調和機、2…室外機、9…室外熱交換器、10…冷媒回路、11…筐体、12…上面板、13…側面板、14…底面板、16…吸込口、17…吹出口、18…プロペラファン(ファン)、20…第1熱交換器、21…第1フィン、22…第1伝熱管、23a~23f…第1直管部、24a~24e…第1曲管部、30…第2熱交換器、31…第2フィン、32…第2伝熱管、33a~33f…第2直管部、34a~34e…第2曲管部、40A、40B…第3副伝熱管、41Aa~41Ad、41Ba~41Bd…第3上直管部、42Aa、42Ab、42Ba、42Bb…第3下直管部、43Aa~43Ac、43Ba~43Bc…第3上曲管部、44Aa、44Ab、44Ba、44Bb…第3下曲管部、45A、45B…第3接続管部、50A、50B…第4副伝熱管、51Aa、51Ab,51Ba、51Bb…第4上直管部、52Aa~52Ad、52Ba~52Bd…第4下直管部、53A、53B…第4上曲管部、54Aa~54Ac、54Ba~54Bc…第4下曲管部、55A、55B…第4接続管部、60…接触面(境界面)、61…分流器、62…第1分流器、63…第2分流器、71…合流器、72…第1合流器、73…第2合流器

Claims (6)

  1. 側面に設けられた吸込口と、上面にファンを備える吹出口と、を有する筐体と、
    前記筐体の内部に設けられ、前記吸込口から吸い込んだ外気と冷媒とを熱交換をする室外熱交換器と、を備え、
    前記室外熱交換器は、上側に配置される第1熱交換器と下側に配置される第2熱交換器とが縦積みされ、
    前記第1熱交換器は、間隔を設けて横方向に配列され上下方向に伸びる複数の第1フィンと、内部に冷媒が流れると共に複数の前記第1フィンを貫通して縦方向に配列される複数の第1直管部を有する第1伝熱管を備え、
    前記第2熱交換器は、間隔を設けて横方向に配列され上下方向に伸びる複数の第2フィンと、内部に冷媒が流れると共に複数の前記第2フィンを貫通して縦方向に配列される複数の第2直管部を有する第2伝熱管を備えた、空気調和機の室外機において、
    前記第1伝熱管よりも下であって前記第2伝熱管よりも上に配置される第3伝熱管を備え、
    前記第3伝熱管は、内部に冷媒が流れると共に複数の前記第1フィンを貫通して配列される第3上直管部と、内部に冷媒が流れると共に複数の前記第2フィンを貫通して縦方向に配列される第3下直管部と、前記第1熱交換器と前記第2熱交換器との境界面を跨いで前記第3上直管部と前記第3下直管部とを接続する第3接続管部と、を有しており、
    前記筐体は、前記室外熱交換器へ冷媒を分流させる分流器と、前記室外熱交換器からの冷媒を合流させる合流器とを備え、
    前記分流器は、複数の前記第1伝熱管へ冷媒を分流させる第1分流器と、複数の前記第2伝熱管へ冷媒を分流させる第2分流器とを備え、
    前記合流器は、複数の前記第1伝熱管からの冷媒を合流させる第1合流器と、複数の前記第2伝熱管からの冷媒を合流させる第2合流器とを備え、
    前記第3伝熱管の一端は前記第1分流器に接続し、他端は前記第2合流器に接続していることを特徴とする空気調和機の室外機。
  2. 前記第3伝熱管は、複数の前記第3上直管部と、複数の前記第3下直管部と、前記第3上直管部同士を接続する第3上曲管部と、前記第3下直管部同士を接続する第3下曲管部と、を有し、
    の前記第3上直管部の本数は、前記第3下直管部の本数より多いことを特徴とする請求項に記載の空気調和機の室外機。
  3. 前記第3伝熱管よりも下であって前記第2伝熱管よりも上に配置される第4伝熱管を備え、
    前記第4伝熱管は、内部に冷媒が流れると共に複数の前記第1フィンを貫通して配列される複数の第4上直管部と、内部に冷媒が流れると共に複数の前記第2フィンを貫通して縦方向に配列される複数の第4下直管部と、前記第4上直管部同士を接続する第4上曲管部と、前記第4下直管部同士を接続する第4下曲管部と、前記境界面を跨いで前記第4上直管部と前記第4下直管部とを接続する第4接続管部とで形成され、
    前記第4下直管部の本数は、前記第4上直管部の本数より多いことを特徴とする請求項に記載の空気調和機の室外機。
  4. 前記第4伝熱管の一端は前記第2分流器に接続し、他端は前記第1合流器に接続することを特徴とする請求項に記載の空気調和機の室外機。
  5. 前記第3上直管部の本数と前記第4下直管部の本数は同じであり、前記第3下直管部の本数と前記第4上直管部の本数は同じであることを特徴とする請求項またはに記載の空気調和機の室外機。
  6. 縦方向に配列される2本の前記第3伝熱管と、縦方向に配列される2本の前記第4伝熱管とを備えていることを特徴とする請求項からのいずれか1項に記載の空気調和機の室外機。
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