JP2008039278A - 熱交換器および空気調和機の室内機 - Google Patents

Abstract

【課題】生産性および熱効率を向上する熱交換器および空気調和機の室内機を提供する。
【解決手段】熱交換器１０は、互いに間隔をへだてて配置されたフィン１１ｄ〜１３ｄと、フィン１１ｄ〜１３ｄに接続されてそれぞれが冷媒を通すための伝熱管１１ａ〜１３ｂとを有する一体物を分断または折り曲げて得られた第１、第２、および第３の熱交換部１１〜１３を備えている。第１、第２、および第３の熱交換部１１〜１３の各々の伝熱管１１ａ〜１３ｂは断面において２以上の列を成し、伝熱管１１ａ〜１３ｂの径Ｄ１１ａ〜Ｄ１３ｂは列ごとに同じであり、かつ一方側の列の径Ｄ１１ａ，Ｄ１２ａ，Ｄ１３ａは他方側の列の径Ｄ１１ｂ，Ｄ１２ｂ，Ｄ１３ｂよりも太い。第１および第３の熱交換部１１，１３は、相対的に速い風速の空気が流入するとともに、流入側に他方側の列の径Ｄ１１ｂ，Ｄ１３ｂが位置するように配置される。第２の熱交換部１２は、相対的に遅い風速の空気が流入するとともに、流入側に一方側の列の径Ｄ１２ａが位置するように配置される。
【選択図】図１

Description

本発明は熱交換器および空気調和機の室内機に関し、より特定的には、フィン付き熱交換器を備えている熱交換器および空気調和機の室内機に関する。

近年、空気調和機の省エネルギー化の進行とともに、空気調和機を構成するフィン付き熱交換器の高効率化が要求されてきている。空気調和機の室内機は、その大きさや意匠性に影響を及ぼすため、熱交換器の小型化が図られている。

従来、たとえば冷凍サイクルの凝縮器および蒸発器のいずれに使用しても高性能を発揮することを目的として、特開２０００−３２９４８６号公報（特許文献１）にフィン付き熱交換器が開示されている。特許文献１では、主熱交換器の気体流入側に補助熱交換器を設けて、暖房運転時の過冷却域を切り離すことにより、熱交換器全体での高効率化を図っている。

また、熱交換器の伝熱管の管径と管配列に着目して高効率化を図ることを目的として、特開２００１−１７４０４７号公報（特許文献２）に空気調和機の室内機が開示されている。特許文献２では、通風抵抗の最も高い前面部熱交換器を送風機の最も近い前面部に、次に通風抵抗が高い中央部熱交換器を前面部熱交換器の上位に位置する中央部に、最も通風抵抗の低い背面部熱交換器を中央部熱交換器の背面に配置している。前面部熱交換器、中央部熱交換器、および背面部熱交換器は、径の異なる複数の伝熱管を用いることより、通風抵抗の均一化による送風効率が改善されている。また、暖房運転時に冷媒を最太径伝熱管から順次、中間径伝熱管、最細径伝熱管へ流動させることにより、冷媒側の熱伝達率が向上されている。

また、熱交換器の小型化を図ることを目的として、特開２００１−４１６７１号公報（特許文献３）に空調用熱交換器が開示されている。特許文献３では、伝熱管の径を６ｍｍ前後と小さくして、伝熱管と接続されるフィンの長手方向のピッチと、幅方向のピッチとを、熱伝達率が最良となるように定めることにより、小スペースで性能を良好としている。
特開２０００−３２９４８６号公報 特開２００１−１７４０４７号公報 特開２００１−４１６７１号公報

しかしながら、上記特許文献１に開示のフィン付き熱交換器では、主熱交換器と補助熱交換器とは、フィンの構成や伝熱管の形状などが異なっている。そのため、該フィン付き熱交換器を製造する際には、主熱交換器と補助熱交換器とを別々に製造し、組み合わせる必要がある。よって、生産性が悪いという問題がある。

また、上記特許文献２に開示の空気調和機の室内機では、伝熱管の径と管配列を工夫する必要があるので、前面部熱交換器および背面部熱交換器内における伝熱管の管径が異なっている。また、前面部熱交換器、中央部熱交換器、および背面部熱交換器における伝熱管の配列が異なっているため、特殊なフィンや特殊な伝熱管を製造する必要がある。よって、構成が複雑であるため、生産効率が低下するという問題がある。

また、上記特許文献３に開示の空調用熱交換器では、伝熱管の径を細くしているので、凝縮器として作用させる場合において、冷媒の液相状態の部分での熱交換効率は向上できるが、蒸発器として作用させる場合において、冷媒の気相状態の部分での圧力損失が増大してしまう。そのため、蒸発器として作用させる場合の熱交換効率が低下してしまうという問題がある。

それゆえ本発明の目的は、生産性を向上するとともに、熱交換効率を向上できる熱交換器および空気調和機の室内機を提供することである。

本発明の熱交換器は、互いに間隔をへだてて配置されたフィンと、フィンに接続されてそれぞれが冷媒を通すための伝熱管とを有する一体物を分断または折り曲げて得られた第１の熱交換部および第２の熱交換部を備えている。第１の熱交換部および第２の熱交換部の各々の伝熱管は断面において２以上の列を成し、伝熱管の径は列ごとに同じであり、かつ一方側の列の径は他方側の列の径よりも太い。第１の熱交換部は、相対的に速い風速の空気が流入するように配置され、かつ空気の流入側に他方側の列の径が位置し、かつ空気の流出側に一方側の列の径が位置するように配置されている。第２の熱交換部は、相対的に遅い風速の空気が流入するように配置され、かつ空気の流入側に一方側の列の径が位置し、かつ空気の流出側に他方側の列の径が位置するように配置されている。

一体物を切断して得られた第１の熱交換部および第２の熱交換部を製造することにより、本発明の熱交換器を製造できる。そのため、フィンは１種類を、伝熱管は列の数以下の種類を製造することにより対応できる。よって、生産性を向上できる。また、凝縮器として作用させる場合には、第１および第２の熱交換部において、一方側の列の径から他方側の列の径に冷媒を流すことにより、空気と冷媒とを対向流により熱交換させることができる。このような熱交換を、空気と冷媒との温度差が大きい暖房運転時に行なうと、熱交換効率を向上できる。一方、熱交換器を蒸発器として作用させる場合には、第１の熱交換部において、気体状態となった冷媒を、太い方の径である一方側の列の径の伝熱管に流すことができる。そのため、冷媒の圧力損失を低減できるので、高い熱交換効率を維持できる。よって、冷房運転時および暖房運転時のいずれにおいても熱交換効率を向上できる。

上記熱交換器において好ましくは、第１の熱交換部および第２の熱交換部は、断面において一方側の列から他方側の列に向けて、伝熱管の径が順次細くなるように構成されていることを特徴とする。

これにより、凝縮器として用いる場合には、冷媒と空気との対向流としての効率をさらに向上できる。また、蒸発器として用いる場合には、冷媒の圧力損失をさらに低減できる。よって、熱交換効率を向上できる。

上記熱交換器において好ましくは、一体物を分断または折り曲げてることにより第１の熱交換部および第２の熱交換部とともに得られた第３の熱交換部をさらに備えている。

これにより、生産性を向上したまま熱交換部が増えるので、熱交換器の熱交換効率をより向上できる。

本発明の空気調和機の室内機は、上記熱交換器と、熱交換器に空気を送るための送風機とを備えている。

本発明の空気調和機の室内機によれば、生産性を向上するとともに、熱交換効率を向上できる熱交換器に送風機で空気を送ることにより、空気と冷媒とを熱交換させる。よって、空気調和機の室内機は、生産性を向上するとともに、熱交換効率を向上できる。

上記空気調和機の室内機において好ましくは、冷房運転時には、第２の熱交換部における一方側の列の径の伝熱管を冷媒入口とし、第２の熱交換部における一方側の列の径の伝熱管から流出した冷媒を複数の流路に分配して、第２の熱交換部における他方側の列の径の伝熱管に流入させるように構成されていることを特徴とする。

これにより、冷房運転時の冷媒入口を太い方の径である一方側の列の径の伝熱管にできるので、冷媒の圧力が低下することを防止できる。そのため、エンタルピーの低下を防止できるため、熱交換効率をより向上できる。

上記空気調和機の室内機において好ましくは、冷房運転時には、第２の熱交換部への冷媒流入経路が１本であることを特徴とする。

これにより、太い方の径である一方側の列の径の伝熱管が冷房運転時の冷媒の入口となるため、冷媒の流路を１本にしても圧力損失の問題が生じないので、配管経路を簡素化できる。よって、生産性をより向上できる。

上記空気調和機の室内機において好ましくは、冷房運転時には、第２の熱交換部における他方側の列の径の伝熱管から流出した冷媒を、第１の熱交換部における他方側の列の径の伝熱管を介して、第１の熱交換部における一方側の列の径の伝熱管に流入させ、第１の熱交換部における一方側の列の径の伝熱管を冷媒出口とすることを特徴とする。

これにより、冷房運転時の冷媒出口を太い径の伝熱管にできるので、冷媒の圧力損失を低減できる。そのため、熱交換効率を向上できる。また、冷房運転時よりも冷媒と空気との温度差の大きい暖房運転時に、冷媒と空気とを対向流にできる。そのため、熱交換効率を向上できる。

上記空気調和機の室内機において好ましくは、第１の熱交換部と第２の熱交換部とを接続する冷媒の流路に絞り手段をさらに備えていることを特徴とする。絞り手段を作用させることにより、再熱除湿運転が可能となる。

本発明の熱交換器によれば、生産性を向上するとともに、凝縮器および蒸発器のいずれに用いる場合においても熱交換効率を向上できる。

以下、図面に基づいて本発明の実施の形態を説明する。なお、以下の図面において同一または相当する部分には同一の参照番号を付し、その説明は繰り返さない。

（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１における熱交換器を示す概略断面図である。図１を参照して、本発明の実施の形態１における熱交換器を説明する。実施の形態１における熱交換器１０は、互いに間隔をへだてて配置されたフィン１１ｄ，１２ｄと、フィン１１ｄ，１２ｄに接続されてそれぞれが冷媒を通すための伝熱管１１ａ，１１ｂ，１２ａ，１２ｂ，とを有する一体物を分断または折り曲げて得られた第１の熱交換部１１および第２の熱交換部１２を備えている。第１の熱交換部１１および第２の熱交換部１２の各々の伝熱管１１ａ，１１ｂ，１２ａ，１２ｂは断面において２以上の列を成し、伝熱管１１ａ，１１ｂ，１２ａ，１２ｂの径Ｄ１１ａ，Ｄ１１ｂ，Ｄ１２ａ，Ｄ１２ｂは列ごとに同じであり、かつ一方側の列の径Ｄ１１ａ，Ｄ１２ａは他方側の列の径Ｄ１１ｂ，Ｄ１２ｂよりも太い。第１の熱交換部１１は、相対的に速い風速の空気が流入するように配置され、かつ空気の流入側に他方側の列の径Ｄ１１ｂが位置し、かつ空気の流出側に一方側の列の径Ｄ１１ａが位置するように配置されている。第２の熱交換部１２は、相対的に遅い風速の空気が流入するように配置され、かつ空気の流入側に一方側の列の径Ｄ１２ａが位置し、かつ空気の流出側に他方側の列の径Ｄ１２ｂが位置するように配置されている。一体物を分断または折り曲げることにより第１の熱交換部１１および第２の熱交換部１２とともに得られた第３の熱交換部１３をさらに備えている。

詳細には、熱交換器１０は、同一の形状を有する３台の第１の熱交換部１１と、第２の熱交換部１２と、第３の熱交換部１３とを備えている。第１、第２、および第３の熱交換部１１〜１３の各々は、以下のようにして得られる。まず、図２に示すように、列ごとに同じ径の伝熱管を接続するための孔を空けたフィンを準備する。そして、図３に示すように、伝熱管を挿入して、フィンと伝熱管とを接続する。これにより、図４に示すような一体物となる。そして、任意の部分で分断または折り曲げることにより、一体物を分断または折り曲げて得られた熱交換部を得ることができる。一体物を分断または折り曲げて得られた熱交換部は、各伝熱管において、列の数は同じで、かつ列を構成する伝熱管の径は同じとなる。実施の形態１では、第１、第２、および第３の熱交換部１１〜１３の伝熱管は、伝熱管の配置（各列は７段ずつ）、伝熱管の径の大きさ、および各々の熱交換部の大きさなどのすべての形態を同一としている。なお、各熱交換部の形状は同一であることに特に限定されず、たとえば図５に示すように、各熱交換部の段数のみ異なる形状としてもよい。図５に示すような熱交換器の場合には、第１、第２、および第３の熱交換部１１〜１３の伝熱管の列の数は、それぞれ５段、３段、４段としている。

また、図２に示すように、切断する際に、フィンは切欠きＣを有していることが好ましい。この場合には、分断または折り曲げて得られた各熱交換部は、切欠きＣを有する（たとえば第３の熱交換部１３は図１に示す左上と右下に切欠きＣを有する）。なお、図２〜図４は、本発明の実施の形態１における第１、第２、および第３の熱交換部１１〜１３の製造工程を説明するための図である。

実施の形態１では、第１の熱交換部１１および第２の熱交換部１２は、一体物を分断して形成されている。また、第１の熱交換部１１と第３の熱交換部１３とは、一体物を分断もしくは折り曲げて形成できる。

実施の形態１では、第１の熱交換部１１の伝熱管１１ａの径Ｄ１１ａと、第２の熱交換部１２の伝熱管１２ａの径Ｄ１２ａと、第３の熱交換部１３の伝熱管１３ａの径Ｄ１３ａとは同じである。第１の熱交換部１１の伝熱管１１ｂの径Ｄ１１ｂと第２の熱交換部１２の伝熱管１２ｂの径Ｄ１２ｂと、第３の熱交換部１３の伝熱管１３ｂの径Ｄ１３ｂとは同じである。径Ｄ１１ａ，Ｄ１２ａ，Ｄ１３ａは、径Ｄ１１ｂ，Ｄ１２ｂ，Ｄ１３ｂよりも大きい。

実施の形態１では、第２の熱交換部１２よりも第１の熱交換部１１および第３の熱交換部１３に風速の速い空気が流入している。風速の速い空気が流入する第１の熱交換部１１および第３の熱交換部１３は、風上側（空気の流入側）に細い方（他方側の列）の径Ｄ１１ｂ，Ｄ１３ｂの伝熱管１１ｂ，１３ｂが位置するように、風下側（空気の流出側）に太い方（一方側の列）の径Ｄ１１ａ，Ｄ１３ａが位置するように配置されている。風速の遅い空気が流入する第２の熱交換部１２は、風上側（空気の流入側）に太い方（一方側の列）の径Ｄ１２ａが位置するように、風下側（空気の流出側）に細い方（他方側の列）の径Ｄ１２ｂが位置するように配置されている。

第１の熱交換部１１、第２の熱交換部１２、および第３の熱交換部１３は、図１に示すように、２列の伝熱管を有する構成としているが、特にこれに限定されない。第１の熱交換部１１、第２の熱交換部１２、および第３の熱交換部１３は、２列以上４列以下とすることが好ましい。２列以上とすることによって、第１、第２、および第３の熱交換部１１〜１３の熱交換率を向上できる。４列以下とすることによって、第１、第２、および第３の熱交換部１１〜１３を小型化できるとともに通風抵抗を削減できる。

第１、第２、および第３の熱交換部１１〜１３の伝熱管を３列以上とする場合には、第１、第２、および第３の熱交換部１１〜１３は、断面において一方側の列から他方側の列に向けて、伝熱管の径が順次細くなるように構成されていることが好ましい。たとえば第１の熱交換部１１の伝熱管を３列とする場合には、図６に示すように、断面において一方側の列から他方側の列に向けて（矢印１４ａの方向に）、伝熱管１１ａ，１１ｃ，１１ｂの径Ｄ１１ａ，Ｄ１１ｃ，Ｄ１１ｂが順次細くなるように構成されていることが好ましい。すなわち、一方側の列から他方側の列に向けて（矢印１４ａの方向に）、Ｄ１１ａ≧Ｄ１１ｃ≧Ｄ１１ｂの関係を有しており、かつ、他方側の列から一方側の列に向けて（矢印１４ｂの方向）、Ｄ１１ｂ≦Ｄ１１ｃ≦Ｄ１１ａの関係を有している。なお、図６は、本発明の実施の形態１における熱交換器を構成する別の第１の熱交換部を示す概略模式図である。

なお、第１、第２、および第３の熱交換部１１〜１３の少なくとも１の熱交換部において、必要に応じて、空気の流入側に補助の熱交換部をさらに備えていてもよい。

次に、熱交換器１０の動作について説明する。熱交換器１０は、たとえば伝熱管１１ａ，１１ｂ，１２ａ，１２ｂ，１３ａ，１３ｂに冷媒を流して、熱交換器１０に流入する空気と熱交換させる。

まず、熱交換器１０を蒸発器（冷房運転）として作用する場合について図７を参照して説明する。なお、図７は、本発明の実施の形態１における熱交換器の冷媒の流れを示す概略断面図である。

冷房運転時の冷媒は、第２の熱交換部１２における一方側の列の径Ｄ１２ａの伝熱管１２ａを冷房運転時冷媒入口１５ａとしている。実施の形態１では、第２の熱交換部１２への冷媒流入経路は、冷房運転時冷媒入口１５ａの１本としている。冷房運転時冷媒入口１５ａから冷媒が流入され、太い方（一方側の列）の径Ｄ１２ａの伝熱管１２ａを流れる。そして、第２の熱交換部１２における太い方（一方側の列）の径Ｄ１２ａの伝熱管１２ａから流出した冷媒を複数の流路（実施の形態１では２流路）に分配して、第２の熱交換部１２における細い方（他方側の列）の径Ｄ１２ｂの伝熱管１２ｂに流入させる。

そして、第２の熱交換部１２を流れる冷媒は、伝熱管１２ｂを介して、それぞれ第１の熱交換部１１および第３の熱交換部１３における他方側の列の径Ｄ１１ｂ，Ｄ１３ｂに流入する。そして、第１の熱交換部１１における他方側の列の径Ｄ１１ｂの伝熱管１１ｂから流出した冷媒を、第１の熱交換部１１における他方側の列の径Ｄ１１ｂの伝熱管１１ｂを介して、第１の熱交換部１１における一方側の列の径Ｄ１１ａの伝熱管１１ａに流入させる。そして、第１の熱交換部１１における一方側の列の径Ｄ１１ａの伝熱管１１ａを冷房運転時冷媒出口１５ｂとする。

同様に、第３の熱交換部１３における他方側の列の径Ｄ１３ｂの伝熱管１３ｂから流出した冷媒を、第３の熱交換部１３における他方側の列の径Ｄ１３ｂの伝熱管１３ｂを介して、第３の熱交換部１３における一方側の列の径Ｄ１３ａの伝熱管１３ａに流入させる。そして、第３の熱交換部１３における一方側の列の径Ｄ１３ａの伝熱管１３ａを冷房運転時冷媒出口１５ｂとする。

冷房運転時の冷媒は、１本の冷房運転時冷媒入口１５ａから流入され、第２の熱交換部１２、第１の熱交換部１１、および第３の熱交換部１３を流れ、２本の冷房運転時冷媒出口１５ｂから排出される。この低温の冷媒と空気とは熱交換をして、空気は冷却されて、冷房の作用を及ぼす。

冷房運転時冷媒入口１５ａでの冷媒の状態は、低温低圧の液比率の高い二相状態である。上記の冷媒流路を冷媒が流動すると、冷媒は空気と熱交換されて加熱されるため、冷房運転時冷媒出口１５ｂでは低温低圧の気体状態の冷媒へと変化する。

冷房運転時には、冷房運転時冷媒入口１５ａを第２の熱交換部１２における太い方の径（一方側の列の径Ｄ１２ａ）の伝熱管１２ａとしている。そのため、冷媒の圧力が伝熱管１２ａの径Ｄ１２ａにより低下しない。そのため、圧縮機に吸入される冷媒のエンタルピーの低下を防止できるので、熱交換効率の低下を防止できる。また、エンタルピーの低下が生じないので、エンタルピーの低下を防止するために圧縮機で冷媒の圧力を上げるなどの操作を行なう必要が生じない。そのため、省エネルギー化を図れる。

また、冷房運転時には、冷房運転時冷媒出口１５ｂを、速い風速の空気が流入する第１の熱交換部１１および第３の熱交換部１３における太い方の径（一方側の列の径Ｄ１１ａ，Ｄ１３ａ）の伝熱管１１ａ，１３ａとしている。冷媒は、冷房運転時冷媒出口１５ｂに近づくにしたがって、乾き度が増して、二相状態の冷媒における気体状態の比率が上昇していく。そのため、冷房運転時冷媒出口１５ｂに近づくにしたがって増大する気体状態の冷媒の圧力損失を抑制できるので、熱交換器１０全体としての熱伝達率の低下を防止できる。

次に、熱交換器１０を凝縮器（暖房運転）として作用する場合について図７を参照して説明する。暖房運転時の冷媒の流路は、基本的には、冷房運転時と逆である。すなわち、第１の熱交換部１１および第３の熱交換部１３の太い方（一方側の列）の径Ｄ１１ａ，Ｄ１３ａの伝熱管１１ａ，１３ａの２本を暖房運転時冷媒入口１６ａとし、第２の熱交換部１２の太い方（一方側の列）の径Ｄ１２ａの伝熱管１２ａの１本を暖房運転時冷媒出口１６ｂとしている。

暖房運転時冷媒入口１６ａでの冷媒の状態は、高温高圧の状態である。上記の冷媒流路を冷媒が流動する際に、冷媒は空気と熱交換される。その結果、冷媒は空気により冷却されるため、上記冷媒流路の途中で気液二相状態となり、暖房運転時冷媒出口１６ｂでは低温高圧の液体へと変化する。

暖房運転時には、第１、第２、および第３の熱交換部１１〜１３において、それぞれの熱交換部１１〜１３に流入する空気と、それぞれの熱交換部１１〜１３内を流れる冷媒とは、対向流を形成しながら流動する。暖房運転時は、冷房運転時と比較して、空気と冷媒との温度差が大きい。しかしながら、熱交換器１０は、熱交換効率の向上をより必要とされる暖房運転時に、より高効率な対向流により熱交換を行なっている。よって、熱交換効率を向上できる。

また、暖房運転時には、風速の速い（風量の多い）空気が流入する第１および第３の熱交換部１１,１３における細い方（他方側）の径Ｄ１１ｂ，Ｄ１３ｂの伝熱管１１ｂ，１３ｂを、伝熱性能の良好な気液二相状態の冷媒が流れる。そのため、熱交換効率をさらに向上できる。

なお、冷房運転時冷媒入口１５ａと暖房運転時冷媒出口１６ｂとは、冷媒の流入および排出を兼用する１の配管としても良いし、２の配管としても良い。同様に、冷房運転時冷媒出口１５ｂと暖房運転時冷媒入口１６ａとは、冷媒の流入および排出を兼用する１の配管としても良いし、２の配管としても良い。

また、冷房運転時冷媒入口１５ａおよび暖房運転時冷媒入口１６ａは、冷媒を伝熱管に流すために冷媒を投入するための部材をさらに備えていてもよい。同様に、冷房運転時冷媒出口１５ｂおよび暖房運転時冷媒出口１６ｂは、伝熱管を流れた冷媒を排出するための部材をさらに備えていてもよい。

以上説明したように、本発明の実施の形態１における熱交換器１０は、互いに間隔をへだてて配置されたフィン１１ｄ，１２ｄ，１３ｄと、フィン１１ｄ，１２ｄ，１３ｄに接続されてそれぞれが冷媒を通すための伝熱管１１ａ，１１ｂ，１２ａ，１２ｂ，１３ａ，１３ｂとを有する一体物を分断または折り曲げて得られた第１の熱交換部１１、第２の熱交換部１２、および第３の熱交換部１３を備え、第１の熱交換部１１、第２の熱交換部１２、および第３の熱交換部１３の各々の伝熱管１１ａ，１１ｂ，１２ａ，１２ｂ，１３ａ，１３ｂは断面において２以上の列を成し、伝熱管１１ａ，１１ｂ，１２ａ，１２ｂ，１３ａ，１３ｂの径Ｄ１１ａ，Ｄ１１ｂ，Ｄ１２ａ，Ｄ１２ｂ，Ｄ１３ａ，Ｄ１３ｂは列ごとに同じであり、かつ一方側の列の径Ｄ１１ａ，Ｄ１２ａ，Ｄ１３ａは他方側の列の径Ｄ１１ｂ，Ｄ１２ｂ，Ｄ１３ｂよりも太く、第１の熱交換部１１および第３の熱交換部１３は、相対的に速い風速の空気が流入するように配置され、かつ空気の流入側に他方側の列の径Ｄ１１ｂ，Ｄ１３ｂが位置し、かつ空気の流出側に一方側の列の径Ｄ１１ａ，Ｄ１３ａが位置するように配置され、第２の熱交換部１２は、相対的に遅い風速の空気が流入するように配置され、かつ空気の流入側に一方側の列の径Ｄ１２ａが位置し、かつ空気の流出側に他方側の列の径Ｄ１２ｂが位置するように配置されている。一体物を切断または折り曲げて得られる第１、第２、および第３の熱交換部１１〜１３を製造することにより、熱交換器１０は製造される。そのため、熱交換器１０のフィンは、１種類のフィンを連続プレス加工などにより製造することにより対応できる。また、第１、第２、および第３の熱交換部１１〜１３の伝熱管は列を構成する伝熱管の径の種類を製造することにより対応できる。そのため、従来の熱交換器は、熱交換器を構成する熱交換部ごとに形状を変えて製造することが必要であったが、本発明の熱交換器１０では、熱交換部ごとに製造する必要がない。よって、熱交換器１０は、生産性を向上できる。

なお、「一体物を切断または折り曲げて得られる熱交換部」は、たとえば各伝熱管において、列の数は同じで、かつ列を構成する伝熱管の径は同じとなることにより特定できる。また、たとえば熱交換部を構成するフィンが切欠きＣを有していることにより特定できる。

また、熱交換器１０を凝縮器として作用させる場合には、第１、第２、および第３の熱交換部１１〜１３において、一方側の列の径Ｄ１１ａ，Ｄ１２ａ，Ｄ１３ａから他方側の列の径Ｄ１１ｂ，Ｄ１２ｂ，Ｄ１３ｂに冷媒を流すことにより、空気と冷媒とを対向流により熱交換させることができる。このような熱交換を、空気と冷媒との温度差が大きい暖房運転として行なうことにより、熱交換効率を向上できる。また、冷媒流路の流出側において冷媒が流動可能な伝熱管の総容積を相対的に小さくすることにより、液化する冷媒の流動抵抗（圧力損失）を増加させることができる。そのため、伝熱効率が低下している液体状の冷媒の流速を向上させることができるので、熱交換器１０の伝熱効率の向上を図ることができる。

さらに、熱交換器１０を蒸発器として作用させる場合には、第１および第３の熱交換部１１，１３において、気体状態となった冷媒を、太い方の径である一方側の列の径Ｄ１１ａ，Ｄ１３ａの伝熱管１１ａ，１３ａを流すことができる。そのため、冷媒の圧力損失を低減できるので、高い熱交換効率を維持できる。よって、冷房運転時および暖房運転時のいずれの場合においても、伝熱管１１ａ，１１ｂ，１２ａ，１２ｂ，１３ａ，１３ｂの最適配置により、熱交換率を向上できる。また、冷媒流路の流出側において冷媒が流動可能な伝熱管の総容積を相対的に大きくすることにより、気化していく冷媒の流動抵抗（圧力損失）を減少できる。そのため、圧縮機内に吸入される冷媒のエンタルピーの低下を抑制（吸入冷媒密度の低下を防止）でき、圧縮機の運転効率を向上できる。

上記熱交換器１０において好ましくは、断面において一方側の列から他方側の列に向けて（矢印１４ａの方向に）、伝熱管の径が順次細くなるように構成されていることを特徴としている。これにより、熱交換器１０を凝縮器として作用させる場合には、冷媒は空気と対向流を形成しながら流動するため、熱交換効率をさらに向上できる。また、熱交換器１０を蒸発器として作用させる場合には、気体状態に変化した冷媒の圧力損失を低減できる。よって、熱交換器１０の熱交換効率をより向上できる。

（実施の形態２）
図８を参照して、実施の形態２における熱交換器について説明する。なお、図８は、本発明の実施の形態２における熱交換器を示す概略断面図である。

実施の形態２における熱交換器２０は、基本的には実施の形態１と同様であるが、図８に示すように、第３の熱交換部１３を備えていない点においてのみ、図１に示す実施の形態１における熱交換器１０と異なる。

なお、実施の形態１における熱交換器１０は、第１、第２、および第３の熱交換部１１〜１３の３つを備えており、実施の形態２における熱交換器２０は、第１および第２の熱交換部１１，１２の２つを備えているが、本発明の熱交換器は、２つまたは３つの熱交換部を備えているものに限定されず、４つ以上の熱交換部を備えていてもよい。ただし、熱交換器は、熱交換部を２つ以上４つ以下備えていることが好ましい。２つ以上の熱交換部を備えていることにより、熱交換効率を向上できる。４つ以下の熱交換部を備えていることにより、熱交換器の小型化を図ることができる。

次に、熱交換器２０の動作について説明する。熱交換器２０を蒸発器（冷房運転）として作用させる場合には、冷媒の流路は、たとえば、第２の熱交換部１２の一方側の径Ｄ１２ａの伝熱管１２ａを冷媒入口とする。そして、第２の熱交換部１２の他方側の列の径Ｄ１２ｂの伝熱管１２ｂへ流入する。そして、伝熱管１２ｂを介して、第１の熱交換部１１の他方側の列の径Ｄ１１ｂの伝熱管１１ｂに流入する。そして、伝熱管１１ｂを介して、一方側の径Ｄ１１ａの伝熱管１１ａに流入する。そして、第１の熱交換部の一方側の列の径Ｄ１１ａの伝熱管１１ａを冷媒出口とする。当該冷媒の流路は、１本としている。

熱交換器２０を凝縮器として作用させる場合には、冷媒の流路は、蒸発器として作用させる場合と逆となる。

以上説明したように、本発明の実施の形態２における熱交換器２０は、互いに間隔をへだてて配置されたフィン１１ｄ，１２ｄと、フィン１１ｄ，１２ｄに接続されてそれぞれが冷媒を通すための伝熱管１１ａ，１１ｂ，１２ａ，１２ｂ，とを有する一体物を分断または折り曲げて得られた第１の熱交換部１１および第２の熱交換部１２を備え、第１の熱交換部１１および第２の熱交換部１２の各々の伝熱管１１ａ，１１ｂ，１２ａ，１２ｂは断面において２以上の列を成し、伝熱管１１ａ，１１ｂ，１２ａ，１２ｂの径Ｄ１１ａ，Ｄ１１ｂ，Ｄ１２ａ，Ｄ１２ｂは列ごとに同じであり、かつ一方側の列の径Ｄ１１ａ，Ｄ１２ａは他方側の列の径Ｄ１１ｂ，Ｄ１２ｂよりも太く、第１の熱交換部１１は、相対的に速い風速の空気が流入するように配置され、かつ空気の流入側に他方側の列の径Ｄ１１ｂ，Ｄ１２ｂが位置し、かつ空気の流出側に一方側の列の径Ｄ１１ａ，Ｄ１２ａが位置するように配置され、第２の熱交換部１２は、相対的に遅い風速の空気が流入するように配置され、かつ空気の流入側に一方側の列の径Ｄ１１ａ，Ｄ１２ａが位置し、かつ空気の流出側に他方側の列の径Ｄ１１ｂ，Ｄ１２ｂが位置するように配置されている。一体物を分断または折り曲げて得られた第１および第２の熱交換部１１，１２を製造することにより、熱交換器２０を製造できる。そのため、第１および第２の熱交換部１１，１２ごとに製造工程を変えて総工程数を増やすことなく、熱交換器２０を製造することができる。よって、熱交換器２０は、生産性を向上できる。

また、熱交換器２０を凝縮器として作用させる場合には、第１および第２の熱交換部１１，１２において、一方側の列の径Ｄ１１ａ，Ｄ１２ａから他方側の列の径Ｄ１１ｂ，Ｄ１２ｂに冷媒を流すことにより、空気と冷媒とを対向流により熱交換させることができる。このような熱交換を、空気と冷媒との温度差が大きい暖房運転として行なうことにより、熱交換効率を向上できる。

また、熱交換器２０を蒸発器として作用させる場合には、第１の熱交換部１１において、気体状態となった冷媒を、太い方の径である一方側の列の径Ｄ１１ａの伝熱管１１ａに流すことができる。そのため、冷媒の圧力損失を低減できるので、高い熱交換効率を維持できる。

（実施の形態３）
図９を参照して、本発明の実施の形態３における空気調和機の室内機を説明する。実施の形態３における空気調和機の室内機４０は、実施の形態１における熱交換器１０と、熱交換器１０に空気を送るための送風機４１とを備えている。なお、図９は、本発明の実施の形態３における空気調和機の室内機を示す概略断面図である。

詳細には、空気調和機の室内機４０は、たとえば送風機４１と、熱交換器１０と、本体ケーシング４２と、フロントパネル４３と、エアフィルタ４４と、ドレンパン４５と、スタビライザー４６とを備えている。

本体ケーシング４２は、内部に送風機４１や熱交換器１０を配置する筐体である。フロントパネル４３は、本体ケーシング４２の前面に取り付けられている。エアフィルタ４４は、フロントパネル４３の内面に沿って設置されている。送風機４１は、エアフィルタ４４の下部後方に配置されている。熱交換器１０は、送風機４１を囲むように配置されている。ドレンパン４５は、熱交換器１０の下部に配置されている。スタビライザー４６は、送風機４１より送られる風が渦を巻くようにする部材であり、第３の熱交換部１３の下方に配置されている。

空気調和機の室内機４０は、熱交換器１０を構成する第１および第３の熱交換部１１，１３を前面部に配置し、第２の熱交換部１２を背面部に配置している。なお、前面部とは、空気調和機の室内機４０において、空気を放出する側を意味する。前面部は開放されているので、空気の風速は速い。背面部とは、空気調和機の室内機４０において、取り付けられる側を意味する。背面部は空気を導きにくいので、空気の風速は遅い。また、スタビライザー４６により第１および第３の熱交換部１１，１３に風が多く送られる。すなわち、熱交換器１０において、第１および第３の熱交換部１１，１３に吸入された空気の風速は、第２の熱交換部１２に吸入された空気の風速よりも速く、通過する空気の量は多い。そのため、第１および第３の熱交換部１１，１３は、相対的に速い風速の空気が流入し、第２の熱交換部１２は、相対的に遅い風速の空気が流入する。

なお、実施の形態３における空気調和機の室内機４０は、実施の形態１における熱交換器１０を備えているが、特にこれに限定されない。たとえば、空気調和機の室内機は、実施の形態２における熱交換器２０を備えていてもよい。

次に、空気調和機の室内機４０の動作について説明する。空気調和機を運転する時には、図９に示すように、送風機４１が（図９における太い矢印の方向に）回転し、熱交換器１０に室外熱交換器（図示せず）から冷媒が循環される。送風機４１により、室内の空気が（図５における細い矢印の方向に）フロントパネル４３から空気調和機の室内機４０の内部に吸入される。吸入された空気の一部は、送風機４１とスタビライザー４６とにより発生した気流で方向を変化される。また、吸入された空気の中に含まれている塵埃がエアフィルタ４４で除去され、熱交換器１０を通過する際に熱交換器１０の内部の冷媒と熱交換して、実施の形態１と同様にして、加熱または冷却される。そして、吸入された空気は、送風機４１に吸い込まれて付勢された後、フロントパネル４３の下部の空気吹出口から室内に吹出される。

なお、空気調和機の室内機４０は、除湿運転を行なうことも可能である。除湿運転時には、冷媒の流路は冷房運転時と同様である。具体的には、送風機４１で吸入する風量を抑え、湿度を優先的に取り除くサイクル、すなわち弱冷房運転とする。

以上説明したように、本発明の実施の形態３における空気調和機の室内機４０によれば、熱交換器１０〜１３と、熱交換器１０〜１３に空気を送るための送風機とを備えている。これにより、生産性を向上するとともに熱交換効率を向上できる熱交換器１０〜１３に、送風機４１で空気を送って、空気と冷媒とを熱交換させる。よって、空気調和機の室内機４０は、生産性を向上するとともに、熱交換効率を向上できる。

上記空気調和機の室内機４０において好ましくは、冷房運転時には、第２の熱交換部１２における一方側の列の径Ｄ１２ａの伝熱管１２ａを冷房運転時冷媒入口とし、第２の熱交換部１２における一方側の列の径Ｄ１２ａの伝熱管１２ａから流出した冷媒を複数の流路に分配して、第２の熱交換部１２における他方側の列の径Ｄ１２ｂの伝熱管１２ｂに流入させるように構成されていることを特徴とする。これにより、冷房運転時の冷房運転時冷媒入口を太い径の伝熱管１２ａにできるので、冷房運転時冷媒入口における冷媒の圧力が低下することを防止できる。そのため、圧縮機に吸入される冷媒のエンタルピーの低下を防止できるため、高い熱交換効率を維持できる。また、冷媒の圧力を上げる必要がないため、省エネルギー化を図ることができる。

上記空気調和機の室内機４０において好ましくは、冷房運転時には、第２の熱交換部１２への冷媒流入経路が１本であることを特徴とする。これにより、太い方（一方側の列）の径Ｄ１２ａの伝熱管１２ａが入口となる。そのため、冷媒の流路を１本にしても冷媒の圧力低下の問題が生じないので、配管経路を簡素化できる。よって、生産性をより向上できる。

上記空気調和機の室内機４０において好ましくは、冷房運転時には、第２の熱交換部１２における他方側の列の径Ｄ１２ｂの伝熱管１２ｂから流出した冷媒を、第１の熱交換部１１における他方側の列の径Ｄ１１ｂの伝熱管１１ｂを介して、第１の熱交換部１１における一方側の列の径Ｄ１１ａの伝熱管１１ａに流入させ、第１の熱交換部１１における一方側の列の径Ｄ１１ａの伝熱管１１ａを冷房運転時冷媒出口とすることを特徴とする。これにより、冷房運転時の冷房運転時冷媒出口を太い方（一方側の列）の径Ｄ１１ａの伝熱管１１ａにできるので、冷媒の圧力損失を低減できる。そのため、熱交換効率を向上できる。また、冷房運転時よりも冷媒と空気との温度差の大きい暖房運転時に、冷媒と空気とを対向流にできる。そのため、熱交換効率を向上できる。

（実施の形態４）
図１０を参照して、本発明の実施の形態４における空気調和機の室内機を説明する。実施の形態４における空気調和機の室内機５０は、基本的には図１０に示す空気調和機の室内機４０と同様の構成を備えているが、第１の熱交換部１１と第２の熱交換部１２とを接続する冷媒の流路に絞り手段５１をさらに備えている点においてのみ異なる。なお、図１０は、本発明の実施の形態５における空気調和機の室内機を示す概略断面図である。図１０中、熱交換器１０、送風機４１、および絞り手段５１以外の構成は省略している。

詳細には、絞り手段５１は、第２の熱交換部１２の他方側の列の径Ｄ１２ｂと、第１および第３の熱交換部１１，１３の他方側の列の径Ｄ１１ｂ，Ｄ１３ｂとを接続する冷媒の流路に設けられている。

絞り手段５１は、再熱除湿運転時に第２の熱交換部１２から第１および第３の熱交換部１１，１３へ流れる冷媒を減圧する部材を意味する。絞り手段５１は、たとえば、電磁弁、キャピラリチューブ等で構成されている。

次に、空気調和機の室内機５０の動作について説明する。暖房運転時および冷房運転時は、実施の形態１と同様であるのでその説明は繰り返さない。なお、暖房運転時および冷房運転時には、絞り手段５１は作用させない。以下、空気調和機の室内機５０の再熱除湿運転時について説明する。

再熱除湿運転時には、送風機４１を運転して、熱交換器１０に空気を送り込む。冷媒は、第２の熱交換部１２の一方側の列の径Ｄ１２ａの伝熱管１２ａから流入され、伝熱管１２ａを介して、流路を２つに分配して伝熱管１２ｂを流れる。そして、絞り手段５１を通過して、第１および第３の熱交換部１１，１３の他方側の列の径Ｄ１１ｂ，Ｄ１３ｂの伝熱管１１ｂ，１３ｂを流れる。そして、伝熱管１１ｂ，１３ｂを介して、第１および第３の熱交換部１１，１３における一方側の列の径Ｄ１１ａ，Ｄ１３ａの伝熱管１１ａ，１３ａを流れ、冷房運転時冷媒出口１５ｂから排出される。そして、第１、第２、および第３の熱交換部１１〜１３を流れる冷媒と、吸入された空気との間で熱交換が行なわれる。

次に、再熱除湿運転時における冷媒の状態について説明する。再熱除湿運転時には、冷媒は、圧縮機、室外熱交換器などを経て高温高圧とされる。そして、高温高圧とされた冷媒は冷房運転時冷媒入口１５ａより流入し、絞り手段５１を通過する際に、絞り手段５１により冷媒は減圧され低温低圧の状態になる。そして、低温低圧とされた冷媒は、第１および第３の熱交換部１１，１３へ冷媒は流入し、冷房運転時冷媒出口１５ｂより流出する。すなわち、再熱除湿運転時には、第２の熱交換部１２では冷媒は高温であるため、第２の熱交換部が凝縮部として作用し、第１および第３の熱交換部１１，１３内では冷媒は低温であるため、第１および第３の熱交換部１１，１３が蒸発部として作用するように冷媒を流動させる。

熱交換器１０に送り込まれた空気は、第１および第３の熱交換部１１，１３では、冷媒が低温低圧であるので除湿される。一方、第２の熱交換部１２では、冷媒が高温高圧であるので、空気は加熱される。よって、第１および第３の熱交換部１１，１３で冷却、除湿された空気は、第２の熱交換部１２により温められた空気と混合され、空気全体として温度を低下させることなく除湿が行なわれる。

以上説明したように、実施の形態４における空気調和機の室内機５０によれば、第１の熱交換部１１と第２の熱交換部１２とを接続する冷媒の流路に絞り手段５１をさらに備えている。これにより、冷媒を第２の熱交換部１２では高温高圧とし、第１および第３の熱交換部では低温低圧とすることができる。そのため、第２の熱交換部１２が凝縮部で、第１および第３の熱交換部１１，１３が蒸発部として作用するように冷媒を流動させることができる。よって、空気調和機の室内機５０は、絞り手段５１を作用させることにより、冷房運転時および暖房運転時の熱交換効率を向上するとともに再熱除湿運転が可能となる。

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実施の形態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な意味および範囲内でのすべての変更点が含まれることが意図される。

本発明の実施の形態１における熱交換器を示す概略断面図である。 本発明の実施の形態１における第１、第２、および第３の熱交換部１１〜１３の製造工程を説明するための図である。 本発明の実施の形態１における第１、第２、および第３の熱交換部１１〜１３の製造工程を説明するための別の図である。 本発明の実施の形態１における第１、第２、および第３の熱交換部１１〜１３の製造工程を説明するためのさらに別の図である。 本発明の実施の形態１の熱交換器と別の熱交換器を示す概略断面図である。 本発明の実施の形態１における熱交換器を構成する別の第１の熱交換部を示す概略模式図である。 本発明の実施の形態１における熱交換器の冷媒の流れを示す概略断面図である。 本発明の実施の形態２における熱交換器を示す概略断面図である。 本発明の実施の形態３における空気調和機の室内機を示す概略断面図である。 本発明の実施の形態４における空気調和機の室内機を示す概略断面図である。

符号の説明

１０，２０，３０ 熱交換器、１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，１２ａ，１２ｂ，１３ａ，１３ｂ 伝熱管、１１ｄ，１２ｄ，１３ｄ フィン、１１ 第１の熱交換部、１２ 第２の熱交換部、１３ 第３の熱交換部、１４ａ，１４ｂ 矢印、１５ａ 冷房運転時冷媒入口、１５ｂ 冷房運転時冷媒出口、１６ａ 暖房運転時冷媒入口、１６ｂ 暖房運転時冷媒出口、４０，５０ 空気調和機の室内機、４１ 送風機、４２ 本体ケーシング、４３ フロントパネル、４４ エアフィルタ、４５ ドレンパン、４６ スタビライザー、５１ 絞り手段、Ｄ１１ａ，Ｄ１１ｂ，Ｄ１１ｃ，Ｄ１２ａ，Ｄ１２ｂ，Ｄ１３ａ，Ｄ１３ｂ 径。

Claims (8)

1. 互いに間隔をへだてて配置されたフィンと、前記フィンに接続されてそれぞれが冷媒を通すための伝熱管とを有する一体物を分断または折り曲げて得られた第１の熱交換部および第２の熱交換部を備え、
   前記第１の熱交換部および前記第２の熱交換部の各々の前記伝熱管は断面において２以上の列を成し、前記伝熱管の径は前記列ごとに同じであり、かつ一方側の列の径は他方側の列の径よりも太く、
   前記第１の熱交換部は、相対的に速い風速の空気が流入するように配置され、かつ空気の流入側に前記他方側の列の径が位置し、かつ空気の流出側に前記一方側の列の径が位置するように配置され、
   前記第２の熱交換部は、相対的に遅い風速の空気が流入するように配置され、かつ空気の流入側に前記一方側の列の径が位置し、かつ空気の流出側に前記他方側の列の径が位置するように配置されている、熱交換器。
2. 前記第１の熱交換部および前記第２の熱交換部は、断面において前記一方側の列から前記他方側の列に向けて、前記伝熱管の径が順次細くなるように構成されていることを特徴とする、請求項１に記載の熱交換器。
3. 前記一体物を分断または折り曲げることにより前記第１の熱交換部および前記第２の熱交換部とともに得られた第３の熱交換部をさらに備えた、請求項１または２に記載の熱交換器。
4. 請求項１〜３のいずれかに記載の熱交換器と、
   前記熱交換器に空気を送るための送風機とを備えた、空気調和機の室内機。
5. 冷房運転時には、
   前記第２の熱交換部における前記一方側の列の径の前記伝熱管を冷媒入口とし、
   前記第２の熱交換部における前記一方側の列の径の前記伝熱管から流出した冷媒を複数の流路に分配して、前記第２の熱交換部における前記他方側の列の径の前記伝熱管に流入させるように構成されていることを特徴とする、請求項４に記載の空気調和機の室内機。
6. 冷房運転時には、前記第２の熱交換部への冷媒流入経路が１本であることを特徴とする、請求項５に記載の空気調和機の室内機。
7. 冷房運転時には、
   前記第２の熱交換部における前記他方側の列の径の前記伝熱管から流出した冷媒を、前記第１の熱交換部における前記他方側の列の径の前記伝熱管を介して、前記第１の熱交換部における前記一方側の列の径の前記伝熱管に流入させ、
   前記第１の熱交換部における前記一方側の列の径の前記伝熱管を冷媒出口とすることを特徴とする、請求項４〜６のいずれかに記載の空気調和機の室内機。
8. 前記第１の熱交換部と前記第２の熱交換部とを接続する冷媒の流路に絞り手段をさらに備えていることを特徴とする、請求項４〜７のいずれかに記載の空気調和機の室内機。

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