JP6961016B2 - 熱交換器、室外ユニットおよび冷凍サイクル装置 - Google Patents

Description

本発明は、熱交換器、室外ユニットおよび冷凍サイクル装置に関し、特に、主熱交換領域および副熱交換領域を備えた熱交換器と、その熱交換器を備えた室外ユニットと、その室外ユニットを備えた冷凍サイクル装置とに関するものである。

冷凍サイクル装置としての空気調和装置は、室内ユニットと室外ユニットとを含む冷媒回路を備えている。このような空気調和装置では、四方弁等を用いて冷媒回路の流路を切り換えることによって、冷房運転と暖房運転とを行うことが可能とされる。

室内ユニットには、室内熱交換器が設けられている。室内熱交換器では、冷媒回路を流れる冷媒と、室内送風機によって送り込まれる室内の空気との間で熱交換が行われる。室外ユニットには、室外熱交換器が設けられている。室外熱交換器では、冷媒回路を流れる冷媒と、室外送風機によって送り込まれる外気との間で熱交換が行われる。

空気調和装置において使用されている室外熱交換器には、板状の複数のフィンを貫通するように伝熱管を配置させた室外熱交換器がある。このような室外熱交換器は、フィンアンドチューブ型熱交換器と呼ばれている。

また、この種の室外熱交換器には、二相用の主熱交換領域と単相用の副熱交換領域とを備えたタイプがある。空気調和装置を冷房運転させる場合には、室外熱交換器は凝縮器として機能する。室外熱交換器に送り込まれた冷媒は、主熱交換領域を流れる間に、空気との間で熱交換が行われて凝縮し、液冷媒になる。主熱交換領域を流れた後、液冷媒は副熱交換領域を流れることで、さらに冷却されることになる。なお、このような流路を冷媒が流れる際、液冷媒のみが流動する冷媒パスは、二相冷媒（液およびガス）が流動する冷媒パスに比べて管内熱伝達率が低いため、熱交換器性能の低下につながる。そのため、主熱交換領域の出口において冷媒パスを合流させる合流部が設けられる。液冷媒は合流部で合流してから副熱交換領域に流入する。これにより、液冷媒の管内熱伝達率が上がる。したがって、熱交換器性能が向上する。

一方、空気調和装置を暖房運転させる場合には、室外熱交換器は蒸発器として機能する。室外熱交換器に送り込まれた冷媒は、副熱交換領域から主熱交換領域を流れる間に、空気との間で熱交換が行われて蒸発し、ガス冷媒になる。また、室外熱交換器が蒸発器として機能する場合、凝縮器としての主熱交換領域の出口は、蒸発器としての主熱交換領域の入口となる。したがって、合流部により副熱交換領域から主熱交換領域への流路の分岐数が増える。つまり、合流部は再分岐用分配器として機能する。なお、この種の室外熱交換器を備えた空気調和装置を開示した特許文献の一例として、特許文献１がある。

国際公開第２０１５／１１１２２０号

特許文献１に開示された室外熱交換器では、室外熱交換器が蒸発器として機能する場合、主熱交換領域の入口の冷媒パス数と副熱交換領域の出口の冷媒パス数とが一致しないため、主熱交換領域の入口と副熱交換領域の出口とを直接接続できない。そのため、特許文献１の図９に示されるように、主熱交換領域と副熱交換領域との間に再分岐用分配器（ディストリビュータ）が設置されている。この再分岐用分配器は、副熱交換領域の出口と主熱交換領域の入口とを接続する接続配管に設けられている。この再分岐用分配器は、副熱交換領域の全ての冷媒パスを一つに集約した後に再分岐させている。しかしながら、この再分岐用分配器における冷媒衝突による圧力損失が大きいため、熱交換器性能（暖房性能）が低下する。

また、副熱交換領域の全ての冷媒パスを集約した接続配管では、冷媒流量が大きいため圧力損失が大きい。そのため、熱交換器性能（暖房性能）が低下する。

このように、特許文献１に開示された室外熱交換器では、副熱交換領域の冷媒パスの再分岐および集約による圧力損失の増加に起因して熱交換器性能が低下する。

本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、圧力損失の増加に起因して熱交換器性能が低下することを抑制できる熱交換器、室外ユニットおよび冷凍サイクル装置を提供することである。

本発明に係る熱交換器は、主熱交換領域と、副熱交換領域と、主熱交換領域と副熱交換領域とを接続する第１接続配管および第２接続配管とを備えている。主熱交換領域は第１主熱交換流路および第２主熱交換流路を有している。副熱交換領域は第１副熱交換流路、第２副熱交換流路および第３副熱交換流路を有している。第１接続配管は第１副熱交換流路と第２副熱交換流路とを合流させたまま第１主熱交換流路に接続する。第２接続配管は第３副熱交換流路と第２主熱交換流路とを接続する。蒸発器として動作する場合、副熱交換領域を流れた冷媒は、第１接続配管を経て主熱交換領域に流れる。

本発明に係る熱交換器によれば、第１接続配管は第１副熱交換流路と第２副熱交換流路とを合流させたまま第１主熱交換流路に接続する。このため、第１接続配管は第１副熱交換流と第２副熱交換流路とを再分岐せずに第１主熱交換流路に接続する。これにより、第１接続配管の管内の圧力損失の増加を抑制することができる。また、第１接続配管および第２接続配管が主熱交換領域と副熱交換領域とを接続する。このため、副熱交換領域の全ての冷媒パスを１つの接続配管に集約しない。これにより、第１接続配管および第２接続配管に冷媒流量が分けられるため、第１接続配管および第２接続配管の管内の圧力損失の増加を抑制することができる。したがって、熱交換器性能が低下することを抑制することができる。

実施の形態１に係る空気調和装置の冷媒回路の一例を示す図である。 実施の形態１に係る室外熱交換器を示す概要図である。 実施の形態１に係る室外熱交換器の主熱交換領域を示す概要側面図である。 実施の形態１に係る室外熱交換器の主熱交換領域を示す概要正面図である。 実施の形態１に係る室外熱交換器の副熱交換領域を示す概要側面図である。 実施の形態１に係る室外熱交換器の副熱交換領域を示す概要正面図である。 実施の形態１に係る空気調和装置の動作を説明するための冷媒回路における冷媒の流れを示す図である。 実施の形態２に係る室外熱交換器を示す概要図である。 図８のＩＸ部の拡大図であって、熱伝導ロスの影響を説明する図である。 管内圧力損失と乾き度の関係を示す概略図である。 実施の形態３に係る室外熱交換器を示す概要図である。 実施の形態３の変形例に係る室外熱交換器を示す概要図である。 図１２のＸＩＩＩ部の拡大図であって、結露水滞留の影響を説明する図である。 実施の形態４に係る室外熱交換器を示す概要図である。 実施の形態５に係る室外熱交換器の主熱交換領域を示す概要側面図である。 実施の形態５に係る室外熱交換器の主熱交換領域を示す概要正面図である。 実施の形態６に係る室外熱交換器を示す概要図である。 実施の形態７に係る室外熱交換器を示す概要図である。 実施の形態８に係る室外熱交換器を示す概要図である。 実施の形態９に係る室外熱交換器の主熱交換領域を示す概要側面図である。 実施の形態９に係る室外熱交換器の主熱交換領域を示す概要正面図である。

以下、本発明の実施の形態について図に基づいて説明する。以下の各実施の形態では、冷凍サイクル装置の一例として空気調和装置について説明する。また、請求の範囲に記載された熱交換器が室外熱交換器に適用される場合について説明する。なお、請求の範囲に記載された熱交換器は室内熱交換器に適用されてもよい。さらに、請求の範囲に記載された送風機が室外熱交換器に適用される場合について説明する。なお、請求の範囲に記載された送風機は室内送風機に適用されてもよい。

実施の形態１．
まず、図１を参照して、本発明の実施の形態１に係る冷凍サイクル装置としての空気調和装置１の全体の構成（冷媒回路）について説明する。図１に示すように、空気調和装置１は、圧縮機３、室内熱交換器５、室内送風機７、絞り装置９、室外熱交換器１１、室外送風機２１および四方弁２３を備えている。圧縮機３、室内熱交換器５、絞り装置９、室外熱交換器１１および四方弁２３が、冷媒配管によって繋がっている。

室内熱交換器５および室内送風機７は、室内ユニット４内に配置されている。室外熱交換器１１および室外送風機２１は、室外ユニット１０内に配置されている。また、圧縮機３、絞り装置９および四方弁２３も室外ユニット１０内に配置されている。

次に、図１〜図６を参照して、実施の形態１に係る室外ユニット１０の室外熱交換器（熱交換器）１１について説明する。

図２に示すように、室外熱交換器１１は、主熱交換領域１０１、副熱交換領域２０１および複数の接続配管３５を備えている。複数の接続配管３５は、主熱交換領域１０１と副熱交換領域２０１とを接続する。複数の接続配管３５の各々は、たとえば円形断面形状を有する円管である。本実施の形態では、主熱交換領域１０１の下方に副熱交換領域２０１が配置されている。

主熱交換領域１０１では、第１列目に主熱交換領域１０１ａが配置され、第２列目に主熱交換領域１０１ｂが配置されている。副熱交換領域２０１では、第１列目に副熱交換領域２０１ａが配置され、第２列目に副熱交換領域２０１ｂが配置されている。複数の接続配管３５のうち少なくともいずれか１つは、副熱交換領域２０１の出口に配置された合流パス３０１を有している。

主熱交換領域１０１では、板状の複数のフィン３１を貫通するように、複数の伝熱管３３が配置されている。副熱交換領域２０１では、板状の複数のフィン３１を貫通するように、複数の伝熱管３４が配置されている。これらの複数の伝熱管３３、３４によって冷媒パスが形成されている。本実施の形態では、主熱交換領域１０１は、冷媒パスとしての複数の主熱交換流路３３Ａ〜３３Ｅを有している。つまり、主熱交換領域１０１には５つの主熱交換流路３３Ａ〜３３Ｅが形成されている。また、副熱交換領域２０１は、冷媒パスとしての複数の副熱交換流路３４Ａ〜３４Ｆを有している。つまり、副熱交換領域２０１には６つの副熱交換流路３４Ａ〜３４Ｆが形成されている。

伝熱管３３、３４の各々は、たとえば、長径および短径を有する扁平断面形状の扁平管である。また、伝熱管３３、３４の各々は、たとえば、円形断面形状を有する円管または楕円断面形状を有する楕円管であってもよい。

図３および図４に主熱交換領域１０１の詳細構成を示す。図５および図６に副熱交換領域２０１の詳細構成を示す。図３〜図６において矢印Ｗは風の流れを示している。図３および図４に示すように、主熱交換領域１０１では、複数の伝熱管３３によって複数の冷媒パスが形成されている。図５および図６に示すように、副熱交換領域２０１では、複数の伝熱管３４によって複数の冷媒パスが形成されている。複数の冷媒パスのうち一部の冷媒パスが副熱交換領域２０１の出口（副熱交換領域２０１ｂ側）で合流パス３０１によって合流されている。

再び図２を参照して、主熱交換領域１０１の一端側（主熱交換領域１０１ａ側）と副熱交換領域２０１の他端側（副熱交換領域２０１ｂ側）とが複数の接続配管３５によって接続されている。本実施の形態では、複数の接続配管３５Ａ〜３５Ｅは、主熱交換領域１０１と副熱交換領域２０１とを接続する。接続配管３５Ａは、主熱交換流路３３Ａと副熱交換流路３４Ａとを接続する。接続配管３５Ｂは、主熱交換流路３３Ｂと副熱交換流路３４Ｂとを接続する。接続配管３５Ｃは、主熱交換流路３３Ｃと副熱交換流路３４Ｃおよび副熱交換流路３４Ｄとを接続する。接続配管３５Ｃは、副熱交換流路３４Ｃと副熱交換流路３４Ｄとを合流させたまま主熱交換流路３３Ｃに接続する。接続配管３５Ｄは、主熱交換流路３３Ｄと副熱交換流路３４Ｅとを接続する。接続配管３５Ｅは、主熱交換流路３３Ｅと副熱交換流路３４Ｆとを接続する。

本実施の形態では、接続配管３５Ｃが請求の範囲に記載された第１接続配管に相当する。接続配管３５Ａ、３５Ｂ、３５Ｄ、３５Ｅのいずれかが請求の範囲に記載された第２接続配管に相当する。主熱交換流路３３Ｃが請求の範囲に記載された第１主熱交換流路に相当する。主熱交換流路３３Ａ、３３Ｂ、３３Ｄ、３３Ｅのいずれかが請求の範囲に記載された第２主熱交換流路に相当する。副熱交換流路３４Ｃ、３４Ｄが請求の範囲に記載された第１副熱交換流路、第２副熱交換流路に相当する。副熱交換流路３４Ａ、３４Ｂ、３４Ｅ、３４Ｆのいずれかが第３副熱交換流路に相当する。

主熱交換領域１０１の他端側（主熱交換領域１０１ｂ側）は、ヘッダ２７に接続されている。副熱交換領域２０１の冷媒パスの一端側（副熱交換領域２０１ａ側）は、接続配管３６によって分配器２５に接続されている。分配器２５には接続配管３７が接続されている。

次に、図２および図７を参照して、本実施の形態の空気調和装置１の動作について説明する。図中点線矢印により冷房運転時の冷媒の流れが示され、図中実線矢印により暖房運転時の冷媒の流れが示されている。

まず、冷房運転の場合について説明する。圧縮機３が駆動することによって、圧縮機３から高温高圧のガス状態の冷媒が吐出される。吐出された高温高圧のガス冷媒（単相）は、四方弁２３を介して室外ユニット１０の室外熱交換器１１に流れ込む。室外熱交換器１１では、流れ込んだ冷媒と、室外送風機２１によって供給される流体としての外気（空気）との間で熱交換が行われる。これにより、高温高圧のガス冷媒は、凝縮して高圧の液冷媒（単相）になる。

室外熱交換器１１から送り出された高圧の液冷媒は、絞り装置９によって、低圧のガス冷媒と液冷媒との二相状態の冷媒になる。二相状態の冷媒は、室内ユニット４の室内熱交換器５に流れ込む。室内熱交換器５では、流れ込んだ二相状態の冷媒と、室内送風機７によって供給される空気との間で熱交換が行われる。これにより、二相状態の冷媒は、液冷媒が蒸発して低圧のガス冷媒（単相）になる。この熱交換によって、室内が冷やされる。室内熱交換器５から送り出された低圧のガス冷媒は、四方弁２３を介して圧縮機３に流れ込み、圧縮されて高温高圧のガス冷媒となって、再び圧縮機３から吐出される。以下、このサイクルが繰り返される。

続いて、冷房運転時の室外熱交換器１１における冷媒の流れについて詳しく説明する。冷房運転の場合には、室外熱交換器１１は凝縮器として動作する。室外熱交換器１１では、圧縮機３から送られてきた冷媒は、主熱交換領域１０１を流れ、次に、副熱交換領域２０１を流れる。具体的には、圧縮機３から送られた高温高圧のガス冷媒は、まず、ヘッダ２７に流れ込む。ヘッダ２７に流れ込んだ冷媒は、ヘッダ２７内で分配され、主熱交換領域１０１ａおよび主熱交換領域１０１ｂの各主熱交換流路（冷媒パス）３３Ａ〜３３Ｅを流れる。主熱交換領域１０１ａおよび主熱交換領域１０１ｂを流れた冷媒は、複数の接続配管３５を経て副熱交換領域２０１ｂおよび副熱交換領域２０１ａに流れる。副熱交換領域２０１ｂおよび副熱交換領域２０１ａを流れた冷媒は、接続配管３６を経て分配器２５に流れ込み、分配器２５において合流する。分配器２５において合流した冷媒は接続配管３７を通って流出する。

主熱交換領域１０１および副熱交換領域２０１に対して、室外送風機２１によって送り込まれた空気は、第１列目（風上側）の主熱交換領域１０１ａおよび副熱交換領域２０１ａから、第２列目（風下側）の主熱交換領域１０１ｂおよび副熱交換領域２０１ｂへ向かって流れる。

次に、暖房運転の場合について説明する。圧縮機３が駆動することによって、圧縮機３から高温高圧のガス状態の冷媒が吐出される。以下、吐出された高温高圧のガス冷媒（単相）は、四方弁２３を介して室内熱交換器５に流れ込む。室内熱交換器５では、流れ込んだガス冷媒と、室内送風機７によって供給される空気との間で熱交換が行われる。これにより、高温高圧のガス冷媒は、凝縮して高圧の液冷媒（単相）になる。この熱交換によって、室内が暖められる。室内熱交換器５から送り出された高圧の液冷媒は、絞り装置９によって、低圧のガス冷媒と液冷媒との二相状態の冷媒になる。二相状態の冷媒は、室外ユニット１０の室外熱交換器１１に流れ込む。室外熱交換器１１では、流れ込んだ二相状態の冷媒と、室外送風機２１によって供給される空気との間で熱交換が行われる。これにより、二相状態の冷媒は、液冷媒が蒸発して低圧のガス冷媒（単相）になる。室外熱交換器１１から送り出された低圧のガス冷媒は、四方弁２３を介して圧縮機３に流れ込み、圧縮されて高温高圧のガス冷媒となって、再び圧縮機３から吐出される。以下、このサイクルが繰り返される。

続いて、暖房運転時の室外熱交換器１１における冷媒の流れについて詳しく説明する。暖房運転の場合には、室外熱交換器１１は蒸発器として動作する。室外熱交換器１１では、絞り装置９から送られてきた冷媒は、副熱交換領域２０１を流れ、次に、主熱交換領域１０１を流れる。具体的には、室内熱交換器５から絞り装置９を経て送られてきた二相状態の冷媒は、まず、分配器２５に流れ込む。分配器２５に流れ込んだ冷媒は、副熱交換領域２０１ａおよび副熱交換領域２０１ｂの各副熱交換流路（冷媒パス）３４Ａ〜３４Ｆを流れる。副熱交換領域２０１ａおよび副熱交換領域２０１ｂを流れた冷媒は、接続配管３５を経て主熱交換領域１０１ａおよび主熱交換領域１０１ｂに流れる。主熱交換領域１０１ａおよび主熱交換領域１０１ｂを流れた冷媒は、ヘッダ２７に流れ込み、ヘッダ２７において合流する。冷媒は、ヘッダ２７を介して室外熱交換器１１の外へ送り出される。

主熱交換領域１０１および副熱交換領域２０１に対して、室外送風機２１によって送り込まれた空気は、第１列目（風上側）の主熱交換領域１０１ａおよび副熱交換領域２０１ａから、第２列目（風下側）の主熱交換領域１０１ｂおよび副熱交換領域２０１ｂへ向かって流れる。

上述の通り、暖房運転時には、室外送風機２１によって室外ユニット１０内に送り込まれる外気と、室外熱交換器１１に送り込まれる冷媒との間で熱交換が行われる。この熱交換が行われる際に、外気（空気）中の水分が凝縮し、室外熱交換器１１の表面に水滴が成長する。つまり、室外熱交換器１１の表面に結露が発生する。成長した水滴は、フィン３１と伝熱管３３とによって構成された室外熱交換器１１の排水路を通じて重力方向に流れ、ドレン水として排出される。

次に、本実施の形態の作用効果について説明する。
本実施の形態に係る室外熱交換器１１によれば、接続配管３５Ｃは副熱交換流路３４Ｃと副熱交換流路３４Ｄとを合流させたまま主熱交換流路３３Ｃに接続する。このため、接続配管３５Ｃは副熱交換流路３４Ｃと副熱交換流路３４Ｄとを再分岐せずに主熱交換流路３３Ｃに接続する。これにより、接続配管３５Ｃの管内の圧力損失の増加を抑制することができる。また、接続配管３５Ｃおよび接続配管３５Ａ、３５Ｂ、３５Ｄ、３５Ｅが主熱交換領域１０１と副熱交換領域２０１とを接続する。このため、副熱交換領域２０１の全てのパスを１つの接続配管３５に集約しない。これにより、接続配管３５Ｃおよび接続配管３５Ａ、３５Ｂ、３５Ｄ、３５Ｅに冷媒流量が分けられるため接続配管３５Ｃおよび接続配管３５Ａ、３５Ｂ、３５Ｄ、３５Ｅの管内の圧力損失の増加を抑制することができる。したがって、熱交換器性能が低下することを抑制することができる。

また、接続配管３５Ｃは副熱交換流路３４Ｃと副熱交換流路３４Ｄとを合流させたまま主熱交換流路３３Ｃに接続する。このため、副熱交換流路３４Ｃおよび副熱交換流路３４Ｄのいずれか一方の冷媒の流れが悪化してもいずれか他方の冷媒の流れと合流させることにより、副熱交換流路３４Ｃおよび副熱交換流路３４Ｄの冷媒流量を平準化しやすい。したがって、主熱交換領域１０１に向かう冷媒流量の偏差を抑制することができる。

本実施の形態に係る室外ユニット１０によれば、室外ユニット１０は上記の室外熱交換器１１を備えているため、圧力損失の増加に起因して熱交換器性能が低下することを抑制することができる室外ユニット１０を提供することができる。

本実施の形態に係る空気調和装置１によれば、空気調和装置１は上記の室外ユニットを備えているため、圧力損失の増加に起因して熱交換器性能が低下することを抑制することができる空気調和装置１を提供することができる。

実施の形態２．
以下の各実施の形態においては、特に説明しない限り、実施の形態１と同一の構成には同一の符号を付し、説明を繰り返さない。

図８〜図１０を参照して、本発明の実施の形態２に係る室外熱交換器１１について説明する。

図８および図９に示すように、本実施の形態では、主熱交換領域１０１と副熱交換領域２０１とは互いに隣り合うように配置されている。主熱交換領域１０１と副熱交換領域２０１とは互いに上下に並んで配置されている。主熱交換領域１０１と副熱交換領域２０１とは互いに接触するように構成されていてもよい。また、主熱交換領域１０１と副熱交換領域２０１とは一体で構成されていてもよい。本実施の形態では、主熱交換流路３３Ａは副熱交換領域２０１に最も近い位置に配置されている。つまり、主熱交換流路３３Ａは主熱交換領域１０１において上下に並んで配置された主熱交換流路３３Ａ〜３３Ｅのうち最下段に配置されている。副熱交換流路３４Ａは主熱交換領域１０１に最も近い位置に配置されている。つまり、副熱交換流路３４Ａは副熱交換領域２０１において上下に並んで配置された副熱交換流路３４Ａ〜３４Ｆのうち最上段に配置されている。

合流パス３０１は主熱交換領域１０１に隣接する副熱交換流路３４Ａと他の副熱交換流路（例えば副熱交換流路３４Ｂ）とを合流させるように構成されている。つまり、本実施の形態では、合流パス３０１は副熱交換流路３４Ａと隣り合う副熱交換流路３４Ｂとを合流させている。なお、合流パス３０１は副熱交換流路３４Ａを含んで他の副熱交換流路３４Ｂ〜３４Ｆのいずれかと合流させていればよい。

本実施の形態では、接続配管３５Ａが請求の範囲に記載された第１接続配管に相当する。接続配管３５Ｂ〜３５Ｅのいずれかが請求の範囲に記載された第２接続配管に相当する。主熱交換流路３３Ａが請求の範囲に記載された第１主熱交換流路に相当する。主熱交換流路３３Ｂ〜３３Ｅのいずれかが請求の範囲に記載された第２主熱交換流路に相当する。副熱交換流路３４Ａ、３４Ｂが請求の範囲に記載された第１副熱交換流路、第２副熱交換流路に相当する。副熱交換流路３４Ｃ〜３４Ｆのいずれかが第３副熱交換流路に相当する。

主熱交換領域１０１に隣接する副熱交換流路３４Ａでは、冷媒が副熱交換領域２０１から主熱交換領域１０１へ流動する際に、管内圧力損失の影響で冷媒温度は低下する。そして、高温冷媒からフィン３１および伝熱管３３を介して低温冷媒へと熱移動が生じる。つまり、熱伝導ロスが生じる。そのため、副熱交換領域２０１において主熱交換領域１０１に隣接する副熱交換流路３４Ａを流れる冷媒は副熱交換流路３４Ｂを流れる冷媒に比べて乾き度が低くなる。

図１０に示すように、乾き度が０から１に向かうに従って管内圧力損失が増加する範囲においては、管内圧力損失は乾き度が低いほど小さくなる傾向がある。したがって、副熱交換流路３４Ａは副熱交換流路３４Ｂに比べて冷媒が流れやすくなる。よって、副熱交換流路３４Ａから主熱交換領域１０１に流入する冷媒流量は、副熱交換流路３４Ｂから主熱交換領域１０１に流入する冷媒流量に比べて大きくなる。これを解決するために、副熱交換領域２０１出口において合流パス３０１が主熱交換領域１０１に隣接する副熱交換流路３４Ａと副熱交換流路３４Ｂとを合流させるように構成されているため、冷媒流量の偏差は抑制される。

本実施の形態の室外熱交換器１１によれば、副熱交換流路３４Ａは主熱交換領域１０１に最も近い位置に配置されている。このため、冷媒流量が大きくなる副熱交換流路３４Ａと副熱交換流路３４Ａよりも冷媒流量が小さくなる副熱交換流路３４Ｂとが合流されるため、冷媒流量の偏差を抑制することができる。

また、主熱交換領域１０１へ流入する冷媒流量の偏差が平準化された場合、合流パス３０１を構成するパスの一つである副熱交換流路３４Ａを流れる冷媒流量は少なくなり、管内圧力損失は低下する。よって、主熱交換領域１０１に隣接する位置に合流パス３０１が設置されない場合に比べ、冷媒温度低下は小さくなることから、熱伝導ロスを低減することができる。

実施の形態３．
図１１を参照して、本発明の実施の形態３に係る室外熱交換器１１について説明する。本実施の形態では、副熱交換流路３４Ａと副熱交換流路３４Ｂとは重力方向に並んで配置されている。本実施の形態では、副熱交換流路３４Ａ〜３４Ｆは重力方向に並んで配置されている。合流パス３０１は、重力方向に並んで配置された副熱交換流路３４Ａと副熱交換流路３４Ｂとを合流させている。

本実施の形態では、接続配管３５Ａが請求の範囲に記載された第１接続配管に相当する。接続配管３５Ｂ〜３５Ｅのいずれかが請求の範囲に記載された第２接続配管に相当する。主熱交換流路３３Ａが請求の範囲に記載された第１主熱交換流路に相当する。主熱交換流路３３Ｂ〜３３Ｅのいずれかが請求の範囲に記載された第２主熱交換流路に相当する。副熱交換流路３４Ａ、３４Ｂが請求の範囲に記載された第１副熱交換流路、第２副熱交換流路に相当する。副熱交換流路３４Ｃ〜３４Ｆのいずれかが第３副熱交換流路に相当する。

室外熱交換器１１では、暖房運転時に結露水の量が重力方向Ｇに向かって多くなる。したがって、重力方向Ｇの下側に行くほど結露水により風が通りにくくなることから、熱交換が阻害されるため、乾き度が小さくなる。図１０に示すように、管内圧力損失は、乾き度が低くなるほど小さい。その結果、重力方向Ｇの下側に行くほど管内圧力損失が低くなるため冷媒流量が多くなる。したがって、主熱交換領域１０１へ流入する冷媒流量の偏差は大きくなる。

本実施の形態の室外熱交換器１１によれば、副熱交換流路３４Ａと副熱交換流路３４Ｂとは重力方向Ｇに並んで配置されている。このため、副熱交換流路３４Ａと副熱交換流路３４Ａよりも冷媒流量が大きくなる副熱交換流路３４Ｂとが合流されるため、冷媒流量の偏差を抑制することができる。

続いて、図１２および図１３を参照して、本発明の実施の形態３の変形例に係る室外熱交換器１１について説明する。本実施の形態の変形例では、副熱交換流路３４Ｆは副熱交換領域２０１において最も下方に配置されている。合流パス３０１は、副熱交換領域２０１の最下段に配置された副熱交換流路３４Ｆと他の副熱交換流路（例えば副熱交換流路３４Ｅ）とを合流させるように構成されている。

本実施の形態の変形例では、接続配管３５Ｅが請求の範囲に記載された第１接続配管に相当する。接続配管３５Ａ〜３５Ｄのいずれかが請求の範囲に記載された第２接続配管に相当する。主熱交換流路３３Ｅが請求の範囲に記載された第１主熱交換流路に相当する。主熱交換流路３３Ａ〜３３Ｄのいずれかが請求の範囲に記載された第２主熱交換流路に相当する。副熱交換流路３４Ｆ、３４Ｅが請求の範囲に記載された第１副熱交換流路、第２副熱交換流路に相当する。副熱交換流路３４Ａ〜３４Ｄのいずれかが第３副熱交換流路に相当する。

図１２および図１３に示すように、最下段の副熱交換流路３４Ｆでは、結露水４０が滞留することにより風が通りにくくなる。このため、副熱交換流路３４Ｆにおける熱交換が阻害される。そのため、副熱交換流路３４Ｆでは、乾き度が副熱交換流路３４Ｅに比べて小さくなる。図１０に示すように、管内圧力損失は乾き度が低いほど小さい。したがって、最下段の副熱交換流路３４Ｆは、管内の圧力損失が低いため冷媒流量が多くなる。そのため、主熱交換領域１０１へ流入する冷媒流量の偏差が大きくなる。

本実施の形態の変形例に係る室外熱交換器１１では、副熱交換領域２０１の出口に設置された合流パス３０１は副熱交換領域２０１の最下段の副熱交換流路３４Ｆと副熱交換流路３４Ｅとを合流させるように構成されている。これにより、冷媒流量の偏差が抑制される。

本実施の形態の変形例に係る室外熱交換器１１によれば、副熱交換流路３４Ｆは副熱交換領域２０１において最も下方に配置されている。このため、冷媒流量が大きくなる副熱交換流路３４Ｆと副熱交換流路３４Ｆよりも冷媒流量が小さくなる副熱交換流路３４Ｅとが合流されるため、さらに、冷媒流量の偏差を抑制することができる。

実施の形態４．
図１４を参照して、本発明の実施の形態４に係る室外熱交換器１１について説明する。本実施の形態では、副熱交換流路３４Ｆは副熱交換領域２０１において室外送風機（送風機）２１から最も遠い位置に配置されている。合流パス３０１は、室外送風機２１との距離が最も遠い副熱交換領域２０１の副熱交換流路３４Ｆと他の副熱交換流路（例えば副熱交換流路３４Ｅ）とを合流させるように構成されている。

本実施の形態では、接続配管３５Ｅが請求の範囲に記載された第１接続配管に相当する。接続配管３５Ａ〜３５Ｄのいずれかが請求の範囲に記載された第２接続配管に相当する。主熱交換流路３３Ｅが請求の範囲に記載された第１主熱交換流路に相当する。主熱交換流路３３Ａ〜３３Ｄのいずれかが請求の範囲に記載された第２主熱交換流路に相当する。副熱交換流路３４Ｆ、３４Ｅが請求の範囲に記載された第１副熱交換流路、第２副熱交換流路に相当する。副熱交換流路３４Ａ〜３４Ｄのいずれかが第３副熱交換流路に相当する。

室外送風機２１からの距離が遠い冷媒パスでは、熱交換し難くなるため、主熱交換領域１０１へ流入する冷媒流量は多くなる。これを解決するために、合流パス３０１が室外送風機２１との距離が最も遠い副熱交換流路３４Ｆと他の副熱交換流路（例えば副熱交換流路３４Ｅ）と合流するように構成されている。これにより、主熱交換領域１０１へ流入する冷媒流量の偏差が抑制される。

本実施の形態の室外熱交換器１１によれば、副熱交換流路３４Ｆは副熱交換領域２０１において室外送風機２１から最も遠い位置に配置されている。このため、冷媒流量が大きくなる副熱交換流路３４Ｆと副熱交換流路３４Ｆよりも冷媒流量が小さくなる副熱交換流路３４Ｅとが合流されるため、冷媒流量の偏差を抑制することができる。

実施の形態５．
図１５および図１６を参照して、本発明の実施の形態５に係る室外熱交換器１１について説明する。本実施の形態では、冷媒パスの長さが同等である。本実施の形態は、副熱交換領域２０１のパス構成に限定されるものではなく、主熱交換領域１０１にも適用可能である。ここでは、副熱交換領域２０１を例として説明する。本実施の形態では、副熱交換流路３４Ａの長さと副熱交換流路３４Ｂの長さは同じである。なお、この同等とは製造誤差の範囲内において同じであることを意味している。また、副熱交換流路３４Ａおよび副熱交換流路３４Ｂの各々の入口が隣り合うように配置されている。副熱交換流路３４Ａおよび副熱交換流路３４Ｂの各々の出口が隣り合うように配置されている。

上述した熱伝導ロスは、主熱交換領域１０１と副熱交換領域２０１の隣接した副熱交換流路間（主熱交換流路３４Ａと副熱交換流路３４Ａとの間）のみで生じるわけではなく、互いに隣接する副熱交換流路間に冷媒温度差があれば生じる。これにより、冷媒と空気との熱交換効率が低下する。

これを解決するため、副熱交換領域２０１の合流パス３０１で合流される少なくとも１組の副熱交換流路３４Ａ、３４Ｂにおいて、双方の冷媒流路の長さは同等であるとともに、双方の冷媒流路の入口は隣接し、かつ、双方の冷媒流路の出口は隣接するように構成されている。

本実施の形態の室外熱交換器１１によれば、副熱交換流路３４Ａおよび副熱交換流路３４Ｂの各々の長さが同じである。そして、副熱交換流路３４Ａおよび副熱交換流路３４Ｂの各々の入口および出口がそれぞれ隣り合うように配置されている。これにより、熱伝導ロスの生じる箇所が構造上半分になるため、熱交換効率が向上する。

また、例えば三方管などで副熱交換流路３４Ａおよび副熱交換流路３４Ｂを接続する場合、冷媒流出入位置が近くなることで、三方管が小さくなる。したがって、材料費削減につながる。

実施の形態６．
図１７を参照して、本発明の実施の形態６に係る室外熱交換器１１について説明する。本実施の形態では、複数の合流パス３０１が設けられている。本実施の形態では、２つの合流パス３０１が設けられている。一方の合流パス３０１により副熱交換流路３４Ａと副熱交換流路３４Ｂとが合流されている。接続配管３５Ａは、副熱交換流路３４Ａと副熱交換流路３４Ｂとを合流させたまま主熱交換流路３３Ａに接続している。また、他方の合流パス３０１により副熱交換流路３４Ｅと副熱交換流路３４Ｆとが合流されている。接続配管３５Ｄは、副熱交換流路３４Ｅと副熱交換流路３４Ｆとを合流させたまま主熱交換流路３３Ｅに接続している。

２つの合流パス３０１のうちの一方は、主熱交換領域１０１に隣接する副熱交換流路３４Ａと他の副熱交換流路（例えば副熱交換流路３４Ｂ）とを合流させるように構成されている。また、２つの合流パス３０１のうちの他方は、副熱交換領域２０１の最下段の副熱交換流路３４Ｆと他の副熱交換流路（例えば副熱交換流路３４Ｅ）とを合流させるように構成されている。つまり、この他方の合流パス３０１は、室外熱交換器１１の最下段に配置されている。

本実施の形態の室外熱交換器１１によれば、接続配管３５Ａは副熱交換流路３４Ａと副熱交換流路３４Ｂとを再分岐せずに主熱交換流路３３Ａに接続する。また、接続配管３５Ｄは副熱交換流路３４Ｅと副熱交換流路３４Ｆとを合流させたまま主熱交換流路３３Ｅに接続する。これにより、接続配管３５Ａおよび接続配管３５Ｄの管内の圧力損失の増加を効果的に抑制することができる。したがって、熱交換器性能が低下することを効果的に抑制することができる。

また、副熱交換流路３４Ａは主熱交換領域１０１に最も近い位置に配置されている。さらに、副熱交換流路３４Ｆは副熱交換領域２０１において最も下方に配置されている。したがって、冷媒流量の偏差を効果的に抑制することができる。

実施の形態７．
図１８を参照して、本発明の実施の形態７に係る室外熱交換器１１について説明する。室外熱交換器１１を通り抜ける外気の風速には、室外送風機２１との位置関係によって分布が生じる。この風速分布により、主熱交換領域１０１内の冷媒パス毎に、処理できる熱交換量が異なる。よって、処理できる熱交換量に合わせて、冷媒流量を調整することで、熱交換効率を向上させることができる。また、合流パス３０１で合流される冷媒パスが副熱交換領域２０１の入口において合流されて分配器２５に接続されることで、冷媒流量の調整が容易となる。

冷媒流量の調整のため、接続配管３６の寸法が変更される。具体的には、風速の大きい冷媒パスへは冷媒流量を多くし、また、風速の小さい冷媒パスへは冷媒流量を少なくするように接続配管３６の寸法が変更される。より具体的には、接続配管３６の長さ、内径などが変更され、風速大のパスの接続配管３６の抵抗係数Ｃｖ１と風速小のパスの接続配管３６の抵抗係数Ｃｖ２の関係は、Ｃｖ１＜Ｃｖ２となる。

実施の形態８．
図１９を参照して、実施の形態８に係る室外ユニットの室外熱交換器１１について説明する。本実施の形態では、主熱交換領域１０１は複数の分配部５０を有している。本実施の形態では、主熱交換領域１０１は、分配部５０Ａ〜５０Ｅを有している。分配部５０Ａ〜５０Ｅは同一の形状を有していてもよい。この同一の形状とは製造誤差の範囲内において同一の形状であることを意味している。分配部５０Ａ〜５０Ｅは主熱交換流路３３Ａ〜３３Ｅにそれぞれに接続されている。接続配管３５Ａ〜３５Ｅは分配部５０Ａ〜５０Ｅにそれぞれ接続されている。

本実施の形態では、伝熱管３３として扁平多穴管が採用されてもよい。この場合、円管に比べて管内の圧力損失が大きくなる。この管内の圧力損失を低減するため、１パスを構成する伝熱管３３の本数を減らして多パス化が行われる。多パス化が行われると冷媒分配数が増える。このため、主熱交換領域１０１のパス群ごとに分配部５０が設置されてもよい。

本実施の形態では、接続配管３５Ｃが請求の範囲に記載された第１接続配管に相当する。接続配管３５Ａ、３５Ｂ、３５Ｄ、３５Ｅのいずれかが請求の範囲に記載された第２接続配管に相当する。主熱交換流路３３Ｃが請求の範囲に記載された第１主熱交換流路に相当する。主熱交換流路３３Ａ、３３Ｂ、３３Ｄ、３３Ｅのいずれかが請求の範囲に記載された第２主熱交換流路に相当する。副熱交換流路３４Ｃ、３４Ｄが請求の範囲に記載された第１副熱交換流路、第２副熱交換流路に相当する。副熱交換流路３４Ａ、３４Ｂ、３４Ｅ、３４Ｆのいずれかが第３副熱交換流路に相当する。分配部５０Ｃが請求の範囲に記載された第１分配部に相当する。分配部５０Ａ、５０Ｂ、５０Ｄ、５０Ｅのいずれかが請求の範囲に記載された第２分配部に相当する。

本実施の形態の室外熱交換器１１によれば、冷媒パスの多パス化が行われることによって冷媒分配数が増えた場合に主熱交換領域１０１の冷媒パス群ごとに分配部５０を設置することで冷媒流量を調整することができる。

実施の形態９．
図２０および図２１を参照して、本発明の実施の形態９に係る室外熱交換器１１について説明する。本実施の形態では、副熱交換領域２０１の入口に合流パス３０２が設けられている。

本実施の形態の室外熱交換器１１によれば、合流パス３０２によって副熱交換領域２０１に流れ込む冷媒流量の偏差を抑制することができる。

上述した各実施の形態に係る空気調和装置１に用いる冷媒としては、冷媒Ｒ４１０Ａ、冷媒Ｒ４０７Ｃ、冷媒Ｒ３２、冷媒Ｒ５０７Ａ、冷媒ＨＦＯ１２３４ｙｆ等、どのような冷媒を用いても、蒸発器として運転させる際の熱交換器性能を向上させることが可能となる。

また、空気調和装置１に用いる冷凍機油としては、適用される冷媒との相互溶解性を考慮して適合性を有する冷凍機油が使用される。たとえば、冷媒Ｒ４１０Ａ等のフルオロカーボン系冷媒では、アルキルベンゼン油系、エステル油系またはエーテル油系の冷凍機油が使用される。これらの他に、鉱油系またはフッ素油系等の冷凍機油が使用されてもよい。

なお、各実施の形態において説明した室外熱交換器１１を備えた空気調和装置１については、各実施の形態の構成を必要に応じて種々組み合わせることが可能である。

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説明ではなくて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が含まれることが意図される。

１ 空気調和装置、３ 圧縮機、４ 室内ユニット、５ 室内熱交換器、７ 室内送風機、９ 絞り装置、１０ 室外ユニット、１１ 室外熱交換器、２１ 室外送風機、２３ 四方弁、２５ 分配器、２７ ヘッダ、３１ フィン、３３，３４ 伝熱管、３３Ａ〜３３Ｅ 主熱交換流路、３４Ａ〜３４Ｆ 副熱交換流路、３５，３６，３７ 接続配管、５０ 分配部、１０１，１０１ａ，１０１ｂ 主熱交換領域、２０１，２０１ａ，２０１ｂ 副熱交換領域、３０１，３０２ 合流パス。

Claims (9)

1. 主熱交換領域と、
   副熱交換領域と、
   前記主熱交換領域と前記副熱交換領域とを接続する第１接続配管および第２接続配管とを備え、
   前記主熱交換領域は第１主熱交換流路および第２主熱交換流路を有し、
   前記副熱交換領域は第１副熱交換流路、第２副熱交換流路および第３副熱交換流路を有し、
   前記第１接続配管は前記第１副熱交換流路と前記第２副熱交換流路とを合流させたまま前記第１主熱交換流路に接続し、
   前記第２接続配管は前記第３副熱交換流路と前記第２主熱交換流路とを接続し、
   蒸発器として動作する場合、前記副熱交換領域を流れた冷媒は、前記第１接続配管を経て前記主熱交換領域に流れる、熱交換器。
2. 前記主熱交換領域と前記副熱交換領域とは互いに隣り合うように配置されており、
   前記第１副熱交換流路は前記主熱交換領域に最も近い位置に配置されている、請求項１に記載の熱交換器。
3. 前記第１副熱交換流路と前記第２副熱交換流路とは重力方向に並んで配置されている、請求項１または２に記載の熱交換器。
4. 前記第１副熱交換流路は前記副熱交換領域において最も下方に配置されている、請求項１〜３のいずれか１項に記載の熱交換器。
5. 前記副熱交換領域に送風する送風機を備え、
   前記第１副熱交換流路は前記副熱交換領域において前記送風機から最も遠い位置に配置されている、請求項１〜４のいずれか１項に記載の熱交換器。
6. 前記第１副熱交換流路および前記第２副熱交換流路の各々の長さが同じであり、
   前記第１副熱交換流路および前記第２副熱交換流路の各々の入口が隣り合うように配置されており、
   前記第１副熱交換流路および前記第２副熱交換流路の各々の出口が隣り合うように配置されている、請求項１〜５のいずれか１項に記載の熱交換器。
7. 前記主熱交換領域は、前記第１主熱交換流路に接続された第１分配部と、前記第２主熱交換流路に接続された第２分配部とを有し、
   前記第１接続配管は前記第１分配部に接続されており、
   前記第２接続配管は前記第２分配部に接続されている、請求項１〜６のいずれか１項に記載の熱交換器。
8. 請求項１〜７のいずれか１項に記載の熱交換器を備えた、室外ユニット。
9. 請求項８に記載の前記室外ユニットを備えた、冷凍サイクル装置。

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