JP7114011B1 - 空気調和機 - Google Patents

Abstract

空気調和機は、暖房運転と除霜運転の各々を行い、熱交換器と流路切替装置とを備える。熱交換器は、室外の空気と冷媒との間で熱交換を行わせる。熱交換器は、上下方向に沿って配置された複数のユニットを有する。各ユニットは、１本の冷媒流路である単路と、複数本の冷媒流路である複路とが接続された、叉状の冷媒流路を形成する１以上の伝熱管を含む。流路切替装置は、除霜運転時には、冷媒を複路から単路に流通させ、暖房運転時には、冷媒を単路から複路に流通させる。複数のユニットのうち最も下に配置された最下ユニットの複路は、除霜運転時の冷媒の入口が、叉状の冷媒流路において空気の流動方向の最も上流側に位置する冷媒流路である第１流路を含む。第１流路の当該入口は、叉状の冷媒流路において最も下に位置する。

Description

本開示は、室内の空調を行う空気調和機に関するものである。

従来、空気調和機の室外の熱交換器として、冷房運転時の凝縮能力の確保と、暖房運転時の着霜防止および蒸発能力の向上等とを目的に、最下部をサブクーラとし、暖房運転時に当該最下部に冷媒を流通させない構成が提案されている（例えば、特許文献１参照）。

特許第２９２３１６６号公報

しかし、上記構成の熱交換器では、暖房運転時にサブクーラの伝熱面積を蒸発器として利用できないため、必要な熱交換量が得られない場合がある。ここで、熱交換器の熱交換量を確保するために蒸発温度を低下させると、外気温が０［℃］より高くとも、熱交換器内の伝熱管の表面温度が氷点下を下回り、着霜が生じる虞がある。これにより、空気調和機の暖房能力が低減し、ユーザの所望する運転が得られなくなる可能性があった。

本開示は、上記課題を解決するためになされたものであり、熱交換器への着霜の抑制と、熱交換器の能力向上とを両立する空気調和機を提供することを目的とする。

本開示に係る空気調和機は、暖房運転および除霜運転の各々を行う空気調和機であって、室外の空気と冷媒との間で熱交換を行わせる熱交換器と、前記冷媒の流れる方向を切り替える流路切替装置と、ガス状の冷媒が流入するガス側分流器と、を備え、前記熱交換器は、上下方向に沿って配置された複数のユニットを有し、前記複数のユニットの各々は、１本の冷媒流路である単路と、複数本の冷媒流路である複路とが接続された、叉状の冷媒流路を形成する１以上の伝熱管を含み、前記複路は前記ガス側分流器に接続され、前記流路切替装置は、前記除霜運転時には、前記ガス側分流器を介してガス状の前記冷媒を前記複路から前記単路に流通させ、前記暖房運転時には、前記冷媒を前記単路から前記複路に流通させ、前記複数のユニットのうち最も下に配置された最下ユニットの前記複路は、前記除霜運転時の前記冷媒の入口が、前記叉状の冷媒流路において前記空気の流動方向の最も上流側に位置する冷媒流路である第１流路を含み、前記第１流路の前記入口は、前記叉状の冷媒流路において最も下に位置するものである。

本開示に係る空気調和機によれば、暖房運転時には、熱交換器の各ユニットの複路が冷媒の下流側となる。そのため、複路における乾き度の高い冷媒が減速し、冷媒は空気からより多くの熱を受け取ることができる。また、冷媒が減速することによって、冷媒と伝熱管との間の摩擦が低減され、圧力損失が低減される。従って、熱交換器の能力が向上する。また、当該空気調和機によれば、最下ユニットの複路に含まれる第１流路の除霜運転時における冷媒の入口は、叉状の冷媒流路において、空気の流動方向の最上流側に位置すると共に、最も下に位置する。従って、１以上の伝熱管のうち、暖房運転時により多くの着霜が発生する風上側であって、除霜運転時に融解水が流動する最も下の部分に対して、除霜運転時に過熱状態にあるガス状の冷媒が流れ込む。そのため、熱交換器における着霜量の低減が図られる。よって、当該空気調和機は、熱交換器への着霜の抑制と、熱交換器の能力向上との両立を図ることができる。

実施の形態１に係る空気調和機の構成例を模式的に示す冷媒回路図である。 実施の形態１における室外熱交換器の内部を模式的に例示する図である。 実施の形態１における室外熱交換器内の冷媒流路を模式的に例示する図である。 実施の形態２における室外熱交換器の内部を模式的に例示する図である。 実施の形態３における室外熱交換器の内部を模式的に例示する図である。 実施の形態４における室外熱交換器の内部を模式的に例示する図である。 実施の形態５における室外熱交換器の内部を模式的に例示する図である。 実施の形態６における室外熱交換器の一部の具体的な構成を例示する斜視図である。

以下、図面を参照し、実施の形態に係る空気調和機について詳述する。

実施の形態１．
図１は、実施の形態１に係る空気調和機の構成例を模式的に示す冷媒回路図である。実施の形態１に係る空気調和機１００は、冷房運転と暖房運転と除霜運転の各々を行う。空気調和機１００は、室外機１と室内機３とを有する。室外機１は、空調対象空間以外である例えば屋外に設置され、室内機３は、空調対象空間に設置される。室外機１と室内機３とは冷媒配管４を介して連結され、室外機１と室内機３と冷媒配管４によって冷媒回路５が形成されている。

室外機１は、図１において一点鎖線の四角によって示される筐体の内部に、圧縮機１０、流路切替装置１１、室外送風機１２、室外熱交換器１３、膨張弁１４、およびアキュムレータ１５を備える。アキュムレータ１５、圧縮機１０、流路切替装置１１、室外熱交換器１３、および膨張弁１４は、順次、冷媒配管４によって接続されている。

圧縮機１０は、冷媒配管４から冷媒を吸入し、吸入した冷媒を圧縮し、圧縮した冷媒を冷媒配管４に吐出する。圧縮機１０は、例えば、インバータによって容量が制御可能なインバータ圧縮機である。

流路切替装置１１は、例えば四方弁であり、冷媒が流れる方向を切り替える。空気調和機１００は、流路切替装置１１による切り換え処理によって、暖房運転から、冷房運転または除霜運転への切り替えを行うことができ、冷房運転または除霜運転から、暖房運転への切り換えを行うことができる。図１に示す流路切替装置１１における実線部分は、冷房運転時と除霜運転時における冷媒流路を示し、破線部分は暖房運転時における冷媒流路を示す。また、図１における実線で示される矢印は、冷房運転時および除霜運転時において冷媒が流れる方向を示し、破線で示される矢印は、暖房運転時において冷媒が流れる方向を示す。

室外送風機１２は、ファンモータなどの室外駆動源１２Ａと、プロペラファン、ターボファン、またはシロッコファンなどの室外ファン１２Ｂとを含む。室外送風機１２は、冷房運転時と暖房運転時において動作し、空調対象空間以外の空間における空気を室外熱交換器１３に導く。

室外熱交換器１３は、冷媒と空気との間で熱交換を行わせる。室外熱交換器１３は、熱交換器の一例である。

室外送風機１２は、冷房運転時と暖房運転時において、室外熱交換器１３における熱交換後の空気を、空調対象空間以外の空間に送り出す。

膨張弁１４は冷媒を減圧して膨張させる。膨張弁１４は、例えば、冷媒の流量を調整可能な電動膨張弁である。アキュムレータ１５は冷媒を蓄える。

室内機３は、図１において二点鎖線の四角によって示される筐体の内部に、室内送風機３０および室内熱交換器３１を備える。室内送風機３０は、ファンモータなどの室内駆動源３０Ａと、プロペラファン、ターボファン、またはシロッコファンなどの室内ファン３０Ｂとを含む。室内送風機３０は、冷房運転時と暖房運転時において動作し、空調対象空間における空気を室内熱交換器３１に導く。

室内熱交換器３１は、冷媒と空気との間で熱交換を行わせる。室内送風機３０は、冷房運転時と暖房運転時において、室内熱交換器３１における熱交換後の空気を、空調対象空間に送り出す。

以下、冷房運転における冷媒の流れおよび状態変化について説明する。冷房運転では、圧縮機１０から吐出した冷媒は、室外熱交換器１３に流入する。室外熱交換器１３は凝縮器として機能し、室外熱交換器１３に流入した冷媒は、室外送風機１２によって室外熱交換器１３に供給された空気と熱交換して凝縮する。室外熱交換器１３から流出した冷媒は、膨張弁１４を通過する際に減圧された後、室内熱交換器３１に流入する。室内熱交換器３１は蒸発器として機能し、室内熱交換器３１に流入した冷媒は、室内送風機３０によって室内熱交換器３１に供給された空気と熱交換して蒸発する。室内熱交換器３１での熱交換によって冷却された空気は、室内送風機３０によって空調対象空間に送り出される。室内熱交換器３１から流出した冷媒は、アキュムレータ１５を経由して圧縮機１０に吸入されて圧縮される。

次に、暖房運転における冷媒の流れおよび状態変化について説明する。暖房運転では、圧縮機１０から吐出した冷媒は、室内熱交換器３１に流入する。室内熱交換器３１は凝縮器として機能し、室内熱交換器３１に流入した冷媒は、室内送風機３０によって室内熱交換器３１に供給された空気と熱交換して凝縮する。室内熱交換器３１での熱交換によって加熱された空気は、室内送風機３０によって空調対象空間に送り出される。室内熱交換器３１から流出した冷媒は、膨張弁１４を通過する際に減圧された後、室外熱交換器１３に流入する。室外熱交換器１３は蒸発器として機能し、室外熱交換器１３に流入した冷媒は、室外送風機１２によって室外熱交換器１３に供給された空気と熱交換して蒸発する。室外熱交換器１３から流出した冷媒は、アキュムレータ１５を経由して圧縮機１０に吸入されて圧縮される。

更に、除霜運転における冷媒の流れおよび状態変化について説明する。除霜運転は、暖房運転中に室外熱交換器１３に生じた霜によって室外熱交換器１３の伝熱性能が低下したと検知された場合において開始される。なお、室外熱交換器１３の伝熱性能の低下は、室外熱交換器１３内の、例えば、後述する伝熱管２１の表面温度などの物理量に基づいて検知される。除霜運転では、冷房運転と同じ方向に冷媒が流れ、室外熱交換器１３は凝縮器として機能し、室内熱交換器３１は蒸発器として機能する。ここで、除霜運転中は、室外送風機１２は動作しない。これにより、室外熱交換器１３において、過熱状態にあってガス状である冷媒によって加熱された空気が、室外熱交換器１３の外部へ流出することが抑制される。従って、室外熱交換器１３からの熱の流出が抑制され、迅速な除霜が可能になる。また、除霜運転中は、室内送風機３０は動作しない。これにより、室内熱交換器３１における冷媒によって冷却された空気の空調対象空間への流出が抑制される。従って、空調対象空間の気温低下が抑制される。空気調和機１００は、外気温が例えば５［℃］以下である低外気条件での暖房運転の際、間欠的に除霜運転を実行することによって、室外熱交換器１３の伝熱性能が回復する。そして、これにより、長時間に亘る暖房運転の運転効率の維持が可能になる。

次に、図２および図３を参照して実施の形態１における室外熱交換器１３の構成内容について説明する。図２は、実施の形態１における室外熱交換器の内部を模式的に例示する図である。図３は、実施の形態１における室外熱交換器内の冷媒流路を模式的に例示する図である。なお、図２に例示する室外熱交換器１３は、クロスフィンチューブ式の熱交換器である。図２における白抜き矢印は、空気の流動方向を示す。

実施の形態１における室外熱交換器１３は、複数のユニット２０を有し、当該複数のユニット２０の各々は、上下方向に沿って配置されている。なお、複数のユニット２０のうち、最も下に配置されたユニット２０を最下ユニット２０Ａと記載し、最下ユニット２０Ａ以外のユニット２０を上部ユニット２０Ｂと記載する場合もある。

各ユニット２０には、内部に冷媒を流通させる１以上の伝熱管２１が含まれる。図２では、１以上の伝熱管２１を、ハッチングを付した領域によって示す。１以上の伝熱管２１は、室外熱交換器１３に含まれる複数の伝熱フィン２２を貫通している。複数の伝熱フィン２２の各々は、空気の流動方向に沿うように配置されている。そして、複数の伝熱フィン２２は、予め定められた間隔で配置されている。

実施の形態１における各ユニット２０の１以上の伝熱管２１は、二叉状または三叉状など、叉状の冷媒流路２３Ｍを形成する。図２および図３では、１以上の伝熱管２１が形成する叉状の冷媒流路２３Ｍとして、二叉状の冷媒流路２３Ｍを例示する。なお、図２では、除霜運転時に冷媒が１以上の伝熱管２１に流入する際の入口を、実線矢印が指す円によって示す。また、除霜運転時に冷媒が１以上の伝熱管２１から流出する際の出口を、実線矢印の起点に位置する円によって示す。そして、叉状の冷媒流路２３Ｍを、伝熱管２１を示すハッチングが施された領域と、複数の当該領域を互いに接続する破線とによって示す。図２および図３における実線矢印は、除霜運転時に冷媒が流れる方向を指す。

叉状の冷媒流路２３Ｍは、１本の冷媒流路２３である単路２３Ａと、複数本の冷媒流路２３である複路２３Ｂとが接続されたものである。叉状の冷媒流路２３Ｍは、複数の伝熱管２１によって形成されてもよく、各ユニット２０には、単路２３Ａを形成する伝熱管２１と、複路２３Ｂを形成する複数本の伝熱管２１とを接続する分岐管などの接続部が含まれてもよい。なお、実施の形態１における各ユニット２０の複路２３Ｂに含まれる冷媒流路２３の本数は、互いに等しいものとする。

各ユニット２０において、１以上の伝熱管２１のうち、複路２３Ｂを形成する部分は、ガス側分流器１６に接続され、単路２３Ａを形成する部分は、液側分流器１７に接続されている。冷房運転時、すなわち、室外熱交換器１３が凝縮器として機能する際には、ガス側分流器１６に流入した冷媒は、ガス側分流器１６の複数の出口を経由して複路２３Ｂに流入する。なお、ガス側分流器１６に流入した際の冷媒は、ガス状で高温の過熱ガス冷媒である。複路２３Ｂに流入した冷媒は、単路２３Ａに流入して合流する。その後、冷媒は、単路２３Ａから液側分流器１７に流れ、液側分流器１７を介して冷媒配管４に流出する。冷媒は、冷房運転時に１以上の伝熱管２１を流れる際には、空気に熱を与え、一部が液相へと相変化した気液二相状態となり、全てが飽和液状態になった後、温度が低下して過冷却液状態となる。

暖房運転時、すなわち、室外熱交換器１３が蒸発器として作動する際には、液側分流器１７に流入した気液二相状態の冷媒は、単路２３Ａに流入する。単路２３Ａを流れる冷媒は、複路２３Ｂに流入する。その後、冷媒は、複路２３Ｂからガス側分流器１６に流れ、ガス側分流器１６を介して冷媒配管４に流出する。冷媒は、暖房運転時に１以上の伝熱管２１を流れる際には、空気から熱を奪い、一部がガス相へと相変化した気液二相状態となり、その全てが飽和ガス状態になった後、温度が上昇し過熱ガス状態となる。

上述の構成によれば、冷房運転時において冷媒が複路２３Ｂから単路２３Ａに流れることにより、単路２３Ａにおける冷媒の平均流速が高まる。冷房運転時には、単路２３Ａの下流側において熱伝達率が低い過冷却液冷媒が流れるが、単路２３Ａにおいて冷媒の流速が高まるため、対流熱伝達が促進されて熱伝達率が向上する。そのため、空調に必要な冷媒量の削減効果が得られる。

一方、暖房運転時には、冷媒流路２３の上流から下流に向けて乾き度が増大する。そのため、従来では、冷媒流路２３の下流において冷媒の平均流速は高くなり、これによって冷媒に働く摩擦が増大し、圧力損失が増大していた。実施の形態１では、暖房運転時において冷媒が単路２３Ａから複路２３Ｂに流れるため、下流側である複路２３Ｂにおける冷媒の平均流速の増加の抑制、あるいは、当該平均流速の低下が図られる。従って、１以上の伝熱管２１のうち、複路２３Ｂを形成する部分の内壁面と、冷媒との間に働く摩擦が低減する。これにより、圧力損失の低減が図られる。従って、圧力損失による冷媒の飽和温度の変化を低減し、冷媒と空気との間の温度差を確保できる。

実施の形態１では、最下ユニット２０Ａにおける複路２３Ｂのうちの１本の冷媒流路２３は、除霜運転時の冷媒の入口が、叉状の冷媒流路２３Ｍにおいて、空気の流動方向の最も上流側に配置される。以下では、除霜運転時の冷媒の入口が、叉状の冷媒流路２３Ｍにおいて、空気の流動方向の最も上流側に配置される当該１本の冷媒流路２３を、第１流路２４と記載する場合もある。また、室外熱交換器１３における、空気の流動方向の最も上流側を、風上側と記載する場合もある。そして、室外熱交換器１３における、空気の流動方向の最も下流側を、風下側と記載する場合もある。更に、各ユニット２０の複路２３Ｂへの除霜運転時における冷媒の入口を、第１入口２５と記載する場合もある。実施の形態１では、第１流路２４の第１入口２５が、最下段に配置されるものとする。すなわち、第１流路２４の第１入口２５は、最下ユニット２０Ａにおける叉状の冷媒流路２３Ｍにおいて最も下に配置される。

以下、実施の形態１に係る空気調和機１００による効果について述べる。空気調和機１００は、暖房運転および除霜運転の各々を行う。空気調和機１００は、室外熱交換器１３と流路切替装置１１とを備える。室外熱交換器１３は、室外の空気と冷媒との間で熱交換を行わせる。流路切替装置１１は、冷媒の流れる方向を切り替える。室外熱交換器１３は、上下方向に沿って配置された複数のユニット２０を有する。各ユニット２０は、１本の冷媒流路２３である単路２３Ａと、複数本の冷媒流路２３である複路２３Ｂとが接続された、叉状の冷媒流路２３Ｍを形成する１以上の伝熱管２１を含む。流路切替装置１１は、除霜運転時には、冷媒を複路２３Ｂから単路２３Ａに流通させ、暖房運転時には、冷媒を単路２３Ａから複路２３Ｂに流通させる。複数のユニット２０のうち最も下に配置された最下ユニット２０Ａの複路２３Ｂは、第１流路２４を含む。第１流路２４は、除霜運転時の冷媒の入口である第１入口２５が、叉状の冷媒流路２３Ｍにおいて、空気の流動方向の最も上流側に位置する冷媒流路２３である。第１流路２４の第１入口２５は、叉状の冷媒流路２３Ｍにおいて最も下に位置する。

上記構成によれば、暖房能力の向上と、着霜の抑制とを両立することができる。以下、このことについて詳述する。暖房運転時において、室外熱交換器１３の各ユニット２０の複路２３Ｂは冷媒の下流側となる。そのため、複路２３Ｂにおける乾き度の高い冷媒が減速し、冷媒は空気からより多くの熱を受け取ることができる。また、冷媒が減速することによって、冷媒と伝熱管２１との間の摩擦が低減され、圧力損失が低減される。従って、室外熱交換器１３の暖房能力が向上する。

また、空気調和機１００によれば、最下ユニット２０Ａの複路２３Ｂに含まれる第１流路２４の第１入口２５は、叉状の冷媒流路２３Ｍにおいて、空気の流動方向の最上流側に位置する。更に、第１流路２４の第１入口２５は、叉状の冷媒流路２３Ｍにおいて最も下に位置する。

ここで、風上側では、風下側よりも、空気と冷媒との間の熱伝達率が高い場合が多い。詳細には、互いに異なる温度の２つの物質の間には温度境界層が生じ、温度境界層が薄いほど熱伝達率が高い。室外熱交換器１３の風上側では、風下側よりも、内部に冷媒が流れる伝熱管２１の表面と、空気との間の温度境界層が薄い。そのため、室外熱交換器１３の風上側における空気と冷媒との間の熱伝達率は、室外熱交換器１３の風下側における空気と冷媒との間の熱伝達率より高い。また、暖房運転時には、室外熱交換器１３の風上側の空気は、風下側の空気に比べて絶対湿度が高い。従って、暖房運転時には、風上となる伝熱フィン２２の端部により多くの霜が発生する。

一方、除霜運転時には、上部ユニット２０Ｂにおける伝熱フィン２２の表面に生成した霜が融解するために生じる融解水が、重力に従って伝熱フィン２２の表面を伝わって下に流れる。当該融解水は、最下ユニット２０Ａにおける伝熱フィン２２を伝わって更に流下し、最も下に位置する冷媒流路２３よりも下方に流れて、室外熱交換器１３から排出される。

上述のように、暖房運転時には、風上側により多くの霜が生じ、除霜運転時には、下方に融解水が流れることから、除霜運転時には、１以上の伝熱管２１のうち、風上側であって最も下に位置する部分の周囲に最も多くの融解水が流れる。第１流路２４には、除霜運転時において第１入口２５から高温の冷媒が流入する。当該第１流路２４の第１入口２５が、室外熱交換器１３において風上であって、且つ、最も下に配置されることで、多くの融解水の経路となる箇所の温度が高くなり、当該箇所における霜の再発生が抑制され、融解水の円滑な排出が可能になる。従って、室外熱交換器１３における着霜量の低減が図られる。よって、空気調和機１００は、室外熱交換器１３への着霜の抑制と、室外熱交換器１３の暖房能力の向上との両立を図ることができる。

実施の形態１の各ユニット２０の複路２３Ｂに含まれる冷媒流路２３の本数は等しい。これにより、各ユニット２０における冷媒の圧力損失の均等化が図られ、冷媒の流量の分配比の均等化が図られる。

実施の形態１における複数のユニット２０は、最下ユニット２０Ａの上に配置された上部ユニット２０Ｂを含む。上部ユニット２０Ｂの複路２３Ｂが含む全ての冷媒流路２３の各々の第１入口２５は、上部ユニット２０Ｂの叉状の冷媒流路２３Ｍにおいて、空気の流動方向の最も下流側に位置する。これにより、空気調和機１００は、冷房能力を維持することができる。以下、このことについて詳述する。

冷房運転時に高温の冷媒が流入する第１入口２５が風上側に配置されていると、風上側において空気が加熱されることにより、風下側において空気と冷媒との温度差が小さくなり、伝熱性能が低下し、冷媒の冷却の妨げとなる。実施の形態１の上部ユニット２０Ｂでは、冷房運転時に高温の冷媒が流入する第１入口２５が風下に配置される。そして、冷房運転時に冷媒が流出する、単路２３Ａにおける出口部分が、風上に配置される。これにより、室外熱交換器１３内の空気と冷媒との間の温度差が保たれるため、冷房能力の維持が図られる。

実施の形態２．
図４は、実施の形態２における室外熱交換器の内部を模式的に例示する図である。実施の形態２では、実施の形態１における構成要素と同様の構成要素に対し、同一の符号を付すものとする。また、実施の形態２において、実施の形態１における構成と同様の構成、および、実施の形態１における機能と同様の機能等については、特段の事情がない限り説明を省略する。

実施の形態２における上部ユニット２０Ｂの構成は、実施の形態１と同様である。実施の形態２における最下ユニット２０Ａにおいては、全ての第１入口２５が、叉状の冷媒流路２３Ｍにおいて最も下に配置される。

以下、実施の形態２に係る空気調和機１００による効果について述べる。実施の形態２における最下ユニット２０Ａの複路２３Ｂが含む全ての冷媒流路２３の各々の第１入口２５は、叉状の冷媒流路２３Ｍにおいて最も下に位置する。この構成によれば、除霜運転時に生じた融解水が、室外熱交換器１３の底部の更に下に配設される不図示の排水機構に流動する際に、全ての第１入口２５の各々から流入した過熱ガス冷媒によって加熱される。従って、融解水の再凍結が抑制される。よって、除霜運転中の融解水の排出をより円滑にすることが可能となる。

実施の形態３．
図５は、実施の形態３における室外熱交換器の内部を模式的に例示する図である。実施の形態３では、実施の形態１～実施の形態２における構成要素と同様の構成要素に対し、同一の符号を付すものとする。また、実施の形態３において、実施の形態１～実施の形態２における構成と同様の構成、および、実施の形態１～実施の形態２における機能と同様の機能等については、特段の事情がない限り説明を省略する。

実施の形態３における最下ユニット２０Ａの構成は、実施の形態１と同様である。実施の形態３では、室外熱交換器１３は、複数の上部ユニット２０Ｂを有する。実施の形態３では、複数の上部ユニット２０Ｂの各々における叉状の冷媒流路２３Ｍの形状は、互いに等しい。これにより、上部ユニット２０Ｂにおける伝熱管２１の形状の種類の数を低減することが可能になる。また、伝熱管２１と、ガス側分流器１６および液側分流器１７の各々とを接続する配管の形状の種類の数を低減することが可能になる。従って、室外熱交換器１３の生産工程を簡素化することが可能となる。

実施の形態４．
図６は、実施の形態４における室外熱交換器の内部を模式的に例示する図である。実施の形態４では、実施の形態１～実施の形態３における構成要素と同様の構成要素に対し、同一の符号を付すものとする。また、実施の形態４において、実施の形態１～実施の形態３における構成と同様の構成、および、実施の形態１～実施の形態３における機能と同様の機能等については、特段の事情がない限り説明を省略する。

実施の形態４における最下ユニット２０Ａの構成は、実施の形態２と同様である。実施の形態４の室外熱交換器１３は、複数の上部ユニット２０Ｂを有し、当該複数の上部ユニット２０Ｂの構成は、実施の形態３と同様である。すなわち、各上部ユニット２０Ｂの１以上の伝熱管２１によって得られる叉状の冷媒流路２３Ｍの形状は、互いに等しい。従って、実施の形態４では、除霜運転中の最下ユニット２０Ａにおける融解水の排出の円滑化と、室外熱交換器１３の生産工程の簡素化が可能になる。

実施の形態５．
図７は、実施の形態５における室外熱交換器の内部を模式的に例示する図である。実施の形態５では、実施の形態１～実施の形態４における構成要素と同様の構成要素に対し、同一の符号を付すものとする。また、実施の形態５において、実施の形態１～実施の形態４における構成と同様の構成、および、実施の形態１～実施の形態４における機能と同様の機能等については、特段の事情がない限り説明を省略する。

実施の形態５における上部ユニット２０Ｂの構成は、実施の形態１～実施の形態４と同様である。実施の形態５の最下ユニット２０Ａでは、第１流路２４の長さが、複路２３Ｂに含まれる全ての冷媒流路２３のうち、最も短い。

上記構成によれば、最下ユニット２０Ａにおいて、第１流路２４に流入する冷媒の分配比率が、複路２３Ｂのうちの他の冷媒流路２３に流入する冷媒の分配比率より大きくなる。除霜運転時に複路２３Ｂに流入する冷媒はガス単相であり、熱伝達率は流量に従い単調増加する。すなわち、除霜運転時に最下ユニット２０Ａにおいて、第１流路２４における管内側熱伝達率が、複路２３Ｂのうちの他の冷媒流路２３における管内側熱伝達率に比べて大きくなる。これにより、除霜運転時において、風上側に位置する第１入口２５の周囲を迅速に加熱可能になり、更に円滑な融解水の排出が可能となる。

実施の形態６．
図８は、実施の形態６における室外熱交換器の一部の具体的な構成を例示する斜視図である。実施の形態６では、実施の形態１～実施の形態５における構成要素と同様の構成要素に対し、同一の符号を付すものとする。また、実施の形態６において、実施の形態１～実施の形態５における構成と同様の構成、および、実施の形態１～実施の形態５における機能と同様の機能等については、特段の事情がない限り説明を省略する。

実施の形態６における室外熱交換器１３の構成内容は、実施の形態１～実施の形態５と同様である。図８において、白抜き矢印は空気の流動方向を示し、実線矢印は除霜運転時における冷媒の流れる方向を示す。図８に示すように、室外熱交換器１３には、ガス側分流器１６と液側分流器１７とが設けられている。ガス側分流器１６は、幹管１６Ａと、当該幹管１６Ａから分岐した複数の枝管１６Ｂを有する。幹管１６Ａは、長手方向が鉛直方向となるよう配置される。幹管１６Ａの外径は、伝熱管２１の外径よりも大きい。一方、枝管１６Ｂの外径は、第１入口２５の径以下である。枝管１６Ｂの先端は、１以上の伝熱管２１のうち、第１入口２５に対応する端部に接続される。このような構成によれば、ガス側分流器１６での冷媒の圧力損失を抑制することができる。また、配管加工処理を簡素化できるため、生産コストの抑制を図ることができる。

液側分流器１７は、本体１７Ａと、複数の分流管１７Ｂとを有する。本体１７Ａは、円筒状であって、円筒の高さ方向が鉛直方向となるよう配置される。本体１７Ａの外径は、伝熱管２１の外径よりも大きい。分流管１７Ｂは、外径が伝熱管２１の外径より小さく、内径が３．０［ｍｍ］以下である。複数の分流管１７Ｂの各々の一端は、本体１７Ａの底面の円周に沿って等間隔に位置するよう本体１７Ａに接続される。分流管１７Ｂの他端は、１以上の伝熱管２１のうち、除霜運転時に冷媒がユニット２０から流出する、単路２３Ａにおける出口を形成する部分と接続される。このような構成によれば、暖房運転時には、環状流を形成しながら本体１７Ａを通過する冷媒の二相流を、本体１７Ａの底面の円周に沿って等間隔に接続された分流管１７Ｂに対して、液冷媒とガス冷媒の比率が均等になるよう分配可能となる。また、分流管１７Ｂの長さと内径との選定によって、室外熱交換器１３における各冷媒流路２３への冷媒の分配比率を、室外熱交換器１３に生じる風速分布に起因する各冷媒流路２３の熱負荷分布に応じたものとすることができる。これにより、熱負荷と冷媒流量の分配比率の不一致による伝熱ロスを低減することができる。また、冷房運転時には、単路２３Ａから流出した過冷却液冷媒を内径の小さい分流管１７Ｂによって加速させることによる摩擦に起因する圧力損失により、上下方向に積層された各ユニット２０の単路２３Ａの高低差によって生じるヘッド差に起因する流量分配の悪化の影響を低減できる。

実施の形態１～実施の形態６では、冷房運転と暖房運転と除霜運転とを行う空気調和機１００について説明したが、空気調和機１００は、暖房運転と除霜運転のみを行うものであってもよい。

以上、実施の形態について説明したが、本開示の内容は、実施の形態に限定されるものではなく、想定しうる均等の範囲を含む。

１ 室外機、３ 室内機、４ 冷媒配管、５ 冷媒回路、１０ 圧縮機、１１ 流路切替装置、１２ 室外送風機、１２Ａ 室外駆動源、１２Ｂ 室外ファン、１３ 室外熱交換器、１４ 膨張弁、１５ アキュムレータ、１６ ガス側分流器、１６Ａ 幹管、１６Ｂ 枝管、１７ 液側分流器、１７Ａ 本体、１７Ｂ 分流管、２０ ユニット、２０Ａ 最下ユニット、２０Ｂ 上部ユニット、２１ 伝熱管、２２ 伝熱フィン、２３ 冷媒流路、２３Ａ 単路、２３Ｂ 複路、２３Ｍ 叉状の冷媒流路、２４ 第１流路、２５ 第１入口、３０ 室内送風機、３０Ａ 室内駆動源、３０Ｂ 室内ファン、３１ 室内熱交換器、１００ 空気調和機。

Claims (6)

1. 暖房運転および除霜運転の各々を行う空気調和機であって、
   室外の空気と冷媒との間で熱交換を行わせる熱交換器と、
   前記冷媒の流れる方向を切り替える流路切替装置と、
   ガス状の冷媒が流入するガス側分流器と、
   を備え、
   前記熱交換器は、
   上下方向に沿って配置された複数のユニットを有し、
   前記複数のユニットの各々は、
   １本の冷媒流路である単路と、複数本の冷媒流路である複路とが接続された、叉状の冷媒流路を形成する１以上の伝熱管を含み、
   前記複路は前記ガス側分流器に接続され、
   前記流路切替装置は、
   前記除霜運転時には、前記ガス側分流器を介してガス状の前記冷媒を前記複路から前記単路に流通させ、前記暖房運転時には、前記冷媒を前記単路から前記複路に流通させ、
   前記複数のユニットのうち最も下に配置された最下ユニットの前記複路は、
   前記除霜運転時の前記冷媒の入口が、前記叉状の冷媒流路において前記空気の流動方向の最も上流側に位置する冷媒流路である第１流路を含み、
   前記第１流路の前記入口は、
   前記叉状の冷媒流路において最も下に位置する、空気調和機。
2. 前記複数のユニットの各々の前記複路に含まれる冷媒流路の本数は等しい、請求項１に記載の空気調和機。
3. 前記最下ユニットの前記複路が含む全ての冷媒流路の各々の前記入口は、前記叉状の冷媒流路において最も下に位置する、請求項１または請求項２に記載の空気調和機。
4. 前記複数のユニットは、
   前記最下ユニットの上に配置された上部ユニットを含み、
   前記上部ユニットの前記複路が含む全ての冷媒流路の各々の前記入口は、前記上部ユニットの前記叉状の冷媒流路において、前記空気の流動方向の最も下流側に位置する、請求項１～請求項３のいずれか一項に記載の空気調和機。
5. 前記複数のユニットは、
   複数の前記上部ユニットを含み、
   前記複数の上部ユニットの各々における前記叉状の冷媒回路の形状は互いに等しい、請求項４に記載の空気調和機。
6. 前記第１流路は、前記最下ユニットにおける前記複路が含む全ての冷媒流路のうち、最も短い、請求項１～請求項５のいずれか一項に記載の空気調和機。

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