(57)【要約】【課題】略扁平形状の伝熱管を有する複数の熱交換器を空気が通過する方向における上流側から下流側へ設置した熱交換装置において、下流側の熱交換器に流入する空気の風速分布又は温度を均一化することにより、下流側の熱交換器の熱交換性能を向上する。【解決手段】熱交換器１では、並列に配置された略扁平形状の複数の伝熱管１１と、複数の伝熱管１１に接合するように配置された複数のフィン１２とを有し、複数の伝熱管１１内を流れる冷媒と複数のフィン１２を通過する空気との間で熱交換を行う前列熱交換器１０の下流側に、並列に配置された略扁平形状の複数の伝熱管２１と、複数の伝熱管２１に接合するように配置された複数のフィン２２とを有し、複数の伝熱管２１内を流れる冷媒と複数のフィン２２を通過する空気との間で熱交換を行う後列熱交換器２０が、空気の乱れを発生させるための空間３０をあけて設置される。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
並列に配置された略扁平形状の複数の第１の伝熱管と、当該複数の第１の伝熱管に接合するように配置された複数の第１のフィンとを有し、当該複数の第１の伝熱管内を流れる冷媒と当該複数の第１のフィンを通過する空気との間で熱交換を行う第１の熱交換器と、
並列に配置された略扁平形状の複数の第２の伝熱管と、当該複数の第２の伝熱管に接合するように配置された複数の第２のフィンとを有し、当該複数の第２の伝熱管内を流れる冷媒と当該複数の第２のフィンを通過する空気との間で熱交換を行う第２の熱交換器であって、空気が通過する方向における前記第１の熱交換器の下流側に、空気の乱れを発生させるための空間をあけて設置された第２の熱交換器と
を備えたことを特徴とする熱交換装置。
【請求項２】
前記第２の熱交換器は、前記第１の熱交換器と略平行に設置され、
前記第１の熱交換器のフィン幅をＰｒとし、前記第１の熱交換器と前記第２の熱交換器との距離をＬとした場合に、０．３≦Ｌ／Ｐｒ≦４が成り立つことを特徴とする請求項１に記載の熱交換装置。
【請求項３】
前記第２の熱交換器は、前記第１の熱交換器と略平行に設置され、
前記第１の熱交換器のフィン幅をＰｒとし、前記第１の熱交換器と前記第２の熱交換器との距離をＬとした場合に、０．７≦Ｌ／Ｐｒ≦１．９が成り立つことを特徴とする請求項１に記載の熱交換装置。
【請求項４】
前記第１の熱交換器は、特定の側に冷媒の出入口である第１の出入口部を備え、
前記第２の熱交換器は、前記特定の側に冷媒の出入口である第２の出入口部を備えたことを特徴とする請求項１に記載の熱交換装置。
【請求項５】
前記第１の熱交換器の前記第１の伝熱管の延伸方向の長さと前記第１の伝熱管の積層方向の長さとの積である第１の前面面積よりも、前記第２の熱交換器の前記第２の伝熱管の延伸方向の長さと前記第２の伝熱管の積層方向の長さとの積である第２の前面面積の方が大きいことを特徴とする請求項１に記載の熱交換装置。
【請求項６】
空気が通過する方向における前記第１の熱交換器と前記第２の熱交換器との間隔は、空気が通過する方向に直交する仮想平面上の位置によって異なることを特徴とする請求項１に記載の熱交換装置。
【請求項７】
空気が通過する方向における前記第１の熱交換器と前記第２の熱交換器との間隔は、前記仮想平面上の空気が通過する速度が低い位置よりも、前記仮想平面上の空気が通過する速度が高い位置において、長くなっていることを特徴とする請求項６に記載の熱交換装置。
【請求項８】
前記第２の熱交換器は、空気が通過する方向において前記第１の伝熱管と前記第２の伝熱管とが重なり合わないように設置されたことを特徴とする請求項１に記載の熱交換装置。
【請求項９】
空気の流れを発生させるファンと、
前記ファンが流れを発生させた空気と、室外機から送られた冷媒との間で熱交換を行う熱交換装置と
を備え、
前記熱交換装置は、
並列に配置された略扁平形状の複数の第１の伝熱管と、当該複数の第１の伝熱管に接合するように配置された複数の第１のフィンとを有し、前記室外機から送られ当該複数の第１の伝熱管内を流れる冷媒と前記ファンが流れを発生させ当該複数の第１のフィンを通過する空気との間で熱交換を行う第１の熱交換器と、
並列に配置された略扁平形状の複数の第２の伝熱管と、当該複数の第２の伝熱管に接合するように配置された複数の第２のフィンとを有し、前記室外機から送られ当該複数の第２の伝熱管内を流れる冷媒と前記ファンが流れを発生させ当該複数の第２のフィンを通過する空気との間で熱交換を行う第２の熱交換器であって、空気が通過する方向における前記第１の熱交換器の下流側に、空気の乱れを発生させるための空間をあけて設置された第２の熱交換器と
を備えたことを特徴とする空気調和装置の室内機。
【請求項１０】
空気の流れを発生させるファンと、
前記ファンが流れを発生させた空気と、室内機から送られた冷媒との間で熱交換を行う熱交換装置と、
前記室内機から前記熱交換装置へ送られる冷媒又は前記熱交換装置から前記室内機へ送られる冷媒を圧縮する圧縮機と
を備え、
前記熱交換装置は、
並列に配置された略扁平形状の複数の第１の伝熱管と、当該複数の第１の伝熱管に接合するように配置された複数の第１のフィンとを有し、前記室内機から送られ当該複数の第１の伝熱管内を流れる冷媒と前記ファンが流れを発生させ当該複数の第１のフィンを通過する空気との間で熱交換を行う第１の熱交換器と、
並列に配置された略扁平形状の複数の第２の伝熱管と、当該複数の第２の伝熱管に接合するように配置された複数の第２のフィンとを有し、前記室内機から送られ当該複数の第２の伝熱管内を流れる冷媒と前記ファンが流れを発生させ当該複数の第２のフィンを通過する空気との間で熱交換を行う第２の熱交換器であって、空気が通過する方向における前記第１の熱交換器の下流側に、空気の乱れを発生させるための空間をあけて設置された第２の熱交換器と
を備えたことを特徴とする空気調和装置の室外機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、熱交換装置、空気調和装置の室内機及び空気調和装置の室外機に関する。
【背景技術】
【０００２】
列数は２であり、伝熱管と垂直に配置された多数の平板フィンを備え、前列と後列の間には空間が設けられた熱交換器は、知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
風上側に風上側フィンを、風下側に風下側フィンをそれぞれ配し、風上側フィンと、風下側フィンのそれぞれは、一定間隔で多数平行に配置され、その間を気体が流動する板状フィンと、板状フィンに直角に挿入され、気流方向と直角方向に複数段設けられる伝熱管を備え、風上側フィンの板状フィンの幅を、風下側フィンの板状フィンの幅より大きく設定し、かつ、風上側フィンと風下フィンとのすき間を略１ｍｍ〜１０ｍｍに設定した熱交換器も、知られている（例えば、特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】国際公開ＷＯ０１／６７０２０号パンフレット
【特許文献２】特開２００９−２８１６３０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ここで、略扁平形状の伝熱管を有する複数の熱交換器を空気が通過する方向における上流側から下流側へ設置した熱交換装置において、隣接する２つの熱交換器の間に十分な空間をあけない構成では、下流側の熱交換器に流入する空気の風速分布又は温度を均一化することができないので、下流側の熱交換器の熱交換性能を向上することはできない。
【０００６】
本発明の目的は、略扁平形状の伝熱管を有する複数の熱交換器を空気が通過する方向における上流側から下流側へ設置した熱交換装置において、下流側の熱交換器に流入する空気の風速分布又は温度を均一化することにより、下流側の熱交換器の熱交換性能を向上することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
かかる目的のもと、本発明は、並列に配置された略扁平形状の複数の第１の伝熱管と、複数の第１の伝熱管に接合するように配置された複数の第１のフィンとを有し、複数の第１の伝熱管内を流れる冷媒と複数の第１のフィンを通過する空気との間で熱交換を行う第１の熱交換器と、並列に配置された略扁平形状の複数の第２の伝熱管と、複数の第２の伝熱管に接合するように配置された複数の第２のフィンとを有し、複数の第２の伝熱管内を流れる冷媒と複数の第２のフィンを通過する空気との間で熱交換を行う第２の熱交換器であって、空気が通過する方向における第１の熱交換器の下流側に、空気の乱れを発生させるための空間をあけて設置された第２の熱交換器とを備えた熱交換装置を提供する。
【０００８】
ここで、この熱交換装置において、第２の熱交換器は、第１の熱交換器と略平行に設置され、第１の熱交換器のフィン幅をＰｒとし、第１の熱交換器と第２の熱交換器との距離をＬとした場合に、０．３≦Ｌ／Ｐｒ≦４が成り立つ、ものであってよい。
【０００９】
また、この熱交換装置において、第２の熱交換器は、第１の熱交換器と略平行に設置され、第１の熱交換器のフィン幅をＰｒとし、第１の熱交換器と第２の熱交換器との距離をＬとした場合に、０．７≦Ｌ／Ｐｒ≦１．９が成り立つ、ものであってもよい。
【００１０】
更に、この熱交換装置において、第１の熱交換器は、特定の側に冷媒の出入口である第１の出入口部を備え、第２の熱交換器は、特定の側に冷媒の出入口である第２の出入口部を備えた、ものであってよい。
【００１１】
また、この熱交換装置は、第１の熱交換器の第１の伝熱管の延伸方向の長さと第１の伝熱管の積層方向の長さとの積である第１の前面面積よりも、第２の熱交換器の第２の伝熱管の延伸方向の長さと第２の伝熱管の積層方向の長さとの積である第２の前面面積の方が大きい、ものであってよい。
【００１２】
更に、この熱交換装置において、空気が通過する方向における第１の熱交換器と第２の熱交換器との間隔は、空気が通過する方向に直交する仮想平面上の位置によって異なる、ものであってよい。その場合、空気が通過する方向における第１の熱交換器と第２の熱交換器との間隔は、仮想平面上の空気が通過する速度が低い位置よりも、仮想平面上の空気が通過する速度が高い位置において、長くなっている、ものであってよい。
【００１３】
更にまた、この熱交換装置において、第２の熱交換器は、空気が通過する方向において第１の伝熱管と第２の伝熱管とが重なり合わないように設置された、ものであってよい。
【００１４】
また、本発明は、空気の流れを発生させるファンと、ファンが流れを発生させた空気と、室外機から送られた冷媒との間で熱交換を行う熱交換装置とを備え、熱交換装置は、並列に配置された略扁平形状の複数の第１の伝熱管と、複数の第１の伝熱管に接合するように配置された複数の第１のフィンとを有し、室外機から送られ複数の第１の伝熱管内を流れる冷媒とファンが流れを発生させ複数の第１のフィンを通過する空気との間で熱交換を行う第１の熱交換器と、並列に配置された略扁平形状の複数の第２の伝熱管と、複数の第２の伝熱管に接合するように配置された複数の第２のフィンとを有し、室外機から送られ複数の第２の伝熱管内を流れる冷媒とファンが流れを発生させ複数の第２のフィンを通過する空気との間で熱交換を行う第２の熱交換器であって、空気が通過する方向における第１の熱交換器の下流側に、空気の乱れを発生させるための空間をあけて設置された第２の熱交換器とを備えた空気調和装置の室内機も提供する。
【００１５】
更に、本発明は、空気の流れを発生させるファンと、ファンが流れを発生させた空気と、室内機から送られた冷媒との間で熱交換を行う熱交換装置と、室内機から熱交換装置へ送られる冷媒又は熱交換装置から室内機へ送られる冷媒を圧縮する圧縮機とを備え、熱交換装置は、並列に配置された略扁平形状の複数の第１の伝熱管と、複数の第１の伝熱管に接合するように配置された複数の第１のフィンとを有し、室内機から送られ複数の第１の伝熱管内を流れる冷媒とファンが流れを発生させ複数の第１のフィンを通過する空気との間で熱交換を行う第１の熱交換器と、並列に配置された略扁平形状の複数の第２の伝熱管と、複数の第２の伝熱管に接合するように配置された複数の第２のフィンとを有し、室内機から送られ複数の第２の伝熱管内を流れる冷媒とファンが流れを発生させ複数の第２のフィンを通過する空気との間で熱交換を行う第２の熱交換器であって、空気が通過する方向における第１の熱交換器の下流側に、空気の乱れを発生させるための空間をあけて設置された第２の熱交換器とを備えた空気調和装置の室外機も提供する。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、略扁平形状の伝熱管を有する複数の熱交換器を空気が通過する方向における上流側から下流側へ設置した熱交換装置において、下流側の熱交換器に流入する空気の風速分布又は温度を均一化することにより、下流側の熱交換器の熱交換性能を向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】（ａ），（ｂ）は、本発明の第１の実施の形態における熱交換器を示した図である。
【図２】Ｌ／Ｐｒの値と後列熱交換器の風速分布の均一度を示す値との関係を示したグラフである。
【図３】（ａ），（ｂ）は、本発明の第２の実施の形態における熱交換器について説明するための図である。
【図４】本発明の第３の実施の形態における熱交換器を示した図である。
【図５】（ａ）は、本発明の第３の実施の形態における熱交換器をＢ方向から見た図であり、（ｂ）は、本発明の第３の実施の形態における熱交換器内の冷媒の温度と熱交換器を通過する空気の温度との関係を示した模式図である。
【図６】（ａ），（ｂ）は、本発明の第４の実施の形態における熱交換器をＡ方向から見た図である。
【図７】本発明の第５の実施の形態における熱交換器をＢ方向から見た図である。
【図８】本発明の第６の実施の形態における熱交換器をＡ方向から見た図である。
【図９】本発明の第７の実施の形態を示した図であり、本発明の第１の実施の形態における熱交換器をダクト室内機に実装した例を示したものである。
【図１０】（ａ），（ｂ）は、本発明の第７の実施の形態を示した図であり、本発明の第１の実施の形態における熱交換器を４方向カセット室内機に実装した例を示したものである。
【図１１】（ａ），（ｂ）は、本発明の第７の実施の形態を示した図であり、本発明の第１の実施の形態における熱交換器を４方向カセット室内機に実装した例を示したものである。
【図１２】本発明の第７の実施の形態を示した図であり、本発明の第１の実施の形態における熱交換器をルームエアコン用室内機に実装した例を示したものである。
【図１３】本発明の第７の実施の形態を示した図であり、本発明の第１の実施の形態における熱交換器を横吹き室外機に実装した例を示したものである。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
［本発明の実施の形態の概要］
熱交換器の性能を最大限に発揮するためには、熱交換器に流入する空気の風速は場所により変化せずできるだけ均一であることが望ましい。しかしながら、実際には室内機又は室外機に実装された状態で使用されるため、風速分布が不均一になることは避けられない。また、熱交換器を凝縮器として２列以上で使用する場合、後列（風下）に位置する熱交換器に流入する空気の温度は、相対的に低風速となる領域で、相対的に高風速になる領域よりも、熱交換器内の冷媒の温度に近くなる。従って、相対的に低風速となる領域における後列熱交換器の仕事量は小さくなり、熱交換器全体としての性能も低下する。
【００１９】
そこで、本発明の実施の形態では、前列（風上）に位置する熱交換器（以下、「前列熱交換器」という）と、後列（風下）に位置する熱交換器（以下、「後列熱交換器」という）とを、これらの間に空気乱れが発生する程度の空間をあけて設置するようにした。これにより、後列熱交換器に流入する空気の風速分布を均一にすることを可能とする。また、前列熱交換器と後列熱交換器との間で空気の温度を均一化することで、後列熱交換器に流入する際の冷媒と空気との温度差を大きくし、後列熱交換器の低風速域の性能を向上させることを可能とする。その結果、伝熱面積を拡大することなく熱交換量を増大させる。
【００２０】
以下、本発明の実施の形態について説明する。尚、本発明の実施の形態における熱交換器は、空気調和装置の室内機にも室外機にも実装可能であり、凝縮器としても蒸発器としても使用可能であるが、ここでは、空気調和装置の室内機に実装し、凝縮器として使用する場合について説明する。
【００２１】
［第１の実施の形態］
図１（ａ），（ｂ）は、第１の実施の形態における熱交換器１を示した図である。第１の実施の形態における熱交換器１は、平面状の複数列の熱交換器で構成される。図１（ａ），（ｂ）には、その複数列のうちの２列の熱交換器である前列熱交換器１０及び後列熱交換器２０を示す。ここで、図中、空気は、矢印９０で示す方向へ流れる。従って、前列熱交換器１０は風上側の熱交換器であり、空気が流れる方向における上流側の第１の熱交換器の一例である。また、後列熱交換器２０は風下側の熱交換器であり、空気が流れる方向における下流側の第２の熱交換器の一例である。
【００２２】
図１（ａ）は、第１の実施の形態における熱交換器１を前方やや斜め方向から見た図である。図示するように、前列熱交換器１０は、複数の第１の伝熱管の一例としての複数の伝熱管１１と、複数の第１のフィンの一例としての複数のフィン１２と、ヘッダ１３，１４とを含む。
【００２３】
複数の伝熱管１１は、ヘッダ１３，１４の長手方向に直交する向きに接合される。また、各伝熱管１１は、ヘッダ１３，１４の長手方向に沿って、互いに所定の距離間隔をあけて積層される。そして、伝熱管１１は、冷媒を内部に通し、空気と冷媒との間で熱交換を行う。
【００２４】
フィン１２は、山部及び谷部を有するコルゲートフィンである。また、フィン１２は、山部及び谷部が、伝熱管１１に接触するように、複数の伝熱管１１の間に設けられる。但し、フィン１２は、コルゲートフィン以外の形状のフィンであってもよい。そして、フィン１２は、空気と接触して熱を放出し、伝熱管１１の内部に流れる冷媒を冷やして液化させる。
【００２５】
ヘッダ１３，１４は、ガス状態の冷媒や気液二相状態の冷媒を各伝熱管１１へ分流し、各伝熱管１１の内部を流れた冷媒を集合させる。
【００２６】
一方、後列熱交換器２０は、複数の第２の伝熱管の一例としての複数の伝熱管２１と、複数の第２のフィンの一例としての複数のフィン２２と、ヘッダ２３，２４とを含む。尚、後列熱交換器２０における伝熱管２１、フィン２２、ヘッダ２３，２４は、前列熱交換器１０における伝熱管１１、フィン１２、ヘッダ１３，１４と同様なので、説明を省略する。
【００２７】
図１（ｂ）は、第１の実施の形態における熱交換器１を、図１（ａ）に示したＡ方向から見た図である。図示するように、第１の実施の形態では、熱交換器１において、風上側の前列熱交換器１０と、風下側の後列熱交換器２０との間に、空間３０を設ける。
【００２８】
この空間３０の幅は、前列熱交換器１０を通過した空気が空間３０で空気乱れを発生するのに必要な抵抗が得られるように定められる。例えば、前列熱交換器１０と後列熱交換器２０とが略平行に設置されているとすると、フィン１２の幅をＰｒとし、前列熱交換器１０と後列熱交換器２０との間の距離をＬとした場合に、０．３≦Ｌ／Ｐｒ≦４であることが好ましく、更には、０．７≦Ｌ／Ｐｒ≦１．９であることがより好ましい。
【００２９】
ここで、Ｌ／Ｐｒの値が上記範囲にあることが好ましい理由について述べる。図２は、Ｌ／Ｐｒの値（図では「Ｌ／Ｐｒ」と表記）と後列熱交換器２０の風速分布の均一度を示す値（図では「後列熱交換器  風速分布」と表記）との関係を示したグラフである。尚、ここでは、後列熱交換器２０に流入する空気の風速の最大値と最小値との差分を、後列熱交換器２０の風速分布の均一度を示す値としている。また、実際の風速分布の計測は、後述する図９のダクト室内機２に実装した熱交換器１を用いて行った。
【００３０】
まず、０．３≦Ｌ／Ｐｒ≦４であることが好ましい理由を述べる。図示するように、Ｌ／Ｐｒ＝０．４から風速分布の均一度は改善していく。そして、Ｌ／Ｐｒ＝４で風速分布はほぼ均一になることが分かる。また、別仕様のフィン幅も考慮し、Ｌ／Ｐｒの値の下限を０．３とする。
【００３１】
次に、０．７≦Ｌ／Ｐｒ≦１．９であることがより好ましい理由を述べる。ここでは、風速分布の均一度の改善によって、後列熱交換器２０の性能に有意な差が得られる範囲を予想している。図示しないが、Ｌ／Ｐｒ＝１．７の場合に後列熱交換器２０の性能を評価したところ、Ｌ／Ｐｒ＝０の場合の熱交換性能の１０２％の熱交換性能が得られた。そこで、Ｌ／Ｐｒの値の範囲としては、１．７を含む範囲がより好ましいと考えられる。そして、風速分布改善効果や製造コストを考慮して、０．７≦Ｌ／Ｐｒ≦１．９がより好ましい。
【００３２】
［第２の実施の形態］
図３（ａ），（ｂ）は、第２の実施の形態における熱交換器１について説明するための図である。
【００３３】
図３（ａ）は、第２の実施の形態における熱交換器１を、図１（ａ）のＡ方向から見たときの拡大図である。図示するように、第２の実施の形態において、伝熱管１１，２１は扁平管である。扁平管である伝熱管１１，２１によって構成された熱交換器を複数列で使用する場合には、製造効率の点から、図示するように前列熱交換器１０の伝熱管１１と後列熱交換器２０の伝熱管２１とが整列していることが多い。しかしながら、このような構成では、後列熱交換器２０の前縁効果を得ることができず、後列熱交換器２０の性能を最大限発揮することができない。
【００３４】
一方、図３（ｂ）は、円管である伝熱管１９，２９によって構成された熱交換器を複数列で使用する場合を示したものである。この場合は、通常、図示するように前列熱交換器１０の伝熱管１９と後列熱交換器２０の伝熱管２９とが千鳥状に配置される。従って、前列熱交換器１０と後列熱交換器２０との間に空間３０を設けなくとも前縁効果を得ることができる。
【００３５】
この点から、前列熱交換器１０と後列熱交換器２０との間に空間３０を設けることの効果は、図３（ａ）に示した扁平管である伝熱管１１，２１によって構成された熱交換器を複数列で使用する場合の方が大きくなる。
【００３６】
ここで扁平管とは、伝熱管１１，２１の幅方向（空気の流れに沿う方向）の長さが、積層方向（空気の流れに直交する方向）の長さの３倍以上である管のことを指す。また、積層方向における扁平管の間隔をＰｔとすると、５ｍｍ≦Ｐｔ≦２１ｍｍであることが好ましく、更には、７ｍｍ≦Ｐｔ≦１４ｍｍであることがより好ましい。
【００３７】
［第３の実施の形態］
図４は、第３の実施の形態における熱交換器１を示した図である。図４には、図１（ａ）に示した構成に加え、第１の出入口部の一例としての冷媒出口部１５と、第２の出入口部の一例としての冷媒入口部２５とを示している。冷媒出口部１５は、前列熱交換器１０に設けられ、前列熱交換器１０から冷媒を流出させるための出口部分である。冷媒入口部２５は、後列熱交換器２０に設けられ、後列熱交換器２０に冷媒を流入させるための入口部分である。第３の実施の形態では、図示するように、冷媒出口部１５及び冷媒入口部２５を、後列熱交換器２０及び前列熱交換器１０の同じ側に設けるようにする。ここでは、伝熱管１１，２１の延伸方法が左右方向なので、左右方向に同じ側としている。即ち、後列熱交換器２０では、冷媒入口部２５をヘッダ２３に設け、冷媒が冷媒入口部２５からヘッダ２３を介して伝熱管２１に流入されるようにしている。また、前列熱交換器１０では、冷媒出口部１５をヘッダ１３に設け、伝熱管１１を流通する冷媒がヘッダ１３を介して冷媒出口部１５から流出されるようにしている。
【００３８】
ここで、冷媒入口部２５及び冷媒出口部１５を、後列熱交換器２０及び前列熱交換器１０の同じ側に設けるようにしたことの意義について説明する。
【００３９】
図５（ａ）は、第３の実施の形態における熱交換器１を、図４に示したＢ方向から見た図である。図では、特に、熱交換器１内の冷媒の状態と、熱交換器１を通過する空気の流れを示している。
【００４０】
冷媒は、冷媒入口部２５からヘッダ２３を介して伝熱管２１に流入する。その際、冷媒入口部２５に近い領域には、過熱状態のガス冷媒が存在し、冷媒入口部２５から遠い領域には、気液二相状態の冷媒が存在する。以下、前者の領域を「過熱域２１１」と表記し、後者の領域を「二相域２１２」と表記する。また、冷媒は、ヘッダ２４及びヘッダ１４を介して伝熱管１１に流入した後、冷媒出口部１５から流出する。その際、冷媒出口部１５に近い領域には、過冷却状態の液冷媒が存在し、冷媒出口部１５から遠い領域には、気液二相状態の冷媒が存在する。以下、前者の領域を「過冷却域１１１」と表記し、後者の領域を「二相域１１２」と表記する。
【００４１】
空気は、矢印９０で示される方向に流れ、この空気流れは、過冷却域１１１及び過熱域２１１を通過する空気流れＦ１と、二相域１１２及び二相域２１２を通過する空気流れＦ２とに分けられる。
【００４２】
図５（ｂ）は、第３の実施の形態における熱交換器１内の冷媒の温度と熱交換器１を通過する空気の温度との関係を示した模式図である。尚、冷媒温度に関する模式図において、横軸は、右側を冷媒入口部２５とし、左側を冷媒出口部１５とした場合の伝熱管１１，２１に沿った位置を表す。また、実線は、空気流れＦ１と直交する位置での冷媒温度を表し、破線は、空気流れＦ２と直交する位置での冷媒温度を表す。一方、空気温度に関する模式図において、横軸は、左側を空気流れの上流方向とし、右側を空気流れの下流方向とした場合の空気流れに沿った位置を表す。また、実線は、空気流れＦ１の空気温度を表し、破線は、空気流れＦ２の空気温度を表す。
【００４３】
前列熱交換器１０において、空気温度と冷媒温度との差は、過冷却域１１１における差（図中、ΔＴ１で示す）よりも、二相域１１２における差（図中、ΔＴ２で示す）の方が大きくなる。従って、過冷却域１１１を通過した空気の温度よりも、二相域１１２を通過した空気の温度の方が高くなり、空気をそのまま後列熱交換器２０に流入させるとすると、後列熱交換器２０に流入される前の空気温度と冷媒温度との差は、過熱域２１１における差（図中、ΔＴ３で示す）よりも、二相域２１２における差（図中、ΔＴ４で示す）の方が小さくなる。そこで、第３の実施の形態では、前列熱交換器１０と後列熱交換器２０との間に空間３０を設けることによって空気温度を均一化し、二相域１１２，２１２を通過する空気流れＦ２は、空気と冷媒との温度差が大きくなった状態で後列熱交換器２０に流入させる。換言すれば、図において、空間３０内でΔＴ３とΔＴ４を平均化した状態で空気流れＦ２を後列熱交換器２０に流入させる。
【００４４】
［第４の実施の形態］
図６（ａ），（ｂ）は、第４の実施の形態における熱交換器１を、図１（ａ）に示したＡ方向から見た図である。図示するように、第４の実施の形態では、伝熱管１１，２１の積層方向で空間３０の幅が異なるように、前列熱交換器１０と後列熱交換器２０とを設置している。
【００４５】
図６（ａ）は、伝熱管１１，２１の積層方向における上方ほど空間３０の幅が長くなっている例である。具体的には、空気が流れる方向に直交する仮想平面上の上方のある位置における空気が流れる方向における前列熱交換器１０と後列熱交換器２０との間隔Ｄ１が、空気が流れる方向に直交する仮想平面上のそれよりも下方のある位置における空気が流れる方向における前列熱交換器１０と後列熱交換器２０との間隔Ｄ２よりも長くなっている。
【００４６】
図６（ｂ）は、伝熱管１１，２１の積層方向における中央部分で空間３０の幅が最も長くなっている例である。具体的には、空気が流れる方向に直交する仮想平面上の中央部分以外のある位置における空気が流れる方向における前列熱交換器１０と後列熱交換器２０との間隔Ｄ３よりも、空気が流れる方向に直交する仮想平面上の中央部分のある位置における空気が流れる方向における前列熱交換器１０と後列熱交換器２０との間隔Ｄ４が長くなっている。後列熱交換器２０は、平面形状を有するものに限らず、このように「く」の字型等に折り曲げられた形状を有するものであってもよい。
【００４７】
一方で、前列熱交換器１０及び後列熱交換器２０を上記仮想平面上に投影した場合、一般に、その仮想平面上で前列熱交換器１０と後列熱交換器２０とは重なることから、第４の実施の形態は、前列熱交換器１０の前面面積よりも、後列熱交換器２０の前面面積を大きくするものである、という捉え方もできる。ここで、前列熱交換器１０の前面面積は、第１の前面面積の一例であり、伝熱管１１の延伸方向の長さと伝熱管１１の積層方向の長さとの積で表される。また、後列熱交換器２０の前面面積は、第２の前面面積の一例であり、伝熱管２１の延伸方向の長さと伝熱管２１の積層方向の長さとの積で表される。風速分布が均一化されると、後列熱交換器２０は、熱交換性能を最大限に発揮できるようになるので、このように後列熱交換器２０の前面面積を大きくすることにより、熱交換器の性能を最大限に発揮できる割合を増加させることが可能となる。
【００４８】
尚、ここでは、伝熱管１１，２１の積層方向で空間３０の幅が異なるように、前列熱交換器１０と後列熱交換器２０とを設置したが、この限りではない。伝熱管１１，２１の延伸方向で空間３０の幅が異なるように、前列熱交換器１０と後列熱交換器２０とを設置してもよい。
【００４９】
［第５の実施の形態］
図７は、第５の実施の形態における熱交換器１を、図４に示したＢ方向から見た図である。空気は矢印９０で示す方向に流れるが、熱交換器１の実装状態によっては、空気が矢印９１で示すように高風速で流れる高風速域と、空気が矢印９２で示すように低風速で流れる低風速域とが生じることがある。そこで、第５の実施の形態では、図示するように、空間３０の幅が低風速域よりも高風速域で長くなるように、前列熱交換器１０と後列熱交換器２０とを設置している。具体的には、空気が流れる方向に直交する仮想平面上の低風速域における空気が流れる方向における前列熱交換器１０と後列熱交換器２０との間隔よりも、空気が流れる方向に直交する仮想平面上の高風速域における空気が流れる方向における前列熱交換器１０と後列熱交換器２０との間隔が長くなるように、前列熱交換器１０と後列熱交換器２０とを設置している。
【００５０】
このように、高風速域で十分な空間が確保されることで、前列熱交換器１０を通過した空気がそのまま後列熱交換器２０に流入することを防止することができる。従って、高風速域における空気であっても、空間３０で空気温度が均一化されて、後列熱交換器２０に流入されるようになる。
【００５１】
尚、ここでは、伝熱管１１，２１の延伸方向に高風速域と低風速域とが生じ、高風速域における空間３０の幅が低風速域における空間３０の幅よりも長くなるように、前列熱交換器１０と後列熱交換器２０とを設置したが、この限りではない。伝熱管１１，２１の積層方向に高風速域と低風速域とが生じ、高風速域における空間３０の幅が低風速域における空間３０の幅よりも長くなるように、前列熱交換器１０と後列熱交換器２０とを設置してもよい。
【００５２】
［第６の実施の形態］
図８は、第６の実施の形態における熱交換器１を、図１（ａ）に示したＡ方向から見た図である。図示するように、第６の実施の形態では、前列熱交換器１０の伝熱管１１と後列熱交換器２０の伝熱管２１とが、空気が通過する方向から見て重なり合わないようにずらした状態で、前列熱交換器１０と後列熱交換器２０とを設置している。
【００５３】
このように、伝熱管１１，２１を千鳥状に配列することで、低風速時に空間３０であまり空気乱れが発生しない場合であっても、後列熱交換器２０で確実に前縁効果を得ることが可能となる。
【００５４】
［第７の実施の形態］
第７の実施の形態は、第１乃至第６の実施の形態における熱交換器１を空気調和装置に実装した例に関するものである。第１乃至第６の実施の形態では、熱交換器１を空気調和装置の室内機に実装する例について説明したが、ここでは、熱交換器１を空気調和装置の室外機に実装する例についても説明する。
【００５５】
図９は、第１乃至第６の実施の形態における熱交換器１をダクト室内機２に実装した例を示した図である。図示するように、ダクト室内機２は、熱交換器１と、ファン４０とを含む。本実装例では、ファンが流れを発生させた空気と、室外機から送られた冷媒との間で熱交換を行う熱交換装置の一例として、熱交換器１を設けている。また、熱交換器１は、前列熱交換器１０と、後列熱交換器２０とを含む。そして、第１乃至第６の実施の形態のように、前列熱交換器１０と後列熱交換器２０との間に空間３０を設ける。尚、この実装例では、ファン４０の位置により、空気が矢印９１で示すように高風速で流れる高風速域と、空気が矢印９２で示すように低風速で流れる低風速域とが生じるが、第５の実施の形態とは異なり、低風速域と高風速域とで空間３０の幅を変えていない。
【００５６】
図１０（ａ），（ｂ）は、第１乃至第６の実施の形態における熱交換器１を４方向カセット室内機３に実装した例を示した図である。
【００５７】
図１０（ａ）は、このような４方向カセット室内機３の斜視図である。図示するように、４方向カセット室内機３は、熱交換器１を含み、図示しないが、ファンも含む。本実装例では、ファンが流れを発生させた空気と、室外機から送られた冷媒との間で熱交換を行う熱交換装置の一例として、熱交換器１を設けている。また、熱交換器１は、前列熱交換器１０と、後列熱交換器２０とを含む。前列熱交換器１０は、ヘッダ１３と、冷媒出口部１５とを含み、冷媒出口部１５は、各伝熱管１１（図示省略）から流入する冷媒を合流させて流出させるディストリビュータ１６を更に含む。後列熱交換器２０は、ヘッダ２３と、冷媒入口部２５とを含む。また、前列熱交換器１０と後列熱交換器２０とは、ヘッダ１４（２４）を介して接続されている。即ち、この実装例は、第３の実施の形態のように、前列熱交換器１０の冷媒出口部１５が設けられた側と、後列熱交換器２０の冷媒入口部２５が設けられた側とが、同じになっている例である。
【００５８】
図１０（ｂ）は、このような４方向カセット室内機３を上方から見た図である。図示するように、前列熱交換器１０及び後列熱交換器２０を４方向カセット室内機３に実装するためには曲げ加工が必要であるが、曲げ加工された前列熱交換器１０及び後列熱交換器２０の間には、全周にわたって空間３０が設けられる必要はない。前列熱交換器１０及び後列熱交換器２０の長手方向の少なくとも一部分に空間３０を設けて設置されていればよい。また、第１乃至第６の実施の形態における熱交換器１は、４方向カセット室内機３だけでなく、天吊り型室内機等、室内機の形状を問わず実装することができる。
【００５９】
図１１（ａ），（ｂ）は、第１の実施の形態における熱交換器１を４方向カセット室内機４に実装した例を示した図である。
【００６０】
図１１（ａ）は、このような４方向カセット室内機４の斜視図である。図示するように、４方向カセット室内機４は、熱交換器１を含み、図示しないが、ファンも含む。本実装例では、ファンが流れを発生させた空気と、室外機から送られた冷媒との間で熱交換を行う熱交換装置の一例として、熱交換器１を設けている。また、熱交換器１は、前列熱交換器１０と、後列熱交換器２０とを含む。前列熱交換器１０は、ヘッダ１３，１４と、冷媒出口部１５とを含み、冷媒出口部１５は、各伝熱管１１（図示省略）から流入する冷媒を合流させて流出させるディストリビュータ１６を更に含む。後列熱交換器２０は、ヘッダ２３，２４と、冷媒入口部２５とを含む。即ち、この実装例は、第３の実施の形態とは異なり、前列熱交換器１０の冷媒出口部１５が設けられた側と、後列熱交換器２０の冷媒入口部２５が設けられた側とが、異なっている例である。
【００６１】
図１１（ｂ）は、このような４方向カセット室内機４を上方から見た図である。図示するように、前列熱交換器１０及び後列熱交換器２０を４方向カセット室内機４に実装するためには曲げ加工が必要であるが、曲げ加工された前列熱交換器１０及び後列熱交換器２０の間には、全周にわたって空間３０が設けられる必要はない。前列熱交換器１０及び後列熱交換器２０の長手方向の少なくとも一部分に空間３０を設けて設置されていればよい。また、第１乃至第６の実施の形態における熱交換器１は、４方向カセット室内機４だけでなく、天吊り型室内機等、室内機の形状を問わず実装することができる。
【００６２】
図１２は、第１乃至第６の実施の形態における熱交換器１をルームエアコン用室内機５に実装した例を示した図である。図示するように、ルームエアコン用室内機５は、熱交換器１ａ，１ｂ，１ｃと、ファン４０とを含む。本実装例では、ファンが流れを発生させた空気と、室外機から送られた冷媒との間で熱交換を行う熱交換装置の一例として、熱交換器１ａ，１ｂ，１ｃを設けている。また、熱交換器１ａは、前列熱交換器１０ａと、後列熱交換器２０ａとを含み、熱交換器１ｂは、前列熱交換器１０ｂと、後列熱交換器２０ｂとを含み、熱交換器１ｃは、前列熱交換器１０ｃと、後列熱交換器２０ｃとを含む。そして、第１乃至第６の実施の形態のように、前列熱交換器１０ａと後列熱交換器２０ａとの間に空間３０ａを設け、前列熱交換器１０ｂと後列熱交換器２０ｂとの間に空間３０ｂを設け、前列熱交換器１０ｃと後列熱交換器２０ｃとの間に空間３０ｃを設ける。尚、この実装例でも、ファン４０の位置により、空気が矢印９１ａ，９１ｃで示すように高風速で流れる高風速域と、空気が矢印９２ａ，９２ｃで示すように低風速で流れる低風速域とが生じるが、第５の実施の形態とは異なり、低風速域と高風速域とで空間３０ａ，３０ｃの幅を変えていない。
【００６３】
図１３は、第１乃至第６の実施の形態における熱交換器１を横吹き室外機６に実装した例を示した図である。図示するように、横吹き室外機６は、熱交換器１と、ファン４０と、圧縮機５０とを含む。本実装例では、ファンが流れを発生させた空気と、室内機から送られた冷媒との間で熱交換を行う熱交換装置の一例として、熱交換器１を設けており、室内機から熱交換装置へ送られる冷媒又は熱交換装置から室内機へ送られる冷媒を圧縮する圧縮機の一例として、圧縮機５０を設けている。また、熱交換器１は、前列熱交換器１０と、後列熱交換器２０とを含む。そして、第１乃至第６の実施の形態のように、前列熱交換器１０と後列熱交換器２０との間に空間３０を設けている。第１乃至第６の実施の形態における熱交換器１は、このように室外機用の熱交換器として使用した場合であっても、同様の効果をもたらす。
【００６４】
［本発明の実施の形態の効果］
本発明の実施の形態では、前列熱交換器１０と後列熱交換器２０との間に空気乱れが発生する程度の空間を設けたことにより、後列熱交換器２０に流入する空気の風速分布を均一にし、前列熱交換器１０と後列熱交換器２０との間で空気の温度を均一化することで、後列熱交換器２０の低風速域の性能を向上させることを可能とした。
【符号の説明】
【００６５】
１…熱交換器、１０…前列熱交換器、２０…後列熱交換器、１１，２１…伝熱管、１２，２２…フィン、１３，１４，２３，２４…ヘッダ、１５…冷媒出口部、２５…冷媒入口部、３０…空間
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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