(57)【要約】【課題】凝縮器として作用したときに十分な過冷却がとれ、かつ、蒸発器として作用したときに圧力損失の低減が図れ、熱交換性能の向上が図れる空気調和機の熱交換器を提供する。【解決手段】本空気調和機の熱交換器は、主熱交換器と、この主熱交換器に連通されかつその風上側に設けられ、凝縮器として作用するときに主熱交換器に対して冷媒流の下流側となり、蒸発器として作用するときに冷媒流の上流側となる補助熱交換器とからなり、この補助熱交換器の伝熱管の少なくとも一部の管径を主熱交換器の管径よりも大きくするとともに、補助熱交換器の冷媒流路数を主熱交換器の冷媒流路数よりも少なくする。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定フィンピッチで配列された複数の伝熱フィンを伝熱的に嵌合し貫通する複数の伝熱管を有する主熱交換器と、この主熱交換器に連通されかつその風上側に設けられ、所定フィンピッチで配列された複数の伝熱フィンを伝熱的に嵌合し貫通する複数の伝熱管を有し、凝縮器として作用するときに主熱交換器に対して冷媒流の下流側となり、蒸発器として作用するときに冷媒流の上流側となる補助熱交換器とからなる空気調和機の熱交換器において、前記補助熱交換器の伝熱管の少なくとも一部の管径を主熱交換器の管径よりも大きくするとともに、前記補助熱交換器の冷媒流路数を主熱交換器の冷媒流路数よりも少なくしたことを特徴とする空気調和機の熱交換器。
【請求項２】
前記補助熱交換器は、蒸発器として作用するときに冷媒流の下流側となる伝熱管の管径が、冷媒流の上流側となる伝熱管の管径よりも大きいことを特徴とする請求項１の空気調和機の熱交換器。
【請求項３】
前記補助熱交換器は、複数の補助熱交換器を連通して形成され、蒸発器として作用するときに冷媒流の下流側となる補助熱交換器の伝熱管の管径が、冷媒流の上流側となる補助熱交換器の伝熱管の管径よりも大きいことを特徴とする請求項１の空気調和機の熱交換器。
【請求項４】
所定フィンピッチで配列された複数の伝熱フィンのフィン主部を伝熱的に嵌合し貫通する複数の伝熱管を有する主熱交換器部と、この主熱交換器部に連通されかつその風上側に設けられ、前記フィン主部と伝熱フィンの長手方向に設けられた伝熱防止手段によって離間された伝熱フィンの副部を伝熱的に嵌合し貫通する複数の伝熱管を有し、凝縮器として作用するときに主熱交換器に対して冷媒流の下流側となり、蒸発器として作用するときに冷媒流の上流側となる副熱交換器部とからなる空気調和機の熱交換器において、前記副熱交換器部の伝熱管の少なくとも一部の管径を主熱交換器部の管径よりも大きくするとともに、前記副熱交換器部の冷媒流路数を主熱交換器部の冷媒流路数よりも少なくしたことを特徴とする空気調和機の熱交換器。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は空気調和機の熱交換器に係わり、特に構造を改良して熱交換性能の向上を図った空気調和機の熱交換器に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、空気調和機に組込まれる熱交換器は、その熱交換能力の増大を図るために、主熱交換器の他に補助熱交換器を付加した構成になっている。
【０００３】
図６に示すように、従来の熱交換器２１は、主熱交換器２２の伝熱管２２ｐの管径Ｄ２２と風上側の補助熱交換器２３の伝熱管２３ｐの管径Ｄ２３が、管径Ｄ２２≧管径Ｄ２３に設定してあり、かつ、熱交換器２１が凝縮器として作用したときの性能を向上するために、主熱交換器２２の冷媒流路２２ｒの数より補助熱交換器２３の冷媒流路２３ｒの数を小さくしていた（特許文献１、特許文献２参照）。
【０００４】
しかし、従来の熱交換器２１が蒸発器として作用したときに補助熱交換器２３における管内圧力損失が増大し、蒸発器としての性能が低下する不具合があった。すなわち、図２のモリエル線図に示すように、主熱交換器２２の出口部の圧力を一定とすると、点線で示すように、補助熱交換器２３部分において蒸発圧力が高くなるために、蒸発温度も高くなり、補助熱交換器２３と熱交換する空気温度との温度差が小さくなり、蒸発器の性能（熱交換量）が低下し、蒸発器としての性能が悪化していた。
【０００５】
この傾向は、能力可変式（インバータ式）エアコンの大流量時に顕著になり、大能力が得られないという欠点がある。また、凝縮器として作用したときは、管径を細くすることにより管内熱伝達率は向上するものの、同一パイプピッチではフィン面積が大きくなり、フィン効率が悪化し、伝熱管の径を細くした効果による性能向上が十分得られない。
【０００６】
【特許文献１】
特開平８−３１３０４９号公報（段落［００８３］、図４）
【０００７】
【特許文献２】
特開２０００−３２９４８６号公報（段落［００４０］、図２）
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は上述した事情を考慮してなされたもので、凝縮器として作用したときに十分な過冷却がとれ、かつ、蒸発器として作用したときに圧力損失の低減が図れ、熱交換性能の向上が図れる空気調和機の熱交換器を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明の１つの態様によれば、所定フィンピッチで配列された複数の伝熱フィンを伝熱的に嵌合し貫通する複数の伝熱管を有する主熱交換器と、この主熱交換器に連通されかつその風上側に設けられ、所定フィンピッチで配列された複数の伝熱フィンを伝熱的に嵌合し貫通する複数の伝熱管を有し、凝縮器として作用するときに主熱交換器に対して冷媒流の下流側となり、蒸発器として作用するときに冷媒流の上流側となる補助熱交換器とからなる空気調和機の熱交換器において、前記補助熱交換器の伝熱管の少なくとも一部の管径を主熱交換器の管径よりも大きくするとともに、前記補助熱交換器の冷媒流路数を主熱交換器の冷媒流路数よりも少なくしたことを特徴とする空気調和機の熱交換器が提供される。これにより、凝縮器として作用したときに十分な過冷却がとれ、かつ、蒸発器として作用したときに圧力損失の低減が図れ、熱交換性能の向上が図れる空気調和機の熱交換器が実現される。
【００１０】
本発明の他の態様によれば、所定フィンピッチで配列された複数の伝熱フィンのフィン主部を伝熱的に嵌合し貫通する複数の伝熱管を有する主熱交換器部と、この主熱交換器部に連通されかつその風上側に設けられ、前記フィン主部と伝熱フィンの長手方向に設けられた伝熱防止手段によって離間された伝熱フィンの副部を伝熱的に嵌合し貫通する複数の伝熱管を有し、凝縮器として作用するときに主熱交換器に対して冷媒流の下流側となり、蒸発器として作用するときに冷媒流の上流側となる副熱交換器部とからなる空気調和機の熱交換器において、前記副熱交換器部の伝熱管の少なくとも一部の管径を主熱交換器部の管径よりも大きくするとともに、前記副熱交換器部の冷媒流路数を主熱交換器部の冷媒流路数よりも少なくしたことを特徴とする空気調和機の熱交換器が提供される。これにより、凝縮器として作用したときに十分な過冷却がとれ、かつ、蒸発器として作用したときに圧力損失の低減が図れ、かつ熱交換性能の向上が図れ、また一体の伝熱フィンが用いられるので、熱交換器製造時に伝熱管挿入作業が容易になる空気調和機の熱交換器が実現される。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る空気調和機の熱交換器の第１実施形態について添付図面を参照して説明する。
【００１２】
図１は本発明に係る空気調和機の熱交換器の第１実施形態の側面図である。
【００１３】
図１に示すように、本第１実施形態の空気調和機の熱交換器１は、主熱交換器２と、この主熱交換器２の風上側に設けられ、凝縮器として作用するときに冷媒流の下流側となり、蒸発器として作用するときに冷媒流の上流側となる補助熱交換器３とからなる。
【００１４】
主熱交換器２は、所定フィンピッチで配列された複数の伝熱フィン２ｆと、この伝熱フィン２ｆを伝熱的に嵌合し貫通する伝熱管２ｐとからなり、補助熱交換器３は、所定フィンピッチで配列された複数の伝熱フィン３ｆと、この伝熱フィン３ｆを伝熱的に嵌合し貫通する伝熱管３ｐとからなっている。補助熱交換器３は、その伝熱管３ｐの少なくとも一部の管径Ｄ３が主熱交換器２の伝熱管３ｐの管径Ｄ２よりも大きく（Ｄ３＞Ｄ２）なっており、さらに、補助熱交換器３を冷媒が流れるの冷媒流路数が主熱交換器２の冷媒流路数よりも少なく設定されている。
【００１５】
例えば、主熱交換器２の冷媒流路２ｒは上下２系統で構成され、補助熱交換器３の冷媒流路３ｒは１系統で構成されている。また、補助熱交換器３の伝熱フィン３ｆのフィンピッチは、主熱交換器２の伝熱フィン２ｆのフィンピッチよりも大きく設定されている。
【００１６】
本第１実施形態の空気調和機の熱交換器１は、図５に示すように、圧縮機１１、四方切換弁１２、室外熱交換器１３、減圧装置１４を順次接続して形成される冷凍サイクル１０の四方切換弁１２と減圧装置１４間に組み込まれ、室内側熱交換器として使用される。
【００１７】
本熱交換器は、上記のような構造を有するので、熱交換器１が蒸発器として作用する冷房運転時、図２に実線で示すモリエリ線図の蒸発過程において、補助熱交換器３の伝熱管３ｐの少なくとも一部の管径Ｄ３が主熱交換器２の管径Ｄ２よりも大きくしているので、補助熱交換器３における管内圧力損失を抑制でき、蒸発器として作用させたとき、熱交換器１の温度に温度勾配が生じず、補助熱交換器３部分において、モリエル線図中に実線で示すように、蒸発圧力が殆ど上昇せず、蒸発温度の上昇もなく、この結果補助熱交換器３と熱交換する空気温度との温度差を十分取ることができ、蒸発器の性能（熱交換量）を向上させることができる。
【００１８】
また、熱交換器１が凝縮器として作用する暖房運転時、伝熱管内の熱伝達率はやや低下するが、フィン効率が向上するため、従来と同等の凝縮性能が得られ、蒸発器の性能の向上と合せ、総合的に熱交換器の性能が向上する。
【００１９】
次に本発明に係る空気調和機の熱交換器の第２実施形態について説明する。
【００２０】
本第２実施形態は、第１実施形態が補助熱交換器の伝熱管径が全体に同一であるのに対して、部分的に管径を変え、また、補助熱交換器が複数からなっている。
【００２１】
例えば、図３に示すように、第２実施形態の熱交換器１Ａは、補助熱交換器３Ａが、複数、例えば２個の補助熱交換器３１Ａ、３２Ａからなっており、伝熱管３Ａｐ１、３Ａｐ２の管径ＤＡ３１、ＤＡ３２が、蒸発器として作用するときに冷媒流の下流側となる伝熱管３Ａｐ１の管径ＤＡ３１が、冷媒流の上流側となる伝熱管３Ａｐ２の管径ＤＡ３２よりも大きくなっている。従って、主熱交換器２Ａの伝熱管３Ａｐの管径ＤＢ２とすると、ＤＢ２＜ＤＡ３１＞ＤＡ３２となる。
【００２２】
これにより、凝縮器として作用したときに、一層性能向上が図れ、また、補助熱交換器が複数に分割されているので、室内機本体内での据付け性が向上する。なお、補助熱交換器は、必ずしも分割する必要はなく、１個の補助熱交換器において、蒸発器として作用するときに冷媒流の下流側となる伝熱管の管径を、冷媒流の上流側となる伝熱管の管径よりも大きくするものでもよい。これによっても、凝縮器として作用したときに、一層性能向上が図れる。
【００２３】
また、本発明に係る空気調和機の熱交換器の第３実施形態について説明する。
【００２４】
本第３実施形態は、第１実施形態では補助熱交換器と主熱交換器が各々別体の伝熱フィンで形成されているのに対して、副熱交換器部と主熱交換器部が一体の伝熱フィンで形成されている。
【００２５】
例えば、図４に示すように、複数の伝熱フィン２Ｂｆのフィン主部２Ｂｆ１を伝熱的に嵌合し貫通する複数の伝熱管２Ｂｐを有する主熱交換器部２Ｂと、この主熱交換器部２Ｂに連通されかつその風上側に設けられ、フィン主部２Ｂｆ１と伝熱フィン２Ｂｆの長手方向に設けられた伝熱防止手段としてのスリットＳｔによって離間された伝熱フィン２Ｂｆのフィン副部３Ｂｆ１を伝熱的に嵌合し貫通する複数の伝熱管３Ｂｐ１、３Ｂｐ２を有し、凝縮器として作用するときに冷媒流の下流側となり、蒸発器として作用するときに冷媒流の上流側となる副熱交換器部３Ｂとからなっている。この副熱交換器部３Ｂの伝熱管３Ｂｐ１、３Ｂｐ２の少なくとも一部例えば管径ＤＢ３１を主熱交換器部２Ｂｐの管径ＤＢ２よりも大きく、また、凝縮器として作用するときに冷媒流の下流側となる伝熱管３Ｂｐ２の管径ＤＢ３２は、上流側となる伝熱管３Ｂｐ１の管径ＤＢ３２よりも小さくなっており、さらに、副熱交換器部３Ｂの冷媒流路３Ｂｒの数を主熱交換器部２Ｂの冷媒流路２Ｂｒの数よりも少なくなっている。従って、主熱交換器２Ｂの伝熱管３Ｂｐの管径ＤＢ２とすると、ＤＢ２＜ＤＢ３１＞ＤＢ３２となる。
【００２６】
これにより、蒸発器として作用したときに、一層性能向上が図れ、また、一体の伝熱フィンが用いられるので、熱交換器製造時に伝熱管挿入作業が容易になる。
【００２７】
【発明の効果】
本発明に係る空気調和機の熱交換器によれば、凝縮器として作用したときに十分な過冷却がとれ、かつ、蒸発器として作用したときに圧力損失の低減が図れ、熱交換性能の向上が図れる空気調和機の熱交換器を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る空気調和機の熱交換器の第１実施形態の側面図。
【図２】本発明に係る空気調和機の熱交換器が蒸発器として作用したときのモリエル線図。
【図３】本発明に係る空気調和機の熱交換器の第２実施形態の側面図。
【図４】本発明に係る空気調和機の熱交換器の第３実施形態の側面図。
【図５】本発明に係る空気調和機の熱交換器を組み込んだ冷凍サイクル図。
【図６】従来の空気調和機の熱交換器の側面図。
【符号の説明】
１…空気調和機の熱交換器、２…主熱交換器、２ｆ…伝熱フィン、２ｐ…伝熱管、３…補助熱交換器、３ｆ…伝熱フィン、３ｐ…伝熱管。
【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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