(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
上部に吸込口、下部に吹出口が設けられた筐体に収納され、前記吸込口から流入する空気を前記吹出口に導く送風機と、
前記筐体内で前記送風機の前記吸込口側に配置されるとともに、前記送風機を取り囲むように互いに「く」の字状に角度を成す上部熱交換器および下部熱交換器から構成され、前記吸込口から流入した空気と冷媒回路の冷媒との熱交換を行う熱交換器と、
前記筐体の前面側に設けられ、空気を透過しない前面パネルと、を具備し、
前記熱交換器は、
前記送風機の回転軸方向に所定の間隔で並設される複数のフィンと、
これらフィンに略直角に挿入されるとともに、吸込口から前記吹出口へ流れる空気の流れ方向に最風上列から最風下列へ複数の列を成し、各列が前記フィンの長手方向に複数の段を有して接続され、前記熱交換器における冷媒入口と冷媒出口間に冷媒流路を構成する伝熱管と、
前記冷媒流路中で前記伝熱管に接続され、前記冷媒流路のパス数を１パス部と２パス部に増加又は減少させる３方ベンドと、を備え、
前記熱交換器が凝縮器として動作する際に、
前記冷媒入口が、前記上部熱交換器の最風下列の最下部伝熱管と前記下部熱交換器の最風下列の最上部伝熱管とにそれぞれ設けられ、
冷媒が、前記上部熱交換器に設けられた前記冷媒入口から流入し、前記上部熱交換器に構成される前記冷媒流路の２パス部を、および前記下部熱交換器に設けられた前記冷媒入口から流入し、前記下部熱交換器に構成される前記冷媒流路の２パス部を、それぞれ通過するとともに、前記３方ベンドにて１パス部に合流し、前記冷媒出口まで前記１パス部を流れるものであって、
前記３方ベンドが、前記上部熱交換器と前記下部熱交換器を跨ぐように、前記３方ベンドが有する３本の接続配管のうち、冷媒流れの上流側となる前記２パス部の伝熱管に接続する２本の接続配管の一方が前記下部熱交換器の最風上列に、他方が前記上部熱交換器の最風上列に接続され、冷媒流れの下流側となる前記１パス部の伝熱管に接続する残り１本の前記接続配管が前記上部熱交換器の最風上列に接続されるとともに、
前記冷媒出口が、前記上部熱交換器の最風上列の最下部伝熱管に設けられて、前記１パス部が、前記冷媒出口付近の前記上部熱交換器の最風上列に配置され、
かつ、前記熱交換器は、前記冷媒出口となる前記上部熱交換器の最風上列の最下部伝熱管に密着するフィンと、前記３方ベンドの冷媒流れの上流側に接続する２本の接続配管の一方が接続される前記下部熱交換器の最風上列の伝熱管に密着するフィンとを、少なくともフィンの風上部で熱的に分離する分離手段を有していることを特徴とする空気調和機。
【請求項２】
上部に吸込口、下部に吹出口が設けられた筐体に収納され、前記吸込口から流入する空気を前記吹出口に導く送風機と、
前記筐体内で前記送風機の前記吸込口側に配置されるとともに、前記送風機を取り囲むように互いに「く」の字状に角度を成す上部熱交換器および下部熱交換器から構成され、前記吸込口から流入した空気と冷媒回路の冷媒との熱交換を行う熱交換器と、
前記筐体の前面側に設けられ、空気を透過しない前面パネルと、を具備し、
前記熱交換器は、
前記送風機の回転軸方向に所定の間隔で並設される複数のフィンと、
これらフィンに略直角に挿入されるとともに、吸込口から前記吹出口へ流れる空気の流れ方向に最風上列から最風下列へ複数の列を成し、各列が前記フィンの長手方向に複数の段を有して接続され、前記熱交換器における冷媒入口と冷媒出口間に冷媒流路を構成する伝熱管と、
前記冷媒流路中で前記伝熱管に接続され、前記冷媒流路のパス数を１パス部と２パス部に増加又は減少させる３方ベンドと、を備え、
前記熱交換器が凝縮器として動作する際に、
前記冷媒入口が、前記上部熱交換器の最風下列の最下部伝熱管と前記下部熱交換器の最風下列の最上部伝熱管とにそれぞれ設けられ、
冷媒が、前記上部熱交換器に設けられた前記冷媒入口から流入し、前記上部熱交換器に構成される前記冷媒流路の２パス部を、および前記下部熱交換器に設けられた前記冷媒入口から流入し、前記下部熱交換器に構成される前記冷媒流路の２パス部を、それぞれ通過するとともに、前記３方ベンドにて１パス部に合流し、前記冷媒出口まで前記１パス部を流れるものであって、
前記３方ベンドが、前記上部熱交換器と前記下部熱交換器を跨ぐように、前記３方ベンドが有する３本の接続配管のうち、冷媒流れの上流側となる前記２パス部の伝熱管に接続する２本の接続配管の一方が前記下部熱交換器の最風上列に、他方が前記上部熱交換器の最風上列に接続され、冷媒流れの下流側となる前記１パス部の伝熱管に接続する残り１本の前記接続配管が前記上部熱交換器の最風上列に接続されるとともに、
前記冷媒出口が、前記上部熱交換器の最風上列の最下部伝熱管に設けられて、前記１パス部が、前記冷媒出口付近の前記上部熱交換器の最風上列に配置されることを特徴とする空気調和機。
【請求項３】
前記上部熱交換器と前記下部熱交換器とが一体に成形されたものであって、
前記分離手段が、
前記冷媒出口となる前記上部熱交換器の最風上列の最下部伝熱管と、前記３方ベンドの冷媒流れの上流側に接続する２本の接続配管の一方が接続される前記下部熱交換器の最風上列の伝熱管との間のフィンに、前記空気の流れ方向に入れられた切込みであることを特徴とする請求項１記載の空気調和機。
【請求項４】
それぞれの前記２パス部および前記３方ベンドと前記１パス部を通って前記冷媒出口に至る２つの前記冷媒流路はいずれも、冷媒が前記最風下列から前記最風上列へ一方向に列間で順に流れるように、風下列から隣の風上列に流入する箇所を１箇所のみ有する構成であることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の空気調和機。
【請求項５】
２つの前記冷媒流路は、それぞれの流路長さがほぼ同等であることを特徴とする請求項４記載の空気調和機。
【請求項６】
請求項１から５のいずれかに記載の空気調和機の製造方法であって、
前記伝熱管の端部の２つずつをＵ−ベンドによって接続する伝熱管端部接続工程と前記３方ベンドの３本の接続配管を前記伝熱管の端部に接続する接続工程とを施した後に、前記熱交換器を筐体内に固定する工程を施すことを特徴とする空気調和機の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、冷媒と空気等の流体間での熱交換を行うフィンチューブ型熱交換器を用いた空気調和機及び空気調和機の製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来の空気調和機の室内機は、熱交換器の冷媒流路を２パスで構成し、風速を考慮して熱交換量のバランスがとれるように冷媒を循環させるものがあった（例えば、特許文献１）。また、熱交換器の冷媒流路を２パスで構成すると共に、膨張弁を冷媒流路の途中で設けてドライ運転を可能としたものがあった（例えば、特許文献２参照）。また、熱交換器の冷媒流路を２パスで構成すると共に、各パスを流れる冷媒量のバランスをとる構成のものがあった（例えば、特許文献３参照）。また、熱交換器の冷媒流路を２パスから４パスに増やし、冷媒の蒸発過程で冷媒流路面積を増大させることで、圧力損失が増大するのを抑制するものがあった（例えば、特許文献４参照）。
【０００３】
【特許文献１】特開平８−１５９５０２号公報（第２頁〜第３頁、図２）
【特許文献２】特開２００１−８２７５９号公報（第３頁〜第４頁、図２）
【特許文献３】特開平７−２７３５９号公報（第２頁〜第３頁、図２）
【特許文献４】特開平７−７１８４１号公報（第２頁〜第３頁、図１）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
冷媒流路を２パスとした従来の空気調和機では、１パスで構成するよりも全体の冷媒流速が小さく、特に冷媒が過冷却状態となる部分では伝熱管内の熱伝達率が小さいので熱交換器能力を大きくできないという問題点があった。また、２パスから４パスに分岐させる構成のものは、冷媒入口と冷媒出口間で複数の冷媒流路が形成されるが、冷媒流路で異なる伝熱管列に流れる部分において、風上列伝熱管から風下列伝熱管及び風下列伝熱管から風上列伝熱管というように１つの冷媒流路内で逆方向に向かう部分のある構成であった。このため、全体の流れでの温度変化を見た場合、空気温度変化と冷媒温度変化が逆方向になる部分ができ、熱交換器能力を大きくできないという問題点があった。
【０００５】
この発明は、上記のような問題点を解決するためになされたものであり、熱交換器の熱交換性能を向上して、エネルギ効率の高い空気調和機を得ることを目的とする。
また、比較的容易に組み立てられる空気調和機の製造方法を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
この発明は、上部に吸込口、下部に吹出口が設けられた筐体に収納され、吸込口から流入する空気を吹出口に導く送風機と、筐体内で送風機の吸込口側に配置されるとともに、送風機を取り囲むように互いに「く」の字状に角度を成す上部熱交換器および下部熱交換器から構成され、吸込口から流入した空気と冷媒回路の冷媒との熱交換を行う熱交換器と、筐体の前面側に設けられ、空気を透過しない前面パネルと、を具備し、前記熱交換器は、送風機の回転軸方向に所定の間隔で並設される複数のフィンと、これらフィンに略直角に挿入されるとともに、吸込口から吹出口へ流れる空気の流れ方向に最風上列から最風下列へ複数の列を成し、各列が複数の段を有して接続され、前記熱交換器における冷媒入口と冷媒出口間に冷媒流路を構成する伝熱管と、前記冷媒流路中で伝熱管に接続され、冷媒流路のパス数を１パス部と２パス部に増加又は減少させる３方ベンドと、を備え、前記熱交換器が凝縮器として動作する際に、冷媒入口が、上部熱交換器の最風下列の最下部伝熱管と下部熱交換器の最風下列の最上部伝熱管とにそれぞれ設けられ、冷媒が、上部熱交換器に設けられた冷媒入口から流入し、上部熱交換器に構成される冷媒流路の２パス部を、および下部熱交換器に設けられた冷媒入口から流入し、下部熱交換器に構成される冷媒流路の２パス部を、それぞれ通過するとともに、３方ベンドにて１パス部に合流し、冷媒出口まで前記１パス部を流れるものであって、３方ベンドが、上部熱交換器と下部熱交換器を跨ぐように、３方ベンドが有する３本の接続配管のうち、冷媒流れの上流側となる２パス部の伝熱管に接続する２本の接続配管の一方が下部熱交換器の最風上列に、他方が上部熱交換器の最風上列に接続され、冷媒流れの下流側となる１パス部の伝熱管に接続する残り１本の接続配管が上部熱交換器の最風上列に接続されるとともに、冷媒出口が、上部熱交換器の最風上列の最下部伝熱管に設けられて、１パス部が、冷媒出口付近の上部熱交換器の最風上列に配置されることとなって、かつ、前記熱交換器は、冷媒出口となる上部熱交換器の最風上列の最下部伝熱管に密着するフィンと、３方ベンドの冷媒流れの上流側に接続する２本の接続配管の一方が接続される下部熱交換器の最風上列の伝熱管に密着するフィンとを、少なくともフィンの風上部で熱的に分離する分離手段を有しているものである。
【発明の効果】
【０００７】
この発明の空気調和機は、筐体の上部に吸込口を設けるとともに、筐体の前面側には空気を透過しない前面パネルを設け、熱交換器が凝縮器として動作する際に、冷媒流路の１パス部を風速の大きい部分に配置させるために、送風機を取り囲むように互いに「く」の字状に角度を成す上部熱交換器および下部熱交換器のうち、上部熱交換器の最風上列の最下部伝熱管に設けられた冷媒出口付近の上部熱交換器の最風上列に、１パス部を配置するので、冷媒の過冷却を大きくでき、熱交換器の熱交換能力の向上を図ることができ、また、熱交換器は、冷媒出口となる上部熱交換器の最風上列の最下部伝熱管に密着するフィンと、３方ベンドの冷媒流れの上流側に接続する２本の接続配管の一方が接続される下部熱交換器の最風上列の伝熱管に密着するフィンとを、少なくともフィンの風上部で熱的に分離する分離手段を有しているので、１パス部を風速の大きい部分に配置して大きな過冷却を得たことにより温度差が大きいこれら伝熱管、すなわち冷媒出口となる伝熱管と３方ベンドの上流側に接続する２本の２パス部の伝熱管のうち冷媒出口の近くに位置する伝熱管とに密着するフィン同士を熱的に分離でき、フィンでの熱ロスを防止して、熱交換器の熱交換能力をより向上させることができ、エネルギ効率の高い空気調和機が得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
実施の形態１．
この発明の実施の形態１による空気調和機の構成について、以下に説明する。図１はこの発明の実施の形態１に係る熱交換器の内部構成を示す説明図で、図１（ａ）は正面図、図１（ｂ）は図１（ａ）のＢ−Ｂ線断面図である。複数の板状のフィン１が所定の間隔（フィンピッチ）Ｆｐでほぼ平行に並設され、このフィン１に対して略直角に伝熱管２が挿入されてフィン１に固定されている。通常、伝熱管２の列はフィン１の長手方向に伸び、気流方向に複数列設けられており、ここでは２列の伝熱管２ａ、２ｂを有するものを図示している。図１（ａ）の紙面に垂直な方向に空気が流れる際、伝熱管１内を流れる冷媒と熱交換し、冷媒の温熱または冷熱によって空気の温度は上昇または下降する。フィン１は伝熱管２と密着しており、伝熱面積を増加する作用を有する。また、１つの列で隣り合う伝熱管２の方向を段と称し、図１に示すように熱交換器の段方向に隣接する伝熱管の中心の距離である段間隔（段ピッチ）Ｄｐ、フィン１の間隔（フィンピッチ）Ｆｐ、フィン厚みＦｔで構成される。この実施の形態では、例えばフィンピッチＦｐ＝０．００１２ｍ、フィン厚みＦｔ＝０．００００９５ｍ、段ピッチＤｐ＝０．０２０４ｍである。
【０００９】
図２はこの実施の形態に係る空気調和機の冷媒回路の一例を示す冷媒回路図であり、冷房及び暖房機能を有する空気調和機を示す。図に示す冷媒回路は、圧縮機１０、室内熱交換器１１、絞り装置１３、室外熱交換器１２、流路切換弁１４を接続配管で接続し、配管内には例えば二酸化炭素のような冷媒を循環させる。室内熱交換器１１及び室外熱交換器１２では、送風機モータ９で回転駆動される送風機５によって送風される空気と冷媒との熱交換が行われる。室内熱交換器１１及び室外熱交換器１２は図１に示した基本構成を有する熱交換器である。
【００１０】
図２の矢印は暖房時の冷媒の流れ方向を示している。この冷凍サイクルでは、圧縮機１０で圧縮されて高温高圧となった冷媒ガスが室内熱交換器１１で室内空気と熱交換して凝縮し、低温高圧の液冷媒または気液ニ相冷媒となる。この際、室内空気を温める暖房が行われる。その後、絞り装置１３で減圧され、低温低圧の液冷媒または気液ニ相冷媒となって室外熱交換器１２に流入する。ここで室外空気と熱交換して蒸発し、高温低圧の冷媒ガスとなり、圧縮機１０に再び循環する。
冷房時には流路切換弁１４の接続を点線で示すように切換えて、圧縮機１０−＞室外熱交換器１２−＞絞り装置１３−＞室内熱交換器１１−＞圧縮機１０に冷媒を循環させ、冷媒を室外熱交換器１２で凝縮、室内熱交換器１１で蒸発させる。室内熱交換器１１で蒸発する際に室内空気を冷やす冷房が行われる。
通常は、室内熱交換器１１と送風機５及び送風機モータ９を１つの筐体内に格納して室内機として室内に設置し、他の部分、即ち圧縮機１０、流路切換弁１４、室外熱交換器１２、送風機５及び送風機モータ９を室外機として室外に設置し、室内機と室外機間は冷媒配管で接続される。
【００１１】
空気調和機のエネルギ効率は、次式で示される。
暖房エネルギ効率=室内熱交換器（凝縮器）能力／全入力
冷房エネルギ効率=室内熱交換器（蒸発器）能力／全入力
即ち、室内熱交換器１０及び室外熱交換器１２の熱交換能力を向上すれば、エネルギ効率の高い空気調和機を実現することができる。この実施の形態では、熱交換器、特に室内機における熱交換器の能力を向上しようとするものである。
【００１２】
図３はこの実施の形態に係る熱交換器を搭載した空気調和機の室内機を示す側面構成図であり、筐体の図に向かって右側の部分で室内の壁面に取り付けられる。この実施の形態の空気調和機の室内機は、例えば高さ０．３ｍ、奥行き０．２２５ｍであり、熱交換器１５は重力方向に対して２つに分割し、上部熱交換器１５ａ及び下部熱交換器１５ｂで構成する。熱交換器１５ａ、１５ｂの伝熱管２は、吸込口８から吹出口６へ流れる気流方向の風上列と風下列の２列を成し、それぞれ６段の伝熱管で１列を構成している。これらの熱交換器１５ａ、１５ｂは、「く」の字状に互いに角度を成して、送風機５の吸込口８側で送風機５を取り囲むように配置されており、背面の筐体と上部熱交換器１５ａとの間には、この隙間を通る空気の流れを防ぐインシュレーション１７を備える。１８、１９ａ、１９ｂは熱交換器１５への冷媒の入口及び出口であり、１８は最風上列伝熱管に設けられた最風上列冷媒口、１９ａ、１９ｂは最風下列伝熱管に設けられた２つの最風下列冷媒口であり、いずれもフィン１の長手方向の中央部に配置している。
【００１３】
また、フィン幅Ｌは上部熱交換器１５ａ及び下部熱交換器１５ｂのどちらも同等に構成し、例えばＬ＝０．０２５４ｍとした。伝熱管２は図４に示すＵ字に折り曲げられた状態３（以下、ヘアピン３と記す）でフィン１に予め設けられている穴に挿入され、例えば伝熱管２を拡管することでフィン１と密着させる。ヘアピン３を挿入した側面と反対側の側面では、Ｕ−ベンド４ａ、４ｂ及び３方ベンド１６がヘアピン３の端部に接続され、冷媒流路が構成される。図３に示した側面構成はＵ−ベンド４ａ、４ｂ及び３方ベンド１６が接続された側面を示しており、図３の反対側の側面からヘアピン３が挿入されて固定されているので、伝熱管２と点線部分でヘアピン３のＵ字状を成している。また、Ｕ−ベンド４ａ、４ｂは長さが異なり、Ｕ−ベンド４ａは同列の伝熱管同士を段方向に接続する配管であり、Ｕ−ベンド４ｂは異なる列の伝熱管同士を列方向に接続する配管である。
上部熱交換器１５ａと下部熱交換器１５ｂで熱交換器１５は２分割され、上部熱交換器１５ａの下端部と下部熱交換器１５ｂの上端部の間は熱的に分離される。即ち、熱交換器１５が分割されていることでフィン１の長手方向の分割部にできる空間によって上下に熱的に分離する分離手段２１を構成している。ここでフィン幅Ｌを上部熱交換器１５ａ及び下部熱交換器１５ｂで同等としたが、熱交換性能を考慮した場合には同じであることが好ましい。但し製造上の都合で同一にならないこともあり、例えば±１ｍｍ程度、上部熱交換器１５ａのフィン幅と下部熱交換器１５ｂ幅は差があっても同等であると見なすことができる。
【００１４】
また、筐体の前面部は例えば空気を透過しない前面パネル７を用い、送風機５を送風機モータ９で回転駆動することによって、室内機上方に配置された吸込口８から空気が吸込まれて風路内に導かれ、室内機下方に設けられた吹出口６から吹出される。熱交換器１５を構成する複数のフィン１は送風機５の回転軸方向に所定の間隔（フィンピッチＦＰ）で並設される。
【００１５】
図５（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は冷媒回路の分岐部に設けられる分岐管の一例である３方ベンド１６を示す正面図、右側面図、下面図である。図中、２０は分岐部を示す。３方ベンド１６は例えば１パス＜―＞２パスの分岐部２０と伝熱管２、即ちヘアピン３の端部に接続する３つの接続部を有し、この３方に分かれている分岐部２０から伝熱管２に接続する接続部までの流路を接続配管と称し、短い接続配管１６ａ及び１６ｂと長い接続配管１６ｃで構成されている。そして、接続配管１６ｂを１パスの部分の伝熱管２に接続し、接続配管１６ａと接続配管１６ｃを２パスの部分の伝熱管２に接続する。
ここでは図３に示すように、３方ベンド１６を上部熱交換器１５ａと下部熱交換器１５ｂを跨いで接続している。即ち、重力方向下方側に長い接続配管１６ｃ、重力方向上方側に短い接続配管１６ａ及び１６ｂを配置し、長い接続配管１６ｃの端部を下部熱交換器１５ｂに接続し、短い接続配管１６ａ及び１６ｂの端部を上部熱交換器１５ａに接続する。冷媒流路としては、長い接続配管１６ｃを２パス部のうちの一方のパスに接続する。そして短い接続配管１６ａ、１６ｂの一方を１パス部に接続し、他方を２パス部のうちの残りのパスに接続する。
【００１６】
この実施の形態では、伝熱管２による冷媒流路のパス数を部分的に増加又は減少させる分岐部２０を有する構成としており、限られた空間に収納する熱交換器１５で、どのように冷媒流路を構成するかによって熱交換性能は大きく変化する。分岐部２０を設けずに冷媒入口から冷媒出口まででパス数が同じ場合には、冷媒流路は比較的単純に構成できるが、分岐部２０を設けた場合には複数の冷媒流路が形成されて複雑な構成になる。少なくとも一部で異なるパスを通る複数の冷媒流路のすべてで効率よく空気と熱交換するように構成するのは容易ではない。ここでは、分岐部２０を設けて熱交換性能の向上を図り、且つ冷媒入口と冷媒出口間に形成される複数の冷媒流路を流れる冷媒の状態や、空気の流れと冷媒流路の位置関係など、冷媒流れと空気流れを検討し、熱交換器で効率よく熱交換するように構成して熱交換性能のよい空気調和機を得る。特に、フィンチューブ型熱交換器の構成は、送風機５の回転軸方向に伸びる伝熱管２を、複数の列を成して並設しており、一方の熱交換器の側面で、伝熱管２のそれぞれの端部をどのように接続するかによって、冷媒流路の構成が決まってしまう。このような条件下で、極力熱交換性能のよい空気調和機を得ることが要求される。
【００１７】
図２で説明したように、空気調和機が冷房機能と暖房機能を有する場合、熱交換器は凝縮器と蒸発器のいずれとしても用いられ、熱交換器１５内の冷媒流路は冷媒入口と冷媒出口が逆になる。以下、空気調和機を冷房運転し、熱交換器１５を蒸発器として動作させる場合について説明する。
図６はこの実施の形態の熱交換器が蒸発器として用いられた場合の冷媒流れ及び空気流れを示す説明図、図７は伝熱管の接続状態を模式的に示す説明図である。熱交換器１５を蒸発器として動作させる場合には、最風上列冷媒口１８を冷媒入口、最風下列冷媒口１９ａ、１９ｂを冷媒出口とする。
送風機５の回転によって、吸込口８から流入した空気は図６に示すように熱交換器１５のフィン１間を流れ、伝熱管２を流れる冷媒と熱交換して吹出口６から流出する。ここで、前面パネル７に空気を透過しない固定パネルを使用しているので、室内機内の空気流は、熱交換器１５の上部側で風速が大きく、下部側で風速が小さい。図６の上部熱交換器１５ａにおいて濃い丸で示した伝熱管は内部を流れる冷媒が乾き状態になる可能性のある部分であり、冷媒出口側から数本、ここでは例えば６本分の伝熱管とした。同様に下部熱交換器１５ｂでも冷媒出口側から数本分の伝熱管で冷媒が乾き状態になる可能性がある。図７では伝熱管の表示を列番と上方からの順番で表している。例えば、伝熱管Ｄ１１は風上列で上方から１番目の伝熱管、伝熱管Ｄ２１は風下列で上方から１番目の伝熱管というように表す。ここで、冷媒入口を風上列の６番目の伝熱管Ｄ１６とし、冷媒出口を風下列の６番目の伝熱管Ｄ２６及び風下列の７番目の伝熱管Ｄ２７とする。
【００１８】
また、図８は冷媒パスの構成を示す説明図である。例えばこの実施の形態の構成では、冷媒入口は１パス部Ｒ１に接続され、伝熱管４本分の１パス部Ｒ１を流れ、２パス部Ｒ２１、Ｒ２２に分岐してＲ２１は伝熱管で８本分、Ｒ２２は１２本分で冷媒出口に接続する。２パス部Ｒ２１、Ｒ２２の黒丸は、風上列の伝熱管から風下列の伝熱管へ接続された部分を示す。
【００１９】
熱交換器１５を蒸発器として運転する場合、熱交換器１５の冷媒入口では液の割合が多くガスの割合が少ないニ相状態の冷媒が流れ、伝熱管２を流れるに従って蒸発してしだいにガスの割合が多くなり、飽和状態を越えると過熱状態になって冷媒出口へ流れる。冷媒入口付近で１パスとするのは、凝縮器として動作させる場合に大きな効果が得られるのであるが、これに関しては後述する。蒸発器の場合には、冷媒入口のある１パス部Ｒ１と冷媒出口のある２パス部Ｒ２１、Ｒ２２を比較すると、１パス部Ｒ１の方が２パス部Ｒ２１、Ｒ２２よりも圧力損失が大きいのであるが、ニ相冷媒のガスの割合が少ない部分ではガスの割合が多い部分と比較して流速が遅い。このため、冷媒入口付近のガスの割合が少ない部分で１パス部Ｒ１としても、流速の速い部分で１パスにするほど圧力損失は大きくならない。さらに、ニ相状態の冷媒が流れる部分の冷媒流路を２パス部Ｒ２１、Ｒ２２に分岐して圧力損失の低減を図る。２パス部で圧力損失を低減すれば、圧縮機１０への負担を低減できる。
【００２０】
図９は図６〜図８のように構成した熱交換器１５による冷媒流れ方向の冷媒温度変化と気流方向の空気温度変化を示すグラフである。横軸は空気又は冷媒の流れ方向の位置を示し、縦軸は温度を示す。冷媒側に関しては、伝熱管Ｄ１６に流入する冷媒の温度を冷媒入口温度とし、伝熱管Ｄ２６、Ｄ２７から流出する冷媒の温度を冷媒出口温度とする。この間に、気液ニ相状態の冷媒はしだいに蒸発し、飽和状態または若干過熱状態になるのであるが、冷媒温度は管内の圧力損失による圧力低下によって入口から出口方向にいくに従って低下する。一方、空気側に関しては、図６の黒丸Ｐ１付近を空気入口、黒丸Ｐ２付近を空気出口とし、入口Ｐ１から出口Ｐ２に流れる間に熱交換器１５によって冷やされ、空気温度は入口Ｐ１から出口Ｐ２にかけて低下する。
【００２１】
以下に冷媒の流れをさらに詳しく説明する。
図７に示すように、上部熱交換器１５ａの風上列で最下部伝熱管Ｄ１６から流入した冷媒は、上部熱交換器１５ａの1パス部Ｄ１６〜Ｄ１３を通過し、３方ベンド１６に流入してこの分岐部により２パスに分けられる。一方の短い接続配管１６ａは上部熱交換器１５ａの伝熱管Ｄ１２に接続され、伝熱管Ｄ１１から伝熱管Ｄ２１に流れる際に風下列に流入して、Ｄ２１〜Ｄ２６を通って冷媒出口へ流れる。即ち図８に示すように、冷媒入口から冷媒出口までに１パス部Ｒ１と２パス部Ｒ２１を通り、１２本分の長さの伝熱管２を流れる。ここで、この冷媒入口と冷媒出口間の流路を上方側冷媒流路と称する。
【００２２】
３方ベンド１６の分岐部で２パスに分けられた他方の長い接続配管１６ｃは、下部熱交換器１５ａの伝熱管Ｄ１７に接続され、伝熱管Ｄ１７〜伝熱管Ｄ１１２を通り、伝熱管Ｄ２１２に流れる際に風下列に流入して、Ｄ２１２〜Ｄ２７を通って冷媒出口へ流れる。即ち図８に示すように、冷媒入口から冷媒出口までに１パス部Ｒ１と２パス部Ｒ２２を通り、１６本分の長さの伝熱管２を流れる。ここで、この冷媒入口と冷媒出口間の流路を下方側冷媒流路と称する。
上方側冷媒流路と下方側冷媒流路の両方の冷媒流路で、分岐した冷媒のそれぞれは気流方向に対し垂直方向に配置されている風上列のヘアピン３やＵ−ベンド４ａを流れる。そして、気流方向に並行に配置されているＵ−ベンド４ｂ内を気流に概ね並行な方向に流れ、風下列のヘアピン３やＵ−ベンド４ａを流れた後、冷媒出口１９ａ、１９ｂより流出する。この冷媒流路全体で冷媒が一度も気流方向に対向して流れることがないように伝熱管を接続して冷媒流路を構成している。
【００２３】
図６のように構成される熱交換器では、上方側冷媒流路と下方側冷媒流路のそれぞれの冷媒流路で、冷媒の流れは風上列から風下列へ一方向に順に流れる。このため、図９に示すように、冷媒温度変化は冷媒入口から冷媒出口に向かって単調に減少し、空気温度変化に対して概ね並行している。その結果、空気温度と冷媒温度の温度差は常に均等に保たれ、冷媒と空気との熱交換が熱交換器１５のいずれの部分でも効率よく行われるので、熱交換器能力を向上でき、エネルギ効率の高い空気調和機が得られる。
図９の空気温度変化と冷媒温度変化とが並行しておらず、両者が一部分で大きく離れ一部分で接近するように変化すると、接近した部分で温度が近づきすぎて空気温度と冷媒温度間で熱交換できなくなる。この場合には熱交換器能力の悪化を招くことになり、これに対して空気温度変化と冷媒温度変化とを並行させるように構成すれば、熱交換器能力を向上できる。ここで、空気温度変化と冷媒温度変化の温度差は、差が小さいほど熱伝達率が良く、差が大きいほど熱交換器能力が高くなる。少なくとも、空気温度変化と冷媒温度変化とを並行するように構成することで、熱交換器能力を向上でき、エネルギ効率の高い空気調和機が得られる。
【００２４】
図８に示すように、黒丸で示した１列目の風上列から２列目の風下列に流入する箇所が、複数の冷媒流路の全てでそれぞれ１箇所のみ有するように構成すれば、上方側冷媒流路と下方側冷媒流路の冷媒流路を流れる冷媒が、風上列伝熱管から風下列伝熱管へ一方向に順に流れる。冷媒側の温度変化は冷媒入口から冷媒出口に向かって単調に減少し、空気側の温度変化に対して概ね並行になる。
【００２５】
このように、伝熱管２による冷媒流路のパス数を部分的に増加又は減少させる分岐管１６を備え、冷媒入口１８と冷媒出口１９ａ、１９ｂ間の少なくとも一部で異なるパスを通るように形成された複数の冷媒流路のそれぞれを流れる冷媒が、気流方向の風上列から風下列の一方向に列間で順に流れるように構成することにより、熱交換器のいずれの部分でも効率よく熱交換することで伝熱性能を向上し、エネルギ効率の高い空気調和機が得られる。
【００２６】
なお、ここで示した冷媒流路の構成は一例であり、これに限るものではない。蒸発器として使用する熱交換器１５では、冷媒入口を風上列伝熱管のいずれかとし、冷媒出口を風下列伝熱管のいずれか２箇所とし、１パス部Ｒ１は複数の列を跨らずに風上列伝熱管のみの部分とする。そして構成された複数の冷媒流路の全てにおいて、冷媒は列間で逆方向（風下列−＞風上列）に後戻りすることなく、風上列から風下列へ一方向に順に流れるように構成すればよい。これにより、空気温度変化と冷媒温度変化とを略並行とすることができ、熱交換器１５のいずれの部分でも熱交換が効率よく行われて伝熱性能を向上できる。
【００２７】
また、複数の冷媒流路のそれぞれにおいて風下列に流入する個所から冷媒出口までの伝熱管の長さをある程度長くしたほうがよい。冷媒流路を流れる冷媒は、冷媒出口付近で冷媒が過熱状態になると、空気温度に近づく乾きという現象が発生し、伝熱性能が低下する。ある空気流れの通路近傍に位置する風上列伝熱管と風下列伝熱管の両方で内部を流れる冷媒が過熱状態になってしまうと、その空気はほとんど冷やされることなく、高温高湿な空気のまま送風機５に流入する。例えば上部熱交換器１５ａの伝熱管Ｄ１１と伝熱管Ｄ２１の両方で内部を流れる冷媒が過熱状態である場合にこの部分を流れる空気流は高温多湿空気のまま送風機５に流入する。ところが送風機５に流入する空気には、熱交換器１５の他の部分を通って充分に除湿され低温低湿空気となるものもある。このため、送風機５内から吹出口６までの空間で高温高湿空気が低温低湿空気に冷やされて結露し、吹出口６から吹出空気と共に水滴が飛散することになる。
これに対し、上方側冷媒流路と下方側冷媒流路のそれぞれにおいて風下列に流入する個所から冷媒出口までの伝熱管の長さをある程度長くとると、冷媒が過熱状態になるのは風下列伝熱管のみとすることができ、少なくとも風上列伝熱管を流れる冷媒はニ相状態又は飽和状態になるので、熱交換器１５の風上列伝熱管を通る際に低温低湿空気になる。このため、高温多湿空気が送風機５に流入するのを防止でき、吹出口６から水滴が飛散するのを防止できる。
【００２８】
ここでは、例えば上方側冷媒流路で風上列Ｄ１１と風下列Ｄ２１を結ぶ斜めＵ−ベンド部から風下列Ｄ２６の冷媒出口までの伝熱管本数を６本、即ち全体の１／４とした。同様に、下方側冷媒流路では風上列Ｄ１１２と風下列Ｄ２１２を結ぶ斜めＵ−ベンド部から風下列Ｄ２７の冷媒出口までの伝熱管本数を６本とした。冷凍サイクルを運転する際、伝熱管全体の１／４の伝熱管で過熱状態になってしまうことはほとんどないが、ここでは上方側冷媒流路で出口付近の伝熱管６本、即ち全体の１／２を風下列に配置し、下方側冷媒流路で出口付近の伝熱管６本、即ち全体の３／８を風下列に配置した。それぞれの冷媒流路で、風下列伝熱管の伝熱管６本分で冷媒が過熱状態になっても風上列伝熱管では必ずニ相状態の冷媒が流れ、空気流れの風上列伝熱管と風下列伝熱管の両方が過熱状態になるのを防止できる。従って、冷媒出口で過熱状態となり、空気温度に近づく乾きという現象が発生した場合においても、風上列伝熱管の冷媒で湿り空気が除湿されるため、高温多湿空気と低温低湿空気が熱交換器１５を流出した後に混合されて起こる結露の発生を防止できる。
【００２９】
このように、気流の通路近傍に位置する異なる列の伝熱管のうちの少なくとも１つの伝熱管内を流れる冷媒が、ニ相冷媒状態、即ち飽和冷媒状態になるように熱交換器内の冷媒流路を構成したことにより、室内機内の風路での結露の発生を防止でき、吹出口から水滴が飛散するのを防止できる空気調和機が得られる。
特に、最風上列の中央部の伝熱管２に設けた風上列冷媒口１８と、最風下列の中央部の伝熱管２に設けた風下列冷媒口１９ａ、１９ｂと、を備え、最風下列の長手方向端部の伝熱管Ｄ２１、Ｄ２１２と最風下列の隣の列の伝熱管Ｄ１１、Ｄ１１２とをＵ−ベンド４ｂで接続することにより、水滴が飛散するのを防止できる空気調和機が得られる。
【００３０】
なお、風上列伝熱管から風下列伝熱管への流入部から冷媒出口までの伝熱管長さを長くするかわりに、冷媒出口付近の冷媒が過熱状態になる可能性のある伝熱管が、空気流れに対して風上列伝熱管と風下列伝熱管で重ならないように冷媒流路を構成してもよい。即ち、熱交換器１５の各部分に流入する空気が風上列で熱交換する風上列伝熱管と風下列で熱交換する風下列伝熱管の少なくとも一方の伝熱管を流れる冷媒が、ニ相状態又は飽和状態になるように伝熱管を接続して、冷媒流路を構成すればよい。例えば、風上列伝熱管と風下列伝熱管で共に過熱状態となる場合、どちらか一方列の伝熱管の冷媒の流れの順を、同列で他の伝熱管と入れ替えて流れるようにしてもよい。
【００３１】
特に、空気流の風速が速い部分では冷媒は蒸発しやすいので、風速の速い上部熱交換器１５ａで、風上列伝熱管と風下列伝熱管で共に冷媒が過熱状態になるのを防ぐのが好ましい。即ち、風速の速い上部熱交換器１５ａで、最風下列に流入する個所から冷媒出口１９ａまでの伝熱管２の長さをある程度長くしたほうがよい。
【００３２】
また、図６のように上下方向に熱交換器１５を配置すると、上下方向に位置するヘアピン３のＵターン部、Ｕ−ベンド４、及び３方ベンド１６を流れる冷媒は重力の影響を受ける。即ち、冷媒入口から流入したニ相冷媒が１パス部を流れて短い接続配管１６ｂを流れ、分岐部で接続配管１６ａと接続配管１６ｃに分配される際、液冷媒は、上部熱交換器１５ａへ流れるよりも重力方向下方に配置されている下部熱換器１５ｂに流れやすい。この実施の形態では、分岐管である３方ベンド１６において、重力方向上部に短い接続配管１６ａ、重力方向下方に長い接続配管１６ｃを配して、１パスから２パスに分岐する２つの接続配管１６ａ、１６ｃの圧力損失に差をつけた。即ち、３方ベンド１６の重力方向下方の接続配管１６ｃをもう一方への接続配管１６ａよりも長くすることで、配管の圧力損失を大きくし接続配管１６ｃへ冷媒の流れを流れにくくする。このため、ニ相冷媒を等分配化して流すことができ、熱交換性能を向上できる。
ここで、１パス−＞複数パスに分岐する際のように、分岐管１６が３以上の接続配管を有する場合には、パス数を増加させる際に、冷媒流れの下流側の伝熱管に接続される接続配管のうち、重力方向下方の伝熱管に接続する接続配管を冷媒が流れる時の圧力損失が、重力方向上方の伝熱管に接続する接続配管を冷媒が流れる時の圧力損失よりも大きくなるように分岐管を構成すればよい。
【００３３】
なお、接続配管１６ｃを接続配管１６ａよりも長くするかわりに、他の構成によって、３方ベンド１６の２パス部の接続配管１６ａ、１６ｃのうちで重力方向下方の接続配管１６ｃを他方の接続配管１６ａの圧力損失よりも大きくしてもよい。例えば接続配管１６ｃの内壁に溝を設けたり小さな突起を設けることでも圧力損失を大きくすることができる。圧力損失に差をつけて重力方向下方に配置される配管に冷媒を流れにくくすることで、分岐部でニ相冷媒をほぼ等分に分岐させることができる。
【００３４】
このように、分岐管１６は分岐部２０から３以上の伝熱管２に接続される接続部に接続する接続配管１６ａ、１６ｂ、１６ｃを有し、パス数を増加させる際の冷媒流れの下流側の伝熱管に接続される接続配管１６ａ、１６ｃのうち、重力方向下方の伝熱管に接続する接続配管１６ｃを冷媒が流れる時の圧力損失が、重力方向上方の伝熱管に接続する接続配管１６ａを冷媒が流れる時の圧力損失よりも大きくなるように分岐管１６を構成したことにより、ニ相冷媒の等分配化を実現して、熱交換性能を向上し、エネルギ効率の高い空気調和機が得られる。
【００３５】
特に、分岐管１６の分岐部２０から重力方向下方の伝熱管２に接続する接続部まで、即ち接続配管１６ｃの長さを、分岐管１６の分岐部２０から重力方向上方の伝熱管２に接続する接続部まで、即ち接続配管１６ａの長さよりも長くしたことにより、２つの接続配管の圧力損失に容易に差をつけることができ、ニ相冷媒の等分配化を容易に実現できる。
【００３６】
上記では１パスー＞２パスに分岐する構成について述べたが、これに限るものではない。１パスー＞３以上の複数パスに分岐してもよい。また、２以上の複数パスー＞３以上の複数パスに分岐する場合にも適用できる。
また、上記では気流方向で風上列伝熱管と風下列伝熱管の２列を有する構成としたが、３列以上の伝熱管列を有する構成としてもよい。この場合には、冷媒入口と冷媒出口間の複数の冷媒流路のそれぞれを流れる冷媒が、気流方向の風上列から風下列に列間で一方向に順に流れるように、例えば３列の場合に風上列―＞中間列―＞風下列の順に流れるように構成すればよい。
【００３７】
また、３列以上の伝熱管列を有する構成とした場合、気流の通路近傍に位置する異なる列の伝熱管のうちの少なくとも１つの伝熱管内を流れる冷媒が、ニ相冷媒状態または飽和冷媒状態になるように冷媒流路を構成すれば、高温多湿気流が送風機５に流入するのを防止でき、吹出口６から水滴が飛散するのを防止できる。
また、複数の冷媒流路が形成される場合、それぞれの流路長さを同等に構成すると、全体でバランスよく熱交換できるので、好ましい。ここでは上方側冷媒流路が伝熱管１２本分、下方側冷媒流路が伝熱管１６本分で、同じではないがほぼ同等とみなすことができる。
【００３８】
次に、空気調和機を暖房運転し、熱交換器１５を凝縮器として動作させる場合について説明する。室内機の構成は図３に示すように蒸発器として動作させる構成と同様であるが、熱交換器１５を流れる冷媒の入口及び出口が逆になり、冷媒の流れ方向が蒸発器の場合とは逆になる。
図１０はこの実施の形態の熱交換器が凝縮器として用いられた場合の冷媒流れ及び空気流れを示す説明図で、濃い丸で示した伝熱管は、冷媒流路の出口側で内部を流れる冷媒が過冷却状態になる可能性のある部分であり、冷媒出口側から数本、ここでは例えば６本分の伝熱管とした。また、図１１は伝熱管の接続状態を模式的に示す説明図である。熱交換器１５を凝縮器として動作させる場合には、最風下列冷媒口１９ａ、１９ｂを冷媒入口、最風上列冷媒口１８を冷媒出口とする。
送風機５の回転によって、吸込口８から流入した空気は熱交換器１５のフィン１間を流れ、伝熱管２を流れる冷媒と熱交換して吹出口６から流出する。この空気流は蒸発器として動作させる場合と同様であり、熱交換器１５の上部側で風速が大きく、下部側で風速が小さい。一方、冷媒流れは蒸発器として動作させる場合と逆になり、冷媒入口は最風下列冷媒口である風下列の６番目の伝熱管Ｄ２６及び風下列の７番目の伝熱管Ｄ２７であり、冷媒出口は最風上列冷媒口である風上列の６番目の伝熱管Ｄ１６となる。
【００３９】
また、図１２は冷媒パスの構成を示す説明図である。例えばこの実施の形態の構成では、冷媒入口は２パス部Ｒ２１、Ｒ２２に接続され、Ｒ２１は伝熱管で８本分、Ｒ２２は１２本分であり、１パス部に合流して、伝熱管４本分の１パス部Ｒ１を流れ、冷媒出口に接続する。２パス部Ｒ２１、Ｒ２２の黒丸は、風下列の伝熱管から風上列の伝熱管へ接続された部分を示す。
【００４０】
熱交換器を凝縮器として運転する場合、熱交換器１５の冷媒入口では過熱蒸気状態、即ち冷媒飽和温度よりも高い温度の蒸気で流入する。この過熱域は短く、比較的熱交換器性能へ及ぼす影響は小さい。この後、冷媒が冷却され、飽和温度に達すると冷媒は飽和状態、例えばニ相状態となる。ニ相状態の冷媒は熱伝達率が非常に大きく熱交換量のほとんどを占める。冷媒が乾き度（＝蒸気質量速度／液質量速度）ゼロ以下となった場合、過冷却と呼ばれる液単相の状態になる。過冷却を付けると、熱伝達率はニ相域に対し大幅に悪化し、熱交換器の能力は低下するため、圧縮機の吐出側の圧力が増加し圧縮機入力が増加するという暖房エネルギ効率悪化要素がある。一方、過冷却を付けると熱交換器出入口のエンタルピ差が増大し、熱交換量が増大する。このため、圧縮機の周波数を低減することが可能となり、圧縮機の入力を低減させることができるという暖房エネルギ効率改善効果がある。空気調和機においては、これらのエネルギ効率の悪化要因と改善要因とを考慮し、最も良い過冷却度（＝飽和温度―熱交換器出口温度）を決定して運転する。
上記のように冷媒出口付近の過冷却となる部分で熱伝達率が低く、熱交換性能を低減する原因となっているので、過冷却冷媒が流れる部分では流速を上げるために１パス部Ｒ１とする。冷媒流路の１パス部Ｒ１と２パス部Ｒ２１、Ｒ２２を比較すると、２パス部Ｒ２１、Ｒ２２の方が１パス部Ｒ１よりも圧力損失が小さいため、１パスにすることで圧力損失は若干増加することになる。しかし、この部分の冷媒は過冷却状態でありガスの割合が多いニ相冷媒の部分での圧力損失の増加量よりも小さく、ここでは１パスにすることで熱伝達率を増加して熱交換性能の向上効果を得る。即ち、冷媒が飽和状態または過熱状態で流れる部分では２パス部Ｒ２１、Ｒ２２で冷媒流路を構成して圧力損失の低減を図り、圧縮機１０への負担を低減すると共に、冷媒出口付近の過冷却状態で流れる部分で１パス部Ｒ１で冷媒流路を構成して熱交換性能を向上する。
【００４１】
図１３は図１０〜図１２のように構成した熱交換器１５による冷媒流れ方向の冷媒温度変化と気流方向の空気温度変化を示すグラフである。横軸は空気又は冷媒の流れ方向の位置を示し、縦軸は温度を示す。冷媒側に関しては、伝熱管Ｄ２６、Ｄ２７に流入する冷媒の温度を冷媒入口温度とし、伝熱管Ｄ１６から流出する冷媒の温度を冷媒出口温度とする。この間に、冷媒はしだいに凝縮し、過熱状態からニ相域を経て過冷却域になるのであるが、過熱域と過冷却域で冷媒温度は低下し、ニ相域ではほぼ一定温度で相変化する。一方、空気側に関しては、図１０の黒丸Ｐ１付近を空気入口、黒丸Ｐ２付近を空気出口とし、入口Ｐ１から出口Ｐ２に流れる間に熱交換器１５によって暖められ、空気温度は入口Ｐ１から出口Ｐ２にかけて上昇する。
【００４２】
以下に冷媒の流れをさらに詳しく説明する。
図１１に示すように、上部熱交換器１５ａの風下列で最下部伝熱管Ｄ２６から流入した冷媒は、上部熱交換器１５ａの２パス部Ｄ２６〜Ｄ２１を通過し、伝熱管Ｄ２１から伝熱管Ｄ１１に流れる際に風上列に流入する。さらに伝熱管Ｄ１２に流れ、３方ベンド１６に流入して合流し１パス部に流れる。短い接続配管１６ａは上部熱交換器１５ａの伝熱管Ｄ１２に接続され、接続配管１６ａ、１６ｂを通過してＤ１３〜Ｄ１６を通って冷媒出口へ流れる。即ち図１２に示すように、冷媒入口から冷媒出口までに２パス部Ｒ２１と１パス部Ｒ１を通り、１２本分の長さの伝熱管２を流れる。ここで、この冷媒入口と冷媒出口間の流路を上方側冷媒流路と称する。
【００４３】
一方、下部熱交換器１５ｂの風下列で最上部伝熱管Ｄ２７から流入した冷媒は、下部熱交換器１５ｂの２パス部Ｄ２７〜Ｄ２１２を通過し、伝熱管Ｄ２１２から伝熱管Ｄ１１２に流れる際に風上列に流入する。さらに伝熱管Ｄ１７に流れ、３方ベンド１６に流入して合流し１パス部に流れる。長い接続配管１６ｃは下部熱交換器１５ｂの伝熱管Ｄ１７に接続され、接続配管１６ｃ、１６ｂを通過してＤ１３〜Ｄ１６を通って冷媒出口へ流れる。即ち図１２に示すように、冷媒入口から冷媒出口までに２パス部Ｒ２２と１パス部Ｒ１を通り、１６本分の長さの伝熱管２を流れる。ここで、この冷媒入口と冷媒出口間の流路を下方側冷媒流路と称する。
上方側冷媒流路及び下方側冷媒流路で、冷媒入口１９ａ、１９ｂから流入する冷媒は、気流方向に対し垂直方向に配置されている風下列のヘアピン３やＵ−ベンド４ａを流れる。そして、気流方向に並行に配置されているＵ−ベンド４ｂ内を気流に概ね対向する方向に流れ、風上列のヘアピン３やＵ−ベンド４ａを流れた後、３方ベンド１６を通過して冷媒出口１８より流出する。この冷媒流路全体で冷媒が一度も気流方向に平行に流れることがないように伝熱管を接続して冷媒流路を構成している。
【００４４】
図１０のように構成される熱交換器では、上方側冷媒流路と下方側冷媒流路のそれぞれの冷媒流路で、冷媒の流れは風下列から風上列へ一方向に順に流れる。このため、図１３に示すように、冷媒温度変化は冷媒入口から冷媒出口に向かってほぼ単調に減少し、空気温度変化に対して概ね並行している。その結果、空気温度と冷媒温度の温度差は常に均等に保たれ、冷媒と空気との熱交換が熱交換器１５のいずれの部分でも効率よく行われるので、熱交換器能力を向上でき、エネルギ効率の高い空気調和機が得られる。
【００４５】
図１２に示すように、黒丸で示した２列目の風下列から１列目の風上列に流入する箇所が、複数の冷媒流路の全てでそれぞれ１箇所のみ有するように構成すれば、上方側冷媒流路と下方側冷媒流路の冷媒流路を流れる冷媒が、風下列伝熱管から風上列伝熱管へ一方向に順に流れる。このため、冷媒側の温度変化は冷媒入口から冷媒出口に向かって単調に減少し、空気側の温度変化に対して概ね並行になる。
【００４６】
冷媒流路が風上列伝熱管と風下列伝熱管で複数回往復するように構成した場合、風下列伝熱管に過冷却域が侵入し、気流の通路近傍に位置する風上列伝熱管と風下列伝熱管内を流れる冷媒が、どちらも過冷却冷媒状態になることもある。このとき、空気が過冷却域のみを通過して吹出すことになり、熱交換能力は低下する。また、空気が過冷却域のみを通過して吹出すことがなくても、空気と冷媒の温度差が大きい箇所ができると、熱交換器能力は低下する。ここでは、冷媒流路を風下列から風上列に一方向に順に流れるので、冷媒流れが空気流れ方向に対して平行して流れることがない。このため、空気温度変化と冷媒温度変化をほぼ並行とし、温度差を均等に構成できるので、熱交換器能力を向上できる。
【００４７】
このように、伝熱管２に接続し伝熱管２による冷媒流路のパス数を部分的に増加又は減少させる分岐管１６を備え、冷媒入口１９ａ、１９ｂと冷媒出口１８間の少なくとも一部で異なるパスを通るように形成された複数の冷媒流路のそれぞれを流れる冷媒が、気流方向の風下列から風上列の一方向に列間で順に流れるように構成することにより、熱交換器のいずれの部分でも効率よく熱交換することで伝熱性能を向上し、エネルギ効率の高い空気調和機が得られる。
【００４８】
ここで示した冷媒流路の構成は一例であり、これに限るものではない。凝縮器として使用する熱交換器１５では、冷媒入口を風下列伝熱管のいずれか２箇所とし、冷媒出口を風上列伝熱管のいずれかとし、１パス部Ｒ１は複数の列を跨らずに風上列伝熱管のみの部分とする。そして構成された複数の冷媒流路の全てにおいて、冷媒は列間で逆方向（風上列―＞風下列）に後戻りすることなく、風下列から風上列へ一方向に順に流れるように構成すればよい。これにより、空気温度変化と冷媒温度変化とを略並行とすることができ、熱交換器１５のいずれの部分でも熱交換が効率よく行われて伝熱性能を向上できる。
【００４９】
また、この実施の形態の熱交換器においては、１パス部を上部熱交換器１５ａの風上列の最下部付近の風速の大きい部分に配置している。このため、冷媒の過冷却を大きくでき、熱交換量を増大できる。特に風速の大きい部分を利用して冷媒の過冷却を大きくしており、少ない伝熱管本数で大きな過冷却を得ることができ、熱交換能力は向上する。
【００５０】
このように、分岐管１６は１パス部と複数パス部でパス数を増加または減少されるものとし、１パス部Ｒ１を気流方向の最風上列に配置することにより、冷媒の過冷却を大きくでき、熱交換量を増大できる。
【００５１】
図１０における１パス部の入口Ａと冷媒出口Ｂにおける冷媒温度を、図１３のグラフでは冷媒温度変化の過冷却域におけるＡ、Ｂに示す。上部熱交換器１５ａの最下部に設けた冷媒出口Ｂと下部熱交換器１５ｂの３方ベンド１６接続部Ａの温度差は、過冷却域であるため、ニ相域に比べて非常に大きい。そこで、この実施の形態では、熱交換器を上部熱交換器１５ａと下部熱交換器１５ｂとでフィンが分離された構成とした。即ち、３方ベンド１６を２つの熱交換器１５ａ、１５ｂを跨ぐように接続して、３方ベンド１６接続部Ａの伝熱管Ｄ１７を下部熱交換器１５ｂに設け、冷媒出口Ｂの伝熱管Ｄ１６を上部熱交換器１５ａに設けた。このために、上部熱交換器１５ａと下部熱交換器１５ｂの空間２１によってＡ−Ｂ間の温度差の大きい伝熱管同士が設けられているフィンが熱的に分離され、互いに熱が伝わることがないので熱ロスを防ぐことができ、熱交換能力が向上する。
【００５２】
このように、熱交換器を凝縮器として動作させる際に冷媒流路を複数パスから１パスに減少させるものとし、冷媒出口近傍の伝熱管に密着するフィンと複数パスのそれぞれ最下流に位置する伝熱管のうちで冷媒出口の最も近くに位置する伝熱管に密着するフィンとを熱的に分離することにより、熱交換能力を向上できる。
なお、上部熱交換器１５ａと下部熱交換器１５ｂとに分離して構成することで過冷却域の温度差の大きな部分同士を熱的に分離したが、これに限るものではない。熱的な分離手段２１として、例えば上部熱交換器１５ａと下部熱交換器１５ｂを一体に成形し、過冷却入口Ａと冷媒出口Ｂとの間のフィンに溝や熱的遮蔽物を設けても、互いに熱的に分離することができ、熱ロスを防止でき、熱交換能力を向上ができる。
また、過冷却域と他の領域、特に過冷却域の出口部分とニ相域や過熱域とは、熱的に離れていた方が温度差の大きい伝熱管同士のフィンでの熱ロスを防ぐことができ、熱交換能力の向上を図ることができる。このため、この温度差の大きい部分の風上列伝熱管と風下列伝熱管の間のフィン１に、即ち伝熱管列間でフィン１の長手方向に伸びる方向に遮断スリットを設ければ、伝熱管列同士を熱的に離すことができ、熱交換性能を向上できる。
また、熱交換器１５を一体に成形することで、熱交換器を上部熱交換器１５ａと下部熱交換器１５ｂに分割した構成と比較すると、製造しやすく、製造工程でも扱い易いフィンとすることができる。
【００５３】
このように、熱交換器１５を凝縮器として動作させる際に冷媒流路を複数パス部Ｒ２１、Ｒ２２から１パス部Ｒ１に減少させるものとし、冷媒出口１８の伝熱管２に密着するフィン１と複数パス部Ｒ２１、Ｒ２２のそれぞれ最下流に位置する伝熱管２（Ｄ１２、Ｄ１７）のうちで冷媒出口１８の最も近くに位置する伝熱管２（Ｄ１７）に密着するフィンとを熱的に分離することにより、温度差の大きい伝熱管２、ここでは伝熱管Ｄ１７と伝熱管Ｄ１６同士のフィンでの熱ロスを防ぐことができ、熱交換能力の向上を図ることができる。
【００５４】
また、送風機５の前面側に配置される熱交換器１５は、フィン１の形状がほぼ同等である２つの熱交換器１５ａ、１５ｂを「く」の字状に配置して構成されることにより、製造が容易になると共に、熱的に分離する構成を容易に実現でき、熱交換能力の向上を図ることができる。
また、熱交換器１５は、上下に分離された上部熱交換器１５ａ及び下部熱交換器１５ｂで構成され、熱交換器１５を凝縮器として動作させた場合の冷媒出口１８を、上部熱交換器１５ａの重力方向最下部に位置する伝熱管２（Ｄ１６）に設けると共に、分岐管１６の接続配管１６ａ、１６ｂ、１６ｃのうちで冷媒流れの上流側に接続される接続配管１６ａ、１６ｃの少なくとも１つの接続配管、この場合は接続配管１６ｃを下部熱交換器１５ｂに配置したことにより、熱的に分離する構成を容易に実現でき、熱交換能力の向上を図ることができる。
【００５５】
また、例えば、冷媒入口１８と冷媒出口１９ａ、１９ｂ間の冷媒流路であって少なくとも一部で異なるパスを通るように形成された複数の冷媒流路のそれぞれを流れる冷媒が、気流方向の風上列から風下列、または風下列から風上列の一方向に列間で順に流れる構成ではなく、例えばいずれかの冷媒流路を流れる冷媒の一部で、列間に逆に流れる構成があったとしても、以下のように構成することで、ある程度の効果を奏する。
即ち、最風上列伝熱管の一部を１パス部Ｒ１とすることで、風速の速い部分で１パスとし、熱交換器１５を凝縮器として動作させた場合の過冷却を大きく付けることができ、熱交換性能を向上できる。さらにフィン１の少なくとも風上側でフィン１の長手方向に上下に熱的に分離する分離手段２１として、ここでは熱交換器１５を上部熱交換器１５ａと下部熱交換器１５ｂに分離し、２つの接続配管１６ａ、１６ｃと接続される伝熱管２に密着するフィンを上部熱交換器１５ａと下部熱交換器１５ｂとに分離することで、熱的に分離されるように構成した。これにより、凝縮器として動作する際の過冷却部となって温度差の大きくなる伝熱管に密着するフィン１同士を熱的に分離できるため、フィン１での熱的ロスを低減でき、熱交換性能を向上できる空気調和機が得られる。
なお、分離手段は、フィン１の少なくとも風上部で気流方向に上下に分離する切込みを入れ、フィン１の長手方向に上下に熱的に分離しても、上記と同様の効果を奏する。
【００５６】
このように、気流方向に対して最風上列の中央部に設けた風上列冷媒口１８から気流方向に対して最風下列の中央部に設けた風下列冷媒口１９ａ、１９ｂまでの冷媒の流れを１パスから２パスへ分岐する分岐管１６と、フィン１の少なくとも風上部でフィン１の長手方向に上下に熱的に分離する分離手段２１と、を備え、最風上列の少なくとも一部を１パス部Ｒ１で構成すると共に、分岐管１６の２パス部Ｒ１、Ｒ２に接続する２つの伝熱管Ｄ１２、Ｄ１７のうちの風上列冷媒口１８の近くに位置する伝熱管Ｄ１７に密着するフィンと、風上列冷媒口１８に密着するフィンとが分離手段２１で熱的に分離されるように構成したことにより、フィン１での熱的ロスを低減でき、熱交換性能を向上できる空気調和機を得ることができる。
【００５７】
熱交換器１５を背面側にも配置した場合の構成例を図１４に示す。図１４はこの実施の形態に係る室内機を示す側面構成図である。図において、背面熱交換器を送風機５の背面側に配置し、３つにほぼ分割された前面熱交換器及び背面熱交換器で熱交換器１５を構成する。熱交換器１５は送風機５の吸込口８側に、送風機５を囲むように設けている。また、図１５は背面熱交換器を有する場合の伝熱管の接続状態を模式的に示す説明図である。ここでは、例えば熱交換器１５を凝縮器として動作させた場合を示している。送風機５の回転によって、吸込口８から流入した空気は図１０と同様に熱交換器１５のフィン１間を流れ、伝熱管２を流れる冷媒と熱交換して吹出口６から流出する。一方、冷媒流れは、冷媒入口は風下列の４番目の伝熱管Ｄ２４及び風下列の５番目の伝熱管Ｄ２５であり、冷媒出口は風上列の６番目の伝熱管Ｄ１６となる。
【００５８】
また、図１６は冷媒パスの構成を示す説明図である。例えばこの構成では、冷媒入口は２パス部Ｒ２１、Ｒ２２に接続され、Ｒ２１は伝熱管で１４本分、Ｒ２２は１４本分であり、１パス部Ｒ１に合流して、伝熱管４本分の１パス部Ｒ１を流れ、冷媒出口に接続する。２パス部Ｒ２１、Ｒ２２の黒丸は、風下列の伝熱管から風上列の伝熱管へ接続された部分を示す。
【００５９】
図１５に示すように、上方側冷媒流路は、前面熱交換器の風下列の中央部に設けた最風下列冷媒口である伝熱管Ｄ２４、２パス部Ｄ２４〜Ｄ２１を通過し、背面熱交換器の風下列伝熱管Ｄ２１６〜Ｄ２１３、伝熱管Ｄ２１３から伝熱管Ｄ１１３に流れる際に風上列に流入し、伝熱管Ｄ１１３〜Ｄ１１６、前面熱交換器の風上列伝熱管Ｄ１１、Ｄ１２に流れ、３方ベンド１６の短い接続配管１６ａ、１６ｂから伝熱管Ｄ１３〜Ｄ１６を通って最風上列冷媒口である冷媒出口へ流れる。即ち図１６に示すように、冷媒入口から冷媒出口までに２パス部Ｒ２１と１パス部Ｒ１を通り、１８本分の長さの伝熱管２を流れる。
【００６０】
一方、下方側冷媒流路は、前面熱交換器の風下列の中央部に設けた最風下列冷媒口である伝熱管Ｄ２５、２パス部Ｄ２５〜Ｄ２１２、伝熱管Ｄ２１２で風上列に流入し、伝熱管Ｄ１１２〜Ｄ１７、３方ベンド１６の長い接続配管１６ｃ、前面熱交換器の伝熱管Ｄ１７、接続配管１６ｂ、前面熱交換器の１パス部Ｄ１３〜Ｄ１６を通って風上列の中央部に設けた最風上列冷媒口である冷媒出口へ流れる。即ち図１６に示すように、冷媒入口から冷媒出口までに２パス部Ｒ２２と１パス部Ｒ１を通り、１８本分の長さの伝熱管２を流れる。
【００６１】
この構成でも、冷媒入口付近のガスの割合が多い部分で２パス部Ｒ２１、Ｒ２２で冷媒流路を構成して圧力損失の低減を図り、圧縮機１０への負担を低減すると共に、冷媒出口付近の過冷却部分を１パス部Ｒ１で構成して熱交換性能を向上する。
【００６２】
図１４〜図１６のように構成した熱交換器１５による冷媒温度変化と空気温度変化は図１３と同様である。
図１６で明らかなように、黒丸で示した２列目の風下列から１列目の風上列に流入する箇所が、複数の冷媒流路の全てでそれぞれ１箇所のみ有する。即ち、上方側冷媒流路と下方側冷媒流路の冷媒流路で、冷媒の流れは風下列から風上列へ順に一方向に流れる。この結果、図１３に示すように、冷媒側の温度変化を冷媒入口から冷媒出口に向かって単調に減少させ、空気側の温度変化に対して概ね並行となり、空気温度と冷媒温度の温度差は常に均等に保たれる。このため、冷媒と空気との熱交換が効率よく行われるので、熱交換器能力を向上できる。
【００６３】
このように、背面熱交換器を有する場合にも、複数の冷媒流路のそれぞれを風下列から風上列に順に流れるように構成することで、熱交換器能力を向上できる。
この場合でも、伝熱管２に接続し伝熱管２による冷媒流路のパス数を部分的に増加又は減少させる分岐管１６と、を備え、冷媒入口１９ａ、１９ｂと冷媒出口１８間の少なくとも一部で異なるパスを通るように形成された複数の冷媒流路のそれぞれを流れる冷媒が、気流方向の風下列から風上列の一方向に列間で順に流れるように構成することにより、熱交換器のいずれの部分でも効率よく熱交換することで伝熱性能を向上し、エネルギ効率の高い空気調和機が得られる。
【００６４】
図１４に示す構成では、フィン１の熱的に分離されている部分は、背面熱交換器と前面熱交換器で分離されている部分、即ち伝熱管Ｄ１１６とＤ１１の間、伝熱管Ｄ２１６とＤ２１の間、及び前面熱交換器のフィン１の風上部に切り込みが設けられている部分、即ち伝熱管Ｄ１５とＤ１６の間、伝熱管Ｄ１９とＤ１１０の間である。ここでは、筐体内の空間を有効利用するという観点から前面熱交換器を３つに切込みを入れ、前面熱交換器を送風機５の外周に沿って円弧状に配置している。この結果、熱的な分離手段としてはフィン１の風上部に、気流方向にフィン幅の半分程度切込みを入れる構成で伝熱管Ｄ１５と伝熱管Ｄ１６を熱的に分離している。さらに冷媒出口１８と過冷却部の温度の高い部分の間、即ち伝熱管Ｄ１６に密着するフィン１と伝熱管Ｄ１７に密着するフィン１の間を熱的に分離する切込みを入れることで、熱交換器性能を向上できる。冷媒が過冷却状態になりつつある１パス部Ｒ１の開始部分と冷媒出口１８とを熱的に分離することで、温度差の大きな冷媒が流れる伝熱管同士を熱的に分離し、熱ロスを無くし、熱交換性能を向上できる。
【００６５】
なお、図１７にこの実施の形態に係る熱交換器能力の従来の熱交換器能力に対する増加率を示し、縦軸は％である。背面なし熱交換器では、（図１０に示した完全対向流の暖房時の熱交換能力）／（従来の非完全対向流の暖房時の熱交換器能力）を示し、背面あり熱交換器では、（図１４に示した完全対向流の暖房時の熱交換能力）／（従来の非完全対向流の暖房時の熱交換器能力）を示す。従来の非完全対向流の構成は、背面なし熱交換器と背面あり熱交換器共に、フィン形状、伝熱管ピッチ、伝熱管径、伝熱管段数、フィンピッチ、及びパス数は比較する完全対向流と同様の構成で、パスの流れ方を変化させたものであり、冷媒入口と冷媒出口間の冷媒流路のそれぞれを流れる冷媒が、気流方向の風下列から風上列に流れ、さらに風上列から風下列に流れ、再び風下列から風上列に流れるものとした。
【００６６】
図１７に示すように、背面なし熱交換器では８〜９％程度の能力増加が得られ、背面あり熱交換器では７％程度の能力増加が得られた。即ち、熱交換器を凝縮器として用いた場合、冷媒入口と冷媒出口間の冷媒流路のそれぞれを流れる冷媒が、気流方向の風下列から風上列に列間で順に一方向に流れるように構成することによって、背面なし熱交換器及び背面あり熱交換器の両方で熱交換能力を増加する効果が得られた。
図１７では、背面なし熱交換器の方が背面あり熱交換器よりも大きな熱交換能力の増加が得られたことを示している。これは、図１０に示した室内機の構成では、熱交換器１５の１パス部の風量が背面あり熱交換器よりも背面なし熱交換器の方が大きくなるため、背面熱交換器が無い場合の方が過冷却を十分に取れるためである。ただし、これは室内機内の空気流路で変化するものであり、即ち室内機の各部材の配置、吸入口や吹出口の配置などによって変化する。
【００６７】
図１８は、背面なし熱交換器と背面あり熱交換器において、熱交換器能力／重量Ｗ／（Ｋ×ｋｇ）を示すグラフである。ここで、重量とは熱交換器を構成するフィンと伝熱管の重量であり、伝熱管の段数を増やして重量を変更した場合の重量に対する熱交換能力を示したものである。
図１８で熱交換器能力／重量を比較すると、背面なし熱交換器の方が背面あり熱交換器よりもより大きな能力が得られることがわかる。これは、図１０に示す構成の場合には送風機５の背面側の風速が遅いために、背面熱交換器の熱交換能力は前面側の熱交換器で得られるほど大きな増加分は得られない。従って、図１０や図１４に示すような構成で熱交換器１５の大きさを変更しようとする場合、例えばフィンの枚数、伝熱管の段数や列数、フィンの大きさなどを大きくしようとするときには、送風機５の背面側に熱交換器を設けたり、背面側に設けた熱交換器を大きくするよりも、送風機５の前面側に設けた熱交換器を大きくする方が、熱交換器能力をより向上できる。
ただし、これも図１７に示した熱交換器能力の増加率と同様、室内機内の空気流路で変化するものであり、即ち室内機の各部材の配置、吸入口や吹出口の配置などによって変化する。
【００６８】
図１４〜図１６で背面側に熱交換器を設けた構成で、熱交換器を凝縮器として動作させた構成例について述べたが、熱交換器を蒸発器として動作させた場合でも同様である。即ち、図１４の構成のように、前面熱交換器に伴って背面熱交換器を送風機５を取り囲むように構成し、伝熱管による冷媒流路のパス数を部分的に増加又は減少させる分岐部２０を有するものとし、冷媒入口と冷媒出口間の少なくとも一部で異なるパスを通る複数の冷媒流路のそれぞれを流れる冷媒が、気流方向の風上列から風下列に列間で順に一方向に流れるように冷媒流路を構成することで、蒸発器として運転した時でも空気温度変化と冷媒温度変化をほぼ均等に並行にでき、熱交換能力を向上できる。
【００６９】
図６、図１０に示した気流は各構成での計測結果、またはシミュレーションによって得られた計算結果である。前面パネル７も空気が流通できるように構成すれば、風路構成および気流が変化することになるが、どのように構成しても、熱交換器１５と送風機５との位置関係から、熱交換器の風上列が吸込口側となり、風下列が送風機側となる。そこで、複数の冷媒流路のそれぞれを、蒸発器として動作する場合には風上列から風下列に順に一方向に流れ、または凝縮器として動作する場合には風下列から風上列に順に一方向に流れるように構成することで、冷媒温度変化と空気温度変化をほぼ並行にすることができ、熱交換性能を向上できる。
風速の大きい部分を利用して、熱交換性能を向上させる場合には、シミュレーションや実際の計測を行い、その結果得られた風速の大きな部分に、１パス部を配置すればよい。
【００７０】
熱交換器を凝縮器として用いる場合、上記では２パスー＞１パスにパス数を減少する構成について述べたが、これに限るものではない。３以上の複数パス―＞１パスに減少してもよい。また、３以上の複数パス−＞２以上の複数パスに減少する場合にも適用できる。
【００７１】
また、上記では気流方向で風上列伝熱管と風下列伝熱管の２列を有する構成としたが、３列以上の伝熱管列を有する構成としてもよい。この場合には、冷媒入口と冷媒出口間の複数の冷媒流路のそれぞれを流れる冷媒が、気流方向の風下列から風上列に列間で順に流れるように、例えば３列の場合に風下列―＞中間列―＞風上列の順に流れるように構成すればよい。
【００７２】
図１９はこの実施の形態に係る熱交換器に係り、室内機への熱交換器の取り付け工程を示すフローチャート、図２０はこの実施の形態に係る熱交換器が組み立て途中でユニット枠に据え付けられる前の状態を示す説明図である。
従来の室内機への熱交換器の取り付け工程は、フィン−チューブ熱交換器を成形する際、先ずヘアピン３を積層されたフィンに挿入し、拡管してフィンとヘアピン３を密着させる工程を実施する。次に、Ｕ−ベンド４をロウ付けし、筐体内に据え付けた後、３方ベンド１６をロウ付けして熱交換器を完成させていた。
従来のような工程で製造すると、筐体内に据え付けた後に３方ベンド１６をロウ付けする際に、熱交換器１５を構成するフィンの位置１が若干移動したりして正確に熱交換器１５を筐体内に収めることができなかった。
この実施の形態では、図１９に示すように、拡管によってフィンと伝熱管を固着し（ＳＴ１）、Ｕ−ベンド４を伝熱管２に例えばロウ付けにより接続し、伝熱管２の端部の２つずつを接続する伝熱管端部接続工程を施す（ＳＴ２）。次に、３方ベンド１６を伝熱管２に例えばロウ付けにより接続する分岐管接続工程を施した（ＳＴ３）後、筐体内に取り付ける（ＳＴ４）。筐体内への熱交換器の取り付けは、例えば筐体側に設けた鉤部と熱交換器側に設けた鉤部とを嵌合することにより、筐体内に固定する。
【００７３】
この製造方法では、筐体内に熱交換器を取りつける前に３方ベンド１６を伝熱管２に接続するので、３方ベンド１６の接続作業がしやすく、確実に伝熱管２に接続できる。さらに、熱交換器１５として完成状態に近いので、筐体内へ熱交換器１５を取り付けた後の作業工程を少なくでき、筐体内に取り付け後に熱交換器１５の位置がずれるのを防ぐことができる。
【００７４】
このように、所定の間隔で並設される複数のフィン１に略直角に挿入されフィン１の長手方向に列をなし気流方向に複数列接続されて冷媒入口と冷媒出口間の冷媒流路を構成する伝熱管２と、伝熱管の接続部に接続され冷媒流路のパス数を部分的に増加又は減少させる分岐管１６を有する熱交換器１５を製造する際、フィン１に挿入固定された伝熱管２の端部の２つずつを接続配管であるＵ−ベンド４によって接続する伝熱管端部接続工程（ＳＴ２）と、分岐管１６の接続配管１６ａ、１６ｂ、１６ｃを伝熱管２の端部に接続する分岐管接続工程（ＳＴ３）と、伝熱管端部接続工程（ＳＴ２）及び分岐管接続工程（ＳＴ３）の後に、熱交換器１５を筐体内に固定する工程を施すことにより、熱交換器１５を容易に精度良く筐体内に取り付ることができる空気調和機の製造方法が得られる。
【００７５】
図１９の工程において、伝熱管端部接続工程（ＳＴ２）と分岐管接続工程（ＳＴ３）の順は逆でもよい。筐体内に熱交換器を取り付ける前にＵ−ベンド４と３方ベンド１６が伝熱管２に接続されていればよい。
【００７６】
また、上述の実施の形態１における熱交換器、及びそれを用いた空気調和機については、冷媒として、例えばＨＣＦＣ冷媒、ＨＦＣ冷媒、ＨＣ冷媒、自然冷媒、またこれら冷媒の数種の混合冷媒など、どんな種類の冷媒を用いても、その効果を達成することができる。ＨＣＦＣ冷媒としては例えばＲ２２、ＨＦＣ冷媒としては例えばＲ１１６、Ｒ１２５、Ｒ１３４ａ、Ｒ１４、Ｒ１４３ａ、Ｒ１５２ａ、Ｒ２２７ｅａ、Ｒ２３、Ｒ２３６ｅａ、Ｒ２３６ｆａ、Ｒ２４５ｃａ、Ｒ２４５ｆａ、Ｒ３２、Ｒ４１，ＲＣ３１８などや、これら冷媒の数種の混合冷媒、Ｒ４０７Ａ、Ｒ４０７Ｂ、Ｒ４０７Ｃ、Ｒ４０７Ｄ、Ｒ４０７Ｅ、Ｒ４１０Ａ、Ｒ４１０Ｂ、Ｒ４０４Ａ、Ｒ５０７Ａ、Ｒ５０８Ａ、Ｒ５０８Ｂなどがある。また、ＨＣ冷媒としては、例えばブタン、イソブタン、エタン、プロパン、プロピレンなどや、これら冷媒の数種混合冷媒があり、自然冷媒としては、例えば空気、炭酸ガス、アンモニアなどや、これら冷媒の数種の混合冷媒がある。
【００７７】
また、作動流体として、空気と冷媒の例を示したが、他の気体、液体、気液混合流体を用いても、同様の効果を奏する。
【００７８】
また、伝熱管とフィンの材質は特に限定するものではなく、異なった材料を用いてもよい。なお、伝熱管とフィンに銅、伝熱管とフィンにアルミなど、同じ材料を用いることで、フィンと伝熱管のロウ付けが可能となり、フィン部と伝熱管の接触熱伝達率が飛躍的に向上し、熱交換能力が大幅に向上する。また、リサイクル性も向上させることができる。
【００７９】
また、通常は伝熱管とフィンを密着する前に親水材をフィンに塗布しているが、炉中ロウ付けで伝熱管とフィンを密着する場合には、伝熱管とフィンを密着した後に親水材をフィンに塗布するのが望ましい。炉中ロウ付け後に親水材をフィンに塗布することで、ロウ付け中の親水材の焼け落ちを防ぐことができる。
【００８０】
また、板状フィン上に輻射による伝熱を促進する放熱塗料を塗布することにより、伝熱性能を向上させることができる。また、光触媒を塗布することによって、フィン上の親水性を向上でき、熱交換器を蒸発器として用いた場合、凝縮水の送風機への滴下を防ぐことができる。
【００８１】
なお、上述の実施の形態１で述べた熱交換器およびそれを用いた空気調和機については、鉱油系、アルキルベンゼン油系、エステル油系、エーテル油系、フッ素油系など、冷媒と油が溶ける溶けないにかかわらず、どんな冷凍機油についても、その効果を達成することができる。
【００８２】
また、ここでは空気調和機の室内機について説明したが、室外機においても外気と冷媒とを熱交換する熱交換器と送風機を備える構成である。そして、熱交換器を蒸発器また凝縮器として動作させる構成は上記と同様である。従って、この実施の形態における特徴を室外機に適用することもできる。
【００８３】
以上に説明したように、この発明による空気調和機は、以下に示すような効果を奏する。
【００８４】
吸込口と吹出口とが設けられた筐体と、この筐体に収納された貫流送風機とを備えた空気調和機において、前面側を空気の透過しないパネルを用い、上部の吸込みグリルから貫流送風機までの風回路の途中、または貫流送風機から吹出し口までの風回路の途中に配設された複数のフィン付き熱交換器であって、各熱交換器は、所定の間隔で平行に並べられ、その間を気体が流動する多数のフィンと、前記フィンに略直角に挿入され、内部を流体が流動する多数の伝熱管とを有し、筐体内の送風機中心より概ね前面側に配設され、伝熱管中心線が成す角度が鈍角で形成されている（重力方向に対し）上部と下部の２つの熱交換器で構成され、前記２つの熱交換器が凝縮器として用いられる時は、冷媒入口から出口にかけて空気上流方向もしくは空気流れに対し垂直方向に冷媒が流れるように冷媒流路を構成し、前記冷媒流路の一部を１パスとし、その他の冷媒流路を２パスとし、且つ前記１パス部と前記２パス部を結ぶ３方ベンドにおいて、２つの接続口が上部および下部の熱交換器を跨ぐように接続したため、熱交換能力の大きい空気調和機を得ることができる。
【００８５】
凝縮器として用いた場合の冷媒出口部と３方管の何れかの接続部が隣り合うように配置され、且つ異なる熱交換器に配置したため、熱交換能力の大きい空気調和機を得ることができる。
【００８６】
１パス部は上部の空気流れ方向の最上流列および熱交換器の最下部に配置され、凝縮器として用いた場合の冷媒出口を上部の熱交換器の重力方向最下部とし、３方ベンドの分岐部と重力方向下側の接続部の長さを３方ベンドの分岐部と重力方向上側の接続部の長さよりも大きくしたため熱交換能力の大きい空気調和機を得ることができる。
【００８７】
２つの熱交換器のフィン形状、伝熱管ピッチ、伝熱管径、伝熱管段数、フィンピッチを同一としたため、熱交換能力の大きい空気調和機を得ることができる。
【００８８】
上部熱交換器と下部熱交換器を前記３方管により接続した後、室内ユニットに固定し、Ｕ−ベンドを接続する製造手順としたため組み立て性の容易な空気調和機を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００８９】
【図１】この発明の実施の形態１に係る熱交換器の内部構成を示す説明図である。
【図２】この発明の実施の形態１に係る空気調和機の冷媒回路の一例を示す冷媒回路図である。
【図３】この発明の実施の形態１の空気調和機の室内機を示す側面構成図である。
【図４】この発明の実施の形態１に係るヘアピンを示す正面図である。
【図５】この発明の実施の形態１に係る分岐管を示す正面図、右側面図、下面図である。
【図６】この発明の実施の形態１に係る熱交換器が蒸発器として用いられた場合の冷媒流れ及び空気流れを示す説明図である。
【図７】この発明の実施の形態１に係り、伝熱管の接続状態を模式的に示す説明図である。
【図８】この発明の実施の形態１に係り、冷媒パスの構成を示す説明図である。
【図９】この発明の実施の形態１に係り、冷媒流れ方向の冷媒温度変化と気流方向の空気温度変化を示すグラフである。
【図１０】この発明の実施の形態１に係る熱交換器が凝縮器として用いられた場合の冷媒流れ及び空気流れを示す説明図である。
【図１１】この発明の実施の形態１に係り、伝熱管の接続状態を模式的に示す説明図である。
【図１２】この発明の実施の形態１に係り、冷媒パスの構成を示す説明図である。
【図１３】この発明の実施の形態１に係り、冷媒流れ方向の冷媒温度変化と気流方向の空気温度変化を示すグラフである。
【図１４】この発明の実施の形態１に係る他の構成例を示す側面構成図である。
【図１５】この発明の実施の形態１に係り、伝熱管の接続状態を模式的に示す説明図である。
【図１６】この発明の実施の形態１に係り、冷媒パスの構成を示す説明図である。
【図１７】この発明の実施の形態１に係り熱交換器能力を示すグラフである。
【図１８】この発明の実施の形態１に係り熱交換器能力を示すグラフである。
【図１９】この発明の実施の形態１による熱交換器に係り、室内機の熱交換器の取り付け工程を示すフローチャートである。
【図２０】この発明の実施の形態１に係り、組み立て途中の熱交換器の状態を示す説明図である。
【符号の説明】
【００９０】
１  フィン
２  伝熱管
３  ヘアピン
４  Ｕ−ベンド
５  送風機
６  吹出口
７  前面パネル
８  吸込口
９  送風機モータ
１０  圧縮機
１１  室内熱交換器
１２  室外熱交換器
１３  膨張弁
１４  流路切換弁
１５  熱交換器
１６  分岐管
１８  風上列冷媒口
１９ａ、１９ｂ  風下列冷媒口
２０  分岐部
２１  分離手段
【図１】
0004506609.tif 000002
【図２】
0004506609.tif 000003
【図３】
0004506609.tif 000004
【図４】
0004506609.tif 000005
【図５】
0004506609.tif 000006
【図６】
0004506609.tif 000007
【図７】
0004506609.tif 000008
【図８】
0004506609.tif 000009
【図９】
0004506609.tif 000010
【図１０】
0004506609.tif 000011
【図１１】
0004506609.tif 000012
【図１２】
0004506609.tif 000013
【図１３】
0004506609.tif 000014
【図１４】
0004506609.tif 000015
【図１５】
0004506609.tif 000016
【図１６】
0004506609.tif 000017
【図１７】
0004506609.tif 000018
【図１８】
0004506609.tif 000019
【図１９】
0004506609.tif 000020
【図２０】
0004506609.tif 000021