(57)【要約】  室外ユニット（１０）は、室外熱交換器と、室外ファンとを備える。室外熱交換器（１１）は、主熱交換部（１０１）と、補助熱交換部（２０１）とを含む。主熱交換部（１０１）は、第１主冷媒パス（１１３）を有する第１主熱交換領域（１１１）と、第２主冷媒パス（１２３）を有する第２主熱交換領域（１２１）とを含む。補助熱交換部（２０１）は、第１主冷媒パス（１１３）に接続された第１補助冷媒パス（２１３）を有する第１補助熱交換領域（２１１）と、第２主冷媒パスに接続された第２補助冷媒パス（２２３）を有する第２補助熱交換領域（２２１）とを含む。第１主熱交換領域（１１１）を通り抜ける流体の流速は、第２主熱交換領域（１２１）を通り抜ける流体の流速よりも大きい。第１補助冷媒パス（２１３）の全長は、第２補助冷媒パス（２２３）の全長よりも短い。
2019003385.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
熱交換器と、
前記熱交換器へ流体を送り込む送風部とを備え、
前記熱交換器は、第１熱交換部と、第２熱交換部とを含み、
前記第１熱交換部は、複数の第１冷媒パスを有する第１熱交換領域と、複数の第２冷媒パスを有する第２熱交換領域とを含み、
前記第２熱交換部は、前記複数の第１冷媒パスに接続された少なくとも１つの第３冷媒パスを有する第３熱交換領域と、前記複数の第２冷媒パスに接続された少なくとも１つの第４冷媒パスを有する第４熱交換領域とを含み、
前記第１熱交換領域を通り抜ける前記流体の流速は、前記第２熱交換領域を通り抜ける前記流体の流速よりも大きく、
前記第３熱交換領域の前記第３冷媒パスの全長は、前記第４熱交換領域の前記第４冷媒パスの全長よりも短い、室外ユニット。
【請求項２】
前記第３冷媒パスおよび前記第４冷媒パスはそれぞれ伝熱管を含み、
前記第３冷媒パスの前記伝熱管の数は、前記第４冷媒パスの前記伝熱管の数よりも少ない、請求項１に記載の室外ユニット。
【請求項３】
前記送風部から前記熱交換器を見て、前記第１熱交換部において前記送風部と前記第１熱交換部とが重なる投影面積は、前記第２熱交換領域において前記送風部と前記第１熱交換部とが重なる投影面積よりも大きい、請求項１または２に記載の室外ユニット。
【請求項４】
前記熱交換器は第１分配器および第２分配器を含み、
前記第１冷媒パスは前記第１分配器を介して前記第３冷媒パスに接続され、
前記第２冷媒パスは前記第２分配器を介して前記第４冷媒パスに接続された、請求項１〜３のいずれか１項に記載の室外ユニット。
【請求項５】
前記第３冷媒パスの数は前記第１冷媒パスの数よりも少なく、
前記第４冷媒パスの数は前記第２冷媒パスの数よりも少ない、請求項１〜４のいずれか１項に記載の室外ユニット。
【請求項６】
前記熱交換器は、前記送風部が送り込む前記流体の流れに沿って並んで配置された第１列部および第２列部を含み、
前記第１列部は前記第２列部よりも前記流体の流れの上流に配置され、
前記第３冷媒パスは全て前記第１列部に配置された、請求項１〜５のいずれか１項に記載の室外ユニット。
【請求項７】
前記第２熱交換部は前記第１熱交換部の下方に配置され、
前記第３冷媒パスは前記第２熱交換部の最下段に配置された、請求項１〜６のいずれか１項に記載の室外ユニット。
【請求項８】
請求項１〜７のいずれか１項に記載の室外ユニットを備え、
前記熱交換器が凝縮器として動作するときに前記第１熱交換部から前記第２熱交換部に冷媒が流れる、冷凍サイクル装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は室外ユニットおよびそれを備えた冷凍サイクル装置に関し、特に、主熱交換部および補助熱交換部を備えた室外熱交換器を含む室外ユニットと、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。
【背景技術】
【０００２】
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。【０００３】
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、室内ファン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、室外ファンによって送り込まれる外気との間で熱交換が行われる。【０００４】
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。このフィンアンドチューブ型熱交換器では、熱交換を効率的に行うために、細径化された伝熱管を使用する場合がある。【０００５】
また、この種の室外熱交換器には、凝縮用の主熱交換部と過冷却用の補助熱交換器とを備えたタイプがある。一般に、主熱交換部は、補助熱交換部の上に配置されている。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、主熱交換部を流れる間に、空気との間で熱交換が行われて凝縮し、液冷媒になる。主熱交換部を流れた後、液冷媒は補助熱交換部を流れることで、さらに冷却されることになる。【０００６】
一方、空気調和装置を暖房運転させる場合は、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、補助熱交換部から主熱交換部を流れる間に、空気との間で熱交換が行われて蒸発し、ガス冷媒になる。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。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２０１３−８３４１９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
空気調和装置を暖房運転または冷房運転させる際には、室外熱交換器には、室外ファンによって送り込まれた外気が通過することになる。このとき、室外熱交換器と室外ファンとの配置関係等によっては、室外熱交換器を通過する外気の風速が大きい領域と、外気の風速が小さい領域とが生じる。このため、室外熱交換器では、冷媒と外気との熱交換にばらつきが生じ、熱交換が効率的に行われないことがある。【０００９】
このように、室外ユニットでは、室外熱交換器を通過する外気の風速の分布に起因して熱交換器性能が低下することがある。このため、より熱交換器性能の高い室外ユニットが求められている。【００１０】
本発明は、上記課題を鑑みてなされたものであり、一つの目的は熱交換器性能の向上が図られる室外ユニットを提供することであり、他の目的は、そのような室外ユニットを備えた冷凍サイクル装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明に係る室外ユニットは、熱交換器と、熱交換器へ流体を送り込む送風部とを備える。熱交換器は、第１熱交換部と、第２熱交換部とを含む。第１熱交換部は、複数の第１冷媒パスを有する第１熱交換領域と、複数の第２冷媒パスを有する第２熱交換領域とを含む。第２熱交換部は、複数の第１冷媒パスに接続された少なくとも１つの第３冷媒パスを有する第３熱交換領域と、複数の第２冷媒パスに接続された少なくとも１つの第４冷媒パスを有する第４熱交換領域とを含む。第１熱交換領域を通り抜ける流体の流速は、第２熱交換領域を通り抜ける流体の流速よりも大きい。第３熱交換領域の第３冷媒パスの長さは、第４熱交換領域の第４冷媒パスの長さよりも短い。【００１２】
本発明に係る冷凍サイクル装置は、上記の室外ユニットを備えた冷凍サイクル装置である。
【発明の効果】
【００１３】
本発明に係る室外ユニットによれば、第１熱交換領域を通り抜ける流体の流速は、第２熱交換領域を通り抜ける流体の流速よりも大きいため、第１熱交換領域の熱交換量は第２熱交換領域の熱交換量よりも大きくなる。また第３冷媒パスの全長は第４冷媒パスの全長よりも短いため、熱交換器が凝縮器として動作する場合に、第３冷媒パスでの圧力損失が第４冷媒パスでの圧力損失に対して小さくなる。したがって、第３冷媒パスに第４冷媒パスに対して相対的に大きな冷媒循環量が流れる。第３冷媒パスは第１冷媒パスに接続され、第４冷媒パスは第２冷媒パスに接続されているため、第１冷媒パスに第２冷媒パスに対して相対的に大きな冷媒循環量が流れる。これにより、室外ユニットの熱交換器の熱交換器性能を向上させることができる。【００１４】
本発明に係る冷凍サイクル装置によれば、上記の室外ユニットを備えていることで、冷凍サイクル装置の熱交換器性能を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】各実施の形態に係る空気調和装置の冷媒回路の一例を示す図である。
【図２】実施の形態１に係る室外熱交換器を示す斜視図である。
【図３】実施の形態１に係る室外熱交換器を示す概要図である。
【図４】同実施の形態において、伝熱管の冷媒通路の一例を示す断面図である。
【図５】同実施の形態において、伝熱管の冷媒通路の他の例を示す断面図である。
【図６】同実施の形態において、第１主熱交換領域を示す概要側面図である。
【図７】同実施の形態において、第１主熱交換領域を示す概要正面図である。
【図８】同実施の形態において、第２主熱交換領域を示す概要側面図である。
【図９】同実施の形態において、第２主熱交換領域を示す概要正面図である。
【図１０】同実施の形態において、補助熱交換部を示す概要側面図である。
【図１１】同実施の形態において、補助熱交換部を示す概要正面図である。
【図１２】同実施の形態において、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。
【図１３】同実施の形態において、室外熱交換器を凝縮器として運転させている場合の、室外熱交換器における冷媒の流れを示す斜視図である。
【図１４】同実施の形態において、室外熱交換器における冷媒の流れおよび室外熱交換器を通り抜ける外気の風速分布を示す図である。
【図１５】同実施の形態において、室外熱交換器を凝縮器として運転させている場合の、主熱交換部における冷媒の流れを示す概要側面図である。
【図１６】同実施の形態において、室外熱交換器を凝縮器として運転させている場合の、主熱交換部における冷媒の流れを示す概要正面図である。
【図１７】同実施の形態において、室外熱交換器を凝縮器として運転させている場合の、補助熱交換部における冷媒の流れを示す概要側面図である。
【図１８】同実施の形態において、室外熱交換器を凝縮器として運転させている場合の、補助熱交換部における冷媒の流れを示す概要正面図である。
【図１９】同実施の形態において、伝熱管内凝縮熱伝達率と乾き度との関係と、熱交換器凝縮性能と乾き度のとの関係とをそれぞれ示すグラフである。
【図２０】同実施の形態において、液冷媒に対する二相冷媒の摩擦圧力損失比と乾き度との関係を示すグラフである。
【図２１】同実施の形態において、同様の冷媒状態における冷媒循環量の比率と冷媒の摩擦圧力損失比との関係を示すグラフである。
【図２２】同実施の形態において、室外熱交換器を蒸発器として運転させている場合の、室外熱交換器における冷媒の流れを示す斜視図である。
【図２３】同実施の形態において、室外熱交換器における冷媒の流れおよび室外熱交換器を通り抜ける外気の風速分布を示す図である。
【図２４】同実施の形態において、室外熱交換器を蒸発器として運転させている場合の、補助熱交換部における冷媒の流れを示す概要側面図である。
【図２５】同実施の形態において、室外熱交換器を蒸発器として運転させている場合の、補助熱交換部における冷媒の流れを示す概要正面図である。
【図２６】同実施の形態において、室外熱交換器を蒸発器として運転させている場合の、主熱交換部における冷媒の流れを示す概要側面図である。
【図２７】同実施の形態において、室外熱交換器を蒸発器として運転させている場合の、主熱交換部における冷媒の流れを示す概要正面図である。
【図２８】同実施の形態において、伝熱管内蒸発熱伝達率と乾き度との関係と、熱交換器蒸発性能と乾き度のとの関係とをそれぞれ示すグラフである。
【図２９】同実施の形態において、室外熱交換器における冷媒の流れおよび室外熱交換器を通り抜ける外気の風速分布を示す図である。
【図３０】同実施の形態の比較例に係る室外熱交換器における冷媒の分布と風速の分布とを模式的に示す図である。
【図３１】同実施の形態において、室外熱交換器における冷媒の分布と風速の分布とを模式的に示す図である。
【図３２】同実施の形態において、主熱交換部における摩擦圧力損失の代表値に対する補助熱交換部における摩擦圧力損失の比と、主熱交換部の冷媒パスを流れる冷媒の質量速度に対する、補助熱交換部の冷媒パスを流れる冷媒の質量速度の比との関係を示すグラフである。
【図３３】同実施の形態の変形例に係る室外熱交換器を示す概要図である。
【図３４】実施の形態２に係る室外熱交換器の補助熱交換部を示す概要側面図である。
【図３５】同実施の形態に係る室外熱交換器の補助熱交換部を示す概要正面図である。
【図３６】同実施の形態の比較例に係る室外熱交換器の補助熱交換部を示す概要側面図である。
【図３７】同実施の形態の比較例に係る室外熱交換器の補助熱交換部を示す概要正面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
実施の形態１．
はじめに、冷凍サイクル装置としての空気調和装置の全体の構成（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、室内ファン７、絞り装置９、室外熱交換器（熱交換器）１１、室外ファン（送風部）２１、四方弁２３および制御部５１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。
【００１７】
室内熱交換器５および室内ファン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および室外ファン２１は、室外ユニット１０内に配置されている。空気調和装置１の一連の動作は、制御部５１によって制御される。
【００１８】
次に、その室外熱交換器１１について説明する。図２および図３に示すように、室外熱交換器１１は、主熱交換部（第１熱交換部）１０１および補助熱交換部（第２熱交換部）２０１を備えている。補助熱交換部２０１の上に主熱交換部１０１が配置されている。補助熱交換部２０１は主熱交換部１０１の下方に配置されている。主熱交換部１０１では、第１列目に主熱交換部１０１ａが配置され、第２列目に主熱交換部１０１ｂが配置されている。補助熱交換部２０１では、第１列目に補助熱交換部２０１ａが配置され、第２列目に補助熱交換部２０１ｂが配置されている。
【００１９】
主熱交換部１０１および補助熱交換部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３３が配置されている。
【００２０】
その伝熱管３３として、たとえば、長径と短径を有する扁平断面形状の扁平管が使用されている。その扁平管の一例として、図４に、一つの冷媒通路３４が形成された扁平管を示す。扁平管の他の例として、図５に、複数の冷媒通路３４が形成された扁平管を示す。なお、伝熱管３３としては、扁平管に限られず、たとえば、断面形状が円形または楕円形等の伝熱管であってもよい。
【００２１】
主熱交換部１０１は、さらに第１主熱交換領域（第１熱交換領域）１１１、第２主熱交換領域（第２熱交換領域）１２１に区分される。ここで図６および図７に第１主熱交換領域１１１の詳細構成を、図８および図９に第２主熱交換領域１２１の詳細構成をそれぞれ示す。室外熱交換器１１では、伝熱管３３によって冷媒パスが形成される。主熱交換部１０１では、第１主熱交換領域１１１に位置する第１主冷媒パス（第１冷媒パス）１１３、第２主熱交換領域１２１に位置する第２主冷媒パス（第２冷媒パス）１２３が形成されている。第１主冷媒パス１１３では、第１主伝熱管１１９によって形成された一の冷媒パスを含む複数の冷媒パスが形成されている。第２主冷媒パス１２３では、第２主伝熱管１２９によって形成された一の冷媒パスを含む複数の冷媒パスが形成されている。
【００２２】
本実施の形態１においては、例えば、第１主冷媒パス１１３、第２主冷媒パス１２３ともに、冷媒パスは８パス形成されており、それぞれの冷媒パスにおいて、４本の伝熱管で構成されている。故に第１主熱交換領域１１１、第２主熱交換領域１２１は、ともに３２本の伝熱管で構成されている。
【００２３】
補助熱交換部２０１は、さらに第１補助熱交換領域（第３熱交換領域）２１１、第２補助熱交換領域（第４熱交換領域）２２１に区分される。ここで図１０および図１１に補助熱交換部２０１の詳細構成をそれぞれ示す。補助熱交換部２０１では、伝熱管３３によって冷媒パスが形成される。補助熱交換部２０１では、第１補助熱交換領域２１１に位置する第１補助冷媒パス（第３冷媒パス）２１３、第２補助熱交換領域２２１に位置する第２補助冷媒パス（第４冷媒パス）２２３が形成されている。第１補助冷媒パス２１３は第１補助伝熱管２１９によって形成された少なくとも１つの冷媒パスを有している。第２補助冷媒パス２２３は第２補助伝熱管２２９によって形成された少なくとも１つの冷媒パスを有している。また、第１補助冷媒パス２１３の全長は、第２補助冷媒パス２２３の全長よりも短い。つまり、第１補助伝熱管２１９は第２補助伝熱管２２９よりも伝熱管の全長が短い。本実施の形態１においては、各伝熱管の長さは同様とするため、伝熱管の全長が短いということは、伝熱管の本数が少ないということと同義である。本実施の形態１においては、第１補助冷媒パス２１３の伝熱管の数は第２補助冷媒パス２２３の伝熱管の数よりも少ない。具体的には、第１補助冷媒パス２１３は伝熱管４本で構成されている。第２補助冷媒パス２２３は伝熱管１２本で構成されている。
【００２４】
主熱交換部１０１の第１主冷媒パス１１３、第２主冷媒パス１２３の一端側と補助熱交換部２０１の第１補助冷媒パス２１３、第２補助冷媒パス２２３の一端側とが、第１分配器１１２、第２分配器１２２を介して接続配管３５によって接続されている。より具体的には、第１主冷媒パス１１３は第１分配器１１２を介して第１補助冷媒パス２１３と接続されている。第２主冷媒パス１２３は第２分配器１２２を介して第２補助冷媒パス２２３と接続されている。
【００２５】
主熱交換部１０１の第１主冷媒パス１１３、第２主冷媒パス１２３の他端側は、ヘッダ２７に接続されている。補助熱交換部２０１の第１補助冷媒パス２１３、第２補助冷媒パス２２３の他端側は、接続配管３６によって分配器２５に接続されている。室外熱交換器１１は、上記のように構成される。
【００２６】
次に、上述した室外熱交換器１１を有する室外ユニット１０（図１参照）を備えた空気調和装置の動作として、まず、冷房運転の場合について説明する。
【００２７】
図１２に示すように、圧縮機３を駆動させることによって、圧縮機３から高温高圧のガス状態の冷媒が吐出する。以下、点線矢印にしたがって冷媒が流れる。吐出し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、室外ファン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。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。
【００２８】
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、室内ファン７によって供給される空気との間で熱交換が行われる。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、室内が冷却されることになる。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から吐出する。以下、このサイクルが繰り返される。
【００２９】
次に、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。冷房運転させる場合には、室外熱交換器１１は凝縮器として動作する。図１３および図１４に示すように、室外熱交換器１１では、圧縮機３から送られてきた冷媒は、主熱交換部１０１を流れ、次に、補助熱交換部２０１を流れる。その主熱交換部１０１および補助熱交換部２０１に対して、室外ファン２１によって送り込まれた空気は、第１列目（風上側）の主熱交換部１０１ａおよび補助熱交換部２０１ａから、第２列目（風下列）の主熱交換部１０１ｂおよび補助熱交換部２０１ｂへ向かって流れる。
【００３０】
図１５および図１６に主熱交換部１０１における冷媒の流れについて詳しく説明する。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内でガス分配され、第１主冷媒パス１１３と第２主冷媒パス１２３を、矢印に示す向きに流れる。第１主熱交換領域１１１の第１主冷媒パス１１３を流れた冷媒は、第１分配器１１２に流れ込み、分配器内において合流する。第２主熱交換領域１２１の第２主冷媒パス１２３を流れた冷媒は、第２分配器１２２に流れ込み、分配器内において合流する。
【００３１】
次に、図１７および図１８に補助熱交換部２０１における冷媒の流れについて詳しく説明する。合流した冷媒は、第１分配器１１２、第２分配器１２２のそれぞれから、接続配管３５を経て補助熱交換部２０１に流れ込む。補助熱交換部２０１に流れ込んだ冷媒は、第１補助冷媒パス２１３と第２補助冷媒パス２２３を、矢印に示す向きに流れる。第１分配器１１２から送られた冷媒が第１補助冷媒パス２１３を流れる。第２分配器１２２から送られた冷媒が第２補助冷媒パス２２３を流れる。
【００３２】
第１補助冷媒パス２１３および第２補助冷媒パス２２３のそれぞれを流れた冷媒は、接続配管３６を経て分配器２５に流れ込む。分配器２５内では、流れ込んだ冷媒が合流し、接続配管３７を流れて室外熱交換器１１の外へ送り出される。
【００３３】
室外熱交換器１１が凝縮器として動作する場合、一般に、冷媒は、ガス冷媒（単相）として、過熱度を有した状態で室外熱交換器１１に流れ込む。室外熱交換器１１では、冷媒は、伝熱特性がよいとされる液冷媒とガス冷媒との二相状態のもとで、外気（空気）と熱交換される。熱交換された冷媒は、過冷却度を有する液冷媒（単相）となって室外熱交換器１１から送り出される。
【００３４】
上述したように、室外熱交換器１１を凝縮器として機能させる場合、室外熱交換器１１を流れる間に、液冷媒とガス冷媒との二相状態で流れ込んだ冷媒が凝縮して液冷媒になる。ここで、二相状態の冷媒の乾き度ｘと伝熱管内の凝縮熱伝達率αｉの関係（関係Ａ）と、二相状態の冷媒の乾き度ｘと凝縮器としての熱交換器性能ＡＫ値との関係（関係Ｂ）について説明する。図１９に、関係Ａのグラフ（点線のグラフ）と関係Ｂのグラフ（実線のグラフ）とをそれぞれ示す。なお乾き度とは、湿り蒸気（液冷媒＋ガス冷媒）の質量に対するガス冷媒の質量の割合（比）をいう。
【００３５】
また、伝熱管外の熱抵抗をＲｏ、伝熱管内の熱抵抗をＲｉ、伝熱管壁内での熱抵抗をＲｄとすると、ＡＫ値は、次の式によって表される。
【００３６】
ＡＫ値＝１／（Ｒｏ＋Ｒｉ＋Ｒｄ）
【００３７】
熱抵抗の値が小さくなることでＡＫ値は高くなり、熱交換器性能は向上する。たとえば、伝熱管外の熱抵抗Ｒｏを小さくするには、伝熱管外の伝熱面積を増加するか、伝熱管外の流体の流速を上げるか、または、伝熱管外の熱伝達率を向上させる機構を備えている必要がある。また、伝熱管内の熱抵抗Ｒｉを小さくするには、伝熱管内の凝縮熱伝達率αｉを上げるか、または、伝熱管内の伝熱面積を大きくする必要がある。
【００３８】
一般に、二相状態の冷媒が流れ込んだ室外熱交換器１１の伝熱管３３内では、液冷媒とガス冷媒とが混在している。液冷媒は、伝熱管３３の内壁面に付着した薄い液膜として存在する。このため、伝熱管３３内の二相状態の冷媒が凝縮するときは、単相の冷媒（液冷媒またはガス冷媒）の場合と比べて、伝熱管内の凝縮熱伝達率が高く、熱交換器性能ＡＫ値も高い値を示す。
【００３９】
但し液冷媒の凝縮量が増える、すなわち乾き度が低くなると、液膜が厚くなるため、伝熱促進の効果を得にくくなり、伝熱性能が徐々に低下し、液冷媒（単相）状態に遷移する。液冷媒（単相）では、二相状態の冷媒に比べて、伝熱管内の熱伝達率が小さい。また、伝熱管内では、冷媒の過冷却度が大きくなるため、冷媒の温度と伝熱管外の温度との温度差が小さくなる。このため、室外熱交換器としての性能が大きく低下することになる。
【００４０】
特に伝熱管内径の小さい細径管熱交換器や扁平多穴管熱交換器においては、二相状態に対して液冷媒（単相）状態における伝熱管内の熱伝達率が小さくなるため、その影響が顕著となりやすく、液冷媒（単相）状態の領域の熱交換器性能が低下する。さらに熱交換器全体を占める液冷媒の割合も増加するため、空気調和装置１に内有される冷媒量が増加してしまう。
【００４１】
そのため、この室外熱交換器１１の補助熱交換部２０１では、補助熱交換部２０１の冷媒パスの数が、主熱交換部１０１の冷媒パスの数よりも少なく配置される。つまり、第１補助冷媒パス２１３の数は第１主冷媒パス１１３の数はよりも少なく、第２補助冷媒パス２２３の数は第２主冷媒パス１２３の数よりも少ない。これにより、補助熱交換部２０１における伝熱管３３内の冷媒の流速を上げることができ、伝熱管３３内の熱伝達率を向上させることができる。
【００４２】
ここで、図２０に、ある伝熱管内径、伝熱管長さにおける、液冷媒（単相）に対する二相冷媒の摩擦圧力損失比と乾き度の関係を示す。二相冷媒は液冷媒（単相）に対して、およそ２〜１５倍程度の圧力損失となり、およそ平均で１１倍程度となり、乾き度０．３５程度が大凡平均値となる。また、図２１に、ある伝熱管内径、伝熱管長さにおける、冷媒循環量の比率と、摩擦圧力損失比の関係を示す。二相冷媒および液冷媒（単相）において、摩擦圧力損失は冷媒循環量（≒質量速度）の１．７５乗に比例する。
【００４３】
ここで、主熱交換部１０１において、二相冷媒を液冷媒（単相）状態まで相変化させられずに、補助熱交換部２０１における伝熱管３３に、二相冷媒が流れる場合を想定する。補助熱交換部２０１における伝熱管３３を流れる冷媒の流速が増加しており、かつ二相冷媒状態であるため、主熱交換部１０１を流れる場合に比べ、圧力損失が格段に増加すると想定される。
【００４４】
また、二相冷媒の温度は、飽和温度として冷媒の圧力に依存して決まるため、補助熱交換部内部で急激に温度が低下し、かつ乾き度も増加してしまうことで、冷媒の温度と伝熱管の外の温度との温度差が小さくなる影響が、熱交換器性能が向上する以上に支配的となり、室外熱交換器としての性能が低下することとなる。そのため、主熱交換部１０１の出口、換言すると補助熱交換部２０１の入口において冷媒として液冷媒（単相）と二相冷媒の境界状態で流れる場合が、伝熱管３３内の圧力損失により、冷媒温度が変化することもないため、室外熱交換器１１の性能に悪影響を及ぼさずに、伝熱管内の液冷媒の伝熱を促進させる効果を大いに発揮させ、室外熱交換器の性能を向上させることができる。
【００４５】
次に、暖房運転の場合について説明する。図１２に示すように、圧縮機３を駆動させることによって、圧縮機３から高温高圧のガス状態の冷媒が吐出する。以下、実線矢印にしたがって冷媒が流れる。吐出し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、室内ファン７によって供給される空気との間で熱交換が行われて、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、室内が暖房されることになる。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。
【００４６】
二相状態の冷媒は、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、室外ファン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て、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から吐出する。以下、このサイクルが繰り返される。
【００４７】
次に、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。図２２および図２３に示すように、室外熱交換器１１では、送られてきた冷媒は、補助熱交換部２０１を流れ、次に、主熱交換部１０１を流れる。その主熱交換部１０１および補助熱交換部２０１に対して、室外ファン２１によって送り込まれた空気は、第１列目（風上側）の主熱交換部１０１ａおよび補助熱交換部２０１ａから、第２列目（風下列）の主熱交換部１０１ｂおよび補助熱交換部２０１ｂへ向かって流れる。
【００４８】
図２４および図２５に補助熱交換部２０１における冷媒の流れについて詳しく説明する。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、補助熱交換部２０１の第１補助冷媒パス２１３と第２補助冷媒パス２２３を、矢印に示す向きに流れる。第１補助冷媒パス２１３を流れた冷媒は、接続配管３５を経て第１分配器１１２に流れ込む。第２補助冷媒パス２２３を流れた冷媒は、接続配管３５を経て第２分配器１２２に流れ込む。
【００４９】
次に、図２６および図２７に主熱交換部１０１における冷媒の流れについて詳しく説明する。第１分配器１１２および第２分配器１２２のそれぞれに流れ込んだ冷媒は、それぞれの分配器の中で更に細かく分配され、第１主冷媒パス１１３と第２主冷媒パス１２３を、矢印に示す向きに流れる。第１分配器１１２に流れ込んだ冷媒は、更に細かく分配され第１主冷媒パス１１３を流れる。第２分配器１２２に流れ込んだ冷媒は、更に細かく分配され第２主冷媒パス１２３を流れる。第１主冷媒パス１１３と第２主冷媒パス１２３をそれぞれ流れた冷媒は、ヘッダ２７に流れ込む。ヘッダ２７に流れ込んだ冷媒は、室外熱交換器１１の外へ送り出される。
【００５０】
室外熱交換器１１を流れた冷媒は、圧縮機３へ送られる。このとき、冷媒が液冷媒の状態で圧縮機３に流れ込むと、液圧縮を起こして圧縮機３の故障の原因となることがある。このため、室外熱交換器１１が蒸発器として機能する暖房運転では、室外熱交換器１１から送り出される冷媒は、ガス冷媒（単相）になっていることが望ましい。
【００５１】
このように、暖房運転時では、室外ファン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。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の排水路を通じて下方へ流れ、ドレン水として排出される。
【００５２】
また、暖房運転の場合、凝縮した空気中の水分が、霜として室外熱交換器１１に付着することがある。このため、空気調和装置１では、室外熱交換器１１の冷媒温度が一定の温度（たとえば、０℃（凝固点））以下となったときに、霜を除去するための除霜運転が行われる。
【００５３】
除霜運転とは、蒸発器として機能する室外熱交換器１１に霜が付着するのを防ぐために、圧縮機３から室外熱交換器１１に、高温高圧のガス冷媒（ホットガス）を送り込む運転のことである。除霜運転は、暖房運転の継続時間が所定値（例えば、３０分）に達した場合に行われるようにしてもよい。また、除霜運転は、冷媒温度が一定温度（たとえば、マイナス６℃）以下の場合に、暖房運転を行う前に実施するようにしてもよい。室外熱交換器１１に付着した霜（および氷）は、室外熱交換器１１に送り込まれた高温高圧の冷媒によって融解される。
【００５４】
この空気調和装置１では、圧縮機３から吐出する高温高圧のガス冷媒は、四方弁２３を介して室外熱交換器１１へ送り込むことができる。この他に、たとえば、圧縮機３と室外熱交換器１１との間に、バイパス用の冷媒配管（図示せず）を設けてもよい。
【００５５】
上述したように、室外熱交換器１１を蒸発器として機能させる場合、室外熱交換器１１を流れる間に、液冷媒とガス冷媒との二相状態で流れ込んだ冷媒が蒸発してガス冷媒になる。ここで、二相状態の冷媒の乾き度ｘと伝熱管内の蒸発熱伝達率αｉの関係（関係Ａ）と、二相状態の冷媒の乾き度ｘと蒸発器としての熱交換器性能ＡＵ値との関係（関係Ｂ）について説明する。図２８に、関係Ａのグラフ（点線のグラフ）と関係Ｂのグラフ（実線のグラフ）とをそれぞれ示す。
【００５６】
また、伝熱管外の熱抵抗をＲｏ、伝熱管内の熱抵抗をＲｉ、伝熱管壁内での熱抵抗をＲｄとすると、ＡＵ値は、次の式によって表される。
【００５７】
ＡＵ値＝１／（Ｒｏ＋Ｒｉ＋Ｒｄ）
【００５８】
熱抵抗の値が小さくなることでＡＵ値は高くなり、熱交換器性能は向上する。たとえば、伝熱管外の熱抵抗Ｒｏを小さくするには、伝熱管外の伝熱面積を増加するか、伝熱管外の流体の流速を上げるか、または、伝熱管外の熱伝達率を向上させる機構を備えている必要がある。また、伝熱管内の熱抵抗Ｒｉを小さくするには、伝熱管内の蒸発熱伝達率αｉを上げるか、または、伝熱管内の伝熱面積を大きくする必要がある。
【００５９】
一般に、二相状態の冷媒が流れ込んだ室外熱交換器１１の伝熱管３３内では、液冷媒とガス冷媒とが混在している。液冷媒は、伝熱管３３の内壁面に付着した薄い液膜として存在する。このため、伝熱管３３内の二相状態の冷媒が蒸発するときは、単相の冷媒（液冷媒またはガス冷媒）の場合と比べて、伝熱管内の蒸発熱伝達率が高く、熱交換器性能ＡＵ値も高い値を示す。
【００６０】
二相状態の冷媒では、液冷媒が蒸発するにしたがい、ガス冷媒の割合が増えて、単相のガス冷媒だけの状態に近づく。すなわち、冷媒の乾き度が高い状態になる。乾き度が高い状態になると、伝熱管３３内の内壁面に形成されている液冷媒（液膜）が乾いてしまうドライアウトという現象が起きる。このため、図２８に示すように、伝熱管３３内の蒸発熱伝達率αｉは急激に低下することになる。また、熱交換器性能ＡＵ値も、急激に低い値になる。
【００６１】
次に、室外熱交換器１１を通り抜ける外気（空気）の風速（流速）分布について説明する。ここで、室外熱交換器１１を収容した室外ユニット１０（図１参照）が、たとえば、横吹き室外ユニットである場合を想定する。横吹き室外ユニットでは、図２９に示すように、室外熱交換器１１と対向するように室外ファン２１が配置される。室外ファン２１が回転することによって、室外ユニット（図示せず）の一の側面部分から外気が室外ユニット内に送り込まれる。送り込まれた外気は、室外熱交換器１１を通り抜けた後、室外ユニットの他の側面部分から室外ユニットの外へ送り出される。
【００６２】
ここで、室外熱交換器１１を通り抜ける外気の風速には、室外ファン２１との位置関係によって分布が生じる。室外ファン２１から近い位置にある室外熱交換器１１の部分ほど、その室外熱交換器１１の部分を通り抜ける外気の風速は大きくなる。一方、室外ファン２１から離れた位置にある室外熱交換器１１の部分ほど、その室外熱交換器１１の部分を通り抜ける外気の風速は小さくなる。
【００６３】
特に、図２に示すように、室外ファン２１と対向している室外熱交換器１１の部分を通り抜ける外気の風速は、室外ファン２１と対向していない室外熱交換器１１の部分を通り抜ける外気の風速よりも大きくなる。すなわち室外熱交換器１１における、室外ファンの投影面（二点鎖線の領域）の内側に位置する部分を通り抜ける外気の風速は、投影面の外側に位置する部分を通り抜ける外気の風速よりも大きい。
【００６４】
本実施の形態では、室外ファン２１から室外熱交換器１１を見て、第１主熱交換領域１１１において室外ファン２１と主熱交換部１０１とが重なる投影面積は、第２主熱交換領域１２１において室外ファン２１と主熱交換部１０１とが重なる投影面積よりも大きい。これにより、第１主熱交換領域１１１を通り抜ける外気の風速を第２主熱交換領域１２１を通り抜ける外気の風速よりも大きくすることができる。
【００６５】
このような風速分布が生じることによって、全体の熱交換量に対して室外熱交換器１１の各部分が熱交換に寄与する割合が、室外熱交換器１１の部分によって変わってくる。その熱交換に寄与する割合は、室外ファン２１から近い位置にある室外熱交換器１１の部分では相対的に高く、室外ファン２１から離れた位置にある室外熱交換器１１の部分では相対的に低くなる。
【００６６】
この室外ユニット１０では、第１主熱交換領域１１１を通り抜ける流体の流速（風速）は、第２主熱交換領域１２１を通り抜ける流体の流速（風速）よりも大きくなる。したがって、第１主冷媒パス１１３を通り抜ける外気の風速（平均値）は、第２主冷媒パス１２３を通り抜ける外気の風速（平均値）よりも大きくなる。このため、第１主冷媒パス１１３が熱交換に寄与する割合は、第２主冷媒パス１２３が熱交換に寄与する割合よりも高くなる。このように、各冷媒パス（群）における熱交換量が、風速分布によって変わってくる。
【００６７】
ここで、冷房運転時の室外熱交換器１１内の冷媒パスを流れる冷媒と、その冷媒と外気との熱交換器性能とについて説明する。まず、図３０に示すように、比較例として、第１主冷媒パス１１３および第２主冷媒パス１２３に、液冷媒とガス冷媒との二相状態の冷媒が均等に流れ込んだ場合について説明する。
【００６８】
この場合には、第１主冷媒パス１１３および第２主冷媒パス１２３に均等に流れ込んだ冷媒（ガス冷媒）は、第１主冷媒パス１１３および第２主冷媒パス１２３を流れる間に外気との間で熱交換が行われて液冷媒になる。ここで、第１主冷媒パス１１３を流れる冷媒が最も熱交換器性能を発揮できる二相冷媒と液冷媒（単相）の境界状態で補助熱交換部２０１に流入する場合を想定する。第２主熱交換領域１２１は第１主熱交換領域１１１に対して風速が相対的に小さい。そのため、第２主冷媒パス１２３を流れる冷媒の熱交換量は、第１主冷媒パス１１３を流れる冷媒の熱交換量よりも小さい。このため、理想的な冷媒状態で冷媒を補助熱交換部２０１に流入させることができなくなるので、第２補助熱交換領域２２１での熱交換器性能が低下する。したがって、一つの室外熱交換器１１として見た場合の熱交換器性能は低下する。また、第２主冷媒パス１２３を流れる冷媒が最も熱交換器性能を発揮できる二相冷媒と液冷媒（単相）の境界状態で補助熱交換部２０１に流入する場合を想定しても、第１主熱交換領域１１１での熱交換器性能が低下する。したがって、一つの室外熱交換器１１として見た場合の熱交換器性能は低下する。さらに熱交換器全体を占める液冷媒の割合も増加するため、空気調和装置１に内有される冷媒量が増加してしまう。
【００６９】
比較例に対して、実施の形態１では、図３１に示すように、風速分布に応じて冷媒分布が調整される。この場合、後述するように、風速の相対的に大きい第１主冷媒パス１１３へ、液冷媒をより多く含む冷媒が流れ込むように、主熱交換部１０１と補助熱交換部２０１とが配置されている。つまり、第１主熱交換領域１１１を通り抜ける流体の流速は、第２主熱交換領域１２１を通り抜ける流体の流速よりも大きい。そして、第１補助冷媒パス２１３の全長は、第２補助冷媒パス２２３の全長よりも短い。
【００７０】
冷房運転時に、主熱交換部１０１に流れ込んだ冷媒は、ヘッダ２７において分配された後、第１主冷媒パス１１３、第２主冷媒パス１２３、第１分配器１１２、第２分配器１２２、第１補助冷媒パス２１３、第２補助冷媒パス２２３を流れ、分配器２５において完全に合流することになる。そのため、補助熱交換部２０１の第１補助冷媒パス２１３および第２補助冷媒パス２２３において、冷媒の摩擦圧力損失に変動が生じる場合には、第１主冷媒パス１１３および第２主冷媒パス１２３ならびに第１補助冷媒パス２１３および第２補助冷媒パス２２３を流れる冷媒の流量比が変化する。
【００７１】
ここで第１補助冷媒パス２１３は、図１１に示すように、第２補助冷媒パス２２３に比べ、伝熱管本数が少なく配置されているため（第１補助冷媒パス４本、第２補助冷媒パス１２本）、同循環量にて冷媒が流れると仮定すると、第１補助冷媒パス２１３の圧力損失は小さくなる。そのため、図７および図９に示すように、第１主冷媒パス１１３と第２主冷媒パス１２３は同様の構成のため、第１補助冷媒パス２１３と接続される第１主冷媒パス１１３は、第２補助冷媒パス２２３と接続される第２主冷媒パス１２３に対して、相対的に多くの冷媒が流れるため、風速分布に即した冷媒の流量比となり、一つの室外熱交換器１１として見た場合の熱交換器性能は向上することになる。さらに熱交換器全体を占める液冷媒の割合も減少するため、空気調和装置１に内有される冷媒量を削減することが可能となる。
【００７２】
ここで、主熱交換部１０１と補助熱交換部２０１における摩擦圧力損失の比を比較するため、主熱交換部１０１の摩擦圧力損失の代表値を検討する。図２０に示すように、二相状態における摩擦圧力損失は液冷媒に対しておよそ２〜１５倍程度の圧力損失となり、およそ平均で１１倍程度となり、乾き度０．３５程度が大凡平均値となるため、以降は乾き度０．３５における圧力損失を二相状態、すなわち主熱交換部１０１における摩擦圧力損失の代表値として比較する。なお、補助熱交換部２０１における摩擦圧力損失は液冷媒（単相）状態と仮定する。
【００７３】
補助熱交換部２０１は冷媒パスが集約されているため、冷媒循環量（∝質量速度）が増加する。図２１に示すように、摩擦圧力損失は冷媒循環量（≒質量速度）の１．７５乗に比例する。ここで、図３２に、縦軸に、主熱交換部１０１における摩擦圧力損失の代表値に対する補助熱交換部２０１における摩擦圧力損失の比を、横軸に、主熱交換部１０１の冷媒パスを流れる冷媒の質量速度に対する、補助熱交換部２０１の冷媒パスを流れる冷媒の質量速度の比を示す。なお、各冷媒パスの伝熱管径および伝熱管本数（≒総伝熱管長さ）は同様であると仮定する。伝熱管の仕様が前記仕様においては、主熱交換部１０１の冷媒パスの４倍の質量速度となる場合に、補助熱交換部２０１の冷媒パスの摩擦圧力損失が主熱交換部１０１を上回るため、補助熱交換部２０１を流れる冷媒の摩擦圧力損失が、冷媒の循環量比に対して支配的となる。
【００７４】
本実施の形態１においては、主熱交換部１０１のパス数は補助熱交換部２０１のパス数の８倍のため、補助熱交換部２０１を流れる冷媒の平均質量速度は、主熱交換部１０１を流れる冷媒の平均質量速度の８倍となるため、主熱交換部１０１を流れる冷媒が二相状態で、補助熱交換部２０１を流れる冷媒が液冷媒（単相）状態において、補助熱交換部２０１を流れる冷媒の摩擦圧力損失が支配的であると言える。
【００７５】
また、圧力損失は流路（総伝熱管）長さに比例して増大するが、補助熱交換部２０１における第１補助冷媒パス２１３と第２補助冷媒パス２２３の総伝熱管長さの関係が、第１補助冷媒パス２１３の総伝熱管長さ＜第２補助冷媒パス２２３の総伝熱管長さとなっている。そのため前述より、補助熱交換部２０１の冷媒の摩擦圧力損失が、主熱交換部１０１を含めた場合でも十分支配的であると考えられるため、第１補助冷媒パス２１３と第２補助冷媒パス２２３における圧力損失が釣り合うように質量速度が変化する。その質量速度の関係は、第１補助冷媒パス２１３の質量速度＞第２補助冷媒パス２２３の質量速度となる。
【００７６】
これにより、第１補助冷媒パス２１３および第１主冷媒パス１１３の冷媒循環量が、第２補助冷媒パス２２３および第２主冷媒パス１２３の冷媒循環量より大きくなり、風速が相対的に大きい第１主冷媒パス１１３に相対的に多くの冷媒循環量を流すことができる。そのため、第１主熱交換領域１１１および第２主熱交換領域１２１の出口側を理想的な冷媒状態（二相冷媒と液冷媒（単相）の境界状態）に近い状態にすることが可能となる。その結果、室外熱交換器１１の性能を向上させることができる。
【００７７】
続いて、図３３を参照して、本実施の形態の変形例について説明する。上記の本実施の形態では、第２補助冷媒パス２２３は補助熱交換部２０１の最下段に配置されている。これに対して、本実施の形態の変形例では、第１補助冷媒パス２１３は補助熱交換部２０１の最下段に配置されている。
【００７８】
暖房運転時の室外熱交換器１１は、凝縮した空気中の水分が、霜として室外熱交換器１１に付着することがある。このため、空気調和装置１では、室外熱交換器１１の冷媒温度が一定の温度（たとえば、０℃（凝固点））以下となったときに、霜を除去するための除霜運転が行われる。なお、除霜運転は、冷房運転と同様の動作をすることが多く、すなわち室外熱交換器１１は凝縮器として機能する。
【００７９】
ここで、除霜により融解した水分は、表面張力の影響で室外熱交換器の最下段に滞留し易い。そのため、着霜運転において、室外熱交換器の最下段の水分も凝固する可能性が有り、霜を融解するだけでなく、滞留した水分をも融解（昇温）する必要がある。
【００８０】
そのため、室外熱交換器の最下段に位置する冷媒パスは、融解に必要な熱量が多く必要となる。ここで、第１補助冷媒パス２１３は、第２補助冷媒パス２２３より、相対的に多くの冷媒循環量が流れるため、第１補助冷媒パス２１３を含む、第１補助熱交換領域２１１を室外熱交換器１１の最下段に配置することで、第２補助熱交換領域２２１を室外熱交換器１１の最下段に配置する場合に比べ、室外熱交換器１１の最下段に、多くの熱量を投入することが可能となり、除霜に必要な熱量を負荷に応じて投入することで、除霜に必要な時間を低減させることが可能となる。
【００８１】
実施の形態２．
実施の形態２に係る室外ユニットの室外熱交換器について説明する。図３４および図３５に室外熱交換器１１の補助熱交換部２０１の詳細構成を示す。図３４および図３５に示すように実施の形態２に係る室外熱交換器１１では、第１補助冷媒パス２１３および第２補助冷媒パス２２３を構成する伝熱管の配置関係が、実施の形態１に係る室外熱交換器１１の配置関係と異なる。また、これ以外の構成については、図２および図３に示す室外熱交換器１１の構成と同様なので、同一部材には同一符号を付し、必要である場合を除きその説明を繰り返さないこととする。
【００８２】
ここで、室外熱交換器１１の補助熱交換部２０１における第１補助冷媒パス２１３および第２補助冷媒パス２２３について、第１補助冷媒パス２１３および第２補助冷媒パス２２３を流れる冷媒と、その冷媒と外気との熱交換器性能とについて説明する。まず、比較例として、図３６および図３７に示す構成の補助熱交換部２０１について説明する。
【００８３】
図３６および図３７に示す補助熱交換部２０１は、第１補助冷媒パス２１３および第２補助冷媒パス２２３を占める伝熱管の本数について、第１補助冷媒パス２１３の伝熱管３３は４本で構成されており、全て風下側の第１補助伝熱管２１９で構成されている。第２補助冷媒パス２２３の第２補助伝熱管２２９は１２本で構成されており、その中で風上側の第２補助伝熱管２２９が８本、風下側の第２補助伝熱管２２９が４本で構成されている。
【００８４】
ここで、外気温度と風上、風下の関係について説明する。室外熱交換器１１を通過する流体（空気）は、風上においては、外気温度と同様であるが、風下においては、風上の熱交換領域において冷媒と熱交換をするため、凝縮器として使用する場合は、温度が外気温度以上に上昇する。そのため、冷媒から見ると、風上側で熱交換する方が、温度差を大きく確保することが可能となるため、同じ熱交換面積においても、多くの熱交換量を確保することができる。
【００８５】
また、ここで、第１補助冷媒パス２１３と第２補助冷媒パス２２３の冷媒循環量について説明する。第１補助冷媒パス２１３の第１補助伝熱管２１９は、４本により構成されており、第２補助冷媒パス２２３の第２補助伝熱管２２９は、１２本により構成されているため、摩擦圧力損失が釣り合うように、第１補助冷媒パス２１３の冷媒循環量は、第２補助冷媒パス２２３よりも多く流れることとなる。そのため、第１補助冷媒パス２１３は同じ熱交換量でも、冷媒の温度変化は相対的に小さい。一方で第２補助冷媒パス２２３は同じ熱交換量でも、冷媒の温度変化は相対的に大きい。
【００８６】
さらに、第１補助冷媒パス２１３は、第２補助冷媒パス２２３に比べ伝熱管本数が少ないため、熱交換面積も小さい。そのため、さらに冷媒の温度変化は小さくなる。一方で第２補助冷媒パス２２３は、熱交換面積が第１補助冷媒パス２１３に比べ大きいため、さらに冷媒の温度変化が大きくなり、第１補助冷媒パス２１３および第２補助冷媒パス２２３の出口の冷媒温度状態に大きく差異が出る。
【００８７】
熱交換器としては、温度差が小さくなればなるほど、同じ熱交換量を確保するためにより多くの熱交換面積を必要とする。そのため、各冷媒パスの出口の冷媒温度状態にバラつきが出ると、温度差の小さい領域において熱交換することとなり、熱交換面積を多く必要とする。結果として補助熱交換部２０１としての熱交換器性能を低下させる要因となる。すなわち熱交換器性能を発揮させるためには、液冷媒（単相）領域において、各冷媒パスの出口の冷媒温度を均一とすることが必要である。
【００８８】
ここで、図３６および図３７に示す比較例２の冷媒循環量が大きく、熱交換量を多く必要とする第１補助冷媒パス２１３について、風下側の第１補助伝熱管２１９のみで構成されているため、熱交換量が小さく、冷媒の温度変化が小さい。一方で冷媒循環量が小さく、第１補助冷媒パス２１３に対して相対的に熱交換量を多く必要としない第２補助冷媒パス２２３について、風上側の第２補助伝熱管２２９が８本と、補助熱交換部２０１の全ての風上側の伝熱管３３により構成されており、加えて、風下側の第２補助伝熱管２２９が４本で構成されているため、熱交換量が大きく、冷媒の温度変化が大きい。そのため前述したように各々の第１補助冷媒パス２１３および第２補助冷媒パス２２３の出口の冷媒温度状態に大きく差異が出るため、補助熱交換部２０１としての熱交換器性能が低下してしまう。
【００８９】
それに対して、図３４および図３５に示す本実施の形態２の補助熱交換部２０１では、補助熱交換部２０１は、室外ファン２１が送り込む流体の流れに沿って並んで配置された補助熱交換部（第１列部）２０１ａおよび補助熱交換部（第２列部）２０１ｂを有する。補助熱交換部２０１ａは補助熱交換部２０１ｂよりも流体の流れの上流に配置されている。第１補助冷媒パス２１３は全て補助熱交換部２０１ａに配置されている。冷媒循環量が大きく、熱交換量を多く必要とする第１補助冷媒パス２１３は、風上側の第１補助伝熱管２１９のみで構成されている。このため、比較例２の第１補助冷媒パス２１３に対して、熱交換量が大きく、冷媒の温度変化が大きい。一方で冷媒循環量が小さく、第１補助冷媒パス２１３に対して相対的に熱交換量を多く必要としない第２補助冷媒パス２２３は、風上側の第２補助伝熱管２２９が４本で、加えて、風下側の第２補助伝熱管２２９が８本で構成されている。このため、比較例２の第２補助冷媒パス２２３に対して、熱交換量が小さく、冷媒の温度変化が小さい。そのため前述したように、比較例２の第１補助冷媒パス２１３および第２補助冷媒パス２２３の出口の冷媒温度状態に対して、その差異（ばらつき）を小さくすることが可能となる。つまり、液相状態の冷媒温度状態を均一化することが可能となる。ゆえに、補助熱交換部２０１としての熱交換器性能が向上する。その結果、室外熱交換器１１の熱交換器性能を向上させることができる。
【００９０】
上述した各実施の形態において説明した空気調和装置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、凝縮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。
【００９１】
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を用いてもよい。
【００９２】
なお、各実施の形態において説明した室外熱交換器を備えた空気調和装置については、必要に応じて種々組み合わせることが可能である。
【００９３】
今回開示された実施の形態は例示であってこれに制限されるものではない。本発明は上記で説明した範囲ではなく、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でのすべての変更が含まれることが意図される。
【産業上の利用可能性】
【００９４】
本発明は、主熱交換部および補助熱交換部を備えた室外熱交換器を有する空気調和装置に有効に利用される。
【符号の説明】
【００９５】
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  室内ファン、９  絞り装置、１０  室外ユニット、１１  室外熱交換器、２１  室外ファン、２３  四方弁、２５  分配器、２７  ヘッダ、３１  フィン、３３  伝熱管、３４  冷媒通路、３５、３６、３７  接続配管、５１  制御部、１０１、１０１ａ、１０１ｂ  主熱交換部、１１１  第１主熱交換領域、１１２  第１分配器、１１３  第１主冷媒パス、１１９  第１主伝熱管、１２１  第２主熱交換領域、１２２  第２分配器、１２３  第２主冷媒パス、１２９  第２主伝熱管、２０１、２０１ａ、２０１ｂ  補助熱交換部、２１１  第１補助熱交換領域、２１３  第１補助冷媒パス、２１９  第１補助伝熱管、２２１  第２補助熱交換領域、２２３  第２補助冷媒パス、２２９  第２補助伝熱管。
【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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【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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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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【図３４】
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【図３５】
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【図３６】
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【図３７】
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【手続補正書】
【提出日】令和1年6月5日(2019.6.5)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
熱交換器と、
前記熱交換器へ流体を送り込む送風部とを備え、
前記熱交換器は、第１熱交換部と、第２熱交換部とを含み、
前記第１熱交換部は、複数の第１冷媒パスを有する第１熱交換領域と、複数の第２冷媒パスを有する第２熱交換領域とを含み、
前記第２熱交換部は、前記複数の第１冷媒パスに接続された少なくとも１つの第３冷媒パスを有する第３熱交換領域と、前記複数の第２冷媒パスに接続された少なくとも１つの第４冷媒パスを有する第４熱交換領域とを含み、
前記第１熱交換領域を通り抜ける前記流体の流速は、前記第２熱交換領域を通り抜ける前記流体の流速よりも大きく、
前記第３熱交換領域の前記第３冷媒パスの全長は、前記第４熱交換領域の前記第４冷媒パスの全長よりも短い、室外ユニット。
【請求項２】
前記第３冷媒パスおよび前記第４冷媒パスはそれぞれ伝熱管を含み、
前記第３冷媒パスの前記伝熱管の数は、前記第４冷媒パスの前記伝熱管の数よりも少ない、請求項１に記載の室外ユニット。
【請求項３】
前記送風部から前記熱交換器を見て、前記第１熱交換領域において前記送風部と前記第１熱交換部とが重なる投影面積は、前記第２熱交換領域において前記送風部と前記第１熱交換部とが重なる投影面積よりも大きい、請求項１または２に記載の室外ユニット。
【請求項４】
前記熱交換器は第１分配器および第２分配器を含み、
前記第１冷媒パスは前記第１分配器を介して前記第３冷媒パスに接続され、
前記第２冷媒パスは前記第２分配器を介して前記第４冷媒パスに接続された、請求項１〜３のいずれか１項に記載の室外ユニット。
【請求項５】
前記第３冷媒パスの数は前記第１冷媒パスの数よりも少なく、
前記第４冷媒パスの数は前記第２冷媒パスの数よりも少ない、請求項１〜４のいずれか１項に記載の室外ユニット。
【請求項６】
前記熱交換器は、前記送風部が送り込む前記流体の流れに沿って並んで配置された第１列部および第２列部を含み、
前記第１列部は前記第２列部よりも前記流体の流れの上流に配置され、
前記第３冷媒パスは全て前記第１列部に配置された、請求項１〜５のいずれか１項に記載の室外ユニット。
【請求項７】
前記第２熱交換部は前記第１熱交換部の下方に配置され、
前記第３冷媒パスは前記第２熱交換部の最下段に配置された、請求項１〜６のいずれか１項に記載の室外ユニット。
【請求項８】
前記第１熱交換領域と前記第３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２熱交換領域と前記第４熱交換領域とは前記第１熱交換領域および前記第３熱交換領域を挟むように配置されている、請求項１〜７のいずれか１項に記載の室外ユニット。
【請求項９】
請求項１〜８のいずれか１項に記載の室外ユニットを備え、
前記熱交換器が凝縮器として動作するときに前記第１熱交換部から前記第２熱交換部に冷媒が流れる、冷凍サイクル装置。
【国際調査報告】
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