(57)【要約】      （修正有）【課題】分流器に接続された複数の冷媒パスのうち、最下方にある冷媒パスの流路長を上方にある冷媒パスの流路長よりも長くしたものにおいて、最下方にある冷媒パスの圧力損失を出来るだけ少なくなる熱交換器を提供する。【解決手段】第１分流器１１０に接続された複数の冷媒パスのうち、最下方にある冷媒パス１２３が、第１冷媒流路部３０１と第２冷媒流路部３０２より構成され、室外熱交換器１００が蒸発器として機能する場合に、第１冷媒流路部３０１は、冷媒流入口より流入させた冷媒を、２つに分流させる第２分流器１２０まで流通させる冷媒流路であり、第２冷媒流路部３０２は、第２分流器１２０で分流された冷媒を各々流通させた後、冷媒流出口から流出させる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定の間隙をもって積層され、その間隙に空気を流通させる複数のフィンと、
前記フィンを積層方向に貫通し、空気を流通させる方向に２列、空気を流通させる方向と交差する上下方向に複数段配置される伝熱管と、
前記伝熱管を順次接続して形成された複数の冷媒パスと、
前記複数のパスの一端側にそれぞれ接続される第１分流器とを備え、
前記第１分流器に接続された複数の冷媒パスのうち、最下方にある冷媒パスが上方にある冷媒パスよりも流路長が長いフィンチューブ型熱交換器であって、
前記最下方にある冷媒パスが、第１冷媒流路部と第２冷媒流路部より構成され、
前記フィンチューブ型熱交換器が蒸発器として機能する場合に、
前記第１冷媒流路部は、冷媒流入口より流入させた冷媒を、２つに分流させる第２分流器まで流通させる冷媒流路であり、
前記第２冷媒流路部は、前記第２分流器で分流された冷媒を各々流通させた後、冷媒流出口から流出させる冷媒流路であることを特徴とする熱交換器。
【請求項２】
前記第１冷媒流路部の流路長が、前記上方にある冷媒パスの流路長よりも短いことを特徴とする請求項１に記載の熱交換器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、空気調和機に係り、特に室外機内の熱交換器に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
空気調和機は、室内機と室外機を備え、各々には空気と冷媒を熱交換させる熱交換器を備えている。室外機内にある熱交換器（以下、室外熱交換器と記載）は、所定の間隙をもって積層され、その間隙に空気を流通させる複数のフィンと、フィンを積層方向に貫通し、空気を流通させる方向に複数列、空気を流通させる方向と交差する上下方向に複数段それぞれ配置される伝熱管を備えたフィンチューブ型熱交換器である。従来、室外熱交換器では、四方弁や膨張弁などと接続されるための冷媒配管は分流器を介して室外熱交換器に接続されている。この分流器で冷媒が分流されることで、室外熱交換器は、複数の伝熱管で形成された冷媒パスを複数備えることができる。特にパス同士の高低差が大きいと、暖房運転時に室外熱交換器を流れる液相の冷媒が室外熱交換器の上方に流れにくくなり、下方に流れ易くなる。そのため、室外熱交換器の下方にある冷媒パスの冷媒流量が多くなり、上方にある冷媒パスよりも冷媒が蒸発しにくい状態となる。
【０００３】
そこで、下方にある冷媒パスに流入した多量の冷媒を十分に蒸発させるためには、特許文献１に記載されているような、室外熱交換器４００の下方にある冷媒パスＰ１の流路長を他の位置にある冷媒パス（Ｐ２〜Ｐ４）の流路長よりも長くする方法がある（図４参照）。この特許文献１の方法を用いれば、下方にある冷媒パスＰ１を冷媒が流れる時間、つまり冷媒が熱交換できる時間が長くなり、多量の冷媒を十分に蒸発させることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平11-118293号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、特許文献１に記載されている方法では、冷媒パスＰ１の流路長が長いため、冷媒が伝熱管内を通過する際に生じる圧力損失が大きくなるという問題があった。
【０００６】
そこで、本発明は、室外熱交換器の下方にある冷媒パスの流路長を上方にある冷媒パスの流路長よりも長くしたものおいて、下方にある冷媒パスの圧力損失を出来るだけ少なくすることを目的としたものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するために、本発明の熱交換器は、所定の間隙をもって積層され、その間隙に空気を流通させる複数のフィンと、フィンを積層方向に貫通し、空気を流通させる方向に２列、空気を流通させる方向と交差する上下方向に複数段配置される伝熱管と、伝熱管を順次接続して形成された複数の冷媒パスと、複数のパスの一端側にそれぞれ接続される第１分流器とを備え、第１分流器に接続された複数の冷媒パスのうち、最下方にある冷媒パスが上方にある冷媒パスよりも流路長が長いフィンチューブ型熱交換器であって、最下方にある冷媒パスが、第１冷媒流路部と第２冷媒流路部より構成され、フィンチューブ型熱交換器が蒸発器として機能する場合に、第１冷媒流路部は、冷媒流入口より流入させた冷媒を、２つに分流させる第２分流器まで流通させる冷媒流路であり、第２冷媒流路部は、第２分流器で分流された冷媒を各々流通させた後、冷媒流出口から流出させる冷媒流路である。
【０００８】
また、第１冷媒流路部の流路長が上方にある冷媒パスの流路長よりも短い。
【発明の効果】
【０００９】
以上のような熱交換器によれば、下方にある冷媒パスの流路長を上方にある冷媒パスの流路長よりも長くしたものにおいて、下方にある冷媒パスの圧力損失の増大を少なくすることが出来る。
【００１０】
また、下方にある冷媒パスの第１冷媒流路部を、上方にある冷媒パスの流路長よりも短くすることで、各冷媒パスでの圧力損失を同等にすることができるため、冷媒出口での冷媒の状態を同じ状態にできる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の室外熱交換器を示す断面図である。
【図２】本発明の冷凍サイクルを示す図である。
【図３】本発明の別実施形態の室外熱交換器を示す断面図である。
【図４】従来の室外熱交換器を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、添付図面を参照しつつ本発明による熱交換器を、空気調和機の室外機に用いた場合の実施例に基づいて説明する。
【００１３】
本発明の実施例について、図１および図２を用いて説明する。本実施例の熱交換器を室外機に用いた空気調和機は図２に示すように、圧縮機１０と、四方弁２０と、室外熱交換器１００と、膨張弁３０と、室内熱交換器４０とを冷媒配管で順次接続することで冷凍サイクル１を構成し、冷媒を循環させている。冷房運転時は、室外熱交換器１００が凝縮器として機能し、室内熱交換器４０が蒸発器として機能する。一方、暖房運転時は、室外熱交換器１００が蒸発器として機能し、室内熱交換器４０が凝縮器として機能する。
【００１４】
室外熱交換器１００について以下に詳述する。
室外熱交換器１００は、フィンチューブ型熱交換器である。この室外熱交換器１００は、所定の間隙をもって積層され、その間隙に空気を流通させる複数のフィンを有する。また、フィンの積層方向に貫通し、空気を流通させる方向に２列、空気を流通させる方向と交差する上下方向に複数段配置される伝熱管とを有し、それらの伝熱管を順次接続して形成した冷媒パスに冷媒を流通させている。本実施例において、図１の室外熱交換器１００に空気が流通する方向は、白抜き矢印で図示したとおり図１の右から左である。室外熱交換器１００が蒸発器として機能する暖房運転の場合、図１の点線の矢印に示すように、冷媒は室外熱交換器１００の風上側にある列のうち、最下段より１段上方にある伝熱管２５５に流入する。流入した冷媒は、最下段にある伝熱管２５６を流通した後、室外熱交換器１００から流出し、配管１３０を介して第１分流器１１０に流入する。この伝熱管２５５と２５６は冷房運転時に流通する冷媒を過冷却するための過冷却部である。第１分流器１１０に流入した冷媒は、上側の冷媒パス１２１と中央の冷媒パス１２２と下側の冷媒パス１２３の３つのパスに分流される。なお、下側の冷媒パス１２３が、前述の特許文献１で説明した下方にある冷媒パスＰ１に相当する。
【００１５】
分流された上側の冷媒パス１２１を流れる冷媒は、風上側の列で室外熱交換器１００の上部にある上側の冷媒パス１２１の冷媒流入口であり上側流入口となる伝熱管２３６に流入する。この伝熱管２３６を流通した冷媒は、上側の冷媒パス１２１の風上側の列の最上段にある伝熱管２２９まで順次伝熱管（２３５〜２３０）を流通する。上側の冷媒パス１２１の風上側の列の最上段にある伝熱管２２９を流通した冷媒は、上側の冷媒パス１２１の風下側の列の最上段にある伝熱管２２８に流入する。この伝熱管２２８を流通した冷媒は、室外熱交換器１００の風下側の列の中央部にある上側の冷媒パス１２１の冷媒流出口であり上側流出口となる伝熱管２２１まで順次伝熱管（２２７〜２２２）を流通した後、室外熱交換器１００から流出する。この上側の冷媒パス１２１の流路長は１６段分ある。
【００１６】
一方、分流された中央の冷媒パス１２２を流れる冷媒は、上側の冷媒パス１２１の上側流入口となる伝熱管２３６の直下にある、中央の冷媒パス１２２の冷媒流入口であり中央流入口となる伝熱管２３７に流入する。この伝熱管２３７を流通した冷媒は、中央の冷媒パス１２２の風上側の列の最下段にある伝熱管２４４まで順次伝熱管（２３８〜２４３）を流通する。中央の冷媒パス１２２の風上側の列の最下段にある伝熱管２４４を流通した冷媒は、中央の冷媒パス１２２の風下側の列の最下段にある伝熱管２１３に流入する。この伝熱管２１３を流通した冷媒は、中央の冷媒パス１２２の風下側の列の最上段であると共に上側の冷媒パス１２１の上側流出口の直下にあり、中央の冷媒パス１２２の冷媒流出口であり中央流出口となる伝熱管２２０まで順次伝熱管（２１４〜２１９）を流通した後、室外熱交換器１００から流出する。この中央の冷媒パス１２２の流路長も１６段分ある。
【００１７】
さらに、分流された下側の冷媒パス１２３を流れる冷媒は、室外熱交換器１００の風上側の列で最下段より２段上方にある下側の冷媒パス１２３の冷媒流入口であり下側流入口となる伝熱管２５４に流入する。この伝熱管２５４を流通した冷媒は、下側の冷媒パス１２３の風上側の列の最上段にあり中央の冷媒パス１２２の風上側の列の最下段にある伝熱管２４４直下の伝熱管２４５まで順次伝熱管（２５３〜２４６）を流通する。下側の冷媒パス１２３の風上側の列の最上段にある伝熱管２４５を流通した冷媒は、下側の冷媒パス１２３の風下側の列の最上段にあり中央の冷媒パス１２２の風下側の列の最下段にある伝熱管２１３の直下の伝熱管２１２に流入する。この伝熱管２１２を流通した冷媒は、伝熱管２１２の３段下方にある伝熱管２０９まで順次伝熱管（２１１〜２１０）を流通した後、室外熱交換器１００から流出する。室外熱交換器１００から流出した冷媒は、配管１４０を介して第２分流器１２０（Ｔ字管）に流入し、上下方向に２つに分流される。この下側流入口となる伝熱管２５４から第２分流器１２０の分流口１２０ａまでの冷媒パスが第１冷媒流路部３０１である。この第１冷媒流路部３０１の流路長は１４段分であり、上側の冷媒パス１２１と中央の冷媒パス１２２よりも短い。
【００１８】
第２分流器１２０で分流され上方向に向かう冷媒は、流通する伝熱管２０３の３段上方にある下側の冷媒パス１２３の冷媒流出口であり下側流出口となる伝熱管２０６まで順次伝熱管（２０３〜２０５）を流通した後、室外熱交換器１００から流出する。第２分流器１２０で分流され下方向に向かう冷媒は、伝熱管２０２を流通して、下側の冷媒パス１２３の風下側の列の最下段の伝熱管２０１に流入し、この伝熱管２０１から流出する冷媒は配管１５０を介して、伝熱管２０１の７段上方にある伝熱管２０８に流入する。伝熱管２０８に流入した冷媒は、下側流出口となる伝熱管２０６まで伝熱管２０７を介して流通した後、室外熱交換器１００から流出する。この第２分流器１２０で２つ分流され室外熱交換器１００から流出するまでの２パスの冷媒パスが第２冷媒流路部３０２である。この第２冷媒流路部３０２と第１冷媒流路部３０１を合わせた流路長は２２段分であり、上側の冷媒パス１２１と中央の冷媒パス１２２よりも長い。なお、本実施形態では、冷媒流出口となる伝熱管２０６で冷媒を合流させてから室外熱交換器１００から流出させているが、本発明はこれに限定したものではなく、図３に示すように２パスのまま室外熱交換器１００から流出させても良い。なお、この場合の下側の冷媒パス１２３の冷媒流入口は伝熱管２５４となり、下側の冷媒パス１２３の冷媒流出口は伝熱管２０６と伝熱管２０７となる。
【００１９】
以上のように構成された室外熱交換器１００を用いた冷凍サイクルの動作について以下に説明する。
初めに、室外熱交換器１００が凝縮器として作用する冷房運転時の動作について説明する。図２の実線の矢印に示すように、圧縮機１０で高圧に圧縮された冷媒は、四方弁２０を通り、室外熱交換器１００に流入して室外空気に放熱して凝縮し、膨張弁３０で低圧に減圧され、室内熱交換器４０で室内空気から吸熱して蒸発し、四方弁２０を通り圧縮機１０に戻る。
【００２０】
次に、室外熱交換器１００が蒸発器として作用する暖房運転時の動作について説明する。図２の点線の矢印に示すように、圧縮機１０で高圧に圧縮された冷媒は、四方弁２０を通り、室内熱交換器４０に流入して室内空気に放熱して凝縮し、膨張弁３０で低圧に減圧され、室外熱交換器１００に流入し、室外熱交換器１００で室外空気から吸熱して蒸発し、室外熱交換器１００を流出した後、四方弁２０を通り圧縮機１０に戻る。この場合の室外熱交換器１００では、前述のように第１分流器１１０で分流された液冷媒が上側の冷媒パス１２１と下側の冷媒パス１２３の高低差により下側の冷媒パス１２３に多く流れたとしても、第１冷媒流路部３０１と第２冷媒流路部３０２の合わせた流路長が上側の冷媒パス１２１および中央の冷媒パス１２２よりも長いので、冷媒を全て蒸発させることができる。また、第１冷媒流路部３０１の冷媒流路長を上側の冷媒パス１２１および中央の冷媒パス１２２の流路長よりも短くすることで圧力損失を抑えることが出来る。また、第２冷媒流路部３０２は冷媒を２つに分流することで冷媒パスも２つに分けることができるため、各冷媒パスの流路長が分ける前の冷媒パスの半分となり、さらに冷媒の流速も半分になるため圧力損失が減る。よって、下側の冷媒パス１２３を通過する際の冷媒の圧力損失を、上側の冷媒パス１２１と中央の冷媒パス１２２と同等にまで減らすことができ、各冷媒パスの流出口での冷媒の状態を同じ状態にすることが出来る。
【００２１】
続いて、除霜運転時の動作について説明する。図２の実線の矢印に示すように、圧縮機１０で高温高圧に圧縮された冷媒は、四方弁２０を通り、室外熱交換器１００に流入して、膨張弁３０と室内熱交換器４０を経由して、四方弁２０を通り圧縮機１０に戻る。この場合の室外熱交換器１００では、高温高圧の冷媒が流入することで、室外熱交換器１００に付着した霜や氷を解かす。なお、本発明の室外熱交換器１００が図３に示すような別実施形態の場合では、冷媒の流入口となる伝熱管（２０６、２０７、２２０、２２１）が流出口となる伝熱管（２３６、２３７、２５４）よりも本数が多いため、圧縮機から吐出された高温高圧の冷媒が室外熱交換器１００を暖める箇所が多くなり、除霜運転時間を短くすることが出来る。
【００２２】
以上より、本発明の室外熱交換器１００では、暖房運転時に、下側の冷媒パス１２３の流路長を長くすることで、暖房運転時に下側の冷媒パス１２３を通過する冷媒を全て蒸発させることが出来る。また、下側の冷媒パス１２３に流入した冷媒を途中で分流して、２パスで冷媒を流通させることで、上側の冷媒パス１２１と中央の冷媒パス１２２と同等にまで冷媒の圧力損失を抑えることが出来る。また、１パスで冷媒が流れる第１冷媒流路部３０１の流路長を、上側の冷媒パス１２１と中央の冷媒パス１２２の流路長よりも短くすることで、各冷媒パス（１２１、１２２、１２３）を通過した後の冷媒の状態を同じ状態にすることが出来る。さらに、除霜運転時に、圧縮機から吐出された高温高圧の冷媒を通過させる箇所が多いため、除霜運転時間を短くすることが出来る。
【００２３】
なお、本実施例の室外熱交換器１００に流入する冷媒を分流器で３分岐しているが、本発明はこれに限定したものではなく、分流器で分流された最下方にある冷媒パスが１パスよりなる第１冷媒流路部と２パスよりなる第２冷媒流路部で構成されていれば良い。
【符号の説明】
【００２４】
１      冷凍サイクル
１０    圧縮機
２０    四方弁
３０    膨張弁
４０    室内熱交換器
１００  室外熱交換器
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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