JP2019152367A - 熱交換器ユニットおよびそれを用いた空気調和機 - Google Patents

Abstract

【課題】複数の熱交換器への均等分流の精度をより高めて良好な熱交換性能を発揮する熱交換器ユニットとそれを用いた高性能な空気調和機の提供。【解決手段】複数の並列接続した熱交換器１、１を備え、上記複数の熱交換器１、１のうち少なくとも一つの熱交換器の入口配管２及び出口配管３のそれぞれ両方に流量調整部８を設けた構成としている。これにより、流量調整部８を調整して熱交換器１、１の入り口側の圧損および出口側の圧損が同等になるように調整すれば、乾き度と循環量を同等に分配でき、熱交換器１、１間での冷媒分流を高める、つまり均等分流に対する精度を大きく向上させることができる。したがって各熱交換器の熱交換効率の均等化度合を高めて熱交換器ユニット全体としての熱交換性能を向上させることができる。【選択図】図１

Description

本発明は複数の熱交換器を並列接続して構成した熱交換器ユニットおよびそれを用いた空気調和機に関し、特に、熱交換器がプレートフィン積層型熱交換器の場合に好適な熱交換器ユニットとそれを用いた空気調和機に関する。

一般に空気調和機は、圧縮機によって圧縮した冷媒を凝縮器や蒸発器等の熱交換器に循環させ空気と熱交換させて冷房もしくは暖房等を行うが、上記熱交換器は、単独で使用される以外に複数組み合わせてユニット化し使用されることがある。このような場合、各熱交換器に冷媒がほぼ均等に流れるようにして、各熱交換器の熱交換効率がほぼ同じとなるようにするのが好ましい。

そのため、従来は、ディストリビュータを介して冷媒を分流し各熱交換器にほぼ均等に供給するように構成している（例えば、特許文献１参照）。

図１３は上記特許文献１に記載されている熱交換器ユニットを示し、並列接続された熱交換器１０１、１０１、１０１の冷媒分岐部にディストリビュータ１０２を設け、更に前記ディストリビュータ１０２とその下流側の熱交換器１０１、１０１の入口配管部分との間に流量調整部１０３、１０３を設けて構成してある。そして、ディストリビュータ１０２により冷媒を分流し流量調整部１０３、１０３で流量調整、つまり圧力損失（以下、圧損と称す）を調整して熱交換器１０１、１０１、１０１に冷媒を供給するようになっている。

上記構成により、熱交換器１０１、１０１、１０１に冷媒をほぼ均等に供給することができるので、各熱交換器の熱交換効率がほぼ同じ熱交換効率となり、良好な熱交換性能を得ることができる、というものである。

特許第６１０４８９３号公報

しかしながら、上記特許文献１に記載されている構成では、ディストリビュータ１０２で分流した冷媒を流量調節部１０３、１０３で流量調整して熱交換器１０１、１０１、１０１へ流入させるようにしていても、出口配管の圧損が異なれば、熱交換器１０１、１０１、１０１の入口の乾き度が変わってしまい、分流量に違いが生じて複数の熱交換器へ均等に分流できないことがあった。すなわち、熱交換器入り口部分で流量調節部１０３、１０３による流量調整、換言すると圧損調整をすれば、圧損調整をしない場合に比べ分流の均等化は進むものの、その分流の均等化度合が未だ十分でなく、改善の余地があるというものであった。

特に本発明者らが行った実験によれば多パス型細径熱交のような熱交器自体の内部圧損が小さい場合は分流の均等化度合が低く、何らかの改善が必要であった。

すなわち、多パス型細径熱交の一つとして例えばプレートフィン積層型熱交換器があるが、このプレートフィン積層型熱交換器は、ヘッダ間の伝熱流路の細径化が容易で、かつ、伝熱流路数（パス数）を多くすることができ、空気調和機の室内用熱交換器として用いれば大きな効果が得られる。

しかしながら本発明者らがこのプレートフィン積層型熱交換器を複数並列に接続してその各熱交換器の入り口側に流量調整部を設け入口配管の圧損を同等になるように調整しても、出口配管の長さが異なるなどしてその圧損が異なると、各熱交換器への均等な分流が実現できなかった。これは、このプレートフィン積層型熱交換器のような多パス型細径熱交換器では、熱交換器入り口部で流量調整していても、熱交換器自体の内部圧損が極端に少ないところから出口配管で生じる圧損の違いの影響を受けて熱交換器入口の冷媒の乾き度が変わってしまい、その結果冷媒分流の均等化度合が低いものとなって均等な分流が実現できないと推察された。

そしてその結果として、熱交換器を伝熱流路の細径化と伝熱流路数（パス数）の増加に有利なプレートフィン積層型熱交換器として熱交換効率を向上させる試みを行っても、この伝熱流路の細径化と伝熱流路数（パス数）の増加による熱交換効率の向上効果を生かしきれず、良好な熱交換性能が得られない、という結果を招いていた。

つまり、特許文献１に記載されているように複数の熱交換器の組み合わせを室外機で使用しているものでは、各熱交換器がそれぞれ別々の吹出口に面していて多少熱交換効率が異なっていたとしても問題にならないが、熱交換器を複数並列に組み合わせて室内機用として一つの吹出口に面するように使用すると、前記各熱交換器の熱交換効率の違いが熱交換後の空気の温度差に直結して使用者に不快感を与えてしまうという事象を招来する。そのため、各熱交換器への分流の均等化度合をより高める必要がある。

本発明はこのような点に鑑みてなしたもので、複数の熱交換器への分流の均等化度合を高めて良好な熱交換性能を発揮する熱交換器ユニットとそれを用いた高性能な空気調和機を提供することを目的としたものである。

本発明は、上記目的を達成するため、外部から流体を導入し外部へ流体を排出するための出入り口を有する一対の上流ヘッダ流路および下流ヘッダ流路の間を複数の伝熱流路で連通させて構成した熱交換器を並列に複数接続した状態で備えている。そして、前記複数の熱交換器は、上流ヘッダ流路に繋がる入口配管と下流ヘッダ流路に繋がる出口配管とをそれぞれ設けており、少なくとも一つの入口配管と少なくとも一つの出口配管の両方に流量調整部を設けた構成としている。

これにより、流量調整部を調整して各熱交換器の入り口側の圧損および出口側の圧損が同等になるようにすれば、乾き度と循環量を同等に分配でき、熱交換器間での冷媒分流の均等化度を高める、つまり各熱交換器への冷媒の均等分流をより確実なものとして熱交換効率の均等化を進め熱交換器ユニット全体としての熱交換性能を向上させることができる。

本発明は、上記構成により、並列接続された複数の熱交換器それぞれの熱交換効率の均等化を進めて良好な熱交換性能を発揮する熱交換器ユニット及びそれを用いた省エネ性の高い高性能な空気調和機とすることができる。

本発明の実施の形態１における熱交換ユニットを示す構成説明図 同熱交換ユニットの熱交換器を分離した状態で示す分解斜視図 同熱交換ユニットの熱交換器を構成するプレートフィンの平面図 同熱交換ユニットの熱交換器を構成するプレートフィンの構成の一部を拡大して示す分解図 同熱交換ユニットの熱交換器における冷媒流路群部分を切断して示す斜視図 同熱交換ユニットの熱交換器におけるヘッダ流路部分を切断して示す斜視図 本発明の実施の形態２における熱交換ユニットを示す構成説明図 図７のａ部分を示す概略構成図 本発明の熱交換器ユニットを用いた実施の形態３における空気調和機の冷凍サイクル図 同空気調和機の概略縦断面図 同空気調和機の概略横断面図 同空気調和機に設置した熱交換器ユニットにおける熱交換器の配置構成を示す説明図 従来の熱交換器ユニットの概略構成図

第１の発明は、熱交換器ユニットであり、この熱交換器ユニットは、外部から流体を導入し外部へ流体を排出するための出入り口を有する一対の上流ヘッダ流路および下流ヘッダ流路の間を複数の伝熱流路で連通させて構成した熱交換器を並列に複数接続した状態で備え、前記複数の熱交換器は上流ヘッダ流路に繋がる入口配管と下流ヘッダ流路に繋がる出口配管とをそれぞれ設けており、少なくとも一つの前記入口配管と少なくとも一つの前記出口配管の両方に流量調整部を設けた構成としている。

これにより、流量調整部を調整して各熱交換器の入り口側の圧損および出口側の圧損が同等になるようにすれば、乾き度と循環量を同等に分配でき、熱交換器間での冷媒分流の均等化度を高めることができる。つまり、各熱交換器への冷媒の均等分流をより確実なものとして熱交換効率の均等化を進め熱交換器ユニット全体としての熱交換性能を向上させることができる。

第２の発明は、第１の発明において、前記熱交換器は、プレートフィン積層型熱交換器とし、前記プレートフィン積層型熱交換器のプレートフィンは上流ヘッダ流路及び下流ヘッダ流路を有するヘッダ領域と前記上流ヘッダ流路及び下流ヘッダ流路を繋ぐ複数の伝熱流路を有する流路領域とを備え、前記伝熱流路を凹状溝によって形成した構成としている。

これにより、上流ヘッダ流路と下流ヘッダ流路との間の伝熱流路を細径化しパス数が多くなり、熱交換器自体の内部圧損が少ない熱交換器となった場合においても、流量調整部を調整して各熱交換器間で入口側の圧損及び出口側の圧損が同等になるように調整することができる。すると、乾き度と循環量を同等に分配でき、熱交換器間での冷媒分流を高める、つまり各熱交換器間の分流の均等化度合を高めることができる。したがって各熱交換器の熱交換効率の均等化を進めて熱交換器ユニット全体としての熱交換効率を向上させることができる。

第３の発明は、第１または第２の発明において、前記複数の熱交換器の各々の入口配管上流側の合流部分にディストリビュータを設けた構成としている。

これにより、並列接続した複数の熱交換器に流れる冷媒をほぼ均等に分配することができ、熱交換器ユニット全体としての熱交換効率を良好なものとすることができる。

第４の発明は、第１または第２の発明において、前記複数の熱交換器の各々の入口配管上流側部分に分岐管を設けて各熱交換器への冷媒を分岐する構成とし、かつ、前記分岐管の入口側に分岐管の入口管径より小径の絞り管を設けた構成としている。

これにより、分岐管の入口管より流入する冷媒はその上流側に位置する絞り管の冷媒流速を速めて、絞り管直後の冷媒の流れを環状流にする作用により、各熱交換器にほぼ同様の気液バランスで冷媒を分流させて供給することができる。よって、各熱交換器の熱交換効率をほぼ均等なものとして熱交換器ユニット全体としての熱交換効率を良好なものとすることができる。また、上記分岐管にＹ分岐管を用いれば、分岐管が多少傾斜状態で設置された場合においても重力の影響を低減し、絞り管で分流した気液分離比率を崩すことなく各熱交換器に供給することができ、各熱交換器の熱交換効率をより確実に向上させ、熱交換器ユニット全体としての熱交換効率を良好なものとすることができる。

第５の発明は空気調和機であり、この空気調和機は熱交換器ユニットに前記第１〜第４のいずれかの発明に記載の熱交換器を用いたものである。

これにより、この空気調和機は、熱交換器ユニットの熱交換効率が高いので、省エネ性の高い高性能な空気調和機とすることができる。

第６の発明は、第５の発明の空気調和機において、前記熱交換器ユニットの複数の熱交換器が、室内機の熱交換用送風通路を横切るよう並設され前記熱交換用送風通路に繋がる一つの吹出口に面するように配置された構成としている。

これにより、複数の熱交換器を並設配置した空気調和機であっても、室内機の吹出口から吹き出す空気の温度をほぼ均一なものとすることができ、熱交換効率の高いフィン積層型熱交換器を用いて熱交換性能を向上させ、かつ、吹出空気の温度ムラも少ない高効率高品質な空気調和機とすることができる。

第７の発明は、第５または第６の発明の空気調和機において、前記熱交換器ユニットの複数の熱交換器は、並設した熱交換器の左右いずれか一方側に入口配管及び出口配管と繋がる合流部分を設け、前記合流部分と反対側に離れて位置する熱交換器の前記入口配管及び前記出口配管は、熱交換器の上流ヘッダ流路及び／または下流ヘッダ流路が設けられているヘッダ領域の投影面範囲内に配した構成としている。

これにより、熱交換用送風通路を横切るように並設した熱交換器のうち合流部分と反対側に離れて位置する熱交換器の上流ヘッダ流路および下流ヘッダ流路に接続した入口配管及び出口配管は熱交換用送風通路を横切ることになるが、この入口配管及び出口配管は熱交換器の上流ヘッダ流路及び／または下流ヘッダ流路が設けられていて熱交換に供されないヘッダ領域に位置することになるので、入口配管及び出口配管が熱交換用送風通路を横切ることによる熱交換効率の低下を抑制することができる。したがって、熱交換器が持つ高い熱交換効率を生かして省エネ性の高い高性能な空気調和機とすることができる。さらに、ヘッダ領域の投影面範囲内に配管しているので、入口配管及び出口配管はその径をヘッダ領域の投影面範囲まで大きくして、凝縮器として使用する場合の冷媒の液溜まりとすることができる。

以下、本発明の実施の形態について、添付の図面を参照しながら説明する。なお、本発明の実施の形態では本発明の適用が最も効果的なプレートフィン積層型熱交換器を例にして説明するが、これに限定されるものではなく、以下の実施形態において説明する技術的思想と同等の熱交換器の構成を含むものである。
（実施の形態１）
図１は本発明の実施の形態１における熱交換ユニットを示す構成説明図、図２は同熱交換ユニットの熱交換器を分離した状態で示す分解斜視図、図３は同熱交換ユニットの熱交換器を構成するプレートフィンの平面図、図４は同熱交換ユニットの熱交換器を構成するプレートフィンの構成の一部を拡大して示す分解図、図５は同熱交換ユニットの熱交換器における伝熱流路群部分を切断して示す斜視図、図６は同熱交換ユニットの熱交換器におけるヘッダ流路部分を切断して示す斜視図ある。

図１に示すように、本実施の形態の熱交換器ユニットは、複数の熱交換器、この例では二つの熱交換器１、１を左右に並設し、そのそれぞれの冷媒回路は並列に接続されている。すなわち、上記熱交換器１、１は蒸発器として使用する場合の入口配管２、２、出口配管３、３を分流器４、合流器５を介して並列接続している。そして、上記熱交換器１、１のうち分流器４から熱交換器を含む合流器５までの圧損が小さい方の冷媒が流出入する流入配管６及び流出配管７の双方に流量調整部８、８を設けてある。

上記流量調整部８、８は例えば流入配管６及び流出配管７より小径の細径管で構成し、左右二つの熱交換器１、１のそれぞれから分流器４、合流器５までの入口配管２、２、出口配管３、３の配管圧損が略同等となるように構成している。図面には示していないが、合流器５までの入口配管２、２、出口配管３、３の配管圧損が略同等となるように、流量調整部８、８を流入配管６及び流出配管７よりも大径の太径管で構成してもよい。

なお、上記流量調整部８、８は本実施の形態では分流器４から熱交換器１、１を含む合流器５までの圧損が小さい方の熱交換器のみに設けた場合を示したが、これは熱交換器１、１それぞれに設けてそれぞれで圧損調整するようにしてもよいものである。

上記のように構成された熱交換器ユニットの熱交換器１、１は、本実施の形態ではプレートフィン積層型熱交換器で構成してあり、図２〜図６に示すように、長方形の板状である複数のプレートフィン２１を積層して構成したプレートフィン積層体２２と、冷媒の入口出口となる前記した入口配管２及び出口配管３とを有している。なお、上記入口配管２と出口配管３は、熱交換器１、１を蒸発器として用いる場合と凝縮器として用いる場合とでは出入りが逆になるが、本実施の形態では蒸発器として使用する場合を例にして説明するので、入口配管２、２及び出口配管３、３と特定して説明する。

また、プレートフィン積層体２２の積層方向の両側（図２では左側及び右側）には、プレートフィン２１と平面視が略同一形状の平板からなるエンドプレート２３ａ、２３ｂが設けられている。エンドプレート２３ａ、２３ｂは、剛性を有する板材で形成されており、例えばアルミニウム、アルミニウム合金、ステンレスなどの金属材を研削により金属加工して形成されている。

なお、上記エンドプレート２３ａ、２３ｂ、複数のプレートフィン２１は積層された状態でロウ付け接合されて一体化している。

また、本実施の形態では、上記プレートフィン積層体２２の両側のエンドプレート２３ａ、２３ｂは、ボルト・ナット若しくはカシメピン軸等の連結手段２４によってその長手方向両端部で連結固定されている。すなわち、プレートフィン積層体両側のエンドプレート２３ａ、２３ｂはプレートフィン積層体２２を挟持した形で機械的に連結固定した形となっている。

また、上記プレートフィン２１は、後述するように、内部に第１流体である冷媒が流れる複数の並行した伝熱流路群を有している。この伝熱流路群は略Ｕ字状に形成されていて、これと繋がる前記入口配管２、出口配管３は、プレートフィン積層体２２の一方側（図２では右側）のエンドプレート２３ａの一端部側に纏めて配置されている。

詳述すると、図３に示すように、複数の並行した伝熱流路（以下、冷媒流路と称す）３１とこれに繋がるヘッダ流路Ａ２８（以下、上流ヘッダ流路２８と称す）とヘッダ流路Ｂ２９（以下、下流ヘッダ流路２９と称す）を有する。上流ヘッダ流路２８は、蒸発器として用いる場合には入口となり、凝縮器として用いる場合は出口となる。一方、下流ヘッダ流路２９はその逆となる。上記プレートフィン２１は、これらの一対の第１板状部材２６ａ、及び第２板状部材２６ｂ（図４参照）を向い合せにロウ付け接合して構成してあり、複数の冷媒流路３１は略Ｕ字状に形成されていてこれに繋がる上流ヘッダ流路２８と下流ヘッダ流路２９とが一端部側に纏まった形となっている。

そして、上記構成のプレートフィン２１は、図５、図６に示すように多数積層して熱交換器の主体をなすプレートフィン積層体２２を構成しており、プレートフィン２１同士の間にはプレートフィン２１の長辺両端部及び冷媒流路３１間に適宜設けた複数の突起２７（図３参照）によって第２流体である空気が流れる隙間を形成している。

なお、冷媒流路３１は第１板状部材２６ａ及び第２板状部材２６ｂに凹状溝によって形成してあり、容易に細径化できるようになっている。

また、冷媒流路３１には、上流ヘッダ流路２８に繋がるヘッダ流路Ａ側冷媒流路３１ａと下流ヘッダ流路２９に繋がるヘッダ流路Ｂ側冷媒流路３１ｂとが存在し、これら両者間の熱移動を防止すべくスリット溝３５が形成している。

さらにこの例では、上記ヘッダ流路Ｂ側冷媒流路３１ｂは本数を多くし図３に示すように下流ヘッダ流路２９の通路部３４と対向する部分は冷媒流路のない無孔部３６として凝縮条件で使用している時に下流ヘッダ流路２９からヘッダ流路Ｂ側冷媒流路３１ｂへと流れる冷媒が無孔部３６の壁部に衝突してヘッダ流路Ｂ側冷媒流路３１ｂへ均等に流れるように構成している。

以上のように構成した熱交換ユニットについて、次にその作用効果を説明する。

熱交換ユニットの熱交換器１、１が、蒸発器として使用されている時、それぞれの入口側となる入口配管２、２から流入した冷媒は上流ヘッダ流路２８を介してプレートフィン積層体２２のプレートフィン２１の内部の冷媒流路３１群を長手方向に並行に流れＵターンして折り返し下流ヘッダ流路２９から出口配管となる出口配管３を通して排出される。一方、第２流体である空気は、プレートフィン積層体２２を構成するプレートフィン２１の積層間に形成された隙間を通り抜ける。これにより第１流体である冷媒と第２流体である空気との熱交換が行われる。

このようにして冷媒と空気との熱交換を行う熱交換器１、１は、入口側の分流器４によって分流した冷媒が入口配管２、２から供給され、出口配管３、３から排出された後に、合流器５で合流する。

ここで、上記２台の熱交換器を並列に使用して各熱交に冷媒を分配する際には、冷媒の乾き度と各熱交換器への流量を均等にすることが望ましい。しかし、流入配管６同士及び、流出配管７同士の長さが異なる分流器４、合流器５と熱交換器１、１の配置の場合、圧力損失が異なるために各熱交換器へ流入する冷媒の乾き度や流量バランスが崩れる懸念がある。

例えば従来技術で記述したように、入口配管２、２側にだけ流量調整部８、８を設け圧力調整していると、冷媒流路３１部分での圧損が極めて小さいため入口配管２、２に流入する冷媒は出口配管３、３側の配管圧力の違いの影響を受け、流入する冷媒の乾き度が熱交換器ごとに異なるものとなり、均等に分流することができない。つまり冷媒分流の均等化度合が低く、各熱交換器へ均等分流がなされないものとなる。

しかしながら、本実施の形態のように出口配管３、３側にも流量調整部８、８を設けて入り口側とともに出口側でも圧力調整して熱交換器１、１の入り口側の圧損および出口側の圧損が同等になるようにすれば、熱交換器１、１の入口での冷媒状態、すなわち乾き度を同等とすることができ、均等に分流することができる。つまり冷媒分流の均等化率を大きく向上させて熱交換器１、１へ均等分流することができる。

したがって熱交換器１、１の熱交換効率の均等化率を高めて熱交換器ユニット全体としての熱交換性能を向上させることができる。

特に、本実施の形態で例示するプレートフィン積層型熱交換器は、上流ヘッダ流路２８と下流ヘッダ流路２９とをつなぐ冷媒流路３１（パス数）が多数あり、そのため冷媒流路群での圧損、すなわち熱交換器としての内部圧損はフィンチューブ式熱交換器の十数倍も低い。そのため、入口配管２、２側の圧力を調整していても、出口配管３、３側の配管圧力の違いの影響を受けて入口配管２、２から流入する冷媒は乾き度が熱交換器ごとに異なるものとなってしまい、均等に分流することができない。

しかしながら、出口配管３、３側にも流量調整部８、８を設けて入り口側とともに出口側でも圧力調整して熱交換器１、１の入り口側の圧損および出口側の圧損が同等になるようにすれば、熱交換器１、１に流入する冷媒の乾き度を同等とすることができ、均等に分流することができる。

したがってプレートフィン積層型熱交換器であってもその熱交換器への冷媒分流の均等化度合いを高めて熱交換器ユニット全体としての熱交換性能を向上させることができる。

これにより、熱交換器１、１をプレートフィン積層型熱交換器として、上流ヘッダ流路２８と下流ヘッダ流路２９との間の冷媒流路３１の細径化を進めパス数を多くして熱交換効率を向上させつつ、熱交換器１、１への冷媒の均等分流を実現して良好な熱交換性能を持つ熱交換器ユニットとすることができる。
（実施の形態２）
図７は本発明の実施の形態２における熱交換器ユニットの概略説明図、図８は図７のａ部分を示す説明図である。

図７、図８において、本実施の形態の熱交換器ユニットは、熱交換器１、１の入口配管２、２の上流側部分に分岐管９を設けて熱交換器１、１への冷媒を分岐する構成とし、かつ、前記分岐管９の入口側に分岐管９の入口管径より小径の絞り管１０を設けた構成としている。

その他の構成及び熱交換器自体の構成は実施の形態１と同様であり、同一部分には同じ番号を付して説明は省略する。

上記のように構成した本実施の形態では、分岐管９の入口管９ａより流入する冷媒はその上流側に位置する絞り管１０によって絞られ、流速が速まり環状流になるのでＹ分岐管での均等分流が促進される。よって、熱交換器１、１にほぼ同様の気液バランスの冷媒を分流させて供給することができる。したがって、熱交換器１、１の熱交換効率をほぼ均等なものとして熱交換器ユニット全体としての熱交換効率を良好なものとすることができる。

また、分岐管９をＹ分岐管としておけば、分岐管９が多少傾斜状態で設置されても重力の影響を受けにくいので、絞り管１０で分流した気液分離比率を崩すことなく熱交換器１、１に冷媒を供給することができ、各熱交換器の熱交換効率をより確実に向上させ、熱交換器ユニット全体としての熱交換効率を良好なものとすることができる。

なお、上記Ｙ分岐管と絞り管の組み合わせに変えてＹ分岐管の上流側にディストリビュータを設けてもよく、このディストリビュータを設けることによって並列接続した複数の各熱交換器に流れる冷媒をほぼ均等に分配することができ、熱交換器ユニット全体としての熱交換効率を良好なものとすることができる。
（実施の形態３）
図９は本実施の形態３における空気調和機の冷凍サイクル図、図１０は同空気調和機の室内機を示す概略縦断面図、図１１は同室内機を示す概略横断面図である。

本実施の形態３は、先に示した実施の形態１、２におけるいずれかの熱交換ユニットを用いて構成した空気調和機である。

図９〜図１１において、この空気調和装置は、室外機５１と、室外機５１に接続された室内機５２から構成されている。室外機５１には、冷媒を圧縮する圧縮機５３、冷房暖房運転時の冷媒回路を切り替える四方弁５４、冷媒と外気の熱を交換する室外熱交換器５５、冷媒を減圧する減圧器５６、室外送風機５９が配設されている。また、室内機５２には、冷媒と室内空気の熱を交換する室内熱交換器５７と、室内送風機５８とが配設されている。そして、前記圧縮機５３、四方弁５４、室内熱交換器５７、減圧器５６、室外熱交換器５５を冷媒回路で連結してヒートポンプ式冷凍サイクルを形成している。

本実施形態による冷媒回路には、テトラフルオロプロペンまたはトリフルオロプロペン、ジフルオロメタンまたはペンタフルオロエタンまたはテトラフルオロエタンを、単体、もしくはそれぞれ２成分混合または３成分混合した冷媒を使用している。

上記空気調和機は、冷房運転時には、四方弁５４を圧縮機５３の吐出側と室外熱交換器５５とが連通するように切り換える。これにより、圧縮機５３によって圧縮された冷媒は高温高圧の冷媒となって四方弁５４を通って室外熱交換器５５に送られる。そして、外気と熱交換して放熱し、凝縮して高圧の液冷媒となり、減圧器５６に送られる。減圧器５６では減圧されて低温低圧の二相冷媒となり、室内機５２に送られる。室内機５２では、冷媒は室内熱交換器５７に入り室内空気と熱交換して吸熱し、蒸発気化して低温のガス冷媒となる。この時室内空気は冷却されて室内を冷房する。さらに冷媒は室外機５１に戻り、四方弁５４を経由して圧縮機５３に戻される。

暖房運転時には、四方弁５４を圧縮機５３の吐出側と室内機５２とが連通するように切り換える。これにより、圧縮機５３によって圧縮された冷媒は高温高圧の冷媒となって四方弁５４を通り、室内機５２に送られる。高温高圧の冷媒は室内熱交換器５７に入り、室内空気と熱交換して放熱し、冷却されて凝縮し高圧の液冷媒となる。この時、室内空気は加熱されて室内を暖房する。その後、冷媒は減圧器５６に送られ、減圧器５６において減圧されて低温低圧の二相冷媒となり、室外熱交換器５５に送られて外気と熱交換して蒸発気化し、四方弁５４を経由して圧縮機５３へ戻される。

上記のように構成された空気調和機は、その室内熱交換器５７に前記実施の形態１、２、３におけるいずれかの熱交換ユニット６０が設けてある。この熱交換ユニット６０は図１１から明らかなように吹出口６１に繋がる熱交換用送風通路６２の横幅一杯に配置されており、熱交換器１、１は前記一つの吹出口６１に面する如く左右に並んで設置している
。

上記構成によれば、熱交換器１、１の熱交換効率がばらつくことなく均等化しているので、吹出口６１から吹き出す冷風もしくは温風の温度をほぼ均一なものとすることができ、熱交換器１、１にフィン積層型熱交換器を用いていても吹出空気に温度ムラのない高品質な空気調和機とすることができる。

また、熱交換器１、１をフィン積層型熱交換器としたことにより冷媒流路３１の細径化と冷媒流路３１のパス数の多数化によって熱交換効率を高いものとすることができ、省エネ性の高い高性能な空気調和機とすることができる。
（実施の形態４）
図１２は前記実施の形態３で説明した空気調和機の熱交換器ユニットを構成する熱交換器の配置構成を示す説明図である。

本実施の形態４は、前記実施の形態３で説明した空気調和機において、図１、図７に示す前記熱交換器ユニットの複数の熱交換器１、１を傾斜状態で設置した際、一方の熱交換器１の上流ヘッダ流路２８および下流ヘッダ流路２９に接続する入口配管２及び出口配管３を、図１２に示すように、熱交換器の上流ヘッダ流路２８および下流ヘッダ流路２９が設けられているヘッダ領域Ｈを空気の流れに略並行な方向に投影した投影面範囲Ｗ内に配した構成としている。

すなわち、並設した熱交換器１、１の左右いずれか一方側に入口配管２、２及び出口配管３、３と繋がる合流部分（分流器４或いは分岐管９と合流器５）を設けた場合、前記合流部分と反対側に離れて位置する熱交換器１の入口配管２及び出口配管３は、前記熱交換器１、１と重ねて配することになる。そこで、この入口配管２及び出口配管３を上流ヘッダ流路２８及び／または下流ヘッダ流路２９が設けられているヘッダ領域Ｈの投影面範囲Ｗ内に配している。

これにより、熱交換用送風通路６２を横切るように並設した熱交換器１、１のうち合流部分と反対側に離れて位置する熱交換器１の入口配管２及び出口配管３は熱交換用送風通路６２を横切ることになる。しかし、この入口配管２及び出口配管３は熱交換器１、１の上流ヘッダ流路２８及び下流ヘッダ流路２９が設けられていて熱交換に供されないヘッダ領域Ｈの後流範囲に位置することになるので、入口配管２及び出口配管３が熱交換用送風通路６２を横切ることによる通風妨害によって生じる熱交換効率の低下を最小限に抑制することができる。

よって、熱交換器１、１が持つ高い熱交換効率を生かして省エネ性の高い高性能な空気調和機とすることができる。さらには、ヘッダ領域の投影面範囲Ｗ内に配管しているので、入口配管２及び出口配管３はその径をヘッダ領域Ｈの投影面範囲Ｗまで大きくして、凝縮器として使用する場合の冷媒の液溜まりとすることができる。

なお、上記入口配管２及び出口配管３の配置位置は本実施の形態では上流ヘッダ流路２８および下流ヘッダ流路２９両方が設けられているヘッダ領域Ｈの投影面範囲Ｗ内としたが、上流ヘッダ流路２８と下流ヘッダ流路２９をプレートフィン２１の両端に分けて設けている場合はいずれか一方が設けられているヘッダ領域Ｈの投影面範囲Ｗ内であればよいものである。

以上、本発明に係る熱交換器ユニットとそれを用いた空気調和機について、上記実施の形態を用いて説明したが、本発明は、これに限定されるものではない。つまり、今回開示した実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきであり、本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

本発明は、並列接続された複数の熱交換器それぞれの熱交換効率の均等化率を高めて良好な熱交換性能を発揮する熱交換器ユニット及びそれを用いた省エネ性の高い高性能な空気調和機とすることができる。よって、家庭用及び業務用の熱交換器やエアコン等の空気調和機に適用でき、その産業的価値は大なるものがある。

１ 熱交換器
２ 入口配管
３ 出口配管
４ 分流器
５ 合流器
６ 流入配管
７ 流出配管
８ 流量調整部
９ 分岐管
１０ 絞り管
２１ プレートフィン
２２ プレートフィン積層体
２３ａ、２３ｂ エンドプレート
２４ 連結手段
２６ａ 第１板状部材
２６ｂ 第２板状部材
２７ 突起
２８ ヘッダ流路Ａ（上流ヘッダ流路）
２９ ヘッダ流路Ｂ（下流ヘッダ流路）
３１ 冷媒流路
３１ａ ヘッダ流路Ａ側冷媒流路
３１ｂ ヘッダ流路Ｂ側冷媒流路
３４ 通路部
３５ スリット溝
３６ 無孔部

Claims (7)

1. 上流ヘッダ流路及び下流ヘッダ流路の間を複数の伝熱流路で連通させて構成した熱交換器を並列に複数接続した状態で備え、前記複数の熱交換器は上流ヘッダ流路に繋がる入口配管と下流ヘッダ流路に繋がる出口配管とをそれぞれ備え、少なくとも一つの前記入口配管と少なくとも一つの前記出口配管の両方に流量調整部を設けた熱交換器ユニット。
2. 前記熱交換器は、プレートフィン積層型熱交換器とし、前記プレートフィン積層型熱交換器のプレートフィンは上流ヘッダ流路及び下流ヘッダ流路を有するヘッダ領域と前記上流ヘッダ流路及び前記下流ヘッダ流路を繋ぐ複数の伝熱流路を有する流路領域とを備え、前記伝熱流路を凹状溝によって形成した請求項１に記載の熱交換器ユニット。
3. 前記複数の熱交換器の各々の前記入口配管上流側の合流部分にディストリビュータを設けた請求項１または２に記載の熱交換器ユニット。
4. 前記複数の熱交換器の各々の前記入口配管上流側部分に分岐管を設けて前記複数の熱交換器への冷媒を分岐する構成とし、かつ、前記分岐管の入口側に前記分岐管の入口管径より小径の絞り管を設けた請求項１または２に記載の熱交換器ユニット。
5. 熱交換器を請求項１〜４のいずれか１項に記載の熱交換器とした空気調和機。
6. 前記熱交換器ユニットの複数の熱交換器は、室内機の熱交換用送風通路にこれを横切るよう並設して前記熱交換用送風通路に繋がる一つの吹出口に面するように配置した請求項５記載の空気調和機。
7. 前記熱交換器ユニットの複数の熱交換器は、並設した熱交換器の左右いずれか一方側に前記入口配管と前記出口配管とが繋がる合流部分を設け、前記合流部分と反対側に離れて位置する熱交換器の前記入口配管及び前記出口配管は、前記熱交換器の上流ヘッダ流路及び／または下流ヘッダ流路が設けられているヘッダ領域の投影面範囲内に配した請求項５または６記載の空気調和機。

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