JP6352401B2

JP6352401B2 - 空気調和装置

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Publication number: JP6352401B2
Application number: JP2016514580A
Authority: JP
Inventors: 岡崎　多佳志; 多佳志岡崎
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2014-04-22
Filing date: 2014-04-22
Publication date: 2018-07-04
Anticipated expiration: 2034-04-22
Also published as: AU2014391505A1; WO2015162689A1; EP3141825A1; CN106233077A; KR20160146885A; EP3141825A4; AU2014391505B2; US20170122630A1; US10393408B2; JPWO2015162689A1; CN106233077B

Description

本発明は、空気調和装置に関するものである。

熱交換器の一形態として、パラレルフロー型熱交換器がある。この熱交換器は、一対のヘッダーパイプと、それらヘッダーパイプの間に設けられた複数の扁平管とを備えており、一方のヘッダーに流入した流体が、複数の扁平管を通って流れた後、他方のヘッダーパイプへと流出するように構成されている。

かかるパラレルフロー型熱交換器において、一対のヘッダーパイプを鉛直上下方向に向けて配置した場合、重力の影響から、気液二相冷媒中の液冷媒は、下方に位置する扁平管に流れ易くなり、複数の扁平管が均等な冷媒流量となるよう調整するのが困難であった。特に、ビル用マルチエアコンなどのトップフロー形態では送風機に近い上部ほど風量が大きくなるという特性があり、風量の大きい箇所の冷媒流量を大きくすることができず、熱交換器が有効に活用されないという課題がある。

そこで、パラレルフロー型熱交換器の構成においては、一対のヘッダーパイプを水平に配置し、複数の扁平管の相互間で重力の影響を受けにくくする態様もある。

その一方で、空気調和機の既存の室外機においては、熱交換面を室外機の筐体の複数面に配置する構成がある。ここで、上述した一対のヘッダーパイプを水平に配置したパラレルフロー型熱交換器を、室外機の筐体の複数面で機能させようとした場合、各ヘッダーパイプを複数面に沿うように湾曲させなければならい。しかしながら、ヘッダーパイプを例えばＬ字状やコ字状に湾曲させることは過大な荷重が必要となり装置が大型化するとともにコストが増加するという問題がある。

かかる問題に関連しては、例えば、特許文献１に開示されたものがある。特許文献１に開示された熱交換器では、熱交換器を水平方向に複数のブロックに分割配置していた。

特開２００２−７１２０８号公報

しかし、上述した特許文献１に開示された熱交換器では、分岐部にて冷媒が均等に分配される想定であるが、水平方向に熱負荷の分布がある場合、すなわち温度分布や風速分布がある場合、ブロック間で冷媒の不均一分配が生じ、所望の熱交換性能が得られないという課題があった。また、１ブロック内での熱負荷分布の影響や気液二相流の流動状態の影響により、ブロック内で冷媒を複数の扁平管へ好適に分岐できず、所望の熱交換性能が得られないという課題があった。更に、除霜時の冷媒流れ方向については考慮されておらず、熱交換器の下部で着霜した氷が除霜運転で溶け切れず、溶け切れない氷が成長するという課題があった。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであり、高さ方向に風速差が生じるトップフロー型室外機において、複数の熱交換面を有しておりながら、冷媒を均等に分配することができる、空気調和装置を提供することを目的とする。

上述した目的を達成するため、本発明の空気調和装置は、冷媒を吐出する圧縮機、室外熱交換器、減圧弁および室内熱交換器を含む冷凍回路と、トップフロー型室外機とを備え、前記室外熱交換器は、トップフロー型室外機に設けられており、前記室外熱交換器は、第一の液側ヘッダーパイプ、第一のガス側ヘッダーパイプ、第一の熱交換パイプを有する第一の熱交換面と、第二の液側ヘッダーパイプ、第二のガス側ヘッダーパイプ、第二の熱交換パイプを有する第二の熱交換面と、前記冷媒を前記第一の液側ヘッダーパイプおよび前記第二の液側ヘッダーパイプに分配する分流部を有し、前記第一の熱交換面と前記第二の熱交換面は並列に接続されており、前記第一の液側ヘッダーパイプと前記分流部との間および前記第二の液側ヘッダーパイプと前記分流部との間のそれぞれには前記冷媒の流量を調整する流量調整部が接続されており、前記第一の熱交換面は、複数の熱交換パイプと、前記複数の熱交換パイプを並列接続させる列間接続部とを有し、前記複数の熱交換パイプは、複数の前記第一の熱交換パイプと、複数の前記第一の熱交換パイプの風下側に離間して配置された複数の第三の熱交換パイプとを含み、前記列間接続部は、隔壁で互いに隔離され、接続対象の第一の熱交換パイプと第三の熱交換パイプとを連通する複数の連通部を有し、前記第一の液側ヘッダーパイプに流入した前記冷媒は、前記複数の第一の熱交換パイプ、前記列間接続部の前記複数の連通部、前記複数の第三の熱交換パイプ、前記第一のガス側ヘッダーパイプの順に流れ、前記複数の第一の熱交換パイプを流れる冷媒と、前記複数の第三の熱交換パイプを流れる冷媒とは、対向流の関係である。

本発明によれば、高さ方向に風速差が生じるトップフロー型室外機において、複数の熱交換面を有しておりながら、冷媒を均等に分配することができる。

本発明の実施の形態１に関する、冷凍回路の構成を示す図である。本実施の形態１に関し、分流器と熱交換器との接続構成を示す図である。多孔管を説明するための液側ヘッダーパイプの斜視図を示す図である。本実施の形態１に係るビル用マルチエアコン室外機の外観を示す図である。本実施の形態１に係るビル用マルチエアコン室外機の分流器と熱交換器との接続構成を示す図である。本発明の実施の形態２に係るビル用マルチエアコン室外機の分流器と熱交換器との接続構成を示す図である。本実施の形態２に関し、２列熱交換器の場合の１列目と２列目の構成を示す図である。本実施の形態２に関し、２列熱交換器の場合の上部ヘッダーの内部構造を示す図である。

以下、本発明の実施の形態について添付図面に基づいて説明する。なお、図中、同一符号は同一又は対応部分を示すものとする。

実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１に関する、冷凍回路の構成を示す図である。本実施の形態１の空気調和装置の冷凍回路は、対象空間に対して据付けられ冷暖房を行う空気調和機として機能するものである。よって、冷房時、冷媒は図１において点線矢印で示されるように流れ、暖房時、冷媒は実線矢印で示されるように流れる。

冷凍回路は、室外ユニット１００と、室内ユニット２００とを備えている。室外ユニット１００には、圧縮機１、四方弁２、室外熱交換器３、気液分離器５、内部熱交換器６、第１減圧弁２０、第２減圧弁２１、開閉弁２３、逆止弁ユニット３００が設けられている。

第２減圧弁２１は、気液分離器５のガス側から圧縮機１の吸入部を接続する配管中に設けられている。開閉弁２３は、圧縮機１の出口と室外熱交換器３の液側とを接続する配管中に設けられている。

逆止弁ユニット３００は、逆止弁２４ａ〜２４ｄから構成されている。逆止弁ユニット３００は、冷媒を整流する機能があれば、複数の逆止弁から構成されるものに限らず、四方弁や複数の電磁弁などの他の手段で構成されていてもよい。

室内ユニット２００は、室内熱交換器４と第３減圧弁２２から構成される。

次に、冷凍回路の動作を説明する。冷房運転の場合、四方弁２の内部は、実線のように接続され、冷媒は、冷凍回路中を点線矢印のように流れる。また、第１減圧弁２０、第２減圧弁２１、第３減圧弁２２はそれぞれ、適切な開度に設定され、開閉弁２３は、全閉している。

また、第３減圧弁２２の開度は、第１減圧弁２０の開度に比べて大きく、主たる減圧は第１減圧手段２０で実現される。このとき、圧縮機１から吐出された高温高圧の冷媒ガスは、室外熱交換器３（凝縮器）で凝縮し、逆止弁２４ａを通過して内部熱交換器６で冷却され、第１減圧弁２０において、ある程度減圧された後、気液分離器５に入る。

気液分離器５で分離されたガス冷媒は、第２減圧弁２１を介して圧縮機１の吸入部に戻り、気液分離器５の液冷媒は、逆止弁２４ｄを通り、さらに第３減圧弁２２を通って室内熱交換器４に入る。

室内熱交換器（蒸発器）４で蒸発した冷媒は、図示しない室内の空気を冷却した後、自らは蒸発気化し、四方弁２を通過して圧縮機１の吸入部へ戻る。

本実施の形態１では、内部熱交換器６を設けているため、気液分離器５の効率が低く第２減圧弁２１を通過する冷媒が二相冷媒となっても内部熱交換器６で蒸発させて圧縮機１の吸入部に戻すことができ、圧縮機１への液戻りによる性能や信頼性の低下を抑制できる。また、気液分離器５を用いて冷媒ガスをバイパスするため、室内熱交換器４の圧力損失が低下して圧縮機１の吸入圧力が上昇し、性能が向上する。

一方、暖房運転の場合、四方弁２の内部が点線のように接続され、冷媒は、冷凍回路中を実線矢印のように流れる。また、第１減圧弁２０、第２減圧弁２１、第３減圧弁２２はそれぞれ、適切な開度に設定され、開閉弁２３は、全閉している。

また、第３減圧弁２２の開度は、第１減圧弁２０の開度に比べて大きく、主たる減圧は第１減圧弁２０で実現される。すなわち、圧縮機１から吐出された高温高圧の冷媒ガスは、室内熱交換器（凝縮器）４で凝縮し、逆止弁２４ｂを通過して、内部熱交換器６で冷却され、第１減圧弁２０において、ある程度減圧された後、気液分離器５に入る。

気液分離器５で分離されたガス冷媒は、第２減圧弁２１を介して圧縮機１の吸入部に戻り、液冷媒は、逆止弁２４ｃを通って室外熱交換器（蒸発器）３に入る。室外熱交換器３で蒸発した冷媒は、四方弁２を通過して圧縮機１の吸入部へ戻る。

また、高湿外気の条件で暖房運転を継続実施した際に室外熱交換器３が着霜した場合の除霜運転について示す。冷凍回路には、圧縮機１の吐出側と室外熱交換器３の下部とを接続する（つまり圧縮機１の吐出側と室外熱交換器３の後述する液側集合管１５とを接続する）バイパス管２５が設けられている。除霜運転では、このバイパス管２５に設けられていた開閉弁２３が開弁し、高温の吐出ガスが室外熱交換器３の液管側に直接供給される。なお、開閉弁２３は、冷房時および暖房時には閉弁している。つまり、圧縮機１から吐出された冷媒は、開閉弁２３を通過し、液管側から室外熱交換器３に供給される。室外熱交換器３で凝縮した冷媒は、図示しないフィン上に着霜した氷を溶かし、四方弁２を通過して圧縮機１に吸入される。本実施の形態では、着霜量の多い室外熱交換器３の下部から吐出ガスを供給するようにしたので、効率良く霜を溶かすことができる。また、室外熱交換器３の下部の氷が溶け切れずに成長するといった現象を回避することができる。

図２は、図１の冷凍回路の室外熱交換器３の詳細構成を示す図である。室外熱交換器３は、パラレルフロー型の構成であり、室外熱交換器３が冷房時に凝縮器として動作する場合には、冷媒は、点線矢印で示されるように、室外熱交換器３の上から下へと流れるパラレルフローとなり、室外熱交換器３が暖房時に蒸発器として動作する場合には、冷媒は、実線矢印で示されるように、室外熱交換器３の下から上へと流れるパラレルフローとなる。また、室外熱交換器３は、複数の熱交換面３ａ、３ｂ、３ｃを有し、図２では熱交換面が３つである場合の例を示している。なお、熱交換面とは、扁平管の表面そのものを意味するものではなく、また、厚みの無い２次元の面を意味するものでもない。熱交換面とは、複数の扁平管が並ぶ方向に延び且つ熱交換対象空気の流入側と流出側とを表裏とする面状の仮想単位である。

熱交換面３ａ、３ｂ、３ｃのそれぞれには、ガス側ヘッダーパイプ３１と、液側ヘッダーパイプ３２と、それら上下一対のヘッダーパイプ３１，３２の間に設けられた複数の熱交換パイプ３３とが設けられている。熱交換パイプ３３は、具体的には扁平管が用いられている。熱交換パイプ３３の間には、フィン３４（具体的にはコルゲートフィン）が設けられている。

ガス側ヘッダーパイプ３１のそれぞれには、対応するガス側連絡管１１の一端が接続されている。複数のガス側連絡管１１の他端側は、ガス側集合管１２につながっている。液側ヘッダーパイプ３２のそれぞれには、対応する液側連絡管１３の一端が接続されている。複数の液側連絡管１３のうち、少なくとも一つの液側連絡管１３には、流量調整部１４が設けられている。複数の液側連絡管１３の他端側は、後述する分流部４０を介して、液側集合管１５とつながっている。

このように、複数の熱交換面は、ガス側集合管１２と液側集合管１５との間を並列接続関係で配置されている。なお、図示は省略するが、隣り合う一対の熱交換面３の間は、熱交換される流体がバイパスしないように、金属プレート等の塞ぎ部材で覆われているものとする。

分流部４０は、同一の乾き度の冷媒を複数の液側ヘッダーパイプ３２に供給するものである。なお、一例であるが、本実施の形態は、暖房時、冷媒が室外熱交換器３内を下から上へと流れる際に、気液二相冷媒を、３つの熱交換面に均等な乾き度で供給し、流量調整部１４で各熱交換面への流量を調整する構成を説明する。

かかる乾き度の均等化を実現する分流部４０の一例としてディストリビュータが挙げられる。ディストリビュータは、流入した気液二相冷媒をオリフィス（狭小流路）で噴霧流とし、複数流路に分配する分流器である。分流部４０は、その一端側が液側集合管１５に接続されており、他端側の複数の接続口はそれぞれ対応する液側連絡管１３の一端に接続されている。

流量調整部１４は、流量調整機能を有しており、図示の一例では、毛細管が用いられている。流量調整部１４は、分流部４０と対応する液側ヘッダーパイプ３２との間に、すなわち、液側連絡管１３中に設けられるが、必ずしも全ての液側連絡管１３に配置しておく必要は無い。図２の図示例では、２つの流量調整部１４が設けられている構成を示しており、３つの液側連絡管１３のうちの、２つの液側連絡管１３のそれぞれに、流量調整部１４が設けられている。

また、液側連絡管１３の他端はそれぞれ対応する液側ヘッダーパイプ３２に接続されている。このように接続された分流部４０と少なくとも一つの流量調整部１４とによって、各熱交換面の熱負荷に応じて、各熱交換面への流量を調整し、複数の液側連絡管３２に均等な乾き度で冷媒を供給する。

熱交換面のそれぞれにおいて、液側ヘッダーパイプ３２および液側連絡管１３の接続口と、ガス側ヘッダーパイプ３１およびガス側連絡管１１の接続口とは、ヘッダーパイプの長手方向において相互に逆方向に位置している。換言すると、液側ヘッダーパイプ３２の液側連絡管１３との接続口は、液側ヘッダーパイプ３２の一端側に設けられており、ガス側ヘッダーパイプ３１のガス側連絡管１１との接続口とは、ガス側ヘッダーパイプ３２の他端側に設けられている。すなわち、熱交換面に対する冷媒の出入口を、上下で、左右逆側（ヘッダーパイプの長手方向でいう逆側）に配置し、一つの熱交換面においてみた場合、何れの熱交換パイプ３３を経由しても概ね冷媒の流路長が等しくなるように企図されている。

図３は、多孔管を説明するための液側ヘッダーパイプ３２の斜視図である。液側ヘッダーパイプ３２の上部には、対応する複数の熱交換パイプ３３の下端が接続されている。液側ヘッダーパイプ３２のそれぞれの内部には、図３に示されるように、多孔管４１が設けられている。

多孔管４１は、ブロック状またはパイプ状の部材であり、液側ヘッダーパイプ３２内の空間の概ね中央あたりに、液側ヘッダーパイプ３２の内面から浮いた状態で設けられている。すなわち、多孔管４１の内側に、第１の空間が形成されていると共に、多孔管４１の外側と液側ヘッダーパイプ３２の内側との間にも、第２の空間が形成されている。

多孔管４１には、多数の分配孔４２が設けられている。一例であるが、分配孔４２は、多孔管４１の概ね下側に形成されている。これにより、多孔管４１内の冷媒ガスが分配孔４２から噴出される際、冷媒ガスは、既に多孔管４１の下部に蓄積されている液冷媒中に吹き込まれることとなり、これにより、気液混合が促進される。

液側ヘッダーパイプ３２の内部に多孔管４１が収容されていることで、二重管構造の液側ヘッダーパイプ３２が得られている。よって、例えば、暖房時であれば、液側連絡管１３を流れる冷媒は、一度多孔管４１内に流入した後、多数の分配孔４２から奥行方向（図３紙面の左右方向）に均等に、多孔管４１の外に流出し、さらに液側ヘッダーパイプ３２内に均等に分散し、液側ヘッダーパイプ３２の上面穴から複数の熱交換パイプ３３に均等に供給される。

また、上述した多孔管の効果について説明する。液側ヘッダーパイプ内に多孔管を挿入しおき、その分配孔を多孔管の下向きに配置したことで、液側ヘッダーパイプの内面と多孔管の外面とで囲まれた環状領域にある冷媒の液膜が、多孔管の底から噴出される気泡により攪拌される作用が、入口乾き度や流量にかかわらず所望に得られ、それにより冷媒の均等分配が実現される。

また、本実施の形態では、気液分離器を用いて冷媒ガスをバイパスするため、蒸発器の圧力損失が低下して圧縮機の吸入圧力が上昇し、冷凍サイクルの性能が向上する。加えて、室内熱交換器を設けたため、気液分離器の効率が低く第２減圧弁を通過する冷媒が二相冷媒となっても室内熱交換器で蒸発させて圧縮機の吸入部に戻すことができ、圧縮機への液戻りによる性能や信頼性の低下を抑制できる。

続いて、本実施の形態１の空気調和装置に設けられているトップフロー型室外機について説明する。図４は、本実施の形態１に係るビル用マルチエアコン室外機の外観を示す図である。図５は、本実施の形態１に係るビル用マルチエアコン室外機の分流器と熱交換器との接続構成を示す図である。トップフロー型室外機５１は、ビル用マルチエアコン（VRF：Variable Refrigerant Flow）のトップフロー（上方吹き出し）型の室外機である。

図４において白抜き矢印は、風の流れを示している。トップフロー型室外機５１の筐体の筐体の３つの側面それぞれから、吸い込み空気５２が筐体内に吸込まれ、後述する各熱交換面で熱交換した後、吹き出し空気５３が筐体の上面に設けられたファンガード５４に形成された吹出口から吐出される。

そして、図５に示すように、トップフロー型室外機５１の筐体の３面それぞれに熱交換面３ａ、３ｂ、３ｃが割り当てられており、平面視、それらの中央にプロペラファン５５が配置されている。

次に、このように構成された本実施の形態１のトップフロー型室外機５１の作用について説明する。暖房運転時、トップフロー型室外機５１の室外機熱交換器３は、蒸発器として動作し、分岐部４０で３分岐された冷媒は、流量調整部１４で各流路の流量が調整され、対応する熱交換面の液側ヘッダーパイプ３２に流入する。このように、各熱交換面へ流す冷媒流量を調整する理由は、各熱交換面で異なる熱負荷の分布、すなわち温度分布や風速分布の差を冷媒の流量で調整して各熱交換面からの冷媒出口の状態を均一化するためである。

次に、液側ヘッダーパイプ３２の一端から流入した冷媒は、多孔管４１の分配孔４２から噴出し、各熱交換パイプ３３に均等に分配される。多孔管４１では乾き度が大きい場合、微小な液滴が小穴から噴出し、乾き度が小さい場合、環状部に溜った液部へ気泡が噴出するため、乾き度や流量に依存せず、均等分配が実現される。冷媒は、各熱交換パイプ３３を通過する際に図示しない空気と熱交換した後、ガス側ヘッダーパイプ３１へ流入し、液側ヘッダーパイプ３２の逆側となる他端から流出し、ガス側連絡管１１を通り、ガス側集合管１２において、隣接する他の熱交換面と合流する。

冷房運転時には、室外熱交換器３は凝縮器として動作し、冷媒の流れが逆になる。

図４において示されているように、ビル用マルチエアコン室外機においては、筐体下部からの高さ位置と風速との間に関連があった。ここで、トップフロー型室外機にプレートフィンタイプの熱交換器を用いていた場合、風速の早い部分では、設置する伝熱管本数を減少させ、伝熱面積を減少させ、高さにわたって均一な熱交換性能が得られるように複雑な構造を採用することがあった。これに対して、本実施の形態１では、風速差が生じる方向（高さ方向）と冷媒の流れ方向とが一致するため、複雑な分岐数や分岐パターンの設計作業が不要となる。

以上説明した本実施の形態１によれば、次のような利点が得られている。トップフロー型室外機の３つの吸込側面に対応して、３つの熱交換面を有し、それらが並列接続されるとともに、液側ヘッダーパイプが分流部と流量調整部とを介して液側集合管に接続されているため、水平方向に熱負荷の分布、すなわち温度分布や風速分布がある場合でも３つの熱交換面のそれぞれの冷媒流量を流量調整部で調整できるため、均等分配が実現され、所望の熱交換性能を得ることができる。また、共通のヘッダーパイプを流れる複数の扁平管にわたって冷媒分配が不均一になる問題があるが、本実施の形態１では、熱交換面の数を増加させることで、一つの熱交換面で生じる不均一の大きさを小さくし、そのうえで、熱交換面の相互間で冷媒の流量調整することで、所望の熱交換性能を得ることができる。

本実施の形態では、ディストリビュータと流量調整部とを介して冷媒の乾き度及び冷媒流量を各熱交換面の条件に応じて所望に調整した後に、その熱交換面に分配供給するので、すべての熱交換面で極めて良好な熱交換性能を得ることができる。また、熱交換器の流れ方向において、複数の熱交換パイプにて熱交換を行った冷媒が集合され、列間接続部で再度、複数の熱交換パイプに分流される流路を有しないため、複数の熱交換パイプに均等に冷媒を供給できなくなるといった問題も生じない。

また、各熱交換面では、液側ヘッダーパイプの出入口とガス側ヘッダーパイプの出入口とが反対側に配置されているので、冷媒は、何れの熱交換パイプを通っても圧力損失がほぼ等しくなり、すなわち、気液二相流の均一分配が実現できる。また、多孔管を液側ヘッダーパイプ内に設けることにより、分配孔から微小液滴や気泡が二重構造の環状部に噴射されることなり、それによっても、気液二相冷媒の均一分配が促進される。さらに、本実施の形態では、熱交換パイプへの分配数を多くし分配回数は低く（上記例では分配数は一回限り）抑えたので、多数の熱交換パイプを用いておりながらも、その熱交換パイプの本数の割には、冷媒圧力損失を低く抑えることが可能となっている。よって、特に、冷媒圧損の大きい冷媒、例えばＨＦＯ１２３４ｙｆ，ＨＦＯ１２３４ｚｅやその混合冷媒又はＲ１３４ａに対して有効に活用することができる。

また、圧縮機の吐出側と室外熱交換器の液側集合管とを接続するバイパス管が設けられているので、着霜量の多い室外熱交換器の下部から、一斉に、複数の熱交換面に吐出ガスを供給することができ、効率良く霜を溶かすことができる。また、室外熱交換器の下部の氷が溶け切れずに成長するといった現象を回避することができる。

このように本実施の形態１によれば、高さ方向に風速差が生じるトップフロー型室外機において、複数の熱交換面を有しておりながら、複雑な分岐数や分岐パターンの設計作業を伴うことなく、冷媒を均等に分配することができ、且つ、複数の熱交換面に対して、効率良く除霜を行うことができる。

実施の形態２．
次に、図６〜図８に基づき、本発明の実施の形態２について説明する。図６は、本実施の形態２に係るビル用マルチエアコン室外機の分流器と熱交換器との接続構成を示す図であり、図７は、本実施の形態２に関し、２列熱交換器の場合の１列目（前列）と２列目（後列）の構成を示す図であり、図８は、本実施の形態２に関し、２列熱交換器の場合の上部ヘッダーの内部構造を示す図である。なお、本実施の形態２は、以下に説明する部分および限定を除いては、上述した実施の形態１と同様であるものとする。

本実施の形態２のトップフロー型室外機では、筐体の吸込用側面の３面それぞれに熱交換面３ａ、３ｂ、３ｃが割り当てられている。複数の熱交換パイプ３３は、熱交換面３ａ、３ｂ、３ｃのそれぞれにおいて、横方向（その熱交換面における吸込み方向と直交する水平な方向）に、２つのグループに分かれており、さらに、それらのグループのそれぞれにおいて、前後方向（その熱交換面における吸込み方向）に、２列に分かれている。図６の符号で示すと、熱交換面３ａは、２つのグループ３ｈ、３ｉに分かれており、さらに、それらのグループ３ｈ、３ｉのそれぞれが、前後方向に、２列に分かれている。同様に、熱交換面３ｂは、２つのグループ３ｆ、３ｇに分かれており、さらに、それらのグループ３ｆ、３ｇのそれぞれが、前後方向に、２列に分かれており、熱交換面３ｃは、２つのグループ３ｅ、３ｄに分かれており、さらに、それらのグループ３ｅ、３ｄのそれぞれが、前後方向に、２列に分かれている。トップフロー型室外機全体でみると、複数の熱交換パイプ３３は、上記の列の単位では、１２列に分かれている。

一つのグループでみた複数の熱交換パイプ３３の構成を説明する。図７における白抜き矢印が、吸い込まれる気流を示しており、すなわち、吸込み方向を示す。室外熱交換器３が蒸発器として機能する場合、各グループにおいては、液側ヘッダーパイプ３２で流入した気液二相冷媒は、熱交換パイプ３３（１列目）で空気と熱交換しながら熱交換パイプ３３内を上昇し、上部に設けられた列間接続部３５内において風下側となる２列目に移動し、熱交換パイプ３３（２列目）で再度、空気と熱交換しながら下降し、その後、下部に設置されたガス側ヘッダーパイプ３１に入る。すなわち、図７における矢印Ｒが冷媒の移動を示しており、１列目の熱交換パイプ３３を上昇する冷媒と、２列目の熱交換パイプ３３を下降する冷媒とが、対向流を構成する。１列目（前列）の複数の熱交換パイプ３３の上端と、２列目（後列）の複数の熱交換パイプの上端とは、列間接続部３５により接続されており、列間接続部３５内では、冷媒が列方向には連通するが、横方向（各グループにおける熱交換パイプ３３の並び方向つまりそのグループにおける吸込み方向と直交する水平な方向）には隔壁３６で仕切られ、横方向に隣り合う熱交換パイプの冷媒は混合しない。

ガス側ヘッダーパイプ３１に流入した冷媒は、液側合流パイプ３７に流れ、液側合流パイプ３７において、横方向に隣り合う別のグループのガス側ヘッダーパイプ３１から液側合流パイプ３７に流入した冷媒と合流する。

各熱交換面への冷媒の供給は、分流部４０、Ｔ分岐部４３、流量調整部１４を介して行われ、各熱交換面で熱交換した冷媒は、液側合流パイプ３７において、隣り合うグループの冷媒同士が合流し、ガス側連絡管１１、上部合流管１２を経て、室外熱交換器３から流出する。

次に、このように構成された本実施の形態２に係る熱交換器の作用について説明する。暖房運転時、室外機熱交換器３は、蒸発器として動作し、分岐部４０で３分岐された冷媒は、Ｔ分岐部４３で更に２分岐され、６分岐される。その後、流量調整部１４で各流路の流量が調整され、対応する熱交換面の液側ヘッダーパイプ３２に流入する。このように、各熱交換面へ流す冷媒流量を調整する理由は、各熱交換面で異なる熱負荷の分布、すなわち温度分布や風速分布の差を冷媒の流量で調整して各熱交換面からの冷媒出口の状態を均一化するためである。但し、水平方向の熱負荷の分布が大きく、各熱交換面内でも熱負荷分布が生じる場合、各熱交換面内で冷媒の不均一分配が生じるため、本実施の形態２では６つのグループを有し、このような現象に対応している。熱交換パイプの分岐グループ数は、６つに限定する必要はなく、７つ以上でも良い。

次に、実施の形態１と同様に、液側ヘッダーパイプ３２の一端から流入した冷媒は、多孔管４１の分配孔４２から噴出し、各熱交換パイプ３３に均等に分配される。多孔管４２では乾き度が大きい場合、微小な液滴が小穴から噴出し、乾き度が小さい場合、環状部に溜った液部へ気泡が噴出するため、乾き度や流量に依存せず、均等分配が実現される。

冷媒は、各熱交換パイプ３３を通過する際に図示しない空気と熱交換した後、ガス側ヘッダーパイプ３１へ流入し、液側ヘッダーパイプ３２の逆側となる他端から流出し、液側合流パイプ３７で隣接する他のグループの冷媒と合流する。上部の列間接続部３５では、横方向に仕切りが設けられており、横方向の隣接する伝熱管とは直接熱交換しない。液側合流パイプ３７を流出した冷媒は、対応するガス側連絡管１１を通り、ガス側集合管１２において合流する。

以上、好ましい実施の形態を参照して本発明の内容を具体的に説明したが、本発明の基本的技術思想及び教示に基づいて、当業者であれば、種々の改変態様を採り得ることは自明である。

例えば、上述した多孔管においては、多数の分配孔が下向きにあるものとして説明したが、分配孔の形成態様は、これに限定されず、分配孔の配向、数、穴形状は、適宜、改変することが可能である。また、上述した分流部の構成も、あくまでも一例であり、適宜改変することができる。例えば、Ｙ字分岐管や低圧損ディストリビュータ等、複数の出口側分岐路の高さ位置を相互に異ならせ、重力の影響で液相の分流の割合を変化させ、乾き度及び流量を同時に調整する態様の分流部を用いることも可能である。

１圧縮機、３室外熱交換器、３ａ、３ｂ、３ｃ熱交換面、６室内熱交換器、１１ガス側連絡管、１２ガス側集合管、１３液側連絡管、１４流量調整部、１５液側集合管、２０第１減圧弁、２１第２減圧弁、２２第３減圧弁、２３開閉弁、３１ガス側ヘッダーパイプ、３２液側ヘッダーパイプ、３３熱交換パイプ、３４液側合流パイプ、３５列間接続部、３６隔壁、４０分流部、４１多孔管、４２分配孔、４３Ｔ分岐部、５１トップフロー型室外機。

Claims

冷媒を吐出する圧縮機、室外熱交換器、減圧弁および室内熱交換器を含む冷凍回路と、トップフロー型室外機とを備え、
前記室外熱交換器は、トップフロー型室外機に設けられており、
前記室外熱交換器は、第一の液側ヘッダーパイプ、第一のガス側ヘッダーパイプ、第一の熱交換パイプを有する第一の熱交換面と、第二の液側ヘッダーパイプ、第二のガス側ヘッダーパイプ、第二の熱交換パイプを有する第二の熱交換面と、
前記冷媒を前記第一の液側ヘッダーパイプおよび前記第二の液側ヘッダーパイプに分配する分流部を有し、
前記第一の熱交換面と前記第二の熱交換面は並列に接続されており、
前記第一の液側ヘッダーパイプと前記分流部との間および前記第二の液側ヘッダーパイプと前記分流部との間のそれぞれには前記冷媒の流量を調整する流量調整部が接続されており、
前記第一の熱交換面は、複数の熱交換パイプと、前記複数の熱交換パイプを並列接続させる列間接続部とを有し、
前記複数の熱交換パイプは、複数の前記第一の熱交換パイプと、複数の前記第一の熱交換パイプの風下側に離間して配置された複数の第三の熱交換パイプとを含み、
前記列間接続部は、隔壁で互いに隔離され、接続対象の第一の熱交換パイプと第三の熱交換パイプとを連通する複数の連通部を有し、
前記第一の液側ヘッダーパイプに流入した前記冷媒は、前記複数の第一の熱交換パイプ、前記列間接続部の前記複数の連通部、前記複数の第三の熱交換パイプ、前記第一のガス側ヘッダーパイプの順に流れ、
前記複数の第一の熱交換パイプを流れる冷媒と、前記複数の第三の熱交換パイプを流れる冷媒とは、対向流の関係である、
空気調和装置。
前記冷凍回路は、気液分離器を有し、
前記気液分離器で分離された液または二相冷媒を前記液側集合管へ供給する、
請求項１の空気調和装置。
前記気液分離された冷媒ガスを高圧の液冷媒で加熱して前記圧縮機の吸入部に戻す、
請求項２の空気調和装置。
冷媒圧損の大きい冷媒が用いられる、
請求項１〜３の何れか一項の空気調和装置。
冷媒として、低圧冷媒であるＨＦＯ１２３４ｙｆ、ＨＦＯ１２３４ｚｅ又はＲ１３４ａを用いる、
請求項１〜４の何れか一項の空気調和装置。