特許 6494916 熱交換器およびそれを用いた空気調和機

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6494916

(24)【登録日】2019年3月15日

(45)【発行日】2019年4月3日

(54)【発明の名称】熱交換器およびそれを用いた空気調和機

(51)【国際特許分類】

   F25B 5/02 20060101AFI20190325BHJP

   F25B 1/00 20060101ALI20190325BHJP

   F25B 41/00 20060101ALI20190325BHJP

   F28F 1/32 20060101ALI20190325BHJP

   F25B 39/00 20060101ALI20190325BHJP

   F24F 1/0068 20190101ALI20190325BHJP

【ＦＩ】

   F25B5/02 B

   F25B1/00 396Z

   F25B41/00 C

   F28F1/32 W

   F25B39/00 E

   F24F1/00 391C

【請求項の数】3

【全頁数】12

(21)【出願番号】特願2014-45131(P2014-45131)

(22)【出願日】2014年3月7日

(65)【公開番号】特開2015-169387(P2015-169387A)

(43)【公開日】2015年9月28日

【審査請求日】2017年3月1日

(73)【特許権者】

【識別番号】516299338

【氏名又は名称】三菱重工サーマルシステムズ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100112737

【弁理士】

【氏名又は名称】藤田 考晴

(74)【代理人】

【識別番号】100140914

【弁理士】

【氏名又は名称】三苫 貴織

(74)【代理人】

【識別番号】100136168

【弁理士】

【氏名又は名称】川上 美紀

(72)【発明者】

【氏名】神原 裕志

(72)【発明者】

【氏名】中西 道明

【審査官】 庭月野 恭

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１２−２３７５４３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１３−０３６７０７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１３−０６４５２４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 国際公開第２０１２／０２２８０６（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 特開２０１１−２４７４８２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００８−１２１９５０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００６−０９７９５３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０６−２８１２９３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 実開平０５−０３２９７１（ＪＰ，Ｕ）

【文献】 特開２００５−１２７５２９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００２−２０５５３５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１２−２４５８４９（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｆ２５Ｂ １／００

Ｆ２５Ｂ ５／０２

Ｆ２５Ｂ ３９／００

Ｆ２５Ｂ ４１／００

Ｆ２８Ｆ １／３２

Ｆ２４Ｆ １／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

ＨＦＯ冷媒が用いられ、多数の冷媒チューブに対して冷媒が多サーキットに分岐、集合されて流通されるフィンチューブ型の熱交換器において、
前記多数の冷媒チューブの分岐サーキット数が最大６サーキットとされ、
前記熱交換器における熱交換部に配置される前記多数の冷媒チューブの総本数のうち、１サーキットおよび２ないし４サーキットの占める割合が、空気調和機の定格運転時における、前記熱交換器の能力に応じて７ないし３０％の範囲に設定されており、
前記多数の冷媒チューブの総本数のうち、前記１サーキットおよび２ないし４サーキットの占める割合が、
前記能力が２ｋＷから３．６ｋＷ以下のクラスの熱交換器で、１５ないし３０％
前記能力が３．６ｋＷを超え６ｋＷ迄のクラスの熱交換器で、７ないし１５％
に設定されていることを特徴とする熱交換器。

【請求項2】

前記多数の冷媒チューブの総本数のうち、前記１サーキットの占める割合が、
前記能力が２ｋＷから３．６ｋＷ以下のクラスの熱交換器で、５ないし１５％
前記能力が３．６ｋＷを超え６ｋＷ迄のクラスの熱交換器で、３ないし１０％
に設定されていることを特徴とする請求項１に記載の熱交換器。

【請求項3】

冷凍サイクル中にＨＦＯ冷媒が充填され、その冷凍サイクルを構成している室内熱交換器が、請求項１又は請求項２に記載の熱交換器とされていることを特徴とする空気調和機。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、冷媒として、地球温暖化係数（ＧＷＰ）が小さいＲ１２３４ｙｆ冷媒（ハイドロオロオレフィン；以下、単にＨＦＯ冷媒とも云う。）を使用した場合に好適な熱交換器およびそれを用いた空気調和機に関するものである。

【背景技術】

【0002】

Ｒ１２３４ｙｆ冷媒（ＨＦＯ冷媒）は、従来から広く採用されているＲ４１０Ａ冷媒やＲ１３４ａ冷媒等のＨＦＣ冷媒に比べ、地球温暖化係数（ＧＷＰ）が小さい低ＧＷＰ冷媒であることが知られている。しかし、このＨＦＯ冷媒は、冷媒の物性上からＲ４１０Ａ冷媒等に比べ、冷媒温度が全体的に１０〜２０ｄｅｇほど低下するため、放熱量が減少して暖房性能が低下することが懸念される。

【0003】

そこで、ＨＦＯ冷媒を用いた場合でも、Ｒ４１０Ａ冷媒を用いたものと同等の能力が得られる構成とした発明が特許文献１により提供されている。これは、暖房時にガス冷媒が通過する室外熱交換器を構成する冷媒配管や、外熱交換器の出口から圧縮機の吸入口までの接続配管内での冷媒流速が所定値以下となる通過面積とし、あるいは室外熱交換器を構成する冷媒配管の内径をＤｍｍ、パス数をＰとしたとき、（３．１４１５×Ｄ^２×Ｐ）／４≧１６９．３ｍｍ^２の条件を満たすようにし、暖房時、ガス冷媒通過部位での圧力損失がＲ４１０Ａと同等の適切な圧力損失となるようにしたものである。

【0004】

また、冷媒を熱交換器の複数の伝熱チューブに分配する分流器と、その分流器を備えた冷凍装置に関し、特に運転条件に応じて冷媒パス数を切換えるようにした分流器構造に関する発明が特許文献２に開示されている。また、特許文献３には、２組のチューブに分割されたＮ個のチューブを含む少なくとも２つのパスを有する熱交換器にあって、１組のチューブが一対のコレクタ間にあるＮ１個のチューブを含み、２組のチューブが一対のコレクタ間にあるＮ２個のチューブを含むとき、比Ｎ１／Ｎを１５％ないし５０％とし、熱交換量を最適化したものが開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特開２０１１−２２１７号公報

【特許文献2】特開２０１０−２６１６８３号公報

【特許文献3】特表２０１３−５０１９０９号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

しかしながら、特許文献１−３に示されたものは、多数の冷媒チューブに対して冷媒を多サーキットに分岐、集合して流通する構成とした室内熱交換器（フィンチューブ型熱交換器）において、ＨＦＯ冷媒を用いた場合の暖房性能の低下をカバーするため、多サーキット化する際の分岐、集合を適正に設定することにより、冷媒の熱伝達率および圧力損失を調整し、熱交換性能、ひいては暖房性能を確保しようとするものではない。

【0007】

つまり、放熱量の減少を抑制して暖房性能を確保するには、冷媒流速を上げ、熱伝達率を向上させることが有効であるが、冷媒流速を上げると、圧力損失を招くため、熱交換器内での冷媒流路を適切に設定することが重要となる一方、空気調和機の室内ユニットを小型化するという設計的見地からすると、分岐サーキット数を徒に増やすことは室内熱交換器が大型化することから得策ではない。

【0008】

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、分岐サーキットの設定を適正化することによって冷媒の熱伝達率および圧力損失を最適化し、熱交換性能を確保することができる熱交換器およびそれを用いた空気調和機を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0009】

上記した課題を解決するために、本発明の熱交換器およびそれを用いた空気調和機は以下の手段を採用する。
すなわち、本発明にかかる熱交換器は、ＨＦＯ冷媒が用いられ、多数の冷媒チューブに対して冷媒が多サーキットに分岐、集合されて流通されるフィンチューブ型の熱交換器において、前記多数の冷媒チューブの分岐サーキット数が最大６サーキットとされ、前記熱交換器における熱交換部に配置される前記多数の冷媒チューブの総本数のうち、１サーキットおよび２ないし４サーキットの占める割合が、空気調和機の定格運転時における、前記熱交換器の能力に応じて７ないし３０％の範囲に設定されており、前記多数の冷媒チューブの総本数のうち、前記１サーキットおよび２ないし４サーキットの占める割合が、前記能力が２ｋＷから３．６ｋＷ以下のクラスの熱交換器で、１５ないし３０％、前記能力が３．６ｋＷを超え６ｋＷ迄のクラスの熱交換器で、７ないし１５％に設定されていることを特徴とする。

【0010】

本発明によれば、多サーキット化されたフィンチューブ型熱交換器にあって、多数の冷媒チューブの分岐サーキット数が最大６サーキットとされ、その多数の冷媒チューブの総本数のうち、１サーキットおよび２ないし４サーキットの占める割合が、能力に応じて７ないし３０％の範囲に設定されているため、冷媒チューブの分岐サーキット数を最大６サーキットに制限することにより、サーキット数が徒に増加することによる分岐・集合器の大型化、熱交換器の大型化を回避しながら、分岐サーキット数を十分確保して圧力損失を抑制し、適正範囲に設定することができる。また、冷媒チューブの総本数のうち、１サーキットおよび２ないし４サーキットの占める割合を熱交換器の能力に応じて７ないし３０％の範囲に設定することにより、冷・暖房時共に圧力損失を適正範囲に維持しつつ、暖房時に、１および２ないし４サーキットの占める割合が７％未満となり、より多サーキット化されて液リッチとなった冷媒の流速が低下し、熱伝達率が低下して暖房ＣＯＰが悪化する一方、冷房時に、１および２ないし４サーキットの占める割合が３０％を超えて、多サーキット化が低下することでガス化して膨張した冷媒の圧力損失が増大し、熱伝達率が低下して冷房ＣＯＰが悪化するのを防止することができる。従って、冷・暖房時共に冷媒の熱伝達率および圧力損失を適正範囲に設定して高ＣＯＰを維持し、ＨＦＯ冷媒が用いられた熱交換器としての熱交換性能、ひいては暖房性能を確保することができる。
また、本発明によれば、多数の冷媒チューブの総本数のうち、１サーキットおよび２ないし４サーキットの占める割合が、能力が２ｋＷから３．６ｋＷ以下のクラスの熱交換器で、１５ないし３０％、能力が３．６ｋＷを超え６ｋＷ迄のクラスの熱交換器で、７ないし１５％に設定されているため、駆動電力が通常１００Ｖとされる空気調和機用の能力が小さい２ｋＷから３．６ｋＷ以下のクラスの熱交換器で、１サーキットおよび２ないし４サーキットの占める割合を１５ないし３０％、駆動電力が通常２００Ｖとされる空気調和機用の能力が大きい３．６ｋＷを超え６ｋＷ迄のクラスの熱交換器で、１サーキットおよび２ないし４サーキットの占める割合を７ないし１５％とすることにより、それぞれ能力に応じた適正な範囲に１サーキットおよび２ないし４サーキットの占める割合を設定し、熱伝達率および圧力損失を適正範囲に維持することができる。つまり、能力が大きい３．６ｋＷを超え６ｋＷ迄のクラスの熱交換器では、能力に応じて冷媒循環量が増し、冷媒流速が上昇して圧力損失が増大することから、１および２ないし４サーキットの占める割合を、暖房性能を確保あるいはサーキットを構築する上で最低限必要な１および２ないし４サーキット部を確保して相当分だけ下げることによって、多サーキット化を適正化し、圧力損失の増大を抑制することができる。従って、熱交換器の能力に応じて、それぞれ冷媒の熱伝達率および圧力損失を適正に設定して高ＣＯＰを維持し、熱交換性能を確保することができる。

【0013】

さらに、本発明の熱交換器は、上記の熱交換器において、前記多数の冷媒チューブの総本数のうち、前記１サーキットの占める割合が、前記能力が２ｋＷから３．６ｋＷ以下のクラスの熱交換器で、５ないし１５％、前記能力が３．６ｋＷを超え６ｋＷ迄のクラスの熱交換器で、３ないし１０％に設定されていることを特徴とする。

【0014】

本発明によれば、多数の冷媒チューブの総本数のうち、１サーキットの占める割合が、能力が２ｋＷから３．６ｋＷ以下のクラスの熱交換器で、５ないし１５％、能力が３．６ｋＷを超え６ｋＷ迄のクラスの熱交換器で、３ないし１０％に設定されているため、駆動電力が通常１００Ｖとされる空気調和機用の能力が小さい２ｋＷから３．６ｋＷ以下のクラスの熱交換器で、１サーキットの占める割合を５ないし１５％、駆動電力が通常２００Ｖとされる空気調和機用の能力が大きい３．６ｋＷを超え６ｋＷ迄のクラスの熱交換器において、１サーキットの占める割合を３ないし１０％とすることにより、それぞれ能力に応じた適正な範囲に１サーキットの占める割合を設定することができる。つまり、１サーキット部では冷媒流速が速くなり圧力損失も増大することから、１サーキットの占める割合を、暖房性能を確保するために最低限必要な１サーキット部のみとして相当分下げることにより、圧力損失の増大を抑制することができる。従って、熱交換器の能力に応じて、それぞれ冷媒の熱伝達率および圧力損失を適正に設定し、熱交換性能を確保することができる。

【0015】

さらに、本発明にかかる空気調和機は、冷凍サイクル中にＨＦＯ冷媒が充填され、その冷凍サイクルを構成している室内熱交換器が、上述のいずれかの熱交換器とされていることを特徴とする。

【0016】

本発明によれば、冷凍サイクル中にＨＦＯ冷媒が充填され、その冷凍サイクルを構成している室内熱交換器が、上述のいずれかの熱交換器とされているため、冷媒とした低ＧＷＰ冷媒であるＨＦＯ冷媒を用いたとしても、上述の熱交換器を室内熱交換器に適用することにより、冷・暖房時共に冷媒の熱伝達率および圧力損失を適正範囲に設定して高ＣＯＰを維持し、熱交換性能を向上することができる。従って、暖房性能の低下を抑制し、Ｒ４１０Ａ冷媒を用いた空気調和機と略同等の空調性能を確保することができる。

【発明の効果】

【0017】

本発明の熱交換器によると、冷媒チューブの分岐サーキット数を最大６サーキットに制限することにより、サーキット数が徒に増加することによる分岐・集合器の大型化、熱交換器の大型化を回避しながら、分岐サーキット数を十分確保して圧力損失を抑制し、適正範囲に設定することができる。また、冷媒チューブの総本数のうち、１サーキットおよび２ないし４サーキットの占める割合を熱交換器の能力に応じて７ないし３０％の範囲に設定することにより、冷・暖房時共に圧力損失を適正範囲に維持しつつ、暖房時に、１および２ないし４サーキットの占める割合が７％未満となり、より多サーキット化されて液リッチとなった冷媒の流速が低下し、熱伝達率が低下して暖房ＣＯＰが悪化する一方、冷房時に、１および２ないし４サーキットの占める割合が３０％を超えて、多サーキット化が低下することでガス化して膨張した冷媒の圧力損失が増大し、熱伝達率が低下して冷房ＣＯＰが悪化するのを防止することができるため、冷・暖房時共に冷媒の熱伝達率および圧力損失を最適範囲に設定して高ＣＯＰを維持し、ＨＦＯ冷媒が用いられた熱交換器としての熱交換性能、ひいては暖房性能を確保することができる。

【0018】

本発明の空気調和機によると、冷媒とした低ＧＷＰ冷媒であるＨＦＯ冷媒を用いたとしても、上述の熱交換器を室内熱交換器に適用することにより、冷・暖房時共に冷媒の熱伝達率および圧力損失を適正範囲に設定して高ＣＯＰを維持し、熱交換性能を向上することができるため、暖房性能の低下を抑制し、Ｒ４１０Ａ冷媒を用いた空気調和機と略同等の空調性能を確保することができる。

【図面の簡単な説明】

【0019】

【図1】本発明の一実施形態に係る空気調和機の外観斜視図である。

【図2】上記空気調和機の室内ユニットに設けられる室内熱交換器の冷媒チューブサーキットの設定例を示す模式図である。

【図3】上記熱交換器の冷媒チューブサーキットの設定例を示す図表である。

【図4】上記熱交換器におけるサーキット割合と暖房時のＣＯＰおよび圧力損失との関係を示すグラフである。

【図5】上記熱交換器におけるサーキット割合と冷房時のＣＯＰおよび圧力損失との関係を示すグラフである。

【発明を実施するための形態】

【0020】

以下に、本発明にかかる一実施形態について、図１ないし図５を参照して説明する。
図１には、本発明の実施形態に係る空気調和機の外観斜視図が示され、図２には、その室内ユニットに設けられる室内熱交換器の冷媒チューブサーキットの設定例を示す模式図が示されている。
空気調和機１は、セパレート形の空気調和機であり、室外ユニット２と室内ユニット３とから構成されている。室外ユニット２は、屋外の適所に設置され、また、室内ユニット３は、室内の壁面等に据付け板４を介して設置されるものであり、この室外ユニット２と室外ユニット３は、内外接続配管５および図示省略の信号線等を介して接続されることにより一体化され、リモコン６によって運転操作されるようになっている。

【0021】

室外ユニット２には、公知の如く、圧縮機、室外熱交換器、室外送風機、四方切換弁、膨張弁および室外コントローラ等の室外側機器類が収容設置されるとともに、室内ユニット３には、室内熱交換器、室内送風機、室内コントローラ等の室内側機器類が収容設置されている。これら圧縮機、室外熱交換器、四方切換弁、膨張弁、室内熱交換器等が、内外接続配管５を含む冷媒配管を介して順次配管接続されることにより、密閉サイクルとされた公知の冷凍サイクルが構成されている。そして、この冷凍サイクル内には、地球温暖化係数（ＧＷＰ）が小さい低ＧＷＰ冷媒であるＲ１２３４ｙｆ冷媒（ＨＦＯ冷媒）が所要量充填されている。

【0022】

また、室内ユニット３は、上面（および／または前面）に設けられている吸込みグリル７から室内空気を吸込み、その空気を室内熱交換器９（図２参照）により冷却または加熱して温調した後、送風機を介して下部の吹出し口８から室内に吹出すことにより、室内の空調に供する構成とされている。室内熱交換器９は、図２に示されるように、複数の熱交換器に分割されて室内ユニット３内の前面側、背面側にそれぞれ前後に２層に積層された状態で配設されている。

【0023】

この室内熱交換器９は、アルミ製薄板からなる多数枚のプレートフィン１０と、銅製パイプからなる多数本の冷媒チューブ１１とから構成されたフィンチューブ型の熱交換器であり、冷媒は多数の冷媒チューブ１１に対して複数の分岐・集合器１２を介して多サーキットに分岐、集合されて流通されるように構成されている。本実施形態における室内熱交換器（熱交換器）９は、能力が２ｋＷから６ｋＷクラスの小型エアコン（空気調和機）に適用される熱交換器９とされており、冷媒チューブ１１として径が６．３５Φの銅製パイプが用いられたものである。

【0024】

なお、室内熱交換器（熱交換器）９の能力が２ｋＷから６ｋＷ迄のクラスの小型エアコンの場合、一般的に、能力が２ｋＷから３.６ｋＷ以下のクラスのエアコン（空気調和機）では、駆動電力として１００Ｖの電力が使用され、能力が３．６ｋＷを超え６ｋＷ迄のクラスのエアコン（空気調和機）では、駆動電力として２００Ｖの電力が使用されるようになっている。

【0025】

図２には、能力が２ｋＷないし３．６ｋＷクラスの範囲に入る２．５ｋＷクラスの熱交換器９であって、冷媒チューブ１１の総本数が４８本とされたものが示されている。より詳しくは、冷媒チューブ１１の総本数が４８本で、分岐サーキット数が１サーキット部１３Ａの冷媒チューブ１１の本数が６本、４サーキット部１３Ｃの冷媒チューブ１１の本数が８本、６サーキット部１３Ｄの冷媒チューブ１１の本数が３４本で構成され、１サーキット部１３Ａの占める割合が総本数に対して１３％、１サーキット部１３Ａおよび２ないし４サーキット部１３Ｂ，１３Ｃの占める割合が総本数に対して２９％とされた構成の熱交換器９が示されている。

【0026】

同様に冷媒チューブ１１を多サーキット化した熱交換器９の構成例（１）ないし（４）が図３の図表に示されている。
多サーキット例（１）は、１サーキット部１３Ａの冷媒チューブ１１の本数が４本、６サーキット部１３Ｄの冷媒チューブ１１の本数が４４本とされ、１サーキット部１３Ａの占める割合が８％、１サーキット部１３Ａおよび２ないし４サーキット部１３Ｂ（図示省略），１３Ｃの占める割合が８％とされている構成の熱交換器９である。

【0027】

多サーキット例（２）は、１サーキット部１３Ａの冷媒チューブ１１の本数が４本、図示省略されている２サーキット部１３Ｂの冷媒チューブ１１の本数が４本、６サーキット部１３Ｄの冷媒チューブ１１の本数が４０本とされ、１サーキット部１３Ａの占める割合が８％、１サーキット部１３Ａおよび２ないし４サーキット部１３Ｂ，１３Ｃの占める割合が１７％とされている構成の熱交換器９である。
また、多サーキット例（３）は、上述した図２に例示されている熱交換器９である。

【0028】

さらに、多サーキット例（４）は、１サーキット部１３Ａの冷媒チューブ１１の本数が８本、２サーキット部１３Ｂの冷媒チューブ１１の本数が１０本、６サーキット部１３Ｄの冷媒チューブ１１の本数が３０本とされており、１サーキット部１３Ａの占める割合が１７％、１サーキット部１３Ａおよび２ないし４サーキット部１３Ｂ，１３Ｃの占める割合が３８％とされている構成の熱交換器９である。

【0029】

図４には、上記多サーキット例（１）ないし（４）の熱交換器９において、横軸に１サーキットの割合と、１サーキットおよび２ないし４サーキットの割合、縦軸に暖房ＣＯＰと暖房圧力損失を表し、それぞれの関係を解析した結果が示され、図５には、同様の熱交換器９において、横軸に１サーキットの割合と、１サーキットおよび２ないし４サーキットの割合、縦軸に冷房ＣＯＰと冷房圧力損失を表し、各々の関係を解析した結果が示されている。図４，５に示すグラフにおいて、横軸は左から右へと１サーキットの割合、１サーキットおよび２ないし４サーキットの占める割合が順次低くなり、より多サーキット化された熱交換器９であることを示している。

【0030】

この図４から見ると、熱交換器９を暖房時に凝縮器として機能させた場合、１サーキットの占める割合が、概ね５ないし１５％の範囲、１サーキットおよび２ないし４サーキットの占める割合が、概ね１５ないし３０％の範囲において、暖房圧力損失を低くし、熱伝達率を向上して暖房ＣＯＰを高く維持できることが解る。これは、暖房時、低サーキットである１および２ないし４サーキットの占める割合を低くすると、より多サーキット化されることによって、液リッチとなった冷媒の流速が低下し、熱伝達率が低下することで暖房ＣＯＰが悪化することによるものと考えられる。従って、暖房時、低サーキットの占める割合は、上記の範囲が適正な範囲と思われる。

【0031】

また、図５を見ると、熱交換器９を冷房時に蒸発器として機能させた場合、１サーキットの占める割合が、概ね１５％を超える範囲、１サーキットおよび２ないし４サーキットの占める割合が、概ね３０％を超える範囲において、冷房圧力損失が増大し、熱伝達率が低下して冷房ＣＯＰが低下することが解る。これは、冷房時、低サーキットである１および２ないし４サーキットの占める割合が高くなると、低サーキット化により、蒸発ガス化されて体積が膨張した冷媒の圧力損失が増大し、熱伝達率が低下して冷房ＣＯＰが悪化することによるものと考えられる。従って、冷房時、低サーキットの占める割合は、上記の範囲が適正な範囲と思われる。

【0032】

一方、上記は能力が２ｋＷないし３．６ｋＷ以下のクラスで、１００Ｖの駆動電力で駆動されるエアコン（空気調和機）に適用する熱交換器９についてのものであるが、それより１クラス上の３．６ｋＷを超え６ｋＷ迄のクラスの熱交換器９の場合、２００Ｖの駆動電力で駆動されるエアコン（空気調和機）に適用されることから、圧縮機の押しのけ量も大きくなり、冷媒循環量が増えるため、室内熱交換器（熱交換器）９の多サーキット化についても、それに対応できるように低サーキット側の１サーキットの占める割合、１サーキットおよび２ないし４サーキットの占める割合をそれぞれ変える必要がある。

【0033】

ここで、３．６ｋＷを超え６ｋＷ迄のクラスの熱交換器９の場合、上記の如く、冷媒循環量が増えることから、より多サーキット化する必要があるものの、暖房時における性能確保を考慮すると、最低限の１サーキット部を確保する必要がある。この際の冷媒チューブ１１の本数は、２本または４本であり、１サーキット部が占める割合は、４ないし８％が適正範囲と云える。

【0034】

一方、冷房時の圧力損失の増加を考慮すると、暖房性能を確保するために最低限必要な１サーキット部を除き、２ないし４サーキット部は極力減らし、多サーキット化することが望ましいと云える。かかる点から物理的に多サーキットを構築する上で必要な最低限の２ないし４サーキット部のみを残すと、１サーキットおよび２ないし４サーキットの占める割合は、概ね２ｋＷないし３．６ｋＷ以下のクラス（１５ないし３０％）の半分程度の７ないし１５％が適正範囲と云える。

【0035】

以上から、上記熱交換器９では、ＨＦＯ冷媒を使用するに当たり、多数の冷媒チューブ１１における分岐サーキット数を最大で６サーキットとし、多数の冷媒チューブ１１の総本数のうち、１サーキットおよび２ないし４サーキットの占める割合を、能力に応じて７ないし３０％の範囲に設定している。これによって、冷・暖房時共に冷媒の熱伝達率および圧力損失を最適な範囲に設定することが可能となる。

【0036】

より詳細には、小型エアコン（空気調和機）に適用される能力が２．０ｋＷから６．０ｋＷ迄のクラスの熱交換器９のうち、能力が２．０ｋＷから３．６ｋＷ以下のクラスの熱交換器９が適用され、１００Ｖの駆動電力で駆動される小型エアコンでは、多数の冷媒チューブ１１の総本数のうち、
１サーキットが占める割合を、５ないし１５％
１サーキットおよび２ないし４サーキットが占める割合を、１５ないし３０％
の範囲に設定し、
能力が３．６ｋＷを超え６ｋＷ迄のクラスの熱交換器９が適用され、２００Ｖの駆動電力で駆動される小型エアコンでは、多数の冷媒チューブ１１の総本数のうち、
１サーキットが占める割合を、３ないし１０％
１サーキットおよび２ないし４サーキットが占める割合を、７ないし１５％
の範囲に設定するのが望ましいと云える。

【0037】

斯くして、本実施形態においては、多サーキット化されたフィンチューブ型の熱交換器９にあって、多数の冷媒チューブ１１の分岐サーキット数が最大で６サーキットとされており、その多数の冷媒チューブ１１の総本数のうち、１サーキット部１３Ａおよび２ないし４サーキット部１３Ｂ，１３Ｃの占める割合が、熱交換器９の能力に応じて７ないし３０％の範囲に設定された構成とされている。このように、冷媒チューブ１１の分岐サーキット数を最大６サーキットに制限することにより、サーキット数が徒に増加することによる分岐・集合器１２の大型化、熱交換器９の大型化を回避しながら、分岐サーキット数を十分確保して圧力損失を抑制し、適正範囲に設定することができる。

【0038】

また、冷媒チューブ１１の総本数のうち、１サーキット部１３Ａおよび２ないし４サーキット部１３Ｂ，１３Ｃの占める割合を熱交換器９の能力に応じて７ないし３０％の範囲に設定することにより、冷・暖房時共に圧力損失を適正範囲に維持しつつ、暖房時、図４に示されるように、１および２ないし４サーキット部１３Ａないし１３Ｃの占める割合が７％未満となり、より多サーキット化されて液リッチとなった冷媒の流速が低下し、熱伝達率が低下して暖房ＣＯＰが悪化するのを防止することができる。

【0039】

さらに、冷房時には、図５に示されるように、１および２ないし４サーキット部１３Ａないし１３Ｃの占める割合が３０％を超えて、多サーキット化が低下することでガス化して膨張した冷媒の圧力損失が増大し、熱伝達率が低下して冷房ＣＯＰが悪化するのを防止することができる。
これによって、冷・暖房時共に冷媒の熱伝達率および圧力損失を適正範囲に設定して高ＣＯＰを維持し、ＨＦＯ冷媒が用いられた熱交換器９としての熱交換性能、ひいては暖房性能を確保することができる。

【0040】

一方、上記熱交換器９では、多数の冷媒チューブ１１の総本数のうち、１サーキット部１３Ａおよび２ないし４サーキット部１３Ｂ，１３Ｃの占める割合が、能力が２ｋＷから３．６ｋＷ以下のクラスの熱交換器９で、１５ないし３０％、能力が３．６ｋＷを超え６ｋＷ迄のクラスの熱交換器９で、７ないし１５％に設定された構成とされている。

【0041】

このように、駆動電力が通常１００Ｖとされる空気調和機用の能力が小さい２ｋＷから３．６ｋＷ以下のクラスの熱交換器９で、１サーキット部１３Ａおよび２ないし４サーキット部１３Ｂ，１３Ｃの占める割合を、１５ないし３０％、駆動電力が２００Ｖとされる空気調和機用の能力が大きい３．６ｋＷを超え６ｋＷ迄のクラスの熱交換器９で、１サーキット部１３Ａおよび２ないし４サーキット部１３Ｂ，１３Ｃの占める割合を、７ないし１５％とすることにより、それぞれ能力に応じた適正な範囲に１および２ないし４サーキット部１３Ａないし１３Ｃの占める割合を設定し、熱伝達率および圧力損失を適正範囲に維持することができる。

【0042】

つまり、能力が大きい３．６ｋＷを超え６ｋＷ迄のクラスの熱交換器９では、能力に応じて冷媒循環量が増大し、冷媒流速が上昇して圧力損失が増大することから、１および２ないし４サーキット部１３Ａ，１３Ｂ，１３Ｃの占める割合を相当分だけ下げることによって、暖房性能を確保あるいはサーキットを構築する上で最低限必要な１および２ないし４サーキット部１３Ａ，１３Ｂ，１３Ｃを確保して多サーキット化を適正化し、圧力損失の増大を抑制することができる。
従って、熱交換器９の能力に応じて、それぞれ冷媒の熱伝達率および圧力損失を適正に設定して高ＣＯＰを維持し、熱交換性能を確保することができる。

【0043】

更に、本実施形態においては、多数の冷媒チューブ１１の総本数のうち、１サーキット１３Ａの占める割合を、能力が２ｋＷから３．６ｋＷ以下のクラスの熱交換器９で、５ないし１５％、能力が３．６ｋＷを超え６ｋＷ迄のクラスの熱交換器９で、３ないし１０％に設定した構成としている。このように、駆動電力が通常１００Ｖとされる空気調和機用の能力が小さい２ｋＷから３．６ｋＷ以下のクラスの熱交換器において、１サーキットの占める割合を５ないし１５％の範囲、駆動電力が通常２００Ｖとされる空気調和機用の能力が大きい３．６ｋＷを超え６ｋＷ迄のクラスの熱交換器において、１サーキットの占める割合を３ないし１０％の範囲とすることにより、それぞれ能力に応じた適正な範囲に１サーキットの占める割合を設定し、熱伝達率および圧力損失を適正範囲に維持することができる。

【0044】

つまり、１サーキット部１３Ａでは、冷・暖房時共に冷媒流速が速くなって圧力損失が増大することから、１サーキット部１３Ａの占める割合を、暖房性能を確保するために最低限必要な１サーキット部のみとして相当分下げることにより、圧力損失の増大を抑制することができ、従って、熱交換器９の能力に応じて、それぞれ冷媒の熱伝達率および圧力損失を適正に設定して高ＣＯＰを維持し、熱交換性能を確保することができる。

【0045】

また、ＨＦＯ冷媒が充填された冷凍サイクルを構成している空気調和機１の室内熱交換器９が、上記の熱交換器９とされているため、冷媒とした低ＧＷＰ冷媒であるＨＦＯ冷媒を用いたとしても、上記熱交換器９を室内熱交換器に適用することで、冷・暖房時共に冷媒の熱伝達率および圧力損失を適正範囲に設定して高ＣＯＰを維持し、熱交換性能を向上することができる。従って、暖房性能の低下を抑制し、Ｒ４１０Ａ冷媒を用いた空気調和機と略同等の空調性能を確保することができる。

【0046】

なお、本発明は、上記実施形態にかかる発明に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において、適宜変形が可能である。例えば、上記実施形態では、熱交換器９を室内熱交換器に適用した空気調和機１について説明したが、該熱交換器９を室外熱交換器に適用してもよいことはもちろんである。

【符号の説明】

【0047】

１ 空気調和機
２ 室外ユニット
３ 室内ユニット
９ 熱交換器（室内熱交換器）
１０ プレートフィン
１１ 冷媒チューブ
１２ 分岐・集合器
１３Ａ １サーキット部
１３Ｂ ２サーキット部
１３Ｃ ４サーキット部
１３Ｄ ６サーキット部

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】