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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B1)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2024-12-10
(45)【発行日】2024-12-18
(54)【発明の名称】冷凍装置
(51)【国際特許分類】
F25B 7/00 20060101AFI20241211BHJP
F25B 1/00 20060101ALI20241211BHJP
F25B 39/04 20060101ALI20241211BHJP
F28F 1/02 20060101ALI20241211BHJP
【ＦＩ】
F25B7/00 D
F25B1/00 397A
F25B39/04 C
F28F1/02 B
【請求項の数】
4
(21)【出願番号】P 2023109455
(22)【出願日】2023-07-03
【審査請求日】2024-06-03
(73)【特許権者】
【識別番号】000002853
【氏名又は名称】ダイキン工業株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】110000280
【氏名又は名称】弁理士法人サンクレスト国際特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】井吉 悠太
(72)【発明者】
【氏名】山野井 喜記
(72)【発明者】
【氏名】東 翔太
(72)【発明者】
【氏名】松田 浩彰
【審査官】森山 拓哉
(56)【参考文献】
【文献】国際公開第２０２２／０１３９７６（ＷＯ，Ａ１）
【文献】特開２０２２－１１５３２０（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２００８－２６１５１７（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１３－２５２５６０（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開昭６０－０７８２５８（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０２２－１５９１９７（ＪＰ，Ａ）
【文献】国際公開第２０１９／０７７７４４（ＷＯ，Ａ１）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｆ２５Ｂ ７／００
Ｆ２５Ｂ １／００
Ｆ２５Ｂ ３９／０４
Ｆ２８Ｆ １／０２
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
第１圧縮機（２１）、第１熱交換器（３１）、第１膨張弁（４１）、及び利用側熱交換器（３４）を含み、第１冷媒（Ｒ１）を用いる第１冷媒回路（ＲＣ１）と、第２圧縮機（２２）、第２熱交換器（３２）、及び第２膨張弁（４２）を含み、第２冷媒（Ｒ２）を用いる第２冷媒回路（ＲＣ２）と、
前記第１冷媒（Ｒ１）と前記第２冷媒（Ｒ２）とを熱交換する第３熱交換器（３３）と、
ファン（１５）と、
を備え、
前記第１熱交換器（３１）を構成する伝熱管が円形管（３１ａ）であり、
前記第２熱交換器（３２）を構成する伝熱管が扁平多穴管（３２ａ）であり、
前記第２熱交換器（３２）は、前記ファン（１５）が生成する空気の流れ方向（Ｆ）において、前記第１熱交換器（３１）の風上側に配置され、
前記第１熱交換器（３１）は、複数の前記円形管（３１ａ）を備え、
前記第２熱交換器（３２）は、複数の前記扁平多穴管（３２ａ）を備え、
前記複数の扁平多穴管（３２ａ）の配列方向についての前記扁平多穴管（３２ａ）の中心位置（ｚ２）と、前記複数の円形管（３１ａ）の配列方向についての当該円形管（３１ａ）の中心位置（ｚ１）とが、前記空気の流れ方向（Ｆ）から見てズレている部分を有し、
前記複数の円形管（３１ａ）の配列方向についての当該円形管（３１ａ）の第１のピッチ（Ｐ１）と、前記複数の扁平多穴管（３２ａ）の配列方向についての当該扁平多穴管（３２ａ）の第２のピッチ（Ｐ２）とが異なる、冷凍装置（１０）。
【請求項2】
第１圧縮機（２１）、第１熱交換器（３１）、第１膨張弁（４１）、及び利用側熱交換器（３４）を含み、第１冷媒（Ｒ１）を用いる第１冷媒回路（ＲＣ１）と、
第２圧縮機（２２）、第２熱交換器（３２）、及び第２膨張弁（４２）を含み、第２冷媒（Ｒ２）を用いる第２冷媒回路（ＲＣ２）と、
前記第１冷媒（Ｒ１）と前記第２冷媒（Ｒ２）とを熱交換する第３熱交換器（３３）と、
ファン（１５）と、
を備え、
前記第１熱交換器（３１）を構成する伝熱管が円形管（３１ａ）であり、
前記第２熱交換器（３２）を構成する伝熱管が扁平多穴管（３２ａ）であり、
前記第２熱交換器（３２）は、前記ファン（１５）が生成する空気の流れ方向（Ｆ）において、前記第１熱交換器（３１）の風上側に配置され、
前記第１熱交換器（３１）は、複数の前記円形管（３１ａ）を備え、
前記第２熱交換器（３２）は、複数の前記扁平多穴管（３２ａ）を備え、
前記第１熱交換器（３１）は、
複数の前記円形管（３１ａ）を第１の配列方向に並べて配置した第１の伝熱管群（Ｇ１）と、
前記空気の流れ方向（Ｆ）における前記第１の伝熱管群（Ｇ１）の風下側に隣接し、複数の前記円形管（３１ａ）を前記第１の配列方向に対して平行な第２の配列方向に並べて配置した第２の伝熱管群（Ｇ２）と、を含み、
前記第１の配列方向についての前記第１の伝熱管群（Ｇ１）に含まれる前記円形管（３１ａ）の中心位置（ｚ１ａ）と、前記第２の配列方向についての前記第２の伝熱管群（Ｇ２）に含まれる前記円形管（３１ａ）の中心位置（ｚ１ｂ）とが、前記空気の流れ方向（Ｆ）から見てズレており、
前記複数の扁平多穴管（３２ａ）の配列方向についての当該扁平多穴管（３２ａ）の中心位置（ｚ２）と、前記第１の配列方向についての前記第１の伝熱管群（Ｇ１）に含まれる前記円形管の中心位置（ｚ１ａ）と、が前記空気の流れ方向（Ｆ）から見てズレている部分を有する、冷凍装置（１０）。
【請求項3】
前記第２熱交換器（３２）が、複数の前記扁平多穴管（３２ａ）と、隣接する前記扁平多穴管（３２ａ）の間に配置される蛇行するフィン（３２ｂ）と、を含む熱交換器により構成される、請求項１又は請求項２に記載の冷凍装置（１０）。
【請求項4】
前記第２冷媒（Ｒ２）が、燃焼性、または、毒性、または、４以上の地球温暖化係数を有する冷媒である、請求項１又は請求項２に記載の冷凍装置（１０）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本開示は、冷凍装置に関する。
【背景技術】
【0002】
主たる冷却能力を担う第１冷媒回路と、第１冷媒回路の冷却能力を補助する第２冷媒回路と、第１冷媒回路内の第１冷媒と第２冷媒回路内の第２冷媒とを熱交換する熱交換器と、を含むユニットを備えた冷凍装置が開示されている（特許文献１参照）。前記冷凍装置において、第１冷媒と第２冷媒とは冷媒の種類が異なっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【文献】国際公開第２０１４／１８１３９９号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
前記冷凍装置は、前記ユニットにおいて、第１冷媒回路が有する第１の空気熱交換器と、第２冷媒回路が有する第２の空気熱交換器とを、熱交換する空気の流れ方向について、風上側及び風下側に並べて配置する場合がある。空気熱交換器は、伝熱管の風下側において、空気の流れがよどんだ領域を生じる。以下、前記領域を「死水域」と称する。このため、第１及び第２の空気熱交換器を風上側及び風下側に並べて配置した場合、風下側の空気熱交換器は、前記死水域の影響によって熱交換効率が低下する恐れがある。
【0005】
本開示は、空気の流れの風上側及び風下側に並べて配置された空気熱交換器を備える冷凍装置において、風下側の空気熱交換器の熱交換効率の低下を抑制することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0006】
（１）本開示の冷凍装置は、第１圧縮機、第１熱交換器、第１膨張弁、及び利用側熱交換器を含み、第１冷媒を用いる第１冷媒回路と、第２圧縮機、第２熱交換器、及び第２膨張弁を含み、第２冷媒を用いる第２冷媒回路と、前記第１冷媒と前記第２冷媒とを熱交換する第３熱交換器と、ファンと、を備え、前記第２熱交換器を構成する伝熱管が扁平多穴管であり、前記第２熱交換器は、前記ファンが生成する空気の流れ方向において、前記第１熱交換器の風上側に配置される。
【0007】
本開示の冷凍装置は、伝熱管として扁平多穴管を用いた第２熱交換器を備える。伝熱管として扁平多穴管を用いた熱交換器は、伝熱管として円形管を用いた熱交換器に比べて、その風下側に形成される死水域を小さくすることができる。本開示の冷凍装置は、扁平多穴管を用いた第２熱交換器を第１熱交換器の風上側に配置することで、風下側の第１熱交換器において、伝熱管と死水域との干渉を抑制することができる。これにより、空気の流れ方向の風下側に位置する第１熱交換器について、熱交換効率の低下を抑制することができる。
【0008】
（２）本開示の前記（１）の冷凍装置は、複数の前記扁平多穴管及び前記第１熱交換器を構成する複数の伝熱管を備え、前記複数の扁平多穴管の配列方向についての前記扁平多穴管の中心位置と、前記第１熱交換器を構成する前記複数の伝熱管の配列方向についての当該伝熱管の中心位置とが、前記空気の流れ方向から見てズレている部分を有すると好ましい。
【0009】
本開示の冷凍装置は、扁平多穴管の中心位置と伝熱管の中心位置とがズレている部分において、第２熱交換器の風下側に形成される死水域が、第１熱交換器の伝熱管からズレた位置に形成される。このため、本開示の冷凍装置は、風下側の第１熱交換器において、第２熱交換器の風下側に形成される死水域と伝熱管との干渉を抑制することができる。これにより、空気の流れ方向の風下側に位置する第１熱交換器について、熱交換効率の低下を抑制することができる。
【0010】
（３）本開示の前記（２）の冷凍装置は、前記第１熱交換器を構成する伝熱管が円形管であり、前記複数の円形管の配列方向についての当該円形管の第１のピッチと、前記複数の扁平多穴管の配列方向についての当該扁平多穴管の第２のピッチとが異なると好ましい。
【0011】
上記構成の冷凍装置は、風下側に位置する複数の円形管の第１のピッチと、風上側に位置する複数の扁平多穴管の第２のピッチとを異ならせることによって、扁平多穴管の中心位置と伝熱管の中心位置とがズレている部分を設けることができ、これにより、第２熱交換器の風下側に形成される死水域と風下側の第１熱交換器を構成する円形管との干渉を抑制することができる。これにより、空気の流れ方向の風下側に位置する第１熱交換器について、熱交換効率の低下を抑制することができる。
【0012】
（４）本開示の前記（１）～（３）の何れかの態様の冷凍装置は、前記第２熱交換器が、複数の前記扁平多穴管と、隣接する前記扁平多穴管の間に配置される蛇行するフィンと、を含む熱交換器により構成されると好ましい。
【0013】
本開示の冷凍装置は、第２熱交換器により効率よく熱交換することができる。本開示の冷凍装置は、第２冷媒の使用量を抑制することができる。
【0014】
（５）本開示の前記（１）の態様の冷凍装置は、複数の前記扁平多穴管及び前記第１熱交換器を構成する複数の伝熱管を備え、前記第１熱交換器を構成する伝熱管が円形管であり、前記第１熱交換器は、複数の前記円形管を第１の配列方向に並べて配置した第１の伝熱管群と、前記空気の流れ方向における前記第１の伝熱管群の風下側に隣接し、複数の前記円形管を前記第１の配列方向に対して平行な第２の配列方向に並べて配置した第２の伝熱管群と、を含み、前記第１の配列方向についての前記第１の伝熱管群に含まれる前記円形管の中心位置と、前記第２の配列方向についての前記第２の伝熱管群に含まれる前記円形管の中心位置とが、前記空気の流れ方向から見てズレており、前記複数の扁平多穴管の配列方向についての当該扁平多穴管の中心位置と、前記第１の配列方向についての前記第１の伝熱管群に含まれる前記円形管の中心位置と、が前記空気の流れ方向から見てズレている部分を有すると好ましい。
【0015】
本開示の冷凍装置は、第２熱交換器の風下側に形成される死水域と、第１の伝熱管群に含まれる円形管との干渉を抑制することができる。これにより、空気の流れ方向の風下側に位置する第１熱交換器について、熱交換効率の低下を抑制することができる。
【0016】
（６）本開示の前記（１）の態様の冷凍装置は、複数の前記扁平多穴管及び前記第１熱交換器を構成する複数の伝熱管を備え、前記第１熱交換器を構成する伝熱管が扁平多穴管であり、前記第２熱交換器における前記複数の扁平多穴管の配列方向についての当該扁平多穴管の中心位置と、前記第１熱交換器における前記複数の扁平多穴管の配列方向についての当該扁平多穴管の中心位置とが、前記空気の流れ方向から見て一致している部分を有すると好ましい。
【0017】
上記構成の冷凍装置は、第１熱交換器の伝熱管及び第２熱交換器の伝熱管の両方を扁平多穴管とした場合において、空気の流れ方向の風下側に位置する第１熱交換器について、熱交換効率の低下を抑制することができる。
【0018】
（７）本開示の前記（１）～（６）の何れかの態様の冷凍装置は、前記第２冷媒が、燃焼性、または、毒性、または、４以上の地球温暖化係数を有する冷媒であると好ましい。
【0019】
上記構成の冷凍装置は、第２冷媒として、燃焼性、または、毒性、または、４以上の地球温暖化係数を有するような冷媒を使用した場合に、第２冷媒の使用量を減らすことができる。
【図面の簡単な説明】
【0020】
【図1】本開示の一実施形態に係る冷凍装置の冷媒回路の説明図である。
【図2】冷凍装置における熱源側ユニットの平面視断面説明図である。
【図3】冷凍装置における熱源側ユニットの側面視断面説明図である。
【図4】第１及び第２実施形態に係る第１熱交換器の模式図である。
【図5A】第１実施形態に係る第１熱交換器を構成する伝熱管及びフィンを示す部分断面模式図である。
【図5B】第２実施形態に係る第１熱交換器を構成する伝熱管及びフィンを示す部分断面模式図である。
【図6】第３実施形態に係る第１熱交換器の模式図である。
【図7】第３実施形態に係る第１熱交換器を構成する伝熱管及びフィンを示す部分断面模式図である。
【図8】第２熱交換器を示す模式図である。
【図9】第２熱交換器を構成する伝熱管及びフィンを示す部分断面模式図である。
【図10A】伝熱管が円形管である場合の死水域の形成状況の説明図である。
【図10B】伝熱管が扁平多穴管である場合の死水域の形成状況の説明図である。
【図11】第１実施形態に係る第１熱交換器を第２熱交換器の風下側に配置した場合の説明図である。
【図12】第２実施形態に係る第１熱交換器を第２熱交換器の風下側に配置した場合の説明図である。
【図13】第３実施形態に係る第１熱交換器を第２熱交換器の風下側に配置した場合の説明図である。
【発明を実施するための形態】
【0021】
（冷凍装置の全体構成について）
以下、添付図面を参照しつつ、本開示の冷凍装置の実施形態を詳細に説明する。図１は、本開示の一実施形態に係る冷凍装置の冷媒回路の説明図である。図１に示すように、本開示の冷凍装置１０は、熱源側ユニット１１と、利用側ユニット１２と、熱源側ユニット１１及び利用側ユニット１２を接続する冷媒配管１３と、ファン１５とを備える。本実施形態で例示する冷凍装置１０は、利用側ユニット１２によって対象空間を空調する空気調和機である。冷凍装置１０は、熱源側ユニット（室外機）１１と利用側ユニット（室内機）１２とに分離されたセパレートタイプの空気調和機である。なお、本実施形態で示す冷凍装置１０は空気調和機であるが、本開示の冷凍装置は、例えば冷蔵ケース等であってもよく、空気調和機に限定されない。冷媒配管１３は、熱源側ユニット１１の筐体を出入りする部分において、仕切弁１８を備える。
以下、添付図面を参照しつつ、本開示の冷凍装置の実施形態を詳細に説明する。図１は、本開示の一実施形態に係る冷凍装置の冷媒回路の説明図である。図１に示すように、本開示の冷凍装置１０は、熱源側ユニット１１と、利用側ユニット１２と、熱源側ユニット１１及び利用側ユニット１２を接続する冷媒配管１３と、ファン１５とを備える。本実施形態で例示する冷凍装置１０は、利用側ユニット１２によって対象空間を空調する空気調和機である。冷凍装置１０は、熱源側ユニット（室外機）１１と利用側ユニット（室内機）１２とに分離されたセパレートタイプの空気調和機である。なお、本実施形態で示す冷凍装置１０は空気調和機であるが、本開示の冷凍装置は、例えば冷蔵ケース等であってもよく、空気調和機に限定されない。冷媒配管１３は、熱源側ユニット１１の筐体を出入りする部分において、仕切弁１８を備える。
【0022】
熱源側ユニット１１は、第１圧縮機２１、第２圧縮機２２、第１熱交換器３１、第２熱交換器３２、第３熱交換器３３、第１膨張弁４１、及び第２膨張弁４２、四方切換弁５０、第１アキュムレータ５１、及び第２アキュムレータ５２を備える。利用側ユニット１２は、利用側熱交換器３４を備える。
【0023】
冷凍装置１０は、第１圧縮機２１、第１熱交換器３１、第１膨張弁４１、及び利用側熱交換器３４と、これらを接続する冷媒配管１３と、を含む第１冷媒回路ＲＣ１と、第２圧縮機２２、第２熱交換器３２、及び第２膨張弁４２と、これらを接続する冷媒配管１４と、を含む第２冷媒回路ＲＣ２と、を備える。第１冷媒回路ＲＣ１は、冷媒として第１冷媒Ｒ１を使用し、冷凍サイクル運転を行う。第２冷媒回路ＲＣ２は、冷媒として第１冷媒Ｒ１とは異なる第２冷媒Ｒ２を使用し、冷凍サイクル運転を行う。
【0024】
第１圧縮機２１及び第２圧縮機２２は、低圧のガス冷媒を吸引し高圧のガス冷媒を吐出する。第１圧縮機２１及び第２圧縮機２２は、インバータ制御によって運転回転数を調整可能なモータ（図示せず）を備える。第１圧縮機２１及び第２圧縮機２２は、前記モータがインバータ制御されることによって容量（能力）を変更可能な可変容量型（能力可変型）である。ただし、第１圧縮機２１及び第２圧縮機２２は、固定容量型であってもよい。
【0025】
四方切換弁５０は、第１冷媒回路ＲＣ１の冷媒配管１３における第１冷媒Ｒ１の流れを反転させ、第１圧縮機２１から吐出される第１冷媒Ｒ１を第１熱交換器３１と利用側熱交換器３４のどちらに供給するかを切り換えることができる。冷凍装置１０は、四方切換弁５０によって第１冷媒Ｒ１の流れ方向を切り換えることで、冷房運転及び暖房運転を切り換えることができる。なお、本実施形態の冷凍装置１０は、四方切換弁が省略されていて、冷房専用で使用されてもよい。
【0026】
第１膨張弁４１は、第１冷媒Ｒ１の流量調節を行うことが可能な電動弁により構成されている。冷凍装置１０は、冷房運転時において、図示しない制御装置が第１膨張弁４１の開度を調整することによって、第１冷媒回路ＲＣ１により発揮させる冷却能力を調整する。なお、冷凍装置１０は、暖房運転時において、図示しない制御装置が第１膨張弁４１の開度を全開とする。
【0027】
第２膨張弁４２は、第２冷媒Ｒ２の流量調節を行うことが可能な電動弁により構成されている。冷凍装置１０は、冷房運転時において、図示しない制御装置が第２膨張弁４２の開度を調整することによって、第２冷媒回路ＲＣ２により発揮させる冷却能力を調整する。
【0028】
冷凍装置１０は、第３熱交換器３３において、第１冷媒Ｒ１と第２冷媒Ｒ２とを熱交換することによって、第１冷媒回路ＲＣ１の冷却能力を第２冷媒回路ＲＣ２の冷却能力により補助する。冷凍装置１０は、冷房運転時において、図示しない制御装置が第２膨張弁４２の開度を調整することによって、第１冷媒Ｒ１と第２冷媒Ｒ２との熱交換量を調整する。
【0029】
［熱源側ユニット］
図２は、冷凍装置における熱源側ユニットの平面視の断面説明図である。図３は、冷凍装置における熱源側ユニットの側面視の断面説明図である。図３は、図２に示したＡ－Ａ線における断面を示している。なお、以下の説明において、上、下、前、後、左、及び右という記載は、図２及び図３に示された矢印に従っている。具体的に、例えば図２及び図３において、互いに直交する矢印Ｘ，Ｙ，Ｚのうち、矢印Ｘが示す方向（第１方向）を左右方向、矢印Ｙが示す方向（第２方向）を前後方向、矢印Ｚが示す方向（第３方向）を上下方向としている。以下の説明では、左右方向を第１方向Ｘとも称し、前後方向を第２方向Ｙとも称し、上下方向を第３方向Ｚとも称する。ただし、これらの記載は一例にすぎず、例えば、方向Ｘを前後方向、方向Ｙを左右方向と読み替えてもよい。
図２は、冷凍装置における熱源側ユニットの平面視の断面説明図である。図３は、冷凍装置における熱源側ユニットの側面視の断面説明図である。図３は、図２に示したＡ－Ａ線における断面を示している。なお、以下の説明において、上、下、前、後、左、及び右という記載は、図２及び図３に示された矢印に従っている。具体的に、例えば図２及び図３において、互いに直交する矢印Ｘ，Ｙ，Ｚのうち、矢印Ｘが示す方向（第１方向）を左右方向、矢印Ｙが示す方向（第２方向）を前後方向、矢印Ｚが示す方向（第３方向）を上下方向としている。以下の説明では、左右方向を第１方向Ｘとも称し、前後方向を第２方向Ｙとも称し、上下方向を第３方向Ｚとも称する。ただし、これらの記載は一例にすぎず、例えば、方向Ｘを前後方向、方向Ｙを左右方向と読み替えてもよい。
【0030】
図１～図３に示すように、熱源側ユニット１１は、筐体６０を備えている。図２及び図３に示すように、筐体６０は、直方体形状に形成され、平面視で矩形状に形成されている。筐体６０の内部は、区画壁６１によって機械室Ｓ１と、熱交換室Ｓ２とに区画されている。熱交換室Ｓ２側に配置された筐体６０の２つの隣接する側壁６２，６３には、空気取入口６４，６５が形成されている。空気取入口６５が形成された一方の側壁６３に隣接した他の側壁６６には、空気吹出口６７が形成されている。
【0031】
機械室Ｓ１には、第１圧縮機２１、第２圧縮機２２、第３熱交換器３３、第１アキュムレータ５１、及び第２アキュムレータ５２が収容されている。機械室Ｓ１には、これらの他、四方切換弁５０（図示せず）、第１膨張弁４１（図示せず）、第２膨張弁４２（図示せず）、及びオイルセパレータ等がさらに収容される。機械室Ｓ１には、制御基板（図示せず）が配置されており、この制御基板によって冷凍装置１０を構成する各機器が制御される。
【0032】
熱交換室Ｓ２には、第１熱交換器３１、第２熱交換器３２、ファン１５、及びファンモータ１６が収容されている。ファン１５は、ファンモータ１６が有する回転軸に接続されており、ファンモータ１６によって回転駆動される。
【0033】
第１熱交換器３１は、伝熱管（後で説明する伝熱管３１ａ）の内部を、第１冷媒回路ＲＣ１を循環する第１冷媒Ｒ１が流れる。第１熱交換器３１は、冷媒配管１３（図１参照）を介して機械室Ｓ１内の第１圧縮機２１と接続される。第２熱交換器３２は、伝熱管（後で説明する伝熱管３２ａ）の内部を、第２冷媒回路ＲＣ２を循環する第２冷媒Ｒ２が流れる。第２熱交換器３２は、冷媒配管１４（図１参照）を介して機械室Ｓ１内の第２圧縮機２２と接続される。
【0034】
ファン１５は、空気吹出口６７が形成された側壁６６側に正圧面を対向させるとともに、空気取入口６４が形成された側壁６２側に負圧面を対向させる姿勢で配置される。ファンモータ１６が作動すると、ファン１５が回転し、空気取入口６４、６５から熱交換室Ｓ２内に空気が取り入れられる。熱交換室Ｓ２内に取り入れられた空気は、第１熱交換器３１を通過して第１冷媒Ｒ１と熱交換された後、さらに第２熱交換器３２を通過して第２冷媒Ｒ２と熱交換され、その後空気吹出口６７から排気される。ファン１５は、第１熱交換器３１及び第２熱交換器３２を通る空気の流れを生成する。第１熱交換器３１及び第２熱交換器３２の内部を通る冷媒は、第１熱交換器３１及び第２熱交換器３２を通る前記空気と熱交換される。図１～図３に示すように、ファン１５が生成する前記空気の流れの方向は、矢印Ｆで示される。以下の説明では、空気の流れ方向を、空気の流れ方向Ｆと称する。
【0035】
本実施形態で示す第１熱交換器３１は、左右方向に延びる部分と、前後方向に延びる部分とを有し、角部６８付近で屈曲して、平面視でＬ字形状に形成されている。なお、本開示の冷凍装置１０が備える第１熱交換器３１の形状はこれに限定されず、例えば平面視で矩形状であってもよい。
【0036】
本実施形態で示す第２熱交換器３２は、平面視で矩形状に形成されている。第２熱交換器３２は、空気取入口６４が形成された側壁６２に沿って、空気の流れ方向Ｆにおける第１熱交換器３１の風上側に配置される。
【0037】
［第１熱交換器（第１実施形態）］
図４は、第１及び第２実施形態に係る第１熱交換器の模式図である。図５Ａは、第１実施形態に係る第１熱交換器を構成する伝熱管及びフィンを示す部分断面模式図である。図４及び図５Ａにおいて、本開示の冷凍装置１０を構成する第１熱交換器３１の第１実施形態が示される。以下の説明では、第１実施形態に係る第１熱交換器３１を、第１熱交換器３１Ａとも称する。第１実施形態に係る第１熱交換器３１Ａは、いわゆるクロスフィン型のフィン・アンド・チューブ熱交換器である。第１熱交換器３１Ａは、伝熱管３１ａ、複数のフィン３１ｂ、及び一対の管板３１ｃ，３１ｄを有する。第１熱交換器３１Ａは、第１冷媒回路ＲＣ１内の第１冷媒Ｒ１を、当該第１熱交換器３１を通過する空気と熱交換する。
図４は、第１及び第２実施形態に係る第１熱交換器の模式図である。図５Ａは、第１実施形態に係る第１熱交換器を構成する伝熱管及びフィンを示す部分断面模式図である。図４及び図５Ａにおいて、本開示の冷凍装置１０を構成する第１熱交換器３１の第１実施形態が示される。以下の説明では、第１実施形態に係る第１熱交換器３１を、第１熱交換器３１Ａとも称する。第１実施形態に係る第１熱交換器３１Ａは、いわゆるクロスフィン型のフィン・アンド・チューブ熱交換器である。第１熱交換器３１Ａは、伝熱管３１ａ、複数のフィン３１ｂ、及び一対の管板３１ｃ，３１ｄを有する。第１熱交換器３１Ａは、第１冷媒回路ＲＣ１内の第１冷媒Ｒ１を、当該第１熱交換器３１を通過する空気と熱交換する。
【0038】
伝熱管３１ａは、金属製の円形管である。伝熱管３１ａを構成する金属としては、銅、銅合金、ステンレス、アルミニウム、アルミニウム合金等を採用することができる。以下、伝熱管３１ａのことを円形管３１ａとも称する。複数のフィン３１ｂは、金属製の薄板であり、側面視で長方形状に形成され、幅方向に所定の間隔をあけて互いに平行に並べて配置されている。フィン３１ｂを構成する金属としては、アルミニウム、アルミニウム合金等を採用することができる。
【0039】
円形管（伝熱管）３１ａは、直線状に形成された複数の直管部３１ｘと、Ｕ字状に形成された複数の曲管部３１ｙとを含んでいる。直管部３１ｘは、多数のフィン３１ｂが並ぶ方向に当該フィン３１ｂを貫通している。曲管部３１ｙは、第１熱交換器３１の幅方向端部に配置され、隣接する２本の直管部３１ｘを互いに接続している。
【0040】
管板３１ｃ，３１ｄは、金属製の板材であり、側面視で長方形状に形成され、第１熱交換器３１の幅方向両側に一対で配置されている。管板３１ｃ，３１ｄは、円形管３１ａにおける各直管部３１ｘの両端部に接続され、円形管３１ａを支持している。管板３１ｃ，３１ｄは、図４に示すように、フィン３１ｂと平行に配置される。
【0041】
［第１熱交換器（第２実施形態）］
図５Ｂは、第２実施形態に係る第１熱交換器を構成する伝熱管及びフィンを示す部分断面模式図である。図４及び図５Ｂにおいて、本開示の冷凍装置１０を構成する第１熱交換器３１の第２実施形態が示される。以下の説明では、第２実施形態に係る第１熱交換器３１を、第１熱交換器３１Ｂとも称する。第２実施形態に係る第１熱交換器３１Ｂは、いわゆるクロスフィン型のフィン・アンド・チューブ熱交換器である。第１熱交換器３１Ｂは、伝熱管３１ａ、複数のフィン３１ｂ、及び一対の管板３１ｃ，３１ｄを有する。第１熱交換器３１Ｂは、第１冷媒回路ＲＣ１内の第１冷媒Ｒ１を、当該第１熱交換器３１を通過する空気と熱交換する。なお、本実施形態で示す第１熱交換器３１Ｂは、第１実施形態に係る第１熱交換器３１Ａと共通の伝熱管３１ａ、フィン３１ｂ、及び管板３１ｃ，３１ｄを備える。
図５Ｂは、第２実施形態に係る第１熱交換器を構成する伝熱管及びフィンを示す部分断面模式図である。図４及び図５Ｂにおいて、本開示の冷凍装置１０を構成する第１熱交換器３１の第２実施形態が示される。以下の説明では、第２実施形態に係る第１熱交換器３１を、第１熱交換器３１Ｂとも称する。第２実施形態に係る第１熱交換器３１Ｂは、いわゆるクロスフィン型のフィン・アンド・チューブ熱交換器である。第１熱交換器３１Ｂは、伝熱管３１ａ、複数のフィン３１ｂ、及び一対の管板３１ｃ，３１ｄを有する。第１熱交換器３１Ｂは、第１冷媒回路ＲＣ１内の第１冷媒Ｒ１を、当該第１熱交換器３１を通過する空気と熱交換する。なお、本実施形態で示す第１熱交換器３１Ｂは、第１実施形態に係る第１熱交換器３１Ａと共通の伝熱管３１ａ、フィン３１ｂ、及び管板３１ｃ，３１ｄを備える。
【0042】
［第１熱交換器（第３実施形態）］
図６は、第３実施形態に係る第１熱交換器の模式図である。図７は、第３実施形態に係る第１熱交換器を構成する伝熱管及びフィンを示す部分断面模式図である。図６及び図７において、本開示の冷凍装置１０を構成する第１熱交換器３１の第３実施形態が示される。以下の説明では、第３実施形態に係る第１熱交換器３１を、第１熱交換器３１Ｃとも称する。本実施形態の冷凍装置１０は、第１熱交換器３１としてクロスフィン型のフィン・アンド・チューブ熱交換器（図４，図５Ａ，図５Ｂ参照）ではなく、マイクロチャネル式の熱交換器を採用してもよい。
図６は、第３実施形態に係る第１熱交換器の模式図である。図７は、第３実施形態に係る第１熱交換器を構成する伝熱管及びフィンを示す部分断面模式図である。図６及び図７において、本開示の冷凍装置１０を構成する第１熱交換器３１の第３実施形態が示される。以下の説明では、第３実施形態に係る第１熱交換器３１を、第１熱交換器３１Ｃとも称する。本実施形態の冷凍装置１０は、第１熱交換器３１としてクロスフィン型のフィン・アンド・チューブ熱交換器（図４，図５Ａ，図５Ｂ参照）ではなく、マイクロチャネル式の熱交換器を採用してもよい。
【0043】
図６及び図７に示すように、第３実施形態に係る第１熱交換器３１Ｃは、マイクロチャネル型の熱交換器である。第１熱交換器３１Ｃは、複数の伝熱管３１ｅ、フィン３１ｆ、及び一対のヘッダ３１ｇ，３１ｈを有する。伝熱管３１ｅ、フィン３１ｆ、及びヘッダ３１ｇ，３１ｈは、アルミニウム又はアルミニウム合金により形成されている。第１熱交換器３１Ｃは、第１冷媒回路ＲＣ１内の第１冷媒Ｒ１を、当該第１熱交換器３１Ｃを通過する空気と熱交換する。
【0044】
図７に示すように、第３実施形態に係る第１熱交換器３１Ｃにおける伝熱管３１ｅは、内部に複数の冷媒流路３５を有する多穴管により構成されている。伝熱管３１ｅの断面は、短手方向と長手方向とを有する扁平形状を有する。伝熱管３１ｅは、複数の冷媒流路３５が並ぶ方向を長手方向としている。複数の冷媒流路３５は、空気の流れ方向Ｆに沿って並べて形成されている。以下、第３実施形態に係る第１熱交換器３１における伝熱管３１ｅのことを扁平多穴管３１ｅともいう。
【0045】
図６及び図７に示すように、第１熱交換器３１Ｃにおいて、伝熱管３１ｅは、長手方向に並べて複数設けられている。ヘッダ３１ｇ，３１ｈは、その長手方向を伝熱管３１ｅの短手方向に向けた状態で配置されている。伝熱管３１ｅの一端はヘッダ３１ｇに接続され、伝熱管３１ｅの他端はヘッダ３１ｈに接続されている。フィン３１ｆは、隣接する伝熱管３１ｅ・３１ｅの間に蛇行して配置される。
【0046】
本実施形態の第１熱交換器３１Ｃは、マイクロチャネル型の熱交換器のうちの所謂パラレルフロー型熱交換器である。第１熱交換器３１Ｃを構成する伝熱管３１ｅは、扁平多穴管であり、フィン３１ｆは、隣接する扁平多穴管の間に配置された蛇行するフィンである。第１熱交換器３１Ｃを構成するフィン３１ｆは、所謂コルゲートフィンである。一般的に、熱交換量が同等のクロスフィン型熱交換器とパラレルフロー型熱交換器とを比較した場合、クロスフィン型熱交換器に比べて、パラレルフロー型熱交換器の方が、熱交換器内部の容積（内部の保有液量）が少ない。このため、冷凍装置１０は、パラレルフロー型の第１熱交換器３１Ｃを採用することによって、クロスフィン型熱交換器を採用した場合に比べて、第１冷媒Ｒ１の使用量を抑制することができる。
【0047】
［第２熱交換器］
図８は、第２熱交換器を示す模式図である。図９は、第２熱交換器を構成する伝熱管及びフィンを示す部分断面模式図である。本開示の冷凍装置１０を構成する第２熱交換器３２は、マイクロチャネル型の熱交換器である。図８及び図９に示すように、第２熱交換器３２は、複数の伝熱管３２ａ、フィン３２ｂ、及び一対のヘッダ３２ｃ，３２ｄを有する。伝熱管３２ａ、フィン３２ｂ、及びヘッダ３２ｃ，３２ｄは、アルミニウム又はアルミニウム合金により形成されている。なお、第２熱交換器３２は、第２冷媒回路ＲＣ２内の第２冷媒Ｒ２を、当該第２熱交換器３２を通過する空気と熱交換する。本実施形態の冷凍装置１０は、第２熱交換器３２を、ファン１５を支持するための支持部材７０（図２，図３参照）を利用して支持している。
図８は、第２熱交換器を示す模式図である。図９は、第２熱交換器を構成する伝熱管及びフィンを示す部分断面模式図である。本開示の冷凍装置１０を構成する第２熱交換器３２は、マイクロチャネル型の熱交換器である。図８及び図９に示すように、第２熱交換器３２は、複数の伝熱管３２ａ、フィン３２ｂ、及び一対のヘッダ３２ｃ，３２ｄを有する。伝熱管３２ａ、フィン３２ｂ、及びヘッダ３２ｃ，３２ｄは、アルミニウム又はアルミニウム合金により形成されている。なお、第２熱交換器３２は、第２冷媒回路ＲＣ２内の第２冷媒Ｒ２を、当該第２熱交換器３２を通過する空気と熱交換する。本実施形態の冷凍装置１０は、第２熱交換器３２を、ファン１５を支持するための支持部材７０（図２，図３参照）を利用して支持している。
【0048】
図９に示すように、伝熱管３２ａは、内部に複数の冷媒流路３６を有する多穴管により構成されている。伝熱管３２ａの断面は、短手方向と長手方向とを有する扁平形状を有する。伝熱管３２ａは、複数の冷媒流路３６が並ぶ方向を長手方向としている。複数の冷媒流路３６は、空気の流れ方向Ｆに沿って並べて形成されている。図８及び図９に示すように、複数の冷媒流路３６は、第２方向Ｙに並んで形成され、第１方向Ｘに延びている。以下、伝熱管３２ａのことを扁平多穴管３２ａともいう。
【0049】
図８及び図９に示すように、第２熱交換器３２において、伝熱管３２ａは、第３方向Ｚに並べて複数設けられている。ヘッダ３２ｃ，３２ｄは、その長手方向を第３方向Ｚに向けた状態で配置されている。伝熱管３２ａの一端はヘッダ３２ｃに接続され、伝熱管３２ａの他端はヘッダ３２ｄに接続されている。フィン３２ｂは、上下に隣接する伝熱管３２ａ・３２ａの間に蛇行して配置される。なお、本実施形態の冷凍装置１０における第２熱交換器３２の姿勢はこれに限定されず、例えば、第３方向Ｚを左右方向に向けた姿勢で使用してもよい。
【0050】
図９に示すように、第３方向Ｚにおける扁平多穴管３２ａの端面、言い換えると、扁平多穴管３２ａの上面及び下面は、第１方向Ｘ及び第２方向Ｙに沿った平坦面である。第１方向Ｘにおける扁平多穴管３２ａの両端面は、断面が半円形状に湾曲した湾曲面である。
【0051】
第２方向Ｙについて、フィン３２ｂは、扁平多穴管３２ａとほぼ同じ長さを有する。このため、第２熱交換器３２は、第２方向Ｙについての両側の端面において、扁平多穴管３２ａ及びフィン３２ｂが面一となっている。
【0052】
本実施形態の第２熱交換器３２は、マイクロチャネル型の熱交換器のうちの所謂パラレルフロー型熱交換器である。第２熱交換器３２を構成する伝熱管は、扁平多穴管３２ａであり、フィン３２ｂは、隣接する扁平多穴管の間に配置された蛇行するフィンである。フィン３２ｂは、所謂コルゲートフィンである。一般的に、熱交換量が同等のクロスフィン型熱交換器とパラレルフロー型熱交換器とを比較した場合、クロスフィン型熱交換器に比べて、パラレルフロー型熱交換器の方が、熱交換器内部の容積（内部の保有液量）が少ない。このため、冷凍装置１０は、第２熱交換器３２としてパラレルフロー型熱交換器を採用することによって、クロスフィン型熱交換器を採用した場合に比べて、第２冷媒Ｒ２の使用量を抑制することができる。
【0053】
［第３熱交換器］
本開示の冷凍装置１０を構成する第３熱交換器３３は、プレート式熱交換器である。図１に示すように、第３熱交換器３３は、積層されたプレート間に形成された第１の流路３３ａと第２の流路３３ｂとを有する。第３熱交換器３３は、第１の流路３３ａが第１冷媒回路ＲＣ１と接続され、第１の流路３３ａに第１冷媒Ｒ１が流れる。第３熱交換器３３は、第２の流路３３ｂが第２冷媒回路ＲＣ２と接続され、第２の流路３３ｂに第２冷媒Ｒ２が流れる。第３熱交換器３３は、第１の流路３３ａを流れる第１冷媒Ｒ１と、第２の流路３３ｂを流れる第２冷媒Ｒ２との間で熱交換する。冷凍装置１０は、第３熱交換器３３によって、第１冷媒Ｒ１と第２冷媒Ｒ２とを熱交換し、第１冷媒回路ＲＣ１の冷却能力を、第２冷媒回路ＲＣ２の冷却能力で補助する。
本開示の冷凍装置１０を構成する第３熱交換器３３は、プレート式熱交換器である。図１に示すように、第３熱交換器３３は、積層されたプレート間に形成された第１の流路３３ａと第２の流路３３ｂとを有する。第３熱交換器３３は、第１の流路３３ａが第１冷媒回路ＲＣ１と接続され、第１の流路３３ａに第１冷媒Ｒ１が流れる。第３熱交換器３３は、第２の流路３３ｂが第２冷媒回路ＲＣ２と接続され、第２の流路３３ｂに第２冷媒Ｒ２が流れる。第３熱交換器３３は、第１の流路３３ａを流れる第１冷媒Ｒ１と、第２の流路３３ｂを流れる第２冷媒Ｒ２との間で熱交換する。冷凍装置１０は、第３熱交換器３３によって、第１冷媒Ｒ１と第２冷媒Ｒ２とを熱交換し、第１冷媒回路ＲＣ１の冷却能力を、第２冷媒回路ＲＣ２の冷却能力で補助する。
【0054】
（第１冷媒及び第２冷媒について）
本開示の冷凍装置１０は、第１冷媒Ｒ１及び第２冷媒Ｒ２として、自然冷媒を使用すると好ましい。自然冷媒は、自然界にもともと存在している物質を用いた冷媒であり、例えば、アンモニア（ＮＨ３）、二酸化炭素（ＣＯ２）、水（Ｈ２Ｏ）、炭化水素（ＨＣ）等が含まれる。本実施形態の冷凍装置１０は、第１冷媒Ｒ１として二酸化炭素（ＣＯ２：Ｒ７４４）を使用し、第２冷媒Ｒ２としてプロパン（Ｃ３Ｈ８：Ｒ２９０）を使用する。二酸化炭素（ＣＯ２）の地球温暖化係数（ＧＷＰ）は「１」であり、プロパン（Ｃ３Ｈ８）の地球温暖化係数（ＧＷＰ）は「３」である。なお、本開示の冷凍装置で使用する第１冷媒Ｒ１は、二酸化炭素（ＣＯ２）に限定されず、本開示の冷凍装置で使用する第２冷媒Ｒ２は、プロパン（Ｃ３Ｈ８）に限定されない。本開示の冷凍装置で使用する第２冷媒Ｒ２は、Ｒ３２，Ｒ１２３４ｙｆ、Ｒ４７４ａ、Ｒ６００ａ（イソブタン）、Ｒ４５４Ｂ、Ｒ４５４Ｃ等であってもよい。
本開示の冷凍装置１０は、第１冷媒Ｒ１及び第２冷媒Ｒ２として、自然冷媒を使用すると好ましい。自然冷媒は、自然界にもともと存在している物質を用いた冷媒であり、例えば、アンモニア（ＮＨ３）、二酸化炭素（ＣＯ２）、水（Ｈ２Ｏ）、炭化水素（ＨＣ）等が含まれる。本実施形態の冷凍装置１０は、第１冷媒Ｒ１として二酸化炭素（ＣＯ２：Ｒ７４４）を使用し、第２冷媒Ｒ２としてプロパン（Ｃ３Ｈ８：Ｒ２９０）を使用する。二酸化炭素（ＣＯ２）の地球温暖化係数（ＧＷＰ）は「１」であり、プロパン（Ｃ３Ｈ８）の地球温暖化係数（ＧＷＰ）は「３」である。なお、本開示の冷凍装置で使用する第１冷媒Ｒ１は、二酸化炭素（ＣＯ２）に限定されず、本開示の冷凍装置で使用する第２冷媒Ｒ２は、プロパン（Ｃ３Ｈ８）に限定されない。本開示の冷凍装置で使用する第２冷媒Ｒ２は、Ｒ３２，Ｒ１２３４ｙｆ、Ｒ４７４ａ、Ｒ６００ａ（イソブタン）、Ｒ４５４Ｂ、Ｒ４５４Ｃ等であってもよい。
【0055】
本開示の冷凍装置１０は、第２冷媒Ｒ２として、有害性を有する自然冷媒を採用することに適した構成を有する。ここでいう「有害性を有する」とは、可燃性（微燃性を含む）、毒性、及び４以上の地球温暖化係数を有する性質を意味する。本開示の冷凍装置１０は、「パラレルフロー型熱交換器」である第２熱交換器３２を使用する構成であるため、このような「有害性を有する」第２冷媒Ｒ２の使用量を抑制することができる。
【0056】
（死水域について）
図１０Ａは、伝熱管が円形管である場合の死水域の形成状況の説明図である。図１０Ｂは、伝熱管が扁平多穴管である場合の死水域の形成状況の説明図である。第１熱交換器３１を空気が通過した場合、図１０Ａ及び図１０Ｂに示すように、伝熱管（伝熱管３１ａ、３１ｅ）の風下側には「死水域」が形成される。「死水域」は、流れ中に配置された物体の下流側に形成される領域であり、大小の渦が存在し、流体が静止状態となっている領域である。「死水域」は、流体の疎通に関係のない部分となっているため、伝熱管が死水域と干渉する場合、その干渉の度合が大きいほど、その干渉がある領域において伝熱管及び空気の間の熱交換効率が低下する。
図１０Ａは、伝熱管が円形管である場合の死水域の形成状況の説明図である。図１０Ｂは、伝熱管が扁平多穴管である場合の死水域の形成状況の説明図である。第１熱交換器３１を空気が通過した場合、図１０Ａ及び図１０Ｂに示すように、伝熱管（伝熱管３１ａ、３１ｅ）の風下側には「死水域」が形成される。「死水域」は、流れ中に配置された物体の下流側に形成される領域であり、大小の渦が存在し、流体が静止状態となっている領域である。「死水域」は、流体の疎通に関係のない部分となっているため、伝熱管が死水域と干渉する場合、その干渉の度合が大きいほど、その干渉がある領域において伝熱管及び空気の間の熱交換効率が低下する。
【0057】
以下の説明では、図１０Ａに示すように、第１熱交換器３１を構成する伝熱管（円形管）３１ａの風下側に形成される「死水域」を、第１死水域Ｄ１と称し、空気の流れ方向Ｆにおける第１死水域Ｄ１の形成長さを、第１形成長さＬ１と称する。以下の説明では、図１０Ｂに示すように、第１熱交換器３１を構成する伝熱管３１ｅの風下側に形成される「死水域」を、第２死水域Ｄ２と称し、空気の流れ方向Ｆにおける第２死水域Ｄ２の形成長さを、第２形成長さＬ２と称する。なお、伝熱管３１ｅは、扁平多穴管である。以下の説明では、扁平多穴管である伝熱管３１ｅを、扁平多穴管３１ｅとも称する。
【0058】
伝熱管として伝熱管３１ａを備える熱交換器、及び伝熱管として扁平多穴管３１ｅを備える熱交換器について、熱交換量が同等の装置同士を比較した場合、伝熱管３１ａにおける第１死水域Ｄ１の第１形成長さＬ１は、伝熱管３１ｅにおける第２死水域Ｄ２の第２形成長さＬ２に比べて大きくなるのが一般的である。
【0059】
（第１熱交換器及び第２熱交換器の配置について）
図１～図３に示すように、冷凍装置１０において、第２熱交換器３２は、ファン１５が生成する空気の流れ方向Ｆにおいて、第１熱交換器３１の風上側に配置される。以下では、構成が異なる３種類の第１熱交換器３１を採用した場合について、第２熱交換器３２の風下に形成される第２死水域Ｄ２と、第１熱交換器３１の伝熱管との関係を説明する。
図１～図３に示すように、冷凍装置１０において、第２熱交換器３２は、ファン１５が生成する空気の流れ方向Ｆにおいて、第１熱交換器３１の風上側に配置される。以下では、構成が異なる３種類の第１熱交換器３１を採用した場合について、第２熱交換器３２の風下に形成される第２死水域Ｄ２と、第１熱交換器３１の伝熱管との関係を説明する。
【0060】
（第１実施形態に係る第１熱交換器を配置した場合について）
図１１は、第１実施形態に係る第１熱交換器を第２熱交換器の風下側に配置した場合の説明図である。図１１は、冷凍装置１０において、第１実施形態に係る第１熱交換器３１Ａを採用した場合の、第１熱交換器３１Ａ及び第２熱交換器３２の配置を示している。以下の説明では、第１熱交換器３１を構成する複数の伝熱管３１ａの配列方向（第３方向Ｚ）における各伝熱管３１ａの中心位置を、中心位置ｚ１と称する。以下の説明では、第２熱交換器３２を構成する複数の伝熱管３２ａの配列方向（第３方向Ｚ）における各伝熱管３２ａの中心位置を、中心位置ｚ２と称する。中心位置ｚ２は、扁平多穴管３２ａの厚み方向の中央である。なお、図１１では、フィン３１ｂ及びフィン３２ｂの図示を省略している。
図１１は、第１実施形態に係る第１熱交換器を第２熱交換器の風下側に配置した場合の説明図である。図１１は、冷凍装置１０において、第１実施形態に係る第１熱交換器３１Ａを採用した場合の、第１熱交換器３１Ａ及び第２熱交換器３２の配置を示している。以下の説明では、第１熱交換器３１を構成する複数の伝熱管３１ａの配列方向（第３方向Ｚ）における各伝熱管３１ａの中心位置を、中心位置ｚ１と称する。以下の説明では、第２熱交換器３２を構成する複数の伝熱管３２ａの配列方向（第３方向Ｚ）における各伝熱管３２ａの中心位置を、中心位置ｚ２と称する。中心位置ｚ２は、扁平多穴管３２ａの厚み方向の中央である。なお、図１１では、フィン３１ｂ及びフィン３２ｂの図示を省略している。
【0061】
本開示の冷凍装置１０において第１熱交換器３１Ａを採用する場合、第１熱交換器３１Ｃ及び第２熱交換器３２は、各伝熱管３１ａの中心位置ｚ１と、各伝熱管３２ａの中心位置ｚ２と、がズレている部分を有するように配置する。なお、本実施形態では、中心位置ｚ１及び中心位置ｚ２が一致している部分が全くない場合を例示しているが、第１熱交換器３１Ａ及び第２熱交換器３２は、一部に中心位置ｚ１及び中心位置ｚ２が一致している部分を有するように配置してもよい。
【0062】
図１１に示すように、扁平多穴管３２ａの中心位置ｚ２と、伝熱管３１ａの中心位置ｚ１とがズレている部分においては、第２熱交換器３２の風下側に形成される第２死水域Ｄ２は、第１熱交換器３１の伝熱管３１ａからズレた位置に形成される。このように構成された冷凍装置１０は、第２熱交換器３２の風下側に形成される第２死水域Ｄ２と伝熱管３１ａとの干渉を抑制することができる。これにより、空気の流れ方向Ｆの風下側に位置する第１熱交換器３１について、熱交換効率の低下を抑制することができる。
【0063】
図１１に示すように、本開示の冷凍装置１０は、第１熱交換器３１の伝熱管３１ａの第１のピッチＰ１と、第２熱交換器３２の伝熱管３２ａの第２のピッチＰ２とが、異なっていると好ましい。第１のピッチＰ１及び第２のピッチＰ２を異ならせた場合、扁平多穴管３２ａの中心位置ｚ２と、伝熱管３１ａの中心位置ｚ１とがズレている部分を、必然的に生じさせることができる。このように構成された冷凍装置１０は、第２熱交換器３２の風下側に形成される第２死水域Ｄ２と伝熱管３１ａとの干渉を抑制することができる。これにより、空気の流れ方向Ｆの風下側に位置する第１熱交換器３１について、熱交換効率の低下を抑制することができる。
【0064】
（第２実施形態に係る第１熱交換器を配置した場合について）
図１２は、第２実施形態に係る第１熱交換器を第２熱交換器の風下側に配置した場合の説明図である図１２は、冷凍装置１０において、第２実施形態に係る第１熱交換器３１Ｂを採用した場合の、第１熱交換器３１Ｂ及び第２熱交換器３２の配置を示している。第１熱交換器３１Ｂ（図５Ｂ参照）は、側面視において直管部３１ｘが千鳥状に配置された伝熱管３１ａを備える。図１２に示すように、第１熱交換器３１Ｂにおける伝熱管３１ａは、複数の円形管（直管部３１ｘ）を第１の配列方向（第３方向Ｚ）に並べて配置した第１の伝熱管群Ｇ１と、複数の円形管（直管部３１ｘ）を第１の配列方向より風下側で第２の配列方向（第３方向Ｚ）に並べて配置した第２の伝熱管群Ｇ２と、を含んでいる。第１熱交換器３１Ｂにおいて、前記第１の配列方向及び第２の配列方向は、互いに平行である。以下の説明では、第１熱交換器３１Ｂを構成する複数の伝熱管３１ａの第１の配列方向（第３方向Ｚ）における各伝熱管３１ａの中心位置を、中心位置ｚ１ａと称する。以下の説明では、第１熱交換器３１Ｂを構成する複数の伝熱管３１ａの第２の配列方向（第３方向Ｚ）における各伝熱管３１ａの中心位置を、中心位置ｚ１ｂと称する。なお、第１熱交換器３１Ｂは、第１の伝熱管群Ｇ１に含まれる各伝熱管３１ａの第１の配列方向（第３方向Ｚ）における各伝熱管３１ａの中心位置ｚ１ａと、第２の伝熱管群Ｇ２に含まれる各伝熱管３１ａの第２の配列方向（第３方向Ｚ）における各伝熱管３１ａの中心位置ｚ１ｂと、がズレている。なお、図１２では、フィン３１ｂ及びフィン３２ｂの図示を省略している。
図１２は、第２実施形態に係る第１熱交換器を第２熱交換器の風下側に配置した場合の説明図である図１２は、冷凍装置１０において、第２実施形態に係る第１熱交換器３１Ｂを採用した場合の、第１熱交換器３１Ｂ及び第２熱交換器３２の配置を示している。第１熱交換器３１Ｂ（図５Ｂ参照）は、側面視において直管部３１ｘが千鳥状に配置された伝熱管３１ａを備える。図１２に示すように、第１熱交換器３１Ｂにおける伝熱管３１ａは、複数の円形管（直管部３１ｘ）を第１の配列方向（第３方向Ｚ）に並べて配置した第１の伝熱管群Ｇ１と、複数の円形管（直管部３１ｘ）を第１の配列方向より風下側で第２の配列方向（第３方向Ｚ）に並べて配置した第２の伝熱管群Ｇ２と、を含んでいる。第１熱交換器３１Ｂにおいて、前記第１の配列方向及び第２の配列方向は、互いに平行である。以下の説明では、第１熱交換器３１Ｂを構成する複数の伝熱管３１ａの第１の配列方向（第３方向Ｚ）における各伝熱管３１ａの中心位置を、中心位置ｚ１ａと称する。以下の説明では、第１熱交換器３１Ｂを構成する複数の伝熱管３１ａの第２の配列方向（第３方向Ｚ）における各伝熱管３１ａの中心位置を、中心位置ｚ１ｂと称する。なお、第１熱交換器３１Ｂは、第１の伝熱管群Ｇ１に含まれる各伝熱管３１ａの第１の配列方向（第３方向Ｚ）における各伝熱管３１ａの中心位置ｚ１ａと、第２の伝熱管群Ｇ２に含まれる各伝熱管３１ａの第２の配列方向（第３方向Ｚ）における各伝熱管３１ａの中心位置ｚ１ｂと、がズレている。なお、図１２では、フィン３１ｂ及びフィン３２ｂの図示を省略している。
【0065】
冷凍装置１０において第１熱交換器３１Ｂを採用する場合、第１熱交換器３１Ａ及び第２熱交換器３２は、第１の配列方向（第３方向Ｚ）における各伝熱管３１ａの中心位置ｚ１ａと、各伝熱管３２ａの中心位置ｚ２と、がズレている部分を有するように配置する。なお、本実施形態では、中心位置ｚ１ａ及び中心位置ｚ２が一致している部分が全くない場合を例示しているが、第１熱交換器３１Ｂ及び第２熱交換器３２は、一部に中心位置ｚ１ａ及び中心位置ｚ２が一致する部分を有するように配置してもよい。
【0066】
なお、冷凍装置１０において第１熱交換器３１Ｂを採用する場合、第１熱交換器３１Ａ及び第２熱交換器３２は、複数の伝熱管３１ａのうち、第２の伝熱管群Ｇ２に含まれる各伝熱管３１ａの配列方向における各伝熱管３１ａの中心位置ｚ１ｂと、第２熱交換器３２を構成する複数の伝熱管３２ａの配列方向における各伝熱管３２ａの中心位置ｚ２とは一致してもよい。
【0067】
図１２に示すように、扁平多穴管３２ａの中心位置ｚ２と、第１の伝熱管群Ｇ１に含まれる伝熱管３１ａの中心位置ｚ１ａとがズレている部分においては、第２熱交換器３２の風下側に形成される第２死水域Ｄ２は、第１の伝熱管群Ｇ１に含まれる伝熱管３１ａからズレた位置に形成される。このように構成された冷凍装置１０は、第２熱交換器３２の風下側に形成される第２死水域Ｄ２と第１の伝熱管群Ｇ１に含まれる伝熱管３１ａとの干渉を抑制することができる。これにより、空気の流れ方向Ｆの風下側に位置する第１熱交換器３１Ｂについて、熱交換効率の低下を抑制することができる。
【0068】
（第３実施形態に係る第１熱交換器を配置した場合について）
図１３は、第３実施形態に係る第１熱交換器及び第２熱交換器の配置関係の説明図である。図１３は、冷凍装置１０において、第３実施形態に係る第１熱交換器３１Ｃを採用した場合の、第１熱交換器３１Ｃ及び第２熱交換器３２の配置を示している。以下の説明では、第１熱交換器３１を構成する複数の伝熱管３１ｅの配列方向（第３方向Ｚ）における各伝熱管３１ｅの中心位置を、中心位置ｚ１と称する。中心位置ｚ１は、伝熱管（扁平多穴管）３１ｅの厚み方向の中央である。なお、図１３では、フィン３１ｆ及びフィン３２ｂの図示を省略している。
図１３は、第３実施形態に係る第１熱交換器及び第２熱交換器の配置関係の説明図である。図１３は、冷凍装置１０において、第３実施形態に係る第１熱交換器３１Ｃを採用した場合の、第１熱交換器３１Ｃ及び第２熱交換器３２の配置を示している。以下の説明では、第１熱交換器３１を構成する複数の伝熱管３１ｅの配列方向（第３方向Ｚ）における各伝熱管３１ｅの中心位置を、中心位置ｚ１と称する。中心位置ｚ１は、伝熱管（扁平多穴管）３１ｅの厚み方向の中央である。なお、図１３では、フィン３１ｆ及びフィン３２ｂの図示を省略している。
【0069】
本開示の冷凍装置１０において第１熱交換器３１Ｃを採用する場合、第１熱交換器３１Ｃ及び第２熱交換器３２は、各伝熱管３１ａの中心位置ｚ１と、各伝熱管３２ａの中心位置ｚ２と、が一致する部分を有するように配置される。なお、本実施形態では、中心位置ｚ１及び中心位置ｚ２が全て一致している場合を例示しているが、第１熱交換器３１Ｃ及び第２熱交換器３２は、一部に中心位置ｚ１及び中心位置ｚ２がズレている部分を有していてもよい。
【0070】
第１熱交換器３１の伝熱管３１ａ及び第２熱交換器３２の伝熱管３２ａの両方を扁平多穴管とした場合、第１熱交換器３１及び第２熱交換器３２を図１３のように配置することによって、空気の流れ方向Ｆの風下側に位置する第１熱交換器３１について、熱交換効率の低下を抑制することができる。
【0071】
［実施形態の作用効果］
（１）上記実施形態の冷凍装置１０は、第１圧縮機２１、第１熱交換器３１、第１膨張弁４１、及び利用側熱交換器３４を含み、第１冷媒Ｒ１を用いる第１冷媒回路ＲＣ１と、第２圧縮機２２、第２熱交換器３２、及び第２膨張弁４２を含み、第２冷媒Ｒ２を用いる第２冷媒回路ＲＣ２と、第１冷媒Ｒ１と第２冷媒Ｒ２とを熱交換する第３熱交換器３３と、ファン１５と、を備える。冷凍装置１０は、第２熱交換器３２を構成する伝熱管が扁平多穴管３２ａであり、第２熱交換器３２は、ファン１５が生成する空気の流れ方向Ｆにおいて、第１熱交換器３１の風上側に配置される。
（１）上記実施形態の冷凍装置１０は、第１圧縮機２１、第１熱交換器３１、第１膨張弁４１、及び利用側熱交換器３４を含み、第１冷媒Ｒ１を用いる第１冷媒回路ＲＣ１と、第２圧縮機２２、第２熱交換器３２、及び第２膨張弁４２を含み、第２冷媒Ｒ２を用いる第２冷媒回路ＲＣ２と、第１冷媒Ｒ１と第２冷媒Ｒ２とを熱交換する第３熱交換器３３と、ファン１５と、を備える。冷凍装置１０は、第２熱交換器３２を構成する伝熱管が扁平多穴管３２ａであり、第２熱交換器３２は、ファン１５が生成する空気の流れ方向Ｆにおいて、第１熱交換器３１の風上側に配置される。
【0072】
上記実施形態の冷凍装置１０は、伝熱管として扁平多穴管３２ａを用いた第２熱交換器３２を備える。伝熱管として扁平多穴管を用いた熱交換器は、伝熱管として円形管を用いた熱交換器に比べて、その風下側に形成される死水域を小さくすることができる。冷凍装置１０は、扁平多穴管３２ａを用いた第２熱交換器３２を第１熱交換器３１の風上側に配置することで、風下側の第１熱交換器３１の伝熱管３１ａについて、死水域との干渉を抑制することができる。これにより、空気の流れ方向Ｆの風下側に位置する第１熱交換器３１について、熱交換効率の低下を抑制することができる。
【0073】
（２）上記実施形態の冷凍装置１０は、複数の扁平多穴管３２ａ及び第１熱交換器３１を構成する複数の伝熱管３１ａを備える。冷凍装置１０は、複数の扁平多穴管３２ａの配列方向についての扁平多穴管３２ａの中心位置ｚ２と、第１熱交換器３１を構成する複数の伝熱管３１ａの配列方向についての当該伝熱管３１ａの中心位置ｚ１とが、空気の流れ方向Ｆから見てズレている部分を有する。
【0074】
扁平多穴管３２ａの中心位置ｚ２と、伝熱管３１ａの中心位置ｚ１とがズレている部分では、第２熱交換器３２の風下側に形成される第２死水域Ｄ２が、第１熱交換器３１を構成する伝熱管３１ａからズレた位置に形成される。このため、本実施形態の冷凍装置１０は、第２熱交換器３２の風下側に形成される第２死水域Ｄ２と風下側の第１熱交換器３１の伝熱管３１ａとの干渉を抑制することができる。これにより、空気の流れ方向Ｆの風下側に位置する第１熱交換器３１について、熱交換効率の低下を抑制することができる。
【0075】
（３）上記実施形態の冷凍装置１０は、第１熱交換器３１を構成する伝熱管が円形管３１ａであり、複数の円形管３１ａの配列方向についての当該円形管３１ａの第１のピッチＰ１と、複数の扁平多穴管３２ａの配列方向についての当該扁平多穴管３２ａの第２のピッチＰ２とが異なる。
【0076】
上記実施形態の冷凍装置１０は、冷凍装置は、風下側に位置する複数の円形管３１ａの第１のピッチＰ１と、風上側に位置する複数の扁平多穴管３２ａの第２のピッチＰ２とを異ならせることによって、第２熱交換器３２の風下側に形成される死水域と、第１熱交換器３１の円形管３１ａとがズレている部分を設けることができる。このため、本実施形態の冷凍装置１０は、第２熱交換器３２の風下側に形成される死水域と風下側の第１熱交換器３１を構成する円形管３１ａとの干渉を抑制することができる。これにより、空気の流れ方向Ｆの風下側に位置する第１熱交換器３１について、熱交換効率の低下を抑制することができる。
【0077】
（４）上記実施形態の冷凍装置１０は、第２熱交換器３２が、複数の扁平多穴管３２ａと、隣接する扁平多穴管３２ａの間に配置される蛇行するフィン３２ｂと、を含む熱交換器により構成される。
【0078】
このような構成の冷凍装置１０によれば、第２熱交換器３２により効率よく熱交換することができる。また、このような構成の冷凍装置１０は、第２冷媒Ｒ２の使用量を抑制することができる。
【0079】
（５）上記実施形態の冷凍装置１０は、複数の扁平多穴管３２ａ及び第１熱交換器３１を構成する複数の伝熱管３１ａを備える。冷凍装置１０は、第１熱交換器３１を構成する伝熱管が円形管３１ａである。第１熱交換器３１は、複数の円形管３１ａを第１の配列方向に並べて配置した第１の伝熱管群Ｇ１と、空気の流れ方向Ｆにおける第１の伝熱管群Ｇ１の風下側に隣接し、複数の円形管３１ａを第１の配列方向に対して平行な第２の配列方向に並べて配置した第２の伝熱管群Ｇ２と、を含む。冷凍装置１０は、第１の配列方向についての第１の伝熱管群Ｇ１に含まれる円形管３１ａの中心位置ｚ１ａと、第２の配列方向についての第２の伝熱管群Ｇ２に含まれる円形管３１ａの中心位置ｚ１ｂとが、空気の流れ方向Ｆから見てズレている。本実施形態の冷凍装置１０は、複数の扁平多穴管３２ａの配列方向についての当該扁平多穴管３２ａの中心位置ｚ２と、第１の配列方向についての第１の伝熱管群Ｇ１に含まれる円形管３１ａの中心位置ｚ１ａと、が空気の流れ方向Ｆから見てズレている部分を有している。
【0080】
このような構成の冷凍装置１０は、第２熱交換器３２の風下側に形成される死水域と、第１の伝熱管群Ｇ１に含まれる円形管３１ａとの干渉を抑制することができる。これにより、空気の流れ方向Ｆの風下側に位置する第１熱交換器３１について、熱交換効率の低下を抑制することができる。
【0081】
（６）上記実施形態の冷凍装置１０は、複数の扁平多穴管３２ａ及び第１熱交換器３１を構成する複数の伝熱管３１ｅを備える。冷凍装置１０は、第１熱交換器３１を構成する伝熱管が扁平多穴管３１ｅである。冷凍装置１０は、第２熱交換器３２における複数の扁平多穴管３２ａの配列方向についての当該扁平多穴管３２ａの中心位置ｚ２と、第１熱交換器３１における複数の扁平多穴管３１ｅの配列方向についての当該扁平多穴管３１ｅの中心位置ｚ１とが、空気の流れ方向Ｆから見て一致している部分を有している。
【0082】
このような構成の冷凍装置１０は、第１熱交換器３１の伝熱管３１ｅ及び第２熱交換器３２の伝熱管３２ａの両方を扁平多穴管とした場合において、空気の流れ方向Ｆの風下側に位置する第１熱交換器３１について、熱交換効率の低下を抑制することができる。
【0083】
（７）上記実施形態の冷凍装置１０は、第２冷媒Ｒ２が、燃焼性、または、毒性、または、４以上の地球温暖化係数を有する冷媒である。
【0084】
このような構成の冷凍装置１０は、第２冷媒Ｒ２として、燃焼性、または、毒性、または、４以上の地球温暖化係数を有するような「有害性を有する」自然冷媒を使用した場合に、第２冷媒Ｒ２の使用量を減らすことができる。
【0085】
以上、実施形態を説明したが、特許請求の範囲の趣旨及び範囲から逸脱することなく、形態や詳細の多様な変更が可能なことが理解されるであろう。
【符号の説明】
【0086】
１０ ：冷凍装置
１５ ：ファン
２１ ：第１圧縮機
２２ ：第２圧縮機
３１ ：第１熱交換器
３１ａ：円形管（伝熱管）
３１ｅ：扁平多穴管（伝熱管）
３２ ：第２熱交換器
３２ａ：扁平多穴管（伝熱管）
３２ｂ：フィン
３３ ：第３熱交換器
３４ ：利用側熱交換器
４１ ：第１膨張弁
４２ ：第２膨張弁
７０ ：支持部材
Ｒ１ ：第１冷媒
Ｒ２ ：第２冷媒
ＲＣ１：第１冷媒回路
ＲＣ２：第２冷媒回路
Ｇ１ ：第１の伝熱管群
Ｇ２ ：第２の伝熱管群
Ｆ ：空気の流れ方向
ｚ１ ：中心位置
ｚ１ａ：中心位置
ｚ１ｂ：中心位置
ｚ２ ：中心位置
Ｐ１ ：第１のピッチ
Ｐ２ ：第２のピッチ
１５ ：ファン
２１ ：第１圧縮機
２２ ：第２圧縮機
３１ ：第１熱交換器
３１ａ：円形管（伝熱管）
３１ｅ：扁平多穴管（伝熱管）
３２ ：第２熱交換器
３２ａ：扁平多穴管（伝熱管）
３２ｂ：フィン
３３ ：第３熱交換器
３４ ：利用側熱交換器
４１ ：第１膨張弁
４２ ：第２膨張弁
７０ ：支持部材
Ｒ１ ：第１冷媒
Ｒ２ ：第２冷媒
ＲＣ１：第１冷媒回路
ＲＣ２：第２冷媒回路
Ｇ１ ：第１の伝熱管群
Ｇ２ ：第２の伝熱管群
Ｆ ：空気の流れ方向
ｚ１ ：中心位置
ｚ１ａ：中心位置
ｚ１ｂ：中心位置
ｚ２ ：中心位置
Ｐ１ ：第１のピッチ
Ｐ２ ：第２のピッチ
【要約】
【課題】空気の流れの風上側及び風下側に並べて配置された空気熱交換器を備える冷凍装置において、風下側の空気熱交換器の熱交換効率の低下を抑制する。
【解決手段】冷凍装置１０は、第１圧縮機２１、第１熱交換器３１、第１膨張弁４１、及び利用側熱交換器３４を含み、第１冷媒Ｒ１を用いる第１冷媒回路ＲＣ１と、第２圧縮機２２、第２熱交換器３２、及び第２膨張弁４２を含み、第２冷媒Ｒ２を用いる第２冷媒回路ＲＣ２と、第１冷媒Ｒ１と第２冷媒Ｒ２とを熱交換する第３熱交換器３３と、ファン１５と、を備え、第２熱交換器３２を構成する伝熱管が扁平多穴管３２ａであり、第２熱交換器３２は、ファン１５が生成する空気の流れ方向Ｆにおいて、第１熱交換器３１の風上側に配置される。
【選択図】図１
【解決手段】冷凍装置１０は、第１圧縮機２１、第１熱交換器３１、第１膨張弁４１、及び利用側熱交換器３４を含み、第１冷媒Ｒ１を用いる第１冷媒回路ＲＣ１と、第２圧縮機２２、第２熱交換器３２、及び第２膨張弁４２を含み、第２冷媒Ｒ２を用いる第２冷媒回路ＲＣ２と、第１冷媒Ｒ１と第２冷媒Ｒ２とを熱交換する第３熱交換器３３と、ファン１５と、を備え、第２熱交換器３２を構成する伝熱管が扁平多穴管３２ａであり、第２熱交換器３２は、ファン１５が生成する空気の流れ方向Ｆにおいて、第１熱交換器３１の風上側に配置される。
【選択図】図１
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5A】
【図5B】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10A】
【図10B】
【図11】
【図12】
【図13】