(57)【要約】【課題】  二酸化炭素を冷媒に用いた冷凍装置においては、放熱器において、冷媒の温度低下が大きいという特徴がある。そこで、二酸化炭素冷媒を用いた熱交換器において、伝熱管を端部で折り返すと、折返しの前後で冷媒の温度差が大きく、通過空気に温度ムラが生じる課題があった。【解決手段】  熱交換器４は、伝熱管３０と折返し部３３とを備えている。伝熱管３０は、第１直線部３１と、第２直線部３２とを有している。折返し部３３は、第１直線部を流れた冷媒を第２直線部へ折り返す。伝熱管の鉛直方向の厚みＴは、３ｍｍ以下であり、第１直線部３１の中心と、第２直線部３２の中心の鉛直方向の距離ＤＰは、０ｍｍ〜２１ｍｍである。【選択図】図４Ａ
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＣＯ２冷媒を内部に通す複数の伝熱管（３０）と、
前記伝熱管に接続されている折返し部（３３）と、
を備えた熱交換器（４）であって、
前記伝熱管は、
水平に延びる第１直線部（３１）と、
前記第１直線部と平行に配置された第２直線部（３２）と、
を有し、
前記折返し部は、
前記第１直線部と前記第２直線部とのどちらか一方を流れた前記冷媒を、前記冷媒の流れを反転させて他方に流すように接続されており、
前記伝熱管の鉛直方向の厚みＴは３ｍｍ以下であり、
前記第１直線部の中心と、前記第２直線部の中心の鉛直方向の距離ＤＰが、０ｍｍ〜２１ｍｍである、
熱交換器。
【請求項２】
前記第１および前記第２直線部および前記折返し部は、連続した１の管を折り曲げて形成されている、
請求項１に記載の熱交換器。
【請求項３】
前記伝熱管は、多穴扁平管である、
請求項１または２に記載の熱交換器。
【請求項４】
前記第１および前記第２直線部のいずれか一方で複数の穴に分かれた冷媒は、前記折返し部で集合し、前記第１および前記第２直線部の他方において、再分流される、
請求項３に記載の熱交換器。
【請求項５】
前記第２直線部は、前記第１直線部の上、または、下に位置している、
請求項１〜４のいずれか１項に記載の熱交換器。
【請求項６】
前記伝熱管は、前記冷媒と熱交換する空気の上流側から下流側に向かって複数列配列されており、
前記第１直線部および前記第２直線部は、隣接する列に属している、
請求項１〜４のいずれか１項に記載の熱交換器。
【請求項７】
連続して冷媒が流通する前記第１直線部、前記折返し部、前記第２直線部において、
前記第１直線部の中心と、前記第２直線部の中心の鉛直方向の距離ＤＰが、０ｍｍより大きく、上下に隣接する２つの前記第１直線部の中心の距離Ｐよりも小さい、
請求項６に記載の熱交換器。
【請求項８】
前記熱交換器は、さらに、
前記熱交換器の外部と、前記複数の伝熱管との間で、冷媒が流出入する第１冷媒出入口と、
前記熱交換器の外部と、前記複数の伝熱管との間で、冷媒が流出入する第２冷媒出入口と、
を備え、
前記第１冷媒出入口、前記第２冷媒出入口のどちらか一方から前記複数の伝熱管に流入した冷媒は、他方から流出し、
前記第１冷媒出入口と前記第２冷媒出入口とは、前記複数列の異なる列に配置されている、
請求項６に記載の熱交換器。
【請求項９】
前記熱交換器が、放熱器として用いられたとき、
前記熱交換器の冷媒入口温度と、冷媒出口温度との温度差が４０℃以上である、
請求項１〜８のいずれか１項に記載の熱交換器。
【請求項１０】
前記熱交換器は、さらに、
前記伝熱管に固定され、前記伝熱管と、前記空気との熱交換を促進する、複数のフィンを備え、
前記複数のフィンのフィンピッチは、１．３ｍｍ以上である、
請求項１〜９のいずれか１項に記載の熱交換器。
【請求項１１】
前記距離ＤＰは、前記厚みＴの５倍以下である、
請求項１〜１０のいずれか１項に記載の熱交換器。
【請求項１２】
前記熱交換器は、熱源側熱交換器である、
請求項１〜１１のいずれか１項に記載の熱交換器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
二酸化炭素を冷媒に用いた冷凍装置の熱交換器。
【背景技術】
【０００２】
作動流体を用いた冷凍サイクルに用いられる熱交換器において、有限のスペースで伝熱管の長さを稼ぐために、伝熱管を端部で折り返すことは、一般に行われている（たとえば、特許文献１（ＷＯ２０１４／０９１７８２）を参照。）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
一方、二酸化炭素を冷媒に用いた冷凍装置においては、放熱器において、冷媒の温度低下が大きいという特徴がある。したがって、二酸化炭素冷媒を用いた熱交換器において、伝熱管を端部で折り返すと、折返しの前後で冷媒の温度差が大きく、通過空気に温度ムラが生じる恐れがある。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
第１観点の熱交換器は、複数の伝熱管と、折返し部とを備えた熱交換器である。伝熱管は、ＣＯ２冷媒を内部に通す。折返し部は、伝熱管に接続されている。伝熱管は、第１直線部と、第２直線部とを有する。第１直線部は、水平に延びる。第２直線部は、第１直線部と平行に配置されている。折返し部は、第１直線部と第２直線部とのどちらか一方を流れた冷媒を、冷媒の流れを反転させて他方に流すように接続されている。伝熱管の鉛直方向の厚みＴは３ｍｍ以下である。第１直線部の中心と、前記第２直線部の中心の鉛直方向の距離ＤＰが、０ｍｍ〜２１ｍｍである。
【０００５】
第１観点の熱交換器は、ＣＯ２冷媒を用いた熱交換器において、伝熱管の折返し部を挟んだ第１直線部と第２直線部を近くなるように配置しているので、通過空気の温度ムラを抑制できる。
【０００６】
第２観点の熱交換器は、第１観点の熱交換器であって、第１直線部、折返し部、第２直線部は、連続した１の管を折り曲げて形成されている。
【０００７】
第２観点の熱交換器は、伝熱管を１の管で折り曲げて構成しているため、部品点数が少なくてすむ。
【０００８】
第３観点の熱交換器は、第１観点または第２観点の熱交換器であって、伝熱管は多穴扁平管である。
【０００９】
第３観点の熱交換器は、多穴扁平管を用いているので、冷媒と伝熱管の熱交換効率を高くできる。
【００１０】
第４観点の熱交換器は、第３観点の熱交換器であって、第１および第２直線部のいずれか一方で複数の穴に分かれた冷媒は、折返し部で集合し、第１および第２直線部の他方において、再分流される。
【００１１】
第４観点の熱交換器は、多穴扁平管を流れた冷媒が、折返し部で一度集合するので、冷媒温度を均質化できる。
【００１２】
第５観点の熱交換器は、第１観点〜第４観点のいずれかの熱交換器であって、第２直線部は、第１直線部の上、または、下に位置している。
【００１３】
第５観点の熱交換器は、第１直線部、第２直線部が上下に位置しているので、両者の距離が近く、通過空気の温度ムラをより抑制できる。
【００１４】
第６観点の熱交換器は、第１観点〜第４観点のいずれかの熱交換器であって、伝熱管は、冷媒と熱交換する空気の上流側から下流側に向かって複数列配列されている。第１直線部および第２直線部は、異なる列に属している。
【００１５】
第７観点の熱交換器は、第６観点の熱交換器であって、連続して冷媒が流れる第１直線部、折返し部、第２直線部において、第１直線部の中心と、第２直線部の中心の鉛直方向の距離ＤＰが、０ｍｍより大きく、上下に隣接する２つの前記第１直線部の中心の距離Ｐよりも小さい。
【００１６】
第７観点の熱交換器は、第１列および第２列の伝熱管がともに空気に当たりやすく、熱交換効率が高い。
【００１７】
第８観点の熱交換器は、第６観点の熱交換器であって、第１、第２冷媒出入り口を、さらに、備えている。第１、第２冷媒出入り口は、熱交換器の外部と、複数の伝熱管との間で、冷媒が流出入する。第１冷媒出入口、第２冷媒出入口のどちらか一方から複数の伝熱管に流入した冷媒は、他方から流出する。第１冷媒出入口と第２冷媒出入口とは、複数列の異なる列に配置されている。
【００１８】
第９観点の熱交換器は、第１観点〜第８観点のいずれかの熱交換器であって、熱交換器は、放熱器として用いられている。熱交換器の冷媒入口温度と、冷媒出口温度との温度差が４０℃以上である。
【００１９】
第９観点の熱交換器は、熱交換器の冷媒入口温度と、冷媒出口温度との温度差が大きいので、第１直線部と第２直線部を近傍に配置する効果が顕著となる。
【００２０】
第１０観点の熱交換器は、第１観点〜第９観点のいずれかの熱交換器であって、さらに、複数のフィンを備えている。フィンは、伝熱管に固定され、伝熱管と空気との熱交換を促進する。複数のフィンのフィンピッチは、１．３ｍｍ以上である。
【００２１】
第１１観点の熱交換器は、第１観点〜第１０観点のいずれかの熱交換器であって、距離ＤＰは、厚みＴの５倍以下である。
【００２２】
第１１観点の熱交換器は、第１直線部と第２直線部を近くなるように配置しているので、通過空気の温度ムラを抑制できる。
【００２３】
第１２観点の熱交換器は、第１観点〜第１１観点のいずれかの熱交換器であって、熱源側熱交換器である。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】第１実施形態の冷凍装置１の冷媒回路図。
【図２】第１実施形態の室外ユニット１０の概略斜視図。
【図３】第１実施形態の熱源側熱交換器４の一部の概略斜視図。
【図４Ａ】第１実施形態の熱交換器４の折返し部３３付近の側面図。
【図４Ｂ】変形例１Ａの熱交換器４の折返し部３３付近の断面図。
【図５Ａ】第１実施形態の継手３４の縦断面図。
【図５Ｂ】第１実施形態の継手３４の横断面図。
【図６Ａ】変形例２Ａの熱交換器において、伝熱管３０の断面Ｓにおける断面図。
【図６Ｂ】第２実施形態の熱交換器４において、伝熱管３０の断面Ｓにおける断面図。
【図７Ａ】第２実施形態の熱交換器４において、第１端部４ａの側面図。
【図７Ｂ】第２実施形態の熱交換器４において、第２端部４ｂの側面図。
【図８Ａ】第１実施形態の熱交換器４と、中間冷却器７の上面図。
【図８Ｂ】第１実施形態の熱交換器４と、中間冷却器７の断面Ｓにおける断面図。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
＜第１実施形態＞
（１）冷凍装置１の冷媒回路構成
第１実施形態の冷凍装置１の冷媒回路構成を図１に示す。本実施形態の冷凍装置１は、超臨界域で作動する冷媒である二酸化炭素を用い、二段圧縮式の冷凍サイクルを行う装置である。本実施形態の冷凍装置１は、冷暖房を行う空気調和装置、冷温水器などに用いることができる。
【００２６】
本実施形態の冷凍装置１の冷媒回路は、主に、圧縮機２、四方切換弁３、熱源側熱交換器４、膨張機構５と、利用側熱交換器６と、中間冷却器７とを有している。
【００２７】
圧縮機２は、２つの圧縮要素２ｃ、２ｄで冷媒を二段圧縮する二段圧縮機である。圧縮機２は、吸入管２ａから冷媒を吸入し、吸入された冷媒を第１段圧縮要素２ｃによって、圧縮した後に中間冷媒管８に吐出する。中間冷媒管８に吐出された冷媒は、さらに第２段圧縮要素２ｄに吸入されて、圧縮されて、吐出管２ｂに吐出される。吐出管２ｂは、圧縮機２から吐出された冷媒を四方切換弁３に送るための冷媒管である。吐出管２ｂには、油分離器４１と逆止弁４２とが設けられている。油分離器４１は、圧縮機２から吐出される冷媒に混ざる冷凍機油を冷媒から分離する。分離された油は、キャピラリチューブ４１ｃで減圧され、油戻し管４１ｂを経由して、圧縮機２の吸入管２ａに戻される。
【００２８】
なお、本実施形態の冷凍機油は、ＣＯ２冷媒で用いられる冷凍機油であれば、特に限定されない。冷凍機油の例としては、ＰＡＧ（ポリアルキレングリコール類）、ＰＯＥ（ポリオールエステル類）などがある。
【００２９】
四方切換弁３は、熱源側熱交換器４、膨張機構５、利用側熱交換器６を繋ぐパスを流れる冷媒の流れを順方向と逆方向に切り換えることができる。冷房時には、圧縮機２から流出した冷媒を、熱源側熱交換器４から利用側熱交換器６に流す。このとき、熱源側熱交換器４は放熱器であり、利用側熱交換器６は蒸発器である。暖房時には、逆に、圧縮機２から流出した冷媒を、利用側熱交換器６から熱源側熱交換器４に流す。このとき、利用側熱交換器６は放熱器であり、熱源側熱交換器４は蒸発器である。
【００３０】
中間冷媒管８の中途には、中間冷却器７と、逆止弁１５が、設けられている。すなわち、第１段圧縮要素２ｃによって圧縮された後の冷媒は、中間冷却器７にて、空気と熱交換を行い、再び第２段圧縮要素２ｄに流入する。
【００３１】
また、中間冷媒管８には、中間冷却器７をバイパスするように、中間冷却器バイパス管９が設けられている。すなわち、第１段圧縮要素２ｃ、中間冷却器バイパス管９を流れた冷媒は、中間冷却器７を経由せずに、第２段圧縮要素２ｄに流入する。中間冷却器７に冷媒を流すか、中間冷却器バイパス管９に冷媒を流すかは、開閉弁１１、１２によって、切り換える。基本的に、利用側熱交換器６を蒸発器として利用する場合には、中間冷却器７に冷媒を流し、逆に、利用側熱交換器６を放熱器として利用する場合には、中間冷却器バイパス管９に冷媒を流すよう、制御する。つまり、基本的に、中間冷却器７を使うのは、冷房の場合である。
【００３２】
なお、本実施形態の冷凍装置１は二段圧縮の圧縮機を用いているが、圧縮機を２台用いた場合も同様である。また、三段以上の圧縮機、または、圧縮機構を用いてもよい。
【００３３】
（２）冷凍装置１の室外ユニット１０の構成
（２−１）室外ユニット１０の全体構成
本実施形態の冷凍装置１の室外ユニット１０の構成要素を図１の点線で、外観を図２の斜視図で示す。
【００３４】
室外ユニット１０は、ケーシング２０の中に、ファン４０、圧縮機２、熱源側熱交換器４、中間冷却器７、膨張機構５、四方切換弁３、油分離器４１を収容している。
【００３５】
（２−２）熱源側熱交換器４
図２は、室外ユニット１０の外観斜視図、図３Ａは、熱源側熱交換器４の一部の斜視図である。
【００３６】
本実施形態の熱源側熱交換器４は、図２に示すように、室外ユニット１０のケーシング２０の内側の３側面に配置されている。ファン４０が回転すると、ケーシング２０の周りの空気が、３側面から取り込まれ、熱源側熱交換器４を通過する。ケーシング２０の中に入った空気は、ファン４０を通過して、ケーシング２０の上面から、上向きに外へ吹出される。したがって、本実施形態の室外ユニット１０は、上吹きタイプである。空気は、熱交換器４を通過中に冷媒と熱交換を行い、加熱または冷却される。
【００３７】
本実施形態の熱源側熱交換器４の一側面の概略を図３の斜視図に示す。熱交換器４は、内部に冷媒を流す伝熱管３０と、冷媒と空気との熱交換を促進する金属フィン５０とを有している。本実施形態の伝熱管３０は、多穴扁平管である。多穴扁平管では、冷媒の流れる複数の穴が幅方向に並んでいる。
【００３８】
本実施形態の熱交換器４においては、図２に示すように、冷媒は、熱交換器４の外部から、第１端部４ａで伝熱管３０に導入される。冷媒は、第１端部４ａから、２箇所で９０°折り曲げられた伝熱管３０の３側面を流れて、第２端部４ｂに達する。冷媒は、第２端部４ｂに達すると流れ方向を１８０°反転され、再び３側面を流れた後、第１端部４ａに戻る。冷媒は、第１端部４ａで、伝熱管３０より熱交換器４の外部に流出する。ここで、第１端部４ａから第２端部４ｂへと向かう冷媒流路を形成する伝熱管を第１伝熱管３０ａとし、その逆向きに冷媒を流す伝熱管を第２伝熱管３０ｂとする。
【００３９】
本実施形態においては、図３に示すように、伝熱管３０は、空気の流れに対して２列配列されている。その各列において、第１伝熱管３０ａと第２伝熱管３０ｂは交互に、上下に配列されている。
【００４０】
また、本明細書において、熱交換器４における冷媒の流れの向きは、基本的に、放熱器として用いる場合について説明している。蒸発器に用いる場合は冷媒の向きが逆転する。
【００４１】
（２−３）折返し部３３の構成
本実施形態の熱源側熱交換器４の第２端部４ｂ付近の構成について、図面を用いて説明する。第２端部４ｂには、折返し部３３が配置される。図４Ａは、冷媒の折返し部３３の縦断面図である。ここで、第１伝熱管３０ａの第２端部４ｂ付近の部分を第１直線部３１とし、第２伝熱管３０ｂの第２端部４ｂ付近の部分を第２直線部３２とする。
【００４２】
折返し部３３は、伝熱管３０（多穴扁平管３００）の第１直線部３１を流れてきた冷媒の向きを反転させて、第１直線部３１の下の第２直線部３２に流す。
【００４３】
折返し部３３は、二つの継手３４ａ、３４ｂと、Ｕ字管３５０を用いて形成されている。継手３４ａ、３４ｂは、伝熱管３０と、Ｕ字管３５０を接続する。
【００４４】
本実施形態において、伝熱管３０は、多穴扁平管であっても良いし、円管であってもよく、特に限定されない。本実施形態においては、多穴扁平管３００を用いている。本実施形態の多穴扁平管３００では、複数の穴が一列に並んでおり、多穴扁平管の穴の配列方向を幅方向とし、幅方向および冷媒の流れ方向に垂直な方向を厚み方向と呼ぶ。多穴扁平管の厚み（厚み方向の長さ）をＴとし、幅（幅方向の長さ）をＷとすると、Ｗ＞Ｔである。
【００４５】
本実施形態においては、伝熱管３０の鉛直方向の厚みＴは３ｍｍ以下である。また、第１直線部３１の中心と、第２直線部３２の中心の鉛直方向の距離ＤＰが、０ｍｍ〜２１ｍｍである。
【００４６】
また、以上は第１直線部３１を流れてきた冷媒を下向きに第２直線部３２に折り返す場合について説明した。上向きに折り返す場合も、全く同様である。
【００４７】
（２−４）継手３４の詳細説明
図５Ａは、継手３４の縦断面図、図５Ｂは、継手３４の横断面図である。本実施形態の継手３４は、図５Ａ、５Ｂに示すように、多穴扁平管３００と、円管３５とを接続する。内部に通す冷媒は、ＣＯ２冷媒である。
【００４８】
継手３４は、第１接続部３０１と、本体部３０２と、第２接続部３０３とを有している。第１接続部３０１は、多穴扁平管３００の端部の外部を覆っている。本体部３０２は、第１接続部３０１から連続している。第２接続部３０３は、本体部から連続している。第２接続部３０３は、円管３５の端部の外側を覆っている。
【００４９】
縦方向に見ると、図５Ａに示すように、第１接続部３０１の縦方向の内径Ｌ３０１は、多穴扁平管３００の厚みＴよりもわずかに大きい。そして、本体部３０２の縦方向の内径Ｌ３０２は、第１接続部３０１の縦方向の内径Ｌ３０１よりも大きい。また、本体部３０２においては、第１接続部３０１から遠ざかる従い、縦方向の内径Ｌ３０２は増加し、ある部分で、一定となる。
【００５０】
一方、横方向に見ると、図５Ｂに示すように、第１接続部３０１の横方向の内径Ｗ３０１は、多穴扁平管３００の幅Ｗよりもわずかに大きい。そして、本体部３０２の横方向の内径Ｗ３０２は、第１接続部３０１の横方向の内径Ｗ３０１よりも小さい。また、本体部３０２においては、第１接続部３０１から遠ざかる従い、横方向の内径Ｗ３０２は減少し、ある部分で、一定となる。横方向の内径Ｗ３０２が一定となった部分では、縦方向の内径Ｌ３０２が一定となった部分と同じ長さである。
【００５１】
継手３４の本体部３０２の縦方向の内径Ｌ３０２が、第１接続部３０１の縦方向の内径Ｌ３０１よりも大きいために、第１接続部３０１の内周面で、多穴扁平管３００付近に油が滞留しにくい。
【００５２】
また、図５Ａに示すように、本実施形態においては、継手３４の一方に接続される円管３５の内径は、継手３４の他方に接続される多穴扁平管３００の穴の、厚み方向の径よりも大きい。
【００５３】
さらに、継手３４の管の厚みは、円管３５の管の厚みよりも厚い。
【００５４】
また、本実施形態の継手３４は、さらに、冷媒流路に、縦方向に延びて配置される補強部材３０４を有しているのが好ましい。補強部材３０４は、第１接続部３０１の近くに配置されている。第１補強部材３０４は、継手３４を構成する管の上下を繋いでおり、図５Ａで、管の上下から引っ張り応力を受ける場合も圧縮応力を受ける場合も補強の役割がある。ＣＯ２冷媒は圧力が高く、第１接続部３０１は扁平な形をしているために、強度を補強部材を用いるのが好ましい。
【００５５】
（２−４−１）継手３４の製造方法
本実施形態の継手３４の製造方法を二通り説明する。
【００５６】
継手３４の第１の製造方法は、円管を用いる方法である。
【００５７】
円管は、内径が一定している通常の円管である。原料の円管の管の肉厚は、接続する円管３５の管の肉厚よりも厚い。第１接続部３０１を作るため、円管の一端を扁平に押しつぶす。そうして、端部の縦方向の内径Ｌ３０１が、多穴扁平管３００の厚みＴよりもわずかに大きくなるように、横方向の内径Ｗ３０１が多穴扁平管３００の幅Ｗよりもわずかに大きくなるように、加工する。
【００５８】
このような製造方法は、製造が比較的、容易ではあるが、補強部材３０４を挿入するのは困難である。したがって、補強部材３０４を用いない場合に利用する製造方法である。
【００５９】
継手３４の第２の製造方法は、貼り合せ工法を用いる方法である。
【００６０】
図５Ａに示す継手３４において、その中央部から上の部分と下の部分を別々に用意する。厳密に半分にする必要は無く、一方が大きくてもかまわない。
【００６１】
補強部材３０４は、あらかじめ上の部分か、下の部分に、ロウ付け等で接着しておく。その上の部分と下の部分を、ロウ付け等で張り合わせて、継手３４を形成する。
【００６２】
（２−５）中間冷却器７
本実施形態の中間冷却器７の配置を図８Ａの上面図、図８Ｂの断面図を用いて説明する。
【００６３】
本実施形態の中間冷却器７は、図８Ａに示すように、熱交換器４の風上側、ケーシング２０の内側に、熱交換器４とは独立に配置されている。なお、ここで、独立とは、熱交換器４のフィン５０と、中間冷却器７のフィン（図示せず）は繋がっておらず、かつ、熱交換器４と、中間冷却器７は、別々の冷媒出入り口を有していることを意味している。
【００６４】
また、中間冷却器は、図８Ｂに示すように、熱交換器４の配置している高さのうち、半分より上の高さに配置されている。
【００６５】
本実施形態の室外ユニット１０においては、ファン４０は、熱交換器４、中間冷却器７の上に配置されており、熱交換器４の側面においても上に行くほど風速が増大する。
【００６６】
中間冷却器７は、熱交換器４よりも上流側に配置されており、空気と冷媒との温度差を十分に確保でき、熱交換量を大きくできる。
【００６７】
また、中間冷却器７は、上部に配置されているために、風量が比較的大きく、熱交換量を大きくすることができる。
【００６８】
（３）特徴
（３−１）
第１実施形態の熱交換器４は、ＣＯ２冷媒を内部に通す複数の伝熱管３０と折返し部３３とを備えている。伝熱管３０は、第１直線部３１と、第２直線部３２と、を有している。伝熱管３０の鉛直方向の厚みＴは３ｍｍ以下である。第１直線部３１の中心と、第２直線部３２の中心の鉛直方向の距離ＤＰが、２１ｍｍ以下である。
【００６９】
本実施形態においては、ＣＯ２冷媒を用いた熱交換器４において、伝熱管３０の折返し部３３を挟んだ第１直線部３１と第２直線部３２を近くなるように配置している。そのために、通過空気の温度ムラが抑制できる。そのため、熱交換効率も向上する。
【００７０】
（３−２）
本実施形態では、伝熱管３０として、多穴扁平管を用いている。
【００７１】
多穴扁平管は、冷媒と、伝熱管との間の伝熱性能が高い。
【００７２】
（３−３）
本実施形態においては、伝熱管３０として多穴扁平管３００を用い、かつ、継手３４、Ｕ字管３５０によって、折返し部３３を構成している。したがって、多穴扁平管３００の複数の穴である流路を流れた冷媒が、折返し部３３において、一流路に集められる。そこで、折返し部３３、すなわち、継手３４ａ、３４ｂおよびＵ字管において、冷媒の均質化が測られる。
【００７３】
（３−４）
本実施形態の熱交換器４においては、第２直線部３２は、第１直線部３１の上、または、下に位置している。
【００７４】
本実施形態の熱交換器４は、第１直線部３１、第２直線部３２が上下に位置しているので、両者の距離が近く、通過空気の温度ムラをより抑制できる。また、伝熱管３０の上下は、フィン５０が繋がっているため、フィン５０を通じて、周辺の温度は、接近する。
【００７５】
（３−５）
本実施形態の熱交換器４が、放熱器として用いられたとき、熱交換器４の冷媒入口温度と、冷媒出口温度との温度差が４０℃以上である。
【００７６】
本実施形態では、冷媒として、ＣＯ２冷媒を用いている。ＣＯ２冷媒は、超臨界で用いる冷媒であり、放熱器において、冷媒の温度低下は大きい。４０℃以上にもなる。冷媒の温度差が大きいため、第１直線部３１と第２直線部３２を近くなるように配置する効果も大きい。
【００７７】
（３−６）
本実施形態の熱交換器４は、さらに、複数のフィン５０を備えている。フィン５０は、伝熱管３０に固定され、伝熱管３０と空気との熱交換を促進する。複数のフィン５０のフィンピッチは、１．３ｍｍ以上である。
【００７８】
本実施形態の熱交換器４は、伝熱管３０の鉛直方向の厚みＴは３ｍｍ以下であり、フィンピッチを１．３ｍｍ以上とすることにより、熱交換効率を向上できる。
【００７９】
（３−７）
本実施形態の熱交換器４において、第１直線部３１の中心と、第２直線部３２の中心の鉛直方向の距離ＤＰは、伝熱管３０の鉛直方向の厚みＴの５倍以下である。
【００８０】
本実施形態においては、ＣＯ２冷媒を用いた熱交換器４において、伝熱管３０の折返し部３３を挟んだ第１直線部３１と第２直線部３２を近くなるように配置している。そのために、通過空気の温度ムラが抑制できる。
【００８１】
（４）変形例
（４−１）変形例１Ａ
第１実施形態では、折返し部３３として、継手３４とＵ字管３５０を用いて構成する場合について説明した。変形例１Ａでは、図４Ｂに示すように、一の伝熱管を折り曲げて、第１直線部３１、折返し部３３、第２直線部３２を形成している。変形例１Ａにおいては、伝熱管３０は、円管であっても、多穴扁平管であっても良い。変形例１Ａでは、多穴扁平管を選択する。多穴扁平管の幅方向はそのままで、厚み方向に１８０°折り曲げられている。伝熱管の鉛直方向の厚みＴは３ｍｍ以下である。本実施形態において、第１直線部３１の中心と、第２直線部３２の中心の鉛直方向の距離ＤＰは、２１ｍｍ以下である。
【００８２】
変形例１Ａの熱交換器４において、折返し部３３は、伝熱管３０を１の管で折り曲げて構成しているため、部品点数が少なくてすむ。また、接続箇所がないので、接続部で冷媒が漏れるなどの問題も生じにくい。
【００８３】
（４−２）変形例１Ｂ
第１実施形態では、折返し部３３として、継手３４とＵ字管３５０を用いて構成する場合について説明した。変形例１Ｂでは、折返し部３３として、集合管を用いる。集合管では、複数の伝熱管３０ａを経由した冷媒がいったん混合された後に、冷媒の流れ方向を反転され、別の複数の伝熱管３０ｂに送り出される。その他の構成は、第１実施形態と同じである。
【００８４】
変形例１Ｂの折返し部３３では、集合管を用いているため、複数の伝熱管３０ａを流れた冷媒が、集合管において、合流させられる。そこで、冷媒温度の均質化が測られる。
【００８５】
＜第２実施形態＞
（５）第２実施形態の熱交換器４の構成
第１実施形態および変形例１Ａの熱交換器４においては、伝熱管３０は、上下方向に折り返されていた。すなわち、第１直線部３１および第２直線部３２が同一の列に属する場合であった。第２実施形態の熱交換器４においては、伝熱管３０は列を跨いで折り返される。その他の第２実施形態の冷凍装置１の構成は、第１実施形態、変形例１Ａと同じである。
【００８６】
第２実施形態の熱交換器４の構成を図面を用いて説明する。第１端部４ａ、第２端部４ｂにおいて、冷媒の流れる方向から見た側面を図７Ａ、７Ｂに、第１端部４ａ、第２端部４ｂの中間における冷媒の流れる方向と垂直な断面Ｓにおける断面図を図６Ｂに示す。第１実施形態と同様に、第１伝熱管３０ａは、冷媒を第１端部４ａから第２端部４ｂへ流す伝熱管であり、第２伝熱管３０ｂはその逆である。また、本実施形態においても、熱交換器４は放熱器として利用するものとして、冷媒の流れを説明する。蒸発器として利用する場合は、冷媒の流れは逆転する。本実施形態においては、伝熱管は、多穴扁平管を用いている。伝熱管３０の鉛直方向の厚みＴは３ｍｍ以下である。
【００８７】
本実施形態の熱交換器４においては、冷媒は、図７Ａに示す第１冷媒出入り口４０１に入る。第１冷媒出入り口４０１より第１伝熱管３０ａを流れた冷媒は、熱交換器４の３側面を経由して空気と熱交換して、第２端部４ｂに達する。
【００８８】
第２端部４ｂに達した冷媒は、折返し部３３によって、別の列（ここでは、隣の風上側の列）に折り返される。このとき、第１伝熱管３０ａ（第１直線部３１）の中心と、第２伝熱管３０ｂ（第２直線部３２）の中心の鉛直方向の距離ＤＰは、２１ｍｍ以下である。また、本実施形態の折返し部３３の構成は、変形例１Ａの構成と同様であって、第１伝熱管３０ａと第２伝熱管３０ｂは、２つの継手３４と、それを繋ぐＵ字管３５０で接続されている。
【００８９】
また、本実施形態の伝熱管３０ａ、３０ｂは、上下に、周期Ｐで配列されている。第１伝熱管３０ａ（第１直線部３１）の中心と、第２伝熱管３０ｂ（第２直線部３２）の中心の鉛直方向の距離ＤＰは、０よりも大きく、かつ、ＤＰよりも小さく設定されている。つまり、０＜ＤＰ＜Ｐである。
【００９０】
さらに、本実施形態の場合、２≦ＤＰ／Ｔ≦５とするのが、好ましい。ＤＰ／Ｔ＜２であれば、送風抵抗が大きくなる。
【００９１】
第２端部４ｂで折り返された冷媒は、第２伝熱管３０ｂを流れ、３側面を経由するうちに空気と熱交換をし、第１端部４ａに達する。第１端部に達した冷媒は、第２冷媒出入り口部４０２より、熱交換器４の外の冷媒回路へ流出する。
【００９２】
以上、本実施形態においては、第１伝熱管３０ａを風下に、第２伝熱管３０ｂを風上に置く場合について説明した。逆に配置しても良い。
【００９３】
また、本実施形態においては、伝熱管３０が、第１端部４ａと第２端部４ｂの間を一往復だけする場合について説明した。２往復以上する場合も本発明は有効である。
【００９４】
（６）第２実施形態の熱交換器の特徴
第２実施機体の熱交換器は、第１実施形態の熱交換器と同様に、（３−１）〜（３−３）、（３−５）〜（３−７）の効果を有する。
【００９５】
（６−１）
第２実施形態の熱交換器４の折返し部３３前後の第１伝熱管３０ａ、第２伝熱管３０ｂは、隣接する別の列である。したがって、同一の列で見ると、冷媒温度の違う第１伝熱管３０ａと第２伝熱管３０ｂが並んでいるということが無く、列内での温度分布が抑制される。
【００９６】
（６−２）
本実施形態の熱交換器４において、折返し部３３前後の第１伝熱管３０ａ、第２伝熱管３０ｂは、隣接する別の列であり、かつ、第１伝熱管３０ａ（第１直線部３１）の中心と、第２伝熱管３０ｂ（第２直線部３２）の中心の鉛直方向の距離ＤＰは、０よりも大きく、かつ、ＤＰよりも小さく設定されている。
【００９７】
この配置のために、風下にある第１伝熱管３０ａに対しても第２伝熱管３０ｂが障害になって風が当たりにくいということが無く、空気と冷媒の熱交換が促進される。
【００９８】
（６−３）
また、本実施形態の第１冷媒出入り口４０１、第２冷媒出入り口４０２はそれぞれ別の列に配列されている。したがって、たとえば、冷媒の出入り口に、別途、冷媒集合管を設けたときに、接続配管をシンプルに構成しやすい。
【００９９】
（７）第２実施形態の変形例
（７−１）変形例２Ａ
変形例２Ａの熱交換器４の第１端部４ａ、第２端部４ｂの中間において冷媒の流れる方向と垂直な断面Ｓの断面図を図６Ａに示す。変形例２Ａは、第２端部４ｂにおける、冷媒の折返し部３３における、第１伝熱管３０ａ（第１直線部３１）の中心と、第２伝熱管３０ｂ（第２直線部３２）の中心の鉛直方向の距離ＤＰが０である点が、第２実施形態と異なる。その他の点は、第２実施形態と同じである。
【０１００】
変形例２Ａの熱交換器は、第２実施形態の熱交換器４と、（６−１）、（６−３）と同様の特徴を有する。
【０１０１】
以上、本開示の実施形態を説明したが、特許請求の範囲に記載された本開示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】
【０１０２】
１                冷凍装置
２                圧縮機
３                四方切換弁
４                熱源側熱交換器
５                膨張機構
６                利用側熱交換器
７                中間冷却器
１０              室外ユニット
２０              ケーシング
３０              伝熱管
３０ａ            第１伝熱管
３０ｂ            第２伝熱管
３１              第１直線部
３２              第２直線部
３３              折返し部
３５              円管
３５０            Ｕ字管
４０              ファン
５０              フィン
【先行技術文献】
【特許文献】
【０１０３】
【特許文献１】ＷＯ２０１４／０９１７８２
【図１】
2020016390.tif 000003
【図２】
2020016390.tif 000004
【図３】
2020016390.tif 000005
【図４Ａ】
2020016390.tif 000006
【図４Ｂ】
2020016390.tif 000007
【図５Ａ】
2020016390.tif 000008
【図５Ｂ】
2020016390.tif 000009
【図６Ａ】
2020016390.tif 000010
【図６Ｂ】
2020016390.tif 000011
【図７Ａ】
2020016390.tif 000012
【図７Ｂ】
2020016390.tif 000013
【図８Ａ】
2020016390.tif 000014
【図８Ｂ】
2020016390.tif 000015