(57)【要約】  熱交換器は、複数の第１フィンと、複数の第１フィンに固定され、一方側で端部同士が接続された複数の第１伝熱管とを含む第１熱交換部と、複数の第２フィンと、複数の第２フィンに固定され、一方側で端部同士が接続された複数の第２伝熱管とを含み、第１熱交換部に対して送風方向に配置された第２熱交換部と、複数の第１伝熱管のうち第１直管と複数の第２伝熱管のうち第２直管との端部同士を他方側で接続する接続部材と、複数の第１伝熱管のうち、第１直管よりも長さが長い第１長管の他方側の端部と接続される第１ヘッダと、複数の第２伝熱管のうち、第２直管よりも長さが長い第２長管の他方側の端部と接続される第２ヘッダとを有し、接続部材が第１ヘッダおよび第２ヘッダよりも複数の第１フィンの端部および複数の第２フィンの端部に近い側に位置しているものである。
2019155571.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
一方向に沿って配置された複数の第１フィンと、前記複数の第１フィンに固定され、一方側で端部同士が接続された複数の第１伝熱管とを含む第１熱交換部と、
前記一方向に沿って配置された複数の第２フィンと、前記複数の第２フィンに固定され、一方側で端部同士が接続された複数の第２伝熱管とを含み、前記第１熱交換部に対して送風方向に配置された第２熱交換部と、
前記複数の第１伝熱管のうち第１直管と前記複数の第２伝熱管のうち第２直管との端部同士を他方側で接続する接続部材と、
前記複数の第１伝熱管のうち、前記第１直管よりも前記一方向の長さが長い第１長管の他方側の端部と接続される第１ヘッダと、
前記複数の第２伝熱管のうち、前記第２直管よりも前記一方向の長さが長い第２長管の他方側の端部と接続される第２ヘッダと、
を有し、
前記接続部材が前記第１ヘッダおよび前記第２ヘッダよりも前記複数の第１フィンの端部および前記複数の第２フィンの端部に近い側に位置している、
熱交換器。
【請求項２】
前記第１熱交換部において、２つの前記第１長管が前記一方向の垂直方向に隣り合って配置され、
前記第２熱交換部において、２つの前記第２長管が前記垂直方向に隣り合って配置されている、
請求項１に記載の熱交換器。
【請求項３】
前記第１熱交換部に設けられ、前記複数の第１フィンに固定される第３伝熱管と、
前記第２熱交換部に設けられ、前記複数の第２フィンに固定される第４伝熱管と、
前記第３伝熱管および前記第４伝熱管の端部同士を一方側で接続するヘッダ機構と、
前記第３伝熱管の他方側の端部と接続される第３ヘッダと、
前記第４伝熱管の他方側の端部と接続される第４ヘッダと、
前記第２ヘッダと前記第４ヘッダとを接続する接続配管と、
をさらに有する、請求項１または２に記載の熱交換器。
【請求項４】
前記一方向の垂直方向に隣り合う前記第１直管および前記第１長管の端部同士を前記一方側で接続する第１ヘアピン部と、
前記垂直方向に隣り合う前記第２直管および前記第２長管の端部同士を前記一方側で接続する第２ヘアピン部と、をさらに有し、
前記接続部材は、前記第１直管および前記第２直管の端部同士を前記他方側で、前記垂直方向と交差する面に沿って接続する、
請求項１〜３のいずれか１項に記載の熱交換器。
【請求項５】
前記複数の第１伝熱管および前記複数の第２伝熱管のそれぞれの伝熱管は冷媒の流通方向に平行な複数の流路を有する扁平管であり、
前記接続部材は断面が円形状の配管を有する、請求項１〜４のいずれか１項に記載の熱交換器。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれか１項に記載の熱交換器と、
冷媒を圧縮して吐出する圧縮機と、
前記冷媒を膨張させる絞り装置と、
前記冷媒が空調対象空間の空気と熱交換する負荷側熱交換器と、
を有する冷凍サイクル装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、冷媒が空気と熱交換する熱交換器、および熱交換器を有する冷凍サイクル装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の熱交換器として、冷媒が流入してから流出するまでのパスの長さを長くした熱交換器が知られている（例えば、特許文献１参照）。特許文献１に開示された熱交換器において、風下熱交換ユニットおよび風上熱交換ユニットは、複数の流路が上下に２つに分類され、上側の複数の流路と下側の複数の流路とは冷媒の流通方向が反対方向になっている。そして、第１風下ヘッダ集合管には、風下熱交換ユニットの上側の複数の流路と下側の複数の流路とを接続する複数の接続用配管が設けられている。【０００３】
特許文献１に開示された熱交換器において、熱交換器が凝縮器として機能する場合、冷媒は、風上熱交換ユニットの上側の複数の流路に流入した後、第２風上ヘッダ集合管および第２風下ヘッダ集合管を経由して、風下熱交換ユニットの上側の複数の流路に流入する。続いて、冷媒は、第１風下ヘッダ集合管に流入すると、複数の接続用配管を経由して、風下熱交換ユニットの下側の複数の流路に流入する。その後、冷媒は、第２風下ヘッダ集合管および第２風上ヘッダ集合管を経由して、風上熱交換ユニットの下側の複数の流路に流入する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許第５６７９０８４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１の熱交換器では、冷媒の流通方向を反対方向に切り替える複数の接続用配管が第１風下ヘッダ集合管の外側に設けられているため、熱交換器が大きくなってしまう。【０００６】
本発明は、上記のような課題を解決するためになされたもので、大型化を抑制した熱交換器および冷凍サイクル装置を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明に係る熱交換器は、一方向に沿って配置された複数の第１フィンと、前記複数の第１フィンに固定され、一方側で端部同士が接続された複数の第１伝熱管とを含む第１熱交換部と、前記一方向に沿って配置された複数の第２フィンと、前記複数の第２フィンに固定され、一方側で端部同士が接続された複数の第２伝熱管とを含み、前記第１熱交換部に対して送風方向に配置された第２熱交換部と、前記複数の第１伝熱管のうち第１直管と前記複数の第２伝熱管のうち第２直管との端部同士を他方側で接続する接続部材と、前記複数の第１伝熱管のうち、前記第１直管よりも前記一方向の長さが長い第１長管の他方側の端部と接続される第１ヘッダと、前記複数の第２伝熱管のうち、前記第２直管よりも前記一方向の長さが長い第２長管の他方側の端部と接続される第２ヘッダと、を有し、前記接続部材が前記第１ヘッダおよび前記第２ヘッダよりも前記複数の第１フィンの端部および前記複数の第２フィンの端部に近い側に位置しているものである。【０００８】
本発明に係る冷凍サイクル装置は、上記の熱交換器と、冷媒を圧縮して吐出する圧縮機と、前記冷媒を膨張させる絞り装置と、前記冷媒が空調対象空間の空気と熱交換する負荷側熱交換器と、を有するものである。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、冷媒の流通方向を反対方向に切り替える接続部材が第１ヘッダおよび第２ヘッダよりも複数の第１フィンの端部および複数の第２フィンの端部に近い側に位置しているため、熱交換器が大きくなることを抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の実施の形態１の熱交換器を含む冷凍サイクル装置の一構成例を示す冷媒回路図である。
【図２】図１に示した冷凍サイクル装置が暖房運転を行う場合の冷媒の流れを示す図である。
【図３】図１に示した熱交換器の一構成例を示す外観斜視図である。
【図４】図３に示した熱交換器の側面図である。
【図５】図３に示したヘッダ管の構成例を示す側面透視図である。
【図６】図３に示した熱交換器の上面図である。
【図７】冷房運転時の熱交換器における冷媒の流れを示す図である。
【図８】暖房運転時の熱交換器における冷媒の流れを示す図である。
【図９】図１に示した第１伝熱管が扁平管である場合と円管である場合との違いを説明するための模式図である。
【図１０】図３に示した第１伝熱管が扁平管である場合の構成例を示す断面図である。
【図１１】図３に示した接続部材の上面模式図である。
【図１２】本発明の実施の形態２の熱交換器の一構成例を示す外観斜視図である。
【図１３】図１２に示した熱交換器が凝縮器として機能する場合の冷媒の状態を示す図である。
【図１４】比較例の熱交換器について、冷媒の流れを説明するための模式図である。
【図１５】図１２に示した熱交換器について、冷媒の流れを説明するための模式図である。
【図１６】図１２に示した第１伝熱管が円管の場合と扁平管の場合とを比較して説明する図である。
【図１７】本発明の実施の形態３の熱交換器の一構成例を示す外観斜視図である。
【図１８】図１７に示したヘアピン部を含む要部の拡大図である。
【図１９】本発明の実施の形態４の熱交換器の一構成例を示す外観模式図である。
【図２０】図１９に示したヘッダ機構の構成例を示す上面透視図である。
【図２１】図２０に示した線分ＡＡの断面図である。
【図２２】図１９に示した熱交換器について、冷媒の流れを説明するための模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
実施の形態１．
本実施の形態１の熱交換器を適用した冷凍サイクル装置の構成を説明する。図１は、本発明の実施の形態１の熱交換器を含む冷凍サイクル装置の一構成例を示す冷媒回路図である。冷凍サイクル装置１は、熱源側ユニット２と、負荷側ユニット３とを有する。熱源側ユニット２は、圧縮機４と、流路切替装置５と、熱交換器６と、絞り装置７と、熱源側送風機１０と、制御装置１３とを有する。負荷側ユニット３は、負荷側熱交換器１１と、負荷側送風機１２とを有する。圧縮機４、熱交換器６、絞り装置７および負荷側熱交換器１１が冷媒配管で接続され、冷媒が循環する冷媒回路１５が構成される。
【００１２】
圧縮機４は、冷媒回路１５を循環する冷媒を圧縮して吐出する。圧縮機４は、例えば、ロータリ圧縮機、スクロール圧縮機、スクリュー圧縮機および往復圧縮機等の圧縮機である。流路切替装置５は、圧縮機４の吐出側に設けられている。流路切替装置５は、暖房運転および冷房運転の運転モードにしたがって、冷媒の流れを切り替える。具体的には、流路切替装置５は、冷房運転時には圧縮機４と熱交換器６とを接続するように流路を切り替え、暖房運転時には圧縮機４と負荷側熱交換器１１とを接続するように流路を切り替える。流路切替装置５は、例えば、四方弁である。
【００１３】
熱交換器６は、暖房運転時には蒸発器として機能し、冷房運転時には凝縮器として機能する。熱交換器６が蒸発器として機能する場合、熱交換器６において、絞り装置７から流出された低温低圧の冷媒と熱源側送風機１０から供給される空気とが熱交換し、低温低圧の液冷媒または二相冷媒が蒸発する。一方、熱交換器６が凝縮器として機能する場合、熱交換器６において、圧縮機４から吐出された高温高圧の冷媒と熱源側送風機１０から供給される空気とが熱交換し、高温高圧のガス冷媒が凝縮する。熱交換器６の構成については、後で詳細に説明する。
【００１４】
絞り装置７は、熱交換器６または負荷側熱交換器１１から流出した冷媒を膨張させて減圧する。絞り装置７は、例えば、冷媒の流量を調整できる電動膨張弁である。絞り装置７は、電動膨張弁に限らず、受圧部にダイアフラムを採用した機械式膨張弁、または、キャピラリーチューブ等の機器であってもよい。
【００１５】
熱源側送風機１０は、熱交換器６に付設されている。熱源側送風機１０は、回転することで熱交換器６に空気を供給する。熱源側送風機１０は、例えば、プロペラファンおよびターボファン等のファンである。熱源側送風機１０の回転数によって熱交換器６の凝縮能力および蒸発能力が調整される。
【００１６】
制御装置１３は、プログラムを記憶するメモリ（不図示）と、プログラムにしたがって処理を実行するＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｕｎｉｔ）（不図示）とを有する。制御装置１３は、例えば、マイクロコンピュータである。制御装置１３は、圧縮機４、流路切替装置５、絞り装置７、熱源側送風機１０、負荷側送風機１２および図に示さない各種センサと通信接続される。
【００１７】
制御装置１３は、ユーザからの運転指示と、図に示さない各種センサの測定値と、必要とする冷房能力および暖房能力とに応じて、圧縮機４、流路切替装置５、絞り装置７、熱源側送風機１０および負荷側送風機１２の各機器を制御する。具体的には、制御装置１３は、必要な冷房能力および暖房能力に応じて、圧縮機４の駆動周波数および絞り装置７の開度を制御する。また、制御装置１３は、必要な冷房能力および暖房能力に応じて、熱源側送風機１０および負荷側送風機１２の回転数を制御する。制御装置１３は、運転モードに応じて流路切替装置５の切り替えを制御する。
【００１８】
負荷側熱交換器１１は、暖房運転時には凝縮器として機能し、冷房運転時には蒸発器として機能する。負荷側熱交換器１１が凝縮器として機能する場合、負荷側熱交換器１１において、圧縮機４から吐出された高温高圧の冷媒と負荷側送風機１２から供給される空気とが熱交換し、高温高圧のガス冷媒が凝縮する。一方、負荷側熱交換器１１が蒸発器として機能する場合、負荷側熱交換器１１において、絞り装置７から流出された低温低圧の冷媒と負荷側送風機１２から供給される空気とが熱交換し、低温低圧の液冷媒または二相冷媒が蒸発する。
【００１９】
負荷側熱交換器１１は、例えば、フィン・アンド・チューブ型熱交換器、マイクロチャネル熱交換器、シェルアンドチューブ式熱交換器、ヒートパイプ式熱交換器、二重管式熱交換器およびプレート熱交換器等の熱交換器である。本実施の形態１では、負荷側熱交換器１１は、空気と冷媒とで熱交換を行う熱交換器である。負荷側送風機１２の回転数によって負荷側熱交換器１１の凝縮能力および蒸発能力が調整される。
【００２０】
負荷側送風機１２は、負荷側熱交換器１１に付設されている。負荷側送風機１２は、回転することで負荷側熱交換器１１に空気を供給する。負荷側送風機１２は、例えば、プロペラファン、クロスフローファン、シロッコファンおよびターボファン等のファンである。
【００２１】
なお、本実施の形態１では、制御装置１３が熱源側ユニット２に設けられている場合で説明するが、制御装置１３の設置場所は熱源側ユニット２に限らない。例えば、制御装置１３が負荷側ユニット３に設けられていてもよい。また、絞り装置７が熱源側ユニット２に設けられている場合で説明するが、絞り装置７は負荷側ユニット３に設けられていてもよい。
【００２２】
図１では、１台の負荷側ユニット３と１台の熱源側ユニット２とが接続された構成を示しているが、熱源側ユニット２および負荷側ユニット３の台数および接続構成は図１に示す場合に限らない。冷凍サイクル装置１は、複数の熱源側ユニット２と複数の負荷側ユニット３とを有していてもよい。複数の熱源側ユニット２と複数の負荷側ユニット３とが並列または直列に接続されていてもよく、１台の熱源側ユニット２に複数の負荷側ユニット３が並列または直列に接続されていてもよい。
【００２３】
ここで、冷凍サイクル装置１の運転モードにおける冷媒の流れを説明する。
［冷房運転］
図１を参照して、冷凍サイクル装置１が冷房運転を行う場合の冷媒の流れを説明する。図１には、冷媒回路１５において冷媒の流通方向を矢印で示す。冷凍サイクル装置１が冷房運転を行う場合、制御装置１３は、圧縮機４から吐出される冷媒が熱交換器６に流入するように、流路切替装置５の流路を切り替える。低温低圧の冷媒が圧縮機４によって圧縮されることで、高温高圧のガス冷媒が圧縮機４から吐出される。圧縮機４から吐出されたガス冷媒は、流路切替装置５を経由して、熱交換器６に流入する。熱交換器６に流入した冷媒は、熱交換器６において、空気と熱交換することで凝縮し、低温高圧の液冷媒となって熱交換器６から流出する。
【００２４】
熱交換器６から流出した液冷媒は、絞り装置７によって低温低圧の液冷媒になる。液冷媒は、負荷側熱交換器１１に流入する。負荷側熱交換器１１に流入した冷媒は、負荷側熱交換器１１において、空気と熱交換することで蒸発し、低温低圧のガス冷媒となって負荷側熱交換器１１から流出する。負荷側熱交換器１１において、冷媒が空調対象空間の空気から吸熱することで、空調対象空間の空気が冷却される。負荷側熱交換器１１から流出した冷媒は、流路切替装置５を介して圧縮機４に吸入される。冷凍サイクル装置１が冷房運転を行っている間、圧縮機４から吐出する冷媒が、熱交換器６、絞り装置７および負荷側熱交換器１１を順に流通した後、圧縮機４に吸引されるまでのサイクルが繰り返される。
【００２５】
［暖房運転］
次に、冷凍サイクル装置１が暖房運転を行う場合の冷媒の流れを説明する。図２は、図１に示した冷凍サイクル装置が暖房運転を行う場合の冷媒の流れを示す図である。図２には、冷媒回路１５において冷媒の流通方向を矢印で示す。冷凍サイクル装置１が暖房運転を行う場合、制御装置１３は、圧縮機４から吐出される冷媒が負荷側熱交換器１１に流入するように、流路切替装置５の流路を切り替える。
【００２６】
低温低圧の冷媒が圧縮機４によって圧縮されることで、高温高圧のガス冷媒が圧縮機４から吐出される。圧縮機４から吐出された高温高圧のガス冷媒は、流路切替装置５を経由して、負荷側熱交換器１１に流入する。負荷側熱交換器１１に流入した冷媒は、負荷側熱交換器１１において、空気と熱交換することで凝縮され、高温高圧の液冷媒となって負荷側熱交換器１１から流出する。負荷側熱交換器１１において、冷媒から空調対象空間の空気に放熱することで、空調対象空間の空気が暖められる。
【００２７】
負荷側熱交換器１１から流出した高温高圧の液冷媒は、絞り装置７によって低温低圧の液冷媒になる。液冷媒は、熱交換器６に流入する。熱交換器６に流入した冷媒は、熱交換器６において、空気と熱交換することで蒸発し、低温低圧のガス冷媒となって熱交換器６から流出する。熱交換器６から流出した冷媒は、流路切替装置５を介して圧縮機４に吸入される。冷凍サイクル装置１が暖房運転を行っている間、圧縮機４から吐出される冷媒が、負荷側熱交換器１１、絞り装置７および熱交換器６を順に流通した後、圧縮機４に吸引されるまでのサイクルが繰り返される。
【００２８】
［熱交換器６の構成］
次に、図１に示した熱交換器６の構成を説明する。図３は、図１に示した熱交換器の一構成例を示す外観斜視図である。図４は、図３に示した熱交換器の側面図である。図３に示すように、熱交換器６は、第１熱交換部２１ａ、第２熱交換部２１ｂ、接続部材４０、第２ヘッダ５０および第１ヘッダ６０を有する。図３に示す矢印は、熱源側送風機１０から供給される空気の流通方向である送風方向を示す。図３は、第１熱交換部２１ａが風上に配置され、第２熱交換部２１ｂが風下に配置されていることを示す。
【００２９】
第１熱交換部２１ａは、複数の第１フィン２２ａと、複数の第１フィン２２ａに固定された複数の第１伝熱管と、ヘッダ管７０ａとを有する。複数の第１伝熱管は、第１直管２３ａおよび第１長管２４ａを有する。第１長管２４ａは、Ｙ軸矢印方向の長さが第１直管２３ａよりも長い。ヘッダ管７０ａは第１直管２３ａおよび第１長管２４ａの端部同士を一方側（Ｙ軸矢印方向）で接続する。第１長管２４ａの２つの端部のうち、一方の端部がヘッダ管７０ａと接続され、他方の端部が直接に第１ヘッダ６０と接続されている。図３に示す構成例では、第１熱交換部２１ａは、８組の第１直管２３ａおよび第１長管２４ａを有する。
【００３０】
第２熱交換部２１ｂは、複数の第２フィン２２ｂと、複数の第２フィン２２ｂに固定された複数の第２伝熱管と、ヘッダ管７０ｂとを有する。複数の第２伝熱管は、第２直管２３ｂおよび第２長管２４ｂを有する。第２長管２４ｂは、Ｙ軸矢印方向の長さが第２直管２３ｂよりも長い。ヘッダ管７０ｂは第２直管２３ｂおよび第２長管２４ｂの端部同士を一方側（Ｙ軸矢印方向）で接続する。第２長管２４ｂの２つの端部のうち、一方の端部がヘッダ管７０ｂと接続され、他方の端部が直接に第２ヘッダ５０と接続されている。図３に示す構成例では、第２熱交換部２１ｂは、８組の第２直管２３ｂおよび第２長管２４ｂを有する。
【００３１】
接続部材４０は、第１直管２３ａと結合されたジョイント４１ａと、第２直管２３ｂと結合されたジョイント４１ｂと、ジョイント４１ａおよび４１ｂを接続するＵ字管４２とを有する。具体的には、ジョイント４１ａは、第１直管２３ａの２つの端部のうち、ヘッダ管７０ａと接続される端部とは反対側（Ｙ軸矢印の反対方向）の端部と接続されている。ジョイント４１ｂは、第２直管２３ｂの２つの端部のうち、ヘッダ管７０ｂと接続される端部とは反対側の端部と接続されている。Ｕ字管４２は、断面が円形状の円管である。接続部材４０は、ジョイント４１ａおよび４１ｂとＵ字管４２とが一体になった構成であってもよい。
【００３２】
接続部材４０は、第１直管２３ａおよび第２直管２３ｂを水平面（ＸＹ座標面）に平行に接続してもよいが、図３に示すように、水平面に対して傾いた面に沿って接続してもよい。つまり、接続部材４０は、垂直方向（Ｚ軸矢印方向）と交差する面に沿って第１直管２３ａおよび第２直管２３ｂを接続してもよい。
【００３３】
なお、図３および図４は、第１熱交換部２１ａが８組の第１直管２３ａおよび第１長管２４ａを有し、第２熱交換部２１ｂが８組の第２直管２３ｂおよび第２長管２４ｂを有する構成を示しているが、組の数は８組に限らない。また、本実施の形態１では、第１直管２３ａおよび第１長管２４ａと第２直管２３ｂおよび第２長管２４ｂとの各伝熱管が扁平管の場合で説明するが、扁平管に限らない。第１フィン２２ａ、第２フィン２２ｂおよび扁平管の材質は、例えば、アルミニウムである。
【００３４】
第２ヘッダ５０および第１ヘッダ６０は冷媒を分配および収集する分配器の役目を果たす。第２ヘッダ５０は、熱交換器６が凝縮器として機能する場合に熱交換器６の冷媒入口となり、熱交換器６が蒸発器として機能する場合に熱交換器６の冷媒出口となる。第２ヘッダ５０は、流路切替装置５と接続される接続配管５１を有する。第２ヘッダ５０は複数の第２長管２４ｂと直接に接続されている。第２ヘッダ５０は、冷凍サイクル装置１が冷房運転を行う際、圧縮機４の吐出口から流路切替装置５を介して流入するガス冷媒を複数の第２長管２４ｂに分配する。第２ヘッダ５０は、冷凍サイクル装置１が暖房運転を行う際、複数の第２長管２４ｂから流出する冷媒を合流させ、合流させた冷媒を流路切替装置５を介して圧縮機４の吸入口に流出する。第２ヘッダ５０の材質は第２長管２４ｂと同じ材質である。第２ヘッダ５０の材質は、例えば、アルミニウムである。
【００３５】
第１ヘッダ６０は、熱交換器６が蒸発器として機能する場合に熱交換器６の冷媒入口となり、熱交換器６が凝縮器として機能する場合に熱交換器６の冷媒出口となる。第１ヘッダ６０は、絞り装置７と接続される接続配管６１を有する。第１ヘッダ６０は複数の第１長管２４ａと直接に接続されている。第１ヘッダ６０は、冷凍サイクル装置１が冷房運転を行う際、複数の第１長管２４ａから流出する冷媒を合流させ、合流させた冷媒を絞り装置７に流出する。第１ヘッダ６０は、冷凍サイクル装置１が暖房運転を行う際、絞り装置７から流入する冷媒を複数の第１長管２４ａに分配する。第１ヘッダ６０の材質は第１長管２４ａと同じ材質である。第１ヘッダ６０の材質は、例えば、アルミニウムである。
【００３６】
第２ヘッダ５０、第１ヘッダ６０、第１長管２４ａおよび第２長管２４ｂの材質が全て同じ場合、第２ヘッダ５０と複数の第２長管２４ｂとのろう付け処理と、第１ヘッダ６０と複数の第１長管２４ａとのろう付け処理とを一度で行うことができる。
【００３７】
図５は、図３に示したヘッダ管の構成例を示す側面透視図である。ヘッダ管７０ａおよび７０ｂは同様な構成であるため、ここでは、ヘッダ管７０ａの構成について説明する。図５に示すヘッダ管７０ａは、冷媒の流れる方向を調整する空間が設けられた筒状構造である。ヘッダ管７０ａの形状は、筒状に限らず、直方体形状であってもよい。
【００３８】
ヘッダ管７０ａには、内部に設けられた空間を複数の区画に仕切る複数の隔壁７１が垂直方向（Ｚ軸矢印方向）に等間隔に設けられている。隔壁７１で仕切られた複数の区画毎に第１直管２３ａおよび第１長管２４ａの端部同士が接続されている。この構成により、８組の第１直管２３ａおよび第１長管２４ａの各組において、第１直管２３ａと第１長管２４ａとの間で冷媒が流通することができる。
【００３９】
ヘッダ管７０ａの材質は第１直管２３ａおよび第１長管２４ａと同じ材質である。ヘッダ管７０ｂの材質は第２直管２３ｂおよび第２長管２４ｂと同じ材質である。ヘッダ管７０ａおよび７０ｂの材質は、例えば、アルミニウムである。ヘッダ管７０ａおよび７０ｂと、第１直管２３ａおよび第１長管２４ａと、第２直管２３ｂおよび第２長管２４ｂとの材質が全て同じ場合、ヘッダ管７０ａおよび７０ｂとこれらの伝熱管とのろう付け処理を一度で行うことができる。
【００４０】
ここで、熱交換器６における冷媒の流路について説明する。図３および図４に示すように、第１長管２４ａの２つの端部のうち、一方の端部が第１ヘッダ６０と接続され、他方の端部がヘッダ管７０ａを介して第１直管２３ａと接続されている。第１直管２３ａは、ヘッダ管７０ａとは反対側で接続部材４０と接続されている。接続部材４０は、第１直管２３ａとは反対側で、第２直管２３ｂと接続されている。第２直管２３ｂは、２つの端部のうち、一方の端部が接続部材４０と接続され、他方の端部はヘッダ管７０ｂを介して第２長管２４ｂと接続されている。第２長管２４ｂは、ヘッダ管７０ｂとは反対側で第２ヘッダ５０と接続されている。この構成により、熱交換器６に流入する冷媒は、熱交換器６のＹ軸矢印方向に２往復して熱交換器６から流出する。
【００４１】
図６は、図３に示した熱交換器の上面図である。一方向（Ｙ軸方向矢印）において、第１直管２３ａとヘッダ管７０ａとの接続部材から第１直管２３ａとジョイント４１ｂとの接続部材までの長さをＬ１とする。また、一方向（Ｙ軸方向矢印）において、第１長管２４ａとヘッダ管７０ａとの接続部材から第１長管２４ａと第１ヘッダ６０との接続部材までの長さをＬ２とする。図６に示すように、長さＬ１は長さＬ２よりも短い。この長さの関係は、第２直管２３ｂおよび第２長管２４ｂについても同様である。
【００４２】
上述の構成により、第１直管２３ａとジョイント４１ａとの接続位置は、第１長管２４ａと第１ヘッダ６０との接続位置よりも複数の第１フィン２２ａに近い。また、第２直管２３ｂとジョイント４１ｂとの接続位置は、第２長管２４ｂと第２ヘッダ５０との接続位置よりも複数の第２フィン２２ｂに近い。その結果、図６に示すように、ジョイント４１ａおよび４１ｂと第２ヘッダ５０および第１ヘッダ６０との間のスペースに、Ｕ字管４２を設けることができる。
【００４３】
次に、熱交換器６における冷媒の流れを説明する。
［冷房運転］
冷凍サイクル装置１が冷房運転を行う場合について、熱交換器６の冷媒の流れを、図７を参照して説明する。図７は、冷房運転時の熱交換器における冷媒の流れを示す図である。図７では、第１ヘッダ６０および第２ヘッダ５０を図に示すことを省略している。また、図７では、最上段の第２直管２３ｂおよび第２長管２４ｂを図に示し、他の第２直管２３ｂおよび第２長管２４ｂを図に示すことを省略している。さらに、図７では、冷媒が流れる方向を実線の矢印で示す。
【００４４】
圧縮機４から吐出された高温高圧のガス冷媒が、図３に示した接続配管５１を介して第２ヘッダ５０に流入する。第２ヘッダ５０に流入した冷媒は、複数の第２長管２４ｂに分流する。図７では、最上段の第２長管２４ｂに流れ込む冷媒を実線矢印で示している。第２長管２４ｂに流入した冷媒は、Ｙ軸矢印方向に流通してヘッダ管７０ｂに到達する。冷媒は、ヘッダ管７０ｂを経由して第２直管２３ｂに流入する。冷媒は第２直管２３ｂをＹ軸矢印と反対方向に流通して接続部材４０に到達する。冷媒は、接続部材４０を経由して第１直管２３ａに流入する。冷媒は第１直管２３ａをＹ軸矢印方向に流通してヘッダ管７０ａに到達する。冷媒はヘッダ管７０ａを経由して第１長管２４ａに流入する。冷媒は第１長管２４ａをＹ軸矢印と反対方向に流通して第１ヘッダ６０に到達する。複数の第１長管２４ａから冷媒が図３に示した第１ヘッダ６０に流入する。第１ヘッダ６０で合流した冷媒は接続配管６１を経由して熱交換器６から流出する。
【００４５】
［暖房運転］
冷凍サイクル装置１が暖房運転を行う場合について、熱交換器６の冷媒の流れを、図８を参照して説明する。図８は、暖房運転時の熱交換器における冷媒の流れを示す図である。図８では、図７と同様に、第１ヘッダ６０および第２ヘッダ５０を図に示すことを省略している。また、図８についても、最上段の第２直管２３ｂおよび第２長管２４ｂを図に示し、他の第２直管２３ｂおよび第２長管２４ｂを図に示すことを省略している。さらに、図８では、冷媒が流れる方向を実線の矢印で示す。
【００４６】
絞り装置７から流出した液冷媒または気液二相冷媒が、図３に示した接続配管６１を介して第１ヘッダ６０に流入する。第１ヘッダ６０に流入した冷媒は、複数の第１長管２４ａに分流する。図８では、最上段の第１長管２４ａに流れ込む冷媒を実線矢印で示している。第１長管２４ａに流入した冷媒は、Ｙ軸矢印方向に流通してヘッダ管７０ａに到達する。冷媒は、ヘッダ管７０ａを経由して第１直管２３ａに流入する。冷媒は第１直管２３ａをＹ軸矢印と反対方向に流通して接続部材４０に到達する。冷媒は、接続部材４０を経由して第２直管２３ｂに流入する。冷媒は第２直管２３ｂをＹ軸矢印方向に流通してヘッダ管７０ｂに到達する。冷媒はヘッダ管７０ｂを経由して第２長管２４ｂに流入する。冷媒は第２長管２４ｂをＹ軸矢印と反対方向に流通して第２ヘッダ５０に到達する。複数の第２長管２４ｂから冷媒が図３に示した第２ヘッダ５０に流入する。第２ヘッダ５０で合流した冷媒は接続配管５１を経由して熱交換器６から流出する。
【００４７】
冷凍サイクル装置１が冷房運転および暖房運転のいずれの運転モードであっても、冷媒は熱交換器６をＹ軸矢印方向に２往復する。そのため、熱交換器６において、冷媒は室外空気と十分に熱交換を行うことができる。
【００４８】
ここで、第１直管２３ａおよび第１長管２４ａと第２直管２３ｂおよび第２長管２４ｂとが扁平管である場合の利点を説明する。図９は、図１に示した第１伝熱管が扁平管である場合と円管である場合との違いを説明するための模式図である。ここでは、垂直方向に隣り合う２つの伝熱管が第１直管２３ａおよび第１長管２４ａの場合で説明する。
【００４９】
図９に示す扁平管の断面積と円管の断面積とは同じである。また、比較のために、図９において、垂直方向（Ｚ軸矢印方向）に対して、扁平管の第１直管２３ａおよび円管の第１直管２３ａの各伝熱管の断面の中心位置を一致させている。また、垂直方向に対して、扁平管の第１長管２４ａおよび円管の第１長管２４ａの各伝熱管の断面の中心位置を一致させている。
【００５０】
一般的に、風量Ｑ、通過風速ｖ、形状係数Ｃおよび通過面積Ａとすると、２つの伝熱管の間を通り抜ける空気の通風抵抗ΔＰは、次式で表される。ただし、ｖ＝Ｑ／Ａである。
【００５１】
【数１】
2019155571.tif 000003
【００５２】
形状係数Ｃを一定とすると、式（１）に影響を及ぼす値は通過面積Ａである。第１直管２３ａおよび第１長管２４ａの間の垂直方向の距離として、扁平管の場合の距離をＨｆとし、円管の場合の距離をＨｃとする。距離Ｈｆ＞距離Ｈｃであることは、図９から明らかである。第１直管２３ａおよび第１長管２４ａのＹ軸矢印方向の長さＷは扁平管の場合も円管の場合も同じ値とする。扁平管の場合の通過面積Ａｆは、Ａｆ＝Ｗ×Ｈｆで表される。円管の場合の通過面積Ａｃは、Ａｃ＝Ｗ×Ｈｃで表される。距離Ｈｆ＞距離Ｈｃなので、通過面積Ａｆ＞通過面積Ａｃとなる。
【００５３】
扁平管の場合の通風速度をｖｆとし、円管の場合の通風速度をｖｃとする。扁平管の場合の通風速度ｖｆは、ｖｆ＝Ｑ／Ａｆと表される。円管の場合の通風速度ｖｃは、ｖｃ＝Ｑ／Ａｃと表される。通過面積Ａｆ＞通過面積Ａｃなので、通風速度ｖｆ＜通風速度ｖｃとなる。扁平管の場合の通風抵抗をΔＰｆとし、円管の場合の通風抵抗をΔＰｃとすると、通風速度ｖｆおよびｖｃの大小関係と式（１）とから、通風抵抗ΔＰｆ＜通風抵抗ΔＰｃとなる。よって、扁平管の方が円管よりも通風抵抗が小さい。伝熱管が扁平管である場合に、通風抵抗が円管の場合と同じになるまで、放熱フィンの枚数を増やすことができる。その結果、扁平管の場合は円管の場合よりも伝熱性能が向上する。
【００５４】
また、扁平管は、冷媒を複数に分流する複数の流路を有する構成であってもよい。図１０は、図３に示した第１伝熱管が扁平管である場合の構成例を示す断面図である。図１０は、第１直管２３ａが扁平管である場合の一例を示す。図１０に示すように、第１直管２３ａは、冷媒の流通方向に平行な複数の流路ｐｄ１〜ｐｄ６を有する。流路の数が６の場合で説明するが、流路の数は６に限定されない。
【００５５】
本実施の形態１において、伝熱管が図１０に示す扁平管である場合の接続部材４０の利点を説明する。図１１は、図３に示した接続部材の上面模式図である。図１０に示すように、第１直管２３ａに供給される空気の流れる方向がＸ軸矢印方向と反対方向である場合、風上側の流路ｐｄ６を流れる冷媒の熱交換効率が最も高く、風下側の流路ｐｄ１を流れる冷媒の熱交換効率が最も低くなると考えられる。つまり、複数の流路ｐｄ１〜ｐｄ６を流れる冷媒のうち、流路ｐｄ６を流れる冷媒の温度が最も低く、流路ｐｄ１を流れる冷媒の温度が最も高くなる。
【００５６】
これに対して、本実施の形態１では、複数の流路ｐｄ１〜ｐｄ６に分流する冷媒間に温度のばらつきがあっても、図１１に示すように、複数に分流する冷媒はジョイント４１ａで合流した後、１本の円管のＵ字管４２を流れる。そのため、冷媒がＵ字管４２を流れる間に、冷媒間の温度差が低減し、冷媒の温度が均一になる。
【００５７】
本実施の形態１の熱交換器６は、接続部材４０が第１ヘッダ６０および第２ヘッダ５０よりも複数の第１フィン２２ａの端部および複数の第２フィン２２ｂの端部に近い側に位置しているものである。
【００５８】
本実施の形態１では、第１長管２４ａは直接に第１ヘッダ６０に接続され、第２長管２４ｂは直接に第２ヘッダ５０に接続されている。また、第１直管２３ａの長さが第１長管２４ａよりも短く、第２直管２３ｂの長さが第２長管２４ｂよりも短い構成である。第１直管２３ａおよび第１長管２４ａの長さの差分と第２直管２３ｂおよび第２長管２４ｂの長さの差分とで形成されたスペースに、冷媒の流通方向を反対方向に切り替える接続部材４０を設けることができる。比較例として、第１直管２３ａの長さを第１長管２４ａよりも長くし、第２直管２３ｂの長さを第２長管２４ｂよりも長くしてそれぞれの配管を分配器に貫通させ、冷媒の流通方向を反対方向に切り替える構成を分配器の外側に設ける場合が考えられる。比較例では、第１直管２３ａの長さが、分配器を貫通して外側に出るまでの長さだけ、第１長管２４ａよりも長くなってしまう。第１直管２３ａと同様に、分配器を貫通して外側に出るまでの長さだけ、第２直管２３ｂの長さが第２長管２４ｂよりも長くなってしまう。また、冷媒の流通方向を反対方向に切り替える構成が分配器の外側に設けられるため、その切り替え構成の分だけ、熱交換器が、図３に示すＹ軸矢印方向に大きくなってしまう。これに対して、本実施の形態１では、冷媒の流通方向を反対方向に切り替える構成が、分配器の外側ではなく、分配器よりも熱交換器６の中心に近い側に設けられている。そのため、熱交換器６における冷媒流路の長さを確保できるだけでなく、図３に示すＹ軸矢印方向に熱交換器６が大きくなることを抑制することができる。
【００５９】
また、本実施の形態１では、第１直管２３ａ、接続部材４０および第２直管２３ｂの組み合わせを垂直方向（Ｚ軸矢印方向）にいくつ設けるかによって、パスの長さを自由に変えることができるため、パス設計の自由度が向上する。
【００６０】
実施の形態２．
本実施の形態２の熱交換器は、実施の形態１の熱交換器よりも、熱交換機能を向上させたものである。本実施の形態２では、実施の形態１と同様な構成についての詳細な説明を省略する。
【００６１】
本実施の形態２の熱交換器の構成を説明する。図１２は、本発明の実施の形態２の熱交換器の一構成例を示す外観斜視図である。第１熱交換部２１ａにおいて、垂直方向（Ｚ軸矢印方向）に隣り合う２組の第１直管２３ａおよび第１長管２４ａに注目すると、２つの第１長管２４ａが垂直方向に隣り合って配置されている。第２熱交換部２１ｂについても、第１熱交換部２１ａと同様に、垂直方向に隣り合う２組の一対の第２直管２３ｂおよび第２長管２４ｂに注目すると、２つの第２長管２４ｂが垂直方向に隣り合って配置されている。
【００６２】
そのため、Ｙ軸方向の長さが第１長管２４ａよりも短い第１直管２３ａも他の第１直管２３ａと垂直方向に隣り合って配置されている。第２直管２３ｂも他の第２直管２３ｂと垂直方向に隣り合って配置されている。垂直方向に隣り合う２つの接続部材４０を間に挟む２つの第２長管２４ｂの高さをＨ１とすると、高さＨ１は、２つの第２長管２４ｂが１つの接続部材４０を間に挟む場合の高さよりも広い。垂直方向に隣り合う２つの接続部材４０を間に挟む２つの第１長管２４ａの高さについても、高さＨ１と同等である。
【００６３】
熱交換器６ａの製造工程において、作業者は、第１直管２３ａおよび第２直管２３ｂに接続部材４０を取り付ける際、高さＨ１が広いので、取り付け易い。そのため、接続部材取り付けの作業効率が向上する。
【００６４】
次に、熱交換器６ａの熱交換器性能について説明する。ここでは、熱交換器６ａが凝縮器として機能する場合で説明する。図１３は、図１２に示した熱交換器が凝縮器として機能する場合の冷媒の状態を示す図である。図３に示した熱交換器６を比較例とする。図１４は、比較例の熱交換器について、冷媒の流れを説明するための模式図である。図１５は、図１２に示した熱交換器について、冷媒の流れを説明するための模式図である。
【００６５】
図１３の縦軸は温度を示し、横軸は熱交換器６ａの位置を示す。図１３は、熱交換器６ａに冷媒入口Ｐｉｎから冷媒出口Ｐｏｕｔまでの経路における、空気温度Ｔａｉｒおよび冷媒温度Ｔｒｅの変化を示す。冷媒入口Ｐｉｎは第２ヘッダ５０に相当し、冷媒出口Ｐｏｕｔは第１ヘッダ６０に相当する。図１３に示すように、冷媒は過熱ガス状態ＳＴｇで冷媒入口Ｐｉｎから熱交換器６ａに流入すると、空気に放熱して温度が低下し、気液二相状態ＳＴｌｇになる。続いて、冷媒は過冷却され液状態ＳＴｌになり、冷媒出口Ｐｏｕｔから流出する。
【００６６】
図１４に示すように、比較例の熱交換器６では、第１直管２３ａおよび第１長管２４ａが垂直方向で隣り合い、第２直管２３ｂおよび第２長管２４ｂも垂直方向で隣り合う構成である。第２熱交換部２１ｂに注目すると、第２長管２４ｂに高温の冷媒が流通し、第２直管２３ｂに中温の冷媒が流通する。垂直方向に隣り合う第２直管２３ｂおよび第２長管２４ｂの各伝熱管に流れる冷媒の温度差によって、冷媒間で熱干渉が生じる。また、第１熱交換部２１ａに注目すると、第１直管２３ａに中温の冷媒が流通し、第１長管２４ａに低温の冷媒が流通する。そのため、垂直方向に隣り合う第１直管２３ａおよび第１長管２４ａの各伝熱管に流れる冷媒の温度差によって、冷媒間で熱干渉が生じる。これらの熱干渉によって、熱交換器性能が低下してしまう。
【００６７】
一方、図１５に示すように、熱交換器６ａでは、２つの第１長管２４ａが垂直方向で隣り合い、２つの第２長管２４ｂが垂直方向で隣り合う構成である。第２熱交換部２１ｂに注目すると、高温の冷媒が流通する２つの第２長管２４ｂが垂直方向で隣り合っている。また、第１熱交換部２１ａに注目すると、低温の冷媒が流通する２つの第１長管２４ａが垂直方向で隣り合っている。比較的温度の近い冷媒が流れる２つの伝熱管が垂直方向で隣り合うことで、熱干渉に起因する熱交換のロスが低減する。その結果、熱交換器性能の低下が抑制される。
【００６８】
なお、図１５を参照して説明した構成と同様に、２つの第１直管２３ａが垂直方向で隣り合い、２つの第２直管２３ｂが垂直方向で隣り合う構成の場合にも、熱交換のロスが低減する効果が得られる。
【００６９】
また、本実施の形態２においても、第１直管２３ａおよび第１長管２４ａと第２直管２３ｂおよび第２長管２４ｂとは、円管でもよいが、扁平管である場合の利点を説明する。ここでは、第１長管２４ａの場合で説明する。図１６は、図１２に示した第１伝熱管が円管の場合と扁平管の場合とを比較して説明する図である。
【００７０】
垂直方向に隣り合う２つの第１長管２４ａの距離Ｈｂとして、第１長管２４ａが扁平管である場合を距離Ｈｂｆ１とする。また、第１長管２４ａが円管である場合の距離Ｈｂを距離Ｈｂｃ１とする。図１６に示すように、距離Ｈｂｆ１は距離Ｈｂｃ１よりも大きい。熱交換器６ａの製造工程において、第１長管２４ａを第１ヘッダ６０に取り付けるための穴を第１ヘッダ６０に加工する際、距離Ｈｂが近い場合、２つの穴がつながらないように注意する必要がある。また、第１ヘッダ６０に設けた穴に第１長管２４ａをろう付けする際、距離Ｈｂが近すぎると、２つ目の第１長管２４ａを穴に挿入してろうを塗布する際、１つ目の第１長管２４ａが作業の妨げになる。よって、距離Ｈｂが距離Ｈｂｃ１よりも大きい距離Ｈｂｆ１の扁平管の方が、円管の場合よりも作業効率が向上する。
【００７１】
本実施の形態２の熱交換器６ａは、２つの第１長管２４ａが垂直方向で隣り合い、２つの第２長管２４ｂが垂直方向で隣り合うものである。本実施の形態２によれば、冷媒が熱交換器６ａを流通する際、垂直方向の熱干渉が抑制され、熱交換器性能の低下を抑制できる。また、熱交換器６ａの製造工程において、接続部材４０の取り付けの作業効率が向上する。
【００７２】
実施の形態３．
本実施の形態３の熱交換器は、冷媒の流通方向を反対方向に切り替える手段として、ヘッダ管の代わりに、ヘアピン構造が用いられたものである。本実施の形態３では、実施の形態１と同様な構成についての詳細な説明を省略する。また、本実施の形態３では、実施の形態１で説明した熱交換器６をベースにして説明するが、実施の形態２で説明した熱交換器を本実施の形態３に適用してもよい。
【００７３】
図１７は、本発明の実施の形態３の熱交換器の一構成例を示す外観斜視図である。図１７に示すように、第１熱交換部２１ａは、一対の第１直管２３ａおよび第１長管２４ａの端部同士を接続する第１ヘアピン部２５ａを有する。第１熱交換部２１ａには、一対の第１直管２３ａおよび第１長管２４ａの組の数と同じ数の第１ヘアピン部２５ａが設けられている。第２熱交換部２１ｂは、一対の第２直管２３ｂおよび第２長管２４ｂの端部同士を接続する第２ヘアピン部２５ｂを有する。第２熱交換部２１ｂには、一対の第２直管２３ｂおよび第２長管２４ｂの組の数と同じ数の第２ヘアピン部２５ｂが設けられている。
【００７４】
図１８は、図１７に示したヘアピン部を含む要部の拡大図である。図１８に示すように、第２直管２３ｂは、図１７に示した第２ヘッダ５０とは反対側で、第２ヘアピン部２５ｂを介して第２長管２４ｂと接続されている。第２ヘアピン部２５ｂは、Ｘ軸矢印方向から見ると、Ｕの文字が横になった形状である。直線状の伝熱管が第２ヘアピン部２５ｂでＵ字状に曲げられることで、図１８に示すように、第２直管２３ｂ、第２ヘアピン部２５ｂおよび第２長管２４ｂが構成される。第１ヘアピン部２５ａの構成は、第２ヘアピン部２５ｂと同様なため、その詳細な説明を省略する。
【００７５】
なお、本実施の形態３では、第１ヘアピン部２５ａおよび第２ヘアピン部２５ｂは垂直方向（Ｚ軸矢印方向）に曲げられている場合で説明したが、水平方向に曲げられていてもよい。
【００７６】
本実施の形態３の熱交換器６ｂは、冷媒の入口および出口の反対側に設けられた、冷媒の流通方向を反対方向に切り替える構成がヘアピン構造である。本実施の形態３では、ヘアピン構造の容積がヘッダ管の容積よりも小さいため、冷凍サイクル装置１に必要な冷媒量を削減できる。また、伝熱管をＵ字状に曲げてヘアピン構造を形成すれば、ヘッダ管が不要となり、熱交換器６の部品数を少なくすることができ、製造コストを低減できる。
【００７７】
実施の形態４．
本実施の形態４の熱交換器は、冷媒の状態に応じて熱交換器性能を切り替えられる構成である。本実施の形態４では、実施の形態１と同様な構成についての詳細な説明を省略する。また、本実施の形態４では、熱交換器が実施の形態３で説明した熱交換器６ａを含む構成の場合で説明するが、実施の形態１および２で説明した熱交換器を本実施の形態４に適用してもよい。
【００７８】
本実施の形態４の熱交換器の構成を説明する。図１９は、本発明の実施の形態４の熱交換器の一構成例を示す外観模式図である。熱交換器６ｃは、第１熱交換部２１ａ、第２熱交換部２１ｂ、第１ヘッダ６０および第２ヘッダ５０の他に、第３ヘッダ８２ａ、第４ヘッダ８２ｂおよびヘッダ機構８０を有する。第１熱交換部２１ａは、第１直管２３ａおよび第１長管２４ａの他に、複数の第１フィン２２ａと直行する複数の第３伝熱管９１ａを有する。第２熱交換部２１ｂは、第２直管２３ｂおよび第２長管２４ｂの他に、複数の第２フィン２２ｂと直行する複数の第４伝熱管９１ｂを有する。図１９では、一対の第３伝熱管９１ａおよび第４伝熱管９１ｂが６組設けられている場合を示すが、組の数は６に限らない。
【００７９】
複数の第３伝熱管９１ａの各伝熱管について、２つの端部のうち、一方の端部がヘッダ機構８０と接続され、他方の端部が第３ヘッダ８２ａと接続されている。複数の第４伝熱管９１ｂの各伝熱管について、２つの端部のうち、一方の端部がヘッダ機構８０と接続され、他方の端部が第４ヘッダ８２ｂと接続されている。第４ヘッダ８２ｂと第２ヘッダ５０とを接続する接続配管５２が熱交換器６ｃに設けられている。
【００８０】
図２０は、図１９に示したヘッダ機構の構成例を示す上面透視図である。図２１は、図２０に示した線分ＡＡの断面図である。図２０に示すように、ヘッダ機構８０は、ヘッダ管８１ａおよび８１ｂと、ヘッダ管８１ａおよび８１ｂを接続する接続部８３とを有する。
【００８１】
図２１に示すように、ヘッダ管８１ａおよび８１ｂには、内部に設けられた空間を複数の区画に仕切る複数の隔壁９２が垂直方向（Ｚ軸矢印方向）に等間隔に設けられている。ヘッダ管８１ａでは、隔壁９２で仕切られた複数の区画毎に第３伝熱管９１ａの端部が接続されている。ヘッダ管８１ｂでは、隔壁９２で仕切られた複数の区画毎に第４伝熱管９１ｂの端部が接続されている。
【００８２】
図２０および図２１に示すように、ヘッダ管８１ａおよび８１ｂにおいて、垂直方向の高さが同じ位置で、水平方向（Ｘ軸矢印方向）に隣り合う区画同士が接続部８３で接続されている。この構成により、６組の第３伝熱管９１ａおよび第４伝熱管９１ｂの各組において、第３伝熱管９１ａと第４伝熱管９１ｂとの間で冷媒が流通することができる。
【００８３】
ヘッダ管８１ａの材質は第３伝熱管９１ａと同じ材質である。ヘッダ管８１ｂの材質は第４伝熱管９１ｂと同じ材質である。ヘッダ管８１ａおよび８１ｂ、ならびに接続部８３の材質は、例えば、アルミニウムである。ヘッダ機構８０、第３伝熱管９１ａおよび第４伝熱管９１ｂの材質が全て同じ場合、ヘッダ機構８０とこれらの伝熱管とのろう付け処理を一度で行うことができる。なお、第３ヘッダ８２ａは第１ヘッダ６０と同様な構成であり、第４ヘッダ８２ｂは第２ヘッダ５０と同様な構成であるため、これらの詳細な説明を省略する。
【００８４】
図１９に示した熱交換器６ｃにおいて、破線ＤＬよりも垂直方向（Ｚ軸矢印方向）の上側を上部熱交換部と称し、破線ＤＬよりも下側を下部熱交換部と称する。下部熱交換部は、実施の形態１で説明した熱交換器６と同様な構成である。上部熱交換部において、第３伝熱管９１ａが直接に第３ヘッダ８２ａと接続され、第４伝熱管９１ｂが直接に第４ヘッダ８２ｂと接続されている。下部熱交換部では、第１長管２４ａが直接に第１ヘッダ６０と接続され、第２長管２４ｂが直接に第２ヘッダ５０と接続されているが、第１直管２３ａおよび第２直管２３ｂは、いずれのヘッダとも接続されず、接続部材４０を介して相互に接続されている。ただし、第１直管２３ａおよび第２直管２３ｂの長さは第１長管２４ａおよび第２長管２４ｂの長さよりも短いため、長さの差分で生じたスペースに接続部材４０が設けられている。そのため、Ｙ軸矢印方向に対して、第１ヘッダ６０と第３ヘッダ８２ａとを同じ位置にすることができる。また、Ｙ軸矢印方向に対して、第２ヘッダ５０と第４ヘッダ８２ｂとを同じ位置にすることができる。その結果、熱交換器６ｃが大きくなることを抑制できる。
【００８５】
次に、熱交換器６ｃにおける冷媒の流れを説明する。熱交換器６ｃに流入する冷媒が、圧力損失が小さい低乾き度の気液二相冷媒である場合を説明する。図２２は、図１９に示した熱交換器について、冷媒の流れを説明するための模式図である。
【００８６】
図２２に示すように、冷媒回路１５を流通する冷媒が第１ヘッダ６０に流入すると、冷媒は２つの第１長管２４ａに分流する。第１長管２４ａに流入した冷媒は、第１ヘアピン部２５ａを経由して第１直管２３ａに流入する。続いて、冷媒は、第１直管２３ａおよび接続部材４０を経由して第２直管２３ｂに流入する。冷媒は、第２直管２３ｂから第２ヘアピン部２５ｂを介して第２長管２４ｂに流入する。さらに、２つの第２長管２４ｂから流出した冷媒は、第２ヘッダ５０および接続配管５２を介して図１９に示した第４ヘッダ８２ｂに流入する。
【００８７】
上部熱交換部において、冷媒は第４ヘッダ８２ｂから６つの第４伝熱管９１ｂに分流する。第４伝熱管９１ｂに流入した冷媒は、ヘッダ機構８０を介して第３伝熱管９１ａに流入する。６つの第３伝熱管９１ａを流通した冷媒は、第３ヘッダ８２ａで合流した後、熱交換器６ｃから流出する。
【００８８】
このようにして、熱交換器６ｃに流入した冷媒は、下部熱交換部において２つに分流され、Ｙ軸矢印方向に２往復した後、上部熱交換部で６つに分流され、Ｙ軸矢印方向に１往復する。この場合、熱交換器６ｃに流入した冷媒が、１つのパスの距離が長い下部交換器を流通することで、熱交換器６ｃが凝縮器として機能するときの伝熱性能を高めることができる。また、熱交換器６ｃが蒸発器として機能する場合、熱交換器６ｃに流入する冷媒は湿り度が高いので、パスが長くても圧力損失を抑制でき、蒸発器性能の低下を抑制できる。
【００８９】
一方、熱交換器６ｃに流入する冷媒が圧力損失の大きい高乾き度の気液二相冷媒である場合、冷媒は、図２２を参照して説明した経路とは逆方向に伝熱管を流通する。つまり、熱交換器６ｃに流入した冷媒は、上部熱交換部において６つに分流され、Ｙ軸矢印方向に１往復した後、下部熱交換部で２つに分流され、Ｙ軸矢印方向に２往復する。この場合、熱交換器６ｃに流入する冷媒は、１つのパスの距離が短いが、分配数の多い上部交換器を流通するので、圧力損失の増加が抑制される。
【００９０】
本実施の形態４の熱交換器６ｃは、パスの短い第３伝熱管９１ａおよび第４伝熱管９１ｂと、パスの長い第１直管２３ａおよび第１長管２４ａならびに第２直管２３ｂおよび第２長管２４ｂとが組み合わされたものである。本実施の形態４によれば、熱交換器６ｃに流入する冷媒の状態に対応してパスを構成することができる。また、上部熱交換部の分配器と下部熱交換部の分配器との水平方向の位置が一致しているので、熱交換器６ｃが大きくなることが抑制される。さらに、上部熱交換部および下部熱交換部の各熱交換部の分配器の水平方向の位置が一致しているので、熱交換器６ｃの製造工程において、作業効率が向上する。
【符号の説明】
【００９１】
１  冷凍サイクル装置、２  熱源側ユニット、３  負荷側ユニット、４  圧縮機、５  流路切替装置、６、６ａ〜６ｃ  熱交換器、７  絞り装置、１０  熱源側送風機、１１  負荷側熱交換器、１２  負荷側送風機、１３  制御装置、１５  冷媒回路、２１ａ  第１熱交換部、２１ｂ  第２熱交換部、２２ａ  第１フィン、２２ｂ  第２フィン、２３ａ  第１直管、２３ｂ  第２直管、２４ａ  第１長管、２４ｂ  第２長管、２５ａ  第１ヘアピン部、２５ｂ  第２ヘアピン部、４０  接続部材、４１ａ、４１ｂ  ジョイント、４２  Ｕ字管、５０  第２ヘッダ、５１、５２  接続配管、６０  第１ヘッダ、６１  接続配管、７０ａ、７０ｂ  ヘッダ管、７１  隔壁、８０  ヘッダ機構、８１ａ、８１ｂ  ヘッダ管、８２ａ  第３ヘッダ、８２ｂ  第４ヘッダ、８３  接続部、９１ａ  第３伝熱管、９１ｂ  第４伝熱管、９２  隔壁。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【国際調査報告】
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