(57)【要約】【課題】伝熱流路を流れる冷媒の気液バランスを確保して熱交換性能を向上させた多パス型熱交換器とそれを用いた高性能な冷凍システムの提供。【解決手段】一対のヘッダ流路Ａ８、Ｂ１０と、このヘッダ流路Ａ８、Ｂ１０の間に設けた多数の冷媒流路１１と、蒸発条件時に入り口側となるヘッダ流路Ｂ１０内に設けた分流制御管２０とを備え、上記分流制御管２０には長手方向に沿ってその下面及び上面の双方に複数の開口２２ａ、２２ｂを設けた構成としてある。これにより、分流制御管２０に流入した冷媒は、上面の開口２２ａから気相、下面の開口２２ｂから液相が流出してヘッダ流路Ａ８内で混合するので、冷媒流路には気相と液相が混合された状態の気液混合冷媒が流れるようになる。したがって、冷媒流路を流れる冷媒の気液バランスを確保して熱交換ムラを解消し熱交換性能を向上させることができる。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
外部から流体を導入し排出するための出入り口を有する一対のヘッダ流路と、前記一対のヘッダ流路の間に設けた多数の伝熱流路と、蒸発条件時に入り口側となるヘッダ流路内に設けた分流制御管とを備え、上記分流制御管には長手方向に沿ってその下面及び上面の双方に複数の開口を設けた多パス型熱交換器。
【請求項２】
熱交換器は、入口及び出口のヘッダ流路を有するヘッダ領域と、この入口及び出口のヘッダ流路の間に第１流体が並行に流れる複数の伝熱流路を有する流路領域と、を備え、かつ、前記流路領域の伝熱流路を凹状溝によって形成する伝熱フィンを積層して構成した伝熱フィン積層熱交換器とした請求項１に記載の多パス型熱交換器。
【請求項３】
分流制御管に設けた開口は丸孔とした請求項１または２に記載の多パス型熱交換器。
【請求項４】
分流制御管に設けた開口はスリットとした請求項１または２に記載の多パス型熱交換器。
【請求項５】
冷凍サイクルを構成する熱交換器を前記請求項１〜第４のいずれか１項に記載の多パス型熱交換器とした冷凍システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は一対のヘッダ流路の間に多数の伝熱流路を設けた多パス型熱交換器とそれを用いた冷凍システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に空気調和機や冷凍機等の冷凍システムは、圧縮機によって圧縮した冷媒を凝縮器や蒸発器等の熱交換器に循環させ第２流体と熱交換させて冷房もしくは暖房等を行うが、前記熱交換器の熱交換効率によってシステムとしての性能や省エネ性が大きく左右される。従って、熱交換器は高効率化が強く求められている。
【０００３】
この熱交換器の高効率化は、熱交換器の出入り口となる一対のヘッダ流路の間の伝熱流路を細径化することによって進められているが、更に、その伝熱流路数、すなわちパス数を多くすることによっても進められている。
【０００４】
しかしながら、上記熱交換器はヘッダ流路から伝熱流路に流れる冷媒の気液バランスが崩れると伝熱流路数を多くしたこと等による熱交換効率の向上効果を相殺してしまう。
【０００５】
そのため、従来、熱交換器は冷媒の入り口側となるヘッダ流路に分流制御管を設け、分流制御管によってヘッダ流路から伝熱流路へ流れる冷媒の気液バランスを確保する構成がとられていた（例えば、特許文献１参照）。
【０００６】
図１２は上記特許文献１に記載されている熱交換器ユニットを示し、この熱交換器ユニットの各熱交換器１０１は、出入り口となる一対のヘッダ流路１０２、１０２の間に、伝熱流路を有する複数の伝熱チューブ１０３を設けて構成してある。そして、前記ヘッダ流路１０２、１０２のうち入り口となるヘッダ流路１０２の中に分流制御用の多孔管１０４を設け、この多孔管１０４の下部に多数の分配孔１０５が形成してある。
【０００７】
上記構成の熱交換器は、分配孔１０５が下向きに形成されていることにより、多孔管１０４に流入した気液二相の冷媒は、ヘッダ流路１０２の内面と多孔管１０４の外面とで囲まれた環状領域、つまりヘッダ流路１０２内の冷媒流通用間隙１０６にある冷媒の液膜が多孔管１０４の底から噴出される気泡により攪拌され、その作用が入口乾き度や流量にかかわらず所望に得られることにより、冷媒の均等分配が実現される、というものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特許第６１０４８９３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、上記特許文献１に記載されている熱交換器は、多孔管１０４内に流入する冷媒流れが波状流、層状流状態となった場合、重力の影響や気相液相の流速差の影響を受けて多孔管１０４内の入口（上流）側部分では下部が液相、上部に気相という状態になっている。したがって多孔管１０４の上流側部分の分配孔１０５からは液相のみがヘッダ流路１０２内の冷媒流通用間隙１０６、すなわちヘッダ流路１０２の内面と多孔管１０４の外面との間の環状領域に流出することになる。
【００１０】
そのため、ヘッダ流路１０２内の冷媒流通用間隙１０６、すなわちヘッダ流路１０２の
内面と多孔管１０５の外面との間の環状領域の上流側部分で液相が多くなりがちであった。
【００１１】
したがって、上記従来の熱交換器は、多孔管１０５を設ける前に比べるとヘッダ流路１０２、１０２の内面と多孔管１０４の外面との間の環状領域での冷媒の気液の偏りは改善されるものの、さらなる改善の余地が残るものであった。
【００１２】
本発明はこのような点に鑑み鋭意検討してなしたもので、気液の偏りを更に改善して熱交換性能を向上させた多パス型熱交換器とそれを用いた高性能な冷凍システムの提供を目的としたものである。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明は、上記目的を達成するため、外部から流体を導入し排出するための出入り口を有する一対のヘッダ流路と、前記一対のヘッダ流路の間に設けた多数の伝熱流路と、蒸発条件時に入り口側となるヘッダ流路内に設けた分流制御管とを備え、上記分流制御管には長手方向に沿ってその下面及び上面の双方に複数の開口を設けた構成としてある。
【００１４】
これにより、分流制御管に流入した冷媒の流れが波状流、層状流の時、上流側では従来と同様下面に設けた開口から液相が流出するが、更に上面に設けた開口からは気相が流出し、この気相が前記液相と分流制御管の外面とヘッダ流路の内面との間の環状領域で混合して伝熱流路へと流れるようになる。したがって、分流制御管の上流側での液相の偏りを解消し分流制御管の長手方向略全域にわたって冷媒の気液バランスの偏りを抑制し、伝熱流路での熱交換性能を向上させることができる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明は、上記構成により、伝熱流路を流れる冷媒の気液バランスの偏りを抑制して熱交換性能を向上させた多パス型熱交換器とそれを用いた高性能な冷凍システムを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の実施の形態１における多パス型熱交換器のユニットを示す構成説明図
【図２】同熱交換ユニットの多パス型熱交換器を分離した状態で示す分解斜視図
【図３】同多パス型熱交換器の分流制御管を取り外した状態で示す斜視図
【図４】同多パス型熱交換器の分流制御管部分を示す斜視図
【図５】同多パス型熱交換器の冷媒流れを説明する概略断面図
【図６】同多パス型熱交換器を構成する伝熱フィンの平面図
【図７】同熱交換ユニットの熱交換器を構成する伝熱フィンの構成の一部を拡大して示す分解図
【図８】同熱交換ユニットの熱交換器における伝熱流路群部分を切断して示す斜視図
【図９】同熱交換ユニットの熱交換器におけるヘッダ流路部分を切断して示す斜視図
【図１０】本発明の多パス型熱交換器を用いた実施の形態２における空気調和機の冷凍サイクル図
【図１１】同空気調和機の概略断面図
【図１２】従来の熱交換器の断面図
【発明を実施するための形態】
【００１７】
第１の発明の熱交換器は、外部から流体を導入し排出するための出入り口を有する一対のヘッダ流路と、前記一対のヘッダ流路の間に設けた多数の伝熱流路と、蒸発条件時に入り口側となるヘッダ流路内に設けた分流制御管とを備え、上記分流制御管には長手方向に
沿ってその下面及び上面の双方に複数の開口を設けた構成としてある。
【００１８】
これにより、分流制御管に流入した冷媒の流れが波状流、層状流の時、上流側では従来と同様下面に設けた開口から液相が流出するが、更に上面に設けた開口からは気相が流出し、この気相が前記液相と分流制御管の外面とヘッダ流路の内面との間の環状領域で混合して伝熱流路へと流れるようになる。したがって、分流制御管の上流側での液相の偏りを解消し分流制御管の長手方向略全域にわたって冷媒の気液バランスの偏りを抑制し、伝熱流路での熱交換性能を向上させることができる。
【００１９】
第２の発明は、第１の発明において、前記熱交換器は、入口及び出口のヘッダ流路を有するヘッダ領域と、この入口及び出口のヘッダ流路を繋ぐ複数の伝熱流路を有する流路領域と、を備え、かつ、前記流路領域の伝熱流路を凹状溝によって形成した伝熱フィンを積層して構成した伝熱フィン積層熱交換器としてある。
【００２０】
これにより、入口及び出口のヘッダ流路の間の伝熱流路を細径化するとともに伝熱流路のパス数を多くして熱交換効率を向上させることができ、分流制御管による熱交換バランスの偏り防止効果と合わせてより高い熱交換性能を発揮する熱交換器とすることができる。
【００２１】
第３の発明は、第１または第２の発明において、前記分流制御管に設けた開口は丸孔とした構成としてある。
【００２２】
これにより、分流制御管の開口を容易に形成することができ、生産性を向上することができる。
【００２３】
第４の発明は、第１または第２の発明において、前記分流制御管に設けた開口はスリットとした構成としてある。
【００２４】
これにより、分流制御管からヘッダ流路内に流出する冷媒の気液バランス改善をヘッダ流路の長手方向全域にわたって連続的なものとすることができ、より熱交換性能の高い熱交換器とすることができる。
【００２５】
第５の発明は冷凍システムであり、この冷凍システムは冷凍サイクルを構成する熱交換器を前記第１〜第４のいずれかの発明に記載の熱交換器としたものである。
【００２６】
これにより、この冷凍システムは、熱交換器の熱交換効率が高いので、省エネ性の高い高性能な冷凍システムとすることができる。
【００２７】
以下、本発明の実施の形態について、添付の図面を参照しながら説明する。
【００２８】
なお、本開示の熱交換器は、以下の実施形態に記載した伝熱フィン積層型熱交換器の構成に限定されるものではなく、以下の実施形態において説明する技術的思想と同等の熱交換器の構成を含むものである。
【００２９】
（実施の形態１）
図１は本発明の実施の形態１における多パス型熱交換器のユニットを示す構成説明図、図２は同熱交換ユニットの多パス型熱交換器を分離した状態で示す分解斜視図、図３は同多パス型熱交換器の分流制御管を取り外した状態で示す斜視図、図４は同多パス型熱交換器の分流制御管部分を示す斜視図、図５は同多パス型熱交換器の冷媒流れを説明する概略断面図、図６は同多パス型熱交換器を構成する伝熱フィンの平面図、図７は同熱交換ユニ
ットの熱交換器を構成する伝熱フィンの構成の一部を拡大して示す分解図、図８は同熱交換ユニットの熱交換器における伝熱流路群部分を切断して示す斜視図、図９は同熱交換ユニットの熱交換器におけるヘッダ流路部分を切断して示す斜視図である。
【００３０】
図１に示すように、本実施の形態では、複数の多パス型熱交換器１、この例では二つの多パス型熱交換器（以下、単に熱交換器と称す）１、１を左右に並設し、そのそれぞれの冷媒回路は並列に接続してユニット化してある。
【００３１】
上記ユニット化した熱交換器１は、伝熱フィン積層型熱交換器で構成してあり、図２〜図９に示すように、長方形の板状である複数の伝熱フィン２ａを積層して構成された伝熱フィン積層体２と、蒸発器として用いる場合には入口となり凝縮器として用いる場合は出口となる管Ｂ５及びその逆となる管Ａ４とを有している。
【００３２】
また、伝熱フィン積層体２の積層方向の両側（図２では左側及び右側）には、伝熱フィン２ａと平面視が略同一形状の平板からなるエンドプレート３ａ、３ｂが設けられている。エンドプレート３ａ、３ｂは、剛性を有する板材で形成されており、例えばアルミニウム、アルミニウム合金、ステンレスなどの金属材を研削により金属加工して形成されている。
【００３３】
なお、上記エンドプレート３ａ、３ｂ、複数の伝熱フィン２ａは積層された状態でロウ付け接合されて一体化している。
【００３４】
また、本実施の形態では、上記伝熱フィン積層体２の両側のエンドプレート３ａ、３ｂは、ボルト・ナット若しくはカシメピン軸等の連結手段９によってその長手方向両端部が連結固定されている。すなわち、伝熱フィン積層体両側のエンドプレート３ａ、３ｂは伝熱フィン積層体２を挟持した形で伝熱フィン積層体２を機械的に連結固定した形となっている。
【００３５】
また、上記伝熱フィン２ａは、後述するように、内部に第１流体である冷媒が流れる複数の並行した伝熱流路群を有しており、この伝熱流路群は略Ｕ字状に形成されていて、これと繋がる前記管Ａ４、管Ｂ５は、伝熱フィン積層体２の一方側（図２では右側）のエンドプレート３ａの一端部側に纏めて配置されている。
【００３６】
詳述すると、上記伝熱フィン２ａは、図６に示すように、複数の並行した伝熱流路（以下、冷媒流路と称す）１１とこれに繋がるヘッダ流路Ａ８およびヘッダ流路Ｂ１０を形成した一対の板状部材６ａ、６ｂ（図７参照）を向い合せにロウ付け接合して構成してあり、複数の冷媒流路１１は略Ｕ字状に形成されていてこれに繋がるヘッダ流路Ａ８とヘッダ流路Ｂ１０とが一端部側に纏まった形となっている。
【００３７】
そして、上記構成の伝熱フィン２ａは、図８、図９に示すように多数積層して熱交換器の主体をなす伝熱フィン積層体２を構成しており、各伝熱フィン２ａ同士の間には当該伝熱フィン２ａの長辺両端部及び冷媒流路１１間に適宜設けた複数の突起１２（図６参照）によって第２流体である空気が流れる隙間を形成している。
【００３８】
なお、冷媒流路１１は板状部材６ａ、６ｂに凹状溝によって形成してあり、容易に細径化できるようになっている。
【００３９】
また、冷媒流路１１のうちヘッダ流路Ａ８に繋がるヘッダ流路Ａ側冷媒流路１１ａとヘッダ流路Ｂ１０に繋がるヘッダ流路Ｂ側冷媒流路１１ｂとの間にはこれら両者間の熱移動を防止すべくスリット溝１５が形成してある。
【００４０】
さらにこの例では、上記ヘッダ流路Ａ側冷媒流路１１ａは本数を多くし図６に示すようにヘッダ流路Ａ８の通路部１４と対向する部分は冷媒流路のない無孔部１６としてヘッダ流路Ａ８から各ヘッダ流路Ａ側冷媒流路１１ａへと流れる冷媒が無孔部１６の壁部に衝突して各ヘッダ流路Ａ側冷媒流路１１ａへ均等に流れるように構成してある。
【００４１】
上記のように構成された本実施形態の熱交換器１は、冷媒が伝熱フィン積層体２の各伝熱フィン２ａの内部の冷媒流路１１群を長手方向に並行に流れＵターンして折り返しヘッダ流路Ａ８或いはヘッダ流路Ｂ１０から管Ａ４あるいは管Ｂ５を通して排出される。一方、第２流体である空気は、伝熱フィン積層体２を構成する伝熱フィン２ａの積層間に形成された隙間を通り抜ける。これにより第１流体である冷媒と第２流体である空気との熱交換が行われる。
【００４２】
ここで、上記構成の伝熱フィン積層体２を主体としたこの熱交換器は、図３〜図５に示すように、蒸発器として用いる場合には入口側となるヘッダ流路Ｂ１０に冷媒の分流制御管２０が設けられている。
【００４３】
この分流制御管２０は、ヘッダ流路Ｂ１０内に挿設してあり、その先端部は閉塞した状態となっている。そして、上記分流制御管２０は図５に示すようにヘッダ流路Ｂ１０の内径より小径の管で構成してヘッダ流路Ｂ１０の内面と分流制御管２０の外面との間に環状領域、つまり冷媒流通用間隙２１を形成しており、この冷媒流通用間隙２１に開口するように長手方向に沿ってその下面及び上面の双方に丸孔からなる複数の開口２２ａ、２２ｂが設けてある。上記開口２２ａ、２２ｂは分流制御管２０の長手方向に略等間隔に形成してあり、開口２２ａは略鉛直上方、２２ｂは略鉛直下方に向けて設置してある。
【００４４】
以上のように構成した熱交換器について、以下その作用効果について説明する。
【００４５】
冷媒は、熱交換器が蒸発条件で使用されている時、管Ｂ５から気液二相状態で伝熱フィン積層体２の入り口側のヘッダ流路Ｂ１０に設けた分流制御管２０内に流入する。分流制御管２０内に流入した冷媒は分流制御管２０の上下両面部分に設けた開口２２ａ、２２ｂから冷媒流通用間隙２１に流入し、この冷媒流通用間隙２１から各伝熱フィン２ａの冷媒流路１１群へ流れる。各伝熱フィン２ａの冷媒流路１１群に流れた冷媒はヘッダ流路ＡＢ８を介して気相状態で管Ａ４より冷凍システムの冷媒回路へと流出する。
【００４６】
そして、上記冷媒流路１１を流れる際に冷媒は前記伝熱フィン積層体２の伝熱フィン２ａ積層間を通り抜ける空気と熱交換する。
【００４７】
ここで、上記熱交換器の分流制御管２０内に流入した冷媒は、既述したように重力の影響や気相と液相との流速差の影響等を受けて波状、層状流状態となり、図５に示すように入口（上流）側部分では下部に液相、上部に気相という状態になっている。
【００４８】
しかしながら、上記分流制御管２０にはその上下両面に開口２２ａ、２２ｂが設けてあるから、ヘッダ流路Ｂ１０の内面と分流制御管２０の外面との間の冷媒流通用間隙２１に流れた冷媒は上流から下流にわたって気液が混合した状態のものとなる。
【００４９】
詳述すると、上記分流制御管２０の上流側では管内下部の液相が下面に設けた開口２２ａから冷媒流通用間隙２１内に流れるが、これとともに管内上部の気相が上面の開口２２ａから冷媒流通用間隙２１に流れる。そして、この気相が前記液相と混合し、気液混合状態となる。これによって、ヘッダ流路Ａ８内の冷媒流通用間隙２１に流れた冷媒は上流から下流にわたってほぼ同じ状態で気液が混合した冷媒となり、ヘッダ流路Ａ８から冷媒流
通用間隙２１へ流れる冷媒を略均等に分配し、冷媒流路１１部分における熱交換効率のバラつきを抑制してその熱交換性能を向上させることができる。
【００５０】
また、上記分流制御管２０に設けた開口２２ａ、２２ｂは丸孔で構成してあるから、開口２２ａ、２２ｂの形成もドリル等によって容易に行うことができる。
【００５１】
なお、上記開口２２ａ、２２ｂは丸孔に限られるものではなく四角、三角等の多角形孔としてもよいものである。
【００５２】
また、本実施の形態では、上記熱交換器は、入口及び出口の一対のヘッダ流路Ａ８、Ｂ１０を有するヘッダ領域Ｈと、この入口及び出口のヘッダ流路Ａ８、Ｂ１０の間に冷媒が並行に流れる複数の冷媒流路１１を有する流路領域Ｐと、を備え、かつ、前記流路領域Ｐの冷媒流路１１を凹状溝によって形成した伝熱フィン２ａを積層して構成した伝熱フィン積層熱交換器としてあるから、分流制御管２０による熱交換バランスの偏り防止効果と合わさった形の高い熱交換性能を発揮する熱交換器とすることができる。
【００５３】
即ち、この伝熱フィン積層熱交換器は凹状溝によって冷媒流路１１を形成しているので、入口及び出口のヘッダ流路Ａ８、ヘッダ流路Ｂ１０の間の冷媒流路１１を容易に細径化することができ、しかも積層するフィンの数に応じて冷媒流路１１のパス数を多くすることもでき、熱交換効率を大きく向上させることができる。したがって、分流制御管２０による熱交換バランスの偏り防止効果と合わせて高い熱交換性能を発揮する熱交換器とすることができる。
【００５４】
（実施の形態２）
本実施の形態は、図示はしないが分流制御管２０に設けた開口２２ａ、２２ｂをスリットとしたものである。その他の構成は実施の形態１と同様である。
【００５５】
この実施の形態のように開口２２ａ、２２ｂをスリットとした場合、分流制御管２０から流出して冷媒流通用間隙２１内で行われる冷媒の気相と液相との混合はヘッダ流路Ａ８の長手方向全域にわたって切れ目なく連続して行われる形となる。
【００５６】
したがって、実施の形態１で例示した伝熱フィン積層型熱交換器のようにヘッダ流路Ｂ１０に繋がる冷媒流路１１がヘッダ流路Ｂ１０の長手方向に密集配列されたようなものであっても、冷媒流路群のすべての冷媒流路１１に対し気相と液相を混合した状態の気液混合冷媒をムラなく分配することができる。
【００５７】
すなわち、実施の形態１のように分流制御管２０に設けた開口２２ａ、２２ｂを独立した孔形状とすると、この開口２２ａ、２２ｂから流出した気相と液相が混合する気液混合冷媒は、開口２２ａ、２２ｂに対向する箇所、つまり部分的なものとなって、開口２２ａ、２２ｂ同士の間に位置する冷媒流路１１には気相もしくは液相が偏った形で流れがちになる。
【００５８】
しかしながら本実施の形態２のように開口２２ａ、２２ｂをスリットとすれば分流制御管２０の全域にわたって気相と液相が混合された形となるので、気相もしくは液相が偏った状態で冷媒流路１１に流れるのを抑制でき、すべての冷媒流路１１に対し気相と液相が混合した気液混合冷媒をムラなく分配することができるのである。
【００５９】
これにより、冷媒流路１１部分での熱交換ムラを更に低減して熱交換性能を向上させることができる。
【００６０】
（実施の形態３）
この実施の形態３は、先に示した実施の形態１、２におけるいずれかの熱交換器を用いて構成した冷凍システムである。
【００６１】
図１０は空気調和機の冷凍サイクル図、図１１は同空気調和機の室内機を示す概略断面図である。
【００６２】
図１０、図１１において、この空気調和装置は、室外機５１と、室外機５１に接続された室内機５２から構成されている。室外機５１には、冷媒を圧縮する圧縮機５３、冷房暖房運転時の冷媒回路を切り替える四方弁５４、冷媒と外気の熱を交換する室外熱交換器５５、冷媒を減圧する減圧器５６、室外送風機５９が配設されている。また、室内機５２には、冷媒と室内空気の熱を交換する室内熱交換器５７と、室内送風機５８とが配設されている。そして、前記圧縮機５３、四方弁５４、室内熱交換器５７、減圧器５６、室外熱交換器５５を冷媒回路で連結してヒートポンプ式冷凍サイクルを形成している。
【００６３】
本実施形態による冷媒回路には、テトラフルオロプロペンまたはトリフルオロプロペン、ジフルオロメタンまたはペンタフルオロエタンまたはテトラフルオロエタンを、単体、もしくはそれぞれ２成分混合または３成分混合した冷媒を使用している。
【００６４】
上記空気調和機は、冷房運転時には、四方弁５４を圧縮機５３の吐出側と室外熱交換器５５とが連通するように切り換える。これにより、圧縮機５３によって圧縮された冷媒は高温高圧の冷媒となって四方弁５４を通って室外熱交換器５５に送られる。そして、外気と熱交換して放熱し、高圧の液冷媒となり、減圧器５６に送られる。減圧器５６では減圧されて低温低圧の二相冷媒となり、室内機５２に送られる。室内機５２では、冷媒は室内熱交換器５７に入り室内空気と熱交換して吸熱し、蒸発気化して低温のガス冷媒となる。この時室内空気は冷却されて室内を冷房する。さらに冷媒は室外機５１に戻り、四方弁５４を経由して圧縮機５３に戻される。
【００６５】
暖房運転時には、四方弁５４を圧縮機５３の吐出側と室内機５２とが連通するように切り換える。これにより、圧縮機５３によって圧縮された冷媒は高温高圧の冷媒となって四方弁５４を通り、室内機５２に送られる。高温高圧の冷媒は室内熱交換器５７に入り、室内空気と熱交換して放熱し、冷却され高圧の液冷媒となる。この時、室内空気は加熱されて室内を暖房する。その後、冷媒は減圧器５６に送られ、減圧器５６において減圧されて低温低圧の二相冷媒となり、室外熱交換器５５に送られて外気と熱交換して蒸発気化し、四方弁５４を経由して圧縮機５３へ戻される。
【００６６】
上記のように構成された空気調和機は、その室外熱交換器５５或いは室内熱交換器５７の一方もしくは双方に前記各実施の形態で示した熱交換器を使用することにより、高い熱交換効率を発揮することになり、省エネ性の高い高性能な冷凍システムとすることができる。
【００６７】
以上、本発明に係る熱交換器およびそれを用いた冷凍システムについて、上記実施の形態を用いて説明したが、本発明は、これに限定されるものではない。例えば、本実施の形態では、熱交換器は伝熱フィン積層型熱交換器で説明したが、これは出入り口となる一対のヘッダパイプの間に伝熱チューブを設けた形態の熱交換器であってもよいものである。つまり、今回開示した実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきであり、本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【産業上の利用可能性】
【００６８】
本発明は、伝熱流路を流れる冷媒の気液バランスの偏りを抑制して熱交換性能を向上させた多パス型熱交換器とそれを用いた高性能な冷凍システムとすることができる。よって、家庭用及び業務用エアコン等に用いる熱交換器や各種冷凍機器等に幅広く利用でき、その産業的価値は大なるものがある。
【符号の説明】
【００６９】
１  多パス型熱交換器（熱交換器）
２  伝熱フィン積層体
２ａ  伝熱フィン
３、３ａ、３ｂ  エンドプレート
４  管Ａ
５  管Ｂ
６ａ  第１板状部材
６ｂ  第２板状部材
８  ヘッダ流路Ａ
９  連結手段
１０  ヘッダ流路Ｂ
１１  冷媒流路（第１流体流路）
１１ａ  ヘッダ流路Ａ側冷媒流路
１１ｂ  ヘッダ流路Ｂ側冷媒流路
１２  突起  １４  通路部
１５  スリット溝
１６  無孔部
１６ａ  壁部
２０  分流制御管
２１  冷媒流通用間隙
２２ａ、２２ｂ  開口
【図１】
2019066132.tif 000003
【図２】
2019066132.tif 000004
【図３】
2019066132.tif 000005
【図４】
2019066132.tif 000006
【図５】
2019066132.tif 000007
【図６】
2019066132.tif 000008
【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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【手続補正書】
【提出日】平成29年10月12日(2017.10.12)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は一対のヘッダ流路の間に多数の伝熱流路を設けた多パス型熱交換器とそれを用いた冷凍システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に空気調和機や冷凍機等の冷凍システムは、圧縮機によって圧縮した冷媒を凝縮器や蒸発器等の熱交換器に循環させ第２流体と熱交換させて冷房もしくは暖房等を行うが、前記熱交換器の熱交換効率によってシステムとしての性能や省エネ性が大きく左右される。従って、熱交換器は高効率化が強く求められている。
【０００３】
この熱交換器の高効率化は、熱交換器の出入り口となる一対のヘッダ流路の間の伝熱流路を細径化することによって進められているが、更に、その伝熱流路数、すなわちパス数を多くすることによっても進められている。
【０００４】
しかしながら、上記熱交換器はヘッダ流路から伝熱流路に流れる冷媒の気液バランスが崩れると伝熱流路数を多くしたこと等による熱交換効率の向上効果を相殺してしまう。
【０００５】
そのため、従来、熱交換器は冷媒の入り口側となるヘッダ流路に分流制御管を設け、分流制御管によってヘッダ流路から伝熱流路へ流れる冷媒の気液バランスを確保する構成がとられていた（例えば、特許文献１参照）。
【０００６】
図１２は上記特許文献１に記載されている熱交換器ユニットを示し、この熱交換器ユニットの各熱交換器１０１は、出入り口となる一対のヘッダ流路１０２、１０２の間に、伝熱流路を有する複数の伝熱チューブ１０３を設けて構成してある。そして、前記ヘッダ流路１０２、１０２のうち入り口となるヘッダ流路１０２の中に分流制御用の多孔管１０４を設け、この多孔管１０４の下部に多数の分配孔１０５が形成してある。
【０００７】
上記構成の熱交換器は、分配孔１０５が下向きに形成されていることにより、多孔管１０４に流入した気液二相の冷媒は、ヘッダ流路１０２の内面と多孔管１０４の外面とで囲
まれた環状領域、つまりヘッダ流路１０２内の冷媒流通用間隙１０６にある冷媒の液膜が多孔管１０４の底から噴出される気泡により攪拌され、その作用が入口乾き度や流量にかかわらず所望に得られることにより、冷媒の均等分配が実現される、というものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特許第６１０４８９３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、上記特許文献１に記載されている熱交換器は、多孔管１０４内に流入する冷媒流れが波状流、層状流状態となった場合、重力の影響や気相液相の流速差の影響を受けて多孔管１０４内の入口（上流）側部分では下部が液相、上部に気相という状態になっている。したがって多孔管１０４の上流側部分の分配孔１０５からは液相のみがヘッダ流路１０２内の冷媒流通用間隙１０６、すなわちヘッダ流路１０２の内面と多孔管１０４の外面との間の環状領域に流出することになる。
【００１０】
そのため、ヘッダ流路１０２内の冷媒流通用間隙１０６、すなわちヘッダ流路１０２の内面と多孔管１０５の外面との間の環状領域の上流側部分で液相が多くなりがちであった。
【００１１】
したがって、上記従来の熱交換器は、多孔管１０５を設ける前に比べるとヘッダ流路１０２、１０２の内面と多孔管１０４の外面との間の環状領域での冷媒の気液の偏りは改善されるものの、さらなる改善の余地が残るものであった。
【００１２】
本発明はこのような点に鑑み鋭意検討してなしたもので、気液の偏りを更に改善して熱交換性能を向上させた多パス型熱交換器とそれを用いた高性能な冷凍システムの提供を目的としたものである。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明は、上記目的を達成するため、外部から流体を導入し排出するための出入り口を有する一対のヘッダ流路と、前記一対のヘッダ流路の間に設けた多数の伝熱流路と、蒸発条件時に入り口側となるヘッダ流路内に設けた分流制御管とを備え、上記分流制御管には長手方向に沿ってその下面及び上面の双方に複数の開口を設けた構成としてある。
【００１４】
これにより、分流制御管に流入した冷媒の流れが波状流、層状流の時、上流側では従来と同様下面に設けた開口から液相が流出するが、更に上面に設けた開口からは気相が流出し、この気相が前記液相と分流制御管の外面とヘッダ流路の内面との間の環状領域で混合して伝熱流路へと流れるようになる。したがって、分流制御管の上流側での液相の偏りを解消し分流制御管の長手方向略全域にわたって冷媒の気液バランスの偏りを抑制し、伝熱流路での熱交換性能を向上させることができる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明は、上記構成により、伝熱流路を流れる冷媒の気液バランスの偏りを抑制して熱交換性能を向上させた多パス型熱交換器とそれを用いた高性能な冷凍システムを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の実施の形態１における多パス型熱交換器のユニットを示す構成説明図
【図２】同熱交換ユニットの多パス型熱交換器を分離した状態で示す分解斜視図
【図３】同多パス型熱交換器の分流制御管を取り外した状態で示す斜視図
【図４】同多パス型熱交換器の分流制御管部分を示す斜視図
【図５】同多パス型熱交換器の冷媒流れを説明する概略断面図
【図６】同多パス型熱交換器を構成する伝熱フィンの平面図
【図７】同熱交換ユニットの熱交換器を構成する伝熱フィンの構成の一部を拡大して示す分解図
【図８】同熱交換ユニットの熱交換器における伝熱流路群部分を切断して示す斜視図
【図９】同熱交換ユニットの熱交換器におけるヘッダ流路部分を切断して示す斜視図
【図１０】本発明の多パス型熱交換器を用いた実施の形態２における空気調和機の冷凍サイクル図
【図１１】同空気調和機の概略断面図
【図１２】従来の熱交換器の断面図
【発明を実施するための形態】
【００１７】
第１の発明の熱交換器は、外部から流体を導入し排出するための出入り口を有する一対のヘッダ流路と、前記一対のヘッダ流路の間に設けた多数の伝熱流路と、蒸発条件時に入り口側となるヘッダ流路内に設けた分流制御管とを備え、上記分流制御管には長手方向に沿ってその下面及び上面の双方に複数の開口を設けた構成としてある。
【００１８】
これにより、分流制御管に流入した冷媒の流れが波状流、層状流の時、上流側では従来と同様下面に設けた開口から液相が流出するが、更に上面に設けた開口からは気相が流出し、この気相が前記液相と分流制御管の外面とヘッダ流路の内面との間の環状領域で混合して伝熱流路へと流れるようになる。したがって、分流制御管の上流側での液相の偏りを解消し分流制御管の長手方向略全域にわたって冷媒の気液バランスの偏りを抑制し、伝熱流路での熱交換性能を向上させることができる。
【００１９】
第２の発明は、第１の発明において、前記熱交換器は、入口及び出口のヘッダ流路を有するヘッダ領域と、この入口及び出口のヘッダ流路を繋ぐ複数の伝熱流路を有する流路領域と、を備え、かつ、前記流路領域の伝熱流路を凹状溝によって形成した伝熱フィンを積層して構成した伝熱フィン積層熱交換器としてある。
【００２０】
これにより、入口及び出口のヘッダ流路の間の伝熱流路を細径化するとともに伝熱流路のパス数を多くして熱交換効率を向上させることができ、分流制御管による熱交換バランスの偏り防止効果と合わせてより高い熱交換性能を発揮する熱交換器とすることができる。
【００２１】
第３の発明は、第１または第２の発明において、前記分流制御管に設けた開口は丸孔とした構成としてある。
【００２２】
これにより、分流制御管の開口を容易に形成することができ、生産性を向上することができる。
【００２３】
第４の発明は、第１または第２の発明において、前記分流制御管に設けた開口はスリットとした構成としてある。
【００２４】
これにより、分流制御管からヘッダ流路内に流出する冷媒の気液バランス改善をヘッダ流路の長手方向全域にわたって連続的なものとすることができ、より熱交換性能の高い熱交換器とすることができる。
【００２５】
第５の発明は冷凍システムであり、この冷凍システムは冷凍サイクルを構成する熱交換器を前記第１〜第４のいずれかの発明に記載の熱交換器としたものである。
【００２６】
これにより、この冷凍システムは、熱交換器の熱交換効率が高いので、省エネ性の高い高性能な冷凍システムとすることができる。
【００２７】
以下、本発明の実施の形態について、添付の図面を参照しながら説明する。
【００２８】
なお、本開示の熱交換器は、以下の実施形態に記載した伝熱フィン積層型熱交換器の構成に限定されるものではなく、以下の実施形態において説明する技術的思想と同等の熱交換器の構成を含むものである。
【００２９】
（実施の形態１）
図１は本発明の実施の形態１における多パス型熱交換器のユニットを示す構成説明図、図２は同熱交換ユニットの多パス型熱交換器を分離した状態で示す分解斜視図、図３は同多パス型熱交換器の分流制御管を取り外した状態で示す斜視図、図４は同多パス型熱交換器の分流制御管部分を示す斜視図、図５は同多パス型熱交換器の冷媒流れを説明する概略断面図、図６は同多パス型熱交換器を構成する伝熱フィンの平面図、図７は同熱交換ユニットの熱交換器を構成する伝熱フィンの構成の一部を拡大して示す分解図、図８は同熱交換ユニットの熱交換器における伝熱流路群部分を切断して示す斜視図、図９は同熱交換ユニットの熱交換器におけるヘッダ流路部分を切断して示す斜視図である。
【００３０】
図１に示すように、本実施の形態では、複数の多パス型熱交換器１、この例では二つの多パス型熱交換器（以下、単に熱交換器と称す）１、１を左右に並設し、そのそれぞれの冷媒回路は並列に接続してユニット化してある。
【００３１】
上記ユニット化した熱交換器１は、伝熱フィン積層型熱交換器で構成してあり、図２〜図９に示すように、長方形の板状である複数の伝熱フィン２ａを積層して構成された伝熱フィン積層体２と、蒸発器として用いる場合には入口となり凝縮器として用いる場合は出口となる管Ｂ５及びその逆となる管Ａ４とを有している。
【００３２】
また、伝熱フィン積層体２の積層方向の両側（図２では左側及び右側）には、伝熱フィン２ａと平面視が略同一形状の平板からなるエンドプレート３ａ、３ｂが設けられている。エンドプレート３ａ、３ｂは、剛性を有する板材で形成されており、例えばアルミニウム、アルミニウム合金、ステンレスなどの金属材を研削により金属加工して形成されている。
【００３３】
なお、上記エンドプレート３ａ、３ｂ、複数の伝熱フィン２ａは積層された状態でロウ付け接合されて一体化している。
【００３４】
また、本実施の形態では、上記伝熱フィン積層体２の両側のエンドプレート３ａ、３ｂは、ボルト・ナット若しくはカシメピン軸等の連結手段９によってその長手方向両端部が連結固定されている。すなわち、伝熱フィン積層体両側のエンドプレート３ａ、３ｂは伝熱フィン積層体２を挟持した形で伝熱フィン積層体２を機械的に連結固定した形となっている。
【００３５】
また、上記伝熱フィン２ａは、後述するように、内部に第１流体である冷媒が流れる複数の並行した伝熱流路群を有しており、この伝熱流路群は略Ｕ字状に形成されていて、これと繋がる前記管Ａ４、管Ｂ５は、伝熱フィン積層体２の一方側（図２では右側）のエンドプレート３ａの一端部側に纏めて配置されている。
【００３６】
詳述すると、上記伝熱フィン２ａは、図６に示すように、複数の並行した伝熱流路（以下、冷媒流路と称す）１１とこれに繋がるヘッダ流路Ａ８およびヘッダ流路Ｂ１０を形成した一対の板状部材６ａ、６ｂ（図７参照）を向い合せにロウ付け接合して構成してあり、複数の冷媒流路１１は略Ｕ字状に形成されていてこれに繋がるヘッダ流路Ａ８とヘッダ流路Ｂ１０とが一端部側に纏まった形となっている。
【００３７】
そして、上記構成の伝熱フィン２ａは、図８、図９に示すように多数積層して熱交換器の主体をなす伝熱フィン積層体２を構成しており、各伝熱フィン２ａ同士の間には当該伝熱フィン２ａの長辺両端部及び冷媒流路１１間に適宜設けた複数の突起１２（図６参照）によって第２流体である空気が流れる隙間を形成している。
【００３８】
なお、冷媒流路１１は板状部材６ａ、６ｂに凹状溝によって形成してあり、容易に細径化できるようになっている。
【００３９】
また、冷媒流路１１のうちヘッダ流路Ａ８に繋がるヘッダ流路Ａ側冷媒流路１１ａとヘッダ流路Ｂ１０に繋がるヘッダ流路Ｂ側冷媒流路１１ｂとの間にはこれら両者間の熱移動を防止すべくスリット溝１５が形成してある。
【００４０】
さらにこの例では、上記ヘッダ流路Ａ側冷媒流路１１ａは本数を多くし図６に示すようにヘッダ流路Ａ８の通路部１４と対向する部分は冷媒流路のない無孔部１６としてヘッダ流路Ａ８から各ヘッダ流路Ａ側冷媒流路１１ａへと流れる冷媒が無孔部１６の壁部に衝突して各ヘッダ流路Ａ側冷媒流路１１ａへ均等に流れるように構成してある。
【００４１】
上記のように構成された本実施形態の熱交換器１は、冷媒が伝熱フィン積層体２の各伝熱フィン２ａの内部の冷媒流路１１群を長手方向に並行に流れＵターンして折り返しヘッダ流路Ａ８或いはヘッダ流路Ｂ１０から管Ａ４あるいは管Ｂ５を通して排出される。一方、第２流体である空気は、伝熱フィン積層体２を構成する伝熱フィン２ａの積層間に形成された隙間を通り抜ける。これにより第１流体である冷媒と第２流体である空気との熱交換が行われる。
【００４２】
ここで、上記構成の伝熱フィン積層体２を主体としたこの熱交換器は、図３〜図５に示すように、蒸発器として用いる場合には入口側となるヘッダ流路Ｂ１０に冷媒の分流制御管２０が設けられている。
【００４３】
この分流制御管２０は、ヘッダ流路Ｂ１０内に挿設してあり、その先端部は閉塞した状態となっている。そして、上記分流制御管２０は図５に示すようにヘッダ流路Ｂ１０の内径より小径の管で構成してヘッダ流路Ｂ１０の内面と分流制御管２０の外面との間に環状領域、つまり冷媒流通用間隙２１を形成しており、この冷媒流通用間隙２１に開口するように長手方向に沿ってその下面及び上面の双方に丸孔からなる複数の開口２２ａ、２２ｂが設けてある。上記開口２２ａ、２２ｂは分流制御管２０の長手方向に略等間隔に形成してあり、開口２２ａは略鉛直上方、２２ｂは略鉛直下方に向けて設置してある。
【００４４】
尚、上面に開けた開口の真下に下面の開口を開けても良いし、上面に開けた開口の真下からずれた位置に下面の開口を開けても良い。さらに、上面、下面の開口は同一ピッチでも良いし、異なっていても構わない。
【００４５】
以上のように構成した熱交換器について、以下その作用効果について説明する。
【００４６】
冷媒は、熱交換器が蒸発条件で使用されている時、管Ｂ５から気液二相状態で伝熱フィ
ン積層体２の入り口側のヘッダ流路Ｂ１０に設けた分流制御管２０内に流入する。分流制御管２０内に流入した冷媒は分流制御管２０の上下両面部分に設けた開口２２ａ、２２ｂから冷媒流通用間隙２１に流入し、この冷媒流通用間隙２１から各伝熱フィン２ａの冷媒流路１１群へ流れる。各伝熱フィン２ａの冷媒流路１１群に流れた冷媒はヘッダ流路ＡＢ８を介して気相状態で管Ａ４より冷凍システムの冷媒回路へと流出する。
【００４７】
そして、上記冷媒流路１１を流れる際に冷媒は前記伝熱フィン積層体２の伝熱フィン２ａ積層間を通り抜ける空気と熱交換する。
【００４８】
ここで、上記熱交換器の分流制御管２０内に流入した冷媒は、既述したように重力の影響や気相と液相との流速差の影響等を受けて波状、層状流状態となり、図５に示すように入口（上流）側部分では下部に液相、上部に気相という状態になっている。
【００４９】
しかしながら、上記分流制御管２０にはその上下両面に開口２２ａ、２２ｂが設けてあるから、ヘッダ流路Ｂ１０の内面と分流制御管２０の外面との間の冷媒流通用間隙２１に流れた冷媒は上流から下流にわたって気液が混合した状態のものとなる。
【００５０】
詳述すると、上記分流制御管２０の上流側では管内下部の液相が下面に設けた開口２２ａから冷媒流通用間隙２１内に流れるが、これとともに管内上部の気相が上面の開口２２ａから冷媒流通用間隙２１に流れる。そして、この気相が前記液相と混合し、気液混合状態となる。これによって、ヘッダ流路Ａ８内の冷媒流通用間隙２１に流れた冷媒は上流から下流にわたってほぼ同じ状態で気液が混合した冷媒となり、ヘッダ流路Ａ８から冷媒流通用間隙２１へ流れる冷媒を略均等に分配し、冷媒流路１１部分における熱交換効率のバラつきを抑制してその熱交換性能を向上させることができる。
【００５１】
また、上記分流制御管２０に設けた開口２２ａ、２２ｂは丸孔で構成してあるから、開口２２ａ、２２ｂの形成もドリル等によって容易に行うことができる。
【００５２】
なお、上記開口２２ａ、２２ｂは丸孔に限られるものではなく四角、三角等の多角形孔としてもよいものである。
【００５３】
また、本実施の形態では、上記熱交換器は、入口及び出口の一対のヘッダ流路Ａ８、Ｂ１０を有するヘッダ領域Ｈと、この入口及び出口のヘッダ流路Ａ８、Ｂ１０の間に冷媒が並行に流れる複数の冷媒流路１１を有する流路領域Ｐと、を備え、かつ、前記流路領域Ｐの冷媒流路１１を凹状溝によって形成した伝熱フィン２ａを積層して構成した伝熱フィン積層熱交換器としてあるから、分流制御管２０による熱交換バランスの偏り防止効果と合わさった形の高い熱交換性能を発揮する熱交換器とすることができる。
【００５４】
即ち、この伝熱フィン積層熱交換器は凹状溝によって冷媒流路１１を形成しているので、入口及び出口のヘッダ流路Ａ８、ヘッダ流路Ｂ１０の間の冷媒流路１１を容易に細径化することができ、しかも積層するフィンの数に応じて冷媒流路１１のパス数を多くすることもでき、熱交換効率を大きく向上させることができる。したがって、分流制御管２０による熱交換バランスの偏り防止効果と合わせて高い熱交換性能を発揮する熱交換器とすることができる。
【００５５】
（実施の形態２）
本実施の形態は、図示はしないが分流制御管２０に設けた開口２２ａ、２２ｂをスリットとしたものである。その他の構成は実施の形態１と同様である。
【００５６】
この実施の形態のように開口２２ａ、２２ｂをスリットとした場合、分流制御管２０か
ら流出して冷媒流通用間隙２１内で行われる冷媒の気相と液相との混合はヘッダ流路Ａ８の長手方向全域にわたって切れ目なく連続して行われる形となる。
【００５７】
したがって、実施の形態１で例示した伝熱フィン積層型熱交換器のようにヘッダ流路Ｂ１０に繋がる冷媒流路１１がヘッダ流路Ｂ１０の長手方向に密集配列されたようなものであっても、冷媒流路群のすべての冷媒流路１１に対し気相と液相を混合した状態の気液混合冷媒をムラなく分配することができる。
【００５８】
すなわち、実施の形態１のように分流制御管２０に設けた開口２２ａ、２２ｂを独立した孔形状とすると、この開口２２ａ、２２ｂから流出した気相と液相が混合する気液混合冷媒は、開口２２ａ、２２ｂに対向する箇所、つまり部分的なものとなって、開口２２ａ、２２ｂ同士の間に位置する冷媒流路１１には気相もしくは液相が偏った形で流れがちになる。
【００５９】
しかしながら本実施の形態２のように開口２２ａ、２２ｂをスリットとすれば分流制御管２０の全域にわたって気相と液相が混合された形となるので、気相もしくは液相が偏った状態で冷媒流路１１に流れるのを抑制でき、すべての冷媒流路１１に対し気相と液相が混合した気液混合冷媒をムラなく分配することができるのである。
【００６０】
これにより、冷媒流路１１部分での熱交換ムラを更に低減して熱交換性能を向上させることができる。
【００６１】
（実施の形態３）
この実施の形態３は、先に示した実施の形態１、２におけるいずれかの熱交換器を用いて構成した冷凍システムである。
【００６２】
図１０は空気調和機の冷凍サイクル図、図１１は同空気調和機の室内機を示す概略断面図である。
【００６３】
図１０、図１１において、この空気調和装置は、室外機５１と、室外機５１に接続された室内機５２から構成されている。室外機５１には、冷媒を圧縮する圧縮機５３、冷房暖房運転時の冷媒回路を切り替える四方弁５４、冷媒と外気の熱を交換する室外熱交換器５５、冷媒を減圧する減圧器５６、室外送風機５９が配設されている。また、室内機５２には、冷媒と室内空気の熱を交換する室内熱交換器５７と、室内送風機５８とが配設されている。そして、前記圧縮機５３、四方弁５４、室内熱交換器５７、減圧器５６、室外熱交換器５５を冷媒回路で連結してヒートポンプ式冷凍サイクルを形成している。
【００６４】
本実施形態による冷媒回路には、テトラフルオロプロペンまたはトリフルオロプロペン、ジフルオロメタンまたはペンタフルオロエタンまたはテトラフルオロエタンを、単体、もしくはそれぞれ２成分混合または３成分混合した冷媒を使用している。
【００６５】
上記空気調和機は、冷房運転時には、四方弁５４を圧縮機５３の吐出側と室外熱交換器５５とが連通するように切り換える。これにより、圧縮機５３によって圧縮された冷媒は高温高圧の冷媒となって四方弁５４を通って室外熱交換器５５に送られる。そして、外気と熱交換して放熱し、高圧の液冷媒となり、減圧器５６に送られる。減圧器５６では減圧されて低温低圧の二相冷媒となり、室内機５２に送られる。室内機５２では、冷媒は室内熱交換器５７に入り室内空気と熱交換して吸熱し、蒸発気化して低温のガス冷媒となる。この時室内空気は冷却されて室内を冷房する。さらに冷媒は室外機５１に戻り、四方弁５４を経由して圧縮機５３に戻される。
【００６６】
暖房運転時には、四方弁５４を圧縮機５３の吐出側と室内機５２とが連通するように切り換える。これにより、圧縮機５３によって圧縮された冷媒は高温高圧の冷媒となって四方弁５４を通り、室内機５２に送られる。高温高圧の冷媒は室内熱交換器５７に入り、室内空気と熱交換して放熱し、冷却され高圧の液冷媒となる。この時、室内空気は加熱されて室内を暖房する。その後、冷媒は減圧器５６に送られ、減圧器５６において減圧されて低温低圧の二相冷媒となり、室外熱交換器５５に送られて外気と熱交換して蒸発気化し、四方弁５４を経由して圧縮機５３へ戻される。
【００６７】
上記のように構成された空気調和機は、その室外熱交換器５５或いは室内熱交換器５７の一方もしくは双方に前記各実施の形態で示した熱交換器を使用することにより、高い熱交換効率を発揮することになり、省エネ性の高い高性能な冷凍システムとすることができる。
【００６８】
以上、本発明に係る熱交換器およびそれを用いた冷凍システムについて、上記実施の形態を用いて説明したが、本発明は、これに限定されるものではない。例えば、本実施の形態では、熱交換器は伝熱フィン積層型熱交換器で説明したが、これは出入り口となる一対のヘッダパイプの間に伝熱チューブを設けた形態の熱交換器であってもよいものである。つまり、今回開示した実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきであり、本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【産業上の利用可能性】
【００６９】
本発明は、伝熱流路を流れる冷媒の気液バランスの偏りを抑制して熱交換性能を向上させた多パス型熱交換器とそれを用いた高性能な冷凍システムとすることができる。よって、家庭用及び業務用エアコン等に用いる熱交換器や各種冷凍機器等に幅広く利用でき、その産業的価値は大なるものがある。
【符号の説明】
【００７０】
１  多パス型熱交換器（熱交換器）
２  伝熱フィン積層体
２ａ  伝熱フィン
３、３ａ、３ｂ  エンドプレート
４  管Ａ
５  管Ｂ
６ａ  第１板状部材
６ｂ  第２板状部材
８  ヘッダ流路Ａ
９  連結手段
１０  ヘッダ流路Ｂ
１１  冷媒流路（第１流体流路）
１１ａ  ヘッダ流路Ａ側冷媒流路
１１ｂ  ヘッダ流路Ｂ側冷媒流路
１２  突起  １４  通路部
１５  スリット溝
１６  無孔部
１６ａ  壁部
２０  分流制御管
２１  冷媒流通用間隙
２２ａ、２２ｂ  開口