(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の伝熱管と、
前記複数の伝熱管のそれぞれの一方の端部に接続された第１ヘッダーと、
前記複数の伝熱管のそれぞれの他方の端部に接続された第２ヘッダーと、
前記複数の伝熱管のそれぞれに接合された複数のフィンと、
を備え、冷媒が循環する冷凍サイクル回路の一部を構成する熱交換器であって、
前記第２ヘッダーは、前記複数の伝熱管に連通されると共に、前記熱交換器が蒸発器として機能する場合に、気液二相状態の冷媒が流れて前記複数の伝熱管に流出させる流通空間が形成されたヘッダー集合管を有し、
前記ヘッダー集合管は、冷媒配管と接続された接続端部から前記複数の伝熱管のうち気液二相状態の冷媒が最初に流入する伝熱管までの助走部を有し、
前記助走部と前記第１ヘッダーとの間には、冷媒をバイパスさせるバイパス管が設けられ、
前記バイパス管は、前記ヘッダー集合管に突出して接続され、
前記バイパス管には、冷媒の流量を調整する流量調整機構が設けられ、
前記助走部は、冷媒配管と接続された接続端部から前記バイパス管の中心軸までの間に助走距離Ｌを有し、
前記助走部の助走距離Ｌは、前記ヘッダー集合管の流通空間の冷媒流通方向に対する直交面での内径を内径ｄｉと定義したとき、Ｌ≧５ｄｉを満たし、
前記流通空間の冷媒流通方向に対する直交面での中心位置を０％と定義し、前記流通空間の水平面での壁面位置を±１００％と定義したときに、前記ヘッダー集合管に差し込まれた前記バイパス管の先端部が±５０％以内の領域に収められ、
前記バイパス管は、前記ヘッダー集合管の前記助走部の流通空間にて、冷媒のガス相が多く分布する位置に差し込まれた先端部を有する熱交換器。
【請求項２】
前記バイパス管は、前記ヘッダー集合管の前記助走部の流通空間に差し込まれた先端部を有し、
前記バイパス管の前記先端部は、前記ヘッダー集合管を流通する気液二相状態の冷媒の液相を貫きガス相に至るように接続された請求項１に記載の熱交換器。
ここで、液相の厚さδ[ｍ]は、前記ヘッダー集合管の流通空間を流通する冷媒流量ＭＲ［ｋｇ／ｈ］の変動範囲の最大値における液見かけ速度ＵＬＳ［ｍ／ｓ］、冷媒の乾き度ｘ、冷媒流速Ｇ［ｋｇ／（ｍ２ｓ）］、冷媒液密度ρＬ［ｋｇ／ｍ３］、前記ヘッダー集合管の流通空間の冷媒流通方向に対する直交面での内径Ｄ［ｍ］としたとき、δ＝Ｇ×（１−ｘ）×Ｄ／（４ρＬ×ＵＬＳ）で定義される。また、液見かけ速度ＵＬＳ［ｍ／ｓ］は、ＵＬＳ＝Ｇ（１−ｘ）／ρＬで定義される。冷媒流速Ｇ［ｋｇ／（ｍ２ｓ）］は、Ｇ＝ＭＲ／（３６００×（Ｄ／２）２×３．１４）で定義される。
【請求項３】
前記流量調整機構は、前記熱交換器が蒸発器として機能する場合に、前記バイパス管に冷媒を流通させ、前記熱交換器が凝縮器として機能する場合に、前記バイパス管に冷媒を流通させない請求項１または２に記載の熱交換器。
【請求項４】
前記ヘッダー集合管の流通空間の冷媒流通方向に対する直交面での中心位置を０％と定義し、前記ヘッダー集合管の流通空間の前記直交面での壁面位置を±１００％と定義し、前記バイパス管の前記直交面での差し込み方向をＸ方向と定義し、前記バイパス管の前記直交面でのＸ方向に直交する幅方向をＹ方向と定義したときに、前記バイパス管の前記先端部がＸ方向にて±５０％以内の領域に収められ、前記バイパス管の中心軸がＹ方向にて±５０％以内の領域に収められた請求項１〜３のいずれか１項に記載の熱交換器。
【請求項５】
前記ヘッダー集合管の流通空間の冷媒流通方向に対する直交面での中心位置を０％と定義し、前記ヘッダー集合管の流通空間の前記直交面での壁面位置を±１００％と定義し、前記複数の伝熱管の前記直交面での差し込み方向をＸ方向と定義し、前記複数の伝熱管の前記直交面でのＸ方向に直交する幅方向をＹ方向と定義したときに、前記複数の伝熱管の大半の前記先端部がＸ方向にて±５０％以内の領域に収められ、前記複数の伝熱管の大半の中心軸がＹ方向にて±５０％以内の領域に収められた請求項１〜４のいずれか１項に記載の熱交換器。
【請求項６】
前記複数の伝熱管のうち少なくとも１つの伝熱管は、前記ヘッダー集合管の閉塞端部の端面に接続された請求項１〜５のいずれか１項に記載の熱交換器。
【請求項７】
前記バイパス管は、前記ヘッダー集合管に接続される接続部を複数有し、前記第１ヘッダーに至る前に合流する請求項１〜６のいずれか１項に記載の熱交換器。
【請求項８】
前記バイパス管は、複数設けられ、
前記流量調整機構は、前記複数のバイパス管にそれぞれ設けられた請求項１〜７のいずれか１項に記載の熱交換器。
【請求項９】
前記流量調整機構は、前記バイパス管を開閉する開閉弁と、前記バイパス管の途中に配置された毛細管と、を有した請求項１〜８のいずれか１項に記載の熱交換器。
【請求項１０】
前記ヘッダー集合管は、非円管である請求項１〜９のいずれか１項に記載の熱交換器。
【請求項１１】
前記ヘッダー集合管は、前記複数の伝熱管との接続面が平坦な面となる形状である請求項１０に記載の熱交換器。
【請求項１２】
前記複数の伝熱管は、扁平管形状である請求項１〜１１のいずれか１項に記載の熱交換器。
【請求項１３】
前記複数の伝熱管は、扁平多孔管形状である請求項１２に記載の熱交換器。
【請求項１４】
前記第２ヘッダーは、前記複数の伝熱管にそれぞれ接続された複数の枝管を有し、
前記ヘッダー集合管は、前記流通空間に前記複数の枝管を連通させた請求項１〜１３のいずれか１項に記載の熱交換器。
【請求項１５】
前記伝熱管と前記枝管との間には、前記伝熱管の管形状から前記ヘッダー集合管に差し込まれた前記枝管の先端部の管形状に変換する管形状変換ジョイントが設けられた請求項１４に記載の熱交換器。
【請求項１６】
前記第２ヘッダーは、上下方向に延びる垂直ヘッダーである請求項１〜１５のいずれか１項に記載の熱交換器。
【請求項１７】
前記第２ヘッダーは、水平方向に延びる水平ヘッダーである請求項１〜１５のいずれか１項に記載の熱交換器。
【請求項１８】
圧縮機と、室内熱交換器と、絞り装置と、室外熱交換器と、を備え、冷媒が循環する冷凍サイクル回路が構成され、
前記室外熱交換器は、請求項１〜１７のいずれか１項に記載の熱交換器である空気調和装置。
【請求項１９】
前記空気調和装置において前記室外熱交換器と前記絞り装置との間に配置された気液分離器と、
前記気液分離器で分離されたガス冷媒を前記圧縮機にバイパスさせるガスバイパス配管と、
前記ガスバイパス配管に配置されたガスバイパス調整弁と、
を有した請求項１８に記載の空気調和装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、熱交換器が蒸発器として機能する場合に、気液二相状態の冷媒が流れるヘッダーを備えた熱交換器および空気調和装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の空気調和装置では、室内機に搭載された凝縮器として機能する熱交換器で凝縮された液冷媒は、絞り装置によって減圧される。そして、冷媒は、ガス冷媒と液冷媒とが混在する気液二相状態となって室外機に搭載された蒸発器として機能する熱交換器に流入する。冷媒が気液二相状態で蒸発器として機能する熱交換器に流入すると、熱交換器への冷媒の分配性能が悪化する。そこで、冷媒の分配性能が改善するように、室外機に搭載された熱交換器の分配器としてヘッダーを用いて、ヘッダー内の仕切り板、噴出孔の設置など、ヘッダー内に構造物が設けられる方法がある。【０００３】
しかし、上記のようにヘッダー内の構造物が追加された場合には、コストの大幅な増加を伴う割に分配性能の改善効果が小さい。また、ヘッダー内部で圧力損失の大幅な増加が伴われ、エネルギー効率の低下が引き起こされる課題があった。加えて、空気調和装置の室外機は、ファンから近い部分ほど風が多く流れる。このため、トップフローファンの場合には、ヘッダー上部よりもファンから遠いヘッダー下部で、ヘッダー上部よりも多くの冷媒が分配されてしまう。この場合には、さらに冷媒の分配性能および熱交換器の熱交性能が悪化し、さらなるエネルギー効率の低下が引き起こされるという課題があった。【０００４】
このような課題を解決するために、室外機の熱交換器が上下に分割され、ファンに近い風量の大きい熱交換器に接続されるヘッダーの径がファンに遠く風量の小さい熱交換器に接続されるヘッダーの径よりも小さく設定されることにより、液冷媒がヘッダー上部に多く分配される技術が提案されている（たとえば、特許文献１参照）。【０００５】
また、別の方法として、ヘッダーの流路を枝管の挿し込み長さが調整されることにより、ヘッダー内部の流動抵抗を変えて分配性能が改善される技術が提案されている(たとえば、特許文献２参照)。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】国際公開第２０１５／１７８０９７号
【特許文献２】特許第５６２６２５４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
特許文献１、２のような従来の技術では、分配性能が冷媒流量または冷媒速度に依存するため、限られた狭い冷媒流量または冷媒速度範囲のみしか分配性能の改善ができなかった。このため、実際の空気調和装置のように環境負荷に応じて様々な冷媒流量で運転する場合には、運転条件によって分配性能の改善が得られない課題があった。【０００８】
本発明は、上記課題を解決するためのものであり、幅広い運転範囲にて分配性能が改善し、エネルギー効率が改善する熱交換器および空気調和装置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】
本発明の熱交換器は、複数の伝熱管と、前記複数の伝熱管のそれぞれの一方の端部に接続された第１ヘッダーと、前記複数の伝熱管のそれぞれの他方の端部に接続された第２ヘッダーと、前記複数の伝熱管のそれぞれに接合された複数のフィンと、を備え、冷媒が循環する冷凍サイクル回路の一部を構成する熱交換器であって、前記第２ヘッダーは、前記複数の伝熱管に連通されると共に、前記熱交換器が蒸発器として機能する場合に、気液二相状態の冷媒が流れて前記複数の伝熱管に流出させる流通空間が形成されたヘッダー集合管を有し、前記ヘッダー集合管は、冷媒配管と接続された接続端部から前記複数の伝熱管のうち気液二相状態の冷媒が最初に流入する伝熱管までの助走部を有し、前記助走部と前記第１ヘッダーとの間には、冷媒をバイパスさせるバイパス管が設けられ、前記バイパス管は、前記ヘッダー集合管に突出して接続され、前記バイパス管には、冷媒の流量を調整する流量調整機構が設けられ、前記助走部は、冷媒配管と接続された接続端部から前記バイパス管の中心軸までの間に助走距離Ｌを有し、前記助走部の助走距離Ｌは、前記ヘッダー集合管の流通空間の冷媒流通方向に対する直交面での内径を内径ｄｉと定義したとき、Ｌ≧５ｄｉを満たし、前記流通空間の冷媒流通方向に対する直交面での中心位置を０％と定義し、前記流通空間の水平面での壁面位置を±１００％と定義したときに、前記ヘッダー集合管に差し込まれた前記バイパス管の先端部が±５０％以内の領域に収められ、前記バイパス管は、前記ヘッダー集合管の前記助走部の流通空間にて、冷媒のガス相が多く分布する位置に差し込まれた先端部を有するものである。
【００１０】
本発明の空気調和装置は、圧縮機と、室内熱交換器と、絞り装置と、室外熱交換器と、を備え、冷媒が循環する冷凍サイクル回路が構成され、前記室外熱交換器は、上記の熱交換器であるものである。
【発明の効果】
【００１１】
本発明に係る熱交換器および空気調和装置によれば、助走部と第１ヘッダーとの間には、冷媒をバイパスさせるバイパス管が設けられた。バイパス管には、冷媒の流量を調整する流量調整機構が設けられた。これにより、気液二相状態の冷媒が流れる第２ヘッダーからガス冷媒がバイパス管に流れる。そのため、第２ヘッダーのヘッダー集合管に流れる冷媒は、ガス冷媒が第１ヘッダーの主管中心付近に多く分布し、液冷媒が第１ヘッダーの主管壁面付近に多く分布する流れである、たとえば環状流やチャーン流に調整できる。よって、各伝熱管への冷媒の分配性能が改善でき、熱交換器の効率が改善できる。したがって、幅広い運転範囲にて分配性能が改善でき、エネルギー効率が改善できる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の実施の形態１に係る空気調和装置の室外機を示す側面図である。
【図２】本発明の実施の形態１に係る室外熱交換器を示す側面模式図である。
【図３】本発明の実施の形態１に係る室外熱交換器の図２のＡ−Ａ断面の一例を示す斜視図である。
【図４】本発明の実施の形態１に係る室外熱交換器の図２のＡ−Ａ断面の他の例を示す斜視図である。
【図５】本発明の実施の形態１に係る室外熱交換器の図２のＡ−Ａ断面の他の例を示す斜視図である。
【図６】本発明の実施の形態１に係る第２ヘッダーを示す概略図である。
【図７】本発明の実施の形態１に係るヘッダー集合管のパス位置に対する液冷媒流量を示す図である。
【図８】本発明の実施の形態１に係る伝熱管の先端部のヘッダー集合管内での位置の一例を示す図である。
【図９】本発明の実施の形態１に係る伝熱管の先端部のヘッダー集合管内での位置の他の例を示す図である。
【図１０】本発明の実施の形態１に係る伝熱管の先端部のヘッダー集合管内での位置の他の例を示す図である。
【図１１】本発明の実施の形態１に係る冷媒の基準ガス見かけ速度ＵＧＳと分配性能の改善効果との関係を示す図である。
【図１２】本発明の実施の形態１に係る伝熱管の先端部の位置と熱交換器の性能との関係を示す図である。
【図１３】本発明の実施の形態１に係る伝熱管の先端部のヘッダー集合管内での位置の一例を示す図である。
【図１４】本発明の実施の形態１に係る伝熱管の先端部のヘッダー集合管内での位置の他の例を示す図である。
【図１５】本発明の実施の形態１に係る室外熱交換器の一例を示す側面模式図である。
【図１６】本発明の実施の形態１に係る第２ヘッダーおよび室外熱交換器での液冷媒流量と風量分布との関係をまとめて示す図であり、図１６（ａ）は第２ヘッダーを示す概略図であり、図１６（ｂ）はパス位置と液冷媒流量との関係を示す図であり、図１６（ｃ）はパス位置と風量分布との関係を示す図である。
【図１７】本発明の実施の形態１に係る液相の厚さに関連するパラメータ（ＭＲ×ｘ）／（３１．６×Ａ）と熱交換器の性能との関係を示す図である。
【図１８】本発明の実施の形態１に係る液相の厚さに関連するパラメータ（ＭＲ×ｘ）／３１．６と熱交換器の性能との関係を示す図である。
【図１９】本発明の実施の形態１に係る液相の厚さに関連するパラメータｘ／（３１．６×Ａ）と熱交換器の性能との関係を示す図である。
【図２０】本発明の実施の形態１に係るガス見かけ速度ＵＳＧと分配性能の改善効果との関係を示す図である。
【図２１】本発明の実施の形態１に係る室外熱交換器の他の例を示す側面模式図である。
【図２２】本発明の実施の形態２に係る第２ヘッダーを示す斜視図である。
【図２３】本発明の実施の形態２に係る第２ヘッダーの一例を示す斜視図である。
【図２４】本発明の実施の形態３に係る室外熱交換器を示す側面概略図である。
【図２５】本発明の実施の形態３に係る第２ヘッダーおよび伝熱管を示す上面図である。
【図２６】本発明の実施の形態４に係る第２ヘッダーを示す概略図である。
【図２７】本発明の実施の形態４に係るヘッダー集合管の下部の助走部における環状流が発達する様子を示す模式図である。
【図２８】本発明の実施の形態４に係る助走距離と熱交換器効率の関係の一例を表した実験データのグラフの一例である。
【図２９】本発明の実施の形態５に係る第２ヘッダーを示す概略図である。
【図３０】本発明の実施の形態５に係る第２ヘッダーの一例を示す概略図である。
【図３１】本発明の実施の形態６に係る第２ヘッダーを示す概略図である。
【図３２】本発明の実施の形態６に係る第２ヘッダーの一例を示す概略図である。
【図３３】本発明の実施の形態７に係る第２ヘッダーを示す概略図である。
【図３４】本発明の実施の形態８に係る室外熱交換器を示す側面模式図である。
【図３５】本発明の実施の形態９に係る室外熱交換器を示す側面模式図である。
【図３６】本発明の実施の形態１０に係る室外熱交換器を示す側面模式図である。
【図３７】本発明の実施の形態１１に係る第２ヘッダーの水平断面を示す説明図である。
【図３８】本発明の実施の形態１１に係る第２ヘッダーの水平断面の一例を示す説明図である。
【図３９】本発明の実施の形態１１に係るヘッダー集合管の中心位置を示す説明図である。
【図４０】本発明の実施の形態１２に係る第２ヘッダーの水平断面を示す説明図である。
【図４１】本発明の実施の形態１２に係る第２ヘッダーの水平断面の一例を示す説明図である。
【図４２】本発明の実施の形態１２に係るヘッダー集合管の中心位置を示す説明図である。
【図４３】本発明の実施の形態１３に係る第２ヘッダーの水平断面を示す説明図である。
【図４４】本発明の実施の形態１３に係るヘッダー集合管の中心位置を示す説明図である。
【図４５】本発明の実施の形態１４に係る第２ヘッダーの水平断面を示す説明図である。
【図４６】本発明の実施の形態１４に係るヘッダー集合管の中心位置を示す説明図である。
【図４７】本発明の実施の形態１５に係る室外熱交換器を示す側面模式図である。
【図４８】本発明の実施の形態１６に係る空気調和装置の構成を示す図である。
【図４９】本発明の実施の形態１７に係る空気調和装置の構成を示す図である。
【図５０】本発明の実施の形態１８に係る空気調和装置の構成を示す図である。
【図５１】本発明の実施の形態１８に係る気液分離器の構成を示す図である。
【図５２】本発明の実施の形態１８に係る気液分離器の構成の一例を示す図である。
【図５３】本発明の実施の形態１８に係る気液分離器の構成の他の例を示す図である。
【図５４】本発明の実施の形態１９に係る空気調和装置の構成を暖房運転状態で示す図である。
【図５５】本発明の実施の形態１９に係る空気調和装置の構成を冷房運転状態で示す図である。
【図５６】本発明の実施の形態１９に係る伝熱管内部の冷媒の流れの概要をまとめて示す図であり、図５６（ａ）は伝熱管出口のＳ．Ｃ．＝５ｄｅｇの場合であり、図５６（ｂ）は伝熱管出口のＳ．Ｃ．＝１０ｄｅｇの場合である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下に、本発明の実施の形態について説明する。なお、図面の形態は一例であり、本発明を限定するものではない。また、各図において同一の符号を付したものは、同一のまたはこれに相当するものであり、これは明細書の全文において共通している。さらに、以下の図面では各構成部材の大きさの関係が実際のものとは異なる場合がある。
【００１４】
実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１に係る空気調和装置の室外機１００を示す側面図である。図２は、本発明の実施の形態１に係る室外熱交換器１０を示す側面模式図である。図３は、本発明の実施の形態１に係る室外熱交換器１０の図２のＡ−Ａ断面の一例を示す斜視図である。図４は、本発明の実施の形態１に係る室外熱交換器１０の図２のＡ−Ａ断面の他の例を示す斜視図である。図５は、本発明の実施の形態１に係る室外熱交換器１０の図２のＡ−Ａ断面の他の例を示す斜視図である。
なお、図中の実線矢印は暖房運転時の空気調和装置の室外機１００における冷媒の流れを表しており、破線矢印は空気の流れを表している。
【００１５】
図１に示すように、実施の形態１に係る空気調和装置の室外機１００は、図２に示す室外熱交換器１０を搭載している。空気調和装置の室外機１００は、トップフロー型であり、図示しない室内機との間で冷媒を循環させることにより、冷凍サイクル回路を構成する。なお、室外機１００は、たとえばビル用マルチの室外機などに用いられ、ビルの屋上などに設置される。
【００１６】
室外機１００は、箱状に形成されたケーシング１０１を備えている。室外機１００は、ケーシング１０１の側面の開口により形成された吸込口１０２を備えている。室外機１００は、吸込口１０２に沿うようにケーシング１０１内に配置された図２に示すような室外熱交換器１０を備えている。室外機１００は、ケーシング１０１の上面の開口により形成された吹出口１０３を備えている。室外機１００は、吹出口１０３を覆うように通風可能に設けられたファンガード１０４を備えている。室外機１００は、ファンガード１０４の内部に配置され、吸込口１０２から外気を吸い込み、吹出口１０３から外気を排出する図２に示すようなトップフロー型のファン５０を備えている。
【００１７】
空気調和機の室外機１００に搭載されている室外熱交換器１０は、ファン５０によって吸込口１０２から吸い込まれた外気と冷媒とを熱交換するものである。図２に示すように、室外熱交換器１０は、ファン５０の下方に配置されている。室外熱交換器１０は、間隔を空けて並設された複数のフィン１１と、フィン１１の並設方向にこれらフィン１１を貫通し、内部を冷媒が流れる両側に突出するように配列された複数の伝熱管１２と、で構成されている。
ここで、室外熱交換器１０は、本発明の熱交換器に相当する。
【００１８】
複数の伝熱管１２のそれぞれの一方の端部には、第１ヘッダー４０が接続されている。複数の伝熱管１２のそれぞれの他方の端部には、第２ヘッダー２０が接続されている。
第１ヘッダー４０の下部には、流出管６１が接続されている。第２ヘッダー２０の下部には、流入管６２が接続されている。
なお、図２に示すように、実施の形態１では、第２ヘッダー２０の構成要素である複数の枝管は、室外熱交換器１０の構成要素の伝熱管１２の一部を延伸して形成されている。これにより、複数の枝管に伝熱管１２の一部を使用することにより、枝管と伝熱管１２の接続継ぎ手が不要になり、省スペース化が図れ、圧力損失の低減が図れる。しかし、これに限られず、第２ヘッダー２０の構成要素である複数の枝管は、室外熱交換器１０の構成要素の伝熱管１２とは別体であってもよい。
【００１９】
第２ヘッダー２０は、複数の伝熱管１２と、ヘッダー集合管２１と、を有している。ヘッダー集合管２１は、上下方向に延びている。第２ヘッダー２０は、上下方向に延びる垂直ヘッダーである。
【００２０】
室外熱交換器１０が蒸発器として機能する場合に、ガス冷媒と液冷媒が混在した気液二相状態の冷媒は、流入管６２を流れて第２ヘッダー２０のヘッダー集合管２１の下端部から流入する。ヘッダー集合管２１に流入した冷媒は、複数の伝熱管１２に分配される。この際に、伝熱管１２がヘッダー集合管２１の内径の中心付近まで差し込まれている。このため、冷媒の分配性能の改善が図られている。
【００２１】
ヘッダー集合管２１は、助走部２１ａを有している。助走部２１ａは、ヘッダー集合管２１における冷媒配管である流入管６２と接続された接続端部である下端部から複数の伝熱管１２のうち気液二相状態の冷媒が最初に流入する最下部の伝熱管１２までの部分である。
【００２２】
第２ヘッダー２０の助走部２１ａと第１ヘッダー４０との間には、冷媒をバイパスさせるバイパス管３０が設けられている。バイパス管３０は、第２ヘッダー２０の助走部２１ａと、助走部２１ａと同じ高さに位置する第１ヘッダー４０の助走部４１ａと、を繋いでいる。このため、バイパス管３０は、水平方向にまっすぐ延びている。
【００２３】
バイパス管３０には、冷媒の流量を調整する流量調整弁３１が設けられている。流量調整弁３１は、開度を変更可能な、たとえば電子膨張弁、電磁弁などで構成されている。
ここで、流量調整弁３１は、本発明の流量調整機構に相当する。
また、流量調整弁３１の代わりに、例えばキャピラリチューブと逆止弁などを用いても良い。
【００２４】
なお、実施の形態１に係る室外熱交換器１０の伝熱管１２は、図３に示す断面が扁平管形状の扁平管であってもよい。しかし、伝熱管１２は、図４に示す断面が扁平管形状であり、内部に複数の孔が形成されている扁平多孔管としてもよい。また、伝熱管１２は、扁平管に限らず、図５に示す断面が円形状の円管などでも良く、その形状を限定するものではない。また、これらの伝熱管１２は溝を切ることで伝熱面積の拡大を図る溝付き面としても良く。または、圧力損失の増加を抑制するために平滑面としても良い。
以下では、伝熱管１２は、断面が円形状の円管を用いているもので説明する。
【００２５】
次に、実施の形態１に係る空気調和装置の室外機１００の暖房運転時の冷媒の流れについて説明する。
暖房運転時、室外機１００には、気液二相状態の冷媒が流入管６２を通り、第２ヘッダー２０に流入する。第２ヘッダー２０において冷媒は、ヘッダー集合管２１の下端部から上部に向けて流れつつ、ヘッダー集合管２１と直交する複数の伝熱管１２にそれぞれ分配される。複数の伝熱管１２に分配された冷媒は、室外熱交換器１０において、周囲の空気から熱を受け取り、蒸発し、ガス冷媒またはガスが多く含まれた状態となる。室外熱交換器１０にて熱交換された冷媒は、第１ヘッダー４０に合流し、流出管６１を通り、流出していく。
【００２６】
ここで、第２ヘッダー２０について説明する。図６は、本発明の実施の形態１に係る第２ヘッダー２０を示す概略図である。図６に示すように、第２ヘッダー２０は、ヘッダー集合管２１と、複数の枝管としても機能する複数の伝熱管１２と、から構成されている。
【００２７】
ヘッダー集合管２１は、鉛直方向に延びて水平面での断面が円管形状である。ヘッダー集合管２１のうち助走部２１ａの下部の下端部である接続端部が冷凍サイクル回路の冷媒配管である流入管６２に接続されている。
ヘッダー集合管２１は、複数の伝熱管１２に連通されると共に、室外熱交換器１０が蒸発器として機能する場合に、気液二相状態の冷媒が流れて複数の伝熱管１２に流出させる流通空間が形成されている。
【００２８】
大半の複数の伝熱管１２の先端は、ヘッダー集合管２１の内径中心に突出するようにヘッダー集合管２１に連通されている。
【００２９】
次に、第２ヘッダー２０の内部を流通する気液二相状態の冷媒の流れを説明する。
気液二相状態の冷媒は、ヘッダー集合管２１の下部から流入し、上昇流として重力に逆らって流れる。そして、ヘッダー集合管２１に流入した気液二相状態の冷媒は、ヘッダー集合管２１の下部から各伝熱管１２に順次分配される。
この時、第２ヘッダー２０に流入する気液二相状態の冷媒の流動様式が環状流またはチャーン流であると、図６に示すようにガス相がヘッダー集合管２１の中心部に分布し、液相がヘッダー集合管２１の環状部に分布する。
【００３０】
図７は、本発明の実施の形態１に係るヘッダー集合管２１のパス位置に対する液冷媒流量を示す図である。図７に示すように、ヘッダー集合管２１の下部では、ガス冷媒が伝熱管１２に多く分配されると共に、ヘッダー集合管２１の上部では、液冷媒が多く分配される液流量分布を得ることができる。このような液流量分布を達成することにより、重力の影響による液冷媒がヘッダー集合管２１の上部に流れないなどのヘッダー特有の課題を解決することができる。これにより、冷媒の分配性能が改善でき、室外熱交換器１０の効率が向上でき、エネルギー効率が向上できる。
【００３１】
伝熱管１２の先端部のヘッダー集合管２１内での位置は、略中心が最も好ましい。しかし、発明者らの実験結果によると、ヘッダー集合管２１に流入する冷媒の乾き度ｘが０．０５≦ｘ≦０．３０を満たし、冷媒流動様式が環状流またはチャーン流である場合には、伝熱管１２の先端部がヘッダー集合管２１に流れる冷媒の液相を貫いていれば良く、中心付近の広がりを持った範囲でも良い。
【００３２】
図８は、本発明の実施の形態１に係る伝熱管１２の先端部のヘッダー集合管２１内での位置の一例を示す図である。図９は、本発明の実施の形態１に係る伝熱管１２の先端部のヘッダー集合管２１内での位置の他の例を示す図である。図１０は、本発明の実施の形態１に係る伝熱管１２の先端部のヘッダー集合管２１内での位置の他の例を示す図である。
ここでいう中心付近とは、図８、図９、図１０に示すように、ヘッダー集合管２１の流通空間の水平面での中心位置を０％と定義し、ヘッダー集合管２１の流通空間の水平面での壁面位置を±１００％と定義したときに、複数の伝熱管１２の先端部が±５０％以内の領域に収められるように接続されていることをいう。
ここで、図８、図９、図１０に示すＡは、伝熱管１２が差し込まれた位置での水平断面図における有効流路断面積［ｍｍ２］を示している。この場合に、ヘッダー集合管２１の有効流路断面積Ａは、流動様式が環状流またはチャーン流を満たすような径に決定される。
【００３３】
流動様式の判定は、垂直上昇流の流動様式線図として知られている、Ｔａｉｔｅｌの流動様式線図を参考に判定し、ヘッダー集合管２１の流通空間を流通する冷媒流量ＭＲ［ｋｇ／ｈ］の変動範囲の最大値での基準ガス見かけ速度ＵＧＳ［ｍ／ｓ］に基づいて設定される。
図１１は、本発明の実施の形態１に係る冷媒の基準ガス見かけ速度ＵＧＳと分配性能の改善効果との関係を示す図である。
図１１に示すように、ヘッダー集合管２１を流通する冷媒流量ＭＲ［ｋｇ／ｈ］の変動範囲の最大値における冷媒の基準ガス見かけ速度ＵＧＳ［ｍ／ｓ］が、冷媒ボイド率α、助走距離Ｌ［ｍ］、重力加速度ｇ［ｍ／ｓ2］、図６に示すヘッダー集合管２１の流通空間の冷媒流通方向に対する直交面での内径Ｄ［ｍ］としたとき、ＵＧＳ≧α×Ｌ×（ｇ×Ｄ）０．５／（４０．６×Ｄ）−０．２２α×（ｇ×Ｄ）０．５を満たしている。
ここで、冷媒ボイド率αは、冷媒乾き度ｘ、冷媒ガス密度ρＧ［ｋｇ／ｍ３］、冷媒液密度ρＬ［ｋｇ／ｍ３］としたときに、α＝ｘ／［ｘ＋（ρＧ／ρＬ）×（１−ｘ）］で定義される。また、助走距離Ｌ［ｍ］は、図６に示すヘッダー集合管２１の流入管６２と接続された接続端部と差し込まれたバイパス管３０の中心軸との距離で定義される。
より好ましくは、基準ガス見かけ速度ＵＧＳ［ｍ／ｓ］が、冷媒ガス密度ρＧ［ｋｇ／ｍ３］、冷媒液密度ρＬ［ｋｇ／ｍ３］、冷媒表面張力σ［Ｎ／ｍ］、重力加速度ｇ［ｍ／ｓ２］としたとき、ＵＧＳ≧３.１／（ρＧ０．５）×［σ×ｇ×（ρＬ−ρＧ）］０．２５を満たすとよい。
なお、冷媒ボイド率αは、たとえば、電気抵抗を利用した計測、あるいは、可視化による観察などによって直接測定することもできる。また、冷媒ボイド率αは、均質流のボイド率を用いてα＝ｘ／［ｘ＋（ρＧ／ρＬ）×（１−ｘ）］で計算することもできる。
【００３４】
図１２は、本発明の実施の形態１に係る伝熱管１２の先端部の位置と室外熱交換器１０の性能との関係を示す図である。図１２は、発明者らの実験結果の一例を示したものである。
なおここでの、伝熱管１２の先端部の位置は、図８、図９、図１０に示すように、ヘッダー集合管２１の流通空間の水平面での中心位置を０％と定義し、ヘッダー集合管２１の流通空間の水平面での壁面位置を±１００％と定義したときのものである。
【００３５】
乾き度ｘ＝０．３０の場合には、伝熱管１２の先端部が±７５％よりも外であると、室外熱交換器１０の性能が急激に低下する。
一方、乾き度ｘ＝０．０５の場合には、乾き度ｘ＝０．３０よりも乾き度ｘが小さいため、液相が厚い。このため、伝熱管１２の先端部が±５０％よりも外の領域で室外熱交換器１０の性能が急激に低下する。しかし、伝熱管１２の先端部が±５０％以内の領域では、室外熱交換器１０の性能の低下が小さい領域となる。
【００３６】
このため、液相の厚い乾き度ｘ＝０．０５の場合を想定し、伝熱管１２の先端部は、±５０％以内の位置に収めることにより、分配性能の改善効果が得られる。
なお、伝熱管１２の先端部を±５０％以内の位置に収めることにより、液冷媒を第２ヘッダー２０の上部に多く分配させることができる。しかし、伝熱管１２の先端部をヘッダー集合管２１の内径中心、すなわち０％の位置に配置すると、より幅広い冷媒流量範囲において液冷媒をヘッダー集合管２１の上部に流すことができてより良い。
【００３７】
また、発明者らの実験と解析によると、液相の厚みδ［ｍ］は環状流またはチャーン流であるとき、ヘッダー集合管２１の流通空間を流通する冷媒流量ＭＲ［ｋｇ／ｈ］の変動範囲の最大値である液見かけ速度ＵＬＳ［ｍ／ｓ］、冷媒の乾き度ｘ、冷媒流速Ｇ［ｋｇ／（ｍ２ｓ）］、冷媒液密度ρＬ［ｋｇ／ｍ３］、ヘッダー集合管の内径Ｄ［ｍ］としたとき、δ＝Ｇ×（１−ｘ）×Ｄ／（４ρＬ×ＵＬＳ）で比較的、良く一致する。
このため、ヘッダー集合管２１に接続される複数の伝熱管１２の大半の先端部が少なくとも上記式で求められるδよりも突出して気液二相状態の冷媒の液相を貫きガス相に至るように接続されていれば、ガス冷媒を多少なりとも効果的にバイパスすることができて良い。
ここで、液見かけ速度ＵＬＳ［ｍ／ｓ］は、ＵＬＳ＝Ｇ（１−ｘ）／ρＬで定義される。また、冷媒流速Ｇ［ｋｇ／（ｍ２ｓ）］は、ヘッダー集合管２１の内径Ｄ［ｍ］を基に定義される。Ｇは、ヘッダー集合管２１に流入する冷媒の流量をＭＲ［ｋｇ／ｈ］とした場合に、Ｇ＝ＭＲ／（３６００×（Ｄ／２）２×３．１４）で定義される。
【００３８】
また、ここまでの説明では、伝熱管１２の水平方向に延びる中心軸とヘッダー集合管２１の鉛直方向に延びる中心軸とが交差する場合について言及している。しかし、たとえば、伝熱管１２の水平方向に延びる中心軸がヘッダー集合管２１の鉛直方向に延びる中心軸からずれていてもよい。
【００３９】
図１３は、本発明の実施の形態１に係る伝熱管１２の先端部のヘッダー集合管２１内での位置の一例を示す図である。図１４は、本発明の実施の形態１に係る伝熱管１２の先端部のヘッダー集合管２１内での位置の他の例を示す図である。
ここでは、ヘッダー集合管２１の流通空間の水平面での中心位置を０％と定義する。ヘッダー集合管２１の流通空間の水平面での壁面位置を±１００％と定義する。複数の伝熱管１２の水平面での差し込み方向をＸ方向と定義する。複数の伝熱管１２の水平面でのＸ方向に直交する幅方向をＹ方向と定義する。
【００４０】
図１３に示すように、伝熱管１２の中心軸をＹ方向にずらす場合には、分配性能の改善効果を最も大きく得られるのは、伝熱管１２の先端部がＸ方向にて０％に位置し、伝熱管１２の中心軸がＹ方向にて０％に位置するときである。
しかし、伝熱管１２の中心軸がＹ方向にて±５０％以内の領域に収められていれば、環状流またはチャーン流の流動様式の特性を利用した分配性能の改善効果が得られる。
【００４１】
また、図１４に示すように、伝熱管１２の中心軸がＹ方向にて±５０％以内の領域に収められており、同時に伝熱管１２の先端部が±５０％以内の領域に収められている場合には、伝熱管１２の一部がヘッダー集合管２１の内壁に接触する様に接続することで、突出長さを容易に管理することができて良い。
【００４２】
ここで、伝熱管１２の中心軸がＹ方向にて±２５％以内の領域に収められており、同時に伝熱管１２の先端部が±２５％以内の領域に収められている場合には、冷媒の乾き度の低い条件でも安定して分配性能の改善効果が得られる。
【００４３】
また、複数の伝熱管１２は、全てヘッダー集合管２１内に同じ差し込み量であることが好ましい。しかし、各伝熱管１２の先端部または伝熱管１２の中心軸がそれぞれ±５０％以内の領域に収められていれば、同じでなくても良い。
【００４４】
なお、実施の形態１では、伝熱管１２は、室外熱交換器１０の伝熱管をヘッダー集合管２１に差し込んでいるが、枝管である伝熱管は、必ずしも熱交換器の伝熱管である必要はない。また、枝管は、伝熱管の一部で代用されている場合もあるため、内面に溝などの伝熱促進形状が加工されていても良い。
【００４５】
図１５は、本発明の実施の形態１に係る室外熱交換器１０の一例を示す側面模式図である。図１５に示すように、ロウ付けによって、伝熱管１２が円管配管形状の枝管２２に中継され、円管配管形状の枝管２２がヘッダー集合管２１に差し込まれている形態であっても良い。
【００４６】
実施の形態１では、第２ヘッダー２０のヘッダー集合管２１の助走部２１ａと第１ヘッダー４０の助走部４１ａとの間には、バイパス管３０が接続されている。バイパス管３０には、流量調整弁３１が配置されている。
そして、流量調整弁３１は、室外熱交換器１０が蒸発器として機能する場合のみ冷媒がバイパス管３０を流れる様に制御し、室外熱交換器１０が凝縮器として機能する場合には冷媒がバイパス管３０を流れないように閉弁するように制御される。
【００４７】
また、バイパス管３０の先端部は、伝熱管１２の先端部と同様に、第２ヘッダー２０のヘッダー集合管２１の内径中心付近に接続されている。ヘッダー集合管２１に流入する冷媒が環状流またはチャーン流である場合に、ヘッダー集合管２１の内径中心付近にガス冷媒が多く分布している。このため、このようにバイパス管３０が接続されることにより、ガス冷媒が優先的にバイパス管３０に流入してバイパスさせられる。そのため、熱交換にほとんど寄与しないガス冷媒が優先的にバイパスさせられる。よって、室外熱交換器１０の圧力損失が低減できる。また、バイパス管３０の途中に設置されている流量調整弁３１が開度を調整されることにより、複数の伝熱管１２に対する冷媒の分配が調整でき、室外熱交換器１０の効率が改善できる。
【００４８】
ここで、バイパス管３０の先端部は、ガス冷媒が多く分布している第２ヘッダー２０のヘッダー集合管２１の助走部２１ａの中心部に位置すれば良い。
ここでいう中心部に位置するとは、伝熱管１２の場合の図８、図９、図１０に示すのと同様に、ヘッダー集合管２１の流通空間の水平面での中心位置を０％と定義し、ヘッダー集合管２１の流通空間の水平面での壁面位置を±１００％と定義したときに、バイパス管３０の先端部が±５０％以内の領域に収められるように接続されていることをいう。
【００４９】
バイパス管３０の先端部が０％に位置するときに、複数の伝熱管１２に対する分配性能の改善効果を最も大きく得られる。
しかし、バイパス管３０の先端部が±５０％以内の領域に収められていれば、環状流またはチャーン流の流動様式の特性を利用した複数の伝熱管１２に対する分配性能の改善効果が得られる。
加えて、バイパス管３０の先端部が±２５％以内の領域に収められている場合には、冷媒の乾き度の低い条件でも安定して複数の伝熱管１２に対する分配性能の改善効果が得られる。
【００５０】
なお、ヘッダー集合管２１の流通空間の水平面での中心位置を０％と定義する。ヘッダー集合管２１の流通空間の水平面での壁面位置を±１００％と定義する。バイパス管３０の水平面での差し込み方向をＸ方向と定義する。バイパス管３０の水平面でのＸ方向に直交する幅方向をＹ方向と定義する。
図１３、図１４の伝熱管１２と同様に、バイパス管３０の中心軸がＹ方向にて±５０％以内の領域に収められており、同時にバイパス管３０の先端部が±５０％以内の領域に収められているようにしても良い。これにより、バイパス管３０の先端部は、ヘッダー集合管２１の助走部２１ａの流通空間にて、冷媒のガス相が多く分布する位置に差し込まれる。
【００５１】
図１６は、本発明の実施の形態１に係る第２ヘッダー２０および室外熱交換器１０での液冷媒流量と風量分布との関係をまとめて示す図であり、図１６（ａ）は第２ヘッダー２０を示す概略図であり、図１６（ｂ）はパス位置と液冷媒流量との関係を示す図であり、図１６（ｃ）はパス位置と風量分布との関係を示す図である。
図１６に示すように、液冷媒がヘッダー集合管２１の上部に多く流れる分布になり、トップフロー型のファン５０の上方に多くの風量が流れる風量分布に沿った分配ができ、室外熱交換器１０の効率が向上できる。
【００５２】
また、ここまでは、室外熱交換器１０の上方にファン５０が配置されているトップフロー型の室外熱交換器に関して説明した。しかし、これに限定するものではない。たとえば、室外熱交換器の側面にファンが取り付けられているサイドフロー型のファンを搭載した熱交換器であっても良い。この場合、ヘッダー集合管２１に流れる冷媒が少ない条件においては、液冷媒がヘッダー集合管２１の上部に流れない問題がある。そのため、それを解決することができ、熱交換器の効率が改善できる。
【００５３】
また、発明者らの実験によると、図８、図９、図１０、図１３、図１４に示すＡに相当するヘッダー集合管２１の有効流路断面積［ｍｍ２］をＡと定義する。ヘッダー集合管２１を流通する冷媒の乾き度ｘが０．０５≦ｘ≦０．３０を満たすと良い。第２ヘッダー２０に流れる最大冷媒流量［ｋｇ／ｈ］をＭＲと定義する。ＭＲは、冷媒流量［ｋｇ／ｈ］であり、ヘッダー集合管２１を流通する冷媒流量の変動の最大値を代表値とし、室外熱交換器１０が蒸発器として機能する場合の暖房定格運転時における冷媒流量とする。
図１７は、本発明の実施の形態１に係る液相の厚さに関連するパラメータ（ＭＲ×ｘ）／（３１．６×Ａ）と室外熱交換器１０の性能との関係を示す図である。
図１７に示すように、気液二相状態である冷媒の液相の厚さに関連するパラメータ（ＭＲ×ｘ）／（３１．６×Ａ）が、０．００４≦（ＭＲ×ｘ）／（３１．６×Ａ）≦０．１２０を満たすと良い。
これを満たすことにより、室外熱交換器１０の性能低下が２０％以下に抑えられて良い。
またより好ましくは、液相の厚さに関連するパラメータ（ＭＲ×ｘ）／（３１．６×Ａ）が、０．０１０≦（ＭＲ×ｘ）／（３１．６×Ａ）≦０．１２０を満たすと更に良い。
この場合には、幅広い運転条件範囲で分配性能の改善効果が顕著に得られてなお良い。
【００５４】
図１８は、本発明の実施の形態１に係る液相の厚さに関連するパラメータ（ＭＲ×ｘ）／３１．６と室外熱交換器１０の性能との関係を示す図である。
図１８に示すように、ヘッダー集合管２１の内径ｄｉが１０ｍｍ≦ｄｉ≦１８ｍｍの範囲で、複数の伝熱管１２の長さが同じであり、液相の厚さに関連するパラメータ（ＭＲ×ｘ）／３１．６が、０．４２７≦（ＭＲ×ｘ）／３１．６≦５．７００を満たすと良い。
これを満たすことにより、室外熱交換器１０の性能低下が２０％以下に抑えられて良い。
【００５５】
図１９は、本発明の実施の形態１に係る液相の厚さに関連するパラメータｘ／（３１．６×Ａ）と室外熱交換器１０の性能との関係を示す図である。
図１９に示すように、ヘッダー集合管２１の内径ｄｉが１０ｍｍ≦ｄｉ≦１８ｍｍの範囲で、複数の伝熱管１２の長さが同じであり、液相の厚さに関連するパラメータｘ／（３１．６×Ａ）が、１．４×１０−５≦ｘ／（３１．６×Ａ）≦８．７×１０−５を満たすと良い。
これを満たすことにより、室外熱交換器１０の性能低下が２０％以下に抑えられて良い。
【００５６】
図２０は、本発明の実施の形態１に係るガス見かけ速度ＵＳＧ［ｍ／ｓ］と分配性能の改善効果との関係を示す図である。
図２０に示すように、ガス見かけ速度ＵＳＧが、１≦ＵＳＧ≦１０の範囲を満たすと良い。
この範囲を満足する場合には、第２ヘッダー２０では、分配悪化による性能低下が１／２以下にできる。
ここで、ガス見かけ速度ＵＳＧ［ｍ／ｓ］は、ヘッダー集合管２１を流通する冷媒流速Ｇ［ｋｇ／（ｍ２ｓ）］、冷媒の乾き度ｘ、冷媒ガス密度ρＧ［ｋｇ／ｍ３］としたときに、ＵＳＧ＝（Ｇ×ｘ）/ρＧで定義される。
またここで、冷媒流速Ｇ［ｋｇ／（ｍ２ｓ）］は、第２ヘッダー２０に流れる最大流量をＭＲ［ｋｇ／ｈ］、ヘッダー集合管２１の有効流路断面積Ａ［ｍｍ２］としたときに、Ｇ＝ＭＲ／（３６００×Ａ×１０−６）で定義される。
【００５７】
図２１は、本発明の実施の形態１に係る室外熱交換器１０の他の例を示す側面模式図である。
図２１に示すように、流出管６１は、第１ヘッダー４０の下部ではなく、上部に接続されても良い。
これにより、液冷媒が第２ヘッダー２０のヘッダー集合管２１の上部に流れ易くなり、なお良い。
【００５８】
なお、第２ヘッダー２０を流れる冷媒種を特に限定するものではない。しかし、ガス密度の大きいＲ３２、Ｒ４１０ＡまたはＣＯ２のうちいずれかの冷媒を用いると、室外熱交換器１０の性能の改善効果が大きくて良い。
また、Ｒ１２３４ｙｆまたはＲ１２３４ｚｅ（Ｅ）などのオレフィン系冷媒、Ｒ３２などのＨＦＣ冷媒、プロパンまたはイソブタンなどの炭化水素冷媒、ＣＯ２、ＤＭＥ（ジメチルエーテル）などのうちから２種類以上混合した沸点差の異なる混合冷媒を用いると、分配性能の改善による室外熱交換器１０の性能の改善効果が大きくて良い。
【００５９】
実施の形態１によれば、室外熱交換器１０は、複数の伝熱管１２を備えている。室外熱交換器１０は、複数の伝熱管１２のそれぞれの一方の端部に接続された第１ヘッダー４０を備えている。室外熱交換器１０は、複数の伝熱管１２のそれぞれの他方の端部に接続された第２ヘッダー２０を備えている。室外熱交換器１０は、複数の伝熱管１２のそれぞれに接合された複数のフィン１１を備えている。室外熱交換器１０は、冷媒が循環する冷凍サイクル回路の一部を構成している。第２ヘッダー２０は、複数の伝熱管１２にそれぞれ接続された複数の枝管２２あるいは複数の枝管となるように延伸された複数の伝熱管１２を有している。第２ヘッダー２０は、複数の伝熱管１２あるいは複数の枝管２２に連通されると共に、室外熱交換器１０が蒸発器として機能する場合に、気液二相状態の冷媒が流れて複数の伝熱管１２あるいは複数の枝管２２に流出させる流通空間が形成されたヘッダー集合管２１を有している。ヘッダー集合管２１は、冷媒配管である流入管６２と接続された接続端部から複数の伝熱管１２あるいは複数の枝管２２のうち気液二相状態の冷媒が最初に流入する伝熱管１２あるいは枝管２２までの助走部２１ａを有している。助走部２１ａと第１ヘッダー４０との間には、冷媒をバイパスさせるバイパス管３０が設けられている。バイパス管３０には、冷媒の流量を調整する流量調整弁３１が設けられている。
この構成によれば、気液二相状態の冷媒が流れる第２ヘッダー２０からガス冷媒がバイパス管３０に流れる。そのため、第２ヘッダー２０のヘッダー集合管２１に流れる冷媒が環状流またはチャーン流に調整でき、各伝熱管１２あるいは各枝管２２への冷媒の分配性能が改善でき、室外熱交換器１０の効率が改善できる。したがって、幅広い運転範囲にて分配性能が改善でき、エネルギー効率が改善できる。
すなわち、第２ヘッダー２０の伝熱管１２または枝管２２の一端がヘッダー集合管２１の中心部に挿入された第２ヘッダー２０では、ガス冷媒がバイパス管３０に流れ、ヘッダー集合管２１を流通する冷媒の流動様式が環状流またはチャーン流にできる。これにより、ヘッダー集合管２１は、ガス冷媒が中心部に偏流し、液冷媒が環状部に偏流する。このように、ヘッダー集合管２１の下部からガス冷媒が選択的に多く流れる分配にできる。これにより、ヘッダー集合管２１の下部から上部にかけて、液冷媒の分配量が増加していく分配比となる。このため、トップフロー型のファン５０の風量分布に沿った、冷媒分配ができ、室外熱交換器１０の性能が向上できる。また、冷媒流量は、室外熱交換器１０の運転条件や負荷によって大きく変わる。これに対して冷媒の乾き度は、室外機１００の上部に取り付けられた絞り弁開度によって調整でき、幅広い運転条件でトップフロー型のファン５０に適した冷媒分配の改善ができる。よって、室外熱交換器１０の効率が幅広い運転範囲で改善できる。なお、本効果は、トップフロー型のファン５０の時に特に高い効果が得られるが、サイドフロー型のファンの場合においても、ヘッダー集合管の上部に液冷媒が流れ難い課題がある。このため、本発明は、サイドフロー型のファンの場合においても、液冷媒が上部に流れ易くでき、冷媒の分配が改善でき、室外熱交換器１０の性能が改善できる。
【００６０】
実施の形態１によれば、第２ヘッダー２０は、上下方向に延びる垂直ヘッダーである。
この構成によれば、第２ヘッダー２０の伝熱管１２または枝管２２の一端がヘッダー集合管２１の中心部に挿入された第２ヘッダー２０では、ガス冷媒がバイパス管３０に流れ、上下方向に延びるヘッダー集合管２１を流通する冷媒の流動様式が環状流またはチャーン流にできる。これにより、ヘッダー集合管２１は、ガス冷媒が中心部に偏流し、液冷媒が環状部に偏流する。このように、ヘッダー集合管２１の下部からガス冷媒が選択的に多く流れる分配にできる。これにより、ヘッダー集合管２１の下部から上部にかけて、液冷媒の分配量が増加していく分配比となる。
【００６１】
実施の形態１によれば、バイパス管３０は、ヘッダー集合管２１の助走部２１ａの流通空間に差し込まれた先端部を有している。バイパス管３０の先端部は、ヘッダー集合管２１を流通する気液二相状態の冷媒の液相を貫きガス相に至るように接続されている。
ここで、液相の厚さδ[ｍ]は、ヘッダー集合管２１の流通空間に流通する冷媒流量ＭＲ［ｋｇ／ｈ］の変動範囲の最大値における液見かけ速度ＵＬＳ［ｍ／ｓ］、冷媒の乾き度ｘ、冷媒流速Ｇ［ｋｇ／（ｍ２ｓ）］、冷媒液密度ρＬ［ｋｇ／ｍ３］、ヘッダー集合管２１の流通空間の冷媒流通方向に対する直交面での内径Ｄ［ｍ］としたとき、δ＝Ｇ×（１−ｘ）×Ｄ／（４ρＬ×ＵＬＳ）で定義される。また、液見かけ速度ＵＬＳ［ｍ／ｓ］は、ＵＬＳ＝Ｇ（１−ｘ）／ρＬで定義される。冷媒流速Ｇ［ｋｇ／（ｍ2ｓ）］は、Ｇ＝ＭＲ／（３６００×（Ｄ／２）２×３．１４）で定義される。
この構成によれば、バイパス管３０の先端部は、ヘッダー集合管２１を流通する気液二相状態の冷媒の液相を貫きガス相に至る。これにより、気液二相状態の冷媒が流れる第２ヘッダー２０からガス冷媒がバイパス管３０に流れる。そのため、第２ヘッダー２０のヘッダー集合管２１に流れる冷媒が環状流またはチャーン流に調整でき、各伝熱管１２あるいは各枝管２２への冷媒の分配性能が改善でき、室外熱交換器１０の効率が改善できる。
【００６２】
実施の形態１によれば、バイパス管３０は、ヘッダー集合管２１の流通空間に差し込まれた先端部を有している。ヘッダー集合管２１の流通空間の冷媒流通方向に対する直交面での中心位置を０％と定義する。ヘッダー集合管２１の流通空間の直交面での壁面位置を±１００％と定義する。このときに、バイパス管３０の先端部が±５０％以内の領域に収められている。
この構成によれば、環状流またはチャーン流の流動様式の特性を利用した複数の伝熱管１２に対する分配性能の改善効果が得られる。
【００６３】
実施の形態１によれば、ヘッダー集合管２１の流通空間の冷媒流通方向に対する直交面での中心位置を０％と定義する。ヘッダー集合管２１の流通空間の直交面での壁面位置を±１００％と定義する。バイパス管３０の直交面での差し込み方向をＸ方向と定義する。バイパス管３０の直交面でのＸ方向に直交する幅方向をＹ方向と定義する。このときに、バイパス管３０の先端部がＸ方向にて±５０％以内の領域に収められている。バイパス管の中心軸がＹ方向にて±５０％以内の領域に収められている。
この構成によれば、環状流またはチャーン流の流動様式の特性を利用した複数の伝熱管１２に対する分配性能の改善効果が得られる。
【００６４】
実施の形態１によれば、バイパス管３０は、ヘッダー集合管２１の流通空間に差し込まれた先端部を有している。ヘッダー集合管２１の流通空間の冷媒流通方向に対する直交面での中心位置を０％と定義する。ヘッダー集合管２１の流通空間の直交面での壁面位置を±１００％と定義する。このときに、バイパス管３０の先端部が±２５％以内の領域に収められている。
この構成によれば、冷媒の乾き度の低い条件でも安定して複数の伝熱管１２に対する分配性能の改善効果が得られる。
【００６５】
実施の形態１によれば、バイパス管３０は、ヘッダー集合管２１の流通空間に差し込まれた先端部を有している。バイパス管３０の先端部は、ヘッダー集合管２１の流通空間の冷媒流通方向に対する直交面での中心部に位置している。
この構成によれば、バイパス管３０の先端部がヘッダー集合管２１の内部流路の中心部に差し込まれる。これにより、冷媒の流動様式が環状流またはチャーン流である場合に、ガス冷媒が選択的にバイパス管３０にバイパスされ、冷媒の流動状態が調整でき、冷媒分配の改善効果が得られる。また、熱交換にほとんど寄与しないガス冷媒がバイパス管３０にバイパスされることにより、室外熱交換器１０の圧力損失の低減効果が得られ、室外熱交換器１０の効率が向上できる。
【００６６】
実施の形態１によれば、流量調整弁３１は、室外熱交換器１０が蒸発器として機能する場合に、バイパス管３０に冷媒を流通させる。流量調整弁３１は、室外熱交換器１０が凝縮器として機能する場合に、バイパス管３０に冷媒を流通させない。
この構成によれば、流量調整弁３１は、室外熱交換器１０が蒸発器として機能する場合に、バイパス管３０でガス冷媒をバイパスさせる。これにより、第２ヘッダー２０のヘッダー集合管２１に流れる冷媒が環状流またはチャーン流に調整でき、各伝熱管１２または各枝管２２への冷媒分配が改善でき、室外熱交換器１０の効率改善が図れる。
また、流量調整弁３１は、室外熱交換器１０が凝縮器として機能する場合に、バイパス管３０で冷媒をバイパスさせない。これにより、第１ヘッダー４０から室外熱交換器１０に流入するガス冷媒量を多くでき、各伝熱管１２または各枝管への冷媒分配が改善でき、室外熱交換器１０の効率改善が図れる。
【００６７】
実施の形態１によれば、複数の伝熱管１２または複数の枝管２２は、ヘッダー集合管２１の流通空間に差し込まれた先端部を有している。ヘッダー集合管２１の流通空間の冷媒流通方向に対する直交面での中心位置を０％と定義する。ヘッダー集合管２１の流通空間の直交面での壁面位置を±１００％と定義する。このときに、複数の伝熱管１２または複数の枝管２２の大半の先端部が±５０％以内の領域に収められている。
この構成によれば、バイパス管３０でガス冷媒がバイパスされ、ヘッダー集合管２１を流通する冷媒が環状流またはチャーン流にできる。そして、環状流またはチャーン流では、ガス冷媒がヘッダー集合管２１の中心付近に多く分布され、液冷媒が環状部付近に多く分布される。このように、複数の伝熱管１２または複数の枝管２２の先端部が±５０以内の領域に収められているので、ガス冷媒がヘッダー集合管２１の下部に選択的に多く分配され、液冷媒がヘッダー集合管２１の上部に流れ易くなり、冷媒の分配性能が改善でき、室外熱交換器１０の効率が改善できる。
【００６８】
実施の形態１によれば、暖房定格運転時を最大冷媒流量条件と定義したときに、最大冷媒流量条件において、ヘッダー集合管２１を流通する冷媒の乾き度ｘが０．０５≦ｘ≦０．３０を満たしている。かつ、流動様式が環状流またはチャーン流である。
この構成によれば、ガス冷媒がバイパス管３０でバイパスされ、ヘッダー集合管２１を流通する冷媒が環状流またはチャーン流にできる。環状流またはチャーン流では、ガス冷媒がヘッダー集合管２１の中心付近に多く分布し、液冷媒が環状部付近に多く分布する。このため、ガス冷媒がヘッダー集合管２１の下部に選択的に多く分配され、液冷媒がヘッダー集合管２１の上部に流れ易くなり、冷媒の分配性能が改善でき、室外熱交換器１０の効率が改善できる。
【００６９】
実施の形態１によれば、暖房定格運転時を最大冷媒流量条件と定義したときに、最大冷媒流量条件において、ヘッダー集合管２１を流通する冷媒の乾き度ｘが０．０５≦ｘ≦０．３０を満たしている。ヘッダー集合管２１を流通する冷媒流量ＭＲ［ｋｇ／ｈ］の変動範囲の最大値における基準ガス見かけ速度ＵＧＳ［ｍ／ｓ］が、冷媒ボイド率α、助走距離Ｌ［ｍ］、重力加速度ｇ［ｍ／ｓ2］、ヘッダー集合管２１の流通空間の冷媒流通方向に対する直交面での内径Ｄ［ｍ］としたとき、ＵＧＳ≧α×Ｌ×（ｇ×Ｄ）０．５／（４０．６×Ｄ）−０．２２α×（ｇ×Ｄ）０．５を満たしている。
ここで、冷媒ボイド率αは、冷媒乾き度ｘ、冷媒ガス密度ρＧ［ｋｇ／ｍ３］、冷媒液密度ρＬ［ｋｇ／ｍ３］としたときに、α＝ｘ／［ｘ＋（ρＧ／ρＬ）×（１−ｘ）］で定義される。また、助走距離Ｌは、ヘッダー集合管２１の流入管６２と接続された接続端部と差し込まれたバイパス管３０の中心軸との距離で定義される。
この構成によれば、気液二相状態の冷媒が上向きに流れるヘッダー集合管２１では、環状流またはチャーン流となる。この環状流またはチャーン流では、ガス冷媒がヘッダー集合管２１の中心付近に多く分布し、液冷媒が環状部付近に多く分布する。このため、ＵＧＳ≧α×Ｌ×（ｇ×Ｄ）０．５／（４０．６×Ｄ）−０．２２α×（ｇ×Ｄ）０．５を満たしていることで、ヘッダー集合管２１の下部でガス冷媒が選択的に多く分配され、液冷媒がヘッダー集合管２１の上部に流れ易くなる。したがって、第２ヘッダー２０の分配性能が改善でき、室外熱交換器１０の効率が改善でき、エネルギー効率が向上できる。
【００７０】
実施の形態１によれば、基準ガス見かけ速度ＵＧＳ［ｍ／ｓ］が、冷媒ガス密度ρＧ［ｋｇ／ｍ３］、冷媒液密度ρＬ［ｋｇ／ｍ３］、冷媒表面張力σ［Ｎ／ｍ］、重力加速度ｇ［ｍ／ｓ２］としたとき、ＵＧＳ≧３.１／（ρＧ０．５）×［σ×ｇ×（ρＬ−ρＧ）］０．２５を満たしている。
この構成によれば、気液二相状態の冷媒が上向きに流れるヘッダー集合管２１では、環状流またはチャーン流となる。この環状流またはチャーン流では、ガス冷媒がヘッダー集合管２１の中心付近に多く分布し、液冷媒が環状部付近に多く分布する。このため、ＵＧＳ≧３.１／（ρＧ０.５）×［σ×ｇ×（ρＬ−ρＧ）］０.２５を満たしていることで、ヘッダー集合管２１の下部でガス冷媒が選択的により多く分配され、液冷媒がヘッダー集合管２１の上部により流れ易くなる。したがって、第２ヘッダー２０の分配性能が改善でき、室外熱交換器１０の効率が改善でき、エネルギー効率が向上できる。
【００７１】
実施の形態１によれば、ヘッダー集合管２１の流通空間の冷媒流通方向に対する直交面での中心位置を０％と定義する。ヘッダー集合管２１の流通空間の直交面での壁面位置を±１００％と定義する。複数の伝熱管１２または複数の枝管２２の直交面での差し込み方向をＸ方向と定義する。複数の伝熱管１２または複数の枝管２２の直交面でのＸ方向に直交する幅方向をＹ方向と定義する。このときに、複数の伝熱管１２または複数の枝管２２の大半の先端部がＸ方向にて±５０％以内の領域に収められている。複数の伝熱管１２または複数の枝管２２の大半の中心軸がＹ方向にて±５０％以内の領域に収められている。
この構成によれば、ガス冷媒がヘッダー集合管２１の下部に選択的に多く分配され、液冷媒がヘッダー集合管２１の上部に流れ易くなり、冷媒の分配性能が改善でき、室外熱交換器１０の効率が改善できる。
【００７２】
実施の形態１によれば、複数の伝熱管１２または複数の枝管２２の大半の先端部がＸ方向にて±２５％以内の領域に収められている。複数の伝熱管１２または複数の枝管２２の大半の中心軸がＹ方向にて±２５％以内の領域に収められている。
この構成によれば、冷媒の乾き度の低い条件でも安定して冷媒の分配性能の改善効果が得られ、室外熱交換器１０の効率が改善できる。
【００７３】
実施の形態１によれば、複数の伝熱管１２または複数の枝管２２の大半の先端部がＸ方向にて０％に位置している。複数の伝熱管１２または複数の枝管２２の大半の中心軸がＹ方向にて０％に位置している。
この構成によれば、特に冷媒の分配改善効果が大きく得られ、室外熱交換器１０の効率が改善できる。
【００７４】
実施の形態１によれば、ヘッダー集合管２１の有効流路断面積［ｍｍ２］をＡと定義する。暖房定格運転時でのバイパス管３０で分流された後のヘッダー集合管２１を流通する冷媒の乾き度をｘと定義する。冷媒流量［ｋｇ／ｈ］をＭＲと定義する。このときに、冷媒の乾き度ｘが０．０５≦ｘ≦０．３０を満たしている。液相の厚さに関連するパラメータ（ＭＲ×ｘ）／（３１．６×Ａ）が、０．００４≦（ＭＲ×ｘ）／（３１．６×Ａ）≦０．１２０を満たしている。
この構成によれば、各伝熱管１２または各枝管２２の流動抵抗差が低減でき、トップフロー型のファン５０の風量分布に最適な冷媒の分配性能が得られ、室外熱交換器１０の効率が改善できる。
【００７５】
実施の形態１によれば、液相の厚さに関連するパラメータ（ＭＲ×ｘ）／（３１．６×Ａ）が、０．０１０≦（ＭＲ×ｘ）／（３１．６×Ａ）≦０．１２０を満たしている。
この構成によれば、各伝熱管１２または各枝管２２の流動抵抗差がより低減でき、トップフロー型のファン５０の風量分布により最適な冷媒の分配性能が得られ、室外熱交換器１０の効率がより改善できる。
【００７６】
実施の形態１によれば、ヘッダー集合管２１の有効流路断面積［ｍｍ２］をＡと定義する。暖房定格運転時でのバイパス管３０で分流された後のヘッダー集合管２１を流通する冷媒の乾き度をｘと定義する。冷媒流量［ｋｇ／ｈ］をＭＲと定義する。ヘッダー集合管２１の流通空間の冷媒流通方向に対する直交面での内径［ｍｍ］をｄｉと定義する。このときに、冷媒の乾き度ｘが０．０５≦ｘ≦０．３０を満たしている。複数の伝熱管１２の長さが同じである。内径ｄｉが１０≦ｄｉ≦１８を満たしている。液相の厚さに関連するパラメータ（ＭＲ×ｘ）／３１．６が、０．４２７≦（ＭＲ×ｘ）／３１．６≦５．７００を満たしている。
この構成によれば、トップフロー型のファン５０の風量分布に最適な冷媒の分配性能が得られ、室外熱交換器１０の効率が改善できる。
【００７７】
実施の形態１によれば、ヘッダー集合管２１の有効流路断面積［ｍｍ２］をＡと定義する。暖房定格運転時でのバイパス管３０で分流された後のヘッダー集合管２１を流通する冷媒の乾き度をｘと定義する。ヘッダー集合管２１の流通空間の冷媒流通方向に対する直交面での内径［ｍｍ］をｄｉと定義する。このときに、冷媒の乾き度ｘが０．０５≦ｘ≦０．３０を満たしている。複数の伝熱管１２の長さが同じである。内径ｄｉが１０≦ｄｉ≦１８を満たしている。液相の厚さに関連するパラメータｘ／（３１．６×Ａ）が、１．４×１０−５≦ｘ／（３１．６×Ａ）≦８．７×１０−５を満たしている。
この構成によれば、トップフロー型のファン５０の風量分布に最適な冷媒の分配性能が得られ、室外熱交換器１０の効率が改善できる。
【００７８】
実施の形態１によれば、ヘッダー集合管２１の有効流路断面積［ｍｍ２］をＡと定義する。暖房定格運転時でのバイパス管３０で分流された後のヘッダー集合管２１を流通する冷媒の乾き度をｘと定義する。冷媒流量［ｋｇ／ｈ］をＭＲと定義する。このときに、冷媒の乾き度ｘが０．０５≦ｘ≦０．３０を満たしている。バイパス管３０で分流された後のヘッダー集合管２１に流通する冷媒のガス見かけ速度ＵＳＧ［ｍ／ｓ］が、１≦ＵＳＧ≦１０を満たしている。
ここで、ガス見かけ速度ＵＳＧ［ｍ／ｓ］は、バイパス管３０で分流された後のヘッダー集合管２１を流通する冷媒流速Ｇ［ｋｇ／（ｍ２ｓ）］、冷媒の乾き度ｘ、冷媒ガス密度ρＧ［ｋｇ／ｍ３］としたときに、ＵＳＧ＝（Ｇ×ｘ）／ρＧで定義される。また、バイパス管３０で分流された後のヘッダー集合管２１を流通する冷媒流速Ｇ［ｋｇ／（ｍ２ｓ）］は、ＭＲ／（３６００×Ａ×１０−６）で定義される。
この構成によれば、トップフロー型のファン５０の風量分布に最適な冷媒の分配性能が得られ、室外熱交換器１０の効率が改善できる。
【００７９】
実施の形態１によれば、第２ヘッダー２０は、複数の伝熱管１２にそれぞれ接続された複数の枝管２２を有している。ヘッダー集合管２１は、流通空間に複数の枝管２２を連通させている。
この構成によれば、複数の伝熱管１２と複数の枝管２２とが接続され、第２ヘッダー２０が室外熱交換器１０に接続される。これにより、第２ヘッダー２０と室外熱交換器１０とは、別体で構成でき、別々の製造工程で作成でき、作成容易である。
【００８０】
実施の形態１によれば、冷媒として、Ｒ３２、Ｒ４１０Ａ、ＣＯ２を用いている。
この構成によれば、ガス密度の大きい冷媒が用いられ、第２ヘッダー２０の冷媒の分配性能の改善効果が大きい。
【００８１】
実施の形態１によれば、冷媒として、オレフィン系冷媒、ＨＦＣ冷媒、炭化水素冷媒、ＣＯ２またはＤＭＥのうち少なくとも２種類以上を混合した沸点差の異なる混合冷媒を用いている。
この構成によれば、冷媒の分配性能の悪化による冷媒の濃度分布の差が改善でき、冷媒の分配性能の改善による室外熱交換器１０の効率改善効果が大きい。
【００８２】
実施の形態２．
以下、本発明の実施の形態２について説明する。ここで、実施の形態１と重複するものについては説明を省略し、実施の形態１と同じ部分または相当する部分には同じ符号を付す。
図２２は、本発明の実施の形態２に係る第２ヘッダー２０を示す斜視図である。図２３は、本発明の実施の形態２に係る第２ヘッダー２０の一例を示す斜視図である。
実施の形態２では、伝熱管１２が図２２に示すような扁平管形状である。または、伝熱管１２が図２３に示すような扁平多孔管形状である。扁平多孔管形状では、扁平管形状内に仕切り１２ａを有して複数の孔が形成されている。
【００８３】
図２２、図２３に示すように、伝熱管１２が扁平管形状または扁平多孔管形状である。これらの伝熱管１２は、ヘッダー集合管２１に直接接続されている。この様な構造を採用することにより、部品点数の少ない室外熱交換器１０が構成できて良い。
【００８４】
また、扁平管形状または扁平多孔管形状の伝熱管１２は、ヘッダー集合管２１が実施の形態１のような円管の場合と同様に、ヘッダー集合管２１の内径中心付近まで突出されているとなお良い。この様な構造を採用することにより、冷媒の分配性能が改善できるだけではなく、扁平管形状または扁平多孔管形状の伝熱管１２とヘッダー集合管２１との接続部のロウ付け性が良くなってなお良い。
【００８５】
ここで言う、内径中心付近とは、実施の形態１と同様に、ヘッダー集合管２１の内径中心を０％と定義し、内壁面位置を±１００％と定義する。このときに、伝熱管１２の先端部が少なくとも±５０％以内の範囲内に位置しているものを指す。さらに、伝熱管１２の先端部が±２５％以内の範囲内であればなお良い。また、伝熱管１２の先端部がヘッダー集合管２１の略中心（０％）の位置にあるとさらに良い。
【００８６】
扁平管形状または扁平多孔管形状を伝熱管１２に用いる場合には、一般的に伝熱管１２の本数が円管よりも多くなる。このため、特に、ヘッダー集合管２１の中心付近に位置するように伝熱管１２がヘッダー集合管２１に差し込むことによる冷媒の分配性能の改善効果が大きくなる。
【００８７】
実施の形態２では、ヘッダー集合管２１の下部の図示しない助走部２１ａに設けられたバイパス管３０でヘッダー集合管２１の助走部２１ａよりも上部において、気液二相状態の冷媒が調整できる。これにより、室外熱交換器１０における伝熱管１２内の圧力損失が低減でき、また冷媒の分配が調整できる。よって、室外熱交換器１０の効率が改善できる。
【００８８】
なお、ヘッダー集合管２１の助走部２１ａに接続されたバイパス管３０は、実施の形態１と同じく、室外熱交換器１０が蒸発器として使用される場合にのみ、冷媒がバイパスするように制御される。室外熱交換器１０が凝縮器として使用される場合には、流量調整弁３１を全閉し、冷媒がバイパス管３０を流通してバイパスしないように制御する。
【００８９】
実施の形態２によれば、複数の伝熱管１２または複数の枝管は、扁平管形状である。
この構成によれば、ヘッダー集合管２１と伝熱管１２または枝管との分岐部で表面張力の影響が大きくなり、伝熱管１２または枝管内に液冷媒が均一に流れ易くなり、室外熱交換器１０の効率改善効果が大きくなる。
【００９０】
実施の形態２によれば、複数の伝熱管１２または複数の枝管は、扁平多孔管形状である。
この構成によれば、ヘッダー集合管２１と伝熱管１２または枝管との分岐部で表面張力の影響が大きくなり、伝熱管１２または枝管内に液冷媒が均一に流れ易くなり、室外熱交換器１０の効率改善効果が大きくなる。
【００９１】
実施の形態３．
以下、本発明の実施の形態３について説明する。ここで、実施の形態１、２と重複するものについては説明を省略し、実施の形態１、２と同じ部分または相当する部分には同じ符号を付す。
図２４は、本発明の実施の形態３に係る室外熱交換器１０を示す側面概略図である。図２５は、本発明の実施の形態３に係る第２ヘッダー２０および伝熱管１２を示す上面図である。
実施の形態３では、伝熱管１２が扁平管形状であり、伝熱管１２と第２ヘッダー２０の枝管２２とが管形状変換ジョイント２３で接続されている。
【００９２】
図２４、図２５に示すように、伝熱管１２と第２ヘッダー２０の枝管２２との間は、管形状変換ジョイント２３で管形状が変換されて接続されている。
管形状変換ジョイント２３は、枝管２２の管形状が変更できる。あるいは、管サイズが小さくできる。これにより、ヘッダー集合管２１の内径中心付近まで差し込んだ枝管２２の先端部の流動様式に与える影響が小さくできる。
【００９３】
図２５に示すように、管形状変換ジョイント２３が扁平管形状の伝熱管１２を円管形状の枝管２２に変換して、枝管２２がヘッダー集合管２１に差し込まれる。これにより、扁平管形状の伝熱管１２がヘッダー集合管２１に直接差し込まれる場合よりも、ヘッダー集合管２１有効流路断面積が大きくできる。そのため、枝管２２の差し込み部での流動抵抗が小さくなり、流動様式が安定し、冷媒の分配性能の改善効果が高くなって良い。
【００９４】
また、図２４に示すように、第１ヘッダー４０側でも、伝熱管１２と第１ヘッダー４０の枝管４２とが管形状変換ジョイント４３で接続されている。管形状変換ジョイント４３を用いることにより、第１ヘッダー４０のヘッダー集合管４１の有効流路断面積が多くなる。よって、第１ヘッダー４０での圧力損失が抑制できる。または、第１ヘッダー４０の小型化が図れる。
【００９５】
なお、実施の形態３では、複数の大半の伝熱管１２で管形状変換ジョイント２３を用いる形態を説明している。しかし、管形状変換ジョイントは、複数の伝熱管のうち一部の伝熱管のみに用いられても良い。
また、例として扁平管形状の伝熱管を円管形状の枝管に変換する管形状変換ジョイントに関して説明している。しかし、たとえば円管形状の伝熱管をさらに小径の小径円管形状の枝管に変換する管形状変換ジョイントなどを用いる構成であっても良い。管形状変換ジョイントは、枝管の先端部がヘッダー集合管に差し込まれる場合に、ヘッダー集合管の有効流路断面積が広げられる関係を有していれば良い。管形状変換ジョイントの種類は、限られるものではない。
【００９６】
実施の形態３によれば、伝熱管１２と枝管２２との間には、伝熱管１２の管形状からヘッダー集合管２１に差し込まれた枝管２２の先端部の管形状に変換する管形状変換ジョイント２３が設けられている。
この構成によれば、ヘッダー集合管２１の有効流路断面積が大きくでき、ヘッダー集合管２１における圧力損失の増加による室外熱交換器１０の性能低下が抑制できる。
【００９７】
実施の形態４．
以下、本発明の実施の形態４について説明する。ここで、実施の形態１〜３と重複するものについては説明を省略し、実施の形態１〜３と同じ部分または相当する部分には同じ符号を付す。
図２６は、本発明の実施の形態４に係る第２ヘッダー２０を示す概略図である。図２７は、本発明の実施の形態４に係るヘッダー集合管２１の下部の助走部２１ａにおける環状流が発達する様子を示す模式図である。
実施の形態４では、第２ヘッダー２０のヘッダー集合管２１の半径をｄｉと定義する。第２ヘッダー２０の助走部２１ａにて、流入管６２と接続される接続端部である最下端部とバイパス管３０の中心軸との助走距離を助走距離Ｌと定義する。このときに、助走距離Ｌが、Ｌ≧５ｄｉを満たしている。
【００９８】
図２６に示すように、助走距離ＬがＬ≧５ｄｉを満たしている。
室外熱交換器１０が蒸発器として機能する場合に、流量調整弁３１を開弁し、冷媒が助走部２１ａのバイパス管３０を流通して第１ヘッダー４０にバイパスさせられる。このとき、バイパス管３０の先端部は、ヘッダー集合管２１の内径中心付近に差し込まれている。このため、ヘッダー集合管２１に流入する冷媒が環状流またはチャーン流であると、ガス冷媒がヘッダー集合管２１の内径中心付近に多く分布する。そのため、ガス冷媒がバイパス管３０で優先的にバイパスされる。
【００９９】
バイパス管３０により熱交換にほとんど寄与しないガス冷媒がバイパスされることにより、室外熱交換器１０での管内圧力損失の低減効果が期待できる。発明者らの実験によると、実施の形態４のように、助走距離ＬがＬ≧５ｄｉを満たしていると、図２７に示すように気液二相状態の冷媒の液膜厚さが安定し易く、ガス冷媒がバイパス管３０で安定してバイパスさせられ、室外熱交換器１０の圧力損失が低減される。また、ヘッダー集合管２１における冷媒分配の制御が安定し、室外熱交換器１０の効率が改善できてなお良い。
【０１００】
図２８は、本発明の実施の形態４に係る助走距離Ｌと熱交換器効率の関係の一例を表した実験データのグラフの一例である。
図２８に示すように、助走距離Ｌが大きいほど、ヘッダー集合管２１を流れる冷媒の流動様式はガス冷媒がヘッダー集合管中心付近に多く分布し易いため、バイパス管３０に流れる液冷媒が少なくなり、熱交換器効率が向上する。ただし、熱交換器効率は助走距離Ｌ≧５ｄｉでは、一般的に十分な助走距離である１０ｄｉとほぼ変わらないことが分かる。
【０１０１】
また、ヘッダー集合管２１の最下端部とバイパス管３０の中心軸との助走距離Ｌが、Ｌ≧１０ｄｉを満たすと、ヘッダー集合管２１を流通する気液二相状態の冷媒の流れが十分に発達してなお良い。
【０１０２】
実施の形態４によれば、助走部２１ａは、冷媒配管と接続された接続端部からバイパス管３０の中心軸までの間に助走距離Ｌ［ｍ］を有している。助走部２１ａの助走距離Ｌは、ヘッダー集合管２１の流通空間の冷媒流通方向に対する直交面での内径を内径ｄｉと定義したとき、Ｌ≧５ｄｉを満たす。ヘッダー集合管２１の流通空間の冷媒流通方向に対する直交面での中心位置を０％と定義し、ヘッダー集合管２１の流通空間の水平面での壁面位置を±１００％と定義したときに、ヘッダー集合管２１に差し込まれたバイパス管３０の先端部が±５０％以内の領域に収められる。バイパス管３０は、ヘッダー集合管２１の助走部２１ａの流通空間にて、冷媒のガス相が多く分布する位置に差し込まれた先端部を有している。
この構成によれば、冷媒の流動様式が発達し、伝熱管１２または枝管のヘッダー集合管２１内への突出しによる冷媒の分配改善効果が大きくなり、室外熱交換器１０の効率が改善できる。
【０１０３】
実施の形態５．
以下、本発明の実施の形態５について説明する。ここで、実施の形態１〜４と重複するものについては説明を省略し、実施の形態１〜４と同じ部分または相当する部分には同じ符号を付す。
図２９は、本発明の実施の形態５に係る第２ヘッダー２０を示す概略図である。
図２９に示すように、隣り合う伝熱管１２の中心軸間のピッチ長さをＬｐと定義する。第２ヘッダー２０のヘッダー集合管２１の流入管６２と接続される最下端部とは反対側の閉塞端部である上端部２１ｂと複数の伝熱管１２のうち気液二相状態の冷媒が流入する最後の最上部の伝熱管１２の中心軸との間の距離を淀み領域長さＬｔと定義する。このとき、淀み領域長さＬｔが、Ｌｔ≧２Ｌｐを満たしている。
淀み領域長さＬｔがＬｔ≧２Ｌｐを満たしている場合には、ヘッダー集合管２１の上端部２１ｂでの気液二相状態の冷媒の衝突の影響が軽減でき、流動様式が安定し、冷媒の分配改善効果が大きくなってなお良い。
【０１０４】
図３０は、本発明の実施の形態５に係る第２ヘッダー２０の一例を示す概略図である。
図３０に示すように、ヘッダー集合管２１の上端部２１ｂの端面から伝熱管１２が接続されていても良い。上端部２１ｂの端面に伝熱管１２が接続されている場合には、ヘッダー集合管２１の上端部２１ｂでの冷媒の衝突による動圧の減少が小さくなる。これにより、ヘッダー集合管２１内に流れる冷媒の流動様式が安定し、室外熱交換器１０の効率が高くなってなお良い。
【０１０５】
実施の形態５によれば、複数の伝熱管１２または複数の枝管のうち隣接する伝熱管１２または枝管の間のピッチ長さをＬｐと定義する。ヘッダー集合管２１の閉塞端部である上端部２１ｂと複数の伝熱管１２のうち気液二相状態の冷媒が流入する最後の伝熱管１２の中心軸との間の距離を淀み領域長さＬｔと定義する。このときに、淀み領域長さＬｔが、Ｌｔ≧２ＬＰを満たしている。
この構成によれば、ヘッダー集合管２１の上端部２１ｂでの気液二相状態の冷媒の衝突の影響が軽減される。これにより、冷媒の流動様式が安定し、枝管または伝熱管１２のヘッダー集合管２１内への突出しによる冷媒の分配改善効果が大きくなり、室外熱交換器１０の効率が改善できる。
【０１０６】
実施の形態５によれば、複数の伝熱管１２または複数の枝管のうち少なくとも１つの伝熱管１２または枝管は、ヘッダー集合管２１の閉塞端部である上端部２１ｂの端面に接続されている。
この構成によれば、ヘッダー集合管２１の上端部２１ｂでの冷媒の衝突による動圧の減少が小さくなる。これにより、冷媒の流動様式が安定し、冷媒の分配改善効果が大きくなり、室外熱交換器１０の効率が改善できる。
【０１０７】
実施の形態６．
以下、本発明の実施の形態６について説明する。ここで、実施の形態１〜５と重複するものについては説明を省略し、実施の形態１〜５と同じ部分または相当する部分には同じ符号を付す。
図３１は、本発明の実施の形態６に係る第２ヘッダー２０を示す概略図である。
図３１に示すように、バイパス管３０は、途中にて上下方向に歪曲している。このため、バイパス管３０は、室外熱交換器１０が蒸発器として機能する場合に、第１ヘッダー４０に接続された流出部の高さが、ヘッダー集合管２１内に差し込まれた流入部よりも高くなっている。
このような構成であると、バイパス管３０内にヘッド差が発生し、液冷媒がバイパス管３０に流れ難くなり、ガス冷媒がバイパス管３０に優先的に多く流せる。バイパス管３０にガス冷媒を多く流す分、室外熱交換器１０の効率が改善できる。
【０１０８】
図３２は、本発明の実施の形態６に係る第２ヘッダー２０の一例を示す概略図である。
図３２に示すように、複数の伝熱管１２のうち最下部の伝熱管１２は、途中にてバイパス管３０と同様に上下方向に歪曲している。最下部の伝熱管１２も、室外熱交換器１０が蒸発器として機能する場合に、第１ヘッダー４０に接続された流出部の高さが、ヘッダー集合管２１内に差し込まれた流入部よりも高くなっている。
このような構成であると、ヘッド差の影響でガス冷媒が伝熱管１２に多く流れるようになる。トップフロー型のファン５０の場合には、ファン５０から離れた位置にある室外熱交換器１０の下部での風量が少ない。このため、複数の伝熱管１２のうち最下部の伝熱管１２は、ヘッド差がかかるように歪曲していることにより、風量の少ない室外熱交換器１０の下部に流れる液冷媒の流量が少なくでき、冷媒の分配改善効果が得られてなお良い。
なお、複数の伝熱管１２のうち最下部の伝熱管１２だけでなく、室外熱交換器１０の下部の複数の伝熱管１２が歪曲していても同様の効果が得られる。
【０１０９】
実施の形態６によれば、バイパス管３０は、室外熱交換器１０が蒸発器として機能する場合に、第１ヘッダー４０に接続された流出部が助走部２１ａに接続された流入部よりも高く位置している。
この構成によれば、バイパス管３０内にヘッド差が発生し、液冷媒がバイパス管３０に流れ難くなり、ガス冷媒がバイパス管３０に優先的に多く流れる。その分、室外熱交換器１０の効率が改善できる。
【０１１０】
実施の形態６によれば、複数の伝熱管１２または複数の枝管のうち最下部の伝熱管１２または枝管は、室外熱交換器が蒸発器として機能する場合に、第１ヘッダー４０に接続された流出部が第２ヘッダー２０に接続された流入部よりも高く位置している。
この構成によれば、最下部の伝熱管１２または枝管内にヘッド差が発生し、液冷媒が最下部の枝管または伝熱管１２に流れ難くなり、ガス冷媒が最下部の伝熱管１２または枝管に優先的に多く流れる。その分、室外熱交換器１０の効率が改善できる。また、トップフロー型のファン５０の場合に、風量の少ない室外熱交換器１０の下部に流れる液冷媒の流量が少なくでき、冷媒の分配改善効果が得られる。
【０１１１】
実施の形態７．
以下、本発明の実施の形態７について説明する。ここで、実施の形態１〜６と重複するものについては説明を省略し、実施の形態１〜６と同じ部分または相当する部分には同じ符号を付す。
図３３は、本発明の実施の形態７に係る第２ヘッダー２０を示す概略図である。
図３３に示すように、伝熱管として二分岐管１３が用いられている。二分岐管１３は、伝熱管の第２ヘッダー２０に接続される流入口に対して、第１ヘッダー４０に接続される流出口の数を多くしている。
この構成であると、伝熱管または枝管をヘッダー集合管２１に突出することにより発生する動圧の低下が抑制でき、冷媒の流動様式の変化が抑制でき、室外熱交換器１０の効率が高くなってなお良い。
なお、ここでは流入口が１つであって流出口が２つである二分岐管１３に関して説明した。しかし、これに限定するものではなく、伝熱管は、流入口に対して流出口の数が多くなるよう分岐される分岐管を用いていれば良い。
【０１１２】
実施の形態７によれば、複数の伝熱管または複数の枝管は、室外熱交換器１０が蒸発器として機能する場合に、流出させる冷媒流路を２つに分岐させる二分岐管１３である。
この構成によれば、伝熱管または枝管の先端部をヘッダー集合管２１に突出すことにより発生する動圧の低下が抑制でき、冷媒の流動様式の変化が抑制でき、室外熱交換器１０の効率が向上する。
【０１１３】
実施の形態８．
以下、本発明の実施の形態８について説明する。ここで、実施の形態１〜７と重複するものについては説明を省略し、実施の形態１〜７と同じ部分または相当する部分には同じ符号を付す。
図３４は、本発明の実施の形態８に係る室外熱交換器１０を示す側面模式図である。
図３４に示すように、ヘッダー集合管２１に接続される配管入口部が２つに２分岐されたバイパス管３２が設けられている。バイパス管３２は、２つの分岐部分を途中で１本に合流させている。流量調整弁３１は、バイパス管３２が分岐部から合流して１本となった箇所に配置されている。バイパス管３２は、２分岐した先端部が伝熱管１２と同様にヘッダー集合管２１の中心部に差し込まれている。
この構成であると、ガス冷媒がバイパス管３２に流入する配管入口部が多く、ガス冷媒がバイパス管３２で多くバイパスでき、室外熱交換器１０の圧力損失の低減効果が大きくなってなお良い。
【０１１４】
実施の形態８によれば、バイパス管３２は、ヘッダー集合管２１に接続される接続部を２つ有し、第１ヘッダー４０に至る前に合流している。
この構成によれば、バイパス管３２は、より多くのガス冷媒を流入し易くなり、室外熱交換器１０の圧力損失の低減効果が大きくなる。
なお、ヘッダー集合管２１に接続される接続部を３つ以上有しても良い。
【０１１５】
実施の形態９．
以下、本発明の実施の形態９について説明する。ここで、実施の形態１〜８と重複するものについては説明を省略し、実施の形態１〜８と同じ部分または相当する部分には同じ符号を付す。
図３５は、本発明の実施の形態９に係る室外熱交換器１０を示す側面模式図である。
図３５に示すように、１つの流量調整弁３１を配置した１つのバイパス管３０が設けられる。また、流量調整弁３１と同様な１つの流量調整弁３４を配置した１つのバイパス管３３が設けられる。バイパス管３３は、バイパス管３０と高さ位置が異なるだけで同じ構成である。流量調整弁３１、３４は、室外熱交換器１０が蒸発器として機能する場合に開弁するように制御される。各流量調整弁３１、３４の開度は、運転条件により異なり、たとえば、圧縮機の回転数などと関連付けして調整される。
なお、バイパス管の数および流量調整弁の数に関しては特に限定するものではない。
２つのバイパス管３０、３３を設けることで、液冷媒の混入が少なく、ガス冷媒が優先的にバイパスできてなお良い。また、バイパス流量の調整範囲が大きくなるため、より多くのガス冷媒がバイパスでき、室外熱交換器１０の圧力損失の低減効果が大きくなってなお良い。
【０１１６】
実施の形態９によれば、バイパス管３０、３３は、２つ設けられている。流量調整弁３１、３４は、２つのバイパス管３０、３３にそれぞれ設けられている。
この構成によれば、２つのバイパス管３０、３３を設けることにより、バイパス管３０、３３内に液冷媒の混入を防ぎつつガス冷媒が優先的に導入できる。また、助走部２１ａから第１ヘッダー４０にバイパスされるガス冷媒の冷媒流量の調整範囲が大きくなるため、より多くのガス冷媒がバイパスできる。よって、室外熱交換器１０の圧力損失の低減効果が大きくなる。
なお、バイパス管は、３つ以上設けられても良い。この場合には、流量調整弁は、３つ以上のバイパス管にそれぞれ設けられても良い。
【０１１７】
実施の形態１０．
以下、本発明の実施の形態１０について説明する。ここで、実施の形態１〜９と重複するものについては説明を省略し、実施の形態１〜９と同じ部分または相当する部分には同じ符号を付す。
図３６は、本発明の実施の形態１０に係る室外熱交換器１０を示す側面模式図である。
図３６に示すように、バイパス管３０に設けられている流量調整機構として、開閉弁３５と毛細管３６とを用いている。バイパス管３０は、室外熱交換器を蒸発器として機能する場合にのみ使用する。開閉弁３５は、バイパス管３０を開閉し、冷媒の流通または停止を制御する。開閉弁３５の制御は、たとえば、室外熱交換器１０を蒸発器として機能する場合の冷媒流動変動幅において、最も冷媒流量が大きい条件にて開閉弁３５を開弁し、室外熱交換器１０の圧力損失の低下が図れるように制御する。最も冷媒流量が大きい条件は、たとえば圧縮機の周波数と予め対応を実験などによって調べておく。毛細管３６は、開閉弁３５よりも第１ヘッダー４０側のバイパス管３０に配置されている。
開閉弁３５と毛細管３６とが用いられることにより、流量調整弁よりも制御範囲は狭くなるが、流量調整弁と比べて低コスト化が図れる。
【０１１８】
実施の形態１０によれば、流量調整機構は、バイパス管３０を開閉する開閉弁３５と、バイパス管３０の途中に配置された毛細管３６と、を有している。
この構成によれば、流量調整機構として、開閉弁３５と毛細管３６とが用いられることにより、制御範囲が狭くなるが、低コスト化が図れる。
【０１１９】
実施の形態１１．
以下、本発明の実施の形態１１について説明する。ここで、実施の形態１〜１０と重複するものについては説明を省略し、実施の形態１〜１０と同じ部分または相当する部分には同じ符号を付す。
図３７は、本発明の実施の形態１１に係る第２ヘッダー２０の水平断面を示す説明図である。図３８は、本発明の実施の形態１１に係る第２ヘッダー２０の水平断面の一例を示す説明図である。図３９は、本発明の実施の形態１１に係るヘッダー集合管２１の中心位置を示す説明図である。
実施の形態１１では、ヘッダー集合管２１の水平断面形状が矩形形状である。すなわち、ヘッダー集合管２１は、非円管である。
【０１２０】
図３７、図３８に示すように、ヘッダー集合管２１の水平断面形状が矩形形状である。
ヘッダー集合管２１の水平断面形状が矩形形状であることにより、伝熱管１２とヘッダー集合管２１とのロウ付け接続面が平坦な面となる。このため、接続部がロウ付け性に優れて良い。また、ヘッダー集合管２１の流路断面積を確保したい場合に、短辺と長辺の寸法が任意に調整でき、スペース自由度が高い。また、これらの矩形形状のヘッダー集合管２１でも、伝熱管１２がヘッダー集合管２１の中心付近に差し込まれ、冷媒の分配性能が改善でき、室外熱交換器１０の効率が向上できる。
図３９に示すように、矩形形状のヘッダー集合管２１の場合の中心位置は、角頂点を結ぶ対角線の交点とする。環状流またはチャーン流の流動様式を判定するための断面積は、ヘッダー集合管２１の矩形形状の水平断面積を用いる。
【０１２１】
実施の形態１１によれば、ヘッダー集合管２１は、非円管である。
この構成によれば、第２ヘッダー２０の省スペース化が図れる。また、ヘッダー集合管２１と複数の伝熱管１２または複数の枝管との接続面が平坦な面となる形状を採用でき、ロウ付け層の厚みが均質にでき、第２ヘッダー２０の耐久性が向上する。
【０１２２】
実施の形態１１によれば、ヘッダー集合管２１は、複数の伝熱管１２または複数の枝管との接続面が平坦な面となる形状である。
この構成によれば、第２ヘッダー２０の省スペース化が図れる。また、ヘッダー集合管２１と複数の伝熱管１２または複数の枝管との接続面が平坦な面となる形状を採用でき、ロウ付け層の厚みが均質にでき、第２ヘッダー２０の耐久性が向上する。
【０１２３】
実施の形態１２．
以下、本発明の実施の形態１２について説明する。ここで、実施の形態１〜１１と重複するものについては説明を省略し、実施の形態１〜１１と同じ部分または相当する部分には同じ符号を付す。
図４０は、本発明の実施の形態１２に係る第２ヘッダー２０の水平断面を示す説明図である。図４１は、本発明の実施の形態１２に係る第２ヘッダー２０の水平断面の一例を示す説明図である。図４２は、本発明の実施の形態１２に係るヘッダー集合管２１の中心位置を示す説明図である。
実施の形態１２では、ヘッダー集合管２１の水平断面形状が楕円形状である。すなわち、ヘッダー集合管２１は、非円管である。
【０１２４】
図４０、図４１に示すように、ヘッダー集合管２１の水平断面形状が楕円形状である。
ヘッダー集合管２１の水平断面形状が楕円形状であることにより、伝熱管１２とヘッダー集合管２１とのロウ付け接続面が曲率の小さい面となる。このため、接続部がロウ付け性に優れて良い。また、ヘッダー集合管２１の流路断面積を確保したい場合に、実施の形態１１の矩形形状と同様に短軸と長軸の寸法が任意に調整でき、スペース自由度が高い。また、楕円形状のヘッダー集合管２１は、矩形形状よりも耐圧性能が高く、その分、低コスト化が図れて良い。また、これらの楕円形状のヘッダー集合管２１でも、伝熱管１２がヘッダー集合管２１の中心付近に差し込まれ、冷媒の分配性能が改善でき、室外熱交換器１０の効率が向上できる。
図４２に示すように、楕円形状のヘッダー集合管２１の場合の中心位置は、短軸と長軸との交点とする。環状流またはチャーン流の流動様式を判定するための断面積は、ヘッダー集合管２１の楕円形状の水平断面積を用いる。
【０１２５】
実施の形態１３．
以下、本発明の実施の形態１３について説明する。ここで、実施の形態１〜１２と重複するものについては説明を省略し、実施の形態１〜１２と同じ部分または相当する部分には同じ符号を付す。
図４３は、本発明の実施の形態１３に係る第２ヘッダー２０の水平断面を示す説明図である。図４４は、本発明の実施の形態１３に係るヘッダー集合管２１の中心位置を示す説明図である。
実施の形態１３では、ヘッダー集合管２１の水平断面形状が半円形状である。すなわち、ヘッダー集合管２１は、非円管である。
【０１２６】
図４３に示すように、ヘッダー集合管２１の水平断面形状が平坦な面を有する半円形状である。
ヘッダー集合管２１の水平断面形状が半円形状であり、平坦な面に伝熱管１２を差し込んでいる。伝熱管１２とヘッダー集合管２１とのロウ付け接続面が平坦な面である。このため、接続部がロウ付け性に優れて良い。また、ヘッダー集合管２１の流路断面積を確保したい場合に、円弧部と平坦な面部との寸法が任意に調整でき、スペース自由度が高い。また、この半円形状のヘッダー集合管２１でも、伝熱管１２がヘッダー集合管２１の中心付近に差し込まれ、冷媒の分配性能が改善でき、室外熱交換器１０の効率が向上できる。
図４４に示すように、半円形状のヘッダー集合管２１の場合の中心位置は、円弧部の中点と平坦な面の中点とを結ぶ線とその線の中点での直交線との交点とする。環状流またはチャーン流の流動様式を判定するための断面積は、ヘッダー集合管２１の半円形状の水平断面積を用いる。
【０１２７】
実施の形態１４．
以下、本発明の実施の形態１４について説明する。ここで、実施の形態１〜１３と重複するものについては説明を省略し、実施の形態１〜１３と同じ部分または相当する部分には同じ符号を付す。
図４５は、本発明の実施の形態１４に係る第２ヘッダー２０の水平断面を示す説明図である。図４６は、本発明の実施の形態１４に係るヘッダー集合管２１の中心位置を示す説明図である。
実施の形態１４では、ヘッダー集合管２１の水平断面形状が三角形状である。すなわち、ヘッダー集合管２１は、非円管である。
【０１２８】
図４５に示すように、ヘッダー集合管２１の水平断面形状が平坦な面を有する三角形状である。
ヘッダー集合管２１の水平断面形状が三角形状であり、平坦な面に伝熱管１２を差し込んでいる。伝熱管１２とヘッダー集合管２１とのロウ付け接続面が平坦な面である。このため、接続部がロウ付け性に優れて良い。また、ヘッダー集合管２１の流路断面積を確保したい場合に、３辺の寸法が任意に調整でき、スペース自由度が高い。また、この三角形状のヘッダー集合管２１でも、伝熱管１２がヘッダー集合管２１の中心付近に差し込まれ、冷媒の分配性能が改善でき、室外熱交換器１０の効率が向上できる。
図４６に示すように、三角形状のヘッダー集合管２１の場合の中心位置は、水平断面形状である三角形状の重心の位置とする。環状流またはチャーン流の流動様式を判定するための断面積は、ヘッダー集合管２１の三角形状の水平断面積を用いる。
【０１２９】
実施の形態１５．
以下、本発明の実施の形態１５について説明する。ここで、実施の形態１〜１４と重複するものについては説明を省略し、実施の形態１〜１４と同じ部分または相当する部分には同じ符号を付す。
図４７は、本発明の実施の形態１５に係る室外熱交換器１０を示す側面模式図である。
図４７に示すように、実施の形態１５に係る室外熱交換器１０では、第２ヘッダー２０のヘッダー集合管２１が、水平方向に延びている。第１ヘッダー４０のヘッダー集合管４１が、ヘッダー集合管２１と室外熱交換器１０を挟んで上側にて、水平方向に延びている。つまり、第２ヘッダー２０および第１ヘッダー４０は、水平方向に延びる水平ヘッダーである。
【０１３０】
水平方向に延びるヘッダー集合管２１においても、助走部２１ａと第１ヘッダー４０との間にバイパス管３０が設けられている。バイパス管３０は、上下方向にまっすぐ延びている。バイパス管３０の先端部は、助走部２１ａ内に流れる冷媒の液相を貫く様に接続されている。
【０１３１】
実施の形態１５によれば、第２ヘッダー２０は、水平方向に延びる水平ヘッダーである。
この構成によれば、ガス冷媒が第２ヘッダーから優先的にバイパスでき、熱交換に寄与しない余分なガス冷媒がバイパスされる。したがって、室外熱交換器１０の圧力損失が低減でき、室外熱交換器１０の効率が向上できる。
【０１３２】
実施の形態１６．
以下、本発明の実施の形態１６について説明する。ここで、実施の形態１〜１５と重複するものについては説明を省略し、実施の形態１〜１５と同じ部分または相当する部分には同じ符号を付す。
実施の形態１６では、上記実施の形態で記載した空気調和装置の室外機１００に搭載した室外熱交換器１０を圧縮機７１、絞り装置７２および室内熱交換器７３と冷媒配管で接続して冷凍サイクル回路を構成し、暖房運転が可能な空気調和装置２００を構成したものである。
【０１３３】
図４８は、本発明の実施の形態１６に係る空気調和装置２００の構成を示す図である。
図４８に示す空気調和装置２００は、室外熱交換器１０を備えている室外機１００を室内機２０１に接続している。
室外熱交換器１０の流入管６２の上流側に、膨張弁などの絞り装置７２が配置されている。絞り装置７２と室内機２０１とは、接続配管７４で配管接続されている。室内機２０１と圧縮機７１とは、接続配管７５で配管接続されている。圧縮機７１には、室外熱交換器１０からの冷媒が流出管６１を通じて流入する。
【０１３４】
室外熱交換器１０では、第２ヘッダー２０の助走部２１ａと第１ヘッダー４０との間には、冷媒をバイパスさせるバイパス管３０が設けられている。バイパス管３０には、冷媒の流量を調整する流量調整弁３１が設けられている。
【０１３５】
また、暖房定格運転時にて、圧縮機７１または絞り装置７２を、第２ヘッダー２０に流入する冷媒の乾き度ｘが０．０５≦ｘ≦０．３０の範囲に収まるように制御する構成の制御装置８０が設けられている。
制御装置８０は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、Ｉ／Ｏポートなどを備えたマイコンを有している。
制御装置８０には、無線あるいは有線の制御信号線を介して各種センサが検出値を受信可能に接続されている。また、制御装置８０には、無線あるいは有線の制御信号線を介して圧縮機７１の回転速度または絞り装置７２の開度を制御可能に接続されている。
【０１３６】
ここで、室内機２０１は、その種類あるいは形状を限定するものではない。しかし、室内機２０１は、一般的に室内熱交換器７３と、図示しないファンと、膨張弁などの絞り装置７２と、で構成されている。室内機２０１では、室内熱交換器７３の両側に室内機用ヘッダーが接続されて室内熱交換器７３の伝熱管に冷媒が流通するようになっている。
【０１３７】
次に、実施の形態１６に係る空気調和装置２００の暖房運転時の冷媒の流れについて、図４８を用いて説明する。
図中の実線矢印は暖房運転時の冷媒の流れを表している。圧縮機７１によって圧縮されて高温高圧になったガス冷媒は、接続配管７５を通り、室内機２０１に流入する。室内機２０１に流入した冷媒は、室内機用ヘッダーに流入し、室内熱交換器７３の複数の伝熱管に分配され、室内熱交換器７３に流入する。冷媒は、室内熱交換器７３にて周囲の空気に放熱し、液単相または気液二相状態で室内機用ヘッダーに流れて合流する。室内機用ヘッダーで合流した冷媒は、接続配管７４を通り、絞り装置７２に流れて行く。絞り装置７２で冷媒は、低温低圧の気液二相状態または液単相状態となり、流入管６２を通過し、第２ヘッダー２０に流入する。
気液二相状態の冷媒は、第２ヘッダー２０の下部に流入し、一部のガス冷媒が助走部２１ａにてバイパス管３０で第１ヘッダー４０にバイパスされる。これにより、乾き度ｘが０．０５≦ｘ≦０．３０を満たし、かつ、流動様式が環状流またはチャーン流となった気液二相状態の冷媒がヘッダー集合管２１の上部に向けて流通しつつ、複数の伝熱管１２に分配されていく。分配された冷媒は、伝熱管１２の外を流れる空気から熱を受け取り、それに伴い液相が気相に状態変化し、第１ヘッダー４０に流出する。第１ヘッダー４０では、冷媒が各伝熱管１２から合流し、第１ヘッダー４０の下部から流出管６１に流出し、再び圧縮機７１に流入する。
【０１３８】
ここで、圧縮機７１の周波数は、室内機２０１で要求される室内熱交換器７３の能力に応じて変化する。
なお、図４８では、室外機１００一台に対して室内機２０１が一台の場合について記載している。しかし、室内機２０１および室外機１００の接続台数を限定するものではない。
また、室内機２０１の室内熱交換器７３の伝熱管の両端にはヘッダー型の分配器が接続されている場合を示している。しかし、分配器の種類を限定するものではなく、たとえば、ディストリビュータ型（衝突型）の分配器などが室内熱交換器７３の伝熱管に接続されていても良い。
また、絞り装置７２の開度は、暖房定格運転時にて、第２ヘッダー２０に流入する冷媒の乾き度ｘが０．０５≦ｘ≦０．３０になるように制御される。制御の方法としては、圧縮機７１の回転速度に応じた最適な絞り装置７２の開度のテーブルを記録しておくなどとして制御する。または、その他の制御の１例として、接続された室内機の運転台数あるいは運転モードに応じて最適な絞り装置７２の開度を調整するなどもある。このような制御を行うことで、幅広い運転条件において第２ヘッダー２０での伝熱管１２の突出しによる分配性能の改善効果が得られる。
また、制御装置８０により流量調整弁３１の開度が調整され、バイパス管３０を流通するガス冷媒流量が調整される。これにより、絞り装置７２の開度が調整され、第２ヘッダー２０に流入する冷媒の乾き度ｘが０．０５≦ｘ≦０．３０に収まってない場合でも、第２ヘッダー２０の最下部の伝熱管１２に流入する冷媒乾き度ｘが０．０５≦ｘ≦０．３０に収められ、かつ、冷媒の流動様式が環状流またはチャーン流となるように制御できる。
【０１３９】
実施の形態１６によれば、空気調和装置２００は、圧縮機７１と、室内熱交換器７３と、絞り装置７２と、室外熱交換器１０と、を備え、冷媒が循環する冷凍サイクル回路が構成されている。室外熱交換器１０は、実施の形態１〜１５に記載の熱交換器である。
この構成によれば、第２ヘッダー２０の分配性能の改善効果が安定して得られ、室外熱交換器１０の効率が改善でき、エネルギー効率が向上できる。
【０１４０】
実施の形態１６によれば、空気調和装置２００は、圧縮機７１と、室内熱交換器７３と、絞り装置７２と、室外熱交換器１０と、を備え、冷媒が循環する冷凍サイクル回路が構成されている。室外熱交換器１０は、実施の形態１〜１５に記載の熱交換器である。空気調和装置２００は、暖房定格運転時にて、圧縮機７１、絞り装置７２または流量調整弁３１を、ヘッダー集合管２１を流通する冷媒の乾き度ｘが０．０５≦ｘ≦０．３０の範囲に収まるように制御する構成の制御装置８０を有している。
この構成によれば、幅広い運転条件範囲において、第２ヘッダー２０の分配性能の改善効果が安定して得られ、室外熱交換器１０の効率が改善でき、エネルギー効率が向上できる。
【０１４１】
実施の形態１７．
図４９は、本発明の実施の形態１７に係る空気調和装置２００の構成を示す図である。ここで、実施の形態１６と重複するものについては説明を省略し、実施の形態１６と同じ部分または相当する部分については同じ符号を付す。
実施の形態１７では、実施の形態１５に記載の空気調和装置２００において、接続配管７４に室内機出口の冷媒の温度を検出する第１温度センサ７６を有している。また、空気調和装置２００は、室内熱交換器７３に室内熱交換器７３の伝熱管を流通する冷媒の温度を検出する第２温度センサ７７を有している。
【０１４２】
そして、制御装置８０は、暖房運転時、第２温度センサ７７で冷媒の凝縮飽和温度Ｔｃを測定し、室内機出口の第１温度センサ７６で冷媒の凝縮器出口温度ＴＲｏｕｔを測定する。これにより、制御装置８０は、凝縮器出口のＳ．Ｃ．（＝Ｔｃ−ＴＲｏｕｔ、出口温度差ともいう）を検知し、第２ヘッダー２０に流入する乾き度ｘが０．０５≦ｘ≦０．３０となるように制御する。
なお、この時のＳ．Ｃ．の制御は、絞り装置７２の開度の調整によって行い、たとえば圧縮機７１の周波数、Ｓ．Ｃ．、乾き度の関係を予め調べておくことで、調整することができる。または、その他の制御の１例として、接続された室内機の運転台数や運転モードに応じて最適な絞り装置７２の開度を調整するなどもある。このような制御を行うことにより、幅広い運転条件において、第２ヘッダー２０の伝熱管１２の突出しによる分配性能の改善効果が得られる。
また、制御装置８０により流量調整弁３１の開度が調整され、バイパス管３０を流通するガス冷媒流量が調整される。これにより、絞り装置７２の開度が調整され、第２ヘッダー２０に流入する冷媒の乾き度ｘが０．０５≦ｘ≦０．３０に収まってない場合でも、第２ヘッダー２０の最下部の伝熱管１２に流入する冷媒の乾き度ｘが０．０５≦ｘ≦０．３０に収められ、かつ、冷媒の流動様式が環状流またはチャーン流となるように制御できる。
【０１４３】
実施の形態１７によれば、空気調和装置２００は、圧縮機７１と、室内熱交換器７３と、絞り装置７２と、室外熱交換器１０と、を備え、冷媒が循環する冷凍サイクル回路が構成されている。室外熱交換器１０は、実施の形態１〜１５に記載の熱交換器である。空気調和装置２００は、暖房運転時に室内熱交換器７３の下流側に取り付けられた第１温度センサ７６を有している。空気調和装置２００は、室内熱交換器７３に取り付けられた第２温度センサ７７を有している。空気調和装置２００は、暖房運転時に第１温度センサ７６の検出温度（凝縮器出口温度ＴＲｏｕｔ）と第２温度センサ７７の検出温度（凝縮飽和温度Ｔｃ）とに基づいて室内熱交換器７３の出口温度差Ｓ.Ｃ.（＝Ｔｃ−ＴＲｏｕｔ）を求め、暖房定格運転時にて、圧縮機７１、絞り装置７２または流量調整弁３１を、ヘッダー集合管２１を流通する冷媒の乾き度ｘが０．０５≦ｘ≦０．３０の範囲に収まるように制御する構成の制御装置８０を有している。
この構成によれば、幅広い運転条件範囲において、第２ヘッダー２０の分配性能の改善効果が安定して得られ、室外熱交換器１０の効率が改善でき、エネルギー効率が向上できる。
【０１４４】
実施の形態１８．
図５０は、本発明の実施の形態１８に係る空気調和装置２００の構成を示す図である。ここで、実施の形態１６、１７と重複するものについては説明を省略し、実施の形態１６、１７と同じ部分または相当する部分については同じ符号を付す。
実施の形態１８では、実施の形態１６、１７に記載の空気調和装置２００の第２ヘッダー２０と絞り装置７２との間に気液分離器９０を有している。絞り装置７２と気液分離器９０とは、接続配管９１で配管接続されている。気液分離器９０と流出管６１とは、ガスバイパス配管９２で配管接続されている。ガスバイパス配管９２は、気液分離器９０で分離されたガス冷媒を圧縮機７１にバイパスさせる。ガスバイパス配管９２の途中には、ガスバイパス調整弁９３を有している。ガスバイパス調整弁９３は、制御装置８０により開度が変更可能である。気液分離器９０と第２ヘッダー２０とは、流入管６２で配管接続されている。
【０１４５】
制御装置８０は、運転条件に応じて、ガスバイパス調整弁９３の開度を調整し、第２ヘッダー２０に流入する冷媒の乾き度ｘが０．０５≦ｘ≦０．３０になるように制御する。
このような制御を行うことにより、幅広い運転条件において伝熱管１２のヘッダー集合管２１への突出しによる第２ヘッダー２０の冷媒の分配性能の改善が得られる。
また、これに加えて、ガスバイパス配管９２を用いてガス冷媒の一部を室外熱交換器１０からバイパスさせることにより、室外熱交換器１０の圧力損失が低減でき、室外熱交換器１０の効率が改善できる。
【０１４６】
また、ガスバイパス調整弁９３は、開度が変更可能であり、開度を調整することのできる電子膨張弁などを用いても良い。しかし、たとえば、電磁弁と毛細管との組合せ、あるいは、逆止弁とガスバイパス配管９２の流動抵抗とを用いるなどで代用しても良く、特に限定するものではない。
【０１４７】
図５１は、本発明の実施の形態１８に係る気液分離器９０の構成を示す図である。図５２は、本発明の実施の形態１８に係る気液分離器９０の構成の一例を示す図である。図５３は、本発明の実施の形態１８に係る気液分離器９０の構成の他の例を示す図である。
図５１に示すように、気液分離器９０は、一般的には気液分離容器９４から構成される形が多い。しかし、これに限るものではない。
たとえば、図５２に示すようなＴ字形状の分岐配管９５、あるいは、図５３に示すようなＹ字形状の分岐配管９６などの冷媒配管の姿勢を利用した簡易的な気液分離器９０を用いても良い。
【０１４８】
制御装置８０による制御方法としては、たとえば、暖房定格運転時において、冷媒の乾き度ｘを０．０５≦ｘ≦０．３０になるよう制御するようにする。または、暖房定格運転時において、ガスバイパス調整弁９３を開き、それ以外の条件ではガスバイパス調整弁９３を閉じる制御を行うとより良い。ガスバイパス調整弁９３を開く開度は、予め圧縮機７１の回転速度との最適開度の関係などを調べておくなどする。
また、制御装置８０により流量調整弁３１の開度が調整され、バイパス管３０を流通するガス冷媒流量が調整される。これにより、絞り装置７２の開度が調整され、第２ヘッダー２０に流入する冷媒の乾き度ｘが０．０５≦ｘ≦０．３０に収まってない場合でも、第２ヘッダー２０の最下部の伝熱管１２に流入する冷媒の乾き度ｘが０．０５≦ｘ≦０．３０に収められ、かつ、冷媒の流動様式が環状流またはチャーン流となるように制御できる。
【０１４９】
また、制御装置８０は、暖房定格運転時において、ガスバイパス調整弁９３および流量調整弁３１を開くように制御する。これにより、乾き度の調整範囲が拡大してなお良い。
【０１５０】
なお、図５０において気液分離器９０は、室外機１００の外に示しているが、特にこれを限定するものではない。たとえば、気液分離器９０は、室外機１００の中に含まれていても良い。
【０１５１】
実施の形態１８によれば、空気調和装置２００は、圧縮機７１と、室内熱交換器７３と、絞り装置７２と、室外熱交換器１０と、を備え、冷媒が循環する冷凍サイクル回路が構成されている。室外熱交換器１０は、実施の形態１〜１５に記載の熱交換器である。空気調和装置２００は、室外熱交換器１０と絞り装置７２との間に配置された気液分離器９０を有している。空気調和装置２００は、気液分離器９０で分離されたガス冷媒を圧縮機７１にバイパスさせるガスバイパス配管９２を有している。空気調和装置２００は、ガスバイパス配管９２に配置されたガスバイパス調整弁９３を有している。空気調和装置２００は、ガスバイパス調整弁９３または流量調整弁３１を、運転条件に応じて、ヘッダー集合管２１を流通する冷媒の乾き度ｘが０．０５≦ｘ≦０．３０の範囲に収まるように制御する構成の制御装置８０を有している。
この構成によれば、幅広い運転条件範囲において、第２ヘッダー２０の分配性能の改善効果が得られ、室外熱交換器１０の効率が改善でき、エネルギー効率が向上できる。
【０１５２】
実施の形態１９．
図５４は、本発明の実施の形態１９に係る空気調和装置２００の構成を暖房運転状態で示す図である。図中の実線矢印は暖房運転時の冷媒の流れを表している。図５５は、本発明の実施の形態１９に係る空気調和装置２００の構成を冷房運転状態で示す図である。図中の実線矢印は冷房運転時の冷媒の流れを表している。ここで、実施の形態１６〜１８と重複するものについては説明を省略し、実施の形態１５〜１７と同じ部分または相当する部分については同じ符号を付す。
実施の形態１９では、実施の形態１８の気液分離器９０と第２ヘッダー２０との間の流入管６２の途中にヘッダー前調整弁１１０が設けられている。また、圧縮機７１の前にアキュムレータ１１１が設けられている。アキュムレータ１１１の上流側には、アキュムレータ流入配管１１２が設けられている。圧縮機７１の吐出側には、圧縮機吐出配管１１３が設けられている。さらに、冷房運転および暖房運転によって冷媒の流れを切り替える四方弁１１４が設けられている。
【０１５３】
制御装置８０がヘッダー前調整弁１１０の開度を制御することにより、冷媒流量が小さい条件において、気液分離器９０によって液冷媒が完全分離され、冷媒の乾き度ｘがｘ＜０．０５となる場合が防止でき、幅広い運転範囲において、安定して分配性能の改善による室外熱交換器１０の効率の改善効果が得られ、エネルギー効率が向上できる。
また、圧縮機７１の手前には、圧縮機７１への液冷媒流入の抑制、あるいは、余剰冷媒を溜めておくために、アキュムレータ１１１を設けている。ここで、制御装置８０は、絞り装置７２の開度とヘッダー前調整弁１１０の開度とを調整することにより、絞り装置７２とヘッダー前調整弁１１０との間にある流入管６２および接続配管９１並びに気液分離器９０を液溜めとして使用することができる。このように液溜めとして利用すると、その分、アキュムレータ１１１の容積が小さくできてより良い。
また、暖房運転時に冷媒流量が大きい場合には、気液分離器９０でガス冷媒を分離して冷媒の乾き度を低くしても、ヘッダー前調整弁１１０を通過することに伴う圧力損失によって、圧力が下がり、一部の液冷媒がガス化し、乾き度が大きくなる問題がある。この場合には、制御装置８０は、流量調整弁３１を開き、第２ヘッダー２０のヘッダー集合管２１の助走部２１ａに接続されたバイパス管３０でガス冷媒を第１ヘッダー４０にバイパスさせる。これにより、ヘッダー集合管２１の最下部の伝熱管１２との分岐部に流入する冷媒の流動状態が環状流またはチャーン流に調整できてなお良い。
【０１５４】
また、冷房運転時には、制御装置８０は、ヘッダー前調整弁１１０を全開にすることにより、液冷媒を流入管６２、ガスバイパス配管９２の一部、気液分離器９０および接続配管９１に溜めることができる。このため、室外熱交換器１０の出口Ｓ.Ｃ.が小さくでき、冷房運転時においても室外熱交換器１０の効率が改善でき、エネルギー効率が向上できて良い。
【０１５５】
以下、冷房運転時の冷媒の流れについて説明する。
図５５に示すように、冷媒は圧縮機７１を出た後、高温高圧ガスの状態で圧縮機吐出配管１１３、四方弁１１４および流出管６１を流れ、第１ヘッダー４０に流入する。第１ヘッダー４０において冷媒は、複数分岐で各伝熱管１２に分配される。分配された冷媒は、室外熱交換器１０にて周囲に放熱し、気液二相状態の冷媒または液冷媒として第２ヘッダー２０で合流し、流入管６２を通り流出する。その後、ヘッダー前調整弁１１０を通過し、気液分離器９０および接続配管９１を通過し、絞り装置７２で絞られ、低圧の気液二相状態の冷媒または液単相状態の冷媒となり、室内機２０１に流れる。室内機２０１に流れた冷媒は、室内機２０１の室内熱交換器７３にて周囲から吸熱し、蒸発し、ガス単相またはガス冷媒の多く含まれた気液二相状態の冷媒となり、ヘッダーおよび接続配管７５を通り、四方弁１１４、アキュムレータ流入配管１１２およびアキュムレータ１１１を流れ、圧縮機７１に再び流入する。
【０１５６】
次に、実施の形態１９のヘッダー前調整弁１１０、絞り装置７２、ガスバイパス調整弁９３および流量調整弁３１を調整することにより、暖房運転および冷房運転のいずれの場合においても室外熱交換器１０の効率が向上できる理由について説明する。
【０１５７】
暖房運転時では、制御装置８０は、絞り装置７２で開度を調整することにより、冷媒を気液二相状態にする。このとき、制御装置８０は、ヘッダー前調整弁１１０を全開にし、ガスバイパス調整弁９３を開くことにより、第２ヘッダー２０に流入する冷媒のガス流量が低減できる。それによって、第２ヘッダー２０に流入する冷媒の乾き度ｘを０．０５≦ｘ≦０．３０とすることにより、伝熱管１２のヘッダー集合管２１への突出しによる分配性能の改善が図られ、室外熱交換器１０の効率が改善でき、エネルギー効率が向上できる。
【０１５８】
また、暖房運転時に冷媒流量が大きい場合には、気液分離器９０でガス冷媒を分離して冷媒乾き度を低くしても、ヘッダー前調整弁１１０を通過することに伴う圧力損失によって、圧力が下がり、一部の液冷媒がガス化し、乾き度が大きくなることがある。この場合には、制御装置８０は、流量調整弁３１を開弁し、第２ヘッダー２０のヘッダー集合管２１の助走部２１ａに接続されたバイパス管３０でガス冷媒を第１ヘッダー４０にバイパスさせる。これにより、ヘッダー集合管２１の最下部の伝熱管１２との分岐部に流入する冷媒の乾き度ｘ、すなわちヘッダー集合管２１を流通する冷媒の乾き度ｘを０．０５≦ｘ≦０．３０とすることにより、冷媒の流動状態が環状流またはチャーン流に調整でき、伝熱管１２のヘッダー集合管２１への突出しによる分配性能の改善が図られ、室外熱交換器１０の効率が改善でき、エネルギー効率が向上できる。
【０１５９】
また、冷房運転時では、制御装置８０は、冷媒が多く必要な条件において、ガスバイパス調整弁９３を全閉し、ヘッダー前調整弁１１０で冷媒を低圧の気液二相状態とすることにより、空気調和装置２００における気液二相領域を増やす。また、制御装置８０は、流量調整弁３１を全閉し、バイパス管３０に冷媒を流通させない。これにより、冷媒量が最適に調整でき、空気調和装置２００の効率が向上できる。一方、冷媒が過剰に余っている条件では、制御装置８０は、ヘッダー前調整弁１１０を全開にすることにより、液冷媒の領域を増やし、室外熱交換器１０の液冷媒領域が削減できる。これにより、液単相の伝熱領域が減らせるため、室外熱交換器１０の効率が改善できる。
【０１６０】
液冷媒の領域を減らすことにより、室外熱交換器１０の効率が改善するメカニズムを以下に説明する。
図５６は、本発明の実施の形態１９に係る伝熱管１２内部の冷媒の流れの概要をまとめて示す図であり、図５６（ａ）は伝熱管出口のＳ.Ｃ.＝５ｄｅｇの場合であり、図５６（ｂ）は伝熱管出口のＳ.Ｃ.＝１０ｄｅｇの場合である。
Ｓ.Ｃ.は伝熱管出口の冷媒飽和温度と冷媒温度の差で定義され、Ｓ.Ｃ.が大きいほど伝熱管１２における液冷媒の領域が多いことを表している。
液冷媒の領域が多い場合、伝熱管１２の領域における液単相領域が増える。管内の液単相の熱伝達率は、気液二相状態の冷媒の熱伝達率よりも小さいため、伝熱管１２で液単相領域が多くなると、室外熱交換器１０の効率の低下が引き起こされる。
なお、冷房運転時には、制御装置８０は、バイパス管３０の途中に配置された流量調整弁３１を全閉に制御する。
【０１６１】
実施の形態１９によれば、空気調和装置２００は、室外熱交換器１０と絞り装置７２との間に配置された気液分離器９０を有している。空気調和装置２００は、気液分離器９０で分離されたガス冷媒を圧縮機７１にバイパスさせるガスバイパス配管９２を有している。空気調和装置２００は、ガスバイパス配管９２に配置されたガスバイパス調整弁９３を有している。
この構成によれば、第２ヘッダー２０の分配性能の改善効果が得られ、冷房運転時および暖房運転時のいずれの条件においても室外熱交換器１０の効率が改善でき、エネルギー効率が向上できる。
【０１６２】
実施の形態１９によれば、空気調和装置２００は、圧縮機７１と、四方弁１１４と、室内熱交換器７３と、絞り装置７２と、室外熱交換器１０と、を備え、冷媒が循環する冷凍サイクル回路が構成され、四方弁１１４で冷媒の流れを切り替えることにより、暖房運転および冷房運転が可能なものである。室外熱交換器１０は、実施の形態１〜１５に記載の熱交換器である。空気調和装置２００は、室外熱交換器１０と絞り装置７２との間に配置された気液分離器９０を有している。空気調和装置２００は、気液分離器９０で分離されたガス冷媒を圧縮機７１にバイパスさせるガスバイパス配管９２を有している。空気調和装置２００は、ガスバイパス配管９２に配置されたガスバイパス調整弁９３を有している。空気調和装置２００は、暖房運転時に気液分離器９０の下流側に配置されたヘッダー前調整弁１１０を有している。空気調和装置２００は、暖房運転時に、絞り装置７２、ガスバイパス調整弁９３、ヘッダー前調整弁１１０または流量調整弁３１を、ヘッダー集合管２１を流通する冷媒の乾き度ｘが０．０５≦ｘ≦０．３０の範囲に収まるように制御すると共に、冷房運転時に、ヘッダー前調整弁１１０を制御し、気液分離器９０を液溜めとして使用する構成の制御装置８０を有している。
この構成によれば、幅広い運転条件範囲において、第２ヘッダー２０の分配性能の改善効果が得られ、冷房運転時および暖房運転時のいずれの条件においても室外熱交換器１０の効率が改善でき、エネルギー効率が向上できる。
【０１６３】
なお、上記の各実施の形態の構成を適宜組み合わせることも当初から予定している。また、今回開示された各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る。本発明の範囲は上記した説明ではなくて請求の範囲によって示され、請求の範囲と均等の意味およ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。
【符号の説明】
【０１６４】
１０  室外熱交換器、１１  フィン、１２  伝熱管、１２ａ  仕切り、１３  二分岐管、２０  第２ヘッダー、２１  ヘッダー集合管、２１ａ  助走部、２１ｂ  上端部、２２  枝管、２３  管形状変換ジョイント、３０  バイパス管、３１  流量調整弁、３２  バイパス管、３３  バイパス管、３４  流量調整弁、３５  開閉弁、３６  毛細管、４０  第１ヘッダー、４１  ヘッダー集合管、４１ａ  助走部、４２  枝管、４３  管形状変換ジョイント、５０  ファン、６１  流出管、６２  流入管、７１  圧縮機、７２  絞り装置、７３  室内熱交換器、７４  接続配管、７５  接続配管、７６  第１温度センサ、７７  第２温度センサ、８０  制御装置、９０  気液分離器、９１  接続配管、９２  ガスバイパス配管、９３  ガスバイパス調整弁、９４  気液分離容器、９５  分岐配管、９６  分岐配管、１００  室外機、１０１  ケーシング、１０２  吸込口、１０３  吹出口、１０４  ファンガード、１１０  ヘッダー前調整弁、１１１  アキュムレータ、１１２  アキュムレータ流入配管、１１３  圧縮機吐出配管、１１４  四方弁、２００  空気調和装置、２０１  室内機。
【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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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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【図３４】
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【図３５】
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【図３６】
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【図３７】
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【図３８】
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【図３９】
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【図４０】
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【図４１】
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【図４２】
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【図４３】
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【図４４】
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【図４５】
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【図４６】
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【図４７】
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【図４８】
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【図４９】
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【図５０】
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【図５１】
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【図５２】
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【図５３】
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【図５４】
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【図５５】
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【図５６】
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