(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定の間隔を設けて面方向が平行に配置される複数のフィンと、複数の前記フィンを貫通する複数の伝熱管と、を有する熱交換部と、
前記伝熱管と他の前記伝熱管とを接続する複数の接続管と、を備え、
複数の前記フィンは、上部領域と、下部領域と、を有し、
複数の前記伝熱管は、前記上部領域を貫通する複数の上部伝熱管と、前記下部領域を貫通する複数の下部伝熱管と、を有し、
前記接続管を介して、前記上部伝熱管及び前記下部伝熱管の一方から他方に冷媒が導かれ、
複数の前記接続管は、前記上部伝熱管との接続位置の高さが高いほど、前記下部伝熱管との接続位置の高さが低く、
前記熱交換部が凝縮器として機能する場合において、
前記上部伝熱管との接続位置の高さが、前記上部領域において（２ｎ−１）番目に高く、前記下部伝熱管との接続位置の高さが、前記下部領域において（２ｎ−１）番目に低い前記接続管を介して、前記上部伝熱管から前記下部伝熱管に冷媒が導かれ、
前記上部伝熱管との接続位置の高さが、前記上部領域において２ｎ番目に高く、前記下部伝熱管との接続位置の高さが、前記下部領域において２ｎ番目に低い前記接続管を介して、前記下部伝熱管から前記上部伝熱管に冷媒が導かれること
を特徴とする熱交換器。
ここで、ｎは自然数である。
【請求項２】
所定の間隔を設けて面方向が平行に配置される複数のフィンと、複数の前記フィンを貫通する複数の伝熱管と、を有する熱交換部と、
前記伝熱管と他の前記伝熱管とを接続する複数の接続管と、を備え、
複数の前記フィンは、上部領域と、下部領域と、を有し、
複数の前記伝熱管は、前記上部領域を貫通する複数の上部伝熱管と、前記下部領域を貫通する複数の下部伝熱管と、を有し、
前記接続管を介して、前記上部伝熱管及び前記下部伝熱管の一方から他方に冷媒が導かれ、
前記熱交換部が凝縮器として機能する場合において、
前記上部伝熱管との接続位置の高さが、前記上部領域において（２ｎ−１）番目に高く、前記下部伝熱管との接続位置の高さが、前記下部領域において２ｎ番目に高い前記接続管を介して、前記上部伝熱管から前記下部伝熱管に冷媒が導かれ、
前記上部伝熱管との接続位置の高さが、前記上部領域において２ｎ番目に高く、前記下部伝熱管との接続位置の高さが、前記下部領域において（２ｎ−１）番目に高い前記接続管を介して、前記下部伝熱管から前記上部伝熱管に冷媒が導かれること
を特徴とする熱交換器。
ここで、ｎは自然数である。
【請求項３】
所定の間隔を設けて面方向が平行に配置される複数のフィンと、複数の前記フィンを貫通する複数の伝熱管と、を有する熱交換部と、
前記伝熱管と他の前記伝熱管とを接続する複数の接続管と、を備え、
複数の前記フィンは、上部領域と、下部領域と、を有し、
複数の前記伝熱管は、前記上部領域を貫通する複数の上部伝熱管と、前記下部領域を貫通する複数の下部伝熱管と、を有し、
前記接続管を介して、前記上部伝熱管及び前記下部伝熱管の一方から他方に冷媒が導かれ、
複数の前記フィンには、鉛直方向に配列された複数の孔が複数列設けられ、
前記上部領域の複数の前記孔には、それぞれ、前記上部伝熱管が貫通し、
前記下部領域の複数の前記孔には、それぞれ、前記下部伝熱管が貫通し、
前記熱交換部が凝縮器として機能する場合において、
前記複数列のうち、前記熱交換部に向けて空気を送るファンとは反対側の列の前記上部伝熱管を通流する冷媒は、前記ファン側の列の前記上部伝熱管に導かれた後、前記接続管を介して、前記ファン側の列の前記下部伝熱管に導かれ、
前記複数列のうち、前記ファンとは反対側の列の前記下部伝熱管を通流する冷媒は、前記ファン側の列の前記下部伝熱管に導かれた後、前記接続管を介して、前記ファン側の列の前記上部伝熱管に導かれること
を特徴とする熱交換器。
【請求項４】
所定の間隔を設けて面方向が平行に配置される複数のフィンと、複数の前記フィンを貫通する複数の伝熱管と、を有する熱交換部と、
前記伝熱管と他の前記伝熱管とを接続する複数の接続管と、を備え、
複数の前記フィンは、上部領域と、下部領域と、を有し、
複数の前記伝熱管は、前記上部領域を貫通する複数の上部伝熱管と、前記下部領域を貫通する複数の下部伝熱管と、を有し、
前記接続管を介して、前記上部伝熱管及び前記下部伝熱管の一方から他方に冷媒が導かれ、
複数の前記フィンには、鉛直方向に配列された複数の孔が複数列設けられ、
前記上部領域の複数の前記孔には、それぞれ、前記上部伝熱管が貫通し、
前記下部領域の複数の前記孔には、それぞれ、前記下部伝熱管が貫通し、
前記熱交換部が凝縮器として機能する場合において、
前記複数列のうち、前記熱交換部に向けて空気を送るファンとは反対側の列の前記上部伝熱管を通流する冷媒は、前記接続管を介して、前記ファンとは反対側の列の前記下部伝熱管に導かれた後、前記ファン側の列の前記下部伝熱管に導かれ、
前記複数列のうち、前記ファンとは反対側の列の前記下部伝熱管を通流する冷媒は、前記接続管を介して、前記ファンとは反対側の列の前記上部伝熱管に導かれた後、前記ファン側の列の前記上部伝熱管に導かれること
を特徴とする熱交換器。
【請求項５】
前記伝熱管は、水平方向に複数の孔が配列されてなる多孔管であること
を特徴とする請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の熱交換器。
【請求項６】
圧縮機と、室外熱交換器と、少なくとも一つの膨張弁と、室内熱交換器と、が環状に順次接続され、冷凍サイクルで冷媒が循環する冷媒回路を備え、
前記室外熱交換器及び前記室内熱交換器のうち一方又は両方は、請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の熱交換器であること
を特徴とする空気調和機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、熱交換器及び空気調和機に関する。
【背景技術】
【０００２】
熱交換器における熱交換の高効率化を図る技術として、例えば、特許文献１には、垂直方向に所定ピッチで配置される水平方向偏平チューブと、この水平方向偏平チューブの両端に配置される２本の垂直方向ヘッダパイプと、を備える熱交換器について記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１３−５３８１２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１に記載の技術では、垂直方向ヘッダパイプ内の空間を仕切板によって複数の区画に分割し、これらの区画を冷媒が順次に通流して徐々に下降するように熱交換器が構成されている。そうすると、例えば、この熱交換器を凝縮器として機能させる場合、鉛直方向において冷媒の温度分布が偏るため、冷媒の温度が比較的低い熱交換器の下部では熱交換が行われにくくなるという事情がある。
【０００５】
また、詳細については実施形態に対する比較例として後記するが、従来の熱交換器では、低負荷運転時に熱交換器が凝縮器として機能する場合、熱交換器の下部の伝熱管において冷媒が流れにくくなる（つまり、「液溜まり」が生じる）という問題があった。このように液溜まりが生じると、熱交換器の下部では冷媒がほとんど流れなくなるため、熱交換の効率の低下を招いてしまう。
【０００６】
そこで、本発明は、熱交換が高効率で行われる熱交換器等を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
前記した課題を解決するために、本発明に係る熱交換器は、所定の間隔を設けて面方向が平行に配置される複数のフィンと、複数の前記フィンを貫通する複数の伝熱管と、を有する熱交換部と、前記伝熱管と他の前記伝熱管とを接続する複数の接続管と、を備え、複数の前記フィンは、上部領域と、下部領域と、を有し、複数の前記伝熱管は、前記上部領域を貫通する複数の上部伝熱管と、前記下部領域を貫通する複数の下部伝熱管と、を有し、前記接続管を介して、前記上部伝熱管及び前記下部伝熱管の一方から他方に冷媒が導かれ、複数の前記接続管は、前記上部伝熱管との接続位置の高さが高いほど、前記下部伝熱管との接続位置の高さが低く、前記熱交換部が凝縮器として機能する場合において、前記上部伝熱管との接続位置の高さが、前記上部領域において（２ｎ−１）番目に高く、前記下部伝熱管との接続位置の高さが、前記下部領域において（２ｎ−１）番目に低い前記接続管を介して、前記上部伝熱管から前記下部伝熱管に冷媒が導かれ、前記上部伝熱管との接続位置の高さが、前記上部領域において２ｎ番目に高く、前記下部伝熱管との接続位置の高さが、前記下部領域において２ｎ番目に低い前記接続管を介して、前記下部伝熱管から前記上部伝熱管に冷媒が導かれることを特徴とする。
また、本発明に係る熱交換器は、前記熱交換部が凝縮器として機能する場合において、前記上部伝熱管との接続位置の高さが、前記上部領域において（２ｎ−１）番目に高く、前記下部伝熱管との接続位置の高さが、前記下部領域において２ｎ番目に高い前記接続管を介して、前記上部伝熱管から前記下部伝熱管に冷媒が導かれ、前記上部伝熱管との接続位置の高さが、前記上部領域において２ｎ番目に高く、前記下部伝熱管との接続位置の高さが、前記下部領域において（２ｎ−１）番目に高い前記接続管を介して、前記下部伝熱管から前記上部伝熱管に冷媒が導かれることを特徴とする。
また、本発明に係る熱交換器において、複数の前記フィンには、鉛直方向に配列された複数の孔が複数列設けられ、前記上部領域の複数の前記孔には、それぞれ、前記上部伝熱管が貫通し、前記下部領域の複数の前記孔には、それぞれ、前記下部伝熱管が貫通し、前記熱交換部が凝縮器として機能する場合において、前記複数列のうち、前記熱交換部に向けて空気を送るファンとは反対側の列の前記上部伝熱管を通流する冷媒は、前記ファン側の列の前記上部伝熱管に導かれた後、前記接続管を介して、前記ファン側の列の前記下部伝熱管に導かれ、前記複数列のうち、前記ファンとは反対側の列の前記下部伝熱管を通流する冷媒は、前記ファン側の列の前記下部伝熱管に導かれた後、前記接続管を介して、前記ファン側の列の前記上部伝熱管に導かれることを特徴とする。
また、本発明に係る熱交換器において、複数の前記フィンには、鉛直方向に配列された複数の孔が複数列設けられ、前記上部領域の複数の前記孔には、それぞれ、前記上部伝熱管が貫通し、前記下部領域の複数の前記孔には、それぞれ、前記下部伝熱管が貫通し、前記熱交換部が凝縮器として機能する場合において、前記複数列のうち、前記熱交換部に向けて空気を送るファンとは反対側の列の前記上部伝熱管を通流する冷媒は、前記接続管を介して、前記ファンとは反対側の列の前記下部伝熱管に導かれた後、前記ファン側の列の前記下部伝熱管に導かれ、前記複数列のうち、前記ファンとは反対側の列の前記下部伝熱管を通流する冷媒は、前記接続管を介して、前記ファンとは反対側の列の前記上部伝熱管に導かれた後、前記ファン側の列の前記上部伝熱管に導かれることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、熱交換が高効率で行われる熱交換器等を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の第１実施形態に係る熱交換器である室外熱交換器及び室内熱交換器を備える空気調和機の構成図である。
【図２】本発明の第１実施形態に係る熱交換器の構成図である。
【図３】第１実施形態に係る熱交換器が備える熱交換部及び接続管の説明図である。
【図４】本発明の第１実施形態に係る熱交換器が凝縮器として機能する場合において、冷媒の流量が比較的小さい場合の圧力の変化を示す説明図である。
【図５】本発明の第２実施形態に係る熱交換器の構成図である。
【図６】本発明の第３実施形態に係る熱交換器の構成図である。
【図７】本発明の第４実施形態に係る熱交換器の構成図である。
【図８】本発明の第５実施形態に係る熱交換器の構成図である。
【図９】本発明の第６実施形態に係る熱交換器の構成図である
【図１０】本発明の第７実施形態に係る熱交換器の正面図である。
【図１１】本発明の第７実施形態に係る熱交換器の背面図である。
【図１２】比較例の説明図であり、上図は比較例に係る熱交換器の構成図であり、中図は比較例に係る熱交換器が凝縮器として機能する場合において、冷媒の流量が比較的大きい場合の冷媒の圧力の変化を示す説明図であり、下図は冷媒の流量が比較的小さい場合の冷媒の圧力の変化を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
≪第１実施形態≫
＜空気調和機の構成＞
図１は、第１実施形態に係る熱交換器である室外熱交換器１０ｔ及び室内熱交換器１０ｉを備える空気調和機Ｗの構成図である。なお、図１では、冷房運転時に冷媒が流れる向きを実線矢印で示し、暖房運転時に冷媒が流れる向きを破線矢印で示している。
空気調和機Ｗは、冷房運転・暖房運転等の空調を行う機器である。図１に示すように、空気調和機Ｗは、冷媒回路Ｒと、室外ファンＦｔ（ファン）と、室内ファンＦｉ（ファン）と、を備えている。
【００１１】
冷媒回路Ｒは、冷凍サイクルで冷媒が循環する回路であり、圧縮機Ｇと、四方弁Ｖｆと、室外熱交換器１０ｔ（熱交換器）と、室内熱交換器１０ｉ（熱交換器）と、室外膨張弁Ｖｔ（膨張弁）と、室内膨張弁Ｖｉ（膨張弁）と、を備えている。図１に示すように、冷媒回路Ｒは、圧縮機Ｇと、室外熱交換器１０ｔと、室外膨張弁Ｖｔと、室内膨張弁Ｖｉと、室内熱交換器１０ｉと、が四方弁Ｖｆを介して環状に順次接続された構成になっている。
【００１２】
圧縮機Ｇは、ガス状の冷媒を圧縮する機器である。圧縮機Ｇの種類は特に限定されず、スクロール式、ピストン式、ロータリ式、スクリュー式、遠心式等の圧縮機を用いることができる。なお、冷媒を気液分離するためのアキュムレータ（図示せず）を圧縮機Ｇの吸込側に設けてもよい。
【００１３】
四方弁Ｖｆは、冷媒が流れる向きを切り替える弁である。すなわち、冷房運転時（実線矢印を参照）には、四方弁Ｖｆによって、圧縮機Ｇの吐出側が室外熱交換器１０ｔの一端ｎに接続されるとともに、圧縮機Ｇの吸込側が室内熱交換器１０ｉの一端ｕに接続される。これによって、室外熱交換器１０ｔが凝縮器として機能し、室内熱交換器１０ｉが蒸発器として機能する。
また、暖房運転時（破線矢印を参照）には、四方弁Ｖｆによって、圧縮機Ｇの吐出側が室内熱交換器１０ｉの一端ｕに接続されるとともに、圧縮機Ｇの吸込側が室外熱交換器１０ｔの一端ｎに接続される。これによって、室内熱交換器１０ｉが凝縮器として機能し、室外熱交換器１０ｔが蒸発器として機能する。
【００１４】
室外熱交換器１０ｔは、外気と冷媒との間で熱交換が行われる熱交換器である。
室外ファンＦｔは、室外熱交換器１０ｔに外気を送り込むファンであり、室外熱交換器１０ｔの付近に設置されている。
【００１５】
室内熱交換器１０ｉは、室内空気（空調対象空間の空気）と冷媒との間で熱交換が行われる熱交換器である。なお、室内熱交換器１０ｉの他端ｐは、配管ｋを介して室外熱交換器１０ｔの他端ｑに接続されている。
室内ファンＦｉは、室内熱交換器１０ｉに室内空気を送り込むファンであり、室内熱交換器１０ｉの付近に設置されている。
【００１６】
室外膨張弁Ｖｔは、自身に流入する冷媒を減圧する弁であり、配管ｋにおいて室外熱交換器１０ｔの付近に設けられている。
室内膨張弁Ｖｉは、自身に流入する冷媒を減圧する弁であり、配管ｋにおいて室内熱交換器１０ｉの付近に設けられている。
【００１７】
図１に示す例では、圧縮機Ｇと、四方弁Ｖｆと、室外熱交換器１０ｔと、室外ファンＦｔと、室外膨張弁Ｖｔと、が室外機Ｗｔに設置されている。また、室内熱交換器１０ｉと、室内膨張弁Ｖｉと、室内ファンＦｉと、が室内機Ｗｉに設置されている。そして、各センサ（図示せず）やリモコン（図示せず）の操作信号等に基づき、制御装置（図示せず）によって、空気調和機Ｗの各機器が制御されるようになっている。
【００１８】
＜熱交換器の構成＞
次に、空気調和機Ｗが備える室外熱交換器１０ｔ及び室内熱交換器１０ｉの構成について説明する。以下では、これらの２つの熱交換器を「熱交換器１０」と記す。なお、所定の施工条件に基づいて熱交換器１０が設置されるため、以下で記載する「鉛直方向」や「水平方向」は、厳密に解釈されるべきものではない。
【００１９】
図２は、第１実施形態に係る熱交換器１０の構成図である。なお、図２では、熱交換器１０が凝縮器として機能する場合での冷媒が流れる向きを矢印で図示している。また、図２に示すように、上下・左右を定義する。
図２に示す熱交換器１０は、フィンチューブ型の熱交換器であり、第１分配管１１と、熱交換部１２と、接続管１３ａ，１３ｂ，…，１３ｆと、第２分配管１４と、を備えている。
【００２０】
第１分配管１１は、熱交換器１０が凝縮器として機能する場合において、図２の矢印で示すように、ガス冷媒を上部伝熱管１２Ｕａ，１２Ｕｃ，１２Ｕｅ及び下部伝熱管１２Ｄｂ，１２Ｄｄ，１２Ｄｆに分配する配管である。また、室外熱交換器１０ｔが蒸発器として機能する場合には、図２の矢印とは逆向きに、熱交換部１２で蒸発したガス冷媒が第１分配管１１で合流する。
なお、図２では、説明を分かりやすくするために「ガス冷媒」、「液冷媒」と記載しているが、ガス冷媒や液冷媒に気液二相の冷媒が混在していることもある。
図２に示す熱交換部１２は、冷媒と空気との間の熱交換が行われる構造体である。
【００２１】
図３は、第１実施形態に係る熱交換器１０が備える熱交換部１２及び接続管１３ａの説明図である。
図３に示すように、熱交換部１２は、複数のフィンＪと、複数の上部伝熱管１２Ｕａ等（伝熱管）と、複数の下部伝熱管１２Ｄａ等（伝熱管）と、を備えている。
複数のフィンＪは、上部伝熱管１２Ｕａや下部伝熱管１２Ｄａの位置を固定するとともに、冷媒と空気との間の熱交換を促進するための金属板である。複数のフィンＪは、それぞれ、隣り合う他のフィンＪとの間に所定の間隔を設けて、面方向が平行となるように配置されている。また、複数のフィンＪは、その伝熱面が鉛直方向と平行となるように配置されている。
【００２２】
複数のフィンＪは、それぞれ、上部領域ＪＵと、下部領域ＪＤと、を有している。
上部領域ＪＵは、鉛直方向におけるフィンＪの上部の領域である。上部領域ＪＵには、上部伝熱管１２Ｕａ等を貫通させるための複数の孔（図示せず）が形成されている。
下部領域ＪＤは、鉛直方向におけるフィンＪの下部の領域である。下部領域ＪＤには、下部伝熱管１２Ｄａ等を貫通させるための複数の孔（図示せず）が形成されている。前記した孔は、鉛直方向に沿って一列に配列されている。
【００２３】
なお、図２に示すように、上部領域ＪＵの鉛直方向の幅と、下部領域ＪＤの鉛直方向の幅と、が略等しくなるように境界線Ｑを設定してもよいが、これに限定されるものではない。
【００２４】
図２に示す上部伝熱管１２Ｕａ，１２Ｕｂ，…，１２Ｕｆ及び下部伝熱管１２Ｄａ，１２Ｄａ，１２Ｄｂ，…，１２Ｄｆは、それぞれ、自身の内部を通流する冷媒と、ファン（例えば、室外ファンＦｔ：図１参照）からの空気と、の熱交換が行われる金属製の管である。上部伝熱管１２Ｕａ，１２Ｕｂ，…，１２Ｕｆは、フィンＪの上部領域ＪＵを貫通している。一方、下部伝熱管１２Ｄａ，１２Ｄｂ，…，１２Ｄｆは、フィンＪの下部領域ＪＤを貫通している。
【００２５】
ちなみに、上部伝熱管１２Ｕａ，１２Ｕｂ，…，１２Ｕｆの符号に含まれる‘Ｕ’は、熱交換部１２の上部に配置されることを意味している。下部伝熱管１２Ｄａ，１２Ｄｂ，…，１２Ｄｆの符号に含まれる‘Ｄ’は、熱交換部１２の下部に配置されることを意味している。
上部伝熱管１２Ｕａ及び下部伝熱管１２Ｄａの符号に含まれる‘ａ’は、後記する接続管１３ａに接続されることを意味している。なお、他の上部伝熱管１２Ｕｂ，１２Ｕｃ，…，１２Ｕｆ及び下部伝熱管１２Ｄｂ，１２Ｄｃ，…，１２Ｄｆについても同様である。
【００２６】
また、図２では、上部伝熱管１２Ｕａ，１２Ｕｂ，…，１２Ｕｆ、及び下部伝熱管１２Ｄａ，１２Ｄｂ，…，１２Ｄｆを模式的な線で図示しているが、例えば、上部伝熱管１２Ｕａは、図３に示すように構成されている。すなわち、上部伝熱管１２Ｕａは、この上部伝熱管１２ＵａがフィンＪを貫通する左右方向において、冷媒がフィンＪを一往復半する（蛇行する）ように配設されている。他の上部伝熱管１２Ｕｂ，１２Ｕｃ，…，１２Ｕｆ及び下部伝熱管１２Ｄａ，１２Ｄｂ，…，１２Ｄｆについても同様である。
【００２７】
なお、上部伝熱管１２Ｕａにおいて冷媒を往復させることなく、第２分配管１４に冷媒を導くようにしてもよい。また、冷媒が左右方向で２往復以上するように上部伝熱管１２Ｕａ等を配設してもよい。また、上部伝熱管１２Ｕａ，１２Ｕｂ，…，１２Ｕｆ及び下部伝熱管１２Ｄａ，１２Ｄｂ，…，１２Ｄｆにおいて、前記した往復の回数が異なる伝熱管が混在していてもよい。
【００２８】
図２に示す接続管１３ａは、上部伝熱管１２Ｕａと下部伝熱管１２Ｄａとを接続する配管である。この接続管１３ａを介して、上部伝熱管１２Ｕａを通流する冷媒が下部伝熱管１２Ｄａに導かれる。なお、他の接続管１３ｃ，１３ｅについても同様である。
接続管１３ｂは、下部伝熱管１２Ｄｂと上部伝熱管１２Ｕｂとを接続する配管である。この接続管１３ｂを介して、下部伝熱管１２Ｄｂを通流する冷媒が上部伝熱管１２Ｕｂに導かれる。なお、他の接続管１３ｄ，１３ｆについても同様である。
【００２９】
図２に示すように、接続管１３ａは、上部伝熱管１２Ｕａとの接続位置の高さＨ（熱交換部１２の下端を基準とする高さ）が、他の接続管１３ｂ，１３ｃ，…，１３ｆと比べて最も高く、その一方で、下部伝熱管１２Ｄａとの接続位置の高さが最も低くなっている。
また、接続管１３ｂは、上部伝熱管１２Ｕｂとの接続位置の高さが２番目に高く、その一方で、下部伝熱管１２Ｄｂとの接続位置の高さが２番目に低くなっている。なお、他の接続管１３ｃ，…，１３ｆについても同様である。つまり、接続管１３ａ，１３ｂ，…，１３ｆは、上部伝熱管との接続位置の高さが高いほど、下部伝熱管との接続位置の高さが低くなっている。
【００３０】
さらに詳しく説明すると、熱交換部１２が凝縮器として機能する場合において、上部伝熱管１２Ｕａ，１２Ｕｂ，…，１２Ｕｆとの接続位置の高さが、上部領域ＪＵにおいて（２ｎ−１）番目に高く、下部伝熱管１２Ｄａ，１２Ｄｂ，…，１２Ｄｆとの接続位置の高さが、下部領域ＪＤにおいて（２ｎ−１）番目に低い接続管は、上部伝熱管から下部伝熱管に冷媒を導くように配設されている。なお、前記した‘ｎ’は自然数である。
【００３１】
また、熱交換部１２が凝縮器として機能する場合において、上部伝熱管１２Ｕａ，１２Ｕｂ，…，１２Ｕｆとの接続位置の高さが、上部領域ＪＵにおいて２ｎ番目に高く、下部伝熱管１２Ｄａ，１２Ｄｂ，…，１２Ｄｆとの接続位置の高さが、下部領域ＪＤにおいて２ｎ番目に低い接続管は、下部伝熱管から上部伝熱管に冷媒を導くように配設されている。このように、熱交換器１０は、接続管（例えば、接続管１３ａ）を介して、上部伝熱管及び下部伝熱管の一方から他方に（例えば、上部伝熱管１２Ｕａから下部伝熱管１２Ｄａに）冷媒が導かれるように構成されている。
【００３２】
図２に示す第２分配管１４は、熱交換部１２が凝縮器として機能する場合において、図２の矢印で示すように、熱交換部１２で凝縮した液冷媒を接続部１４ｓで合流させるための配管である。また、熱交換器１０が蒸発器として機能する場合には、図２の矢印とは逆向きに、第２分配管１４を介して、上部伝熱管１２Ｕｂ，１２Ｕｄ，１２Ｕｆ及び下部伝熱管１２Ｄａ，１２Ｄｃ，１２Ｄｅに気液二相冷媒が分配される。
なお、以下の説明において、第２分配管１４の接続部１４ｓ（例えば、図１に示す配管ｍとの接続箇所）の、熱交換器１０の下端を基準とする高さをｈとする。
【００３３】
＜作用・効果＞
次に、比較例の熱交換器１０Ｚ（図１２参照）について説明した後、本実施形態に係る熱交換器１０の作用・効果について説明する。
【００３４】
図１２の上側の図は、比較例に係る熱交換器１０Ｚの構成図である。
図１２に示す比較例では、例えば、高さが最も高い伝熱管１２ａを通流する冷媒は、高さが最も高い上部パス１４ａを介して接続部１４ｓに導かれる。一方、高さが最も低い伝熱管１２ｅを通流する冷媒は、高さが最も低い下部パス１４ｅを介して接続部１４ｓに導かれる。つまり、比較例に係る熱交換器１０Ｚでは、冷媒が通流する伝熱管１２ａ，１２ｂ，…，１２ｅの高さの順位と、第２分配管１４において冷媒が通流する各パス１４ａ，１４ｂ，…，１４ｅの高さの順位と、が同一になっている。
【００３５】
図１２に示す＜大流量時＞の説明図は、比較例に係る熱交換器１０Ｚが凝縮器として機能する場合において、冷媒の流量が比較的大きい場合の冷媒の圧力の変化を示す説明図である。
この説明図の横軸は、熱交換器１０Ｚの水平方向（左右方向）の位置を示し、縦軸は、冷媒の圧力を示している。つまり、この説明図は、熱交換器１０Ｚが凝縮器として機能する場合において、熱交換部１２の上流端から第２分配管１４の下流端までの冷媒の圧力の変化を示している。
【００３６】
図１２に示す＜大流量時＞のグラフの細線は、高さが最も高い伝熱管１２ａ及び上部パス１４ａを流れる冷媒の圧力の変化を示している。一方、グラフの太線は、高さが最も低い伝熱管１２ｅ及び下部パス１４ｅを流れる冷媒の圧力変化を示している。
【００３７】
第１分配管１１を通流する冷媒はガス状であるから、高さが最も伝熱管１２ａの上流端（熱交換部１２の上流端）と、高さが最も低い伝熱管１２ｅの上流端（熱交換部１２の上流端）と、において、冷媒の圧力は略等しくなっている。また、第２分配管１４の下流端で冷媒が合流するため、上部パス１４ａの下流端における冷媒の圧力と、下部パス１４ｅの下流端における冷媒の圧力と、は等しくなっている。
【００３８】
また、大流量時には、冷媒が伝熱管１２ａ，１２ｂ，…，１２ｅを通流する際の流動抵抗が比較的大きいため、上側の伝熱管１２ａを通流する冷媒、及び下側の伝熱管１２ｅを通流する冷媒のいずれも、その圧力が大きく低下する（流動抵抗による圧力変化）。
また、上部パス１４ａを介して下降する冷媒の圧力は、重力の影響によって上昇し、下部パス１４ｅを介して上昇する冷媒の圧力は、重力の影響によって低下する（重力による圧力変化）。
【００３９】
ここで、高さが最も高い伝熱管１２ａ及び上部パス１４ａを通流する冷媒の圧力変化に着目すると、重力による圧力の上昇幅（Ｐ３−Ｐ４）よりも、流動抵抗による圧力の低下幅（Ｐ１−Ｐ４）のほうが圧倒的に大きい。また、高さが最も低い伝熱管１２ｅ及び下部パス１４ｅを通流する冷媒の圧力変化についても同様のことがいえる。
【００４０】
したがって、大流量時には、伝熱管１２ａ，１２ｂ，…，１２ｅに分配される冷媒の流量に関して、重力はほとんど影響を及ぼしていない。また、流動抵抗に伴う圧力低下は、前記したように、伝熱管１２ａ，１２ｂ，…，１２ｅにおいて略同一の値である。その結果、大流量時には、伝熱管１２ａ，１２ｂ，…，１２ｅに冷媒が略均等に分配されるため、冷媒の流量が略同一になる。
【００４１】
図１２に示す＜小流量時＞の図は、比較例に係る熱交換器１０Ｚが凝縮器として機能する場合において、冷媒の流量が比較的小さい場合の冷媒の圧力の変化を示す説明図である。
小流量時には、冷媒が伝熱管１２ａ，１２ｂ，…，１２ｅを通流する際の流動抵抗が、大流量時に比べて小さくなる。例えば、高さが最も高い伝熱管１２ａ及び上部パス１４ａを通流する冷媒の圧力変化に着目すると、重力による圧力の上昇幅（Ｐ７−Ｐ８）に対して、流動抵抗による圧力の低下幅（Ｐ５−Ｐ７）はそれほど大きくない。また、高さが最も低い伝熱管１２ｅ及び下部パス１４ｅを通流する冷媒の圧力変化についても同様のことがいえる。
【００４２】
したがって、小流量時には、伝熱管１２ａ，１２ｂ，…，１２ｅに分配される冷媒の流量に重力が大きな影響を及ぼし、上側の伝熱管１２ａよりも下側の伝熱管１２ｅの方が、冷媒の流量が小さくなる。つまり、伝熱管１２ａ，１２ｂ，…１２ｅの高さが低いほど、冷媒が流れにくくなる。その結果、特に高さが最も低い伝熱管１２ｅを通流する冷媒がすぐに凝縮して液溜まりが生じるため、熱交換の効率の低下を招くという問題があった。また、前記した液溜まりに伴い、冷媒回路Ｒを循環する冷媒の量が不足するという問題もあった。
【００４３】
なお、比較例に係る熱交換器１０Ｚにおいて、最上段を通流する冷媒の重力の影響による圧力差Δｐ（最上段）は、以下の式（１）で表される。ここで、ρＶはガス冷媒の密度であり、ρＬは液冷媒の密度であり、ｇは重力加速度である。Ｈは、熱交換部１２の下端を基準とする伝熱管１２ａの高さあり、ｈは、第２分配管１４の接続部１４ｓの高さである。
【００４４】
Δｐ（最上段）＝−ρＶ・ｇ・Ｈ＋ρＬ・ｇ・（Ｈ−ｈ）  ・・・（１）
【００４５】
式（１）の第１項は、第１分配管１１を介してガス冷媒が上昇する際の圧力低下を表している。式（１）の第２項は、上部パス１４ａを介して液冷媒が下降する際の圧力上昇を表している。
【００４６】
一方、最下段を通流する冷媒に関して、重力の影響による圧力差Δｐ（最下段）は、以下の式（２）で表される。
【００４７】
Δｐ（最下段）＝−ρＬ・ｇ・ｈ  ・・・（２）
【００４８】
式（２）は、下部パス１４ｅを介して液冷媒が上降する際の圧力低下を表している。なお、第１分配管１１の下部パスの高さは略ゼロであるから、この下部パスを冷媒が通流する際の圧力変化はほとんどない。また、前記した式（１）と式（２）との差Δｐ（比較例）は、以下の式（３）で表される。
【００４９】
Δｐ（比較例）＝Δｐ（最上段）−Δｐ（最下段）
＝（ρＬ−ρＶ）・ｇ・Ｈ            ・・・（３）
≒ρＬ・ｇ・Ｈ
【００５０】
式（３）は、最上段を通流する冷媒、及び最下段を通流する冷媒における重力の影響の差分を表している。なお、ρＶ<<ρＬのため、式（３）では（ρＬ−ρＶ）≒ρＬの近似を行っている。ちなみに、比較例の熱交換器１０Ｚの構成において、接続部１４ｓの高さを変えたとしても、前記した圧力差Δｐ（比較例）は、ほとんど変化しない。
【００５１】
図４は、第１実施形態に係る熱交換器１０が凝縮器として機能する場合において、冷媒の冷媒の流量が比較的小さい場合の圧力の変化を示す説明図である。
図４の横軸は、熱交換器１０（図２参照）の水平方向（左右方向）の位置を示し、縦軸は、冷媒の圧力を示している。つまり、この説明図は、熱交換器１０が凝縮器として機能する場合において、熱交換部１２の上流端から第２分配管１４の下流端までの冷媒の圧力の変化を示している。
【００５２】
図４に示すグラフの太線は、図２に示す上部伝熱管１２Ｕａ、接続管１３ａ、下部伝熱管１２Ｄａ、及び第２分配管１４の下部パス１４ａを順次に通流する冷媒の圧力の変化を示している。一方、グラフの細線は、下部伝熱管１２Ｄｂ、接続管１３ｂ、上部伝熱管１２Ｕｂ、及び第２分配管１４の上部パス１４ｂを順次に通流する冷媒の圧力の変化を示している。
なお、最上段を通流する冷媒に関して、重力の影響による圧力差Δｐ（最上段）は、以下の式（４）で表される。ここで、ρＭは、接続管１３ａを通流する気液二相冷媒の密度である。
【００５３】
Δｐ（最上段）＝−ρＶ・ｇ・Ｈ＋ρＭ・ｇ・Ｈ−ρＬ・ｇ・ｈ  ・・・（４）
【００５４】
式（４）の第１項は、第１分配管１１を介してガス冷媒が上昇する際の圧力低下を表している。式（４）の第２項は、接続管１３ａを介して気液二相冷媒が下降する際の圧力上昇を表している。この接続管１３ａにおける圧力上昇が、本実施形態の主な特徴の一つである。式（４）の第３項は、第２分配管１４の下部パス１４ａを介して液冷媒が上昇する際の圧力低下を表している。
【００５５】
一方、最下段を通流する冷媒に関して、重力の影響による圧力差Δｐ（最下段）は、以下の式（５）で表される。なお、図２に示す伝熱管１２Ｕｂの高さは、最上段の伝熱管１２Ｕａの高さＨよりも若干低いが、式（５）では、伝熱管１２Ｕｂの高さをＨとしている（近似している）。
【００５６】
Δｐ（最下段）＝−ρＭ・ｇ・Ｈ＋ρＬ・ｇ・（Ｈ−ｈ）  ・・・（５）
【００５７】
式（５）の第１項は、接続管１３ｂを介して気液二相冷媒が上昇する際の圧力低下を表している。この接続管１３ｂにおける圧力低下が、本実施形態の主な特徴の一つである。式（５）の第２項は、第２分配管１４の上部パス１４ｂを介して液冷媒が下降する際の圧力上昇を表している。なお、第１分配管１１の下部パスの高さは略ゼロであるから、この下部パスを冷媒が通流する際の圧力変化はほとんどない。
また、前記した式（４）と式（５）との差Δｐ（本実施形態）は、以下の式（６）で表される。
【００５８】
Δｐ（本実施形態）＝Δｐ（最上段）−Δｐ（最下段）
＝（２ρＭ−ρＬ−ρＶ）・ｇ・Ｈ            ・・・（６）
≒（２ρＭ−ρＬ）・ｇ・Ｈ
【００５９】
式（６）は、最上段を通流する冷媒、及び最下段を通流する冷媒における重力の影響の差分を表している。なお、ρＶ<<ρＬのため、式（６）では（２ρＭ−ρＬ−ρＶ）≒（２ρＭ−ρＬ）のように近似している。また、密度ρＶ，ρＭ，ρＬの大小関係は、以下の式（７）で表される。
【００６０】
ρＶ＜ρＭ＜ρＬ  ・・・（７）
【００６１】
したがって、前記した圧力差Δｐ（比較例）と、圧力差Δｐ（本実施形態）の大小関係は、以下の式（８）で表される。
【００６２】
圧力差Δｐ（本実施形態）＜圧力差Δｐ（比較例）  ・・・（８）
【００６３】
このように、本実施形態によれば、接続管１３ａを下降する冷媒の圧力上昇（図４に示す圧力差Δｐα）によって、第２分配管１４を上昇する冷媒の圧力低下（図４に示す圧力差Δｐβ）の少なくとも一部が打ち消される。
同様に、接続管１３ｂを上昇する冷媒の圧力低下（図４に示す圧力差Δｐγ）によって、第２分配管１４を下降する冷媒の圧力上昇（図４に示す圧力差Δｐδ）の少なくとも一部が打ち消される。したがって、本実施形態によれば、重力の影響による圧力差Δｐ（本実施形態）を、比較例よりも小さくすることができる。
【００６４】
その結果、図２に示す上部伝熱管１２Ｕａ，１２Ｕｂ…，１２Ｕｆ及び下部伝熱管１２Ｄａ，１２Ｄｂ，…，１２Ｄｆに冷媒が略均等に分配され、冷媒の流量が略同一になる。したがって、下部伝熱管１２Ｄａ，１２Ｄｂ等における液溜まりが抑制され、熱交換部１２における熱交換の高効率化を図ることができる。特に、空気調和機Ｗが低負荷運転を行っており、熱交換器１０における冷媒の流量が比較的小さいときでも、前記した液溜まりを抑制できる。
【００６５】
また、本実施形態によれば、高温のガス冷媒が熱交換部１２の上部・下部の両方に分配されるとともに、比較的低温の気液二相冷媒が接続管１３ａ，１３ｂ，…，１３ｆを介して、熱交換部１２の上部・下部の両方に分配される。したがって、前記した特許文献１のように、熱交換器の温度分布が鉛直方向で偏っている構成と比較して、熱交換部１２における熱交換の高効率化を図ることができる。
【００６６】
≪第２実施形態≫
第２実施形態は、鉛直方向における熱交換部１２の中間領域ＪＭ（図５参照）では、接続管１３ｇを介して接続される伝熱管１２Ｕｇ，１２Ｕｇが鉛直方向において隣り合っている点が、第１実施形態とは異なっている。なお、その他については第１実施形態と同様である。したがって、第１実施形態とは異なる部分について説明し、重複する部分については説明を省略する。
【００６７】
図５は、第２実施形態に係る熱交換器１０Ａの構成図である。
図５に示すように、熱交換部１２のフィンＪは、鉛直方向における中間領域ＪＭを有している。この中間領域ＪＭは、フィンＪの上部領域ＪＵの下部、及び下部領域ＪＤの上部を含む領域である。中間領域ＪＭには、上部伝熱管１２Ｕｇ，１２Ｕｇや下部伝熱管１２Ｄｉ，１２Ｄｉ等が貫通している。２つの上部伝熱管１２Ｕｇ，１２Ｕｇのうち、上側の上部伝熱管１２Ｕｇは、鉛直方向において隣り合う下側の上部伝熱管１２Ｕｇに、接続管１３ｇを介して接続されている。なお、下部伝熱管１２Ｄｉ，１２Ｄｉ等についても同様である。
【００６８】
また、上部領域ＪＵ及び下部領域ＪＤにおいて、中間領域ＪＭに含まれない領域では、例えば、上部伝熱管１２Ｕａから接続管１３ａを介して下部伝熱管１２Ｄａに冷媒が導かれ、また、下部伝熱管１２Ｄｂから接続管１３ｂを介して上部伝熱管１２Ｕｂに冷媒が導かれる。
【００６９】
＜効果＞
第２実施形態によれば、各接続管１３ａ，１３ｂ，…，１３ｇ，１３ｈ，１３ｉの長さの和を第１実施形態よりも短くすることができるため、熱交換器１０Ａの製造コストを低減できる。また、中間領域ＪＭについては、上部伝熱管１２Ｕｇ，１２Ｕｇや下部伝熱管１２Ｄｉ，１２Ｄｉ等に冷媒を分配する際の重力の影響が比較的小さい。したがって、図５に示す構成でも、上部伝熱管１２Ｕａ，１２Ｕｂ，…１２Ｕｇ，１２Ｕｇ，…、及び下部伝熱管１２Ｄａ，１２Ｄｂ，…１２Ｄｉ，１２Ｄｉ，…に略均一に冷媒が分配されるため、熱交換の高効率化を図ることができる。
【００７０】
≪第３実施形態≫
第３実施形態は、接続管１３ｊ，１３ｋ等（図６参照）の接続位置が第１実施形態とは異なっているが、それ以外については第１実施形態と同様である。したがって、第１実施形態とは異なる部分について説明し、重複する部分については説明を省略する。
【００７１】
図６は、第３実施形態に係る熱交換器１０Ｂの構成図である。
図６に示す接続管１３ｊは、上部伝熱管１２Ｕｊとの接続位置の高さが上部領域ＪＵにおいて最も高く、また、下部伝熱管１２Ｄｊとの接続位置の高さが下部領域ＪＤにおいて２番目に高い。この接続管１３ｊを介して、上部伝熱管１２Ｕｊから下部伝熱管１２Ｄｊに冷媒が導かれる。
【００７２】
図６に示す接続管１３ｋは、上部伝熱管１２Ｕｋとの接続位置の高さが上部領域ＪＵにおいて３番目に高く、また、下部伝熱管１２Ｄｋとの接続位置の高さが下部領域ＪＤにおいて４番目に高い。この接続管１３ｋを介して、上部伝熱管１２Ｕｋから下部伝熱管１２Ｄｋに冷媒が導かれる。なお、他の接続管１３ｍについても同様である。
【００７３】
すなわち、熱交換部１２が凝縮器として機能する場合において、上部伝熱管１２Ｕｊ，１２Ｕｋ，１２Ｕｍとの接続位置の高さが上部領域ＪＵにおいて（２ｎ−１）番目に高く、下部伝熱管１２Ｄｊ，１２Ｄｋ，１２Ｄｍとの接続位置の高さが下部領域ＪＤにおいて２ｎ番目に高い接続管を介して、上部伝熱管から下部伝熱管に冷媒が導かれるようになっている。なお、前記した‘ｎ’は、自然数である。
【００７４】
図６に示す接続管１３ｑは、上部伝熱管１２Ｕｑとの接続位置の高さが上部領域ＪＵにおいて２番目に高く、また、下部伝熱管１２Ｄｑとの接続位置の高さが下部領域ＪＤにおいて最も高い。この接続管１３ｑを介して、下部伝熱管１２Ｄｑから上部伝熱管１２Ｕｑに冷媒が導かれる。
図６に示す接続管１３ｐは、上部伝熱管１２Ｕｐとの接続位置の高さが上部領域ＪＵにおいて４番目に高く、また、下部伝熱管１２Ｄｐとの接続位置の高さが下部領域ＪＤにおいて３番目に高い。この接続管１３ｐを介して、下部伝熱管１２Ｄｐから上部伝熱管１２Ｕｐに冷媒が導かれる。なお、他の接続管１３ｎについても同様である。
【００７５】
すなわち、熱交換部１２が凝縮器として機能する場合において、上部伝熱管１２Ｕｑ，１２Ｕｐ，１２Ｕｎとの接続位置の高さが上部領域ＪＵにおいて２ｎ番目に高く、下部伝熱管１２Ｄｑ，１２Ｄｐ，１２Ｄｎとの接続位置の高さが下部領域ＪＤにおいて（２ｎ−１）番目に高い接続管を介して、下部伝熱管から上部伝熱管に冷媒が導かれるようになっている。
【００７６】
＜効果＞
第３実施形態によれば、接続管１３ｊ，１３ｋ，…，１３ｑのそれぞれの長さを、第１実施形態で説明した接続管１３ａ，１３ｂ（図２参照）よりも短くすることができる。これによって、圧縮機１１（図１参照）の駆動に伴う接続管１３ｊ，１３ｋ，…，１３ｑの振動を抑制できる。また、接続管１３ｊ，１３ｋ，…，１３ｑの管路抵抗が、第１実施形態の接続管１３ａ，１３ｂよりも小さくなるため、冷媒が流れやすくなる。これによって、熱交換部１２の下部における液溜まりを抑制し、熱交換の効率を高めることができる。
【００７７】
≪第４実施形態≫
第４実施形態は、フィンＪ（図７参照）において鉛直方向に配列された複数の孔を２列設け、これらの孔に上部伝熱管１２Ｕａや下部伝熱管１２Ｄａ等が貫通している点が、第１実施形態とは異なっている。また、後列の上部伝熱管１２Ｕａを通流する冷媒を前列の下部伝熱管１２Ｄａに導き、後列の下部伝熱管１２Ｄｂを通流する冷媒を前列の上部伝熱管１２Ｕｂに導く点が、第１実施形態とは異なっている。なお、その他については第１実施形態と同様である。したがって、第１実施形態と異なる部分について説明し、重複する部分については説明を省略する。
【００７８】
図７は、第４実施形態に係る熱交換器１０Ｃの構成図である。
なお、図７では、最上段及び最下段の一方から他方に冷媒を導く接続管１３ａ，１３ｂを図示し、他の接続管（図２に示す接続管１３ｃ，１３ｄ，１３ｅ，１３ｆに対応）の図示を省略している。また、図７では、熱交換部１２Ｃが凝縮器として機能する場合に冷媒が通流する向きを矢印で示している。
【００７９】
図７に示す熱交換部１２Ｃの付近には、この熱交換部１２Ｃに向けて空気を送るファンＦが設置されている。また、複数のフィンＪには、それぞれ、鉛直方向に配列された複数の孔（図示せず）が２列設けられている。前記した２列のうち、ファンＦ側（空気が通流する向きの上流側）の列を「前列」とし、このファンＦとは反対側（空気が通流する向きの下流側）の列を「後列」とする。
【００８０】
上部領域ＪＵの後列の孔には上部伝熱管１２Ｕａ等が貫通し、上部領域ＪＵの前列の孔には上部伝熱管１２Ｕｂ等が貫通している。
下部領域ＪＤの前列の孔には下部伝熱管１２Ｄａ等が貫通し、下部領域ＪＤの後列の孔には下部伝熱管１２Ｄｂ等が貫通している。
【００８１】
接続管１３ａは、上部伝熱管１２Ｕａを通流する冷媒を下部伝熱管１２Ｄａに導く配管である。つまり、熱交換部１２Ｃが凝縮器として機能する場合において、後列の上部伝熱管１２Ｕａを通流する冷媒が、接続管１３ａを介して、前列の下部伝熱管１２Ｄａに導かれる。
接続管１３ｂは、下部伝熱管１２Ｄｂを通流する冷媒を上部伝熱管１２Ｕｂに導く配管である。つまり、熱交換部１２Ｃが凝縮器として機能する場合において、後列の下部伝熱管１２Ｄｂを通流する冷媒は、接続管１３ｂを介して、前列の上部伝熱管１２Ｕｂに導かれる。
【００８２】
したがって、後列の上部伝熱管１２Ｕａや下部伝熱管１２Ｄｂ等には、比較的高温のガス冷媒が通流し、前列の上部伝熱管１２Ｕｂや下部伝熱管１２Ｄａ等には、比較的低温の気液二相冷媒が通流する。つまり、前列において比較的低温の気液二相冷媒と熱交換した空気が後列に向かい、この後列において比較的高温のガス冷媒と熱交換するようになっている。このように、冷媒の温度分布と、空気の流れる向きと、を対向流型にすることで、冷媒と空気との間の熱交換を高効率で行うことができる。
【００８３】
なお、図７では図示を省略したが、接続管１３ａ，１３ｂ以外の他の接続管も、上部伝熱管及び下部伝熱管の一方から他方に冷媒を導くように配設されている。また、接続管１３ａ，１３ｂ，…は、上部伝熱管１２Ｕａ，１２Ｕｂ，…との接続位置の高さが高いほど、下部伝熱管１２Ｄａ，１２Ｄｂ，…の接続位置の高さが低くなっている。これによって、下部伝熱管１２Ｄａ，１２Ｄｂ等における液溜まりを防止し、熱交換の高効率化を図ることができる。
【００８４】
＜効果＞
第４実施形態によれば、前記したように、冷媒と空気との間で対向流型の熱交換が行われるため、冷媒と空気との間の熱交換を第１実施形態よりも高効率で行うことができる。
【００８５】
≪第５実施形態≫
第５実施形態は、後列の上部伝熱管１２Ｕａ（図８参照）を通流する冷媒が、前列の上部伝熱管１２Ｕａを経由して接続管１３ａに導かれる点が、第４実施形態とは異なっている。また、第５実施形態は、後列の下部伝熱管１２Ｄｂ（図８参照）を通流する冷媒が、前列の下部伝熱管１２Ｄｂを経由して接続管１３ｂに導かれる点が、第４実施形態とは異なっている。なお、その他については第４実施形態と同様である。したがって、第４実施形態とは異なる部分について説明し、重複する部分については説明を省略する。
【００８６】
図８は、第５実施形態に係る熱交換器１０Ｄの構成図である。
なお、図８では、最上段及び最下段の一方から他方に冷媒を導く接続管１３ａ，１３ｂを図示し、他の接続管の図示を省略している。
図８に示すフィンＪには、鉛直方向に配列される複数の孔（図示せず）が２列設けられている。上部伝熱管１２Ｕａ，１２Ｕｂ等は、上部領域ＪＵの孔を貫通している。下部伝熱管１２Ｄａ，１２Ｄｂ等は、下部領域ＪＤの孔を貫通している。
【００８７】
図８に示すように、熱交換部１２Ｄが凝縮器として機能する場合において、後列の上部伝熱管１２Ｕａを通流する冷媒が、前列の上部伝熱管１２Ｕａに導かれた後、接続管１３ａを介して、前列の下部伝熱管１２Ｄａに導かれるように熱交換器１０Ｄが構成されている。
また、熱交換部１２Ｄが凝縮器として機能する場合において、後列の下部伝熱管１２Ｄｂを通流する冷媒が、前列の下部伝熱管１２Ｄｂに導かれた後、接続管１３ｂを介して、前列の上部伝熱管１２Ｕｂに導かれるように熱交換器１０Ｄが構成されている。これによって、接続管１３ａ，１３ｂ，…に通流する気液二相冷媒を液相に近づけ、その密度ρＭを第４実施形態よりも大きくすることができる。
【００８８】
仮に、接続管１３ａ，１３ｂ，…を通流する気液二相冷媒の密度ρＭが、液冷媒の密度ρＬの１／２に等しくなれば、前記した式（６）の圧力差Δｐがゼロになる。その結果、第１実施形態で説明した重力の影響がなくなるため、上部伝熱管１２Ｕａや下部伝熱管１２Ｄａ等に冷媒が均等に分配される。これによって、冷媒と空気との間で行われる熱交換の高効率化を図ることができる。言い換えると、図８に示す構成において、空気調和機Ｗが所定の空調運転（例えば、高頻度で行われる定格運転）を行っているとき、気液二相冷媒の密度ρＭが液冷媒の密度ρＬの１／２に近づけば（つまり、式（６）の圧力差Δｐがゼロに近づけば）、熱交換の高効率化を図ることができる。
【００８９】
＜効果＞
第５実施形態によれば、接続管１３ａ，１３ｂ，…を通流する気液二相冷媒の密度ρＭの密度を大きくして、液冷媒の密度ρＬの１／２に近づけることで、上部伝熱管１２Ｕａや下部伝熱管１２Ｄａ等に冷媒が分配される際の重力の影響を低減できる。これによって、上部伝熱管１２Ｕａや下部伝熱管１２Ｄａ等に通流する冷媒の流量が略等しくなるため、熱交換器１０Ｄにおける熱交換の高効率化を図ることができる。
【００９０】
≪第６実施形態≫
第６実施形態は、接続管１３ａ（図９参照）を介して後列の下部伝熱管１２Ｄａに冷媒を導き、さらに前列の下部伝熱管１２Ｄａに冷媒を導く点が、第４実施形態とは異なっている。また、第６実施形態は、接続管１３ｂ（図９参照）を介して後列の上部伝熱管１２Ｕｂに冷媒を導き、さらに前列の上部伝熱管１２Ｕｂに導く点が、第４実施形態とは異なっている。なお、その他については第４実施形態と同様である。したがって、第４実施形態とは異なる部分について説明し、重複する部分については説明を省略する。
【００９１】
図９は、第６実施形態に係る熱交換器１０Ｅの構成図である。
なお、図９では、最上段及び最下段の一方から他方に冷媒を導く接続管１３ａ，１３ｂを図示し、他の接続管の図示を省略している。
図９に示すフィンＪには、鉛直方向に配列される複数の孔（図示せず）が２列設けられている。上部伝熱管１２Ｕａ，１２Ｕｂ等は、上部領域ＪＵの孔を貫通している。下部伝熱管１２Ｄａ，１２Ｄｂ等は、下部領域ＪＤの孔を貫通している。
【００９２】
図９に示すように、熱交換部１２Ｅが凝縮器として機能する場合において、後列の上部伝熱管１２Ｕａを通流する冷媒が、接続管１３ａを介して、後列の下部伝熱管１２Ｄａに導かれた後、前列の下部伝熱管１２Ｄａに導かれるように熱交換器１０Ｅが構成されている。
また、熱交換部１２Ｅが凝縮器として機能する場合において、後列の下部伝熱管１２Ｄｂを通流する冷媒が、接続管１３ｂを介して、後列の上部伝熱管１２Ｕｂに導かれた後、前列の上部伝熱管１２Ｕｂに導かれるように熱交換器１０Ｅが構成されている。これによって、接続管１３ａ，１３ｂ，…に通流する気液二相冷媒を気相に近づけ、その密度ρＭを第４実施形態よりも小さくすることができる。
【００９３】
図９に示す構成において、空気調和機Ｗが所定の空調運転（例えば、高頻度で行う定格運転）を行っているとき、気液二相冷媒の密度ρＭが液冷媒の密度ρＬの１／２に等しくなれば、前記した式（６）の圧力差Δｐをゼロにすることができる。これによって、上部伝熱管１２Ｕａや下部伝熱管１２Ｄａ等に冷媒が分配される際の重力の影響を低減できる。
【００９４】
＜効果＞
第６実施形態によれば、接続管１３ａ，１３ｂ，…を通流する気液二相冷媒の密度ρＭの密度を小さくして、液冷媒の密度ρＬの１／２に近づけることで、上部伝熱管１２Ｕａや下部伝熱管１２Ｄａ等に冷媒が分配される際の重力の影響を低減できる。これによって、上部伝熱管１２Ｕａや下部伝熱管１２Ｄａ等に通流する冷媒の流量が略等しくなるため、熱交換器１０Ｅにおける熱交換の高効率化を図ることができる。
【００９５】
≪第７実施形態≫
第７実施形態は、熱交換部１２Ｆにおいて、扁平多孔管１５（多孔管：図７参照）を介して冷媒を通流させる点が、第１実施形態とは異なっている。なお、その他については第１実施形態と同様である。したがって、第１実施形態とは異なる部分について説明し、重複する部分については説明を省略する。
【００９６】
図１０は、第７実施形態に係る熱交換器１０Ｆの正面図である。
なお、図１０に示す実線矢印は、熱交換部１２Ｆが凝縮器として機能する場合において、正面側における冷媒の流路を示し、破線矢印は、背面側（図１１参照）における冷媒の流路を示している。また、図１０では、熱交換部１２Ｆの上部及び下部の一方から他方に冷媒を導く接続管１３ａ，１３ｂを図示し、他の接続管の図示を省略している。
【００９７】
図１０に示すように、熱交換器１０Ｆは、熱交換部１２Ｆと、ヘッダパイプ１６１、１６２Ｕａ，１６２Ｄｂ等と、接続管１３ａ，１３ｂ，…と、を備えている。
【００９８】
熱交換部１２Ｆは、複数のフィンＪと、複数の扁平多孔管１５と、を備えている。
複数のフィンＪは、それぞれ、隣り合う他のフィンＪとの間に所定の間隔を設けて、面方向が平行となるように配置されている。また、複数のフィンＪは、その伝熱面が鉛直方向と平行となるように配置されている。複数のフィンＪの上部領域ＪＵ及び下部領域ＪＤには、それぞれ、扁平多孔管１５（多孔管）を貫通させるための複数の孔が形成されている。
【００９９】
扁平多孔管１５は、自身の内部を通流する冷媒と、ファンＦからの空気と、の熱交換が行われる伝熱管であり、フィンＪを貫通している。この扁平多孔管１５は、水平方向に複数の孔が配列された構成であり、扁平状（断面視において水平方向に細長い矩形状）を呈している。図１０に示すように、ファンＦ側である前列において、複数の扁平多孔管１５が鉛直方向に配列され、また、ファンＦとは反対側である後列において、複数の扁平多孔管１５が鉛直方向に配列されている。
【０１００】
なお、フィンＪの上部領域ＪＵを貫通する複数の扁平多孔管１５が、「上部伝熱管」に相当する。また、フィンＪの下部領域ＪＤを貫通する複数の扁平多孔管１５が、「下部伝熱管」に相当する。
【０１０１】
ヘッダパイプ１６１は、自身に流入するガス冷媒を後列の各扁平多孔管１５に分配するためのパイプである。ヘッダパイプ１６１において扁平多孔管１５に臨む側には、鉛直方向に細長い開口が設けられている。そして、この開口を介して、後列の各扁平多孔管１５の各孔に冷媒が導かれるようになっている。
【０１０２】
ヘッダパイプ１６１を介して後列の各扁平多孔管１５に導かれた冷媒の一部は、上部領域ＪＵの各扁平多孔管１５を介して、後列のヘッダパイプ１６２Ｕａに向かい、残りの冷媒は、下部領域ＪＤの各扁平多孔管１５を介して、後列のヘッダパイプ１６２Ｄｂ（図１１参照）に向かう。
【０１０３】
図１１は、第７実施形態に係る熱交換器１０Ｆの背面図である。
後列のヘッダパイプ１６２Ｕａを通流する冷媒は、配管（図示せず）を介して前列のヘッダパイプ１６３Ｕａに導かれ、さらに、５つの扁平多孔管１５を介して、上部領域ＪＵの前列のヘッダパイプ１６４Ｕａに導かれる。図１０に示すように、ヘッダパイプ１６４Ｕａを通流する冷媒は、接続管１３ａを介して下降し、下部領域ＪＤの前列のヘッダパイプ１６５Ｄａに導かれる。ヘッダパイプ１６５Ｄａを通流する冷媒は、３つの扁平多孔管１５を介して、図１１に示すヘッダパイプ１６６Ｄａに導かれる。そして、ヘッダパイプ１６６Ｄａを通流する冷媒は、図１０に示す下部領域ＪＤの２つの扁平多孔管１５及びヘッダパイプ１６７Ｄａを介して、液冷媒として流出する。
【０１０４】
一方、後列のヘッダパイプ１６２Ｄｂ（図１１参照）を通流する冷媒は、配管（図示せず）を介して前列のヘッダパイプ１６３Ｄｂに導かれ、さらに、５つの扁平多孔管１５を介して、下部領域ＪＤの前列のヘッダパイプ１６４Ｄｂに導かれる。図１０に示すように、ヘッダパイプ１６４Ｄｂを通流する冷媒は、接続管１３ｂを介して上昇し、上部領域ＪＵの前列のヘッダパイプ１６５Ｕｂに導かれる。ヘッダパイプ１６５Ｕｂを通流する冷媒は、３つの扁平多孔管１５を介して、図１１に示すヘッダパイプ１６６Ｕｂに導かれる。そして、ヘッダパイプ１６６Ｕｂを通流する冷媒は、図１０に示す上部領域ＪＵの２つの扁平多孔管１５及びヘッダパイプ１６７Ｕｂを介して、液冷媒として流出する。
【０１０５】
なお、図１０、図１１では図示を省略したが、接続管１３ａ，１３ｂ以外の他の接続管も、上部伝熱管及び下部伝熱管の一方から他方に冷媒を導くように配設されている。また、接続管１３ａ，１３ｂ，…は、上部領域ＪＵに設けられたヘッダパイプ１６４Ｕａ，１６５Ｕｂ，…との接続位置の高さが高いほど、下部領域ＪＤに設けられたヘッダパイプ１６５Ｄａ，１６４Ｄｂ，…との接続位置の高さが低くなっている。これによって、熱交換部１２Ｆの下部における液溜まりを防止し、熱交換の高効率化を図ることができる。
【０１０６】
＜効果＞
第７実施形態によれば、上部領域ＪＵの扁平多孔管１５を通流する冷媒が、接続管１３ａ等を介して下部領域ＪＤの扁平多孔管１５に導かれる。また、下部領域ＪＤの扁平多孔管１５を通流する冷媒が、接続管１３ｂ等を介して上部領域ＪＵの扁平多孔管１５に導かれる。これによって、第１実施形態と同様に、各扁平多孔管１５に冷媒が分配される際の重力の影響を低減できる。したがって、各扁平多孔管１５に通流する冷媒の流量の鉛直方向における偏りを抑制し、熱交換器１０Ｆにおける熱交換の高効率化を図ることができる。
【０１０７】
また、第７実施形態によれば、熱交換器１０Ｆが複数の扁平多孔管１５を備える構成であるため、フィンチューブ型の熱交換器と比較して、気液二相冷媒の密度ρＭを液冷媒の密度ρＬの１／２に近づけるための微調整を行いやすいという利点がある。例えば、気液二相冷媒を液相に近づける（冷媒の密度ｐＭを大きくする）には、冷媒が接続管１３ａ等に流入する前段階で、ファンＦ側の前列に通流する扁平多孔管１５の個数を増やせばよい。一方、気液二相冷媒を気相に近づける（冷媒の密度ｐＭを小さくする）には、ファンＦ側の前列に通流する扁平多孔管１５の個数を減らせばよい。
【０１０８】
≪変形例≫
以上、本発明に係る熱交換器１０等について各実施形態で説明したが、本発明はこれらの記載に限定されるものではなく、種々の変更を行うことができる。
例えば、第１実施形態では、熱交換部１２が凝縮器として機能する場合において、上部伝熱管との接続位置の高さが上部領域ＪＵにおいて（２ｎ−１）番目に高く、下部伝熱管との接続位置の高さが下部領域ＪＤにおいて（２ｎ−１）番目に低い接続管を介して、上部伝熱管から下部伝熱管に冷媒を導く構成について説明したが、これに限らない。すなわち、上部伝熱管との接続位置の高さが上部領域ＪＵにおいて２ｎ番目に高く、下部伝熱管との接続位置の高さが下部領域ＪＤにおいて２ｎ番目に低い接続管を介して、上部伝熱管から下部伝熱管に冷媒を導くようにしてもよい。そして、前記した構成において、上部伝熱管との接続位置の高さが上部領域ＪＵにおいて（２ｎ−１）番目に高く、かつ、下部伝熱管との接続位置の高さが下部領域ＪＤにおいて（２ｎ−１）番目に低い接続管を介して、下部伝熱管から上部伝熱管に冷媒を導くように構成してもよい。
【０１０９】
また、第４実施形態では、鉛直方向に配列された複数の孔をフィンＪに２列設け、これらの孔に上部伝熱管１２Ｕａや下部伝熱管１２Ｄａ等を貫通させる構成について説明したが、これに限らない。すなわち、鉛直方向に配列された複数の孔をフィンＪに３列以上設けてもよい。このような構成において、後列（ファンＦとは反対側の列）の上部伝熱管を通流する冷媒が、接続管を介して、前列（ファンＦ側の列）の下部伝熱管に導かれ、後列の下部伝熱管を通流する冷媒が、接続管を介して、前列の上部伝熱管に導かれるようにしてもよい。なお、第５、第６、第７実施形態についても同様のことがいえる。
【０１１０】
また、各実施形態では、空気調和機Ｗ（図１参照）が四方弁Ｖｆを備える構成について説明したが、この四方弁Ｖｆを省略してもよい。つまり、冷房専用又は暖房専用の空気調和機において、圧縮機Ｇと、室外熱交換器１０ｔと、室外膨張弁Ｖｔと、室内膨張弁Ｖｉと、室内熱交換器１０ｉと、が環状に順次接続されてなる冷媒回路を備える構成にしてもよい。
【０１１１】
また、各実施形態では、空気調和機Ｗ（図１参照）が室外膨張弁Ｖｔ及び室内膨張弁Ｖｉを備える構成について説明したが、これに限らない。すなわち、室外熱交換器１０ｔと室内熱交換器１０ｉとの間に一つの膨張弁を備える構成であってもよいし、また、直列接続された３つ以上の膨張弁を備える構成でもよい。また、複数の膨張弁を備える構成において、膨張弁と、別の膨張弁と、の間に、冷媒の過冷却度を高めるための過冷却器を設けてもよい。
【０１１２】
また、第１実施形態では、室外熱交換器１０ｔ（図１参照）及び室内熱交換器１０ｉ（図１参照）の両方が、図２、図３に示す熱交換器１０の構成を備える場合について説明したが、これに限らない。すなわち、室外熱交換器１０ｔ及び室内熱交換器１０ｉの一方が、図２、図３に示す熱交換器１０の構成を備えるようにしてもよい。なお、第２〜第７実施形態についても、同様のことがいえる。
【０１１３】
また、各実施形態は、適宜組み合わせることができる。例えば、第３実施形態と第７実施形態とを組み合わせ、鉛直方向に配列された孔をフィンＪに複数列設ける構成において、各孔に扁平多孔管１５を貫通させ、さらに、第３実施形態で説明したように接続管１３ａ，１３ｂ，…，１３ｆを配設してもよい。
【０１１４】
また、各実施形態では、空気調和機Ｗが、室外機Ｗｔ及び室内機Ｗｉを１台ずつ備える構成について説明したが、これに限らない。例えば、１台の室外機Ｗｔに複数台の室内機Ｗｉを接続したマルチ型の空気調和機にも各実施形態を適用できる。また、複数台の室外機Ｗｔが並列接続された構成の空気調和機にも各実施形態を適用できる。
【０１１５】
また、各実施形態で説明した空気調和機Ｗは、パッケージエアコンやルームエアコンであってもよいし、室外機Ｗｔと室内機Ｗｉとを一体化させた一体型エアコンであってもよい。また、各実施形態で説明した熱交換器１０等は、空気調和機Ｗの他、チラーや冷凍機にも適用できる。
【０１１６】
また、各実施形態は本発明を分かりやすく説明するために詳細に記載したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されない。また、各実施形態の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることが可能である。
また、前記した機構や構成は説明上必要と考えられるものを示しており、製品上必ずしも全ての機構や構成を示しているとは限らない。
【符号の説明】
【０１１７】
１０，１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃ，１０Ｄ，１０Ｅ，１０Ｆ  熱交換器
１０ｉ  室内熱交換器（熱交換器）
１０ｔ  室外熱交換器（熱交換器）
１１  第１分配管
１２，１２Ｃ，１２Ｄ，１２Ｅ，１２Ｆ  熱交換部
１２Ｕａ，１２Ｕｂ，１２Ｕｃ，１２Ｕｄ，１２Ｕｅ，１２Ｕｆ，１２Ｕｇ，１２Ｕｊ，１２Ｕｋ，１２Ｕｍ，１２Ｕｎ，１２Ｕｐ，１２Ｕｑ  上部伝熱管（伝熱管）
１２Ｄａ，１２Ｄｂ，１２Ｄｃ，１２Ｄｄ，１２Ｄｅ，１２Ｄｆ，１２Ｄｉ，１２Ｄｊ，１２Ｄｋ，１２Ｄｍ，１２Ｄｎ，１２Ｄｐ，１２Ｄｑ  下部伝熱管（伝熱管）
１３ａ，１３ｂ，１３ｃ，１３ｄ，１３ｅ，１３ｆ，１３ｇ，１３ｈ，１３ｉ，１３ｊ，１３ｋ，１３ｍ，１３ｎ，１３ｐ，１３ｑ  接続管
１４  第２分配管
１５  扁平多孔管（多孔管）
Ｆ  ファン
Ｆｉ  室内ファン（ファン）
Ｆｔ  室外ファン（ファン）
Ｇ  圧縮機
Ｊ  フィン
ＪＵ  上部領域
ＪＤ  下部領域
Ｒ  冷媒回路
Ｖｆ  四方弁
Ｖｉ  室内膨張弁（膨張弁）
Ｖｔ  室外膨張弁（膨張弁）
Ｗ  空気調和機
Ｗｉ  室内機
Ｗｔ  室外機
【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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