(57)【要約】  熱交換器は、第１の主フィンと、第１の主フィンに挿入された第１の主管と、第１の主フィンよりも風上に設けられた第２の主フィンと、第２の主フィンに挿入された第２の主管と、第１の主管及び第２の主管を接続し送風方向に対して平行に延びる主管接続部材と、を有する主熱交換部、及び、第１の副フィンと、第１の副フィンに挿入された第１の副管と、第１の副フィンよりも風上に設けられた第２の副フィンと、第２の副フィンに挿入された第２の副管と、第１の副管及び第２の副管を接続し送風方向に対して平行に延びる副管接続部材と、を有する副熱交換部を備え、蒸発器として作用する場合、主熱交換部の冷媒は第１の主管から第２の主管へ流れ、副熱交換部の冷媒は第２の副管から第１の副管へ流れ、凝縮器として作用する場合、主熱交換部の冷媒は第２の主管から第１の主管へ流れ、副熱交換部の冷媒は第１の副管から第２の副管へ流れる。
2015133626.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
送風機から送風される空気の送風方向に対して平行に並べられた第１の主フィンと、  前記第１の主フィンに挿入され内部に冷媒が流れる第１の主管と、  前記空気の送風方向に対して平行に並べられ、前記第１の主フィンよりも風上に設けられた第２の主フィンと、  前記第２の主フィンに挿入され内部に冷媒が流れる第２の主管と、  前記第１の主管及び前記第２の主管を接続し前記空気の送風方向に対して平行に延びる主管接続部材と、を有する主熱交換部、及び、  前記空気の送風方向に対して平行に並べられた第１の副フィンと、  前記第１の副フィンに挿入され内部に冷媒が流れる第１の副管と、  前記空気の送風方向に対して平行に並べられ、前記第１の副フィンよりも風上に設けられた第２の副フィンと、  前記第２の副フィンに挿入され内部に冷媒が流れる第２の副管と、  前記第１の副管及び前記第２の副管を接続し前記空気の送風方向に対して平行に延びる副管接続部材と、を有する副熱交換部  を備える熱交換器であって、  蒸発器として作用する場合、  前記主熱交換部を流れる冷媒は、前記第１の主管から前記第２の主管に向かって流れ、前記副熱交換部を流れる冷媒は、前記第２の副管から前記第１の副管に向かって流れ、  凝縮器として作用する場合、  前記主熱交換部を流れる冷媒は、前記第２の主管から前記第１の主管に向かって流れ、前記副熱交換部を流れる冷媒は、前記第１の副管から前記第２の副管に向かって流れる  熱交換器。
【請求項２】
前記副管接続部材に流通する前記冷媒は、  前記副熱交換部が凝縮器として作用する場合に、前記空気の送風方向に対向して流通するものである  請求項１記載の熱交換器。
【請求項３】
前記主管接続部材に流通する前記冷媒は、  前記主熱交換部が蒸発器として作用する場合に、前記空気の送風方向に対向して流通するものである  請求項１又は２記載の熱交換器。
【請求項４】
前記副熱交換部は、前記主熱交換部よりも重力方向において下方に配置されており、  前記副熱交換部の重力方向における下方に設置された前記第１の副管の一端と、液側ヘッダの上方とを接続する第１の液配管と、  前記副熱交換部の重力方向における上方に設置された前記第１の副管の一端と、前記液側ヘッダの下方とを接続する第２の液配管と、を有する  請求項１〜３のいずれか１項に記載の熱交換器。
【請求項５】
複数の前記第１の主管及び複数の前記第２の主管は、重力方向に対し平行の方向に間隔を空けて配置されている  請求項１〜４のいずれか１項に記載の熱交換器。
【請求項６】
複数の前記第１の副管は、重力方向に対し平行の方向に間隔を空けて配置されており、  液配管の一端と、複数の前記第１の副管の一端とを接続する分岐管を更に有する  請求項１〜５のいずれか１項に記載の熱交換器。
【請求項７】
前記冷媒は、ＨＦＯ１１２３冷媒を含むものである  請求項１〜６のいずれか１項に記載の熱交換器。
【請求項８】
前記冷媒を圧縮する圧縮機と、  請求項１〜７のいずれか１項に記載の熱交換器と、を有する  空気調和機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】  本発明は、熱交換器及びその熱交換器を備えた空気調和機に関する。
【背景技術】
【０００２】  空気調和機等に使用される熱交換器の一つとして、フィンチューブ型熱交換器が提案されている。フィンチューブ型熱交換器は、冷媒が流通するチューブが、間隔を空けて配置された複数の板状のフィンに挿通されている熱交換器である。このフィンチューブ型熱交換器においては、板状のフィン同士の間に、空気が流通しており、この空気と、チューブ内に流通する冷媒との間で熱交換される。【０００３】  このようなフィンチューブ型熱交換器として、特許文献１には、複数の扁平管の一端に第１ヘッダ集合管が接続され、また、これらの扁平管の他端に第２ヘッダ集合管が接続され、第１ヘッダ集合管と第２ヘッダ集合管との間に、複数のフィンが設置された熱交換器が開示されている。この特許文献１は、上側熱交換領域と下側熱交換領域とに区画され、更に、上側熱交換領域及び下側熱交換領域が、重力方向に分割されている。そして、熱交換器が凝縮器として作用する場合、上側熱交換領域における上方に流通する冷媒が、下側熱交換領域の下方に流入し、上側熱交換領域における下方に流通する冷媒が下側熱交換領域の上方に流入する。この従来技術は、これにより、ガス状態の冷媒と、飽和液状態の冷媒とが熱交換してしまうといった熱ロスを低減し、熱交換効率を向上させようとするものである。【０００４】  また、特許文献２には、特許文献１と同様に、上側熱交換領域（主熱交換部）と下側熱交換領域（補助熱交換部）とに区画された熱交換器が開示されている。この特許文献２は、冷媒の過冷却度と、扁平管の伝熱面積とを最適化して、熱交換器における凝縮能力及び蒸発能力を向上させようとするものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１２−１６３３２８号公報（第２頁）
【特許文献２】特開２０１３−８３４１９号公報（第２頁〜第４頁）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】  しかしながら、特許文献１及び特許文献２に開示された熱交換器は、いずれも、フィン同士の間を流通する空気の流通方向と、扁平管を流通する冷媒の流通方向とが直交している。このため、これらの特許文献１及び特許文献２に開示された熱交換器は、熱交換性能が存分に発揮することができない。【０００７】  本発明は、上記のような課題を背景としてなされたもので、熱交換性能を向上させる熱交換器及びその熱交換器を備えた空気調和機を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】  本発明に係る熱交換器は、送風機から送風される空気の送風方向に対して平行に並べられた第１の主フィンと、前記第１の主フィンに挿入され内部に冷媒が流れる第１の主管と、前記空気の送風方向に対して平行に並べられ、前記第１の主フィンよりも風上に設けられた第２の主フィンと、前記第２の主フィンに挿入され内部に冷媒が流れる第２の主管と、前記第１の主管及び前記第２の主管を接続し前記空気の送風方向に対して平行に延びる主管接続部材と、を有する主熱交換部、及び、前記空気の送風方向に対して平行に並べられた第１の副フィンと、前記第１の副フィンに挿入され内部に冷媒が流れる第１の副管と、前記空気の送風方向に対して平行に並べられ、前記第１の副フィンよりも風上に設けられた第２の副フィンと、前記第２の副フィンに挿入され内部に冷媒が流れる第２の副管と、前記第１の副管及び前記第２の副管を接続し前記空気の送風方向に対して平行に延びる副管接続部材と、を有する副熱交換部を備える熱交換器であって、蒸発器として作用する場合、前記主熱交換部を流れる冷媒は、前記第１の主管から前記第２の主管に向かって流れ、前記副熱交換部を流れる冷媒は、前記第２の副管から前記第１の副管に向かって流れ、凝縮器として作用する場合、前記主熱交換部を流れる冷媒は、前記第２の主管から前記第１の主管に向かって流れ、前記副熱交換部を流れる冷媒は、前記第１の副管から前記第２の副管に向かって流れる。
【発明の効果】
【０００９】  本発明によれば、主管接続部材及び副管接続部材が空気の送風方向に対し平行の方向に延びている。このため、熱交換器が凝縮器又は蒸発器として作用する場合のいずれにおいても、主管接続部材又は副管接続部材に流通する冷媒の流通方向と、空気の送風方向とが対向流となる。このため、熱交換性能を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】実施の形態１に係る熱交換器１を示す正面図である。
【図２】実施の形態１に係る熱交換器１を示す一側面図である。
【図３】実施の形態１に係る熱交換器１を示す側面断面図である。
【図４】実施の形態１に係る熱交換器１を示す他側面図である。
【図５】実施の形態１に係る空気調和機２を示す回路図である。
【図６】実施の形態２に係る熱交換器１００を示す一側面図である。
【図７】実施の形態１に係る副熱交換部１３を示す上面図である。
【図８】実施の形態１に係る副熱交換部１３を示す他側面図である。
【図９】実施の形態１に係る副熱交換部１３を示す側面断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】  以下、本発明に係る熱交換器及び空気調和機の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、以下に説明する実施の形態によって本発明が限定されるものではない。また、図１を含め、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。
【００１２】実施の形態１．  図１は、実施の形態１に係る熱交換器１を示す正面図である。この図１に基づいて、熱交換器１について説明する。図１に示すように、熱交換器１は、フィン部１０と、主管２０と、ヘアピン管２３と、ヘッダ３０と、副管４０と、接続部材（副管接続部材）５０とを備えている。
【００１３】  フィン部１０は、複数の板状フィン１１が、熱媒体、例えば送風機から送風される空気の流通（送風）方向に対し垂直の方向（矢印Ｘ方向）に間隔を空けて配置されたものである。そして、フィン部１０において、重力方向（矢印Ｚ方向）の上方は空気と冷媒とを熱交換する主熱交換部１２であり、重力方向（矢印Ｚ方向）の下方は副熱交換部１３である。この副熱交換部１３は、フィン部１０における占有領域が、主熱交換部１２よりも狭く、即ち、副熱交換部１３は、主熱交換部１２よりも熱交換領域が狭い。このように、フィン部１０は、主熱交換部１２及び副熱交換部１３を備えている。そして、主熱交換部１２及び副熱交換部１３においては、共通の板状フィン１１が使用されるが、設置される伝熱管、即ち主管２０及び副管４０の流路が異なる。
【００１４】  なお、板状フィン１１は、主熱交換部１２側に設けられ、主管２０が挿入される主フィンと、副熱交換部１３側に設けられ、副管４０が挿入される副フィンとに分かれていてもよい。主フィン及び副フィンは、空気の流通方向に対して平行に２列並べられ、風下側に設けられる主フィンを第１の主フィン、風上側に設けられる主フィンを第２の主フィンとし、風下側に設けられる副フィンを第１の副フィン、風上側に設けられる副フィンを第２の副フィンとする。また、主フィン及び副フィンは、２列以上並べられていてもよい。
【００１５】  主管２０は、冷媒が流通し、主熱交換部１２における板状フィン１１を配置方向（矢印Ｘ方向）に貫くものであり、第１の主フィンに挿入される複数の第１の主管２１と、第２の主フィンに挿入される複数の第２の主管２２とから構成されている。これらの第１の主管２１及び第２の主管２２は、重力方向に対し平行の方向（矢印Ｚ方向）に間隔を空けて複数配置されており、本実施の形態１は、第１の主管２１及び第２の主管２２が、夫々１６本設置されている。なお、送風機から送風される空気の流通方向に対し、第１の主フィン及び第１の主管２１が風下側、第２の主フィン及び第２の主管２２が風上側に配置されている。また、ヘアピン管２３は、フィン部１０の他端側（矢印Ｘ方向のＸ１側）で、隣り合った第１の主管２１の他端同士及び隣り合った第２の主管２２の他端同士を接続するものである。なお、これらの第１の主管２１、第２の主管２２及びヘアピン管２３は、例えば断面が扁平した扁平管である。
【００１６】  図２は、実施の形態１に係る熱交換器１を示す一側面図である。図２に示すように、ヘッダ３０は、液側ヘッダ３１とガス側ヘッダ３２とから構成されている。熱交換器１が凝縮器として作用する場合、冷媒は、ガス側ヘッダ３２から液側ヘッダ３１に向かって流通し、熱交換器１が蒸発器として作用する場合、冷媒は、液側ヘッダ３１からガス側ヘッダ３２に向かって流通する。液側ヘッダ３１は、複数の第１の主管２１の一端と、液配管６０における他端とを接続するものであり、フィン部１０の一端側（図１の矢印Ｘ方向のＸ２側）に設置されている。この液側ヘッダ３１は、ほぼ飽和液状態となった冷媒が流通するものである。
【００１７】  また、液側ヘッダ３１は、重力方向（矢印Ｚ方向）の中央にて区画されており、液側ヘッダ３１の上方の上部ヘッダ３１ａと、液側ヘッダ３１の下方の下部ヘッダ３１ｂとから構成されている。そして、上部ヘッダ３１ａには、８本の第１の主管２１が接続され、下部ヘッダ３１ｂには、残りの８本の第１の主管２１が接続されている。即ち、上部ヘッダ３１ａと下部ヘッダ３１ｂとの間で、冷媒は流通しない。
【００１８】  ここで、液配管６０は、一端が副熱交換部１３に接続されたものであり、上部毛細管６１、下部毛細管６２、ディストリビュータ６３、合流管６４とから構成されている。上部毛細管６１は上部ヘッダ３１ａから延び、また、下部毛細管６２は下部ヘッダ３１ｂから延び、これらの上部毛細管６１及び下部毛細管６２は、ディストリビュータ６３で合流する。そして、合流管６４は、ディストリビュータ６３と副熱交換部１３とを接続する。
【００１９】  また、ガス側ヘッダ３２は、複数の第２の主管２２の一端に接続され、フィン部１０の一端側（図１の矢印Ｘ方向のＸ２側）に設置されている。即ち、このガス側ヘッダ３２と液側ヘッダ３１とは、空気の流通方向に対し平行の方向（矢印Ｙ方向）に隣り合って設置されている。このガス側ヘッダ３２は、ほぼガス状態となった冷媒が流通するものである。
【００２０】  図３は、実施の形態１に係る熱交換器１を示す側面断面図である。図３に示すように、主熱交換部１２は、ガス側ヘッダ３２から第２の主管２２が延び、フィン部１０の他端側において、ヘアピン管２３で重力方向に対し上方（矢印Ｚ１方向）に湾曲した後、ジョイント４４を介して、空気の流通方向に平行の方向（矢印Ｙ方向）に設置されたＵベンド管２４に接続され、その後、再び、ヘアピン管２３、第１の主管２１に接続されて、液側ヘッダ３１まで延びている。即ち、Ｕベンド管２４は、フィン部１０の他端側で、第１の主管２１の他端と第２の主管２２の他端とを接続し、熱媒体の流通方向に対し平行の方向に延びるものである。なお、Ｕベンド管２４は、本発明の主管接続部材に相当するが、主管接続部材は、Ｕ字状のＵベンド管２４に限らず、屈曲した矩形状の管を用いてもよい。
【００２１】  また、この第２の主管２２に隣接した第２の主管２２は、ガス側ヘッダ３２から延び、フィン部１０の他端側において、ヘアピン管２３で重力方向に対し下方（矢印Ｚ２方向）に湾曲した後、空気の流通方向に平行の方向（矢印Ｙ方向）に設置されたＵベンド管２４に接続され、その後、再び、ヘアピン管２３、第１の主管２１に接続されて、液側ヘッダ３１まで延びている。このように、主熱交換部１２において、第２の主管２２同士は、ガス側ヘッダ３２の近傍、即ち、冷媒が過熱状態である部分において隣接している。また、第１の主管２１同士は、液側ヘッダ３１の近傍、即ち、冷媒が飽和液状態である部分においても隣接している。
【００２２】  副管４０は、冷媒が流通し、副熱交換部１３における板状フィン１１を配置方向（矢印Ｘ方向）に貫くものであり、第１の副フィンに挿入される複数の第１の副管４１と、第２の副フィンに挿入される複数の第２の副管４２とから構成されている。なお、送風機から送風される空気の流通方向に対し、第１の副フィン及び第１の副管４１が風下側、第２の副フィン及び第２の副管４２が風上側に配置されている。
【００２３】  図２に示すように、第１の副管４１は、一端が液配管６０の一端に接続されており、重力方向に対し平行の方向（矢印Ｚ方向）に間隔を空けて４本配置されている。そして、これらの４本のうち、上側の２本は、分岐管、例えば３方管４３の一端に接続されており、３方管４３の他端には、液配管６０における合流管６４の一端が接続されている。また、４本の第１の副管４１のうち、下側の２本も、分岐管、例えば３方管４３の一端に接続されており、３方管４３の他端には、液配管６０における合流管６４の一端が接続されている。
【００２４】  なお、合流管６４は、前述の如く、ディストリビュータ６３と副熱交換部１３とを接続するものであり、副熱交換部１３側において、２経路に分岐されている。この分岐された部分に、夫々３方管４３の一端が接続されている。なお、これらの第１の副管４１の一端は、液側ヘッダ３１の下方に配置されている。また、これらの第１の副管４１は、例えば断面が扁平した扁平管であり、３方管４３は、断面が円形の円管である。このため、第１の副管４１と３方管４３とは、一端が扁平形状、他端が円形状のジョイント４４で接合されている。
【００２５】  そして、第２の副管４２は、一端が冷媒の流出入口となるものであり、重力方向に対し平行の方向（矢印Ｚ方向）に間隔を空けて４本配置されている。そして、これらの４本のうち、上側の２本は、分岐管、例えば３方管４３の一端に接続されており、３方管４３の他端には、冷媒の流出入口である液流出入管７０の一端が接続されている。また、４本の第２の副管４２のうち、下側の２本も、分岐管、例えば３方管４３の一端に接続されており、３方管４３の他端には、液流出入管７０の一端が接続されている。
【００２６】  なお、液流出入管７０は、３方管４３の一端側において、２経路に分岐し、その後合流する。なお、これらの第２の副管４２の一端は、ガス側ヘッダ３２の下方に配置されている。また、これらの第２の副管４２は、例えば断面が扁平した扁平管であり、３方管４３は、断面が円形の円管である。このため、第２の副管４２と３方管４３とは、一端が扁平形状、他端が円形状のジョイント４４で接合されている。
【００２７】  なお、送風機から送風される空気の流通方向に対し、第１の副管４１が風下側、第２の副管４２が風上側に配置されている。また、これらの第１の副管４１と第２の副管４２とは、空気の流通方向（矢印Ｙ方向）に対し水平に隣接されておらず、重力方向（矢印Ｚ方向）にずれている。
【００２８】  図４は、実施の形態１に係る熱交換器１を示す他側面図である。図４に示すように、接続部材５０は、フィン部１０の他端側で、第１の副管４１の他端と第２の副管４２の他端とを接続し、空気の流通方向に対し平行の方向（矢印Ｙ方向）に延びるものである。図７は、実施の形態１に係る副熱交換部１３を示す上面図である。図７に示すように、上面視において、接続部材５０は、第１の副管４１と第２の副管４２とを接続している。なお、前述の如く、第１の副管４１と第２の副管４２とは、空気の流通方向（矢印Ｙ方向）に対し水平に隣接されておらず、重力方向（矢印Ｚ方向）にずれている。このため、接続部材５０は、第１の副管４１と第２の副管４２との重力方向（矢印Ｚ方向）におけるずれの分だけ、傾いている。
【００２９】  図８は、実施の形態１に係る副熱交換部１３を示す他側面図である。図８に示すように、上記のとおり、副熱交換部１３では、重力方向（矢印Ｚ方向）である段方向には、接続部材５０のような段跨ぎの管は用いられず、空気の流通方向に対し平行の方向（矢印Ｙ方向）である列方向にだけ、接続部材５０のような列跨ぎの管が用いられている。これにより、段方向に隣り合う第１の副管４１同士及び第２の副管４２同士における冷媒の流通方向が同じになる。
【００３０】  次に、本実施の形態１に係る熱交換器１の動作について説明する。
【００３１】  先ず、熱交換器１が凝縮器として作用する場合について説明する。ガス側ヘッダ３２に流入したガス状態の冷媒は、１６本の第２の主管２２に流通する。そして、第２の主管２２に流通した冷媒は、フィン部１０において、空気と熱交換されて、凝縮する。そして、フィン部１０の他端側（図１の矢印Ｘ方向のＸ１側）においてヘアピン管２３で折り返し、再び、フィン部１０において、空気と熱交換されて、更に凝縮し、飽和液状態となる。そして、飽和液化した冷媒は、Ｕベンド管２４に流入し、第２の主管２２から第１の主管２１に流れる。この飽和液化した冷媒のうち、重力方向（矢印Ｚ方向）の上方の８本の第１の主管２１に流通する冷媒は、液側ヘッダ３１における上部ヘッダ３１ａに流通し、重力方向（矢印Ｚ方向）の下方の８本の第１の主管２１に流通する冷媒は、液側ヘッダ３１における下部ヘッダ３１ｂに流通する。
【００３２】  そして、上部ヘッダ３１ａに流通した冷媒は、上部毛細管６１に流入し、下部ヘッダ３１ｂに流通した冷媒は、下部毛細管６２に流入する。これらの冷媒は、ディストリビュータ６３において合流し、合流管６４を通って、再び２分岐し、３方管４３に流入して、４本の第１の副管４１に流通する。そして、第１の副管４１に流入した冷媒は、フィン部１０において、空気と熱交換されて、更に凝縮し、過冷却状態となり、フィン部１０の他端側（図１の矢印Ｘ方向のＸ１側）において、接続部材５０に流入し、第１の副管４１から第２の副管４２に流れる。なお、本実施の形態１では、接続部材５０に流通する冷媒は、熱交換器１が凝縮器として作用する場合に、空気の流通方向に対向して流通する。その後、第２の副管４２に流入して、フィン部１０において、空気と熱交換されて、更に凝縮し、３方管４３に流入して、過冷却された冷媒が液流出入管７０から排出される。
【００３３】  次に、熱交換器１が蒸発器として作用する場合について説明する。液流出入管７０から３方管４３に流入した二相状態の冷媒は、３方管４３に流入し、第２の副管４２に流通する。そして、フィン部１０において、空気と熱交換されて、蒸発し、フィン部１０の他端側（図１の矢印Ｘ方向のＸ１側）において、接続部材５０に流入し、第２の副管４２から第１の副管４１に流れる。そして、第１の副管４１に流入した冷媒は、フィン部１０において、空気と熱交換されて、飽和液状態となり、３方管４３に流入して、合流管６４に至る。そして、飽和液状態となった冷媒は、ディストリビュータ６３で２分岐し、上部毛細管６１に流入した冷媒は、液側ヘッダ３１における上部ヘッダ３１ａに流入し、一方、下部毛細管６２に流入した冷媒は、液側ヘッダ３１における下部ヘッダ３１ｂに流入する。
【００３４】  上部ヘッダ３１ａに流入した冷媒は、重力方向（矢印Ｚ方向）の上方の８本の第１の主管２１に流通し、下部ヘッダ３１ｂに流入した冷媒は、重力方向（矢印Ｚ方向）の下方の８本の第１の主管２１に流通する。そして、これらの冷媒は、フィン部１０において、更に、空気と熱交換されて、蒸発する。その後、冷媒は、フィン部１０の他端側（図１の矢印Ｘ方向のＸ１側）においてヘアピン管２３で折り返し、再び、フィン部１０において、空気と熱交換されて、更に蒸発し、ガス状態となる。そして、ガス化した冷媒は、Ｕベンド管２４に流入し、第１の主管２１から第２の主管２２に流れる。このガス状態となった冷媒は、ガス側ヘッダ３２に流入し、その後、熱交換器１の外部に排出される。
【００３５】  次に、本実施の形態１に係る熱交換器１の作用について説明する。前述の如く、熱交換器１における接続部材５０は、熱媒体、例えば空気の流通方向に対し平行の方向に延びている。このため、熱交換器１が凝縮器又は蒸発器として作用する場合のいずれかにおいて、接続部材５０に流通する冷媒の流通方向と、空気の流通方向とが対向流となる。従って、熱交換器１の熱交換性能が向上する。
【００３６】  図９は、実施の形態１に係る副熱交換部１３を示す側面断面図である。図９に示すように、本実施の形態１においては、熱交換器１における副熱交換部１３が凝縮器として作用する場合に、接続部材５０に流通する冷媒は、空気の流通方向に対向して流通する。このため、副熱交換部１３における過冷却性能が向上する。なお、接続部材５０は、Ｕ字状のＵベンド管を用いてもよいし、屈曲した矩形状の管を用いてもよい。このように、熱交換器１が凝縮器として作用する場合、副熱交換部１３、即ち熱交換器１の出口側において、冷媒の流通方向が空気の流通方向に対向している。
【００３７】  一方、熱交換器１における主熱交換部１２が蒸発器として作用する場合に、Ｕベンド管２４（主管接続部材）に流通する冷媒は、空気の流通方向に対向して流通する。このように、熱交換器１が蒸発器として作用する場合、主熱交換部１２、即ち熱交換器１の出口側において、冷媒の流通方向が空気の流通方向に対向している。このため、主熱交換部１２の出口において、過熱ガスと空気との温度差を充分に確保することができる。従って、熱交換器１の熱交換性能が向上する。
【００３８】  このように、本実施の形態１においては、熱交換器１が凝縮器又は蒸発器のいずれに作用する場合においても、熱交換器１の出口側において、冷媒の流通方向が空気の流通方向に対向している。よって、熱交換器１を凝縮器として作用させる場合も、熱交換器１を蒸発器として作用させる場合も、熱交換器１の熱交換性能を向上させることができる。
【００３９】  なお、蒸発器として作用させ熱交換性能を向上させる場合よりも、凝縮器として作用させ過冷却性能を向上させる場合の方が、熱交換性能を発揮させる効果が高い。従って、従来のように、主熱交換部の主管接続部材と副熱交換部の副管接続部材とで冷媒の流通方向が同じ熱交換器の場合、熱交換器を凝縮器として作用させ副熱交換部の副管接続部材を流れる冷媒と空気の流通方向を対向流にさせて熱交換性能（過冷却性能）を向上させたとしても、蒸発器として作用させた場合に主熱交換部の主管接続部材を流れる冷媒と空気の流通方向が並行流になるため、主熱交換部の出口における過熱ガスと空気との温度差を充分に確保することができず、熱交換器の熱交換性能を向上させることができない。
【００４０】  更に、副熱交換部１３では、重力方向（矢印Ｚ方向）である段方向には、接続部材５０のような段跨ぎの管は用いられず、空気の流通方向に対し平行の方向（矢印Ｙ方向）である列方向にだけ、接続部材５０のような列跨ぎの管が用いられている。このため、熱交換器１における副熱交換部１３が凝縮器として作用する場合に、段方向に隣り合う第１の副管４１同士及び第２の副管４２同士における冷媒の流通方向が同じになる。このため、段方向に隣り合う第１の副管４１同士及び第２の副管４２同士における冷媒の温度は、ほぼ同等となる。このため、第１の副管４１同士の間及び第２の副管４２同士の間の板状フィン１１で生じる熱ロスが小さくなる。従って、熱交換器１の熱交換性能が向上する。
【００４１】  また、熱交換器１は、主熱交換部１２において、第２の主管２２及び第１の主管２１同士が、冷媒が過熱状態である部分及び飽和液状態である部分において、いずれも隣接している。このため、飽和域との熱ロスを低減することができ、その結果、熱交換器１の熱交換性能が向上する。
【００４２】  更に、熱交換器１は、副熱交換部１３において、主熱交換部１２のようなヘッダ３０を備えていない。このため、熱交換器１が凝縮器として作用する場合、飽和域から過冷却域に移行する際の熱ロスが生じない。更にまた、副熱交換部１３において、第１の副管４１及び第２の副管４２は、分岐管である３方管４３に接続されているため、これにより分岐数が増加する。このため、管内圧損を低下させることができる。
【００４３】  次に、本実施の形態１に係る空気調和機２について説明する。図５は、実施の形態１に係る空気調和機２を示す回路図である。空気調和機２は、冷媒回路３を備えており、この冷媒回路３は、圧縮機８０、第１の熱交換器８１、膨張部８２、第２の熱交換器８３が、配管により接続されたものである。圧縮機８０は、冷媒を圧縮するものであり、第１の熱交換器８１は、冷媒と空気とを熱交換するものであり、凝縮器として作用する。ここで、冷媒回路３には、第１の送風機８４及び第１のモータ８４ａが設けられており、この第１の送風機８４及び第１のモータ８４ａは、空気を第１の熱交換器８１に送風するものである。
【００４４】  また、膨張部８２は、冷媒を膨張するものである。そして、第２の熱交換器８３は、冷媒と空気とを熱交換するものであり、蒸発器として作用する。ここで、冷媒回路３には、第２の送風機８５及び第２のモータ８５ａが設けられており、この第２の送風機８５及び第２のモータ８５ａは、空気を第２の熱交換器８３に送風するものである。なお、図示されていないが、冷媒回路３は四方弁を備え、四方弁により冷媒回路３に流れる冷媒の流れを変えることにより、第１の熱交換器８１を蒸発器として作用させ、第２の熱交換器８３を凝縮器として作用させることができる。
【００４５】  本実施の形態１に係る空気調和機２は、第１の熱交換器８１及び第２の熱交換器８３のうち、少なくとも一方に、本実施の形態１に係る熱交換器１が使用されている。また、空気調和機２の冷媒回路３に流通する冷媒としては、Ｒ４１０Ａ冷媒、Ｒ３２冷媒、ＨＦＯ１２３４ｙｆ冷媒又はＨＦＯ１１２３冷媒を含む冷媒等が使用される。
【００４６】  次に、本実施の形態１に係る空気調和機２の動作について説明する。圧縮機８０は、冷媒を吸入し、この冷媒を圧縮して高温高圧のガスの状態で吐出する。この吐出された冷媒は、第１の熱交換器８１に流入し、第１の熱交換器８１は、第１の送風機８４から供給される空気との熱交換により、冷媒を凝縮する。この凝縮された冷媒は、膨張部８２に流入し、膨張部８２は、凝縮された冷媒を減圧する。そして、減圧された冷媒は、第２の熱交換器８３に流入し、第２の熱交換器８３は、第２の送風機８５から供給される空気との熱交換により、冷媒を蒸発する。そして、蒸発された冷媒は、圧縮機８０に吸入される。
【００４７】  次に、本実施の形態１に係る空気調和機２の作用について説明する。空気調和機２は、第１の熱交換器８１及び第２の熱交換器８３のうち、少なくとも一方に、本実施の形態１に係る熱交換器１が使用されている。このため、本実施の形態１に係る熱交換器１が使用された第１の熱交換器８１又は第２の熱交換器８３の熱交換性能が向上する。ここで、冷房における冷房エネルギ効率と、暖房における暖房エネルギ効率とについて説明する。冷房エネルギ効率は、下記式（１）から算出される。
【００４８】  冷房エネルギ効率＝蒸発器（室内熱交換器）能力／全入力・・・（１）
【００４９】  また、暖房エネルギ効率は、下記式（２）から算出される。
【００５０】  暖房エネルギ効率＝凝縮器（室内熱交換器）能力／全入力・・・（２）
【００５１】  空気調和機２は、第１の熱交換器８１及び第２の熱交換器８３のうち、少なくとも一方に、本実施の形態１に係る熱交換器１が使用されているため、上記式（１）、式（２）より、冷房エネルギ効率、暖房エネルギ効率が高い。このように、本実施の形態１は、エネルギ効率が高い空気調和機２を実現することができる。
【００５２】  また、空気調和機２の冷媒回路３に流通する冷媒として、ＨＦＯ１１２３冷媒を含む冷媒が使用された場合、このＨＦＯ１１２３冷媒は臨界温度が低いため、高圧側でエンタルピ差を確保する必要がある。本実施の形態１に係る熱交換器１は、過冷却性能といった熱交換性能全体が向上するため、過熱域と過冷却域との差を大きくすることができる。これにより、高圧側でエンタルピ差を充分に確保することができる。従って、空気調和機２は、ＨＦＯ１１２３冷媒を含む冷媒を使用しても、その性能を存分に発揮させることができる。
【００５３】  なお、本実施の形態１は、熱媒体として、空気及び冷媒を例示したが、そのほかの気体、液体、気液混合流体を使用してもよい。また、実施の形態１に係る熱交換器１は、空気調和機２における室内機又は室外機に使用してもよい。更に、空気調和機２に流通する冷凍機油は、鉱油系、アルキルベンゼン油系、エステル油系、エーテル油系及びフッ素油系等を使用することができ、これらの冷凍機油が冷媒に溶解するか否かに依存しない。
【００５４】実施の形態２．  次に、実施の形態２に係る熱交換器１００について説明する。図６は、実施の形態２に係る熱交換器１００を示す一側面図である。本実施の形態２は、液配管１６０が、第１の液配管１６１及び第２の液配管１６２を備えている点で、実施の形態１と相違する。本実施の形態２では、実施の形態１と共通する部分は同一の符号を付して説明を省略し、実施の形態１との相違点を中心に説明する。
【００５５】  図６に示すように、液配管１６０は、一端が副熱交換部１３に接続されたものであり、第１の液配管１６１と、第２の液配管１６２とを備えている。第１の液配管１６１は、副熱交換部１３における下方に設置された第１の副管４１の一端と、液側ヘッダ３１の上方、即ち、上部ヘッダ３１ａとを接続するものである。また、第２の液配管１６２は、副熱交換部１３における上方に設置された第１の副管４１の一端と、液側ヘッダ３１の下方、即ち、下部ヘッダ３１ｂとを接続するものである。
【００５６】  副熱交換部１３における下方に設置された第１の副管４１は、重力によって、液状態の冷媒が多く偏る。このため、副熱交換部１３における下方に設置された第１の副管４１と、この第１の副管４１との間隔が広い上部ヘッダ３１ａとを接続し、また、副熱交換部１３における上方に設置された第１の副管４１と、この第１の副管４１との間隔が狭い下部ヘッダ３１ｂとを接続している。これにより、冷媒の偏りを抑制し、冷媒の分配バランスをとっている。このため、本実施の形態２に係る熱交換器１００は、効率良く熱交換させることができる。なお、本実施の形態２に係る熱交換器１００も、実施の形態１に係るような空気調和機２に適用することが可能である。
【００５７】  なお、本発明は、製造が容易で、熱交換性能が良く、省エネルギのヒートポンプ装置に適用することもできる。
【符号の説明】
【００５８】  １  熱交換器、２  空気調和機、３  冷媒回路、１０  フィン部、１１  板状フィン、１２  主熱交換部、１３  副熱交換部、２０  主管、２１  第１の主管、２２  第２の主管、２３  ヘアピン管、２４  Ｕベンド管（主管接続部材）、３０  ヘッダ、３１  液側ヘッダ、３１ａ  上部ヘッダ、３１ｂ  下部ヘッダ、３２  ガス側ヘッダ、４０  副管、４１  第１の副管、４２  第２の副管、４３  ３方管、４４  ジョイント、５０  接続部材（副管接続部材）、６０  液配管、６１  上部毛細管、６２  下部毛細管、６３  ディストリビュータ、６４  合流管、７０  液流出入管、８０  圧縮機、８１  第１の熱交換器、８２  膨張部、８３  第２の熱交換器、８４  第１の送風機、８４ａ  第１のモータ、８５  第２の送風機、８５ａ  第２のモータ、１００  熱交換器、１６０  液配管、１６１  第１の液配管、１６２  第２の液配管。
【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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【手続補正書】
【提出日】平成28年6月28日(2016.6.28)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００８】
本発明に係る熱交換器は、第１の主フィンと、第１の主フィンに挿入され内部に冷媒が流れる第１の主管と、送風機から送風される空気の送風方向に対して、第１の主フィンよりも風上に設けられた第２の主フィンと、第２の主フィンに挿入され内部に冷媒が流れる第２の主管と、第１の主管及び第２の主管を接続し空気の送風方向に対して平行に延びる主管接続部材と、を有する主熱交換部、第１の副フィンと、第１の副フィンに挿入され内部に冷媒が流れる第１の副管と、空気の送風方向に対して、第１の副フィンよりも風上に設けられた第２の副フィンと、第２の副フィンに挿入され内部に冷媒が流れる第２の副管と、第１の副管及び第２の副管を接続し空気の送風方向に対して平行に延びる副管接続部材と、を有する副熱交換部、及び、主熱交換部と副熱交換部とを接続する液配管を備える熱交換器であって、蒸発器として作用する場合、副熱交換部を流れる冷媒は、第２の副管から第１の副管に向かって流れ、第１の副管から液配管を介して主熱交換部に流入し、主熱交換部を流れる冷媒は、第１の主管から第２の主管に向かって流れ、凝縮器として作用する場合、主熱交換部を流れる冷媒は、第２の主管から第１の主管に向かって流れ、第１の主管から液配管を介して副熱交換部に流入し、副熱交換部を流れる冷媒は、第１の副管から第２の副管に向かって流れる。
【手続補正２】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の主フィンと、
前記第１の主フィンに挿入され内部に冷媒が流れる第１の主管と、
送風機から送風される空気の送風方向に対して、前記第１の主フィンよりも風上に設けられた第２の主フィンと、
前記第２の主フィンに挿入され内部に冷媒が流れる第２の主管と、
前記第１の主管及び前記第２の主管を接続し前記空気の送風方向に対して平行に延びる主管接続部材と、を有する主熱交換部、
第１の副フィンと、
前記第１の副フィンに挿入され内部に冷媒が流れる第１の副管と、
前記空気の送風方向に対して、前記第１の副フィンよりも風上に設けられた第２の副フィンと、
前記第２の副フィンに挿入され内部に冷媒が流れる第２の副管と、
前記第１の副管及び前記第２の副管を接続し前記空気の送風方向に対して平行に延びる副管接続部材と、を有する副熱交換部、及び、
前記主熱交換部と前記副熱交換部とを接続する液配管
を備える熱交換器であって、
蒸発器として作用する場合、
前記副熱交換部を流れる冷媒は、前記第２の副管から前記第１の副管に向かって流れ、前記第１の副管から前記液配管を介して前記主熱交換部に流入し、前記主熱交換部を流れる冷媒は、前記第１の主管から前記第２の主管に向かって流れ、
凝縮器として作用する場合、
前記主熱交換部を流れる冷媒は、前記第２の主管から前記第１の主管に向かって流れ、前記第１の主管から前記液配管を介して前記副熱交換部に流入し、前記副熱交換部を流れる冷媒は、前記第１の副管から前記第２の副管に向かって流れる
熱交換器。
【請求項２】
前記副管接続部材に流通する前記冷媒は、
前記副熱交換部が凝縮器として作用する場合に、前記空気の送風方向に対向して流通するものである
請求項１記載の熱交換器。
【請求項３】
前記主管接続部材に流通する前記冷媒は、
前記主熱交換部が蒸発器として作用する場合に、前記空気の送風方向に対向して流通するものである
請求項１又は２記載の熱交換器。
【請求項４】
前記副熱交換部は、前記主熱交換部よりも重力方向において下方に配置されており、
前記液配管は、
前記副熱交換部の重力方向における下方に設置された前記第１の副管の一端と、前記第１の主管の一端に接続された液側ヘッダの上方とを接続する第１の液配管と、
前記副熱交換部の重力方向における上方に設置された前記第１の副管の一端と、前記液側ヘッダの下方とを接続する第２の液配管と、を有する
請求項１〜３のいずれか１項に記載の熱交換器。
【請求項５】
複数の前記第１の主管及び複数の前記第２の主管は、重力方向に対し平行の方向に間隔を空けて配置されている
請求項１〜４のいずれか１項に記載の熱交換器。
【請求項６】
複数の前記第１の副管は、重力方向に対し平行の方向に間隔を空けて配置されており、
前記液配管の一端と、複数の前記第１の副管の一端とを接続する分岐管を更に有する
請求項１〜５のいずれか１項に記載の熱交換器。
【請求項７】
前記冷媒は、ＨＦＯ１１２３冷媒を含むものである
請求項１〜６のいずれか１項に記載の熱交換器。
【請求項８】
前記冷媒を圧縮する圧縮機と、
請求項１〜７のいずれか１項に記載の熱交換器と、を有する
空気調和機。
【国際調査報告】
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2015133626.tif 000014
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