(57)【要約】  熱交換器１は、複数の第１伝熱管と、分岐流路が形成されたヘッダ部と、を有する主熱交換部１００と、複数の第２伝熱管と、分岐流路が形成された第１部材と、を有する副熱交換部２００と、を備え、ヘッダ部と第１部材とは、互いに離間して並設され、第１部材は、分岐管である。
2015111220.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の第１伝熱管と、
少なくとも１つの流路が複数の流路に分岐され、該複数の流路のそれぞれが、前記第１伝熱管の第１端部に連通された第１分岐流路、が形成されたヘッダ部と、
を有する主熱交換部と、
複数の第２伝熱管と、
少なくとも１つの流路が複数の流路に分岐され、該複数の流路のそれぞれが、前記第２伝熱管の第１端部に連通された第２分岐流路、が形成された第１部材と、
を有する副熱交換部と、を備え、
前記第１分岐流路の前記少なくとも１つの流路と、前記第２伝熱管の第２端部と、の間が連通され、
前記ヘッダ部と前記第１部材とは、互いに離間して並設され、
前記第１部材は、分岐管である、熱交換器。
【請求項２】
前記ヘッダ部に、
少なくとも１つの流路が複数の流路に分岐され、該複数の流路のそれぞれが、前記第１伝熱管の第２端部に連通された第３分岐流路、が形成され、
前記副熱交換部は、
少なくとも１つの流路が複数の流路に分岐され、該少なくとも１つの流路が、前記第１分岐流路の前記少なくとも１つの流路に連通され、該複数の流路のそれぞれが、前記第２伝熱管の前記第２端部に連通された第４分岐流路、が形成された第２部材を有し、
前記ヘッダ部と前記第１部材と前記第２部材とは、互いに離間して並設され、
前記第２部材は、分岐管である、請求項１に記載の熱交換器。
【請求項３】
前記主熱交換部は、複数であり、
前記複数の主熱交換部のそれぞれの前記ヘッダ部における、前記第１分岐流路の前記少なくとも１つの流路と、前記第４分岐流路の前記少なくとも１つの流路と、の間は、ディストリビュータを介して連通された、請求項２に記載の熱交換器。
【請求項４】
前記第１分岐流路の前記少なくとも１つの流路と、前記ディストリビュータと、の間は、毛細管を介して連通された、請求項３に記載の熱交換器。
【請求項５】
複数の第１伝熱管と、
少なくとも１つの流路が複数の流路に分岐され、該複数の流路のそれぞれが、前記第１伝熱管の第２端部に連通された第３分岐流路、が形成されたヘッダ部と、
を有する主熱交換部と、
複数の第２伝熱管と、
少なくとも１つの流路が複数の流路に分岐され、該複数の流路のそれぞれが、前記第２伝熱管の第２端部に連通された第４分岐流路、が形成された第２部材と、
を有する副熱交換部と、を備え、
前記第１伝熱管の第１端部と、前記第４分岐流路の前記少なくとも１つの流路と、の間が連通され、
前記ヘッダ部と前記第２部材とは、互いに離間して並設され、
前記第２部材は、分岐管である、熱交換器。
【請求項６】
前記複数の第２伝熱管は、風上側に配設された第２伝熱管と、風下側に配設された第２伝熱管と、であり、
前記第２分岐流路の前記複数の流路は、前記風上側に配設された第２伝熱管の前記第１端部と、前記風下側に配設された第２伝熱管の前記第１端部と、に連通された、請求項１〜４のいずれか一項に記載の熱交換器。
【請求項７】
前記風上側に配設された第２伝熱管は、前記風下側に配設された第２伝熱管と比較して、重力方向の下側に配設された、請求項６に記載の熱交換器。
【請求項８】
前記複数の第２伝熱管は、風上側に配設された第２伝熱管と、風下側に配設された第２伝熱管と、であり、
前記第４分岐流路の前記複数の流路は、前記風上側に配設された第２伝熱管の前記第２端部と、前記風下側に配設された第２伝熱管の前記第２端部と、に連通された、請求項２〜５のいずれか一項に記載の熱交換器。
【請求項９】
前記第１部材は、上段に配設された第１部材と、下段に配設された第１部材と、であり、
前記副熱交換部は、
少なくとも１つの流路を複数の流路に分岐する第５分岐流路、が形成された第１ジョイントを有し、
前記上段に配設された第１部材の前記少なくとも１つの流路と、前記下段に配設された第１部材の前記少なくとも１つの流路と、は、前記第５分岐流路の前記複数の流路のそれぞれに連通された、請求項１〜４、６、７のいずれか一項に記載の熱交換器。
【請求項１０】
前記第２部材は、上段に配設された第２部材と、下段に配設された第２部材と、であり、
前記副熱交換部は、
少なくとも１つの流路を複数の流路に分岐する第６分岐流路、が形成された第２ジョイントを有し、
前記上段に配設された第２部材の前記少なくとも１つの流路と、前記下段に配設された第２部材の前記少なくとも１つの流路と、は、前記第６分岐流路の前記複数の流路のそれぞれに連通された、請求項２〜５、８のいずれか一項に記載の熱交換器。
【請求項１１】
請求項１〜１０のいずれか一項に記載の熱交換器を備えた、空気調和装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、熱交換器と、空気調和装置と、に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来の熱交換器として、複数の伝熱管を有する主熱交換部と、複数の伝熱管を有する副熱交換部と、を備えたものがある。熱交換器が、蒸発器として作用する際は、副熱交換部を通過した冷媒が、主熱交換部に流入する。熱交換器が、凝縮器として作用する際は、主熱交換部を通過した冷媒が、副熱交換部に流入する。副熱交換部は、主熱交換部と比較して、重力方向の下側に配設される。そのため、熱交換器が凝縮器として作用する際に、熱交換器１の下部に液冷媒が集中して流れることとなり、飽和域の冷媒と過冷却域の冷媒との熱授受が抑制される。主熱交換部及び副熱交換部は、少なくとも１つの流路を複数の流路に分岐する分岐流路が形成されたヘッダを有する（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１２−１６３３２８号公報（段落［００４２］〜段落［００５７］、図２〜図４）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
従来の熱交換器では、主熱交換部のヘッダと副熱交換部のヘッダとが、一体化されている。そのため、例えば、熱交換器が凝縮器として作用して、冷媒が、主熱交換部で飽和液状態になり、副熱交換部で過冷却液状態になる場合等において、その一体化されたヘッダにおける熱授受に起因して、熱ロスが生じてしまう。つまり、そのような熱交換器では、熱交換効率が低いという問題点があった。【０００５】
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あり、熱交換効率が向上された熱交換器を得ることを目的とする。また、本発明は、そのような熱交換器を備えた空気調和装置を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明に係る熱交換器は、複数の第１伝熱管と、少なくとも１つの流路が複数の流路に分岐され、該複数の流路のそれぞれが、前記第１伝熱管の第１端部に連通された第１分岐流路、が形成されたヘッダ部と、を有する主熱交換部と、複数の第２伝熱管と、少なくとも１つの流路が複数の流路に分岐され、該複数の流路のそれぞれが、前記第２伝熱管の第１端部に連通された第２分岐流路、が形成された第１部材と、を有する副熱交換部と、を備え、前記第１分岐流路の前記少なくとも１つの流路と、前記第２伝熱管の第２端部と、の間が連通され、前記ヘッダ部と前記第１部材とは、互いに離間して並設され、前記第１部材は、分岐管である。
【発明の効果】
【０００７】
本発明に係る熱交換器では、主熱交換部のヘッダと、副熱交換部の第１部材と、が互いに離間して並設され、第１部材が、分岐管である。そのため、主熱交換部の冷媒と副熱交換部の冷媒との間の熱授受が抑制されて、熱交換効率が向上される。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】実施の形態１に係る熱交換器の、斜視図である。
【図２】実施の形態１に係る熱交換器の、主熱交換部の上面図である。
【図３】実施の形態１に係る熱交換器の、主熱交換部の図２におけるＡ−Ａ線での略断面図である。
【図４】実施の形態１に係る熱交換器の、副熱交換部の上面図である。
【図５】実施の形態１に係る熱交換器の、副熱交換部の図４におけるＢ−Ｂ線での略断面図である。
【図６】実施の形態１に係る熱交換器が適用される空気調和装置の、構成及び動作を説明するための図である。
【図７】実施の形態１に係る熱交換器が適用される空気調和装置の、構成及び動作を説明するための図である。
【図８】実施の形態１に係る熱交換器の変形例の、斜視図である。
【図９】実施の形態２に係る熱交換器の、斜視図である。
【図１０】実施の形態２に係る熱交換器の変形例の、斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、本発明に係る熱交換器について、図面を用いて説明する。
なお、以下で説明する構成、動作等は、一例にすぎず、本発明に係る熱交換器は、そのような構成、動作等である場合に限定されない。また、各図において、同一又は類似するものには、同一の符号を付すか、又は、符号を付すことを省略している。また、細かい構造については、適宜図示を簡略化又は省略している。また、重複又は類似する説明については、適宜簡略化又は省略している。
【００１０】
また、以下では、本発明に係る熱交換器が、空気調和装置に適用される場合を説明しているが、そのような場合に限定されず、例えば、冷媒循環回路を有する他の冷凍サイクル装置に適用されてもよい。また、空気調和装置が、暖房運転と冷房運転とを切り替えるものである場合を説明しているが、そのような場合に限定されず、暖房運転又は冷房運転のみを行うものであってもよい。
【００１１】
実施の形態１．
実施の形態１に係る熱交換器について説明する。
＜熱交換器の構成及び動作＞
以下に、実施の形態１に係る熱交換器の構成及び動作について説明する。
（熱交換器の概略構成及び概略動作）
以下に、実施の形態１に係る熱交換器の概略構成及び概略動作について説明する。
図１は、実施の形態１に係る熱交換器の、斜視図である。なお、図１では、熱交換器１が蒸発器として作用する際の冷媒の流れを、矢印で示している。
【００１２】
図１に示されるように、熱交換器１は、熱交換器１を通過する空気の通過方向（図中白抜き矢印）の、風上側に配設された風上側熱交換部２と、風下側に配設された風下側熱交換部３と、を有する。
【００１３】
風上側熱交換部２は、複数の風上側伝熱管１１と、その複数の風上側伝熱管１１に、例えば、ロウ付け等で接合された複数の風上側フィン１２と、を有する。風下側熱交換部３は、複数の風下側伝熱管２１と、その複数の風下側伝熱管２１に、例えば、ロウ付け等で接合された複数の風下側フィン２２と、を有する。複数の風上側伝熱管１１の配列は、複数の風下側伝熱管２１の配列と比較して、重力方向の下側にずれている。
【００１４】
風上側伝熱管１１及び風下側伝熱管２１は、扁平管であり、その内側に複数の流路が形成される。複数の風上側伝熱管１１及び複数の風下側伝熱管２１のそれぞれは、両端部間が、段方向にヘアピン状に折り曲げられて、折返し部１１ａ、２１ａが形成される。風上側伝熱管１１及び風下側伝熱管２１は、熱交換器１を通過する空気の通過方向（図中白抜き矢印）と交差する方向に、複数段配設される。風上側伝熱管１１及び風下側伝熱管２１は、円管（例えば、直径４ｍｍの円管）であってもよい。
【００１５】
風上側伝熱管１１及び風下側伝熱管２１の両端部の間がヘアピン状に折り曲げられて、折返し部１１ａ、２１ａが形成されるのではなく、風上側伝熱管１１又は風下側伝熱管２１の端部と、それの隣の段の風上側伝熱管１１又は風下側伝熱管２１の端部と、が、内部に流路が形成された連結部材を介して接続されることで、冷媒が折り返されてもよい。
【００１６】
風上側熱交換部２は、内部に、１つの流路を複数の流路に分岐する分岐流路１３ａが形成された、風上側ヘッダ１３を有する。複数の風上側伝熱管１１のうちの、重力方向の上側に配設された複数の風上側伝熱管１１のそれぞれの一方の端部は、風上側ヘッダ１３に形成された、１つの流路を複数の流路に分岐する分岐流路１３ａの、その複数の流路のそれぞれに接続される。風上側ヘッダ１３は、本発明における「ヘッダ部」の一部に相当する。分岐流路１３ａは、本発明における「第１分岐流路」に相当する。風上側ヘッダ１３に接続された風上側伝熱管１１は、本発明における「第１伝熱管」に相当する。風上側伝熱管１１の風上側ヘッダ１３に接続された端部は、本発明における「第１伝熱管」の「第１端部」に相当する。
【００１７】
風下側熱交換部３は、内部に、１つの流路を複数の流路に分岐する分岐流路２３ａが形成された、風下側ヘッダ２３を有する。複数の風下側伝熱管２１のうちの、重力方向の上側に配設された複数の風下側伝熱管２１のそれぞれの一方の端部は、風下側ヘッダ２３に形成された、１つの流路を複数の流路に分岐する分岐流路２３ａの、その複数の流路のそれぞれに接続される。１つの流路を複数の流路に分岐する分岐流路２３ａの、その１つの流路には、冷媒配管が接続される。風下側ヘッダ２３は、本発明における「ヘッダ部」の一部に相当する。分岐流路２３ａは、本発明における「第３分岐流路」に相当する。風下側ヘッダ２３に接続された風下側伝熱管２１は、本発明における「第１伝熱管」に相当する。風下側伝熱管２１の風下側ヘッダ２３に接続された端部は、本発明における「第１伝熱管」の「第２端部」に相当する。
【００１８】
複数の風上側伝熱管１１のうちの、重力方向の下側に配設された複数の風上側伝熱管１１のそれぞれの一方の端部と、複数の風下側伝熱管２１のうちの、重力方向の下側に配設された複数の風下側伝熱管２１のそれぞれの一方の端部と、は、下段三方管４１に形成された、１つの流路を２つの流路に分岐する分岐流路４１ａの、その２つの流路に接続される。下段三方管４１は、例えば、Ｙ字状である。下段三方管４１は、本発明における「第１部材」に相当する。分岐流路４１ａは、本発明における「第２分岐流路」に相当する。下段三方管４１に接続された風上側伝熱管１１及び風下側伝熱管２１は、本発明における「第２伝熱管」に相当する。風上側伝熱管１１及び風下側伝熱管２１の下段三方管４１に接続された端部は、本発明における「第２伝熱管」の「第１端部」に相当する。
【００１９】
複数の風上側伝熱管１１のうちの、重力方向の下側に配設された複数の風上側伝熱管１１のそれぞれの他方の端部と、複数の風下側伝熱管２１のうちの、重力方向の下側に配設された複数の風下側伝熱管２１のそれぞれの他方の端部と、は、上段三方管５１に形成された、１つの流路を２つの流路に分岐する分岐流路５１ａの、その２つの流路に接続される。上段三方管５１は、例えば、Ｙ字状である。上段三方管５１は、本発明における「第２部材」に相当する。分岐流路５１ａは、本発明における「第４分岐流路」に相当する。上段三方管５１に接続された風上側伝熱管１１及び風下側伝熱管２１は、本発明における「第２伝熱管」に相当する。風上側伝熱管１１及び風下側伝熱管２１の上段三方管５１に接続された端部は、本発明における「第２伝熱管」の「第２端部」に相当する。
【００２０】
下段三方管４１は、２つであり、上段に配設された下段三方管４１の、１つの流路を２つの流路に分岐する分岐流路４１ａのその１つの流路と、下段に配設された下段三方管４１の、１つの流路を２つの流路に分岐する分岐流路４１ａのその１つの流路と、は、下段三方ジョイント４２に形成された、１つの流路を２つの流路に分岐する分岐流路４２ａの、その２つの流路に接続される。１つの流路を２つの流路に分岐する分岐流路４２ａの、その１つの流路には、冷媒配管が接続される。下段三方ジョイント４２は、本発明における「第１ジョイント」に相当する。分岐流路４２ａは、本発明における「第５分岐流路」に相当する。
【００２１】
上段三方管５１は、２つであり、上段に配設された上段三方管５１の、１つの流路を２つの流路に分岐する分岐流路５１ａのその１つの流路と、下段に配設された上段三方管５１の、１つの流路を２つの流路に分岐する分岐流路５１ａのその１つの流路と、は、上段三方ジョイント５２に形成された、１つの流路を２つの流路に分岐する分岐流路５２ａの、その２つの流路に接続される。１つの流路を２つの流路に分岐する分岐流路５２ａの、その１つの流路には、配管５３を介して、風上側ヘッダ１３に形成された、１つの流路を複数の流路に分岐する分岐流路１３ａの、その１つの流路が接続される。上段三方ジョイント５２は、本発明における「第２ジョイント」に相当する。分岐流路５２ａは、本発明における「第６分岐流路」に相当する。
【００２２】
風上側ヘッダ１３と、風下側ヘッダ２３と、下段三方管４１と、上段三方管５１と、は互いに離間して並設される。
【００２３】
つまり、熱交換器１は、風上側ヘッダ１３及び風下側ヘッダ２３と、それらに接続された風上側伝熱管１１及び風下側伝熱管２１と、風上側フィン１２及び風下側フィン２２のうちの、風上側ヘッダ１３及び風下側ヘッダ２３に接続された風上側伝熱管１１及び風下側伝熱管２１に連結される領域と、を有する主熱交換部１００と、下段三方管４１及び上段三方管５１と、それらに接続された風上側伝熱管１１及び風下側伝熱管２１と、風上側フィン１２及び風下側フィン２２のうちの、下段三方管４１及び上段三方管５１に接続された風上側伝熱管１１及び風下側伝熱管２１に連結される領域と、下段三方ジョイント４２及び上段三方ジョイント５２と、を有する副熱交換部２００と、を備える。
【００２４】
なお、以上では、風上側フィン１２及び風下側フィン２２が、風上側ヘッダ１３及び風下側ヘッダ２３に接続された風上側伝熱管１１及び風下側伝熱管２１と、下段三方管４１及び上段三方管５１に接続された風上側伝熱管１１及び風下側伝熱管２１と、に跨がっている場合を説明したが、そのような場合に限定されず、風上側フィン１２及び風下側フィン２２の、風上側ヘッダ１３及び風下側ヘッダ２３に接続された風上側伝熱管１１及び風下側伝熱管２１に連結される領域と、下段三方管４１及び上段三方管５１に接続された風上側伝熱管１１及び風下側伝熱管２１に連結される領域と、が、別々のフィンで構成されてもよい。
【００２５】
また、以上では、風上側伝熱管１１及び風下側伝熱管２１が８つである場合を説明しているが、そのような場合に限定されず、風上側伝熱管１１及び風下側伝熱管２１が他の個数であってもよい。
【００２６】
熱交換器１が蒸発器として作用する際には、冷媒配管から下段三方ジョイント４２に冷媒が流入し、その冷媒は、２つの下段三方管４１に分配される。下段三方管４１に流入した冷媒は、副熱交換部２００の風上側伝熱管１１の一方の端部と副熱交換部２００の風下側伝熱管２１の一方の端部とに分配される。副熱交換部２００の風上側伝熱管１１及び副熱交換部２００の風下側伝熱管２１を通過した冷媒は、上段三方管５１に流入して合流される。２つの上段三方管５１から流出した冷媒は、上段三方ジョイント５２で合流されて、風上側ヘッダ１３に流入し、その冷媒は、主熱交換部１００の複数の風上側伝熱管１１の一方の端部に分配される。主熱交換部１００の複数の風上側伝熱管１１を通過した冷媒は、後に説明される列渡り管を介して、主熱交換部１００の複数の風下側伝熱管２１の一方の端部に流入する。主熱交換部１００の複数の風下側伝熱管２１を通過した冷媒は、風下側ヘッダ２３で合流されて、冷媒配管に流出する。
【００２７】
熱交換器１が凝縮器として作用する際には、冷媒配管から風下側ヘッダ２３に冷媒が流入し、その冷媒は、主熱交換部１００の複数の風下側伝熱管２１の他方の端部に分配される。主熱交換部１００の複数の風下側伝熱管２１を通過した冷媒は、後に説明される列渡り管を介して、主熱交換部１００の複数の風上側伝熱管１１の他方の端部に流入する。主熱交換部１００の複数の風上側伝熱管１１を通過した冷媒は、風上側ヘッダ１３で合流されて、上段三方ジョイント５２に流入する。上段三方ジョイント５２に流入した冷媒は、２つの上段三方管５１に分配され、上段三方管５１で、副熱交換部２００の風上側伝熱管１１の他方の端部と副熱交換部２００の風下側伝熱管２１の他方の端部とに分配される。副熱交換部２００の風上側伝熱管１１及び副熱交換部２００の風下側伝熱管２１を通過した冷媒は、下段三方管４１に流入して合流される。２つの下段三方管４１から流出した冷媒は、下段三方ジョイント４２で合流されて、冷媒配管に流出する。
【００２８】
（主熱交換部の構成及び動作）
以下に、実施の形態１に係る熱交換器の、主熱交換部の構成及び動作について説明する。
図２は、実施の形態１に係る熱交換器の、主熱交換部の上面図である。図３は、実施の形態１に係る熱交換器の、主熱交換部の図２におけるＡ−Ａ線での略断面図である。なお、図２及び図３では、熱交換器１が蒸発器として作用する際の冷媒の流れを、矢印で示している。
【００２９】
図２及び図３に示されるように、主熱交換部１００の複数の風上側伝熱管１１の一方の端部には、ジョイント６１を介して、風上側ヘッダ１３に形成された、１つの流路を複数の流路に分岐する分岐流路１３ａの、その複数の流路が接続される。また、主熱交換部１００の複数の風下側伝熱管２１の一方の端部には、ジョイント６１を介して、風下側ヘッダ２３に形成された、１つの流路を複数の流路に分岐する分岐流路２３ａの、その複数の流路が接続される。また、主熱交換部１００の複数の風上側伝熱管１１の他方の端部と、主熱交換部１００の複数の風下側伝熱管２１の他方の端部と、は、ジョイント６１及び列渡り管６２を介して接続される。列渡り管６２は、例えば、円管である。ジョイント６１の内部には、一方の端部が、風上側伝熱管１１及び風下側伝熱管２１の外周面に沿う形状であり、他方の端部が、例えば円形状である、通過流路が形成される。
【００３０】
熱交換器１が蒸発器として作用する際には、風上側ヘッダ１３に流入した冷媒は、分岐流路１３ａで複数の流路に分配され、ジョイント６１を通過して、主熱交換部１００の複数の風上側伝熱管１１の一方の端部に流入する。主熱交換部１００の複数の風上側伝熱管１１を通過した冷媒は、ジョイント６１、列渡り管６２、及びジョイント６１を通過して、主熱交換部１００の複数の風下側伝熱管２１の他方の端部に流入する。主熱交換部１００の複数の風下側伝熱管２１を通過した冷媒は、ジョイント６１を通過して、風下側ヘッダ２３に流入して、分岐流路２３ａで１つの流路に合流されて、冷媒配管に流出する。
【００３１】
熱交換器１が凝縮器として作用する際には、冷媒配管から風下側ヘッダ２３に流入した冷媒は、分岐流路２３ａで複数の流路に分配され、ジョイント６１を通過して、主熱交換部１００の複数の風下側伝熱管２１の一方の端部に流入する。主熱交換部１００の複数の風下側伝熱管２１を通過した冷媒は、ジョイント６１、列渡り管６２、及びジョイント６１を通過して、主熱交換部１００の複数の風上側伝熱管１１の他方の端部に流入する。主熱交換部１００の複数の風上側伝熱管１１を通過した冷媒は、ジョイント６１を通過して、風上側ヘッダ１３に流入して、分岐流路１３ａで１つの流路に合流されて、その１つの流路から流出する。
【００３２】
（副熱交換部の構成及び動作）
以下に、実施の形態１に係る熱交換器の、副熱交換部の構成及び動作について説明する。
図４は、実施の形態１に係る熱交換器の、副熱交換部の上面図である。図５は、実施の形態１に係る熱交換器の、副熱交換部の図４におけるＢ−Ｂ線での略断面図である。なお、図４及び図５では、熱交換器１が蒸発器として作用する際の冷媒の流れを、矢印で示している。
【００３３】
図４及び図５に示されるように、副熱交換部２００の複数の風上側伝熱管１１の一方の端部及び副熱交換部２００の複数の風下側伝熱管２１の一方の端部には、ジョイント６１を介して、下段三方管４１に形成された、１つの流路を２つの流路に分岐する分岐流路４１ａの、その２つの流路が接続される。また、副熱交換部２００の複数の風上側伝熱管１１の他方の端部及び副熱交換部２００の複数の風下側伝熱管２１の他方の端部には、ジョイント６１を介して、上段三方管５１に形成された、１つの流路を２つの流路に分岐する分岐流路５１ａの、その２つの流路が接続される。
【００３４】
上段に配設された下段三方管４１に形成された、１つの流路を２つの流路に分岐する分岐流路４１ａの、その１つの流路と、下段に配設された下段三方管４１に形成された、１つの流路を２つの流路に分岐する分岐流路４１ａの、その１つの流路と、は、下段三方ジョイント４２の、１つの流路を２つの流路に分岐する分岐流路４２ａの、その２つの流路に接続される。上段に配設された上段三方管５１に形成された、１つの流路を２つの流路に分岐する分岐流路５１ａの、その１つの流路と、下段に配設された上段三方管５１に形成された、１つの流路を２つの流路に分岐する分岐流路５１ａの、その１つの流路と、は、上段三方ジョイント５２の、１つの流路を２つの流路に分岐する分岐流路５２ａの、その２つの流路に接続される。
【００３５】
熱交換器１が蒸発器として作用する際には、冷媒配管から下段三方ジョイント４２に流入した冷媒は、分岐流路４２ａの２つの流路に分配されて、複数の下段三方管４１に流入する。下段三方管４１に流入した冷媒は、分岐流路４１ａの２つの流路に分配され、ジョイント６１を通過して、副熱交換部２００の複数の風上側伝熱管１１の一方の端部及び副熱交換部２００の複数の風下側伝熱管２１の一方の端部に流入する。副熱交換部２００の複数の風上側伝熱管１１及び複数の風下側伝熱管２１を通過した冷媒は、ジョイント６１を通過して、複数の上段三方管５１に流入する。複数の上段三方管５１に流入した冷媒は、分岐流路５１ａの１つの流路に合流されて、上段三方ジョイント５２に流入する。上段三方ジョイント５２に流入した冷媒は、分岐流路５２ａの１つの流路に合流されて、その１つの流路から流出する。
【００３６】
熱交換器１が凝縮器として作用する際には、上段三方ジョイント５２に流入した冷媒は、分岐流路５２ａの２つの流路に分配されて、複数の上段三方管５１に流入する。複数の上段三方管５１に流入した冷媒は、分岐流路５１ａの２つの流路に分配され、ジョイント６１を通過して、副熱交換部２００の複数の風上側伝熱管１１の他方の端部及び副熱交換部２００の複数の風下側伝熱管２１の他方の端部に流入する。副熱交換部２００の複数の風上側伝熱管１１及び複数の風下側伝熱管２１を通過した冷媒は、ジョイント６１を通過して、複数の下段三方管４１に流入する。複数の下段三方管４１に流入した冷媒は、分岐流路４１ａの１つの流路に合流されて、下段三方ジョイント４２に流入する。下段三方ジョイント４２に流入した冷媒は、分岐流路４２ａの１つの流路に合流されて、冷媒配管に流出する。
【００３７】
＜熱交換器が適用される空気調和装置の構成及び動作＞
以下に、実施の形態１に係る熱交換器が適用される空気調和装置の構成及び動作について説明する。
図６及び図７は、実施の形態１に係る熱交換器が適用される空気調和装置の、構成及び動作を説明するための図である。なお、図６は、空気調和装置９１が暖房運転する場合を示している。また、図７は、空気調和装置９１が冷房運転する場合を示している。
【００３８】
図６及び図７に示されるように、空気調和装置９１は、圧縮機９２と、四方弁９３と、室外熱交換器（熱源側熱交換器）９４と、絞り装置９５と、室内熱交換器（負荷側熱交換器）９６と、室外ファン（熱源側ファン）９７と、室内ファン（負荷側ファン）９８と、制御装置９９と、を有する。圧縮機９２と四方弁９３と室外熱交換器９４と絞り装置９５と室内熱交換器９６とが冷媒配管で接続されて、冷媒循環回路が形成される。四方弁９３は、他の流路切替装置であってもよい。室外ファン９７は、室外熱交換器９４の風上側に設けられてもよく、また、室外熱交換器９４の風下側に設けられてもよい。また、室内ファン９８は、室内熱交換器９６の風上側に設けられてもよく、また、室内熱交換器９６の風下側に設けられてもよい。
【００３９】
制御装置９９には、例えば、圧縮機９２、四方弁９３、絞り装置９５、室外ファン９７、室内ファン９８、各種センサ等が接続される。制御装置９９によって、四方弁９３の流路が切り替えられることで、暖房運転と冷房運転とが切り替えられる。
【００４０】
図６に示されるように、空気調和装置９１が暖房運転する際には、圧縮機９２から吐出される高圧高温の冷媒は、四方弁９３を介して室内熱交換器９６に流入し、室内ファン９８によって供給される空気との熱交換によって凝縮することで、室内を暖房する。凝縮した冷媒は、室内熱交換器９６から流出し、絞り装置９５によって、低圧の冷媒となる。低圧の冷媒は、室外熱交換器９４に流入し、室外ファン９７によって供給される空気と熱交換を行い、蒸発する。蒸発した冷媒は、室外熱交換器９４から流出し、四方弁９３を介して圧縮機９２に吸入される。つまり、暖房運転時には、室外熱交換器９４は、蒸発器として作用し、室内熱交換器９６は、凝縮器として作用する。
【００４１】
図７に示されるように、空気調和装置９１が冷房運転する際には、圧縮機９２から吐出される高圧高温の冷媒は、四方弁９３を介して室外熱交換器９４に流入し、室外ファン９７によって供給される空気と熱交換を行い、凝縮する。凝縮した冷媒は、室外熱交換器９４から流出し、絞り装置９５によって、低圧の冷媒となる。低圧の冷媒は、室内熱交換器９６に流入し、室内ファン９８によって供給される空気との熱交換によって蒸発することで、室内を冷却する。蒸発した冷媒は、室内熱交換器９６から流出し、四方弁９３を介して圧縮機９２に吸入される。つまり、冷房運転時には、室外熱交換器９４は、凝縮器として作用し、室内熱交換器９６は、蒸発器として作用する。
【００４２】
室外熱交換器９４及び室内熱交換器９６の少なくとも一方に、熱交換器１が用いられる。室外ファン９７及び室内ファン９８の駆動によって生じる空気流れの、風上側に風上側伝熱管１１が配設され、風下側に風下側伝熱管２１が配設される。熱交換器１が用いられることによって、室外熱交換器９４及び室内熱交換器９６の少なくとも一方の熱交換効率が向上されているため、空気調和装置９１のエネルギ効率が向上される。なお、暖房運転におけるエネルギ効率は、以下の式（１）で定義され、冷房運転におけるエネルギ効率は、以下の式（２）で定義される。
【００４３】
［数１］
暖房運転時のエネルギ効率＝凝縮器（室内熱交換器９６）能力／全入力  ・・・（１）
【００４４】
［数２］
冷房運転時のエネルギ効率＝蒸発器（室内熱交換器９６）能力／全入力  ・・・（２）
【００４５】
＜熱交換器の作用＞
以下に、実施の形態１に係る熱交換器の作用について説明する。
熱交換器１では、風上側ヘッダ１３と、風下側ヘッダ２３と、下段三方管４１と、上段三方管５１と、が互いに離間して並設される。そのため、主熱交換部１００の冷媒と副熱交換部２００の冷媒との間の熱授受が抑制されて、熱交換器１の熱交換効率が向上される。特に、熱交換器１が凝縮器として作用する際に、飽和域の冷媒から過冷却域の冷媒に熱授受が行われることが抑制されて、熱交換器１の熱交換効率が向上される。また、副熱交換部２００の風上側伝熱管１１及び風下側伝熱管２１に、下段三方管４１及び上段三方管５１、つまり分岐管が接続されるため、熱交換器１の熱交換効率を向上することと、設計の自由度を向上することと、が両立される。
【００４６】
熱交換器１では、副熱交換部２００において、下段三方管４１の、１つの流路を２つの流路に分岐する分岐流路４１ａの、その２つの流路、及び、上段三方管５１の、１つの流路を２つの流路に分岐する分岐流路５１ａの、その２つの流路、が、列間を跨がるように接続される。そのため、副熱交換部２００における冷媒の分岐数が増加されて、風上側伝熱管１１及び風下側伝熱管２１で生じる圧力損失が低減される。
【００４７】
熱交換器１では、複数の風上側伝熱管１１の配列が、複数の風下側伝熱管２１の配列と比較して、重力方向の下側にずれている。つまり、熱交換器１が蒸発器として作用する際には、副熱交換部２００において、下段三方管４１の、１つの流路を２つの流路に分岐する分岐流路４１ａの、その２つの流路は、風上側伝熱管１１の一方の端部と、その端部と比較して重力方向の上側に位置する、風下側伝熱管２１の一方の端部と、に冷媒を流出する。そのように構成されることで、風上側伝熱管１１の一方の端部に流入する液冷媒が、風下側伝熱管２１の一方の端部に流入する液冷媒と比較して多くなり、風上側伝熱管１１に熱負荷の大きい冷媒を流入させることができるため、上段三方管５１で合流されるそれぞれの冷媒の乾き度が一様になって、熱交換器１の熱交換効率が更に向上される。
【００４８】
＜変形例＞
図８は、実施の形態１に係る熱交換器の変形例の、斜視図である。なお、図８では、熱交換器１が蒸発器として作用する際の冷媒の流れを、矢印で示している。
以上では、下段三方管４１及び上段三方管５１が、それぞれ２つである場合を説明したが、図８に示されるように、下段三方管４１及び上段三方管５１が、それぞれ３つであってもよく、また、３つ以外であってもよい。
【００４９】
実施の形態２．
実施の形態２に係る熱交換器について説明する。
なお、実施の形態１と重複又は類似する説明は、適宜簡略化又は省略している。
＜熱交換器の構成及び動作＞
以下に、実施の形態２に係る熱交換器の構成及び動作について説明する。
（熱交換器の概略構成及び概略動作）
以下に、実施の形態２に係る熱交換器の概略構成及び概略動作について説明する。
図９は、実施の形態２に係る熱交換器の、斜視図である。なお、図９では、熱交換器１が蒸発器として作用する際の冷媒の流れを、矢印で示している。
【００５０】
図９に示されるように、熱交換器１は、副熱交換部２００と、副熱交換部２００が連結された主熱交換部１００Ａと、副熱交換部２００が連結されない主熱交換部１００Ｂと、を備える。つまり、熱交換器１は、２つの主熱交換部１００Ａ、１００Ｂを備える。２つの主熱交換部１００Ａ、１００Ｂは、それぞれ、複数の風上側伝熱管１１と、複数の風下側伝熱管２１と、風上側ヘッダ１３と、風下側ヘッダ２３と、を有する。
【００５１】
上段三方ジョイント５２に形成された、１つの流路を２つの流路に分岐する分岐流路５２ａの、その１つの流路に接続された配管５３は、ディストリビュータ５４に形成された、１つの流路を２つの流路に分岐する分岐流路５４ａの、その１つの流路に接続される。１つの流路を２つの流路に分岐する分岐流路５４ａの、その２つの流路は、少なくとも一部に毛細管を有する配管５５Ａ、５５Ｂを介して、風上側ヘッダ１３に形成された、１つの流路を複数の流路に分岐する分岐流路１３ａの、その１つの流路に接続される。
【００５２】
熱交換器１が蒸発器として作用する際には、冷媒配管から下段三方ジョイント４２に冷媒が流入し、その冷媒は、２つの下段三方管４１に分配される。下段三方管４１に流入した冷媒は、副熱交換部２００の風上側伝熱管１１の一方の端部と副熱交換部２００の風下側伝熱管２１の一方の端部とに分配される。副熱交換部２００の風上側伝熱管１１及び副熱交換部２００の風下側伝熱管２１を通過した冷媒は、上段三方管５１に流入して合流される。２つの上段三方管５１から流出した冷媒は、上段三方ジョイント５２で合流されて、ディストリビュータ５４に流入する。ディストリビュータ５４に流入した冷媒は、配管５５Ａ、５５Ｂに分配されて、風上側ヘッダ１３に流入し、その冷媒は、主熱交換部１００Ａ、１００Ｂの複数の風上側伝熱管１１の一方の端部に流入する。主熱交換部１００Ａ、１００Ｂの複数の風上側伝熱管１１を通過した冷媒は、図示されない列渡り管６２を介して、主熱交換部１００Ａ、１００Ｂの複数の風下側伝熱管２１の一方の端部に流入する。主熱交換部１００Ａ、１００Ｂの複数の風下側伝熱管２１を通過した冷媒は、風下側ヘッダ２３で合流されて、冷媒配管に流出する。
【００５３】
熱交換器１が凝縮器として作用する際には、冷媒配管から風下側ヘッダ２３に冷媒が流入し、その冷媒は、主熱交換部１００Ａ、１００Ｂの複数の風下側伝熱管２１の他方の端部に分配される。主熱交換部１００の複数の風下側伝熱管２１を通過した冷媒は、図示されない列渡り管６２を介して、主熱交換部１００Ａ、１００Ｂの複数の風上側伝熱管１１の他方の端部に流入する。主熱交換部１００Ａ、１００Ｂの複数の風上側伝熱管１１を通過した冷媒は、風上側ヘッダ１３で合流されて、配管５５Ａ、５５Ｂを介して、ディストリビュータ５４に流入する。ディストリビュータ５４で合流された冷媒は、上段三方ジョイント５２に流入する。上段三方ジョイント５２に流入した冷媒は、２つの上段三方管５１に分配され、上段三方管５１で、副熱交換部２００の風上側伝熱管１１の他方の端部と副熱交換部２００の風下側伝熱管２１の他方の端部とに分配される。副熱交換部２００の風上側伝熱管１１及び副熱交換部２００の風下側伝熱管２１を通過した冷媒は、下段三方管４１に流入して合流される。２つの下段三方管４１から流出した冷媒は、下段三方ジョイント４２で合流されて、冷媒配管に流出する。
【００５４】
＜熱交換器の作用＞
以下に、実施の形態２に係る熱交換器の作用について説明する。
熱交換器１においても、風上側ヘッダ１３と、風下側ヘッダ２３と、下段三方管４１と、上段三方管５１と、が互いに離間して並設される。そのため、主熱交換部１００Ａ、１００Ｂの冷媒と副熱交換部２００の冷媒との間の熱授受が抑制されて、熱交換器１の熱交換効率が向上される。特に、熱交換器１が凝縮器として作用する際に、飽和域の冷媒から過冷却域の冷媒に熱授受が行われることが抑制されて、熱交換器１の熱交換効率が向上される。また、副熱交換部２００の風上側伝熱管１１及び風下側伝熱管２１に、下段三方管４１及び上段三方管５１、つまり分岐管が接続されるため、熱交換器１の熱交換効率を向上することと、設計の自由度を向上することと、が両立される。
【００５５】
また、熱交換器１では、副熱交換部２００において、下段三方管４１に形成された、１つの流路を２つの流路に分岐する分岐流路４１ａの、その２つの流路、及び、上段三方管５１に形成された、１つの流路を２つの流路に分岐する分岐流路５１ａの、その２つの流路、が、列間を跨がるように接続される。熱交換器１では、熱交換器１が蒸発器として作用する際に、副熱交換部２００の冷媒が、主熱交換部１００の冷媒と比較して、ディストリビュータ５４及び少なくとも一部が毛細管である配管５５Ａ、５５Ｂにおける減圧分だけ、高温となる。そのため、１つの流路を２つの流路に分岐する分岐流路４１ａの、その２つの流路、及び、１つの流路を２つの流路に分岐する分岐流路５１ａの、その２つの流路が、列間を跨がるように接続されることで、高温となる副熱交換部２００の容積を小さくすることが可能となって、熱交換器１の熱交換効率が更に向上される。
【００５６】
＜変形例＞
図１０は、実施の形態２に係る熱交換器の変形例の、斜視図である。なお、図１０では、熱交換器１が蒸発器として作用する際の冷媒の流れを、矢印で示している。
以上では、副熱交換部２００が連結されない主熱交換部１００Ｂが、１つである場合を説明したが、図１０に示されるように、副熱交換部２００が連結されない主熱交換部１００Ｂが、２つであってもよく、また、２つ以外であってもよい。
【００５７】
以上、実施の形態１及び実施の形態２について説明したが、本発明は各実施の形態の説明に限定されない。例えば、各実施の形態の全部又は一部を組み合わせることも可能である。
【００５８】
なお、上述の熱交換器１及び熱交換器１が適用される空気調和装置９１では、冷媒が、Ｒ４１０Ａ、Ｒ３２、ＨＦＯ１２３４ｙｆ等の冷媒である場合に、上述の効果が奏される。また、以上では、作動流体が空気と冷媒である場合を例に説明したが、そのような場合に限定されず、作動流体が、他の気体、液体、気液混合流体等である場合においても、同様の効果が奏される。
【００５９】
また、上述の熱交換器１及び熱交換器１が適用される空気調和装置９１では、どのような冷凍機油が用いられてもよく、冷凍機油が、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、フッ素油系等の、相溶性を有する冷凍機油及び非相溶性を有する冷凍機油のいずれであっても、上述の効果が奏される。
【符号の説明】
【００６０】
１  熱交換器、２  風上側熱交換部、３  風下側熱交換部、１１  風上側伝熱管、１１ａ  折返し部、１２  風上側フィン、１３  風上側ヘッダ、１３ａ  分岐流路、２１  風下側伝熱管、２１ａ  折返し部、２２  風下側フィン、２３  風下側ヘッダ、２３ａ  分岐流路、４１  下段三方管、４１ａ  分岐流路、４２  下段三方ジョイント、４２ａ  分岐流路、５１  上段三方管、５１ａ  分岐流路、５２  上段三方ジョイント、５２ａ  分岐流路、５３  配管、５４  ディストリビュータ、５４ａ  分岐流路、５５Ａ、５５Ｂ、５５Ｃ  配管、６１  ジョイント、６２  列渡り管、９１  空気調和装置、９２  圧縮機、９３  四方弁、９４  室外熱交換器、９５  絞り装置、９６  室内熱交換器、９７  室外ファン、９８  室内ファン、９９  制御装置、１００、１００Ａ、１００Ｂ、１００Ｃ  主熱交換部、２００  副熱交換部。
【図１】
2015111220.tif 000003
【図２】
2015111220.tif 000004
【図３】
2015111220.tif 000005
【図４】
2015111220.tif 000006
【図５】
2015111220.tif 000007
【図６】
2015111220.tif 000008
【図７】
2015111220.tif 000009
【図８】
2015111220.tif 000010
【図９】
2015111220.tif 000011
【図１０】
2015111220.tif 000012
【国際調査報告】
2015111220.tif 000013
2015111220.tif 000014
2015111220.tif 000015
2015111220.tif 000016