(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定の間隔で平行に積層され、その間を流体が通過する複数枚の板状フィンと、
この板状フィンに直交するように挿入され、流路断面形状を扁平形状とし、内部に複数の隔壁が設けられた複数本の伝熱管と、
作動流体の流路を形成する前記複数本の伝熱管の端部とそれぞれ接続し、前記複数の伝熱管を連通させる１対のヘッダーと、
前記ヘッダーのうち少なくとも１つに取り付けられ、前記伝熱管に作動流体を流入させる流入管と、
前記ヘッダーのうち少なくとも１つに取り付けられ、前記伝熱管からの作動流体を流出させる流出管と、を備え、
前記ヘッダー内部には、前記伝熱管の端部のうち少なくとも１つが接続される部屋が複数形成されており、
前記１対のヘッダーに形成された前記複数の部屋を介して前記流入管からの作動流体を前記複数本の伝熱管に流通させて前記流出管から流出させる一連の作動流体の流路を形成し、
１本の前記流入管及び２本の前記伝熱管が接続される前記部屋における前記２本の伝熱管の中間部に対応する位置に、前記流入管から流入した作動流体を衝突させてガス状態の作動流体と液状態の作動流体を混合させる衝突部が設けられた突起部を形成し、
前記衝突部の面積を前記流入管の流路断面積よりも大きくし、
前記突起部を、
この突起部が形成されている前記部屋に接続した前記伝熱管の端部よりも突出させている
ことを特徴とする熱交換器モジュール。
【請求項２】
前記複数本の伝熱管を、
空気の流れ方向に対して１列又は２列以上に並べている
ことを特徴とする請求項１に記載の熱交換器モジュール。
【請求項３】
前記ヘッダー内部を複数に分割して複数の作動流体流路を形成した
ことを特徴とする請求項１又は２に記載の熱交換器モジュール。
【請求項４】
前記突起部の前記作動流体が衝突する位置に凹部を形成した
ことを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の熱交換器モジュール。
【請求項５】
前記突起部が形成されている前記部屋から作動流体を２つの作動流体流路に分配する
ことを特徴とする請求項４に記載の熱交換器モジュール。
【請求項６】
前記伝熱管を８本〜１６本とした
ことを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の熱交換器モジュール。
【請求項７】
前記伝熱管の短手方向の長さを異なるものとした
ことを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の熱交換器モジュール。
【請求項８】
前記板状フィンには、
その表面の一部を切り起こした切り起こしを形成した
ことを特徴とする請求項１〜７のいずれかに記載の熱交換器モジュール。
【請求項９】
前記請求項１〜８のいずれかに記載の熱交換器モジュールを複数組み合わせて構成されている
ことを特徴とする熱交換器。
【請求項１０】
前記複数の前記熱交換器モジュールのうちの少なくとも１つの前記板状フィンの間隔又は前記伝熱管の間隔の少なくとも１つを異なる構成とした
ことを特徴とする請求項９に記載の熱交換器。
【請求項１１】
前記熱交換器モジュールを空気の流れに対して複数列並べて構成した
ことを特徴とする請求項９又は１０に記載の熱交換器。
【請求項１２】
前記請求項９〜１１のいずれかに記載の熱交換器の製造方法であって、
アルミニウム製の角材に前記伝熱管を挿入させる貫通穴を設け、さらに前記部屋となるくぼみを形成することで前記ヘッダーを作製し、
複数枚の前記板状フィンを重ねるように並べ、
前記ヘッダーに前記伝熱管を挿入し、該伝熱管を並べた前記板状フィンに差し込み、前記流入管及び前記流出管を取り付けたフタを前記ヘッダーに装着し、
その後、前記板状フィンと前記伝熱管とを接合することで前記熱交換器モジュールを作製し、
作製した前記熱交換器モジュールを組み合わせることで前記熱交換器を製造する
ことを特徴とする熱交換器の製造方法。
【請求項１３】
前記請求項９〜１１のいずれかに記載の複数の熱交換器と、
前記熱交換器に空気を供給する室内送風機と、を収容した
ことを特徴とする室内ユニット。
【請求項１４】
前記複数の熱交換器は、
前記室内送風機を取り囲むように配設されている
ことを特徴とする請求項１３に記載の室内ユニット。
【請求項１５】
前記複数の熱交換器のそれぞれの風上側にアシスト熱交換器を設けた
ことを特徴とする請求項１４に記載の室内ユニット。
【請求項１６】
前記熱交換器を分割して、一部を凝縮器、一部を蒸発器として機能させる再熱除湿運転を可能とした
ことを特徴とする請求項１３〜１５のいずれかに記載の室内ユニット。
【請求項１７】
前記請求項１３〜１６のいずれかに記載の室内ユニットを搭載した
ことを特徴とする空調冷凍装置。
【請求項１８】
作動流体として、
ＨＣ冷媒の単一、ＨＣを含む混合冷媒、Ｒ３２、アンモニア又は二酸化炭素のいずれかを用いる
ことを特徴とする請求項１７に記載の空調冷凍装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、熱交換器モジュール、熱交換器、室内ユニット及び空調冷凍装置に関し、特に熱交換器を流れる冷媒（作動流体）の流し方によって熱交換効率を向上させるようにした熱交換器モジュール、熱交換器、室内ユニット及び空調冷凍装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から、プレートフィンアンドチューブタイプの熱交換器が存在する。そのようなものとして「Ｕ字形状に曲げられた扁平断面の内部に複数の流路を設けた伝熱管と、前記伝熱管の端部が連通したヘッダと、前記ヘッダ内に空間を分離して流入管から流出管への冷媒流れを形成する縦仕切り板および横仕切り板を備え、気体の流れに対して対向流または並向流となる冷媒流れを構成する熱交換器」が提案されている（たとえば、特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】特開２００３−２８７３９０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１のような従来の熱交換器においては、扁平伝熱管の幅方向に熱交換空気が流れ、この熱交換空気と冷熱媒との間で熱交換が行なわれるようになっている。この熱交換器が蒸発器として作用する場合、扁平伝熱管の風上側の伝熱管内冷媒流路に流れる冷媒は、未だ十分に熱交換が行なわれていない熱交換空気（低温空気）により冷却されるから、効率良く熱交換され、冷媒温度も低くなっている。これに対して、風下側の伝熱管内冷媒流路に流れる冷媒は、既に熱交換が行なわれ、高温となっている熱交換空気と熱交換されるため、熱交換効率が低下し、冷媒を十分に冷却することができない。
【０００５】
このように、従来の熱交換器においては、扁平伝熱管の風上側と風下側とでは、その熱交換量に大きな差が生じ、全体の熱交換量が小さくなってしまうという問題点を有していた。一方、従来の熱交換器においては、扁平形状の扁平伝熱管を用いているため、扁平管の長軸方向と空気流れ主流方向とが一致するように熱交換器を設置することによって、空気流れの通風抵抗が大幅に減少し、空気流れを発生させる送風機の駆動動力を大幅に削減することができるものである。
【０００６】
しかしながら、このような従来の熱交換器を蒸発器として用いたとき、結露水が発生することになるが、扁平形状の扁平伝熱管を用いているために、円管形状の伝熱管を用いている熱交換器に比べて、結露水の排水性が悪く、結露水がホールドしてしまうことになっていた。すなわち、扁平形状の扁平伝熱管を用いた従来の熱交換器を蒸発器として用いた場合においては、発生した結露水によって通風抵抗低減効果が十分に得られないという問題点を有していた。
【０００７】
そのような問題を解決するため、ヘッダー内部にヘッダー長手方向を分ける仕切り板、ヘッダー横方向を分ける仕切り版を設けることにより、気体の流れ方向に対して対向流または並向流となる冷媒流れを構成するようにした熱交換器がある。しかしながら、このような構成の場合、風上と風下との扁平伝熱管の位置を大きくずらしたい場合や、隣り合う伝熱間より離れた位置にある扁平伝熱管を導通させたい場合、構造上実現が困難か、不可能になるという問題点を有していた。また、このような従来の熱交換器を使用した空気調和機を実現する場合、空気調和機の形態の最適化、それぞれの能力別に応じた熱交換器の形状の最適化、及び、冷媒の流し方の最適化を実現するために、それぞれに専用のヘッダーの製作が必要となり、大幅なコストアップを招く可能性がある。
【０００８】
本発明は、上記のような問題点を解決するためになされたもので、作動冷媒（冷媒）の流路を自在に設定可能な構成にして熱交換効率を向上させた熱交換器モジュール、熱交換器、室内ユニット及び空調冷凍装置を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明に係る熱交換器モジュールは、所定の間隔で平行に積層され、その間を流体が通過する複数枚の板状フィンと、この板状フィンに直交するように挿入され、流路断面形状を扁平形状とし、内部に複数の隔壁が設けられた複数本の伝熱管と、作動流体の流路を形成する前記複数本の伝熱管の端部とそれぞれ接続し、前記複数の伝熱管を連通させる１対のヘッダーと、前記ヘッダーのうち少なくとも１つに取り付けられ、前記伝熱管に作動流体を流入させる流入管と、前記ヘッダーのうち少なくとも１つに取り付けられ、前記伝熱管からの作動流体を流出させる流出管と、を備え、前記ヘッダー内部には、前記伝熱管の端部のうち少なくとも１つが接続される部屋が複数形成されており、前記１対のヘッダーに形成された前記複数の部屋を介して前記流入管からの作動流体を前記複数本の伝熱管に流通させて前記流出管から流出させる一連の作動流体の流路を形成し、１本の前記流入管及び２本の前記伝熱管が接続される前記部屋における前記２本の伝熱管の中間部に対応する位置に、前記流入管から流入した作動流体を衝突させてガス状態の作動流体と液状態の作動流体を混合させる衝突部が設けられた突起部を形成し、前記衝突部の面積を前記流入管の流路断面積よりも大きくし、前記突起部を、この突起部が形成されている前記部屋に接続した前記伝熱管の端部よりも突出させていることを特徴とする。
【００１０】
本発明に係る熱交換器は、上記の熱交換器モジュールを複数組み合わせて構成されていることを特徴とする。また、本発明に係る室内ユニットは、上記の熱交換器と、室内送風機と、を収容したことを特徴とする。さらに本発明に係る空調冷凍装置は、上記の室内ユニットを搭載したことを特徴とする。またさらに、本発明に係る熱交換器の製造方法は、上記の熱交換器を製造することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明に係る室内機モジュールによれば、板状フィンの積層方向のピッチ、フィン厚み、空気流れに沿ったフィンの幅、伝熱管の段方向に隣接する段ピッチ、伝熱管の長軸長さ及び短軸長さを所定の範囲内で容易に設計することができる。つまり、本発明に係る熱交換器モジュールでは、製造に要する手間及び費用を大幅に低減することができる。
【００１２】
本発明に係る熱交換器によれば、上記の熱交換器モジュールを組み合わせることにより、一連に連通する冷媒流路を複数形成することが容易にでき、多種多用な冷媒経路を形成することができる。また、この熱交換器を蒸発器として機能させた場合には、伝熱管の風上側の冷媒流路に流れた冷媒を風下側の冷媒流路に流して、冷媒を往復流動させることができ、空気流れと並向流化することができ、熱交換効率が向上する。さらに、この熱交換器を凝縮器として機能させた場合には、伝熱管の風下側の冷媒流路に流れた冷媒を風上側の冷媒流路に流して、冷媒を往復流動させることができ、空気流れと対向流化することができ、熱交換効率が向上する。
【００１３】
本発明に係る室内ユニットによれば、多種多用な冷媒経路を形成することができる熱交換器を収容しているので、たとえば各熱交換器を分割して、一部を凝縮器、一部を蒸発器として機能させるパスパターンを形成し、再熱除湿運転を実行することができる。これより、能力増加やエネルギー効率の向上を図ることができる。また、配管スペースを省略することができコンパクトな室内ユニットを実現することができる。さらに、本発明に係る空気調和装置によれば、上記の室内ユニットを搭載しているので、能力増加やエネルギー効率の向上、コンパクト化などを実現したものとなる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１に係る熱交換器モジュール１２Ａの全体構成の一例を示す斜視図である。図１に基づいて、熱交換器モジュール１２Ａの構成例について説明する。この熱交換器モジュール１２Ａは、熱交換器を構成する最小単位となるものである。つまり、実際に熱交換器として使用される場合には、１つの熱交換器モジュール１２Ａで熱交換器を構成することも可能であるが、２つ以上の熱交換器モジュール１２Ａを組み合わせて熱交換器を構成することも可能である。図１〜図６で、熱交換器の最小単位としての熱交換器モジュール１２Ａについて説明し、それから熱交換器モジュール１２Ａを組み合わせて構成した熱交換器について説明する。
【００１５】
この熱交換器モジュール１２Ａは、内部に設けられている伝熱管である扁平管３内を導通する冷媒と、各板状フィン４の間に形成される隙間から流れ込んでくる外部の空気（流体）とで熱交換を行なう機能を有している。図１に示すように、熱交換器モジュール１２Ａは、２つのヘッダー１Ａと、ヘッダー１Ａを密閉するフタ２と、複数本（ここでは１２本）の扁平管３と、扁平管３を挿入する複数枚の板状フィン４と、ヘッダー１Ａ内部と連通する冷媒配管である流入管５と、ヘッダー１Ａ内部と連通する冷媒配管である流出管６とで構成されている。なお、図１に示すように、扁平管３の並び方向を段方向（冷媒の流れと直交する方向）、扁平管３の長手方向を長手方向（冷媒の流れ方向）、段方向及び長手方向と垂直に交わる方向を列方向と定義して以下の説明で使用する。
【００１６】
ヘッダー１Ａは、熱交換器モジュール１２Ａの対向する両側面に１対取り付けられている。また、ヘッダー１Ａには、２本の流入管５と、２本の流出管６と、複数本の扁平管３と、が接続されている。このヘッダー１Ａは、各扁平管３の両端部が接続され、流入管５から流入した冷媒を各扁平管３に導通させる機能と、各扁平管３からの冷媒を流出管６に流出する機能と、を有している。つまり、ヘッダー１Ａは、流入した冷媒を扁平管３を経由させて流出するという冷媒流路を形成するものである。フタ２は、ヘッダー１Ａの流入管５及び流出管６が接続されている側からヘッダー１Ａの内部を密閉するようになっている。つまり、流入管５及び流出管６は、フタ２を介してヘッダー１Ａに取り付けられ、ヘッダー１Ａ内部の部屋８と連通するようになっている。
【００１７】
板状フィン４は、所定の厚みを有した金属板で構成したものである。そして、熱交換器モジュール１２Ａでは、複数枚の板状フィン４が所定の間隔をあけて積層されるように配置されている。扁平管３は、板状フィン４に挿入するように配置されており、ヘッダー１Ａを介して流入した冷媒を導通するものである。流入管５は、扁平管３に導通させる冷媒をヘッダー１Ａに流入させるものである。流出管６は、扁平管３を導通した冷媒をヘッダー１Ａから流出させるものである。なお、流入管５と流出管６とは、冷媒の流し方によりその機能が逆転するようになっており、図１では中央部の２本が流入管５、両端部の２本が流出管６である場合を例に示している。また、図１は、簡略化しているが、実際には複数枚の板状フィン４が扁平管３と直交するように配置されている。
【００１８】
図２は、ヘッダー１Ａの内部を視認可能にして示す斜視図である。図２に基づいて、ヘッダー１Ａの内部について説明する。図２に示すように、フタ２は、ヘッダー１Ａに着脱自在となっており、フタ２を取り外すことでヘッダー１Ａの内部が見えるようになる。図１及び図２から分かるように、この実施の形態１に係る熱交換器モジュール１２Ａは、扁平管３内を導通する冷媒と、扁平管３外部を流れる空気と、で熱交換するようになっており、一般にプレートフィンアンドチューブタイプと呼ばれているものである。熱交換器モジュール１２Ａの構成を更に詳細に説明する。
【００１９】
この熱交換器モジュール１２Ａは、複数枚の板状フィン４と、板状フィン４に対して略直交するように挿入された複数本の扁平管３が１列となるように配置されて構成されている。複数の扁平管３の長手方向の一方側には、流入管５及び流出管６が接続されているヘッダー１Ａが接続されている。つまり、ヘッダー１Ａには、所定の間隔で穴が形成されており、複数の扁平管３の一端がそれぞれ接続できるようになっている。また、複数の扁平管３の長手方向の他方側には、流入管５及び流出管６が接続されていないもう１つのヘッダー１Ａ（以下、ヘッダー１Ａ’と称して説明するものとする）が接続されている。さらに、ヘッダー１Ａ及びヘッダー１Ａ’の内部には、扁平管３が１本ないし２本接続された部屋８が複数形成されている。
【００２０】
そして、ヘッダー１Ａに、流入管５及び流出管６が接続されているフタ２を取り付けることで、ヘッダー１Ａが密閉され、流入管５から流出管６に至るまでの冷媒流路が形成されることになる。すなわち、この冷媒流路は、流入管５、ヘッダー１Ａの各部屋８、各扁平管３、ヘッダー１Ａ’の各部屋８、各扁平管３、ヘッダー１Ａの各部屋８、流出管６の順で繋がるように形成されることになる。図３で、熱交換器モジュール１２Ａの冷媒の流れについて詳細に説明するものとする。
【００２１】
図３は、熱交換器モジュール１２Ａの断面構成の一例を示す断面図である。図３に基づいて、熱交換器モジュール１２Ａでの冷媒の流れについて説明する。なお、図３で示す矢印は、冷媒の流れを表している。また、図３では、熱交換器モジュール１２Ａの中間部を省略して図示している。図３に示すように、流入管５から流入した冷媒は、ヘッダー１Ａと、ヘッダー１Ａとは反対側に設置されているヘッダー１Ａ’とによって、各扁平管３を導通するようになっている。つまり、熱交換器モジュール１２Ａでは、冷媒をヘッダー１Ａとヘッダー１Ａ’の間で所定回数往復させてから流出するようになっているのである。
【００２２】
すなわち、熱交換器モジュール１２Ａでは、各扁平管３内部を冷媒が導通しているとき、この扁平管３が略直交するように挿入され、扁平管３に接合された板状フィン４を通して空気と熱交換するようになっているのである。図３では、熱交換器モジュール１２Ａに２つの冷媒流路が形成されている場合、つまり２パスである場合を例に示しているが、これに限定するものではなく、たとえば図１２に示すように複数の冷媒流路を形成するようにしてもよい。
【００２３】
図４は、伝熱管である扁平管３の縦断面構成の一例を示す概略断面図である。図４に基づいて、熱交換器モジュール１２Ａに用いる扁平管３の縦断面構成、つまり流路断面構成について説明する。図４に示すように、扁平管３の内部には複数の隔壁９が設けられており、この隔壁９により隔てられた複数の流路１０が形成されている。つまり、ヘッダー１Ａから流入する冷媒は、この流路１０に分配されて扁平管３内を導通するようになっているのである。なお、扁平管３を構成する材料を特に限定するものではないが、たとえばアルミニウムまたはその合金を材料に構成するとよい。
【００２４】
図５は、別の形状の扁平管３（以下、扁平管３ａと称する）の縦断面構成の一例を示す概略断面図である。図５に基づいて、熱交換器モジュール１２Ａに用いる扁平管３ａの縦断面構成、つまり流路断面構成について説明する。扁平管３ａも、扁平管３と同様に、内部に複数の隔壁９が設けられており、この隔壁９により隔てられた複数の流路１０が形成されている。図４に示す扁平管３は、流路断面における短手方向の幅が一定となっているのに対し、図５に示す扁平管３は、流路断面における短手方向の一方側の幅（紙面下側の幅）が、他方側の幅（紙面上側の幅）に対して狭くなっている点で相違している。なお、扁平管３ａも扁平管３と同様に、たとえばアルミニウムまたはその合金を材料に構成するとよい。
【００２５】
図６は、板状フィン４の一部を示した板状フィン４の説明図である。図６に基づいて、熱交換器モジュール１２Ａに用いる板状フィン４の構成について説明する。図６（ａ）が図４に示した扁平管３を挿入している状態の板状フィン４の構成を、図６（ｂ）が図５に示した扁平管３ａを挿入している状態の板状フィン４の構成をそれぞれ表している。なお、以下の説明において、図６（ａ）で説明する板状フィン４を板状フィン４ａ、図６（ｂ）で説明する板状フィン４を板状フィン４ｂと称する場合がある。
【００２６】
図６（ａ）及び図６（ｂ）に示すように、板状フィン４には、段方向に隣接する扁平管３の間に切り起こし１１を形成している。板状フィン４ａに切り起こし１１を形成することによって、板状フィン４ａ間を通過する空気と板状フィン４ａに挿入されている扁平管３との熱交換効率の向上、つまり伝熱促進を図っているのである。図６（ｂ）に示す板状フィン４ｂにも同様に、切り起こし１１を形成している。また、扁平管３（扁平管３ａも含む）を挿入したときに、扁平管３と板状フィン４とを密着固定させ、かつフィン積層方向ピッチを確保するため、扁平管３の挿入部にフィンカラー（図示せず）が設けられている。そして、フィンカラーと扁平管３とはロウ付けして接合されている。
【００２７】
この実施の形態１では、板状フィン４の積層方向のピッチＦｐをＦｐ＝０．００１〜０．００１５ｍ、フィン厚みＦｔをＦｔ＝０．０００１ｍ、空気流れに沿ったフィンの幅ＬｐをＬｐ＝０．０１２７〜０．０１３７ｍ、扁平管３の段方向に隣接する扁平管の中心距離である段ピッチＤｐをＤｐ＝０．００９〜０．０１２ｍ、扁平管３の長軸長さＤｌをＤｌ＝０．０１〜０．０２ｍ、短軸長さＤｓをＤｓ＝０．００２〜０．００３ｍとして設定しているものとする。また、図１では、扁平管３の本数を１２本とした場合を例に示しているが、必要に応じて８本〜１６本の間で設定することができる。このように、熱交換器を構成する最小単位である熱交換器モジュール１２Ａを構成している。なお、実際に使用する場合、多数のモジュールを組み合わせて熱交換器を構成することが多い。
【００２８】
ヘッダー１Ａ内部に形成されている各部屋８の列方向の長さは、扁平管３の流路断面の長手方向の長さ以上とし、各部屋８の段方向の長さは、１本の扁平管３が設置される場合はフタ２に取り付けられる流入管５及び流出管６の内径と略同一とする。また、２本の扁平管３が設置される場合は、各部屋８の段方向の長さは、段ピッチＤｐ＋扁平管３の短軸長さＤｓ＊２程度とする。ヘッダー１Ａの段方向の長さは、段ピッチＤｐ＊扁平管３の本数とする。ヘッダー１Ａの列方向の長さは、板状フィン４の幅（段方向の長さ）＋０．０２ｍを限度とする。こうすることにより、熱交換器モジュール１２Ａを段方向に並べたときには、板状フィン４の連続性を保つことができ、列方向に重ねたときには、板状フィン４間の隙間を最小限度に押さえることができる。
【００２９】
図７は、２つの熱交換器モジュール１２Ａを空気の流れ方向に重ねて構成した熱交換器１００Ａを示す斜視図である。図７に基づいて、２つの熱交換器モジュール１２Ａを空気の流れ方向に重ねて構成した熱交換器１００Ａについて説明する。つまり、図７では、図１〜図６で説明した熱交換器モジュール１２Ａの２つを空気の流れ方向に重ねるようにして、１つの熱交換器１００Ａとして機能させている状態を示しているのである。なお、図７では、空気の流れを矢印１４で示している。また、熱交換器１００Ａを構成している風上側の熱交換器モジュール１２Ａを熱交換器モジュール１２ａ、風下側の熱交換器モジュール１２Ａを熱交換器モジュール１２ｂとして示している。
【００３０】
図７に示すように、熱交換器１００Ａは、熱交換器モジュール１２ａと熱交換器モジュール１２ｂとをＵ字形状をした冷媒配管であるＵベンド１３で接続することで構成されている。具体的には、熱交換器１００Ａは、熱交換器モジュール１２ａの２本の流出管６と、熱交換器モジュール１２ｂの２本の流入管５とを、それぞれＵベンド１３で接続し、冷媒流路を形成するように構成されている。すなわち、熱交換器モジュール１２ａでは、中央部を流入管５、両端部を流出管６とし、熱交換器モジュール１２ｂでは、中央部を流出管６、両端部を流入管５として、それらの両端部分をＵベンド１３で接続するようにしているのである。
【００３１】
図８は、熱交換器１００Ａを使用したヒートポンプ式の空調冷凍装置１５０の冷媒回路を示す概略構成図である。図８に基づいて、空調冷凍装置１５０の回路構成及び動作について説明する。この空調冷凍装置１５０は、圧縮機１５と、室外熱交換器１７と、絞り装置１８と、室内熱交換器１９と、を冷媒配管２４及び冷媒配管２５で順次接続した冷凍サイクルを備え、冷凍サイクルに冷媒を循環させることで冷房運転又は暖房能力を実行するものである。なお、冷房運転時における冷媒の流れを実線矢印で、暖房運転時における冷媒の流れを破線矢印で、それぞれ表している。
【００３２】
この空調冷凍装置１５０は、室外機２６と、室内機２７とで構成されている。そして、室外機２６と室内機２７とは、冷媒配管２４及び冷媒配管２５で接続されて連絡するようになっている。なお、図８では、室外機２６及び室内機２７を１台ずつ備えている場合を例に示しているが、これに限定するものではなく、それぞれ２台以上を備えてもよい。また、冷媒配管２４及び冷媒配管２５は、液状態の冷媒や、ガス状態の冷媒を導通できる配管であり、構成材料を特に限定するものではない。
【００３３】
室外機２６には、圧縮機１５と、四方弁１６と、室外熱交換器１７と、絞り装置１８と、が直列に接続されて搭載されている。また、室外機２６には、室外送風機２０と、この室外送風機２０を駆動する室外送風機用モータ２１とが設けられている。圧縮機１５は、冷媒を吸入し、その冷媒を圧縮して高温・高圧の状態にするものであり、たとえばインバータにより回転数が制御され容量制御されるタイプのもので構成するとよい。四方弁１６は、流路切替手段として機能し、暖房運転時における冷媒の流れと、冷房運転時における冷媒の流れとを切り替えるものである。
【００３４】
室外熱交換器１７は、冷房運転時には凝縮器、暖房運転時には蒸発器として機能し、室外送風機２０から供給される空気と冷媒との間で熱交換を行ない、冷媒を蒸発ガス化又は凝縮液化するものである。絞り装置１８は、冷媒を減圧して膨張させるものである。この絞り装置１８は、たとえば開度が可変に制御可能な電子式膨張弁等で構成するとよい。この室外送風機２０は、貫流送風機などで構成され、室外送風機用モータ２１によって駆動されて室外熱交換器１７に空気を供給するものである。室外送風機用モータ２１は、電源供給を受けて室外送風機２０を駆動するものである。なお、絞り装置１８を室外機２６に設けた場合を例に示しているが、室内機２７に設けるようにしてもよい。
【００３５】
室内機２７には、室内熱交換器１９が冷媒配管２４及び冷媒配管２５に接続されて搭載されるとともに、室内送風機２２と、この室内送風機２２を駆動する室内送風機用モータ２３と、が搭載されている。室内熱交換器１９は、冷房運転時には蒸発器、暖房運転時には凝縮器として機能し、室内送風機２２から供給される空気と冷媒との間で熱交換を行ない、冷媒を蒸発ガス化又は凝縮液化するものである。この室内熱交換器１９に、上述した熱交換器１００Ａを適用している。したがって、室内機２７における熱交換効率を向上することができる。室内送風機２２は、室内送風機用モータ２３によって駆動され、室内熱交換器１９に空気を供給するものである。室内送風機用モータ２３は、電源供給を受けて室内送風機２２を駆動するものである。
【００３６】
図９は、熱交換器１００Ａのヘッダ長軸方向（段方向）の内部構成を示す透視図である。図１０は、熱交換器１００Ａが蒸発器として機能する場合における空気温度と熱交換器内冷媒温度との分布を示すグラフである。図１１は、熱交換器１００Ａが凝縮器として機能する場合における空気温度と熱交換器内冷媒温度との分布を示すグラフである。図９〜図１１に基づいて、熱交換器１００Ａの内部における冷媒の流れについて説明するとともに、熱交換器１００Ａでの熱交換形態について説明する。
【００３７】
なお、図９（ａ）が流入管５及び流出管６が接続されている側から透視して見た状態を、図９（ｂ）が流入管５及び流出管６が接続されていない側から透視して見た状態をそれぞれ示している。また、図１０及び図１１では、縦軸が温度を、横軸が空気の流れ方向をそれぞれ示している。図１０では、線（ア）が熱交換器１００Ａに流れ込む空気温度を、線（イ）が熱交換器１００Ａを導通する冷媒温度をそれぞれ示しており、図１１では、線（ウ）が熱交換器１００Ａに流れ込む空気温度を、線（エ）が熱交換器１００Ａを導通する冷媒温度をそれぞれ示している。
【００３８】
図９（ａ）及び図９（ｂ）に示すように、便宜的に、図７で示した風上側の熱交換器モジュール１２ａを、熱交換器モジュール１ａ及び熱交換器モジュール１ｃとし、図７で示した風下側の熱交換器モジュール１２ｂを、熱交換器モジュール１ｂ及び熱交換器モジュール１ｄとして表すものとする。なお、熱交換器１００Ａが蒸発器として機能する場合、つまり冷房運転時における場合の冷媒の流れを実線矢印で、熱交換器１００Ａが凝縮器として機能する場合、つまり暖房運転時における場合の冷媒の流れを破線矢印で示している。また、熱交換器１００Ａに流れ込む空気の流れ方向を図７と同様に矢印１４で示している。
【００３９】
まず、熱交換器１００Ａが蒸発器として機能する場合について説明する。この場合、熱交換器モジュール１ａの流入管５から冷媒が流入することになる。この冷媒は、ヘッダー１Ａを介して扁平管３を導通し、反対側のヘッダー１Ａを経由してから最終的にヘッダー１Ａの両端の部屋８に到達する。この冷媒は、熱交換器モジュール１ａの流出管６から流出し、Ｕベンド１３に導かれて、熱交換器モジュール１ｂの流入管５に流入する。この冷媒は、ヘッダー１Ａを介して扁平管３を導通し、反対側のヘッダー１Ａを経由してから最終的にヘッダー１Ａの中央部の部屋８に到達する。そして、この冷媒は、熱交換器モジュール１ｂの流出管６から流出することになる。
【００４０】
したがって、熱交換器１００Ａでは、流入管５から流出管６方向に対して、冷媒圧力損失により冷媒温度が低下することになる（図１０で示す線（イ）参照）。一方、熱交換器１００Ａに流れ込む空気は、流れ方向１４に対して温度が低下していくことになる（図１０で示す線（ア）参照）。そこで、熱交換器１００Ａでは、図３に示したようなヘッダ構造とし、扁平管３での冷媒流れ方向を規定することにより、扁平管３内に形成された複数の流路１０での扁平管３の軸方向（段方向）に直交した扁平管３の断面長軸方向（列方向）の冷媒流れ方向を、空気流れ方向１４と並向させている。つまり、扁平管３の風上側の冷媒流路に流れた冷媒を、風下側の冷媒流路に流して、冷媒を往復流動させて空気流れと並向流化することができるので、熱交換効率が向上する。
【００４１】
そのため、空気流れ方向１４に対して、常に空気温度と冷媒温度との温度差を一定に確保することができる熱交換形態を実現できるようになっている。このことは、このときの空気温度と熱交換器内冷媒温度分布とを示している図１０からも明らかになっている。すなわち、熱交換器１００Ａでは、空気温度（線（ア））と冷媒温度（線（イ））との温度差を常に略一定に確保することができるのである。したがって、熱交換器１００Ａは、扁平管３の全体を熱交換に有効利用することができ、熱交換効率を高いものとすることができる。
【００４２】
次に、熱交換器１００Ａが凝縮器として機能する場合について説明する。この場合、熱交換器モジュール１ｂの流入管５から冷媒が流入することになる。この冷媒は、ヘッダー１Ａを介して扁平管３を導通し、反対側のヘッダー１Ａを経由してから最終的にヘッダー１Ａの両端の部屋８に到達する。この冷媒は、熱交換器モジュール１ｂの流出管６から流出し、Ｕベンド１３に導かれて、熱交換器モジュール１ａの流入管５に流入する。この冷媒は、ヘッダー１Ａを介して扁平管３を導通し、最終的にヘッダー１Ａの中央部の部屋８に到達する。そして、この冷媒は、熱交換器モジュール１ａの流出管６から流出することになる。このように、冷媒の流れが逆方向になる。
【００４３】
したがって、熱交換器１００Ａでは、流入管５から流出管６方向に対して、冷媒圧力損失により冷媒温度が低下することになる（図１１で示す線（エ）参照）。一方、熱交換器１００Ａに流れ込む空気は、流れ方向１４に対して温度が上昇していくことになる（図１１で示す線（ウ）参照）。そこで、熱交換器１００Ａでは、図３に示したようなヘッダ構造とし、扁平管３での冷媒流れ方向を規定することにより、扁平管３内に形成された複数の流路１０での扁平管３の軸方向（段方向）に直交した扁平管３の断面長軸方向（列方向）の冷媒流れ方向を、空気流れ方向１４と対向させている。つまり、扁平管３の風下側の冷媒流路に流れた冷媒を風上側の冷媒流路に流して、冷媒を往復流動させることができ、空気流れと対向流化することができ、熱交換効率が向上する。
【００４４】
そのため、空気流れ方向１４に対して、常に空気温度と冷媒温度との温度差を一定に確保することができる熱交換形態を実現できるようになっている。このことは、このときの空気温度と熱交換器内冷媒温度分布とを示している図１１からも明らかになっている。すなわち、熱交換器１００Ａでは、空気温度（線（ア））と冷媒温度（線（イ））との温度差を常に略一定に確保することができるのである。したがって、熱交換器１００Ａは、扁平管３の全体を熱交換に有効利用することができ、熱交換効率を高いものとすることができる。また、空調冷凍装置１５０の必要な能力に応じて、熱交換器モジュール１２Ａを多数組み合わせて、熱交換効率を更に向上させることができる。
【００４５】
熱交換器１００Ａの作り方の一例について説明する。まず、ヘッダー１Ａの作り方から説明する。アルミニウム製の角材を準備し、この角材に扁平管３を挿入させる貫通穴を設け、さらに部屋８となるくぼみを形成する。これらは切削や、鍛造、プレス等で実施することができる。このようにして、ヘッダー１Ａが作製される。次に、板状フィン４を必要な枚数準備し、重ねるように並べる。それから、ヘッダー１Ａに扁平管３を挿入し、並べた板状フィン４に差し込む。そして、流入管５及び流出管６を取り付けたフタ２をヘッダー１Ａに装着する。その後、板状フィン４と扁平管３とを接合するためのロウ材を扁平管３の上部に設置する。ロウ材には、断面が円形あるいは長方形の棒ロウや、ペーストロウ等を使用することができる。
【００４６】
熱交換器モジュール１２Ａを２列以上として構成される熱交換器１００Ａの場合には、下方に設置される熱交換器モジュール１２Ａの板状フィン４への扁平管３の挿入、板状フィン４と扁平管３との接合ロウ材の設置が困難なため、この地点までは１列ずつ製作する。さらに、ヘッダー１Ａとフタ２とを、ヘッダー１Ａと扁平管３とを、フタ２と流入管５とを、及び、フタ２と流出管６とをそれぞれ取り付けるロウ材を設置する。２列以上の熱交換器１００Ａとする場合、熱交換器モジュール１２Ａを重ねそれらを連通させるＵベンド１３を設置する。それらに供給するロウ材には、棒ロウや、リングロウ、ペーストロウ等が使用できる。それを真空炉や、ノコロック炉、その他の雰囲気炉に投入し、すべての部品を一度にロウ付けする。このとき、図５に示す短手方向の一方側の幅が多方側の幅に対して狭くなっている扁平管３ａを、狭くなっている側を挿入方向にし、その扁平管３ａの形状に合わせた板状フィン４のフィンカラーとすることにより挿入が容易となり、扁平管３ａと板状フィン４のフィンカラーとの密着性を更に向上させることができる。
【００４７】
そのため、板状フィン４と扁平管３との熱抵抗が最小となり、伝熱性能があがることになる。また、ヘッダー１Ａと扁平管３、ヘッダー１Ａとフタ２、フタ２と流入管５、フタ２と流出管６、及び、熱交換器モジュール１２Ａ間を連通させるＵベンド１３のシール性及び耐圧性が向上する。さらに、板状フィン４の材料を純アルミ、たとえばＡ１０５０、扁平管３の材料を純アルミ、たとえばＡ１０５０またはＡｌ−Ｍｎ系のアルミ合金、たとえばＡ３００３にし、ヘッダー１Ａの材料を純アルミ、たとえばＡ１０５０またはＡｌ−Ｍｎ系のアルミ合金、たとえばＡ３００３、更に強度が必要な場合、Ａｌ−Ｍｇ系のアルミ合金にし、それらを亜鉛溶射することにより、耐食性が向上し、経年変化に耐えることができる熱交換器１００Ａを得ることができる。
【００４８】
また、熱交換器１００Ａを構成する熱交換器モジュール１２Ａは、板状フィン４の積幅方向に対しての横幅が０．０７２ｍ〜０．０１６８ｍであるため、高さは０．０１７ｍとなり、小型であるため、ロウ付けに必要な熱容量を小さくできる。そのため、熱交換器モジュール１２Ａ単位でロウ付けをすると、ロウ付け時間が短くなるとともに、小型の炉でも製作が可能となる。なお、図１〜図１１では、熱交換器モジュール１２Ａが２パス仕様である場合を例に説明したが、これに限定するものではなく、図１２に示すような３パス仕様としても同様の効果を得ることができる。また、図１〜図１２では、扁平管３が一列となっている場合を例に説明したが、これに限定するものではなく、図１３及び図１４に示すように扁平管３を２列としても同様の効果を得ることができる。
【００４９】
図１２は、熱交換器モジュール１２Ｂの断面構成の一例を示す断面図である。図１２に基づいて、３パス仕様の熱交換器モジュール１２Ｂについて説明する。なお、図１２で示す矢印は、冷媒の流れを表している。また、図１２では、熱交換器モジュール１２Ｂの中間部を省略して図示している。図１２に示す熱交換器モジュール１２Ｂは、ヘッダー１Ａ内部の部屋８の配置を変更することにより、３つの冷媒流路が形成されている。すなわち、熱交換器モジュール１２Ｂは、ヘッダー１Ａ内部の部屋８の配置を変更することにより、パス数を容易に変更することができるのである。
【００５０】
図１３は、熱交換器モジュール１２Ｃの全体構成の一例を示す斜視図である。図１３に基づいて、熱交換器モジュール１２Ｃの構成例について説明する。図１３に示す熱交換器モジュール１２Ｃは、段方向に並設されている扁平管３の本数を減らし、列方向に重ねるようにして構成されている。つまり、熱交換器モジュール１２Ｃの段方向長さを短くし、列方向長さを長くしているのである。ただし、ヘッダー１Ａの構造を変更しなければならない（図１４参照）。なお、扁平管３で構成される各列の扁平管３の本数を特に限定するものではなく、たとえば図１〜図１２で示した扁平管３の本数の半分程度にすればよい。
【００５１】
図１４は、図１３に示す熱交換器モジュール１２Ｃに取り付けるヘッダー１Ａの内部を視認可能にして示す斜視図である。図１４に基づいて、図１３に示す熱交換器モジュール１２Ｃに取り付けるヘッダー１Ａの内部について説明する。基本的な構成については、図２で説明した通りであるが、ヘッダー１Ａ内部の各部屋８が扁平管３の並び方に応じて配置されるようになっている。つまり、部屋８も、段方向の長さを短くするとともに、列方向に２段となるように形成されているのである。熱交換器モジュール１２Ｃを図１３及び図１４に示すような構造としても、図１〜図１２と同様の効果を得ることができる。
【００５２】
実施の形態２．
図１５は、本発明の実施の形態２に係る室内ユニット２７ａの全体構成の一部を透視して示す斜視図である。図１６は、室内ユニット２７ａに収容する熱交換器モジュール１２Ａの組み合わせを示す斜視図である。図１７は、室内ユニット２７ａを側面から見た縦断面構成を簡略化して示す概略断面図である。図１５〜図１７に基づいて、実施の形態１で説明した熱交換器モジュール１２Ａを組み合わせて室内ユニット２７ａに収容した場合について説明する。なお、この実施の形態２では上述した実施の形態１との相違点を中心に説明するものとし、実施の形態１と同一部分には、同一符号を付して説明を省略するものとする。
【００５３】
この室内ユニット２７ａは、図８で示した空調冷凍装置１５０を構成している室内機２７に相当するものである。この室内ユニット２７ａは、室内等の壁面に設置され、その室内等の空調対象域に冷房用空気や暖房用空気を吹き出すものである。室内ユニット２７ａには、熱交換器モジュール１２Ａが組み合わされて収容されている。この室内ユニット２７ａは、空気を吸い込むための吸込口５１及び冷房用空気又は暖房用空気を吹き出すための吹出口５２が形成された筐体５０と、筐体５０内に収納され、空気を吸い込み、空気を吹き出す室内送風機２２と、室内送風機２２を駆動する室内送風機用モータ２３と、吸込口５１から室内送風機２２までの風路途中及び室内送風機２２から吹出口５２までの風路途中に配設された熱交換器１００Ａと、で構成されている。
【００５４】
この熱交換器１００Ａについて更に詳しく説明する。熱交換器１００Ａは、実施の形態１で説明したように熱交換器モジュール１２Ａを組み合わせて構成されている。この熱交換器モジュール１２Ａは、２つを１組として計３組が、室内送風機２２を取り囲むようにして筐体５０内に収容されている。つまり、筐体５０の前面側には４つ熱交換器モジュール１２Ａ（熱交換器モジュール１２ｃ〜熱交換器モジュール１２ｆ）が、筐体５０の背面側には２つの熱交換器モジュール１２Ａ（熱交換器モジュール１２ｇ及び熱交換器モジュール１２ｈ）が配設され、室内送風機２２を取り囲むようになっている。
【００５５】
図１６では、筐体５０の前面側下部に配設される熱交換器モジュール１２ｃ（風上側）及び熱交換器モジュール１２ｄ（風下側）の組み合わせを下部熱交換器１００ａ、筐体５０の前面側上部に配設される熱交換器モジュール１２ｅ（風上側）及び熱交換器モジュール１２ｆ（風下側）の組み合わせを上部熱交換器１００ｂ、筐体５０の背面側に配設される熱交換器モジュール１２ｇ（風上側）及び熱交換器モジュール１２ｈ（風下側）の組み合わせを背面熱交換器１００ｃと称して図示している。また、図１６には、下部熱交換器１００ａ、上部熱交換器１００ｂ及び背面熱交換器１００ｃに冷媒を分配する分配器２８と、冷房運転時に下部熱交換器１００ａ、上部熱交換器１００ｂ及び背面熱交換器１００ｃから流出された冷媒を集約して導通する配管ヘッダー２９と、を図示している。
【００５６】
図１７では、冷房運転時における室内ユニット２７ａでの冷媒の流れを実線矢印、暖房運転時における室内ユニット２７ａでの冷媒の流れを破線矢印、空気の流れ方向を白抜き矢印でそれぞれ表している。上述したように、下部熱交換器１００ａ、上部熱交換器１００ｂ及び背面熱交換器１００ｃは、室内送風機２２を取り囲むように配設されており、室内送風機２２に吸い込まれる空気が下部熱交換器１００ａ、上部熱交換器１００ｂ及び背面熱交換器１００ｃに略均一となるようになっている。
【００５７】
暖房運転時、配管ヘッダー２９からのガス冷媒は、風下側に設置された熱交換器モジュール１２Ａ（熱交換器モジュール１２ｄ、熱交換器モジュール１２ｆ及び熱交換器モジュール１２ｈ）のそれぞれに流入し、室内送風機２２から供給される空気を熱交換して凝縮し、風上側に設置された熱交換器モジュール１２Ａ（熱交換器モジュール１２ｃ、熱交換器モジュール１２ｅ及び熱交換器モジュール１２ｇ）のそれぞれから流出して分配器２８で合流する。このとき、風下側に設置された熱交換器モジュール１２Ａから、風上側に設置された熱交換器モジュール１２Ａに冷媒が流れ、それぞれが空気の流れ方向（矢印１４ａ、矢印１４ｂ及び矢印１４ｃ）と対向しているため、空気流れ方向に対して常に空気温度と冷媒温度との温度差が確保できるようになっている。
【００５８】
冷房運転時、分配器２８の入口に流入する冷媒は、液とガスとが混ざり合った２相流となっている。そのため、何らの工夫もせずに冷媒を各熱交換器モジュールに流入させると、液とガスとの割合が不均一な状態で各熱交換器モジュール１２Ａに流入することになる。そこで、室内ユニット２７ａでは、各熱交換器モジュール１２Ａに冷媒を流入させる前の上流側に分配器２８を設けて、２相流状態の冷媒を均等に分配させるようにしている。また、分配器２８で分配させた冷媒は、風上側の熱交換器モジュール１２Ａに流入し、配管ヘッダー２９まで流れるが、分配器２８から配管ヘッダー２９に到達するまでの管内圧損を均一にするため、分配器２８と風上側の熱交換器モジュール１２Ａのそれぞれと接続する流入管５の長さを同じにしている。
【００５９】
分配器２８で分岐された冷媒は、風上側に設置された熱交換器モジュール１２Ａのそれぞれに流入し、Ｕベンド１３を介して、風下側に設置された熱交換器モジュール１２Ａのそれぞれに流入する。この冷媒は、風下側に設置された熱交換器モジュール１２Ａのそれぞれから流出し、配管ヘッダー２９で合流する。このとき、風上側に設置された熱交換器モジュール１２Ａから風下側に設置された熱交換器モジュール１２Ａに冷媒が流れ、それぞれが空気流れ方向と並向しているため、空気流れ方向に対して常に空気温度と冷媒温度との温度差が確保できるようになっている。
【００６０】
なお、下部熱交換器１００ａ、上部熱交換器１００ｂ及び背面熱交換器１００ｃを構成している各熱交換器モジュール１２Ａは、板状フィン４の積幅方向に対しての横幅が０．０７２ｍ〜０．０１６８ｍであるため、高さは０．０１７ｍとなり、小型であるため、図１７に示すように室内送風機２２の周囲に応じて、容易に組み合わせて設置することができ、室内ユニット２７ａのコンパクト化を実現できる。したがって、空調能力が異なる室内機を作製する場合、内部に収容する熱交換器モジュール１２Ａの設置数を変更するだけで済み、室内機に対応させた熱交換器を新たに作る必要がなくなり、製造に要する手間及び費用を低減できる。
【００６１】
一方、室内ユニット２７ａの構造上、空気の流れが不均一となり、各熱交換器モジュール１２Ａに流れる空気の速度が熱交換器モジュール１２Ａごとに不均一になってしまう場合がある。その場合、各熱交換器モジュール１２Ａの扁平管３の段ピッチあるいは板状フィン４の積層方向のフィンピッチを変更して、熱交換器モジュール１２Ａを流れる空気の圧力損失、伝熱面積を調整し、熱交換器モジュール１２Ａの伝熱性能を調整することができる。したがって、扁平管３の段ピッチ、板状フィン４の積層方向のフィンピッチが異なる仕様の熱交換器モジュール１２Ａを数種類用意しておき、その室内ユニット２７ａに適するように熱交換器モジュール１２Ａを設置すれば、製造に要する手間及び費用を更に低減できることになる。
【００６２】
また、扁平管３の段ピッチが狭くなると、必然的に熱交換器モジュール１２Ａの段方向の幅が小さくなるため、扁平管３の段ピッチ、板状フィン４の積層方向のフィンピッチが異なる仕様の熱交換器モジュール１２Ａを組み合わせることにより、室内ユニット２７ａを更にコンパクトにすることが可能になる。さらに、板状フィン４の積層方向のフィンピッチを小さくした場合、熱交換器モジュール１２Ａの長手方向の長さが同じならば、板状フィン４の枚数が多くなり、伝熱面積が大きくなることで、伝熱性能が高くなるため、このような熱交換器モジュール１２Ａを組み合わせれば、室内ユニット２７ａの空調能力をより大きなものとすることができる。
【００６３】
なお、実施の形態２で説明した室内ユニット２７ａに収容する熱交換器１００Ａ（下部熱交換器１００ａ、上部熱交換器１００ｂ及び背面熱交換器１００ｃ）は、実施の形態１で説明した熱交換器モジュール１２Ａの組み合わせで構成するため、数種類の仕様の異なる熱交換器モジュール１２Ａを用意しておき、それらを共通化しておくだけで、多彩な仕様の室内ユニット２７ａに対応することができるようになる。また、室内ユニット２７ａの空調能力のそれぞれに対応した熱交換器を作製しなくて済み、製造に要する手間及び費用の低減を実現することができる。さらに、熱交換器モジュール１２Ｂ及び熱交換器モジュール１２Ｃを用いても同様の効果を得ることができる。
【００６４】
実施の形態３.
図１８は、本発明の実施の形態３に係る熱交換器モジュール１２Ｄの全体構成の一例を示す斜視図である。図１９は、ヘッダー１Ａの内部を視認可能にして示す斜視図である。図１８及び図１９に基づいて、熱交換器モジュール１２Ｄの構成例について説明する。この熱交換器モジュール１２Ｄは、実施の形態１に係る熱交換器モジュール１２Ａ〜熱交換器モジュール１２Ｃと同様に熱交換器を構成する最小単位となるものである。なお、この実施の形態３では上述した実施の形態１及び実施の形態２との相違点を中心に説明するものとし、実施の形態１及び実施の形態２と同一部分には、同一符号を付して説明を省略するものとする。
【００６５】
実施の形態３に係る熱交換器モジュール１２Ｄは、ヘッダー１Ｂの構造が、実施の形態１に係る熱交換器モジュール１２Ａ〜熱交換器モジュール１２Ｃのヘッダー１Ａと相違している。図１８に示すように、ヘッダー１Ｂには複数本の流入管５及び流出管６が取り付けられている。このようにすることで、熱交換器モジュール１２Ｂ内に複数の冷媒流路、つまり複数パスを形成しているのである。また、ヘッダー１Ｂの内部に突起部３０を形成している点も相違している。この突起部３０は、流入管５から流入した冷媒のガスと液との割合をほぼ同等にする機能を有している。また、突起部３０は、この突起部３０を形成されている部屋８に接続されている扁平管３の端部よりも突出させるように形成されている。
【００６６】
図２０は、熱交換器モジュール１２Ｄの断面構成の一例を示す断面図である。図２０に基づいて、熱交換器モジュール１２Ｄでの冷媒の流れについて説明する。なお、図２０で示す矢印は、冷媒の流れを表している。また、図２０では、熱交換器モジュール１２Ｄの中間部を省略して図示している。図２０に示すように、流入管５は、２本の扁平管３の中間部に対応する位置に設けられており、この流入管５が設けられる位置の部屋８に突起部３０が形成されている。この突起部３０は、冷媒流入方向に対して反対側に突出している。すなわち、突起部３０は、２本の扁平管３が接続された部屋８の扁平管４と扁平管４との間に設けられており、流入管５の流路断面積よりも大きな衝突部を設け、フタ２に設置された流入管５と突起部３０との間隔を０．００１ｍ〜０．００３ｍとしている。
【００６７】
図２０に示すように、流入管５から流入した冷媒は、ヘッダー１Ｂ内部の部屋８に形成されている突起部３０に衝突して、２方向（紙面上下方向）に分配されてから、各扁平管３を導通し、反対側のヘッダー１Ｂ’（流入管５及び流出管６が接続されていないもう１つのヘッダー１Ｂ）内部の各部屋８に到達し、次に隣接する扁平管３に移動し、各扁平管３を再度流れ、ヘッダー１Ｂ内部の各部屋８に到達し、流出管６から流出する。すなわち、熱交換器モジュール１２Ｄでは、各扁平管３内部を冷媒が導通しているとき、扁平管３に接合された板状フィン４を通して空気と熱交換するようになっているのである。
【００６８】
図２０では、熱交換器モジュール１２Ｄでは、冷媒が３パスで流入し、ヘッダー１Ｂ内で２分岐されて６パスで流出される構成となっている。なお、実施の形態３の熱交換器モジュール１２Ｄで使用される扁平管３、板状フィン４の仕様は実施の形態１と同一であるものとする。また、図１８〜図２０では、扁平管３の本数を１２本とした場合を例に示しているが、実施の形態１と同様に必要に応じて８本〜１６本の間で設定することができる。このように、熱交換器を構成する最小単位である熱交換器モジュール１２Ｄを構成している。なお、実際に使用する場合、多数のモジュールを組み合わせて熱交換器を構成することが多い。
【００６９】
ここで、突起部３０の機能について説明する。図２１は、２本の扁平管３が接続されたヘッダー１Ｂの突起部３０が設置されていない部屋８の１つを示す概略図である。図２２は、２本の扁平管３が接続されたヘッダー１Ｂの突起部３０が設置された部屋８の１つを示す概略図ある。図２３は、突起部３０に凹部３３を形成した状態を示す概略図である。図２１〜図２３に基づいて、突起部３０の有無によって冷媒の流れを変化させる仕組みについて説明する。なお、図２１〜図２３では、冷媒の流れを矢印で表している。また、部屋８内での冷媒を、ガス冷媒３１、液冷媒３２、均等冷媒３４として表している。
【００７０】
熱交換器を蒸発器として使用する場合、流入管５から流入する冷媒は、液とガスとが混合した２相流となっている。ヘッダー１Ｂを段方向に垂直に設置する場合、その冷媒を２本の扁平管３に分配させるとすると、図２１の構造では重力で液冷媒３２とガス冷媒３１とが分離することになる。すなわち、重力方向下側（紙面下側）の扁平管３には液の割合が多い液冷媒３２が流入することになり、重力方向上側（紙面上側）の扁平管３にはガスの割合が多いガス冷媒３１が流入することになる。その結果、熱交換器モジュール１２Ｄでの熱交換量が不均一となってしまう。
【００７１】
そのため、図２２のように突起部３０に流入管５から流入した冷媒をいったん衝突させ、その勢いで部屋８内のガス冷媒と液冷媒とを混合させることにより、上下２つの扁平管３にガスと液との割合がほぼ同等の均等冷媒３４を流入させることができる。その結果、熱交換器モジュール１２Ｄでの熱交換量の不均一さが改善され、熱交換量を略均一とすることができる。さらに、図２３のように突起部３０に所定の深さの凹部３３を形成することで、より液とガスとを混合し易くすることができる。なお、凹部３３の形状を特に限定するものではなく、たとえば断面形状を円形状又は多角形状として形成すればよい。
【００７２】
図２４は、２つの熱交換器モジュール１２Ｄを空気の流れ方向に重ねて構成した熱交換器１００Ｂを示す斜視図である。図２４に基づいて、２つの熱交換器モジュール１２Ｄを空気の流れ方向に重ねて構成した熱交換器１００Ｂについて説明する。つまり、図２４では、図１８〜図２３で説明した熱交換器モジュール１２Ｄの２つを空気の流れ方向に重ねるようにして、１つの熱交換器１００Ｂとして機能させている状態を示しているのである。なお、図２４では、空気の流れを矢印１４で示している。また、突起部３０を形成していない熱交換器モジュール１２Ｄを熱交換器モジュール１２Ｄ’と称して説明するものとする。
【００７３】
図２４に示すように、熱交換器１００Ｂは、突起部３０を形成してある熱交換器モジュール１２Ｄを風上側に配置し、熱交換器モジュール１２Ｄ’を風下側に配置し、それらをＵベンド１３で接続することで構成されている。具体的には、熱交換器１００Ｂは、熱交換器モジュール１２Ｄの６本の流出管６と、熱交換器モジュール１２Ｄ’の６本の流入管５とを、それぞれＵベンド１３で接続し、冷媒流路を形成するように構成されている。このように構成された熱交換器１００Ｂの内部おける冷媒の流れについて、図２５で説明する。なお、以下の説明において、突起部３０が形成されていないヘッダー１Ｂをヘッダー１Ｂ’と称するものとする。
【００７４】
図２５は、熱交換器１００Ｂのヘッダ長軸方向（段方向）の内部構成を示す透視図である。図２５に基づいて、熱交換器１００Ｂの内部における冷媒の流れについて説明する。なお、図２５（ａ）が流入管５及び流出管６が接続されている側から透視して見た状態を、図２５（ｂ）が流入管５及び流出管６が接続されていない側から透視して見た状態をそれぞれ示している。また、便宜的に、図２４で示した風上側の熱交換器モジュール１２Ｄを、熱交換器モジュール１ａ’及び熱交換器モジュール１ｃ’とし、図２４で示した風下側の熱交換器モジュール１２Ｄ’を、熱交換器モジュール１ｂ’及び熱交換器モジュール１ｄ’として表すものとする。なお、冷媒の流れを図９と同様に実線矢印及び破線矢印で示すとともに、空気の流れ方向を図２４と同様に矢印１４で示している。
【００７５】
まず、熱交換器１００Ｂが蒸発器として機能する場合について説明する。この場合、熱交換器モジュール１ａ’の流入管５から冷媒が流入することになる。この冷媒は、ヘッダー１Ｂの突起部３０に衝突し、分配されて突起部３０を挟んで上下に接続されている扁平管３を導通し、反対側のヘッダー１Ｂ’を経由してから、それぞれ隣接しているヘッダー１Ｂの部屋８に到達する。この冷媒は、熱交換器モジュール１ａ’の流出管６から流出し、Ｕベンド１３に導かれて、熱交換器モジュール１ｂ’の流入管５に流入する。この冷媒は、ヘッダー１Ｂ’を介して扁平管３を導通し、反対側のヘッダー１Ｂ’を経由してから、それぞれ隣接しているヘッダー１Ｂ’の部屋８に到達する。そして、この冷媒は、熱交換器モジュール１ｂ’の流出管６から流出することになる。
【００７６】
熱交換器１００Ｂが蒸発器として用いられる場合、ヘッダー１Ｂ内部に形成した突起部３０による冷媒の混合作用により、すべての扁平管３に均等な冷媒が均一に流れることになる。その結果、冷媒の不均一による性能低下を軽減することができる。なお、熱交換器１００Ｂには、３つの冷媒流路、つまり３パスある場合を例に示している。熱交換器モジュール１ａ’の流入管５に流入する冷媒は  図示していない分配器（たとえば、実施の形態２で説明したような分配器２８など）で分配されてから流入するようになっている。また、熱交換器モジュール１ｂ’の流出管６から流出した冷媒は、図示していない配管ヘッダー（たとえば、実施の形態２で説明したような配管ヘッダー２９など）で合流するようになっている。
【００７７】
次に、熱交換器１００Ｂが凝縮器として機能する場合について説明する。この場合、熱交換器モジュール１ｂ’の流入管５から冷媒が流入することになる。この冷媒は、ヘッダー１Ｂ’の各部屋８に接続されている扁平管３を導通し、反対側のヘッダー１Ｂ’を経由してから、それぞれ隣接しているヘッダー１Ｂ’の部屋８に到達する。この冷媒は、熱交換器モジュール１ｂ’の流出管６から流出し、Ｕベンド１３に導かれて、熱交換器モジュール１ａ’の流入管５に流入する。この冷媒は、ヘッダー１Ｂを介して扁平管３を導通し、反対側のヘッダー１Ｂ’を経由してから、ヘッダー１Ｂの部屋８に到達する。そして、この冷媒は、熱交換器モジュール１ａ’の流出管６から流出することになる。
【００７８】
熱交換器１００Ａが凝縮器として用いられる場合、蒸発器として機能する場合における冷媒の流れとは逆方向になる。そして、冷媒が流入する流入管５が接続されているヘッダー１Ｂ’の部屋８には、その部屋８に接続されている２本の扁平管３に分配させる突起部３０が形成されていない。しかしながら、熱交換器モジュール１ｂ’に流入する冷媒は、ガス冷媒のみであるため、液冷媒とガス冷媒との分離を考慮しなくても、ヘッダー１Ｂ’の各部屋８で均等に分配されることになる。
【００７９】
熱交換器での空調能力を大きくするためには、熱交換器に流れ込む風の風量あるいは熱交換器の伝熱管に導通させる冷媒流量を多くする必要がある。伝熱管に導通させる冷媒流量を多くすると、伝熱管を導通する冷媒の流速を大きくしなければならず、圧力損失も大きくなる。したがって、冷媒流量を確保するには、圧縮力が大きい圧縮機を使用しなければならなくなる。そのために、熱交換器でのパス数を増加して、圧力損失を抑えることが必要になる。しかしながら、熱交換器でのパス数が増加すると、その増加に応じて分配器も大きくしなければならず、分配器に接続し、冷媒流路を形成する配管の本数も増えることになる。それらを収容する室内ユニットには、それらの占有スペースを確保しなければならず、小型化の要請に応えることができない。
【００８０】
そこで、この実施の形態３に係る熱交換器モジュール１２Ｄを組み合わせて構成した熱交換器１００Ｂを使用することにより、熱交換器１００Ｂの外部で分配本数が半分になり、占有スペースを減らすことができコンパクト化を実現することができる。したがって、熱交換器１００Ｂでは、複数のパスを形成するとともに、突起部３０を形成したヘッダー１Ｂを設けることで、液冷媒とガス冷媒との割合を均等にした冷媒を扁平管３に導通することができるので、実施の形態１に係る熱交換器１００Ａと同様の効果を有するとともに、熱交換効率を更に向上することができる。また、この熱交換器１００Ｂを実施の形態２に係る室内ユニット２７ａに収容することで、熱交換効率の向上を図れるとともに、室内ユニット２７ａを更にコンパクトにすることができる。
【００８１】
実施の形態４.
図２６は、本発明の実施の形態４に係る室内ユニット２７ｂを側面から見た縦断面構成を簡略化して示す概略断面図である。図２６に基づいて、アシスト熱交換器４６を組み合わせて収容した室内ユニット２７ｂについて説明する。このアシスト熱交換器４６は、伝熱管に円管を使用しているプレートフィンアンドチューブタイプの熱交換器である。なお、この実施の形態４では上述した実施の形態１〜実施の形態３との相違点を中心に説明するものとし、実施の形態１〜実施の形態３と同一部分には、同一符号を付して説明を省略するものとする。
【００８２】
この室内ユニット２７ｂは、図８で示した空調冷凍装置１５０を構成している室内機２７に相当するものである。この室内ユニット２７ｂは、室内等の壁面に設置され、その室内等の空調対象域に冷房用空気や暖房用空気を吹き出すものである。室内ユニット２７ｂには、実施の形態３に係る熱交換器１００Ｂとアシスト熱交換器４６とが組み合わされて収容されている。室内ユニット２７ｂのその他の構成については、実施の形態に係る室内ユニット２７ａと同様である。なお、図２６では、再熱除湿運転時における室内ユニット２７ｂでの冷媒の流れを実線矢印、空気の流れ方向を白抜き矢印でそれぞれ表している。
【００８３】
熱交換器１００Ｂは、実施の形態３で説明したように熱交換器モジュール１２Ｄを組み合わせて構成されている。この熱交換器モジュール１２Ｄは、２つを１組として計３組が、室内送風機２２を取り囲むようにして筐体５０内に収容されている。つまり、筐体５０の前面側には４つ熱交換器モジュール１２Ｄ（熱交換器モジュール１２ｃ’〜熱交換器モジュール１２ｆ’）が、筐体５０の背面側には２つの熱交換器モジュール１２Ｄ（熱交換器モジュール１２ｇ’及び熱交換器モジュール１２ｈ’）が配設され、室内送風機２２を取り囲むようになっている。
【００８４】
図２６では、筐体５０の前面側下部に配設される熱交換器モジュール１２ｃ’（風上側）及び熱交換器モジュール１２ｄ’（風下側）の組み合わせを下部熱交換器１００ａ’、筐体５０の前面側上部に配設される熱交換器モジュール１２ｅ’（風上側）及び熱交換器モジュール１２ｆ’（風下側）の組み合わせを上部熱交換器１００ｂ’、筐体５０の背面側に配設される熱交換器モジュール１２ｇ’（風上側）及び熱交換器モジュール１２ｈ’（風下側）の組み合わせを背面熱交換器１００ｃ’と称して図示している。また、図２６には、下部熱交換器１００ａ、上部熱交換器１００ｂ及び背面熱交換器１００ｃに冷媒を分配する３つの分配器（分配器２８ａ、分配器２８ｂ及び分配器２８ｃ）と、除湿弁４５とを併せて図示している。
【００８５】
アシスト熱交換器４６は、筐体５０の前面側下部に配設される下部アシスト熱交換器４６ａと、筐体５０の前面側上部に配設される上部アシスト熱交換器４６ｂと、筐体５０の背面側に配設される背面アシスト熱交換器４６ｃとで構成されている。そして、下部アシスト熱交換器４６ａは、下部熱交換器１００ａ’と並設され、上部アシスト熱交換器４６ｂは、上部熱交換器１００ｂ’と並設、背面アシスト熱交換器４６ｃ’は、背面熱交換器１００ｃと並設されている。つまり、各アシスト熱交換器は、各熱交換器に対して風上側に配設されるようになっているのである。
【００８６】
室内ユニット２７ｂにおけるパスパターンについて説明する。この室内ユニット２７ｂでは、室内ユニット２７ｂが設置される部屋の湿度を低下させる除湿運転時に各熱交換器を分割して、一部を凝縮器、一部を蒸発器として機能させるパスパターンとすることによって、室内ユニット２７ｂに取り込んだ室内空気を、蒸発器で露点以下に下げて、湿度を下げるとともに、凝縮器を通った空気と混合させることを可能にしている。このようなパスパターンとすることにより、室内ユニット２７ｂでは、室温を下げずに、除湿することを可能としている。このような運転を再熱除湿運転と称するものとする。
【００８７】
室内ユニット２７ｂが実行する再熱除湿運転時における冷媒の流れを詳しく説明する。図示省略の室外機からの冷媒は、背面アシスト熱交換器４６ｃに接続している吸入管４７から室内ユニット２７ｂの背面アシスト熱交換器４６ｃに流入する。その後、背面アシスト熱交換器４６ｃから流出した冷媒は、下部アシスト熱交換器４６ａ及び上部アシスト熱交換器４６ｂを経由してから分配器２８ｃに流入する。吸入管４７から流入した冷媒は、背面アシスト熱交換器４６ｃ、下部アシスト熱交換器４６ａ及び上部アシスト熱交換器４６ｂで凝縮され、２相状態となって分配器２８ｃに流入し、この分配器２８ｃで等分配されから背面熱交換器１００ｃ’に流入する。
【００８８】
すなわち、分配器２８ｃに流入して冷媒は、分配器２８ｃで３分岐され、背面熱交換器１００ｃ’を構成する熱交換器モジュール１２ｇ’に流入する。熱交換器モジュール１２ｇ’に流入して冷媒は、熱交換器モジュール１２ｇ’のヘッダー１Ｂ内部に設けた分配器構により、さらにそれぞれ２つに分配されて扁平管３を導通し、その過程で空気と熱交換し、熱交換器モジュール１２ｈ’の扁平管３を導通し、そこで再び空気と熱交換し、背面熱交換器１００ｃ’から流出する。背面熱交換器１００ｃ’から流出した冷媒は、分配器２８ｂで合流される。ここまでの冷媒が通過した熱交換器は、凝縮器として作用し、空気の温度を上げるように作用する。
【００８９】
分配器２８ｂで合流した冷媒は、分配器２８ｂから流出した後、除湿弁４５に流入する。この除湿弁４５は、絞り機構と、弁と、それらをバイパスする回路とを有しており、弁を動作することによって絞り機構を作動する場合と、絞り機構をバイパスする場合とを切り替えることができる構成になっている。再熱除湿運転時において、除湿弁４５に流入した冷媒は、この除湿弁４５で絞られ減圧する。除湿弁４５で減圧された冷媒は、その後、分配器２８ａに流入する。分配器２８ａに流入しれ冷媒は、この分配器２８ａで６分配され、下部熱交換器１００ａ’の熱交換器モジュール１２ｃ’及び上部熱交換器１００ｂ’の熱交換器モジュール１２ｅ’に流入する。
【００９０】
熱交換器モジュール１２ｃ’及び熱交換器モジュール１２ｅ’に流入して冷媒は、それぞれのヘッダー１Ｂ内部に設けた分配機構により、さらにそれぞれ２つに分配されて扁平管３を導通し、その過程で空気と熱交換し、熱交換器モジュール１２ｄ’及び熱交換器モジュール１２ｆ’の扁平管３を導通し、そこで再び空気と熱交換し、下部熱交換器１００ａ’及び上部熱交換器１００ｂ’から流出する。下部熱交換器１００ａ’及び上部熱交換器１００ｂ’の冷媒の蒸発温度は、空気の露点以下に設定されているため、空気中の水分をとることができ、湿度を下げることができる。
【００９１】
下部熱交換器１００ａ’及び上部熱交換器１００ｂ’から流出した冷媒は、その後、配管ヘッダー２９で合流し、流出管４８を介して室内ユニット２７ｂから流出し、室外機に戻るようになっている。したがって、アシスト熱交換器４６、熱交換器モジュール１２ｇ’及び熱交換器モジュール１２ｈは、凝縮器として空気を暖め、熱交換器モジュール１２ｃ’、熱交換器モジュール１２ｄ’、熱交換器モジュール１２ｅ’及び熱交換器モジュール１２ｆ’は、空気の湿度をとって空気を冷却することによって、暖められた空気と冷却された空気とを混合させることができ、空気の温度を下げずに除湿運転ができる。
【００９２】
なお、通常の冷房運転時においては、除湿弁４５を構成している絞り機構をバイパスするように使用すればよい。また、暖房運転時における冷媒の流れは、図２６に図示した矢印とは逆向きになる。このときも、除湿弁４５を構成している絞り機構をバイパスするように使用すればよい。さらに、熱交換器モジュール１２ｇ’及び熱交換器モジュール１２ｈ’には、再熱除湿運転、冷房運転あるいは暖房運転のいずれの場合であっても２相冷媒が流れ込むことになるが、その冷媒を分配器２８ｂ及び分配器２８ｃにより均等に分配させることができ、性能が低下することがない。
【００９３】
以上のように、同じ室内ユニット２７ｂ内部で熱交換器の一部を凝縮器、一部を蒸発器として同時に使用する場合においても、熱交換器がモジュール単位で分離しているため、モジュールごとに凝縮器、蒸発器に設定することが可能となる。また、実施の形態３に係る熱交換器モジュール１２Ｄのようなヘッダー内で分配機構を使用することにより、分配器の分配器配管の数をそれほど増やさなくても、冷媒を均等に分配することが、性能低下が起こらない。さらに、実施の形態に係る熱交換器モジュール１２Ｄを使用することにより、実施の形態１〜実施の形態３までの効果を全部有することになる。
【００９４】
図２７は、室内ユニット２７ａの内部構成と比較するための室内ユニット２７ｂ’を側面から見た縦断面構成を簡略化して示す概略断面図である。図２７に基づいて、実施の形態４に係る室内ユニット２７ｂの効果について説明する。この図２７では、ヘッダー内に分配機構（実施の形態３で説明した突起部３０）を用いていない熱交換器モジュールを組み合わせて構成した熱交換器を収容している室内ユニット２７ｂ’を例に示している。なお、室内ユニット２７ｂ’のその他の構成及びパスパターンについては、室内ユニット２７ｂと同一である。
【００９５】
図２６及び図２７からも明らかなように、実施の形態４に係る室内ユニット２７ｂは、室内ユニット２７ｂ’に比べて、分配器（分配器２８ａ、分配器２８ｂ及び分配器２８ｃ）に接続させる分配器配管の本数が半分で済む。すなわち、室内ユニット２７ｂは、ヘッダー内部に分配機構を設けることによって、分配器配管の接続本数を低減でき、その分のスペースを省略することが可能になる。したがって、室内ユニット２７ｂは、更に効果的にコンパクト化を実現することができる。
【００９６】
実施の形態５．
図２８は、本発明の実施の形態５に係る熱交換器モジュール１２Ｅの全体構成の一例を示す斜視図である。図２８に基づいて、熱交換器モジュール１２Ｅの構成例について説明する。この熱交換器モジュール１２Ｅは、実施の形態１に係る熱交換器モジュール１２Ａ〜熱交換器モジュール１２Ｃ、実施の形態３に係る熱交換器モジュール１２Ｄと同様に熱交換器を構成する最小単位となるものである。この熱交換器モジュール１２Ｅは、ヘッダーの構造が、実施の形態１に係る熱交換器モジュール１２Ａ〜熱交換器モジュール１２Ｃのヘッダー１Ａ及び実施の形態４に係る熱交換器モジュール１２Ｄのヘッダー１Ｂと相違している。
【００９７】
図２８に示すように、熱交換器モジュール１２Ｅには、２種類のヘッダー（ヘッダー３５及びヘッダー３７）が取り付けられるようになっている。ヘッダー３５は、内部に空間を有し、２本の扁平管３が接続され、フタ３６が接合されている。ヘッダー３７は、内部に空間を有し、１本の扁平管３が接続され、流入管５及び流出管６が接続されたフタ３８が接合されている。なお、板状フィン４については、実施の形態１〜実施の形態４と同一のものを使用している。
【００９８】
この熱交換器モジュール１２Ｅは、実施の形態１及び実施の形態２に係るヘッダー１Ａを各部屋８ごと分割した構造を特徴としており、実施の形態１及び実施の形態２に係る熱交換器モジュール１２Ａ〜熱交換器モジュール１２Ｃと同様の機能及び効果を有することになる。また、ヘッダー３５において、２つの扁平管３の間に対応する部屋８に突起部３０を形成すれば実施の形態３に係る熱交換器モジュール１２Ｄと同様の機能及び効果を有することになる。さらに、熱交換器モジュール１２Ｅは、ヘッダーが分割されているため、その組み合わせにより、冷媒を熱交換器に流すパスパターンを自由に選択できるという利点がある。
【００９９】
なお、以上説明した実施の形態１〜実施の形態５の内容を適宜組み合わせることができるものとする。したがって、必要な空調能力や、熱交換器の設置スペース、再熱除湿運転の必要性などの条件に応じて最適な熱交換器を構成することができる。また、このように組み合わされた熱交換器を収容する室内ユニットが設置される場所や目的などの条件も加味した熱交換器を構成することができる。したがって、このような熱交換器及び室内ユニットを搭載した空調冷凍装置１５０は、熱交換効率に優れ、小型化の要請を満足するものであり、製造に要する手間や費用を軽減したものとなる。
【０１００】
また、実施の形態１〜実施の形態５に係る空調冷凍装置１５０の冷凍サイクルを循環させる冷媒を特に限定するものではないが、メタンや、エタン、プロパン、ブタン、イソブタン、プロピレン、イソプロピレンなどのＨＣ冷媒の単一、またはＨＣを含む混合冷媒を用いるようにするとよい。このような冷媒を用いることによって、地球温暖化係数を非常に小さくすることができるからである。プロパンは、冷媒圧力損失に対する温度降下度合いが、従来冷媒Ｒ２２より大きいという特性を有している。それは、たとえば冷媒飽和温度が１０℃から０℃へ変化するとき、Ｒ２２は、０．１８３ＭＰａの圧力変化であるが、プロパンは、０．１６２ＭＰａの圧力変化となるからである。
【０１０１】
また、イソブタンも、冷媒圧力損失に対する温度降下度合いが、従来冷媒Ｒ１３４ａよりも大きいという特性を有している。それは、たとえば冷媒飽和温度が−２０℃から−３０℃へ変化するとき、Ｒ１３４ａは、０．０４８３ＭＰａの圧力変化であるが、イソブタンは、０．０２５８ＭＰａの圧力変化となるからである。このため、これら冷媒を空調冷凍装置１５０に用いる場合においては、冷媒圧力損失の絶対値を従来冷媒以上に小さくする必要がある。
【０１０２】
上記実施の形態に係る熱交換器は、扁平管３に隔壁９により隔てられた複数の流路を設け、かつ１つのヘッダあたりに接続する扁平管３の本数を多くすることにより、超多流路の熱交換器モジュールを構成することができ、冷媒圧力損失の絶対値を小さくすることが非常に簡単にできる。または、パス数を増やすことにより媒圧力損失の絶対値を小さくすることができる。パス数が増えても、実施の形態３のようなヘッダー内部に分岐機構を設ければ、分配器等につなぐ配管が増えることを抑えられる。したがって、ＨＣ冷媒の単一、またはＨＣを含む混合冷媒を用いた時にも、高効率な空調冷凍装置１５０を提供することができる。
【０１０３】
また、これらの冷媒は可燃性のため、安全のために、冷媒量がなるべく少ないほうが望ましい。扁平管３で構成した熱交換器を使用すると、パイプの容量が小さいため、冷媒量を減らせる効果がある。パイプの容量が小さいと圧力損失も高くなる傾向になるが、パス数をふやすことにより、絶対値を小さくすることができる。パス数が増えても、実施の形態３のようなヘッダー内部に分岐機構を設ければ、分配器等につなぐ配管が増えることを抑えられる。
【０１０４】
さらに、実施の形態１〜実施の形態５に係る空調冷凍装置１５０の冷凍サイクルを循環させる冷媒として、Ｒ３２の単一、またはＲ３２を含む混合冷媒（Ｒ４０７ＡやＲ４０７Ｂ、Ｒ４０７Ｃ、Ｒ４０７Ｄ、Ｒ４０７Ｅ、Ｒ４１０Ａ、Ｒ４１０Ｂなど）を用いることにより、地球温暖化係数を非常に小さくすることができる。Ｒ３２単一を使用する場合、圧力損失が減るため、パス数を減らすことができる。実施の形態３のようなヘッダー内部に分岐機構を設ければ、外部につなぐ配管が簡単になり、コンパクト化及び低コスト化を実現できる。
【０１０５】
またさらに、実施の形態１〜実施の形態５に係る空調冷凍装置１５０の冷凍サイクルを循環させる冷媒として、アンモニアの単一、またはアンモニアを含む混合冷媒を用いることにより、地球温暖化係数を非常に小さくすることができる。しかしながら、アンモニアは、従来の円管プレートフィンタイプ熱交換器に使われていた銅製の伝熱管を腐食させてしまうことになる。そこで、実施の形態１〜実施の形態５に係る熱交換器は、腐食耐力のあるアルミニウムで板状フィン材４、扁平管３及びヘッダーを構成するようにしている。また、これらを、一体炉中でろう付けすることにより、耐食性の確保ならびにろう付け不良による冷媒漏れを防ぐことができ、高効率かつ十分な安全性を確保した熱交換器を提供することかできる。
【０１０６】
圧縮機は、どんな形式で構成されていてもよく、たとえばレシプロ圧縮機（単気筒、複数気筒）やロータリー圧縮機（単気筒、複数気筒）、スクロール圧縮機、リニア圧縮機などで構成するとよい。また、圧縮機のシェル内に圧縮部を回転数させる電気モータを内蔵するとき、そのシェル内の圧力構造は、高圧シェルでも低圧シェルのどちらでもよい。高圧シェル方式では、圧縮シリンダーを出た冷媒がモーターを冷却して加熱され圧縮機から吐出されるので、吐出温度は高くなる。一方、低圧シェル方式では、シェル内に流入した冷媒はモーターを冷却して加熱されてから圧縮シリンダーに吸入されるので、吸入温度は高くなる。しかしながら、圧縮シリンダーから流出する冷媒は直接圧縮機外へ吐出されるので、吐出温度は低くなる。
【０１０７】
使用する冷媒に応じて、吐出温度を高くするか、低くするか、特にＲ３２冷媒は、Ｒ４１０Ａ冷媒より吐出温度が高くなり、プロパンは、Ｒ４１０Ａ冷媒より吐出温度が低くなるので、その冷媒の特性を考慮して高圧シェルとするか、低圧シェルとするかを決定すればよい。また、一般に低圧シェルより高圧シェルの方が圧縮機内冷凍機油への冷媒溶け込み量が多い。したがって、冷媒充填量を削減したいときには低圧シェル方式を選択した方がよいが、冷媒が溶けにくい冷凍機油を使用すれば高圧シェルでも冷媒量を削減することができる。
【図面の簡単な説明】
【０１０８】
【図１】実施の形態１に係る熱交換器モジュールの全体構成の一例を示す斜視図である。
【図２】ヘッダーの内部を視認可能にして示す斜視図である。
【図３】熱交換器モジュールの断面構成の一例を示す断面図である。
【図４】伝熱管である扁平管の縦断面構成の一例を示す概略断面図である。
【図５】別の形状の扁平管の縦断面構成の一例を示す概略断面図である。
【図６】板状フィンの一部を示した板状フィンの説明図である。
【図７】２つの熱交換器モジュールを空気の流れ方向に重ねて構成した熱交換器を示す斜視図である。
【図８】熱交換器を使用したヒートポンプ式空調冷凍装置の冷媒回路を示す概略構成図である。
【図９】熱交換器のヘッダ長軸方向（段方向）の内部構成を示す透視図である。
【図１０】熱交換器が蒸発器として機能する場合における空気温度と熱交換器内冷媒温度との分布を示すグラフである。
【図１１】熱交換器が凝縮器として機能する場合における空気温度と熱交換器内冷媒温度との分布を示すグラフである。
【図１２】熱交換器モジュールの断面構成の一例を示す断面図である。
【図１３】熱交換器モジュールの全体構成の一例を示す斜視図である。
【図１４】図１３に示す熱交換器モジュールに取り付けるヘッダーの内部を視認可能にして示す斜視図である。
【図１５】実施の形態２に係る室内ユニットの全体構成の一部を透視して示す斜視図である。
【図１６】室内ユニットに収容する熱交換器モジュールの組み合わせを示す斜視図である。
【図１７】室内ユニットを側面から見た縦断面構成を簡略化して示す概略断面図である。
【図１８】実施の形態３に係る熱交換器モジュールの全体構成の一例を示す斜視図である。
【図１９】ヘッダーの内部を視認可能にして示す斜視図である。
【図２０】熱交換器モジュールの断面構成の一例を示す断面図である。
【図２１】２本の扁平管が接続されたヘッダーの突起部が設置されていない部屋の１つを示す概略図である。
【図２２】２本の扁平管が接続されたヘッダーの突起部が設置された部屋の１つを示す概略図ある。
【図２３】突起部に凹部を形成した状態を示す概略図である。
【図２４】２つの熱交換器モジュールを空気の流れ方向に重ねて構成した熱交換器を示す斜視図である。
【図２５】熱交換器のヘッダ長軸方向（段方向）の内部構成を示す透視図である。
【図２６】実施の形態４に係る室内ユニットを側面から見た縦断面構成を簡略化して示す概略断面図である。
【図２７】室内ユニットの内部構成と比較するための室内ユニットを側面から見た縦断面構成を簡略化して示す概略断面図である。
【図２８】実施の形態５に係る熱交換器モジュールの全体構成の一例を示す斜視図である。
【符号の説明】
【０１０９】
１Ａ  ヘッダー、１Ａ’  ヘッダー、１Ｂ  ヘッダー、１Ｂ’  ヘッダー、１ａ  熱交換器モジュール、１ａ’  熱交換器モジュール、１ｂ  熱交換器モジュール、１ｂ’  熱交換器モジュール、１ｃ  熱交換器モジュール、１ｃ’  熱交換器モジュール、１ｄ  熱交換器モジュール、１ｄ’  熱交換器モジュール、２  フタ、３  扁平管、３ａ  扁平管、４  板状フィン、４ａ  板状フィン、４ｂ  板状フィン、５  流入管、６  流出管、８  部屋、９  隔壁、１０  流路、１１  切り起こし、１２Ａ  熱交換器モジュール、１２Ｂ  熱交換器モジュール、１２Ｃ  熱交換器モジュール、１２Ｄ  熱交換器モジュール、１２Ｄ’  熱交換器モジュール、１２Ｅ  熱交換器モジュール、１２ａ  熱交換器モジュール、１２ａ’  熱交換器モジュール、１２ｂ  熱交換器モジュール、１２ｂ’  熱交換器モジュール、１２ｃ  熱交換器モジュール、１２ｃ’  熱交換器モジュール、１２ｄ  熱交換器モジュール、１２ｄ’  熱交換器モジュール、１２ｅ  熱交換器モジュール、１２ｅ’  熱交換器モジュール、１２ｆ  熱交換器モジュール、１２ｆ’  熱交換器モジュール、１２ｇ  熱交換器モジュール、１２ｇ’  熱交換器モジュール、１２ｈ  熱交換器モジュール、１２ｈ’  熱交換器モジュール、１３  Ｕベンド、１４  矢印、１４ａ  矢印、１４ｂ  矢印、１４ｃ  矢印、１５  圧縮機、１６  四方弁、１７  室外熱交換器、１８  絞り装置、１９  室内熱交換器、２０  室外送風機、２１  室外送風機用モータ、２２  室内送風機、２３  室内送風機用モータ、２４  冷媒配管、２５  冷媒配管、２６  室外機、２７  室内機、２７ａ  室内ユニット、２７ｂ  室内ユニット、２８  分配器、２８ａ  分配機、２８ｂ  分配器、２８ｃ  分配器、２９  配管ヘッダー、３０  突起部、３１  ガス冷媒、３２  液冷媒、３３  凹部、３４  均等冷媒、３５  ヘッダー、３６  フタ、３７  ヘッダー、３８  フタ、４５  除湿弁、４６  アシスト熱交換器、４６ａ  下部アシスト熱交換器、４６ｂ  上部アシスト熱交換器、４６ｃ  背面アシスト熱交換器、４７  吸入管、４８  流出管、５０  筐体、５１  吸込口、５２  吹出口、１００Ａ  熱交換器、１００Ｂ  熱交換器、１００ａ  下部熱交換器、１００ａ’  下部熱交換器、１００ｂ  上部熱交換器、１００ｂ’  上部熱交換器、１００ｃ  背面熱交換器、１００ｃ’  背面熱交換器、１５０  空調冷凍装置。
【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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