JP2017155993A - 熱交換器及び空気調和機 - Google Patents

Abstract

【課題】性能低下を抑制することができる熱交換器を提供する。
【解決手段】複数が配列された第一伝熱管２１を有する第一管群２２と、上下方向に延びる筒状をなして第一管群２２の各第一伝熱管２１の一端が連通状態で接続される第一ヘッダ部５２と、複数が配列された第二伝熱管２３を有する複数の第二管群２４と、これら複数の第二管群２４に対応して複数が設けられ、上下方向に延びる筒状をなしてそれぞれに第二管群２４の各第二伝熱管２３の一端が連通状態で接続される第二ヘッダ部５３と、複数の第二ヘッダ部５３に対応して複数が設けられて、第一ヘッダ部５２と各第二ヘッダ部５３とを連通させるように、一端が第一ヘッダ部５２の同一の上下方向位置に接続されるとともに他端が各第二ヘッダ部５３のいずれかに接続された連通路と、を備える。
【選択図】図２

Description

本発明は、熱交換器及び空気調和機に関する。

空気調和機の熱交換器として、水平方向に延びる伝熱管を上下方向に間隔をあけて複数配置し、各伝熱管の外面にフィンを設けたものが知られている。複数の伝熱管の両端は上下方向に延びる一対のヘッダにそれぞれ接続されている。このような熱交換器は、冷媒の流路長さを確保するため、一方のヘッダに導入されて伝熱管を経て他方のヘッダに流通した冷媒を、該他方のヘッダで折り返すようにして再度伝熱管を経て一方のヘッダに戻すように構成されている。

折り返し側のヘッダ内は、該ヘッダ内を上下方向に区画する仕切板によって複数の領域が区画されている。これによって、一の領域内に伝熱管を経て導入された冷媒は、接続管を介して他の領域に導入された後に、該他の領域に接続された複数の伝熱管を経由して出入口側の一方のヘッダに戻される。
例えば特許文献１には、一の主管部と該主管部から複数に分岐して延びる分岐管部とを有する接続管を備えた熱交換器が開示されている。この熱交換器では、主管部が一のヘッダ内の領域に接続されており、分岐管部はそれぞれヘッダ内の複数の他の領域のいずれかに接続されている。そして、当該熱交換器を蒸発器として用いる場合には、伝熱管を介してヘッダの一の領域に導入された冷媒は、接続管における主管部及び分岐管部を経て複数の他の領域に導入される。

特開２０１５−５５４０４号公報

ところで、特許文献１の熱交換器では、接続管の主管部から分岐管部に冷媒を分流する際に、各分岐管部にそれぞれ乾き度の異なる冷媒が導入されることがある。即ち、冷媒の流量や分岐の方向によっては、複数の分岐管のうちの一部のみに液相の冷媒が多く流れることがあり、均等に分流されないという問題がある。また、接続管内の冷媒は気液の密度差によっても気相と液相とに分離することがあり、流量や乾き度に偏りが生じた状態で冷媒が分流されてしまうこともある。

このように均等に分流が行われないと、流量によって各分岐管内の流動様相が異なるため、分流時の冷媒分配割合にも変化が生じてしまう。
そのため、ヘッダを介して再度伝熱管に冷媒が導入される際には、液相の冷媒がほとんど通過しない伝熱管が生じることになり、熱交換器の伝熱領域を十分に活用することができない。その結果、例えば熱交換器を空気調和機に用いた場合には、冷房性能や暖房性能が低くなってしまい、室内快適性が損なわれる。

本発明はこのような課題に鑑みてなされたものであって、性能低下を抑制することができる熱交換器、及び、該熱交換器を用いた空気調和機を提供することを目的とする。

本発明は、上記課題を解決するため、以下の手段を採用している。
即ち、本発明の第一態様に係る熱交換器は、水平方向に延びて内部に冷媒が流通するとともに上下方向に間隔をあけて複数が配列された第一伝熱管を有する第一管群と、上下方向に延びる筒状をなして前記第一管群の各前記第一伝熱管の一端が連通状態で接続される第一ヘッダ部と、水平方向に延びて内部に冷媒が流通するとともに上下方向に間隔をあけて複数が配列された第二伝熱管を有する複数の第二管群と、これら複数の第二管群に対応して複数が設けられ、上下方向に延びる筒状をなしてそれぞれに前記第二管群の各前記第二伝熱管の一端が連通状態で接続される第二ヘッダ部と、複数の前記第二ヘッダ部に対応して複数が設けられて、前記第一ヘッダ部と各前記第二ヘッダ部とを連通させるように、一端が前記第一ヘッダ部の同一の上下方向位置に接続されるとともに他端が各前記第二ヘッダ部のいずれかに接続された連通路と、を備える。

このような熱交換器によれば、第一管群の各第一伝熱管を介して第一ヘッダ部に導入された冷媒は、第一ヘッダ部における同一の上下方向位置に接続された連通路に導入される。ここで、第一ヘッダ部内では、冷媒における気液の密度差により、第一ヘッダ部内の下部に液相が溜まり易く、上部に気相が溜まり易くなる。そのため、第一ヘッダ部内の上下方向でそれぞれ冷媒の気液割合に差が生じる。本発明の熱交換器では、複数の第二ヘッダ部にそれぞれ接続された連通路が、第一ヘッダ部の同一の上下方向位置に接続されているため、気相液相割合がほぼ同一の冷媒が各連通路に導入される。そのため、複数の連通路毎での冷媒流量の均等化を図ることができる。その結果、複数の第二伝熱管に導入される冷媒流量を均等化することができる。

上記熱交換器は、一端が第一ヘッダ部に接続されるとともに、水平方向に複数に並設された分割流路が内側に形成された主管部と、該主管部の他端側から複数に分岐して内側に前記分割流路に連通する分岐流路が形成されるとともにそれぞれ各前記第二ヘッダ部に接続された分岐管部とを有する分岐接続管を備え、各前記連通路は、それぞれ各前記分割流路及び各前記分岐流路によって形成された流路であってもよい。

これにより、各連通路をそれぞれ別個の接続管で構成した場合に比べて、分岐接続管の場合には第一ヘッダ部への施工箇所が一か所となるため、施工が容易となる。

上記熱交換器では、各前記第二管群の前記第二伝熱管の数が互いに異なり、複数の前記連通路は、前記第二伝熱管の数の多い前記第二管群が接続された前記第二ヘッダ部に接続される前記連通路ほど、流路断面積が大きくてもよい。

これにより、接続される第二伝熱管の数が相対的に多い第二ヘッダ部にはより多い量の冷媒が導入されることになる。一方で、接続される第二伝熱管の数が相対的に少ない第二ヘッダ部にはより少ない量の冷媒が導入される。その結果、各第二伝熱管に分流して導入される冷媒の量の均等化を図ることができる。

上記熱交換器は、各前記第二管群に送風する送風部を備え、該送風部により各前記第二管群が受ける送風の速度は、各前記第二管群毎に互いに異なっており、複数の前記連通路は、受ける送風の速度が大きい前記第二管群が接続された前記第二ヘッダ部に接続される前記連通路ほど、流路断面積が大きくてもよい。

このような熱交換器では、第二管群の受ける送風の速度が大きい程、該第二管群での熱交換が促進される。したがって、受ける送風の速度が大きい第二管群に接続された第二ヘッダ部により多くの冷媒を導入することで、熱交換器全体としての熱交換効率を向上させることができる。

上記熱交換器は、前記第一ヘッダ部と複数の前記第二ヘッダ部のいずれかとを連通させるように、前記第一ヘッダ部に接続された前記連通路と同一の高さ位置で一端が前記第一ヘッダ部に接続されるとともに、前記第二ヘッダ部に接続された前記連通路と異なる高さ位置で他端が前記第二ヘッダ部に接続された他の連通路をさらに備えていてもよい。

これにより、第二ヘッダ部には上下方向の異なる複数の箇所から冷媒が導入されることになる。したがって、第二ヘッダ部内での上下方向での冷媒の気液割合の均一化を図ることができるため、各第二伝熱管に分流される冷媒流量の均等化することができる。

上記熱交換器では、上下方向に延びる筒状をなすヘッダ本体と、該ヘッダ本体内を上下に複数の領域に区画する複数の主仕切板と、を有するヘッダを備え、前記第一ヘッダ部は、前記ヘッダにおける複数の前記領域のうち最も下方の領域を含む部分であって、各前記第二ヘッダ部は、前記ヘッダにおける複数の前記領域のうち最も下方の領域以外のいずれかの領域を含む部分であってもよい。

一のヘッダ部内に主仕切板を介して第一ヘッダ部及び複数の第二ヘッダ部を形成することで、これら第一ヘッダ部及び複数の第二ヘッダ部を有する熱交換器を容易に構成することができる。

本発明の第二態様に係る空気調和機は、上記いずれかの熱交換器を備えることを特徴とする。

これによって、冷媒の不均一分配による熱交換性能の低下を抑制し、効率の高い空気調和機を提供することができる。

本発明の熱交換器及び空気調和機によれば、効率低下の抑制を図ることができる。

本発明の第一実施形態に係る空気調和機の全体構成図である。 本発明の第一実施形態に係る熱交換器の縦断面図である。 本発明の第一実施形態に係る熱交換器の斜視図である。 本発明の第二実施形態に係る熱交換器の折り返し側ヘッダ及び分岐接続管の側面図である。 本発明の第二実施形態に係る熱交換器の分岐接続管における主管部の流路断面形状を示す図である。 本発明の第三実施形態に係る熱交換器の斜視図である。 本発明の第三実施形態に係る熱交換器の折り返し側ヘッダ及び接続管の側面図である。 本発明の第四実施形態に係る熱交換器の斜視図である。 本発明の第四実施形態に係る熱交換器の折り返し側ヘッダ及び接続管の側面図である。 本発明の第四実施形態に係る送風部の一例を示す斜視図である。 本発明の第五実施形態に係る熱交換器の斜視図である。 本発明の第五実施形態に係る熱交換器の折り返し側ヘッダ及び接続管の側面図である。 本発明の第六実施形態に係る熱交換器の折り返し側ヘッダ及び接続管の側面図である。

以下、本発明の第一実施形態に係る熱交換器を備えた空気調和機について図１〜５を参照して説明する。
図１に示すように、空気調和機１は、圧縮機２、室内熱交換器３（熱交換器１０）、膨張弁４、室外熱交換器５（熱交換器１０）、四方弁６、及び、これらを接続する配管７を備えており、これらからなる冷媒回路を構成している。

圧縮機２は、冷媒を圧縮し、圧縮した冷媒を冷媒回路に供給する。
室内熱交換器３は、冷媒と室内の空気との間で熱交換を行う。室内熱交換器３は、冷房運転時には蒸発器として用いられ室内から吸熱し、暖房運転時には凝縮器として用いられ室内へ放熱する。
膨張弁４は、凝縮器で熱交換をすることで液化した高圧の冷媒を膨張させることで低圧化する。
室外熱交換器５は、室外熱交換器５は、冷媒と室外の空気との間で熱交換を行う。冷房運転時には、凝縮器として用いられ室外へ放熱し、暖房運転時には、蒸発器として用いられ室外から吸熱する。
四方弁６は、暖房運転時と冷房運転時とで冷媒の流通する方向を切り替える。これにより、冷房運転時には、冷媒が、圧縮機２、室外熱交換器５、膨張弁４及び室内熱交換器３の順に循環する。一方、暖房運転時には、冷媒が、圧縮機２、室内熱交換器３、膨張弁４及び室外熱交換器５、の順に循環する。

次に、上記室内熱交換器３及び室外熱交換器５として用いられる熱交換器１０について、図２〜図３を参照して説明する。
熱交換器１０は、複数の伝熱管２０、複数のフィン２８、一対のヘッダ３０、第一接続管６０、及び第二接続管７０を備える。

伝熱管２０は、水平方向に直線状に延びる管状の部材であって、内部に冷媒が流通する流路が形成されている。このような伝熱管２０は、上下方向に間隔をあけて複数が配列されており、互いに平行に配置されている。
本実施形態では、各伝熱管２０は扁平管状をなしており、伝熱管２０の内部には、該伝熱管２０の延在方向に直交する水平方向に並設された複数の流路が形成されている。これら複数の流路は互いに平行に配列されている。これにより、伝熱管２０の延在方向に直交する断面の外形は、伝熱管２０の延在方向に直交する水平方向を長手方向とした扁平状とされている。

フィン２８は、上記のように配列された伝熱管２０の間にそれぞれ配置されており、本実施形態では、各伝熱管２０の延在方向に向かうにしたがって上下に隣り合う伝熱管２０に交互に接触するように延びるいわゆるコルゲート状に延びている。なお、フィン２８の形状はこれに限定されることはなく、伝熱管２０の外周面から張り出すように設けられていれば、いかなる形状であってもよい。

一対のヘッダ３０は、上記複数の伝熱管２０の両端にこれら伝熱管２０を挟み込むように設けられている。これら一対のヘッダ３０の一方は、外部から熱交換器１０内への冷媒の出入り口となる出入口側ヘッダ４０とされており、他方は、熱交換器１０内で冷媒が折り返すための折り返し側ヘッダ５０とされている。

出入口側ヘッダ４０は、上下方向に延びる筒状の部材であって、上端及び下端が閉塞されるとともに内部が仕切板４１によって上下二つの領域に区画されている。仕切板４１によって区画された下方の領域は下部出入領域４２とされ、上方の領域は上部出入領域４３とされている。これら下部出入領域４２と上部出入領域４３とは出入口ヘッダ内４０で互いに非連通状態とされている。下部出入領域４２及び上部出入領域４３は、冷媒回路を構成する配管７がそれぞれ接続されている。
ここで、複数の伝熱管２０のうち、下部出入領域４２と連通状態で接続されている伝熱管２０は、第一伝熱管２１とされており、上部出入領域４３と連通状態で接続されている伝熱管２０は、第二伝熱管２３とされている。

折り返し側ヘッダ５０は、ヘッダ本体５１及び主仕切板５８を備えている。
ヘッダ本体５１は、上下方向に延びる筒状をなす部材であって、上端及び下端が閉塞されている。主仕切板５８は、ヘッダ本体５１内に設けられ、該ヘッダ本体５１内の空間を上下の領域に区画している。本実施形態では、ヘッダ本体５１内に上下方向に間隔をあけて配置された二つの主仕切板５８が設けられている。これによって、ヘッダ本体５１内は、上下に並設された三つの領域に区画されている。

ヘッダ本体５１内の上記三つの領域のうちの最も下方の領域を含む部分は第一ヘッダ部５２とされている。また、上記三つの領域のうち、最も下方の領域以外の上方の二つの領域を含む部分は、それぞれ第二ヘッダ部５３とされている。即ち、本実施形態では、ヘッダ本体５１内が二つの主仕切板５８によって区画されることで、折り返し側ヘッダ５０に、それぞれ内部に空間を有する一つの第一ヘッダ部５２及び二つの第二ヘッダ部５３が形成されている。換言すれば、一の第一ヘッダ部５２及び二つの第二ヘッダ部５３によって折り返し側ヘッダ５０が構成されている。

第一伝熱管２１は、それぞれ第一ヘッダ部５２内と連通状態となるように該第一ヘッダ部５２に接続されている。これら複数の第一伝熱管２１によって第一管群２２が構成されている。換言すれば、第一ヘッダ部５２に接続されている伝熱管２０が第一伝熱管２１とされている。

第二伝熱管２３は、それぞれ各第二ヘッダ部５３内と連通状態となるように該第二ヘッダ部５３に接続されている。即ち、第二ヘッダ部５３に接続されている伝熱管２０が第二伝熱管２３とされている。
そして、第二伝熱管２３は、それぞれ各第二ヘッダ部５３に接続されている複数の第二伝熱管２３によってそれぞれ第二管群２４が構成されている。即ち、本実施形態では、二つの第二ヘッダ部５３を有しているため、これら二つの第二ヘッダ部５３と対になるようにして、二つの第二管群２４が構成されている。

なお、本実施形態では、以下、上下二つの第二ヘッダ部５３のうち、下方に配置された第二ヘッダ部５３を下側第二ヘッダ部５４と称し、上方に配置された第二ヘッダ部５３を上側第二ヘッダ部５５と称する。
また、下側第二ヘッダ部５４に接続された第二伝熱管２３から構成される第二管群２４を下側第二管群２５と称し、上側第二ヘッダ部５５に接続された第二伝熱管２３から構成される第二管群２４を上側第二管群２６と称する。

第一接続管６０は、内部に流路が形成された管状の部材であって、その一端が第一ヘッダ部５２に対して該第一ヘッダ部５２の内部と連通状態で接続されており、他端が下側第二ヘッダ部５４に対して該下側第二ヘッダ部５４の内部と連通状態で接続されている。より詳細には、第一接続管６０の一端は、第一ヘッダ部５２における上部に接続されている。また、第一接続管６０の他端は、下側第二ヘッダ部５４における下部に接続されている。本実施形態では、第一接続管６０内の流路が、第一ヘッダ部５２と下側第二ヘッダ部５４とを接続する第一連通路６１（連通路）とされている。

第二接続管７０は、内部に流路が形成された管状の部材であって、第一接続管６０と同様、一端が第一ヘッダ部５２に対して該第一ヘッダ部５２の内部と連通状態で接続されている。一方で、第二接続管７０の他端は、第一接続管６０と異なり、上側第二ヘッダ部５５に対して該上側第二ヘッダ部５５の内部と連通状態で接続されている。より詳細には、第二接続管７０の一端は、第一ヘッダ部５２における上部に接続されている。また、第一接続管６０の他端は、上側第二ヘッダ部５５における下部に接続されている。本実施形態では、第二接続管７０内の流路が、第一ヘッダ部５２と上側第二ヘッダ部５５とを接続する第二連通路７１（連通路）とされている。

ここで、本実施形態では、第一接続管６０及び第二接続管７０の第一ヘッダ部５２への接続箇所が、互いに同一の上下方向位置とされている。即ち、第一接続管６０における第一ヘッダ部５２への接続箇所は、第二接続管７０の第一ヘッダ部５２への接続箇所と水平方向に隣接又は離間して配置されており、上下方向位置は同一とされている。
なお、「上下方向位置が同一」とは、第一接続管６０及び第二接続管７０の第一ヘッダ部５２への接続箇所の中心の上下方向位置が同一である場合に限られず、少なくとも、第一接続管６０及び第二接続管７０の第一ヘッダ部５２への接続箇所の少なくとも一部の上下方向位置が、互いに上下方向で重なっていればよい。

次に上記熱交換器１０が蒸発器として用いられる場合の作用・効果について説明する。
なお、熱交換器１０が室内熱交換器３の場合は空気調和機１の冷房運転時に蒸発器として用いられることになり、室外熱交換器５の場合には空気調和機１の暖房運転時に蒸発器として用いられることになる。

熱交換器１０が蒸発器として用いられる際には、図２に示す出入口側ヘッダ４０の下部出入領域４２に配管７から液相分の多い気液二相冷媒が供給される。この冷媒は、下部出入領域４２で複数の第一伝熱管２１内に分配供給され、第一伝熱管２１を流通する過程で該第一伝熱管２１の外部雰囲気との間で熱交換することで蒸発が促される。これにより、第一伝熱管２１から折り返し側ヘッダ５０の第一ヘッダ部５２内に供給される冷媒は、一部が液相から気相に変化したことで液相割合が減少した気液二相冷媒となる。

第一ヘッダ部５２内に供給される気液二相冷媒のうち、液相分が多く密度の大きい冷媒が重力により第一ヘッダ部５２の下部に集まり、気相分が多く密度の小さい冷媒が第一ヘッダ部５２の上部に集まることになる。即ち、第一ヘッダ部５２内では、冷媒の気液割合、即ち、密度が上下方向位置で異なることになる。ここで、仮に第一接続管６０及び第二接続管７０の第一ヘッダ部５２への接続位置が互いに上下方向に異なっていれば、第一接続管６０と第二接続管７０に導入される冷媒の気液割合が異なることになる。その結果、第一接続管６０と第二接続管７０とのうち第一ヘッダ部５２のより下方に接続されている方には、密度の大きい冷媒が導入される結果、冷媒の質量流量は多くなる。一方、より上方に接続されている方には、密度の小さい冷媒が導入される結果、冷媒の質量流量は少なくなる。

これに対して、本実施形態では、第一接続管６０、第二接続管７０の第一ヘッダ部５２への接続位置が、互いに同一の上下方向位置とされている。そのため、第一接続管６０、第二接続管７０には、それぞれほぼ同一の気液割合の冷媒が導入される。その結果、第一接続管６０、第二接続管７０をそれぞれ介して下側第二ヘッダ部５４、上側第二ヘッダ部５５に導入される冷媒の気液割合は互いにほぼ同一となる。即ち、第一接続管６０、第二接続管７０を流通する冷媒の質量流量の均等化が図られる。

その後、第一接続管６０又は第二接続管７０を介して下側第二ヘッダ部５４、上側第二ヘッダ部５５に導入された冷媒は、これらに接続された複数の第二伝熱管２３に分流してこれら第二伝熱管２３内を流通する。そして、冷媒は、第二伝熱管２３を流通する過程で該第二伝熱管２３の外部雰囲気との間で熱交換することで、再度蒸発が促される。これにより、第二伝熱管２３内にて、冷媒における残存していた液相が気相に変化し、出入口側ヘッダ４０の上部出入領域４３には気相状態の冷媒が供給される。そして、この冷媒は上部出入領域４３から配管７に導入され、冷媒回路を循環することになる。

以上のように、本発明の熱交換器１０では、複数の第二ヘッダ部５３にそれぞれ接続された第一接続管６０の第一連通路６１、第二接続管７０の第二連通路７１が、第一ヘッダ部５２の同一の上下方向位置に接続されているため、気相液相割合がほぼ同一の冷媒が各連通路に導入される。そのため、複数の連通路毎での冷媒流量の均等化を図ることができる。その結果、例えば熱交換器１０を空気調和機に用いた場合には、冷房性能や暖房性能が損なわれることはない。

次に本発明の第二実施形態に係る熱交換器８０について、図４及び図５を参照して説明する。なお、第二実施形態では、第一実施形態と同様の構成要素については、第一実施形態同一の符号を付して詳細な説明を省略する。
図４に示すように、第二実施形態の熱交換器８０は、第一実施形態の第一接続管６０及び第二接続管７０に代えて、一の分岐接続管８１を備えている点で第一実施形態と相違する。

分岐接続管８１は、主管部８２及び複数（本実施形態では二つ）の分岐管部８５を有している。
主管部８２は、一端が第一ヘッダ部５２に接続されている。そして、この第一ヘッダ部５２内には、図５（ａ）（ｂ）に示すように、該第一ヘッダ部５２内を水平方向に二つの領域に分割されるようにして形成された二つの分割流路８３が形成されている。この分割流路８３は、主管部８２内の一端から他端にわたって、水平方向に並設して延在している。なお、主管部８２は、図５（ａ）に示すように、断面円形の流路の水平方向中央に分割壁部８４が設けられることで二つの分割流路８３が形成された構造であってもよい。また、図５（ｂ）に示すように、断面円形の流路の一部が直線状に切り欠かれた分割流路８３が、当該直線状の部分を構成する分割壁部８４によって互いに並設するように設けられた構造であってもよい。

分岐管部８５は、主管部８２の他端側から複数に分岐するようにして二つが設けられている。この分岐管部８５はそれぞれ下側第二ヘッダ部５４及び上側第二ヘッダ部５５に接続されている。また、各分岐管部８５の内側の流路である分岐流路８６は、主管部８２における分割流路８３に一対一の関係で連通している。これによって、主管部８２の二つの分割流路８３のうち、一方の分割流路８３は一方の分岐流路８６を介して下側第二ヘッダ部５４内と連通状態とされており、即ち、一方の分割流路８３と一方の分岐流路８６とによって第一ヘッダ部５２と下側第二ヘッダ部５４とを連通させる第一連通路６１を形成している。また、他方の分割流路８３は他方の分岐流路８６を介して上側第二ヘッダ部５５内と連通状態とされており、即ち、他方の分割流路８３と他方の分岐流路８６とによって、第一ヘッダ部５２内と上側第二ヘッダ部５５とを連通させる第二連通路７１を形成している。

このような第二実施形態の熱交換器８０では、分岐接続管８１の主管部８２における二つの分割流路８３は、互いに水平方向に並設されているため、これら二つの分割流路８３には、ほぼ同一の密度の冷媒が導入される。そして、この冷媒は、分岐流路８６を介して下側第二ヘッダ部５４、上側第二ヘッダ部５５にそれぞれ導入される。したがって、第一実施形態同様、下側第二ヘッダ部５４及び上側第二ヘッダ部５５に導入される冷媒の質量流量の均等化を図ることができる。

また、第一実施形態のように、第一接続管６０及び第二接続管７０を別個に設ける場合に比べて、第一ヘッダ部５２への接続箇所が一か所のみとなるため、施工をより容易にすることができる。

次に本発明の第三実施形態に係る熱交換器９０について、図６及び図７を参照して説明する。なお、第三実施形態では、第一実施形態と同様の構成要素については、第一実施形態同一の符号を付して詳細な説明を省略する。
図６及び図７に示すように、第三実施形態の熱交換器９０は、下側第二管群２５の第二伝熱管２３の数と上側第二管群２６の第二伝熱管２３の数が互いに異なるとともに、第一接続管６０と第二接続管７０との流路断面積が互いに異なる点で第一実施形態と相違する。

本実施形態の熱交換器９０は下側第二管群２５の第二伝熱管２３の数よりも上側第二管群２６の第二伝熱管２３の数が多く設けられている。なお、各第二伝熱管２３の上下方向の間隔は同一であるため、下側第二管群２５の第二伝熱管２３と上側第二管群２６の第二伝熱管２３との数の違いに応じて、下側第二ヘッダ部５４よりも上側第二ヘッダ部５５の方が上下方向の寸法が大きい。

さらに、第一接続管６０の流路断面積よりも第二接続管７０の流路断面積の方がこれら第一接続管６０及び第二接続管７０の延在方向全域にわたって大きく設定されている。なお、流路断面積とは、第一接続管６０及び第二接続管７０それぞれの延在方向に直交する断面における流路の面積である。

このように、本実施形態では、第二伝熱管２３の数が相対的に少ない下側第二管群２５に対応する下側第二ヘッダ部５４に接続された第一接続管６０の流路断面積は相対的に小さく設定されている。また、第二伝熱管２３の数が相対的に多い上側第二管群２６に対応する上側第二ヘッダ部５５に接続された第二接続管７０の流路断面積は相対的に大きく設定されている。

第三実施形態の熱交換器９０によれば、接続される第二伝熱管２３の数が相対的に多い上側第二ヘッダ部５５にはより多い量の冷媒が導入されることになる。一方で、接続される第二伝熱管２３の数が相対的に少ない下側第二ヘッダ部５４にはより少ない量の冷媒が導入される。接続される第二伝熱管２３の数が多い程、より多くの冷媒を第二伝熱管２３内に流通させて熱交換を促すことができるため、第二伝熱管２３全体として流通する冷媒の質量流量の均等化を図ることができる。

次に本発明の第四実施形態に係る熱交換器１００について、図８〜図１０を参照して説明する。なお、第三実施形態では、第一実施形態と同様の構成要素については、第一実施形態同一の符号を付して詳細な説明を省略する。
図８及び図９に示すように、第四実施形態の熱交換器１００は、下側第二管群２５の第二伝熱管２３が受ける送風の速度と上側第二管群２６の第二伝熱管２３が受ける送風の速度が異なり、さらに、第一接続管６０と第二接続管７０との流路断面積が互いに異なる点で第一実施形態と相違する。

本実施形態では、下側第二管群２５が受ける送風の速度よりも上側第二管群２６が受ける送風の速度の方が大きい。受ける送風の速度の違いは、例えば、図１０に示すような送風部１０３によって生じる。
即ち、図１０に示すように、本実施形態の熱交換器１００は、当該熱交換器１００を収容するケーシング１０１を有している。

このケーシング１０１は、ケーシング本体１０２、通風部１０４、及び上記送風部１０３を有している。ケーシング本体１０２は、上下方向に延びる略直方体形状の箱体であって、例えば４つの側面のうちの互いに隣り合う二つの側面にケーシング本体１０２内外で空気が流通可能な通風部１０４を有している。また、ケーシング本体１０２の天面には、鉛直軸線周りに回転可能なファンからなる送風部１０３が設けられている。この通風部１０４のファンが稼働すると、ケーシング本体１０２内の空気がケーシング１０１外部に向かって、即ち、下方から上方に向かって送られる。これに伴って、通風部１０４を介してケーシング本体１０２の外部からケーシング本体１０２内に空気が送られる。このように、ケーシング１０１の上方から空気を吐き出すようにして通風部１０４が稼働されると、ケーシング本体１０２内に配置された熱交換器１００は上下方向で異なる風速の送風を受けることになる。これによって、本実施形態では、下側第二管群２５が受ける送風の速度よりも上側第二管群２６が受ける送風の速度が大きくなる。

そして、本実施形態では、第三実施形態同様、第一接続管６０の流路断面積よりも第二接続管７０の流路断面積の方がこれら第一接続管６０及び第二接続管７０の延在方向全域にわたって大きく設定されている。

このように、本実施形態では、受ける送風の速度が小さい下側第二管群２５に対応する下側第二ヘッダ部５４に接続された第一接続管６０の流路断面積は相対的に小さく設定されている。また、受ける送風の速度が大きい第二伝熱管２３の数が相対的に多い上側第二管群２６に対応する上側第二ヘッダ部５５に接続された第二接続管７０の流路断面積は相対的に大きく設定されている。

このような熱交換器１００では、第二管群２４の受ける送風の速度が大きい程、該第二管群２４での熱交換が促進される。したがって、受ける送風の速度が大きい上側第二管群２６に接続された第二ヘッダ部５３により多くの冷媒を導入することで、熱交換器１００全体としての熱交換効率を向上させることができる。

次に本発明の第五実施形態に係る熱交換器１１０について、図１１〜図１２を参照して説明する。なお、第五実施形態では、第一実施形態と同様の構成要素については、第一実施形態同一の符号を付して詳細な説明を省略する。
図１１及び図１２に示すように、本実施形態の熱交換器１１０は、折り返しヘッダ５０内に３つの仕切板５８が設けられている。即ち、これら仕切板５８は上下方向に間隔をあけて設置されており、これによってヘッダ３０内の領域に上下方向に４つに区画している。４つの領域のうちの最も下方の領域を含む部分は、第一実施形態同様、第一ヘッダ部５２とされている。また、４つの領域のうちの最も下方の領域を除く上方の３つの領域を含む部分は、それぞれ第二ヘッダ部５３とされている。本実施形態では、一つの第一ヘッダ部５２と三つの第二ヘッダ部５３が設けられている。

さらに、本実施形態では、第一ヘッダ部５２と３つの第二ヘッダ部５３のうちの最も下方の第二ヘッダ部５３とを接続する接続管１２０、第一ヘッダ部５２と３つの第二ヘッダ部５３のうちの中央の第二ヘッダ部５３とを接続する接続管１２０、第一ヘッダ部５２と３つの第二ヘッダ部５３のうちの最も上方の第二ヘッダ部５３を接続する接続管１２０の計３つの接続管１２０が設けられている。各接続管１２０内には、第一ヘッダ部５２といずれかの第二ヘッダ部５３とを連通させる連通路１２１が形成されている。
また、各接続管１２０における第一ヘッダ部５２との接続箇所は、第一実施形態同様に、互いに同一の上下方向位置とされている。

このような熱交換器１１０でも、第一実施形態と同様、第一ヘッダ部５２から各第二ヘッダ部５３に導入される冷媒の質量流量の均等化を図ることができる。
なお、本実施形態では、３つの第二ヘッダ部５３を設けた例について説明したが、該第二ヘッダ部５３が４つ以上あってもよい。その場合には、第二ヘッダ部５３の数に応じて接続管１２０の数も増加する。

次に本発明の第六実施形態に係る熱交換器１３０について、図１３を参照して説明する。なお、第六実施形態では、第一実施形態と同様の構成要素については、第一実施形態同一の符号を付して詳細な説明を省略する。
第六実施形態は、第一接続管６０及び第二接続管７０がそれぞれ複数設けられている点で、第一実施形態と相違する。

即ち、第六実施形態では、第一接続管６０が複数（本実施形態では３つ）設けられている。各第一接続管６０における第一ヘッダ部５２との接続箇所は互いに同一の上下方向位置とされている一方、下側第二ヘッダ部５４への接続箇所は、互いに上下方向の異なる位置とされている。本実施形態では３つの第一接続管６０のうちの一つ目の第一接続管６０が下側第二ヘッダ部５４の下部に接続されており、二つ目の第二接続管７０が下側第二ヘッダ部５４の中央部に接続されており、三つ目の第一接続管６０が下側第二ヘッダ部５４の上部に接続されている。

また、第六実施形態では、第二接続管７０も複数（本実施形態では３つ）設けられている。各第二接続管７０における第一ヘッダ部５２との接続箇所は互いに同一の上下方向位置とされている一方、上側第二ヘッダ部５５への接続箇所は、互いに上下方向の異なる位置とされている。本実施形態では３つの第一接続管６０のうちの一つ目の第一接続管６０が上側第二ヘッダ部５５の下部に接続されており、二つ目の第二接続管７０が上側第二ヘッダ部５５の中央部に接続されており、三つ目の第一接続管６０が上側第二ヘッダ部５５の上部に接続されている。

このような熱交換器１３０によれば、第一実施形態同様、下側第二ヘッダ部５４及び上側第二ヘッダ部５５に導入される冷媒の質量流量の均等化を図ることができる。
さらに、特に本実施形態では、第一ヘッダ部５２内及び第二ヘッダ部５３内には、高さ位置の異なる複数個所から冷媒が導入される。そのため、第一ヘッダ部５２、第二ヘッダ部５３内でそれぞれ冷媒が上下方向で混合されることにより、これら第一ヘッダ部５２及び第二ヘッダ部５３内での冷媒の均一化を促進させることができる。これによって、各第二伝熱管２３に導入される冷媒の質量流量の均等化を図ることができる。

以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明はこれに限定されることなく、その発明の技術的思想を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。

例えば、第二実施形態の分岐接続管８１は、第三〜第五実施形態に適用してもよい。
また、第三実施形態と第四実施形態とを互いに組み合わせて、第二管群２４を構成する第二伝熱管２３の数及び各第二伝熱管２３が受ける送風の風量に応じて、第一接続管６０、第二接続管７０の流路断面積を調整してもよい。

１ 空気調和機
２ 圧縮機
３ 室内熱交換器
４ 膨張弁
５ 室外熱交換器
６ 四方弁
７ 配管
１０ 熱交換器
２０ 伝熱管
２１ 第一伝熱管
２２ 第一管群
２３ 第二伝熱管
２４ 第二管群
２５ 下側第二管群
２６ 上側第二管群
２８ フィン
３０ ヘッダ
４０ 出入口側ヘッダ
４１ 仕切板
４２ 下部出入領域
４３ 上部出入領域
５０ 折り返し側ヘッダ
５１ ヘッダ本体
５２ 第一ヘッダ部
５３ 第二ヘッダ部
５４ 下側第二ヘッダ部
５５ 上側第二ヘッダ部
５８ 主仕切板
６０ 第一接続管
６１ 第一連通路
７０ 第二接続管
７１ 第二連通路
８０ 熱交換器
８１ 分岐接続管
８２ 主管部
８３ 分割流路
８４ 分割壁部
８５ 分岐管部
８６ 分岐流路
９０ 熱交換器
１００ 熱交換器
１０１ ケーシング
１０２ ケーシング本体
１０３ 送風部
１０４ 通風部
１１０ 熱交換器
１２０ 接続管
１２１ 連通路
１３０ 熱交換器

Claims (7)

1. 水平方向に延びて内部に冷媒が流通するとともに上下方向に間隔をあけて複数が配列された第一伝熱管を有する第一管群と、
   上下方向に延びる筒状をなして前記第一管群の各前記第一伝熱管の一端が連通状態で接続される第一ヘッダ部と、
   水平方向に延びて内部に冷媒が流通するとともに上下方向に間隔をあけて複数が配列された第二伝熱管を有する複数の第二管群と、
   これら複数の第二管群に対応して複数が設けられ、上下方向に延びる筒状をなしてそれぞれに前記第二管群の各前記第二伝熱管の一端が連通状態で接続される第二ヘッダ部と、
   複数の前記第二ヘッダ部に対応して複数が設けられて、前記第一ヘッダ部と各前記第二ヘッダ部とを連通させるように、それぞれの一端が互いに前記第一ヘッダ部の同一の上下方向位置に接続されるとともにそれぞれの他端が各前記第二ヘッダ部のいずれかに接続された連通路と、
   を備える熱交換器。
2. 一端が第一ヘッダ部に接続されるとともに、水平方向に複数に並設された分割流路が内側に形成された主管部と、該主管部の他端側から複数に分岐して内側に前記分割流路に連通する分岐流路が形成されるとともにそれぞれいずれかの前記第二ヘッダ部に接続された分岐管部とを有する分岐接続管を備え、
   各前記連通路は、それぞれ各前記分割流路及び各前記分岐流路によって形成された流路である請求項１に記載の熱交換器。
3. 各前記第二管群の前記第二伝熱管の数が互いに異なり、
   前記連通路は、前記第二伝熱管の数の多い前記第二管群が接続された前記第二ヘッダ部に接続される前記連通路ほど、流路断面積が大きい請求項１又は２に記載の熱交換器。
4. 各前記第二管群に送風する送風部を備え、
   該送風部により各前記第二管群が受ける送風の速度は、各前記第二管群毎に互いに異なっており、
   前記連通路は、受ける送風の速度が大きい前記第二管群が接続された前記第二ヘッダ部に接続される前記連通路ほど、流路断面積が大きい請求項１から３のいずれか一項に記載の熱交換器。
5. 前記第一ヘッダ部と複数の前記第二ヘッダ部のいずれかとを連通させるように、一端が前記第一ヘッダ部に接続された前記連通路と同一の高さ位置で、前記第一ヘッダ部に接続されるとともに、他端が、前記第二ヘッダ部に接続された前記連通路と異なる高さ位置で、前記第二ヘッダ部に接続された他の連通路をさらに備える請求項１から４のいずれか一項に記載の熱交換器。
6. 上下方向に延びる筒状をなすヘッダ本体と、該ヘッダ本体内を上下に複数の領域に区画する複数の主仕切板と、を有するヘッダを備え、
   前記第一ヘッダ部は、前記ヘッダにおける複数の前記領域のうち最も下方の領域を含む部分であって、
   各前記第二ヘッダ部は、前記ヘッダにおける複数の前記領域のうち最も下方の領域以外のいずれかの領域を含む部分である請求項１から５のいずれか一項に記載の熱交換器。
7. 請求項１から６のいずれか一項に記載の熱交換器を備える空気調和機。

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