JP2012163310A - 熱交換器及び空気調和機 - Google Patents

Abstract

【課題】複数の扁平管における冷媒の偏流を防止できる熱交換器を提供する。
【解決手段】熱交換器（30）において、ヘッダ集合管（40）の周壁部（41）の内側全周面は、扁平管（31）側に湾曲して扁平管（31）が挿通される挿通面（42）と、挿通面（42）に対向する対向面（43,44,45）とによって構成される。ヘッダ集合管（40）の軸直角断面において、挿通面（42）と対向面（43,44,45）との間の２つの接続点を結ぶ線分Ｘを基準とすると、線分Ｘから対向面（42,43,44）までの間の最大長さＬ１が、線分Ｘから挿通面（42）までの間の最大長さＬ２よりも短くなる。
【選択図】図６

Description

本発明は、複数の扁平管がヘッダ集合管に並列に接続される熱交換器、及び該熱交換器を備えた空気調和機に関するものであり、各扁平管における冷媒の偏流を防止する対策に係るものである。

従来より、複数の扁平管と、該複数の扁平管が並列に接続されるヘッダ集合管とを備えた熱交換器が知られている。例えば特許文献１には、この種の熱交換器が開示されている。

特許文献１の熱交換器は、２本の中空状のヘッダ集合管と、両者のヘッダ集合管に並列に接続される複数の扁平管とを備えている。各ヘッダ集合管は、上下方向に延びている。複数の扁平管は、扁平な側面が互いに対向するように、上下方向に配列されている。隣り合う扁平管の間には、例えばコルゲートフィンが介設されている。

特許文献１の熱交換器は、ルームエアコン等の凝縮器を構成している。即ち、この熱交換器には、圧縮機等で圧縮された高圧のガス冷媒が送られる。ガス冷媒は、一方のヘッダ集合管を流れ、各扁平管に分流した後、他方のヘッダ集合管へ送られる。この際、熱交換器を通過する空気と、各扁平管を流れる冷媒とが熱交換することで、冷媒の熱が空気へ付与される。

特開平９−１１３１７７号公報

ところで、上述したような熱交換器は、液を含む低圧の冷媒が流れる蒸発器にも適用可能である。しかしながら、この冷媒をヘッダ集合管の下部から上部へ流す構成の熱交換器では、比較的高密度の液冷媒を自重に抗して上方へ流す必要がある。このため、ヘッダ集合管では、密度の高い液冷媒が下側寄りの扁平管に流れやすくなり、その分だけ上側寄りの扁平管に流入する液冷媒の量が不足する傾向にあった。その結果、液を含む冷媒を各扁平管に均一に送ることができない、という問題が生じていた。

本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的は、上下に配列される複数の扁平管における冷媒の偏流を防止できる熱交換器、及びこの熱交換器を備えた空気調和機を提供することである。

第１の発明は、液を含む冷媒が上方へ案内される管状のヘッダ集合管（40）と、側面が互いに対向するように上下に配列されて上記ヘッダ集合管（40）に挿通される複数の扁平管（31）とを備えた熱交換器を対象とし、上記ヘッダ集合管（40）の周壁部（41）の内側全周面は、上記扁平管（31）側に湾曲して該扁平管（31）が挿通される挿通面（42）と、該挿通面（42）に対向する対向面（43,44,45）とによって構成され、上記ヘッダ集合管（40）の軸直角断面において、上記挿通面（42）と上記対向面（43,44,45）との間の２つの接続点を結ぶ線分Ｘを基準とすると、該線分Ｘから上記対向面（43,44,45）までの間の最大長さが、上記線分Ｘから上記挿通面（42）までの間の最大長さよりも短いことを特徴とする。

第１の発明では、ヘッダ集合管（40）の周壁部（41）の内側全周面が、挿通面（42）と対向面（43,44,45）とによって構成される。ヘッダ集合管（40）では、挿通面（42）に扁平管（31）が挿通され、この挿通面（42）に対向して対向面（43,44,45）が形成される。本発明では、ヘッダ集合管（40）の周壁部（41）の軸直角断面において、挿通面（42）と対向面（43,44,45）との接続点を結ぶ線分Ｘを基準とした場合に、線分Ｘから対向面（43,44,45）までの最大長さが、線分Ｘから挿通面（42）までの最大長さよりも短くなっている。つまり、ヘッダ集合管（40）の内部では、扁平管（31）の開口端から対向面（43,44,45）までの距離が比較的短くなっている。このため、本発明では、扁平管（31）の開口端から対向面（43,44,45）までの間に形成される冷媒の流路の断面積が小さくなる。従って、ヘッダ集合管（40）では、冷媒の流速が大きくなる。このようにすると、ヘッダ集合管（40）を流れる冷媒の流量が比較的小さい場合でも、この冷媒の流速を十分に確保できる。これにより、ヘッダ集合管（40）内では、液冷媒を自重に抗して上方まで送ることができる。その結果、熱交換器（30）では、上下に配列される各扁平管（31）における冷媒の偏流が抑制される。

また、本発明のヘッダ集合管（40）では、線分Ｘから挿通面（42）までの距離が比較的長くなる。こうすると、ヘッダ集合管（40）の周壁部（41）では、挿通面（42）側の形状を正円状に近づけることができる。これにより、ヘッダ集合管（40）の耐圧強度が向上する。

第２の発明は、第１の発明において、上記対向面（44）は、上記線分Ｘを長軸とする楕円弧状に形成されていることを特徴とする。

第２の発明では、ヘッダ集合管（40）の対向面（44）が、該ヘッダ集合管（40）の軸直角断面において、線分Ｘを長軸とする楕円弧状に形成される。これにより、扁平管（31）から対向面（44）までの距離が短くなり、対向面（44）と扁平管（31）との間を流れる冷媒の流速が増大する。

第３の発明は、第１の発明において、上記対向面（43）は、上記挿通面（42）と各々連続する２つの正円弧状の小径円弧部（43a）と、該小径円弧部（43a）の円弧半径よりも長い円弧半径を有して該２つの小径円弧部（43a）の間に形成される正円弧状の大径円弧部（43b）とによって構成されていることを特徴とする。

第３の発明では、ヘッダ集合管（40）の対向面（43）が、該ヘッダ集合管（40）の軸直角断面において、一対の小径円弧部（43a）と、これらの小径円弧部（43a）の間の大径円弧部（43b）とによって構成される。これにより、扁平管（31）から大径円弧部（43b）までの距離が短くなり、対向面（43）と扁平管（31）との間を流れる冷媒の流速が増大する。

第４の発明は、第１の発明において、上記対向面（45）は、上記挿通面（42）と各々連続する２つの正円弧状の円弧部（45a）と、該２つの円弧部（45a）の間に形成される平面状の平面部（45b）とを含んでいることを特徴とする。

第４の発明では、ヘッダ集合管（40）の対向面（45）が、該ヘッダ集合管（40）の軸直角断面において、一対の円弧部（45a）と、これらの円弧部（45a）の間の平面部（45b）とによって構成される。円弧部（45a）の間に平面部（45b）を形成すると、扁平管（31）から平面部（45b）までの距離が短くなり、対向面（45）と扁平管（31）との間を流れる冷媒の流速が増大する。

第５の発明は、第１乃至第４のいずれか１つの発明において、上記挿通面（42）は、正円弧状又は楕円弧状に形成されていることを特徴とする。

第５の発明では、挿通面（42）が、ヘッダ集合管（40）の軸直角断面において、正円弧状又は楕円弧状に形成される。その結果、ヘッダ集合管（40）の耐圧強度が向上する。

第６の発明は、第１乃至５のいずれか１つの発明において、上記対向面（43,44,45）は、平坦状に形成され、上記扁平管（31）の内部には、該扁平管（31）の幅方向に配列される複数の冷媒通路（32）が形成されていることを特徴とする。

第６の発明の対向面（43,44,45）は、ヘッダ集合管（40）の軸直角断面において、平坦状に形成される。ここで、「平坦状」とは、完全に平らな形状だけでなく、比較的緩やかに湾曲した円弧状あるいは楕円弧状も含む意味のものである。このように対向面（43,44,45）を平坦状に形成すると、扁平管（31）の開口端と対向面（43,44,45）との間の距離が、扁平管（31）の幅方向に亘って比較的均一となる。こうすると、扁平管（31）内の各冷媒通路（32）の流入口と、対向面（43,44,45）との間の距離も、扁平管（31）の幅方向に亘って比較的均一となる。

ここで、ヘッダ集合管（40）の内部では、比較的高密度の液冷媒が外周側寄りを流れやすい。このため、ヘッダ集合管（40）の内部では、対向面（43,44,45）に沿うように液冷媒が流れやすくなる。従って、上述のように、扁平管（31）内の各冷媒通路（32）と、対向面（43,44,45）との間の距離を均一化すると、対向面（43,44,45）側の液冷媒が、扁平管（31）内の各冷媒通路（32）に均等に流れやすくなる。従って、本発明では、上下の各扁平管（31）における冷媒の偏流だけでなく、扁平管（31）内の各冷媒通路（32）における冷媒の偏流も抑制できる。

第７の発明は、空気調和機を対象とし、第１乃至第６のいずれか１つ発明の熱交換器（30）が設けられた冷媒回路（15）を備え、該冷媒回路（15）において冷媒を循環させて冷凍サイクルを行うことを特徴とする。

第７の発明では、空気調和機の熱交換器（30）において、扁平管（31）を流れる冷媒と、各扁平管（31）の間の通風路を流れる空気とが熱交換する。

本発明では、ヘッダ集合管（40）の内部において、線分Ｘから対向面（43,44,45）までの距離を比較的短くしているため、扁平管（31）と対向面（43,44,45）との間を流れる冷媒の流速を増大できる。これにより、冷媒の循環量が比較的小さい条件下においても、液冷媒をヘッダ集合管（40）の上方まで送ることができる。従って、各扁平管（31）における液冷媒の偏流を防止できる。その結果、液冷媒を各扁平管（31）に均等に供給できるので、熱交換器（30）の効率を向上できる。

また、本発明では、ヘッダ集合管（40）の内部において、線分Ｘから挿通面（42）までの距離を比較的長くすることで、挿通面（42）を正円状に近づけることができ、ヘッダ集合管（40）の耐圧強度を確保できる。これにより、冷媒の内圧によるヘッダ集合管（40）の変形を防止でき、ヘッダ集合管（40）の疲労寿命も十分に確保できる。

特に第２から第４の発明では、挿通面（42）と対向面（43,44,45）とが比較的滑らかに連続するため、このような連続部位における応力集中を緩和でき、ヘッダ集合管（40）の耐圧強度を向上できる。また、第２の発明のように対向面（44）を楕円弧状とすると、例えば対向面に３つの円弧部を形成する場合と比較して、この対向面（44）の設計パラメータが少なくなる。よって、第２の発明では、ヘッダ集合管（40）の寸法管理が容易となり、ヘッダ集合管（40）の加工も容易となる。

第５の発明では、挿通面（42）を正円弧状又は楕円弧状に形成することで、ヘッダ集合管（40）の耐圧強度が更に向上する。

第６の発明では、対向面（43,44,45）を平坦状に形成することで、対向面（43,44,45）に沿って流れる液冷媒を、扁平管（31）内の各冷媒通路（32）へ均等に送ることができる。その結果、上下の各扁平管（31）における冷媒の偏流を防止するだけでなく、扁平管（31）内の各冷媒通路（32）における冷媒の偏流も防止でき、熱交換器（30）の効率を更に向上できる。

図１は、実施形態１に係る空気調和機の概略の配管系統図である。 図２は、実施形態１に係る熱交換器の立面図である。 図３は、実施形態１に係る熱交換器の扁平管及びフィンの拡大図である。 図４は、図２におけるIV-IV断面図である。 図５は、図２におけるV-V断面図である。 図６は、第１ヘッダ集合管の寸法関係を表した図５相当図である。 図７は、比較対象となる熱交換器のヘッダ集合管の水平断面図である。 図８は、実施形態１に係る熱交換器と、比較対象となる熱交換器についての、冷媒循環量と分流度との関係を示したものである。 図９は、実施形態１の変形例１に係る熱交換器の第１ヘッダ集合管の軸直角断面図である。 図１０は、第１ヘッダ集合管の寸法関係を表した図９相当図である。 図１１は、実施形態１の変形例２に係る熱交換器の第１ヘッダ集合管の軸直角断面図である。 図１２は、第１ヘッダ集合管の寸法関係を表した図１１相当図である。 図１３は、実施形態２に係る熱交換器の立面図である。 図１４は、実施形態３に係る熱交換器の立面図である。 図１５は、実施形態３に係る熱交換器の縦断面図である。 図１６は、実施形態４に係る熱交換器の立面図である。 図１７は、実施形態４に係る熱交換器の縦断面図である。 図１８は、実施形態５に係る熱交換器の立面図である。 図１９は、実施形態５に係る熱交換器の縦断面図である。 図２０は、その他の実施形態の熱交換器の扁平管及びフィンの拡大図である。 図２１は、図２０におけるXVII-XVII線断面図である。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。
《発明の実施形態１》
本発明の実施形態１について説明する。本実施形態の熱交換器は、後述する空気調和機（10）の室外熱交換器（30）を構成している。

−空気調和機−
本実施形態の熱交換器を備えた空気調和機（10）について、図１を参照しながら説明する。

〈空気調和機の構成〉
空気調和機（10）は、室外ユニット（11）と室内ユニット（12）とを備えている。室外ユニット（11）と室内ユニット（12）は、液側連絡配管（13）とガス側連絡配管（14）とを介して互いに接続されている。空気調和機（10）では、室外ユニット（11）、室内ユニット（12）、液側連絡配管（13）、及びガス側連絡配管（14）によって、冷媒回路（15）が形成されている。

冷媒回路（15）には、圧縮機（16）と、四方切換弁（17）と、室外熱交換器（30）と、膨張弁（18）と、室内熱交換器（19）とが設けられている。圧縮機（16）、四方切換弁（17）、室外熱交換器（30）、及び膨張弁（18）は、室外ユニット（11）に収容されている。この室外ユニット（11）には、室外熱交換器（30）へ室外空気を供給するための室外ファン（20）が設けられている。一方、室内熱交換器（19）は、室内ユニット（12）に収容されている。この室内ユニット（12）には、室内熱交換器（19）へ室内空気を供給するための室内ファン（21）が設けられている。

冷媒回路（15）は、冷媒が充填された閉回路である。冷媒回路（15）において、圧縮機（16）は、その吐出側が四方切換弁（17）の第１のポートに、その吸入側が四方切換弁（17）の第２のポートに、それぞれ接続されている。また、冷媒回路（15）では、四方切換弁（17）の第３のポートから第４のポートへ向かって順に、室外熱交換器（30）と、膨張弁（18）と、室内熱交換器（19）とが配置されている。

圧縮機（16）は、スクロール型またはロータリ型の全密閉型圧縮機である。四方切換弁（17）は、第１のポートが第３のポートと連通し且つ第２のポートが第４のポートと連通する第１状態（図１に実線で示す状態）と、第１のポートが第４のポートと連通し且つ第２のポートが第３のポートと連通する第２状態（図１に破線で示す状態）とに切り換わる。膨張弁（18）は、いわゆる電子膨張弁である。

室外熱交換器（30）は、室外空気を冷媒と熱交換させる。室外熱交換器（30）は、複数（例えば、三つ）の本実施形態の熱交換器によって構成されている。この室外熱交換器（30）では、複数の本実施形態の熱交換器が互いに並列に接続されている。一方、室内熱交換器（19）は、室内空気を冷媒と熱交換させる。室内熱交換器（19）は、本実施形態の熱交換器によって構成されていてもよいし、円管である伝熱管を備えたいわゆるクロスフィン型の熱交換器によって構成されていてもよい。

〈冷房運転〉
空気調和機（10）は、冷房運転を行う。冷房運転中には、四方切換弁（17）が第１状態に設定される。また、冷房運転中には、室外ファン（20）及び室内ファン（21）が運転される。

冷媒回路（15）では、冷凍サイクルが行われる。具体的に、圧縮機（16）から吐出された冷媒は、四方切換弁（17）を通って室外熱交換器（30）へ流入し、室外空気へ放熱して凝縮する。室外熱交換器（30）から流出した冷媒は、膨張弁（18）を通過する際に膨張した後に室内熱交換器（19）へ流入し、室内空気から吸熱して蒸発する。室内熱交換器（19）から流出した冷媒は、四方切換弁（17）を通過後に圧縮機（16）へ吸入されて圧縮される。そして、室内ユニット（12）は、室内熱交換器（19）において冷却された空気を室内へ供給する。

〈暖房運転〉
空気調和機（10）は、暖房運転を行う。暖房運転中には、四方切換弁（17）が第２状態に設定される。また、暖房運転中には、室外ファン（20）及び室内ファン（21）が運転される。

冷媒回路（15）では、冷凍サイクルが行われる。具体的に、圧縮機（16）から吐出された冷媒は、四方切換弁（17）を通って室内熱交換器（19）へ流入し、室内空気へ放熱して凝縮する。室内熱交換器（19）から流出した冷媒は、膨張弁（18）を通過する際に膨張した後に室外熱交換器（30）へ流入し、室外空気から吸熱して蒸発する。室外熱交換器（30）から流出した冷媒は、四方切換弁（17）を通過後に圧縮機（16）へ吸入されて圧縮される。そして、室内ユニット（12）は、室内熱交換器（19）において加熱された空気を室内へ供給する。

〈除霜動作〉
上述したように、暖房運転中には、室外熱交換器（30）が蒸発器として機能する。外気温が低い運転条件では、室外熱交換器（30）における冷媒の蒸発温度が０℃を下回る場合があり、この場合には、室外空気中の水分が霜となって室外熱交換器（30）に付着する。そこで、空気調和機（10）は、例えば暖房運転の継続時間が所定値（たとえは数十分）に達する毎に、除霜動作を行う。

除霜動作を開始する際には、四方切換弁（17）が第２状態から第１状態へ切り換わり、室外ファン（20）及び室内ファン（21）が停止する。除霜動作中の冷媒回路（15）では、圧縮機（16）から吐出された高温の冷媒が室外熱交換器（30）へ供給される。室外熱交換器（30）では、その表面に付着した霜が冷媒によって暖められて融解する。室外熱交換器（30）において放熱した冷媒は、膨張弁（18）と室内熱交換器（19）を順に通過し、その後に圧縮機（16）へ吸入されて圧縮される。そして、除霜動作が終了すると、暖房運転が再開される。つまり、四方切換弁（17）が第１状態から第２状態へ切り換わり、室外ファン（20）及び室内ファン（21）の運転が再開される。

−実施形態１の熱交換器−
空気調和機（10）の室外熱交換器（30）を構成する本実施形態の熱交換器について、図２〜図６を適宜参照しながら説明する。

〈室外熱交換器の全体構成〉
図２に示すように、本実施形態の室外熱交換器（30）は、一つの第１ヘッダ集合管（40）と、一つの第２ヘッダ集合管（50）と、多数の扁平管（31）と、多数のフィン（35）とを備えている。第１ヘッダ集合管（40）、第２ヘッダ集合管（50）、扁平管（31）、及びフィン（35）は、何れもアルミニウム合金製の部材であって、互いにロウ付けによって接合されている。

第１ヘッダ集合管（40）と第２ヘッダ集合管（50）は、中空の細長い管状に形成されている。室外熱交換器（30）では、扁平管（31）の一端側に第１ヘッダ集合管（40）が立設され、扁平管（31）の他端側に第２ヘッダ集合管（50）が立設されている。つまり、第１ヘッダ集合管（40）と第２ヘッダ集合管（50）は、それぞれの軸方向が鉛直方向となるように上下に延びている。

第１ヘッダ集合管（40）は、その上端部が第１閉塞部（40a）によって閉塞されている。第１ヘッダ集合管（40）の下端部には、第１接続管（40b）が接続している。第１接続管（40b）は、冷媒回路（15）の液ライン（膨張弁（18）側のライン）と連通している。つまり、第１ヘッダ集合管（40）は、液を含んだ冷媒（液単相冷媒や気液二相冷媒）が流れる液側ヘッダを構成している。第２ヘッダ集合管（50）は、その上端部及び下端部が第２閉塞部（50a）によって閉塞されている。第２ヘッダ集合管（50）の上部には、第２接続管（50b）が接続している。第２接続管（50b）は、冷媒回路（15）のガスライン（第３ポート側のライン）と接続している。つまり、第２ヘッダ集合管（50）は、ガス冷媒が流れるガス側ヘッダを構成している
本実施形態の室外熱交換器（30）は、複数の扁平管（31）を有している。扁平管（31）は、その軸直角断面形状が扁平な長円形あるいは矩形となっている伝熱管である。室外熱交換器（30）において、複数の扁平管（31）は、その伸長方向が左右方向となり、且つそれぞれの平坦な側面が互いに向かい合う姿勢で配置されている。また、複数の扁平管（31）は、互いに一定の間隔をおいて上下に並んで配置されている。各扁平管（31）は、その一端部が第１ヘッダ集合管（40）に挿入され、その他端部が第２ヘッダ集合管（50）に挿入されている。

図３に示すように、各扁平管（31）には、複数の冷媒通路（32）が形成されている。各冷媒通路（32）は、扁平管（31）の伸長方向に延びる通路である。各扁平管（31）において、複数の冷媒通路（32）は、扁平管（31）の伸長方向と直交する幅方向に一列に並んでいる。各扁平管（31）の冷媒通路（32）は、その一端が第１ヘッダ集合管（40）の内部空間に連通し、その他端が第２ヘッダ集合管（50）の内部空間に連通している。

フィン（35）は、上下に蛇行するコルゲートフィンであって、上下に隣り合う扁平管（31）の間に配置されている。フィン（35）には、扁平管（31）の伸長方向に配列される複数の伝熱部（36）が形成されている。伝熱部（36）は、隣り合う扁平管（31）の一方から他方に亘る板状に形成されている。伝熱部（36）には、該伝熱部（36）の一部を切り起こして形成される複数のルーバ（37）が設けられている。これらのルーバ（37）は、伝熱部（36）の前縁（即ち、風上側の端部）と実質的に平行となるように、上下に延びている。伝熱部（36）では、各ルーバ（37）が風上側から風下側に向かって並んで形成されている。

伝熱部（36）の風下側端部には、更に風下側に突出する突出板部（38）が連接している。突出板部（38）は、伝熱部（36）よりも上下に張り出した台形板状に形成されている。室外熱交換器（30）では、上下に隣り合う突出板部（38,38）が厚さ方向に重複し、実質的に接触している。

〈ヘッダ集合管の詳細構造〉
図４に示すように、第２ヘッダ集合管（50）の周壁部（51）の軸直角断面形状は、正円形状となっている。第２ヘッダ集合管（50）の周壁部（51）の肉厚は、全周に亘って概ね均一となっている。第２ヘッダ集合管（50）の周壁部（51）には、各扁平管（31）の端部が挿通される複数の第２ヘッダ側接続口（52）が形成されている。複数の第２ヘッダ側接続口（52）は、互いに等間隔を置いて上下方向に配列されている。扁平管（31）は、その開口端（31a）が第２ヘッダ集合管（50）の軸心よりもやや手前側に位置するようにして、第２ヘッダ集合管（50）に固定される。

図５に示すように、第１ヘッダ集合管（40）の周壁部（41）の軸直角断面形状は、Ｄ字状に形成されている。第１ヘッダ集合管（40）の周壁部（41）の肉厚は、全周に亘って概ね均一となっている。第１ヘッダ集合管（40）の周壁部（41）の肉厚は、第２ヘッダ集合管（50）の周壁部（51）の肉厚よりも大きくなっている。

第１ヘッダ集合管（40）の周壁部（41）の内側の全周面は、挿通面（42）と対向面（43）とによって構成されている。

挿通面（42）は、第１ヘッダ集合管（40）の軸直角断面において、扁平管（31）側に湾曲するように径方向外方に膨出した曲面状に形成されている。挿通面（42）には、扁平管（31）の幅方向の中間部に該扁平管（31）の挿通口（42a）が形成されている。扁平管（31）は、その開口端（31a）が挿通面（42）の内側に位置するように、周壁部（41）を貫通している。挿通面（42）は、扁平管（31）の幅方向において略対称な形状をしている。具体的に、挿通面（42）は、第１ヘッダ集合管（40）の軸直角断面の形状が、Ｒ１の円弧半径を有する正円弧状（より詳細には正半円形状）に形成されている。

対向面（43）は、挿通面（42）と連続するように該挿通面（42）に対向して配置されている。これにより、対向面（43）は、扁平管（31）の開口端（31a）に対向している。実施形態１の対向面（43）は、挿通面（42）と連続する一対の小径円弧部（43a,43a）と、該一対の小径円弧部（43a,43a）との間に形成される大径円弧部（43b）とによって構成されている。小径円弧部（43a）は、第１ヘッダ集合管（40）の軸直角断面の形状が、Ｒ２の円弧半径を有する正円弧状に形成されている。大径円弧部（43b）は、第１ヘッダ集合管（40）の軸直角断面の形状が、Ｒ３の円弧半径を有する正円弧状に形成されている。

〈第１ヘッダ集合管の詳細な寸法関係〉
図５に示すように、実施形態１の第１ヘッダ集合管（40）では、対向面（43）の大径円弧部（43b）の円弧半径Ｒ３が、挿通面（42）の円弧半径Ｒ１よりも大きくなっている。つまり、対向面（43）の大径円弧部（43b）は、挿通面（42）と比較して曲率半径が大きな略平坦な形状をしている。また、対向面（43）の小径円弧部（43a,43a）の円弧半径Ｒ２は、大径円弧部（43b）の円弧半径Ｒ３と挿通面（42）の円弧半径Ｒ１との双方より、小さくなっている。

図６に示すように、第１ヘッダ集合管（40）では、長さＬ１が長さＬ２よりも短くなっている。ここで、Ｌ１は、線分Ｘから対向面（43）（大径円弧部（43b））までの最大長さであり、より詳細には、線分Ｘの幅方向の中心点（中点Ｍ）から対向面（43）までの垂線の長さである。Ｌ２は、線分Ｘから挿通面（42）までの最大長さであり、より詳細には、上記中点Ｍから挿通面（42）までの垂線の長さである。また、この線分Ｘは、第１ヘッダ集合管（40）の軸直角断面において、挿通面（42）と対向面（43）との間の２つの接続点（c1,c2）を結ぶ直線である。これらの２つ接続点（c1,c2）は、挿通面（42）と対向面（43）（より詳細には、挿通面（42）と一対の小径円弧部（43a,43a））とに共有される接線上の接点ともいえる。線分Ｘは、第１ヘッダ集合管（40）の周壁部（41）の内部において、扁平管（31）の幅方向に最も幅広な空間の幅（最大幅Ｄmax）をなす線分ともいえる。さらに、線分Ｘは、半正円弧状の挿通面（42）の弦をなしている。

実施形態１において、上記Ｌ２に対するＬ１の比（Ｌ１／Ｌ２）は、０．０５以上０．３５以下であるのが好ましい。また、実施形態１において、挿通面（42）の円弧半径をＤ／２（円弧径Ｄ）とした場合、この円弧径Ｄに対する小径円弧部（43a）の円弧半径Ｒ２の比（Ｒ２／Ｄ）は、０．０５以上０．２以下であるのが好ましい。さらに、実施形態１において、第１ヘッダ集合管（40）の周壁部（41）の肉厚をｔとした場合、挿通面（42）の円弧径Ｄに対する肉厚ｔの比（ｔ／Ｄ）は、０．０５以上０．２０以下であるのが好ましい。

〈室外熱交換器の冷媒の流れ〉
上述した冷房運転時には、室外熱交換器（30）が凝縮器として機能する。図２の実線の矢印で示すように、冷房運転時には、圧縮機（16）で圧縮された高圧のガス冷媒が、第２接続管（50b）を介して第２ヘッダ集合管（50）に流入する。第２ヘッダ集合管（50）では、ガス冷媒が下方へ流れながら、各扁平管（31）に分流する。各扁平管（31）を流れる冷媒は、室外空気へ放熱して凝縮する。凝縮した後の液冷媒は、第１ヘッダ集合管（40）で合流しながら下方へ流れる。合流した液冷媒は、第１接続管（40b）を介して膨張弁（18）側へ送られる。

上述した暖房運転時には、室外熱交換器（30）が蒸発器として機能する。図２の破線の矢印で示すように、暖房運転時には、室内熱交換器（19）で凝縮して膨張弁（18）で減圧された液冷媒が、第１接続管（40b）を介して第１ヘッダ集合管（40）に流入する。第１ヘッダ集合管（40）では、液を含む冷媒が上方へ流れながら、各扁平管（31）に分流する。各扁平管（31）を流れる冷媒は、室外空気から吸熱して蒸発する。蒸発した後のガス冷媒は、第２ヘッダ集合管（50）で合流しながら上方へ流れる。合流したガス冷媒は、第２接続管（50b）を介して圧縮機（16）の吸入側へ送られる。

〈冷媒の偏流抑制作用〉
暖房運転時には、比較的高密度の液冷媒を含む冷媒が第１ヘッダ集合管（40）を上方へ流れる。この際、本実施形態の第１ヘッダ集合管（40）では、各扁平管（31）における冷媒の偏流を抑制することができる。この点について検討した結果を、図８のグラフを参照しながら説明する。

図８は、暖房運転時において、第１ヘッダ集合管（40）の下端から冷媒を送り込んで各扁平管（31）に冷媒を分流させた際の、冷媒の循環量と扁平管（31）の分流度との関係を表したものである。図８の実線Ｌは、本実施形態に係る室外熱交換器（30）（図５に示す第１ヘッダ集合管（40））における冷媒循環量と分流度との関係を示すものである。これに対し、図８の破線Ｍは、比較対象となる室外熱交換器（図７に示すヘッダ集合管（140））における冷媒循環量と分流度との関係を示すものである。なお、比較対象のヘッダ集合管（140）の周壁部（141）は、本実施形態の第１ヘッダ集合管（40）の周壁部（41）と同様、軸直角断面の形状がＤ字状に形成されている。一方、このヘッダ集合管（140）では、挿通面（142）が略平坦状に形成され、対向面（143）が半正円弧状に形成されている。挿通面（142）には、扁平管（131）の挿通口（142a）が形成されている。

また、図８に示す「分流度」は、以下の（１）式により算出したものである。

上記の（１）式において、ｎは扁平管（31）の本数であり、Ｌｉは、i段目の扁平管（31）の二相冷媒の到達長さを意味している。この到達長さＬｉは、扁平管（31）に流入して気液二相状態となった冷媒が単相ガス冷媒に変化した位置をＧ点とした場合に、扁平管（31）の流入端からＧ点に至るまでの長さを意味する。また、Ｌaveは、各扁平管（31）毎の二相冷媒の到達長さＬｉの平均値である。（１）式は、平均値Ｌaveに対する各扁平管（31）のＬｉの分散度合を考慮したものである。（１）式で求めた分流度φが１に近いほど、各扁平管（31）に分流した冷媒の量が均一であることを意味する。

破線Ｍで示す比較対象の室外熱交換器（30）では、冷媒循環量が比較的小さい運転範囲において分流度φが極端に低下し、この分流度φが図８のＳ線で示す最低分流度（熱交換器の性能を確保するのに必要な最低限の分流度）を下回ってしまう。これは、ヘッダ集合管（140）内を冷媒が上方へ流れる際、冷媒循環量が比較的小さいため、冷媒の流速が小さくなり、液冷媒を自重に抗して上方へ送ることができず、これにより、液冷媒を上方寄りの扁平管（31）まで十分に供給できないことに起因すると推測できる。

これに対し、実線Ｌで示す本実施形態の室外熱交換器（30）では、冷媒循環量が比較的小さい運転条件下においても、分流度φがＳ線で示す最低分流度を上回っている。これは、図６に示すように、本実施形態の第１ヘッダ集合管（40）では、扁平管（31）の開口端（31a）から対向面（43）までの距離が、比較対象のものと比べて短くなるためと推測できる。つまり、このように開口端（31a）から対向面（43）までの距離が短くなると、扁平管（31）と対向面（43）までの間に形成される冷媒の流路の断面積を小さくできる。すると、第１ヘッダ集合管（40）では、冷媒循環量が比較的小さい条件下においても、高密度の液冷媒を自重に抗して上方まで送ることができる。このため、本実施形態の室外熱交換器（30）では、上側寄りの扁平管（31）にも液冷媒を供給し易くなる。その結果、室外熱交換器（30）では、上下に配列される各扁平管（31）における冷媒の偏流を抑制できる。

加えて、第１ヘッダ集合管（40）では、対向面（43）の形状を、比較対象よりも平坦に形成している。このため、本実施形態では、開口端（31a）から対向面（43）までの距離が、扁平管（31）の幅方向において比較的均一となる。ここで、第１ヘッダ集合管（40）では、厳密には、比較的高密度の液冷媒が外周寄りを流れ、比較的低密度のガス冷媒が軸心寄りを流れる。このため、第１ヘッダ集合管（40）の内部では、対向面（43）の壁面に沿うように液冷媒が流れやすい。よって、扁平管（31）の開口端（31a）から対向面（43）までの距離を均一化すると、対向面（43）側の液冷媒が、扁平管（31）内の複数の冷媒通路（32,32,…）へ均等に流入し易くなる。つまり、本実施形態では、扁平管（31）内の各冷媒流路（32）における冷媒の偏流も防止できる。

−実施形態１の効果−
実施形態１によれば、図６に示すように、線分Ｘから対向面（43）までの最大長さＬ１を、線分Ｘから挿通面（42）までの最大長さＬ２よりも短くしているため、対向面（43）と扁平管（31）の間を流れる冷媒の流速を向上できる。その結果、上下の各扁平管（31）における冷媒の偏流を防止でき、室外熱交換器（30）の熱交換の効率を高めることができる。従って、空気調和機（10）の暖房能力を向上できる。

また、図６に示すように、線分Ｘから挿通面（42）までの最大長さＬ２を比較的長くし、挿通面（42）の形状を半正円弧状に形成することで、第１ヘッダ集合管（40）の耐圧強度を向上できる。また、挿通面（42）は、対向面（43）の各小円弧部（43a,43a）と滑らかに連続するため、このような連続部位における応力集中も緩和できる。従って、本実施形態では、高圧冷媒の圧力によって第１ヘッダ集合管（40）が変形することを防止でき、第１ヘッダ集合管（40）の耐圧寿命を十分に確保できる。

さらに、本実施形態では、扁平管（31）の開口端（31a）から対向面（43）までの距離も均一化されるため、対向面（43）側の液冷媒を扁平管（31）内の各冷媒通路（32）へ均等に送ることができる。その結果、各冷媒通路（32）における冷媒の偏流も防止でき、室外熱交換器（30）の熱交換の効率を高めることができる。また、扁平管（31）の開口端（31a）と対向面（43）とが、互いに干渉しにくいため、扁平管（31）の挿入代を十分に確保できる。

〈実施形態１の変形例〉
上記実施形態１の第１ヘッダ集合管（40）を、以下のような各変形例の構成としてもよい。

−変形例１−
変形例１に係る第１ヘッダ集合管（40）について、図９及び図１０を参照しながら説明する。

変形例１に係る第１ヘッダ集合管（40）の周壁部（41）の内側の全周面は、挿通面（42）と対向面（44）とによって構成されている。変形例１に係る挿通面（42）は、実施形態１と概ね同様の構成である。変形例１の対向面（44）は、第１ヘッダ集合管（40）の軸直角断面の形状が、楕円弧状に形成されている。対向面（44）の長軸は、扁平管（31）の開口端（31a）と略平行となり、対向面（44）の短軸は、扁平管（31）の幅方向の中間線と同軸となっている。

図１０に示すように、変形例１の第１ヘッダ集合管（40）では、長さＬ１が長さＬ２よりも短くなっている。ここで、Ｌ１は、線分Ｘから対向面（44）までの最大長さであり、より詳細には、線分Ｘの幅方向の中心点（中点Ｍ）から対向面（44）までの垂線の長さである。Ｌ２は、線分Ｘから挿通面（42）までの最大長さであり、より詳細には、上記中点Ｍから挿通面（42）までの垂線の長さである。また、この線分Ｘは、第１ヘッダ集合管（40）の軸直角断面において、挿通面（42）と対向面（44）との間の２つの接続点（Ｃ1,Ｃ2）を結ぶ直線である。これらの２つ接続点（Ｃ1,Ｃ2）は、挿通面（42）と対向面（44）とに共有される接線上の接点ともいえる。線分Ｘは、第１ヘッダ集合管（40）の周壁部（41）の内部において、扁平管（31）の幅方向に最も幅広な空間の幅（最大幅Ｄmax）をなす線分ともいえる。さらに、線分Ｘは、半正円弧状の挿通面（42）の弦をなし、且つ半楕円形状の対向面（44）の長軸をなしている。

変形例１において、線分Ｘの長さ（対向面（44）の長軸径Ｄ＝２×a）に対する対向面（44）の短軸径（即ち、２×Ｌ１）の比（２×Ｌ１／Ｄ）は、０．０５以上０．４５以下であることが好ましい。また、変形例１において、線分Ｘの長さ（対向面（44）の長軸径Ｄ＝２×ａ）に対する挿通面（42）の短軸径（即ち、２×Ｌ２）の比（２×Ｌ２／Ｄ）は、０．５以上０．１以下であることが好ましい。さらに、変形例１において、第１ヘッダ集合管（40）の周壁部（41）の肉厚をｔとした場合、挿通面（42）の円弧径Ｄに対する肉厚ｔの比（ｔ／Ｄ）は、０．０５以上０．２以下であるのが好ましい。

−変形例１の効果−
変形例１では、対向面（44）を楕円形状とすることで、扁平管（31）の開口端（31a）から対向面（44）までの距離Ｌ１を短くできる。よって、扁平管（31）と対向面（44）との間を流れる冷媒の流速を増大でき、上下の各扁平管（31）における冷媒の偏流を防止できる。一方、挿通面（42）は、上記実施形態１と同様、半正円弧状に形成されているため、第１ヘッダ集合管（40）の耐圧も十分に確保できる。

また、変形例１の対向面（44）は、長軸側の半径ａと短軸側の半径ｂとによって形状が定まるものである。このため、例えば上記実施形態１のように３つの円弧部（43a,43a,43b）を有するものと比較して、設計パラメータが少なくなる。よって、変形例１では、対向面（44）の寸法管理や加工も比較的容易となる。

さらに、図９に示す変形例１の対向面（44）は、図７に示す比較対象の対向面（143）よりも平坦な形状となる。このため、対向面（44）側の液冷媒を扁平管（31）内の各冷媒通路（32）に均等に送ることができる。

−変形例２−
変形例２に係る第１ヘッダ集合管（40）について、図１１及び図１２を参照しながら説明する。

変形例２に係る第１ヘッダ集合管（40）の周壁部（41）の内側の全周面は、挿通面（42）と対向面（45）とによって構成されている。変形例２に係る挿通面（42）は、実施形態１と概ね同様の構成である。変形例２の対向面（45）は、挿通面（42）と連続する一対の円弧部（45a,45a）と、該一対の円弧部（45a,45a）の間に形成される平面部（45b）とによって構成されている。円弧部（45a）は、第１ヘッダ集合管（40）の軸直角断面の形状が、Ｒ４の円弧半径を有する正円弧状に形成されている。平面部（45b）は、第１ヘッダ集合管（40）の軸直角断面の形状が、扁平管（31）の開口端（31a）と略平行な直線状に形成されている。

図１１に示すように、変形例２の第１ヘッダ集合管（40）では、対向面（45）の円弧部（45a）の円弧半径Ｒ４が、挿通面（42）の円弧半径Ｒ１よりも小さくなっている。

図１２に示すように、変形例２の第１ヘッダ集合管（40）では、長さＬ１が長さＬ２よりも短くなっている。ここで、Ｌ１は、線分Ｘから対向面（45）までの最大長さであり、より詳細には、線分Ｘの幅方向の中心点（中点Ｍ）から対向面（45）までの垂線の長さである。Ｌ２は、線分Ｘから挿通面（42）までの最大長さであり、より詳細には、上記中点Ｍから挿通面（42）までの垂線の長さである。また、この線分Ｘは、第１ヘッダ集合管（40）の軸直角断面において、挿通面（42）と対向面（45）との間の２つの接続点（Ｃ1,Ｃ2）を結ぶ直線である。これらの２つ接続点（Ｃ1,Ｃ2）は、挿通面（42）と対向面（45）（より詳細には、挿通面（42）と一対の円弧部（45a,45a））とに共有される接線上の接点ともいえる。線分Ｘは、第１ヘッダ集合管（40）の周壁部（41）の内部において、扁平管（31）の幅方向に最も幅広な空間の幅（最大幅Ｄmax）をなす線分ともいえる。さらに、線分Ｘは、半正円弧状の挿通面（42）の弦をなしている。

変形例２において、挿通面（42）の円弧径をＤとし、周壁部（41）における扁平管（31）の挿通方向の間隔をＬ１＋Ｌ２とした場合、円弧径Ｄに対する間隔（Ｌ１＋Ｌ２）の比（即ち、（Ｌ１＋Ｌ２）／Ｄ）は、０．３以上０．６以下であることが好ましい。さらに、変形例２において、挿通面（42）の円弧径Ｄに対する対向面（45）の円弧部（45a）の円弧半径Ｒ４の比（Ｒ４／Ｄ）は、０．０５以上０．２以下であることが好ましい。さらに、変形例２において、挿通面（42）の円弧径Ｄに対する周壁部（41）の肉厚ｔの比（ｔ／Ｄ）は、０．０５以上０．２以下であることが好ましい。

−変形例２の効果−
変形例２では、対向面（45）を一対の円弧部（45a,45a）と平面部（45b）とで構成することで、扁平管（31）の開口端（31a）から対向面（45）までの距離Ｌ１を短くできる。よって、扁平管（31）と対向面（45）との間を流れる冷媒の流速を増大でき、上下の各扁平管（31）における冷媒の偏流を防止できる。一方、挿通面（42）は、上記実施形態１と同様、半正円弧状に形成されているため、第１ヘッダ集合管（40）の耐圧も十分に確保できる。

また、変形例２の対向面（45）は、円弧部（45a,45a）を介して挿通面（42）と滑らかに連続するため、このような連続部位における応力集中も緩和できる。

さらに、図１２に示す変形例２の対向面（45）の平面部（45b）は、図７に示す比較対象の対向面（143）よりも平坦な形状となる。このため、対向面（45）側の液冷媒を扁平管（31）内の各冷媒通路（32）に均等に送ることができる。

−その他の変形例−
上記実施形態１及び各変形例では、挿通面（42）が半正円弧状に形成されているが、半円よりも小さい円弧角を有する正円弧状であってもよいし、例えば線分Ｘを長軸とする楕円弧状であってもよい。また、挿通面（42）を円弧角が異なる複数の円弧部から構成してもよい。

《発明の実施形態２》
本発明の実施形態２について説明する。実施形態２は、上記実施形態１と室外熱交換器（30）の構成が異なる。

図１３に示すように、実施形態２の室外熱交換器（30）は、いわゆるリターン方式の熱交換器を構成している。具体的に、実施形態２の第１ヘッダ集合管（40）は、上端部及び下端部の双方が第１閉塞部（40a）で覆われている。また、実施形態２の第２ヘッダ集合管（50）は、上端部及び下端部の双方が第２閉塞部（50a）で覆われている。第２ヘッダ集合管（50）の下部には、第１接続管（40b）が接続している。第１接続管（40b）は、冷媒回路（15）の液ライン（膨張弁（18）側のライン）と連通している。第２ヘッダ集合管（50）の上部には、実施形態１と同様、第２接続管（50b）が接続している。

実施形態２の第２ヘッダ集合管（50）の内部には、その下部寄りに上側仕切板（61）と下側仕切板（62）とが設けられている。上側仕切板（61）及び下側仕切板（62）は、第２ヘッダ集合管（50）の内部空間を上下に仕切っている。これにより、第２ヘッダ集合管（50）の内部は、上側仕切板（61）の上側のガス側空間（63）と、下側仕切板（62）の下側の液側空間（64）と、両者の仕切板（61,62）の間の無効空間（65）とに区画される。ガス側空間（63）は、第２接続管（50b）と繋がり、液側空間（64）は、第１接続管（40b）と繋がっている。無効空間（65）は、両者の接続管（40b,50b）から遮断されている。

実施形態２の複数の扁平管（31）は、ガス側空間（63）と直に接続する複数の上側扁平管（66）と、液側空間（64）と直に接続する複数の下側扁平管（67）と、無効空間（65）と直に接続する１本のダミー扁平管（68）とで構成される。下側扁平管（67）の本数は、上側扁平管（66）の本数よりも多くなっている。ダミー扁平管（68）は、実質的に冷媒が流れない配管である。ダミー扁平管（68）は、上側扁平管（66）と下側扁平管（67）との間に配置され、これらの扁平管（66,67）を流れる冷媒同士の熱交換を抑制している。

具体的に、実施形態２では、暖房運転時において、室内熱交換器（19）で凝縮して膨張弁（18）で減圧された液冷媒が、第１接続管（40b）を介して第２ヘッダ集合管（50）の液側空間（64）に流入する。この液冷媒は、下側扁平管（67）に分流した後、第１ヘッダ集合管（40）を流れる。下側扁平管（67）では、液冷媒が室外空気から吸熱して気液二相状態となる。この冷媒は、第１ヘッダ集合管（40）を上方へ流れながら、上側扁平管（66）に分流する。

実施形態２においても、上述した実施形態１や変形例と同様の第１ヘッダ集合管（40）が用いられる。これにより、液冷媒を各扁平管（31）へ均等に送ることができる。

各上側扁平管（66）を流れる冷媒は、室外空気から吸熱して蒸発する。蒸発した後のガス冷媒は、第２ヘッダ集合管（50）のガス側空間（63）で合流し、第２接続管（50b）を介して圧縮機（16）の吸入側へ送られる。
《発明の実施形態３》
発明の実施形態３の室外熱交換器を説明する。図１４は、実施形態３の室外熱交換器（30）の概略構成を示す正面図である。また、図１５は、実施形態３の室外熱交換器（30）の正面を示す一部断面図である。

図１４に示すように、室外熱交換器（30）は、三つの熱交換部（350a〜350c）に区分されている。具体的に、室外熱交換器（30）には、下から上に向かって順に、第１熱交換部（350a）と、第２熱交換部（350b）と、第３熱交換部（350c）とが形成されている。

図１５に示すように、第２ヘッダ集合管（50）と第１ヘッダ集合管（40）のそれぞれには、その内部空間を仕切板（339）で仕切ることによって、三つの連通空間（361a〜361c,371a〜371c）が形成される。

第２ヘッダ集合管（50）の各連通空間（361a〜361c）は、更に仕切板（339）によって上下に仕切られている。第２ヘッダ集合管（50）の各連通空間（361a〜361c）では、下側の空間が第１部分空間である下側部分空間（362a〜362c）となり、上側の空間が第２部分空間である上側部分空間（363a〜363c）となっている。

室外熱交換器（30）の各熱交換部（350a〜350c）は、主熱交換領域（351a〜351c）（主熱交換部）と補助熱交換領域（352a〜352c）（補助熱交換部）に区分されている。各熱交換部（350a〜350c）では、対応する第２ヘッダ集合管（50）の上側部分空間（363a〜363c）に連通する十一本の扁平管（31）が主熱交換部（351a〜351c）を構成し、対応する第２ヘッダ集合管（50）の下側部分空間（362a〜362c）に連通する三本の扁平管（31）が補助熱交換部（352a〜352c）を構成しているが、主熱交換部（351a〜351c）や下側部分空間（362a〜362c）に連通する扁平管（31）の本数は、これに限られるものではない。

図１４に示すように、室外熱交換器（30）には、液側接続部材（380）とガス側ヘッダ（385）とが設けられている。液側接続部材（380）及びガス側ヘッダ（385）は、第２ヘッダ集合管（50）に取り付けられている。

液側接続部材（380）は、一つの分流器（381）と、三本の細径管（382a〜382c）とを備えている。分流器（381）の下端部には、室外熱交換器（30）と膨張弁（18）を繋ぐ配管が接続されている。分流器（381）の上端部には、各細径管（382a〜382c）の一端が接続されている。分流器（381）の内部では、その下端部に接続された配管と、各細径管（382a〜382c）とが連通している。各細径管（382a〜382c）の他端は、第２ヘッダ集合管（50）に接続され、対応する下側部分空間（362a〜362c）に連通している。

ガス側ヘッダ（385）は、一つの本体管部（386）と、三つの接続管部（387a〜387c）とを備えている。本体管部（386）は、その上端部が逆Ｕ字状に曲がった比較的大径の管状に形成されている。本体管部（386）の上側の端部には、室外熱交換器（30）と四方切換弁（17）の第３のポートを繋ぐ配管が接続されている。本体管部（386）の下側の端部は、閉塞されている。接続管部（387a〜387c）は、本体管部（386）の直線状の部分から側方に突出している。

上記の構成により、本実施形態の室外熱交換器（30）では、暖房運転中には、図１４に示した矢印の方向に冷媒が流れる。また、冷房運転中は、図１４に示した矢印とは逆方向に冷媒が流れる。

実施形態３においても、上述した実施形態１や変形例と同様の第１ヘッダ集合管（40）が用いられる。これにより、液冷媒を各扁平管（31）へ均等に送ることができる。
《発明の実施形態４》
発明の実施形態４の室外熱交換器を説明する。図１６は、実施形態４の室外熱交換器（30）の概略構成を示す正面図である。また、図１７は、実施形態４の室外熱交換器（30）の正面を示す一部断面図である。

図１６および図１７に示すように、室外熱交換器（30）は、一つの第２ヘッダ集合管（50）と、一つの第１ヘッダ集合管（40）と、多数の扁平管（31）と、多数のフィン（235）とを備えている。

図１６に示すように、室外熱交換器（30）の扁平管（31）は、上下に二つの熱交換領域（451,452）に区分されている。つまり、室外熱交換器（30）は、上側熱交換領域（451）と下側熱交換領域（452）が形成されている。そして、各熱交換領域（451,452）は、上下に三つずつの熱交換部（451a〜451c,452a〜452c）に区分されている。具体的に、上側熱交換領域（451）には、下から上に向かって順に、第１主熱交換部（451a）と、第２主熱交換部（451b）と、第３主熱交換部（451c）とが形成されている。下側熱交換領域（452）には、下から上に向かって順に、第１補助熱交換部（452a）と、第２補助熱交換部（452b）と、第３補助熱交換部（452c）とが形成されている。このように、本実施形態の室外熱交換器（30）では、上側熱交換領域（451）および下側熱交換領域（452）において互いに複数且つ同数の熱交換部（451a〜451c,452a〜452c）に区分されている。図１７に示すように、各主熱交換部（451a〜451c）は十一本の扁平管（31）を有しており、各補助熱交換部（452a〜452c）は三本の扁平管（31）を有している。なお、各熱交換領域（451,452）に形成される熱交換部（451a〜451c,452a〜452c）の数は、二つであってもよいし、四つ以上であってもよい。また、各主熱交換部（451a〜451c）や、各補助熱交換部（452a〜452c）に連通する扁平管（31）の本数は、これに限られるものではない。

第２ヘッダ集合管（50）および第１ヘッダ集合管（40）の内部空間は、複数の仕切板（439）によって上下に仕切られている。

具体的に、第２ヘッダ集合管（50）の内部空間は、上側熱交換領域（451）に対応した上側空間（461）と、下側熱交換領域（452）に対応した下側空間（462）とに仕切られている。上側空間（461）は、全ての主熱交換部（451a〜451c）に共通に対応した単一の空間である。つまり、上側空間（461）は、全ての主熱交換部（451a〜451c）の扁平管（31）と連通している。下側空間（462）は、更に仕切板（439）によって、各補助熱交換部（452a〜452c）に対応した該補助熱交換部（452a〜452c）と同数（三つ）の連通空間（462a〜462c）に上下に仕切られている。つまり、下側空間（462）では、第１補助熱交換部（452a）の扁平管（31）と連通する第１連通空間（462a）と、第２補助熱交換部（452b）の扁平管（31）と連通する第２連通空間（462b）と、第３補助熱交換部（452c）の扁平管（31）と連通する第３連通空間（462c）とが形成されている。

第１ヘッダ集合管（40）の内部空間は、上下に五つの連通空間（471a〜471e）に仕切られている。具体的に、第１ヘッダ集合管（40）の内部空間は、上側熱交換領域（451）において最下に位置する第１主熱交換部（451a）と下側熱交換領域（452）において最上に位置する第３補助熱交換部（452c）を除く各主熱交換部（451b,451c）および各補助熱交換部（452a,452b）に対応した四つの連通空間（471a,471b,471d,471e）と、第１主熱交換部（451a）および第３補助熱交換部（452c）に共通に対応した単一の連通空間（471c）とに仕切られている。つまり、第１ヘッダ集合管（40）の内部空間では、第１補助熱交換部（452a）の扁平管（31）と連通する第１連通空間（471a）と、第２補助熱交換部（452b）の扁平管（31）と連通する第２連通空間（471b）と、第３補助熱交換部（452c）および第１主熱交換部（451a）の双方の扁平管（31）と連通する第３連通空間（471c）と、第２主熱交換部（451b）の扁平管（31）と連通する第４連通空間（471d）と、第３主熱交換部（451c）の扁平管（31）と連通する第５連通空間（471e）とが形成されている。

第１ヘッダ集合管（40）では、第４連通空間（471d）および第５連通空間（471e）と、第１連通空間（471a）および第２連通空間（471b）とが、各一で対となっている。具体的に、第１連通空間（471a）と第４連通空間（471d）が対となり、第２連通空間（471b）と第５連通空間（471e）が対となっている。そして、第１ヘッダ集合管（40）には、第１連通空間（471a）と第４連通空間（471d）とを接続する第１連通管（472）と、第２連通空間（471b）と第５連通空間（471e）とを接続する第２連通管（473）とが設けられている。つまり、本実施形態の室外熱交換器（30）では、第１主熱交換部（451a）と第３補助熱交換部（452c）が対となり、第２主熱交換部（451b）と第１補助熱交換部（452a）が対となり、第３主熱交換部（451c）と第２補助熱交換部（452b）が対となっている。なお、室外熱交換器（30）に形成される熱交換部（451a〜451c,452a〜452c）の対の数は、それぞれ対となる主熱交換部（451a〜451c）と補助熱交換部（452a〜452c）の合計高さが概ね３５０ｍｍ以下（望ましくは、３００〜３５０ｍｍ程度）となるように、室外熱交換器（30）の高さに応じて適当に設定される。

このように、第１ヘッダ集合管（40）の内部空間では、上側熱交換領域（451）の各主熱交換部（451a〜451c）に対応した該主熱交換部（451a〜451c）と同数（三つ）の連通空間（471c,471d,471e）が形成され、且つ、下側熱交換領域（452）の各補助熱交換部（452a〜452c）に対応した該補助熱交換部（452a〜452c）と同数（三つ）の連通空間（471a,471b,471c）が形成されている。そして、上側熱交換領域（451）に対応した連通空間（471c,471d,471e）と下側熱交換領域（452）に対応した連通空間（471a,471b,471c）とが連通している。

図１６に示すように、室外熱交換器（30）には、液側接続部材（480）とガス側接続部材（485）とが設けられている。液側接続部材（480）およびガス側接続部材（485）は、第２ヘッダ集合管（50）に取り付けられている。

液側接続部材（480）は、一つの分流器（481）と、三本の細径管（482a〜482c）とを備えている。分流器（481）の下端部には、室外熱交換器（30）と膨張弁（18）を繋ぐ配管が接続されている。分流器（481）の上端部には、各細径管（482a〜482c）の一端が接続されている。分流器（481）の内部では、その下端部に接続された配管と、各細径管（482a〜482c）とが連通している。各細径管（482a〜482c）の他端は、第２ヘッダ集合管（50）の下側空間（462）に接続され、対応する連通空間（462a〜462c）に連通している。ただし、各細径管（482a〜482c）における、対応する連通空間（462a〜462c）に開口している部分は下端寄りに限定するものではない。

図１７にも示すように、各細径管（482a〜482c）は、対応する連通空間（462a〜462c）の下端寄りの部分に開口している。つまり、第１細径管（482a）は第１連通空間（462a）の下端寄りの部分に開口し、第２細径管（482b）は第２連通空間（462b）の下端寄りの部分に開口し、第３細径管（482c）は第３連通空間（462c）の下端寄りの部分に開口している。なお、各細径管（482a〜482c）の長さは、各補助熱交換部（452a〜452c）へ流入する冷媒の流量の差がなるべく小さくなるように、個別に設定されている。

ガス側接続部材（485）は、比較的大径の一つの配管で構成されている。ガス側接続部材（485）の一端は、室外熱交換器（30）と四方切換弁（17）の第３のポートを繋ぐ配管と接続されている。ガス側接続部材（485）の他端は、第２ヘッダ集合管（50）における上側空間（461）の上端寄りの部分に開口している。

上記の構成により、本実施形態の室外熱交換器（30）では、暖房運転中には、図１６に示した矢印の方向に冷媒が流れる。また、冷房運転中は、図１６に示した矢印とは逆方向に冷媒が流れる。

実施形態４においても、上述した実施形態１や変形例と同様の第１ヘッダ集合管（40）が用いられる。これにより、液冷媒を各扁平管（31）へ均等に送ることができる。
《発明の実施形態５》
発明の実施形態５の室外熱交換器を説明する。図１８は、実施形態５の室外熱交換器（30）の概略構成を示す正面図である。また、図１９は、実施形態５の室外熱交換器（30）の正面を示す一部断面図である。

図１８に示すように、室外熱交換器（30）の扁平管（31）は、上記実施形態４と同様、上下に上側熱交換領域（451）と下側熱交換領域（452）とに区分されている。そして、上側熱交換領域（451）は上下に並ぶ三つの主熱交換部（451a〜451c）に区分され、下側熱交換領域（452）は一つの補助熱交換部（452a）で構成されている。つまり、上側熱交換領域（451）には、下から上に向かって順に、第１主熱交換部（451a）と、第２主熱交換部（451b）と、第３主熱交換部（451c）とが形成されている。図に示すように、各主熱交換部（451a〜451c）は十一本の扁平管（31）を有しており、補助熱交換部（452a）は九本の扁平管（31）を有している。なお、上側熱交換領域（451）に形成される主熱交換部（451a〜451c）の数は、二つであってもよいし、四つ以上であってもよい。また、各主熱交換部（451a〜451c）や補助熱交換部（452a）が有する扁平管（31）の本数は、これに限られるものではない。

第２ヘッダ集合管（50）および第１ヘッダ集合管（40）の内部空間は、仕切板（439）によって上下に仕切られている。

具体的に、第２ヘッダ集合管（50）の内部空間は、上側熱交換領域（451）に対応した上側空間（461）と、下側熱交換領域（452）に対応した下側空間（462）（連通空間（462a））とに仕切られている。上側空間（461）は、全ての主熱交換部（451a〜451c）に共通に対応した単一の空間である。つまり、上側空間（461）は、全ての主熱交換部（451a〜451c）の扁平管（31）と連通している。下側空間（462）（連通空間（462a））は、一つの補助熱交換部（452a）に対応した単一の空間であり、補助熱交換部（452a）の扁平管（31）と連通している。

第１ヘッダ集合管（40）の内部空間は、上下に四つの連通空間（471a〜471d）に仕切られている。具体的に、第１ヘッダ集合管（40）の内部空間は、上側熱交換領域（451）の各主熱交換部（451a〜451c）に対応した三つの連通空間（471b,471c,471d）と、下側熱交換領域（452）の補助熱交換部（452a）に対応した一つの連通空間（471a）とに仕切られている。つまり、第１ヘッダ集合管（40）の内部空間では、補助熱交換部（452a）の扁平管（31）と連通する第１連通空間（471a）と、第１主熱交換部（451a）の扁平管（31）と連通する第２連通空間（471b）と、第２主熱交換部（451b）の扁平管（31）と連通する第３連通空間（471c）と、第３主熱交換部（451c）の扁平管（31）と連通する第４連通空間（471d）とが形成されている。

第１ヘッダ集合管（40）には、連通部材（475）が設けられている。連通部材（475）は、一つの分流器（476）と、一本の主管（477）と、三本の細径管（478a〜478c）とを備えている。主管（477）の一端は分流器（476）の下端部に接続され、他端は第１ヘッダ集合管（40）の第１連通空間（471a）に接続されている。分流器（476）の上端部には、各細径管（478a〜478c）の一端が接続されている。分流器（476）の内部では、主管（477）と各細径管（478a〜478c）とが連通している。各細径管（478a〜478c）の他端は、第１ヘッダ集合管（40）の対応する第２〜第４連通空間（471b〜471d）に連通している。

図１９にも示すように、各細径管（478a〜478c）は、対応する第２〜第４連通空間（471b〜471d）の下端寄りの部分に開口している。つまり、第１細径管（478a）は第２連通空間（471b）の下端寄りの部分に開口し、第２細径管（478b）は第３連通空間（471c）の下端寄りの部分に開口し、第３細径管（478c）は第４連通空間（471d）の下端寄りの部分に開口している。なお、各細径管（478a〜478c）の長さは、各主熱交換部（451a〜451c）へ流入する冷媒の流量の差がなるべく小さくなるように、個別に設定されている。このように、第１ヘッダ集合管（40）の連通部材（475）は、第１連通空間（471a）から、各主熱交換部（451a〜451c）に対応した第２〜第４連通空間（471b〜471d）へ分岐して接続されるものである。つまり、第１ヘッダ集合管（40）では、下側熱交換領域（452）に対応した連通空間（471a）と上側熱交換領域（451）に対応した各連通空間（471b,471c,471d）とが連通している。

図１８に示すように、室外熱交換器（30） には、液側接続部材（486） とガス側接続部材（485） とが設けられている。液側接続部材（486） およびガス側接続部材（485） は、第２ヘッダ集合管（50）に取り付けられている。液側接続部材（486） は、比較的大径の一つの配管で構成されている。液側接続部材（486） の一端は、室外熱交換器（30） と膨張弁（18） を繋ぐ配管が接続されている。液側接続部材（486） の他端は、第２ヘッダ集合管（50）における下側空間（462） （連通空間（462a） ）の下端寄りの部分に開口しているが、これに限定するものではない。ガス側接続部材（485） は、比較的大径の一つの配管で構成されている。ガス側接続部材（485） の一端は、室外熱交換器（30） と四方切換弁（17） の第３のポートを繋ぐ配管と接続されている。ガス側接続部材（485） の他端は、第２ヘッダ集合管（50）における上側空間（461） の上端寄りの部分に開口している。

上記の構成により、本実施形態の室外熱交換器（30）では、暖房運転中には、図１８に示した矢印の方向に冷媒が流れる。また、冷房運転中は、図１８に示した矢印とは逆方向に冷媒が流れる。

実施形態５においても、上述した実施形態１や変形例と同様の第１ヘッダ集合管（40）が用いられる。これにより、液冷媒を各扁平管（31）へ均等に送ることができる。

《その他の実施形態》
上記実施形態については、以下のような構成としてもよい。

〈フィンの変形例〉
上記実施形態に係る熱交換器（30）のフィンは、上下に隣り合う扁平管（31）の間に配置される波板状のコルゲートフィン（35）である。また、このコルゲートフィン（35）の伝熱部（36）には、伝熱を促進させるための複数のルーバ（37）が形成されている。しかしながら、熱交換器（30）に図２０及び図２１に示すような変形例のフィン（70）を採用してもよい。

変形例のフィン（70）は、各扁平管（31）の間に配置されて上下に配列される複数の伝熱部（36）を一体に連結した縦長状のフィンである。具体的に、フィン（70）には、扁平管（31）よりも風下側（図２０における右側）に連結板部（71）が形成されている。連結板部（71）は、上下に配列される複数の伝熱部（36）の風下側端部に連結するように上下に延びている。各伝熱部（36）と連結板部（71）との間には、扁平管（31）が挿入される切り欠き部（72）が形成される。フィン（70）と扁平管（31）とは、切り欠き部（72）に扁平管（31）を挿入した状態で、ロウ付けによって互いに接合される。

変形例のフィン（70）の伝熱部（36）には、上述した実施形態のルーバ（37）に代わって、伝熱を促進させるための複数のワッフル部（73）が形成されている。各ワッフル部（73）は、通風路側に向かって膨出し、且つ上下に縦長に形成された膨出部を構成している。この例のフィン（70）では、４つのワッフル部（73）が通風路の通風方向に配列されている。

ワッフル部（73）は、伝熱部（36）の一部をプレス加工等により塑性変形させることで成形される。各ワッフル部（73）は、上下に縦長の一対の台形面（73a,73a）と、上下に扁平な一対の三角面（73b,73b）とを有している。一対の台形面（73a,73a）は、これらの間に稜線をなす山折り部（73c）を形成するように通風方向に隣り合っている。一対の三角面（73b,73b）は、山折り部（73c）を挟んで上下に形成されている。

伝熱部（36）では、ワッフル部（73）の下端と、このワッフル部（73）の下側の扁平管（31）との間に形成される平坦部（75）の高さが、風下側に向かうに連れて小さくなっている。この構成により、上述した除霜運転時において、フィン（70）の表面で融解した水（ドレン水）を平坦部（75）を通じて速やかに風下側に排出することができる。即ち、フィン（70）の表面に霜が付着する場合、風上側の部位の霜の量が多くなる。これに対し、上記のように風上側の平坦部（75）の高さを大きくすると、この領域では、隣り合う伝熱部（36）同士の隙間が十分に確保できる。従って、風上側で融解したドレン水を速やかに排出できる。また、風下側の平坦部（75）の高さを小さくすることで、風上側で生じたドレン水を毛管現象によって速やかに排出できる。

また、各ワッフル部（73）は、上端よりも下端の方が風下側に寄るように、鉛直方向に対して斜めに傾いている。これにより、上述した除霜運転において、各ワッフル部（73）の表面で生じたドレン水を風下側に速やかに排出できる。

変形例のフィン（70）には、前側タブ（76）と後側タブ（77）とが形成されている。前側タブ（76）は、各伝熱部（36）の風上側端部にそれぞれ形成されている。後側タブ（77）は、連結板部（71）において、各切り欠き部（72）の風下側にそれぞれ形成されている。前側タブ（76）及び後側タブ（77）は、フィン（70）の一部を通風路側に切り起こすことで形成される。具体的に、前側タブ（76）及び後側タブ（77）は、フィン（70）に略コの字状の切り目を形成した後、切り目の内部に形成される切り起こし面（76a,76b）を通風路側に曲げることで形成される。前側タブ（76）及び後側タブ（77）の切り起こしの高さは、隣り合うフィン（70）と接触可能な高さに設定されている。つまり、前側タブ（76）及び後側タブ（77）は、隣り合うフィン（70）の間に所定の間隔を確保するためのスペーサとして機能する。

前側タブ（76）の切り起こし面（76a）は、風下側の斜め上方に曲げられている。後側タブ（77）の切り起こし面（77a）は、風上側に曲げられている。つまり、各切り起こし面（76a,77a）は、水平面に対して傾いている。これにより、上述した除霜運転時において、各タブ（76,77）の上方でドレン水が発生した際にも、このドレン水をタブ（76,77）の表面を伝って下方へ速やかに流すことができる。

変形例のフィン（70）の連結板部（71）には、鉛直方向に延びる導水リブ（78）が形成されている。導水リブ（78）は、連結板部（71）の上端から下端に亘って形成されている。導水リブ（78）は、連結板部（71）の一方の側面に突起部（78a）を形成し、他方の側面に溝部（78b）を形成している。隣り合う各連結板部（71）では、導水リブ（78）の突起部（78a）が同じ側の側面に形成される。導水リブ（78）は、上述した除霜運転時にフィン（70）の表面で融解した水（ドレン水）を排水するものである。つまり、除霜運転時に生じたドレン水は、導水リブ（78）の突起部（78a）や溝部（78b）に案内されながら、重力によって下方へ流れ落ちる。

なお、以上の実施形態は、本質的に好ましい例示であって、本発明、その適用物、あるいはその用途の範囲を制限することを意図するものではない。

以上説明したように、本発明は、複数の扁平管がヘッダ集合管に並列に接続される熱交換器、及びこの熱交換器を備えた空気調和機について有用である。

10 空気調和機
30 熱交換器
31 扁平管
32 冷媒通路
40 第１ヘッダ集合管（ヘッダ集合管）
41 周壁部
42 挿通面
43 対向面
43a 小径円弧部
43b 大径円弧部
44 対向面
45 対向面
45a 円弧部
45b 平面部

Claims (7)

1. 液を含む冷媒が上方へ案内される管状のヘッダ集合管（40）と、
   側面が互いに対向するように上下に配列されて上記ヘッダ集合管（40）に挿通される複数の扁平管（31）とを備えた熱交換器であって、
   上記ヘッダ集合管（40）の周壁部（41）の内側全周面は、上記扁平管（31）側に湾曲して該扁平管（31）が挿通される挿通面（42）と、該挿通面（42）に対向する対向面（43,44,45）とによって構成され、
   上記ヘッダ集合管（40）の軸直角断面において、上記挿通面（42）と上記対向面（43,44,45）との間の２つの接続点を結ぶ線分Ｘを基準とすると、該線分Ｘから上記対向面（43,44,45）までの間の最大長さが、上記線分Ｘから上記挿通面（42）までの間の最大長さよりも短いことを特徴とする熱交換器。
2. 請求項１において、
   上記対向面（44）は、上記線分Ｘを長軸とする楕円弧状に形成されていることを特徴とする熱交換器。
3. 請求項１において、
   上記対向面（43）は、上記挿通面（42）と各々連続する２つの正円弧状の小径円弧部（43a）と、該小径円弧部（43a）の円弧半径よりも長い円弧半径を有して該２つの小径円弧部（43a）の間に形成される正円弧状の大径円弧部（43b）とによって構成されていることを特徴とする熱交換器。
4. 請求項１において、
   上記対向面（45）は、上記挿通面（42）と各々連続する２つの正円弧状の円弧部（45a）と、該２つの円弧部（45a）の間に形成される平面状の平面部（45b）とを含んでいることを特徴とする熱交換器。
5. 請求項１乃至４のいずれか１つにおいて、
   上記挿通面（42）は、正円弧状に形成されていることを特徴とする熱交換器。
6. 請求項１乃至５のいずれか１つにおいて、
   上記対向面（43,44,45）は、平坦状に形成され、
   上記扁平管（31）の内部には、該扁平管（31）の幅方向に配列される複数の冷媒通路（32）が形成されていることを特徴とする熱交換器。
7. 請求項１乃至６のいずれか１つの熱交換器（30）が設けられた冷媒回路（15）を備え、
   上記冷媒回路（15）において冷媒を循環させて冷凍サイクルを行うことを特徴とする空気調和機。

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