JP3736514B2 - 熱交換器および熱交換器を用いた空気調和機 - Google Patents
熱交換器および熱交換器を用いた空気調和機 Download PDFInfo
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、熱交換器に関し、さらに詳しくは、伝熱管端部をヘッダを用いて接続する多パス方式で構成された熱交換器およびこれを用いた空気調和機に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来の空気調和機の熱交換器は、冷媒の圧力損失を抑制するため、ヘッダを用いて接続する多パス方式の熱交換器を採用しているのが一般的である（例えば特許文献１参照）。以下に、図２７、図２８を参照しながら従来の熱交換器の一例について説明する。
図２７は従来の熱交換器の概略図、図２８は従来の熱交換器のヘッダ６のＡ−Ａ断面図である。並列した多数のフィン５間に多数の伝熱管群１ａから４ｄが挿入され、それらの一端はヘッダ６によって連結されている。また、伝熱管群１ａから４ｄの他端は、ヘッダ７によって連結されている。さらに、ヘッダ６の内部には７枚の仕切り板８が設けられ、他方のヘッダ７の内部には１１枚の仕切り板９が設けられ、これら仕切り板８，９により冷媒の流れ方向を規制している。なお、図２７において、１０は外部配管（図示せず）との接続管であり、図２８において、１１は気流方向を示す。冷媒は、蒸発時、実線矢印で示すように一方のヘッダ７と外部配管（図示せず）との接続管１０ｂ、１０ｄ、１０ｆ、１０ｈを通って、乾き度（乾き度は、冷媒蒸気の質量流量を冷媒蒸気の質量流量と冷媒液の質量流量との和で割った値で定義される。）が約０．２の状態でヘッダ７に流入する。例えば、接続管１０ｈから流入する冷媒のこの後の動きを、１つの冷媒回路を移動する冷媒を例に、以下、さらに詳しく説明する。ヘッダ室７ｌ(エル)に流入した冷媒は、仕切り板９によって流れが規制された状態で伝熱管群４ｄへ流入する。冷媒は伝熱管群４ｄを通過する間に空気と熱交換するため、冷媒の乾き度は０．２から次第に大きくなる。次いで、冷媒は伝熱管群４ｄから他方のヘッダ室６ｈに流入し、仕切り板８によって流れが規制された状態で、再び伝熱管群４ｃへ流入し、空気と熱交換する。さらに、冷媒は、伝熱管群４ｃから一方のヘッダ室７ｋに戻り、その後、伝熱管群４ｂからヘッダ室６ｇを経て伝熱管群４ａを通過し、最後に乾き度が１の状態で、ヘッダ室７ｊに到達する（このヘッダ室７ｌ(エル)から７ｊまでの冷媒の移動経路を冷媒回路４と呼ぶ。すなわち、上記説明で、冷媒回路４とは、例えば蒸発時においては、冷媒が７ｌ、４ｄ、６ｈ、４ｃ、７ｋ、４ｂ、６ｇ、４ａ、７ｊと順次（凝縮時はこの逆順に）通過する経路のことであり、他の冷媒回路１，２，３も同様である。同様の冷媒の移動経路を、以下、冷媒回路と呼ぶ。）。その後、冷媒は接続管１０ｇを通って外部配管（図示せず）へ流出する。なお、接続管１０ｂ、１０ｄ、１０ｆからそれぞれ流入する冷媒の動作は、接続管１０ｈから流入する冷媒の動作と同様であり、おのおの接続管１０ａ、１０ｃ、１０ｅから流出する。これらに対応して、上記と同様に、それぞれ、異なる冷媒回路が構成されている。また、凝縮時においては、冷媒は破線矢印で示すように蒸発時とは逆方向に流れる。
以上において、冷媒は、蒸発時には例えば冷媒回路４内を順次流動し、凝縮時には例えば冷媒回路４内を上記蒸発時とは逆順に流動しながら、フィン５を介して空気と熱交換するが、ヘッダ６、７内の各々の仕切り板８、９は、図２８に示す気流１１の流れる方向（図中の右側の太い矢印の方向であり、図では左右の方向）に沿って設置されており、１つの冷媒回路が、気流１１の方向（図２８の左右方向）において他の冷媒回路と重なることはない。
一方、ヘッダを用い管内抵抗を低減する分流方式を採用しながら、気流方向に直交する方向に冷媒が移動するよう形成されたヘッダを介して、複数の伝熱管中を冷媒が通過して空気と熱交換する方式により、露飛びを防止するものが示されている（例えば、特許文献２参照）。ここで開示されている熱交換器においては、気流の風上側でヘッダの（重力方向の）最下方位置に冷媒が流入した後、ヘッダ内では、冷媒は気流の風上側を最下方から最上方へ流れ、続いて、冷媒は気流の風下側を最上方から最下方に流れた後、風下側のヘッダ最下方位置から外部に流出する、単一冷媒回路を構成することが開示されている。また、この熱交換器のヘッダ位置では、上下方向に複数の伝熱管が一体となって形成された伝熱管群が複数個連結され、これらの伝熱管群に含まれる伝熱管の本数が下方から上方へ向かって徐々に増加する方式が採用されている。
【０００３】
【特許文献１】
特開平４―２６８１２８号公報（第２頁、第４図）
【特許文献２】
特開平４―２４０３６４号公報（第２−３頁、第２図、第３図）
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記、前者の従来の熱交換器においては、蒸発時に、各々の接続管１０ｂ、１０ｄ、１０ｆ、１０ｈから流入した冷媒が下方から上方へ流れながら熱交換するため、冷媒の流出位置の伝熱管群１ａ、２ａ、３ａ、４ａの冷媒出口で冷媒の乾き度が１となり過熱ガスとなる。この場合、冷媒の流入位置の伝熱管群１ｄ、２ｄ、３ｄ、４ｄ内では冷媒の乾き度が小さいために空気を十分に冷却し、除湿することができるが、一方、冷媒の流出位置の伝熱管群１ａ、２ａ、３ａ、４ａの冷媒出口では、乾き度が１となり過熱ガスとなるために空気を十分冷却できず湿度の高い空気を通過させてしまう。この結果、熱交換器の後方において、冷却され湿度の低い気流と、冷却が不十分で湿度の高い気流とが接触するため、水分が結露し、露飛びを起こすという課題があった。また、熱交換器の後方に設置されるファン（図示せず）位置では、熱交換器の後方で結露した水分に加え、ファン表面での水分の結露も生ずるため、空気調和機の吹出し口（図示せず）からの露飛びがさらに起こり易いという課題を有していた。
また、上記、後者の従来の熱交換器においては、冷媒の流入口と流出口の中間経路において、上下方向に複数個の伝熱管を含む複数個の伝熱管群を連結しているため、上方にある伝熱管群内の伝熱管の乾き度が１に近づき易く、さらに、重力の影響による、これら複数個の伝熱管群内の個々の伝熱管の間で生じる冷媒流量の差により、この傾向がさらに助長されるという課題を有していた。
【０００５】
本発明は、上述のような実情に着目してなされたもので、熱交換器の全長に亘って、均一に空気を冷却し、かつ除湿することにより、露飛びの発生を防止できる熱交換器およびこれを用いた空気調和機を提供しようとするものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明の請求項１に関わる熱交換器は、気流方向に沿って並列に配置された複数のフィン、前記フィンに対して直交する方向に配設され内部を冷媒が流動する複数の伝熱管群、前記伝熱管群の端部と接続されるヘッダ、を備え、前記ヘッダを介して前記複数の伝熱管群を連結し、前記冷媒の流入口から流出口までの一連の経路となる冷媒回路を複数個並設した熱交換器において、前記冷媒回路の冷媒流入位置の伝熱管群と、前記冷媒回路に隣接する別の冷媒回路の冷媒流出位置の伝熱管群とを、前記気流の風上側と風下側に互いに重なるように配設したことを特徴とするものである。
【０００７】
また、この発明の請求項２に関わる熱交換器は、ヘッダ内に設けた仕切り板により仕切られた一対のヘッダ室を有し、当該ヘッダ室の一方を前記冷媒回路の冷媒流入位置の伝熱管群に、他方を前記冷媒回路に隣接する別の冷媒回路の冷媒流出位置の伝熱管群に接続したことを特徴とするものである。
【０００８】
また、この発明の請求項３に関わる熱交換器は、冷媒回路の冷媒流出位置の伝熱管群であって、かつ最外側に配設された伝熱管群の前記気流の風上側近傍に防風板を設けたことを特徴とするものである。
【０００９】
また、この発明の請求項４に関わる熱交換器は、請求項１の仕切り板で仕切られた１つのヘッダ室において、冷媒が流入する伝熱管群と冷媒が流出する伝熱管群との間に、絞り通路を有する通路壁が２個形成され、かつ、蒸発時に、冷媒が流出する伝熱管群に近い絞り通路が風上側に形成されるとともに、冷媒が流入する伝熱管群に近い絞り通路が風下側に形成されていることを特徴とするものである。
【００１０】
また、この発明の請求項５に関わる空気調和機は、請求項１乃至４のいずれかに記載された熱交換器を用いたことを特徴とするものである。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下に添付図面を参照して、本発明にかかわる熱交換器の好適な実施の形態を説明する。
実施の形態１．
図１は、実施の形態１の熱交換器の概略図であり、図２は図１のＢ−Ｂ拡大断面図、図３は図１のＣ−Ｃ拡大断面図、図４は図１の熱交換器を右側面からみた拡大図を示す。
図１において、気流方向に沿って多数のフィン５が互いに平行に設置され、このフィン５に直交する方向に多数の伝熱管群１ａ〜１ｃ、１ｄ１、２ａ１、２ｂ〜２ｃ、２ｄ１、３ａ１、３ｂ、３ｃ、３ｄ１、４ａ１、４ｂ〜４ｄが挿入され、そして上記すべての伝熱管群の各伝熱管の一端間をヘッダ１２によって、また他端間をヘッダ１３によって、それぞれ連結し、接続している。一方のヘッダ１２の内部には仕切り板１４が設けられ、他方のヘッダ１３の内部には仕切り板１５が設けられ、これら仕切り板１４、１５により分割された各ヘッダ室ごとに各々冷媒の流れ方向を規制する。図２において、ヘッダ１２は、２種類の形状の仕切り板１４ａ、１４ｂからなる仕切り板１４によって８個のヘッダ室１２ａ〜１２ｈに仕切られている。仕切り板１４ａは平板状であり、一方、仕切り板１４ｂは逆ステップ状の形状である。上述の８個のヘッダ室のうち、１２ｂと１２ｃ、１２ｄと１２ｅ、１２ｆと１２ｇは、仕切り板１４ｂにより、Ｌ字状のヘッダ室（例えば１２ｃ）と逆Ｌ字状のヘッダ室(例えば１２ｂ)に分離されている。特に、ヘッダ室１２ｂに接続される伝熱管群１ｄ１および２ａ１（これらは冷媒流入位置の伝熱管群）と、ヘッダ室１２ｃに接続される伝熱管群１ｄ２および２ａ２（これらは冷媒流出位置の伝熱管群）とは、気流の風上側と風下側に分離して図２の上下方向（以下では段方向と呼ぶ）に各々２段に分けて配置されている。同様に、伝熱管群２ｄ１および３ａ１と、２ｄ２および３ａ２とが、伝熱管群３ｄ１および４ａ１と、３ｄ２および４ａ２とが、いずれも気流の風上側と風下側とに分離して各々２段に分けて配置されている。なお、上述の伝熱管群は何れも気流方向に並ぶ３個の伝熱管により構成されている。一方、これら以外の伝熱管群では、気流方向に並ぶ６個の伝熱管により構成されている。また図３において、ヘッダ１３は、２種類の形状の仕切り板１５ａ、１５ｂからなる仕切り板１５によって１２個のヘッダ室１３ａ、１３ｂ、１３ｃ１、１３ｃ２、１３ｄ、１３ｅ１、１３ｅ２、１３ｆ、１３ｇ１、１３ｇ２、１３ｈ、１３ｉに仕切られている。仕切り板１５ａは平板状であり、一方、仕切り板１５ｂはＩ字状の形状である。上述の１２個のヘッダ室のうち、１３ｃ１、１３ｃ２、１３ｅ１、１３ｅ２、１３ｇ１、１３ｇ２は、仕切り板１５ｂにより、縦長の長方形状のヘッダ室（例えば１３ｃ１と１３ｃ２）に分離されている。特に、ヘッダ室１３ｃ１に接続される伝熱管１ｄ１および２ａ１（これらは冷媒流入位置の伝熱管群）と、ヘッダ室１３ｃ２に接続される伝熱管１ｄ２および２ａ２（これらは冷媒流出位置の伝熱管群）とは、気流の風上側と風下側に分離して各々２段に分けて配置されている。同様に、伝熱管２ｄ１および３ａ１と、２ｄ２および３ａ２とが、伝熱管３ｄ１および４ａ１と、３ｄ２および４ａ２とが、いずれも気流の風上側と風下側とに分離して各々２段に分けて配置されている。さらに、図１および図４において、１６ａ、１６ｂ１、１６ｂ２、１６ｃ１、１６ｃ２、１６ｄ１，１６ｄ２，１６ｅは冷媒の流入口あるいは流出口となる８個の接続管である。
冷媒は、蒸発時、実線矢印で示すように一方のヘッダの接続管１６ｂ１、１６ｃ１、１６ｄ１、１６ｅを通って、乾き度が約０．２の状態でヘッダ１３に流入する。まず、接続管１６ｅを通ってヘッダ１３に流入する冷媒の動作を説明する。接続管１６ｅからヘッダ室１３ｉに流入した冷媒は、仕切り板１５によって流れが規制された状態で伝熱管群４ｄへ流入する。冷媒は、伝熱管群４ｄを通過する間に空気と熱交換するため、冷媒の乾き度は大きくなる。その後、冷媒は、伝熱管群４ｄから他方のヘッダ室１２ｈに流入し、仕切り板１４によって流れが規制された状態で、再び伝熱管群４ｃへ流入し、空気と熱交換する。この後、冷媒は、伝熱管群４ｃから一方のヘッダ室１３ｈに戻り、伝熱管群４ｂを通ってヘッダ室１２ｇへ流入する。その後、ヘッダ室１２ｇに流入した冷媒は、風下に位置する伝熱管群４ａ２と３ｄ２とに分かれて流入し、空気と熱交換する。その後、伝熱管群４ａ２と３ｄ２とを通過した冷媒は、ヘッダ室１３ｇ２で合流した後に、乾き度が１の状態で、接続管１６ｄ２を通って外部配管（図示せず）に流出する。以上に述べた冷媒の一連の流路である、ヘッダ室１３ｉ、伝熱管群４ｄ、ヘッダ室１２ｈ、伝熱管群４ｃ、ヘッダ室１３ｈ、伝熱管群４ｂ、ヘッダ室１２ｇ、伝熱管群４ａ２と３ｄ２、ヘッダ室１３ｇ２により、１つの冷媒回路Ｃ１が形成され、この冷媒回路Ｃ１において、伝熱管群４ｄは冷媒流入位置に位置する伝熱管群、伝熱管群４ａ２と３ｄ２は冷媒流出位置に位置する伝熱管群、伝熱管群４ｃと４ｂは中間位置の伝熱管群である。上述の伝熱管群４ｃは図２に示すように、段方向（この図では、重力に沿う方向に相当する）には、１段で構成されている。このため、伝熱管群４ｃが複数段で構成されている場合に比べ、個別の伝熱管への冷媒の分布が重力の影響で不均一になることが防止できている。このことは、例えば、ヘッダ室１３ｈにおける伝熱管群４ｃから４ｂへの冷媒の移動においても同様である。
同様に、接続管１６ｄ１を通ってヘッダ１３に乾き度約０．２で流入した冷媒は、仕切り板１５によってヘッダ室１３ｇ２と仕切られたヘッダ室１３ｇ１を通り、伝熱管群４ａ１と３ｄ１とに分流する。冷媒は伝熱管群４ａ１と３ｄ１とを通過する間に空気と熱交換するため、その乾き度は大きくなる。その後、冷媒は、伝熱管群４ａ１と３ｄ１から他方のヘッダ室１２ｆに流入して合流し、仕切り板１４によって流れが規制された状態で、再び伝熱管群３ｃへ流入し、空気と熱交換する。冷媒は、伝熱管群３ｃから一方のヘッダ室１３ｆに戻り、伝熱管群３ｂを通ってヘッダ室１２ｅへ流入する。その後、ヘッダ室１２ｅに流入した冷媒は、風下に位置する伝熱管群３ａ２と２ｄ２とに分かれて流入し、空気と熱交換する。その後、伝熱管群３ａ２と２ｄ２とを通過した冷媒は、ヘッダ室１３ｅ２で合流した後に、乾き度が１の状態で、接続管１６ｃ２を通って流出する。以上に述べた冷媒の一連の流路である、ヘッダ室１３ｇ１、伝熱管群４ａ１と３ｄ１、ヘッダ室１２ｆ、伝熱管群３ｃ、ヘッダ室１３ｆ、伝熱管群３ｂ、ヘッダ室１２ｅ、伝熱管群３ａ２と２ｄ２、ヘッダ室１３ｅ２により、上記とは別の冷媒回路Ｃ２が形成される。この冷媒回路Ｃ２において、伝熱管群４ａ１と３ｄ１は冷媒流入位置に位置する伝熱管群、伝熱管群３ａ２と２ｄ２は冷媒流出位置に位置する伝熱管群、伝熱管群３ｃと３ｂは中間位置の伝熱管群である。
以上において、冷媒回路Ｃ１の冷媒流出位置の伝熱管群４ａ２と３ｄ２、冷媒回路Ｃ２の冷媒流入位置の伝熱管群４ａ１と３ｄ１は、４ａ１と４ａ２および３ｄ１と３ｄ２が各々、気流方向に隣接するとともに、気流の風上側と風下側に互いに重なる(例えば４ａ１と４ａ２の配置を見ればわかるように、段方向には、同じ段位置に配置される)ように配設されている。また、段方向における前記ヘッダでの冷媒の主たる流動方向が、蒸発時には、図２、図３の実線で示すように冷媒回路Ｃ１と、これに隣接する他の冷媒回路であるＣ２とも、図において、下から上の方向となっており、一方、凝縮時には、図２、図３の破線で示すように冷媒回路Ｃ１と、これに隣接する他の冷媒回路であるＣ２とも、図中、上から下の方向となっている。このように、何れの場合も隣接する冷媒回路間で互いに同方向となっている。
さらに、両冷媒回路はヘッダ１２では、逆ステップ状の仕切り板１４ｂで、ヘッダ１３では、Ｉ字状の仕切り板１５ｂで仕切られている。
また、接続管１６ｃ１からヘッダ１３に乾き度約０．２で流入した冷媒の動作は、接続管１６ｄ１から流入した冷媒の動作と同様であり、最後は、乾き度が１の状態で接続管１６ｂ２より流出する。
最後に、接続管１６ｂ１を通ってヘッダ１３に乾き度約０．２で流入した冷媒の動作を説明する。接続管１６ｂ１よりヘッダ室１３ｃ１に流入した冷媒は、伝熱管群２ａ１と１ｄ１に分かれて流入し、伝熱管群２ａ１と１ｄ１を通過する間に空気と熱交換するため、冷媒の乾き度は大きくなる。その後、冷媒は、伝熱管群２ａ１と１ｄ１から他方のヘッダ室１２ｂに流入して合流し、仕切り板１４ｂによって流れが規制された状態で、再び伝熱管群１ｃへ流入し、空気と熱交換する。冷媒は、伝熱管群１ｃから一方のヘッダ室１３ｂに戻り、伝熱管群１ｂを通ってヘッダ室１２ａへ流入する。その後、ヘッダ室１２ａに流入した冷媒は、伝熱管群１ａに流入し、空気と熱交換する。その後、伝熱管群１ａを通過した冷媒は、ヘッダ室１３ａに流入し、乾き度が１の状態で、接続管１６ａを通って流出する。
また、凝縮時、冷媒は破線矢印で示すように蒸発時とは逆方向に流れる。たとえば、接続管１６ｃ２を通ってヘッダ１３に流入した冷媒の動作を説明する。冷媒は、乾き度が１の過熱ガスの状態で接続管１６ｃ２に流入する。接続管１６ｃ２を通ってヘッダ室１３ｅ２に流入した冷媒は、伝熱管群２ｄ２と３ａ２とに分かれて流入し、伝熱管群２ｄ２と３ａ２とを通過する間に空気と熱交換するため、冷媒の乾き度は小さくなる。その後、冷媒は、伝熱管群２ｄ２と３ａ２から他方のヘッダ室１２ｅに流入して合流し、仕切り板１４ｂによって流れが規制された状態で、再び伝熱管群３ｂへ流入し、空気と熱交換する。冷媒は、伝熱管群３ｂから一方のヘッダ室１３ｆに戻り、伝熱管群３ｃを通ってヘッダ室１２ｆへ流入する。その後、ヘッダ室１２ｆに流入した冷媒は、風上に位置する伝熱管群３ｄ１と４ａ１に分かれて流入し、空気と熱交換する。その後、伝熱管群３ｄ１と４ａ１を通過した冷媒は、ヘッダ室１３ｇ１で合流した後に、乾き度が０の過飽和状態で、接続管１６ｄ１を通って流出する。なお、図２、図３において、実線矢印は蒸発時の冷媒の主たる流動方向を、破線矢印は凝縮時の冷媒の主たる流動方向を示し、何れも段方向となっている。
【００１２】
このように、蒸発時に、冷媒回路Ｃ１の冷媒流出位置で乾き度が１となる伝熱管群３ｄ２、４ａ２と、冷媒回路Ｃ２の冷媒流入位置で冷媒の乾き度が小さい伝熱管群３ｄ１、４ａ１を、また、冷媒回路Ｃ２の冷媒流出位置で乾き度が１となる伝熱管群２ｄ２、３ａ２と、冷媒回路Ｃ３の冷媒流入位置で冷媒の乾き度が小さい伝熱管群２ｄ１、３ａ１を、さらに、冷媒回路Ｃ３の冷媒流出位置で乾き度が１となる伝熱管群１ｄ２、２ａ２と、冷媒回路Ｃ４の冷媒流入位置で冷媒の乾き度が小さい伝熱管群１ｄ１、２ａ１を、気流方向１１に対して各々伝熱管群の同じ段位置でオーバーラップさせることにより、気流の風下側に位置する冷媒流出位置の伝熱管群３ｄ２、４ａ２、２ｄ２、３ａ２、１ｄ２、２ａ２を通過する冷媒の乾き度が１となっても、気流の風上側にこれらの伝熱管群に各々対応して位置する伝熱管群、３ｄ１、４ａ１、２ｄ１、３ａ１、１ｄ１、２ａ１により、均質に空気を冷却し、かつ除湿することができるため、熱交換器の風下側（以降熱交換器の後方という）での露飛びをほぼ防止することが可能となる。ここで、冷媒回路に配置される冷媒流出位置の伝熱管群のうち、段方向に１段のみで配設される伝熱管群１ａでは、乾き度の小さな伝熱管群とは気流方向にオーバーラップしないが、従来例との比較では、乾き度が１となる伝熱管群の割合は１６個中1個に相当し、従来の熱交換器で乾き度が１となる伝熱管群の割合は１６個中４個であったことに比べると、露飛びが発生する可能性がかなり低下することは明らかである。また、ステップ状の仕切り板により、気流に対して段方向には同じ段位置で、冷媒流出位置で乾き度が１となる１つの冷媒回路の伝熱管群の伝熱管数（３個）と冷媒流入位置で冷媒の乾き度が小さい別の冷媒回路の伝熱管群の伝熱管数（３個）との和を、これに隣接する段ごとの伝熱管の総数（６個）と同数に配置でき、またヘッダ位置でのこれら両冷媒回路の冷媒の主たる流動方向を同じ方向とすることができる。このため、外部配管との接続は一方のヘッダ１３に集中させる構成も可能となる。さらに、たとえば接続管１６ｄ１を通ってヘッダ室１３ｇ１に流入した冷媒が、伝熱管群３ｄ１と４ａ１で不均一に分配されたとしても、他方のヘッダ室１２ｆにて再び合流するため、分配の不均一をいったん解消することができ、伝熱性能を確保することができる。さらに、冷媒回路の中間経路において、伝熱管の段数が１段であることは分配の不均一解消に役立っている。
加えて、そのすべてが平行に形成されている各ヘッダ室の境界線（図２８参照）を、例えば図２に示すように、冷媒流出位置の伝熱管群（例えば２ｄ２、３ａ２）と、冷媒流入位置の伝熱管群（例えば２ｄ１、３ａ１）とが隣接する境界では、伝熱管の配置が２段となる（伝熱管数は従来に比較して半数となる）構成とすべく、一方のヘッダでのヘッダ室の境界線を逆ステップ状に変更する（図３に示す他方のヘッダではヘッダ室の境界線をＩ字状に変更する）だけで、露飛びをほぼ防止できる熱交換器を容易に得ることができる。
一方、凝縮時に流入する冷媒は、冷媒流入位置の伝熱管群（例えば３ｄ２、４ａ２）と、冷媒流出位置の伝熱管群（例えば３ｄ１、４ａ１）とが隣接し、風上側に冷媒液の多い伝熱管群が配置されるので効率のよい熱交換器が実現できる。また、凝縮時、冷媒回路の冷媒出口となる接続管１６ｂ１、１６ｃ１、１６ｄ１が気流の風上側に位置するため、冷媒の温度を十分に下げることができるため、システムの効率を向上することができる。
【００１３】
図１では、左右に１対のヘッダを有する構造を示したが、図５に示すように片側のヘッダをヘアピン１７と分岐管１８を用いて構成しても上述と同様の効果を得ることが可能である。図６は、図５に示す熱交換器を右側面側からみた様子を示す。
また、図２、図３では、１つの冷媒回路中では、伝熱管群の数が、段方向には５段あるいは６段ある場合で、かつ気流方向には、例えば４ｄ、４ｃ、４ｂでは６列、４ａ２、３ｄ２では３列ある場合を示したが、段数および列数は任意である。
さらに、ここでは１つの冷媒回路の流入口および流出口と外部配管（図示せず）との各々の接続部を同じヘッダに設けたが、これらの接続部を異なるヘッダに設けてもよいし、ある１つの冷媒回路の流入口および流出口と外部配管（図示せず）との各々の接続部が同じヘッダにあるものと、異なるヘッダにあるものとが、混在するように設けてもよい。
【００１４】
実施の形態２．
図７、図８は実施の形態２に関する熱交換器であり、図７に示すように上述の多数の伝熱管群は、多数の穴を有した扁平管もしくは楕円管で構成してもよい。さらに、図８に示すように風上側と風下側に分割した扁平管もしくは楕円管で構成してもよい。この場合、仕切り板１４ｂを用いて仕切りやすくなる。また、１段当たりの伝熱管群の伝熱管の数は図７では６個、図８では３個の場合を示したが２個以上であれば、これに限るものでないことは言うまでもない。このようにしても実施の形態１と同様の効果を得ることができる。
【００１５】
実施の形態３．
図９は実施の形態３に関する熱交換器であり、凝縮時に、ヘッダ内で冷媒の主たる流動方向が上から下である場合に、冷媒流入位置の伝熱管群と冷媒流出位置の伝熱管群が気流方向にオーバーラップし、互いに隣接して配置されている場合の一例を示す図である。冷媒流入位置の伝熱管群を風上側として配置し、冷媒が風上側の伝熱管群１ｄ１と２ａ１、２ｄ１と３ａ１、３ｄ１と４ａ１に流入するように形状が(図の左から右方向に)ステップ状の仕切り板１４ｃを配置したものである。風下側よりも風上側のほうが熱交換量が大きいため、これにより、凝縮性能を向上することができる。
【００１６】
実施の形態４．
図１０は、実施の形態４に関する熱交換器であり、蒸発時に、ヘッダ内で冷媒の主たる流動方向が上から下である場合に、冷媒流入位置の伝熱管群と冷媒流出位置の伝熱管群が気流方向にオーバーラップし、互いに隣接して配置されている場合の一例を示す図である。冷媒流入位置の伝熱管群を風上側として配置し、冷媒が風上側の伝熱管群１ｄ１と２ａ１、２ｄ１と３ａ１、３ｄ１と４ａ１に流入するようにステップ状の仕切り板１４ｃを配置したものである。風下側よりも風上側のほうが熱交換量が大きいため、これにより、蒸発性能を向上することができる。
【００１７】
実施の形態５．
図１１は実施の形態５に関する熱交換器であり、凝縮時、ヘッダ内で冷媒の主たる流動方向が下から上である場合に、冷媒流入位置の伝熱管群と冷媒流出位置の伝熱管群が気流方向にオーバーラップし、互いに隣接して配置されている場合の一例を示す図である。冷媒流入位置の伝熱管群を風上側として配置し、冷媒が風上側の伝熱管群１ｄ１と２ａ１、２ｄ１と３ａ１、３ｄ１と４ａ１に流入するように(図の左から右方向に)逆ステップ状の仕切り板１４ｂを配置したものである。風下側よりも風上側のほうが熱交換量が大きいため、これにより、凝縮性能を向上することができる。
【００１８】
実施の形態６．
図１２、図１３は実施の形態６に関する熱交換器であり、図１２はその概略図、図１３は図１２のＢ−Ｂ拡大断面図を示す。実施の形態６に示す熱交換器は、実施の形態１と同様の冷媒回路をもち、蒸発時に、冷媒回路の冷媒流出位置の伝熱管群であり、かつ最外側に配設された伝熱管群であって、乾き度が１となる伝熱管群１ａ（冷媒流出位置にある伝熱管群のうち、他の伝熱管群と気流方向に重ならない唯一の伝熱管群）の気流の風上側近傍に防風板１９を設けたものである（図１２では、１９で示したハッチング部が防風板）。これにより、空気は，乾き度が１となる伝熱管群１ａの近傍を通過しなくなるため、伝熱性能は若干低下するが、上述の実施例に比較して、さらに効果的に露飛びの発生を防止することが可能である。また、図１３では、蒸発時に冷媒の主たる流動方向が下から上であり、空気が右から左へ流れる場合を示したが、冷媒の主たる流動方向や気流の向きの組合せとしては、冷媒の主たる流動方向が上から下であり、空気が右から左へ流れる場合、冷媒の主たる流動方向が下から上であり、空気が左から右へ流れる場合、冷媒の主たる流動方向が上から下であり、空気が左から右へ流れる場合のいずれの組合せでもよく、冷媒流出位置にある伝熱管群のうち、蒸発時に、他の伝熱管群と空気が通過する方向に重ならない伝熱管群の風上側近傍に防風板を設けたものであれば良い。さらに防風板は、空気の流れを妨げることのできるものであれば、その断面形状（図１３では矩形）やヘッダに対する設定角度（図１３において、ヘッダ外形長辺と防風板の外形長辺とのなす角度。図１３ではほぼゼロ度）は図１３に示したものに限らず、任意である。
【００１９】
実施の形態７．
図１４は、実施の形態７の熱交換器であり、空気調和機の室内機に設置した状態の概略図を示す。図１５は図１４の熱交換器のＦ−Ｆ拡大断面図、図１６は図１４の熱交換器のＤ−Ｄ拡大断面図、図１７は図１４の熱交換器のＥ−Ｅ拡大断面図を示す。これらの図を用いて以下説明する。
熱交換器は、前面に位置する２列２４段の扁平管で構成される部分と、背面に位置する２列８段の扁平管で構成される部分からなる(図１４には、前面の扁平管で構成される部分が示されている。一方、図１５〜図１７には前面および背面に位置するすべての扁平管が示されている)。
並列した多数のフィン５間に多数の伝熱管群がフィンに直交する方向に挿入され、伝熱管群の各伝熱管の一端をヘッダ２０によって、また他端をヘッダ２１によってそれぞれ連結している。一方のヘッダ２０の内部には仕切り板２２が設けられ、他方のヘッダ２１の内部には仕切り板２３が設けられ、これら仕切り板２２、２３により冷媒の流れ方向を規制する。２５は外枠、２６はファンを示す。
冷媒は、蒸発時、実線矢印で示すように、一方のヘッダの接続管２４ａ、２４ｂ１、２４ｃ１、２４ｄ１、２４ｅ１、２４ｆ１、２４ｈ、２４ｉ１を通って、乾き度が約０．２の状態でヘッダ２１に流入する。まず、接続管２４ａを通ってヘッダ２１に流入する冷媒の動作を説明する。接続管２４ａからヘッダ室２１ａに流入した冷媒は、仕切り板２３によって流れが規制された状態で、伝熱管群１ａ１と１ａ２へ流入する。冷媒は、伝熱管群１ａ１と１ａ２を通過する間に空気と熱交換するため、冷媒の乾き度は大きくなる。その後、冷媒は、伝熱管群１ａ１と１ａ２から他方のヘッダ室２０ａに流入し、仕切り板２２によって流れが規制された状態で、再び伝熱管群１ｂ１と１ｂ２へ流入し、空気と熱交換する。冷媒は、伝熱管群１ｂ１と１ｂ２から一方のヘッダ室２１ｂに戻り、伝熱管群１ｃ１と１ｃ２を通ってヘッダ室２０ｂへ流入する。その後、冷媒は、風下に位置する伝熱管群１ｄ２と２ａ２に分かれて流入し、空気と熱交換する。その後、伝熱管群１ｄ２と２ａ２を通過した冷媒は、ヘッダ室２１ｃ２で合流した後に、接続管２４ｂ２を通って外部配管（図示せず）へ流出する。
次に、接続管２４ｂ１を通ってヘッダ室２１に流入した冷媒の動作を説明する。接続管２４ｂ１よりヘッダ室２１ｃ１に流入した冷媒は、伝熱管群２ａ１と１ｄ１に分かれて流入し、伝熱管群２ａ１と１ｄ１を通過する間に空気と熱交換するため、冷媒の乾き度は大きくなる。その後、冷媒は、伝熱管群２ａ１、１ｄ１から他方のヘッダ室２０ｃに流入して合流し、仕切り板２２によって流れが規制された状態で、再び伝熱管群２ｂ１と２ｂ２へ流入し、空気と熱交換する。冷媒は、伝熱管群２ｂ１と２ｂ２から一方のヘッダ室２１ｄに戻り、伝熱管群２ｃ１と２ｃ２を通ってヘッダ室２０ｄへ流入する。その後、冷媒は、風下に位置する伝熱管群２ｄ２と３ａ２に分かれて流入し、空気と熱交換する。その後、伝熱管群２ｄ２と３ａ２を通過した冷媒は、ヘッダ２１ｅ２で合流した後に、乾き度が１の状態で、接続管２４ｃ２を通って外部配管（図示せず）へ流出する。また接続管２４ｃ１、２４ｄ１、２４ｅ１からヘッダ２１に流入した冷媒の動作は、接続管２４ｂ１から流入した冷媒の動作と同様であり、最後は、乾き度が１の状態でおのおの接続管２４ｄ２、２４ｅ２、２４ｆ２より外部配管（図示せず）へ流出する。
さらに、接続管２４ｆ１を通ってヘッダ２１に流入した冷媒の動作を説明する。接続部２４ｆ１よりヘッダ室２１ｋ１に流入した冷媒は、伝熱管群６ａ１と５ｄ１に分かれて流入し、伝熱管群６ａ１と５ｄ１を通過する間に空気と熱交換するため、冷媒の乾き度は大きくなる。その後、冷媒は、伝熱管群６ａ１と５ｄ１から他方のヘッダ室２０ｋに流入して合流し、仕切り板２２によって流れが規制された状態で、再び伝熱管群６ｂ１と６ｂ２へ流入し、空気と熱交換する。冷媒は、伝熱管群６ｂ１と６ｂ２から一方のヘッダ室２１ｌに戻り、伝熱管群６ｃ１と６ｃ２を通ってヘッダ室２０ｌへ流入する。その後、冷媒は、伝熱管群６ｄ１と６ｄ２に流入し、空気と熱交換する。その後、伝熱管群６ｄ１と６ｄ２を通過した冷媒は、ヘッダ室２１ｍに流入し、乾き度が１の状態で、接続管２４ｇを通って外部配管（図示せず）へ流出する。
さらに、接続管２４ｈを通ってヘッダ２１に流入した冷媒の動作を説明する。接続管２４ｈよりヘッダ室２１ｎに流入した冷媒は、伝熱管群７ａ１と７ａ２に分かれて流入し、伝熱管群７ａ１と７ａ２を通過する間に空気と熱交換するため、冷媒の乾き度は大きくなる。その後、冷媒は、伝熱管群７ａ１と７ａ２から他方のヘッダ室２０ｍに流入して合流し、仕切り板２２によって流れが規制された状態で、再び伝熱管群７ｂ１と７ｂ２へ流入し、空気と熱交換する。冷媒は、伝熱管群７ｂ１と７ｂ２から一方のヘッダ室２１ｏに戻り、伝熱管群７ｃ１と７ｃ２を通ってヘッダ室２０ｎへ流入する。その後、ヘッダ室２０ｎに流入した冷媒は、伝熱管群７ｄ２と８ａ２に流入し、空気と熱交換する。その後、伝熱管群７ｄ２と８ａ２を通過した冷媒は、ヘッダ室２１ｐ２に流入し、乾き度がおよそ１の状態で、接続管２１ｉ２を通って外部配管（図示せず）へ流出する。
最後に、接続管２４ｉ１を通ってヘッダ２１に流入した冷媒の動作を説明する。接続管２４ｉ１よりヘッダ２１ｐ１に流入した冷媒は、伝熱管群７ｄ１と８ａ１に分かれて流入し、伝熱管群７ｄ１と８ａ１を通過する間に空気と熱交換するため、冷媒の乾き度は大きくなる。その後、冷媒は、伝熱管群７ｄ１と８ａ１から他方のヘッダ室２０ｏに流入して合流し、仕切り板２２によって流れが規制された状態で、再び伝熱管群８ｂ１と８ｂ２へ流入し、空気と熱交換する。冷媒は、伝熱管群８ｂ１と８ｂ２から一方のヘッダ室２１ｑに戻り、伝熱管群８ｃ１と８ｃ２を通ってヘッダ室２０ｐへ流入する。その後、冷媒は、伝熱管群８ｄ１と８ｄ２に流入し、空気と熱交換する。その後、伝熱管群８ｄ１と８ｄ２を通過した冷媒は、ヘッダ室２１ｒに流入し、乾き度が１の状態で、接続管２４ｊを通って流出する。
また、凝縮時、ヘッダ内での冷媒の主たる流動方向は破線矢印で示すように蒸発時とは逆方向となる。たとえば、接続管２４ｄ２を通ってヘッダ２１に流入した冷媒の動作を説明する。冷媒は、乾き度が１の過熱ガスの状態で接続管２４ｄ２に流入する。接続管２４ｄ２を通ってヘッダ室２１ｇ２に流入した冷媒は、伝熱管群４ａ２と３ｄ２に分かれて流入し、伝熱管群４ａ２と３ｄ２を通過する間に空気と熱交換するため、冷媒の乾き度は小さくなる。その後、冷媒は、伝熱管群４ａ２と３ｄ２から他方のヘッダ室２０ｆに流入して合流し、仕切り板２２によって流れが規制された状態で、再び伝熱管群３ｃ１と３ｃ２へ流入し、空気と熱交換する。冷媒は、伝熱管群３ｃ１と３ｃ２から一方のヘッダ室２１ｆに戻り、伝熱管群３ｂ１と３ｂ２を通ってヘッダ室２０ｅへ流入する。その後、ヘッダ室２０ｅに流入した冷媒は、風上に位置する伝熱管群３ａ１と２ｄ１に分かれて流入し、空気と熱交換する。その後、伝熱管群３ａ１と２ｄ１を通過した冷媒は、ヘッダ室２１ｅ１で合流した後に、乾き度が０の過飽和状態で、接続管２４ｃ１を通って流出する。
【００２０】
このように、蒸発時に、冷媒回路の出口で乾き度が１となる伝熱管群１ｄ２、２ａ２と、別の冷媒回路の入口で冷媒の乾き度が小さい伝熱管群１ｄ１、２ａ１を、また、冷媒回路の出口で乾き度が１となる伝熱管群２ｄ２、３ａ２と、別の冷媒回路の入口で冷媒の乾き度が小さい伝熱管群２ｄ１、３ａ１を、また、冷媒回路の出口で乾き度が１となる伝熱管群３ｄ２、４ａ２と、別の冷媒回路の入口で冷媒の乾き度が小さい伝熱管群３ｄ１、４ａ１を、また、冷媒回路の出口で乾き度が１となる伝熱管群４ｄ２、５ａ２と、別の冷媒回路の入口で冷媒の乾き度が小さい伝熱管群４ｄ１、５ａ１を、また、冷媒回路の出口で乾き度が１となる伝熱管群５ｄ２、６ａ２と、別の冷媒回路の入口で冷媒の乾き度が小さい伝熱管５ｄ１、６ａ１を、また、冷媒回路の出口で乾き度が１となる伝熱管群７ｄ２、８ａ２と、別の冷媒回路の入口で冷媒の乾き度が小さい伝熱管群７ｄ１、８ａ１を、空気がフィンを通過する方向に対してオーバーラップさせることにより、風下側に位置する冷媒流出位置の伝熱管群１ｄ２、２ａ２、２ｄ２、３ａ２、３ｄ２、４ａ２、４ｄ２、５ａ２、５ｄ２、６ａ２、７ｄ２、８ａ２を通過する冷媒の乾き度が１となっても、おのおのの伝熱管の風上側に位置する伝熱管群、１ｄ１、２ａ１、２ｄ１、３ａ１、３ｄ１、４ａ１、４ｄ１、５ａ１、５ｄ１、６ａ１、７ｄ１、８ａ１により、空気を均質に冷却し、かつ除湿することができるため、熱交換器の後方での露飛びを防止でき、従って、熱交換器の後方に配置されるファン表面での結露もほぼないため、空気調和機の空気吹出し口(例えば図１７ではファン２６の下方の気流方向１１の近くの空気調和機の外形線部分)からの露飛びを防止することが可能となる。ここで、冷媒流出位置の伝熱管群、６ｄ１と６ｄ２、８ｄ１と８ｄ２では、乾き度の小さな伝熱管とオーバーラップしないが、風上と風上側に位置する両方の伝熱管群の乾き度が１となる割合は３２段中２段に相当し、従来の熱交換器で乾き度が１となる伝熱管群の割合が３２段中８段であったことに比べると、露飛びが発生する可能性が低下することは明らかである。
また、凝縮時に流入する冷媒は、乾き度が約０．２の状態で冷媒蒸気と冷媒液が混在するが、たとえば接続管２４ｄ２を通ってヘッダ室２１ｇ２に流入した冷媒が、伝熱管群４ａ２と３ｄ２で不均一に分配されたとしても、他方のヘッダ室２０ｆにて再び合流するため、分配の不均一をいったん解消することができ、伝熱性能を確保することができる。
また、前面に配置した熱交換器と背面に配置した熱交換器において、蒸発時に冷媒が流れる方向を右周りに一定の方向となるようにしたため、乾き度が１となる伝熱管群、６ｄ１、６ｄ２と８ｄ１、８ｄ２が隣り合わないため、湿度の高い空気が分散され露飛びが発生する可能性が低下する。
なお、上述の説明および図１４〜図１７では防風板を配置しない例を示したが、冷媒流出位置の伝熱管群、６ｄ１と６ｄ２、及び８ｄ１と８ｄ２の風上側に防風板を配置した場合には、さらに効果的に露飛びを防止できることはいうまでもない。
さらに、凝縮時、冷媒回路の冷媒流出位置の伝熱管群１ｄ１、２ａ１、２ｄ１、３ａ１、３ｄ１、４ａ１、４ｄ１、５ａ１、５ｄ１、６ａ１、７ｄ１、８ａ１、が風上側に位置するため、熱交換器で同一能力を得る際、冷媒の温度を十分に下げることができるため、システムの効率を向上することができる。
【００２１】
また、図１４では、左右に１対のヘッダを有する構造を示したが、片側のヘッダをヘアピンと分岐管を用いて構成してもよい。
さらに、ここでは多数の伝熱管を２列の扁平管により構成したが、多数のマイクロチャネルもしくは楕円管で構成してもよい。さらに、２列の扁平管ではなく一列の扁平管を用いて構成してもよい。また、伝熱管の数も任意でよい。
さらに、ここでは蒸発時の冷媒を風上側の伝熱管群に２段に分けて流入させたが、伝熱管群は１段または３段以上であっても構わない。
さらに、前面に配置した熱交換器と背面に配置した熱交換器は一体で構成されても構わないし、さらに多数に分割されても構わない。
【００２２】
実施の形態８．
実施の形態１〜６では、ヘッダ内において、冷媒の主たる移動方向がほぼ段方向である場合について説明したのに対して、実施の形態８では、ヘッダが段方向に対して傾いて設置され、結果として冷媒の主たる移動方向が重力に沿った方向に対して傾斜している場合に、より好適な例になっている。例えば図２においてヘッダが左側に傾いて設置された場合には、蒸発時において、冷媒がヘッダ室１２ｆで、伝熱管群３ｄ１、４ａ１から伝熱管群３ｃへ移動する際、重力の影響により、３ｃの６本の伝熱管のうち、図中の風下側に配置されている伝熱管に比較して風上側に配置されている伝熱管に、冷媒液が移動し難くなり、全体として、熱交換器の蒸発性能が劣化する要因となる。これを防ぎ、さらに熱交換器の性能をより向上させる方法である実施の形態８について、以下に図を用いて説明する。
【００２３】
図１８〜図２４は実施の形態８に関する熱交換器であり、図１８は概略図、図１９は、図１８のＧ−Ｇ拡大断面図、図２１，図２３は、重力方向ｇに対して熱交換器が傾斜している場合の図１８のＧ−Ｇ拡大断面図で、特に図２１は、冷媒蒸発時の冷媒液の様子を図中にハッチングでモデル的に示しており、図２３は、冷媒凝縮時の冷媒液の様子を図中にハッチングでモデル的に示したものである。また図２０は、図１８のＨ−Ｈ拡大断面図、図２２、図２４は、重力方向ｇに対して熱交換器が傾斜している場合の図１８のＨ−Ｈ拡大断面図で、特に図２２は、冷媒蒸発時の冷媒液の様子を図中にハッチングでモデル的に示す図であり、図図２４は冷媒凝縮時の冷媒液の様子を図中にハッチングでモデル的に示す図である。
ここで例示する熱交換器は、上述した実施の形態１の熱交換器と同様の構成を有したもので、ヘッダの内部構造のみが異なっている。すなわち、この実施の形態８においては、各ヘッダ室に、仕切り板に加えて通路壁（図１９〜図２４中に白抜きの太線で示したもの）を形成し、各伝熱管群に接続する部分への冷媒の流動に規制を加えたもので、蒸発時に冷媒がヘッダ室から流入する、蒸発時流入側伝熱管群に接続する部分には、風下側となる位置に第１絞り通路を設けるとともに、蒸発時に冷媒をヘッダ室へ流出させる、蒸発時流出側伝熱管群に接続する部分には、風上側となる位置に第２絞り通路を設けるようにしている。
より詳細には、１つのヘッダ１２のヘッダ室１２ａ、１２ｈにおいては、各伝熱管群１ａ，１ｂまたは伝熱管群４ｃ，４ｄに接続する部分の冷媒の流動に新たな規制を加えるべく、通路壁１０１ａ、１０１ｂを互いに間隔を確保して、かつヘッダ室の上下境界に平行になるように配設するとともに、通路壁１０１ａは伝熱管群１ａ，４ｃの下方側近傍に配置し、一方、通路壁１０１ｂは伝熱管群１ｂ，４ｄの上方側近傍に配置する。さらに、蒸発時にヘッダ室から冷媒を伝熱管に流入させる蒸発時流入側伝熱管群となる１ａ、４ｃの各々に近接した通路壁１０１ａの風下側に、各々第１絞り通路１０１ａａを設ける一方、蒸発時にヘッダ室へ冷媒を流出させる蒸発時流出側伝熱管群となる１ｂ、４ｄの各々に近接した通路壁１０１ｂの風上側に、各々第２絞り通路１０１ｂａを設けるようにしている。
また、各ヘッダ室１２ｂ、１２ｄ、１２ｆにおいては、各伝熱管群１ｃ、２ｃ、３ｃ、あるいは伝熱管群１ｄ１と２ａ１、２ｄ１と３ａ１、３ｄ１と４ａ１に接続する部分の冷媒の流動を規制する形で通路壁１０１ｃ、１０１ｄを、互いに間隔を確保し、かつ、ヘッダ室の上下境界に平行になるように配設するとともに、さらに、通路壁１０１ｃは伝熱管群１ｃ、２ｃ、３ｃの下方側近傍に配置し、通路壁１０１ｄは伝熱管群１ｄ１、２ｄ１、３ｄ１の上方側近傍に配置する。このとき、蒸発時に冷媒をヘッダ室から伝熱管に流入させる蒸発時流入側伝熱管群となる１ｃ、２ｃ、３ｃの各々に近接した通路壁１０１ｃの風下側に、各々第１絞り通路１０１ｃａを設ける一方、蒸発時に冷媒をヘッダ室へ流出させる蒸発時流出側伝熱管群となる１ｄ１、２ｄ１、３ｄ１の各々に近接した通路壁１０１ｄの風上側に、各々第２絞り通路１０１ｄａを設けてある。
さらに、ヘッダ室１２ｃ、１２ｅ、１２ｇにおいては、各伝熱管群１ｄ２と２ａ２，２ｄ２と３ａ２、３ｄ２と４ａ２あるいは伝熱管群２ｂ、３ｂ、４ｂに接続する部分の冷媒の流動を規制する形で通路壁１０１ｅ、１０１ｆを、互いに間隔を確保し、かつ、ヘッダ室の上下境界に平行になるように配設するとともに、さらに、通路壁１０１ｅは伝熱管群２ａ２，３ａ２、４ａ２の下方側近傍に配置し、通路壁１０１ｆは伝熱管群２ｂ、３ｂ、４ｂの上方側近傍に配置する。このとき、蒸発時に冷媒をヘッダから流入させる蒸発時流入側伝熱管群となる２ａ２，３ａ２、４ａ２の各々に近接した通路壁１０１ｅの風下側に、各々第１絞り通路１０１ｅａを設ける一方、蒸発時にヘッダへ冷媒を流出させる蒸発時流出側伝熱管群となる２ｂ、３ｂ、４ｂの各々に近接した通路壁１０１ｆの風上側に、各々第２絞り通路１０１ｆａを設けてある。
一方、もう一方のヘッダのヘッダ室１３ｂ、１３ｄ、１３ｆ、１３ｈにおいては、各伝熱管群１ｂと１ｃ、２ｂと２ｃ、３ｂと３ｃ、４ｂと４ｃに接続する部分の冷媒の流動に新たな規制を加えるべく、通路壁１０２ａ、１０１ｂを互いに間隔を確保して、かつヘッダ室の上下境界に平行になるように配設するとともに、通路壁１０２ａは伝熱管群１ｂ、２ｂ、３ｂ、４ｂの下方側近傍に配置し、一方、通路壁１０２ｂは伝熱管群１ｃ、２ｃ、３ｃ、４ｃの上方側近傍に配置する。さらに、蒸発時に冷媒をヘッダ室から流入させる蒸発時流入側伝熱管群となる１ｂ、２ｂ、３ｂ、４ｂの各々に近接した通路壁１０２ａの風下側に、各々第１絞り通路１０２ａａを設ける一方、蒸発時に冷媒をヘッダ室へ流出させる蒸発時流出側伝熱管群となる１ｃ、２ｃ、３ｃ、４ｃの各々に近接した通路壁１０２ｂの風上側に、各々第２絞り通路１０２ｂａを設けるようにしている。
なお、その他の構成に関しては、実施の形態１と同様であるため、同一の符号を付してそれぞれの詳細説明を省略する。
【００２４】
つぎに、実施の形態８の熱交換器についてその動作を説明する。
冷媒は、蒸発時、実線矢印で示すように一方のヘッダの接続管１６ｂ１、１６ｃ１、１６ｄ１、１６ｅを通って、乾き度が約０．２の状態でヘッダ１３に流入する。まず接続管１６ｅからヘッダ室１３ｉに流入した冷媒は、仕切り板１５ａによって、流れが規制された状態で伝熱管群４ｄへ流入する。この時、ヘッダ室１３ｉでは、図２２に示すように、重力方向（矢印ｇ）に対して、熱交換器が傾いて設置されている場合、重力の影響で冷媒の分布は風下側に偏る。また、冷媒は伝熱管群４ｄを通過する間に空気と熱交換するため、冷媒の乾き度は大きくなる。その後、冷媒は伝熱管群４ｄから他方のヘッダ室１２ｈに流入する。
ヘッダ室１２ｈに流入した冷媒は、まず、第２絞り通路１０１ｂａを通過する際、通過部分が狭くなることによって生起される絞り効果によって、その速度が増加する。さらにその速度を保ったまま移動を続け、次に第１絞り通路１０１ａａを通過する。この際に、再度、絞り効果によって、さらに冷媒の速度が増加する。この結果、第１絞り通路１０１ａａを通過した後の冷媒液が仕切り板１４ａに衝突し、その後、風上側へ移動することになる。さらに風上側に移動した冷媒液は、通路壁１０１ａと仕切り板１４ａによって区画化され、流れが規制された部分が、従来の通路壁１０１ａが配置されていない場合に比較して狭くなるため、図２１に示すように、重力の方向(図中の矢印ｇ)に対して熱交換器が傾いて設置され、ヘッダでの冷媒の流動が重力の影響を受け、冷媒の移動量が各ヘッダ室の風下側の伝熱管に偏ると想定される場合でも、風下側へ移動し難い状態となり、そのほとんどが伝熱管群４ｃとヘッダ室１２ｈの接続部において風上側に位置するものから伝熱管群４ｃの各伝熱管へ流出するような冷媒液分布となる。
さらに、ヘッダ室１２ｈから流出した冷媒液は、伝熱管群４ｃを通過する間にフィン５を介して空気と熱交換して蒸発しつつ、ヘッダ室１３ｈに到達する。その後、第２絞り通路１０２ｂａおよび第１絞り通路１０２ａａを通過するので、これらの絞り効果が生起し、冷媒液は速度が増加した状態で仕切り板１５ｂに衝突し、その後、風上側へ移動する。さらに、風上側へ移動した冷媒液は、ヘッダ室１３ｈと伝熱管群４ｂとの接続部において、通路壁１０２ａと仕切り板１５ｂによって区画化され、流れが規制された部分が、従来の通路壁１０２ａが配置されていない場合に比較して狭くなっていることにより、図２２に示すように、風下側に移動し難い状態となり、そのほとんどがヘッダ室１３ｈと伝熱管群４ｂの接続部において風上側に位置するものから伝熱管群４ｂの各伝熱管へ流出する。その後、冷媒はヘッダ１２ｇへ流入し、上述したものと同様に、第２絞り通路１０１ｆａ、第１絞り通路１０１ｅａを通過する際に冷媒の速度が増加し、第１絞り通路１０１ｅａを通過した後の冷媒液が仕切り板１４ｂに衝突する。その後、冷媒は、伝熱管群３ｄ２と４ａ２を含み、通路壁１０１ｅと仕切り板１４ｂによって区画化され、流れが規制された部分で循環するようになり、伝熱管群３ｄ２と４ａ２の風上側に偏って分布しつつ、かつこれら２つの伝熱管群の各伝熱管にほぼ均等に流れ出る。その後、これら２つの伝熱管群を通過した冷媒はヘッダ１３ｇ２で合流した後、接続管１６ｄ２を通って外部配管（図示せず）に流出する。以下、異なる接続管から流入した冷媒の動作は同様となるので詳しい説明は省略する。
【００２５】
また、凝縮時、冷媒は破線矢印で示すように蒸発時とは逆方向に流れる。例えば、接続管１６ｃ２を通ってヘッダ１３に流入した冷媒の動作を説明する。冷媒は乾き度が１の過熱ガスの状態で接続管１６ｃ２に流入する。接続管１６ｃ２を通ってヘッダ室１３ｅ２に流入した冷媒は伝熱管群２ｄ２と３ａ２に分かれて移動し、伝熱管群２ｄ２と３ａ２を通過する間に空気と熱交換するため、冷媒の乾き度は小さくなる。その後、冷媒は、伝熱管群２ｄ２と３ａ２から他方のヘッダ室１２ｅに流入して合流し、第１絞り通路１０１ｅａを経て第２絞り通路１０１ｆａを通過する際に冷媒の速度が増加するため、第２絞り通路１０１ｆａを通過した冷媒が仕切り板１４ａに衝突し、その後、空気１１の風下側に移動することになる。このため、ほとんどの冷媒液がヘッダ室１２ｅと伝熱管群３ｂの接続部において、風下側に位置する伝熱管から流出するようになるため、冷媒ガスはほとんど、風上側に位置するものから伝熱管群３ｂの各伝熱管に流出するようになる。
その後、冷媒は、伝熱管群３ｂから一方のヘッダ室１３ｆに移動する。その後、第１絞り通路１０２ａａを経て、第２絞り通路１０２ｂａを通過する際に、冷媒の速度が増加するため、第２絞り通路１０２ｂａを通過した後の冷媒液が仕切り板１５ｂに衝突し、その後気流１１の風下側へ移動することになる。このため、ほとんどの冷媒液がヘッダ室１３ｆと伝熱管群３ｃとの接続部において、風下側に位置するものから伝熱管群３ｃの各伝熱管へ流出することになるため、ほとんどの冷媒ガスは逆に風上側に位置するものから伝熱管群３ｃの各伝熱管へ流出することになる。その後、冷媒は、伝熱管群３ｃを通過し、ヘッダ室１２ｆへ流入する。続いて、第１絞り通路１０１ｃａ、第２絞り通路１０１ｄａを通過する際に絞り効果で冷媒の速度が増すため、第２絞り通路１０１ｄａを通過を通過した後の冷媒液が仕切り板１４ｂに衝突し、冷媒は伝熱管群３ｄ１、４ａ１を含み、通路壁１０１ｄと仕切り板１４ｂで区画化され、流れが規制された部分で循環するようになり、伝熱管群３ｄ１、４ａ１にほぼ均等に流れ出るようになる。その後、伝熱管群３ｄ１、４ａ１を通過した冷媒は、ヘッダ室１３ｇ１で合流した後に接続管１６ｄ１を通って外部配管（図示せず）へ流出する。
【００２６】
このように、蒸発時に、冷媒回路の冷媒流出位置で乾き度が１となる伝熱管群３ｄ２，４ａ２と、別の冷媒回路の冷媒流入位置で冷媒の乾き度が約０．２程度と小さい伝熱管群３ｄ１、４ａ１とを、また、冷媒回路の冷媒流出位置で乾き度が１となる伝熱管群２ｄ２，３ａ２と、別の冷媒回路の冷媒流入位置で冷媒の乾き度が約０．２程度と小さい伝熱管群２ｄ１、３ａ１とを、さらに、冷媒回路の冷媒流出位置で乾き度が１となる伝熱管群１ｄ２，２ａ２と、別の冷媒回路の冷媒流入位置で冷媒の乾き度が約０．２程度と小さい伝熱管群１ｄ１、２ａ１とを、それぞれ、空気がフィンを通過する方向にオーバーラップして配設することにより、風下側に位置する冷媒流出位置の伝熱管群３ｄ２、４ａ２、２ｄ２、３ａ２、１ｄ２、２ａ２を通過する冷媒の乾き度がたとえ１となっても、各々の伝熱管群の風上側に位置する伝熱管群、３ｄ１、４ａ１、２ｄ１、３ａ１、１ｄ１、２ａ１の乾き度が約０．２程度と小さいため、空気を十分に冷却し、除湿することができるので、熱交換器の後方での露飛びを防止することが可能となる。ここで、冷媒流出位置の伝熱管群１ａでは、乾き度の小さな伝熱管群と気流方向にオーバーラップしないが、乾き度が１となる伝熱管群の割合は１６個中１個であり、従来の熱交換器でのこの割合が１６個中４個であったことに比較すると、露飛びが発生する可能性が低下することは明らかである。
また、蒸発時には、伝熱管群１ａ、１ｂ、１ｃ、２ｂ、２ｃ、３ｂ、３ｃ、４ｂ、４ｃにおいて、風上側に位置するものに冷媒液を流すことができるとともに、伝熱管群１ｄ２と２ａ２、２ｄ２と３ａ２、３ｄ２と４ａ２に流れる冷媒液をほぼ均等に分配できる一方、凝縮時には、伝熱管群１ｂ、２ｂ、３ｂ、４ｂ、４ｄ、１ｃ、２ｃ、３ｃ、４ｃにおいて風上側に位置するものに冷媒ガスを多く流すことができるとともに、伝熱管群１ｄ１と２ａ１、２ｄ１と３ａ１、３ｄ１と４ａ１に流れる冷媒蒸気を概略均等に分配できるため、蒸発時および凝縮時の双方において、熱交換量を大幅に増加できるようになる。なお、上記においては、熱交換器が重力方向に対して傾いている場合について説明したが、熱交換器が重力方向に対して傾いていない場合には、より効果的に熱交換できることは、いうまでもない。
【００２７】
実施の形態９．
図２５、図２６は、実施の形態７で示した空気調和機の室内機の熱交換器にかえて、実施の形態８に示したヘッダをもつ熱交換器を複数個設置した形態を示すものである。すなわち、仕切り板で仕切られた各ヘッダ室において、仕切り板に加え、さらに絞り通路を有した通路壁を介在させたヘッダをもつ熱交換器を複数個設置した図を示す。図２５は、形態７で示した図１６に、さらに形態８で示した通路壁を加えたものであり、図２６は形態７で示した図１７に、さらに形態８で示した通路壁を加えたものである。実際の熱交換器では、空気調和機の与えられた外形内に複数部分からなる熱交換器を収納する必要があり、図２５〜図２６に示したように、熱交換器の大半の冷媒回路は、重力方向(図中の矢印ｇ)に対してある角度を持って配設される。従って、ここでの熱交換器のヘッダには、実施の形態８に示した通路壁を用いる方法が、露飛びを防いだ上で、さらに熱交換効率をあげるのに、より効果的である。図２５中に、記号２０ａｓ，２０ｂｓ，２０ｃｓ，２０ｄｓ，２０ｅｓ，２０ｆｓ，２０ｇｓ，２０ｈｓ，２０ｉｓ，２０ｊｓ，２０ｋｓ，２０ｌｓ，２０ｍｓ，２０ｎｓ，２０ｎｓ，２０ｏｓ，２０ｐｓで示したもの、及び、図２６中に、記号２１ａｓ，２１ｂｓ，２１ｃ１ｓ，２１ｃ２ｓ，２１ｄｓ，２１ｅ１ｓ，２１ｅ２ｓ，２１ｆｓ，２１ｇ１ｓ，２１ｇ２ｓ，２１ｈｓ，２１ｉ１ｓ，２１ｉ２ｓ，２１ｊｓ，２１ｋ１ｓ，２１ｋ２ｓ，２１ｌｓ，２１ｍｓ，２１ｎｓ，２１ｏｓ，２１ｐ１ｓ，２１ｐ２ｓ，２１ｑｓ，２１ｒｓで示したものが、仕切り板に通路壁を加えた場合の各ヘッダ室の構造を断面図で示したものである。なお、その他の構成は実施の形態８と同様であるため、同一の符号を付してそれぞれの詳細説明は省略する。以上の構成であるので、ここでの熱交換器のヘッダは、露飛びを防いだ上で、さらに熱交換効率をあげるのに、より効果的な構成になっている。また、上述の説明および図２５、図２６では、防風板を配置しない例を示したが、実施の形態７で説明したのと同様、防風板を配置した場合にはさらに効果的に露飛びを防止できることはいうまでもない。さらに、ここでの多数の伝熱管は、扁平管で構成したものを示したが、楕円管あるいは多数のマイクロチャンネルで構成してもよい。
【００２８】
【発明の効果】
以上説明したように、この発明に関わる熱交換器によれば、請求項１の冷媒回路の冷媒流入位置の伝熱管群と、前記冷媒回路に隣接する別の冷媒回路の冷媒流出位置の伝熱管群とを、前記気流の風上側と風下側に互いに重なるように配設したので、均質に空気を冷却し、かつ除湿することが可能となり、露飛びを防止することができる。
【００２９】
また、この発明に関わる熱交換器は、請求項１のヘッダ内に設けた仕切り板により仕切られた一対のヘッダ室を有し、当該ヘッダ室の一方を前記冷媒回路の冷媒流入位置の伝熱管群に、他方を前記冷媒回路に隣接する別の冷媒回路の冷媒流出位置の伝熱管群に接続したことにより、ヘッダ構造の簡易な変更で、露飛びを防止できる熱交換器を容易に得ることができる。
【００３０】
また、この発明に関わる熱交換器は、請求項１において、冷媒回路の冷媒流出位置の伝熱管群であって、かつ最外側に配設された伝熱管群の前記気流の風上側近傍に防風板を設けたので、空気が前記伝熱管の近傍を通過しないため、蒸発時の冷媒回路の下流で伝熱管内の冷媒の乾き度が１となっても、露飛びは発生しない。
【００３１】
また、この発明に関わる熱交換器は、請求項１の仕切り板で仕切られた１つのヘッダ室において、冷媒が流入する伝熱管群と冷媒が流出する伝熱管群との間に、絞り通路を有する通路壁が２個形成され、かつ、蒸発時に、冷媒が流出する伝熱管群に近い絞り通路が風上側に形成されるとともに、冷媒が流入する伝熱管群に近い絞り通路が風下側に形成されているので、熱交換器を重力方向に対して傾けて配置した場合でも、蒸発時には、風上側に位置するものに冷媒液を多く流すことができ、熱交換量を大幅に増加できるようになり、熱交換器の性能向上が可能となる。
【００３２】
また、この発明に関わる空気調和機は、請求項１乃至４のいずれかに記載された熱交換器を用いた構成としたので、空気調和機の空気吹出し口からの露飛びを防止することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施の形態１である熱交換器の図である。
【図２】図１のＢ−Ｂ拡大断面図である。
【図３】図１のＣ−Ｃ拡大断面図である。
【図４】図１に示した熱交換器の右拡大側面図である。
【図５】この発明の実施の形態１である熱交換器の変形例の図である。
【図６】図５の右側面図である。
【図７】この発明の実施の形態２である熱交換器のヘッダの断面図である。
【図８】この発明の実施の形態２である熱交換器の伝熱管群の変形例を示すヘッダの断面図である。
【図９】この発明の実施の形態３である熱交換器のヘッダの断面図である。
【図１０】この発明の実施の形態４である熱交換器のヘッダの断面図である。
【図１１】この発明の実施の形態５である熱交換器のヘッダの断面図である。
【図１２】この発明の実施の形態６である熱交換器を示す図である。
【図１３】図１２のＢ−Ｂ拡大断面図である。
【図１４】この発明の実施の形態７である熱交換器を示す図である。
【図１５】図１４のＦ−Ｆ拡大断面図である。
【図１６】図１４のＤ−Ｄ拡大断面図である。
【図１７】図１４のＥ−Ｅ拡大断面図である。
【図１８】この発明の実施の形態８である熱交換器を示す図である。
【図１９】図１８のＧ−Ｇ拡大断面図である。
【図２０】図１８のＨ−Ｈ拡大断面図である。
【図２１】蒸発時の冷媒液の様子をモデル的に示す一方のヘッダの拡大断面図である。
【図２２】蒸発時の冷媒液の様子をモデル的に示す他方のヘッダの拡大断面図である。
【図２３】凝縮時の冷媒液の様子をモデル的に示す一方のヘッダの拡大断面図である。
【図２４】凝縮時の冷媒液の様子をモデル的に示す他方のヘッダの拡大断面図である。
【図２５】この発明の実施の形態９である熱交換器の一方のヘッダの断面図である。
【図２６】この発明の実施の形態９である熱交換器の他方のヘッダの断面図である。
【図２７】従来の熱交換器を示す図である。
【図２８】図２７のＡ−Ａ拡大断面図である。
【符号の説明】
１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄ１、１ｄ２、２ａ１、２ａ２、２ｂ、２ｃ、２ｄ１、２ｄ２、３ａ１、３ａ２、３ｂ、３ｃ、３ｄ１、３ｄ２、４ａ１、４ａ２、４ｂ、４ｃ、４ｄ 伝熱管群、５ フィン、１１ 気流方向、１２ ヘッダ、１２ａ〜１２ｈ ヘッダ室、１３ ヘッダ、１３ａ、１３ｂ，１３ｃ１、１３ｃ２、１３ｄ、１３ｅ１、１３ｅ２、１３ｆ、１３ｇ１、１３ｇ２、１３ｈ、１３ｉ ヘッダ室、 １４、１４ａ、１４ｂ、１５、１５ａ、１５ｂ 仕切り板、
１９ 防風板、 ２６ ファン，
１０１ａ、１０１ｂ、１０１ｃ、１０１ｄ、１０１ｅ、１０１ｆ 通路壁、
１０１ａａ、１０１ｂａ、１０１ｃａ、１０１ｄａ、１０１ｅａ、１０１ｆａ 絞り通路、 １０２ａ、１０２ｂ 通路壁、１０２ａａ、１０２ｂａ 絞り通路
【発明の属する技術分野】
本発明は、熱交換器に関し、さらに詳しくは、伝熱管端部をヘッダを用いて接続する多パス方式で構成された熱交換器およびこれを用いた空気調和機に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来の空気調和機の熱交換器は、冷媒の圧力損失を抑制するため、ヘッダを用いて接続する多パス方式の熱交換器を採用しているのが一般的である（例えば特許文献１参照）。以下に、図２７、図２８を参照しながら従来の熱交換器の一例について説明する。
図２７は従来の熱交換器の概略図、図２８は従来の熱交換器のヘッダ６のＡ−Ａ断面図である。並列した多数のフィン５間に多数の伝熱管群１ａから４ｄが挿入され、それらの一端はヘッダ６によって連結されている。また、伝熱管群１ａから４ｄの他端は、ヘッダ７によって連結されている。さらに、ヘッダ６の内部には７枚の仕切り板８が設けられ、他方のヘッダ７の内部には１１枚の仕切り板９が設けられ、これら仕切り板８，９により冷媒の流れ方向を規制している。なお、図２７において、１０は外部配管（図示せず）との接続管であり、図２８において、１１は気流方向を示す。冷媒は、蒸発時、実線矢印で示すように一方のヘッダ７と外部配管（図示せず）との接続管１０ｂ、１０ｄ、１０ｆ、１０ｈを通って、乾き度（乾き度は、冷媒蒸気の質量流量を冷媒蒸気の質量流量と冷媒液の質量流量との和で割った値で定義される。）が約０．２の状態でヘッダ７に流入する。例えば、接続管１０ｈから流入する冷媒のこの後の動きを、１つの冷媒回路を移動する冷媒を例に、以下、さらに詳しく説明する。ヘッダ室７ｌ(エル)に流入した冷媒は、仕切り板９によって流れが規制された状態で伝熱管群４ｄへ流入する。冷媒は伝熱管群４ｄを通過する間に空気と熱交換するため、冷媒の乾き度は０．２から次第に大きくなる。次いで、冷媒は伝熱管群４ｄから他方のヘッダ室６ｈに流入し、仕切り板８によって流れが規制された状態で、再び伝熱管群４ｃへ流入し、空気と熱交換する。さらに、冷媒は、伝熱管群４ｃから一方のヘッダ室７ｋに戻り、その後、伝熱管群４ｂからヘッダ室６ｇを経て伝熱管群４ａを通過し、最後に乾き度が１の状態で、ヘッダ室７ｊに到達する（このヘッダ室７ｌ(エル)から７ｊまでの冷媒の移動経路を冷媒回路４と呼ぶ。すなわち、上記説明で、冷媒回路４とは、例えば蒸発時においては、冷媒が７ｌ、４ｄ、６ｈ、４ｃ、７ｋ、４ｂ、６ｇ、４ａ、７ｊと順次（凝縮時はこの逆順に）通過する経路のことであり、他の冷媒回路１，２，３も同様である。同様の冷媒の移動経路を、以下、冷媒回路と呼ぶ。）。その後、冷媒は接続管１０ｇを通って外部配管（図示せず）へ流出する。なお、接続管１０ｂ、１０ｄ、１０ｆからそれぞれ流入する冷媒の動作は、接続管１０ｈから流入する冷媒の動作と同様であり、おのおの接続管１０ａ、１０ｃ、１０ｅから流出する。これらに対応して、上記と同様に、それぞれ、異なる冷媒回路が構成されている。また、凝縮時においては、冷媒は破線矢印で示すように蒸発時とは逆方向に流れる。
以上において、冷媒は、蒸発時には例えば冷媒回路４内を順次流動し、凝縮時には例えば冷媒回路４内を上記蒸発時とは逆順に流動しながら、フィン５を介して空気と熱交換するが、ヘッダ６、７内の各々の仕切り板８、９は、図２８に示す気流１１の流れる方向（図中の右側の太い矢印の方向であり、図では左右の方向）に沿って設置されており、１つの冷媒回路が、気流１１の方向（図２８の左右方向）において他の冷媒回路と重なることはない。
一方、ヘッダを用い管内抵抗を低減する分流方式を採用しながら、気流方向に直交する方向に冷媒が移動するよう形成されたヘッダを介して、複数の伝熱管中を冷媒が通過して空気と熱交換する方式により、露飛びを防止するものが示されている（例えば、特許文献２参照）。ここで開示されている熱交換器においては、気流の風上側でヘッダの（重力方向の）最下方位置に冷媒が流入した後、ヘッダ内では、冷媒は気流の風上側を最下方から最上方へ流れ、続いて、冷媒は気流の風下側を最上方から最下方に流れた後、風下側のヘッダ最下方位置から外部に流出する、単一冷媒回路を構成することが開示されている。また、この熱交換器のヘッダ位置では、上下方向に複数の伝熱管が一体となって形成された伝熱管群が複数個連結され、これらの伝熱管群に含まれる伝熱管の本数が下方から上方へ向かって徐々に増加する方式が採用されている。
【０００３】
【特許文献１】
特開平４―２６８１２８号公報（第２頁、第４図）
【特許文献２】
特開平４―２４０３６４号公報（第２−３頁、第２図、第３図）
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記、前者の従来の熱交換器においては、蒸発時に、各々の接続管１０ｂ、１０ｄ、１０ｆ、１０ｈから流入した冷媒が下方から上方へ流れながら熱交換するため、冷媒の流出位置の伝熱管群１ａ、２ａ、３ａ、４ａの冷媒出口で冷媒の乾き度が１となり過熱ガスとなる。この場合、冷媒の流入位置の伝熱管群１ｄ、２ｄ、３ｄ、４ｄ内では冷媒の乾き度が小さいために空気を十分に冷却し、除湿することができるが、一方、冷媒の流出位置の伝熱管群１ａ、２ａ、３ａ、４ａの冷媒出口では、乾き度が１となり過熱ガスとなるために空気を十分冷却できず湿度の高い空気を通過させてしまう。この結果、熱交換器の後方において、冷却され湿度の低い気流と、冷却が不十分で湿度の高い気流とが接触するため、水分が結露し、露飛びを起こすという課題があった。また、熱交換器の後方に設置されるファン（図示せず）位置では、熱交換器の後方で結露した水分に加え、ファン表面での水分の結露も生ずるため、空気調和機の吹出し口（図示せず）からの露飛びがさらに起こり易いという課題を有していた。
また、上記、後者の従来の熱交換器においては、冷媒の流入口と流出口の中間経路において、上下方向に複数個の伝熱管を含む複数個の伝熱管群を連結しているため、上方にある伝熱管群内の伝熱管の乾き度が１に近づき易く、さらに、重力の影響による、これら複数個の伝熱管群内の個々の伝熱管の間で生じる冷媒流量の差により、この傾向がさらに助長されるという課題を有していた。
【０００５】
本発明は、上述のような実情に着目してなされたもので、熱交換器の全長に亘って、均一に空気を冷却し、かつ除湿することにより、露飛びの発生を防止できる熱交換器およびこれを用いた空気調和機を提供しようとするものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明の請求項１に関わる熱交換器は、気流方向に沿って並列に配置された複数のフィン、前記フィンに対して直交する方向に配設され内部を冷媒が流動する複数の伝熱管群、前記伝熱管群の端部と接続されるヘッダ、を備え、前記ヘッダを介して前記複数の伝熱管群を連結し、前記冷媒の流入口から流出口までの一連の経路となる冷媒回路を複数個並設した熱交換器において、前記冷媒回路の冷媒流入位置の伝熱管群と、前記冷媒回路に隣接する別の冷媒回路の冷媒流出位置の伝熱管群とを、前記気流の風上側と風下側に互いに重なるように配設したことを特徴とするものである。
【０００７】
また、この発明の請求項２に関わる熱交換器は、ヘッダ内に設けた仕切り板により仕切られた一対のヘッダ室を有し、当該ヘッダ室の一方を前記冷媒回路の冷媒流入位置の伝熱管群に、他方を前記冷媒回路に隣接する別の冷媒回路の冷媒流出位置の伝熱管群に接続したことを特徴とするものである。
【０００８】
また、この発明の請求項３に関わる熱交換器は、冷媒回路の冷媒流出位置の伝熱管群であって、かつ最外側に配設された伝熱管群の前記気流の風上側近傍に防風板を設けたことを特徴とするものである。
【０００９】
また、この発明の請求項４に関わる熱交換器は、請求項１の仕切り板で仕切られた１つのヘッダ室において、冷媒が流入する伝熱管群と冷媒が流出する伝熱管群との間に、絞り通路を有する通路壁が２個形成され、かつ、蒸発時に、冷媒が流出する伝熱管群に近い絞り通路が風上側に形成されるとともに、冷媒が流入する伝熱管群に近い絞り通路が風下側に形成されていることを特徴とするものである。
【００１０】
また、この発明の請求項５に関わる空気調和機は、請求項１乃至４のいずれかに記載された熱交換器を用いたことを特徴とするものである。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下に添付図面を参照して、本発明にかかわる熱交換器の好適な実施の形態を説明する。
実施の形態１．
図１は、実施の形態１の熱交換器の概略図であり、図２は図１のＢ−Ｂ拡大断面図、図３は図１のＣ−Ｃ拡大断面図、図４は図１の熱交換器を右側面からみた拡大図を示す。
図１において、気流方向に沿って多数のフィン５が互いに平行に設置され、このフィン５に直交する方向に多数の伝熱管群１ａ〜１ｃ、１ｄ１、２ａ１、２ｂ〜２ｃ、２ｄ１、３ａ１、３ｂ、３ｃ、３ｄ１、４ａ１、４ｂ〜４ｄが挿入され、そして上記すべての伝熱管群の各伝熱管の一端間をヘッダ１２によって、また他端間をヘッダ１３によって、それぞれ連結し、接続している。一方のヘッダ１２の内部には仕切り板１４が設けられ、他方のヘッダ１３の内部には仕切り板１５が設けられ、これら仕切り板１４、１５により分割された各ヘッダ室ごとに各々冷媒の流れ方向を規制する。図２において、ヘッダ１２は、２種類の形状の仕切り板１４ａ、１４ｂからなる仕切り板１４によって８個のヘッダ室１２ａ〜１２ｈに仕切られている。仕切り板１４ａは平板状であり、一方、仕切り板１４ｂは逆ステップ状の形状である。上述の８個のヘッダ室のうち、１２ｂと１２ｃ、１２ｄと１２ｅ、１２ｆと１２ｇは、仕切り板１４ｂにより、Ｌ字状のヘッダ室（例えば１２ｃ）と逆Ｌ字状のヘッダ室(例えば１２ｂ)に分離されている。特に、ヘッダ室１２ｂに接続される伝熱管群１ｄ１および２ａ１（これらは冷媒流入位置の伝熱管群）と、ヘッダ室１２ｃに接続される伝熱管群１ｄ２および２ａ２（これらは冷媒流出位置の伝熱管群）とは、気流の風上側と風下側に分離して図２の上下方向（以下では段方向と呼ぶ）に各々２段に分けて配置されている。同様に、伝熱管群２ｄ１および３ａ１と、２ｄ２および３ａ２とが、伝熱管群３ｄ１および４ａ１と、３ｄ２および４ａ２とが、いずれも気流の風上側と風下側とに分離して各々２段に分けて配置されている。なお、上述の伝熱管群は何れも気流方向に並ぶ３個の伝熱管により構成されている。一方、これら以外の伝熱管群では、気流方向に並ぶ６個の伝熱管により構成されている。また図３において、ヘッダ１３は、２種類の形状の仕切り板１５ａ、１５ｂからなる仕切り板１５によって１２個のヘッダ室１３ａ、１３ｂ、１３ｃ１、１３ｃ２、１３ｄ、１３ｅ１、１３ｅ２、１３ｆ、１３ｇ１、１３ｇ２、１３ｈ、１３ｉに仕切られている。仕切り板１５ａは平板状であり、一方、仕切り板１５ｂはＩ字状の形状である。上述の１２個のヘッダ室のうち、１３ｃ１、１３ｃ２、１３ｅ１、１３ｅ２、１３ｇ１、１３ｇ２は、仕切り板１５ｂにより、縦長の長方形状のヘッダ室（例えば１３ｃ１と１３ｃ２）に分離されている。特に、ヘッダ室１３ｃ１に接続される伝熱管１ｄ１および２ａ１（これらは冷媒流入位置の伝熱管群）と、ヘッダ室１３ｃ２に接続される伝熱管１ｄ２および２ａ２（これらは冷媒流出位置の伝熱管群）とは、気流の風上側と風下側に分離して各々２段に分けて配置されている。同様に、伝熱管２ｄ１および３ａ１と、２ｄ２および３ａ２とが、伝熱管３ｄ１および４ａ１と、３ｄ２および４ａ２とが、いずれも気流の風上側と風下側とに分離して各々２段に分けて配置されている。さらに、図１および図４において、１６ａ、１６ｂ１、１６ｂ２、１６ｃ１、１６ｃ２、１６ｄ１，１６ｄ２，１６ｅは冷媒の流入口あるいは流出口となる８個の接続管である。
冷媒は、蒸発時、実線矢印で示すように一方のヘッダの接続管１６ｂ１、１６ｃ１、１６ｄ１、１６ｅを通って、乾き度が約０．２の状態でヘッダ１３に流入する。まず、接続管１６ｅを通ってヘッダ１３に流入する冷媒の動作を説明する。接続管１６ｅからヘッダ室１３ｉに流入した冷媒は、仕切り板１５によって流れが規制された状態で伝熱管群４ｄへ流入する。冷媒は、伝熱管群４ｄを通過する間に空気と熱交換するため、冷媒の乾き度は大きくなる。その後、冷媒は、伝熱管群４ｄから他方のヘッダ室１２ｈに流入し、仕切り板１４によって流れが規制された状態で、再び伝熱管群４ｃへ流入し、空気と熱交換する。この後、冷媒は、伝熱管群４ｃから一方のヘッダ室１３ｈに戻り、伝熱管群４ｂを通ってヘッダ室１２ｇへ流入する。その後、ヘッダ室１２ｇに流入した冷媒は、風下に位置する伝熱管群４ａ２と３ｄ２とに分かれて流入し、空気と熱交換する。その後、伝熱管群４ａ２と３ｄ２とを通過した冷媒は、ヘッダ室１３ｇ２で合流した後に、乾き度が１の状態で、接続管１６ｄ２を通って外部配管（図示せず）に流出する。以上に述べた冷媒の一連の流路である、ヘッダ室１３ｉ、伝熱管群４ｄ、ヘッダ室１２ｈ、伝熱管群４ｃ、ヘッダ室１３ｈ、伝熱管群４ｂ、ヘッダ室１２ｇ、伝熱管群４ａ２と３ｄ２、ヘッダ室１３ｇ２により、１つの冷媒回路Ｃ１が形成され、この冷媒回路Ｃ１において、伝熱管群４ｄは冷媒流入位置に位置する伝熱管群、伝熱管群４ａ２と３ｄ２は冷媒流出位置に位置する伝熱管群、伝熱管群４ｃと４ｂは中間位置の伝熱管群である。上述の伝熱管群４ｃは図２に示すように、段方向（この図では、重力に沿う方向に相当する）には、１段で構成されている。このため、伝熱管群４ｃが複数段で構成されている場合に比べ、個別の伝熱管への冷媒の分布が重力の影響で不均一になることが防止できている。このことは、例えば、ヘッダ室１３ｈにおける伝熱管群４ｃから４ｂへの冷媒の移動においても同様である。
同様に、接続管１６ｄ１を通ってヘッダ１３に乾き度約０．２で流入した冷媒は、仕切り板１５によってヘッダ室１３ｇ２と仕切られたヘッダ室１３ｇ１を通り、伝熱管群４ａ１と３ｄ１とに分流する。冷媒は伝熱管群４ａ１と３ｄ１とを通過する間に空気と熱交換するため、その乾き度は大きくなる。その後、冷媒は、伝熱管群４ａ１と３ｄ１から他方のヘッダ室１２ｆに流入して合流し、仕切り板１４によって流れが規制された状態で、再び伝熱管群３ｃへ流入し、空気と熱交換する。冷媒は、伝熱管群３ｃから一方のヘッダ室１３ｆに戻り、伝熱管群３ｂを通ってヘッダ室１２ｅへ流入する。その後、ヘッダ室１２ｅに流入した冷媒は、風下に位置する伝熱管群３ａ２と２ｄ２とに分かれて流入し、空気と熱交換する。その後、伝熱管群３ａ２と２ｄ２とを通過した冷媒は、ヘッダ室１３ｅ２で合流した後に、乾き度が１の状態で、接続管１６ｃ２を通って流出する。以上に述べた冷媒の一連の流路である、ヘッダ室１３ｇ１、伝熱管群４ａ１と３ｄ１、ヘッダ室１２ｆ、伝熱管群３ｃ、ヘッダ室１３ｆ、伝熱管群３ｂ、ヘッダ室１２ｅ、伝熱管群３ａ２と２ｄ２、ヘッダ室１３ｅ２により、上記とは別の冷媒回路Ｃ２が形成される。この冷媒回路Ｃ２において、伝熱管群４ａ１と３ｄ１は冷媒流入位置に位置する伝熱管群、伝熱管群３ａ２と２ｄ２は冷媒流出位置に位置する伝熱管群、伝熱管群３ｃと３ｂは中間位置の伝熱管群である。
以上において、冷媒回路Ｃ１の冷媒流出位置の伝熱管群４ａ２と３ｄ２、冷媒回路Ｃ２の冷媒流入位置の伝熱管群４ａ１と３ｄ１は、４ａ１と４ａ２および３ｄ１と３ｄ２が各々、気流方向に隣接するとともに、気流の風上側と風下側に互いに重なる(例えば４ａ１と４ａ２の配置を見ればわかるように、段方向には、同じ段位置に配置される)ように配設されている。また、段方向における前記ヘッダでの冷媒の主たる流動方向が、蒸発時には、図２、図３の実線で示すように冷媒回路Ｃ１と、これに隣接する他の冷媒回路であるＣ２とも、図において、下から上の方向となっており、一方、凝縮時には、図２、図３の破線で示すように冷媒回路Ｃ１と、これに隣接する他の冷媒回路であるＣ２とも、図中、上から下の方向となっている。このように、何れの場合も隣接する冷媒回路間で互いに同方向となっている。
さらに、両冷媒回路はヘッダ１２では、逆ステップ状の仕切り板１４ｂで、ヘッダ１３では、Ｉ字状の仕切り板１５ｂで仕切られている。
また、接続管１６ｃ１からヘッダ１３に乾き度約０．２で流入した冷媒の動作は、接続管１６ｄ１から流入した冷媒の動作と同様であり、最後は、乾き度が１の状態で接続管１６ｂ２より流出する。
最後に、接続管１６ｂ１を通ってヘッダ１３に乾き度約０．２で流入した冷媒の動作を説明する。接続管１６ｂ１よりヘッダ室１３ｃ１に流入した冷媒は、伝熱管群２ａ１と１ｄ１に分かれて流入し、伝熱管群２ａ１と１ｄ１を通過する間に空気と熱交換するため、冷媒の乾き度は大きくなる。その後、冷媒は、伝熱管群２ａ１と１ｄ１から他方のヘッダ室１２ｂに流入して合流し、仕切り板１４ｂによって流れが規制された状態で、再び伝熱管群１ｃへ流入し、空気と熱交換する。冷媒は、伝熱管群１ｃから一方のヘッダ室１３ｂに戻り、伝熱管群１ｂを通ってヘッダ室１２ａへ流入する。その後、ヘッダ室１２ａに流入した冷媒は、伝熱管群１ａに流入し、空気と熱交換する。その後、伝熱管群１ａを通過した冷媒は、ヘッダ室１３ａに流入し、乾き度が１の状態で、接続管１６ａを通って流出する。
また、凝縮時、冷媒は破線矢印で示すように蒸発時とは逆方向に流れる。たとえば、接続管１６ｃ２を通ってヘッダ１３に流入した冷媒の動作を説明する。冷媒は、乾き度が１の過熱ガスの状態で接続管１６ｃ２に流入する。接続管１６ｃ２を通ってヘッダ室１３ｅ２に流入した冷媒は、伝熱管群２ｄ２と３ａ２とに分かれて流入し、伝熱管群２ｄ２と３ａ２とを通過する間に空気と熱交換するため、冷媒の乾き度は小さくなる。その後、冷媒は、伝熱管群２ｄ２と３ａ２から他方のヘッダ室１２ｅに流入して合流し、仕切り板１４ｂによって流れが規制された状態で、再び伝熱管群３ｂへ流入し、空気と熱交換する。冷媒は、伝熱管群３ｂから一方のヘッダ室１３ｆに戻り、伝熱管群３ｃを通ってヘッダ室１２ｆへ流入する。その後、ヘッダ室１２ｆに流入した冷媒は、風上に位置する伝熱管群３ｄ１と４ａ１に分かれて流入し、空気と熱交換する。その後、伝熱管群３ｄ１と４ａ１を通過した冷媒は、ヘッダ室１３ｇ１で合流した後に、乾き度が０の過飽和状態で、接続管１６ｄ１を通って流出する。なお、図２、図３において、実線矢印は蒸発時の冷媒の主たる流動方向を、破線矢印は凝縮時の冷媒の主たる流動方向を示し、何れも段方向となっている。
【００１２】
このように、蒸発時に、冷媒回路Ｃ１の冷媒流出位置で乾き度が１となる伝熱管群３ｄ２、４ａ２と、冷媒回路Ｃ２の冷媒流入位置で冷媒の乾き度が小さい伝熱管群３ｄ１、４ａ１を、また、冷媒回路Ｃ２の冷媒流出位置で乾き度が１となる伝熱管群２ｄ２、３ａ２と、冷媒回路Ｃ３の冷媒流入位置で冷媒の乾き度が小さい伝熱管群２ｄ１、３ａ１を、さらに、冷媒回路Ｃ３の冷媒流出位置で乾き度が１となる伝熱管群１ｄ２、２ａ２と、冷媒回路Ｃ４の冷媒流入位置で冷媒の乾き度が小さい伝熱管群１ｄ１、２ａ１を、気流方向１１に対して各々伝熱管群の同じ段位置でオーバーラップさせることにより、気流の風下側に位置する冷媒流出位置の伝熱管群３ｄ２、４ａ２、２ｄ２、３ａ２、１ｄ２、２ａ２を通過する冷媒の乾き度が１となっても、気流の風上側にこれらの伝熱管群に各々対応して位置する伝熱管群、３ｄ１、４ａ１、２ｄ１、３ａ１、１ｄ１、２ａ１により、均質に空気を冷却し、かつ除湿することができるため、熱交換器の風下側（以降熱交換器の後方という）での露飛びをほぼ防止することが可能となる。ここで、冷媒回路に配置される冷媒流出位置の伝熱管群のうち、段方向に１段のみで配設される伝熱管群１ａでは、乾き度の小さな伝熱管群とは気流方向にオーバーラップしないが、従来例との比較では、乾き度が１となる伝熱管群の割合は１６個中1個に相当し、従来の熱交換器で乾き度が１となる伝熱管群の割合は１６個中４個であったことに比べると、露飛びが発生する可能性がかなり低下することは明らかである。また、ステップ状の仕切り板により、気流に対して段方向には同じ段位置で、冷媒流出位置で乾き度が１となる１つの冷媒回路の伝熱管群の伝熱管数（３個）と冷媒流入位置で冷媒の乾き度が小さい別の冷媒回路の伝熱管群の伝熱管数（３個）との和を、これに隣接する段ごとの伝熱管の総数（６個）と同数に配置でき、またヘッダ位置でのこれら両冷媒回路の冷媒の主たる流動方向を同じ方向とすることができる。このため、外部配管との接続は一方のヘッダ１３に集中させる構成も可能となる。さらに、たとえば接続管１６ｄ１を通ってヘッダ室１３ｇ１に流入した冷媒が、伝熱管群３ｄ１と４ａ１で不均一に分配されたとしても、他方のヘッダ室１２ｆにて再び合流するため、分配の不均一をいったん解消することができ、伝熱性能を確保することができる。さらに、冷媒回路の中間経路において、伝熱管の段数が１段であることは分配の不均一解消に役立っている。
加えて、そのすべてが平行に形成されている各ヘッダ室の境界線（図２８参照）を、例えば図２に示すように、冷媒流出位置の伝熱管群（例えば２ｄ２、３ａ２）と、冷媒流入位置の伝熱管群（例えば２ｄ１、３ａ１）とが隣接する境界では、伝熱管の配置が２段となる（伝熱管数は従来に比較して半数となる）構成とすべく、一方のヘッダでのヘッダ室の境界線を逆ステップ状に変更する（図３に示す他方のヘッダではヘッダ室の境界線をＩ字状に変更する）だけで、露飛びをほぼ防止できる熱交換器を容易に得ることができる。
一方、凝縮時に流入する冷媒は、冷媒流入位置の伝熱管群（例えば３ｄ２、４ａ２）と、冷媒流出位置の伝熱管群（例えば３ｄ１、４ａ１）とが隣接し、風上側に冷媒液の多い伝熱管群が配置されるので効率のよい熱交換器が実現できる。また、凝縮時、冷媒回路の冷媒出口となる接続管１６ｂ１、１６ｃ１、１６ｄ１が気流の風上側に位置するため、冷媒の温度を十分に下げることができるため、システムの効率を向上することができる。
【００１３】
図１では、左右に１対のヘッダを有する構造を示したが、図５に示すように片側のヘッダをヘアピン１７と分岐管１８を用いて構成しても上述と同様の効果を得ることが可能である。図６は、図５に示す熱交換器を右側面側からみた様子を示す。
また、図２、図３では、１つの冷媒回路中では、伝熱管群の数が、段方向には５段あるいは６段ある場合で、かつ気流方向には、例えば４ｄ、４ｃ、４ｂでは６列、４ａ２、３ｄ２では３列ある場合を示したが、段数および列数は任意である。
さらに、ここでは１つの冷媒回路の流入口および流出口と外部配管（図示せず）との各々の接続部を同じヘッダに設けたが、これらの接続部を異なるヘッダに設けてもよいし、ある１つの冷媒回路の流入口および流出口と外部配管（図示せず）との各々の接続部が同じヘッダにあるものと、異なるヘッダにあるものとが、混在するように設けてもよい。
【００１４】
実施の形態２．
図７、図８は実施の形態２に関する熱交換器であり、図７に示すように上述の多数の伝熱管群は、多数の穴を有した扁平管もしくは楕円管で構成してもよい。さらに、図８に示すように風上側と風下側に分割した扁平管もしくは楕円管で構成してもよい。この場合、仕切り板１４ｂを用いて仕切りやすくなる。また、１段当たりの伝熱管群の伝熱管の数は図７では６個、図８では３個の場合を示したが２個以上であれば、これに限るものでないことは言うまでもない。このようにしても実施の形態１と同様の効果を得ることができる。
【００１５】
実施の形態３．
図９は実施の形態３に関する熱交換器であり、凝縮時に、ヘッダ内で冷媒の主たる流動方向が上から下である場合に、冷媒流入位置の伝熱管群と冷媒流出位置の伝熱管群が気流方向にオーバーラップし、互いに隣接して配置されている場合の一例を示す図である。冷媒流入位置の伝熱管群を風上側として配置し、冷媒が風上側の伝熱管群１ｄ１と２ａ１、２ｄ１と３ａ１、３ｄ１と４ａ１に流入するように形状が(図の左から右方向に)ステップ状の仕切り板１４ｃを配置したものである。風下側よりも風上側のほうが熱交換量が大きいため、これにより、凝縮性能を向上することができる。
【００１６】
実施の形態４．
図１０は、実施の形態４に関する熱交換器であり、蒸発時に、ヘッダ内で冷媒の主たる流動方向が上から下である場合に、冷媒流入位置の伝熱管群と冷媒流出位置の伝熱管群が気流方向にオーバーラップし、互いに隣接して配置されている場合の一例を示す図である。冷媒流入位置の伝熱管群を風上側として配置し、冷媒が風上側の伝熱管群１ｄ１と２ａ１、２ｄ１と３ａ１、３ｄ１と４ａ１に流入するようにステップ状の仕切り板１４ｃを配置したものである。風下側よりも風上側のほうが熱交換量が大きいため、これにより、蒸発性能を向上することができる。
【００１７】
実施の形態５．
図１１は実施の形態５に関する熱交換器であり、凝縮時、ヘッダ内で冷媒の主たる流動方向が下から上である場合に、冷媒流入位置の伝熱管群と冷媒流出位置の伝熱管群が気流方向にオーバーラップし、互いに隣接して配置されている場合の一例を示す図である。冷媒流入位置の伝熱管群を風上側として配置し、冷媒が風上側の伝熱管群１ｄ１と２ａ１、２ｄ１と３ａ１、３ｄ１と４ａ１に流入するように(図の左から右方向に)逆ステップ状の仕切り板１４ｂを配置したものである。風下側よりも風上側のほうが熱交換量が大きいため、これにより、凝縮性能を向上することができる。
【００１８】
実施の形態６．
図１２、図１３は実施の形態６に関する熱交換器であり、図１２はその概略図、図１３は図１２のＢ−Ｂ拡大断面図を示す。実施の形態６に示す熱交換器は、実施の形態１と同様の冷媒回路をもち、蒸発時に、冷媒回路の冷媒流出位置の伝熱管群であり、かつ最外側に配設された伝熱管群であって、乾き度が１となる伝熱管群１ａ（冷媒流出位置にある伝熱管群のうち、他の伝熱管群と気流方向に重ならない唯一の伝熱管群）の気流の風上側近傍に防風板１９を設けたものである（図１２では、１９で示したハッチング部が防風板）。これにより、空気は，乾き度が１となる伝熱管群１ａの近傍を通過しなくなるため、伝熱性能は若干低下するが、上述の実施例に比較して、さらに効果的に露飛びの発生を防止することが可能である。また、図１３では、蒸発時に冷媒の主たる流動方向が下から上であり、空気が右から左へ流れる場合を示したが、冷媒の主たる流動方向や気流の向きの組合せとしては、冷媒の主たる流動方向が上から下であり、空気が右から左へ流れる場合、冷媒の主たる流動方向が下から上であり、空気が左から右へ流れる場合、冷媒の主たる流動方向が上から下であり、空気が左から右へ流れる場合のいずれの組合せでもよく、冷媒流出位置にある伝熱管群のうち、蒸発時に、他の伝熱管群と空気が通過する方向に重ならない伝熱管群の風上側近傍に防風板を設けたものであれば良い。さらに防風板は、空気の流れを妨げることのできるものであれば、その断面形状（図１３では矩形）やヘッダに対する設定角度（図１３において、ヘッダ外形長辺と防風板の外形長辺とのなす角度。図１３ではほぼゼロ度）は図１３に示したものに限らず、任意である。
【００１９】
実施の形態７．
図１４は、実施の形態７の熱交換器であり、空気調和機の室内機に設置した状態の概略図を示す。図１５は図１４の熱交換器のＦ−Ｆ拡大断面図、図１６は図１４の熱交換器のＤ−Ｄ拡大断面図、図１７は図１４の熱交換器のＥ−Ｅ拡大断面図を示す。これらの図を用いて以下説明する。
熱交換器は、前面に位置する２列２４段の扁平管で構成される部分と、背面に位置する２列８段の扁平管で構成される部分からなる(図１４には、前面の扁平管で構成される部分が示されている。一方、図１５〜図１７には前面および背面に位置するすべての扁平管が示されている)。
並列した多数のフィン５間に多数の伝熱管群がフィンに直交する方向に挿入され、伝熱管群の各伝熱管の一端をヘッダ２０によって、また他端をヘッダ２１によってそれぞれ連結している。一方のヘッダ２０の内部には仕切り板２２が設けられ、他方のヘッダ２１の内部には仕切り板２３が設けられ、これら仕切り板２２、２３により冷媒の流れ方向を規制する。２５は外枠、２６はファンを示す。
冷媒は、蒸発時、実線矢印で示すように、一方のヘッダの接続管２４ａ、２４ｂ１、２４ｃ１、２４ｄ１、２４ｅ１、２４ｆ１、２４ｈ、２４ｉ１を通って、乾き度が約０．２の状態でヘッダ２１に流入する。まず、接続管２４ａを通ってヘッダ２１に流入する冷媒の動作を説明する。接続管２４ａからヘッダ室２１ａに流入した冷媒は、仕切り板２３によって流れが規制された状態で、伝熱管群１ａ１と１ａ２へ流入する。冷媒は、伝熱管群１ａ１と１ａ２を通過する間に空気と熱交換するため、冷媒の乾き度は大きくなる。その後、冷媒は、伝熱管群１ａ１と１ａ２から他方のヘッダ室２０ａに流入し、仕切り板２２によって流れが規制された状態で、再び伝熱管群１ｂ１と１ｂ２へ流入し、空気と熱交換する。冷媒は、伝熱管群１ｂ１と１ｂ２から一方のヘッダ室２１ｂに戻り、伝熱管群１ｃ１と１ｃ２を通ってヘッダ室２０ｂへ流入する。その後、冷媒は、風下に位置する伝熱管群１ｄ２と２ａ２に分かれて流入し、空気と熱交換する。その後、伝熱管群１ｄ２と２ａ２を通過した冷媒は、ヘッダ室２１ｃ２で合流した後に、接続管２４ｂ２を通って外部配管（図示せず）へ流出する。
次に、接続管２４ｂ１を通ってヘッダ室２１に流入した冷媒の動作を説明する。接続管２４ｂ１よりヘッダ室２１ｃ１に流入した冷媒は、伝熱管群２ａ１と１ｄ１に分かれて流入し、伝熱管群２ａ１と１ｄ１を通過する間に空気と熱交換するため、冷媒の乾き度は大きくなる。その後、冷媒は、伝熱管群２ａ１、１ｄ１から他方のヘッダ室２０ｃに流入して合流し、仕切り板２２によって流れが規制された状態で、再び伝熱管群２ｂ１と２ｂ２へ流入し、空気と熱交換する。冷媒は、伝熱管群２ｂ１と２ｂ２から一方のヘッダ室２１ｄに戻り、伝熱管群２ｃ１と２ｃ２を通ってヘッダ室２０ｄへ流入する。その後、冷媒は、風下に位置する伝熱管群２ｄ２と３ａ２に分かれて流入し、空気と熱交換する。その後、伝熱管群２ｄ２と３ａ２を通過した冷媒は、ヘッダ２１ｅ２で合流した後に、乾き度が１の状態で、接続管２４ｃ２を通って外部配管（図示せず）へ流出する。また接続管２４ｃ１、２４ｄ１、２４ｅ１からヘッダ２１に流入した冷媒の動作は、接続管２４ｂ１から流入した冷媒の動作と同様であり、最後は、乾き度が１の状態でおのおの接続管２４ｄ２、２４ｅ２、２４ｆ２より外部配管（図示せず）へ流出する。
さらに、接続管２４ｆ１を通ってヘッダ２１に流入した冷媒の動作を説明する。接続部２４ｆ１よりヘッダ室２１ｋ１に流入した冷媒は、伝熱管群６ａ１と５ｄ１に分かれて流入し、伝熱管群６ａ１と５ｄ１を通過する間に空気と熱交換するため、冷媒の乾き度は大きくなる。その後、冷媒は、伝熱管群６ａ１と５ｄ１から他方のヘッダ室２０ｋに流入して合流し、仕切り板２２によって流れが規制された状態で、再び伝熱管群６ｂ１と６ｂ２へ流入し、空気と熱交換する。冷媒は、伝熱管群６ｂ１と６ｂ２から一方のヘッダ室２１ｌに戻り、伝熱管群６ｃ１と６ｃ２を通ってヘッダ室２０ｌへ流入する。その後、冷媒は、伝熱管群６ｄ１と６ｄ２に流入し、空気と熱交換する。その後、伝熱管群６ｄ１と６ｄ２を通過した冷媒は、ヘッダ室２１ｍに流入し、乾き度が１の状態で、接続管２４ｇを通って外部配管（図示せず）へ流出する。
さらに、接続管２４ｈを通ってヘッダ２１に流入した冷媒の動作を説明する。接続管２４ｈよりヘッダ室２１ｎに流入した冷媒は、伝熱管群７ａ１と７ａ２に分かれて流入し、伝熱管群７ａ１と７ａ２を通過する間に空気と熱交換するため、冷媒の乾き度は大きくなる。その後、冷媒は、伝熱管群７ａ１と７ａ２から他方のヘッダ室２０ｍに流入して合流し、仕切り板２２によって流れが規制された状態で、再び伝熱管群７ｂ１と７ｂ２へ流入し、空気と熱交換する。冷媒は、伝熱管群７ｂ１と７ｂ２から一方のヘッダ室２１ｏに戻り、伝熱管群７ｃ１と７ｃ２を通ってヘッダ室２０ｎへ流入する。その後、ヘッダ室２０ｎに流入した冷媒は、伝熱管群７ｄ２と８ａ２に流入し、空気と熱交換する。その後、伝熱管群７ｄ２と８ａ２を通過した冷媒は、ヘッダ室２１ｐ２に流入し、乾き度がおよそ１の状態で、接続管２１ｉ２を通って外部配管（図示せず）へ流出する。
最後に、接続管２４ｉ１を通ってヘッダ２１に流入した冷媒の動作を説明する。接続管２４ｉ１よりヘッダ２１ｐ１に流入した冷媒は、伝熱管群７ｄ１と８ａ１に分かれて流入し、伝熱管群７ｄ１と８ａ１を通過する間に空気と熱交換するため、冷媒の乾き度は大きくなる。その後、冷媒は、伝熱管群７ｄ１と８ａ１から他方のヘッダ室２０ｏに流入して合流し、仕切り板２２によって流れが規制された状態で、再び伝熱管群８ｂ１と８ｂ２へ流入し、空気と熱交換する。冷媒は、伝熱管群８ｂ１と８ｂ２から一方のヘッダ室２１ｑに戻り、伝熱管群８ｃ１と８ｃ２を通ってヘッダ室２０ｐへ流入する。その後、冷媒は、伝熱管群８ｄ１と８ｄ２に流入し、空気と熱交換する。その後、伝熱管群８ｄ１と８ｄ２を通過した冷媒は、ヘッダ室２１ｒに流入し、乾き度が１の状態で、接続管２４ｊを通って流出する。
また、凝縮時、ヘッダ内での冷媒の主たる流動方向は破線矢印で示すように蒸発時とは逆方向となる。たとえば、接続管２４ｄ２を通ってヘッダ２１に流入した冷媒の動作を説明する。冷媒は、乾き度が１の過熱ガスの状態で接続管２４ｄ２に流入する。接続管２４ｄ２を通ってヘッダ室２１ｇ２に流入した冷媒は、伝熱管群４ａ２と３ｄ２に分かれて流入し、伝熱管群４ａ２と３ｄ２を通過する間に空気と熱交換するため、冷媒の乾き度は小さくなる。その後、冷媒は、伝熱管群４ａ２と３ｄ２から他方のヘッダ室２０ｆに流入して合流し、仕切り板２２によって流れが規制された状態で、再び伝熱管群３ｃ１と３ｃ２へ流入し、空気と熱交換する。冷媒は、伝熱管群３ｃ１と３ｃ２から一方のヘッダ室２１ｆに戻り、伝熱管群３ｂ１と３ｂ２を通ってヘッダ室２０ｅへ流入する。その後、ヘッダ室２０ｅに流入した冷媒は、風上に位置する伝熱管群３ａ１と２ｄ１に分かれて流入し、空気と熱交換する。その後、伝熱管群３ａ１と２ｄ１を通過した冷媒は、ヘッダ室２１ｅ１で合流した後に、乾き度が０の過飽和状態で、接続管２４ｃ１を通って流出する。
【００２０】
このように、蒸発時に、冷媒回路の出口で乾き度が１となる伝熱管群１ｄ２、２ａ２と、別の冷媒回路の入口で冷媒の乾き度が小さい伝熱管群１ｄ１、２ａ１を、また、冷媒回路の出口で乾き度が１となる伝熱管群２ｄ２、３ａ２と、別の冷媒回路の入口で冷媒の乾き度が小さい伝熱管群２ｄ１、３ａ１を、また、冷媒回路の出口で乾き度が１となる伝熱管群３ｄ２、４ａ２と、別の冷媒回路の入口で冷媒の乾き度が小さい伝熱管群３ｄ１、４ａ１を、また、冷媒回路の出口で乾き度が１となる伝熱管群４ｄ２、５ａ２と、別の冷媒回路の入口で冷媒の乾き度が小さい伝熱管群４ｄ１、５ａ１を、また、冷媒回路の出口で乾き度が１となる伝熱管群５ｄ２、６ａ２と、別の冷媒回路の入口で冷媒の乾き度が小さい伝熱管５ｄ１、６ａ１を、また、冷媒回路の出口で乾き度が１となる伝熱管群７ｄ２、８ａ２と、別の冷媒回路の入口で冷媒の乾き度が小さい伝熱管群７ｄ１、８ａ１を、空気がフィンを通過する方向に対してオーバーラップさせることにより、風下側に位置する冷媒流出位置の伝熱管群１ｄ２、２ａ２、２ｄ２、３ａ２、３ｄ２、４ａ２、４ｄ２、５ａ２、５ｄ２、６ａ２、７ｄ２、８ａ２を通過する冷媒の乾き度が１となっても、おのおのの伝熱管の風上側に位置する伝熱管群、１ｄ１、２ａ１、２ｄ１、３ａ１、３ｄ１、４ａ１、４ｄ１、５ａ１、５ｄ１、６ａ１、７ｄ１、８ａ１により、空気を均質に冷却し、かつ除湿することができるため、熱交換器の後方での露飛びを防止でき、従って、熱交換器の後方に配置されるファン表面での結露もほぼないため、空気調和機の空気吹出し口(例えば図１７ではファン２６の下方の気流方向１１の近くの空気調和機の外形線部分)からの露飛びを防止することが可能となる。ここで、冷媒流出位置の伝熱管群、６ｄ１と６ｄ２、８ｄ１と８ｄ２では、乾き度の小さな伝熱管とオーバーラップしないが、風上と風上側に位置する両方の伝熱管群の乾き度が１となる割合は３２段中２段に相当し、従来の熱交換器で乾き度が１となる伝熱管群の割合が３２段中８段であったことに比べると、露飛びが発生する可能性が低下することは明らかである。
また、凝縮時に流入する冷媒は、乾き度が約０．２の状態で冷媒蒸気と冷媒液が混在するが、たとえば接続管２４ｄ２を通ってヘッダ室２１ｇ２に流入した冷媒が、伝熱管群４ａ２と３ｄ２で不均一に分配されたとしても、他方のヘッダ室２０ｆにて再び合流するため、分配の不均一をいったん解消することができ、伝熱性能を確保することができる。
また、前面に配置した熱交換器と背面に配置した熱交換器において、蒸発時に冷媒が流れる方向を右周りに一定の方向となるようにしたため、乾き度が１となる伝熱管群、６ｄ１、６ｄ２と８ｄ１、８ｄ２が隣り合わないため、湿度の高い空気が分散され露飛びが発生する可能性が低下する。
なお、上述の説明および図１４〜図１７では防風板を配置しない例を示したが、冷媒流出位置の伝熱管群、６ｄ１と６ｄ２、及び８ｄ１と８ｄ２の風上側に防風板を配置した場合には、さらに効果的に露飛びを防止できることはいうまでもない。
さらに、凝縮時、冷媒回路の冷媒流出位置の伝熱管群１ｄ１、２ａ１、２ｄ１、３ａ１、３ｄ１、４ａ１、４ｄ１、５ａ１、５ｄ１、６ａ１、７ｄ１、８ａ１、が風上側に位置するため、熱交換器で同一能力を得る際、冷媒の温度を十分に下げることができるため、システムの効率を向上することができる。
【００２１】
また、図１４では、左右に１対のヘッダを有する構造を示したが、片側のヘッダをヘアピンと分岐管を用いて構成してもよい。
さらに、ここでは多数の伝熱管を２列の扁平管により構成したが、多数のマイクロチャネルもしくは楕円管で構成してもよい。さらに、２列の扁平管ではなく一列の扁平管を用いて構成してもよい。また、伝熱管の数も任意でよい。
さらに、ここでは蒸発時の冷媒を風上側の伝熱管群に２段に分けて流入させたが、伝熱管群は１段または３段以上であっても構わない。
さらに、前面に配置した熱交換器と背面に配置した熱交換器は一体で構成されても構わないし、さらに多数に分割されても構わない。
【００２２】
実施の形態８．
実施の形態１〜６では、ヘッダ内において、冷媒の主たる移動方向がほぼ段方向である場合について説明したのに対して、実施の形態８では、ヘッダが段方向に対して傾いて設置され、結果として冷媒の主たる移動方向が重力に沿った方向に対して傾斜している場合に、より好適な例になっている。例えば図２においてヘッダが左側に傾いて設置された場合には、蒸発時において、冷媒がヘッダ室１２ｆで、伝熱管群３ｄ１、４ａ１から伝熱管群３ｃへ移動する際、重力の影響により、３ｃの６本の伝熱管のうち、図中の風下側に配置されている伝熱管に比較して風上側に配置されている伝熱管に、冷媒液が移動し難くなり、全体として、熱交換器の蒸発性能が劣化する要因となる。これを防ぎ、さらに熱交換器の性能をより向上させる方法である実施の形態８について、以下に図を用いて説明する。
【００２３】
図１８〜図２４は実施の形態８に関する熱交換器であり、図１８は概略図、図１９は、図１８のＧ−Ｇ拡大断面図、図２１，図２３は、重力方向ｇに対して熱交換器が傾斜している場合の図１８のＧ−Ｇ拡大断面図で、特に図２１は、冷媒蒸発時の冷媒液の様子を図中にハッチングでモデル的に示しており、図２３は、冷媒凝縮時の冷媒液の様子を図中にハッチングでモデル的に示したものである。また図２０は、図１８のＨ−Ｈ拡大断面図、図２２、図２４は、重力方向ｇに対して熱交換器が傾斜している場合の図１８のＨ−Ｈ拡大断面図で、特に図２２は、冷媒蒸発時の冷媒液の様子を図中にハッチングでモデル的に示す図であり、図図２４は冷媒凝縮時の冷媒液の様子を図中にハッチングでモデル的に示す図である。
ここで例示する熱交換器は、上述した実施の形態１の熱交換器と同様の構成を有したもので、ヘッダの内部構造のみが異なっている。すなわち、この実施の形態８においては、各ヘッダ室に、仕切り板に加えて通路壁（図１９〜図２４中に白抜きの太線で示したもの）を形成し、各伝熱管群に接続する部分への冷媒の流動に規制を加えたもので、蒸発時に冷媒がヘッダ室から流入する、蒸発時流入側伝熱管群に接続する部分には、風下側となる位置に第１絞り通路を設けるとともに、蒸発時に冷媒をヘッダ室へ流出させる、蒸発時流出側伝熱管群に接続する部分には、風上側となる位置に第２絞り通路を設けるようにしている。
より詳細には、１つのヘッダ１２のヘッダ室１２ａ、１２ｈにおいては、各伝熱管群１ａ，１ｂまたは伝熱管群４ｃ，４ｄに接続する部分の冷媒の流動に新たな規制を加えるべく、通路壁１０１ａ、１０１ｂを互いに間隔を確保して、かつヘッダ室の上下境界に平行になるように配設するとともに、通路壁１０１ａは伝熱管群１ａ，４ｃの下方側近傍に配置し、一方、通路壁１０１ｂは伝熱管群１ｂ，４ｄの上方側近傍に配置する。さらに、蒸発時にヘッダ室から冷媒を伝熱管に流入させる蒸発時流入側伝熱管群となる１ａ、４ｃの各々に近接した通路壁１０１ａの風下側に、各々第１絞り通路１０１ａａを設ける一方、蒸発時にヘッダ室へ冷媒を流出させる蒸発時流出側伝熱管群となる１ｂ、４ｄの各々に近接した通路壁１０１ｂの風上側に、各々第２絞り通路１０１ｂａを設けるようにしている。
また、各ヘッダ室１２ｂ、１２ｄ、１２ｆにおいては、各伝熱管群１ｃ、２ｃ、３ｃ、あるいは伝熱管群１ｄ１と２ａ１、２ｄ１と３ａ１、３ｄ１と４ａ１に接続する部分の冷媒の流動を規制する形で通路壁１０１ｃ、１０１ｄを、互いに間隔を確保し、かつ、ヘッダ室の上下境界に平行になるように配設するとともに、さらに、通路壁１０１ｃは伝熱管群１ｃ、２ｃ、３ｃの下方側近傍に配置し、通路壁１０１ｄは伝熱管群１ｄ１、２ｄ１、３ｄ１の上方側近傍に配置する。このとき、蒸発時に冷媒をヘッダ室から伝熱管に流入させる蒸発時流入側伝熱管群となる１ｃ、２ｃ、３ｃの各々に近接した通路壁１０１ｃの風下側に、各々第１絞り通路１０１ｃａを設ける一方、蒸発時に冷媒をヘッダ室へ流出させる蒸発時流出側伝熱管群となる１ｄ１、２ｄ１、３ｄ１の各々に近接した通路壁１０１ｄの風上側に、各々第２絞り通路１０１ｄａを設けてある。
さらに、ヘッダ室１２ｃ、１２ｅ、１２ｇにおいては、各伝熱管群１ｄ２と２ａ２，２ｄ２と３ａ２、３ｄ２と４ａ２あるいは伝熱管群２ｂ、３ｂ、４ｂに接続する部分の冷媒の流動を規制する形で通路壁１０１ｅ、１０１ｆを、互いに間隔を確保し、かつ、ヘッダ室の上下境界に平行になるように配設するとともに、さらに、通路壁１０１ｅは伝熱管群２ａ２，３ａ２、４ａ２の下方側近傍に配置し、通路壁１０１ｆは伝熱管群２ｂ、３ｂ、４ｂの上方側近傍に配置する。このとき、蒸発時に冷媒をヘッダから流入させる蒸発時流入側伝熱管群となる２ａ２，３ａ２、４ａ２の各々に近接した通路壁１０１ｅの風下側に、各々第１絞り通路１０１ｅａを設ける一方、蒸発時にヘッダへ冷媒を流出させる蒸発時流出側伝熱管群となる２ｂ、３ｂ、４ｂの各々に近接した通路壁１０１ｆの風上側に、各々第２絞り通路１０１ｆａを設けてある。
一方、もう一方のヘッダのヘッダ室１３ｂ、１３ｄ、１３ｆ、１３ｈにおいては、各伝熱管群１ｂと１ｃ、２ｂと２ｃ、３ｂと３ｃ、４ｂと４ｃに接続する部分の冷媒の流動に新たな規制を加えるべく、通路壁１０２ａ、１０１ｂを互いに間隔を確保して、かつヘッダ室の上下境界に平行になるように配設するとともに、通路壁１０２ａは伝熱管群１ｂ、２ｂ、３ｂ、４ｂの下方側近傍に配置し、一方、通路壁１０２ｂは伝熱管群１ｃ、２ｃ、３ｃ、４ｃの上方側近傍に配置する。さらに、蒸発時に冷媒をヘッダ室から流入させる蒸発時流入側伝熱管群となる１ｂ、２ｂ、３ｂ、４ｂの各々に近接した通路壁１０２ａの風下側に、各々第１絞り通路１０２ａａを設ける一方、蒸発時に冷媒をヘッダ室へ流出させる蒸発時流出側伝熱管群となる１ｃ、２ｃ、３ｃ、４ｃの各々に近接した通路壁１０２ｂの風上側に、各々第２絞り通路１０２ｂａを設けるようにしている。
なお、その他の構成に関しては、実施の形態１と同様であるため、同一の符号を付してそれぞれの詳細説明を省略する。
【００２４】
つぎに、実施の形態８の熱交換器についてその動作を説明する。
冷媒は、蒸発時、実線矢印で示すように一方のヘッダの接続管１６ｂ１、１６ｃ１、１６ｄ１、１６ｅを通って、乾き度が約０．２の状態でヘッダ１３に流入する。まず接続管１６ｅからヘッダ室１３ｉに流入した冷媒は、仕切り板１５ａによって、流れが規制された状態で伝熱管群４ｄへ流入する。この時、ヘッダ室１３ｉでは、図２２に示すように、重力方向（矢印ｇ）に対して、熱交換器が傾いて設置されている場合、重力の影響で冷媒の分布は風下側に偏る。また、冷媒は伝熱管群４ｄを通過する間に空気と熱交換するため、冷媒の乾き度は大きくなる。その後、冷媒は伝熱管群４ｄから他方のヘッダ室１２ｈに流入する。
ヘッダ室１２ｈに流入した冷媒は、まず、第２絞り通路１０１ｂａを通過する際、通過部分が狭くなることによって生起される絞り効果によって、その速度が増加する。さらにその速度を保ったまま移動を続け、次に第１絞り通路１０１ａａを通過する。この際に、再度、絞り効果によって、さらに冷媒の速度が増加する。この結果、第１絞り通路１０１ａａを通過した後の冷媒液が仕切り板１４ａに衝突し、その後、風上側へ移動することになる。さらに風上側に移動した冷媒液は、通路壁１０１ａと仕切り板１４ａによって区画化され、流れが規制された部分が、従来の通路壁１０１ａが配置されていない場合に比較して狭くなるため、図２１に示すように、重力の方向(図中の矢印ｇ)に対して熱交換器が傾いて設置され、ヘッダでの冷媒の流動が重力の影響を受け、冷媒の移動量が各ヘッダ室の風下側の伝熱管に偏ると想定される場合でも、風下側へ移動し難い状態となり、そのほとんどが伝熱管群４ｃとヘッダ室１２ｈの接続部において風上側に位置するものから伝熱管群４ｃの各伝熱管へ流出するような冷媒液分布となる。
さらに、ヘッダ室１２ｈから流出した冷媒液は、伝熱管群４ｃを通過する間にフィン５を介して空気と熱交換して蒸発しつつ、ヘッダ室１３ｈに到達する。その後、第２絞り通路１０２ｂａおよび第１絞り通路１０２ａａを通過するので、これらの絞り効果が生起し、冷媒液は速度が増加した状態で仕切り板１５ｂに衝突し、その後、風上側へ移動する。さらに、風上側へ移動した冷媒液は、ヘッダ室１３ｈと伝熱管群４ｂとの接続部において、通路壁１０２ａと仕切り板１５ｂによって区画化され、流れが規制された部分が、従来の通路壁１０２ａが配置されていない場合に比較して狭くなっていることにより、図２２に示すように、風下側に移動し難い状態となり、そのほとんどがヘッダ室１３ｈと伝熱管群４ｂの接続部において風上側に位置するものから伝熱管群４ｂの各伝熱管へ流出する。その後、冷媒はヘッダ１２ｇへ流入し、上述したものと同様に、第２絞り通路１０１ｆａ、第１絞り通路１０１ｅａを通過する際に冷媒の速度が増加し、第１絞り通路１０１ｅａを通過した後の冷媒液が仕切り板１４ｂに衝突する。その後、冷媒は、伝熱管群３ｄ２と４ａ２を含み、通路壁１０１ｅと仕切り板１４ｂによって区画化され、流れが規制された部分で循環するようになり、伝熱管群３ｄ２と４ａ２の風上側に偏って分布しつつ、かつこれら２つの伝熱管群の各伝熱管にほぼ均等に流れ出る。その後、これら２つの伝熱管群を通過した冷媒はヘッダ１３ｇ２で合流した後、接続管１６ｄ２を通って外部配管（図示せず）に流出する。以下、異なる接続管から流入した冷媒の動作は同様となるので詳しい説明は省略する。
【００２５】
また、凝縮時、冷媒は破線矢印で示すように蒸発時とは逆方向に流れる。例えば、接続管１６ｃ２を通ってヘッダ１３に流入した冷媒の動作を説明する。冷媒は乾き度が１の過熱ガスの状態で接続管１６ｃ２に流入する。接続管１６ｃ２を通ってヘッダ室１３ｅ２に流入した冷媒は伝熱管群２ｄ２と３ａ２に分かれて移動し、伝熱管群２ｄ２と３ａ２を通過する間に空気と熱交換するため、冷媒の乾き度は小さくなる。その後、冷媒は、伝熱管群２ｄ２と３ａ２から他方のヘッダ室１２ｅに流入して合流し、第１絞り通路１０１ｅａを経て第２絞り通路１０１ｆａを通過する際に冷媒の速度が増加するため、第２絞り通路１０１ｆａを通過した冷媒が仕切り板１４ａに衝突し、その後、空気１１の風下側に移動することになる。このため、ほとんどの冷媒液がヘッダ室１２ｅと伝熱管群３ｂの接続部において、風下側に位置する伝熱管から流出するようになるため、冷媒ガスはほとんど、風上側に位置するものから伝熱管群３ｂの各伝熱管に流出するようになる。
その後、冷媒は、伝熱管群３ｂから一方のヘッダ室１３ｆに移動する。その後、第１絞り通路１０２ａａを経て、第２絞り通路１０２ｂａを通過する際に、冷媒の速度が増加するため、第２絞り通路１０２ｂａを通過した後の冷媒液が仕切り板１５ｂに衝突し、その後気流１１の風下側へ移動することになる。このため、ほとんどの冷媒液がヘッダ室１３ｆと伝熱管群３ｃとの接続部において、風下側に位置するものから伝熱管群３ｃの各伝熱管へ流出することになるため、ほとんどの冷媒ガスは逆に風上側に位置するものから伝熱管群３ｃの各伝熱管へ流出することになる。その後、冷媒は、伝熱管群３ｃを通過し、ヘッダ室１２ｆへ流入する。続いて、第１絞り通路１０１ｃａ、第２絞り通路１０１ｄａを通過する際に絞り効果で冷媒の速度が増すため、第２絞り通路１０１ｄａを通過を通過した後の冷媒液が仕切り板１４ｂに衝突し、冷媒は伝熱管群３ｄ１、４ａ１を含み、通路壁１０１ｄと仕切り板１４ｂで区画化され、流れが規制された部分で循環するようになり、伝熱管群３ｄ１、４ａ１にほぼ均等に流れ出るようになる。その後、伝熱管群３ｄ１、４ａ１を通過した冷媒は、ヘッダ室１３ｇ１で合流した後に接続管１６ｄ１を通って外部配管（図示せず）へ流出する。
【００２６】
このように、蒸発時に、冷媒回路の冷媒流出位置で乾き度が１となる伝熱管群３ｄ２，４ａ２と、別の冷媒回路の冷媒流入位置で冷媒の乾き度が約０．２程度と小さい伝熱管群３ｄ１、４ａ１とを、また、冷媒回路の冷媒流出位置で乾き度が１となる伝熱管群２ｄ２，３ａ２と、別の冷媒回路の冷媒流入位置で冷媒の乾き度が約０．２程度と小さい伝熱管群２ｄ１、３ａ１とを、さらに、冷媒回路の冷媒流出位置で乾き度が１となる伝熱管群１ｄ２，２ａ２と、別の冷媒回路の冷媒流入位置で冷媒の乾き度が約０．２程度と小さい伝熱管群１ｄ１、２ａ１とを、それぞれ、空気がフィンを通過する方向にオーバーラップして配設することにより、風下側に位置する冷媒流出位置の伝熱管群３ｄ２、４ａ２、２ｄ２、３ａ２、１ｄ２、２ａ２を通過する冷媒の乾き度がたとえ１となっても、各々の伝熱管群の風上側に位置する伝熱管群、３ｄ１、４ａ１、２ｄ１、３ａ１、１ｄ１、２ａ１の乾き度が約０．２程度と小さいため、空気を十分に冷却し、除湿することができるので、熱交換器の後方での露飛びを防止することが可能となる。ここで、冷媒流出位置の伝熱管群１ａでは、乾き度の小さな伝熱管群と気流方向にオーバーラップしないが、乾き度が１となる伝熱管群の割合は１６個中１個であり、従来の熱交換器でのこの割合が１６個中４個であったことに比較すると、露飛びが発生する可能性が低下することは明らかである。
また、蒸発時には、伝熱管群１ａ、１ｂ、１ｃ、２ｂ、２ｃ、３ｂ、３ｃ、４ｂ、４ｃにおいて、風上側に位置するものに冷媒液を流すことができるとともに、伝熱管群１ｄ２と２ａ２、２ｄ２と３ａ２、３ｄ２と４ａ２に流れる冷媒液をほぼ均等に分配できる一方、凝縮時には、伝熱管群１ｂ、２ｂ、３ｂ、４ｂ、４ｄ、１ｃ、２ｃ、３ｃ、４ｃにおいて風上側に位置するものに冷媒ガスを多く流すことができるとともに、伝熱管群１ｄ１と２ａ１、２ｄ１と３ａ１、３ｄ１と４ａ１に流れる冷媒蒸気を概略均等に分配できるため、蒸発時および凝縮時の双方において、熱交換量を大幅に増加できるようになる。なお、上記においては、熱交換器が重力方向に対して傾いている場合について説明したが、熱交換器が重力方向に対して傾いていない場合には、より効果的に熱交換できることは、いうまでもない。
【００２７】
実施の形態９．
図２５、図２６は、実施の形態７で示した空気調和機の室内機の熱交換器にかえて、実施の形態８に示したヘッダをもつ熱交換器を複数個設置した形態を示すものである。すなわち、仕切り板で仕切られた各ヘッダ室において、仕切り板に加え、さらに絞り通路を有した通路壁を介在させたヘッダをもつ熱交換器を複数個設置した図を示す。図２５は、形態７で示した図１６に、さらに形態８で示した通路壁を加えたものであり、図２６は形態７で示した図１７に、さらに形態８で示した通路壁を加えたものである。実際の熱交換器では、空気調和機の与えられた外形内に複数部分からなる熱交換器を収納する必要があり、図２５〜図２６に示したように、熱交換器の大半の冷媒回路は、重力方向(図中の矢印ｇ)に対してある角度を持って配設される。従って、ここでの熱交換器のヘッダには、実施の形態８に示した通路壁を用いる方法が、露飛びを防いだ上で、さらに熱交換効率をあげるのに、より効果的である。図２５中に、記号２０ａｓ，２０ｂｓ，２０ｃｓ，２０ｄｓ，２０ｅｓ，２０ｆｓ，２０ｇｓ，２０ｈｓ，２０ｉｓ，２０ｊｓ，２０ｋｓ，２０ｌｓ，２０ｍｓ，２０ｎｓ，２０ｎｓ，２０ｏｓ，２０ｐｓで示したもの、及び、図２６中に、記号２１ａｓ，２１ｂｓ，２１ｃ１ｓ，２１ｃ２ｓ，２１ｄｓ，２１ｅ１ｓ，２１ｅ２ｓ，２１ｆｓ，２１ｇ１ｓ，２１ｇ２ｓ，２１ｈｓ，２１ｉ１ｓ，２１ｉ２ｓ，２１ｊｓ，２１ｋ１ｓ，２１ｋ２ｓ，２１ｌｓ，２１ｍｓ，２１ｎｓ，２１ｏｓ，２１ｐ１ｓ，２１ｐ２ｓ，２１ｑｓ，２１ｒｓで示したものが、仕切り板に通路壁を加えた場合の各ヘッダ室の構造を断面図で示したものである。なお、その他の構成は実施の形態８と同様であるため、同一の符号を付してそれぞれの詳細説明は省略する。以上の構成であるので、ここでの熱交換器のヘッダは、露飛びを防いだ上で、さらに熱交換効率をあげるのに、より効果的な構成になっている。また、上述の説明および図２５、図２６では、防風板を配置しない例を示したが、実施の形態７で説明したのと同様、防風板を配置した場合にはさらに効果的に露飛びを防止できることはいうまでもない。さらに、ここでの多数の伝熱管は、扁平管で構成したものを示したが、楕円管あるいは多数のマイクロチャンネルで構成してもよい。
【００２８】
【発明の効果】
以上説明したように、この発明に関わる熱交換器によれば、請求項１の冷媒回路の冷媒流入位置の伝熱管群と、前記冷媒回路に隣接する別の冷媒回路の冷媒流出位置の伝熱管群とを、前記気流の風上側と風下側に互いに重なるように配設したので、均質に空気を冷却し、かつ除湿することが可能となり、露飛びを防止することができる。
【００２９】
また、この発明に関わる熱交換器は、請求項１のヘッダ内に設けた仕切り板により仕切られた一対のヘッダ室を有し、当該ヘッダ室の一方を前記冷媒回路の冷媒流入位置の伝熱管群に、他方を前記冷媒回路に隣接する別の冷媒回路の冷媒流出位置の伝熱管群に接続したことにより、ヘッダ構造の簡易な変更で、露飛びを防止できる熱交換器を容易に得ることができる。
【００３０】
また、この発明に関わる熱交換器は、請求項１において、冷媒回路の冷媒流出位置の伝熱管群であって、かつ最外側に配設された伝熱管群の前記気流の風上側近傍に防風板を設けたので、空気が前記伝熱管の近傍を通過しないため、蒸発時の冷媒回路の下流で伝熱管内の冷媒の乾き度が１となっても、露飛びは発生しない。
【００３１】
また、この発明に関わる熱交換器は、請求項１の仕切り板で仕切られた１つのヘッダ室において、冷媒が流入する伝熱管群と冷媒が流出する伝熱管群との間に、絞り通路を有する通路壁が２個形成され、かつ、蒸発時に、冷媒が流出する伝熱管群に近い絞り通路が風上側に形成されるとともに、冷媒が流入する伝熱管群に近い絞り通路が風下側に形成されているので、熱交換器を重力方向に対して傾けて配置した場合でも、蒸発時には、風上側に位置するものに冷媒液を多く流すことができ、熱交換量を大幅に増加できるようになり、熱交換器の性能向上が可能となる。
【００３２】
また、この発明に関わる空気調和機は、請求項１乃至４のいずれかに記載された熱交換器を用いた構成としたので、空気調和機の空気吹出し口からの露飛びを防止することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施の形態１である熱交換器の図である。
【図２】図１のＢ−Ｂ拡大断面図である。
【図３】図１のＣ−Ｃ拡大断面図である。
【図４】図１に示した熱交換器の右拡大側面図である。
【図５】この発明の実施の形態１である熱交換器の変形例の図である。
【図６】図５の右側面図である。
【図７】この発明の実施の形態２である熱交換器のヘッダの断面図である。
【図８】この発明の実施の形態２である熱交換器の伝熱管群の変形例を示すヘッダの断面図である。
【図９】この発明の実施の形態３である熱交換器のヘッダの断面図である。
【図１０】この発明の実施の形態４である熱交換器のヘッダの断面図である。
【図１１】この発明の実施の形態５である熱交換器のヘッダの断面図である。
【図１２】この発明の実施の形態６である熱交換器を示す図である。
【図１３】図１２のＢ−Ｂ拡大断面図である。
【図１４】この発明の実施の形態７である熱交換器を示す図である。
【図１５】図１４のＦ−Ｆ拡大断面図である。
【図１６】図１４のＤ−Ｄ拡大断面図である。
【図１７】図１４のＥ−Ｅ拡大断面図である。
【図１８】この発明の実施の形態８である熱交換器を示す図である。
【図１９】図１８のＧ−Ｇ拡大断面図である。
【図２０】図１８のＨ−Ｈ拡大断面図である。
【図２１】蒸発時の冷媒液の様子をモデル的に示す一方のヘッダの拡大断面図である。
【図２２】蒸発時の冷媒液の様子をモデル的に示す他方のヘッダの拡大断面図である。
【図２３】凝縮時の冷媒液の様子をモデル的に示す一方のヘッダの拡大断面図である。
【図２４】凝縮時の冷媒液の様子をモデル的に示す他方のヘッダの拡大断面図である。
【図２５】この発明の実施の形態９である熱交換器の一方のヘッダの断面図である。
【図２６】この発明の実施の形態９である熱交換器の他方のヘッダの断面図である。
【図２７】従来の熱交換器を示す図である。
【図２８】図２７のＡ−Ａ拡大断面図である。
【符号の説明】
１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄ１、１ｄ２、２ａ１、２ａ２、２ｂ、２ｃ、２ｄ１、２ｄ２、３ａ１、３ａ２、３ｂ、３ｃ、３ｄ１、３ｄ２、４ａ１、４ａ２、４ｂ、４ｃ、４ｄ 伝熱管群、５ フィン、１１ 気流方向、１２ ヘッダ、１２ａ〜１２ｈ ヘッダ室、１３ ヘッダ、１３ａ、１３ｂ，１３ｃ１、１３ｃ２、１３ｄ、１３ｅ１、１３ｅ２、１３ｆ、１３ｇ１、１３ｇ２、１３ｈ、１３ｉ ヘッダ室、 １４、１４ａ、１４ｂ、１５、１５ａ、１５ｂ 仕切り板、
１９ 防風板、 ２６ ファン，
１０１ａ、１０１ｂ、１０１ｃ、１０１ｄ、１０１ｅ、１０１ｆ 通路壁、
１０１ａａ、１０１ｂａ、１０１ｃａ、１０１ｄａ、１０１ｅａ、１０１ｆａ 絞り通路、 １０２ａ、１０２ｂ 通路壁、１０２ａａ、１０２ｂａ 絞り通路
Claims (5)
- 気流方向に沿って並列に配置された複数のフィン、前記フィンに対して直交する方向に配設され内部を冷媒が流動する複数の伝熱管群、前記伝熱管群の端部と接続されるヘッダ、を備え、前記ヘッダを介して前記複数の伝熱管群を連結し、前記冷媒の流入口から流出口までの一連の経路となる冷媒回路を複数個並設した熱交換器において、
前記冷媒回路の冷媒流入位置の伝熱管群と、前記冷媒回路に隣接する別の冷媒回路の冷媒流出位置の伝熱管群とを、前記気流の風上側と風下側に互いに重なるように配設したことを特徴とする熱交換器。 - ヘッダ内に設けた仕切り板により仕切られた一対のヘッダ室を有し、当該ヘッダ室の一方を前記冷媒回路の冷媒流入位置の伝熱管群に、他方を前記冷媒回路に隣接する別の冷媒回路の冷媒流出位置の伝熱管群に接続したことを特徴とする請求項１に記載の熱交換器。
- 冷媒回路の冷媒流出位置の伝熱管群であって、かつ最外側に配設された伝熱管群の前記気流の風上側近傍に防風板を設けたことを特徴とする請求項１に記載の熱交換器。
- 仕切り板で仕切られた１つのヘッダ室において、冷媒が流入する伝熱管群と冷媒が流出する伝熱管群との間に、絞り通路を有する通路壁が２個形成され、かつ、蒸発時に、冷媒が流出する伝熱管群に近い絞り通路が風上側に形成されるとともに、冷媒が流入する伝熱管群に近い絞り通路が風下側に形成されていることを特徴とする請求項１に記載の熱交換器。
- 請求項１乃至４項のいずれかに記載された熱交換器を備えた空気調和機。
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