JP5786497B2 - 熱交換器 - Google Patents

Description

本発明は、熱交換器に関する。

従来、特許文献１（特開２００９−９７８４７号公報）に開示されているように、冷媒と空気とを熱交換させる冷媒・空気熱交換器、および、冷媒と冷媒とを熱交換させる冷媒・冷媒熱交換器を備え、かつ、二段圧縮冷凍サイクルを行う冷凍装置が用いられている。この冷凍装置では、冷媒・空気熱交換器は、例えば冷房運転時において、膨張機構によって低圧まで減圧された冷媒と、外気との間で熱交換をさせて冷媒を加熱する蒸発器として用いられる。また、冷媒・冷媒熱交換器は、膨張機構に送られる高圧の冷媒と、インジェクション部を流れる中間圧の冷媒との間で熱交換をさせるエコノマイザ熱交換器として用いられる。

しかし、この冷凍装置において、冷媒・空気熱交換器および冷媒・冷媒熱交換器は、互いに独立した構成要素である。そのため、冷媒・空気熱交換器および冷媒・冷媒熱交換器を組み立てる際には、それぞれの熱交換器に固有の部品を用いて、冷媒管の曲げ工程およびロウ付け工程を別々に行う必要がある。

本発明の目的は、部品点数およびコストの削減を実現することができる熱交換器を提供することである。

本発明の第１観点に係る熱交換器は、第１熱交換部と、第２熱交換部とを備える。第１熱交換部は、第１ヘッダと、第１冷媒管とを有する。第１ヘッダは、鉛直方向に延びる。第１冷媒管は、第１ヘッダの長手方向に交差する方向に延び、かつ、第１ヘッダに接続される。第１熱交換部は、第１冷媒管の内部の第１冷媒流路穴を流れる第１冷媒と空気との間で熱交換をさせる。第２熱交換部は、第２ヘッダと、第２冷媒管と、第３冷媒管とを有する。第２ヘッダは、鉛直方向に延びる。第２冷媒管および第３冷媒管は、第２ヘッダの長手方向に交差する方向に延び、かつ、第２ヘッダに接続される。第２熱交換部は、第２冷媒管の内部の第２冷媒流路穴を流れる第２冷媒と、第３冷媒管の内部の第３冷媒流路穴を流れる第３冷媒と、の間で熱交換をさせる。第１熱交換部および第２熱交換部は、第１ヘッダの平面位置と第２ヘッダの平面位置とが少なくとも一部重なり、かつ、第１ヘッダの一部と第２ヘッダの一部とが一体化している。第１ヘッダは、第１流路形成部材と、管接続部材とを有する。第１流路形成部材は、第１主流路および第１連絡流路を形成する。第１主流路では、鉛直方向に第１冷媒が流れる。第１連絡流路は、第１冷媒流路穴と第１主流路とを連通する。管接続部材は、第１流路形成部材と、第１冷媒管とを接続する。第２ヘッダは、第２流路形成部材と、管接続部材とを有する。第２流路形成部材は、第２主流路、第２連絡流路、第３主流路および第３連絡流路を形成する。第２主流路では、鉛直方向に第２冷媒が流れる。第２連絡流路は、第２冷媒流路穴と第２主流路とを連通する。第３主流路では、鉛直方向に第３冷媒が流れる。第３連絡流路は、第３冷媒流路穴と第３主流路とを連通する。管接続部材は、第２流路形成部材と、第２冷媒管および第３冷媒管と、を接続する。

第１観点に係る熱交換器は、第１熱交換部と第２熱交換部とを備える。第１熱交換部は、例えば冷房運転時において、膨張機構によって低圧まで減圧された冷媒と、外気との間で熱交換をさせて冷媒を加熱する蒸発器である。第２熱交換部は、膨張機構に送られる高圧の冷媒と、インジェクション部を流れる中間圧の冷媒との間で熱交換をさせるエコノマイザ熱交換器である。本発明では、第１熱交換部の第１ヘッダ、および、第２熱交換部の第２ヘッダは、一部が一体化している。すなわち、第１ヘッダおよび第２ヘッダは、共通の部品で一部が構成されている。これにより、第１ヘッダおよび第２ヘッダを、同時にロウ付け加工および折り曲げ加工等して、熱交換器を組み立てることができる。従って、第１観点に係る熱交換器は、組み立て時において、部品点数およびコストの削減を実現することができる。

また、第１観点に係る熱交換器では、第１ヘッダおよび第２ヘッダは、共通の部品である管接続部材で一部が構成されている。管接続部材は、第１主流路および第１連絡流路を形成する部材であって、第１ヘッダの本体部である第１流路形成部材と、第１冷媒管とを接続する。同様に、管接続部材は、第２主流路、第２連絡流路、第３主流路および第３連絡流路を形成する部材であって、第２ヘッダの本体部である第２流路形成部材と、第２冷媒管および第３冷媒管とを接続する。この態様では、熱交換器を組み立てる際に、管接続部材に、第１流路形成部材および第２流路形成部材を同時にロウ付け加工および折り曲げ加工等することができる。

本発明の第２観点に係る熱交換器は、第１観点に係る熱交換器において、第１冷媒管は、第１冷媒が流れる複数の第１冷媒流路穴を有する扁平多穴管であり、第２冷媒管は、第２冷媒が流れる複数の第２冷媒流路穴を有する扁平多穴管であり、第３冷媒管は、第３冷媒が流れる複数の第３冷媒流路穴を有する扁平多穴管である。

本発明の第３観点に係る熱交換器は、第１観点または第２観点に係る熱交換器において、管接続部材は、管接着部材を含む。管接着部材は、第１冷媒管、第２冷媒管および第３冷媒管の端部が接着され、かつ、第１流路形成部材および第２流路形成部材に固定される。

第３観点に係る熱交換器では、管接着部材は、管接続部材の一部である。管接着部材は、第１流路形成部材と第１冷媒管との間に挟まれ、かつ、第２流路形成部材と、第２冷媒管および第３冷媒管と、の間に挟まれる。管接着部材は、第１連絡流路、第２連絡流路および第３連絡流路を形成してもよい。

本発明の第４観点に係る熱交換器は、第３観点に係る熱交換器において、管接続部材は、さらに、管固定部材を含む。管固定部材は、第１冷媒管、第２冷媒管および第３冷媒管の端部を、管接着部材と共に固定する。

第４観点に係る熱交換器では、管固定部材は、管接続部材の一部である。管固定部材は、第１冷媒管、第２冷媒管および第３冷媒管を、管接着部材に確実に固定するための部材である。

本発明の第５観点に係る熱交換器は、第１観点乃至第４観点のいずれか１つに係る熱交換器において、第２熱交換部は、第２冷媒管と第３冷媒管とが密着している。

本発明に係る熱交換器は、部品点数およびコストの削減を実現することができる。

本発明の実施形態における、空気調和装置の概略構成図である。 本発明の実施形態における、一体化熱交換器の概略構成図である。 本発明の実施形態における、一体化熱交換器を、第１扁平多穴管３２の長手方向かつ鉛直方向に沿って切断した断面図の一部である。 本発明の実施形態における、一体化熱交換器の熱源側熱交換器の概略構成図である。 本発明の実施形態における、一体化熱交換器のエコノマイザ熱交換器の概略構成図である。 本発明の実施形態における、第１ヘッダの水平方向の断面図である。 本発明の実施形態における、第２ヘッダの水平方向の断面図である。 本発明の実施形態における、管接着部材の正面図である。 本発明の実施形態における、管固定部材の正面図である。 本発明の実施形態における、スペーサ部材の正面図である。 本発明の変形例Ａにおける、一体化熱交換器の概略構成図である。 本発明の変形例Ｂにおける、空気調和装置の概略構成図である。 本発明の変形例Ｂにおける、一体化熱交換器の概略構成図である。

以下、本発明に係る熱交換器の実施形態について、図面に基づいて説明する。なお、本発明に係る熱交換器の実施形態は、本発明の具体例の一つであって、本発明の技術的範囲を限定するものではない。

（１）空気調和装置の構成
図１は、本発明に係る熱交換器を備える冷凍装置の一例としての空気調和装置１の概略構成図である。空気調和装置１は、冷房運転が可能となるように構成された冷媒回路１０を有し、二酸化炭素等の超臨界域で作動する冷媒を使用して二段圧縮式冷凍サイクルを行う。

冷媒回路１０は、主として、圧縮機構２と、熱源側熱交換器３と、膨張機構４と、利用側熱交換器５と、エコノマイザ熱交換器６とを有している。次に、これらの構成要素について説明する。

（１−１）圧縮機構
圧縮機構２は、冷凍サイクルにおける低圧から、冷凍サイクルにおける高圧まで冷媒を圧縮する。圧縮機構２は、２つの圧縮要素を用いて冷媒を二段圧縮する圧縮機２１である。圧縮機２１は、ケーシング２１ａ内に、圧縮要素駆動モータ２１ｂと、駆動軸２１ｃと、前段側圧縮要素２ｃと、後段側圧縮要素２ｄとが収容された密閉式構造となっている。圧縮要素駆動モータ２１ｂは、駆動軸２１ｃに連結されている。駆動軸２１ｃは、前段側圧縮要素２ｃおよび後段側圧縮要素２ｄに連結されている。すなわち、圧縮機２１は、圧縮要素駆動モータ２１ｂが、１本の駆動軸２１ｃを介して、前段側圧縮要素２ｃおよび後段側圧縮要素２ｄを駆動する、一軸二段圧縮構造を有する。

圧縮機２１は、吸入管２ａから低圧の冷媒を吸入し、吸入された冷媒を前段側圧縮要素２ｃによって圧縮した後に、圧縮された中間圧の冷媒を中間圧冷媒管７に吐出する。次に、圧縮機２１は、中間圧冷媒管７に吐出された中間圧の冷媒を吸入し、吸入された冷媒を後段側圧縮要素２ｄによって圧縮した後に、圧縮された高圧の冷媒を吐出管２ｂに吐出する。

（１−２）熱源側熱交換器
熱源側熱交換器３は、圧縮機構２によって圧縮された高圧の冷媒を冷却する放熱器である。熱源側熱交換器３は、冷却源としての空気と、熱源側熱交換器３内を流れる冷媒との間で熱交換をさせる。熱源側熱交換器３は、第１高圧冷媒管３ａおよび吐出管２ｂを介して、圧縮機構２に接続されている。第１高圧冷媒管３ａは、熱源側熱交換器３の入口と、吐出管２ｂとに接続される冷媒管である。熱源側熱交換器３は、第２高圧冷媒管３ｂを介して、エコノマイザ熱交換器６および後述するインジェクション部８に接続されている。第２高圧冷媒管３ｂは、熱源側熱交換器３の出口と、エコノマイザ熱交換器６の入口（熱源側熱交換器３から膨張機構４に送られる冷媒の流路の入口）と、インジェクション部８の入口（第２高圧冷媒管３ｂから分岐された冷媒の流路の入口）とに接続される冷媒管である。

なお、本実施形態において、熱源側熱交換器３およびエコノマイザ熱交換器６は、一部が一体化している構成を有する。この構成については、後述する。

（１−３）膨張機構
膨張機構４は、熱源側熱交換器３およびエコノマイザ熱交換器６において冷却された高圧の冷媒を、利用側熱交換器５に送る前に、冷凍サイクルにおける低圧付近まで減圧する。膨張機構４は、例えば、電動膨張弁である。膨張機構４は、第３高圧冷媒管３ｃを介して、エコノマイザ熱交換器６に接続されている。第３高圧冷媒管３ｃは、エコノマイザ熱交換器６の出口（熱源側熱交換器３から膨張機構４に送られる冷媒の流路の出口）と、膨張機構４の入口とに接続される冷媒管である。膨張機構４は、第１低圧冷媒管５ａを介して、利用側熱交換器５に接続されている。第１低圧冷媒管５ａは、膨張機構４の出口と、利用側熱交換器５の入口とに接続される冷媒管である。

（１−４）利用側熱交換器
利用側熱交換器５は、膨張機構４によって減圧された低圧の冷媒を加熱して蒸発させる蒸発器である。利用側熱交換器５は、加熱源としての空気と、利用側熱交換器５内を流れる冷媒との間で熱交換をさせる。利用側熱交換器５は、第１低圧冷媒管５ａを介して、膨張機構４に接続されている。利用側熱交換器５は、第２低圧冷媒管５ｂを介して、圧縮機構２に接続されている。第２低圧冷媒管５ｂは、利用側熱交換器５の出口と、吸入管２ａとに接続される冷媒管である。

（１−５）エコノマイザ熱交換器
エコノマイザ熱交換器６は、熱源側熱交換器３から膨張機構４に送られる高圧の冷媒と、インジェクション部８を流れる中間圧の冷媒との間で熱交換をさせる。ここで、インジェクション部８について説明する。

インジェクション部８は、熱源側熱交換器３から膨張機構４に送られる高圧の冷媒を分岐させて、後段側圧縮要素２ｄの入口に戻す。具体的には、インジェクション部８は、第２高圧冷媒管３ｂから冷媒を分岐させて、中間圧冷媒管７に戻す。インジェクション部８は、第１インジェクション管８ａと、第２インジェクション管８ｂとから構成される。第１インジェクション管８ａは、第２高圧冷媒管３ｂと、エコノマイザ熱交換器６の入口（第２高圧冷媒管３ｂから分岐された冷媒の流路の入口）とを接続する。第２インジェクション管８ｂは、エコノマイザ熱交換器６の出口（第２高圧冷媒管３ｂから分岐された冷媒の流路の出口）と、中間圧冷媒管７とを接続する。第１インジェクション管８ａには、開度制御が可能な戻し弁として機能するインジェクション弁８ｃが設けられている。インジェクション弁８ｃは、例えば、電動膨張弁である。インジェクション弁８ｃは、第２高圧冷媒管３ｂから分岐した高圧の冷媒を、中間圧冷媒管７内を流れる冷媒の圧力である中間圧付近まで減圧する。

エコノマイザ熱交換器６では、熱源側熱交換器３から膨張機構４に送られる高圧の冷媒は、インジェクション部８を流れる中間圧の冷媒との熱交換によって冷却される。一方、インジェクション部８を流れる中間圧の冷媒は、一時的に気液二相状態で流れながら、熱源側熱交換器３から膨張機構４に送られる高圧の冷媒との熱交換によって加熱されて蒸発する。蒸発した中間圧の冷媒は、第２インジェクション管８ｂを通過した後、中間圧冷媒管７内を流れる冷媒と合流する。

（２）空気調和装置の動作
次に、空気調和装置１の冷房運転時の動作について、冷媒回路１０を循環する冷媒の流れに基づいて説明する。冷凍サイクルにおける低圧の冷媒は、吸入管２ａから圧縮機構２に吸入される。圧縮機構２に吸入された低圧の冷媒は、前段側圧縮要素２ｃによって冷凍サイクルにおける中間圧まで圧縮された後に、中間圧冷媒管７に吐出される。中間圧冷媒管７において、前段側圧縮要素２ｃから吐出された中間圧の冷媒は、第２インジェクション管８ｂから戻された中間圧の冷媒と合流する。合流した中間圧の冷媒は、後段側圧縮要素２ｄに吸入され、後段側圧縮要素２ｄによって冷凍サイクルにおける高圧まで圧縮される。圧縮された高圧の冷媒は、圧縮機構２から吐出管２ｂに吐出される。

圧縮機構２から吐出された高圧の冷媒は、第１高圧冷媒管３ａを通じて熱源側熱交換器３に送られる。熱源側熱交換器３に送られた高圧の冷媒は、熱源側熱交換器３によって外部の空気と熱交換を行って冷却される。熱源側熱交換器３によって冷却された高圧の冷媒の一部は、第２高圧冷媒管３ｂにおいて、第１インジェクション管８ａに分岐される。第１インジェクション管８ａに分岐された高圧の冷媒は、インジェクション弁８ｃによって冷凍サイクルにおける中間圧付近まで減圧された後に、エコノマイザ熱交換器６に送られる。一方、第１インジェクション管８ａに分岐された後の（すなわち、第２高圧冷媒管３ｂを流れる）高圧の冷媒は、エコノマイザ熱交換器６に送られる。エコノマイザ熱交換器６において、第２高圧冷媒管３ｂからの高圧の冷媒は、第１インジェクション管８ａからの中間圧の冷媒と熱交換を行って冷却される。一方、第１インジェクション管８ａからの中間圧の冷媒は、第２高圧冷媒管３ｂからの高圧の冷媒と熱交換を行って加熱され、第２インジェクション管８ｂを通じて中間圧冷媒管７に戻される。

エコノマイザ熱交換器６において冷却された高圧の冷媒は、第３高圧冷媒管３ｃを通じて膨張機構４に送られる。膨張機構４に送られた高圧の冷媒は、膨張機構４によって減圧されて、冷凍サイクルにおける低圧かつ気液二相状態の冷媒となり、第１低圧冷媒管５ａを通じて利用側熱交換器５に送られる。利用側熱交換器５に送られた低圧かつ気液二相状態の冷媒は、利用側熱交換器５によって外部の空気と熱交換を行って加熱されて蒸発する。利用側熱交換器５において加熱されて蒸発した低圧の冷媒は、第２低圧冷媒管５ｂ及び吸入管２ａを通じて再び圧縮機構２に吸入される。このようにして、空気調和装置１は、冷媒回路１０内に冷媒を循環させて冷房運転を行う。

（３）一体化熱交換器の構成
本実施形態において、熱源側熱交換器３と、エコノマイザ熱交換器６とは、一部が一体化している。以下、熱源側熱交換器３とエコノマイザ熱交換器６とを、併せて、一体化熱交換器９と呼ぶ。図２は、一体化熱交換器９の概略構成図である。図２に示されるように、一体化熱交換器９は、熱源側熱交換器３が下段に、エコノマイザ熱交換器６が上段に配置される二段構造を有している。図３は、一体化熱交換器９を、後述する第１扁平多穴管３２の長手方向かつ鉛直方向に沿って切断した断面図の一部である。

（３−１）熱源側熱交換器
図４は、一体化熱交換器９の熱源側熱交換器３の概略構成図である。熱源側熱交換器３は、主として、一対の第１ヘッダ３１と、複数の第１扁平多穴管３２と、複数のコルゲートフィン３３とから構成されている。熱源側熱交換器３は、第１扁平多穴管３２とコルゲートフィン３３とが交互に積層し、かつ、第１扁平多穴管３２の両端に第１ヘッダ３１が取り付けられている構成を有している。

第１扁平多穴管３２は、複数の第１冷媒流路穴３２ａを有する扁平管である。複数の第１冷媒流路穴３２ａは、互いに平行になるように設けられている。第１扁平多穴管３２は、その扁平な面の法線が鉛直方向を指すように配置されている。

第１ヘッダ３１は、鉛直方向に設置され、図３に示されるように、第１流路形成部材４１と管接続部材４３とを有している。第１流路形成部材４１は、第１主流路４１ａと、複数の第１連絡流路４１ｂとを形成する。第１主流路４１ａは、鉛直方向に冷媒が流れる流路である。第１連絡流路４１ｂは、第１主流路４１ａから分岐して、水平方向に冷媒が流れる流路である。第１連絡流路４１ｂは、鉛直方向に沿って設けられている。第１流路形成部材４１は、第１連絡流路４１ｂが開口する第１平面部４１ｃを有している。第１連絡流路４１ｂは、第１扁平多穴管３２の第１冷媒流路穴３２ａと連通する。管接続部材４３は、第１流路形成部材４１と第１扁平多穴管３２とを接続するための部材である。

コルゲートフィン３３は、波型形状のフィンである。コルゲートフィン３３は、第１扁平多穴管３２と共に、第１扁平多穴管３２内を流れる冷媒と熱交換される空気が流れる空気流路３３ａを形成する。空気流路３３ａでは、コルゲートフィン３３の延伸方向に垂直な方向、かつ、水平方向（すなわち、図４において紙面に垂直な方向）に空気が流れる。コルゲートフィン３３によって、広い伝熱面積が確保されるので、第１扁平多穴管３２を流れる冷媒と、空気流路３３ａを通過する空気とは、効率的に熱交換される。

（３−２）エコノマイザ熱交換器
図５は、一体化熱交換器９のエコノマイザ熱交換器６の概略構成図である。エコノマイザ熱交換器６は、主として、一対の第２ヘッダ６１と、複数の第２扁平多穴管６２と、複数の第３扁平多穴管６３とから構成されている。エコノマイザ熱交換器６は、１本の第２扁平多穴管６２と１本の第３扁平多穴管６３とが互いに密着したユニットが積層し、かつ、第２扁平多穴管６２および第３扁平多穴管６３の両端に第２ヘッダ６１が取り付けられている構成を有している。

第２扁平多穴管６２は、複数の第２冷媒流路穴６２ａを有する扁平管である。第３扁平多穴管６３は、複数の第３冷媒流路穴６３ａを有する扁平管である。複数の第２冷媒流路穴６２ａおよび複数の第３冷媒流路穴６３ａは、それぞれ、互いに平行になるように設けられている。第２扁平多穴管６２および第３扁平多穴管６３は、その扁平な面の法線が鉛直方向を指すように配置される。第２扁平多穴管６２および第３扁平多穴管６３は、その扁平な面同士が密着している。

第２ヘッダ６１は、鉛直方向に設置され、図３に示されるように、第２流路形成部材４２と管接続部材４３とを有している。第２流路形成部材４２は、第２主流路４２ａと、第２連絡流路４２ｂと、第３主流路４２ｃと、第３連絡流路４２ｄとを形成する。第２主流路４２ａおよび第３主流路４２ｃは、鉛直方向に冷媒が流れる流路である。第２連絡流路４２ｂは、第２主流路４２ａから分岐して、水平方向に冷媒が流れる流路である。第２連絡流路４２ｂは、鉛直方向に沿って設けられている。第３連絡流路４２ｄは、第３主流路４２ｃから分岐して、水平方向に冷媒が流れる流路である。第３連絡流路４２ｄは、鉛直方向に沿って設けられている。第２流路形成部材４２は、第２連絡流路４２ｂおよび第３連絡流路４２ｄが鉛直方向に沿って交互に開口する第２平面部４２ｅを有する。第２連絡流路４２ｂは、第２冷媒流路穴６２ａと連通し、第３連絡流路４２ｄは、第３冷媒流路穴６３ａと連通する。管接続部材４３は、第２流路形成部材４２と第２扁平多穴管６２とを接続し、かつ、第２流路形成部材４２と第３扁平多穴管６３とを接続するための部材である。

（３−３）管接続部材
以上の説明により、本実施形態において、熱源側熱交換器３の第１ヘッダ３１およびエコノマイザ熱交換器６の第２ヘッダ６１は、共通の構成要素として、管接続部材４３を有している。すなわち、一体化熱交換器９は、管接続部材４３によって、熱源側熱交換器３およびエコノマイザ熱交換器６の一部が一体化している構成を有している。次に、管接続部材４３について説明する。

図６は、図３の切断線ＶＩ−ＶＩに沿って切断した、第１ヘッダ３１の水平方向の断面図である。図７は、図３の切断線ＶＩＩ−ＶＩＩに沿って切断した、第２ヘッダ６１の水平方向の断面図である。図６および図７に示されるように、管接続部材４３は、管接着部材４３ａと、管固定部材４３ｂと、スペーサ部材４３ｃとから構成される。図８は、管接着部材４３ａの正面図である。図９は、管固定部材４３ｂの正面図である。図１０は、スペーサ部材４３ｃの正面図である。図８〜図１０は、それぞれ、図３、図６および図７の矢印Ａから見た外観図である。

管接着部材４３ａは、図６および図７に示されるように、第１流路形成部材４１と、第２流路形成部材４２と、第１扁平多穴管３２と、第２扁平多穴管６２と、第３扁平多穴管６３とに接着している部材である。管接着部材４３ａは、図６および図７に示されるように、鉛直方向に沿って見た場合の断面形状がＵ字型の部材である。管接着部材４３ａは、図８に示されるように、第１扁平多穴管３２、第２扁平多穴管６２および第３扁平多穴管６３が嵌入する扁平管嵌入孔４４ａが、鉛直方向に複数配置されている。

管固定部材４３ｂは、図６および図７に示されるように、管接着部材４３ａ、第１流路形成部材４１および第２流路形成部材４２によって囲まれる空間において、管接着部材４３ａおよびスペーサ部材４３ｃに密着して配置される板状部材である。管固定部材４３ｂは、図９に示されるように、複数の扁平管留め孔４４ｂが鉛直方向に沿って配置されている。扁平管留め孔４４ｂは、扁平管嵌入孔４４ａと同じ高さ位置に設けられている。それぞれの扁平管留め孔４４ｂは、水平方向中央部に２つの凸部４４ｂ１を有している。凸部４４ｂ１は、扁平管嵌入孔４４ａと共に、第１扁平多穴管３２、第２扁平多穴管６２および第３扁平多穴管６３の端部を固定する。凸部４４ｂ１の高さは、第１扁平多穴管３２、第２扁平多穴管６２および第３扁平多穴管６３の厚みよりも小さい。

スペーサ部材４３ｃは、図６および図７に示されるように、管接着部材４３ａ、第１流路形成部材４１および第２流路形成部材４２によって囲まれる空間において、管固定部材４３ｂおよび第１流路形成部材４１（または第２流路形成部材４２）に密着して配置される板状部材である。スペーサ部材４３ｃは、図１０に示されるように、複数のスペーサ孔４４ｃが鉛直方向に沿って配置されている。スペーサ孔４４ｃは、扁平管嵌入孔４４ａおよび扁平管留め孔４４ｂと同じ高さ位置に設けられている。スペーサ部材４３ｃは、第１流路形成部材４１と管固定部材４３ｂとの間に、および、第２流路形成部材４２と管固定部材４３ｂとの間に、スペーサ孔４４ｃからなる空間を形成するために設けられている。第１扁平多穴管３２、第２扁平多穴管６２および第３扁平多穴管６３の端面の一部は、図６および図７に示されるように、スペーサ部材４３ｃの端面に接触している。

本実施形態において、第１平面部４１ｃに開口する第１連絡流路４１ｂの高さ位置、および、第２平面部４２ｅに開口する第２連絡流路４２ｂおよび第３連絡流路４２ｄの高さ位置は、扁平管嵌入孔４４ａ、扁平管留め孔４４ｂおよびスペーサ孔４４ｃの高さ位置と等しい。これにより、第１連絡流路４１ｂは第１冷媒流路穴３２ａと連通し、第２連絡流路４２ｂは第２冷媒流路穴６２ａおよび第３冷媒流路穴６３ａと連通する。

（４）一体化熱交換器の動作
一体化熱交換器９において行われる熱交換について説明する。最初に、一体化熱交換器９の下段の熱交換器である熱源側熱交換器３における熱交換について、図４を参照しながら説明する。圧縮機構２から吐出されて第１高圧冷媒管３ａ内を流れる高圧の冷媒は、一の第１ヘッダ３１内の第１主流路４１ａに供給される。第１主流路４１ａを流れる高圧の冷媒は、複数の第１連絡流路４１ｂに分流した後、各第１扁平多穴管３２の第１冷媒流路穴３２ａに流入する。高圧の冷媒は、各第１扁平多穴管３２の第１冷媒流路穴３２ａを通過する過程で、空気流路３３ａを通過する空気と熱交換して冷却される。次に、各第１扁平多穴管３２を通過した高圧の冷媒は、反対側の第１ヘッダ３１内の第１主流路４１ａに流入する。最終的に、高圧の冷媒は、第１主流路４１ａから第２高圧冷媒管３ｂに送られる。

次に、一体化熱交換器９の上段の熱交換器であるエコノマイザ熱交換器６における熱交換について、図５を参照しながら説明する。熱源側熱交換器３によって冷却されて第２高圧冷媒管３ｂを流れる高圧の冷媒は、一の第２ヘッダ６１内の第２主流路４２ａに供給される。第２主流路４２ａを流れる高圧の冷媒は、複数の第２連絡流路４２ｂに分流した後、各第２扁平多穴管６２の第２冷媒流路穴６２ａに流入する。一方、第２高圧冷媒管３ｂから分岐してインジェクション弁８ｃによって減圧されて第１インジェクション管８ａを流れる中間圧の冷媒は、高圧の冷媒が供給された側の反対側の第２ヘッダ６１内の第３主流路４２ｃに供給される。第３主流路４２ｃを流れる中間圧の冷媒は、複数の第３連絡流路４２ｄに分流した後、各第３扁平多穴管６３の第３冷媒流路穴６３ａに流入する。第２扁平多穴管６２内を流れる高圧の冷媒は、第３扁平多穴管６３内を流れる中間圧の冷媒と熱交換される。図５に示されるように、第２扁平多穴管６２内の高圧の冷媒の流れ方向は、第３扁平多穴管６３内の中間圧の冷媒の流れ方向の反対である。各第２扁平多穴管６２を通過して熱交換された高圧の冷媒は、反対側の第２ヘッダ６１内の第２主流路４２ａに流入する。最終的に、高圧の冷媒は、第２主流路４２ａから第３高圧冷媒管３ｃに送られる。一方、各第３扁平多穴管６３を通過して熱交換された中間圧の冷媒は、反対側の第２ヘッダ６１内の第３主流路４２ｃに流入する。最終的に、中間圧の冷媒は、第３主流路４２ｃから第２インジェクション管８ｂに送られる。

（５）一体化熱交換器の組み立て
次に、本実施形態において、一体化熱交換器９を組み立てる工程について説明する。最初に、熱源側熱交換器３の第１ヘッダ３１の平面位置と、エコノマイザ熱交換器６の第２ヘッダ６１の平面位置とが少なくとも一部重なるように、熱源側熱交換器３およびエコノマイザ熱交換器６を配置する。具体的には、第１ヘッダ３１および第２ヘッダ６１を鉛直方向に沿って見た場合に、第１流路形成部材４１の第１平面部４１ｃと、第２流路形成部材４２の第２平面部４２ｅとが一致するように、第１流路形成部材４１および第２流路形成部材４２の位置を調節する。次に、第１平面部４１ｃおよび第２平面部４２ｅに密着させるようにスペーサ部材４３ｃを配置する。同様に、スペーサ部材４３ｃに密着させるように管固定部材４３ｂを配置し、管接着部材４３ａを図６および図７に従って配置する。次に、第１扁平多穴管３２、第２扁平多穴管６２および第３扁平多穴管６３を、管固定部材４３ｂの扁平管留め孔４４ｂの奥まで嵌入する。最後に、第１流路形成部材４１と、第２流路形成部材４２と、管接続部材４３（管接着部材４３ａ、管固定部材４３ｂおよびスペーサ部材４３ｃ）と、第１扁平多穴管３２と、第２扁平多穴管６２と、第３扁平多穴管６３とを相互に接着するロウ付け加工を行う。なお、第１流路形成部材４１と、第２流路形成部材４２との間は、ロウ付け加工を行わなくてもよい。以上により、一体化熱交換器９の組み立て工程が完了する。

（６）特徴
本実施形態の一体化熱交換器９は、熱源側熱交換器３およびエコノマイザ熱交換器６の２つの熱交換器の一部が一体化しているユニットである。この一体化熱交換器９では、熱源側熱交換器３の第１ヘッダ３１、および、エコノマイザ熱交換器６の第２ヘッダ６１は、管接続部材４３において一体化している。すなわち、第１ヘッダ３１および第２ヘッダ６１は、管接続部材４３を共通の部材として有している。

しかし、熱源側熱交換器３およびエコノマイザ熱交換器６がそれぞれ別個のユニットである場合、管接続部材４３に相当する部材を熱交換器ごとに用意して、組み立て加工も熱交換器ごとに行う必要がある。本実施形態では、熱源側熱交換器３およびエコノマイザ熱交換器６に共通の管接続部材４３を用いることができるので、組み立てに必要な部品点数が削減される。また、本実施形態では、一体化熱交換器９の組み立て工程において、熱源側熱交換器３のロウ付け加工、および、エコノマイザ熱交換器６のロウ付け加工を同時に行うことができるので、組み立て工数が削減される。

従って、本実施形態に係る一体化熱交換器９は、組み立てに要する部品点数およびコストの削減を実現することができる。

（７）変形例
（７−１）変形例Ａ
本実施形態では、図２に示されるように、一体化熱交換器９は、下段の熱交換器が熱源側熱交換器３であり、上段の熱交換器がエコノマイザ熱交換器６であるが、図１１に示されるように、下段の熱交換器がエコノマイザ熱交換器６であり、上段の熱交換器が熱源側熱交換器３であってもよい。

本変形例においても、一体化熱交換器の組み立てに要する部品点数およびコストの削減を実現することができる。

（７−２）変形例Ｂ
本実施形態では、図２に示されるように、一体化熱交換器９は、熱源側熱交換器３およびエコノマイザ熱交換器６の２つの熱交換器が鉛直方向に沿って配置されている二段構造を有しているが、熱源側熱交換器３、エコノマイザ熱交換器６および中間冷却器１０６の３つの熱交換器が鉛直方向に沿って配置されている三段構造を有してもよい。

ここで、中間冷却器１０６について説明する。図１２は、中間冷却器１０６を含めた冷媒回路１１０を有する空気調和装置１０１の概略構成図である。中間冷却器１０６は、本実施形態における中間圧冷媒管７に設けられる熱交換器である。中間冷却器１０６は、熱源側熱交換器３と同様に、冷媒と空気とを熱交換させる。具体的には、中間冷却器１０６は、圧縮機構２の前段側圧縮要素２ｃによって冷凍サイクルにおける中間圧まで圧縮された冷媒を、外部空気と熱交換させて冷却する。中間冷却器１０６によって冷却された中間圧の冷媒は、第２インジェクション管８ｂから戻された冷媒と合流して、後段側圧縮要素２ｄに吸入される。

本変形例における一体化熱交換器１０９は、３つの熱交換器が鉛直方向に沿って配置されている。図１３に示されるように、一体化熱交換器１０９は、下段の熱交換器が熱源側熱交換器３であり、中段の熱交換器が中間冷却器１０６であり、上段の熱交換器がエコノマイザ熱交換器６である。実施形態と同様に、熱源側熱交換器３、中間冷却器１０６およびエコノマイザ熱交換器６の各ヘッダは、一部が一体化している。すなわち、本変形例においても、一体化熱交換器１０９の組み立てに要する部品点数およびコストの削減を実現することができる。

なお、一体化熱交換器１０９の３つの熱交換器の配置は任意であってもよい。例えば、一体化熱交換器１０９は、中間冷却器１０６がエコノマイザ熱交換器６の上方に配置される構成を有してもよい。

本発明に係る熱交換器は、部品点数およびコストの削減を実現することができる。

３ 熱源側熱交換器（第１熱交換部）
６ エコノマイザ熱交換器（第２熱交換部）
９ 一体化熱交換器（熱交換器）
３１ 第１ヘッダ
３２ 第１扁平多穴管（第１冷媒管）
３２ａ 第１冷媒流路穴
４１ 第１流路形成部材
４１ａ 第１主流路
４１ｂ 第１連絡流路
４２ 第２流路形成部材
４２ａ 第２主流路
４２ｂ 第２連絡流路
４２ｃ 第３主流路
４２ｄ 第３連絡流路
４３ 管接続部材
４３ａ 管接着部材
４３ｂ 管固定部材
６１ 第２ヘッダ
６２ 第２扁平多穴管（第２冷媒管）
６２ａ 第２冷媒流路穴
６３ 第３扁平多穴管（第３冷媒管）
６３ａ 第３冷媒流路穴

特開２００９−９７８４７号公報

Claims (5)

1. 鉛直方向に延びる第１ヘッダ（３１）と、前記第１ヘッダの長手方向に交差する方向に延び、かつ、前記第１ヘッダに接続される第１冷媒管（３２）と、を有し、前記第１冷媒管の内部の第１冷媒流路穴を流れる第１冷媒と空気との間で熱交換をさせる第１熱交換部（３）と、
   鉛直方向に延びる第２ヘッダ（６１）と、前記第２ヘッダの長手方向に交差する方向に延び、かつ、前記第２ヘッダに接続される第２冷媒管（６２）および第３冷媒管（６３）と、を有し、前記第２冷媒管の内部の第２冷媒流路穴を流れる第２冷媒と、前記第３冷媒管の内部の第３冷媒流路穴を流れる第３冷媒と、の間で熱交換をさせる第２熱交換部（６）と、
   を備え、
   前記第１熱交換部および前記第２熱交換部は、前記第１ヘッダの平面位置と前記第２ヘッダの平面位置とが少なくとも一部重なり、かつ、前記第１ヘッダの一部と前記第２ヘッダの一部とが一体化しており、
   前記第１ヘッダは、
   鉛直方向に前記第１冷媒が流れる第１主流路（４１ａ）、および、前記第１冷媒流路穴と前記第１主流路とを連通する第１連絡流路（４１ｂ）を形成する第１流路形成部材（４１）と、
   前記第１流路形成部材と、前記第１冷媒管と、を接続する管接続部材（４３）と、
   を有し、
   前記第２ヘッダは、
   鉛直方向に前記第２冷媒が流れる第２主流路（４２ａ）、および、前記第２冷媒流路穴と前記第２主流路とを連通する第２連絡流路（４２ｂ）、および、鉛直方向に前記第３冷媒が流れる第３主流路（４２ｃ）、および、前記第３冷媒流路穴と前記第３主流路とを連通する第３連絡流路（４２ｄ）を形成する第２流路形成部材（４２）と、
   前記第２流路形成部材と、前記第２冷媒管および前記第３冷媒管と、を接続する前記管接続部材と、
   を有する、
   熱交換器（９）。
2. 前記第１冷媒管は、前記第１冷媒が流れる複数の前記第１冷媒流路穴（３２ａ）を有する扁平多穴管であり、
   前記第２冷媒管は、前記第２冷媒が流れる複数の前記第２冷媒流路穴（６２ａ）を有する扁平多穴管であり、
   前記第３冷媒管は、前記第３冷媒が流れる複数の前記第３冷媒流路穴（６３ａ）を有する扁平多穴管である、
   請求項１に記載の熱交換器。
3. 前記管接続部材は、前記第１冷媒管、前記第２冷媒管および前記第３冷媒管の端部が接着され、かつ、前記第１流路形成部材および前記第２流路形成部材に固定される管接着部材（４３ａ）を含む、
   請求項１または２に記載の熱交換器。
4. 前記管接続部材は、さらに、前記第１冷媒管、前記第２冷媒管および前記第３冷媒管の端部を、前記管接着部材と共に固定する管固定部材（４３ｂ）を含む、
   請求項３に記載の熱交換器。
5. 前記第２熱交換部は、前記第２冷媒管と前記第３冷媒管とが密着している、
   請求項１から４のいずれか１項に記載の熱交換器。

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