JP6169199B2 - 熱交換器及び冷凍サイクル装置 - Google Patents

Description

本発明は熱交換器などに関するものである。特にパラレル配管形熱交換器などに係わるものである。

例えば、ルームエアコン、パッケージエアコンなどの空気調和機において、パラレル配管（パラレルフロー）形熱交換器（ＰＦＣ）が利用されている。パラレル配管形熱交換器は、クロスフィン配管形熱交換器に対して、熱交換性能の向上、省冷媒化などにより、コスト削減が可能となることから、特に冷房専用空気調和機の凝縮器用熱交換器として利用されることが多い。

パラレル配管形熱交換器は、例えば各々が平行で等間隔に配列された複数の扁平管を有する。また、扁平管を挿入する扁平管挿入穴を有するとともに間隔をおいて配置された一対の円筒形のヘッダパイプを有する。さらに、隣り合う扁平管の間に、例えばコルゲート状の放熱フィンを有する。そして、ヘッダパイプに取り付けられ、外部からの冷媒の流入口となる入口配管と外部への冷媒の流出口となる出口配管とを有する。

また、一対のヘッダパイプの内部に配置され、冷媒がヘッダパイプ間を折り返し、流れの向きを変える流路を形成するとともに熱交換領域を形成するための仕切り板を備えた熱交換器が、冷房専用空気調和機の凝縮器用熱交換器として広く用いられている。ここで、領域とは扁平管を流れる冷媒の方向が同じ方向である熱交換器部分のことをいうものとする。そして、一対のヘッダパイプ内に配置された仕切り板の位置が、互い違いの高さに配置された例を多くの熱交換器において見ることができる（例えば、特許文献１参照）。

仕切り板はヘッダパイプの内部を完全に仕切ることで、複数本の扁平管は一つの領域を成すようにグループを構成する。例えば、入口配管と出口配管とが同じヘッダパイプ側にあって、一対のヘッダパイプ間で冷媒の流れの向きを変えて往復させる部分には、ヘッダパイプの領域の境界にはあえて仕切り板を備えずに連通させるようにして、領域を跨いで冷媒を移動させる構造となっている。

特開２００９−２５５１５７号公報

上記のような従来のパラレル配管形熱交換器では、ヘッダパイプの断面が、各領域のヘッダパイプに差し込まれる複数の扁平管の断面積の総和に対して大きくなる傾向にある。このため、扁平管内を流れる冷媒の流速に対し、ヘッダパイプ内で合流した冷媒の流速が低下してしまい、気液分離を引き起こして液状の冷媒（液冷媒）とガス状の冷媒（ガス冷媒）との粗密が生じる。

さらに、領域の境界に仕切り板のないヘッダパイプ内では、気液分離をした冷媒は領域間を移動しながら次の領域に係わる扁平管に再分配される。ヘッダパイプ内のこの空間の上部には密度の低いガス冷媒、上部には密度の高い液冷媒の比率が多くなる。このため、同じ領域において、ヘッダパイプの上部側に挿入された扁平管にはガス冷媒が多く流れ、下部側に挿入された扁平管には液冷媒が多く流れやすくなる。したがって、同じ領域内の扁平管に流れる冷媒量、冷媒の液とガスの相比率が不均等に分配されることなどにより、各扁平管内での熱交換量のバランスが悪くなり、熱交換器全体の性能が低下する可能性が生じる問題があった。

本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、ヘッダパイプ内で領域を跨いで冷媒が移動する際の扁平管への冷媒分配バランスをよくし、熱交換性能の向上を実現したパラレル配管形熱交換器などを提供することを目的とする。

本発明に係わる熱交換器及び冷凍サイクル装置は、流入した冷媒を熱交換して流出させる熱交換器において、互いに離間して配置され、管内を冷媒が通過する一対のヘッダパイプと、一対のヘッダパイプの間に並列に配置され、一対のヘッダパイプにそれぞれ両端が接続され、内部を冷媒が通過する複数の伝熱管と、一対のヘッダパイプ内を複数の空間に分割し、複数の伝熱管を複数のグループに分ける仕切り板と、冷媒を通過させる２つの空間の間に接続される連結管と、隣り合う伝熱管の間に設置されて伝熱面積を拡げる複数のフィンとを備え、複数の連結管において、冷媒の流れに対して上流側に位置する連結管の断面積よりも、下流側に位置する連結管の断面積が小さく、連結管の冷媒流出口が、高さ方向において、連結管の冷媒流出側が接続された空間における２つの伝熱管の冷媒流入口の中間に位置するものである。

本発明の熱交換器及び冷凍サイクル装置によれば、ヘッダパイプ内の空間に対し、連通させる空間の間を連結管で接続して冷媒が通過できるようにしたので、同じグループの扁平管を流れる冷媒量（冷媒の流速）及び液冷媒とガス冷媒との相比率が均等となるように、同じグループの扁平管に配分することができる。このため、熱交換における熱交換量を均等にし、熱交換性能を引き出すことができる。

パラレル配管形熱交換器の構成を示す図である。 仕切り板１１の形状を示す図である。 パラレル配管形熱交換器における冷媒の流れを示す図である。 ヘッダパイプ１内の各空間における冷媒の状態を模式的に示す図である。 本発明の参考例１に係わる、整流板２０を配置したパラレル配管形熱交換器の構成を示す図である。 本発明の参考例１に係わる整流板２０の形状例を示す図である。 本発明の参考例２に係わる、整流板２０を配置したパラレル配管形熱交換器の構成を示す図である。 本発明の参考例２に係わる整流板２０の配置の他の例を示す図である。 本発明の参考例３に係わる、整流板２０を配置したパラレル配管形熱交換器の構成を示す図である。 本発明の実施の形態１に係わる、連結管２７を配置したパラレル配管形熱交換器の構成を示す図である。 本発明の実施の形態２に係わるパラレル配管形熱交換器のヘッダパイプ１に接続する連結管２７の設置位置について説明する図である。 本発明の実施の形態３に係わる熱交換器を有する冷凍サイクル装置の構成を示す図である。

以下、発明の実施の形態に係わる熱交換器などについて図面などを参照しながら説明する。以下の図面において、同一の符号を付したものは、同一又はこれに相当するものであり、以下に記載する実施の形態の全文において共通することとする。そして、明細書全文に表されている構成要素の形態は、あくまでも例示であって、明細書に記載された形態に限定するものではない。特に構成要素の組み合わせは、各実施の形態における組み合わせのみに限定するものではなく、他の実施の形態に記載した構成要素を別の実施の形態に適用することができる。また、図における上方を「上側」とし、下方を「下側」として説明する。さらに、添字で区別などしている複数の同種の機器などについて、特に区別したり、特定したりする必要がない場合には、添字を省略して記載する場合がある。そして、図面では各構成部材の大きさの関係が実際のものとは異なる場合がある。

図１はパラレル配管形熱交換器の構成を示す図である。ここでは、空気調和機などの冷凍サイクル装置において、アルミニウム、アルミニウム合金など、アルミニウムを含む材料を有し、凝縮器として用いられるパラレル配管形の熱交換器の構成について、図１を参照しながら説明する。本パラレル配管形熱交換器は、以下の各実施の形態において共通する構成であるため、ここで説明する。図１に示すパラレルフロー熱交換器は、例えば平行に配置された円筒形の２本のヘッダパイプ（ヘッダ管）１Ｌとヘッダパイプ１Ｒとを有している。図１においては、ヘッダパイプ１Ｌが左側となり、ヘッダパイプ１Ｒが右側となる。ここではヘッダパイプ１を円筒形としているが、形については特に限定するものではない。ヘッダパイプ１は、例えば扁平管３の形状に合わせた貫通穴（扁平管挿入穴）を有している。

２本のヘッダパイプ１の間には、複数の扁平管３が、各ヘッダパイプ１に対して垂直となるように、等間隔に平行に配置されている。すべての扁平管３を扁平管挿入穴を介してヘッダパイプ１内部に挿入し、ヘッダパイプ１と扁平管３との接触部分をロウ材によって接合される構造をとることで連通させている。ここでは扁平管３が１６本ある場合を例に説明する。また、２本のヘッダパイプ１の両端部分にはエンドキャップ５（５Ｌ１、５Ｌ２、５Ｒ１、５Ｒ２）が嵌め込まれて、ヘッダパイプ１の両端の開口部分からの冷媒流出を防いでいる。

また、パラレル配管形熱交換器は、ヘッダパイプ１Ｌが入口配管９と出口配管１０とを有している。入口配管９と出口配管１０とを外部の冷媒配管と接続して、パラレル配管形熱交換器を凝縮器とする冷媒回路を構成する。入口配管９は、例えば圧縮機に接続された吐出配管と接続され、圧縮機が吐出した冷媒が流入する。出口配管１０は、例えば絞り装置に接続された絞り配管と接続し、パラレル配管形熱交換器から冷媒を流出する。

図２は仕切り板１１の形状を示す図である。図１のパラレル配管形熱交換器では、効率的な熱交換を行うために、ヘッダパイプ１の内部に仕切り板１１を設け、パラレル配管形熱交換器を複数の領域に分けるようにする。ここで、領域とは扁平管内の冷媒の流れる方向が同じ方向である熱交換器部分のことをいうものとする。仕切り板１１がヘッダパイプ１の内部を完全に仕切ることで、複数本の扁平管３がグループとなって一つの領域ができる。例えば、図１のパラレル配管形熱交換器のように、入口配管９と出口配管１０とが同じヘッダパイプ１Ｌ側にあって、一対のヘッダパイプ１間で冷媒の流れの向きを変えて往復させる部分では、ヘッダパイプ１の領域の境界にはあえて仕切り板１１を備えずに連通させておくことで、領域を跨いで冷媒を移動させる構造となっている。

図３はパラレル配管形熱交換器における冷媒の流れを示す図である。図１及び図３に示すように、ヘッダパイプ１Ｌの内部に仕切り板１１Ｌ１と仕切り板１１Ｌ２を配置することで、ヘッダパイプ１Ｌ内は３つの空間（上側から空間Ｌ１、空間Ｌ２、空間Ｌ３とする）に分かれる。また、ヘッダパイプ１Ｒに仕切り板１１Ｒ１を配置することで、ヘッダパイプ１Ｒ内は２つの空間（上側から空間Ｒ１、空間Ｒ２とする）に分かれる。このため、図３に示すように、パラレル配管形熱交換器には４つの領域ができる。ここで、仕切り板１１Ｌ１とエンドキャップ５Ｌ１との間にできる領域を第１領域とし、仕切り板１１Ｌ１と仕切り板１１Ｒ１との間にできる領域を第２領域とする。また、仕切り板１１Ｒ１と仕切り板１１Ｌ２との間にできる領域を第３領域とし、仕切り板１１Ｌ２とエンドキャップ５Ｌ２との間にできる領域を第４領域とする。

そして、図３の矢印が示すように、入口配管９から流入した吐出冷媒は、熱交換部分を通過し、凝縮しながら２ターン（２往復）して、出口配管１０から凝縮冷媒（液冷媒）となって出て行くことになる。以上の説明は、一対のヘッダパイプ１内に仕切り板１１を３個配置した場合であるが、配置する仕切り板１１を増加減させることによってターン数を変更する、入口配管９と出口配管１０とを異なるヘッダパイプ１に設けるようにするなどの設定を適宜行うことができる。

また、各々の扁平管３の両面にはコルゲート状の放熱フィン４を配置する。放熱フィン４は、伝熱面積を増やし、冷媒と空気との熱交換を促進する。また、最も外側の放熱フィン４の片面には放熱フィン４の変形を防ぐためのサイドプレート３０を配置する。

以上のヘッダパイプ１、扁平管３、放熱フィン４、入口配管９、出口配管１０、仕切り板１１、サイドプレート３０の材質はすべてアルミニウム材である。そして、扁平管３と放熱フィン４、放熱フィン４とサイドプレート３０、ヘッダパイプ１Ｌと入口配管９及び出口配管１０とはすべてロウ材で接合されている。

ここで、各領域において冷媒が熱交換による凝縮を繰り返しながら移動していく行程を説明する。外部の機器である圧縮機から吐出されたガス冷媒が入口配管９を介してヘッダパイプ１Ｌ（空間Ｌ１）に流入する。流入した第１領域を構成する扁平管３に分配され、各扁平管３内を通過する。このとき、冷媒は空気との熱交換により放熱する。第１領域に係る各扁平管３内を通過した冷媒は、ヘッダパイプ１Ｒ内の空間Ｒ１において合流し、第２領域を構成する扁平管３に再度分配され、流れる方向が折り返されて、各扁平管３内を通過する。第２領域に係る各扁平管３内を通過した冷媒は、ヘッダパイプ１Ｌ内の空間Ｌ２において合流し、第３領域を構成する扁平管３に再度分配され、流れる方向が折り返されて、各扁平管３内を通過する。さらに、第３領域に係る各扁平管３内を通過した冷媒は、ヘッダパイプ１Ｒ内の空間Ｒ２において合流し、第４領域を構成する扁平管３に再度分配され、流れる方向が折り返されて、各扁平管３内を通過する。第４領域に係る各扁平管３内を通過した冷媒は、ヘッダパイプ１Ｌ内の空間Ｌ３において合流する。この間、前述したように冷媒は空気との熱交換により放熱しながら、凝縮して液冷媒となる。合流した液冷媒は、出口配管１０から流出する。

図４はヘッダパイプ１内の各空間における冷媒の状態を模式的に示す図である。前述したように、空間内において液冷媒とガス冷媒とが分離することで、同じ領域に係る扁平管３に流れる冷媒の相比率にばらつきが生じる。このばらつきを是正したパラレル配管形熱交換器について説明する。以下、本発明の実施の形態について、第１領域〜第４領域を有し、扁平管３が１６本あるパラレル配管形熱交換器を例に説明する。

参考例１．
図５は本発明の参考例１に係わる、整流板２０を配置したパラレル配管形熱交換器の構成を示す図である。本参考例では、ヘッダパイプ１内を通過する冷媒の整流を行う整流板２０を、ヘッダパイプ１内に設ける。特に本参考例では、パラレル配管形熱交換器において、対向するヘッダパイプ１の仕切り板１１が取り付けられた位置と同じ高さの位置に整流板２０を取り付ける。

ヘッダパイプ１Ｌ内には、空間Ｌ２において、第２領域と第３領域との境界となる位置に整流板２０Ｌ１を設置する。また、ヘッダパイプ１Ｒ内には、空間Ｒ１において、第１領域と第２領域との境界となる位置に整流板２０Ｒ１を設置する。そして、空間Ｒ２において、第３領域と第４領域との境界となる位置に整流板２０Ｒ２を設置する。

図６は本発明の参考例１に係わる整流板２０の形状例を示す図である。本参考例の整流板２０の形状は仕切り板１１と同じ寸法とし、仕切り板１１と同じ取り付け構造とする。したがって、仕切り板１１を取り付ける工程と同じように整流板２０をヘッダパイプ１に取り付けることができる。

整流板２０には、冷媒を通過させるように、少なくとも１つの連通穴を空ける。その面積はヘッダパイプ１の断面積よりも小さくし、かつ整流板２０の上流と下流との間に圧力差を生じさせない程度の大きさにする。ヘッダパイプ１内の空間内に整流板２０を設置し、空間を流れる冷媒を撹拌する。例えば液冷媒が下方に向かう速度を遅くし、成り行きで空間内を冷媒が通過することで、液冷媒とガス冷媒とが空間内で分離してしまわないように整流板２０によって、第ｎ領域に係る扁平管３からの冷媒を管理しながら、第ｎ＋１領域に係る各扁平管３に、冷媒量（冷媒の流速）、相比率が均等に分配する。

整流板２０が有する連通穴の形状は、穴あけ加工が容易で、最も流体が流れやすいように、円形が望ましい。ただ、円形に限らず、扁平管３への冷媒分配が最も均等になるように、試験によって連通穴の形状、連通穴の数、連通穴の位置などを適宜設定することができる。

例えば、図６（ａ）は、最も簡素な円形の連通穴をヘッダパイプ１の中央に一つ配置したものである。

また、例えば図６（ｂ）は、ヘッダパイプ１の断面に対し、均等に冷媒を移動させるため、複数の円形の小さな連通穴をヘッダパイプ１の中央に対し放射線状に配置したものである。

そして、例えば図６（ｃ）では、ヘッダパイプ１の断面に対し、整流板２０から噴出された冷媒が近接する扁平管３に直接吸引されることを抑制するため、扁平管３から遠い位置、かつ円筒型ヘッダパイプの断面に対し偏心させた位置に円形の連通穴を複数配置したものである。

以上のように、参考例１の熱交換器によれば、ヘッダパイプ１内において、仕切り板１１で仕切られた空間内を流れる冷媒に対して、撹拌、整流などをする整流板２０を設けるようにしたので、第ｎ領域に係る扁平管３から空間に流れた冷媒を、液冷媒とガス冷媒とに分離させることなく、例えば気液二相状態のまま、第ｎ＋１領域に係る扁平管３に均等に分配することができる。冷媒量、相の比率を均等にして各扁平管３に分配することで、熱交換性能を向上した熱交換器を得ることができる。

また、本参考例の熱交換器は、互いに対向するヘッダパイプ１において、相手のヘッダパイプ１の仕切り板１１を設置する位置に、整流板２０を設置するようにしたので、仕切り板１１と整流板２０とを区別すれば、ヘッダパイプ１において、設置する位置は同じとなるため、上述したように熱交換性能を向上しつつ、一対のヘッダパイプ１の共用、設置作業の効率化などをはかることができる。

参考例２．
図７は本発明の参考例２に係わる、整流板２０を配置したパラレル配管形熱交換器の構成を示す図である。前述した参考例１では、対向するヘッダパイプ１における仕切り板１１の位置に合わせた位置に整流板２０を取り付けるようにした。本参考例では、次の領域に係る扁平管３への冷媒分配が最適となるような位置に整流板２０を設置するようにしたものである。

例えば、図７では、ヘッダパイプ１Ｌにおいて、第３領域を構成する上から１２番目の扁平管３と上から１３番目の扁平管３との間に整流板２０を配置する。

さらに、ヘッダパイプ１Ｒにおいて、第２領域を構成する上から８番目の扁平管３と上から９番目の扁平管３との間に整流板２０を配置する。また、第４領域を構成する上から１５番目の扁平管３と上から１６番目の扁平管３との間にそれぞれ整流板２０を配置する。

ここで、前述の例に限らず、各整流板２０の位置は、試験などによって、同種類（同型）のパラレル配管形熱交換器において最も分配のよくなる任意の位置に決めるとよい。

図８は本発明の参考例２に係わる整流板２０の配置の他の例を示す図である。図７では、各空間に整流板２０を１つだけ配置した例を示したが、これに限定するものではない。均等に冷媒を分配するため、例えば、図８に示すように、複数の整流板２０を同じ空間に配置するようにしてもよい。例えば、図８では、ヘッダパイプ１Ｌの空間Ｌ２及びヘッダパイプ１Ｒの空間Ｒ１に、それぞれ２つの整流板２０（２０Ｌ１１及び２０Ｌ１２並びに２０Ｒ１１及び２０Ｒ１２）を設置している。

以上のように、参考例２のパラレル配管形熱交換器によれば、例えば第ｎ＋１領域に係る各扁平管３への冷媒の分配を最適にすることができる空間内の任意の位置に、１又は複数の整流板２０を配置するようにしたので、さらに熱交換効率がよく、熱交換性能のよいパラレル配管形熱交換器を得ることができる。

参考例３．
図９は本発明の参考例３に係わる、整流板２０を配置したパラレル配管形熱交換器の構成を示す図である。熱交換器を流れる冷媒は、入口配管９から出口配管１０にかけて熱交換が進んで凝縮されることで、液冷媒の比率が高くなり、冷媒の流速が遅くなる特性がある。そこで、本参考例では、上記の特性に合わせて、第ｎ領域と第ｎ＋１領域の境界にある整流板２０の連通穴径ｄｎに対し、第ｎ＋１領域と第ｎ＋２領域の境界にある整流板２０の連通穴径ｄｎ＋１が小さくなるようにしたものである。このため、冷媒の流れに対して、下流側の整流板２０における連通穴の面積は、下流側の整流板２０における連通穴の面積よりも小さい。したがって、整流板２０における連通穴の面積は、整流板２０Ｒ１＞整流板２０Ｌ１＞整流板２０Ｒ２となっている。

ここで、整流板２０の連通穴の面積を調整するために、第ｎ領域と第ｎ＋１領域の境界にある整流板２０の連通穴の数に対し、第ｎ＋１領域と第ｎ＋２領域の境界にある整流板２０の連通穴の数を少なくするなど、連通穴の面積の総和を、整流板２０Ｒ１＞整流板２０Ｌ１＞整流板２０Ｒ２となるようにしてもよい。

以上のように、参考例３のパラレル配管形熱交換器によれば、各領域のヘッダパイプ１内の冷媒の液冷媒とガス冷媒の比率に応じて、整流板２０の連通穴の面積を調整するようにしたので、整流板２０を通過する冷媒流速を調整でき、冷媒の相の状態に依らず、より均等な冷媒分配を行うことができる。

実施の形態１．
図１０は本発明の実施の形態１に係わる、連結管２７を配置したパラレル配管形熱交換器の構成を示す図である。本実施の形態では、ヘッダパイプ１Ｌにおいて、第１領域となる部分と第２領域となる部分との境界に仕切り板１１Ｌ１を設置する。また、第２領域となる部分と第３領域となる部分との境界に仕切り板１１Ｌ３を設置する。そして、第３領域となる部分と第４領域となる部分との境界に仕切り板１１Ｌ２を設置する。一方、ヘッダパイプ１Ｒにおいて、第１領域となる部分と第２領域となる部分との境界に仕切り板１１Ｒ２を設置する。また、第２領域となる部分と第３領域となる部分との境界に仕切り板１１Ｒ１を設置する。そして、第３領域となる部分と第４領域となる部分との境界に仕切り板１１Ｒ３を設置する。このように、本実施の形態においては、ヘッダパイプ１内のすべての領域の境界に仕切り板１１を備えている。このため、仕切り板１１を設置したヘッダパイプ１は、左右同じものを用いることができる。ここで、ヘッダパイプ１Ｌ内にできる空間を、上側から空間Ｌ１、空間Ｌ２、空間Ｌ３、空間Ｌ４とし、ヘッダパイプ１Ｒ内にできる空間を、上側から空間Ｒ１、空間Ｒ２、空間Ｒ３、空間Ｒ４とする。

その上で、本実施の形態では、仕切り板１１を挟んで第ｎ領域に係る空間の下部と第ｎ＋１領域に係る空間の上部とを接続して、２つの空間を連通させる連結管２７を設置する。例えば、図１０においては、ヘッダパイプ１Ｒにおいて、空間Ｒ１から空間Ｒ２に冷媒を移動させるため、仕切り板１１Ｒ２を挟んで連結管２７Ｒ１を設置する。また、空間Ｒ３から空間Ｒ４に冷媒を移動させるため、仕切り板１１Ｒ３を挟んで連結管２７Ｒ２を設置する。そして、ヘッダパイプ１Ｌにおいて、空間Ｌ２から空間Ｌ３に冷媒を移動させるため、仕切り板１１Ｌ３を挟んで連結管２７Ｌ１を設置する。

ここで、連結管２７の断面積は、ヘッダパイプ１の断面積より小さくし、かつ連結管２７の冷媒流入口と流出口との間に圧力差を生じさせない程度の大きさにする。

また、前述したように、熱交換器を流れる冷媒は、下流側になると冷媒の流速が遅くなる特性がある。そこで、上記の特性に合わせて、連結管２７の断面積について、第ｎ領域と第ｎ＋１領域とを連通させる連結管２７の断面積が、第ｎ＋１領域と第ｎ＋２領域を連通させる連結管２７の断面積より小さくなるようにしてもよい。この場合、例えば、連結管２７の断面積は、連結管２７Ｒ１＞連結管２７Ｌ１＞連結管２７Ｒ２となる。

以上のように、実施の形態１のパラレル配管形熱交換器によれば、ヘッダパイプ内を仕切り板１１で仕切ってできる空間について、第ｎ領域に係る扁平管３からの冷媒が流入する空間と第ｎ＋１領域に係る扁平管３に冷媒を分配するための空間とを分離することができる。その上で、連通させる空間の間を連結管２７で接続して冷媒が通過できるようにしたので、連結管２７を通過する際、ガス冷媒と液冷媒とを撹拌、整流などすることができるので、第ｎ＋１領域に係る扁平管３に流れる冷媒量、相比率を均等して分配することができる。また、各連結管２７は、ヘッダパイプ１よりも断面積を小さくするなど、断面積を任意に設定できるので、連結管２７を流れる冷媒の流速を調整することができる。

実施の形態２．
図１１は本発明の実施の形態２に係わるパラレル配管形熱交換器のヘッダパイプ１に接続する連結管２７の設置位置について説明する図である。ここで、図１１に示す矢印は冷媒の流れる方向を模式的に示している。例えば、空間ｎと空間ｎ＋１とを接続する連結管２７において、空間ｎ＋１に流入する冷媒が、連結管２７の開口部に近接する扁平管３に直接流入する量が多いと、分配に偏りが生じる。そこで、連結管２７の開口部に近接する扁平管３に直接流入する量を少なくすることが望ましい。

そこで、図１１（ａ）に示すように、第ｎ＋１領域に挿入された連結管２７の中心線が隣り合う２本の扁平管３と扁平管３の中間となるように連結管２７をヘッダパイプ１に取り付けるようにする。

さらに、上記の第ｎ＋１領域において、扁平管３を流れる冷媒の流れ方向と連結管２７の開口部から噴出する冷媒の流れ方向とが一致していることで、連結管２７の開口部に近接する扁平管３に冷媒が直接流入する量を減少させるため、図１１（ｂ）に示すように連結管中心線が扁平管３の中心線に対し、約９０度になるように連結管２７をヘッダパイプ１に取り付けるようにする。

以上のように、実施の形態２によれば、連結管２７を通過した冷媒が、特定の扁平管３に直接流入しないような位置に接続するようにしたので、連結管２７を通過した勢いで、特定の扁平管３に大量の冷媒が流入することを防ぐことができる。また、連結管２７を通過した先の空間において、扁平管３に分配される前に、再度、撹拌、整流などを行うことができる。

実施の形態３．
図１２は本発明の実施の形態３に係わる熱交換器を有する冷凍サイクル装置の構成を示す図である。図１２では冷凍サイクル装置の代表例として空気調和機について説明する。図１に示すように、本実施の形態における空気調和機は、室外ユニット１００及び室内ユニット２００を備えている。そして、室外ユニット１００と室内ユニット２００とを配管で接続することによって、冷媒を循環し、冷凍サイクルを利用した対象空間の空気調和を行う冷媒回路を構成している。

本実施の形態の室外ユニット１００は、圧縮機１１０、四方切換弁１２０、室外熱交換器１３０及び膨張弁１４０を有している。圧縮機１１０は、低温低圧の冷媒を吸入し、その冷媒を圧縮して高温高圧の状態にして吐出する。特に限定するものではないが、例えば容量制御可能なインバータ圧縮機などで圧縮機１１０を構成するとよい。冷媒流路切替装置となる四方切換弁１２０は、冷房運転モード時における冷媒の流れと暖房運転モード時における冷媒の流れとを切り換える弁である。減圧装置（絞り装置）となる膨張弁１４０は、冷媒を減圧して膨張させる。

室外熱交換器１３０は、冷媒と室外の空気（外気）との熱交換を行う。例えば、暖房運転時においては蒸発器として機能し、室内ユニット２００から流入した低圧の冷媒と外気との熱交換を行い、冷媒を蒸発させ、気化させる。また、冷房運転時においては放熱器（凝縮器を含む。以下同じ）として機能し、圧縮機１１０において圧縮された冷媒と外気との熱交換を行い、冷媒を放熱又は凝縮させる。ここで、前述した参考例１〜３および実施の形態１〜２において説明した熱交換器を、本実施の形態の室外熱交換器１３０として用いる。

また、本実施の形態の室内ユニット２００は、室内熱交換器２１０を有している。室内熱交換器２１０は、冷媒と空調対象空間の空気（室内空気）との熱交換を行う。例えば、暖房運転時においては放熱器として機能し、室外ユニット１００側から流入した冷媒と室内空気との熱交換を行う。このとき、室内熱交換器２１０は冷媒を放熱又は凝縮させて、室外ユニット１００側に流出させる。一方、冷房運転時においては蒸発器として機能し、例えば膨張弁１４０を通過した冷媒と室内空気との熱交換を行う。このとき、室内熱交換器２１０は冷媒に室内空気の熱を奪わせて蒸発させて気化させ、室外ユニット１００側に流出させる。

次に、本実施の形態の空気調和機の動作について、冷媒の流れに基づいて説明する。まず冷房運転について説明する。圧縮機１１０により圧縮されて吐出した高温、高圧のガス冷媒は、四方切換弁１２０を通過し、室外熱交換器１３０に流入する。そして、室外熱交換器１３０内を通過して、室外の空気と熱交換することで凝縮、液化した冷媒（液冷媒）は、膨張弁１４０へ流入する。膨張弁１４０で減圧されて気液二相状態となった冷媒は室外ユニット１００から流出する。

室外ユニット１００を流出した気液二相冷媒は、配管を通過して室内ユニット２００に流入し、室内熱交換器２１０を通過する。そして、例えば室内空間の空気と熱交換することで蒸発、ガス化した冷媒（ガス冷媒）は、室内ユニット２００から流出する。

室内ユニット２００から流出したガス冷媒は配管を通過して室外ユニット１００に流入する。そして、四方切換弁１２０を通過して再度圧縮機１１０に吸入される。以上のようにして空気調和機の冷媒が循環し、空気調和（冷房）を行う。

次に暖房運転について冷媒の流れに基づいて説明する。圧縮機１１０により圧縮されて吐出した高温、高圧のガス冷媒は、四方切換弁１２０を通過して室外ユニット１００から流出する。室外ユニット１００を流出したガス冷媒は、配管を通過して室内ユニット２００に流入する。そして、室内熱交換器２１０を通過中に、例えば室内空間の空気と熱交換することで凝縮、液化した冷媒は室内ユニット２００から流出する。

室内ユニット２００から流出した冷媒は配管を通過して室外ユニット１００に流入する。そして、膨張弁１４０で減圧されて気液二相状態となった冷媒は室外熱交換器１３０に流入する。そして、室外熱交換器１３０内を通過して、室外の空気と熱交換することで蒸発、ガス化した冷媒（ガス冷媒）は、四方切換弁１２０を通過して再度圧縮機１１０に吸入される。以上のようにして空気調和機の冷媒が循環し、空気調和（暖房）を行う。

以上のように、実施の形態３の空気調和機によれば、参考例１〜３および実施の形態１〜２において説明した熱交換器を室外熱交換器１３０として用いるようにしたので、熱交換性能の向上を図ることができ、空気調和機の運転効率を高めることができる。

上記した実施の形態３の冷凍サイクル装置は、冷凍装置、給湯装置など、冷凍サイクル（ヒートポンプサイクル）を利用する装置に適用することができる。

１，１Ｌ，１Ｒ ヘッダパイプ、３ 扁平管、４ 放熱フィン、５，５Ｌ１，５Ｌ２，５Ｒ１，５Ｒ２ エンドキャップ、９ 入口配管、１０ 出口配管、１１，１１Ｌ１，１１Ｌ２，１１Ｌ３，１１Ｒ１，１１Ｒ２，１１Ｒ３ 仕切り板、２０，２０Ｌ１，２０Ｒ１，２０Ｒ２，２０Ｌ１１，２０Ｌ１２，２０Ｒ１１，２０Ｒ１２ 整流板、２７，２７Ｌ１，２７Ｒ１，２７Ｒ２ 連結管、３０ サイドプレート、１００ 室外ユニット、１１０ 圧縮機、１２０ 四方切換弁、１３０ 室外熱交換器、１４０ 膨張弁、２００ 室内ユニット、２１０ 室内熱交換器、Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３，Ｌ４，Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３，Ｒ４ 空間。

Claims (3)

1. 流入した冷媒を熱交換して流出させる熱交換器において、
   互いに離間して配置され、管内を前記冷媒が通過する一対のヘッダパイプと、
   該一対のヘッダパイプの間に並列に配置され、前記一対のヘッダパイプにそれぞれ両端が接続され、内部を前記冷媒が通過する複数の伝熱管と、
   前記一対のヘッダパイプ内を複数の空間に分割し、前記複数の伝熱管を複数のグループに分ける仕切り板と、
   前記冷媒を通過させる２つの前記空間の間に接続される連結管と、
   隣り合う伝熱管の間に設置されて伝熱面積を拡げる複数のフィンと
   を備え、
   複数の前記連結管において、前記冷媒の流れに対して上流側に位置する前記連結管の断面積よりも、下流側に位置する前記連結管の断面積が小さく、
   前記連結管の冷媒流出口が、高さ方向において、前記連結管の冷媒流出側が接続された前記空間における２つの前記伝熱管の冷媒流入口の中間に位置する熱交換器。
2. 前記連結管は、前記伝熱管が前記ヘッダパイプに接続された方向とは異なる方向で、前記ヘッダパイプに接続されている請求項１に記載の熱交換器。
3. 冷媒を圧縮する圧縮機と、
   請求項１または２に記載の熱交換器を有し、前記圧縮機により圧縮された冷媒を凝縮させる凝縮器と、
   該凝縮器によって凝縮された前記冷媒を減圧させる絞り手段と、
   該絞り手段によって減圧された前記冷媒を熱交換により蒸発させる蒸発器と
   が配管接続されて前記冷媒を循環させる冷媒回路を構成する冷凍サイクル装置。

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