WO2015111220A1 - 熱交換器、及び、空気調和装置 - Google Patents

熱交換器、及び、空気調和装置 Download PDF

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WO2015111220A1
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heat transfer
flow path
heat exchanger
branch
transfer tube
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石橋　晃
真哉 東井上
伊東　大輔
拓未 西山
繁佳 松井
裕樹 宇賀神
岡崎　多佳志
厚志 望月
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三菱電機株式会社
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    • F25B39/00—Evaporators; Condensers
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    • F25B41/40—Fluid line arrangements
    • F25B41/42—Arrangements for diverging or converging flows, e.g. branch lines or junctions

Definitions

  • the present invention relates to a heat exchanger and an air conditioner.
  • Some conventional heat exchangers include a main heat exchange unit having a plurality of heat transfer tubes and a sub heat exchange unit having a plurality of heat transfer tubes.
  • the heat exchanger acts as an evaporator
  • the refrigerant that has passed through the auxiliary heat exchange unit flows into the main heat exchange unit.
  • the heat exchanger acts as a condenser
  • the refrigerant that has passed through the main heat exchange unit flows into the sub heat exchange unit.
  • the auxiliary heat exchange unit is disposed below the gravitational direction as compared with the main heat exchange unit.
  • the main heat exchange part and the sub heat exchange part have a header in which a branch channel that branches at least one channel into a plurality of channels is formed (see, for example, Patent Document 1).
  • JP 2012-163328 A paragraph [0042] to paragraph [0057], FIGS. 2 to 4)
  • the header of the main heat exchange part and the header of the sub heat exchange part are integrated. Therefore, for example, in the case where the heat exchanger acts as a condenser and the refrigerant is in a saturated liquid state in the main heat exchange part and in a supercooled liquid state in the sub heat exchange part, the integrated header Heat loss occurs due to heat transfer in the case. That is, such a heat exchanger has a problem that heat exchange efficiency is low.
  • the present invention has been made against the background of the above problems, and an object thereof is to obtain a heat exchanger having improved heat exchange efficiency. Moreover, an object of this invention is to obtain the air conditioning apparatus provided with such a heat exchanger.
  • the heat exchanger includes a plurality of first heat transfer tubes and at least one flow path branched into a plurality of flow paths, each of the plurality of flow paths being a first end of the first heat transfer pipe.
  • a main heat exchanging portion having a header portion formed with a first branch flow passage communicated with the plurality of second heat transfer tubes, and at least one flow passage is branched into a plurality of flow passages.
  • Each of the flow paths includes a first member formed with a second branch flow path that communicates with the first end of the second heat transfer tube, and a first heat exchange section that includes the first heat exchange section.
  • the at least one flow path of the branch flow path and the second end of the second heat transfer tube communicate with each other, and the header portion and the first member are arranged apart from each other,
  • the first member is a branch pipe.
  • the header of the main heat exchange unit and the first member of the sub heat exchange unit are arranged apart from each other, and the first member is a branch pipe. Therefore, heat transfer between the refrigerant of the main heat exchange unit and the refrigerant of the sub heat exchange unit is suppressed, and the heat exchange efficiency is improved.
  • FIG. 1 is a perspective view of a heat exchanger according to Embodiment 1.
  • FIG. It is a top view of the main heat exchange part of the heat exchanger which concerns on Embodiment 1.
  • FIG. FIG. 3 is a schematic cross-sectional view taken along line AA in FIG. 2 of the main heat exchange section of the heat exchanger according to Embodiment 1.
  • FIG. FIG. 5 is a schematic cross-sectional view taken along line BB in FIG. 4 of the auxiliary heat exchange unit of the heat exchanger according to Embodiment 1. It is a figure for demonstrating a structure and operation
  • FIG. 1 It is a figure for demonstrating a structure and operation
  • FIG. 1 It is a perspective view of the modification of the heat exchanger which concerns on Embodiment 1.
  • FIG. 1 It is a perspective view of the heat exchanger which concerns on Embodiment 2.
  • FIG. 1 It is a perspective view of the modification of the heat exchanger which concerns on Embodiment 2.
  • Embodiment 1 FIG. The heat exchanger according to Embodiment 1 will be described. ⁇ Configuration and operation of heat exchanger> Below, the structure and operation
  • 1 is a perspective view of a heat exchanger according to Embodiment 1.
  • FIG. 1 the flow of the refrigerant
  • the heat exchanger 1 includes an upwind heat exchanging unit 2 disposed on the windward side in the direction of passage of air passing through the heat exchanger 1 (white arrow in the figure), and the leeward And a leeward side heat exchanging unit 3 disposed on the side.
  • the windward heat exchange unit 2 includes a plurality of windward heat transfer tubes 11 and a plurality of windward fins 12 joined to the plurality of windward heat transfer tubes 11 by brazing, for example.
  • the leeward side heat exchange unit 3 includes a plurality of leeward side heat transfer tubes 21 and a plurality of leeward side fins 22 joined to the plurality of leeward side heat transfer tubes 21 by brazing or the like, for example.
  • the arrangement of the plurality of windward side heat transfer tubes 11 is shifted to the lower side in the gravity direction as compared with the arrangement of the plurality of leeward side heat transfer tubes 21.
  • the windward side heat transfer tube 11 and the leeward side heat transfer tube 21 are flat tubes, and a plurality of flow paths are formed inside thereof. Each of the plurality of windward side heat transfer tubes 11 and the plurality of leeward side heat transfer tubes 21 is bent in a hairpin shape in the step direction between both end portions to form folded portions 11a and 21a.
  • the windward side heat transfer tube 11 and the leeward side heat transfer tube 21 are arranged in a plurality of stages in a direction intersecting with the passage direction of air passing through the heat exchanger 1 (the white arrow in the figure).
  • the windward side heat transfer tube 11 and the leeward side heat transfer tube 21 may be circular tubes (for example, a circular tube having a diameter of 4 mm).
  • the end portions of the windward side heat transfer tube 11 or the leeward side heat transfer tube 21 are not formed by bending the end portions of the windward side heat transfer tube 11 and the leeward side heat transfer tube 21 into a hairpin shape and forming folded portions 11a and 21a. And the end of the windward side heat transfer tube 11 or the leeward side heat transfer tube 21 in the adjacent stage are connected via a connecting member having a flow path formed therein, whereby the refrigerant is folded back. May be.
  • the windward side heat exchanging unit 2 includes an upwind header 13 in which a branch channel 13a that branches one channel into a plurality of channels is formed.
  • a branch channel 13a that branches one channel into a plurality of channels is formed.
  • One end of each of the plurality of windward side heat transfer tubes 11 disposed on the upper side in the gravity direction among the plurality of windward side heat transfer tubes 11 passes through one flow path formed in the windward side header 13.
  • the branch channel 13a that branches into a plurality of channels is connected to each of the plurality of channels.
  • the windward header 13 corresponds to a part of the “header portion” in the present invention.
  • the branch channel 13a corresponds to the “first branch channel” in the present invention.
  • the windward heat transfer tube 11 connected to the windward header 13 corresponds to the “first heat transfer tube” in the present invention.
  • the end connected to the windward header 13 of the windward heat transfer tube 11 corresponds to the “first end” of the “first heat transfer tube” in the present
  • the leeward side heat exchanging unit 3 includes a leeward side header 23 in which a branch channel 23a that branches one channel into a plurality of channels is formed.
  • a branch channel 23a that branches one channel into a plurality of channels is formed.
  • One end of each of the plurality of leeward heat transfer tubes 21 arranged on the upper side in the direction of gravity among the plurality of leeward heat transfer tubes 21 passes through one flow path formed in the leeward header 23.
  • the branch channel 23a that branches into a plurality of channels is connected to each of the plurality of channels.
  • a refrigerant pipe is connected to the one flow path of the branch flow path 23a that branches one flow path into a plurality of flow paths.
  • the leeward header 23 corresponds to a part of the “header portion” in the present invention.
  • the branch channel 23a corresponds to the “third branch channel” in the present invention.
  • the leeward heat transfer tube 21 connected to the leeward header 23 corresponds to the “first heat transfer tube” in the present invention.
  • the end connected to the leeward header 23 of the leeward heat transfer tube 21 corresponds to the “second end” of the “first heat transfer tube” in the present invention.
  • One end of each of the plurality of leeward side heat transfer tubes 21 disposed on the lower side is a branch channel formed in the lower three-way tube 41 to branch one channel into two channels 41a is connected to the two flow paths.
  • the lower three-way pipe 41 has, for example, a Y shape.
  • the lower three-way pipe 41 corresponds to the “first member” in the present invention.
  • the branch channel 41a corresponds to the “second branch channel” in the present invention.
  • the windward side heat transfer tube 11 and the leeward side heat transfer tube 21 connected to the lower three-way tube 41 correspond to the “second heat transfer tube” in the present invention.
  • the end portion connected to the lower three-way tube 41 of the windward side heat transfer tube 11 and the leeward side heat transfer tube 21 corresponds to the “first end portion” of the “second heat transfer tube” in the present invention.
  • each of the plurality of windward side heat transfer tubes 11 disposed on the lower side in the direction of gravity and the direction of gravity among the plurality of leeward side heat transfer tubes 21.
  • the other end of each of the plurality of leeward heat transfer tubes 21 arranged on the lower side is a branch channel formed in the upper three-way tube 51 to branch one channel into two channels 51a is connected to the two flow paths.
  • the upper three-way pipe 51 is, for example, Y-shaped.
  • the upper three-way pipe 51 corresponds to the “second member” in the present invention.
  • the branch channel 51a corresponds to the “fourth branch channel” in the present invention.
  • the windward side heat transfer tube 11 and the leeward side heat transfer tube 21 connected to the upper three-way tube 51 correspond to the “second heat transfer tube” in the present invention.
  • the end connected to the upper three-way tube 51 of the windward side heat transfer tube 11 and the leeward side heat transfer tube 21 corresponds to the “second end” of the “second heat transfer tube” in the present invention.
  • the branch channel 41a that branches one flow path into two flow paths of the provided lower three-way pipe 41 is a single flow path formed in the lower three-way joint 42 with two flow paths.
  • the branch channel 42a that branches into two channels is connected to the two channels.
  • Refrigerant piping is connected to one of the branch channels 42a that branches one channel into two channels.
  • the lower three-way joint 42 corresponds to a “first joint” in the present invention.
  • the branch flow path 42a corresponds to the “fifth branch flow path” in the present invention.
  • the upper three-way pipes 51 there are two upper three-way pipes 51, one of the upper three-way pipes 51 arranged in the upper stage, one of the branch channels 51a that branches the two channels into two channels, and the lower three-way pipe 51.
  • the one flow path of the branch flow path 51a that branches one flow path into two flow paths of the provided upper three-way pipe 51 is defined as two flow paths formed in the upper three-way joint 52.
  • the branch channel 52a that branches into two channels is connected to the two channels.
  • One of the branch channels 52a that divides one channel into two channels is divided into one channel formed in the windward header 13 via a pipe 53.
  • the one flow path of the branch flow path 13a branched to is connected.
  • the upper three-way joint 52 corresponds to a “second joint” in the present invention.
  • the branch flow path 52a corresponds to the “sixth branch flow path” in the present invention.
  • the windward header 13, the leeward header 23, the lower three-way pipe 41, and the upper three-way pipe 51 are arranged apart from each other.
  • the heat exchanger 1 includes the windward side header 13 and the leeward side header 23, the windward side heat transfer tube 11 and the leeward side heat transfer tube 21 connected thereto, the windward side fins 12 and the leeward side fins 22, A main heat exchange section 100 having a region connected to the windward side heat transfer tube 11 and the leeward side heat transfer tube 21 connected to the windward side header 13 and the leeward side header 23, a lower three-way tube 41, and an upper three-way tube 51; Of the windward side heat transfer tubes 11 and the leeward side heat transfer tubes 21 connected to them, and the windward side heat transfer tubes 11 connected to the lower three-way tube 41 and the upper three-way tube 51 of the windward fins 12 and the leeward side fins 22. And a sub-heat exchanger 200 having a region connected to the leeward heat transfer tube 21, and a lower three-way joint 42 and an upper three-way joint 52.
  • the windward fin 12 and the leeward fin 22 are connected to the windward header 13 and the leeward header 23, and the lower three-way pipe 41 and the upper three-way pipe.
  • the windward side fins 12 and the leeward side fins 22 A region connected to the windward side heat transfer tube 11 and the leeward side heat transfer tube 21 connected to the windward side header 13 and the leeward side header 23, and the windward side heat transfer tube 11 connected to the lower three-way tube 41 and the upper three-way tube 51, and
  • the region connected to the leeward heat transfer tube 21 may be configured with separate fins.
  • windward side heat exchanger tube 11 and the leeward side heat exchanger tube 21 are eight is demonstrated above, it is not limited to such a case, The windward side heat exchanger tube 11 and the leeward side heat exchanger tube 21 are Other numbers may be used.
  • the refrigerant flows into the lower three-way joint 42 from the refrigerant pipe, and the refrigerant is distributed to the two lower three-way pipes 41.
  • the refrigerant that has flowed into the lower three-way pipe 41 is distributed to one end of the windward side heat transfer tube 11 of the sub heat exchange unit 200 and one end of the leeward side heat transfer tube 21 of the sub heat exchange unit 200.
  • the refrigerant that has passed through the windward side heat transfer tube 11 of the auxiliary heat exchange unit 200 and the leeward side heat transfer tube 21 of the auxiliary heat exchange unit 200 flows into the upper three-way tube 51 and is joined.
  • the refrigerant that has flowed out of the two upper three-way pipes 51 is joined by the upper three-way joint 52 and flows into the windward header 13, and the refrigerant is one end of the plurality of windward heat transfer pipes 11 of the main heat exchange unit 100.
  • the refrigerant that has passed through the plurality of windward side heat transfer tubes 11 of the main heat exchange unit 100 flows into one end of the plurality of leeward side heat transfer tubes 21 of the main heat exchange unit 100 through a row crossing tube described later. To do.
  • the refrigerant that has passed through the plurality of leeward heat transfer tubes 21 of the main heat exchange unit 100 is merged by the leeward header 23 and flows out into the refrigerant pipe.
  • the refrigerant flows into the leeward header 23 from the refrigerant pipe, and the refrigerant flows to the other end of the plurality of leeward heat transfer tubes 21 of the main heat exchange unit 100.
  • the refrigerant that has passed through the plurality of leeward side heat transfer tubes 21 of the main heat exchange unit 100 flows into the other end of the plurality of windward side heat transfer tubes 11 of the main heat exchange unit 100 via the row crossing tubes described later. To do.
  • the refrigerant that has passed through the plurality of windward side heat transfer tubes 11 of the main heat exchange unit 100 is merged by the windward header 13 and flows into the upper three-way joint 52.
  • the refrigerant flowing into the upper three-way joint 52 is distributed to the two upper three-way pipes 51, and the upper three-way pipe 51 is connected to the other end of the windward heat transfer pipe 11 of the auxiliary heat exchange unit 200 and the leeward of the auxiliary heat exchange unit 200. It is distributed to the other end of the side heat transfer tube 21.
  • the refrigerant that has passed through the windward side heat transfer tube 11 of the auxiliary heat exchange unit 200 and the leeward side heat transfer tube 21 of the auxiliary heat exchange unit 200 flows into the lower three-way tube 41 and is joined.
  • the refrigerant flowing out of the two lower three-way pipes 41 is joined by the lower three-way joint 42 and flows out into the refrigerant pipe.
  • FIG. 2 is a top view of the main heat exchange unit of the heat exchanger according to the first embodiment.
  • 3 is a schematic cross-sectional view taken along line AA in FIG. 2 of the main heat exchange unit of the heat exchanger according to Embodiment 1.
  • one end of the plurality of windward side heat transfer tubes 11 of the main heat exchanging unit 100 is formed on the windward header 13 through a joint 61.
  • the plurality of channels of the branch channel 13a that branches the path into a plurality of channels are connected.
  • one flow path formed in the leeward header 23 is branched into a plurality of flow paths via a joint 61.
  • the plurality of channels of the branch channel 23a are connected.
  • the other end of the plurality of windward side heat transfer tubes 11 of the main heat exchange unit 100 and the other end of the plurality of leeward side heat transfer tubes 21 of the main heat exchange unit 100 include a joint 61 and a crossover tube. 62 is connected.
  • the crossover tube 62 is, for example, a circular tube.
  • one end portion has a shape along the outer peripheral surface of the windward side heat transfer tube 11 and the leeward side heat transfer tube 21, and the other end portion has, for example, a circular shape. Is done.
  • the refrigerant that has flowed into the windward header 13 is distributed to a plurality of flow paths by the branch flow path 13a, passes through the joint 61, and passes through the joint 61. It flows into one end of the plurality of windward side heat transfer tubes 11.
  • the refrigerant that has passed through the plurality of windward side heat transfer tubes 11 of the main heat exchange unit 100 passes through the joint 61, the crossover tube 62, and the joint 61, and the other of the plurality of leeward side heat transfer tubes 21 of the main heat exchange unit 100.
  • the refrigerant flowing into the leeward header 23 from the refrigerant pipe is distributed to the plurality of flow paths by the branch flow path 23a, passes through the joint 61, and is subjected to main heat exchange. It flows into one end of the plurality of leeward heat transfer tubes 21 of the section 100.
  • the refrigerant that has passed through the plurality of leeward heat transfer tubes 21 of the main heat exchange unit 100 passes through the joint 61, the crossover tube 62, and the joint 61, and the other of the plurality of windward side heat transfer tubes 11 of the main heat exchange unit 100.
  • FIG. 4 is a top view of the auxiliary heat exchange unit of the heat exchanger according to the first embodiment.
  • FIG. 5 is a schematic cross-sectional view taken along line BB in FIG. 4 of the auxiliary heat exchange unit of the heat exchanger according to the first embodiment. 4 and 5, the flow of the refrigerant when the heat exchanger 1 acts as an evaporator is indicated by arrows.
  • the one flow path of the branch flow path 41a that divides one flow path into two flow paths is formed by branching one flow path of the lower three-way joint 42 into two flow paths.
  • the branch channel 42a is connected to the two channels.
  • the one flow path of the branch flow path 51a that branches the one flow path into two flow paths is formed by branching one flow path of the upper three-way joint 52 into two flow paths.
  • the branch flow path 52a is connected to the two flow paths.
  • the refrigerant flowing into the lower three-way joint 42 from the refrigerant pipe is distributed to the two flow paths of the branch flow path 42a and flows into the plurality of lower three-way pipes 41. .
  • the refrigerant that has flowed into the lower three-way pipe 41 is distributed to the two flow paths of the branch flow path 41 a, passes through the joint 61, and is connected to one end of the plurality of windward side heat transfer tubes 11 of the sub heat exchange unit 200 and the sub flow path. It flows into one end of the plurality of leeward heat transfer tubes 21 of the heat exchange unit 200.
  • the refrigerant that has passed through the plurality of windward side heat transfer tubes 11 and the plurality of leeward side heat transfer tubes 21 of the auxiliary heat exchange unit 200 passes through the joint 61 and flows into the plurality of upper three-way tubes 51.
  • the refrigerant that has flowed into the plurality of upper three-way pipes 51 merges into one flow path of the branch flow path 51 a and flows into the upper three-way joint 52.
  • the refrigerant that has flowed into the upper three-way joint 52 is merged into one flow path of the branch flow path 52a and flows out from the one flow path.
  • the refrigerant flowing into the upper three-way joint 52 is distributed to the two flow paths of the branch flow path 52a and flows into the plurality of upper three-way pipes 51.
  • the refrigerant that has flowed into the plurality of upper three-way pipes 51 is distributed to the two flow paths of the branch flow path 51a, passes through the joint 61, and the other end of the plurality of windward heat transfer pipes 11 of the auxiliary heat exchange unit 200. And flows into the other end of the plurality of leeward heat transfer tubes 21 of the auxiliary heat exchange unit 200.
  • the refrigerant that has passed through the plurality of windward side heat transfer tubes 11 and the plurality of leeward side heat transfer tubes 21 of the auxiliary heat exchange unit 200 passes through the joint 61 and flows into the plurality of lower three-way tubes 41.
  • the refrigerant that has flowed into the plurality of lower three-way pipes 41 merges into one flow path of the branch flow path 41 a and flows into the lower three-way joint 42.
  • the refrigerant that has flowed into the lower three-way joint 42 merges into one flow path of the branch flow path 42a and flows out to the refrigerant pipe.
  • FIG. 6 has shown the case where the air conditioning apparatus 91 performs heating operation.
  • FIG. 7 shows a case where the air conditioner 91 performs a cooling operation.
  • the air conditioner 91 includes a compressor 92, a four-way valve 93, an outdoor heat exchanger (heat source side heat exchanger) 94, an expansion device 95, and an indoor heat exchanger.
  • the compressor 92, the four-way valve 93, the outdoor heat exchanger 94, the expansion device 95, and the indoor heat exchanger 96 are connected by a refrigerant pipe to form a refrigerant circulation circuit.
  • the four-way valve 93 may be another flow path switching device.
  • the outdoor fan 97 may be provided on the leeward side of the outdoor heat exchanger 94, or may be provided on the leeward side of the outdoor heat exchanger 94.
  • the indoor fan 98 may be provided on the leeward side of the indoor heat exchanger 96 or may be provided on the leeward side of the indoor heat exchanger 96.
  • a compressor 92, a four-way valve 93, a throttle device 95, an outdoor fan 97, an indoor fan 98, various sensors, and the like are connected to the control device 99.
  • the control device 99 By switching the flow path of the four-way valve 93 by the control device 99, the heating operation and the cooling operation are switched.
  • the air conditioner 91 when the air conditioner 91 performs a heating operation, the high-pressure and high-temperature refrigerant discharged from the compressor 92 flows into the indoor heat exchanger 96 through the four-way valve 93, and the indoor fan The room is heated by condensation through heat exchange with air supplied by 98.
  • the condensed refrigerant flows out of the indoor heat exchanger 96 and becomes a low-pressure refrigerant by the expansion device 95.
  • the low-pressure refrigerant flows into the outdoor heat exchanger 94, exchanges heat with the air supplied by the outdoor fan 97, and evaporates.
  • the evaporated refrigerant flows out of the outdoor heat exchanger 94 and is sucked into the compressor 92 through the four-way valve 93. That is, during the heating operation, the outdoor heat exchanger 94 functions as an evaporator, and the indoor heat exchanger 96 functions as a condenser.
  • the air conditioner 91 when the air conditioner 91 performs a cooling operation, the high-pressure and high-temperature refrigerant discharged from the compressor 92 flows into the outdoor heat exchanger 94 through the four-way valve 93, and the outdoor fan Heat exchange with air supplied by 97 condenses.
  • the condensed refrigerant flows out of the outdoor heat exchanger 94 and becomes a low-pressure refrigerant by the expansion device 95.
  • the low-pressure refrigerant flows into the indoor heat exchanger 96 and evaporates by heat exchange with the air supplied by the indoor fan 98, thereby cooling the room.
  • the evaporated refrigerant flows out of the indoor heat exchanger 96 and is sucked into the compressor 92 through the four-way valve 93. That is, during the cooling operation, the outdoor heat exchanger 94 acts as a condenser, and the indoor heat exchanger 96 acts as an evaporator.
  • the heat exchanger 1 is used for at least one of the outdoor heat exchanger 94 and the indoor heat exchanger 96.
  • the windward heat transfer tube 11 is disposed on the windward side of the air flow generated by driving the outdoor fan 97 and the indoor fan 98, and the leeward heat transfer tube 21 is disposed on the leeward side.
  • the heat exchange efficiency of at least one of the outdoor heat exchanger 94 and the indoor heat exchanger 96 is improved, and thus the energy efficiency of the air conditioner 91 is improved.
  • the energy efficiency in the heating operation is defined by the following formula (1)
  • the energy efficiency in the cooling operation is defined by the following formula (2).
  • the lower three-way pipe 41 and the upper three-way pipe 51 that is, the branch pipes are connected to the windward side heat transfer pipe 11 and the leeward side heat transfer pipe 21 of the auxiliary heat exchange unit 200, the heat exchange efficiency of the heat exchanger 1 is improved. To improve design freedom.
  • the two flow paths of the branch flow path 51a that branches one flow path into two flow paths are connected so as to straddle between the rows. Therefore, the number of refrigerant branches in the auxiliary heat exchange unit 200 is increased, and the pressure loss generated in the windward side heat transfer tube 11 and the leeward side heat transfer tube 21 is reduced.
  • the arrangement of the plurality of leeward heat transfer tubes 11 is shifted downward in the gravitational direction as compared with the arrangement of the plurality of leeward heat transfer tubes 21. That is, when the heat exchanger 1 acts as an evaporator, in the sub heat exchange unit 200, the two flow paths of the branch flow path 41a that branches one flow path of the lower three-way pipe 41 into two flow paths.
  • the flow path causes the refrigerant to flow out to one end portion of the windward heat transfer tube 11 and to one end portion of the leeward heat transfer tube 21 located on the upper side in the gravity direction as compared with the end portion.
  • the liquid refrigerant flowing into one end portion of the windward side heat transfer tube 11 becomes larger than the liquid refrigerant flowing into one end portion of the leeward side heat transfer tube 21, and the windward side Since a refrigerant with a large heat load can flow into the heat transfer tube 11, the dryness of each refrigerant joined in the upper three-way pipe 51 becomes uniform, and the heat exchange efficiency of the heat exchanger 1 is further improved.
  • FIG. 8 is a perspective view of a modification of the heat exchanger according to the first embodiment.
  • coolant at the time of the heat exchanger 1 acting as an evaporator is shown by the arrow.
  • there are two lower three-way pipes 41 and two upper three-way pipes 51 has been described, but as shown in FIG. 8, there are three lower three-way pipes 41 and three upper three-way pipes 51, respectively. There may be other than three.
  • FIG. 9 is a perspective view of the heat exchanger according to the second embodiment.
  • coolant at the time of the heat exchanger 1 acting as an evaporator is shown by the arrow.
  • the heat exchanger 1 includes a sub heat exchange unit 200, a main heat exchange unit 100A to which the sub heat exchange unit 200 is connected, and a main heat exchange unit 100B to which the sub heat exchange unit 200 is not connected. And comprising. That is, the heat exchanger 1 includes two main heat exchange units 100A and 100B. Each of the two main heat exchange units 100A and 100B includes a plurality of windward side heat transfer tubes 11, a plurality of leeward side heat transfer tubes 21, a windward side header 13, and a leeward side header 23.
  • a pipe 53 connected to one of the branch flow paths 52a that branches the one flow path into two flow paths formed in the upper three-way joint 52 is one flow formed in the distributor 54.
  • the branch channel 54a that branches the path into two channels is connected to the one channel.
  • the two flow paths of the branch flow path 54a that branches one flow path into two flow paths are formed on the windward header 13 via pipes 55A and 55B having capillaries at least in part.
  • the branch channel 13a that branches one channel into a plurality of channels is connected to the one channel.
  • the refrigerant flows into the lower three-way joint 42 from the refrigerant pipe, and the refrigerant is distributed to the two lower three-way pipes 41.
  • the refrigerant that has flowed into the lower three-way pipe 41 is distributed to one end of the windward side heat transfer tube 11 of the sub heat exchange unit 200 and one end of the leeward side heat transfer tube 21 of the sub heat exchange unit 200.
  • the refrigerant that has passed through the windward side heat transfer tube 11 of the auxiliary heat exchange unit 200 and the leeward side heat transfer tube 21 of the auxiliary heat exchange unit 200 flows into the upper three-way tube 51 and is joined.
  • the refrigerant that has flowed out of the two upper three-way pipes 51 is joined by the upper three-way joint 52 and flows into the distributor 54.
  • the refrigerant flowing into the distributor 54 is distributed to the pipes 55A and 55B and flows into the windward header 13, and the refrigerant flows to one end of the plurality of windward heat transfer tubes 11 of the main heat exchange units 100A and 100B.
  • the refrigerant that has passed through the plurality of windward side heat transfer tubes 11 of the main heat exchange units 100A, 100B is connected to one end of the plurality of leeward side heat transfer tubes 21 of the main heat exchange units 100A, 100B via a crossover tube 62 (not shown). Flows into the section.
  • the refrigerant that has passed through the plurality of leeward heat transfer tubes 21 of the main heat exchange units 100A and 100B is merged by the leeward header 23 and flows out into the refrigerant pipe.
  • the refrigerant flows into the leeward header 23 from the refrigerant pipe, and the refrigerant is the other end of the plurality of leeward heat transfer tubes 21 of the main heat exchange units 100A and 100B. Distributed to the department.
  • the refrigerant that has passed through the plurality of leeward side heat transfer tubes 21 of the main heat exchange unit 100 passes through the crossover tubes 62 (not shown) to the other end of the plurality of windward side heat transfer tubes 11 of the main heat exchange units 100A and 100B. Inflow.
  • the refrigerant that has passed through the plurality of windward side heat transfer tubes 11 of the main heat exchange units 100A and 100B is merged by the windward header 13 and flows into the distributor 54 via the pipes 55A and 55B.
  • the refrigerant merged by the distributor 54 flows into the upper three-way joint 52.
  • the refrigerant flowing into the upper three-way joint 52 is distributed to the two upper three-way pipes 51, and the upper three-way pipe 51 is connected to the other end of the windward heat transfer pipe 11 of the auxiliary heat exchange unit 200 and the leeward of the auxiliary heat exchange unit 200. It is distributed to the other end of the side heat transfer tube 21.
  • the refrigerant that has passed through the windward side heat transfer tube 11 of the auxiliary heat exchange unit 200 and the leeward side heat transfer tube 21 of the auxiliary heat exchange unit 200 flows into the lower three-way tube 41 and is joined.
  • the refrigerant flowing out of the two lower three-way pipes 41 is joined by the lower three-way joint 42 and flows out into the refrigerant pipe.
  • the lower three-way pipe 41 and the upper three-way pipe 51 that is, the branch pipes are connected to the windward side heat transfer pipe 11 and the leeward side heat transfer pipe 21 of the auxiliary heat exchange unit 200, the heat exchange efficiency of the heat exchanger 1 is improved. To improve design freedom.
  • the two flow paths of the branch flow path 41a that branches the single flow path into two flow paths formed in the lower three-way pipe 41, and The two flow paths of the branch flow path 51a formed in the upper three-way pipe 51 and branching one flow path into two flow paths are connected so as to straddle the rows.
  • the refrigerant in the auxiliary heat exchange unit 200 is at least partially a capillary tube as compared with the refrigerant in the main heat exchange unit 100.
  • the pipe 55A, 55B has a high temperature corresponding to the reduced pressure.
  • FIG. 10 is a perspective view of a modification of the heat exchanger according to the second embodiment.
  • coolant at the time of the heat exchanger 1 acting as an evaporator is shown by the arrow.
  • the main heat exchange unit 100B to which the sub heat exchange unit 200 is not connected is illustrated in FIG. Two may be sufficient and it may be other than two.
  • Embodiment 1 and Embodiment 2 were demonstrated, this invention is not limited to description of each embodiment. For example, it is possible to combine all or some of the embodiments.
  • the above-described effects are exhibited when the refrigerant is a refrigerant such as R410A, R32, HFO1234yf.
  • the working fluid is air and a refrigerant has been described as an example.
  • the present invention is not limited to such a case, and the working fluid may be another gas, liquid, gas-liquid mixed fluid, or the like. The same effect is produced.
  • any refrigerating machine oil may be used, and the refrigerating machine oil is a mineral oil type, an alkylbenzene oil type, an ester oil type,
  • the above-described effects can be achieved with any compatible refrigerating machine oil and incompatible refrigerating machine oil, such as an ether oil type or a fluorine oil type.

Abstract

　熱交換器１は、複数の第１伝熱管と、分岐流路が形成されたヘッダ部と、を有する主熱交換部１００と、複数の第２伝熱管と、分岐流路が形成された第１部材と、を有する副熱交換部２００と、を備え、ヘッダ部と第１部材とは、互いに離間して並設され、第１部材は、分岐管である。

Description

熱交換器、及び、空気調和装置
　本発明は、熱交換器と、空気調和装置と、に関するものである。
　従来の熱交換器として、複数の伝熱管を有する主熱交換部と、複数の伝熱管を有する副熱交換部と、を備えたものがある。熱交換器が、蒸発器として作用する際は、副熱交換部を通過した冷媒が、主熱交換部に流入する。熱交換器が、凝縮器として作用する際は、主熱交換部を通過した冷媒が、副熱交換部に流入する。副熱交換部は、主熱交換部と比較して、重力方向の下側に配設される。そのため、熱交換器が凝縮器として作用する際に、熱交換器１の下部に液冷媒が集中して流れることとなり、飽和域の冷媒と過冷却域の冷媒との熱授受が抑制される。主熱交換部及び副熱交換部は、少なくとも１つの流路を複数の流路に分岐する分岐流路が形成されたヘッダを有する（例えば、特許文献１参照）。
特開２０１２－１６３３２８号公報（段落［００４２］～段落［００５７］、図２～図４）
　従来の熱交換器では、主熱交換部のヘッダと副熱交換部のヘッダとが、一体化されている。そのため、例えば、熱交換器が凝縮器として作用して、冷媒が、主熱交換部で飽和液状態になり、副熱交換部で過冷却液状態になる場合等において、その一体化されたヘッダにおける熱授受に起因して、熱ロスが生じてしまう。つまり、そのような熱交換器では、熱交換効率が低いという問題点があった。
　本発明は、上記のような課題を背景としてなされたものであり、熱交換効率が向上された熱交換器を得ることを目的とする。また、本発明は、そのような熱交換器を備えた空気調和装置を得ることを目的とする。
　本発明に係る熱交換器は、複数の第１伝熱管と、少なくとも１つの流路が複数の流路に分岐され、該複数の流路のそれぞれが、前記第１伝熱管の第１端部に連通された第１分岐流路、が形成されたヘッダ部と、を有する主熱交換部と、複数の第２伝熱管と、少なくとも１つの流路が複数の流路に分岐され、該複数の流路のそれぞれが、前記第２伝熱管の第１端部に連通された第２分岐流路、が形成された第１部材と、を有する副熱交換部と、を備え、前記第１分岐流路の前記少なくとも１つの流路と、前記第２伝熱管の第２端部と、の間が連通され、前記ヘッダ部と前記第１部材とは、互いに離間して並設され、前記第１部材は、分岐管である。
　本発明に係る熱交換器では、主熱交換部のヘッダと、副熱交換部の第１部材と、が互いに離間して並設され、第１部材が、分岐管である。そのため、主熱交換部の冷媒と副熱交換部の冷媒との間の熱授受が抑制されて、熱交換効率が向上される。
実施の形態１に係る熱交換器の、斜視図である。 実施の形態１に係る熱交換器の、主熱交換部の上面図である。 実施の形態１に係る熱交換器の、主熱交換部の図２におけるＡ－Ａ線での略断面図である。 実施の形態１に係る熱交換器の、副熱交換部の上面図である。 実施の形態１に係る熱交換器の、副熱交換部の図４におけるＢ－Ｂ線での略断面図である。 実施の形態１に係る熱交換器が適用される空気調和装置の、構成及び動作を説明するための図である。 実施の形態１に係る熱交換器が適用される空気調和装置の、構成及び動作を説明するための図である。 実施の形態１に係る熱交換器の変形例の、斜視図である。 実施の形態２に係る熱交換器の、斜視図である。 実施の形態２に係る熱交換器の変形例の、斜視図である。
　以下、本発明に係る熱交換器について、図面を用いて説明する。
　なお、以下で説明する構成、動作等は、一例にすぎず、本発明に係る熱交換器は、そのような構成、動作等である場合に限定されない。また、各図において、同一又は類似するものには、同一の符号を付すか、又は、符号を付すことを省略している。また、細かい構造については、適宜図示を簡略化又は省略している。また、重複又は類似する説明については、適宜簡略化又は省略している。
　また、以下では、本発明に係る熱交換器が、空気調和装置に適用される場合を説明しているが、そのような場合に限定されず、例えば、冷媒循環回路を有する他の冷凍サイクル装置に適用されてもよい。また、空気調和装置が、暖房運転と冷房運転とを切り替えるものである場合を説明しているが、そのような場合に限定されず、暖房運転又は冷房運転のみを行うものであってもよい。
実施の形態１．
　実施の形態１に係る熱交換器について説明する。
＜熱交換器の構成及び動作＞
　以下に、実施の形態１に係る熱交換器の構成及び動作について説明する。
（熱交換器の概略構成及び概略動作）
　以下に、実施の形態１に係る熱交換器の概略構成及び概略動作について説明する。
　図１は、実施の形態１に係る熱交換器の、斜視図である。なお、図１では、熱交換器１が蒸発器として作用する際の冷媒の流れを、矢印で示している。
　図１に示されるように、熱交換器１は、熱交換器１を通過する空気の通過方向（図中白抜き矢印）の、風上側に配設された風上側熱交換部２と、風下側に配設された風下側熱交換部３と、を有する。
　風上側熱交換部２は、複数の風上側伝熱管１１と、その複数の風上側伝熱管１１に、例えば、ロウ付け等で接合された複数の風上側フィン１２と、を有する。風下側熱交換部３は、複数の風下側伝熱管２１と、その複数の風下側伝熱管２１に、例えば、ロウ付け等で接合された複数の風下側フィン２２と、を有する。複数の風上側伝熱管１１の配列は、複数の風下側伝熱管２１の配列と比較して、重力方向の下側にずれている。
　風上側伝熱管１１及び風下側伝熱管２１は、扁平管であり、その内側に複数の流路が形成される。複数の風上側伝熱管１１及び複数の風下側伝熱管２１のそれぞれは、両端部間が、段方向にヘアピン状に折り曲げられて、折返し部１１ａ、２１ａが形成される。風上側伝熱管１１及び風下側伝熱管２１は、熱交換器１を通過する空気の通過方向（図中白抜き矢印）と交差する方向に、複数段配設される。風上側伝熱管１１及び風下側伝熱管２１は、円管（例えば、直径４ｍｍの円管）であってもよい。
　風上側伝熱管１１及び風下側伝熱管２１の両端部の間がヘアピン状に折り曲げられて、折返し部１１ａ、２１ａが形成されるのではなく、風上側伝熱管１１又は風下側伝熱管２１の端部と、それの隣の段の風上側伝熱管１１又は風下側伝熱管２１の端部と、が、内部に流路が形成された連結部材を介して接続されることで、冷媒が折り返されてもよい。
　風上側熱交換部２は、内部に、１つの流路を複数の流路に分岐する分岐流路１３ａが形成された、風上側ヘッダ１３を有する。複数の風上側伝熱管１１のうちの、重力方向の上側に配設された複数の風上側伝熱管１１のそれぞれの一方の端部は、風上側ヘッダ１３に形成された、１つの流路を複数の流路に分岐する分岐流路１３ａの、その複数の流路のそれぞれに接続される。風上側ヘッダ１３は、本発明における「ヘッダ部」の一部に相当する。分岐流路１３ａは、本発明における「第１分岐流路」に相当する。風上側ヘッダ１３に接続された風上側伝熱管１１は、本発明における「第１伝熱管」に相当する。風上側伝熱管１１の風上側ヘッダ１３に接続された端部は、本発明における「第１伝熱管」の「第１端部」に相当する。
　風下側熱交換部３は、内部に、１つの流路を複数の流路に分岐する分岐流路２３ａが形成された、風下側ヘッダ２３を有する。複数の風下側伝熱管２１のうちの、重力方向の上側に配設された複数の風下側伝熱管２１のそれぞれの一方の端部は、風下側ヘッダ２３に形成された、１つの流路を複数の流路に分岐する分岐流路２３ａの、その複数の流路のそれぞれに接続される。１つの流路を複数の流路に分岐する分岐流路２３ａの、その１つの流路には、冷媒配管が接続される。風下側ヘッダ２３は、本発明における「ヘッダ部」の一部に相当する。分岐流路２３ａは、本発明における「第３分岐流路」に相当する。風下側ヘッダ２３に接続された風下側伝熱管２１は、本発明における「第１伝熱管」に相当する。風下側伝熱管２１の風下側ヘッダ２３に接続された端部は、本発明における「第１伝熱管」の「第２端部」に相当する。
　複数の風上側伝熱管１１のうちの、重力方向の下側に配設された複数の風上側伝熱管１１のそれぞれの一方の端部と、複数の風下側伝熱管２１のうちの、重力方向の下側に配設された複数の風下側伝熱管２１のそれぞれの一方の端部と、は、下段三方管４１に形成された、１つの流路を２つの流路に分岐する分岐流路４１ａの、その２つの流路に接続される。下段三方管４１は、例えば、Ｙ字状である。下段三方管４１は、本発明における「第１部材」に相当する。分岐流路４１ａは、本発明における「第２分岐流路」に相当する。下段三方管４１に接続された風上側伝熱管１１及び風下側伝熱管２１は、本発明における「第２伝熱管」に相当する。風上側伝熱管１１及び風下側伝熱管２１の下段三方管４１に接続された端部は、本発明における「第２伝熱管」の「第１端部」に相当する。
　複数の風上側伝熱管１１のうちの、重力方向の下側に配設された複数の風上側伝熱管１１のそれぞれの他方の端部と、複数の風下側伝熱管２１のうちの、重力方向の下側に配設された複数の風下側伝熱管２１のそれぞれの他方の端部と、は、上段三方管５１に形成された、１つの流路を２つの流路に分岐する分岐流路５１ａの、その２つの流路に接続される。上段三方管５１は、例えば、Ｙ字状である。上段三方管５１は、本発明における「第２部材」に相当する。分岐流路５１ａは、本発明における「第４分岐流路」に相当する。上段三方管５１に接続された風上側伝熱管１１及び風下側伝熱管２１は、本発明における「第２伝熱管」に相当する。風上側伝熱管１１及び風下側伝熱管２１の上段三方管５１に接続された端部は、本発明における「第２伝熱管」の「第２端部」に相当する。
　下段三方管４１は、２つであり、上段に配設された下段三方管４１の、１つの流路を２つの流路に分岐する分岐流路４１ａのその１つの流路と、下段に配設された下段三方管４１の、１つの流路を２つの流路に分岐する分岐流路４１ａのその１つの流路と、は、下段三方ジョイント４２に形成された、１つの流路を２つの流路に分岐する分岐流路４２ａの、その２つの流路に接続される。１つの流路を２つの流路に分岐する分岐流路４２ａの、その１つの流路には、冷媒配管が接続される。下段三方ジョイント４２は、本発明における「第１ジョイント」に相当する。分岐流路４２ａは、本発明における「第５分岐流路」に相当する。
　上段三方管５１は、２つであり、上段に配設された上段三方管５１の、１つの流路を２つの流路に分岐する分岐流路５１ａのその１つの流路と、下段に配設された上段三方管５１の、１つの流路を２つの流路に分岐する分岐流路５１ａのその１つの流路と、は、上段三方ジョイント５２に形成された、１つの流路を２つの流路に分岐する分岐流路５２ａの、その２つの流路に接続される。１つの流路を２つの流路に分岐する分岐流路５２ａの、その１つの流路には、配管５３を介して、風上側ヘッダ１３に形成された、１つの流路を複数の流路に分岐する分岐流路１３ａの、その１つの流路が接続される。上段三方ジョイント５２は、本発明における「第２ジョイント」に相当する。分岐流路５２ａは、本発明における「第６分岐流路」に相当する。
　風上側ヘッダ１３と、風下側ヘッダ２３と、下段三方管４１と、上段三方管５１と、は互いに離間して並設される。
　つまり、熱交換器１は、風上側ヘッダ１３及び風下側ヘッダ２３と、それらに接続された風上側伝熱管１１及び風下側伝熱管２１と、風上側フィン１２及び風下側フィン２２のうちの、風上側ヘッダ１３及び風下側ヘッダ２３に接続された風上側伝熱管１１及び風下側伝熱管２１に連結される領域と、を有する主熱交換部１００と、下段三方管４１及び上段三方管５１と、それらに接続された風上側伝熱管１１及び風下側伝熱管２１と、風上側フィン１２及び風下側フィン２２のうちの、下段三方管４１及び上段三方管５１に接続された風上側伝熱管１１及び風下側伝熱管２１に連結される領域と、下段三方ジョイント４２及び上段三方ジョイント５２と、を有する副熱交換部２００と、を備える。
　なお、以上では、風上側フィン１２及び風下側フィン２２が、風上側ヘッダ１３及び風下側ヘッダ２３に接続された風上側伝熱管１１及び風下側伝熱管２１と、下段三方管４１及び上段三方管５１に接続された風上側伝熱管１１及び風下側伝熱管２１と、に跨がっている場合を説明したが、そのような場合に限定されず、風上側フィン１２及び風下側フィン２２の、風上側ヘッダ１３及び風下側ヘッダ２３に接続された風上側伝熱管１１及び風下側伝熱管２１に連結される領域と、下段三方管４１及び上段三方管５１に接続された風上側伝熱管１１及び風下側伝熱管２１に連結される領域と、が、別々のフィンで構成されてもよい。
　また、以上では、風上側伝熱管１１及び風下側伝熱管２１が８つである場合を説明しているが、そのような場合に限定されず、風上側伝熱管１１及び風下側伝熱管２１が他の個数であってもよい。
　熱交換器１が蒸発器として作用する際には、冷媒配管から下段三方ジョイント４２に冷媒が流入し、その冷媒は、２つの下段三方管４１に分配される。下段三方管４１に流入した冷媒は、副熱交換部２００の風上側伝熱管１１の一方の端部と副熱交換部２００の風下側伝熱管２１の一方の端部とに分配される。副熱交換部２００の風上側伝熱管１１及び副熱交換部２００の風下側伝熱管２１を通過した冷媒は、上段三方管５１に流入して合流される。２つの上段三方管５１から流出した冷媒は、上段三方ジョイント５２で合流されて、風上側ヘッダ１３に流入し、その冷媒は、主熱交換部１００の複数の風上側伝熱管１１の一方の端部に分配される。主熱交換部１００の複数の風上側伝熱管１１を通過した冷媒は、後に説明される列渡り管を介して、主熱交換部１００の複数の風下側伝熱管２１の一方の端部に流入する。主熱交換部１００の複数の風下側伝熱管２１を通過した冷媒は、風下側ヘッダ２３で合流されて、冷媒配管に流出する。
　熱交換器１が凝縮器として作用する際には、冷媒配管から風下側ヘッダ２３に冷媒が流入し、その冷媒は、主熱交換部１００の複数の風下側伝熱管２１の他方の端部に分配される。主熱交換部１００の複数の風下側伝熱管２１を通過した冷媒は、後に説明される列渡り管を介して、主熱交換部１００の複数の風上側伝熱管１１の他方の端部に流入する。主熱交換部１００の複数の風上側伝熱管１１を通過した冷媒は、風上側ヘッダ１３で合流されて、上段三方ジョイント５２に流入する。上段三方ジョイント５２に流入した冷媒は、２つの上段三方管５１に分配され、上段三方管５１で、副熱交換部２００の風上側伝熱管１１の他方の端部と副熱交換部２００の風下側伝熱管２１の他方の端部とに分配される。副熱交換部２００の風上側伝熱管１１及び副熱交換部２００の風下側伝熱管２１を通過した冷媒は、下段三方管４１に流入して合流される。２つの下段三方管４１から流出した冷媒は、下段三方ジョイント４２で合流されて、冷媒配管に流出する。
（主熱交換部の構成及び動作）
　以下に、実施の形態１に係る熱交換器の、主熱交換部の構成及び動作について説明する。
　図２は、実施の形態１に係る熱交換器の、主熱交換部の上面図である。図３は、実施の形態１に係る熱交換器の、主熱交換部の図２におけるＡ－Ａ線での略断面図である。なお、図２及び図３では、熱交換器１が蒸発器として作用する際の冷媒の流れを、矢印で示している。
　図２及び図３に示されるように、主熱交換部１００の複数の風上側伝熱管１１の一方の端部には、ジョイント６１を介して、風上側ヘッダ１３に形成された、１つの流路を複数の流路に分岐する分岐流路１３ａの、その複数の流路が接続される。また、主熱交換部１００の複数の風下側伝熱管２１の一方の端部には、ジョイント６１を介して、風下側ヘッダ２３に形成された、１つの流路を複数の流路に分岐する分岐流路２３ａの、その複数の流路が接続される。また、主熱交換部１００の複数の風上側伝熱管１１の他方の端部と、主熱交換部１００の複数の風下側伝熱管２１の他方の端部と、は、ジョイント６１及び列渡り管６２を介して接続される。列渡り管６２は、例えば、円管である。ジョイント６１の内部には、一方の端部が、風上側伝熱管１１及び風下側伝熱管２１の外周面に沿う形状であり、他方の端部が、例えば円形状である、通過流路が形成される。
　熱交換器１が蒸発器として作用する際には、風上側ヘッダ１３に流入した冷媒は、分岐流路１３ａで複数の流路に分配され、ジョイント６１を通過して、主熱交換部１００の複数の風上側伝熱管１１の一方の端部に流入する。主熱交換部１００の複数の風上側伝熱管１１を通過した冷媒は、ジョイント６１、列渡り管６２、及びジョイント６１を通過して、主熱交換部１００の複数の風下側伝熱管２１の他方の端部に流入する。主熱交換部１００の複数の風下側伝熱管２１を通過した冷媒は、ジョイント６１を通過して、風下側ヘッダ２３に流入して、分岐流路２３ａで１つの流路に合流されて、冷媒配管に流出する。
　熱交換器１が凝縮器として作用する際には、冷媒配管から風下側ヘッダ２３に流入した冷媒は、分岐流路２３ａで複数の流路に分配され、ジョイント６１を通過して、主熱交換部１００の複数の風下側伝熱管２１の一方の端部に流入する。主熱交換部１００の複数の風下側伝熱管２１を通過した冷媒は、ジョイント６１、列渡り管６２、及びジョイント６１を通過して、主熱交換部１００の複数の風上側伝熱管１１の他方の端部に流入する。主熱交換部１００の複数の風上側伝熱管１１を通過した冷媒は、ジョイント６１を通過して、風上側ヘッダ１３に流入して、分岐流路１３ａで１つの流路に合流されて、その１つの流路から流出する。
（副熱交換部の構成及び動作）
　以下に、実施の形態１に係る熱交換器の、副熱交換部の構成及び動作について説明する。
　図４は、実施の形態１に係る熱交換器の、副熱交換部の上面図である。図５は、実施の形態１に係る熱交換器の、副熱交換部の図４におけるＢ－Ｂ線での略断面図である。なお、図４及び図５では、熱交換器１が蒸発器として作用する際の冷媒の流れを、矢印で示している。
　図４及び図５に示されるように、副熱交換部２００の複数の風上側伝熱管１１の一方の端部及び副熱交換部２００の複数の風下側伝熱管２１の一方の端部には、ジョイント６１を介して、下段三方管４１に形成された、１つの流路を２つの流路に分岐する分岐流路４１ａの、その２つの流路が接続される。また、副熱交換部２００の複数の風上側伝熱管１１の他方の端部及び副熱交換部２００の複数の風下側伝熱管２１の他方の端部には、ジョイント６１を介して、上段三方管５１に形成された、１つの流路を２つの流路に分岐する分岐流路５１ａの、その２つの流路が接続される。
　上段に配設された下段三方管４１に形成された、１つの流路を２つの流路に分岐する分岐流路４１ａの、その１つの流路と、下段に配設された下段三方管４１に形成された、１つの流路を２つの流路に分岐する分岐流路４１ａの、その１つの流路と、は、下段三方ジョイント４２の、１つの流路を２つの流路に分岐する分岐流路４２ａの、その２つの流路に接続される。上段に配設された上段三方管５１に形成された、１つの流路を２つの流路に分岐する分岐流路５１ａの、その１つの流路と、下段に配設された上段三方管５１に形成された、１つの流路を２つの流路に分岐する分岐流路５１ａの、その１つの流路と、は、上段三方ジョイント５２の、１つの流路を２つの流路に分岐する分岐流路５２ａの、その２つの流路に接続される。
　熱交換器１が蒸発器として作用する際には、冷媒配管から下段三方ジョイント４２に流入した冷媒は、分岐流路４２ａの２つの流路に分配されて、複数の下段三方管４１に流入する。下段三方管４１に流入した冷媒は、分岐流路４１ａの２つの流路に分配され、ジョイント６１を通過して、副熱交換部２００の複数の風上側伝熱管１１の一方の端部及び副熱交換部２００の複数の風下側伝熱管２１の一方の端部に流入する。副熱交換部２００の複数の風上側伝熱管１１及び複数の風下側伝熱管２１を通過した冷媒は、ジョイント６１を通過して、複数の上段三方管５１に流入する。複数の上段三方管５１に流入した冷媒は、分岐流路５１ａの１つの流路に合流されて、上段三方ジョイント５２に流入する。上段三方ジョイント５２に流入した冷媒は、分岐流路５２ａの１つの流路に合流されて、その１つの流路から流出する。
　熱交換器１が凝縮器として作用する際には、上段三方ジョイント５２に流入した冷媒は、分岐流路５２ａの２つの流路に分配されて、複数の上段三方管５１に流入する。複数の上段三方管５１に流入した冷媒は、分岐流路５１ａの２つの流路に分配され、ジョイント６１を通過して、副熱交換部２００の複数の風上側伝熱管１１の他方の端部及び副熱交換部２００の複数の風下側伝熱管２１の他方の端部に流入する。副熱交換部２００の複数の風上側伝熱管１１及び複数の風下側伝熱管２１を通過した冷媒は、ジョイント６１を通過して、複数の下段三方管４１に流入する。複数の下段三方管４１に流入した冷媒は、分岐流路４１ａの１つの流路に合流されて、下段三方ジョイント４２に流入する。下段三方ジョイント４２に流入した冷媒は、分岐流路４２ａの１つの流路に合流されて、冷媒配管に流出する。
＜熱交換器が適用される空気調和装置の構成及び動作＞
　以下に、実施の形態１に係る熱交換器が適用される空気調和装置の構成及び動作について説明する。
　図６及び図７は、実施の形態１に係る熱交換器が適用される空気調和装置の、構成及び動作を説明するための図である。なお、図６は、空気調和装置９１が暖房運転する場合を示している。また、図７は、空気調和装置９１が冷房運転する場合を示している。
　図６及び図７に示されるように、空気調和装置９１は、圧縮機９２と、四方弁９３と、室外熱交換器（熱源側熱交換器）９４と、絞り装置９５と、室内熱交換器（負荷側熱交換器）９６と、室外ファン（熱源側ファン）９７と、室内ファン（負荷側ファン）９８と、制御装置９９と、を有する。圧縮機９２と四方弁９３と室外熱交換器９４と絞り装置９５と室内熱交換器９６とが冷媒配管で接続されて、冷媒循環回路が形成される。四方弁９３は、他の流路切替装置であってもよい。室外ファン９７は、室外熱交換器９４の風上側に設けられてもよく、また、室外熱交換器９４の風下側に設けられてもよい。また、室内ファン９８は、室内熱交換器９６の風上側に設けられてもよく、また、室内熱交換器９６の風下側に設けられてもよい。
　制御装置９９には、例えば、圧縮機９２、四方弁９３、絞り装置９５、室外ファン９７、室内ファン９８、各種センサ等が接続される。制御装置９９によって、四方弁９３の流路が切り替えられることで、暖房運転と冷房運転とが切り替えられる。
　図６に示されるように、空気調和装置９１が暖房運転する際には、圧縮機９２から吐出される高圧高温の冷媒は、四方弁９３を介して室内熱交換器９６に流入し、室内ファン９８によって供給される空気との熱交換によって凝縮することで、室内を暖房する。凝縮した冷媒は、室内熱交換器９６から流出し、絞り装置９５によって、低圧の冷媒となる。低圧の冷媒は、室外熱交換器９４に流入し、室外ファン９７によって供給される空気と熱交換を行い、蒸発する。蒸発した冷媒は、室外熱交換器９４から流出し、四方弁９３を介して圧縮機９２に吸入される。つまり、暖房運転時には、室外熱交換器９４は、蒸発器として作用し、室内熱交換器９６は、凝縮器として作用する。
　図７に示されるように、空気調和装置９１が冷房運転する際には、圧縮機９２から吐出される高圧高温の冷媒は、四方弁９３を介して室外熱交換器９４に流入し、室外ファン９７によって供給される空気と熱交換を行い、凝縮する。凝縮した冷媒は、室外熱交換器９４から流出し、絞り装置９５によって、低圧の冷媒となる。低圧の冷媒は、室内熱交換器９６に流入し、室内ファン９８によって供給される空気との熱交換によって蒸発することで、室内を冷却する。蒸発した冷媒は、室内熱交換器９６から流出し、四方弁９３を介して圧縮機９２に吸入される。つまり、冷房運転時には、室外熱交換器９４は、凝縮器として作用し、室内熱交換器９６は、蒸発器として作用する。
　室外熱交換器９４及び室内熱交換器９６の少なくとも一方に、熱交換器１が用いられる。室外ファン９７及び室内ファン９８の駆動によって生じる空気流れの、風上側に風上側伝熱管１１が配設され、風下側に風下側伝熱管２１が配設される。熱交換器１が用いられることによって、室外熱交換器９４及び室内熱交換器９６の少なくとも一方の熱交換効率が向上されているため、空気調和装置９１のエネルギ効率が向上される。なお、暖房運転におけるエネルギ効率は、以下の式（１）で定義され、冷房運転におけるエネルギ効率は、以下の式（２）で定義される。
　［数１］
　暖房運転時のエネルギ効率＝凝縮器（室内熱交換器９６）能力／全入力　・・・（１）
　［数２］
　冷房運転時のエネルギ効率＝蒸発器（室内熱交換器９６）能力／全入力　・・・（２）
＜熱交換器の作用＞
　以下に、実施の形態１に係る熱交換器の作用について説明する。
　熱交換器１では、風上側ヘッダ１３と、風下側ヘッダ２３と、下段三方管４１と、上段三方管５１と、が互いに離間して並設される。そのため、主熱交換部１００の冷媒と副熱交換部２００の冷媒との間の熱授受が抑制されて、熱交換器１の熱交換効率が向上される。特に、熱交換器１が凝縮器として作用する際に、飽和域の冷媒から過冷却域の冷媒に熱授受が行われることが抑制されて、熱交換器１の熱交換効率が向上される。また、副熱交換部２００の風上側伝熱管１１及び風下側伝熱管２１に、下段三方管４１及び上段三方管５１、つまり分岐管が接続されるため、熱交換器１の熱交換効率を向上することと、設計の自由度を向上することと、が両立される。
　熱交換器１では、副熱交換部２００において、下段三方管４１の、１つの流路を２つの流路に分岐する分岐流路４１ａの、その２つの流路、及び、上段三方管５１の、１つの流路を２つの流路に分岐する分岐流路５１ａの、その２つの流路、が、列間を跨がるように接続される。そのため、副熱交換部２００における冷媒の分岐数が増加されて、風上側伝熱管１１及び風下側伝熱管２１で生じる圧力損失が低減される。
　熱交換器１では、複数の風上側伝熱管１１の配列が、複数の風下側伝熱管２１の配列と比較して、重力方向の下側にずれている。つまり、熱交換器１が蒸発器として作用する際には、副熱交換部２００において、下段三方管４１の、１つの流路を２つの流路に分岐する分岐流路４１ａの、その２つの流路は、風上側伝熱管１１の一方の端部と、その端部と比較して重力方向の上側に位置する、風下側伝熱管２１の一方の端部と、に冷媒を流出する。そのように構成されることで、風上側伝熱管１１の一方の端部に流入する液冷媒が、風下側伝熱管２１の一方の端部に流入する液冷媒と比較して多くなり、風上側伝熱管１１に熱負荷の大きい冷媒を流入させることができるため、上段三方管５１で合流されるそれぞれの冷媒の乾き度が一様になって、熱交換器１の熱交換効率が更に向上される。
＜変形例＞
　図８は、実施の形態１に係る熱交換器の変形例の、斜視図である。なお、図８では、熱交換器１が蒸発器として作用する際の冷媒の流れを、矢印で示している。
　以上では、下段三方管４１及び上段三方管５１が、それぞれ２つである場合を説明したが、図８に示されるように、下段三方管４１及び上段三方管５１が、それぞれ３つであってもよく、また、３つ以外であってもよい。
実施の形態２．
　実施の形態２に係る熱交換器について説明する。
　なお、実施の形態１と重複又は類似する説明は、適宜簡略化又は省略している。
＜熱交換器の構成及び動作＞
　以下に、実施の形態２に係る熱交換器の構成及び動作について説明する。
（熱交換器の概略構成及び概略動作）
　以下に、実施の形態２に係る熱交換器の概略構成及び概略動作について説明する。
　図９は、実施の形態２に係る熱交換器の、斜視図である。なお、図９では、熱交換器１が蒸発器として作用する際の冷媒の流れを、矢印で示している。
　図９に示されるように、熱交換器１は、副熱交換部２００と、副熱交換部２００が連結された主熱交換部１００Ａと、副熱交換部２００が連結されない主熱交換部１００Ｂと、を備える。つまり、熱交換器１は、２つの主熱交換部１００Ａ、１００Ｂを備える。２つの主熱交換部１００Ａ、１００Ｂは、それぞれ、複数の風上側伝熱管１１と、複数の風下側伝熱管２１と、風上側ヘッダ１３と、風下側ヘッダ２３と、を有する。
　上段三方ジョイント５２に形成された、１つの流路を２つの流路に分岐する分岐流路５２ａの、その１つの流路に接続された配管５３は、ディストリビュータ５４に形成された、１つの流路を２つの流路に分岐する分岐流路５４ａの、その１つの流路に接続される。１つの流路を２つの流路に分岐する分岐流路５４ａの、その２つの流路は、少なくとも一部に毛細管を有する配管５５Ａ、５５Ｂを介して、風上側ヘッダ１３に形成された、１つの流路を複数の流路に分岐する分岐流路１３ａの、その１つの流路に接続される。
　熱交換器１が蒸発器として作用する際には、冷媒配管から下段三方ジョイント４２に冷媒が流入し、その冷媒は、２つの下段三方管４１に分配される。下段三方管４１に流入した冷媒は、副熱交換部２００の風上側伝熱管１１の一方の端部と副熱交換部２００の風下側伝熱管２１の一方の端部とに分配される。副熱交換部２００の風上側伝熱管１１及び副熱交換部２００の風下側伝熱管２１を通過した冷媒は、上段三方管５１に流入して合流される。２つの上段三方管５１から流出した冷媒は、上段三方ジョイント５２で合流されて、ディストリビュータ５４に流入する。ディストリビュータ５４に流入した冷媒は、配管５５Ａ、５５Ｂに分配されて、風上側ヘッダ１３に流入し、その冷媒は、主熱交換部１００Ａ、１００Ｂの複数の風上側伝熱管１１の一方の端部に流入する。主熱交換部１００Ａ、１００Ｂの複数の風上側伝熱管１１を通過した冷媒は、図示されない列渡り管６２を介して、主熱交換部１００Ａ、１００Ｂの複数の風下側伝熱管２１の一方の端部に流入する。主熱交換部１００Ａ、１００Ｂの複数の風下側伝熱管２１を通過した冷媒は、風下側ヘッダ２３で合流されて、冷媒配管に流出する。
　熱交換器１が凝縮器として作用する際には、冷媒配管から風下側ヘッダ２３に冷媒が流入し、その冷媒は、主熱交換部１００Ａ、１００Ｂの複数の風下側伝熱管２１の他方の端部に分配される。主熱交換部１００の複数の風下側伝熱管２１を通過した冷媒は、図示されない列渡り管６２を介して、主熱交換部１００Ａ、１００Ｂの複数の風上側伝熱管１１の他方の端部に流入する。主熱交換部１００Ａ、１００Ｂの複数の風上側伝熱管１１を通過した冷媒は、風上側ヘッダ１３で合流されて、配管５５Ａ、５５Ｂを介して、ディストリビュータ５４に流入する。ディストリビュータ５４で合流された冷媒は、上段三方ジョイント５２に流入する。上段三方ジョイント５２に流入した冷媒は、２つの上段三方管５１に分配され、上段三方管５１で、副熱交換部２００の風上側伝熱管１１の他方の端部と副熱交換部２００の風下側伝熱管２１の他方の端部とに分配される。副熱交換部２００の風上側伝熱管１１及び副熱交換部２００の風下側伝熱管２１を通過した冷媒は、下段三方管４１に流入して合流される。２つの下段三方管４１から流出した冷媒は、下段三方ジョイント４２で合流されて、冷媒配管に流出する。
＜熱交換器の作用＞
　以下に、実施の形態２に係る熱交換器の作用について説明する。
　熱交換器１においても、風上側ヘッダ１３と、風下側ヘッダ２３と、下段三方管４１と、上段三方管５１と、が互いに離間して並設される。そのため、主熱交換部１００Ａ、１００Ｂの冷媒と副熱交換部２００の冷媒との間の熱授受が抑制されて、熱交換器１の熱交換効率が向上される。特に、熱交換器１が凝縮器として作用する際に、飽和域の冷媒から過冷却域の冷媒に熱授受が行われることが抑制されて、熱交換器１の熱交換効率が向上される。また、副熱交換部２００の風上側伝熱管１１及び風下側伝熱管２１に、下段三方管４１及び上段三方管５１、つまり分岐管が接続されるため、熱交換器１の熱交換効率を向上することと、設計の自由度を向上することと、が両立される。
　また、熱交換器１では、副熱交換部２００において、下段三方管４１に形成された、１つの流路を２つの流路に分岐する分岐流路４１ａの、その２つの流路、及び、上段三方管５１に形成された、１つの流路を２つの流路に分岐する分岐流路５１ａの、その２つの流路、が、列間を跨がるように接続される。熱交換器１では、熱交換器１が蒸発器として作用する際に、副熱交換部２００の冷媒が、主熱交換部１００の冷媒と比較して、ディストリビュータ５４及び少なくとも一部が毛細管である配管５５Ａ、５５Ｂにおける減圧分だけ、高温となる。そのため、１つの流路を２つの流路に分岐する分岐流路４１ａの、その２つの流路、及び、１つの流路を２つの流路に分岐する分岐流路５１ａの、その２つの流路が、列間を跨がるように接続されることで、高温となる副熱交換部２００の容積を小さくすることが可能となって、熱交換器１の熱交換効率が更に向上される。
＜変形例＞
　図１０は、実施の形態２に係る熱交換器の変形例の、斜視図である。なお、図１０では、熱交換器１が蒸発器として作用する際の冷媒の流れを、矢印で示している。
　以上では、副熱交換部２００が連結されない主熱交換部１００Ｂが、１つである場合を説明したが、図１０に示されるように、副熱交換部２００が連結されない主熱交換部１００Ｂが、２つであってもよく、また、２つ以外であってもよい。
　以上、実施の形態１及び実施の形態２について説明したが、本発明は各実施の形態の説明に限定されない。例えば、各実施の形態の全部又は一部を組み合わせることも可能である。
　なお、上述の熱交換器１及び熱交換器１が適用される空気調和装置９１では、冷媒が、Ｒ４１０Ａ、Ｒ３２、ＨＦＯ１２３４ｙｆ等の冷媒である場合に、上述の効果が奏される。また、以上では、作動流体が空気と冷媒である場合を例に説明したが、そのような場合に限定されず、作動流体が、他の気体、液体、気液混合流体等である場合においても、同様の効果が奏される。
　また、上述の熱交換器１及び熱交換器１が適用される空気調和装置９１では、どのような冷凍機油が用いられてもよく、冷凍機油が、鉱油系、アルキルベンゼン油系、エステル油系、エーテル油系、フッ素油系等の、相溶性を有する冷凍機油及び非相溶性を有する冷凍機油のいずれであっても、上述の効果が奏される。
　１　熱交換器、２　風上側熱交換部、３　風下側熱交換部、１１　風上側伝熱管、１１ａ　折返し部、１２　風上側フィン、１３　風上側ヘッダ、１３ａ　分岐流路、２１　風下側伝熱管、２１ａ　折返し部、２２　風下側フィン、２３　風下側ヘッダ、２３ａ　分岐流路、４１　下段三方管、４１ａ　分岐流路、４２　下段三方ジョイント、４２ａ　分岐流路、５１　上段三方管、５１ａ　分岐流路、５２　上段三方ジョイント、５２ａ　分岐流路、５３　配管、５４　ディストリビュータ、５４ａ　分岐流路、５５Ａ、５５Ｂ、５５Ｃ　配管、６１　ジョイント、６２　列渡り管、９１　空気調和装置、９２　圧縮機、９３　四方弁、９４　室外熱交換器、９５　絞り装置、９６　室内熱交換器、９７　室外ファン、９８　室内ファン、９９　制御装置、１００、１００Ａ、１００Ｂ、１００Ｃ　主熱交換部、２００　副熱交換部。

Claims (11)

  1. 　複数の第１伝熱管と、
    　少なくとも１つの流路が複数の流路に分岐され、該複数の流路のそれぞれが、前記第１伝熱管の第１端部に連通された第１分岐流路、が形成されたヘッダ部と、
    　を有する主熱交換部と、
    　複数の第２伝熱管と、
    　少なくとも１つの流路が複数の流路に分岐され、該複数の流路のそれぞれが、前記第２伝熱管の第１端部に連通された第２分岐流路、が形成された第１部材と、
    　を有する副熱交換部と、を備え、
    　前記第１分岐流路の前記少なくとも１つの流路と、前記第２伝熱管の第２端部と、の間が連通され、
    　前記ヘッダ部と前記第１部材とは、互いに離間して並設され、
    　前記第１部材は、分岐管である、熱交換器。
  2. 　前記ヘッダ部に、
    　少なくとも１つの流路が複数の流路に分岐され、該複数の流路のそれぞれが、前記第１伝熱管の第２端部に連通された第３分岐流路、が形成され、
    　前記副熱交換部は、
    　少なくとも１つの流路が複数の流路に分岐され、該少なくとも１つの流路が、前記第１分岐流路の前記少なくとも１つの流路に連通され、該複数の流路のそれぞれが、前記第２伝熱管の前記第２端部に連通された第４分岐流路、が形成された第２部材を有し、
    　前記ヘッダ部と前記第１部材と前記第２部材とは、互いに離間して並設され、
    　前記第２部材は、分岐管である、請求項１に記載の熱交換器。
  3. 　前記主熱交換部は、複数であり、
    　前記複数の主熱交換部のそれぞれの前記ヘッダ部における、前記第１分岐流路の前記少なくとも１つの流路と、前記第４分岐流路の前記少なくとも１つの流路と、の間は、ディストリビュータを介して連通された、請求項２に記載の熱交換器。
  4. 　前記第１分岐流路の前記少なくとも１つの流路と、前記ディストリビュータと、の間は、毛細管を介して連通された、請求項３に記載の熱交換器。
  5. 　複数の第１伝熱管と、
    　少なくとも１つの流路が複数の流路に分岐され、該複数の流路のそれぞれが、前記第１伝熱管の第２端部に連通された第３分岐流路、が形成されたヘッダ部と、
    　を有する主熱交換部と、
    　複数の第２伝熱管と、
    　少なくとも１つの流路が複数の流路に分岐され、該複数の流路のそれぞれが、前記第２伝熱管の第２端部に連通された第４分岐流路、が形成された第２部材と、
    　を有する副熱交換部と、を備え、
    　前記第１伝熱管の第１端部と、前記第４分岐流路の前記少なくとも１つの流路と、の間が連通され、
    　前記ヘッダ部と前記第２部材とは、互いに離間して並設され、
    　前記第２部材は、分岐管である、熱交換器。
  6. 　前記複数の第２伝熱管は、風上側に配設された第２伝熱管と、風下側に配設された第２伝熱管と、であり、
    　前記第２分岐流路の前記複数の流路は、前記風上側に配設された第２伝熱管の前記第１端部と、前記風下側に配設された第２伝熱管の前記第１端部と、に連通された、請求項１～４のいずれか一項に記載の熱交換器。
  7. 　前記風上側に配設された第２伝熱管は、前記風下側に配設された第２伝熱管と比較して、重力方向の下側に配設された、請求項６に記載の熱交換器。
  8. 　前記複数の第２伝熱管は、風上側に配設された第２伝熱管と、風下側に配設された第２伝熱管と、であり、
    　前記第４分岐流路の前記複数の流路は、前記風上側に配設された第２伝熱管の前記第２端部と、前記風下側に配設された第２伝熱管の前記第２端部と、に連通された、請求項２～５のいずれか一項に記載の熱交換器。
  9. 　前記第１部材は、上段に配設された第１部材と、下段に配設された第１部材と、であり、
    　前記副熱交換部は、
    　少なくとも１つの流路を複数の流路に分岐する第５分岐流路、が形成された第１ジョイントを有し、
    　前記上段に配設された第１部材の前記少なくとも１つの流路と、前記下段に配設された第１部材の前記少なくとも１つの流路と、は、前記第５分岐流路の前記複数の流路のそれぞれに連通された、請求項１～４、６、７のいずれか一項に記載の熱交換器。
  10. 　前記第２部材は、上段に配設された第２部材と、下段に配設された第２部材と、であり、
    　前記副熱交換部は、
    　少なくとも１つの流路を複数の流路に分岐する第６分岐流路、が形成された第２ジョイントを有し、
    　前記上段に配設された第２部材の前記少なくとも１つの流路と、前記下段に配設された第２部材の前記少なくとも１つの流路と、は、前記第６分岐流路の前記複数の流路のそれぞれに連通された、請求項２～５、８のいずれか一項に記載の熱交換器。
  11. 　請求項１～１０のいずれか一項に記載の熱交換器を備えた、空気調和装置。
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