WO2017149950A1 - 熱交換器及び空気調和機 - Google Patents

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heat exchanger
header portion
pipe
heat transfer
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PCT/JP2017/000974
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将之 左海
青木　泰高
秀哲 立野井
洋平 葛山
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三菱重工サーマルシステムズ株式会社
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    • F28D2021/0068—Other heat exchangers for particular applications; Heat exchange systems not otherwise provided for for refrigerant cycles

Definitions

  • the present invention relates to a heat exchanger and an air conditioner.
  • Priority is claimed on Japanese Patent Application No. 2016-038404, filed Feb. 29, 2016, the content of which is incorporated herein by reference.
  • a plurality of heat transfer tubes extending in the horizontal direction are arranged at intervals in the vertical direction, and fins are provided on the outer surface of each heat transfer tube. Both ends of the plurality of heat transfer tubes are respectively connected to a pair of vertically extending headers.
  • a heat exchanger is again introduced into one of the headers, the refrigerant flowing through the heat transfer pipe and circulating to the other header is folded back by the other header, and the heat transfer pipe is again carried out.
  • Patent Document 1 discloses a heat exchanger provided with a connecting pipe having one main pipe and a branch pipe extending from the main pipe into a plurality of branches.
  • the main pipe section is connected to the area in one header, and the branch pipe sections are each connected to any of a plurality of other areas in the header.
  • An object of this invention is to provide the heat exchanger which can suppress performance fall, and the air conditioner using this heat exchanger.
  • the heat exchanger adopts the following means in order to solve the above problems.
  • the heat exchanger comprises: a first tube group having a first heat transfer tube which extends in the horizontal direction so that the refrigerant flows inside and a plurality of the heat transfer tubes are arranged at intervals in the vertical direction; A first header portion of the first heat transfer tube connected in communication with one end of each of the first heat transfer tubes in a tubular shape extending in a direction, and extending horizontally while refrigerant flows in the vertical direction while extending horizontally
  • a plurality of second pipe groups having a plurality of second heat transfer pipes arranged in a plurality at intervals and a plurality corresponding to the plurality of second pipe groups are provided to form a cylindrical shape extending in the vertical direction.
  • a plurality of second header portions are connected to one end of each of the second heat transfer tubes of the second tube group in a communicating state, and a plurality of second header portions are provided corresponding to a plurality of the second header portions.
  • One end is the same upper and lower sides of the first header portion so as to communicate with each of the second header portions.
  • Comprising a communication passage whose other end is connected to one of each of said second header portion is connected to the direction position.
  • the refrigerant introduced into the first header portion via the first heat transfer pipes of the first pipe group is a communication path connected to the same vertical position in the first header portion.
  • the liquid phase is easily accumulated in the lower portion in the first header portion due to the density difference of the gas and liquid in the refrigerant, and the gas phase is easily accumulated in the upper portion. Therefore, a difference occurs in the gas-liquid ratio of the refrigerant in the vertical direction in the first header portion.
  • the refrigerant having the same vapor phase liquid phase ratio is almost the same. Is introduced into each communication passage. Therefore, the refrigerant flow rate can be equalized in each of the plurality of communication paths. As a result, the flow rates of the refrigerant introduced into the plurality of second heat transfer pipes can be equalized.
  • the heat exchanger has one end connected to the first header portion, and a main pipe portion in which a plurality of divided flow paths arranged in parallel in the horizontal direction are formed inside, and a plurality from the other end side of the main pipe portion
  • a branched connecting pipe is formed to branch on the inner side and forming a branched flow path communicating with the divided flow path and having a branched pipe portion connected to each of the second header portions, and each of the communication paths is It may be a flow path formed by each of the divided flow paths and each of the branch flow paths.
  • each communication passage is configured with a separate connection pipe
  • the installation location on the first header portion is one, thus facilitating the installation.
  • the number of the second heat transfer pipes of each of the second pipe groups is different from each other, and the plurality of communication paths are connected to the second pipe groups having a large number of the second heat transfer pipes.
  • the cross-sectional area of the flow path may be larger as the communication path connected to the second header portion.
  • the heat exchanger includes an air blower for blowing air to each of the second tube groups, and the speed of air blast received by each of the second tube groups by the air blower is different for each of the second tube groups,
  • the plurality of communication paths may have a larger flow path cross-sectional area as the communication path connected to the second header portion to which the second pipe group having a higher speed of air flow is connected is connected.
  • heat exchange in the second pipe group is promoted as the speed of air flow received by the second pipe group is larger. Therefore, the heat exchange efficiency of the heat exchanger as a whole can be improved by introducing a large amount of refrigerant into the second header portion connected to the second pipe group having a high air blowing speed.
  • the heat exchanger has one end at the same height position as the communication passage connected to the first header portion so as to connect the first header portion to any of the plurality of second header portions. Even if it is connected to the first header portion and further includes another communication path whose other end is connected to the second header portion at a height position different from the communication path connected to the second header portion Good.
  • the refrigerant is introduced into the second header portion from a plurality of different points in the vertical direction. Therefore, since the gas-liquid ratio of the refrigerant in the vertical direction in the second header portion can be equalized, the flow rate of the refrigerant diverted to each second heat transfer pipe can be equalized.
  • the heat exchanger includes a header having a cylindrical header body extending in the vertical direction, and a plurality of main partition plates dividing the inside of the header body into a plurality of regions in the vertical direction, and the first header portion An area including the lowermost area of the plurality of areas in the header, wherein each of the second header portions includes an area other than the lowermost area of the plurality of areas in the header It may be a part.
  • the heat exchanger having the first header portion and the plurality of second header portions can be easily configured. be able to.
  • An air conditioner according to a second aspect of the present invention includes any one of the heat exchangers described above.
  • the reduction in efficiency can be suppressed.
  • FIG. 1 It is a figure which shows the flow-path cross-sectional shape of the main pipe part in the branch connection pipe of the heat exchanger which concerns on 2nd embodiment of this invention.
  • the air conditioner 1 includes a compressor 2, an indoor heat exchanger 3 (heat exchanger 10), an expansion valve 4, an outdoor heat exchanger 5 (heat exchanger 10), a four-way valve 6, and And a pipe 7 for connecting them, and constitute a refrigerant circuit composed of these.
  • the compressor 2 compresses the refrigerant and supplies the compressed refrigerant to the refrigerant circuit.
  • the indoor heat exchanger 3 exchanges heat between the refrigerant and the indoor air.
  • the indoor heat exchanger 3 is used as an evaporator at the time of cooling operation, absorbs heat from the room, and is used as a condenser at the time of heating operation, and releases heat to the room.
  • the expansion valve 4 reduces the pressure by expanding a high pressure refrigerant liquefied by heat exchange in the condenser.
  • the outdoor heat exchanger 5 performs heat exchange between the refrigerant and the air outside the room.
  • the refrigerant circulates in the order of the compressor 2, the outdoor heat exchanger 5, the expansion valve 4, and the indoor heat exchanger 3.
  • the refrigerant circulates in the order of the compressor 2, the indoor heat exchanger 3, the expansion valve 4, and the outdoor heat exchanger 5.
  • the heat exchanger 10 includes a plurality of heat transfer pipes 20, a plurality of fins 28, a pair of headers 30, a first connection pipe 60, and a second connection pipe 70.
  • the heat transfer tube 20 is a tubular member extending linearly in the horizontal direction, and a flow passage in which the refrigerant flows is formed inside.
  • a plurality of such heat transfer tubes 20 are arranged at intervals in the vertical direction, and are arranged in parallel to each other.
  • each heat transfer tube 20 has a flat tubular shape, and inside the heat transfer tube 20, a plurality of flow paths arranged in parallel in the horizontal direction orthogonal to the extending direction of the heat transfer tube 20 are formed There is.
  • the plurality of flow paths are arranged in parallel to one another.
  • the outer shape of the cross section orthogonal to the extending direction of the heat transfer tube 20 is flat with the horizontal direction orthogonal to the extending direction of the heat transfer tube 20 as the longitudinal direction.
  • the fins 28 are respectively disposed between the heat transfer tubes 20 arranged as described above, and in the present embodiment, the heat transfer tubes 20 vertically adjacent to each other in the extending direction of each heat transfer tube 20 are alternately arranged. It extends in a so-called corrugated shape extending to contact.
  • the shape of the fins 28 is not limited to this, and may be any shape as long as it is provided so as to project from the outer peripheral surface of the heat transfer tube 20.
  • the pair of headers 30 is provided at both ends of the plurality of heat transfer tubes 20 so as to sandwich the heat transfer tubes 20.
  • One of the pair of headers 30 is an inlet / outlet header 40 serving as an inlet / outlet of the refrigerant into the heat exchanger 10 from the outside, and the other is a return side header 50 for the refrigerant to be folded back in the heat exchanger 10. It is assumed.
  • the inlet / outlet side header 40 is a cylindrical member extending in the vertical direction, and the upper end and the lower end are closed and the inside is divided by the partition plate 41 into upper and lower two regions.
  • the lower region partitioned by the partition plate 41 is a lower entrance / exit region 42, and the upper region is an upper entrance / exit region 43.
  • the lower access area 42 and the upper access area 43 are in communication with each other in the access header 40.
  • the lower entry / exit area 42 and the upper entry / exit area 43 are connected to the piping 7 constituting the refrigerant circuit.
  • the heat transfer pipe 20 connected in communication with the lower entrance / exit area 42 is taken as a first heat transfer pipe 21 and is connected in communication with the upper entrance / exit area 43.
  • the heat transfer tube 20 is a second heat transfer tube 23.
  • the return side header 50 includes a header body 51 and a main partition plate 58.
  • the header body 51 is a cylindrical member extending in the vertical direction, and the upper end and the lower end are closed.
  • the main partition plate 58 is provided in the header main body 51, and divides the space in the header main body 51 into upper and lower areas.
  • two main partition plates 58 disposed at an interval in the vertical direction in the header main body 51 are provided. By this, the inside of the header main body 51 is divided into three regions juxtaposed vertically.
  • a portion including the lowermost one of the three areas in the header main body 51 is a first header portion 52. Further, among the above three regions, a portion including the upper two regions other than the lowermost region is set as a second header portion 53, respectively. That is, in the present embodiment, by dividing the inside of the header main body 51 by the two main partition plates 58, the first header portion 52 and the two second headers each having a space in the return side header 50. The part 53 is formed. In other words, the first header 52 and the two second headers 53 constitute the return side header 50.
  • the first heat transfer tubes 21 are connected to the first header 52 so as to be in communication with the inside of the first header 52, respectively.
  • the plurality of first heat transfer tubes 21 constitute a first tube group 22.
  • the heat transfer pipe 20 connected to the first header portion 52 is used as the first heat transfer pipe 21.
  • the second heat transfer tubes 23 are connected to the second header portion 53 so as to be in communication with the insides of the respective second header portions 53. That is, the heat transfer pipe 20 connected to the second header portion 53 is used as the second heat transfer pipe 23.
  • the second heat transfer pipe 23 is configured such that a second pipe group 24 is formed by the plurality of second heat transfer pipes 23 connected to the respective second header portions 53. That is, in the present embodiment, since the two second header portions 53 are provided, the two second tube groups 24 are configured to be paired with the two second header portions 53.
  • the second header portion 53 disposed below is referred to as the lower second header portion 54 and the second header portion disposed above 53 is referred to as the upper second header portion 55.
  • a second tube group 24 constituted of the second heat transfer tubes 23 connected to the lower second header portion 54 is referred to as a lower second tube group 25, and a second tube group 24 connected to the upper second header portion 55.
  • the second tube group 24 composed of the heat transfer tubes 23 is referred to as an upper second tube group 26.
  • the first connection pipe 60 is a tubular member having a flow passage formed therein, and one end of the first connection pipe 60 is connected to the first header 52 in communication with the inside of the first header 52, The end is connected to the lower second header portion 54 in communication with the inside of the lower second header portion 54. More specifically, one end of the first connection pipe 60 is connected to the upper portion of the first header portion 52. Further, the other end of the first connection pipe 60 is connected to the lower portion of the lower second header portion 54.
  • the flow passage in the first connection pipe 60 is a series passage 61 (communication passage) connecting the first header portion 52 and the lower second header portion 54.
  • the second connection pipe 70 is a tubular member in which a flow passage is formed in the inside, and like the first connection pipe 60, one end is in communication with the inside of the first header portion 52 with respect to the first header portion 52. Connected by On the other hand, unlike the first connection pipe 60, the other end of the second connection pipe 70 is connected to the upper second header portion 55 in communication with the inside of the upper second header portion 55. More specifically, one end of the second connection pipe 70 is connected to the upper portion of the first header portion 52. The other end of the first connection pipe 60 is connected to the lower portion of the upper second header portion 55.
  • the flow passage in the second connection pipe 70 is a second communication passage 71 (communication passage) connecting the first header portion 52 and the upper second header portion 55.
  • connection points of the first connection pipe 60 and the second connection pipe 70 to the first header portion 52 are at the same vertical position. That is, the connection portion of the first connection pipe 60 to the first header portion 52 is disposed adjacent to or separated from the connection portion of the second connection pipe 70 to the first header portion 52 in the horizontal direction.
  • the position is considered identical.
  • “the same vertical position” is not limited to the case where the vertical positions of the centers of the connection points of the first connection pipe 60 and the second connection pipe 70 to the first header portion 52 are the same, and at least The positions in the vertical direction of at least a part of the connection points of the first connection pipe 60 and the second connection pipe 70 to the first header portion 52 may be overlapped with each other in the vertical direction.
  • the heat exchanger 10 When the heat exchanger 10 is the indoor heat exchanger 3, it is used as an evaporator during the cooling operation of the air conditioner 1, and in the case of the outdoor heat exchanger 5, it evaporates during the heating operation of the air conditioner 1. It will be used as a container.
  • a gas-liquid two-phase refrigerant having a large amount of liquid phase is supplied from the pipe 7 to the lower entrance / exit area 42 of the entrance / exit side header 40 shown in FIG.
  • the refrigerant is distributed and supplied into the plurality of first heat transfer pipes 21 in the lower entrance / exit area 42, and exchanges heat with the atmosphere outside the first heat transfer pipes 21 in the process of flowing through the first heat transfer pipes 21.
  • the refrigerant supplied from the first heat transfer pipe 21 into the first header portion 52 of the return side header 50 is a gas-liquid two-phase gas in which the liquid phase ratio is reduced by the partial change from the liquid phase to the gas phase. It becomes a refrigerant.
  • the refrigerant having a large liquid phase and a large density is collected under the first header 52 by gravity, and the refrigerant having a large gas phase and a small density is It gathers in the upper part of the 1st header part 52.
  • the connection positions of the first connection pipe 60 and the second connection pipe 70 to the first header portion 52 are different in the vertical direction, they are introduced into the first connection pipe 60 and the second connection pipe 70.
  • the gas-liquid ratio of the refrigerant will be different.
  • the refrigerant having a high density is introduced to the first connection pipe 60 and the second connection pipe 70 which are connected to the lower side of the first header portion 52.
  • the mass flow rate of the refrigerant is large.
  • the mass flow rate of the refrigerant decreases.
  • connection positions of the first connection pipe 60 and the second connection pipe 70 to the first header portion 52 are the same vertical position. Therefore, refrigerants having substantially the same gas-liquid ratio are introduced into the first connection pipe 60 and the second connection pipe 70, respectively. As a result, the gas-liquid proportions of the refrigerant introduced to the lower second header portion 54 and the upper second header portion 55 via the first connection pipe 60 and the second connection pipe 70 become substantially the same. That is, the mass flow rate of the refrigerant flowing through the first connection pipe 60 and the second connection pipe 70 can be equalized.
  • the refrigerant introduced to the lower second header portion 54 and the upper second header portion 55 through the first connection pipe 60 or the second connection pipe 70 is transferred to the plurality of second heat transfer pipes 23 connected thereto.
  • the liquid phase remaining in the refrigerant in the second heat transfer pipe 23 changes to the gas phase, and the refrigerant in the gas phase is supplied to the upper entry / exit area 43 of the inlet / outlet side header 40.
  • the refrigerant is introduced into the pipe 7 from the upper entrance / exit area 43 and circulates in the refrigerant circuit.
  • the first series passage 61 of the first connection pipe 60 and the second communication passage 71 of the second connection pipe 70 respectively connected to the plurality of second header portions 53 Since the first header portion 52 is connected to the same vertical position, refrigerant having substantially the same vapor phase liquid phase ratio is introduced into each communication passage. Therefore, the refrigerant flow rate can be equalized in each of the plurality of communication paths. As a result, for example, when the heat exchanger 10 is used in an air conditioner, the cooling performance and the heating performance are not impaired.
  • the heat exchanger 80 of the second embodiment includes one branch connection pipe 81 instead of the first connection pipe 60 and the second connection pipe 70 of the first embodiment. It differs from the first embodiment.
  • the branch connection pipe 81 has a main pipe portion 82 and a plurality (two in the present embodiment) of branch pipe portions 85.
  • One end of the main pipe portion 82 is connected to the first header portion 52.
  • two divided flow paths formed in the first header portion 52 so that the inside of the first header portion 52 is divided into two regions in the horizontal direction. 83 are formed.
  • the divided flow channels 83 extend horizontally in parallel from one end to the other end in the main pipe portion 82.
  • the main pipe portion 82 may have a structure in which two divided flow paths 83 are formed by providing a divided wall portion 84 at the horizontal center of the flow path having a circular cross section.
  • the divided flow channels 83 in which a part of the flow channel having a circular cross section is cut in a straight line are arranged in parallel to each other by the divided wall portion 84 that constitutes the straight line. It may be a provided structure.
  • Two branch pipe portions 85 are provided so as to be branched into a plurality from the other end side of the main pipe portion 82.
  • the branch pipe portion 85 is connected to the lower second header portion 54 and the upper second header portion 55, respectively.
  • branch flow channels 86 which are flow channels inside the branch pipe sections 85, communicate with the divided flow channels 83 in the main pipe section 82 in a one-to-one relationship.
  • one of the two divided flow paths 83 of the main pipe portion 82 is in communication with the inside of the lower second header portion 54 through the one branched flow path 86, that is,
  • a series of passages 61 communicating the first header portion 52 with the lower second header portion 54 is formed by the one divided flow path 83 and the one branched flow path 86.
  • the other divided flow passage 83 is in communication with the inside of the upper second header portion 55 via the other branched flow passage 86, that is, by the other divided flow passage 83 and the other branched flow passage 86.
  • a second communication passage 71 is formed to communicate the inside of the first header portion 52 with the upper second header portion 55.
  • the two divided flow paths 83 in the main pipe portion 82 of the branch connection pipe 81 are arranged in parallel in the horizontal direction, these two divided flow paths 83 At the same time, refrigerant of almost the same density is introduced. Then, the refrigerant is introduced into the lower second header portion 54 and the upper second header portion 55 through the branch flow path 86, respectively. Therefore, as in the first embodiment, the mass flow rate of the refrigerant introduced to the lower second header portion 54 and the upper second header portion 55 can be equalized.
  • first connection pipe 60 and the second connection pipe 70 are provided separately as in the first embodiment, only one connection point to the first header portion 52 is provided. It can be easier.
  • a heat exchanger 90 according to a third embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 6 and 7.
  • the same components as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals as in the first embodiment, and the detailed description will be omitted.
  • the number of the second heat transfer tubes 23 of the lower second tube group 25 and the number of the second heat transfer tubes 23 of the upper second tube group 26 are different. It differs from the first embodiment in that the numbers are different from each other and the flow passage cross-sectional areas of the first connection pipe 60 and the second connection pipe 70 are different from each other.
  • the number of second heat transfer pipes 23 of the upper second pipe group 26 is larger than the number of second heat transfer pipes 23 of the lower second pipe group 25.
  • interval of the up-down direction of each 2nd heat exchanger tube 23 is the same, the difference of the number of the 2nd heat exchanger tube 23 of the lower 2nd tube group 25 and the 2nd heat exchanger tube 23 of the upper 2nd tube group 26 Accordingly, the dimension of the upper second header portion 55 in the vertical direction is larger than that of the lower second header portion 54.
  • the flow passage cross sectional area of the second connection pipe 70 is set larger than the flow passage cross sectional area of the first connection pipe 60 over the entire extension direction of the first connection pipe 60 and the second connection pipe 70.
  • a flow-path cross-sectional area is the area of the flow path in the cross section orthogonal to each extension direction of the 1st connection pipe
  • the cross-sectional area is set relatively small.
  • the flow passage cross-sectional area of the second connection pipe 70 connected to the upper second header portion 55 corresponding to the upper second pipe group 26 in which the number of second heat transfer pipes 23 is relatively large is set relatively large. ing.
  • a larger amount of refrigerant is introduced into the upper second header portion 55 in which the number of connected second heat transfer pipes 23 is relatively large.
  • a smaller amount of refrigerant is introduced into the lower second header portion 54 in which the number of connected second heat transfer pipes 23 is relatively small.
  • a heat exchanger 100 according to a fourth embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 8 to 10.
  • the same components as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals as in the first embodiment, and the detailed description will be omitted.
  • the speed of the air flow received by the heat pipe 23 is different, and the flow passage cross-sectional areas of the first connection pipe 60 and the second connection pipe 70 are different from each other in the first embodiment.
  • the speed of the air flow received by the upper second pipe group 26 is larger than the speed of the air flow received by the lower second pipe group 25.
  • the difference in the speed of the received air is caused, for example, by the air blower 103 as shown in FIG. That is, as shown in FIG. 10, the heat exchanger 100 of the present embodiment has a casing 101 for housing the heat exchanger 100.
  • the casing 101 includes a casing main body 102, a ventilation unit 104, and the blower unit 103.
  • the casing main body 102 is a box having a substantially rectangular parallelepiped shape extending in the vertical direction, and has, for example, a ventilating portion 104 through which air can flow in and out of the casing main body 102 on two side surfaces adjacent to each other among four side surfaces. There is. Further, on the top surface of the casing main body 102, a blower unit 103 composed of a fan rotatable around the vertical axis is provided. When the fan of the ventilation portion 104 is operated, the air in the casing main body 102 is sent toward the outside of the casing 101, that is, from the lower side to the upper side.
  • air is sent from the outside of the casing main body 102 into the casing main body 102 via the ventilation portion 104.
  • the ventilating unit 104 is operated to discharge air from above the casing 101
  • the heat exchanger 100 disposed in the casing main body 102 receives air of different wind speeds in the vertical direction.
  • the speed of the air flow which the upper side 2nd pipe group 26 receives becomes larger than the speed of the air flow which the lower side 2nd pipe group 25 receives.
  • the flow passage cross-sectional area of the second connection tube 70 is greater than the flow passage cross-sectional area of the first connection tube 60 than the first connection tube 60 and the second connection tube 70. It is set large over the extension direction of.
  • the flow passage cross-sectional area of the first connection pipe 60 connected to the lower second header portion 54 corresponding to the lower second pipe group 25 having a low speed of received air is relatively It is set small.
  • the flow passage cross-sectional area of the second connection pipe 70 connected to the upper second header portion 55 corresponding to the upper second pipe group 26 in which the number of the second heat transfer pipes 23 having a high air blowing speed is relatively large is It is set relatively large.
  • the heat exchange in the second pipe group 24 is promoted as the speed of the air flow received by the second pipe group 24 increases. Therefore, the heat exchange efficiency of the heat exchanger 100 as a whole can be improved by introducing a large amount of refrigerant to the second header portion 53 connected to the upper second pipe group 26 having a high air blowing speed.
  • a heat exchanger 110 according to a fifth embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 11 and 12.
  • the same components as those of the first embodiment are denoted by the same reference numerals as the first embodiment, and the detailed description thereof is omitted.
  • three partition plates 58 are provided in the folded header 50. That is, these partition plates 58 are installed at intervals in the vertical direction, thereby dividing the area in the header 30 into four in the vertical direction.
  • a portion including the lowermost one of the four regions is a first header 52 as in the first embodiment.
  • a portion including the upper three regions excluding the lowermost one of the four regions is a second header portion 53, respectively.
  • one first header portion 52 and three second header portions 53 are provided.
  • connection pipe 120 that connects the first header portion 52 and the lowermost second header portion 53 of the three second header portions 53, the first header portion 52, and the three second headers
  • a total of three connection pipes 120 are provided.
  • a communication passage 121 for communicating the first header portion 52 with any one of the second header portions 53 is formed.
  • tube 120 is made into the mutually same up-down direction position similarly to 1st embodiment.
  • the mass flow rate of the refrigerant introduced from the first header portion 52 to the second header portions 53 can be equalized.
  • the example which provided the three 2nd header parts 53 was demonstrated in this embodiment, four or more 2nd header parts 53 may exist. In that case, the number of connection pipes 120 also increases according to the number of second header portions 53.
  • a heat exchanger 130 according to a sixth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
  • the same components as those of the first embodiment are denoted by the same reference numerals as the first embodiment, and the detailed description thereof is omitted.
  • the sixth embodiment is different from the first embodiment in that a plurality of first connection pipes 60 and a plurality of second connection pipes 70 are provided.
  • a plurality of (three in the present embodiment) first connection pipes 60 are provided.
  • the connection points of the first connection pipes 60 with the first header portion 52 are at the same vertical position, while the connection points to the lower second header portion 54 are at different positions in the vertical direction.
  • the first first connection pipe 60 of the three first connection pipes 60 is connected to the lower portion of the lower second header portion 54, and the second second connection pipe 70 is lower.
  • a third first connection pipe 60 is connected to the central portion of the side second header portion 54, and a third first connection pipe 60 is connected to the upper portion of the lower second header portion 54.
  • a plurality of (two in the present embodiment) second connection pipes 70 are also provided.
  • the connection points of the second connection pipes 70 to the first header portion 52 are at the same vertical position, while the connection points to the upper second header portion 55 are at different positions in the vertical direction.
  • the first first connection pipe 60 of the three first connection pipes 60 is connected to the lower portion of the upper second header portion 55, and the second second connection pipe 70 is the upper first
  • the third connection pipe 60 is connected to the central portion of the second header portion 55, and the third first connection pipe 60 is connected to the upper portion of the upper second header portion 55.
  • the mass flow rate of the refrigerant introduced into the lower second header portion 54 and the upper second header portion 55 can be equalized. Furthermore, in the present embodiment, the refrigerant is introduced into the first header 52 and the second header 53 from a plurality of different height positions. Therefore, the refrigerant is mixed in the vertical direction in the first header portion 52 and the second header portion 53, thereby promoting the uniformity of the refrigerant in the first header portion 52 and the second header portion 53. Can. By this, equalization of the mass flow of a refrigerant introduced into each 2nd heat transfer tube 23 can be attained.
  • the branch connection pipe 81 of the second embodiment may be applied to the third to fifth embodiments.
  • the third embodiment and the fourth embodiment are combined with each other, and according to the number of second heat transfer tubes 23 constituting the second tube group 24 and the air volume of the air flow received by each second heat transfer tube 23, the first The flow passage cross-sectional areas of the connection pipe 60 and the second connection pipe 70 may be adjusted.

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Abstract

複数が配列された第一伝熱管（２１）を有する第一管群（２２）と、上下方向に延びる筒状をなして第一管群（２２）の各第一伝熱管（２１）の一端が連通状態で接続される第一ヘッダ部（５２）と、複数が配列された第二伝熱管（２３）を有する複数の第二管群（２４）と、これら複数の第二管群（２４）に対応して複数が設けられ、上下方向に延びる筒状をなしてそれぞれに第二管群（２４）の各第二伝熱管（２３）の一端が連通状態で接続される第二ヘッダ部（５３）と、複数の第二ヘッダ部５３）に対応して複数が設けられて、第一ヘッダ部（５２）と各第二ヘッダ部（５３）とを連通させるように、一端が第一ヘッダ部（５２）の同一の上下方向位置に接続されるとともに他端が各第二ヘッダ部（５３）のいずれかに接続された連通路と、を備える熱交換器。

Description

熱交換器及び空気調和機
　本発明は、熱交換器及び空気調和機に関する。
　本願は、２０１６年２月２９日に出願された特願２０１６－０３８４０４号について優先権を主張し、その内容をここに援用する。
　空気調和機の熱交換器として、水平方向に延びる伝熱管を上下方向に間隔をあけて複数配置し、各伝熱管の外面にフィンを設けたものが知られている。複数の伝熱管の両端は上下方向に延びる一対のヘッダにそれぞれ接続されている。このような熱交換器は、冷媒の流路長さを確保するため、一方のヘッダに導入されて伝熱管を経て他方のヘッダに流通した冷媒を、他方のヘッダで折り返すようにして再度伝熱管を経て一方のヘッダに戻すように構成されている。
　折り返し側のヘッダ内は、ヘッダ内を上下方向に区画する仕切板によって複数の領域に区画されている。これによって、一の領域内に伝熱管を経て導入された冷媒は、接続管を介して他の領域に導入された後に、他の領域に接続された複数の伝熱管を経由して出入口側の一方のヘッダに戻される。
　例えば特許文献１には、一の主管部と主管部から複数に分岐して延びる分岐管部とを有する接続管を備えた熱交換器が開示されている。この熱交換器では、主管部が一のヘッダ内の領域に接続されており、分岐管部はそれぞれヘッダ内の複数の他の領域のいずれかに接続されている。そして、この熱交換器を蒸発器として用いる場合には、伝熱管を介してヘッダの一の領域に導入された冷媒は、接続管における主管部及び分岐管部を経て複数の他の領域に導入される。
特開２０１５－５５４０４号公報
　ところで、特許文献１の熱交換器では、接続管の主管部から分岐管部に冷媒を分流する際に、各分岐管部にそれぞれ乾き度の異なる冷媒が導入されることがある。即ち、冷媒の流量や分岐の方向によっては、複数の分岐管のうちの一部のみに液相の冷媒が多く流れることがあり、均等に分流されないという問題がある。また、接続管内の冷媒は気液の密度差によっても気相と液相とに分離することがあり、流量や乾き度に偏りが生じた状態で冷媒が分流されてしまうこともある。
　このように均等に分流が行われないと、流量によって各分岐管内の流動様相が異なるため、分流時の冷媒分配割合にも変化が生じてしまう。
　そのため、ヘッダを介して再度伝熱管に冷媒が導入される際には、液相の冷媒がほとんど通過しない伝熱管が生じることになり、熱交換器の伝熱領域を十分に活用することができない。その結果、例えば熱交換器を空気調和機に用いた場合には、冷房性能や暖房性能が低くなってしまい、室内快適性が損なわれる。
　本発明は、性能低下を抑制することができる熱交換器、及び、この熱交換器を用いた空気調和機を提供することを目的とする。
　本発明は、上記課題を解決するため、以下の手段を採用している。
　本発明の第一態様に係る熱交換器は、水平方向に延びて内部に冷媒が流通するとともに上下方向に間隔をあけて複数が配列された第一伝熱管を有する第一管群と、上下方向に延びる筒状をなして前記第一管群の各前記第一伝熱管の一端が連通状態で接続される第一ヘッダ部と、水平方向に延びて内部に冷媒が流通するとともに上下方向に間隔をあけて複数が配列された第二伝熱管を有する複数の第二管群と、これら複数の第二管群に対応して複数が設けられ、上下方向に延びる筒状をなしてそれぞれに前記第二管群の各前記第二伝熱管の一端が連通状態で接続される第二ヘッダ部と、複数の前記第二ヘッダ部に対応して複数が設けられて、前記第一ヘッダ部と各前記第二ヘッダ部とを連通させるように、一端が前記第一ヘッダ部の同一の上下方向位置に接続されるとともに他端が各前記第二ヘッダ部のいずれかに接続された連通路と、を備える。
　このような熱交換器によれば、第一管群の各第一伝熱管を介して第一ヘッダ部に導入された冷媒は、第一ヘッダ部における同一の上下方向位置に接続された連通路に導入される。ここで、第一ヘッダ部内では、冷媒における気液の密度差により、第一ヘッダ部内の下部に液相が溜まり易く、上部に気相が溜まり易くなる。そのため、第一ヘッダ部内の上下方向でそれぞれ冷媒の気液割合に差が生じる。本発明の熱交換器では、複数の第二ヘッダ部にそれぞれ接続された連通路が、第一ヘッダ部の同一の上下方向位置に接続されているため、気相液相割合がほぼ同一の冷媒が各連通路に導入される。そのため、複数の連通路毎での冷媒流量の均等化を図ることができる。その結果、複数の第二伝熱管に導入される冷媒流量を均等化することができる。
　上記熱交換器は、一端が第一ヘッダ部に接続されるとともに、水平方向に複数に並設された分割流路が内側に形成された主管部と、前記主管部の他端側から複数に分岐して内側に前記分割流路に連通する分岐流路が形成されるとともにそれぞれ各前記第二ヘッダ部に接続された分岐管部とを有する分岐接続管を備え、各前記連通路は、それぞれ各前記分割流路及び各前記分岐流路によって形成された流路であってもよい。
　これにより、各連通路をそれぞれ別個の接続管で構成した場合に比べて、分岐接続管の場合には第一ヘッダ部への施工箇所が一か所となるため、施工が容易となる。
　上記熱交換器では、各前記第二管群の前記第二伝熱管の数が互いに異なり、複数の前記連通路は、前記第二伝熱管の数の多い前記第二管群が接続された前記第二ヘッダ部に接続される前記連通路ほど、流路断面積が大きくてもよい。
　これにより、接続される第二伝熱管の数が相対的に多い第二ヘッダ部にはより多い量の冷媒が導入されることになる。一方で、接続される第二伝熱管の数が相対的に少ない第二ヘッダ部にはより少ない量の冷媒が導入される。その結果、各第二伝熱管に分流して導入される冷媒の量の均等化を図ることができる。
　上記熱交換器は、各前記第二管群に送風する送風部を備え、前記送風部により各前記第二管群が受ける送風の速度は、各前記第二管群毎に互いに異なっており、複数の前記連通路は、受ける送風の速度が大きい前記第二管群が接続された前記第二ヘッダ部に接続される前記連通路ほど、流路断面積が大きくてもよい。
　このような熱交換器では、第二管群の受ける送風の速度が大きい程、第二管群での熱交換が促進される。したがって、受ける送風の速度が大きい第二管群に接続された第二ヘッダ部により多くの冷媒を導入することで、熱交換器全体としての熱交換効率を向上させることができる。
　上記熱交換器は、前記第一ヘッダ部と複数の前記第二ヘッダ部のいずれかとを連通させるように、前記第一ヘッダ部に接続された前記連通路と同一の高さ位置で一端が前記第一ヘッダ部に接続されるとともに、前記第二ヘッダ部に接続された前記連通路と異なる高さ位置で他端が前記第二ヘッダ部に接続された他の連通路をさらに備えていてもよい。
　これにより、第二ヘッダ部には上下方向の異なる複数の箇所から冷媒が導入されることになる。したがって、第二ヘッダ部内での上下方向での冷媒の気液割合の均一化を図ることができるため、各第二伝熱管に分流される冷媒流量の均等化することができる。
　上記熱交換器では、上下方向に延びる筒状をなすヘッダ本体と、前記ヘッダ本体内を上下に複数の領域に区画する複数の主仕切板と、を有するヘッダを備え、前記第一ヘッダ部は、前記ヘッダにおける複数の前記領域のうち最も下方の領域を含む部分であって、各前記第二ヘッダ部は、前記ヘッダにおける複数の前記領域のうち最も下方の領域以外のいずれかの領域を含む部分であってもよい。
　一のヘッダ部内に主仕切板を介して第一ヘッダ部及び複数の第二ヘッダ部を形成することで、これら第一ヘッダ部及び複数の第二ヘッダ部を有する熱交換器を容易に構成することができる。
　本発明の第二態様に係る空気調和機は、上記いずれかの熱交換器を備えることを特徴とする。
　これによって、冷媒の不均一分配による熱交換性能の低下を抑制し、効率の高い空気調和機を提供することができる。
　本発明の熱交換器及び空気調和機によれば、効率低下の抑制を図ることができる。
本発明の第一実施形態に係る空気調和機の全体構成図である。 本発明の第一実施形態に係る熱交換器の縦断面図である。 本発明の第一実施形態に係る熱交換器の斜視図である。 本発明の第二実施形態に係る熱交換器の折り返し側ヘッダ及び分岐接続管の側面図である。 本発明の第二実施形態に係る熱交換器の分岐接続管における主管部の流路断面形状を示す図である。 本発明の第二実施形態に係る熱交換器の分岐接続管における主管部の流路断面形状を示す図である。 本発明の第三実施形態に係る熱交換器の斜視図である。 本発明の第三実施形態に係る熱交換器の折り返し側ヘッダ及び接続管の側面図である。 本発明の第四実施形態に係る熱交換器の斜視図である。 本発明の第四実施形態に係る熱交換器の折り返し側ヘッダ及び接続管の側面図である。 本発明の第四実施形態に係る送風部の一例を示す斜視図である。 本発明の第五実施形態に係る熱交換器の斜視図である。 本発明の第五実施形態に係る熱交換器の折り返し側ヘッダ及び接続管の側面図である。 本発明の第六実施形態に係る熱交換器の折り返し側ヘッダ及び接続管の側面図である。
　以下、本発明の第一実施形態に係る熱交換器を備えた空気調和機について図１～５を参照して説明する。
　図１に示すように、空気調和機１は、圧縮機２、室内熱交換器３（熱交換器１０）、膨張弁４、室外熱交換器５（熱交換器１０）、四方弁６、及び、これらを接続する配管７を備えており、これらからなる冷媒回路を構成している。
　圧縮機２は、冷媒を圧縮し、圧縮した冷媒を冷媒回路に供給する。
　室内熱交換器３は、冷媒と室内の空気との間で熱交換を行う。室内熱交換器３は、冷房運転時には蒸発器として用いられ室内から吸熱し、暖房運転時には凝縮器として用いられ室内へ放熱する。
　膨張弁４は、凝縮器で熱交換をすることで液化した高圧の冷媒を膨張させることで低圧化する。
　室外熱交換器５は、室外熱交換器５は、冷媒と室外の空気との間で熱交換を行う。冷房運転時には、凝縮器として用いられ室外へ放熱し、暖房運転時には、蒸発器として用いられ室外から吸熱する。
　四方弁６は、暖房運転時と冷房運転時とで冷媒の流通する方向を切り替える。これにより、冷房運転時には、冷媒が、圧縮機２、室外熱交換器５、膨張弁４及び室内熱交換器３の順に循環する。一方、暖房運転時には、冷媒が、圧縮機２、室内熱交換器３、膨張弁４及び室外熱交換器５、の順に循環する。
　次に、上記室内熱交換器３及び室外熱交換器５として用いられる熱交換器１０について、図２～図３を参照して説明する。
　熱交換器１０は、複数の伝熱管２０、複数のフィン２８、一対のヘッダ３０、第一接続管６０、及び第二接続管７０を備える。
　伝熱管２０は、水平方向に直線状に延びる管状の部材であって、内部に冷媒が流通する流路が形成されている。このような伝熱管２０は、上下方向に間隔をあけて複数が配列されており、互いに平行に配置されている。
　本実施形態では、各伝熱管２０は扁平管状をなしており、伝熱管２０の内部には、伝熱管２０の延在方向に直交する水平方向に並設された複数の流路が形成されている。これら複数の流路は互いに平行に配列されている。これにより、伝熱管２０の延在方向に直交する断面の外形は、伝熱管２０の延在方向に直交する水平方向を長手方向とした扁平状とされている。
　フィン２８は、上記のように配列された伝熱管２０の間にそれぞれ配置されており、本実施形態では、各伝熱管２０の延在方向に向かうにしたがって上下に隣り合う伝熱管２０に交互に接触するように延びるいわゆるコルゲート状に延びている。なお、フィン２８の形状はこれに限定されることはなく、伝熱管２０の外周面から張り出すように設けられていれば、いかなる形状であってもよい。
　一対のヘッダ３０は、上記複数の伝熱管２０の両端にこれら伝熱管２０を挟み込むように設けられている。これら一対のヘッダ３０の一方は、外部から熱交換器１０内への冷媒の出入り口となる出入口側ヘッダ４０とされており、他方は、熱交換器１０内で冷媒が折り返すための折り返し側ヘッダ５０とされている。
　出入口側ヘッダ４０は、上下方向に延びる筒状の部材であって、上端及び下端が閉塞されるとともに内部が仕切板４１によって上下二つの領域に区画されている。仕切板４１によって区画された下方の領域は下部出入領域４２とされ、上方の領域は上部出入領域４３とされている。これら下部出入領域４２と上部出入領域４３とは出入口ヘッダ内４０で互いに非連通状態とされている。下部出入領域４２及び上部出入領域４３は、冷媒回路を構成する配管７がそれぞれ接続されている。
　ここで、複数の伝熱管２０のうち、下部出入領域４２と連通状態で接続されている伝熱管２０は、第一伝熱管２１とされており、上部出入領域４３と連通状態で接続されている伝熱管２０は、第二伝熱管２３とされている。
　折り返し側ヘッダ５０は、ヘッダ本体５１及び主仕切板５８を備えている。
　ヘッダ本体５１は、上下方向に延びる筒状をなす部材であって、上端及び下端が閉塞されている。主仕切板５８は、ヘッダ本体５１内に設けられ、ヘッダ本体５１内の空間を上下の領域に区画している。本実施形態では、ヘッダ本体５１内に上下方向に間隔をあけて配置された二つの主仕切板５８が設けられている。これによって、ヘッダ本体５１内は、上下に並設された三つの領域に区画されている。
　ヘッダ本体５１内の上記三つの領域のうちの最も下方の領域を含む部分は第一ヘッダ部５２とされている。また、上記三つの領域のうち、最も下方の領域以外の上方の二つの領域を含む部分は、それぞれ第二ヘッダ部５３とされている。即ち、本実施形態では、ヘッダ本体５１内が二つの主仕切板５８によって区画されることで、折り返し側ヘッダ５０に、それぞれ内部に空間を有する一つの第一ヘッダ部５２及び二つの第二ヘッダ部５３が形成されている。換言すれば、一の第一ヘッダ部５２及び二つの第二ヘッダ部５３によって折り返し側ヘッダ５０が構成されている。
　第一伝熱管２１は、それぞれ第一ヘッダ部５２内と連通状態となるように第一ヘッダ部５２に接続されている。これら複数の第一伝熱管２１によって第一管群２２が構成されている。換言すれば、第一ヘッダ部５２に接続されている伝熱管２０が第一伝熱管２１とされている。
　第二伝熱管２３は、それぞれ各第二ヘッダ部５３内と連通状態となるように第二ヘッダ部５３に接続されている。即ち、第二ヘッダ部５３に接続されている伝熱管２０が第二伝熱管２３とされている。
　そして、第二伝熱管２３は、それぞれ各第二ヘッダ部５３に接続されている複数の第二伝熱管２３によってそれぞれ第二管群２４が構成されている。即ち、本実施形態では、二つの第二ヘッダ部５３を有しているため、これら二つの第二ヘッダ部５３と対になるようにして、二つの第二管群２４が構成されている。
　なお、本実施形態では、以下、上下二つの第二ヘッダ部５３のうち、下方に配置された第二ヘッダ部５３を下側第二ヘッダ部５４と称し、上方に配置された第二ヘッダ部５３を上側第二ヘッダ部５５と称する。
　また、下側第二ヘッダ部５４に接続された第二伝熱管２３から構成される第二管群２４を下側第二管群２５と称し、上側第二ヘッダ部５５に接続された第二伝熱管２３から構成される第二管群２４を上側第二管群２６と称する。
　第一接続管６０は、内部に流路が形成された管状の部材であって、その一端が第一ヘッダ部５２に対して第一ヘッダ部５２の内部と連通状態で接続されており、他端が下側第二ヘッダ部５４に対して下側第二ヘッダ部５４の内部と連通状態で接続されている。より詳細には、第一接続管６０の一端は、第一ヘッダ部５２における上部に接続されている。また、第一接続管６０の他端は、下側第二ヘッダ部５４における下部に接続されている。本実施形態では、第一接続管６０内の流路が、第一ヘッダ部５２と下側第二ヘッダ部５４とを接続する第一連通路６１（連通路）とされている。
　第二接続管７０は、内部に流路が形成された管状の部材であって、第一接続管６０と同様、一端が第一ヘッダ部５２に対して第一ヘッダ部５２の内部と連通状態で接続されている。一方で、第二接続管７０の他端は、第一接続管６０と異なり、上側第二ヘッダ部５５に対して上側第二ヘッダ部５５の内部と連通状態で接続されている。より詳細には、第二接続管７０の一端は、第一ヘッダ部５２における上部に接続されている。また、第一接続管６０の他端は、上側第二ヘッダ部５５における下部に接続されている。本実施形態では、第二接続管７０内の流路が、第一ヘッダ部５２と上側第二ヘッダ部５５とを接続する第二連通路７１（連通路）とされている。
　ここで、本実施形態では、第一接続管６０及び第二接続管７０の第一ヘッダ部５２への接続箇所が、互いに同一の上下方向位置とされている。即ち、第一接続管６０における第一ヘッダ部５２への接続箇所は、第二接続管７０の第一ヘッダ部５２への接続箇所と水平方向に隣接又は離間して配置されており、上下方向位置は同一とされている。
　なお、「上下方向位置が同一」とは、第一接続管６０及び第二接続管７０の第一ヘッダ部５２への接続箇所の中心の上下方向位置が同一である場合に限られず、少なくとも、第一接続管６０及び第二接続管７０の第一ヘッダ部５２への接続箇所の少なくとも一部の上下方向位置が、互いに上下方向で重なっていればよい。
　次に上記熱交換器１０が蒸発器として用いられる場合の作用・効果について説明する。
　なお、熱交換器１０が室内熱交換器３の場合は空気調和機１の冷房運転時に蒸発器として用いられることになり、室外熱交換器５の場合には空気調和機１の暖房運転時に蒸発器として用いられることになる。
　熱交換器１０が蒸発器として用いられる際には、図２に示す出入口側ヘッダ４０の下部出入領域４２に配管７から液相分の多い気液二相冷媒が供給される。この冷媒は、下部出入領域４２で複数の第一伝熱管２１内に分配供給され、第一伝熱管２１を流通する過程で第一伝熱管２１の外部雰囲気との間で熱交換することで蒸発が促される。これにより、第一伝熱管２１から折り返し側ヘッダ５０の第一ヘッダ部５２内に供給される冷媒は、一部が液相から気相に変化したことで液相割合が減少した気液二相冷媒となる。
　第一ヘッダ部５２内に供給される気液二相冷媒のうち、液相分が多く密度の大きい冷媒が重力により第一ヘッダ部５２の下部に集まり、気相分が多く密度の小さい冷媒が第一ヘッダ部５２の上部に集まることになる。即ち、第一ヘッダ部５２内では、冷媒の気液割合、即ち、密度が上下方向位置で異なることになる。ここで、仮に第一接続管６０及び第二接続管７０の第一ヘッダ部５２への接続位置が互いに上下方向に異なっていれば、第一接続管６０と第二接続管７０に導入される冷媒の気液割合が異なることになる。その結果、第一接続管６０と第二接続管７０とのうち第一ヘッダ部５２のより下方に接続されている方には、密度の大きい冷媒が導入される結果、冷媒の質量流量は多くなる。一方、より上方に接続されている方には、密度の小さい冷媒が導入される結果、冷媒の質量流量は少なくなる。
　これに対して、本実施形態では、第一接続管６０、第二接続管７０の第一ヘッダ部５２への接続位置が、互いに同一の上下方向位置とされている。そのため、第一接続管６０、第二接続管７０には、それぞれほぼ同一の気液割合の冷媒が導入される。その結果、第一接続管６０、第二接続管７０をそれぞれ介して下側第二ヘッダ部５４、上側第二ヘッダ部５５に導入される冷媒の気液割合は互いにほぼ同一となる。即ち、第一接続管６０、第二接続管７０を流通する冷媒の質量流量の均等化が図られる。
　その後、第一接続管６０又は第二接続管７０を介して下側第二ヘッダ部５４、上側第二ヘッダ部５５に導入された冷媒は、これらに接続された複数の第二伝熱管２３に分流してこれら第二伝熱管２３内を流通する。そして、冷媒は、第二伝熱管２３を流通する過程で第二伝熱管２３の外部雰囲気との間で熱交換することで、再度蒸発が促される。これにより、第二伝熱管２３内にて、冷媒における残存していた液相が気相に変化し、出入口側ヘッダ４０の上部出入領域４３には気相状態の冷媒が供給される。そして、この冷媒は上部出入領域４３から配管７に導入され、冷媒回路を循環することになる。
　以上のように、本発明の熱交換器１０では、複数の第二ヘッダ部５３にそれぞれ接続された第一接続管６０の第一連通路６１、第二接続管７０の第二連通路７１が、第一ヘッダ部５２の同一の上下方向位置に接続されているため、気相液相割合がほぼ同一の冷媒が各連通路に導入される。そのため、複数の連通路毎での冷媒流量の均等化を図ることができる。その結果、例えば熱交換器１０を空気調和機に用いた場合には、冷房性能や暖房性能が損なわれることはない。
　次に本発明の第二実施形態に係る熱交換器８０について、図４、図５Ａ及び図５Ｂを参照して説明する。なお、第二実施形態では、第一実施形態と同様の構成要素については、第一実施形態同一の符号を付して詳細な説明を省略する。
　図４に示すように、第二実施形態の熱交換器８０は、第一実施形態の第一接続管６０及び第二接続管７０に代えて、一の分岐接続管８１を備えている点で第一実施形態と相違する。
　分岐接続管８１は、主管部８２及び複数（本実施形態では二つ）の分岐管部８５を有している。
　主管部８２は、一端が第一ヘッダ部５２に接続されている。そして、この第一ヘッダ部５２内には、図５Ａ及び図５Ｂに示すように、第一ヘッダ部５２内を水平方向に二つの領域に分割されるようにして形成された二つの分割流路８３が形成されている。この分割流路８３は、主管部８２内の一端から他端にわたって、水平方向に並設して延在している。なお、主管部８２は、図５Ａに示すように、断面円形の流路の水平方向中央に分割壁部８４が設けられることで二つの分割流路８３が形成された構造であってもよい。また、図５Ｂに示すように、断面円形の流路の一部が直線状に切り欠かれた分割流路８３が、当該直線状の部分を構成する分割壁部８４によって互いに並設するように設けられた構造であってもよい。
　分岐管部８５は、主管部８２の他端側から複数に分岐するようにして二つが設けられている。この分岐管部８５はそれぞれ下側第二ヘッダ部５４及び上側第二ヘッダ部５５に接続されている。また、各分岐管部８５の内側の流路である分岐流路８６は、主管部８２における分割流路８３に一対一の関係で連通している。これによって、主管部８２の二つの分割流路８３のうち、一方の分割流路８３は一方の分岐流路８６を介して下側第二ヘッダ部５４内と連通状態とされており、即ち、一方の分割流路８３と一方の分岐流路８６とによって第一ヘッダ部５２と下側第二ヘッダ部５４とを連通させる第一連通路６１を形成している。また、他方の分割流路８３は他方の分岐流路８６を介して上側第二ヘッダ部５５内と連通状態とされており、即ち、他方の分割流路８３と他方の分岐流路８６とによって、第一ヘッダ部５２内と上側第二ヘッダ部５５とを連通させる第二連通路７１を形成している。
　このような第二実施形態の熱交換器８０では、分岐接続管８１の主管部８２における二つの分割流路８３は、互いに水平方向に並設されているため、これら二つの分割流路８３には、ほぼ同一の密度の冷媒が導入される。そして、この冷媒は、分岐流路８６を介して下側第二ヘッダ部５４、上側第二ヘッダ部５５にそれぞれ導入される。したがって、第一実施形態同様、下側第二ヘッダ部５４及び上側第二ヘッダ部５５に導入される冷媒の質量流量の均等化を図ることができる。
　また、第一実施形態のように、第一接続管６０及び第二接続管７０を別個に設ける場合に比べて、第一ヘッダ部５２への接続箇所が一か所のみとなるため、施工をより容易にすることができる。
　次に本発明の第三実施形態に係る熱交換器９０について、図６及び図７を参照して説明する。なお、第三実施形態では、第一実施形態と同様の構成要素については、第一実施形態同一の符号を付して詳細な説明を省略する。
　図６及び図７に示すように、第三実施形態の熱交換器９０は、下側第二管群２５の第二伝熱管２３の数と上側第二管群２６の第二伝熱管２３の数が互いに異なるとともに、第一接続管６０と第二接続管７０との流路断面積が互いに異なる点で第一実施形態と相違する。
　本実施形態の熱交換器９０は下側第二管群２５の第二伝熱管２３の数よりも上側第二管群２６の第二伝熱管２３の数が多く設けられている。なお、各第二伝熱管２３の上下方向の間隔は同一であるため、下側第二管群２５の第二伝熱管２３と上側第二管群２６の第二伝熱管２３との数の違いに応じて、下側第二ヘッダ部５４よりも上側第二ヘッダ部５５の方が上下方向の寸法が大きい。
　さらに、第一接続管６０の流路断面積よりも第二接続管７０の流路断面積の方がこれら第一接続管６０及び第二接続管７０の延在方向全域にわたって大きく設定されている。なお、流路断面積とは、第一接続管６０及び第二接続管７０それぞれの延在方向に直交する断面における流路の面積である。
　このように、本実施形態では、第二伝熱管２３の数が相対的に少ない下側第二管群２５に対応する下側第二ヘッダ部５４に接続された第一接続管６０の流路断面積は相対的に小さく設定されている。また、第二伝熱管２３の数が相対的に多い上側第二管群２６に対応する上側第二ヘッダ部５５に接続された第二接続管７０の流路断面積は相対的に大きく設定されている。
　第三実施形態の熱交換器９０によれば、接続される第二伝熱管２３の数が相対的に多い上側第二ヘッダ部５５にはより多い量の冷媒が導入されることになる。一方で、接続される第二伝熱管２３の数が相対的に少ない下側第二ヘッダ部５４にはより少ない量の冷媒が導入される。接続される第二伝熱管２３の数が多い程、より多くの冷媒を第二伝熱管２３内に流通させて熱交換を促すことができるため、第二伝熱管２３全体として流通する冷媒の質量流量の均等化を図ることができる。
　次に本発明の第四実施形態に係る熱交換器１００について、図８～図１０を参照して説明する。なお、第三実施形態では、第一実施形態と同様の構成要素については、第一実施形態同一の符号を付して詳細な説明を省略する。
　図８及び図９に示すように、第四実施形態の熱交換器１００は、下側第二管群２５の第二伝熱管２３が受ける送風の速度と上側第二管群２６の第二伝熱管２３が受ける送風の速度が異なり、さらに、第一接続管６０と第二接続管７０との流路断面積が互いに異なる点で第一実施形態と相違する。
　本実施形態では、下側第二管群２５が受ける送風の速度よりも上側第二管群２６が受ける送風の速度の方が大きい。受ける送風の速度の違いは、例えば、図１０に示すような送風部１０３によって生じる。
　即ち、図１０に示すように、本実施形態の熱交換器１００は、熱交換器１００を収容するケーシング１０１を有している。
　このケーシング１０１は、ケーシング本体１０２、通風部１０４、及び上記送風部１０３を有している。ケーシング本体１０２は、上下方向に延びる略直方体形状の箱体であって、例えば４つの側面のうちの互いに隣り合う二つの側面にケーシング本体１０２内外で空気が流通可能な通風部１０４を有している。また、ケーシング本体１０２の天面には、鉛直軸線周りに回転可能なファンからなる送風部１０３が設けられている。この通風部１０４のファンが稼働すると、ケーシング本体１０２内の空気がケーシング１０１外部に向かって、即ち、下方から上方に向かって送られる。これに伴って、通風部１０４を介してケーシング本体１０２の外部からケーシング本体１０２内に空気が送られる。このように、ケーシング１０１の上方から空気を吐き出すようにして通風部１０４が稼働されると、ケーシング本体１０２内に配置された熱交換器１００は上下方向で異なる風速の送風を受けることになる。これによって、本実施形態では、下側第二管群２５が受ける送風の速度よりも上側第二管群２６が受ける送風の速度が大きくなる。
　そして、本実施形態では、第三実施形態同様、第一接続管６０の流路断面積よりも第二接続管７０の流路断面積の方がこれら第一接続管６０及び第二接続管７０の延在方向全域にわたって大きく設定されている。
　このように、本実施形態では、受ける送風の速度が小さい下側第二管群２５に対応する下側第二ヘッダ部５４に接続された第一接続管６０の流路断面積は相対的に小さく設定されている。また、受ける送風の速度が大きい第二伝熱管２３の数が相対的に多い上側第二管群２６に対応する上側第二ヘッダ部５５に接続された第二接続管７０の流路断面積は相対的に大きく設定されている。
　このような熱交換器１００では、第二管群２４の受ける送風の速度が大きい程、第二管群２４での熱交換が促進される。したがって、受ける送風の速度が大きい上側第二管群２６に接続された第二ヘッダ部５３により多くの冷媒を導入することで、熱交換器１００全体としての熱交換効率を向上させることができる。
　次に本発明の第五実施形態に係る熱交換器１１０について、図１１及び図１２を参照して説明する。なお、第五実施形態では、第一実施形態と同様の構成要素については、第一実施形態同一の符号を付して詳細な説明を省略する。
　図１１及び図１２に示すように、本実施形態の熱交換器１１０は、折り返しヘッダ５０内に３つの仕切板５８が設けられている。即ち、これら仕切板５８は上下方向に間隔をあけて設置されており、これによってヘッダ３０内の領域に上下方向に４つに区画している。４つの領域のうちの最も下方の領域を含む部分は、第一実施形態同様、第一ヘッダ部５２とされている。また、４つの領域のうちの最も下方の領域を除く上方の３つの領域を含む部分は、それぞれ第二ヘッダ部５３とされている。本実施形態では、一つの第一ヘッダ部５２と三つの第二ヘッダ部５３が設けられている。
　さらに、本実施形態では、第一ヘッダ部５２と３つの第二ヘッダ部５３のうちの最も下方の第二ヘッダ部５３とを接続する接続管１２０、第一ヘッダ部５２と３つの第二ヘッダ部５３のうちの中央の第二ヘッダ部５３とを接続する接続管１２０、第一ヘッダ部５２と３つの第二ヘッダ部５３のうちの最も上方の第二ヘッダ部５３を接続する接続管１２０の計３つの接続管１２０が設けられている。各接続管１２０内には、第一ヘッダ部５２といずれかの第二ヘッダ部５３とを連通させる連通路１２１が形成されている。
　また、各接続管１２０における第一ヘッダ部５２との接続箇所は、第一実施形態同様に、互いに同一の上下方向位置とされている。
　このような熱交換器１１０でも、第一実施形態と同様、第一ヘッダ部５２から各第二ヘッダ部５３に導入される冷媒の質量流量の均等化を図ることができる。
　なお、本実施形態では、３つの第二ヘッダ部５３を設けた例について説明したが、第二ヘッダ部５３が４つ以上あってもよい。その場合には、第二ヘッダ部５３の数に応じて接続管１２０の数も増加する。
　次に本発明の第六実施形態に係る熱交換器１３０について、図１３を参照して説明する。なお、第六実施形態では、第一実施形態と同様の構成要素については、第一実施形態同一の符号を付して詳細な説明を省略する。
　第六実施形態は、第一接続管６０及び第二接続管７０がそれぞれ複数設けられている点で、第一実施形態と相違する。
　即ち、第六実施形態では、第一接続管６０が複数（本実施形態では３つ）設けられている。各第一接続管６０における第一ヘッダ部５２との接続箇所は互いに同一の上下方向位置とされている一方、下側第二ヘッダ部５４への接続箇所は、互いに上下方向の異なる位置とされている。本実施形態では３つの第一接続管６０のうちの一つ目の第一接続管６０が下側第二ヘッダ部５４の下部に接続されており、二つ目の第二接続管７０が下側第二ヘッダ部５４の中央部に接続されており、三つ目の第一接続管６０が下側第二ヘッダ部５４の上部に接続されている。
　また、第六実施形態では、第二接続管７０も複数（本実施形態では３つ）設けられている。各第二接続管７０における第一ヘッダ部５２との接続箇所は互いに同一の上下方向位置とされている一方、上側第二ヘッダ部５５への接続箇所は、互いに上下方向の異なる位置とされている。本実施形態では３つの第一接続管６０のうちの一つ目の第一接続管６０が上側第二ヘッダ部５５の下部に接続されており、二つ目の第二接続管７０が上側第二ヘッダ部５５の中央部に接続されており、三つ目の第一接続管６０が上側第二ヘッダ部５５の上部に接続されている。
　このような熱交換器１３０によれば、第一実施形態同様、下側第二ヘッダ部５４及び上側第二ヘッダ部５５に導入される冷媒の質量流量の均等化を図ることができる。
　さらに、特に本実施形態では、第一ヘッダ部５２内及び第二ヘッダ部５３内には、高さ位置の異なる複数個所から冷媒が導入される。そのため、第一ヘッダ部５２、第二ヘッダ部５３内でそれぞれ冷媒が上下方向で混合されることにより、これら第一ヘッダ部５２及び第二ヘッダ部５３内での冷媒の均一化を促進させることができる。これによって、各第二伝熱管２３に導入される冷媒の質量流量の均等化を図ることができる。
　以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明はこれに限定されることなく、その発明の技術的思想を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。
　例えば、第二実施形態の分岐接続管８１は、第三～第五実施形態に適用してもよい。
　また、第三実施形態と第四実施形態とを互いに組み合わせて、第二管群２４を構成する第二伝熱管２３の数及び各第二伝熱管２３が受ける送風の風量に応じて、第一接続管６０、第二接続管７０の流路断面積を調整してもよい。
１　　空気調和機
２　　圧縮機
３　　室内熱交換器
４　　膨張弁
５　　室外熱交換器
６　　四方弁
７　　配管
１０　熱交換器
２０　伝熱管
２１　第一伝熱管
２２　第一管群
２３　第二伝熱管
２４　第二管群
２５　下側第二管群
２６　上側第二管群
２８　フィン
３０　ヘッダ
４０　出入口側ヘッダ
４１　仕切板
４２　下部出入領域
４３　上部出入領域
５０　折り返し側ヘッダ
５１　ヘッダ本体
５２　第一ヘッダ部
５３　第二ヘッダ部
５４　下側第二ヘッダ部
５５　上側第二ヘッダ部
５８　主仕切板
６０　第一接続管
６１　第一連通路
７０　第二接続管
７１　第二連通路
８０　熱交換器
８１　分岐接続管
８２　主管部
８３　分割流路
８４　分割壁部
８５　分岐管部
８６　分岐流路
９０　熱交換器
１００　　　熱交換器
１０１　　　ケーシング
１０２　　　ケーシング本体
１０３　　　送風部
１０４　　　通風部
１１０　　　熱交換器
１２０　　　接続管
１２１　　　連通路
１３０　　　熱交換器

Claims (7)

  1. 　水平方向に延びて内部に冷媒が流通するとともに上下方向に間隔をあけて複数が配列された第一伝熱管を有する第一管群と、
    　上下方向に延びる筒状をなして前記第一管群の各前記第一伝熱管の一端が連通状態で接続される第一ヘッダ部と、
    　水平方向に延びて内部に冷媒が流通するとともに上下方向に間隔をあけて複数が配列された第二伝熱管を有する複数の第二管群と、
    　これら複数の第二管群に対応して複数が設けられ、上下方向に延びる筒状をなしてそれぞれに前記第二管群の各前記第二伝熱管の一端が連通状態で接続される第二ヘッダ部と、
    　複数の前記第二ヘッダ部に対応して複数が設けられて、前記第一ヘッダ部と各前記第二ヘッダ部とを連通させるように、それぞれの一端が互いに前記第一ヘッダ部の同一の上下方向位置に接続されるとともにそれぞれの他端が各前記第二ヘッダ部のいずれかに接続された連通路と、
    　を備える熱交換器。
  2. 　一端が第一ヘッダ部に接続されるとともに、水平方向に複数に並設された分割流路が内側に形成された主管部と、前記主管部の他端側から複数に分岐して内側に前記分割流路に連通する分岐流路が形成されるとともにそれぞれいずれかの前記第二ヘッダ部に接続された分岐管部とを有する分岐接続管を備え、
    　各前記連通路は、それぞれ各前記分割流路及び各前記分岐流路によって形成された流路である請求項１に記載の熱交換器。
  3. 　各前記第二管群の前記第二伝熱管の数が互いに異なり、
    　前記連通路は、前記第二伝熱管の数の多い前記第二管群が接続された前記第二ヘッダ部に接続される前記連通路ほど、流路断面積が大きい請求項１又は２に記載の熱交換器。
  4. 　各前記第二管群に送風する送風部を備え、
    　前記送風部により各前記第二管群が受ける送風の速度は、各前記第二管群毎に互いに異なっており、
    　前記連通路は、受ける送風の速度が大きい前記第二管群が接続された前記第二ヘッダ部に接続される前記連通路ほど、流路断面積が大きい請求項１から３のいずれか一項に記載の熱交換器。
  5. 　前記第一ヘッダ部と複数の前記第二ヘッダ部のいずれかとを連通させるように、一端が前記第一ヘッダ部に接続された前記連通路と同一の高さ位置で、前記第一ヘッダ部に接続されるとともに、他端が、前記第二ヘッダ部に接続された前記連通路と異なる高さ位置で、前記第二ヘッダ部に接続された他の連通路をさらに備える請求項１から４のいずれか一項に記載の熱交換器。
  6. 　上下方向に延びる筒状をなすヘッダ本体と、前記ヘッダ本体内を上下に複数の領域に区画する複数の主仕切板と、を有するヘッダを備え、
    　前記第一ヘッダ部は、前記ヘッダにおける複数の前記領域のうち最も下方の領域を含む部分であって、
    　各前記第二ヘッダ部は、前記ヘッダにおける複数の前記領域のうち最も下方の領域以外のいずれかの領域を含む部分である請求項１から５のいずれか一項に記載の熱交換器。
  7. 　請求項１から６のいずれか一項に記載の熱交換器を備える空気調和機。
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