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WO2017042940A1 - 熱交換器 - Google Patents

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WO2017042940A1
WO2017042940A1 PCT/JP2015/075752 JP2015075752W WO2017042940A1 WO 2017042940 A1 WO2017042940 A1 WO 2017042940A1 JP 2015075752 W JP2015075752 W JP 2015075752W WO 2017042940 A1 WO2017042940 A1 WO 2017042940A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
refrigerant
heat exchanger
region
heat
heat exchange
Prior art date
Application number
PCT/JP2015/075752
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
幹人 徳地
内藤　宏治
浦田　和幹
松村　賢治
和彦 谷
正圭 室伏
匠 上赤
Original Assignee
ジョンソンコントロールズ ヒタチ エア コンディショニング テクノロジー （ホンコン） リミテッド
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by ジョンソンコントロールズ ヒタチ エア コンディショニング テクノロジー （ホンコン） リミテッド filed Critical ジョンソンコントロールズ ヒタチ エア コンディショニング テクノロジー （ホンコン） リミテッド
Priority to CN201580083019.XA priority Critical patent/CN108027181B/zh
Priority to PCT/JP2015/075752 priority patent/WO2017042940A1/ja
Priority to JP2017538801A priority patent/JP6671380B2/ja
Priority to EP15903602.9A priority patent/EP3348935B1/en
Priority to US15/758,416 priority patent/US10907902B2/en
Publication of WO2017042940A1 publication Critical patent/WO2017042940A1/ja

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    • F28F1/32—Tubular elements and assemblies thereof with means for increasing heat-transfer area, e.g. with fins, with projections, with recesses the means being only outside the tubular element and extending transversely the means having portions engaging further tubular elements
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Definitions

  • the present invention relates to a heat exchanger.
  • the heat exchanger which is one of the components of the refrigeration cycle, has a great influence on the performance of the refrigeration cycle, and has been improved in performance.
  • the heat exchanger is configured to include a plurality of paths (refrigerant flow paths) in order to reduce flow path resistance. It is known that the heat transfer coefficient and the pressure loss are different depending on the physical properties of the refrigerant when the heat exchanger is used as a condenser and when used as an evaporator. For this reason, there exists an optimum number of paths for maximizing the heat exchange efficiency when the heat exchanger is used as a condenser and when it is used as an evaporator.
  • the outlet (N ⁇ 1) has a bifurcated branch at the inlet of the (N + 1) th line and the inlet of the (N + 2) th line, and the amount of the refrigerant flowing in the N + 1th line is set to the N + 2th line. Is more than the amount of refrigerant flowing through. That is, when used as an evaporator, the number of passes is increased in the downstream where gas is dominant.
  • 21 and 22 are made smaller as they go from the refrigerant inlet side 12a to the outlet side 12b of the gas cooler 12, and the number of refrigerant path inlets and outlets of the heat exchangers 16, 17, and 18 is changed.
  • the refrigerant flowing in each heat exchanger is suitable for heat exchange in accordance with the increase in refrigerant density accompanying the temperature level of the refrigerant.
  • the flow rate can be kept high, and the heat exchange efficiency can be improved "(see paragraph 0033 of Patent Document 2).
  • each branch merge part is located in the upper end or lower end of the heat exchanger tube connected to the next refrigerant path after the merge. For this reason, in each branch merge part, the distance of each refrigerant
  • the trifurcated shape of the branching / merging part is asymmetric, the refrigerant is not distributed evenly in the branching / merging part, and the refrigerant is drifted to the refrigerant path on one side.
  • the shape of the branching / merging part is complicated with many bent parts, leading to an increase in manufacturing cost of the branching / merging part.
  • the disadvantages of refrigerant drift and cost increase have become more prominent.
  • an object of the present invention is to provide a heat exchanger capable of improving performance when functioning as a condenser and an evaporator.
  • an embodiment of the present invention is a fin plate heat exchanger used for an outdoor unit or an indoor unit of an air conditioner, in which a gaseous refrigerant flows.
  • a gas side port connected to the liquid side, a liquid side port connected to a pipe through which liquid refrigerant flows, a refrigerant path connecting the gas side port and the liquid side port, air and the refrigerant
  • the heat exchange part the number of the refrigerant paths in the heat exchange part region close to the gas side mouth is close to the liquid side mouth.
  • the heat exchanging part is larger than the number of the refrigerant paths that the region has.
  • the heat exchanger characterized in that the band are connected to each other by said branching and joining portion.
  • heat exchanger according to an embodiment of the present invention will be described in detail.
  • a case where the heat exchanger according to the embodiment is provided in an air conditioner will be described as an example.
  • the heat exchanger according to one embodiment of the present invention can be applied to any cooling / heating apparatus provided with a refrigeration cycle other than an air conditioner.
  • the term “refrigerant or refrigeration cycle” refers to a refrigerant or refrigeration cycle that can be used for cooling and / or heating.
  • members common to the drawings are denoted by the same reference numerals, and redundant description is omitted.
  • the outdoor unit 100A and the indoor unit 100B are connected via the refrigerant pipes 100V and 100L, and the refrigerant is circulated in the circuit. In this way, indoor air conditioning becomes possible.
  • FIG. 1 is a diagram illustrating a refrigeration cycle of an air conditioner 100 including a heat exchanger 3 according to the first embodiment.
  • the air conditioner 100 according to the first embodiment includes an outdoor unit 100A, an indoor unit 100B, and refrigerant pipes 100L and 100V that connect the outdoor unit 100A and the indoor unit 100B. Has been.
  • the outdoor unit 100A (outdoor unit) includes a compressor 1, a four-way valve 2 that plays a role of switching the refrigerant flow direction during cooling operation and heating operation, and a cross fin tube type outdoor heat exchanger 3 (details will be described later). Comprising.
  • the outdoor unit 100A includes a blower 4 that sends air to the heat exchanger 3 and an expansion valve 5 that is a decompression device on the outdoor unit 100A side.
  • the indoor unit 100B (indoor unit) includes an expansion valve 6 that is a decompression device on the indoor unit 100B side, a cross-fin tube type indoor heat exchanger 7, and a blower 8 that sends air to the heat exchanger 7. Comprising.
  • connection direction of the flow path of the four-way valve 2 in FIG. 1 indicates the state during the cooling operation, and the state during the heating operation is omitted.
  • the number of outdoor units 100A and indoor units 100B is not particularly limited to one each, and may be composed of one or more units.
  • a substantially liquid phase liquid refrigerant flows through the refrigerant pipe 100L inside the pipe. Further, a substantially gas-phase gas refrigerant flows through the refrigerant pipe 100V inside the pipe.
  • the functions of the heat exchanger 3 of the outdoor unit 100A and the heat exchanger 7 of the indoor unit 100B are switched as a condenser and an evaporator.
  • the heat exchanger 3 functions as a condenser, dissipates the gas refrigerant and condenses it into a liquid refrigerant.
  • the heat exchanger 7 functions as an evaporator, dissipating cold heat to the liquid refrigerant and evaporating it to a gas refrigerant.
  • the heat exchanger 3 functions as an evaporator, dissipating the cold heat of the liquid refrigerant and evaporating it into a gas refrigerant.
  • the heat exchanger 7 functions as a condenser, dissipates the gas refrigerant and condenses it into a liquid refrigerant.
  • the horizontal axis indicates the total number of refrigerant paths of the heat exchanger 3, and the vertical axis indicates the energy consumption efficiency COP of the air conditioner 100.
  • the heat exchanger 3-3A provided in the outdoor unit 100A will be described as an example, but the heat exchanger according to each embodiment of the present invention may be applied to the heat exchanger 7 of the indoor unit 100B. Is possible.
  • the refrigerant path refers to a fin plate in each row in the heat exchanger 3 including a plurality of rows of fin plates 11A, 11B,...
  • coolant flow path which connects 11A, 11B, ....
  • the number of the refrigerant flow paths independent of the number of paths that is, the number of independent refrigerant paths communicating with the fin plates 11A, 11B,. That is, N paths (N is a natural number) means that N independent communication paths are provided in each row of fin plates 11A, 11B,.
  • the path arrangement refers to the arrangement state of the refrigerant paths in the entire heat exchanger 3.
  • the indoor and outdoor heat exchangers 3 are respectively used during cooling operation and heating operation. It functions as a condenser or as an evaporator.
  • the heat transfer tube used for the refrigerant flow path of the heat exchanger 3 usually has a thin tube shape.
  • Each refrigerant path communicates with the internal fin plates 11A, 11B,... Constituting the heat exchanger 3 (see also FIG. 3).
  • the heat exchanger 3 functions as an evaporator, the number of passes is increased for the purpose of reducing the flow resistance by reducing the refrigerant flow rate, and when functioning as a condenser, the refrigerant flow rate is increased. Reduce the number of passes to secure the flow rate.
  • the heat exchanger 3 functions as a condenser
  • the density of the refrigerant is larger than when the heat exchanger 3 functions as an evaporator. For this reason, the refrigerant flow rate becomes slow (at this time, the pressure loss becomes small). Further, at the time of low load, the amount of refrigerant flowing through the condenser becomes smaller than that at the time of high load.
  • the number of refrigerant paths is preferably smaller than that when the heat exchanger 3 functions as an evaporator in order to increase the flow velocity of the refrigerant flowing in the heat transfer tube.
  • the efficiency of the heat exchanger 3 is maximized, and the energy consumption efficiency COP of the air conditioner 100 is also maximized (see the broken line in FIG. 2).
  • the heat exchanger 3 functions as an evaporator, it is desirable to have a larger number of refrigerant paths than when functioning as a condenser in order to reduce the flow velocity of the refrigerant flowing in the heat transfer tube. At this time, the efficiency of the heat exchanger 3 is maximized, and the energy consumption efficiency COP of the air conditioner 100 is also maximized (see the one-dot chain line in FIG. 2).
  • the heat exchanger 3A is, for example, a cross fin tube type heat exchanger 3, and includes fin plates 11A and 11B in which a plurality of aluminum fins 10 are arranged in the thickness direction, and a refrigerant pipe 20.
  • symbol 20 generically refers to all the heat exchanger tubes mentioned later.
  • the refrigerant pipe 20 that is visible on the front side (left side in FIG. 3) is drawn with a thick pipe shape
  • the invisible refrigerant pipe 20 that is located on the back side (right side in FIG. 3) is drawn with a broken line.
  • the refrigerant pipe 20 constitutes a flow path through which the refrigerant flows, and has a shape that penetrates the fins 10 (the fin plates 11A and 11B) in the depth direction in FIG. 3, that is, in the left-right direction in FIG. Yes. That is, the refrigerant pipe 20 extends in a substantially horizontal direction (a direction orthogonal to the vertical direction, the left-right direction in FIG. 3). Then, it is a substantially U-shaped connecting flow path, and again extends in a substantially horizontal direction (a direction perpendicular to the vertical direction, the left-right direction in FIG. 3) via return bends 31a to 33c that reverse the flow direction. Presents. In summary, the refrigerant pipe 20 is disposed so as to meander or reciprocate in the U shape in the fin plates 11A and 11B.
  • the refrigerant pipe 20 includes a header 12 to which at least four heat transfer tubes 20a, 21a, 22a, and 23a are connected, and is connected to one end (the left end in FIG. 3) of the fin plate 11A.
  • the header 12 functions as a distributor when the heat exchanger 30 functions as a condenser, and functions as a merger when the heat exchanger 30 functions as an evaporator.
  • the heat transfer tube 20a extends from the header 12 to the fin plate 11A, and then penetrates the fin plate 11A from one end side to the other end side in the left-right direction in FIG. 3 (front to back direction in FIG. 3). And it connects with the other end side when the lower side of return bend 31a is made into one end side, ie, the upper side of return bend 31a.
  • the fin plate 11A penetrates the fin plate 11A from one end side to the other end side in the left-right direction in FIG. 3 (front to back direction in FIG. 3), and the return bend 31b. Is connected to the lower end of the return bend 31b.
  • the branch / merging portion 24a has, for example, a three-pronged shape and is disposed between the heat transfer tube 20a and the heat transfer tube 21a. Then, two of the three-pronged shapes respectively penetrate the fin plate 11A from the one end side to the other end side in the left-right direction in FIG. 3 (front to back direction in FIG. 3). 3 are connected to one end side and the other end side of the return bends 31a and 31b on the right side in FIG. Further, the remaining one of the three-forked shape of the branching / merging portion 24a penetrates the fin plate 11B from one end side to the other end side in the left-right direction in FIG. 3 (front to back direction in FIG. 3). And it is connected with the one end side of the return bend 31c in the right side of FIG. 3, ie, the paper surface back
  • the heat transfer tube 25a has a substantially U shape, and the two heat transfer tubes disposed on the lower side (one end side) and the upper side (the other end side) in the side view shown in FIG. From one end side to the other end side, it penetrates in the left-right direction in FIG. 3 (front side-back direction in FIG. 3). Then, one end side is connected to the return bend 31c and the other end side is connected to the return bend 31d on the right side of FIG.
  • the heat transfer tube 26a passes through the fin plate 11B from one end side to the other end side in the left-right direction in FIG. 3 (front side to back direction in FIG. 3), and returns on the right side in FIG. 3, that is, on the back side in FIG.
  • the other end of the bend 31d is connected.
  • the heat transfer tube 22a passes through the fin plate 11A from one end side to the other end side in the left-right direction in FIG. 3 (front to back direction in FIG. 3), and on the right side in FIG. 3, that is, the back side in FIG. And connected to the other end of the return bend 32a.
  • the heat transfer tube 23a penetrates the fin plate 11A from one end side to the other end side in the left-right direction in FIG. 3 (front side to back direction in FIG. 3), and returns on the right side in FIG. 3, that is, on the back side in FIG. It is connected to one end of the bend 32b.
  • the branch junction 24b has, for example, a three-pronged shape, and is positioned between the heat transfer tube 22a and the heat transfer tube 23a, two of which penetrate the fin plate 11A from one end side to the other end side to return bend 32a. 32b are connected to one end side and the other end side, respectively. The remaining branching junction 24b passes through the fin plate 11B from one end side to the other end side and is connected to one end side of the return bend 32c.
  • the heat transfer tube 25b has a substantially U shape, and the two heat transfer tubes disposed on the lower side (one end side) and the upper side (the other end side) in the side view shown in FIG. From one end side to the other end side, it penetrates in the left-right direction in FIG. 3 (front side-back direction in FIG. 3). Then, one end side is connected to the return bend 32c and the other end side is connected to the return bend 32d on the right side of FIG.
  • the heat transfer tube 27a is located below the heat transfer tube 23a, penetrates the fine plate 11A from one end side to the other end side, and is connected to the other end side of the return bend 33a.
  • the heat transfer tube 27b is located below the heat transfer tube 27a, penetrates the fin plate 11A from one end side to the other end side, and is connected to one end side of the return bend 33b.
  • the branching / merging portion 24c has, for example, a three-pronged shape, and is located between the heat transfer tube 27a and the heat transfer tube 27b, two of which penetrate the fin plate 11A from one end side to the other end side, and each return bend. It is connected to one end side and the other end side of 33a, 33b.
  • the remaining branching junction 24c passes through the fin plate 11B from one end side to the other end side and is connected to one end side of the return bend 33c.
  • the heat transfer tube 25c has a substantially U shape, and the two heat transfer tubes arranged on the lower side (one end side) and the upper side (the other end side) in the side view shown in FIG. From one end side to the other end side, it penetrates in the left-right direction in FIG. 3 (front side-back direction in FIG. 3). Then, one end side is connected to the return bend 33c on the right side of FIG. 3, that is, the back side of the sheet of FIG. 3, and the other end side is connected to the return bend 33d.
  • the heat transfer tubes 26a and 27a are connected via a connecting tube 35a (see FIG. 3).
  • the heat transfer tube 26b and the heat transfer tube 27b are connected via a connecting tube 35b.
  • the refrigerant path of the heat exchanger 3 is the heat exchanger 3 including a plurality of rows of fin plates 11A, 11B,. It is a path (passage) communicating the fin plates 11A, 11B,.
  • the number of refrigerant paths in the present embodiment means the number of independent refrigerant paths. That is, in the present embodiment, the number of refrigerant paths refers to the number of flow paths in which one end of the refrigerant flow path 20 communicates with the fin plates 11A, 11B,. It matches.
  • the fin plates 11A and 11B in each row are arranged via a flow path including any one of the heat transfer tubes 20a to 23a, the branch merging portions 24a to 24c, or the connecting pipes 35a and 35b. ,... are consistent with the number of flow paths communicating with each other. That is, in the present embodiment, when the number of refrigerant paths is counted, the number of the heat transfer tubes 20a to 23a, the branch merging portions 24a to 24c, or the connecting pipes 35a and 35b may be counted for convenience of explanation.
  • the refrigerant flowing into the header 12 of the heat exchanger 3A functioning as a condenser from the gate 40 side flows from the N path (N is a natural number) in the process of flowing through the refrigerant path of the refrigerant pipe 20. Finally, it merges into one path and flows into the expansion valve 5 (see FIG. 1) from the gate 41 side.
  • the refrigerant that has flowed into the heat transfer pipe 28a of the heat exchanger 3A functioning as an evaporator from the gate 41 side finally flows from one pass through the refrigerant path of the refrigerant pipe 20.
  • N is a natural number
  • the heat exchanger 3A includes the upper first heat exchanging region HE1a and the upper second heat exchanging region HE1b that are divided in the rows and the vertical direction of the fin plates 11A and 11B.
  • the heat exchanger 3A includes the upper first heat exchanging region HE1a and the upper second heat exchanging region HE1b that are divided in the rows and the vertical direction of the fin plates 11A and 11B.
  • the plurality of rows of fin plates 11A and 11B have at least four heat exchange region HE1a to HE2b.
  • the upper first heat exchange part region HE1a is an upper heat exchange part region in the fin plate 11A where the heat transfer tubes 20a to 23a communicating with the header 12 are arranged.
  • the lower first heat exchange part region HE2a includes a heat transfer tube 27a to which the lower region, that is, the connecting pipe 35a, is connected to the lower part of the fin plate 11A than the heat transfer tube 23a arranged at the lowest position communicating with the header 12. It is the lower heat exchange area.
  • region HE1b contains the position where the branch confluence
  • the lower second heat exchanging region HE2b is a lower heat exchanging region than the branching / merging portion 24b disposed at the lowermost position of the first branching / merging portions 24a and 24b in the fin plate 11B. . Or it is the heat exchange part area
  • the refrigerant flows out of the upper first heat exchange section HE1a and the refrigerant flows into the upper second heat exchange section HE1b among the four heat exchange section regions HE1a to HE2b.
  • Branch junctions 24a and 24b are arranged at the locations.
  • the heat exchanger 3A includes branching junctions 24a and 24b on the upstream side of the connecting pipes 35a and 35b.
  • the branching junction 24c is arranged at a location where the refrigerant flows out from the lower first heat exchange section region HE2a and the refrigerant flows into the lower second heat exchange section region HE2b. That is, the heat exchanger 3A includes a branching / merging portion 24c on the downstream side of the connecting pipes 35a and 35b.
  • connecting pipes 35a and 35b are installed at locations where the refrigerant flows out from the upper second heat exchange section region HE1b and the refrigerant flows into the lower first heat exchange section region HE2a. That is, in the heat exchanger 3A, when the refrigerant flows from one heat exchange part region HE1a to HE2b into the other heat exchange part region HE1a to HE2b, the flow path passing through the branch junction part 24a to 24c and the branch junction part 24a It can be said that it has a flow path that does not pass through 24c. In addition, the flow path that does not pass through the branch merging portions 24a to 24c is specifically a flow path that passes through the connecting pipes 35a and 35b.
  • the heat exchanger 3A allows the boundary between the fin plates 11A, 11B in each row and the upper / lower boundary. Each time, the number of passes of the refrigerant pipe 20 can be changed.
  • the path arrangement of the heat exchanger 3A is, for example, four paths of the heat transfer tubes 20a to 23a on the inlet side to the upper first heat exchange section region HE1a when functioning as a condenser.
  • the path arrangement is such that the number of paths gradually decreases from the entrance side to the exit side: 4 passes ⁇ 2 passes ⁇ 1 pass ⁇ 1 pass.
  • the heat exchanger 3A is the heat exchangers 3 and 7 of the fin plate type 11A, 11B,... Used for the outdoor unit 100A of the air conditioner 100 or the indoor unit 100B. It is.
  • a gas side port (gate 40) connected to a pipe through which gaseous refrigerant flows
  • a liquid side port (gate 41) connected to a pipe through which liquid refrigerant flows
  • At least four heat exchanging region HE1a to HE2b for exchanging heat between the air and the refrigerant flowing through the refrigerant path and the refrigerant path are branched and joined, and the heat exchanging region HE1a to HE2b is passed through the refrigerant path to gas.
  • a branch junction 24 (24a to 24c) connected in series is provided between the side port (gate 40) and the liquid side port (gate 41).
  • the number of refrigerant paths (heat transfer tubes 20a to 23a) that the heat exchange section HE1a closest to the gas side opening (gate 40) has is the heat exchange section area HE2b closest to the liquid side opening (gate 41).
  • the heat exchange region HE1a to HE2b are connected to each other by the branch junction 24 so that the number of refrigerant paths (heat transfer tubes 28a) is larger.
  • the heat exchange region HE1a closest to the gas side port (gate 40) is provided above the heat exchange region HE2b closest to the liquid side port (gate 41).
  • the heat exchanger 3A functions as a condenser
  • the refrigerant flows from one heat exchange region HE1a to another heat exchange region HE1b in the heat exchange regions HE1a to HE2b
  • branching / merging portions 24a to 24c whose number is reduced.
  • the refrigerant flowing through the refrigerant pipe 20 of the heat exchanger 3A flows from one heat exchanging region HE1a of the upper heat exchanging region HE1 and then other heat exchanging units of the adjacent upper heat exchanging region HE1.
  • the region HE1b flows, and further flows into one heat exchanging region HE2a of the lower heat exchanging region HE2 via the connecting pipes 35a and 35b, and another heat exchanging region HE2b of the adjacent lower heat exchanging region HE2 passes through the region HE1b. It flows and flows out.
  • the heat exchanger 3A functions as an evaporator, the same can be said as in the case of the condenser described above.
  • branch junctions 24a to 24c that increase the number of refrigerant paths are provided. It can be said that it is equipped.
  • the refrigerant generally causes a phase transition between the gas phase and the liquid phase inside the heat exchanger 3A. Since the gas phase has a smaller density than the liquid phase even at the same mass flow rate, the flow rate of the gas phase refrigerant is about 10 times or more faster than the flow rate of the liquid phase refrigerant. As a result, in the region where the gas phase is dominant, the heat exchange efficiency is likely to be lowered due to an increase in pressure loss due to an increase in flow velocity. Further, in the region where the liquid phase is dominant, the heat exchange efficiency is lowered due to the decrease in the flow velocity, and thus the heat exchange efficiency is easily lowered.
  • the heat exchanger 3A functions as a condenser
  • the above-described path arrangement in which the number of passes is irregularly decreased is used, so that the number of passes is increased in a region where the gas-phase refrigerant is dominant, thereby increasing the flow velocity. And increase in pressure loss can be prevented.
  • the number of passes is reduced to one on the outlet side with respect to the four passes on the inlet side, that is, the number of passes is reduced to 1 ⁇ 4 to increase the flow velocity, thereby improving the heat transfer coefficient. be able to.
  • the outlet side at the time of evaporator (outlet side at the time of condenser) and the outlet side at the time of evaporator (inlet side at the time of condenser) with respect to one pass.
  • the number of passes can be quadrupled, such as 4 passes.
  • the branching / merging portions are respectively provided at locations where the heat transfer tubes are transferred to the fin plates of the heat exchanger 16 or the heat exchanger 18. For this reason, for example, in order to perform branching and merging twice, three or more rows of heat exchangers are provided. As a result, there is a problem that the installation space for the heat exchanger is enlarged.
  • the branch and merge sections 24a to 24c are connected to the upper heat exchange section region HE1 by connecting the connecting pipes 35a and 35b so as to be slanted in the vertical direction. It can arrange
  • the ratio of the heat transfer tubes 20a to 23a serving as the refrigerant paths flowing into the first branch and merge sections 24a and 24b in the vertical direction of the heat exchanger 3A is the refrigerant path flowing out from the second branch and merge section 24c.
  • the length in the vertical direction of the region HE2b ".
  • the heat exchange part regions HE1a to HE2b are divided into at least an upper heat exchange part region HE1 and a lower heat exchange part region HE2, and the length of the upper heat exchange part region HE1 in the vertical direction is defined as the lower heat exchange part region HE1. It can be said that it is longer than the vertical length of HE2.
  • the number of passes in the region in which the gas phase flowing into the first branch / merging portions 24a, 24b is dominant can be increased. That is, four or more heat transfer tubes 20a to 23a can be easily installed. In this way, the pressure loss can be reduced particularly when the heat exchanger 3A functions as an evaporator.
  • FIG. 4 is an enlarged perspective view of branching junctions 24a to 24c (generically denoted by reference numeral 24) of the heat exchanger 3A according to the first embodiment.
  • the trifurcated shape of the branch merging portions 24a to 24c of the heat exchanger 3A has a shape in which the refrigerant merges in the direction orthogonal to the flow paths RP and SP at the merging point P and is discharged.
  • the vertical position of the point Q where the refrigerant flows into the fin plate 11B is the height of the intermediate position of the line segment connecting the points R and S.
  • the trifurcated portions of the branching / merging portions 24a to 24c can be made of a material that has a small number of bending portions and can be easily processed. For this reason, it is possible to prevent an increase in manufacturing cost of the branch merging portions 24a to 24c.
  • the heat exchanger 3A includes a plurality of rows of fin plates 11A and 11B.
  • the refrigerant path is defined as a refrigerant flow path (communication path) that connects the fin plates 11A and 11B in each row.
  • the heat exchanger 3A includes at least four refrigerant paths 20a to 23a in the vertical direction in which the refrigerant flows in during the condenser and flows out during the evaporator.
  • the heat exchanger 3A functions as a condenser, for example, the heat exchanger region HE1a to HE2b of the heat exchanger 3A divided into at least four parts from one heat exchange region to another heat exchange region Branching / merging portions 24a to 24c are provided that reduce the number of paths when the refrigerant flows into the.
  • the number of passes on the outlet side at the time of the evaporator (outlet side at the time of the condenser) relative to the inlet side at the time of evaporator (outlet side at the time of the condenser) can be at least quadrupled. Thereby, it is possible to prevent the pressure loss from increasing in a region where the gas-phase refrigerant is dominant.
  • the connecting pipes 35a and 35b are obliquely connected in the vertical direction so as to connect the upper heat exchange region HE1 and the lower heat exchange region HE2. ing. Accordingly, the branching junctions 24a to 24c can be arranged at appropriate positions in the upper heat exchange region HE1 and the lower heat exchange region HE2, respectively. Thereby, the required number of rows of the fin plates 11A, 11B,... Of the heat exchanger 3A can be reduced, and the installation space of the heat exchanger 3A can be saved.
  • the heat exchanger 3A has “the length in the vertical direction of the upper first heat exchange region HE1a> the length in the vertical direction of the lower second heat exchange region HE2b”. As a result, it is possible to easily install four or more paths in the region where the gas phase flowing into the first branch / merging section 24a, 24b is dominant, specifically, the number of the heat transfer tubes 20a to 23a. If it does in this way, when heat exchanger 3A functions especially as an evaporator, pressure loss can be reduced and heat exchange efficiency can be improved.
  • the heat exchange part region HE1a closest to the gas side port (gate 40) is provided above the heat exchange part region HE2b closest to the liquid side port (gate 41). That is, the upper first heat exchanging region HE1a in which the gas-phase refrigerant is dominant is provided above the lower second heat exchanging region HE2b in which the liquid-phase refrigerant is dominant.
  • coolant receives to the influence of gravity, and it is easy to gather in lower 2nd heat exchange part area
  • FIG. 5 is a schematic diagram illustrating a refrigerant path of the heat exchanger 3B according to the second embodiment.
  • FIG. 6 is an enlarged perspective view of a branching / merging portion of the heat exchanger 3B according to the second embodiment.
  • FIG. 5 is a diagram corresponding to FIG. 3 of the first embodiment.
  • symbol is attached
  • the height position in the vertical direction of the point Q where the refrigerant flows into the fin plate 11B out of the three-pronged shape of the branch merging portions 24a to 24c is the point R, It was made equal to the height of the middle position of the line segment which connects S (refer FIG. 4).
  • the heat exchanger 3B of the second embodiment is as follows as compared with the heat exchanger 3A of the first embodiment. There are differences.
  • the vertical position of the point Q where the refrigerant flows into the fin plate 11B is, for example, the vertical height of the point R It is designed to be higher than the position by a distance T. That is, the heat transfer tube between the flow paths PQ is formed so as to be twisted upward from the middle of the flow path.
  • branching junctions 24aB to 24cB are used, for example, as shown in FIG. 5, the position of the hole at the point Q is shifted upward to avoid the heat transfer tubes 25a to 25c of the fin plate 11B. This is also preferable because the branch junctions 24aB to 24cB can be installed.
  • the present invention is not particularly limited thereto, and the hole may be formed shifted downward. Further, the size of the distance T (see FIG. 6) is not particularly limited.
  • the heat exchanger 3B is the heat exchangers 3 and 7 of the fin plate type 11A, 11B,... Used for the outdoor unit 100A of the air conditioner 100 or the indoor unit 100B.
  • a gas side port (gate 40) connected to a pipe through which gaseous refrigerant flows
  • a liquid side port (gate 41) connected to a pipe through which liquid refrigerant flows
  • a gas side port A refrigerant path connecting the mouth and the liquid side mouth.
  • At least four heat exchanging region HE1a to HE2b for exchanging heat between the air and the refrigerant flowing through the refrigerant path and the refrigerant path are branched and joined, and the heat exchanging region HE1a to HE2b is passed through the refrigerant path to gas.
  • a branch junction 24B (24aB to 24cB) connected in series is provided between the side port (gate 40) and the liquid side port (gate 41).
  • the number of refrigerant paths (heat transfer tubes 20a to 23a) that the heat exchange section HE1a closest to the gas side opening (gate 40) has is the heat exchange section area HE2b closest to the liquid side opening (gate 41).
  • the heat exchange regions HE1a to HE2b are connected to each other by branch junctions 24B (24aB to 24cB) so as to be larger than the number of refrigerant paths (heat transfer tubes 28a).
  • the heat exchange region HE1a closest to the gas side port (gate 40) is provided above the heat exchange region HE2b closest to the liquid side port (gate 41).
  • FIG. 7 is a schematic diagram for explaining a refrigerant path of the heat exchanger 3C according to the third embodiment.
  • FIG. 7 is a diagram corresponding to FIG. 3 of the first embodiment.
  • symbol is attached
  • the fin plates 11A and 11B have been described as having two rows.
  • the fin plates are not limited to two rows, and the heat exchanger 3C according to the third embodiment is different in that it includes three rows of fin plates 11A, 11B, and 11C.
  • heat transfer tubes 37a to 37f serving as refrigerant paths are installed at the boundary portions of the fin plates 11A and 11B (FIG. 7). And FIG. 3 for comparison).
  • Other parts are the same as in the first embodiment.
  • the upper heat exchange part region HE1 is a region including the upper first heat exchange part region HE1a, the upper second heat exchange part region HE1b, and the upper third heat exchange part region HE1c.
  • region HE1b are the part beyond this including the heat exchanger tube 37d among fin plate 11A, 11B.
  • the upper third heat exchanging region HE1c is a further portion including the branching junction 24b in the fin plate 11C.
  • the lower heat exchange part region HE2 is a region including a lower first heat exchange part region HE2a, a lower second heat exchange part region HE2b, and a lower third heat exchange part region HE2c.
  • region HE2b are parts below the heat exchanger tube 37d among fin plate 11A, 11B.
  • the lower third heat exchange part region HE2c is a part of the fin plate 11C that is lower than the branch junction part 24b.
  • the number of the heat transfer tubes 20a to 23a, the branch merging portions 24a to 24c, the connecting pipes 35a and 35b, and the heat transfer pipes 37a to 37f are the same as in the first embodiment. Should be counted.
  • the locations where the heat transfer tubes 37a to 37f serving as refrigerant paths are installed are not particularly limited to the boundary portions of the fin plates 11A and 11B, and are configured to be installed at the boundary portions of the fin plates 11B and 11C. Also good.
  • the branching / merging portions 24a to 24c may be installed at the boundary portions of the fin plates 11A and 11B. That is, the arrangement order of the heat transfer tubes 37a to 37f and the branching / merging portions 24a to 24c can be changed in the thickness direction before and after the heat exchanger 3C (left and right direction in FIG. 7).
  • the heat exchanger 3C according to the third embodiment is configured such that the branch merging portions 24a to 24c are moved once in the upper heat exchanging portion region HE1 (branch merging portions 24a and 24b), and the lower heat It will be provided once (branch / merging part 24c) in the exchange part region HE2. That is, in the heat exchanger 3C, the branching / merging portions 24a to 24c are provided twice in total between the fin plates 11A and 11B or between 11B and 11C.
  • the path arrangement places importance on reducing the pressure loss in the heat exchanger 3C during the heating operation. That is, with such a heat exchanger 3C, it is possible to make the specification more suitable for use exclusively for heating operation than the known three-row type heat exchanger described in Patent Document 2.
  • this is a path arrangement that places importance on increasing the flow rate in the heat exchanger 3C during the cooling operation and improving the heat transfer coefficient. That is, with such a heat exchanger 3C, it is possible to make the specification more suitable for use exclusively for cooling operation than the known three-row type heat exchanger described in Patent Document 2.
  • the heat exchanger 3C is the heat exchangers 3 and 7 of the fin plate type 11A, 11B,... Used for the outdoor unit 100A of the air conditioner 100 or the indoor unit 100B.
  • a gas side port (gate 40) connected to a pipe through which gaseous refrigerant flows
  • a liquid side port (gate 41) connected to a pipe through which liquid refrigerant flows
  • a gas side port A refrigerant path connecting the mouth and the liquid side mouth.
  • At least four heat exchanging region HE1a to HE2c for exchanging heat between the air and the refrigerant flowing through the refrigerant path and the refrigerant path are branched and merged, and the heat exchanging region HE1a to HE2c is passed through the refrigerant path to gas.
  • a branch junction 24 (24a to 24c) connected in series is provided between the side port (gate 40) and the liquid side port (gate 41). Then, the number of refrigerant paths (heat transfer tubes 20a to 23a) that the heat exchange section region HE1a closest to the gas side port (gate 40) has is the heat exchange section region HE2c closest to the liquid side port (gate 41).
  • the heat exchange region HE1a to HE2c are connected by the branching junction 24 so that the number of refrigerant paths (heat transfer tubes 28a) is larger. Further, the heat exchange part region HE1a closest to the gas side port (gate 40) is provided above the heat exchange part region HE2c closest to the liquid side port (gate 41).
  • the heat exchanger 3C includes a flow path that passes through the branch merging portions 24a to 24c and a branch merging portion 24a when the refrigerant flows from one heat exchanging portion region HE1a to HE2c into the other heat exchanging portion regions HE1a to HE2c. It can be said that it has a flow path that does not pass through 24c.
  • the flow path that does not pass through the branch / merging portions 24a to 24c is specifically a flow path that passes through the connecting pipes 35a and 35b and the heat transfer pipes 37a to 37f.
  • a part of the configuration of one embodiment can be replaced with the configuration of another embodiment, and a part or all of the configuration of another embodiment can be added to the configuration of one embodiment. It is. In addition, it is possible to add, delete, and replace other configurations for a part of the configuration of each embodiment.
  • FIG. 8 is a diagram schematically illustrating the refrigerant flow path of the heat exchanger according to the first to third embodiments.
  • FIG. 8 and FIG. 9 to be described later all the portions where the flow path is bent other than the branch / merging portion 24 are represented by straight lines.
  • FIG. 9 is a diagram schematically illustrating the refrigerant flow path of the heat exchanger according to the modification.
  • the branching / merging portion 24 may have an N-fork shape, that is, an N-branching / merging portion 24N.
  • the schematic diagram of the refrigerant flow path may have a substantially pyramid shape in which a plurality of branching / merging portions 24N are connected in series.
  • the schematic diagram of the refrigerant flow path may have a shape in which N-forked branched junctions 24N are arranged in N steps in a stepped manner.
  • an N-forked branch / merging section 24N is used in the first stage, and a trifurcated branch / merging section 24 (any one of the branch / merging sections 24a to 24c and 24aB to 24cB) is used in the second stage. That is, FIG. 9 illustrates the case of a two-stage shape.
  • branching / merging portions 24a to 24c In the third embodiment, the case where the branching / merging portions 24a to 24c are used has been described. However, the branching / merging portions 24aB to 24cB in the second embodiment may be used instead of the branching / merging portions 24a to 24c.
  • the modification example in which the branch junctions 24a to 24c of both the upper heat exchange part region HE1 and the lower heat exchange part region HE2 are moved to the boundary portions of the fin plates 11A and 11B has been described.
  • the configuration may be such that only the branching / merging portions 24a, 24b in the upper heat exchanging portion region HE1 or the branching / merging portion 24c in the lower heat exchanging portion region HE2 are moved to the boundary portions of the fin plates 11A, 11B. That is, the branching / merging portions 24a to 24c may be arranged between the different fin plates 11A, 11B,... Via the connecting pipes 35a and 35b.

Landscapes

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Abstract

空気調和機の室外ユニット、または、室内ユニットに用いられるフィンプレート式の熱交換器であって、ガス状の冷媒が通流する配管と接続されるガス側の口（４０）と、液状の冷媒が通流する配管と接続される液側の口（４１）と、前記ガス側の口（４０）と前記液側の口（４１）とを結ぶ冷媒パスと、空気と前記冷媒パスを通流する冷媒とを熱交換させる少なくとも４つの熱交換部領域（ＨＥ１ａ～ＨＥ２ｃ）と、前記冷媒パスを分岐合流させ、前記熱交換部領域を、前記冷媒パスを介して前記ガス側の口と前記液側の口との間に直列で接続する分岐合流部（２４,２４Ｂ）と、を備え、前記ガス側の口に近い前記熱交換部領域（ＨＥ１ａ）が有する前記冷媒パス（２０ａ～２３ａ）の数が、前記液側の口に近い前記熱交換部領域（ＨＥ２ｂ）が有する前記冷媒（パス２８ａ）の数よりも多くなるように、前記熱交換部領域同士が前記分岐合流部によって接続されている。

Description

熱交換器
　本発明は、熱交換器に関する。
　近年、エネルギ枯渇問題や地球温暖化問題が注目を浴びており、空気調和機や冷凍機の冷凍サイクルを高効率化することが望まれている。冷凍サイクルの構成要素の一つである熱交換器は、冷凍サイクルの性能に及ぼす影響が大きく、高性能化が図られている。
　熱交換器は、流路抵抗を減らすため複数のパス（冷媒の流路）を備えるように構成されている。熱交換器が凝縮器として用いられる場合と蒸発器として用いられる場合とで、冷媒の物性に起因して熱伝達率と圧力損失が異なることが知られている。
　このため、熱交換器が凝縮器として用いられる場合と、蒸発器として用いられる場合とにおいて、それぞれ熱交換効率を最大化するのに最適なパス数が存在する。
　例えば、特許文献１の請求項２に記載の空気調和機では、「熱交換器が暖房時に蒸発器として使用される場合の、冷媒の流れ方向の上流側からＮ列目の配管の出口（Ｎ≧１）からＮ＋１列目の配管の入口及びＮ＋２列目の配管の入口に２又に分岐する分岐部を有し、前記Ｎ＋１列目の配管内を流れる冷媒の量を前記Ｎ＋２列目の配管に流れる冷媒の量よりも多く」している。つまり、蒸発器として使用される場合は、気体が支配的な領域となる下流の方がパスの本数が多くなるようにされている。
　これによって、特許文献１に記載の空気調和機では、冷房運転時など室外機の熱交換器が凝縮器として用いられる場合は「熱交換器伝熱管と冷媒との熱伝達率を向上」することができるとしている。また、暖房運転時など室外機の熱交換器が蒸発器として用いられる場合は「着霜による不具合を回避」することができるとしている（特許文献１の段落００２６～００２７参照）。
　また、特許文献２の要約に記載の冷凍装置用の熱交換器では、「複数列から構成される熱交換器で、各列の熱交換器１６、１７、１８を連通する冷媒パス１９、２０、２１、２２の数が、ガスクーラ１２の冷媒の入側１２ａから出側１２ｂに向かうほど少なくするようにし、また熱交換器１６、１７、１８の冷媒パスの出入口の数を変え」ている。
　これによって、特許文献２に記載の冷凍装置用の熱交換器では、「冷媒の温度レベルに伴なう冷媒密度の増大に応じて、各々の熱交換器内を流動する冷媒を熱交換に適した流速に保つことが可能で、熱交換効率を良好に」することができるとしている（特許文献２の段落００３３参照）。
特開２００７－３２７７０７号公報 特開２０００－３０４３８０号公報
　特許文献１に記載の空気調和機では、熱交換器の冷媒パスに分岐合流部を設け、気体が支配的な領域と液体が支配的な領域とで前記のように冷媒パスの本数を変化させることで、熱交換器の熱交換効率を向上させている。
　ところで、特許文献１に記載の空気調和機では、冷媒パスの合流回数は１回であった（特許文献１の図４参照）。このため、熱交換器が例えば低負荷時の凝縮器として機能する場合に、液相冷媒が支配的な領域で冷媒の流速を充分上げて熱交換器の熱交換効率を上げることについて、更なる改善の余地があった。
　その一方で、特許文献２に記載の冷凍装置用の熱交換器では、分岐合流部が２回設けられている（特許文献２の図１参照）。このため、熱交換器を凝縮器として用いる場合に、低負荷時でも液相冷媒が支配的な領域で冷媒の流速を確保することはできている。
　しかし、分岐合流部は熱交換器のフィンプレートの各列の境界部分に設けられるため、２回合流を行うためには、熱交換器のフィンプレートの列数は３列以上必要となっていた。これによって、熱交換器の設置スペースが拡大してしまうという問題があった。
　また、それぞれの分岐合流部は、合流後の次の冷媒パスに連通する伝熱管の上端または下端に位置している。このため、それぞれの分岐合流部において、分岐合流部に流入する各冷媒パスの距離、すなわち冷媒の流路長が等しくなっていなかった。したがって、分岐合流部の三叉形状が非対称となっていた（特許文献２の図１を参照）。
　また、分岐合流部の三叉形状が非対称であることによって、分岐合流部で冷媒が均等に分配されずに、片側の冷媒パスに冷媒が偏流していた。また、分岐合流部の形状は曲げ部の多い複雑なものとなり、分岐合流部の製造コストのアップにつながっていた。また、このような分岐合流部を２回設けているので、冷媒の偏流やコストアップのデメリットがより一層顕著になっていた。
　そこで本発明は前記の課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、凝縮器および蒸発器として機能する場合の性能を向上させることができる熱交換器を提供することにある。
　上記課題を解決するために、本発明の一実施形態は、空気調和機の室外ユニット、または、室内ユニットに用いられるフィンプレート式の熱交換器であって、ガス状の冷媒が通流する配管と接続されるガス側の口と、液状の冷媒が通流する配管と接続される液側の口と、前記ガス側の口と前記液側の口とを結ぶ冷媒パスと、空気と前記冷媒パスを通流する冷媒とを熱交換させる少なくとも４つの熱交換部領域と、前記冷媒パスを分岐合流させ、前記熱交換部領域を、前記冷媒パスを介して前記ガス側の口と前記液側の口との間に直列で接続する分岐合流部と、を備え、前記ガス側の口に近い前記熱交換部領域が有する前記冷媒パスの数が、前記液側の口に近い前記熱交換部領域が有する前記冷媒パスの数よりも多くなるように、前記熱交換部領域同士が前記分岐合流部によって接続されていること
を特徴とする熱交換器とする。
　本発明によれば、凝縮器および蒸発器として機能する場合の性能を向上させることができる熱交換器を提供できる。
第１実施形態にかかわる熱交換器を含む空気調和機の冷凍サイクルを説明する図である。 第１実施形態にかかわる熱交換器の冷媒パス数と空気調和機のエネルギ消費効率ＣＯＰの関係を説明するグラフである。 第１実施形態にかかわる熱交換器の冷媒パスの様子を説明する模式図である。 第１実施形態にかかわる熱交換器の分岐合流部の拡大斜視図である。 第２実施形態にかかわる熱交換器の冷媒パスの様子を説明する模式図である。 第２実施形態にかかわる熱交換器の分岐合流部の拡大斜視図である。 第３実施形態にかかわる熱交換器の冷媒パスの様子を説明する模式図である。 第１実施形態および第２実施形態にかかわる熱交換器の冷媒流路を模式的に説明する図である。 変形例にかかわる熱交換器の冷媒流路を模式的に説明する図である。
　以下、本発明の一実施形態にかかわる熱交換器について、詳細に説明する。
　なお、以下では一実施形態にかかわる熱交換器が空気調和機に備えられている場合を例に挙げて説明する。しかし特にこれには限定されず、本発明の一実施形態にかかわる熱交換器は、空気調和機以外の冷凍サイクルを備えたあらゆる冷温熱機器に適用できる。
　また、以下で特に断りなく冷媒または冷凍サイクルと言った場合、冷却または加熱、もしくはその両方で使用可能な冷媒または冷凍サイクルを指すものとする。
　また、説明の便宜上、各図面で共通する部材には同一の符号を付して、重複する説明を省略する。前後上下左右または一端・他端などの方向軸については、各図の記載によるものとする。
　ここで、本発明の一実施形態にかかわる熱交換器を含む空気調和機１００は、室外機１００Ａと室内機１００Ｂとが冷媒配管１００Ｖ，１００Ｌなどを介して接続され、回路内に冷媒を循環させることで、室内の空調を可能にするものである。
（第１実施形態）
　図１は、第１実施形態にかかわる熱交換器３を含む空気調和機１００の冷凍サイクルを説明する図である。
　図１に示すように、第１実施形態にかかわる空気調和機１００は、室外機１００Ａと、室内機１００Ｂと、室外機１００Ａと室内機１００Ｂとを接続する冷媒配管１００Ｌ，１００Ｖとを含んで構成されている。
　室外機１００Ａ（室外ユニット）は、圧縮機１、冷房運転時と暖房運転時で冷媒の流路方向を切り替える役割を果たす四方弁２、クロスフィンチューブ型の室外の熱交換器３（詳細後記）を含んでなる。また、室外機１００Ａは、当該熱交換器３へ空気を送り込む送風機４、および室外機１００Ａ側の減圧装置である膨張弁５を含んでなる。
　また、室内機１００Ｂ（室内ユニット）は、室内機１００Ｂ側の減圧装置である膨張弁６と、クロスフィンチューブ型の室内の熱交換器７、および当該熱交換器７へ空気を送り込む送風機８を含んでなる。
　なお、図１の四方弁２の流路の接続方向は冷房運転時の状態を示しており、暖房運転時の状態の図示は省略されている。また、室外機１００Ａおよび室内機１００Ｂの台数はそれぞれ１台ずつには特に限定されず、１台ないし複数台で構成されていてもよい。
　冷媒配管１００Ｌには、配管内部において略液相の液冷媒が通流している。また、冷媒配管１００Ｖには、配管内部において略気相のガス冷媒が通流している。
　また、四方弁２を切り替えて冷暖房の運転状態を変更すると、室外機１００Ａの熱交換器３と室内機１００Ｂの熱交換器７は、凝縮器と蒸発器としての機能が切り替わる。
　具体的には、四方弁２が図１に示す冷房運転時には、熱交換器３は凝縮器として機能し、ガス冷媒を放熱させて液冷媒に凝縮させる。他方、熱交換器７は蒸発器として機能し、液冷媒に冷熱を放熱させてガス冷媒に蒸発させる。
　また、四方弁２が図示しない暖房運転時には、熱交換器３は蒸発器として機能し、液冷媒の冷熱を放熱させてガス冷媒に蒸発させる。他方、熱交換器７は凝縮器として機能し、ガス冷媒を放熱させて液冷媒に凝縮させる。
　次に、図２を参照しながら、第１実施形態にかかわる熱交換器３Ａの冷媒パス数と空気調和機１００のエネルギ消費効率ＣＯＰの関係を示すグラフを説明する。横軸は熱交換器３の冷媒パス数の合計本数を示し、縦軸は空気調和機１００のエネルギ消費効率ＣＯＰを示している。以降では室外機１００Ａに設けられた熱交換器３－３Ａを例に挙げて説明するが、本発明の各実施形態にかかわる熱交換器は、室内機１００Ｂの熱交換器７に適用することも可能である。
　なお、以降の説明において冷媒パスとは、複数列のフィンプレート１１Ａ，１１Ｂ，・・・（後記する図３も併せて参照）を含んで構成される熱交換器３において、各列のフィンプレート１１Ａ，１１Ｂ，・・・を連通する冷媒流路を意味するものとする。またパス数とは独立した当該冷媒流路の本数、つまり、熱交換器３の各列のフィンプレート１１Ａ，１１Ｂ，・・・を連通する独立した冷媒パスの本数を指すものとする。つまり、Ｎパス（Ｎは自然数）とは、各列のフィンプレート１１Ａ，１１Ｂ，・・・にＮ本の独立した連通路が備えられていることを意味するものとする。また、パス配列とは、熱交換器３全体の冷媒パスの配列状況を指すものとする。
　前記したように、例えば冷凍サイクルを備えた冷房専用の空気調和機１００と、ヒートポンプ式の暖房専用の空気調和機１００とでは、冷房運転時と暖房運転時において室内外の熱交換器３がそれぞれ凝縮器として機能するか蒸発器として機能するかが異なっている。
　近年は、特に室外機１００Ａ内の熱交換器３が低負荷時の凝縮器として機能する場合において、熱交換効率およびエネルギ消費効率ＣＯＰなどの性能向上が、年間を通じた省エネルギに大きく寄与することが知られている。
　年間を通じた省エネルギ化の実現を目指し、熱交換器３を効率よく使用するために、熱交換器３の冷媒パス数は一般に、図２に示すグラフを考慮して、熱交換器３が高負荷時の凝縮器として機能する場合（図２の実線）、および蒸発器として機能する場合（図２の一点鎖線）のエネルギ消費効率ＣＯＰを最大化する冷媒パス数を考慮することが望まれる。そして、低負荷時の凝縮器として機能する場合（図２の破線）のエネルギ消費効率ＣＯＰを最大化する冷媒パス数を考慮することが望まれる。
　ここで、熱交換器３の冷媒流路に使用される伝熱管は通常、チューブ状の細い管形状を呈している。そして、それぞれの冷媒パスが熱交換器３を構成する内部のフィンプレート１１Ａ，１１Ｂ，・・・を連通する構成になっている（図３も併せて参照）。そして、例えば熱交換器３が蒸発器として機能する場合には、冷媒流速を落として流動抵抗を減らす目的でパス数を多くし、凝縮器として機能する場合には、冷媒の流速を上げて冷媒流量を確保する目的でパス数を少なくする。
　もう少し詳しく説明すると、熱交換器３が凝縮器として機能する場合は、蒸発器として機能する場合に比べて冷媒の密度が大きい。このため冷媒流速は遅くなる（このとき圧力損失は小さくなる）。さらに低負荷時においては、凝縮器を流れる冷媒量は高負荷時に比べて少なくなる。つまり流量が少なく密度が大きい冷媒の流速を上げて、熱交換器３の熱交換効率を上げるために、高負荷時よりもより少ない冷媒パス数とすることが望まれる。
　その一方で、熱交換器３が蒸発器として機能する場合は、凝縮器として機能する場合と比べて冷媒の密度が小さくなる。このため、冷媒流速は速くなる（このとき圧力損失は大きくなる）。ゆえに、冷媒流速を下げて圧力損失を小さくし、熱交換器３の熱交換効率を上げるために、凝縮器として機能する場合よりも冷媒パス数を多くすることが望まれる。このようにすると、熱交換器３の熱交換効率を最大にすることができる。
　なお、圧縮機１は熱交換器３での圧力損失が大きい場合には、所定の吐出量を維持できなくなる。ゆえに、熱交換器３が蒸発器として機能する場合に、冷媒パス数を多くして冷媒流速を下げることによって、圧縮機１の吐出能力を維持することができる。
　以上を改めてまとめると、熱交換器３が凝縮器として機能する場合は、伝熱管内を流れる冷媒流速を上げるために、蒸発器として機能する場合よりも少ない冷媒パス数とすることが望ましい。このとき熱交換器３の効率は最大となり、空気調和機１００のエネルギ消費効率ＣＯＰも最大となる（図２の破線参照）。
　また、熱交換器３が蒸発器として機能する場合は、伝熱管内を流れる冷媒流速を下げるために、凝縮器として機能する場合よりも多い冷媒パス数とすることが望ましい。このとき熱交換器３の効率は最大となり、空気調和機１００のエネルギ消費効率ＣＯＰも最大となる（図２の一点鎖線参照）。
　次に、図３の模式図を参照しながら、第１実施形態にかかわる熱交換器３Ａの冷媒パスの様子を説明する。
　熱交換器３Ａは、例えば、クロスフィンチューブ型の熱交換器３であり、アルミニウム製のフィン１０を厚み方向に複数枚並べてなるフィンプレート１１Ａ，１１Ｂと、冷媒配管２０とを含んで構成されている。
　なお、符号２０は後記するあらゆる伝熱管を総称するものである。また、図３では紙面手前側（図３の左側）に見える冷媒配管２０を太いパイプ形状で描き、紙面奥側（図３の右側）に位置する見えない冷媒配管２０を破線で描いてある。
　前記したように、冷媒配管２０は冷媒が通流する流路を構成し、フィン１０（各フィンプレート１１Ａ，１１Ｂ）を図３の紙面奥方向、すなわち図３の左右方向に貫く形状を呈している。つまり、冷媒配管２０は、ほぼ水平方向（鉛直方向に直交する方向、図３の左右方向）に延伸している。そして、略Ｕ字状の連絡流路であって流路方向を反転させるリターンベンド３１ａ～３３ｃをそれぞれ介し、再びほぼ水平方向（鉛直方向に直交する方向、図３の左右方向）に延伸する形状を呈している。以上をまとめると、冷媒配管２０はフィンプレート１１Ａ，１１Ｂ内をＵ字状に蛇行または往復するように配置されている。
　また、冷媒配管２０は、少なくとも４本の伝熱管２０ａ、２１ａ、２２ａ、２３ａが接続されたヘッダ１２を備え、フィンプレート１１Ａの一端（図３の左端）に接続されている。なお、ヘッダ１２は、熱交換器３０が凝縮器として機能する場合は、分配器として機能し、熱交換器３０が蒸発器として機能する場合には、合流器として機能する。
　伝熱管２０ａは、ヘッダ１２からフィンプレート１１Ａに延伸したあと、フィンプレート１１Ａを一端側から他端側にかけて、図３の左右方向（図３の紙面手前－奥方向）に貫通している。そして、リターンベンド３１ａの下側を一端側としたときの他端側、つまりリターンベンド３１ａの上側と接続されている。伝熱管２１ａは、ヘッダ１２からフィンプレート１１Ａに延伸したあと、フィンプレート１１Ａを一端側から他端側にかけて、図３の左右方向（図３の紙面手前－奥方向）に貫通し、リターンベンド３１ｂの一端側、つまりリターンベンド３１ｂの下側と接続されている。
　分岐合流部２４ａは、例えば三叉形状であって伝熱管２０ａと伝熱管２１ａとの間に配置されている。そして、当該三叉形状のうちの２本がそれぞれ、フィンプレート１１Ａを一端側から他端側にかけて、図３の左右方向（図３の紙面手前－奥方向）に貫通している。そして、図３の右側、つまり図３の紙面奥側でそれぞれリターンベンド３１ａ，３１ｂの一端側，他端側と接続されている。また、分岐合流部２４ａは、当該三叉形状の残りの１本がフィンプレート１１Ｂを一端側から他端側にかけて、図３の左右方向（図３の紙面手前－奥方向）に貫通している。そして、図３の右側、つまり図３の紙面奥側でリターンベンド３１ｃの一端側と接続されている。
　伝熱管２５ａは、略Ｕ字形状を呈しており、図３に示す側面視で下側（一端側）および上側（他端側）に配置された２本の伝熱管がそれぞれ、フィンプレート１１Ｂを一端側から他端側にかけて、図３の左右方向（図３の紙面手前－奥方向）に貫通している。そして、図３の右側、つまり図３の紙面奥側で一端側がリターンベンド３１ｃと接続され、他端側がリターンベンド３１ｄと接続されている。
　伝熱管２６ａは、フィンプレート１１Ｂを一端側から他端側にかけて、図３の左右方向（図３の紙面手前－奥方向）に貫通し、図３の右側、つまり図３の紙面奥側でリターンベンド３１ｄの他端側と接続されている。
　また、伝熱管２２ａは、フィンプレート１１Ａを一端側から他端側にかけて、図３の左右方向（図３の紙面手前－奥方向）に貫通し、図３の右側、つまり図３の紙面奥側でリターンベンド３２ａの他端側と接続されている。
　伝熱管２３ａは、フィンプレート１１Ａを一端側から他端側にかけて、図３の左右方向（図３の紙面手前－奥方向）に貫通し、図３の右側、つまり図３の紙面奥側でリターンベンド３２ｂの一端側と接続されている。
　分岐合流部２４ｂは、例えば三叉形状であって、伝熱管２２ａと伝熱管２３ａとの間に位置し、そのうちの２本がフィンプレート１１Ａを一端側から他端側まで貫通して、リターンベンド３２ａ、３２ｂのそれぞれ一端側，他端側と接続されている。また、分岐合流部２４ｂは、残りの１本がフィンプレート１１Ｂを一端側から他端側まで貫通して、リターンベンド３２ｃの一端側と接続されている。
　伝熱管２５ｂは、略Ｕ字形状を呈しており、図３に示す側面視で下側（一端側）および上側（他端側）に配置された２本の伝熱管がそれぞれ、フィンプレート１１Ｂを一端側から他端側にかけて、図３の左右方向（図３の紙面手前－奥方向）に貫通している。そして、図３の右側、つまり図３の紙面奥側で一端側がリターンベンド３２ｃと接続され、他端側がリターンベンド３２ｄと接続されている。
　伝熱管２７ａは、伝熱管２３ａの下方に位置し、ファインプレート１１Ａを一端側から他端側まで貫通し、リターンベンド３３ａの他端側と接続されている。また、伝熱管２７ｂは、伝熱管２７ａの下方に位置し、フィンプレート１１Ａを一端側から他端側まで貫通し、リターンベンド３３ｂの一端側と接続されている。
　分岐合流部２４ｃは、例えば三叉形状であって、伝熱管２７ａと伝熱管２７ｂとの間に位置し、そのうちの２本がフィンプレート１１Ａを一端側から他端側まで貫通して、それぞれリターンベンド３３ａ、３３ｂの一端側，他端側と接続されている。また、分岐合流部２４ｃは、残りの１本がフィンプレート１１Ｂを一端側から他端側まで貫通して、リターンベンド３３ｃの一端側と接続されている。
　伝熱管２５ｃは、略Ｕ字形状を呈しており、図３に示す側面視で下側（一端側）および上側（他端側）に配置された２本の伝熱管がそれぞれ、フィンプレート１１Ｂを一端側から他端側にかけて、図３の左右方向（図３の紙面手前－奥方向）に貫通している。そして、図３の右側、つまり図３の紙面奥側で一端側がリターンベンド３３ｃと接続され、他端側がリターンベンド３３ｄと接続されている。
　また、伝熱管２６ａと２７ａとは、つなぎ管３５ａを介して接続されている（図３参照）。そして伝熱管２６ｂと伝熱管２７ｂとは、つなぎ管３５ｂを介して接続されている。
　なお、前記した通り、本発明の各実施形態にかかわる熱交換器３の冷媒パスとは、複数列のフィンプレート１１Ａ，１１Ｂ，・・・を含んでなる熱交換器３のうち、各列のフィンプレート１１Ａ，１１Ｂ，・・・を連通するパス（通路）のことである。
　また、本実施形態における冷媒パス数とは、独立した冷媒パスの本数を意味している。つまり、本実施形態において冷媒パス数とは、冷媒流路２０のうち、一方の端が他方の端とは少なくとも異なる列のフィンプレート１１Ａ，１１Ｂ，・・・に連通している流路の本数に一致している。具体的に、冷媒パス数と言った場合は、伝熱管２０ａ～２３ａ、分岐合流部２４ａ～２４ｃ、またはつなぎ配管３５ａ，３５ｂのいずれかを含む流路を介して各列のフィンプレート１１Ａ，１１Ｂ，・・・を連通する流路の本数に一致している。つまり、本実施形態において冷媒パス数を数える場合は、説明の便宜上、伝熱管２０ａ～２３ａ、分岐合流部２４ａ～２４ｃ、またはつなぎ配管３５ａ，３５ｂの本数を数えればよい。
　以上のようにして、例えばゲート４０側から凝縮器として機能する熱交換器３Ａのヘッダ１２に流入した冷媒は、冷媒配管２０の冷媒パスを通流する過程で、Ｎパス（Ｎは自然数）から最終的に１パスに合流され、ゲート４１側から膨張弁５（図１参照）へと流入していく。
　また、同様にして逆に、例えばゲート４１側から蒸発器として機能する熱交換器３Ａの伝熱管２８ａに流入した冷媒は、冷媒配管２０の冷媒パスを通流する過程で、１パスから最終的にＮパス（Ｎは自然数）に分岐され、ゲート４０側から四方弁２（図１参照）へと流入していく。
　引き続き図３に示される模式図を参照しながら、本発明の第１実施形態にかかわる熱交換器３Ａの特徴を説明する。
　図３の太実線で示されるように、熱交換器３Ａは、フィンプレート１１Ａ，１１Ｂの各列および上下方向に区分された上部第１熱交換部領域ＨＥ１ａおよび上部第２熱交換部領域ＨＥ１ｂ、ならびに、下部第１熱交換部領域ＨＥ２ａおよび下部第２熱交換部領域ＨＥ２ｂの、４つの熱交換部領域を備えている。
　換言すると、複数列のフィンプレート１１Ａ，１１Ｂは少なくとも４つの熱交換部領域ＨＥ１ａ～ＨＥ２ｂを有している。
　このうち、上部第１熱交換部領域ＨＥ１ａは、フィンプレート１１Ａのうち、ヘッダ１２に連通する伝熱管２０ａ～２３ａが配置される上部の熱交換部領域である。
　また、下部第１熱交換部領域ＨＥ２ａは、フィンプレート１１Ａのうち、ヘッダ１２に連通する最も下方に配置された伝熱管２３ａよりも下部領域、すなわちつなぎ配管３５ａが接続される伝熱管２７ａを含む、それ以下の下部の熱交換部領域である。
　同様にして、上部第２熱交換部領域ＨＥ１ｂは、フィンプレート１１Ｂのうち、１回目の分岐合流部２４ａ，２４ｂのうち、最も下方に配置された分岐合流部２４ｂが配置される位置を含む、それ以上の上部の熱交換部領域である。または、フィンプレート１１Ｂのうち、２回目の分岐合流部２４ｃを経た後の伝熱管２８ａが配置される位置より上部の熱交換部領域である。
　また、下部第２熱交換部領域ＨＥ２ｂは、フィンプレート１１Ｂのうち、１回目の分岐合流部２４ａ，２４ｂのうち、最も下方に配置された分岐合流部２４ｂよりも下部の熱交換部領域である。または、フィンプレート１１Ｂのうち、２回目の分岐合流部２４ｃを経た後の伝熱管２８ａを含む、それ以下の下部の熱交換部領域である。
　熱交換器３Ａは、この４つに区分された熱交換部領域ＨＥ１ａ～ＨＥ２ｂの内、上部第１熱交換部領域ＨＥ１ａから冷媒が流出するとともに上部第２熱交換部領域ＨＥ１ｂへ冷媒が流入する箇所に、分岐合流部２４ａ，２４ｂが配置されている。つまり熱交換器３Ａは、つなぎ配管３５ａ，３５ｂの上流側に、分岐合流部２４ａ，２４ｂを備えている。
　また、熱交換器３Ａは、下部第１熱交換部領域ＨＥ２ａから冷媒が流出するとともに下部第２熱交換部領域ＨＥ２ｂへ冷媒が流入する箇所に、分岐合流部２４ｃが配置されている。つまり熱交換器３Ａは、つなぎ配管３５ａ，３５ｂの下流側に、分岐合流部２４ｃを備えている。
　また、熱交換器３Ａは、上部第２熱交換部領域ＨＥ１ｂから冷媒が流出するとともに下部第１熱交換部領域ＨＥ２ａへ冷媒が流入する箇所に、つなぎ配管３５ａ，３５ｂが設置されている。
　つまり、熱交換器３Ａは、冷媒が一の熱交換部領域ＨＥ１ａ～ＨＥ２ｂから他の熱交換部領域ＨＥ１ａ～ＨＥ２ｂに流入する際、分岐合流部２４ａ～２４ｃを通る流路と、分岐合流部２４ａ～２４ｃを通らない流路とを有していると言える。なお、分岐合流部２４ａ～２４ｃを通らない流路とは、具体的にはつなぎ配管３５ａ，３５ｂを通る流路のことである。
　このように分岐合流部２４ａ，２４ｂ，２４ｃおよびつなぎ配管３５ａ，３５ｂを設けることで、本実施形態にかかわる熱交換器３Ａは、各列のフィンプレート１１Ａ，１１Ｂの境界毎および上部・下部の境界毎に、冷媒配管２０のパス数を変更することができる。
　具体的には、熱交換器３Ａのパス配列は、例えば凝縮器として機能する場合、上部第１熱交換部領域ＨＥ１ａへの入口側で伝熱管２０ａ～２３ａの４パスとなっている。また、つなぎ配管３５ａ，３５ｂの上流側であるフィンプレート１１Ａ，１１Ｂの境界で分岐合流部２４ａ，２４ｂの２パスとなっている。また、フィンプレート１１Ｂから１１Ａの境界でつなぎ配管３５ａ，３５ｂの２パスとなっている。また、つなぎ配管３５ａ，３５ｂの下流側である下部熱交換部ＨＥ２のフィンプレート１１Ａ，１１Ｂの境界で分岐合流部２４ｃの１パスとなっている。また、下部第２熱交換部領域ＨＥ２ｂからゲート４１への流出側で１パスとなっている。このように、入口側から出口側にかけて、４パス→２パス→１パス→１パスとパス数が漸減するパス配列になっている。
　以上を換言すると、本実施形態にかかわる熱交換器３Ａは、空気調和機１００の室外ユニット１００Ａ、または、室内ユニット１００Ｂに用いられるフィンプレート式１１Ａ，１１Ｂ，・・・の熱交換器３，７である。そして、ガス状の冷媒が通流する配管と接続されるガス側の口（ゲート４０）と、液状の冷媒が通流する配管と接続される液側の口（ゲート４１）と、ガス側の口と液側の口とを結ぶ冷媒パスとを備えている。また、空気と冷媒パスを通流する冷媒とを熱交換させる少なくとも４つの熱交換部領域ＨＥ１ａ～ＨＥ２ｂと、冷媒パスを分岐合流させ、熱交換部領域ＨＥ１ａ～ＨＥ２ｂを、冷媒パスを介してガス側の口（ゲート４０）と液側の口（ゲート４１）との間に直列で接続する分岐合流部２４（２４ａ～２４ｃ）とを備えている。
　そして、ガス側の口（ゲート４０）に最も近い熱交換部領域ＨＥ１ａが有する冷媒パス（伝熱管２０ａ～２３ａ）の数が、液側の口（ゲート４１）に最も近い熱交換部領域ＨＥ２ｂが有する冷媒パス（伝熱管２８ａ）の数よりも多くなるように、熱交換部領域ＨＥ１ａ～ＨＥ２ｂ同士が分岐合流部２４によって接続されている。
　また、ガス側の口（ゲート４０）に最も近い熱交換部領域ＨＥ１ａは、液側の口（ゲート４１）に最も近い熱交換部領域ＨＥ２ｂよりも上方に備わっている。
　さらには、熱交換器３Ａが凝縮器として機能する場合に、熱交換部領域ＨＥ１ａ～ＨＥ２ｂの、一の熱交換部領域ＨＥ１ａから他の熱交換部領域ＨＥ１ｂへ冷媒が流入する際、冷媒パスの本数が減少する分岐合流部２４ａ～２４ｃを備えている。
　また、熱交換器３Ａの冷媒配管２０を通流する冷媒は、上部熱交換部領域ＨＥ１の一の熱交換部領域ＨＥ１ａから流入したあと、隣接する上部熱交換部領域ＨＥ１の他の熱交換部領域ＨＥ１ｂを通流し、さらにつなぎ配管３５ａ，３５ｂを介して下部熱交換部領域ＨＥ２の一の熱交換部領域ＨＥ２ａに流入し、隣接する下部熱交換部領域ＨＥ２の他の熱交換部領域ＨＥ２ｂを通流して、外部に流出される。
　なお、熱交換器３Ａが蒸発器として機能する場合も、前記した凝縮器の場合と同様のことが言える。この場合には、熱交換部領域ＨＥ１ａ～ＨＥ２ｂの、一の熱交換部領域ＨＥ１ａから他の熱交換部領域ＨＥ１ｂへ冷媒が流入する際、冷媒パスの本数が増加する分岐合流部２４ａ～２４ｃを備えていると言うことができる。
　ところで冷媒は一般に、熱交換器３Ａの内部において気相と液相の間で相転移を起こす。気相は液相と比べて同じ質量流量でも密度が小さいため、気相冷媒の流速は液相冷媒の流速と比べて約１０倍以上速くなる。
　その結果、気相が支配的な領域では流速増による圧力損失の増大によって熱交換効率の低下を引き起こしやすくなる。また、液相が支配的な領域では流速減による熱伝達率低下によって、熱交換効率の低下を引き起こしやすくなる。
　ゆえに、熱交換器３Ａが凝縮器として機能する場合には、前記したようなパス数が変則的に漸減するパス配列とすることで、気相冷媒が支配的な領域ではパス数を増やして流速を落とし、圧力損失の増大を防止することができる。
　また、液相冷媒が支配的な領域ではパス数を入口側の４パスに対して出口側１パスに、すなわちパス数を４分の１に減らして流速を上げ、熱伝達率の向上を図ることができる。
　さらには、熱交換器３が蒸発器として機能する場合には、蒸発器時の入口側（凝縮器時の流出側）１パスに対して蒸発器時の流出側（凝縮器時の入口側）のパス数を４パスというように、４倍にすることができる。これによって、気相冷媒が支配的な領域で圧力損失が大きくなることを防止することができる。
　ところで、比較例にかかわる例えば特許文献２に記載の熱交換器では、分岐合流部は伝熱管が熱交換器１６ないし熱交換器１８のそれぞれのフィンプレートへ移り変わる箇所にそれぞれ設けられている。このため、例えば分岐合流を２回行うために、熱交換器の列数を３列以上設けるようにされていた。これによって、熱交換器の設置スペースが拡大してしまうという問題があった。
　これに対して本実施形態にかかわる熱交換器３Ａでは、つなぎ配管３５ａ，３５ｂで上下方向に斜めにたすき掛けするように接続することによって、分岐合流部２４ａ～２４ｃを上部熱交換部領域ＨＥ１と下部熱交換部領域ＨＥ２にそれぞれ配置することができる。
　これによって、熱交換器３Ａの列数が例え２列の場合であったとしても、分岐合流を２回行わせることができる。このようにして、熱交換器３Ａの設置スペースの省スペース化を実現できる。
　また、本実施形態の熱交換器３Ａにおいて、熱交換器３Ａが凝縮器として機能する場合を考える。このとき、１回目の分岐合流部２４ａ，２４ｂに流入する冷媒パスとなる伝熱管２０ａ～２３ａの、熱交換器３Ａの鉛直方向に占める割合を、２回目の分岐合流部２４ｃから流出する冷媒パスとなる伝熱管２８ａの鉛直方向に占める割合よりも大きくできる。つまり、「フィンプレート１１Ａの上下方向の長さ＝フィンプレート１１Ｂの上下方向の長さ」である場合に、「上部第１熱交換部領域ＨＥ１ａの上下方向の長さ＞下部第２熱交換部領域ＨＥ２ｂの上下方向の長さ」となっている。
　さらに換言すると、熱交換部領域ＨＥ１ａ～ＨＥ２ｂは、少なくとも上部熱交換部領域ＨＥ１および下部熱交換部領域ＨＥ２に区分され、上部熱交換部領域ＨＥ１の上下方向の長さは、下部熱交換部領域ＨＥ２の上下方向の長さよりも長くなっていると言える。
　これによって、１回目の分岐合流部２４ａ，２４ｂに流入する気相が支配的な領域のパス数がより多くなるようにすることができる。つまり、伝熱管２０ａ～２３ａの本数を容易に４つ以上設置することができる。このようにすると、熱交換器３Ａが特に蒸発器として機能する場合に、圧力損失を減らすことができる。
　次に、図４は第１実施形態にかかわる熱交換器３Ａの分岐合流部２４ａ～２４ｃ（符号２４で総称）の拡大斜視図である。
　図４に示すように、熱交換器３Ａの分岐合流部２４ａ～２４ｃの三叉形状は、フィンプレート１１Ａに冷媒流入（点Ｒ，Ｓとする）後から分岐合流部２４ａ～２４ｃ（合流点Ｐとする）に到達するまでの距離（流路長）ｌ，ｍが等しい形状（ｌ＝ｍ）にされている。
　また、熱交換器３Ａの分岐合流部２４ａ～２４ｃの三叉形状は、冷媒が合流点Ｐにおいて流路ＲＰ，ＳＰといずれも直交する方向に合流して吐き出される形状を呈している。
　また、熱交換器３Ａの分岐合流部２４ａ～２４ｃの三叉形状のうち、フィンプレート１１Ｂに冷媒流入する点Ｑの上下方向の高さ位置は、点Ｒ，Ｓを結ぶ線分の中間位置の高さと等しくされている。
　これによって、分岐合流部２４ａ～２４ｃの合流点Ｐで冷媒は均等に分配・合流されるので、偏流の発生を防ぐことが出来る。また分岐合流部２４ａ～２４ｃの三叉形状部分は曲げ部の数の少ない、加工が容易な素材を使用することができる。このため、分岐合流部２４ａ～２４ｃの製造コストの上昇を防止することができる。
（作用・効果）
　本発明の第１実施形態にかかわる熱交換器３Ａは、複数列のフィンプレート１１Ａ，１１Ｂを備えている。ここで、冷媒パスを各列のフィンプレート１１Ａ，１１Ｂを連通する冷媒流路（連通路）と定義する。このとき、熱交換器３Ａは、凝縮器時に冷媒が流入し、蒸発器時に冷媒が流出する冷媒パス２０ａ～２３ａを、上下方向に少なくとも４つ備えている。
　そして、熱交換器３Ａが例えば凝縮器として機能する場合に、少なくとも４つに区分された熱交換器３Ａの熱交換部領域ＨＥ１ａ～ＨＥ２ｂの、一の熱交換部領域から他の熱交換部領域へ冷媒が流入する際、パス数が減少する分岐合流部２４ａ～２４ｃを備えている。
　このようにすると、熱交換器３Ａが凝縮器として機能する場合には、パス数が変則的に漸減するパス配列とすることができる。ゆえに、気相冷媒が支配的な領域ではパス数を増やして流速を落とし、圧力損失の増大を防止することができる。
　また、液相冷媒が支配的な領域ではパス数を減らして流速を上げ、熱伝達率の向上を図ることができる。
　また、熱交換器３が蒸発器として機能する場合には、蒸発器時の入口側（凝縮器時の流出側）に対して蒸発器時の流出側（凝縮器時の入口側）のパス数を少なくとも４倍にすることができる。これによって、気相冷媒が支配的な領域で圧力損失が大きくなることを防止することができる。
　また、本実施形態にかかわる熱交換器３Ａでは、つなぎ配管３５ａ，３５ｂを上部熱交換部領域ＨＥ１と、下部熱交換部領域ＨＥ２とを接続するようにして、上下方向に斜めにたすき掛け接続されている。これによって、分岐合流部２４ａ～２４ｃを上部熱交換部領域ＨＥ１と下部熱交換部領域ＨＥ２の適宜の位置にそれぞれ配置することができる。
　これによって、熱交換器３Ａのフィンプレート１１Ａ，１１Ｂ，・・・の所要列数を減らし、熱交換器３Ａの設置スペースの省スペース化を実現できる。
　また、熱交換器３Ａは、「上部第１熱交換部領域ＨＥ１ａの上下方向の長さ＞下部第２熱交換部領域ＨＥ２ｂの上下方向の長さ」となっている。
　これによって、１回目の分岐合流部２４ａ，２４ｂに流入する気相が支配的な領域のパス数、具体的には伝熱管２０ａ～２３ａの本数を、容易に４つ以上設置することができる。このようにすると、熱交換器３Ａが特に蒸発器として機能する場合に、圧力損失を減らし、熱交換効率を向上することができる。
　また、熱交換器３Ａの、ガス側の口（ゲート４０）に最も近い熱交換部領域ＨＥ１ａは、液側の口（ゲート４１）に最も近い熱交換部領域ＨＥ２ｂよりも上方に備わっている。
　つまり、気相冷媒が支配的な上部第１熱交換部領域ＨＥ１ａは、液相冷媒が支配的な下部第２熱交換部領域ＨＥ２ｂよりも上方に備わるようにされている。
　このようにすることによって、特に液相冷媒が重力の影響を受けて、上部第１熱交換部領域ＨＥ１ａよりも下方に備えられた下部第２熱交換部領域ＨＥ２ｂに集まりやすくなっている。つまり、気相冷媒を上部第１熱交換部領域ＨＥ１ａに、液相冷媒を下部第２熱交換部領域ＨＥ２ｂに集まりやすくできる。これによって、熱交換効率を向上することができる。
（第２実施形態）
　図５は、第２実施形態にかかわる熱交換器３Ｂの冷媒パスの様子を説明する模式図である。図６は、第２実施形態にかかわる熱交換器３Ｂの分岐合流部の拡大斜視図である。
　以下、図５および図６を交互に参照しながら、第２実施形態にかかわる熱交換器３Ｂについて説明する。なお、図５は第１実施形態の図３に相当する図である。また、第１実施形態と同様の構成については、同一の符号を付して重複した説明を省略する。
　第１実施形態の熱交換器３Ａでは、分岐合流部２４ａ～２４ｃ（符号２４で総称）の三叉形状のうち、フィンプレート１１Ｂに冷媒流入する点Ｑの上下方向の高さ位置は、点Ｒ，Ｓを結ぶ線分の中間位置の高さと等しくされていた（図４参照）。
　これに対して、図５および図６（特に図６参照）に示すように、第２実施形態の熱交換器３Ｂでは、第１実施形態の熱交換器３Ａと比較して、以下のような相違点を有している。具体的には、分岐合流部２４ａＢ～２４ｃＢ（符号２４Ｂで総称）の三叉形状のうち、フィンプレート１１Ｂに冷媒流入する点Ｑの上下方向の高さ位置は、例えば点Ｒの上下方向の高さ位置よりも距離Ｔだけ高くなるようにされている。つまり、流路ＰＱ間の伝熱管が、流路の途中から上方に捩じるように屈曲して形成されている。
　これ以外の部分、例えばｌ＝ｍとされている点や、合流点Ｐにおいて流路ＲＰ，ＳＰといずれも直交する方向に合流した冷媒が吐き出される点については、第１実施形態と同様である。
　このようにしても、第１実施形態と同様の効果を奏することができる。このような分岐合流部２４ａＢ～２４ｃＢを用いれば、例えば図５に示されるように、フィンプレート１１Ｂの伝熱管２５ａ～２５ｃを避けるために点Ｑの孔の位置が上方にずらして形成されていても、分岐合流部２４ａＢ～２４ｃＢを設置できるので好適である。
　なお、点Ｑの孔の位置が上方にずらして形成されている例で説明したが、これには特に限定されず、下方にずらして形成されていてもよい。また、距離Ｔ（図６参照）の大小も特に限定されない。
　なお、本実施形態にかかわる熱交換器３Ｂについても、第１実施形態と同様にして、以下のように換言できる。つまり、熱交換器３Ｂは、空気調和機１００の室外ユニット１００Ａ、または、室内ユニット１００Ｂに用いられるフィンプレート式１１Ａ，１１Ｂ，・・・の熱交換器３，７である。そして、ガス状の冷媒が通流する配管と接続されるガス側の口（ゲート４０）と、液状の冷媒が通流する配管と接続される液側の口（ゲート４１）と、ガス側の口と液側の口とを結ぶ冷媒パスとを備えている。また、空気と冷媒パスを通流する冷媒とを熱交換させる少なくとも４つの熱交換部領域ＨＥ１ａ～ＨＥ２ｂと、冷媒パスを分岐合流させ、熱交換部領域ＨＥ１ａ～ＨＥ２ｂを、冷媒パスを介してガス側の口（ゲート４０）と液側の口（ゲート４１）との間に直列で接続する分岐合流部２４Ｂ（２４ａＢ～２４ｃＢ）とを備えている。
　そして、ガス側の口（ゲート４０）に最も近い熱交換部領域ＨＥ１ａが有する冷媒パス（伝熱管２０ａ～２３ａ）の数が、液側の口（ゲート４１）に最も近い熱交換部領域ＨＥ２ｂが有する冷媒パス（伝熱管２８ａ）の数よりも多くなるように、熱交換部領域ＨＥ１ａ～ＨＥ２ｂ同士が分岐合流部２４Ｂ（２４ａＢ～２４ｃＢ）によって接続されている。
　また、ガス側の口（ゲート４０）に最も近い熱交換部領域ＨＥ１ａは、液側の口（ゲート４１）に最も近い熱交換部領域ＨＥ２ｂよりも上方に備わっている。
（第３実施形態）
　図７は、第３実施形態にかかわる熱交換器３Ｃの冷媒パスの様子を説明する模式図である。なお、図７は第１実施形態の図３に相当する図である。また、第１実施形態と同様の構成については、同一の符号を付して重複した説明を省略する。
　第１実施形態の熱交換器３Ａでは、フィンプレート１１Ａ，１１Ｂは２列備える場合で説明した。しかし、フィンプレートは２列に限定されず、第３実施形態にかかわる熱交換器３Ｃは、３列のフィンプレート１１Ａ，１１Ｂ，１１Ｃを備える点が異なっている。
　なお、フィンプレートを３列化することに伴って、例えばフィンプレート１１Ａ，１１Ｂの境界部分に、冷媒パスとなる伝熱管３７ａ～３７ｆ（およびそれに付随するリターンベンド）が設置されている（図７と図３とを比較対照のこと）。これ以外の部分については、第１実施形態と同様である。
　なお、この場合には、上部熱交換部領域ＨＥ１は、上部第１熱交換部領域ＨＥ１ａ、上部第２熱交換部領域ＨＥ１ｂ、上部第３熱交換部領域ＨＥ１ｃを含んでなる領域となる。ここで、上部第１熱交換部領域ＨＥ１ａおよび上部第２熱交換部領域ＨＥ１ｂは、フィンプレート１１Ａ，１１Ｂのうち伝熱管３７ｄを含むこれ以上の部分である。また、上部第３熱交換部領域ＨＥ１ｃは、フィンプレート１１Ｃのうち分岐合流部２４ｂを含むこれ以上の部分である。
　また、下部熱交換部領域ＨＥ２は、下部第１熱交換部領域ＨＥ２ａ、下部第２熱交換部領域ＨＥ２ｂ、下部第３熱交換部領域ＨＥ２ｃを含んでなる領域となる。ここで、下部第１熱交換部領域ＨＥ２ａおよび下部第２熱交換部領域ＨＥ２ｂは、フィンプレート１１Ａ，１１Ｂのうち伝熱管３７ｄよりも下部の部分である。また、下部第３熱交換部領域ＨＥ２ｃは、フィンプレート１１Ｃのうち分岐合流部２４ｂよりも下部の部分である。
　また、本実施形態において冷媒パス数を数える場合は、第１実施形態と同様にして、伝熱管２０ａ～２３ａ、分岐合流部２４ａ～２４ｃ、またはつなぎ配管３５ａ，３５ｂ、伝熱管３７ａ～３７ｆの本数を数えればよい。
　ここで、冷媒パスとなる伝熱管３７ａ～３７ｆが設置される箇所は、フィンプレート１１Ａ，１１Ｂの境界部分には特に限定されず、フィンプレート１１Ｂ，１１Ｃの境界部分に設置される構成であってもよい。この場合には、分岐合流部２４ａ～２４ｃは、フィンプレート１１Ａ，１１Ｂの境界部分に設置すればよい。つまり、伝熱管３７ａ～３７ｆと、分岐合流部２４ａ～２４ｃとは、熱交換器３Ｃの前後の厚み方向（図７の紙面左右方向）において、配置する順序の入れ替えが可能である。
　このようにしても、第１実施形態と同様の効果を奏することができる。つまり、第１実施形態と同様に、第３実施形態にかかわる熱交換器３Ｃは、分岐合流部２４ａ～２４ｃを、上部熱交換部領域ＨＥ１で１回（分岐合流部２４ａ，２４ｂ）、下部熱交換部領域ＨＥ２で１回（分岐合流部２４ｃ）設けることになる。すなわち、熱交換器３Ｃは、分岐合流部２４ａ～２４ｃを、フィンプレート１１Ａ，１１Ｂ間、または１１Ｂ，１１Ｃ間に、合計で２回設けることになる。
　そして、例えばフィンプレート１１Ａ，１１Ｂの境界部分に分岐合流部２４ａ～２４ｃを設けた場合は、例えば特許文献２に記載の公知の３列タイプの熱交換器と比較して、ゲート４０に近い側の気相冷媒が支配的な領域のパス数を変更でき、増やすことができる。なお、特許文献２に記載の熱交換器はフィンプレートの列数を増加させない限り、パス数を変更することはできない（特許文献２の図１の熱交換器を参照）。
　ちなみに、フィンプレート１１Ａ，１１Ｂの境界部分に分岐合流部２４ａ～２４ｃを設ける場合は、暖房運転時の熱交換器３Ｃでの圧力損失の低減を重視するパス配列である。つまり、このような熱交換器３Ｃとすれば、特許文献２に記載の公知の３列タイプの熱交換器よりも、暖房運転専用としての使用に適した仕様にすることができる。
　その一方で、図７に示すように、フィンプレート１１Ｂ，１１Ｃの境界部分に分岐合流部２４ａ～２４ｃを設けた場合は、例えば特許文献２で公知の熱交換器と比較して、ゲート４１に近い側の液相冷媒が支配的な領域において、パス数を減らすことができる。なお、特許文献２に記載の熱交換器は前記した通り、パス数を変更することはできない。
　ちなみに本実施形態の図７の場合は、冷房運転時の熱交換器３Ｃでの流速を上げて、熱伝達率の向上を図ることを重視するパス配列であると言える。つまり、このような熱交換器３Ｃとすれば、特許文献２に記載の公知の３列タイプの熱交換器よりも、冷房運転専用としての使用に適した仕様にすることができる。
　なお、本実施形態にかかわる熱交換器３Ｃについても、第１実施形態と同様にして、以下のように換言できる。つまり、熱交換器３Ｃは、空気調和機１００の室外ユニット１００Ａ、または、室内ユニット１００Ｂに用いられるフィンプレート式１１Ａ，１１Ｂ，・・・の熱交換器３，７である。そして、ガス状の冷媒が通流する配管と接続されるガス側の口（ゲート４０）と、液状の冷媒が通流する配管と接続される液側の口（ゲート４１）と、ガス側の口と液側の口とを結ぶ冷媒パスとを備えている。また、空気と冷媒パスを通流する冷媒とを熱交換させる少なくとも４つの熱交換部領域ＨＥ１ａ～ＨＥ２ｃと、冷媒パスを分岐合流させ、熱交換部領域ＨＥ１ａ～ＨＥ２ｃを、冷媒パスを介してガス側の口（ゲート４０）と液側の口（ゲート４１）との間に直列で接続する分岐合流部２４（２４ａ～２４ｃ）とを備えている。
　そして、ガス側の口（ゲート４０）に最も近い熱交換部領域ＨＥ１ａが有する冷媒パス（伝熱管２０ａ～２３ａ）の数が、液側の口（ゲート４１）に最も近い熱交換部領域ＨＥ２ｃが有する冷媒パス（伝熱管２８ａ）の数よりも多くなるように、熱交換部領域ＨＥ１ａ～ＨＥ２ｃ同士が分岐合流部２４によって接続されている。
　また、ガス側の口（ゲート４０）に最も近い熱交換部領域ＨＥ１ａは、液側の口（ゲート４１）に最も近い熱交換部領域ＨＥ２ｃよりも上方に備わっている。
　また、熱交換器３Ｃは、冷媒が一の熱交換部領域ＨＥ１ａ～ＨＥ２ｃから他の熱交換部領域ＨＥ１ａ～ＨＥ２ｃに流入する際、分岐合流部２４ａ～２４ｃを通る流路と、分岐合流部２４ａ～２４ｃを通らない流路とを有していると言える。ここで、分岐合流部２４ａ～２４ｃを通らない流路とは、具体的にはつなぎ配管３５ａ，３５ｂ，伝熱管３７ａ～３７ｆを通る流路のことである。
　上記した第１実施形態、第２実施形態、第３実施形態は、本発明を分かりやすくするために詳細に説明したものであり、必ずしも、説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。
　また、ある実施形態の構成の一部を他の実施形態の構成に置き換えることが可能であり、また、ある実施形態の構成に、他の実施形態の構成の一部もしくは全てを加えることも可能である。
　また、各実施形態の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることが可能である。
　例えば、本発明の各実施形態にかかわる熱交換器３Ａ～３Ｃの分岐合流部２４は、三叉形状であるものとして説明したが、これには特に限定されない。
　図８は、第１実施形態ないし第３実施形態にかかわる熱交換器の冷媒流路を模式的に説明する図である。なお、図８および後記する図９では、分岐合流部２４以外で流路が屈曲している箇所はすべて直線で表わしている。
　前記したように、本発明の各実施形態において、熱交換器の分岐合流部２４は、いずれも三叉形状となっている。ゆえに、本発明の各実施形態にかかわる熱交換器の冷媒流路を模式的に表わすと、すべての実施形態において、図８のようになる。しかし、この形状には特に限定されない。
　図９は、変形例にかかわる熱交換器の冷媒流路を模式的に説明する図である。
　図９に示されるように、例えば分岐合流部２４は、Ｎ叉形状を呈するもの、すなわちＮ分岐合流部２４Ｎであってもよい。
　さらには、本発明の各実施形態にかかわる熱交換器３は、冷媒流路の模式図が、分岐合流部２４Ｎが複数個直列つなぎされた略ピラミッド形状を呈するものであってもよい。つまり、冷媒流路の模式図が、Ｎ叉形状の分岐合流部２４Ｎが階段状にＮ段配置された形状となるものであってもよい。なお、図９は１段目にＮ叉形状の分岐合流部２４Ｎ、２段目に三叉形状の分岐合流部２４（分岐合流部２４ａ～２４ｃ，２４ａＢ～２４ｃＢのいずれかひとつ）を用いている。つまり図９は、２段形状の場合を例示したものである。
　また、第３実施形態において、分岐合流部２４ａ～２４ｃを用いる場合で説明したが、分岐合流部２４ａ～２４ｃの代わりに、第２実施形態における分岐合流部２４ａＢ～２４ｃＢを用いることもできる。
　また、第３実施形態において、上部熱交換部領域ＨＥ１および下部熱交換部領域ＨＥ２両方の分岐合流部２４ａ～２４ｃを、フィンプレート１１Ａ，１１Ｂの境界部分に移設する変形例を説明した。
　しかし、上部熱交換部領域ＨＥ１の分岐合流部２４ａ，２４ｂ、または下部熱交換部領域ＨＥ２の分岐合流部２４ｃのみをフィンプレート１１Ａ，１１Ｂの境界部分に移設する構成であってもよい。
　つまり、分岐合流部２４ａ～２４ｃが異なるフィンプレート１１Ａ，１１Ｂ，・・・間に、つなぎ配管３５ａ，３５ｂを介してたすき掛けで配置されていてもよい。
　１　　　圧縮機
　２　　　四方弁
　３，７，３Ａ，３Ｂ，３Ｃ　熱交換器
　４，８　送風機
　５，６　膨張弁
　１０　　フィン
　１１Ａ～１１Ｃ　フィンプレート
　１２　　ヘッダ
　２０　　冷媒配管
　２０ａ，２１ａ，２２ａ，２３ａ，２５ａ～２５ｃ，２６ａ～２６ｂ，２７ａ～２７ｂ，２８ａ，３７ａ～３７ｆ　伝熱管
　２４，２４Ｂ，２４Ｎ，２４ａ～２４ｃ，２４ａＢ～２４ｃＢ　分岐合流部
　３１ａ～３１ｄ，３２ａ～３２ｄ，３３ａ～３３ｄ　リターンベンド
　３５ａ，３５ｂ　つなぎ配管
　４０，４１　ゲート
　１００　空気調和機
　１００Ａ　室外機（室外ユニット）
　１００Ｂ　室内機（室内ユニット）
　ＨＥ１　上部熱交換部領域
　ＨＥ１ａ　上部第１熱交換部領域
　ＨＥ１ｂ　上部第２熱交換部領域
　ＨＥ１ｃ　上部第３熱交換部領域
　ＨＥ２　下部熱交換部領域
　ＨＥ２ａ　下部第１熱交換部領域
　ＨＥ２ｂ　下部第２熱交換部領域
　ＨＥ２ｃ　下部第３熱交換部領域
　Ｐ，Ｑ，Ｒ，Ｓ　点
　Ｔ　　　距離
　ｌ，ｍ　流路長

Claims (7)

  1. 　空気調和機の室外ユニット、または、室内ユニットに用いられるフィンプレート式の熱交換器であって、
    　ガス状の冷媒が通流する配管と接続されるガス側の口と、
    　液状の冷媒が通流する配管と接続される液側の口と、
    　前記ガス側の口と前記液側の口とを結ぶ冷媒パスと、
    　空気と前記冷媒パスを通流する冷媒とを熱交換させる少なくとも４つの熱交換部領域と、
    　前記冷媒パスを分岐合流させ、前記熱交換部領域を、前記冷媒パスを介して前記ガス側の口と前記液側の口との間に直列で接続する分岐合流部と、を備え、
    　前記ガス側の口に近い前記熱交換部領域が有する前記冷媒パスの数が、前記液側の口に近い前記熱交換部領域が有する前記冷媒パスの数よりも多くなるように、前記熱交換部領域同士が前記分岐合流部によって接続されていること
    を特徴とする、熱交換器。
  2. 　前記ガス側の口に最も近い前記熱交換部領域は、前記液側の口に最も近い前記熱交換部領域よりも上方に備わること
    を特徴とする、請求項１に記載の熱交換器。
  3. 　前記熱交換器は、前記冷媒が一の熱交換部領域から他の熱交換部領域に流入する際、前記分岐合流部を通る流路と、前記分岐合流部を通らない流路とを有すること
    を特徴とする、請求項１に記載の熱交換器。
  4. 　前記熱交換部領域は、少なくとも上部熱交換部領域および下部熱交換部領域に区分され、
    　前記上部熱交換部領域の上下方向の長さは、前記下部熱交換部領域の上下方向の長さよりも長いこと
    を特徴とする、請求項１に記載の熱交換器。
  5. 　前記冷媒は、前記上部熱交換部領域の一の熱交換部領域から流入したあと、隣接する前記上部熱交換部領域の他の熱交換部領域を通流し、さらにつなぎ配管を介して前記下部熱交換部領域の前記一の熱交換部領域に流入し、隣接する前記下部熱交換部領域の前記他の熱交換部領域を通流して、外部に流出される
    ことを特徴とする、請求項４に記載の熱交換器。
  6. 　前記フィンプレートは２列または３列であり、
    　前記分岐合流部は三叉形状を呈するものを含むこと
    を特徴とする、請求項１に記載の熱交換器。
  7. 　空気調和機の室外ユニット、または、室内ユニットに用いられる熱交換器であって、
    　前記熱交換器は、
    　複数列のフィンプレートと、
    　各列の前記フィンプレートを連通する冷媒流路を冷媒パスと定義するとき、上下方向に少なくとも４つ設けられた、凝縮器時に冷媒が流入し、蒸発器時に前記冷媒が流出する冷媒パスと、を有し、
    　複数列の前記フィンプレートは少なくとも４つの熱交換部領域を有し、
    　前記熱交換器が凝縮器として機能する場合に、前記熱交換部領域の、一の熱交換部領域から他の熱交換部領域へ前記冷媒が流入する際、前記冷媒パスの本数が減少する分岐合流部を備える
    ことを特徴とする、熱交換器。
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