JP2014126284A - 冷凍装置 - Google Patents

Abstract

【課題】冷却器として機能する熱交換器の性能低下を低減することができる冷凍装置の提供。
【解決手段】空気調和機は、圧縮機構と、第１熱交換器と、第２中間冷媒管と、を備える。圧縮機構は、低段圧縮部と低段圧縮部と直列に接続される高段圧縮部とを有する。第１熱交換器は、熱交換部と、第１左側ヘッダ４２とを有する。熱交換部は、冷媒が分岐して流れる複数のパスを有する。第１左側ヘッダ４２は、複数のパスに共通する。また、第１熱交換器は、低段圧縮部と高段圧縮部との間の中間圧冷媒を冷却する冷却器として機能する。第２中間冷媒管は、第１左側ヘッダ４２に接続される。さらに、第２中間冷媒管の第１左側ヘッダ４２との接続部８３の先端部８５は、その内面の開口面積が徐々に拡大するテーパ形状に形成されている。
【選択図】図１３

Description

本発明は、冷凍装置に関する。

従来より、低圧冷媒を圧縮して中間圧冷媒にする低段圧縮部と中間圧冷媒を圧縮して高圧冷媒にする高段圧縮部とを有する圧縮機構と、低段圧縮部と高段圧縮部との間の中間圧冷媒を冷却する手段と、を備える冷凍装置がある。

例えば、特許文献１（特開２００９−１３３５８１号公報）に開示されている冷凍装置は、熱源ユニットとして、熱源側熱交換器と中間冷却器とを備えており、冷房運転時には、熱源側熱交換器がガスクーラとして機能し、中間冷却器が低段圧縮部に相当する低段側の圧縮要素から吐出され高段圧縮部に相当する高段側の圧縮要素に吸入される中間圧冷媒を冷却する冷却器として機能する。そして、この冷凍装置では、圧縮途中の中間圧冷媒を冷却することにより、冷凍装置の運転効率を高めている。

ところで、低段圧縮部と高段圧縮部との間の中間圧冷媒を冷却する冷却器として用いられる熱交換器における冷媒の圧力損失が大きくなることで、熱交換器の性能が低下するという問題がある。

そこで、本発明の課題は、冷却器として機能する熱交換器の性能低下を低減することができる冷凍装置を提供することある。

本発明の第１観点に係る冷凍装置は、圧縮機構と、熱交換器と、配管と、を備える。圧縮機構は、低段圧縮部と、低段圧縮部と直列に接続される高段圧縮部と、を有する。熱交換器は、熱交換部と、冷媒ヘッダと、を有する。熱交換部は、冷媒が分岐して流れる複数のパスを有する。冷媒ヘッダは、複数のパスに共通する。また、熱交換器は、低段圧縮部と高段圧縮部との間の中間圧冷媒を冷却する冷却器として機能する。配管は、冷媒ヘッダに接続される。さらに、配管の冷媒ヘッダとの接続部の先端部は、その内面の開口面積が徐々に拡大するテーパ形状に形成されている。

本発明の第１観点に係る冷凍装置では、配管の冷媒ヘッダとの接続部の先端部は、その内面の開口面積が徐々に拡大するテーパ形状に形成されている。このため、配管の冷媒ヘッダとの接続部分の穴径を大きくすることができる。したがって、この冷凍装置では、配管と冷媒ヘッダとの接続部分における冷媒の圧力損失を低減することができる。

これによって、冷却器として機能する熱交換器の性能低下を低減することができる。

本発明の第２観点に係る冷凍装置は、第１観点の冷凍装置において、冷媒ヘッダは、開口部を有する。開口部には、配管を接続するための開口が形成される。また、開口部は、先端部の先端が突き当たる突き当て面を含む。このため、配管を冷媒ヘッダに接続する際に、配管の位置決めを容易にすることができる。

本発明の第３観点に係る冷凍装置は、第２観点の冷凍装置において、先端部は、開口部の仮想外面よりも内側に位置する。このため、冷媒ヘッダの耐圧強度の低下を低減することができる。

本発明の第４観点に係る冷凍装置は、第１観点から第３観点のいずれかの冷凍装置において、先端部のテーパ先端縁は、突き当て面に形成されている開口縁と一致する、又は、開口縁よりも外側に位置する。このため、テーパ先端縁が冷媒ヘッダの開口縁よりも内側にある場合と比較して、冷媒の流れの抵抗になり難くなる。

本発明の第５観点に係る冷凍装置は、第１観点から第４観点の冷凍装置において、冷媒ヘッダ側から配管側に向かって冷媒が流れる。このため、熱交換器の出口側における冷媒の圧力損失を低減することができる。

本発明の第６観点に係る冷凍装置は、第１観点から第５観点のいずれかの冷凍装置において、熱交換器が蒸発器として機能する場合には、配管側から冷媒ヘッダ側に向かって二相冷媒が流れる。この冷凍装置では、熱交換器を蒸発器として機能させることができる。

本発明の第１観点に係る冷凍装置では、冷却器として機能する熱交換器の性能低下を低減することができる。

本発明の第２観点に係る冷凍装置では、配管を冷媒ヘッダに接続する際に、配管の位置決めを容易にすることができる。

本発明の第３観点に係る冷凍装置では、冷媒ヘッダの耐圧強度の低下を低減することができる。

本発明の第４観点に係る冷凍装置では、冷媒の流れの抵抗になり難くなる。

本発明の第５観点に係る冷凍装置では、熱交換器の出口側における冷媒の圧力損失を低減することができる。

本発明の第６観点に係る冷凍装置では、熱交換器を蒸発器として機能させることができる。

本発明に係る冷凍装置の概略冷媒回路図。 熱交換ユニットの模式図。 第１熱交換器における冷媒の流れを説明するための図。 第１熱交換器の上面図。 水平方向に切断した第１右側ヘッダ周辺の部分断面図。 水平方向に切断した第１左側ヘッダ周辺の部分断面図。 第２熱交換器における冷媒の流れを説明するための図。 第２熱交換器の上面図。 水平方向に切断した第２左側ヘッダ周辺の部分断面図。 水平方向に切断したリターンヘッダ周辺の部分断面図。 リターンヘッダの模式図。 第１左側ヘッダの部分断面図。 第１熱交換器の下部周辺の部分断面図。 第１熱交換器の下部周辺の部分断面図。 第１熱交換器の下部周辺の断面を、側方から見た図。 冷房運転時の冷凍サイクルが図示された冷媒圧力−エンタルピ線図。 冷房運転時の冷凍サイクルが図示された冷媒温度−エントロピ線図。 暖房運転時の冷凍サイクルが図示された冷媒圧力−エンタルピ線図。 暖房運転時の冷凍サイクルが図示された冷媒温度−エントロピ線図。 比較例に係る配管継手を説明するための図。 本発明及び比較例に係る配管継手が用いられた際の第１熱交換器全体の圧力損失に対する配管継手の占める圧力損失の割合を示す図。 変形例Ａに係る配管継手を説明するための図。

以下、図面に基づいて、本発明に係る冷凍装置の一例としての空気調和機９０の実施形態について説明する。

（１）空気調和機の構成
図１は、本発明に係る熱交換ユニット９４を含む冷凍装置の一例としての空気調和機９０の概略構成図である。

空気調和機９０は、冷房運転と暖房運転とを切換可能に構成された冷媒回路１０を有し、超臨界域で作動する冷媒（本実施形態では、二酸化炭素）を使用して二段圧縮式冷凍サイクルを行う装置である。

空気調和機９０の冷媒回路１０は、主として、圧縮機構９２と、切換機構９３と、熱交換ユニット９４（第１熱交換器４０及び第２熱交換器６０）と、膨張機構９５と、利用側熱交換器９６とを有している。以下、冷媒回路１０の構成要素について説明する。

（２）冷媒回路の構成要素
（２−１）圧縮機構
圧縮機構９２は、２つの圧縮要素で冷媒を二段圧縮する圧縮機から構成されている。具体的には、圧縮機構９２は、ケーシング２１内に、圧縮機構駆動モータ２２と、駆動軸２３と、低段圧縮部９２ａと、高段圧縮部９２ｂとが収容された密閉式構造となっている。

圧縮機構駆動モータ２２は、駆動軸２３に連結されている。また、駆動軸２３は、低段圧縮部９２ａと高段圧縮部９２ｂとに連結されている。すなわち、圧縮機構９２は、低段圧縮部９２ａと高段圧縮部９２ｂとが単一の駆動軸２３に連結されており、低段圧縮部９２ａと高段圧縮部９２ｂとがともに圧縮機構駆動モータ２２によって回転駆動される、いわゆる一軸二段圧縮構造となっている。

低段圧縮部９２ａ及び高段圧縮部９２ｂは、ロータリ式やスクロール式等の容積式の圧縮要素であって、高段圧縮部９２ｂと低段圧縮部９２ａとが直列に接続されている。そして、圧縮機構９２は、吸入管１１から冷媒を吸入し、この吸入された冷媒を、低段圧縮部９２ａによって圧縮した後に中間冷媒管１５に吐出し、中間冷媒管１５に吐出された冷媒を、高段圧縮部９２ｂに吸入させて冷媒をさらに圧縮した後に吐出管１２に吐出するように構成されている。

ここで、中間冷媒管１５とは、低段圧縮部９２ａで圧縮されて吐出された冷媒を、高段圧縮部９２ｂに吸入させるための冷媒管である。また、吐出管１２は、圧縮機構９２から吐出された冷媒を切換機構９３に送るための冷媒管である。そして、吐出管１２には、油分離機構３０と、逆止機構３２とが設けられている。

油分離機構３０は、圧縮機構９２から吐出される冷媒に同伴する冷凍機油を冷媒から分離して圧縮機構９２の吸入側へ戻す機構である。油分離機構３０は、主として、圧縮機構９２から吐出される冷媒に同伴する冷凍機油を冷媒から分離する油分離器３１ａと、油分離器３１ａに接続されており冷媒から分離された冷凍機油を吸入管１１に戻す油戻し管３１ｂと、を有している。油戻し管３１ｂには、冷凍機油を減圧する減圧機構３１ｃが設けられている。本実施形態の減圧機構３１ｃとしては、キャピラリチューブが使用されている。逆止機構３２は、圧縮機構９２の吐出側から切換機構９３への冷媒の流れを許容し、かつ、切換機構９３から圧縮機構９２の吐出側への冷媒の流れを遮断するための機構であり、本実施形態では逆止弁が使用されている。

このように、圧縮機構９２は、２つの圧縮要素９２ａ，９２ｂを有しており、これらの圧縮要素９２ａ，９２ｂのうちの前段側の低段圧縮部９２ａで圧縮した冷媒を後段側の高段圧縮部９２ｂでさらに圧縮するように構成されている。

なお、圧縮機構９２としては、本実施形態のような１台の一軸二段圧縮構造の圧縮機構に限定されるものではなく、三段圧縮式等のような二段圧縮式よりも多段の圧縮機構であってもよいし、また、単一の圧縮要素が組み込まれた圧縮機及び／又は複数の圧縮要素が組み込まれた圧縮機を複数台直列に接続することで多段の圧縮機構を構成してもよいし、さらに、多段圧縮式の圧縮機を２系統以上並列に接続した並列多段圧縮式の圧縮機構であってもよい。

（２−２）切換機構
切換機構９３は、冷媒回路１０内における冷媒の流れ方向を切り換えるための機構である。切換機構９３は、圧縮機構９２の吸入側、圧縮機構９２の吐出側、第２熱交換器６０及び利用側熱交換器９６に接続された四路切換弁である。切換機構９３は、冷房運転時には、圧縮機構９２の吐出側と第２熱交換器６０とを接続すると共に、圧縮機構９２の吸入側と利用側熱交換器９６とを接続する（図１の切換機構９３の実線を参照）。他方、切換機構９３は、暖房運転時には、圧縮機構９２の吐出側と利用側熱交換器９６とを接続すると共に、圧縮機構９２の吸入側と第２熱交換器６０とを接続する（図１の切換機構９３の破線を参照）ことが可能である。

このように、切換機構９３は、圧縮機構９２（高段圧縮部９２ｂ）で圧縮された冷媒の流れを切り換えることによって、冷房運転と暖房運転とを切換可能に構成されている。

なお、切換機構９３は、四路切換弁に限定されるものではなく、例えば、複数の電磁弁を組み合わせる等によって、上述と同様に冷媒の流れの方向を切り換える機能を有するように構成したものであってもよい。

（２−３）熱交換ユニット
図２は、熱交換ユニット９４の模式図である。なお、図２では、第１熱交換器４０が冷却器として機能し第２熱交換器６０が放熱器として機能するときの冷媒の流れ方向を矢印で示している。

熱交換ユニット９４は、複数の熱交換器（本実施形態では、第１熱交換器４０及び第２熱交換器６０）を有している。また、熱交換ユニット９４には、内部を流れる冷媒と熱交換を行う冷却源あるいは加熱源としての水や空気（本実施形態では、空気）が供給される。

第１熱交換器４０は、中間冷媒管１５に設けられている。そして、第１熱交換器４０は、一端が低段圧縮部９２ａに接続されており、他端が高段圧縮部９２ｂに接続されている。また、第２熱交換器６０は、一端が切換機構９３に接続されており、他端が膨張機構９５に接続されている。

冷房運転時には、第１熱交換器４０は、圧縮途中の冷媒（中間圧冷媒）を冷やすインタークーラとして機能し、第２熱交換器６０は、高圧の冷媒を冷やすガスクーラとして機能する。具体的には、冷房運転時には、第１熱交換器４０は、前段側の低段圧縮部９２ａで圧縮されて後段側の高段圧縮部９２ｂに吸入される冷凍サイクルにおける中間圧冷媒の冷却器として機能する。また、第２熱交換器６０は、冷房運転時には、圧縮機構９２（具体的には、低段圧縮部９２ａ及び高段圧縮部９２ｂ）で圧縮された冷媒の放熱器として機能する。

また、暖房運転時には、第１熱交換器４０及び第２熱交換器６０は、低圧の冷媒の蒸発器として機能する。具体的には、暖房運転時には、第１熱交換器４０及び第２熱交換器６０は、圧縮機構９２（低段圧縮部９２ａ及び高段圧縮部９２ｂ）で圧縮され、利用側熱交換器９６で放熱された冷媒の蒸発器として機能する。すなわち、暖房運転時には、第１熱交換器４０は、低段圧縮部９２ａで圧縮された中間圧冷媒の冷却器としては機能せず、第２熱交換器６０と共に膨張機構９５で減圧された冷媒の蒸発器として機能する。

ところで、図１に示すように、第２熱交換器６０と切換機構９３とは、第１冷媒管１３で接続されており、第２熱交換器６０と膨張機構９５とは、第２冷媒管１４で接続されている。また、中間冷媒管１５には、第１熱交換器４０の他に、第１電磁弁９９と、第２逆止機構９７と、第３電磁弁９８とが設けられている。第１電磁弁９９及び第３電磁弁９８は、冷房運転時にのみ、第１熱交換器４０を低段圧縮部９２ａで圧縮された中間圧冷媒の冷却器として機能させるために、開閉制御が行われる弁である。第２逆止機構９７は、第１熱交換器４０側から高段圧縮部９２ｂ側への冷媒の流れを許容し、かつ、高段圧縮部９２ｂ側から第１熱交換器４０側への冷媒の流れを遮断するための機構であり、本実施形態では逆止弁が使用されている。

また、中間冷媒管１５は、第１中間冷媒管１５ａと、第２中間冷媒管１５ｂと、第３中間冷媒管１５ｃと、を有している。第１中間冷媒管１５ａは、圧縮機構９２の低段圧縮部９２ａの吐出側と、第１熱交換器４０の一端（冷房運転時における冷媒の入口側）と、を接続している冷媒管である。また、第１中間冷媒管１５ａには、第１電磁弁９９が設けられている。第２中間冷媒管１５ｂは、第１熱交換器４０の他端と、圧縮機構９２の高段圧縮部９２ｂの吸入側と、を接続している冷媒管である。また、第２中間冷媒管１５ｂには、第２逆止機構９７が設けられている。第３中間冷媒管１５ｃは、第１熱交換器４０を迂回するように、第１中間冷媒管１５ａと第２中間冷媒管１５ｂとを接続している冷媒管である。そして、第３中間冷媒管１５ｃには、第３電磁弁９８が設けられている。

さらに、中間冷媒管１５には、第１戻し管１６と、第２戻し管１７と、が接続されている。第１戻し管１６は、第２冷媒管１４と、第２中間冷媒管１５ｂのうち第２逆止機構９７と第１熱交換器４０との間の部分と、を接続している。そして、第１戻し管１６には、開閉制御が可能な第１戻し弁１９が設けられている。第１戻し管１６は、暖房運転時に、利用側熱交換器９６から膨張機構９５を介して第２熱交換器６０に向かって流れる冷媒の一部を、第１熱交換器４０に流すことが可能な冷媒管である。第２戻し管１７は、第１中間冷媒管１５ａのうち、第１熱交換器４０と第１電磁弁９９との間の部分と、吸入管１１と、を接続している。そして、第２戻し管１７には、開閉制御が可能な第２戻し弁１８が設けられている。第２戻し管１７は、暖房運転時に、第１熱交換器４０で熱交換が行われた冷媒を吸入管１１に戻すことが可能な冷媒管である。

（２−４）膨張機構
膨張機構９５は、冷媒を減圧する機構であり、本実施形態では電動膨張弁が使用されている。膨張機構９５は、一端が第２熱交換器６０に接続され、他端が利用側熱交換器９６に接続されている。そして、膨張機構９５は、冷房運転時には第２熱交換器６０において放熱された高圧の冷媒を利用側熱交換器９６に送る前に減圧し、暖房運転時には、利用側熱交換器９６において放熱された高圧の冷媒を第１熱交換器４０及び第２熱交換器６０に送る前に減圧する。

（２−５）利用側熱交換器
利用側熱交換器９６は、冷媒の蒸発器又は放熱器として機能する熱交換器である。利用側熱交換器９６は、一端が膨張機構９５に接続されており、他端が切換機構９３に接続されている。なお、利用側熱交換器９６には、利用側熱交換器９６を流れる冷媒と熱交換を行う加熱源又は冷却源としての水や空気が供給されるようになっている。

（３）熱交換ユニットの構成
熱交換ユニット９４は、第１熱交換器４０の上方に第２熱交換器６０が積み上げられて固定された２段構造を有している。以下に、第１熱交換器４０及び第２熱交換器６０の詳細構成について説明する。

（３−１）第１熱交換器
図３は、第１熱交換器４０の概略構成図である。図４は、第１熱交換器４０の上面図である。図５は、第１右側ヘッダ４３周辺の部分断面図である。図６は、第１左側ヘッダ４２周辺の部分断面図である。なお、図３では、第１波形フィン４５を省略している。また、図３、図５及び図６では、冷房運転時における第１熱交換器４０の冷媒の流れ方向を矢印で示している。

第１熱交換器４０は、いわゆるマイクロチャンネル２列熱交換器であって、２つの第１熱交換部４１と、２つの第１右側ヘッダ４３と、２つの第１左側ヘッダ４２とを有している。

（３−１−１）第１熱交換部
第１熱交換部４１は、複数の第１扁平管４４と、各第１扁平管４４の間に配置される第１波形フィン４５とを有しており、冷媒が分岐して流れる複数のパスが形成されている。第１扁平管４４は、第１左側ヘッダ４２及び第１右側ヘッダ４３の長手方向に垂直な方向に細長く延びる板状の金属（例えば、アルミニウムやアルミニウム合金）製の管部材である。そして、複数の第１扁平管４４は、各々が所定の間隔を空けるように、上下方向に並んで配置されている。また、第１扁平管４４には、その長手方向に貫通するように、冷媒を流通させるための複数の冷媒流路穴４４ａが形成されている。

第１波形フィン４５は、波形形状を有する金属（例えば、アルミニウムやアルミニウム合金）製の伝熱フィンである。第１波形フィン４５は、各第１扁平管４４の間に配置されており、第１扁平管４４の長手方向に沿って、山部分と谷部分とが形成されるように波形に折り曲げられて構成されている。なお、第１扁平管４４と第１波形フィン４５との接触箇所は、ロウ付け等によって接合されている。

（３−１−２）第１右側ヘッダ及び第１左側ヘッダ
第１右側ヘッダ４３及び第１左側ヘッダ４２は、第１熱交換部４１の複数のパスに共通しており、互いに離間して、かつ、各々が鉛直方向に延びるように配置されている。また、第１右側ヘッダ４３及び第１左側ヘッダ４２は、基礎部材４６ａ，４６ｂと、連結部４７と、を有している。

基礎部材４６ａ，４６ｂは、金属（具体的には、アルミニウムやアルミニウム合金等）製の部材であって、図５及び図６に示すように、円筒部４６ａａ，４６ｂａと、固定部４６ａｂ，４６ｂｂとを有する。円筒部４６ａａ，４６ｂａは、円筒形状の部分であって、第１右側ヘッダ４３及び第１左側ヘッダ４２の長手方向に沿って延びている。また、円筒部４６ａａ，４６ｂａは、内部に、冷媒を流通させるための冷媒流路４８ａ，４８ｂが形成されている。冷媒流路４８ａ，４８ｂは、円筒部４６ａａ，４６ｂａの長手方向に沿って延びている。固定部４６ａｂ，４６ｂｂは、円筒部４６ａａ，４６ｂａの側壁と一体に繋がる略矩形形状の部分である。固定部４６ａｂ，４６ｂｂには、第１扁平管４４の冷媒流路穴４４ａに連通する連通孔４８ａａ，４８ｂａが複数設けられており、第１扁平管４４の複数の冷媒流路穴４４ａと円筒部４６ａａ，４６ｂａの冷媒流路４８ａ，４８ｂとは、連通孔４８ａａ，４８ｂａを介して連通している。

連結部４７は、スペーサ部材４７ａと、固定部材４７ｂと、保持部材４７ｃと、を有している。スペーサ部材４７ａは、固定部４６ａｂ，４６ｂｂに接触するように配置される。固定部材４７ｂは、スペーサ部材４７ａの第１扁平管４４側の面に接触するように配置されている。保持部材４７ｃは、固定部４６ａｂ，４６ｂｂ、スペーサ部材４７ａ及び固定部材４７ｂを、円筒部４６ａａ，４６ｂａから遠い側から取り囲むように配置されている。

さらに、第１右側ヘッダ４３の上部、及び、第１左側ヘッダ４２の下部には、冷媒を第１熱交換器４０に流入させるため、又は、冷媒を第１熱交換器４０から外に流出させるための配管（具体的には、第１中間冷媒管１５ａ及び第２中間冷媒管１５ｂ）を接続するための開口４９ａ，４９ｂが形成されている。なお、開口４９ａ，４９ｂの詳細については、後述する。また、第１右側ヘッダ４３及び第１左側ヘッダ４２と当該配管とは、後述する配管継手８０を介して接続されている。

（３−１−３）第１熱交換器における冷媒の流れ
冷房運転時においては、図３に示すように、第１右側ヘッダ４３から第１左側ヘッダ４２へと冷媒が流れる。より詳しくは、圧縮機構９２の前端側の低段圧縮部９２ａから吐出された中間圧冷媒は、第１右側ヘッダ４３の開口４９ａを介して、第１右側ヘッダ４３の冷媒流路４８ａに流入する。そして、第１右側ヘッダ４３の冷媒流路４８ａに流入した冷媒は、複数の第１扁平管４４に分流され、さらに、各第１扁平管４４に形成される複数の冷媒流路穴４４ａに分配されて、第１左側ヘッダ４２に形成される冷媒流路４８ｂへと流れていく。このとき、中間圧冷媒は、外を通過する通過空気Ａと熱交換を行うことによって放熱されて冷却されていく。そして、第１左側ヘッダ４２の冷媒流路４８ｂに流入した冷媒は、第１左側ヘッダ４２に形成される開口４９ｂを介して後段側の高段圧縮部９２ｂへと流れていく。

また、暖房運転時においては、第１左側ヘッダ４２から第１右側ヘッダ４３へと冷媒が流れる。より詳しくは、膨張機構９５から第１戻し管１６を通じて流れてきた低圧の二相状態の冷媒は、第１左側ヘッダ４２の開口４９ｂを介して、第１左側ヘッダ４２の冷媒流路４８ｂに流入する。第１左側ヘッダ４２の冷媒流路４８ｂに流入した冷媒は、複数の第１扁平管４４に分流され、さらに、各第１扁平管４４に形成される複数の冷媒流路穴４４ａに分配されて、第１右側ヘッダ４３に形成される冷媒流路４８ａへと流れていく。このとき、低圧の二相状態の冷媒は、外を通過する通過空気Ａと熱交換を行うことによって加熱されて蒸発されていく。そして、第１右側ヘッダ４３の冷媒流路４８ａに流入した冷媒は、第１右側ヘッダ４３に形成される開口４９ａを介して圧縮機構９２の吸入側へと流れていく。

（３−２）第２熱交換器
図７は、第２熱交換器６０の概略構成図である。図８は、第２熱交換器６０の上面図である。図９は、第２左側ヘッダ６２ａ，６２ｂ周辺の部分断面図である。図１０は、リターンヘッダ６３周辺の部分断面図である。図１１は、リターンヘッダ６３の各構成部品の配置を説明するための図である。なお、図７では、第２波形フィン６５ａ，６５ｂを省略している。また、図７及び図１０では、冷房運転時における第２熱交換器６０の冷媒の流れ方向を矢印で示している。

第２熱交換器６０は、いわゆるマイクロチャンネル熱交換器であって、第２熱交換部６１と、２つの第２左側ヘッダ６２ａ，６２ｂと、リターンヘッダ６３と、を有している。

（３−２−１）第２熱交換部
第２熱交換部６１は、複数の第２扁平管６４ａ，６４ｂと、各第２扁平管６４ａ，６４ｂの間に配置される第２波形フィン６５ａ，６５ｂと、を有している。

第２扁平管６４ａ，６４ｂは、第２左側ヘッダ６２ａ，６２ｂの長手方向に垂直な方向に細長く延びる板状の金属（例えば、アルミニウムやアルミニウム合金）製の管部材である。そして、複数の第２扁平管６４ａ，６４ｂは、各々が所定の間隔を空けるように、上下方向に並んで配置されている。また、第２扁平管６４ａ，６４ｂには、その長手方向に貫通するように、冷媒を流通させるための複数の冷媒流路穴６４ａａ，６４ｂａが形成されている。

第２波形フィン６５ａ，６５ｂは、波形形状を有する金属（例えば、アルミニウムやアルミニウム合金）製の伝熱フィンである。第２波形フィン６５ａ，６５ｂは、各第２扁平管６４ａ，６４ｂの間に配置されており、第２扁平管６４ａ，６４ｂの長手方向に沿って、山部分と谷部分とが形成されるように波形に折り曲げられて構成されている。なお、第２扁平管６４ａ，６４ｂと第２波形フィン６５ａ，６５ｂとの接触箇所は、ロウ付け等によって接合されている。

（３−２−２）第２左側ヘッダ
第２左側ヘッダ６２ａ，６２ｂは、鉛直方向に延びるように配置されている。また、第２左側ヘッダ６２ａ，６２ｂは、基礎部材６６ａ，６６ｂと、連結部６７ａと、を有している。

基礎部材６６ａ，６６ｂは、金属（具体的には、アルミニウムやアルミニウム合金等）製の部材であって、円筒部６６ａａ，６６ｂａと、固定部６６ａｂ，６６ｂｂとを有する。円筒部６６ａａ，６６ｂａは、円筒形状の部分であって、第２左側ヘッダ６２ａ，６２ｂの長手方向に沿って延びている。また、円筒部６６ａａ，６６ｂａは、内部に、冷媒を流通させるための冷媒流路６８ａ，６８ｂが形成されている。冷媒流路６８ａ，６８ｂは、円筒部６６ａａ，６６ｂａの長手方向に沿って延びている。固定部６６ａｂ，６６ｂｂは、円筒部６６ａａ，６６ｂａの側壁と一体に繋がる略矩形形状の部分である（図９参照）。固定部６６ａｂ，６６ｂｂには、第２扁平管６４ａ，６４ｂの冷媒流路穴６４ａａ，６４ｂａに連通する連通孔６８ａａ，６８ｂａが複数設けられており、第２扁平管６４ａ，６４ｂの複数の冷媒流路穴６４ａａ，６４ｂａと円筒部６６ａａ，６６ｂａの冷媒流路６８ａ，６８ｂとは、連通孔６８ａａ，６８ｂａを介して連通している。

連結部６７ａは、スペーサ部材６７ａａと、固定部材６７ａｂと、保持部材６７ａｃと、を有している（図９参照）。スペーサ部材６７ａａは、固定部６６ａｂ，６６ｂｂに接触するように配置される。固定部材６７ａｂは、スペーサ部材６７ａａの第２扁平管６４ａ，６４ｂ側の面に接触するように配置されている。保持部材６７ａｃは、固定部６６ａｂ，６６ｂｂ、スペーサ部材６７ａａ及び固定部材６７ａｂを、円筒部６６ａａ，６６ｂａから遠い側から取り囲むように配置されている。

さらに、第２左側ヘッダ６２ａの上部、及び、第２左側ヘッダ６２ｂの下部には、冷媒を第２熱交換器６０に流入させるため、又は、冷媒を第２熱交換器６０から外に流出させるための配管（具体的には、第１冷媒管１３及び第２冷媒管１４）を接続するための開口６９ａ，６９ｂが形成されている。なお、開口６９ａ，６９ｂの詳細については、後述する。また、第２左側ヘッダ６２ａ，６２ｂと当該配管とは、後述する配管継手８０を介して接続されている。

（３−２−３）リターンヘッダ
リターンヘッダ６３は、保持部材６３ａと、固定部材６３ｂと、スペーサ部材６３ｃと、背板６３ｄと、を有する。

保持部材６３ａは、図１０に示されるように、第２扁平管６４ａ，６４ｂの端部が接着され、かつ、水平方向の断面形状が略Ｕ字型を呈する板状部材である。保持部材６３ａには、図１１に示されるように、複数の扁平管嵌入孔６３ａａが、鉛直方向に複数段、かつ、水平方向に２列設けられている。扁平管嵌入孔６３ａａは、第２扁平管６４ａ，６４ｂの端部が嵌入する空間である。

固定部材６３ｂは、図１０に示されるように、スペーサ部材６３ｃの第２扁平管６４ａ，６４ｂ側の面に接触するように配置される板状部材である。固定部材６３ｂには、図１１に示されるように、複数の扁平管留め孔６３ｂａが、鉛直方向に複数段、かつ、水平方向に２列設けられている。扁平管留め孔６３ｂａは、扁平管嵌入孔６３ａａと共に、第２扁平管６４ａ，６４ｂの端部を固定する。

スペーサ部材６３ｃは、図１０に示されるように、固定部材６３ｂと背板６３ｄとの間に配置される板状部材である。スペーサ部材６３ｃには、図１１に示されるように、複数のスペーサ孔６３ｃａが、鉛直方向に複数段設けられている。それぞれのスペーサ孔６３ｃａは、固定部材６３ｂ及び背板６３ｄと共に、冷媒合流部６９を形成する。なお、第２扁平管６４ａ，６４ｂの端面は、スペーサ部材６３ｃの端面と接触している。

背板６３ｄは、第２扁平管６４ａ，６４ｂの端面と対向するように配置される板状部材である。背板６３ｄは、保持部材６３ａ及びスペーサ部材６３ｃと密着して配置される。

このように、保持部材６３ａ、固定部材６３ｂ、スペーサ部材６３ｃ及び背板６３ｄが組み合わされたリターンヘッダ６３には、２つの扁平管嵌入孔６３ａａ、２つの扁平管留め孔６３ｂａ及び１つのスペーサ孔６３ｃａが、各段に形成されている。また、第２扁平管６４ａ，６４ｂの端部は、扁平管嵌入孔６３ａａ及び扁平管留め孔６３ｂａに嵌入されている。そして、第２扁平管６４ａの冷媒流路穴６４ａａ、及び、第２扁平管６４ｂの冷媒流路穴６４ｂａは、冷媒合流部６９を介して連通している。

（３−２−４）第２熱交換器における冷媒の流れ
冷房運転時においては、図７に示すように、第２左側ヘッダ６２ａからリターンヘッダ６３を介して第２左側ヘッダ６２ｂへと冷媒が流れる。より詳しくは、圧縮機構９２から吐出された高圧の冷媒は、第２左側ヘッダ６２ａの開口６９ａを介して、第２左側ヘッダ６２ａの冷媒流路６８ａに流入する。そして、第２左側ヘッダ６２ａの冷媒流路６８ａに流入した冷媒は、複数の第２扁平管６４ａに分流され、さらに、各第２扁平管６４ａに形成される複数の冷媒流路穴６４ａａに分配されて、リターンヘッダ６３内の冷媒合流部６９へと流れていく。そして、リターンヘッダ６３内の冷媒合流部６９で合流した冷媒は、各第２扁平管６４ｂに形成されている複数の冷媒流路穴６４ｂａに分流されて、第２左側ヘッダ６２ｂの冷媒流路６８ｂへと流れていく。その後、第２左側ヘッダ６２ｂの冷媒流路６８ｂに流入した冷媒は、第２左側ヘッダ６２ｂに形成される開口６９ｂを介して膨張機構９５へと流れていく。なお、高圧の冷媒は、第２扁平管６４ａ，６４ｂ内を流れる過程で、外を通過する通過空気Ａと熱交換を行うことによって放熱されて冷却される。

また、暖房運転時においては、第２左側ヘッダ６２ｂからリターンヘッダ６３を介して第２左側ヘッダ６２ａへと冷媒が流れる。より詳しくは、膨張機構９５から流れてきた低圧の二相状態の冷媒は、第２左側ヘッダ６２ｂの開口６９ｂを介して、第２左側ヘッダ６２ｂの冷媒流路６８ｂに流入する。第２左側ヘッダ６２ｂの冷媒流路６８ｂに流入した冷媒は、複数の第２扁平管６４ｂに分流され、さらに、各第２扁平管６４ｂに形成される複数の冷媒流路穴６４ｂａに分配されて、リターンヘッダ６３内の冷媒合流部６９へと流れていく。そして、リターンヘッダ６３内の冷媒合流部６９で合流した冷媒は、各第２扁平管６４ａに形成されている複数の冷媒流路穴６４ａａに分流されて、第２左側ヘッダ６２ａの冷媒流路６８ａへと流れていく。その後、第２左側ヘッダ６２ａの冷媒流路６８ａに流入した冷媒は、第２左側ヘッダ６２ａに形成される開口６９ａを介して圧縮機構９２の吸入側へと流れていく。なお、低圧の二相状態の冷媒は、第２扁平管６４ａ，６４ｂ内を流れる過程で、外を通過する通過空気Ａと熱交換を行うことによって加熱されて蒸発されていく。

（３−３）各ヘッダの開口
図１２は、長手方向に沿うように切断した第１左側ヘッダ４２下部の部分断面図である。

各ヘッダ４２，４３，６２ａ，６２ｂには、上述したように、それぞれ、配管（第１中間冷媒管１５ａ、第２中間冷媒管１５ｂ、第１冷媒管１３及び第２冷媒管１４）を接続するための開口４９ａ，４９ｂ，６９ａ，６９ｂが形成されている。なお、各ヘッダ４２，４３，６２ａ，６２ｂにおいては、開口４９ａ，４９ｂ，６９ａ，６９ｂの形成されている位置がそれぞれ異なっているが、各開口４９ａ，４９ｂ，６９ａ，６９ｂの形成されている部分（以下、開口部という）の態様は同一である。また、本実施形態では、各ヘッダ４２，４３，６２ａ，６２ｂの構成部品（基礎部材及び連結部）を同一にして共通化している。

そこで、以下では、例として、第１左側ヘッダ４２に形成されている開口４９ｂについて説明する。

図１２に示すように、第１左側ヘッダ４２の開口４９ｂが形成されている開口部１４９は、第１左側ヘッダ４２の内面４２ａ側、すなわち、冷媒流路４８ｂ側に向かって窪んだ凹部１４９ａを含む。そして、開口４９ｂは、凹部１４９ａの底面（突き当たり面）１４９ｂに形成されている。なお、凹部１４９ａの底面１４９ｂから立設する立設部１４９ｃの内径が、後述する配管継手８０の接続部８３の外径と一致するように設計されている。

（４）配管継手
図１３は、長手方向（鉛直方向）に沿うように切断した第１熱交換器４０の第１左側ヘッダ４２下部周辺の断面図である。図１４は、長手方向に垂直な方向（水平方向）に沿うように切断した第１熱交換器４０の第１左側ヘッダ４２下部周辺の断面図である。図１５は、長手方向（鉛直方向）に沿うように切断した第１熱交換器４０の第１左側ヘッダ４２下部周辺の断面を側方からみた図である。

配管継手８０は、第１熱交換器４０及び第２熱交換器６０と、第１熱交換器４０及び第２熱交換器６０に冷媒を流入させるため、又は、第１熱交換器４０及び第２熱交換器６０から冷媒を流出させるための配管と、を接続するためのものである。具体的には、第１熱交換器４０においては、配管継手８０は、第１右側ヘッダ４３と第１中間冷媒管１５ａとを接続しており、第１左側ヘッダ４２と第２中間冷媒管１５ｂとを接続している。また、第２熱交換器６０においては、配管継手８０は、第２左側ヘッダ６２ａと第１冷媒管１３とを接続しており、第２左側ヘッダ６２ｂと第２冷媒管１４とを接続している。

なお、本実施形態では、各ヘッダ４２，４３，６２ａ，６２ｂと各冷媒管１３，１４，１５ａ，１５ｂとを接続する配管継手８０は、全て同様の構成であるため、以下では、例として、第１左側ヘッダ４２に接続される配管継手８０について説明する。

配管継手８０は、略円筒形状の部材（図２参照）であって、内部に冷媒の流れる冷媒流路８１が形成されている。また、配管継手８０は、第２中間冷媒管１５ｂに接続される部分を含む本体部８２と、本体部８２と一体に繋がっており第１左側ヘッダ４２に接続される部分である接続部８３と、を有する。より詳しくは、図１５に示すように、接続部８３は、配管継手８０と第１左側ヘッダ４２とが接続された状態で、第１左側ヘッダ４２の凹部１４９ａに収まるように位置する部分であり、本体部８２は、開口部１４９の仮想外面（第１左側ヘッダ４２の外面４２ｂの仮想延長面）Ｆから外に出ている部分である。そして、配管継手８０と第１左側ヘッダ４２とが接続された状態で、接続部８３の外周面８３ａが凹部１４９ａの立設部１４９ｃの内周面１４９ｅに当接し、接続部８３の先端部分である先端部８５の端面８５ａが凹部１４９ａの底面１４９ｂに突き当たるように構成されている。

そして、接続部８３の先端部８５は、その内面８５ｂの開口面積が徐々に拡大するテーパ形状に形成されている。このため、配管継手８０の冷媒流路８１の内径は、先端部８５で大きくなっている。なお、ここでいう先端部８５とは、その内面８５ｂがテーパ形状に形成されている部分を意味している（図１５参照）。本実施形態では、配管継手８０と第１左側ヘッダ４２とが接続された状態では、接続部８３が開口部１４９の仮想外面Ｆよりも内側（第１左側ヘッダ４２の内面４２ａ側）に位置しているため、接続部８３の先端部分である先端部８５は、当然に、開口部１４９の仮想外面Ｆよりも内側に位置している。さらに、本実施形態では、先端部８５の開口縁であるテーパ先端縁８６は、底面１４９ｂに形成されている開口４９ｂの開口縁１４９ｄと一致するように設計されている。

（５）空気調和機の動作
図１６は、冷房運転時の冷凍サイクルが図示された冷媒圧力―エンタルピ線図である。図１７は、冷房運転時の冷凍サイクルが図示された冷媒温度―エントロピ線図である。図１８は、暖房運転時の冷凍サイクルが図示された冷媒圧力―エンタルピ線図である。図１９は、暖房運転時の冷凍サイクルが図示された冷媒温度―エントロピ線図である。

以下、空気調和機９０の動作について、図１、図１６〜図１９を用いて説明する。なお、以下の説明において、「高圧」とは、冷凍サイクルにおける高圧（すなわち、図１６及び図１７の点ｄ，ｅにおける圧力や、図１８及び図１９の点ｄ，ｆにおける圧力）を意味し、「低圧」とは、冷凍サイクルにおける低圧（すなわち、図１６及び図１７の点ａ，ｆにおける圧力、図１８及び図１９の点ａ，ｅにおける圧力）を意味し、「中間圧」とは、冷凍サイクルにおける中間圧（すなわち、図１６〜図１９の点ｂ，ｃ，ｃ’における圧力）を意味している。

（５−１）冷房運転
冷房運転時には、切換機構９３が、図１の実線で示される状態に制御されるとともに、膨張機構９５の開度が調整される。また、第１電磁弁９９が開状態に制御される。さらに、第３電磁弁９８、第１戻し弁１９及び第２戻し弁１８が閉状態に制御される。

この冷媒回路１０の状態で、圧縮機構９２を駆動すると、低圧の冷媒（図１、図１６及び図１７の点ａを参照）は、吸入管１１から圧縮機構９２に吸入され、まず、前段側の低段圧縮部９２ａによって中間圧まで圧縮された後に、中間冷媒管１５（具体的には、第１中間冷媒管１５ａ）に吐出される（図１、図１６及び図１７の点ｂを参照）。

低段圧縮部９２ａから吐出された中間圧の冷媒は、第１中間冷媒管１５ａを流れて、第１熱交換器４０に送られる。第１熱交換器４０に送られた中間圧の冷媒は、第１熱交換器４０において、外を通過する冷却源としての空気と熱交換を行うことで放熱されて冷却される（図１、図１６及び図１７の点ｃを参照）。第１熱交換器４０において冷却された中間圧の冷媒は、第２中間冷媒管１５ｂを流れ、高段圧縮部９２ｂに吸入されてさらに圧縮される。そして、高段圧縮部９２ｂで圧縮された高圧の冷媒は、圧縮機構９２から吐出管１２に吐出される（図１、図１６及び図１７の点ｄを参照）。

ここで、圧縮機構９２から吐出された高圧の冷媒は、圧縮要素９２ａ，９２ｂによる二段圧縮動作によって、臨界圧力（すなわち、図１６に示す臨界点ＣＰにおける臨界圧力Ｐｃｐ）を超える圧力まで圧縮されている。なお、圧縮機構９２から吐出された高圧の冷媒は、油分離器３１ａに流入し、同伴する冷凍機油が分離される。また、油分離器３１ａにおいて高圧の冷媒から分離された冷凍機油は、油戻し管３１ｂに流入し、油戻し管３１ｂに設けられた減圧機構３１ｃで減圧された後に圧縮機構９２の吸入管１１に戻されて、再び、圧縮機構９２に吸入される。

圧縮機構９２から吐出された高圧の冷媒は、油分離器３１ａ、逆止機構３２及び切換機構９３を通じて、第２熱交換器６０に送られる。そして、第２熱交換器６０に送られた高圧の冷媒は、第２熱交換器６０において、外を通過する冷却源としての空気と熱交換を行って放熱されて冷却される（図１、図１６及び図１７の点ｅを参照）。

第２熱交換器６０で冷却された高圧の冷媒は、膨張機構９５によって減圧されて低圧の二相状態の冷媒となり、利用側熱交換器９６に送られる（図１、図１６及び図１７の点ｆを参照）。利用側熱交換器９６に送られた低圧の二相状態の冷媒は、加熱源としての水又は空気と熱交換を行って加熱されて、蒸発することになる（図１、図１６及び図１７の点ａを参照）。利用側熱交換器９６において蒸発された低圧の冷媒は、切換機構９３及び吸入管１１を経由して、再び、圧縮機構９２に吸入される。このようにして、空気調和機９０では、冷房運転が行われている。

（５−２）暖房運転
暖房運転時には、切換機構９３が図１の破線で示される状態に制御されるとともに、膨張機構９５の開度が調整される。また、第３電磁弁９８、第１戻し弁１９及び第２戻し弁１８が開状態に制御される。さらに、第１電磁弁９９が閉状態に制御される。

この冷媒回路１０の状態で、圧縮機構９２を駆動すると、低圧の冷媒（図１、図１８及び図１９の点ａを参照）は、吸入管１１から圧縮機構９２に吸入され、まず、前段側の低段圧縮部９２ａによって中間圧まで圧縮された後に、中間冷媒管１５（具体的には、第１中間冷媒管１５ａ）に吐出される（図１、図１８及び図１９の点ｂを参照）。低段圧縮部９２ａから吐出された中間圧の冷媒は、第１中間冷媒管１５ａの途中で第３中間冷媒管１５ｃに流れ、第３中間冷媒管１５ｃから第２中間冷媒管１５ｂに流れて（図１、図１８及び図１９の点ｃ’を参照）、高段圧縮部９２ｂに吸入されてさらに圧縮される。そして、高段圧縮部９２ｂで圧縮された高圧の冷媒は、圧縮機構９２から吐出管１２に吐出される（図１、図１８及び図１９の点ｄを参照）。

ここで、圧縮機構９２から吐出された高圧の冷媒は、冷房運転時と同様に、圧縮要素９２ａ，９２ｂによる二段圧縮動作によって、臨界圧力（すなわち、図１８に示す臨界点ＣＰにおける臨界圧力Ｐｃｐ）を超える圧力まで圧縮されている。なお、圧縮機構９２から吐出された高圧の冷媒は、冷房運転時と同様に、油分離器３１ａに流入し、同伴する冷凍機油が分離される。また、油分離器３１ａにおいて高圧の冷媒から分離された冷凍機油は、油戻し管３１ｂに流入し、油戻し管３１ｂに設けられた減圧機構３１ｃで減圧された後に圧縮機構９２の吸入管１１に戻されて、再び、圧縮機構９２に吸入される。

圧縮機構９２から吐出された高圧の冷媒は、油分離器３１ａ、逆止機構３２及び切換機構９３を通じて、利用側熱交換器９６に送られる。利用側熱交換器９６に送られた高圧の冷媒は、利用側熱交換器９６において、冷却源としての水又は空気と熱交換を行って放熱されて冷却される（図１、図１８及び図１９の点ｆを参照）。利用側熱交換器９６で放熱されて冷却された高圧の冷媒は、膨張機構９５に送られ、膨張機構９５において減圧されて低圧の二相状態の冷媒となる（図１、図１８及び図１９の点ｅを参照）。

膨張機構９５で減圧された低圧の二相状態の冷媒は、第２熱交換器６０に送られると共に、第１戻し管１６を流れて第１熱交換器４０に送られる。第２熱交換器６０に送られた低圧の二相状態の冷媒は、加熱源としての空気と熱交換を行って加熱され、蒸発する（図１、図１８及び図１９の点ａを参照）。他方、第１熱交換器４０に送られた低圧の二相状態の冷媒も、加熱源としての空気と熱交換を行って加熱され、蒸発する（図１、図１８及び図１９の点ａを参照）。そして、第２熱交換器６０で蒸発された低圧の冷媒は、切換機構９３を経由し、吸入管１１を流れて、再び、圧縮機構９２に吸入される。また、第１熱交換器４０で蒸発された低圧の冷媒は、第１中間冷媒管１５ａ、第２戻し管１７及び吸入管１１を経由して、再び、圧縮機構９２に吸入される。このようにして、空気調和機９０では、暖房運転が行われている。

（６）効果
（６−１）比較例
図２０は、比較例に係る配管継手９８０を説明するための図である。

比較例に係る配管継手９８０は、図２０に示すように、配管継手９８０の接続部９８３の先端部分の内面がテーパ形状に形成されておらず、配管継手９８０の冷媒流路９８１の内径は、本体部９８２及び接続部９８３において変化することなく一定している。

（６−２）比較解析
図２１は、本発明及び比較例に係る配管継手８０，９８０を用いて接続された第１熱交換器全体の圧力損失に対する配管継手の占める圧力損失の割合を示す図である。なお、図２１は、配管継手８０，９８０が、第１熱交換器４０の第１左側ヘッダ４２に採用された場合の結果を示すものである。

本発明及び比較例に係る配管継手８０，９８０が用いられた第１熱交換器４０全体の圧力損失に対する配管継手８０，９８０の占める圧力損失の割合を解析すると、図２１に示すようになった。比較例に係る配管継手９８０の場合、例えば、冷媒流量が３００ｋｇ／ｈのとき、第１熱交換器４０全体の圧力損失に対する配管継手９８０の占める圧力損失は、約４０％である。一方で、本発明に係る配管継手８０が用いられた場合には、冷媒流量が３００ｋｇ／ｈのとき、第１熱交換器４０全体の圧力損失に対する配管継手８０の占める圧力損失は、約２０％である。

比較例に係る配管継手９８０の場合、第１左側ヘッダ４２から配管継手９８０に冷媒が流入する際に、接続部９８３で冷媒の渦ができやすくなる。一方で、本発明に係る配管継手８０の場合、第１左側ヘッダ４２から配管継手８０に冷媒が流入する際に、冷媒は、テーパ形状に形成された先端部８５の内面８５ｂに沿って流れるため、接続部８３で冷媒の渦ができにくくなる。このため、比較例に係る配管継手９８０が用いられる場合には、本発明に係る配管継手８０が用いられるよりもヘッダと配管との接続部分における圧力損失が大きくなると考えられる。したがって、本発明に係る配管継手８０が採用される場合には、比較例に係る配管継手９８０が採用される場合と比較して、圧力損失を低減することができ、この結果、第１熱交換器４０の性能低下を抑制することができる。

（７）特徴
（７−１）
低段圧縮部と後段圧縮部との間の中間圧冷媒を冷却する冷却器として用いられる熱交換器における冷媒の圧力損失が大きくなることで、熱交換器の性能が低下するという問題がある。特に、冷媒流路の穴径の小さいマイクロチャンネル熱交換器を、中間圧冷媒を冷却する冷却器として用いる場合には、圧力損失による性能低下が問題となる。

そこで、本実施形態では、中間圧冷媒を冷却する冷却器として機能する第１熱交換器４０において、第１中間冷媒管１５ａの第１右側ヘッダ４３との接続部の先端部、及び、第２中間冷媒管１５ｂの第１左側ヘッダ４２との接続部の先端部、すなわち、配管継手８０の接続部８３の先端部８５は、その内面８５ｂの開口面積が徐々に拡大するテーパ形状に形成されている。このため、配管継手８０の冷媒流路８１の内径（穴径）を、第１右側ヘッダ４３及び１左側ヘッダ４２との接続部分で大きくすることができる。したがって、第１中間冷媒管１５ａ及び第２中間冷媒管１５ｂと第１右側ヘッダ４３及び１左側ヘッダ４２との接続部分における冷媒の圧力損失を低減することができる。

これによって、冷却器として機能する第１熱交換器４０の性能低下を低減することができている。

また、配管と第１熱交換器４０との接続部分における冷媒の圧力損失を低減する手段として、第１熱交換器４０の各ヘッダに接続される配管の管径を大きくすることが考えられる。しかしながら、配管の管径を大きくしようとすると、配管とヘッダとの接続部分での部品点数が増加してしまう。

これに対して、本発明の配管継手８０が採用されることで、さらに部品を追加することなく、配管と各ヘッダとの接続部分における冷媒の圧力損失を低減することができる。

（７−２）
本実施形態では、第１左側ヘッダ４２の開口部１４９は凹部１４９ａを含んでおり、開口４９ｂは、凹部１４９ａの底面１４９ｂに形成されている。そして、配管継手８０と第１左側ヘッダ４２とが接続された状態で、接続部８３の先端部分である先端部８５の端面８５ａは、凹部１４９ａの底面１４９ｂに突き当たるように構成されている。

これにより、配管継手８０と第１左側ヘッダ４２とを接続する際に、配管継手８０の位置決めを容易にすることができている。

（７−３）
本実施形態では、配管継手８０と第１左側ヘッダ４２とが接続された状態では、配管継手８０の先端部８５は、開口部１４９の仮想外面Ｆよりも内側に位置している。これにより、配管継手の先端部（テーパ形状に形成されている部分）が開口部の仮想外面の外側に位置している場合と比較して、第１左側ヘッダ４２の耐圧強度の低下を低減することができている。

（７−４）
本実施形態では、先端部８５のテーパ先端縁８６は、底面１４９ｂに形成されている開口４９ｂの開口縁１４９ｄと一致するように設計されている。これにより、テーパ先端縁がヘッダの開口縁よりも内側に位置する場合と比較して、冷媒の流れの抵抗になりにくくなっている。

（７−５）
本実施形態では、第１熱交換器４０が冷却器として機能する場合には、第１左側ヘッダ４２側から第２中間冷媒管１５ｂ側に向かって冷媒が流れる。このため、第１左側ヘッダ４２と第２中間冷媒管１５ｂとを接続する配管継手８０には、第１左側ヘッダ４２側から配管継手８０側に向かって冷媒が流れることになる。したがって、第１熱交換器４０の冷媒の出口側で、すなわち、第１熱交換部４１を流れてきた冷媒が集合する第１左側ヘッダ４２の出口側での冷媒の圧力損失を低減することができている。

ところで、マイクロチャンネル熱交換器が中間圧冷媒を冷却する冷却器として採用された場合、熱交換器全体の圧力損失に対して熱交換器の出口側の配管継手における圧力損失の占める割合が大きい。本実施形態では、第１熱交換器４０の出口側の配管継手８０における圧力損失を低減しているため、第１熱交換器４０における圧力損失を大幅に低減することができている。

（７−６）
本実施形態では、第１熱交換器４０を、冷却器として機能させるだけでなく、蒸発器として機能させることができている。

（８）変形例
（８−１）変形例Ａ
上記実施形態では、配管継手８０のテーパ先端縁８６と第１左側ヘッダ４２の開口縁１４９ｄとが一致するように設計されているが、図２２に示すように、配管継手８０のテーパ先端縁８６が第１左側ヘッダ４２の開口縁１４９ｄよりも外側に位置するように構成されていてもよい。テーパ先端縁８６が開口縁１４９ｄよりも外側に位置するように構成されていても、テーパ先端縁がヘッダの開口縁よりも内側に位置する場合と比較して、冷媒の流れの抵抗になりにくくなる。

（８−２）変形例Ｂ
上記実施形態では、各ヘッダ４２，４３，６２ａ，６２ｂと各冷媒管１３，１４，１５ａ，１５ｂとを接続する配管継手８０は全て同様の構成であり、第１熱交換器４０及び第２熱交換器６０の冷媒の入口側及び出口側での圧力損失を低減している。

しかしながら、第１熱交換器４０及び第２熱交換器６０の冷媒の入口側及び出口側の全てに本発明に係る配管継手８０が採用される必要はなく、少なくとも、本発明に係る配管継手８０が第１熱交換器４０の冷媒の入口側又は出口側に用いられていればよい。なお、マイクロチャンネル熱交換器が中間圧冷媒を冷却する冷却器として採用された場合、熱交換器全体の圧力損失に対して熱交換器の出口側の配管継手における圧力損失の占める割合が大きいことから、第１熱交換器４０の出口側に配管継手８０が用いられていることが好ましい。

（８−３）変形例Ｃ
上記実施形態では、第１熱交換器４０が暖房運転時に蒸発器として機能しているが、これに限定されず、第１熱交換器４０が中間圧冷媒を冷却する冷却器として機能するのであれば、第１熱交換器４０が蒸発器として機能しなくてもよい。

本発明は、冷却器として機能する熱交換器の性能低下を低減することができるため、冷却器を備えた冷凍装置への適用が有効である。

１５ｂ 第２中間冷媒管（配管）
４０ 第１熱交換器（熱交換器）
４１ 第１熱交換部（熱交換部）
４２ 第１左側ヘッダ（冷媒ヘッダ）
４９ｂ 開口
８３ 接続部
８５ 先端部
８６ テーパ先端縁
９０ 空気調和機（冷凍装置）
９２ 圧縮機構
９２ａ 低段圧縮部
９２ｂ 高段圧縮部
１４９ 開口部
１４９ｂ 底面（突き当て面）
１４９ｄ 開口縁

特開２００９−１３３５８１号公報

Claims (6)

1. 低段圧縮部（９２ａ）と、前記低段圧縮部と直列に接続される高段圧縮部（９２ｂ）と、を有する圧縮機構（９２）と、
   冷媒が分岐して流れる複数のパスを有する熱交換部（４１）と、前記複数のパスに共通する冷媒ヘッダ（４２）とを有し、前記低段圧縮部と前記高段圧縮部との間の中間圧冷媒を冷却する冷却器として機能する熱交換器（４０）と、
   前記冷媒ヘッダに接続される配管（１５ｂ）と、
   を備え、
   前記配管の前記冷媒ヘッダとの接続部（８３）の先端部（８５）は、その内面の開口面積が徐々に拡大するテーパ形状に形成されている、
   冷凍装置（９０）。
2. 前記冷媒ヘッダは、前記配管を接続するための開口（４９ｂ）が形成される開口部（１４９）を有し、
   前記開口部は、前記先端部の先端が突き当たる突き当て面（１４９ｂ）を含む、
   請求項１に記載の冷凍装置。
3. 前記先端部は、前記開口部の仮想外面（Ｆ）よりも内側に位置する、
   請求項２に記載の冷凍装置。
4. 前記先端部のテーパ先端縁（８６）は、前記突き当て面に形成されている開口縁（１４９ｄ）と一致する、又は、前記開口縁よりも外側に位置する、
   請求項１から３のいずれか１項に記載の冷凍装置。
5. 前記冷媒ヘッダ側から前記配管側に向かって冷媒が流れる、
   請求項１から４のいずれか１項に記載の冷凍装置。
6. 前記熱交換器が蒸発器として機能する場合には、前記配管側から前記冷媒ヘッダ側に向かって二相冷媒が流れる、
   請求項１から５のいずれか１項に記載の冷凍装置。

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