特許 6593578 熱交換器

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6593578

(24)【登録日】2019年10月4日

(45)【発行日】2019年10月23日

(54)【発明の名称】熱交換器

(51)【国際特許分類】

   F28F 9/02 20060101AFI20191010BHJP

   F28D 1/053 20060101ALI20191010BHJP

【ＦＩ】

   F28F9/02 301D

   F28D1/053 A

【請求項の数】3

【全頁数】13

(21)【出願番号】特願2015-60344(P2015-60344)

(22)【出願日】2015年3月24日

(65)【公開番号】特開2016-180529(P2016-180529A)

(43)【公開日】2016年10月13日

【審査請求日】2018年1月26日

(73)【特許権者】

【識別番号】516299338

【氏名又は名称】三菱重工サーマルシステムズ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100149548

【弁理士】

【氏名又は名称】松沼 泰史

(74)【代理人】

【識別番号】100162868

【弁理士】

【氏名又は名称】伊藤 英輔

(74)【代理人】

【識別番号】100161702

【弁理士】

【氏名又は名称】橋本 宏之

(74)【代理人】

【識別番号】100189348

【弁理士】

【氏名又は名称】古都 智

(74)【代理人】

【識別番号】100196689

【弁理士】

【氏名又は名称】鎌田 康一郎

(74)【代理人】

【識別番号】100210572

【弁理士】

【氏名又は名称】長谷川 太一

(74)【代理人】

【識別番号】100134544

【弁理士】

【氏名又は名称】森 隆一郎

(74)【代理人】

【識別番号】100064908

【弁理士】

【氏名又は名称】志賀 正武

(74)【代理人】

【識別番号】100108578

【弁理士】

【氏名又は名称】高橋 詔男

(74)【代理人】

【識別番号】100126893

【弁理士】

【氏名又は名称】山崎 哲男

(72)【発明者】

【氏名】立野井 秀哲

(72)【発明者】

【氏名】中西 道明

(72)【発明者】

【氏名】小林 直樹

(72)【発明者】

【氏名】三輪 純一

【審査官】 伊藤 紀史

(56)【参考文献】

【文献】 国際公開第２０１３／１４９８７９（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 特開２０１２−０９８０１６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 中国特許出願公開第１０３３６３８３２（ＣＮ，Ａ）

【文献】 実開平０５−０３４４７３（ＪＰ，Ｕ）

【文献】 実開平０４−０６３９８０（ＪＰ，Ｕ）

【文献】 実開平０６−０４０６８４（ＪＰ，Ｕ）

【文献】 実開平０３−０１４５７８（ＪＰ，Ｕ）

【文献】 特開平０３−１４０７６４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 独国特許出願公開第１０２０１１０８０６７３（ＤＥ，Ａ１）

【文献】 米国特許出願公開第２０１５／００２１００３（ＵＳ，Ａ１）

【文献】 特開２００１−２４１８０６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１５−１０８４６３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 中国特許出願公開第１０５４８５９７２（ＣＮ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｆ２８Ｆ ９／０２

Ｆ２８Ｄ １／０５３

Ｆ２５Ｂ ３９／００−３９／０４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

管状をなして延在し、延在方向と直交する上下方向に間隔を空けて複数配置される伝熱管と、
前記伝熱管の外面に配置される放熱フィンと、
前記伝熱管の前記延在方向の両端部に接続され、前記上下方向に筒状をなして延びるヘッダ本体を有するヘッダと、を備え、
前記ヘッダは、
前記ヘッダ本体の内周面から該ヘッダ本体の径方向内側に張り出して、前記ヘッダ本体内を前記上下方向に流通する冷媒の流れを遮る遮蔽部を有し、
該遮蔽部は、前記ヘッダ本体の中心軸線を含む中心領域に前記ヘッダ本体内の冷媒が流通させる第一流通部を形成するとともに、前記中心領域よりも径方向外側の径方向領域に前記冷媒を流通させる第二流通部を形成し、
前記遮蔽部は、前記ヘッダ本体の中心軸線を中心とする平板リング状をなして前記第一流通部を中心の貫通孔として有し、
前記第二流通部は、前記第一流通部及び前記ヘッダの内周面から離れた位置で、扇形をなすスリットとして前記遮蔽部を貫通して形成され、
前記第二流通部は、前記上下方向と直交する断面における投影面積が前記第一流通部よりも小さく、
前記第一流通部の径Ｄ２は、前記遮蔽部の外径Ｄ１に対して以下の式を満たしている熱交換器。

【数1】

【請求項2】

前記第二流通部が複数形成されている請求項１に記載の熱交換器。

【請求項3】

前記遮蔽部は、前記ヘッダ本体に形成された開口に挿入可能な突起部を有する請求項１又は請求項２に記載の熱交換器。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、熱交換器に関する。

【背景技術】

【0002】

従来から、筐体の内部に送風機や熱交換器等を収納し、室内の空気を吸い込んで温度、湿度の調整を行った後に、この空気を吐出することで室内の空調を行う空気調和機が知られている。

【0003】

このような空気調和機に設けられる熱交換器の一例が特許文献１に開示されている。特許文献１に開示されている熱交換器は、両端が封止された筒状の分流器と、分流器に接合された複数の伝熱管と、隣接する伝熱管の間に配設された複数のフィンとを有している。この熱交換器では、分流器内に噴出口が形成された衝突壁が設けられている。この熱交換器を蒸発器として用いた場合に、分流器に流入した気液二相状態の冷媒を、衝突壁に衝突させて攪拌した後に、噴出口から噴出させている。これにより、この熱交換器では、さらに気液の混合を促進させて、均質化した冷媒を複数の伝熱管に均等に分配している。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開平６−０２６７３３号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

しかしながら、特許文献１に記載の熱交換器では、冷媒を衝突壁に衝突させた後に噴出口から噴出させることで、分流器であるヘッダ内での冷媒の圧損が増大してしまう。その結果、熱交換器の性能が低下してしまうおそれがある。

【0006】

本発明は、上記課題を解決するためになされたものであって、冷媒の圧損を低減しつつ、熱交換器の性能を向上させることが可能な熱交換器を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0007】

上記課題を解決するために、本発明は以下の手段を提案している。
本発明の第一の態様における熱交換器は、管状をなして延在し、延在方向と直交する上下方向に間隔を空けて複数配置される伝熱管と、前記伝熱管の外面に配置される放熱フィンと、前記伝熱管の前記延在方向の両端部に接続され、前記上下方向に筒状をなして延びるヘッダ本体を有するヘッダと、を備え、前記ヘッダは、前記ヘッダ本体の内周面から該ヘッダ本体の径方向内側に張り出して、前記ヘッダ本体内を前記上下方向に流通する冷媒の流れを遮る遮蔽部を有し、該遮蔽部は、前記ヘッダ本体の中心軸線を含む中心領域に前記ヘッダ本体内の冷媒が流通させる第一流通部を形成するとともに、前記中心領域よりも径方向外側の径方向領域に前記冷媒を流通させる第二流通部を形成し、前記遮蔽部は、前記ヘッダ本体の中心軸線を中心とする平板リング状をなして前記第一流通部を中心の貫通孔として有し、前記第二流通部は、前記第一流通部及び前記ヘッダの内周面から離れた位置で、扇形をなすスリットとして前記遮蔽部を貫通して形成され、前記第二流通部は、前記上下方向と直交する断面における投影面積が前記第一流通部よりも小さく、前記第一流通部の径Ｄ２は、前記遮蔽部の外径Ｄ１に対して以下の式を満たしている。

【数5】

【0008】

このような構成によれば、第一流通部を介してヘッダ本体内の中心領域から冷媒を流通させながら、径方向領域を流通する冷媒の流れの一部を遮蔽部によって部分的に遮ることで、冷媒の流れを乱すことができる。加えて、第二流通部を介して径方向領域を流通する冷媒の流れの一部を遮蔽部によって乱すことなく流通させることができる。したがって、乱された冷媒の流れと乱されなかった冷媒の流れとによって、ヘッダ本体内を流通する冷媒の流れ方向を均等に分散させることができる。

【0010】

このような構成によれば、周方向の全域で冷媒の流れを乱すことができる。加えて、環状をなす遮蔽部の一部を貫通して第二流通部が形成されていることで、遮蔽部が配置されている径方向領域を流通する冷媒の流れの一部を乱すことなく上方へ流通させることができる。

【0011】

また、上記熱交換器では、前記第二流通部が複数形成されていてもよい。

【0012】

このような構成によれば、ヘッダ本体を流通する冷媒の流れに偏りがある場合でも、伝熱管に供給したい冷媒の流量に合わせて、複数の第二流通部をそれぞれ任意の位置に配置することができるしたがって、冷媒の圧損を効果的に低減しながら、冷媒の流れを均等に分散させることができる。

【0013】

また、上記熱交換器では、前記第二流通部は、前記遮蔽部の外部に形成されていてもよい。

【0014】

このような構成によれば、第二流通部を遮蔽部の外部に形成することで、遮蔽部の内部に加工を施すことなく、簡単な加工で冷媒の流通可能な領域を拡大することができる。

【0015】

また、上記熱交換器では、前記遮蔽部は、前記ヘッダ本体に形成された開口に挿入可能な突起部を有していてもよい。

【0016】

このような構成によれば、第二流通部を予め定めたヘッダ本体に対する任意の位置に配置することが容易にできる。

【発明の効果】

【0017】

本発明の熱交換器によれば、ヘッダ本体内の冷媒の流れを部分的に乱して均等に分散させることで、冷媒の圧損を低減しつつ、熱交換器の性能を向上することができる。

【図面の簡単な説明】

【0018】

【図1】本発明の第一実施形態における熱交換器の要部を示す断面図である。

【図2】本発明の第一実施形態における遮蔽部を示す模式図である。

【図3】本発明の第二実施形態における遮蔽部を示す模式図である。

【図4】本発明の第三実施形態における遮蔽部を示す模式図である。

【図5】本発明の第四実施形態における遮蔽部を示す模式図であって、同図（ａ）は、遮蔽部挿入スリットが形成されたヘッダ本体を示す斜視図であり、同図（ｂ）は遮蔽部を示す斜視図である。

【図6】本発明の第二実施形態の変形例における遮蔽部を示す模式図である。

【図7】本発明の第三実施形態の変形例における遮蔽部を示す模式図である。

【図8】本発明の第四実施形態の変形例における遮蔽部を示す模式図であって、同図（ａ）は、遮蔽部挿入スリットが形成されたヘッダ本体を示す斜視図であり、同図（ｂ）は遮蔽部を示す斜視図である。

【図9】本発明の変形例における複数の遮蔽部を有するヘッダ本体を示す模式図である。

【発明を実施するための形態】

【0019】

《第一実施形態》
以下、本発明に係る第一実施形態の熱交換器１について図１及び図２を参照して説明する。
本実施形態における熱交換器１は、例えば、カーエアコンや、ＰＡＣ及びＲＡＣの室外機や、輸送用冷凍機や、給湯器に使用される蒸発器である。具体的には、熱交換器１は、図１に示すように、管状をなして延在する複数の伝熱管２と、伝熱管２の外面に配置される複数の放熱フィン３と、伝熱管２の延在方向の両端部に接続される二つのヘッダ４とを有している。つまり、本実施形態の熱交換器１は、伝熱管２と放熱フィン３とを交互に上下方向に積層し、一方のヘッダ４に流入した冷媒が他方のヘッダ４に向かって流れるマルチフロータイプの熱交換器１である。

【0020】

なお、本実施形態における延在方向とは、伝熱管２の延びている方向であって、水平方向とする。また、本実施形態における上下方向とは、後述するヘッダ本体４１の延びる方向であって、鉛直方向とする。

【0021】

伝熱管２は、延在方向と直交する上下方向に間隔を空けて複数配置される。本実施形態の伝熱管２は、扁平管であって、八本配置されている。伝熱管２は、アルミニウムや銅などの熱伝導性の高い材質により形成されている。本実施形態では、複数の伝熱管２のうち、上下方向の下方に配置された四本の伝熱管２である第一伝熱管群２１が、延在方向の一方に配置されたヘッダ４に向かって冷媒を流通させる。また、複数の伝熱管２のうち、上下方向の上方に配置された四本の伝熱管２である第二伝熱管群２２が、延在方向の他方に配置されたヘッダ４に向かって冷媒を流通させる。

【0022】

放熱フィン３は、上下方向に隣接する伝熱管２同士の間に配置されている。本実施形態の放熱フィン３は、コルゲート状をなす薄板部材である。放熱フィン３は、アルミニウムや銅などの熱伝導性の高い材質により形成されている。放熱フィン３は、隣接する二つの伝熱管２に対して、ロウ材等の熱伝達に優れた接着剤等によって接続されている。

【0023】

ヘッダ４は、複数の伝熱管２を延在方向の両側から挟み込むように二カ所に配置されている。本実施形態では、延在方向の一方に配置された片側のヘッダ４を例に挙げて説明する。なお、延在方向の他方に配置されたヘッダも同様の構成を有している。

【0024】

本実施形態のヘッダ４は、上下方向に筒状をなして延びるヘッダ本体４１と、ヘッダ本体４１内を上下方向に流通する冷媒の流れを遮る遮蔽部５と、を有している。

【0025】

ヘッダ本体４１は、複数の伝熱管２が直交して接続されている。本実施形態のヘッダ本体４１は、円筒状をなして上下方向に延在している。ヘッダ本体４１は、第一伝熱管群２１が上下方向の中央よりも下方に連通しており、第一伝熱管群２１から内部に冷媒が流入する。ヘッダ本体４１は、第二伝熱管群２２が上下方向の中央よりも上方に連通しており、内部から第二伝熱管群２２に冷媒を排出する。したがって、ヘッダ本体４１内では、冷媒は、第一伝熱管群２１から流入して下方から上方に向かって流通した後に、第二伝熱管群２２に流入する。

【0026】

遮蔽部５は、ヘッダ本体４１の内周面からヘッダ本体４１の径方向内側に張り出している。遮蔽部５は、ヘッダ本体４１の中心軸線Ｏを含む中心領域１００にヘッダ本体４１内の冷媒が流通させる第一流通部５２を形成するとともに、中心領域１００よりも径方向外側の径方向領域２００に冷媒を流通させる第二流通部５３を形成する。

【0027】

ここで、中心領域１００とは、図２に示すように、ヘッダ本体４１の上下方向と直交する断面において、中心軸線Ｏを中心として形成されている円形状の領域である。また、径方向領域２００とは、ヘッダ本体４１の上下方向と直交する断面において、中心領域１００とヘッダ本体４１の内周面との間に形成される円環状の領域である。

【0028】

本実施形態の遮蔽部５は、ヘッダ本体４１の上下方向の中央付近に配置されている。遮蔽部５は、ヘッダ本体４１と一体に形成されている。つまり、遮蔽部５は、ヘッダ本体４１内の空間を、第一伝熱管群２１が接続されている下方の領域と、第二伝熱管群２２が接続されている上方の領域とに区分けしている。遮蔽部５は、ヘッダ本体４１の中心軸線Ｏを中心とする環状をなして、径方向領域２００に形成されている。具体的には、遮蔽部５は、外径がヘッダ本体４１の内径と同じ大きさに形成された平板リング状の部材である。

【0029】

本実施形態の第一流通部５２は、平板リング状をなす遮蔽部５の中心の円形状の貫通孔である。第一流通部５２は、その径Ｄ_２（遮蔽部５の内径）が遮蔽部５の外径Ｄ_１に対して以下の範囲に収まるように形成されている。

【0030】

【数1】

【0031】

これは、ヘッダ本体４１内の冷媒の気相と液相との関係から定められている。具体的には、ヘッダ本体４１内の冷媒中のボイド率は、第一流通部５２の径Ｄ_２と遮蔽部５の外径Ｄ_１とによって、Ｄ_２^２／Ｄ_１^２で表される。そのため、以下のように、平板リング状の遮蔽部５の径方向の長さ（Ｄ_１−Ｄ_２）／２が、ボイド率が０．１以上０．９以下の範囲に収まるように設定されている。

【0032】

【数2】

【0033】

したがって、仮に遮蔽部５の外径が１０ｍｍの場合に、ボイド率を０．９とすると、遮蔽部５の径方向の長さ（Ｄ_１−Ｄ_２）／２は０．２ｍｍ程度となる。また、仮に遮蔽部５の外径が３０ｍｍの場合に、ボイド率を０．１とすると、遮蔽部５の径方向の長さ（Ｄ_１−Ｄ_２）／２は１０ｍｍ程度となる。

【0034】

なお、本実施形態では、遮蔽部５の外形状及び第一流通部５２が円形状をなしている場合を例に挙げて説明しているが、仮に、遮蔽部５の外形状及び第一流通部５２が矩形状をなしている場合にはＤ_１及びＤ_２として等価直径を用いて遮蔽部５と第一流通部５２との関係を算出すればよい。

【0035】

第二流通部５３は、遮蔽部５を貫通して形成されている。本実施形態の第二流通部５３は、中心軸線Ｏを基準とする周方向に延びる扇形をなすスリットである。具体的には、第二流通部５３のヘッダ本体４１の上下方向と直交する断面における投影面積をＡ_ｓ１とした場合に、第二流通部５３は、投影面積Ａ_ｓ１が遮蔽部５の外径Ｄ_１及び第一流通部５２の径Ｄ_２に対して以下の範囲に収まるように形成されていることが好ましい。

【0036】

【数3】

【0037】

また、平板リング状をなす遮蔽部５に対して第二流通部５３の形成される領域は、０°＜θ≦３６０°の範囲で形成されていることが好ましい。つまり、第二流通部５３は、投影面積Ａｓが所定の範囲に収まる大きさで形成されていれば、細長い形状で遮蔽部５の全域に形成されていてもよい。本実施形態の第二流通部５３は、径方向領域２００のうち、ヘッダ本体４１の伝熱管２と連通している部分と中心軸線Ｏを挟んで反対側の内周面付近に形成されている。

【0038】

上記のような熱交換器１では、第一伝熱管群２１である四本の伝熱管２から気液二層状態の冷媒がヘッダ本体４１内に流入する。ヘッダ本体４１内に流入した冷媒は、ヘッダ本体４１内を下方から上方に向かって気相と液相とに分離して流れる際に、遮蔽部５を通過する。遮蔽部５を通過する際に、中心領域１００の冷媒は、第一流通部５２からヘッダ本体４１の上方に向かって流通する。また、遮蔽部５を通過する際に、径方向領域２００の冷媒のうち、ヘッダ本体４１の内周面に沿って流れる液相の冷媒の一部が、遮蔽部５に衝突して流れが乱されながら、第一流通部５２や第二流通部５３からヘッダ本体４１の上方に流通する。さらに、遮蔽部５を通過する際に、径方向領域２００の冷媒のうち、ヘッダ本体４１の伝熱管２と連通している部分と中心軸線Ｏを挟んで反対側の内周面に沿って上方に向かう液相の冷媒は、遮蔽部５に衝突せずに、第二流通部５３からヘッダ本体４１の上方に向かって流通する。遮蔽部５よりも上方に流れ出た冷媒は、第二伝熱管群２２である四本の伝熱管２にヘッダ本体４１内から流れ出る。

【0039】

第一実施形態の熱交換器１によれば、第一流通部５２を介してヘッダ本体４１内の中心領域１００から冷媒を流通させながら、径方向領域２００を流通する冷媒の流れを遮蔽部５によって遮ることで、冷媒の流れを乱すことができる。加えて、第二流通部５３を介して径方向領域２００を流通する冷媒の流れの一部を遮蔽部５によって乱すことなく流通させることができる。したがって、乱された冷媒の流れと乱されなかった冷媒の流れとによって、ヘッダ本体４１内を流通する冷媒の流れ方向を均等に分散させることができる。これにより、冷媒の圧損を低減ししつつ、熱交換器１の性能を向上することができる。

【0040】

具体的には、ヘッダ本体４１内を流通する際に冷媒は気相と液相とに分離して流通するが、気相の冷媒よりも液相の冷媒の方が上下方向に向かって流れやすい。そのため、第二伝熱管群２２の中でも上方に配置された伝熱管２に液相の冷媒が供給されやすくなり、第二伝熱管群２２を流通する冷媒の気相と液相との割合に偏りが生じる恐れがある。特に、液相の冷媒の多くは、ヘッダ本体４１の内周面付近の径方向領域２００に沿って上方に向かって流れる。ところが、遮蔽部５によってヘッダ本体４１の内周面に沿って流れる冷媒を衝突させることで径方向領域２００を流通する液相の冷媒の流れを乱すことができ、第二伝熱管群２２の中でも下方に配置された伝熱管２に対して液相の冷媒を供給することができる。さらに、同じく径方向領域２００に形成された第二流通部５３や中心領域１００に形成された第一流通部５２によって流れを乱さずに冷媒を流通させることで、第二伝熱管群２２の中でも上方に配置された伝熱管２に対して液相の冷媒を供給することができる。したがって、気相と液相との割合に偏りが生じないように冷媒の流れを分散させて均流化し、ヘッダ本体４１の上方の領域に対して均等に冷媒を供給することができる。したがって、第二伝熱管群２２に気相と液相とが均等に混合された冷媒を供給することができ、熱交換器１の冷却効率を向上させることができる。

【0041】

また、遮蔽部５によってヘッダ本体４１内を流通する全ての冷媒の流れを乱すわけではなく、第一流通部５２や第二流通部５３を介して冷媒の一部の流れを乱さずに冷媒を流通させることで、冷媒が遮蔽部５に衝突することで生じる冷媒の圧損を低減することができる。特に、第一流通部５２だけでなく第二流通部５３を形成することで、ヘッダ本体４１内の中心領域１００及び径方向領域２００の位置の異なる二つの領域において、冷媒の圧損を低減しながら、ヘッダ本体４１内の上方に冷媒を流入させることができる。

【0042】

これらにより、ヘッダ本体４１内の冷媒の流れを部分的に乱して分散させることで、冷媒の圧損を低減ししつつ、熱交換器１の性能を向上することができる。

【0043】

また、遮蔽部５が平板リング状に形成されていることで、ヘッダ本体４１内の内周面に沿う周方向の全域にわたって冷媒の流れを乱すことができる。加えて、遮蔽部５の一部を貫通して第二流通部５３が形成されていることで、遮蔽部５が配置されている径方向領域２００を流通する冷媒の一部の流れを乱すことなくヘッダ本体の上方へ流通させることができる。

【0044】

《第二実施形態》
次に、図３を参照して第二実施形態の熱交換器について説明する。
第二実施形態においては第一実施形態と同様の構成要素には同一の符号を付して詳細な説明を省略する。この第二実施形態の熱交換器は、遮蔽部の第二流通部の構成について、第一実施形態と相違する。

【0045】

即ち、第二実施形態の遮蔽部５ａは、第二流通部５３ａが複数形成されている。第二実施形態の第二流通部５３ａは、図３に示すように、複数の円形状をなして遮蔽部５ａを貫通する。第二流通部５３ａは、第一実施形態の第二流通部５３よりも小さな貫通孔によって構成されている。第二流通部５３ａは、例えば、径方向領域２００の中で、液相の冷媒が局所的に偏って流通している範囲に形成することが好ましい。第二流通部５３ａは、ヘッダ本体４１の上下方向と直交する断面における投影面積Ａ_ｓ２の合計が、第一実施形態の第二流通部５３の投影面積Ａ_ｓ１と同程度に収まるように形成されている。

【0046】

上記のような第二実施形態の熱交換器１によれば、径方向領域２００のなかで、液相の冷媒が局所的に偏って流通している部分がある場合でも、第二伝熱管群２２のそれぞれの伝熱管２に供給したい冷媒の流量に合わせて、複数の第二流通部５３ａをそれぞれ任意の位置に配置することができる。そのため、ヘッダ本体４１の内周面に沿って上方に向かう液相の冷媒の流れを効果的に乱すことができる。したがって、冷媒の圧損を効果的に低減しながら、ヘッダ本体４１内の冷媒の流れを効果的に分散させることができる。

【0047】

《第三実施形態》
次に、図４を参照して第三実施形態の熱交換器について説明する。
第三実施形態においては第一実施形態及び第二実施形態と同様の構成要素には同一の符号を付して詳細な説明を省略する。この第三実施形態の熱交換器は、遮蔽部の構成について、第一実施形態及び第二実施形態と相違する。

【0048】

即ち、第三実施形態では、第二流通部５３ｂが遮蔽部５ｂの外部に形成されている。第三実施形態の遮蔽部５ｂは、図４に示すように、第二流通部５３ｂが切り欠きとして形成されている。第二流通部５３ｂは、平板リング状をなす遮蔽部５ｂを径方向内側から扇形に切り欠かれることで、遮蔽部５ｂの外部に形成されている。第二流通部５３ｂは、遮蔽部５ｂの内径からの径方向の距離ｄが、遮蔽部５ｂの外径Ｄ_１及び第一流通部５２の径Ｄ_２に対して以下の範囲に収まるように形成されていることが好ましい。

【0049】

【数4】

【0050】

つまり、第二流通部５３ｂは、遮蔽部５ｂの内径からの径方向の距離ｄが、遮蔽部５ｂの径方向の長さ（Ｄ_１−Ｄ_２）／２の１０％以上１００％未満の範囲で形成されていることが好ましい。したがって、仮に遮蔽部５ｂの外径が１０ｍｍの場合に、第二流通部５３ｂを１０％の比率で形成すると、遮蔽部５ｂの内径からの径方向の距離ｄは０．２ｍｍ程度となる。また、仮に遮蔽部５ｂの外径が３０ｍｍの場合に、第二流通部５３ｂを１００％に近い比率で形成すると、遮蔽部５ｂの内径からの径方向の距離ｄは１０ｍｍに近い値となる。
また、平板リング状をなす遮蔽部５ｂに対して第二流通部５３ｂの形成される領域は、第一実施形態と同様に、０°＜θ≦３６０°の範囲で形成されていることが好ましい。

【0051】

上記の第三実施形態の熱交換器１によれば、第二流通部５３ｂを遮蔽部５ｂの外部に切り欠きとして形成することで、遮蔽部５ｂの内部に加工を施すことなく、簡単な加工で遮蔽部５ｂの径方向内側に張り出す長さを部分的に短くすることができる。そのため、中心領域１００に形成された第一流通部５２と第二流通部５３ｂとがつながるように冷媒の流通可能な領域を拡大することが容易にできる。

【0052】

《第四実施形態》
次に、図５を参照して第四実施形態の熱交換器について説明する。
第四実施形態においては第一実施形態から第三実施形態と同様の構成要素には同一の符号を付して詳細な説明を省略する。この第四実施形態の熱交換器は、遮蔽部の構成について、第一実施形態から第三実施形態と相違する。

【0053】

即ち、第四実施形態では、遮蔽部５ｃがヘッダ本体４１と別に形成されている。第四実施形態では、ヘッダ本体４１に遮蔽部挿入スリット６が設けられ、この遮蔽部挿入スリット６に遮蔽部５ｃが嵌め込まれる。

【0054】

遮蔽部挿入スリット６は、図５（ａ）に示すように、ヘッダ本体４１を径方向の外側から分断するよう形成されている。遮蔽部挿入スリット６は、ヘッダ本体４１を水平方向に貫通する挿入部６１と、挿入部６１に対して垂直に形成された位置決め部６２とを有する。

【0055】

本実施形態の挿入部６１は、ヘッダ本体４１を外周側から水平にカットすることで形成されている。
本実施形態の位置決め部６２は、挿入部６１と繋がるようにヘッダ本体４１に形成された開口である。位置決め部６２は、ヘッダ本体４１において、挿入部６１から矩形状をなして窪んでいる。位置決め部６２は、ヘッダ本体４１を径方向外側からプレス等により穴あけ加工を施すことで形成されている。

【0056】

第四実施形態の遮蔽部５ｃは、図５（ｂ）に示すように、第一流通部５２及び第二流通部５３を形成する遮蔽部本体５１ｃと、遮蔽部本体５１ｃから突出する突起部５４とを有する。

【0057】

遮蔽部本体５１ｃは、挿入部６１に接触しながら挿入可能な形状で形成される。具体的には、遮蔽部本体５１ｃは、第一実施形態の遮蔽部５と同様の形状をなしており、第一実施形態の遮蔽部５よりも一回り大きく形成されている。

【0058】

突起部５４は、曲げ加工や溶接等によって形成されている。突起部５４は、位置決め部６２に挿入可能な形状で形成されている。具体的には、突起部５４は、直方状をなして遮蔽部本体５１ｃの上方を向く面から垂直に突出している。

【0059】

上記の第四実施形態の熱交換器１によれば、遮蔽部本体５１ｃを突起部５４が位置決め部６２に挿入されるように挿入部６１に嵌め込むことで、予め定めた位置に第二流通部５３を配置することができる。したがって、第二流通部５３を予め定めたヘッダ本体４１に対する任意の箇所に容易に配置することができる。

【0060】

以上、本発明の実施形態について図面を参照して詳述したが、各実施形態における各構成及びそれらの組み合わせ等は一例であり、本発明の趣旨から逸脱しない範囲内で、構成の付加、省略、置換、およびその他の変更が可能である。また、本発明は実施形態によって限定されることはなく、特許請求の範囲によってのみ限定される。

【0061】

例えば、第二実施形態の複数の第二流通部５３ａは、円形状をなしていることに限定されるものではなく、任意の形状で形成されていてもよい。例えば、第二実施形態の変形例として、第二流通部５３０ａは、図６に示すように、第一実施形態の第二流通部５３よりも開口面積の小さな扇形のスリットとして遮蔽部５０ａに形成されていてもよい。

【0062】

また、第三実施形態の遮蔽部５ｂは、遮蔽部５ｂの外部に第二流通部５３ｂが形成されていればよく、平板リング状をなす遮蔽部５ｂに対して切り欠きとして第二流通部５３ｂが形成されている構造に限定されるものではない。例えば、第三実施形態の変形例として、図７に示すように、遮蔽部５０ｂがヘッダ本体４１の内周面の一部から張り出しており、遮蔽部５０ｂが張り出していない領域を第二流通部５３０ｂとしてもよい。これは、第三実施形態における遮蔽部５ｂの内径からの径方向の距離ｄが０．５（Ｄ１−Ｄ２）に近い値であって、第二流通部５３ｂが２７０°程度の領域にわたって形成されている場合である。このように遮蔽部５０ｂを形成することで、径方向領域２００における遮蔽部５０ｂの面積を減らすことができ、冷媒の流通可能な領域をより拡大することができる。したがって、冷媒が遮熱部に衝突することで生じる冷媒の圧損をより一層低減することができる。

【0063】

また、第四実施形態の遮蔽部５ｃにおける突起部５４は、遮蔽部本体５１ｃに対して垂直に突出していることに限定されるものではなく、ヘッダ本体４１に形成された開口に挿入可能に形成されていればよい。例えば、第四実施形態の変形例として、図８（ａ）に示すように、位置決め部６２０がヘッダ本体４１の内周面から窪むように形成されている場合には、遮蔽部５００ｃの突起部５４０は、図８（ｂ）に示すように、遮蔽部本体５１０ｃと同一平面上に形成されるように、遮蔽部本体５１０ｃの外周面から水平に突出していてもよい。

【0064】

また、遮蔽部５は一つのヘッダ本体４１に対して一つのみ形成されている構造に限定されるものではない。例えば、図９に示すように、一つのヘッダ本体４１に対して複数の遮蔽部５が設けられていてもよい。また、複数の遮蔽部５を形成する際には、一つ一つの遮蔽部５の第二流通部５３の位置や形状が異なるようにしてもよく、同じとしてもよい。即ち、複数の遮蔽部５を有する場合、各遮蔽部５が各実施形態や変形例に示した構造の中から任意の構造のものを選択して用いてもよい。このような構成とすることで、各伝熱管２に供給する冷媒の流量を細かく調整することができる。

【0065】

また、上述した各実施形態や変形例は、それぞれ単独の構成として用いられても良く、組み合わせて用いられてもよい。例えば、第二実施形態のように複数の第二流通部５３ａを有する遮蔽部５ａが第四実施形態のように突起部５４を有していてもよい。即ち、各実施形態における構成要素を他の実施形態の構成要素に置き換えることにより適宜組み合わせてもよい。

【0066】

また、熱交換器１は、本実施形態のように蒸発器であることに限定されるものではなく、例えば、凝縮器であってもよい。仮に、熱交換器１が凝縮器の場合には、ヘッダ本体内や伝熱管を流通する冷媒の流通方向は本実施形態とは逆向きとなる。

【符号の説明】

【0067】

１…熱交換器 ２…伝熱管 ２１…第一伝熱管群 ２２…第二伝熱管群 ３…放熱フィン ４…ヘッダ ４１…ヘッダ本体 Ｏ…中心軸線 ５、５ａ、５ｂ、５ｃ、５０ｂ、５０ｃ、５００ｃ…遮蔽部 ５２…第一流通部 ５３、５３ａ、５３ｂ、５３０ａ、５３０ｂ…第二流通部 １００…中心領域 ２００…径方向領域 ６…遮蔽部挿入スリット ６１…挿入部 ６２…位置決め部 ５１ｃ、５１０ｃ…遮蔽部本体 ５４、５４０…突起部

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】