特許 6693588 熱交換器

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B1)

(11)【特許番号】6693588

(24)【登録日】2020年4月20日

(45)【発行日】2020年5月13日

(54)【発明の名称】熱交換器

(51)【国際特許分類】

   F28F 9/02 20060101AFI20200427BHJP

   F28F 9/22 20060101ALI20200427BHJP

   F28D 1/053 20060101ALI20200427BHJP

   F28F 1/02 20060101ALI20200427BHJP

   F25B 39/00 20060101ALI20200427BHJP

【ＦＩ】

   F28F9/02 301D

   F28F9/22

   F28D1/053 A

   F28F1/02 A

   F25B39/00 C

   F25B39/00 E

【請求項の数】4

【全頁数】13

(21)【出願番号】特願2019-65435(P2019-65435)

(22)【出願日】2019年3月29日

【審査請求日】2019年12月24日

(73)【特許権者】

【識別番号】000006611

【氏名又は名称】株式会社富士通ゼネラル

(72)【発明者】

【氏名】渡辺 政利

(72)【発明者】

【氏名】前間 慶成

(72)【発明者】

【氏名】▲高▼岡 亮

(72)【発明者】

【氏名】岡 孝多郎

【審査官】 山田 裕介

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１５−６８６２３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１７−１５５９９２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１７−２１１１１３（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｆ２８Ｆ ９／０２

Ｆ２８Ｄ １／０５３

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

内部を流れる冷媒の流れ方向に垂直となる方向に積層された複数の扁平管と、
前記複数の扁平管の一方の端部が接続された中空のヘッダと、
前記ヘッダの内部で冷媒流入部とその上方の下循環部を区画する流入板と、
前記ヘッダの内部で前記下循環部とその上方の上循環部を区画する上下仕切板と、
前記下循環部を内側の上昇路と外側の下降路に前記扁平管が積層される方向に平行に延びる下仕切板と、
前記流入板と前記下仕切板との間で前記下循環部の上昇路と下降路を連通する下連通路と、
前記上循環部を風下側の少なくとも一部に設けられた上昇路と少なくとも風上側に設けられた下降路に前記扁平管が積層される方向に平行に延びる上仕切板と、
前記上循環部の上昇路と下降路を連通する上連通路と、を備え、
前記流入板は、冷媒を噴出する噴出孔を風下側かつ内側に有し、
前記上下仕切板は、冷媒を通過させる第１通過口を風下側かつ内側に、冷媒を通過させる第２通過口を少なくとも風上外側にそれぞれ有する、ことを特徴とする熱交換器。

【請求項2】

前記流入板の前記噴出孔は、断面視において、前記下仕切板と前記複数の扁平管の一端部側との間に位置することを特徴とする請求項１に記載の熱交換器。

【請求項3】

前記下循環部の前記下仕切板は、その下端が最下段の扁平管よりも下方に位置することを特徴とする請求項１又は２に記載の熱交換器。

【請求項4】

前記上仕切板は、前記上循環部の内側で風上と風下を分ける第１仕切部と、前記上循環部の風下側で外側と内側を分ける第２仕切部とによって断面がＬ字状となるよう形成され、前記上昇路が風下側かつ内側に、前記下降路が風上側及び風下外側に仕切られることを特徴とする請求項１から３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、特に空気調和機に用いられる熱交換器に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、複数の流路孔を有する扁平管（伝熱管）の両端がヘッダに接続され、扁平管への冷媒の分流がヘッダ内で行われる構造を持つ熱交換器が知られている。扁平管は、冷媒流れ方向に垂直となる方向に対して複数積層している。このような熱交換器では、ヘッダ内部の冷媒流速が低い場合には、重力の影響によりその下部に液冷媒の滞留が起きる一方、 ヘッダ内部の冷媒流速が高い場合には、ヘッダの上部に液冷媒の滞留が起きるため、冷媒の分流を均一にできない。また、扁平管の内部には複数の流路孔が設けられているが、扁平管の風上側と風下側の熱交換量の差が生じるため、扁平管内の複数の流路間で冷媒の状態が不均一となり、熱交換能力が低下する。

【0003】

これに対し、特許文献１は、図５に示すように、ヘッダ１２Ａの冷媒流入部１４Ａと循環部１６Ａを区画する流入板１５Ａに設けられたオリフィス１５１Ａ（噴出孔）と、扁平管が積層される方向に平行に伸びて配置されてヘッダ１２Ａ内部の循環部１６Ａを内側１６ｉＡ（扁平管が接続されている側）と外側１６ｏＡ（扁平管とは反対の側）の空間に分ける仕切板１６１Ａと、仕切板１６１Ａの上側に設けられた上部連通路１６２Ａ及び仕切板１６１Ａの下側に設けられた下部連通路１６３Ａを備える熱交換器５Ａを開示している。なお図５〜７において、ヘッダ１２の断面図を、断面記号から引き出した破線の個所に示す。特許文献１では、流入管１３Ａから冷媒流入部１４Ａに流入した液冷媒はオリフィス１５１Ａによって流速を上げられ、循環部１６Ａの下部での液冷媒滞留を抑制しつつ、上部連通路１６２Ａ及び下部連通路１６３Ａと仕切板１６１Ａによって仕切られた循環部１６Ａを循環し、循環部１６Ａの上部に移動した液冷媒を下部に戻すことで上部での滞留も抑制している（図中、冷媒の流れを矢印で示す）。しかし、特許文献１の構成では、扁平管１１Ａの風上側と風下側における冷媒の状態の不均一を改善することができないという問題がある。

【0004】

そこで、図６に示すように、ヘッダ１２Ｂ内部の循環部１６Ｂを扁平管１１Ｂ側となる内側１６ｉＢと扁平管１１Ｂ側の反対側となる外側１６ｏＢの空間に分ける第１仕切板１６１Ｂと、外側空間１６ｏＢをさらに風上側１６ｕｏＢと風下側１６ｄｏＢの空間に分ける第２仕切板１６４Ｂと、第２仕切板１６４Ｂの上側に設けられた上部連通路１６２Ｂと第２仕切板１６４Ｂの下側に設けられた下部連通路１６３Ｂと、第１仕切板１６１Ｂの側面に設けられた間隙１６５Ｂ，１６６Ｂを備える熱交換器５Ｂとすることが考えられる。

【0005】

この構成では、流入管１３Ｂから冷媒流入部１４Ｂに流入した液冷媒は流入板１５Ｂのオリフィス１５１Ｂによって流速が速められ、循環部１６Ｂの下部での液冷媒の滞留を抑制しつつ、上部連通路１６２Ｂ及び下部連通路１６３Ｂと第２仕切板１６４Ｂによって仕切られた空間１６Ｂを循環し、循環部１６Ｂの上部に滞留した液冷媒を下部に戻すことで、ヘッダ１２Ｂの上部に冷媒が滞留することを抑制している。図中、風上側１６ｕｏＢの冷媒の流れを破線の矢印で示し、風下側１６ｄｏＢの冷媒の流れを実践の矢印で示す。

【0006】

さらに、このヘッダ１２Ｂでは、第１仕切板１６１Ｂの間隙１６５Ｂ，１６６Ｂを通じて外側１６ｏＢと内側１６ｉＢの空間は連通しているため、冷媒が循環しながら徐々に内側１６ｉＢの空間に流れていく。この構造により、循環経路の戻り側（風上側１６ｕｏＢ）は流速が遅くなり間隙１６５Ｂを介して内側１６ｉＢの風上側により多くの液冷媒を流すことができるため、特許文献１の効果に加えて、扁平管１１Ｂの風上側と風下側における冷媒の状態の不均一さを改善することができる。しかしながら、この構造では、図７に示すように、循環経路の戻り側空間の下部連通路１６３Ｂ付近に液冷媒Ｒが滞留（ハッチングで示す）し、扁平管１１Ｂに偏流してしまうという懸念がある。なお図７では、扁平管１１Ｂの図示を一部省略している。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0007】

【特許文献1】特開２０１５−１２７６１８号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0008】

本発明は、上記の問題点に鑑みなされたものであって、扁平管ごとの冷媒の分流を均一化し、扁平管の風上側と風下側における冷媒の状態の不均一を改善し、循環の戻り側空間に滞留した液冷媒の扁平管への偏流を抑制する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】

【0009】

本発明は、上記目的を達成するために、以下の構成によって把握される。
（１）本発明の第１の観点は、熱交換器であって、内部を流れる冷媒の流れ方向に垂直となる方向に積層された複数の扁平管と、前記複数の扁平管の一方の端部が接続された中空のヘッダと、前記ヘッダの内部で冷媒流入部とその上方の下循環部を区画する流入板と、前記ヘッダの内部で前記下循環部とその上方の上循環部を区画する上下仕切板と、前記下循環部を内側の上昇路と外側の下降路に前記扁平管が積層される方向に平行に延びる下仕切板と、前記流入板と前記下仕切板との間で前記下循環部の上昇路と下降路を連通する下連通路と、前記上循環部を風下側の少なくとも一部に設けられた上昇路と少なくとも風上側に設けられた下降路に前記扁平管が積層される方向に平行に延びる上仕切板と、前記上循環部の上昇路と下降路を連通する上連通路と、を備え、前記流入板は、冷媒を噴出する噴出孔を風下側かつ内側に有し、前記上下仕切板は、冷媒を通過させる第１通過口を風下側かつ内側に、冷媒を通過させる第２通過口を少なくとも風上外側にそれぞれ有する。

【0010】

（２）上記（１）の熱交換器において、前記流入板の前記噴出孔は、断面視において、前記下仕切板と前記複数の扁平管の一端部側との間に位置する。

【0011】

（３）上記（１）又は（２）の熱交換器において、前記下循環部の前記下仕切板は、その下端が最下段の扁平管よりも下方に位置する。

【0012】

（４）上記（１）から（３）のいずれか１つの熱交換器において、前記上仕切板は、前記上循環部の内側で風上と風下を分ける第１仕切部と、前記上循環部の風下側で外側と内側を分ける第２仕切部とによって断面形状がＬ字状となるよう形成され、前記上昇路が風下側かつ内側に、前記下降路が風上側及び風下外側に仕切られる。

【発明の効果】

【0013】

本発明によれば、扁平管ごとの冷媒の分流を均一化し、扁平管内の風上側と風下側における冷媒の状態の不均一を改善し、循環の戻り側空間に滞留した液冷媒の扁平管への偏流を抑制する熱交換器を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0014】

【図1】本発明の第１実施形態に係る熱交換器が適用される空気調和機の構成を説明する図である。

【図2】本発明の第１実施形態に係る熱交換器を説明する図であって、（ａ）は熱交換器の平面図、（ｂ）は熱交換器の正面図である。

【図3】本発明の第１実施形態に係る熱交換器のヘッダを説明する図である。

【図4】本発明の第１実施形態に係る熱交換器のヘッダ（下循環部）において、液冷媒の滞留を説明する図である。

【図5】従来の熱交換器の一例を説明する図であって、内側と外側を仕切る仕切板を備える場合の図である。

【図6】従来の熱交換器の他の一例を説明する図であって、内側と外側を仕切る第１仕切板と風上側と風下側を仕切る第２仕切板を備える場合の図である。

【図7】図６において、液冷媒の滞留を説明する図である。

【図8】本発明の第２実施形態に係る熱交換器のヘッダを説明する図である。

【発明を実施するための形態】

【0015】

（実施形態）
以下、本発明を実施するための形態（以下、「実施形態」という）を、添付図面に基づいて詳細に説明する。なお、実施形態の説明の全体を通して同じ要素には同じ番号を付している。

【0016】

（第１実施形態）
まず、本発明の第１実施形態について、図１から図４を用いて説明する。

【0017】

（空気調和機の全体構成）
図１は、本発明の第１実施形態に係る熱交換器が適用される空気調和機の構成を示している。図１に示すように、空気調和機１は、室内機２と室外機３とを備えている。室内機２には、室内用の熱交換器４が設けられ、室外機３には、室外用の熱交換器５のほかに、圧縮機６、膨張弁７、四方弁８等が設けられている。

【0018】

暖房運転時には、室外機３の圧縮機６から吐出された高温高圧のガス冷媒が四方弁８を介して室内用の熱交換器４に流入する。図中、黒矢印の方向に冷媒が流れる。暖房運転時には、室内用の熱交換器４は凝縮器として機能し、空気と熱交換した冷媒は凝縮して液化する。その後、高圧の液冷媒は、室外機３の膨張弁７を通過することによって減圧され、低温低圧の気液二相冷媒となり室外用の熱交換器５へ流入する。室外用の熱交換器５は蒸発器として機能し、外気と熱交換した冷媒はガス化する。その後、低圧のガス冷媒は、四方弁８を介して圧縮機６に吸入される。

【0019】

冷房運転時には、室外機３の圧縮機６から吐出された高温高圧のガス冷媒が四方弁８を介して室外用の熱交換器５に流入する。図中、白抜き矢印の方向に冷媒が流れる。室外用の熱交換器５が凝縮器として機能し、外気と熱交換した冷媒は凝縮して液化する。その後、高圧の液冷媒は、室外機３の膨張弁７を通過することによって減圧され、低温低圧の気液二相冷媒となり、室内用の熱交換器４へ流入する。室内用の熱交換器４は蒸発器として機能し、空気と熱交換した冷媒はガス化する。その後、低圧のガス冷媒は、四方弁８を介して圧縮機６に吸入される。

【0020】

（熱交換器）
本第１実施形態の熱交換器は、室内用の熱交換器４及び室外用の熱交換器５に適用可能であるが、以下の説明では、暖房運転時に蒸発器として機能する、室外機３の熱交換器５に適用するものとして説明する。なお、室外機３の熱交換器５は、平型のまま使用しても平面視Ｌ型として使用しても良い。通常、平面視Ｌ型で使用する場合には、平型に形成された熱交換器５を曲げ加工することで得られる。具体的には、表面にロウ材が塗布された部材で平型の熱交換器５を組み立てる組立工程と、組み立てられた平型の熱交換器５を炉に入れてロウ付けするロウ付け工程と、ロウ付けされた平型の熱交換器５をＬ型に曲げ加工する曲げ工程と、を経てＬ型の熱交換器５が製造される。以下、本発明の熱交換器を平型の熱交換器５として説明する。

【0021】

図２は、本第１実施形態に係る熱交換器５を説明する図であり、図２（ａ）は熱交換器５の平面図、図２（ｂ）は熱交換器５の正面図を示している。扁平管１１（第１扁平管１１ａおよび第２扁平管１１ｂ）は、空気が流通する方向に延びた扁平な断面を有し、その内部には、冷媒が流れる複数の流路が空気流通方向に並んで形成されている。熱交換器５は、扁平管１１の側面のうち幅広となる面（幅広面）が対向するように上下方向に配列された複数の扁平管１１と、扁平管１１の両端に接続される左右一対のヘッダ１２と、扁平管１１と交差する方向に配置され扁平管１１と接合された複数のフィン１１１と、を備えている。熱交換器５には、これらのほかに、空気調和機１の他の要素との間をつなぎ冷媒が流れる冷媒配管がヘッダ１２に設けられている。

【0022】

扁平管１１は、空気が通過するための間隔Ｓ１を介して上下方向に並列に配置され、その両端部が一対のヘッダ１２に接続される。具体的には、左右方向に沿う複数の扁平管１１を上下方向に所定の間隔Ｓ１で配列し、その両端部をヘッダ１２に接続している。

【0023】

ヘッダ１２は、円筒形状であり、その内部には、熱交換器５に供給された冷媒を複数の扁平管１１に分岐状に流入させたり、複数の扁平管１１から流出した冷媒を合流させたりする冷媒流路（不図示）が形成されている。

【0024】

フィン１１１は、正面視において扁平管１１と交差する方向に伸びて配置される平板形状であり、空気が通過するための間隔を介して、左右方向に所定の配列ピッチで配列されている。

【0025】

（ヘッダ）
次に、本第１実施形態に係る熱交換器５のヘッダ１２について、図３及び図４を用いて説明する。ヘッダ１２は、図２に示すように左右一対に設けられているが、以下では、左側のヘッダ１２を用いて説明する。また、本第１実施形態では、ヘッダ１２に対し、後述する下仕切板１６１の扁平管１１側（図中、右側）を内側、その反対側（図中、左側）を外側といい、また、後述する上仕切板１７４の図中の上側を風上、その反対側を風下（図中、下側）という。なお、図３及び図４では、フィン１１１を省略している。また、断面図の上方の下向きの矢印は、空気の流通方向を示している。

【0026】

ヘッダ１２の内部の構造について、図３の概略図を用いて説明する。ヘッダ１２の内部は、冷媒が複数の扁平管１１に分流されるように中空に形成されている。ヘッダ１２は下から順に、冷媒流入部１４、下循環部１６、上循環部１７に区画されている。なお図３〜４において、ヘッダ１２の扁平管が積層される方向から見た断面図を、断面記号から引き出した破線の個所に示す。

【0027】

冷媒流入部１４には、冷媒が流入する流入管１３が接続されている。扁平管１１の中を流れる冷媒流れ方向に垂直となる方向に積層された複数の扁平管１１は、その一方の端部がヘッダ１２に接続されており、下循環部１６に接続される下部扁平管群１１ｄと、上循環部１７に接続される上部扁平管群１１ｕに分類される。扁平管１１の内部には、冷媒が流れる複数の流路孔（不図示）が風上側から風下側にかけて互いに平行に配置されている。

【0028】

冷媒流入部１４とその上方の下循環部１６は、流入板１５によって区画されている。流入板１５には、冷媒が冷媒流入部１４から下循環部１６へ噴出される噴出孔１５１（オリフィス）が設けられている。噴出孔１５１は、図３の断面図の最下段に示すように、流入板１５を扁平管が積層される方向から見た断面視において、流入板１５の風下側かつ内側に設けられており、後述する下仕切板１６１と扁平管１１の一端部側との間に位置している。噴出孔１５１が扁平管１１の一端部側と重ならない位置に配置される事から、噴出孔１５１から下循環部１６へ噴出される冷媒が扁平管１１によって減速されることを抑止できる。

【0029】

下循環部１６は、図３の断面図の下から２段目に示すように、下連通路１６３を除いて、下仕切板１６１によって、内側（下循環部１６の扁平管１１Ｂ側）となる冷媒の上昇路１６ｉと、外側（下循環部１６の扁平管１１Ｂ側と反対側）となる冷媒の下降路１６ｏとに仕切られている。すなわち、下仕切板１６１は、下循環部１６を内側と外側に仕切るように、後述する上下仕切板１８から前記扁平管が積層される方向の下方に向かって伸びて配置され、その下端において、下連通路１６３によって内側と外側が連通している。ここで、下仕切板１６１の下端は、下部扁平管群１１ｄの最下段の扁平管１１よりも下方に位置する。

【0030】

下循環部１６とその上方の上循環部１７は、上下仕切板１８によって区画されており、上下仕切板１８は、図３の断面図の上から２段目に示すように、上昇路１６ｉを流れる冷媒を上循環部１７へ通過させる第１通過口１８ｄｉをヘッダ１２の風下側かつ内側に設け、冷媒を通過させない第１閉鎖部１８ｕｉを風上側かつ内側に有している。また、上循環部１７から下循環部１６へ冷媒を通過させる第２通過口１８ｕｏをヘッダ１２の風上側かつ外側に設け、冷媒を通過させない第２閉鎖部１８ｄｏを風下側かつ外側に有している。

【0031】

なお、第２閉鎖部１８ｄｏは、流路を閉鎖する態様でなくてもよく、第２通過口１８ｕｏと一体的に開放されていても差し支えない。第２通過口１８ｕｏが風上側かつ外側のみに設けられていても、あるいは風上から風下にかけて外側に設けられていても、冷媒を下循環部１６の外側の下降路１６ｏへと導くことができればよい。要するに、上下仕切板１８は、冷媒を下降させる方向に通過させる第２通過口１８ｕｏを少なくとも風上外側に有していればよい。

【0032】

上循環部１７は、図３の断面図の最上段に示すように、上連通路１７２を除いて、上仕切板１７４によって、ヘッダ１２の風下側となる上昇路１７ｄと、風上側となる下降路１７ｕとに仕切られている。すなわち、上仕切板１７４は、上循環部１７を風上側と風下側に仕切るように、前述した上下仕切板１８から扁平管が積層される方向の上方に向かって伸びて配置され、その上端において、上連通路１７２によって風上側と風下側が連通している。上仕切板１７４には上部扁平管群１１ｕに対応する箇所に凹部が設けられ、扁平管１１が挿入される。ここで、上仕切板１７４の上端は、上部扁平管群１１ｕの最上段の扁平管１１よりも上方に位置する。

【0033】

ここで、図３では、下部扁平管群１１ｄ及び上部扁平管群１１ｕについて、ともに７本の扁平管１１によって構成された例が示されているが、それぞれの扁平管１１の数はこれに限定されるものではなく、また、上下仕切板１８を挟んで上下において同数でなくてもよい。また上昇路１６ｉ、下降路１６ｏ、上昇路１７ｄおよび下降路１７ｕの断面積は、流通する冷媒の状態や種類に応じて、予め設計されればよい。これらの事項は、熱交換器５に必要とされる性能に応じて、適宜設定され得る。

【0034】

（冷媒の循環）
以上のようなヘッダ１２の構造によって、冷媒は、図３の矢印に示すようにヘッダ１２内部を循環しつつ、下部扁平管群１１ｄ及び上部扁平管群１１ｕの各扁平管１１へ分流されていく。すなわち、冷媒は、まず、流入板１５の噴出孔１５１を介して冷媒流入部１４から下循環部１６の内側の上昇路１６ｉへ噴出される。その後、冷媒は、上下仕切板１８の第１通過口１８ｄｉを介して上循環部１７の風下側の上昇路１７ｄへと導かれる。

【0035】

そして、冷媒は、上連通路１７２で反転し、図３の破線矢印によって示すように、上循環部１７の風上側の下降路１７ｕへ戻っていく。その後、冷媒は、上下仕切板１８の第２通過口１８ｕｏを介して下循環部１６の外側の下降路１６ｏへと導かれる。この際、前述したように、上下仕切板１８の第２通過口１８ｕｏは、ヘッダ１２の風上側かつ外側のみにあっても、あるいは風上から風下にかけての外側にあってもよく、要するに、冷媒を下循環部１６の外側の下降路１６ｏへと導くことができればよい。

【0036】

下循環部１６の外側の下降路１６ｏへと導かれた冷媒は、下連通路１６３で反転し、再び、下循環部１６の内側の上昇路１６ｉへと循環する。流入板１５の噴出孔１５１を介して下循環部１６に流入する冷媒と合流し、各扁平管１１へ分流されていく。ここで噴出孔１５１、第１通過口１８ｄｉおよび第２通過口１８ｕｏの面積は、熱交換器５に必要とされる性能に応じて、適宜設定され得る。

【0037】

以上のように冷媒が循環することによって、本第１実施形態に係るヘッダ１２においては、扁平管１１ごとの冷媒の分流バランスを均一化することが可能となる。すなわち、流入板１５の噴出孔１５１、下循環部１６を仕切る下仕切板１６１及び上循環部１７を仕切る上仕切板１７４によって、流路断面積が減少して冷媒の流速が上がるため、低循環量であっても液冷媒がヘッダ１２内を上昇しやすくなり、ヘッダ１２の下部で冷媒が滞留することが抑制される。一方、上昇した冷媒は、上循環部１７の上連通路１７２から下循環部１６の下連通路１６３によって、上循環部１７に移動した液冷媒が流入板１５の位置へ戻る循環経路が形成されるため、高循環量でも上循環部１７に冷媒が滞留することが抑制される。

【0038】

さらに、扁平管１１内の風上側と風下側における冷媒の状態の不均一を改善することが可能となる。すなわち、ヘッダ１２の下循環部１６では内側の上昇路１６ｉと外側の下降路１６ｏの循環経路となり、かつ、流入板１５の噴出孔１５１の位置を風下側に寄せたことにより、上昇路１６ｉの風下側には吹き上がった高流速のガスが多く分布し、上昇路１６ｉ風上側にはそれよりも低流速な液冷媒が多く分布することになる。それにより、従来のヘッダでは流路孔ごとに液冷媒が等分配されるのに対し、本第１実施形態に係るヘッダ１２では熱交換量が相対的に大きい風上側に多く液冷媒を流すことができ、扁平管１１の風上側と風下側における冷媒の状態の不均一が改善される。

【0039】

また、上循環部１７では風下側の上昇路１７ｄと風上側の下降路１７ｕの循環経路となり、戻り空間となる下降路１７ｕ側で液冷媒の割合が増加するため、風下側に流入空間、風上側に戻り空間を配置することで、熱交換量が相対的に大きい風上側に多く液冷媒を流すことができ、扁平管１１の風上側と風下側における冷媒の状態の不均一が改善される。

【0040】

さらに、ヘッダ１２においては、下循環部１６の循環経路の戻り空間である下降路１６ｏに滞留した液冷媒Ｒ（図４においてハッチングで示す）について、図４を用いて説明する。図４に示すように、下循環部１６の下降路１６ｏが扁平管１１の接続されていない外側空間であり、滞留した液冷媒Ｒは扁平管１１に偏流しない。また、下循環部１６の下仕切板１６１の下端（ひいては、下連通路１６３の高さ）が下部扁平管群１１ｄの最下段の扁平管１１よりも下方に位置しているため、液冷媒Ｒが上昇路１６ｉ側へ移動することを抑制している。

【0041】

（第２実施形態）
次に、本発明の第２実施形態について、図８を用いて説明する。空気調和機１の全体構成及び熱交換器５は第１実施形態と同様であるので、それらの説明は省略する。なお図８において、ヘッダ１２の扁平管が積層される方向から見た断面図を、断面記号から引き出した破線の個所に示す。

【0042】

（ヘッダ）
ヘッダ２２について以下説明するが、左右一対に設けられたヘッダ２２のうち左側のヘッダ２２を用いて説明する点、またヘッダ２２に対し、後述する下仕切板２６１で区画されるヘッダ２２内の扁平管１１側（図中、右側）を内側、その反対側（図中、左側）を外側と説明する点、また、後述する上仕切板２７４について図中の上側を風上、その反対側を風下（図中、下側）という点、図８においてフィン１１１を省略している点は、第１実施形態と同様である。

【0043】

第２実施形態では、冷媒の循環量が多い状況において、第１の実施形態における上循環部１７の下降路１７ｕ（冷媒が下部へ戻る空間）において液冷媒の分流をより適切に行えるようにすることを目的としている。

【0044】

この状況に対処するため、ヘッダ２２は、その上循環部２７に、図８の断面図の最上段に示すように、扁平管が積層される方向に垂直な断面で見た際に断面形状がＬ字状となる上仕切板２７４を設ける。具体的には、上仕切板２７４は、上循環部２７の内側で風上と風下を分ける第１仕切部２７４ｘと、ヘッダ２２の風下側で外側と内側を分ける第２仕切部２７４ｙとを組み合わせて形成される。第２仕切部２７４ｙは、上下仕切板２８から上循環部２７の上端まで伸びて配置される一方、第１仕切部２７４ｘは、上部扁平管群１１ｕのうち少なくとも最上部の扁平管よりも低い位置までとし、上循環部２７の上端との間に上連通路２７２を設ける。第１仕切部２７４ｘには上部扁平管群１１ｕに対応する箇所に凹部が設けられ、扁平管１１が挿入される。

【0045】

この上仕切板２７４によって、上循環部２７は、風下側かつ内側となる冷媒の上昇路２７ｄｉと、風上側となる冷媒の下降路２７ｕ及び風下外側となる冷媒の下降路２７ｄｏとに仕切られることとなる。下降路２７ｕと下降路２７ｄｏは、一体的な空間に形成される。

【0046】

以上のように、第２実施形態に係るヘッダ２２では、上循環部２７が上循環部２７の風下側の一部空間である風下側かつ内側が上昇路２７ｄｉに、風上側の全ての空間に風下側かつ外側の一部空間を加えた空間が下降路２７ｕ／２７ｄｏにそれぞれ仕切られるものである。したがって、ヘッダ１２とヘッダ２２を包括すると、上仕切板１７４，２７４は、上連通路１７２，２７２を除いて上循環部１７，２７を風下側の少なくとも一部に設けられた上昇路１７ｄ，２７ｄｉと、少なくとも風上側に設けられた下降路１７ｕ，２７ｕ／２７ｄｏに仕切るものである。

【0047】

（冷媒の循環）
以上のような構成において、冷媒は、図８の矢印に示すようにヘッダ２２内部を循環しつつ、下部扁平管群１１ｄ及び上部扁平管群１１ｕの各扁平管１１へ分流されていく。すなわち、冷媒は、まず、流入板２５の風下側かつ内側の噴出孔２５１を介して冷媒流入部２４から下循環部２６の内側の上昇路２６ｉへ噴出される。その後、冷媒は、上下仕切板２８の第１通過口２８ｄｉを介して上循環部２７の風下側かつ内側の上昇路２７ｄｉへと導かれる。なお、図８では、流入板２５の風上側かつ内側に別の噴出孔２５２を設けた例を示しているが、これは第２実施形態として不可欠なものではなく、下循環部２６への冷媒の噴出を促進する必要がある場合に設ければよい。

【0048】

そして、冷媒は、上連通路２７２で反転し、上循環部２７の風上側の下降路２７ｕ及び風下外側の下降路２７ｄｏへ戻っていく。その後、冷媒は、上下仕切板２８の第２通過口２８ｕｏを介して下循環部２６の外側の下降路２６ｏへと導かれる。この際、前述したように、上下仕切板２８の第２通過口２８ｕｏは、風上外側のみにあっても、あるいは風上から風下にかけての外側にあってもよく、要するに、冷媒を下循環部２６の外側の下降路２６ｏへと導くことができればよい。

【0049】

下循環部２６の外側の下降路２６ｏへと導かれた冷媒は、下連通路２６３で反転し、再び、下循環部２６の内側の上昇路２６ｉへと循環する。

【0050】

ここで、冷媒の循環量が多い状況における液冷媒の滞留について説明する。冷媒の循環量が多い場合、液冷媒は、上下仕切板２８の風上側に滞留することがある。これに対して、第２実施形態のように、上連通路２７２がＬ字状の上仕切板２７４によって風下側かつ内側の上昇路２７ｄｉと風上側の下降路２７ｕ及び風下外側の下降路２７ｄｏとに仕切ることで、上連通路２７２から下降路２７ｕ及び下降路２７ｄｏを下降してくる液冷媒が上下仕切板２８の風上外側にある第２通過口２８ｕｏを通過し切れない量であったとしても、液冷媒は、上下仕切板２８上において、風上側かつ内側にある第１閉鎖部２８ｕｉに加えて風下側かつ外側にある第２閉鎖部２８ｄｏにも広がって滞留していく。そうすると、上循環部２７で冷媒を滞留させておける面積が増加することから、液冷媒の滞留高さを上部扁平管群１１ｕの最下段の扁平管１１よりも低くすることができ、上部扁平管群１１ｕの高さ方向の偏流を更に改善できる。

【0051】

（実施形態の効果）
上記のような熱交換器としたことから、第１実施形態は、扁平管１１ごとの冷媒の分流を均一化し、扁平管１１内の風上側と風下側における冷媒の状態の不均一を改善し、下循環部１６の下降路１６ｏ（冷媒の戻り空間）に滞留した液冷媒の扁平管１１への偏流を抑制することができる。

【0052】

さらに、第２実施形態は、幅方向の偏流を改善しつつ、上循環部２６の下降路２７ｕ、２７ｄｏ側における液冷媒の滞留面積を増加させることにより、液冷媒の滞留の影響を抑制し、高さ方向の更なる偏流を改善することができる。

【0053】

以上、本発明の好ましい実施形態について詳述したが、本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形、変更が可能である。

【符号の説明】

【0054】

１…空気調和機
２…室内機
３…室外機
４…熱交換器（室内）
５…熱交換器（室外）
６…圧縮機
１１…扁平管、１１ｄ…下部扁平管群、１１ｕ…上部扁平管群
１１１…フィン
１２…ヘッダ（第１実施形態）
１３…流入管
１４…冷媒流入部
１５…流入板
１５１…噴出孔（オリフィス）
１６…下循環部、１６ｉ…内側の上昇路、１６ｏ…外側の下降路
１６１…下仕切板
１６３…下連通路
１７…上循環部、１７ｄ…風下側の上昇路、１７ｕ…風上側の下降路
１７２…上連通路
１７４…上仕切板
１８…上下仕切板、１８ｄｉ…第１通過口、１８ｕｉ…第１閉鎖部、１８ｕｏ…第２通過口、１８ｄｏ…第２閉鎖部
２２…ヘッダ（第２実施形態）
２４…冷媒流入部
２５…流入板
２５１…噴出孔（オリフィス）
２６…下循環部、２６ｉ…内側の上昇路、２６ｏ…外側の下降路
２６１…下仕切板
２６３…下連通路
２７…上循環部、２７ｄｉ…風下側かつ内側の上昇路、２７ｕ…風上側の下降路、２７ｄｏ…風下外側の下降路
２７２…上連通路
２７４…上仕切板、２７４ｘ…第１仕切部、２７４ｙ…第２仕切部
２８…上下仕切板、２８ｄｉ…第１通過口、２８ｕｉ…第１閉鎖部、２８ｕｏ…第２通過口、２８ｄｏ…第２閉鎖部
Ｒ…液冷媒

【要約】

【課題】扁平管ごとの冷媒の分流を均一化し、扁平管内の風上側と風下側における冷媒の状態の不均一を改善し、循環の戻り側空間に滞留した液冷媒の扁平管への偏流を抑制する熱交換器を提供する。
【解決手段】熱交換器５は、複数の扁平管１１と、複数の扁平管が接続されたヘッダ１２と、ヘッダの内部で冷媒流入部１４と下循環部１６を区画する流入板１５と、下循環部１６と上循環部１７を区画する上下仕切板１８と、下連通路１６３を除いて下循環部を内側の上昇路と外側の下降路に仕切る下仕切板１６１と、上連通路１７２を除いて上循環部を風下側の少なくとも一部に設けられた上昇路と、少なくとも風上側に設けられた下降路に仕切る上仕切板１７４と、を備え、流入板は、冷媒を噴出する噴出孔１５１を風下側かつ内側に有し、上下仕切板は、冷媒を通過させる第１通過口１８ｄｉを風下側かつ内側に、冷媒を通過させる第２通過口１８ｕｏを少なくとも風上外側にそれぞれ有する。
【選択図】図３

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】