特開 2024-61466 熱交換器及び空気調和機

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024061466

(43)【公開日】2024-05-07

(54)【発明の名称】熱交換器及び空気調和機

(51)【国際特許分類】

   F28F 9/22 20060101AFI20240425BHJP

   F24F 1/0059 20190101ALI20240425BHJP

   F24F 1/032 20190101ALI20240425BHJP

   F24F 1/18 20110101ALI20240425BHJP

【ＦＩ】

F28F9/22

F24F1/0059

F24F1/032

F24F1/18

【審査請求】未請求

【請求項の数】8

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022169435

(22)【出願日】2022-10-21

(71)【出願人】

【識別番号】503376518

【氏名又は名称】東芝ライフスタイル株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110002147

【氏名又は名称】弁理士法人酒井国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】河村 佳憲

【テーマコード（参考）】

3L051

3L054

3L065

【Ｆターム（参考）】

3L051BE06

3L054BA05

3L065DA13

(57)【要約】

【課題】熱交換器の複数の伝熱管に流入する冷媒の量のばらつきを抑制する。
【解決手段】実施形態に係る熱交換器は、第１の方向に冷媒が流れる第１の流路が設けられたヘッダと、第１の方向に間隔をあけて並べられて、それぞれに、第１の流路と接続され第１の方向と交差する第２の方向に延び冷媒が流入する第２の流路、が設けられた複数の伝熱管と、第１の流路に設けられ、複数の伝熱管のうち少なくとも第１の流路における第１の方向側の端部に最も近い伝熱管に対して設けられた案内部材と、を備え、案内部材は、少なくとも一部が第１の流路における第２の流路との接続口と対向し第１の方向に向かうにつれて第２の方向に向かうように第１の方向に対して傾斜し、第１の方向に流れる冷媒を第２の流路側に案内する案内面を有する。
【選択図】図３

【特許請求の範囲】

【請求項1】

第１の方向に冷媒が流れる第１の流路が設けられたヘッダと、
前記第１の方向に間隔をあけて並べられて、それぞれに、前記第１の流路と接続され前記第１の方向と交差する第２の方向に延び前記冷媒が流入する第２の流路、が設けられた複数の伝熱管と、
前記第１の流路に設けられ、前記複数の伝熱管のうち少なくとも前記第１の流路における前記第１の方向側の端部に最も近い前記伝熱管に対して設けられた案内部材と、
を備え、
前記案内部材は、少なくとも一部が前記第１の流路における前記第２の流路との接続口と対向し前記第１の方向に向かうにつれて前記第２の方向に向かうように前記第１の方向に対して傾斜し、前記第１の方向に流れる前記冷媒を前記第２の流路側に案内する案内面を有した、
熱交換器。

【請求項2】

前記案内部材は、前記複数の伝熱管のうち前記第１の流路の前記端部に最も近い前記伝熱管を含む複数の前記伝熱管のそれぞれに対して設けられた、
請求項１に記載の熱交換器。

【請求項3】

前記案内部材は、前記複数の伝熱管のうち前記第１の流路の前記端部から最も遠い前記伝熱管とは異なる前記伝熱管に対して設けられた、
請求項１に記載の熱交換器。

【請求項4】

複数の前記案内面は、前記第１の流路の前記端部から離れるにつれて面積が小さい、
請求項２に記載の熱交換器。

【請求項5】

前記第１の流路は、前記案内部材に対して前記第２の方向側の第１の部分と、前記案内部材に対して前記第２の方向の反対方向側の第２の部分と、を含む、
請求項１に記載の熱交換器。

【請求項6】

前記第１の方向から見た場合に、前記案内部材の前記第２の方向の幅は、前記第１の流路の直径の１０％～４０％の範囲内である、
請求項１に記載の熱交換器。

【請求項7】

前記ヘッダは、前記案内部材が設けられていない第１の部材と、前記案内部材が設けられ、前記第１の部材とは別部材であり前記第１の部材と接続された第２の部材と、を有した、
請求項１に記載の熱交換器。

【請求項8】

請求項１～７のいずれか一つに記載の熱交換器と、
圧縮機と、
を備え、
前記熱交換器の前記第１の流路に前記圧縮機からの気体状の前記冷媒が流入する、
空気調和機。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明の実施形態は、熱交換器及び空気調和機に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、エアコンディショナのような空気調和機においては、冷房運転時において、圧縮機からの高温の気体状の冷媒が室外熱交換器へ流れ室外熱交換器にて熱交換する。例えば、熱交換器は、圧縮機からの冷媒が流入するヘッダと、ヘッダに接続されヘッダから冷媒が流入する複数の伝熱管と、を有する。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特許第４８８７２１３号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

この種の熱交換器では、複数の伝熱管に流入する冷媒の量にばらつきが発生すると、熱交換器における熱交換効率が低下する虞がある。

【0005】

本発明が解決する課題の一例は、熱交換器の複数の伝熱管に流入する冷媒の量のばらつきを抑制することである。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本発明の実施形態に係る熱交換器は、第１の方向に冷媒が流れる第１の流路が設けられたヘッダと、前記第１の方向に間隔をあけて並べられて、それぞれに、前記第１の流路と接続され前記第１の方向と交差する第２の方向に延び前記冷媒が流入する第２の流路、が設けられた複数の伝熱管と、前記第１の流路に設けられ、前記複数の伝熱管のうち少なくとも前記第１の流路における前記第１の方向側の端部に最も近い前記伝熱管に対して設けられた案内部材と、を備え、前記案内部材は、少なくとも一部が前記第１の流路における前記第２の流路との接続口と対向し前記第１の方向に向かうにつれて前記第２の方向に向かうように前記第１の方向に対して傾斜し、前記第１の方向に流れる前記冷媒を前記第２の流路側に案内する案内面を有する。

【0007】

前記熱交換器では、例えば、前記案内部材は、前記複数の伝熱管のうち前記第１の流路の前記端部に最も近い前記伝熱管を含む複数の前記伝熱管のそれぞれに対して設けられている。

【0008】

前記熱交換器では、例えば、前記案内部材は、前記複数の伝熱管のうち前記第１の流路の前記端部から最も遠い前記伝熱管とは異なる前記伝熱管に対して設けられている。

【0009】

前記熱交換器では、例えば、複数の前記案内面は、前記第１の流路の前記端部から離れるにつれて面積が小さい。

【0010】

前記熱交換器では、例えば、前記第１の流路は、前記案内部材に対して前記第２の方向側の第１の部分と、前記案内部材に対して前記第２の方向の反対方向側の第２の部分と、を含む。

【0011】

前記熱交換器では、例えば、前記第１の方向から見た場合に、前記案内部材の前記第２の方向の幅は、前記第１の流路の直径の１０％～４０％の範囲内である。

【0012】

前記熱交換器では、例えば、前記ヘッダは、前記案内部材が設けられていない第１の部材と、前記案内部材が設けられ、前記第１の部材とは別部材であり前記第１の部材と接続された第２の部材と、を有する。

【0013】

本発明の実施形態に係る空気調和機は、前記熱交換器と、圧縮機と、を備え、前記熱交換器の前記第１の流路に前記圧縮機からの気体状の前記冷媒が流入する。

【0014】

以上の熱交換器及び空気調和機によれば、例えば、熱交換器の複数の伝熱管に流入する冷媒の量のばらつきを抑制することができる。

【図面の簡単な説明】

【0015】

【図1】図１は、実施形態に係る冷房運転時の空気調和機を概略的に示す冷媒系統図である。

【図2】図２は、実施形態の熱交換器と冷媒配管の一部とを概略的に示す正面図である。

【図3】図３は、実施形態の熱交換器の一部を概略的に示す正面図である。

【図4】図４は、実施形態の熱交換器の一部を概略的に示す断面図である。

【図5】図５は、実施形態の熱交換器を流れる冷媒の量を説明するための図である。

【発明を実施するための形態】

【0016】

以下、本発明の例示的な実施形態が開示される。なお、本明細書においては基本的に、鉛直上方を上方向、鉛直下方を下方向と定義する。また、本明細書において、実施形態に係る構成要素及び当該要素の説明が、複数の表現で記載されることがある。構成要素及びその説明は、一例であり、本明細書の表現によって限定されない。構成要素は、本明細書におけるものとは異なる名称でも特定され得る。また、構成要素は、本明細書の表現とは異なる表現によっても説明され得る。

【0017】

また、図面は模式的なものであり、各要素の寸法の関係、各要素の比率等は、現実と異なる場合がある。また、図面の相互間においても、互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれている場合がある。

【0018】

図１は、実施形態に係る冷房運転時の空気調和機１０を概略的に示す冷媒系統図である。空気調和機１０は、例えば、家庭用のエアコンディショナである。なお、空気調和機１０は、この例に限られず、業務用のエアコンディショナのような他の空気調和機であっても良い。

【0019】

図１に示すように、空気調和機１０は、室外機１１と、室内機１２と、冷媒配管１３と、制御装置１４とを有する。室外機１１は、例えば、屋外に配置される。室内機１２は、例えば、屋内に配置される。

【0020】

空気調和機１０は、室外機１１と室内機１２とが冷媒配管１３により接続された冷凍サイクルを備える。室外機１１と室内機１２との間で、冷媒配管１３を通り、冷媒が流れる。また、室外機１１と室内機１２とは、例えば電気配線により互いに電気的に接続されている。

【0021】

室外機１１は、室外熱交換器２１と、室外送風ファン２２と、圧縮機２３と、アキュムレータ２４と、四方弁２５と、膨張弁２６とを有する。室内機１２は、室内熱交換器３１と、室内送風ファン３２とを有する。室外熱交換器２１は、熱交換器の一例である。

【0022】

冷媒配管１３は、例えば、金属で作られた管である。冷媒配管１３は、二つの冷媒配管４１，４２を有する。冷媒配管４１は、室内熱交換器３１と室外熱交換器２１とを接続する。圧縮機２３、アキュムレータ２４、及び四方弁２５は、冷媒配管４１に設けられている。冷媒配管４２は、室外熱交換器２１と室内熱交換器３１とを接続する。膨張弁２６は、冷媒配管４２に設けられている。

【0023】

冷房運転において、冷媒は、冷媒配管４１を通って室内熱交換器３１から室外熱交換器２１へ流れ、冷媒配管４２を通って室外熱交換器２１から室内熱交換器３１へ流れる。図１の矢印は、冷房運転時における冷媒の流れを示す。暖房運転において、冷媒は、冷媒配管４１を通って室外熱交換器２１から室内熱交換器３１へ流れ、冷媒配管４２を通って室内熱交換器３１から室外熱交換器２１へ流れる。

【0024】

室外機１１の室外熱交換器２１は、冷房運転において凝縮器として冷媒の放熱を行い、暖房運転において蒸発器として冷媒の吸熱を行う。室外送風ファン２２は、室外熱交換器２１に向かって送風し、室外熱交換器２１における冷媒と空気との熱交換を促進する。言い換えると、室外送風ファン２２は、室外熱交換器２１と熱交換する気流を生成する。

【0025】

圧縮機２３は、吸入口２３ａと吐出口２３ｂとを有する。圧縮機２３は、吸入口２３ａから冷媒を吸入し、圧縮した冷媒を吐出口２３ｂから吐出する。これにより、圧縮機２３は、冷凍サイクルにおいて冷媒を圧縮するとともに、冷媒の循環を生じさせる。

【0026】

アキュムレータ２４は、圧縮機２３の吸入口２３ａに接続されている。アキュムレータ２４は、気体状の冷媒と液体状の冷媒とを分離する。これにより、圧縮機２３は、アキュムレータ２４を通過した気体状の冷媒を吸入口２３ａから吸入することができる。アキュムレータ２４は、圧縮機２３と一体に構成されることで、圧縮機２３の吸入口となることができる。

【0027】

四方弁２５は、室外熱交換器２１と、室内熱交換器３１と、圧縮機２３の吐出口２３ｂと、アキュムレータ２４（圧縮機２３の吸入口２３ａ）とに接続されている。四方弁２５は、暖房運転時と冷房運転時とで、室外熱交換器２１、室内熱交換器３１、圧縮機２３の吐出口２３ｂ、及びアキュムレータ２４のそれぞれに接続されている流路を切り替え、冷媒が流れる方向を変更する。

【0028】

図１に実線で示すように、冷房運転時において、四方弁２５は、室外熱交換器２１と圧縮機２３の吐出口２３ｂとを接続する。さらに、冷房運転時において、四方弁２５は、室内熱交換器３１とアキュムレータ２４とを接続する。これにより、圧縮機２３で圧縮された冷媒が室外熱交換器２１へ流れ、室内熱交換器３１で蒸発した冷媒がアキュムレータ２４へ流れる。

【0029】

図１に破線で示すように、暖房運転時において、四方弁２５は、室外熱交換器２１とアキュムレータ２４とを接続する。さらに、暖房運転時において、四方弁２５は、室内熱交換器３１と圧縮機２３の吐出口２３ｂとを接続する。これにより、圧縮機２３で圧縮された冷媒が室内熱交換器３１へ流れ、室外熱交換器２１で蒸発した冷媒がアキュムレータ２４へ流れる。

【0030】

膨張弁２６は、例えば、電磁膨張弁である。なお、膨張弁２６は、他の膨張弁であっても良い。膨張弁２６は、制御装置１４により開度を制御されることで、当該膨張弁２６を通過する冷媒の量を調節する。

【0031】

室内機１２の室内熱交換器３１は、冷房運転において蒸発器として吸熱し、暖房運転において凝縮器として放熱する。室内送風ファン３２は、室内熱交換器３１に向かって送風し、室内熱交換器３１と空気との熱交換を促進する。言い換えると、室内送風ファン３２は、室内熱交換器３１と熱交換する気流を生成する。

【0032】

制御装置１４は、例えば、室外制御装置１４ａと、室内制御装置１４ｂとを有する。室外制御装置１４ａと室内制御装置１４ｂとは、互いに電気配線により電気的に接続されている。室外制御装置１４ａ及び室内制御装置１４ｂのうち少なくとも一方は、例えば、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）又はマイクロコントローラのような制御装置と、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）と、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）と、フラッシュメモリのような記憶装置とを有するコンピュータである。なお、制御装置１４は、この例に限られない。例えば、制御装置１４は、室外制御装置１４ａ及び室内制御装置１４ｂのうち一方のみを有しても良い。

【0033】

室外制御装置１４ａは、室外機１１の室外送風ファン２２、圧縮機２３、四方弁２５、及び膨張弁２６を制御する。室内制御装置１４ｂは、室内機１２の室内送風ファン３２を制御する。

【0034】

制御装置１４が室外機１１及び室内機１２を制御することで、空気調和機１０は、冷房運転、暖房運転、除湿運転、及び他の運転を行う。室内制御装置１４ｂは、例えば、リモートコントローラから信号を入力されても良いし、通信装置を通じてスマートフォンのような情報端末から信号を入力されても良い。

【0035】

図２は、実施形態の熱交換器５０と冷媒配管１３の一部とを概略的に示す正面図である。室外熱交換器２１と室内熱交換器３１とのそれぞれは、熱交換器５０を有する。室外熱交換器２１の熱交換器５０と、室内熱交換器３１の熱交換器５０とは、大まかな構成が共通する。このため、以下の熱交換器５０についての説明は、室外熱交換器２１の熱交換器５０と室内熱交換器３１の熱交換器５０において概ね共通する。なお、室外熱交換器２１の熱交換器５０と、室内熱交換器３１の熱交換器５０とは、例えば、形状、大きさ、配置、伝熱管５３の形状及び配置、又は、フィン５４の形状及び配置等について、互いに異なっても良い。また、一方の熱交換器５０をマイクロチャネル熱交換器とし、他方の熱交換器５０をフィンチューブ熱交換器とするなど、二つの熱交換器５０が互いに異なる方式又は構成の熱交換器であっても良い。

【0036】

以下、便宜上、Ｘ軸、Ｙ軸、及びＺ軸が定義される。Ｘ軸、Ｙ軸及びＺ軸は、互いに直交する。Ｘ軸及びＹ軸は、水平に延びている。Ｚ軸は、鉛直に延びている。なお、Ｘ軸、Ｙ軸、及びＺ軸は、水平方向及び鉛直方向に対して斜めに傾いていても良い。

【0037】

さらに、本明細書において、Ｘ方向、Ｙ方向、及びＺ方向が定義される。Ｘ方向は、Ｘ軸に沿う方向であって、Ｘ軸の矢印が示す＋Ｘ方向と、Ｘ軸の矢印の反対方向である－Ｘ方向とを含む。Ｙ方向は、Ｙ軸に沿う方向であって、Ｙ軸の矢印が示す＋Ｙ方向と、Ｙ軸の矢印の反対方向である－Ｙ方向とを含む。Ｚ方向は、Ｚ軸に沿う方向であって、Ｚ軸の矢印が示す＋Ｚ方向と、Ｚ軸の矢印の反対方向である－Ｚ方向とを含む。例えば、＋Ｚ方向は上方向、－Ｚ方向は下方向である。－Ｚ方向は、第１の方向の一例であり、＋Ｘ方向は、第２の方向の一例である。

【0038】

熱交換器５０は、二つのヘッダ５１，５２と、複数の伝熱管５３Ａ～５３Ｆと、複数のフィン５４とを有する。二つのヘッダ５１，５２は、それぞれ、Ｚ方向の延び、Ｘ方向に互いに離間している。複数の伝熱管５３Ａ～５３Ｆは、二つのヘッダ５１，５２の間に設けられている。複数の伝熱管５３Ａ～５３Ｆは、Ｘ方向に延び、互いにＺ方向に間隔をあけて並べられている。複数のフィン５４は、複数の伝熱管５３Ａ～５３Ｆに亘って設けられている。以後、複数の伝熱管５３Ａ～５３Ｆの総称として伝熱管５３を用いる。

【0039】

ヘッダ５１は、冷媒配管４１に接続されている。ヘッダ５２は、冷媒配管４２に接続されている。ヘッダ５１，５２は、内部の流路に冷媒が流れる。例えば、冷房運転時においては、室外熱交換器２１の熱交換器５０が凝縮器として機能する場合、室外熱交換器２１の熱交換器２０のヘッダ５１には、気体状の高温の冷媒が流入する。

【0040】

図３は、実施形態の熱交換器５０の一部を概略的に示す正面図である。図４は、実施形態の熱交換器５０の一部を概略的に示す断面図である。

【0041】

図３及び図４に示されるように、ヘッダ５１は、例えば、Ｚ方向を長手方向とする円管によって構成されている。ヘッダ５１には、Ｚ方向に延びる第１の流路６１が設けられている。第１の流路６１の＋Ｚ方向側の端部である一端部６１ａは、開口されている。すなわち、一端部６１ａは、開口部（開口端部）である。第１の流路６１の－Ｚ方向側の端部である他端部６１ｂは、閉塞されている。

【0042】

第１の流路６１の一端部６１ａは、冷媒配管４１と接続されている。冷房運転時において室外熱交換器２１の熱交換器５０が凝縮器として機能する場合、室外熱交換器２１の熱交換器２０のヘッダ５１においては、第１の流路６１の一端部６１ａには、圧縮機２３から気体状の高温の冷媒が流入する。すなわち、このとき、一端部６１ａは、冷媒の入口となる。一端部６１ａから流入した冷媒は、－Ｚ方向に流れる。また、図４に示されるように、第１の流路６１は、伝熱管５３の第２の流路６２との接続口６１ｅを有する。接続口６１ｅは、ヘッダ５１をＸ方向に貫通している。接続口６１ｅは、伝熱管５３ごとに設けられている。すなわち、第１の流路６１は、一端部６１ａと他端部６１ｂとの間で第１の方向に間隔をあけて設けられた複数の接続口６１ｅを有する。一端部６１ａから流入した冷媒は、各接続口６１ｅから各伝熱管５３の第２の流路６２に流れる。接続口６１ｅは、開口部とも称される。

【0043】

また、第１の流路６１には、複数の案内部材５５Ａ～５５Ｃが設けられている。以後、複数の案内部材５５Ａ～５５Ｃの総称として案内部材５５を用いる。案内部材の詳細は、後述する。

【0044】

また、ヘッダ５１は、複数の第１の部材７１Ａ～７１Ｄと、複数の第２の部材７２Ａ～７２Ｃとの組み合わせによって構成されている。以後、複数の第１の部材７１Ａ～７１Ｄの総称として第１の部材７１を用い、複数の第２の部材７２Ａ～７２Ｃの総称として第２の部材７２を用いる。第１の部材７１と第２の部材７２とは、例えば、溶接によって接続されている。なお、第１の部材７１と第２の部材７２との接続形態は、上記に限定されない。例えば、第１の部材７１と第２の部材７２との接続は、互いに設けられたネジの螺合による接続であっても良いし、他の形態の接続であっても良い。第１の部材７１には、案内部材５５が設けられていない。第１の部材７１は、金属材料によって作られた管状の部材である。第２の部材７２には、案内部材５５が設けられている。また、第２の部材７２には、伝熱管５３が接続されている。すなわち、第２の部材７２は、継手である。第２の部材７２は、金属材料によって作られた管状の部材である。第２の部材７２の材料は、第１の部材７１よりも加工しやすいものが望ましく、例えば、黄銅（真鍮）である。第２の部材７２が黄銅であることにより、加工がしやすくなり、第２の部材７２の内部に案内部材５５を形成しやすくなる。なお、第１の部材７１及び第２の部材７２の材料は、上記に限定されない。また、第１の部材７１の材料と第２の部材７２の材料とが同じであっても良い。なお、ヘッダ５２は、ヘッダ５１と同じ構成であっても良いし、異なる構成であっても良い。

【0045】

複数の伝熱管５３は、例えば、銅やアルミニウムのような金属で作られた管である。複数の伝熱管５３は、Ｚ方向に間隔を介して並べられ、二つのヘッダ５１，５２の間で略Ｘ方向に延びている。伝熱管５３は、ヘッダ５１の第２の部材７２に連結されている。冷媒は、複数の伝熱管５３を通って、二つのヘッダ５１，５２の間で流れる。具体的には、図４に示されるように、伝熱管５３には、第２の流路６２が設けられている。第２の流路６２は、第１の流路６１と接続され第１の流路６１から－Ｚ方向と交差する＋Ｘ方向に延びている。具体的には、第２の流路６２は、第１の流路６１の接続口６１ｅと接続された接続口６２ａを有する。接続口６２ａは、第２の流路における－Ｘ方向側の端部である。接続口６２ａは、開口部とも称される。第２の流路６２の接続口６２ａには、第１の流路６１の接続口６１ｅからの冷媒が流入する。伝熱管５３は、冷媒管とも称される。

【0046】

また、複数の伝熱管５３Ａ～５３Ｆは、伝熱管５３Ａから５３Ｆに向かうにつれて－Ｚ方向に位置するように配置されている。すなわち、複数の伝熱管５３Ａ～５３Ｆのうち伝熱管５３Ａが、ヘッダ５１の第１の流路６１の一端部６１ａに最も近く、複数の伝熱管５３Ａ～５３Ｆのうち伝熱管５３Ｆが、第１の流路６１の一端部６１ａから最も遠い。

【0047】

複数のフィン５４は、Ｘ方向に間隔を介して並べられている。複数のフィン５４のそれぞれは、複数の伝熱管５３のうち少なくとも一つに接続されている。これにより、複数のフィン５４は、複数の伝熱管５３を流れる冷媒と空気との熱交換を促進する。

【0048】

次に、案内部材５５について説明する。案内部材５５は、ヘッダ５１の第１の流路６１を－Ｚ方向に流れる冷媒の一部を、伝熱管５３の第２の流路６２側に案内するものである。案内部材５５は、例えば、金属材料によって作られている。

【0049】

図３に示されるように、案内部材５５Ａ～５５Ｃは、複数の伝熱管５３Ａ～Ｃに対して設けられている。すなわち、案内部材５５Ａ～５５Ｃは、複数の伝熱管５３Ａ～５３Ｆのうち第１の流路６１の一端部６１ａに最も近い伝熱管５３Ａを含む複数の伝熱管５３Ａ～５３Ｃのそれぞれに対して設けられている。案内部材５５は、複数の伝熱管５３のうち第１の流路６１の一端部６１ａから最も遠い伝熱管５３Ｆとは異なる伝熱管５３Ａ～５３Ｃに対して設けられている。

【0050】

案内部材５５Ａ～５５Ｃは、それぞれ、ヘッダ５１の第２の部材７２Ａ～７２Ｃに設けられている。図３及び図４に示されるように、案内部材５５は、帯状の板材によって構成されている。なお、案内部材５５は、他の形状であっても良い。各案内部材５５は、Ｙ方向の両端部が第２の部材７２にカシメや溶接等よって固定されている。図４に示されるように、一例として、案内部材５５のＹ方向の両端部と第２の部材７２の内周面との間には、隙間６１ｆ，６１ｇが形成されている。なお、隙間６１ｆ，６１ｇの一方又は両方が無くても良い。また、案内部材５５の固定方法は、上記に限定されない。また、案内部材５５は、第２の部材７２に一体形成されても良い。

【0051】

案内部材５５は、少なくとも第１の流路６１の直径の中心と重なるように配置され、案内部材５５の＋Ｘ方向側及び－Ｘ方向側は、冷媒が通過可能である。換言すると、第１の流路６１は、案内部材５５に対して＋Ｘ方向側の第１の部分６１ｃと、案内部材５５に対して－Ｘ方向側の第２の部分６１ｄと、を含む。

【0052】

図３及び図４に示されるように、案内部材５５は、案内面５５ａを有する。案内面５５ａは、案内部材５５における＋Ｚ方向側の面である。案内面５５ａは、平面である。なお、案内面５５ａは、曲面であっても良い。案内面５５ａは、少なくとも一部が第１の流路６１の接続口６１ｅ及び第２の流路６２の接続口６２ａと対向している。換言すると、案内面５５ａは、少なくとも一部が第１の流路６１の接続口６１ｅ及び第２の流路６２の接続口６２ａとＸ方向に並んでいる。案内面５５ａは、一部だけが第１の流路６１の接続口６１ｅ及び第２の流路６２の接続口６２ａと対向していても良いし、全部が第１の流路６１の接続口６１ｅ及び第２の流路６２の接続口６２ａと対向していても良い。案内面５５ａは、－Ｚ方向に向かうにつれて＋Ｘ方向に向かうように、Ｘ方向及びＺ方向に対して傾斜している。Ｘ方向に対する案内面５５ａの傾斜角度αは、例えば、３０度である。なお、案内面５５ａの傾斜角度は、上記に限定されない。

【0053】

また、－Ｚ方向から見た場合に（図４の視線）、案内部材５５の＋Ｘ方向の幅Ｌ１は、第１の流路６１の直径Ｄ１の１０％～４０％の範囲内である。一例として、案内部材５５の＋Ｘ方向の幅Ｌ１は、第１の流路６１の直径Ｄ１の２７％である、なお、案内部材５５の幅Ｌ１は、上記に限定されない。

【0054】

上記の構成において、冷房運転時には、室外熱交換器２１の熱交換器５０には、圧縮機２３からの高温の気体状の冷媒が流入する。具体的には、ヘッダ５１の第１の流路６１の一端部６１ａに、気体状の冷媒が流入する。第１の流路６１に流入した気体状の冷媒は、第１の流路６１を－Ｚ方向に流れるとともに複数の伝熱管５３に分流する。このとき、本実施形態では、複数の伝熱管５３のうち第１の流路６１の一端部６１ａに比較的近い伝熱管５３Ａ～５３Ｃに対して案内部材５５Ａ～５５Ｃが設けられている。これにより、冷媒の一部は、案内部材５５Ａ～５５Ｃの案内面５５ａによって、伝熱管５３Ａ～５３Ｃに案内される。また、冷媒の一部は、第１の流路６１の第１の部分６１ｃ及び第２の部分６１ｄを通ってさらに－Ｚ方向に流れる。

【0055】

ここで、案内部材５５が設けられていない場合、第１の流路６１に流入した気体状の冷媒は、伝熱管５３Ａから５３Ｆの順に流量が多くなる。すなわち、第１の流路６１に流入した気体状の冷媒は、伝熱管５３Ｆから５３Ａの順に流量が少なくなる。これは、第１の流路６１の冷媒の入口である一端部６１ａに近い程、冷媒の圧力が低く流速が速いため、一端部６１ａに近い伝熱管５３程、冷媒が伝熱管５３の第２の流路６２に流れにくいためであると考えられる。

【0056】

これに対して、本実施形態では、上述のとおり、複数の伝熱管５３のうち第１の流路６１の一端部６１ａに比較的近い伝熱管５３Ａ～５３Ｃに対して案内部材５５Ａ～５５Ｃが設けられている。そして、冷媒の一部は、案内部材５５Ａ～５５Ｃの案内面５５ａによって、伝熱管５３Ａ～５３Ｃに案内される。これにより、案内部材５５Ａ～５５Ｃが無い場合に比べて、伝熱管５３Ａ～５３Ｃに入る冷媒の量が増大し、ヘッダ５１から複数の伝熱管５３に流入する冷媒の量のばらつきが抑制される。なお、本実施形態では、第１の流路６１の冷媒の入口である一端部６１ａから比較的遠い伝熱管５３Ｄ～５３Ｆには、冷媒が流れやすいので、案内部材５５は設けられていない。

【0057】

図５は、実施形態の熱交換器５０を流れる冷媒の量を説明するための図である。発明者は、熱交換器５０の冷媒の流れのシミュレーションを行った。シミュレーションでは、図５に示されるように、熱交換器５０のヘッダ５１と案内部材５５と伝熱管５３の一部とで構成されたモデルを用いた。このシミュレーションで、複数の伝熱管５３から流出する冷媒の量が略同じであるという結果が得られた。特に、案内部材５５の＋Ｘ方向の幅Ｌ１が第１の流路６１の直径Ｄ１の１０％～４０％の範囲内にあるときに、効果が顕著であった。なお、図５では、各伝熱管５３から延びる矢印Ｆ１～Ｆ６の長さは、各伝熱管５３から流出する冷媒の量を示す。このシミュレーションの結果から、本実施形態の構成では、複数の伝熱管５３に流入する冷媒の量のばらつきが抑制されることが分かった。

【0058】

以上のように、本実施の熱交換器５０は、ヘッダ５１と、複数の伝熱管５３と、案内部材５５と、を備える。ヘッダ５１には、－Ｚ方向（第１の方向）に冷媒が流れる第１の流路６１が設けられている。複数の伝熱管５３は、－Ｚ方向に間隔をあけて並べられている。複数の伝熱管５３は、それぞれに、第１の流路６１と接続され－Ｚ方向と交差する＋Ｘ方向（第２の方向）に延び冷媒が流入する第２の流路６２が設けられている。案内部材５５は、第１の流路６１に設けられている。案内部材５５は、複数の伝熱管５３のうち少なくとも第１の流路６１における－Ｚ方向側の一端部６１ａ（端部）に最も近い伝熱管５３に対して設けられている。案内部材５５は、案内面５５ａを有する。案内面５５ａは、少なくとも一部が第１の流路６１における第２の流路６２との接続口６１ｅと対向し－Ｚ方向に向かうにつれて＋Ｘ方向に向かうように－Ｚ方向に対して傾斜し、－Ｚ方向に流れる冷媒を第２の流路６２側に案内する。

【0059】

このような構成によれば、第１の流路６１の一端部６１ａから第１の流路６１に流入した気体状の冷媒が、案内部材５５の案内面５５ａによって、複数の伝熱管５３のうち少なくとも第１の流路６１における－Ｚ方向側の一端部６１ａに最も近い伝熱管５３Ａに案内される。よって、ヘッダ５１から複数の伝熱管５３に流入する冷媒の量のばらつきを抑制することができる。

【0060】

また、案内部材５５は、複数の伝熱管５３のうち第１の流路６１の一端部６１ａに最も近い伝熱管５３Ａを含む複数の伝熱管５３Ａ～５３Ｃのそれぞれに対して設けられている。

【0061】

このような構成によれば、複数の案内部材５５の案内面５５ａによって、複数の伝熱管５３のうち第１の流路６１の一端部６１ａに最も近い伝熱管５３Ａを含む複数の伝熱管５３Ａ～５３Ｃのそれぞれに案内される。よって、ヘッダ５１から複数の伝熱管５３に流入する冷媒の量のばらつきをより一層抑制することができる。

【0062】

また、案内部材５５は、複数の伝熱管５３のうち第１の流路６１の一端部６１ａから最も遠い伝熱管５３Ｆとは異なる伝熱管５３Ａ～５３Ｃに対して設けられている。

【0063】

このような構成によれば、全ての伝熱管５３に対して案内部材５５を設ける構成に比べて、熱交換器５０の構成を簡素化することができる。

【0064】

また、第１の流路６１は、案内部材５５に対して＋Ｘ方向側の第１の部分６１ｃと、案内部材５５に対して＋Ｘ方向の反対方向側の第２の部分６１ｄと、を含む。

【0065】

このような構成によれば、冷媒が、第１の部分６１ｃと第２の部分６１ｄとによって、案内部材５５の下流側に冷媒を流すことができる。

【0066】

また、－Ｚ方向から見た場合に、案内部材５５の＋Ｘ方向の幅Ｌ１は、第１の流路６１の直径Ｄ１の１０％～４０％の範囲内である。

【0067】

このような構成によれば、ヘッダ５１から複数の伝熱管５３に流入する冷媒の量のばらつきをより一層抑制することができる。

【0068】

また、ヘッダ５１は、案内部材５５が設けられていない第１の部材７１と、案内部材５５が設けられ、第１の部材７１とは別部材であり第１の部材７１と接続された第２の部材７２と、を有する。

【0069】

このような構成によれば、ヘッダ５１が第１の部材７１と第２の部材７２との分割構造ではない構成に比べて、案内部材５５の形成が容易である。

【0070】

次に、変形例を説明する。本変形例では、複数の案内部材５５の複数の案内面５５ａは、第１の流路６１の一端部６１ａから離れるにつれてすなわち－Ｚ方向に位置するにつれて面積が小さい。

【0071】

このような構成によれば、ヘッダ５１から複数の伝熱管５３に流入する冷媒の量のばらつきをより一層抑制することができる。

【0072】

なお、上記実施形態では、複数の案内部材５５が設けられた例が示されたが、これに限定されない。例えば、複数の伝熱管５３のうち第１の流路６１の一端部６１ａに最も近い伝熱管５３Ａだけに案内部材５５が設けられていても良い。

【0073】

また、上記実施形態では、複数の伝熱管５３の数が６本の例が示されたが、これに限定されない。複数の伝熱管５３は、複数であれば良い。

【0074】

また、上記実施形態では、ヘッダ５１，５２がＸ方向に並び、伝熱管５３が、直線状の形状である例が示されたが、これに限定されない。例えば、ヘッダ５１，５２がＹ方向に並び、伝熱管５３が折り返しされた形状であっても良い。

【0075】

また、上記実施形態では、第１の流路６１の一端部６０ａが＋Ｚ方向側に位置し、他端部６０ｂが－Ｚ方向側に位置する例が示されたが、これに限定されない。第１の流路６１の一端部６０ａが－Ｚ方向側に位置し、他端部６０ｂが＋Ｚ方向側に位置しても良い。すなわち、図２及び図３において上下反転した姿勢で熱交換器５０が配置されても良い。

【0076】

また、上記実施形態では、ヘッダ５１が第１の部材７１と第２の部材７２との組み合わせによって構成された例が示されたが、これに限定されない。例えば、ヘッダ５１は、単一の部材（管）によって構成されていても良い。

【0077】

また、上記実施形態では、室外熱交換器２１と室内熱交換器３１との両方の熱交換器５０にヘッダ５１，５２が設けられた例が示されたが、これに限定されない。例えば、室外熱交換器２１と室内熱交換器３１とのうち一方の熱交換器５０にヘッダ５１，５２が設けられていない構成であっても良い。

【0078】

以上の説明において、抑制は、例えば、事象、作用、若しくは影響の発生を防ぐこと、又は事象、作用、若しくは影響の度合いを低減させること、として定義される。

【0079】

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

【符号の説明】

【0080】

１０…空気調和機、５０…熱交換器、５１…ヘッダ、５３Ａ～５３Ｆ…伝熱管、５５，５５Ａ～５５Ｃ…案内部材、５５ａ…案内面、６１…第１の流路、６１ａ…一端部（端部）、６１ｃ…第１の部分、６１ｄ…第２の部分、６１ｅ…接続口、６２…第２の流路、７１，７１Ａ～７１Ｄ…第１の部材、７２，７２Ａ～７２Ｃ…第２の部材、Ｄ１…直径、Ｌ１…幅。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】