特許 7470909 マイクロチャネル熱交換器および空気調和機

(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】

(24)【登録日】2024-04-11

(45)【発行日】2024-04-19

(54)【発明の名称】マイクロチャネル熱交換器および空気調和機

(51)【国際特許分類】

   F28F 9/02 20060101AFI20240412BHJP

   F28D 1/053 20060101ALI20240412BHJP

   F28F 9/22 20060101ALI20240412BHJP

【ＦＩ】

F28F9/02 301D

F28D1/053 A

F28F9/22

【請求項の数】 10

(21)【出願番号】P 2020016629

(22)【出願日】2020-02-03

(65)【公開番号】P2021124226

(43)【公開日】2021-08-30

【審査請求日】2022-09-06

(73)【特許権者】

【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】110003362

【氏名又は名称】弁理士法人ｉ．ＰＡＲＴＮＥＲＳ特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】河村 佳憲

【審査官】古川 峻弘

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１８－１９４２５１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特許第５０７３８４９（ＪＰ，Ｂ１）

【文献】特開平０３－１４０７６４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０００－３０４３７８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１６－０９５０９４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１７－２０３５７８（ＪＰ，Ａ）

【文献】国際公開第２０１６／１２１１２３（ＷＯ，Ａ１）

【文献】特表２０１５－５１１６９９（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｆ２８Ｆ ９／０２，９／２２

Ｆ２８Ｄ １／００－１／０６

Ｆ２５Ｂ ３９／００－３９／０４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

上流側の流路を構成する第１ヘッダと、前記第１ヘッダからの冷媒が導入される第２ヘッダと、前記第１ヘッダと前記第２ヘッダとの間を接続する複数の冷媒管と、前記複数の冷媒管に接合される伝熱フィンとによって構成されるマイクロチャネル熱交換器において、
前記第１ヘッダ及び前記第２ヘッダは、内部を流れる前記冷媒の流速を高める複数の孔からなるオリフィスを、当該ヘッダに接続される下流側の前記複数の冷媒管よりも上流側に備え、
少なくとも前記第１ヘッダの前記オリフィスは、前記第１ヘッダ内の流路と交差する方向から前記冷媒が流入する冷媒流入方向における冷媒管側に複数の孔が偏って開口していることを特徴とするマイクロチャネル熱交換器。

【請求項2】

前記オリフィスよりも上流側にメッシュが設けられていることを特徴とする請求項１に記載のマイクロチャネル熱交換器。

【請求項3】

前記第１ヘッダと接続され、当該第１ヘッダに向けて前記冷媒が通過する流入口を備え、
前記流入口に前記メッシュが設けられていることを特徴とする請求項２に記載のマイクロチャネル熱交換器。

【請求項4】

前記第２ヘッダは、上流側の前記複数の冷媒管の接続位置と下流側の前記複数の冷媒管の接続位置との間に前記オリフィスを備えたことを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか一項に記載のマイクロチャネル熱交換器。

【請求項5】

気液二相冷媒を液体冷媒と気体冷媒とに分離する気液分離器を前記第１ヘッダよりも上流側に備え、
前記気液分離器からの液体冷媒を前記第１ヘッダに導入可能なことを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか一項に記載のマイクロチャネル熱交換器。

【請求項6】

前記気液分離器に接続され、前記第１ヘッダ及び前記第２ヘッダを迂回する迂回流路を備え、
前記迂回流路によってコンプレッサーへのガス調整が行われることを特徴とする請求項５に記載のマイクロチャネル熱交換器。

【請求項7】

前記第１ヘッダ及び前記第２ヘッダは、それぞれ隔壁によって複数のブロックに区画され、
少なくとも前記第１ヘッダのブロック、前記第２ヘッダのブロック及び前記複数の冷媒管からなる分流路が複数形成され、
各分流路に冷媒を分流する分流器を備え、
前記第１ヘッダ及び前記第２ヘッダのうち少なくとも一方のヘッダの少なくとも１つのブロックは、内部を流れる冷媒の流速を高めるオリフィスを、当該ブロックに接続される下流側の前記複数の冷媒管よりも上流側に備えたことを特徴とする請求項１乃至請求項６のいずれか一項に記載のマイクロチャネル熱交換器。

【請求項8】

前記第１ヘッダと接続され、当該第１ヘッダに向けて前記冷媒が通過する流入口が、前記第１ヘッダの上流側のブロック毎に複数設けられ、
各流入口にそれぞれメッシュが設けられていることを特徴とする請求項７に記載のマイクロチャネル熱交換器。

【請求項9】

請求項１乃至請求項８のいずれか一項に記載のマイクロチャネル熱交換器を室外機に搭載したことを特徴とする空気調和機。

【請求項10】

請求項１乃至請求項８のいずれか一項に記載のマイクロチャネル熱交換器を室内機に搭載したことを特徴とする空気調和機。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、マイクロチャネル熱交換器および空気調和機に関する。

【背景技術】

【0002】

空気調和機等の熱交換器の１つとして、マイクロチャネル熱交換器がある。図５及び図６は、従来のマイクロチャネル熱交換器５００の構成を示す図である。マイクロチャネル熱交換器５００は、２つのヘッダ部５１０、５２０間を接続するマイクロチャネルが形成された複数の細径流路からなる冷媒管（扁平管）５３０と、その冷媒管に接合される伝熱フィン５４０とによって構成されている。

【0003】

図６に示すように、冷媒Ｒは、蒸発時には、冷媒蒸気と冷媒液が混在した気液二相状態でヘッダ部５１０の下部から流入し、複数の冷媒管５３０内の複数（例えば、４パス）の細径流路に分流する（図５におけるハッチングした矢印参照）。冷媒Ｒは、細径流路を通過する間に伝熱フィン５４０を介してマイクロチャネル熱交換器５００を通過する空気Ａ（図５における白抜き矢印参照）と熱交換して蒸発し、細径流路からヘッダ部５２０に流入する。ヘッダ部５２０では、冷媒蒸気と冷媒液が混在した気液二相状態の冷媒Ｒは、上向き速度をうけて上側の冷媒管５３０の周辺に分布するが、重力Ｇによりヘッダ部５２０の下側（重力方向、すなわち鉛直方向の下側）に偏って冷媒液が分布する。このため、冷媒Ｒがヘッダ部５２０から下流側の冷媒管５３０内の細径流路に分流するとき、鉛直方向上側の冷媒管５３０内の細径流路に冷媒蒸気（気体状態の冷媒Ｒ）が流入し、鉛直方向下側の冷媒管５３０内の細径流路に冷媒液（液体状態の冷媒Ｒ）が多く流入する。従って、空気Ａと冷媒Ｒの温度差が大きい鉛直方向上側の細径流路において、冷媒液が不足してドライアウトが発生する。このドライアウトが発生すると、周知の通りマイクロチャネル熱交換器５００の蒸発伝熱性能が低下する。また、下方に冷媒液が寝込む（滞留する）ことになると、冷媒回路の冷媒不足が生じて低圧となり、早期に霜が着霜する虞がある。この為、マイクロチャネル熱交換器５００を室外機に設けた構成において、当該マイクロチャネル熱交換器５００における熱交換が妨げられ、頻繁に除霜運転に行う原因となってしまい、室内側が暖まり難くなる虞がある。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【文献】特開２０１３－２６８８号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

複数の冷媒管に流入する冷媒の偏りを抑制すべく、特許文献１には、ヘッダパイプの中に冷媒誘導構造を形成したパラレルフロー型熱交換器が開示されている。しかしながら、特許文献１では、ヘッダパイプの内部流路を特殊な形状に加工したものを使用するものであるため、ヘッダパイプの加工に手間とコストが掛かるなどの課題がある。

【0006】

本発明は、上記した課題を解決しようとするものであって、簡単な構造にて複数の冷媒管に冷媒を均等に配分し易くすることができるマイクロチャネル熱交換器および空気調和機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】

実施形態のマイクロチャンネル熱交換器は、上流側の流路を構成する第１ヘッダと、前記第１ヘッダからの冷媒が導入される第２ヘッダと、前記第１ヘッダと前記第２ヘッダとの間を接続する複数の冷媒管と、前記複数の冷媒管に接合される伝熱フィンとによって構成されるマイクロチャネル熱交換器において、前記第１ヘッダ及び前記第２ヘッダは、内部を流れる前記冷媒の流速を高める複数の孔からなるオリフィスを、当該ヘッダに接続される下流側の前記複数の冷媒管よりも上流側に備え、少なくとも前記第１ヘッダの前記オリフィスは、前記第１ヘッダ内の流路と交差する方向に前記冷媒が流入する冷媒流入方向における冷媒管側に複数の孔が偏って開口していることを特徴とする。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】実施形態に係るマイクロチャネル熱交換器が用いられる空気調和機の熱サイクルの構成を示す図である。

【図2】実施形態に係るマイクロチャネル熱交換器のヘッダ部と冷媒管の構成を示す図である。

【図3】実施形態に係るマイクロチャネル熱交換器に用いられるオリフィスの形状の一例を図である。

【図4】他の実施形態に係る空気調和機の構成を示す図である。

【図5】一般的なマイクロチャネル熱交換器の形状を示す図である。

【図6】従来のマイクロチャネル熱交換器における冷媒液溜まりの発生を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0009】

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図１は、実施形態に係るマイクロチャネル熱交換器を用いた空気調和機１００の熱サイクルの構成を示す図である。空気調和機１００は、第１熱交換器１１０を有する室外機１２０と、第２熱交換器１３０を有する室内機１４０とによって構成されている。２つの熱交換器のうち、少なくとも第１熱交換器１１０は、マイクロチャネル熱交換器で構成されている。なお、第１熱交換器１１０および第２熱交換器１３０の両方をマイクロチャネル熱交換器で構成しても良い。また、空気調和機１００の室外機１２０には、図示しない室外ファンや四方弁等が設けられ、また室内機１４０には、図示しない室内ファンが設けられている。

【0010】

空気調和機１００の冷凍サイクルでは、例えば、室外機１２０の第１熱交換器１１０は蒸発器として動作する。従来では、蒸発器として機能する熱交換器入口における冷媒は、気液二相状態となる。この気液二相状態では、その流れを制御することは極めて困難である。そこで、本実施形態では、気液分離器１５０を冷媒回路内に設けて、冷媒液だけを第１熱交換器１１０の冷媒管に流すようにすると共に、第１熱交換器１１０のマイクロチャネル熱交換器の冷媒管に分流不良対策を施している。

【0011】

図１の空気調和機１００において、室外機１２０のコンプレッサー（圧縮機）１６０は、室内機１４０の第２熱交換器１３０に接続されている。第２熱交換器１３０は、暖房運転時、凝縮器（コンデンサー）として動作し、冷媒液を生成する。第２熱交換器１３０は、第１膨張弁１７０を経由して気液分離器１５０に接続されている。この気液分離器１５０は、冷媒液と冷媒ガスを蓄積する。気液二相冷媒を液体冷媒と気体冷媒とに分離する気液分離器１５０は、後述する第１ヘッダよりも上流側に備えられる。

【0012】

そして、気液分離器１５０内の冷媒液は、第１熱交換器１１０に送出され、第１熱交換器１１０が蒸発器として動作すると冷媒ガスが生成される。第１熱交換器１１０は、コンプレッサー１６０に接続されている。また気液分離器１５０内の冷媒ガスは、第２膨張弁１８０を経由して第１熱交換器１１０のコンプレッサー１６０側に接続され、ガス調整機能部１９０（本発明における迂回流路に相当）が形成される。すなわち、第２膨張弁１８０による圧力調整により、第１熱交換器１１０からコンプレッサー１６０に送出される冷媒ガスの流量および流圧を調整することができる。

【0013】

次に、図１の空気調和機１００の暖房運転時の動作を説明する。
コンプレッサー１６０には、蒸発器として動作する第１熱交換器１１０によって生成される冷媒ガスが、ガス調整機能部１９０によってガス調整されて供給されている。コンプレッサー１６０は、室内機１４０の第２熱交換器１３０に冷媒ガスを送出する。第２熱交換器１３０は、凝縮器として動作して、冷媒ガスと室内の空気とで熱交換を行って凝縮して、冷媒液を生成すると共に、室内に放熱する。第２熱交換器１３０は、生成した冷媒液を室外機１２０の第１膨張弁１７０に向けて出力する。

【0014】

第１膨張弁１７０は、入力された冷媒液に対し必要に応じて圧力調整を施して、気液分離器１５０の冷媒液中に送出する。これにより、第１膨張弁１７０から送出される冷媒液に冷媒ガスが含まれることがあっても、気液分離器１５０の冷媒液中に送出されることで、気液分離器１５０では冷媒液と冷媒ガスとが分離して蓄積されることになる。

【0015】

そして、気液分離器１５０内の冷媒液は、蒸発器として動作する第１熱交換器１１０に送出される。第１熱交換器１１０は、後述するマイクロチャネル熱交換器によって構成される。第１熱交換器１１０は、冷媒液と室外の空気とで熱交換を行って蒸発して、冷媒ガスを生成する。また、気液分離器１５０内の冷媒液上部の冷媒ガスは、第２膨張弁１８０に送出される。第２膨張弁１８０による圧力調整により、第１熱交換器１１０からコンプレッサー１６０に送出される冷媒ガスに対してガス調整が施され、冷媒ガスだけをコンプレッサー１６０に供給することで、二相冷媒の偏流抑制を行うことができる。これにより、コンプレッサー１６０には冷媒ガスだけを供給することができるので、冷媒ガスだけを第２熱交換器１３０の冷媒管に流すことができる。

【0016】

次に、第１熱交換器１１０における分流不良対策について説明する。
図２は、第１熱交換器１１０に用いられるマイクロチャネル熱交換器２００のヘッダ部と冷媒管の構成を示す図である。図２において、第１ヘッダ２１０および第２ヘッダ２２０は、後述する複数の細径冷媒流路２３０に共通する共通管となっている。第１ヘッダ２１０は、ほぼ中央において水平に設けられた隔壁（後述する上部壁２８０を構成する壁部）により、冷媒が流入する下部部分（上流側部分）と冷媒が流出する上部部分（下流側部分）とに分割されている。一方、第２ヘッダ２２０は、後述する第２オリフィス２５０’’を介して、下部部分（上流側部分）と上部部分（下流側部分）とが連通されている。そして、第１ヘッダ２１０の下部部分と第２ヘッダ２２０の下部部分とが複数の細径冷媒流路２３０（２３０ａ）によって連結され、第１ヘッダ２１０の上部部分と第２ヘッダ２２０の上部部分とが複数の細径冷媒流路２３０（２３０ｂ）によって連結されている。

【0017】

第１ヘッダ２１０と第２ヘッダ２２０との間を接続する細径冷媒流路２３０（本発明における冷媒管に相当）は、複数の細径管が横方向に並列された冷媒管（扁平管）で構成されている。すなわち、各細径冷媒流路２３０ａ、２３０ｂは、マイクロチャネルが形成された冷媒管（扁平管）で構成されている。なお、本実施形態では、第１ヘッダ２１０の下部部分と第２ヘッダ２２０の下部部分とを接続する４列の細径冷媒流路２３０を細径冷媒流路２３０ａと称し、第１ヘッダ２１０の上部部分と第２ヘッダ２２０の上部部分とを接続する４列の細径冷媒流路２３０を細径冷媒流路２３０ｂと称する。そして、気液分離器１５０からの冷媒（冷媒液）は、第１ヘッダ２１０の下部部分、細径冷媒流路２３０ａ、第２ヘッダ２２０の下部部分、第２ヘッダ２２０の上部部分、細径冷媒流路２３０ｂ、及び、第１ヘッダ２１０の上部部分を通過して、コンプレッサー１６０側に流出する。また、複数の細径冷媒流路２３０ａ、２３０ｂは、多数の伝熱フィン２４０に接合されており、細径冷媒流路２３０を通過する冷媒と第１熱交換器１１０を通過する空気との間で熱交換が可能（すなわち、冷媒が空気から吸熱可能）に構成されている。

【0018】

ここで、実施形態では、分流不良対策として、第１ヘッダ２１０内と第２ヘッダ２２０内にそれぞれオリフィス２５０が設けられる。具体的には、オリフィス２５０は、第１ヘッダ２１０内および第２ヘッダ２２０内に設けられた隔壁に開口する孔で構成されている。このオリフィス２５０によって加速した冷媒液を各ヘッダの上部壁２８０，２９０に当てて、渦を発生させる。これにより、冷媒液が重力で分離しないようにし、分流不良を発生しないようにすることができる。図２では、流入側（上流側となる）の第１ヘッダ２１０内のオリフィスを第１オリフィス２５０’とし、第１オリフィス２５０’より下流側となる第２ヘッダ２２０内のオリフィスを第２オリフィス２５０’’としている。

【0019】

第１オリフィス２５０’は、第１ヘッダ２１０に接続される下流側の複数の細径冷媒流路（冷媒管）２３０ａよりも上流側（すなわち、鉛直方向下側）に備えられている。より詳しくは、第１オリフィス２５０’は、第１ヘッダ２１０へ冷媒を流入させる流入口２６０と細径冷媒流路（冷媒管）２３０ａの第１ヘッダ２１０側の開口との間に設けられている。本実施形態では、第１オリフィス２５０’は、第１ヘッダ２１０の下側水平方向（第１ヘッダ２１０に対して垂直方向）に開口されている流入口２６０の上側近傍に設けられている。第２オリフィス２５０’’は、第２ヘッダ２２０に接続される下流側の複数の細径冷媒流路（冷媒管）２３０ｂよりも上流側に備えられている。より詳しくは、第２オリフィス２５０’’は、細径冷媒流路（冷媒管）２３０ａの第２ヘッダ２２０側の開口と細径冷媒流路（冷媒管）２３０ｂの第２ヘッダ２２０側の開口との間に設けられている。本実施形態では、第２オリフィス２５０’’は、第２ヘッダ２２０の折り返し中間部に水平方向（第２ヘッダ２２０に対して垂直方向）に設けられている。折り返し中間部とは、下側の４列の細径冷媒流路２３０ａの最上位と、上側の４列の細径冷媒流路２３０ｂの最下位の間の位置である。

【0020】

図３は、第１オリフィス２５０’および第２オリフィス２５０’’の一例を示す。例えば、図３（ａ）では、オリフィス２５０（両方のオリフィスを表現している）に丸形状の孔２５０ａが複数設けられている。図３（ｂ）では、オリフィス２５０に四角形状の孔２５０ｂが複数設けられている。図３（ｃ）では、オリフィス２５０に複数の丸形状の孔のうち、中央の孔２５０ｃ１が外側の孔２５０ｃ２より大きく形成されている。図３（ｄ）では、図３（ｂ）に比べて小さい四角形状の孔２５０ｄが多数設けられている。このように、オリフィス２５０の孔の大きさ、形状、個数などは、オリフィス自体の大きさや冷媒液の流入時の圧力等に応じて最適に設計すると良い。

【0021】

図２に戻り、本実施形態においては、第１ヘッダ２１０の流入口２６０にはメッシュ２７０が設けられている。メッシュ２７０を設けることにより、冷媒液に対して乱流を起こすことができる。メッシュ２７０を介して流入した冷媒液は、流入口２６０の近傍の第１ヘッダ２１０内の第１オリフィス２５０’によって速度が加速され、その勢いで上部壁２８０にぶつけられる。これにより、第１ヘッダ２１０内に乱入した冷媒液に渦を発生させることができる。第１ヘッダ２１０内に発生した渦により、冷媒液は４つの細径冷媒流路２３０ａに対して均等に分配され易くなる。細径冷媒流路２３０ａでは、冷媒液は、室外の空気と熱交換を行って蒸発し、冷媒ガスを生成する。この段階では、冷媒液は完全にガス化されないので、残った一部の冷媒液と生成した冷媒ガスが第２ヘッダ２２０に送出される。

【0022】

第２ヘッダ２２０内でも同様に、第２オリフィス２５０’’によって冷媒液が加速されて上部壁２９０にぶつけられる。これにより、第２ヘッダ２２０内の冷媒液に渦を発生させることができる。第２ヘッダ２２０内に発生した渦により、冷媒液は４つの細径冷媒流路２３０ｂに対し均等に分配され易くなり、そして細径冷媒流路２３０ｂを通じて第１ヘッダ２１０側に折り返す。細径冷媒流路２３０ｂでは、細径冷媒流路２３０ａの熱交換でガス化できなかった冷媒液と室外の空気とで熱交換を行って蒸発して、当該冷媒液をガス化して冷媒ガスを生成する。生成された冷媒ガスは、第１ヘッダ２１０の上部壁２８０の上側に設けられる流出口２９５からコンプレッサー１６０（図１参照）に向けて供給される。

【0023】

従って、実施形態では、メッシュ２７０により冷媒液に対して乱流を起こし、更に第１ヘッダ２１０および第２ヘッダ２２０内に設けた第１オリフィス２５０’および第２オリフィス２５０’’によって加速させた冷媒液を上部壁２８０，２９０にぶつけることによって渦を発生させる。これにより、上流側の複数の細径冷媒流路２３０ａ内、および下流側の複数の細径冷媒流路２３０ｂ内において、冷媒液を均等に分配し易くすることができる。なお、第１ヘッダ２１０において、上流側の第１オリフィス２５０’だけで冷却液をほぼ均等に分配できるものであれば、メッシュ２７０が無くても良い。

【0024】

図４は、空気調和機の他の実施形態を示す図である。
本実施形態では、細径冷媒流路１本当たりに流れる冷媒流量をより低減し、圧力損失を一掃抑制できるように構成さている。具体的には、図４に示す空気調和機では、マイクロチャネル熱交換器を２つのブロックに分割し、各ブロックの細径冷媒流路に流れる冷媒量を削減することで圧力損失を抑制する。

【0025】

図４に示す空気調和機のマイクロチャネル熱交換器３００は、第１ブロック３１０と第２ブロック３２０に分割して構成される。各ブロック３１０，３２０の基本的な構成は、図２に示した構成と同じである。すなわち、本実施形態では、第１ヘッダ４１０および第２ヘッダ４２０が、各ブロック３１０，３２０に対応して、それぞれ流路ブロックに分割されている。具体的には、第１ヘッダ４１０は、下半分を構成する下部ブロックと上半分を構成する上部ブロックとに分割され、第１ヘッダ４１０の下部ブロックおよび上部ブロックは、それぞれ冷媒が流入する下部部分と冷媒が流出する上部部分とに分割されている。また、第２ヘッダ４２０は、下半分を構成する下部ブロックと、上半分を構成する上部ブロックとに分割され、第２ヘッダ４２０の下部ブロックおよび上部ブロックは、それぞれオリフィスを介して冷媒が連通する下部部分と上部部分とに分割されている。

【0026】

第１ブロック３１０を構成する第１ヘッダ４１０の上部ブロックの下部部分および第２ブロック３２０を構成する第１ヘッダ４１０の下部ブロックの下部部分には、それぞれ流入口３１５，３２５が接続されている。また、この流入口３１５，３２５の内部にはメッシュが設けられている。各流入口３１５，３２５は、冷媒管を介して分流器３３０に接続されている。これにより、冷媒（冷媒液）は、分流器３３０によって２つに分流され、メッシュにより乱流となった状態で、第１ブロック３１０と第２ブロック３２０にそれぞれ送出される。さらに、第１ブロック３１０を構成する第１ヘッダ４１０の上部ブロックの上部部分および第２ブロック３２０を構成する第１ヘッダ４１０の下部ブロックの上部部分には、共通流出口３４０が接続されている。共通流出口３４０は、第１ブロック３１０に接続される流出口部分と第２ブロック３２０に接続される流出口部分とが途中で合流するように構成されている。なお、第１ヘッダ４１０の下部ブロックの下部部分から複数の細径冷媒流路２３０、第２ヘッダ４２０の下部ブロック、第１ヘッダ４１０の下部ブロックの上部部分を介して、共通流出口３４０に至る流路、および、第１ヘッダ４１０の上部ブロックの下部部分から複数の細径冷媒流路２３０、第２ヘッダ４２０の上部ブロック、第１ヘッダ４１０の上部ブロックの上部部分を介して、共通流出口３４０に至る流路が、それぞれ本発明における分流路に相当する。

【0027】

このように構成されたマイクロチャネル熱交換器３００では、第１ブロック３１０と第２ブロック３２０において、第１実施形態で説明した分流処理と熱交換動作が実行される。即ち、分流処理では、図４に示すように、各ヘッダ４１０，４２０内に設けたオリフィス３６０’，３６０’’，３７０’，３７０’’によって加速させた冷媒液を上部壁にぶつけることによって渦を発生させ、これにより冷媒液を細径冷媒流路内に均等に分配することができる。第１ブロック３１０と第２ブロック３２０は、流入した冷媒液をガス化して冷媒ガスのみを生成し、生成した冷媒ガスを共通流出口３４０からコンプレッサー１６０に供給する。従って、この実施形態の空気調和機によれば、マイクロチャネル熱交換器を２つのブロックに分割し、各ブロックの細径冷媒流路パスに流れる冷媒量を減らすことにより、圧力損失を低減することができる。なお、オリフィス３６０’，３６０’’，３７０’，３７０’’は、第１ヘッダ４１０及び第２ヘッダ４２０の両方の各ブロックに設けられたが、これには限られない。すなわち、第１ヘッダ４１０及び第２ヘッダ４２０のうち少なくとも一方のヘッダの少なくとも１つのブロックに、内部を流れる冷媒の流速を高めるオリフィスが設けられていればよい。

【0028】

実施形態では、マイクロチャネル熱交換器２００は図１の第１熱交換器１１０の構成例として説明したが、冷房運転時に蒸発器として動作する第２熱交換器１３０においても同じ形状の構成を実施しても良い。冷房運転時に第２熱交換器１３０で生成した冷媒ガスは、図示しない四方弁を経由してコンプレッサー１６０に送出される。なお、冷房運転時では、第１熱交換器１１０は凝縮器として動作する。したがって、第１熱交換器１１０および第２熱交換器１３０の両方を実施形態に示すマイクロチャネル熱交換器で構成しても良い。また、図４の共通流出口３４０から送出される冷媒ガスに対して、図１のガス調整機能部１９０によりガス調整を施してコンプレッサー１６０に冷媒ガスを供給するようにしても良い。

【0029】

以上で説明したように、第１実施形態のマイクロチャネル熱交換器２００によれば、上流側の流路を構成する第１ヘッダ２１０と第１ヘッダ２１０からの冷媒が導入される第２ヘッダ２２０と、第１ヘッダ２１０と第２ヘッダ２２０との間を接続する複数の細径冷媒流路２３０と、複数の細径冷媒流路２３０に接合される伝熱フィン２４０とによって構成されるマイクロチャネル熱交換器２００において、第１ヘッダ２１０及び第２ヘッダ２２０のうち少なくとも一方のヘッダは、内部を流れる冷媒の流速を高めるオリフィス２５０を、当該ヘッダに接続される下流側の複数の細径冷媒流路２３０よりも上流側に備えた構成であるので、ヘッダ内に設けたオリフィス２５０によって、冷媒液をヘッダ上部壁に当てて渦を発生させることができる。これにより、冷媒液が重力で下方に偏らないようにし、分流不良を発生しないようにすることができる。また、ヘッダ内の冷媒液を複数の冷媒管に均等に分配し易くすることができる。その結果、ドライアウトの発生を抑制できる。また、第１ヘッダ２１０又は第２ヘッダ２２０にオリフィス２５０を設ける構成であるため、ヘッダ内の流路を複雑な形状に加工する必要が無く、加工が容易になる。その結果、製造コストを削減することができる。

【0030】

また、第１オリフィス２５０’よりも上流側にメッシュ２７０が設けられるので、このメッシュ２７０により、第１ヘッダ２１０に流入される冷媒液に対して乱流を起こすことができる。これにより、第１ヘッダ２１０内の冷媒液を複数の細径冷媒流路２３０に一段と均等に分配し易くすることができる。なお、メッシュは、第２オリフィス２５０’’の直前、すなわち、第２オリフィス２５０’’と上流側の複数の細径冷媒流路２３０の開口との間に設けることもできる。

【0031】

さらに、第１ヘッダ２１０と接続され、当該第１ヘッダ２１０に向けて冷媒が通過する流入口２６０を備え、流入口２６０にメッシュ２７０が設けられるので、第１ヘッダ２１０に流入される冷媒液に対して乱流を起こすことができる。これにより、第１ヘッダ２１０内の冷媒液を複数の細径冷媒流路２３０に一段と均等に分配し易くすることができる。また、第１ヘッダ２１０内にメッシュを設ける構成と比較して、メッシュを取り付けやすくなる。

【0032】

また、第２ヘッダ２２０は、上流側の複数の細径冷媒流路２３０の接続位置と下流側の複数の細径冷媒流路２３０の接続位置との間に第２オリフィス２５０’’を備えた構成であるので、第２オリフィス２５０’’によって、第２ヘッダ２２０内においても冷媒液を第２ヘッダ２２０内の上部壁に当てて渦を発生させることができる。これにより、第２ヘッダ２２０内において、冷媒液が重力で下方に偏らないようにし、分流不良を発生しないようにすることができる。したがって、第２ヘッダ２２０内の冷媒液を複数の細径冷媒流路２３０に均等に分配し易くすることができる。

【0033】

さらに、気液二相冷媒を液体冷媒と気体冷媒とに分離する気液分離器１５０を第１ヘッダ２１０よりも上流側に備え、気液分離器１５０からの液体冷媒を第１ヘッダ２１０に導入可能にした構成であるので、第１ヘッダ２１０には冷媒液のみが供給されるようになる。これにより、複数の細径冷媒流路２３０により一層冷媒を均等に分配し易くすることができる。また、気液分離器１５０により、コンプレッサー１６０に冷媒ガスだけを流すことができ、第１熱交換器１３０に冷媒ガスだけを流しやすくなる。

【0034】

また、第１ヘッダ及び第２ヘッダを迂回するガス調整機能部１９０を備え、ガス調整機能部１９０によってコンプレッサーへのガス調整が行われるため、ガス調整機能部１９０に対する圧力調整により、コンプレッサーに送出される冷媒ガスの圧力を調整することができる。これにより、コンプレッサー１６０の仕事量を減らすことができる。

【0035】

さらに、図４に示す他の実施形態では、第１ヘッダ４１０及び第２ヘッダ４２０は、それぞれ隔壁によって複数のブロックに区画され、少なくとも第１ヘッダ４１０のブロック、第２ヘッダ４２０のブロック及び複数の細径冷媒流路２３０からなる分流路が複数形成され、各分流路に冷媒を分流する分流器３３０を備え、第１ヘッダ４１０及び第２ヘッダ４２０のうち少なくとも一方のヘッダの少なくとも１つのブロックは、内部を流れる冷媒の流速を高めるオリフィスを、当該ブロックに接続される下流側の複数の細径冷媒流路２３０よりも上流側に備えた構成であるので、各ブロックの冷媒管に流れる冷媒量を減らすことにより、圧力損失を低減することができる。また、各ブロックのヘッダ内に設けたオリフィスによって、冷媒液をヘッダ上部壁に当てて渦を発生させることにより、冷媒液が下方に偏らないようにし、分流不良を発生しないようにすることができる。これにより、各ブロックのヘッダ内の冷媒液を複数の細径冷媒流路２３０に均等に分配し易くすることができる。

【0036】

また、流入口３１５，３２５が第１ヘッダ４１０の上流側のブロック毎（すなわち、第１ヘッダ４１０の上部ブロックの下部部分および第１ヘッダ４１０の下部ブロックの下部部分）に複数設けられ、各流入口３１５，３２５にそれぞれメッシュが設けられる構成としたので、メッシュにより、第１ヘッダ４１０の各ブロックに流入される冷媒液に対して乱流を起こすことができる。これにより、第１ヘッダ４１０内の各ブロックから冷媒液を複数の細径冷媒流路２３０に一段と均等に分配し易くすることができる。

【0037】

そして、上記のようなマイクロチャネル熱交換器を空気調和機１００の室外機１２０に搭載したので、室外機１２０の第1熱交換器１１０における分流不良が抑制された空気調和機１００を提供することができる。

【0038】

また、上記のようなマイクロチャネル熱交換器を空気調和機１００の室内機１４０に搭載すれば、室内機１４０の第２熱交換器に１３０における分流不良が抑制された空気調和機１００を提供することができる。

【0039】

なお、本発明の実施形態は、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。これらの新規な実施形態は、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。これらの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】

【0040】

１００…空気調和機、 １１０…第１熱交換器、 １２０…室外機、
１３０…第１熱交換器、 １４０…室内機、 １５０…気液分離器
１６０…コンプレッサー（圧縮機）、 １７０…第１膨張弁、 １８０…第２膨張弁、 １９０…ガス調整部、
２００，３００…マイクロチャネル熱交換器、
２１０…第１ヘッダ、 ２２０…第２ヘッダ、
２３０ａ、２３０ｂ…細径冷媒流路、 ２４０…フィン、
２５０’…第１オリフィス、 ２５０’’…第２オリフィス、 ２６０…流入口、
２７０…メッシュ、 ２８０，２９０…上部壁、
２９５…流出口、 ３１０…第１ブロック、 ３２０…第２ブロック、
３３０…分流器、 ３４０…共通流出口、

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】