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(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】2024-11-25
(45)【発行日】2024-12-03
(54)【発明の名称】熱交換器および冷凍サイクル装置
(51)【国際特許分類】
F28F 9/02 20060101AFI20241126BHJP
F28F 9/24 20060101ALI20241126BHJP
【ＦＩ】
F28F9/02 301Z
F28F9/24
【請求項の数】
7
(21)【出願番号】P 2023522035
(86)(22)【出願日】2021-05-18
(86)【国際出願番号】 JP2021018753
(87)【国際公開番号】W WO2022244091
(87)【国際公開日】2022-11-24
【審査請求日】2023-04-14
(73)【特許権者】
【識別番号】505461072
【氏名又は名称】日本キヤリア株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】110001634
【氏名又は名称】弁理士法人志賀国際特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】飯塚 祥太
(72)【発明者】
【氏名】畠田 崇史
(72)【発明者】
【氏名】是澤 亮輔
【審査官】梶本 直樹
(56)【参考文献】
【文献】特開２００８－２９２０７０（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２００９－０９７８３８（ＪＰ，Ａ）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｆ２８Ｆ ９／００－９／２６
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
冷媒が流れる冷媒流路が形成された複数の熱交換チューブと、前記熱交換チューブの端部に設けられたヘッダと、
を備え、
前記ヘッダは、少なくとも１つの前記熱交換チューブと連通する複数の空間流路と、
複数の前記空間流路のうち２以上の前記空間流路からの前記冷媒を合流し、他の２以上の前記空間流路に分配する合流分配流路と、が形成され、
前記合流分配流路は、複数の前記空間流路のうち２以上からの前記冷媒を合流させる合流流路と、前記合流流路から分岐した複数の分岐流路と、を備え、
複数の前記分岐流路は、前記合流流路からの前記冷媒を他の複数の前記空間流路にそれぞれ分配する、
熱交換器。
【請求項2】
前記合流分配流路は、前記冷媒が流通する狭小部を有し、前記狭小部は、次の式を満たす、請求項１記載の熱交換器。
Ｄ１＞２３００μＡ１／Ｗ１
（Ｄ１は、前記狭小部の水力相当直径［ｍ］である。μは、前記冷媒の粘度［Ｐａ・ｓ］である。Ａ１は、前記狭小部の断面積［ｍ２］である。Ｗ１は、前記狭小部を流れる前記冷媒の質量流量［ｋｇ／ｓ］である。）
【請求項3】
複数の前記熱交換チューブのうち少なくとも一部は、複数段に配置され、前記合流流路は、上下方向に沿って形成され、前記合流流路の長さは、複数段に配置された前記熱交換チューブのピッチより長い、請求項１または２に記載の熱交換器。
【請求項4】
前記分岐流路の基端を含む部分は、前記合流流路からの前記冷媒の流れ方向を変換する方向変換部であり、前記方向変換部は、前記合流流路の先端における延在方向に直交し、
前記方向変換部の長さは、前記合流流路の先端における内径より長い、請求項１～３のうちいずれか１項に記載の熱交換器。
【請求項5】
複数の前記分岐流路の、次に示すＦｐの偏差（絶対値）は、２０％以下である、請求項１～４のうちいずれか１項に記載の熱交換器。【数1】
【請求項6】
前記ヘッダの、前記分岐流路と前記空間流路との間に、空隙部が形成されている、請求項１～５のうちいずれか１項に記載の熱交換器。
【請求項7】
請求項１～６のうちいずれか１項に記載の熱交換器を有する、冷凍サイクル装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明の実施形態は、熱交換器および冷凍サイクル装置に関する。
【背景技術】
【0002】
ヘッダ型の熱交換器は、複数の熱交換チューブと、ヘッダとを持つ。熱交換チューブは、冷媒流路を有する。ヘッダは、熱交換チューブの端部に設けられる。ヘッダは、冷媒が流れる流路を有する。
例えば、熱交換チューブが複数列に配置される場合などには、複数の熱交換チューブにおいて熱負荷の差異が生じることがある。この場合、一部の熱交換チューブで熱負荷が過大となることなどによって、熱交換器の熱交換効率が低くなる可能性があった。
例えば、熱交換チューブが複数列に配置される場合などには、複数の熱交換チューブにおいて熱負荷の差異が生じることがある。この場合、一部の熱交換チューブで熱負荷が過大となることなどによって、熱交換器の熱交換効率が低くなる可能性があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【文献】特開平８－３１３１１５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
本発明が解決しようとする課題は、熱交換効率を高めることができる熱交換器および冷凍サイクル装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【0005】
実施形態の熱交換器は、複数の熱交換チューブと、ヘッダと、を持つ。前記熱交換チューブは、冷媒が流れる冷媒流路が形成されている。前記ヘッダは、前記熱交換チューブの端部に設けられている。前記ヘッダは、複数の空間流路と、合流分配流路と、が形成されている。複数の前記空間流路は、少なくとも１つの前記熱交換チューブと連通する。前記合流分配流路は、複数の前記空間流路のうち２以上の前記空間流路からの前記冷媒を合流し、他の２以上の前記空間流路に分配する。前記合流分配流路は、合流流路と、複数の分岐流路と、を持つ。前記合流流路は、複数の前記空間流路のうち２以上からの前記冷媒を合流させる。複数の前記分岐流路は、前記合流流路から分岐する。複数の前記分岐流路は、前記合流流路からの前記冷媒を他の複数の前記空間流路にそれぞれ分配する。
【図面の簡単な説明】
【0006】
【図1】実施形態の冷凍サイクル装置の概略構成図。
【図2】第１の実施形態の熱交換器の斜視図。
【図3】第１の実施形態の熱交換器の分解斜視図。
【図4】第１の実施形態の熱交換器の第１ヘッダの中間板の平面図。
【図5】第２の実施形態の熱交換器の第１ヘッダの中間板の平面図。
【図6】第３の実施形態の熱交換器の第１ヘッダの中間板の平面図。
【図7】第４の実施形態の熱交換器の第１ヘッダの中間板の平面図。
【図8】第４の実施形態の熱交換器の第１ヘッダの中間板の拡大した平面図。
【図9】第５の実施形態の熱交換器の第１ヘッダの中間板の平面図。
【図10】第６の実施形態の熱交換器の第１ヘッダの中間板の平面図。
【図11】第７の実施形態の熱交換器の第１ヘッダの中間板の平面図。
【図12】第８の実施形態の熱交換器の第１ヘッダの中間板の平面図。
【図13】第９の実施形態の熱交換器の第１ヘッダの中間板の平面図。
【図14】比較形態の熱交換器の第１ヘッダの中間板の平面図。
【図15】比較形態の熱交換器の第１ヘッダの中間板の拡大した平面図。
【発明を実施するための形態】
【0007】
以下、実施形態の熱交換器および冷凍サイクル装置を、図面を参照して説明する。
【0008】
（第１の実施形態）
図１は、実施形態の冷凍サイクル装置の概略構成図である。
図１に示すように、冷凍サイクル装置１は、圧縮機２と、四方弁３と、室外熱交換器（熱交換器）４と、膨張装置５と、室内熱交換器（熱交換器）６と、を備える。冷凍サイクル装置１の構成要素は、配管７によって接続されている。図１では、冷房運転時の冷媒（熱媒体）の流通方向は実線矢印で示す。暖房運転時の冷媒の流通方向は破線矢印で示す。
図１は、実施形態の冷凍サイクル装置の概略構成図である。
図１に示すように、冷凍サイクル装置１は、圧縮機２と、四方弁３と、室外熱交換器（熱交換器）４と、膨張装置５と、室内熱交換器（熱交換器）６と、を備える。冷凍サイクル装置１の構成要素は、配管７によって接続されている。図１では、冷房運転時の冷媒（熱媒体）の流通方向は実線矢印で示す。暖房運転時の冷媒の流通方向は破線矢印で示す。
【0009】
圧縮機２は、圧縮機本体２Ａと、アキュムレータ２Ｂと、を備える。圧縮機本体２Ａは、内部に取り込まれる低圧の気体冷媒を圧縮して高温・高圧の気体冷媒にする。アキュムレータ２Ｂは、気液二相冷媒を分離して、気体冷媒を圧縮機本体２Ａに供給する。
【0010】
四方弁３は、冷媒の流通方向を逆転させ、冷房運転と暖房運転とを切り替える。冷房運転時に、冷媒は、圧縮機２、四方弁３、室外熱交換器４、膨張装置５、室内熱交換器６の順に流れる。このとき、室外熱交換器４は凝縮器として機能する。室内熱交換器６は蒸発器として機能する。
【0011】
暖房運転時に、冷媒は、圧縮機２、四方弁３、室内熱交換器６、膨張装置５、室外熱交換器４の順に流れる。このとき、室内熱交換器６は凝縮器として機能する。室外熱交換器４は蒸発器として機能する。
【0012】
凝縮器は、圧縮機２から吐出される高温・高圧の気体冷媒を、外気へ放熱させて凝縮させることにより、高圧の液体冷媒にする。膨張装置５は、凝縮器から送り込まれる高圧の液体冷媒の圧力を下げ、低温・低圧の気液二相冷媒にする。蒸発器は、膨張装置５から送り込まれる低温・低圧の気液二相冷媒を、外気から吸熱させて気化させることにより、低圧の気体冷媒にする。
【0013】
冷凍サイクル装置１では、作動流体である冷媒は気体冷媒と液体冷媒との間で相変化しながら循環する。冷媒は、気体冷媒から液体冷媒に相変化する過程で放熱する。冷媒は、液体冷媒から気体冷媒に相変化する過程で吸熱する。冷凍サイクル装置１は、冷媒の放熱または吸熱を利用して、暖房、冷房、除霜などを行う。
【0014】
図２は、第１の実施形態の熱交換器の斜視図である。図２に示すように、この熱交換器は、冷凍サイクル装置１の室外熱交換器４および室内熱交換器６（図１参照）のうち一方または両方として使用される。以下、実施形態の熱交換器が、冷凍サイクル装置１の室外熱交換器４（図１参照）として使用される場合を例にして説明する。
【0015】
図２および図３に即して、熱交換器４の位置関係を仮に規定する。Ｘ方向、Ｙ方向およびＺ方向は、以下のように定義される。Ｚ方向は、第１ヘッダおよび第２ヘッダの長手方向（延在方向）である。例えば、Ｚ方向は鉛直方向である。＋Ｚ方向は上方向（高さ方向）である。Ｘ方向は、熱交換チューブの中心軸方向（延在方向）である。例えば、Ｘ方向は水平方向である。＋Ｘ方向は第２ヘッダから第１ヘッダに向かう方向である。Ｙ方向は、Ｘ方向およびＺ方向に垂直な方向である。Ｙ方向は水平方向である。ＹＺ平面は、Ｙ方向とＺ方向とによって形成される平面である。
【0016】
熱交換器４は、第１ヘッダ１０と、第２ヘッダ２０と、複数の熱交換チューブ（伝熱管）３０と、を有する。
第１ヘッダ１０は、熱交換チューブ３０の＋Ｘ方向の端部に接続される。第２ヘッダ２０は、熱交換チューブ３０の－Ｘ方向の端部に接続される。
第１ヘッダ１０は、熱交換チューブ３０の＋Ｘ方向の端部に接続される。第２ヘッダ２０は、熱交換チューブ３０の－Ｘ方向の端部に接続される。
【0017】
第１ヘッダ１０および第２ヘッダ２０は、ＹＺ平面と平行な平板状に形成される。本実施形態では、Ｘ方向から見て、第１ヘッダ１０および第２ヘッダ２０は矩形状である。第１ヘッダ１０および第２ヘッダ２０の形状は、長手方向がＺ方向に沿う長方形状である。第１ヘッダ１０および第２ヘッダ２０は、熱伝導率が高く、かつ比重が小さい材料で形成される。「熱伝導率が高く、かつ比重が小さい材料」としては、アルミニウム、アルミニウム合金等の金属が挙げられる。
【0018】
図３は、第１の実施形態の熱交換器の分解斜視図である。図３に示すように、第１ヘッダ１０は、内端板（第２端板）１１と、中間板１４と、外端板（第１端板）１７と、を備える。内端板１１は、中間板１４の－Ｘ方向側の面に重ねられる。外端板１７は、中間板１４の＋Ｘ方向側の面に重ねられる。
【0019】
図４は、中間板１４の平面図である。図４に示すように、中間板１４は、複数の空間流路１６（１６Ａ，１６Ｂ，１６Ｇ，１６Ｈ）と、空間流路１１６とを有する。空間流路１６，１１６は、冷媒の流路となる。空間流路１６，１１６は、中間板１４を厚さ方向に貫通する貫通孔により形成される。空間流路１６，１１６の開口は、内端板１１および外端板１７により閉止される（図３参照）。空間流路１１６は、合流分配流路の一例である。
【0020】
複数の空間流路１６は、第１空間流路１６Ａ、第２空間流路１６Ｂ、第３空間流路１６Ｇおよび第４空間流路１６Ｈを含む。空間流路１６は、Ｘ方向から見て長円形状とされている。「長円形状」は、互いに平行かつ向かい合う２つの直線と、２つの曲線とで構成される形状である。曲線は、２つの直線の端部どうしをそれぞれ結ぶ湾曲凸状（例えば半円状、楕円弧状など）である。空間流路１６の長径方向はＹ方向と平行である。複数の空間流路１６は、互いに離間して形成されている。複数の空間流路１６は互いに同じ形状である。
【0021】
第１空間流路１６Ａおよび第２空間流路１６Ｂは、Ｙ方向に間隔をおいて、Ｙ方向に並んで形成されている。第２空間流路１６Ｂは、第１空間流路１６Ａに対して＋Ｙ方向側に位置する。
【0022】
空間流路１１６は、第１空間流路１６Ａおよび第２空間流路１６Ｂに対して低い位置にある。空間流路１１６は、第１空間流路１６Ａおよび第２空間流路１６Ｂに対して－Ｚ方向側に離れて位置する。空間流路１１６は、Ｘ方向から見て長円形状とされている。空間流路１１６の長径方向はＹ方向と平行である。空間流路１１６の長径は、空間流路１６の長径より大きい。
【0023】
第３空間流路１６Ｇおよび第４空間流路１６Ｈは、空間流路１１６に対して低い位置にある。第３空間流路１６Ｇおよび第４空間流路１６Ｈは、空間流路１１６に対して－Ｚ方向側に離れて位置する。第３空間流路１６Ｇおよび第４空間流路１６Ｈは、Ｙ方向に間隔をおいて、Ｙ方向に並んで形成されている。第４空間流路１６Ｈは、第３空間流路１６Ｇに対して、＋Ｙ方向側に位置する。
【0024】
内端板１１には、空間流路１６（１６Ａ，１６Ｂ，１６Ｇ，１６Ｈ）に相当する位置に、それぞれ１つの貫通孔４１が形成されている。貫通孔４１は、Ｙ方向に沿うスリット状とされている。貫通孔４１には、熱交換チューブ３０の＋Ｘ方向の端部が挿入される。熱交換チューブ３０の＋Ｘ方向の端部は、空間流路１６に開口する。そのため、空間流路１６は、それぞれ１つの熱交換チューブ３０の冷媒流路３４と連通する。
【0025】
内端板１１の、空間流路１６Ａ，１６Ｂ，１６Ｇ，１６Ｈに相当する位置に形成された貫通孔４１をそれぞれ貫通孔４１Ａ，４１Ｂ，４１Ｇ，４１Ｈという。
【0026】
内端板１１には、空間流路１１６に相当する位置に、４つの貫通孔４１が形成されている。貫通孔４１には、熱交換チューブ３０の＋Ｘ方向の端部が挿入される。熱交換チューブ３０の＋Ｘ方向の端部は、空間流路１１６に開口する。そのため、空間流路１１６は、４つの熱交換チューブ３０の冷媒流路３４と連通する。
【0027】
空間流路１１６に形成された４つの貫通孔４１は、それぞれ貫通孔４１Ｃ，４１Ｄ，４１Ｅ，４１Ｆである。貫通孔４１Ｃ，４１Ｄは、Ｙ方向に間隔をおいて、Ｙ方向に並んで形成されている。貫通孔４１Ｄは、貫通孔４１Ｃに対して＋Ｙ方向側に位置する。貫通孔４１Ｅ，４１Ｆは、貫通孔４１Ｃ，４１Ｄに対して－Ｚ方向側に離れて位置する。貫通孔４１Ｅ，４１Ｆは、Ｙ方向に間隔をおいて、Ｙ方向に並んで形成されている。貫通孔４１Ｆは、貫通孔４１Ｅに対して＋Ｙ方向側に位置する。
【0028】
貫通孔４１Ａ，４１Ｃ，４１Ｅ，４１Ｇは、Ｚ方向に間隔をおいてこの順に並ぶ。貫通孔４１Ｂ，４１Ｄ，４１Ｆ，４１Ｈは、Ｚ方向に間隔をおいてこの順に並ぶ。貫通孔４１Ａ～４１Ｈに挿入される熱交換チューブ３０を、それぞれ熱交換チューブ３０Ａ～３０Ｈという。
【0029】
図３に示すように、外端板１７には、２つの貫通孔４２が形成されている。貫通孔４２には、それぞれ管状の第１冷媒ポート５１が挿入される（図２参照）。一方の第１冷媒ポート５１の端部は、第３空間流路１６Ｇに開口する。他方の第１冷媒ポート５１の端部は、第４空間流路１６Ｈに開口する。これらの開口は、冷媒を熱交換器４に導入する導入部、または冷媒を熱交換器４から導出する導出部となる。
【0030】
外端板１７には、２つの貫通孔４３が形成されている。貫通孔４３には、それぞれ管状の第２冷媒ポート５２が挿入される（図２参照）。一方の第２冷媒ポート５２の端部は、第１空間流路１６Ａに開口する。他方の第２冷媒ポート５２の端部は、第２空間流路１６Ｂに開口する。これらの開口は、冷媒を熱交換器４に導入する導入部、または冷媒を熱交換器４から導出する導出部となる。
【0031】
第２ヘッダ２０は、一対の小ヘッダ２０Ａ，２０Ｂを有する。小ヘッダ２０Ａ，２０Ｂは、Ｙ方向に並んで配置される。小ヘッダ２０Ａ，２０Ｂは、内端板２１と、中間板２４と、外端板２７と、を有する。内端板２１は、中間板２４の＋Ｘ方向側の面に重ねられる。外端板２７は、中間板２４の－Ｘ方向側の面に重ねられる。
【0032】
中間板２４は、複数の空間流路（図示略）を有する。これらの空間流路は、冷媒の流路となる。これらの空間流路は、中間板２４を厚さ方向に貫通する貫通孔により形成される。これらの空間流路の開口は、内端板２１および外端板２７により閉止される。
【0033】
熱交換チューブ３０は、偏平管状に形成される。すなわち、熱交換チューブ３０は、Ｚ方向の寸法に比べてＹ方向の寸法が大きい。熱交換チューブ３０の、長さ方向に直交する断面（ＹＺ断面）の形状は、長円形状である。熱交換チューブ３０は、Ｘ方向に延在する。熱交換チューブ３０の内部には、冷媒流路３４が形成されている。熱交換チューブ３０は、熱伝導率が高く、かつ比重が小さい材料で形成される。「熱伝導率が高く、かつ比重が小さい材料」としては、アルミニウム、アルミニウム合金等の金属が挙げられる。
【0034】
複数の熱交換チューブ３０の少なくとも一部は、Ｚ方向に間隔をおいて並列配置される。詳しくは、第１ヘッダ１０の貫通孔４１Ａ，４１Ｃ，４１Ｅ，４１Ｇに接続される４つの熱交換チューブ３０（３０Ａ，３０Ｃ，３０Ｅ，３０Ｇ）は、Ｚ方向に間隔をおいて並んで配列されている。すなわち、４つの熱交換チューブ３０（３０Ａ，３０Ｃ，３０Ｅ，３０Ｇ）は、複数段（４段）に配置されている。第１ヘッダ１０の貫通孔４１Ｂ，４１Ｄ，４１Ｆ，４１Ｈに接続される４つの熱交換チューブ３０（３０Ｂ，３０Ｄ，３０Ｆ，３０Ｈ）は、Ｚ方向に間隔をおいて並んで配列されている。すなわち、４つの熱交換チューブ３０（３０Ｂ，３０Ｄ，３０Ｆ，３０Ｈ）は、複数段（４段）に配置されている。
【0035】
８つの熱交換チューブ３０は、２列に配列されている。８つの熱交換チューブ３０は、Ｘ方向から見て、２×４のマトリックス状に並んで配置されている。熱交換チューブ３０Ａ，３０Ｃ，３０Ｅ，３０Ｇを、第１列の熱交換チューブ３０という。熱交換チューブ３０Ｂ，３０Ｄ，３０Ｆ，３０Ｈを、第２列の熱交換チューブ３０という。
なお、複数の熱交換チューブ３０が形成する列の数は、２に限らない。複数の熱交換チューブ３０が形成する列の数は、複数（２以上の任意の数）であってよい。
なお、複数の熱交換チューブ３０が形成する列の数は、２に限らない。複数の熱交換チューブ３０が形成する列の数は、複数（２以上の任意の数）であってよい。
【0036】
熱交換チューブ３０の－Ｘ方向の端部は、第２ヘッダ２０に形成された貫通孔４５に挿入される。これにより、熱交換チューブ３０の冷媒流路３４の－Ｘ方向の端部は、第２ヘッダ２０の空間流路に開口する。そのため、第２ヘッダ２０の空間流路は、熱交換チューブ３０の冷媒流路３４と連通する。
【0037】
第１ヘッダ１０と熱交換チューブ３０との隙間、および、第２ヘッダ２０と熱交換チューブ３０との隙間は、ロウ付け等により封止される。
【0038】
上下に隣り合う熱交換チューブ３０の間には、Ｙ方向に沿う外気流路が形成される。熱交換器４は、送風ファン（図示略）等により外気流路に外気を流通させる。熱交換器４は、外気流路を流通する外気と、冷媒流路３４を流通する冷媒との間で熱交換させる。熱交換は、熱交換チューブ３０を介して間接的に行われる。
【0039】
図１に示す冷凍サイクル装置１が暖房運転を行うとき、熱交換器４は蒸発器として機能する。この場合、熱交換器４は、膨張装置５から送り込まれる低温・低圧の気液二相冷媒を、外気から吸熱させて気化させることにより、低圧の気体冷媒にする。
【0040】
図４に示すように、例えば、冷媒は、２つの第１冷媒ポート５１（図２参照）から、それぞれ第１ヘッダ１０の第３空間流路１６Ｇおよび第４空間流路１６Ｈに流入する。図３に示すように、冷媒は、それぞれ熱交換チューブ３０Ｇ，３０Ｈを－Ｘ方向に流れ、それぞれ第２ヘッダ２０の異なる空間流路に流入する。冷媒は、熱交換チューブ３０Ｅ，３０Ｆを＋Ｘ方向に流れ、第１ヘッダ１０の空間流路１１６に流入する。
【0041】
図４に示すように、熱交換チューブ３０Ｅから流入した冷媒と、熱交換チューブ３０Ｆから流入した冷媒とは、空間流路１１６内で合流する。空間流路１１６内の冷媒は、熱交換チューブ３０Ｃと、熱交換チューブ３０Ｄとに分配される。
【0042】
図３に示すように、熱交換チューブ３０Ｃ，３０Ｄに分配された冷媒は、熱交換チューブ３０Ｃ，３０Ｄを－Ｘ方向に流れ、それぞれ第２ヘッダ２０の異なる空間流路に流入する。冷媒は、複数の熱交換チューブ３０Ａ，３０Ｂを＋Ｘ方向に流れ、それぞれ第１ヘッダ１０の第１空間流路１６Ａおよび第２空間流路１６Ｂに流入する。冷媒は、第２冷媒ポート５２（図２参照）から系外に流出する。
【0043】
【0044】
熱交換器４では、第１ヘッダ１０は、空間流路（合流分配流路）１１６を有する。空間流路１１６は、２つの熱交換チューブ３０（３０Ｅ，３０Ｆ）からの冷媒を合流し、他の２つの熱交換チューブ３０（３０Ｃ，３０Ｄ）に分配する。熱交換器４では、第１列の熱交換チューブ３０を流れる冷媒と、第２列の熱交換チューブ３０を流れる冷媒とを空間流路１１６内で混合し、再分配できる。
【0045】
第１列の熱交換チューブ３０と第２列の熱交換チューブ３０との間には、熱負荷に差異が生じることがあるが、熱交換器４では、冷媒の混合、再分配ができるため、熱負荷の差異を小さくできる。したがって、熱負荷の差異を原因として熱交換効率が低くなるのを抑制できる。よって、熱交換器４における熱交換効率を高めることができる。
【0046】
比較のため、冷媒の混合および再分配のための外部管路（合流分岐管路）が第１ヘッダに設けられた熱交換器を想定する。この構造の熱交換器は、外部管路が第１ヘッダから突出するため、収納性の点で劣る。これに対し、実施形態の熱交換器４では、第１ヘッダ１０内で冷媒の混合および再分配を行うため、外部管路は不要である。そのため、図２に示す熱交換器４は、コンパクト化が可能であり、収納性の点で優れている。熱交換器４は、外部管路がないため軽量であるという利点もある。
【0047】
この実施形態では、２つの熱交換チューブからの冷媒を合流し、他の２つの熱交換チューブに分配するが、合流する冷媒の数は２に限らず、複数（２以上の任意の数）であってよい。冷媒を分配する熱交換チューブの数も２に限らず、複数（２以上の任意の数）であってよい。すなわち、合流分配流路は、複数の熱交換チューブのうち２以上から供給された冷媒を合流し、他の２以上の熱交換チューブに分配する。
第１ヘッダに形成される合流分配流路の数は１に限らず、複数（２以上の任意の数）であってよい。合流分配流路は、第２ヘッダの中間板に形成されていてもよい。第２ヘッダに形成される合流分配流路の数は１または複数（２以上の任意の数）であってよい。合流分配流路は、第１ヘッダと第２ヘッダのうち少なくとも１つに形成されている。合流分配流路は、第１ヘッダと第２ヘッダの一方に形成されていてもよいし、両方に形成されていてもよい。
第１ヘッダに形成される合流分配流路の数は１に限らず、複数（２以上の任意の数）であってよい。合流分配流路は、第２ヘッダの中間板に形成されていてもよい。第２ヘッダに形成される合流分配流路の数は１または複数（２以上の任意の数）であってよい。合流分配流路は、第１ヘッダと第２ヘッダのうち少なくとも１つに形成されている。合流分配流路は、第１ヘッダと第２ヘッダの一方に形成されていてもよいし、両方に形成されていてもよい。
【0048】
（第２の実施形態）
図５は、第２の実施形態の熱交換器の第１ヘッダ２１０の中間板２１４の平面図である。他の実施形態との共通構成については、同じ符号を付して説明を省略する。
図５は、第２の実施形態の熱交換器の第１ヘッダ２１０の中間板２１４の平面図である。他の実施形態との共通構成については、同じ符号を付して説明を省略する。
【0049】
図５に示すように、中間板２１４は、空間流路１６および空間流路２１６を有する。第２の実施形態の熱交換器は、空間流路１１６に代えて空間流路２１６を有すること以外は、図４に示す第１の実施形態の熱交換器と同様の構成である。空間流路２１６は、合流分配流路の一例である。
【0050】
空間流路２１６は、Ｘ方向から見て長円形状とされている。空間流路２１６の長径方向はＹ方向と平行である。空間流路２１６の両端部には、それぞれ突出部２１７が形成されている。一対の突出部２１７は、Ｙ方向に沿って互いに近づく方向に突出する。突出部２１７は、空間流路２１６の高さ方向のほぼ中央に形成されている。突出部２１７は、一対の直線部と、湾曲部とを組み合わせたＵ字形状を有する。一対の直線部は、互いに平行かつ向かい合う。湾曲部は、湾曲凸状（例えば、半円形状）とされている。一方の突出部２１７の先端と、他方の突出部２１７の先端との間は、狭小部２１８である。狭小部２１８では、冷媒の流路が狭くなっている。
【0051】
狭小部２１８は、次の式を満たすことが好ましい。
Ｄ１＞２３００μＡ１／Ｗ１
（Ｄ１は、狭小部２１８の水力相当直径［ｍ］である。μは、冷媒の粘度［Ｐａ・ｓ］である。Ａ１は、狭小部２１８の最も狭くなる部分の断面積［ｍ２］である。Ｗ１は、狭小部２１８を流れる冷媒の質量流量［ｋｇ／ｓ］である。）
狭小部２１８の断面積は、狭小部２１８における冷媒の流れ方向に直交する断面における流路の面積である。狭小部２１８における冷媒の流れ方向は＋Ｚ方向である。狭小部２１８における冷媒の流れ方向に直交する断面は水平面に沿う。
Ｄ１＞２３００μＡ１／Ｗ１
（Ｄ１は、狭小部２１８の水力相当直径［ｍ］である。μは、冷媒の粘度［Ｐａ・ｓ］である。Ａ１は、狭小部２１８の最も狭くなる部分の断面積［ｍ２］である。Ｗ１は、狭小部２１８を流れる冷媒の質量流量［ｋｇ／ｓ］である。）
狭小部２１８の断面積は、狭小部２１８における冷媒の流れ方向に直交する断面における流路の面積である。狭小部２１８における冷媒の流れ方向は＋Ｚ方向である。狭小部２１８における冷媒の流れ方向に直交する断面は水平面に沿う。
【0052】
狭小部２１８がこの式を満たすと、狭小部２１８を流れる冷媒は乱流となりやすいため、空間流路２１６内の気液二相状態の冷媒における偏流を抑制できる。
【0053】
熱交換チューブ３０Ｅから流入した冷媒と、熱交換チューブ３０Ｆから流入した冷媒とは、空間流路２１６内で合流する。図５に矢印で示すように、冷媒は、狭小部２１８を＋Ｚ方向（重力方向と逆向き）に上昇し、空間流路２１６の上面に衝突して左右に分かれ、熱交換チューブ３０Ｃと熱交換チューブ３０Ｄとに分配される。
【0054】
この熱交換器では、第１ヘッダ２１０は、空間流路２１６を有するため、第１列の熱交換チューブ３０を流れる冷媒と、第２列の熱交換チューブ３０を流れる冷媒とを空間流路２１６内で混合し、再分配できる。よって、熱交換器における熱交換効率を高めることができる。
【0055】
この熱交換器では、空間流路２１６に狭小部２１８が形成されている。冷媒は、狭い部分に通ることで一旦集約された後に開放されることにより拡散するため、乱流となりやすくなる。よって、空間流路２１６内の気液二相状態の冷媒の偏流を抑制できる。
【0056】
（第３の実施形態）
図６は、第３の実施形態の熱交換器の第１ヘッダ３１０の中間板３１４の平面図である。他の実施形態との共通構成については、同じ符号を付して説明を省略する。
図６に示すように、中間板３１４は、空間流路１６および空間流路３１６を有する。空間流路３１６は、合流分配流路の一例である。
図６は、第３の実施形態の熱交換器の第１ヘッダ３１０の中間板３１４の平面図である。他の実施形態との共通構成については、同じ符号を付して説明を省略する。
図６に示すように、中間板３１４は、空間流路１６および空間流路３１６を有する。空間流路３１６は、合流分配流路の一例である。
【0057】
空間流路３１６は、長円形状とされている。空間流路３１６は、一対の直線部３１６ａと、一対の湾曲部３１６ｂとを有する。一対の直線部３１６ａは、互いに平行かつ向かい合う。一方の湾曲部３１６ｂは、２つの直線部３１６ａの一方の端部どうしを結ぶ。他方の湾曲部３１６ｂは、２つの直線部３１６ａの他方の端部どうしを結ぶ。湾曲部３１６ｂは、湾曲凸状（例えば、半円形状）とされている。空間流路３１６の長径方向は、Ｙ方向に対して傾斜する。空間流路３１６は、前述の外気流路（隣り合う熱交換チューブ３０の間に形成される外気の流路）における外気の流れの上流側にある湾曲部３１６ｂが下流側の湾曲部３１６ｂに比べて高く位置するように傾斜する。
【0058】
一対の直線部３１６ａには、それぞれ突出部３１７が形成されている。一対の突出部３１７は、空間流路３１６の短径方向に沿って互いに近づく方向に突出する。突出部３１７は、直線部３１６ａの長さ方向のほぼ中央に形成されている。突出部３１７は、一対の直線部と、湾曲部とを組み合わせたＵ字形状を有する。一対の直線部は、互いに平行かつ向かい合う。湾曲部は、湾曲凸状（例えば、半円形状）とされている。一方の突出部３１７の先端と、他方の突出部３１７の先端との間は、狭小部３１８である。
【0059】
狭小部３１８は、次の式を満たすことが好ましい。
Ｄ２＞２３００μＡ２／Ｗ２
（Ｄ２は、狭小部３１８の水力相当直径［ｍ］である。μは、冷媒の粘度［Ｐａ・ｓ］である。Ａ２は、狭小部３１８の最も狭くなる部分の断面積［ｍ２］である。Ｗ２は、狭小部２１８を流れる冷媒の質量流量［ｋｇ／ｓ］である。）
狭小部３１８の断面積は、狭小部３１８における冷媒の流れ方向に直交する断面における流路の面積である。
狭小部３１８がこの式を満たすと、狭小部３１８を流れる冷媒は乱流となりやすいため、空間流路３１６内の気液二相状態の冷媒における偏流を抑制できる。
Ｄ２＞２３００μＡ２／Ｗ２
（Ｄ２は、狭小部３１８の水力相当直径［ｍ］である。μは、冷媒の粘度［Ｐａ・ｓ］である。Ａ２は、狭小部３１８の最も狭くなる部分の断面積［ｍ２］である。Ｗ２は、狭小部２１８を流れる冷媒の質量流量［ｋｇ／ｓ］である。）
狭小部３１８の断面積は、狭小部３１８における冷媒の流れ方向に直交する断面における流路の面積である。
狭小部３１８がこの式を満たすと、狭小部３１８を流れる冷媒は乱流となりやすいため、空間流路３１６内の気液二相状態の冷媒における偏流を抑制できる。
【0060】
冷媒は、それぞれ第１冷媒ポートから第１ヘッダ１０の第２空間流路１６Ｂおよび第４空間流路１６Ｈに流入する。冷媒は、それぞれ熱交換チューブ３０Ｂ，３０Ｈを－Ｘ方向に流れ、それぞれ第２ヘッダ２０の異なる空間流路に流入する。冷媒は、熱交換チューブ３０Ｄ，３０Ｆを＋Ｘ方向に流れ、第１ヘッダ１０の空間流路３１６に流入する。
【0061】
熱交換チューブ３０Ｄから流入した冷媒と、熱交換チューブ３０Ｆから流入した冷媒とは、空間流路３１６内で合流する。図６の矢印に示すように、冷媒は斜め下方に流れて狭小部３１８を通り、湾曲部３１６ｂの内面に衝突して上下に分かれ、熱交換チューブ３０Ｃと、熱交換チューブ３０Ｅとに分配される。狭小部３１８を通る冷媒は斜め下方に流れるため、上方に流れる場合（図５参照）に比べて、重力の影響によって流速が高くなりやすい。
【0062】
熱交換チューブ３０Ｃ，３０Ｅに分配された冷媒は、熱交換チューブ３０Ｃ，３０Ｅを－Ｘ方向に流れ、それぞれ第２ヘッダ２０の異なる空間流路に流入する。冷媒は、複数の熱交換チューブ３０Ａ，３０Ｇを＋Ｘ方向に流れ、それぞれ第１ヘッダ１０の第１空間流路１６Ａおよび第３空間流路１６Ｇに流入する。冷媒は、第２冷媒ポートから流出する。
【0063】
この熱交換器では、第１ヘッダ３１０は、空間流路３１６を有するため、第１列の熱交換チューブ３０を流れる冷媒と、第２列の熱交換チューブ３０を流れる冷媒とを空間流路３１６内で混合し、再分配できる。よって、熱交換器における熱交換効率を高めることができる。
【0064】
この熱交換器では、空間流路３１６に狭小部３１８が形成されており、かつ空間流路３１６は傾斜している。そのため、冷媒は、重力の影響によって勢いがついて狭小部３１８を通過する。この熱交換器では、冷媒を狭い部分に勢いをつけて通すため、冷媒は一旦集約された後に開放されることにより拡散する。したがって、冷媒は乱流となりやすくなる。よって、空間流路３１６内の気液二相状態の冷媒における偏流を抑制できる。
【0065】
なお、本実施形態では、空間流路３１６は傾斜して形成されているが、空間流路３１６は、長径方向がＹ方向と平行であってもよい。
【0066】
（第４の実施形態）
図７は、第４の実施形態の熱交換器の第１ヘッダ４１０の中間板４１４の平面図である。図８は、中間板４１４の拡大した平面図である。他の実施形態との共通構成については、同じ符号を付して説明を省略する。
図７は、第４の実施形態の熱交換器の第１ヘッダ４１０の中間板４１４の平面図である。図８は、中間板４１４の拡大した平面図である。他の実施形態との共通構成については、同じ符号を付して説明を省略する。
【0067】
図７に示すように、中間板４１４は、複数の空間流路１６（１６Ａ～１６Ｈ）と、合流分配流路１２とを有する。空間流路１６は、中間板４１４を厚さ方向に貫通する貫通孔により形成される。複数の空間流路１６は、第１空間流路１６Ａ～第８空間流路１６Ｈを含む。空間流路１６（１６Ａ～１６Ｈ）は、Ｘ方向から見て長円形状とされている。空間流路１６の長径方向はＹ方向と平行である。複数の空間流路１６は、互いに離間して形成されている。複数の空間流路１６は互いに同じ形状である。
【0068】
第１空間流路１６Ａおよび第２空間流路１６Ｂは、Ｙ方向に間隔をおいて、Ｙ方向に並んで形成されている。第２空間流路１６Ｂは、第１空間流路１６Ａに対して＋Ｙ方向側に位置する。
【0069】
第３空間流路１６Ｃおよび第４空間流路１６Ｄは、それぞれ第１空間流路１６Ａおよび第２空間流路１６Ｂに対して低い位置にある。第３空間流路１６Ｃおよび第４空間流路１６Ｄは、第１空間流路１６Ａおよび第２空間流路１６Ｂに対して－Ｚ方向側に離れて位置する。第３空間流路１６Ｃおよび第４空間流路１６Ｄは、Ｙ方向に間隔をおいて、Ｙ方向に並んで形成されている。第４空間流路１６Ｄは、第３空間流路１６Ｃに対して、＋Ｙ方向側に位置する。
【0070】
第５空間流路１６Ｅおよび第６空間流路１６Ｆは、それぞれ第３空間流路１６Ｃおよび第４空間流路１６Ｄに対して低い位置にある。第５空間流路１６Ｅおよび第６空間流路１６Ｆは、第３空間流路１６Ｃおよび第４空間流路１６Ｄに対して－Ｚ方向側に離れて位置する。第５空間流路１６Ｅおよび第６空間流路１６Ｆは、Ｙ方向に間隔をおいて、Ｙ方向に並んで形成されている。第６空間流路１６Ｆは、第５空間流路１６Ｅに対して、＋Ｙ方向側に位置する。
【0071】
第７空間流路１６Ｇおよび第８空間流路１６Ｈは、それぞれ第５空間流路１６Ｅおよび第６空間流路１６Ｆに対して低い位置にある。第７空間流路１６Ｇおよび第８空間流路１６Ｈは、第５空間流路１６Ｅおよび第６空間流路１６Ｆに対して－Ｚ方向側に離れて位置する。第７空間流路１６Ｇおよび第８空間流路１６Ｈは、Ｙ方向に間隔をおいて、Ｙ方向に並んで形成されている。第８空間流路１６Ｈは、第７空間流路１６Ｇに対して、＋Ｙ方向側に位置する。
【0072】
空間流路１６Ａ，１６Ｃ，１６Ｅ，１６Ｇは、Ｚ方向に並んで配置されている。空間流路１６Ｂ，１６Ｄ，１６Ｆ，１６Ｈは、Ｚ方向に並んで配置されている。８つの空間流路１６は、２列に配列されている。８つの空間流路１６は、２×４のマトリックス状に並んで配置されている。空間流路１６Ａ，１６Ｃ，１６Ｅ，１６Ｇを、第１列の空間流路１６という。空間流路１６Ｂ，１６Ｄ，１６Ｆ，１６Ｈを、第２列の空間流路１６という。
ピッチＰ１は、上下に隣り合う熱交換チューブ３０の中心軸の高低差である。
なお、複数の空間流路１６が形成する列の数は、２に限らない。複数の空間流路１６が形成する列の数は、複数（２以上の任意の数）であってよい。
ピッチＰ１は、上下に隣り合う熱交換チューブ３０の中心軸の高低差である。
なお、複数の空間流路１６が形成する列の数は、２に限らない。複数の空間流路１６が形成する列の数は、複数（２以上の任意の数）であってよい。
【0073】
合流分配流路１２は、中間板４１４を厚さ方向に貫通する貫通孔により形成される。合流分配流路１２は、第７空間流路１６Ｇおよび第８空間流路１６Ｈからの冷媒を第５空間流路１６Ｅおよび第６空間流路１６Ｆに分配する。
【0074】
合流分配流路１２は、複数の導出流路６１と、１つの合流流路６２と、複数の分岐流路６３とを有する。導出流路６１の数は２つである。分岐流路６３の数は２つである。なお、導出流路および分岐流路の数は２に限らず、２以上の任意の数であってよい。
【0075】
分岐流路６３Ａ，６３Ｂの基端を含む部分は、方向変換部６１５である。方向変換部６１５は、分岐流路６３Ａ，６３Ｂの基端部分を含む屈曲形状の流路である。方向変換部６１５は、合流流路６２からの冷媒の流れ方向を変換する。
【0076】
２つの導出流路６１を、それぞれ第１導出流路６１Ａおよび第２導出流路６１Ｂという。第１導出流路６１Ａは、第７空間流路１６Ｇの＋Ｙ方向の端を基端として＋Ｙ方向に延びる。第１導出流路６１Ａは、第７空間流路１６Ｇから冷媒を導く。第２導出流路６１Ｂは、第８空間流路１６Ｈの－Ｙ方向の端を基端として－Ｙ方向に延びる。第２導出流路６１Ｂは、第８空間流路１６Ｈから冷媒を導く。第１導出流路６１Ａと第２導出流路６１Ｂとは同じ高さ位置に形成されている。第１導出流路６１Ａと第２導出流路６１Ｂとは先端において接続されている。
【0077】
合流流路６２は、第１導出流路６１Ａと第２導出流路６１Ｂとの先端どうしの接続箇所を基端として、重力方向と逆向きである＋Ｚ方向にまっすぐに延びる。合流流路６２は、上下方向に沿う流路である。合流流路６２は、第１列の空間流路１６（１６Ａ，１６Ｃ，１６Ｅ，１６Ｇ）に比べて＋Ｙ方向寄りに位置する。合流流路６２は、第２列の空間流路１６（１６Ｂ，１６Ｄ，１６Ｆ，１６Ｈ）に比べて－Ｙ方向寄りに位置する。合流流路６２は、複数の空間流路１６のうち２以上の空間流路１６からの冷媒を合流させる。
【0078】
図７においては、合流流路６２は、第１列の空間流路１６（１６Ａ，１６Ｃ，１６Ｅ，１６Ｇ）と第２列の空間流路１６（１６Ｂ，１６Ｄ，１６Ｆ，１６Ｈ）のいずれからも同じ距離だけ離れた中間の位置に形成されている。合流流路６２の長さＬ１は、熱交換チューブ３０の上下方向のピッチＰ１より大きい。長さＬ１がピッチＰ１より大きいことにより、合流流路６２は十分な長さを有する。そのため、合流流路６２において気液二相状態の冷媒を十分に混合し、冷媒の偏流を抑制できる。よって、複数の分岐流路６３に流入する冷媒の量の偏りを小さくできる。
【0079】
合流流路６２の長さＬ１が熱交換チューブ３０のピッチＰ１より大きいため、合流流路６２の＋Ｚ方向の端（先端）は、空間流路１６Ｅ，１６Ｆに接続された熱交換チューブ３０より高い位置にある。合流流路６２の＋Ｚ方向の端（先端）は、空間流路１６Ｅ，１６Ｆより高い位置にあることが望ましい。
【0080】
分岐流路６３は、合流流路６２からの冷媒を、他の２以上の空間流路１６（空間流路１６Ｇ，１６Ｈ以外の空間流路１６のうち２以上）に分配する。２つの分岐流路６３を、それぞれ第１分岐流路６３Ａおよび第２分岐流路６３Ｂという。第１分岐流路６３Ａおよび第２分岐流路６３Ｂは、合流流路６２が２つに分岐して形成された流路である。
【0081】
第１分岐流路６３Ａは、合流流路６２の＋Ｚ方向の端（先端）を基端として斜め下方に延びる直線状の流路である。第１分岐流路６３Ａは、－Ｙ方向に行くほど下降するように傾斜する。第１分岐流路６３Ａは、第５空間流路１６Ｅに達している。第１分岐流路６３Ａは、冷媒を第５空間流路１６Ｅに導くことができる。第５空間流路１６Ｅは、分配先の空間流路１６である。
【0082】
第２分岐流路６３Ｂは、合流流路６２の＋Ｚ方向の端（先端）を基端として斜め下方に延びる直線状の流路である。第２分岐流路６３Ｂは、＋Ｙ方向に行くほど下降するように傾斜する。第２分岐流路６３Ｂは、第６空間流路１６Ｆに達している。第２分岐流路６３Ｂは、冷媒を第６空間流路１６Ｆに導くことができる。第６空間流路１６Ｆは、分配先の空間流路１６である。
合流流路６２に対する第１分岐流路６３Ａの傾斜角度と、合流流路６２に対する第２分岐流路６３Ｂの傾斜角度とは等しい。
合流流路６２に対する第１分岐流路６３Ａの傾斜角度と、合流流路６２に対する第２分岐流路６３Ｂの傾斜角度とは等しい。
【0083】
内端板１１には、空間流路１６（１６Ａ～１６Ｈ）に相当する位置に、それぞれ１つの貫通孔４１（４１Ａ～４１Ｈ）が形成されている（図４参照）。貫通孔４１には、熱交換チューブ３０の＋Ｘ方向の端部が挿入される。熱交換チューブ３０の＋Ｘ方向の端部は、空間流路１６に開口する。そのため、空間流路１６は、熱交換チューブ３０の冷媒流路３４と連通する。
【0084】
図１に示す冷凍サイクル装置１が暖房運転を行うとき、熱交換器４は蒸発器として機能する。この場合、熱交換器４は、膨張装置５から送り込まれる低温・低圧の気液二相冷媒を、外気から吸熱させて気化させることにより、低圧の気体冷媒にする。
【0085】
図７に示すように、熱交換チューブ３０（３０Ｇ）から第７空間流路１６Ｇに流入した冷媒の少なくとも一部は、第１導出流路６１Ａを通して合流流路６２に流入する。熱交換チューブ３０（３０Ｈ）から第８空間流路１６Ｈに流入した冷媒の少なくとも一部は、第２導出流路６１Ｂを通して合流流路６２に流入する。第７空間流路１６Ｇから流入した冷媒と、第８空間流路１６Ｈから流入した冷媒とは、合流流路６２内で合流する。
【0086】
合流流路６２内の冷媒は、重力方向と逆向き（図８に示す矢印方向）に移動し、方向変換部６１５の上面に衝突し、２つの分岐流路６３によって第５空間流路１６Ｅおよび第６空間流路１６Ｆに分配される。冷媒は方向変換部６１５によって圧力の偏りなく分配されるため、気液二相状態の冷媒における偏流を抑制できる。そのため、複数の分岐流路６３に流入する冷媒の量の偏りを小さくできる。
【0087】
図８に示すように、分岐流路６３の長さをＬ［ｍ］とする。分岐流路６３の水力相当直径をＤ［ｍ］とする。冷媒の密度をρ［ｋｇ／ｍ３］とする。冷媒の粘度をμ［Ｐａ・ｓ］とする。合流流路６２における冷媒の質量流量をＷ［ｋｇ／ｓ］とする。合流流路６２における冷媒の質量流束Ｇは「Ｇ＝Ｗ／Ａ」［ｋｇ／ｓ／ｍ２］で表される。Ａは、合流流路６２の断面積［ｍ２］である。流路の断面積は、当該流路の長さ方向に直交する断面の面積である。
【0088】
第１分岐流路６３Ａの長さＬはＬＡともいう。第２分岐流路６３Ｂの長さＬはＬＢともいう。第１分岐流路６３Ａの水力相当直径ＤはＤＡともいう。第２分岐流路６３Ｂの水力相当直径ＤはＤＢともいう。
なお、２つの分岐流路６３の長さは互いに同じでもよいし、互いに異なっていてもよい。２つの分岐流路６３の水力相当直径は互いに同じでもよいし、互いに異なっていてもよい。
なお、２つの分岐流路６３の長さは互いに同じでもよいし、互いに異なっていてもよい。２つの分岐流路６３の水力相当直径は互いに同じでもよいし、互いに異なっていてもよい。
【0089】
分岐流路６３の圧力損失ΔＰは、次に示す式（１）（ダルシーワイズバッハの式）で表される。
【0090】
【数1】
【0091】
「λ」は、次に示す式（２）（ブラジウスの式）で表される。
【0092】
【数2】
【0093】
式（１）に式（２）を代入すると、次の式（３）が得られる。
【0094】
【数3】
【0095】
式（３）より、分岐流路６３の圧力損失ΔＰには、次の式（４）に示すＦｐが大きな影響を及ぼすことがわかる。
【0096】
【数4】
【0097】
２つの分岐流路６３のＦｐの偏差（絶対値）は、２０％以下であることが好ましい。例えば、２つの分岐流路６３のうち第１の分岐流路６３のＦｐをＦｐ１とする。第２の分岐流路６３のＦｐをＦｐ２とする。Ｆｐ１とＦｐ２との平均をＦｐａｖとする。｜Ｆｐ１－Ｆｐａｖ｜／Ｆｐａｖ×１００、および｜Ｆｐ２－Ｆｐａｖ｜／Ｆｐａｖ×１００は、いずれも２０（％）以下が好ましい。Ｆｐの偏差（絶対値）が２０％以下であると、２つの分岐流路６３に流入する冷媒の量の偏りを小さくできる。
【0098】
この熱交換器では、第１ヘッダ４１０は、合流分配流路１２を有するため、第１列の熱交換チューブ３０を流れる冷媒と、第２列の熱交換チューブ３０を流れる冷媒とを合流分配流路１２内で混合し、再分配できる。第１列の熱交換チューブ３０と第２列の熱交換チューブ３０との間には、熱負荷に差異が生じることがあるが、この熱交換器では、冷媒の混合、再分配ができるため、熱負荷の差異を小さくできる。したがって、熱負荷の差異によって熱交換効率が低くなるのを抑制できる。よって、熱交換器における熱交換効率を高めることができる。
【0099】
（第５の実施形態）
図９は、第５の実施形態の熱交換器の第１ヘッダ５１０の中間板５１４の平面図である。他の実施形態との共通構成については、同じ符号を付して説明を省略する。図９に示すように、中間板５１４は、複数の空間流路１６（１６Ａ～１６Ｈ）と、合流分配流路５１２とを有する。
図９は、第５の実施形態の熱交換器の第１ヘッダ５１０の中間板５１４の平面図である。他の実施形態との共通構成については、同じ符号を付して説明を省略する。図９に示すように、中間板５１４は、複数の空間流路１６（１６Ａ～１６Ｈ）と、合流分配流路５１２とを有する。
【0100】
合流分配流路５１２は、複数（２つ）の導出流路５６１と、１つの合流流路６２と、複数（２つ）の分岐流路５６３とを有する。２つの導出流路５６１を、それぞれ第１導出流路５６１Ａおよび第２導出流路５６１Ｂという。第１導出流路５６１Ａは、第７空間流路１６Ｇの＋Ｙ方向の端を基端として＋Ｙ方向に延びる。第２導出流路５６１Ｂは、第８空間流路１６Ｈの－Ｙ方向の端を基端として－Ｙ方向に延びる。第１導出流路５６１Ａと第２導出流路５６１Ｂとは先端において接続されている。
【0101】
合流流路６２は、第１導出流路５６１Ａと第２導出流路５６１Ｂとの先端どうしの接続箇所を基端として、重力方向と逆向きである＋Ｚ方向にまっすぐに延びる。合流流路６２は、導出流路５６１に比べて小さい断面積を有する。
【0102】
２つの分岐流路５６３を、それぞれ第１分岐流路５６３Ａおよび第２分岐流路５６３Ｂという。第１分岐流路５６３Ａおよび第２分岐流路５６３Ｂは、合流流路６２が２つに分岐して形成された流路である。
【0103】
第１分岐流路５６３Ａは、Ｌ字形状とされている。第１分岐流路５６３Ａは、合流流路６２の＋Ｚ方向の端（先端）を基端として＋Ｚ方向に延び、その先端で－Ｙ方向に方向変換する。第１分岐流路５６３Ａは、第１空間流路１６Ａに達している。第１分岐流路５６３Ａは、冷媒を第１空間流路１６Ａ（分配先の空間流路）に導くことができる。
【0104】
第２分岐流路５６３Ｂは、Ｌ字形状とされている。第２分岐流路５６３Ｂは、合流流路６２の＋Ｚ方向の端（先端）を基端として＋Ｙ方向に延び、その先端で－Ｚ方向に方向変換する。第２分岐流路５６３Ｂは、第６空間流路１６Ｆに達している。第２分岐流路５６３Ｂは、冷媒を第６空間流路１６Ｆ（分配先の空間流路）に導くことができる。
【0105】
この熱交換器では、第１ヘッダ５１０は、合流分配流路５１２を有するため、第１列の熱交換チューブ３０を流れる冷媒と、第２列の熱交換チューブ３０を流れる冷媒とを合流分配流路５１２内で混合し、再分配できる。よって、熱交換器における熱交換効率を高めることができる。
【0106】
（第６の実施形態）
図１０は、第６実施形態の熱交換器の第１ヘッダ６１０の中間板６１４の平面図である。他の実施形態との共通構成については、同じ符号を付して説明を省略する。図１０に示すように、中間板６１４は、複数の空間流路１６（１６Ａ～１６Ｈ）と、合流分配流路６１２とを有する。
図１０は、第６実施形態の熱交換器の第１ヘッダ６１０の中間板６１４の平面図である。他の実施形態との共通構成については、同じ符号を付して説明を省略する。図１０に示すように、中間板６１４は、複数の空間流路１６（１６Ａ～１６Ｈ）と、合流分配流路６１２とを有する。
【0107】
合流分配流路６１２は、複数（２つ）の導出流路５６１と、１つの合流流路６２と、複数（２つ）の分岐流路６６３とを有する。分岐流路６６３の数は２つである。合流流路６２は、複数の導出流路５６１に比べて小さい断面積を有する。２つの分岐流路６６３を、それぞれ第１分岐流路６６３Ａおよび第２分岐流路６６３Ｂという。第１分岐流路６６３Ａおよび第２分岐流路６６３Ｂは、合流流路６２が２つに分岐して形成された流路である。
【0108】
第１分岐流路６６３Ａは、合流流路６２の＋Ｚ方向の端（先端）を基端として斜め上方に延び、第１空間流路１６Ａに達している。第１分岐流路６６３Ａは、－Ｙ方向に行くほど上昇するように傾斜する。第１分岐流路６６３Ａは、冷媒を第１空間流路１６Ａ（分配先の空間流路）に導くことができる。
【0109】
第２分岐流路６６３Ｂは、合流流路６２の＋Ｚ方向の端（先端）を基端として斜め下方に延び、第６空間流路１６Ｆに達している。第２分岐流路６６３Ｂは、＋Ｙ方向に行くほど下降するように傾斜する。第２分岐流路６６３Ｂは、冷媒を第６空間流路１６Ｆ（分配先の空間流路）に導くことができる。
【0110】
第１分岐流路６６３Ａおよび第２分岐流路６６３Ｂは、合流流路６２の断面積よりも大きな断面積を有する。そのため、合流流路６２の冷媒は、第１分岐流路６６３Ａおよび第２分岐流路６６３Ｂに分配される際に、大きな断面積の流路内に開放されることにより拡散する。したがって、冷媒は乱流となりやすくなる。よって、気液二相状態の冷媒における偏流を抑制できる。
【0111】
この熱交換器では、第１ヘッダ６１０は、合流分配流路６１２を有するため、第１列の熱交換チューブ３０を流れる冷媒と、第２列の熱交換チューブ３０を流れる冷媒とを合流分配流路６１２内で混合し、再分配できる。よって、熱交換器における熱交換効率を高めることができる。
【0112】
（第７の実施形態）
図１１は、第７の実施形態の熱交換器の第１ヘッダ７１０の中間板７１４の平面図である。他の実施形態との共通構成については、同じ符号を付して説明を省略する。図１１に示すように、中間板７１４は、複数の空間流路１６（１６Ａ～１６Ｈ）と、合流分配流路７１２とを有する。
図１１は、第７の実施形態の熱交換器の第１ヘッダ７１０の中間板７１４の平面図である。他の実施形態との共通構成については、同じ符号を付して説明を省略する。図１１に示すように、中間板７１４は、複数の空間流路１６（１６Ａ～１６Ｈ）と、合流分配流路７１２とを有する。
【0113】
合流分配流路７１２は、複数（２つ）の導出流路５６１と、１つの合流流路６２と、複数（２つ）の分岐流路７６３とを有する。合流流路６２は、第１導出流路５６１Ａと第２導出流路５６１Ｂとの先端どうしの接続箇所を基端として、重力方向と逆向きである＋Ｚ方向にまっすぐに延びる。２つの分岐流路７６３を、それぞれ第１分岐流路７６３Ａおよび第２分岐流路７６３Ｂという。
【0114】
第１分岐流路７６３Ａは、Ｌ字形状とされている。第１分岐流路７６３Ａは、合流流路６２の＋Ｚ方向の端（先端）を基端として－Ｙ方向に延び、その先端で＋Ｚ方向に方向変換し、その先端で－Ｙ方向に方向変換する。第１分岐流路７６３Ａは、第１空間流路１６Ａに達している。第１分岐流路７６３Ａは、冷媒を第１空間流路１６Ａ（分配先の空間流路）に導くことができる。
【0115】
第２分岐流路７６３Ｂは、Ｌ字形状とされている。第２分岐流路７６３Ｂは、合流流路６２の＋Ｚ方向の端（先端）を基端として＋Ｙ方向に延び、その先端で－Ｚ方向に方向変換する。第２分岐流路７６３Ｂは、第６空間流路１６Ｆに達している。第２分岐流路７６３Ｂは、冷媒を第６空間流路１６Ｆ（分配先の空間流路）に導くことができる。
【0116】
分岐流路７６３Ａ，７６３Ｂの基端を含む部分は、方向変換部７１５である。方向変換部７１５は、合流流路６２からの冷媒の流れ方向を変換する。方向変換部７１５は、Ｙ方向に沿って形成されている。方向変換部７１５は、合流流路６２の＋Ｚ方向の端（先端）におけるＹ方向の内径Ｄ６２より長い。方向変換部７１５の形成方向は、合流流路６２の＋Ｚ方向の端（先端）における延在方向（Ｚ方向）に直交する。分岐流路７６３Ａ，７６３Ｂの、方向変換部７１５以外の構成は、図９に示す分岐流路５６３Ａ，５６３Ｂと同様である。
【0117】
合流流路６２内の冷媒は、重力方向と逆向き（図１１に示す矢印方向）に移動し、方向変換部７１５の上面に衝突し、２つの分岐流路７６３によって第１空間流路１６Ａおよび第６空間流路１６Ｆに分配される。
【0118】
この熱交換器では、方向変換部７１５が合流流路６２に対して直交するため、冷媒の流れを２つの分岐流路７６３に偏りなく向けることができる。そのため、冷媒を第１分岐流路７６３Ａと第２分岐流路７６３Ｂとに均等に分配することができる。よって、第１分岐流路７６３Ａと第２分岐流路７６３Ｂとに流入する冷媒の量の偏りを小さくできる。
【0119】
方向変換部７１５は、合流流路６２の＋Ｚ方向の端（先端）におけるＹ方向の内径Ｄ６２より長いため、合流流路６２内の冷媒は、十分な長さをもつ方向変換部７１５の上面に当たる。これにより、冷媒の流れを２つの分岐流路７６３に均等に分配することができる。
【0120】
（第８の実施形態）
図１２は、第８の実施形態の熱交換器の第１ヘッダ８１０の中間板８１４の平面図である。他の実施形態との共通構成については、同じ符号を付して説明を省略する。図１２に示すように、中間板８１４は、複数の空間流路１６（１６Ａ～１６Ｈ）と、合流分配流路８１２とを有する。
図１２は、第８の実施形態の熱交換器の第１ヘッダ８１０の中間板８１４の平面図である。他の実施形態との共通構成については、同じ符号を付して説明を省略する。図１２に示すように、中間板８１４は、複数の空間流路１６（１６Ａ～１６Ｈ）と、合流分配流路８１２とを有する。
【0121】
合流分配流路８１２は、複数（２つ）の導出流路５６１と、１つの合流流路６２と、複数（２つ）の分岐流路８６３とを有する。合流流路６２は、第１導出流路５６１Ａと第２導出流路５６１Ｂとの先端どうしの接続箇所を基端として、重力方向と逆向きである＋Ｚ方向にまっすぐに延びる。２つの分岐流路８６３を、それぞれ第１分岐流路８６３Ａおよび第２分岐流路８６３Ｂという。
【0122】
第１分岐流路８６３Ａは、合流流路６２の＋Ｚ方向の端（先端）を基端として－Ｙ方向に延び、その先端で斜め上方に延び、第１空間流路１６Ａに達している。第２分岐流路８６３Ｂは、合流流路６２の＋Ｚ方向の端（先端）を基端として＋Ｙ方向に延び、その先端で斜め下方に延び、第６空間流路１６Ｆに達している。
【0123】
分岐流路８６３Ａ，８６３Ｂの基端を含む部分は、方向変換部８１５である。方向変換部８１５は、合流流路６２からの冷媒の流れ方向を変換する。方向変換部８１５は、Ｙ方向に沿って形成されている。方向変換部８１５は、合流流路６２の＋Ｚ方向の端（先端）におけるＹ方向の内径Ｄ６２より長い。方向変換部８１５の形成方向は、合流流路６２の＋Ｚ方向の端（先端）における延在方向（Ｚ方向）に直交する。分岐流路８６３Ａ，８６３Ｂの、方向変換部８１５以外の構成は、図１０に示す分岐流路６６３Ａ，６６３Ｂと同様である。
【0124】
この熱交換器では、方向変換部８１５が、合流流路６２に対して直交するため、冷媒の流れ方向を第１分岐流路８６３Ａと第２分岐流路８６３Ｂとに均等に向けることができる。よって、第１分岐流路８６３Ａと第２分岐流路８６３Ｂとに流入する冷媒の量の偏りを小さくできる。
【0125】
方向変換部８１５は、合流流路６２の＋Ｚ方向の端（先端）におけるＹ方向の内径Ｄ６２より長いため、合流流路６２内の冷媒は、十分な長さをもつ方向変換部８１５の上面に当たる。これにより、冷媒の流れを２つの分岐流路８６３に均等に分配することができる。
【0126】
（第９の実施形態）
図１３は、第９の実施形態の熱交換器の第１ヘッダ９１０の中間板９１４の平面図である。他の実施形態との共通構成については、同じ符号を付して説明を省略する。図１３に示すように、中間板９１４は、２つの空隙部９２０が形成されていること以外は、図７に示す中間板４１４と同様の構成であってよい
図１３は、第９の実施形態の熱交換器の第１ヘッダ９１０の中間板９１４の平面図である。他の実施形態との共通構成については、同じ符号を付して説明を省略する。図１３に示すように、中間板９１４は、２つの空隙部９２０が形成されていること以外は、図７に示す中間板４１４と同様の構成であってよい
【0127】
空隙部９２０は、分岐流路６３と、分岐流路６３に最も近い空間流路１６との間を通る直線状とされている。空隙部９２０は、中間板４１４を厚さ方向に貫通する貫通孔により形成される。２つの空隙部９２０を、それぞれ第１空隙部９２０Ａおよび第２空隙部９２０Ｂという。
【0128】
第１空隙部９２０Ａの少なくとも一部は、第１分岐流路６３Ａと第３空間流路１６Ｃとの間に形成されている。例えば、第１空隙部９２０Ａは、第１分岐流路６３Ａと平行に形成されている。第２空隙部９２０Ｂの少なくとも一部は、第２分岐流路６３Ｂと第４空間流路１６Ｄとの間に形成されている。例えば、第２空隙部９２０Ｂは、第２分岐流路６３Ｂと平行に形成されている。
【0129】
この熱交換器では、空隙部９２０によって、空間流路１６Ｃ，１６Ｄからの熱干渉を抑制することができる。そのため、分岐流路６３における冷媒の相変化に起因する冷媒の流量の偏りを小さくできる。
【0130】
（比較形態）
図１４は、比較形態の熱交換器の第１ヘッダ１０１０の中間板１０１４の平面図である。図１５は、中間板１０１４の拡大した平面図である。
図１４に示すように、中間板１０１４は、複数の空間流路１６（１６Ａ～１６Ｈ）と、分配流路１０１２とを有する。分配流路１０１２は、導出流路１０６１と、２つの分岐流路１０６３（１０６３Ａ，１０６３Ｂ）とを有する。導出流路１０６１は、Ｙ方向に沿う第１部分流路１０６１Ａと、Ｚ方向に沿う第２部分流路１０６１Ｂとを備える。導出流路１０６１は、Ｌ字状形とされている。第１部分流路１０６１Ａは、熱交換チューブ３０のピッチ（図７に示すＰ１参照）より短い。
図１５に示すように、この熱交換器は、Ｌ字状形の導出流路１０６１の屈曲箇所において、冷媒の液相Ｍ１と気相Ｍ２との偏りが生じる可能性がある。第１部分流路１０６１Ａは短いため、液相Ｍ１と気相Ｍ２との混合は不十分となりやすい。そのため、液相Ｍ１と気相Ｍ２との偏りが維持され、２つの分岐流路１０６３への冷媒の分配量が不均等となる場合がある。
図１４は、比較形態の熱交換器の第１ヘッダ１０１０の中間板１０１４の平面図である。図１５は、中間板１０１４の拡大した平面図である。
図１４に示すように、中間板１０１４は、複数の空間流路１６（１６Ａ～１６Ｈ）と、分配流路１０１２とを有する。分配流路１０１２は、導出流路１０６１と、２つの分岐流路１０６３（１０６３Ａ，１０６３Ｂ）とを有する。導出流路１０６１は、Ｙ方向に沿う第１部分流路１０６１Ａと、Ｚ方向に沿う第２部分流路１０６１Ｂとを備える。導出流路１０６１は、Ｌ字状形とされている。第１部分流路１０６１Ａは、熱交換チューブ３０のピッチ（図７に示すＰ１参照）より短い。
図１５に示すように、この熱交換器は、Ｌ字状形の導出流路１０６１の屈曲箇所において、冷媒の液相Ｍ１と気相Ｍ２との偏りが生じる可能性がある。第１部分流路１０６１Ａは短いため、液相Ｍ１と気相Ｍ２との混合は不十分となりやすい。そのため、液相Ｍ１と気相Ｍ２との偏りが維持され、２つの分岐流路１０６３への冷媒の分配量が不均等となる場合がある。
【0131】
以上説明した少なくともひとつの実施形態によれば、ヘッダは、合流分配流路を有する。合流分配流路は、複数の熱交換チューブからの冷媒を合流し、他の複数の熱交換チューブに分配する。実施形態の熱交換器では、複数の熱交換チューブを流れる冷媒を合流分配流路内で混合し、再分配できる。複数の熱交換チューブの間には、熱負荷に差異が生じることがあるが、実施形態の熱交換器では、冷媒の混合、再分配ができるため、熱負荷の差異を小さくできる。したがって、熱負荷の差異によって熱交換効率が低くなるのを抑制できる。よって、熱交換器における熱交換効率を高めることができる。
【0132】
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同様に、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ものである。
【符号の説明】
【0133】
１ 冷凍サイクル装置
４ 室外熱交換器（熱交換器）
１０ 第１ヘッダ（ヘッダ）
１２，５１２，６１２，７１２，８１２ 合流分配流路
１６ 空間流路
３０ 熱交換チューブ
３４ 冷媒流路
６２ 合流流路
６３，５６３，６６３，７６３，８６３ 分岐流路
６３Ａ，５６３Ａ，６６３Ａ，７６３Ａ，８６３Ａ 第１分岐流路（分岐流路）
６３Ｂ，５６３Ｂ，６６３Ｂ，７６３Ｂ，８６３Ｂ 第２分岐流路（分岐流路）
１１６，２１６，３１６ 空間流路（合流分配流路）
２１８，３１８ 狭小部
６１５，７１５，８１５ 方向変換部
９２０ 空隙部
Ｌ１ 合流流路の長さ
Ｐ１ 熱交換チューブのピッチ
４ 室外熱交換器（熱交換器）
１０ 第１ヘッダ（ヘッダ）
１２，５１２，６１２，７１２，８１２ 合流分配流路
１６ 空間流路
３０ 熱交換チューブ
３４ 冷媒流路
６２ 合流流路
６３，５６３，６６３，７６３，８６３ 分岐流路
６３Ａ，５６３Ａ，６６３Ａ，７６３Ａ，８６３Ａ 第１分岐流路（分岐流路）
６３Ｂ，５６３Ｂ，６６３Ｂ，７６３Ｂ，８６３Ｂ 第２分岐流路（分岐流路）
１１６，２１６，３１６ 空間流路（合流分配流路）
２１８，３１８ 狭小部
６１５，７１５，８１５ 方向変換部
９２０ 空隙部
Ｌ１ 合流流路の長さ
Ｐ１ 熱交換チューブのピッチ
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【図14】
【図15】