特許 7631509 熱交換器および冷凍サイクル装置

(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】2025-02-07

(45)【発行日】2025-02-18

(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 9/00 20060101AFI20250210BHJP

   F28F 9/02 20060101ALI20250210BHJP

【ＦＩ】

F28F9/00 D

F28F9/02 301E

【請求項の数】 6

(21)【出願番号】P 2023517226

(86)(22)【出願日】2022-03-31

(86)【国際出願番号】 JP2022016929

(87)【国際公開番号】W WO2022230620

(87)【国際公開日】2022-11-03

【審査請求日】2023-02-17

(31)【優先権主張番号】P 2021074749

(32)【優先日】2021-04-27

(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP

(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】是澤 亮輔

(72)【発明者】

【氏名】畠田 崇史

【審査官】古川 峻弘

(56)【参考文献】

【文献】実開昭５４－１５１８７１（ＪＰ，Ｕ）

【文献】国際公開第２０１４／１８４９１４（ＷＯ，Ａ１）

【文献】特開平１０－２２１１７５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００３－２０７２９６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０５－２７２８５０（ＪＰ，Ａ）

【文献】実開昭５７－０９２０１７（ＪＰ，Ｕ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｆ２８Ｆ ９／００－９／２６

Ｆ２８Ｄ １／００－１／０６

Ｆ２５Ｂ １／００－４９／０４

Ｇ０１Ｋ １／１４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

冷媒が流通する熱交換チューブと、
前記熱交換チューブの端部に接続されたヘッダと、
前記冷媒の温度を測定する温度センサと、
を備え、
少なくとも１つの前記ヘッダは、前記冷媒が流れる複数の空間流路が形成された中間板と、前記中間板を厚さ方向に挟む２つの端板と、を有し、
前記ヘッダに、前記温度センサの少なくとも一部を前記空間流路内に配置する取付け部が設けられ、
前記取付け部は、前記温度センサを収容する本体部と、前記本体部の奥端の開口を閉止する閉止板と、を有し、
複数の前記空間流路は、第１の空間流路と、前記第１の空間流路に対して下方に位置する第２の空間流路と、を含み、
前記端板のうち一方に、前記第１の空間流路に対して前記冷媒を導入または導出する第１冷媒ポートが挿入される第１の貫通孔と、前記第２の空間流路に対して前記冷媒を導入または導出する第２冷媒ポートが挿入される第２の貫通孔と、が形成され、
前記第２の空間流路に設けられた前記取付け部の少なくとも一部は、前記端板の厚さ方向から見て前記第２の貫通孔と重なる位置にある、
熱交換器。

【請求項2】

前記取付け部は、前記温度センサを収容する筒状とされ、前記空間流路内に突出して形成されている、
請求項１記載の熱交換器。

【請求項3】

前記取付け部は、複数の前記空間流路のうち前記冷媒が導入される導入空間流路に、前記温度センサの少なくとも一部を配置する、
請求項１または２に記載の熱交換器。

【請求項4】

２つの前記端板のうち少なくとも一方と、前記中間板との間に、板状のスペーサが介在する、
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】

前記取付け部の中心軸の高さ位置は、前記導入空間流路に前記冷媒を導入する流通路の中心の高さ位置と異なる、
請求項３記載の熱交換器。

【請求項6】

請求項１～５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。
本願は、２０２１年４月２７日に日本に出願された特願２０２１－７４７４９号に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。

【背景技術】

【0002】

熱交換器は、空調機器、冷凍機器などに用いられる。例えば、熱交換器は、複数の熱交換チューブと、ヘッダとを備える。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。

【0003】

空調機器、冷凍機器などを適切に稼働させるため、熱交換器では、冷媒の温度を測定することがある。そのため、ヘッダの外面に温度センサが取り付けられる場合がある。温度センサは、ヘッダに設けられたバイパス管の外面に取り付けることもある。

【0004】

しかし、前記構造の熱交換器では、外気、結露水などの外乱の影響により、温度の測定精度が低くなる可能性があった。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【文献】日本国特開２０１５－１１３９８３号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

本発明が解決しようとする課題は、冷媒の温度を精度よく測定す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】

【0007】

実施形態の熱交換器は、熱交換チューブと、ヘッダと、温度センサとを持つ。前記熱交換チューブは、冷媒が流通する。前記ヘッダは、前記熱交換チューブの端部に接続されている。前記温度センサは、前記冷媒の温度を測定する。少なくとも１つの前記ヘッダは、中間板と、２つの端板と、を有する。前記中間板は、前記冷媒が流れる複数の空間流路が形成されている。２つの前記端板は、前記中間板を厚さ方向に挟む。前記ヘッダに、前記温度センサの少なくとも一部を前記空間流路内に配置する取付け部が設けられている。前記取付け部は、前記温度センサを収容する本体部と、前記本体部の奥端の開口を閉止する閉止板と、を有する。複数の前記空間流路は、第１の空間流路と、前記第１の空間流路に対して下方に位置する第２の空間流路と、を含む。前記端板のうち一方に、第１の貫通孔と、第２の貫通孔と、が形成されている。前記第１の貫通孔には、前記第１の空間流路に対して前記冷媒を導入または導出する第１冷媒ポートが挿入される。前記第２の貫通孔には、前記第２の空間流路に対して前記冷媒を導入または導出する第２冷媒ポートが挿入される。前記第２の空間流路に設けられた前記取付け部の少なくとも一部は、前記端板の厚さ方向から見て前記第２の貫通孔と重なる位置にある。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】実施形態の冷凍サイクル装置の概略構成図。

【図2】実施形態の熱交換器の斜視図。

【図3】第１ヘッダの分解斜視図。

【図4】第１ヘッダおよび温度センサの斜視図。

【図5】第１ヘッダおよび温度センサの分解斜視図。

【図6】第１ヘッダおよび温度センサの断面図。

【図7】第１ヘッダおよび温度センサの分解断面図。

【図8】第１ヘッダの第１変形例の分解斜視図。

【図9】第１ヘッダの第２変形例および温度センサの断面図。

【図10】第１ヘッダの第３変形例および温度センサの斜視図。

【発明を実施するための形態】

【0009】

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。

【0010】

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。

【0011】

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。

【0012】

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。

【0013】

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。

【0014】

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。

【0015】

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。

【0016】

図２は、実施形態の熱交換器の斜視図である。図２に示すように、実施形態の熱交換器は、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。

【0017】

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。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。

【0018】

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。

【0019】

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。

【0020】

図３は、第１ヘッダ１０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（端板）１１と、中間板１４と、外端板（端板）１７と、を備える。内端板１１と外端板１７とは、中間板１４を厚さ方向に挟む。内端板１１は、中間板１４の内面（第２面）側に配置される。すなわち、内端板１１は、中間板１４の－Ｘ方向側の面（第２面）に重ねられる。外端板１７は、中間板１４の外面（第１面）側に配置される。すなわち、外端板１７は、中間板１４の＋Ｘ方向側の面（第１面）に重ねられる。内端板１１、中間板１４、および外端板１７は矩形状とされている。

【0021】

中間板１４は、空間流路１６（１６Ａ～１６Ｉ）を有する。空間流路１６は、冷媒の流路となる。空間流路１６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の内面側の開口は内端板１１により閉止される。空間流路１６の外面側の開口は外端板１７により閉止される。

【0022】

複数の空間流路１６は、第１空間流路１６Ａ～第９空間流路１６Ｉを含む。第１空間流路１６Ａ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）の曲線とで構成される形状である。第１空間流路１６Ａの長径方向はＹ方向と平行である。第１空間流路１６Ａは、第１空間流路１６Ａ～第９空間流路１６Ｉのなかで最も高い位置にある（すなわち、最も＋Ｚ方向側に位置する）。

【0023】

第２空間流路１６Ｂ～第５空間流路１６Ｅおよび第８空間流路１６Ｈは、Ｘ方向から見て矩形状とされている。例えば、第２空間流路１６Ｂ～第５空間流路１６Ｅおよび第８空間流路１６Ｈは、丸みを帯びた角部を有する矩形状とされている。
第２空間流路１６Ｂおよび第３空間流路１６Ｃは、第１空間流路１６Ａに対して低い位置にある（すなわち、第１空間流路１６Ａの－Ｚ方向側に位置する）。第２空間流路１６Ｂと第３空間流路１６Ｃとは、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３空間流路１６Ｃは、第２空間流路１６Ｂに対して、＋Ｙ方向側に位置する。

【0024】

第４空間流路１６Ｄは、第２空間流路１６Ｂに対して低い位置にある（すなわち、第２空間流路１６Ｂの－Ｚ方向側に位置する）。第５空間流路１６Ｅは、第３空間流路１６Ｃに対して低い位置にある（すなわち、第３空間流路１６Ｃの－Ｚ方向側に位置する）。第４空間流路１６Ｄと第５空間流路１６Ｅとは、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５空間流路１６Ｅは、第４空間流路１６Ｄに対して、＋Ｙ方向側に位置する。

【0025】

第６空間流路１６Ｆは、第４空間流路１６Ｄに対して低い位置にある（すなわち、第４空間流路１６Ｄの－Ｚ方向側に位置する）。第７空間流路１６Ｇは、第６空間流路１６Ｆに対して低い位置にある（すなわち、第６空間流路１６Ｆの－Ｚ方向側に位置する）。第６空間流路１６Ｆおよび第７空間流路１６Ｇは、Ｘ方向から見て長円形状とされている。第６空間流路１６Ｆおよび第７空間流路１６Ｇの長径方向はＹ方向と平行である。
第８空間流路１６Ｈは、第５空間流路１６Ｅに対して低い位置にある（すなわち、第５空間流路１６Ｅの－Ｚ方向側に位置する）。第８空間流路１６Ｈは、第６空間流路１６Ｆおよび第７空間流路１６Ｇに対して、＋Ｙ方向側に位置する。

【0026】

第９空間流路１６Ｉは、Ｘ方向から見て長円形状とされている。第９空間流路１６Ｉの長径方向はＹ方向と平行である。第９空間流路１６Ｉは、第７空間流路１６Ｇおよび第８空間流路１６Ｈに対して低い位置にある（すなわち、第７空間流路１６Ｇおよび第８空間流路１６Ｈの－Ｚ方向側に位置する）。

【0027】

内端板１１には、第１空間流路１６Ａに相当する位置に、２つの貫通孔４１，４１が形成されている。２つの貫通孔４１，４１は、Ｙ方向に間隔をおいて形成されている。内端板１１には、第１空間流路１６Ａ、第２空間流路１６Ｂ～第５空間流路１６Ｅおよび第８空間流路１６Ｈに相当する位置に、それぞれ２つの貫通孔４１，４１が形成されている。２つの貫通孔４１，４１は、Ｚ方向に間隔をおいて形成されている。

【0028】

内端板１１には、第６空間流路１６Ｆおよび第７空間流路１６Ｇ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。内端板１１には、第９空間流路１６Ｉに相当する位置に、２つの貫通孔４１，４１が形成されている。２つの貫通孔４１，４１は、Ｙ方向に間隔をおいて形成されている。

【0029】

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（図２参照）。熱交換チューブ３０の＋Ｘ方向の端部は、中間板１４の空間流路１６に開口する。

【0030】

外端板１７には、第６空間流路１６Ｆに相当する位置に、貫通孔４２が形成されている。例えば、貫通孔４２は、円形状である。貫通孔４２には、管状の第１冷媒ポート５１が挿入される（図２参照）。第１冷媒ポート５１は、冷媒が流れる流通路５１ａ（図２参照）を有する。第１冷媒ポート５１の端部は、第６空間流路１６Ｆに開口する。この開口は、冷媒を熱交換器４に導入する導入口、または冷媒を熱交換器４から導出する導出口となる。

【0031】

外端板１７には、第７空間流路１６Ｇに相当する位置に、貫通孔４３が形成されている。例えば、貫通孔４３は、円形状であり、貫通孔４２と同じ大きさ、形状とされている。貫通孔４３には、管状の第２冷媒ポート５２が挿入される（図２参照）。第２冷媒ポート５２は、冷媒が流れる流通路５２ａ（図２参照）を有する。第２冷媒ポート５２の端部は、第７空間流路１６Ｇに開口する。この開口は、冷媒を熱交換器４に導入する導入口、または冷媒を熱交換器４から導出する導出口となる。

【0032】

例えば、貫通孔４３の中心は、第７空間流路１６Ｇの高さの中央に相当する高さ位置にある（図７参照）。そのため、貫通孔４３において、第２冷媒ポート５２の流通路５２ａ（図２参照）の中心は、第７空間流路１６Ｇの高さの中央に相当する高さ位置にある。高さ位置はＺ方向の位置である。

【0033】

冷媒ポート５１，５２を通して冷媒を熱交換器４に導入する場合、第６空間流路１６Ｆおよび第７空間流路１６Ｇは、冷媒が導入される「導入空間流路」となる。冷媒ポート５１，５２を通して冷媒が導出される場合には、第６空間流路１６Ｆおよび第７空間流路１６Ｇは、冷媒が導出される「導出空間流路」となる。

【0034】

外端板１７には、第３空間流路１６Ｃに相当する位置に、貫通孔４４が形成されている。例えば、貫通孔４４は、円形状である。貫通孔４４の開口面積は、貫通孔４２、４３の開口面積より大きくてもよい。貫通孔４４には、管状の第３冷媒ポート５３が挿入される（図２参照）。第３冷媒ポート５３の端部は、第３空間流路１６Ｃに開口する。この開口は、冷媒を熱交換器４に導入する導入口、または冷媒を熱交換器４から導出する導出口となる。

【0035】

図４は、第１ヘッダ１０および温度センサ４０の斜視図である。図５は、第１ヘッダ１０および温度センサ４０の分解斜視図である。図６は、第１ヘッダ１０および温度センサ４０の断面図である。図７は、第１ヘッダ１０および温度センサ４０の分解断面図である。

【0036】

図４および図５に示すように、中間板１４には、取付け部１８が設けられている。取付け部１８は、有底筒状とされている。図６および図７に示すように、取付け部１８は、本体部１８ａと、閉止板１８ｂとを備える。本体部１８ａは、円筒状とされている。本体部１８ａの中心軸Ｃ１はＹ方向に沿う。閉止板１８ｂは、本体部１８ａの奥端に設けられている。閉止板１８ｂは、本体部１８ａの奥端の開口を閉止する。取付け部１８は、温度センサ４０を収容できる。取付け部１８の内径は、温度センサ４０の外径とほぼ同じ、または温度センサ４０の外径より大きい。取付け部１８は、熱伝導率が高い材料で形成される。熱伝導率が高い材料としては、アルミニウム、アルミニウム合金等の金属が挙げられる。

【0037】

取付け部１８は、中間板１４に形成された挿通孔１４ｂに挿通されている。挿通孔１４ｂは、中間板１４の側面１４ａから空間流路１６Ｇの内面にかけて貫通して形成されている。取付け部１８は、ロウ付け等により挿通孔１４ｂの内面に接合される。

【0038】

取付け部１８は、中間板１４の側面１４ａから第７空間流路１６Ｇ（図２および図３参照）に向けて＋Ｙ方向に延出する。取付け部１８は、第７空間流路１６Ｇ内に突出する。取付け部１８の先端１８ｃは、第７空間流路１６Ｇ内に位置する。例えば、取付け部１８の中心軸Ｃ１は、第７空間流路１６Ｇの高さの中央に相当する高さ位置（Ｚ方向の位置）にある。そのため、取付け部１８と第７空間流路１６Ｇの天面との距離Ｌ１は、取付け部１８と第７空間流路１６Ｇの底面との距離Ｌ２と等しい（図７参照）。

【0039】

取付け部１８の内部空間の少なくとも一部は、第７空間流路１６Ｇ内に位置する。そのため、取付け部１８は、温度センサ４０の少なくとも一部を第７空間流路１６Ｇ内に配置することができる。取付け部１８の外周面の少なくとも一部は、第７空間流路１６Ｇ内の冷媒と接触可能である。

【0040】

温度センサ４０は、冷媒の温度を測定する。温度センサ４０は、特に限定されないが、熱電対、サーミスタなどが使用できる。例えば、温度センサ４０は、円柱状とされている。温度センサ４０は、中心軸がＹ方向に沿う姿勢で、取付け部１８内に挿入される。温度センサ４０の一端には、ケーブル４６が接続されている。温度センサ４０は温度を検出し、検出信号を、ケーブル４６を通して制御部（図示略）に送る。

【0041】

図２に示すように、第２ヘッダ２０は、内端板（端板）２１と、中間板２４と、外端板（端板）２７と、を備える。内端板２１と外端板２７とは、中間板２４を厚さ方向に挟む。内端板２１は、中間板２４の内面側に配置される。すなわち、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の外面側に配置される。すなわち、外端板２７は、中間板２４の－Ｘ方向側の面に重ねられる。内端板２１、中間板２４、および外端板２７は矩形状とされている。

【0042】

中間板２４は、空間流路２６（２６Ａ～２６Ｈ）を有する。空間流路２６は、冷媒の流路となる。空間流路２６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。空間流路２６の内面側の開口は内端板２１により閉止される。空間流路２６の外面側の開口は外端板２７により閉止される。

【0043】

複数の空間流路２６は、第１空間流路２６Ａ～第８空間流路２６Ｈを含む。第１空間流路２６Ａ～第８空間流路２６Ｈは、Ｘ方向から見て矩形状とされている。例えば、第１空間流路２６Ａ～第８空間流路２６Ｈは、丸みを帯びた角部を有する矩形状とされている。

【0044】

第１空間流路２６Ａと第２空間流路２６Ｂとは、Ｙ方向に並んで形成されている。第３空間流路２６Ｃは、第１空間流路２６Ａの－Ｚ方向側に位置する。第４空間流路２６Ｄは、第２空間流路２６Ｂの－Ｚ方向側に位置する。第３空間流路２６Ｃと第４空間流路２６Ｄとは、Ｙ方向に並んで形成されている。第５空間流路２６Ｅは、第３空間流路２６Ｃの－Ｚ方向側に位置する。第６空間流路２６Ｆは、第４空間流路２６Ｄの－Ｚ方向側に位置する。第５空間流路２６Ｅと第６空間流路２６Ｆとは、Ｙ方向に並んで形成されている。第７空間流路２６Ｇは、第５空間流路２６Ｅの－Ｚ方向側に位置する。第８空間流路２６Ｈは、第６空間流路２６Ｆの－Ｚ方向側に位置する。第７空間流路２６Ｇと第８空間流路２６Ｈとは、Ｙ方向に並んで形成されている。

【0045】

内端板２１には、第１空間流路２６Ａ～第８空間流路２６Ｈに相当する位置に、それぞれ２つの貫通孔４５，４５が形成されている。貫通孔４５は、Ｙ方向に平行なスリット状に形成されている。貫通孔４５には、熱交換チューブ３０の端部が挿入される。２つの貫通孔４５，４５は、Ｚ方向に間隔をおいて形成されている。
貫通孔４５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、中間板２４の空間流路２６に開口する。

【0046】

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。冷媒流路３４には冷媒が流通する。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。

【0047】

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。熱交換チューブ３０の＋Ｘ方向の端部は、第１ヘッダ１０に形成された貫通孔４１に挿入される（図３参照）。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１ヘッダ１０の空間流路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。

【0048】

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２６に開口する。そのため、空間流路２６は、熱交換チューブ３０の冷媒流路３４と連通する。

【0049】

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。

【0050】

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（不図示）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。

【0051】

図１に示す冷凍サイクル装置１が冷房運転を行うとき、室外熱交換器４は凝縮器として機能する。この場合には、圧縮機２から流出した気体冷媒は、室外熱交換器４に流入する。

【0052】

図２に示すように、冷媒は、第１冷媒ポート５１および第２冷媒ポート５２から、第１ヘッダ１０の内部に流入する。第１冷媒ポート５１から第６空間流路１６Ｆに流入した冷媒は、熱交換チューブ３０（３０Ｆ）を－Ｘ方向に流れ、第２ヘッダ２０の第５空間流路２６Ｅの下部に流入する。冷媒は、第５空間流路２６Ｅの上部から、熱交換チューブ３０（３０Ｄ２）を＋Ｘ方向に流れ、第１ヘッダ１０の第４空間流路１６Ｄの下部に流入する。冷媒は、第４空間流路１６Ｄの上部から、熱交換チューブ３０（３０Ｄ１）を－Ｘ方向に流れ、第２ヘッダ２０の第３空間流路２６Ｃの下部に流入する。

【0053】

冷媒は、第３空間流路２６Ｃの上部から、熱交換チューブ３０（３０Ｂ２）を＋Ｘ方向に流れ、第１ヘッダ１０の第２空間流路１６Ｂの下部に流入する。冷媒は、第２空間流路１６Ｂの上部から、熱交換チューブ３０（３０Ｂ１）を－Ｘ方向に流れ、第２ヘッダ２０の第１空間流路２６Ａの下部に流入する。冷媒は、第１空間流路２６Ａの上部から、熱交換チューブ３０（３０Ａ１）を＋Ｘ方向に流れ、第１ヘッダ１０の第１空間流路１６Ａに流入する。冷媒は、第１空間流路１６Ａから、熱交換チューブ３０（３０Ａ２）を－Ｘ方向に流れ、第２ヘッダ２０の第２空間流路２６Ｂの上部に流入する。冷媒は、第２空間流路２６Ｂの下部から、熱交換チューブ３０（３０Ｃ１）を＋Ｘ方向に流れ、第１ヘッダ１０の第３空間流路１６Ｃに流入する。冷媒は、第３空間流路１６Ｃから、第３冷媒ポート５３を通して流出する。

【0054】

第２冷媒ポート５２から第７空間流路１６Ｇに流入した冷媒は、熱交換チューブ３０（３０Ｇ）を－Ｘ方向に流れ、第２ヘッダ２０の第７空間流路２６Ｇの上部に流入する。冷媒は、第７空間流路２６Ｇの下部から、熱交換チューブ３０（３０Ｉ１）を＋Ｘ方向に流れ、第１ヘッダ１０の第９空間流路１６Ｉに流入する。冷媒は、第９空間流路１６Ｉから、熱交換チューブ３０（３０Ｉ２）を－Ｘ方向に流れ、第２ヘッダ２０の第８空間流路２６Ｈの下部に流入する。冷媒は、第８空間流路２６Ｈの上部から、熱交換チューブ３０（３０Ｈ２）を＋Ｘ方向に流れ、第１ヘッダ１０の第８空間流路１６Ｈの下部に流入する。

【0055】

冷媒は、第８空間流路１６Ｈの上部から、熱交換チューブ３０（３０Ｈ１）を－Ｘ方向に流れ、第２ヘッダ２０の第６空間流路２６Ｆの下部に流入する。冷媒は、第６空間流路２６Ｆの上部から、熱交換チューブ３０（３０Ｅ２）を＋Ｘ方向に流れ、第１ヘッダ１０の第５空間流路１６Ｅの下部に流入する。冷媒は、第５空間流路１６Ｅの上部から、熱交換チューブ３０（３０Ｅ１）を－Ｘ方向に流れ、第２ヘッダ２０の第４空間流路２６Ｄの下部に流入する。冷媒は、第４空間流路２６Ｄの上部から、熱交換チューブ３０（３０Ｃ２）を＋Ｘ方向に流れ、第１ヘッダ１０の第３空間流路１６Ｃに流入する。冷媒は、第３空間流路１６Ｃから、第３冷媒ポート５３を通して流出する。

【0056】

気体冷媒は、熱交換チューブ３０を流通する過程で外気に放熱して凝縮する。凝縮した冷媒は液体冷媒となって、第３冷媒ポート５３から熱交換器４の外部に流出する。

【0057】

図１に示す冷凍サイクル装置１が暖房運転を行うとき、冷媒は上記と逆方向に流通する。すなわち、液体冷媒は、第３冷媒ポート５３から第３空間流路１６Ｃに流入し、気液二相冷媒が第１冷媒ポート５１および第２冷媒ポート５２から流出する。

【0058】

実施形態の熱交換器４では、第１ヘッダ１０に、取付け部１８が設けられている。熱交換器４では、取付け部１８によって、温度センサ４０の少なくとも一部を空間流路１６内に配置することができる。そのため、温度センサをヘッダの外面に設置する場合に比べて、外気、結露水などの外乱の影響を小さくできる。熱交換器４では、温度センサを隣り合う空間流路の間に設置する場合に比べて、ヘッダ内の熱干渉などの外乱の影響を小さくできる。熱交換器４では、外乱の影響を小さくできるため、空間流路１６内の冷媒の温度を精度よく測定することができる。

【0059】

実施形態の熱交換器４では、温度センサを取り付けるためのバイパス管は不要である。よって、熱交換器４を筐体に収納する場合に、収納性を高めることができる。

【0060】

取付け部１８は、温度センサ４０を収容する筒状とされているため、取付け部１８と温度センサ４０との距離を小さくできる。そのため、取付け部１８と温度センサ４０との間の熱伝導効率を高めることができる。取付け部１８は、空間流路１６内に突出しているため、空間流路１６内の冷媒は、取付け部１８に接触可能である。したがって、冷媒と取付け部１８との間の熱伝導効率を高めることができる。このように、熱交換器４では、空間流路１６内の冷媒と、取付け部１８と、温度センサ４０との間の熱伝導効率を高めることができる。よって、温度センサ４０による温度測定の精度を高めることができる。

【0061】

熱交換器を蒸発器として使用する場合、ヘッド部を流れる冷媒の温度は、除霜サイクルの制御における重要な制御項目である。
実施形態の熱交換器４では、取付け部１８は、温度センサ４０の少なくとも一部を第７空間流路１６Ｇに配置することができる。第７空間流路１６Ｇは、導入空間流路の一つ、または導出空間流路の一つである。そのため、熱交換器４では、第１ヘッダ１０を流れる冷媒の温度を把握し、除霜サイクルの制御を容易にすることができる。

【0062】

特に、第７空間流路１６Ｇは、２つの導入空間流路（第６空間流路１６Ｆおよび第７空間流路１６Ｇ）のうち下方に位置するため着霜が生じやすい。そのため、第７空間流路１６Ｇにおける冷媒の温度を測定することによって、除霜のための制御を精度よく行うことができる。

【0063】

第１比較形態として、第１ヘッダの外面に温度センサを設置した熱交換器を想定する。この熱交換器は、冷媒温度の測定において、外気、結露水などの外乱の影響を受けることがある。そのため、冷媒温度の測定精度は低くなる可能性がある。

【0064】

第２比較形態として、隣り合う空間流路の間に挿入孔が形成され、この挿入孔内に温度センサが設置された熱交換器を想定する。この熱交換器は、特定の空間流路内の冷媒の温度を測定するにあたり、隣の空間流路からの熱干渉を受けることがある。そのため、冷媒温度の測定精度は低くなる可能性がある。

【0065】

次に、第１ヘッダ１０の第１変形例について説明する。図８は、第１ヘッダ１０の第１変形例である第１ヘッダ１０Ａの分解斜視図である。第１ヘッダ１０と共通の構成については、同じ符号を付して説明を省略する。

【0066】

図８に示すように、第１ヘッダ１０Ａは、内端板１１と、第１スペーサ１６１と、中間板１４と、第２スペーサ１６２と、外端板１７と、を備える。第１スペーサ１６１は、内端板１１と中間板１４の間に介在する。第２スペーサ１６２は、中間板１４と外端板１７との間に介在する。例えば、スペーサ１６１，１６２は、アルミニウム、アルミニウム合金等の金属で形成されている。スペーサ１６１，１６２は、矩形状とされている。スペーサ１６１，１６２は「中間板」の例である。

【0067】

第１スペーサ１６１は、空間流路１１６（１１６Ａ～１１６Ｉ）を有する。空間流路１１６は、冷媒の流路となる。空間流路１１６は、第１スペーサ１６１を厚さ方向に貫通する貫通孔により形成される。第１空間流路１１６Ａ～第９空間流路１１６Ｉは、それぞれ中間板１４の第１空間流路１６Ａ～第９空間流路１６Ｉと重なる位置にある。

【0068】

第２スペーサ１６２は、空間流路２１６（２１６Ｃ，２１６Ｆ，２１６Ｇ）を有する。空間流路２１６は、冷媒の流路となる。空間流路２１６は、第２スペーサ１６２を厚さ方向に貫通する貫通孔により形成される。第１空間流路２１６Ｃは、中間板１４の第３空間流路１６Ｃと重なる位置にある。第２空間流路２１６Ｆは、中間板１４の第６空間流路１６Ｆと重なる位置にある。第３空間流路２１６Ｇは、中間板１４の第７空間流路１６Ｇと重なる位置にある。

【0069】

第１ヘッダ１０Ａでは、中間板１４と内端板１１との間に第１スペーサ１６１が介在しているため、中間板１４と内端板１１とを離間させて配置することができる。中間板１４と外端板１７との間に第２スペーサ１６２が介在しているため、中間板１４と外端板１７とを離間させて配置することができる。したがって、内端板１１および外端板１７から中間板１４の空間流路１６への熱干渉を抑制できる。

【0070】

なお、第１ヘッダ１０Ａでは、２つのスペーサ１６１，１６２を備えるが、実施形態の第１ヘッダは、２つのスペーサ１６１，１６２のうち一方のみを備えた構成でもよい。したがって、第１ヘッダは、２つの端板のうち少なくとも一方と、中間板との間に板状のスペーサが介在する構成であってもよい。

【0071】

次に、第１ヘッダ１０の第２変形例について説明する。図９は、第１ヘッダ１０の第２変形例である第１ヘッダ１０Ｂおよび温度センサ４０の分解断面図である。第１ヘッダ１０と共通の構成については、同じ符号を付して説明を省略する。

【0072】

図９に示すように、第１ヘッダ１０Ｂでは、取付け部１８の中心軸Ｃ１は、第７空間流路１６Ｇの高さの中央より高い位置にある。取付け部１８は、第７空間流路１６Ｇの天面および底面から離れている。取付け部１８と第７空間流路１６Ｇの天面との距離Ｌ３は、取付け部１８と第７空間流路１６Ｇの底面との距離Ｌ４より小さい。

【0073】

第２冷媒ポート５２の先端における流通路５２ａの中心Ｃ２は、第７空間流路１６Ｇの高さの中央に相当する高さ位置にある。そのため、第２冷媒ポート５２の流通路５２ａの中心Ｃ２は取付け部１８の中心軸Ｃ１より低い位置にある。第２冷媒ポート５２の流通路５２ａの中心Ｃ２の高さが取付け部１８の中心軸Ｃ１の高さと異なるため、第２冷媒ポート５２から流れる冷媒は、取付け部１８の高さ方向の中央を外れた位置に向けて第７空間流路１６Ｇに流入する。そのため、冷媒の流れは取付け部１８によって妨げられにくい。
取付け部１８は、第７空間流路１６Ｇの天面から離れている。そのため、取付け部１８は、第７空間流路１６Ｇの天面からの熱干渉を受けにくい。
なお、第２冷媒ポート５２の流通路５２ａの中心Ｃ２は、取付け部１８の中心軸Ｃ１より高い位置にあってもよい。

【0074】

以上、実施形態の熱交換器および冷凍サイクル装置について説明したが、実施形態の構成は前述の例に限定されない。例えば、ヘッドに形成される空間流路の数は、特に限定されない。空間流路の数は１または複数（２以上の任意の数）とすることができる。図３に示す第１ヘッダ１０では、中間板の数は１であるが、中間板の数は特に限定されない。中間板の数は１または複数とすることができる。図２に示す第１ヘッダ１０および第２ヘッダ２０は、１つの中間板と２つの端板とが重ねられた構造であるが、端板の数は１でもよい。

【0075】

実施形態の熱交換器４では、取付け部１８は、中間板１４の側面１４ａから空間流路１６Ｇの内面にかけて貫通する挿通孔１４ｂに設けられているが（図６および図７参照）、取付け部の設置位置は特に限定されない。取付け部は、外端板を一方の面から他方の面にかけて貫通する挿通孔に設けられていてもよい。

【0076】

図１０は、第１ヘッダの第３変形例である第１ヘッダ１０Ｃおよび温度センサ４０の斜視図である。第１ヘッダ１０Ｃでは、取付け部１１８は、外端板１７を一方の面から他方の面にかけて貫通する挿通孔１４ｃに挿通する。取付け部１１８は、外端板１７に交差する方向に沿う姿勢で設けられる。例えば、取付け部１１８は、Ｘ方向に沿う姿勢をとる。そのため、温度センサ４０も、外端板１７に交差する方向に沿う姿勢で設けられる。取付け部１１８は、第７空間流路１６Ｇ内に突出する。温度センサ４０の少なくとも一部は、第７空間流路１６Ｇ内に配置される。

【0077】

以上説明した少なくともひとつの実施形態によれば、ヘッダに、取付け部が設けられているため、温度センサの少なくとも一部を空間流路内に配置することができる。そのため、温度センサをヘッダの外面に設置する場合に比べて、外気、結露水などの外乱の影響を小さくできる。実施形態の熱交換器では、温度センサを隣り合う空間流路の間に設置する場合に比べて、ヘッダ内の熱干渉などの外乱の影響を小さくできる。実施形態の熱交換器では、外乱の影響を小さくできるため、空間流路内の冷媒の温度を精度よく測定することができる。

【0078】

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】

【0079】

１…冷凍サイクル装置、４…室外熱交換器（熱交換器）、１０，１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃ…第１ヘッダ（ヘッダ）、１１…内端板（端板）、１４…中間板、１６…空間流路、１６Ｇ…第７空間流路（導入空間流路）、１７…外端板（端板）、１８，１１８…取付け部、２０…第２ヘッダ、３０…熱交換チューブ、３４…冷媒流路、４０…温度センサ、５２ａ…流通路、１６１…第１スペーサ（中間板）、１６２…第２スペーサ（中間板）、Ｃ１…中心軸、Ｃ２…中心。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】