(57)【要約】【課題】円筒軸線方向から見た際に円筒軸線を含む面に交差する方向に幅広の挿入穴が外面から内面へ貫通するように形成された円筒状のヘッダーに、内部に複数の流路穴が幅方向に並んで形成された扁平多穴管の長手方向の先端部が、挿入穴に挿入されることによって接続された構造を有する冷媒熱交換器において、流路穴間における偏流の発生を抑える。【解決手段】扁平多穴伝熱管からなる冷媒伝熱管２の円筒状の入口ヘッダー５４、４４ｂ、５３ｂに接続される入口側先端部２３は、入口ヘッダー５４、４４ｂ、５３ｂの円筒軸線方向から見た際に、入口側先端部２３の幅方向両端部分よりも入口側先端部２３の幅方向中央部分のほうが入口側先端部２３の挿入方向に突出している。【選択図】図４
2010243076.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
冷媒が内部を流れる円筒状の部材であり、円筒軸線方向から見た際に、前記円筒軸線を含む面に交差する方向に幅広の入口側挿入穴（４５、５５）が外面から内面へ貫通するように形成された入口ヘッダー（５４、４４ｂ、５３ｂ）と、
冷媒が内部を流れる円筒状の部材であり、円筒軸線方向から見た際に、前記円筒軸線を含む面に交差する方向に幅広の出口側挿入穴（４５、５５）が外面から内面へ貫通するように形成された出口ヘッダー（４４ａ、５３ａ、４３）と、
内部に複数の流路穴（２２）が幅方向に並んで形成された扁平多穴管からなり、長手方向の先端部の一方である入口側先端部（２３）が前記入口ヘッダー内に露出するように前記挿入穴に挿入されることで、前記入口ヘッダーを流れる冷媒が前記複数の流路穴に流入するように前記入口ヘッダーに接続され、かつ、長手方向の先端部の他方である出口側先端部（２４）が前記出口ヘッダー内に露出するように前記挿入穴に挿入されることで、前記複数の流路穴を流れる冷媒が前記出口ヘッダーに流出するように前記出口ヘッダーに接続される冷媒伝熱管（２）とを備え、
前記入口側先端部及び前記出口側先端部のうち少なくとも前記入口側先端部は、前記入口ヘッダーの円筒軸線方向から見た際に、前記入口側先端部の幅方向両端部分よりも前記入口側先端部の幅方向中央部分のほうが前記入口側先端部の挿入方向に突出している、
冷媒熱交換器（１）。
【請求項２】
前記入口側先端部（２３）は、連続的に前記入口側先端部の挿入方向に突出している、請求項１に記載の冷媒熱交換器（１）。
【請求項３】
前記入口側先端部（２３）は、階段状に前記入口側先端部の挿入方向に突出している、請求項１に記載の冷媒熱交換器（１）。
【請求項４】
前記入口側先端部（２３）の幅方向中央部分は、前記入口側先端部の幅方向両端部分よりも前記入口ヘッダー（５４、４４ｂ、５３ｂ）の内径の１／６倍の長さ以上前記入口側先端部の挿入方向に突出している、請求項１〜３のいずれかに記載の冷媒熱交換器（１）。
【請求項５】
前記入口ヘッダー（５４、４４ｂ、５３ｂ）、前記冷媒伝熱管（２）及び前記出口ヘッダー（４４ａ、５３ａ、４３）の組は、複数あり、
前記入口ヘッダー、前記冷媒伝熱管、前記出口ヘッダー、前記入口ヘッダーの順に直列に接続されている、
請求項１〜４のいずれかに記載の冷媒熱交換器（１）。
【請求項６】
前記出口側先端部（２４）は、前記冷媒伝熱管（２）の長手方向から前記入口側先端部（２３）を突き合わせた際に、前記入口側先端部に嵌合するように凹んでいる、請求項１〜５のいずれかに記載の冷媒熱交換器（１）。
【請求項７】
冷媒の蒸発器として使用されるものであり、
前記複数の冷媒伝熱管（２）のうち少なくとも後半部分の冷媒伝熱管の前記入口側先端部（２３）は、前記入口ヘッダー（５４、４４ｂ、５３ｂ）の円筒軸線方向から見た際に、前記入口側先端部の幅方向両端部分よりも前記入口側先端部の幅方向中央部分のほうが前記入口側先端部の挿入方向に突出している、
請求項５に記載の冷媒熱交換器（１）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、冷媒熱交換器、特に、円筒軸線方向から見た際に円筒軸線を含む面に交差する方向に幅広の挿入穴が外面から内面へ貫通するように形成された円筒状のヘッダーに、内部に複数の流路穴が幅方向に並んで形成された扁平多穴管の長手方向の先端部が、挿入穴に挿入されることによって接続された構造を有する冷媒熱交換器に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、特許文献１（特開平６−７４６０９号公報）に示されるような、円筒軸線方向から見た際に円筒軸線を含む面に交差する方向に幅広の挿入穴が外面から内面へ貫通するように形成された円筒状のヘッダーに、内部に複数の流路穴が幅方向に並んで形成された扁平多穴管の長手方向の先端部が、挿入穴に挿入されることによって接続された構造を有する冷媒熱交換器がある。このような冷媒熱交換器では、ヘッダーを流れる冷媒が扁平多穴管に流入し、扁平多穴管を流れる際に、扁平多穴管の外側を流れる空気等の熱媒体と熱交換を行う。この際、ヘッダーを流れる冷媒は、扁平多穴管の複数の流路穴に分配されることになる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかし、上記従来の冷媒熱交換器では、ヘッダーを流れる冷媒が複数の流路穴に分配される際に、流路穴間において、扁平多穴管の幅方向両端部分に配置された流路穴を流れる冷媒の流量が、扁平多穴管の幅方向中央部分に配置された流路穴を流れる冷媒の流量よりも多くなる偏流が発生しやすい。特に、ヘッダーの内径を耐圧性の向上等の要求から小径化すると、このような流路穴間における偏流が顕著になる傾向にある。
【０００４】
本発明の課題は、円筒軸線方向から見た際に円筒軸線を含む面に交差する方向に幅広の挿入穴が外面から内面へ貫通するように形成された円筒状のヘッダーに、内部に複数の流路穴が幅方向に並んで形成された扁平多穴管の長手方向の先端部が、挿入穴に挿入されることによって接続された構造を有する冷媒熱交換器において、流路穴間における偏流を抑えることにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
第１の発明にかかる冷媒熱交換器は、入口ヘッダーと、出口ヘッダーと、冷媒伝熱管とを備えている。入口ヘッダーは、冷媒が内部を流れる円筒状の部材であり、円筒軸線方向から見た際に、円筒軸線を含む面に交差する方向に幅広の入口側挿入穴が外面から内面へ貫通するように形成されている。出口ヘッダーは、冷媒が内部を流れる円筒状の部材であり、円筒軸線方向から見た際に、円筒軸線を含む面に交差する方向に幅広の出口側挿入穴が外面から内面へ貫通するように形成されている。冷媒伝熱管は、内部に複数の流路穴が幅方向に並んで形成された扁平多穴管からなり、長手方向の先端部の一方である入口側先端部が入口ヘッダー内に露出するように挿入穴に挿入されることで、入口ヘッダーを流れる冷媒が複数の流路穴に流入するように入口ヘッダーに接続され、かつ、長手方向の先端部の他方である出口側先端部が出口ヘッダー内に露出するように挿入穴に挿入されることで、複数の流路穴を流れる冷媒が出口ヘッダーに流出するように出口ヘッダーに接続されている。そして、入口側先端部は、入口ヘッダーの円筒軸線方向から見た際に、入口側先端部の幅方向両端部分よりも入口側先端部の幅方向中央部分のほうが入口側先端部の挿入方向に突出している。
【０００６】
本発明の発明者らは、従来の冷媒熱交換器における冷媒伝熱管の幅方向両端部分に配置された流路穴を流れる冷媒の流量が冷媒伝熱管の幅方向中央部分に配置された流路穴に流れる冷媒の流量よりも多くなるという流路穴間における偏流に関して研究した結果、冷媒を複数の流路穴に流入させる側のヘッダーである入口ヘッダーや入口ヘッダーに接続される冷媒伝熱管の入口側先端部の構造が影響している点、入口ヘッダー内を流れる冷媒が入口ヘッダーの内面付近を流れやすい点、及び、従来の冷媒熱交換器では入口側先端部が入口ヘッダーの円筒軸線方向から見た際に全幅方向にわたって凹凸のない形状を有している点に起因して、入口ヘッダーの内面から距離が近い入口側先端部の幅方向両端部分に配置された流路穴に比べて、入口ヘッダーの内面から距離が離れている入口側先端部の幅方向中央部分に配置された流路穴に冷媒が流入しにくくなっていることが、上記の流路穴間の偏流の要因になっていることを見いだした。
【０００７】
そこで、この冷媒熱交換器では、冷媒伝熱管の長手方向の先端部の一方である入口側先端部を入口ヘッダーの円筒軸線方向から見た際に、入口側先端部の幅方向両端部分よりも入口側先端部の幅方向中央部分のほうが入口側先端部の挿入方向に突出するようにしている。
【０００８】
これにより、この冷媒熱交換器では、入口側先端部の幅方向両端部分の入口ヘッダーの内面からの距離と、入口側先端部の幅方向中央部分の入口ヘッダーの内面からの距離とを近づけることができるため、入口側先端部の幅方向両端部分に配置された流路穴に流入する冷媒の流量と入口側先端部の幅方向中央部分に配置された流路穴に流入する冷媒の流量とが均一化され、流路穴間における偏流を抑えることができる。
【０００９】
第２の発明にかかる冷媒熱交換器は、第１の発明にかかる冷媒熱交換器において、入口側先端部は、連続的に入口側先端部の挿入方向に突出している。
【００１０】
第３の発明にかかる冷媒熱交換器は、第１の発明にかかる冷媒熱交換器において、入口側先端部は、階段状に入口側先端部の挿入方向に突出している、請求項１に記載の冷媒熱交換器。
【００１１】
第４の発明にかかる冷媒熱交換器は、第１〜第３の発明のいずれかにかかる冷媒熱交換器において、入口側先端部の幅方向中央部分は、入口側先端部の幅方向両端部分よりも入口ヘッダーの内径の１／６倍の長さ以上入口側先端部の挿入方向に突出している。
【００１２】
この冷媒熱交換器では、入口側先端部の幅方向両端部分に配置された流路穴に流入する冷媒の流量と入口側先端部の幅方向中央部分に配置された流路穴に流入する冷媒の流量とを均一化する効果を確実に得ることができる。
【００１３】
第５の発明にかかる冷媒熱交換器は、第１〜第４の発明のいずれかにかかる冷媒熱交換器において、入口ヘッダー、冷媒伝熱管及び出口ヘッダーの組は、複数あり、入口ヘッダー、冷媒伝熱管、出口ヘッダー、入口ヘッダーの順に直列に接続されている。
【００１４】
第６の発明にかかる冷媒熱交換器は、第１〜第５の発明のいずれかにかかる冷媒熱交換器において、出口側先端部は、冷媒伝熱管の長手方向から入口側先端部を突き合わせた際に、入口側先端部に嵌合するように凹んでいる。
【００１５】
上記のように、入口側先端部を、入口ヘッダーの円筒軸線方向から見た際に、入口側先端部の幅方向両端部分よりも入口側先端部の幅方向中央部分のほうが入口側先端部の挿入方向に突出した形状にしているため、出口側先端部を、入口ヘッダーの円筒軸線方向から見た際に、全幅方向にわたって凹凸のない形状にすると、入口側先端部の突出形状を形成するための材料ロスが生じ、また、出口側先端部についても入口側先端部と同様の突出形状にすると、入口側先端部及び出口側先端部の突出形状を形成するための材料ロスが生じることになり、歩留まりが悪くなる。
【００１６】
そこで、この冷媒熱交換器では、出口側先端部を、冷媒伝熱管の長手方向から入口側先端部を突き合わせた際に、入口側先端部に嵌合するように凹んだ形状にしている。
【００１７】
これにより、この冷媒熱交換器では、入口側先端部を、入口ヘッダーの円筒軸線方向から見た際に、入口側先端部の幅方向両端部分よりも入口側先端部の幅方向中央部分のほうが入口側先端部の挿入方向に突出した形状にしているにもかかわらず、入口側先端部の突出形状を形成するための材料ロスが生じにくくなり、歩留まりを向上させることができる。しかも、冷媒伝熱管の複数の流路穴の長手方向の長さが全て同程度になるため、流路穴間における流路抵抗が均一化され、流路穴間における偏流の抑制に寄与することができる。
【００１８】
第７の発明にかかる冷媒熱交換器は、第５の発明にかかる冷媒熱交換器において、冷媒の蒸発器として使用されるものであり、複数の冷媒伝熱管のうち少なくとも後半部分の冷媒伝熱管の入口側先端部は、入口ヘッダーの円筒軸線方向から見た際に、入口側先端部の幅方向両端部分よりも入口側先端部の幅方向中央部分のほうが入口側先端部の挿入方向に突出している。
【００１９】
第５の発明にかかる冷媒熱交換器を冷媒の蒸発器として使用する場合には、冷媒の蒸発が進むにつれて、液冷媒に比べてガス冷媒が多い気液二相状態になるため、冷媒熱交換器の後半部分において、入口ヘッダー内を流れる冷媒のうち、主として液冷媒が入口ヘッダーの内面付近を流れ、ガス冷媒が入口ヘッダーの内面から離れた部分を流れる傾向が生じやすくなり、これにより、入口ヘッダーの内面から距離が近い入口側先端部の幅方向両端部分に配置された流路穴に比べて、入口ヘッダーの内面から距離が離れている入口側先端部の幅方向中央部分に配置された流路穴に冷媒が流入しにくくなる傾向が顕著になる。
【００２０】
そこで、この冷媒熱交換器では、複数の冷媒伝熱管のうち少なくとも後半部分の冷媒伝熱管の入口側先端部については、入口ヘッダーの円筒軸線方向から見た際に、入口側先端部の幅方向両端部分よりも入口側先端部の幅方向中央部分のほうが入口側先端部の挿入方向に突出するようにしている。
【００２１】
これにより、この冷媒熱交換器では、流路穴間における偏流を効果的に抑えることができる。
【発明の効果】
【００２２】
以上の説明に述べたように、本発明によれば、以下の効果が得られる。
【００２３】
第１〜第３、第５及び第７の発明では、入口側先端部の幅方向両端部分の入口ヘッダーの内面からの距離と、入口側先端部の幅方向中央部分の入口ヘッダーの内面からの距離とが同程度になるため、入口側先端部の幅方向両端部分に配置された流路穴に流入する冷媒の流量と入口側先端部の幅方向中央部分に配置された流路穴に流入する冷媒の流量とが均一化され、流路穴間における偏流を抑えることができる。
【００２４】
第４の発明では、入口側先端部の幅方向両端部分に配置された流路穴に流入する冷媒の流量と入口側先端部の幅方向中央部分に配置された流路穴に流入する冷媒の流量とを均一化する効果を確実に得ることができる。
【００２５】
第６の発明では、入口側先端部の突出形状を形成するための材料ロスが生じにくくなり、歩留まりを向上させることができる。しかも、冷媒伝熱管の複数の流路穴の長手方向の長さが全て同程度になるため、流路穴間における流路抵抗が均一化され、流路穴間における偏流の抑制に寄与することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明の一実施形態にかかる冷媒熱交換器としての冷媒−空気熱交換器の概略構成図である。
【図２】図１のＡ部の拡大斜視図である。
【図３】図１の両ヘッダー管付近を空気の流れ方向から見た状態を示す拡大図（ヘッダー管については、縦断面を図示）である。
【図４】図３のＩ−Ｉ断面図である。
【図５】変形例１にかかる冷媒熱交換器としての冷媒−空気熱交換器を示す図であって、図３に相当する図である。
【図６】図５及び図８のＩ−Ｉ断面図である。
【図７】図５のＩＩ−ＩＩ断面図である。
【図８】変形例２にかかる冷媒熱交換器としての冷媒−空気熱交換器を示す図であって、図３に相当する図である。
【図９】図８及び図１３のＩＩ−ＩＩ断面図である。
【図１０】変形例３にかかる冷媒熱交換器としての冷媒−空気熱交換器を示す図であって、図３に相当する図である。
【図１１】図１０及び図１３のＩ−Ｉ断面図である。
【図１２】図１０のＩＩ−ＩＩ断面図である。
【図１３】変形例３にかかる冷媒熱交換器としての冷媒−空気熱交換器を示す図であって、図３に相当する図である。
【図１４】変形例４にかかる冷媒熱交換器としての冷媒−空気熱交換器を示す図であって、図３に相当する図である。
【図１５】図１４のＩ−Ｉ断面図である。
【図１６】図１４のＩＩ−ＩＩ断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
以下、本発明にかかる冷媒熱交換器の実施形態について、図面に基づいて説明する。
【００２８】
＜冷媒熱交換器の全体構成＞
図１は、本発明の一実施形態にかかる冷媒熱交換器としての冷媒−空気熱交換器１の概略構成図であり、図２は、図１のＡ部の拡大斜視図であり、図３は、図１の両ヘッダー管４、５付近を空気の流れ方向から見た状態を示す拡大図（ヘッダー管４、５については、縦断面を図示）であり、図４は、図３のＩ−Ｉ断面図である。冷媒−空気熱交換器１は、空気を加熱源として、冷媒の蒸発器として機能する熱交換器であり、例えば、蒸気圧縮式の冷凍装置の冷媒回路を構成する熱交換器として採用されるものである。ここでは、冷媒回路を循環する冷媒として二酸化炭素を使用するものとする。
【００２９】
冷媒−空気熱交換器１は、主として、冷媒伝熱管２ａ〜２ｈと、伝熱フィン３と、ヘッダー管４、５とを有している。
【００３０】
＜冷媒伝熱管＞
冷媒伝熱管２ａ〜２ｈは、それぞれ、長尺で幅広の平面部２１が上下方向に向く状態で上下方向間に平面部２１の幅方向（図１及び図３においては、紙面手前−奥方向、図２においては、矢印Ｂ方向）に向かって空気が流れる通風空間を空けて複数（ここでは、８つ）配置されており、内部に冷媒が流れる扁平多穴管からなる。
【００３１】
各冷媒伝熱管２ａ〜２ｈの平面部２１内には、平面部２１を長手方向に貫通するように幅方向に並んだ複数（ここでは、１４つ）の流路穴２２が形成されており、冷媒は、各流路穴２２を流れるようになっている。尚、冷媒伝熱管２ａ〜２ｈは、アルミニウム等の金属素材からなり、押し出し成形等により製造されている。
【００３２】
このように、冷媒伝熱管２ａ〜２ｈとして、複数の流路穴２２が形成された扁平多穴管を採用しているため、冷媒側の熱伝達率が向上している。
【００３３】
＜伝熱フィン＞
伝熱フィン３は、板状素材が冷媒伝熱管２ａ〜２ｈの長手方向に沿って波形に折り曲げられることによって構成された波形フィンからなる。伝熱フィン３は、冷媒伝熱管２ａ〜２ｈの平面部２１の上下方向間の通風空間に配置されており、その上端の山折りの部分が平面部２１の下面にロウ付け等によって接合され、その下端の谷折りの部分が平面部２１の上面にロウ付け等によって接合されている（図２においては、冷媒伝熱管２ｅ〜２ｇ及びその上下方向間に配置された伝熱フィン３のみが記載されているが、他の冷媒伝熱管２ａ〜２ｄ、２ｈについても同様である）。また、伝熱フィン３には、熱交換効率を向上させるために、複数の切り起こし部３１が形成されている。ここでは、切り起こし部３１は、ルーバー状に切り起こされており、通風方向の上流側の部分と下流側の部分とで通風方向に対する傾斜方向が逆になるように形成されている。尚、伝熱フィン３を構成する板状素材は、アルミニウム等の金属素材からなる。
【００３４】
＜ヘッダー管＞
ヘッダー管４、５は、冷媒伝熱管２ａ〜２ｈを支持する機能と、冷媒を冷媒伝熱管２ａ〜２ｈ（ここでは、複数の流路穴２２）内に流入させる機能と、冷媒伝熱管２ａ〜２ｈ（ここでは、複数の流路穴２２）から冷媒を流出させる機能とを有する部材であり、上下方向に複数配置された冷媒伝熱管２ａ〜２ｈの長手方向の両先端部２３、２４が接合されている。より具体的には、ヘッダー管４、５の冷媒伝熱管２ａ〜２ｈの両先端部２３、２４の接合部分（ここでは、各ヘッダー管４、５に８カ所）には、ヘッダー管４、５を円筒軸線Ｘ１、Ｘ２方向から見た際に、円筒軸線Ｘ１、Ｘ２を含む面に交差する方向に幅広の挿入穴４５、５５が外面から内面に貫通するように形成されており、冷媒伝熱管２ａ〜２ｈは、その長手方向の両先端部２３、２４が、その幅広の面が円筒軸線Ｘ１、Ｘ２方向を向く状態で挿入穴４５、５５に挿入されることによって接続され、さらに、ロウ付け等によってヘッダー管４、５に接合されている。尚、ここでは、図１及び図３における紙面右側のヘッダー管を第１ヘッダー管４とし、図１及び図３における紙面左側のヘッダー管を第２ヘッダー管５とする。
【００３５】
第１ヘッダー管４は、上部に冷媒のやりとりを行うための第１開口４１が設けられるとともに下端が閉じられている上下方向に延びる円筒状の部材であり、ここでは、上下方向の中央よりもやや上側の位置（より具体的には、上から３段目の冷媒伝熱管２ｃと上から４段目の冷媒伝熱管２ｄとの間の位置）に、第１ヘッダー管４内の空間を上下２つに仕切る第１仕切板４２が設けられている。これにより、第１ヘッダー管４は、上から１段目から３段目までの３つの冷媒伝熱管２ａ〜２ｃ及び第１開口４１に連通する第１上部ヘッダー４３と、残りの５つの冷媒伝熱管２ｄ〜２ｈに連通する第１下部ヘッダー４４とを有している。
【００３６】
第２ヘッダー管５は、下部に冷媒のやりとりを行うための第２開口５１が設けられるとともに上端が閉じられている上下方向に延びる円筒状の部材であり、ここでは、上下方向の中央よりもやや下側の位置（より具体的には、上から６段目の冷媒伝熱管２ｆと上から７段目の冷媒伝熱管２ｇとの間の位置）に、第２ヘッダー管５内の空間を上下２つに仕切る第２仕切板５２が設けられている。これにより、第２ヘッダー管５は、下から１段目から２段目までの２つの冷媒伝熱管２ｇ、２ｈ及び第２開口５１に連通する第２下部ヘッダー５４と、残りの６つの冷媒伝熱管２ａ〜２ｆに連通する第２上部ヘッダー５３とを有している。
【００３７】
これにより、冷媒−空気熱交換器１が冷媒の蒸発器として機能するにあたり、冷媒は、第２開口５１を通じて第２下部ヘッダー５４に流入し、上から７段目から８段目までの２つの冷媒伝熱管２ｇ、２ｈに分配されて流入し、これら２つの冷媒伝熱管２ｇ、２ｈ内を流れた後に、第１下部ヘッダー４４に流出して集合される。この第１下部ヘッダー４４において集合した冷媒は、上から４段目から６段目までの３つの冷媒伝熱管２ｄ〜２ｆに分配されて流入し、これら３つの冷媒伝熱管２ｄ〜２ｆ内を流れた後に第２上部ヘッダー５３に流出して集合される。この第２上部ヘッダー５３において集合した冷媒は、上から１段目から３段目までの３つの冷媒伝熱管２ａ〜２ｃに分配されて流入し、これら３つの冷媒伝熱管２ａ〜２ｃ内を流れた後に第１上部ヘッダー４３に流出して集合され、第１開口４１を通じて第１上部ヘッダー４３から流出する。すなわち、第２下部ヘッダー５４は、冷媒伝熱管２ｇ、２ｈ（より具体的には、冷媒伝熱管２ｇ、２ｈの複数の流路穴２２）に冷媒を流入させるための第１入口ヘッダー５４として機能し、第１下部ヘッダー４４の冷媒伝熱管２ｇ、２ｈに対応する部分（図３において第１下部ヘッダー４４に図示された一点鎖線Ｙ２の下側の部分）は、冷媒伝熱管２ｇ、２ｈ（より具体的には、冷媒伝熱管２ｇ、２ｈの複数の流路穴２２）から冷媒を流出させるための第１出口ヘッダー４４ａとして機能し、第１下部ヘッダー４４の冷媒伝熱管２ｄ〜２ｆに対応する部分（図３において第１下部ヘッダー４４に図示された一点鎖線Ｙ２の上側の部分）は、冷媒伝熱管２ｄ〜２ｆ（より具体的には、冷媒伝熱管２ｄ〜２ｆの複数の流路穴２２）に冷媒を流入させるための第２入口ヘッダー４４ｂとして機能し、第２上部ヘッダー５３の冷媒伝熱管２ｄ〜２ｆに対応する部分（図３において第２上部ヘッダー５３に図示された一点鎖線Ｙ１の下側の部分）は、冷媒伝熱管２ｄ〜２ｆ（より具体的には、冷媒伝熱管２ｄ〜２ｆの複数の流路穴２２）から冷媒を流出させるための第２出口ヘッダー５３ａとして機能し、第２上部ヘッダー５３の冷媒伝熱管２ａ〜２ｃに対応する部分（図３において第２上部ヘッダー５３に図示された一点鎖線Ｙ２の上側の部分）は、冷媒伝熱管２ａ〜２ｃ（より具体的には、冷媒伝熱管２ａ〜２ｃの複数の流路穴２２）に冷媒を流入させるための第３入口ヘッダー５３ｂとして機能し、第１上部ヘッダー４３は、冷媒伝熱管２ａ〜２ｃ（より具体的には、冷媒伝熱管２ａ〜２ｃの複数の流路穴２２）から冷媒を流出させるための第３出口ヘッダー４３として機能する。このように、冷媒−空気熱交換器１は、入口ヘッダー、冷媒伝熱管及び出口ヘッダーの組が複数（ここでは、第１入口ヘッダー５４、冷媒伝熱管２ｇ、２ｈ及び第１出口ヘッダー４４ａ、第２入口ヘッダー４４ｂ、冷媒伝熱管２ｄ〜２ｆ及び第２出口ヘッダー５３ａ、第３入口ヘッダー５３ｂ、冷媒伝熱管２ａ〜２ｃ及び第３出口ヘッダ４３の３組）あり、入口ヘッダー、冷媒伝熱管、出口ヘッダー、入口ヘッダーの順に直列に接続された構造を有している。
【００３８】
＜冷媒伝熱管の流路穴間の偏流抑制＞
ところで、このような、円筒軸線Ｘ１、Ｘ２方向から見た際に円筒軸線Ｘ１、Ｘ２を含む面に交差する方向に幅広の挿入穴４５、５５が外面から内面へ貫通するように形成された円筒状のヘッダー管４、５（より具体的には、入口ヘッダー５４、４４ｂ、５３ｂ及び出口ヘッダー４４ａ、５３ａ、４３）に、内部に複数の流路穴２２が幅方向に並んで形成された扁平多穴管からなる冷媒伝熱管２ａ〜２ｈの長手方向の先端部２３、２４が、挿入穴４５、５５に挿入されることによって接続された構造では、入口ヘッダー５４、４４ｂ、５３ｂを流れる冷媒が、各冷媒伝熱管２ａ〜２ｈの複数の流路穴２２に分配される際に、流路穴２２間において、冷媒伝熱管２ａ〜２ｈの幅方向両端部分に配置された流路穴２２を流れる冷媒の流量が、冷媒伝熱管２ａ〜２ｈの幅方向中央部分に配置された流路穴２２を流れる冷媒の流量よりも多くなる偏流が発生しやすい。
【００３９】
これに対して、本発明の発明者らは、上記の流路穴２２間における偏流に関して研究した結果、冷媒を複数の流路穴２２に流入させる側のヘッダーである入口ヘッダー５４、４４ｂ、５３ｂや入口ヘッダー５４、４４ｂ、５３ｂに接続される冷媒伝熱管２ａ〜２ｈの入口側先端部２３の構造が影響している点、入口ヘッダー５４、４４ｂ、５３ｂ内を流れる冷媒が入口ヘッダー５４、４４ｂ、５３ｂの内面付近を流れやすい点、及び、従来の冷媒−空気熱交換器では入口側先端部２３が入口ヘッダー５４、４４ｂ、５３ｂの円筒軸線Ｘ１、Ｘ２方向から見た際に全幅方向にわたって凹凸のない形状を有している点（図４における二点鎖線Ｚ１、Ｚ２参照）に起因して、入口ヘッダー５４、４４ｂ、５３ｂの内面から距離が近い入口側先端部２３の幅方向両端部分に配置された流路穴２２に比べて、入口ヘッダー５４、４４ｂ、５３ｂの内面から距離が離れている入口側先端部２３の幅方向中央部分に配置された流路穴２２に冷媒が流入しにくくなっていることが、上記の流路穴２２間の偏流の要因になっていることを見いだした。
【００４０】
そこで、この冷媒−空気熱交換器１では、冷媒伝熱管２ａ〜２ｈの長手方向の先端部２３、２４の一方である入口側先端部２３を入口ヘッダー５４、４４ｂ、５３ｂの円筒軸線Ｘ１、Ｘ２方向から見た際に、入口側先端部２３の幅方向両端部分よりも入口側先端部２３の幅方向中央部分のほうが入口側先端部２３の挿入方向に突出するようにしている。より具体的には、入口側先端部２３が、連続的に（ここでは、略半円状に）入口側先端部２３の挿入方向に突出するようにしている。尚、ここでは、出口側先端部２４についても、入口側先端部２３と同様に、連続的に出口側先端部２４の挿入方向に突出するようにしている。また、図４においては、冷媒伝熱管２ａ、第３入口ヘッダー５３ｂ及び第３出口ヘッダー４３のみが記載されているが、他の冷媒伝熱管２ｂ〜２ｈ、入口ヘッダー５４、４４ｂ及び出口ヘッダー４４ａ、５３ａについても同様である。
【００４１】
これにより、この冷媒−空気熱交換器１では、各冷媒伝熱管２ａ〜２ｈにおいて、入口側先端部２３の幅方向両端部分の入口ヘッダー５４、４４ｂ、５３ｂの内面からの距離と、入口側先端部２３の幅方向中央部分の入口ヘッダー５４、４４ｂ、５３ｂの内面からの距離とを近づけることができるため、入口側先端部２３の幅方向両端部分に配置された流路穴２２に流入する冷媒の流量と入口側先端部２３の幅方向中央部分に配置された流路穴２２に流入する冷媒の流量とが均一化され、各冷媒伝熱管２ａ〜２ｈの流路穴２２間における偏流を抑えることができる。
【００４２】
特に、ここでは、冷媒として二酸化炭素を使用する（これにより、冷媒−空気熱交換器１を流れる冷媒の圧力が高くなる）ことを考慮して、図４に示されるように、ヘッダー管４、５の内径Ｄ１、Ｄ２を冷媒伝熱管２ａ〜２ｈの幅Ｗと同じになるまで小さくしてヘッダー管４、５の耐圧性を向上させるようにしていることから、このような流路穴２２間における偏流が顕著になる傾向にあるが、上記の入口側先端部２３の突出形状を採用することによって、流路穴２２間における偏流を抑えることができる。
【００４３】
しかも、各冷媒伝熱管２ａ〜２ｈの入口側先端部２３の幅方向中央部分は、入口側先端部２３の幅方向両端部分よりも入口ヘッダー５４、４４ｂ、５３ｂの内径Ｄ１、Ｄ２の１／６倍の長さ（図４においては、長さＬ１、Ｌ２として図示）以上入口側先端部２３の挿入方向に突出しているため、入口側先端部２３の幅方向両端部分に配置された流路穴２２に流入する冷媒の流量と入口側先端部２３の幅方向中央部分に配置された流路穴２２に流入する冷媒の流量とを均一化する効果を確実に得ることができる。
【００４４】
＜変形例１＞
上述の実施形態における冷媒−空気熱交換器１では、出口側先端部２４についても、入口側先端部２３と同様に、連続的に出口側先端部２４の挿入方向に突出するようにしているが、図５〜図７に示されるように、出口側先端部２４については、出口ヘッダー４４ａ、５３ａ、４３の円筒軸線Ｘ１、Ｘ２方向から見た際に全幅方向にわたって凹凸のない形状にしてもよい。尚、図６においては、冷媒伝熱管２ａ、第３入口ヘッダー５３ｂ及び第３出口ヘッダー４３のみが記載されているが、他の冷媒伝熱管２ｂ、２ｃ、２ｇ、２ｈ、入口ヘッダー５４及び出口ヘッダー４４ａについても同様であり、図７においては、冷媒伝熱管２ｄ、第２入口ヘッダー４４ｂ及び第２出口ヘッダー５３ａのみが記載されているが、他の冷媒伝熱管２ｅ、２ｆについても同様である。
【００４５】
本変形例においても、上述の実施形態と同様に、流路穴２２間における偏流を抑えることができる。
【００４６】
＜変形例２＞
上述の実施形態及び変形例１における冷媒−空気熱交換器１では、全ての入口側先端部２３について、入口側先端部２３の幅方向両端部分よりも入口側先端部２３の幅方向中央部分のほうが入口側先端部２３の挿入方向に突出するようにしている。
【００４７】
しかし、この冷媒−空気熱交換器１では、冷媒の蒸発が進むにつれて、液冷媒に比べてガス冷媒が多い気液二相状態になるため、冷媒−空気熱交換器１の後半部分（ここでは、第３入口ヘッダー５３ｂ、冷媒伝熱管２ａ〜２ｃ及び第３出口ヘッダー４３の組からなる部分）において、入口ヘッダー５３ｂ内を流れる冷媒のうち、主として液冷媒が入口ヘッダー５３ｂの内面付近を流れ、ガス冷媒が入口ヘッダー５３ｂの内面から離れた部分を流れる傾向が生じやすくなり、これにより、入口ヘッダー５３ｂの内面から距離が近い入口側先端部２３の幅方向両端部分に配置された流路穴２２に比べて、入口ヘッダー５３ｂの内面から距離が離れている入口側先端部２３の幅方向中央部分に配置された流路穴２２に冷媒が流入しにくくなる傾向が顕著になる傾向にある。
【００４８】
すなわち、複数の冷媒伝熱管２ａ〜２ｈのうち少なくとも後半部分の冷媒伝熱管の入口側先端部２３について、入口ヘッダーの円筒軸線Ｘ１、Ｘ２方向から見た際に、入口側先端部２３の幅方向両端部分よりも入口側先端部２３の幅方向中央部分のほうが入口側先端部２３の挿入方向に突出するようにしておけば、最も流路穴２２間における偏流が生じやすい冷媒伝熱管２ａ〜２ｃの流路穴２２間における偏流を抑えることができることがわかる。
【００４９】
そこで、本変形例では、図８、図６及び図９に示されるように、複数の冷媒伝熱管２ａ〜２ｈのうち後半部分の冷媒伝熱管（ここでは、冷媒伝熱管２ａ〜２ｃ）の入口側先端部２３については、入口ヘッダー５３ｂの円筒軸線Ｘ１、Ｘ２方向から見た際に、入口側先端部２３の幅方向両端部分よりも入口側先端部２３の幅方向中央部分のほうが入口側先端部２３の挿入方向に突出するようにし、他の前半部分の冷媒伝熱管（ここでは、冷媒伝熱管２ｄ〜２ｈ）の入口側先端部２３については、入口ヘッダー５４、４４ｂの円筒軸線Ｘ１、Ｘ２方向から見た際に全幅方向にわたって凹凸のない形状にしている。尚、図６においては、冷媒伝熱管２ａ、第３入口ヘッダー５３ｂ及び第３出口ヘッダー４３のみが記載されているが、他の冷媒伝熱管２ｂ、２ｃについても同様であり、図９においては、冷媒伝熱管２ｄ、第２入口ヘッダー４４ｂ及び第２出口ヘッダー５３ａのみが記載されているが、他の冷媒伝熱管２ｅ〜２ｈ、第１入口ヘッダー５４及び第１出口ヘッダー４４ａについても同様である。
【００５０】
本変形例においては、最も流路穴２２間における偏流が生じやすい冷媒伝熱管２ａ〜２ｃの流路穴２２間における偏流を抑えることができるため、冷媒−空気熱交換器１において、流路穴２２間における偏流を効果的に抑えることができる。
【００５１】
＜変形例３＞
上述の実施形態及び変形例１、２における冷媒−空気熱交換器１では、入口側先端部２３を、入口ヘッダー５４、４４ｂ、５３ｂの円筒軸線Ｘ１、Ｘ２方向から見た際に、入口側先端部２３の幅方向両端部分よりも入口側先端部２３の幅方向中央部分のほうが入口側先端部２３の挿入方向に突出した形状にしており、しかも、出口側先端部２４について、出口側先端部２４の幅方向両端部分よりも出口側先端部２４の幅方向中央部分のほうが出口側先端部２４の挿入方向に突出するようにしているか、または、出口ヘッダー４４ａ、５３ａ、４３の円筒軸線Ｘ１、Ｘ２方向から見た際に全幅方向にわたって凹凸のない形状にしているため、入口側先端部２３の突出形状や出口側先端部２４の突出形状を形成するための材料ロスが生じることになり、歩留まりが悪くなる。
【００５２】
そこで、本変形例では、上述の実施形態及び変形例１において、冷媒伝熱管２ａ〜２ｈの出口側先端部２４を、冷媒伝熱管２ａ〜２ｈの長手方向から入口側先端部２３を突き合わせた際に、入口側先端部２３に嵌合するように凹んだ形状（ここでは、略半円状の凹み形状）にしたり（図１０〜図１２参照）、上述の変形例２において、突出形状が形成された入口側先端部２３を有する冷媒伝熱管２ａ〜２ｃの出口側先端部２４を、冷媒伝熱管２ａ〜２ｃの長手方向から入口側先端部２３を突き合わせた際に、入口側先端部２３に嵌合するように凹んだ形状（ここでは、略半円状の凹み形状）にしてもよい（図１３、図１１及び図９参照）。尚、図１１においては、冷媒伝熱管２ａ、第３入口ヘッダー５３ｂ及び第３出口ヘッダー４３のみが記載されているが、他の冷媒伝熱管２ｂ、２ｃ、２ｇ、２ｈ、第１入口ヘッダー５４及び第１出口ヘッダー４４ａについても同様であり、図１２においては、冷媒伝熱管２ｄ、第２入口ヘッダー４４ｂ及び第２出口ヘッダー５３ａのみが記載されているが、他の冷媒伝熱管２ｅ、２ｆについても同様であり、図９においては、冷媒伝熱管２ｄ、第２入口ヘッダー４４ｂ及び第２出口ヘッダー５３ａのみが記載されているが、他の冷媒伝熱管２ｅ〜２ｈ、第１入口ヘッダー５４及び第１出口ヘッダー４４ａについても同様である。
【００５３】
本変形例においても、上述の実施形態及び変形例１、２と同様に、流路穴２２間における偏流を抑えることができる。
【００５４】
また、本変形例では、入口側先端部２３を、入口ヘッダー入口ヘッダー５４、４４ｂ、５３ｂの円筒軸線Ｘ１、Ｘ２方向から見た際に、入口側先端部２３の幅方向両端部分よりも入口側先端部２３の幅方向中央部分のほうが入口側先端部２３の挿入方向に突出した形状にしているにもかかわらず、入口側先端部２３の突出形状を形成するための材料ロスが生じにくくなり、歩留まりを向上させることができる。しかも、突出形状が形成された入口側先端部２３を有する冷媒伝熱管の複数の流路穴２２の長手方向の長さが全て同程度になるため、流路穴２２間における流路抵抗が均一化され、流路穴２２間における偏流の抑制に寄与することができる。
【００５５】
＜変形例４＞
上述の実施形態及び変形例１〜３における冷媒−空気熱交換器１では、入口側先端部２３の突出形状として略半円状のものを採用しているが、突出形状として種々の形状が採用可能であり、例えば、入口側先端部２３として、階段状に入口側先端部２３の挿入方向に突出した形状を採用してもよい。
【００５６】
例えば、上述の変形例３において、階段状に入口側先端部２３の挿入方向に突出した形状を採用してもよい（図１４〜図１６参照）。この際、出口側先端部２４については、入口側先端部２３の階段状の突出形状を突き合わせた際に、入口側先端部２３に嵌合するように凹んだ形状（ここでは、階段状の凹み形状）にしてもよい。尚、図１５においては、冷媒伝熱管２ａ、第３入口ヘッダー５３ｂ及び第３出口ヘッダー４３のみが記載されているが、他の冷媒伝熱管２ｂ、２ｃ、２ｇ、２ｈ、第１入口ヘッダー５４及び第１出口ヘッダー４４ａについても同様であり、図１６においては、冷媒伝熱管２ｄ、第２入口ヘッダー４４ｂ及び第２出口ヘッダー５３ａのみが記載されているが、他の冷媒伝熱管２ｅ、２ｆについても同様である。
【００５７】
本変形例においても、上述の実施形態及び変形例１〜３と同様に、流路穴２２間における偏流を抑えることができ、材料の歩留まりの向上等の効果を得ることができる。
【００５８】
＜他の実施形態＞
以上、本発明の実施形態及びその変形例について図面に基づいて説明したが、具体的な構成は、これらの実施形態及びその変形例に限られるものではなく、発明の要旨を逸脱しない範囲で変更可能である。
【００５９】
（１）
上述の実施形態及びその変形例では、熱媒体伝熱管２の流路穴２２が幅方向に１４つ並んで形成されているが、これに限定されない。流路穴の個数は任意に設定してもよい。
【００６０】
（２）
上述の実施形態及びその変形例では、流路穴２２が、略長方形状の断面形状であったが、これに限定されず、円形等の他の断面形状であってもよい。
【産業上の利用可能性】
【００６１】
本発明は、円筒軸線方向から見た際に円筒軸線を含む面に交差する方向に幅広の挿入穴が外面から内面へ貫通するように形成された円筒状のヘッダーに、内部に複数の流路穴が幅方向に並んで形成された扁平多穴管の長手方向の先端部が、挿入穴に挿入されることによって接続された構造を有する冷媒熱交換器に広く適用可能である。
【符号の説明】
【００６２】
１  冷媒−空気熱交換器（冷媒熱交換器）
２  冷媒伝熱管
３  伝熱フィン
２２  流路穴
２３  入口側先端部
２４  出口側先端部
４５、５５  挿入穴
５４、４４ｂ、５３ｂ  入口ヘッダー
４４ａ、５３ａ、４３  出口ヘッダー
【先行技術文献】
【特許文献】
【００６３】
【特許文献１】特開平６−７４６０９号公報
【図１】
2010243076.tif 000003
【図２】
2010243076.tif 000004
【図３】
2010243076.tif 000005
【図４】
2010243076.tif 000006
【図５】
2010243076.tif 000007
【図６】
2010243076.tif 000008
【図７】
2010243076.tif 000009
【図８】
2010243076.tif 000010
【図９】
2010243076.tif 000011
【図１０】
2010243076.tif 000012
【図１１】
2010243076.tif 000013
【図１２】
2010243076.tif 000014
【図１３】
2010243076.tif 000015
【図１４】
2010243076.tif 000016
【図１５】
2010243076.tif 000017
【図１６】
2010243076.tif 000018