(57)【要約】【課題】液体冷媒を各熱交換チューブ内に均一に流通させ、熱交換性能の向上を図ることができる熱交換器及び冷凍サイクル装置を提供する。【解決手段】実施形態の熱交換器は、第１ヘッダ及び第２ヘッダと、熱交換チューブと、一方仕切部と、分岐流路と、を持つ。一方仕切部は、一方のヘッダにおけるヘッダ延在方向の第１部分、及び第１部分よりも下流側に位置する第２部分を仕切る。分岐流路は、他方のヘッダにおけるヘッダ延在方向の第１部分から分岐し、第１部分よりも下流側に位置する第２部分に接続されている。分岐流路のうち他方のヘッダにおける第２部分で開口する下流開口は、下流開口を通して第２部分に流入する冷媒が、他方のヘッダにおける第１部分から第２部分に向けて流通する冷媒と他方のヘッダにおける第２部分で衝突するように開口している。【選択図】図３
2018048793.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
互いに間隔をあけて並設された第１ヘッダ及び第２ヘッダと、
前記第１ヘッダ及び前記第２ヘッダが延在するヘッダ延在方向に間隔をあけて配列されるとともに、前記第１ヘッダ及び前記第２ヘッダ間を接続する複数の熱交換チューブと、
前記第１ヘッダ及び前記第２ヘッダのうち、一方のヘッダにおける前記ヘッダ延在方向の第１部分、及び前記第１部分よりも下流側に位置する第２部分を仕切る一方仕切部と、
前記一方のヘッダの前記第１部分及び第２部分と対応する位置にある他方のヘッダにおける第１部分及び第２部分のうち、前記第１部分から分岐し、前記第１部分よりも下流側に位置する前記第２部分に接続された分岐流路と、を有し、
前記分岐流路のうち前記他方のヘッダにおける前記第２部分で開口する下流開口は、前記下流開口を通して前記第２部分に流入する冷媒が、前記他方のヘッダにおける前記第１部分から前記第２部分に向けて流通する冷媒と前記他方のヘッダにおける前記第２部分で衝突するように前記熱交換チューブに向かう方向に開口している
熱交換器。
【請求項２】
前記他方のヘッダには、前記第１部分と前記第２部分との間を仕切る他方仕切部が配設され、
前記他方仕切部には、前記他方のヘッダにおける前記第１部分と前記第２部分とを連通させる連通孔が形成されている、
請求項１に記載の熱交換器。
【請求項３】
複数の前記熱交換チューブは、前記ヘッダ延在方向に等間隔に配列され、
前記熱交換チューブのうち、前記他方のヘッダの前記第２部分に接続された熱交換チューブの本数をＮとすると、
前記分岐流路は、前記他方のヘッダの前記第２部分において前記他方仕切部から数えてＮ／３本目の熱交換チューブに対して前記他方仕切部寄りに位置する部分で前記他方のヘッダに接続されている、
請求項２に記載の熱交換器。
【請求項４】
複数の前記熱交換チューブは、前記ヘッダ延在方向に等間隔に配列され、
前記熱交換チューブのうち、前記他方のヘッダの前記第２部分に接続された熱交換チューブの本数をＮとし、
前記分岐流路から前記他方のヘッダの前記第２部分に供給される冷媒と、前記連通孔を通して前記他方のヘッダの前記第２部分に供給される冷媒との合成流束が、前記他方のヘッダの前記第２部分において前記他方仕切部から数えてＮ／４本目から３×Ｎ／４本目に位置する何れかの熱交換チューブに向かうように前記分岐流路および前記連通孔が設定されている、
請求項２に記載の熱交換器。
【請求項５】
請求項１から請求項４の何れか１項に記載の熱交換器を蒸発器として機能させる、
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、熱交換器及び冷凍サイクル装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
冷凍サイクル装置には、冷媒と熱交換空気との間で熱交換を行うための熱交換器が搭載されている。この種の熱交換器として、いわゆるパラレルフロー型の熱交換器がある。パラレルフロー型の熱交換器は、一対のヘッダと、各ヘッダが延在するヘッダ延在方向に間隔をあけて配列され、各ヘッダ間に並列接続された複数の熱交換チューブと、を備えている。また、パラレルフロー型の熱交換器では、隣り合う熱交換チューブ間にフィンが接合されている。
【０００３】
上述した熱交換器を蒸発器として機能させる場合、液リッチの冷媒が冷媒配管を通して一方のヘッダに供給される。一方のヘッダに供給された冷媒は、一方のヘッダ内を流通する過程で、熱交換チューブに分配される。熱交換チューブに分配された冷媒は、熱交換チューブ内を流通する過程で、フィンと熱交換チューブとの間の隙間を通過する熱交換空気と熱交換される。
【０００４】
しかしながら、上述した熱交換器では、ヘッダ延在方向を重力方向に沿わせて熱交換器を設置した状態で、熱交換器を蒸発器として機能させる場合に、各熱交換チューブ内に供給される液体冷媒の供給量（以下、冷媒供給量という。）の均一化を図る点で改善の余地があった。各熱交換チューブのうち、冷媒供給量が不足している熱交換チューブでは、液体冷媒が熱交換チューブを流通している途中で蒸発が完了（ドライアウト）するおそれがある。その結果、熱交換性能の低下を招く原因となる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１２−１６３３２８号公報
【特許文献２】特開２０１４−５９０９８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、液体冷媒を各熱交換チューブ内に均一に流通させ、熱交換性能の向上を図ることができる熱交換器及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、第１ヘッダ及び第２ヘッダと、複数の熱交換チューブと、一方仕切部と、分岐流路と、を持つ。第１ヘッダ及び第２ヘッダは、互いに間隔をあけて並設されている。熱交換チューブは、第１ヘッダ及び第２ヘッダが延在するヘッダ延在方向に間隔をあけて配列されるとともに、第１ヘッダ及び第２ヘッダ間を接続する。一方仕切部は、第１ヘッダ及び第２ヘッダのうち、一方のヘッダにおけるヘッダ延在方向の第１部分、及び第１部分よりも下流側に位置する第２部分を仕切る。分岐流路は、一方のヘッダの第１部分及び第２部分と対応する位置にある他方のヘッダにおける第１部分及び第２部分のうち、第１部分から分岐し、第１部分よりも下流側に位置する第２部分に接続されている。分岐流路のうち他方のヘッダにおける第２部分で開口する下流開口は、下流開口を通して第２部分に流入する冷媒が他方のヘッダにおける第１部分から第２部分に向けて流通する冷媒と第２部分で衝突するように熱交換チューブに向かう方向に開口している。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】実施形態に係る空気調和機の概略構成図。
【図２】実施形態に係る室外熱交換器の正面図。
【図３】図２のＩＩＩ部拡大断面図。
【図４】熱交換チューブの位置に対する冷媒供給量の関係を表すグラフ。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、実施形態の熱交換器及び冷凍サイクル装置を、図面を参照して説明する。
図１は、空気調和機１の概略構成図である。
図１に示すように、本実施形態の冷凍サイクル装置である空気調和機１は、圧縮機２、四方弁３、室外熱交換器（熱交換器）４、膨張弁５及び室内熱交換器（熱交換器）６が冷媒流路７によって順次接続されて構成されている。なお、図１に示す例において、実線矢印は冷房時、破線矢印は暖房時の冷媒の流通方向を示している。
【００１０】
圧縮機２は、圧縮機本体１１とアキュムレータ１２とを備えている。
アキュムレータ１２は、圧縮機本体１１に供給される冷媒のうち、液体冷媒を捕捉し、ガス冷媒を圧縮機本体１１に供給するように構成されている。
圧縮機本体１１は、アキュムレータ１２を通して内部に取り込まれるガス冷媒を、圧縮して高温高圧のガス冷媒とする。
【００１１】
このような空気調和機１では、四方弁３により冷媒の流れを変えることで、冷房運転や暖房運転等を行う。例えば、冷房運転では、冷媒流路７において、冷媒は圧縮機２、四方弁３、室外熱交換器４、膨張弁５及び室内熱交換器６の順に流れる。このとき、室外熱交換器４を凝縮器として機能させ、室内熱交換器６を蒸発器として機能させ、室内を冷房する。
一方、暖房運転では、冷媒流路７において、冷媒は圧縮機２、四方弁３、室内熱交換器６、膨張弁５及び室外熱交換器４の順に流れる。このとき、室内熱交換器６を凝縮器として機能させ、室外熱交換器４を蒸発器として機能させ、室内を暖房する。
【００１２】
次に、室外熱交換器４について説明する。図２は、室外熱交換器４の正面図である。
図２に示すように、室外熱交換器４は、いわゆるパラレルフロー型の熱交換器である。室外熱交換器４は、第１ヘッダ２１及び第２ヘッダ２２と、複数の熱交換チューブ２３と、フィン２４と、第１接続継手２５及び第２接続継手２６と、を主に備えている。なお、以下の説明では、各ヘッダ２１，２２の延在方向をＺ方向（ヘッダ延在方向）とし、Ｚ方向に直交する２方向をそれぞれＸ方向及びＹ方向として説明する。また、Ｘ方向、Ｙ方向及びＺ方向のうち、図中矢印方向をプラス（＋）方向とし、矢印とは反対の方向をマイナス（−）方向として説明する。本実施形態において、室外熱交換器４は、Ｚ方向が重力方向に沿うようにして設置されている。この場合、＋Ｚ方向は重力方向上方に設定され、−Ｚ方向は重力方向下方に設定されている。
【００１３】
第１ヘッダ２１及び第２ヘッダ２２は、Ｚ方向に延びる管状とされている。各ヘッダ２１，２２は、Ｘ方向に間隔をあけた状態で、互いに平行に延在している。
【００１４】
各熱交換チューブ２３は、Ｘ方向に延在するとともに、Ｚ方向に間隔をあけて互い平行に配列されている。すなわち、各熱交換チューブ２３における−Ｘ方向端部は、第１ヘッダ２１にそれぞれ接続されている。各熱交換チューブ２３における＋Ｘ方向端部は、第２ヘッダ２２にそれぞれ接続されている。これにより、各熱交換チューブ２３は、各ヘッダ２１，２２間を並列接続している。なお、各熱交換チューブ２３には、例えばＹ方向を長軸方向とし、複数の冷媒流路を有する扁平管が用いられている。但し、各熱交換チューブ２３の断面形状は、複数の冷媒流路を形成可能な構成であれば適宜変更が可能である。
【００１５】
フィン２４は、隣り合う熱交換チューブ２３間にそれぞれ配置されている。フィン２４には、例えばコルゲートフィンが用いられている。具体的に、フィン２４は、各熱交換チューブ２３間それぞれにおいて、Ｚ方向に蛇行しながらＸ方向に延びる波形状とされている。フィン２４の山部及び谷部は、Ｚ方向で隣り合う熱交換チューブ２３にそれぞれ接合（例えば、ロウ付け等）されている。室外熱交換器４では、各フィン２４と熱交換チューブ２３との間の隙間をＹ方向に沿って熱交換空気が通過する。このとき、熱交換チューブ２３やフィン２４を介して、熱交換チューブ２３内を流通する冷媒と、熱交換空気と、が熱交換される。なお、フィン２４は、コルゲートフィンに限らず、例えばプレートフィンを用いても構わない。
【００１６】
上述した第１ヘッダ２１には、第１ヘッダ２１内を複数の連通空間（第１部分３１〜第４部分３４）にＺ方向で仕切る複数の一方仕切部（第１仕切部３６〜第３仕切部３８）が設けられている。
第２ヘッダ２２には、第２ヘッダ２２内を複数の連通空間（第１部分４１〜第４部分４４）にＺ方向で仕切る複数の他方仕切部（第１仕切部４６〜第３仕切部４８）が設けられている。各第２ヘッダ２２の仕切部４６〜４８は、第１ヘッダ２１の対応する仕切部３６〜３８とＺ方向で同等の位置に配置されている。第２ヘッダ２２の第１部分４１及び第２部分４２は、第１ヘッダ２１の第１部分３１及び第２部分３２と対応する位置に配置されている。
【００１７】
上述した熱交換チューブ２３は、各仕切部３６〜３８，４６〜４８によって複数の熱交換モジュール（第１熱交換モジュール５１〜第４熱交換モジュール５４）に区画されている。具体的に、第１熱交換モジュール５１を構成する熱交換チューブ２３は、各ヘッダ２１，２２の第１部分３１，４１に連通している。第２熱交換モジュール５２を構成する熱交換チューブ２３は、各ヘッダ２１，２２の第２部分３２，４２に連通している。第３熱交換モジュール５３を構成する熱交換チューブ２３は、各ヘッダ２１，２２の第３部分３３，４３に連通している。第４熱交換モジュール５４を構成する熱交換チューブ２３は、各ヘッダ２１，２２の第４部分３４，４４に連通している。
【００１８】
第１接続継手２５は、Ｘ方向に延びる円管状に形成されている。第１接続継手２５は、冷媒流路７と第１ヘッダ２１の第１部分３１との間を接続している。具体的に、第１接続継手２５における＋Ｘ方向端部は、第１ヘッダ２１の−Ｚ方向端部に接続されている。一方、第１接続継手２５における−Ｘ方向端部は、上述した冷媒流路７に接続されている。
第２接続継手２６は、Ｘ方向に延びる円管状に形成されている。第２接続継手２６は、冷媒流路７と第１ヘッダ２１の第４部分３４との間を接続している。具体的に、第２接続継手２６における−Ｘ方向端部は、第１ヘッダ２１の＋Ｚ方向端部に接続されている。一方、第２接続継手２６における＋Ｘ方向端部は、上述した冷媒流路７に接続されている。
【００１９】
各ヘッダ２１，２２には、Ｚ方向で隣り合う熱交換モジュール５１〜５４同士を連通させるターン部（第１ターン部６１〜第３ターン部６３）が設けられている。第１ターン部（分岐流路）６１は、第２ヘッダ２２のうち第１仕切部４６に対してＺ方向の両側に位置する部分に接続されている。すなわち、第１ターン部６１は、第２ヘッダ２２の第１部分４１と第２部分４２とを連通させている。第２ターン部（分岐流路）６２は、第１ヘッダ２１のうち第２仕切部３７に対してＺ方向の両側に位置する部分に接続されている。すなわち、第２ターン部６２は、第１ヘッダ２１の第２部分３２と第３部分３３とを連通させている。第３ターン部（分岐流路）６３は、第２ヘッダ２２のうち第３仕切部３８に対してＺ方向の両側に位置する部分に接続されている。すなわち、第３ターン部６３は、第２ヘッダ２２の第３部分４３と第４部分４４とを連通させている。
【００２０】
次に、各ターン部６１〜６３の詳細な構成を、第１ターン部６１を例にして説明する。
上述した第１ターン部６１は、第２ヘッダ２２の第１仕切部４６を迂回して、第２ヘッダ２２の第１部分４１と第２部分４２とを連通させている。第１ターン部６１は、Ｙ方向から見た正面視でＵ字状に形成されている。第１ターン部６１における上流端部は、第２ヘッダ２２のうち第１熱交換モジュール５１に対してＸ方向に対向する部分の＋Ｚ方向端部に接続されている。そして、第１ターン部６１における上流開口は、第２ヘッダ２２内（第１部分４１）において−Ｘ方向に向けて開口している。
【００２１】
第１ターン部６１の下流端部は、第２ヘッダ２２のうち第２熱交換モジュール５２に対してＸ方向に対向する部分の−Ｚ方向端部に接続されている。そして、第１ターン部６１における下流開口は、第２ヘッダ２２内（第２部分４２）において−Ｘ方向に向けて開口している。すなわち、第１ターン部６１の下流開口は、第２熱交換モジュール５２に対してＸ方向で対向している。本実施形態において、第１ターン部６１の下流端部と第２ヘッダ２２とのＺ方向における接続位置は、第２熱交換モジュール５２を構成する熱交換チューブ２３の本数をＮとしたときに、他方仕切部である第１仕切部４６から数えてＮ／３本目の熱交換チューブ２３よりも−Ｚ方向に設定されていることが好ましい。
【００２２】
図３は、図２のＩＩＩ部の拡大断面図である。
図３に示すように、第２ヘッダ２２の第１仕切部４６には、第２ヘッダ２２の第１部分４１と第２部分４２とを連通させる連通孔７１が形成されている。連通孔７１は、第１仕切部４６のうち、Ｚ方向から見て第２熱交換モジュール５２の上流端部（第２熱交換モジュール５２を構成する熱交換チューブ２３における第２部分４２内の端部）に重ならない位置に貫通して形成されている。なお、連通孔７１は、Ｚ方向から見て第２熱交換モジュール５２の上流端部に一部が重なっていても構わない。
【００２３】
また、第１ターン部６１の下流開口の中心を通りＸ方向に延びる仮想線Ｌ１は、連通孔７１の中心を通りＺ方向に延びる仮想線Ｌ２に直交している。すなわち、第１ターン部６１の下流開口を通して第２部分４２に流入する冷媒と、連通孔７１を通して第２部分４２に流入する冷媒と、が仮想線Ｌ１，Ｌ２の交点（衝突基準点Ｐ）で衝突するようになっている。したがって、第１ターン部６１の下流開口を通して第２部分４２に流入する冷媒の流束（単位時間当たりの単位面積を通過する冷媒の質量）Ｖｐと、連通孔７１を通して第２部分４２に流入する冷媒の流束Ｖｈと、の合成流束Ｖｍは、衝突基準点Ｐから斜め上方（−Ｘ方向、かつ＋Ｚ方向を向く方向）に向けて延びている。なお、仮想線Ｌ１，Ｌ２は、少なくとも交差していれば構わない。
【００２４】
ここで、合成流束Ｖｍは、第２熱交換モジュール５２における第１仕切部４６から数えてＮ／４本目から３×Ｎ／４本目に位置する何れかの熱交換チューブ２３に向けて延びていることが好ましい。なお、合成流束Ｖｍは、第１ターン部６１の下流開口を通して第２部分４２に流入する冷媒の流量Ｇｐ及び流束Ｖｐ、並びに連通孔７１を通して第２部分４２に流入する冷媒の流量Ｇｈ及び流束Ｖｈから求めることができる。但し、合成流束Ｖｍは、室外熱交換器４内に供給される冷媒の流量や冷媒の乾き度、冷媒の物性値に伴う気液密度差等により変動する。また、流量Ｑｐ，Ｑｈは、第１ターン部６１を通過する際の圧力損失や、連通孔７１を通過する際の圧力損失により求めることができる。
【００２５】
また、衝突基準点Ｐを基準位置（高さｈが０）とし、室外熱交換器４内に供給される冷媒が最小流量のときの衝突基準点Ｐでの冷媒の＋Ｚ方向に沿う流速をｖ０、冷媒の質量をｍとする。この場合に、位置エネルギＥｈが最大（運動エネルギＥｖが０）となる高さｈ（冷媒の到達高さ）が、第２熱交換モジュール５２における第１仕切部４６から数えて２×Ｎ／３本目の熱交換チューブ２３よりも＋Ｚ方向に設定されていることが好ましい。
そして、本実施形態では、合成流束Ｖｍや位置エネルギＥｈ（運動エネルギＥｖ）が上述した条件を満たすように、各種パラメータ（連通孔７１の内径φや、第１ターン部６１の内径、熱交換チューブ２３の本数Ｎ等）が設定されている。
【００２６】
なお、各仕切部３６〜３８，４６〜４８のうち、第２ターン部６２及び第３ターン部６３が跨いでいる仕切部（例えば、第１ヘッダ２１の第２仕切部３７や、第２ヘッダ２２の第３仕切部４８）にも、上述した構成と同様の連通孔（不図示）が形成されている。本実施形態において、第２ターン部６２や第３ターン部６３、第１仕切部３７、第３仕切部４８等の構成は、第１ターン部６１や第１仕切部４６（連通孔７１）の構成と同様であるため、説明を省略する。この場合、各ヘッダ２１，２２のうち、ターン部の上流端が接続された部分が他方のヘッダの第１部分となり、ターン部の下流端が接続された部分が他方のヘッダの第２部分となる。
【００２７】
次に、上述した室外熱交換器４の作用を説明する。以下の説明では、室外熱交換器４を蒸発器として機能させる場合について説明する。
まず、膨張弁５で減圧された冷媒は、液体冷媒又は乾き度の小さい液リッチの気液二相冷媒となって第１接続継手２５から第１ヘッダ２１の第１部分３１に流入する。第１ヘッダ２１の第１部分３１に流入した冷媒は、Ｘ方向に蛇行しながら＋Ｚ方向に流通する。すなわち、第１ヘッダ２１の第１部分３１に流入した冷媒は、第１熱交換モジュール５１の各熱交換チューブ２３内を＋Ｘ方向に流通した後、第２ヘッダ２２の第１部分４１に流入する。第２ヘッダ２２の第１部分４１内に流入した冷媒は、第１ターン部６１及び連通孔７１を通して第２ヘッダ２２の第２部分４２に流入した後、第２熱交換モジュール５２の熱交換チューブ２３内を−Ｘ方向に流通する。第２熱交換モジュール５２の熱交換チューブ２３内を流通した冷媒は、第１ヘッダ２１の第２部分３２に流入した後、第２ターン部６２及び第２仕切部３７の連通孔（不図示）を通って第１ヘッダ２１の第３部分３３に流入する。その後、冷媒は、第３熱交換モジュール５３及び第４熱交換モジュール５４を順次流通し、第１ヘッダ２１の第４部分３４に流入する。第４部分３４に流入した冷媒は、第２接続継手２６を通して室外熱交換器４から排出される。
【００２８】
また、本実施形態の室外熱交換器４において、熱交換空気は、フィン２４と熱交換チューブ２３との間の隙間を通って室外熱交換器４をＹ方向に通過する。そして、熱交換空気は、室外熱交換器４を通過する際に、熱交換チューブ２３やフィン２４を介して、熱交換チューブ２３内を流通する冷媒と熱交換される。このとき、室外熱交換器４内に供給された冷媒は、熱交換チューブ２３を流通する過程で吸熱することで、熱交換空気を冷却するとともに、ガスリッチの気液二相冷媒になる。
【００２９】
ここで、第１熱交換モジュール５１を通過して第２ヘッダ２２の第１部分４１に流入した冷媒は、上述したように第１ターン部６１及び連通孔７１を通して第２ヘッダ２２の第２部分４２に流入する。具体的に、第２ヘッダ２２の第１部分４１に流入した冷媒のうち、一部の冷媒は、第２ヘッダ２２から分岐する第１ターン部６１内に流入する。第１ターン部６１内に流入した冷媒は、第１ターン部６１の下流開口を通じて第２ヘッダ２２の第２部分４２に流入する。このとき、冷媒は、第１ターン部６１の下流開口から−Ｘ方向に向けて流入する。
一方、第２ヘッダ２２の第１部分４１に流入した冷媒のうち、一部の冷媒は、第１仕切部４６に形成された連通孔７１を通して第２ヘッダ２２の第２部分４２に流入する。このとき、冷媒は、連通孔７１から＋Ｚ方向に向けて流入する。
【００３０】
そして、第２ヘッダ２２の第２部分４２において、第１ターン部６１から第２部分４２に流入する冷媒と、連通孔７１から第２部分４２に流入する冷媒と、が衝突する。これにより、第２ヘッダ２２の第２部分４２に流入した冷媒は、衝突基準点Ｐから第２熱交換モジュール５２に向けて斜め上方に延びる合成流束Ｖｍとなる。合成流束Ｖｍが斜め上方に延びていることで、第２部分４２に流入した冷媒が、第２部分４２をＸ方向及びＺ方向の双方に行き亘る。そして、冷媒は、第２部分４２を流通する過程で、第２熱交換モジュール５２の各熱交換チューブ２３に分配される。
【００３１】
このように、本実施形態では、第１ターン部６１の下流開口を通して第２ヘッダ２２の第２部分４２に流入する冷媒と、連通孔７１を通して第２ヘッダ２２を第１部分４１から第２部分４２に流通する冷媒と、が第２部分４２で衝突する構成とした。
この構成によれば、第２ヘッダ２２の第２部分４２に流入した冷媒の流束を、衝突基準点Ｐから第２熱交換モジュール５２に向けて斜め上方に延びる合成流束Ｖｍとすることができる。これにより、Ｘ方向やＺ方向のみに冷媒を流通させる構成に比べて、一部の熱交換チューブ２３のみに冷媒が局所的に供給されるのを抑制できる。そのため、各熱交換チューブ２３それぞれに供給される冷媒供給量の均一化を図ることができる。その結果、室外熱交換器４を蒸発器として機能させた場合に、冷媒のドライアウトを抑制し、熱交換性能の向上を図ることができる。
【００３２】
本実施形態では、第２ヘッダ２２の第１部分４１及び第２部分４２を仕切る第１仕切部４６に連通孔７１を形成する構成とした。
この構成によれば、連通孔７１の内径を調整することで、第２ヘッダ２２自体の内径を変更せずに、第２部分４２にＺ方向に沿って供給される冷媒の流束Ｖｈ等を調整できる。そのため、合成流束Ｖｍの傾き等を容易に調整でき、各熱交換チューブ２３それぞれに供給される冷媒供給量の更なる均一化を図ることができる。
【００３３】
本実施形態では、第１ターン部６１の下流端部と第２ヘッダ２２とのＺ方向における接続位置が、第２熱交換モジュール５２を構成する熱交換チューブ２３の本数をＮとしたときに、第１仕切部４６から数えてＮ／３本目の熱交換チューブ２３よりも−Ｚ方向に設定されている構成とした。
この構成によれば、第２熱交換モジュール５２を構成する熱交換チューブ２３のうち、−Ｚ方向に位置する熱交換チューブ２３に対しても効果的に冷媒を供給することができる。
【００３４】
本実施形態では、冷媒の位置エネルギＥｈが最大となる高さｈが、第２熱交換モジュール５２における第１仕切部４６から数えて２×Ｎ／３本目の熱交換チューブ２３よりも＋Ｚ方向となる構成とした。
この構成によれば、第２熱交換モジュール５２を構成する熱交換チューブ２３のうち、＋Ｚ方向に位置する熱交換チューブ２３に対しても効果的に冷媒を供給することができる。
【００３５】
本実施形態では、合成流束Ｖｍが、第２熱交換モジュール５２における第１仕切部４６から数えてＮ／４本目から３×Ｎ／４本目に位置する何れかの熱交換チューブ２３に向けて延びている構成とした。
この構成によれば、第２部分４２において、Ｘ方向及びＺ方向の何れかに局所的に冷媒が流れるのを抑制し、各熱交換チューブ２３それぞれに供給される冷媒供給量の更なる均一化を図ることができる。
【００３６】
そして、本実施形態では、上述した室外熱交換器４を蒸発器として機能させることで、熱交換性能に優れた高品質な空気調和機１を提供できる。
【００３７】
ここで、本実施形態の構成を採用するにあたり、冷媒の流入方向と、各熱交換チューブ２３への冷媒供給量と、の関係について解析を行った。図４は、熱交換チューブ２３の位置に対する冷媒供給量の関係を表すグラフである。なお、図４中における実線は、本実施形態の解析結果（以下、実施例という。）を示している。図４中における破線は、第２ヘッダ２２の第２部分４２に冷媒を＋Ｚ方向に向けて流通させた場合の解析結果（以下、比較例という。）を示している。
【００３８】
図４に示すように、比較例では、＋Ｚ方向に位置する熱交換チューブ２３ほど冷媒供給量が多くなるという結果が得られた。これは、第２ヘッダ２２の第２部分４２を＋Ｚ方向に向けて流通する冷媒が、各熱交換チューブ２３のうち、−Ｚ方向に位置する熱交換チューブ２３を通過し、＋Ｚ方向に位置する熱交換チューブ２３に局所的に供給されたためであると考えられる。この場合には、−Ｚ方向に位置する熱交換チューブ２３への冷媒供給量が不足する。
【００３９】
これに対して、実施例では、冷媒が斜め上方に延びる合成流束Ｖｍとして第２部分４２を流通する。そのため、各熱交換チューブ２３間で多少のばらつきはあるものの、各熱交換チューブ２３に供給される冷媒供給量を比較例に比べて均一化できる結果になった。
【００４０】
上述した実施形態では、室外熱交換器４のＺ方向が重力方向に一致している場合について説明したが、必ずしも重力方向に一致している必要はなく、Ｚ方向が重力方向に交差していても構わない。
上述した実施形態では、室外熱交換器４を例にして説明したが、室内熱交換器６に上述した実施形態の構成を採用しても構わない。
【００４１】
上述した実施形態では、第１ターン部６１の下流開口を通して第２部分４２に流入する冷媒と、連通孔７１を通して第２部分４２に流入する冷媒と、が直交する構成について説明したが、この構成のみに限られない。すなわち、第１ターン部６１の下流開口を通して第２部分４２に流入する冷媒は、Ｘ方向に対して傾いていてもよい。同様に、連通孔７１を通して第２部分４２に流入する冷媒についても、Ｚ方向に対して傾いていてもよい。
【００４２】
上述した実施形態では、各ヘッダ２１，２２内において、各熱交換モジュール５１〜５４の上流端部及び下流端部にそれぞれ仕切部３６〜３８，４６〜４８を配設した場合について説明したが、この構成のみに限られない。例えば、各仕切部のうち、一の熱交換モジュールの下流端部と、一の熱交換モジュールに対して＋Ｚ方向に位置する熱交換モジュールの上流端部と、の間を仕切る仕切部（ターン部６１〜６３の上流端部と下流端部とを仕切る仕切部）は配設しなくても構わない。この場合、一の熱交換モジュールに対して＋Ｚ方向に位置する熱交換モジュールには、ヘッダ内を＋Ｚ方向に流通する冷媒と、ターン部から流入する冷媒と、の双方が供給されることになる。
【００４３】
以上説明した少なくともひとつの実施形態によれば、ターン部の下流開口を通してヘッダの部分にＸ方向に沿って流入する冷媒と、ヘッダ内を通って部分にＺ方向に沿って流入する冷媒と、が部分で衝突することで、ヘッダの部分内に流入した冷媒の流束を、衝突基準点から熱交換モジュールに向けて斜め上方に延びる合成流束とすることができる。これにより、Ｘ方向やＺ方向のみに冷媒を流通させる構成に比べて、一部の熱交換チューブのみに冷媒が局所的に供給されるのを抑制できる。そのため、各熱交換チューブそれぞれに供給される冷媒供給量の均一化を図ることができる。その結果、熱交換器を蒸発器として機能させた場合に、冷媒のドライアウトを抑制し、熱交換性能の向上を図ることができる。
【００４４】
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】
【００４５】
１…空気調和機、４…室外熱交換器（熱交換器）、６…室内熱交換器（熱交換器）、２１…第１ヘッダ、２２…第２ヘッダ、２３…熱交換チューブ、３１…第１部分、３２…第２部分、３３…第３部分、３４…第４部分、３６…第１仕切部（一方仕切部）、３７…第２仕切部、３８…第３仕切部、４１…第１部分、４２…第２部分、４３…第３部分、４４…第４部分４６…第１仕切部（他方仕切部）、４７…第２仕切部、４８…第３仕切部、６１…第１ターン部（分岐流路）、６２…第２ターン部（分岐流路）、６３…第３ターン部（分岐流路）、７１…連通孔
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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