(57)【要約】【課題】  伝熱性能が高い熱交換器を得ることを目的とする。【解決手段】  本発明に係る熱交換器は、内部が冷媒の流路である複数の伝熱管から構成される第一伝熱管群及び第二伝熱管群と、第一伝熱管群の下部に設けられ、第一伝熱管群を構成する複数の伝熱管と接続する第一ヘッダと、第一伝熱管群と第二伝熱管群の間に設けられ、第一伝熱管群を構成する複数の伝熱管及び第二伝熱管群を構成する複数の伝熱管と接続する第二ヘッダと、第二伝熱管群の上部に設けられ、第二伝熱管群を構成する複数の伝熱管と接続する第三ヘッダと、を備え、第一伝熱管群を構成する複数の伝熱管の上端部及び第二伝熱管群を構成する複数の伝熱管の下端部は、第二ヘッダの内部に配置され、第二ヘッダの内底面から第一の伝熱管を構成する複数の伝熱管の上端部までの高さは、第二ヘッダの内底面から第二の伝熱管を構成する複数の伝熱管の上端部までの高さよりも高いことを特徴とする。【選択図】図１
2019219061.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内部が冷媒の流路である複数の伝熱管から構成される第一伝熱管群及び第二伝熱管群と、
前記第一伝熱管群の下部に設けられ、前記第一伝熱管群を構成する複数の伝熱管と接続する第一ヘッダと、
前記第一伝熱管群と前記第二伝熱管群の間に設けられ、前記第一伝熱管群を構成する複数の伝熱管及び前記第二伝熱管群を構成する複数の伝熱管と接続する第二ヘッダと、
前記第二伝熱管群の上部に設けられ、前記第二伝熱管群を構成する複数の伝熱管と接続する第三ヘッダと、を備え、
前記第一伝熱管群を構成する複数の伝熱管の上端部及び前記第二伝熱管群を構成する複数の伝熱管の下端部は、前記第二ヘッダの内部に配置され、
前記第二ヘッダの内底面から前記第一の伝熱管を構成する複数の伝熱管の上端部までの高さは、前記第二ヘッダの内底面から前記第二の伝熱管を構成する複数の伝熱管の上端部までの高さよりも高い
ことを特徴とする熱交換器。
【請求項２】
請求項１に記載の熱交換器であって、
前記第二ヘッダは、鉛直方向に対して略垂直に設けられ、前記第一伝熱管群から冷媒が流入し、前記第二伝熱管群に冷媒を分配させることを特徴とする熱交換器。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の熱交換器であって、
前記複数の伝熱管の内径は、１．０ｍｍ以下であることを特徴とする熱交換器。
【請求項４】
請求項１乃至３のいずれか一項に記載の熱交換器であって、
前記第二ヘッダの内底面には、凹部または凸部が設けられていることを特徴とする熱交換器。
【請求項５】
請求項１乃至４のいずれか一項に記載の熱交換器であって、
前記第二ヘッダは、冷媒の流路の下流側に設けられていることを特徴とする熱交換器。
【請求項６】
請求項１乃至４のいずれか一項に記載の熱交換器であって、
内部が冷媒の流路である複数の伝熱管から構成される第三の伝熱管群と、
前記第三の伝熱管群の上部に設けられ、前記第三の伝熱管群を構成する複数の伝熱管と接続する第四ヘッダと、をさらに備え、
前記第三ヘッダは、前記第三の伝熱管群を構成する複数の伝熱管と接続し、
前記第二伝熱管群を構成する複数の伝熱管の上端部及び前記第三の伝熱管群を構成する複数の伝熱管の下端部は、前記第三ヘッダの内部に配置され、
前記第三ヘッダの内底面から前記第二の伝熱管を構成する複数の伝熱管の上端部までの高さは、前記第三ヘッダの内底面から前記第三の伝熱管を構成する複数の伝熱管の上端部までの高さよりも高い
ことを特徴とする熱交換器。
【請求項７】
請求項１乃至６のいずれか一項に記載の熱交換器と、膨張弁と、圧縮機と、を備えることを特徴とするヒートポンプシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、気液二相流となる冷媒を用いる熱交換器及びそれを用いたヒートポンプシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、ヒートポンプシステムに用いられる熱交換器は、管外の通風抵抗低減および管内伝熱性能向上を目的として、伝熱管の細径化が進んでいる。細径化に伴って、伝熱管内の圧力損失が増加するため、複数の伝熱管を組み合わせて流路を並列に構成することで、圧力損失を低減させている。
【０００３】
従来の熱交換器としては、例えば特許文献１に記載されたものがある。特許文献１には、冷媒が流れる複数の冷媒流路が上下方向に並列配置されて構成された流路部の途中に中間連通部を設け、流路部の上流側部分において液化した高温冷媒を中間連通部で下方に流下させる熱交換器が示されている。
【０００４】
また、その他の熱交換器の例として、例えば特許文献２に記載されたものがある。特許文献２には、第一ヘッダと第二ヘッダとの間に分離ヘッダを設け、各ヘッダ間に複数の伝熱管が設けられた凝縮器向け熱交換器において、分離ヘッダと第二ヘッダとの間に伝熱管とは別に液抜き管を設けた凝縮器向け熱交換器が示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１４−１３９４８４号公報
【特許文献２】特開昭５８−０５２９５３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１および２に記載されているような熱交換器を外部の高温熱源との熱交換、すなわち蒸発器として使用する場合、冷媒は凝縮器における流れとは反対方向、すなわち熱交換器出口側から流入し入口側から流出する。
【０００７】
特許文献１に記載されているような複数の冷媒流路へ気液二相流の冷媒が分配される熱交換器では、重力の影響により均等な気液比で分配できないという課題がある。このため、他の冷媒流路に比べて液冷媒が少なく分配された冷媒流路では、外部空気側からの熱で液冷媒がすぐに蒸発してしまい、流路内の温度が上昇することにより、熱交換性能が悪化するおそれがあった。一方、他の冷媒流路に比べて液冷媒が多く分配された冷媒流路では、液冷媒がすべて蒸発しきれないために、下流側の圧縮機で液圧縮が発生し圧縮機が破損するおそれがある。
【０００８】
特許文献２に開示されている熱交換器を蒸発器として用いる場合においても、各伝熱管に冷媒が分配された後に分離ヘッダで合流した際に、重力により分離ヘッダ底面側に液冷媒が溜まる。このため、分離ヘッダと第一ヘッダとの間の伝熱管にはガス冷媒のみが流れてしまう。その結果、流路内の温度が上昇し、熱交換性能が悪化するおそれがあった。
【０００９】
そこで本発明の目的は、熱交換性能が高い熱交換器を得ることにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的を達成するために、本発明に係る熱交換器は、内部が冷媒の流路である複数の伝熱管から構成される第一伝熱管群及び第二伝熱管群と、第一伝熱管群の下部に設けられ、第一伝熱管群を構成する複数の伝熱管と接続する第一ヘッダと、第一伝熱管群と第二伝熱管群の間に設けられ、第一伝熱管群を構成する複数の伝熱管及び第二伝熱管群を構成する複数の伝熱管と接続する第二ヘッダと、第二伝熱管群の上部に設けられ、第二伝熱管群を構成する複数の伝熱管と接続する第三ヘッダと、を備え、第一伝熱管群を構成する複数の伝熱管の上端部及び第二伝熱管群を構成する複数の伝熱管の下端部は、第二ヘッダの内部に配置され、第二ヘッダの内底面から第一の伝熱管を構成する複数の伝熱管の上端部までの高さは、第二ヘッダの内底面から第二の伝熱管を構成する複数の伝熱管の上端部までの高さよりも高いことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、熱交換性能が高い熱交換器を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】実施例１に係る熱交換器の斜視図である。
【図２】実施例１に係る第一伝熱管群を示す図である。
【図３】図１に示す熱交換器の中間ヘッダのＡ−Ａ’部分断面図である。
【図４】実施例１に係るヒートポンプシステムの構成を示した図である。
【図５】実施例２に係るヒートポンプシステムの構成を示した図である。
【図６】実施例３に係る熱交換器中間ヘッダのＡ−Ａ’部分断面図である。
【図７】実施例３に係る熱交換器中間ヘッダ底面の上面からの透視図である。
【図８】実施例４に係る熱交換器の斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明の熱交換器における具体的実施例を、図面を用いて説明する。各図及び各実施例において、共通する部分には同一の符号を付し、重複した説明を省略する。
【実施例１】
【００１４】
実施例１に係る熱交換器を図１〜図４を用いて説明する。
【００１５】
図１は、実施例１に係る熱交換器の斜視図である。以下では、熱交換器を蒸発器として用いる場合について説明する。図１において、熱交換器１は、第一ヘッダ１１、第二ヘッダ１８、第三ヘッダ１２、第一伝熱管群１３１、第二伝熱管群１３２、入口配管１６、出口配管１７を備える。図１においてｇは、重力方向を示す。
【００１６】
第一伝熱管群及び第二伝熱管群は、内部が冷媒の流路である複数の伝熱管から構成される。図２は実施例１に係る第一伝熱管群の斜視図である。第一伝熱管群及び第二伝熱管群は、フィン１４と、複数の伝熱管１５とから構成される。複数の伝熱管の外周はフィン１４と接続されており、フィン１４周囲の高温空気と冷媒とを熱交換させ、冷媒を気化することができる。このため伝熱管１５は熱伝導率の大きい材料、例えば銅やアルミが好適である。本実施例においては、伝熱管１５は複数の円管により構成されているが、楕円形の管や四角形の管等、他の管形状としてもよい。また、伝熱管の内径は、１．０ｍｍ以下であることが好ましい。
【００１７】
なお、伝熱管群は複数の伝熱管から構成されていればよく、図２の形状に限定されない。長手方向に複数の長孔を設け、それぞれの長孔を管としたものを第一伝熱管群１３１および第二伝熱管群１３２として用いても良い。
【００１８】
フィン１４は、高温空気からの熱を効率よく伝熱管１５内の冷媒へ伝える必要がある。このため、フィン１４は、アルミや銅などの熱伝導率の大きい材料で構成されることが望ましい。また、高温空気とフィン１４との熱伝達率を向上させるために、フィンへ溝やスリット等を設けることができる。フィン１４と伝熱管１５の接続部では、熱を効率よく伝える必要がある。このため、フィン１４と伝熱管１５の接続部分の隙間を埋めることが好ましい。例えば、フィン１４にあらかじめ穴を設け、その穴に伝熱管１５を挿入後、伝熱管１５を拡管することによりフィン１４と伝熱管１５との接触部分の面圧を大きくすること、熱伝導性の高い接着剤やグリス等での接続部分の隙間を埋めること、接続部分の溶接やロウ付け、はんだ付け等によりフィン１４と伝熱管１５とを一体化させること、によりフィン１４と伝熱管１５の接続部分の隙間を埋めることができる。
【００１９】
本実施例では、冷媒は高温空気と熱交換するためにフィン１４を設けたが、例えば高温水や熱源と接続されたヒートシンク等、別な流体・固体と熱交換を行う場合も考えられる。その場合は、熱交換する高温媒体に応じて、フィン１４をシェルチューブ熱交換器のように流体を流す流路とすることが好ましい。また、ヒートシンクと一体化させてもよい。
【００２０】
第一ヘッダ１１は、第一伝熱管群の下部に設けられ、第一伝熱管群１３１を構成する複数の伝熱管と、入口配管１６と接続されている。本実施例では、内部が密閉された状態で入口配管１６から冷媒が流入し、その冷媒を第一伝熱管群１３１を構成する複数の伝熱管群へ流すことができるように第一ヘッダ１１が構成されている。第一ヘッダ１１は、外気となるべく熱交換せずに第一伝熱管群１３１へ冷媒を輸送するのが良い。したがって、第一ヘッダ１１の材質は、主に熱交換を行う第一伝熱管群１３１と比べて熱伝導率の小さい材料が良く、例えば樹脂材またはステンレス鋼が好適である。
【００２１】
第三ヘッダ１２は、第二伝熱管群の上部に設けられ、第二伝熱管群１３２を構成する複数の伝熱管と、出口配管１７と接続されている。第一伝熱管群及び第二伝熱管群でガス化したガス冷媒が再合流し、出口配管１７へ流れる。第三ヘッダ１２の材質は、第一ヘッダ１１と同様に熱伝導率が伝熱管群１３に比べて小さい材料が良く、例えば樹脂材またはステンレス鋼が好適である。
【００２２】
実施例１に係る熱交換器は、第一伝熱管群１３１と第二伝熱管群１３２に間に中間ヘッダとして第二ヘッダ１８を備える。第二ヘッダには、第一伝熱管群１３１を構成する複数の伝熱管及び第二伝熱管群を構成する複数の伝熱管が接続される。第二ヘッダ１８に対して鉛直下方向の第一伝熱管群１３１を構成する複数の伝熱管は、第一ヘッダ１１と第二ヘッダ１８とそれぞれ内部が密閉された状態で接続されている。また、第二ヘッダ１８に対して鉛直上方向に位置する第二伝熱管群１３２を構成する複数の伝熱管は、第二ヘッダ１８と第三ヘッダ１２とそれぞれ内部が密閉された状態で接続されている。接続は伝熱管とヘッダの材質により接着剤やロウ付け、溶接等により行われる。
【００２３】
第二ヘッダは鉛直方向に対して略垂直に設けられ、第一伝熱管群から冷媒が流入し、第二伝熱管群に冷媒を分配させる。
【００２４】
第一伝熱管群１３１および第二伝熱管群１３２を流れる液冷媒への熱伝達性は、第一伝熱管群１３１および第二伝熱管群１３２を構成する伝熱管の管径が小さいほど向上する。したがって、伝熱管が円管の場合には直径を１．０ｍｍ以下にすることが好ましく、０．５ｍｍ以下にすることがより好ましい。また、円管以外の管断面形状場合には、その水力等価直径を１．０ｍｍ以下にすることが好ましく、０．５ｍｍ以下にすることがさらに好ましい。なお。管径を小さくするに伴い、冷媒の流動に伴う圧力損失の増加や、伝熱管１５が閉塞する可能性がある。したがって、管径の下限は使用する冷媒の物性からこれらの影響を考慮して決める必要がある。また、第一伝熱管群１３１を構成する伝熱管と第二伝熱管群１３２を構成する伝熱管は、内部を流れる冷媒の圧力損失等の違いから異なる形状、直径のものを組み合わせて用いても良い。
【００２５】
第二ヘッダ１８は、鉛直下方向の第一伝熱管群１３１と、鉛直上方向に位置する第二伝熱管群１３２との間に設けられている。このため、第二ヘッダ１８の材質は第一伝熱管群１３１および第二伝熱管群１３２との接続が容易であるものが良い。例えば、樹脂、ステンレスや第一伝熱管群１３１および１３２と同じ素材の銅やアルミを用いることができる。第二ヘッダ１８外部においても、周囲の高温空気と熱交換は行われるが、表面積がフィン１４全体に比べて小さいためにその影響は小さい。
【００２６】
実施例１では、熱交換器１に流入した気液２相流の冷媒が第一伝熱管群１３１を構成する複数の伝熱管に分配された後、第二ヘッダ１８で再合流する。このため、第一伝熱管群１３１で均等な冷媒の気液比および流量で分配ができなかった場合においても下流側の第二伝熱管群１３２を構成する伝熱管に再度冷媒を分配することができる。その結果、冷媒をより均等に分配することができる。さらに、第一伝熱管群１３１では、フィン１４を介して伝熱管外の高温空気と熱交換する。このとき、空気は一般に第一伝熱管群１３１を構成する複数の伝熱管に均等な流速では流れないため、それぞれの伝熱管で交換する熱量が異なる。例えば、高温空気をプロペラファンで送風した場合、翼面下流では流速が大きくなるため熱伝達率が大きくなり、冷媒との交換熱量が増大する。一方でファンの回転軸がある中心付近では周囲に比べて流速が小さくなるため、交換熱量が低下する。したがって、たとえ熱交換器１の第一ヘッダ１１から第一伝熱管群１３１を構成する複数の伝熱管に均等に冷媒を分配できたとしても、伝熱管ごとの交換熱量が異なるために伝熱管下流では冷媒の気液比に差が生じる。同様に高温空気の流れに対して風上側と風下側の伝熱管においても、下流側の空気は風上側の伝熱管により冷却されていくため交換熱量に差が生じる。実施例１によれば、第二１８で再合流した際に交換熱量の差による気液比の不均等をリセットすることができる。その結果、第二ヘッダ１８が無い場合に比べて下流側の第二伝熱管群１３２でより均等に冷媒を分配することができる。また、一般にヒートポンプシステム１０の熱負荷は変動する。このため、負荷変動に応じてヒートポンプシステム１０を循環する冷媒の流量は変化する。したがって、熱交換器１の第一ヘッダ１１から第一伝熱管群１３１を構成する複数の伝熱管へ冷媒が分配される際、冷媒の循環流量によってもそれぞれの伝熱管への分配量も変化する場合がある。これに対しても本実施例１によれば、第二ヘッダ１８での冷媒の合流と第二伝熱管群１３２への再分配によって、第二伝熱管群１３２を構成する伝熱管群に均等に冷媒を分配することができる。
【００２７】
図１における熱交換器１のＡ−Ａ’断面図を図３に示す。第一伝熱管群１３１を構成する複数の伝熱管の上端部及び第二伝熱管群１３２を構成する複数の伝熱管の下端部は、第二ヘッダの内部に配置されている。また、第二ヘッダの内底面から第一の伝熱管を構成する複数の伝熱管の上端部までの高さｈ１は、第二ヘッダの内底面から第二の伝熱管を構成する複数の伝熱管の上端部までの高さｈ２よりも高い。
【００２８】
このように、ｈ１＞ｈ２とすることにより、第一伝熱管群１３１から流入した気液二相の冷媒を第二ヘッダ１８内で気液分離し、液相を効率良く第二伝熱管群１３２へ導入させることができる。すなわち、第二ヘッダ１８に第一伝熱管群１３１で管外の高温空気と熱交換された気液２相冷媒が第二ヘッダ１８内で再合流する際に、第一伝熱管群１３１から流出する気液二相冷媒は第二ヘッダ１８の内壁への衝突または重力により慣性力が無くなり、密度差により第二ヘッダ１８下部に液、上部にガスが分布する。このとき、図３に示したように液面高さが第二伝熱管群１３２の入口高さに比べて高ければ、第二伝熱管群１３２へは液相の冷媒が導入され再度管外の高温空気と熱交換がなされる。また第二ヘッダ１８内の底面から第二伝熱管群１３２入口までの高さｈ２は複数の第二伝熱管群１３２で共通であるため、気液分離により一定の液面高さとなっている第二ヘッダ１８から複数の第二伝熱管群１３２を構成する複数の伝熱管に均等に液冷媒が分配できる。
【００２９】
伝熱管群の間に配置される中間ヘッダ（第二ヘッダ）は、気体冷媒が多い位置（冷媒の流路の下流側）に設けることが好ましい。すなわち、第一伝熱管群の高さは第二伝熱管群の高さよりも高いことが好ましい。
【００３０】
入口配管１６および出口配管１７は、熱交換器１と圧縮機や膨張弁等の他装置とを接続するために設けられている。これらの材質は、無駄な熱侵入や熱放出がないよう、外部との熱交換のない断熱状態を維持できるものが好ましい。また、一般の空気調和機等においては装置の位置や配管の長さが設置場所により異なる。したがって、入口配管１６及び出口配管１７の材質は、断熱維持に加えて加工しやすい材料であることが好ましい。例えば、配管を銅等の加工が容易な材料で構成し、配管の外周を断熱材で囲むことでより効率のよい熱交換器１とすることができる。
【００３１】
なお本実施例では第二ヘッダ１８の長手方向に沿って第一伝熱管群１３１と第二伝熱管群１３２とを交互に配置しているが、これらを短手方向に交互に配置しても同様の効果を得ることができる。また、本実施例では第二ヘッダ１８は一つのみ示したが、例えば分配性能が低い場合は複数の中間ヘッダを設けることも可能である。
【００３２】
図１に係る熱交換器を備えるヒートポンプシステム１０の構成と動作について図４を用いて説明する。ヒートポンプシステム１０は、第一熱交換器１、第二熱交換器２、膨張弁３、圧縮機４から構成される。
【００３３】
図４において、圧縮機４で昇圧された冷媒は、凝縮器として働く第二熱交換器２に流れ、凝縮され液化する。液冷媒は、膨張弁３で断熱膨張し、気液二相流となる。その後、熱交換器１に流入する。熱交換器１において気化した冷媒は、再び圧縮機４で昇圧され、凝縮器２に送られる。
【００３４】
第二熱交換器２は凝縮器として働き、空気や水等の外部作動流体と、圧縮機４により圧縮された冷媒と、を熱交換させることにより、冷媒を再凝縮させることができる。
【００３５】
膨張弁３は、第二熱交換器２により再凝縮した冷媒を断熱膨張させる。断熱膨張した冷媒は、気液二相流となり、入口配管１６を通って第一熱交換器１へ流入する。流入した液冷媒は、第一伝熱管群１３１を構成する複数の伝熱管に分配された後、第二ヘッダ１８で再度合流し、第二伝熱管群１３２を構成する複数の伝熱管へ分配される。第一伝熱管群１３１および第二伝熱管１３２内では、冷媒は高温空気と熱交換され気化していく。第三ヘッダ１２では冷媒は完全に気化し、出口配管１７から圧縮機４に流れ、圧縮された後に再度第二熱交換器２へ流入する。
【００３６】
実施例１に係る熱交換器は、第一ヘッダで気液二相流冷媒の気液分布が不均一となった場合でも、第二ヘッダにより再度冷媒が混合・分配されるために分配が均一化する。また第二ヘッダ内において、冷媒が流入する鉛直下方側の伝熱管高さが第三ヘッダへ向かって冷媒が流出する鉛直上方側伝熱管の流入高さに比べて高いことにより、重力を利用して第二ヘッダ底部に溜まった液冷媒を効率良く鉛直上方側伝熱管へ流入させることができる。その結果、熱交換性能高い熱交換器を得ることができる。
【実施例２】
【００３７】
実施例２に係るヒートポンプシステムを、図５を用いて説明する。図５は実施例２に係るヒートポンプシステム１０の構成図である。実施例２では、実施例１に係るヒートポンプシステム１０の構成に加えて、四方弁５が設けられている。四方弁５を設けることより、熱交換器１は蒸発器としてだけではなく、凝縮器としても機能させることができる。
【００３８】
図５において、四方弁５を実線の通りに切り替えた場合、冷媒は実施例１と同様なサイクルで流れる。すなわち、圧縮機４で昇圧された冷媒は、凝縮器として働く第二熱交換器２に流れ、凝縮され液化する。液冷媒は、膨張弁３で断熱膨張し、気液二相流となる。その後、熱交換器１に流入する。熱交換器１において気化した冷媒は、再び圧縮機４で昇圧され、凝縮器２に送られる。
【００３９】
一方、四方弁５を図５の点線の通りに切り替えた場合、冷媒は、圧縮機４、熱交換器１、膨張弁３、第二熱交換器２、圧縮機４の順に流れる。このとき、熱交換器１は凝縮器となり、低温の空気を加熱することができる。
【００４０】
熱交換器１の第二ヘッダ１８の構成は実施例１と同様だが、冷媒は、第二伝熱管群１３２、第二ヘッダ１８、第一伝熱管群１３１の順に流れ、四方弁５を切り替える前と逆になっている。したがって、圧縮機により圧縮されたガス冷媒が第三ヘッダ１２から第二伝熱管群１３２を構成する複数の伝熱管へ分配されて流入する。第二伝熱管群１３２では周囲の低温空気と冷媒が熱交換するため、管内のガス冷媒は管壁側から凝縮して気液二相流となり、第二ヘッダ１８へ流れる。このとき、管壁で凝縮した液冷媒が管壁とガス冷媒との間の熱抵抗となるため、第二伝熱管群１３２の下流に行くにしたがって交換熱量が低下するおそれがある。しかしながら、実施例２では第二ヘッダ１８内における第一伝熱管群１３１の入口高さ（第二ヘッダの内底面から伝熱管上端部までの高さ）が、第二伝熱管群１３２の出口高さ（第二ヘッダの内底面から伝熱管下端部までの高さ）よりも高い。このため、第一伝熱管群１３１へは液面より上方にあるガス冷媒が積極的に流れる。したがって第一伝熱管群１３１入口では管壁に液冷媒がない、交換熱量の高い状態を維持することができる。
【００４１】
なお本実施例では四方弁５により冷媒の流れを切り替える構成で説明をしたが、冷媒の流れ方向を切り替える目的で他の弁等を用いても良い。
【実施例３】
【００４２】
実施例３では、実施例１とは第二ヘッダの内部構造が異なる熱交換器について説明する。
【００４３】
図６に実施例３に係る熱交換器の第二ヘッダ部分の断面図を示す。実施例３に係る熱交換器の第二ヘッダには、第一伝熱管群１３１周囲に凸部１８２を設けられている。図７に実施例３に係る熱交換器の第二ヘッダ部分の上面透視図を示す。凸部１８２は、一つ一つが直方体形状を有し、これらの間に溝１８３が形成されている。溝１８３の位置には第二伝熱管群１３２が配置されている。凸部１８２は、第二ヘッダ１８の底部とともに鋳造等により作製しても良いし、板状部材をプレス成形することで作製しても良い。プレス成形は、中間ヘッダ１８を軽量化できる点で望ましい。
【００４４】
また同様の効果を有する構成として、第二伝熱管群１３２入口が位置する第二ヘッダ１８底面を凹部となるようプレス成形等により作製して構成しても良い。このような構成とすることで、実施例１と比べて第二伝熱管群１３２入口周囲にある、鉛直方向に対して高さが低い部分の中間ヘッダ容量が小さくなるために、少ない冷媒量でも同じ液面高さを形成することができ、ヒートポンプシステム１０に封入する冷媒量を低減することができる。
【実施例４】
【００４５】
本実施例では中間ヘッダが２つある熱交換器について説明する。図８は実施例４に係る熱交換器の斜視図である。熱交換器は、第一ヘッダ１１、第二ヘッダ１８、第三ヘッダ１９、第四ヘッダ２０、第一伝熱管群１３１、第二伝熱管群１３２、第三伝熱管群１３３、入口配管１６、出口配管１７を備える。
【００４６】
第三伝熱管群は、内部が冷媒の流路である複数の伝熱管から構成される。
【００４７】
第四ヘッダは、実施例１に係る熱交換の第三ヘッダと同様の構成である。すなわち、第四ヘッダは第三の伝熱管群の上部に設けられ、第三の伝熱管群を構成する複数の伝熱管と接続する。
【００４８】
前記第三ヘッダは、第二伝熱管群と第三伝熱管群の間に配置され、第二伝熱管群を構成する複数の伝熱管及び第三の伝熱管群を構成する複数の伝熱管と接続している。また、第二伝熱管群を構成する複数の伝熱管の上端部及び第三の伝熱管群を構成する複数の伝熱管の下端部は、第三ヘッダの内部に配置される。第三ヘッダは実施例１に係る第二ヘッダと同様に、第三ヘッダの内底面から第二の伝熱管を構成する複数の伝熱管の上端部までの高さが、第三ヘッダの内底面から第三の伝熱管を構成する複数の伝熱管の上端部までの高さよりも高い。
【００４９】
以上のように、伝熱管群の間に配置される中間ヘッダの数を増やすことにより、分配性能を向上することが可能である。
【００５０】
なお、本発明は、上述した実施例に限定されるものではなく、様々な変形例を含むものである。また、ある実施例の構成の一部を他の実施例の構成に置き換えることが可能であり、ある実施例の構成に他の実施例の構成を加えることも可能である。さらに、上述した実施例は、本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。
【符号の説明】
【００５１】
１：熱交換器、２：第二熱交換器、３：膨張弁、４：圧縮機、５：気液分離器、１０：ヒートポンプシステム、１１：第一ヘッダ、１２,１９：第三ヘッダ、１３１：第一伝熱管群、１３２：第二伝熱管群、１３３：第三伝熱管群、１４：フィン、１５、伝熱管、１６：入口配管、１７：出口配管、１８：第二ヘッダ、２０：第四ヘッダ、１８２：凸部、１８３：溝
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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