(57)【要約】  出口流路の数の自由度が拡張された積層型ヘッダーを得る。  本発明に係る積層型ヘッダー２は、複数の出口流路１１Ａが形成された第１板状体１１と、第１板状体１１に取り付けられ、入口流路１２ａから流入する冷媒を複数の出口流路１１Ａに分配して流出する分配流路１２Ａの少なくとも一部が形成された第２板状体１２と、を備え、分配流路１２Ａの分岐流路の複数の流出流路は、第１流出流路と、第２流出流路と、を含み、流入流路から流入する冷媒が第１流出流路を経由して出口流路１１Ａに至るまでに通過する流路における、冷媒の流れに剥離が生じる曲部の数は、流入流路から流入する冷媒が第２流出流路を経由して出口流路１１Ａに至るまでに通過する流路における、その曲部の数と比較して、少なく、第１流出流路の少なくとも一部の等価直径は、第２流出流路の少なくとも一部の等価直径と比較して小さいものである。
2015162678.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の出口流路が形成された第１板状体と、  前記第１板状体に取り付けられ、入口流路から流入する冷媒を前記複数の出口流路に分配して流出する分配流路の少なくとも一部が形成された第２板状体と、を備え、  前記分配流路は、分岐部と、該分岐部に連通する流入流路と、該分岐部に連通する複数の流出流路と、を有する分岐流路を有し、  前記複数の流出流路は、第１流出流路と、第２流出流路と、を含み、  前記流入流路から流入する冷媒が前記第１流出流路を経由して前記出口流路に至るまでに通過する流路における、冷媒の流れに剥離が生じる曲部の数は、  前記流入流路から流入する冷媒が前記第２流出流路を経由して前記出口流路に至るまでに通過する流路における、前記曲部の数と比較して、少なく、  前記第１流出流路の少なくとも一部の等価直径は、前記第２流出流路の少なくとも一部の等価直径と比較して小さい、積層型ヘッダー。
【請求項２】
前記分配流路は、前記分岐流路以外の他の分岐流路を有し、  前記第１流出流路及び前記第２流出流路のうちの少なくとも一方から流出する冷媒は、前記他の分岐流路で更に分岐する、請求項１に記載の積層型ヘッダー。
【請求項３】
前記第１流出流路及び前記第２流出流路のうちのいずれか一方の流出流路の、前記分岐部と連通する側の端部は、前記流入流路の前記分岐部と連通する側の端部と、対向する、請求項１又は２に記載の積層型ヘッダー。
【請求項４】
複数の出口流路が形成された第１板状体と、  前記第１板状体に取り付けられ、入口流路から流入する冷媒を前記複数の出口流路に分配して流出する分配流路の少なくとも一部が形成された第２板状体と、を備え、  前記分配流路は、分岐部と、該分岐部に連通する流入流路と、該分岐部に連通する複数の流出流路と、を有する分岐流路を有し、  前記複数の流出流路のうちの１つの流出流路の前記分岐部と連通する側の端部は、前記流入流路の前記分岐部と連通する側の端部と、対向する、積層型ヘッダー。
【請求項５】
前記複数の流出流路のそれぞれの前記分岐部と連通しない側の端部の、重力方向における高さは、互いに異なる、請求項１〜４のいずれか一項に記載の積層型ヘッダー。
【請求項６】
前記複数の流出流路のうちの少なくとも一部を通過する前後において、  冷媒の流動様式は、同一である、請求項１〜５のいずれか一項に記載の積層型ヘッダー。
【請求項７】
前記複数の流出流路のうちの少なくとも一部を通過する前後において、  冷媒の流動様式は、環状流であり、  冷媒の流動状態は、  冷媒のガス相の質量速度Ｇｇ［ｋｇ／（ｍ２・ｈ）］と、冷媒の液相の質量速度Ｇｌ［ｋｇ／（ｍ２・ｈ）］と、冷媒のガス相の密度ρｇ［ｋｇ／ｍ３］と、冷媒の液相の密度ρｌ［ｋｇ／ｍ３］と、空気の密度ρａ［ｋｇ／ｍ３］と、水の密度ρｗ［ｋｇ／ｍ３］と、冷媒の液相の表面張力σｌ［Ｎ／ｍ］と、水の表面張力σｗ［Ｎ／ｍ］と、冷媒の液相の粘性係数μｌ［μＰａ・ｓ］と、水の粘性係数μｗ［μＰａ・ｓ］と、が、以下の式の関係となる、流動状態である、請求項６に記載の積層型ヘッダー。【数１】
2015162678.tif 000006
【請求項８】
前記複数の流出流路のうちの少なくとも一部を通過する前後において、  冷媒の流動様式は、環状噴霧流であり、  冷媒の流動状態は、  冷媒のガス相の質量速度Ｇｇ［ｋｇ／（ｍ２・ｈ）］と、冷媒の液相の質量速度Ｇｌ［ｋｇ／（ｍ２・ｈ）］と、冷媒のガス相の密度ρｇ［ｋｇ／ｍ３］と、冷媒の液相の密度ρｌ［ｋｇ／ｍ３］と、空気の密度ρａ［ｋｇ／ｍ３］と、水の密度ρｗ［ｋｇ／ｍ３］と、冷媒の液相の表面張力σｌ［Ｎ／ｍ］と、水の表面張力σｗ［Ｎ／ｍ］と、冷媒の液相の粘性係数μｌ［μＰａ・ｓ］と、水の粘性係数μｗ［μＰａ・ｓ］と、が、以下の式の関係となる、流動状態である、請求項６に記載の積層型ヘッダー。【数２】
2015162678.tif 000007
【請求項９】
請求項１〜８のいずれか一項に記載の積層型ヘッダーと、  前記複数の出口流路のそれぞれに接続された複数の伝熱管と、を備えた、熱交換器。
【請求項１０】
請求項９に記載の熱交換器を備え、  前記分配流路は、前記熱交換器が蒸発器として作用する際に、前記複数の出口流路に冷媒を流出する、空気調和装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】  本発明は、積層型ヘッダーと熱交換器と空気調和装置とに関するものである。
【背景技術】
【０００２】  従来のヘッダーとして、例えば、入口流路から流入する冷媒を複数の出口流路に分配して流出する分配流路が形成された板状体を備えたものがある。そのようなヘッダーでは、分配流路が、分岐部と、分岐部に連通する流入流路と、分岐部に連通する２つの流出流路と、を有する分岐流路を、複数有する。そして、冷媒は、分配流路において、分岐流路における２分岐を複数回繰り返した後に、複数の分配室に流入し、各分配室において複数の出口流路に分配される（例えば、特許文献１を参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平１０−２６７４６８号公報（段落［００３３］〜段落［００３７］、図６）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】  そのようなヘッダーでは、冷媒が各分配室に流入するまでに通過する分岐流路の数、及び、各分岐流路の分岐数を等しくすることによって、各出口流路に分配される冷媒を均一化しており、出口流路の数が２の累乗の倍数に限定されてしまう。つまり、そのようなヘッダーでは、熱交換器等の機器に用いられる場合に、機器に形成された流路の数に応じて出口流路の数を自由に変更できないという問題点があった。【０００５】  本発明は、上記のような課題を背景としてなされたものであり、出口流路の数の自由度が拡張された積層型ヘッダーを得ることを目的とする。また、本発明は、そのような積層型ヘッダーを備えた熱交換器を得ることを目的とする。また、本発明は、そのような熱交換器を備えた空気調和装置を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】  本発明に係る積層型ヘッダーは、複数の出口流路が形成された第１板状体と、前記第１板状体に取り付けられ、入口流路から流入する冷媒を前記複数の出口流路に分配して流出する分配流路の少なくとも一部が形成された第２板状体と、を備え、前記分配流路は、分岐部と、該分岐部に連通する流入流路と、該分岐部に連通する複数の流出流路と、を有する分岐流路を有し、前記複数の流出流路は、第１流出流路と、第２流出流路と、を含み、前記流入流路から流入する冷媒が前記第１流出流路を経由して前記出口流路に至るまでに通過する流路における、冷媒の流れに剥離が生じる曲部の数は、前記流入流路から流入する冷媒が前記第２流出流路を経由して前記出口流路に至るまでに通過する流路における、前記曲部の数と比較して、少なく、前記第１流出流路の少なくとも一部の等価直径は、前記第２流出流路の少なくとも一部の等価直径と比較して小さいものである。
【発明の効果】
【０００７】  本発明に係る積層型ヘッダーでは、複数の流出流路は、第１流出流路と、第２流出流路と、を含み、流入流路から流入する冷媒が第１流出流路を経由して出口流路に至るまでに通過する流路における、冷媒の流れに剥離が生じる曲部の数は、流入流路から流入する冷媒が第２流出流路を経由して出口流路に至るまでに通過する流路における、冷媒の流れに剥離が生じる曲部の数と比較して少なく、第１流出流路の少なくとも一部の等価直径は、第２流出流路の少なくとも一部の等価直径と比較して小さい。そのため、冷媒の分配の均一性の低下を抑制しつつ、出口流路の数を２の累乗の倍数以外の数に変更することが可能となって、積層型ヘッダーの出口流路の数の自由度が拡張される。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】実施の形態１に係る熱交換器の、構成を示す図である。
【図２】実施の形態１に係る熱交換器の、積層型ヘッダーを分解した状態での斜視図である。
【図３】実施の形態１に係る熱交換器の、積層型ヘッダーを分解した状態での分配流路の要部の斜視図である。
【図４】実施の形態１に係る熱交換器の、分岐流路の各流路を重ねて描画した図である。
【図５】冷媒の流動状態と流動様式との関係を示すＢａｋｅｒ線図である。
【図６】実施の形態１に係る熱交換器が適用される空気調和装置の、構成を示す図である。
【図７】実施の形態２に係る熱交換器の、積層型ヘッダーを分解した状態での斜視図である。
【図８】実施の形態２に係る熱交換器の、積層型ヘッダーを分解した状態での分配流路の要部の斜視図である。
【図９】実施の形態２に係る熱交換器の、分岐流路の各流路を重ねて描画した図である。
【図１０】実施の形態２に係る熱交換器の変形例の、積層型ヘッダーを分解した状態での斜視図である。
【図１１】実施の形態２に係る熱交換器の変形例の、積層型ヘッダーを分解した状態での斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】  以下、本発明に係る積層型ヘッダーについて、図面を用いて説明する。  なお、以下では、本発明に係る積層型ヘッダーが、熱交換器に流入する冷媒を分配するものである場合を説明しているが、本発明に係る積層型ヘッダーが、他の機器に流入する冷媒を分配するものであってもよい。また、以下で説明する構成、動作等は、一例にすぎず、本発明に係る積層型ヘッダーは、そのような構成、動作等である場合に限定されない。また、各図において、同一又は類似するものには、同一の符号を付すか、又は、符号を付すことを省略している。また、細かい構造については、適宜図示を簡略化又は省略している。また、重複又は類似する説明については、適宜簡略化又は省略している。
【００１０】実施の形態１．  実施の形態１に係る熱交換器について説明する。＜熱交換器の構成＞  以下に、実施の形態１に係る熱交換器の構成について説明する。  図１は、実施の形態１に係る熱交換器の、構成を示す図である。  図１に示されるように、熱交換器１は、積層型ヘッダー２と、ヘッダー３と、複数の伝熱管４と、保持部材５と、複数のフィン６と、を有する。
【００１１】  積層型ヘッダー２は、冷媒流入部２Ａと、複数の冷媒流出部２Ｂと、を有する。ヘッダー３は、複数の冷媒流入部３Ａと、冷媒流出部３Ｂと、を有する。積層型ヘッダー２の冷媒流入部２Ａ及びヘッダー３の冷媒流出部３Ｂには、冷媒配管が接続される。積層型ヘッダー２の冷媒流出部２Ｂとヘッダー３の冷媒流入部３Ａとの間には、伝熱管４が接続される。
【００１２】  伝熱管４は、複数の流路が形成された扁平管である。伝熱管４は、例えば、アルミニウム製である。伝熱管４の積層型ヘッダー２側の端部は、板状の保持部材５によって保持された状態で、積層型ヘッダー２の冷媒流出部２Ｂに接続される。保持部材５は、例えば、アルミニウム製である。伝熱管４には、複数のフィン６が接合される。フィン６は、例えば、アルミニウム製である。なお、図１では、伝熱管４が６本である場合を示しているが、そのような場合に限定されない。例えば、２本であってもよい。また、伝熱管４は、扁平管でなくてもよい。
【００１３】＜熱交換器における冷媒の流れ＞  以下に、実施の形態１に係る熱交換器における冷媒の流れについて説明する。  冷媒配管を流れる冷媒は、冷媒流入部２Ａを介して積層型ヘッダー２に流入して分配され、複数の冷媒流出部２Ｂを介して複数の伝熱管４に流出する。冷媒は、複数の伝熱管４において、例えば、ファンによって供給される空気等と熱交換する。複数の伝熱管４を流れる冷媒は、複数の冷媒流入部３Ａを介してヘッダー３に流入して合流し、冷媒流出部３Ｂを介して冷媒配管に流出する。冷媒は、逆流することができる。
【００１４】＜積層型ヘッダーの構成＞  以下に、実施の形態１に係る熱交換器の積層型ヘッダーの構成について説明する。  図２は、実施の形態１に係る熱交換器の、積層型ヘッダーを分解した状態での斜視図である。  図２に示されるように、積層型ヘッダー２は、第１板状体１１と、第２板状体１２と、を備える。第１板状体１１は、冷媒の流出側に積層される。第２板状体１２は、冷媒の流入側に積層される。
【００１５】  第１板状体１１は、第１板状部材２１と、クラッド材２４＿５と、を有する。第２板状体１２は、第２板状部材２２と、複数の第３板状部材２３＿１〜２３＿３と、複数のクラッド材２４＿１〜２４＿４と、を有する。クラッド材２４＿１〜２４＿５の両面又は片面には、ロウ材が塗布される。第１板状部材２１は、保持部材５にクラッド材２４＿５を介して積層される。複数の第３板状部材２３＿１〜２３＿３は、第１板状部材２１に、クラッド材２４＿２〜２４＿４を介して積層される。第２板状部材２２は、第３板状部材２３＿１に、クラッド材２４＿１を介して積層される。第１板状部材２１と第２板状部材２２と第３板状部材２３＿１〜２３＿３とは、例えば、厚さ１〜１０ｍｍ程度であり、アルミニウム製である。
【００１６】  以下では、保持部材５と第１板状部材２１と第２板状部材２２と第３板状部材２３＿１〜２３＿３とクラッド材２４＿１〜２４＿５とを総称して、板状部材と記載する場合がある。また、第３板状部材２３＿１〜２３＿３を総称して、第３板状部材２３と記載する場合がある。また、クラッド材２４＿１〜２４＿５を総称して、クラッド材２４と記載する場合がある。
【００１７】  第１板状部材２１とクラッド材２４＿５とが接合されることによって、第１板状部材２１に形成された流路２１Ａと、クラッド材２４＿５に形成された流路２４＿５Ａと、が連通されて、複数の出口流路１１Ａが形成される。流路２１Ａとその流路２４＿５Ａとは、内周面が伝熱管４の外周面に沿う形状の貫通穴である。伝熱管４の端部は、保持部材５にロウ付けによって接合されて保持される。第１板状体１１と保持部材５とが接合されると、伝熱管４の端部と出口流路１１Ａとが接続される。保持部材５が設けられず、出口流路１１Ａと伝熱管４とが直接接合されてもよい。そのような場合には、部品費等が削減される。複数の出口流路１１Ａは、図１における複数の冷媒流出部２Ｂに相当する。
【００１８】  第２板状部材２２と第３板状部材２３＿１〜２３＿３とクラッド材２４＿１〜２４＿４とが接合されることによって、第２板状部材２２に形成された流路２２Ａと、第３板状部材２３＿１〜２３＿３に形成された流路２３＿１Ａ〜２３＿３Ａ、２３＿２Ｂ、２３＿３Ｂと、クラッド材２４＿１〜２４＿４に形成された流路２４＿１Ａ〜２４＿４Ａ、２４＿２Ｂ〜２４＿４Ｂと、が連通されて、分配流路１２Ａが形成される。
【００１９】  分配流路１２Ａは、入口流路１２ａと、分岐流路１２ｂ＿１１〜１２ｂ＿１４と、通過流路１２ｃと、を有する。なお、分岐流路１２ｂ＿１１〜１２ｂ＿１４と通過流路１２ｃとの数及び順序は、伝熱管４の本数等に応じて適宜変更される。以下では、分岐流路１２ｂ＿１１〜１２ｂ＿１４を総称して、分岐流路１２ｂと記載する場合がある。
【００２０】  第２板状部材２２とクラッド材２４＿１とが接合されることによって、第２板状部材２２に形成された流路２２Ａと、クラッド材２４＿１に形成された流路２４＿１Ａと、が連通されて、入口流路１２ａが形成される。流路２２Ａ及び流路２４＿１Ａは、円形状の貫通穴である。入口流路１２ａには、冷媒配管が接続される。入口流路１２ａは、図１における冷媒流入部２Ａに相当する。
【００２１】  第３板状部材２３＿１とクラッド材２４＿１、２４＿２とが接合されることによって、クラッド材２４＿１に形成された流路２４＿１Ａと、第３板状部材２３＿１に形成された流路２３＿１Ａと、クラッド材２４＿２に形成された１つの流路２４＿２Ａと１つの流路２４＿２Ｂと、が連通されて、分岐流路１２ｂ＿１１が形成される。流路２３＿１Ａは、線状の貫通溝である。流路２４＿２Ａ、２４＿２Ｂは、円形状の貫通穴である。
【００２２】  第３板状部材２３＿２とクラッド材２４＿２、２４＿３とが接合されることによって、クラッド材２４＿２に形成された流路２４＿２Ａと、第３板状部材２３＿２に形成された流路２３＿２Ａと、クラッド材２４＿３に形成された２つの流路２４＿３Ａと、が連通されて、分岐流路１２ｂ＿１２が形成される。流路２３＿２Ａは、線状の貫通溝である。流路２４＿３Ａは、円形状の貫通穴である。
【００２３】  第３板状部材２３＿３とクラッド材２４＿３、２４＿４とが接合されることによって、クラッド材２４＿３に形成された流路２４＿３Ａと、第３板状部材２３＿３に形成された流路２３＿３Ａと、クラッド材２４＿４に形成された２つの流路２４＿４Ａと、が連通されて、分岐流路１２ｂ＿１３が形成される。流路２３＿３Ａは、線状の貫通溝である。流路２４＿４Ａは、円形状の貫通穴である。
【００２４】  第３板状部材２３＿２とクラッド材２４＿２、２４＿３とが接合されることによって、クラッド材２４＿２に形成された流路２４＿２Ｂと、第３板状部材２３＿２に形成された流路２３＿２Ｂと、クラッド材２４＿３に形成された１つの流路２４＿３Ｂと、が連通されて、通過流路１２ｃが形成される。流路２３＿２Ｂ及び流路２４＿３Ｂは、円形状の貫通穴である。
【００２５】  第３板状部材２３＿３とクラッド材２４＿３、２４＿４とが接合されることによって、クラッド材２４＿３に形成された流路２４＿３Ｂと、第３板状部材２３＿３に形成された流路２３＿３Ｂと、クラッド材２４＿４に形成された２つの流路２４＿４Ｂと、が連通されて、分岐流路１２ｂ＿１４が形成される。流路２３＿３Ｂは、線状の貫通溝である。流路２４＿４Ｂは、円形状の貫通穴である。
【００２６】  第３板状部材２３に形成された、線状の貫通溝である流路２３＿１Ａ〜２３＿３Ａ、２３＿３Ｂの端部間の一部と、その第３板状部材２３の冷媒が流入する側の面に積層されたクラッド材２４に形成された、円形状の貫通穴である流路２４＿１Ａ〜２４＿３Ａ、２４＿３Ｂと、は対向する位置に形成される。そのため、第３板状部材２３に形成された、線状の貫通溝である流路２３＿１Ａ〜２３＿３Ａ、２３＿３Ｂは、その第３板状部材２３の冷媒が流入する側の面に積層されたクラッド材２４によって、端部間の一部以外が閉塞される。
【００２７】  また、第３板状部材２３に形成された、線状の貫通溝である流路２３＿１Ａ〜２３＿３Ａ、２３＿３Ｂの端部と、その第３板状部材２３の冷媒が流出する側の面に積層されたクラッド材２４に形成された、円形状の貫通穴である流路２４＿２Ａ〜２４＿４Ａ、２４＿４Ｂと、は対向する位置に形成される。そのため、第３板状部材２３に形成された、線状の貫通溝である流路２３＿１Ａ〜２３＿３Ａ、２３＿３Ｂは、その第３板状部材２３の冷媒が流出する側の面に積層されたクラッド材２４によって、端部以外が閉塞される。
【００２８】  なお、積層型ヘッダー２が、複数の出口流路１１Ａと分配流路１２Ａとの組を複数備えていてもよい。また、入口流路１２ａが、第２板状部材２２以外の板状部材に形成されていてもよい。つまり、入口流路１２ａが第１板状部材２１、第３板状部材２３等に形成されていてもよい。
【００２９】＜積層型ヘッダーにおける冷媒の流れ＞  以下に、実施の形態１に係る熱交換器の積層型ヘッダーにおける冷媒の流れについて説明する。  図２に示されるように、入口流路１２ａを通過した冷媒は、分岐流路１２ｂ＿１１に流入する。分岐流路１２ｂ＿１１において、流路２４＿１Ａを通過した冷媒は、流路２３＿１Ａの端部間の一部に流入し、クラッド材２４＿２の表面に当たって２つに分岐して、流路２３＿１Ａの両端部に至り、分岐流路１２ｂ＿１２と通過流路１２ｃに流入する。
【００３０】  分岐流路１２ｂ＿１２において、流路２４＿２Ａを通過した冷媒は、流路２３＿２Ａの端部間の一部に流入し、クラッド材２４＿３の表面に当たって２つに分岐して、流路２３＿２Ａの両端部に至り、２つの分岐流路１２ｂ＿１３に流入する。
【００３１】  分岐流路１２ｂ＿１３において、流路２４＿３Ａを通過した冷媒は、流路２３＿３Ａの端部間の一部に流入し、クラッド材２４＿４の表面に当たって２つに分岐して、流路２３＿３Ａの両端部に至り、出口流路１１Ａを介して、伝熱管４に流入する。
【００３２】  通過流路１２ｃにおいて、流路２４＿２Ｂを通過した冷媒は、流路２３＿２Ｂを通過して、分岐流路１２ｂ＿１４に流入する。
【００３３】  分岐流路１２ｂ＿１４において、流路２４＿３Ｂを通過した冷媒は、流路２３＿３Ｂの端部間の一部に流入し、クラッド材２４＿４の表面に当たって２つに分岐して、流路２３＿３Ｂの両端部に至り、出口流路１１Ａを介して、伝熱管４に流入する。
【００３４】＜分岐流路及び通過流路の詳細＞  以下に、実施の形態１に係る熱交換器の積層型ヘッダーの分岐流路及び通過流路の詳細について説明する。  図３は、実施の形態１に係る熱交換器の、積層型ヘッダーを分解した状態での分配流路の要部の斜視図である。図４は、実施の形態１に係る熱交換器の、分岐流路の各流路を重ねて描画した図である。
【００３５】  図３に示されるように、分岐流路１２ｂ＿１１において、通過流路１２ｃの、円形状の貫通穴である流路２３＿２Ｂに連通する流路２４＿２Ｂの等価直径は、分岐流路１２ｂ＿１２の、線状の貫通溝である流路２３＿２Ａに連通する流路２４＿２Ａの等価直径と比較して、小さい。
【００３６】  つまり、図４に示されるように、流路２３＿１Ａの流路２４＿１Ａと交わる交差部３１を、分岐流路１２ｂの分岐部４１とし、流路２４＿１Ａを、分岐流路１２ｂの流入流路４２とし、流路２３＿１Ａの交差部３１と上端部３２とを連結する連結部３３と流路２４＿２Ｂとを、分岐流路１２ｂの第１流出流路４３とし、流路２３＿１Ａの交差部３１と下端部３４とを連結する連結部３５と流路２４＿２Ａとを、分岐流路１２ｂの第２流出流路４４とすると、第１流出流路４３の少なくとも一部の等価直径は、第２流出流路４４の少なくとも一部の等価直径と比較して、小さい。分岐流路１２ｂの分岐部４１では、冷媒の流れに剥離が生じる。また、分岐流路１２ｂの線状の貫通溝の連結部３３、３５には、屈曲部３６が形成され、屈曲部３６では、冷媒の流れに剥離が生じる。また、分岐流路１２ｂの線状の貫通溝の上端部３２及び下端部３４では、冷媒の流れに剥離が生じる。つまり、分岐部４１、屈曲部３６、上端部３２、及び、下端部３４は、本発明における「冷媒の流れに剥離が生じる曲部」に相当する。
【００３７】  すなわち、分岐流路１２ｂ＿１１の第１流出流路４３では、分岐部４１と連通しない側の端部から流出する冷媒が、出口流路１１Ａに至るまでに通過流路１２ｃと分岐流路１２ｂ＿１４とを通過するため、冷媒の流れに剥離が生じる曲部を通過する回数が、少ない。一方、分岐流路１２ｂ＿１１の第２流出流路４４では、分岐部４１と連通しない側の端部から流出する冷媒が、出口流路１１Ａに至るまでに分岐流路１２ｂ＿１２と分岐流路１２ｂ＿１３とを通過するため、冷媒の流れに剥離が生じる曲部を通過する回数が、多い。そのため、第１流出流路４３の等価直径と第２流出流路４４の等価直径とが等しい場合には、第１流出流路４３から流出する冷媒に生じる圧力損失と、第２流出流路４４から流出する冷媒に生じる圧力損失と、に差が生じて、出口流路１１Ａに分配される冷媒が不均一となってしまう。一方、第１流出流路４３の少なくとも一部の等価直径が、第２流出流路４４の少なくとも一部の等価直径と比較して小さい場合には、出口流路１１Ａに分配される冷媒が不均一となってしまうことが抑制される。
【００３８】  なお、等価直径は、以下の式１で算出されるものとする。
【００３９】
【数１】
2015162678.tif 000003
【００４０】  また、流路２４＿２Ａ、２４＿２Ｂのそれぞれを通過する前後において、冷媒の流動様式が同一となるように、流路２４＿２Ａ、２４＿２Ｂのそれぞれの等価直径等が設定される。流路２４＿２Ａ、２４＿２Ｂのそれぞれを通過する前後において、冷媒の流動様式が変化してしまうと、冷媒に生じる圧力損失が流量に依存して大きく変動することとなる。そのため、分配流路１２Ａに流入する冷媒の流量の変動に伴って、流路２４＿２Ａ、２４＿２Ｂのそれぞれにおける圧力損失のバランスが変動して、出口流路１１Ａに分配される冷媒が不均一となる場合が生じてしまう。一方、冷媒の流動様式が同一となるように、流路２４＿２Ａ、２４＿２Ｂのそれぞれの等価直径等が設定される場合には、出口流路１１Ａに分配される冷媒が不均一となる場合が生じることが抑制される。
【００４１】  例えば、流路２４＿２Ａ、２４＿２Ｂのそれぞれの穴径が、分配流路１２Ａに冷媒が最大流量で流入して、各出口流路１１Ａに均等に分配される条件下で、流路２４＿２Ａ、２４＿２Ｂのそれぞれを通過する前後において、冷媒の流動様式が変化しない穴径に、設定されるとよい。
【００４２】  特に、流路２４＿２Ａ、２４＿２Ｂのそれぞれを通過する前後において、冷媒の流動様式が、環状流になる、又は、環状噴霧流となるように、流路２４＿２Ａ、２４＿２Ｂのそれぞれの等価直径等が設定されるとよい。そのように構成されることで、流路２４＿２Ａ、２４＿２Ｂのそれぞれを通過した後の冷媒の流動状態が均質化されることとなって、次の分岐流路１２ｂにおける分岐の均一性が向上される。
【００４３】  図５は、冷媒の流動状態と流動様式との関係を示すＢａｋｅｒ線図である。  冷媒の、流路２４＿２Ａ、２４＿２Ｂのそれぞれを通過する前後の流動様式は、図５に示されるＢａｋｅｒ線図を用いて算出することができる。なお、Ｂａｋｅｒ線図は、気液二相状態の冷媒の流動様式を示す特性図である。縦軸及び横軸は、それぞれ冷媒の流動状態を表す値であり、縦軸は、Ｇｇ／λ、横軸は、λ×φ×Ｇｌ／Ｇｇである。縦軸は、冷媒のガス相の質量流量の大きさに相当する。図５中、上側ほど、冷媒のガス相の質量流量が大きくなる。横軸は、冷媒のガス相と液相との質量流量の比、つまり乾き度に相当する。図５中、右側ほど、乾き度が小さくなる。
【００４４】  具体的には、流路２４＿２Ａ、２４＿２Ｂのそれぞれを通過する前後において、冷媒の流動状態が、以下の式２又は式３の関係を満たす流動状態になるように、流路２４＿２Ａ、２４＿２Ｂのそれぞれの等価直径等が設定されるとよい。
【００４５】  以下の式２及び式３では、冷媒のガス相の質量速度をＧｇ［ｋｇ／（ｍ２・ｈ）］とし、冷媒の液相の質量速度をＧｌ［ｋｇ／（ｍ２・ｈ）］とし、冷媒のガス相の密度をρｇ［ｋｇ／ｍ３］とし、冷媒の液相の密度をρｌ［ｋｇ／ｍ３］とし、空気の密度をρａ［ｋｇ／ｍ３］とし、水の密度をρｗ［ｋｇ／ｍ３］とし、冷媒の液相の表面張力をσｌ［Ｎ／ｍ］とし、水の表面張力をσｗ［Ｎ／ｍ］とし、冷媒の液相の粘性係数をμｌ［μＰａ・ｓ］とし、水の粘性係数をμｗ［μＰａ・ｓ］としている。
【００４６】
【数２】
2015162678.tif 000004
【００４７】
【数３】
2015162678.tif 000005
【００４８】  Ｂａｋｅｒ線図を用いて流動様式を算出する際には、流量として、分配流路１２Ａに流入する冷媒の最大流量、流路２４＿２Ａ、２４＿２Ｂを通過する前の流路の等価直径として、流路２３＿１Ａの等価直径、流路２４＿２Ａ、２４＿２Ｂを通過した後の流路の等価直径として、その流路２４＿２Ａ、２４＿２Ｂの等価直径、が用いられるとよい。
【００４９】  また、各出口流路１１Ａに分配される冷媒の流量を均一化して、熱交換器１の熱交換効率を向上するために、分配流路１２Ａを構成する他の流路についても、同様に、冷媒に生じる圧力損失が均一化される等価直径に設定されるとよい。例えば、図３に示されるように、流路２４＿３Ｂの等価直径が、流路２４＿３Ａの等価直径と比較して小さいとよい。また、例えば、流路２３＿３Ｂ及び流路２４＿４Ｂの等価直径が、流路２３＿３Ａ及び流路２４＿４Ａの等価直径と比較して小さいとよい。なお、分岐流路１２ｂ＿１１と同様の分岐流路１２ｂが複数有る場合には、その全てにおいて、上述の構成が採用されてもよく、また、その一部において、上述の構成が採用されてもよい。
【００５０】  また、流路を通過する冷媒の流量が小さくなると、その冷媒に生じる圧力損失自体が小さくなって、等価直径を変化させることの冷媒の均一性に与える影響が少なくなるため、第１流出流路４３の少なくとも一部の等価直径が、第２流出流路４４の少なくとも一部の等価直径と比較して、小さい分岐流路１２ｂは、分配流路１２Ａの上流側の分岐流路１２ｂであるとよい。つまり、第１流出流路４３の少なくとも一部の等価直径が、第２流出流路４４の少なくとも一部の等価直径と比較して、小さい分岐流路１２ｂの、第１流出流路４３及び第２流出流路４４のうちの少なくとも一方から流出する冷媒は、他の分岐流路１２ｂで更に分岐されるとよい。
【００５１】  以上では、分岐流路１２ｂが、第１流出流路４３と第２流出流路４４との分岐部４１に連通しない側の端部の重力方向の高さが互いに異なるものである場合を説明しているが、そのような分岐流路１２ｂでなくてもよい。分岐流路１２ｂが、第１流出流路４３と第２流出流路４４との分岐部４１に連通しない側の端部の重力方向の高さが、互いに異なるものである場合には、冷媒を均一に分配することが特に困難であるため、上述の構成が採用されることの効果が顕著となる。
【００５２】  また、以上では、分岐流路１２ｂが、流路２３＿１Ａ〜２３＿３Ａ、２３＿３Ｂの重力方向と平行でない直線状の領域に分岐部４１が形成されるものである場合を説明しているが、そのような分岐流路１２ｂでなくてもよい。分岐流路１２ｂが、流路２３＿１Ａ〜２３＿３Ａ、２３＿３Ｂの重力方向と平行でない直線状の領域に分岐部４１が形成されるものである場合には、分岐部４１における冷媒の分岐が均一化される。また、その直線状の領域が、重力方向とほぼ垂直である場合には、分岐部４１における各分岐方向の重力方向に対する角度が均一化されて、重力の影響によって冷媒の分配が不均一となってしまうことが抑制される。特に、分岐流路１２ｂが、第１流出流路４３と第２流出流路４４との分岐部４１に連通しない側の端部の重力方向の高さが互いに異なるものである場合において、その効果が顕著となる。
【００５３】  また、以上では、分岐流路１２ｂが、第１流出流路４３の分岐部４１に連通しない側の端部が分岐部４１の重力方向の上側に位置し、第２流出流路４４の分岐部４１に連通しない側の端部が分岐部４１の重力方向の下側に位置するものである場合を説明しているが、そのような分岐流路１２ｂでなくてもよい。分岐流路１２ｂが、第１流出流路４３の分岐部４１に連通しない側の端部が分岐部４１の重力方向の上側に位置し、第２流出流路４４の分岐部４１に連通しない側の端部が分岐部４１の重力方向の下側に位置するものである場合には、第１流出流路４３と第２流出流路４４との流路長の差を小さくすることが可能となって、第１流出流路４３及び第２流出流路４４の流路形状を複雑化することなく、冷媒の分配を均一化することが可能となる。
【００５４】  また、以上では、分岐流路１２ｂが、第１流出流路４３の分岐部４１に連通しない側の端部と第２流出流路４４の分岐部４１に連通しない側の端部とを結ぶ直線が板状部材の長手方向と平行となるものである場合を説明しているが、そのような分岐流路１２ｂでなくてもよい。分岐流路１２ｂが、第１流出流路４３の分岐部４１に連通しない側の端部と第２流出流路４４の分岐部４１に連通しない側の端部とを結ぶ直線が板状部材の長手方向と平行となるものである場合には、板状部材の短手方向の寸法を小さくすることが可能となり、部品費、重量等が削減される。更に、分岐流路１２ｂが、第１流出流路４３の分岐部４１に連通しない側の端部と第２流出流路４４の分岐部４１に連通しない側の端部とを結ぶ直線が伝熱管４の配列方向と平行となるものである場合には、熱交換器１が省スペース化される。なお、第１流出流路４３の分岐部４１に連通しない側の端部と第２流出流路４４の分岐部４１に連通しない側の端部とを結ぶ直線、板状部材の長手方向、及び、伝熱管４の配列方向が、重力方向と平行でなくてもよい。
【００５５】＜熱交換器の使用態様＞  以下に、実施の形態１に係る熱交換器の使用態様の一例について説明する。  なお、以下では、実施の形態１に係る熱交換器が、空気調和装置に使用される場合を説明しているが、そのような場合に限定されず、例えば、冷媒循環回路を有する他の冷凍サイクル装置に使用されてもよい。また、空気調和装置が、冷房運転と暖房運転とを切り替えるものである場合を説明しているが、そのような場合に限定されず、冷房運転又は暖房運転のみを行うものであってもよい。
【００５６】  図６は、実施の形態１に係る熱交換器が適用される空気調和装置の、構成を示す図である。なお、図６では、冷房運転時の冷媒の流れが実線の矢印で示され、暖房運転時の冷媒の流れが点線の矢印で示される。  図６に示されるように、空気調和装置９１は、圧縮機９２と、四方弁９３と、室外熱交換器（熱源側熱交換器）９４と、絞り装置９５と、室内熱交換器（負荷側熱交換器）９６と、室外ファン（熱源側ファン）９７、室内ファン（負荷側ファン）９８、制御装置９９と、を有する。圧縮機９２と四方弁９３と室外熱交換器９４と絞り装置９５と室内熱交換器９６とが冷媒配管で接続されて、冷媒循環回路が形成される。
【００５７】  制御装置９９には、例えば、圧縮機９２、四方弁９３、絞り装置９５、室外ファン９７、室内ファン９８、各種センサ等が接続される。制御装置９９によって、四方弁９３の流路が切り替えられることで、冷房運転と暖房運転とが切り替えられる。
【００５８】  冷房運転時の冷媒の流れについて説明する。  圧縮機９２から吐出される高圧高温のガス状態の冷媒は、四方弁９３を介して室外熱交換器９４に流入し、室外ファン９７によって供給される空気と熱交換を行い、凝縮する。凝縮した冷媒は、高圧の液状態となり、室外熱交換器９４から流出し、絞り装置９５によって、低圧の気液二相状態となる。低圧の気液二相状態の冷媒は、室内熱交換器９６に流入し、室内ファン９８によって供給される空気との熱交換によって蒸発することで、室内を冷却する。蒸発した冷媒は、低圧のガス状態となり、室内熱交換器９６から流出し、四方弁９３を介して圧縮機９２に吸入される。
【００５９】  暖房運転時の冷媒の流れについて説明する。  圧縮機９２から吐出される高圧高温のガス状態の冷媒は、四方弁９３を介して室内熱交換器９６に流入し、室内ファン９８によって供給される空気との熱交換によって凝縮することで、室内を暖房する。凝縮した冷媒は、高圧の液状態となり、室内熱交換器９６から流出し、絞り装置９５によって、低圧の気液二相状態の冷媒となる。低圧の気液二相状態の冷媒は、室外熱交換器９４に流入し、室外ファン９７によって供給される空気と熱交換を行い、蒸発する。蒸発した冷媒は、低圧のガス状態となり、室外熱交換器９４から流出し、四方弁９３を介して圧縮機９２に吸入される。
【００６０】  室外熱交換器９４及び室内熱交換器９６の少なくとも一方に、熱交換器１が用いられる。熱交換器１は、蒸発器として作用する際に、積層型ヘッダー２から冷媒が流入し、ヘッダー３に冷媒を流出するように接続される。つまり、熱交換器１が蒸発器として作用する際は、冷媒配管から積層型ヘッダー２に気液二相状態の冷媒が流入する。また、熱交換器１が凝縮器として作用する際は、積層型ヘッダー２を冷媒が逆流する。
【００６１】  積層型ヘッダー２は、上述の構成によって、冷媒の分配の均一性が向上されているため、均一な分配が比較的困難な気液二相状態の冷媒が流入したとしても、複数の伝熱管４のそれぞれに流出する冷媒の流量及び乾き度を均一化することが可能である。つまり、積層型ヘッダー２は、空気調和装置９１のような冷凍サイクル装置に好適である。
【００６２】＜熱交換器の作用＞  以下に、実施の形態１に係る熱交換器の作用について説明する。  積層型ヘッダー２では、分岐流路１２ｂが、流入流路４２から流入する冷媒が出口流路１１Ａに至るまでに通過する流路において、冷媒の流れに剥離が生じる曲部の数が少ない第１流出流路４３と、流入流路４２から流入する冷媒が出口流路１１Ａに至るまでに通過する流路において、冷媒の流れに剥離が生じる曲部の数が多い第２流出流路４４と、を有し、第１流出流路４３の少なくとも一部の等価直径が、第２流出流路４４の少なくとも一部の等価直径と比較して小さい。そのため、冷媒の分配の均一性の低下を抑制しつつ、出口流路１１Ａの数を２の累乗の倍数以外の数に変更することが可能となって、積層型ヘッダー２における出口流路１１Ａの数の自由度が拡張される。
【００６３】  また、積層型ヘッダー２では、分配流路１２Ａが、板状板材を積層することによって形成される。そのため、冷媒の分配の均一性の低下を抑制しつつ、出口流路１１Ａの数を２の累乗の倍数以外の数に変更することが可能な積層型ヘッダー２であるにも関わらず、各流路の等価直径、各流路の形状、分配数、分岐部４１における分岐数等の変更、を、各板状部材の穴径、各板状部材の溝幅、各板状部材の穴又は溝の形状、板状部材の枚数、板状部材の厚さ等の変更によって、簡易に実現することができる。
【００６４】実施の形態２．  実施の形態２に係る熱交換器について説明する。  なお、実施の形態１と重複又は類似する説明は、適宜簡略化又は省略している。
【００６５】＜積層型ヘッダーの構成＞  以下に、実施の形態２に係る熱交換器の積層型ヘッダーの構成について説明する。  図７は、実施の形態２に係る熱交換器の、積層型ヘッダーを分解した状態での斜視図である。  図７に示されるように、第２板状部材２２と第３板状部材２３＿１、２３＿２とクラッド材２４＿１〜２４＿３とが接合されることによって、第２板状部材２２に形成された流路２２Ａと、第３板状部材２３＿１、２３＿２に形成された流路２３＿１Ａ、２３＿２Ａ、２３＿２Ｂと、クラッド材２４＿１〜２４＿３に形成された流路２４＿１Ａ〜２４＿３Ａ、２４＿２Ｂ、２４＿３Ｂと、が連通されて、分配流路１２Ａが形成される。
【００６６】  分配流路１２Ａは、入口流路１２ａと、分岐流路１２ｂ＿２１〜１２ｂ＿２３と、を有する。なお、分岐流路１２ｂ＿２１〜１２ｂ＿２３の数及び順序は、伝熱管４の本数等に応じて適宜変更される。以下では、分岐流路１２ｂ＿２１〜１２ｂ＿２３を総称して、分岐流路１２ｂと記載する場合がある。
【００６７】  第３板状部材２３＿１とクラッド材２４＿１、２４＿２とが接合されることによって、クラッド材２４＿１に形成された流路２４＿１Ａと、第３板状部材２３＿１に形成された流路２３＿１Ａと、クラッド材２４＿２に形成された２つの流路２４＿２Ａと１つの流路２４＿２Ｂと、が連通されて、分岐流路１２ｂ＿２１が形成される。流路２３＿１Ａは、線状の貫通溝である。流路２４＿２Ａ、２４＿２Ｂは、円形状の貫通穴である。
【００６８】  第３板状部材２３＿２とクラッド材２４＿２、２４＿３とが接合されることによって、クラッド材２４＿２に形成された流路２４＿２Ａと、第３板状部材２３＿２に形成された流路２３＿２Ａと、クラッド材２４＿３に形成された２つの流路２４＿３Ａと、が連通されて、分岐流路１２ｂ＿２２が形成される。流路２３＿２Ａは、線状の貫通溝である。流路２４＿３Ａは、円形状の貫通穴である。
【００６９】  第３板状部材２３＿２とクラッド材２４＿２、２４＿３とが接合されることによって、クラッド材２４＿２に形成された流路２４＿２Ｂと、第３板状部材２３＿２に形成された流路２３＿２Ｂと、クラッド材２４＿３に形成された２つの流路２４＿３Ｂと、が連通されて、分岐流路１２ｂ＿２３が形成される。流路２３＿２Ｂは、線状の貫通溝である。流路２４＿３Ｂは、円形状の貫通穴である。
【００７０】  第３板状部材２３に形成された、線状の貫通溝である流路２３＿１Ａ、２３＿２Ａ、２３＿２Ｂの端部間の一部と、その第３板状部材２３の冷媒が流入する側の面に積層されたクラッド材２４に形成された、円形状の貫通穴である流路２４＿１Ａ、２４＿２Ａ、２４＿２Ｂと、は対向する位置に形成される。そのため、第３板状部材２３に形成された、線状の貫通溝である流路２３＿１Ａ、２３＿２Ａ、２３＿２Ｂは、その第３板状部材２３の冷媒が流入する側の面に積層されたクラッド材２４によって、端部間の一部以外が閉塞される。
【００７１】  また、第３板状部材２３に形成された、線状の貫通溝である流路２３＿１Ａ、２３＿２Ａ、２３＿２Ｂの端部と、その第３板状部材２３の冷媒が流出する側の面に積層されたクラッド材２４に形成された、円形状の貫通穴である流路２４＿２Ａ、２４＿３Ａ、２４＿３Ｂと、は対向する位置に形成される。また、第３板状部材２３＿１の冷媒が流入する側の面に積層されたクラッド材２４＿１に形成された、円形状の貫通穴である流路２４＿１Ａと、第３板状部材２３＿１の冷媒が流出する側の面に積層されたクラッド材２４＿２に形成された、円形状の貫通穴である流路２４＿２Ｂと、は対向する位置に形成される。そのため、第３板状部材２３＿１以外の第３板状部材２３に形成された、線状の貫通溝である流路２３＿２Ａ、２３＿２Ｂは、その第３板状部材２３の冷媒が流出する側の面に積層されたクラッド材２４によって、端部以外が閉塞される。また、第３板状部材２３＿１に形成された、線状の貫通溝である流路２３＿１Ａは、第３板状部材２３＿１の冷媒が流出する側の面に積層されたクラッド材２４＿２によって、端部間の一部と端部以外が閉塞される。
【００７２】＜積層型ヘッダーにおける冷媒の流れ＞  以下に、実施の形態２に係る熱交換器の積層型ヘッダーにおける冷媒の流れについて説明する。  図７に示されるように、入口流路１２ａを通過した冷媒は、分岐流路１２ｂ＿２１に流入する。分岐流路１２ｂ＿２１において、流路２４＿１Ａを通過した冷媒は、流路２３＿１Ａの端部間の一部を通過すると共に、流路２３＿１Ａの両端部に至り、２つの分岐流路１２ｂ＿２２と１つの分岐流路１２ｂ＿２３に流入する。
【００７３】  分岐流路１２ｂ＿２２において、流路２４＿２Ａを通過した冷媒は、流路２３＿２Ａの端部間の一部に流入し、クラッド材２４＿３の表面に当たって２つに分岐して、流路２３＿２Ａの両端部に至り、出口流路１１Ａを介して、伝熱管４に流入する。
【００７４】  分岐流路１２ｂ＿２３において、流路２４＿２Ｂを通過した冷媒は、流路２３＿２Ｂの端部間の一部に流入し、クラッド材２４＿３の表面に当たって２つに分岐して、流路２３＿２Ｂの両端部に至り、出口流路１１Ａを介して、伝熱管４に流入する。
【００７５】＜分岐流路及び通過流路の詳細＞  以下に、実施の形態２に係る熱交換器の積層型ヘッダーの分岐流路及び通過流路の詳細について説明する。  図８は、実施の形態２に係る熱交換器の、積層型ヘッダーを分解した状態での分配流路の要部の斜視図である。図９は、実施の形態２に係る熱交換器の、分岐流路の各流路を重ねて描画した図である。
【００７６】  図８に示されるように、分岐流路１２ｂ＿２１において、流路２３＿１Ａの端部間の一部及び流路２４＿１Ａと対向する流路２４＿２Ｂの等価直径は、流路２３＿１Ａの端部と対向する流路２４＿２Ａの等価直径と比較して、小さい。
【００７７】  つまり、図９に示されるように、流路２３＿１Ａの流路２４＿１Ａと交わる交差部３１を、分岐流路１２ｂの分岐部４１とし、流路２４＿１Ａを、分岐流路１２ｂの流入流路４２とし、流路２４＿２Ｂを、分岐流路１２ｂの第１流出流路４３とし、流路２３＿１Ａの交差部３１と上端部３２又は下端部３４とを連結する連結部３３、３５と流路２４＿２Ａとを、分岐流路１２ｂの第２流出流路４４とすると、第１流出流路４３の少なくとも一部の等価直径は、第２流出流路４４の少なくとも一部の等価直径と比較して、小さい。流入流路４２から分岐部４１に流入した冷媒は、第１流出流路４３に流入しやすく、第２流出流路４４に流入しづらい。つまり、流入流路４２と第２流出流路４４とを結ぶ流路において、分岐部４１は、本発明における「冷媒の流れに剥離が生じる曲部」に相当する。
【００７８】  すなわち、分岐流路１２ｂ＿２１の第１流出流路４３では、冷媒が、流入流路４２から分岐部４１で曲げられずに流入し、流路２３＿１Ａの屈曲部３６、及び、流路２３＿１Ａの上端部３２又は下端部３４を経由することなく、次の分岐流路１２ｂ＿２３に流入するため、流入流路４２から流入する冷媒が出口流路１１Ａに至るまでに冷媒の流れに剥離が生じる曲部を通過する回数が、少ない。一方、分岐流路１２ｂ＿２１の第２流出流路４４では、冷媒が、流入流路４２から分岐部４１で曲げられて流入し、流路２３＿１Ａの屈曲部３６、及び、流路２３＿１Ａの上端部３２又は下端部３４を経由した後に、次の分岐流路１２ｂ＿２２に流入するため、流入流路４２から流入する冷媒が出口流路１１Ａに至るまでに冷媒の流れに剥離が生じる曲部を通過する回数が、多い。そのため、第１流出流路４３の等価直径と第２流出流路４４の等価直径とが等しい場合には、第１流出流路４３を通過する冷媒に生じる圧力損失と、第２流出流路４４を通過する冷媒に生じる圧力損失と、に差が生じて、出口流路１１Ａに分配される冷媒が不均一となってしまう。一方、第１流出流路４３の少なくとも一部の等価直径が、第２流出流路４４の少なくとも一部の等価直径と比較して小さい場合には、出口流路１１Ａに分配される冷媒が不均一となってしまうことが抑制される。
【００７９】  また、各出口流路１１Ａに分配される冷媒の流量を均一化して、熱交換器１の熱交換効率を向上するために、分配流路１２Ａを構成する他の流路についても、同様に、冷媒に生じる圧力損失が均一化される等価直径に設定されるとよい。例えば、図８に示されるように、流路２３＿２Ｂ及び流路２４＿３Ｂの等価直径が、流路２３＿２Ａ及び流路２４＿３Ａの等価直径と比較して、小さいとよい。なお、分岐流路１２ｂ＿２１と同様の分岐流路１２ｂが複数有る場合には、その全てにおいて、上述の構成が採用されてもよく、また、その一部において、上述の構成が採用されてもよい。
【００８０】＜熱交換器の作用＞  以下に、実施の形態２に係る熱交換器の作用について説明する。  積層型ヘッダー２では、分岐流路１２ｂが、流入流路４２から流入する冷媒が出口流路１１Ａに至るまでに通過する流路において、冷媒の流れに剥離が生じる曲部の数が少ない第１流出流路４３と、流入流路４２から流入する冷媒が出口流路１１Ａに至るまでに通過する流路において、冷媒の流れに剥離が生じる曲部の数が多い第２流出流路４４と、を有し、第１流出流路４３の少なくとも一部の等価直径が、第２流出流路４４の少なくとも一部の等価直径と比較して小さい。そのため、冷媒の分配の均一性の低下を抑制しつつ、出口流路１１Ａの数を２の累乗の倍数以外の数に変更することが可能となって、積層型ヘッダー２における出口流路１１Ａの数の自由度が拡張される。
【００８１】  また、積層型ヘッダー２では、分配流路１２Ａが、流入する冷媒を３分岐する、つまり、流入する冷媒を多い分岐数で分岐する分岐流路１２ｂ＿２１を有する。そのため、積層型ヘッダー２を薄肉化することが可能となって、積層型ヘッダー２が小型化され、また、低コスト化される。また、積層型ヘッダー２を構成する板状部材の枚数を削減することが可能となって、製造コスト等が削減される。
【００８２】＜変形例＞  図１０及び図１１は、実施の形態２に係る熱交換器の変形例の、積層型ヘッダーを分解した状態での斜視図である。  図１０に示されるように、分岐流路１２ｂ＿２１の第１流出流路４３から流出した冷媒が、通過流路１２ｃに流入してもよい。つまり、実施の形態１に係る熱交換器の構成と実施の形態２に係る熱交換器の構成とが組み合わされてもよく、そのような場合には、積層型ヘッダー２における出口流路１１Ａの数の自由度が更に拡張される。
【００８３】  また、図１１に示されるように、例えば、分岐流路１２ｂ＿２１の第１流出流路４３から流出した冷媒が、分岐流路１２ｂ＿２２に流入し、分岐流路１２ｂ＿２１の第２流出流路４４から流出した冷媒が、通過流路１２ｃに流入してもよい。そのような場合には、各出口流路１１Ａに分配される冷媒を均一化するために、第１流出流路４３の少なくとも一部の等価直径を、第２流出流路４４の少なくとも一部の等価直径と比較して、大きくする場合があり得る。そのような場合には、第１流出流路４３は、本発明における「第２流出流路」に相当し、第２流出流路４４は、本発明における「第１流出流路」に相当する。
【００８４】  以上、実施の形態１及び実施の形態２について説明したが、本発明は各実施の形態の説明に限定されない。例えば、各実施の形態の全部又は一部、各変形例等を組み合わせることも可能である。
【符号の説明】
【００８５】  １  熱交換器、２  積層型ヘッダー、２Ａ  冷媒流入部、２Ｂ  冷媒流出部、３  ヘッダー、３Ａ  冷媒流入部、３Ｂ  冷媒流出部、４  伝熱管、５  保持部材、６  フィン、１１  第１板状体、１１Ａ  出口流路、１２  第２板状体、１２Ａ  分配流路、１２ａ  入口流路、１２ｂ、１２ｂ＿１１〜１２ｂ＿１４、１２ｂ＿２１〜１２ｂ＿２３  分岐流路、１２ｃ  通過流路、２１  第１板状部材、２１Ａ  流路、２２  第２板状部材、２２Ａ  流路、２３、２３＿１〜２３＿３  第３板状部材、２３＿１Ａ〜２３＿３Ａ、２３＿２Ｂ、２３＿３Ｂ  流路、２４、２４＿１〜２４＿５  クラッド材、２４＿１Ａ〜２４＿５Ａ、２４＿２Ｂ〜２４＿４Ｂ  流路、３１  交差部、３２  上端部、３３  連結部、３４  下端部、３５  連結部、３６  屈曲部、４１  分岐部、４２  流入流路、４３  第１流出流路、４４  第２流出流路、９１  空気調和装置、９２  圧縮機、９３  四方弁、９４  室外熱交換器、９５  絞り装置、９６  室内熱交換器、９７  室外ファン、９８  室内ファン、９９  制御装置。
【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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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【手続補正書】
【提出日】平成28年7月5日(2016.7.5)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００６】
本発明に係る積層型ヘッダーは、複数の出口流路が形成された第１板状体と、前記第１板状体に取り付けられ、入口流路が形成された第２板状体と、を備え、前記第２板状体には、前記入口流路から流入する冷媒を前記複数の出口流路に分配して流出する分配流路の少なくとも一部が形成されており、前記分配流路は、流入流路と、該流入流路に連通する分岐部と、該分岐部に連通する複数の流出流路と、を有する分岐流路を有し、前記複数の流出流路は、第１流出流路と、第２流出流路と、を含み、前記流入流路から流入する冷媒が前記第１流出流路を経由して前記出口流路に至るまでに通過する流路における、曲部の数は、前記流入流路から流入する冷媒が前記第２流出流路を経由して前記出口流路に至るまでに通過する流路における、前記曲部の数と比較して、少なく、前記第１流出流路の少なくとも一部の等価直径は、前記第２流出流路の少なくとも一部の等価直径と比較して小さいものである。
【手続補正２】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の出口流路が形成された第１板状体と、
前記第１板状体に取り付けられ、入口流路が形成された第２板状体と、を備え、
前記第２板状体には、前記入口流路から流入する冷媒を前記複数の出口流路に分配して流出する分配流路の少なくとも一部が形成されており、
前記分配流路は、流入流路と、該流入流路に連通する分岐部と、該分岐部に連通する複数の流出流路と、を有する分岐流路を有し、
前記複数の流出流路は、第１流出流路と、第２流出流路と、を含み、
前記流入流路から流入する冷媒が前記第１流出流路を経由して前記出口流路に至るまでに通過する流路における、曲部の数は、
前記流入流路から流入する冷媒が前記第２流出流路を経由して前記出口流路に至るまでに通過する流路における、前記曲部の数と比較して、少なく、
前記第１流出流路の少なくとも一部の等価直径は、前記第２流出流路の少なくとも一部の等価直径と比較して小さい、積層型ヘッダー。
【請求項２】
前記分配流路は、前記分岐流路以外の他の分岐流路を有し、
前記第１流出流路及び前記第２流出流路のうちの少なくとも一方から流出する冷媒は、前記他の分岐流路で更に分岐する、請求項１に記載の積層型ヘッダー。
【請求項３】
前記第１流出流路及び前記第２流出流路のうちのいずれか一方の流出流路の、前記分岐部と連通する側の端部は、前記流入流路の前記分岐部と連通する側の端部と、対向する、請求項１又は２に記載の積層型ヘッダー。
【請求項４】
前記複数の流出流路のそれぞれの前記分岐部と連通しない側の端部の、重力方向における高さは、互いに異なる、請求項１〜３のいずれか一項に記載の積層型ヘッダー。
【請求項５】
前記複数の流出流路のうちの少なくとも一部を通過する前後において、
冷媒の流動様式は、同一である、請求項１〜４のいずれか一項に記載の積層型ヘッダー。
【請求項６】
前記複数の流出流路のうちの少なくとも一部を通過する前後において、
冷媒の流動様式は、環状流であり、
冷媒の流動状態は、
冷媒のガス相の質量速度Ｇｇ［ｋｇ／（ｍ２・ｈ）］と、冷媒の液相の質量速度Ｇｌ［ｋｇ／（ｍ２・ｈ）］と、冷媒のガス相の密度ρｇ［ｋｇ／ｍ３］と、冷媒の液相の密度ρｌ［ｋｇ／ｍ３］と、空気の密度ρａ［ｋｇ／ｍ３］と、水の密度ρｗ［ｋｇ／ｍ３］と、冷媒の液相の表面張力σｌ［Ｎ／ｍ］と、水の表面張力σｗ［Ｎ／ｍ］と、冷媒の液相の粘性係数μｌ［μＰａ・ｓ］と、水の粘性係数μｗ［μＰａ・ｓ］と、が、以下の式の関係となる、流動状態である、請求項５に記載の積層型ヘッダー。
【数１】
2015162678.tif 000019
【請求項７】
前記複数の流出流路のうちの少なくとも一部を通過する前後において、
冷媒の流動様式は、環状噴霧流であり、
冷媒の流動状態は、
冷媒のガス相の質量速度Ｇｇ［ｋｇ／（ｍ２・ｈ）］と、冷媒の液相の質量速度Ｇｌ［ｋｇ／（ｍ２・ｈ）］と、冷媒のガス相の密度ρｇ［ｋｇ／ｍ３］と、冷媒の液相の密度ρｌ［ｋｇ／ｍ３］と、空気の密度ρａ［ｋｇ／ｍ３］と、水の密度ρｗ［ｋｇ／ｍ３］と、冷媒の液相の表面張力σｌ［Ｎ／ｍ］と、水の表面張力σｗ［Ｎ／ｍ］と、冷媒の液相の粘性係数μｌ［μＰａ・ｓ］と、水の粘性係数μｗ［μＰａ・ｓ］と、が、以下の式の関係となる、流動状態である、請求項５に記載の積層型ヘッダー。
【数２】
2015162678.tif 000020
【請求項８】
請求項１〜７のいずれか一項に記載の積層型ヘッダーと、
前記複数の出口流路のそれぞれに接続された複数の伝熱管と、を備えた、熱交換器。
【請求項９】
請求項８に記載の熱交換器を備え、
前記分配流路は、前記熱交換器が蒸発器として作用する際に、前記複数の出口流路に冷媒を流出する、空気調和装置。
【国際調査報告】
2015162678.tif 000021
2015162678.tif 000022
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