(57)【要約】【課題】熱交換器における冷媒流路の冷媒滞留を可及的に防ぐこと。【解決手段】鉛直方向に沿って多段に配置される複数の冷媒流路に冷媒を流通させ、冷媒と空気とを熱交換する熱交換部と、気相の冷媒が流通するとともに複数の冷媒流路の一端側が、それぞれ接続される冷媒ヘッダと、複数の冷媒流路の他端側にそれぞれ接続される複数のキャピラリチューブと、複数のキャピラリチューブを合流位置で合流させるディストリビュータとを備える熱交換器の評価装置３０であって、それぞれの冷媒流路に対して、熱交換部の出口における冷媒流路の鉛直方向高さと、熱交換部の冷媒流路における冷媒の第１圧損と、キャピラリチューブにおける冷媒の第２圧損と、熱交換部の下端から鉛直方向最下段の冷媒流路までの鉛直方向高さとの関係に基づいて、熱交換部で冷媒が滞留しているか否かを判定する判定部３２を備える。【選択図】図２
2017166728.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
鉛直方向に沿って多段に配置される複数の冷媒流路に冷媒を流通させ、前記冷媒と空気とを熱交換する熱交換部と、気相の冷媒が流通するとともに複数の前記冷媒流路の一端側が、それぞれ接続される冷媒集合配管と、複数の前記冷媒流路の他端側にそれぞれ接続される複数の冷媒分配配管と、複数の前記冷媒分配配管を合流位置で合流させる冷媒分流器とを備える熱交換器の評価装置であって、
それぞれの前記冷媒流路に対して、前記熱交換部の出口における前記冷媒流路の鉛直方向高さと、前記熱交換部の前記冷媒流路における前記冷媒の第１圧損と、前記冷媒分配配管における前記冷媒の第２圧損と、前記熱交換部の下端から前記鉛直方向最下段の前記冷媒流路までの鉛直方向高さとの関係に基づいて、前記熱交換部で前記冷媒が滞留しているか否かを判定する判定手段を備える熱交換器の評価装置。
【請求項２】
前記判定手段は、前記熱交換部の出口における鉛直方向高さをｈｉとし、前記第１圧損をＰｒｉとし、前記第２圧損をＰｃｉとし、前記熱交換部の下端から前記鉛直方向における最下段の前記冷媒流路までの鉛直方向高さをｈｂｏｔｔｏｍとし、冷媒密度をρとし、重力加速度をｇとする場合に、以下数式に基づいて前記熱交換部で前記冷媒が滞留しているか否かを判定する請求項１に記載の熱交換器の評価装置。
【数１】
2017166728.tif 000018
【請求項３】
鉛直方向に沿って多段に配置される複数の冷媒流路に冷媒を流通させ、前記冷媒と空気とを熱交換する熱交換部と、気相の冷媒が流通するとともに複数の前記冷媒流路の一端側が、それぞれ接続される冷媒集合配管と、複数の前記冷媒流路の他端側にそれぞれ接続される複数の冷媒分配配管と、複数の前記冷媒分配配管を合流位置で合流させる冷媒分流器とを備える熱交換器の評価方法であって、
評価対象とする熱交換器の前記熱交換部の出口における前記冷媒流路の鉛直方向高さの情報と、前記熱交換部の前記冷媒流路における前記冷媒の第１圧損と、前記冷媒分配配管における前記冷媒の第２圧損とを取得する第１工程と、
それぞれの前記冷媒流路に対して、前記熱交換部における前記冷媒流路の鉛直方向高さと、前記第１圧損と、前記第２圧損と、前記熱交換部の下端から前記鉛直方向最下段の前記冷媒流路までの鉛直方向高さとの関係に基づいて、前記熱交換部で前記冷媒が滞留しているか否かを判定する第２工程とを有する熱交換器の評価方法。
【請求項４】
前記熱交換部の出口における鉛直方向高さをｈｉとし、前記第１圧損をＰｒｉとし、前記第２圧損をＰｃｉとし、前記熱交換部の下端から前記鉛直方向における最下段の前記冷媒流路までの鉛直方向高さをｈｂｏｔｔｏｍとし、冷媒密度をρとし、重力加速度をｇとする場合に、以下数式に基づいて、前記熱交換部で前記冷媒が滞留しているか否かを判定する請求項３に記載の熱交換器の評価方法。
【数２】
2017166728.tif 000019
【請求項５】
鉛直方向に沿って多段に配置される複数の冷媒流路に冷媒を流通させ、前記冷媒と空気とを熱交換する熱交換部と、気相の冷媒が流通するとともに複数の前記冷媒流路の一端側が、それぞれ接続される冷媒集合配管と、複数の前記冷媒流路の他端側にそれぞれ接続される複数の冷媒分配配管と、複数の前記冷媒分配配管を合流位置で合流させる冷媒分流器とを備える熱交換器の製造方法であって、
各前記冷媒流路に対し、前記熱交換部の出口における前記冷媒流路の鉛直方向高さをｈｉとし、前記熱交換部の前記冷媒流路における前記冷媒の第１圧損をＰｒｉとし、前記冷媒分配配管における前記冷媒の第２圧損をＰｃｉとし、前記熱交換部の下端から前記鉛直方向における最下段の前記冷媒流路までの鉛直方向高さをｈｂｏｔｔｏｍとし、冷媒密度をρとし、重力加速度をｇとする場合に、以下数式を満たす前記熱交換器を製造する熱交換器の製造方法。
【数３】
2017166728.tif 000020
【請求項６】
鉛直方向に沿って多段に配置される複数の冷媒流路に冷媒を流通させ、前記冷媒と空気とを熱交換する熱交換部と、気相の冷媒が流通するとともに複数の前記冷媒流路の一端側が、それぞれ接続される冷媒集合配管と、複数の前記冷媒流路の他端側にそれぞれ接続される複数の冷媒分配配管と、複数の前記冷媒分配配管を合流位置で合流させる冷媒分流器とを備える熱交換器の設計方法であって、
各前記冷媒流路に対し、前記熱交換部の出口における前記冷媒流路の鉛直方向高さをｈｉとし、前記熱交換部の前記冷媒流路における前記冷媒の第１圧損をＰｒｉとし、前記冷媒分配配管における前記冷媒の第２圧損をＰｃｉとし、前記熱交換部の下端から前記鉛直方向における最下段の前記冷媒流路までの鉛直方向高さをｈｂｏｔｔｏｍとし、冷媒密度をρとし、重力加速度をｇとする場合に、以下数式を満たす前記熱交換器を設計する熱交換器の設計方法。
【数４】
2017166728.tif 000021
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、熱交換器の評価装置、熱交換器の評価方法、熱交換器の製造方法、並びに熱交換器の設計方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、相互に独立した複数の冷媒流路が上下方向に多段に配置され、これら複数の冷媒流路の一端側を、それぞれ、キャピラリチューブを介して冷媒分流器に接続した熱交換器が知られている（例えば、特許文献１参照。）。
特許文献１には、熱交換器を凝縮器として機能させる場合に、最下段の冷媒流路に液冷媒が溜まって過冷却度が過度に大きくなってしまうのを防ぐために、最下段の冷媒流路の下端から最下段のキャピラリチューブの上端までの高さを調整することが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特許第３９８５８３１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１においては、複数の冷媒流路とそれに接続されるキャピラリチューブとの接続位置は、熱交換器の上下方向の全高の全領域において一定の間隔を空けた位置となっている。そのため、最上段の冷媒流路とキャピラリチューブの接続位置と最下段の冷媒流路とキャピラリチューブの接続位置との上下方向の距離は、熱交換器の全高と略一致した距離となっている。
そのため、最上段の冷媒流路の接続位置から冷媒分流器までの液冷媒の自重による圧力と、最下段の冷媒流路の接続位置から冷媒分流器までの液冷媒の自重による圧力との差分が大きい。これにより、冷媒分流器で複数のキャピラリチューブからの液冷媒が合流して均等化された圧力が高くなり、それに伴って最下段の冷媒流路からキャピラリチューブへ排出されにくくなり液冷媒が冷媒流路の内部で滞留してしまうという問題があった。
【０００５】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、熱交換器における冷媒流路の冷媒滞留を可及的に防ぐことのできる熱交換器の評価装置、熱交換器の評価方法、熱交換器の製造方法、並びに熱交換器の設計方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するために、本発明は以下の手段を採用する。
本発明は、鉛直方向に沿って多段に配置される複数の冷媒流路に冷媒を流通させ、前記冷媒と空気とを熱交換する熱交換部と、気相の冷媒が流通するとともに複数の前記冷媒流路の一端側が、それぞれ接続される冷媒集合配管と、複数の前記冷媒流路の他端側にそれぞれ接続される複数の冷媒分配配管と、複数の前記冷媒分配配管を合流位置で合流させる冷媒分流器とを備える熱交換器の評価装置であって、それぞれの前記冷媒流路に対して、前記熱交換部の出口における前記冷媒流路の鉛直方向高さと、前記熱交換部の前記冷媒流路における前記冷媒の第１圧損と、前記冷媒分配配管における前記冷媒の第２圧損と、前記熱交換部の下端から前記鉛直方向最下段の前記冷媒流路までの鉛直方向高さとの関係に基づいて、前記熱交換部で前記冷媒が滞留しているか否かを判定する判定手段を備える熱交換器の評価装置を提供する。
【０００７】
本発明の構成によれば、鉛直方向に沿って多段に配置される複数の冷媒流路の熱交換部の出口における鉛直方向高さと、空気と冷媒を熱交換する熱交換部内の冷媒流路における冷媒の第１圧損と、冷媒分配配管における冷媒の第２圧損と、熱交換部の下端から、多段に配置された鉛直方向最下段の冷媒流路までの鉛直方向高さとの関係に基づいて、熱交換部で冷媒が滞留しているか否かを判定する。
このように、冷媒が流通する各所の情報を用いることで簡便に熱交換部における冷媒の滞留の有無を判定できる。
熱交換器を凝縮器として機能させ、過冷却液が熱交換部で滞留していると判定された場合には、熱交換部の冷媒流路の高さと、熱交換部の冷媒の圧損と、冷媒分配配管の冷媒の圧損と、最下段の冷媒流路の高さとの関係を調整することにより、熱交換部での滞留をなくすことができ、凝縮器の凝縮能力の低下を防ぐことができる。
【０００８】
上記熱交換器の評価装置の前記判定手段は、前記熱交換部の出口における鉛直方向高さをｈｉとし、前記第１圧損をＰｒｉとし、前記第２圧損をＰｃｉとし、前記熱交換部の下端から前記鉛直方向における最下段の前記冷媒流路までの鉛直方向高さをｈｂｏｔｔｏｍとし、冷媒密度をρとし、重力加速度をｇとする場合に、以下数式に基づいて前記熱交換部で前記冷媒が滞留しているか否かを判定してもよい。
【数１】
2017166728.tif 000003
【０００９】
条件式に基づいて判定を行うことによって、簡便に判断が行われる。
【００１０】
本発明は、鉛直方向に沿って多段に配置される複数の冷媒流路に冷媒を流通させ、前記冷媒と空気とを熱交換する熱交換部と、気相の冷媒が流通するとともに複数の前記冷媒流路の一端側が、それぞれ接続される冷媒集合配管と、複数の前記冷媒流路の他端側にそれぞれ接続される複数の冷媒分配配管と、複数の前記冷媒分配配管を合流位置で合流させる冷媒分流器とを備える熱交換器の評価方法であって、評価対象とする熱交換器の前記熱交換部の出口における前記冷媒流路の鉛直方向高さの情報と、前記熱交換部の前記冷媒流路における前記冷媒の第１圧損と、前記冷媒分配配管における前記冷媒の第２圧損とを取得する第１工程と、それぞれの前記冷媒流路に対して、前記熱交換部における前記冷媒流路の鉛直方向高さと、前記第１圧損と、前記第２圧損と、前記熱交換部の下端から前記鉛直方向最下段の前記冷媒流路までの鉛直方向高さとの関係に基づいて、前記熱交換部で前記冷媒が滞留しているか否かを判定する第２工程とを有する熱交換器の評価方法を提供する。
【００１１】
上記熱交換器の評価方法において、前記熱交換部の出口における鉛直方向高さをｈｉとし、前記第１圧損をＰｒｉとし、前記第２圧損をＰｃｉとし、前記熱交換部の下端から前記鉛直方向における最下段の前記冷媒流路までの鉛直方向高さをｈｂｏｔｔｏｍとし、冷媒密度をρとし、重力加速度をｇとする場合に、以下数式に基づいて、前記熱交換部で前記冷媒が滞留しているか否かを判定してもよい。
【数２】
2017166728.tif 000004
【００１２】
本発明は、鉛直方向に沿って多段に配置される複数の冷媒流路に冷媒を流通させ、前記冷媒と空気とを熱交換する熱交換部と、気相の冷媒が流通するとともに複数の前記冷媒流路の一端側が、それぞれ接続される冷媒集合配管と、複数の前記冷媒流路の他端側にそれぞれ接続される複数の冷媒分配配管と、複数の前記冷媒分配配管を合流位置で合流させる冷媒分流器とを備える熱交換器の製造方法であって、各前記冷媒流路に対し、前記熱交換部の出口における前記冷媒流路の鉛直方向高さをｈｉとし、前記熱交換部の前記冷媒流路における前記冷媒の第１圧損をＰｒｉとし、前記冷媒分配配管における前記冷媒の第２圧損をＰｃｉとし、前記熱交換部の下端から前記鉛直方向における最下段の前記冷媒流路までの鉛直方向高さをｈｂｏｔｔｏｍとし、冷媒密度をρとし、重力加速度をｇとする場合に、以下数式を満たす前記熱交換器を製造する熱交換器の製造方法を提供する。
【数３】
2017166728.tif 000005
【００１３】
本発明は、鉛直方向に沿って多段に配置される複数の冷媒流路に冷媒を流通させ、前記冷媒と空気とを熱交換する熱交換部と、気相の冷媒が流通するとともに複数の前記冷媒流路の一端側が、それぞれ接続される冷媒集合配管と、複数の前記冷媒流路の他端側にそれぞれ接続される複数の冷媒分配配管と、複数の前記冷媒分配配管を合流位置で合流させる冷媒分流器とを備える熱交換器の設計方法であって、各前記冷媒流路に対し、前記熱交換部の出口における前記冷媒流路の鉛直方向高さをｈｉとし、前記熱交換部の前記冷媒流路における前記冷媒の第１圧損をＰｒｉとし、前記冷媒分配配管における前記冷媒の第２圧損をＰｃｉとし、前記熱交換部の下端から前記鉛直方向における最下段の前記冷媒流路までの鉛直方向高さをｈｂｏｔｔｏｍとし、冷媒密度をρとし、重力加速度をｇとする場合に、以下数式を満たす前記熱交換器を設計する熱交換器の設計方法を提供する。
【数４】
2017166728.tif 000006
【発明の効果】
【００１４】
本発明は、熱交換器における冷媒流路の冷媒滞留を可及的に防ぐという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明に係る熱交換システムのシステム構成図である。
【図２】本発明に係る評価装置の機能ブロック図である。
【図３】凝縮器利用時の熱交換モデルの一例を示した図であり、ディストリビュータが熱交換器の底面より下側にある場合を示した図である。
【図４】凝縮器利用時の熱交換モデルの一例を示した図であり、ディストリビュータが熱交換器の底面より上側にある場合を示した図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下に、本発明に係る熱交換器の評価装置、熱交換器の評価方法、熱交換器の製造方法、並びに熱交換器の設計方法について、図面を参照して説明する。
【００１７】
図１は、本実施形態の評価システム３のシステム構成図が示されている。評価システム３は、熱交換システム１と評価装置３０とを備えている。本実施形態に係る評価装置３０は、室外熱交換器（熱交換器）１００を評価対象としても良いし、室内熱交換器（熱交換器）２００を評価対象としても良いが、以下の説明では室外熱交換器１００を評価対象とする場合を例に挙げて説明する。
熱交換システム１は、室外熱交換器１００と室内熱交換器２００とを冷媒系統で接続して冷媒を循環させるようにしたシステムである。
熱交換システム１の一例として、１台の室外熱交換器に１台または複数の室内熱交換器が接続された空気調和システムが挙げられる。また、熱交換システム１の他の一例として、ＣＯ２冷媒を用いたヒートポンプ式給湯システムが挙げられる。
【００１８】
図１のシステム構成図に示すように、熱交換システム１は、室外熱交換器１００と、室内熱交換器２００と、冷媒を圧縮する圧縮機２１０と、高温高圧の冷媒ガスに含まれる液状成分を除去するアキュムレータ２２０と、四方弁２３０と、膨張弁２４０とを備え、これらを冷媒配管で接続した系統である。
図１に示す熱交換システム１は、四方弁２３０によって冷媒の循環方向を切り替えることにより室内を冷却する冷房運転と室内を加熱する暖房運転を選択的に実行可能となっている。
【００１９】
暖房運転を行う場合、四方弁２３０は、圧縮機２１０で圧縮された冷媒を室内熱交換器２００へ導いて室内熱交換器２００を凝縮器（コンデンサ）として機能させ、膨張弁２４０で断熱膨張された冷媒を室外熱交換器１００へ導いて蒸発器（エバポレータ）として機能させるように冷媒の循環方向を設定する（図１中に実線の矢印で示す方向）。
一方、冷房運転を行う場合、四方弁２３０は、圧縮機２１０で圧縮された冷媒を室外熱交換器１００へ導いて室外熱交換器１００を凝縮器（コンデンサ）として機能させ、膨張弁２４０で断熱膨張された冷媒を室内熱交換器２００へ導いて蒸発器（エバポレータ）として機能させるように冷媒の循環方向を設定する（図１中に破線の矢印で示す方向）。
【００２０】
図２に示されるように、評価装置３０は、取得部３１と判定部（判定手段）３２とを備えている。図３には、室外熱交換器１００の冷媒系統を側面から見た図が示されている。
【００２１】
取得部３１は、評価対象とする熱交換器（室外熱交換器または室内熱交換器）の熱交換部１０の出口における熱交換部１０の下端からの冷媒流路１１，１２，１３，１４の鉛直方向高さｈ１，ｈ２，ｈｉ，ｈｂｏｔｔｏｍの情報と、熱交換部１０の冷媒流路１１，１２，１３，１４における冷媒の第１圧損と、キャピラリチューブ２１ｃ１、２１ｃ２、２１ｃｉ・・・２１ｃｂｏｔｔｏｍにおける冷媒の第２圧損とを取得する。
【００２２】
判定部３２は、それぞれの冷媒流路１１，１２，１３，１４に対して、熱交換部１０の出口における熱交換部１０の下端からの冷媒流路１１，１２，１３，１４の鉛直方向高さと、第１圧損と、第２圧損と、熱交換部１０の下端から鉛直方向最下段の冷媒流路１４までの鉛直方向高さとの関係に基づいて、熱交換部１０で冷媒が滞留しているか否かを判定する。具体的には、判定部３２は、第１圧損をＰｒｉとし、第２圧損をＰｃｉとし、熱交換部１０の下端から鉛直方向における最下段の冷媒流路１４までの鉛直方向高さをｈｂｏｔｔｏｍとし、冷媒密度をρとし、重力加速度をｇとする場合に、以下数式に基づいて、熱交換部で冷媒が滞留しているか否かを判定する。
【００２３】
【数５】
2017166728.tif 000007
【００２４】
以下に上記数式を用いる根拠を説明する。
［ディストリビュータが熱交換部の下面より下方にある場合］
図３に示すように、室外熱交換器１００は、熱交換部１０と、冷媒分配配管２１と、冷媒ヘッダ（冷媒集合配管）４０と、ディストリビュータ（冷媒分流器）５０とを備えている。
【００２５】
熱交換部１０は、鉛直方向に沿って配置される複数の冷媒流路（サーキット）１１，１２，１３，１４に冷媒を流通させて、室外熱交換器１００に設けられる送風ファン（図示略）により送風される空気との熱交換を行う。
冷媒流路１１，１２，１３，１４は、銅等の金属部材により形成されたチューブ状の部材であり、内部に冷媒を流通させる流路が形成されている。
熱交換部１０は、例えば、複数の冷媒流路１１，１２，１３，１４を水平方向に連続して配置される複数枚のアルミニウム製の板状のフィン（図示略）の挿入穴に挿入したフィンアンドチューブ型の熱交換器として構成することができる。
【００２６】
冷媒ヘッダ４０は、気相の冷媒が流通するとともに複数の冷媒流路１１，１２，１３，１４の一端側がそれぞれ第１接続位置Ｃ１で接続される配管である。
室外熱交換器１００が凝縮器（コンデンサ）として機能する場合、冷媒ヘッダ４０は、気相の冷媒を複数の冷媒流路１１，１２，１３，１４に供給する。一方、室外熱交換器１００が蒸発器（エバポレータ）として機能する場合、気相の冷媒が複数の冷媒流路１１，１２，１３，１４から冷媒ヘッダ４０に供給される。
【００２７】
冷媒分配配管２１は、複数の冷媒流路１１，１２，１３，１４の他端側にそれぞれ第２接続位置Ｃ２で接続されるキャピラリチューブ２１ｃ１、２１ｃ２、２１ｃｉ・・・２１ｃｂｏｔｔｏｍにより構成されている。
ディストリビュータ５０は、キャピラリチューブ２１ｃ１、２１ｃ２、２１ｃｉ・・・２１ｃｂｏｔｔｏｍを合流位置Ｃ３で合流させる装置である。合流位置Ｃ３は、室外熱交換器１００の設置面に直交する鉛直方向（つまり、図３における上下方向）において、熱交換部１０の下端よりも下方の位置に配置されている。
【００２８】
室外熱交換器１００が凝縮器（コンデンサ）として機能する場合、複数の冷媒流路１１，１２，１３，１４の第２接続位置Ｃ２から排出される過冷却液がキャピラリチューブ２１ｃ１、２１ｃ２、２１ｃｉ・・・２１ｃｂｏｔｔｏｍに供給され、ディストリビュータ５０の合流位置Ｃ３に導かれる。
一方、室外熱交換器１００が蒸発器（エバポレータ）として機能する場合、ディストリビュータ５０の合流位置Ｃ３から排出される過冷却液がキャピラリチューブ２１ｃ１、２１ｃ２、２１ｃｉ・・・２１ｃｂｏｔｔｏｍのそれぞれに導かれ、複数の冷媒流路１１，１２，１３，１４の第２接続位置Ｃ２に供給される。
【００２９】
図３に示すように、室外熱交換器１００の設置面に直交する鉛直方向（図３における上下方向）において、熱交換部１０の下面から各冷媒流路１１，１２，１３，１４の熱交換部１０出口のそれぞれの鉛直方向の高さを、高さｈ１，ｈ２，ｈｉ，ｈｂｏｔｔｏｍとする。
図３は、熱交換器を凝縮器として利用する場合における熱交換モデルの一例を示した図である。図３の上下方向は、室外熱交換器１００が設置される設置面を基準とした鉛直方向と一致している。
【００３０】
本実施形態では、熱交換器を凝縮器として利用する場合とするため、図３の紙面において冷媒は左から右に流れる。冷媒はガス状態で冷媒ヘッダ４０を通り、次に熱交換部１０を二相状態で通り、最後に液状態でキャピラリチューブ２１ｃ１、２１ｃ２、２１ｃｉ・・・２１ｃｂｏｔｔｏｍを通り、ディストリビュータ５０の合流位置Ｃ３で各冷媒流路の冷媒が合流する。
図３において、各添え字は冷媒流路（サーキット）数を表し、“ｂｏｔｔｏｍ”は最下段の冷媒流路を意味している。ここで、Ｐｒｉは各冷媒流路内の圧損［Ｐａ］とし、Ｐｃｉは各キャピラリチューブ内の圧損［Ｐａ］とし、ｈは各冷媒流路の出口から熱交換部１０の下端までの高さ［ｍ］とし、ｈＤは熱交換部１０の下端からディストリビュータ５０の下端までの高さ［ｍ］とし、Ｐｉｎは、入口圧力［Ｐａ］とし、Ｐｏｕｔは、出口圧力［Ｐａ］とする。
【００３１】
冷媒ヘッダ４０では冷媒の状態はガスであるため密度は小さく、位置ヘッド圧ρｇｈは、冷媒流路１１，１２，１３，１４の圧損Ｐｒｉやキャピラリチューブにおける圧損Ｐｃｉと比べて、無視できるほど小さい。また、冷媒ヘッダ４０と冷媒流路１１，１２，１３，１４を比べると配管長は冷媒ヘッダ４０の方が冷媒流路１１，１２，１３，１４より短く、内径は冷媒ヘッダ４０の方が冷媒流路１１，１２，１３，１４より大きいため、冷媒ヘッダ４０での圧損も無視できるほど小さい。そのため、各冷媒流路１１，１２，１３，１４での入口圧力Ｐｉｎは等しいと仮定できる。
【００３２】
また、各冷媒流路１１，１２，１３，１４の出口圧力Ｐｏｕｔは等しくなるように設計されるので、出口圧力Ｐｏｕｔも各冷媒流路１１，１２，１３，１４で等しいと仮定できる。さらに、熱交換部１０内で適切に熱交換されていればキャピラリチューブ２１ｃ１、２１ｃ２、２１ｃｉ・・・２１ｃｂｏｔｔｏｍでは、冷媒は液状態であるため冷媒密度ρは各冷媒流路１１，１２，１３，１４で等しいと仮定できる。
上述した仮定条件から、入口圧力Ｐｉｎと出口圧力Ｐｏｕｔの関係は以下の（１）式から（２）式のように表される。ここで、ρは冷媒密度［ｋｇ／ｍ３］とし、ｇは重力加速度［ｍ／ｓ２］とする。
【００３３】
【数６】
2017166728.tif 000008
【００３４】
ここで、最上段の冷媒流路１１と最下段の冷媒流路１４の関係を検討する。出口圧力Ｐｏｕｔが各冷媒流路で等しいため、上記（１）式と（２）式とは等しい。そのため、下記（３）式が成立する。
【数７】
2017166728.tif 000009
【００３５】
ここで、圧力損失は以下に示すように冷媒流路Ｇｒ［ｋｇ／ｈ］の二乗に比例する関数である。ただし、λは摩擦係数、Ｌは配管長［ｍ］、ｄは配管内径［ｍ］、Ａは配管断面積［ｍ２］、φＬは二相増倍係数、ｘは乾き度とする。
【数８】
2017166728.tif 000010
【００３６】
従って、Ｐｒｂｏｔｔｏｍ＞０であれば、最下段の冷媒流路１４に冷媒が流れており、Ｐｃｂｏｔｔｏｍ＞０であれば最下段のキャピラリチューブ２１ｃｂｏｔｔｏｍに冷媒が流れていることになる。そのため、最下段の冷媒流路１４に液だまりが発生せずに、冷媒が流れる条件式は以下（４）式となる。
【数９】
2017166728.tif 000011
【００３７】
上記（４）式に（３）式を代入すると、下記（５）式が得られる。
【数１０】
2017166728.tif 000012
【００３８】
上記（５）式により、最上段の冷媒流路１１の圧損とキャピラリチューブ２１ｃ１の圧損の和が、最上段の冷媒流路１１と最下段の冷媒流路１４の液ヘッド差圧より大きければ、最下段の冷媒流路１４には冷媒の流れがあり、液だまりが発生しないことがわかる。最上段から二番目以降の冷媒流路１２，１３と最下段の冷媒流路１４の関係も同様な手順でそれぞれ求めることが出来る。これにより、全ての冷媒流路１１，１２，１３において下記（６）式（変換すると（７）式）を満たしていれば、最下段の冷媒流路１４では液だまりが発生しないということがわかる。
【数１１】
2017166728.tif 000013
【００３９】
［ディストリビュータが熱交換部の下面より上方にある場合］
図４には、熱交換器を凝縮器として利用する場合における熱交換モデルの一例を示した図である。図３と異なる点は、ディストリビュータ５０が、室外熱交換器１００の設置面に直交する鉛直方向（つまり、図４における上下方向）において、熱交換部１０の下端よりも上方の位置に配置されている。図３と共通の構成となる箇所の説明は省略し、異なる部分を主に説明する。
【００４０】
ここで、最下段の冷媒流路１４のキャピラリチューブ２１ｃｂｏｔｔｏｍでの冷媒の液ヘッドについて検討する。最下段の冷媒流路１４では、冷媒は上方に移動するため、液ヘッドは圧力が低下するように働く。このとき冷媒は、一旦ディストリビュータ５０の上端より高い位置になるが、そこからディストリビュータ５０の上端まで下るため、結局ｈＤ−ｈｂｏｔｔｏｍだけ圧力は高くなる。したがって、入口圧力Ｐｉｎと出口圧力Ｐｏｕｔの関係は以下のように表される。
【００４１】
【数１２】
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【００４２】
ディストリビュータ５０が、熱交換部１０の下端より下方にある場合と同様に、出口圧力Ｐｏｕｔが各冷媒流路１１，１２，１３，１４で等しいので、上記（８）式と（９）式は等しい。そのため、下記（１０）式が成立する。
【数１３】
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【００４３】
ここで、（１０）式は、上記（３）式と等しい。従って、（６）式を導出する過程と全く同じ手順を用いる。（１０）式を（４）式に代入すると、下記（１１）式となり、（１１）式は（５）式と全く同じになる。
【数１４】
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【００４４】
最上段から２番目以降の冷媒流路１２，１３と最下段の冷媒流路１４も同様とすると、（１２）式となり、（１２）式も（６）式と同じになる。全ての冷媒流路１１，１２，１３、で（１２）式（変換すると（１３）式）を満たしていれば、最下段の冷媒流路１４では液だまりが発生しないことがわかる。
【数１５】
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【００４５】
ディストリビュータ５０が熱交換部１０の下端より下方にある場合を想定して導出した（６）式も、ディストリビュータ５０が熱交換部１０の下端より上方にある場合を想定して導出した（１２）式も、熱交換部１０の下端からディストリビュータ５０の上端までの高さを表すｈＤが式中に現れていない。
これにより、熱交換器を凝縮器として利用時の液だまりの発生にはディストリビュータ５０の高さ位置は関係なく、各冷媒流路１１，１２，１３，１４の圧損とキャピラリチューブ２１ｃ１、２１ｃ２、２１ｃｉ・・・２１ｃｂｏｔｔｏｍの圧損の和が、各冷媒流路１１，１２，１３，１４と最下段の冷媒流路１４の液ヘッド差圧より大きければ、液だまりは発生しないということが示された。
【００４６】
以下に、本実施形態に係る空気調和装置の評価装置３０の作用を図１から図４を用いて説明する。
既に製造済みの熱交換器を評価対象とし、評価対象とする熱交換器の熱交換部１０の出口における冷媒流路１１，１２，１３，１４の熱交換部１０の下端からの鉛直方向高さの情報と、熱交換部の冷媒流路における冷媒の第１圧損と、キャピラリチューブ２１ｃ１、２１ｃ２、２１ｃｉ・・・２１ｃｂｏｔｔｏｍにおける冷媒の第２圧損とを取得する。
取得した情報により、上記（７）式（（１３）式）が成立するか否かに応じて、熱交換部１０で冷媒が滞留しているか否かが判定される。
【００４７】
上記（７）式が成立すれば、熱交換部１０で冷媒は滞留していないと判定される。上記（７）式が成立していない場合には、熱交換部１０で冷媒が滞留していると判定される。
熱交換部１０で冷媒が滞留していると判定された場合には、（７）式が成立するように、各所の値が調整されるとよい。例えば、熱交換部１０における冷媒流路１１，１２，１３のパスの組み方を変更する（つまり、熱交換部１０のサーキット長短を変更する）、キャピラリチューブ２１ｃ１、２１ｃ２、２１ｃｉ・・・２１ｃｂｏｔｔｏｍの長短を調整する等の対処が考えられる。
【００４８】
以上説明してきたように、本実施形態に係る熱交換器（室外熱交換器１００及び室内熱交換器２００）の評価装置３０、熱交換器の評価方法、熱交換器の製造方法、並びに熱交換器の設計方法によれば、鉛直方向に沿って多段に配置される複数の冷媒流路１１，１２，１３の熱交換部１０の出口の鉛直方向高さｈ１，ｈ２，ｈｉと、空気と冷媒を熱交換する熱交換部１０内の冷媒流路１１，１２，１３，１４における冷媒の第１圧損と、キャピラリチューブ２１ｃ１、２１ｃ２、２１ｃｉ・・・２１ｃｂｏｔｔｏｍにおける冷媒の第２圧損と、熱交換部１０の下端から、多段に配置された鉛直方向最下段の冷媒流路１４までの鉛直方向高さとの関係に基づいて、熱交換部１０で冷媒が滞留しているか否かを判定する。
【００４９】
このように、冷媒が流通する各所の情報を用いることで簡便に熱交換部１０における冷媒の滞留の有無を判定できる。
また、冷媒滞留の判定に数式を用いることにより、最下段の冷媒流路１４に基づいて、冷媒流路１４よりも上方の冷媒流路１１，１２，１３の熱交換部１０の出口高さを簡便に決定できる。
熱交換器を凝縮器として機能させ、過冷却液が熱交換部１０で滞留していると判定された場合には、熱交換部１０の冷媒流路１１，１２，１３の高さと、熱交換部１０の冷媒の圧損と、冷媒分配配管（キャピラリチューブ）２１の冷媒の圧損と、最下段の冷媒流路１４の高さｈｃｂｏｔｔｏｍとの関係を調整することにより、熱交換部での滞留をなくすことができ、凝縮器の凝縮能力の低下を防ぐことができる。
【００５０】
上記実施形態においては、既に製造済みの熱交換器に対して熱交換部１０に冷媒が滞留しているか否かを評価する評価装置として説明していたが、本発明はこれに限定されない。例えば、熱交換器を設計する段階において評価装置を用いてもよい。
具体的には、設計段階で導出された各冷媒流路１１，１２，１３，１４の高さｈｉ、各冷媒流路１１，１２，１３，１４における第１圧損、キャピラリチューブ２１ｃ１、２１ｃ２、２１ｃｉ・・・２１ｃｂｏｔｔｏｍにおける第２圧損、熱交換部１０から最下段の冷媒流路１４の高さｈｃｂｏｔｔｏｍの情報を、上記（７）式に代入し、上記（７）式が成立すれば、冷媒の滞留がないと推定され、他の設計工程等に移行する。上記（７）式が成立しなければ、冷媒の滞留が生じると推定されるので、設計手順に戻り、各冷媒流路１１，１２，１３，１４の熱交換部１０の出口の高さｈ１，ｈ２，ｈｉ，ｈｂｏｔｔｏｍの調整やサーキットの長さの調整、キャピラリチューブ２１ｃ１、２１ｃ２、２１ｃｉ・・・２１ｃｂｏｔｔｏｍの選定をし直すといった対処ができる。
【００５１】
また他の例として、熱交換器を製造する段階において評価装置を用いても良い。
具体的には、製造段階で得られた各冷媒流路１１，１２，１３，１４の高さｈｉ、各冷媒流路１１，１２，１３，１４における第１圧損、キャピラリチューブ２１ｃ１、２１ｃ２、２１ｃｉ・・・２１ｃｂｏｔｔｏｍにおける第２圧損、熱交換部１０から最下段の冷媒流路１４の高さｈｃｂｏｔｔｏｍの情報を、上記（７）式に代入し、上記（７）式が成立すれば、冷媒の滞留がないと判定され、製造工程を進める。
【００５２】
上記（７）式が成立しなければ、冷媒の滞留が生じると判定されるので、各冷媒流路１１，１２，１３，１４の熱交換部１０の出口の高さｈ１，ｈ２，ｈｉ，ｈｂｏｔｔｏｍの調整やサーキットの長さの調整、キャピラリチューブ２１ｃ１、２１ｃ２、２１ｃｉ・・・２１ｃｂｏｔｔｏｍの選定をし直し、上記（７）式が成立するように熱交換器を製造することができる。
【００５３】
以上、本発明の実施形態について図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更なども含まれる。
【符号の説明】
【００５４】
１  熱交換システム
１０  熱交換部
１１，１２，１３，１４  冷媒流路
２１ｃ１、２１ｃ２、２１ｃｉ・・・２１ｃｂｏｔｔｏｍ  キャピラリチューブ
４０    冷媒ヘッダ（冷媒集合配管）
５０    ディストリビュータ（冷媒分流器）
１００  室外熱交換器（熱交換器）
２００  室内熱交換器（熱交換器）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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