JP2013061114A - 熱交換器 - Google Patents

Abstract

【課題】内部空間において冷媒が折り返すヘッダから冷媒が折り返す領域の近傍に位置する扁平管へと流れる冷媒量の低下を抑制できる熱交換器の提供。
【解決手段】複数の副扁平管２１ｆ〜２１ｈを含み、副扁平管に形成される複数の流路穴２１２を流れる冷媒と副扁平管の外方を流れる空気との間で熱交換を行う副熱交換部２と、複数の主扁平管３１ａ〜３１ｅを含み、主扁平管に形成される複数の流路穴３１２を流れる冷媒と主扁平管の外方を流れる空気との間で熱交換を行う主熱交換部３と、副熱交換部と主熱交換部とを接続し、その内部空間Ｓにおいて、副扁平管の流路穴から流出した冷媒が折り返して主扁平管の流路穴へと向かうヘッダ１３，１４とを備える。ヘッダの内部空間には、副扁平管の端部が配置されている副扁平管配置空間Ｓ１と、主扁平管の端部が配置されている主扁平管配置空間Ｓ２との間に、壁部材５１が配置されている。
【選択図】図１

Description

本発明は、熱交換器に関する。

従来、特許文献１（特開２０１０−２３６７４５号公報）に開示のように、主として、ヘッダと、ヘッダに接続され内部に冷媒を流すための複数の流路穴が形成される複数の扁平管と、を備え、扁平管の流路穴を流れる冷媒と扁平管の外方を流れる空気との間で熱交換を行う熱交換器が提案されている。

このような熱交換器では、ヘッダは、冷媒を複数の扁平管の流路穴へ流す機能を有している。特許文献１に開示の熱交換器においても、例えば、蒸発器として機能する場合、複数の扁平管の流路穴から流れてきた冷媒が、ヘッダの内部空間において、折り返して、上方の扁平管の流路穴へと流れるようにしている。

特許文献１に開示の熱交換器では、例えば、上記のように蒸発器として機能する場合、複数の扁平管の流路穴からヘッダの内部空間へと流れる液冷媒が、慣性力により、ヘッダの内面のうち扁平管の端面に対向する面にあたり、当該面付近に多く存在してしまうことが考えられる。このため、ヘッダの内部空間において、複数の扁平管の流路穴から流出し折り返すことによって冷媒が折り返す領域の近傍に位置する扁平管の流路穴へと流れる冷媒量が、低下することが懸念される。

そこで、本発明の課題は、内部空間において冷媒が折り返すヘッダから冷媒が折り返す領域の近傍に位置する扁平管へと流れる冷媒量の低下を抑制できる熱交換器を提供することにある。

本発明の第１観点に係る熱交換器は、第１熱交換部と、第２熱交換部と、ヘッダとを備える。第１熱交換部は、複数の第１扁平管を含み、第１扁平管に形成される複数の流路穴を流れる冷媒と第１扁平管の外方を流れる空気との間で熱交換を行う。第２熱交換部は、複数の第２扁平管を含み、第２扁平管に形成される複数の流路穴を流れる冷媒と第２扁平管の外方を流れる空気との間で熱交換を行う。ヘッダは、第１熱交換部と第２熱交換部とを接続し、その内部空間において、第１扁平管の流路穴から流出した冷媒が折り返して第２扁平管の流路穴へと向かう。ヘッダの内部空間には、第１扁平管の端部が配置されている第１空間と、第２扁平管の端部が配置されている第２空間との間に、壁部材が配置されている。

ここで、例えば、熱交換器が蒸発器として機能する場合、第１熱交換部から第２熱交換部に向かって冷媒が流れると仮定すると、第１扁平管の流路穴を流れる冷媒は、ヘッダの内部空間に流入した際、慣性力により、ヘッダの内面のうち第１扁平管の端部に対向する面やその付近にあたって、その面に沿って第２空間へと流れることが考えられる。このため、ヘッダの内面のうち第１扁平管の端部に対向する面やその付近には、液冷媒が多く付着することが懸念される。

そこで、本発明の第１観点に係る熱交換器のように、第１空間と第２空間との間に、第１扁平管の流路穴を流れる液冷媒を第２扁平管の流路穴に導くための壁部材が配置されていれば、ヘッダの内面のうち第１扁平管の端部に対向する面に液冷媒が多く付着するのを抑制できる。これにより、冷媒が折り返す領域の近傍に位置する第２扁平管に流れる冷媒量（液冷媒量）の低下を抑制できる。すなわち、冷媒が折り返した後に流れていく扁平管の流路穴において液冷媒量とガス冷媒量との割合が偏る冷媒偏流を抑制できる。

本発明の第２観点に係る熱交換器は、本発明の第１観点に係る熱交換器であって、壁部材は、少なくとも、ヘッダの内面のうち第１扁平管の端部に対向する面に接触している。

ここで、例えば、熱交換器が蒸発器として機能する場合、第１熱交換部から第２熱交換部に向かって冷媒が流れると仮定すると、第１扁平管の流路穴を流れる液冷媒は、ヘッダの内部空間に流入した際、慣性力により、ヘッダの内面のうち第１扁平管の端部に対向する面やその付近にあたり、その面に沿って第２空間へ流れやすいと考えられる。

そこで、本発明の第２観点に係る熱交換器では、少なくともヘッダの内面のうち第１扁平管の端部に対向する面に接触する壁部材を、ヘッダの内部空間に配置することで、ヘッダの内面に沿って動く液冷媒の流れを抑えることができる。これにより、第１扁平管の流路穴を流れヘッダの内部空間に流入した液冷媒を、第２扁平管の流路穴に導きやすくなる。

本発明の第３観点に係る熱交換器は、本発明の第１観点又は第２観点に係る熱交換器であって、壁部材には、第１扁平管及び第２扁平管の長手方向と直交する方向の幅が第１扁平管及び第２扁平管の幅以上である開口、が形成されている、又は、壁部材は、第１扁平管及び第２扁平管の長手方向と直交する方向の幅が第１扁平管及び第２扁平管の幅以上である開口が形成されるように、配置されている。

本発明の第３観点に係る熱交換器では、冷媒の圧力損失を抑制しながら、ヘッダの内部空間から壁部材の近傍に位置する扁平管の流路穴へ流れる冷媒量の低下を抑制できる。

本発明の第４観点に係る熱交換器は、本発明の第３観点に係る熱交換器であって、開口の横断面積は、ヘッダの横断面積の、３０％以上である。

本発明の第４観点に係る熱交換器では、冷媒の圧力損失を抑制しながら、ヘッダの内部空間から扁平管の流路穴へ流れる冷媒量の低下をより抑制できる。

本発明の第１観点に係る熱交換器では、ヘッダの内部空間から扁平管に流れる冷媒量の低下を抑制できる。

本発明の第２観点に係る熱交換器では、第１扁平管の流路穴を流れヘッダの内部空間に流入した液冷媒を、第２扁平管の流路穴に導きやすくなる。

本発明の第３観点及び第４観点に係る熱交換器では、冷媒の圧力損失を抑制しながら、ヘッダの内部空間から扁平管の流路穴へ流れる冷媒量の低下をより抑制できる。

熱交換器の概略正面図。 図１のII部の拡大図。 壁部材が配置されていないヘッダと主扁平管及び副扁平管との縦断面模式図。 熱交換器が蒸発器として機能する場合であって、一方のヘッダの内部空間に壁部材が配置されていない場合の、主熱交換部における概略の冷媒分布図。 壁部材が配置された状態のヘッダと主扁平管及び副扁平管との縦断面模式図。 壁部材の概略平面図。 主扁平管及び副扁平管と、壁部材が配置された状態のヘッダとの概略横断面図。 熱交換器が蒸発器として機能する場合であって、一方のヘッダの内部空間に壁部材が配置されている場合の、主熱交換部における概略の冷媒分布図。 開口の横断面積の、ヘッダの横断面積に対する割合に応じた、冷媒循環量と冷媒圧力損失との関係を示すグラフ。 変形例１Ｂに係る、主扁平管及び副扁平管と、壁部材が配置された状態のヘッダとの概略横断面図（開口が主扁平管及び副扁平管と平面視において重なる場合）。 変形例１Ｂに係る、主扁平管及び副扁平管と、壁部材が配置された状態のヘッダとの概略横断面図（開口が主扁平管及び副扁平管と平面視において重ならない場合）。 変形例１Ｃに係る、壁部材が配置された状態のヘッダの横断面図。 変形例１Ｄに係る壁部材の概略平面図。

以下、図面を参照しながら、本発明の一実施形態に係る熱交換器１について説明する。なお、以下で説明する、縦断面とは、ヘッダ１３，１４の延びる方向（鉛直方向）に切断した断面を意味し、横断面とは、ヘッダ１３，１４が延びる方向に垂直な面で切断した断面を意味する。

（１）熱交換器１の基本構成
図１は、熱交換器１の概略構成図である。図２は、図１のII部の拡大図である。図３は、壁部材５１が配置されていないヘッダと主扁平管３１ａ〜３１ｅ及び副扁平管２１ｆ〜２１ｈとの縦断面模式図である。図４は、熱交換器１が蒸発器として機能する場合であって、第２ヘッダ１４の内部空間Ｓに壁部材５１が配置されていない場合の、主熱交換部３における概略の冷媒分布図である。図５は、壁部材５１が配置された状態のヘッダと主扁平管３１ａ〜３１ｅ及び副扁平管２１ｆ〜２１ｈとの縦断面模式図である。

熱交換器１は、空気を冷却源又は加熱源として、冷媒の凝縮や蒸発を行う熱交換器であり、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。なお、本実施形態では、冷媒回路を循環する冷媒として、フロン冷媒を使用するものとするが、フロン冷媒に限られるものではない。

熱交換器１は、図１や図２に示すように、主として、第１熱交換部としての副熱交換部２と、第２熱交換部としての主熱交換部３と、伝熱フィン１２と、１対のヘッダ１３，１
４と、を有している。以下、これらについて説明する。

（１−１）副熱交換部２
副熱交換部２は、複数（本実施形態では、３本）の第１扁平管としての副扁平管２１ｆ〜２１ｈを含んでいる。

副扁平管２１ｆ〜２１ｈは、アルミニウムやアルミニウム合金等の金属部材を、押し出し成形をすることによって形成される、板状の部材である。副扁平管２１ｆ〜２１ｈは、ヘッダ１３，１４の長手方向に交差する方向（具体的には、直交する方向）に長く延び、図２に示すように、長尺で幅広の平面部２１１が上下方向（ヘッダ１３，１４の長手方向）に向く状態で、各々が、上下方向に所定の間隔を空けて配置されている。各副扁平管２１ｆ〜２１ｈには、内部に複数の流路穴２１２が形成されており、これらの流路穴２１２には冷媒が流れる。具体的には、複数の流路穴２１２は、各副扁平管２１ｆ〜２１ｈを、その長手方向に貫通するように、且つ、その幅方向（長手方向に直交する方向）に並んで形成されている。また、副扁平管２１ｆ〜２１ｈは、その各々の端面が平面視において重なるように配置されている。なお、副扁平管２１ｆ〜２１ｈの数は３本に限られるものではなく、３本以下であっても、３本を超えてもよい。

以上のような構成を有する副熱交換部２では、各々の副扁平管２１ｆ〜２１ｈに形成される複数の流路穴２１２を流れる冷媒と、その冷媒流れに直交する方向（具体的には、副扁平管２１ｆ〜２１ｈの幅方向）に流れる空気との間で熱交換が行われる。

（１−２）主熱交換部３
主熱交換部３は、複数（本実施形態では、５本）の第２扁平管としての主扁平管３１ａ〜３１ｅを含んでいる。

主扁平管３１ａ〜３１ｅは、副扁平管２１ｆ〜２１ｈと同様に、アルミニウムやアルミニウム合金等の金属部材を、押し出し成形をすることによって形成される、板状の部材である。また、主扁平管３１ａ〜３１ｅは、副扁平管２１ｆ〜２１ｈと同様に、ヘッダ１３，１４の長手方向に交差する方向（具体的には、直交する方向）に長く延び、図２に示すように、長尺で幅広の平面部３１１が上下方向（ヘッダ１３，１４の長手方向）に向く状態で、各々が、上下方向に所定の間隔を空けて配置されている。各主扁平管３１ａ〜３１ｅには、内部に複数の流路穴３１２が形成されており、これらの流路穴３１２には冷媒が流れる。具体的には、複数の流路穴３１２は、各主扁平管３１ａ〜３１ｅを、その長手方向に貫通するように、且つ、その幅方向に並んで形成されている。また、主扁平管３１ａ〜３１ｅは、その各々の端面が、平面視において重なるように、且つ、副扁平管２１ｆ〜２１ｈの各々の端面と平面視において重なるように、配置されている。なお、主扁平管３１ａ〜３１ｅの数は５本に限られるものではなく、５本以下であっても、５本を超えてもよい。

以上のような構成を有する主熱交換部３では、各々の主扁平管３１ａ〜３１ｅに形成される複数の流路穴３１２を流れる冷媒と、その冷媒流れに直交する方向（具体的には、主扁平管３１ａ〜３１ｅの幅方向）に流れる空気との間で熱交換が行われる。

（１−３）伝熱フィン１２
伝熱フィン１２は、アルミニウムやアルミニウム合金等の金属部材から構成され、板状部材が長手方向に波形に折り曲げられることによって形成される波形フィンである。伝熱フィン１２は、主扁平管３１ａ〜３１ｅ及び副扁平管２１ｆ〜２１ｈを含んだ全扁平管のそれぞれによって挟まれた空間に配置され、主熱交換部３及び副熱交換部２における熱交換効率をより向上させる。伝熱フィン１２は、その上端の山折りの部分が平面部２１１，３１１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２１１，３１１の上部にロウ付け等によって接合されている。また、伝熱フィン１２には、熱交換効率を向上させるための複数の切り起こし部１２ａがルーバー状に切り起こされている。切り起こし部１２ａは、空気の流れ方向の上流側部分と下流側部分とで、空気流れ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。

（１−４）ヘッダ１３，１４
以下の説明においては、説明の便宜上、適宜、図１において紙面手前から視た左側のヘッダを第１ヘッダ１３と呼び、図１において紙面手前から視た右側のヘッダを第２ヘッダ１４と呼ぶことにする。

ヘッダ１３，１４は、それぞれ、主扁平管３１ａ〜３１ｅ及び副扁平管２１ｆ〜２１ｈを支持する支持機能と、冷媒を、内部空間Ｓにおいて、主扁平管３１ａ〜３１ｅ（具体的には、流路穴３１２）及び副扁平管２１ｆ〜２１ｈ（具体的には、流路穴２１２）に流入させる流入機能と、主扁平管３１ａ〜３１ｅ（具体的には、流路穴３１２）及び副扁平管２１ｆ〜２１ｈ（具体的には、流路穴２１２）から流出する冷媒を内部空間Ｓにおいて集合させる集合機能とを有している。

具体的な構成としては、ヘッダ１３，１４は、図１に示すように、各々が離間した状態で配置されており、上下方向（具体的には、鉛直方向）に延びる、上端及び下端が閉じられた略円筒形状の金属部材（アルミニウムやアルミニウム合金等）から構成されている。

ヘッダ１３，１４には、その外面から内面に貫通するように、プレス加工等によって、複数の穴（図示せず）が形成されている。複数の穴は、主扁平管３１ａ〜３１ｅ及び副扁平管２１ｆ〜２１ｈをヘッダ１３，１４に接続するための穴であり、それぞれ、ヘッダ１３，１４の長手方向に沿って所定の間隔を空けて形成されている。具体的には、複数の穴に、主扁平管３１ａ〜３１ｅ及び副扁平管２１ｆ〜２１ｈの端部がヘッダ１３，１４の内部空間Ｓに位置するように、主扁平管３１ａ〜３１ｅ及び副扁平管２１ｆ〜２１ｈが貫通することで、主扁平管３１ａ〜３１ｅ及び副扁平管２１ｆ〜２１ｈがヘッダ１３，１４に接続されている。

以上のように、ヘッダ１３，１４は、副扁平管２１ｆ〜２１ｈと、主扁平管３１ａ〜３１ｅとを間接的に接続する役割も有している。

ヘッダ１３，１４の一方（本実施形態では、第１ヘッダ１３）には、冷媒の、熱交換器１への流入／熱交換器１からの流出を可能にする開口１３１及び開口１３２が形成されている。開口１３１及び開口１３２は、プレス加工等によって形成されている。

なお、以上のような構成を有する熱交換器では、一般に、蒸発器として機能する場合は、冷媒は、熱交換器１の下方部分から上方部分に向かって流れ、凝縮器として機能する場合は、冷媒は、熱交換器１の上方部分から下方部分に向かって流れる。よって、開口１３１は、熱交換器１が冷媒の蒸発器として機能する場合は、冷媒の入口となり、熱交換器１が冷媒の凝縮器として機能する場合は、冷媒の出口となる。また、開口１３２は、熱交換器１が冷媒の凝縮器として機能する場合は、冷媒の入口となり、熱交換器１が冷媒の蒸発器として機能する場合は、冷媒の出口となる。

また、ヘッダ１３，１４のうち、開口１３１及び開口１３２が形成される一方のヘッダ（本実施形態では、第１ヘッダ１３）には、開口１３１及び開口１３２を介して第１ヘッダ１３の内部空間Ｓに流入した冷媒が、第２ヘッダ１４の内部空間Ｓとの間で冷媒が折り返す（往復する）ように、仕切り板４１が配置されている。具体的には、仕切り板４１は、開口１３１及び開口１３２を介して第１ヘッダ１３内に流入した冷媒を、副熱交換部２のみに流すために、副扁平管２１ｆの端部と主扁平管３１ｅの端部との間に、これらを上下方向に仕切るように配置されている。言い換えれば、仕切り板４１は、副扁平管配置空間Ｓ１（第１空間に相当）と、主扁平管配置空間Ｓ２（第２空間に相当）との間に配置されることにより、副扁平管配置空間Ｓ１と主扁平管配置空間Ｓ２とを上下方向に仕切っている。副扁平管配置空間Ｓ１とは、ヘッダ１３，１４の内部空間Ｓのうち、副扁平管２１ｆ〜２１ｈの端部が配置される空間である。主扁平管配置空間Ｓ２とは、ヘッダ１３，１４の内部空間Ｓのうち、主扁平管３１ａ〜３１ｅの端部が配置される空間である。

なお、第１ヘッダ１３の副扁平管配置空間Ｓ１から第２ヘッダ側へと流れて第２ヘッダ１４の副扁平管配置空間Ｓ１へと流出した冷媒は、第２ヘッダ１４の内部空間Ｓにおいて、第１ヘッダ１３から第２ヘッダ１４へと向かっていた流れ方向とは逆の方向に向きを変えるように折り返して、主扁平管３１ａ〜３１ｅに形成される流路穴３１２へと向かう。

ここで、図３に示すように、熱交換器１が蒸発器として機能する場合、副扁平管の流路穴を流れ、第２ヘッダの内部空間へと向かう液冷媒は、第２ヘッダの内部空間に流入した際、慣性力により、第２ヘッダの内面（具体的には、第２ヘッダの内面のうち副扁平管の端部に対向する面やその付近）に当たり、その内面に沿って上昇することが考えられる。このため、副扁平管を流れ第２ヘッダの内部空間に流出した冷媒のうち、特に比重の大きな液冷媒が、第２ヘッダの内面のうち副扁平管の端部に対向する面やその付近に多く付着する（図３のドットのハッチングで示している）ことが懸念される。このような現象が起こると、主扁平管の端面から遠い位置に液冷媒が位置することになるため、第２ヘッダの内部空間において、第２ヘッダの内部空間から、冷媒が折り返す領域の近傍（具体的には、冷媒が折り返す地点よりも上方（特に、冷媒が折り返す地点の直上））に位置する主扁平管の流路穴へと流れる液冷媒の量が低下することが懸念される。このため、冷媒が折り返した後に流れていく扁平管の流路穴において液冷媒量とガス冷媒量との割合が偏る冷媒偏流が生じ、熱交換器としての性能を大きく低下させることが懸念される。実際に、本発明の発明者が実験を行った結果、図４に示すように、副扁平管に近い高さ位置に配置される、すなわち、冷媒が折り返す領域の近傍に配置される、主扁平管の流路穴には、液冷媒が流れにくくなっており、ガス冷媒が多く存在していることも検知できた。なお、図４は、熱交換器１が蒸発器として機能する場合の主熱交換部３における冷媒の温度状態を、サーモカメラ等の温度検出装置を用いて検出し、温度状態から冷媒の状態を推測した結果を示したものである。

上記のような課題を解決するために、熱交換器１では、冷媒が折り返す（流れ方向の向きを変える）一方のヘッダ（本実施形態では、第２ヘッダ１４）の内部空間Ｓに、壁部材５１を配置している。具体的には、図５に示すように、第２ヘッダ１４の内部空間Ｓにおいて、副扁平管配置空間Ｓ１と主扁平管配置空間Ｓ２との間に、壁部材５１を配置している。壁部材５１については、以下に詳述する。

（２）壁部材５１
図６は、壁部材５１の概略平面図である。図７は、主扁平管３１ａ〜３１ｅ及び副扁平管２１ｆ〜２１ｈと、壁部材５１が配置された状態の第２ヘッダ１４との概略横断面図である。

壁部材５１は、第２ヘッダ１４の内部空間Ｓに嵌まる（言い換えれば、その外面が、第２ヘッダ１４の内面に接触する）、横断面における外縁が円形状を有する板状の部材である。壁部材５１には、開口５２が形成されている。開口５２は、平面視形状が細長い略四角形状を有するように形成されている。また、壁部材５１は、図７に示すように、開口５２が、主扁平管３１ａ〜３１ｅ及び副扁平管２１ｆ〜２１ｈの幅方向に細長く延びるように、配置されている。

開口５２は、開口５２の横断面積が第２ヘッダ１４の横断面積（内部空間Ｓも含む）の３０％以上となるように、形成されている。なお、開口５２の横断面積の第２ヘッダ１４の横断面積に対する割合を、以下では、適宜、開口割合という。また、開口５２は、主扁平管３１ａ〜３１ｅ及び副扁平管２１ｆ〜２１ｈの長手方向と直交する方向の開口幅Ｗ１（図６を参照）が、主扁平管３１ａ〜３１ｅ及び副扁平管２１ｆ〜２１ｈの幅Ｗ２（図７を参照）と同じになるように形成されている。なお、開口割合が３０％以上であれば、開口幅Ｗ１は、幅Ｗ２より大きくてもよい。

また、開口５２は、図７に示すように、壁部材５１が第２ヘッダ１４に嵌め込まれた状態において、開口５２を形成する開口形成部５３の、主扁平管３１ａ〜３１ｅ及び副扁平管２１ｆ〜２１ｈに貫通される側の縁が、主扁平管３１ａ〜３１ｅ及び副扁平管２１ｆ〜２１ｈの端面と平面視において重なるような位置に、形成されている。

（３）冷媒の流れ
以下、以上のような構成を有する熱交換器１における冷媒の一連の流れを簡単に説明する。

（３−１）熱交換器１が蒸発器として機能する場合の冷媒の流れ
まず、第１ヘッダ１３の外方から熱交換器１に向かって流れる冷媒は、開口１３１を介して第１ヘッダ１３の内部空間Ｓに流入する。第１ヘッダ１３の内部空間Ｓに流入した冷媒は、副熱交換部２の各副扁平管２１ｆ〜２１ｈに分配されて各副扁平管２１ｆ〜２１ｈに形成される複数の流路穴２１２に分流される。そして、各副扁平管２１ｆ〜２１ｈに形成される複数の流路穴２１２を流れる冷媒は、第２ヘッダ１４側に向かって流れ、第２ヘッダ１４の内部空間Ｓ（具体的には、副扁平管配置空間Ｓ１）に流出されてそこで集合する。

第２ヘッダ１４の内部空間Ｓ（具体的には、副扁平管配置空間Ｓ１）に流出された冷媒は、第２ヘッダ１４の副扁平管２１ｆ〜２１ｈに対向する面やその付近に当たって、第２ヘッダ１４の内面に沿って上昇するが、このとき、壁部材５１の下面が、第２ヘッダ１４の内面に沿った冷媒の上昇を抑えている。これにより、第２ヘッダ１４の内面に沿って上昇しようとする冷媒は、開口形成部５３のうち主扁平管３１ａ〜３１ｅ及び副扁平管２１ｆ〜２１ｈに貫通される側の縁部と対向する縁部に沿って（すなわち、開口５２を介して）主扁平管配置空間Ｓ２へと流れ、各主扁平管３１ａ〜３１ｅの流路穴３１２へと向かう。このとき、主扁平管３１ａ〜３１ｅへと向かう冷媒は、各々の主扁平管３１ａ〜３１ｅに分配され、各々の主扁平管３１ａ〜３１ｅに形成される複数の流路穴３１２に分流される。そして、各々の主扁平管３１ａ〜３１ｅの流路穴３１２を流れる冷媒は、第１ヘッダ１３の内部空間Ｓ（具体的には、主扁平管配置空間Ｓ２）に流出されて集合する。そして、第１ヘッダ１３内で集合した冷媒は、開口１３２を介して熱交換器１の外方へと流出する。

ここで、本発明の発明者は、このときの主熱交換部３の冷媒の温度状態を、サーモカメラ等の温度検出装置を用いて検出した。この検出した結果から導き出した冷媒状態の概略分布を図８に示す。実験の結果、壁部材５１を、冷媒が折り返す第２ヘッダ１４の内部空間Ｓに配置すれば、壁部材５１を、冷媒が折り返す第２ヘッダ１４の内部空間Ｓに配置しない場合（図４を参照）に比べて、冷媒が折り返す地点よりも上方に配置される主扁平管３１ａ〜３１ｅ（特に、冷媒が折り返す地点の直上に位置する、すなわち、副扁平管２１ｆの直上に位置する扁平管３１ｅ）の流路穴３１２に、液冷媒が流れやすくなったという知見を得た。

（３−２）熱交換器１が凝縮器として機能する場合の冷媒の流れ
熱交換器１が凝縮器として機能する場合は、第１ヘッダ１３の外方から熱交換器１に向かって流れる冷媒が、開口１３２を介して第１ヘッダ１３に流入する。

そして、第１ヘッダ１３の内部空間Ｓに流入した冷媒は、各主扁平管３１ａ〜３１ｅに分配され、各主扁平管３１ａ〜３１ｅに形成される複数の流路穴３１２に分流されて、第２ヘッダ１４の内部空間Ｓ（主扁平管配置空間Ｓ２）に流出されて集合する。第２ヘッダ１４の内部空間Ｓ（主扁平管配置空間Ｓ２）で集合した冷媒は、壁部材５１に形成される開口５２を介して、副扁平管配置空間Ｓ１に流れる。副扁平管配置空間Ｓ１へと流れた冷媒は、各副扁平管２１ｆ〜２１ｈに分配され、各副扁平管２１ｆ〜２１ｈに形成される複数の流路穴２１２に分流されて第１ヘッダ１３側へと流れる。流路穴２１２を流れる冷媒は、第１ヘッダ１３の内部空間Ｓ（具体的には、副扁平管配置空間Ｓ１）に流出して集合する。第１ヘッダ１３の内部空間Ｓで集合した冷媒は、開口１３１を介して熱交換器１の外方へと流出する。

（４）特徴
（４−１）
本実施形態では、冷媒が折り返すヘッダの内部空間Ｓにおいて、壁部材５１を配置している。具体的には、ヘッダの内部空間Ｓのうち冷媒が折り返す空間（副扁平管配置空間Ｓ１と主扁平管配置空間Ｓ２との間）に、壁部材５１を配置している。これにより、上述したように、各副扁平管２１ｆ〜２１ｈの流路穴２１２を流れて第２ヘッダ１４の内部空間Ｓに流出した冷媒を、冷媒が折り返す領域の近傍（具体的には、冷媒が折り返す地点よりも上方）に位置する主扁平管３１ａ〜３１ｅ（特に、冷媒が折り返す地点の直上に位置する主扁平管３１ｅ）の流路穴３１２へと導くことができる。よって、第２ヘッダ１４の内面のうち副扁平管２１ｆ〜２１ｈの端部に対向する面やその付近に、比重が大きい液冷媒が付着するのを抑制できる。従って、内部空間Ｓにおいて冷媒が折り返す第２ヘッダ１４から、冷媒が折り返す領域の近傍（冷媒が折り返す地点よりも上方）に位置する主扁平管３１ａ〜３１ｅ（特に、冷媒が折り返す地点の直上に位置する主扁平管３１ｅ）に流れる冷媒量（具体的には、液冷媒の量）の低下を抑制できる。すなわち、冷媒が折り返した後に流れる扁平管の流路穴において液冷媒量とガス冷媒量との割合が偏る冷媒偏流を抑制できる。よって、熱交換器１の能力低下を抑制できる。

（４−２）
本実施形態では、壁部材５１に形成される開口５２の開口幅Ｗ１は、副扁平管２１ｆ〜２１ｈ及び主扁平管３１ａ〜３１ｅの幅Ｗ２と同じである。これにより、冷媒の圧力損失を抑制しながら、第２ヘッダ１４の内部空間Ｓから、冷媒が折り返す領域の近傍（冷媒が折り返す地点よりも上方）に位置する主扁平管３１ａ〜３１ｅ（特に、冷媒が折り返す地点の直上に位置する主扁平管３１ｅ）に流れる冷媒量（具体的には、液冷媒の量）の低下を抑制できる。なお、開口幅Ｗ１が幅Ｗ２よりも大きい場合、冷媒の圧力損失をより抑制することが可能になる。

（４−３）
本実施形態では、開口５２は、壁部材５１が第２ヘッダ１４に嵌め込まれた状態において、開口形成部５３の、主扁平管３１ａ〜３１ｅ及び副扁平管２１ｆ〜２１ｈに貫通される側の縁が、主扁平管３１ａ〜３１ｅ及び副扁平管２１ｆ〜２１ｈの端面と平面視において重なるような位置に、形成されている。

これにより、副扁平管配置空間Ｓ１から開口５２を介して主扁平管配置空間Ｓ２へと上昇する冷媒を、冷媒が折り返す領域の近傍（冷媒が折り返す地点よりも上方）に位置する主扁平管３１ａ〜３１ｅの端面へと導きやすくなり、主扁平管３１ａ〜３１ｅに形成される流路穴３１２へと多くの冷媒（特に、液冷媒）を流しやすくなる。

（４−４）
図９は、壁部材５１に形成される開口５２の横断面積の、第２ヘッダ１４の横断面積に対する割合に応じた、冷媒循環量と冷媒圧力損失との関係を示すグラフである。

図９に示すように、本発明の発明者は、壁部材５１に形成される開口５２の横断面積が、第２ヘッダ１４の横断面積の３０％以上となるように、開口５２を形成すれば、冷媒の圧力損失による熱交換器１の能力低下を無視できる程度（具体的には、１％未満）まで抑制できるといった知見を得た。なお、図９に示すように、例えば、開口割合が１３％や１６％の場合において、例えば、冷媒循環量が約１２０ｋｇ／ｈの場合は、圧力損失がないと仮定した場合のサブクール熱交換量に対して約１〜２％サブクール熱交換量が低下し、また、冷媒循環量が約２４０ｋｇ／ｈの場合は、圧力損失がないと仮定した場合のサブクール熱交換量に対して約４〜６％サブクール熱交換量が低下することになる。

（５）変形例
以上、本発明の実施形態について図面に基づいて説明したが、具体的な構成は、上記の実施形態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。

（５−１）変形例１Ａ
上記実施形態では、開口５２が形成された壁部材５１を第２ヘッダ１４の内部空間Ｓに配置すると説明したが、これに限られるものではない。

例えば、開口５２のような開口が形成されるように、複数の部材を使用して壁部材を形成してもよい。

（５−２）変形例１Ｂ
図１０及び図１１は、本変形例１Ｂに係る、主扁平管３１ａ〜３１ｅ及び副扁平管２１ｆ〜２１ｈと壁部材５１が配置された状態の第２ヘッダ１４との概略横断面図である。

上記実施形態では、開口５２は、開口５２を形成する開口形成部５３の主扁平管３１ａ〜３１ｅ及び副扁平管２１ｆ〜２１ｈに貫通される側の縁が、主扁平管３１ａ〜３１ｅ及び副扁平管２１ｆ〜２１ｈの端面と平面視において重なるような位置に形成されていると説明したが、これに限られるものではない。例えば、図１０の二点鎖線に示すように、開口５２は、主扁平管３１ａ〜３１ｅ及び副扁平管２１ｆ〜２１ｈの端部と平面視において重なるような位置に形成されていてもよいし、図１１の一点鎖線に示すように、主扁平管３１ａ〜３１ｅ及び副扁平管２１ｆ〜２１ｈの端部と平面視において重ならないような位置に形成されていてもよい。なお、開口５２は、主扁平管３１ａ〜３１ｅ及び副扁平管２１ｆ〜２１ｈの端面と、開口形成部５３の主扁平管３１ａ〜３１ｅ及び副扁平管２１ｆ〜２１ｈに貫通される側の縁との距離が−２．０ｍｍ〜２．０ｍｍとなるような位置に形成されることが望ましい。

（５−３）変形例１Ｃ
図１２は、本変形例１Ｃに係る第２ヘッダ１４の横断面図である。

上記実施形態では、壁部材５１の外面は、第２ヘッダ１４の内面に接触すると説明したが、壁部材は、このような構成に限られるものではなく、例えば、図１２に示すように、第２ヘッダ１４の内面のうち、主扁平管３１ａ〜３１ｅ及び副扁平管２１ｆ〜２１ｈに対向する面（側面視において、主扁平管３１ａ〜３１ｅ及び副扁平管２１ｆ〜２１ｈに貫通される側とは逆側の内面）に少なくとも接触するような板状の壁部材１５１であってもよい。この場合、ヘッダの内部空間Ｓのうち平面視における壁部材１５１を除いた空間１５２（壁部材の壁部材１５１の第２ヘッダ１４に接触していない面と、第２ヘッダ１４の内面によって形成される空間）が、上記の開口５２に相当する。この場合であっても、第２ヘッダ１４の内面に沿って上昇する冷媒流れを抑制でき、冷媒を、壁部材１５１の第２ヘッダ１４に接触していない面１５３に沿って、主扁平管３１ａ〜３１ｅへと導くことができる。

（５−４）変形例１Ｄ
図１３は、本変形例１Ｄに係る壁部材５１の概略平面図である。

上記実施形態では、ヘッダ１３，１４は、円筒形状の部材であると説明したが、これに限られるものではない。例えば、図１３（ａ）に示すように、内部に中空空間（内部空間に相当）が形成され、横断面形状が、略Ｄ形状を有するように形成される部材であってもよいし、図１３（ｂ）に示すように、横断面形状が略四角形状を有する、角筒形状の部材であってもよい。なお、この場合、壁部材５１は、ヘッダの形状に応じて適宜変更される。

また、開口５２は、平面視形状が略四角形状を有するように形成されていると説明したが、これに限られるものではなく、例えば、図１３（ｃ）に示すように、平面視形状が細長い楕円形状を有するように形成されてもよいし、図１３（ｄ）及び図１３（ｅ）に示すように、平面視形状が略三角形状を有するように形成されていてもよい。

（５−５）変形例１Ｅ
上記実施形態では、副扁平管２１ｆ〜２１ｈと主扁平管３１ａ〜３１ｅとは、同様の構成であると説明したが、幅等が異なっていてもよい。

本発明では、ヘッダと、ヘッダに接続され内部に冷媒を流すための複数の流路穴が形成される複数の扁平管とから構成される熱交換器に種々適用可能である。

１ 熱交換器
１３，１４ ヘッダ
２１ｆ〜２１ｈ 副扁平管（第１扁平管）
３１ａ〜３１ｅ 主扁平管（第２扁平管）
５１ 壁部材
５２ 開口
１５１ 壁部材
１５２ 空間
２１２ 流路穴
３１２ 流路穴
Ｓ 内部空間
Ｓ１ 副扁平管配置空間（第１空間）
Ｓ２ 主扁平管配置空間（第２空間）
Ｗ１ 開口幅
Ｗ２ 副扁平管及び主扁平管の幅

特開２０１０−２３６７４５号公報

Claims (4)

1. 複数の第１扁平管（２１ｆ〜２１ｈ）を含み、前記第１扁平管に形成される複数の流路穴（２１２）を流れる冷媒と前記第１扁平管の外方を流れる空気との間で熱交換を行う第１熱交換部（２）と、
   複数の第２扁平管（３１ａ〜３１ｅ）を含み、前記第２扁平管に形成される複数の流路穴（３１２）を流れる冷媒と前記第２扁平管の外方を流れる空気との間で熱交換を行う第２熱交換部（３）と、
   前記第１熱交換部と前記第２熱交換部とを接続し、その内部空間（Ｓ）において、前記第１扁平管の流路穴から流出した冷媒が折り返して前記第２扁平管の流路穴へと向かうヘッダ（１４）と、
   を備え、
   前記ヘッダの内部空間には、前記第１扁平管の端部が配置されている第１空間（Ｓ１）と、前記第２扁平管の端部が配置されている第２空間（Ｓ２）との間に、壁部材（５１）が配置されている、
   熱交換器（１）。
2. 前記壁部材は、少なくとも、前記ヘッダの内面のうち前記第１扁平管の端部に対向する面に接触している、
   請求項１に記載の熱交換器。
3. 前記壁部材には、前記扁平管の長手方向と直交する方向の幅（Ｗ１）が前記第１扁平管及び前記第２扁平管の幅（Ｗ２）以上である開口（５２）、が形成されている、又は、前記壁部材は、前記扁平管の長手方向と直交する方向の幅が前記第１扁平管及び前記第２扁平管の幅以上である開口が形成されるように、配置されている、
   請求項１又は２に記載の熱交換器。
4. 前記開口の横断面積は、前記ヘッダの横断面積の、３０％以上である、
   請求項３に記載の熱交換器。

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