JP6639690B2 - 熱交換器及び冷凍サイクル装置 - Google Patents

Description

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。

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。各熱交換チューブは、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ている。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。

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。

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。

日本国特開２０１２−１６３３２８号公報 日本国特開２０１４−５９０９８号公報

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。

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、冷媒配管と、を持つ。第１ヘッダ及び第２ヘッダは、互いに間隔をあけた状態で、重力方向に沿って延びている。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ヘッダ間を接続している。冷媒配管は、第１ヘッダ及び第２ヘッダのうち、一方のヘッダに接続され、一方のヘッダ内に冷媒を供給する。冷媒配管、及び複数の熱交換チューブのうち少なくとも一部の熱交換チューブは、一方のヘッダに形成された連通空間を通して連通している。熱交換チューブのうち、一方のヘッダの連通空間に連通している熱交換チューブの本数をＮとすると、冷媒配管は、連通空間に連通する少なくとも一部の熱交換チューブのうち、ヘッダ延在方向の下端から数えてＮ／３本目の熱交換チューブに対して下側に位置する部分で一方のヘッダに接続されている。冷媒配管は、ヘッダ延在方向に直交する方向のうち、熱交換チューブに向かう方向に沿って延びる筒部と、筒部おける熱交換チューブを向く開口を閉塞する閉塞部と、を備えている。閉塞部には、熱交換チューブに向かう方向に閉塞部を貫通して、連通空間に供給される冷媒に、熱交換チューブに向かう方向に沿う速度成分を生成する第１連通孔が形成されている。筒部には、連通空間の上側に向けて開口するとともに、連通空間に供給される冷媒に、ヘッダ延在方向に沿う速度成分を生成する第２連通孔が形成されている。第１連通孔の内径は、第２連通孔の内径よりも大きい。

第１の実施形態に係る空気調和機の概略構成図。 第１の実施形態に係る室外熱交換器の正面図。 第１の実施形態に係る室外熱交換器における第１接続継手の周辺を示す斜視図。 第１の実施形態に係る第１接続継手を＋Ｙ方向から見た側面図。 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。 第２の実施形態に係る第１接続継手を＋Ｙ方向から見た側面図。 第３の実施形態に係る第１接続継手を＋Ｙ方向から見た側面図。 第３の実施形態の他の構成に係る第１接続継手を＋Ｙ方向から見た側面図。 変形例に係る室外熱交換器の正面図。

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。
（第１の実施形態）
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。

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。
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。

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が順に流れる。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が順に流れる。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。

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（冷媒配管）２５及び第２接続継手２６と、を備えている。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（直交方向）及びＹ方向として説明する。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。

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。

図３は、室外熱交換器４における第１接続継手２５の周辺を示す斜視図である。
図３に示すように、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、扁平管が用いられている。すなわち、各熱交換チューブ２３は、例えばＹ方向を長軸方向とし、複数の冷媒流路を有している。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。

図２に示すように、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。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。

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の下側である−Ｚ方向端部（Ｚ方向における第１端）側に接続されている。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２ヘッダ２２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２ヘッダ２２の上側である＋Ｚ方向端部（Ｚ方向における第２端）側に接続されている。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。

次に、上述した第１接続継手２５について詳述する。図４は、第１接続継手２５を＋Ｙ方向から見た側面図である。
図４に示すように、第１接続継手２５は、筒部４１と、筒部４１における＋Ｘ方向開口を閉塞する閉塞部４２と、を有している。
筒部４１における＋Ｘ方向端部は、第１ヘッダ２１に形成された挿入孔４３を通して−Ｘ方向から第１ヘッダ２１内（連通空間）に挿入されている。したがって、筒部４１は、第１ヘッダ２１内において、Ｘ方向（水平方向）に延在している。本実施形態では、熱交換チューブ２３の本数をＮとする。第１接続継手２５と第１ヘッダ２１とのＺ方向における接続位置は、連通空間の下端から数えてＮ／３本目の熱交換チューブ２３よりも−Ｚ方向（下側）に設定されていることが好ましい。

閉塞部４２は、熱交換チューブ２３にＸ方向で対向している。閉塞部４２には、第１連通孔（供給部）５１が形成されている。第１連通孔５１は、閉塞部４２をＸ方向に貫通している。第１連通孔５１は、筒部４１の軸線を含む丸孔とされている。

筒部４１のうち第１ヘッダ２１内の連通空間に位置する部分において、連通空間の＋Ｚ方向（上側）を向く部分には、第２連通孔（供給部）５２が形成されている。第２連通孔５２は、筒部４１をＺ方向に貫通している。第１接続継手２５は、上述した各連通孔５１，５２を通して第１ヘッダ２１内に連通している。

本実施形態において、第１接続継手２５の内径φ_０や各連通孔５１，５２の内径φ_１，φ_２、熱交換チューブ２３の本数Ｎ等のパラメータは、以下の関係を満たすように設定することが好ましい。
第２連通孔５２の＋Ｚ方向開口面を基準位置（高さｈが０）とする。第１接続継手２５から第１ヘッダ２１内に供給される冷媒が最小流量のときの第２連通孔５２から流出する冷媒の流速をｖ_０（ｍ／ｓ）とする。冷媒の質量をｍ（ｋｇ）とする。そして、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、連通空間の下端から数えて２×Ｎ／３本目の熱交換チューブ２３よりも＋Ｚ方向に位置するように、上述した各種パラメータφ_０，φ_１，φ_２，Ｎを設定する。第１連通孔５１の内径φ_１は、第２連通孔５２の内径φ_２よりも大きいことが好ましい。但し、各連通孔５１，５２の内径φ_１，φ_２は、適宜変更が可能である。

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。
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内の連通空間に流入する。第１ヘッダ２１内の連通空間に流入した冷媒は、第１ヘッダ２１内の連通空間を＋Ｚ方向に流通しながら各熱交換チューブ２３に分配される。熱交換チューブ２３内を流通する冷媒は、＋Ｘ方向開口を通じて第２ヘッダ２２内に流入した後、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。

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。これにより、冷媒は、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。

ここで、図３に示すように、第１接続継手２５内を流通する冷媒は、第１連通孔５１及び第２連通孔５２を通じて第１ヘッダ２１内の連通空間に流入することで、＋Ｘ方向及び＋Ｚ方向に分流される。具体的に、冷媒が第１連通孔５１を通じて第１ヘッダ２１内の連通空間に流入することで、冷媒のＸ方向に沿う速度成分（速度ベクトルＶｐ）が生成される。これにより、第１連通孔５１から流出する冷媒は、第１ヘッダ２１内を＋Ｘ方向に流れた後、熱交換チューブ２３のうち主に−Ｚ方向部分に位置する熱交換チューブ２３（第１接続継手２５の周囲に位置する熱交換チューブ２３）内に流入する。

一方、冷媒が第２連通孔５２を通じて第１ヘッダ２１内に流入することで、冷媒のＺ方向に沿う速度成分（速度ベクトルＶｈ）が生成される。これにより、第２連通孔５２から流出する冷媒は、第１ヘッダ２１内を＋Ｚ方向に流れた後、熱交換チューブ２３のうち主に＋Ｚ方向に位置する熱交換チューブ２３（第１接続継手２５から＋Ｚ方向に離間した熱交換チューブ２３）内に流入する。

このように、本実施形態では、第１接続継手２５が、＋Ｘ方向に沿う冷媒の速度成分を生成する第１連通孔５１と、＋Ｚ方向に沿う冷媒の速度成分を生成する第２連通孔５２と、を有する構成とした。
この構成によれば、第１接続継手２５から第１ヘッダ２１内に流入する冷媒を、＋Ｘ方向及び＋Ｚ方向に分流することができる。そのため、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。これにより、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。そのため、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。

本実施形態では、第１接続継手２５に第１連通孔５１及び第２連通孔５２がそれぞれ形成されている。そのため、＋Ｘ方向及び＋Ｚ方向に対して冷媒を確実に流出させることができる。これにより、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。

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、連通空間の下端から数えて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、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に対しても効果的に冷媒を供給することができる。

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。

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５は、熱交換チューブ２３のＺ方向（重力方向）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５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５中における破線は、第１ヘッダ２１内に冷媒を＋Ｚ方向に向けて流通させた場合（第１接続継手２５に第２連通孔５２のみを設けた場合）の解析結果（以下、比較例１という。）を示している。図５中における鎖線は、第１ヘッダ２１内に冷媒を＋Ｘ方向に向けて流通させた場合（第１接続継手２５に第１連通孔５１のみを設けた場合）の解析結果（以下、比較例２という。）を示している。図５中Ｐは、実施例及び比較例２における冷媒の供給位置を示している。

図５に示すように、比較例１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１ヘッダ２１内を＋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。その結果、−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。
一方、比較例２では、供給位置Ｐ付近の熱交換チューブ２３（−Ｚ方向に位置する熱交換チューブ２３）において、冷媒供給量が多くなるという結果が得られた。これは、第１ヘッダ２１内を＋Ｘ方向に流通する冷媒が、供給位置Ｐ付近の熱交換チューブ２３に直接供給されたためであると考えられる。その結果、＋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。

これに対して、実施例では、冷媒が＋Ｘ方向及び＋Ｚ方向に分流されて第１ヘッダ２１内に供給される。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１，２に比べて均一化できる結果になった。

（第２の実施形態）
図６は、第２の実施形態に係る第１接続継手１００を＋Ｙ方向から見た側面図である。以下の説明では、上述した第１の実施形態と同様の構成については同一の符号を付して説明を省略する。本実施形態では、第１接続継手（冷媒配管）１００の連通孔（供給部）１０１が、＋Ｘ方向（熱交換チューブ２３に向かう方向）、及び＋Ｚ方向（第１ヘッダ２１内の連通空間の上側）の双方に開口している点で上述した実施形態と相違している。
図６に示す第１接続継手１００において、連通孔１０１は、＋Ｘ方向及び＋Ｚ方向の双方に開口している。具体的に、連通孔１０１は、第１接続継手１００の＋Ｘ方向端部において、筒部４１の＋Ｚ方向端部（上面）と閉塞部（案内壁）４２との隅部を斜めに切除するように形成されている。すなわち、連通孔１０１の開口面は、＋Ｘ方向に向かうに従い−Ｚ方向に傾斜している。

連通孔１０１の下端開口縁を構成する閉塞部４２は、筒部４１の＋Ｘ方向開口における−Ｚ方向端部を覆っている。閉塞部４２の内面（−Ｘ方向を向く面）は、Ｘ方向に直交する平滑面とされている。

本実施形態において、第１接続継手１００を流通する冷媒のうち、一部の冷媒は連通孔１０１に向けて直接流通することで、主に冷媒の＋Ｘ方向に沿う速度成分（速度ベクトルＶｐ）が生成される。一方、第１接続継手１００を流通する冷媒のうち、残りの冷媒は閉塞部４２の内面に衝突した後、閉塞部４２の内面に沿って＋Ｚ方向に案内されることで、主に冷媒の＋Ｚ方向に沿う速度成分（速度ベクトルＶｈ）が生成される。これにより、連通孔１０１から流出する冷媒に対して、Ｘ方向に沿う速度成分と、Ｚ方向に沿う速度成分と、の合成成分（速度ベクトルＶｍ）を生成することができる。すなわち、冷媒が、斜め上方（＋Ｘ方向、かつ＋Ｚ方向を向く方向）に連通孔１０１から流出することになるので、−Ｚ方向に位置する熱交換チューブ２３や＋Ｚ方向に位置する熱交換チューブ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、熱交換チューブ２３に供給される冷媒供給量を均一化することができる。

ここで、冷媒の速度ベクトルＶｈが小さくなると、液体冷媒が重力の影響で−Ｚ方向に落下し、＋Ｚ方向に位置する熱交換チューブ２３まで到達し難くなる。その結果、−Ｚ方向に位置する熱交換チューブ２３に液体冷媒が多く供給され（＋Ｚ方向に位置する熱交換チューブ２３にはガス冷媒が多く供給され）、各熱交換チューブ２３への冷媒供給量にばらつきが生じる可能性がある。

そのため、冷媒の速度ベクトルＶｈは、速度ベクトルＶｐ以上に設定することが好ましい。この場合、冷媒の速度ベクトルＶｈや速度ベクトルＶｈｐは、連通孔１０１や閉塞部４２の寸法等により調整できる。例えば閉塞部４２におけるＺ方向の高さｔは、筒部４１の内径φ_０の半分以上であることが好ましい（ｔ≧φ_０／２）。連通孔１０１の開口面とＸ方向とのなす角度αは、４５°以上（５０°程度）であることが好ましい（α≧４５°）。連通孔１０１の開口面に沿う連通孔１０１の＋Ｚ方向開口縁から−Ｚ方向開口縁までの長さＬは、筒部４１の内径φ_０以下であることが好ましい（φ_０≧Ｌ）。但し、連通孔１０１や閉塞部４２の寸法は、熱交換チューブ２３の本数Ｎ等によって適宜変更が可能である。

（第３の実施形態）
図７は、第３の実施形態に係る第１接続継手２００を＋Ｙ方向から見た側面図である。以下の説明では、上述した第１の実施形態と同様の構成については同一の符号を付して説明を省略する。本実施形態では、上述した閉塞部４２が傾斜案内壁２４２となっている点で上述した実施形態と相違している。
図７に示す第１接続継手（冷媒配管）２００において、筒部４１における＋Ｘ方向端縁は、Ｘ方向に対して傾斜して延在している。具体的に、筒部４１における＋Ｘ方向端縁は、＋Ｚ方向（上側）に向かうに従い熱交換チューブ２３に接近するように傾斜している。筒部４１のうち連通空間の＋Ｚ方向（上側）を向く部分には、筒部４１をＺ方向に貫通する連通孔（供給部）２０１が形成されている。

第１接続継手２００の傾斜案内壁２４２は、筒部４１における＋Ｘ方向開口を閉塞している。傾斜案内壁２４２は、筒部４１における＋Ｘ方向端縁に倣って＋Ｘ方向に向かうに従い＋Ｚ方向に延在している。

本実施形態において、第１接続継手２００内を流通する冷媒は、傾斜案内壁２４２に衝突した後、傾斜案内壁２４２の内面に沿って斜め上方に案内される。その後、冷媒は、連通孔２０１を通じて斜め上方に向けて第１ヘッダ２１内に流入する。すなわち、傾斜案内壁２４２は、冷媒のＸ方向及びＺ方向に沿う速度成分（速度ベクトルＶｐ，Ｖｈ）を生成する。連通孔２０１は、冷媒のＺ方向に沿う速度成分（速度ベクトルＶｈ）を生成する。

そして、冷媒が連通孔２０１から斜め上方に向けて流出することで、−Ｚ方向に位置する熱交換チューブ２３や＋Ｚ方向に位置する熱交換チューブ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、熱交換チューブ２３に供給される冷媒供給量を均一化することができる。

本実施形態においても、上述した第２の実施形態と同様に、冷媒の速度ベクトルＶｈを、速度ベクトルＶｐ以上に設定することが好ましい。この場合、傾斜案内壁２４２とＸ方向とのなす角度θは、４５°以上（５０°程度）であることが好ましい（θ≧４５°）。連通孔２０１の内径φ_３は、筒部４１の内径φ_０以下であることが好ましい（φ_０≧φ_３）。

傾斜案内壁２４２の内面と連通孔２０１との間のＸ方向における距離ｄは、筒部４１の内径φ_０の半分以下であることが好ましい（φ_０／２≧ｄ）。仮に、距離ｄが内径φ_０の半分よりも遠い場合（ｄ＞φ_０／２）、第１接続継手２００内における連通孔２０１よりも＋Ｘ方向の領域において、筒部４１を＋Ｘ方向に流れる冷媒と、傾斜案内壁２４２に沿って＋Ｚ方向に案内される冷媒と、が衝突して過流が生じやすい。その結果、筒部４１を流れる冷媒が傾斜案内壁２４２に到達する前に、過流によって＋Ｚ方向に案内されることで、連通孔２０１から流出する冷媒の速度ベクトルＶｈが大きくなる。

これに対して、距離ｄを内径φ_０の半分以下に設定することで、冷媒の一部を傾斜案内壁２４２に確実に到達させることができる。そして、冷媒の一部が傾斜案内壁２４２に到達することで、冷媒が傾斜案内壁２４２に沿って流れることで生成される速度ベクトルＶｐを確保できる。

上述した第３の実施形態では、閉塞部全体を傾斜させて傾斜案内壁２４２と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、図８に示すように、閉塞部４２の内面のみを傾斜させる構成であっても構わない。すなわち、図８に示す閉塞部４２の内面は、＋Ｚ方向に向かうに従い閉塞部４２のＸ方向の長さが漸次縮小するように傾斜している。

次に、実施形態の変形例について説明する。図９は、変形例に係る室外熱交換器３０１を＋Ｙ方向から見た正面図である。本変形例では、折り返し方式の室外熱交換器３０１について説明する。
図９に示すように、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連通空間３０３〜第４連通空間３０６）にＺ方向で仕切る複数の仕切部（第１仕切部３１０、第２仕切部３１１及び第３仕切部３１２）が設けられている。
一方、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連通空間３１３〜第４連通空間３１６）にＺ方向で仕切る複数の仕切部（第１仕切部３２０、第２仕切部３２１及び第３仕切部３２２）が設けられている。第１ヘッダ２１の第１仕切部３１０及び第２ヘッダ２２の第１仕切部３２０は、Ｚ方向で同等の位置に配置されている。第１ヘッダ２１の第２仕切部３１１及び第２ヘッダ２２の第２仕切部３２１は、Ｚ方向で同等の位置に配置されている。第１ヘッダの第３仕切部３１２及び第２ヘッダ２２の第３仕切部３２２は、Ｚ方向で同等の位置に配置されている。

上述した熱交換チューブ２３は、各仕切部３１０〜３１２，３２０〜３２２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３３０〜第４熱交換モジュール３３３）に区画されている。具体的に、第１熱交換モジュール３３０を構成する熱交換チューブ２３は、各ヘッダ２１，２２の第１連通空間３０３，３１３に連通している。第２熱交換モジュール３３１を構成する熱交換チューブ２３は、各ヘッダ２１，２２の第２連通空間３０４，３１４に連通している。第３熱交換モジュール３３２を構成する熱交換チューブ２３は、各ヘッダ２１，２２の第３連通空間３０５，３１５に連通している。第４熱交換モジュール３３３を構成する熱交換チューブ２３は、各ヘッダ２１，２２の第４連通空間３０６，３１６に連通している。

第１接続継手３２５は、第１ヘッダ２１の−Ｚ方向端部に接続されている。第１接続継手３２５内は、第１ヘッダ２１の第１連通空間３０３に連通している。
第２接続継手３２６は、第１ヘッダ２１の＋Ｚ方向端部に接続されている。第２接続継手３２６内は、第１ヘッダ２１の第４連通空間３０６に連通している。

各ヘッダ２１，２２には、Ｚ方向で隣り合う熱交換モジュール３３０〜３３４同士を連通させるターン部（第１ターン部３４０〜第３ターン部３４２）が設けられている。第１ターン部（冷媒配管）３４０は、第２ヘッダ２２のうち第１仕切部３２０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３４０は、第２ヘッダ２２の第１連通空間３１３と第２連通空間３２４とを連通させている。第２ターン部（冷媒配管）３４１は、第１ヘッダ２１のうち第２仕切部３１１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３４１は、第１ヘッダ２１の第２連通空間３０４と第３連通空間３０５とを連通させている。第３ターン部（冷媒配管）３４２は、第２ヘッダ２２のうち第３仕切部３２２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３４２は、第２ヘッダ２２の第３連通空間３１５と第４連通空間３１６とを連通させている。

この構成によれば、第１接続継手３２５から第１ヘッダ２１の第１連通空間３０３に供給される冷媒は、Ｘ方向に蛇行しながら＋Ｚ方向に流通する。例えば、第１熱交換モジュール３３０を＋Ｘ方向に流通した冷媒は、第２ヘッダ２２の第１連通空間３１３に流入した後、第１ターン部３４０を通って第２連通空間３２４に流入する。第２連通空間３２４に流入した冷媒は、第２熱交換モジュール３３１を−Ｘ方向に流通した後、第１ヘッダ２１の第２連通空間３１４に流入する。その後、第３熱交換モジュール３３２及び第４熱交換モジュール３３３を順次流通した冷媒は、第１ヘッダ２１の第４連通空間３０６に流入した後、第２接続継手３２６を通して室外熱交換器３０１から排出される。

上述した構成において、各ターン部３４０〜３４２のうち少なくとも一つのターン部や第１接続継手３２５に、上述した各実施形態や変形例の構成を採用することが可能である。これにより、熱交換モジュールを構成する熱交換チューブ２３に供給される冷媒供給量を均一化できる。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３３０〜３３３の上流端部及び下流端部にそれぞれ仕切部３１０〜３１２，３２０〜３２２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。仕切部は、一の熱交換モジュールの上流端部と、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下流端部と、の間に少なくとも配設されていれば構わない。すなわち、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３４０〜３４２の上流端部と下流端部とを仕切る仕切部）やターン部３４０〜３４２は配設しなくても構わない。

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。

上述した実施形態では、例えば第１接続継手が第１ヘッダ２１内でＸ方向に延在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。第１接続継手は、第１ヘッダ２１内で速度ベクトルＶｐ，Ｖｈを生成する構成であれば、第１ヘッダ２１内での延在方向は適宜変更が可能である。
また、上述した各実施形態や変形例を適宜組み合わせても構わない。この場合、例えばＺ方向やＸ方向、Ｚ方向及びＸ方向に交差する方向等に複数の連通孔を形成することも可能である。

以上説明した少なくともひとつの実施形態によれば、冷媒配管が、＋Ｘ方向に向かう冷媒の速度成分を生成する第１供給部と、＋Ｚ方向に向かう冷媒の速度成分を生成する第２供給部と、を有している構成とした。
この構成によれば、冷媒配管から一方のヘッダ内に流入する冷媒を、＋Ｘ方向及び＋Ｚ方向に分流することができる。そのため、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。これにより、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。そのため、熱交換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。

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。

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、２５…第１接続継手、４１…筒部、４２…閉塞部（案内壁）、５１…第１連通孔（供給部）、５２…第２連通孔（供給部）、１００…第１接続継手、１０１…連通孔（供給部）、２００…第１接続継手、２０１…連通孔（供給部）、２４２…傾斜案内壁、３０１…室外熱交換器、３０３…第１連通空間、３０４…第２連通空間、３０５…第３連通空間、３０６…第４連通空間、３２５…第１接続継手、３４０…第１ターン部（冷媒配管）、３４１…第２ターン部（冷媒配管）、３４２…第３ターン部（冷媒配管）

Claims (3)

1. 重力方向に沿って延びる第１ヘッダと、
   前記重力方向に沿って延びるとともに、前記第１ヘッダに対して間隔をあけて併設された第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等間隔に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、一方のヘッダに接続され、前記一方のヘッダ内に冷媒を供給する冷媒配管と、を備え、
   前記冷媒配管、及び複数の前記熱交換チューブのうち少なくとも一部の熱交換チューブは、前記一方のヘッダに形成された連通空間を通して連通し、
   前記熱交換チューブのうち、前記一方のヘッダの前記連通空間に連通している熱交換チューブの本数をＮとすると、
   前記冷媒配管は、前記連通空間に連通する前記少なくとも一部の熱交換チューブのうち、前記ヘッダ延在方向の下端から数えてＮ／３本目の熱交換チューブに対して下側に位置する部分で前記一方のヘッダに接続され、
   前記冷媒配管は、
   前記ヘッダ延在方向に直交する方向のうち、前記熱交換チューブに向かう方向に沿って延びる筒部と、
   前記筒部おける前記熱交換チューブを向く開口を閉塞する閉塞部と、を備え、
   前記閉塞部には、前記熱交換チューブに向かう方向に前記閉塞部を貫通して、前記連通空間に供給される冷媒に、前記熱交換チューブに向かう方向に沿う速度成分を生成する第１連通孔が形成され、
   前記筒部には、前記連通空間の上側に向けて開口するとともに、前記連通空間に供給される冷媒に、前記ヘッダ延在方向に沿う速度成分を生成する第２連通孔が形成され、
   前記第１連通孔の内径は、前記第２連通孔の内径よりも大きい、
   熱交換器。
2. 重力方向に沿って延びる第１ヘッダと、
   前記重力方向に沿って延びるとともに、前記第１ヘッダに対して間隔をあけて併設された第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等間隔に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、一方のヘッダに接続され、前記一方のヘッダ内に冷媒を供給する冷媒配管と、を備え、
   前記冷媒配管、及び複数の前記熱交換チューブのうち少なくとも一部の熱交換チューブは、前記一方のヘッダに形成された連通空間を通して連通し、
   前記熱交換チューブのうち、前記一方のヘッダの前記連通空間に連通している熱交換チューブの本数をＮとすると、
   前記冷媒配管は、前記連通空間に連通する前記少なくとも一部の熱交換チューブのうち、前記ヘッダ延在方向の下端から数えてＮ／３本目の熱交換チューブに対して下側に位置する部分で前記一方のヘッダに接続され、
   前記冷媒配管は、
   前記ヘッダ延在方向に直交する方向のうち、前記熱交換チューブに向かう方向に沿って延びる筒部と、
   前記筒部おける前記熱交換チューブを向く開口を閉塞するとともに、上側に向かうに従って前記熱交換チューブに接近するように傾斜する傾斜案内壁と、を備え、
   前記筒部のうち、前記傾斜案内壁の内面から離間した位置には、前記連通空間の上側に向けて開口する連通孔が形成され、
   前記連通孔の開口縁から前記傾斜案内壁の内面までの前記熱交換チューブに向かう方向での距離は、前記筒部の内径の半分以下に設定されている、
   熱交換器。
3. 請求項１又は請求項２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。

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