JP2018100800A - 熱交換器及び空気調和機 - Google Patents

Abstract

【課題】性能低下を抑制することができる熱交換器を提供する。
【解決手段】伝熱管２０と、上下方向に延びる管状をなして複数の前記伝熱管２２の一端が内部空間に連通状態で接続されたヘッダ部３０と、ヘッダ部３０内を水平断面視にて、各伝熱管２２とヘッダ部３０内の内周面とにわたって延びてヘッダ部３０内を各伝熱管２２とそれぞれ連通する第一室７６及び第二室７７とに区画するとともに、第一室７６及び第二室７７とを各伝熱管２２のうち最上部の伝熱管の高さ以上で互いに連通させる第一連通部６１が形成された縦仕切板７０と、第一室７６と第二室７７のうち、第一室７６のみにヘッダ３０の外部と連通状態で冷媒が流通する流通路とを備える。
【選択図】図３

Description

本発明は、熱交換器及び空気調和機に関する。

空気調和機の熱交換器として、水平方向に延びる伝熱管を上下方向に間隔をあけて複数配置し、各伝熱管の外面にフィンを設けたものが知られている。複数の伝熱管の両端は上下方向に延びる一対のヘッダにそれぞれ接続されている。このような熱交換器では、一方のヘッダに導入されて伝熱管を経て他方のヘッダに流通した冷媒が、該他方のヘッダで折り返すようにして再度伝熱管を経て一方のヘッダに戻るように構成されている。

折り返し側のヘッダ内には、該ヘッダ内を上下方向に区画する仕切板によって複数の領域が区画形成されている。これによって、ヘッダ内の一の領域内に伝熱管を経て導入された冷媒は、接続管を介してヘッダ内の他の領域に導入された後に、該他の領域に接続された複数の伝熱管を経由して出入口側の一方のヘッダに戻される。
冷媒が折り返しする際、比重の大きい液相冷媒は下方に流れやすく、また比重の小さい気相冷媒は上方に流れやすい。そのため、各伝熱管に流れ込む冷媒に偏流が生じる。
例えば特許文献１には、ヘッダ内を仕切板により伝熱管側空間と反伝熱管側空間とに区分けし、これら空間同士を上部及び下部で連通させることで冷媒の偏流を抑制させることが記載されている。

特開２０１５−６８６２３号公報

液相冷媒と気相冷媒との気液分離による冷媒の偏流を抑制したとしても、冷媒がヘッダ内下部から流入しヘッダ内を上昇する際、各伝熱管に流れ込む冷媒流量の差が生じる。そのような状態では熱交換器の伝熱性能を十分に活用することができない。熱交換器の性能低下を抑制するためには、伝熱管に流れ込む冷媒流量は上部から下部のどの伝熱管でも均等化することが好ましい。

本発明はこのような課題に鑑みてなされたものであって、性能低下を抑制することができる熱交換器、及び、該熱交換器を用いた空気調和機を提供することを目的とする。

本発明は、上記課題を解決するため、以下の手段を採用している。
即ち、本発明の第一態様の熱交換器は、水平方向に延びて内部に冷媒が流通するとともに、上下方向に間隔をあけて複数が配列された伝熱管と、上下方向に延びる管状をなして複数の前記伝熱管の一端が内部空間に連通状態で接続されたヘッダ部と、前記ヘッダ部内を水平断面視にて、各前記伝熱管と前記ヘッダ部内の内周面とにわたって延びて前記ヘッダ部内を各前記伝熱管とそれぞれ連通する第一室及び第二室とに区画するとともに、前記第一室及び前記第二室を前記伝熱管のうち最も上方の前記伝熱管の高さ以上の位置で互いに連通させる第一連通部を形成している縦仕切板と、前記第一室と前記第二室のうち前記第一室のみに接続されており、内部を冷媒が流通する流通路と、を備える。

このような熱交換器によれば、熱交換器が蒸発器として用いられる場合、流通路を介してヘッダ部内の第一室に冷媒が導入される。第一室に導入された冷媒の一部は各伝熱管に導入されるが、伝熱管に導入されなかった冷媒は、縦仕切板の上部に形成された第一連通部を介して第二室に導入され、第二室内を下方に移動しながら各伝熱管に導入されることになる。これによって、冷媒流量が少ない場合であっても第一室内を移動する冷媒の流速が下がることを抑制でき、ヘッダ部内の上部や中央部に接続される各伝熱管に導入される冷媒量が確保され、各伝熱管内を流通する冷媒流量のばらつきの発生を抑制できる。また、冷媒流量が多い場合、冷媒が第一室の上部に集中することがあるが、縦仕切板の上部に形成された第一連通部を介して第二室の上部に冷媒が導入され、第二室内を下方に移動しながら各伝熱管に導入されることになるので、冷媒はヘッダ部の上部に集中することなく、ヘッダ部内の下部や中央部に接続される各伝熱管に導入される冷媒量が確保されることになるので、各伝熱管内を流通する冷媒流量のばらつきの発生を抑制できる。

上記熱交換器では、前記第一連通部は、前記縦仕切板に形成された連通孔であってもよい。

上記熱交換器では、前記第一連通部は、前記縦仕切板と前記ヘッダ部の上端との間の隙間であってもよい。

上記熱交換器では、前記縦仕切板は、上下に隣り合う前記伝熱管の間に、前記第一室及び前記第二室を互いに連通させる第二連通部を形成していてもよい。

これによって、熱交換器が凝縮器として用いられる場合、各伝熱管からヘッダ部内の第一室および第二室へと冷媒が導入され、第一室に導入された冷媒は、流通路に導入される。第二室に導入された冷媒は、縦仕切板に形成された第二連通部を介して第一室に導入された後、流通路に導入される。これにより、各伝熱管から第二室へ導入された冷媒が第二室内で溜まり込むことなく、第二連通部を介して第一室へ導入され、流通路に導入することができる。

上記熱交換器では、前記縦仕切板は、前記第一室と前記第二室とを前記伝熱管のうち最も下方の前記伝熱管よりも下方の位置で互いに連通させる第三連通部を形成していてもよい。

これによって、熱交換器が凝縮器として用いられる場合、各伝熱管からヘッダ部内の第一室および第二室へと冷媒が導入され、第一室に導入された冷媒は、流通路に導入される。第二室に導入された冷媒は、第二室内の下方に移動し、縦仕切板に形成された第三連通部を介して第一室に導入された後、流通路に導入される。これにより、各伝熱管から第二室へ導入された冷媒は第二室内で溜まり込むことなく、第二連通部を介して第一室へ導入され、流通路に導入することができる。

上記熱交換器では、前記縦仕切板の下部が前記第二室側から前記第一室側に湾曲しており、前記第三連通部は、前記縦仕切板と前記ヘッダ部の下端との間の隙間であってもよい。

これによって、熱交換器が凝縮器として用いられる場合、各伝熱管からヘッダ部内の第一室および第二室へと冷媒が導入され、第一室に導入された冷媒は、流通路に導入される。第二室に導入された冷媒は、第二室内の下方に移動し、縦仕切板に形成された第三連通部を介して第一室に導入された後、流通路に導入される。これにより、各伝熱管から第二室へ導入された冷媒は第二室内で溜まり込むことなく、第二連通部を介して第一室へ導入され、流通路に導入することができる。さらに、縦仕切板の下部が第二室側へ湾曲されていることで、この湾曲形状が冷媒の流れをガイドすることになり、冷媒が第二室から第一室へ導入されやすくなる。

上記熱交換器では、前記伝熱管の延在方向における該伝熱管の前記ヘッダ部内での長さＬｐは、前記ヘッダ部の内径Ｄｉの半分以下であってもよい。

これによって、熱交換器が蒸発器として用いられる場合、
伝熱管におけるヘッダ部内の長さが短いため、流通路から第一室および第一室から第二室へ導入された気液二相状態の冷媒が第一室および第二室内の各伝熱管の上下間に溜まり込むことによる冷媒の流れの乱れを抑制することができ、液相冷媒が各伝熱管へ導入されやすくなる。これによりさらに各伝熱管内を流通する冷媒流量のばらつきの発生を抑制できる。

本発明の第二態様に係る空気調和機は、上記いずれかの熱交換器を備える。
これによって、各伝熱管を流通する冷媒流量のばらつきの発生を抑制でき、冷房及び暖房性能の低下を回避することができる。

本発明の熱交換器及び空気調和機によれば、複数の伝熱管を流通する冷媒流量の不均一化による性能低下を抑制することができる。

本発明の第一実施形態に係る空気調和機の全体構成図である。 本発明の第一実施形態に係る熱交換器の縦断面図である。 本発明の第一実施形態に係る熱交換器の斜視図である。 本発明の第一実施形態に係る熱交換器の第二ヘッダ部の水平断面図である。 図４のＡ方向矢視図である。 本発明の第一実施形態の変形例に係る熱交換器の斜視図である。 本発明の第一実施形態の変形例に係る熱交換器の第二ヘッダ部の水平断面図である。 図７のＢ方向矢視図である。 本発明の第二実施形態に係る熱交換器の斜視図である。 本発明の第二実施形態に係る熱交換器の第二ヘッダ部の水平断面図である。 図１０のＣ方向矢視図である。 本発明の第二実施形態の変形例に係る熱交換器の斜視図である。 本発明の第二実施形態の変形例に係る熱交換器の第二ヘッダ部の水平断面図である。 図１３のＤ方向矢視図である。 本発明の第三実施形態に係る熱交換器の斜視図である。 本発明の第三実施形態に係る熱交換器の第二ヘッダ部の水平断面図である。 図１６のＥ矢視図である。 本発明の第三実施形態の変形例に係る熱交換器の斜視図である。 本発明の第三実施形態の変形例に係る熱交換器の第二ヘッダ部の縦方向断面図である。 図１９のＦ矢視図である。 本発明の第四実施形態に係る熱交換器の熱交換器の第二ヘッダ部の水平断面図である。

以下、本発明の第一実施形態に係る熱交換器１０を備えた空気調和機１について図１〜４を参照して説明する。
図１に示すように、空気調和機１は、圧縮機２、室内熱交換器３（熱交換器１０）、膨張弁４、室外熱交換器５（熱交換器１０）、四方弁６、及び、これらを接続する配管７を備えており、これらからなる冷媒回路を構成している。

圧縮機２は、冷媒を圧縮し、圧縮した冷媒を冷媒回路に供給する。
室内熱交換器３は、冷媒と室内の空気との間で熱交換を行う。室内熱交換器３は、冷房運転時には蒸発器として用いられ室内から吸熱し、暖房運転時には凝縮器として用いられ室内へ放熱する。室外熱交換器５は、冷媒と室外の空気との間で熱交換を行う。
膨張弁４は、凝縮器で熱交換をすることで液化した高圧の冷媒を膨張させることで低圧化する。
室外熱交換器５は、冷房運転時には、凝縮器として用いられ室外へ放熱し、暖房運転時には、蒸発器として用いられ室外から吸熱する。
四方弁６は、暖房運転時と冷房運転時とで冷媒の流通する方向を切り替える。これにより、冷房運転時には、冷媒が、圧縮機２、室外熱交換器５、膨張弁４及び室内熱交換器３の順に循環する。一方、暖房運転時には、冷媒が、圧縮機２、室内熱交換器３、膨張弁４及び室外熱交換器５、の順に循環する。

次に、上記室内熱交換器３及び室外熱交換器５として用いられる熱交換器１０について、図２〜図４について説明する。
図２に示すように、熱交換器１０は、複数の伝熱管２０、複数のフィン２３、一対のヘッダ３０及び接続管５５を備える。

伝熱管２０は、水平方向に直線状に延びる管状の部材であって、内部に冷媒が流通する流路が形成されている。このような伝熱管２０は、上下方向に間隔をあけて複数が配列されており、互いに平行に配置されている。
本実施形態では、各伝熱管２０は扁平管状をなしており、伝熱管２０の内部には、該伝熱管２０の延在方向に直交する水平方向に並設された複数の流路が形成されている。これら複数の流路は互いに平行に配列されている。これにより、伝熱管２０の延在方向に直交する断面の外形は、伝熱管２０の延在方向に直交する水平方向を長手方向とした扁平状とされている。

フィン２３は、上記のように配列された伝熱管２０の間にそれぞれ配置されており、本実施形態では、各伝熱管２０の延在方向に向かうにしたがって上下に隣り合う伝熱管２０に交互に接触するように延びるいわゆるコルゲート状に延びている。なお、フィン２３の形状はこれに限定されることはなく、伝熱管２０の外周面から張り出すように設けられていれば、いかなる形状であってもよい。

一対のヘッダ３０は、上記複数の伝熱管２０の両端にこれら伝熱管２０を挟み込むように設けられている。これら一対のヘッダ３０の一方は、外部から熱交換器１０内への冷媒の出入り口となる出入口側ヘッダ４０とされており、他方は、熱交換器１０内で冷媒が折り返すための折り返し側ヘッダ５０とされている。

出入口側ヘッダ４０は、上下方向に延びる筒状の部材であって、上端及び下端が閉塞されるとともに内部が仕切板によって上下二つの領域に区画されている。出入側仕切板４１によって区画された下方の領域は下部出入領域４２とされ、上方の領域は上部出入領域４３とされている。これら下部出入領域４２と上部出入領域４３とは出入口側ヘッダ４０内で互いに非連通状態とされている。これら下部出入領域４２及び上部出入領域４３は、冷媒回路を構成する配管７がそれぞれ接続されている。
ここで、複数の伝熱管２０のうち、下部出入領域４２と連通状態で接続されている伝熱管２０は、第一伝熱管２１とされており、上部出入領域４３と連通状態で接続されている伝熱管２０は、第二伝熱管２２（伝熱管２０）とされている。

折り返し側ヘッダ５０は、ヘッダ本体５１、折り返し側仕切板５４及び縦仕切板７０を備えている。
ヘッダ本体５１は、上下方向に延びる筒状をなす部材であって、上端及び下端が閉塞されている。折り返し側仕切板５４は、ヘッダ本体５１内に設けられ、該ヘッダ本体５１内の空間を上下二つの領域に区画している。ヘッダ本体５１の折り返し側仕切板５４の下方の部分は第一ヘッダ部５２とされており、ヘッダ本体５１の折り返し側仕切板５４の上方の部分は第二ヘッダ部５３（ヘッダ部）とされている。即ち、本実施形態では、ヘッダ本体５１内が折り返し側仕切板５４によって区画されることで、折り返し側ヘッダ５０に、それぞれ内部に空間を有する第一ヘッダ部５２及び第二ヘッダ部５３が形成されている。換言すれば、第一ヘッダ部５２及び第二ヘッダ部５３によって折り返し側ヘッダ５０が構成されている。

上記第一伝熱管２１は、それぞれ第一ヘッダ部５２内と連通状態となるように該第一ヘッダ部５２に水平方向一方側から接続されている。また、上記第二伝熱管２２は、それぞれ第二ヘッダ部５３内と連通状態となるように水平方向一方側から該第二ヘッダ部５３に接続されている。換言すれば、第一ヘッダ部５２に接続されている伝熱管２０が第一伝熱管２１とされ、第二ヘッダ部５３に接続されている伝熱管２０が第二伝熱管２２とされている。

図３に示すように、縦仕切板７０は、上下方向に延びる板状の部材であって、第二ヘッダ部５３内に設けられている。縦仕切板７０は、第二ヘッダ部５３内の空間を水平断面視にて、それぞれが各第二伝熱管２２と連通するよう第一室７６と第二室７７との二つの領域に区画している。具体的には、縦仕切板７０は、水平断面視にて第二伝熱管２２が延びる方向に設置される。縦仕切板７０は、第二ヘッダ部５３内で水平方向にわたって延びている。これによって本実施形態では、上下に隣り合う第二伝熱管２２の間でも縦仕切板７０によって第一室７６及び第二室７７とが隔てられている各第二伝熱管が前記第二ヘッダ部５３内に突出した部分では、縦仕切板７０の水平方向の両端のうちの第二伝熱管側の一端は、第二伝熱管に接触している。各第二伝熱管２２の開口部は、縦仕切板の一端によって第二伝熱管２２の延在方向に直交する水平方向に分割されている。

接続管５５は、内部に流路が形成された管状の部材であって、その一端が第一ヘッダ部５２に対して該第一ヘッダ部５２の内部と連通状態で接続されており、他端が第二ヘッダ部５３に対して該第二ヘッダ部５３の内部と連通状態で接続されている。より詳細には、接続管５５の一端は、第一ヘッダ部５２における上下方向の中央部に接続されている。一方で、接続管５５の他端は、第二ヘッダ部５３の第一室７６における下部に接続されている。
この接続管５５の内側に形成された流路が、第一ヘッダ部５２内と第二ヘッダ部５３内との間で冷媒の流通を可能とする流通路５６とされている。
なお、接続管５５を用いず、折り返し側仕切板５４に第一ヘッダ部５２内と第一室７６とを直接連通するよう流通路５６を形成してもよい。

本実施形態では、ヘッダ３０は上下方向に延びる円筒形状をなしており、これにともなって内部空間も円筒状をなしている。そして、縦仕切板７０は、円筒状をなす第二ヘッダ部５３の内部空間の水平断面視における直径方向に沿うようにして配置されている。これによって、第一室７６及び第二室７７はそれぞれ水平断面視が半円形状をなしている。

縦仕切板７０には、該縦仕切板７０を貫通することで第一室７６と第二室７７とを連通させる上部連通孔６２（第一連通部６１）が形成されている。上部連通孔６２は、詳しくは図５に示すように、各第二伝熱管２２のうち最も上方に位置する伝熱管である第二ヘッダ部最上部伝熱管２４の高さと同一又はこれよりも高い位置に形成されている。上部連通孔６２は、水平断面視にて、第二伝熱管２２の先端よりも先の位置、すなわち第二ヘッダ部５３と第二伝熱管２２との接続部とは反対側に形成されている。

次に上記熱交換器１０が蒸発器として用いられる場合の作用・効果について説明する。
なお、熱交換器１０が室内熱交換器３の場合は空気調和機１の冷房運転時に蒸発器として用いられることになり、室外熱交換器５の場合には空気調和機１の暖房運転時に蒸発器として用いられることになる。

熱交換器１０が蒸発器として用いられる際には、図２に示す出入口側ヘッダ４０の下部出入領域４２に配管７から液相分の多い気液二相冷媒が供給される。この冷媒は、下部出入領域４２で複数の第一伝熱管２１内に分配供給され、第一伝熱管２１を流通する過程で該第一伝熱管２１の外部雰囲気との間で熱交換することで蒸発が促される。これにより、第一伝熱管２１から折り返し側ヘッダ５０の第一ヘッダ部５２内に供給される冷媒は、一部が液相から気相に変化したことで液相割合が減少した気液二相冷媒となる。

そして、図２及び図３に示すように、第一ヘッダ部５２内に供給される気液二相状態の冷媒は、該第一ヘッダ部５２に接続された接続管５５内に導入され、該接続管５５を介して該第二ヘッダ部５３内の第一室７６に導入される。
第一室７６に導入された冷媒は、冷媒が供給され続けるにしたがって順次第一室７６内を上方に移動し各第二伝熱管２２に導入される。第二伝熱管２２に導入されなかった冷媒は、縦仕切板７０の上部に形成された上部連通孔６２を介して第二室７７の上部に導入され、第二室７７の上部に導入された冷媒は、第二室７７内を下方に移動しながら各第二伝熱管２２に導入される。

ここで、第二ヘッダ部５３を縦仕切板７０により第一室７６と第二室７７とに区分けしているため、第一室７６の冷媒流路の断面積は第二ヘッダ部５３全体としての断面積よりも小さくなっている。このため、冷媒流量が少ない場合であっても第一室７６内を上方に移動する冷媒の流速が下がることを抑制でき、第二ヘッダ部５３内の上部や中央部に接続される各第二伝熱管２２に導入される冷媒量が確保され、各第二伝熱管２２内を流通する冷媒流量のばらつきの発生を抑制できる。また、冷媒流量が著しく多い場合は、冷媒が第一室７６の上部に集中することがあるが、縦仕切板７０の上部に形成された上部連通孔６２を介して第二室７７の上部に冷媒が導入され、第二室７７内を下方に移動しながら各第二伝熱管２２に導入されることになるので、冷媒は第二ヘッダ部５３の上部に集中することなく、第二ヘッダ部５３内の下部や中央部に接続される各第二伝熱管２２に導入される冷媒量が確保されることになり、やはり各第二伝熱管２２内を流通する冷媒流量のばらつきの発生を抑制できる。

その後、冷媒は、第二伝熱管２２を流通する過程で該第二伝熱管２２の外部雰囲気との間で熱交換することで、再度蒸発が促される。
これにより、第二伝熱管２２内にて、冷媒における残存していた液相が気相に変化し、出入口側ヘッダ４０の上部出入領域４３には気相状態の冷媒が供給される。そして、この冷媒は上部出入領域４３から配管７に導入され、冷媒回路を循環することになる。

以上のように、本実施形態の熱交換器１０によれば、第二ヘッダ部５３に供給された冷媒は、冷媒流量が少ない場合であっても多い場合であっても各第二伝熱管２２に導入される冷媒量のばらつきの発生を抑制でき、伝熱管に流れ込む冷媒流量の偏りによる熱交換器の性能低下を抑制することができる。その結果、本実施形態の熱交換器１０を用いた空気調和機では、冷房性能や暖房性能が損なわれることはない。

なお、第一実施形態の変形例として、縦仕切板７０に上部連通孔６２を形成するのではなく、例えば図６、図７及び図８に示すように、縦仕切板７０の高さを第二ヘッダ部最上部伝熱管２４と同じ高さ又は第二ヘッダ部最上部伝熱管２４から第二ヘッダ部５３の上端までの間の高さとしてもよい。この場合、縦仕切板７０と第二ヘッダ部５３との間には隙間が形成され、当該隙間が第一室７６と第二室７７とを連通させる上部連通部６３（第一連通部６１）となる。
これによっても、第一室７６に導入された冷媒は、冷媒が供給され続けるにしたがって順次第一室７６内を上方に移動し各第二伝熱管２２に導入され、第一室７６から各第二伝熱管２２に導入されなかった冷媒は、縦仕切板７０の上部に形成された上部連通部６３を介して第二室７７の上部に冷媒が導入され、第二室内を下方に移動しながら各第二伝熱管２２に導入されることになるので、上記同様に各第二伝熱管２２に導入される冷媒量のばらつきの発生を抑制できる。

次に本発明の第二実施形態に係る熱交換器８０について、図９、図１０及び図１１を参照して説明する。なお、第二実施形態では、第一実施形態と同様の構成要素については、該第一実施形態同一の符号を付して詳細な説明を省略する。
図９、図１０及び図１１に示すように、第二実施形態の熱交換器８０の縦仕切板７１は、第一実施形態と同様に、円筒状をなす第二ヘッダ部５３の内部空間の水平断面視における直径方向に沿うようにして配置されている。縦仕切板７１は、第一実施形態と同様の上部連通孔６２が形成されている。一方、本実施形態では、さらに縦仕切板７１の水平方向の長さは、伝熱管２２の先端位置から第二ヘッダ部５３の内周面までとされている。第二ヘッダ部５３内における各伝熱管２２の上下の部分には縦仕切板７１がなく、これによって第一室７６と第二室７７とを連通させる伝熱管側連通部６５（第二連通部６４）が形成されている。

次に上記熱交換器８０が凝縮器として用いられる場合の作用・効果について説明する。空気調和機１の冷房運転時に熱交換器８０が凝縮器として作動する際、蒸発器として用いられる場合とは逆に、各第二伝熱管２２から第二ヘッダ部５３内の第一室７６および第二室７７へと冷媒が導入される。第一室７６に導入された冷媒は、第一室７６内の下方へ移動し、接続管５５を介して第一ヘッダ部５２に導入される。第二室７７に導入された冷媒は、縦仕切板７１に形成された伝熱管側連通部６５を介して第一室７６に導入された後、接続管５５を介して第一ヘッダ部５２に導入される。

以上のように、本実施形態の熱交換器８０によれば、蒸発器として作動する場合は第一実施形態と同様であるが、さらに凝縮器として作動する場合、各第二伝熱管２２から第二室７７へ導入された冷媒が第二室７７内で溜まり込むことなく、縦仕切板７１に形成された伝熱管側連通部６５を介して第一室７６へ導入され、第一室７６の下部に接続された接続管５５を介して第一ヘッダ部に導入することができる。その結果、本実施形態の熱交換器８０を用いた空気調和機では、冷房性能や暖房性能が損なわれることはない。

なお、第二実施形態の変形例として、縦仕切板７１の水平方向の長さは、第一実施形態と同様であるが、例えば図１２、図１３及び図１４に示すように、縦仕切板７１における各第二伝熱管２２の上下に相当する部分に伝熱管側連通孔６６（第二連通部６４）を形成し、第一室７６と第二室７７とを連通させてもよい。これによっても、各第二伝熱管２２から第二室７７へと導入された冷媒が第二室７７内で溜まり込むことなく、縦仕切板７１に形成された伝熱管側連通孔６６を介して第一室７６へ導入され、第一室７６の下部に接続された接続管５５を介して第一ヘッダ部に導入することができる。その結果、本実施形態の熱交換器８０を用いた空気調和機では、冷房性能や暖房性能が損なわれることはない。

次に本発明の第三実施形態に係る熱交換器９０について、図１５、図１６及び図１７を参照して説明する。なお、第三実施形態では、第一実施形態と同様の構成要素については、該第一実施形態同一の符号を付して詳細な説明を省略する。
図１５、図１６及び図１７に示すように、第三実施形態の熱交換器９０の縦仕切板７２は、第一実施形態と同様に、円筒状をなす第二ヘッダ部５３の内部空間の水平断面視における直径方向に沿うようにして配置され、第一実施形態同様の上部連通孔６２が形成されている。本実施形態では、さらに縦仕切板７２は、各第二伝熱管２２中の最下部に位置する伝熱管である第二ヘッダ部最下部伝熱管２５よりも下方の位置で第一室７６と第二室７７とを連通させる下部連通孔６８（第三連通部６７）が形成されている。また、下部連通孔６８は、水平断面視にて、第二伝熱管２２の先端よりも先の位置、即ち、第二ヘッダ部５３と第二伝熱管２２との接続部とは反対側に形成される。

次に上記熱交換器９０が凝縮器として用いられる場合の作用・効果について説明する。空気調和機１の冷房運転時に熱交換器９０が凝縮器として作動する際、蒸発器として用いられる場合とは逆に、各第二伝熱管２２から第二ヘッダ部５３内の第一室７６および第二室７７へと冷媒が導入される。第一室７６に導入された冷媒は、第一室７６内の下方へ移動し、接続管５５を介して第一ヘッダ部５２に導入される。第二室７７内に導入された冷媒は、第二室７７内の下方に移動し、その後、縦仕切板７２に形成された下部連通孔６８を介して第一室７６に導入された後、接続管５５を介して該第一ヘッダ部５２に導入される。

以上のように、本実施形態の熱交換器９０によれば、蒸発器として作動する場合は第一実施形態と同様であるが、さらに凝縮器として作動する場合、各第二伝熱管２２から第二室７７へ導入された冷媒が第二室７７内で溜まり込むことなく、縦仕切板７２に形成された下部連通孔６８を介して第一室７６へ導入され、第一室７６の下部に接続された接続管５５を介して第一ヘッダ部に導入することができる。その結果、本実施形態の熱交換器９０を用いた空気調和機では、冷房性能や暖房性能が損なわれることはない。

なお、第三実施形態の変形例として、例えば図１８、図１９及び図２０に示すように、縦仕切板７２の下部を第一室７６側へ湾曲させ、第二ヘッダ部最下部伝熱管２５よりも下方に第一室７６と第二室７７とを連通させる下部連通部６９（第三連通部６７）を形成させてもよい。この場合、下部連通部６９は縦仕切板７２の下端と第二ヘッダ部５３の下端との間の隙間として形成されている。これによっても、各第二伝熱管２２から第二室７７へと導入された冷媒が第二室７７内で溜まり込むことなく、縦仕切板７２に形成された下部連通部６９を介して第一室７６へ導入され、第一室７６の下部に接続された接続管５５を介して第一ヘッダ部に導入することができる。また、縦仕切板７２の下部を第二室７７側へ湾曲させていることで、湾曲形状が冷媒の流れをガイドすることになり、冷媒が第二室７７から第一室７６へ導入されやすくなる。その結果、本実施形態の熱交換器９０を用いた空気調和機では、冷房性能や暖房性能が損なわれることはない。
なお、第三実施形態では第二実施形態で説明した第二連通部６４を設けてもよい。

次に本発明の第四実施形態に係る熱交換器１００について、図２１を参照して説明する。第四実施形態では、縦仕切板は第一実施形態から第三実施形態のいずれかと同様の構成である。本実施形態では第一実施形態の縦仕切板７０と同様の構成として説明する。第一実施形態と同様の構成要素については、該第一実施形態同一の符号を付して詳細な説明を省略する。
第四実施形態の熱交換器１００は、図２１に示すように、第二伝熱管２２の延在方向における第二伝熱管２２の第二ヘッダ部５３内の長さＬｐが、第二ヘッダ部５３の内径Ｄｉの半分以下とされている。すなわち、第二伝熱管２２の先端位置は、第二ヘッダ部５３の中心位置と同じ又は第二ヘッダ部５３の中心よりも第二ヘッダ部５３と第二伝熱管２２との接続部側とされている。
このような熱交換器１００によれば、蒸発器として作動する場合、第二伝熱管２２における第二ヘッダ部５３内の長さが短いため、接続管５５から第一室７６および第一室７６から上部連通孔６２を介して第二室７７へ導入された気液二相状態の冷媒が第一室７６および第二室７７内の各第二伝熱管２２の上下間に溜まり込むことによる冷媒の流れの乱れを抑制することができ、液相冷媒が各第二伝熱管へ導入されやすくなる。これによりさらに各第二伝熱管２２内を流通する冷媒流量のばらつきの発生を抑制できる。
これにより、各第二伝熱管２２内にて、冷媒における残存していた液相が気相に変化し、出入口側ヘッダ４０の上部出入領域４３には気相状態の冷媒が供給される。そして、この冷媒は上部出入領域４３から配管７に導入され、冷媒回路を循環することになる。

以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明はこれに限定されることなく、その発明の技術的思想を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。

１ 空気調和機
２ 圧縮機
３ 室内熱交換器
４ 膨張弁
５ 室外熱交換器
６ 四方弁
７ 配管
１０ 熱交換器
２０ 伝熱管
２１ 第一伝熱管
２２ 第二伝熱管
２３ フィン
２４ 第二ヘッダ部最上部伝熱管
２５ 第二ヘッダ部最下部伝熱管
３０ ヘッダ
４０ 出入口側ヘッダ
４１ 出入側仕切板
４２ 下部出入領域
４３ 上部出入領域
５０ 折り返し側ヘッダ
５１ ヘッダ本体
５２ 第一ヘッダ部
５３ 第二ヘッダ部
５４ 折り返し側仕切板
５５ 接続管
５６ 流通路
６１ 第一連通部
６２ 上部連通孔
６３ 上部連通部
６４ 第二連通部
６５ 伝熱管側連通部
６６ 伝熱管側連通孔

Claims (8)

1. 水平方向に延びて内部に冷媒が流通するとともに、上下方向に間隔をあけて複数が配列された伝熱管と、
   上下方向に延びる管状をなして複数の前記伝熱管の一端が内部空間に連通状態で接続されたヘッダ部と、
   前記ヘッダ部内を水平断面視にて、各前記伝熱管と前記ヘッダ部内の内周面とにわたって延びて前記ヘッダ部内を各前記伝熱管とそれぞれ連通する第一室及び第二室とに区画するとともに、前記第一室及び前記第二室を前記伝熱管のうち最も上方の前記伝熱管の高さ以上の位置で互いに連通させる第一連通部を形成している縦仕切板と、
   前記第一室と前記第二室のうち前記第一室のみに接続されており、内部を冷媒が流通する流通路と、
   を備える熱交換器。
2. 前記第一連通部は、前記縦仕切板に形成された連通孔である請求項１に記載の熱交換器。
3. 前記第一連通部は、前記縦仕切板と前記ヘッダ部の上端との間の隙間である請求項１に記載の熱交換器。
4. 前記縦仕切板は、上下に隣り合う前記伝熱管の間に、前記第一室及び前記第二室を互いに連通させる第二連通部を形成している請求項１から３のいずれか一項に記載の熱交換器。
5. 前記縦仕切板は、前記第一室と前記第二室とを前記伝熱管のうち最も下方の前記伝熱管よりも下方の位置で互いに連通させる第三連通部を形成している請求項１から４のいずれか一項に記載の熱交換器。
6. 前記縦仕切板の下部が前記第二室側から前記第一室側に湾曲しており、
   前記第三連通部は、前記縦仕切板と前記ヘッダ部の下端との間の隙間である請求項５に記載の熱交換器。
7. 前記伝熱管の延在方向における該伝熱管の前記ヘッダ部内での長さＬｐは、前記ヘッダ部の内径Ｄｉの半分以下である請求項１から６のいずれか一項に記載の熱交換器。
8. 請求項１から７のいずれか一項に記載の熱交換器を備える空気調和機。
   

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