WO2017150219A1 - 熱交換器及び空気調和機 - Google Patents

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WO2017150219A1
WO2017150219A1 PCT/JP2017/005921 JP2017005921W WO2017150219A1 WO 2017150219 A1 WO2017150219 A1 WO 2017150219A1 JP 2017005921 W JP2017005921 W JP 2017005921W WO 2017150219 A1 WO2017150219 A1 WO 2017150219A1
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header
heat exchanger
header portion
refrigerant
heat transfer
Prior art date
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PCT/JP2017/005921
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English (en)
French (fr)
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将之 左海
青木　泰高
秀哲 立野井
洋平 葛山
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三菱重工サーマルシステムズ株式会社
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    • F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
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    • F28F9/02—Header boxes; End plates
    • F28F9/0202—Header boxes having their inner space divided by partitions
    • F28F9/0204—Header boxes having their inner space divided by partitions for elongated header box, e.g. with transversal and longitudinal partitions
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B39/00—Evaporators; Condensers
    • F25B39/02—Evaporators
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F28D—HEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
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    • F28D1/0535—Heat-exchange apparatus having stationary conduit assemblies for one heat-exchange medium only, the media being in contact with different sides of the conduit wall, in which the other heat-exchange medium is a large body of fluid, e.g. domestic or motor car radiators with heat-exchange conduits immersed in the body of fluid with tubular conduits the conduits being straight the conduits having a non-circular cross-section
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    • F28D1/05391—Assemblies of conduits connected to common headers, e.g. core type radiators with multiple rows of conduits or with multi-channel conduits combined with a particular flow pattern, e.g. multi-row multi-stage radiators
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    • F28D2021/0068—Other heat exchangers for particular applications; Heat exchange systems not otherwise provided for for refrigerant cycles
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F28F2250/00—Arrangements for modifying the flow of the heat exchange media, e.g. flow guiding means; Particular flow patterns
    • F28F2250/06—Derivation channels, e.g. bypass

Definitions

  • the present invention relates to a heat exchanger and an air conditioner.
  • a heat exchanger for an air conditioner in which a plurality of heat transfer tubes extending in the horizontal direction are arranged at intervals in the vertical direction and fins are provided on the outer surface of each heat transfer tube. Both ends of the plurality of heat transfer tubes are respectively connected to a pair of headers extending in the vertical direction.
  • the refrigerant introduced into one header and circulated through the heat transfer pipe to the other header is folded back at the other header, and then the heat transfer pipe again. It is comprised so that it may return to one header via.
  • Patent Document 1 discloses a heat exchanger in which the connection pipe is connected to the lower part of each region in a header into which a folded refrigerant is introduced.
  • the refrigerant introduced into one area in the header via the heat transfer tube is not necessarily vaporized, but a liquid phase refrigerant and a gas phase refrigerant. Are in a gas-liquid two-phase refrigerant state.
  • a gas-liquid two-phase refrigerant is introduced into the lower part of the other region in the header via the connection pipe, the liquid phase refrigerant component having a high density is difficult to reach the upper heat transfer pipe. Therefore, the refrigerant flowing through the upper heat transfer tube has a smaller liquid-phase refrigerant flow rate, and as a result, there is a problem that the desired performance of the heat exchanger cannot be obtained.
  • An object of the present invention is to provide a heat exchanger capable of suppressing performance degradation and an air conditioner using the heat exchanger.
  • the heat exchanger according to the first aspect of the present invention includes a first heat transfer tube that extends in the horizontal direction and in which a refrigerant circulates and is arranged at intervals in the vertical direction, and a cylinder that extends in the vertical direction.
  • a plurality of communication paths each having one end connected to the first header part and the other end connected to the second header part, respectively, with respect to the first header part in each communication path
  • the connection position of one end of each of the communication paths is There are the same height position, the connecting position of the other end of the relative said second header portion of each of said communication passage, there is a different height positions in each said communication path between.
  • the refrigerant introduced into the first header part via the first heat transfer tube is introduced into the communication path connected to the same vertical position in the first header part.
  • the liquid phase easily accumulates in the lower part of the first header part, and the gas phase easily accumulates in the upper part. Therefore, a difference occurs in the gas-liquid ratio of the refrigerant in the vertical direction in the first header portion.
  • refrigerant having substantially the same gas-liquid ratio is connected to each other. It is introduced into the passage.
  • the refrigerant flow rate for each of the plurality of communication paths can be achieved. Furthermore, since the connection locations of the plurality of communication passages to the second header portion are different vertical positions, the refrigerant having substantially the same gas-liquid ratio is received from the plurality of height positions of the second header portion. It is introduced into the department. Thereby, since the refrigerant is mixed in the vertical direction in the second header part, the gas-liquid ratio of the refrigerant in the entire vertical direction in the second header part can be averaged. Thereby, equalization of the mass flow rate of the refrigerant introduced into each second heat transfer tube can be achieved.
  • the heat exchanger divides a space in the second header portion into a vertically separated region between connection portions of the communication paths adjacent to each other in the second header portion above and below, and communicates vertically therethrough. You may further provide the partition plate in which the hole was formed.
  • the liquid phase having a high density tends to go downward in the second header part, and the gas phase having a low density tends to go upward, so that a difference in mass flow rate in the vertical direction occurs in the entire second header part.
  • the inside of the second header portion is divided into small areas by the partition plate having the communication holes, the refrigerant easily stays in each area while allowing the refrigerant to flow between the areas. As a whole, the density difference of the refrigerant in the vertical direction can be reduced.
  • a branch flow path is formed that branches and communicates with the divided flow path on the inside, and includes a connection pipe having a branch pipe portion connected to each of the second header portions. It may be a channel formed by the divided channel and each branch channel.
  • each communication path is configured by a separate connection pipe
  • the construction of the branch connection pipe is facilitated because there is only one place for the first header portion.
  • the heat exchanger includes a header having a cylindrical header body extending in a vertical direction and a main partition plate that vertically divides the header body, and the first header portion includes the main header in the header. It is a lower part of a partition plate, Comprising: The said 2nd header part may be a part above the said main partition plate in the said header.
  • first header part and the plurality of second header parts By forming the first header part and the plurality of second header parts through the main partition plate in one header part, a heat exchanger having these first header part and the plurality of second header parts is easily configured. be able to.
  • the air conditioner according to the second aspect of the present invention includes any one of the above heat exchangers.
  • FIG. 1 is an overall configuration diagram of an air conditioner according to a first embodiment of the present invention. It is a longitudinal cross-sectional view of the heat exchanger which concerns on 1st embodiment of this invention. It is a perspective view of the heat exchanger which concerns on 1st embodiment of this invention. It is a side view of the return side header and branch connection pipe of the heat exchanger which concerns on 2nd embodiment of this invention. It is a figure which shows the flow-path cross-sectional shape of the main pipe part in the branch connection pipe of the heat exchanger which concerns on 2nd embodiment of this invention. It is a figure which shows the flow-path cross-sectional shape of the main pipe part in the branch connection pipe of the heat exchanger which concerns on 2nd embodiment of this invention.
  • the air conditioner 1 includes a compressor 2, an indoor heat exchanger 3 (heat exchanger 10), an expansion valve 4, an outdoor heat exchanger 5 (heat exchanger 10), a four-way valve 6, and The pipe 7 for connecting them is provided, and a refrigerant circuit composed of these is constituted.
  • the compressor 2 compresses the refrigerant and supplies the compressed refrigerant to the refrigerant circuit.
  • the indoor heat exchanger 3 performs heat exchange between the refrigerant and the indoor air.
  • the indoor heat exchanger 3 is used as an evaporator during cooling operation and absorbs heat from the room, and is used as a condenser during heating operation and dissipates heat to the room.
  • the expansion valve 4 reduces the pressure by expanding the high-pressure refrigerant liquefied by exchanging heat with the condenser.
  • the outdoor heat exchanger 5 exchanges heat between the refrigerant and the outdoor air.
  • the four-way valve 6 switches the direction in which the refrigerant flows between the heating operation and the cooling operation. Accordingly, during the cooling operation, the refrigerant circulates in the order of the compressor 2, the outdoor heat exchanger 5, the expansion valve 4, and the indoor heat exchanger 3. On the other hand, during the heating operation, the refrigerant circulates in the order of the compressor 2, the indoor heat exchanger 3, the expansion valve 4, and the outdoor heat exchanger 5.
  • the heat exchanger 10 includes a plurality of heat transfer tubes 20, a plurality of fins 28, a pair of headers 30, a first connection tube 60, and a second connection tube 70.
  • the heat transfer tube 20 is a tubular member extending linearly in the horizontal direction, and a flow path through which the refrigerant flows is formed.
  • a plurality of such heat transfer tubes 20 are arranged at intervals in the vertical direction, and are arranged in parallel to each other.
  • each heat transfer tube 20 has a flat tubular shape, and a plurality of flow paths arranged in parallel in the horizontal direction perpendicular to the extending direction of the heat transfer tube 20 are formed inside the heat transfer tube 20. Yes.
  • the plurality of flow paths are arranged in parallel to each other.
  • the outer shape of the cross section orthogonal to the extending direction of the heat transfer tube 20 is a flat shape with the horizontal direction orthogonal to the extending direction of the heat transfer tube 20 as the longitudinal direction.
  • the fins 28 are respectively arranged between the heat transfer tubes 20 arranged as described above.
  • the fins 28 are alternately arranged on the heat transfer tubes 20 adjacent in the vertical direction as they extend in the extending direction of the heat transfer tubes 20. It extends in a so-called corrugated shape extending so as to come into contact.
  • the shape of the fin 28 is not limited to this, and may be any shape as long as it is provided so as to protrude from the outer peripheral surface of the heat transfer tube 20.
  • the pair of headers 30 are provided so as to sandwich the heat transfer tubes 20 at both ends of the plurality of heat transfer tubes 20.
  • One of the pair of headers 30 is an inlet / outlet header 40 that serves as an inlet / outlet of the refrigerant into the heat exchanger 10 from the outside, and the other is a return header 50 for returning the refrigerant in the heat exchanger 10. It is said that.
  • the entrance-and-exit header 40 is a cylindrical member extending in the vertical direction.
  • the upper and lower ends are closed, and the interior is partitioned into two upper and lower areas by a partition plate 41.
  • the lower area partitioned by the partition plate 41 is a lower entry / exit area 42, and the upper area is an upper entry / exit area 43.
  • the lower entrance / exit area 42 and the upper entrance / exit area 43 are not in communication with each other in the entrance / exit header 40.
  • the lower entry / exit area 42 and the upper entry / exit area 43 are connected to the pipes 7 constituting the refrigerant circuit.
  • the heat transfer tube 20 connected in communication with the lower access region 42 is the first heat transfer tube 21, and is connected in communication with the upper input / output region 43.
  • the heat transfer tube 20 is a second heat transfer tube 23.
  • the folded-back header 50 includes a header body 51 and a main partition plate 58.
  • the header main body 51 is a cylindrical member extending in the vertical direction, and the upper end and the lower end are closed.
  • the main partition plate 58 is provided in the header body 51, and divides the space in the header body 51 into two upper and lower areas.
  • a portion below the main partition plate 58 of the header body 51 is a first header portion 52
  • a portion above the main partition plate 58 of the header body 51 is a second header portion 53. That is, in this embodiment, the header main body 51 is partitioned by the main partition plate 58, so that the first header portion 52 and the second header portion 53 each having a space therein are formed in the folded-back header 50. Yes.
  • the first header portion 52 and the second header portion 53 constitute the folded-back header 50.
  • the plurality of first heat transfer tubes 21 are connected to the first header portion 52 so as to communicate with the inside of the first header portion 52. That is, the heat transfer tube 20 connected to the first header portion 52 is the first heat transfer tube 21.
  • the plurality of second heat transfer tubes 23 are connected to the second header portions 53 so as to be in communication with the respective second header portions 53. That is, the heat transfer tube 20 connected to the second header portion 53 is the second heat transfer tube 23.
  • the first connection pipe 60 is a tubular member having a flow path formed therein, and one end of the first connection pipe 60 is connected to the first header part 52 in communication with the inside of the first header part 52. The end is connected to the second header portion 53 in communication with the inside of the second header portion 53. More specifically, one end of the first connection pipe 60 is connected to the upper portion of the first header portion 52. The other end of the first connection pipe 60 is connected to the lower part of the second header portion 53.
  • the flow path in the first connection pipe 60 is a first series passage 61 (communication passage) that connects the first header portion 52 and the second header portion 53.
  • the second connection pipe 70 is a tubular member having a flow path formed therein, and, like the first connection pipe 60, one end communicates with the inside of the first header section 52 with respect to the first header section 52. Connected with. On the other hand, the other end of the second connection pipe 70 is connected to the second header portion in communication with the inside of the second header portion 53. More specifically, one end of the second connection pipe 70 is connected to the upper portion of the first header portion 52. The other end of the first connection pipe 60 is connected to the upper part of the second header portion 53.
  • the flow path in the second connection pipe 70 is a second communication path 71 (communication path) that connects the first header portion 52 and the second header portion 53.
  • connection location to the 1st header part 52 of the 1st connection pipe 60 and the 2nd connection pipe 70 is made into the mutually same up-down direction position. That is, the connection location of the first connection pipe 60 to the first header portion 52 is arranged adjacent to or spaced apart from the connection location of the second connection pipe 70 to the first header portion 52 in the horizontal direction. The positions are the same. Note that “the same position in the vertical direction” is not limited to the case where the vertical position of the center of the connection portion of the first connection pipe 60 and the second connection pipe 70 to the first header portion 52 is the same, at least, It suffices that at least some of the connection portions of the first connection pipe 60 and the second connection pipe 70 to the first header portion 52 overlap each other in the vertical direction.
  • connection location to the 2nd header part 53 of the 2nd connection pipe 70 is provided upwards rather than the connection location to the 2nd header part 53 of the 1st connection pipe 60, ie, The positions where the first connection pipe 60 and the second connection pipe 70 are connected to the second header portion 53 are different from each other in the vertical direction.
  • the heat exchanger 10 When the heat exchanger 10 is the indoor heat exchanger 3, it is used as an evaporator during the cooling operation of the air conditioner 1, and when the outdoor heat exchanger 5 is used, it evaporates during the heating operation of the air conditioner 1. It will be used as a container.
  • a gas-liquid two-phase refrigerant with a large liquid phase is supplied from the pipe 7 to the lower inlet / outlet region 42 of the inlet / outlet header 40 shown in FIG.
  • This refrigerant is distributed and supplied into the plurality of first heat transfer tubes 21 in the lower entrance / exit region 42, and exchanges heat with the external atmosphere of the first heat transfer tubes 21 in the process of flowing through the first heat transfer tubes 21. Evaporation is encouraged.
  • the refrigerant supplied from the first heat transfer tube 21 into the first header portion 52 of the folded-back header 50 is a gas-liquid two-phase in which the liquid phase ratio is reduced due to a partial change from the liquid phase to the gas phase. Becomes a refrigerant.
  • a refrigerant having a high liquid phase content and a high density gathers under the first header portion 52 due to gravity, and a refrigerant having a high gas phase content and a low density. It will gather at the top of the first header portion 52. That is, in the first header portion 52, the gas-liquid ratio (density) of the refrigerant differs at the vertical position.
  • the connection positions of the first connection pipe 60 and the second connection pipe 70 to the first header portion 52 are different from each other in the vertical direction, the first connection pipe 60 and the second connection pipe 70 are introduced. The gas-liquid ratio of the refrigerant will be different.
  • a refrigerant having a high density is introduced into one of the first connecting pipe 60 and the second connecting pipe 70 that is connected to the lower side of the first header portion 52.
  • the mass flow rate of the refrigerant is large.
  • the mass flow rate of the refrigerant is reduced. .
  • connection positions of the first connection pipe 60 and the second connection pipe 70 to the first header portion 52 are the same vertical position. Therefore, substantially the same gas-liquid ratio refrigerant is introduced into the first connection pipe 60 and the second connection pipe 70, respectively.
  • the gas-liquid ratios of the refrigerant introduced into the different vertical positions of the second header portion 53 through the first connection pipe 60 and the second connection pipe 70 are substantially the same. That is, the mass flow rate of the refrigerant flowing through the first connection pipe 60 and the second connection pipe 70 is equalized.
  • the refrigerant having substantially the same gas-liquid ratio is introduced into the second header portion 53 from a plurality of height positions of the second header portion 53.
  • the gas-liquid ratio of the refrigerant in the entire vertical direction in the second header portion 53 can be averaged.
  • equalization of the mass flow rate of the refrigerant introduced into each second heat transfer tube 23 can be achieved.
  • the refrigerant introduced into the second header portion 53 via the first connection pipe 60 or the second connection pipe 70 is divided into a plurality of second heat transfer pipes 23 connected thereto, and these second heat transfer pipes. 23 is distributed. Then, the refrigerant is promoted to evaporate again by exchanging heat with the external atmosphere of the second heat transfer tube 23 in the process of flowing through the second heat transfer tube 23. As a result, the liquid phase remaining in the refrigerant changes into a gas phase in the second heat transfer tube 23, and the gas phase refrigerant is supplied to the upper entrance / exit region 43 of the inlet / outlet header 40. Then, the refrigerant is introduced into the pipe 7 from the upper entrance / exit area 43 and circulates in the refrigerant circuit.
  • the first series passage 61 of the first connection pipe 60 and the second communication path 71 of the second connection pipe 70 respectively connected to the plurality of second header portions 53 are provided. Since the first header portion 52 is connected to the same vertical position, the refrigerant having substantially the same gas phase liquid phase ratio is introduced into each communication path 102. Therefore, equalization of the refrigerant flow rate for each of the plurality of communication paths 102 can be achieved. Furthermore, the refrigerant introduced into the second header portion 53 via the first connection pipe 60 and the second connection pipe 70 is promoted to be mixed in the vertical direction within the second header portion 53. As a result, the gas-liquid ratio in the second header portion 53 can be made more uniform. As a result, for example, when the heat exchanger 10 is used in an air conditioner, the cooling performance and the heating performance are not impaired.
  • the heat exchanger 80 which concerns on 2nd embodiment of this invention is demonstrated with reference to FIG.4, FIG.5A and FIG.5B.
  • the same components as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals as those in the first embodiment, and detailed description thereof is omitted.
  • the heat exchanger 80 of the second embodiment is provided with one branch connection pipe 81 instead of the first connection pipe 60 and the second connection pipe 70 of the first embodiment. It is different from the first embodiment.
  • the branch connection pipe 81 has a main pipe part 82 and a plurality of (two in this embodiment) branch pipe parts 85.
  • One end of the main pipe part 82 is connected to the first header part 52.
  • 83 is formed.
  • the divided flow paths 83 extend in parallel in the horizontal direction from one end to the other end in the main pipe portion 82. As shown in FIG.
  • the main pipe portion 82 may have a structure in which two divided flow paths 83 are formed by providing a divided wall section 84 at the center in the horizontal direction of the flow path having a circular cross section. Further, as shown in FIG. 5B, the divided flow paths 83 in which a part of the flow paths having a circular cross section are cut out linearly are arranged in parallel with each other by the divided wall portions 84 constituting the linear portions.
  • the provided structure may be sufficient.
  • Two branch pipe portions 85 are provided so as to branch into a plurality from the other end side of the main pipe portion 82.
  • One of the two branch pipe portions 85 is connected to the lower portion of the second header portion 53.
  • the other of the two branch pipe parts 85 is connected to the upper part of the second header part 53.
  • the branch flow path 86 which is a flow path inside each branch pipe section 85 communicates with the divided flow path 83 in the main pipe section 82 in a one-to-one relationship.
  • one divided flow path 83 is in communication with the lower portion in the second header portion 53 via one branch flow path 86, that is, One divided flow path 83 and one branch flow path 86 form a first series passage 61 that allows the first header portion 52 and the lower portion in the second header portion 53 to communicate with each other.
  • the other divided flow path 83 is in communication with the upper part in the second header portion 53 via the other branch flow path 86, that is, the other divided flow path 83 and the other branch flow path 86 are connected to each other.
  • a second communication path 71 is formed for communicating the inside of the first header part 52 and the upper part of the second header part 53.
  • the two divided flow paths 83 in the main pipe portion 82 of the branch connection pipe 81 are arranged in parallel in the horizontal direction. Are introduced with refrigerant of almost the same density.
  • the refrigerant is introduced into the lower part and the upper part in the second header part 53 via the branch flow path 86. Therefore, as in the first embodiment, the mass flow rate of the refrigerant introduced into the second header portion 53 can be made uniform.
  • connection place to the 1st header part 52 becomes only one place compared with the case where the 1st connection pipe 60 and the 2nd connection pipe 70 are provided separately like 1st embodiment, construction is carried out. It can be made easier.
  • one of the two branch pipe parts 85 is connected to the lower part of the second header part 53 and the other is connected to the upper part of the second header part 53.
  • the connection location to the two header parts 53 should just differ mutually in the up-down direction.
  • the heat exchanger 90 which concerns on 3rd embodiment of this invention is demonstrated with reference to FIG.
  • the same components as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals as those in the first embodiment, and detailed description thereof is omitted.
  • the heat exchanger 90 of the third embodiment is different from the first embodiment in that a partition plate 91 is provided in the second header portion 53.
  • the partition plate 91 is provided in a vertical position between the first connection pipe 60 and the second connection pipe 70 in the second header portion 53, and partitions the second header portion 53 into two upper and lower regions. ing.
  • the lower area of these two areas is a second header lower area 93.
  • the other end of the first connecting pipe 60 is connected to the second header lower region 93 in a communicating state.
  • the upper area of these two areas is a second header upper area 94.
  • the other end of the second connection pipe 70 is connected to the second header upper region 94 in a communicating state.
  • the partition plate 91 is formed with a communication hole 92 penetrating in the vertical direction. Through the communication hole 92, the second header lower region 93 and the second header upper region 94 partitioned by the partition plate 91 are in communication with each other.
  • the formation position of the communication hole 92 may be the center in the horizontal direction of the partition plate 91 or may be a position deviated from the center.
  • the partition plate 91 if the partition plate 91 is not provided, the liquid phase having a high density is likely to go downward in the second header portion 53 and the gas phase having a low density is likely to go upward. This causes a difference in mass flow rate in the vertical direction.
  • the partition plate 91 having the communication hole 92 divides the inside of the second header portion 53 into small regions, so that the refrigerant can be circulated between the regions but the refrigerant in each region. Tends to stay in each region. That is, in the second header lower region 93, the partition plate 91 prevents the refrigerant from moving to the second header upper region 94 for the gas phase.
  • the partition plate 91 prevents the refrigerant liquid phase from moving to the second header lower region 93.
  • the partition plate 91 prevents the refrigerant liquid phase from moving to the second header lower region 93.
  • the heat exchanger 100 of this embodiment is provided with two partition plates 91 in the second header portion 53. That is, these partition plates 91 are installed at intervals in the vertical direction, thereby dividing the region in the second header portion 53 into three in the vertical direction.
  • the partition plate 91 is formed with a communication hole 92 similar to the third embodiment.
  • connection pipes 101 that connect the first header part 52 and each of the three regions in the second header part 53 are provided.
  • the flow path in each connecting pipe 101 is a communication path 102 that communicates between the first header portion 52 and the second header portion 53.
  • the connection portions of the three connection pipes 101 with the first header portion 52 are at the same vertical position.
  • the other end of the first connecting pipe 101 among the three connecting pipes 101 is connected to the lowermost area of the three areas in the second header portion 53.
  • the other end of the second connection pipe 101 of the three connection pipes 101 is connected to a central area of the three areas in the second header portion 53.
  • the other end of the third connection pipe 101 of the three connection pipes 101 is connected to the uppermost area of the three areas in the second header portion 53.
  • the inside of the 2nd header part 53 is subdivided into three area
  • the density difference of the refrigerant as the whole inside the second header part 53 can be further reduced.
  • a heat exchanger 110 according to a fifth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
  • components similar to those in the first and third embodiments are denoted by the same reference numerals as those in the first embodiment, and detailed description thereof is omitted.
  • the heat exchanger 110 of the present embodiment is provided with one partition plate 91 in the second header portion 53 as in the third embodiment.
  • the second header portion 53 is partitioned into two regions in the vertical direction.
  • the partition plate 91 is formed with a communication hole 92 similar to the third embodiment.
  • connection pipes 101 that connect the first header part 52 and the second header part 53 are provided.
  • these connection pipes 101 communication passages 102 are formed, and all the connection portions to the first header portion 52 are at the same vertical position.
  • the other of the three connecting pipes 101 out of the six connecting pipes 101 is connected to the second header lower region 93.
  • the connection locations of the second header lower region 93 of these three connection pipes 101 are different vertical positions.
  • the remaining three connection pipes 101 among the six connection pipes 101 are connected to the second header upper region 94 at the other end.
  • the connection locations of the three connection pipes 101 to the second header upper region 94 are different vertical positions.
  • the refrigerant is introduced into the second header lower region 93 and the second header upper region 94 in the second header portion 53 from different vertical positions. Thereby, mixing of the refrigerant in the second header lower region 93 and the second header upper region 94 can be further promoted.
  • an example in which one partition plate 91 is provided has been described, but the inside of the second header portion 53 may be partitioned into three or more regions by two or more partition plates 91. Further, each area in the second header portion 53 is not limited to three, and the other ends of a plurality of four or more connecting pipes 101 may be connected.

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Abstract

第一伝熱管（２１）と、第一ヘッダ部（５２）と、第二伝熱管（２３）と、第二ヘッダ部（５３）と、第一ヘッダ部（５２）と第二ヘッダ部（５３）とを連通させるように、一端が第一ヘッダ部（５２）にそれぞれ接続されるとともに他端が第二ヘッダ部（５３）にそれぞれ接続された複数の連通路（６１，７１）と、を備え、各連通路（６１，７１）における第一ヘッダ部（５２）に対しての一端の接続位置が、各連通路（６１，７１）同士で互いに同一の高さ位置とされており、各連通路（６１，７１）における第二ヘッダ部（５３）に対しての他端の接続位置が、各連通路（６１，７１）同士で互いに異なる高さ位置とされている熱交換器を提供する。

Description

熱交換器及び空気調和機
　本発明は、熱交換器及び空気調和機に関する。
　本願は、２０１６年２月２９日に出願された特願２０１６－０３８３２８号について優先権を主張し、その内容をここに援用する。
　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は、冷媒の流路長さを確保するため、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を、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すように構成されている。
　折り返し側のヘッダ内は、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、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。
　例えば特許文献１には、折り返す冷媒が導入されるヘッダ内の各領域の下部に上記接続管が接続された熱交換器が開示されている。
日本国特許第５０７１５９７号公報
　ところで、上記熱交換器を蒸発器として用いる場合、伝熱管を介してヘッダ内の一の領域に導入される冷媒は、その全てが気化しているとは限らず、液相冷媒と気相冷媒とが混在した気液二相冷媒の状態にある。このような気液二相冷媒が接続管を介してヘッダ内の他の領域の下部に導入された場合、密度の大きい液相冷媒分は上部の伝熱管まで到達し難くなる。そのため、上方の伝熱管を流れる冷媒程、液相冷媒流量が小さくなり、その結果、所望の熱交換器の性能を得られないという問題がある。
　本発明は、性能低下を抑制することができる熱交換器、及び、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、本発明の第一態様に係る熱交換器は、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第一伝熱管と、上下方向に延びる筒状をなしてこれら第一伝熱管の一端が連通状態で接続される第一ヘッダ部と、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第二伝熱管と、上下方向に延びる筒状をなしてこれら前記第二伝熱管の一端が連通状態で接続される第二ヘッダ部と、前記第一ヘッダ部と前記第二ヘッダ部とを連通させるように、一端が前記第一ヘッダ部にそれぞれ接続されるとともに他端が前記第二ヘッダ部にそれぞれ接続された複数の連通路と、を備え、各前記連通路における前記第一ヘッダ部に対しての一端の接続位置が、各前記連通路同士で互いに同一の高さ位置とされており、各前記連通路における前記第二ヘッダ部に対しての他端の接続位置が、各前記連通路同士で互いに異なる高さ位置とされている。
　このような熱交換器によれば、第一伝熱管を介して第一ヘッダ部に導入された冷媒は、第一ヘッダ部における同一の上下方向位置に接続された連通路に導入される。ここで、第一ヘッダ部内では、冷媒における気液の密度差により、第一ヘッダ部内の下部に液相が溜まり易く、上部に気相が溜まり易くなる。そのため、第一ヘッダ部内の上下方向でそれぞれ冷媒の気液割合に差が生じる。
　本発明の熱交換器で、第二ヘッダ部に接続された複数の連通路が、第一ヘッダ部の同一の上下方向位置に接続されているため、気液割合がほぼ同一の冷媒が各連通路に導入される。そのため、複数の連通路毎での冷媒流量の均等化を図ることができる。さらに、複数の連通路の第二ヘッダ部への接続箇所は互いに異なる上下方向位置とされているため、第二ヘッダ部の複数の高さ位置からほぼ同一の気液割合の冷媒が第二ヘッダ部内へ導入される。これによって、第二ヘッダ部内の上下方向で冷媒が混合されることになるため、第二ヘッダ部内の上下方向全域での冷媒の気液割合を平均化させることができる。これによって、各第二伝熱管に導入される冷媒の質量流量の均等化を図ることができる。
　上記熱交換器は、前記第二ヘッダ部における互いに上下に隣り合う前記連通路の接続箇所の間に、前記第二ヘッダ部内の空間を上下に隔てた領域に区画するとともに、上下に貫通する連通孔が形成された区画板をさらに備えていてもよい。
　仮に区画板がない場合、第二ヘッダ部内では密度の大きい液相が下方に行き易く、密度の小さい気相が上方に行き易いため、第二ヘッダ部内全体で上下方向の質量流量の差が生じてしまうこともある。これに対して、連通孔を有する区画板によって第二ヘッダ部内を小さな領域に区切ることで、各領域同士での冷媒の流通を可能としながらも冷媒は各領域に留まり易くなるため、第二ヘッダ全体として上下方向での冷媒の密度差を低減することができる。
　上記熱交換器では、前記区画板によって区画された各前記領域には、互いに高さ位置の異なる複数の前記連通路の接続箇所が存在していてもよい。
　これによって、各領域での冷媒の混合が促進されるため、各領域における冷媒の密度差をより低減することができる。
　上記熱交換器は、一端が第一ヘッダ部に接続されるとともに、水平方向に複数に並設された分割流路が内側に形成された主管部と、前記主管部の他端側から複数に分岐して内側に前記分割流路に連通する分岐流路が形成されるとともにそれぞれ各前記第二ヘッダ部に接続された分岐管部とを有する接続管を備え、各前記連通路は、それぞれ各前記分割流路及び各前記分岐流路によって形成された流路であってもよい。
　これにより、各連通路をそれぞれ別個の接続管で構成した場合に比べて、分岐接続管の場合には第一ヘッダ部への施工箇所が一か所となるため、施工が容易となる。
　上記熱交換器は、上下方向に延びる筒状をなすヘッダ本体と、前記ヘッダ本体内を上下に区画する主仕切板と、を有するヘッダを備え、前記第一ヘッダ部は、前記ヘッダにおける前記主仕切板の下方の部分であって、前記第二ヘッダ部は、前記ヘッダにおける前記主仕切板の上方の部分であってもよい。
　一のヘッダ部内に主仕切板を介して第一ヘッダ部及び複数の第二ヘッダ部を形成することで、これら第一ヘッダ部及び複数の第二ヘッダ部を有する熱交換器を容易に構成することができる。
　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とを特徴とする。
　これによって、冷媒の不均一分配による熱交換性能の低下を抑制し、効率の高い空気調和機を提供することができる。
　本発明の熱交換器及び空気調和機によれば、効率低下の抑制を図ることができる。
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。 本発明の第二実施形態に係る熱交換器の折り返し側ヘッダ及び分岐接続管の側面図である。 本発明の第二実施形態に係る熱交換器の分岐接続管における主管部の流路断面形状を示す図である。 本発明の第二実施形態に係る熱交換器の分岐接続管における主管部の流路断面形状を示す図である。 本発明の第三実施形態に係る熱交換器の折り返し側ヘッダ及び接続管の側面図である。 本発明の第四実施形態に係る熱交換器の折り返し側ヘッダ及び接続管の側面図である。 本発明の第五実施形態に係る熱交換器の折り返し側ヘッダ及び接続管の側面図である。
　以下、本発明の第一実施形態に係る熱交換器を備えた空気調和機について図１～３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。
　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、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。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３を参照して説明する。
　熱交換器１０は、複数の伝熱管２０、複数のフィン２８、一対のヘッダ３０、第一接続管６０、及び第二接続管７０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、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２８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２８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４１によって上下二つの領域に区画されている。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２３とされている。
　折り返し側ヘッダ５０は、ヘッダ本体５１及び主仕切板５８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。主仕切板５８は、ヘッダ本体５１内に設けられ、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の主仕切板５８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の主仕切板５８の上方の部分は第二ヘッダ部５３とされている。即ち、本実施形態では、ヘッダ本体５１内が主仕切板５８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。
　複数の第一伝熱管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に接続されている。即ち、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とされている。
　複数の第二伝熱管２３は、それぞれ各第二ヘッダ部５３内と連通状態となるように該第二ヘッダ部５３に接続されている。即ち、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２３とされている。
　第一接続管６０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、第一接続管６０の一端は、第一ヘッダ部５２における上部に接続されている。また、第一接続管６０の他端は、第二ヘッダ部５３における下部に接続されている。本実施形態では、第一接続管６０内の流路が、第一ヘッダ部５２と第二ヘッダ部５３とを接続する第一連通路６１（連通路）とされている。
　第二接続管７０は、内部に流路が形成された管状の部材であって、第一接続管６０と同様、一端が第一ヘッダ部５２に対して第一ヘッダ部５２の内部と連通状態で接続されている。一方で、第二接続管７０の他端は、第二ヘッダ部に対して第二ヘッダ部５３の内部と連通状態で接続されている。より詳細には、第二接続管７０の一端は、第一ヘッダ部５２における上部に接続されている。また、第一接続管６０の他端は、第二ヘッダ部５３における上部に接続されている。本実施形態では、第二接続管７０内の流路が、第一ヘッダ部５２と第二ヘッダ部５３とを接続する第二連通路７１（連通路）とされている。
　ここで、本実施形態では、第一接続管６０及び第二接続管７０の第一ヘッダ部５２への接続箇所が、互いに同一の上下方向位置とされている。即ち、第一接続管６０における第一ヘッダ部５２への接続箇所は、第二接続管７０の第一ヘッダ部５２への接続箇所と水平方向に隣接又は離間して配置されており、上下方向位置は同一とされている。
　なお、「上下方向位置が同一」とは、第一接続管６０及び第二接続管７０の第一ヘッダ部５２への接続箇所の中心の上下方向位置が同一である場合に限られず、少なくとも、第一接続管６０及び第二接続管７０の第一ヘッダ部５２への接続箇所の少なくとも一部が、互いに上下方向で重なっていればよい。
　また、本実施形態では、第一接続管６０の第二ヘッダ部５３への接続箇所よりも第二接続管７０の第二ヘッダ部５３への接続箇所の方が上方に設けられており、即ち、第一接続管６０及び第二接続管７０の第二ヘッダ部５３への接続箇所は、互いに上下方向位置が異なっている。
　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。
　第一ヘッダ部５２内に供給される気液二相冷媒のうち、液相分が多く密度の大きい冷媒が重力により第一ヘッダ部５２の下部に集まり、気相分が多く密度の小さい冷媒が第一ヘッダ部５２の上部に集まることになる。即ち、第一ヘッダ部５２内では、冷媒の気液割合（密度）が上下方向位置で異なることになる。ここで、仮に第一接続管６０及び第二接続管７０の第一ヘッダ部５２への接続位置が互いに上下方向に異なっていれば、第一接続管６０と第二接続管７０に導入される冷媒の気液割合が異なることになる。その結果、第一接続管６０と第二接続管７０とのうち第一ヘッダ部５２のより下方に接続されている方には、密度の大きい冷媒が導入される結果、冷媒の質量流量は多くなる。また、第一接続管６０と第二接続管７０とのうち第一ヘッダ部５２のより上方に接続されている方には、密度の小さい冷媒が導入される結果、冷媒の質量流量は少なくなる。
　これに対して、本実施形態では、第一接続管６０、第二接続管７０の第一ヘッダ部５２への接続位置が、互いに同一の上下方向位置とされている。そのため、第一接続管６０、第二接続管７０には、それぞれほぼ同一の気液割合の冷媒が導入される。その結果、第一接続管６０、第二接続管７０をそれぞれ介して第二ヘッダ部５３の互いに異なる上下方向位置に導入される冷媒の気液割合は互いにほぼ同一となる。即ち、第一接続管６０、第二接続管７０を流通する冷媒の質量流量の均等化が図られる。
　さらに、本実施形態では、第二ヘッダ部５３の複数の高さ位置からほぼ同一の気液割合の冷媒が該第二ヘッダ部５３内へ導入される。これによって、第二ヘッダ部５３内の上下方向で冷媒が混合されることになるため、該第二ヘッダ部５３内の上下方向全域での冷媒の気液割合を平均化させることができる。これによって、各第二伝熱管２３に導入される冷媒の質量流量の均等化を図ることができる。
　その後、第一接続管６０又は第二接続管７０を介して第二ヘッダ部５３内に導入された冷媒は、これらに接続された複数の第二伝熱管２３に分流してこれら第二伝熱管２３内を流通する。そして、冷媒は、第二伝熱管２３を流通する過程で第二伝熱管２３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２３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、本発明の熱交換器１０では、複数の第二ヘッダ部５３にそれぞれ接続された第一接続管６０の第一連通路６１、第二接続管７０の第二連通路７１が、第一ヘッダ部５２の同一の上下方向位置に接続されているため、気相液相割合がほぼ同一の冷媒が各連通路１０２に導入される。そのため、複数の連通路１０２毎での冷媒流量の均等化を図ることができる。さらに、第一接続管６０、第二接続管７０を介して第二ヘッダ部５３内に導入された冷媒は、第二ヘッダ部５３内の上下方向で混合が促進される。これによって、第二ヘッダ部５３内での気液割合の均一化をより一層図ることができる。その結果、例えば熱交換器１０を空気調和機に用いた場合には、冷房性能や暖房性能が損なわれることはない。
　次に本発明の第二実施形態に係る熱交換器８０について、図４、図５Ａ及び図５Ｂ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、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４に示すように、第二実施形態の熱交換器８０は、第一実施形態の第一接続管６０及び第二接続管７０に代えて、一の分岐接続管８１を備えている点で第一実施形態と相違する。
　分岐接続管８１は、主管部８２及び複数（本実施形態では二つ）の分岐管部８５を有している。
　主管部８２は、一端が第一ヘッダ部５２に接続されている。そして、この第一ヘッダ部５２内には、図５Ａ及び図５Ｂに示すように、第一ヘッダ部５２内を水平方向に二つの領域に分割されるようにして形成された二つの分割流路８３が形成されている。この分割流路８３は、主管部８２内の一端から他端にわたって、水平方向に並設して延在している。なお、主管部８２は、図５Ａに示すように、断面円形の流路の水平方向中央に分割壁部８４が設けられることで二つの分割流路８３が形成された構造であってもよい。また、図５Ｂに示すように、断面円形の流路の一部が直線状に切り欠かれた分割流路８３が、当該直線状の部分を構成する分割壁部８４によって互いに並設するように設けられた構造であってもよい。
　分岐管部８５は、主管部８２の他端側から複数に分岐するようにして二つが設けられている。二つの分岐管部８５のうちの一方は第二ヘッダ部５３の下部に接続されている。二つの分岐管部８５のうちの他方は、第二ヘッダ部５３の上部に接続されている。また、各分岐管部８５の内側の流路である分岐流路８６は、主管部８２における分割流路８３に一対一の関係で連通している。これによって、主管部８２の二つの分割流路８３のうち、一方の分割流路８３は一方の分岐流路８６を介して第二ヘッダ部５３内の下部と連通状態とされており、即ち、一方の分割流路８３と一方の分岐流路８６とによって第一ヘッダ部５２と第二ヘッダ部５３内の下部とを連通させる第一連通路６１を形成している。また、他方の分割流路８３は他方の分岐流路８６を介して第二ヘッダ部５３内の上部と連通状態とされており、即ち、他方の分割流路８３と他方の分岐流路８６とによって、第一ヘッダ部５２内と第二ヘッダ部５３内の上部とを連通させる第二連通路７１を形成している。
　このような第二実施形態の熱交換器８０では、分岐接続管８１の主管部８２における二つの分割流路８３は、互いに水平方向に並設されているため、これら二つの分割流路８３には、ほぼ同一の密度の冷媒が導入される。そして、この冷媒は、分岐流路８６を介して第二ヘッダ部５３内の下部及び上部にそれぞれ導入される。したがって、第一実施形態同様、第二ヘッダ部５３に導入された冷媒の質量流量の均一化を図ることができる。
　また、第一実施形態のように、第一接続管６０及び第二接続管７０を別個に設ける場合に比べて、第一ヘッダ部５２への接続箇所が一か所のみとなるため、施工をより容易にすることができる。
　なお、本実施形態では、二つの分岐管部８５の一方を第二ヘッダ部５３の下部に接続し、他方を第二ヘッダ部５３の上部に接続したが、これら二つの分岐管部８５の第二ヘッダ部５３への接続箇所が互いに上下方向に異なっていればよい。
　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６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、第一実施形態と同一の符号を付して詳細な説明を省略する。
　図６に示すように、第三実施形態の熱交換器９０は、第二ヘッダ部５３内に区画板９１を備える点で第一実施形態と相違する。
　区画板９１は、第二ヘッダ部５３内における第一接続管６０と第二接続管７０との間の上下方向位置に設けられており、第二ヘッダ部５３内を上下二つの領域に区画している。これら二つの領域のうち下方の領域は、第二ヘッダ下部領域９３とされている。この第二ヘッダ下部領域９３に第一接続管６０の他端が連通状態で接続されている。また、これら二つの領域のうち上方の領域は、第二ヘッダ上部領域９４とされている。この第二ヘッダ上部領域９４に第二接続管７０の他端が連通状態で接続されている。
　この区画板９１には上下方向に貫通する連通孔９２が形成されている。この連通孔９２によって、区画板９１によって区画された第二ヘッダ下部領域９３及び第二ヘッダ上部領域９４が互いに連通状態とされている。なお、連通孔９２の形成位置は、区画板９１の水平方向の中央であってもよいし、中央から外れた位置であってもよい。
　ここで、仮に区画板９１がない場合には、第二ヘッダ部５３内では密度の大きい液相が下方に行き易く、密度の小さい気相が上方に行き易いため、第二ヘッダ部５３内全体で上下方向の質量流量の差が生じてしまう。これに対して、本実施形態では、連通孔９２を有する区画板９１によって第二ヘッダ部５３内を小さな領域に区切ることで、各領域同士での冷媒の流通を可能としながらも各領域の冷媒は各領域に留まり易くなる。即ち、第二ヘッダ下部領域９３では、冷媒の気相分の第二ヘッダ上部領域９４への移動が区画板９１によって妨げられる。一方、第二ヘッダ上部領域９４では、冷媒の液相分の第二ヘッダ下部領域９３への移動が区画板９１によって妨げられる。その結果、第二ヘッダ部５３内全体として、液相が下部に溜まり易く、気相が上部に溜まり易いといった傾向を抑制することができる。これによって、第二ヘッダ部５３全体として上下方向での冷媒の密度差を低減することができる。
　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７を参照して説明する。なお、第四実施形態では、第一、第三実施形態と同様の構成要素については、これら実施形態同一の符号を付して詳細な説明を省略する。
　図７に示すように、本実施形態の熱交換器１００は、第二ヘッダ部５３内に二つの区画板９１が設けられている。即ち、これら区画板９１は上下方向に間隔あけて設置されており、これによって第二ヘッダ部５３内の領域を上下方向に３つに区画している。なお、区画板９１には第三実施形態同様の連通孔９２が形成されている。
　さらに、本実施形態では、第一ヘッダ部５２と第二ヘッダ部５３内の３つの領域のそれぞれとを接続する３つの接続管１０１が設けられている。各接続管１０１内の流路は、第一ヘッダ部５２内と第二ヘッダ部５３内とをそれぞれ連通する連通路１０２とされている。
　これら３つの接続管１０１における第一ヘッダ部５２との接続箇所は、第一実施形態同様、互いに同一の上下方向位置とされている。３つの接続管１０１のうちの一つ目の接続管１０１の他端は、第二ヘッダ部５３内の３つの領域のうちの最も下方の領域に接続されている。３つの接続管１０１のうちの二つ目の接続管１０１の他端は、第二ヘッダ部５３内の３つの領域のうちの中央の領域に接続されている。３つの接続管１０１のうちの三つ目の接続管１０１の他端は、第二ヘッダ部５３内の３つの領域のうちの最も上方の領域に接続されている。
　本実施形態によれば、区画板９１によって第二ヘッダ部５３内が３つの領域に細分されているため、第三実施形態以上に第二ヘッダ部５３内での冷媒の密度の偏りを抑制することができる。
　なお、第二ヘッダ部５３内を４つ以上に区画して、区画された領域の数に応じて接続管１０１を４つ以上設けてもよい。第二ヘッダ部５３内をより細分化することによって、第二ヘッダ部５３内全体としての冷媒の密度差をより低減することができる。
　次に本発明の第五実施形態に係る熱交換器１１０について、図８を参照して説明する。なお、第五実施形態では、第一、第三実施形態と同様の構成要素については、第一実施形態と同一の符号を付して詳細な説明を省略する。
　図７に示すように、本実施形態の熱交換器１１０は、第二ヘッダ部５３内に第三実施形態と同様に一の区画板９１が設けられている。これによって第二ヘッダ部５３内を上下方向に二つの領域に区画している。なお、区画板９１には第三実施形態同様の連通孔９２が形成されている。
　さらに、本実施形態では、第一ヘッダ部５２と第二ヘッダ部５３とを接続する接続管１０１が６つ設けられている。これら接続管１０１内には連通路１０２が形成されており、全て第一ヘッダ部５２への接続箇所が同一の上下方向位置とされている。
　また、６つの接続管１０１のうちの３つの接続管１０１は、他端が第二ヘッダ下部領域９３に接続されている。これら３つの接続管１０１の第二ヘッダ下部領域９３の接続箇所は、互いに異なる上下方向位置とされている。
　さらに、６つの接続管１０１のうちの残りの３つの接続管１０１は、他端が第二ヘッダ上部領域９４に接続されている。これら３つの接続管１０１の第二ヘッダ上部領域９４への接続箇所は、互いに異なる上下方向位置とされている。
　上記構成の本実施形態の熱交換器１１０によれば、第二ヘッダ部５３内の第二ヘッダ下部領域９３、第二ヘッダ上部領域９４にそれぞれ異なる上下方向位置から冷媒が導入される。これによって、第二ヘッダ下部領域９３、第二ヘッダ上部領域９４での冷媒の混合をより促進することができる。
　なお、本実施形態では、一の区画板９１を設けた例について説明したが、２以上の複数の区画板９１によって第二ヘッダ部５３内を３つ以上の領域に区画してもよい。
　また、第二ヘッダ部５３内の各領域には、３つのみに限られず４つ以上の複数の接続管１０１の他端が接続されていてもよい。
　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
２３　第二伝熱管
２８　フィン
３０　ヘッダ
４０　出入口側ヘッダ
４１　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
５８　主仕切板
６０　第一接続管
６１　第一連通路
７０　第二接続管
７１　第二連通路
８０　熱交換器
８１　分岐接続管
８２　主管部
８３　分割流路
８４　分割壁部
９０　熱交換器
９１　区画板
９２　連通孔
９３　第二ヘッダ下部領域
９４　第二ヘッダ上部領域
１００　　　熱交換器
１０１　　　接続管
１０２　　　連通路
１１０　　　熱交換器

Claims (6)

  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第一伝熱管と、
    　上下方向に延びる筒状をなしてこれら第一伝熱管の一端が連通状態で接続される第一ヘッダ部と、
    　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第二伝熱管と、
    　上下方向に延びる筒状をなしてこれら前記第二伝熱管の一端が連通状態で接続される第二ヘッダ部と、
    　前記第一ヘッダ部と前記第二ヘッダ部とを連通させるように、一端が前記第一ヘッダ部にそれぞれ接続されるとともに他端が前記第二ヘッダ部にそれぞれ接続された複数の連通路と、
    　を備え、
    　各前記連通路における前記第一ヘッダ部に対しての一端の接続位置が、各前記連通路同士で互いに同一の高さ位置とされており、
    　各前記連通路における前記第二ヘッダ部に対しての他端の接続位置が、各前記連通路同士で互いに異なる高さ位置とされている熱交換器。
  2. 　前記第二ヘッダ部における互いに上下に隣り合う前記連通路の接続箇所の間に、前記第二ヘッダ部内の空間を上下に隔てた領域に区画するとともに、上下に貫通する連通孔が形成された区画板をさらに備える請求項１に記載の熱交換器。
  3. 　前記区画板によって区画された各前記領域には、互いに高さ位置の異なる複数の前記連通路の接続箇所が存在している請求項２に記載の熱交換器。
  4. 　一端が第一ヘッダ部に接続されるとともに、水平方向に複数に並設された分割流路が内側に形成された主管部と、前記主管部の他端側から複数に分岐して内側に前記分割流路に連通する分岐流路が形成されるとともにそれぞれ各前記第二ヘッダ部に接続された分岐管部とを有する接続管を備え、
    　各前記連通路は、それぞれ各前記分割流路及び各前記分岐流路によって形成された流路である請求項１から３のいずれか一項に記載の熱交換器。
  5. 　上下方向に延びる筒状をなすヘッダ本体と、前記ヘッダ本体内を上下に区画する主仕切板と、を有するヘッダを備え、
    　前記第一ヘッダ部は、前記ヘッダにおける前記主仕切板の下方の部分であって、
    　前記第二ヘッダ部は、前記ヘッダにおける前記主仕切板の上方の部分である請求項１から４のいずれか一項に記載の熱交換器。
  6. 　請求項１から５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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