WO2018055826A1 - 熱交換器及び冷凍サイクル装置 - Google Patents

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WO2018055826A1
WO2018055826A1 PCT/JP2017/016164 JP2017016164W WO2018055826A1 WO 2018055826 A1 WO2018055826 A1 WO 2018055826A1 JP 2017016164 W JP2017016164 W JP 2017016164W WO 2018055826 A1 WO2018055826 A1 WO 2018055826A1
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WO
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header
heat exchange
refrigerant
heat exchanger
communication space
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Application number
PCT/JP2017/016164
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English (en)
French (fr)
Inventor
桂子 金川
崇史 畠田
信哉 小牟禮
Original Assignee
東芝キヤリア株式会社
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Filing date
Publication date
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    • 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
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28D—HEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
    • F28D1/00—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
    • F28D1/02—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
    • F28D1/04—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
    • F28D1/053—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
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F9/00—Casings; Header boxes; Auxiliary supports for elements; Auxiliary members within casings
    • F28F9/02—Header boxes; End plates
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F9/00—Casings; Header boxes; Auxiliary supports for elements; Auxiliary members within casings
    • F28F9/22—Arrangements for directing heat-exchange media into successive compartments, e.g. arrangements of guide plates

Definitions

  • Embodiments of the present invention relate to a heat exchanger and a refrigeration cycle apparatus.
  • the refrigeration cycle apparatus is equipped with a heat exchanger for performing heat exchange between the refrigerant and the heat exchange air.
  • a heat exchanger for performing heat exchange between the refrigerant and the heat exchange air.
  • the parallel flow type heat exchanger includes a pair of headers and a plurality of heat exchange tubes connected in parallel between the headers. Each heat exchange tube is arranged at intervals in the header extending direction in which each header extends.
  • fins are joined between adjacent heat exchange tubes.
  • a liquid-rich refrigerant is supplied to one header through the refrigerant pipe.
  • the refrigerant supplied to one header is distributed to the heat exchange tube in the course of flowing through the one header.
  • the refrigerant distributed to the heat exchange tubes is heat exchanged with the heat exchange air passing through the gaps between the fins and the heat exchange tubes in the process of flowing through the heat exchange tubes.
  • the problem to be solved by the present invention is to provide a heat exchanger and a refrigeration cycle apparatus capable of distributing liquid refrigerant uniformly in each heat exchange tube and improving heat exchange performance.
  • the heat exchanger of the embodiment has a first header and a second header, a plurality of heat exchange tubes, and refrigerant piping.
  • the first header and the second header extend along the direction of gravity while being spaced apart from each other.
  • the heat exchange tubes are arranged at intervals in the header extending direction in which the first header and the second header extend, and connect the first header and the second header.
  • the refrigerant pipe is connected to one of the first header and the second header, and supplies the refrigerant into one header. At least a part of the refrigerant pipe and the plurality of heat exchange tubes communicate with each other through a communication space formed in one header.
  • the refrigerant pipe has a supply unit. A supply part produces
  • the schematic block diagram of the air conditioner which concerns on 1st Embodiment The front view of the outdoor heat exchanger which concerns on 1st Embodiment.
  • the perspective view which shows the periphery of the 1st connection coupling in the outdoor heat exchanger which concerns on 1st Embodiment.
  • FIG. 1 is a schematic configuration diagram of an air conditioner 1.
  • an air conditioner 1 that is a refrigeration cycle apparatus of this embodiment includes a compressor 2, a four-way valve 3, an outdoor heat exchanger (heat exchanger) 4, an expansion valve 5, and an indoor heat exchanger ( (Heat exchanger) 6 is sequentially connected by a refrigerant flow path 7.
  • the solid line arrow indicates the refrigerant flow direction during cooling
  • the broken line arrow indicates the refrigerant flow direction during heating.
  • the compressor 2 includes a compressor body 11 and an accumulator 12.
  • the accumulator 12 captures a liquid refrigerant among the refrigerants supplied to the compressor body 11 and supplies a gas refrigerant to the compressor body 11.
  • the compressor main body 11 compresses the gas refrigerant taken in through the accumulator 12 into a high-temperature and high-pressure gas refrigerant.
  • the cooling operation or the heating operation is performed by changing the flow of the refrigerant by the four-way valve 3.
  • the refrigerant flows in order through the compressor 2, the four-way valve 3, the outdoor heat exchanger 4, the expansion valve 5, and the indoor heat exchanger 6.
  • the outdoor heat exchanger 4 is made to function as a condenser
  • the indoor heat exchanger 6 is made to function as an evaporator
  • the room is cooled.
  • the heating operation in the refrigerant flow path 7, the refrigerant flows through the compressor 2, the four-way valve 3, the indoor heat exchanger 6, the expansion valve 5, and the outdoor heat exchanger 4 in order.
  • the indoor heat exchanger 6 is caused to function as a condenser
  • the outdoor heat exchanger 4 is caused to function as an evaporator, thereby heating the room.
  • FIG. 2 is a front view of the outdoor heat exchanger 4.
  • the outdoor heat exchanger 4 is a so-called parallel flow type heat exchanger.
  • the outdoor heat exchanger 4 includes a first header 21 and a second header 22, a plurality of heat exchange tubes 23, fins 24, a first connection joint (refrigerant pipe) 25, and a second connection joint 26.
  • the extending direction of the headers 21 and 22 will be described as a Z direction (header extending direction), and two directions orthogonal to the Z direction will be described as an X direction (orthogonal direction) and a Y direction, respectively.
  • the arrow direction in the figure is defined as a plus (+) direction, and the direction opposite to the arrow is described as a minus ( ⁇ ) direction.
  • the outdoor heat exchanger 4 is installed such that the Z direction is along the direction of gravity.
  • the + Z direction is set above the gravity direction
  • the ⁇ Z direction is set below the gravity direction.
  • the first header 21 and the second header 22 have a tubular shape extending in the Z direction.
  • the headers 21 and 22 extend in parallel to each other with an interval in the X direction.
  • FIG. 3 is a perspective view showing the periphery of the first connection joint 25 in the outdoor heat exchanger 4.
  • the heat exchange tubes 23 extend in the X direction and are arranged in parallel to each other with an interval in the Z direction. That is, the ⁇ X direction end of each heat exchange tube 23 is connected to the first header 21. An end portion in the + X direction of each heat exchange tube 23 is connected to the second header 22. Thereby, each heat exchange tube 23 has connected between each header 21 and 22 in parallel.
  • Each heat exchange tube 23 is a flat tube. That is, each heat exchange tube 23 has, for example, the Y direction as the major axis direction and has a plurality of refrigerant flow paths. However, the cross-sectional shape of each heat exchange tube 23 can be changed as appropriate as long as it can form a plurality of refrigerant flow paths.
  • the fins 24 are respectively disposed between the adjacent heat exchange tubes 23.
  • corrugated fins are used for the fins 24.
  • the fin 24 has a wave shape extending in the X direction while meandering in the Z direction between the heat exchange tubes 23. The peaks and valleys of the fins 24 are joined (for example, brazed) to the heat exchange tubes 23 adjacent in the Z direction.
  • heat exchange air passes through the gaps between the fins 24 and the heat exchange tubes 23 along the Y direction. At this time, heat exchange is performed between the refrigerant circulating in the heat exchange tube 23 and the heat exchange air via the heat exchange tube 23 and the fins 24.
  • the fins 24 are not limited to corrugated fins, and for example, plate fins may be used.
  • the first connection joint 25 is formed in a circular tube shape extending in the X direction.
  • the first connection joint 25 connects between the refrigerant flow path 7 and the first header 21.
  • the + X direction end of the first connection joint 25 is connected to the ⁇ Z direction end (the first end in the Z direction) side, which is the lower side of the first header 21.
  • the ⁇ X direction end portion of the first connection joint 25 is connected to the refrigerant flow path 7 described above.
  • the second connection joint 26 is formed in a circular tube shape extending in the X direction. The second connection joint 26 connects between the refrigerant flow path 7 and the second header 22.
  • the ⁇ X direction end portion of the second connection joint 26 is connected to the + Z direction end portion (second end in the Z direction) side, which is the upper side of the second header 22.
  • the + X direction end portion of the second connection joint 26 is connected to the refrigerant flow path 7 described above.
  • FIG. 4 is a side view of the first connection joint 25 as viewed from the + Y direction.
  • the first connection joint 25 includes a cylindrical portion 41 and a closing portion 42 that closes the + X direction opening in the cylindrical portion 41.
  • An end portion in the + X direction of the tube portion 41 is inserted into the first header 21 (communication space) from the ⁇ X direction through an insertion hole 43 formed in the first header 21. Therefore, the cylinder portion 41 extends in the X direction (horizontal direction) in the first header 21.
  • the number of heat exchange tubes 23 is N.
  • the connection position in the Z direction between the first connection joint 25 and the first header 21 is set in the ⁇ Z direction (lower side) with respect to the N / 3 heat exchange tube 23 from the lower end of the communication space. Is preferred.
  • the closing portion 42 faces the heat exchange tube 23 in the X direction.
  • a first communication hole (supply part) 51 is formed in the closing part 42.
  • the first communication hole 51 penetrates the blocking portion 42 in the X direction.
  • the first communication hole 51 is a round hole including the axis of the cylinder portion 41.
  • a second communication hole (supply unit) 52 is formed in a portion of the cylindrical portion 41 located in the communication space in the first header 21 and facing the + Z direction (upper side) of the communication space.
  • the second communication hole 52 penetrates the cylindrical portion 41 in the Z direction.
  • the first connection joint 25 communicates with the first header 21 through the communication holes 51 and 52 described above.
  • parameters such as the inner diameter ⁇ 0 of the first connection joint 25, the inner diameters ⁇ 1 and ⁇ 2 of the communication holes 51 and 52, and the number N of the heat exchange tubes 23 are set to satisfy the following relationship. It is preferable.
  • the + Z direction opening surface of the second communication hole 52 is defined as a reference position (height h is 0).
  • the flow rate of the refrigerant flowing out from the second communication hole 52 when the refrigerant supplied from the first connection joint 25 into the first header 21 has the minimum flow rate is defined as v 0 (m / s). Let the mass of the refrigerant be m (kg).
  • the height h (the reach height of the refrigerant) at which the potential energy Eh is maximum (kinetic energy Ev is 0) is + Z direction as compared to the 2 ⁇ N / 3 heat exchange tube 23 counted from the lower end of the communication space.
  • the above-described various parameters ⁇ 0 , ⁇ 1 , ⁇ 2 , and N are set so as to be positioned at.
  • the inner diameter ⁇ 1 of the first communication hole 51 is preferably larger than the inner diameter ⁇ 2 of the second communication hole 52. However, the inner diameters ⁇ 1 and ⁇ 2 of the communication holes 51 and 52 can be appropriately changed.
  • the refrigerant decompressed by the expansion valve 5 flows into the communication space in the first header 21 from the first connection joint 25 as a liquid refrigerant or a liquid-rich gas-liquid two-phase refrigerant having a low dryness.
  • the refrigerant flowing into the communication space in the first header 21 is distributed to each heat exchange tube 23 while flowing in the communication space in the first header 21 in the + Z direction.
  • the refrigerant flowing through the heat exchange tube 23 flows into the second header 22 through the opening in the + X direction, and is then discharged from the outdoor heat exchanger 4 through the second connection joint 26.
  • the heat exchange air passes through the outdoor heat exchanger 4 in the Y direction through the gap between the fins 24 and the heat exchange tubes 23. Then, when the heat exchange air passes through the outdoor heat exchanger 4, heat exchange air is heat exchanged with the refrigerant flowing through the heat exchange tube 23 via the heat exchange tube 23 and the fins 24. At this time, the refrigerant supplied into the outdoor heat exchanger 4 absorbs heat in the process of flowing through the heat exchange tube 23. Thus, the refrigerant cools the heat exchange air and becomes a gas-rich gas-liquid two-phase refrigerant.
  • the refrigerant flowing in the first connection joint 25 flows into the communication space in the first header 21 through the first communication hole 51 and the second communication hole 52, thereby + X direction. And in the + Z direction.
  • a speed component (speed vector Vp) along the X direction of the refrigerant is generated.
  • the refrigerant flowing out of the first communication hole 51 flows in the + X direction through the first header 21, and then the heat exchange tube 23 (first connection) located mainly in the ⁇ Z direction portion of the heat exchange tube 23. It flows into the heat exchange tube 23) located around the joint 25.
  • the 1st connection joint 25 produces
  • the 2nd communication hole 52 which produces
  • the first connection hole 51 and the second communication hole 52 are formed in the first connection joint 25, respectively. For this reason, the refrigerant can surely flow out in the + X direction and the + Z direction. Thereby, it is possible to make uniform the amount of refrigerant supplied to each heat exchange tube 23.
  • the height h at which the potential energy Eh of the refrigerant is maximized is configured to be in the + Z direction relative to the 2 ⁇ N / 3 heat exchange tube 23 as counted from the lower end of the communication space.
  • coolant can be effectively supplied also to the heat exchange tube 23 located in + Z direction among each heat exchange tube 23.
  • the high-quality air conditioner 1 excellent in heat exchange performance can be provided by making the outdoor heat exchanger 4 mentioned above function as an evaporator.
  • FIG. 5 is a graph showing the relationship of the refrigerant supply amount with respect to the position of the heat exchange tube 23 in the Z direction (gravity direction).
  • the continuous line in FIG. 5 has shown the analysis result (henceforth an Example) of this embodiment.
  • a broken line in FIG. 5 indicates an analysis result when the refrigerant is circulated in the first header 21 in the + Z direction (when only the second communication hole 52 is provided in the first connection joint 25) (hereinafter, comparative example). 1).
  • FIG. 5 indicates the analysis result when the refrigerant is circulated in the first header 21 in the + X direction (when only the first communication hole 51 is provided in the first connection joint 25) (hereinafter, comparative example). 2).
  • P in FIG. 5 indicates the refrigerant supply position in the example and the comparative example 2.
  • the refrigerant is divided into the + X direction and the + Z direction and supplied into the first header 21. Therefore, although there is some variation between the heat exchange tubes 23, the refrigerant supply amount supplied to each heat exchange tube 23 can be made uniform compared to Comparative Examples 1 and 2.
  • FIG. 6 is a side view of the first connection joint 100 according to the second embodiment as viewed from the + Y direction.
  • the communication hole (supply part) 101 of the first connection joint (refrigerant pipe) 100 is in the + X direction (the direction toward the heat exchange tube 23) and the + Z direction (the upper side of the communication space in the first header 21). ) Is different from the above-described embodiment in that both are open.
  • the communication hole 101 opens in both the + X direction and the + Z direction.
  • the communication hole 101 obliquely cuts off the corners between the + Z direction end (upper surface) and the blocking portion (guide wall) 42 of the cylindrical portion 41 at the + X direction end of the first connection joint 100. Is formed. That is, the opening surface of the communication hole 101 is inclined in the ⁇ Z direction toward the + X direction.
  • the closing portion 42 constituting the lower end opening edge of the communication hole 101 covers the ⁇ Z direction end of the tube portion 41 in the + X direction opening.
  • the inner surface (the surface facing the ⁇ X direction) of the closing portion 42 is a smooth surface orthogonal to the X direction.
  • a velocity component (velocity vector Vp) mainly along the + X direction of the refrigerant is present.
  • Vp velocity vector
  • the remaining refrigerant collides with the inner surface of the closed portion 42, and then is guided along the inner surface of the closed portion 42 in the + Z direction.
  • a velocity component (velocity vector Vh) along the direction is generated.
  • the refrigerant velocity vector Vh is set to be equal to or higher than the velocity vector Vp.
  • the speed vector Vh and the speed vector Vhp of the refrigerant can be adjusted by the dimensions of the communication hole 101 and the blocking part 42.
  • the height t of the Z direction in the closing portion 42 is preferably at least half of the inner diameter phi 0 of the cylindrical portion 41 (t ⁇ ⁇ 0/2 ).
  • the angle ⁇ formed by the opening surface of the communication hole 101 and the X direction is preferably 45 ° or more (about 50 °) ( ⁇ ⁇ 45 °).
  • the length L from the + Z direction opening edge to the ⁇ Z direction opening edge of the communication hole 101 along the opening surface of the communication hole 101 is preferably equal to or less than the inner diameter ⁇ 0 of the cylinder portion 41 ( ⁇ 0 ⁇ L).
  • the dimensions of the communication hole 101 and the blocking portion 42 can be appropriately changed depending on the number N of the heat exchange tubes 23 and the like.
  • FIG. 7 is a side view of the first connection joint 200 according to the third embodiment as viewed from the + Y direction.
  • the same components as those in the first embodiment described above are denoted by the same reference numerals, and description thereof is omitted.
  • This embodiment is different from the above-described embodiment in that the above-described closing portion 42 is an inclined guide wall 242.
  • the + X direction end edge of the cylindrical portion 41 extends with an inclination with respect to the X direction.
  • the + X direction end edge of the cylindrical portion 41 is inclined so as to approach the heat exchange tube 23 toward the + Z direction (upper side).
  • a communication hole (feeding portion) 201 that penetrates the tubular portion 41 in the Z direction is formed in a portion of the tubular portion 41 that faces the + Z direction (upper side) of the communication space.
  • the inclined guide wall 242 of the first connection joint 200 closes the + X direction opening in the cylindrical portion 41.
  • the inclined guide wall 242 extends in the + Z direction as it goes in the + X direction following the + X direction end edge of the cylindrical portion 41.
  • the refrigerant flowing in the first connection joint 200 is guided obliquely upward along the inner surface of the inclined guide wall 242 after colliding with the inclined guide wall 242. Thereafter, the refrigerant flows into the first header 21 obliquely upward through the communication hole 201. That is, the inclined guide wall 242 generates velocity components (velocity vectors Vp, Vh) along the X direction and the Z direction of the refrigerant.
  • the communication hole 201 generates a speed component (speed vector Vh) along the Z direction of the refrigerant.
  • the refrigerant flows out of the communication hole 201 obliquely upward, so that the refrigerant is locally supplied only to the heat exchange tube 23 located in the ⁇ Z direction and the heat exchange tube 23 located in the + Z direction. Can be suppressed. Therefore, the amount of refrigerant supplied to the heat exchange tube 23 can be made uniform.
  • the refrigerant velocity vector Vh it is preferable to set the refrigerant velocity vector Vh to be equal to or higher than the velocity vector Vp, as in the second embodiment described above.
  • the angle ⁇ formed by the inclined guide wall 242 and the X direction is preferably 45 ° or more (about 50 °) ( ⁇ ⁇ 45 °).
  • the inner diameter ⁇ 3 of the communication hole 201 is preferably equal to or smaller than the inner diameter ⁇ 0 of the cylindrical portion 41 ( ⁇ 0 ⁇ ⁇ 3 ).
  • the distance d in the X direction between the inner surface and the hole 201 of the inclined guide wall 242 is preferably less than half the inner diameter phi 0 of the cylindrical portion 41 ( ⁇ 0/2 ⁇ d ). If, when the distance d is long than half the inside diameter ⁇ 0 (d> ⁇ 0/ 2), the refrigerant flowing in the + X direction of the area than the communication hole 201 in the first connection joint 200, the cylindrical portion 41 in the + X direction And the refrigerant guided in the + Z direction along the inclined guide wall 242 collide with each other, and an overflow tends to occur. As a result, the refrigerant velocity vector Vh flowing out from the communication hole 201 is increased by being guided in the + Z direction by overflow before the refrigerant flowing through the cylindrical portion 41 reaches the inclined guide wall 242.
  • the present invention is not limited to this configuration.
  • only the inner surface of the closing portion 42 may be inclined. That is, the inner surface of the closing part 42 shown in FIG. 8 is inclined so that the length of the closing part 42 in the X direction gradually decreases as it goes in the + Z direction.
  • FIG. 9 is a front view of the outdoor heat exchanger 301 according to the modification viewed from the + Y direction.
  • the first header 21 includes a plurality of partition portions (first partitions) that partition the first header 21 into a plurality of communication spaces (a first communication space 303 to a fourth communication space 306) in the Z direction.
  • the second header 22 includes a plurality of partition portions (first partition portion 320, second partition portion) that partition the inside of the second header 22 into a plurality of communication spaces (first communication space 313 to fourth communication space 316) in the Z direction.
  • a partition 321 and a third partition 322) are provided.
  • the 1st partition part 310 of the 1st header 21 and the 1st partition part 320 of the 2nd header 22 are arrange
  • the second partition part 311 of the first header 21 and the second partition part 321 of the second header 22 are arranged at equivalent positions in the Z direction.
  • the third partition part 312 of the first header and the third partition part 322 of the second header 22 are arranged at equivalent positions in the Z direction.
  • the heat exchange tube 23 described above is partitioned into a plurality of heat exchange modules (first heat exchange module 330 to fourth heat exchange module 333) by the partition portions 310 to 312 and 320 to 322.
  • the heat exchange tube 23 configuring the first heat exchange module 330 communicates with the first communication spaces 303 and 313 of the headers 21 and 22.
  • the heat exchange tube 23 constituting the second heat exchange module 331 communicates with the second communication spaces 304 and 314 of the headers 21 and 22.
  • the heat exchange tube 23 constituting the third heat exchange module 332 communicates with the third communication spaces 305 and 315 of the headers 21 and 22.
  • the heat exchange tube 23 constituting the fourth heat exchange module 333 communicates with the fourth communication spaces 306 and 316 of the headers 21 and 22.
  • the first connection joint 325 is connected to the ⁇ Z direction end of the first header 21.
  • the inside of the first connection joint 325 communicates with the first communication space 303 of the first header 21.
  • the second connection joint 326 is connected to the + Z direction end of the first header 21.
  • the inside of the second connection joint 326 communicates with the fourth communication space 306 of the first header 21.
  • the headers 21 and 22 are provided with turn portions (first turn portion 340 to third turn portion 342) that allow the heat exchange modules 330 to 334 adjacent in the Z direction to communicate with each other.
  • the first turn part (refrigerant pipe) 340 is connected to portions of the second header 22 that are located on both sides in the Z direction with respect to the first partition part 320. That is, the first turn portion 340 communicates the first communication space 313 and the second communication space 324 of the second header 22.
  • the second turn portion (refrigerant pipe) 341 is connected to portions of the first header 21 that are located on both sides in the Z direction with respect to the second partition portion 311.
  • the second turn portion 341 allows the second communication space 304 and the third communication space 305 of the first header 21 to communicate with each other.
  • the third turn portion (refrigerant pipe) 342 is connected to portions of the second header 22 that are located on both sides in the Z direction with respect to the third partition portion 322. In other words, the third turn portion 342 communicates the third communication space 315 and the fourth communication space 316 of the second header 22.
  • the refrigerant supplied from the first connection joint 325 to the first communication space 303 of the first header 21 flows in the + Z direction while meandering in the X direction.
  • the refrigerant flowing in the + X direction through the first heat exchange module 330 flows into the first communication space 313 of the second header 22 and then flows into the second communication space 324 through the first turn portion 340.
  • the refrigerant flowing into the second communication space 324 flows through the second heat exchange module 331 in the ⁇ X direction, and then flows into the second communication space 314 of the first header 21.
  • the refrigerant that sequentially flows through the third heat exchange module 332 and the fourth heat exchange module 333 flows into the fourth communication space 306 of the first header 21, and then is discharged from the outdoor heat exchanger 301 through the second connection joint 326. Is done.
  • the configurations of the above-described embodiments and modifications can be employed for at least one of the turn portions 340 to 342 and the first connection joint 325.
  • coolant supply amount supplied to the heat exchange tube 23 which comprises a heat exchange module can be equalize
  • the partition portions 310 to 312 and 320 to 322 are disposed in the upstream end portion and the downstream end portion of the heat exchange modules 330 to 333 in the headers 21 and 22, respectively, has been described. It is not restricted only to this structure.
  • the partition part may be disposed at least between the upstream end of one heat exchange module and the downstream end of the heat exchange module positioned in the + Z direction with respect to the one heat exchange module. That is, the partition part (the upstream end of the turn parts 340 to 342) that partitions the downstream end part of one heat exchange module and the upstream end part of the heat exchange module located in the + Z direction with respect to the one heat exchange module Partition part) and turn parts 340 to 342 may be omitted.
  • the case where the Z direction of the outdoor heat exchanger 4 matches the gravity direction has been described.
  • the Z direction does not necessarily match the gravity direction, and the Z direction intersects the gravity direction. It doesn't matter.
  • the outdoor heat exchanger 4 has been described as an example.
  • the configuration of the above-described embodiment may be employed for the indoor heat exchanger 6.
  • the configuration in which the first connection joint extends in the X direction within the first header 21 has been described, but the configuration is not limited thereto. If the first connection joint is configured to generate the velocity vectors Vp and Vh in the first header 21, the extending direction in the first header 21 can be changed as appropriate. Moreover, you may combine suitably each embodiment and modification which were mentioned above. In this case, for example, a plurality of communication holes can be formed in the Z direction, the X direction, the direction crossing the Z direction, and the X direction.
  • the refrigerant pipe has a first supply unit that generates a refrigerant speed component in the + X direction, a second supply unit that generates a refrigerant velocity component in the + Z direction, It was set as the structure which has.
  • the refrigerant flowing into the one header from the refrigerant pipe can be divided in the + X direction and the + Z direction. Therefore, it can suppress that a refrigerant
  • coolant is locally supplied only to some heat exchange tubes. Thereby, the amount of refrigerant supplied to each heat exchange tube can be made uniform. Therefore, when heat exchange is functioned as an evaporator, it is possible to suppress the dry-out of the refrigerant and improve the heat exchange performance.
  • second communication space 305 ... 3rd communication space, 306 ... 4th communication space, 325 ... 1st connection joint, 340 ... 1st turn part (refrigerant piping), 341 ... 2nd turn part (refrigerant piping), 342 ... 3rd turn part ( Refrigerant piping)

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Abstract

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、互いに間隔をあけて並設されている。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、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。冷媒配管は、供給部を持つ。供給部は、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、及び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。

Description

熱交換器及び冷凍サイクル装置
　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。冷媒配管は、供給部を持つ。供給部は、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、及び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φ０や各連通孔５１，５２の内径φ１，φ２、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ｖ０（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φ０，φ１，φ２，Ｎを設定する。第１連通孔５１の内径φ１は、第２連通孔５２の内径φ２よりも大きいことが好ましい。但し、各連通孔５１，５２の内径φ１，φ２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φ０の半分以上であることが好ましい（ｔ≧φ０／２）。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φ０以下であることが好ましい（φ０≧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φ３は、筒部４１の内径φ０以下であることが好ましい（φ０≧φ３）。
　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φ０の半分以下であることが好ましい（φ０／２≧ｄ）。仮に、距離ｄが内径φ０の半分よりも遠い場合（ｄ＞φ０／２）、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φ０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 (6)

  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間隔をあけて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、
    　前記冷媒配管は、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、及び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供給部を有している、
    　熱交換器。
  2. 　前記冷媒配管は、前記連通空間における前記ヘッダ延在方向の中央部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、
    　前記供給部は、
    　　前記熱交換チューブに向けて開口する第１連通孔と、
    　　前記連通空間の上側に向けて開口する第２連通孔と、をそれぞれ有している、
    　請求項１に記載の熱交換器。
  3. 　前記冷媒配管は、前記連通空間における前記ヘッダ延在方向の中央部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、
    　前記供給部は、
    　　前記熱交換チューブを向く方向、及び前記連通空間の上側を向く方向の双方に開口する連通孔と、
    　　前記連通孔の下端開口縁に連なり、前記冷媒配管内を流れる冷媒を前記連通空間の上側に向けて案内する案内壁を有している、
    　請求項１に記載の熱交換器。
  4. 　前記冷媒配管は、前記連通空間における前記ヘッダ延在方向の中央部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、
    　前記供給部は、
    　　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、
    　　前記連通空間の上側に向けて開口する連通孔と、を有している、
    　請求項１に記載の熱交換器。
  5. 　複数の前記熱交換チューブは、前記ヘッダ延在方向に等間隔に配列され、
    　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ている、
    　請求項１から請求項４の何れか１項に記載の熱交換器。
  6. 　請求項１から請求項５の何れか１項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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