特許 6202451 熱交換器及び空気調和機

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6202451

(24)【登録日】2017年9月8日

(45)【発行日】2017年9月27日

(54)【発明の名称】熱交換器及び空気調和機

(51)【国際特許分類】

   F28F 9/02 20060101AFI20170914BHJP

   F25B 39/02 20060101ALI20170914BHJP

【ＦＩ】

   F28F9/02 301D

   F25B39/02 C

【請求項の数】7

【全頁数】17

(21)【出願番号】特願2016-38354(P2016-38354)

(22)【出願日】2016年2月29日

(65)【公開番号】特開2017-155992(P2017-155992A)

(43)【公開日】2017年9月7日

【審査請求日】2016年8月10日

(73)【特許権者】

【識別番号】000006208

【氏名又は名称】三菱重工業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100134544

【弁理士】

【氏名又は名称】森 隆一郎

(74)【代理人】

【識別番号】100064908

【弁理士】

【氏名又は名称】志賀 正武

(74)【代理人】

【識別番号】100108578

【弁理士】

【氏名又は名称】高橋 詔男

(74)【代理人】

【識別番号】100126893

【弁理士】

【氏名又は名称】山崎 哲男

(74)【代理人】

【識別番号】100149548

【弁理士】

【氏名又は名称】松沼 泰史

(72)【発明者】

【氏名】立野井 秀哲

(72)【発明者】

【氏名】鈴木 孝幸

(72)【発明者】

【氏名】近藤 喜之

(72)【発明者】

【氏名】青木 泰高

【審査官】 伊藤 紀史

(56)【参考文献】

【文献】 特開平０４−１７４２９７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０６−３４１７３６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許第０２０４４４５５（ＵＳ，Ａ）

【文献】 米国特許第０４５２４８２３（ＵＳ，Ａ）

【文献】 特表２０１４−５３３８１９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許出願公開第２００８／００２３１８５（ＵＳ，Ａ１）

【文献】 中国実用新案第２０１８７６１８４（ＣＮ，Ｕ）

【文献】 国際公開第２０１５／０２７７８３（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 特開平１０−２０６０７８（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｆ２８Ｆ ９／０２

Ｆ２５Ｂ ３９／０２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

水平方向に延びて内部に冷媒が流通するとともに、上下方向に間隔をあけて複数が配列された伝熱管と、
上下方向に延びる管状をなして複数の前記伝熱管の一端が内部空間に連通状態で接続されたヘッダ部と、
前記ヘッダ部内に連通状態で接続されて冷媒が流通する流通路と、
前記ヘッダ部内を水平断面視にて、各前記伝熱管が接続された流出側領域と、前記流通路が接続された流入側領域とに区画する主縦仕切板と、
前記流入側領域を水平断面視にて、前記ヘッダ部の周方向に互いに隣り合い、それぞれ前記流通路と連通する第一室及び第二室に区画する流入側縦仕切板と、
をさらに有し、
前記主縦仕切板の前記第一室に面する部分に、前記第一室と前記流出側領域とを連通させる第一水平貫通孔が形成され、
前記主縦仕切板の前記第二室に面する部分であって前記第一水平貫通孔と異なる上下方向位置の部分に、前記第二室と前記流出側領域とを連通させる第二水平貫通孔が形成されており、
前記第一室を水平断面視にて、前記流通路が接続された第一室上流領域と、前記主縦仕切板に面する第一室下流領域とに区画する第一室縦仕切板と、
前記第二室を水平断面視にて、前記流通路が接続された第二室上流領域と、前記主縦仕切板に面する第二室下流領域とに区画する第二室縦仕切板と、を備え、
前記第一室縦仕切板に、前記第一水平貫通孔と上下方向位置の異なる部分で前記第一室上流領域と前記第一室下流領域とを連通させる第三水平貫通孔が形成され、
前記第二室縦仕切板に、前記第二水平貫通孔と上下方向位置の異なる部分で前記第二室上流領域と前記第二室下流領域とを連通させる第四水平貫通孔が形成されている熱交換器。

【請求項2】

水平方向に延びて内部に冷媒が流通するとともに、上下方向に間隔をあけて複数が配列された伝熱管と、
上下方向に延びる管状をなして複数の前記伝熱管の一端が内部空間に連通状態で接続されたヘッダ部と、
前記ヘッダ部内に連通状態で接続されて冷媒が流通する流通路と、
前記ヘッダ部内を水平断面視にて、各前記伝熱管が接続された流出側領域と、前記流通路が接続された流入側領域とに区画する主縦仕切板と、
前記流入側領域を水平断面視にて、前記ヘッダ部の周方向に互いに隣り合い、それぞれ前記流通路と連通する第一室及び第二室に区画する流入側縦仕切板と、
をさらに有し、
前記主縦仕切板の前記第一室に面する部分に、前記第一室と前記流出側領域とを連通させる第一水平貫通孔が形成され、
前記主縦仕切板の前記第二室に面する部分であって前記第一水平貫通孔と異なる上下方向位置の部分に、前記第二室と前記流出側領域とを連通させる第二水平貫通孔が形成されており、
前記第一室を、前記流通路が接続された第一室下部領域と、該第一室下部領域の上方に配置された第一室上部領域とに区画する第一室横仕切板と、
前記第二室を、前記流通路が接続された第二室下部領域と、該第二室下部領域の上方に配置された第二室上部領域とに区画する第二室横仕切板と、を備え、
前記第一室横仕切板と前記第二室横仕切板とのうち少なくとも一方に、上下の領域を連通させる上下貫通孔が形成されている熱交換器。

【請求項3】

前記流通路は、
前記ヘッダ部内の第一室に連通状態で接続された第一流通路と、
前記ヘッダ部内の第二室に連通状態で接続された第二流通路とを有する請求項１又は２に記載の熱交換器。

【請求項4】

水平方向に延びて内部に冷媒が流通するとともに、上下方向に間隔をあけて複数が配列された伝熱管と、
上下方向に延びる管状をなして複数の前記伝熱管の一端が内部空間に連通状態で接続されたヘッダ部と、
前記ヘッダ部内に連通状態で接続されて冷媒が流通する流通路と、
前記ヘッダ部内を水平断面視にて、各前記伝熱管が接続された流出側領域と、前記流通路が接続された流入側領域とに区画する主縦仕切板と、
前記流入側領域を水平断面視にて、前記ヘッダ部の周方向に互いに隣り合い、それぞれ前記流通路と連通する第一室及び第二室に区画する流入側縦仕切板と、
をさらに有し、
前記主縦仕切板の前記第一室に面する部分に、前記第一室と前記流出側領域とを連通させる第一水平貫通孔が形成され、
前記主縦仕切板の前記第二室に面する部分であって前記第一水平貫通孔と異なる上下方向位置の部分に、前記第二室と前記流出側領域とを連通させる第二水平貫通孔が形成されており、
前記流通路は、前記ヘッダ部への接続箇所の前記周方向位置が流出側縦仕切板と同一箇所とされていることにより、該流通路の前記ヘッダ部への接続箇所が第一室と第二室とに跨っている熱交換器。

【請求項5】

前記第一水平貫通孔は、互いに異なる上下方向位置に複数が形成されており、
前記第二水平貫通孔は、互いに異なる上下方向位置に複数が形成されている請求項１から４のいずれか一項に記載の熱交換器。

【請求項6】

前記第一水平貫通孔は、互いに異なる水平方向位置に複数が形成されており、
前記第二水平貫通孔は、互いに異なる水平方向位置に複数が形成されている請求項１から５のいずれか一項に記載の熱交換器。

【請求項7】

請求項１から６のいずれか一項に記載の熱交換器を備える空気調和機。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、熱交換器及び空気調和機に関する。

【背景技術】

【0002】

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が、該他方のヘッダで折り返すようにして再度伝熱管を経て一方のヘッダに戻るように構成されている。

【0003】

折り返し側のヘッダ内は、該ヘッダ内を上下方向に区画する仕切板によって複数の領域が区画されている。これによって、ヘッダ内の一の領域内に伝熱管を経て導入された冷媒は、接続管を介してヘッダ内の他の領域に導入された後に、該他の領域に接続された複数の伝熱管を経由して出入口側の一方のヘッダに戻される。
例えば特許文献１には、ヘッダ内に上下方向に延びる仕切板を設け、ヘッダ内の流路断面積を小さくすることで該ヘッダ内の冷媒流速を増加させることが記載されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２０１５−５５４０５号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

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方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。
上記特許文献１の技術では、特に冷媒流量が少ない場合には、上方の伝熱管に液相の冷媒を供給し難くなり、やはり熱交換器の性能低下を招いてしまう。

【0006】

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

【課題を解決するための手段】

【0007】

即ち、本発明の第一態様に熱交換器は、水平方向に延びて内部に冷媒が流通するとともに、上下方向に間隔をあけて複数が配列された伝熱管と、上下方向に延びる管状をなして複数の前記伝熱管の一端が内部空間に連通状態で接続されたヘッダ部と、前記ヘッダ部内に連通状態で接続されて冷媒が流通する流通路と、前記ヘッダ部内を水平断面視にて、各前記伝熱管が接続された流出側領域と、前記流通路が接続された流入側領域とに区画する主縦仕切板と、前記流入側領域を水平断面視にて、前記ヘッダ部の周方向に互いに隣り合い、それぞれ前記流通路と連通する第一室及び第二室に区画する流入側縦仕切板と、をさらに有し、前記主縦仕切板の前記第一室に面する部分に、前記第一室と前記流出側領域とを連通させる第一水平貫通孔が形成され、前記主縦仕切板の前記第二室に面する部分であって前記第一水平貫通孔と異なる上下方向位置の部分に、前記第二室と前記流出側領域とを連通させる第二水平貫通孔が形成されており、前記第一室を水平断面視にて、前記流通路が接続された第一室上流領域と、前記主縦仕切板に面する第一室下流領域とに区画する第一室縦仕切板と、前記第二室を水平断面視にて、前記流通路が接続された第二室上流領域と、前記主縦仕切板に面する第二室下流領域とに区画する第二室縦仕切板と、を備え、前記第一室縦仕切板に、前記第一水平貫通孔と上下方向位置の異なる部分で前記第一室上流領域と前記第一室下流領域とを連通させる第三水平貫通孔が形成され、前記第二室縦仕切板に、前記第二水平貫通孔と上下方向位置の異なる部分で前記第二室上流領域と前記第二室下流領域とを連通させる第四水平貫通孔が形成されている。

【0008】

このような熱交換器によれば、流通路を介してヘッダ部内の第一室及び第二室のそれぞれに冷媒が導入される。第一室に導入された冷媒は、第一水平貫通孔を介してヘッダ部内の流出側領域に到達する。第二室に導入された冷媒は、第二水平貫通孔を介してヘッダ部内の流出側領域に到達する。即ち、第一室及び第二室に供給された冷媒は、それぞれ強制的に第一水平貫通孔又は第二水平貫通孔に案内されて流出側領域に供給されることになる。この際、第一室又は第二室内を冷媒が第一水平貫通孔又は第二水平貫通孔に向けて上下方向に移動することで、冷媒の移動経路を長くすることができる。これによって、第一室及び第二室内での気液二相状態の冷媒の混合促進を図ることができる。
さらに、第一水平貫通孔と第二水平貫通孔とは異なる上下方向位置に形成されているため、流出側領域にはそれぞれ異なる上下方向位置から冷媒が供給される。これにより、流出側領域内におけるより広い上下方向範囲に冷媒を供給することができる。また、第一水平貫通孔、第二水平貫通孔それぞれから供給された冷媒が互いに混合されることにより、流出側領域全体として冷媒の気液割合の均一化を図ることができる。そのため、比較的上方に配置された伝熱管にも液相の冷媒を効果的に導入することができる。
また、第一室に供給された冷媒は、流出側領域に到達する前に、第一室上流領域と第一室下流領域とを上下方向に移動しながら進行していく。一方で、第二室に供給された冷媒は、流出側領域に到達する前に、第二室上流領域と第二室下流領域とを上下方向に移動しながら進行していく。これにより、第一室、第二室に導入された冷媒における流出側領域に到達するまでの移動経路の長大化を図ることができる。そのため、移動経路中で気液二相流冷媒の均質化をより一層図ることができる。

【0009】

上記熱交換器では、前記第一水平貫通孔が、互いに異なる上下方向位置に複数が形成されており、前記第二水平貫通孔が、互いに異なる上下方向位置に複数が形成されていてもよい。

【0010】

これによって、第一室から流出側領域に対して上下方向位置の互いに異なる複数個所から冷媒を供給することができる。さらに、第二室から流出側領域に対して上下方向位置の互いに異なる複数個所から冷媒を供給することができる。そのため、流出側領域全体としてより冷媒の気液割合の均一化を図ることができる。

【0011】

上記熱交換器では、前記第一水平貫通孔は、互いに異なる水平方向位置に複数が形成されており、前記第二水平貫通孔は、互いに異なる水平方向位置に複数が形成されていてもよい。

【0012】

これによって、第一室から流出側領域に対して水平方向位置の互いに異なる複数個所から冷媒を供給することができる。さらに、第二室から流出側領域に対して水平方向位置の互いに異なる複数個所から冷媒を供給することができる。そのため、流出側領域全体としてより一層冷媒の気液割合の均一化を図ることができる。また、水平方向の同一の上下方向位置に第一水平貫通孔、第二水平貫通孔を形成することで、ヘッダ部内の個々の流路の流量や圧損を調整することができる。

【0015】

本発明に係る熱交換器は、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伝熱管と、上下方向に延びる管状をなして複数の前記伝熱管の一端が内部空間に連通状態で接続されたヘッダ部と、前記ヘッダ部内に連通状態で接続されて冷媒が流通する流通路と、前記ヘッダ部内を水平断面視にて、各前記伝熱管が接続された流出側領域と、前記流通路が接続された流入側領域とに区画する主縦仕切板と、前記流入側領域を水平断面視にて、前記ヘッダ部の周方向に互いに隣り合い、それぞれ前記流通路と連通する第一室及び第二室に区画する流入側縦仕切板と、をさらに有し、前記主縦仕切板の前記第一室に面する部分に、前記第一室と前記流出側領域とを連通させる第一水平貫通孔が形成され、前記主縦仕切板の前記第二室に面する部分であって前記第一水平貫通孔と異なる上下方向位置の部分に、前記第二室と前記流出側領域とを連通させる第二水平貫通孔が形成されており、前記第一室を、前記流通路が接続された第一室下部領域と、該第一室下部領域の上方に配置された第一室上部領域とに区画する第一室横仕切板と、前記第二室を、前記流通路が接続された第二室下部領域と、該第二室下部領域の上方に配置された第二室上部領域とに区画する第二室横仕切板と、を備え、前記第一室横仕切板と前記第二室横仕切板とのうち少なくとも一方に、上下の領域を連通させる上下貫通孔が形成されていてもよい。

【0016】

これによって、流通路から第一室下部領域又は第二室下部領域に導入された冷媒のうち上方に進行する冷媒は、第一室横仕切板又は第二室横仕切板に衝突することにより、気液二相流冷媒の均質化を図ることができる。また、第一室と第二室とのうち、第一室上部領域、第二室上部領域を通過してから流出側領域に導入される冷媒は、上下貫通孔を介して上方に向かう際に流速が増大することで、より上方まで冷媒を行き渡らせ易くなる。これによって、上方に配置された伝熱管にもより効果的に冷媒の液相分を供給することができる。

【0017】

本発明に係る熱交換器は、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伝熱管と、上下方向に延びる管状をなして複数の前記伝熱管の一端が内部空間に連通状態で接続されたヘッダ部と、前記ヘッダ部内に連通状態で接続されて冷媒が流通する流通路と、前記ヘッダ部内を水平断面視にて、各前記伝熱管が接続された流出側領域と、前記流通路が接続された流入側領域とに区画する主縦仕切板と、前記流入側領域を水平断面視にて、前記ヘッダ部の周方向に互いに隣り合い、それぞれ前記流通路と連通する第一室及び第二室に区画する流入側縦仕切板と、をさらに有し、前記主縦仕切板の前記第一室に面する部分に、前記第一室と前記流出側領域とを連通させる第一水平貫通孔が形成され、前記主縦仕切板の前記第二室に面する部分であって前記第一水平貫通孔と異なる上下方向位置の部分に、前記第二室と前記流出側領域とを連通させる第二水平貫通孔が形成されており、前記流通路は、前記ヘッダ部への接続箇所の前記周方向位置が流出側縦仕切板と同一箇所とされていることにより、該流通路の前記ヘッダ部への接続箇所が第一室と第二室とに跨っていてもよい。
上記熱交換器では、前記流通路が、前記ヘッダ部内の第一室に連通状態で接続された第一流通路と、前記ヘッダ部内の第二室に連通状態で接続された第二流通路とを有していてもよい。
これによって、第一室及び第二室のそれぞれに冷媒を強制的に供給することができる。

【0018】

本発明の第二態様に係る空気調和機は、上記いずれかの熱交換器を備える。
これによって、ヘッダ部内から伝熱管に供給される冷媒の均一化を図ることができ、冷房及び暖房性能の低下を回避することができる。

【発明の効果】

【0019】

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

【図面の簡単な説明】

【0020】

【図1】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。

【図2】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。

【図3】本発明の第一実施形態に係る熱交換器の斜視図である。

【図4】本発明の第一実施形態に係る熱交換器の第二ヘッダ部の水平断面図である。

【図5】本発明の第二実施形態に係る熱交換器の斜視図である。

【図6】本発明の第二実施形態に係る熱交換器の第二ヘッダ部の水平断面図である。

【図7】本発明の第三実施形態に係る熱交換器の斜視図である。

【図8】本発明の第三実施形態に係る熱交換器の第二ヘッダ部の水平断面図である。

【図9】本発明の第三実施形態の変形例に係る熱交換器の第二ヘッダ部の水平断面図である。

【図10】本発明の第四実施形態に係る熱交換器の斜視図である。

【図11】本発明の第四実施形態に係る熱交換器の第二ヘッダ部の水平断面図である。

【図12】本発明の第五実施形態に係る熱交換器の第二ヘッダ部の水平断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0021】

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

【0022】

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

【0023】

次に、上記室内熱交換器３及び室外熱交換器５として用いられる熱交換器１０について、図２〜図４について説明する。
図２〜図４に示すように、熱交換器１０は、複数の伝熱管２０、複数のフィン２３、一対のヘッダ３０、接続管５５、主縦仕切板６０及び流入側縦仕切板７０を備える。

【0024】

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

【0025】

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

【0026】

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。

【0027】

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

【0028】

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

【0029】

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

【0030】

接続管５５は、内部に流路が形成された管状の部材であって、その一端が第一ヘッダ部５２に対して該第一ヘッダ部５２の内部と連通状態で接続されており、他端が第二ヘッダ部５３に対して該第二ヘッダ部５３の内部と連通状態で接続されている。より詳細には、接続管５５の一端は、第一ヘッダ部５２における上下方向の中央部に接続されている。一方で、接続管５５の他端は、第二ヘッダ部５３における下部に接続されている。なお、接続管５５は、第一ヘッダ部５２及び第二ヘッダ部５３に対して、第一伝熱管２１及び第二伝熱管２２が接続される水平方向一方側とは反対側の水平方向他方側から接続されている。
この接続管５５の内側に形成された流路が、第一ヘッダ部５２内と第二ヘッダ部５３内との間で冷媒の流通を可能とする流通路５６とされている。

【0031】

図２及び図３に示すように、主縦仕切板６０は、上下方向に延びる板状の部材であって、第二ヘッダ部５３内に設けられている。主縦仕切板６０は、第二ヘッダ部５３内の空間を水平断面視にて、各第二伝熱管２２が接続された領域と接続管５５が接続された領域との二つの領域に区画している。主縦仕切板６０によって区画された第二伝熱管２２が接続された領域は、流出側領域６３とされている。主縦仕切板６０によって区画された接続管５５が接続された領域は流入側領域６４とされている。

【0032】

本実施形態では、ヘッダ３０は上下方向に延びる円筒形状をなしており、これにともなって内部空間も円筒状をなしている。そして、主縦仕切板６０は、円筒状をなす第二ヘッダ部５３の内部空間の水平断面視における直径方向に沿うようにして配置されている。これによって、流入側領域６４及び流出側領域６３はそれぞれ水平断面視が半円形状をなしている。

【0033】

流入側縦仕切板７０は、上下方向に延びる板状の部材であって、第二ヘッダ部５３内の流入側領域６４に設けられている。流入側縦仕切板７０は、流入側領域６４を水平断面視にて、第二ヘッダ部５３の周方向に互いに隣り合う二つの領域に区画している。この二つの領域のうち、接続管５５の接続方向である水平方向他方側から見て左側の領域は第一室７１とされており、右側の領域は第二室７２とされている。

【0034】

本実施形態では、流入側縦仕切板７０は、円筒状をなす第二ヘッダ部５３の内部空間の水平断面視における半径方向に沿うように配置されている。また、流入側縦仕切板７０は、主縦仕切板６０に直交して延在するように配置されており、これによって第一室７１と第二室７２との容積は同一とされている。

【0035】

ここで、主縦仕切板６０における第一室７１に面する部分には、該第一室７１と流出側領域６３とを連通させる第一水平貫通孔６１が形成されている。また、主縦仕切板６０における第二室７２に面する部分には、該第二室７２と流出側領域６３とを連通させる第二水平貫通孔６２が形成されている。

【0036】

これら第一水平貫通孔６１及び第二水平貫通孔６２は、互いに上下方向位置が異なる箇所に配置されている。本実施形態では、第一水平貫通孔６１は、主縦仕切板６０の下部であって第二ヘッダ部５３の最下部に近い箇所に形成されている。また、第二水平貫通孔６２は、主縦仕切板６０の上部であって第二ヘッダ部５３最上部に近い箇所に形成されている。さらに、第一水平貫通孔６１及び第二水平貫通孔６２の上下方向位置は、接続管５５の第二ヘッダ部５３への接続箇所の上下方向位置と互いに異なる位置とされている。なお、第一水平貫通孔６１及び第二水平貫通孔６２の一方のみが接続管５５の第二ヘッダ部５３への接続箇所と上下方向位置が違っていてもよい。

【0037】

そして、上記接続管５５の第二ヘッダ部５３との接続箇所は、流出側縦仕切板の第二ヘッダ部５３における周方向位置と同一箇所とされている。これにより、接続管５５の第二ヘッダ部５３への接続箇所は第一室７１と第二室７２とに跨って配置されている。したがって、接続管５５から第二ヘッダ部５３に導入される冷媒は、第一室７１と第二室７２との双方に導入されることになる。

【0038】

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。

【0039】

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。

【0040】

そして、図４に示すように、第一ヘッダ部５２内に供給される気液二相状態の冷媒は、該第一ヘッダ部５２に接続された接続管５５内に導入され、該接続管５５を介して該第二ヘッダ部５３に導入される。この際、接続管５５の第二ヘッダ部５３への接続箇所が第一室７１及び第二室７２に跨っているため、これら第一室７１及び第二室７２内のそれぞれに冷媒が導入される。

【0041】

第一室７１に導入された冷媒は、第二ヘッダ部５３の下部に形成された第一水平貫通孔６１を介して流出側領域６３の下部に導入される。この際、冷媒の流量が小さい場合には、第一室７１内に冷媒が貯留されることなく第一水平貫通孔６１を介して流出側領域６３の下部に導入される。一方、冷媒の流量が大きい場合には、第一室７１内にある程度冷媒が貯留された状態で、該冷媒が順次第一水平貫通孔６１を介して流出側領域６３の下部に導入される。

【0042】

一方、第二室７２に導入された冷媒は、冷媒が供給され続けるにしたがって順次第二室７２内を上方に移動し、第二ヘッダ部５３の上部に形成された第二水平貫通孔６２を介して流出側領域６３の上部に導入される。即ち、接続管５５と第二ヘッダ部５３との接続箇所が第二ヘッダ部５３の下部に配置されているのに対して、第二室７２と流出側領域６３とを連通される第二水平貫通孔６２は第二ヘッダ部５３の上部に配置されているため、第二室７２に導入された冷媒は該第二室７２を下方から上方にわたって移動した上で流出側領域６３の上部に導入される。

【0043】

そして、第一室７１及び第二室７２から流出側領域６３で導入されたそれぞれ気液二相状態の冷媒は、該流出側領域６３にて互いに混合された上で、第二ヘッダ部５３に接続された各伝熱管２０内に導入される。その後、冷媒は、第二伝熱管２２を流通する過程で該第二伝熱管２２の外部雰囲気との間で熱交換することで、再度蒸発が促される。これにより、第二伝熱管２２内にて、冷媒における残存していた液相が気相に変化し、出入口側ヘッダ４０の上部出入領域４３には気相状態の冷媒が供給される。そして、この冷媒は上部出入領域４３から配管７に導入され、冷媒回路を循環することになる。

【0044】

以上のように、本実施形態の熱交換器１０によれば、第一室７１及び第二室７２に供給された冷媒は、それぞれ強制的に第一水平貫通孔６１又は第二水平貫通孔６２に案内されて流出側領域６３に供給されることになる。本実施形態では、第二水平貫通孔６２が冷媒の導入箇所から上方に離間した位置とされているため、第二室７２に導入された冷媒が流出側領域６３に導入されるまでの移動経路が長大化する。これによって、気液二相状態の冷媒の第二室７２内での混合促進を図ることができる。

【0045】

さらに、第一水平貫通孔６１と第二水平貫通孔６２とは異なる上下方向位置に形成されているため、流出側領域６３にはそれぞれ異なる上下方向位置から冷媒が供給される。本実施形態では、流出側領域６３の最下部及び最上部のそれぞれから冷媒が導入されるため、流出側領域６３の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。そのため、比較的上方に配置された第二伝熱管２２にも液相の冷媒を効果的に導入することができる。その結果、本実施形態の熱交換器１０を用いた空気調和機では、冷房性能や暖房性能が損なわれることはない。

【0046】

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５及び図６を参照して説明する。なお、第二実施形態では、第一実施形態と同様の構成要素については、該第一実施形態同一の符号を付して詳細な説明を省略する。
図５及び６に示すように、第二実施形態の熱交換器８０は、主縦仕切板６０に第一水平貫通孔６１及び第二水平貫通孔６２が複数形成されている点で第一実施形態と相違する。

【0047】

本実施形態では第一水平貫通孔６１が二つ形成されており、一つ目の第一水平貫通孔６１は第一実施形態同様、主縦仕切板６０の下部であって、第二ヘッダ部５３の径方向外側の部分に形成されている。一方、二つ目の第一水平貫通孔６１は、主縦仕切板６０の上下方向中央部であって、第二ヘッダ部５３の径方向内側の部分に形成されている。

【0048】

また、本実施形態では第二水平貫通孔６２が二つ形成されており、一つ目の第二水平貫通孔６２は第一実施形態同様、主縦仕切板６０の上部であって、第二ヘッダ部５３の径方向外側の部分に形成されている。一方、二つ目の第二水平貫通孔６２は、主縦仕切板６０の上下方向中央部であって、第二ヘッダ部５３の径方向内側の部分に形成されている。なお、二つ目の第二水平貫通孔６２は、二つ目の第一水平貫通孔６１よりも上方に形成されているが、上下方向位置の関係はこの逆であってもよい。

【0049】

この熱交換器８０によれば、第一室７１に導入された冷媒は、下部の第一水平貫通孔６１に加えて上下方向中央部の第一水平貫通孔６１を介して流出側領域６３に導入される。また、第二室７２に導入された冷媒は、上部の第二水平貫通孔６２に加えて上下方向中央部の第二水平貫通孔６２を介して流出側領域６３に導入される。
これによって、第一室７１から流出側領域６３に対して上下方向位置の互いに異なる複数個所から冷媒を供給することができる。さらに、第二室７２から流出側領域６３に対して上下方向位置の互いに異なる複数個所から冷媒を供給することができる。そのため、流出側領域６３全体として冷媒の気液割合の均一化をより図ることができる。
なお、水平方向位置の異なる複数の第一水平貫通孔６１を同一の上下方向位置に形成してもよく、また、水平方向位置の異なる複数の第二水平貫通孔６２を同一の上下方向位置に形成してもよい。これによって、ヘッダ部内の個々の流路の流量や圧損を調整することができる。

【0050】

さらに本実施形態では、それぞれ２つの第一水平貫通孔６１及び第二水平貫通孔６２の水平方向位置が互いに異なっている。そのため、第一室７１から流出側領域６３に対して上下方向位置のみならず水平方向位置の互いに異なる複数個所から冷媒を供給することができる。さらに、第二室７２から流出側領域６３に対して上下方向位置のみならず水平方向位置の互いに異なる複数個所から冷媒を供給することができる。そのため、流出側領域６３全体としてより一層冷媒の気液割合の均一化を図ることができる。

【0051】

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７及び図８を参照して説明する。なお、第三実施形態では、第一実施形態と同様の構成要素については、該第一実施形態同一の符号を付して詳細な説明を省略する。
図７及び８に示すように、第三実施形態の熱交換器９０は、第一室仕切板９１及び第二室縦仕切板９５を備えている点で第一実施形態と相違する。

【0052】

第一室縦仕切板９１は上下方向に延びる板状の部材であって、第一室７１内に配置されている。この第一室縦仕切板９１は、第一室７１内を水平断面視にて２つの領域に区画している。この２つの領域のうち接続管５５が接続された側の領域は第一室上流領域９３とされており、主縦仕切板６０に面する領域が第一室下流領域９４とされている。

【0053】

この第一室縦仕切板９１は、主縦仕切板６０と平行に延びるように配置されている。また、第一室縦仕切板９１には、第一室上流領域９３と第一室下流領域９４とを互いに連通させる第三水平貫通孔９２が形成されている。この第三水平貫通孔９２は、主縦仕切板６０に形成された第一水平貫通孔６１を上下方向の位置が互いに異なるように形成されている。本実施形態では、第三水平貫通孔９２は、第一水平貫通孔６１よりも下方に配置されている。
また、第一水平貫通孔６１と第三水平貫通孔９２の水平方向位置は互いに異なっている。本実施形態では、第一水平貫通孔６１は第二ヘッダ部５３の径方向内側に形成されており、第三水平貫通孔９２は第二ヘッダ部５３の径方向外側に形成されている。

【0054】

第二室縦仕切板９５は上下方向に延びる板状の部材であって、第二室７２内に配置されている。この第二室縦仕切板９５は、第二室７２内を水平断面視にて２つの領域に区画している。この２つの領域のうち接続管５５が接続された側の領域は第二室上流領域９７とされており、主縦仕切板６０に面する領域が第二室下流領域９８とされている。

【0055】

この第二室縦仕切板９５は、第一室縦仕切板９１と同様に主縦仕切板６０と平行に延びるように配置されている。また、第二室縦仕切板９５には、第二室上流領域９７と第二室下流領域９８とを互いに連通させる第四水平貫通孔９６が形成されている。この第四水平貫通孔９６は、主縦仕切板６０に形成された第二水平貫通孔６２を上下方向の位置が互いに異なるように形成されている。本実施形態では、第四水平貫通孔９６は、第二水平貫通孔６２よりも上方に配置されている。
また、第二水平貫通孔６２と第四水平貫通孔９６の水平方向位置は互いに異なっている。本実施形態では、第二水平貫通孔６２は第二ヘッダ部５３の径方向内側に形成されており、第四水平貫通孔９６は第二ヘッダ部５３の径方向外側に形成されている。

【0056】

このような熱交換器９０によれば、第一室７１に供給された冷媒は、流出側領域６３に到達する前に、第一室上流領域９３と第一室下流領域９４とを上下方向に移動しながら進行していく。一方で、第二室７２に供給された冷媒は、流出側領域６３に到達する前に、第二室上流領域９７と第二室下流領域９８とを上下方向に移動しながら進行していく。これにより、第一室７１、第二室７２に導入された冷媒における流出側領域６３に到達するまでの移動経路の長大化を図ることができる。そのため、移動経路中で気液二相流冷媒の均質化をより一層図ることができる。

【0057】

なお、第三実施形態の変形例として、例えば図９に示すように、第一室縦仕切板９１と第二室縦仕切板９５とをそれぞれ第一室７１内又は第二室７２内にて、第二ヘッダ部５３の半径方向に沿うように配置してもよい。これによっても、上記同様に冷媒の移動経路の長大化を図ることができる。

【0058】

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１０及び図１１を参照して説明する。なお、第四実施形態では、第一実施形態と同様の構成要素については、該第一実施形態同一の符号を付して詳細な説明を省略する。
図１０及図１１に示すように、第四実施形態の熱交換器１００は、第一室横仕切板１０１及び第二室横仕切板１０５を備えている点で第一実施形態と相違する。

【0059】

第一室横仕切板１０１は水平方向に延びる板状の部材であって、第一室７１内に配置されている。この第一室横仕切板１０１は、第一室７１内を上下に二つの領域に区画している。この２つの領域のうち接続管５５が接続された下方の領域は第一室下部領域１０３とされており、上方の領域は第一室上部領域１０４とされている。
この第一室横仕切板１０１には、第一室下部領域１０３と第一室上部領域１０４とを互いに連通させる第一上下貫通孔１０２が形成されている。

【0060】

第二室横仕切板１０５は水平方向に延びる板状の部材であって、第二室７２内に配置されている。この第二室横仕切板１０５は、第二室７２内を上下に二つの領域に区画している。この２つの領域のうち接続管５５が接続された下方の領域は第二室下部領域１０７とされており、上方の領域は第二室上部領域１０８とされている。
この第二室横仕切板１０５には、第二室下部領域１０７と第二室上部領域１０８とを互いに連通させる第二上下貫通孔１０６が形成されている。

【0061】

本実施形態では、主縦仕切板６０に形成された第一水平貫通孔６１は、第一室下部領域１０３と流出側領域６３とを連通させている。また主縦仕切板６０に形成された第二水平貫通孔６２は、第二室上部領域１０８と流出側領域６３とを連通させている。

【0062】

このような熱交換器１００によれば、流通路５６から第一室下部領域１０３又は第二室下部領域１０７に導入された冷媒のうち上方に進行する冷媒は、第一室横仕切板１０１又は第二室横仕切板１０５に衝突する。これによって、気液二相流状態の冷媒がより撹拌されることになるため、冷媒の均質化をより一層図ることができる。
また、特に第二室上部領域１０８を通過してから流出側領域６３に導入される第二室７２の冷媒は、第二上下貫通孔１０６を介して上方に向かう際に流速が増大することで、より上方まで冷媒を行き渡らせ易くなる。これによって、上方に配置された第二伝熱管２２にもより効果的に冷媒の液相分を供給することができる。

【0063】

なお、本実施形態では、第一室横仕切板１０１に第一上下貫通孔１０２が形成されているが、必ずしも形成されていなくてもよい。第一上下貫通孔１０２が形成されていれば、例えば冷媒の流量が比較的大きい場合には、一時的に第一室上部領域１０４に冷媒を貯留できるといった利点はある。また、第一室上部領域１０４と他の領域との内圧差を低減させることで耐圧性を向上させることができるといった利点もある。
一方、冷媒の流量が比較的小さい場合には、第一室下部領域１０３に接続管５５から導入された冷媒は第一水平貫通孔６１を介して流出側領域６３に向かうため、第一室上部領域１０４まで液相冷媒が到達することはない。
なお、この第四実施形態では、第三実施形態で説明した第一縦室仕切板９１及び第二室縦仕切板９５を設けてもよい。

【0064】

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１２を参照して説明する。第一〜第四実施形態では、一の接続管５５が第一室７１及び第二室７２に跨るように第二ヘッダ部５３に接続されていたが、本実施形態では、二つの接続管５５が第二ヘッダ部５３に接続されている。この接続管５５はそれぞれ第一ヘッダ部５２にも接続されており、内部が連通路とされている。この場合であっても、第一〜第四実施形態同様に第一室７１及び第二室７２に強制的に冷媒を導入することができる。
また、接続管５５の流路断面積を適宜変更することで、第一室７１及び第二室７２に導入する冷媒の流量を適宜調整することができる。さらに、各接続管５５に流量の異なる冷媒は、気液割合の異なる冷媒を意図的に導入することで、熱交換率の最適化を図ることもできる。

【0065】

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。

【符号の説明】

【0066】

１ 空気調和機
２ 圧縮機
３ 室内熱交換器
４ 膨張弁
５ 室外熱交換器
６ 四方弁
７ 配管
１０ 熱交換器
２０ 伝熱管
２１ 第一伝熱管
２２ 第二伝熱管
２３ フィン
３０ ヘッダ
４０ 出入口側ヘッダ
４１ 出入側仕切板
４２ 下部出入領域
４３ 上部出入領域
５０ 折り返し側ヘッダ
５１ ヘッダ本体
５２ 第一ヘッダ部
５３ 第二ヘッダ部
５４ 折り返し側仕切板
５５ 接続管
５６ 流通路
６０ 主縦仕切板
６１ 第一水平貫通孔
６２ 第二水平貫通孔
６３ 流出側領域
６４ 流入側領域
７０ 流入側縦仕切板
７１ 第一室
７２ 第二室
８０ 熱交換器
９０ 熱交換器
９１ 第一室縦仕切板
９２ 第三水平貫通孔
９３ 第一室上流領域
９４ 第一室下流領域
９５ 第二室縦仕切板
９６ 第四水平貫通孔
９７ 第二室上流領域
９８ 第二室下流領域
１００ 熱交換器
１０１ 第一室横仕切板
１０２ 第一上下貫通孔
１０３ 第一室下部領域
１０４ 第一室上部領域
１０５ 第二室横仕切板
１０６ 第二上下貫通孔
１０７ 第二室下部領域
１０８ 第二室上部領域
１１０ 熱交換器

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】