(57)【要約】【課題】上下方向に並ぶ複数の扁平管を有する複数の熱交換要素を、折り返しヘッダを介して多列配置する熱交換器において、折り返しヘッダ内に液溜まりの発生を防止するとともに、下流側の熱交換要素の各扁平管に気液２相の冷媒を均等に流し、熱交換器の効率を維持する。【解決手段】上下方向に並ぶ複数の第１扁平管１Ａを有する第１熱交換要素１と、上下方向に並ぶ複数の第２扁平管２Ａを有する第２熱交換要素２と、第１熱交換要素１の一方の端部１Ｚ及び第２熱交換要素２の一方の端部２Ｚを接続して、第１熱交換要素１を通過した冷媒を第２熱交換要素２に折り返して導入させる折り返しヘッダ３とを備え、折り返しヘッダ３が、上下方向に仕切られた複数の冷媒折り返し空間３Ａを有し、それぞれの冷媒折り返し空間３Ａに、第１扁平管１Ａ及び第２扁平管２Ａが、それぞれ１本ずつ連通している。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
上下方向に並ぶ複数の第１扁平管を有する第１熱交換要素と、
上下方向に並ぶ複数の第２扁平管を有する第２熱交換要素と、
前記第１熱交換要素における前記第１扁平管の延在方向の一方の端部、及び前記第２熱交換要素における前記第２扁平管の延在方向の一方の端部を接続して、前記第１熱交換要素を通過した冷媒を前記第２熱交換要素に折り返して導入させる折り返しヘッダと、を備え、
前記折り返しヘッダが、上下方向に仕切られた複数の冷媒折り返し空間を有し、
それぞれの前記冷媒折り返し空間に、前記第１扁平管及び前記第２扁平管が、それぞれ１本ずつ連通している熱交換器。
【請求項２】
前記折り返しヘッダが、
前記複数の第１扁平管及び前記複数の第２扁平管が挿入される第１板部材と、
前記第１板部材と一体となって前記冷媒折り返し空間を形成する第２板部材と備える請求項１記載の熱交換器。
【請求項３】
前記第２板部材が、
厚み方向に貫通する複数の貫通孔が形成された平板状をなす孔あき部材と、
前記孔あき部材における前記貫通孔の一方の開口を閉塞する閉塞部材とを備え、
前記第１板部材の側面、前記孔あき部材の前記貫通孔、及び、前記閉塞部材の側面により前記冷媒折り返し空間が形成される請求項２記載の熱交換器。
【請求項４】
前記第２板部材における前記第１板部材を向く面に凹部が形成され、
前記第１板部材の側面及び前記第２板部材の前記凹部により前記冷媒折り返し空間が形成される請求項２記載の熱交換器。
【請求項５】
前記冷媒折り返し空間に挿入された前記第１扁平管の端面及び前記第２扁平管の端面の少なくとも一部が、互いに対向するように構成されている請求項１乃至４の何れかに記載の熱交換器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、熱交換器に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、特許文献１に示すように、上下方向に並ぶ複数の扁平管を有する複数の熱交換要素を折り返しヘッダを介して多列配置する熱交換器がある。このような熱交換器の折り返しヘッダは、上流側の熱交換要素における複数の扁平管を通過した冷媒を前記折り返しヘッダ内の１つの空間に集め、下流側の熱交換要素における複数の扁平管に再分配して導入させるものである。
【０００３】
しかしながら、上記のような熱交換器では、図９に示すように、上流側の熱交換要素を通過して折り返しヘッダ内に集まった気液２相の冷媒は気液が分離し易く、折り返しヘッダ内の下方に液冷媒が溜まり、所謂液溜まりが発生する。
【０００４】
したがって、下流側の熱交換要素における複数の扁平管に折り返しヘッダから再分配される場合に、図１０に示すように、上方の扁平管と下方の扁平管とでは気液２相の冷媒が均等に流れなくなり、熱交換器の効率が低下するという問題がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特許４９８９９７９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
そこで本発明は、上記問題点を解決すべくなされたものであり、上下方向に並ぶ複数の扁平管を有する複数の熱交換要素を折り返しヘッダを介して多列配置する熱交換器において、折り返しヘッダ内に液溜まりが生じることを防止するとともに、下流側の熱交換要素の各扁平管に気液２相の冷媒を均等に流し、熱交換器の効率を維持することを主たる課題とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
すなわち本発明に係る熱交換器は、上下方向に並ぶ複数の第１扁平管を有する第１熱交換要素と、上下方向に並ぶ複数の第２扁平管を有する第２熱交換要素と、前記第１熱交換要素における前記第１扁平管の延在方向の一方の端部、及び前記第２熱交換要素における前記第２扁平管の延在方向の一方の端部を接続して、前記第１熱交換要素を通過した冷媒を前記第２熱交換要素に折り返して導入させる折り返しヘッダと、を備え、前記折り返しヘッダが、上下方向に仕切られた複数の冷媒折り返し空間を有し、それぞれの前記冷媒折り返し空間に、前記第１扁平管及び前記第２扁平管が、それぞれ１本ずつ連通していることを特徴とする。
【０００８】
このように構成した熱交換器によれば、折り返しヘッダが、上下方向において仕切られた複数の冷媒折り返し空間を有しており、冷媒折り返し空間に第１熱交換要素の第１扁平管及び第２熱交換要素の第２扁平管がそれぞれ１本ずつ連通しているので、第１熱交換要素の複数の第１扁平管を通過した冷媒が同じ空間に集まらず、それぞれ対応する冷媒折り返し空間を通って対応する第２扁平管に流れるので、液溜まりが生じにくくなるとともに、第２熱交換要素の複数の第２扁平管に気液２相の冷媒を均等に流すことができ、熱交換器の効率を維持することができる。
【０００９】
前記折り返しヘッダが、前記複数の第１扁平管及び前記複数の第２扁平管が挿入される第１板部材と、前記第１板部材と一体となって前記冷媒折り返し空間を形成する第２板部材と備えることが望ましい。これならば、構造を簡略化しながら、折り返しヘッダにおける複数の冷媒折り返し空間を形成することができる。
【００１０】
前記第２板部材が、厚み方向に貫通する複数の貫通孔が形成された平板状をなす孔あき部材と、前記孔あき部材における前記貫通孔の一方の開口を閉塞する閉塞部材とを備え、前記第１板部材の側面、前記孔あき部材の前記貫通孔、及び、前記閉塞部材の側面により前記冷媒折り返し空間が形成されることが望ましい。これならば、構造を簡略化しながら、冷媒折り返し空間を確実に形成することができる。
【００１１】
前記第２板部材における前記第１板部材を向く面に凹部が形成され、前記第１板部材の側面と、前記凹部とにより前記冷媒折り返し空間が形成されることが望ましい。これならば、部品点数を最小限にしながら、折り返しヘッダにおける複数の冷媒折り返し空間を効率よく形成することができる。
【００１２】
前記冷媒折り返し空間に挿入された前記第１扁平管の端面及び前記第２扁平管の端面の少なくとも一部が、互いに対向するように構成されているが望ましい。これならば、第１熱交換要素の扁平管から出た冷媒を第２熱交換要素の扁平管に流れやすくすることができる。
【発明の効果】
【００１３】
このように構成した本発明によれば、上下方向に並ぶ複数の扁平管を有する複数の熱交換要素を折り返しヘッダを介して多列配置する熱交換器において、折り返しヘッダ内に液溜まりが生じることを防止するとともに、下流側の熱交換要素の各扁平管に気液２相の冷媒を均等に流し、熱交換器の効率を維持することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本実施形態における熱交換器の構成を示す模式図。
【図２】同実施形態における折り返しヘッダの構成を示す平面図及び断面図。
【図３】変形実施形態における熱交換器の構成を示す模式図。
【図４】変形実施形態における折り返しヘッダの構成を示す平面図及び断面図。
【図５】変形実施形態における熱交換器の構成を示す模式図。
【図６】変形実施形態における折り返しヘッダの構成を示す平面図及び断面図。
【図７】変形実施形態における折り返しヘッダの構成を示す断面図。
【図８】変形実施形態における折り返しヘッダの構成を示す断面図。
【図９】従来の熱交換器における折り返しヘッダ内の冷媒の流れを示す図。
【図１０】従来の熱交換器における冷媒の流れを示す図。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下に本発明に係る熱交換器の一実施形態について図面を参照して説明する。
【００１６】
本実施形態に係る熱交換器１００は、図１及び図２に示すように、上下方向（鉛直方向）に並ぶ複数の第１扁平管１Ａを有する第１熱交換要素１と、上下方向に並ぶ複数の第２扁平管２Ａを有する第２熱交換要素２と、第１熱交換要素１における第１扁平管１Ａの延在方向の一方の端部１Ｚ及び第２熱交換要素２における第２扁平管２Ａの延在方向の一方の端部２Ｚを接続して、第１熱交換要素１を通過した冷媒を第２熱交換要素２に折り返して導入させる折り返しヘッダ３とを備える。
【００１７】
第１熱交換要素１は、図１に示すように、コルゲートフィン１Ｂを介して上下方向に並ぶ複数の第１扁平管１Ａを有するものである。この第１扁平管１Ａは、図２に示すように、断面概略長方形状をなし、その内部に独立して水平方向に並ぶ複数の流体流通孔１Ａａを有する多穴管である。本実施形態では、第１扁平管１Ａは、７つの流体流通孔１Ａａを有する。
【００１８】
第２熱交換要素２は、図１に示すように、コルゲートフィン２Ｂを介して上下方向に並ぶ複数の第２扁平管２Ａを有するものである。この第２扁平管２Ａは、図２に示すように、断面概略長方形状をなし、その内部に独立して水平方向に並ぶ複数の流体流通孔２Ａａを有する多穴管である。本実施形態では、第２扁平管２Ａは、７つの流体流通孔２Ａａを有する。
【００１９】
ここで、本実施形態における第１熱交換要素１及び第２熱交換要素２は、第１扁平管１Ａの延在方向（冷媒流通方向）と第２扁平管２Ａの延在方向（冷媒流通方向）とが平行となるように、２列に並設されている。また、第１扁平管１Ａの本数と、第２扁平管２Ａの本数とは同数であり、各第1扁平管１Ａと、各第２扁平管２Ａとは、水平方向に対向して一対一に対応しており、同じ高さ位置に配置されている。
【００２０】
折り返しヘッダ３は、並設された第１熱交換要素１と第２熱交換要素２とを同一端部側で接続するものであり、第１熱交換要素１の一方の端部１Ｚ及び第２熱交換要素２の一方の端部２Ｚを取り囲むように上下方向に延び設けられている。この折り返しヘッダ３は、複数の第１扁平管１Ａ及び複数の第２扁平管２Ａにおいて、水平方向に互いに隣り合う１本の第１扁平管１Ａと１本の第２扁平管２Ｂとの間で冷媒を折り返して流すものである。
【００２１】
そして折り返しヘッダ３には、図２に示すように、上下方向に仕切られた複数の冷媒折り返し空間３Ａが形成されている。具体的に折り返しヘッダ３は、図１及び図２に示すように、各熱交換要素１、２の各扁平管１Ａ、２Ａが挿入して固定される第１板部材３１と、第１板部材３１と一体となって密閉された冷媒折り返し空間３Ａを形成する第２板部材３２とを有する。
【００２２】
本実施形態においては、第２板部材３２が、厚み方向に貫通する複数の貫通孔３２Ｚが形成された平板状をなす孔あき部材３２Ａと、孔あき部材３２Ａにおける貫通孔３２Ｚの一方の開口を閉塞する閉塞部材３２Ｂとからなる。ここで、孔あき部材３２Ａの貫通孔３２Ｚは、第１扁平管１Ａ及び第２扁平管２Ａの数と同数設けられており、貫通孔３２Ｚの長手方向が水平方向に沿うように形成され、正面視において概略長方形をなす。なお、この貫通孔３２Ｚには、水平方向に互いに隣り合う１本の第１扁平管１Ａと１本の第２扁平管２Ｂとの開口部が位置することになる。
【００２３】
そして、第１板部材３１の側面、孔あき部材３２Ａの貫通孔３２Ｚ、及び、閉塞部材３２Ｂの側面により冷媒折り返し空間３Ａが形成されている。なお、図１の折り返しヘッダ３は、第１板部材３１、孔あき部材３２Ａ、及び、閉塞部材３２Ｂを展開した状態を示す。
【００２４】
このように構成された折り返しヘッダ３において各冷媒折り返し空間３Ａには、第１扁平管１Ａ及び第２扁平管２Ａが、それぞれ１本ずつ連通している。これにより、冷媒は、１本の第１扁平管１Ａに形成された流体流通孔１Ａａを通過して、１つの冷媒折り返し空間３Ａを通過した後、１本の第２扁平管２Ａに形成された流体流通孔２Ａａに流れ込む。つまり、第１熱交換要素１の複数の第１扁平管１Ａを通過した冷媒は、同じ空間に集まることなく、１本の第１扁平管１Ａと、１本の第２扁平管２Ａとが、一対一で接続されることになる。
【００２５】
ここで、折り返しヘッダ３の製造方法としては、第１板部材３１及び孔あき部材３２Ａの間と、孔あき部材３２Ａ及び閉塞部材３２Ｂの間とに、ろう材を介在させてろう付けすることが考えられる。その一例としては、第１板部材３１又は孔あき部材３２Ａの少なくとも一方、及び、孔あき部材３２Ａ又は閉塞部材３２Ｂの少なくとも一方を、その片面又は両面にろう材を被覆したクラッド材により構成することが考えられる。このクラッド材を用いた場合には、ろう付け工程を簡略化することができる。
【００２６】
このように構成した熱交換器１００によれば、折り返しヘッダ３が、上下方向において仕切られた複数の冷媒折り返し空間３Ａを有しており、冷媒折り返し空間３Ａに第１扁平管１Ａ及び第２扁平管２Ａがそれぞれ１本ずつ連通しているので、第１熱交換要素１の複数の第１扁平管１Ａを通過した冷媒が同じ空間に集まらず、それぞれ対応する冷媒折り返し空間３Ａを通って対応する第２熱交換要素２の第２扁平管２Ａに流れるので、折り返しヘッダ３において液溜まりが生じにくくなるとともに、第２熱交換要素２の各第２扁平管２Ａに気液２相の冷媒を均等に流すことができ、熱交換器１００の効率を維持することができる。
【００２７】
また、折り返しヘッダ３が、第１熱交換要素１及び第２熱交換要素２の各扁平管１Ａ、２Ａが挿入される第１板部材３１と、第１板部材３１と一体となって冷媒折り返し空間３Ａを形成する第２板部材３２とを有するので、構造を簡略化しながら、折り返しヘッダ３における複数の冷媒折り返し空間３Ａを形成することができる。
【００２８】
さらに、第２板部材３２が、厚み方向に貫通する複数の貫通孔３２Ｚが形成された平板状をなす孔あき部材３２Ａと、孔あき部材３２Ａの貫通孔３２Ｚの一方開口を閉塞する閉塞部材３２Ｂとを有し、第１板部材３１の側面、孔あき部材３２Ａの貫通孔３２Ｚ、及び、閉塞部材３２Ｂの側面により冷媒折り返し空間３Ａが形成されるので、構造を簡略化しながら、折り返しヘッダ３における複数の冷媒折り返し空間３Ａを確実に形成することができる。
【００２９】
なお、本発明は前記実施形態に限られるものではない。
例えば、図３及び図４に示すように、第２板部材３２における第１板部材３１を向く面に凹部３２Ｙが形成され、第１板部材３１の側面と、第２板部材３２の凹部３２Ｙにより冷媒折り返し空間３Ａが形成されるものであっても良い。これならば、部品点数を最小限にしながら、折り返しヘッダ３における冷媒折り返し空間３Ａを効率よく形成することができる。ここで、第２板部材３２の凹部３２Ｙは、プレス加工を施されることにより形成されるものであっても良いし、削り加工を施されることにより形成されるものであっても良い。
【００３０】
また、図５及び図６に示すように、第２板部材３２が、半円筒状の形状が連続して並ぶ波状のものであっても良い。この場合、当該波状の凹部３２Ｙが第１熱交換要素１及び第２熱交換要素２の各扁平管１Ａ、２Ａの高さと略同じ高さになるように構成されていれば良い。そして、このような構成であれば、第１板部材３１の側面と、第２板部材３２の凹部３２Ｙにより冷媒折り返し空間３Ａが形成されることが考えられる。
【００３１】
さらに、図７及び図８に示すように、冷媒折り返し空間３Ａに挿入された第１熱交換要素１及び第２熱交換要素２のそれぞれの扁平管１Ａ、２Ａの端面のうち少なくとも一部が、互いに対向するように構成されているものであってもよい。この場合、第２板部材３２の側面が、扁平管１Ａ、２Ａの開口端部に当接するように構成しても良い。この形態の一例としては、図７に示すように、冷媒折り返し空間３Ａに挿入される扁平管１Ａ、２Ａの開口端部を斜めに切断加工したものや、図８に示すように、冷媒折り返し空間３Ａに挿入される扁平管１Ａ、２Ａの開口端部を階段状に切断加工したものであっても良い。これならば、冷媒折り返し空間３Ａにおいて冷媒がスムーズに流れるようにすることができるとともに、第１熱交換要素１及び第２熱交換要素２の扁平管１Ａ、２Ａと、折り返しヘッダ３を構成する第２板部材３２との扁平管１Ａ、２Ａの長手方向における位置決めが容易になる。
【００３２】
加えて、上記実施形態では熱交換要素が２つの場合で説明したが、熱交換要素は２つのものに限られず、３つ以上あるものであっても良い。この場合、各熱交換要素同士を接続するヘッダを、本発明の折り返しヘッダ３にすることにより、上記実施形態と同様の効果が得られる。
【００３３】
その他、本発明は前記実施形態に限られず、その趣旨を逸脱しない範囲で種々の変形が可能であるのは言うまでもない。
【符号の説明】
【００３４】
１００・・・熱交換器
１    ・・・第１熱交換要素
１Ａ  ・・・第１扁平管
１Ｚ  ・・・第１熱交換要素の一方の端部
２    ・・・第２熱交換要素
２Ａ  ・・・第２扁平管
２Ｚ  ・・・第２熱交換要素の一方の端部
３    ・・・折り返しヘッダ
３Ａ  ・・・冷媒折り返し空間
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
2015113983.tif 000011
【図１０】
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