(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１入口空間と、前記第１入口空間の下方に隣接した第２入口空間とを含む複数の入口空間が内部に形成される入口ヘッダと、
前記第１入口空間に接続され、上下方向に並ぶ複数の第１入口側伝熱管と、前記第２入口空間に接続され、上下方向に並ぶ複数の第２入口側伝熱管とを含む複数の入口側伝熱管と、
前記複数の第１入口側伝熱管にそれぞれ接続され、上下方向に並ぶ複数の第１折り返し空間と、前記複数の第２入口側伝熱管にそれぞれ接続され、上下方向に並ぶ複数の第２折り返し空間とを含む前記複数の入口側伝熱管にそれぞれ接続される複数の折り返し空間が内部に形成される折り返しヘッダと、
前記複数の折り返し空間にそれぞれ接続され、上下方向に並ぶ複数の出口側伝熱管とを備え、
前記折り返しヘッダには、前記複数の第１折り返し空間のうちの最下側の第１折り返し空間と、前記複数の第２折り返し空間のうちの最上側の第２折り返し空間とを連通させる連通路が内部にさらに形成される
熱交換器。
【請求項２】
第１入口空間と、前記第１入口空間の下方に隣接した第２入口空間とを含む複数の入口空間が内部に形成される入口ヘッダと、
前記第１入口空間に接続され、上下方向に並ぶ複数の第１入口側伝熱管と、前記第２入口空間に接続され、上下方向に並ぶ複数の第２入口側伝熱管とを含む複数の入口側伝熱管と、
前記複数の第１入口側伝熱管にそれぞれ接続され、上下方向に並ぶ複数の第１折り返し空間と、前記複数の第２入口側伝熱管にそれぞれ接続され、上下方向に並ぶ複数の第２折り返し空間とを含む前記複数の入口側伝熱管にそれぞれ接続される複数の折り返し空間が内部に形成される折り返しヘッダと、
前記複数の折り返し空間にそれぞれ一つ以上接続され、上下方向に並ぶ複数の出口側伝熱管とを備え、
前記折り返しヘッダには、前記複数の第１折り返し空間のうちの最下側の第１折り返し空間と、前記複数の第２折り返し空間のうちの最上側の第２折り返し空間とを連通させる連通路が内部にさらに形成され、
前記複数の折り返し空間の総数は、前記複数の入口側伝熱管の総数と同じである
熱交換器。
【請求項３】
前記複数の入口側伝熱管は、前記複数の出口側伝熱管に沿うように配置される
請求項１または請求項２に記載の熱交換器。
【請求項４】
前記複数の入口空間は、最上側の入口空間と、前記最上側の入口空間の下方に配置される他の入口空間とを含み、
前記複数の入口側伝熱管のうちの前記最上側の入口空間に接続される入口側伝熱管の本数は、前記複数の入口側伝熱管のうちの前記他の入口空間に接続される入口側伝熱管の本数より少ない
請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の熱交換器。
【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。
【背景技術】
【０００２】
空気調和機の室外機及び室内機には、熱交換器が設けられる。熱交換器は、伝熱管の内部を流れる冷媒と、伝熱管の周囲に配置されたフィンの周囲を流れる空気との熱交換によって、蒸発器又は凝縮器として作用する。
【０００３】
熱交換器には、設置時に上下方向に間隔を空けて多段に積層された伝熱管と、当該多段に積層された伝熱管を複数列並べ、列間で冷媒を往復させるものがある（例えば特許文献１）。具体的には、当該熱交換器は、一端が一方のヘッダ（入口ヘッダ）に接続された複数の第１伝熱管と、一端が他方のヘッダ（出口ヘッダ）に接続された複数の第２伝熱管を有する。更に、当該熱交換器は、複数の第１伝熱管の他端と複数の第２伝熱管の他端が接続された折り返しヘッダを有する。折り返しヘッダは、上下方向において同じ位置に接続される第１伝熱管と第２伝熱管との内部同士を接続する空間を有する。すなわち、折り返しヘッダは、段ごとに独立した流路が内部に形成されている。入口ヘッダに流入した冷媒は、入口ヘッダ内で複数の第１伝熱管のそれぞれに分流される。複数の第１伝熱管を流れる冷媒は、折り返しヘッダを介して、当該第１伝熱管と同じ段の第２伝熱管に流入する。複数の第２伝熱管を流れる冷媒は、出口ヘッダ内で合流して、出口ヘッダから流出する。このように、冷媒を往復させることにより、冷媒流路長が長くなり多くの冷媒を十分に蒸発させることができる。
【０００４】
熱交換器を蒸発器として用いる場合、入口ヘッダに流入する冷媒の状態は気液二相状態とするのが望ましい。前述の熱交換器では、入口ヘッダ内で複数の第１伝熱管のそれぞれに冷媒を分流する際に、重力の影響によって液相状態の冷媒は下降し、気相状態の冷媒は上昇する。その結果、入口ヘッダ内において冷媒の分布に偏りが生じ、液相状態の冷媒と気相状態の冷媒とが均一な状態で分流され難いという課題がある。積層された伝熱管のうちの上側の伝熱管を流れる冷媒の気相の比率は、下側の伝熱管を流れる冷媒の気相の比率よりも高くなる。気相の比率が高い（乾き度の高い）冷媒は気化できる冷媒量が少ないため、管外流体（空気）との熱交換に寄与する潜熱の量が少なくなる。つまり、積層された伝熱管のうちの上側の伝熱管と、下側の伝熱管とでは空気との熱交換量が異なる。その結果、下側の伝熱管を流れる冷媒が蒸発しきる前に上側の伝熱管を流れる冷媒が過熱状態となり、熱交換器において空気との熱交換に寄与しない領域を発生させてしまう。熱交換器は、空気との熱交換に寄与しない熱交換領域が発生すると熱交換能力の低下を招く。そこで、特許文献２の図１０に記載の熱交換器は、入口ヘッダの内部に上下方向に並ぶ複数の空間を形成し、当該複数の空間にそれぞれ冷媒が流入するようにしている。各空間の上下方向の長さは、ヘッダ内全体の上下方向の長さに比べて小さいため、重力による影響が軽減され、各空間のそれぞれに接続された複数の扁平管に、冷媒を均一な状態で分配して流入させることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１１−２１４８２７号公報
【特許文献２】特開２０１５−２００４９７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、各空間でも重力の影響による上下方向での冷媒状態の不均一さが生じている。折り返しヘッダは、段ごとに独立した流路が内部に形成されているため、入口ヘッダ内で生じた冷媒状態の不均一さが出口ヘッダに到達するまで改善されない。
【０００７】
開示の技術は、かかる点に鑑みてなされたものであって、冷媒が入口ヘッダ内で複数の伝熱管に不均一な状態で分配されても空気との熱交換に寄与しない領域が発生することを抑制できる熱交換器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】
【０００８】
本開示の一態様による熱交換器は、第１入口空間と、第１入口空間の下方に隣接した第２入口空間とを含む入口空間が内部に形成される入口ヘッダと、第１入口空間に接続され、上下方向に並ぶ複数の第１入口側伝熱管と、第２入口空間に接続され、上下方向に並ぶ複数の第２入口側伝熱管とを含む入口側伝熱管と、一つ以上の第１入口側伝熱管と接続され、上下方向に並ぶ複数の第１折り返し空間と、一つ以上の第２入口側伝熱管と接続され、上下方向に並ぶ複数の第２折り返し空間とを含む折り返し空間が内部に形成される折り返しヘッダと、複数の折り返し空間にそれぞれ一つ以上接続され、上下方向に並ぶ複数の出口側伝熱管とを備えている。折り返しヘッダには、最下側の第１折り返し空間と最上側の第２折り返し空間とを連通させる連通路がさらに形成されている。前記複数の折り返し空間の総数は、前記複数の入口側伝熱管の総数と同じである。
【発明の効果】
【０００９】
本願が開示する熱交換器は、冷媒が入口ヘッダ内で複数の伝熱管に不均一な状態で分配されても空気との熱交換に寄与しない領域が発生することを抑制できることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】図１は、実施例１の熱交換器の構成を示す斜視図である。
【図２】図２は、図１のＩ−Ｉ線断面を示す図である。
【図３】図３は、図１のＩＩ−ＩＩ線断面を示す図である。
【図４】図４は、折り返しヘッダの構成を示す図である。
【図５】図５は、折り返しヘッダの形状を説明する図である。
【図６】図６は、熱交換器を示す概略図である。
【図７】図７は、熱交換器を示す他の概略図である。
【図８】図８は、折り返しヘッダを示す概略図である。
【図９】図９は、実施例２の熱交換器を示す概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下に、本願が開示する実施形態にかかる熱交換器について、図面を参照して説明する。なお、以下の記載により本開示の技術が限定されるものではない。また、以下の記載においては、同一の構成要素に同一の符号を付与し、重複する説明を省略する。
【実施例１】
【００１２】
図１は、実施例１に係る熱交換器１００の構成を示す斜視図である。図１に示す熱交換器１００は、例えば空気調和機の室外機に設けられ、蒸発器又は凝縮器として動作する。熱交換器１００は、熱交換コア部１１０、入口ヘッダ１２０、流入管１３０、出口ヘッダ１４０、流出管１５０及び折り返しヘッダ１７０を有する。
【００１３】
熱交換コア部１１０は、平面視でＬ字形状を有し、多段に積層された伝熱管の列を二列有する。また、熱交換コア部１１０は、伝熱管の周囲に空気を誘導し、伝熱管内を流れる冷媒との熱交換を促進する複数のフィンを有する。具体的に、図２は、図１のＩ−Ｉ線断面を示す図であり、図３は、図１のＩＩ−ＩＩ線断面を示す図である。なお、図１においては、熱交換コア部１１０が有する伝熱管及びフィンの詳細な図示を省略している。
【００１４】
図２に示すように、熱交換コア部１１０は、入口側伝熱管１１１ａと、入口側フィン１１２ａと、出口側伝熱管１１１ｂと、出口側フィン１１２ｂとを有する。熱交換コア部１１０は、入口側伝熱管１１１ａが間隔を空けて多段に積層された列と出口側伝熱管１１１ｂが間隔を空けて多段に積層された列とを有し、それぞれの列の同じ段の入口側伝熱管１１１ａと出口側伝熱管１１１ｂとが互いに近接して平行に伸びるように並んで配置されている。入口側伝熱管１１１ａと出口側伝熱管１１１ｂとは、断面が扁平形状の扁平管であり、入口側伝熱管１１１ａと出口側伝熱管１１１ｂとは同一の断面形状を有する。入口側伝熱管１１１ａと出口側伝熱管１１１ｂとの断面において、長手方向には冷媒の複数の流路が並んでいる。入口側伝熱管１１１ａは、入口ヘッダ１２０から折り返しヘッダ１７０まで伸び、出口側伝熱管１１１ｂは、出口ヘッダ１４０から折り返しヘッダ１７０まで伸びる。
【００１５】
入口側伝熱管１１１ａと出口側伝熱管１１１ｂとは、入口側伝熱管１１１ａと出口側伝熱管１１１ｂとの積層方向に伸びる櫛形形状の入口側フィン１１２ａと出口側フィン１１２ｂとを貫通する。すなわち、例えば図３に示すように、入口側伝熱管１１１ａは、複数の入口側フィン１１２ａを貫通し、入口側伝熱管１１１ａの内部を流れる冷媒が複数の入口側フィン１１２ａの間を通過する空気との間で効率的に熱交換するようになっている。同様に、出口側伝熱管１１１ｂは、複数の出口側フィン１１２ｂを貫通し、出口側伝熱管１１１ｂの内部を流れる冷媒が複数の出口側フィン１１２ｂの間を通過する空気との間で効率的に熱交換するようになっている。
【００１６】
入口側フィン１１２ａと出口側フィン１１２ｂとは、入口側伝熱管１１１ａと出口側伝熱管１１１ｂとの積層方向に伸び、櫛形形状の歯と歯の間に入口側伝熱管１１１ａと出口側伝熱管１１１ｂとを挿通させる。すなわち、入口側フィン１１２ａは、積層方向に１列に並ぶ複数の入口側伝熱管１１１ａを挿通させ、出口側フィン１１２ｂは、積層方向に１列に並ぶ複数の出口側伝熱管１１１ｂを挿通させる。入口側伝熱管１１１ａが伸びる方向において隣接する入口側フィン１１２ａの間には間隔が空けられており、積層された入口側伝熱管１１１ａと隣接する入口側フィン１１２ａとによって仕切られる空間が空気の通路となる。この通路を通過する空気と入口側伝熱管１１１ａ内を流れる冷媒との間で熱交換が行われる。同様に、出口側伝熱管１１１ｂが伸びる方向において隣接する出口側フィン１１２ｂの間には間隔が空けられており、積層された出口側伝熱管１１１ｂと隣接する出口側フィン１１２ｂとによって仕切られる空間が空気の通路となる。この通路を通過する空気と出口側伝熱管１１１ｂ内を流れる冷媒との間で熱交換が行われる。
【００１７】
入口ヘッダ１２０及び出口ヘッダ１４０は、熱交換器１００の一端に設けられる。入口ヘッダ１２０は、積層方向に１列に並ぶ複数の入口側伝熱管１１１ａに接続され、出口ヘッダ１４０は、積層方向に１列に並ぶ複数の出口側伝熱管１１１ｂに接続される。
【００１８】
入口ヘッダ１２０は、熱交換器１００が蒸発器として機能する場合には冷媒の入口ヘッダとなり、流入管１３０から流入する気液二相状態の冷媒を入口側伝熱管１１１ａへ送出する。また、入口ヘッダ１２０は、熱交換器１００が凝縮器として機能する場合には冷媒の出口ヘッダとなり、入口側伝熱管１１１ａから流入する気液二相状態の冷媒を流入管１３０へ送出する。
【００１９】
出口ヘッダ１４０は、熱交換器１００が蒸発器として機能する場合には冷媒の出口ヘッダとなり、出口側伝熱管１１１ｂから流入する気液二相状態、若しくは、気単相状態の冷媒を流出管１５０へ送出する。また、出口ヘッダ１４０は、熱交換器１００が凝縮器として機能する場合には冷媒の入口ヘッダとなり、流出管１５０から流入する気単相状態の冷媒を出口側伝熱管１１１ｂへ送出する。
【００２０】
折り返しヘッダ１７０は、熱交換器１００の入口ヘッダ１２０及び出口ヘッダ１４０が設けられる一端とは反対の端部に設けられ、入口側伝熱管１１１ａと出口側伝熱管１１１ｂを接続する。すなわち、折り返しヘッダ１７０は、同じ段にある一対の入口側伝熱管１１１ａと出口側伝熱管１１１ｂの先端が共通して接続される空間を有し、入口側伝熱管１１１ａの先端から流出する冷媒を出口側伝熱管１１１ｂへ折り返して流入させ、出口側伝熱管１１１ｂの先端から流出する冷媒を入口側伝熱管１１１ａへ折り返して流入させる。
【００２１】
図４は、折り返しヘッダ１７０の構造を示す図である。図４は、折り返しヘッダ１７０を入口側伝熱管１１１ａと出口側伝熱管１１１ｂとの側（すなわち、熱交換器１００の内側）から見た斜視図である。
【００２２】
折り返しヘッダ１７０は、２つの板状部材１７１、１７２を例えばロウ付けにより接合して形成されている。板状部材１７１の、同じ段の一対の入口側伝熱管１１１ａと出口側伝熱管１１１ｂが並ぶ方向である列幅方向（以下単に「列幅方向」という）の端部１７１ａは、入口側伝熱管１１１ａと出口側伝熱管１１１ｂとの側へ折り曲げられており、板状部材１７２の列幅方向の端部１７２ａも、入口側伝熱管１１１ａと出口側伝熱管１１１ｂとの側へ折り曲げられている。そして、板状部材１７１の端部１７１ａと板状部材１７２の端部１７２ａとの接合部は、折り返しヘッダ１７０の折曲部１７０ａを形成する。すなわち、２つの板状部材１７１、１７２の接合部の列幅方向の両端が、板状部材１７２側へ折り曲げられた折曲部１７０ａとなっている。
【００２３】
板状部材１７１の中央には入口側伝熱管１１１ａと出口側伝熱管１１１ｂとの段ごとの凹部１７１ｂが形成され、板状部材１７２の中央には入口側伝熱管１１１ａと出口側伝熱管１１１ｂとの段ごとの凹部１７２ｂが形成されている。そして、板状部材１７１、１７２は、入口側伝熱管１１１ａと出口側伝熱管１１１ｂとの同じ段に対応する凹部１７１ｂ、１７２ｂが向かい合うように対向し、互いに向かい合う凹部１７１ｂ、１７２ｂによって空間が形成されるように接合されている。板状部材１７１、１７２を接合するロウ材は、例えば板状部材１７２の表面に形成されたクラッド層に含まれており、このクラッド層が加熱されることにより、ロウ材が溶融して板状部材１７１と板状部材１７２を接合する。入口側伝熱管１１１ａと出口側伝熱管１１１ｂとの先端は、凹部１７２ｂの底部を貫通し、凹部１７１ｂ、１７２ｂによって形成される空間が入口側伝熱管１１１ａと出口側伝熱管１１１ｂを接続する。すなわち、凹部１７１ｂ、１７２ｂによって形成される空間を介して、入口側伝熱管１１１ａと出口側伝熱管１１１ｂの間で冷媒が折り返し可能になっている。
【００２４】
板状部材１７１、１７２の凹部１７１ｂ、１７２ｂを除く部分は、例えばロウ付けにより対向する板状部材１７２、１７１に接合される接合部となっている。すなわち、板状部材１７１の凹部１７１ｂを除く部分は、例えばロウ付けによって板状部材１７２に接合される接合部となり、板状部材１７２の凹部１７２ｂを除く部分は、例えばロウ付けによって板状部材１７１に接合される接合部となる。板状部材１７１、１７２の接合強度を確保するために、板状部材１７１、１７２それぞれの接合部は、一定程度以上の面積を有する。すなわち、例えば図４に示す折り返しヘッダ１７０は、凹部１７１ｂ、１７２ｂの側方に比較的大面積の接合部を有する。
【００２５】
そして、接合部の列幅方向の端部１７１ａ、１７２ａは、上述したように、折り返しヘッダ１７０の折曲部１７０ａとなっている。折曲部１７０ａは、凹部１７２ｂの底部を貫通する入口側伝熱管１１１ａと出口側伝熱管１１１ｂとが伸びる方向と略平行になるように折り曲げられている。換言すれば、折曲部１７０ａは、凹部１７１ｂ、１７２ｂの周囲の接合部に対して略直角に折り曲げられている。
【００２６】
このように、折曲部１７０ａが形成されることにより、板状部材１７１、１７２の接合部の面積を大きくして接合強度を確保する場合でも、折り返しヘッダ１７０の列幅方向のサイズを縮小することができる。結果として、折り返しヘッダ１７０による占有スペースを小さくし、省スペース化を図ることができる。
【００２７】
図５は、折り返しヘッダ１７０の入口側伝熱管１１１ａと出口側伝熱管１１１ｂとの積層方向（以下単に「積層方向」という）に垂直な平面による断面を示す図である。
【００２８】
図５に示すように、板状部材１７１の凹部１７１ｂと板状部材１７２の凹部１７２ｂとの互いの底部が向かい合って対向するように板状部材１７１、１７２が接合されることにより、入口側伝熱管１１１ａと出口側伝熱管１１１ｂとを接続する空間１７０ｂが形成される。入口側伝熱管１１１ａと出口側伝熱管１１１ｂとの先端は、凹部１７２ｂの底部を貫通し、空間１７０ｂまで到達する。これにより、空間１７０ｂによって、入口側伝熱管１１１ａと出口側伝熱管１１１ｂとが接続される。
【００２９】
凹部１７１ｂ、１７２ｂを除く部分は、例えばロウ付けにより板状部材１７１、１７２を接合する接合部となっており、接合部の列幅方向の両端は、入口側伝熱管１１１ａと出口側伝熱管１１１ｂとが伸びる方向と略平行な方向に折り曲げられた折曲部１７０ａとなっている。すなわち、板状部材１７１の列幅方向の端部１７１ａが入口側伝熱管１１１ａと出口側伝熱管１１１ｂとの側へ折り曲げられるとともに、板状部材１７２の列幅方向の端部１７２ａが入口側伝熱管１１１ａと出口側伝熱管１１１ｂとの側へ折り曲げられ、これらの端部１７１ａ、１７２ａが接合されて折曲部１７０ａが形成されている。
【００３０】
図６は、熱交換器１００を示す概略図である。図７は、熱交換器１００を示す他の概略図である。熱交換コア部１１０は、第１熱交換部１−１と第２熱交換部１−２と第３熱交換部１−３と第４熱交換部１−４とを備えている。第１熱交換部１−１と第２熱交換部１−２と第３熱交換部１−３と第４熱交換部１−４とは、熱交換器１００が適切に設置されているときに、上下方向に並んでいる。第１熱交換部１−１は、複数の第１入口側伝熱管１−１ａと複数の第１出口側伝熱管１−１ｂとを備えている。複数の第１入口側伝熱管１−１ａは、複数の入口側伝熱管１１１ａに含まれ、上下方向に並んでいる。複数の第１出口側伝熱管１−１ｂは、複数の出口側伝熱管１１１ｂに含まれ、上下方向に並んでいる。
【００３１】
第２熱交換部１−２は、第１熱交換部１−１の下方に隣接して配置され、複数の第２入口側伝熱管１−２ａと複数の第２出口側伝熱管１−２ｂとを備えている。複数の第２入口側伝熱管１−２ａは、複数の入口側伝熱管１１１ａに含まれ、上下方向に並んでいる。複数の第２出口側伝熱管１−２ｂは、複数の出口側伝熱管１１１ｂに含まれ、上下方向に並んでいる。複数の第２入口側伝熱管１−２ａのうちの最上側の第２入口側伝熱管は、複数の第１入口側伝熱管１−１ａのうちの最下側の第１入口側伝熱管の下方に隣接して配置されている。複数の第２出口側伝熱管１−２ｂのうちの最上側の第２出口側伝熱管は、複数の第１出口側伝熱管１−１ｂのうちの最下側の第１出口側伝熱管の下方に配置されている。第２熱交換部１−２には、複数の第２入口側伝熱管１−２ａと複数の第２出口側伝熱管１−２ｂとが含まれる。
【００３２】
第３熱交換部１−３は、第２熱交換部１−２の下方に隣接して配置され、複数の第３入口側伝熱管１−３ａと複数の第３出口側伝熱管１−３ｂとを備えている。複数の第３入口側伝熱管１−３ａは、複数の入口側伝熱管１１１ａに含まれ、上下方向に並んでいる。複数の第３出口側伝熱管１−３ｂは、複数の出口側伝熱管１１１ｂに含まれ、上下方向に並んでいる。複数の第３入口側伝熱管１−３ａのうちの最上側の第３入口側伝熱管は、複数の第２入口側伝熱管１−２ａのうちの最下側の第２入口側伝熱管の下方に隣接して配置されている。複数の第３出口側伝熱管１−３ｂのうちの最上側の第３出口側伝熱管は、複数の第２出口側伝熱管１−２ｂのうちの最下側の第２出口側伝熱管の下方に隣接して配置されている。第３熱交換部１−３は、複数の第３入口側伝熱管１−３ａと複数の第３出口側伝熱管１−３ｂとが含まれる。
【００３３】
第４熱交換部１−４は、第３熱交換部１−３の下方に隣接して配置され、複数の第４入口側伝熱管１−４ａと複数の第４出口側伝熱管１−４ｂとを備えている。複数の第４入口側伝熱管１−４ａは、複数の入口側伝熱管１１１ａに含まれ、上下方向に並んでいる。複数の第４出口側伝熱管１−４ｂは、複数の出口側伝熱管１１１ｂに含まれ、上下方向に並んでいる。複数の第４入口側伝熱管１−４ａのうちの最上側の第４入口側伝熱管は、複数の第３入口側伝熱管１−３ａのうちの最下側の第２入口側伝熱管の下方に隣接して配置されている。複数の第４出口側伝熱管１−４ｂのうちの最上側の第４出口側伝熱管は、複数の第３出口側伝熱管１−３ｂのうちの最下側の第３出口側伝熱管の下方に隣接して配置されている。第４熱交換部１−４には、複数の第４入口側伝熱管１−４ａと複数の第４出口側伝熱管１−４ｂとが含まれる。
【００３４】
入口ヘッダ１２０には、第１入口空間２−１と第２入口空間２−２と第３入口空間２−３と第４入口空間２−４とが形成されている。第１入口空間２−１と第２入口空間２−２と第３入口空間２−３と第４入口空間２−４とは、互いに隔離されている。第１入口空間２−１には、第１熱交換部１−１の複数の第１入口側伝熱管１−１ａが接続されている。このとき、複数の第１入口側伝熱管１−１ａの第１入口空間２−１に接続される一端は、上下方向に並んで配置されている。
【００３５】
第２入口空間２−２は、第１入口空間２−１の下側に配置されている。第２入口空間２−２には、第２熱交換部１−２の複数の第２入口側伝熱管１−２ａが接続されている。このとき、複数の第２入口側伝熱管１−２ａの第２入口空間２−２に接続される一端は、上下方向に並んで配置されている。
【００３６】
第３入口空間２−３は、第２入口空間２−２の下側に配置されている。第３入口空間２−３には、第３熱交換部１−３の複数の第３入口側伝熱管１−３ａが接続されている。このとき、複数の第３入口側伝熱管１−３ａの第３入口空間２−３に接続される一端は、上下方向に並んで配置されている。
【００３７】
第４入口空間２−４は、第３入口空間２−３の下側に配置されている。第４入口空間２−４には、第４熱交換部１−４の複数の第４入口側伝熱管１−４ａが接続されている。このとき、複数の第４入口側伝熱管１−４ａの第４入口空間２−４に接続される一端は、上下方向に並んで配置されている。
【００３８】
熱交換器１００は、分流器３をさらに備えている。分流器３は、複数の流入管１３０を介して入口ヘッダ１２０の第１入口空間２−１と第２入口空間２−２と第３入口空間２−３と第４入口空間２−４とに接続されている。分流器３は、第１入口空間２−１と第２入口空間２−２と第３入口空間２−３と第４入口空間２−４とにそれぞれ供給される気液二相冷媒の乾き度が同程度になるように分流して、気液二相冷媒を入口ヘッダ１２０に供給する。
【００３９】
出口ヘッダ１４０には、出口空間４が形成されている。出口空間４には、複数の第１出口側伝熱管１−１ｂと複数の第２出口側伝熱管１−２ｂと複数の第３出口側伝熱管１−３ｂと複数の第４出口側伝熱管１−４ｂとが接続されている。すなわち、複数の出口側伝熱管１１１ｂの一端は、出口空間４に配置されている。折り返しヘッダ１７０は、第１熱交換部１−１と第２熱交換部１−２と第３熱交換部１−３と第４熱交換部１−４との入口ヘッダ１２０と出口ヘッダ１４０とに接続される一端の反対側の他端に接続されている。
【００４０】
図８は、折り返しヘッダ１７０を示す概略図である。折り返しヘッダ１７０には、図８で右向きの矢印で表される複数の折り返し空間が形成されている。複数の折り返し空間の各々は、空間１７０ｂと同様に形成され、複数の折り返し空間は、互いに隔離されている。複数の折り返し空間の総数は、入口側伝熱管１１１ａの総数と同じであり、出口側伝熱管１１１ｂの総数と同じである。複数の折り返し空間は、複数の第１折り返し空間５−１と複数の第２折り返し空間５−２と複数の第３折り返し空間５−３と複数の第４折り返し空間５−４とを含んでいる。複数の第１折り返し空間５−１は、複数の第１入口側伝熱管１−１ａにそれぞれ接続され、複数の第１出口側伝熱管１−１ｂにそれぞれ接続されている。すなわち、複数の第１折り返し空間５−１の各々は、複数の第１入口側伝熱管１−１ａのうちの１つの第１入口側伝熱管に接続され、複数の第１出口側伝熱管１−１ｂのうちの１つの第１で口側伝熱管に接続されている。
【００４１】
複数の第１折り返し空間５−１は、１番下（最下側）の第１折り返し空間６を含んでいる。１番下の第１折り返し空間６は、複数の第１入口側伝熱管１−１ａのうちの１番下の第１入口側伝熱管に接続されている。１番下の第１入口側伝熱管は、複数の第１入口側伝熱管１−１ａのうちの最も下側に配置される流路であり、１番下の第１入口側伝熱管のうちの第１入口空間２−１に接続される側の一端は、第１入口空間２−１の最も下側の部位に接続されている。すなわち、複数の第１入口側伝熱管１−１ａのうちの１番下の第１入口側伝熱管と異なる他の第１入口側伝熱管の一端は、第１入口空間２−１のうちの１番下の第１入口側伝熱管の一端が配置される部位より上側の部位に配置されている。
【００４２】
複数の第２折り返し空間５−２は、複数の第２入口側伝熱管１−２ａにそれぞれ接続され、複数の第２出口側伝熱管１−２ｂにそれぞれ接続されている。すなわち、複数の第２折り返し空間５−２の各々は、複数の第２入口側伝熱管１−２ａのうちの１つの第２入口側伝熱管に接続され、複数の第２出口側伝熱管１−２ｂのうちの１つの第２で口側伝熱管に接続されている。複数の第２折り返し空間５−２は、１番上（最上側）の第２折り返し空間７を含んでいる。１番上の第２折り返し空間７は、複数の第２入口側伝熱管１−２ａのうちの１番上の第２入口側伝熱管に接続されている。１番上の第２入口側伝熱管は、複数の第２入口側伝熱管１−２ａのうちの最も上側に配置される流路であり、１番上の第２入口側伝熱管のうちの第２入口空間２−２に接続される側の一端は、第２入口空間２−２の最も上側の部位に接続されている。すなわち、複数の第２入口側伝熱管１−２ａのうちの１番上の第２入口側伝熱管と異なる他の第２入口側伝熱管の一端は、第２入口空間２−２のうちの１番上の第２入口側伝熱管の一端が配置される部位より上側の部位に配置されている。
【００４３】
複数の第２折り返し空間５−２は、１番下の第２折り返し空間１１と２番目に下の第２折り返し空間１２とをさらに含んでいる。１番下の第２折り返し空間１１は、複数の第２入口側伝熱管１−２ａのうちの１番下の第２入口側伝熱管に接続されている。１番下の第２入口側伝熱管は、複数の第２入口側伝熱管１−２ａのうちの最も下側に配置される流路であり、１番下の第２入口側伝熱管のうちの第２入口空間２−２に接続される側の一端は、第２入口空間２−２の１番下側の部位に接続されている。２番目に下の第２折り返し空間１２は、複数の第２入口側伝熱管１−２ａのうちの２番目に下の第２入口側伝熱管に接続されている。２番目に下の第２入口側伝熱管は、複数の第２入口側伝熱管１−２ａのうちの２番目に下側に配置される流路である。２番目に下の第２入口側伝熱管のうちの第２入口空間２−２に接続される側の一端は、１番下の第２入口側伝熱管の一端に次いで第２入口空間２−２の２番目に下側の部位に接続されている。
【００４４】
複数の第３折り返し空間５−３は、複数の第３入口側伝熱管１−３ａにそれぞれ接続され、複数の第３出口側伝熱管１−３ｂにそれぞれ接続されている。すなわち、複数の第３折り返し空間５−３の各々は、複数の第３入口側伝熱管１−３ａのうちの１つの第３入口側伝熱管に接続され、複数の第３出口側伝熱管１−３ｂのうちの１つの第３で口側伝熱管に接続されている。複数の第３折り返し空間５−３は、１番上の第３折り返し空間１４と２番目に上の第３折り返し空間１５とを含んでいる。１番上の第３折り返し空間１４は、複数の第３入口側伝熱管１−３ａのうちの１番上の第３入口側伝熱管に接続されている。１番上の第３入口側伝熱管は、複数の第３入口側伝熱管１−３ａのうちの最も上側に配置される流路であり、１番上の第３入口側伝熱管のうちの第３入口空間２−３に接続される側の一端は、第３入口空間２−３の最も上側の部位に接続されている。すなわち、複数の第３入口側伝熱管１−３ａのうちの１番上の第３入口側伝熱管と異なる他の第３入口側伝熱管の一端は、第３入口空間２−３のうちの１番上の第３入口側伝熱管の一端が配置される部位より下側の部位に配置されている。２番目に上の第３折り返し空間１５は、複数の第３入口側伝熱管１−３ａのうちの２番目に上の第３入口側伝熱管に接続されている。２番目に上の第３入口側伝熱管は、複数の第３入口側伝熱管１−３ａのうちの１番上の第３入口側伝熱管に次いで２番目に上側に配置される流路である。２番目に上の第３入口側伝熱管のうちの第３入口空間２−３に接続される側の一端は、１番上の第３入口側伝熱管の一端に次いで２番目に上側の部位に接続されている。
【００４５】
複数の第３折り返し空間５−３は、１番下の第３折り返し空間１６をさらに含んでいる。１番下の第３折り返し空間１６は、複数の第３入口側伝熱管１−３ａのうちの１番下の第３入口側伝熱管に接続されている。１番下の第３入口側伝熱管は、複数の第３入口側伝熱管１−３ａのうちの最も下側に配置される流路であり、１番下の第３入口側伝熱管のうちの第３入口空間２−３に接続される側の一端は、第３入口空間２−３の１番下側の部位に接続されている。すなわち、複数の第３入口側伝熱管１−３ａのうちの１番上の第３入口側伝熱管と異なる他の第３入口側伝熱管の一端は、第３入口空間２−３のうちの１番上の第３入口側伝熱管の一端が配置される部位より下側の部位に配置されている。
【００４６】
複数の第４折り返し空間５−４は、複数の第４入口側伝熱管１−４ａにそれぞれ接続され、複数の第４出口側伝熱管１−４ｂにそれぞれ接続されている。すなわち、複数の第４折り返し空間５−４の各々は、複数の第４入口側伝熱管１−４ａのうちの１つの第４入口側伝熱管に接続され、複数の第４出口側伝熱管１−４ｂのうちの１つの第４で口側伝熱管に接続されている。複数の第４折り返し空間５−４は、１番上の第４折り返し空間１７と２番目に上の第４折り返し空間１８とを含んでいる。１番上の第４折り返し空間１７は、複数の第４入口側伝熱管１−４ａのうちの１番上の第４入口側伝熱管に接続されている。１番上の第４入口側伝熱管は、複数の第４入口側伝熱管１−４ａのうちの最も上側に配置される流路であり、１番上の第４入口側伝熱管のうちの第４入口空間２−４に接続される側の一端は、第４入口空間２−４の最も上側の部位に接続されている。すなわち、複数の第４入口側伝熱管１−４ａのうちの１番上の第４入口側伝熱管と異なる他の第４入口側伝熱管の一端は、第４入口空間２−４のうちの１番上の第４入口側伝熱管の一端が配置される部位より下側の部位に配置されている。２番目に上の第４折り返し空間１８は、複数の第４入口側伝熱管１−４ａのうちの２番目に上の第４入口側伝熱管に接続されている。２番目に上の第４入口側伝熱管は、複数の第４入口側伝熱管１−４ａのうちの１番上の第４入口側伝熱管に次いで２番目に上側に配置される流路である。２番目に上の第４入口側伝熱管のうちの第４入口空間２−４に接続される側の一端は、１番上の第４入口側伝熱管の一端に次いで２番目に上側の部位に接続されている。
【００４７】
折り返しヘッダ１７０は、第１冷媒管２１と第２冷媒管２２と第３冷媒管２３とさらに備えている。第１冷媒管２１の内部には、第１連通路が形成されている。第１連通路は、複数の第１折り返し空間５−１のうちの１番下の第１折り返し空間６に連通し、複数の第２折り返し空間５−２のうちの１番上の第２折り返し空間７に連通している。第２冷媒管２２の内部には、第２連通路が形成されている。第２連通路は、複数の第２折り返し空間５−２のうちの１番下の第２折り返し空間１１と２番目に下の第２折り返し空間１２とに連通し、複数の第３折り返し空間５−３のうちの１番上の第３折り返し空間１４と２番目に上の第３折り返し空間１５とに連通している。第３冷媒管２３の内部には、第３連通路が形成されている。第３連通路は、複数の第３折り返し空間５−３のうちの１番下の第３折り返し空間１６に連通し、複数の第４折り返し空間５−４のうちの１番上の第４折り返し空間１７と２番目に上の第４折り返し空間１８とに連通している。
【００４８】
［実施例１の熱交換器１００の動作］
熱交換器１００は、蒸発器または凝縮器として動作する。蒸発器としての動作では、分流器３は、流入した冷媒を入口ヘッダ１２０の第１入口空間２−１と第２入口空間２−２と第３入口空間２−３と第４入口空間２−４とのそれぞれに供給される気液二相冷媒の乾き度が同程度になるように分流する。
【００４９】
第１入口空間２−１に供給された気液二相冷媒のうちの一部の液相冷媒は、重力を受けて下降する。このため、第１入口空間２−１の上側の領域の気液二相冷媒の乾き度は、第１入口空間２−１の下側の領域の気液二相冷媒の乾き度より大きくなる。第１入口空間２−１に供給された気液二相冷媒は、複数の第１入口側伝熱管１−１ａに供給され、複数の第１入口側伝熱管１−１ａを流れる。このとき、複数の第１入口側伝熱管１−１ａに供給される気液二相冷媒の乾き度は、上側に配置される第１入口側伝熱管ほど大きくなっている。
【００５０】
第２入口空間２−２と第３入口空間２−３と第４入口空間２−４とのそれぞれに供給された気液二相冷媒も、第１入口空間２−１の気液二相冷媒と同様に、上側の気液二相冷媒の乾き度が下側の気液二相冷媒の乾き度より大きい。第２入口空間２−２と第３入口空間２−３と第４入口空間２−４とのそれぞれに供給された気液二相冷媒は、複数の第２入口側伝熱管１−２ａと複数の第３入口側伝熱管１−３ａと複数の第４入口側伝熱管１−４ａとにそれぞれ供給される。このため、複数の第２入口側伝熱管１−２ａに供給される気液二相冷媒の乾き度は、複数の第１入口側伝熱管１−１ａに供給される気液二相冷媒と同様に、上側に配置される第２入口側伝熱管ほど大きくなっている。同様に、複数の第３入口側伝熱管１−３ａに供給される気液二相冷媒の乾き度は、上側に配置される第３入口側伝熱管ほど大きく、複数の第４入口側伝熱管１−４ａに供給される気液二相冷媒の乾き度は、上側に配置される第４入口側伝熱管ほど大きくなっている。
【００５１】
複数の入口側伝熱管１１１ａの外側を流れる空気と、複数の入口側伝熱管１１１ａを流れる気液二相冷媒とは、複数の入口側伝熱管１１１ａに熱的に接していることにより、複数の入口側伝熱管１１１ａを介して互いに熱交換される。すなわち、複数の入口側伝熱管１１１ａの外側を流れる空気は、このような熱交換により、冷却される。複数の入口側伝熱管１１１ａを流れる気液二相冷媒は、このような熱交換により、気液二相冷媒のうちの液相の冷媒の一部が蒸発し、乾き度が上昇する。
【００５２】
複数の入口側伝熱管１１１ａを流れた気液二相冷媒は、折り返しヘッダ１７０の複数の第１折り返し空間５−１と複数の第２折り返し空間５−２と複数の第３折り返し空間５−３と複数の第４折り返し空間５−４とに供給される。詳細には、複数の第１入口側伝熱管１−１ａのうちのある第１入口側伝熱管を流れた気液二相冷媒は、複数の第１折り返し空間５−１のうちのその第１入口側伝熱管に接続された第１折り返し空間に供給される。たとえば、複数の第１入口側伝熱管１−１ａのうちの１番下の第１入口側伝熱管を流れた気液二相冷媒は、複数の第１折り返し空間５−１のうちの１番下の第１折り返し空間６に供給される。
【００５３】
複数の第２入口側伝熱管１−２ａを流れた気液二相冷媒は、複数の第１入口側伝熱管１−１ａを流れた気液二相冷媒と同様に、折り返しヘッダ１７０の複数の第２折り返し空間５−２にそれぞれ供給される。たとえば、複数の第２入口側伝熱管１−２ａのうちの１番上の第２入口側伝熱管を流れた気液二相冷媒は、複数の第２折り返し空間５−２のうちの１番上の第２折り返し空間７に供給される。複数の第２入口側伝熱管１−２ａのうちの１番下の第２入口側伝熱管を流れた気液二相冷媒は、複数の第２折り返し空間５−２のうちの１番下の第２折り返し空間１１に供給される。複数の第２入口側伝熱管１−２ａのうちの２番目に下の第２入口側伝熱管を流れた気液二相冷媒は、複数の第２折り返し空間５−２のうちの２番目に下の第２折り返し空間１２に供給される。
【００５４】
複数の第３入口側伝熱管１−３ａを流れた気液二相冷媒は、折り返しヘッダ１７０の複数の第３折り返し空間５−３にそれぞれ供給される。たとえば、複数の第３入口側伝熱管１−３ａのうちの１番上の第３入口側伝熱管を流れた気液二相冷媒は、複数の第３折り返し空間５−３のうちの１番上の第３折り返し空間１４に供給される。複数の第３入口側伝熱管１−３ａのうちの２番目に上の第３入口側伝熱管を流れた気液二相冷媒は、複数の第３折り返し空間５−３のうちの２番目に上の第３折り返し空間１５に供給される。複数の第３入口側伝熱管１−３ａのうちの１番下の第３入口側伝熱管を流れた気液二相冷媒は、複数の第３折り返し空間５−３のうちの１番下の第３折り返し空間１６に供給される。
【００５５】
複数の第４入口側伝熱管１−４ａを流れた気液二相冷媒は、折り返しヘッダ１７０の複数の第４折り返し空間５−４にそれぞれ供給される。たとえば、複数の第４入口側伝熱管１−４ａのうちの１番上の第４入口側伝熱管を流れた気液二相冷媒は、複数の第４折り返し空間５−４のうちの１番上の第４折り返し空間１７に供給される。複数の第４入口側伝熱管１−４ａのうちの２番目に上の第４入口側伝熱管を流れた気液二相冷媒は、複数の第４折り返し空間５−４のうちの２番目に上の第４折り返し空間１８に供給される。
【００５６】
複数の第１折り返し空間５−１のうちの１番下（最下側）の第１折り返し空間６に供給された気液二相冷媒と、複数の第２折り返し空間５−２のうちの１番上（最上側）の第２折り返し空間７に供給された気液二相冷媒とは、複数の第１折り返し空間５−１のうちの１番下の第１折り返し空間６と複数の第２折り返し空間５−２のうちの１番上の第２折り返し空間７とが第１冷媒管２１により連通されていることにより、混合される。その混合された気液二相冷媒は、複数の第１折り返し空間５−１のうちの１番下の第１折り返し空間６から複数の第１折り返し空間５−１に接続された複数の第１出口側伝熱管１−１ｂのうちの１番下の第１出口側伝熱管に供給され、複数の第２折り返し空間５−２のうちの１番上の第２折り返し空間７から複数の第２折り返し空間５−２に接続された複数の第２出口側伝熱管１−２ｂのうちの１番上の第２出口側伝熱管に供給される。
【００５７】
同様に、複数の第２折り返し空間５−２のうちの１番下の第２折り返し空間１１と２番目に下の第２折り返し空間１２と、複数の第３折り返し空間５−３のうちの１番上の第３折り返し空間１４と２番目に上の第３折り返し空間１５とにそれぞれ供給された気液二相冷媒は、第２冷媒管２２により混合される。第２冷媒管２２により混合された気液二相冷媒は、複数の第２折り返し空間５−２に接続された１番下の第２出口側伝熱管と２番目に下の第２出口側伝熱管と複数の第３折り返し空間５−３に接続された１番上の第３出口側伝熱管と２番目に上の第３出口側伝熱管とに供給される。複数の第３折り返し空間５−３のうちの１番下の第３折り返し空間１６と複数の第４折り返し空間５−４のうちの１番上の第４折り返し空間１７と２番目に上の第４折り返し空間１８とにそれぞれ供給された気液二相冷媒は、第３冷媒管２３により混合される。第３冷媒管２３により混合された気液二相冷媒は、複数の第３折り返し空間５−３に接続された１番下の第３出口側伝熱管と複数の第４折り返し空間５−４に接続された１番上の第４出口側伝熱管と２番目に上の第４出口側伝熱管とに供給される。
【００５８】
複数の第１折り返し空間５−１のうちの１番下の第１折り返し空間６と異なるある第１折り返し空間に供給された気液二相冷媒は、他の気液二相冷媒と混合されずにそのまま、複数の第１出口側伝熱管１−１ｂのうちのその第１折り返し空間に接続された第１出口側伝熱管に供給される。複数の第２折り返し空間５−２のうちの１番上の第２折り返し空間７と１番下の第２折り返し空間１１と２番目に下の第２折り返し空間１２と異なるある第２折り返し空間に供給された気液二相冷媒も、そのまま、複数の第２出口側伝熱管１−２ｂのうちのその第２折り返し空間に接続された第２出口側伝熱管に供給される。複数の第３折り返し空間５−３のうちの１番上の第３折り返し空間１４と２番目に上の第３折り返し空間１５と１番下の第３折り返し空間１６と異なるある第３折り返し空間に供給された気液二相冷媒も、そのまま、複数の第３出口側伝熱管１−３ｂのうちのその第３折り返し空間に接続された第３出口側伝熱管に供給される。複数の第４折り返し空間５−４のうちの１番上の第４折り返し空間１７と２番目に上の第４折り返し空間１８と異なるある第４折り返し空間に供給された気液二相冷媒も、そのまま、複数の第４出口側伝熱管１−４ｂのうちのその第４折り返し空間に接続された第４出口側伝熱管に供給される。
【００５９】
複数の出口側伝熱管１１１ｂの外側を流れる空気と、複数の出口側伝熱管１１１ｂを流れる気液二相冷媒とは、複数の入口側伝熱管１１１ａに熱的に接していることにより、複数の入口側伝熱管１１１ａを介して互いに熱交換される。複数の出口側伝熱管１１１ｂの外側を流れる空気は、このような熱交換により、冷却される。複数の出口側伝熱管１１１ｂを流れる気液二相冷媒は、このような熱交換により、気液二相冷媒のうちの液相の冷媒の一部が蒸発し、乾き度がさらに上昇する。複数の出口側伝熱管１１１ｂを流れた気液二相冷媒は、出口ヘッダ１４０に供給され、出口空間４と流出管１５０とを介して外部に流出する。
【００６０】
気相の比率が高い（乾き度の高い）冷媒は気化できる冷媒量が少ないため、空気との熱交換に寄与する潜熱の量が少なくなる。つまり、気相と液相の比率が均一な状態で分流されないと、乾き度が高い冷媒が流れる出口側伝熱管１１１ｂの熱交換能力が低下する分、熱交換器としての熱交換量の低下を招く。出口側伝熱管１１１ｂに供給される気液二相冷媒の乾き度が高いと、乾き度が低いときと比較して空気との熱交換量が低下してしまう。
【００６１】
本実施形態の熱交換器１００は、第１冷媒管２１と第２冷媒管２２と第３冷媒管２３とが設けられていることにより、複数の入口側伝熱管１１１ａを流れた後の、乾き度が比較的小さい気液二相冷媒（例えば、複数の第２折り返し空間５−２のうちの１番上の第２折り返し空間７の冷媒）と、乾き度が比較的大きい気液二相冷媒（例えば、複数の第１折り返し空間５−１のうちの１番下の第１折り返し空間６の冷媒）とを混合させることができる。熱交換器１００は、乾き度が異なる気液二相冷媒が混合されることにより、乾き度が均一化された気液二相冷媒を複数の出口側伝熱管１１１ｂにそれぞれ供給することができる。熱交換器１００は、乾き度が均一化された気液二相冷媒が複数の出口側伝熱管１１１ｂをそれぞれ流れることにより、気相と液相の比率が均一な状態で出口側伝熱管１１１ｂへ分流されるため、熱交換器としての熱交換量の低下を抑制できる。また、出口側伝熱管１１１ｂの外側を流れる空気を適切に冷却することができる。
【００６２】
凝縮器としての動作では、冷媒は、蒸発器としての動作の場合と逆向きに流れる。すなわち、熱交換器１００は、まず、出口ヘッダ１４０の出口空間４に気単相冷媒、若しくは、乾き度が十分に大きい気液二相状態の冷媒が供給される。出口空間４に供給された冷媒は、複数の出口側伝熱管１１１ｂに供給され、複数の出口側伝熱管１１１ｂを流れる。このとき、出口空間４に供給された冷媒は、乾き度が十分に大きいことにより、重力で乾き度が偏りにくい。このため、複数の出口側伝熱管１１１ｂにそれぞれ供給される冷媒の乾き度は、概ね等しい。
【００６３】
複数の出口側伝熱管１１１ｂの外側を流れる空気と、複数の出口側伝熱管１１１ｂを流れる冷媒とは、複数の出口側伝熱管１１１ｂに熱的に接していることにより、複数の出口側伝熱管１１１ｂを介して互いに熱交換される。複数の出口側伝熱管１１１ｂを流れる冷媒は、このような熱交換により、一部が凝縮し、乾き度が下降する。複数の出口側伝熱管１１１ｂの外側を流れる空気は、このような熱交換により、加熱される。
【００６４】
複数の出口側伝熱管１１１ｂをそれぞれ流れた冷媒は、折り返しヘッダ１７０に供給され、折り返しヘッダ１７０に形成される複数の空間にそれぞれ供給される。このとき、複数の第１折り返し空間５−１のうちの１番下の第１折り返し空間６に供給された冷媒と、複数の第２折り返し空間５−２のうちの１番上の第２折り返し空間７に供給された冷媒とは、複数の第１折り返し空間５−１のうちの１番下の第１折り返し空間６と複数の第２折り返し空間５−２のうちの１番上の第２折り返し空間７とが第１冷媒管２１により連通されていることにより、混合される。同様に、複数の第２折り返し空間５−２のうちの１番下の第２折り返し空間１１と２番目に下の第２折り返し空間１２と複数の第３折り返し空間５−３のうちの１番上の第３折り返し空間１４と２番目に上の第３折り返し空間１５とにそれぞれ供給された冷媒は、第２冷媒管２２により混合される。複数の第３折り返し空間５−３のうちの１番下の第３折り返し空間１６と複数の第４折り返し空間５−４のうちの１番上の第４折り返し空間１７と２番目に上の第４折り返し空間１８とにそれぞれ供給された冷媒は、第３冷媒管２３により混合される。複数の空間にそれぞれ供給された冷媒は、このように混合された場合でも、もともと乾き度が概ね等しいことにより、乾き度が互いに概ね等しい。
【００６５】
複数の空間にそれぞれ供給された冷媒は、複数の入口側伝熱管１１１ａに供給され、複数の入口側伝熱管１１１ａを流れる。複数の入口側伝熱管１１１ａを流れる冷媒と、複数の入口側伝熱管１１１ａの外側を流れる空気とは、複数の入口側伝熱管１１１ａに熱的に接していることにより、複数の入口側伝熱管１１１ａを介して互いに熱交換される。複数の入口側伝熱管１１１ａを流れる冷媒は、このような熱交換により、さらに凝縮し、乾き度がさらに下降する。複数の入口側伝熱管１１１ａの外側を流れる空気は、このような熱交換により、加熱される。複数の入口側伝熱管１１１ａを流れた気液二相冷媒は、入口ヘッダ１２０の第１入口空間２−１と第２入口空間２−２と第３入口空間２−３と第４入口空間２−４と流入管１３０とを介して分流器３に供給され、分流器３から外部に流出する。
【００６６】
以上から、熱交換器１００は、凝縮器として使用する場合において、折り返しヘッダ１７０に第１冷媒管２１と第２冷媒管２２と第３冷媒管２３とが設けられた場合でも、冷媒の乾き度を適切に下降させることができ、凝縮器として適切に動作させることができる。
【００６７】
［実施例１の熱交換器１００の効果］
実施例１の熱交換器１００は、入口ヘッダ１２０と複数の入口側伝熱管１１１ａと複数の出口側伝熱管１１１ｂと折り返しヘッダ１７０とを備えている。入口ヘッダ１２０の内部には、第１入口空間２−１と第２入口空間２−２とが形成されている。複数の入口側伝熱管１１１ａは、第１入口空間２−１に接続される複数の第１入口側伝熱管１−１ａと、第２入口空間２−２に接続される複数の第２入口側伝熱管１−２ａとを含んでいる。複数の出口側伝熱管１１１ｂは、複数の第１出口側伝熱管１−１ｂと複数の第２出口側伝熱管１−２ｂとを含んでいる。折り返しヘッダ１７０には、複数の第１入口側伝熱管１−１ａを複数の第１出口側伝熱管１−１ｂにそれぞれ連通させる複数の第１折り返し空間５−１と、複数の第２入口側伝熱管１−２ａを複数の第２出口側伝熱管１−２ｂにそれぞれ連通させる複数の第２折り返し空間５−２とが形成されている。複数の第１折り返し空間５−１のうちの１番下の第１折り返し空間６は、複数の第１入口側伝熱管１−１ａのうちの最も下側に配置される１番下の第１入口側伝熱管に接続されている。複数の第２折り返し空間５−２のうちの１番上の第２折り返し空間７は、複数の第２入口側伝熱管１−２ａのうちの最も上側に配置される１番上の第２入口側伝熱管に接続されている。折り返しヘッダ１７０には、１番下の第１折り返し空間６と１番上の第２折り返し空間７とを連通させる第１冷媒管２１がさらに形成されている。
【００６８】
また、実施例１の熱交換器１００は、気液二相状態の冷媒を第１入口空間２−１と第２入口空間２−２とに供給する分流器３をさらに備えている。熱交換器１００は、第１入口空間２−１と第２入口空間２−２とに気液二相状態の冷媒が供給されたときに、上側の第１入口側伝熱管ほど乾き度が大きい冷媒が供給され、上側の第２入口側伝熱管ほど乾き度が大きい冷媒が供給される。このため、１番上の第２入口側伝熱管を流れた冷媒の乾き度は、１番下の第１入口側伝熱管を流れた冷媒の乾き度より大きいことがある。熱交換器１００は、第１冷媒管２１が設けられていることにより、１番上の第２入口側伝熱管を流れた冷媒と、１番下の第１入口側伝熱管を流れた冷媒とを混合することができ、乾き度が均一化された気液二相冷媒を複数の出口側伝熱管１１１ｂに供給することができる。熱交換器１００は、乾き度が均一化された気液二相冷媒が複数の出口側伝熱管１１１ｂをそれぞれ流れることにより、熱交換器としての熱交換量の低下を抑制できる。
【００６９】
ところで、既述の実施例１の熱交換器１００は、分流器３を備えているが、分流器３が省略されてもよい。熱交換器１００は、分流器３が省略された場合でも、気相と液相の比率が均一な状態で出口側伝熱管へ分流されるため、熱交換器としての熱交換量の低下を抑制できる。
【００７０】
ところで、既述の実施例１の熱交換器１００の第１冷媒管２１は、折り返しヘッダ１７０に形成される２つの空間に供給される冷媒を混合しているが、第２冷媒管２２と第３冷媒管２３とのように、３つ以上の空間に供給される冷媒を混合してもよい。この場合も、熱交換器１００は、気相と液相の比率が均一な状態で出口側伝熱管へ分流されるため、熱交換器としての熱交換量の低下を抑制できる。
【００７１】
また、実施例１の熱交換器１００の複数の入口側伝熱管１１１ａのうちの第１入口空間２−１に接続される入口側伝熱管の本数は、第２入口空間２−２と第３入口空間２−３と第４入口空間２−４との各々に接続される入口側伝熱管の本数より少ない。このため、第１入口空間２−１の上下方向の長さは、第２入口空間２−２と第３入口空間２−３と第４入口空間２−４とに比較して短くすることができる。最上側の第１入口空間２−１は、気相の比率が一番高くなる入口空間であり、重力の影響により冷媒の乾き度の不均一さが比較的生じ易い。そのため、第１入口空間２−１の上下方向の長さを小さくすることで、第１入口空間２−１の内部の冷媒の乾き度の偏りを低減し、第１入口空間２−１に接続される複数の第１入口側伝熱管１−１ａに供給される気液二相冷媒の乾き度の偏りを低減することができる。
【００７２】
ところで、既述の実施例１の熱交換器１００の複数の出口側伝熱管１１１ｂは、複数の入口側伝熱管１１１ａに沿うように配置されているが、複数の入口側伝熱管１１１ａに沿っていなくてもよい。
【実施例２】
【００７３】
図９は、実施例２の熱交換器２００を示す概略図である。熱交換器２００は、既述の実施例１の熱交換器１００の熱交換コア部１１０が複数の入口側コア部２１０と複数の出口側コア部２２０とに置換されている。複数の入口側コア部２１０は、既述の複数の入口側伝熱管１１１ａと複数の入口側フィン１１２ａとから形成されている。複数の出口側コア部２２０は、既述の複数の出口側伝熱管１１１ｂと複数の出口側フィン１１２ｂとから形成されている。複数の出口側コア部２２０は、複数の入口側コア部２１０が沿う平面と垂直である他の平面に沿うように配置され、複数の入口側コア部２１０に沿わないように配置されている。
【００７４】
熱交換器２００は、さらに、既述の実施例１の熱交換器１００の折り返しヘッダ１７０が他のヘッダ２３０に置換されている。ヘッダ２３０は、既述の折り返しヘッダ１７０と同様に複数の第１折り返し空間５−１と複数の第２折り返し空間５−２と複数の第３折り返し空間５−３と複数の第４折り返し空間５−４とが形成されている。ヘッダ２３０は、さらに、既述の折り返しヘッダ１７０と同様に、第１連通路と第２連通路と第３連通路とがそれぞれ形成される第１冷媒管２１と第２冷媒管２２と第３冷媒管２３とが設けられている。
【００７５】
熱交換器２００は、既述の実施例１の熱交換器１００と同様に動作する。熱交換器２００は、複数の出口側コア部２２０が複数の入口側コア部２１０に沿わない場合でも、既述の実施例１の熱交換器１００と同様に、気相と液相の比率が均一な状態で出口側伝熱管へ分流されるため、熱交換器としての熱交換量の低下を抑制できる。
【００７６】
ところで、既述の折り返しヘッダ１７０、２３０は、第１冷媒管２１が設けられることにより第１連通路が形成されているが、第１冷媒管２１を用いないで第１連通路が形成されてもよい。たとえば、折り返しヘッダ１７０は、板状部材１７１と板状部材１７２とにそれぞれ凹部を形成することにより、１番下の第１折り返し空間６と１番上の第２折り返し空間７とを連通する第１連通路が形成されてもよい。同様に、折り返しヘッダ１７０は、１番下の第２折り返し空間１１と２番目に下の第２折り返し空間１２と１番上の第３折り返し空間１４と２番目に上の第３折り返し空間１５とを連通する第２連通路が板状部材１７１と板状部材１７２との凹部により形成されてもよい。同様に、折り返しヘッダ１７０は、１番下の第３折り返し空間１６と１番上の第４折り返し空間１７と２番目に上の第４折り返し空間１８とを連通する第３連通路が板状部材１７１と板状部材１７２との凹部により形成されてもよい。熱交換器は、このような折り返しヘッダが設けられた場合も、同様に熱交換量の低下を抑制できる。
【００７７】
以上、実施例を説明したが、前述した内容により実施例が限定されるものではない。また、前述した構成要素には、当業者が容易に想定できるもの、実質的に同一のもの、いわゆる均等の範囲のものが含まれる。さらに、前述した構成要素は適宜組み合わせることが可能である。さらに、実施例の要旨を逸脱しない範囲で構成要素の種々の省略、置換及び変更のうち少なくとも１つを行うことができる。
【符号の説明】
【００７８】
１００  ：熱交換器
１１０  ：熱交換コア部
１１１ａ：入口側伝熱管
１１１ｂ：出口側伝熱管
１１２ａ：入口側フィン
１１２ｂ：出口側フィン
１２０  ：入口ヘッダ
１３０  ：流入管
１４０  ：出口ヘッダ
１５０  ：流出管
１７０  ：折り返しヘッダ
１−１  ：第１熱交換部
１−２  ：第２熱交換部
１−３  ：第３熱交換部
１−４  ：第４熱交換部
２−１  ：第１入口空間
２−２  ：第２入口空間
２−３  ：第３入口空間
２−４  ：第４入口空間
３      ：分流器
５−１  ：複数の第１折り返し空間
５−２  ：複数の第２折り返し空間
５−３  ：複数の第３折り返し空間
５−４  ：複数の第４折り返し空間
６      ：１番下の第１折り返し空間
７      ：１番上の第２折り返し空間
１１    ：１番下の第２折り返し空間
１２    ：２番目に下の第２折り返し空間
１４    ：１番上の第３折り返し空間
１５    ：２番目に上の第３折り返し空間
１６    ：１番下の第３折り返し空間
１７    ：１番上の第４折り返し空間
１８    ：２番目に上の第４折り返し空間
２１    ：第１冷媒管
２２    ：第２冷媒管
２３    ：第３冷媒管
２００  ：熱交換器
２１０  ：複数の入口側コア部
２２０  ：複数の出口側コア部
２３０  ：ヘッダ
【要約】
【課題】気液二相冷媒に熱を適切に伝達させる。
【解決手段】熱交換器は、第１入口空間と第２入口空間とが内部に形成される入口ヘッダと、上下方向に並ぶ複数の入口側伝熱管と、複数の折り返し空間が内部に形成される折り返しヘッダ１７０と、複数の折り返し空間にそれぞれ一つ以上接続される複数の出口側伝熱管とを備えている。複数の折り返し空間は、複数の入口側伝熱管のうちの第１入口空間に接続される複数の第１入口側伝熱管にそれぞれ接続される複数の第１折り返し空間５−１と、複数の入口側伝熱管のうちの第２入口空間に接続される複数の第２入口側伝熱管と接続される複数の第２折り返し空間５−２とを含む。折り返しヘッダ１７０には、複数の第１折り返し空間５−１のうちの最下側の第１折り返し空間６と、複数の第２折り返し空間５−２のうちの最上側の第２折り返し空間７とを連通させる第１冷媒管２１がさらに形成されている。
【選択図】図８【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】
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