JP6237068B2 - 熱交換器および空気調和装置 - Google Patents

Description

本発明は、熱交換器および空気調和装置に関する。

従来より、複数の扁平管と、複数の扁平管に接合されたフィンと、複数の扁平管の一端側と他端側にそれぞれ連結されたヘッダ集合管とを備え、扁平管の内部を流れる冷媒を扁平管の外部を流れる空気と熱交換させる熱交換器が知られている。

例えば、特許文献１に記載の熱交換器では、水平方向に延びた複数の流出管の両端が、それぞれ上下方向に延びたヘッダ集合管に接続されて構成されている。

この特許文献１に記載の熱交換器では、上下方向に延びたヘッダ集合管の内部において、比重の大きい液相冷媒が下方に集まり比重の小さな気相冷媒が上方に集まることで偏流が生じることを課題としてとらえ、これを解決するために、ヘッダ集合管の内部において絞りを形成することを提案している。

このように形成した絞りを通過させることで、気相冷媒と液相冷媒とを混合させやすくしつつ、冷媒の流速を向上させてヘッダ集合管内の上方にまで到達させやすくすることで、冷媒の偏流を抑制させようとしている。
特開平２−２１９９６６号公報

しかし、上述のような特許文献１に示された熱交換器は、冷媒の循環量が変化するような状況下における偏流の抑制については全く想定されておらず、低循環量の場合であっても高循環量の場合であってもいずれの場合であっても偏流の抑制効果が得られるような構造については、なんら検討されていない。

すなわち、低循環量の場合には、絞りを形成したことで流速を上げて、ヘッダ集合管内の上方まで到達させることにより偏流の抑制が可能になるが、高循環量になった場合には、絞りによって流速が高められ過ぎて比重の大きな液相冷媒が上方に集まり過ぎてしまい、偏流が生じてしまうことになる。

他方、高循環量の場合に流速が高まり過ぎないように程度調節した絞りを設けることで偏流の抑制を可能にしたとしても、低循環量になった場合には、冷媒を上方に到達させることが困難になり、偏流が生じてしまうことがある。

本発明は上述した点に鑑みてなされたものであり、本発明の課題は、循環量が変化する条件下で用いられた場合であっても、冷媒の偏流を抑制させることが可能な熱交換器および空気調和装置を提供することにある。

第１観点に係る熱交換器は、複数の扁平管と、ヘッダ集合管と、複数のフィンとを備えている。複数の扁平管は、互いに並んで配置されている。ヘッダ集合管は、扁平管の一端が接続されており、鉛直方向に沿って延びている。複数のフィンは、扁平管に接合されている。この熱交換器は、冷媒の蒸発器として機能する場合に、ヘッダ集合管の内部空間において上昇流れが生じるように冷媒を流入させる流入口が設けられている。ヘッダ集合管内の流入口よりも下方の空間に対して冷媒を供給する連絡配管をさらに備えており、連絡配管はヘッダ集合管における扁平管が接続された側とは反対側に接続されている。そして、この熱交換器は、流入口の上方に位置している扁平管のうちで最も下方に位置している直上扁平管と、流入口と、の上面視における重複部分が、流入口のうちの重複部分以外の部分である非重複部分よりも広くなるように配置されている。

この熱交換器では、高循環量である場合のように流入口を通過した冷媒の流速が早い場合には、冷媒を勢いよく扁平管に当てることができるため、気相冷媒と液相冷媒とを攪拌させることができる。このため、上方に位置する扁平管に対しても下方に位置する扁平管に対しても、より均等に冷媒を供給することが可能になる。

また、低循環量である場合のように流入口を通過した冷媒の流速が遅い場合には、冷媒はより穏やかに扁平管に当てられるため、上昇する勢いを大きく失うこと無くヘッダ集合管内の上方にまで冷媒を到達させやすくなる。このため、上方に位置する扁平管に対しても下方に位置する扁平管に対しても、より均等に冷媒を供給することが可能になる。

以上により、高循環量の場合であっても低循環量の場合であっても、複数の扁平管に流れる冷媒の偏流を小さく抑えることが可能になる。

第２観点に係る熱交換器は、第１観点に係る熱交換器であって、仕切部材をさらに備えている。仕切部材は、ヘッダ集合管の内部空間を、第１空間と第２空間とに仕切っている。第１空間は、冷媒の蒸発器として機能する場合に冷媒の上昇流れが生じる空間であって、流入口が設けられており、扁平管が接続された側の空間である。第２空間は、第１空間に対して扁平管が接続された側とは反対側の空間である。

この熱交換器では、ヘッダ集合管の内部空間が、仕切部材によって、第１空間と第２空間とに仕切られている。このため、仕切部材が設けられていない場合と比較して、流入口を通過して上昇しようとする冷媒が通過する面積を第１空間だけにすることで狭めることができている。このため、第１空間を上昇する冷媒の流速の低下を抑制させることができる。したがって、低循環量の場合のように流入口を通過した冷媒の流速が遅く、流入口を通過した冷媒が扁平管に当たって上昇速度が弱められる場合であっても、冷媒をヘッダ集合管内の上方まで到達させやすくなる。

第３観点に係る熱交換器は、第２観点に係る熱交換器であって、上連通路と下連通路をさらに備えている。上連通路は、第１空間と第２空間の上部に位置し、第１空間と第２空間の上部を連通させることで、第１空間内を上昇した冷媒を第２空間へ導く。下連通路は、第１空間と第２空間の下部に位置し、第１空間と第２空間の下部を連通させることで、第１空間から第２空間に導かれて第２空間内を降下した冷媒を第２空間から第１空間に戻す。

この熱交換器では、冷媒の蒸発器として機能する場合において、高循環量である場合のように流入口を通過した冷媒の流速が、冷媒を勢いよく扁平管に当てるだけでは上方に液相冷媒が偏ってしまうほど早い場合においても、上連通路と下連通路をさらに備えていることで、この偏りを低減させることが可能になっている。すなわち、この熱交換器では、冷媒を勢いよく扁平管に当たった後に第１空間の上方に到達した液相冷媒を、上連通路を介して第２空間に導き、第２空間を降下させた後、下連通路を介して第１空間に戻すことが可能になる。したがって、高循環量の場合等のように流入口を通過した冷媒の流速が早く、流入口を通過した冷媒が扁平管に当たってもなお上方に液相冷媒が偏りそうになる場合であっても、複数の扁平管に流れる冷媒の偏流を小さく抑えることが可能になる。

第４観点に係る熱交換器は、第２観点または第３観点に係る熱交換器であって、内部空間のうち、第１空間および第２空間の下方には、整流空間が形成されている。第１空間および第２空間と、整流空間とは、整流部材によって仕切られている。流入口は、整流空間から第１空間に向かう冷媒の通過断面積を絞ることができるように整流部材に設けられている。

この熱交換器では、下方の整流空間から上方の第１空間に向かう冷媒を、通過断面積が絞られるように設けられた流入口に通じさせることができる。これにより、整流空間から第１空間に向けて流入口を通過するように流れる冷媒の流速を上げることができ、第１空間における冷媒の上昇流れを生じやすくさせることができる。そして、第１空間と第２空間と整流空間は、ヘッダ集合管内に設けられているため、第１空間における冷媒の上昇流れを生じさせる構成をヘッダ集合管以外に設ける必要がなくなる。

第５観点に係る熱交換器は、第１観点から第４観点のいずれかに係る熱交換器であって、複数の扁平管は、鉛直方向に所定の間隔で配置されている。流入口と直上扁平管の間の鉛直方向の間隔は、所定の間隔よりも短くなるように配置されている。

この熱交換器では、流入口を通過した直後の上昇速度が速い冷媒を、直上扁平管に当てることができる。このため、流入口を通過した直後の冷媒の上昇速度を、十分に抑制することができる。このため、高循環量である場合のように流入口を通過した冷媒の流速が早い場合であっても、ヘッダ集合管内における液相冷媒の上方への偏りを効果的に改善することが可能になる。

第６観点に係る空気調和装置は、冷媒回路を備えている。冷媒回路は、第１観点から第５観点のいずれかに係る熱交換器と、容量可変の圧縮機と、が接続されて構成されている。

この空気調和装置では、容量可変の圧縮機が駆動することで、冷媒回路を流れる冷媒の循環量が変動し、熱交換器を通過する冷媒の量が変動する。ここで、熱交換器が蒸発器として機能する場合に、通過する冷媒の量が増大して液相冷媒の混合比率が増大したり、流速が高まることがあっても、熱交換器内における冷媒の偏流を小さく抑えることが可能になる。

第１観点に係る熱交換器では、高循環量の場合であっても低循環量の場合であっても、複数の扁平管に流れる冷媒の偏流を小さく抑えることが可能になる。

第２観点に係る熱交換器では、低循環量の場合のように流入口を通過した冷媒の流速が遅く、流入口を通過した冷媒が扁平管に当たって上昇速度が弱められる場合であっても、冷媒をヘッダ集合管内の上方まで到達させやすくなる。

第３観点に係る熱交換器では、高循環量の場合のように流入口を通過した冷媒の流速が早く、流入口を通過した冷媒が扁平管に当たってもなお上方に液相冷媒が偏りそうになる場合であっても、複数の扁平管に流れる冷媒の偏流を小さく抑えることが可能になる。

第４観点に係る熱交換器では、ヘッダ集合管だけで、第１空間における冷媒の上昇流れを生じやすくさせることができる。

第５観点に係る熱交換器では、高循環量である場合のように流入口を通過した冷媒の流速が早い場合であっても、ヘッダ集合管内における液相冷媒の上方への偏りを効果的に改善することが可能になる。

第６観点に係る空気調和装置では、熱交換器が蒸発器として機能する場合に、通過する冷媒の量が増大して液相冷媒の混合比率が増大したり、流速が高まることがあっても、熱交換器内における冷媒の偏流を小さく抑えることが可能になる。

一実施形態に係る空気調和装置の構成の概要を説明するための回路図。 空調室外機の外観を示す斜視図。 空調室外機の各機器の配置の概要を説明するための模式的な断面図。 室外熱交換器、ガス冷媒配管および液冷媒配管を示す外観概略斜視図。 室外熱交換器の概略構成を示す模式的な背面図。 室外熱交換器の構成を説明するための概略背面図。 室外熱交換器の熱交換部の構成を説明するための部分拡大断面図。 室外熱交換器における伝熱フィンの取付状態を示す概略斜視図。 折返しヘッダ集合管の上方近傍部分の概略構成斜視図。 折返しヘッダ集合管の第１内部空間付近の概略断面図。 折返しヘッダ集合管の第１内部空間付近の上面視概略図。 折返しヘッダ集合管の第２内部空間付近の概略断面図。 折返しヘッダ集合管の第３内部空間付近の概略断面図。 参考例としての低循環量時の冷媒分布状況を示す説明図。 参考例としての中間循環量時の冷媒分布状況を示す説明図。 参考例としての高循環量時の冷媒分布状況を示す説明図。 他の実施形態Ｄに係る折返しヘッダ集合管の上方近傍部分の概略構成斜視図。 他の実施形態Ｅに係る折返しヘッダ集合管の上方近傍部分の概略構成斜視図。

（１）空気調和装置１の全体構成
図１は、本発明の一実施形態に係る空気調和装置１の構成の概要を示す回路図である。

空気調和装置１は、蒸気圧縮式の冷凍サイクル運転を行うことによって空調室内機３が設置されている建物内の冷暖房に使用される装置であり、熱源側ユニットとしての空調室外機２と、利用側ユニットとしての空調室内機３とが冷媒連絡配管６，７で接続されて構成されている。

空調室外機２と空調室内機３と冷媒連絡配管６，７とが接続されて構成される冷媒回路は、圧縮機９１、四路切換弁９２、室外熱交換器２０、膨張弁３３、室内熱交換器４およびアキュムレータ９３などが冷媒配管で接続されることで構成されている。この冷媒回路内には冷媒が封入されており、冷媒が圧縮され、冷却され、減圧され、加熱・蒸発された後に、再び圧縮されるという冷凍サイクル運転が行われるようになっている。冷媒としては、例えば、Ｒ４１０Ａ、Ｒ３２、Ｒ４０７Ｃ、Ｒ２２、Ｒ１３４ａ、二酸化炭素、などから選択されたものが用いられる。

（２）空気調和装置１の詳細構成
（２−１）空調室内機３
空調室内機３は、室内の壁面に壁掛け等により、又は、ビル等の室内の天井に埋め込みや吊り下げ等により設置される。空調室内機３は、室内熱交換器４と、室内ファン５とを有している。室内熱交換器４は、例えば伝熱管と多数のフィンとにより構成されたクロスフィン式のフィン・アンド・チューブ型熱交換器であり、冷房運転時には冷媒の蒸発器として機能して室内空気を冷却し、暖房運転時には冷媒の凝縮器として機能して室内空気を加熱する熱交換器である。

（２−２）空調室外機２
空調室外機２は、ビル等の室外に設置されており、冷媒連絡配管６，７を介して空調室内機３に接続される。空調室外機２は、図２および図３に示されているように、略直方体状のユニットケーシング１０を有している。

図３に示されているように、空調室外機２は、ユニットケーシング１０の内部空間を鉛直方向に延びる仕切板１８で二つに分割することによって送風機室Ｓ１と機械室Ｓ２とを形成した構造（いわゆる、トランク型構造）を有するものである。空調室外機２は、ユニットケーシング１０の送風機室Ｓ１内に配置された室外熱交換器２０および室外ファン９５を有しており、ユニットケーシング１０の機械室Ｓ２内に配置された圧縮機９１、四路切換弁９２、アキュムレータ９３、膨張弁３３、ガス冷媒配管３１、および、液冷媒配管３２を有している。

ユニットケーシング１０は、底板１２と、天板１１と、送風機室側の側板１３と、機械室側の側板１４と、送風機室側前板１５と、機械室側前板１６とを備えて、筐体を構成している。

空調室外機２は、ユニットケーシング１０の背面および側面の一部からユニットケーシング１０内の送風機室Ｓ１に室外空気を吸い込んで、吸い込んだ室外空気をユニットケーシング１０の前面から吹き出すように構成されている。具体的には、ユニットケーシング１０内の送風機室Ｓ１に対する吸込口１０ａおよび吸込口１０ｂが、送風機室側の側板１３の背面側の端部と機械室側の側板１４の送風機室Ｓ１側の端部とにわたって形成されている。また、吹出口１０ｃは、送風機室側前板１５に設けられており、その前側がファングリル１５ａによって覆われている。

圧縮機９１は、例えば圧縮機用モータによって駆動される密閉式圧縮機であり、インバータ制御によって運転容量を変化させることができるよう構成されている。

四路切換弁９２は、冷媒の流れの方向を切り換えるための機構である。冷房運転時には、四路切換弁９２は、圧縮機９１の吐出側の冷媒配管と室外熱交換器２０の一端（ガス側端部）から延びるガス冷媒配管３１とを接続するとともに、アキュムレータ９３を介してガス冷媒の冷媒連絡配管７と圧縮機９１の吸入側の冷媒配管とを接続する（図１の四路切換弁９２の実線を参照）。また、暖房運転時には、四路切換弁９２は、圧縮機９１の吐出側の冷媒配管とガス冷媒の冷媒連絡配管７とを接続するとともに、アキュムレータ９３を介して圧縮機９１の吸入側と室外熱交換器２０の一端（ガス側端部）から延びるガス冷媒配管３１とを接続する（図１の四路切換弁９２の破線を参照）。

室外熱交換器２０は、送風機室Ｓ１に上下方向（鉛直方向）に立てて配置され、吸込口１０ａ，１０ｂに対向している。室外熱交換器２０は、アルミニウム製の熱交換器であり、本実施形態では設計圧力が３ＭＰａ〜４ＭＰａ程度のものを用いている。室外熱交換器２０は、一端（ガス側端部）から、四路切換弁９２と接続されるように、ガス冷媒配管３１が延びている。また、室外熱交換器２０の他端（液側端部）から、膨張弁３３に接続されるように、液冷媒配管３２が延びている。

アキュムレータ９３は、四路切換弁９２と圧縮機９１との間に接続されている。アキュムレータ９３は、冷媒を気相と液相とに分ける気液分離機能を具備している。アキュムレータ９３に流入する冷媒は、液相と気相とに分かれ、上部空間に集まる気相の冷媒が圧縮機９１へと供給される。

室外ファン９５は、室外熱交換器２０を流れる冷媒との間で熱交換をさせるための室外空気を、室外熱交換器２０に対して供給する。

膨張弁３３は、冷媒回路において冷媒を減圧するための機構であり、開度調整が可能な電動弁である。膨張弁３３は、冷媒圧力や冷媒流量の調節を行うために、室外熱交換器２０と液冷媒の冷媒連絡配管６の間に設けられ、冷房運転時および暖房運転時のいずれにおいても、冷媒を膨張させる機能を有している。

室外ファン９５は、送風機室Ｓ１に室外熱交換器２０に対向して配置されている。室外ファン９５は、ユニット内に室外空気を吸入して、室外熱交換器２０において冷媒と室外空気との間で熱交換を行わせた後に、熱交換後の空気を室外に排出する。この室外ファン９５は、室外熱交換器２０に供給する空気の風量を可変することが可能なファンであり、例えば、ＤＣファンモータ等からなるモータによって駆動されるプロペラファン等である。

（３）空気調和装置１の動作
（３−１）冷房運転
冷房運転時は、四路切換弁９２が図１の実線で示される状態、すなわち、圧縮機９１の吐出側がガス冷媒配管３１を介して室外熱交換器２０のガス側に接続され、かつ、圧縮機９１の吸入側がアキュムレータ９３、冷媒連絡配管７を介して室内熱交換器４のガス側に対して接続された状態となっている。膨張弁３３は、室内熱交換器４の出口（すなわち、室内熱交換器４のガス側）における冷媒の過熱度が一定になるように開度調節されるようになっている（過熱度制御）。この冷媒回路の状態で、圧縮機９１、室外ファン９５および室内ファン５を運転すると、低圧のガス冷媒は、圧縮機９１で圧縮されることで高圧のガス冷媒となる。この高圧のガス冷媒は、四路切換弁９２を経由して室外熱交換器２０に送られる。その後、高圧のガス冷媒は、室外熱交換器２０において、室外ファン９５によって供給される室外空気と熱交換を行って凝縮して高圧の液冷媒となる。そして、過冷却状態になった高圧の液冷媒は、室外熱交換器２０から膨張弁３３に送られる。膨張弁３３によって圧縮機９１の吸入圧力近くまで減圧されて低圧の気液二相状態となった冷媒は、室内熱交換器４に送られ、室内熱交換器４において室内空気と熱交換を行って蒸発して低圧のガス冷媒となる。

この低圧のガス冷媒は、冷媒連絡配管７を経由して空調室外機２に送られ、再び、圧縮機９１に吸入される。このように冷房運転では、空気調和装置１は、室外熱交換器２０を圧縮機９１において圧縮される冷媒の凝縮器として、かつ、室内熱交換器４を室外熱交換器２０において凝縮された冷媒の蒸発器として機能させる。

なお、冷房運転時の冷媒回路では、膨張弁３３の過熱度制御が行われつつ、設定温度となるように（冷房負荷を処理できるように）圧縮機９１がインバータ制御されているため、冷媒の循環量が高循環量となる場合と、低循環量になる場合がある。

（３−２）暖房運転
暖房運転時は、四路切換弁９２が図１の破線で示される状態、すなわち、圧縮機９１の吐出側が冷媒連絡配管７を介して室内熱交換器４のガス側に接続され、かつ、圧縮機９１の吸入側がガス冷媒配管３１を介して室外熱交換器２０のガス側に接続された状態となっている。膨張弁３３は、室内熱交換器４の出口における冷媒の過冷却度が過冷却度目標値で一定になるように開度調節されるようになっている（過冷却度制御）。この冷媒回路の状態で、圧縮機９１、室外ファン９５および室内ファン５を運転すると、低圧のガス冷媒は、圧縮機９１に吸入されて圧縮されて高圧のガス冷媒となり、四路切換弁９２、および、冷媒連絡配管７を経由して、空調室内機３に送られる。

そして、空調室内機３に送られた高圧のガス冷媒は、室内熱交換器４において、室内空気と熱交換を行って凝縮して高圧の液冷媒となった後、膨張弁３３を通過する際に、膨張弁３３の弁開度に応じて減圧される。この膨張弁３３を通過した冷媒は、室外熱交換器２０に流入する。そして、室外熱交換器２０に流入した低圧の気液二相状態の冷媒は、室外ファン９５によって供給される室外空気と熱交換を行って蒸発して低圧のガス冷媒となり、四路切換弁９２を経由して、再び、圧縮機９１に吸入される。このように暖房運転では、空気調和装置１は、室内熱交換器４を圧縮機９１において圧縮される冷媒の凝縮器として、かつ、室外熱交換器２０を室内熱交換器４において凝縮された冷媒の蒸発器として機能させる。

なお、暖房運転時の冷媒回路では、膨張弁３３の過冷却度制御が行われつつ、設定温度となるように（暖房負荷を処理できるように）圧縮機９１がインバータ制御されているため、冷媒の循環量が高循環量となる場合と、低循環量になる場合がある。

（４）室外熱交換器２０の詳細構成
（４−１）室外熱交換器２０の全体構成
次に、室外熱交換器２０の外観概略斜視図を示す図４、室外熱交換器の模式的な背面図を示す図５、および、概略背面図である図６を用いて室外熱交換器２０の構成について詳細に説明する。

室外熱交換器２０は、室外空気と冷媒との熱交換を行わせる熱交換部２１と、この熱交換部２１の一端側に設けられた出入口ヘッダ集合管２２と、この熱交換部２１の他端側に設けられた折返しヘッダ集合管２３と、を備えている。

（４−２）熱交換部２１
図７は、室外熱交換器２０の熱交換部２１の扁平多穴管２１ｂの扁平方向に対して垂直な平面における断面構造を示す部分拡大図である。また、図８は、室外熱交換器２０における伝熱フィン２１ａの取付状態を示す概略斜視図である。

熱交換部２１は、多数の伝熱フィン２１ａと多数の扁平多穴管２１ｂとで構成されている。伝熱フィン２１ａおよび扁平多穴管２１ｂは、いずれもアルミニウム製もしくはアルミニウム合金製である。

伝熱フィン２１ａは、平板部材であり、各伝熱フィン２１ａには水平方向に延びる扁平管挿入用の切り欠き２１ａａが上下方向に並べて複数形成されている。なお、伝熱フィン２１ａは、空気流れの上流側に向けて突出した部分を無数に有するように取り付けられている。

扁平多穴管２１ｂは、伝熱管として機能し、伝熱フィン２１ａと室外空気との間を移動する熱を、内部を流れる冷媒に伝達する。この扁平多穴管２１ｂは、伝熱面となる上下の平面部と、冷媒が流れる複数の内部流路２１ｂａを有している。切り欠き２１ａａの上下の幅よりもわずかに厚い扁平多穴管２１ｂは、平面部を上下に向けた状態で、間隔をあけて複数段配列され、切り欠き２１ａａに嵌め込まれた状態で仮固定される。このように、伝熱フィン２１ａの切り欠き２１ａａに扁平多穴管２１ｂが嵌め込まれた仮固定の状態で、伝熱フィン２１ａと扁平多穴管２１ｂとがロウ付けされる。また、各扁平多穴管２１ｂの両端は、それぞれ出入口ヘッダ集合管２２と折返しヘッダ集合管２３に嵌め込まれてロウ付けされる。そのため、後述する出入口ヘッダ集合管２２の上方出入口内部空間２２ａ、下方出入口内部空間２２ｂや後述する折返しヘッダ集合管２３の第１〜第６内部空間２３ａ，２３ｂ，２３ｃ，２３ｄ，２３ｅ，２３ｆと扁平多穴管２１ｂの内部流路２１ｂａとが繋がっている。なお、複数の扁平多穴管２１ｂは、鉛直方向に所定の間隔をあけて配置されている。

図７に示されているように、伝熱フィン２１ａは、上下に繋がっているため、伝熱フィン２１ａや扁平多穴管２１ｂで生じた結露は、伝熱フィン２１ａに沿って下方に滴り落ち、底板１２に形成されている経路を通って外部に排出される。

（４−３）出入口ヘッダ集合管２２
出入口ヘッダ集合管２２は、熱交換部２１の一端側に設けられ、鉛直方向に延びるアルミニウム製もしくはアルミニウム合金製の筒状部材である。

出入口ヘッダ集合管２２は、第１バッフル２２ｃによって上下方向に仕切られた上方出入口内部空間２２ａと下方出入口内部空間２２ｂを有している。上部の上方出入口内部空間２２ａには、ガス冷媒配管３１が接続され、下部の下方出入口内部空間２２ｂには、液冷媒配管３２が接続されている。

なお、出入口ヘッダ集合管２２の上部の上方出入口内部空間２２ａも下部の下方出入口内部空間２２ｂも、いずれも複数の扁平多穴管２１ｂの一端が接続されている。

（４−４）折返しヘッダ集合管２３
折返しヘッダ集合管２３は、熱交換部２１の他端側に設けられ、鉛直方向に延びるアルミニウム製もしくはアルミニウム合金製の筒状部材である。

折返しヘッダ集合管２３の内部は、第２バッフル２３ｇ，第３バッフル２３ｈ，第３整流板４３，第４バッフル２３ｉ，第５バッフル２３ｊによって上下方向に仕切られ、第１〜第６内部空間２３ａ，２３ｂ，２３ｃ，２３ｄ，２３ｅ、２３ｆが形成されている。

このうち、折返しヘッダ集合管２３の３つの第１〜第３内部空間２３ａ，２３ｂ，２３ｃには、出入口ヘッダ集合管２２の上部の上方出入口内部空間２２ａに一端が接続されている多数の扁平多穴管２１ｂの他端が接続されている。

また、折返しヘッダ集合管２３の３つの第４〜６内部空間２３ｄ，２３ｅ，２３ｆには、出入口ヘッダ集合管２２の下部の下方出入口内部空間２２ｂに一端が接続されている多数の扁平多穴管２１ｂの他端が接続されている。

折返しヘッダ集合管２３の最上段の第１内部空間２３ａと最下段の内部空間２３ｋは、連絡配管２４により接続されている。

上から２段目の第２内部空間２３ｂと、下から２段目の第５内部空間２３ｅは、連絡配管２５により接続されている。

上から３段目の第３内部空間２３ｃと、下から３段目の第４内部空間２３ｄは、第３整流板４３によって仕切られてはいるが、第３整流板４３に設けられた第３流入口４３ｘを介して上下に連通した部分を有している。

また、折返しヘッダ集合管２３の第１内部空間２３ａにおいて連絡配管２４を流れてきた冷媒が分流される扁平多穴管２１ｂの本数は、出入口ヘッダ集合管２２の下部の下方出入口内部空間２２ｂにおいて液冷媒配管３２を流れてきた冷媒が分流され第６内部空間２３ｆに通じる扁平多穴管２１ｂの本数よりも多くなるように構成されている（第２内部空間２３ｂと第５内部空間２３ｅの扁平多穴管２１ｂの本数の関係や、第３内部空間２３ｃと第４内部空間２３ｄの扁平多穴管２１ｂの本数の関係も同様）。

（４−５）折返しヘッダ集合管２３のループ構造等
折返しヘッダ集合管２３のうち、上方の３つの第１〜第３内部空間２３ａ，２３ｂ，２３ｃには、ループ構造、および、整流構造が設けられている。

以下、第１〜第３内部空間２３ａ、２３ｂ、２３ｃそれぞれについて、ループ構造および整流構造について説明する。

（４−５−１）第１内部空間２３ａ
折返しヘッダ集合管２３の最も上方の第１内部空間２３ａには、図６と、図９の概略斜視図と、図１０の概略断面図と、図１１の上面視概略図と、にそれぞれ示すように、第１整流板４１および第１仕切板５１が設けられている。

第１整流板４１は、第１内部空間２３ａを、下方の第１整流空間４１ａと、上方の第１流出空間５１ａおよび第１ループ空間５１ｂと、に仕切っている、略円盤状の板状部材である。特に限定されるものではないが、本実施形態における第１仕切板５１は、第１内部空間２３ａの中心に設けられることで、第１整流空間４１ａよりも上方の空間を、第１流出空間５１ａと第１ループ空間５１ｂとが上面視において同等広さになるように仕切っている。第１仕切板５１は、その側面が、折返しヘッダ集合管２３の内周面に接するようにして固定されている。ここで、第１整流板４１は、第１整流板４１の上方の最も近くに位置する扁平多穴管２１ｂと第１整流板４１との上下方向の距離が、鉛直方向に並んで配置されている扁平多穴管２１ｂの所定の間隔よりも短くなるように配置されている。第１整流空間４１ａは、第１内部空間２３ａと第２内部空間２３ｂを仕切っている第２バッフル２３ｇよりも上方の空間であって、かつ、第２バッフル２３ｇの直上の扁平多穴管２１ｂよりも低い位置に設けられた第１整流板４１よりも下方の空間である。この第１整流空間４１ａには、折返しヘッダ集合管２３の最も下方の第６内部空間２３ｆから延び出した連絡配管２４が連通している。

第１仕切板５１は、第１内部空間２３ａのうち第１整流空間４１ａよりも上方の空間を、第１流出空間５１ａと、第１ループ空間５１ｂと、に仕切っている、略方形の板状部材である。第１流出空間５１ａは、第１内部空間２３ａのうち扁平多穴管２１ｂの一端が接続されている側の空間である。第１ループ空間５１ｂは、第１内部空間２３ａのうち、第１仕切板５１に対して第１流出空間５１ａ側とは反対側の空間である。

第１内部空間２３ａの上方には、折返しヘッダ集合管２３の上端の内側と、第１仕切板５１の上端部分と、の間の上下方向の隙間によって構成される第１上連通路５１ｘが設けられている。

第１内部空間２３ａの下方には、第１整流板４１の上面と、第１仕切板５１の下端部分と、の間の上下方向の隙間によって構成される第１下連通路５１ｙが設けられている。本実施形態においては、第１下連通路５１ｙは、第１ループ空間５１ｂ側から第１流出空間５１ａ側に向けて水平方向に延びている。また、この第１下連通路５１ｙの第１流出空間５１ａ側の出口は、第１流出空間５１ａに接続されている扁平多穴管２１ｂのうち最も下に位置するものよりもさらに下方に位置している。

第１整流板４１には、図９に示すように、第１内部空間２３ａのうちの扁平多穴管２１ｂが延び出している側の空間である第１流出空間５１ａに設けられた開口であって、鉛直方向に連通した円形状の開口である第１流入口４１ｘが設けられている。この第１流入口４１ｘは、第１流出空間５１ａの上面視における中心近傍が円心となるように設けられている。なお、第１整流板４１と直上の扁平多穴管２１ｂとの上下方向の距離が、扁平多穴管２１ｂの所定の間隔よりも短いため、第１整流板４１の第１流入口４１ｘと直近の扁平多穴管２１ｂとの間の上下方向の距離も短くなるように配置されている。

第１内部空間２３ａは、第１流入口４１ｘにおける冷媒通過面積（水平面の面積）を、第１整流空間４１ａの冷媒通過面積（第１整流空間４１ａの水平面の面積）に比べて十分に小さくした整流構造を有している。この整流構造によって、第１整流空間４１ａから第１流出空間５１ａ側に向かう冷媒流れを十分に絞り込むことができ、鉛直上方に向かう冷媒流速を増大させることができている。

また、第１内部空間２３ａのうち第１整流板４１の上方の空間は、第１仕切板５１によって仕切られることで、第１流出空間５１ａ側における冷媒通過面積（第１流出空間５１ａ内を上昇する冷媒流れの通過面積）を、第１流出空間５１ａと第１ループ空間５１ｂの合計の水平面積よりも狭くすることができている。これにより、第１流入口４１ｘを介して第１流出空間５１ａに流入した冷媒の上昇速度を維持させやすくすることができ、低循環量下においても冷媒を第１流出空間５１ａの上方部分にまで到達させやすくしている。

なお、図１１の上面視概略図に示すように、扁平多穴管２１ｂは、第１流出空間５１ａの扁平多穴管２１ｂが存在しない高さ位置での水平面積の半分以上を埋めるように、第１流出空間５１ａ内に埋め込まれている。

ただし、「第１流出空間５１ａの扁平多穴管２１ｂが存在しない高さ位置での水平面積」から「扁平多穴管２１ｂのうち第１流出空間５１ａ内に延び出している部分の水平面積」を差し引いた残りの面積（第１流出空間５１ａにおいて冷媒が扁平多穴管２１ｂを避けて上昇する部分の面積）が、第１下連通路５１ｙの冷媒通過面積よりも大きくなるように配置されている。これにより、第１流入口４１ｘを介して第１流出空間５１ａに流入した冷媒を、より狭く通過しづらい第１下連通路５１ｙを第１ループ空間５１ｂ側に向けて通過させるのではなく、より広く通過しやすい第１流出空間５１ａにおける扁平多穴管２１ｂを除いた部分を上昇するように導くことが可能になる。

また、図１１に示すように、第１整流板４１に設けられた第１流入口４１ｘと、第１流入口４１ｘよりも上方に位置しており第１流入口４１ｘから最も近い直上の扁平多穴管２１ｂは、上面視において重複した部分である重複部分Ｐを有するように配置されている。なお、重複部分Ｐは、第１流入口４１ｘと直上の扁平多穴管２１ｂとの上面視において重複していない部分である非重複部分Ｑよりも大きくなるように配置されている。なお、特に限定されるものではないが、本実施形態では、第１流入口４１ｘは、上面視における７割以上が重複部分Ｐとなるように設けられている。

また、第１内部空間２３ａは、第１流入口４１ｘと、第１仕切板５１と、第１上連通路５１ｘと、第１下連通路５１ｙと、を含んだループ構造を有している。このため、第１流出空間５１ａにおいて扁平多穴管２１ｂに流入することなく上方まで到達した冷媒は、図１０の矢印に示すように、第１仕切板５１の上方の第１上連通路５１ｘを介して第１ループ空間５１ｂに導かれ、第１ループ空間５１ｂにおいて重力に従って降下し、第１仕切板５１の下方の第１下連通路５１ｙを介して第１流出空間５１ａの下方に戻される。このようにして、第１流出空間５１ａの上方に到達した冷媒を、第１内部空間２３ａ内においてループさせることが可能になっている。

（４−５−２）第２内部空間２３ｂ
折返しヘッダ集合管２３の上から２つ目の第２内部空間２３ｂには、最も上方の第１内部空間２３ａと同様の構成であり、図６と、図１２の概略断面図と、にそれぞれ示すように、第２整流板４２および第２仕切板５２が設けられている。

第２整流板４２は、第２内部空間２３ｂを、下方の第２整流空間４２ａと、上方の第２流出空間５２ａおよび第２ループ空間５２ｂと、に仕切っている、略円盤状の板状部材である。第２整流空間４２ａは、第２内部空間２３ｂと第３内部空間２３ｃを仕切っている第３バッフル２３ｈよりも上方の空間であって、かつ、第３バッフル２３ｈの直上の扁平多穴管２１ｂよりも低い位置に設けられた第２整流板４２よりも下方の空間である。この第２整流空間４２ａには、折返しヘッダ集合管２３の下から２番目の第５内部空間２３ｅから延び出した連絡配管２５が連通している。

第２仕切板５２は、第２内部空間２３ｂのうち第２整流空間４２ａよりも上方の空間を、第２流出空間５２ａと、第２ループ空間５２ｂと、に仕切っている、略方形の板状部材である。第２流出空間５２ａは、第２内部空間２３ｂのうち扁平多穴管２１ｂの一端が接続されている側の空間である。第２ループ空間５２ｂは、第２内部空間２３ｂのうち、第２仕切板５２に対して第２流出空間５２ａ側とは反対側の空間である。

第２内部空間２３ｂの上方には、第２バッフル２３ｇの下面と、第２仕切板５２の上端部分と、の間の上下方向の隙間によって構成される第２上連通路５２ｘが設けられている。

第２内部空間２３ｂの下方には、第２整流板４２の上面と、第２仕切板５２の下端部分と、の間の上下方向の隙間によって構成される第２下連通路５２ｙが設けられている。本実施形態においては、第２下連通路５２ｙは、第２ループ空間５２ｂ側から第２流出空間５２ａ側に向けて水平方向に延びている。この第２下連通路５２ｙの第２流出空間５２ａ側の出口は、第２流出空間５２ａに接続されている扁平多穴管２１ｂのうち最も下に位置するものよりもさらに下方に位置している。

第２整流板４２には、第１整流板４１と同様に、第２内部空間２３ｂのうちの扁平多穴管２１ｂが延び出している側の空間である第２流出空間５２ａに設けられた、鉛直方向に連通した円形状の開口である第２流入口４２ｘが設けられている。この第２流入口４２ｘは、第２流出空間５２ａの上面視における中心近傍が円心となるように設けられている。なお、第２整流板４２と直上の扁平多穴管２１ｂとの上下方向の距離は、扁平多穴管２１ｂの所定の間隔よりも短いため、第２整流板４２の第２流入口４２ｘと直近の扁平多穴管２１ｂとの間の上下方向の距離も短くなるように配置されている。

また、第２内部空間２３ｂについても、第１内部空間２３ａと同様に、第２流入口４２ｘにおける冷媒通過面積（水平面の面積）を、第２整流空間４２ａの冷媒通過面積（第１整流空間４１ａの水平面の面積）に比べて十分に小さくした整流構造を有している。

また、冷媒が上昇する空間である第２流出空間５２ａ内を第２仕切板５２によって狭くしていること、および、扁平多穴管２１ｂが第２流出空間５２ａの水平面積の半分以上を埋めるように埋め込まれていることは、上記第１内部空間２３ａと同様である。さらに、第２流出空間５２ａの扁平多穴管２１ｂを避けて上昇する部分の水平面積を第２下連通路５２ｙの冷媒通過面積よりも大きくしていること、および、第２流入口４２ｘと扁平多穴管２１ｂの上面視の重複関係（重複部分Ｐと非重複部分Ｑとの関係）についても、上記第１内部空間２３ａと同様である。

さらに、第２内部空間２３ｂは、第１内部空間２３ａと同様に、第２流入口４２ｘと、第２仕切板５２と、第２上連通路５２ｘと、第２下連通路５２ｙと、を含んだループ構造を有している。

他の配置構成の詳細は、第１内部空間２３ａと同様であるため、省略する。

（４−５−３）第３内部空間２３ｃ
折返しヘッダ集合管２３の上から３つ目の第３内部空間２３ｃには、図６と、図１３の概略断面図と、にそれぞれ示すように、第３整流板４３および第３仕切板５３が設けられている。

第３整流板４３は、第３内部空間２３ｃを、折返しヘッダ集合管２３の下から３つ目の第４内部空間２３ｄ（下方に位置している空間）と、上方に位置している第３流出空間５３ａおよび第３ループ空間５３ｂと、に仕切っている、略円盤状の板状部材である。

第３仕切板５３は、第３内部空間２３ｃのうち第４内部空間２３ｄよりも上方の空間を、第３流出空間５３ａと、第３ループ空間５３ｂと、に仕切っている、略方形の板状部材である。第３流出空間５３ａは、第３内部空間２３ｃのうち扁平多穴管２１ｂの一端が接続されている側の空間である。第３ループ空間５３ｂは、第３内部空間２３ｃのうち、第３仕切板５３に対して第３流出空間５３ａ側とは反対側の空間である。

第３内部空間２３ｃの上方には、第３バッフル２３ｈの下面と、第３仕切板５３の上端部分と、の間の上下方向の隙間によって構成される第３上連通路５３ｘが設けられている。

第３内部空間２３ｃの下方には、第３整流板４３の上面と、第３仕切板５３の下端部分と、の間の上下方向の隙間によって構成される第３下連通路５３ｙが設けられている。本実施形態においては、第３下連通路５３ｙは、第３ループ空間５３ｂ側から第３流出空間５３ａ側に向けて水平方向に延びている。この第３下連通路５３ｙの第３流出空間５３ａ側の出口は、第３流出空間５３ａに接続されている扁平多穴管２１ｂのうち最も下に位置するものよりもさらに下方に位置している。

第３整流板４３には、第１整流板４１や第２整流板４２と同様に、第３内部空間２３ｃのうちの扁平多穴管２１ｂが延び出している側の空間である第３流出空間５３ａに設けられた、鉛直方向に連通した円形状の開口である第３流入口４３ｘが設けられている。この第３流入口４３ｘは、第３流出空間５３ａの上面視における中心近傍が円心となるように設けられている。なお、第３整流板４３と直上の扁平多穴管２１ｂとの上下方向の距離は、扁平多穴管２１ｂの所定の間隔よりも短いため、第３整流板４３の第３流入口４３ｘと直近の扁平多穴管２１ｂとの間の上下方向の距離も短くなるように配置されている。

また、第３内部空間２３ｃについても、第１内部空間２３ａ、第２内部空間２３ｂと同様に、第３流入口４３ｘにおける冷媒通過面積（水平面の面積）を、第４内部空間２３ｄの冷媒通過面積（第４内部空間２３ｄの水平面の面積）に比べて十分に小さくした整流構造を有している。

また、冷媒が上昇する空間である第３流出空間５３ａ内を第３仕切板５３によって狭くしていること、および、扁平多穴管２１ｂが第３流出空間５３ａの水平面積の半分以上を埋めるように埋め込まれていることは、上記第１内部空間２３ａおよび第２内部空間２３ｂと同様である。さらに、第３流出空間５３ａの扁平多穴管２１ｂを避けて上昇する部分の水平面積を第３下連通路５３ｙの冷媒通過面積よりも大きくしていること、および、第３流入口４３ｘと扁平多穴管２１ｂの上面視の重複関係（重複部分Ｐと非重複部分Ｑとの関係）についても、上記第１内部空間２３ａおよび第２内部空間２３ｂと同様である。

さらに、第３内部空間２３ｃは、第１内部空間２３ａ、第２内部空間２３ｂと同様に、第３流入口４３ｘと、第３仕切板５３と、第３上連通路５３ｘと、第３下連通路５３ｙと、を含んだループ構造を有している。

他の配置構成の詳細は、第１内部空間２３ａや第２内部空間２３ｂと同様であるため、省略する。

（５）室外熱交換器２０における暖房運転時の冷媒の流れ方の概略
以下、上述のように構成された室外熱交換器２０における冷媒の流れ方を、主として、暖房運転時について説明する。

暖房運転時には、図５の矢印で示すように、液冷媒配管３２を介して出入口ヘッダ集合管２２の下部の下方出入口内部空間２２ｂに、気液二相状態の冷媒が供給される。

出入口ヘッダ集合管２２の下部の下方出入口内部空間２２ｂに供給された冷媒は、下方出入口内部空間２２ｂに接続された熱交換部２１の下部の複数の扁平多穴管２１ｂを通過して、折返しヘッダ集合管２３の下部の３つの第４〜６内部空間２３ｄ，２３ｅ，２３ｆにそれぞれ供給される。なお、折返しヘッダ集合管２３の下部の３つの第４〜第６内部空間２３ｄ，２３ｅ，２３ｆに供給される冷媒は、熱交換部２１の下部の扁平多穴管２１ｂを通過する際に、気液二相状態の冷媒のうちの液相成分の一部が蒸発することで、気相成分が増大した状態になっている。

折返しヘッダ集合管２３の下部の第６内部空間２３ｆに供給された冷媒は、連絡配管２４を通過して、折返しヘッダ集合管２３の上部の第１内部空間２３ａに供給される。第１内部空間２３ａに供給された冷媒は、第１内部空間２３ａに接続されている複数の扁平多穴管２１ｂそれぞれに流入していく（なお、第１内部空間２３ａ内での冷媒の流れ方は後述する。）。複数の扁平多穴管２１ｂを流れた冷媒は、さらに蒸発することで気相状態になって出入口ヘッダ集合管２２の上方の上方出入口内部空間２２ａに供給される。

折返しヘッダ集合管２３の下部の第５内部空間２３ｅに供給された冷媒は、連絡配管２５を通過して、折返しヘッダ集合管２３の上部の第２内部空間２３ｂに供給される。第２内部空間２３ｂに供給された冷媒は、第２内部空間２３ｂに接続されている複数の扁平多穴管２１ｂそれぞれに流入していく（なお、第２内部空間２３ｂ内での冷媒の流れ方は後述する。）。複数の扁平多穴管２１ｂを流れた冷媒は、さらに蒸発することで気相状態になって出入口ヘッダ集合管２２の上方の上方出入口内部空間２２ａに供給される。

折返しヘッダ集合管２３の下部の第４内部空間２３ｄに供給された冷媒は、第３整流板４３に設けられた第３流入口４３ｘを鉛直上方に向けて通過し、折返しヘッダ集合管２３の上部の第３内部空間２３ｃの内部空間に供給される。第３内部空間２３ｃに供給された冷媒は、第３内部空間２３ｃに接続されている複数の扁平多穴管２１ｂそれぞれに流入していく（なお、第３内部空間２３ｃ内での冷媒の流れ方は後述する。）。複数の扁平多穴管２１ｂを流れた冷媒は、さらに蒸発することで気相状態になって出入口ヘッダ集合管２２の上方の上方出入口内部空間２２ａに供給される。

折返しヘッダ集合管２３の上部の第１〜第３内部空間２３ａ，２３ｂ，２３ｃから複数の扁平多穴管２１ｂを流れて出入口ヘッダ集合管２２の上方の上方出入口内部空間２２ａに供給された冷媒は、上方出入口内部空間２２ａにおいて合流し、ガス冷媒配管３１から流出していく。

なお、冷房運転時には、図５の矢印で示す流れとは、冷媒流れが逆方向になる。

（６）暖房運転時の低循環量の場合の室外熱交換器２０における冷媒の流れ方
暖房運転時の低循環量の場合の室外熱交換器２０における冷媒の流れ方を、以下、折返しヘッダ集合管２３の第１内部空間２３ａを例に挙げて説明する。

出入口ヘッダ集合管２２の下方出入口内部空間２２ｂに流入する冷媒は、膨張弁３３において減圧されることで、気液二相状態になっている。そして、折返しヘッダ集合管２３の第１内部空間２３ａに流入した気液二相状態の冷媒のうちの液相成分の一部は、出入口ヘッダ集合管２２の下方出入口内部空間２２ｂから折返しヘッダ集合管２３の第６内部空間２３ｆに向けて扁平多穴管２１ｂを通過する際に蒸発する。このため、連絡配管２４を通過して折返しヘッダ集合管２３の第１内部空間２３ａに流入する冷媒は、比重の異なる気相成分と液相成分が混在した状態になっている。

低循環量の場合には、連絡配管２４を介して第１整流空間４１ａ内に流入する単位時間当たりの冷媒量が少なく、連絡配管２４の出口を流れる冷媒の流速は相対的に遅めになる。このため、この流速のままであれば、冷媒のうち比重の大きな液相成分については、上昇させにくいため、第１内部空間２３ａに接続されている複数の扁平多穴管２１ｂのうち上方に位置しているものに対して到達させにくく、複数の扁平多穴管２１ｂにおいて高さ位置に応じて通過量が不均一になり、偏流が生じてしまうおそれがある。ここで、図１４の低循環量時の参考例の説明図に示すように、比較的上方に配置された扁平多穴管２１ｂの一端側に対して、冷媒のうち比重の小さい気相成分が主に流入すると、扁平多穴管２１ｂの他端側から流出する冷媒は過熱度が大きくなりすぎて、扁平多穴管２１ｂを通過している途中で相変化を生じなくなり、熱交換の能力を十分に発揮させることができないことになる。他方で、比較的下方に配置された扁平多穴管２１ｂの一端側に対して、冷媒のうち比重の大きな液相成分が主に流入すると、扁平多穴管２１ｂの他端側から流出する冷媒は過熱度が付きにくく、蒸発することなく扁平多穴管２１ｂの他端側に到達してしまうことがあり、やはり、熱交換の能力を十分に発揮させることができないことになる。

これに対して、本実施形態の室外熱交換器２０を低循環量の状態で用いた場合には、第１整流空間４１ａに供給された冷媒のうち比重の大きな液相成分を従来のものよりも上方に導き、低循環量の時であっても偏流を改善できることが実験的に確認された。

偏流を改善できるメカニズムは、必ずしも明らかでは無いが、例えば、以下の理由によるものと考えることができる。すなわち、本実施形態の室外熱交換器２０では、上面視において第１流入口４１ｘの半分以上が扁平多穴管２１ｂとの重複部分Ｐとなっているため、第１流入口４１ｘを通過した冷媒の上昇流れの大部分が、第１流入口４１ｘの直上の扁平多穴管２１ｂのうち重複部分Ｐに衝突することになる。ここで、低循環量の時には、冷媒の流速が遅めになるだけでなく、扁平多穴管２１ｂの重複部分Ｐに衝突することで冷媒の流速が小さくなるため、初めは、第１流出空間５１ａ内を上昇することは困難になるものと考えられる。そして、上昇力の無い冷媒は、一部が、第１下連通路５１ｙを介して第１流出空間５１ａ側から第１ループ空間５１ｂ側に逆流し、第１ループ空間５１ｂには扁平多穴管２１ｂが接続されていないことから行き場を失い、第１ループ空間５１ｂに冷媒が溜まっていくものと考えられる。このように、第１ループ空間５１ｂに冷媒が溜まっていくと、冷媒の液相成分が、第１ループ空間５１ｂ内に柱状に存在することになる。第１ループ空間５１ｂ内に冷媒の液相成分が柱状に存在する状態になると、水頭圧が生じ、第１下連通路５１ｙを介して第１ループ空間５１ｂ側から第１流出空間５１ａ側に向けて液相成分を流そうとする力が生じる。これに対して、上述した第１下連通路５１ｙを介して第１流出空間５１ａ側から第１ループ空間５１ｂ側に向かう流れも存在することから、両者がバランスする状態が存在することになる。そうすると、第１ループ空間５１ｂ内に存在する柱状の液相成分の高さが概ね一定に維持された状態になり、すなわち、第１内部空間２３ａは、見かけ上、第１下連通路５１ｙに栓がされたような状態となり、第１流入口４１ｘから流入した冷媒が第１内部空間２３ａのうち第１流出空間５１ａ内だけを上昇していくようになる。すなわち、第１内部空間２３ａのうち第１仕切板５１によって仕切られて狭くなっている第１内部空間２３ａだけを冷媒が上昇していくことになるものと考えられる。

また、低循環量の場合には、高循環量の場合と比べて、第１流入口４１ｘを通過した冷媒が扁平多穴管２１ｂの重複部分Ｐに対して衝突する速度が小さいため、衝突による上昇速度の減衰程度も小さい。

以上により、低循環量の場合でも、冷媒のうち比重の大きな液相成分についても、第１流出空間５１ａ内の上方にまで導きやすくすることができているものと考えられる。

これにより、本実施形態の室外熱交換器２０では、低循環量時であっても、高さ位置の異なる部分に配置された複数の扁平多穴管２１ｂに流入する冷媒の状態を、図１５の中間循環量時の参考例の説明図に示すような状態に近づけて、できるだけ均一化させることが可能になる。

なお、折返しヘッダ集合管２３の第２内部空間２３ｂ、第３内部空間２３ｃについては、第１内部空間２３ａと同様であるため、説明を省略する。

（７）暖房運転時の高循環量の場合の室外熱交換器２０における冷媒の流れ方
暖房運転時の高循環量の場合の室外熱交換器２０における冷媒の流れ方を、以下、折返しヘッダ集合管２３の第１内部空間２３ａを例に挙げて説明する。

ここで、折返しヘッダ集合管２３の第１内部空間２３ａに流入する冷媒が、比重の異なる気相成分と液相成分が混在した状態になっていることは、低循環量の場合と同様である。

高循環量の場合には、連絡配管２４を介して第１整流空間４１ａ内に流入する単位時間当たりの冷媒量が多く、連絡配管２４の出口を流れる冷媒の流速は相対的に早めになる。しかも、上述した低循環量対策として第１流入口４１ｘの絞り機能を採用していることにより、さらに流速が高められる。さらに、上述した低循環量対策として冷媒通過断面積を第１仕切板５１によって狭めた第１流出空間５１ａの狭い冷媒通過面積によって、冷媒の上昇速度は衰えにくくなっている。このため、高循環量の場合には、第１流入口４１ｘを勢いよく通過した冷媒のうち比重の大きな液相成分は、第１流出空間５１ａ内において扁平多穴管２１ｂに流入することなく通過しがちになり、上方に集まりがちになってしまう。この場合には、比重の大きな液相成分が上方に集まりやすく、比重の小さな気相成分が下方に集まりやすくなり、低循環量の場合とは分布が異なるが、図１６の高循環量時の参考例の説明図に示すように、やはり偏流が生じてしまう。

これに対して、本実施形態の室外熱交換器２０では、上面視において第１流入口４１ｘの半分以上は扁平多穴管２１ｂとの重複部分Ｐとなっているため、第１流入口４１ｘを勢いよく通過した冷媒の上昇流れの大部分は、第１流入口４１ｘの直上の扁平多穴管２１ｂのうち重複部分Ｐに対して激しく衝突して上昇速度を大きく落とすことができる。しかも、冷媒が、扁平多穴管２１ｂのうち重複部分Ｐに対して激しく衝突することで、冷媒の気相成分と液相成分の混合状態の均一性を向上させることができる。このため、比重の大きな液相成分のみが上方に集まることを抑制することができる。しかも、第１内部空間２３ａにはループ構造が採用されているため、第１流出空間５１ａの上端にまで冷媒の液相成分が多く到達したとしても、その冷媒を、第１上連通路５１ｘを介して第１ループ空間５１ｂに導き、第１ループ空間５１ｂにおいて重力によって降下させた後、第１下連通路５１ｙを介して、再び、第１流出空間５１ａの下方に戻すことができる。

第１下連通路５１ｙを介して第１流出空間５１ａに戻された冷媒は、第１流入口４１ｘを通過した冷媒の上昇流れに引きずられるようにして、再度、第１流出空間５１ａ内を上昇していき、場合によっては第１内部空間２３ａ内を再度循環した後、扁平多穴管２１ｂに流入させることができる。

これにより、本実施形態の室外熱交換器２０では、高循環量時であっても、高さ位置の異なる部分に配置された複数の扁平多穴管２１ｂに流入する冷媒の状態を、図１５の中間循環量時の参考例の説明図に示すような状態に近づけて、できるだけ均一化させることが可能になる。

なお、折返しヘッダ集合管２３の第２内部空間２３ｂ、第３内部空間２３ｃについては、第１内部空間２３ａと同様であるため、説明を省略する。

（８）空気調和装置１の室外熱交換器２０の特徴
（８−１）
本実施形態の室外熱交換器２０は、高循環量の場合には、第１流入口４１ｘを勢いよく通過した冷媒を、扁平多穴管２１ｂの重複部分Ｐに衝突させることができるため、冷媒の上昇速度が早くなり過ぎることを抑制できる。また、扁平多穴管２１ｂの重複部分Ｐに冷媒が勢いよく衝突するため、冷媒の気相成分と液相成分を混合させることができ、液相成分と気相成分の偏りを小さく抑えて均一化させることが可能になる。しかも、冷媒の液相成分が第１流出空間５１ａ内の上方に到達してしまったとしても、第１内部空間２３ａのループ構造によって第１内部空間２３ａ内をループさせることで、第１下連通路５１ｙを介して第１ループ空間５１ｂ側から第１流出空間５１ａ側に再び冷媒を戻して、扁平多穴管２１ｂにまで導くことが可能になる（第２内部空間２３ｂ、第３内部空間２３ｃも同様）。

また、本実施形態の室外熱交換器２０は、低循環量の場合には、第１ループ空間５１ｂに冷媒の液相成分が溜まることで、第１流入口４１ｘを通過して折返しヘッダ集合管２３の第１内部空間２３ａに流入した冷媒は、実質的に第１流出空間５１ａだけの狭い流路を上昇空間とすることができるようになるものと考えられる。このため、冷媒の上昇速度の減衰を抑えて、第１流出空間５１ａの上方にまで冷媒を到達させやすくすることができるものと考えられる（第２内部空間２３ｂ、第３内部空間２３ｃも同様）。

以上により、本実施形態の室外熱交換器２０は、低循環量の場合であっても高循環量の場合であっても、いずれの場合であっても、鉛直方向に複数並んで配置された扁平多穴管２１ｂに対する冷媒の偏流を小さく抑えることができる。

（８−２）
本実施形態の室外熱交換器２０では、第１整流板４１と直上の扁平多穴管２１ｂとの上下方向の距離が、扁平多穴管２１ｂの所定の間隔よりも短くなるように配置されている。このため、第１整流板４１の第１流入口４１ｘと直近の扁平多穴管２１ｂとの間の上下方向の距離を十分短くすることができているため、第１流入口４１ｘを通過した直後の流速の早い状態の冷媒を直上の扁平多穴管２１ｂに衝突させることができる。これにより、冷媒の過度な上昇速度を抑制させることが可能になっている。

なお、上述の点は、第２整流板４２の第２流入口４２ｘ、第３整流板４３の第３流入口４３ｘについても同様である。

（９）他の実施形態
上記実施形態では、本発明の実施形態の一例を説明したが、上記実施形態はなんら本願発明を限定する趣旨ではなく、上記実施形態には限られない。本願発明は、その趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更した態様についても当然に含まれる。

（９−１）他の実施形態Ａ
上記実施形態では、板状部材である第１整流板４１において板厚方向に開口させた第１流入口４１ｘを設けた場合（第２流入口４２ｘ、第３流入口４３ｘも同様））を例に挙げて説明した。

しかし、本発明は、これに限られるものではなく、例えば、板状部材に開口を形成して流入口を設ける代わりに、鉛直方向に延びた筒状の流入通路を設けてもよい。この場合には、筒状の流入通路を冷媒が通過する際に、より鉛直上方に向けて流出する冷媒速度を上げることが可能になる。

なお、上述した点は、第２流入口４２ｘ、第３流入口４３ｘも同様である。

（９−２）他の実施形態Ｂ
上記実施形態では、第１下連通路５１ｙの第１流出空間５１ａ側の出口は、第１流出空間５１ａに接続されている複数の扁平多穴管２１ｂのうち最も下に位置するものよりもさらに下方に位置している場合（第２下連通路５２ｙの出口および第３下連通路５３ｙの出口も同様）を例に挙げて説明した。

しかし、本発明はこれに限られるものではなく、第１下連通路５１ｙの第１流出空間５１ａ側の出口は、第１流出空間５１ａに接続されている複数の扁平多穴管２１ｂのうち最も下に位置するものの近傍に存在していてもよく、例えば、最も下に位置するものと同じ高さ位置であってもよい。

なお、上述した点は、第２下連通路５２ｙの出口および第３下連通路５３ｙの出口も同様である。

（９−３）他の実施形態Ｃ
上記実施形態や他の実施形態においては、第１内部空間２３ａの第１整流板４１よりも上方の空間と、第２内部空間２３ｂの第２整流板４２よりも上方の空間と、第３内部空間２３ｃのうち第３整流板４３よりも上方の空間が同様の形態である場合を例に挙げて説明した。

しかし、本発明は、これに限られるものではなく、これらの形態は、互いに異なっていてもよい。

（９−４）他の実施形態Ｄ
上記実施形態では、第１仕切板５１の下端部分と第１整流板４１の上面部分によって構成された第１下連通路５１ｙ（第２下連通路５２ｙ、第３下連通路５３ｙも同様）を有する折返しヘッダ集合管２３を例に挙げて説明した。

しかし、本発明はこれに限られるものではなく、上記実施形態の折返しヘッダ集合管２３の代わりに、例えば、図１７に示すような折返しヘッダ集合管１２３を採用してもよい。

折返しヘッダ集合管１２３では、第１仕切板１５１の下方において第１流出空間５１ａと第１ループ空間５１ｂを繋ぐように板厚方向に貫通した第１下連通路１５１ｙが設けられている。そして、第１仕切板１５１は、その下端部分の全部が第１整流板４１の上面に接することで支えられている。

この場合には、上記実施形態のように第１下連通路５１ｙの冷媒通過面積を調節するために第１仕切板５１の高さ位置を調節する必要が無く、第１仕切板１５１の第１下連通路１５１ｙを予め所望の冷媒流路面積となるように設計しておけばよいため、製造を容易化することができる。

（９−５）他の実施形態Ｅ
また、上記実施形態の折返しヘッダ集合管２３の代わりに、例えば、図１８に示すような折返しヘッダ集合管２２３を採用してもよい。

折返しヘッダ集合管２２３では、第１仕切板２５１の下端部分の一部が上方に陥没するように構成されている。このため、第１仕切板２５１が第１整流板４１の上面に設置された状態で、第１整流板４１の上面（平面）と、第１仕切板２５１の下端部分の上方に陥没している部分と、によって、第１下連通路２５１ｙを構成することが可能になる。

この場合には、上記実施形態のように第１下連通路５１ｙの冷媒通過面積を調節するために第１仕切板５１の高さ位置を調節する必要が無く、第１仕切板２５１の下端部分の陥没した部分の大きさを予め所望の冷媒流路面積となるように設計しておけばよく、製造を容易化することができる。しかも、第１仕切板２５１の下端部分のうち陥没していない部分を第１整流板４１の上面に接するように配置させることで支持させることも可能になる。

（９−６）他の実施形態Ｆ
上記実施形態では、伝熱フィンとして、図７、図８に示すような伝熱フィン２１ａのような平板部材を用いた場合を例に挙げて説明した。

しかし、本発明は、これに限られるものではなく、例えば、主に自動車用熱交換器に用いられるコルゲートタイプの伝熱フィンを用いて構成される熱交換器に対しても適用することが可能である。

１ 空気調和装置
２ 空調室外機
３ 空調室内機
１０ ユニットケーシング
２０ 室外熱交換器（熱交換器）
２１ 熱交換部
２１ａ 伝熱フィン（フィン）
２１ｂ 扁平多穴管（扁平管）
２２ 出入口ヘッダ集合管
２３ 折返しヘッダ集合管（ヘッダ集合管）
２２ａ 上方出入口内部空間
２２ｂ 下方出入口内部空間
２３ａ、２３ｂ、２３ｃ、２３ｄ、２３ｅ、２３ｆ 第１〜第６内部空間（内部空間）
３１ ガス冷媒配管
３２ 液冷媒配管
３３ 膨張弁
４１ 第１整流板（整流部材）
４１ａ 第１整流空間（整流空間）
４１ｘ 第１流入口（流入口）
４２ 第２整流板（整流部材）
４２ａ 第２整流空間（整流空間）
４２ｘ 第２流入口（流入口）
４３ 第３整流板（整流部材）
４３ａ 第３整流空間（整流空間）
４３ｘ 第３流入口（流入口）
５１ 第１仕切板（仕切部材）
５１ａ 第１流出空間（第１空間）
５１ｂ 第１ループ空間（第２空間）
５１ｘ 第１上連通路（上連通路）
５１ｙ 第１下連通路（下連通路）
５２ 第２仕切板（仕切部材）
５２ａ 第２流出空間（第１空間）
５２ｂ 第２ループ空間（第２空間）
５２ｘ 第２上連通路（上連通路）
５２ｙ 第２下連通路（下連通路）
５３ 第３仕切板（仕切部材）
５３ａ 第３流出空間（第１空間）
５３ｂ 第３ループ空間（第２空間）
５３ｘ 第３上連通路（上連通路）
５３ｙ 第３下連通路（下連通路）
９１ 圧縮機
１２３ 折返しヘッダ集合管（ヘッダ集合管）
１５１ 第１仕切板（仕切部材）
１５１ｙ 第１下連通路（下連通路）
２２３ 折返しヘッダ集合管（ヘッダ集合管）
２５１ 第１仕切板（仕切部材）
２５１ｙ 第１下連通路（下連通路）
Ｐ 重複部分
Ｑ 非重複部分

特開平２−２１９９６６号公報

Claims (6)

1. 互いに並んで配置された複数の扁平管（２１ｂ）と、
   前記扁平管の一端が接続されており、鉛直方向に沿って延びたヘッダ集合管（２３、１２３、２２３）と、
   前記扁平管に接合された複数のフィン（２１ａ）と、
   を備える熱交換器（２０）であって、
   冷媒の蒸発器として機能する場合に、前記ヘッダ集合管の内部空間（２３ａ、２３ｂ、２３ｃ）において上昇流れが生じるように冷媒を流入させる流入口（４１ｘ、４２ｘ、４３ｘ）が設けられており、
   前記ヘッダ集合管内の前記流入口よりも下方の空間（４１ａ、４２ａ）に対して冷媒を供給する連絡配管（２４、２５）をさらに備え、前記連絡配管は前記ヘッダ集合管における前記扁平管が接続された側とは反対側に接続されており、
   前記流入口の上方に位置している前記扁平管のうちで最も下方に位置している直上扁平管と、前記流入口と、の上面視における重複部分（Ｐ）が、前記流入口のうちの前記重複部分以外の部分である非重複部分（Ｑ）よりも広くなるように配置されている、
   熱交換器（２０）。
2. 前記ヘッダ集合管の前記内部空間には、冷媒の蒸発器として機能する場合に冷媒の上昇流れが生じる空間であって前記流入口が設けられており前記扁平管が接続された側の空間である第１空間と、前記第１空間に対して前記扁平管が接続された側とは反対側の空間である第２空間と、を仕切る仕切部材（５１、５２、５３、１５１、２５１）をさらに備えた、
   請求項１に記載の熱交換器。
3. 前記第１空間と前記第２空間の上部に位置し、前記第１空間と前記第２空間の上部を連通させることで、前記第１空間内を上昇した冷媒を前記第２空間へ導く上連通路（５１ｘ、５２ｘ、５３ｘ）と、
   前記第１空間と前記第２空間の下部に位置し、前記第１空間と前記第２空間の下部を連通させることで、前記第１空間から前記第２空間に導かれて前記第２空間内を降下した冷媒を前記第２空間から前記第１空間に戻す下連通路（５１ｙ、５２ｙ、５３ｙ、１５１ｙ、２５１ｙ）と、
   をさらに備えた、
   請求項２に記載の熱交換器。
4. 前記内部空間のうち、前記第１空間および前記第２空間の下方には、整流空間（４１ａ、４２ａ、４３ａ）が形成されており、
   前記第１空間および前記第２空間と、前記整流空間とは、整流部材（４１、４２、４３）によって仕切られており、
   前記流入口は、前記整流空間から前記第１空間に向かう冷媒の通過断面積を絞ることができるように前記整流部材に設けられている、
   請求項２または３に記載の熱交換器。
5. 複数の前記扁平管は、鉛直方向に所定の間隔で配置されており、
   前記流入口と前記直上扁平管の間の鉛直方向の間隔は、前記所定の間隔よりも短くなるように配置されている、
   請求項１から４のいずれか１項に記載の熱交換器。
6. 請求項１から５のいずれか１項に記載の熱交換器（２０）と、容量可変の圧縮機（９１）と、が接続されて構成される冷媒回路を備えた空気調和装置（１）。

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