JP6038302B2 - 積層型ヘッダー、熱交換器、及び、空気調和装置 - Google Patents

Description

本発明は、積層型ヘッダーと熱交換器と空気調和装置とに関するものである。

従来の積層型ヘッダーとして、複数の出口流路が形成された第１板状体と、第１板状体に積層され、入口流路から流入する冷媒を、第１板状体に形成された複数の出口流路に分配して流出する分配流路が形成された第２板状体と、を備えるものがある。分配流路は、冷媒が流入する位置から冷媒の流入方向と垂直な方向に延びる複数の溝を全周方向に亘って有する分岐流路を含む。入口流路から分岐流路に流入する冷媒は、その複数の溝を通過することで複数に分岐し、第１板状体に形成された複数の出口流路を通って流出する（例えば、特許文献１参照）。

特開２０００−１６１８１８号公報（段落［００１２］〜段落［００２０］、図１、図２）

このような積層型ヘッダーでは、複数の溝の角度間隔を細かくすることで、パス数（つまり伝熱管の本数）の増加に対応しており、溝と溝との間の隔離壁の厚さが薄くなりすぎることを抑制するために、入口流路の径を大きくして、溝を入口流路の中心から遠くに配置する必要がある。つまり、積層型ヘッダーが冷媒の流入方向と垂直な全周方向に大型化されてしまうという問題点があった。

本発明は、上記のような課題を背景としてなされたものであり、冷媒の流入方向と垂直な全周方向に大型化されることが抑制された積層型ヘッダーを得ることを目的とする。また、本発明は、そのような積層型ヘッダーを備えた熱交換器を得ることを目的とする。また、本発明は、そのような熱交換器を備えた空気調和装置を得ることを目的とする。

本発明に係る積層型ヘッダーは、複数の第１出口流路が形成された第１板状体と、前記第１板状体に取り付けられ、第１入口流路が形成された第２板状体と、を有し、前記第２板状体には、前記第１入口流路から流入する冷媒を前記複数の第１出口流路に分配して流出する分配流路が形成され、前記分配流路は、少なくとも１つの分岐流路を含み、前記第２板状体は、１つの枝部を２つの枝部に枝分かれさせる少なくとも１つの枝分かれ部を有する溝が流路として形成された、少なくとも１つの板状部材を有し、前記１つの枝部は、直線状に延び、前記２つの枝部は、前記１つの枝部の直線状の部分と垂直な互いに反対の方向に直線状に延び、前記分岐流路は、前記溝において、前記冷媒が流入する領域及び前記冷媒が流出する領域以外の領域が、閉塞されたものであり、前記分岐流路に流入する前記冷媒の少なくとも一部は、前記１つの枝部と前記２つの枝部とを順に通過して、前記溝の端部から流出するものである。

本発明に係る積層型ヘッダーでは、分配流路は、少なくとも１つの分岐流路を含み、第２板状体は、１つの枝部を複数の枝部に枝分かれさせる少なくとも１つの枝分かれ部を有する溝が流路として形成された、少なくとも１つの板状部材を有し、分岐流路は、溝が、冷媒が流入する領域及び冷媒が流出する領域以外の領域を、閉塞されたものであり、分岐流路に流入することで分岐された冷媒の少なくとも一部は、１つの枝部と複数の枝部とを順に通過して、溝の端部から流出する。分岐流路において、冷媒が流入する位置で分岐された冷媒が枝分かれ部で更に分岐されるため、冷媒が流入する位置での分岐の数を削減することができ、積層型ヘッダーが冷媒の流入方向と垂直な全周方向に大型化されることが抑制される。

実施の形態１に係る熱交換器の、構成を示す図である。 実施の形態１に係る熱交換器の、積層型ヘッダーを分解した状態での斜視図である。 実施の形態１に係る熱交換器の、積層型ヘッダーの展開図である。 実施の形態１に係る熱交換器の、積層型ヘッダーの展開図である。 実施の形態１に係る熱交換器の、第３板状部材に形成される流路の変形例を示す図である。 実施の形態１に係る熱交換器の、積層型ヘッダーを分解した状態での斜視図である。 実施の形態１に係る熱交換器の、積層型ヘッダーの展開図である。 実施の形態１に係る熱交換器の、第３板状部材に形成される流路の枝分かれ部を示す図である。 実施の形態１に係る熱交換器の、第３板状部材に形成される流路の枝分かれ部の、直線比と分配比との関係を示す図である。 実施の形態１に係る熱交換器の、第３板状部材に形成される流路の枝分かれ部の、直線比と熱交換器のＡＫ値との関係を示す図である。 実施の形態１に係る熱交換器の、第３板状部材に形成される流路の枝分かれ部の、直線比と分配比との関係を示す図である。 実施の形態１に係る熱交換器の、第３板状部材に形成される流路の枝分かれ部の、曲がり角度と分配比との関係を示す図である。 実施の形態１に係る熱交換器が適用される空気調和装置の、構成を示す図である。 実施の形態１に係る熱交換器の変形例−１の、積層型ヘッダーを分解した状態での斜視図である。 実施の形態１に係る熱交換器の変形例−１の、積層型ヘッダーを分解した状態での斜視図である。 実施の形態１に係る熱交換器の変形例−２の、積層型ヘッダーを分解した状態での要部の斜視図と要部の断面図である。 実施の形態１に係る熱交換器の変形例−３の、積層型ヘッダーを分解した状態での斜視図である。 実施の形態２に係る熱交換器の、構成を示す図である。 実施の形態２に係る熱交換器の、積層型ヘッダーを分解した状態での斜視図である。 実施の形態２に係る熱交換器の、積層型ヘッダーの展開図である。 実施の形態２に係る熱交換器が適用される空気調和装置の、構成を示す図である。 実施の形態３に係る熱交換器の、構成を示す図である。 実施の形態３に係る熱交換器の、積層型ヘッダーを分解した状態での斜視図である。 実施の形態３に係る熱交換器の、積層型ヘッダーの展開図である。 実施の形態３に係る熱交換器が適用される空気調和装置の、構成を示す図である。

以下、本発明に係る積層型ヘッダーについて、図面を用いて説明する。
なお、以下では、本発明に係る積層型ヘッダーが、熱交換器に流入する冷媒を分配するものである場合を説明しているが、本発明に係る積層型ヘッダーが、他の機器に流入する冷媒を分配するものであってもよい。また、以下で説明する構成、動作等は、一例にすぎず、そのような構成、動作等に限定されない。また、各図において、同一又は類似するものには、同一の符号を付すか、又は、符号を付すことを省略している。また、細かい構造については、適宜図示を簡略化又は省略している。また、重複又は類似する説明については、適宜簡略化又は省略している。

実施の形態１．
実施の形態１に係る熱交換器について説明する。
＜熱交換器の構成＞
以下に、実施の形態１に係る熱交換器の構成について説明する。
図１は、実施の形態１に係る熱交換器の、構成を示す図である。
図１に示されるように、熱交換器１は、積層型ヘッダー２と、ヘッダー３と、複数の第１伝熱管４と、保持部材５と、複数のフィン６と、を有する。

積層型ヘッダー２は、冷媒流入部２Ａと、複数の冷媒流出部２Ｂと、を有する。ヘッダー３は、複数の冷媒流入部３Ａと、冷媒流出部３Ｂと、を有する。積層型ヘッダー２の冷媒流入部２Ａ及びヘッダー３の冷媒流出部３Ｂには、冷媒配管が接続される。積層型ヘッダー２の複数の冷媒流出部２Ｂとヘッダー３の複数の冷媒流入部３Ａとの間には、複数の第１伝熱管４が接続される。

第１伝熱管４は、複数の流路が形成された扁平管である。第１伝熱管４は、例えば、アルミニウム製である。複数の第１伝熱管４の積層型ヘッダー２側の端部は、板状の保持部材５によって保持された状態で、積層型ヘッダー２の複数の冷媒流出部２Ｂに接続される。保持部材５は、例えば、アルミニウム製である。第１伝熱管４には、複数のフィン６が接合される。フィン６は、例えば、アルミニウム製である。第１伝熱管４とフィン６との接合は、ロウ付け接合であるとよい。なお、図１では、第１伝熱管４が８本である場合を示しているが、そのような場合に限定されない。

＜熱交換器における冷媒の流れ＞
以下に、実施の形態１に係る熱交換器における冷媒の流れについて説明する。
冷媒配管を流れる冷媒は、冷媒流入部２Ａを介して積層型ヘッダー２に流入して分配され、複数の冷媒流出部２Ｂを介して複数の第１伝熱管４に流出する。冷媒は、複数の第１伝熱管４において、例えば、ファンによって供給される空気等と熱交換する。複数の第１伝熱管４を流れる冷媒は、複数の冷媒流入部３Ａを介してヘッダー３に流入して合流し、冷媒流出部３Ｂを介して冷媒配管に流出する。冷媒は、逆流することができる。

＜積層型ヘッダーの構成＞
以下に、実施の形態１に係る熱交換器の積層型ヘッダーの構成について説明する。
図２は、実施の形態１に係る熱交換器の、積層型ヘッダーを分解した状態での斜視図である。
図２に示されるように、積層型ヘッダー２は、第１板状体１１と、第２板状体１２と、を有する。第１板状体１１と第２板状体１２とは、積層される。

第１板状体１１は、冷媒の流出側に積層される。第１板状体１１は、第１板状部材２１を有する。第１板状体１１には、複数の第１出口流路１１Ａが形成される。複数の第１出口流路１１Ａは、図１における複数の冷媒流出部２Ｂに相当する。

第１板状部材２１には、複数の流路２１Ａが形成される。複数の流路２１Ａは、内周面が第１伝熱管４の外周面に沿う形状の貫通穴である。第１板状部材２１が積層されると、複数の流路２１Ａは、複数の第１出口流路１１Ａとして機能する。第１板状部材２１は、例えば、厚さ１〜１０ｍｍ程度であり、アルミニウム製である。複数の流路２１Ａが、プレス加工等で形成される場合には、加工が簡略化され、製造コストが削減される。

保持部材５の表面から第１伝熱管４の端部が突出しており、第１板状体１１が保持部材５に積層されて、その端部の外周面に第１出口流路１１Ａの内周面が嵌合することで、第１出口流路１１Ａに第１伝熱管４が接続される。第１出口流路１１Ａと第１伝熱管４とが、例えば、保持部材５に形成された凸部と第１板状体１１に形成された凹部との嵌合等によって位置決めされてもよく、そのような場合には、第１伝熱管４の端部は、保持部材５の表面から突出しなくてもよい。保持部材５が設けられず、第１出口流路１１Ａに第１伝熱管４が直接接続されてもよい。そのような場合には、部品費等が削減される。

第２板状体１２は、冷媒の流入側に積層される。第２板状体１２は、第２板状部材２２と、複数の第３板状部材２３＿１、２３＿２と、を有する。第２板状体１２には、分配流路１２Ａが形成される。分配流路１２Ａは、第１入口流路１２ａと、複数の分岐流路１２ｂと、を有する。第１入口流路１２ａは、図１における冷媒流入部２Ａに相当する。

第２板状部材２２には、流路２２Ａが形成される。流路２２Ａは、円形状の貫通穴である。第２板状部材２２が積層されると、流路２２Ａは、第１入口流路１２ａとして機能する。第２板状部材２２は、例えば、厚さ１〜１０ｍｍ程度であり、アルミニウム製である。流路２２Ａが、プレス加工等で形成される場合には、加工が簡略化され、製造コスト等が削減される。

例えば、第２板状部材２２の冷媒の流入側の表面に口金等が設けられ、その口金等を介して第１入口流路１２ａに冷媒配管が接続される。第１入口流路１２ａの内周面が、冷媒配管の外周面と嵌合する形状であり、口金等を用いずに、第１入口流路１２ａに冷媒配管が直接接続されてもよい。そのような場合には、部品費等が削減される。

第３板状部材２３＿１には、流路２３Ａが形成される。第３板状部材２３＿２には、複数の流路２３Ｂが形成される。流路２３Ａ、２３Ｂは、貫通溝である。貫通溝の形状は、後に詳述する。複数の第３板状部材２３＿１、２３＿２が積層されると、流路２３Ａ、２３Ｂのそれぞれは、分岐流路１２ｂとして機能する。複数の第３板状部材２３＿１、２３＿２は、例えば、厚さ１〜１０ｍｍ程度であり、アルミニウム製である。流路２３Ａ、２３Ｂが、プレス加工等で形成される場合には、加工が簡略化され、製造コスト等が削減される。

以下では、複数の第３板状部材２３＿１、２３＿２を総称して、第３板状部材２３と記載する場合がある。以下では、保持部材５と第１板状部材２１と第２板状部材２２と第３板状部材２３とを総称して、板状部材と記載する場合がある。

流路２３Ａによって形成される分岐流路１２ｂは、流入する冷媒を４つに分岐して、溝の端部から流出する。流路２３Ｂによって形成される分岐流路１２ｂは、流入する冷媒を２つに分岐して、溝の端部から流出する。そのため、接続される第１伝熱管４が８本である場合には、第３板状部材２３は、２枚必要となる。接続される第１伝熱管４が１６本である場合には、流路２３Ａが形成された第３板状部材２３が２枚必要となる。流路２３Ａが形成された第３板状部材２３が１枚と、流路２３Ｂが形成された第３板状部材２３が２枚と、であってもよい。接続される第１伝熱管４の本数は、２の累乗に限定されない。そのような場合には、分岐流路１２ｂと分岐しない流路とが組み合わされればよい。なお、接続される第１伝熱管４が４本で、流路２３Ａが形成された第３板状部材２３が１枚であってもよい。また、第３板状部材２３＿１と第３板状部材２３＿２との積層順序が逆であってもよい。そのような場合には、例えば、第３板状部材２３＿２に流路２３Ｂが１個形成され、第３板状部材２３＿１に流路２３Ａが２個形成されればよい。

図３は、実施の形態１に係る熱交換器の、積層型ヘッダーの展開図である。なお、図３（ｂ）は、枝分かれ部２３ｆの詳細を示す図である。
図３（ａ）に示されるように、第３板状部材２３に形成された流路２３Ａは、端部２３ａと端部２３ｂと端部２３ｃと端部２３ｄとの間を、直線部２３ｅと２つの枝分かれ部２３ｆとを介して結ぶ形状である。直線部２３ｅは、重力方向と垂直である。流路２３Ａが、冷媒の流入側に隣接して積層される部材によって、直線部２３ｅの端部２３ｇと端部２３ｈとの間の一部の領域２３ｉ（以降、開口部２３ｉという）以外の領域を閉塞され、冷媒の流出側に隣接して積層される部材によって、端部２３ａ〜２３ｄ以外の領域を閉塞されることで、分岐流路１２ｂが形成される。

開口部２３ｉに流入して分岐され、更に枝分かれ部２３ｆで枝分かれされた冷媒を、異なる高さから流出するために、端部２３ａ〜２３ｄは、互いに異なる高さに位置する。特に、枝分かれ部２３ｆの一方が、直線部２３ｅと比較して上側にあり、他方が、直線部２３ｅと比較して下側にある場合には、開口部２３ｉから流路２３Ａに沿って端部２３ａ〜２３ｄのそれぞれに至る各距離の偏りを、形状を複雑化することなく小さくすることができる。また、端部２３ａ及び端部２３ｃが、枝分かれ部２３ｆと比較して上側にあり、端部２３ｂ及び端部２３ｄが、枝分かれ部２３ｆと比較して下側にある場合には、開口部２３ｉから流路２３Ａに沿って端部２３ａ〜２３ｄのそれぞれに至る各距離の偏りを、形状を複雑化することなく小さくすることができる。端部２３ａ〜２３ｄの配列方向が、第３板状部材２３の長手方向と平行になることで、第３板状部材２３の短手方向の寸法を小さくすることが可能となり、部品費、重量等が削減される。更に、端部２３ａ〜２３ｄの配列方向が、第１伝熱管４の配列方向と平行になることで、熱交換器１が省スペース化される。

第３板状部材２３に形成された流路２３Ｂは、第３板状部材２３に形成された流路２３Ａと比較して、２つの端部２３ａ、２３ｂを有し、枝分かれ部２３ｆを有しないこと以外は、同様である。つまり、流路２３Ｂが、冷媒の流入側に隣接して積層される部材によって、開口部２３ｉ以外の領域を閉塞され、冷媒の流出側に隣接して積層される部材によって、端部２３ａ、２３ｂ以外の領域を閉塞されることで、分岐流路１２ｂが形成される。他の形状の流路２３Ｂによって、分岐流路１２ｂが形成されてもよい。

図３（ｂ）に示されるように、枝分かれ部２３ｆは、枝部２３ｊを、枝部２３ｋ、２３ｌに枝分かれさせる。枝部２３ｊは、開口部２３ｉに連通する。枝部２３ｋ、２３ｌは、端部２３ａ〜２３ｄのいずれかに連通する。枝部２３ｊは、枝分かれ部の中心２３ｍに向かって、重力方向と平行な方向から直線状に延びる。枝分かれ部の中心２３ｍから直線状の部分の端部までが、直線部２３ｎと定義される。枝部２３ｋ、２３ｌは、枝分かれ部の中心２３ｍから、重力方向と垂直な互いに反対の方向に向かって直線状に延びる。枝分かれ部の中心２３ｍから直線状の部分の端部までが、直線部２３ｏ、２３ｐと定義される。

図４は、実施の形態１に係る熱交換器の、積層型ヘッダーの展開図である。
図４に示されるように、第１伝熱管４の配列方向が、重力方向と平行ではない、つまり重力方向と交差する場合には、第３板状部材２３の長手方向と直線部２３ｅとが垂直にならない。つまり、積層型ヘッダー２は、複数の第１出口流路１１Ａが、重力方向に沿って配列されるものに限定されず、例えば、壁掛けタイプのルームエアコン室内機、空調機用室外機、チラー室外機等の熱交換器のように、熱交換器１が傾斜して配設される場合に用いられてもよい。なお、図４では、第１板状部材２１に形成された流路２１Ａの断面の長手方向、つまり、第１出口流路１１Ａの断面の長手方向が、第１板状部材２１の長手方向と垂直である場合を示しているが、第１出口流路１１Ａの断面の長手方向が、重力方向と垂直であってもよい。

流路２３Ａは、直線部２３ｅを有しなくてもよい。そのような場合には、流路２３Ａの、上側の枝分かれ部２３ｆの下端と下側の枝分かれ部２３ｆの上端との間の、重力方向と垂直な水平部が、開口部２３ｉとなる。直線部２３ｅを有する場合には、冷媒が開口部２３ｉで分岐する際に、各分岐方向の重力方向に対する角度が均一になって、重力の影響を受け難くなる。

図５は、実施の形態１に係る熱交換器の、第３板状部材に形成される流路の変形例を示す図である。
図５（ａ）に示されるように、流路２３Ａは、８つの端部を有し、枝分かれ部２３ｆを６つ有してもよい。そのような場合には、１つの分岐流路１２ｂで、流入する冷媒を８つに分岐することができ、第３板状部材２３の枚数を削減することができる。また、ロウ付け不良の発生の頻度を低減することができる。つまり、流路２３Ａは、枝分かれ部２３ｆの数が２つである必要はなく、枝分かれ部２３ｆの個数を変化させることで、流入する冷媒の分岐の個数を自由に変化させることができる。

図５（ｂ）に示されるように、流路２３Ａは、３つの端部を有し、枝分かれ部２３ｆを１つ有してもよい。例えば、接続される第１伝熱管４の本数が２の累乗ではない場合に、有効である。そのような場合には、流路２３Ａの、枝分かれ部２３ｆを通過せずに流路２３Ａの端部から流出する冷媒が通過する領域の、流路抵抗を大きくして、３つの端部から流出する冷媒の流量を均一化するとよい。流路の形状（流路の幅、流路の長さ、流路の曲がり、流路の表面粗さ等）を最適化することで、流路抵抗を大きくすることができる。

＜積層型ヘッダーにおける冷媒の流れ＞
以下に、実施の形態１に係る熱交換器の積層型ヘッダーにおける冷媒の流れについて説明する。
図３及び図４に示されるように、第２板状部材２２の流路２２Ａを通過した冷媒は、第３板状部材２３＿１に形成された流路２３Ａの開口部２３ｉに流入する。開口部２３ｉに流入した冷媒は、隣接して積層される部材の表面に当たり、直線部２３ｅの端部２３ｇと端部２３ｈとのそれぞれに向かって２つに分岐する。分岐された冷媒は、枝分かれ部２３ｆの枝部２３ｊと枝部２３ｋ、２３ｌとを順に通過して、流路２３Ａの端部２３ａ〜２３ｄに至り、第３板状部材２３＿２に形成された流路２３Ｂの開口部２３ｉに流入する。

第３板状部材２３＿２に形成された流路２３Ｂの開口部２３ｉに流入した冷媒は、隣接して積層される部材の表面に当たり、直線部２３ｅの端部２３ｇと端部２３ｈとのそれぞれに向かって２つに分岐する。分岐された冷媒は、流路２３Ｂの端部２３ａ、２３ｂに至り、第１板状部材２１の流路２１Ａを通過して、第１伝熱管４に流入する。

＜板状部材の積層方法＞
以下に、実施の形態１に係る熱交換器の積層型ヘッダーの各板状部材の積層方法について説明する。
各板状部材は、ロウ付け接合によって積層されるとよい。全ての板状部材又は１つおきの板状部材に、ロウ材が両面に圧延加工された両側クラッド材が用いられることで、接合のためのロウ材が供給されてもよい。全ての板状部材に、ロウ材が片面に圧延加工された片側クラッド材が用いられることで、接合のためのロウ材が供給されてもよい。各板状部材の間に、ロウ材シートが積層されることで、ロウ材が供給されてもよい。各板状部材の間に、ペースト状のロウ材が塗布されることで、ロウ材が供給されてもよい。各板状部材の間に、ロウ材が両面に圧延加工された両側クラッド材が積層されることで、ロウ材が供給されてもよい。

ロウ付け接合によって積層されることで、各板状部材間が隙間なく積層されることとなり、冷媒の漏れが抑制され、また、耐圧性が確保される。板状部材を加圧しつつロウ付け接合する場合には、ロウ付け不良の発生が更に抑制される。冷媒の漏れが生じやすい箇所に、リブが形成される等、フィレットの形成が促進されるような処理が施された場合には、ロウ付け不良の発生が更に抑制される。

更に、第１伝熱管４、フィン６等を含む全てのロウ付け接合される部材が、同一の材質（例えば、アルミニウム製）であるような場合には、纏めてロウ付け接合することが可能となり、生産性が向上される。積層型ヘッダー２のロウ付け接合を行った後に、第１伝熱管４及びフィン６のロウ付けを行ってもよい。また、第１板状体１１のみを先に保持部材５にロウ付け接合し、第２板状体１２を後からロウ付け接合してもよい。

図６は、実施の形態１に係る熱交換器の、積層型ヘッダーを分解した状態での斜視図である。図７は、実施の形態１に係る熱交換器の、積層型ヘッダーの展開図である。
特に、各板状部材の間に、ロウ材が両面に圧延加工された板状部材、つまり両側クラッド材が積層されることで、ロウ材が供給されるとよい。図６及び図７に示されるように、複数の両側クラッド材２４＿１〜２４＿４が、各板状部材間に積層される。以下では、複数の両側クラッド材２４＿１〜２４＿４を総称して、両側クラッド材２４と記載する場合がある。なお、一部の板状部材の間に、両側クラッド材２４が積層され、他の板状部材の間に、他の方法によってロウ材が供給されてもよい。

両側クラッド材２４には、冷媒が流入する側に隣接して積層される板状部材に形成される流路の冷媒が流出する領域と対向する領域に、両側クラッド材２４を貫通する流路２４Ａが形成される。第２板状部材２２及び第３板状部材２３に積層される両側クラッド材２４に形成される流路２４Ａは、円形状の貫通穴である。第１板状部材２１と保持部材５との間に積層される両側クラッド材２４＿４に形成される流路２４Ａは、内周面が第１伝熱管４の外周面に沿う形状の貫通穴である。

両側クラッド材２４が積層されると、流路２４Ａは、第１出口流路１１Ａ及び分配流路１２Ａの冷媒隔離流路として機能する。保持部材５に両側クラッド材２４＿４が積層された状態で、両側クラッド材２４＿４の表面から第１伝熱管４の端部が突出してもよく、また、突出しなくてもよい。流路２４Ａが、プレス加工等で形成される場合には、加工が簡略化され、製造コスト等が削減される。両側クラッド材２４を含む全てのロウ付け接合される部材が、同一の材質（例えば、アルミニウム製）である場合には、纏めてロウ付け接合することが可能となり、生産性が向上される。

両側クラッド材２４によって冷媒隔離流路が形成されることで、特に、分岐流路１２ｂから分岐して流出する冷媒同士の隔離が確実化される。また、各両側クラッド材２４の厚み分だけ、分岐流路１２ｂ及び第１出口流路１１Ａに流入するまでの助走距離を確保することができ、冷媒の分配の均一性が向上される。また、冷媒同士の隔離が確実化されることによって、分岐流路１２ｂの設計自由度が向上される。

＜第３板状部材の流路の形状＞
以下に、実施の形態１に係る熱交換器の積層型ヘッダーの第３板状部材に形成される流路の詳細について説明する。
なお、以下では、枝部２３ｊが枝分かれ部の中心２３ｍに向かって下方から延び、枝部２３ｋが枝分かれ部の中心２３ｍから上方に延び、枝部２３ｌが枝分かれ部の中心２３ｍから下方に延びる場合について説明している。他の場合についても同様である。

図８は、実施の形態１に係る熱交換器の、第３板状部材に形成される流路の枝分かれ部を示す図である。
図８に示されるように、枝部２３ｊの、直線部２３ｎの距離を直線距離Ｌ１と定義する。また、直線部２３ｎの水力相当直径を、水力相当直径Ｄｅ１とし、直線距離Ｌ１の水力相当直径Ｄｅ１に対する比率を、直線比Ｌ１／Ｄｅ１と定義する。枝部２３ｋから流出する冷媒の流量の、枝部２３ｋから流出する冷媒の流量と枝部２３ｌから流出する冷媒の流量との和に対する比率を、分配比Ｒと定義する。

図９は、実施の形態１に係る熱交換器の、第３板状部材に形成される流路の枝分かれ部の、直線比と分配比との関係を示す図である。なお、図９は、直線比Ｌ１／Ｄｅ１を変化させた際の、分配比Ｒの変化を示している。
図９に示されるように、分配比Ｒは、直線比Ｌ１／Ｄｅ１が、１０．０になるまで増加し、１０．０以上で０．５になるように変化する。直線比Ｌ１／Ｄｅ１が１０．０未満であると、流路２３Ａの、直線部２３ｅと直線部２３ｎとの間の領域が、重力方向と平行ではないことに起因して、冷媒が枝分かれ部の中心２３ｍに偏流を生じた状態で流入することになり、分配比Ｒが０．５にならない。

図１０は、実施の形態１に係る熱交換器の、第３板状部材に形成される流路の枝分かれ部の、直線比と熱交換器のＡＫ値との関係を示す図である。なお、図１０（ａ）は、直線比Ｌ１／Ｄｅ１を変化させた際の熱交換器１のＡＫ値の変化を示している。図１０（ｂ）は、直線比Ｌ１／Ｄｅ１を変化させた際の熱交換器１の実効ＡＫ値の変化を示している。ＡＫ値は、熱交換器１の伝熱面積Ａ［ｍ^２］と、熱交換器１の熱通過率Ｋ［Ｊ／（Ｓ・ｍ^２・Ｋ）］と、の乗算値であり、実効ＡＫ値は、ＡＫ値と、上述の分配比Ｒと、の乗算値で定義される値である。実効ＡＫ値が高い程、熱交換器１の性能が高くなる。

一方、図１０（ａ）に示されるように、直線比Ｌ１／Ｄｅ１が大きくなる程、第１伝熱管４の配列間隔が広くなる、つまり、第１伝熱管４の本数が減ることとなり、熱交換器１のＡＫ値は減少する。そのため、図１０（ｂ）に示されるように、実効ＡＫ値は、直線比Ｌ１／Ｄｅ１が、３．０になるまで増加し、３．０以上で減少量を減らしつつ減少するように変化する。すなわち、直線比Ｌ１／Ｄｅ１を、３．０以上にすることで、実効ＡＫ値、つまり熱交換器１の性能を維持することができる。

図８に示されるように、枝部２３ｋの、直線部２３ｏの距離を直線距離Ｌ２と定義する。枝部２３ｌの、直線部２３ｐの距離を直線距離Ｌ３と定義する。枝部２３ｋの水力相当直径を、水力相当直径Ｄｅ２とし、直線距離Ｌ２の水力相当直径Ｄｅ２に対する比率を、直線比Ｌ２／Ｄｅ２と定義する。枝部２３ｌの水力相当直径を、水力相当直径Ｄｅ３とし、直線距離Ｌ３の水力相当直径Ｄｅ３に対する比率を、直線比Ｌ３／Ｄｅ３と定義する。

図１１は、実施の形態１に係る熱交換器の、第３板状部材に形成される流路の枝分かれ部の、直線比と分配比との関係を示す図である。なお、図１１は、直線比Ｌ２／Ｄｅ２＝直線比Ｌ３／Ｄｅ３とした状態で、直線比Ｌ２／Ｄｅ２（＝Ｌ３／Ｄｅ３）を変化させた際の、分配比Ｒの変化を示している。
図１１に示されるように、分配比Ｒは、直線比Ｌ２／Ｄｅ２と直線比Ｌ３／Ｄｅ３とが、１．０になるまで増加し、１．０以上で０．５になるように変化する。直線比Ｌ２／Ｄｅ２と直線比Ｌ３／Ｄｅ３とが１．０未満であると、枝部２３ｋと枝部２３ｌとが、重力方向に対する方向が異なるように折り曲げられることの影響を受け、分配比Ｒが０．５にならない。すなわち、直線比Ｌ２／Ｄｅ２と直線比Ｌ３／Ｄｅ３とを、１．０以上にすることで、冷媒の分配の均一性を更に向上することができる。

図８に示されるように、枝部２３ｋの曲がり角度を角度θ１、枝部２３ｌの曲がり角度を角度θ２、と定義する。

図１２は、実施の形態１に係る熱交換器の、第３板状部材に形成される流路の枝分かれ部の、曲がり角度と分配比との関係を示す図である。なお、図１２は、角度θ１＝角度θ２とした状態で、角度θ１（＝角度θ２）を変化させた際の、分配比Ｒの変化を示している。
図１２に示されるように、角度θ１と角度θ２とが９０°に近づく程、分配比Ｒは０．５に近づく。すなわち、角度θ１と角度θ２とを、大きくすることで、冷媒の分配の均一性を更に向上することができる。

＜熱交換器の使用態様＞
以下に、実施の形態１に係る熱交換器の使用態様の一例について説明する。
なお、以下では、実施の形態１に係る熱交換器が空気調和装置に使用される場合を説明しているが、そのような場合に限定されず、例えば、冷媒循環回路を有する他の冷凍サイクル装置に使用されてもよい。また、空気調和装置が、冷房運転と暖房運転とを切り替えるものである場合を説明しているが、そのような場合に限定されず、冷房運転又は暖房運転のみを行うものであってもよい。

図１３は、実施の形態１に係る熱交換器が適用される空気調和装置の、構成を示す図である。なお、図１３では、冷房運転時の冷媒の流れが実線の矢印で示され、暖房運転時の冷媒の流れが点線の矢印で示される。
図１３に示されるように、空気調和装置５１は、圧縮機５２と、四方弁５３と、熱源側熱交換器５４と、絞り装置５５と、負荷側熱交換器５６と、熱源側ファン５７、負荷側ファン５８、制御装置５９と、を有する。圧縮機５２と四方弁５３と熱源側熱交換器５４と絞り装置５５と負荷側熱交換器５６とが冷媒配管で接続されて、冷媒循環回路が形成される。

制御装置５９には、例えば、圧縮機５２、四方弁５３、絞り装置５５、熱源側ファン５７、負荷側ファン５８、各種センサ等が接続される。制御装置５９によって、四方弁５３の流路が切り替えられることで、冷房運転と暖房運転とが切り替えられる。熱源側熱交換器５４は、冷房運転時に凝縮器として作用し、暖房運転時に蒸発器として作用する。負荷側熱交換器５６は、冷房運転時に蒸発器として作用し、暖房運転時に凝縮器として作用する。

冷房運転時の冷媒の流れについて説明する。
圧縮機５２から吐出される高圧高温のガス状態の冷媒は、四方弁５３を介して熱源側熱交換器５４に流入し、熱源側ファン５７によって供給される外気との熱交換によって凝縮することで高圧の液状態の冷媒となり、熱源側熱交換器５４から流出する。熱源側熱交換器５４から流出した高圧の液状態の冷媒は、絞り装置５５に流入し、低圧の気液二相状態の冷媒となる。絞り装置５５から流出する低圧の気液二相状態の冷媒は、負荷側熱交換器５６に流入し、負荷側ファン５８によって供給される室内空気との熱交換によって蒸発することで低圧のガス状態の冷媒となり、負荷側熱交換器５６から流出する。負荷側熱交換器５６から流出する低圧のガス状態の冷媒は、四方弁５３を介して圧縮機５２に吸入される。

暖房運転時の冷媒の流れについて説明する。
圧縮機５２から吐出される高圧高温のガス状態の冷媒は、四方弁５３を介して負荷側熱交換器５６に流入し、負荷側ファン５８によって供給される室内空気との熱交換によって凝縮することで高圧の液状態の冷媒となり、負荷側熱交換器５６から流出する。負荷側熱交換器５６から流出した高圧の液状態の冷媒は、絞り装置５５に流入し、低圧の気液二相状態の冷媒となる。絞り装置５５から流出する低圧の気液二相状態の冷媒は、熱源側熱交換器５４に流入し、熱源側ファン５７によって供給される外気との熱交換によって蒸発することで低圧のガス状態の冷媒となり、熱源側熱交換器５４から流出する。熱源側熱交換器５４から流出する低圧のガス状態の冷媒は、四方弁５３を介して圧縮機５２に吸入される。

熱源側熱交換器５４及び負荷側熱交換器５６の少なくともいずれか一方に、熱交換器１が用いられる。熱交換器１は、熱交換器１が蒸発器として作用する際に、積層型ヘッダー２から冷媒が流入し、ヘッダー３から冷媒が流出するように接続される。つまり、熱交換器１が蒸発器として作用する際は、冷媒配管から積層型ヘッダー２に気液二相状態の冷媒が流入し、第１伝熱管４からヘッダー３にガス状態の冷媒が流入する。また、熱交換器１が凝縮器として作用する際は、冷媒配管からヘッダー３にガス状態の冷媒が流入し、第１伝熱管４から積層型ヘッダー２に液状態の冷媒が流入する。

＜熱交換器の作用＞
以下に、実施の形態１に係る熱交換器の作用について説明する。
積層型ヘッダー２の第２板状体１２に、分岐流路１２ｂを含む分配流路１２Ａが形成され、分岐流路１２ｂに流入することで分岐された冷媒の少なくとも一部は、枝部２３ｊと枝部２３ｋ、２３ｌとを順に通過して更に分岐された状態で、分岐流路１２ｂから流出する。つまり、開口部２３ｉで分岐された冷媒が枝分かれ部２３ｆで更に分岐されるため、開口部２３ｉでの分岐の数を削減することができ、積層型ヘッダー２が冷媒の流入方向と垂直な全周方向に大型化されることが抑制される。

また、積層型ヘッダー２では、枝分かれ部２３ｆにおいて、冷媒が、枝部２３ｊから２つの枝部２３ｋ、２３ｌに分岐される。そのため、冷媒の分配を均一化することが、確実化される。特に、開口部２３ｉと枝分かれ部２３ｆとの全てが、冷媒を２つに分岐させる場合には、冷媒の分配を均一化することが、更に確実化される。

また、積層型ヘッダー２では、枝分かれ部２３ｆにおいて、枝部２３ｋの直線部２３ｏと枝部２３ｌの直線部２３ｐとが、一直線上にあり、枝部２３ｊの直線部２３ｎと枝部２３ｋ、２３ｌの直線部２３ｏ、２３ｐとが垂直に交わる。そのため、枝部２３ｊから流入する冷媒が、方向を変える角度が偏ることなく、枝部２３ｋ、２３ｌに流入することとなり、冷媒の分配の均一性が更に向上される。

また、積層型ヘッダー２では、枝部２３ｊの直線部２３ｎが、重力方向と平行に延び、枝部２３ｋ、２３ｌの直線部２３ｏ、２３ｐが、重力方向と垂直な方向に延びる。そのため、冷媒が枝分かれ部の中心２３ｍで分岐する際に、重力が偏って作用することが抑制され、冷媒の分配の均一性が更に向上される。

また、第３板状部材２３に形成された流路２３Ａが貫通溝であり、第３板状部材２３を積層することで分岐流路１２ｂが形成される。そのため、加工及び組立が簡略化され、生産効率及び製造コスト等が削減される。

特に、従来の積層型ヘッダーでは、流入する冷媒が気液二相状態である場合に、重力の影響を受け易く、各伝熱管に流入する冷媒の流量及び乾き度を均一にすることが困難であったが、積層型ヘッダー２では、流入する気液二相状態の冷媒の流量及び乾き度に拘わらず、重力の影響を受け難く、各第１伝熱管４に流入する冷媒の流量及び乾き度を均一にすることが可能である。

特に、従来の積層型ヘッダーでは、冷媒量の削減、熱交換器の省スペース化等を目的として、伝熱管が円管から扁平管に変更されると、冷媒の流入方向と垂直な全周方向に大型化されなければならないが、積層型ヘッダー２では、冷媒の流入方向と垂直な全周方向に大型化されなくてもよく、熱交換器１が省スペース化される。つまり、従来の積層型ヘッダーでは、伝熱管が円管から扁平管に変更されると、伝熱管内の流路断面積が小さくなって、伝熱管内で生じる圧力損失が増大してしまうため、分岐流路を形成する複数の溝の角度間隔を更に細かくして、パス数（つまり伝熱管の本数）を増加させる必要が生じ、積層型ヘッダーが冷媒の流入方向と垂直な全周方向に大型化される。一方、積層型ヘッダー２では、パス数を増加させる必要が生じても、枝分かれ部２３ｆの個数又は第３板状部材２３の枚数を増加すればよいため、積層型ヘッダー２が冷媒の流入方向と垂直な全周方向に大型化されることが抑制される。なお、積層型ヘッダー２は、第１伝熱管４が扁平管である場合に限定されない。

＜変形例−１＞
図１４は、実施の形態１に係る熱交換器の変形例−１の、積層型ヘッダーを分解した状態での斜視図である。なお、図１４以下の図面では、両側クラッド材２４が積層される状態（図６及び図７の状態）を示しているが、両側クラッド材２４が積層されない状態（図２及び図３の状態）であってもよいことは、言うまでもない。
図１４に示されるように、第２板状部材２２に流路２２Ａが複数形成されて、つまり、第３板状部材２３に流路２３Ａが複数形成されて、第３板状部材２３の枚数が削減されてもよい。このように構成されることで、部品費、重量等が削減される。

図１５は、実施の形態１に係る熱交換器の変形例−１の、積層型ヘッダーを分解した状態での斜視図である。
複数の流路２２Ａが、第３板状部材２３に形成される流路２３Ａの冷媒が流入する領域と対向する領域に設けられなくてもよい。図１５に示されるように、例えば、複数の流路２２Ａが一箇所に纏めて形成され、第２板状部材２２と第３板状部材２３＿１との間に積層される他の板状部材２５の流路２５Ａによって、複数の流路２２Ａを通過した冷媒のそれぞれが、第３板状部材２３に形成される流路２３Ａの冷媒が流入する領域と対向する領域に導かれてもよい。

＜変形例−２＞
図１６は、実施の形態１に係る熱交換器の変形例−２の、積層型ヘッダーを分解した状態での要部の斜視図と要部の断面図である。なお、図１６（ａ）は、積層型ヘッダーを分解した状態での要部の斜視図であり、図１６（ｂ）は、図１６（ａ）のＡ−Ａ線での第３板状部材２３の断面図である。
図１６に示されるように、第３板状部材２３に形成された流路２３Ａが、有底の溝であってもよい。そのような場合には、流路２３Ａの溝の底面の端部２３ｑに円形状の貫通穴２３ｒが形成される。このように構成されることで、分岐流路１２ｂ間に冷媒隔離流路として機能する流路２４Ａを介在させるために、板状部材間に両側クラッド材２４が積層されなくてもよくなり、生産効率が向上される。なお、図１６では、流路２３Ａの冷媒の流出側が底面である場合を示しているが、流路２３Ａの冷媒の流入側が底面であってもよい。そのような場合には、開口部２３ｉに相当する領域に貫通穴が形成されればよい。

＜変形例−３＞
図１７は、実施の形態１に係る熱交換器の変形例−３の、積層型ヘッダーを分解した状態での斜視図である。
図１７に示されるように、第１入口流路１２ａとして機能する流路２２Ａは、第２板状部材２２以外の積層される部材、つまり、他の板状部材、両側クラッド材２４等に形成されてもよい。そのような場合には、流路２２Ａを、例えば、他の板状部材の側面から第２板状部材２２の有る側の表面までを貫通する貫通穴とすればよい。つまり、本発明は、第１入口流路１２ａが第１板状体１１に形成されるものを含み、本発明の「分配流路」は、第１入口流路１２ａが第２板状体１２に形成される分配流路１２Ａ以外を含む。

実施の形態２．
実施の形態２に係る熱交換器について説明する。
なお、実施の形態１と重複又は類似する説明は、適宜簡略化又は省略している。
＜熱交換器の構成＞
以下に、実施の形態２に係る熱交換器の構成について説明する。
図１８は、実施の形態２に係る熱交換器の、構成を示す図である。
図１８に示されるように、熱交換器１は、積層型ヘッダー２と、複数の第１伝熱管４と、保持部材５と、複数のフィン６と、を有する。

積層型ヘッダー２は、冷媒流入部２Ａと、複数の冷媒流出部２Ｂと、複数の冷媒流入部２Ｃと、冷媒流出部２Ｄと、を有する。積層型ヘッダー２の冷媒流入部２Ａ及び積層型ヘッダー２の冷媒流出部２Ｄには、冷媒配管が接続される。第１伝熱管４は、ヘアピン曲げ加工が施された扁平管である。積層型ヘッダー２の複数の冷媒流出部２Ｂと積層型ヘッダー２の複数の冷媒流入部２Ｃとの間に、複数の第１伝熱管４が接続される。

＜熱交換器における冷媒の流れ＞
以下に、実施の形態２に係る熱交換器における冷媒の流れについて説明する。
冷媒配管を流れる冷媒は、冷媒流入部２Ａを介して積層型ヘッダー２に流入して分配され、複数の冷媒流出部２Ｂを介して複数の第１伝熱管４に流出する。冷媒は、複数の第１伝熱管４において、例えば、ファンによって供給される空気等と熱交換する。複数の第１伝熱管４を通過した冷媒は、複数の冷媒流入部２Ｃを介して積層型ヘッダー２に流入して合流し、冷媒流出部２Ｄを介して冷媒配管に流出する。冷媒は、逆流することができる。

＜積層型ヘッダーの構成＞
以下に、実施の形態２に係る熱交換器の積層型ヘッダーの構成について説明する。
図１９は、実施の形態２に係る熱交換器の、積層型ヘッダーを分解した状態での斜視図である。図２０は、実施の形態２に係る熱交換器の、積層型ヘッダーの展開図である。なお、図２０では、両側クラッド材２４の図示が省略されている。
図１９及び図２０に示されるように、積層型ヘッダー２は、第１板状体１１と、第２板状体１２と、を有する。第１板状体１１と第２板状体１２とは、積層される。

第１板状体１１には、複数の第１出口流路１１Ａと、複数の第２入口流路１１Ｂと、が形成される。複数の第２入口流路１１Ｂは、図１８における複数の冷媒流入部２Ｃに相当する。

第１板状部材２１には、複数の流路２１Ｂが形成される。複数の流路２１Ｂは、内周面が第１伝熱管４の外周面に沿う形状の貫通穴である。第１板状部材２１が積層されると、複数の流路２１Ｂは、複数の第２入口流路１１Ｂとして機能する。

第２板状体１２には、分配流路１２Ａと、合流流路１２Ｂと、が形成される。合流流路１２Ｂは、混合流路１２ｃと、第２出口流路１２ｄと、を有する。第２出口流路１２ｄは、図１８における冷媒流出部２Ｄに相当する。

第２板状部材２２には、流路２２Ｂが形成される。流路２２Ｂは、円形状の貫通穴である。第２板状部材２２が積層されると、流路２２Ｂは、第２出口流路１２ｄとして機能する。なお、流路２２Ｂ、つまり第２出口流路１２ｄが、複数形成されてよい。

第３板状部材２３＿１、２３＿２には、流路２３Ｃ＿１、２３Ｃ＿２が形成される。流路２３Ｃ＿１、２３Ｃ＿２は、第３板状部材２３の高さ方向のほぼ全域を貫通する矩形状の貫通穴である。第３板状部材２３＿１、２３＿２が積層されると、流路２３Ｃ＿１、２３Ｃ＿２のそれぞれは、混合流路１２ｃとして機能する。流路２３Ｃ＿１、２３Ｃ＿２は、矩形状でなくてもよい。以下では、複数の流路２３Ｃ＿１、２３Ｃ＿２を総称して、流路２３Ｃと記載する場合がある。

特に、各板状部材の間に、ロウ材が両面に圧延加工された両側クラッド材２４が積層されることで、ロウ材が供給されるとよい。保持部材５と第１板状部材２１との間に積層される両側クラッド材２４＿４に形成される流路２４Ｂは、内周面が第１伝熱管４の外周面に沿う形状の貫通穴である。第１板状部材２１と第３板状部材２３＿２の間に積層される両側クラッド材２４＿３に形成される流路２４Ｂは、円形状の貫通穴である。第３板状部材２３＿１及び第２板状部材２２に積層される両側クラッド材２４に形成される流路２４Ｂは、両側クラッド材２４の高さ方向のほぼ全域を貫通する矩形状の貫通穴である。両側クラッド材２４が積層されると、流路２４Ｂは、第２入口流路１１Ｂ及び合流流路１２Ｂの冷媒隔離流路として機能する。

なお、第２出口流路１２ｄとして機能する流路２２Ｂが、第２板状体１２の第２板状部材２２以外の他の板状部材、両側クラッド材２４等に形成されてもよい。そのような場合には、流路２３Ｃ又は流路２４Ｂの一部と、例えば、他の板状部材又は両側クラッド材２４の側面と、を連通する切り欠きが形成されればよい。混合流路１２ｃが折り返されて、第１板状部材２１に第２出口流路１２ｄとして機能する流路２２Ｂが形成されてもよい。つまり、本発明は、第２出口流路１２ｄが第１板状体１１に形成されるものを含み、本発明の「合流流路」は、第２出口流路１２ｄが第２板状体１２に形成される合流流路１２Ｂ以外を含む。

＜積層型ヘッダーにおける冷媒の流れ＞
以下に、実施の形態２に係る熱交換器の積層型ヘッダーにおける冷媒の流れについて説明する。
図１９及び図２０に示されるように、第１板状部材２１の流路２１Ａから流出して第１伝熱管４を通過した冷媒は、第１板状部材２１の流路２１Ｂに流入する。第１板状部材２１の流路２１Ｂに流入した冷媒は、第３板状部材２３に形成された流路２３Ｃに流入して混合される。混合された冷媒は、第２板状部材２２の流路２２Ｂを通過して、冷媒配管に流出する。

＜熱交換器の使用態様＞
以下に、実施の形態２に係る熱交換器の使用態様の一例について説明する。
図２１は、実施の形態２に係る熱交換器が適用される空気調和装置の、構成を示す図である。
図２１に示されるように、熱源側熱交換器５４及び負荷側熱交換器５６の少なくともいずれか一方に、熱交換器１が用いられる。熱交換器１は、熱交換器１が蒸発器として作用する際に、積層型ヘッダー２の分配流路１２Ａから第１伝熱管４に冷媒が流入し、第１伝熱管４から積層型ヘッダー２の合流流路１２Ｂに冷媒が流入するように接続される。つまり、熱交換器１が蒸発器として作用する際は、冷媒配管から積層型ヘッダー２の分配流路１２Ａに気液二相状態の冷媒が流入し、第１伝熱管４から積層型ヘッダー２の合流流路１２Ｂにガス状態の冷媒が流入する。また、熱交換器１が凝縮器として作用する際は、冷媒配管から積層型ヘッダー２の合流流路１２Ｂにガス状態の冷媒が流入し、第１伝熱管４から積層型ヘッダー２の分配流路１２Ａに液状態の冷媒が流入する。

＜熱交換器の作用＞
以下に、実施の形態２に係る熱交換器の作用について説明する。
積層型ヘッダー２では、第１板状体１１に複数の第２入口流路１１Ｂが形成され、第２板状体１２に合流流路１２Ｂが形成される。そのため、ヘッダー３が不要となって、熱交換器１の部品費等が削減される。また、ヘッダー３が不要となる分、第１伝熱管４を延長してフィン６の枚数等を増加する、つまり熱交換器１の熱交換部の実装体積を増加することが可能となる。

実施の形態３．
実施の形態３に係る熱交換器について説明する。
なお、実施の形態１及び実施の形態２と重複又は類似する説明は、適宜簡略化又は省略している。
＜熱交換器の構成＞
以下に、実施の形態３に係る熱交換器の構成について説明する。
図２２は、実施の形態３に係る熱交換器の、構成を示す図である。
図２２に示されるように、熱交換器１は、積層型ヘッダー２と、複数の第１伝熱管４と、複数の第２伝熱管７と、保持部材５と、複数のフィン６と、を有する。

積層型ヘッダー２は、複数の冷媒折返部２Ｅを有する。第２伝熱管７は、第１伝熱管４と同様に、ヘアピン曲げ加工が施された扁平管である。積層型ヘッダー２の複数の冷媒流出部２Ｂと複数の冷媒折返部２Ｅとの間に、複数の第１伝熱管４が接続され、積層型ヘッダー２の複数の冷媒折返部２Ｅと複数の冷媒流入部２Ｃとの間に、複数の第２伝熱管７が接続される。

＜熱交換器における冷媒の流れ＞
以下に、実施の形態３に係る熱交換器における冷媒の流れについて説明する。
冷媒配管を流れる冷媒は、冷媒流入部２Ａを介して積層型ヘッダー２に流入して分配され、複数の冷媒流出部２Ｂを介して複数の第１伝熱管４に流出する。冷媒は、複数の第１伝熱管４において、例えば、ファンによって供給される空気等と熱交換する。複数の第１伝熱管４を通過した冷媒は、積層型ヘッダー２の複数の冷媒折返部２Ｅに流入して折り返され、複数の第２伝熱管７に流出する。冷媒は、複数の第２伝熱管７において、例えば、ファンによって供給される空気等と熱交換する。複数の第２伝熱管７を通過した冷媒は、複数の冷媒流入部２Ｃを介して積層型ヘッダー２に流入して合流し、冷媒流出部２Ｄを介して冷媒配管に流出する。冷媒は、逆流することができる。

＜積層型ヘッダーの構成＞
以下に、実施の形態３に係る熱交換器の積層型ヘッダーの構成について説明する。
図２３は、実施の形態３に係る熱交換器の、積層型ヘッダーを分解した状態での斜視図である。図２４は、実施の形態３に係る熱交換器の、積層型ヘッダーの展開図である。なお、図２４では、両側クラッド材２４の図示が省略されている。
図２３及び図２４に示されるように、積層型ヘッダー２は、第１板状体１１と、第２板状体１２と、を有する。第１板状体１１と第２板状体１２とは、積層される。

第１板状体１１には、複数の第１出口流路１１Ａと、複数の第２入口流路１１Ｂと、複数の折返流路１１Ｃと、が形成される。複数の折返流路１１Ｃは、図２２における複数の冷媒折返部２Ｅに相当する。

第１板状部材２１には、複数の流路２１Ｃが形成される。複数の流路２１Ｃは、内周面が第１伝熱管４の冷媒の流出側の端部の外周面と第２伝熱管７の冷媒流入側の端部の外周面とを囲む形状の貫通穴である。第１板状部材２１が積層されると、複数の流路２１Ｃは、複数の折返流路１１Ｃとして機能する。

特に、各板状部材の間に、ロウ材が両面に圧延加工された両側クラッド材２４が積層されることで、ロウ材が供給されるとよい。保持部材５と第１板状部材２１との間に積層される両側クラッド材２４＿４に形成される流路２４Ｃは、内周面が第１伝熱管４の冷媒の流出側の端部の外周面と第２伝熱管７の冷媒流入側の端部の外周面とを囲む形状の貫通穴である。両側クラッド材２４が積層されると、流路２４Ｃは、折返流路１１Ｃの冷媒隔離流路として機能する。

＜積層型ヘッダーにおける冷媒の流れ＞
以下に、実施の形態３に係る熱交換器の積層型ヘッダーにおける冷媒の流れについて説明する。
図２３及び図２４に示されるように、第１板状部材２１の流路２１Ａから流出して第１伝熱管４を通過した冷媒は、第１板状部材２１の流路２１Ｃに流入し、折り返されて、第２伝熱管７に流入する。第２伝熱管７を通過した冷媒は、第１板状部材２１の流路２１Ｂに流入する。第１板状部材２１の流路２１Ｂに流入した冷媒は、第３板状部材２３に形成された流路２３Ｃに流入して混合される。混合された冷媒は、第２板状部材２２の流路２２Ｂを通過して、冷媒配管に流出する。

＜熱交換器の使用態様＞
以下に、実施の形態３に係る熱交換器の使用態様の一例について説明する。
図２５は、実施の形態３に係る熱交換器が適用される空気調和装置の、構成を示す図である。
図２５に示されるように、熱源側熱交換器５４及び負荷側熱交換器５６の少なくともいずれか一方に、熱交換器１が用いられる。熱交換器１は、熱交換器１が蒸発器として作用する際に、積層型ヘッダー２の分配流路１２Ａから第１伝熱管４に冷媒が流入し、第２伝熱管７から積層型ヘッダー２の合流流路１２Ｂに冷媒が流入するように接続される。つまり、熱交換器１が蒸発器として作用する際は、冷媒配管から積層型ヘッダー２の分配流路１２Ａに気液二相状態の冷媒が流入し、第２伝熱管７から積層型ヘッダー２の合流流路１２Ｂにガス状態の冷媒が流入する。また、熱交換器１が凝縮器として作用する際は、冷媒配管から積層型ヘッダー２の合流流路１２Ｂにガス状態の冷媒が流入し、第１伝熱管４から積層型ヘッダー２の分配流路１２Ａに液状態の冷媒が流入する。

更に、熱交換器１が凝縮器として作用する際に、第１伝熱管４が、第２伝熱管７と比較して、熱源側ファン５７又は負荷側ファン５８によって生じる気流の上流側（風上側）になるように、熱交換器１は配設される。つまり、第２伝熱管７から第１伝熱管４への冷媒の流れと気流とが対向する関係になる。第１伝熱管４の冷媒は、第２伝熱管７の冷媒と比較して、低温となる。熱源側ファン５７又は負荷側ファン５８によって生じる気流は、熱交換器１の上流側の方が、熱交換器１の下流側と比較して、低温となる。その結果、特に、熱交換器１の上流側を流れる低温の気流で、冷媒を過冷却（いわゆるＳＣ化）することができ、凝縮器性能が向上される。なお、熱源側ファン５７及び負荷側ファン５８は、風上側に設けられてもよく、風下側に設けられてもよい。

＜熱交換器の作用＞
以下に、実施の形態３に係る熱交換器の作用について説明する。
熱交換器１では、第１板状体１１に複数の折返流路１１Ｃが形成され、複数の第１伝熱管４に加えて、複数の第２伝熱管７が接続される。例えば、熱交換器１の正面視した状態での面積を増加させて、熱交換量を増やすことも可能であるが、その場合には、熱交換器１を内蔵する筐体が大型化されてしまう。また、フィン６の間隔を小さくして、フィン６の枚数を増加させて、熱交換量を増やすことも可能であるが、その場合には、排水性、着霜性能、埃耐力の観点から、フィン６の間隔を約１ｍｍ未満にすることが困難であり、熱交換量の増加が不充分となってしまう場合がある。一方、熱交換器１のように、伝熱管の列数を増加させる場合には、熱交換器１の正面視した状態での面積、フィン６の間隔等を変えることなく、熱交換量を増加させることが可能である。伝熱管の列数が２列になると、熱交換量は約１．５倍以上に増加する。なお、伝熱管の列数が３列以上にされてもよい。また、更に、熱交換器１の正面視した状態での面積、フィン６の間隔等が変えられてもよい。

また、熱交換器１の片側のみにヘッダー（積層型ヘッダー２）が設けられる。熱交換器１が、熱交換部の実装体積を増加するために、例えば、熱交換器１を内蔵する筐体の複数の側面に沿うように、折り曲げられて配設される場合には、伝熱管の列毎にその折り曲げ部の曲率半径が異なることに起因して、伝熱管の列毎に端部がずれてしまう。積層型ヘッダー２のように、熱交換器１の片側のみにヘッダー（積層型ヘッダー２）が設けられる場合には、伝熱管の列毎に端部がずれてしまっても、片側の端部のみ揃えばよく、実施の形態１に係る熱交換器のように、熱交換器１の両側にヘッダー（積層型ヘッダー２、ヘッダー３）が設けられる場合と比較して、設計自由度、生産効率等が向上される。特に、熱交換器１の各部材を接合した後に、熱交換器１を折り曲げることも可能となり、生産効率が更に向上される。

また、熱交換器１が凝縮器として作用する際に、第１伝熱管４が、第２伝熱管７と比較して、風上側に位置する。実施の形態１に係る熱交換器のように、熱交換器１の両側にヘッダー（積層型ヘッダー２、ヘッダー３）が設けられる場合では、伝熱管の列毎に冷媒の温度差を与えて凝縮器性能を向上することが困難であった。特に、第１伝熱管４及び第２伝熱管７が扁平管である場合には、円管と異なり、曲げ加工の自由度が低いため、伝熱管の列毎に冷媒の温度差を与えることを、冷媒の流路を変形させて実現することが難しい。一方、熱交換器１のように、第１伝熱管４と第２伝熱管７とが積層型ヘッダー２に接続される場合には、伝熱管の列毎に冷媒の温度差が必然的に生じることとなり、冷媒の流れと気流とを対向する関係にすることを、冷媒の流路を変形させることなく簡易に実現することができる。

以上、実施の形態１〜実施の形態３について説明したが、本発明は各実施の形態の説明に限定されない。例えば、各実施の形態の全部又は一部、各変形例等を組み合わせることも可能である。

１ 熱交換器、２ 積層型ヘッダー、２Ａ 冷媒流入部、２Ｂ 冷媒流出部、２Ｃ 冷媒流入部、２Ｄ 冷媒流出部、２Ｅ 冷媒折返部、３ ヘッダー、３Ａ 冷媒流入部、３Ｂ 冷媒流出部、４ 第１伝熱管、５ 保持部材、６ フィン、７ 第２伝熱管、１１ 第１板状体、１１Ａ 第１出口流路、１１Ｂ 第２入口流路、１１Ｃ 折返流路、１２ 第２板状体、１２Ａ 分配流路、１２Ｂ 合流流路、１２ａ 第１入口流路、１２ｂ 分岐流路、１２ｃ 混合流路、１２ｄ 第２出口流路、２１ 第１板状部材、２１Ａ〜２１Ｃ 流路、２２ 第２板状部材、２２Ａ、２２Ｂ 流路、２３、２３＿１、２３＿２ 第３板状部材、２３Ａ〜２３Ｃ、２３Ｃ＿１、２３Ｃ＿２ 流路、２３ａ〜２３ｄ 貫通溝の端部、２３ｅ 直線部、２３ｆ 枝分かれ部、２３ｇ、２３ｈ 直線部の端部、２３ｉ 開口部、２３ｊ〜２３ｌ 枝部、２３ｍ 枝分かれ部の中心、２３ｎ〜２３ｐ 直線部、２３ｑ 有底溝の端部、２３ｒ 貫通穴、２４、２４＿１〜２４＿４ 両側クラッド材、２４Ａ〜２４Ｃ 流路、２５ 板状部材、２５Ａ 流路、５１ 空気調和装置、５２ 圧縮機、５３ 四方弁、５４ 熱源側熱交換器、５５ 絞り装置、５６ 負荷側熱交換器、５７ 熱源側ファン、５８ 負荷側ファン、５９ 制御装置。

Claims (15)

1. 複数の第１出口流路が形成された第１板状体と、
   前記第１板状体に取り付けられ、第１入口流路が形成された第２板状体と、を有し、
   前記第２板状体には、前記第１入口流路から流入する冷媒を前記複数の第１出口流路に分配して流出する分配流路が形成され、
   前記分配流路は、少なくとも１つの分岐流路を含み、
   前記第２板状体は、１つの枝部を２つの枝部に枝分かれさせる少なくとも１つの枝分かれ部を有する溝が流路として形成された、少なくとも１つの板状部材を有し、
   前記１つの枝部は、直線状に延び、
   前記２つの枝部は、前記１つの枝部の直線状の部分と垂直な互いに反対の方向に直線状に延び、
   前記分岐流路は、前記溝において、前記冷媒が流入する領域及び前記冷媒が流出する領域以外の領域が、閉塞されたものであり、
   前記分岐流路に流入する前記冷媒の少なくとも一部は、前記１つの枝部と前記２つの枝部とを順に通過して、前記溝の端部から流出する、
   ことを特徴とする積層型ヘッダー。
2. 前記１つの枝部の直線状の部分は、重力方向と平行である、
   ことを特徴とする請求項１に記載の積層型ヘッダー。
3. 前記１つの枝部は、直線状に延びる距離が、該枝部の水力相当直径と比較して３倍以上である、
   ことを特徴とする請求項２に記載の積層型ヘッダー。
4. 前記２つの枝部のそれぞれは、直線状に延びる距離が、該枝部の水力相当直径と比較して１倍以上である、
   ことを特徴とする請求項２又は３に記載の積層型ヘッダー。
5. 前記１つの枝部に、前記分岐流路に流入することで分岐された前記冷媒の少なくとも一部が流入する、
   ことを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の積層型ヘッダー。
6. 前記溝の端部の配列方向は、前記複数の第１出口流路の配列方向に沿う、
   ことを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載の積層型ヘッダー。
7. 前記複数の第１出口流路の配列方向は、重力方向と交差する、
   ことを特徴とする請求項６に記載の積層型ヘッダー。
8. 前記溝は、複数である、
   ことを特徴とする請求項１〜７のいずれか一項に記載の積層型ヘッダー。
9. 前記第１板状体に、複数の第２入口流路が形成され、
   前記第２板状体に、前記複数の第２入口流路から流入する冷媒を合流して第２出口流路に流入させる合流流路が形成された、
   ことを特徴とする請求項１〜８のいずれか一項に記載の積層型ヘッダー。
10. 前記第１板状体に、流入する冷媒を折り返して流出する複数の折返流路が形成された、
    ことを特徴とする請求項１〜９のいずれか一項に記載の積層型ヘッダー。
11. 請求項１〜８のいずれか一項に記載の積層型ヘッダーと、
    前記複数の第１出口流路のそれぞれに接続された複数の第１伝熱管と、
    を備えたことを特徴とする熱交換器。
12. 前記第１板状体に、前記複数の第１伝熱管を通過した前記冷媒が流入する複数の第２入口流路が形成され、
    前記第２板状体に、前記複数の第２入口流路から流入する前記冷媒を合流して第２出口流路に流入させる合流流路が形成された、
    ことを特徴とする請求項１１に記載の熱交換器。
13. 前記第１伝熱管は、扁平管である、
    ことを特徴とする請求項１１または１２に記載の熱交換器。
14. 請求項１１〜１３のいずれか一項に記載の熱交換器を備え、
    前記分配流路は、前記熱交換器が蒸発器として作用する際に、前記複数の第１出口流路に前記冷媒を流出する、
    ことを特徴とする空気調和装置。
15. 請求項１〜８のいずれか一項に記載の積層型ヘッダーと、
    前記複数の第１出口流路のそれぞれに接続された複数の第１伝熱管と、
    を有する熱交換器を備え、
    前記積層型ヘッダーは、
    前記第１板状体に、前記複数の第１伝熱管を通過した前記冷媒が流入する複数の第２入口流路が形成され、
    前記第２板状体に、前記複数の第２入口流路から流入する前記冷媒を合流して第２出口流路に流入させる合流流路が形成され、
    前記熱交換器は、前記複数の第２入口流路のそれぞれに接続された複数の第２伝熱管を有し、
    前記分配流路は、前記熱交換器が蒸発器として作用する際に、前記複数の第１出口流路に前記冷媒を流出し、
    前記第１伝熱管は、前記熱交換器が凝縮器として作用する際に、前記第２伝熱管と比較して、風上側に位置する、
    ことを特徴とする空気調和装置。

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