JP2014020696A

JP2014020696A - 空気調和機

Info

Publication number: JP2014020696A
Application number: JP2012161054A
Authority: JP
Inventors: Shun Setsu; シュン薛; Hiroshi Yoneda; 広米田; Atsushi Kubota; 淳久保田
Original assignee: Hitachi Appliances Inc
Current assignee: Hitachi Appliances Inc
Priority date: 2012-07-20
Filing date: 2012-07-20
Publication date: 2014-02-03
Anticipated expiration: 2032-07-20
Also published as: JP6108332B2

Abstract

【課題】蒸発器本来の熱交換能力を発揮させて、高性能な空気調和機を提供する。
【解決手段】冷媒を圧縮する圧縮機と、圧縮機で圧縮された冷媒を凝縮させる凝縮器と、凝縮器で凝縮した冷媒を減圧する膨張弁と、膨張弁で減圧された冷媒を蒸発させる室内熱交換器３と、を備えた空気調和機において、室内熱交換器３は、複数の冷媒流路５０，６０を流れる冷媒を合流させる合流器９９２と、合流器９９２と別体に構成され、合流器９９２により合流した冷媒を再び複数の冷媒流路５１，６１に分流させる分流器９９１と、を設け、合流器９９２より上流側に位置する室内熱交換器３の熱交換器の伝熱面積が室内熱交換器３の全体の７０％以上を占めることを特徴とする。
【選択図】図４

Description

本発明は、空気調和機に関する。

蒸発器として機能する熱交換器では、冷媒が気液２相のときに冷媒偏流が発生すると、蒸発能力が低下する問題がある。特許文献１には、冷媒の偏流を解消する技術として、２つの冷媒流を合流させて偏流を解消した上で、再び３つの出口から３つの冷媒流として流出させる合流分流器が記載されている。

ＷＯ９９/６３２８５号公報

しかしながら、特許文献１に記載された技術は、合流した冷媒を均等に分配できない問題がある。例えば、蒸発器（熱交換器）の伝熱管の全長の半分となる位置に、合流分流器を水平に設けた場合、合流部を流れる気液二相流は、重力の影響を受け、底部の液膜が頂部と比べて厚くなる。そのため、合流分流器では、重力方向において下方に位置する分流路に上方よりも液相が多く流れてしまう。その結果、液相流量が少ない分流路においては、蒸発が早く終了して出口過熱度が過大になる一方、液相流量が多い分流路においては、蒸発が終了できず、液冷媒が残存してしまうので、蒸発器の性能低下を引き起こす問題が発生する。

本発明は、前記した従来の問題を解決するためになされたものであり、蒸発器本来の熱交換能力を発揮させて、高性能な空気調和機を提供することを課題とする。

本発明は、冷媒を圧縮する圧縮機と、前記圧縮機で圧縮された冷媒を凝縮させる凝縮器と、前記凝縮器で凝縮された冷媒を減圧する膨張弁と、前記膨張弁で減圧された冷媒を蒸発させる蒸発器と、を備え、前記蒸発器は、複数の冷媒流路を流れる冷媒を合流させる合流器と、前記合流器と別体に構成され、前記合流器により合流した冷媒を再び複数の冷媒流路に分流させる分流器と、を備え、前記合流器より上流側に位置する前記蒸発器の熱交換器の伝熱面積が前記蒸発器の全体の７０％以上を占めることを特徴とする。

本発明によれば、蒸発器本来の熱交換能力を発揮させて、高性能な空気調和機を提供することができる。

空気調和機を示す全体構成図である。空気調和機の熱交換器の概略を示す分解斜視図である。空気調和機の室内機を示す側断面図である。第１実施形態に係る室内熱交換器を示す側面図である。気液２相流を示し、（ａ）は波状流であり、（ｂ）は環状流であり、（ｃ）は噴霧流である。第２実施形態に係る室内熱交換器を示す側面図である。第３実施形態に係る室外熱交換器を示す側面図である。第４実施形態に係る室外熱交換器を示す側面図である。第５実施形態に係る室外熱交換器を示す側面図である。比較例としての室内熱交換器を示す側面図である。

以下、本実施形態について、図面を用いて具体的に説明する。まず、空気調和機１の全体構成について図１を参照して説明する。なお、以下では、家庭用の空気調和機を例に挙げて説明するが、家庭用に限定されるものではなく、業務用の空気調和機に適用することもできる。

空気調和機１は、主に圧縮機２、室内熱交換器３、膨張弁４、室外熱交換器５、四方弁６などで構成されている。これらの要素機器は、冷媒配管１２０〜１２５によって順に接続されている。なお、室外熱交換器５には、熱交換器に外気を流すための電動ファン（不図示）が設けられている。

冷房運転時、室外熱交換器５は凝縮器、室内熱交換器３は蒸発器として機能する。このとき冷媒は、実線矢印で示すように、圧縮機２、冷媒配管１２０、四方弁６、冷媒配管１２１、室外熱交換器５、冷媒配管１２２、膨張弁４、冷媒配管１２３、室内熱交換器３、冷媒配管１２４、四方弁６、冷媒配管１２５、圧縮機２の順に状態変化をしながら空気調和機１内を循環する。

具体的には、圧縮機２によって圧縮され、高圧高温の蒸気状態で吐出された冷媒は、室外熱交換器５に流入し、その中で熱を放出し高圧中温の液冷媒に変化する。その液冷媒は、膨張弁４を通過し、低圧低温の気液二相状態となった後、室内熱交換器３内で周囲（室内の空気）から熱を奪い低圧低温の蒸気状態となり、再び圧縮機２に吸入されるというサイクルを繰り返す。

一方、冷媒の流れ方向を四方弁６によって切り替えると、暖房運転となる。その場合、室外熱交換器５は蒸発器、室内熱交換器３は凝縮器として機能する。このとき冷媒は、破線矢印で示すように、圧縮機２、四方弁６、室内熱交換器３、膨張弁４、室外熱交換器５、四方弁６、圧縮機２の順に空気調和機１内を循環する。

図２は、空気調和機の熱交換器の概略を示す分解斜視図である。
図２に示すように、室内熱交換器３および室外熱交換器５に使用される熱交換器は、例えば、クロスフィンチューブ型の熱交換器であり、複数枚のアルミニウム製のフィン１００（１０１，１０２）を、Ｕ字状に曲げられた銅製のＵ字型伝熱管１１０（以下、伝熱管１１０と略記する）が貫く構造となっている。フィン１００と伝熱管１１０とは、フィン１００に挿入された伝熱管１１０を液圧あるいは機械的に拡管することにより密着させている。また、伝熱管１１０の端部には、他の伝熱管１１０の端部と接続するためのリターンベンド（継手部品）１１１が溶接され、冷媒の流路を構成している。

図３は、空気調和機の室内機を示す側断面図である。
図３に示すように、室内機の筐体１４には、前面と上面に空気吸込口２２，２４が設けられ、下部に空気吹出口２５が設けられている。また、筐体１４内には、貫流ファン１５が配設されており、空気吸込口２２，２４から貫流ファン１５までの風路の途中に室内熱交換器３が配設されている。室内熱交換器３は、貫流ファン１５の上方から覆い被さるように略逆Ｖ字状に構成されている。また、筐体１４は、フロントノーズ部１４ａおよびバックノーズ部１４ｂを備えている。

また、筐体１４の前面には、フロントパネル１６が空気吸込口２２を開閉するように回動自在に設けられている。また、筐体１４の空気吹出口２５には、風向板１７が空気吹出口２５を開閉するように回動自在に設けられている。

このように構成された室内機では、貫流ファン１５を作動させると、室内空気が空気吸込口２２，２４から流入し、室内空気が室内熱交換器３で内部の冷媒と熱交換され、空気吹出口２５から吹き出され、空調機能を実現する。

（第１実施形態）
図４は、第１実施形態に係る室内熱交換器を示す側面図である。図４に示す太実線は、冷媒が流れる冷媒配管を示している。また、太実線の矢印は、冷房運転時、すなわち室内熱交換器３が蒸発器として機能する時の冷媒の流れ方向を示している。

室内熱交換器３は、複数のフィン１００，１０１，１０２、複数のＵ字型伝熱管（以下、伝熱管と表記する）１１０、複数のリターンベンド１１１、二方弁７、分流器９３１，９５１，９９１、合流器９３２，９５２，９９２を備えている。

なお、二方弁７は、空気調和機１を除湿運転させる場合に作動させるものであり、絞り機能（減圧機能）を有している。除湿運転時には、膨張弁４で冷媒を絞らずに、室内熱交換器３の途中に設けた二方弁７で冷媒を絞って（減圧して）、二方弁７の下流の熱交換器で冷媒を冷却することにより、空気中の水分を取り除くようになっている。このとき室内熱交換器３からは、二方弁７の上流側の熱交換器を通る熱い冷媒で暖められた空気と、二方弁７の下流側の熱交換器を通る冷たい冷媒で冷やされた空気とが混合され、室内熱交換器３の外部に排出される。

なお、本実施形態では、分流器９９１が特許請求の範囲の分流器に相当し、合流器９９２が特許請求の範囲の合流器に相当する。また、伝熱管１１０は、破線で示している部分である。

室内熱交換器３は、フィン１００，１０１，１０２が、紙面に垂直な方向に一定の間隔で多数並列して（図２参照）、それぞれ主熱交換器Ｍと、サブクーラＡと、サブクーラＢを構成している。その主熱交換器Ｍと、サブクーラＡと、サブクーラＢは、両端に設置された端板（不図示）で結合されている。

伝熱管１１０は、フィン１００，１０１，１０２に形成された貫通孔に挿入され、前記のような拡管によってフィン１００，１０１，１０２に密着している。そして、これらの伝熱管１１０は、リターンベンド１１１や冷媒配管で開口端同士が接続され、連続した冷媒流路を構成している。

具体的に、室内熱交換器３では、膨張弁４（図１参照）と接続された冷媒配管１２３が、伝熱管開口端２０１に接続されている。この伝熱管開口端２０１からの単一流路２０は、サブクーラＡ、サブクーラＡとサブクーラＢとを接続した冷媒配管１３０、サブクーラＢを通って、単一流路２０の出口の伝熱管開口端２０６に至る。そして、伝熱管開口端２０６は、冷媒配管１３１を介して分流器９３１と接続される。

そして、分流器９３１では、２つの冷媒流路に分けられる。一方の冷媒流路３０は、分流器９３１と伝熱管開口端３０１とを接続する冷媒配管１３２を経て、主熱交換器Ｍの背面側を通って、合流器９３２に至る。もう一方の冷媒流路４０は、分流器９３１と伝熱管開口端４０１とを接続する冷媒配管１３３を経て、主熱交換器Ｍの前面側上部および背面側を通り、合流器９３２に至り、冷媒流路３０と合流する。

その後、冷媒流路３０と冷媒流路４０とが合流した冷媒流路は、合流器９３２と二方弁７とを接続する冷媒配管１３４、二方弁７、二方弁７と分流器９５１とを接続する冷媒配管１３５を経てから、分流器９５１で再び２つに分かれる。

一方の冷媒流路５０は、分流器９５１と伝熱管開口端５０１とを接続する冷媒配管１３６を経て、主熱交換器Ｍの前面側中間部を通って、伝熱管開口端５０８に接続される冷媒配管９５５を経て、合流器９９２に至る。

もう一方の冷媒流路６０は、分流器９５１と伝熱管開口端６０１とを接続する冷媒配管１３７を経て、主熱交換器Ｍの前面側下部を通って、伝熱管開口端６０８に接続される冷媒配管９６５を経て、合流器９９２に至る。

そして、冷媒流路５０と冷媒流路６０とが合流した冷媒流路は、合流器９９２と分流器９９１とを接続する冷媒配管９９３を経てから、分流器９９１で再び２つに分かれる。このように、合流器９９２と分流器９９１とを冷媒配管９９３で接続することにより、合流器９９２と分流器９９１とが別体で構成されている。

一方の冷媒流路５１は、分流器９９１と伝熱管開口端５０９とを接続する冷媒配管９５６を経て、主熱交換器Ｍの前面側中間部を上から下に向けて通り、伝熱管開口端５１２に接続される冷媒配管９５７を経て、合流器９５２に至る。

もう一方の冷媒流路６１は、分流器９９１と伝熱管開口端６０９とを接続する冷媒配管９６６を経て、主熱交換器Ｍの前面側下部を下から上に向けて通り、伝熱管開口端６１２に接続される冷媒配管９６７を経て、合流器９５２に至る。

そして、冷媒流路５１と冷媒流路６１は合流器９５２で合流し、単一流路になった後、冷媒配管１２４を介して、圧縮機２（図１参照）と接続する。

ここで、比較例として示す室内熱交換器３００およびその課題について図１０を参照して説明する。図１０に示す室内熱交換器３００について、図４と同様の構成については同一の符号を付して重複した説明を省略し、図４と異なる部分のみを説明する。また、図１０における太線矢印は、冷房運転時、すなわち室内熱交換器３が蒸発器として機能する時の冷媒の流れ方向を示している。

室内熱交換器３００において、分流器９５１で分かれた一方の冷媒流路５００は、分流器９５１と伝熱管開口端５０１とを接続する冷媒配管１３６を経て、主熱交換器Ｍの前面側中間部を通って、伝熱管開口端５１２に接続される冷媒配管９５７を経て、合流器９５２に至る。もう一方の冷媒流路６００は、分流器９５１と伝熱管開口端６０１とを接続する冷媒配管１３７を経て、主熱交換器Ｍの前面側下部を通り、伝熱管開口端６１２に接続される冷媒配管９６７を経て、合流器９５２に至る。そして、冷媒流路５００と冷媒流路６００は合流器９５２で合流し、単一流路になった後、冷媒配管１２４を介して、圧縮機２（図１参照）と接続する。

室内熱交換器３００では、膨張弁４（図１参照）によって減圧され、気液二相状態となった冷媒が、冷媒配管１２３から室内熱交換器３００に流入し、サブクーラＡおよびサブクーラＢを通って、室内空気と熱交換し蒸発する。そして冷媒は、分流器９３１で冷媒流路３０と冷媒流路４０に分岐し、それぞれの冷媒流路３０，４０を流れて、蒸発が進行する。その後、分岐した冷媒は、一旦合流器９３２で合流し、二方弁７を通過した後、冷媒配管１３５を経て、分流器９５１で再び分岐し、冷媒流路５００と冷媒流路６００へ流れる。

分流器９５１の上流における冷媒の流動状態は、一般的に、気相が管断面中心部を、液相が液膜として管壁面を流れる環状流である。多くの場合、管壁面を流れる液膜は、重力の影響、および冷媒配管１３５の形状に起因する遠心力の影響を受け、液膜の厚さが周方向に一様でないため、分流器９５１で分岐し、冷媒流路５００と冷媒流路６００へ流れる冷媒の液相流量は異なる。この結果、液相流量が少ない冷媒流路では、蒸発が早く終了し、出口過熱度が過大になる一方、液相流量が多い冷媒流路では、蒸発が終了せず、冷媒液が残存してしまうので、蒸発器（室内熱交換器３００）の性能低下や圧縮機２への液戻りなどの問題が発生する。

そこで、室内熱交換器３００での課題を解決すべく、図４に示す第１実施形態では、図１０に示した室内熱交換器３００に、合流器９９２と、分流器９９１および冷媒配管９９３を加えて、分流器９５１の下流側に冷媒を一旦合流させた後に再び分流させる手段を設けたものである。

具体的には、冷媒流路５００（図１０参照）の途中の、例えば、伝熱管開口端５０８（図１０参照）と伝熱管開口端５０９（図１０参照）とを接続するリターンベンド１１１Ａ（図１０参照）の替わりに、伝熱管開口端５０８に冷媒配管９５５を、伝熱管開口端５０９に冷媒配管９５６をそれぞれ接続する（図４参照）。同様に、冷媒流路６００の途中の、伝熱管開口端６０８（図１０参照）と伝熱管開口端６０９（図１０参照）とを接続するリターンベンド１１１Ｂ（図１０参照）の替わりに、伝熱管開口端６０８に冷媒配管９６５を、伝熱管開口端６０９に冷媒配管９６６をそれぞれ接続する（図４参照）。

そして、冷媒配管９５５と冷媒配管９６５とを合流器９９２に接続し、冷媒流路５０と冷媒流路６０を合流させる手段を設けるとともに、冷媒配管９５６と冷媒配管９６６とを分流器９９１に接続し、分流器９９１の下流側に冷媒流路５１と冷媒流路６１を形成する。また、合流器９９２と分流器９９１とを冷媒配管９９３で接続し、合流器９９２で合流した冷媒を混合する手段（冷媒配管９９３）を設ける。

第１実施形態の室内熱交換器３では、合流器９９２より上流側に位置する室内熱交換器３の伝熱面積が室内熱交換器３の全体の伝熱面積の７０％以上を占めるように構成されている。なお、室内熱交換器３の伝熱面積とは、主熱交換器Ｍ、サブクーラＡおよびサブクーラＢを構成するフィン１００，１０１，１０２の表面積、フィン１００とフィン１００との間において外部に露出する伝熱管１１０の表面積、フィン１０１とフィン１０１との間において外部に露出する伝熱管１１０の表面積、フィン１０２とフィン１０２との間において外部に露出する伝熱管１１０の表面積を意味している。

なお、フィン１００（１０１，１０２）の並び方向の一方の端部のフィン１００（１０１，１０２）から略Ｕ字状に突出した伝熱管１１０の表面積、および、フィン１００（１０１，１０２）の並び方向の他方の端部のフィン１００（１０１，１０２）からＵ字状に突出したリターンベンド１１１の表面積は、全体の伝熱面積に比べて無視できる大きさであるので、室内熱交換器３の伝熱面積として考慮しても考慮しなくてもどちらでもよい。

前記のように、合流器９９２より上流側に位置する室内熱交換器３の伝熱面積が室内熱交換器３の全体の伝熱面積の７０％以上を占めるようにした理由は、室内熱交換器３においては、冷媒の蒸発に伴って流動様式は伝熱管１１０に沿って連続的に変化するからである。つまり、冷媒配管１２３から室内熱交換器３に導入された冷媒は、図５（ａ）に示すように、最初、液相（斜線部分）が伝熱管１１０の管底部を、気相が伝熱管１１０の管上部を流れる波状流である。しかし、伝熱管１１０に沿って蒸発が進むにつれ、図５（ｂ）に示すように、冷媒は、気相が伝熱管１１０の管断面中心部を、液相が液膜として伝熱管１１０の管壁面を流れる環状流となり、流動様式が変化していく。ただし、このとき重力の作用により、管底部の液膜の厚みｄ１が管頂部の液膜の厚みｄ２と比べて厚くなる。そして、蒸発がさらに進行すると、やがて伝熱管１１０の管壁面を流れる液膜がなくなり、図５（ｃ）に示すように、液相が気相に同伴された液滴としてだけ存在する噴霧流となる。

このような図５（ｃ）に示す状態の噴霧流は、図５（ｂ）に示す状態の環状流と異なり、気相と液相がほぼ均一に混在しているため、分流器９９１の設置姿勢（水平方向、垂直方向など）や上流配管の形状などの影響をほとんど受けることなく、均等に分流できる。そのため、従来のように、分流器に気液混合を促進するための絞り機構を設ける必要がなくなり、また圧力損失を増大させることもない。また、分流器の設置姿勢や上流配管の形状を限定する必要もなくなり、配管系の設計の自由度を高くできる。

このように、第１実施形態では、合流器９９２より上流側に位置する室内熱交換器３（蒸発器の熱交換器）の伝熱面積が室内熱交換器３の全体の伝熱面積の７０％以上を占めるように設定することにより、合流器９９２の上流側において冷媒の流動様式を分配に適した噴霧流とすることができる。ちなみに、第１実施形態では、約８７％に設定されている。

すなわち、合流器９９２に至るまでに冷媒の蒸発はかなり進行しているため、合流器９９２で合流して冷媒配管９９３を流れる冷媒は、液滴が気相に混在する噴霧流（図５（ｃ）参照）となり、分流器９９１において均等に冷媒流路５１と冷媒流路６１に分配することが可能になる。

そして、分流器９９１で分流した冷媒は、冷媒流路５１と冷媒流路６１において、空気から熱を吸収し、残りわずかな液が蒸発した後、合流器９５２でほぼ同じ状態で合流し、圧縮機２（図１参照）へ流れる。

このように、たとえ分流器９５１で不均等な冷媒分配が発生し、冷媒流路５０と冷媒流路６０へ流れる冷媒液の量が大きく異なっても、冷媒流路５０と冷媒流路６０の下流側に合流器９９２と分流器９９１を設置することによって、冷媒流路５０と冷媒流路６０との間に生じた冷媒状態の相違を解消した上で、冷媒を再び均等に分流させることができる。したがって、蒸発器（室内熱交換器３）本来の熱交換能力を発揮させるとともに、圧縮機２の信頼性を確保できる。

ちなみに、合流器９９２より上流側に位置する室内熱交換器３の伝熱面積が室内熱交換器３の全体の７０％未満では、合流器９９２に至るまでに冷媒の蒸発が十分に進行せず、冷媒配管９９３を流れる冷媒は、液滴が気相に混在する噴霧流とはならず、分流器９９１の設置姿勢や重力の影響を受けて、分流器９９１において冷媒を均等に分配することができなくなる。その結果、液相流量が少なく分配された冷媒流路においては、蒸発が早く終了して、出口過熱度が過大になる一方、液相流量が多く分配された冷媒流路においては、蒸発が終了できず、液冷媒が残存してしまうので、蒸発器の性能低下を引き起こすとともに、圧縮機２に液冷媒が供給されることで圧縮機２の性能低下を引き起こす恐れがある。

また、分流器９５１が室内熱交換器３の途中にあるため、絞り機構などの分配改善手段を用いると、圧力損失をもたらして、空気調和機の性能低下を引き起こしてしまう。一方、分配改善手段を用いないと、不均等な冷媒分配が発生しやすくなる。第１実施形態では、合流器９９２および分流器９９１を二方弁７の下流側に設けたので、例え分流器９５１に分配改善手段がなく、不均等な冷媒分配が発生しても、その影響を緩和できる。

なお、前記した実施形態では、合流器９９２より上流側に位置する室内熱交換器３の伝熱面積が室内熱交換器３の全体の７０％以上を占める場合を例に挙げて説明したが、これに限定されるものではなく、合流器９９２より上流側に位置する伝熱管の長さが室内熱交換器３の全体の伝熱管の長さの７０％以上を占める構成にしてもよい。全体の伝熱管の長さとは、冷媒配管１２３が接続される伝熱管開口端２０１から合流器９５２までの長さである。伝熱管開口端同士を接続する冷媒配管１３０，１３１，１３２，１３３，１３４，１３５，１３６，１３７，９５５，９５６，９５７，９６５，９６６，９６７，９９３については、全体の伝熱管の長さに比べたら無視できる長さであるので、伝熱管の長さとして考慮しても考慮しなくてもどちらでもよい。この場合においても、合流器９９２より上流側に位置する伝熱管の長さが全体の７０％以上になると、冷媒の流動様式は分配に適した噴霧流となる。よって、第１実施形態と同様な効果を得ることができる。

（第２実施形態）
図６は、第２実施形態に係る室内熱交換器を示す側面図である。なお、第２実施形態の室内熱交換器３Ａは、分流器９９１Ａの下流側の流路構成のみが第１実施形態と異なるため、分流器９９１の上流側の流路構成については第１実施形態と同一の符号を付してその説明を省略する。

伝熱管開口端５０８に冷媒配管９５５が、伝熱管開口端５０９に冷媒配管９５６が、伝熱管開口端５１２に冷媒配管９５７がそれぞれ接続される。また、伝熱管開口端６０８に冷媒配管９６５が、伝熱管開口端６０９に冷媒配管９６６が、伝熱管開口端６１２に冷媒配管９６７がそれぞれ接続される。

さらに、第１実施形態での、伝熱管開口端５１０と伝熱管開口端５１１とを接続するリターンベンド１１１の替わりに、伝熱管開口端５１０に冷媒配管９５８が、伝熱管開口端５１１に冷媒配管９５９がそれぞれ接続される。また、第１実施形態での、伝熱管開口端６１０と伝熱管開口端６１１とを接続するリターンベンド１１１の替わりに、伝熱管開口端６１０に冷媒配管９６８が、伝熱管開口端６１１に冷媒配管９６９がそれぞれ接続される。

さらに、冷媒配管９５５と冷媒配管９６５とを合流器９９２に接続し、冷媒流路５０と冷媒流路６０を合流させる手段を設ける。そして、冷媒配管９５６と冷媒配管９５７と冷媒配管９６６と冷媒配管９６７とを分流器９９１Ａに接続し、分流器９９１Ａの下流側に冷媒流路５１Ａと冷媒流路５１Ｂと冷媒流路６１Ａと冷媒流路６１Ｂを構成する。また、合流器９９２と分流器９９１Ａとを冷媒配管９９３で接続し、合流器９９２で合流した冷媒を混合する手段を設ける。なお、本実施形態では、分流器９９１Ａが特許請求の範囲の分流器に相当し、合流器９９２が特許請求の範囲の合流器に相当する。

さらに、冷媒配管９５８と冷媒配管９５９と冷媒配管９６８と冷媒配管９６９とを合流器９５２Ａに接続し、冷媒流路５１Ａと冷媒流路５１Ｂと冷媒流路６１Ａと冷媒流路６１Ｂとを合流させる。合流器９５２Ａで合流し、単一となった冷媒流路は、冷媒配管１２４を介して、圧縮機２（図１参照）に接続される。

これにより、分流器９５１で分流し、冷媒流路５０と冷媒流路６０を流れる冷媒は、合流器９９２で一旦合流し、冷媒流路５０と冷媒流路６０との間の冷媒状態の相違が解消された後、分流器９９１Ａにより、冷媒流路５１Ａと冷媒流路５１Ｂと冷媒流路６１Ａと冷媒流路６１Ｂに均等に分配される。その後、それぞれの冷媒流路５１Ａ、冷媒流路５１Ｂ、冷媒流路６１Ａ、冷媒流路６１Ｂを流れた冷媒は、蒸発が終了した後に、合流器９５２Ａで再び合流する。

第２実施形態では、分流器９９１Ａの下流側に位置する冷媒流路５１Ａ、冷媒流路５１Ｂ、冷媒流路６１Ａ、冷媒流路６１Ｂの数を増加したため、１冷媒流路当たりを流れる冷媒の流量が減少するとともに、１冷媒流路当たりの長さが短くなる。したがって、冷媒の圧力損失が低減し、空気調和機１としての性能をさらに向上できる。

（第３実施形態）
図７は、第３実施形態に係る室外熱交換器を示す側面図である。なお、図中の太実線は冷媒配管を、破線は伝熱管１１０のＵ字管部を、それぞれ示している。図中の太実線の矢印は、暖房運転時、すなわち室外熱交換器５が蒸発器として機能し、室内熱交換器３が凝縮器として機能する時の冷媒の流れ方向を示している。また、本実施形態では、分流器９９６が特許請求の範囲の分流器に相当し、合流器９９７が特許請求の範囲の合流器に相当する。

すなわち、室外熱交換器５は、膨張弁４（図１参照）と接続された冷媒配管１２２を介して分流器９３３と接続され、分流器９３３において、２つの冷媒流路３１と冷媒流路４１に分かれる。

一方の冷媒流路３１は、分流器９３３と伝熱管開口端３０２とを接続する冷媒配管１４０を経て、室外熱交換器５の最下部を通って、伝熱管開口端３０４と接続する冷媒配管１４２を介して分流器９５３に至り、分流器９５３で再び２つの冷媒流路５２と冷媒流路６２とに分かれる。

一方の冷媒流路５２は、分流器９５３と伝熱管開口端５０２とを接続する冷媒配管１４４を経て、室外熱交換器５の最上部を通って、伝熱管開口端５１３と接続する冷媒配管９４１を経て、合流器９９７に至る。

もう一方の冷媒流路６２は、分流器９５３と伝熱管開口端６０２とを接続する冷媒配管１４５を経て、室外熱交換器５の上部を通って、伝熱管開口端６１３と接続する冷媒配管９４２を経て、合流器９９７に至る。

冷媒流路４１は、分流器９３３と伝熱管開口端４０２とを接続する冷媒配管１４１を経て、室外熱交換器５の下部を通って、伝熱管開口端４０４と接続する冷媒配管１４３を介して分流器９７３に至り、分流器９７３で再び２つの冷媒流路７２と冷媒流路８２とに分かれる。

一方の冷媒流路７２は、分流器９７３と伝熱管開口端７０２とを接続する冷媒配管１４６を経て、室外熱交換器５の中間部を通って、伝熱管開口端７１３と接続する冷媒配管９４３を経て、合流器９９７に至る。

もう一方の冷媒流路８２は、分流器９７３と伝熱管開口端８０２とを接続する冷媒配管１４７を経て、室外熱交換器５の下部を通って、伝熱管開口端８１３と接続する冷媒配管９４４を経て、合流器９９７に至る。

合流器９９７では、冷媒流路５２と冷媒流路６２と冷媒流路７２と冷媒流路８２とが合流した後、合流器９９７と分流器９９６とを接続する冷媒配管９９８を経て、分流器９９６で再び４つ、すなわち冷媒流路５３と冷媒流路６３と冷媒流路７３と冷媒流路８３とに分かれる。

冷媒流路５３は、分流器９９６と伝熱管開口端５１４とを接続する冷媒配管９８１を経て、冷媒流路５２と冷媒流路６２との間を通って、合流器９５４と接続する冷媒配管９１１を経て、合流器９３４に至る。

冷媒流路６３は、分流器９９６と伝熱管開口端６１４とを接続する冷媒配管９８２を経て、冷媒流路５２と冷媒流路６２との間を通って、合流器９５４と接続する冷媒配管９１１を経て、合流器９３４に至る。すなわち、冷媒流路５３と冷媒流路６３とは、合流器９５４で合流した後、合流器９３４に至る。

冷媒流路７３は、分流器９９６と伝熱管開口端７１４とを接続する冷媒配管９８３を経て、冷媒流路７２と冷媒流路８２との間を通って、合流器９７４と接続する冷媒配管９１２を経て、合流器９３４に至る。

冷媒流路８３は、分流器９９６と伝熱管開口端８１４とを接続する冷媒配管９８４を経て、冷媒流路７２と冷媒流路８２との間を通って、合流器９７４と接続する冷媒配管９１２を経て、合流器９３４に至る。すなわち、冷媒流路７３と冷媒流路８３とは、合流器９７４で合流した後、合流器９３４に至る。

合流器９５４で合流した冷媒流路５３および冷媒流路６３と、合流器９７４で合流した冷媒流路７３および冷媒流路８３とは、冷媒配管９１１，９１２を経て、合流器９３４で合流し、単一となった後、冷媒配管１２１を介して、圧縮機２（図１参照）と接続する。

このように、第３実施形態では、合流器９９７より上流側に位置する室外熱交換器５（蒸発器の熱交換器）の伝熱面積が室外熱交換器５の全体の伝熱面積の７０％以上を占めるように設定することにより、合流器９９７の上流側において冷媒の流動様式を分配に適した噴霧流とすることができる。なお、第３実施形態では、約８５％に設定されている。

すなわち、合流器９９７に至るまでに冷媒の蒸発はかなり進行しているため、合流器９９７で合流して冷媒配管９９８を流れる冷媒は、液滴が気相に混在する噴霧流（図５（ｃ）参照）となり、分流器９９６において均等に冷媒流路５３と冷媒流路６３と冷媒流路７３と冷媒流路８３とに分配することが可能になる。

そして、分流器９９６で分流した冷媒は、冷媒流路５３と冷媒流路６３と冷媒流路７３と冷媒流路８３において、空気から熱を吸収し、残りわずかな液が蒸発した後、合流器９３４でほぼ同じ状態で合流し、圧縮機２へ流れる。

このように、たとえ分流器９３３，９５３，９７３で不均等な冷媒分配が発生し、冷媒流路５２と冷媒流路６２と冷媒流路７２と冷媒流路８２へ流れる冷媒液の量が大きく異なっても、冷媒流路５２と冷媒流路６２と冷媒流路７２と冷媒流路８２の下流側の合流器９９７によってその差異は解消される。そして、冷媒配管９９８で混合し、噴霧流となった冷媒は、分流器９９６で均等に分岐し、残りわずかな液がそれぞれの冷媒流路５３、冷媒流路６３、冷媒流路７３、冷媒流路８３で蒸発した後、合流器９５４，９７４で合流し、さらに合流器９３４で合流した後に圧縮機２へ流れる。したがって、蒸発器（室外熱交換器５）本来の熱交換能力を発揮させるとともに、圧縮機２の信頼性を確保できる。

なお、第３実施形態の室外熱交換器５の場合においても、合流器９９７より上流側に位置する室外熱交換器５（蒸発器の熱交換器）の伝熱面積が室外熱交換器５の全体の伝熱面積の７０％以上を占めるように設定するものに限定されず、合流器９９７より上流側に位置する伝熱管の長さが室外熱交換器５の全体の伝熱管の長さの７０％以上を占める構成にしてもよい。

（第４実施形態）
図８は、第４実施形態に係る室外熱交換器を示す側面図である。なお、第４実施形態は、合流と分流に係わる流路構成のみが第３実施形態と異なっている。第４実施形態に係る室外熱交換器５Ａについて、第３実施形態と同様の構成については同一の符号を付して重複した説明を省略し、第３実施形態と異なる部分のみを説明する。また、本実施形態では、分流器９９６Ａ，９９６Ｂが特許請求の範囲の分流器に相当し、合流器９９７Ａ，９９７Ｂが特許請求の範囲の合流器に相当する。

室外熱交換器５Ａは、分流器９５３で分岐した冷媒流路５２と、分流器９７３で分岐した冷媒流路７２とが、合流器９９７Ａで一旦合流し、冷媒配管９９８Ａで混合した後、分流器９９６Ａで冷媒流路５３と冷媒流路６３に分岐する。また、分流器９５３で分岐した冷媒流路６２と、分流器９７３で分岐した冷媒流路８２とが、合流器９９７Ｂで一旦合流し、冷媒配管９９８Ｂで混合した後、分流器９９６Ｂで冷媒流路７３と冷媒流路８３とに分岐する。

その後、第３実施形態と同様にして、冷媒流路５３と冷媒流路６３は合流器９５４で合流し、冷媒流路７３と冷媒流路８３は合流器９７４で合流した後、さらに合流器９３４で合流する。

これにより、第４実施形態では、不均等な冷媒分配に起因する冷媒流路５２と冷媒流路７２を流れる冷媒の状態差異は合流器９９７Ａで、冷媒流路６２と冷媒流路８２を流れる冷媒の状態差異は合流器９９７Ｂで解消できるとともに、冷媒をそれぞれ分流器９９６Ａと分流器９９６Ｂで均等に分配できる。

また、第４実施形態では、合流器９９７Ａ，９９７Ｂおよび分流器９９６Ａ，９９６Ｂに接続する流路の数を図７に示す室外熱交換器５と比べて減少させたので、合流器９９７Ａ，９９７Ｂおよび分流器９９６Ａ，９９６Ｂを小型化でき、設計の自由度がさらに向上する。

（第５実施形態）
図９は、第５実施形態に係る室外熱交換器を示す側面図である。なお、第５実施形態は、第３実施形態の分流器９９６の下流側の流路構成のみが異なる。第５実施形態に係る室外熱交換器５Ｂについて、第３実施形態と同様の構成については同一の符号を付して重複した説明を省略する。また、本実施形態では、分流器９９６Ｃが特許請求の範囲の分流器に相当し、合流器９９７が特許請求の範囲の合流器に相当する。

室外熱交換器５Ｂは、第３実施形態と異なり、合流器９５４，９７４の替わりに、リターンベンド１１１Ｂ，１１１Ｃを設ける。また、分流器９９６Ｃから冷媒流路を、伝熱管開口端６１５から伝熱管開口端５１５までの冷媒流路６４と、伝熱管開口端８１５から伝熱管開口端７１５までの冷媒流路８４の２つに分ける。そして、伝熱管開口端５１５と伝熱管開口端７１５を、冷媒配管９１３，９１４を介して合流器９３４に接続し、冷媒流路６４と冷媒流路８４とを合流させる。

また、室外熱交換器５Ｂでは、冷媒流路６４に使用する伝熱管１１０Ａ，１１０Ｂの内径、および冷媒流路８４に使用する伝熱管１１０Ｃ，１１０Ｄの内径が、合流器９９７の上流側、すなわち冷媒流路５２と冷媒流路６２と冷媒流路７２と冷媒流路８２に使用する伝熱管１１０（一部のみ図示）の内径より大きく形成されている。

これにより、冷媒流路５２と冷媒流路６２と冷媒流路７２と冷媒流路８２を流れる冷媒は、合流器９９７で一旦合流し、冷媒流路５２と冷媒流路６２と冷媒流路７２と冷媒流路８２との間の冷媒状態の相違が解消された後、分流器９９６Ｃにより、冷媒流路６４と冷媒流路８４へ均等に分配される。

第５実施形態では、分流器９９６Ｃの下流側の伝熱管１１０Ａ，１１０Ｂ，１１０Ｃ，１１０Ｄの内径を太くするとともに、冷媒流路の数を減らしたこと（図７の４本→図９の２本）によって、冷媒配管系を簡略化した上で、圧力損失の増大を回避できる。

なお、本発明では、室内熱交換器３，３Ａ、および室外熱交換器５，５Ａ，５Ｂに適用した場合を例に挙げて説明したが、本発明は前記した各実施形態に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、熱交換器の形状や冷媒流路構成が異なってもよく、また、合流器と分流器の種類や設置姿勢には制限がない。

また、室内熱交換器３，３Ａと室外熱交換器５，５Ａ，５Ｂとを適宜組み合わせて空気調和機１を構成してもよい。これにより、冷房運転時と暖房運転時の両運転時において、蒸発器の本来の性能を引き出すことができ、高性能な空気調和機１を得ることができる。

１空気調和機
２圧縮機
３，３Ａ室内熱交換器
４膨張弁
５，５Ａ，５Ｂ室外熱交換器
６四方弁
７二方弁
５０，５１，５１Ａ，５１Ｂ，５２，５３，６０，６１，６１Ａ，６１Ｂ，６２，６３，６４，７２，７３，８２，８３，８４冷媒流路
１００，１０１，１０２フィン
１１０Ｕ字型伝熱管
１１１リターンベンド
９９１，９９６，９９６Ａ，９９６Ｂ，９９６Ｃ分流器
９９２，９９７，９９７Ａ，９９７Ｂ合流器
９９３，９９８，９９８Ａ，９９８Ｂ冷媒配管

Claims

冷媒を圧縮する圧縮機と、
前記圧縮機で圧縮された冷媒を凝縮させる凝縮器と、
前記凝縮器で凝縮された冷媒を減圧する膨張弁と、
前記膨張弁で減圧された冷媒を蒸発させる蒸発器と、を備え、
前記蒸発器は、
複数の冷媒流路を流れる冷媒を合流させる合流器と、
前記合流器と別体に構成され、前記合流器により合流した冷媒を再び複数の冷媒流路に分流させる分流器と、を備え、
前記合流器より上流側に位置する前記蒸発器の熱交換器の伝熱面積が前記蒸発器の全体の７０％以上を占めることを特徴とする空気調和機。
冷媒を圧縮する圧縮機と、
前記圧縮機で圧縮された冷媒を凝縮させる凝縮器と、
前記凝縮器で凝縮された冷媒を減圧する膨張弁と、
前記膨張弁で減圧された冷媒を蒸発させる蒸発器と、を備え、
前記蒸発器は、
複数の冷媒流路を流れる冷媒を合流させる合流器と、
前記合流器と別体に構成され、前記合流器により合流した冷媒を再び複数の冷媒流路に分流させる分流器と、を備え、
前記合流器より上流側に位置する前記蒸発器の伝熱管の長さが前記蒸発器の全体の７０％以上を占めることを特徴とする空気調和機。
前記蒸発器は、減圧機能を有する二方弁を備え、
前記合流器および前記分流器が、前記二方弁の下流側に設けられていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の空気調和機。