JP2014126273A - 熱交換器および冷凍装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ヘッダの内部空間において上下に並んで配置された扁平多穴管の入口に向かう冷媒流れの偏流を抑制させることが可能な熱交換器および冷凍装置を提供する。
【解決手段】圧力損失付加板４２は、第２円柱部材４１内の第２上方小空間１４１を流入開口１４１ｘ側の分流空間１４１ａと扁平多穴管側空間１４１ｂに仕切っており、両空間を連通させる微小開口４２ｂが形成されている。微小開口４２ｂの面積の大きさは、分流空間１４１ａに流入する冷媒の量が１０〜９０ｋｇ／ｈｒの条件下で１０ｋＰａ以上の圧力差を生じさせる大きさである。高さｈ（ｍｍ）である分流空間１４１ａの断面積は、分流空間１４１ａに流入する冷媒の量が１０〜９０ｋｇ／ｈｒの条件下で、Ｒ４１０Ａの場合は0.0016×ｈ＋0.44＜体積流速Ｖａ＜0.003×ｈ＋1.0を満たし、Ｒ３２の場合は0.002×ｈ＋0.5＜体積流速Ｖｂ＜0.004×ｈ＋1.1を満たすように定められている。
【選択図】図９

Description

本発明は、熱交換器および冷凍装置に関する。

従来から、特許文献１（特開２０１０−２４３０７６号公報）に示すように、ヘッダに対して複数の扁平多穴管が連結するようにして構成された熱交換器が提案されている。

この熱交換器では、複数の扁平多穴管は、ヘッダに対して径方向から挿入されることで連結されており、複数の扁平多穴管の端部は、いずれもヘッダの内部空間の壁面よりも内側に位置している。

上述のように、特許文献１（特開２０１０−２４３０７６号公報）に記載の熱交換器では、ヘッダの内部空間は特に仕切等が設けられていないため、ヘッダの内部空間を冷媒が上方に向けて移動する際の水平断面積は大きい。このため、例えば、冷媒の循環量が減っている場合には、ヘッダの内部空間を上方に向けて移動する際の冷媒の通過速度を十分に高めることができないおそれがある。

また、ヘッダの内部空間の冷媒の通過速度を高めるだけでは、上下方向に並んで配置された複数の扁平多穴管に対する冷媒流れの偏流を十分に抑制できないおそれがある。

本発明は上記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、ヘッダの内部空間において上下に並んで配置された扁平多穴管の入口に向かう冷媒流れの偏流を抑制させることが可能な熱交換器および冷凍装置を提供することにある。

第１観点に係る熱交換器は、圧縮機、放熱器および膨張機構と共に冷凍装置の冷媒回路を構成する熱交換器であって、ヘッダおよび複数の扁平多穴管を有している。ヘッダは、冷媒を取り込む流入開口が設けられており、鉛直方向に延びている。複数の扁平多穴管は、水平方向に延びており、異なる高さ位置でヘッダの内部空間に対して端部が連通するように設けられている。ヘッダは、圧力損失付加部材を有している。圧力損失付加部材は、ヘッダの内部空間を、流入開口が設けられている側の第１空間と扁平多穴管が接続されている側の第２空間とに仕切っている。圧力損失付加部材は、第１空間と第２空間とを連通させる開口が形成されている。開口の面積の大きさは、第１空間に流入する冷媒の量が１０〜９０ｋｇ／ｈｒの条件下で用いられた場合に、圧力損失付加部材の上流側と下流側とで少なくとも１０ｋＰａ以上の圧力差を生じさせる大きさである。ヘッダの第１空間における高さ毎の水平断面積から求まる平均水平断面積は、第１空間に流入する冷媒の量が１０〜９０ｋｇ／ｈｒの条件下で用いられた場合において、第１空間内部の鉛直方向の高さをｈ（ｍｍ）とすると、循環させる冷媒がＲ４１０Ａである場合には、流入開口を通過して第１空間を上方に向かう冷媒の体積流速Ｖａ（ｍ／ｓ）が、0.0016×ｈ＋0.44＜体積流速Ｖａ＜0.003×ｈ＋1.0の関係式を満たすように定められている。また、ヘッダの第１空間における高さ毎の水平断面積から求まる平均水平断面積は、第１空間に流入する冷媒の量が１０〜９０ｋｇ／ｈｒの条件下で用いられた場合において、第１空間内部の鉛直方向の高さをｈ（ｍｍ）とすると、循環させる冷媒がＲ３２である場合には、流入開口を通過して第１空間を上方に向かう冷媒の体積流速Ｖｂ（ｍ／ｓ）が、0.002×ｈ＋0.5＜体積流速Ｖｂ＜0.004×ｈ＋1.1の関係式を満たすように定められている。

なお、圧力損失付加部材の開口の面積の大きさは、さらなる圧力損失を付与させて偏流をさらに抑制させる観点からは、第１空間に流入する冷媒の量が１０〜９０ｋｇ／ｈｒの条件下で用いられた場合に、圧力損失付加部材の上流側と下流側とで２０ｋＰａ以上の圧力差を生じさせる大きさであってもよい。

この熱交換器では、ヘッダの内部空間は、圧力損失付加部材によって第１空間と第２空間に仕切られている。このため、流入開口を介して第１空間に流入した冷媒が上方に向かう際に通過する通過断面積を小さくすることができている。したがって、第１空間を上方に向かう冷媒の流速を上げることができている。さらに、ヘッダの第１空間における鉛直方向の冷媒の体積流速が所定の範囲内となるように、ヘッダの第１空間における平均水平断面積が定められている。これにより、ヘッダの第１空間内の冷媒を上方まで到達させやすくすることが可能になっている。

しかも、圧力損失付加部材に設けられている開口の大きさは、圧力損失付加部材の上流側と下流側とで少なくとも１０ｋＰａ以上の圧力差を生じさせる大きさとなるように定められている。これにより、ヘッダの第１空間を流れる冷媒に対して、十分に圧力損失を付加することができるため、異なる高さ位置に設けられている複数の扁平多穴管に対する冷媒流れの偏流を十分に抑制することが可能になっている。

したがって、ヘッダの内部空間において上方に配置されている扁平多穴管に対して冷媒を十分に到達させることができると共に、冷媒流れの偏流を抑制させることが可能になっている。

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、圧力損失付加部材の開口は、複数の微小開口によって構成されている。開口面積は、複数の微小開口の面積の合計値である。

この熱交換器では、圧力損失付加部材の開口が複数の微小開口に分かれて構成されている。このため、圧力損失付加部材によって圧力損失を受けた冷媒を、複数の微小開口を介した複数の流れに分流させることで、複数の微小開口同士の間の偏流を抑制することが可能になる。

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、微小開口の数は、扁平多穴管の数の１／１０以上、扁平多穴管の数以下である。

この熱交換器では、微小開口が扁平多穴管の数の１／１０以上の多数設けられているため、複数の微小開口を通過する際に複数の微小開口同士の間の偏流が抑制された冷媒分布状態を維持させたままで、各扁平多穴管に冷媒を送ることが可能になる。また、微小開口が扁平多穴管の数以下となるように設けられているため、微小開口の１つ当たりの大きさが小さくなり過ぎないようにすることができ、設計誤差の影響を小さく抑えることができる。

第４観点に係る冷凍装置は、第１観点から第３観点のいずれかの熱交換器を有しており、実質的にＲ３２からなる単一冷媒が内部を循環する冷媒回路を備えている。なお、実質的にＲ３２からなる単一冷媒は、特に限定されないが、冷媒におけるＲ３２の重量比率が９０重量％以上であってよく、９５重量％以上であってもよく、９９重量％以上であってもよい。

この冷凍装置では、従来のＲ４１０Ａ等の冷媒と比べて低い流速で循環される実質的にＲ３２からなる単一冷媒を、冷媒回路を循環する冷媒として用いている。このため、従来よりも、冷媒循環量が低い状態とされることや冷媒の物性の違いに起因して、ヘッダの内部空間において扁平多穴管の入口に向かう冷媒流れの偏流が生じやすい。これに対して、この冷凍装置では、上記熱交換器を採用して上流側の空間で圧力損失を確保したことによって、冷媒を上方に到達させやすくして、冷媒流れの偏流を抑制することが可能になっている。

第１観点に係る熱交換器では、ヘッダの内部空間において上方に配置されている扁平多穴管に対して冷媒を十分に到達させることができると共に、冷媒流れの偏流を抑制させることが可能になっている。

第２観点に係る熱交換器では、複数の微小開口同士の間の偏流を抑制することが可能になる。

第３観点に係る熱交換器では、偏流が抑制されたままで扁平多穴管に冷媒を送ることができつつ、微小開口の設計誤差を小さく抑えることができる。

第４観点に係る冷凍装置では、冷媒流れの偏流を抑制することが可能になっている。

実施形態に係る熱交換器および冷凍装置における冷媒回路の概略構成図である。 実施形態に係る熱交換器の概略外観斜視図である。 冷媒回路に組み込まれた熱交換器の例を示す図である。 伝熱フィンの構成を示す部分拡大図である。 熱交換器の冷媒パスの例を示す図である。 圧力損失付加板の概略外観斜視図である。 第２ヘッダの第２上方小空間（１４３）近傍の正面視概略断面図である。 図５のＣ−Ｃ断面における第２ヘッダ近傍を示す上面視断面図である。 第２ヘッダの第２上方小空間（１４１）近傍の正面視概略断面図である。 図５のＡ−Ａ断面における第２ヘッダ近傍を示す上面視断面図である。 第２ヘッダの第２上方小空間（１４２）近傍の正面視概略断面図である。 図５のＢ−Ｂ断面における第２ヘッダ近傍を示す上面視断面図である。 扁平多穴管１本当たりに流れる平均冷媒通過量と微小開口の直径との関係を示したグラフである。 分流空間の高さと、冷媒の偏流を抑制するために必要な分流空間の冷媒体積流速との関係を示したグラフである。 他の実施形態（６−１）に係る圧力損失付加板の概略外観斜視図である。 他の実施形態（６−２）に係る第２ヘッダの第２上方小空間近傍の正面視概略断面図である。 他の実施形態（６−３）に係る第２ヘッダの第２上方小空間近傍の正面視概略断面図である。 他の実施形態（６−４）に係る圧力損失付加板の概略外観斜視図である。 他の実施形態（６−４）に係る第２ヘッダの第２上方小空間近傍の正面視概略断面図である。 他の実施形態（６−５）に係る第２ヘッダの第２上方小空間近傍の正面視概略断面図である。 他の実施形態（６−９）に係る第２ヘッダの分解概略斜視図である。 他の実施形態（６−５）に係る第２ヘッダの分流空間（７４７）近傍の正面視概略断面図である。 他の実施形態（６−５）に係る第２ヘッダの分流空間（７４７）近傍の上面視断面図である。

以下、実施形態およびその変形例に係る熱交換器および冷凍装置について、図面に基づいて説明する。なお、以下の記載は、本発明を限定するものではない。

（１）冷凍装置１
図１に、本実施形態の熱交換器３を備えた冷凍装置１の冷媒回路構成図を示す。

冷凍装置１は、室外ユニット１ａおよび室内ユニット１ｂを備えている。室外ユニット１ａと室内ユニット１ｂは、液側連絡配管７およびガス側連絡配管８を介して互いに接続されている。冷凍装置１は、室外ユニット１ａ、室内ユニット１ｂ、液側連絡配管７およびガス側連絡配管８が互いに接続されることで構成される冷媒回路１０を有している。

冷媒回路１０は、循環することで冷凍サイクルを行う作動冷媒が充填された閉回路である。なお、特に限定されないが、本実施形態では、作動冷媒としてＲ３２からなる単一冷媒が用いられている。冷媒回路１０は、圧縮機２、四路切換弁６、室内熱交換器としての熱交換器３、膨張弁４、分流器２９、各細管５７，５８，５９、室内熱交換器としての熱交換器５が互いに冷媒配管によって接続されて構成されている。四路切換弁６は、図１に示すように、圧縮機２の吐出側、圧縮機２の吸入側、室外熱交換器としての熱交換器３側、室内熱交換器としての熱交換器５側のそれぞれに接続される４つのポートを有している。

室外ユニット１ａは、室外ファン３ａと、上記冷媒回路１０を構成している圧縮機２、四路切換弁６、膨張弁４、分流器２９、各細管５７，５８，５９および熱交換器３と、を収納している。室外ファン３ａは、室外熱交換器としての熱交換器３に対して、室外空気を供給するための送風手段である。圧縮機２は、スクロール型またはロータリ型の全密閉型圧縮機である。膨張弁４は、いわゆる電子膨張弁である。分流器２９は、膨張弁４を通過した冷媒が各細管５７，５８，５９に分流させながら熱交換器３に送られるように、膨張弁４と熱交換器３との間に設けられている。室外熱交換器としての熱交換器３は、内部を通過する冷媒と室外空気との間で熱交換を行わせる。この室外熱交換器としての熱交換器３の詳細構成については、後述する。

室内ユニット１ｂは、室内ファン５ａと、上記冷媒回路１０を構成している室内熱交換器としての熱交換器５と、を収納している。室内ファン５ａは、室内熱交換器としての熱交換器５に対して、室内空気を供給するための送風手段である。室内熱交換器としての熱交換器５は、内部を通過する冷媒と室内空気との間で熱交換を行わせる。室内熱交換器としての熱交換器５は、円管である伝熱管を備えたいわゆるクロスフィン型のフィン・アンド・チューブ熱交換器によって構成されている。

（２）全体の動作
冷凍装置１は、冷房運転時には、圧縮機２の吐出側と室外熱交換器としての熱交換器３側が接続され、圧縮機２の吸入側と室内熱交換器としての熱交換器５側が接続されるように、四路切換弁６の接続状態が切り換えられて、冷凍サイクルが行われる。冷媒回路１０では、具体的には、圧縮機２から吐出された冷媒が、四路切換弁６を通って室外熱交換器としての熱交換器３へ流入し、冷媒の熱を室外空気に対して放熱する。室外熱交換器としての熱交換器３から流出した冷媒は、膨張弁４を通過する際に減圧されることで気液二相状態となり、室内熱交換器としての熱交換器５へ流入する。室内熱交換器としての熱交換器５では、冷媒は、室内空気から吸熱することで蒸発する。室内熱交換器としての熱交換器５から流出した冷媒は、四路切換弁６を通過して、圧縮機２に吸入され、再び圧縮されて吐出される。

冷凍装置１は、暖房運転時には、圧縮機２の吐出側と室内熱交換器としての熱交換器５側が接続され、圧縮機２の吸入側と室外熱交換器としての熱交換器３側が接続されるように、四路切換弁６の接続状態が切り換えられて、冷凍サイクルが行われる。冷媒回路１０は、具体的には、圧縮機２から吐出された冷媒が、四路切換弁６を通って室内熱交換器としての熱交換器５へ流入し、冷媒の熱を室内空気に対して放熱する。室内熱交換器としての熱交換器５から流出した冷媒は、膨張弁４を通過する際に減圧されることで気液二相状態となり、室外熱交換器としての熱交換器３へ流入する。室外熱交換器としての熱交換器３では、冷媒は、室外空気から吸熱することで蒸発する。室外熱交換器としての熱交換器３から流出した冷媒は、四路切換弁６を通過して、圧縮機２へ吸入され、再び圧縮されて吐出される。

（３）熱交換器３の詳細構造
冷凍装置１の室外熱交換器としての熱交換器３の詳細構造を、図面を参照しながら説明する。

図２は、本実施形態に係る熱交換器３の概略外観斜視図である。図３は、冷凍装置１の冷媒回路１０に組み込まれた熱交換器３の例を示す。図４に、設置状態における扁平多穴管１１の長手方向から見た伝熱フィン１２の拡大図を示す。

本実施形態に係る熱交換器３は、内部を作動冷媒が流れ、外部を空気が通過する、いわゆる空気熱交換器である。この熱交換器３は、積層型熱交換器である。

以下の説明において、冷媒の流れに関連する説明では、主として、冷凍装置１が暖房運転を行っている場合において室外熱交換器としての熱交換器３が冷媒の蒸発器として機能している場合を例に挙げて説明する。

室外熱交換器としての熱交換器３が冷媒の蒸発器として機能する場合には、図３に示すように、膨張弁４において減圧されて気液二相状態となった冷媒は、分流器２９によって各細管５７，５８，５９に分流されて、熱交換器３に送られる。なお、熱交換器３の内部を通過した冷媒は、冷媒配管７１を介して四路切換弁６まで送られる。

熱交換器３は、図３に示されるように、主として、分流器２９から延びる各細管５７，５８，５９に接続された第１ヘッダ１３と、もう１つのヘッダである第２ヘッダ１４と、複数の扁平多穴管１１と、複数の伝熱フィン１２と、第２ヘッダ１４を流れる冷媒を連絡する第１連絡配管５４および第２連絡配管５５を有している。

（３−１）扁平多穴管１１
扁平多穴管１１は、アルミニウムまたはアルミニウム合金などの金属素材を用いて、押し出し成形等により製造される。

扁平多穴管１１は、伝熱面となる平面部と、冷媒が流れる複数の内部流路１１ａ（図４参照）を有している。

平面部は、長尺かつ幅広であって、設置状態において内部流路１１ａの上方部分を構成し鉛直上方を法線方向とする面と、内部流路１１ａの下方部分を構成し鉛直下方を法線方向とする面と、を有している。平面部の幅寸法（空気流れ方向における上流側端部から下流側端部までの水平方向の長さ）は、約２５ｍｍである。各扁平多穴管１１の一端は、後述する第１ヘッダ１３に接続され、他端が後述する第２ヘッダ１４に接続される。

各内部流路１１ａは、扁平多穴管１１の長手方向の一端側から他端側に向けて貫通するように延びている。複数の内部流路１１ａは、扁平多穴管１１の幅方向に所定の間隔を開けながら並んでいる。特に限定されないが、本実施形態では、図４では一部省略しているが、１本の扁平多穴管１１には、２４〜２８個の内部流路１１ａが設けられている。また、本実施形態では、内部流路１１ａの流路断面形状は、鉛直方向の長さが０．５ｍｍであって、水平方向の長さが０．５ｍｍである方形となっている。

長手方向が鉛直方向となるように配置された第１ヘッダ１３と第２ヘッダ１４の間において、複数の扁平多穴管１１は、上下方向に間隔を開けながら並んでいる。一の扁平多穴管１１と他の扁平多穴管１１との間に形成された空間は、室外ファン３ａから供給される空気流れが扁平多穴管１１の幅方向に通過する通風空間となる。このように配置された扁平多穴管１１は、平面部のうちの上方の面が、１つ上に配置された扁平多穴管１１の平面部のうちの下方の面に対面するように配置されている。

（３−２）伝熱フィン１２
伝熱フィン１２は、アルミニウム製またはアルミニウム合金製のフィンである。伝熱フィン１２は、板状部材であって、一方の面とその裏面が扁平多穴管１１の内部流路１１ａが延びる方向を向くように配置されている。

伝熱フィン１２は、設置状態における空気流れの風上方向側端部から風下方向の端部の手前まで水平方向に延びた切り欠き１２ａが、上下方向に所定の間隔で形成されている。この切り欠き１２ａは、扁平多穴管１１の上下の平面部に沿った形状を有しており、挿入された扁平多穴管１１の外周面と接触している。

なお、伝熱フィン１２は、扁平多穴管１１が挿入された状態において、扁平多穴管１１の空気流れの風上側端部よりもさらに風上側に膨出した部分が形成されるように構成されている。

（３−３）第１ヘッダ１３
第１ヘッダ１３は、扁平多穴管１１の長手方向の一端近傍を、内部空間が扁平多穴管１１の内部流路１１ａと連通した状態で固定支持するように設けられている。

第１ヘッダ１３は、図５に示すように、主として、第１円柱部材３１と、第１上下仕切板１３ａ〜１３ｃとからなる。

（３−３−１）第１円柱部材３１
第１円柱部材３１は、軸方向が鉛直方向となるように延びた円柱形状の部材であって、第１ヘッダ１３の外形を構成している。第１円柱部材３１は、アルミニウム製またはアルミニウム合金製である。

第１円柱部材３１には、鉛直方向に所定の間隔を開けて複数の開口３１ａが設けられている。これらの開口３１ａに対して複数の扁平多穴管１１の長手方向の一端近傍部分が挿入され、各扁平多穴管１１の内部流路１１ａと第１円柱部材３１の内部空間が連通した状態で、第１円柱部材３１と複数の扁平多穴管１１とがロウ付けによって互いに接合されている。

第１円柱部材３１は、第１円柱部材３１に対して連結された複数の扁平多穴管１１のうち最も上方に位置している扁平多穴管１１と同等の高さ位置において、四路切換弁６側に向かって延びた冷媒配管７１が接続されている。

第１円柱部材３１は、第１円柱部材３１に対して連結された複数の扁平多穴管１１のうち最も下方に位置している扁平多穴管１１と同等の高さ位置において、分流器２９側に向かって延びた細管５９が接続されている。同様に、第１円柱部材３１は、第１円柱部材３１に対して連結された複数の扁平多穴管１１のうち下から３段目に位置している扁平多穴管１１と同等の高さ位置において分流器２９側に向かって延びた細管５８が接続されており、下から５段目に位置している扁平多穴管１１と同等の高さ位置において分流器２９側に向かって延びた細管５７が接続されている。

なお、第１円柱部材３１の鉛直上方端部と鉛直下方端部は、いずれも閉鎖されている。

（３−３−２）第１上下仕切板１３ａ〜１３ｃ
第１上下仕切板１３ａ〜１３ｃは、図５に示すように、第１円柱部材３１の内部空間を上下に並んだ４つの小空間に仕切るようにしてロウ付け固定された円盤状部材である。

第１上下仕切板１３ａは、第１円柱部材３１の内部空間を、下から７段目の扁平多穴管１１と下から６段目の扁平多穴管１１の間の高さ位置で上下に仕切るように配置されている。同様に、第１上下仕切板１３ｂは、第１円柱部材３１の内部空間を下から５段目の扁平多穴管１１と下から４段目の扁平多穴管１１の間の高さ位置で上下に仕切るように配置され、第１上下仕切板１３ｃは、第１円柱部材３１の内部空間を下から３段目の扁平多穴管１１と下から２段目の扁平多穴管１１の間の高さ位置で上下に仕切るように配置されている。

これにより、第１円柱部材３１の内部空間は、第１上下仕切板１３ａの上方である第１上方小空間１３１と、第１上下仕切板１３ａの下方であって第１上下仕切板１３ｂの上方である第１下方小空間１３２と、第１上下仕切板１３ｂの下方であって第１上下仕切板１３ｃの上方である第１下方小空間１３３と、第１上下仕切板１３ｃの下方である第１下方小空間１３４と、の４つの小空間に仕切られている。

第１上方小空間１３１は、上から１段目から２３段目までの２３の扁平多穴管１１と冷媒配管７１とを連通させる空間である。第１下方小空間１３２は、上から２４段目および２５段目の２つの扁平多穴管１１と細管５７とを連通させる空間である。第１下方小空間１３３は、上から２６段目および２７段目の２つの扁平多穴管１１と細管５８とを連通させる空間である。第１下方小空間１３４は、上から２８段目および２９段目の２つの扁平多穴管１１と細管５９とを連通させる空間である。

（３−４）第２ヘッダ１４
第２ヘッダ１４は、扁平多穴管１１の長手方向における第１ヘッダ１３側端部とは反対側の端部近傍を、内部空間が扁平多穴管１１の内部流路１１ａと連通した状態で固定支持するように設けられている。

第２ヘッダ１４は、図５〜図１２に示すように、主として、第２円柱部材４１と、第２上下仕切板１４ａ〜１４ｅと、圧力損失付加板４２とからなる。

（３−４−１）第２円柱部材４１
第２円柱部材４１は、複数の扁平多穴管１１の第１円柱部材３１側とは反対側の端部近傍に接続された部材であり、軸方向が鉛直方向となるように延びた円柱形状の部材であって、第２ヘッダ１４の外形を構成している。第２円柱部材４１は、アルミニウム製またはアルミニウム合金製である。

第２円柱部材４１には、鉛直方向に所定の間隔を開けて複数の開口４１ａが設けられている。これらの開口４１ａに対して複数の扁平多穴管１１の長手方向の他端近傍部分（第１円柱部材３１側とは反対側の端部近傍部分）が挿入され、各扁平多穴管１１の内部流路１１ａと第２円柱部材４１の内部空間が連通した状態で、第２円柱部材４１と複数の扁平多穴管１１とがロウ付けによって互いに接合されている。なお、第２円柱部材４１の内部空間には、半径方向において半径の６０％程度まで、第２円柱部材４１の内周面から内側に向けて、扁平多穴管１１の端部近傍が延び出している。

なお、第２円柱部材４１の鉛直上方端部と鉛直下方端部は、いずれも閉鎖されている。

（３−４−２）第２上下仕切板１４ａ〜１４ｅ
第２上下仕切板１４ａ〜１４ｅは、図５、図７、図９および図１１に示すように、第２円柱部材４１の内部空間を上下に並んだ６つの小空間に仕切るようにしてロウ付け固定された円盤状部材である。

第２上下仕切板１４ａは、第２円柱部材４１の内部空間を、上から８段目の扁平多穴管１１と上から９段目の扁平多穴管１１の間の高さ位置で上下に仕切るように配置されている。第２上下仕切板１４ｂは、第２円柱部材４１の内部空間を、上から１５段目の扁平多穴管１１と上から１６段目の扁平多穴管１１の間の高さ位置で上下に仕切るように配置されている。第２上下仕切板１４ｃは、第２円柱部材４１の内部空間を、下から７段目の扁平多穴管１１と下から６段目の扁平多穴管１１の間の高さ位置（第１上下仕切板１３ａと同じ高さ位置）で上下に仕切るように配置されている。同様に、第２上下仕切板１４ｄは、第２円柱部材４１の内部空間を下から５段目の扁平多穴管１１と下から４段目の扁平多穴管１１の間の高さ位置（第１上下仕切板１３ｂと同じ高さ位置）で上下に仕切るように配置され、第２上下仕切板１４ｅは、第２円柱部材４１の内部空間を下から３段目の扁平多穴管１１と下から２段目の扁平多穴管１１の間の高さ位置（第１上下仕切板１３ｃと同じ高さ位置）で上下に仕切るように配置されている。

これにより、第２円柱部材４１の内部空間は、第２上下仕切板１４ａの上方である第２上方小空間１４１と、第２上下仕切板１４ａの下方であって第２上下仕切板１４ｂの上方である第２上方小空間１４２と、第２上下仕切板１４ｂの下方であって第２上下仕切板１４ｃの上方である第２上方小空間１４３と、第２上下仕切板１４ｃの下方であって第２上下仕切板１４ｄの上方である第２下方小空間１４４と、第２上下仕切板１４ｄの下方であって第２上下仕切板１４ｅの上方である第２下方小空間１４５と、第２上下仕切板１４ｅの下方である第２下方小空間１４６と、の６つの小空間に仕切られている。

なお、本実施形態において、第２上方小空間１４１の内部の高さ、第２上方小空間１４２の内部の高さ、および、第２上方小空間１４３の内部の高さは、いずれも３２０ｍｍとなるように構成されている。

第２円柱部材４１の内部空間のうち、第２下方小空間１４６の上方空間と、第２上方小空間１４１の下方空間とは、第１連絡配管５４を介して連通している。第２円柱部材４１の内部空間のうち、第２下方小空間１４５の上方空間と、第２上方小空間１４２の下方空間とは、第２連絡配管５５を介して連通している。なお、第２上下仕切板１４ｃには、上下方向である板厚方向に貫通した流入開口１４１ｘが形成されている。この第２上下仕切板１４ｃの連通孔は、第２上方小空間１４３と第２下方小空間１４４とを連通させている。

（３−４−３）圧力損失付加板４２
圧力損失付加板４２は、熱交換器３が冷媒の蒸発器として機能する運転状態において、第２円柱部材４１の内部空間から扁平多穴管１１の内部流路１１ａに向けて冷媒が流れて行く際に、冷媒体積流速を上げることによって上方まで冷媒を到達させやすくしつつ、冷媒に圧力損失を付加させることによって高さ位置の異なる扁平多穴管１１同士における冷媒の偏流を抑制させるために、設けられている。

圧力損失付加板４２は、図６の概略外観斜視図に示すように、第２円柱部材４１の内径と同程度の幅寸法を有して鉛直方向に広がった板状部材であり、平面部４２ａ、および、複数の微小開口４２ｂを有している。この圧力損失付加板４２についても、アルミニウム製またはアルミニウム合金によって構成されている。

平面部４２ａは、図８、図１０および図１２の上面視断面図に示すように、第２上方小空間１４３、第２上方小空間１４１、第２上方小空間１４２の内部において、鉛直方向で且つ空気流れ方向に広がる平面を構成している。平面部４２ａは、第２上方小空間１４３、第２上方小空間１４１、第２上方小空間１４２の内部において、第２円柱部材４１の内周面のうち空気流れ方向の上流側の部分から、第２円柱部材４１の内周面のうち空気流れ方向の下流側の部分に至るまで広がっている。

複数の微小開口４２ｂは、圧力損失付加板４２の板厚方向に開口しており、第２上方小空間１４３については分流空間１４３ａと扁平多穴管側空間１４３ｂとを連通させており、第２上方小空間１４１については分流空間１４１ａと扁平多穴管側空間１４１ｂとを連通させており、第２上方小空間１４２については分流空間１４２ａと扁平多穴管側空間１４２ｂとを連通させている。複数の微小開口４２ｂは、本実施形態では、扁平多穴管１１の数に１対１に対応するように複数個設けられている。複数の微小開口４２ｂは、複数の扁平多穴管１１の高さ位置にそれぞれ対応するように設けられている。本実施形態では、微小開口４２ｂは、配置位置は特に限定されるものではないが、本実施形態においては、圧力損失付加板４２の上面視における中心近傍において、鉛直方向に所定の間隔で複数設けられている。なお、本実施形態では、微小開口４２ｂは、分流空間１４１ａ、１４２ａ、１４３ａ側から扁平多穴管側空間１４１ｂ、１４２ｂ、１４３ｂ側に向かう方向を軸方向とした円形状となっている。

図７の正面視概略断面図に示すように、圧力損失付加板４２は、第２上方小空間１４３を、第２上下仕切板１４ｃに形成された流入開口１４３ｘが面しており扁平多穴管１１が位置することなく鉛直方向に貫通した空間である分流空間１４３ａと、複数の扁平多穴管１１が接続されている扁平多穴管側空間１４３ｂと、に仕切ることで第２上方小空間１４３を二分するように設けられている。第２上方小空間１４３において、圧力損失付加板４２は、その外縁が、第２円柱部材４１の内周面や第２上下仕切板１４ｃの上面にロウ付けされることで固定されている。図８に、図５のＣ−Ｃ断面における第２ヘッダ１４の第２円柱部材４１の内部構造を示す。第２上方小空間１４３は、この圧力損失付加板４２によって、分流空間１４３ａと、複数の扁平多穴管側空間１４３ｂと、に仕切られている。分流空間１４３ａは、第２上方小空間１４３の内部空間において扁平多穴管１１が鉛直方向に存在していない空間である。この第２上方小空間１４３の下端近傍には、下端部分を仕切っている第２上下仕切板１４ｃが位置している。この第２上下仕切板１４ｃには、第２下方小空間１４４と第２上方小空間１４３とを鉛直方向に貫通させる流入開口１４３ｘが設けられているため、第２下方小空間１４４と分流空間１４３ａを鉛直方向に連通させることができている。これにより、第２下方小空間１４４から、上方に位置している第２上方小空間１４３の分流空間１４３ａに上昇した冷媒は、扁平多穴管１１が存在していない分流空間１４３ａ内を鉛直上方に上昇していきながら、各微小開口４２ｂの高さ位置毎に分流し、各微小開口４２ｂを介して各扁平多穴管１１の内部流路１１ａに分流されていくことになる。ここで、第２円柱部材４１の内部を冷媒が鉛直方向に通過する場合の冷媒通過断面積は、圧力損失付加板４２で分流空間１４３ａが仕切られることによって、第２円柱部材４１の内周面で囲われる円の面積よりも小さくなっているため、冷媒をより上方に到達させやすくすることができている。

図９の正面視概略断面図に示すように、第２上方小空間１４１に設けられた圧力損失付加板４２についても、上記第２上方小空間１４３と同様であり、圧力損失付加板４２は、第２上方小空間１４１にも設けられており、第１連絡配管５４の端部の流入開口１４１ｘが面しており扁平多穴管１１が位置することなく鉛直方向に貫通した空間である分流空間１４１ａと、複数の扁平多穴管１１が接続されている扁平多穴管側空間１４１ｂと、に仕切ることで第２上方小空間１４１を二分するように設けられている。第２上方小空間１４１において、圧力損失付加板４２は、その外縁が、第２円柱部材４１の内周面や第２上下仕切板１４ａの上面にロウ付けされることで固定されている。図１０に、図５のＡ−Ａ断面における第２ヘッダ１４の第２円柱部材４１の内部構造を示す。第２上方小空間１４１は、この圧力損失付加板４２によって、分流空間１４１ａと、複数の扁平多穴管側空間１４１ｂと、に仕切られている。分流空間１４１ａは、第２上方小空間１４１の内部空間において扁平多穴管１１が鉛直方向に存在していない空間である。この第２上方小空間１４１の下端近傍には、第１連絡配管５４が接続されているため、この第１連絡配管５４を介して、第２下方小空間１４６の冷媒が流入する。これにより、第２上方小空間１４１の分流空間１４１ａに流入した冷媒は、扁平多穴管１１が存在していない分流空間１４１ａ内を鉛直上方に上昇していきながら、各微小開口４２ｂの高さ位置毎に分流され、各微小開口４２ｂで分流された冷媒が各扁平多穴管１１の内部流路１１ａを流れていくことになる。ここで、第２円柱部材４１の内部を冷媒が鉛直方向に通過する場合の冷媒通過断面積は、圧力損失付加板４２で分流空間１４１ａが仕切られることによって、第２円柱部材４１の内周面で囲われる円の面積よりも小さくなっているため、冷媒をより上方に到達させやすくすることができている。

図１１の正面視概略断面図に示すように、第２上方小空間１４２に設けられた圧力損失付加板４２についても、上記第２上方小空間１４１と同様であり、圧力損失付加板４２は、第２上方小空間１４２にも設けられており、第２連絡配管５５の端部の流入開口１４２ｘが面しており扁平多穴管１１が位置することなく鉛直方向に貫通した空間である分流空間１４２ａと、複数の扁平多穴管１１が接続されている扁平多穴管側空間１４２ｂと、に仕切ることで第２上方小空間１４２を二分するように設けられている。第２上方小空間１４２において、圧力損失付加板４２は、その外縁が、第２円柱部材４１の内周面や第２上下仕切板１４ｂの上面にロウ付けされることで固定されている。図１２に、図５のＢ−Ｂ断面における第２ヘッダ１４の第２円柱部材４１の内部構造を示す。第２上方小空間１４２は、この圧力損失付加板４２によって、分流空間１４２ａと、複数の扁平多穴管側空間１４２ｂと、に仕切られている。分流空間１４２ａは、第２上方小空間１４２の内部空間において扁平多穴管１１が鉛直方向に存在していない空間である。この第２上方小空間１４２の下端近傍には、第２連絡配管５５が接続されているため、この第２連絡配管５５を介して、第２下方小空間１４５の冷媒が流入する。これにより、第２上方小空間１４２の分流空間１４２ａに流入した冷媒は、扁平多穴管１１が存在していない分流空間１４２ａ内を鉛直上方に上昇していきながら、各微小開口４２ｂの高さ位置毎に分流され、各微小開口４２ｂで分流された冷媒が各扁平多穴管１１の内部流路１１ａを流れていくことになる。ここで、第２円柱部材４１の内部を冷媒が鉛直方向に通過する場合の冷媒通過断面積は、圧力損失付加板４２で分流空間１４２ａが仕切られることによって、第２円柱部材４１の内周面で囲われる円の面積よりも小さくなっているため、冷媒をより上方に到達させやすくすることができている。

なお、第２上方小空間１４１に設けられた圧力損失付加板４２、第２上方小空間１４２に設けられた圧力損失付加板４２、および、第２上方小空間１４３に設けられた圧力損失付加板４２は、特に限定されないが、本実施形態においては、別部材である。

（３−５）微小開口４２ｂの合計面積
まず、熱交換器３での偏流を抑制するためには、以下の条件を満たす必要があることを確認した。すなわち、熱交換器３が、３つの分流空間１４１ａ、１４２ａ、１４３ａのうちの１つに流入する冷媒の量が１０〜９０ｋｇ／ｈｒであるという条件下で用いた場合において、偏流を抑制するには、圧力損失付加板４２の上流側と下流側とで１０ｋＰａの圧力差を生じさせることが必要であることを、サーモグラフによって実験的に確認した。

ここで、図１３に、扁平多穴管１本当たりに流れる平均冷媒循環量と、偏流を望ましく抑制できる微小開口の直径との関係を示したグラフを示す。

以下に、本実施形態の圧力損失付加板４２に形成された微小開口４２ｂの合計面積（分流空間側から扁平多穴管側空間に冷媒が通過する際の通過方向を法線とする面積の合計）の決定方法を説明する。

ここで、冷媒の循環量（ｋｇ／ｈｒ）から、扁平多穴管１１の１本当たりの冷媒通過量を求める。扁平多穴管１１の１本当たりの冷媒通過量は、冷媒の循環量（ｋｇ／ｈｒ）を、分流されている扁平多穴管１１の数で除することで算出される。具体的には、本実施形態では、循環している冷媒は、圧力損失付加板４２が設けられている第２上方小空間１４１、第２上方小空間１４２および第２上方小空間１４３に接続されている全ての扁平多穴管１１に分流されることになるため、冷媒の循環量（ｋｇ／ｈｒ）を２３（本）除して、扁平多穴管１１の１本当たりの冷媒通過量を求めることになる。このようにして求められる扁平多穴管１１の１本当たりの冷媒通過量が、図１３の横軸の「扁平多穴管１本当たりに流れる平均冷媒通過量（ｋｇ／ｈｒ）」に対応している。

そして、３つの分流空間１４１ａ、１４２ａ、１４３ａのうちの１つに流入する冷媒の量（ｋｇ／ｈｒ）が１０〜９０（ｋｇ／ｈｒ）となるように冷凍装置１が運転されている状況で、圧力損失付加板４２の上流側と下流側とで１０ｋＰａの圧力差を生じさせることができる合計面積を実験的に求めた。そのように求めた合計面積を、微小開口４２ｂの個数（本実施形態では扁平多穴管１１の本数と同数）で除して、微小開口４２ｂの１つ当たりの面積を求めた。この微小開口４２ｂの１つ当たりの面積から算出される微小開口４２ｂの直径を、「微小開口の直径（ｍｍ）」として、図１３の縦軸とした。そして、上述のようにして特定した「扁平多穴管１本当たりに流れる平均冷媒通過量（ｋｇ／ｈｒ）」の値と「微小開口の直径（ｍｍ）」の値との関係を基準としつつ、「扁平多穴管１本当たりに流れる平均冷媒通過量（ｋｇ／ｈｒ）」の値を基準から変化させた場合の「微小開口の直径（ｍｍ）」の変化を、オリフィスの式と補正係数を用いて、算出し、プロットした。すなわち、実験で得られた圧力損失値に合うようにオリフィスの式で得られた計算結果に補正係数を掛け、１０ｋＰａ以上の圧力損失が得られる微小開口の最小の直径を算出した。

以上により、図１３の横軸である「扁平多穴管１本当たりに流れる平均冷媒通過量（ｋｇ／ｈｒ）」をＸとして、図１３の縦軸である「微小開口の直径（ｍｍ）」をＹとすると、圧力損失付加板４２は、次の（式１）を満たした場合に、良好な圧力損失を付加することができ、好ましい。

ここで、本実施形態では、圧力損失付加板４２の各微小開口４２ｂはいずれも円形状であるため、１つ当たりの微小開口４２ｂの面積は（Ｙ／２）²×πで求められることになる。なお、ここで微小開口の直径であるＹの値の下限は、特に限定されるものではないが、例えば、冷媒と共に流れるコンタミによって目詰まりが生ずることが無い程度の大きさであることが好ましい。このコンタミには、例えば、圧縮機２における金属摩耗片や炭化した冷媒や冷凍機油等が含まれる。

（３−６）分流空間１４１ａ、１４２ａ、１４３ａの水平断面の面積
図１４に、分流空間の高さと、冷媒の偏流を抑制するために必要な分流空間の冷媒体積流速との関係を示したグラフを示す。

なお、図１４のグラフにおける２本の点線は、冷媒の種類がＲ４１０Ａの場合の各分流空間の高さに対応した望ましい流速の上限と下限を示している。また、図１４のグラフにおける２本の実線は、冷媒の種類がＲ３２の場合の各分流空間の高さに対応した望ましい流速の上限と下限を示している。

具体的には、循環させる冷媒がＲ４１０Ａである場合には、分流空間１４１ａ等の冷媒通過量（ｋｇ／ｈｒ）が、１０〜９０（ｋｇ／ｈｒ）の範囲である場合に、流入開口１４１ｘ等を通過して分流空間１４１ａ等を上方に向かう冷媒の体積流速Ｖａ（ｍ／ｓ）が、以下の関係式を満たすことになるように、分流空間１４１ａ等の水平断面の面積が定められている。

0.0016×ｈ＋0.44＜体積流速Ｖａ＜0.003×ｈ＋1.0

また、循環させる冷媒がＲ３２である場合には、分流空間１４１ａ等の冷媒通過量（ｋｇ／ｈｒ）が、１０〜９０（ｋｇ／ｈｒ）の範囲である場合に、流入開口１４１ｘ等を通過して分流空間１４１ａ等を上方に向かう冷媒の体積流速Ｖｂ（ｍ／ｓ）が、以下の関係式を満たすように、分流空間１４１ａ等の水平断面の面積が定められている。

0.002×ｈ＋0.5＜体積流速Ｖｂ＜0.004×ｈ＋1.1

なお、図１４の実線および点線は、分流空間の高さが３２０ｍｍである場合について実験的にサーモグラフィー画像により上下方向にわたって分流されていることが確認された状態での分流空間の冷媒体積流速（ｍ／ｓ）を基準として、分流空間の高さに対する運動エネルギーと位置エネルギーの関係に従って算出して得られたものである。

以下に、本実施形態の圧力損失付加板４２が配置される位置の決定方法（すなわち、本実施形態では、第２上方小空間１４１における分流空間１４１ａの水平断面の面積、第２上方小空間１４２における分流空間１４２ａの水平断面の面積、および、第２上方小空間１４３における分流空間１４３ａの水平断面の面積の決定方法）を説明する。

まず、冷媒回路１０を循環している冷媒の循環量（ｋｇ／ｈｒ）を、分岐された数（第２上方小空間１４１、第２上方小空間１４２および第２上方小空間１４３の数（本実施形態では３つ））で除して、第２上方小空間１４１の分流空間１４１ａ、第２上方小空間１４２の分流空間１４２ａおよび第２上方小空間１４３の分流空間１４３ａのそれぞれの空間の冷媒通過量（ｋｇ／ｈｒ）を算出する。なお、ここでは、それぞれの冷媒通過量（ｋｇ／ｈｒ）が、１０〜９０（ｋｇ／ｈｒ）となるように運転状態が制御されていることが前提である。次に、それぞれの空間の冷媒通過量（ｋｇ／ｈｒ）を、各空間に流入する冷媒の平均密度によって除する。そして、この冷媒の平均密度によって除して得られる値をさらに分流空間１４１ａ等の水平断面の面積で除すると、図１４のグラフの縦軸に相当する「分流空間における冷媒体積流速（ｍ／ｓ）」が求められることになる。ここで、分流空間１４１ａ等の水平断面の面積は、図１４で示す冷媒の種類毎の望ましい流速の範囲が得られるように、規定される。すなわち、第２上方小空間１４１等における圧力損失付加板４２は、図１４が示す望ましい流速が得られる位置に配置されることになる。具体的には、本実施形態の第２上方小空間１４１等の内部の高さは３２０ｍｍであるため、図１４の横軸の「分流空間の高さ（ｍｍ）」が３２０ｍｍである場合に、対応する望ましい流速の範囲内となるように、分流空間１４１ａ等の水平断面の面積が規定される。なお、冷媒の種類毎に望ましい流速が異なるため、本実施形態では、図１４のうち実線で示されたＲ３２の望ましい流速の範囲内となるように分流空間１４１ａ等の水平断面の面積が規定される。

なお、第２上方小空間１４１、第２上方小空間１４２および第２上方小空間１４３の各空間に流入する冷媒の平均密度（ρ_ave）は、以下の式２によって求めることができる。

ここで、ρ_Gasは、ガス冷媒の密度であり、ρ_Liqは、液冷媒の密度である。

（４）熱交換器３における冷媒の流れ
以下、冷凍装置１の冷媒回路１０が暖房運転を行うことで、室外熱交換器としての熱交換器３が冷媒の蒸発器として機能している場合の冷媒の流れを例に挙げて説明する。

図１および図３に示すように、圧縮機２によって吐出された高温高圧冷媒は、四路切換弁６を介して室内熱交換器としての熱交換器５に送られて放熱した後、膨張弁４に向けて流れる。膨張弁４では、冷媒は、減圧されて気液二相状態となり、分流器２９を通過して各細管５７，５８，５９に分流された冷媒は、その後、第１ヘッダ１３の下３つの第１下方小空間１３２，１３３，１３４に送られる（図３および図５参照）。具体的には、細管５７に分流された冷媒は、第１下方小空間１３２へと流れ込み、細管５８に分流された冷媒は、第１下方小空間１３３へ流れ込み、細管５９に分流された冷媒は、第１下方小空間１３４へと流れ込む。

第１下方小空間１３２に流れ込んだ冷媒は、扁平多穴管１１の内部流路１１ａに吸い込まれて第２下方小空間１４４に流れ込む。第２下方小空間１４４に流れ込んだ冷媒は、その後、図６に示すように、第２上下仕切板１４ｃに形成された流入開口１４１ｘを通って第２上方小空間１４３へと流れ込む。第２上方小空間１４３へと流れ込んだ冷媒は、その後、分流空間１４３ａ内を鉛直上方に上昇していきながら、各微小開口４２ｂの高さ位置毎に分流し、各扁平多穴管１１の内部流路１１ａを介して第１上方小空間１３１に流れ込む。

第１下方小空間１３３に流れ込んだ冷媒は、扁平多穴管１１の内部流路１１ａに吸い込まれて第２下方小空間１４５に流れ込む。第２下方小空間１４５に流れ込んだ冷媒は、その後、第２連絡配管５５を通って流入開口１４２ｘを通過して第２上方小空間１４２に流れ込む（図９参照）。第２上方小空間１４２に流れ込んだ冷媒は、その後、分流空間１４２ａ内を鉛直上方に上昇していきながら、各微小開口４２ｂの高さ位置毎に分流し、各扁平多穴管１１の内部流路１１ａを介して第１上方小空間１３１に流れ込む。

第１下方小空間１３４に流れ込んだ冷媒は、扁平多穴管１１の内部流路１１ａに吸い込まれて第２下方小空間１４６に流れ込む。第２下方小空間１４６に流れ込んだ冷媒は、その後、第１連絡配管５４を通って流入開口１４２ｘを通過して第２上方小空間１４１に流れ込む（図１１参照）。第２上方小空間１４１に流れ込んだ冷媒は、第２上方小空間１４２に流れ込んだ冷媒と同様、分流空間１４１ａ内を鉛直上方に上昇していきながら、各微小開口４２ｂの高さ位置毎に分流し、各扁平多穴管１１の内部流路１１ａを介して第１上方小空間１３１に流れ込む。

熱交換を終えて第１上方小空間１３１で合流した冷媒は、蒸発を終えたガス冷媒となって冷媒配管７１および四路切換弁６をこの順に通過して、圧縮機２に吸入される。

（５）本実施形態の特徴
本実施形態の冷凍装置１に採用された熱交換器３では、蒸発器として機能される場合の冷媒流れの上流側に位置するヘッダ（第２ヘッダ１４）において、微小開口４２ｂの合計面積が特定の面積となるように構成された圧力損失付加板４２を採用することで、分流空間１４１ａ、１４２ａ、１４３ａにおいて必要な圧力損失を冷媒に付加させることが可能になっている。

しかも、冷媒の種類および分流空間の高さに応じて定まる望ましい流速を得ることができるように、第２上方小空間１４１の分流空間１４１ａの水平断面の面積、第２上方小空間１４２の分流空間１４２ａの水平断面の面積、および、第２上方小空間１４３の分流空間１４３ａの水平断面の面積（圧力損失付加板４２の配置）が、定められている。これにより、熱交換器３において、冷媒の種類および分流空間の高さに応じた流速を実現させることが可能になっている。

以上により、分流空間１４１ａ、１４２ａ、１４３ａを流れる冷媒を上方に到達させやすくしつつ、偏流を抑制することが可能になっている。

また、本実施形態の冷凍装置１の冷媒回路１０では、作動冷媒としてＲ３２の単一冷媒を用いている。このように、作動冷媒としてＲ３２の単一冷媒を用いた場合には、従来のＲ４１０Ａ冷媒を作動冷媒とした場合と比べ、冷媒循環量が少なくなりがち、すなわち、冷媒の流速が低くなりがちである。このように冷媒の流速が低くなってしまうと、鉛直方向に延びる第２円柱部材４１の内部空間において上方においても冷媒を均一に届かせることがより一層困難になる。このように冷媒としてＲ３２の単一冷媒が用いられている場合であっても、本実施形態の冷凍装置１では熱交換器３において圧力損失付加板４２を採用したことにより、冷媒をより上方に届きやすくさせて、偏流を抑制することが可能になっている。

（６）他の実施形態
上記実施形態は、その要旨を逸脱しない範囲で、例えば、以下のように、適宜変更してもよい。

（６−１）
上記実施形態では、圧力損失付加板４２が有する平面部４２ａには、凹凸形状が設けられていない場合を例に挙げて説明した。

これに対して、例えば、上記実施形態の圧力損失付加板４２に換えて、図１５の概略外観斜視図に示すような、圧力損失付加板２４２が用いられていてもよい。

この圧力損失付加板２４２は、上記実施形態の圧力損失付加板４２と同様に平面部４２ａおよび複数の微小開口４２ｃを有すると共に、さらに、鉛直方向に延びた複数の溝４２ｃを有している。なお、この複数の溝４２ｃは、圧力損失付加板２４２のうち分流空間１４１ａ、１４２ａ、１４３ａ側の面にのみ形成されていてもよい。

このように圧力損失付加板２４２には溝４２ｃが形成されていることで、分流空間１４１ａ、１４２ａ、１４３ａの冷媒を、表面張力によって上方に導きやすくすることが可能になっている。なお、他の特徴は、上記実施形態と同様である。

（６−２）
上記実施形態では、圧力損失付加板４２が平板状の部材である場合を例に挙げて説明した。

これに対して、例えば、上記実施形態の圧力損失付加板４２に換えて、図１６の正面視概略断面図に示すように、波形の圧力損失付加板３４２が用いられていてもよい。

この波形の圧力損失付加板３４２は、水平方向に延びた折り目が複数の高さ位置に形成されており、分流空間１４１ａの水平方向の面積を狭めるように斜め上方に広がった面と、分流空間１４１ａの水平方向の面積を広げるように逆の斜め上方に広がった面と、が交互に設けられて構成された波形面３４２ａを有している。

この波形の圧力損失付加板３４２の波形面３４２ａのうち、分流空間１４１ａの水平方向の面積を狭めるように斜め上方に広がった面には、各扁平多穴管１１の高さ位置に対応するように微小開口３４２ｂが複数設けられている。他の構成は、上記実施形態と同様である。また、図１６では、第２上方小空間１４１を例に挙げて説明したが、同様の構成を第２上方小空間１４２や第２上方小空間１４３において採用してもよい。

なお、圧力損失付加板３４２が波上に構成されている場合には、分流空間１４１ａのうち水平方向の幅が絞られている部分の各面積の平均を平均水平断面積とすることができる。この波形の圧力損失付加板３４２は、微小開口３４２ｂを通過することで分流された冷媒を、その分流された状態を維持したままで、各扁平多穴管１１に個別に送り込むことができる。このため、分流された後に再び冷媒が混合してしまうこと等に起因して生じる偏流を防ぐことができる。

この例であっても、上記実施形態と同様に、冷媒をより上方に到達させつつ偏流を抑制させることが可能であり、かつ、微小開口３４２ｂを通過した後の冷媒偏流についても抑制することができる。

（６−３）
上記実施形態では、圧力損失付加板４２の扁平多穴管側空間１４１ｂ、１４２ｂ、１４３ｂ側の面と、複数の扁平多穴管１１の各端部と、が互いに接しておらず、離れて配置されている場合を例に挙げて説明した。

これに対して、例えば、上記実施形態の圧力損失付加板４２に換えて、図１７の正面視概略断面図に示すように、微小開口４２ｂの周辺のうち扁平多穴管側空間１４１ｂ側の部分に扁平多穴管１１との被当接部４４２ｐが設けられた圧力損失付加板３４２が用いられていてもよい。

この圧力損失付加板３４２の被当接部４４２ｐでは、各扁平多穴管１１の端部が当接し、圧力損失付加板３４２の各微小開口４２ｂと各扁平多穴管１１の内部流路１１ａとが接続されている。このため、圧力損失付加板３４２の微小開口４２ｂによって分流された冷媒は、扁平多穴管側空間１４１ｂに漏れ出すことなく、各扁平多穴管１１に送り込むことができる。したがって、圧力損失付加板３４２の微小開口４２ｂを通過した冷媒の分流態様をそのまま維持しつつ、各扁平多穴管１１に均等に冷媒を送ることが可能になる。

また、図１７では、第２上方小空間１４１を例に挙げて説明したが、同様の構成を第２上方小空間１４２や第２上方小空間１４３において採用してもよい。

（６−４）
上記実施形態では、圧力損失付加板４２に形成された微小開口４２ｂが、扁平多穴管１１の数に１対１に対応するように多く設けられた場合を例に挙げて説明した。

これに対して、例えば、上記実施形態の圧力損失付加板４２に換えて、図１８の概略外観斜視図に示すような、微小開口５４２ｂが形成された圧力損失付加板５４２を用いてもよい。図１９に、圧力損失付加板５４２が第２上方小空間１４１において設けられた場合の正面視概略断面図を示す。

圧力損失付加板５４２は、上記実施形態と同様に、鉛直方向に広がった平面部４２ａを有しつつ、上記実施形態の微小開口４２ｂよりも数が少なく、１つ当たりの開口面積が上記実施形態の微小開口４２ｂよりも大きな微小開口５４２ｂを複数有している。この例では、微小開口５４２ｂの数が、扁平多穴管１１の数の半数となっている。複数の微小開口５４２ｂは、２本の扁平多穴管１１に対して１つの微小開口５４２ｂが対応するように高さ方向に並んで配置されている。

例えば、圧力損失付加板５４２に対して、扁平多穴管１１の数に１対１に対応するだけの数の微小開口を設けると、扁平多穴管１１の数が多い場合には、微小開口の合計面積を微小開口の個数で割った１つ当たりの微小開口の面積が小さくなってしまう。このように、１つ当たりの微小開口の面積が小さくなってしまうと、微小開口の大きさの設計誤差が大きくなる場合や、形成可能な最小の開口の大きさを下回ってしまう場合がある。

これに対して、（６−４）の例では、圧力損失付加板５４２によって付与される圧力損失を確保したままで、微小開口５４２ｂの数を少なくしつつ、１つ当たりの微小開口５４２ｂの大きさを大きくすることが可能になる。

また、図１９では、第２上方小空間１４１を例に挙げて説明したが、同様の構成を第２上方小空間１４２や第２上方小空間１４３において採用してもよい。

なお、微小開口の数は、特に限定されないが、例えば、扁平多穴管の本数の１／１０以上であることが好ましく、１／４以上であることがより好ましい。

（６−５）
上記他の実施形態（６−４）では、扁平多穴管１１の数よりも少ない数の微小開口５４２ｂが形成された圧力損失付加板５４２を用いた例を説明した。

扁平多穴管１１の数よりも少ない数の微小開口が形成された場合の例は、これに限定されず、例えば、図２０に示すように、扁平多穴管１１の数よりも少ない数の微小開口６４２ｂが形成された圧力損失付加板６４２を用いつつ、分離板６１４によって扁平多穴管側空間１４１ｂが上下に仕切られた構成としてもよい。

この圧力損失付加板６４２には、２本の扁平多穴管１１に対して１つの微小開口６４２ｂが形成されている。そして、分離板６１４も、扁平多穴管１１を２本ずつに分けるように、扁平多穴管側空間１４１ｂを上下に複数に仕切っている。これにより、圧力損失付加板６４２の微小開口６４２ｂによって分流された冷媒は、扁平多穴管側空間１４１ｂにおいて自重によって下方に移動する等することが抑制され、圧力損失付加板６４２の微小開口６４２ｂによって分流された状態を維持させたままで各扁平多穴管１１に送られる。これにより、冷媒の偏流をより確実に抑制させることが可能になる。

また、図２０では、第２上方小空間１４１を例に挙げて説明したが、同様の構成を第２上方小空間１４２や第２上方小空間１４３において採用してもよい。

（６−６）
上記実施形態では、第２ヘッダ１４の第２上方小空間１４１等において、圧力損失付加板４２の平面部４２ａが鉛直方向に広がるように配置される場合を例に挙げて説明した。

これに対して、例えば、圧力損失付加板の平面部は、第２ヘッダ１４の第２上方小空間１４１等において、上方に向かうにつれて分流空間側の上昇通過断面積が小さくなるように、傾斜させて配置されていてもよい。この場合には、上方における冷媒の流速の低下を抑えることができ、偏流をより効果的に抑制できる。

なお、圧力損失付加板が傾斜して配置されている場合には、分流空間の体積を分流空間の高さで除することで、分流空間の平均水平断面積を特定することができる。

また、圧力損失付加板または圧力損失付加部材が傾斜して配置されていてもよいことは、上記他の実施形態（６−１）〜（６−５）においても同様である。

（６―７）
上記実施形態では、微小開口４２ｂが、分流空間１４１ａ、１４２ａ、１４３ａ側から扁平多穴管側空間１４１ｂ、１４２ｂ、１４３ｂ側に向かう方向を軸方向とした円形状である場合を例に挙げて説明した。

これに対して、例えば、軸方向が分流空間１４１ａ、１４２ａ、１４３ａ側から扁平多穴管側空間１４１ｂ、１４２ｂ、１４３ｂ側に向かう方向である楕円柱状であってもよいし、方形であってもよい。

なお、このように微小開口の形状は特に限定されないが、微小開口の開口面積の合計値は、上記実施形態に示したように、圧力損失が確保される大きさにする必要がある。

（６―８）
上記実施形態では、扁平多穴管１１の１本当たりの冷媒通過量を、冷媒の密度と分流空間の水平断面積で除することで、冷媒体積流速を特定する場合を例に挙げて説明した。

これに対して、分流空間内の冷媒体積流速の特定方法は、これに限られるものではない。例えば、分流空間内の冷媒体積流速を、センサ等によって検出した値から特定してもよい。その場合には、流入開口１４１ｘ、１４２ｘの上方を鉛直上方に向けて流れている位置を検出位置とすることが望ましい。

（６−９）
上記実施形態では、円筒形状の第２円柱部材４１の内部空間である第２上方小空間１４１、１４２、１４３を左右に仕切るように圧力損失付加板４２が配置されている場合を例に挙げて説明した。

これに対して、熱交換器としては、例えば、上記実施形態の第２ヘッダ１４のうちの第２上方小空間１４１、１４２、１４３に対応する部分が、図２１の分解概略斜視図に示すような、第２部材７４１、分離板７１４、および、支持部材７４２によって構成されていてもよい。

図２２に、他の実施形態（６−９）に係る熱交換器の第２ヘッダ１４の分流空間７４７近傍の正面視概略断面図を示す。図２３に、他の実施形態（６−９）に係る熱交換器の第２ヘッダ１４の分流空間７４７近傍の上面視断面図を示す。

第２部材７４１は、軸方向が鉛直方向に伸びている円筒形状の筒状部分７４１ａと、筒状部分７４１ａの外側に対して繋がっている板状部分７４１ｂを有している。筒状部７４１ａには、上記実施形態と同様に、第２上下仕切板１４ａの上方の分流空間７４７のうちの下端近傍に対して、外部から第１連絡配管５４が連通するように接続されている。本他の実施形態においては、分流空間７４７は、水平方向には仕切られていない円筒形状の空間が上下方向に広がって構成されている。このため、分流空間７４７を流れる冷媒の圧力が高くなったり低くなったりした場合であっても、その冷媒の圧力を各径方向に対して均等に作用させることが可能であるため、信頼性を高めることができている。また、耐圧を確保するために必要な肉厚を薄くすることができ、材料コストを低減させることが可能になっている。なお、本他の実施形態（６−９）では、扁平多穴管１１は筒状部分７４１ａの内部まで挿入されることがなく、筒状部分７４１ａの内径は、扁平多穴管１１の前後方向の幅（扁平多穴管１１の長手方向に垂直な断面形状における長手方向の幅）よりも短くなるように構成されている。板状部分７４１ｂは、筒状部分７４１ａのうちの扁平多穴管１１が接続される側の外側に繋がって、筒状部分７４１ａと一体的に設けられており、板状形状を有している。この板状部分７４１ｂは、前後方向でかつ鉛直方向に広がるように設けられている。板状部分７４１ｂは、前後方向の中心近傍において筒状部分７４１ａと繋がっており、この繋がっている部分において、上下方向に所定の間隔で設けられた複数の微小開口７４１ｃを有している。本他の実施形態においては、微小開口７４１ｃは扁平多穴管１１の本数に１対１に対応するように設けられている。各微小開口７４１ｃは、板状部分７４１ｂを板厚方向に（左右方向に）貫通するように設けられており、筒状部分７４１ａ内部の分流空間７４７と筒状部分７４１ａ外部の空間（扁平多穴管側空間７４８）とを繋いでいる。

分離板７１４は、複数の微小開口７４１ｃおよび複数の扁平多穴管１１に１対１に対応するように、上下方向に所定の間隔で並ぶようにして複数の管端部支持開口７１４ａが設けられている。管端部支持開口７１４ａは、分離板７１４の板厚方向に（左右方向に）貫通するように設けられている。管端部支持開口７１４ａは、扁平多穴管１１の端部の形状に概ね対応するように前後方向が長手方向となるように構成されている。管端部支持開口７１４ａの上下方向の幅は、扁平多穴管１１の上下方向の幅よりも大きくなるように構成されている。管端部支持開口７１４ａの前後方向の幅は、扁平多穴管１１の前後方向の幅よりもわずかに小さくなるように構成されている。具体的には、図２３に示すように、管端部支持開口７１４ａの前側端部は、扁平多穴管１１の前側端部よりも後ろ側に位置しており、管端部支持開口７１４ａの後側端部は、扁平多穴管１１の後側端部よりも前側に位置している。そして、管端部支持開口７１４ａの前側端部は、扁平多穴管１１の最も前側の内部流路１１ａを塞がないように、最も前側の内部流路１１ａよりもさらに前側に位置しており、管端部支持開口７１４ａの後側端部は、扁平多穴管１１の最も後側の内部流路１１ａを塞がないように、最も後側の内部流路１１ａよりもさらに後側に位置している。このようにして、扁平多穴管側空間７４８は、第２部材７４１の板状部分７４１ｂの外側の面、扁平多穴管１１の端部、および、分離板７１４の管端部支持開口７１４ａの内周面によって囲われて構成されている。

支持部材７４２は、分離板７１４に対して第２部材７４１側とは反対側に設けられ、複数の扁平多穴管１１を支持するための部材である。この支持部材７４２は、板状に広がった部分の前方および後方のそれぞれにおいて、第２部材７４１側に伸びた後、内側に折れ曲がるように形成された係止部分７４２ｃを有している。支持部材７４２は、この係止部分７４２ｃと板状に広がった部分との間に、第２部材７４１の板状部分７４２ｂと分離板７１４を収容する。第２部材７４１の板状部分７４２ｂの前後方向の各端部は、支持部材７４２の係止部分７４２ｃによって係止される。支持部材７４２の板状に広がった部分には、板厚方向に貫通しており、複数の扁平多穴管１１に１対１に対応するように、鉛直方向に所定の間隔を開けて並んだ複数の連通開口７４２ａが設けられている。各連通開口７４２ａの形状および大きさは、扁平多穴管１１の外縁形状および大きさに対応するように構成されている。各扁平多穴管１１は、この支持部材７４２の各連通開口７４２ａを通じて、端部が分離７１４に当接するまで挿入されている。また、支持部材７４２の板状に広がった部分には、各連通開口７４２ａの間に所定の間隔で複数のロウ付け用開口７４２ｂが設けられている。複数のロウ付け用開口７４２ｂには、第２部材７４１と分離板７１４と支持部材７４２と複数の扁平多穴管１１が組まれた状態で、ロウ材が流し込まれ、各構成物品をロウ付けする。

以上のように、本他の実施形態（６−９）に係る熱交換器であっても、上記実施形態と同様の効果を奏することができるとともに、第２部材７４１の信頼性を高めつつ耐圧確保のために必要な材料コストを低減することが可能になっている。しかも、筒状部分７４１ａの内径を、扁平多穴管１１の前後方向の幅よりも短くなるように構成されているため、扁平多穴管１１の前後方向の幅が大きくなるように構成された場合であっても、筒状部分７４１ａの内径が大きくなり過ぎることを避けることができ、筒状部分７４１ａの内部を上方に向けて流れる冷媒の流速の低下を抑制し、冷媒が上方まで到達しやすくすることができている。

本発明は、扁平多穴管を有する熱交換器およびこの熱交換器を備えた冷凍装置において、特に有用である。

１ 冷凍装置
２ 圧縮機
３ 熱交換器
４ 膨張弁（膨張機構）
５ 熱交換器（放熱器）
１０ 冷媒回路
１１ 扁平多穴管
１１ａ 内部流路
１３ 第１ヘッダ
１４ 第２ヘッダ（ヘッダ）
４１ 第２円柱部材
４２、２４２、３４２、４４２、５４２、６４２ 圧力損失付加板（圧力損失付加部材）
４２ｂ、３４２ｂ、５４２ｂ、６４２ｂ 微小開口（開口）
１４１、１４２、１４３ 第２上方小空間（内部空間）
１４１ａ、１４２ａ、１４３ａ 分流空間（第１空間）
１４１ｂ、１４２ｂ、１４３ｂ 扁平多穴管側空間（第２空間）
１４１ｘ、１４２ｘ、１４３ｘ 流入開口
７４１ 第２部材
７４７ 分流空間（第１空間、内部空間）
７４８ 扁平多穴管側空間（第２空間、内部空間）
７４１ｂ 板状部分（圧力損失付加部材）
７４１ｃ 微小開口（開口）

特開２０１０−２４３０７６号公報

Claims (4)

1. 圧縮機（２）、放熱器（５）および膨張機構（４）と共に冷凍装置（１）の冷媒回路（１０）を構成する熱交換器（３）であって、
   冷媒を取り込む流入開口（１４１ｘ、１４２ｘ、１４３ｘ）が設けられており、鉛直方向に延びたヘッダ（１４）と、
   水平方向に延びており、異なる高さ位置で前記ヘッダの内部空間（１４１、１４２、１４３、７４７、７４８）に対して端部が連通するように設けられた複数の扁平多穴管（１１）と、
   を備え、
   前記ヘッダは、前記流入開口（１４１ｘ、１４２ｘ、１４３ｘ）が設けられている側の第１空間（１４１ａ、１４２ａ、１４３ａ、７４７）と前記扁平多穴管が接続されている側の第２空間（１４１ｂ、１４２ｂ、１４３ｂ、７４８）とに前記ヘッダの前記内部空間（１４１、１４２、１４３、７４７、７４８）を仕切り、前記第１空間と前記第２空間とを連通させる開口（４２ｂ、３４２ｂ、５４２ｂ、７４１ｃ）が形成された圧力損失付加部材（４２、２４２、３４２、４４２、５４２、７４１ｂ）を有し、
   前記開口の面積の大きさは、前記第１空間に流入する冷媒の量が１０〜９０ｋｇ／ｈｒの条件下で用いられた場合に、前記圧力損失付加部材の上流側と下流側とで少なくとも１０ｋＰａ以上の圧力差を生じさせる大きさであり、
   前記ヘッダの前記第１空間（１４１ａ、１４２ａ、１４３ａ、７４７）における高さ毎の水平断面積から求まる平均水平断面積は、前記第１空間に流入する冷媒の量が１０〜９０ｋｇ／ｈｒの条件下で用いられた場合において、前記第１空間内部の鉛直方向の高さをｈ（ｍｍ）とすると、
   循環させる冷媒がＲ４１０Ａである場合には、前記流入開口を通過して前記第１空間を上方に向かう冷媒の体積流速Ｖａ（ｍ／ｓ）が、以下の関係式を満たすように定められており、
   0.0016×ｈ＋0.44＜体積流速Ｖａ＜0.003×ｈ＋1.0
   循環させる冷媒がＲ３２である場合には、前記流入開口を通過して前記第１空間を上方に向かう冷媒の体積流速Ｖｂ（ｍ／ｓ）が、以下の関係式を満たすように定められている、
   0.002×ｈ＋0.5＜体積流速Ｖｂ＜0.004×ｈ＋1.1
   熱交換器（３）。
2. 前記圧力損失付加部材の前記開口は、複数の微小開口によって構成されており、
   前記開口面積は、複数の前記微小開口の面積の合計値である、
   請求項１に記載の熱交換器。
3. 前記微小開口の数は、前記扁平多穴管の数の１／１０以上、前記扁平多穴管の数以下である、
   請求項２に記載の熱交換器。
4. 請求項１から３のいずれか１項に記載の熱交換器を有し、実質的にＲ３２からなる単一冷媒が内部を循環する前記冷媒回路を備えた冷凍装置。

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