JP2016038115A - 熱交換器 - Google Patents

Abstract

【課題】冷媒入口配管における圧力損失を抑制し、冷媒の分流も良好なものとし、更には、熱交換面積の拡大も図ることができるマイクロチューブタイプの熱交換器を提供する。
【解決手段】蒸発器４（熱交換器）は、複数本のマイクロチューブ１３の両端を一対のディストリビュータ１１、１２にて相互に連通し、冷媒として二酸化炭素を使用するものであって、ディストリビュータ１１に接続された冷媒入口配管１７を備え、ディストリビュータ１１と冷媒入口配管１７を、複数の通路２１Ａにより連通させた。
【選択図】図２

Description

本発明は、複数本のマイクロチューブから構成される熱交換器に関するものである。

従来よりヒートポンプ装置の冷媒回路を構成するこの種熱交換器としては、フィンアンドチューブタイプの熱交換器やマイクロチューブタイプの熱交換器等、様々なタイプのものが使用されている。前者のフィンアンドチューブタイプの熱交換器は、銅等から成る配管にアルミニウム等から成るフィンを圧着、或いは、ロウ付けすることにより構成されている。

一方、後者のマイクロチューブタイプの熱交換器は、複数の微小通路を備えたアルミニウム製の扁平管（マイクロチューブ）を水平方向に複数本配置し、各マイクロチューブの間にこれもアルミニウム製のフィンをロウ付けしてなるパラレルフロー型熱交換器である。近年では地球環境問題に対応するために、この種のヒートポンプ装置においても冷媒として二酸化炭素（ＣＯ₂）を用いることが提案されているが、この場合、冷媒回路の高圧側は超臨界で使用される等、ヒートポンプ装置の効率が低下するため、熱交換器の高性能化を図る目的から、蒸発器としてはこのマイクロチューブタイプの熱交換器が使用される（例えば、特許文献１参照）。

図１３は、従来の係るマイクロチューブタイプの熱交換器１００を示している。この熱交換器１００は、上下に相対向して平行に配置された一対のディストリビュータ１０１、１０２と、両ディストリビュータ１０１、１０２間に渡って縦方向に配置され、左右に複数本並設されたマイクロチューブ１０３と、各マイクロチューブ１０３間に取り付けられた熱交換用のフィン１０４から構成されている。

両ディストリビュータ１０１、１０２は各マイクロチューブ１０３の上下端に接続されており、これにより、各マイクロチューブ１０３内の微小径の冷媒流路は、上下端において相互に連通されている。また、上側のディストリビュータ１０１内は、左から所定本数目のマイクロチューブ１０３とその右側のマイクロチューブ１０３の間に対応する位置に取り付けられた仕切部材１０１Ａにより仕切られており、更に、右から所定本数目のマイクロチューブ１０３とその左側のマイクロチューブ１０３の間に対応する位置に取り付けられた仕切部材１０１Ｂによってもディストリビュータ１０１内は仕切られている。更に、下側のディストリビュータ１０２内も、左右方向の中央の二本のマイクロチューブ１０３の間に対応する位置に取り付けられた仕切部材１０２Ａによって仕切られている（図１３では各仕切部材１０１Ａ、１０１Ｂ、１０２Ａを透視して示す）。

そして、ディストリビュータ１０１の仕切部材１０１Ａの左側に対応する位置の上面に冷媒入口配管１０７が接続され、この冷媒入口配管１０７が図示しない膨張弁（絞り手段）に接続される。また、ディストリビュータ１０１の仕切部材１０１Ｂの右側に対応する位置の上面には冷媒出口配管１０８が接続され、この冷媒出口配管１０８が図示しない圧縮機の吸込側に接続される。

これにより、熱交換器１００の冷媒入口配管１０７からディストリビュータ１０１内に流入した冷媒は、仕切部材１０１Ａより左側の各マイクロチューブ１０３内に分流して入り、それらマイクロチューブ１０３内の冷媒流路を通過し、ディストリビュータ１０２内に流入する。このディストリビュータ１０２内に流入した冷媒は、上記マイクロチューブ１０３より右側で仕切部材１０２Ａより左側のマイクロチューブ１０３内に分流して入り、それらマイクロチューブ１０３内の冷媒流路を通過して仕切部材１０１Ａより右側のディストリビュータ１０１内に流入する。

ディストリビュータ１０１内に流入した冷媒は、仕切部材１０１Ｂより左側のマイクロチューブ１０３内に分流して入り、それらマイクロチューブ１０３内の冷媒流路を通過して仕切部材１０２Ａより右側のディストリビュータ１０２内に流入する。このディストリビュータ１０２内に流入した冷媒は、更に右側のマイクロチューブ１０３内に分流して入り、それらマイクロチューブ１０３内の冷媒流路を通過して仕切部材１０１Ｂより右側のディストリビュータ１０１内に流入する。このような経路を流れながら蒸発し、ディストリビュータ１０１内に流入した冷媒は、冷媒出口配管１０８で合流して熱交換器１００から流出するというものであった。

特開２００８−２９２０２２号公報

このように、従来のマイクロチューブタイプの熱交換器１００では、冷媒入口配管１０７と冷媒出口配管１０８がディストリビュータ１０１の上面に取り付けられるものであった。一方、ディストリビュータ１０１や１０２としては、耐圧の関係から小径で且つ厚肉のパイプを使用することになるため、それに接続される冷媒入口配管１０７や冷媒出口配管１０８の内径（流路断面積）も大きくすることが困難である。その結果、冷媒入口配管１０７や冷媒出口配管１０８における圧力損失、特に、冷媒入口配管の圧力損失が大きくなり、性能が悪化する問題があった。

また、各マイクロチューブ１０３の上端はディストリビュータ１０１の下面から当該ディストリビュータ１０１内に挿入されて接続される。そして、冷媒入口配管１０７と冷媒出口配管１０８もディストリビュータ１０１内に挿入されて接続されるものであるため、ディストリビュータ１０１の上面から接続しなければマイクロチューブ１０３と干渉してしまう。

しかしながら、冷媒入口配管１０７や冷媒出口配管１０８をディストリビュータ１０１の上面に取り付けると、熱交換器１００の上下寸法が冷媒入口配管１０７や冷媒出口配管１０８の寸法分、大きくなる。そのため、実際に冷媒と空気との熱交換が行われるマイクロチューブ１０３の上下寸法を、その分小さくしなければならなくなり、熱交換面積が縮小してしまうという問題もあった。

更に、ヒートポンプ装置の室外機として熱交換器１００が使用される場合、比較的大型となることから、従来の冷媒入口配管１０７及び冷媒出口配管１０８では、ディストリビュータ１０１での冷媒の分流と合流、特に、分流が悪化してしまう問題もあった。

本発明は、係る従来の技術的課題を解決するために成されたものであり、冷媒入口配管における圧力損失を抑制し、冷媒の分流も良好なものとし、更には、熱交換面積の拡大も図ることができるマイクロチューブタイプの熱交換器を提供することを目的とする。

本発明の熱交換器は、複数本のマイクロチューブの両端を一対のディストリビュータにて相互に連通し、冷媒として二酸化炭素を使用するものであって、ディストリビュータに接続された冷媒入口配管を備え、ディストリビュータと冷媒入口配管を、複数の通路により連通させたことを特徴とする。

請求項２の発明の熱交換器は、上記発明においてディストリビュータに接続された冷媒出口配管を備え、ディストリビュータと冷媒出口配管を、複数の通路により連通させたことを特徴とする。

請求項３の発明の熱交換器は、上記発明においてディストリビュータと冷媒入口配管とを連通する各通路の冷媒流路断面積の合計は、冷媒入口配管内の流路断面積以上であり、ディストリビュータと冷媒出口配管とを連通する各通路の冷媒流路断面積の合計は、冷媒出口配管内の流路断面積以上であることを特徴とする。

請求項４の発明の熱交換器は、請求項２又は請求項３の発明において冷媒入口配管及び冷媒出口配管は、ディストリビュータより外径が小さいパイプにて構成されていることを特徴とする。

請求項５の発明の熱交換器は、請求項２乃至請求項４の発明において各通路は、隣接するマイクロチューブ間に対応して配置されていることを特徴とする。

請求項６の発明の熱交換器は、請求項２乃至請求項５の発明においてディストリビュータと冷媒入口配管及び冷媒出口配管に複数の孔をそれぞれ穿設し、各孔を複数の配管にてそれぞれ連通させ、各配管内に通路を構成したことを特徴とする。

請求項７の発明の熱交換器は、請求項２乃至請求項５の発明においてディストリビュータと冷媒入口配管及び冷媒出口配管に複数の孔をそれぞれ穿設し、各孔を連通する複数の通路が形成された接続部材を、ディストリビュータと冷媒入口配管及び冷媒出口配管の間に介設したことを特徴とする。

請求項８の発明の熱交換器は、請求項２乃至請求項７の発明においてディストリビュータの、マイクロチューブが接続された面と直交する面の側に冷媒入口配管及び冷媒出口配管を配置し、複数の通路によりディストリビュータに連通させたことを特徴とする。

請求項９の発明の熱交換器は、上記各発明において各マイクロチューブに渡って熱交換用のフィンが取り付けられていることを特徴とする。

本発明によれば、複数本のマイクロチューブの両端を一対のディストリビュータにて相互に連通し、冷媒として二酸化炭素を使用する熱交換器において、ディストリビュータに接続された冷媒入口配管を備え、ディストリビュータと冷媒入口配管を、複数の通路により連通させたので、冷媒入口配管からディストリビュータに流入する際、複数の通路により冷媒が分流されるかたちとなる。

これにより、冷媒入口配管における圧力損失を抑制することが可能となると共に、ディストリビュータにおけるマイクロチューブへの冷媒の分流も円滑、且つ、良好に行われるようになり、熱交換器の性能を著しく改善することができるようになる。

請求項２の発明によれば、上記発明に加えてディストリビュータに接続された冷媒出口配管を備え、ディストリビュータと冷媒出口配管を、複数の通路により連通させたので、ディストリビュータから冷媒出口配管に流入する際にも、複数の通路を経て冷媒が冷媒出口配管内に流入し、合流するかたちとなる。

これにより、冷媒出口配管におけるディストリビュータからの冷媒の合流も円滑、且つ、良好に行われるようになり、冷媒出口配管における圧力損失が抑制されて、熱交換器の性能を一層改善することができるようになる。

この場合、請求項３の発明の如くディストリビュータと冷媒入口配管とを連通する各通路の冷媒流路断面積の合計を、冷媒入口配管内の流路断面積以上とし、ディストリビュータと冷媒出口配管とを連通する各通路の冷媒流路断面積の合計を、冷媒出口配管内の流路断面積以上とすることで、例えば、請求項４の如く冷媒入口配管及び冷媒出口配管を、ディストリビュータより外径が小さいパイプにて構成した場合にも、冷媒入口配管と冷媒出口配管における圧力損失を効果的に抑制し、冷媒の分流も一層円滑化することが可能となる。

更に、請求項５の発明の如く各通路を、隣接するマイクロチューブ間に対応して配置することで、例えば、請求項６の発明の如くディストリビュータと冷媒入口配管及び冷媒出口配管に複数の孔をそれぞれ穿設し、各孔を複数の配管にてそれぞれ連通させ、各配管内に通路を構成した場合にも、通路を構成する配管とマイクロチューブとの干渉が生じなくなる。

これにより、ディストリビュータに対する冷媒入口配管と冷媒出口配管の位置の設定に自由度が増し、例えば、請求項８の発明の如くディストリビュータの、マイクロチューブが接続された面と直交する面の側に冷媒入口配管及び冷媒出口配管を配置し、複数の通路によりディストリビュータに連通させることで、冷媒入口配管と冷媒出口配管がマイクロチューブの長手方向に位置しなくなり、その分、マイクロチューブの長さ寸法を長くして、請求項９の如くフィンが取り付けられたマイクロチューブに対応する熱交換器の熱交換面積を拡大することが可能となる。これにより、熱交換器の更なる性能改善を図ることができるようになる。

また、請求項７の発明の如くディストリビュータと冷媒入口配管及び冷媒出口配管に複数の孔をそれぞれ穿設し、各孔を連通する複数の通路が形成された接続部材を、ディストリビュータと冷媒入口配管及び冷媒出口配管の間に介設するようにすれば、請求項４の如く複数の配管でディストリビュータと冷媒入口配管及び冷媒出口配管の孔を連通させる場合に比して組立性を向上させることができるものである。

本発明の熱交換器を適用した一実施例のヒートポンプ装置の冷媒回路図である。 本発明の熱交換器の一実施例の図１の蒸発器の正面図である（実施例１）。 図２の蒸発器の側面図である。 図２の蒸発器の要部拡大縦断正面図である。 本発明の熱交換器の他の実施例の図１の蒸発器の正面図である（実施例２）。 図５の蒸発器の側面図である。 図５の蒸発器の平面図である。 図５の蒸発器の要部拡大平断面図である。 本発明の熱交換器のもう一つの他の実施例の図１の蒸発器の正面図である（実施例３）。 図９の蒸発器の側面図である。 図９の蒸発器の平面図である。 図９の蒸発器の要部拡大平断面図である。 従来のマイクロチューブタイプの熱交換器の正面図である。

以下、本発明の実施の形態について、図面に基づいて詳細に説明する。

図１は本発明を説明するために例示するヒートポンプ装置の冷媒回路図である。この図において、１は圧縮機であり、圧縮機１の吐出側にはガスクーラ２が接続されている。ガスクーラ２の出口側には減圧装置としての膨張弁３（キャピラリチューブでもよい）が接続され、この膨張弁３の出口側に本発明の実施例の熱交換器である蒸発器４が接続されている。この蒸発器４の構造については後に詳述するが、アルミニウムから構成され、図示しない室外機に設置されている。そして、蒸発器４の出口側が圧縮機１の吸込側に接続されてヒートポンプ装置の冷媒回路７が構成されている。

そして、冷媒回路７内には冷媒として二酸化炭素（ＣＯ₂）が所定量封入される。圧縮機２が運転されると、冷媒（二酸化炭素）が圧縮されて高温高圧のガス状態となり、吐出側から吐出されてガスクーラ２に流入する。ガスクーラ２には図示しない温水生成用の水やブラインの循環回路が熱交換関係に設けられており、ガスクーラ２に流入したガス冷媒は循環回路内の水やブラインと熱交換して放熱し、それらを加熱することで温水生成等に供される。

冷媒はこのガスクーラ２にて凝縮すること無く超臨界状態のまま温度が低下し、ガスクーラ２から出て膨張弁３に流入する。この膨張弁３にて冷媒は減圧されることにより液相に遷移し、蒸発器４内に流入して蒸発する。この蒸発器４には送風機８により外気が通風されており、冷媒は蒸発して外気中から熱を吸い上げる（ヒートポンプ）。そして、蒸発器４で蒸発したガス冷媒は再び圧縮機１に吸い込まれる循環を繰り返す。

次に、図２乃至図４を参照しながらこの実施例（実施例１）の熱交換器である蒸発器４の構成について説明する。この蒸発器（熱交換器）４は、上下に相対向して平行に配置された所定の内部空間容積を有するパイプから成る一対のディストリビュータ１１、１２と、両ディストリビュータ１１、１２間に渡って縦方向に配置され、左右に複数本並設されたマイクロチューブ１３と、各マイクロチューブ１３間に取り付けられた熱交換用のフィン１４から構成されている。

各マイクロチューブ１３は相互に所定の間隔を存して配置されており、それの上端はディストリビュータ１１内に進入して接続され、このディストリビュータ１１内の空間により相互に連通される。また、各マイクロチューブ１３の下端はディストリビュータ１２内に進入して接続され、ディストリビュータ１２内の空間により相互に連通されている。

上記ディストリビュータ１１、１２としては、耐圧の関係から小径で且つ厚肉のパイプが使用される。そして、両ディストリビュータ１１、１２は各マイクロチューブ１３の上下端に接続されており、これにより、各マイクロチューブ１３内の微小径の冷媒流路は、上下端において相互に連通されている。

また、上側のディストリビュータ１１内は、左（一側）から所定本数目のマイクロチューブ１３とその右側（他側）のマイクロチューブ１３の間の上方に対応する位置に取り付けられた仕切部材１１Ａにより仕切られており、更に、右から所定本数目のマイクロチューブ１３とその左側のマイクロチューブ１３の間の上方に対応する位置に取り付けられた仕切部材１１Ｂによってもディストリビュータ１１内は仕切られている。また、下側のディストリビュータ１２内も、左右方向の中央の二本のマイクロチューブ１３の間の下方に対応する位置に取り付けられた仕切部材１２Ａによって仕切られている（図２では各仕切部材１１Ａ、１１Ｂ、１２Ａを透視して示す）。

そして、ディストリビュータ１１の仕切部材１１Ａの左側（一側）に対応する位置の上面に冷媒入口配管１７が連通して接続されている。この冷媒入口配管１７はディストリビュータ１１より外径及び内径が小さいパイプにて構成され、その右端（他端）は閉塞されており、冷媒入口配管１７の左端は開口してこの左端開口（一端開口）が図１の膨張弁３に接続される。また、ディストリビュータ１１の仕切部材１１Ｂの右側（他側）に対応する位置の上面には冷媒出口配管１８が連通して接続されている。この冷媒出口配管１８もディストリビュータ１１より外径及び内径が小さいパイプにて構成され、その左端（一端）は閉塞されており、右端は開口してこの右端開口（他端開口）が図１の圧縮機１の吸込側に接続されることになる。

また、この実施例では、ディストリビュータ１１と冷媒入口配管１７、及び、ディストリビュータ１１と冷媒出口配管１８とが、複数の細い配管２１、及び、２２にてそれぞれ連通接続されている。

この場合、冷媒入口配管１７の下面には、図４に拡大して示すように、その長手方向に所定の間隔を存して複数（実施例では８個）の小径の孔１７Ａが穿設されており、仕切部材１１Ａより左側のディストリビュータ１１の上面にも、その長手方向に所定の間隔を存して複数（同様に８個）の小径の孔１１Ｃが穿設されている。このとき、各孔１１Ｃは仕切部材１１Ａより左側のディストリビュータ１１の上面において、その長手方向の略全域に渡って所定間隔で形成されている。

また、冷媒出口配管１８の下面にも、図４に示す冷媒入口配管１７の場合と同様に、その長手方向に所定の間隔を存して複数（実施例では８個）の小径の孔１８Ａが穿設されており、仕切部材１１Ｂより右側のディストリビュータ１１の上面にも、その長手方向に所定の間隔を存して複数（同様に８個）の小径の孔１１Ｄが穿設されている。このとき、各孔１１Ｄは仕切部材１１Ｂより右側のディストリビュータ１１の上面において、その長手方向の略全域に渡って所定間隔で形成されている。

そして、冷媒入口配管１７の各孔１７Ａとディストリビュータ１１の各孔１１Ｃ内に配管２１の両端（上下端）がそれぞれ進入して接続（ろう付け）され、各配管２１は冷媒入口配管１７とディストリビュータ１１間に渡って取り付けられる。これら複数の配管２１内にそれぞれ通路２１Ａが構成され、この複数の通路２１Ａにより仕切部材１１Ａより左側のディストリビュータ１１内と冷媒入口配管１７内とが連通される。また、冷媒出口配管１８の各孔１８Ａとディストリビュータ１１の各孔１１Ｄ内に配管２２の両端（上下端）がそれぞれ進入して接続（ろう付け）され、各配管２２は冷媒出口配管１８とディストリビュータ１１間に渡って取り付けられる。これら複数の配管２２内にそれぞれ通路２２Ａが構成され、この複数の通路２２Ａにより仕切部材１１Ｂより右側のディストリビュータ１１内と冷媒出口配管１８内とが連通される。

この場合、冷媒入口配管１７とディストリビュータ１１とを連通する各配管２１は、図４に示す如くその下方のマイクロチューブ１３とそれに隣接するマイクロチューブ１３との間の上方にそれぞれ対応している。また、冷媒出口配管１８とディストリビュータ１１とを連通する各配管２２も、その下方のマイクロチューブ１３とそれに隣接するマイクロチューブ１３との間の上方にそれぞれ対応している。

また、各配管２１内の通路２１Ａの冷媒流路断面積の合計（８本の合計）は、冷媒入口配管１７内の流路断面積以上となり、各配管２２内の通路２２Ａの冷媒流路断面積の合計（８本の合計）は、冷媒出口配管１８内の流路断面積以上となるように各配管２１、２２の寸法を設定している。

以上の構成で、次に蒸発器４内の冷媒の流れについて説明する。膨張弁３を経た冷媒は蒸発器４（熱交換器）の冷媒入口配管１７内にその左端から流入する。この冷媒入口配管１７内に流入した冷媒は複数の配管２１内に分流して入り、各配管２１内の通路２１Ａを通過して、仕切部材１１Ａより左側のディストリビュータ１１内に上側から流入する。このとき、各配管２１は仕切部材１１Ａより左側のディストリビュータ１１の長手方向の略全域に渡って設けられたかたちとなるので、仕切部材１１Ａより左側のディストリビュータ１１内には、その長手方向の全域において略均等に冷媒が流入することになる。

このように仕切部材１１Ａより左側のディストリビュータ１１内に流入した冷媒は、当該仕切部材１１Ａより左側に接続された各マイクロチューブ１３内に分流して入り、それらマイクロチューブ１３内の冷媒流路を流下し、ディストリビュータ１２内に流入する。このディストリビュータ１２内に流入した冷媒は、上記マイクロチューブ１３（冷媒が流下してきたマイクロチューブ１３）より右側で仕切部材１２Ａより左側のマイクロチューブ１３内に分流して流入し、それらマイクロチューブ１３内の冷媒流路を上昇して仕切部材１１Ａより右側のディストリビュータ１１内に流入する。

このディストリビュータ１１内に流入した冷媒は、上記マイクロチューブ１３（冷媒が上昇してきたマイクロチューブ１３）より右側で仕切部材１１Ｂより左側のマイクロチューブ１３内に分流して入り、それらマイクロチューブ１３内の冷媒流路を流下して仕切部材１２Ａより右側のディストリビュータ１２内に流入する。このディストリビュータ１２内に流入した冷媒は、上記マイクロチューブ（冷媒が流下してきたマイクロチューブ１３）より更に右側のマイクロチューブ１３内に分流して入り、それらマイクロチューブ１３内の冷媒流路を上昇して仕切部材１１Ｂより右側のディストリビュータ１１内に流入する。

このように冷媒は上下に蛇行しながら流れて蒸発していく。蒸発器４には送風機８により、マイクロチューブ１３の長手方向と直交する方向（実施例では前方。図２の手前側）から外気が通風されており、冷媒は蒸発して外気から吸熱する（ヒートポンプ）。そして、仕切部材１１Ｂより右側のディストリビュータ１１内に流入した冷媒は、各配管２２内の通路２２Ａを通過して、冷媒出口配管１８内に下側から流入する。このとき、各配管２２は仕切部材１１Ｂより右側のディストリビュータ１１の長手方向の略全域に渡って設けられたかたちとなるので、冷媒は各配管２２内の通路２２Ａに略均等に分流して入り、冷媒出口配管１８内に入って合流する。この冷媒出口配管１８で合流した冷媒は、その右端から流出して圧縮機１に吸い込まれることになる。

以上詳述した如く、本発明のこの実施例の熱交換器で構成された蒸発器４によれば、複数本のマイクロチューブ１３の上下端を一対のディストリビュータ１１、１２にて相互に連通し、冷媒として二酸化炭素を使用する場合に、ディストリビュータ１１に接続された冷媒入口配管１７を備え、ディストリビュータ１１と冷媒入口配管１７を、複数の通路２１Ａにより連通させたので、冷媒入口配管１７からディストリビュータ１１に流入する際、複数の通路２１Ａにより冷媒が分流されるかたちとなる。

これにより、冷媒入口配管１７における圧力損失を抑制することが可能となると共に、ディストリビュータ１１におけるマイクロチューブ１３への冷媒の分流も円滑、且つ、良好に行われるようになり、蒸発器４（熱交換器）の性能を著しく改善することができるようになる。

また、実施例ではディストリビュータ１１に接続された冷媒出口配管１８を備え、ディストリビュータ１１と冷媒出口配管１８も、複数の通路２２Ａにより連通させたので、ディストリビュータ１１から冷媒出口配管１８に流入する際にも、複数の通路２２Ａを経て冷媒が冷媒出口配管１８内に流入し、合流するかたちとなる。

これにより、冷媒出口配管１８におけるディストリビュータ１１からの冷媒の合流も円滑、且つ、良好に行われるようになり、冷媒出口配管１８における圧力損失が抑制されて、蒸発器４（熱交換器）の性能を一層改善することができるようになる。

この場合、ディストリビュータ１１と冷媒入口配管１７とを連通する各通路２１Ａの冷媒流路断面積の合計は、冷媒入口配管１７内の流路断面積以上とされ、ディストリビュータ１１と冷媒出口配管１８とを連通する各通路２２Ａの冷媒流路断面積の合計も、冷媒出口配管１８内の流路断面積以上とされているので、実施例の如く冷媒入口配管１７及び冷媒出口配管１８をディストリビュータ１１よりも外径及び内径が小さいパイプにて構成した場合にも、冷媒入口配管１７と冷媒出口配管１８における圧力損失を効果的に抑制し、冷媒の分流と合流も一層円滑化することが可能となる。

更に、各通路２１Ａ、２２Ａは、隣接するマイクロチューブ１３間に対応して配置されているので、この実施例の如くディストリビュータ１１に複数の孔１１Ｃ、１１Ｄを穿設し、冷媒入口配管１７には複数の孔１７Ａを穿設し、冷媒出口配管１８にも複数の孔１８Ａを穿設して、各孔１１Ｃと１７Ａを複数の配管２１にてそれぞれ連通させ、各孔１１Ｄと１８Ａを複数の配管２２にてそれぞれ連通させて各配管２１、２２内に通路２１Ａ、２２Ａを構成した場合にも、通路２１Ａ、２２Ａを構成する配管２１、２２とマイクロチューブ１３との干渉は生じない。これにより、ディストリビュータ１１に対する冷媒入口配管１７と冷媒出口配管１８の位置の設定に自由度が増すことにもなる。

次に、図５乃至図８に基づいて本発明の熱交換器の他の実施例について説明する。尚、各図において、図１乃至図４と同一符号で示すものは同一若しくは同様の機能を奏するものとする。また、この実施例の熱交換器も図１において蒸発器４として使用されるものとする。

この実施例では、ディストリビュータ１１の仕切部材１１Ａの左側（一側）に対応する位置の前面（送風機８による空気の流入側である一面）に冷媒入口配管１７が連通して接続されている。この冷媒入口配管１７の右端（他端）も閉塞されており、冷媒入口配管１７の左端は開口してこの左端開口（一端開口）が図１の膨張弁３に接続される。また、この実施例ではディストリビュータ１１の仕切部材１１Ｂの右側（他側）に対応する位置の前面に冷媒出口配管１８が連通して接続されている。この冷媒出口配管１８の左端（一端）も閉塞されており、右端は開口してこの右端開口（他端開口）が図１の圧縮機１の吸込側に接続されることになる。

また、この実施例でも、ディストリビュータ１１と冷媒入口配管１７、及び、ディストリビュータ１１と冷媒出口配管１８とが、複数の細い配管２１、及び、２２にてそれぞれ連通接続されている。

この場合、冷媒入口配管１７の後面には、図８に拡大して示すように、その長手方向に所定の間隔を存して複数（実施例では８個）の小径の孔１７Ａが穿設されており、仕切部材１１Ａより左側のディストリビュータ１１の前面にも、その長手方向に所定の間隔を存して複数（同様に８個）の小径の孔１１Ｃが穿設されている。このとき、各孔１１Ｃは仕切部材１１Ａより左側のディストリビュータ１１の前面において、その長手方向の略全域に渡って所定間隔で形成されている。

また、冷媒出口配管１８の後面にも、図８に示す冷媒入口配管１７の場合と同様に、その長手方向に所定の間隔を存して複数（実施例では８個）の小径の孔１８Ａが穿設されており、仕切部材１１Ｂより右側のディストリビュータ１１の前面にも、その長手方向に所定の間隔を存して複数（同様に８個）の小径の孔１１Ｄが穿設されている。このとき、各孔１１Ｄは仕切部材１１Ｂより右側のディストリビュータ１１の前面において、その長手方向の略全域に渡って所定間隔で形成されている。

そして、冷媒入口配管１７の各孔１７Ａとディストリビュータ１１の各孔１１Ｃ内に配管２１の両端（前後端）がそれぞれ進入して接続（ろう付け）され、各配管２１は冷媒入口配管１７とディストリビュータ１１間に渡って取り付けられる。これら複数の配管２１内にそれぞれ通路２１Ａが構成され、この複数の通路２１Ａにより仕切部材１１Ａより左側のディストリビュータ１１内と冷媒入口配管１７内とが連通される。また、冷媒出口配管１８の各孔１８Ａとディストリビュータ１１の各孔１１Ｄ内に配管２２の両端（前後端）がそれぞれ進入して接続（ろう付け）され、各配管２２は冷媒出口配管１８とディストリビュータ１１間に渡って取り付けられる。これら複数の配管２２内にそれぞれ通路２２Ａが構成され、この複数の通路２２Ａにより仕切部材１１Ｂより右側のディストリビュータ１１内と冷媒出口配管１８内とが連通される。他の構成は図２〜図４と同様である。

このようにして冷媒入口配管１７と冷媒出口配管１８はディストリビュータ１１に接続されるので、冷媒入口配管１７と冷媒出口配管１８は、マイクロチューブ１３が接続されたディストリビュータ１１の面（下面）と直交する面（ディストリビュータ１１の前面）の側に配置されることになる（図５〜図７参照）。これにより、冷媒入口配管１７及び冷媒出口配管１８とディストリビュータ１１は、前述した送風機８による外気の通風方向（前述した前方から後方）において図６に示す如く上流と下流で並ぶかたちとなる。特に、冷媒入口配管１７と冷媒出口配管１８の外径は、前述した如くディストリビュータ１１より小さいので、図５に示す如く冷媒入口配管１７と冷媒出口配管１８は、送風機８による外気の通風方向（前方から後方）におけるディストリビュータ１１の投影面積内に収まる（隠れる）かたちとなる。

尚、この実施例の場合も、冷媒入口配管１７とディストリビュータ１１とを連通する各配管２１は、図８に示す如くその後側における下方に位置するマイクロチューブ１３とそれに隣接するマイクロチューブ１３との間の前方にそれぞれ対応している。また、冷媒出口配管１８とディストリビュータ１１とを連通する各配管２２も、その後側における下方に位置するマイクロチューブ１３とそれに隣接するマイクロチューブ１３との間の前方にそれぞれ対応している。

また、この場合も各配管２１内の通路２１Ａの冷媒流路断面積の合計（８本の合計）は、冷媒入口配管１７内の流路断面積以上となり、各配管２２内の通路２２Ａの冷媒流路断面積の合計（８本の合計）は、冷媒出口配管１８内の流路断面積以上となるように各配管２１、２２の寸法を設定しているものとする。

以上の構成で、この実施例の蒸発器４内の冷媒の流れについて説明する。膨張弁３を経た冷媒は蒸発器４（熱交換器）の冷媒入口配管１７内にその左端から流入する。この冷媒入口配管１７内に流入した冷媒は複数の配管２１内に分流して入り、各配管２１内の通路２１Ａを通過して、仕切部材１１Ａより左側のディストリビュータ１１内に前側から流入する。このとき、各配管２１は仕切部材１１Ａより左側のディストリビュータ１１の長手方向の略全域に渡って設けられたかたちとなるので、仕切部材１１Ａより左側のディストリビュータ１１内には、その長手方向の全域において略均等に冷媒が流入することになる。

以後は前述同様に冷媒が上下に蛇行しながら流れて蒸発していく。そして、仕切部材１１Ｂより右側のディストリビュータ１１内に流入した冷媒は、各配管２２内の通路２２Ａを通過して、冷媒出口配管１８内に後側から流入する。このとき、各配管２２は仕切部材１１Ｂより右側のディストリビュータ１１の長手方向の略全域に渡って設けられたかたちとなるので、冷媒は各配管２２内の通路２２Ａに略均等に分流して入り、冷媒出口配管１８内に入って合流する。この冷媒出口配管１８で合流した冷媒は、その右端から流出して圧縮機１に吸い込まれることになる。

以上のように、この実施例ではディストリビュータ１１の、マイクロチューブ１３が接続された面（下面）と直交する面（前面）の側に冷媒入口配管１７及び冷媒出口配管１８を配置し、複数の通路２１Ａ、２２Ａによりディストリビュータ１１に連通させているので、前述した実施例１や従来例の如く、冷媒入口配管１７と冷媒出口配管１８がマイクロチューブ１３の長手方向に位置しなくなる。

これにより、図２において冷媒入口配管１７や冷媒出口配管１８及び配管２１、２２が存在する範囲の寸法分、マイクロチューブ１３の長さ寸法を長くすることができるようになるので、フィン１４が取り付けられたマイクロチューブ１３に対応する蒸発器４（熱交換器）の熱交換面積を、その寸法分、拡大することができるようになり、蒸発器４（熱交換器）の更なる性能改善を図ることができるようになる。

また、この実施例のようにディストリビュータ１１の前面に配管２１、２２を接続した場合、下面に接続されたマイクロチューブ１３に配管２１、２２が近づくため、それらが干渉し合う危険性が更に大きくなるが、この実施例においても通路２１Ａ、２２Ａを構成する配管２１、２２は、マイクロチューブ１３とそれに隣接するマイクロチューブ１３間に配置されているので、係る問題は生じなくなる（即ち、ディストリビュータ１１に対する冷媒入口配管１７と冷媒出口配管１８の位置の設定に自由度が増すことになる）。

次に、図９乃至図１２に基づいて本発明の熱交換器のもう一つの他の実施例について説明する。尚、各図において、図１、図５乃至図８と同一符号で示すものは同一若しくは同様の機能を奏するものとする。また、この実施例の熱交換器も図１において蒸発器４として使用されるものとする。

この実施例でも上述した実施例２と同様に、ディストリビュータ１１の仕切部材１１Ａの左側（一側）に対応する位置の前面（送風機８による空気の流入側である一面）に冷媒入口配管１７が連通して接続される。この冷媒入口配管１７の右端（他端）も閉塞されており、冷媒入口配管１７の左端は開口してこの左端開口（一端開口）が図１の膨張弁３に接続される。また、この実施例ではディストリビュータ１１の仕切部材１１Ｂの右側（他側）に対応する位置の前面に冷媒出口配管１８が連通して接続される。この冷媒出口配管１８の左端（一端）も閉塞されており、右端は開口してこの右端開口（他端開口）が図１の圧縮機１の吸込側に接続されることになる。

但し、この実施例では、ディストリビュータ１１と冷媒入口配管１７、及び、ディストリビュータ１１と冷媒出口配管１８とが、短冊板状（幅は冷媒入口配管１７や冷媒出口配管１８の外径と略同一）の接続部材２３を介してそれぞれ連通接続される。この接続部材２３には、その長手方向に渡り所定の間隔を存して複数（実施例では８カ所）の通路２３Ａが貫通形成されており、各通路２３Ａの前後の開口縁（接続部材２３の前後面）周囲には、鍔状のフランジ（図１２に２３Ｂ、２３Ｃで示す）が突出形成されている。

この場合も、冷媒入口配管１７の後面には、図１２に拡大して示すように、その長手方向に所定の間隔を存して複数（実施例では８個）の小径の孔１７Ａが穿設されており、仕切部材１１Ａより左側のディストリビュータ１１の前面にも、その長手方向に所定の間隔を存して複数（同様に８個）の小径の孔１１Ｃが穿設されている。このとき、各孔１１Ｃは仕切部材１１Ａより左側のディストリビュータ１１の前面において、その長手方向の略全域に渡って所定間隔で形成されている。

また、冷媒出口配管１８の後面にも、図１２に示す冷媒入口配管１７の場合と同様に、その長手方向に所定の間隔を存して複数（実施例では８個）の小径の孔１８Ａが穿設されており、仕切部材１１Ｂより右側のディストリビュータ１１の前面にも、その長手方向に所定の間隔を存して複数（同様に８個）の小径の孔１１Ｄが穿設されている。このとき、各孔１１Ｄは仕切部材１１Ｂより右側のディストリビュータ１１の前面において、その長手方向の略全域に渡って所定間隔で形成されている。

そして、ディストリビュータ１１と冷媒入口配管１７の間に接続部材２３を挟み込んで配置し、冷媒入口配管１７の各孔１７Ａ内に接続部材２３の各通路２３Ａの前面側のフランジ２３Ｂをそれぞれ進入させ、ディストリビュータ１１の各孔１１Ｃ内に接続部材２３の各通路２３Ａの後面側のフランジ２３Ｃをそれぞれ進入させた状態で、ディストリビュータ１１、接続部材２３、及び、冷媒入口配管１７の三者を一体に接続（ろう付け）する。この接続部材２３の複数の通路２３Ａにより仕切部材１１Ａより左側のディストリビュータ１１内と冷媒入口配管１７内とが連通される。

また、ディストリビュータ１１と冷媒出口配管１８の間にも接続部材２３を挟み込んで配置し、冷媒出口配管１８の各孔１８Ａ内に接続部材２３４の各通路２３Ａの前面側のフランジ２３Ｂをそれぞれ進入させ、ディストリビュータ１１の各孔１１Ｄ内に接続部材２３の各通路２３Ａの後面側のフランジ２３Ｃをそれぞれ進入させた状態で、ディストリビュータ１１、接続部材２３、及び、冷媒出口配管１８の三者を一体に接続（ろう付け）する。この接続部材２３の複数の通路２３Ａにより仕切部材１１Ｂより右側のディストリビュータ１１内と冷媒出口配管１８内とが連通される。他の構成は図２〜図８と同様である。

このようにして冷媒入口配管１７と冷媒出口配管１８はディストリビュータ１１に接続されるので、この実施例の場合も冷媒入口配管１７と冷媒出口配管１８は、マイクロチューブ１３が接続されたディストリビュータ１１の面（下面）と直交する面（ディストリビュータ１１の前面）の側に配置されることになる（図９、図１０参照）。これにより、冷媒入口配管１７及び冷媒出口配管１８とディストリビュータ１１は、前述した送風機８による外気の通風方向（前述した前方から後方）において図１０に示す如く上流と下流で並ぶかたちとなる。

特に、冷媒入口配管１７と冷媒出口配管１８の外径は、前述した如くディストリビュータ１１より小さい。また、実施例では接続部材２３の幅も冷媒入口配管１７及び冷媒出口配管１８の外径と略同様としているので、図９に示す如く冷媒入口配管１７と冷媒出口配管１８、及び、各接続部材２３は、送風機８による外気の通風方向（前方から後方）におけるディストリビュータ１１の投影面積内に収まる（隠れる）かたちとなる。

尚、この実施例の場合も、冷媒入口配管１７とディストリビュータ１１とを連通する各通路２３Ａ及びフランジ２３Ｃは、図１２に示す如くその後側における下方に位置するマイクロチューブ１３とそれに隣接するマイクロチューブ１３との間の前方にそれぞれ対応している。また、冷媒出口配管１８とディストリビュータ１１とを連通する各通路２３Ａ及びフランジ２３Ｃも、その後側における下方に位置するマイクロチューブ１３とそれに隣接するマイクロチューブ１３との間の前方にそれぞれ対応している。

また、この場合も各通路２３Ａの冷媒流路断面積の合計（８カ所の合計）は、冷媒入口配管１７内の流路断面積以上となり、冷媒出口配管１８内の流路断面積と比較しても当該流路断面積以上となるように各通路２３Ａの寸法を設定しているものとする。

以上の構成で、この実施例の蒸発器４内の冷媒の流れについて説明する。膨張弁３を経た冷媒は蒸発器４（熱交換器）の冷媒入口配管１７内にその左端から流入する。この冷媒入口配管１７内に流入した冷媒は左側の接続部材２３の各通路２３Ａ内に分流して入り、それらを通過して、仕切部材１１Ａより左側のディストリビュータ１１内に前側から流入する。このとき、各通路２３Ａは仕切部材１１Ａより左側のディストリビュータ１１の長手方向の略全域に渡って設けられたかたちとなるので、仕切部材１１Ａより左側のディストリビュータ１１内には、その長手方向の全域において略均等に冷媒が流入することになる。

以後は前述同様に冷媒が上下に蛇行しながら流れて蒸発していく。そして、仕切部材１１Ｂより右側のディストリビュータ１１内に流入した冷媒は、右側の接続部材２３の各通路２３Ａ内を通過して、冷媒出口配管１８内に後側から流入する。このとき、各通路２３Ａは仕切部材１１Ｂより右側のディストリビュータ１１の長手方向の略全域に渡って設けられたかたちとなるので、冷媒は各通路２３Ａに略均等に分流して入り、冷媒出口配管１８内に入って合流する。この冷媒出口配管１８で合流した冷媒は、その右端から流出して圧縮機１に吸い込まれることになる。

以上のように、この実施例の場合もディストリビュータ１１の、マイクロチューブ１３が接続された面（下面）と直交する面（前面）の側に冷媒入口配管１７及び冷媒出口配管１８を配置し、接続部材２３の複数の通路２３Ａによりディストリビュータ１１に連通させているので、前述した実施例１や従来例の如く、冷媒入口配管１７と冷媒出口配管１８がマイクロチューブ１３の長手方向に位置しなくなる。

これにより、前述した実施例２と同様にマイクロチューブ１３の長さ寸法を長くすることができるようになるので、フィン１４が取り付けられたマイクロチューブ１３に対応する蒸発器４（熱交換器）の熱交換面積を拡大することができるようになり、蒸発器４（熱交換器）の更なる性能改善を図ることができるようになる。

また、この実施例の場合にもディストリビュータ１１の前面に接続部材２３の各通路２３Ａのフランジ２３Ｃを接続した場合、下面に接続されたマイクロチューブ１３に各フランジ２３Ｃが近づくため、それらが干渉し合う危険性が大きくなるが、この実施例においても通路２３Ａは、マイクロチューブ１３とそれに隣接するマイクロチューブ１３間に配置されているので、係る問題は生じなくなる（即ち、この場合もディストリビュータ１１に対する冷媒入口配管１７と冷媒出口配管１８の位置の設定に自由度が増すことになる）。

特に、この実施例ではディストリビュータ１１と冷媒入口配管１７及び冷媒出口配管１８に複数の孔１１Ｃ、１１Ｄ、１７Ａ、１８Ａをそれぞれ穿設し、各孔を連通する複数の通路２３Ａが形成された接続部材２３を、ディストリビュータ１１と冷媒入口配管１７及び冷媒出口配管１８の間にそれぞれ介設しているので、前記実施例１や実施例２の如く複数の配管２１、２２でディストリビュータ１１と冷媒入口配管１７及び冷媒出口配管１８の孔を連通させる場合に比して、組立性を著しく向上させることができる。

尚、この実施例では冷媒入口配管１７と冷媒出口配管１８をディストリビュータ１１に取り付けるために左右に二つの接続部材２３を使用したが、一連の接続部材を冷媒入口配管１７と冷媒出口配管１８間に介設してディストリビュータ１１に接続するようにしてもよい。

また、上記各実施例では冷媒入口配管１７と冷媒出口配管１８を複数の通路２１Ａ、２２Ａ、２３Ａによりディストリビュータ１１にそれぞれ連通させたが、請求項１の発明ではそれに限らず、冷媒入口配管１７のみを複数の通路２１Ａや２３Ａによりディストリビュータ１１に連通させるものであっても有効である。

更に、上記各実施例ではディストリビュータ１１、１２を蒸発器４（熱交換器）の上下に配置し、マイクロチューブ１３を上下方向に延在させて左右に複数設けることにしたが、それに限らず、ディストリビュータ１１、１２が左右に位置してマイクロチューブ１３が左右方向に延在するかたちの熱交換器にも本発明は有効である。

更にまた、各実施例では冷媒回路の蒸発器として本発明の熱交換器を使用したが、ガスクーラに用いてもよく、何れにしても二酸化炭素を冷媒として使用するヒートポンプ装置などにおいて本発明は特に有効となるものである。

１ 圧縮機
２ ガスクーラ
３ 膨張弁
４ 蒸発器（熱交換器）
７ 冷媒回路
１１、１２ ディストリビュータ
１１Ａ、１１Ｂ、１２Ａ 仕切部材
１１Ｃ、１１Ｄ、１７Ａ、１８Ａ 孔
１３ マイクロチューブ
１４ フィン
１７ 冷媒入口配管
１８ 冷媒出口配管
２１、２２ 配管
２１Ａ、２２Ａ、２３Ａ 通路
２３ 接続部材

Claims (9)

1. 複数本のマイクロチューブの両端を一対のディストリビュータにて相互に連通し、冷媒として二酸化炭素を使用する熱交換器において、
   前記ディストリビュータに接続された冷媒入口配管を備え、
   前記ディストリビュータと前記冷媒入口配管を、複数の通路により連通させたことを特徴とする熱交換器。
2. 前記ディストリビュータに接続された冷媒出口配管を備え、
   前記ディストリビュータと前記冷媒出口配管を、複数の通路により連通させたことを特徴とする請求項１に記載の熱交換器。
3. 前記ディストリビュータと前記冷媒入口配管とを連通する前記各通路の冷媒流路断面積の合計は、前記冷媒入口配管内の流路断面積以上であり、
   前記ディストリビュータと前記冷媒出口配管とを連通する前記各通路の冷媒流路断面積の合計は、前記冷媒出口配管内の流路断面積以上であることを特徴とする請求項２に記載の熱交換器。
4. 前記冷媒入口配管及び冷媒出口配管は、前記ディストリビュータより外径が小さいパイプにて構成されていることを特徴とする請求項２又は請求項３に記載の熱交換器。
5. 前記各通路は、隣接する前記マイクロチューブ間に対応して配置されていることを特徴とする請求項２乃至請求項４のうちの何れかに記載の熱交換器。
6. 前記ディストリビュータと前記冷媒入口配管及び前記冷媒出口配管に複数の孔をそれぞれ穿設し、各孔を複数の配管にてそれぞれ連通させ、各配管内に前記通路を構成したことを特徴とする請求項２乃至請求項５のうちの何れかに記載の熱交換器。
7. 前記ディストリビュータと前記冷媒入口配管及び前記冷媒出口配管に複数の孔をそれぞれ穿設し、各孔を連通する複数の前記通路が形成された接続部材を、前記ディストリビュータと前記冷媒入口配管及び前記冷媒出口配管の間に介設したことを特徴とする請求項２乃至請求項５のうちの何れかに記載の熱交換器。
8. 前記ディストリビュータの、前記マイクロチューブが接続された面と直交する面の側に前記冷媒入口配管及び冷媒出口配管を配置し、複数の前記通路により前記ディストリビュータに連通させたことを特徴とする請求項２乃至請求項７のうちの何れかに記載の熱交換器。
9. 前記各マイクロチューブに渡って熱交換用のフィンが取り付けられていることを特徴とする請求項１乃至請求項８のうちの何れかに記載の熱交換器。

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