JP2023168987A - 熱交換器 - Google Patents

Abstract

【課題】複数の扁平管の各々に冷媒が不均一に分配されることを抑制する熱交換器を提供する。【解決手段】一対のヘッダパイプと、複数の扁平管とを備える熱交換器において、熱交換器が蒸発器として機能する場合に、冷媒が流入する流入区間と、冷媒が流出する流出区間と、が設けられ、流入区間は、流出区間よりも下方に存在し、ヘッダパイプには、第１の板材と、第２の板材と、少なくとも１つ以上の第３の板材と、が設けられ、第１の板材には、流入区間に、複数の流入孔と、前記流出区間に、複数の流出孔と、が設けられ、第２の板材には、流入区間から流出区間までの冷媒上昇流路を形成する複数の上昇孔が設けられ、第３の板材には、流入孔と、上昇孔と、流出孔と、を順に接続する複数の連通孔が設けられ、複数の連通孔には、冷媒を少なくとも２方向に分岐させる少なくとも１つ以上の分岐部が設けられる位置と同等、もしくは位置以上の高さに設けられる。【選択図】図４

Description

本発明は、熱交換器に関する。

特許文献１は、性能低下を抑制することができる熱交換器を開示する。この熱交換器は、第一伝熱管と、第一ヘッダ部と、第二伝熱管と、第二ヘッダ部と、第一ヘッダ部と第二ヘッダ部とを連通させるように、一端が第一ヘッダ部にそれぞれ接続されると共に他端が第二ヘッダ部にそれぞれ接続された複数の連通路と、を備え、各連通路における第一ヘッダ部に対しての一端の接続位置が、各連通路同士で互いに同一の高さ位置とされており、各連通路における第二ヘッダ部に対しての他端の接続位置が、各連通路同士で互いに異なる高さ位置とされている。

特開２０１７ー１５５９９０号公報

本開示は、複数の扁平管の各々に冷媒が不均一に分配されることを抑制する熱交換器を提供する。

本開示は、一対のヘッダパイプと、前記ヘッダパイプの各々に接続される複数の扁平管とを備える熱交換器において、前記熱交換器が蒸発器として機能する場合に、前記複数の扁平管から前記ヘッダパイプの内部に冷媒が流入する流入区間と、前記ヘッダパイプの内部から前記複数の扁平管に冷媒が流出する流出区間と、が設けられ、前記流入区間は、前記流出区間よりも下方に存在し、前記ヘッダパイプには、前記流入区間から前記流出区間に亘って延びる、第１の板材と、第２の板材と、少なくとも１つ以上の第３の板材と、が設けられ、前記第１の板材には、前記流入区間に、前記扁平管からの冷媒流入口を形成するための前記扁平管の断面と同じ形状の複数の流入孔と、前記流出区間に、前記扁平管への冷媒流出口を形成するための前記扁平管の断面と同じ形状の複数の流出孔と、が設けられ、前記第２の板材には、前記流入区間から前記流出区間までの冷媒上昇流路を形成する複数の上昇孔が設けられ、前記第３の板材には、前記流入孔と、前記上昇孔と、前記流出孔と、を順につなぐ複数の連通孔が設けられることを特徴とする。

本開示によれば、複数の扁平管の各々に冷媒が不均一に分配されることを抑制できる。

本開示の実施形態に係る室外機の斜視図 室外機の平面図 室外熱交換器の斜視図 室外熱交換器の内部構造を模式的に示す縦断面図 分流器の分解斜視図 室外熱交換器の分流器における冷媒の流れを示す図 本開示の変形例に係る室外熱交換器の内部構造を模式的に示す縦断面図

（本開示の基礎となった知見等）
発明者らが本開示に想到するに至った当時、複数の冷媒流路で形成された複数の扁平管と、扁平管の両端部をそれぞれ接続する一対のヘッダパイプと、で構成された熱交換器において、ヘッダパイプ内に、複数の扁平管を複数の熱交換区間に分ける仕切板と、分かれた複数の熱交換区間の下側の熱交換区間の上方と、上側の熱交換区間の下方および上方と、を連通させる接続管を設け、熱交換区間の複数の高さから冷媒を流入させる技術があった。これにより、当該熱交換器では、ヘッダパイプ内を上昇してターンする際の重力の影響を軽減し、ヘッダパイプ内の複数の扁平管を流れる冷媒量が均一になるように配分される。

しかしながら、従来の構成では、それぞれの接続管がヘッダパイプの軸方向に垂直に接続することになるため、下側の熱交換区間を流れてきた気液二相冷媒は、接続管を介して上側の熱交換区間の扁平管の長手方向に直進する流れとなる。特に、密度が大きく慣性力が働きやすい液冷媒は、接続管からヘッダパイプに流入する際に、接続管近傍高さの伝熱管には流入しやすく、接続管から離れた高さに位置する伝熱管には、冷媒が流入しにくく、上側の熱交換区間で不均一分配となる。このため、熱交換性能が低下すると言う課題を発明者らは発見し、その課題を解決するために、本開示の主題を構成するに至った。
そこで本開示は、複数の扁平管の各々に冷媒が不均一に分配されることを抑制する熱交換器を提供する。

以下、図面を参照しながら、実施の形態を詳細に説明する。但し、必要以上に詳細な説明は省略する場合がある。例えば、既によく知られた事項の詳細説明、または、実質的に同一の構成に対する重複説明を省略する場合がある。これは、以下の説明が必要以上に冗長になるのを避け、当業者の理解を容易にするためである。
なお、添付図面および以下の説明は、当業者が本開示を十分に理解するために提供されるのであって、これらにより特許請求の範囲に記載の主題を限定することを意図していない。

（実施の形態１）
以下、図１～図６を用いて、実施の形態１を説明する。各図に示す符号ＦＲは、設置面に設置されて通常使用される状態における室外ユニットの前方を示し、符号ＵＰは、当該室外ユニットの上方を示し、符号ＬＨは、当該室外ユニットの左方を示す。以下の説明において、各方向は、これらの室外ユニットの方向に沿った方向である。

［１－１．構成］
［１－１－１．室外ユニットの構成］
図１は、本実施の形態に係る空気調和装置の室外ユニット１の斜視図である。
本実施の形態の空気調和装置は、室内ユニットに収められた室内熱交換器と、室外ユニット１に収められた圧縮機５や膨張弁、一対の室外熱交換器５０等で形成された冷凍回路を備える。空気調和装置は、この冷凍回路に冷媒を流通させることで、室内ユニットが設けられた被調和空間の空調を行うものである。

図１に示すように、本実施の形態の室外ユニット１は、側面に配置された一対の室外熱交換器５０を通して内部に空気を吸い込み、当該空気を冷媒と熱交換して他の側面から吹き出す、所謂サイドフロー方式、あるいは横吹き型と呼ばれる室外機である。

図２は、室外ユニット１の内部構造を模式的に示す平面図である。図２では、説明の便宜上、前面吸気口１５と側面吸気口１７との下縁を形成する底板１２の縁部と、排気口１９の縁部を形成する背面板１８の所定箇所を一点鎖線で示す。
室外ユニット１は、図１、図２に示すように、長手方向が左右方向に沿って延びる箱状の筐体１０を備える。本実施の形態では、筐体１０の各部は、いずれも鋼板によって形成される。
筐体１０は、当該筐体１０の底面を形成する底板１２と、天面を形成する天板１４と、前面を形成する前面板１６と、背面を形成する背面板１８と、左側面を形成する左側板１１と、右側面を形成する右側板１３とを備える。

図１に示すように、前面板１６には、前面吸気口１５が設けられる。前面吸気口１５は、筐体１０の外部から内部に空気が吸い込まれる矩形の開口である。前面板１６において、前面吸気口１５は、右側板１３よりも左側板１１に接近した位置に設けられる。
前面板１６において、前面吸気口１５の右側板１３側の縁部に接近した位置には、貫通孔である複数の締結孔２０が設けられている。これらの締結孔２０は、筐体１０の上下方向に沿って延びる同一直線上に並ぶように設けられる。本実施の形態では、前面板１６には、３つの締結孔２０が設けられる。

左側板１１には、側面吸気口１７が設けられる。側面吸気口１７は、筐体１０の内部に空気が吸い込まれる矩形の開口である。左側板１１において、側面吸気口１７は、背面板１８よりも前面板１６に接近した位置に設けられる。
左側板１１において、側面吸気口１７の背面板１８側の縁部に接近した位置には、筐体１０の上下方向に沿って延びる同一直線上に並ぶように、３つの締結孔２０が設けられている。

図２に示すように、背面板１８には、排気口１９が設けられる。この排気口１９は、筐体１０の内部に吸い込まれた空気が当該筐体１０の外部に吹き出される開口である。
なお、前面吸気口１５や側面吸気口１７、及び排気口１９には、フィルタや格子状の保護部材が設けられていてもよい。

筐体１０の内部空間Ｓは、仕切板２１によって２つの空間に仕切られる。この仕切板２１は、筐体１０の上下方向に沿って所定の高さ寸法で延びると共に、筐体１０の前後方向に沿って延びる板状部材である。仕切板２１は、下端が底板１２に連結されることで筐体１０に固定される。仕切板２１は、筐体１０の前面側に位置する端部が前面板１６に連結され、筐体１０の背面側に位置する端部が背面板１８に連結される。
これによって、筐体１０の内部には、仕切板２１を挟んで、当該筐体１０の右側面側に位置する機械室Ｓ１と、当該筐体１０の左側面側に位置する送風機室Ｓ２との２つの空間が設けられる。

機械室Ｓ１には、圧縮機５や、膨張弁、室外熱交換器５０が備えるヘッダパイプ５２、冷媒配管等の冷凍回路を構成する部材や、各種の電気部品等が収められる。
送風機室Ｓ２には、送風ファン３０と、ヘッダパイプ５２を除く室外熱交換器５０とが収められる。
送風ファン３０は、回転駆動することで筐体１０の外部から空気を送風機室Ｓ２に導入し、室外熱交換器５０を流れる冷媒と熱交換させた後、再び筐体１０の外部に放出する軸流ファンである。この送風ファン３０は、ファンモータ３２と羽根車３４とを備える。
ファンモータ３２は、羽根車３４を回転させる駆動部であり、当該ファンモータ３２は、羽根車３４が取り付けられる駆動軸３６を備えている。
羽根車３４は、ファンモータ３２によって回転されることで、軸流方向に空気を送り出す回転部品である。
送風ファン３０は、羽根車３４が排気口１９に対向し、且つ駆動軸３６の先端が排気口１９に向かう位置に配置される。

［１－１－２．室外熱交換器の構成］
図３は、室外熱交換器５０を示す斜視図である。
室外熱交換器５０は、冷媒が流れる流路が形成され、室内機から供給される冷媒を蒸発させる蒸発器、或いは、冷媒を凝縮させる凝縮器として機能する熱交換器である。
図２、図３に示すように、本実施の形態の室外熱交換器５０の各々は、全体として平面視で略Ｌ字状に形成される。図２に示すように、一方の室外熱交換器５０は、他方の室外熱交換器５０よりも送風ファン３０に接近した位置に配置される。

図４は、室外熱交換器５０の内部構造を模式的に示す縦断面図である。図４では、説明の便宜上、室外熱交換器５０を平面視で直線状となるように示す。
図４に示すように、室外熱交換器５０は、一対のヘッダパイプ５２、５４と、第１冷媒配管６６と、第２冷媒配管６８と、隔壁６０と、複数の扁平管６２と、複数のフィン６４と、分流器８０とを備える。
本実施の形態において、室外熱交換器５０が備えるこれらの部材は、いずれもアルミニウムあるいはアルミニウム合金で形成される。

ヘッダパイプ５２、５４は、いずれも筐体１０の上下方向沿って延びる中空の柱状部材である。本実施の形態では、ヘッダパイプ５２、５４は、いずれも円柱状に形成される。これらのヘッダパイプ５２、５４は、室外熱交換器５０の両端にそれぞれが設けられる。

一方のヘッダパイプ５２には、第１冷媒配管６６と、第２冷媒配管６８とが接続される。第１冷媒配管６６と第２冷媒配管６８とは、室外熱交換器５０における冷媒の流入口、または流出口として機能する。
第１冷媒配管６６は、一方のヘッダパイプ５２が備える側面５１の上方に接続される。第２冷媒配管６８は、一方のヘッダパイプ５２が備える側面５１の下方に接続される。
本実施の形態では、第１冷媒配管６６と、第２冷媒配管６８とは、ヘッダパイプ５２の周方向において、平面視で略同一の箇所に接続される。

図２に示すように、本実施の形態では、一方の室外熱交換器５０の第２冷媒配管６８と、他方の室外熱交換器５０の第１冷媒配管６６とを接続する管状部材である、連結管７２が設けられる。これによって、一方の室外熱交換器５０と、他方の室外熱交換器５０とが接続される。

ヘッダパイプ５２の内部には、当該ヘッダパイプ５２の内部空間ＳＰを上方に位置する上部空間ＳＰ１と下方に位置する下部空間ＳＰ２との上下に隔てる隔壁６０が設けられる。この隔壁６０は、当該ヘッダパイプ５２の高さ方向において、第１冷媒配管６６と、第２冷媒配管６８との略中間の位置に配置される。
ヘッダパイプ５４の内部には、内部空間ＳＱが設けられる。

複数の扁平管６２は、内部に冷媒が流れる流路が設けられる長尺且つ扁平な管状部材である。
各扁平管６２は、各ヘッダパイプ５２、５４の長手方向に沿って、それぞれの長手方向が互いに平行となるように並べられた状態で、当該扁平管６２の両端のそれぞれが各ヘッダパイプ５２、５４の側面５１、５３のそれぞれに接続される。
すなわち、ヘッダパイプ５２の側面５１の所定箇所には、当該ヘッダパイプ５２の長手方向に沿って、互いに所定の間隔を空けて、各扁平管６２の一方の端部が一列に並べて接続される。同様に、ヘッダパイプ５４の側面５３の所定箇所には、当該ヘッダパイプ５４の長手方向に沿って、互いに所定の間隔を空けて、各扁平管６２の他方の端部が一列に並べて接続される。
このため、各扁平管６２の長手方向は、室外熱交換器５０の長手方向に一致する。

各扁平管６２は、それぞれの幅方向が互いに平行となるように各ヘッダパイプ５２、５４に接続される。
以下、各ヘッダパイプ５２、５４の側面５１、５３において、各扁平管６２が接続される所定箇所を接続面５５、５７という。

各扁平管６２の両端には、いずれも開口が設けられる。各扁平管６２の一端は、上部空間ＳＰ１、または下部空間ＳＰ２とのいずれかに開口し、他端は、内部空間ＳＱに開口する。
以下、上部空間ＳＰ１に開口する扁平管６２の各々によって形成される流路を流出区間Ａ１とし、下部空間ＳＰ２に開口する扁平管６２の各々によって形成される流路を流入区間Ａ２とする。流入区間Ａ２は、流出区間Ａ１の下方に位置する。
本実施の形態では、室外熱交換器５０は、９つの扁平管６２を備え、流出区間Ａ１には、６つの扁平管６２が位置し、流入区間Ａ２には、３つの扁平管６２が位置する。

複数のフィン６４は、各扁平管６２のそれぞれを挿通可能な複数の挿通孔が平面に設けられた平板部材である。各扁平管６２は、各フィン６４に挿通された状態で、各ヘッダパイプ５２、５４に接続される。すなわち、各フィン６４は、長手方向、及び幅方向が各扁平管６２に直交した状態で配置される。このように配置された各フィン６４の長手方向は、各ヘッダパイプ５２、５４の長手方向に一致する。
本実施の形態では、一対のヘッダパイプ５２、５４と、隔壁６０と、第１冷媒配管６６と、第２冷媒配管６８と、複数の扁平管６２と、複数のフィン６４とは、ロウ付けによって互いに固定される。

送風機室Ｓ２において、室外熱交換器５０は、長手方向が前面板１６と、左側板１１とに沿って配置される。具体的には、前面吸気口１５の右側板１３側の縁部に接近した位置にヘッダパイプ５２が配置され、側面吸気口１７の背面板１８側の縁部に接近した位置にヘッダパイプ５４が配置される。そして、室外熱交換器５０は、前面板１６と左側板１１とで形成される筐体１０の角部２３に接近するように屈曲されて配置される。

室外ユニット１は、室外熱交換器５０の各々を筐体１０に固定する固定部材７０を備える。
具体的には、複数の固定部材７０によって室外熱交換器５０の各々が備えるヘッダパイプ５２が前面板１６に固定され、複数の固定部材７０によって室外熱交換器５０の各々が備えるヘッダパイプ５４が左側板１１に固定される。本実施の形態では、各ヘッダパイプ５２、５４は、いずれも３つの固定部材７０によって固定される。
このように筐体１０に固定された各ヘッダパイプ５２、５４は、いずれも長手方向が筐体１０の上下方向に沿って配置される。

このように配置された室外熱交換器５０は、図１に示すように、前面吸気口１５と側面吸気口１７を介して、各扁平管６２と複数のフィン６４との大部分が筐体１０から露出する。一方、ヘッダパイプ５２は、前面板１６に遮蔽され、ヘッダパイプ５４は、左側板１１に遮蔽される。

なお、仕切板２１は、ヘッダパイプ５２と、複数のフィン６４の間を通過するように設けられる。これによって、ヘッダパイプ５２は、機械室Ｓ１に配置され、複数の扁平管６２やフィン６４、ヘッダパイプ５４は、送風機室Ｓ２に配置される。

［１－１－２．分流器の構成］
図５は、分流器８０の分解斜視図である。
図４に示すように、ヘッダパイプ５４の内部空間ＳＱには、分流器８０が設けられる。図５に示すように、分流器８０は、第１板材８２と、第２板材８４と、第３板材８６とが組み合わされて形成される部材である。第１板材８２と、第２板材８４と、第３板材８６とは、いずれも板状部材である。

第１板材８２と、第２板材８４と、第３板材８６とは、いずれもヘッダパイプ５４の長手方向全体に亘って延び、両端の各々がヘッダパイプ５４の天面、及び底面に当接する。すなわち、第１板材８２と、第２板材８４と、第３板材８６とは、いずれも流出区間Ａ１から流入区間Ａ２までの全体に亘って延びるように設けられる。

第１板材８２は、本開示の「第１の板材」に相当し、第２板材８４は、本開示の「第２の板材」に相当し、第３板材８６は、本開示の「第３の板材」に相当する。

第１板材８２は、接続面５７に最も接近する位置に配置される。第１板材８２には、板厚方向に沿って貫通する複数の貫通孔が設けられる。貫通孔の各々は、当該第１板材８２の長手方向に交差する方向に延びる長孔である。貫通孔の各々は、第１板材８２の平面視で各扁平管６２の開口と略同一形状に形成される。貫通孔の各々は、第１板材８２の平面視で扁平管６２の各々の他端に重なる位置に設けられる。第１板材８２の一方の平面は、扁平管６２の各々の他端に当接するように配置される。これによって、貫通孔の各々は、扁平管６２の各々が備える他端の開口に接続される。

以下、流出区間Ａ１に接続される貫通孔を流出孔８３とし、流入区間Ａ２に接続される貫通孔を流入孔８１とする。

第２板材８４は、接続面５７に対向するヘッダパイプ５４の内側面に当接するように配置される。第２板材８４の一方の面は、全面が当該内側面に当接可能な曲面状に形成される。
第２板材８４には、板厚方向に沿って貫通する複数の貫通孔である第１上昇孔８５、第２上昇孔８７、及び第３上昇孔８９が設けられる。第１上昇孔８５、第２上昇孔８７、及び第３上昇孔８９は、いずれも第２板材８４の長手方向に沿って延びる長孔である。

第１上昇孔８５は、第２板材８４の長手方向に交差する方向における略中央に配置される。第２板材８４の平面視で、第１上昇孔８５の下端は、最も下方に位置する流入孔８１に重なる位置に配置される。第１上昇孔８５の上端は、最も下方に位置する流出孔８３の上方に位置する流出孔８３に重なる位置に配置される。

第２上昇孔８７は、第２板材８４の長手方向に交差する方向における右方側に接近する位置に配置される。第２板材８４の平面視で、第２上昇孔８７の下端は、最も下方に位置する流入孔８１の上方に位置する流入孔８１に重なる位置に配置される。第２上昇孔８７の上端は、第２板材８４の長手方向に交差する方向に沿って、当該方向における略中央まで延びる。第２上昇孔８７の上端は、最も下方に位置する流出孔８３から２つの流出孔８３を挟んで上方に位置する流出孔８３に重なる位置に配置される。

第３上昇孔８９は、第２板材８４の長手方向に交差する方向における左方側に接近する位置に配置される。第２板材８４の平面視で、第３上昇孔８９の下端は、最も上方に位置する流入孔８１に重なる位置に配置される。第３上昇孔８９の上端は、第２板材８４の長手方向に交差する方向に沿って、当該方向における略中央まで延びる。第３上昇孔８９の上端は、最も上方に位置する流出孔８３に重なる位置に配置される。

第１上昇孔８５、第２上昇孔８７、及び第３上昇孔８９は、本開示の「上昇孔」に相当する。

第３板材８６は、第１板材８２と、第２板材８４と、に挟み込まれるように配置される。この第３板材８６は、さらに壁面板材１００と、分流板材１０２と、分岐板材１０４とが組み合わされて形成される部材である。

壁面板材１００は、第１板材８２に接近する位置に配置される。壁面板材１００の一方の平面は、第１板材８２の他方の平面に全面に亘って当接する。
壁面板材１００には、板厚方向に沿って貫通する複数の貫通孔が設けられる。これらの貫通孔は、壁面板材１００の平面視で、第１板材８２の流出孔８３の各々、及び流入孔８１の各々の長手方向における一端に重なる位置に設けられる。本実施形態では、これらの貫通孔は、第１板材８２の流出孔８３の各々、及び流入孔８１の各々の左端に重なる位置に設けられる。
以下、流出孔８３に重なる貫通孔を壁面流入孔１０１とし、流入孔８１に重なる貫通孔を壁面流出孔１０３とする。

分流板材１０２は、第２板材８４に接近する位置に配置される。分流板材１０２の一方の平面は、第２板材８４の他方の平面に当接する。
分流板材１０２の下端側には、板厚方向に沿って貫通する３つの貫通孔である下部流入連通孔９０が設けられる。
下部流入連通孔９０の各々は、３つの流入孔８１の各々に重なる位置に設けられる。

分流板材１０２の上端側には、板厚方向に沿って貫通する３つの貫通孔である上部流出連通孔９５が設けられる。上部流出連通孔９５の各々は、第３板材８６の長手方向に交差する方向において、略中央に配置される。
上部流出連通孔９５の各々は、第１上昇孔８５、第２上昇孔８７、及び第３上昇孔８９の各々の上端に重なる位置に設けられる。

分流板材１０２の長手方向に交差する方向において、上部流出連通孔９５の各々に隣り合う位置には、板厚方向に沿って貫通する３つの貫通孔である分流孔９７が設けられる。本実施の形態では、分流板材１０２の長手方向に交差する方向において、分流孔９７の各々は、上部流出連通孔９５の各々の右方に設けられる。

分流孔９７の各々は、分流板材１０２の長手方向に沿って延びる長孔である。分流孔９７の各々は、分流板材１０２の平面視で、互いに重ならず、且つ第１上昇孔８５、第２上昇孔８７、及び第３上昇孔８９の各々に重ならない位置に設けられる。

分岐板材１０４は、壁面板材１００と、分流板材１０２と、に挟み込まれるように配置される。分岐板材１０４の一方の平面は、壁面板材１００の他方の平面に当接し、分岐板材１０４の他方の平面は、分流板材１０２の他方の平面に当接する。
壁面板材１００の平面は、本開示の「壁面」に相当する。

分岐板材１０４の下端側には、板厚方向に沿って貫通する３つの貫通孔である下部流入連通孔９１が設けられる。
下部流入連通孔９０の各々は、分岐板材１０４の長手方向に交差する方向に並べて設けられ、上方から順に３つの流入孔８１の各々、及び下部流入連通孔９０の各々に重なる位置に設けられる。なお、３つの下部流入連通孔９０のうち、下方側に位置する２つは、分岐板材１０４の長手方向に交差する方向に沿って延びる長孔である。

分岐板材１０４の上端側には、板厚方向に沿って貫通する６つの貫通孔が設けられる。これらの貫通孔は、分岐板材１０４の平面視で、流出孔８３、流入孔８１の各々と略同一形状の長孔である。これらの貫通孔は、分岐板材１０４の平面視で、いずれも左端が壁面流入孔１０１に重なる位置に配置される。

６つの貫通孔のうち、上方から一つ置きに位置する３つの貫通孔は、分流板材１０２の平面視で、上部流出連通孔９５の各々にそれぞれが重なる位置に配置される。上部流出連通孔９５の各々は、当該貫通孔の長手方向における略中央に重なり、且つ壁面流入孔１０１に重ならない位置に配置される。
以下、これら３つの貫通孔を、分岐孔１１０という。分岐孔１１０は、本開示の「分岐部」に相当する。

６つの貫通孔のうち、分岐孔１１０以外の貫通孔は、いずれも右端が分流孔９７の下端に重なり、且つ上部流出連通孔９５に重ならない位置に配置される。以下、これらの貫通孔を連絡孔１１１という。

これらの第１板材８２と、第２板材８４と、第３板材８６との構造によって、分流器８０には、第１流路Ｆ１、第２流路Ｆ２、第３流路Ｆ３の３つの流路が設けられる。
第１流路Ｆ１は、最も下方に位置する流入孔８１と、壁面流出孔１０３と、下部流入連通孔９０と、第１上昇孔８５と、上部流出連通孔９５と、最も下方に位置する分岐孔１１０と、最も下方に位置する分流孔９７と、最も下方側に位置する２つの壁面流出孔１０３、及び最も下方側に位置する２つの流出孔８３とで形成される。

第２流路Ｆ２は、上下方向における中央に位置する流入孔８１と、壁面流出孔１０３と、下部流入連通孔９０と、第２上昇孔８７と、上部流出連通孔９５と、上下方向における中央に位置する分岐孔１１０と、上下方向における中央に位置する分流孔９７と、上下方向における中央に位置する２つの壁面流出孔１０３、及び上下方向における中央に位置する２つの流出孔８３とで形成される。

第３流路Ｆ３は、最も上方に位置する流入孔８１と、壁面流出孔１０３と、下部流入連通孔９０と、第２上昇孔８７と、上部流出連通孔９５と、最も上方に位置する分岐孔１１０と、最も上方に位置する分流孔９７と、最も上方に位置する２つの壁面流出孔１０３、及び最も上方に位置する２つの流出孔８３とで形成される。

下部流入連通孔９０、下部流入連通孔９１、上部流出連通孔９５、分流孔９７、壁面流入孔１０１、壁面流出孔１０３、及び連絡孔１１１は、本開示の「連通孔」に相当する。

［１－２．動作］
以上のように構成された室外ユニット１について、その動作を以下説明する。

まず、空気調和装置における冷媒の流れについて説明する。
空気調和装置の暖房運転の場合、室外ユニット１が作動を開始すると、圧縮機５が駆動される。圧縮機５は、冷凍回路に封入された冷媒を圧縮し、各冷媒配管を経由してガス冷媒を送り出す。

このガス冷媒は、室内熱交換器で熱を放出して凝縮された後、配管を通って膨張弁に流入し、当該膨張弁によって減圧され、第２冷媒配管６８を通って一方の室外熱交換器５０の下部空間ＳＰ２に流入する。下部空間ＳＰ２に流入した冷媒は、隔壁６０より下方に位置する各扁平管６２を通って内部空間ＳＱに流入する。この後、当該冷媒は、隔壁６０より上方に位置する各扁平管６２を通ってヘッダパイプ５２に向かって流れる。室外熱交換器５０を流れる冷媒は、扁平管６２において、送風ファン３０により送り出された空気と熱交換をすることで吸熱して蒸発する。当該冷媒は、上部空間ＳＰ１に流れ込んだ後に、第１冷媒配管６６から連結管７２、及び第２冷媒配管６８を通って他方の室外熱交換器５０に流入する。冷媒は、他方の室外熱交換器５０の内部を一方の室外熱交換器５０と同様に流れた後に、第１冷媒配管６６から圧縮機５に戻る。

室外ユニット１が作動を開始すると、圧縮機５に先行して送風ファン３０が回転駆動を開始する。回転駆動する送風ファン３０は、空気を室外ユニット１の外部から筐体１０の内部、すなわち送風機室Ｓ２に流入させる。具体的には、空気は、主に前面吸気口１５、及び側面吸気口１７から送風機室Ｓ２に流入する。送風機室Ｓ２に流入する空気は、室外熱交換器５０の長手方向と、上下方向に直交する方向、換言すれば扁平管６２の幅方向に沿って、各扁平管６２と、各フィン６４の間を通過する。

これによって、複数の扁平管６２の内部を流れる冷媒と、複数のフィン６４の間を流れる空気との熱交換が促進される。
冷媒と熱交換された空気は、送風ファン３０によって、排気口１９から筐体１０の外部に排出される。

上述した動作を繰り返すことで、室外ユニット１は、室外の空気から冷凍回路に熱を吸収し、室内に送り出す。
なお、空気調和装置が冷房運転を行う場合、冷凍回路の冷媒の循環方向は、暖房運転の場合の逆向きとなり、室外熱交換器５０は、凝縮器として機能する。

図６は、室外熱交換器５０の分流器８０における冷媒の流れを示す図である。
ヘッダパイプ５４、すなわち分流器８０に流入する冷媒は、流入区間Ａ２に位置する扁平管６２を通過することで、少なくとも一部が蒸発し、液ガス混合の冷媒である。
図６に示すように、分流器８０において、冷媒は、第１流路Ｆ１、第２流路Ｆ２、第３流路Ｆ３の３つの流路に分流されて流れる。
具体的には、最も下方に位置する流入孔８１からヘッダパイプ５４に流入した冷媒は、第１流路Ｆ１を流れ、分岐孔１１０や分流孔９７によって、最も下方に位置する流出孔８３と当該流出孔８３の上方に位置する流出孔８３とに分配されて扁平管６２に流出する。

最も下方に位置する流入孔８１の上方に位置する流入孔８１からヘッダパイプ５４に流入した冷媒は、第２流路Ｆ２を流れ、分岐孔１１０や分流孔９７によって、最も下方に位置する流出孔８３から２つの流出孔８３を挟んで上方に位置する流出孔８３と、当該流出孔８３の下方に位置する流出孔８３とに分配されて扁平管６２に流出する。

最も上方に位置する流入孔８１からヘッダパイプ５４に流入した冷媒は、第３流路Ｆ３を流れ、分岐孔１１０や分流孔９７によって、最も上方に位置する流出孔８３と、当該流出孔８３の下方に位置する流出孔８３とに分配されて扁平管６２に流出する。

このように、室外熱交換器５０において、流入区間Ａ２に位置する扁平管６２から流入する冷媒は、第１流路Ｆ１、第２流路Ｆ２、第３流路Ｆ３の３つの流路に流れこみ、合流せずにそれぞれの流路を介して流出区間Ａ１に位置する扁平管６２の各々に流出する。これにより、室外熱交換器５０では、ヘッダパイプ５４の内部において、冷媒の密度差による偏流が抑制される。このため、室外熱交換器５０では、流出区間Ａ１に位置する扁平管６２の各々に不均一に冷媒が分配されることが抑制され、熱交換性能が向上される。

上述の通り、流出区間Ａ１は、ヘッダパイプ５４の内部から複数の扁平管６２に冷媒が流出する区間である。流入区間Ａ２は、複数の扁平管６２からヘッダパイプ５４の内部に冷媒が流入する区間である。換言すれば、流出区間Ａ１は、分流器８０から複数の扁平管６２に冷媒が流出する区間である。流入区間Ａ２は、複数の扁平管６２から分流器８０の内部に冷媒が流入する区間である。

さらに、分流器８０において、第１上昇孔８５、第２上昇孔８７、及び第３上昇孔８９を上昇し、上部流出連通孔９５、及び分岐孔１１０に流れた冷媒は、壁面板材１００の平面に衝突し、当該壁面板材１００の左右方向に分岐する。これによって、第１板材８２から、第２板材８４に向かって、冷媒が分流器８０の前後方向に沿って直進することが抑制される。このため、第１上昇孔８５、第２上昇孔８７、及び第３上昇孔８９の上端の正面に位置する流出孔８３に偏って冷媒が流れこむことが抑制される。そして、室外熱交換器５０では、流出区間Ａ１に位置する扁平管６２の各々に不均一に冷媒が分配されることが抑制され、熱交換性能が向上される。

分流器８０において、分岐孔１１０の各々は、第１流路Ｆ１、第２流路Ｆ２、第３流路Ｆ３の３つの流路において、連絡孔１１１の各々よりも上方に位置する。
これによって、冷媒は、分岐孔１１０の各々で分岐した後に、重力に逆らって上昇することなく、流出区間Ａ１に流れる。このため、室外熱交換器５０では、より円滑に冷媒を流すことが可能である。

分流器８０では、第１流路Ｆ１、第２流路Ｆ２、第３流路Ｆ３の各々が接続する流入孔８１と、流出孔８３の各々との高低差が大きくなることが抑制される。これによって、冷媒は、第１流路Ｆ１、第２流路Ｆ２、第３流路Ｆ３のいずれにおいても、各流路を流れる冷媒は、略同一の重力による影響を受けることとなり、ヘッダパイプ５４の上下方向に沿って上昇し、流出孔８３の各々から流出できる。このため、室外熱交換器５０では、流出区間Ａ１における冷媒の流れの偏りを低減でき、複数の扁平管６２に均一に冷媒を流すことができる。

例えば、空気調和装置が部分負荷運転で運転され、冷媒循環量が少なく、冷媒流速が遅くなる場合に、特に冷媒循環量が低い空気調和装置の部分負荷運転時においても、冷媒は、各流路における上部まで流れることができ、流出区間Ａ１に位置する扁平管６２の各々に不均一に冷媒が分配されることが抑制され、熱交換性能が向上される。

室外熱交換器５０では、蒸発器として機能する場合、室外熱交換器５０において、冷媒の熱交換が進むに連れて、液冷媒がガス化して、ガス冷媒になっていくので、上昇し易く、且つ圧力損失が増大する。本実施の形態では、流入区間Ａ２よりも流出区間Ａ１の方がより多くの扁平管６２が設けられる。これによって、室外熱交換器５０では、より円滑に冷媒を流出区間Ａ１に流すことができ、冷媒の圧力損失が大きくなることが抑制されると共に、熱交換性能が向上される。

上述の通り、第１流路Ｆ１、第２流路Ｆ２、第３流路Ｆ３の各々において、第１上昇孔８５、第２上昇孔８７、及び第３上昇孔８９の各々の上端は、各々の流路を形成する２つの流入孔８１のうちの上方に位置する流入孔８１に重なる位置に配置される。
これによって、第１上昇孔８５、第２上昇孔８７、及び第３上昇孔８９の各々を上昇した冷媒は、分流孔９７の各々において、重力に沿って流れることで、各々の流路が備える２つの流入孔８１のそれぞれに分配される。このため、第１上昇孔８５、第２上昇孔８７、及び第３上昇孔８９の各々を上昇した冷媒は、重力に第１流路Ｆ１、第２流路Ｆ２、第３流路Ｆ３の各々において、逆らうことなく各々の流路が備える２つの流入孔８１のそれぞれに分配される。

［１－３．効果等］
以上のように、本実施の形態において、室外熱交換器５０は、一対のヘッダパイプ５２、５４と、ヘッダパイプ５２、５４の各々に接続される複数の扁平管６２とを備える。室外熱交換器５０が蒸発器として機能する場合に、複数の扁平管６２からヘッダパイプ５４内へ冷媒が流入する流入区間Ａ２と、ヘッダパイプ５４内から複数の扁平管６２へ冷媒が流出する流出区間Ａ１と、が設けられる。流入区間Ａ２は、流出区間Ａ１よりも下方に存在する。ヘッダパイプ５４には、流入区間Ａ２から流出区間Ａ１に亘って延びる、第１板材８２と、第２板材８４と、少なくとも１つ以上の第３板材８６と、が設けられる。
第１板材８２には、流入区間Ａ２に、扁平管６２からの冷媒流入口を形成するための扁平管６２の断面と同じ形状の複数の流入孔８１と、流出区間Ａ１に、扁平管６２への冷媒流出口を形成するための扁平管６２の断面と同じ形状の複数の流出孔８３と、が設けられる。第２板材８４には、流入区間Ａ２から流出区間Ａ１までの冷媒上昇流路を形成する第１上昇孔８５、第２上昇孔８７、及び第３上昇孔８９が設けられる。
第３板材８６には、流出区間Ａ１において、冷媒を少なくとも２方向に分岐させる少なくとも１つ以上の分岐孔１１０が設けられ、分岐孔１１０を流れる冷媒の流動方向に対して対向する壁面が設けられる。分岐孔１１０は、分岐孔１１０の冷媒流れ下流側とつながる複数の流出孔８３の重力方向における高さ位置と同等、もしくは当該記位置以上の高さに設けられる。

これにより、複数の扁平管６２から流れてきた冷媒が、流入孔８１を通り、流入区間Ａ２に存在する第３板材８６を流れる際に、壁面に衝突して２方向に分岐し、分岐後の冷媒が上昇することなく複数の流出孔８３から扁平管６２へ流出する。

このため、流入孔８１から流れてきた冷媒は各流路に流れ込み、合流せずにそれぞれの流路を介して流出区間Ａ１に流れるため、ヘッダパイプ５４内において冷媒の密度差による偏流を抑制する。そして、室外熱交換器５０では、流出区間Ａ１に存在する複数の扁平管６２への不均一分配を抑制して熱交換性能を向上できる。

また、第１上昇孔８５、第２上昇孔８７、及び第３上昇孔８９を介して分岐孔１１０が位置する高さ位置まで上昇した冷媒が、分岐後さらに上方に流れることを抑制できる。このため、冷媒が分岐して循環量が低減し、流速が遅くなることで上昇しにくくなり、分岐後さらに上方の流出孔８３に流れず、複数の扁平管６２に不均一に流れることを抑制できる。加えて、室外熱交換器５０では、冷媒循環量が少なくなる部分負荷運転時においても、複数の扁平管６２に均一に冷媒を流すことができ、熱交換性能を向上できる。

本実施の形態のように、分岐孔１１０の各々は、分流器８０の水平方向に延びて形成されてもよい。

これにより、分岐孔１１０で冷媒が重力方向へ分岐することを回避できる。そのため、室外熱交換器５０では、特に流速が遅く、密度の大きい液冷媒が上昇しにくくなる冷媒循環量が最も低くなる空気調和装置の最小運転時においても、密度の大きい液冷媒が下方に、密度の小さいガス冷媒が上方に偏って分岐することを抑制できる。そして、室外熱交換器５０では、各々の流路において、これらの上方及び下方に位置する流出孔８３の各々に、均一に冷媒を流すことができるため、複数の扁平管６２に均一に冷媒を流すことができ、熱交換性能を向上できる。

本実施の形態のように、流出区間Ａ１に存在する複数の扁平管６２の本数は、流入区間Ａ２に存在する複数の扁平管６２の本数よりも多くてもよい。
これにより、室外熱交換器５０を流れて熱交換が進んだ冷媒は、より円滑に冷媒を流出区間Ａ１に流すことができる。このため、室外熱交換器５０では、熱交換性能が向上される。

（他の実施の形態）
以上のように、本出願において開示する技術の例示として、実施の形態１を説明した。しかしながら、本開示における技術は、これに限定されず、変更、置き換え、付加、省略などを行った実施の形態にも適用できる。また、上記実施の形態１で説明した各構成要素を組み合わせて、新たな実施の形態とすることも可能である。
そこで、以下、他の実施の形態を例示する。

図７は本開示の変形例に係る室外熱交換器１５０の内部構造を模式的に示す縦断面図である。
実施の形態１では、ヘッダパイプ５２からヘッダパイプ５４まで冷媒が１往復する室外熱交換器５０を説明した。しかしながらこれに限らず、例えば図７で示すような、冷媒が複数回往復する室外熱交換器１５０が複数の分流器８０を備えてもよい。このような室外熱交換器１５０では、複数の流出区間Ａ１と流入区間Ａ２とを備える。この場合、流出区間Ａ１、流入区間Ａ２の各々に存在する複数の扁平管６２の本数は、室外熱交換器１５０では、冷媒が室外熱交換器１５０の内部の流路の下流側に下るにつれて、増加することが望ましい。

上述した実施の形態１では、第３板材８６は、壁面板材１００、分流板材１０２、分岐板材１０４を備えるとしたが、これらに加えて他の板材を備えてもよい。この場合、当該板材には、流入孔８１や流出孔８３の数に応じて、例えば分岐孔１１０と同様の機能を備える貫通孔や、上部流出連通孔９５や分流孔９７等と略同一の機能を備える連通孔が設けられてもよい。

なお、上述の実施の形態は、本開示における技術を例示するためのものであるから、特許請求の範囲またはその均等の範囲において種々の変更、置き換え、付加、省略などを行うことができる。

本開示は、扁平管とヘッダパイプとを備える熱交換器に適用可能である。具体的には、室外機に搭載される熱交換器などに、本開示は適用可能である。

１ 室外ユニット
５０、１５０ 室外熱交換器
５２、５４ ヘッダパイプ
６２ 扁平管
７０ 固定部材
８０ 分流器
８１ 流入孔
８２ 第１板材（第１の板材）
８３ 流出孔
８４ 第２板材（第２の板材）
８５ 第１上昇孔（上昇孔）
８６ 第３板材（第３の板材）
８７ 第２上昇孔（上昇孔）
８９ 第３上昇孔（上昇孔）
９０ 下部流入連通孔（連通孔）
９１ 下部流入連通孔（連通孔）
９５ 上部流出連通孔（連通孔）
９７ 分流孔（連通孔）
１００ 壁面板材
１０１ 壁面流入孔（連通孔）
１０２ 分流板材
１０３ 壁面流出孔（連通孔）
１０４ 分岐板材
１１０ 分岐孔（分岐部）
１１１ 連絡孔（連通孔）
Ａ１ 流出区間
Ａ２ 流入区間

Claims (3)

1. 一対のヘッダパイプと、前記ヘッダパイプの各々に接続される複数の扁平管とを備える熱交換器において、
   前記熱交換器が蒸発器として機能する場合に、前記複数の扁平管から前記ヘッダパイプの内部に冷媒が流入する流入区間と、前記ヘッダパイプの内部から前記複数の扁平管に冷媒が流出する流出区間と、が設けられ、
   前記流入区間は、前記流出区間よりも下方に存在し、
   前記ヘッダパイプには、前記流入区間から前記流出区間に亘って延びる、第１の板材と、第２の板材と、少なくとも１つ以上の第３の板材と、が設けられ、
   前記第１の板材には、前記流入区間に、前記扁平管からの冷媒流入口を形成するための前記扁平管の断面と同じ形状の複数の流入孔と、前記流出区間に、前記扁平管への冷媒流出口を形成するための前記扁平管の断面と同じ形状の複数の流出孔と、が設けられ、
   前記第２の板材には、前記流入区間から前記流出区間までの冷媒上昇流路を形成する複数の上昇孔が設けられ、
   前記第３の板材には、前記流入孔と、前記上昇孔と、前記流出孔と、を順に接続する複数の連通孔が設けられ、
   前記流出区間に設けられる複数の前記連通孔には、前記冷媒を少なくとも２方向に分岐させる少なくとも１つ以上の分岐部が設けられ、前記分岐部には、前記分岐部を流れる冷媒の流動方向に対して対向する壁面が設けられ、
   前記分岐部は、前記分岐部の冷媒流れ下流側とつながる複数の前記流出孔の重力方向における高さ位置と同等、もしくは前記位置以上の高さに設けられる
   ことを特徴とする熱交換器。
2. 前記分岐部は、水平方向に分岐する
   ことを特徴とする請求項１に記載の熱交換器。
3. 前記流出区間に存在する前記複数の扁平管の本数は、前記流入区間に存在する前記複数の扁平管の本数よりも多い
   ことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の熱交換器。

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