JP6563035B2 - 分配器、熱交換器、空気調和装置、及び、分配器の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、熱回路等に使用する分配器、熱交換器、空気調和装置、及び、分配器の製造方法に関するものである。

従来、熱交換器の各伝熱管に対して流体を分配して供給する分配器（積層型ヘッダ）が知られている。この分配器は、１つの入口流路に対して複数の出口流路に分岐する分岐流路を形成する板状体を複数枚積層してろう付けすることによって、熱交換器の各伝熱管に流体を分配して供給するものである（例えば、特許文献１参照）。

特開平９−１８９４６３号公報（図１等を参照）

このような分配器（積層型ヘッダ）では、板状体はアルミニウムにて構成され、アルミ板同士をろう付けにて固定している。すると、ろう付け時にろう材が分岐流路に侵入し、流路が閉塞、変形し、流体を設計値通りに分配することができなくなる問題があった。
また、板状体は、分岐流路の流路幅と同等程度の厚みがあるが、一般的にプレス工程では板厚の１／１０程度のバリが発生する。このバリが分岐流路に突出すると、分配器として設計値通りに流体を分岐する能力が低下する。また、積層する板状体間に隙間が生じてろう付け不良や、板状体同士が平行に取り付けられない等の不具合が発生する可能性がある。よって、板状体の板厚を薄くし、バリを小さくする工法が考えられるが、板状体の枚数が増えることでろう付け箇所が増大する。すると、やはりろう材が分岐流路に侵入し、流路が閉塞、変形する可能性が高くなる。
さらに、板状体をろう付けする場合には、ろう付け面が外部に露出しているため、ろう付けの不具合により流体の漏洩が発生する問題があった。

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、熱交換器の各伝熱管に対して流体を均一に分配して熱交換器の熱交換性能を担保し、また、流体の漏洩を防止した分配器（積層型ヘッダ）を得ることを目的とする。また、本発明は、そのような分配器（積層型ヘッダ）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。また、本発明は、そのような分配器の製造方法を得ることを目的とする。

本発明に係る分配器は、第１材料で構成され、互いにろう付けされずに積層されて流体を分配する分岐流路が形成された複数の板状体と、第２材料で構成され、複数の板状体を密閉状態で収納した状態で本体と蓋とがろう付けされたハウジングと、を有し、第２材料の線膨張係数は、第１材料の線膨張係数よりも大きく構成されたものである。
また、本発明の熱交換器は、上記のハウジングと板状体とを備えた分配器を有するものである。
また、本発明の空気調和装置は、上記の熱交換器を有するものである。

また、本発明に係る分配器の製造方法は、第１材料で構成され、流体を分配する分岐流路が形成された複数の板状体をろう付けせずに積層させて、第１材料よりも線膨張係数の大きい第２材料で構成されたハウジングの本体内に収納するステップと、ハウジングの本体の開口に蓋体を嵌めるステップと、複数の板状体をハウジング内に収納した状態でハウジングを加熱し、本体と蓋体とをろう付けするステップと、ハウジングを加熱した状態でハウジングの貫通孔にハウジングより低温の配管を挿入するステップと、ハウジングと配管とをろう付けするステップと、を有するものである。

本発明に係る分配器、熱交換器、空気調和装置、及び、分配器の製造方法では、板状体同士をろう付けしないので、ろう材が分岐流路に侵入し、流路を閉塞、変形させることがない。よって、流体を均一に分配することができる。また、ハウジングのろう付け時の加熱が終了し、ハウジングが常温に冷却されると、ハウジングの方が板状体よりも線膨張係数が大きいため、複数の板状体は積層方向に加圧されハウジング内で圧入状態（締まり嵌め状態）となる。よって、複数の板状体同士をろう付けしなくても流体が分配器外に漏洩することがない。

実施の形態１に係る熱交換器１の構成を示す図である。 実施の形態１に係る分配器２の斜視図である。 実施の形態１に係るハウジング１０における底面部１１の平面図である。 実施の形態１に係る底面部１１のＡ−Ａ断面図である。 実施の形態１に係る分配器２における板状体２０の斜視図である。 実施の形態１に係る分配器２における板状体２０の平面図である。 実施の形態１に係る板状体２０を製造するプレス型及び工程順を示した説明図である。 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。

以下、本発明に係る分配器（積層型ヘッダ）、熱交換器、及び、空気調和装置について、図面を用いて説明する。
なお、以下で説明する構成、動作等は、一例にすぎず、本発明に係る分配器、熱交換器、及び、空気調和装置は、そのような構成、動作等である場合に限定されない。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。

また、以下では、本発明に係る分配器、熱交換器が、空気調和装置に適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適用されてもよい。また、使用される熱媒体を相変化する冷媒として記載したが、相変化しない流体を用いてもよい。

実施の形態１．
実施の形態１に係る分配器、熱交換器、及び、空気調和装置について説明する。
＜熱交換器１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１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、分配器２と、ガスヘッダ３と、複数の伝熱管４と、複数のフィン５と、を有する。
分配器２は、熱交換器１の一端側に複数台配置されている。図１では分配器２が例えば４台配置された例を示している。分配器２の一面にはアルミニウム製の円管６ａが例えば１本接続され、また、他面には複数の伝熱管４が接続されている。
ガスヘッダ３は、熱交換器１の他端側に１台配置されている。ガスヘッダ３は、例えば中空の円筒型容器として形成されている。ガスヘッダ３には配管６ｂが例えば１本接続され、また、複数の伝熱管４が接続されている。
伝熱管４は、複数の流路が形成された扁平管もしくは円管である。伝熱管４は、例えば、アルミニウム製である。複数の伝熱管４は、熱交換器１の分配器２とガスヘッダ３との間に平行に配置されている。
フィン５は、例えばアルミニウム製のプレートである。フィン５には、伝熱管４を挿通する開口が形成されている。また、フィン５は、伝熱管４の軸方向に対して直交するように伝熱管４に対してろう付けされている。

＜分配器２の構成＞
図２は、実施の形態１に係る分配器２の斜視図である。
図３は、実施の形態１に係るハウジング１０における底面部１１の平面図である。
図４は、実施の形態１に係る底面部１１のＡ−Ａ断面図である。
分配器２は、図２に示すように、ハウジング１０を有している。ハウジング１０は、例えばアルミニウム製である。ハウジング１０は、例えば直方体の筐体であり、本体１０ａと蓋体１０ｂとで構成されている。本体１０ａは、一面が開口し、この開口面に対向する底面部１１と、４面の側面部１２とで構成されている。底面部１１には、伝熱管４が挿通され固定（ろう付け）される複数の第１貫通孔１３が開口している。第１貫通孔１３は、図３に示すように伝熱管４の配置にあわせた長尺形状の開口であり、その長尺側が互いに平行になるように形成されている。第１貫通孔１３の周囲には、図４に示すようにハウジング１０の外面側に突出してバーリング部１３ａが形成されている。バーリング部１３ａの板厚は、底面部１１の板厚よりも薄く形成されている。また、バーリング部１３ａは、先端方向に向けて若干拡開されたラッパ形状となっている。

蓋体１０ｂは平面形状が長方形の平板形状となっている。蓋体１０ｂの略中央には、円管６ａが挿通され固定（ろう付け）される第２貫通孔１４が開口している。蓋体１０ｂは、本体１０ａの開口形状と略同一の外径形状となっている。
ハウジング１０には、図２に示すように複数の板状体２０が積層されて収納される。複数の板状体２０は、平面の外形寸法が同一の略長方形形状となっている。板状体２０は、板材として例えば、冷間圧延鋼板（ＳＰＣＣ、ＳＰＥＤ、ＳＰＣＥ等）や、熱間圧延鋼板（ＳＰＨＣ、ＳＰＨＤ等）、電磁鋼板等の鉄系材料を使用することができる。また、ステンレス鋼板等を採用することも可能である。
ハウジング１０は、板状体２０よりも線膨張係数が大きい材料で構成されている。このため、上記のように例えばハウジング１０はアルミ製とし、板状体２０は鉄系材料として形成されている。

複数の板状体２０は、積層されることで分岐流路２０ａを形成する。複数の板状体２０は、数種類の流路や開口穴をプレス方式で打ち抜くことで、分岐流路２０ａが形成される。分岐流路２０ａは例えば流体（冷媒）の分配器として機能する。
板状体２０の構成枚数は、分岐流路２０ａの流路長さに応じて変化する。板状体２０同士は、例えば板状体２０の表面に形成された凸部と凹部とを嵌合するカシメ構造にて互いに固定される。なお、この板状体同士の固定方法は、カシメ構造に限らず、ＴＩＧ溶接やアーク溶接等の方法によってもよい。

各板状体２０をプレス方式で打ち抜く場合、板厚の１／１０程度のバリが開口の周囲に発生する可能性がある。このバリが分岐流路２０ａ内に突出すると分配器２の分配特性に影響を与える。この分岐特性への影響は、バリが分岐流路２０ａの流路幅の２％以上突出することで発生する。したがって、板状体２０の板厚は、分岐流路２０ａの最小流路幅の１／５以下とすることが望ましい。よって、分岐流路２０ａの最小幅寸法を３ｍｍ程度で仮定すると、板状体２０の板厚は０．５ｍｍ程度とすることが望ましい。
このように、板状体２０の板厚を従来の３ｍｍ程度から薄く規定することで、バリの高さを小さくすることができる。さらに、分岐流路２０ａの積層側の寸法を細かく調整することができる。また、分岐流路２０ａの積層方向の変形を滑らかに調整することが可能となる。

＜板状体２０の構成＞
以下に、実施の形態１に係る板状体２０の構成について説明する。
図５は、実施の形態１に係る分配器２における板状体２０の斜視図である。
図６は、実施の形態１に係る分配器２における板状体２０の平面図である。
板状体２０は、ろう材がクラッド（塗布）されていない板材である。板状体２０は、例えば図５、６に示すように、平面視で同一の長方形形状となる第１板状体２１と、第２板状体２２と、第３板状体２３と、第４板状体２４と、第５板状体２５と、第６板状体２６と、第７板状体２７と、第８板状体２８と、第９板状体２９と、第１０板状体３０と、第１１板状体３１と、により構成されている。

（分岐流路２０ａの構成）
複数の板状体２０には、第１板状体２１〜第１１板状体３１に形成された流路により分岐流路２０ａが形成されている。分岐流路２０ａは、円形の貫通穴である第１流路２０Ａ、第２流路２０Ｃ、第３流路２０Ｅ、第４流路２０Ｇ、長尺形状の貫通穴である第５流路２０Ｈ、第６流路２０Ｉ、第７流路２０Ｊ、伝熱管４に嵌合する第８流路２０Ｋ、略Ｓ字もしくは略Ｚ字形状の貫通溝である第１分岐流路２０Ｂ、第２分岐流路２０Ｄ、第３分岐流路２０Ｆによって構成されている。

複数の第１板状体２１の略中央には円形の第１流路２０Ａが開口している。
また、複数の第３板状体２３には、積層状態において第１流路２０Ａに対して対称となる位置に２箇所の第２流路２０Ｃが同じく円形で開口している。
さらに、複数の第５板状体２５には、積層状態において第２流路２０Ｃに対して対称となる位置に第３流路２０Ｅが４箇所、円形で開口している。
また、複数の第７板状体２７には、積層状態において第３流路２０Ｅに対して対称となる位置に第４流路２０Ｇが８箇所、円形で開口している。

また、複数の第１１板状体３１には、伝熱管４の外形と同形状の第８流路２０Ｋが８箇所開口している。
そして、複数の第８板状体２８と複数の第９板状体２９と複数の第１０板状体３０には、第１１板状体３１に形成された長尺形状の第８流路２０Ｋと、円形の第４流路２０Ｇとを滑らかに接続するように、長尺形状の第５流路２０Ｈ、第６流路２０Ｉ、第７流路２０Ｊがそれぞれ開口している。

複数の第２板状体２２には、略Ｓ字もしくは略Ｚ字形状の貫通溝である第１分岐流路２０Ｂが１箇所形成されている。
また、複数の第４板状体２４には、同じく略Ｓ字もしくは略Ｚ字形状の貫通溝である第２分岐流路２０Ｄが２箇所形成されている。
そして、複数の第６板状体２６には、同じく略Ｓ字もしくは略Ｚ字形状の貫通溝である第３分岐流路２０Ｆが４箇所形成されている。

ここで、各板状体が積層され分岐流路２０ａが形成された際には、第２板状体２２に形成された第１分岐流路２０Ｂの中央に、第１流路２０Ａが接続されるとともに、第１分岐流路２０Ｂの両端部には、第２流路２０Ｃが接続される。
また、第４板状体２４に形成された第２分岐流路２０Ｄの中央には、第２流路２０Ｃが接続されるとともに、第２分岐流路２０Ｄの両端部には、第３流路２０Ｅが接続される。

さらに、第６板状体２６に形成された第３分岐流路２０Ｆの中央には、第３流路２０Ｅが接続されるとともに、第３分岐流路２０Ｆの両端部には、第４流路２０Ｇが接続される。そして、第４流路２０Ｇは、長尺形状の第８流路２０Ｋと滑らかに接続されるように、長尺形状の第５流路２０Ｈ、第６流路２０Ｉ、第７流路２０Ｊを介して徐々に流路断面形状が変化し、第８流路２０Ｋに接続される。
このように第１板状体２１から第１１板状体３１までを積層することで各流路を接続し分岐流路２０ａを形成することができる。
なお、分岐流路２０ａの各流路における積層方向の寸法は、第１板状体２１〜第１１板状体３１の積層枚数によって調整することが可能である。

（板状体２０の製造方法）
板状体２０における分岐流路２０ａの形成は、高速プレス機を用いて実施する。
図７は、実施の形態１に係る板状体２０を製造するプレス型及び工程順を示した説明図である。
板状体２０として、第１板状体２１〜第１１板状体３１を製造するプレス型は、例えば図７の第１プレス型２１Ａ、第２プレス型２２Ａ、第３プレス型２３Ａ、第４プレス型２４Ａ、第５プレス型２５Ａ、第６プレス型２６Ａ、第７プレス型２７Ａ、第８プレス型２８Ａ、第９プレス型２９Ａ、第１０プレス型３０Ａ、第１１プレス型３１Ａ、第１２プレス型３２Ａ、第１３プレス型３３Ａを組み合わせることが考えられる。

第１プレス型２１Ａ〜第１３プレス型３３Ａまでの１３種類のプレス型を、板素材全体への変形影響の小さい工程から順に使用しプレス加工を行う。第１プレス型２１Ａ〜第１１プレス型３１Ａは、第１板状体２１から第１１板状体３１までの分岐流路２０ａをそれぞれ打ち抜くため、カム機構等を用いて必要なプレス型のみ選択的に使用しプレス加工を実施する。
第１２プレス型３２Ａは、板状体２０同士をカシメ固定するための突状部３２を形成するプレス型である。また、第１３プレス型３３Ａは、板状体２０の外周縁３３の打ち抜きを行うプレス型である。よって、第１２プレス型３２Ａと、第１３プレス型３３Ａとは、必ず使用してプレス加工を実施する。

よって、例えば第１板状体２１は、第１プレス型２１Ａと、第１２プレス型３２Ａと、第１３プレス型３３Ａと、を順に使用してプレス加工を実施し製造される。
また、プレス加工の工程では、隣り合う板状体２０同士をカシメ固定する工程を兼ねることができる。カシメ固定の工程を組み込むことにより、板状体２０の組立品をプレス機の中で製造可能となり、バリの修正工程等が不要となって安価に分配器２を製造することが可能となる。

＜分配器２の組み立て工程＞
次に、分配器２の組み立て工程について説明する。
はじめに、熱交換器１を炉中ろう付けする場合を説明する。
ステップ１として、ハウジング１０の本体１０ａの内部に複数の板状体２０を例えばカシメ固定により一体化した状態で収納する。
次に、ステップ２として、ハウジング１０の蓋体１０ｂを本体１０ａの開口に嵌合し仮組する。
次に、ステップ３として、ステップ２の仮組状態で熱交換器１を炉に入れて加熱し、ハウジング１０の本体１０ａと蓋体１０ｂとを炉中でアルミろう付けする。

そして、ステップ４では、ハウジング１０を加熱した状態で、常温の伝熱管４と円管６ａとを第１貫通孔１３と第２貫通孔１４とに挿入する。そして、伝熱管４と円管６ａとをハウジング１０の第１貫通孔１３と第２貫通孔１４に対して炉中でアルミろう付けする。このとき、伝熱管４の先端側は、第１１板状体３１の第８流路２０Ｋに挿入されており、円管６ａの先端側は、第１板状体２１の第１流路２０Ａ内に挿入されている。

その後、炉中ろう付けが終了し、ハウジング１０が常温に冷却されると、アルミニウム製のハウジング１０の方が鉄製の板状体２０よりも線膨張係数が大きいため、複数の板状体２０は積層方向に加圧されハウジング１０内で圧入状態（締まり嵌め状態）となる。すると、複数の板状体２０同士をろう付けしなくても流体が漏洩することがない。
また、伝熱管４と円管６ａもハウジング１０の第１貫通孔１３と第２貫通孔１４との中にそれぞれ圧入状態で保持される。よって、ハウジング１０と各配管とが強固に固定され、流体が漏洩することを防ぐことができる。
さらに、円管６ａと伝熱管４とは、加熱した第１板状体２１の第１流路２０Ａと、第１１板状体３１の第８流路２０Ｋとの中にそれぞれ挿入されるため、熱膨張した各板状体の流路の周囲が変形することがない。
また、伝熱管４と円管６ａは、ハウジング１０の第１貫通孔１３と第２貫通孔１４に対してのみろう付けされ、板状体２０に対してろう付けされていない。よって、ろう材が分岐流路２０ａに侵入することを防止することができる。

さらに、流体の圧力がハウジング１０に内圧として作用するとハウジング１０が膨張して微少変形する。すると、板状体２０の圧入応力によりハウジング１０に作用する内圧が緩和される。よって、板状体２０の圧入応力がハウジング１０に作用する内圧と、流体圧力がハウジング１０に作用する内圧との和が一定の範囲内となり、ハウジング１０には変化の少ない内圧が常に作用することとなる。
すると、流体の圧力変化のみがハウジング１０に作用する状態に比べて内圧の変化が小さくなり、ハウジング１０のろう付け部付近の応力振幅を低減し、金属疲労による破壊を防止することができる。

次に、分配器２と伝熱管４とをバーナーろう付けする例を説明する。
この場合、ステップ１〜３は、上記炉中ろう付けと同様であるが、ステップ４にて分配器２と伝熱管４とをバーナーろう付けする点で相違する。ステップ４では、第１貫通孔１３のバーリング部１３ａ周囲を加熱した後、第１貫通孔１３内に伝熱管４を挿通させ、バーナーろう付けを実施する。このとき、バーリング部１３ａは、底面部１１よりも薄肉に形成され、熱容量が小さいため短時間でのろう付けが可能となる。また、バーリング部１３ａは先端が拡開した形状となっているため、伝熱管４を挿入しやすく構成されている。なお、伝熱管４は、ハウジング１０のバーリング部１３ａに対してのみろう付けされている。
この工法では、上記炉中ろう付けの効果に加えて、分配器２と熱交換器コアとを別体で製造できるため、小型の炉で分配器２を製造することができる。

＜熱交換器１における流体の流れ＞
実施の形態１に係る熱交換器１における流体（冷媒）の流れについて説明する。
例えば熱交換器１が蒸発器として機能する際に、冷媒配管と接続された円管６ａを流れる気液二相冷媒は、第１流路２０Ａに流入する。そして、分岐流路２０ａに流入して分配され、複数の第８流路２０Ｋを介して複数の伝熱管４に流入する。気液二相冷媒は、複数の伝熱管４において、例えば、送風機によって供給される空気等と熱交換して蒸発する。蒸発したガス冷媒は、ガスヘッダ３に流入して合流し、配管６ｂへ流出する。なお、熱交換器１が凝縮器として機能する場合には、冷媒がこの流れと逆方向に流れる。

＜分岐流路２０ａにおける流体の流れ＞
次に、分配器２の分岐流路２０ａ内の流体（冷媒）の流れについて説明する。
以下、熱交換器１が蒸発器として機能する場合を例に、分岐流路２０ａの上流側と下流側とを定義する。
はじめに、気液二相流の冷媒が、第１板状体２１の第１流路２０Ａから分岐流路２０ａ内に流入する。流入した冷媒は、第１流路２０Ａ内を直進し、第２板状体２２の第１分岐流路２０Ｂ内で第３板状体２３の表面に衝突し、第１分岐流路２０Ｂ内で水平方向に分流する。第１分岐流路２０Ｂの両端まで進んだ冷媒は、一対の第２流路２０Ｃ内に流入する。

第２流路２０Ｃ内に流入した冷媒は、第１流路２０Ａ内を進む冷媒と同一向きに第２流路２０Ｃ内を直進する。この冷媒は、第４板状体２４の第２分岐流路２０Ｄ内で第５板状体２５の表面に衝突し、第２分岐流路２０Ｄ内で水平方向に分流する。第２分岐流路２０Ｄの両端まで進んだ冷媒は、４つの第３流路２０Ｅ内に流入する。

第３流路２０Ｅ内に流入した冷媒は、第２流路２０Ｃ内を進む冷媒と同一向きに第３流路２０Ｅ内を直進する。この冷媒は、第６板状体２６の第３分岐流路２０Ｆ内で第７板状体２７の表面に衝突し、第３分岐流路２０Ｆ内で水平方向に分流する。第３分岐流路２０Ｆの両端まで進んだ冷媒は、８つの第４流路２０Ｇ内に流入する。

第４流路２０Ｇ内に流入した冷媒は、第３流路２０Ｅ内を進む冷媒と同一向きに進み第５流路２０Ｈ、第６流路２０Ｉ、第７流路２０Ｊ、と進み、第８流路２０Ｋに流入する。そして、第８流路２０Ｋから複数の伝熱管４に対して均一に分配されて流入する。
なお、実施の形態１に係る分岐流路２０ａでは、３回分岐流路を通り、８分岐とした分配器２の例を示したが、分岐の回数や分岐数はこの例に限定されない。

＜熱交換器１の使用態様＞
以下に、実施の形態１に係る熱交換器１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１が、空気調和装置５０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５０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８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８では、冷房運転時の冷媒の流れが点線の矢印で示され、暖房運転時の冷媒の流れが実線の矢印で示される。
図８に示されるように、空気調和装置５０は、圧縮機５１と、四方弁５２と、室外熱交換器（熱源側熱交換器）５３と、絞り装置５４と、室内熱交換器（負荷側熱交換器）５５と、室外ファン（熱源側ファン）５６と、室内ファン（負荷側ファン）５７と、制御装置５８と、を有する。圧縮機５１と四方弁５２と室外熱交換器５３と絞り装置５４と室内熱交換器５５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５８には、例えば、圧縮機５１、四方弁５２、絞り装置５４、室外ファン５６、室内ファン５７、各種センサ等が接続される。制御装置５８によって、四方弁５２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。

冷房運転時の冷媒の流れについて説明する。
圧縮機５１から吐出される高圧高温のガス状態の冷媒は、四方弁５２を介して室外熱交換器５３に流入し、室外ファン５６によって供給される空気と熱交換を行い、凝縮する。凝縮した冷媒は、高圧の液状態となり、室外熱交換器５３から流出し、絞り装置５４によって、低圧の気液二相状態となる。低圧の気液二相状態の冷媒は、室内熱交換器５５に流入し、室内ファン５７によって供給される空気との熱交換によって蒸発することで、室内を冷却する。蒸発した冷媒は、低圧のガス状態となり、室内熱交換器５５から流出し、四方弁５２を介して圧縮機５１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５１から吐出される高圧高温のガス状態の冷媒は、四方弁５２を介して室内熱交換器５５に流入し、室内ファン５７によって供給される空気との熱交換によって凝縮することで、室内を暖房する。凝縮した冷媒は、高圧の液状態となり、室内熱交換器５５から流出し、絞り装置５４によって、低圧の気液二相状態の冷媒となる。低圧の気液二相状態の冷媒は、室外熱交換器５３に流入し、室外ファン５６によって供給される空気と熱交換を行い、蒸発する。蒸発した冷媒は、低圧のガス状態となり、室外熱交換器５３から流出し、四方弁５２を介して圧縮機５１に吸入される。

室外熱交換器５３及び室内熱交換器５５の少なくとも一方に、熱交換器１が用いられる。熱交換器１は、蒸発器として作用する際に、分配器２から冷媒が流入し、ガスヘッダ３に冷媒を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、冷媒配管から分配器２に気液二相状態の冷媒が流入し、分岐して熱交換器１の各伝熱管４に流入する。また、熱交換器１が凝縮器として作用する際は、各伝熱管４から分配器２に液冷媒が流入して合流し冷媒配管に流出する。

＜効果＞
実施の形態１に係る分配器は、
（１）第１材料で構成され、互いに積層されて流体を分配する分岐流路２０ａが形成された複数の板状体２０と、複数の板状体２０を密閉状態で収納する、第２材料で構成されたハウジング１０と、を有し、第２材料の線膨張係数は、第１材料の線膨張係数よりも大きく構成されたものである。

すると、ハウジング１０内に板状体２０を密閉状態で収納しているため、板状体２０同士をろう付けしなくても流体が漏洩することがない。また、板状体２０同士をろう付けしないので、ろう材が分岐流路２０ａに侵入し、流路を閉塞、変形させることがない。よって、流体の均一な分配が可能となる。
また、ハウジング１０のろう付け時の加熱が終了し、ハウジング１０が常温に冷却されると、ハウジング１０の方が板状体２０よりも線膨張係数が大きいため、複数の板状体２０は積層方向に加圧されハウジング１０内で圧入状態（締まり嵌め状態）となる。よって、複数の板状体２０同士をろう付けしなくても流体が漏洩することがない。
また、上述のように、板状体２０の圧入応力がハウジング１０に作用する内圧と、流体の圧力がハウジング１０に作用する内圧との和が一定の範囲内となり、ハウジング１０には変化の少ない内圧が常に作用することとなる。よって、流体の圧力変化のみがハウジング１０に作用する状態に比べて内圧の変化が小さくなり、ハウジング１０の金属疲労を低減することができる。

また、（１）に記載の分配器において、
（２）第１材料は、鉄系材料であり、第２材料は、アルミニウムとしたものである。
すると、外部環境に複数の板状体２０が接触しないため、板状体２０をアルミニウムで制作する必要がなくなる。よって、板状体２０にプレス加工に適した鉄系材料を採用することができ、板状体２０の加工性が向上する。また、ハウジング１０がアルミニウムで構成されているため、板状体２０が鉄系材料でも電蝕による鉄材の腐蝕が抑制される。

また、（２）に記載の分配器において、
（３）鉄系材料は、冷間圧延鋼板、熱間圧延鋼板、電磁鋼板のいずれかとしたものである。
すると、板状体２０にプレス加工に適した鉄系材料を採用することで、板状体２０の加工性が向上する。

また、（１）〜（３）に記載の分配器において、
（４）複数の板状体２０は、互いにかしめ固定されたものである。
すると、ろう材が板状体２０の分岐流路２０ａに流入することがないため、流体を均一に分配することが可能になる。

また、（１）〜（４）に記載の分配器において、
（５）ハウジング１０には、配管を接続する貫通孔が形成され、ハウジング１０の外面側における貫通孔の周縁部には、バーリング部１３ａが突設されたものである。
すると、バーリング部１３ａに、配管をろう付けすること可能となる。よって、ろう付けの接触面積を確保することで、ろう付け不良による流体の漏洩を防止することができる。

また、（５）に記載の分配器において、
（６）バーリング部１３ａの板厚は、ハウジング１０の板厚よりも薄く構成されたものである。
すると、ハウジング１０よりもバーリング部１３ａの熱容量が小さくなるため、短時間でのろう付けが可能となる。

また、（５）または（６）に記載の分配器において、
（７）バーリング部１３ａの先端側は、外方に向けて拡開した形状となるものである。
すると、伝熱管４を挿入しやすくなり、作業の効率化を図ることができる。

また、（１）〜（７）のいずれかに記載の分配器において、
（８）複数の板状体２０の板厚は、分岐流路２０ａの最小流路幅の１／５以下の寸法となったものである。
すると、分岐流路２０ａの最小流路幅に比べて相対的にバリの高さを小さくすることができる。よって、分配器において、流体を設計値通りに分配することができる。さらに、分岐流路２０ａの積層側の寸法を細かく調整することができる。また、分岐流路２０ａの積層方向の変形を滑らかに調整することが可能となる。

（９）（１）〜（８）に記載の分配器２と、複数の伝熱管４とを有する熱交換器１であって、複数の伝熱管４と分配器２とを接続したものである。
すると、分配器２により各伝熱管４に設計値通りに流体が分配され、熱交換性能が向上する。

（１０）（９）に記載の熱交換器１を有する空気調和装置５０である。
すると、熱交換器１の熱交換性能が向上することにより、空気調和装置５０の冷暖房能力が向上する。

実施の形態１に係る分配器の製造方法は、
（１１）第１材料で構成され、流体を分配する分岐流路２０ａが形成された複数の板状体２０を、第１材料よりも線膨張係数の大きい第２材料で構成されたハウジング１０の本体内に収納するステップと、ハウジング１０の本体１０ａの開口に蓋体１０ｂとを嵌めるステップと、複数の板状体２０をハウジング１０内に収納した状態でハウジング１０を加熱し、本体１０ａと蓋体１０ｂとをろう付けするステップと、ハウジング１０を加熱した状態でハウジング１０の貫通孔にハウジング１０より低温の配管を挿入するステップと、ハウジング１０と配管とをろう付けするステップと、を有するものである。

すると、ろう付けが終了し、ハウジング１０が常温に冷却されると、ハウジング１０の方が板状体２０よりも線膨張係数が大きいため、複数の板状体２０は積層方向に加圧されハウジング１０内で圧入状態（締まり嵌め状態）となる。また、配管である伝熱管４と円管６ａもハウジング１０の貫通孔である第１貫通孔１３と第２貫通孔１４との中にそれぞれ圧入状態（締まり嵌め状態）で保持される。よって、複数の板状体２０同士をろう付けしなくても流体が漏洩することがない。また、板状体２０同士をろう付けしないので、ろう材が分岐流路２０ａに侵入し、流路を閉塞、変形させることがない。
そして、伝熱管４と円管６ａもハウジング１０の第１貫通孔１３と第２貫通孔１４に対して強固に固定される。

さらに、流体の圧力がハウジング１０に内圧として作用するとハウジング１０が膨張して微少変形する。すると、板状体２０の圧入応力によりハウジング１０に作用する内圧が緩和される。よって、板状体２０の圧入応力がハウジング１０に作用する内圧と、流体圧力がハウジング１０に作用する内圧との和が一定の範囲内となり、ハウジング１０には変化の少ない内圧が常に作用することとなる。
すると、流体の圧力変化のみがハウジング１０に作用する状態に比べて内圧の変化が小さくなり、ハウジング１０の金属疲労を低減することができる。

１ 熱交換器、２ 分配器、３ ガスヘッダ、４ 伝熱管、５ フィン、６ａ 円管、６ｂ 配管、１０ ハウジング、１０ａ 本体、１０ｂ 蓋体、１１ 底面部、１２ 側面部、１３ 第１貫通孔、１３ａ バーリング部、１４ 第２貫通孔、２０ 板状体、２０Ａ 第１流路、２０Ｂ 第１分岐流路、２０Ｃ 第２流路、２０Ｄ 第２分岐流路、２０Ｅ 第３流路、２０Ｆ 第３分岐流路、２０Ｇ 第４流路、２０Ｈ 第５流路、２０Ｉ
第６流路、２０Ｊ 第７流路、２０Ｋ 第８流路、２０ａ 分岐流路、２１ 第１板状体、２１Ａ 第１プレス型、２２ 第２板状体、２２Ａ 第２プレス型、２３ 第３板状体、２３Ａ 第３プレス型、２４ 第４板状体、２４Ａ 第４プレス型、２５ 第５板状体、２５Ａ 第５プレス型、２６ 第６板状体、２６Ａ 第６プレス型、２７ 第７板状体、２７Ａ 第７プレス型、２８ 第８板状体、２８Ａ 第８プレス型、２９ 第９板状体、２９Ａ 第９プレス型、３０ 第１０板状体、３０Ａ 第１０プレス型、３１ 第１１板状体、３１Ａ 第１１プレス型、３２ 突状部、３２Ａ 第１２プレス型、３３ 外周縁、３３Ａ 第１３プレス型、５０ 空気調和装置、５１ 圧縮機、５２ 四方弁、５３ 室外熱交換器、５４ 絞り装置、５５ 室内熱交換器、５６ 室外ファン、５７ 室内ファン、５８ 制御装置。

Claims (11)

1. 第１材料で構成され、互いにろう付けされずに積層されて流体を分配する分岐流路が形成された複数の板状体と、
   第２材料で構成され、前記複数の板状体を密閉状態で収納した状態で本体と蓋とがろう付けされたハウジングと、
   を有し、
   前記第２材料の線膨張係数は、前記第１材料の線膨張係数よりも大きく構成された分配器。
2. 前記第１材料は、鉄系材料であり、前記第２材料は、アルミニウムである請求項１に記載の分配器。
3. 前記鉄系材料は、冷間圧延鋼板、熱間圧延鋼板、電磁鋼板のいずれかである請求項２に記載の分配器。
4. 前記複数の板状体は、互いにかしめ固定された請求項１〜３のいずれか１項に記載の分配器。
5. 前記ハウジングには、配管を接続する貫通孔が形成され、前記ハウジングの外面側における前記貫通孔の周縁部には、バーリング部が突設された請求項１〜４のいずれか１項に記載の分配器。
6. 前記バーリング部の板厚は、前記ハウジングの板厚よりも薄く構成された請求項５に記載の分配器。
7. 前記バーリング部の先端側は、外方に向けて拡開した形状となる請求項５または６に記載の分配器。
8. 前記複数の板状体の板厚は、前記分岐流路の最小流路幅の１／５以下の寸法となる請求項１〜７のいずれか１項に記載の分配器。
9. 請求項１〜８のいずれか１項に記載の分配器と、複数の伝熱管とを有する熱交換器であって、
   前記複数の伝熱管と前記分配器とを接続した熱交換器。
10. 請求項９に記載の熱交換器を有する空気調和装置。
11. 第１材料で構成され、流体を分配する分岐流路が形成された複数の板状体をろう付けせずに積層させて、前記第１材料よりも線膨張係数の大きい第２材料で構成されたハウジングの本体内に収納するステップと、
    前記ハウジングの本体の開口に蓋体を嵌めるステップと、
    前記複数の板状体を前記ハウジング内に収納した状態で前記ハウジングを加熱し、前記本体と前記蓋体とをろう付けするステップと、
    前記ハウジングを加熱した状態で前記ハウジングの貫通孔に前記ハウジングより低温の配管を挿入するステップと、
    前記ハウジングと前記配管とをろう付けするステップと、
    を有する分配器の製造方法。

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