JP7214042B1 - 熱交換器及び空気調和装置 - Google Patents

Abstract

熱交換器は、内部を冷媒が流れる分配器と、分配器から冷媒が流入する複数の伝熱管と、複数の伝熱管のうち最も下側に位置する伝熱管よりも下側で分配器に接続されており、分配器に流入する冷媒が通過する冷媒流入管と、を備え、複数の伝熱管は、分配器の内部空間に突き出して接続されており、分配器の軸方向に垂直な平面上に複数の伝熱管及び内部空間の形成部分を投影した場合に、内部空間の形成部分に対して複数の伝熱管の占める割合が半分以上となるように分配器に接続されており、分配器は、板状に形成されており、分配器の長手方向において内部空間を上方の空間と下方の空間とに隔てるオリフィス板を有し、オリフィス板は、内部空間において、複数の伝熱管のうち最も下側に位置する伝熱管よりも上側に配置されており、オリフィス板には、貫通孔であって上方の空間と下方の空間とを連通させるオリフィス孔が形成されているものである。

Description

本開示は、伝熱管内を通過する冷媒と空気とを熱交換する熱交換器及び空気調和装置に関するものであり、特に冷媒を分岐して伝熱管へ供給する分配器に関するものである。

一般に熱交換器において、冷媒を分配する分配器（ヘッダ）から、分配器に接続された複数の伝熱管へ気液二相冷媒を流通させる冷媒分配技術がある。例えば、分配器内を水平方向に冷媒が流れる場合に、分配器の内部に壁部材を設けることで流動抵抗を増大させることによって、分配器に接続された複数の伝熱管へ流入する気液二相冷媒を均一化することを狙いとした熱交換器が開示されている（特許文献１参照）。熱交換器は、各伝熱管に流入する液冷媒の流通量（分配特性）によって熱交換性能が左右される。

特開２０１２－３２１１２号公報

しかしながら、特許文献１に記載された分配器のような分配器が垂直に配置されて気液二相冷媒が下部から流入する場合には、分配器の内部を流れる気液二相冷媒は重力の影響により下流側（上側）へ液冷媒が到達しにくくなる。特に、低負荷条件においては、各伝熱管を流れる液冷媒の流量は、下方に配置された伝熱管では相対的に大きくなる一方で上方に配置された伝熱管では相対的に小さくなる。そのため、気液二相冷媒が分配器の下方から流入し、分配器の内部を上方に流れるような分配器の構造の場合には、分配器の上下方向に配置された伝熱管において、冷媒分配の不均一を起こし熱交換器性能が低下する場合がある。熱交換器は、下方の伝熱管だけではなく、上方の伝熱管にも多くの液冷媒を流通させることで熱交換器性能を向上させることができる。

本開示は、上記のような課題を解決するものであり、気液二相冷媒を均等に分配させる性能が優れた熱交換器及び空気調和装置を提供することを目的とする。

本開示に係る熱交換器は、上下方向に延びるように管状に形成されており、内部を冷媒が流れる分配器と、上下方向に互いに間隔を空けて配置された状態で分配器に接続されており、分配器から冷媒が流入する複数の伝熱管と、複数の伝熱管のうち最も下側に位置する伝熱管よりも下側で分配器に接続されており、分配器に流入する冷媒が通過する冷媒流入管と、を備え、蒸発器として動作する際に、分配器の内部の内部空間は、冷媒流入管から流入した気液二相の冷媒が上方向に流れる空間となる熱交換器であって、複数の伝熱管は、分配器の内部空間に突き出して接続されており、分配器の軸方向に垂直な平面上に複数の伝熱管及び内部空間の形成部分を投影した場合に、内部空間の形成部分に対して複数の伝熱管の占める割合が半分以上となるように分配器に接続されており、分配器は、板状に形成されており、分配器の長手方向において内部空間を上方の空間と下方の空間とに隔てるオリフィス板を有し、オリフィス板は、内部空間において、複数の伝熱管のうち最も下側に位置する伝熱管よりも上側に配置されており、オリフィス板には、貫通孔であって上方の空間と下方の空間とを連通させるオリフィス孔が形成されており、オリフィス孔は、分配器の軸方向に垂直な平面上にオリフィス孔と複数の伝熱管とを投影した場合に、オリフィス孔の面積の２分の１以上が複数の伝熱管と重ならない位置に形成されており、または、分配器の軸方向に垂直な平面上にオリフィス孔と複数の伝熱管とを投影した場合に、複数の伝熱管と重ならない位置に形成されており、上方の空間と下方の空間とを分配器の軸方向に垂直な平面上に投影した場合に同じ図形となるものである。

本開示に係る空気調和装置は、本開示に係る熱交換器と、複数の伝熱管に空気を供給する送風機と、備えたものである。

本開示に係る熱交換器は、複数の伝熱管のうち最も下側に位置する伝熱管よりも上側にオリフィス孔が形成されたオリフィス板が設置された分配器を有している。冷媒は、オリフィス孔を通過する際に増速され、液冷媒が分配器の上方まで到達するため、オリフィス板が設置された分配器は、オリフィス板が設置されていない分配器よりも、分配器の上方に接続された伝熱管に流れる液冷媒量を増加できる。そのため、分配器は、分配器の上方に向かう流れの中で気液二相冷媒のガス冷媒と液冷媒との分離を防ぐことができ、分配器の下流に位置する複数の伝熱管へ均等にガス冷媒と液冷媒とを供給できる。

本開示に係る空気調和装置は、上記構成の熱交換器を備えるため気液二相冷媒のガス冷媒と液冷媒との分離を防ぐことができ、分配器の下流に位置する複数の伝熱管へ均等にガス冷媒と液冷媒とを供給できる。

実施の形態１に係る空気調和装置の暖房運転時の冷媒回路構成を示す説明図である。 実施の形態１に係る空気調和装置の冷房運転時の冷媒回路構成を示す説明図である。 実施の形態１に係る室外熱交換器の構成を示す概略図である。 実施の形態１に係る液ヘッダ分配器の概要図である。 図４に示す液ヘッダ分配器のＡ－Ａ線における本体部の延びる方向に対して垂直な断面図である。 液ヘッダ分配器の内部にオリフィス板が設置されていない比較例の構造において室外熱交換器が蒸発器として動作する場合の液ヘッダ分配器内を流れる気液二相冷媒の流れの模式図である。 図６の液ヘッダ分配器の延びる方向に対して垂直な液ヘッダ分配器のＢ－Ｂ線の断面を概念的に示す断面図である。 実施の形態１に係る液ヘッダ分配器において、室外熱交換器が蒸発器として動作する場合の液ヘッダ分配器内を流れる気液二相冷媒の流れの模式図である。 図８に示す液ヘッダ分配器のＡ－Ａ線における本体部の延びる方向に対して垂直な断面図である。 実施の形態２に係る液ヘッダ分配器の概要図である。 図１０に示す液ヘッダ分配器のＡ－Ａ線における本体部の延びる方向に対して垂直な断面図である。 図１０に示す液ヘッダ分配器のＣ－Ｃ線における本体部の延びる方向に対して垂直な断面図である。 実施の形態２に係る液ヘッダ分配器の第１の変形例の概要図である。 図１３に示す液ヘッダ分配器のＡ－Ａ線における本体部の延びる方向に対して垂直な断面図である。 実施の形態２に係る液ヘッダ分配器の第２の変形例の概要図である。 図１５に示す液ヘッダ分配器のＡ－Ａ線における本体部の延びる方向に対して垂直な断面図である。 実施の形態３に係る液ヘッダ分配器の第１例の概要図である。 図１７に示す液ヘッダ分配器のＡ－Ａ線における本体部の延びる方向に対して垂直な断面図である。 実施の形態３に係る液ヘッダ分配器の第２例の概要図である。 図１９に示す係る液ヘッダ分配器のＡ－Ａ線における断面図である。 実施の形態３に係る液ヘッダ分配器の第３例の概要図である。 図２１に示す係る液ヘッダ分配器のＡ－Ａ線における断面図である。 実施の形態３に係る液ヘッダ分配器の他の第３例の概要図である。 図２３に示す係る液ヘッダ分配器のＡ－Ａ線における断面図である。 実施の形態４に係る液ヘッダ分配器の第１例の概要図である。 図２５に示す液ヘッダ分配器のＡ－Ａ線における本体部の延びる方向に対して垂直な断面図である。 実施の形態４に係る液ヘッダ分配器の第２例の概要図である。 図２７に示す液ヘッダ分配器のＡ－Ａ線における本体部の延びる方向に対して垂直な断面図である。 実施の形態５に係る液ヘッダ分配器の第１例の概要図である。 図２９に示す液ヘッダ分配器のＡ－Ａ線における断面図である。 実施の形態５に係る液ヘッダ分配器の他の第１例の概要図である。 図３１に示す液ヘッダ分配器のＡ－Ａ線における断面図である。 実施の形態５に係る液ヘッダ分配器の第２例の概要図である。 図３３に示す液ヘッダ分配器のＡ－Ａ線における断面図である。 実施の形態５に係る液ヘッダ分配器の他の第２例の概要図である。 図３５に示す液ヘッダ分配器のＡ－Ａ線における断面図である。 液ヘッダ分配器の変形例の概要図である。 図３７に示す液ヘッダ分配器のＡ－Ａ線における断面図である。 液ヘッダ分配器の他の変形例の概要図である。 図３９に示す液ヘッダ分配器のＡ－Ａ線における断面図である。

以下、本開示を実施するための形態について、図面を参照して説明する。ここで、図１を含めた、以下の図面において、同一の符号を付したものは、同一又はこれに相当するものであり、以下に記載する実施の形態の全文において共通することとする。また、各実施の形態において、先行する実施の形態で説明した事項と同一もしくは均等である部分には、同一の参照符号を付し、その説明を省略する場合がある。また、断面図は、視認性に鑑みて適宜ハッチングを省略する場合がある。そして、明細書全文に表わされている構成要素の形態は、あくまでも例示であって、明細書に記載された形態に限定するものではない。また、各図に記載の構成について、その形状、大きさ及び配置は、本開示の範囲内で適宜変更することができる。また、以下の実施の形態は、特に組み合わせに支障が生じない範囲であれば、特に明示していない場合であっても、各実施の形態同士を部分的に組み合わせることができる。

実施の形態１．
図１は、実施の形態１に係る空気調和装置１００の暖房運転時の冷媒回路構成を示す説明図である。図２は、実施の形態１に係る空気調和装置１００の冷房運転時の冷媒回路構成を示す説明図である。図１において、矢印は、空気調和装置１００の暖房運転時における冷媒の流れる方向を示すものである。また、図２において、矢印は、空気調和装置１００の冷房運転時における冷媒の流れる方向を示すものである。

図１及び図２を用いて、家庭用のルームエアコンあるいは店舗用もしくはオフィス用のパッケージエアコンのような、室外熱交換器１０と室内熱交換器３０とを有する空気調和装置１００の構成及び動作について説明する。なお、空気調和装置１００として、１台の室外熱交換器１０と１台の室内熱交換器３０とを用いて説明するが、室外熱交換器１０と室内熱交換器３０とは複数台であってもよい。室外熱交換器１０及び室内熱交換器３０の接続台数は、図１及び図２に図示してある台数に限定するものではなく、空気調和装置１００が設置される対象に応じて台数を決定してもよい。

＜空気調和装置１００の構成＞
空気調和装置１００は、室外熱交換器１０と、室内熱交換器３０と、圧縮機３３と、絞り装置３１と、流路切替装置３４とを備える。これらの機器は、冷媒配管３５によって繋がれて内部に冷媒が流れる冷媒回路を構成している。空気調和装置１００は、更に室外熱交換器１０に送風する室外送風機３６と、室内熱交換器３０に送風する室内送風機３７と、を有している。

室外熱交換器１０は、内部を流通する冷媒と、室外送風機３６により供給される空気との間で熱交換を行う熱交換器である。室外熱交換器１０は、暖房運転時には蒸発器として機能し、冷房運転時には凝縮器として機能する。室内熱交換器３０は、内部を流通する冷媒と、室内送風機３７により供給される室内空気との間で熱交換を行う熱交換器である。室内熱交換器３０は、暖房運転時には凝縮器として機能し、冷房運転時には蒸発器として機能する。

圧縮機３３は、吸入した冷媒を圧縮して吐出する流体機械である。絞り装置３１は、例えば膨張弁であり、冷媒を減圧させる装置である。絞り装置３１は、制御装置（図示は省略）の制御により開度が調節される電子膨張弁を用いることができる。流路切替装置３４は、例えば四方弁であり、制御装置（図示は省略）の制御により、空気調和装置１００の冷房運転時と暖房運転時とにおいて冷媒の流路を切り替える装置である。

＜空気調和装置１００の暖房運転時の動作＞
次に、図１を用いて空気調和装置１００の暖房運転時の運転状態を冷媒の流れに沿って説明する。まず、低温低圧のガス冷媒が圧縮機３３によって吸引され、吸引された冷媒は圧縮機３３によって圧縮されて高温高圧のガス冷媒となる。圧縮機３３で圧縮された高温高圧のガス冷媒は、圧縮機３３から吐出され、流路切替装置３４を通過した後、室内熱交換器３０に流入する。室内熱交換器３０に流入した高温高圧のガス冷媒は、室内送風機３７から供給される空気と熱交換することによって放熱して凝縮し、高温高圧の液冷媒となって室内熱交換器３０から流出する。

室内熱交換器３０から流出した液冷媒は、絞り装置３１で膨張及び減圧され、低温低圧の気液二相冷媒となり、室外熱交換器１０に流入する。室外熱交換器１０に流入した気液二相冷媒は、室外送風機３６から供給される室外空気と熱交換することによって吸熱して蒸発し、低温低圧のガス冷媒となって室外熱交換器１０から流出する。室外熱交換器１０から流出した低温低圧のガス冷媒は、再び圧縮機３３に吸引され、再び圧縮機３３によって圧縮されて吐出される。空気調和装置１００は、以上のような冷媒の循環を繰り返し行うことにより、室内空気を加熱する暖房運転を行う。

＜空気調和装置１００の冷房運転時の動作＞
次に、図２を用いて空気調和装置１００の冷房運転時の運転状態を冷媒の流れに沿って説明する。まず、低温低圧のガス冷媒が圧縮機３３によって吸引され、吸引された冷媒は圧縮機３３によって圧縮されて高温高圧のガス冷媒となる。圧縮機３３で圧縮された高温高圧のガス冷媒は、圧縮機３３から吐出され、流路切替装置３４を通過した後、室外熱交換器１０に流入する。室外熱交換器１０に流入した高温高圧のガス冷媒は、室外送風機３６から供給される空気と熱交換することによって放熱して凝縮し、高温高圧の液冷媒となって室外熱交換器１０から流出する。

室外熱交換器１０から流出した液冷媒は、絞り装置３１で膨張及び減圧され、低温低圧の気液二相冷媒となり、室内熱交換器３０に流入する。室内熱交換器３０に流入した気液二相冷媒は、室内送風機３７から供給される室外空気と熱交換することによって吸熱して蒸発し、低温低圧のガス冷媒となって室内熱交換器３０から流出する。室内熱交換器３０から流出した低温低圧のガス冷媒は、再び圧縮機３３に吸引され、再び圧縮機３３によって圧縮されて吐出される。空気調和装置１００は、以上のような冷媒の循環を繰り返し行うことにより、室内空気を冷却する冷房運転を行う。

＜室外熱交換器１０＞
図３は、実施の形態１に係る室外熱交換器１０の構成を示す概略図である。図３に示す矢印は、冷媒の流れる方向を示している。次に、図３を用いて実施の形態１に係る室外熱交換器１０について説明する。以下の説明では、室外熱交換器１０は、空気調和装置１００を用いて暖房運転を行う際に、蒸発器として動作する場合の熱交換器として説明する。

なお、室外熱交換器１０は、冷房運転を行う際には、凝縮器として動作してもよい。室外熱交換器１０が凝縮器として動作する場合には、図３に示す冷媒の流れる方向が逆になる。また、室外熱交換器１０として以下に説明する熱交換器の構成は、室内熱交換器３０の構成に置き換えてもよい。これらの室外熱交換器１０及び室内熱交換器３０は、単に熱交換器とも称する。

図３に示すように、室外熱交換器１０は、熱交換器コア１１と、液ヘッダ分配器７０と、ガスヘッダ分配器６０と、を有する。なお、液ヘッダ分配器７０及びガスヘッダ分配器６０は、それぞれヘッダと称してもよい。

＜熱交換器コア１１＞
熱交換器コア１１は、熱交換器コア１１の周囲に存在する空気と熱交換器コア１１の内部を流れる冷媒とを熱交換させる。熱交換器コア１１は、液ヘッダ分配器７０とガスヘッダ分配器６０との間に配置されている。熱交換器コア１１は、液ヘッダ分配器７０とガスヘッダ分配器６０とを接続するように、第１方向（Ｘ軸方向）に延びる複数の伝熱管５０と、隣り合う伝熱管５０同士を接続する伝熱促進部材１２とを有する。

熱交換器コア１１は、複数の伝熱管５０のそれぞれが液ヘッダ分配器７０とガスヘッダ分配器６０との間に延伸するように設けられている。複数の伝熱管５０のそれぞれは、管状に形成されており、伝熱管５０の内部には冷媒が流通する。伝熱管５０は、伝熱管５０の内部を流れる冷媒と、伝熱管５０の外部に存在する空気との間で熱交換を行わせる。複数の伝熱管５０のそれぞれは、第１方向（Ｘ軸方向）において、一方の端部がガスヘッダ分配器６０と接続しており、他方の端部が液ヘッダ分配器７０と接続している。

複数の伝熱管５０のそれぞれは、互いに間隔をあけて配列され、液ヘッダ分配器７０の延伸方向である軸方向（Ｚ軸方向）に並列している。複数の伝熱管５０は、互いに上下方向に間隔を空けて配置されている。すなわち、複数の伝熱管５０は、液ヘッダ分配器７０及びガスヘッダ分配器６０の長手方向である冷媒流通方向において、互いに間隔をあけて、液ヘッダ分配器７０及びガスヘッダ分配器６０に接続されている。複数の伝熱管５０のうち隣り合う伝熱管５０は、互いに対向するように配置されている。複数の伝熱管５０のうち隣り合う２本の伝熱管５０の間には、空気の流路となる隙間が形成されている。

室外熱交換器１０は、第１方向である複数の伝熱管５０の延伸方向を水平方向としている。ただし、第１方向である複数の伝熱管５０の延伸方向は、水平方向に限定されるものではなく、水平方向に対して傾いた方向でもよい。また、室外熱交換器１０は、第２方向である複数の伝熱管５０の配列方向を鉛直方向としている。ただし、複数の伝熱管５０の配列方向は、鉛直方向に限定されるものではなく、鉛直方向に対して傾いた方向でもよい。

伝熱管５０は、例えば、流路の断面形状が円形の円管、あるいは、流路の断面形状が楕円形状の管である。あるいは、伝熱管５０は、流路の断面形状が扁平形状に形成されており、内部に複数の流路が形成された扁平管でもよい。図３では、伝熱管５０として、冷媒流路の折り曲げ部であって流路を水平方向以外に折り曲げるＵ字屈曲部を有しておらず直線状に形成された伝熱管５０を例示している。しかし、伝熱管５０は、直線状に形成された伝熱管５０に限定されるものではなく、冷媒流路を水平方向以外に折り曲げるＵ字屈曲部を有してもよい。

熱交換器コア１１は、伝熱管５０の延びる方向と直交する水平方向、すなわち、図３のＸ軸方向とＺ軸方向とに対して直交するＹ軸方向（図示は省略）に、伝熱管５０が１列存在するように形成されてもよく、伝熱管５０が複数存在するように形成されてもよい。

伝熱促進部材１２は、空気と冷媒との熱交換効率を向上させるものである。複数の伝熱管５０の中で隣り合う伝熱管５０は、互いの伝熱管５０同士が伝熱促進部材１２によって接続されている。伝熱促進部材１２は、例えば、１以上の板状の部材である。伝熱促進部材１２は、例えば、プレートフィン、あるいは、コルゲートフィン等である。伝熱促進部材１２は、平板状でもよく、コルゲート状でもよく、その形状は限定されない。

複数の伝熱促進部材１２は、熱交換器コア１１において、互いに間隔をあけて配列され、伝熱管５０の延伸方向（Ｘ軸方向）に並列している。伝熱促進部材１２がプレートフィンの場合には、複数の伝熱管５０のそれぞれが複数の伝熱促進部材１２を貫通している。

なお、熱交換器コア１１は、伝熱管５０と、伝熱促進部材１２とを有するものに限定されるものではない。例えば、熱交換器コア１１は、複数の伝熱管５０を有し、隣り合う伝熱管５０同士を接続する伝熱促進部材１２を有さない構成でもよい。

＜ガスヘッダ分配器６０＞
ガスヘッダ分配器６０は、複数の伝熱管５０の、延伸方向（Ｘ軸方向）の一方の端部に接続されている。ガスヘッダ分配器６０は、ガスヘッダ分配器６０の内部と伝熱管５０の管路内とが連通するように、熱交換器コア１１の伝熱管５０に接続されている。ガスヘッダ分配器６０は、複数の伝熱管５０の配列方向（Ｚ軸方向）に沿って延伸するように形成されている。

ガスヘッダ分配器６０は、室外熱交換器１０において、熱交換器コア１１の複数の伝熱管５０から流出する冷媒が合流する際の合流機構として機能する。ガスヘッダ分配器６０は、室外熱交換器１０が蒸発器として動作する場合には、内部に気相冷媒の流れが生じる。つまり、ガスヘッダ分配器６０は、気相冷媒を上方から下方に向けて流通させる。

ガスヘッダ分配器６０は、伝熱管５０が接続される本体部６０ａと、本体部６０ａに接続されるガスヘッダ出入口管６１を有する。本体部６０ａは、両端が閉塞された長尺の筒状に形成された部材であり、内部に空間が形成されている。本体部６０ａは、伝熱管５０に比べて太い管によって構成されている。ガスヘッダ分配器６０は、長手方向（Ｚ軸方向）の中心軸が鉛直向きの状態、又は、長手方向の中心軸が鉛直向きのベクトル成分を有する範囲で傾いた状態で設置される。本体部６０ａの内部には、冷媒が流れる空間が形成されている。

ガスヘッダ出入口管６１は、複数の伝熱管５０から流出して合流した冷媒を室外熱交換器１０から排出させるための配管である。ガスヘッダ出入口管６１は、ガスヘッダ分配器６０の本体部６０ａに対して水平方向に接続されているが、ガスヘッダ分配器６０の本体部６０ａに対して鉛直方向に接続されていてもよい。あるいは、ガスヘッダ出入口管６１は、ガスヘッダ分配器６０の本体部６０ａに対して紙面奥行き方向又は手前方向等に接続されていてもよい。また、図３では、ガスヘッダ分配器６０の本体部６０ａに接続されるガスヘッダ出入口管６１は１本であるが、本体部６０ａに接続されるガスヘッダ出入口管６１の数は、１本に限定するものではなく２本以上でもよい。

＜液ヘッダ分配器７０＞
液ヘッダ分配器７０は、内部を冷媒が流れる。液ヘッダ分配器７０は、上下方向に延びるように、上下方向に長尺の管状に形成されている。液ヘッダ分配器７０は、複数の伝熱管５０の、延伸方向（Ｘ軸方向）の他方の端部に接続されている。液ヘッダ分配器７０は、複数の伝熱管５０を介してガスヘッダ分配器６０の反対側に配置されている。液ヘッダ分配器７０は、液ヘッダ分配器７０の内部と伝熱管５０の管路内とが連通するように、熱交換器コア１１の伝熱管５０に接続されている。液ヘッダ分配器７０は、複数の伝熱管５０の配列方向（Ｚ軸方向）に沿って延びるように形成されている。

液ヘッダ分配器７０は、複数の伝熱管５０に冷媒を分配する。液ヘッダ分配器７０は、室外熱交換器１０において、熱交換器コア１１に流入する冷媒を、複数の伝熱管５０に分配する分配機構として機能する。液ヘッダ分配器７０は、室外熱交換器１０が蒸発器として動作する場合には、内部に気液二相冷媒の上昇流が生じる。つまり、液ヘッダ分配器７０は、気液二相冷媒を下方から上方に向けて流通させる。室外熱交換器１０が蒸発器として動作する際には、オリフィス孔７３を通過する気液二相冷媒は下方から上方へ流通する。

液ヘッダ分配器７０は、長手方向（Ｚ軸方向）の中心軸が鉛直向きの状態、又は、長手方向の中心軸が鉛直向きのベクトル成分を有する範囲で傾いた状態で設置される。液ヘッダ分配器７０は、伝熱管５０が接続される本体部７０ａと、本体部７０ａに接続される液ヘッダ出入口管７２を有する。なお、液ヘッダ分配器７０の詳細な構成については後述する。

＜室外熱交換器１０の動作例＞
実施の形態１に係る室外熱交換器１０の動作について、室外熱交換器１０が空気調和装置１００の蒸発器として機能する際の動作を例に挙げて説明する。蒸発器として機能する室外熱交換器１０には、絞り装置３１で減圧された気液二相冷媒が流入する。そして、室外熱交換器１０に流入した気液二相冷媒は、液ヘッダ分配器７０の本体部７０ａの内部を本体部７０ａの長手方向に流れ、複数の伝熱管５０に順次分配される。

液ヘッダ分配器７０は、液を含んだ冷媒である主に気液二相冷媒を複数の伝熱管５０に分配する。この際、冷媒は、室外熱交換器１０の液ヘッダ分配器７０から複数の伝熱管５０に流入し、複数の伝熱管５０内の通路を流れる際に吸熱して蒸発する。複数の伝熱管５０によって蒸発してガス状となった気相冷媒は、ガスヘッダ分配器６０内で集合した後、ガスヘッダ出入口管６１を通過してガスヘッダ分配器６０から流出し、流路切替装置３４を経由して圧縮機３３に吸入される。

＜液ヘッダ分配器７０の詳細な構成＞
図４は、実施の形態１に係る液ヘッダ分配器７０の概要図である。図５は、図４に示す液ヘッダ分配器７０のＡ－Ａ線における本体部７０ａの延びる方向に対して垂直な断面図である。なお、Ａ－Ａ線断面は、液ヘッダ分配器７０の軸方向に垂直な平面を表している。また、Ａ－Ａ線断面は、液ヘッダ分配器７０の軸方向に垂直な平面上に複数の伝熱管５０及び後述する内部空間７８の形成部分を投影した場合に、複数の伝熱管５０の投影及び内部空間７８の投影を表した図を兼ねることができる。

図４に示すＸ軸方向は、伝熱管５０の延びる方向であり、Ｚ軸方向は液ヘッダ分配器７０の本体部７０ａの延びる方向である。また、Ｚ軸方向は、伝熱管５０の配列方向でもある。図５に示すＹ軸方向は、Ｘ軸方向及びＺ軸方向に垂直な方向である。図４及び図５を用いて液ヘッダ分配器７０について説明する。液ヘッダ分配器７０は、上述したように、本体部７０ａと、本体部７０ａに取り付けられた液ヘッダ出入口管７２と、オリフィス板７１とを有する。

＜本体部７０ａ＞
本体部７０ａは、両端が閉塞された長尺の筒状に形成された部材であり、本体部７０ａの内部には、冷媒が流れる空間が形成されている。本体部７０ａは、伝熱管５０に比べて太い管によって構成されている。なお、図５において、液ヘッダ分配器７０の本体部７０ａとして、長手方向に垂直な断面形状が円形の本体部７０ａが例示されているが、本体部７０ａの断面形状は円形に限定するものではなく楕円型あるいは矩形でもよい。本体部７０ａの断面形状は、特定の形状に限定されるものではない。

本体部７０ａの外観は、円柱形状でもよく、多角柱形状でもよい。本体部７０ａは、長手方向（Ｚ軸方向）の中心軸が鉛直向きの状態、又は、長手方向の中心軸が鉛直向きのベクトル成分を有する範囲で傾いた状態で設置される。本体部７０ａには、流入口７４と、接続口７６と、内部空間７８とが形成されている。

流入口７４は、本体部７０ａに形成された貫通孔である。流入口７４は、液ヘッダ出入口管７２と接続し、液ヘッダ出入口管７２から冷媒が流入する流入口である。液ヘッダ出入口管７２は、例えば、図５に示すように、伝熱管５０が接続されている側と反対側の本体部７０ａの側面に設けられている。なお、流入口７４の形成位置及び液ヘッダ出入口管７２の接続位置は、伝熱管５０が接続されている側と反対側の本体部７０ａの側面に限定されるものではない。

流入口７４は、図４に示すように、本体部７０ａの内部において、複数の伝熱管５０の中で最下部に位置する伝熱管５０よりも下方に位置するように形成されている。なお、流入口７４の形成位置は当該位置に限定するものではなく、流入口７４は、本体部７０ａの内部において、複数の伝熱管５０の中で最下部に位置する伝熱管５０と対向する位置に形成されてもよい。

接続口７６は、本体部７０ａに形成された貫通孔であり、本体部７０ａの長手方向（Ｚ軸方向）に沿って複数形成されている。本体部７０ａには、複数の伝熱管５０が挿入される複数の接続口７６が互いに上下方向に間隔をあけて形成されている。伝熱管５０は、接続口７６に挿入されて本体部７０ａの壁を貫通している。接続口７６に挿入された伝熱管５０は、本体部７０ａの側壁によって保持される。

液ヘッダ分配器７０の本体部７０ａに接続された複数の伝熱管５０の端部５０ａは、液ヘッダ分配器７０の内部空間７８に突き出している。ここで、液ヘッダ分配器７０の軸方向に垂直な平面上に、液ヘッダ分配器７０の内部空間７８の形成部分及び複数の伝熱管５０を投影した場合を考える。この場合、液ヘッダ分配器７０の内部空間７８を形成する部分の投影面積に対して、伝熱管５０の投影面積が半分以上となるように、伝熱管５０は、液ヘッダ分配器７０の内部空間７８に突き出して本体部７０ａに接続されている。すなわち、液ヘッダ分配器７０の軸方向に垂直な平面上に、液ヘッダ分配器７０の内部空間７８の形成部分及び複数の伝熱管５０を投影した場合に、内部空間７８の形成部分に対して複数の伝熱管５０の占める割合が半分以上となる。

内部空間７８は、伝熱管５０の管内空間と連通し、並びに、液ヘッダ出入口管７２の管内空間と連通し、液ヘッダ出入口管７２を介して流入口７４から流入した冷媒が上方向に流れる空間である。

＜液ヘッダ出入口管７２＞
本体部７０ａには、液ヘッダ出入口管７２が取り付けられている。液ヘッダ出入口管７２は、液ヘッダ分配器７０に流入する冷媒が通過する冷媒流入管である。液ヘッダ出入口管７２は、本体部７０ａの内部空間７８と連通している。液ヘッダ出入口管７２は、複数の伝熱管５０に分配される冷媒を室外熱交換器１０に流入させるための配管である。室外熱交換器１０が蒸発器として機能する場合に、本体部７０ａの内部空間７８を流れる気液二相冷媒は、室外熱交換器１０の外部から液ヘッダ出入口管７２を介して本体部７０ａの内部空間７８に流入する。

液ヘッダ出入口管７２は、複数の伝熱管５０のうち最も下側に位置する伝熱管５０よりも下側で液ヘッダ分配器７０に接続されている。すなわち、液ヘッダ出入口管７２は、最下段に位置する伝熱管５０よりも下方の空間に気液二相冷媒が流入する位置において、伝熱管５０の延びる方向（Ｘ軸方向）に沿って取り付けられるのが望ましい。なお、液ヘッダ出入口管７２の接続位置は当該位置に限定されるものではなく、液ヘッダ出入口管７２は、例えば、内部空間７８の最下段に位置する伝熱管５０と対向する位置に接続されてもよい。

液ヘッダ出入口管７２の取り付け位置を、内部空間７８内において、伝熱管５０同士の間の中間地点にしてしまうと冷媒の上向きの流れと冷媒の下向きの流れとが発生してしまい、気液二相冷媒を上向きに流す流速が低下してしまう。そして、気液二相冷媒を上向きに流す流速が低下してしまうと、ガス冷媒と液冷媒との分離が発生しやすくなる。そのため、液ヘッダ出入口管７２は、上述した位置に取り付けられるのが望ましい。

図４では、液ヘッダ出入口管７２は、液ヘッダ分配器７０の本体部７０ａに対して水平方向に接続されているが、液ヘッダ分配器７０の本体部７０ａに対して鉛直方向に接続されていてもよい。あるいは、液ヘッダ出入口管７２は、液ヘッダ分配器７０の本体部７０ａに対して紙面奥行き方向又は手前方向等に接続されていてもよい。また、図４では、液ヘッダ分配器７０の本体部７０ａに接続される液ヘッダ出入口管７２は、１本であるが、本体部７０ａに接続される液ヘッダ出入口管７２の数は、１本に限定するものではなく２本以上でもよい。

＜オリフィス板７１＞
液ヘッダ分配器７０は、本体部７０ａの内部に板状のオリフィス板７１を有している。オリフィス板７１は、本体部７０ａの内部空間７８を上下方向（Ｚ軸方向）に隔てる仕切板である。液ヘッダ分配器７０は、液ヘッダ出入口管７２から最も近い伝熱管５０よりも上側に１個以上のオリフィス板７１を備えている。すなわち、オリフィス板７１は、内部空間７８において、複数の伝熱管５０のうち最も下側に位置する伝熱管５０よりも上側に配置されている。

また、オリフィス板７１は、上下方向に並列した複数の伝熱管５０の本数をｎと定義した場合に、下から数えてｎ／２本目の伝熱管５０よりも下側に配置される。

本体部７０ａは、内部空間７８にオリフィス板７１が設けられており、内部空間７８が、オリフィス板７１によって上方空間７８ａと下方空間７８ｂとに隔てられている。本体部７０ａの内部空間７８において、上方空間７８ａは、オリフィス板７１の上方に形成された空間であり、下方空間７８ｂは、オリフィス板７１の下方に形成された空間である。

図５に示すように、オリフィス板７１には、オリフィス孔７３が形成されている。オリフィス孔７３は、オリフィス板７１に形成された貫通孔であり、オリフィス板７１の上下の空間を連通させる。オリフィス孔７３の開口面積は、液ヘッダ分配器７０の軸方向に垂直な平面における内部空間７８の断面積よりも小さい。

また、オリフィス孔７３は、液ヘッダ分配器７０の軸方向に垂直な平面上にオリフィス孔７３と複数の伝熱管５０とを投影した場合に、オリフィス孔７３の開口面積の２分の１以上が複数の伝熱管５０と重ならない位置に形成されている。あるいは、オリフィス孔７３は、液ヘッダ分配器７０の軸方向に垂直な平面上にオリフィス孔７３と複数の伝熱管５０とを投影した場合に、複数の伝熱管５０と重ならない位置に形成されている。

オリフィス孔７３の形状は、図５に示すように、液ヘッダ分配器７０の軸方向に垂直な平面において、扁平な伝熱管５０の端部５０ａの長手方向に沿って長手となる長穴、あるいは、スリット等としてもよい。伝熱管５０の端部５０ａの長手方向は、例えば、伝熱管５０の延びる方向と直交する水平方向（Ｙ軸方向）である。また、オリフィス孔７３は、伝熱管５０の端部５０ａの長手方向に沿って間隔をあけて並ぶ２個以上の穴としてもよい。

液ヘッダ分配器７０に伝熱管５０が差し込まれた部分では、冷媒が通過する部分の断面積を形成する部分は、伝熱管５０の端部５０ａの長手方向に沿って長い形状となる。そのため、液ヘッダ分配器７０の軸方向に垂直な平面において、オリフィス孔７３は、伝熱管５０の延びる方向に対して垂直な方向の開口長さＬ１が、伝熱管５０の延びる方向の開口長さＬ２よりも実質的に大きくなるような形状であることが望ましい。

本体部７０ａの内部空間７８は、オリフィス板７１のオリフィス孔７３によって、上方空間７８ａと下方空間７８ｂとが連通している。本体部７０ａでは、オリフィス板７１のオリフィス孔７３の中を冷媒が流れる。室外熱交換器１０が蒸発器として動作する場合には、気液二相冷媒は、オリフィス孔７３を下方から上方へ流通し、オリフィス孔７３を介して、下方空間７８ｂから上方空間７８ａへ気液二相冷媒が移動する。

＜室外熱交換器１０の作用効果＞
液ヘッダ分配器７０は、液ヘッダ出入口管７２から最も近い伝熱管５０よりも上側に１個以上のオリフィス板７１を備えている。オリフィス板７１には、オリフィス孔７３が形成されている。室外熱交換器１０は、当該構成を有することによって、液ヘッダ分配器７０から複数の伝熱管５０へ順次分配される気液二相冷媒の分配が均一化される。以下、この室外熱交換器１０の作用効果について詳細に説明する。

図６は、液ヘッダ分配器１７０の内部にオリフィス板７１が設置されていない比較例の構造において室外熱交換器１０が蒸発器として動作する場合の液ヘッダ分配器１７０内を流れる気液二相冷媒の流れの模式図である。図７は、図６の液ヘッダ分配器１７０の延びる方向に対して垂直な液ヘッダ分配器１７０のＢ－Ｂ線の断面を概念的に示す断面図である。

なお、図６において、液ヘッダ分配器１７０の左側には、液ヘッダ分配器１７０のような横吹き筐体の高さ方向に対する風速分布を示している。横吹き筐体とは、主として伝熱管５０の延びる方向と直交する水平方向（Ｙ軸方向）に、空気が流れる熱交換器のことである。横吹き筐体の液ヘッダ分配器１７０では、一般的に、図６に示すように、高さ方向の中間位置では、風速が大きい領域を有しており、高さ方向の下端側及び上端側に向かうにしたがって、風速が小さい領域を有している。

液ヘッダ出入口管７２から液ヘッダ分配器１７０に流入した気液二相冷媒は、重力による影響を受けながら複数の伝熱管５０に順次分配されていく。液ヘッダ分配器７０内を流れる気液二相冷媒のうち液相の冷媒は、気相の冷媒に比べて密度が大きいため重力の影響を大きく受ける。そのため、冷媒流量が小さい場合には、液冷媒は、液ヘッダ分配器７０の下方に接続された伝熱管５０に多量に流れやすく、冷媒流量が大きい場合には、液冷媒は、液ヘッダ分配器７０の上方に接続された伝熱管５０に多量に流れやすい。すなわち、複数の伝熱管５０へ流入する液冷媒の分配量は、冷媒流量変化に対して大きく影響を受ける。

特に、冷媒流量が小さい場合には、液冷媒は、上方に吹き上げられる一方で重力の影響により下方へ落下する液冷媒も生じるため、液冷媒の多くは液ヘッダ分配器７０の下方に接続された伝熱管５０に流れることになる。したがって、比較例に係る液ヘッダ分配器１７０を有する熱交換器は、風速が大きい領域に位置する伝熱管５０を流れる液冷媒量が小さく、逆に風速が小さい領域に位置する伝熱管５０を流れる液冷媒量が大きくなり熱交換器性能が低下する。そのため、幅広い冷媒流量範囲に対しては比較例に係る液ヘッダ分配器１７０を用いることができない。

図８は、実施の形態１に係る液ヘッダ分配器７０において、室外熱交換器１０が蒸発器として動作する場合の液ヘッダ分配器７０内を流れる気液二相冷媒の流れの模式図である。図９は、図８に示す液ヘッダ分配器７０のＡ－Ａ線における本体部７０ａの延びる方向に対して垂直な断面図である。

液ヘッダ出入口管７２から液ヘッダ分配器７０に流入した一部の気液二相冷媒は、重力による影響を受けながら複数の伝熱管５０に順次分配される。また、液ヘッダ出入口管７２から液ヘッダ分配器７０に流入した一部の気液二相冷媒は、オリフィス孔７３を通過する時に流速が増大しつつ重力による影響を受けながら複数の伝熱管５０に順次分配されていく。

冷媒は、オリフィス孔７３を通過する際に増速されるため、液冷媒が、液ヘッダ分配器７０の上方まで到達する。そのため、オリフィス板７１を有する液ヘッダ分配器７０は、冷媒流量が小さい場合において、オリフィス板７１が設置されていない比較例の液ヘッダ分配器１７０よりも、液ヘッダ分配器７０の上方に接続された伝熱管５０に流れる液冷媒量を増加できる。

また、冷媒流量が小さい場合には、重力の影響により液ヘッダ分配器７０内において下方へ落下する液冷媒は、オリフィス孔７３の周囲のオリフィス板７１に滞留し、オリフィス板７１よりも下方へは落下しにくくなる。さらに、オリフィス孔７３の周囲のオリフィス板７１に滞留した液冷媒は、オリフィス孔７３を通過する増速した冷媒に引きずられて液ヘッダ分配器７０の上方へ流れる。

そのため、室外熱交換器１０は、液ヘッダ分配器７０においてオリフィス板７１よりも上方に接続された複数の伝熱管５０に液冷媒が流れやすくなる。したがって、室外熱交換器１０は、風速が大きい領域に位置する伝熱管５０を流れる液冷媒量が大きく、風速が小さい領域に位置する伝熱管５０を流れる液冷媒量を小さくすることができ、熱交換器性能を向上することができる。室外熱交換器１０は、液ヘッダ分配器７０内に形成したオリフィス孔７３により液ヘッダ分配器７０の上方へ液冷媒を流れやすくし、液冷媒が液ヘッダ分配器７０下方に滞留することを抑制することで熱交換器性能を向上することができる。

また、オリフィス孔７３は、液ヘッダ分配器７０の軸方向に垂直な平面上にオリフィス孔７３と複数の伝熱管５０とを投影した場合に、オリフィス孔７３の開口面積の２分の１以上が複数の伝熱管５０と重ならない位置に形成されている。液ヘッダ分配器７０は、オリフィス孔７３が当該位置に形成されていることによって、オリフィス孔７３によって増速された液冷媒の流れの勢いが複数の伝熱管５０の存在によって妨げられにくくなる。

オリフィス孔７３は、液ヘッダ分配器７０の軸方向に垂直な平面上にオリフィス孔７３と複数の伝熱管５０とを投影した場合に、複数の伝熱管５０と重ならない位置に形成されている。液ヘッダ分配器７０は、オリフィス孔７３が当該位置に形成されていることによって、オリフィス孔７３によって増速された液冷媒の流れの勢いが複数の伝熱管５０の存在によって妨げられない。

また、オリフィス板７１は、上下方向に並列した複数の伝熱管５０の本数をｎと定義した場合に、下から数えてｎ／２本目の伝熱管５０よりも下側に配置される。これにより、液ヘッダ分配器７０内の液冷媒は相対的に流速が大きい位置で増速されることになり、オリフィス板７１が当該位置に配置されていない場合と比較してより大きな増速効果が得られる。そのため、室外熱交換器１０は、液ヘッダ分配器７０の上方へより液冷媒を流れやすくし、液冷媒が液ヘッダ分配器７０下方に滞留することを抑制することで熱交換器性能を向上することができる。

また、オリフィス板７１には、オリフィス孔７３が２個以上形成されていてもよい。オリフィス板７１にオリフィス孔７３が２個以上あることにより、オリフィス孔７３が１個の場合と比較して、オリフィス孔７３を通過した液冷媒は液ヘッダ分配器７０内でより均一に流れる。また、液ヘッダ分配器７０内を流れる液冷媒がオリフィス板７１よりも下方においてＹ－Ｘ平面上で偏って分布するような場合においても、液冷媒がオリフィス孔７３を通過する際の増速する効果が妨げられにくくなる。すなわち、冷媒の流量が変化する場合、あるいは、気液の割合が変化する場合において、液冷媒が液ヘッダ分配器７０下方に滞留することを抑制することで熱交換器性能が低下することを抑制することができる。また、物性等が違う場合においても液冷媒が液ヘッダ分配器７０下方に滞留することを抑制することで熱交換器性能が低下することを抑制することができる。

実施の形態２．
図１０は、実施の形態２に係る液ヘッダ分配器７０の概要図である。図１１は、図１０に示す液ヘッダ分配器７０のＡ－Ａ線における本体部７０ａの延びる方向に対して垂直な断面図である。図１２は、図１０に示す液ヘッダ分配器７０のＣ－Ｃ線における本体部７０ａの延びる方向に対して垂直な断面図である。なお、実施の形態１に係る液ヘッダ分配器７０等と同一の機能及び作用を有する構成要素については、同一の符号を付してその説明を省略する。実施の形態２に係る液ヘッダ分配器７０は、オリフィス孔７３の形成位置を特定するものである。

図１０に示すように、液ヘッダ分配器７０内に設置されるオリフィス板７１は、オリフィス孔７３が液ヘッダ分配器７０を構成する本体部７０ａの内壁７０ｂに接するように形成される。すなわち、本体部７０ａの内部空間７８において、上方空間７８ａと下方空間７８ｂとを連通させるオリフィス孔７３は、オリフィス板７１の縁部７１ａと、本体部７０ａの内壁７０ｂとによって形成される。すなわち、オリフィス孔７３は、オリフィス孔７３の内壁の一部が液ヘッダ分配器７０の内壁７０ｂ１によって形成されている。

オリフィス板７１の縁部７１ａは、液ヘッダ分配器７０の軸方向に垂直な平面において、周方向で隣り合う縁部７１ｂに対して、オリフィス板７１の中心側に凹むように形成されている。オリフィス板７１の縁部７１ａは、本体部７０ａの内壁７０ｂとの間に空間を形成し、オリフィス板７１の縁部７１ｂは、本体部７０ａの内壁７０ｂと当接する。

オリフィス孔７３の一部は、複数の伝熱管５０が液ヘッダ分配器７０に接続される面の反対側の面である内壁７０ｂ１によって形成されている。オリフィス孔７３を形成する内壁７０ｂ１は、流入口７４の上方に位置する壁部であることが望ましい。ただし、オリフィス孔７３を形成する内壁７０ｂは、流入口７４の上方に位置する壁部であることに限定されるものではない。

室外熱交換器１０が蒸発器として動作する際、液ヘッダ出入口管７２を通過した冷媒は、液ヘッダ分配器７０に流入し、液ヘッダ分配器７０内を上昇しながら順次複数の伝熱管５０へ分配されていく。その際、液ヘッダ分配器７０内において、オリフィス板７１よりも下方に位置し長手方向に垂直な断面、すなわち、図１２に示すＣ－Ｃ線断面では、液冷媒は、液ヘッダ出入口管７２の上方の液ヘッダ分配器７０の内壁７０ｂに沿って上昇する。そして、ガス冷媒は、液冷媒よりも液ヘッダ分配器７０の内側寄りを通過する。

＜室外熱交換器１０の作用効果＞
実施の形態２に係る液ヘッダ分配器７０は、オリフィス孔７３が液ヘッダ分配器７０を構成する本体部７０ａの内壁７０ｂに接するように形成されている。また、オリフィス孔７３の一部は、複数の伝熱管５０が液ヘッダ分配器７０に接続される面の反対側の面である内壁７０ｂ１によって形成されている。すなわち、オリフィス孔７３は、オリフィス板７１の縁部７１ａと液ヘッダ分配器７０の内壁７０ｂ１とによって形成されている。オリフィス孔７３は、オリフィス孔７３の内壁の一部が液ヘッダ分配器７０の内壁７０ｂ１によって形成されている。

液ヘッダ分配器７０は当該構成を有することによって、本体部７０ａの内部において、液ヘッダ分配器７０内を上昇する液冷媒が存在する位置と、オリフィス孔７３のＢ－Ｂ線断面への投影が重なる位置関係にある。そのため、液ヘッダ分配器７０内を上昇する液冷媒は、オリフィス孔７３を形成するオリフィス板７１に上昇を阻害されること無く、上昇する液冷媒の量が多くなる。室外熱交換器１０は、オリフィス孔７３が当該位置に形成されていない場合と比較して、オリフィス孔７３を液冷媒が通過しやすくなるため、液ヘッダ分配器７０の上方に接続された複数の伝熱管５０に液冷媒がより流れやすくなり、熱交換器性能がより向上する。

図１３は、実施の形態２に係る液ヘッダ分配器７０の第１の変形例の概要図である。図１４は、図１３に示す液ヘッダ分配器７０のＡ－Ａ線における本体部７０ａの延びる方向に対して垂直な断面図である。実施の形態２に係る液ヘッダ分配器７０の第１の変形例は、実施の形態２に係る液ヘッダ分配器７０のオリフィス孔７３の形状を特定するものである。

実施の形態１に係る液ヘッダ分配器７０では、オリフィス孔７３が長穴等に形成することを述べた。実施の形態２に係る液ヘッダ分配器７０のオリフィス孔７３も、液ヘッダ分配器７０内の内壁７０ｂのうち伝熱管５０の先端に対向する領域が連続してオリフィス孔７３を形成する縁の一部を構成する長穴であることが望ましい。オリフィス板７１と本体部７０ａの内壁７０ｂ１とによって形成されるオリフィス孔７３は、伝熱管５０の延びる方向と直交する水平方向、すなわち、図１４のＹ軸方向に開口径が大きい長穴であることが望ましい。例えば、図１３及び図１４に示すように、液ヘッダ分配器７０の軸方向に垂直な平面において、オリフィス孔７３は、弧状に形成された内壁７０ｂ１と、直線状に形成された縁部７１ａとによって、半円状形状に形成されてもよい。

図１５は、実施の形態２に係る液ヘッダ分配器７０の第２の変形例の概要図である。図１６は、図１５に示す液ヘッダ分配器７０のＡ－Ａ線における本体部７０ａの延びる方向に対して垂直な断面図である。オリフィス板７１と本体部７０ａの内壁７０ｂ１とによって形成されるオリフィス孔７３は、長穴に限定されるものではない。オリフィス板７１と本体部７０ａの内壁７０ｂ１とによって形成されるオリフィス孔７３は、丸穴でもよい。

オリフィス孔７３の一部が本体部７０ａの内壁７０ｂ１により形成されることで、オリフィス孔７３を丸穴としても、上下方向に連続する液ヘッダ分配器７０内の内壁７０ｂ１を伝わるように液冷媒が上昇する。そのため、室外熱交換器１０は、当該構成を備えた液ヘッダ分配器７０を有することによって、液冷媒が上昇する効果を得ることができる。

図１０～図１６では、本体部７０ａの内壁７０ｂを利用したオリフィス孔７３の数は、１個だけであるが、オリフィス孔７３の数は１個に限定されるものではない。本体部７０ａの内壁７０ｂを利用したオリフィス孔７３の数は、２個以上でもよい。

実施の形態３．
図１７は、実施の形態３に係る液ヘッダ分配器７０の第１例の概要図である。図１８は、図１７に示す液ヘッダ分配器７０のＡ－Ａ線における本体部７０ａの延びる方向に対して垂直な断面図である。なお、実施の形態１及び実施の形態２に係る液ヘッダ分配器７０等と同一の機能及び作用を有する構成要素については、同一の符号を付してその説明を省略する。実施の形態３に係る液ヘッダ分配器７０は、オリフィス板７１の形状を特定するものである。

図１７に示すように、オリフィス板７１を液ヘッダ分配器７０の軸方向に切断した断面で見たとき、オリフィス板７１の上面部７１ｄがオリフィス孔７３側に向けて下方に傾斜している。すなわち、オリフィス板７１は、オリフィス孔７３のオリフィス断面の重心が低くなる方向に傾斜している。オリフィス板７１の上面部７１ｄは、オリフィス孔７３の部分が最深部となるように斜円錐形に凹んだ形状に形成されている。換言すれば、オリフィス板７１の上面部７１ｄは、オリフィス孔７３の部分が最深部となるようにすり鉢状に形成されている。オリフィス板７１の上面部７１ｄは、上方空間７８ａを形成するオリフィス板７１の板面である。

図１９は、実施の形態３に係る液ヘッダ分配器７０の第２例の概要図である。図２０は、図１９に示す係る液ヘッダ分配器７０のＡ－Ａ線における断面図である。図１９に示すようにオリフィス孔７３を形成するオリフィス板７１は、複数の伝熱管５０が液ヘッダ分配器７０に接続される面の反対側の面に向かって斜め下方向に傾斜している。すなわち、オリフィス板７１は、複数の伝熱管５０と液ヘッダ分配器７０との接続箇所と反対方向の内壁面に向かって斜め下方向に傾斜している。この場合、オリフィス孔７３は、上下方向に傾斜したオリフィス板７１の下部に形成されている。

オリフィス板７１は、液ヘッダ分配器７０の管軸Ｄに対して傾斜するように設けられている。図１９及び図２０に示す液ヘッダ分配器７０の構成では、オリフィス板７１は、伝熱管５０の接続側の壁面から、液ヘッダ出入口管７２の接続側の壁面に向かって斜め下方に傾斜するように設けられている。

図２１は、実施の形態３に係る液ヘッダ分配器７０の第３例の概要図である。図２２は、図２１に示す係る液ヘッダ分配器７０のＡ－Ａ線における断面図である。オリフィス孔７３は、丸穴であり、オリフィス板７１の縁部７１ａと、本体部７０ａの内壁７０ｂ１とによって形成される。

図２３は、実施の形態３に係る液ヘッダ分配器７０の他の第３例の概要図である。図２４は、図２３に示す係る液ヘッダ分配器７０のＡ－Ａ線における断面図である。オリフィス孔７３は、長穴であり、オリフィス板７１の縁部７１ａと、本体部７０ａの内壁７０ｂ１とによって形成される。

図２１～図２４の液ヘッダ分配器７０の第３例に示すように、液ヘッダ分配器７０の第３例は、オリフィス孔７３が液ヘッダ分配器７０を構成する本体部７０ａの内壁７０ｂに接するように形成されている。また、オリフィス孔７３の一部は、複数の伝熱管５０が液ヘッダ分配器７０に接続される面の反対側の面である内壁７０ｂ１によって形成されている。更に、オリフィス孔７３の一部を形成するオリフィス板７１は、オリフィス孔７３に向かって斜め下方向に傾斜するように設けられている。

＜室外熱交換器１０の作用効果＞
オリフィス板７１は、オリフィス孔７３のオリフィス断面の重心が低くなる方向に傾斜している。また、オリフィス板７１の上面部７１ｄは、オリフィス孔７３の部分が最深部となるように斜円錐形に凹んだ形状に形成されている。すなわち、液ヘッダ分配器７０は、オリフィス板７１がオリフィス孔７３に向かう傾斜面を形成する。そのため、オリフィス板７１の上方に到達した液冷媒は、オリフィス孔７３を形成するオリフィス板７１の上面部７１ｄに沿って、オリフィス孔７３付近に集まる。

また、オリフィス板７１は、複数の伝熱管５０と液ヘッダ分配器７０との接続箇所と反対方向の内壁面に向かって斜め下方向に傾斜している。そのため、オリフィス板７１の上方に到達した液冷媒は、オリフィス孔７３を形成するオリフィス板７１の上面部７１ｄに沿って、オリフィス孔７３付近に集まる。

オリフィス孔７３付近に集まった液冷媒は、オリフィス孔７３の下方から上方へ向かう冷媒の流れに引きずられて液ヘッダ分配器７０の上方へ流れやすくなる。その結果、液ヘッダ分配器７０に接続された複数の伝熱管５０へ液冷媒がより流れやすくなり、また、液冷媒が液ヘッダ分配器７０の下方に滞留することを抑制することができため、室外熱交換器１０は、熱交換器性能を向上させることができる。

実施の形態４．
図２５は、実施の形態４に係る液ヘッダ分配器７０の第１例の概要図である。図２６は、図２５に示す液ヘッダ分配器７０のＡ－Ａ線における本体部７０ａの延びる方向に対して垂直な断面図である。なお、実施の形態１～実施の形態３に係る液ヘッダ分配器７０等と同一の機能及び作用を有する構成要素については、同一の符号を付してその説明を省略する。実施の形態４に係る液ヘッダ分配器７０は、オリフィス孔７３部分のオリフィス板７１の形状を更に特定するものである。

図２５及び図２６に示すように、実施の形態４に係る液ヘッダ分配器７０のオリフィス板７１は、オリフィス孔７３を形成する内縁部に形成された突出壁７５を有する。突出壁７５は、オリフィス孔７３の縁部分に沿って形成された壁である。したがって、液ヘッダ分配器７０の管軸Ｄ方向に見た場合に、突出壁７５の形状とオリフィス孔７３の形状とは同じ形状である。突出壁７５は、オリフィス板７１の上面部７１ｄから上側に突出する壁を形成する。すなわち、突出壁７５は、オリフィス板７１の上面部７１ｄから上方空間７８ａに突出する壁である。

図２７は、実施の形態４に係る液ヘッダ分配器７０の第２例の概要図である。図２８は、図２７に示す液ヘッダ分配器７０のＡ－Ａ線における本体部７０ａの延びる方向に対して垂直な断面図である。第２例の液ヘッダ分配器７０は、突出壁７５ａを有する。突出壁７５ａと、上述した第１例の突出壁７５との基本的な構造は、同じ構造である。

突出壁７５ａは、例えば、バーリング加工により形成されたバーリングである。突出壁７５ａは、オリフィス孔７３の周縁に立ち上がるフランジである。したがって、突出壁７５ａは、オリフィス板７１の上面部７１ｄから上側に突出する壁を形成する。

＜室外熱交換器１０の作用効果＞
図２５～図２８に示すように、液ヘッダ分配器７０のオリフィス板７１は、オリフィス孔７３を形成する周縁部分において、上面部７１ｄから上方に突き出た突出壁７５又は突出壁７５ａを有する。オリフィス板７１は、オリフィス孔７３の周囲に突出壁７５又は突出壁７５ａを有しているため、オリフィス孔７３から下方に液冷媒が流れにくくなる。

そのため、オリフィス板７１の上方に到達した液冷媒は、突出壁７５又は突出壁７５ａを有していないオリフィス板７１を用いた場合と比較して、オリフィス孔７３を形成するオリフィス板７１上により多く溜まる。オリフィス孔７３を形成するオリフィス板７１上に溜まった液冷媒は、オリフィス孔７３を通過する際に増速した冷媒に引きずられて液ヘッダ分配器７０の上方に流れやすくなる。また、実施の形態４では、突出壁７５又は突出壁７５ａを有することによって、液冷媒がオリフィス孔７３を通過する際の圧力損失を小さくできるため、オリフィス孔７３を通過する冷媒流量を大きくすることができる。したがって、室外熱交換器１０は、液ヘッダ分配器７０の上方に接続された複数の伝熱管５０に多くの液冷媒を流すことができ、熱交換器性能を向上させることができる。

実施の形態５．
図２９は、実施の形態５に係る液ヘッダ分配器７０の第１例の概要図である。図３０は、図２９に示す液ヘッダ分配器７０のＡ－Ａ線における断面図である。図３１は、実施の形態５に係る液ヘッダ分配器７０の他の第１例の概要図である。図３２は、図３１に示す液ヘッダ分配器７０のＡ－Ａ線における断面図である。なお、実施の形態１～実施の形態４に係る液ヘッダ分配器７０等と同一の機能及び作用を有する構成要素については、同一の符号を付してその説明を省略する。実施の形態５に係る液ヘッダ分配器７０は、オリフィス孔７３部分のオリフィス板７１の形状を更に特定するものである。

図３１及び図３２の他の第１例で示すオリフィス板７１は、図２９及び図３０の第１例で示すオリフィス板７１よりも板の厚さが厚い。図２９～図３２に示すオリフィス板７１は、オリフィス孔７３を構成する縁部７１ｃの板の厚さが、オリフィス板７１のオリフィス孔７３の中心側に向かうにつれて薄くなるように形成されている。

オリフィス孔７３を構成する縁部７１ｃは、オリフィス板７１の下面部７１ｅよりも上面部７１ｄが先細りになるように形成されている。すなわち、オリフィス板７１は、オリフィス孔７３を形成する縁部７１ｃが上方に向かうにつれて先細りになるように形成されている。オリフィス孔７３は、下面部７１ｅ側から上面部７１ｄ側に向かうにつれて開口径が小さくなるように形成されている。オリフィス孔７３を形成する縁部７１ｃは、中空部を形成する壁面が下面部７１ｅ側と上面部７１ｄ側との間において平面状に形成されてもよく、下面部７１ｅ側と上面部７１ｄ側との間において弧を描くように曲面状に形成されてもよい。

図３３は、実施の形態５に係る液ヘッダ分配器７０の第２例の概要図である。図３４は、図３３に示す液ヘッダ分配器７０のＡ－Ａ線における断面図である。図３５は、実施の形態５に係る液ヘッダ分配器７０の他の第２例の概要図である。図３６は、図３５に示す液ヘッダ分配器７０のＡ－Ａ線における断面図である。

図３５及び図３６の他の第２例で示すオリフィス板７１は、図３３及び図３４の第２例で示すオリフィス板７１よりも板の厚さが厚い。図３３～図３６に示すオリフィス板７１は、オリフィス孔７３を構成する縁部７１ａの板の厚さが、オリフィス板７１のオリフィス孔７３の中心側に向かうにつれて薄くなるように形成されている。

オリフィス孔７３は、液ヘッダ分配器７０の管軸の上方向に向かって先細りの構造となっている。オリフィス孔７３を構成する縁部７１ａは、オリフィス孔７３の中心部に向かうにつれて、オリフィス板７１の下面部７１ｅ側よりも上面部７１ｄ側が先細りになるように形成されている。すなわち、オリフィス板７１は、下面部７１ｅ側から上面部７１ｄ側に向かうにつれてオリフィス孔７３の開口径が小さくなるように形成されている。オリフィス孔７３を形成する縁部７１ａは、中空部を形成する壁面が下面部７１ｅ側と上面部７１ｄ側との間において平面状に形成されてもよく、下面部７１ｅ側と上面部７１ｄ側との間において弧を描くように曲面状に形成されてもよい。

＜室外熱交換器１０の作用効果＞
実施の形態５に係る液ヘッダ分配器７０は、オリフィス孔７３を形成する縁部７１ｃ及び縁部７１ａが液ヘッダ分配器７０の上方に向かって先細りになるように形成されている。すなわち、実施の形態５に係る液ヘッダ分配器７０は、オリフィス孔７３の開口径が液ヘッダ分配器７０の上方に向かって小さくなるように形成されている。

液ヘッダ分配器７０は、当該構成を有することによって、オリフィス孔７３を冷媒が通過する際の圧力損失を小さくすることができ、オリフィス孔７３を通過する冷媒流量を大きくすることができる。したがって、室外熱交換器１０は、液ヘッダ分配器７０の上方に接続された複数の伝熱管５０に多くの液冷媒を流すことができ、熱交換器性能を向上させることができる。

なお、空気調和装置１００は、上述した実施の形態１～５のいずれかに係る室外熱交換器１０を備えたものである。したがって、空気調和装置１００は、実施の形態１～５に係る室外熱交換器１０のいずれかと同様の効果を得ることができる。空気調和装置１００は、室外熱交換器１０を備えるため気液二相冷媒のガス冷媒と液冷媒との分離を防ぐことができ、液ヘッダ分配器７０の下流に位置する複数の伝熱管５０へ均等にガス冷媒と液冷媒とを供給できる。

上記の各実施の形態１～５は、互いに組み合わせて実施することが可能である。また、以上の実施の形態に示した構成は、本開示の内容の一例を示すものであり、別の公知の技術と組み合わせることも可能であるし、本開示の要旨を逸脱しない範囲で、構成の一部を省略、変更することも可能である。たとえば、実施の形態１～５に係る液ヘッダ分配器７０は、本体部７０ａが鉛直方向に延びる縦置型でもよく、本体部７０ａが水平方向に延びる横置型であってもよい。また、実施の形態１～５に係る液ヘッダ分配器７０は、本体部７０ａが鉛直方向に対して傾くような構成であってもよい。

図３７は、液ヘッダ分配器７０の変形例の概要図である。図３８は、図３７に示す液ヘッダ分配器７０のＡ－Ａ線における断面図である。図３９は、液ヘッダ分配器７０の他の変形例の概要図である。図４０は、図３９に示す液ヘッダ分配器７０のＡ－Ａ線における断面図である。本体部７０ａは、本体部７０ａの軸方向に対する垂直断面において、円形状に形成されているものに限定されるものではなく、図３７～図４０に示すように、略Ｕ字形状等他の形状に形成されてもよい。また、オリフィス孔７３の数は、１個に限定されるものではなく、図３７～図４０に示すように２個以上形成されてもよい。

本開示に係る室外熱交換器１０は、上記の空気調和装置１００以外にも、例えば、ヒートポンプ装置、給湯装置又は冷凍装置等に適用することができる。

１０ 室外熱交換器、１１ 熱交換器コア、１２ 伝熱促進部材、３０ 室内熱交換器、３１ 絞り装置、３３ 圧縮機、３４ 流路切替装置、３５ 冷媒配管、３６ 室外送風機、３７ 室内送風機、５０ 伝熱管、５０ａ 端部、６０ ガスヘッダ分配器、６０ａ 本体部、６１ ガスヘッダ出入口管、７０ 液ヘッダ分配器、７０ａ 本体部、７０ｂ 内壁、７０ｂ１ 内壁、７１ オリフィス板、７１ａ 縁部、７１ｂ 縁部、７１ｃ 縁部、７１ｄ 上面部、７１ｅ 下面部、７２ 液ヘッダ出入口管、７３ オリフィス孔、７４ 流入口、７５ 突出壁、７５ａ 突出壁、７６ 接続口、７８ 内部空間、７８ａ 上方空間、７８ｂ 下方空間、１００ 空気調和装置、１７０ 液ヘッダ分配器、Ｄ 管軸。

Claims (12)

1. 上下方向に延びるように管状に形成されており、内部を冷媒が流れる分配器と、
   上下方向に互いに間隔を空けて配置された状態で前記分配器に接続されており、前記分配器から前記冷媒が流入する複数の伝熱管と、
   前記複数の伝熱管のうち最も下側に位置する伝熱管よりも下側で前記分配器に接続されており、前記分配器に流入する前記冷媒が通過する冷媒流入管と、
   を備え、
   蒸発器として動作する際に、前記分配器の内部の内部空間は、前記冷媒流入管から流入した気液二相の冷媒が上方向に流れる空間となる熱交換器であって、
   前記複数の伝熱管は、
   前記分配器の前記内部空間に突き出して接続されており、前記分配器の軸方向に垂直な平面上に前記複数の伝熱管及び前記内部空間の形成部分を投影した場合に、前記内部空間の形成部分に対して前記複数の伝熱管の占める割合が半分以上となるように前記分配器に接続されており、
   前記分配器は、
   板状に形成されており、前記分配器の長手方向において前記内部空間を上方の空間と下方の空間とに隔てるオリフィス板を有し、
   前記オリフィス板は、
   前記内部空間において、前記複数の伝熱管のうち最も下側に位置する伝熱管よりも上側に配置されており、
   前記オリフィス板には、貫通孔であって上方の空間と下方の空間とを連通させるオリフィス孔が形成されており、
   前記オリフィス孔は、
   前記分配器の軸方向に垂直な平面上に前記オリフィス孔と前記複数の伝熱管とを投影した場合に、前記オリフィス孔の面積の２分の１以上が前記複数の伝熱管と重ならない位置に形成されており、または、前記分配器の軸方向に垂直な平面上に前記オリフィス孔と前記複数の伝熱管とを投影した場合に、前記複数の伝熱管と重ならない位置に形成されており、
   前記上方の空間と前記下方の空間とを前記分配器の軸方向に垂直な平面上に投影した場合に同じ図形となる熱交換器。
2. 前記オリフィス孔は、
   前記オリフィス孔を形成する内壁の一部が前記分配器の内壁によって形成されている請求項１に記載の熱交換器。
3. 前記オリフィス板の上面部は、
   前記オリフィス孔の部分が最深部となるように斜円錐形に凹んだ形状に形成されている請求項１に記載の熱交換器。
4. 前記オリフィス板は、
   前記オリフィス板を前記分配器の軸方向に切断した断面で見たとき、前記オリフィス板の上面部が前記オリフィス孔側に向けて下方に傾斜している請求項１～３のいずれか１項に記載の熱交換器。
5. 前記オリフィス板は、
   前記複数の伝熱管と前記分配器との接続箇所と反対方向の内壁面に向かって斜め下方向に傾斜している請求項１又は２に記載の熱交換器。
6. 上下方向に延びるように管状に形成されており、内部を冷媒が流れる分配器と、
   上下方向に互いに間隔を空けて配置された状態で前記分配器に接続されており、前記分配器から前記冷媒が流入する複数の伝熱管と、
   前記複数の伝熱管のうち最も下側に位置する伝熱管よりも下側で前記分配器に接続されており、前記分配器に流入する前記冷媒が通過する冷媒流入管と、
   を備え、
   蒸発器として動作する際に、前記分配器の内部の内部空間は、前記冷媒流入管から流入した気液二相の冷媒が上方向に流れる空間となる熱交換器であって、
   前記複数の伝熱管は、
   前記分配器の前記内部空間に突き出して接続されており、前記分配器の軸方向に垂直な平面上に前記複数の伝熱管及び前記内部空間の形成部分を投影した場合に、前記内部空間の形成部分に対して前記複数の伝熱管の占める割合が半分以上となるように前記分配器に接続されており、
   前記分配器は、
   板状に形成されており、前記分配器の長手方向において前記内部空間を上方の空間と下方の空間とに隔てるオリフィス板を有し、
   前記オリフィス板は、
   前記内部空間において、前記複数の伝熱管のうち最も下側に位置する伝熱管よりも上側に配置されており、
   前記オリフィス板には、貫通孔であって上方の空間と下方の空間とを連通させるオリフィス孔が形成されており、
   前記オリフィス孔は、
   前記分配器の軸方向に垂直な平面上に前記オリフィス孔と前記複数の伝熱管とを投影した場合に、前記オリフィス孔の面積の２分の１以上が前記複数の伝熱管と重ならない位置に形成されており、または、前記分配器の軸方向に垂直な平面上に前記オリフィス孔と前記複数の伝熱管とを投影した場合に、前記複数の伝熱管と重ならない位置に形成されており、
   前記オリフィス板の上面部は、
   前記オリフィス孔の部分が最深部となるように斜円錐形に凹んだ形状に形成されている熱交換器。
7. 前記複数の伝熱管の前記分配器と接続された端部と反対側の端部が接続されており、蒸発器として動作する際に前記複数の伝熱管から流出するガス状の冷媒を集合させるガスヘッダを備え、
   前記ガスヘッダには、前記ガスヘッダに集合した冷媒を前記ガスヘッダから流出させるガスヘッダ冷媒管が接続されており、
   前記ガスヘッダの内部には、前記上方の空間に接続された伝熱管と、前記下方の空間に接続された伝熱管とから流出した冷媒が合流する空間が形成されている請求項１～６のいずれか１項に記載の熱交換器。
8. 前記オリフィス板は、
   上下方向に並列した前記複数の伝熱管の本数をｎと定義した場合に、下から数えてｎ／２以下となる本数の伝熱管よりも下側に配置される請求項１～７のいずれか１項に記載の熱交換器。
9. 前記オリフィス板は、
   前記オリフィス孔を形成する周縁部分において、前記オリフィス板の上面部から上方に突き出た突出壁を有する請求項１～８のいずれか１項に記載の熱交換器。
10. 前記オリフィス板は、
    前記オリフィス板の下面部から上面部に向かうにつれて前記オリフィス孔の開口径が小さくなるように形成されている請求項１～９のいずれか１項に記載の熱交換器。
11. 前記オリフィス板には、
    前記オリフィス孔が２個以上形成されている請求項１～１０のいずれか１項に記載の熱交換器。
12. 請求項１～１１のいずれか１項に記載の熱交換器と、
    前記熱交換器に空気を供給する送風機と、
    を有する空気調和装置。

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