JPH0949671A - 冷凍空調装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 蒸発器の各冷媒経路への冷媒分配不均一によ
る蒸発器の熱交換性能の低下を改善する。 【解決手段】 複数の冷媒経路をもち冷媒が複数の冷媒
経路に分流後、各冷媒経路間の冷媒の位置ヘッドに差の
生じる蒸発器を構成要素とする冷凍空調装置において、
蒸発器の冷媒経路の途中に断面縮小流路部を設け、この
流路部と、この流路部より冷媒位置ヘッドが小さい他の
冷媒経路の途中の流路底部とを連通した冷媒経路連通流
路を設ける。 【効果】 冷媒低流量時、冷媒が流れにくくなった蒸発
器冷媒経路へ、冷媒経路連通流路を通して他の冷媒経路
から液冷媒が供給されることにより、蒸発器の熱交換性
能の改善が図れる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は冷凍空調装置に関す
る。

【０００２】また、本発明は冷凍空調装置において、蒸
発器の複数冷媒流路への冷媒分配不均一により生ずる蒸
発器の熱交換性能低下の改善に関する。

【０００３】

【従来の技術】冷凍空調装置において、複数の冷媒経路
を持つ蒸発器に気液二相状態の冷媒を均等に分配する分
流器に関しては、例えば、特開平６−１１７７２５号公
報に示されている。これは、分流器内にねじれテープを
挿入し、気相と液相を撹拌し、分流器内での冷媒の偏り
をなくし、各冷媒経路に冷媒を均等に分配するようにし
たものである。

【０００４】一方、複数の冷媒流路から構成される蒸発
器は、複数流路へ冷媒を分流する分流器の取付け誤差
や、分流器に流入する二相冷媒の気液の偏り等により、
冷媒分配が均等に行われず、一部の流路内の冷媒が先に
過熱してしまい、蒸発器の熱交換性能が低下するという
問題がある。

【０００５】これを改善する方法が、実開平６−５５０
６７号公報に示されている。これは、複数冷媒流路間
を、曲がり流路の外周側壁面に設けた通孔を介して連通
している。この複数冷媒流路間を連通する連通流路は冷
媒の合流及び分流を起こす混合部となる。この構成にお
いて、複数の各冷媒流路内の流体の運動量が、混合部と
なる連通流路に流入する流体の運動に寄与し、各流路か
ら冷媒が連通流路内に流入する。各流路から連通流路内
に流入した冷媒は互いに衝突、混合し、さらに下流の各
冷媒流路に分流される。このとき、複数流路内の冷媒の
温度が混合部となる連通流路内において均一となり、一
部の流路内の冷媒の過熱が緩和されるという効果があ
る。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】従来の分流器は冷媒循
環量が変化する場合は考慮されておらず、特に、冷媒循
環量が低下した場合には問題となる。したがって、従来
の分流器を、複数の冷媒経路をもち冷媒が複数の冷媒経
路に分流後、各冷媒経路間の冷媒の位置ヘッドに差の生
じる蒸発器に用いる場合、冷媒流量が低下すると、蒸発
器の各冷媒経路の位置ヘッド差が冷媒の分流に与える影
響が大きくなり、冷媒分配が不均一となり、蒸発器の熱
交換性能が低下するという問題が生じる。

【０００７】以下、図面を用いて上記課題について説明
する。図９は従来の分流器を用いた蒸発器の斜視図、図
１０は図９の蒸発器の冷媒経路、図１１は冷媒循環量が
変化する冷凍空調装置のブロック図である。図９におい
て、１０６は蒸発器である。１は所定の間隔をおいて並
列に置かれた複数の伝熱フィンで伝熱管挿入用の円孔の
列が長手方向に沿って開けられている。２は伝熱フィン
１の円孔に直角に挿入接合された内部を冷媒が流動する
伝熱管で水平管となるように配置される。３は二つの伝
熱管を接続するベンド、４は冷媒を２経路に分流する分
流器で流れ方向と重力の方向が一致するように配置さ
れ、特開平6−117725 号公報に示されているように、分
流器の内部にねじれテープを挿入し、気相と液相の撹拌
を促進する構造としている。５は分流器４と伝熱管を接
続する接続管、６は２経路の冷媒を合流する合流器、図
中矢印は冷媒の流れ方向を示す。蒸発器１０６は図１０
に示すように、上下に２経路の冷媒経路を形成してい
る。上側冷媒経路Ａは、冷媒分流後、経路Ａ１からＡ３
までベンド部で上昇流となり、経路Ａ４からＡ６までベ
ンド部で下降流となる。一方、下側冷媒経路Ｂは、冷媒
分流後、経路Ｂ１からＢ３までベンド部で下降流、経路
Ｂ４からＢ６までベンド部で上昇流となる。

【０００８】冷媒循環量が変化する冷凍空調装置の構成
図を図１１に示す。１０１は圧縮機、１０２はインバー
タで、圧縮機１０１はインバータ１０２により駆動さ
れ、冷房高負荷時には高速回転で運転され、負荷が小さ
くなるにつれて低速回転となるように制御されている。
１０３は凝縮器、１０４は凝縮器用送風機、１０５は減
圧器としての電動膨張弁で負荷に合わせて制御される。
１０６は蒸発器、１０７は蒸発器用送風機である。冷媒
は単一冷媒、共沸混合冷媒、非共沸混合冷媒いずれが封
入されていてもよいが、ここでは単一冷媒が封入されて
いるとする。矢印は冷媒の流れ方向を示す。

【０００９】以上のように構成した冷凍空調装置におい
て、圧縮機高速回転時と圧縮機低速回転時の蒸発器の冷
媒分配及び蒸発器の熱交換性能について説明する。圧縮
機高速回転時、冷媒は高流量で冷凍サイクル内を循環す
る。このとき、電動膨張弁１０５により減圧され、乾き
度の小さい気液二相状態となった冷媒は、蒸発器１０６
の冷媒分流器４に入り、上側冷媒経路Ａと下側冷媒経路
Ｂに等量づつ分流される。分流後の乾き度の小さい冷媒
は蒸発器用送風機１０７により送られてくる空気から吸
熱し蒸発し、乾き度の大きい冷媒へと変化して行く。上
側冷媒経路Ａに分流された冷媒は、乾き度の比較的小さ
い領域、具体的には経路Ａ１からＡ３まではベンド部で
上昇流、乾き度の比較的大きい領域、具体的には経路Ａ
４からＡ６まではベンド部で下降流となり、一方下側冷
媒経路Ｂに分流された冷媒は、乾き度の比較的小さい領
域、具体的には経路Ｂ１からＢ３まではベンド部で下降
流、乾き度の比較的大きい領域、具体的には経路Ｂ４か
らＢ６までは上昇流となる。すなわち、気相に比べ密度
の大きい液相の割合が大きい乾き度の比較的小さい各冷
媒経路の前半の領域では、各冷媒経路内の冷媒が高低差
をもつことにより位置ヘッド差を生じている。なお、気
相に比べ液相の割合が小さくなる乾き度の比較的大きい
各冷媒経路の後半の領域では、前半に比べ冷媒の位置ヘ
ッド差は小さく、この影響は小さい。冷媒高流量時にお
いては、冷媒分流後の蒸発器伝熱管内の冷媒の流速、圧
力損失が大きいことと、伝熱管内の冷媒の気液混合が強
いため、分流後の各冷媒経路の位置ヘッドの違いが、分
流器４の冷媒分配性能に与える影響は小さく、分流器４
により均等に分流された冷媒はそのまま各冷媒経路に分
配される。

【００１０】一方、冷房負荷が小さい圧縮機低速回転
時、循環冷媒流量は小さく、伝熱管内の冷媒流速、圧力
損失が小さくなり、伝熱管内の冷媒の気液混合も弱く、
分流後の各冷媒経路の冷媒位置ヘッドの違い、特に各冷
媒経路の前半の位置ヘッド差が分流器４の冷媒分配性能
に与える影響が大きくなる。すなわち、冷媒分流後、気
相に比べ密度の大きい液相の割合が大きい乾き度の小さ
い冷媒は、位置ヘッドが増加する上昇流となる上側冷媒
経路Ａより、位置ヘッドが減少する下降流となる下側冷
媒経路Ｂの方に流れやすくなり、下側冷媒経路Ｂの方に
より多量に冷媒が流れるといった冷媒分配の不均一を生
じる。

【００１１】図１２に、圧縮機高速回転時と圧縮機低速
回転時の蒸発器１０６の冷媒温度分布を示す。圧縮機高
速回転時には、冷媒分配が均等に行われているため、上
側冷媒経路Ａと下側冷媒経路Ｂの冷媒温度分布は同じと
なり、蒸発器で良好な熱交換が行われているのがわか
る。ここで、冷媒温度が入口から出口に向かって低下す
るのは、伝熱管内の圧力損失によるものである。一方、
圧縮機低速回転時の蒸発器冷媒温度分布は、冷媒分配の
不均一により、多量の冷媒が流れた下側冷媒経路Ｂにつ
いては出口に向かって低下する分布となるが、少量の冷
媒しか流れない上側冷媒経路Ａについては、分流直後
（Ａ１）から空気から吸熱し冷媒温度が上昇し、経路の
途中Ａ３で空気入口温度付近まで達し、これ以降の冷媒
経路では有効な熱交換は行われておらず熱交換性能低下
となっている。図１３に、このときの蒸発器冷媒経路の
位置Ａ３とＢ３付近の伝熱管内冷媒流動状態を示す。こ
こで、上側冷媒経路の位置Ａ３と下側冷媒経路の位置Ｂ
３は、分流器４からの冷媒経路の距離がほぼ等しい。下
側冷媒経路の位置Ｂ３付近では冷媒は気液二相状態であ
るが、上側冷媒経路の位置Ａ３付近の冷媒は空気によっ
て過熱されたガスが流れている。

【００１２】さらに上記従来例では、混合部となる連通
流路内において、冷媒の温度はほぼ均一となるが、二相
冷媒の衝突による混合のため、連通流路内では気液状態
が均質とはならず、混合部となる連通流路の下流の各冷
媒流路に冷媒を均等に再分流できず、蒸発器の熱交換性
能をさほど改善できない。

【００１３】本発明の目的は、蒸発器の複数冷媒流路へ
の冷媒分配不均一により生ずる蒸発器の熱交換性能低下
を改善し、冷凍空調装置の成績係数（ＣＯＰ）を向上さ
せることにある。

【００１４】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、少なくとも圧縮機、凝縮器、減圧器、複数の冷媒経
路をもち冷媒が複数の冷媒経路に分流後、各冷媒経路間
の冷媒の位置ヘッドに差の生じる蒸発器を接続し、単一
冷媒または共沸混合冷媒または非共沸混合冷媒を封入し
た冷凍空調装置において、蒸発器の複数に分れた冷媒経
路の途中に断面縮小流路部を設け、この流路部と、この
流路部より冷媒位置ヘッドが小さい他の冷媒経路の途中
の流路底部とを連通した冷媒経路連通流路を設ける。

【００１５】上記構成により、冷媒低流量時、冷媒が流
れにくくなった蒸発器の冷媒経路へ、冷媒経路連通流路
を通して他の冷媒経路から液冷媒が供給され、蒸発器の
熱交換が有効に行われる。

【００１６】また、上記目的を達成するために、少なく
とも圧縮機、凝縮器、減圧器、蒸発器を接続した冷凍空
調装置で、蒸発器が複数の冷媒流路をもち、その複数の
冷媒流路両端のうち一方に冷媒を複数冷媒流路へ分流す
る分流部、他方に複数冷媒流路の冷媒を合流する合流部
を設けるものにおいて、分流部から冷媒流路に沿ってほ
ぼ等距離の位置にある複数の冷媒流路間に圧力差が生じ
た場合、圧力差により冷媒が複数の流路間を移動する手
段を設ける。

【００１７】具体的には、圧力差により冷媒が複数の流
路間を移動する手段として、まっすぐな流路の壁面、ま
たは、曲がり流路内周側の壁面、または、曲がり流路内
周と外周の境界にある壁面に設けた通孔を介して複数流
路間を連通する。

【００１８】上記構成において、複数流路間を連通する
通孔をまっすぐな流路の壁面、または、曲がり流路内周
側の壁面、または、曲がり流路内周と外周の境界にある
壁面に設けたため、複数の各流路内の流体の運動量が、
複数流路間を連通する連通流路に流入する流体の運動へ
の寄与が無いか小さくなり、連通流路において、複数の
各流路内の冷媒が合流、衝突、混合するという現象が起
きにくくなる。それに代わって、連通された複数流路間
の圧力差が連通流路に流入する流体の運動に寄与する割
合が大きくなるため、連通流路内では一方向のみの流れ
が生じ、複数流路間の圧力差に応じた冷媒の移動が行わ
れる。

【００１９】また、このとき壁面に設ける通孔を壁面下
部に設けることにより、重力の作用により通孔には液の
割合の大きい冷媒が流入するため、複数流路間で主に液
冷媒の移動が行われ、蒸発器の冷媒分配の改善に寄与し
ないガス冷媒の移動は抑えられ、効率的である。

【００２０】また、圧力差により冷媒が複数の流路間を
移動する手段を、同一高さとなる複数流路間に設けるこ
とにより、流路間の位置ヘッド差による冷媒の移動をな
くすことができる。

【００２１】ところで、冷媒分配不均一時、冷媒分配比
の小さい方の流路では、分配比の大きい方の流路に比べ
て、先に冷媒の乾き度が大きくなり、圧力損失の増加も
先に大きくなるため、分流部からほぼ等距離にある位置
では、冷媒分配比の小さい方の流路の圧力は、分配比の
大きい方の流路の圧力に比べて低い。したがって、上記
構成において、複数流路間の冷媒の移動は、冷媒分配比
の大きい方の流路から小さいほうの流路へと行われるた
め、各流路への冷媒分配が適正化され、蒸発器の熱交換
性能が改善し、冷凍空調装置のＣＯＰが向上する。

【００２２】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施例を図面を用
いて説明する。

【００２３】図１は本発明の第一の実施例に係る蒸発器
側面の冷媒流路を形成したプレート形配管１０の平面
図、図２はプレート形配管１０を用いた蒸発器１０９の
斜視図、図３はプレート形配管と蒸発器の説明図、図４
は蒸発器１０９を用いた冷凍空調装置のブロック図を示
す。プレート形配管１０は図３に示すように、所定の形
状をプレスにより凹凸成形した一対の金属製プレート１
０ａ，１０ｂをロウ付等により接合し、冷媒流路を形成
したものである。１１はプレート１０ａに成形された凹
部、１２は伝熱管２に接続される円孔であり、プレート
１０ａ，１０ｂ接合時、１１はプレート１０ｂ上の対応
する凹部と共に冷媒流路を形成し、伝熱管２を接続する
ベンド部を形成する。同様に１３は冷媒分流部、１４は
キャピラリ管路、１５は冷媒合流部、１６は低圧管路を
形成している。１７は断面縮小流路部をもつ冷媒流路
で、この流路１７はこれより冷媒位置ヘッドが小さい、
すなわち、高さの低い冷媒流路１８の底部と冷媒経路連
通流路１９により連通している。冷媒経路連通流路１９
の途中には逆流防止部２０が形成され、逆止弁を構成す
るボール３１が収容される。１０８はキャピラリチュー
ブ、３０は低圧配管である。プレート形配管組立時、キ
ャピラリチューブ１０８の一端はキャピラリ管路１４上
に、他端は凹部２１上に、キャピラリチューブ本体は低
圧管路１６内に配置され、低圧配管３０は低圧管路出口
部２２上に配置されるように、プレート１０ａとプレー
ト１０ｂに挟まれて接合される。コンパクトにするため
にプレート形配管は点線４１，４２で直角に折り曲げら
れる。その後、プレート１０ａ上の円孔と伝熱フィン１
に挿入されている伝熱管２群とが接合され、図２に示す
蒸発器１０９が形成される。図２において、冷媒は矢印
で示すように、キャピラリチューブ１０８より流入し、
低圧配管３０より流出する。蒸発器１０９を用いた冷凍
空調装置のブロック図を図４に示す。課題のところで示
した図１１の冷凍空調装置との違いは、減圧器として電
動膨張弁１０５とキャピラリチューブ１０８を用い、キ
ャピラリチューブ１０８内の冷媒と蒸発器１０９出口の
低圧管１６内の冷媒を熱交換可能に構成している点であ
り、１１０はその熱交換部を示す。

【００２４】図１を用いて蒸発器１０９及びプレート形
配管１０の冷媒経路を説明する。電動膨張弁１０５によ
り減圧された冷媒はキャピラリチューブ１０８及びプレ
ート形配管１０上に形成されたキャピラリ管路１４を通
り、冷媒分流部１３に入る。このとき、冷媒はキャピラ
リ１０８，１４により減圧されるとともに、キャピラリ
チューブ１０８でプレート形配管１０上に形成された低
圧管路１６内の低温の冷媒と熱交換し冷却されるため、
冷媒のもつエンタルピは減少し、冷媒分流部１３入口の
冷媒乾き度は熱交換しない場合より小さくなる。したが
って、分流部内の気液二相中の液相の割合が増加し、冷
媒分流部内の冷媒の偏りの程度を小さくできる。また、
キャピラリ１４で減圧された直後の、気液が混合された
冷媒が分流部１３に流入するため、分流部内での気液状
態の均一が図れる。冷媒分流部１３では、冷媒は円孔２
３及び２４に接続する伝熱管に分流される。蒸発器109
の冷媒経路は図１０に示した蒸発器１０６の冷媒経路と
同じで、冷媒分流後、各冷媒経路に位置ヘッドの違いが
生じる。上下の冷媒経路Ａ，Ｂに分流した冷媒は、伝熱
管及びプレート形配管流路内を流動しながら、蒸発器用
送風機１０７により送られてくる空気から吸熱し蒸発
し、最後に伝熱管と接続する円孔２５及び２６を通っ
て、冷媒合流部１５で合流する。合流した冷媒は、合流
部１５と連なる低圧管路１６内でキャピラリチューブ１
０８内の高温冷媒と熱交換し加熱され、低圧配管３０を
通って圧縮機１０１に戻る。

【００２５】本発明の蒸発器１０９の上下各冷媒経路
Ａ，Ｂへの冷媒分配は、課題のところで説明した蒸発器
１０６と同様に、冷媒高流量となる圧縮機高速回転時に
は、冷媒分流後の蒸発器伝熱管内の冷媒の流速，圧力損
失が大きいことと、伝熱管内の冷媒の気液混合が強いた
め、分流後の各冷媒経路の冷媒位置ヘッドの違いが冷媒
分流部１３の分配性能に与える影響は小さく、各冷媒経
路に冷媒が均等に分配される。一方、冷媒流量が減少す
る圧縮機低速回転時には、伝熱管内の冷媒流速，圧力損
失が小さくなり、伝熱管内の冷媒の気液混合も弱く、分
流後の各冷媒経路の位置ヘッドの違い、特に各冷媒経路
の前半の位置ヘッド差が分流性能に与える影響が大き
く、上側冷媒経路Ａより下側冷媒経路Ｂにより多量の冷
媒が流れるといった冷媒分配の不均一が生じる。

【００２６】以下、低流量時、冷媒が流れにくくなった
蒸発器１０９の上側冷媒経路Ａに冷媒経路連通流路１９
を通して、下側冷媒経路Ｂから液冷媒を供給するメカニ
ズムについて説明する。ここでは、説明を容易にするた
め、図５に示すように、上側冷媒経路Ａの途中の位置Ａ
３の５０の伝熱管に断面縮小流路部５１を設けるととも
に、この断面縮小流路部５１と下側冷媒経路Ｂの途中の
位置Ｂ３の５２の伝熱管の底部とを連通した連通流路１
９を設けたモデルで説明する。ここで、流路５１は管５
０の断面積をテーパをつけて絞り、わずかな平行部分の
のど部をつけた後、緩やかなテーパ管により元の断面積
まで広げている。プレート形配管１０の流路１７にも同
様の形状のものが形成されている。冷媒低流量時、冷媒
分配不均一により、上側冷媒経路Ａには少量の冷媒しか
分流されず、分流後すぐに過熱されてしまい、過熱ガス
が断面縮小管部５１に流入する。ガスは断面縮小部で増
速し、ベルヌイの定理により圧力は低下する。このと
き、上側冷媒経路Ａの断面縮小管部５１内の圧力は下側
冷媒経路Ｂの気液二相の冷媒が流れる５２の管内の圧力
より低下し、位置ヘッド差に逆らって、連通管１９が下
側冷媒経路Ｂの伝熱管５２内の液冷媒を吸い上げる。こ
れにより、上側冷媒経路Ａに液冷媒が供給され、Ａ３以
降の冷媒経路においても空気との熱交換が行われ、蒸発
器の熱交換性能が改善される。

【００２７】ここで、図１の連通流路１９と連通する流
路１７の断面縮小流路部、図５の連通流路１９と連通す
る断面縮小流路部５１と伝熱管５２は直線流路部となっ
ている。このとき、図１５で後述するように、直線流路
部内の流体の運動量は連通流路内の流体には作用しな
い。したがって、連通流路で連通された流路間には、位
置ヘッド差の他に圧力差のみが働くという効果がある。

【００２８】一方、冷媒が分流部１３により各冷媒経路
に均等に分配される冷媒高流量時には、図６に示すよう
に、冷媒経路連通管１９の途中に設けられた逆流防止部
２０の逆止弁となるボール３１が、ボール３１上の液冷
媒の重力により、逆流防止部２０の底部の通孔に着座
し、冷媒の位置ヘッド差による連通管１９内の逆流が防
止される。したがって、均等に冷媒が分流されている時
は、連通管１９による冷媒の移動はない。

【００２９】以上より第一の実施例では、冷媒低流量
時、冷媒が流れにくくなった蒸発器の冷媒経路へ、冷媒
経路連通流路を通して他の冷媒経路から液冷媒が供給さ
れることにより、蒸発器の熱交換性能の改善が図れる。
また、凹凸成形した一対の金属製プレートを接合し、蒸
発器の冷媒経路の一部を形成したプレート形配管に、冷
媒経路連通流路を設けたため、構成を簡単かつコンパク
トにできる。また、プレート形配管に形成したキャピラ
リと低圧配管を熱交換可能な構成としたので、冷媒分流
部内の気液の偏りの程度を小さくでき、分流性能の向上
を図れる。

【００３０】図７に他の実施例のプレート形配管１０の
構成図を示す。図１のプレート形配管との違いは、キャ
ピラリ管路１４を低圧管路１６に沿うようにプレート上
に形成し、キャピラリ管路１４内の冷媒と低圧管路１６
内の冷媒とを熱交換可能にしている点である。３２はキ
ャピラリ接続管である。本実施例は、第一の実施例に比
べ、キャピラリチューブ１０８を挟んでプレートを接合
することがないので、構成がより簡単になり、コスト低
減が図れる。

【００３１】図８は図５の断面流路縮小部５１の他の実
施例である。冷媒経路連通管１９を流路５０内に突き出
している構造としている。この構造でも、ガスの流線が
突起部で曲げられることにより、突起部の圧力が低下す
るため、液冷媒を吸い上げることが可能であり、第一の
実施例と同様の効果が得られる。

【００３２】実施例では、蒸発器の分流後の冷媒経路を
２経路で説明したが、３経路以上の複数の冷媒経路を持
つ蒸発器についても、本発明を適用でき、同様の効果が
図れる。

【００３３】図１４は本発明の第４の実施例に係る蒸発
器の側面図、図１５、図１６はプレート形Ｕ字管を示す
図、図１７は冷凍空調装置の構成図、図１８は蒸発器の
冷媒温度、圧力変化を示す図、図１９は蒸発器の冷媒分
配比とCOPの関係を示す図である。

【００３４】図１４において６２０は蒸発器である。５
０１は所定の間隔をおいて並列に置かれた複数の伝熱フ
ィンで伝熱管挿入用の円孔の列が長手方向に沿って開け
られている。５０２は伝熱フィン５０１の円孔に直角に
挿入接合された内部を冷媒が流動する伝熱管で水平管と
なるように配置される。５０３ａは二つの伝熱管を接続
するＵ字管、５６４、５６５はプレート形のＵ字管で、
凹凸成形した一対の金属製プレート５６４ａ、５６４ｂ
及び５６５ａ、５６５ｂをロウ付等により接合したもの
である。５７２、５７５はプレート形Ｕ字管５６４、５
６５に設けられた分岐流路である。Ｕ字管５０３ａ、５
６４、５６５で伝熱管２群が接続され、上下に二つのＵ
字形の冷媒流路Ａ、Ｂが形成されている。なお、紙面裏
側の伝熱管の連結を点線で示す。５６６はプレート形Ｕ
字管５６４、５６５を互いに連通する連通管である。５
６７は二また管で、冷媒流路Ａ、Ｂの入口、出口に接続
され、冷媒の分流及び合流を行う。５６８に冷媒の流れ
方向、５１０は空気の流れ方向を示す。Ａ０〜Ａ８、Ｂ
０〜Ｂ８、Ｅ、Ｆは冷媒流路位置を示す。プレート形Ｕ
字管５６４、５６５は冷媒流路Ａ、Ｂの入口から等距離
の位置Ａ２、Ｂ２に配置されている。

【００３５】図１５、図１６にプレート形Ｕ字管５６
４、５６５の構成を示す。図１５（ａ）において、５７
１ａは金属製プレート５６４ａに成形されたＵ字流路を
形成する凹部、５７２ａはＵ字流路５７１ａの流入口付
近の直線流路下部に垂直に設けられた分岐流路を形成す
る凹部でともに紙面表側に張り出ている。５７３は分岐
流路５７２ａに設けられた通孔である。矢印５６８は冷
媒の流れ方向を示す。図１５（ｂ）おいて、５７１ｂ、
５７２ｂは金属製プレート５６４ｂに形成された凹部で
紙面裏側に張り出ており、５６４ａに形成された凹部５
７１ａ、５７２ａに対応する。また、図１６（ａ）、
（ｂ）おいて、金属製プレート５６５ａ、５６５ｂに成
形された凹部５７４ａ、５７５ａ、５７４ｂ、５７５
ｂ、及び通孔５７６は図１５と同様に形成されている。
プレート形Ｕ字管５６４は冷媒が下側流路より流入、プ
レート形Ｕ字管５６５は上側流路より流入する構成とな
る。通孔５７３、５７６は連通管５６６により連通す
る。

【００３６】図１７に図１４の蒸発器６２０を用いた冷
凍空調装置の構成図を示す。６０１は圧縮機、６２２は
凝縮器、６０４は減圧器、６２０は前記蒸発器であり、
順次配管接続され、冷媒が封入されている。冷媒は矢印
５６８の方向に流れる。また、６２３は凝縮器用送風
機、６２５は蒸発器用送風機である。

【００３７】以上のように構成した冷凍空調装置の動作
について説明する。ガス冷媒は圧縮機６０１により圧縮
され、高温高圧のガス冷媒となり、凝縮器６２２におい
て、凝縮器用送風機６２３により送風される空気へ放熱
して凝縮し、減圧器６０４で減圧され低温低圧となり、
蒸発器６２０において、蒸発器用送風機６２５により送
風される空気から吸熱して蒸発し、圧縮機６０１に戻る
サイクルを繰り返す。

【００３８】この時の蒸発器での冷媒の動作状態を詳細
に説明する。減圧器６０４で減圧され、乾き度の低い気
液二相状態となった冷媒は、図１４の矢印５６８の方向
に蒸発器６２０の入口側二また管５６７に流入し、上側
冷媒流路Ａと下側冷媒流路Ｂに分流される。この時、分
流器となる二また管の取付け誤差や二また管に流入する
二相冷媒の気液の偏りにより、冷媒分配が均等に行われ
ない。流路Ａに流入する冷媒流量をＧａ、流路Ｂに流入
する冷媒流量をＧｂとし、冷媒分配比をＧａ／（Ｇａ＋
Ｇｂ）で定義すると、ある条件で測定した分流直後の冷
媒分配比は0.41となった。上側流路Ａに分流された冷媒
は経路Ａ０〜Ａ８、下側冷媒流路Ｂに分流された冷媒は
経路Ｂ０〜Ｂ８を通る際、空気から吸熱し蒸発し、蒸発
器の出口側の二また管５０７で合流し、圧縮機６０１に
戻る。

【００３９】比較のため、本発明適用前の蒸発器の冷媒
温度、圧力変化を図１８（ａ）に示す。これは、連通管
５６６を閉塞した状態で測定したものである。冷媒分配
比0.41の流路Ａでは位置Ａ６で冷媒が過熱しており、Ａ
６以降では有効な熱交換が行われず、熱交換器の性能低
下を示している。また、冷媒分配比の小さい方の流路Ａ
では、分配比の大きい流路Ｂに比べて、先に冷媒の乾き
度が大きくなるため、圧力損失の増加割合が大きく、し
たがって、冷媒分配比の小さい方の流路Ａの圧力は、冷
媒分配比の大きい方の流路Ｂの圧力に比べて低いことが
わかる。本発明はこの圧力差を利用したものである。

【００４０】流路Ａと流路Ｂに設けられた分岐流路５７
２、５７５は、直線流路下部に垂直に設けられたため、
各Ａ、Ｂ流路内流体の運動量が分岐流路５７２、５７５
内に流入する冷媒の運動に寄与することはなく、分岐流
路５７２、５７５内の冷媒には流路Ａ、Ｂ間の圧力差が
作用するとともに、重力の作用により液の割合の大きい
冷媒が流れ込む。そのため、連通管５６６内では、流路
Ａ、Ｂ間の圧力差に応じた液冷媒の移動が行われ、蒸発
器の冷媒分配の改善に寄与しないガス冷媒の移動は抑さ
えられ、効率的である。液冷媒の移動は冷媒分配比の大
きい方の流路から小さい方の流路へと行われるため、各
流路への冷媒分配が適正化され、蒸発器の熱交換性能が
改善される。図１８（ｂ）に本発明適用時の本実施例で
の蒸発器の冷媒温度、圧力変化を示す。冷媒分配比は0.
41から0.47に改善されており、過熱域の領域が減少し、
蒸発器の熱交換性能が向上したのがわかる。圧力変化は
流路Ａ、Ｂともほぼ同じ傾向を示すようになっている。
なお、流路間を連通する位置は、２流路間の圧力差が大
きい位置が良い。本実施例では、中央部より上流側の位
置に設けている。流路の下流ほど、すでに冷媒が過熱し
てしまっている可能性があり、その位置で流路を連通
し、冷媒の移動を行わせても過熱域がすでに生じている
ことにより熱交換器の性能低下があるため、できるだき
上流で連通した方が良い（図１８（ａ）参照）。

【００４１】図１９に計算で求めた冷媒分配比と冷凍空
調装置のCOPの関係を示す。冷媒が均等分配された場合
のＣＯＰを１とした相対値で表している。本発明により
蒸発器の冷媒分配比が0.41から0.47に変化することによ
り、冷凍空調装置のＣＯＰを４％向上することができ
る。

【００４２】本発明の第５の実施例を図２０〜図３４を
用いて説明する。図２０は室内熱交換器の冷媒流路を示
す図、図２１は室外熱交換器の冷媒流路を示す図、図２
２はヒートポンプ式空調装置の構成図、図２３〜図３４
は二つの冷媒流路間を連通する連通部の構成を示したも
のである。

【００４３】図２２において、６０１は圧縮機、６０２
は室内熱交換器、６０３は室外熱交換器、６０４は減圧
器、６０５は冷房暖房切り替えのための四方弁で、配管
接続され冷媒が封入されている。冷媒は冷房運転時、実
線矢印６１１方向へ、暖房運転時、点線矢印６１２方向
へ流れる。６０６は室内熱交換器用送風機、６０７は室
外熱交換器用送風機である。

【００４４】図２０は室内熱交換器の側面図で、冷媒流
路を示したものである。５０１は伝熱フィン、５０２は
伝熱管で、ａ１〜ａ８、ｂ１〜ｂ８は伝熱管の位置を示
す。５０３の実線は紙面表側での伝熱管５０２の連結を
示し、５０４の点線は紙面裏側での伝熱管５０２の連結
を示す。５０５は二また管、５０６はＴ字形二また管、
５０７は複数流路間を連通する連通部を示す。冷媒流路
は一部Ｎ字形をした２流路Ｃ、Ｄが形成され、流路Ｃは
二また管５０５、伝熱管ａ８、ａ７、ａ２、ａ１、ｂ
４、ｂ３、ｂ２、ｂ１、Ｔ字形二また管５０６を連結、
流路Ｄは二また管５０５、伝熱管ａ４、ａ３、ａ６、ａ
５、ｂ８、ｂ７、ｂ６、ｂ５、Ｔ字形二また管５０６を
連結している。連通部５０７は冷媒分流を行う二また管
５０５から等距離の位置となる流路Ｃの伝熱管ａ７、ａ
２間の流路と流路Ｄの伝熱管ａ３、ａ６間の流路を同一
高さで連通している。冷媒は冷房運転時、実線矢印６１
１の方向へ、暖房運転時、点線矢印６１２方向へ流れ
る。

【００４５】図２３、図２４に二つの冷媒流路Ｃ、Ｄを
連通する連通部５０７の第１の構成を示す。図２３は配
管の正面図、図２４はその断面図を示す。５１１、５１
２は冷媒配管で、Ｕ字形をしており、冷媒配管５１１の
両端は図２０の伝熱管ａ３、ａ６と接続、冷媒配管５１
２の両端は伝熱管ａ２、ａ７と接続される。冷媒配管５
１１、５１２の中間部は偏平に加工され、連通孔５１３
が設けられ接合されている。

【００４６】以上のように構成された室内熱交換器６０
２の冷房運転時の冷媒の動作状態を説明する。冷房運転
時、室内熱交換器は蒸発器として働く。減圧器６０４で
減圧され、低温低圧の乾き度の低い気液二相状態となっ
た冷媒は、実線矢印６１１の向きに二また管５０５に流
入し、二つの冷媒流路Ｃ、Ｄに分流される。この時、冷
媒分配の不均一が発生した場合、各流路に分れた冷媒が
空気から吸熱し蒸発する際、冷媒分配比の小さい方の流
路では、分配比の大きい流路に比べて、先に冷媒の乾き
度が大きくなるため、圧力損失の増加割合が大きく、二
つの冷媒流路Ｃ、Ｄを連通する連通部５０７では冷媒分
配比の小さい方の流路の圧力は、冷媒分配比の大きい方
の流路の圧力に比べて低い。したがって、この圧力差に
より図２３に示す冷媒配管５１１、５１２に設けられた
連通孔５１３を介して冷媒の移動が行われる（図２
５）。このとき、連通孔５１３は直線流路壁面に設けら
れたため、各Ｃ、Ｄ流路内の流体の運動量が連通孔５１
３に流入する冷媒には作用しない。また、流路間を同一
高さで連通しているため、流路間の位置ヘッド差をなく
すことができる。冷媒流量が低いとき、流路の圧力損失
は低くなり、冷媒分配不均一時に生じる流路間の圧力差
も小さくなる。このとき、もし連通している流路間に位
置ヘッド差があると、この位置ヘッド差の影響が大きく
なり、流路間の圧力差による冷媒の移動が適正に行われ
ないということがおこる。したがって、流路間を同一高
さで連通することにより、流路間の位置ヘッド差による
冷媒の移動を抑えることができ、冷媒流量が低いときで
も流路間の適正な冷媒の移動が可能である。以上によ
り、連通孔５１３には流路間の圧力差のみが作用し、冷
媒の移動は冷媒分配比の大きい方の流路から小さい方の
流路へと行われるため、各流路への冷媒分配が適正化さ
れる。冷媒分配が適正化された冷媒は流路後半で空気と
有効な熱交換を行い、蒸発器出口でＴ字形二また管６で
合流し、四方弁６０５を経由して圧縮機６０１に戻る。
この時、蒸発器の熱交換性能が改善される。また、連通
部として、冷媒配管どうしを接合し、接合面に連通孔を
設けたため、構成が簡単である。

【００４７】図２６〜２８に連通部５０７の第２の構成
を示す。図２６は配管継手の正面図、図２７、図２８は
その断面図である。５２０は配管継手で、管を素材とし
て塑性加工され、合わせ部５２１（断面図では５２１
ａ）で接合されている。配管継手５２０は垂直方向に配
置される。５２２から５２５は冷媒配管で、配管継手５
２０に挿入、接合されている。配管５２２、５２３、５
２４、５２５の他端はそれぞれ図２０の伝熱管ａ３、ａ
６、ａ２、ａ７と接続されている。配管継手５２０は図
２７に示すように配管５２２、５２３の中継流路５２
６、配管５２４、５２５の中継流路５２７、流路５２
６、５２７を連通する連通流路５２８を形成する。この
構成における連通部での作用は第一の構成の場合と同じ
である。連通部として第２の構成を用いる時の、第１の
構成との効果の違いは、図２０に示す冷媒流路だけでな
く、他の冷媒流路に対しても、配管継手２０に接続され
る配管を変えることにより容易に対応できるという長所
がある。

【００４８】図２９から図２１に連通部５０７の第３の
構成を示す。図２９は配管の正面図、図３０は要部側面
図、図３１は断面図である。５３０、５３１は冷媒配管
で、配管の途中で位置ヘッドが等しい水平直線部を設け
ている。配管５３０は図２０の伝熱管ａ３、ａ６と接
続、配管３１は伝熱管ａ２、ａ７と接続される。５３２
は両端５３２ａをつぶし接合した短管で、図３１に示す
ように配管５３０、５３１の壁面下部に接合され、接合
部には通孔５３３、５３４が設けられている。配管５３
０、５３１と短管５３２の接合部は水平となるように配
置される。この構成における連通部での作用を説明す
る。冷媒分配不均一時、二つの冷媒流路を連通する連通
部では、冷媒分配比の小さい方の流路の圧力は、冷媒分
配比の大きい方の流路の圧力に比べて低くなり、連通部
となる通孔５３３と５３４の間で圧力差を生じる。この
圧力差により、図３２に示すような冷媒の移動が行われ
る。このとき、連通孔５３３、５３４は直線流路壁面に
設けられたため、各流路内の流体の運動量が連通孔に流
入する冷媒に作用することはない。また、配管５３０、
５３１の壁面下部に通孔５３３、５３４が設けられてい
るため、重力の作用により短管５３２内には液冷媒が流
れ込む。そのため、圧力差に応じた液冷媒の移動が行わ
れ、蒸発器の冷媒分配の改善に寄与しないガス冷媒の移
動は抑えられ、効率的な冷媒の移動を行うことができ
る。また、連通部を同一高さに設けているため、流路管
の位置ヘッド差による冷媒移動を抑えることができる。
以上により、液冷媒の移動は冷媒分配比の大きい方の流
路から小さい方の流路へと行われるため、各流路への冷
媒分配が適正化され、蒸発器の熱交換性能が改善され
る。

【００４９】図３３に連通部５０７の第４の構成を示
す。図３３は配管継手の平面図、図３４はその断面図で
ある。５３５は配管継手で、管を素材として塑性加工さ
れ、合わせ部５２１で接合されている。配管継手は水平
方向に配置される。冷媒配管５２２〜５２５は配管継手
５３５に挿入、接合されている。配管継手５３５は２流
路の下部を連通する連通流路５３６を形成する。この構
成における連通部での作用は第３の構成の場合と同じで
ある。連通部として第４の構成を用いる時の、第３の構
成との効果の違いは、図２０に示す冷媒流路だけでな
く、他の冷媒流路に対しても、配管継手５３５に接続さ
れる配管を変えることにより容易に対応できるという長
所がある。

【００５０】次に、室内熱交換器６０２の暖房運転時の
冷媒の動作状態を図２０と図２２を用いて説明する。暖
房運転時、室内熱交換器は凝縮器として働く。圧縮機６
０１で高温高圧となったガス冷媒は四方弁６０５を経由
し、図２０の点線矢印６１２の向きにＴ字形二また管５
０６に流入し、二つの流路Ｃ、Ｄに分れ、空気へ放熱、
凝縮し、二また間５０５で合流し、減圧器６０４に送ら
れる。凝縮器での冷媒の圧力損失は、蒸発器での圧力損
失に比べ約１／１０程度となる。したがって、冷媒分配
不均一時に生じる連通部５０７の流路間の圧力差は非常
に小さく、流路間の冷媒の移動はほとんどなく、連通部
５０７があることによって凝縮時の冷媒分配に悪影響を
及ぼすことはない。

【００５１】図２１は室外熱交換器６０３の側面図を示
したものである。熱交換器下段にはＵ字形の２流路Ｈ
１、Ｈ２を形成し、熱交換器上段及び中段には、２流路
Ｈ１、Ｈ２をさらに二つずつ分ける一部Ｎ字形をした流
路Ｇ１、Ｇ２及びＧ３、Ｇ４を形成している。すなわ
ち、室外熱交換器６０３の冷媒流路は一部２流路の４流
路構成となっている。流路Ｇ１、Ｇ２及び流路Ｇ３、Ｇ
４は室内熱交換器６０２の流路構成と同じである。２流
路間を連通する連通部５０７ａ、５０７ｂ、５０７ｃは
流路Ｈ１、Ｈ２間、流路Ｇ１、Ｇ２間、流路Ｇ３、Ｇ４
間にそれぞれ分流部となる二また管５から等距離の位置
に、同一高さで設けられている。

【００５２】以上のように構成された室外熱交換器６０
３の暖房運転時の冷媒の動作状態を説明する。暖房運転
時、室外熱交換器は蒸発器として働く。減圧器６０４で
減圧され、低温低圧の乾き度の低い気液二相状態となっ
た冷媒は、点線矢印６１２の向きに二また管５０５ａに
流入し、２流路Ｈ１、Ｈ２に分流する。この時、冷媒分
配の不均一が発生した場合、室内熱交換器６０２のとこ
ろで説明したように、連通部５０７ａにおいて圧力差に
より冷媒が移動し、流路Ｈ１、Ｈ２の冷媒分配が適正化
される。流路Ｈ１の冷媒は二また管５０５ｂで、流路Ｇ
１、Ｇ２に分れる。ここで冷媒分配の不均一が生じたと
きは、連通部５０７ｂにおいて、冷媒分配適正化が行わ
れる。一方、流路Ｈ２の冷媒は二また管５０５ｃで、流
路Ｇ３、Ｇ４に分れる。ここで冷媒分配の不均一が生じ
たときは、連通部５０７ｂにおいて、冷媒分配適正化が
行われる。以上より、４つの流路Ｇ１、Ｇ２、Ｇ３、Ｇ
４には分配がほぼ均等となった冷媒が流れるため、蒸発
器の熱交換が有効に行われる。

【００５３】次に、室外熱交換器６０３が冷房運転時
に、凝縮器として働くときの連通部５０７ａ、５０７
ｂ、５０７ｃの動作状態について説明する。凝縮器での
冷媒の圧力損失は、蒸発器での圧力損失に比べ約１／１
０程度となる。したがって、冷媒分配不均一時に生じる
連通部の流路間の圧力差は非常に小さく、流路間の冷媒
の移動はほとんどなく、連通部があることによって凝縮
時の冷媒分配に悪影響を及ぼすことはない。

【００５４】以上、冷房暖房運転時とも、蒸発器として
働く熱交換器の各流路への冷媒分配が適正化され、熱交
換が有効に行われるため、ヒートポンプ空調装置のＣＯ
Ｐが向上する。

【００５５】本発明の第６の実施例を図３５〜３７を用
いて説明する。図３５は蒸発器６３０の側面図、図３６
はその冷媒流路図、図３７はプレート形配管の構成図で
ある。

【００５６】図３６に示すように、蒸発器６３０は２流
路Ｉ、Ｊを形成し、流路Ｉの伝熱管ａ５、ｂ４間の流路
と流路Ｊの伝熱管ａ４、ｂ５間の流路を立体交差させ、
連通部５０８を設けている。図３５に連通部５０８及び
冷媒分流部を金属製プレートで形成したときの熱交換器
の側面図を示す。５４０はプレート形の配管で５４１、
５４２、５４３からなる二また流路、連通孔５４６をも
つ立体交差流路５４４、５４５を形成する。

【００５７】図３７にプレート形配管５４０の構成図を
示す。プレート形配管５４０は凹凸成形及び通孔を設け
た金属製プレート５４０ａ、５４０ｂ、５４０ｃを重ね
合わせロウ付等により接合したものである。金属製プレ
ート５４０ａ上の５４２、５４４は紙面表側に張り出し
ている凹部で、それぞれ金属製プレート５４０ｂととも
に冷媒流路Ｊ側のの二また流路及び交差流路を形成す
る。５４８は伝熱管と接続される通孔である。５４６は
流路Ｉ、Ｊを連通する連通孔で、交差流路５４４の下部
に位置する。金属製プレート５４０ｃ上の５４３、５４
５は紙面裏側に張り出している凹部で、それぞれ金属製
プレート５３０ｂとともに冷媒流路Ｉ側の二また流路及
び交差流路を形成する。５４７は凹部５４５の流路に対
し垂直下側に設けられた分岐流路を形成する凹部で、金
属製プレート５４０ｂ上の連通孔５４６を介して流路Ｊ
と連通する。５４９は切り欠き部である。金属製プレー
ト５４０ａ、５４０ｂ、５４０ｃを重ね合わせ接合する
際、配管５４１を切り欠き部まで挿入することにより、
金属製プレート５４０ｂで流路を分ける二また流路を構
成する。

【００５８】上記蒸発器６３０を用いた冷凍サイクル構
成としては、図１７に示したものと同じである。但し、
本実施例では図１７において、蒸発器の符号６２０を６
３０にする。

【００５９】以上のように構成された蒸発器６３０の冷
媒の動作状態を説明する。減圧器６０４で減圧され、低
温低圧の乾き度の低い気液二相状態となった冷媒は、矢
印５６８の向きに配管５４１に流入し、切り欠き部５４
９で分流され、二また流路５４２と５４３に分れる。こ
の時、冷媒分配の不均一が発生した場合、各流路に分れ
た冷媒が空気から吸熱し蒸発する際、冷媒分配比の小さ
い方の流路では、分配比の大きい流路に比べて、先に冷
媒の乾き度が大きくなるため、圧力損失の増加割合が大
きく、流路交差部では冷媒分配比の小さい方の流路の圧
力は、冷媒分配比の大きい方の流路の圧力に比べて低
い。したがって、この圧力差により連通孔５４６を通し
て冷媒の移動が行われる。交差流路は伝熱管内の冷媒が
進路を変える曲がり部を形成している。ここで、交差流
路５４４の連通孔５４６を曲がり流路内側となる金属製
プレート５４０ｂ上に設けたため、流路Ｊ内の冷媒の運
動量が連通孔５４６に流入する冷媒の運動に寄与するこ
とは少ない。また、連通孔５４６を交差流路下部に設け
たため、重力の作用により連通孔５４６には液の割合の
大きい冷媒が流れ込む。一方、交差流路５４５に設けら
れた分岐流路５４７は、曲がり部となる交差流路５４５
の内周と外周の境界域に対し垂直下方に設けたため、流
路内の冷媒の運動量が連通孔５４６に流入する冷媒の運
動に寄与することは少なく、また、重力の作用により連
通孔５４６には液の割合の大きい冷媒が流れ込む。以上
より、連通孔５４６を介して、流路Ｉ、Ｊ間の圧力差に
応じて、液の割合の大きい冷媒の移動が生じる。このと
き、冷媒分配比の改善に寄与しないガス冷媒の移動を少
なくできるので、効率的である。また、交差流路部で流
路間を連通させているため、流路間の位置ヘッド差によ
る冷媒移動を抑さえることができる。冷媒の移動は冷媒
分配比の大きい方の流路から小さい方の流路へと行われ
るため、各流路への冷媒分配が適正化される。冷媒分配
が適正化された冷媒は流路後半で空気と有効な熱交換を
行い、蒸発器出口でＴ字形二また管５０６で合流し、四
方弁６０５を経由して圧縮機６０１に戻る。この時、蒸
発器の熱交換性能が改善される。また、二また流路及び
連通孔をもつ交差流路をプレート形配管で構成したた
め、簡単かつコンパクトにできる。

【００６０】本発明の第７の実施例を図３８を用いて説
明する。

【００６１】図３８は伝熱管が一列の蒸発器６４０の冷
媒流路を示したものである。冷媒流路は２流路Ｐ、Ｑが
形成され、お互いの流路を挟み込む形をしている。連通
部５０７は冷媒分流を行う二また管５０５からほぼ等距
離の位置に、同一高さで、流路Ｐ、Ｑを連通している。
連通部５０７の構成としては、図２３〜３４に示した４
つのうちいずれのものも適用でき、伝熱管が一列の蒸発
器についても第１〜３の実施例と同様に、各流路への冷
媒分配が適正化され、蒸発器の熱交換性能が改善され、
冷凍空調装置のＣＯＰが向上する。

【００６２】本発明の第８の実施例を図３９〜図４１を
用いて説明する。図３９は蒸発器６５０の側面図で冷媒
流路を示す。５５０ａは４流路に冷媒を分流する分流
管、５５０ｂは４流路を合流する合流管である。蒸発器
６５０は４流路Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４を形成してい
る。５５８（５５８ａ〜５５８ｅ）は４流路を連通する
連通部であり、流路がＵターンする位置に設けられてお
り、分流部から流路に沿ってほぼ等距離、同一高さとな
っている。図４０、４１に連通部５５８の構成を示す。
図４０に示した５５０はプレート形の配管で、４流路の
Ｕターン部５５１、５５２、５５３、５５４を形成する
とともに、各流路壁面に通孔５５５と、４つの通孔を連
通する連通流路５５７を形成する。プレート配管５５０
は図４１に示すように、凹凸成形及び通孔を設けた金属
製プレート５５０ａ、５５０ｂ、５５０ｃを重ね合わせ
接合したものである。プレート５５０ａ上の流路５５１
〜５５４は紙面表側に張り出している凹部、プレート５
５０ｂ上の５５６は紙面裏側に張り出している凹部で、
プレート５５０ａ上の５５１〜５５４とともに流路を形
成し、伝熱管に接続される。プレート５５０ｂ上に設け
られた通孔５５５とプレート５５０ｃ上に設けられた紙
面裏側に張り出している連通流路５５７は４流路５５
１、５５２、５５３、５５４を連通する流路となる。

【００６３】上記蒸発器６５０を用いた冷凍サイクル構
成としては、図１７に示したものと同じである。但し、
本実施例では図１７において、蒸発器の符号６２０を６
５０にする。

【００６４】以上のように構成された蒸発器６５０の冷
媒の動作状態を説明する。減圧器６０４で減圧され、低
温低圧の乾き度の低い気液二相状態となった冷媒は、矢
印５６８の向きに分流管５５０ａに流入し、４流路Ｒ
１、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４に分れる。この時、冷媒分配の不
均一が発生した場合、各流路に分れた冷媒が空気から吸
熱し蒸発する際、冷媒分配比の小さい方の流路では、分
配比の大きい流路に比べて、先に冷媒の乾き度が大きく
なるため、圧力損失の増加割合が大きくなり、４流路間
に圧力差を生じる。まずはじめの流路Ｕターン部にある
連通部５５８ａで４流路間の圧力差により、冷媒の移動
は相対的に冷媒分配比の大きい方の流路から小さい方の
流路へと行われ、各流路への冷媒分配が適正化される。
しかしながら、流路が４流路と多いため、冷媒分配の適
正化は十分でない場合には、流路下流の連通部５５８
ｂ、５５８ｃ、５５８ｄ、５５８ｅでさらに冷媒分配が
適正化される。分配が適正化された冷媒は空気と有効な
熱交換を行い、合流管５５０ｂで合流し、圧縮機６０１
に戻る。この時、蒸発器の熱交換性能が改善され、冷凍
空調装置のＣＯＰが向上する。本実施例によれば、冷媒
流路が三つ以上の場合でも、圧力差に応じて冷媒が配分
され、冷媒分配の適正化が行われる。

【００６５】

【発明の効果】本発明は、少なくとも圧縮機、凝縮器、
減圧器、複数の冷媒経路をもち冷媒が複数の冷媒経路に
分流後、各冷媒経路間の冷媒の位置ヘッドに差の生じる
蒸発器を接続し、単一冷媒または共沸混合冷媒または非
共沸混合冷媒を封入した冷凍空調装置において、蒸発器
の複数に分れた冷媒経路の途中に断面縮小流路部を設
け、この流路部と、この流路部より冷媒位置ヘッドが小
さい他の冷媒経路の途中の流路底部とを連通した冷媒経
路連通流路を設けることにより、冷媒低流量時、冷媒が
流れにくくなった蒸発器の冷媒経路へ、冷媒経路連通流
路を通して他の冷媒経路から液冷媒が供給されることに
より、蒸発器の熱交換性能の改善が図れる。また、凹凸
成形した一対の金属製プレートを接合し、蒸発器の冷媒
経路の一部を形成したプレート形配管に、冷媒経路連通
流路を設けたため、構成を簡単かつコンパクトにでき
る。また、プレート形配管に形成したキャピラリと低圧
配管を熱交換可能な構成としたので、冷媒分流部内の気
液の偏りの程度を小さくでき、分流性能の向上を図れ
る。

【００６６】また、本発明は、分流部から冷媒流路に沿
ってほぼ等距離の位置にある複数の冷媒流路間に圧力差
が生じた場合、圧力差により冷媒が複数の流路間を移動
する手段、具体的には、まっすぐな流路の壁面、また
は、曲がり流路内周側の壁面、または、曲がり流路内周
と外周の境界にある壁面に設けた通孔を介して複数流路
間を連通する手段を有するので、複数の各流路内の流体
の運動量が、複数流路間を連通する連通流路に流入する
流体の運動への寄与が無いか小さくなり、連通流路にお
いて、複数の各流路内の冷媒が合流、衝突、混合すると
いう現象が起きにくくなる。それに代わって、連通され
た複数流路間の圧力差が連通流路に流入する流体の運動
に寄与する割合が大きくなるため、連通流路内では一方
向のみの流れが生じ、複数流路間の圧力差に応じた冷媒
の移動が行われる。

【００６７】また、このとき壁面に設ける通孔を壁面下
部に設けることにより、重力の作用により通孔には液の
割合の大きい冷媒が流入するため、複数流路間で主に液
冷媒の移動が行われ、蒸発器の冷媒分配の改善に寄与し
ないガス冷媒の移動は抑えられ、効率的である。

【００６８】また、圧力差により冷媒が複数の流路間を
移動する手段を、同一高さとなる複数流路間に設けるこ
とにより、流路間の位置ヘッド差による冷媒の移動をな
くすことができる。

【００６９】さらにまた、本発明においては、複数流路
間の冷媒の移動は、冷媒分配比の大きい方の流路から小
さいほうの流路へと行われるため、各流路への冷媒分配
が適正化され、蒸発器の熱交換性能が改善し、冷凍空調
装置のＣＯＰが向上する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例のプレート形配管の平面
図。

【図２】プレート形配管を用いた蒸発器の斜視図。

【図３】プレート形配管と蒸発器の説明図。

【図４】本発明の冷凍空調装置のブロック図。

【図５】冷媒分流不適正時の冷媒経路連通流路の冷媒移
動メカニズムの説明図。

【図６】冷媒分流適正時の冷媒経路連通流路の冷媒停止
メカニズムの説明図。

【図７】本発明の第２の実施例のプレート形配管の平面
図。

【図８】本発明の第３の実施例の冷媒流路の要部の説明
図。

【図９】課題を説明するための蒸発器の斜視図。

【図１０】蒸発器の冷媒経路の経路の説明図。

【図１１】冷凍空調装置のブロック図。

【図１２】蒸発器の冷媒温度分布図。

【図１３】蒸発器の伝熱管内冷媒流動状態の説明図。

【図１４】本発明の第４の実施例に係る蒸発器の側面
図。

【図１５】プレート形Ｕ字管の構成図。

【図１６】プレート形Ｕ字管の構成図。

【図１７】冷凍空調装置の構成図。

【図１８】蒸発器の冷媒温度、圧力変化を示す図。

【図１９】蒸発器の冷媒分配比と冷凍空調装置のCOPの
関係を示す図。

【図２０】本発明の第５の実施例に係る室内熱交換器の
側面図。

【図２１】室外熱交換器の側面図。

【図２２】ヒートポンプ式空調装置の構成図。

【図２３】連通部の第１の構成図。

【図２４】図２３の断面図。

【図２５】連通部の第１の構成の動作図。

【図２６】連通部の第２の構成図。

【図２７】図２６の断面図。

【図２８】図２６の断面図。

【図２９】連通部の第３の構成図。

【図３０】図２９の側面図。

【図３１】図２９の断面図。

【図３２】連通部の第３の構成の動作図。

【図３３】連通部の第４の構成図。

【図３４】図３３の断面図。

【図３５】本発明の第６の実施例に係る蒸発器の側面
図。

【図３６】蒸発器の冷媒流路図。

【図３７】プレート形配管の構成図。

【図３８】本発明の第７の実施例に係る蒸発器の側面
図。

【図３９】本発明の第８の実施例に係る蒸発器の側面
図。

【図４０】プレート形配管の側面図。

【図４１】プレート形配管の構成図。

【符号の説明】

１０…プレート形配管、１１…ベンド部、１３…冷媒分
流部、１５…冷媒合流部、１６…低圧管路、１７…断面
縮小流路、１９…冷媒経路連通流路、５０１…フィン、
５０２…伝熱管、５０７…連通部、５１１、５１２…冷
媒配管、５１３…連通孔、５２０…配管継手、５２８…
連通流路、５３２…短管、５３３、５３４…連通孔、５
３５…配管継手、５３６…連通流路、５４０…プレート
形配管、５４２、５４３…二また流路、５４４、５４５
…交差流路、５４５…連通孔、５５０…プレート形配
管、５６４…プレート形Ｕ字管、５６６…連通管、６０
２…室内熱交換器、６０３…室外熱交換器、６２０、６
３０、６４０、６５０…蒸発器。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 小暮 博志 栃木県下都賀郡大平町大字富田800番地 株式会社日立製作所冷熱事業部内

Claims (11)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】圧縮機、凝縮器、減圧器、複数の冷媒経路
   を含み冷媒が複数の冷媒経路に分流後、各冷媒経路間の
   冷媒の位置ヘッドに差の生じる蒸発器を接続し、単一冷
   媒または共沸混合冷媒または非共沸混合冷媒を封入した
   冷凍空調装置において、前記蒸発器の複数に分れた前記
   冷媒経路の途中に断面縮小流路部を設け、この流路部
   と、前記流路部より前記冷媒位置ヘッドが小さい他の前
   記冷媒経路の途中の流路底部とを連通した冷媒経路連通
   流路を設けたことを特徴とする冷凍空調装置。
2. 【請求項２】凹凸成形した一対の金属製プレートを接合
   し、前記蒸発器の前記冷媒経路の一部を形成したプレー
   ト形配管に、前記冷媒経路連通流路を形成し、または、
   前記減圧器としてのキャピラリと、前記蒸発器と圧縮機
   の間に位置する低圧管を、前記キャピラリ内の冷媒と低
   圧管内の冷媒を熱交換可能に形成した請求項１に記載の
   冷凍空調装置。
3. 【請求項３】少なくとも圧縮機、凝縮器、減圧器、蒸発
   器を接続した冷凍空調装置で、蒸発器が複数の冷媒流路
   をもち、その複数の冷媒流路両端のうち一方に冷媒を複
   数冷媒流路へ分流する分流部、他方に複数冷媒流路の冷
   媒を合流する合流部を設けるものにおいて、分流部から
   冷媒流路に沿ってほぼ等距離の位置にある複数の冷媒流
   路間に圧力差が生じた場合、圧力差により冷媒が複数の
   流路間を移動する手段を設けたことを特徴とする冷凍空
   調装置。
4. 【請求項４】圧力差により冷媒が複数の流路間を移動す
   る手段として、流体の運動量が作用しない流路壁面に設
   けた通孔を介して複数流路間を連通したことを特徴とす
   る請求項３記載の冷凍空調装置。
5. 【請求項５】圧力差により冷媒が複数の流路間を移動す
   る手段として、流体の運動量が作用しない流路壁面の下
   部に設けた通孔を介して複数流路間を連通したことを特
   徴とする請求項３記載の冷凍空調装置。
6. 【請求項６】圧力差により冷媒が複数の流路間を移動す
   る手段として、まっすぐな流路の壁面、または、曲がり
   流路内周側の壁面、または、曲がり流路内周と外周の境
   界にある壁面に設けた通孔を介して複数流路間を連通し
   たことを特徴とする請求項３記載の冷凍空調装置。
7. 【請求項７】圧力差により冷媒が複数の流路間を移動す
   る手段として、まっすぐな流路の壁面下部、または、曲
   がり流路内周側の壁面下部、または、曲がり流路内周と
   外周の境界にある壁面下部に設けた通孔を介して複数流
   路間を連通したことを特徴とする請求項３記載の冷凍空
   調装置。
8. 【請求項８】圧力差により冷媒が複数の流路間を移動す
   る手段を、同一高さとなる複数流路間に設けたことを特
   徴とする請求項３から７記載の冷凍空調装置。
9. 【請求項９】分流部から冷媒流路に沿ってほぼ等距離の
   位置にある複数の冷媒流路を配管で構成し、その配管ど
   うしを接合し、接合面に圧力差により冷媒が流路間を移
   動する通孔を設けたことを特徴とする請求項６、７記載
   の冷凍空調装置。
10. 【請求項１０】凹凸成形し通孔を設けた金属製プレート
    を重ね合わせ接合したもので、複数冷媒流路間を連通す
    る流路を形成したことを特徴とする請求項３から８記載
    の冷凍空調装置。
11. 【請求項１１】凹凸成形し通孔を設けた金属製プレート
    を重ね合わせ接合したもので、複数冷媒流路間を連通す
    る流路及び冷媒分流部を形成したことを特徴とする請求
    項３から８記載の冷凍空調装置。