WO2018116413A1 - 分配器、熱交換器、及び、冷凍サイクル装置 - Google Patents

Abstract

本発明に係る分配器は、流体入口部と、複数の流体出口部と、流体入口部と複数の流体出口部とを連通し、流体入口部から流入した流体を複数の流体出口部に分配する分配流路と、複数の流体出口部のそれぞれの対面方向に形成され、伝熱管が挿入される複数の伝熱管挿入部と、を備え、複数の流体出口部のそれぞれに、複数の伝熱管挿入部に挿入される伝熱管の先端部が接続されるものである。

Description

分配器、熱交換器、及び、冷凍サイクル装置

　本発明は、熱回路等に使用する分配器、熱交換器、及び、冷凍サイクル装置に関するものである。

　熱交換器は、伝熱管内を流れる冷媒の圧力損失を軽減するため、伝熱管を並列に複数本配置した流路（パス）を有している。各伝熱管の冷媒入口部には、冷媒を各伝熱管に均等に分配する分配器である、例えばヘッダー又はディストリビューターが配置される。
　複数の伝熱管に対して冷媒を均等に分配することが熱交換器の伝熱性能を確保する上で重要である。

　このような分配器としては、例えば、板状体を複数枚積層することによって、１つの入口流路に対して複数の出口流路に分岐する分配流路を形成し、熱交換器の各伝熱管に冷媒を分配して供給するようにしたものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。
　特許文献１に記載の分配器は、ロウ材が塗布されない板状体であるベア材と、ロウ材が塗布された板状体であるクラッド材と、が交互に積層されて構成され、積層方向の最も外側に伝熱管の端部が挿入されるようになっている。

国際公開第２０１５／００４７１９号

　特許文献１に記載の分配器では、分配器内に形成されている分岐流路と、伝熱管を差し込む空間とを、それぞれ個別に設けるように構成されていた。つまり、特許文献１に記載の分配器では、伝熱管を差し込む空間を形成する分の板状体が必要となっていた。板状体の増加は分配器の大型化を招いてしまう。一方で、板状体を積層させたものではない分配器を含め分配器には、更なる小型化が求められており、小型化を追求する余地が残っている。

　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、小型化を追求した分配器、熱交換器、及び、冷凍サイクル装置を提供することを目的とする。

　本発明に係る分配器は、流体入口部と、複数の流体出口部と、前記流体入口部と前記複数の流体出口部とを連通し、前記流体入口部から流入した流体を前記複数の流体出口部に分配する分配流路と、前記複数の流体出口部のそれぞれの対面方向に形成され、伝熱管が挿入される複数の伝熱管挿入部と、を備え、前記複数の流体出口部のそれぞれに、前記複数の伝熱管挿入部に挿入される前記伝熱管の先端部が接続されるものである。

　本発明に係る熱交換器は、上記の分配器と、前記分配器の前記複数の流体出口部から流出する前記流体が流入する複数の伝熱管と、を備えたものである。
　本発明に係る冷凍サイクル装置は、上記の熱交換器を、蒸発器及び凝縮器の少なくともいずれか一つとして備えるものである。

　本発明に係る分配器は、伝熱管の先端部を流体出口部で接続する構成としたので、流体の流れ方向の長さを短くでき、小型化が実現する。
　本発明に係る熱交換器は、上記の分配器を有しているので、その分の小型化が少なくとも実現する。
　本発明に係る冷凍サイクル装置は、上記の熱交換器を有しているので、その分の小型化が少なくとも実現する。

本発明の実施の形態１に係る熱交換器の構成を概略的に示す図である。 本発明の実施の形態１に係る分配器を分解した状態での斜視図である。 図２に示すＡ部分拡大した斜視図である。 図２に示すＡ部分を拡大して流路入口側から見た図である。 本発明の実施の形態１に係る分配器の展開図である。 本発明の実施の形態１に係る分配器の縦断面図である。 本発明の実施の形態１に係る熱交換器の製造方法の流れを説明した図である。 図７の製造方法により完成した分配器の冷媒の流れを示す縦断面図である。 本発明の実施の形態１に係る熱交換器の変形例１を説明するための概略図である。 本発明の実施の形態１に係る熱交換器の変形例２を説明するための概略図である。 本発明の実施の形態２に係る分配器を分解した状態での斜視図である。 図１１に示すＢ部分を拡大して流路入口側から見た図である。 本発明の実施の形態２に係る分配器の伝熱管の接続部分を拡大して示した概略図である。 本発明の実施の形態２に係る分配器の展開図である。 本発明の実施の形態２に係る分配器の縦断面図である。 本発明の実施の形態３に係る冷凍サイクル装置の冷媒回路構成の一例を概略的に示す回路構成図である。

　以下、本発明に係る分配器、熱交換器、及び、冷凍サイクル装置について、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、冷凍サイクル装置は、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、冷凍サイクル装置の一例である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、冷凍サイクル装置が、暖房運転（加熱運転）と冷房運転（冷却運転）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、暖房運転又は冷房運転のみを行うものであってもよい。

実施の形態１．
　本発明の実施の形態１に係る分配器及び熱交換器について説明する。
＜熱交換器１の構成＞
　以下に、実施の形態１に係る熱交換器１の概略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の構成を概略的に示す図である。なお、図１以下では、冷媒の流れ方向を墨付き矢印で示している。

　熱交換器１は、第１分配器２と、第２分配器３と、複数本の伝熱管４と、複数枚のフィン５と、を有する。なお、第２分配器３は、第１分配器２と同じタイプの分配器を用いてもよく、第１分配器２と異なるタイプの分配器を用いてもよい。

　第１分配器２の内部には、少なくとも１つの分配流路２ａが形成される。分配流路２ａの流入側には、冷媒配管が接続される。分配流路２ａの流出側には複数の伝熱管４が接続される。
　第１分配器２が、本発明の「分配器」に相当する。
　第２分配器３の内部には、合流流路３ａが形成される。合流流路３ａの流入側には、複数の伝熱管４が接続される。合流流路３ａの流出側には冷媒配管が接続される。

　伝熱管４は、複数の流路が形成された扁平管又は円管である。伝熱管４は、例えば、アルミニウム製である。伝熱管４には、複数のフィン５が接合される。
　フィン５は、例えば、アルミニウム製である。伝熱管４とフィン５とは、例えばロウ付けで接合される。なお、図１では、伝熱管４が４本である場合を示しているが、そのような場合に限定されない。また、実施の形態１においては、伝熱管４が扁平管である場合を例に説明するものとする。

＜熱交換器における冷媒の流れ＞
　以下に、熱交換器１における冷媒の流れについて説明する。
　冷媒配管を流れる冷媒は、第１分配器２に流入して分配流路２ａで分配され、複数の伝熱管４に流出する。冷媒は、複数の伝熱管４において、例えば、ファンによって供給される空気等と熱交換する。複数の伝熱管４を流れる冷媒は、第２分配器３の合流流路３ａに流入して合流し、冷媒配管に流出する。なお、熱交換器１において、冷媒は、逆流可能、つまり第２分配器３から第１分配器２に向かって流れることが可能である。

＜第１分配器２の構成＞
　以下に、第１分配器２の構成について説明する。まず、第１分配器２が積層型ヘッダーである場合を例に説明する。
　図２は、第１分配器２を分解した状態での斜視図である。図３は、図２に示すＡ部分拡大した斜視図である。図４は、図２に示すＡ部分を拡大して流路入口側から見た図である。なお、図４には、伝熱管４を併せて図示している。

　図２に示すように、第１分配器２は、板状体１１を有する。板状体１１は、ベア材となる第１板状部材１２＿１～第１板状部材１２＿４と、クラッド材となる第２板状部材１３＿１～第２板状部材１３＿３と、が交互に積層されて形成される。板状体１１の積層方向の最も外側には、第１板状部材１２＿１、第１板状部材１２＿４が積層される。以下では、第１板状部材１２＿１～第１板状部材１２＿４を総称して、第１板状部材１２と記載する場合がある。同様に、第２板状部材１３＿１～第２板状部材１３＿３を総称して、第２板状部材１３と記載する場合がある。

　第１板状部材１２は、例えば、アルミニウム製である。第１板状部材１２には、ロウ材が塗布されない。第１板状部材１２のそれぞれには、分配流路２ａとなる貫通穴１２ａ＿１～貫通穴１２ａ＿４が形成される。貫通穴１２ａ＿１～貫通穴１２ａ＿４は、第１板状部材１２の表裏を貫通する。第１板状部材１２と第２板状部材１３とが積層されると、貫通穴１２ａ＿１～貫通穴１２ａ＿３は、分配流路２ａの一部として機能する。
　貫通穴１２ａ＿１が、冷媒等の流体が流入する流体入口部として機能する。
　貫通穴１２ａ＿３の末端が、冷媒等の流体が流出する流体出口部として機能する。
　貫通穴１２ａ＿４は、伝熱管挿入部２ｂとして機能するため、冷媒等の流体が流れない。

　第２板状部材１３は、例えば、アルミニウム製であり、第１板状部材１２と比較して薄く形成されている。第２板状部材１３の少なくとも表裏面には、ロウ材が塗布される。第２板状部材１３のそれぞれには、分配流路２ａとなる貫通穴１３ａ＿１及び貫通穴１３ａ＿２が形成される。貫通穴１３ａ＿１～貫通穴１３ａ＿３は、第２板状部材１３の表裏を貫通する。第１板状部材１２と第２板状部材１３とが積層されると、貫通穴１３ａ＿１及び貫通穴１３ａ＿２は、分配流路２ａの一部として機能する。
　貫通穴１３ａ＿３は、伝熱管挿入部２ｂとして機能するため、冷媒等の流体が流れない。

　第１板状部材１２＿１に形成される貫通穴１２ａ＿１、第２板状部材１３＿１に形成される貫通穴１３ａ＿１、及び、第２板状部材１３＿２に形成される貫通穴１３ａ＿２は、流路断面円形状に貫通形成される。流体入口部として機能する貫通穴１２ａ＿１には、冷媒配管が接続される。例えば、第１板状部材１２＿１の冷媒の流入側の面に口金等が設けられ、その口金等を介して冷媒配管が接続されてもよく、また、貫通穴１２ａ＿１の内周面が、冷媒配管の外周面と嵌合する形状であり、口金等を用いずに、貫通穴１２ａ＿１に冷媒配管が直接接続されてもよい。
　なお、流路断面とは、流路を流体の流れと直交する方向で切った断面である。

　第１板状部材１２＿２に形成される貫通穴１２ａ＿２は、例えば、流路断面Ｚ字状に貫通形成される。第１板状部材１２＿２の冷媒が流入する側に積層される第２板状部材１３＿１の貫通穴１３ａ＿１は、貫通穴１２ａ＿２の中心と対向する位置に形成される。第１板状部材１２＿２の冷媒が流出する側に積層される第２板状部材１３＿２の貫通穴１３ａ＿２は、貫通穴１２ａ＿２の端部と対向する位置に形成される。

　第１板状部材１２＿３に形成される貫通穴１２ａ＿３は、例えば、流路断面Ｚ字状部分と流路断面直線状部分とが組み合わされた形状に貫通形成される。なお、以下において、流路断面Ｚ字状部分をＺ字状部１１２Ａと称し、流路断面直線状部分を直線状部１１２Ｂと称するものとする。

　直線状部１１２Ｂは、Ｚ字状部１１２Ａの両端部に連通している。すなわち、直線状部１１２Ｂは、貫通穴１２ａ＿３の末端、つまり分配流路２ａの末端に位置する空間部として形成され、流体出口部として機能する部分に相当する。

　なお、図３において紙面上側に位置する直線状部１１２Ｂの下辺にＺ字状部１１２Ａの紙面上側の端部が連通している。また、図３において紙面下側に位置する直線状部１１２Ｂの上辺にＺ字状部１１２Ａの紙面下側の端部が連通している。２つの直線状部１１２Ｂは互いに平行である。さらに、図４に示すように、直線状部１１２Ｂの開口面積は、伝熱管４の先端部４ａの開口面積よりも大きい。

　第１板状部材１２＿３の冷媒が流入する側に積層される第２板状部材１３＿２の貫通穴１３ａ＿２は、貫通穴１２ａ＿３の中心と対向する位置に形成される。第１板状部材１２＿３の第２板状部材１３＿２とは反対側に積層される第２板状部材１３＿３の貫通穴１３ａ＿３は、貫通穴１２ａ＿３の直線状部１１２Ｂと対向する位置に形成される。

　第１板状部材１２と第２板状部材１３とが積層されると、第１板状部材１２に形成されている貫通穴と、第２板状部材１３に形成されている貫通穴と、が連通して分配流路２ａが形成される。つまり、第１板状部材１２と第２板状部材１３とが積層されると、隣接する貫通穴同士が連通するとともに、連通する貫通穴以外の部分が隣接する第１板状部材１２又は第２板状部材１３に閉塞され、分配流路２ａが形成されることになる。
　なお、第１分配器２では、分配流路２ａが、１つの流体入口部に対して４つの流体出口部を有している場合を例に図示しているが、分岐数を４分岐に限定するものではない。

　図２に示すように、第１板状部材１２＿４に形成される貫通穴１２ａ＿４、及び、第２板状部材１３＿３に形成される貫通穴１３ａ＿３は、貫通穴１２ａ＿３の端部である直線状部１１２Ｂの対面方向に形成され、伝熱管４の先端部４ａが挿入される伝熱管挿入部２ｂとして機能する。つまり、貫通穴１２ａ＿４、及び、貫通穴１３ａ＿３は、伝熱管４の延長線上に位置する直線状部１１２Ｂに対向する位置に形成されるようになっており、ここに伝熱管４を挿入することで伝熱管４が第１分配器２に接続される。

　また、伝熱管４の先端部４ａは、第２板状部材１３＿３の貫通穴１３ａ＿３の位置であってもよく、第１板状部材１２＿３の貫通穴１２ａ＿３の直線状部１１２Ｂの位置であってもよい。つまり、伝熱管４の先端部４ａは、第２板状部材１３＿２に接触しない位置であればよい。
　第１板状部材１２＿４の貫通穴１２ａ＿４の内周面は、伝熱管４の外周面に嵌合される。その嵌合は、加熱されたロウ材が毛細管現象によって染み込む程度の隙間を有するとよい。

＜第１分配器２における冷媒の流れ＞
　以下に、第１分配器２における冷媒の流れについて説明する。
　図５は、第１分配器２の展開図である。図６は、第１分配器２の縦断面図である。なお、図６では、説明の便宜上、板状体の厚さを概略的に均一として図示している。また、図６では、流体の流れ方向に沿って切った断面を示している。

　図５及び図６に示すように、冷媒配管を流れてきた冷媒は、第１板状部材１２＿１の貫通穴１２ａ＿１を流体入口部として、第１分配器２の内部に流入する。貫通穴１２ａ＿１から流入した冷媒は、第２板状部材１３＿１の貫通穴１３ａ＿１に流入する。

　第１板状部材１２＿１の貫通穴１２ａ＿１から第２板状部材１３＿１の貫通穴１３ａ＿１に流入した冷媒は、第１板状部材１２＿２の貫通穴１２ａ＿２の中心に流入する。第１板状部材１２＿２の貫通穴１２ａ＿２の中心に流入した冷媒は、隣接して積層される第２板状部材１３＿２の表面に当たって分岐し、第１板状部材１２＿２の貫通穴１２ａ＿２の端部に流れる。第１板状部材１２＿２の貫通穴１２ａ＿２の端部に至った冷媒は、第２板状部材１３＿２の貫通穴１３ａ＿２を通過して、第１板状部材１２＿３の貫通穴１２ａ＿３の中心に流入する。

　第１板状部材１２＿３の貫通穴１２ａ＿３の中心に流入した冷媒は、隣接して積層される第２板状部材１３＿３の表面に当たって分岐し、第１板状部材１２＿３の貫通穴１２ａ＿３の端部に流れる。第１板状部材１２＿３の貫通穴１２ａ＿３の端部である直線状部１１２Ｂは流体出口部として機能しており、第１板状部材１２＿３の貫通穴１２ａ＿３の端部に至った冷媒は、貫通穴１３ａ＿３又は貫通穴１２ａ＿３内に位置する伝熱管４の先端部４ａから伝熱管４の内部に流入する。

　伝熱管４に流入した冷媒は、第２板状部材１３＿３の貫通穴１３ａ＿３の内部及び第１板状部材１２＿４の貫通穴１２ａ＿４の内部に位置する領域を通過して、伝熱管４のフィン５が接合された領域に流入する。

　次に、第１分配器２が一体型ヘッダーである場合を例に説明する。
　図７は、熱交換器１の製造方法の流れを説明した図である。まず、ロストワックス法を用いた第１分配器２の製造方法について説明する。

　最初に、ステップ０において第１分配器２の分配流路２ａとなる金型を作製する。ステップ１において、ステップ０で作製した金型にワックスを流し込んで分配流路２ａと同形状のワックス型（ワックスパターン２ａ＿１）を作製する。ステップ２において、第１分配器２となる金型２＿１にワックスパターン２ａ＿１を固定し、溶かしたアルミニウムを流し込む。

　そして、ステップ３において、固まったアルミニウムを加熱し、アルミニウムの内部に固定されているワックスパターン２ａ＿１を溶かし、流し出す。これにより、分配流路２ａが形成された第１分配器２が作製されることになる。ステップ０～ステップ３により、第１分配器２が完成する。
　その後、ステップ４において、第１分配器２に伝熱管４を接続し、その他の組み付け及び加工を行って熱交換器１が完成することになる。

　ロストワックス法により作製された第１分配器２は、板状体１１を有していない点で、図２に示す積層型ヘッダーとして構成された第１分配器２とは異なっている。ただし、ロストワックス法により作製された第１分配器２の各機能については、いずれも積層型ヘッダーとして構成された第１分配器２と同じである。

＜第１分配器２における冷媒の流れ＞
　以下に、第１分配器２における冷媒の流れについて説明する。図８は、図７の製造方法により完成した分配器の冷媒の流れを示す縦断面図である。図８では、図２に示す第１分配器２の構成又は部分に対応する構成又は部分には同じ符号を用いて図示している。また、図８では、破線を用いて図２に示す第１分配器２の板状体との対応関係を示している。また、図８では、説明の便宜上、板状体の厚さを概略的に均一として図示している。また、図８では、流体の流れ方向に沿って切った断面を示している。

　基本的な冷媒の流れは、図５及び図６で説明した積層型ヘッダーとして構成された第１分配器２の冷媒の流れと同様である。
　冷媒配管を流れてきた冷媒は、第１分配器２の貫通穴１２ａ＿１を流体入口部として、第１分配器２の内部に流入する。貫通穴１２ａ＿１から流入した冷媒は、貫通穴１３ａ＿１を流れて、貫通穴１２ａ＿２の中心に流入する。貫通穴１２ａ＿２の中心に流入した冷媒は、分岐し、貫通穴１２ａ＿２の端部に流れる。貫通穴１２ａ＿２の端部に至った冷媒は、貫通穴１３ａ＿２を通過して、貫通穴１２ａ＿３の中心に流入する。

　貫通穴１２ａ＿３の中心に流入した冷媒は、分岐し、貫通穴１２ａ＿３の端部に流れる。貫通穴１２ａ＿３の端部である直線状部１１２Ｂは流体出口部として機能しており、貫通穴１２ａ＿３の端部に至った冷媒は、貫通穴１３ａ＿３又は貫通穴１２ａ＿３内に位置する伝熱管４の先端部４ａから伝熱管４の内部に流入する。

　伝熱管４に流入した冷媒は、貫通穴１３ａ＿３の内部及び貫通穴１２ａ＿４の内部に位置する領域を通過して、伝熱管４のフィン５が接合された領域に流入する。

＜第１分配器２、熱交換器１の作用効果＞
　以上のように、第１分配器２では、分配流路２ａの末端を直線状部１１２Ｂとして設けることで、冷媒の流れ方向の長さを短くすることが可能になる。例えば、図２に示す第１分配器２では、板状部材の枚数を削減でき、板状部材の積層方法の厚さを低減することができる。また、図８に示す第１分配器２では、冷媒の流れ方向の長さを図２に示す第１分配器２と同程度にできる。そのため、第１分配器２によれば、費用を低減でき、また小型化及び軽量化を実現できる。

　また、熱交換器１は、第１分配器２を備えているので、第１分配器２及び熱交換器１の製造に要する費用が低減でき、小型化及び軽量化を実現できることになる。

＜変形例＞
　図９は、熱交換器１の変形例１を説明するための概略図である。
　図２等では、伝熱管４が扁平管である場合を例に挙げて説明したが、図９に示すように、伝熱管４が円管であってもよい。すなわち、直線状部１１２Ｂの開口面積が、円環である伝熱管４の先端部の開口面積よりも大きく形成されていればよい。

　図１０は、熱交換器１の変形例２を説明するための概略図である。
　図２等では、Ｚ字状部１１２Ａが直線状部１１２Ｂの長手方向の中心で連通している場合を例に挙げて説明したが、図１０に示すように、Ｚ字状部１１２Ａが直線状部１１２Ｂの長手方向の中心ではない部分で連通していてもよい。

実施の形態２．
　本発明の実施の形態２に係る分配器について説明する。
　本実施の形態２では実施の形態１との相違点を中心に説明し、実施の形態１と同一部分には、同一符号を付して説明を省略するものとする。
　なお、実施の形態２に係る分配器を備えた熱交換器については、実施の形態１で説明した熱交換器１と同様であるため、説明を省略する。また、実施の形態２に係る分配器を、第１分配器２Ａと称するものとする。

＜実施の形態２に係る分配器の構成＞
　以下に、第１分配器２Ａの構成について説明する。ここでは、第１分配器２Ａが積層型ヘッダーである場合を例に説明する。ただし、第１分配器２Ａが一体型ヘッダーであってもよく、この場合は、図７を参考に第１分配器２Ａを製造すればよい。
　図１１は、第１分配器２Ａを分解した状態での斜視図である。図１２は、図１１に示すＢ部分を拡大して流路入口側から見た図である。図１３は、第１分配器２Ａの伝熱管４の接続部分を拡大して示した概略図である。なお、図１２には、伝熱管４を併せて図示している。また、図１３は、図１２のＸ－Ｘ断面を紙面上方から見た状態を図示している。

　図１１に示すように、第１分配器２Ａは、板状体１１を有する。板状体１１は、ベア材となる第１板状部材１２＿１～第１板状部材１２＿４と、クラッド材となる第２板状部材１３＿１～第２板状部材１３＿３と、ベア材となる第３板状部材１４と、クラッド材となる第４板状部材１５と、が積層されて形成される。板状体１１の積層方向の最も外側には、第１板状部材１２＿１、第１板状部材１２＿４が積層される。以下では、第１板状部材１２＿１～第１板状部材１２＿４を総称して、第１板状部材１２と記載する場合がある。同様に、第２板状部材１３＿１～第２板状部材１３＿３を総称して、第２板状部材１３と記載する場合がある。

　第１板状部材１２及び第２板状部材１３については、実施の形態１で説明した通りである。

　第３板状部材１４は、例えば、アルミニウム製であり、第１板状部材１２と同様にロウ材が塗布されない。第３板状部材１４には、分配流路２ａとなる貫通穴１４ａ＿１及び貫通穴１４ａ＿２が形成される。貫通穴１４ａ＿１及び貫通穴１４ａ＿２は、第３板状部材１４の表裏を貫通する。第１板状部材１２～第４板状部材１５が積層されると、貫通穴１４ａ＿１及び貫通穴１４ａ＿２は、分配流路２ａの一部として機能する。
　貫通穴１４ａ＿２が、冷媒等の流体が流出する流体出口部として機能する。つまり、貫通穴１４ａ＿２が、分配流路２ａの末端に位置する空間部であり、流体出口部として機能する部分に相当する。

　第４板状部材１５は、例えば、アルミニウム製であり、第２板状部材１３と同様に第１板状部材１２と比較して薄く形成されている。第４板状部材１５の少なくとも表裏面には、ロウ材が塗布される。第４板状部材１５には、分配流路２ａとなる貫通穴１５ａ＿１及び貫通穴１５ａ＿２が形成される。貫通穴１５ａ＿１及び貫通穴１５ａ＿２は、第４板状部材１５の表裏面を貫通する。第１板状部材１２～第４板状部材１５が積層されると、貫通穴１５ａ＿１及び貫通穴１５ａ＿２は、分配流路２ａの一部として機能する。

　第３板状部材１４に形成される貫通穴１４ａ＿１、及び、第４板状部材１５に形成される貫通穴１５ａ＿１は、貫通穴１２ａ＿１、貫通穴１３ａ＿１、及び、貫通穴１３ａ＿２と同様に流路断面円形状に貫通形成される。

　第１板状部材１２＿３に積層される第４板状部材１５の貫通穴１５ａ＿１は、貫通穴１２ａ＿３の中心と対向する位置に形成される。また、第４板状部材１５に積層される第３板状部材１４の貫通穴１４ａ＿１は、貫通穴１５ａ＿１と対向する位置に形成される。

　第１板状部材１２＿３に積層される第４板状部材１５の貫通穴１５ａ＿２は、貫通穴１２ａ＿３の直線状部１１２Ｂと対向する位置に形成される。また、第４板状部材１５に積層される第３板状部材１４の貫通穴１４ａ＿２は、貫通穴１５ａ＿２と対向する位置に形成される。

　第１板状部材１２～第４板状部材１５が積層されると、第１板状部材１２～第４板状部材１５に形成されている貫通穴のそれぞれが連通して分配流路２ａが形成される。つまり、第１板状部材１２～第４板状部材１５が積層されると、隣接する貫通穴同士が連通するとともに、連通する貫通穴以外の部分が隣接する第１板状部材１２、第２板状部材１３、第３板状部材１４、又は第４板状部材１５に閉塞され、分配流路２ａが形成されることになる。
　なお、第１分配器２Ａでは、分配流路２ａが、１つの流体入口部に対して４つの流体出口部を有している場合を例に図示しているが、分岐数を４分岐に限定するものではない。

　図１１及び図１３に示すように、第１板状部材１２＿４に形成される貫通穴１２ａ＿４、第２板状部材１３＿３に形成される貫通穴１３ａ＿３、第１板状部材１２＿３に形成される貫通穴１２ａ＿３、第３板状部材１４に形成される貫通穴１４ａ＿２、及び、第４板状部材１５に形成される貫通穴１５ａ＿２は、第３板状部材１４の貫通穴１４ａ＿２の対面方向に形成され、伝熱管４の先端部４ａが挿入される伝熱管挿入部２ｂとして機能する。つまり、貫通穴１２ａ＿４、貫通穴１３ａ＿３、貫通穴１２ａ＿３、貫通穴１４ａ＿２、及び、貫通穴１５ａ＿２は、伝熱管４の延長線上に位置する直線状部１１２Ｂに対向する位置に形成されるようになっており、ここに伝熱管４を挿入することで伝熱管４が第１分配器２に接続される。

　ここで、伝熱管４の先端部４ａは、第３板状部材１４の貫通穴１４ａ＿２の中間部に位置している。つまり、伝熱管４の先端部４ａは、第２板状部材１３＿２に接触しない位置であって、第２板状部材１３＿２に隣接する第３板状部材１４の貫通穴１４ａ＿２の中間に位置している。従って、伝熱管４の先端部４ａは、貫通穴１２ａ＿３よりも流体入口部側に位置する。貫通穴１２ａ＿３が、伝熱管挿入部２ｂの中間部２ｃとして機能する。

＜第１分配器２Ａにおける冷媒の流れ＞
　以下に、第１分配器２Ａにおける冷媒の流れについて説明する。
　図１４は、第１分配器２Ａの展開図である。図１５は、第１分配器２Ａの縦断面図である。なお、図１５では、説明の便宜上、板状体の厚さを概略的に均一として図示している。また、図１５では、流体の流れ方向に沿って切った断面を示している。

　図１４及び図１５に示すように、冷媒配管を流れてきた冷媒は、第１板状部材１２＿１の貫通穴１２ａ＿１を流体入口部として、第１分配器２の内部に流入する。貫通穴１２ａ＿１から流入した冷媒は、第２板状部材１３＿１の貫通穴１３ａ＿１に流入する。

　第１板状部材１２＿１の貫通穴１２ａ＿１から第２板状部材１３＿１の貫通穴１３ａ＿１に流入した冷媒は、第１板状部材１２＿２の貫通穴１２ａ＿２の中心に流入する。第１板状部材１２＿２の貫通穴１２ａ＿２の中心に流入した冷媒は、隣接して積層される第２板状部材１３＿２の表面に当たって分岐し、第１板状部材１２＿２の貫通穴１２ａ＿２の端部に流れる。第１板状部材１２＿２の貫通穴１２ａ＿２の端部に至った冷媒は、第２板状部材１３＿２の貫通穴１３ａ＿２を通過して、第３板状部材１４の貫通穴１４ａ＿１に流入する。

　第３板状部材１４の貫通穴１４ａ＿１に流入した冷媒は、第４板状部材１５の貫通穴１５ａ＿１に流入する。第４板状部材１５の貫通穴１５ａ＿１に流入した冷媒は、第１板状部材１２＿３の貫通穴１２ａ＿３の中心に流入する。

　第１板状部材１２＿３の貫通穴１２ａ＿３の中心に流入した冷媒は、隣接して積層される第２板状部材１３＿３の表面に当たって分岐し、第１板状部材１２＿３の貫通穴１２ａ＿３の端部に流れる。第１板状部材１２＿３の貫通穴１２ａ＿３の端部である直線状部１１２Ｂに至った冷媒は、貫通穴１２ａ＿３を挿通している伝熱管４の側面に衝突する。貫通穴１２ａ＿３は伝熱管挿入部２ｂの中間部２ｃとして機能するため、冷媒は貫通穴１２ａ＿３で伝熱管４の側面に衝突した後、第４板状部材１５の貫通穴１５ａ＿２に流入して、貫通穴１２ａ＿３よりも流体入口部側に流れる。

　第４板状部材１５の貫通穴１５ａ＿２に流入した冷媒は、第３板状部材１４の貫通穴１４ａ＿２に流入する。第３板状部材１４の貫通穴１４ａ＿２は流体出口部として機能しており、第３板状部材１４の貫通穴１４ａ＿２に至った冷媒は、貫通穴１４ａ＿２内に位置する伝熱管４の先端部４ａから伝熱管４の内部に流入する。

　伝熱管４に流入した冷媒は、第３板状部材１４の貫通穴１４ａ＿２の内部、第４板状部材１５の貫通穴１５ａ＿２の内部、第１板状部材１２＿３の貫通穴１２ａ＿３の内部、第２板状部材１３＿３の貫通穴１３ａ＿３の内部、及び、第１板状部材１２＿４の貫通穴１２ａ＿４の内部に位置する領域を通過して、伝熱管４のフィン５が接合された領域に流入する。

　第１板状部材１２＿３の貫通穴１２ａ＿３の端部である直線状部１１２Ｂに至った冷媒は、伝熱管４の側面に衝突した際、図１２に示すように紙面左右に流れることになる。
　熱交換器１が蒸発器として作用する運転モードの場合、直線状部１１２Ｂに至る冷媒は、気液二相状態であり、伝熱管４の側面に衝突した際に飛散されることになる。冷媒が飛散されることにより、伝熱管挿入部２ｂの中間部２ｃでは気相と液相が均質状態となる。この均質状態で冷媒が伝熱管４へと流入する。

　一方、熱交換器１が凝縮器として作用する運転モードの場合、冷媒は流体出口部として機能する貫通穴１４ａ＿２から第１分配器２Ａの内部に流入し、分配流路２ａを流れた後、流体入口部として機能する貫通穴１２ａ＿１から分配流路２ａの外部へ流出する。熱交換器１が凝縮器として機能している運転モードの場合、第１分配器２Ａに流入する冷媒は、ほぼ液相状態である。

＜第１分配器２Ａ、熱交換器１の作用効果＞
　以上のように、実施の形態２に係る熱交換器では、第１分配器２Ａを備えているので、実施の形態１に係る熱交換器１が奏する効果に加えて、伝熱管４に気液が均質化された状態の冷媒を流入でき、伝熱管４の内壁面の液膜が薄くなり、熱伝達率が向上する。つまり、実施の形態２に係る熱交換器によれば、熱交換器性能が向上する。

　また、実施の形態２に係る熱交換器では、伝熱管４が扁平多孔管の場合、各穴に気液が均質化された状態の冷媒が流入することになるため、熱交換部で効率よく冷媒を蒸発されることができる。よって、実施の形態２に係る熱交換器によれば、熱交換器性能が向上し、高効率な運転が実現できる。

　さらに、熱交換器を凝縮器として作用させる運転モードでは、第３板状部材１４の貫通穴１４ａ＿２まで伝熱管４を挿入させることで、伝熱管挿入部２ｂにおける実際の容積が減少でき、伝熱管挿入部２ｂでの冷媒の滞留量を少なくできる。これにより、冷凍サイクル装置全体としての冷媒封入量の低減化が実現でき、経済的かつ冷媒漏洩時の環境保全に効果的である。

　なお、図９及び図１０に示した実施の形態１の変形例を、実施の形態２の変形例として適用することも可能である。
　また、中間部２ｃは、伝熱管挿入部２ｂの厳密な中間部分を意味しているものではなく、伝熱管挿入部２ｂに挿入された伝熱管４の側面が位置する部分であればよい。

実施の形態３．
　本発明の実施の形態３に係る冷凍サイクル装置について説明する。
＜冷凍サイクル装置１００の構成＞
　以下に、実施の形態３に係る冷凍サイクル装置１００の概略構成について説明する。
　図１６は、実施の形態３に係る冷凍サイクル装置１００の冷媒回路構成の一例を概略的に示す回路構成図である。なお、本実施の形態３では実施の形態１、２との相違点を中心に説明し、実施の形態１、２と同一部分には、同一符号を付して説明を省略するものとする。また、図１６では、冷房運転時の冷媒の流れを破線矢印で示し、暖房運転時の冷媒の流れを実線矢印で示し、空気の流れを白抜き矢印で示している。

　冷凍サイクル装置１００は、実施の形態１又は２に係る分配器を備えた熱交換器を構成の１つとして有している。なお、説明の便宜上、冷凍サイクル装置１００は、実施の形態１に係る第１分配器２を備えた熱交換器１を有しているものとして説明する。また、実施の形態３では、冷凍サイクル装置１００が空気調和装置である場合を例に説明する。

　冷凍サイクル装置１００は、第１ユニット１００Ａ及び第２ユニット１００Ｂを構成として備えている。第１ユニット１００Ａは、熱源ユニット又は室外ユニット等として利用される。第２ユニット１００Ｂは、室内ユニット又は利用側ユニット（負荷側ユニット）等として利用される。

　第１ユニット１００Ａには、圧縮機１０１、流路切替装置１０２、絞り装置１０４、第２熱交換器１０５、及び、第２熱交換器１０５に付設されている送風機１０５Ａが収容されている。また、第２熱交換器１０５は、第１分配器２を備えている。つまり、第２熱交換器１０５は、実施の形態１で説明した熱交換器１が適用されたものである。

　第２ユニット１００Ｂには、第１熱交換器１０３、及び、第１熱交換器１０３に付設されている送風機１０３Ａが収容されている。また、第１熱交換器１０３は、第１分配器２を備えている。つまり、第１熱交換器１０３は、実施の形態１で説明した熱交換器１が適用されたものである。

　そして、図１６に示すように、圧縮機１０１、第１熱交換器１０３、絞り装置１０４、及び、第２熱交換器１０５が、冷媒配管１０６によって接続され、冷媒回路が形成されている。送風機１０３Ａは、第１熱交換器１０３に付設され、第１熱交換器１０３に空気を供給するようになっている。送風機１０５Ａは、第２熱交換器１０５に付設され、第２熱交換器１０５に空気を供給するようになっている。

　圧縮機１０１は、冷媒を圧縮するものである。圧縮機１０１で圧縮された冷媒は、吐出されて第１熱交換器１０３又は第２熱交換器１０５へ送られる。圧縮機１０１は、例えば、ロータリ圧縮機、スクロール圧縮機、スクリュー圧縮機、往復圧縮機等で構成することができる。

　流路切替装置１０２は、暖房運転と冷房運転とにおいて冷媒の流れを切り替えるものである。つまり、流路切替装置１０２は、暖房運転時には圧縮機１０１と第１熱交換器１０３とを接続するように切り替えられ、冷房運転時には圧縮機１０１と第２熱交換器１０５とを接続するように切り替えられる。なお、流路切替装置１０２は、たとえば四方弁で構成するとよい。ただし、二方弁又は三方弁の組み合わせを流路切替装置１０２として採用してもよい。

　第１熱交換器１０３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ものである。つまり、凝縮器として機能する場合、第１熱交換器１０３は、圧縮機１０１から吐出された高温高圧の冷媒と送風機１０３Ａにより供給される空気とが熱交換し、高温高圧のガス冷媒が凝縮する。一方、蒸発器として機能する場合、第１熱交換器１０３は、絞り装置１０４から流出された低温低圧の冷媒と送風機１０３Ａにより供給される空気とが熱交換し、低温低圧の液冷媒または二相冷媒が蒸発する。

　絞り装置１０４は、第１熱交換器１０３又は第２熱交換器１０５から流出した冷媒を膨張させて減圧するものである。絞り装置１０４は、例えば冷媒の流量を調整可能な電動膨張弁等で構成するとよい。なお、絞り装置１０４としては、電動膨張弁だけでなく、受圧部にダイアフラムを採用した機械式膨張弁、または、キャピラリーチューブ等を適用することも可能である。

　第２熱交換器１０５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ものである。つまり、蒸発器として機能する場合、第２熱交換器１０５は、絞り装置１０４から流出された低温低圧の冷媒と送風機１０５Ａにより供給される空気とが熱交換し、低温低圧の液冷媒または二相冷媒が蒸発する。一方、凝縮器として機能する場合、第２熱交換器１０５は、圧縮機１０１から吐出された高温高圧の冷媒と送風機１０５Ａにより供給される空気とが熱交換し、高温高圧のガス冷媒が凝縮する。

＜冷凍サイクル装置１００の動作＞
　次に、冷凍サイクル装置１００の動作について、冷媒の流れとともに説明する。ここでは、熱交換流体が空気であり、被熱交換流体が冷媒である場合を例に、冷凍サイクル装置１００の動作について説明する。

　まず、冷凍サイクル装置１００が実行する冷房運転について説明する。なお、冷房運転時の冷媒の流れは、図１６の破線矢印で示している。

　図１６に示すように、圧縮機１０１を駆動させることによって、圧縮機１０１から高温高圧のガス状態の冷媒が吐出する。以下、破線矢印にしたがって冷媒が流れる。圧縮機１０１から吐出した高温高圧のガス冷媒（単相）は、流路切替装置１０２を介して凝縮器として機能する第２熱交換器１０５に流れ込む。第２熱交換器１０５では、流れ込んだ高温高圧のガス冷媒と、送風機１０５Ａによって供給される空気との間で熱交換が行われて、高温高圧のガス冷媒は、凝縮して高圧の液冷媒（単相）になる。

　第２熱交換器１０５から送り出された高圧の液冷媒は、絞り装置１０４によって、低圧のガス冷媒と液冷媒との二相状態の冷媒になる。二相状態の冷媒は、蒸発器として機能する第１熱交換器１０３に流れ込む。第１熱交換器１０３は第１分配器２を備えており、第１分配器２により第１熱交換器１０３のパス数に応じて冷媒が分配されて第１熱交換器１０３を構成している伝熱管４に流入する。

　第１熱交換器１０３では、流れ込んだ二相状態の冷媒と、送風機１０３Ａによって供給される空気との間で熱交換が行われて、二相状態の冷媒のうち液冷媒が蒸発して低圧のガス冷媒（単相）になる。第１熱交換器１０３から送り出された低圧のガス冷媒は、流路切替装置１０２を介して圧縮機１０１に流れ込み、圧縮されて高温高圧のガス冷媒となって、再び圧縮機１０１から吐出する。以下、このサイクルが繰り返される。

　次に、冷凍サイクル装置１００が実行する暖房運転について説明する。なお、暖房運転時の冷媒の流れは、図１６の実線矢印で示している。

　図１６に示すように、圧縮機１０１を駆動させることによって、圧縮機１０１から高温高圧のガス状態の冷媒が吐出する。以下、実線矢印にしたがって冷媒が流れる。圧縮機１０１から吐出した高温高圧のガス冷媒（単相）は、流路切替装置１０２を介して凝縮器として機能する第１熱交換器１０３に流れ込む。第１熱交換器１０３では、流れ込んだ高温高圧のガス冷媒と、送風機１０３Ａによって供給される空気との間で熱交換が行われて、高温高圧のガス冷媒は、凝縮して高圧の液冷媒（単相）になる。

　第１熱交換器１０３から送り出された高圧の液冷媒は、絞り装置１０４によって、低圧のガス冷媒と液冷媒との二相状態の冷媒になる。二相状態の冷媒は、蒸発器として機能する第２熱交換器１０５に流れ込む。第２熱交換器１０５は第１分配器２を備えており、第１分配器２により第２熱交換器１０５のパス数に応じて冷媒が分配されて第２熱交換器１０５を構成している伝熱管４に流入する。

　第２熱交換器１０５では、流れ込んだ二相状態の冷媒と、送風機１０５Ａによって供給される空気との間で熱交換が行われて、二相状態の冷媒のうち液冷媒が蒸発して低圧のガス冷媒（単相）になる。第２熱交換器１０５から送り出された低圧のガス冷媒は、流路切替装置１０２を介して圧縮機１０１に流れ込み、圧縮されて高温高圧のガス冷媒となって、再び圧縮機１０１から吐出する。以下、このサイクルが繰り返される。

　以上のように、冷凍サイクル装置１００では、第１熱交換器１０３及び第２熱交換器１０５の上流側に第１分配器２が設けられている。
　そのため、冷凍サイクル装置１００によれば、第１熱交換器１０３及び第２熱交換器１０５の製造に要する費用の低減化、熱交換器１の小型化及び軽量化を実現できる。
　また、実施の形態２に係る第１分配器２Ａを備えた第１熱交換器１０３及び第２熱交換器１０５を冷凍サイクル装置１００が有すれば、さらに熱交換器性能が向上することになる。

　ここでは、第１熱交換器１０３及び第２熱交換器１０５の双方に、実施の形態１に係る熱交換器又は実施の形態２に係る熱交換器を備えた場合を例に説明したが、第１熱交換器１０３及び第２熱交換器１０５の少なくとも一方に実施の形態１に係る熱交換器又は実施の形態２に係る熱交換器を備えることとしてもよい。

　なお、冷凍サイクル装置１００に使用する冷媒を特に限定するものではなく、Ｒ４１０Ａ、Ｒ３２、ＨＦＯ１２３４ｙｆ等の冷媒を使用しても効果を発揮することができる。
　また、作動流体としては空気および冷媒の例を示したが、これに限定するものではなく、他の気体、液体、気液混合流体を用いても、同様の効果を発揮する。つまり、作動流体は変化するものであり、どの場合であっても効果を奏することになる。
　さらに、冷凍サイクル装置１００のその他の例としては、給湯器や冷凍機、空調給湯複合機などがあり、いずれの場合であっても費用の低減化、小型化及び軽量化が実現でき、第１分配器２Ａを備えたものとすれば、さらに熱交換器性能の向上にもつながる。

　１　熱交換器、２　第１分配器、２＿１　金型、２Ａ　第１分配器、２ａ　分配流路、２ａ＿１　ワックスパターン、２ｂ　伝熱管挿入部、２ｃ　中間部、３　第２分配器、３ａ　合流流路、４　伝熱管、４ａ　先端部、５　フィン、１１　板状体、１２　第１板状部材、１２＿１　第１板状部材、１２＿２　第１板状部材、１２＿３　第１板状部材、１２＿４　第１板状部材、１２ａ＿１　貫通穴、１２ａ＿２　貫通穴、１２ａ＿３　貫通穴、１２ａ＿４　貫通穴、１３　第２板状部材、１３＿１　第２板状部材、１３＿２　第２板状部材、１３＿３　第２板状部材、１３ａ＿１　貫通穴、１３ａ＿２　貫通穴、１３ａ＿３　貫通穴、１４　第３板状部材、１４ａ＿１　貫通穴、１４ａ＿２　貫通穴、１５　第４板状部材、１５ａ＿１　貫通穴、１５ａ＿２　貫通穴、１００　冷凍サイクル装置、１００Ａ　第１ユニット、１００Ｂ　第２ユニット、１０１　圧縮機、１０２　流路切替装置、１０３　第１熱交換器、１０３Ａ　送風機、１０４　絞り装置、１０５　第２熱交換器、１０５Ａ　送風機、１０６　冷媒配管、１１２Ａ　Ｚ字状部、１１２Ｂ　直線状部。

Claims (9)

1. 　流体入口部と、
   　複数の流体出口部と、
   　前記流体入口部と前記複数の流体出口部とを連通し、前記流体入口部から流入した流体を前記複数の流体出口部に分配する分配流路と、
   　前記複数の流体出口部のそれぞれの対面方向に形成され、伝熱管が挿入される複数の伝熱管挿入部と、を備え、
   　前記複数の流体出口部のそれぞれに、前記複数の伝熱管挿入部に挿入される前記伝熱管の先端部が接続される
   　分配器。
2. 　前記複数の流体出口部は、
   　前記分配流路における前記流体の流れ方向の端部側に形成される
   　請求項１に記載の分配器。
3. 　前記複数の伝熱管挿入部の中間部に前記分配流路を連通させ、前記複数の伝熱管挿入部に挿入された前記伝熱管の側面に前記流体を衝突させた後、前記流体を前記流体入口部側に流すように構成し、
   　前記複数の流体出口部は、
   　前記複数の伝熱管挿入部よりも前記流体入口部側に形成される
   　請求項１に記載の分配器。
4. 　前記複数の流体出口部の開口面積は、
   　前記伝熱管の端部の開口面積よりも大きい
   　請求項１～３のいずれか一項に記載の分配器。
5. 　前記流体入口部、前記分配流路、前記複数の流体出口部、及び、前記複数の伝熱管挿入部は、
   　貫通穴がそれぞれ形成された複数枚の板状体を積層して構成される
   　請求項１～４のいずれか一項に記載の分配器。
6. 　請求項１～５のいずれか一項に記載の分配器と、
   　前記分配器の前記複数の流体出口部から流出する前記流体が流入する複数の伝熱管と、を備えた
   　熱交換器。
7. 　請求項３に記載の分配器を備えたものにおいて、
   　前記複数の伝熱管挿入部の前記中間部に至った前記流体は、
   　前記複数の伝熱管挿入部に挿入されている前記複数の伝熱管のそれぞれの側面に衝突することによって、前記流体入口部側へ流れる
   　請求項６に記載の熱交換器。
8. 　前記複数の伝熱管は、円管又は扁平管である、
   　請求項６又は７に記載の熱交換器。
9. 　請求項６～７のいずれか一項に記載の熱交換器を、蒸発器及び凝縮器の少なくともいずれか一つとして備える
   　冷凍サイクル装置。

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