WO2019215837A1 - 熱交換器、室内機、室外機、空気調和機、連通管の製造方法及び熱交換器の製造方法 - Google Patents

Abstract

外部からの冷媒の流入側となる流入側ヘッダ（３ａ）は、冷媒（Ｌ）の入口管（３６）が設けられ、気液二相の冷媒が流入する気液混合部（４）と、気液混合部（４）以外の空間で伝熱管（５）が接続されている冷媒分配室（３０）と、一端側が気液混合部（４）に存在し他端側が冷媒分配室（３０）に接続されている扁平伝熱管である連通管（５）とを備える。連通管（５）は、長手方向に延びる複数本の冷媒流路を備え、気液混合部（４）内の一端側には各冷媒流路に冷媒（Ｌ）を取り入れる開口部（５２）が形成され、各冷媒流路には１本又は並列方向に連続して並ぶ複数本の伝熱管（５）に対して冷媒（Ｌ）を供給する供給孔が貫通している。

Description

熱交換器、室内機、室外機、空気調和機、連通管の製造方法及び熱交換器の製造方法

　本発明は、熱交換器、室内機、室外機、空気調和機、連通管の製造方法及び熱交換器の製造方法に関する。

　本技術分野の背景技術として、特開平２０１３－１３０３８６号公報（特許文献１）がある。この公報には、「室外熱交換器では、各扁平管の一端が第１ヘッダ集合管に接続される。第１ヘッダ集合管の下側空間は、上側横仕切板と下側横仕切板と縦仕切板とによって、三つの連通室と一つの混合室とに仕切られる。複数の連通室は、上下に並んでいる。各連通室には、複数本の扁平管が接続されている。混合室は、中央の連通室に隣接している。混合室は、下側横仕切板の連通用貫通孔を介して第１連通室に連通し、縦仕切板（の連通用貫通孔を介して第２連通室に連通し、上側横仕切板の連通用貫通孔を介して第３連通室に連通する。」と記載されている（要約参照）。

特開２０１３－１３０３８６号公報

　しかしながら、特許文献１の技術で図１５に示されている構成例では、扁平管の本数が多い場合には各連通管の本数も増やさなければならないため、第１ヘッダ集合管の径サイズを大きくしなければならず、装置が大型化してしまうという不具合がある。
　そこで、本発明は、伝熱管の本数が多くてもあまり導入側ヘッダのサイズを拡大することなく各伝熱管に極力均等に冷媒を分配できる熱交換器等を提供することを課題とする。

　上記課題を解決するため、本発明の一形態である熱交換器は、一対のヘッダと、前記ヘッダの長手方向に複数本並び、両端側が前記各ヘッダにそれぞれ接続されている伝熱管と、前記各伝熱管に接続されて、複数枚が当該伝熱管の長手方向に並ぶフィンとを備え、前記一対のヘッダのうちで外部からの冷媒の流入側となる流入側ヘッダは、前記冷媒の流入口が設けられ、気液二相の冷媒が流入する気液混合部と、前記気液混合部以外の空間で前記伝熱管が接続されている冷媒分配室と、一端側が前記気液混合部に存在し他端側が前記冷媒分配室に接続されている扁平伝熱管である連通管とを備え、前記連通管は、長手方向に延びる複数本の冷媒流路を備え、前記気液混合部内の一端側には前記各冷媒流路に冷媒を取り入れる開口部が形成され、前記各冷媒流路には１本又は並列方向に連続して並ぶ複数本の前記伝熱管に対して冷媒を供給する供給孔が貫通していることを特徴とする。

　本発明によれば、伝熱管の本数が多くてもあまり導入側ヘッダのサイズを拡大することなく各伝熱管に極力均等に冷媒を分配できる熱交換器等を提供することができる。
　上記した以外の課題、構成及び効果は、以下の実施形態の説明により明らかにされる。

本発明の実施例１に係る熱交換器の正面図である。 本発明の実施例１に係る熱交換器の連通管の正面図である。 図１ＢのＡ－Ａ断面図である。 図１ＢのＢ－Ｂ断面図である。 図１ＢのＣ－Ｃ断面図である。 本発明の実施例１に係る熱交換器における連通管の他の構成例を示す連通管の径方向断面図である。 本発明の実施例１に係る熱交換器における連通管の他の構成例を示す連通管の径方向断面図である。 本発明の実施例１に係る熱交換器における連通管の他の構成例を示す連通管の径方向断面図である。 本発明の実施例１に係る熱交換器における流入側ヘッダを中心とした部分の径方向断面図である。 本発明の実施例１に係る熱交換器における流入側ヘッダを中心とした部分の他の例を示す径方向断面図である。 本発明の実施例１に係る熱交換器における流入側ヘッダを中心とした部分の他の例を示す径方向断面図である。 本発明の実施例１に係る熱交換器における流入側ヘッダを中心とした部分の他の例を示す径方向断面図である。 本発明の実施例１に係る空気調和機の系統図である。 本発明の実施例１に係る室外機の斜視図である。 本発明の実施例１に係る室内機の横断面図である。 本発明の実施例２に係る熱交換器の正面図である。 本発明の実施例２に係る熱交換器の連通管の正面図である。 本発明の実施例２に係る熱交換器の連通管の径方向断面図である。 本発明の実施例２に係る熱交換器の他の例における連通管の径方向断面図である。 本発明の実施例２に係る熱交換器の変形例の正面図である。 本発明の実施例３に係る熱交換器の連通管の正面図である。 本発明の実施例３に係る熱交換器の他の例における連通管の正面図である。 本発明の実施例３に係る熱交換器の他の例における連通管の正面図である。 本発明の実施例４に係る熱交換器の正面図である。 本発明の実施例４に係る熱交換器の連通管の正面図である。 本発明の実施例５に係る熱交換器の正面図である。 本発明の実施例５に係る熱交換器の変形例の正面図である。 本発明の実施例６に係る熱交換器の正面図である。

　以下、本発明の実施例について図面を用いて説明する。

　図１Ａは、本発明の実施例１に係る熱交換器１の正面図である。熱交換器１は、図１Ａにおいて左右方向にある程度の長さを有するものであるため、左右の長手方向の一部を切欠いて図示している（下記の他の実施例においても同様）。熱交換器１は、一対のヘッダ、すなわち、流入側ヘッダ３ａ、流出側ヘッダ３ｂを備えている。流入側ヘッダ３ａは、外部からの冷媒の入口となり、流出側ヘッダ３ｂは冷媒の外部への出口となる。以下では、流入側ヘッダ３ａ及び流出側ヘッダ３ｂを単にヘッダ３又は３ａ若しくは３ｂと呼ぶ場合もある。流入側ヘッダ３ａ、流出側ヘッダ３ｂは、例えば長尺の筒状部材である。図１Ａにおいては、流入側ヘッダ３ａを縦断面で示し、流出側ヘッダ３ｂはその外面だけを示している。流入側ヘッダ３ａ、流出側ヘッダ３ｂは、図１Ａにおいて、一般的に下端側（流入側ヘッダ３ａでは後記する気液混合部４側）が上端側よりも低い位置に配置されるが、必ずしもこれに限定されるものではない。

　伝熱管１９は、例えばアルミニウム等の金属部材で構成され、ヘッダ３ａ，３ｂの長手方向に複数本並んでいる当該長手方向に扁平な扁平伝熱管である。その段ピッチは、図１Ａの例でＰｄである。伝熱管１９の長手方向は、ヘッダ３ａ，３ｂの長手方向と略直角である。各伝熱管１９は、両端側が各ヘッダ３ａ，３ｂにそれぞれ接続されていて、流入側ヘッダ３ａから冷媒が流入して、図１Ａで矢印ａ方向に流れる。そして、各伝熱管１９を通過した冷媒Ｌは流出側ヘッダ３ｂに流入する。流出側ヘッダ３ｂから外部に冷媒Ｌが流出する経路は図示を省略するが、当該経路は流出側ヘッダ３ｂに様々な形態で接続することができる。伝熱管１９には、複数個の冷媒流路（図示せず）が幅方向に並ぶ。各冷媒流路（図示せず）の長手方向は伝熱管１９の長手方向である。

　フィン２は、薄板状の例えばアルミニウム等の金属部材で構成されていて、各伝熱管１９の伝熱面積を拡大する。フィン２は、各伝熱管１９に接続されて、複数枚が伝熱管１９の長手方向に例えば等間隔で並ぶ。その場合のフィンピッチは、図１Ａに図示するようにＰｆである。フィン２は、伝熱管１９と伝熱可能にロウ付けにより接合されている。なお、図１Ａではフィン２は垂直方向に連通した形状の差込型のフィンで示したが、自動車用凝縮器で現在主流の伝熱管（扁平多穴管）間に挿入し、波型をしたコルゲート状フィンであってもよい。

　ヘッダ３ａ，３ｂ、伝熱管１９、フィン２の構成や製造方法の例をさらに具体的に説明する。ヘッダ３ａ，３ｂの側面には、伝熱管１９を挿入するための複数の穴が予め段ピッチＰｄで複数個空けられている。伝熱管１９は、例えば、扁平断面内に複数個の冷媒流路（図示せず）を押出加工で形成したものである。フィン２は、長手方向の側端部に等間隔で複数の切り込みを入れ、その切り込みに各伝熱管１９を差し込むか、各フィン２に、その長手方向に並ぶ複数個の貫通孔を空けて、当該貫通孔に伝熱管１９を差し込むかして、伝熱管１９と一体に形成することができる。なお、伝熱管１９とフィン２との接合は、先の通り一体ロウ付けの他、冷媒流路（図示せず）内を液圧やガス圧で加圧することで伝熱管１９に膨張するような塑性変形を発生させて、両者を密着する方式を用いてもよい。

　流入側ヘッダ３ａの一端部側（下側）には、他端部側とは仕切板３１で仕切られた空間である気液混合部（流入部）４が設けられている。仕切板３１は、ヘッダ３ａの外周にヘッダ３ａ断面の半分程の領域に水平方向から切り込みを入れ、そこに略円板形状の板材を差込み、一体ロウ付けすることで形成できる。気液混合部４には冷媒の流入口となる入口管３６が接続されている。気液混合部４には、例えばその側面下側に入口管３６を介して気液二相の冷媒が流入する。符号４２は、冷媒Ｌの気液界面を示している。

　流入側ヘッダ３ａの他端部側（上側）において仕切板３１で仕切られている空間は、各伝熱管１９が接続されている冷媒分配室３０となる。なお、気液混合部４は、流入側ヘッダ３ａの一端部側に設けられていなくともよく、例えば、流入側ヘッダ３ａの長手方向の中間位置に設け、その上下に冷媒分配室３０を設けてもよい。
　ところで、前記した特許文献１の技術で図１５に示されている例では、扁平管の本数が多い場合には各連通管の本数も増やさなければならないため、第１ヘッダ集合管の径サイズを大きくしなければならず、装置が大型化してしまうという不具合がある。
　そこで、本実施例１では、特許文献１の前記複数本の連通管に相当する部材として、扁平伝熱管から構成される連通管５を用いることとした（図１Ａ、図１Ｂ）。以下では、かかる連通管５を中心とした本実施例１の構成等について説明する。

　図１Ｂは、連通管５の正面図である。流入側ヘッダ３ａ内には、当該流入側ヘッダ３ａの長手方向を長手方向として扁平伝熱管である連通管５が設けられている。連通管５は、一端側が気液混合部４に存在し、他端側が冷媒分配室３０内に位置している。冷媒分配室３０内の連通管５は、平たい面の一方を各伝熱管１９の各開口部１１側に向けている。すなわち、図１Ａの矢印Ｄ方向に視た連通管５が図１Ｂである。連通管５は、その下端部が流入側ヘッダ３ａ内の底部と幾分かの隙間を空けて設けられている。連通管５は、仕切板３１にロウ付け等で接合されて支持されている。なお、仕切板３１を連通管５が貫通している孔は完全に閉塞されていて、気液混合部４と冷媒分配室３０との間で冷媒のリークは生じない。

　図２Ａは、図１ＢのＡ－Ａ断面図である。図２Ｂは、図１ＢのＢ－Ｂ断面図である。図３Ａは、図１ＢのＣ－Ｃ断面図である。図２Ａに示すように、連通管５は、長手方向に延びる複数本の冷媒流路５１を備えている。この各冷媒流路５１は、連通管５の幅方向に並び、何れも径方向の断面形状及び面積が略等しい。図２Ａ、図３Ａの例では、各冷媒流路５１の径方向断面形状は略正方形である。

　図１Ｂ、図２Ｂに示すように、連通管５は、気液混合部４内に位置している一端側（下側）には各冷媒流路５１に冷媒Ｌを取り入れる開口部５２が形成されている。開口部５２は、気液混合部４内における連通管５の厚さ方向の半分程が軸方向に切り取られて各冷媒流路５１が露出し、連通管５の幅方向に凹凸形状５３が連続している。

　図１Ｂ、図３Ａに示すように、各冷媒流路５１における各伝熱管１９の各開口部１１側の壁には各１カ所、供給孔５４が設けられている。各供給孔５４は、例えば、フライス盤や穴空け専用機等で連通管５への部分的な追加工で形成できる。各供給孔５４（連通管５の伝熱管１９側の面）と各伝熱管１９の開口部１１との間は所定の間隙Ｇだけ離れている（図１Ａ）。各供給孔５４は、主としてそれぞれ１本又は並列方向に連続して並ぶ複数本（図１Ａ、図１Ｂの例で並列する２本）の伝熱管１９の開口部１１に対して、冷媒流路５１から冷媒Ｌを供給する。そして、この１本又は並列方向に連続して並ぶ複数本（図１Ａ、図１Ｂの例で並列する２本）の一番上の伝熱管１９における各開口部１１は、各供給孔５４と対峙している。そして、各供給孔５４の上下方向の間隔は、伝熱管１９の段ピッチＰｄの整数倍となる（図１Ａ、図１Ｂの例で段ピッチＰｄの２倍の間隔）。開口部５２から取り入れて冷媒流路５１を上昇した冷媒Ｌは供給孔５４から噴出して開口部１１から各伝熱管１９に取り入れられる。

　なお、伝熱管１９の冷媒流路（図示せず）の数と連通管５の供給孔５４の数とが一致するときは、これらに同種の扁平伝熱管を用いることが望ましい。すなわち、構成材料や径方向断面形状が全く同じ扁平伝熱管を用いて、伝熱管１９と連通管５とで長さを変えるのみの違いとする。あるいはこれに加えて、連通管５は直線状のままで、伝熱管１９には略“Ｌ”字型や“［”字型等の曲げを形成する点も異ならせる（熱交換器１を後記の室外機１０５に用いる場合）。

　図３Ｂ～図３Ｄは、連通管５の他の構成例を示す連通管５の径方向断面図である。図３Ｂの例では、各冷媒流路５１の径方向断面形状を略円形としている点が図３Ａと異なる。
　図３Ｃの例では、連通管５は、各冷媒流路５１となる凹凸形状５５ａが一方の面に形成されている凹凸部材５５ｂと、凹凸形状５５ａを塞ぐように凹凸部材５５ｂとロウ付け等で接合されて各冷媒流路５１を形成する平板状の平板部材５５ｄとで形成されている点が異なる。すなわち、凹凸部材５５ｂの凹形状と平板部材５５ｄとで囲まれた各空間が冷媒流路５１となる。凹凸部材５５ｂ及び平板部材５５ｄは、それぞれ押出加工や削出し加工等により製造することができる。本例では、冷媒流路５１の径方向断面形状が略正方形であるが、様々な形状に構成することができる。
　図３Ｄの例では、連通管５は、複数の丸管５６を短手方向（丸管５６の径方向）に一列に並べて互いにロウ付け等により接合して構成されている。冷媒流路５１の径方向断面形状は、略円形である。

　この場合における連通管５の製造方法の一例は、次の第１工程～第４工程になる。
　（１）第１工程
　所定長さ、所定径サイズのアルミニウム等で形成された丸管５６を必要本数だけ準備する。この丸管５６には必要個所に予めロウ剤が付与されている。
　（２）第２工程
　第１工程後、複数の丸管５６をその短手方向（径方向）に一列に並べる。
　（３）第３工程
　第２工程後、並べた状態の複数の丸管５６を互いにロウ付けする。すなわち、複数の丸管５６を隣接し合うもの同士が接した状態のまま炉に入れ加熱してロウ付けする。
　（４）第４工程
　各丸管５６に供給孔５４と開口部５２を前記の手段によって形成する。
　その他、連通管５の冷媒流路５１の径方向断面形状は、三角形状等、様々な形状で実施することができる。
　以上の各工程で、複数本の丸管５６で連通管５を製造することができる。

　図４Ａ～図４Ｄは、それぞれ流入側ヘッダ３ａを中心とした部分の径方向断面の様々な例を示す断面図である。
　図４Ａの例は、流入側ヘッダ３ａの径方向断面形状が円形であり、円筒形状をなしている。
　図４Ｂの例は、流入側ヘッダ３ａの径方向断面形状が矩形状であり、縦長の箱型形状をなしている。図４Ａ、図４Ｂの形状の流入側ヘッダ３ａは、例えば、アルミニウムの押出成型等の手段で容易に製造することができる。
　図４Ｃの例は、流入側ヘッダ３ａを長尺である半円筒形状の２つの部材３９ａ、３９ｂを合わせてロウ付け等により接合し、径方向断面形状が幾分楕円に近い円筒形状としたものである。

　図４Ｄの例は、流入側ヘッダ３ａの径方向断面形状が矩形状であり、縦長の箱型形状をなしている点は図４Ｂに類似している。しかし、本例では、流入側ヘッダ３ａの内壁に長手方向が流入側ヘッダ３ａの長手方向となるスリット３８を形成し、ここに扁平伝熱管である連通管５の幅方向の一方側を差し込んでロウ付け等で固定している。これによって、連通管５は、その側部が前記流入側ヘッダの内壁に接合されている。なお、流入側ヘッダ３ａの径方向断面形状は矩形状に限定されない。

　この場合における熱交換器１の製造方法の一例は次の第１工程～第３工程のようになる。
　（１）第１工程
　一対のヘッダ３ａ，３ｂ、複数本の伝熱管１９、複数枚のフィン２及び長手方向に延びる複数本の冷媒流路５１を有する扁平伝熱管である連通管５を準備する。この各部材中、必要な部材の必要個所には予めロウ剤を付与されている。
　（２）第２工程
　第１工程後、伝熱管１９がヘッダ３ａ，３ｂの長手方向に複数本並び、両端側が各ヘッダ３ａ，３ｂにそれぞれ接続されるようにする。また、フィン２が各伝熱管１９に接続され、複数枚が伝熱管１９の長手方向に並ぶようにする。連通管５はその一側部がスリット３８に嵌め込まれるようにする。なお、仕切り板３１を前記のようにヘッダ３ａに嵌め込んでもよい。
　（３）第３工程
　第２工程後、前記のように組み付けて配置後の各部材の集合体をその形のまま炉に入れ加熱して一括でロウ付けする。
　以上の工程を経て熱交換器１の大部分の組み立てが一括ロウ付けでなされる。
　その他、ヘッダ３ａの断面形状は、三角筒形状等、様々な形状に形成してよい。

　図５は、前記熱交換器１を適用した空気調和機１００の全体構成を示す系統図である。空気調和機１００は、圧縮機８、四方弁９、室内熱交換器（第１熱交換器）１０１、膨張弁１０３、室外熱交換器（第２熱交換器）１０６等で構成され、各部材は配管１２１で接続されている。室内熱交換器１０１及び室内ファン１０２は室内機１０８に設けられている。圧縮機８、四方弁９、膨張弁１０３、室外熱交換器１０６、室外ファン１０７は室外機１０５に設けられている。なお、膨張弁１０３は、室内機１０８に設けてもよいし、室内機１０８及び室外機１０５の両方に設けてもよい。

　圧縮機８は、圧縮機モータ（図示せず）の駆動によって、低温低圧のガス冷媒を圧縮し、高温高圧のガス冷媒として吐出する装置である。
　四方弁９は、空気調和機１００の運転モードに応じて、冷媒の流路を切り替える弁である。
　膨張弁１０３は、「凝縮器」（空調運転の種類に応じて室外熱交換器１０６及び室内熱交換器１０１の一方）で凝縮した冷媒を減圧する弁である。なお、膨張弁１０３において減圧された冷媒は、「蒸発器」（空調運転の種類に応じて室外熱交換器１０６及び室内熱交換器１０１の他方）に導かれる。

　室内熱交換器１０１には、前記熱交換器１を適用している。室内熱交換器１０１は、その伝熱管１９を通流する冷媒と、室内ファン１０２から送り込まれる室内空気（空調対象空間の空気）との間で熱交換を行う熱交換器である。
　室内ファン１０２は、室内熱交換器１０１に室内空気を送り込むファンであり、室内熱交換器１０１の近傍に設置されている。
　室外熱交換器１０６には、前記熱交換器１を適用している。室外熱交換器１０６は、その伝熱管１９を通流する冷媒と、室内ファン１０２から送り込まれる屋外空気との間で熱交換を行う熱交換器である。
　室外ファン１０７は、室外熱交換器１０６に屋外空気を送り込むファンであり、室外熱交換器１０６の近傍に設置されている。
　なお、室内熱交換器１０１及び室外熱交換器１０６の一方にのみ前記熱交換器１を用い、他方は他の構成の熱交換器を用いてもよい。

　図５を用いて、暖房運転時を例に、ヒートポンプ式の空気調和機１００の冷凍サイクルを説明する。空気調和機１００において、暖房運転時の冷媒の流れは実線矢印６０で示している。圧縮機８は、ガス冷媒を圧縮する装置であり、圧縮機８で高温・高圧状態になった冷媒は、四方弁９を介して室内機１０８内の室内熱交換器１０１（凝縮器）に導かれる。そして、室内熱交換器１０１の伝熱管１９（図１Ａ）内を流れる高温の冷媒が、室内ファン１０２から供給される室内空気に放熱することで、室内が暖められる。このとき、伝熱管内では、熱を奪われたガス冷媒が次第に液化し、室内熱交換器１０１の出口からは、飽和温度よりも数℃程度低温の過冷却状態の液冷媒が流出する。

　その後、室内機１０８から流出した液冷媒は、膨張弁１０３を通過時の膨張作用により低温・低圧状態の気液二相冷媒となる。この低温・低圧の気液二相冷媒は、室外機１０５内の室外熱交換器１０６（蒸発器）に導かれる。そして、室外熱交換器１０６の伝熱管内を流れる低温の冷媒が、室外ファン１０７から供給される外気から吸熱することで、冷媒の乾き度（＝ガス冷媒の質量速度／（液冷媒の質量速度＋ガス冷媒の質量速度））が高まる。室外熱交換器１０６の出口では、冷媒はガス化して数℃程度、過熱度が上昇した状態で圧縮機８に戻る。以上で説明した、一連の冷凍サイクルによって、空気調和機１００の暖房運転が実現される。

　一方、冷房運転時の冷媒の流れは破線矢印６１で示している。冷房運転時には、四方弁９を切り替えて、破線矢印６１方向に冷媒が循環する冷凍サイクルを形成する。この場合、室内熱交換器１０１が蒸発器として作用し、室外熱交換器１０６が凝縮器として作用する。この一連の冷凍サイクルによって、空気調和機１００の冷房運転が実現される。

　図６は、室外機１０５の内部を透過して図示した斜視図である。なお、図６、図７において伝熱管１９等は具体的に図示しない（伝熱管１９等については図１Ａ等を参照）。室外ファン１０７の駆動により外気が室外機１０５内に取り込まれ、この外気が室外熱交換器１０６（熱交換器１）を通過して、冷媒Ｌと外気との熱交換が図られる。

　図７は、室内機１０８の横断面図である。室内熱交換器１０１としては、この例で３台の室内熱交換器１０１ａ～１０１ｃ（いずれも熱交換器１）を備えている。室内ファン１０２は円筒状で長手方向が図７の紙面に垂直な方向である。室内熱交換器１０１ａ～１０１ｃも長手方向が室内ファン１０２の長手方向に沿うように、そして、３台の室内熱交換器１０１ａ～１０１ｃで室内ファン１０２を覆うように配置されている。室内ファン１０２の駆動により、各室内熱交換器１０１ａ～１０１ｃの外側から室内の空気を取り込んで各室内熱交換器１０１ａ～１０１ｃを通過させ、矢印ｃに示すように吹出口１１０から当該空気を室内に吹き出す。

　次に、本実施例１にかかる空気調和機１００の作用効果について説明する。
　図１Ａ、図１Ｂを参照して、熱交換器１が例えば室外機１０５に搭載されている室内外交換器１０６であって、暖房運転の蒸発器として作用する場合、気液二相の冷媒Ｌが入口管３６から流入側ヘッダ３ａ内に流入する。流入側ヘッダ３ａ内では、気液混合部４の比較的広い空間で液冷媒が重力の作用を受けて気液混合部４内の下方に、ガス冷媒は気液混合部４内の上方に出てくるため、ガス冷媒と液冷媒との混合冷媒の気液界面４２が現れる。

　気液混合部４内で気液界面４２よりも上部のガス冷媒は、気液混合部４内の連通管５の下部に設けられた開口部５２の凹凸形状５３の各凹形状部分から各冷媒流路５１に流入する。この際、ガス冷媒は速度が速いために、その勢いで気液混合部４下部に溜まった液冷媒を巻き込みながら各冷媒流路５１に流入する。このとき、連通管５内で冷媒Ｌは気液が混合することで、各冷媒流路５１でおおよそ乾き度と流量が等しい、すなわち均質な状態となる。

　各冷媒流路５１内を流れた気液二相の冷媒Ｌは、連通管５の各供給孔５４から冷媒分配室３０に放出される。この際、連通管５の各供給孔５４と、伝熱管１９の開口部１１とのの間には間隙Ｇがあるため、ガス冷媒が先に伝熱管１９の各開口部１１から各伝熱管５内に流入するため、その流れの勢いに乗って各開口部１１に液冷媒も導かれる。
　このように、ガス冷媒と液冷媒とが混合した状態で、冷媒Ｌが連通管５内に引き込まれ、各供給孔５４から近い伝熱管１９の開口部１１に導かれる。そのため、冷媒Ｌは気液が混合して、見かけの密度が小さく、伝熱管１９の高さ位置に伴う、液冷媒ヘッド差の影響が小さくなる。

　以上のように、高さのある熱交換器１においても当該高さ位置（各供給孔５４の高さの違い）の影響が少なくなる。連通管５の一方の面には各冷媒流路５１に供給孔５４が設けられていることで、空調調和機１００の環境条件や、負荷の大小の動作状況により気液界面４２の高さが変化した場合においても、各伝熱管１９に冷媒Ｌは比較的均等に分配される。
　この場合、前記の特許文献１では、各扁平管への冷媒の分配に複数本の連通管を用いなければならない。特に扁平管の本数が多ければ連通管の本数が多くなり、第１ヘッダ集合管の径サイズを大きくしなければならず、熱交換器の大型化につながる。

　しかしながら、本実施例で伝熱管１９に冷媒Ｌを極力均等に分配しようとする連通管５は多孔の扁平伝熱管を用いている。すなわち、連通管５は伝熱管１９と基本構造が同様である。扁平伝熱管は、冷媒Ｌと空気との熱交換を効果的に行うために一般的に強度に問題が出ない程度に薄肉に形成され、隣接し合う各冷媒流路５１間の間隔も短めである。また、扁平形状であるため、厚さも薄い。そのため、冷媒流路５１を多少増やしても流入側ヘッダ３ａの径サイズはあまり大きくする必要がない。よって、伝熱管１９の本数が多くても流入側ヘッダ３ａのサイズをあまり拡大することなく、各伝熱管１９に極力均等に冷媒を分配することが可能となる。

　また、連通管５を伝熱管１９とは全く形状、構造の異なる部材として形成する必要が特になく、連通管５も伝熱管１９も似通った扁平多孔伝熱管として製造できるので（例えば、材料等を同じくすることができるし、押出成型等、同種の工程で製造することが可能である）、連通管５の製造工程が容易となる。
　特に、伝熱管１９の冷媒流路（図示せず）の本数と供給孔５４の数（冷媒流路５１の数）とが一致するときは、長さ等前記した事項のみを変えるだけで、全く同種の扁平多孔伝熱管を連通管５にも伝熱管１９にも適用することができる。これによって、部品点数を削減し、熱交換器１の製造コストを低減することができる。

　また、図３Ｃに示す連通管５を用いるときは、次のような利点がある。すなわち、連通管５は各冷媒流路５１となる凹凸形状５５ａが一方の面に形成されている凹凸部材５５ｂと、凹凸形状５５ａを塞ぐように凹凸部材５５ｂとロウ付け等で接合されて各冷媒流路５１を形成する平板状の平板部材５５ｄとで形成されている。そのため、細い冷媒流路５１の縦横比を容易に様々に可変できる等、製造する連通管５の自由度を向上させることができる。

　さらに、図３Ｄに示す連通管５を用いるときは、次のような利点がある。すなわち、前記した連通管５の製造方法の第１工程～第４工程等によって、一般的なアルミニウム製等の丸管５６を用意すればロウ付け等で簡単に連通管５を製造できるので、連通管５の製造工程を簡易化することができる。この連通管５及び連通管５の製造方法は、伝熱管１９の製造にも応用することができる。

　その上、図４Ｄに示すように、連通管５の一側部を流入側ヘッダ３ａの内壁面にロウ付け等により接合すれば、連通管５を流入側ヘッダ３ａに強固に固定することができる。また、流入側ヘッダ３ａでの連通管５の固定が簡便なものとなる。
　そして、この連通管５の一側部の流入側ヘッダ３ａの内壁面への固定を、前記した熱交換器１の製造方法の第１工程～第３工程を用いて行えば、熱交換器１に用いる少なくとも主要な部材は一括ロウ付けすることができる。よって、熱交換器１の製造工程数を削減し、製造コストを低減することができる。

　図８Ａは、本発明の実施例２に係る熱交換器１の正面図である。図８Ｂは、連通管５Ａの正面図である。図９Ａ、図９Ｂは、何れも連通管５Ａの径方向断面図である。本実施例２において、実施例１と共通の部材等には、実施例１と同一の符号を用い、詳細な説明は省略する。

　本実施例２が実施例１と相違する点は、図９Ａ、図９Ｂに示すように、図３Ａ、図３Ｃに示す扁平多孔伝熱管である前記の連通管５を厚さ方向に複数本（図の例では３本）接合して（重ねて）１本の連通管５Ａを形成していることである。そして、この連通管５Ａは、供給孔５４がこの複数本の連通管５の一本に形成されていて、当該供給孔５４が形成されている位置では、この複数本の扁平多孔伝熱管である連通管５の各冷媒流路５１同士が一対一で接続されている。連通管５同士で開口部５２も重なるが、開口部５２は連通管５をその厚み方向に半分程度削りとっているので、ある連通管５の裏面と当該裏面に対抗する他の連通管５の開口部５２との間には、充分な隙間が形成される。そのため、当該隙間から冷媒Ｌを各連通管５に取り入れることができる。

　各連通管５は押出成型等により形成することができる。また、各連通管５は予め平面部分にロウ剤を点付け程度で塗布した状態で炉内に入れてロウ付けすることで連通管５Ａを形成することができる。
　また、図３Ｃに示す連通管５を用いた連通管５Ａでは、凹凸部材５５ｂを３枚重ね合わせた上で、これに平板部材５５ｄを接合して蓋をしている。
　図９Ａ、図９Ｂの例以外にも連通管５を２枚重ね合わせて連通管５Ａを形成してもよいし、４枚以上を重ね合わせてもよい。連通管５の構成も、図９Ａ、図９Ｂの例以外にも様々な形態のものを用いることができる。

　次に、本実施例２の作用効果について説明する。
　本実施例２の熱交換器１によれば、連通管５を複数本重ね合わせて１つの供給孔５４に対して複数本の冷媒流路５１から冷媒Ｌを供給することができるので、各伝熱管１９に対して大量の冷媒Ｌを供給することが可能となる。すなわち、流入側ヘッダ３ａにおいて、１本の連通管５のみでは流路圧力損失が大きい流量条件の場合には、当該圧力損失を低減できる。
　なお、各伝熱管１９に対して大量の冷媒Ｌを供給することが目的であれば、単純に１本の連通管５の径サイズを拡大して、各冷媒流路５１の径サイズも拡大することでも可能である。

　しかしながら、連通管５を複数本重ね合わせて１本の連通管５Ａとする場合は、連通管５Ａの製造現場において、製造する空気調和機１００の空調能力に応じて、連通管５Ａに使用する連通管５の本数を可変することが可能となる。すなわち、空調能力の高い空気調和機１００を製造するときは、連通管５Ａに使用する連通管５の本数を増やす。一方、空調能力の低い空気調和機１００を製造するときは、連通管５Ａに使用する連通管５の本数を減らすか又は１本とする。つまり、製造現場では様々な能力の空気調和機１００を製造するが、全ての空気調和機１００において同じ連通管５を用いることができる可能性がある。つまり、空気調和機１００の能力に応じて異なった形態の連通管５を製造する必要がない。よって、様々な能力の空気調和機１００を製造する製造現場では、本実施例２の熱交換器１の製造コストを低減することが可能となる。

　また、図９Ｂの連通管５Ａを用いるときは、複数の部品（複数個の凹凸部材５５ｂ及び１枚の平板部材５５ｄ）で形成され、凹凸部材５５ｂ及び平板部材５５ｄは様々な形状に製造し易いので、連通管５Ａの流路形状の自由度を向上させることができる。
　図１０は、本発明の実施例２に係る熱交換器１の変形例に係る正面図である。図１０の変形例が前記実施例２のものと異なるのは、入口管３６が流入側ヘッダ３ａの気液混合部４の底部に接続されている点である。連通管５Ａが太くなってしまって、入口管３６を気液混合部４の側部に接続しにくいときに好適である。

　図１１Ａ～図１１Ｃは、本発明の実施例３に係る熱交換器１の連通管の正面図の様々な例を示している。本実施例３において、実施例１と共通の部材等には、実施例１と同一の符号を用い、詳細な説明は省略する。

　本実施例３が実施例１と異なるのは、まず、実施例１では、連続して並ぶ２本の伝熱管１９ごとに１個の供給孔５４を設けているの（段ピッチＰｄの２倍ごと）。これに対して、図１１Ａ～図１１Ｃのいずれの連通管５においても、連続して並ぶ４本の伝熱管１９ごとに１個の供給孔５４を設けているの（段ピッチＰｄの４倍ごと）。すなわち、実施例１にも言えることであるが、１個の供給孔５４に対して何本の伝熱管１９を対応させるかは様々に実施することができる。
　図１１Ｂの例においては、図１１Ａの例に比べ、供給孔５４を縦方向に拡大している。

　また、図１１Ｃの例においては、同じ高さに２個の供給孔５４（２本の冷媒流路５１）を対応させている。すなわち、４本の伝熱管１９ごとに２個の供給孔５４（２本の冷媒流路５１）を対応させている。もちろん、１又は連続して並列する複数本の伝熱管１９ごとに３個以上の供給孔５４（３本以上の冷媒流路５１）を対応させてもよい。

　次に、本実施例３の作用効果について説明する。
　図１１Ｂの例のように供給孔５４を大きくすることで、供給孔５４の出口損失を低減することができる。
　図１１Ｃの例のように、１又は連続して並列する複数本の伝熱管１９ごとに複数個の供給孔５４（複数本の冷媒流路５１）を対応させることで、扁平伝熱管である伝熱管１９の幅方向の各冷媒流路（図示せず）への液冷媒の流動を比較的均質とすることができる。

　図１２Ａは、本発明の実施例４に係る熱交換器１の正面図である。図１２Ｂは、同連通管５の正面図である。本実施例４において、実施例１と共通の部材等には、実施例１と同一の符号を用い、詳細な説明は省略する。

　本実施例４が実施例１と異なるのは、２本の伝熱管１９ごとに連通管５の伝熱管１９側に向かって受け部５７を張り出させている点である。すなわち、連続して並ぶ２本の伝熱管１９の下段の伝熱管１９の開口部１１の下側に受け部５７を設け、当該受け部５７の上側の供給孔５４から吹き出して落ちてきた液冷媒を当該受け部５７で受けるようにしている。なお、図１２Ａ、図１２Ｂの例では、最も上の伝熱管１９に対しては１本の伝熱管１９に対して１つの受け部５７が対応している。また、最も下の伝熱管１９に対しては、仕切り板３１が液冷媒を受けて受け部５７の機能を果たすため、受け部５７は設けていない。なお、受け部５７は伝熱管１９ごとに設けてもよいし、連続して並ぶ３本以上の伝熱管１９ごとに設けてもよい。

　次に、本実施例４の作用効果について説明する。
　受け部５７を設けることで、供給孔５４から吹き出して落ちてきた液冷媒は、供給孔５４から吹き出すガス冷媒に乗って伝熱管１９の開口部１１に導かれ易くなる。そして、このような受け部５７を複数段分設けているので、供給孔５４から吹き出して落ちてきた液冷媒は、冷媒分配室３０の下側に滞留しにくくなる。そのため、下側の伝熱管１９を流通する冷媒Ｌが多く、上側の伝熱管１９を流通する冷媒Ｌが少ないという各伝熱管１９間における冷媒Ｌの供給量の不均衡を抑制することができる。

　図１３は、本発明の実施例５に係る熱交換器１の正面図である。本実施例５において、実施例１と共通の部材等には、実施例１と同一の符号を用い、詳細な説明は省略する。

　本実施例５が実施例１と異なるのは、各伝熱管１９における開口部１１側の先端部の下側部分が、連通管５の伝熱管１９側に延びて突き当たっている点である。具体的には、図１３の例で、各伝熱管１９の開口部１１側は、伝熱管１９の長手方向と鋭角になるような平面で切断されていて先端を尖らせている。そして、その先端の尖った側が当該伝熱管１９の下側となるようにして、当該尖った先端を連通管５に付き当てている。

　なお、連通管５側の先端部の下側部分が、当該伝熱管１９に対応する各供給孔５４の下側に延出するようにするためには、図１３の構成に限定されない。伝熱管１９の開口部１１が“」”字型に切欠かれていて、より伝熱管１９の長手方向に延出している側を下側とするなど、伝熱管１９の開口部１１の形状は様々に選択することができる。

　次に、本実施例５の作用効果について説明する。
　このように各伝熱管１９における開口部１１の先端側の下側が伝熱管５に突き当たっているので、供給孔５４から吹き出して落ちてきた液冷媒は、開口部１１の先端部で受けることができる。そして、この伝熱管１９の開口部１１の先端部で受けた液冷媒は、ガス冷媒の勢いに乗って当該伝熱管１９に吸い込まれる。
　すなわち、図１３に示される伝熱管１９の開口部１１の先端部は、実施例４の受け部５７と同様の効果を奏することができる。

　図１４は、本発明の実施例５の変形例に係る熱交換器１の正面図である。本変形例では、連続して並ぶ伝熱管１９の３本に１本が図１３における伝熱管１９の開口部１１の先端部と同様の構造になっている。この場合、図１３における伝熱管１９の開口部１１の先端部と同様の構造になっているのは、連続して並ぶ伝熱管１９の２本に１本でもよいし、４本以上に１本であってもよい。いずれにしても連続して並ぶ複数本の伝熱管１９のうち、開口部１１側の先端部の下側部分が連通管５の伝熱管１９側の面に突き当たっているのは、最下段の伝熱管１９である。

　図１５は、本発明の実施例６に係る熱交換器１の正面図である。本実施例６において、実施例１と共通の部材等には、実施例１と同一の符号を用い、詳細な説明は省略する。

　本実施例６が実施例１と異なるのは、冷媒分配室３０が、流入側ヘッダ３ａの長手方向に複数、図１５の例で４つの空間３２に仕切られる点である。図１の例では、３枚の仕切り板３３で冷媒分配室３０を仕切っている。各空間３２には、それぞれ４本の伝熱管５が接続されている。空間３２は２以上であれば幾つであってもよい。また、それに合わせて、各空間３２に接続される伝熱管５の数も１本以上であればよい。仕切り板３３の流入側ヘッダ３ａへの接合は、前記した流入側ヘッダ３ａへの仕切り板３１の接合と同様な手段で行うことができる。各仕切り板３３には連通管５が挿通する孔が形成されていて、当該孔に連通管５が挿通しているが、各仕切り板３３と連通管５とはロウ付け等により接合されていて、両者の隙間から冷媒がリークすることはない。各空間３２も連通管５の供給孔５４及び伝熱管１９以外と接続されている以外は密閉されている。

　次に、本実施例６の作用効果について説明する。
　このような構成により、各供給孔５４から吹き出して落下した液冷媒は当該供給孔５４が存在する空間３２に隣接する他の空間３２や気液混合部４に流れることはない。そして、供給孔５４から吹き出すガス冷媒の勢いによって当該空間３２に接続されている伝熱管１９に吸い込まれる。すなわち、各供給孔５４から吹き出して落下した液冷媒は比較的狭い各空間３２内に留まる。そのため、液冷媒は運動量の大きいガス冷媒の作用によって再び当該ガス冷媒に巻き込まれて各空間３２に接続された伝熱管１９に入り易くなる。
　従って、本実施例６の熱交換器１によれば、各伝熱管１９に供給される冷媒Ｌの量をある程度均等化することができる。

　以上、各実施例では、流入側ヘッダ３ａの長手方向が主に鉛直上下方向であることを念頭において説明したが、流入側ヘッダ３ａの長手方向が鉛直上下方向に対して傾いていてもよい。例えば、図７に示す室内機１０８の室内熱交換器１０１ａ～１０１ｃに前記の各実施例における熱交換器１を用いる場合等である。このように、流入側ヘッダ３ａの長手方向が鉛直上下方向に対して傾いていてもよいので、前記各実施例の熱交換器１を比較的筐体内が狭小な冷凍サイクル装置に実装することも可能となる。

　なお、本発明は上記した実施例に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、上記した実施例は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。
　例えば、空気調和機１００は、四方弁９を備えない冷房又は暖房専用の空気調和機として実施してもよい。さらに、熱交換器１を他の冷凍サイクル装置、例えば、自然冷媒ヒートポンプ給湯機等に適用してもよい。
　また、ある実施例の構成の一部を他の実施例の構成に置き換えることが可能であり、また、ある実施例の構成に他の実施例の構成を加えることも可能である。また、各実施例の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることも可能である。

　１　　　熱交換器
　２　　　フィン
　３ａ　　流入側ヘッダ（ヘッダ）
　３ｂ　　流出側ヘッダ（ヘッダ）
　４　　　気液混合部（流入部）
　５　　　連通管（扁平多孔伝熱管）
　５Ａ　　連通管
　８　　　圧縮機
　１９　　伝熱管
　３０　　冷媒分配室
　３２　　空間
　３６　　入口管（流入口）
　３８　　スリット（内壁）
　５１　　冷媒流路
　５２　　開口部
　５４　　供給孔
　５５ａ　凹凸形状
　５５ｂ　凹凸部材
　５５ｄ　平板部材
　５６　　丸管
　５７　　受け部
　６０　　冷媒の流れ方向（暖房）
　６１　　冷媒の流れ方向（冷房）
　１０１ａ～１０１ｃ　室内熱交換器（熱交換器）（第１熱交換器）
　１０２　室内ファン
　１０３　膨張弁
　１０５　室外機
　１０６　室外熱交換器（熱交換器）（第２熱交換器）
　１０７　室外ファン
　１０８　室内機

Claims (15)

1. 　一対のヘッダと、
   　前記ヘッダの長手方向に複数本並び、両端側が前記各ヘッダにそれぞれ接続されている伝熱管と、
   　前記各伝熱管に接続されて、複数枚が当該伝熱管の長手方向に並ぶフィンとを備え、
   　前記一対のヘッダのうちで外部からの冷媒の流入側となる流入側ヘッダは、
   　前記冷媒の流入口が設けられ、気液二相の冷媒が流入する流入部と、
   　前記流入部以外の空間で前記伝熱管が接続されている冷媒分配室と、
   　一端側が前記流入部に存在し他端側が前記冷媒分配室に接続されている扁平な連通管とを備え、
   　前記連通管は、長手方向に延びる複数本の冷媒流路を備え、前記流入部内の一端側には前記各冷媒流路に冷媒を取り入れる開口部が形成され、前記各冷媒流路には１本又は並列方向に連続して並ぶ複数本の前記伝熱管に対して冷媒を供給する供給孔が貫通していることを特徴とする熱交換器。
2. 　前記伝熱管と前記連通管とは同種の扁平多孔伝熱管を用いることを特徴とする請求項１に記載の熱交換器。
3. 　前記連通管は、前記各冷媒流路となる凹凸形状が一方の面に形成されている凹凸部材と、前記凹凸形状を塞ぐように前記凹凸部材と接合されて前記各冷媒流路を形成する平板状の平板部材とを備えることを特徴とする請求項１に記載の熱交換器。
4. 　前記連通管は、複数の丸管を短手方向に並べて互いに接合してなることを特徴とする請求項１に記載の熱交換器。
5. 　前記連通管は、その側部が前記流入側ヘッダの内壁に接合されていることを特徴とする請求項１に記載の熱交換器。
6. 　前記連通管は、複数本の扁平多孔伝熱管を厚さ方向に接合してなり、前記供給孔はこの複数本の扁平多孔伝熱管の一本に形成されていて、当該供給孔が形成されている位置ではこの複数本の扁平多孔伝熱管の前記各冷媒流路同士が一対一で接続されることを特徴とする請求項１に記載の熱交換器。
7. 　前記連通管は、１本又は並列方向に連続して並ぶ複数本の前記伝熱管に対応して複数の前記冷媒流路及び当該各冷媒流路を貫通する供給孔が位置していることを特徴とする請求項１に記載の熱交換器。
8. 　１本又は連続して並ぶ複数本の前記伝熱管ごとに、当該伝熱管よりも下側で前記供給孔から吹き出す液冷媒を受ける受け部が設けられることを特徴とする請求項１に記載の熱交換器。
9. 　１又は複数個の前記供給孔に対応している１本又は連続して並ぶ複数本の内の１本の前記伝熱管は、前記連通管側の先端部の下側部分が前記連通管に対して延びて突き当たっていることを特徴とする請求項１に記載の熱交換器。
10. 　前記冷媒分配室は、前記流入側ヘッダの長手方向に複数の空間に仕切られることを特徴とする請求項１に記載の熱交換器。
11. 　請求項１乃至請求項１０の何れかの一項に記載の熱交換器と、
    　前記熱交換器に外気を通風する室外ファンと、
    　前記冷媒を圧縮する圧縮機とを備える室外機。
12. 　請求項１乃至請求項１０の何れかの一項に記載の熱交換器と、
    　前記熱交換器に外気を通風する室内ファンとを備える室内機。
13. 　室内機と、
    　前記室内機と冷媒を流通する配管で接続された室外機と、
    　膨張弁とを備え、
    　前記室内機は、
    　第１熱交換器と、
    　前記第１熱交換器に空気を通風する室内ファンとを備え、
    　前記室外機は、
    　冷媒を圧縮する圧縮機と、
    　第２熱交換器と、
    　前記第２熱交換器に空気を通風する室外ファンとを備え、
    　前記第１熱交換器及び前記第２熱交換器のうちの少なくとも一方は請求項１乃至請求項１０の何れかの一項に記載の熱交換器であることを特徴とする空気調和機。
14. 　複数の丸管に予めロウ剤を付与する第１工程と、
    　前記第１工程後、複数の前記丸管をその短手方向に並べる第２工程と、
    　前記第２工程後、並べた状態の複数の前記丸管を互いにロウ付けする第３工程と、
    　前記各丸管に供給孔と開口部を形成する第４工程とを備えることを特徴とする連通管の製造方法。
15. 　一対のヘッダ、複数本の伝熱管、複数枚のフィン及び長手方向に延びる複数本の冷媒流路を有する扁平伝熱管である連通管とのうち必要な部材に予めロウ剤を付与する第１工程と、
    　前記第１工程後、前記伝熱管が前記ヘッダの長手方向に複数本並び、両端側が前記各ヘッダにそれぞれ接続され、前記フィンが前記各伝熱管に接続され、複数枚が当該伝熱管の長手方向に並ぶようにして、前記連通管はその側部が流入側ヘッダの内壁に接するように前記各部材を配置する第２工程と、
    　前記第２工程後、配置後の前記各部材の集合体を一括でロウ付けする第３工程とを備えることを特徴とする熱交換器の製造方法。

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