(57)【要約】【課題】  運転負荷が低い場合でも冷媒の偏流を改善することができ、簡単な構造で、安価で提供することが可能となる分配器等を提供する。【解決手段】  分配器は、側面に複数の管が挿入される複数の挿入口６０と冷媒が供給される供給口６１とを備える管状部材６２と、管状部材６２の長手方向の２箇所を閉鎖する第１および第２の閉鎖部材６３、６４と、管状部材６２の内部空間を挿入口側の空間と供給口側の空間とに分割する仕切部材６７とを含む。仕切部材６７は、挿入された複数の管の先端と当接する２つの突出部６８、６９を含み、２つの突出部６８、６９間であって、閉鎖部材６４に最も近い挿入口より閉鎖部材６４側に冷媒が流通する通路７０を有する。【選択図】  図６
2020176822.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の管に冷媒を分配する分配器であって、
側面に前記複数の管が挿入される複数の挿入口と、前記冷媒が供給される供給口とを備える管状部と、
前記管状部の長手方向の２箇所を閉鎖する第１および第２の閉鎖部と、
前記第１の閉鎖部から前記第２の閉鎖部へ向けて延び、前記管状部の内部空間を挿入口側の空間と供給口側の空間とに分割する仕切部と
を含み、
前記仕切部が、前記複数の挿入口に挿入された前記複数の管の先端と当接する２つの突出部を含み、前記２つの突出部間であって、前記第１の閉鎖部に最も近い挿入口より前記第１の閉鎖部側に前記冷媒が流通する通路を有し、
前記供給口が、前記第１の閉鎖部と前記第２の閉鎖部の中央より前記第２の閉鎖部側の管状部の側面に設けられる、分配器。
【請求項２】
前記挿入口側の空間には、前記２つの突出部を含む前記仕切部と挿入された前記複数の管とにより第１の流路が形成され、前記管状部と挿入された前記複数の管とにより第２および第３の流路が形成され、
前記第１の流路の断面積が、前記第２の流路の断面積と前記第３の流路の断面積とを加算した面積より大きいことを特徴とする、請求項１に記載の分配器。
【請求項３】
前記仕切部は、前記２つの突出部が突出する面に、前記各管と当接する複数の突起を含む、請求項１または２に記載の分配器。
【請求項４】
前記仕切部は、前記２つの突出部が突出する面の裏側に、前記管状部の内面に当接する配置固定部を含む、請求項１〜３のいずれか１項に記載の分配器。
【請求項５】
前記管状部の長手方向を閉鎖する第３の閉鎖部と、
前記第２の閉鎖部から前記第３の閉鎖部へ向けて延び、前記管状部の内部空間を挿入口側の空間と供給口側の空間とに分割する第２の仕切部と
を含み、
前記第２の閉鎖部は、前記冷媒が流通する第２の通路が形成され、
前記第２の仕切部は、前記第２の閉鎖部から前記第３の閉鎖部へ向けて延び、前記複数の挿入口に挿入された前記複数の管の先端と当接する２つの第２の突出部を含み、前記２つの第２の突出部間であって、前記第２の閉鎖部に最も近い挿入口より第２の閉鎖部側に前記冷媒が流通する第３の通路を有する、請求項１〜４のいずれか１項に記載の分配器。
【請求項６】
複数の管と、前記複数の管に冷媒を分配する、請求項１〜５のいずれか１項に記載の分配器とを含む、熱交換器。
【請求項７】
複数の管と、前記複数の管に冷媒を分配する、請求項１〜５のいずれか１項に記載の分配器とを含む熱交換器を搭載した、室内機。
【請求項８】
前記室内機は、送風手段を含み、
前記熱交換器は、前記送風手段を取り囲むように複数配置され、前記各熱交換器が備える前記分配器の長手方向と重力方向とのなす角度が４５度以内であることを特徴とする、請求項７に記載の室内機。
【請求項９】
複数の管と、前記複数の管に冷媒を分配する、請求項１〜５のいずれか１項に記載の分配器とを含む熱交換器を搭載した、室外機。
【請求項１０】
複数の管と、前記複数の管に冷媒を分配する、請求項１〜５のいずれか１項に記載の分配器とを含む熱交換器を搭載した、少なくとも１つの室外機および室外機を含む、空気調和装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数の管に冷媒を分配する分配器、該分配器を含む熱交換器、該熱交換器を含む室内機および室外機、該室内機と該室外機とを含む空気調和装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
空気調和装置は、室内機と室外機との間で冷媒を循環し、冷媒と空気との間で熱交換を行い、室内を冷却し、または暖める。このため、室内機および室外機は、それぞれ熱交換器を備え、一方の熱交換器が冷媒の蒸発器として用いられる。熱交換器としては、例えば熱交換効率が高い、両端に管寄せ（ヘッダ）を有する扁平管熱交換器が用いられている。
【０００３】
扁平管熱交換器を蒸発器として用いる場合、冷媒入口側のヘッダ内は、冷媒が気液二相状態であり、気液の密度差が大きいことから、各伝熱管へ冷媒を分配する際、気液が均等になるように分配することは難しい。このため、熱交換器の伝熱面積を有効に利用することができず、空気調和装置のエネルギー効率が低下するという問題があった。
【０００４】
そこで、扁平管が差し込まれた下側部分の冷媒流路の断面積を、バイパス配管が接続された上側部分の冷媒流路の断面積より小さくし、循環流を発生し易くして、冷媒を略均等に分配する技術や、ヘッダ内を仕切部材で２つの空間に仕切り、上連通路と下連通路を設け、気液二相の冷媒を循環させ、冷媒の偏流を抑制する技術等が提案されている（例えば、特許文献１、２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１７−１４１９９９号公報
【特許文献２】特開２０１５−６８６２３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上記特許文献１に記載の技術では、運転負荷が低い場合、充分な引き込み効果が得られず、液冷媒がヘッダ内で落下し、偏流が改善されないという問題があった。
【０００７】
上記特許文献２に記載の技術では、運転負荷が低い場合でも、偏流を抑制することができるが、冷媒を循環させる必要があるため、構造が複雑になり、また、扁平管より下側のヘッダ内に流入部を設ける必要があるため、部材が増加し、安価に提供することができないといった問題があった。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、上記課題に鑑み、複数の管に冷媒を分配する分配器であって、
側面に複数の管が挿入される複数の挿入口と冷媒が供給される供給口とを備える管状部と、
管状部の長手方向の２箇所を閉鎖する第１および第２の閉鎖部と、
第１の閉鎖部から第２の閉鎖部へ向けて延び、管状部の内部空間を挿入口側の空間と供給口側の空間とに分割する仕切部と
を含み、
仕切部が、複数の挿入口に挿入された複数の管の先端と当接する２つの突出部を含み、２つの突出部間であって、第１の閉鎖部に最も近い挿入口より第１の閉鎖部側に冷媒が流通する通路を有し、
供給口が、第１の閉鎖部と第２の閉鎖部の中央より第２の閉鎖部側の管状部の側面に設けられる、分配器が提供される。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、運転負荷が低い場合でも冷媒の偏流を改善することができ、簡単な構造で、安価で提供することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】空気調和装置の構成例を示した図。
【図２】室内機および室外機の構成例を示した図。
【図３】室内機および室外機の動作について説明する図。
【図４】室内機および室外機が備える熱交換器の一例を示した図。
【図５】熱交換器内に発生する偏流について説明する図。
【図６】熱交換器に設けられる分配器の第１の例を示した図。
【図７】熱交換器に設けられる分配器の第２の例を示した図。
【図８】熱交換器に設けられる分配器の第３の例を示した図。
【図９】室内機内の熱交換器の配置の一例を示した図。
【図１０】冷媒の偏流の試験結果を示した表。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
図１は、空気調和装置の構成例を示した図である。空気調和装置は、同一空間内に設けられる１以上の室内機と、その空間の外部に設置される１以上の室外機とを含む。また、空気調和装置は、ユーザが操作するためのリモートコントローラを含む。
【００１２】
図１に例示した装置は、室内に設置された１台の室内機１０と、室外に設置された１台の室外機１１と、室内機１０を運転するための１個のリモートコントローラ１２とから構成されている。
【００１３】
室内機１０と室外機１１とは、２本の配管１３により接続され、配管１３内を冷媒が循環するように構成されている。冷媒は、熱を移動させるために用いられる熱媒体で、ハイドロフルオロカーボン（ＨＦＣ）やハイドロフルオロオレフィン（ＨＦＯ）等が用いられる。
【００１４】
リモートコントローラ１２は、電源ボタンや温度設定ボタン等の各種の入力ボタンを備え、室内機１０との間で通信を行う。リモートコントローラ１２は、ユーザの入力を受けて、室内機１０に対し、運転の開始や停止を指示し、設定温度等の情報を通知する。室内機１０と室外機１１とは、通信ケーブル等により接続され、室内機１０と室外機１１との間で通信を行う。この通信により、室内機１０は、室外機１１に対し、運転の開始や停止を指示し、室内温度や設定温度等の情報を通知する。室外機１１は、室内機１０からの指示を受けて、運転を開始または停止し、室内機１０からの情報を取得して、室内温度を設定温度に近づけるように運転負荷を変える。
【００１５】
図２は、室内機１０および室外機１１の構成例を示した図である。図２（ａ）は、室内機１０の構成例を示し、図２（ｂ）は、室外機１１の構成例を示す。
【００１６】
室内機１０は、室内の空気を吸い込み、吹き出すファン２０と、吸い込んだ空気を温め、または冷却する熱交換器２１と、室内機１０を制御する制御基板２２とを備えている。室内機１０は、室内の温度を測定する温度センサ、室内の湿度を測定する湿度センサ等を備えることができる。
【００１７】
制御基板２２は、ユーザが操作するリモートコントローラ１２と通信を行い、リモートコントローラ１２から指示を受けて、室内機１０を運転または停止し、運転モード、温度、湿度、風量等の設定や変更を行う。また、制御基板２２は、温度センサ等で測定された室内温度等や設定温度等の情報を室外機１１に通知する。さらに、制御基板２２は、ファン２０を制御し、設定温度や設定風量になるように風量を調整する。
【００１８】
室外機１１は、外気を吸い込み、吹き出すファン３０と、吸い込んだ空気を温め、または冷却する熱交換器３１と、室内機１０と室外機１１との間で冷媒を循環する圧縮機３２と、室外機１１を制御する制御基板３３と、膨張弁３４とを備えている。室外機１１は、外気温を計測する温度センサ、圧縮機３２に供給する電流を計測するセンサ、冷媒の流量を計測するセンサ、冷媒の圧力を計測するセンサ、四方弁、アキュムレータ等を備えることができる。
【００１９】
制御基板３３は、室内機１０からの指示を受けて、室外機１１を運転または停止し、通知された情報に基づき、ファン３０や圧縮機３２を制御して室内温度が設定温度になるように運転負荷を変え、室内機１０へ供給する冷媒の温度や冷媒を循環する流量等を調整する。膨張弁３４は、圧縮された冷媒を膨張させ、冷媒の温度を下げるために使用される。
【００２０】
ここで、図３を参照して、運転中の空気調和装置における室内機１０および室外機１１の動作を簡単に説明しておく。室外機１１の運転が開始されると、圧縮機３２が起動され、室内機１０と室外機１１との間の冷媒の循環が開始される。
【００２１】
図３（ａ）を参照して、空気調和装置を冷房に使用する場合について説明する。圧縮機３２が冷媒を圧縮し、吐出すると、高温、高圧の冷媒は、四方弁３５を介して熱交換器３１内に供給される。冷媒は、ファン３０により吸い込まれた外気と熱交換され、冷却される。冷却後、冷媒は、膨張弁３４により膨張され、温度が下がり、少なくとも一部が蒸発する。冷媒は、気液二相流状態で、配管１３を通して室外機１１から室内機１０へ送られる。
【００２２】
室内機１０では、熱交換器２１内に冷媒が供給され、ファン２０により吸い込まれた室内の空気と熱交換される。空気は、冷媒により冷却され、室内へ吹き出される。
【００２３】
冷媒は、熱交換器２１で空気に熱を奪われ、冷媒は気化する。冷媒は、配管１３を通り、四方弁３５を介してアキュムレータ３６に入り、熱交換器２１で気化しきれなかった液状態の冷媒を分離し、ガス状態の冷媒のみが圧縮機３２へ戻される。この動作を繰り返し、吹き出された冷たい空気で室内を設定温度になるように冷却していく。
【００２４】
図３（ｂ）を参照して、空気調和装置を暖房に使用する場合について説明する。暖房の場合は、冷房の場合と逆の動作となる。四方弁３５を切り替えて冷媒の流れを冷房とは逆にする。圧縮機３２は、気体の冷媒を断熱圧縮し、高温、高圧の状態にして吐出する。冷媒は、四方弁３５を介し、熱交換器３１ではなく、配管１３を通して室内機１０へ送られる。室内機１０では、熱交換器２１内に冷媒が供給され、ファン２０により吸い込まれた室内の空気と熱交換される。空気は、冷媒により温められ、室内へ吹き出される。
【００２５】
冷媒は、熱交換器２１で空気に熱を与えて冷却され、少なくとも一部が凝縮する。冷媒は、配管１３を通して室外機１１へ送られる。室外機１１では、膨張弁３４により凝縮した高圧の冷媒を膨張させる。これにより、冷媒は、低温、低圧の状態になる。冷媒は、熱交換器３１内に供給され、ファン３０により吸い込まれた外気と熱交換され、気化される。冷媒は、四方弁３５およびアキュムレータ３６を介して圧縮機３２へ戻される。この動作を繰り返し、吹き出された温かい空気で室内を設定温度になるように暖めていく。
【００２６】
図２（ａ）、（ｂ）に示した室内機１０および室外機１１で使用される熱交換器２１、３１の一例を、図４に示す。熱交換器２１、３１は、いずれも同じ熱交換器を使用することができるので、ここでは熱交換器２１についてのみ説明する。
【００２７】
熱交換器２１は、複数の管と、複数の管の外面に取付けられる板状部材（フィン）４１と、複数の管の両端に設けられ、複数の管に冷媒を分配し、分配された冷媒を合流させる分配器（ヘッダ）４２、４３とを含む。熱交換器２１は、複数の管が平行に延び、一方に冷媒が流れる平行流（パラレルフロー）型の熱交換器とされている。
【００２８】
管は、１つの穴を有する円管であってもよいが、図４に拡大して示す、複数の穴４０ａを有する扁平な形状の扁平管４０が好ましい。これは、管内の伝熱面積を拡大し、管とフィン４１との接触長さが増加してフィン効率を改善し、ロウ付け接続により接合し、熱抵抗を小さくすることができるからである。以下、管を扁平管４０として説明する。
【００２９】
扁平管４０は、一定の間隔で一方向に並ぶように配置され、該一方向に対して一定の間隔で平行に複数のフィン４１が接合されている。複数のフィン４１は、伝熱面積を広くし、伝熱量を増加させる。
【００３０】
ヘッダ４２は、２本の配管１３のうちの１つと接続され、例えば配管１３から供給された冷媒を複数の扁平管４０に分配する。ヘッダ４３は、２本の配管１３のうちの残りの１つと接続され、例えば複数の扁平管４０に分配された冷媒を合流させ、合流した冷媒を送出する。
【００３１】
冷媒は、複数の扁平管４０の中の複数の穴４０ａを通してヘッダ４２からヘッダ４３へ移動する。空気は、フィン４１の間を通り移動する。冷媒と空気は、扁平管４０の管壁およびフィン４１を介して熱交換する。
【００３２】
このため、扁平管４０やフィン４１は、熱伝導率が高い材料から作製されることが好ましい。熱伝導率が高い材料としては、カーボンナノチューブ、金、銀、銅、アルミニウム、アルミニウム合金等を挙げることができる。
【００３３】
図５を参照して、熱交換器５０を蒸発器として用いる場合の熱交換器５０内に発生する偏流について説明する。熱交換器５０は、図４に示した熱交換器２１と同様、複数の扁平管５１と、複数のフィン５２と、ヘッダ５３、５４とを含む。ここでは、ヘッダ５３に冷媒が供給され、ヘッダ５３で各扁平管５１に冷媒が分配され、ヘッダ５４へと移動し、ヘッダ５４で合流して送出されるものとする。
【００３４】
ヘッダ５３へ供給される冷媒は、気体と液体が混ざり合った気液二相流状態である。図５は、冷媒がヘッダ５３で各扁平管５１に分配され、各扁平管５１内を流れている様子を示している。図５中、扁平管５１内の塗り潰した部分５５が気液二相流状態を示し、白色で示す部分５６がガス状態を示す。
【００３５】
ヘッダ５３、５４の内部が空洞である場合、気体に比較して液体は密度が大きいため、重力により下方へ集まり、気液二相流状態の冷媒は下側の扁平管５１に多く流れる。図５に示す例では、５段に配置された扁平管５１の最下段の扁平管５１がほぼ塗り潰され、それ以外の扁平管５１はその量が少なく、流れに偏り（偏流）が生じている。
【００３６】
このように偏流が発生すると、熱交換器５０の熱交換効率が低下する。したがって、偏流を発生しないように均等に分配することができるヘッダ５３が必要となる。
【００３７】
図６は、ヘッダの第１の構成例を示した図である。図６（ａ）は、ヘッダを長手方向に切断した断面図で、図６（ｂ）は、図６（ａ）の切断線Ａ−Ａで切断した断面図である。蒸発器として用いる場合のヘッダは、冷媒の入口側のヘッダ４２である。ヘッダ４２は、側面に複数の扁平管４０が挿入される複数の挿入口６０と、冷媒が供給される供給口６１とを備える管状部材６２と、管状部材６２の長手方向の２箇所を閉鎖する閉鎖部材６３、６４とを含む。管状部材６２は、例えば断面が円形の管とされる。閉鎖部材６３、６４は、管状部材６２の内部を閉鎖する略円形の蓋等とされる。なお、管状部材６２は、管状のものであれば、管に限られるものではない。例えば、管状部材６２としては、断面がコの字形の部材を２つ使用して形成した断面が矩形の管であってもよいし、断面が楕円形の管であってもよい。以下、閉鎖部材（第２の閉鎖部材）６３が設けられる位置を上側とし、閉鎖部材（第１の閉鎖部材）６４が設けられる位置を下側として説明する。
【００３８】
ヘッダ４２は、上側の閉鎖部材６３から下側の閉鎖部材６４へ向けて延び、管状部材６２の内部空間を複数の挿入口６０側の空間６５と供給口６１側の空間６６とに分割する仕切部材６７を含む。仕切部材６７は、上側の閉鎖部材６３から下側の閉鎖部材６４へ向けて延び、複数の挿入口６０に挿入された複数の扁平管４０の先端と当接する２つの突出部６８、６９を含む。また、仕切部材６７は、２つの突出部６８、６９の間であって、最も下側の挿入口６０より下側（閉鎖部材６４側）に冷媒が流通する通路７０を有する。
【００３９】
管状部材６２は、扁平管４０が差し込まれるように挿入されるため、挿入口６０が内部へ押し込められた位置となり、側部の断面が扁平管４０を挟んで円弧状になっている。
【００４０】
冷媒は、気液二相流状態で供給口６１から供給され、仕切部材６７により形成された空間６６を通り、重力も加わって下方へ向けて流れる。冷媒は、通路７０を通って空間６５内へ入り、空間６５内を下側から上側へ向けて流れる。空間６５は、冷媒が流れる流路断面の一部が、挿入された扁平管４０により塞がれており、扁平管４０の先端に２つの突出部６８、６９が当接することから、図６（ｂ）に示すように、３つの流路７１〜７３が形成される。２つの突出部６８、６９は、扁平管４０の穴を塞がないように、扁平管４０の先端の最も離間した２点と当接している。
【００４１】
第１の流路７１は、断面が２つの突出部６８、６９と仕切部材６７の本体（２つの突出部６８、６９以外の平板部分）と複数の扁平管４０の先端とによって囲まれた部分とされ、下側の閉鎖部材６４から上側の閉鎖部材６３へと連続する領域である。第２の流路７２は、断面が管状部材６２と管状部材６２内へ挿入された扁平管４０の側部と突出部６８とによって囲まれた部分とされ、下側の閉鎖部材６４から上側の閉鎖部材６３へと連続する領域である。第３の流路７３は、断面が管状部材６２と管状部材６２内へ挿入された扁平管４０の側部と突出部６９とによって囲まれた部分とされ、下側の閉鎖部材６４から上側の閉鎖部材６３へと連続する領域である。
【００４２】
第２の流路７２と第３の流路７３の断面積は、ほぼ同じである。第１の流路７１の断面積と第２の流路７２および第３の流路７３の断面積は、２つの突出部６８、６９の突出長さによって変わる。断面積は、冷媒の流速と関係し、速いほど、気液が分離することなく気液二相流状態で流路を流れる。
【００４３】
このため、第１の流路７１の断面積を、第２の流路７２の断面積と第３の流路７３の断面積とを加算したものより大きくすることができる。これにより、第２の流路７２および第３の流路７３での冷媒の流速を速くして気液二相流状態で流れ、第１の流路７１には、下側と上側の両方から気液二相流状態で冷媒を供給することができる。その結果、いずれの扁平管４０にも、均等に気液二相流状態の冷媒が流れ、冷媒の偏流を改善することができる。
【００４４】
なお、空間６５には、第１の流路７１、第２の流路７２、第３の流路７３以外の領域、すなわち上下に並ぶ扁平管４０の間の空間７４が存在する。空間７４では、流速が異なる冷媒が流れ込み、滞留する冷媒が押し出され、各流路へ流出することが繰り返される。これにより、図６（ａ）に示すように各空間７４内で渦７５が発生し、冷媒を撹拌する効果が得られ、気液の分離が抑制される。
【００４５】
ところで、空気調和装置の運転条件には、定格負荷条件と中間負荷条件とがある。定格負荷条件は、仕様を満足する最大負荷で運転するときの条件で、中間負荷条件は、定格負荷より小さい負荷で運転するときの条件で、例えば定格負荷の５０％の負荷で運転するときの条件である。なお、運転条件は、定格負荷条件と中間負荷条件に限られるものではなく、最小負荷条件等のその他の条件を含んでいてもよい。条件は、冷媒の循環量等の条件を含み、ほぼ負荷に比例して決められる。
【００４６】
このため、中間負荷条件等の冷媒の循環量が少なくなる条件では、ヘッダ内が単なる空洞で、下側から供給する場合、ヘッダ内での冷媒流速が遅くなり、冷媒が上側の閉鎖部材まで到達しにくくなる。
【００４７】
図６に示したヘッダ４２では、仕切部材６７で内部を仕切り、上側から冷媒を供給するため、冷媒の循環量が少なくなっても、重力も加わって冷媒速度を加速させることができる。また、下側から上側へと流れる冷媒の流路の断面の一部が挿入された扁平管４０で塞がれているため、冷媒の流路の断面積が小さくなる。このため、中間負荷条件等のように冷媒の循環量が少なくなったとしても、一定以上の流速とし、冷媒を上側の閉鎖部材６３まで到達させることができ、冷媒の偏流を改善することができる。
【００４８】
ここでは、冷媒入口側のヘッダ４２の構造について説明したが、出口側のヘッダ４３は複数の扁平管４０が挿入され、内部が空洞とされたヘッダであってもよいし、ヘッダ４２と同じ構造のヘッダであってもよい。
【００４９】
図７は、ヘッダの第２の構成例を示した図である。図７（ａ）は、ヘッダを長手方向に切断した断面図で、図７（ｂ）は、図７（ａ）の切断線Ｂ−Ｂで切断した断面図である。ヘッダ４２は、図６に示した例と同様、複数の挿入口６０と供給口６１とを備える管状部材６２と、管状部材６２の長手方向の２箇所を閉鎖する閉鎖部材６３、６４とを含む。
【００５０】
ヘッダ４２は、図６に示した例と同様、管状部材６２の内部空間を複数の挿入口６０側の空間６５と供給口６１側の空間６６とに分割する仕切部材６７を含む。仕切部材６７は、複数の挿入口６０に挿入された複数の扁平管４０の先端と当接する２つの突出部６８、６９を含み、２つの突出部６８、６９の間であって、最も下側の挿入口６０より下側に通路７０を有する。これらの構成は、図６を参照して既に説明したので、ここでは説明を省略する。
【００５１】
仕切部材６７は、挿入された各扁平管４０の先端の２点と当接する２つの突出部６８、６９に加え、２つの突出部６８、６９の間であって、各扁平管４０の穴を塞がないように、各扁平管４０の先端と当接する複数の突起８０を備える。
【００５２】
各扁平管４０は、２つの突出部６８、６９と当接し、挿入方向への位置決めを行うことができるが、当接する点が同じ高さの２点では、上下に傾き、位置決めが安定しない。そこで、上記の２点とは高さが異なる位置に突起８０を設けることで、上下に傾くことを防止し、位置決めを安定させることができる。突起８０は、例えば扁平管４０の先端の、２つの突出部６８、６９を結ぶ直線より上側の１点と当接する位置に設けることができる。なお、これは一例であるので、下側の１点と当接する位置等であってもよい。
【００５３】
仕切部材６７は、各扁平管４０の先端と当接する２つの突出部６８、６９を備える面の裏面に、上側の閉鎖部材６３から下側の閉鎖部材６４に向けて延び、管状部材６２の内面と当接する２つの配置固定部８１、８２を備える。２つの配置固定部８１、８２を備えることで、仕切部材６７が管状部材６２の内面に沿って回転することが抑制され、仕切部材６７の配置を固定することができる。なお、配置を固定できれば、２つ設ける必要はなく、１つであってもよい。また、配置を固定できれば、閉鎖部材６３から閉鎖部材６４まで延びていなくてもよい。
【００５４】
また、仕切部材６７は、２つの配置固定部８１、８２の間であって、供給口６１に挿入される冷媒の供給配管４４の先端と当接する突起８３を備える。供給配管４４を供給口６１に挿入する場合、どの程度挿入してよいか分からない。また、供給配管４４の先端が仕切部材６７と当接すると、冷媒の供給口が閉鎖され、冷媒が供給できなくなってしまう。仕切部材６７に突起８３を設けることで、供給配管４４の挿入方向への位置決めを安定させることができる。
【００５５】
仕切部材６７が複数の突起８０および突起８３を備えることで、各扁平管４０および供給配管４４の位置決めが容易となる。なお、突起は、複数の突起８０のみを設けてもよいし、突起８３のみを設けてもよい。また、突起は、各扁平管４０、供給配管４４に対して１つに限られるものではなく、２つ以上設けてもよい。ただし、数が増えると、冷媒の流路を塞ぐので、各扁平管４０、供給配管４４に対して１つが好ましい。
【００５６】
図８は、ヘッダの第３の構成例を示した図である。図８（ａ）は、ヘッダを長手方向に切断した断面図で、図８（ｂ）は、図８（ａ）の切断線Ｃ−Ｃで切断した断面図である。ヘッダ４２は、複数の挿入口６０と供給口６１とを備える管状部材６２と、管状部材６２の長手方向の２箇所を閉鎖する閉鎖部材６３、６４とを含む。
【００５７】
ヘッダ４２は、管状部材６２の長手方向を閉鎖する閉鎖部材（第３の閉鎖部材）９０を含む。また、ヘッダ４２は、閉鎖部材６３と閉鎖部材９０により閉鎖された空間を、複数の挿入口６０側の空間９１と、供給口６１側の空間９２とに分割する仕切部材（第２の仕切部材）９３を含む。仕切部材９３は、複数の挿入口６０に挿入された複数の扁平管４０の先端と当接する２つの突出部（第２の突出部）９４、９５を含み、２つの突出部９４、９５の間であって、最も下側の挿入口６０より下側（閉鎖部材６３側）に通路（第３の通路）９６を有する。閉鎖部材６３には、冷媒が流れる通路（第２の通路）９７が形成され、空間９２は下側が閉鎖される。
【００５８】
冷媒が供給口６１から流入すると、空間６６を下方に向けて流れる冷媒と、通路９７、９６を通り、上側の空間９１へ流れる冷媒とに分岐される。空間６６へ供給された冷媒については、図６を参照して既に説明したので、ここでは説明を省略する。
【００５９】
空間９１へ供給された冷媒は、通路９６を通して空間９１へ入り、下側から上側へと３つの流路を流れる。３つの流路は、図６で示した例と同様、第１の流路、第２の流路、第３の流路である。第１の流路１００は、仕切部材９３と２つの突出部９４、９５と扁平管４０の先端とで囲まれる部分とされ、下側の閉鎖部材６３から上側の閉鎖部材９０へと連続する領域である。第２の流路１０１は、管状部材６２と扁平管４０の側部と突出部９４とで囲まれる部分とされ、下側の閉鎖部材６３から上側の閉鎖部材９０へと連続する領域である。第３の流路１０２は、管状部材６２と扁平管４０の側部と突出部９５とで囲まれる部分とされ、下側の閉鎖部材６３から上側の閉鎖部材９０へと連続する領域である。
【００６０】
この場合も、第１の流路１００の断面積を、第２の流路１０１の断面積と第３の流路１０２の断面積とを加算したものより大きくし、第２の流路１０１および第３の流路１０２での冷媒の流速を速くして気液二相流状態で流れるようにし、第１の流路１００には、下側と上側の両方から気液二相状態で冷媒を供給することができる。これにより、いずれの扁平管４０にも、均等に気液二相流状態で冷媒が流れ、冷媒の偏流を改善することができる。
【００６１】
この場合、空間９１へも冷媒が適切に供給されるように、供給口６１は、出来るだけ上側で通路９７に近い位置に設けることが好ましい。
【００６２】
図８に示した例では、図７に示した突起８０、８３が設けられていないが、突起８０、８３の一方またはその両方が設けられていてもよい。
【００６３】
このように、管状部材６２の長手方向に閉鎖部材９０とその内部に仕切部材９３とを追加していくことで、扁平管４０の本数が多くなっても、ヘッダ４２を１本とし、各扁平管４０に冷媒をほぼ均等に分配することができる。閉鎖部材と仕切部材を追加するだけであるため、材料費を抑制することができる。
【００６４】
図９は、図６〜図８に例示したヘッダ４２を使用した熱交換器２１を室内機１０に適用する場合の配置例を示した図である。室内機１０は、内部にファン２０を有し、熱交換器２１は、ファン２０の周囲を取り囲むように配置される。
【００６５】
図９に示す例では、熱交換器２１は、２段１組で、３組配置されている。各熱交換器２１のヘッダのヘッダ軸と矢線で示す重力方向とのなす角度θが、４５度以内の角度となるように配置されている。
【００６６】
これは、熱交換器２１の外表面に空気中の水分が凝縮し、水滴となっても、熱交換器２１の外表面を伝って下方へ流れ、ファン２０へ水滴が落下しないようにするためである。
【００６７】
なお、熱交換器２１は、２段１組に限られるものではなく、１段であってもよいし、３段以上であってもよい。
【００６８】
ここで、偏流を表す指標として、各扁平管４０における気液二相流状態の長さ（図５の塗り潰した部分５５の長さ）の標準偏差をσＬとし、各扁平管４０における気液二相流状態の長さの平均値をＬａｖｅとすると、偏流率Ｄｒは、次の式１で定義することができる。偏流率Ｄｒは、その値が小さいほど、冷媒が均等に分配されていることを示す指標である。
【００６９】
【数１】
2020176822.tif 000003
【００７０】
図１０は、偏流率を比較するために試験を行った結果を示した図である。試験は、従来の内部が空洞とされたヘッダ（仕切部材なし）と、図６に示した内部に仕切部材６７を設けたヘッダ（仕切部材有り）とを使用して行った。ヘッダへは、冷媒としてＲ３２（ハイドロフルオロカーボン）を１０ｋｇ／ｈと５ｋｇ／ｈの２つの流量で供給した。また、試験は、冷媒入口の乾き度を約０．７、出口冷媒過熱度を５度、空気側入口温度を２７度として行った。乾き度は、気液二相流状態において気体が占める重量割合で、飽和のときが１で、液体のみの場合が０である。過熱度は、飽和温度から何度温度上昇したかを示す値である。試験は、仕切部材なしと仕切部材有りで流量を変えて２回ずつ行った。
【００７１】
試験結果は、図１０に示すように、従来の仕切部材なしの場合、偏流率が大きかったが、仕切部材有りの本分配器の場合は、偏流率が小さくなり、偏流が改善していることが確認された。また、１０ｋｇ／ｈの流量のときを定格負荷条件とし、５ｋｇ／ｈの流量のときを中間負荷条件として参照した場合、従来の仕切部材なしの場合、偏流率が拡大しているが、本分配器の場合、偏流率がほぼ変わらず、負荷を変えて運転しても、各扁平管４０にほぼ均等に冷媒を分配できていることが確認された。
【００７２】
本分配器を提供することで、中間負荷条件や最小負荷条件での運転時であっても、パラレルフロー型の熱交換器内の各扁平管４０への液冷媒供給量の偏りを単純な構造で抑制することができる。また、液冷媒供給量の偏りを抑制することができるので、熱交換器２１としての性能を改善することができ、熱交換器２１を備えた室内機や室外機を含む空気調和装置の消費電力を抑制することが可能となる。
【００７３】
これまで本発明の分配器、熱交換器、室内機、室外機および空気調和装置について上述した実施形態をもって詳細に説明してきたが、本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、他の実施形態や、追加、変更、削除など、当業者が想到することができる範囲内で変更することができ、いずれの態様においても本発明の作用・効果を奏する限り、本発明の範囲に含まれるものである。
【符号の説明】
【００７４】
１０…室内機
１１…室外機
１２…リモートコントローラ
１３…配管
２０、３０…ファン
２１、３１、５０…熱交換器
２２、３３…制御基板
３２…圧縮機
３４…膨張弁
３５…四方弁
３６…アキュムレータ
４０、５１…扁平管
４０ａ…穴
４１、５２…フィン
４２、４３、５３、５４…ヘッダ
４４…供給配管
５５、５６…部分
６０…挿入口
６１…供給口
６２…管状部材
６３、６４、９０…閉鎖部材
６５、６６、７４、９１、９２…空間
６７、９３…仕切部材
６８、６９、９４、９５…突出部
７０、９６、９７…通路
７１、１００…第１の流路
７２、１０１…第２の流路
７３、１０２…第３の流路
７５…渦
８０、８３…突起
８１、８２…配置固定部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
2020176822.tif 000009
【図７】
2020176822.tif 000010
【図８】
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【図９】
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【図１０】
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