(57)【要約】【課題】定格運転条件から低回転の運転条件までの流量条件において、コスト増大を抑制しつつ、各冷媒管に冷媒を安定して分配することができる冷媒分配器及びこれを用いた冷凍サイクル装置を得る。【解決手段】冷媒分配器２１は、入口管３１と、この入口管が接続されたヘッダ管３０と、前記入口管より鉛直方向下方であって、前記ヘッダ管の一端側４３に接続された複数の冷媒管３２とを備え、前記入口管から前記ヘッダ管に流入した冷媒が複数の前記冷媒管に分配される分配器である。前記ヘッダ管は、前記冷媒管が接続された一端側に、前記ヘッダ管の鉛直方向上方側が傾斜するように配置されている。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
入口管と、前記入口管が接続されたヘッダ管と、前記入口管より鉛直方向下方であって、前記ヘッダ管の一端側に接続された複数の冷媒管と、を備えて、前記入口管から前記ヘッダ管に流入した冷媒が複数の前記冷媒管に分配される冷媒分配器であって、
前記ヘッダ管は、前記冷媒管が接続された前記一端側に、前記ヘッダ管の鉛直方向上方側が傾斜するように配置されていることを特徴とする冷媒分配器。
【請求項２】
請求項１に記載の冷媒分配器において、前記ヘッダ管と鉛直方向とのなす角度が１０°以上９０°以下であることを特徴とする冷媒分配器。
【請求項３】
請求項１に記載の冷媒分配器において、前記ヘッダ管と鉛直方向とのなす角度が３０°以上５０°以下であることを特徴とする冷媒分配器。
【請求項４】
請求項１に記載の冷媒分配器において、前記ヘッダ管と鉛直方向とのなす角度が１０°以上４５°以下であることを特徴とする冷媒分配器。
【請求項５】
請求項１に記載の冷媒分配器において、前記ヘッダ管と鉛直方向とのなす角度が３０°以上４５°以下であることを特徴とする冷媒分配器。
【請求項６】
請求項１乃至５の何れか１項に記載の冷媒分配器において、
前記ヘッダ管は、前記入口管と前記冷媒管との間であって、前記ヘッダ管の内壁面から突出する突出部を有し、
前記突出部は前記冷媒管が接続された前記一端側に向かって鉛直方向下方に傾斜する傾斜部を有することを特徴とする冷媒分配器。
【請求項７】
請求項６に記載の冷媒分配器において、前記突出部は前記ヘッダ管の内壁面の全周に形成されることを特徴とする冷媒分配器。
【請求項８】
請求項６に記載の冷媒分配器において、前記突出部は前記冷媒管と前記ヘッダ管との接続部の前記ヘッダ管長手方向上方に切欠部を有することを特徴とする冷媒分配器。
【請求項９】
請求項６に記載の冷媒分配器において、前記冷媒管が接続された前記一端側の前記突出部の突出幅は、前記一端側と反対側の突出幅よりも小さいことを特徴とする冷媒分配器。
【請求項１０】
入口管と、前記入口管が接続されたヘッダ管と、前記入口管より鉛直方向下方であって、前記ヘッダ管の一端側に接続された複数の冷媒管と、を備えて、前記入口管から前記ヘッダ管に流入した冷媒が複数の前記冷媒管に分配される冷媒分配器であって、
前記ヘッダ管は、
前記冷媒管が接続された前記一端側に、前記ヘッダ管の鉛直方向上方側が傾斜するように配置されると共に、
前記冷媒管より上側に配置された上部側ヘッダ管と、この上部側ヘッダ管よりも下側に配置された下部側ヘッダ管を備え、
前記上部側ヘッダ管の傾き角度と前記下部側ヘッダ管の傾き角度を互いに異なる角度として接続していることを特徴とする冷媒分配器。
【請求項１１】
請求項１０に記載の冷媒分配器において、
前記冷媒管が接続された前記一端側に向けて、前記上部側ヘッダ管が、鉛直方向を基準に、任意の角度θ１の角度で傾けて設置され、前記下部側ヘッダ管は、鉛直方向を基準に、前記角度θ１より小さい角度θ２で設置されていることを特徴とする冷媒分配器。
【請求項１２】
請求項１１に記載の冷媒分配器において、前記上部側ヘッダ管の傾き角度θ１は鉛直方向とのなす角度が１０°以上４５°以下であり、前記下部側ヘッダ管の傾き角度θ２は鉛直方向とのなす角度が０°以上２０°以下であることを特徴とする冷媒分配器。
【請求項１３】
請求項１２に記載の冷媒分配器において、前記上部側ヘッダ管の傾き角度θ１は鉛直方向とのなす角度が３０°以上４５°以下であり、前記下部側ヘッダ管の傾き角度θ２は鉛直方向とのなす角度が０°よりも大きく２０°以下であることを特徴とする冷媒分配器。
【請求項１４】
入口管と、前記入口管が接続されたヘッダ管と、前記入口管より鉛直方向下方であって、前記ヘッダ管の一端側に接続された複数の冷媒管と、を備えて、前記入口管から前記ヘッダ管に流入した冷媒が複数の前記冷媒管に分配される冷媒分配器であって、
前記ヘッダ管は、
前記冷媒管が接続された前記一端側に、前記ヘッダ管の鉛直方向上方側が傾斜するように配置されると共に、前記ヘッダ管全体が曲管形状に構成されていることを特徴とする冷媒分配器。
【請求項１５】
請求項１４に記載の冷媒分配器において、前記曲管形状のヘッダ管は、その鉛直方向上端部側が、鉛直方向を基準に、任意の角度θ１の角度で傾けて設置されると共に、前記ヘッダ管の鉛直方向下端部側は、鉛直方向を基準に、前記角度θ１より小さい角度θ２で設置され、前記ヘッダ管における前記鉛直方向上端部側から鉛直方向下端部側の間の部分については、任意の曲率で連続的に接続されていることを特徴とする冷媒分配器。
【請求項１６】
請求項１５に記載の冷媒分配器において、前記ヘッダ管の鉛直方向上端部側の傾き角度θ１は鉛直方向とのなす角度が１０°以上４５°以下であり、前記ヘッダ管の鉛直方向下端部側の傾き角度θ２は鉛直方向とのなす角度が０°以上２０°以下であることを特徴とする冷媒分配器。
【請求項１７】
請求項１６に記載の冷媒分配器において、前記ヘッダ管の鉛直方向上端部側の傾き角度θ１は鉛直方向とのなす角度が３０°以上４５°以下であり、前記ヘッダ管の鉛直方向下端部側の傾き角度θ２は鉛直方向とのなす角度が０°よりも大きく２０°以下であることを特徴とする冷媒分配器。
【請求項１８】
請求項１乃至１７の何れか１項に記載の冷媒分配器を備えていることを特徴とする冷凍サイクル装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数に分岐した冷媒管に冷媒を分配する冷媒分配器及びこの冷媒分配器を備えた冷凍サイクル装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、空気調和機、ヒートポンプ式給湯器等の冷凍サイクル装置は、圧縮機、電動弁等の絞り装置、凝縮器及び蒸発器が配管で接続された冷媒回路を有する。この冷凍サイクル装置の冷凍サイクルでは、冷媒回路内を循環する冷媒が、熱交換器（凝縮器及び蒸発器）で熱交換の対象となる空気、水等に対して吸熱または放熱を繰り返す。
【０００３】
例えば、空気調和機の室内機または室外機の熱交換器は、熱交換器の空気側伝熱面であるフィンに対して複数の冷媒管を接合することで、冷媒管内の冷媒と空気間の熱移動を効率的に行う。この構造では、室内機または室外機の熱交換器内に並列に設けられた複数本の冷媒管のそれぞれに冷媒を分配する必要がある。熱交換器の配管内で気液二相流となって流れる冷媒は、その液体冷媒と気体冷媒との間で数十倍の密度の差があり、気液二相のそれぞれの流速も大きく異なる。そのため、気液二相状態で通流する冷媒は、気液界面が乱れて冷媒の流動が複雑かつ不安定となる。したがって、室内機または室外機の熱交換器で効率的に冷媒が作用するように、室内機または室外機の熱交換器の各冷媒管に対して、気液二相からなる冷媒を所定の分配比率で安定して分配することが必要となる。
【０００４】
また、通流する液体冷媒に重力の作用により配管内で液体冷媒が偏る場合があるため、冷媒に作用する重力の影響を考慮して、熱交換器の各冷媒管に対して気液二相からなる冷媒を所定の分配比率で安定して分配させる必要がある。
【０００５】
更に、定格回転数以下の回転数での運転時など冷媒流量が定格運転時より低くなる場合には、定格運転時とは冷媒の流速が異なり、流動形態が変動するが、これらを考慮して、気液二相からなる冷媒を回転数の変動に応じて適切に分配させる必要がある。
【０００６】
特許文献１（特開２０１３−００２６８８号公報）に記載された冷媒分配器においては、分配部として垂直方向に設置されるヘッダ管（ヘッダパイプ）を設け、該ヘッダ管に複数の配管（扁平チューブ）を水平方向に設置したものであり、前記ヘッダ管内部に冷媒誘導構造として、同心円状やらせん状のリブを設けることで、気体冷媒と液体冷媒の混合を促進し、冷媒を均等に分配するようにしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２０１３−００２６８８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
上記特許文献１に記載された冷媒分配器においては、液体冷媒の流量が少ない場合、液体冷媒の流速が低くなることで、液体冷媒が冷媒誘導構造の壁面に沿って流れ易くなるため、気体冷媒と液体冷媒の混合が促進されず、下流側の複数の各配管（冷媒管）へ冷媒を均等に分配する効果がほとんど得られない。従って、低流量時での性能が著しく低下する課題がある。また、ヘッダ管内部の構造が極めて複雑になり、製造コストも増大する。
【０００９】
本発明の目的は、定格運転条件から低回転の運転条件までの流量条件において、コスト増大を抑制しつつ、各冷媒管に冷媒を安定して分配することができる冷媒分配器及びこれを用いた冷凍サイクル装置を得ることにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の冷媒分配器は、入口管と、この入口管が接続されたヘッダ管と、前記入口管より鉛直方向下方であって、前記ヘッダ管の一端側に接続された複数の冷媒管と、を備えて、前記入口管から前記ヘッダ管に流入した冷媒が複数の前記冷媒管に分配される分配器であって、前記ヘッダ管は、前記冷媒管が接続された一端側に、前記ヘッダ管の鉛直方向上方側が傾斜するように配置されていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、定格運転条件から低回転の運転条件までの流量条件において、コスト増大を抑制しつつ、各冷媒管に冷媒を安定して分配することができる冷媒分配器及びこれを用いた冷凍サイクル装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の実施例１に係る冷凍サイクル装置（家庭用空気調和機）の冷媒回路図。
【図２】本発明の実施例１に係る冷媒分配器の断面図。
【図３】冷媒管への液体冷媒分配量相対ばらつき度の低減効果を説明する線図。
【図４】本発明の実施例２に係る冷媒分配器の断面図。
【図５】本発明の実施例３に係る冷媒分配器の断面図。
【図６】本発明の実施例４に係る冷媒分配器の断面図。
【図７】本発明の実施例５に係る冷媒分配器の断面図。
【図８】本発明の実施例６に係る冷媒分配器の断面図。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明の冷媒分配器及びこの冷媒分配器を備えた冷凍サイクル装置の具体的実施例を、図面を用いて説明する。なお、各図において、同一符号を付した部分は同一或いは相当する部分を示している。
【００１４】
本実施例の冷媒分配器は、入口管と、入口管が接続されたヘッダ管と、入口管より鉛直方向下方であってヘッダ管の一端側に接続された複数の冷媒管と、を備えて、入口管からヘッダ管に流入した冷媒が複数の冷媒管に分配される分配器であって、ヘッダ管は冷媒管が接続された一端側にヘッダ管の鉛直方向上方側が傾斜するように配置される。本発明の冷媒分配器によれば、冷媒管が接続された一端側にヘッダ管の鉛直方向上方側が傾斜するようにヘッダ管を配置することにより、定格運転条件から低回転の運転条件までの流量条件においても、コスト増大やエネルギー損失の発生を抑制しつつ、各冷媒管に冷媒を安定して分配することができる。
【実施例１】
【００１５】
図１〜図３を用いて、本発明の実施例１について説明する。まず、本実施例の冷媒分配器が適用される冷凍サイクル装置としての家庭用空気調和機について説明し、その後、本実施例の冷媒分配器について説明する。
【００１６】
図１は実施例１における冷凍サイクル装置としての家庭用空気調和機の冷媒回路図の例である。図１に示すように、本実施例に係る家庭用空気調和機（以下「空気調和機」という。）１００は、一般的な構成を有するものであり、圧縮機１、四方弁２、電動弁等の冷暖房絞り装置３、室内熱交換器４、及び室外熱交換器５が冷媒配管１４で環状に接続されている。
【００１７】
空気調和機１００は、四方弁２を切替えることで、室内熱交換器４を蒸発器、室外熱交換器５を凝縮器として使用する冷房運転と、室内熱交換器４を凝縮器、室外熱交換器５を蒸発器として使用する暖房運転とを行う。なお、図１において、実線矢印Ｘは冷房運転時における冷媒の循環方向を示し、破線矢印Ｙは暖房運転時における冷媒の循環方向を示している。
【００１８】
例えば、冷房運転時の空気調和機１００においては、圧縮機１で圧縮された高温高圧の冷媒が、四方弁２を通過して室外熱交換器５に流入し、空気との熱交換により放熱して凝縮する。その後、冷媒は、冷暖房絞り装置３により等エンタルピ膨張し、低温低圧で気体冷媒と液体冷媒とが混在した気液二相流となって室内熱交換器４へ流入する。そして、室内熱交換器４での液体冷媒は、冷媒管１１及びこれらに取り付けられたフィン（図示省略）を通して空気からの吸熱作用により気体冷媒に気化する。つまり、液体冷媒が気化する際に室内熱交換器４が周囲の空気を冷却することで空気調和機１００は、冷房機能を発揮する。
【００１９】
室内熱交換器４を出た冷媒は、圧縮機１へ戻って高温高圧に圧縮されると共に、四方弁２を通り室外熱交換器５に流入する。室外熱交換器５では、冷媒管１２及びこれらに取り付けられたフィン（図示省略）を通して液体冷媒に液化する。その後、冷暖房絞り装置３及び室内熱交換器４を循環する。このような冷媒の循環が繰り返されることで冷凍サイクルが構成される。尚、以上のような空気調和機１００は、一般的な構成について述べているが、本発明の適用に際しては、上記構成に限定されるものではない。
【００２０】
図２は、実施例１における冷媒分配器の構成を説明する断面図である。本実施例に係る冷媒分配器は、冷房暖房の運転形態により、気体冷媒と液体冷媒とが混在した気液二相流が流入する室内熱交換器４と室外熱交換器５の冷媒分配器２１〜２４の少なくとも何れかに適用される。以下の説明では冷媒分配器２１を代表にして説明する。
【００２１】
本実施例の冷媒分配器２１は、ヘッダ管３０、気体冷媒と液体冷媒が混在する冷媒が流入する入口管３１、及び冷媒が流出する複数の冷媒管３２を備える。冷媒管３２にはフィン（図示省略）が接続される。入口管３１の鉛直方向下方には、複数の冷媒管３２がヘッダ管３０に接続される。ヘッダ管３０、入口管３１及び冷媒管３２は銅などの熱伝導率の高い金属材料のパイプで構成される。入口管３１及び冷媒管３２は、ヘッダ管３０と内部に冷媒流路を形成するように、ろう付けまたは溶着などにより接続される。
【００２２】
ここで、液体冷媒を冷媒管３２側に誘導する構造として、ヘッダ管３０の上方側が、冷媒管３２とヘッダ管３０の接続部側である一端側４３（ヘッダ管３０から冷媒が流入する冷媒管３２の入口部側）に向けて、鉛直方向を基準に角度θの角度で傾いて設置される。つまり、冷媒管３２が接続された前記一端側４３に、ヘッダ管３０の鉛直方向上方側が傾斜するように、ヘッダ管３０が配置される。
【００２３】
このようにヘッダ管３０を傾けて配置することにより、ヘッダ管３０の内部を通流する液体冷媒は、ヘッダ管３０の内面における冷媒管３２の入口側の壁面により多く流れるようになる。その結果、ヘッダ管３０の上部に接続された冷媒管３２にも液体冷媒が分配されるようになるので、液体冷媒がヘッダ管３０の内面を流下してヘッダ管３０の下部に溜まることが抑制され、複数の冷媒管３２への冷媒分配の偏りを改善することができる。
【００２４】
ヘッダ管３０の傾け角度（傾き角度）θと複数の冷媒管３２への液体冷媒分配量の相対ばらつき度との関係（数値シミュレーション結果）を図３に示す。  
図３に示すように、ヘッダ管の傾き角度θが１０°以上９０°以下の範囲で少なくとも１０％以上の冷媒分配量の相対ばらつき度の低減効果を確認することができた。従って、ヘッダ管傾き角度θは１０°以上９０°以下とすることが好ましい。
【００２５】
ここで、冷媒分配量の相対ばらつき度の低減量を考慮すると、相対ばらつき度は５０％以下であることがより好ましい。従って、このような観点からは、ヘッダ管傾き角度θが３０°以上５０°以下であることがより好ましい。
【００２６】
一方、ヘッダ管傾き角度θが４５°以上では、冷媒分配量の相対ばらつき度が増加する。また、ヘッダ管の傾き角度θが大きくなるとより大きな設置面積が必要となる。従って、ヘッダ管傾き角度θは４５°以下が望ましい（同じ効果が得られるのであればヘッダ管の傾き角度θは小さいほど好ましく、例えば、相対ばらつき度が同じ５０％である３０°と５０°であれば、３０°がより好ましい。）。従って、このような観点からは、ヘッダ管傾き角度θが１０°以上４５°以下がより好ましい。
【００２７】
更に、冷媒分配量の相対ばらつき度の低減効果（ばらつき度５０％以下）及び設置面積を考慮すると、ヘッダ管の傾き角度θは３０°以上４５°以下であることが最も好ましい。
【実施例２】
【００２８】
次に、図４を用いて本発明の冷媒分配器の実施例２について説明する。本実施例では、ヘッダ管３０は、入口管３１と冷媒管３２との間であって、ヘッダ管３０の内壁面から突出する突出部３４を有し、この突出部３４は前記冷媒管３２が接続された前記ヘッダ管３０の一端側４３に向かって鉛直方向下方に傾斜する傾斜部を有する。本実施例においては、前記突出部３４は前記ヘッダ管３０の内壁面の全周に形成されている。
【００２９】
図４は本実施例２における冷媒分配器２１の断面図である。図４の（Ａ）は、ヘッダ管３０の上部及びヘッダ管３０に接続された入口管３１及び冷媒管３２の部分を示す拡大断面図であり、図４の（Ｂ）は、ヘッダ管３０内部をヘッダ管３０長手方向から見た形状図である。
【００３０】
本実施例では、ヘッダ管３０内壁面であって、入口管３１の冷媒流れの下流側と冷媒管３２の上流側の間に前述した突出部３４が設置されている。この突出部３４は前記ヘッダ管３０の内壁面から突き出すように設置され、冷媒管３２とヘッダ管３０の接続部分の方向側に下り傾斜させるように構成されている。前記突出部３４は前記ヘッダ管３０内壁の全周方向に形成されており、ヘッダ管３０の内壁面から液体冷媒が液膜状に流れる厚み程度の突き出し量であることが望ましい。尚、突出部３４は一つであっても良いし、図４に示すように複数であっても良い。
【００３１】
前記突出部３４により、前記ヘッダ管３０の内部を通流する液体冷媒は、ヘッダ管３０の内面を冷媒管３２の入口側の壁面に、より多く流れる。その結果、ヘッダ管３０の上部に接続された冷媒管３２にも液体冷媒が分配されるようになるので、液体冷媒がヘッダ管３０の内面を流下してヘッダ管３０の下部に溜まることが抑制され、複数の冷媒管３２への冷媒分配の偏りを改善することができる。
【００３２】
前記突出部３４の形成方法としては、長い板状の金属板の内面となる部分に切削、ろう付けまたは溶着により突出部３４を固定することで突出部３４を形成し、前記金属板の端面同士をろう付けまたは溶着により固定することで突出部３４を備えたパイプ形状に形成することができる。或いは、入口管３１及びヘッダ管３０の差込部分を備える金属製の別部品として突出部３４を含むヘッダ管３０上部を形成し、内部に突出部３４を形成したのち、入口管３１及びヘッダ管３０を挿入し、ろう付けまたは溶着により固定しても良い。この際、当該部品を複数部品に分割し、突出部３４を切削、ろう付けまたは溶着により固定した後、分割した部品同士をろう付けまたは溶着により固定することで形成することができる。
【００３３】
より簡便には、銅などのヘッダ管３０と同一材料の金属製薄板から打ち抜き加工などで突出部３４を形成し、金属薄板をロール状に丸める。その後、入口管３１からの冷媒流れを妨げないように開口部を設けたロール状の金属薄板をヘッダ管３０の上部から挿入し、ろう付けまたは溶着により、金属薄板を固定すると共にヘッダ管３０の上端部を封止することにより、突出部３４を形成することができる。
【００３４】
更に、本実施例における前記突出部３４に加えて、上記実施例１に記載のようにヘッダ管３０を傾けて設置することにより、前記突出部３４により冷媒管３２とヘッダ管３０の接続部分の方向側に液体冷媒を偏らせると共に、ヘッダ管３０を傾けることにより冷媒管３２とヘッダ管３０の接続部分の方向側に更に液体冷媒を偏らせことができるため、ヘッダ管の傾き角度θ（図２参照）が小さい場合でも、液体冷媒の分配偏りを低減することができる。従って、ヘッダ管傾き角度θを小さくすることができるため、より小さなスペースでヘッダ管３０を含む冷媒分配器を設置することができる。
【実施例３】
【００３５】
次に、図５を用いて本発明の冷媒分配器の実施例３について説明する。本実施例は、特に、突出部３４について、冷媒管３２とヘッダ管３０との接続部のヘッダ管３０長手方向上方に切欠部４０を有するものである。
【００３６】
図５は本実施例３における冷媒分配器２１の断面図である。図５の（Ａ）は、ヘッダ管３０の上部及びヘッダ管３０に接続された入口管３１及び冷媒管３２の部分を示す拡大断面図であり、図５の（Ｂ）は、ヘッダ管３０内部をヘッダ管３０長手方向から見た形状図である。本実施例３は、上記実施例２における突出部３４に対して、図５の（Ｂ）に示すように、異なる構成の突出部３４を設けたものである。
【００３７】
図５の（Ｂ）に示すように、本実施例では、前記突出部３４はヘッダ管内壁の全周方向には形成されず、冷媒管３２の入口部上方に切欠部４０が形成されているものである。この切欠部４０の幅は任意の値とできるが、望ましくは冷媒管３２の内径より大きな幅とする。前記突出部３４は、前記冷媒管３２と前記ヘッダ管３０の接続部分の方向側に下り傾斜を持たせて形成されると共に、前記冷媒管３２の入口部上方に前記切欠部４０が形成されるため、前記冷媒管３２と前記ヘッダ管３０の接続部分の方向側に液体冷媒が集中して流れる。本実施例によれば、液体冷媒のヘッダ管３２の内壁面の流下速度が速い場合でも、前記冷媒管３２の上流側流れが、ヘッダ管３０の壁面から剥離することを抑制できる。
【実施例４】
【００３８】
次に、図６を用いて本発明の冷媒分配器の実施例４について説明する。本実施例は、特に、突出部３４について、冷媒管３２が接続された一端側４３の突出部３４の突出幅４１を、前記一端側４３と反対側における突出幅４２よりも小さく形成したものである。
【００３９】
図６は本実施例４における冷媒分配器２１の断面図である。図６の（Ａ）は、ヘッダ管３０の上部及びヘッダ管３０に接続された入口管３１及び冷媒管３２の部分を示す拡大断面図であり、図６の（Ｂ）は、ヘッダ管３０内部をヘッダ管３０長手方向から見た形状図である。本実施例４は、上記実施例２や実施例３における突出部３４に対して、図６の（Ｂ）に示すように、異なる構成の突出部３４を設けたものである。
【００４０】
即ち、本実施例４における突出部３４は、ヘッダ管３０の内壁に、周方向に一様の突出量（突出幅）で前記突出部３４を形成するのではなく、冷媒管３２の入口方向の突出量を小さくする等、周方向に非一様の突出量としたものである。また、本実施例でも、前記冷媒管３２と前記ヘッダ管３０の接続部分の方向側に下り傾斜を持たせて前記突出部３４が形成されるため、前記冷媒管３２と前記ヘッダ管３０の接続部分の方向側に液体冷媒が集中して流れ、前記ヘッダ管３０の壁面を流下する液体冷媒の流れと前記突出部３４がぶつかることにより、特に、液体冷媒の前記ヘッダ管３２内壁面における流下速度が速い場合でも、前記冷媒管３２の上流側における液体冷媒の流れがヘッダ管３０の壁面から剥離することを抑制できる。
【実施例５】
【００４１】
次に、図７を用いて本発明の冷媒分配器の実施例５について説明する。図７は本実施例５における冷媒分配器２１の断面図である。本実施例に係る冷媒分配器２１も、上記図１〜図３を用いて説明した実施例１と同様に、冷房暖房の運転形態により、気体冷媒と液体冷媒とが混在した気液二相流が流入する室内熱交換器４と室外熱交換器５の冷媒分配器２１〜２４の少なくとも何れかに適用される。以下の説明では、図１に示す冷媒分配器２１に本実施例５を適用した場合を代表にして説明する。
【００４２】
本実施例５における冷媒分配器２１も、図２を用いて説明した上記実施例１の冷媒分配器と基本的には同様の構成となっている。即ち、図７に示す本実施例５の冷媒分配器２１も、ヘッダ管３０、気体冷媒と液体冷媒が混在する冷媒が流入する入口管３１、及び冷媒が流出する複数の冷媒管３２を備えている。前記入口管３１の鉛直方向下方には、前記複数の冷媒管３２が前記ヘッダ管３０に接続されている。前記入口管３１及び前記冷媒管３２は、前記ヘッダ管３０に、ろう付けまたは溶着などにより接続され、内部に冷媒流路を形成している。前記入口管３１は、前記複数の冷媒管３２と前記ヘッダ管３０の接続部より上側に設置されている。
【００４３】
本実施例５が上記実施例１〜４と異なる点を以下説明する。  
本実施例においては、前記ヘッダ管３０が、鉛直方向上部側のヘッダ管（上部側ヘッダ管）３０ａと、鉛直方向下部側のヘッダ管（下部側ヘッダ管）３０ｂにより構成されている。前記上部側ヘッダ管３０ａは、鉛直方向最上部の前記冷媒管３２より上側に配置されているヘッダ管であり、前記下部側ヘッダ管３０ｂは、前記上部側ヘッダ管３０ａよりも下側に配置されているヘッダ管である。
【００４４】
液体冷媒を前記冷媒管３２側に誘導する構造として、本実施例では、前記冷媒管３２と前記ヘッダ管３０の接続部側である一端側４３、即ち前記ヘッダ管３０から冷媒が流入する前記冷媒管３２の入口部側に向けて、前記上部側ヘッダ管３０ａが、鉛直方向を基準に、任意の角度θ１の角度で傾けて設置されている。前記下部側ヘッダ管３０ｂは、鉛直方向を基準に、０°より大きく前記角度θ１より小さい角度θ２で設置されている。
【００４５】
前記上部側ヘッダ管３０ａと前記下部側ヘッダ管３０ｂとは、ろう付けまたは溶着などにより接合して構成しても良いし、或いは１本のヘッダ管３０を最上部の前記冷媒管３２より上側の部分で折り曲げて、上部側ヘッダ管３０ａの部分と下部側ヘッダ管３０ｂの部分を形成するようにしても良い。他の構成については、図２で説明した実施例１の冷媒分配管と同様である。
【００４６】
本実施例５のように前記冷媒分配管２１を構成することにより、前記ヘッダ管３０の内部を通流する液体冷媒は、前記ヘッダ管３０の内面における前記冷媒管３２の入口側の壁面により多く流れるようになる。その結果、ヘッダ管３０の上部に接続された冷媒管３２にも液体冷媒が分配されるようになるので、液体冷媒がヘッダ管３０の内面を流下してヘッダ管３０の下部に溜まることが抑制され、複数の冷媒管３２への冷媒分配の偏りを改善することができる。
【００４７】
更に、本実施例では、前記下部側ヘッダ管３０ｂを０°より大きく角度θ１より小さい角度θ２で設置するようにしているので、ヘッダ管３０全体を角度θ1で設置する場合よりも設置面積を狭くすることができる。従って、本実施例によれば熱交換器全体をより小形化することができ、熱交換器や冷媒分配器の設置自由度を向上させることができる。
【００４８】
なお、上述した本実施例５では、上部側ヘッダ管３０ａの傾き角度をθ１、下部側ヘッダ管３０ｂの傾き角度を０°より大きく前記角度θ1より小さい角度θ２としたが、前記下部側ヘッダ管３０ｂについては傾き角度を０°、即ち鉛直方向に構成しても良い。
【００４９】
上記実施例１で説明した図３の数値シミュレーションによって得られた結果も参酌すると、前記上部側ヘッダ管３０ａの傾き角度をθ１については、実施例１で説明したヘッダ管の傾き角度θと同様にすれば良く、最も好ましくは前記傾き角度θ１を３０°以上４５°以下にすると良い。また、下部側ヘッダ管３０ｂの傾き角度θ２については、０°以上２０°以下とすることが好ましく、更に好ましくは０°よりも大きく２０°以下にすると良い。これにより、複数の冷媒管３２への液体冷媒分配量の相対ばらつき度を低減できると共に、ヘッダ管３０の設置面積も小さくできる効果が得られる。
【００５０】
なお、本実施例では、前記上部側ヘッダ管３０ａの傾き角度θ１と前記下部側ヘッダ管３０ｂの傾き角度θ２を互いに異なる角度として接続すれば良く、下部側ヘッダ管３０ｂの傾き角度θ２を上部側ヘッダ管３０ａの傾き角度θ１よりも大きくする態様も含む。
【実施例６】
【００５１】
次に、図８を用いて本発明の冷媒分配器の実施例６について説明する。図８は本実施例６における冷媒分配器２１の断面図である。本実施例に係る冷媒分配器２１も、上記図１〜図３を用いて説明した実施例１と同様に、気液二相流が流入する室内熱交換器４と室外熱交換器５の冷媒分配器２１〜２４の少なくとも何れかに適用され、この実施例例６でも図１に示す冷媒分配器２１に適用した例を説明する。
【００５２】
本実施例における冷媒分配器２１も、図２を用いて説明した上記実施例１の冷媒分配器と基本的には同様の構成となっているので、同様の部分についての説明は省略する。  
本実施例６が上記実施例１〜５と異なる点を以下説明する。
【００５３】
本実施例においては、液体冷媒を冷媒管３２側に誘導する構造として、ヘッダ管３０全体を曲管形状としているものである。詳しく説明すると、冷媒管３２とヘッダ管３０の接続部側である一端側４３、即ち前記ヘッダ管３０から冷媒が流入する前記冷媒管３２の入口部側に向けて、前記ヘッダ管３０の鉛直方向上端部側が、鉛直方向を基準に、任意の角度θ１の角度で傾けて設置されると共に、前記ヘッダ管３０の鉛直方向下端部側は、鉛直方向を基準に、０°より大きく前記角度θ１より小さい角度θ２で設置されていている。また、前記ヘッダ管３０における前記鉛直方向上端部側から鉛直方向下端部側の間の部分については、任意の曲率で連続的に繋がっている。
【００５４】
従って、本実施例におけるヘッダ管３０は、上方に凸形状となるような湾曲した形状或いは円弧形状などの曲線形状に形成されているものである。また、前記ヘッダ管３０を構成する前記曲線形状としては、スプライン曲線やベジエ曲線などで構成すると良いが、これらの曲線タイプには限定はされず、他の異なる曲線タイプで構成するようにしても良い。
【００５５】
本実施例６によれば、上記実施例１と同様に、ヘッダ管３０の内部を通流する液体冷媒は、前記ヘッダ管３０の内面における前記冷媒管３２の入口側の壁面により多く流れるようになる。その結果、前記ヘッダ管３０の上部に接続されている冷媒管３２にも液体冷媒が分配されるようになるので、液体冷媒がヘッダ管３０の内面を流下して、該ヘッダ管３０の下部に溜まることが抑制され、前記複数の冷媒管３２への冷媒分配の偏りを改善することができる。
【００５６】
更に、本実施例６によれば、前記ヘッダ管３０の鉛直方向上端部側が、鉛直方向を基準に、角度θ１の角度で傾けて設置されると共に、前記ヘッダ管３０の鉛直方向下端部側は、鉛直方向を基準に、０°より大きく前記角度θ１より小さい角度θ２で設置されていているので、上記実施例５と同様に、ヘッダ管３０全体を角度θ1で設置する場合よりも設置面積を狭くすることができる。従って、本実施例によっても、熱交換器全体をより小形化することができ、熱交換器や冷媒分配器の設置自由度を向上させることができる。
【００５７】
また、前述した実施例５のものでは、上部側ヘッダ管３０ａと下部側ヘッダ管３０ｂの接続部が異なる角度で接続されるため、上部側ヘッダ管３０ａの傾き角度θ１と下部側ヘッダ管３０ｂの傾き角度θ２の角度差が大きくなった場合、ヘッダ管３０内面における前記冷媒管３２の入口側の壁面を流下する液体冷媒が、上部側ヘッダ管３０ａと下部側ヘッダ管３０ｂの接続部で流れのはく離を生じる可能性がある。このため、前記ヘッダ管３０内面における前記冷媒管３２の入口側の壁面を流下する液体冷媒量が減少することがある。これに対し、本実施例６によれば、前記ヘッダ管３０が曲線形状で連続的に接続されているので、液体冷媒の流れが、ヘッダ管３０内面の壁面からはく離するのを抑制することができる効果がある。
【００５８】
なお、上述した本実施例６では、前記ヘッダ管３０の鉛直方向上端部側が、鉛直方向を基準に、角度θ１の角度で傾けると共に、前記ヘッダ管３０の鉛直方向下端部側は、０°より大きく前記角度θ１より小さい角度θ２としたが、前記鉛直方向下端部側については傾斜角度を０°、即ち鉛直方向に形成しても良い。
【００５９】
また、上記実施例５と同様に、前記鉛直方向上端部側の傾き角度をθ１については、実施例１で説明したヘッダ管の傾き角度θと同様にすれば良い。即ち、前記傾き角度θ１を１０゜以上４５゜以下の範囲となることが好ましく、更に好ましくは３０°以上４５°以下にすると良い。また、前記鉛直方向下端部側の傾き角度θ２については、０°以上２０°以下とすることが好ましく、更に好ましくは０°よりも大きく２０°以下にすると良い。これにより、複数の冷媒管３２への液体冷媒分配量の相対ばらつき度を低減できると共に、ヘッダ管３０の設置面積も小さくできる効果が得られる。
【００６０】
なお、本実施例６の説明では、前記ヘッダ管３０の鉛直方向上端部側が、鉛直方向を基準に、角度θ１の角度で傾けると共に、鉛直方向下端部側は、０°より大きく前記角度θ１より小さい角度θ２とした例について説明した。即ち、上方に凸形状となるような曲線形状に形成した例を説明したが、下方に凸形状となるような曲線形状に形成しても良い。つまり、前記ヘッダ管３０の鉛直方向上端部側が、鉛直方向を基準に、角度θ１の角度で傾けると共に、鉛直方向下端部側は、前記角度θ１より大きい角度θ２とし、ヘッダ管３０における鉛直方向上端部側から鉛直方向下端部側の間の部分については、任意の曲率で連続的に繋がるようにしても良い。
【００６１】
なお、本発明は上述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。また、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。
【符号の説明】
【００６２】
１：圧縮機、２：四方弁、３：冷暖房絞り装置、
４：室内熱交換器、５：室外熱交換器、
１１，１２，３２：冷媒管、
１４：冷媒配管、
２１〜２４：冷媒分配器、
３０：ヘッダ管、３０ａ：垂直方向上部側ヘッダ管、３０ｂ：垂直方向下部側ヘッダ管、
３１：入口管、３４：突出部、
４０：切欠部、４１．４２：突出幅、４３：一端側、
１００：家庭用空気調和機（冷凍サイクル装置）。
【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】
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【図７】
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【図８】
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