JP2016014504A - 熱交換器及びそれを備えた冷凍サイクル装置 - Google Patents

Abstract

【課題】各伝熱管に均一に冷媒を供給することができる熱交換器及びそれを備えた冷凍サイクル装置を提供することを目的としている。
【解決手段】複数並列に配置されたフィンと、フィンに熱的に接続された複数の伝熱管と、冷媒流入口及び各伝熱管に接続された複数の冷媒流出口を有し、冷媒流入口から流れてきた冷媒を複数の伝熱管に分配する分岐管と、を有し、分岐管は、冷媒流入口の開口面の対向位置に形成され、冷媒流入口から流入した冷媒が衝突する衝突部を有するものである。
【選択図】図２

Description

本発明は、熱交換器及びそれを備えた冷凍サイクル装置に関するものである。

空調装置は、たとえば、冷媒を圧縮する圧縮機、冷媒を凝縮液化させる凝縮器（放熱器）、冷媒を減圧させる絞り装置、及び冷媒を蒸発気化させる蒸発器を有し、これらが冷媒配管で接続されている。ここで、凝縮器及び蒸発器は、たとえば、複数並列に並べられたフィンと、フィンに直交するように取り付けられる複数の伝熱管（チューブ）とを有する熱交換器で構成される。

蒸発器には、絞り装置で減圧された気液二相状態の冷媒が供給される。ここで、絞り装置から供給される冷媒を、蒸発器の各伝熱管に分配するのに利用される分岐管が接続された熱交換器が提案されている（たとえば、特許文献１参照）。

また、絞り装置から供給される冷媒を、蒸発器の各伝熱管に分配するのに利用される分配器が接続された熱交換器も提案されている（たとえば、特許文献２参照）。特許文献２に記載の分配器は、一方側が絞り装置に接続され、他方側に複数の導管が接続されている。そして、各導管は、各伝熱管に接続されている。

特開２００４−４４７４７号公報（たとえば、第８頁及び図１参照） 特開平８−２００８８６号公報（たとえば、第６頁及び図４参照）

蒸発器には、絞り装置で減圧された気液二相状態の冷媒が供給される。このため、分岐管の形状などによっては、重力の作用により、分岐管で分岐された冷媒のうちの一方は伝熱管に流れ込みやすいが、他方は伝熱管に流れ込みにくいという現象が生じる場合がある。すなわち、高圧ガス冷媒が供給される凝縮器においては上記現象が生じにくい。しかし、ガス冷媒よりも密度が高い液冷媒を含む冷媒が供給される蒸発器においては、液冷媒は重力の作用により下方に流れやすいため、上記現象が生じ、蒸発器の各伝熱管に均一に冷媒が供給されない場合がある。蒸発器の各伝熱管に均一に冷媒が供給されないと、熱交換器の熱交換効率を低減することになる。

本発明は、以上のような課題を解決するためになされたもので、各伝熱管に均一に冷媒を供給することができる熱交換器及びそれを備えた冷凍サイクル装置を提供することを目的としている。

本発明に係る熱交換器は、複数並列に配置されたフィンと、フィンに熱的に接続された複数の伝熱管と、冷媒流入口及び各伝熱管に接続された複数の冷媒流出口を有し、冷媒流入口から流れてきた冷媒を複数の伝熱管に分配する分岐管と、を有し、分岐管は、冷媒流入口の開口面の対向位置に形成され、冷媒流入口から流入した冷媒が衝突する衝突部を有するものである。

本発明に係る熱交換器によれば、各伝熱管に接続された分岐管を有し、この分岐管は衝突部を有している。このため、冷媒流入口から分岐部に放出される冷媒は衝突部に衝突し、分岐管内で撹拌される。これにより、伝熱管が上下に並ぶように配置されている場合においては、冷媒は、分岐管内にて上下に均一に分散する。また、伝熱管が水平方向に並んでいる場合においても同様である。このように、本発明に係る熱交換器によれば、各冷媒流出口に均一に冷媒を流すことができ、各伝熱管に均一に冷媒を供給することができる。

本発明の実施の形態１に係る熱交換器１を有する冷凍サイクル装置１００の冷媒回路構成の一例である。 本発明の実施の形態１に係る熱交換器１の全体構成例図である。 図１に示す熱交換器１が有する分岐管２の縦断面図である。 図３Ａに示すＡ−Ａにおける分岐管２の断面図である。 図３Ａに示すＢ−Ｂにおける分岐管２の断面図である。 本発明の実施の形態１に係る熱交換器１の分岐管２の変形例１である。 本発明の実施の形態１に係る熱交換器１の分岐管２の変形例２である。 本発明の実施の形態１に係る熱交換器１の分岐管２の変形例３である。 本発明の実施の形態１に係る熱交換器１の分岐管２の変形例４である。 本発明の実施の形態１に係る熱交換器１の分岐管２の変形例５である。 本発明の実施の形態２に係る熱交換器の有する分岐管２Ｂの説明図である。 本発明の実施の形態３に係る熱交換器の有する分岐管２Ｃの説明図である。 本発明の実施の形態４に係る熱交換器の有する分岐管２Ｄの縦断面図である。 図７Ａに示すＡ−Ａにおける分岐管２Ｄの断面図である。 本発明の実施の形態５に係る熱交換器の有する分岐管２Ｅの縦断面図である。 図８Ａに示すＡ−Ａにおける分岐管２Ｅの断面図である。 本発明の実施の形態６に係る熱交換器の有する分岐管２Ｆの縦断面図である。 本発明の実施の形態７に係る熱交換器の有する分岐管２Ｇの縦断面図である。 従来の熱交換器及びその周辺の説明図である。

以下、本発明に係る冷凍装置の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、以下に説明する実施の形態によって本発明が限定されるものではない。また、図１を含め、以下の図面では各構成部材の大きさの関係が実際のものとは異なる場合がある。

実施の形態１．
図１は、本実施の形態１に係る熱交換器１を有する冷凍サイクル装置１００の冷媒回路構成の一例である。図２は、実施の形態１に係る熱交換器１の全体構成例図である。図１及び図２を参照して本実施の形態１に係る熱交換器１などの構成について説明する。なお、図中におけるＸ方向及びＹ方向は水平方向に平行な方向であり、Ｚ方向は重力方向（上下方向）に平行な方向である。また、Ｘ方向とＹ方向とは直交する。
本実施の形態１に係る熱交換器１は、各伝熱管７に均一に冷媒を供給する改良が加えられたものである。

［構成説明］
冷凍サイクル装置１００は、冷媒を圧縮する圧縮機１０１と、冷媒を凝縮させる熱交換器１０２（放熱器）と、熱交換器１０２の下流側に接続された分配器３と、分配器３に接続された複数のキャピラリーチューブ４と、分配器３に接続される分岐管２を有し、冷媒を蒸発させる熱交換器１と、熱交換器１０２及び熱交換器１にそれぞれ付設される送風機３０Ａ及び送風機３０Ｂと、を備えている。

（圧縮機１０１）
圧縮機１０１は、冷媒を圧縮して吐出するものである。圧縮機１０１は、冷媒吐出側が熱交換器１０２に接続され、冷媒吸入側が熱交換器１に接続されている。圧縮機１０１は、たとえば、インバーター圧縮機などを採用することができる。

（熱交換器１０２）
熱交換器１０２は、凝縮器（放熱器）として機能するものである。熱交換器１０２には、冷媒流入側が圧縮機１０１に接続され、冷媒流出側が分配器３に接続されているものである。熱交換器１０２は、たとえば、複数並列に配置されたフィンと、複数のフィンに熱的に接続された伝熱管とを有するフィンチューブ熱交換器などで構成することができる。

（分配器３）
分配器３は、熱交換器１の分岐管２の前段（上流側）に設けられ、熱交換器１０２で凝縮液化された冷媒を分流するのに利用されるものである。分配器３は、冷媒流入側が熱交換器１０２に接続され、冷媒流出側がキャピラリーチューブ４に接続されている。従来の冷凍サイクル装置は、分配器３で分流した冷媒を、キャピラリーチューブ４を介して伝熱管５に供給する態様のものがある（図１１参照）。本実施の形態１に係る熱交換器１を有する冷凍サイクル装置では、分配器３が、キャピラリーチューブ４を介して分岐管２に接続されている。
なお、図１及び図２では、熱交換器１に１つの分配器３が接続されている例を示しているが、それに限定されるものではなく、複数の分配器３が接続されていてもよい。

（キャピラリーチューブ４）
キャピラリーチューブ４は、冷媒流入側が分配器３に接続され、冷媒流出側が熱交換器１の分岐管２に接続されているものである。キャピラリーチューブ４は、熱交換器１０２及び分配器３を経て流れてきた冷媒を減圧するのに利用されるものである。

（熱交換器１）
熱交換器１は、蒸発器として機能するものである。熱交換器１は、冷媒流入側が圧縮機１０１に接続され、冷媒流出側が分配器３に接続されているものである。熱交換器１は、複数並列に配置されたフィン８と、フィン８に直交するように接続された複数の伝熱管７とを有するフィンチューブ熱交換器である。伝熱管７は、Ｘ方向に平行に延びるように形成された枝管５Ａと、枝管５Ａ同士を接続するＵ字状に曲げ形成された曲げ部５Ｂとを有している。また、伝熱管７は、上下方向に並ぶように複数配置されている。

ここで、熱交換器１は、隣接する上下の伝熱管７に接続される分岐管２を有している。すなわち、熱交換器１は、上側の伝熱管７と、この上側の分岐管２に隣接する下側の伝熱管７とに接続された分岐管２を有している。この分岐管２は、伝熱管７の端部（枝管５Ａの端部）のうち、熱交換器１に冷媒が流入する側の端部に接続されている。
また、熱交換器１は、伝熱管７の端部（枝管５Ａの端部）のうち、熱交換器１から冷媒が流出する側の端部に接続されたヘッダー６を有している。熱交換器１の構成については、図３Ａ及び図３Ｂなどで詳しく説明する。

（送風機３０Ａ及び送風機３０Ｂ）
送風機３０Ａは、熱交換器１０２に付設されているものである。送風機３０Ａは、熱交換器１０２を流れる冷媒と、熱交換器１０２の有するフィン及び伝熱管を通過する空気との熱交換を促進するに利用されるものである。
送風機３０Ｂは、熱交換器１に付設されているものである。送風機３０Ｂは、熱交換器１を流れる冷媒と、熱交換器１の有するフィン８及び伝熱管７を通過する空気との熱交換を促進するに利用されるものである。

［分岐管２の詳細について］
図３Ａは、図１に示す熱交換器１が有する分岐管２の縦断面図である。図３Ｂは、図３Ａに示すＡ−Ａにおける分岐管２の断面図である。図３Ｃは、図３Ａに示すＢ−Ｂにおける分岐管２の断面図である。図３Ａ、図３Ｂ及び図３Ｃを参照して分岐管２の詳細構成及びその作用効果などについて説明する。

分岐管２は、冷媒流入側となる一端がキャピラリーチューブ４に接続される冷媒流入部２１と、冷媒流入部２１の他端に接続され、冷媒流入部２１から放出された冷媒が衝突する衝突部２３ａを有する分岐部２３と、分岐部２３の上端側に接続された上側流出部１２２と、分岐部２３の下端側に接続された下側流出部２２２とを有しているものである。冷媒流入部２１には冷媒流入口Ｉが形成され、上側流出部１２２及び下側流出部２２２には冷媒流出口Ｏが形成されている。ここで、冷媒流入部２１、分岐部２３、上側流出部１２２及び下側流出部２２２は、一体的に形成されている。

（冷媒流入部２１）
冷媒流入部２１は、一端がキャピラリーチューブ４を介して分配器３に接続され、他端が分岐部２３に接続されている直線状の筒状部材である。そして、冷媒流入部２１は、伝熱管７に分岐管２が接続された状態において、Ｘ方向に平行となるように分岐部２３に接続されているものである。冷媒流入部２１は、Ｚ方向に平行な断面視形状が円形である。冷媒流入部２１は、分岐部２３のうち、分岐部２３の高さ方向の幅の中央部分に接続されている。このため、冷媒流入部２１と上側流出部１２２との高さ方向の距離と、冷媒流入部２１と下側流出部２２２との高さ方向の距離とは同じである。

冷媒流入部２１は、その流路面積が、上側流出部１２２の流路面積及び下側流出部２２２の流路面積よりも小さくなるように形成されているものである。すなわち、冷媒流入部２１は、その内径が、上側流出部１２２の内径及び下側流出部２２２の内径よりも小さくなるように形成されているものである。このように冷媒流入部２１の内径を小さく抑えるようにすることで、その分、冷媒流入部２１から分岐部２３に放出される冷媒の勢いが強くなる。特に、冷媒流入部２１から分岐部２３に放出される液冷媒がより確実に衝突部２３ａに衝突する。衝突部２３ａに液冷媒が衝突すると、その衝撃により、液冷媒は上下に均一に分散する。したがって、冷媒流入部２１から分岐部２３に放出される冷媒を、均一に上側流出部１２２及び下側流出部２２２に流入させることができる。

（分岐部２３）
分岐部２３は、一方側に冷媒流入部２１が接続され、一方側に対向する他端側に上側流出部１２２及び下側流出部２２２が接続されているものである。そして、分岐部２３には、高さ方向の幅の中央部分であって、Ｙ方向に平行な幅の中央部分に冷媒流入部２１が接続されている。また、分岐部２３には、上端に上側流出部１２２が接続され、下端に下側流出部２２２が接続されている。また、分岐管２は、分岐部２３が、熱交換器１のフィン８に対して平行となるように、伝熱管７に接続されている（図２参照）。

分岐部２３は、長手方向であるＺ方向に延びるように形成された長尺状部材であり、内部に冷媒流入部２１から放出される冷媒の空間が形成されている。分岐部２３には、冷媒流入部２１の開口面の対向位置に衝突部２３ａが形成されている。すなわち、分岐部２３には、冷媒流入部２１が接続された面とは対向する内面に衝突部２３ａが形成されている。衝突部２３ａは、熱交換器１の伝熱管７に接続された状態において、Ｚ方向に平行に延びるように形成された平坦な垂直面を有しているものである。また、衝突部２３ａは、上側流出部１２２の接続位置よりも下側であって下側流出部２２２の接続位置よりも上側に形成されている。分岐部２３は、この衝突部２３ａを有しているため、分岐部２３内で液冷媒を撹拌することができるようになっている。
なお、本実施の形態１では、衝突部２３ａが平坦な垂直面を有しているものを一例として説明したが、それに限定されるものではなく、Ｚ方向に対して多少ずれていてもよいし、Ｚ方向に波状或いはＹ方向に波状に形成されていてもよい。また、衝突部２３ａの水平断面が、円弧状となっていてもよい。

（上側流出部１２２）
上側流出部１２２は、直線状の筒状部材である。上側流出部１２２は、伝熱管７に接続された状態において、Ｘ方向に平行となるように分岐部２３に接続されているものである。上側流出部１２２は、Ｚ方向に平行な断面視形状が矩形状である。上側流出部１２２の一端は、分岐部２３のうちの上側側面部に、分岐部２３に対して直交するように接続されている。ここで、本実施の形態１において、上側側面部は、分岐部２３の横側面のうちの上側（たとえば、上端）を指している。また、上側流出部１２２の他端は、伝熱管７に接続されている。

（下側流出部２２２）
下側流出部２２２も、上側流出部１２２と同様の形状を有するものである。すなわち、下側流出部２２２は、直線状の筒状部材である。また、下側流出部２２２は、伝熱管７に接続された状態において、Ｘ方向に平行となるように分岐部２３に接続されているものである。さらに、下側流出部２２２は、Ｚ方向に平行な断面視形状が矩形状である。下側流出部２２２の一端は、分岐部２３のうちの下側側面部に、分岐部２３に対して直交するように接続されている。ここで、本実施の形態１において、下側側面部は、分岐部２３の横側面のうちの下側（たとえば、下端）を指している。また、下側流出部２２２の他端は、伝熱管７に接続されている。

［作動流体（冷媒）の流れについて］
次に作動流体の流れについて、前述した図１、図２、図３Ａ及び図３Ｂを参照して説明する。圧縮機１０１より吐出された高温、高圧の冷媒は、熱交換器１０２に供給されて凝縮液化し、気液二相冷媒となる。熱交換器１０２から流出した冷媒は、図２の冷媒流れ方向１１に示すように、分配器３に流入する。分配器３に流入して分配された冷媒は、各キャピラリーチューブ４に流入する。キャピラリーチューブ４に流入した冷媒は、減圧される。

キャピラリーチューブ４から流出した気液二相冷媒は、分岐管２に流入する。より詳しくは、冷媒流入部２１を介して分岐部２３に流入した気液二相冷媒は、分岐部２３に形成された衝突部２３ａに衝突して分岐部２３内で撹拌される。なお、冷媒流入部２１の内径を抑えるように設定しているため、分岐部２３内に流入する冷媒の勢いが強まっており、気液二相冷媒がより確実に衝突部２３ａで衝突して撹拌されるようになっている。

分岐部２３で撹拌された気液二相冷媒は、一方が上側流出部１２２に流入し、他方が下側流出部２２２に流入する。そして、上側流出部１２２に流入した冷媒は、上側の伝熱管７に流れ込み、下側流出部２２２に流入した冷媒は、下側の伝熱管７に流れ込む。伝熱管７に流れ込んだ冷媒は、フィン８などを介して空気と熱交換し、蒸発する。そして、蒸発した冷媒はヘッダー６で合流し、図２の冷媒流れ方向１２に示すように、熱交換器１から流出する。熱交換器１から流出した冷媒は、圧縮機１０１の吸入側に吸引される。

［本実施の形態１に係る熱交換器１などの有する効果］
本実施の形態１に係る熱交換器１は、上下の位置にそれぞれ配置された伝熱管７に接続された分岐管２を有し、この分岐管２が衝突部２３ａを有するものである。このため、冷媒流入部２１から分岐部２３に放出される液冷媒を含む冷媒は、衝突部２３ａに衝突する。衝突部２３ａに液冷媒を含む冷媒が衝突すると、その衝撃により、液冷媒を含む冷媒が上下に均一に分散する。したがって、冷媒流入部２１から分岐部２３に放出される冷媒を、均一に上側流出部１２２及び下側流出部２２２に流入させることができる。これにより、本実施の形態１に係る熱交換器１は、各伝熱管７に均一に冷媒を供給することができる。

なお、仮に衝突部２３ａが設けられていないと、冷媒流入部２１から分岐部２３に放出された液冷媒の多くは、重力の作用により、分岐部２３の下側に流れ、そのまま、下側流出部２２２に流れこんでしまいやすくなる。このように、衝突部２３ａが設けられていない態様では、上側流出部１２２に冷媒が流れ込みにくく、上側流出部１２２に流れる冷媒と下側流出部２２２に流れる冷媒とに偏りが生じてしまいやすい。一方、本実施の形態１に係る熱交換器１は、衝突部２３ａが形成された分岐管２を有しているので、分岐部２３内において液冷媒の撹拌作用が働き、上側流出部１２２に流れる冷媒と下側流出部２２２に流れる冷媒とに偏りが生じてしまうことを抑制することができる。すなわち、本実施の形態１に係る熱交換器１は、上側流出部１２２に流れる冷媒と下側流出部２２２に流れる冷媒とに偏りが生じてしまうことを抑制することができるため、各伝熱管７に均一に冷媒を供給することができる。

本実施の形態１に係る熱交換器１は、分岐管２が一番端のフィン８の平面に対向するように配置されている。ここで、分岐管２は、Ｘ方向に直線状に平行に延びる上側流出部１２２及び下側流出部２２２を有している。すなわち、分岐管２は、冷媒流入部２１及び分岐部２３だけでなく、上側流出部１２２及び下側流出部２２２を有する形状をしている。このため、伝熱管７と分岐管２とを接続するにあたって、伝熱管７を曲げ形成したり、別途、伝熱管７と分岐管２とを接続するための配管を接続しなくてもよい。これにより、伝熱管７と分岐管２との接続部分が複雑な構成になることを抑制することができる分、熱交換器１を小型化することができる。

本実施の形態１に係る熱交換器１は、分岐管２の冷媒流入部２１、分岐部２３、上側流出部１２２及び下側流出部２２２が一体的に形成されているものとして説明したが、それに限定されるものではなく、それぞれが、別体で形成されていてもよい。

本実施の形態１に係る熱交換器１は、分岐管２が、上下に隣接する伝熱管７に接続されるものとして説明したが、それに限定されるものではない。双方の伝熱管７が上下の関係を有しているのであれば、隣接している必要はない。たとえば、熱交換器１が、上部伝熱管と、上部伝熱管に隣接し、上部伝熱管の下側に配置される中間部伝熱管と、中間部伝熱管に隣接し、中間部伝熱管の下側に配置される下部伝熱管とを有しているとする。この場合には、分岐管２が上部伝熱管と下部伝熱管に接続されていてもよい。

本実施の形態１に係る熱交換器１を備えた冷凍サイクル装置１００は、熱交換器１を有しているので、本実施の形態１に係る熱交換器１と同様の効果を有する。
すなわち、熱交換器１の分配特性が向上し、高効率な冷凍サイクル装置１００を得ることができる。また、熱交換器１を小型化できるため、ユニット内部のスペース高効率化が図ることができるため、熱交換器１の伝熱面積を増やしたり、空間設計の尤度が広がり、ユニット構成を取りやすくしたりすることができる。

本実施の形態１に係る熱交換器１の分岐管２は、上下の位置にそれぞれ配置された伝熱管７に接続された場合について説明したが、それに限定されるものではない。たとえば、熱交換器１が水平に対して傾斜するように配置され、隣接する伝熱管７が斜め上（又は下）に配置されている態様であっても本実施の形態１に係る熱交換器１と同様の効果を得ることができる。また、分岐管２が、左右の位置にそれぞれ配置された伝熱管７に接続された場合であっても、衝突部２３ａに冷媒が衝突して撹拌されるので、本実施の形態１に係る熱交換器１と同様の効果を得ることができる。

［変形例１］
図４Ａは、本実施の形態１に係る熱交換器１の分岐管２の変形例１（分岐管２Ｔ１）である。図４Ａは、図３Ａと同様に分岐管２の縦断面図である。本実施の形態１では、冷媒流入部２１が、分岐部２３のうち、分岐部２３の高さ方向の幅の中央部分に接続されている場合について説明したが、それに限定されるものではない。
衝突部２３ａで液冷媒が上下に分散させることができるが、重力の作用が働いていることには変わりがない。このため、衝突部２３ａで分散させたとしても、若干、下側流出部２２２に流れ込む冷媒量が、上側流出部１２２に流れ込む冷媒量よりも多くなり、不均一になってしまうことも想定される。

そこで、図４Ａに示すように、冷媒流入部２１の分岐部２３への接続位置を、高さ方向の中央部分よりも上側とし、分岐部２３の中心から偏芯させた位置にしてもよい。すなわち、分岐管２Ｔ１の分岐部２３には、下側流出部２２２よりも上側流出部１２２側に近い位置で冷媒流入部２１が接続されている。より詳細には、図４Ａに示すように、冷媒流入部２１の内側面の頂部から上側流出部１２２の内側面の頂部までの高さ方向の距離をＺ１とし、冷媒流入部２１の内側面の底部から下側流出部２２２の内側面の底部までの高さ方向の距離をＺ２としたとき、分岐管２Ｔ１は、Ｚ２よりもＺ１の方が小さくなるように構成されていてもよい。この態様では、下側流出部２２２に流れる冷媒量よりも上側流出部１２２に流れる冷媒量の方が少なくなってしまう場合において、上側流出部１２２に流れる冷媒量を増加させることができ、両者の冷媒量を均一にすることができる。また、本態様であっても、本実施の形態１に係る熱交換器１と同様の効果を得ることができる。

［変形例２］
図４Ｂは、本実施の形態１に係る熱交換器１の分岐管２の変形例２（分岐管２Ｔ２）である。図４Ｂは、Ｙ−Ｚ平面における断面図であって図３ＡのＡ−Ａに対応する位置の断面図である。本実施の形態１では、冷媒流入部２１が、分岐部２３のうち、Ｙ方向に平行な幅の中央部分に接続されている場合について説明したが、それに限定されるものではない。図４Ｂに示すように、冷媒流入部２１の分岐部２３に対する接続位置は、Ｙ方向に平行な幅に対してずれていてもよい。この態様であっても、本実施の形態１に係る熱交換器１と同様の効果を得ることができる。

［変形例３］
図４Ｃは、本実施の形態１に係る熱交換器１の分岐管２の変形例３（分岐管２Ｔ３）である。図４Ｃは、Ｙ−Ｚ平面における断面図であって図３ＡのＡ−Ａに対応する位置の断面図である。本実施の形態１では、冷媒流入部２１と、上側流出部１２２及び下側流出部２２２とが平行な位置関係にある分岐管２について説明したが、それに限定されるものではない。図４Ｃに示すように、たとえば、冷媒流入部２１と、上側流出部１２２及び下側流出部２２２との位置関係がねじれの位置にあってもよい。すなわち、冷媒流入部２１に平行な方向と上側流出部１２２及び下側流出部２２２に平行な方向とが直交するように、冷媒流入部２１、上側流出部１２２及び下側流出部２２２が分岐部２３に接続されていてもよい。

［変形例４］
図４Ｄは、実施の形態１に係る熱交換器１の分岐管２の変形例４（分岐管２Ｔ４）である。図４Ｄは、Ｘ−Ｙ平面における断面図であって図３ＡのＢ−Ｂに対応する位置の断面図である。本実施の形態１では、図３Ｃに示すように、分岐部２３の水平断面形状が矩形である場合を一例に説明したが、それに限定されるものではない。たとえば、分岐管２Ｔ３の形状は、円筒状であってもよい。すなわち、図４Ｄに示すように、分岐管２Ｔ３の水平断面形状が円形であってもよい。

この態様においては、衝突部２３ａＴ４が円弧状に形成されるとともに、衝突部２３ａＴ４に連続する内面も円弧状に形成されている。すなわち、分岐管２Ｔ４は、円弧状に形成された衝突部２３ａＴ４と、衝突部２３ａＴ４に連続する内面であって冷媒流入部２１が接続されている円弧状部２３Ｔ４Ａとを有している。

このため、本変形例４では、本実施の形態１に係る熱交換器１と同様の効果に加えて次の効果を得ることができる。すなわち、分岐部２３Ｔ４内に流入した冷媒は、衝突部２３ａＴ４に衝突した後に、滑らかにＹ方向に分岐する。そして、衝突部２３ａＴ４に衝突した後の冷媒は、分岐部２３Ｔ４の円弧状部２３Ｔ４Ａに沿って滑らかに対流する。したがって、分岐部２３Ｔ４内に流れ込んだ冷媒が、より撹拌されやすくなっている。

なお、本変形例４では、衝突部２３ａＴ４及び円弧状部２３Ｔ４Ａが、同心円上にあるものとして説明したが、それに限定されるものではない。衝突部２３ａＴ４を構成する円弧の中心と円弧状部２３Ｔ４Ａを構成する円弧の中心とが異なっていてもよい。

［変形例５］
図４Ｅは、実施の形態１に係る熱交換器１の分岐管２の変形例５（分岐管２Ｔ５）である。図４Ｅは、Ｘ−Ｙ平面における断面図であって図３ＡのＢ−Ｂに対応する位置の断面図である。変形例５では、衝突部２３Ｔ５を円弧状にしていない点で変形例４とは異なっているが、その他の点では変形例４と同様である。すなわち、分岐管２Ｔ５は、平面状の衝突部２３ａと、円弧状の円弧状部２３Ｔ５Ａとを有している。なお、本変形例５では、円弧状部２３Ｔ５Ａの断面が、半円（中心角が１８０度）である場合を一例に説明しているが、それに限定されるものではない。変形例５であっても、変形例４と同様の効果を得ることができる。

実施の形態２．
図５は、本実施の形態２に係る熱交換器の有する分岐管２Ｂの説明図である。本実施の形態２では、実施の形態１と共通する構成については同一符号を付し、相違点について中心に説明する。本実施の形態２では、冷媒流入部２１Ｂと、分岐部２３Ｂ、上側流出部１２２及び下側流出部２２２とを別体としている。そして、冷媒流入部２１Ｂが分岐部２３Ｂ内に突き出すように分岐部２３Ｂに接続されている。

分岐部２３Ｂには、冷媒流入部２１が挿入される挿入部となる開口部２１ａが形成されている。

冷媒流入部２１Ｂは、分岐部２３Ｂ内に突き出している突出部２１Ｂ１を有している。冷媒流入部２１Ｂは、分岐部２３Ｂにたとえば溶接などで固定される。ここで、冷媒流入部２１Ｂの分岐部２３Ｂ内への突き出し量については、適宜設定することができる。
この突き出し量を調整することで、分岐部２３Ｂ内における流路抵抗を大きくすることができ、より上側流出部１２２と下側流出部２２２に均一に冷媒を供給することができる。すなわち、冷媒流入部２１Ｂは、分岐部２３Ｂ内に突き出しているので、冷媒流入部２１Ｂの先端と衝突部２３ａとの距離が小さくなり、より流路抵抗が大きくなる。このため、より確実に冷媒を衝突部２３ａに衝突させて、液冷媒を含む冷媒を上下に均一に分散させることができる。

［実施の形態２の効果］
本実施の形態２では、実施の形態１と同様の効果を有することに加えて次の効果を有する。すなわち、冷媒流入部２１Ｂが突出部２１Ｂ１を有しているので、突出部２１Ｂ１の先端と衝突部２３ａとの距離を小さくすることができる。これにより、より確実に冷媒を衝突部２３ａに衝突させて、液冷媒を含む冷媒を上下に均一に分散させることができる。

本実施の形態２では、冷媒流入部２１Ｂと、分岐部２３Ｂ、上側流出部１２２及び下側流出部２２２とを別体としている。このため、冷媒流入部２１Ｂの形状を適宜変更して冷媒流入部２１Ｂの高性能化をする場合において、冷媒流入部２１Ｂがその残りの部分とは別体である分、製造性が向上する。

実施の形態３．
図６は、本実施の形態３に係る熱交換器の有する分岐管２Ｃの説明図である。本実施の形態３では、実施の形態１、２と共通する構成については同一符号を付し、相違点について中心に説明する。本実施の形態３では、冷媒流入部２１Ｂと、分岐部２３Ｃと、上側流出部１２２Ｃと、下側流出部２２２Ｃとがそれぞれ別体としている。そして、冷媒流入部２１Ｂだけでなく、上側流出部１２２Ｃ及び下側流出部２２２Ｃについても、分岐部２３Ｃ内に突き出すように分岐部２３Ｃに接続されている。

分岐部２３Ｃには、冷媒流入部２１が挿入される挿入部となる開口部２１ａが形成されているとともに、上側流出部１２２Ｃ及び下側流出部２２２Ｃが挿入される挿入部となる開口部２２ａがそれぞれ形成されている。

上側流出部１２２Ｃは、分岐部２３Ｃ内に突き出している突出部１２２Ｃ１を有している。また、下側流出部２２２Ｃは、分岐部２３Ｃ内に突き出している突出部２２２Ｃ１を有している。上側流出部１２２Ｃ及び下側流出部２２２Ｃは、分岐部２３Ｃにたとえば溶接などで固定される。ここで、突出部１２２Ｃ１及び突出部２２２Ｃ１の分岐部２３Ｃ内への突き出し量については、適宜設定することができる。
この突き出し量を調整することで、分岐部２３Ｃ内における流路抵抗を大きくすることができ、より上側流出部１２２と下側流出部２２２に均一に冷媒を供給することができる。すなわち、上側流出部１２２Ｃ及び下側流出部２２２Ｃを分岐部２３Ｃ内に突き出させることにより、分岐部２３Ｃ内の冷媒が上側流出部１２２Ｃ及び下側流出部２２２Ｃに入り込みずらくなる。したがって、分岐部２３Ｃ内に冷媒（液冷媒）が溜め込まれてから、上側流出部１２２Ｃ及び下側流出部２２２Ｃに流入する。

［実施の形態３の効果］
本実施の形態３では、実施の形態１、２と同様の効果を有することに加えて次の効果を有する。すなわち、上側流出部１２２Ｃが突出部１２２Ｃ１を有し、下側流出部２２２Ｃが突出部２２２Ｃ１を有しているので、冷媒流入部２１Ｂから分岐部２３Ｃ内に放出された冷媒は、分岐部２３Ｃ内にて溜まるように作用する。したがって、分岐部２３Ｃ内では、下側から上側までが液冷媒を含む冷媒で満たされやすくなり、液冷媒を含む冷媒を上下に均一に分散させることができる。

本実施の形態３では、分岐管２Ｃに上側流出部１２２Ｃ及び下側流出部２２２Ｃを設けた態様について説明したが、それに限定されるものではない。たとえば、上側流出部１２２Ｃ及び下側流出部２２２Ｃを、熱交換器１の伝熱管７で代用することもできる。伝熱管７で代用する場合には、分岐部２３Ｃには、伝熱管７を挿入するための開口部２２ａを上下に形成し、たとえば溶接などにより伝熱管７と分岐部２３Ｃとを固定するとよい。

実施の形態４．
図７Ａは、本実施の形態４に係る熱交換器の有する分岐管２Ｄの縦断面図である。図７Ｂは、図７Ａに示すＡ−Ａにおける分岐管２Ｄの断面図である。本実施の形態４では、実施の形態１〜３と共通する構成については同一符号を付し、相違点について中心に説明する。本実施の形態４では、実施の形態３の構成に加えて、上側流出部１２２Ｄ及び下側流出部２２２Ｄを扁平状に形成された扁平管としている。なお、扁平管としては、複数の冷媒流路が区画されるように形成された扁平多穴管を採用してもよいし、一つの冷媒流路が形成された扁平管を採用してもよい。本実施の形態４では、扁平多穴管であるものとして説明している。

上側流出部１２２Ｄには、複数の冷媒流路Ｑが形成されている。同様に、下側流出部２２２Ｄにも、複数の冷媒流路Ｑが形成されている。ここで、冷媒流入部２１は、その流路面積が、上側流出部１２２Ｄの冷媒流路Ｑの流路面積を合計した面積、及び下側流出部２２２Ｄの冷媒流路Ｑの流路面積を合計した面積のいずれよりも小さくなるように形成されている。このように、冷媒流入部２１の内径を小さく抑えることで、冷媒流入部２１から分岐部２３に放出される冷媒の勢いがその分強くなり、分岐部２３内の冷媒を、均一に上側流出部１２２Ｄ及び下側流出部２２２Ｄに流入させることができる。

［実施の形態４の効果］
本実施の形態４では、実施の形態１〜３と同様の効果を有することに加えて次の効果を有する。すなわち、熱交換器１の伝熱管７が扁平管の場合であっても、分岐管２Ｄと伝熱管７とを接続することができる。

実施の形態５．
図８Ａは、本実施の形態５に係る熱交換器の有する分岐管２Ｅの縦断面図である。図８Ｂは、図８Ａに示すＡ−Ａにおける分岐管２Ｅの断面図である。本実施の形態５では、実施の形態１〜４と共通する構成については同一符号を付し、相違点について中心に説明する。実施の形態１などでは、分岐部２３における長手方向となるＺ方向に平行な面に対して上側流出部１２２及び下側流出部２２２を挿入した態様であったが、本実施の形態５では、短手方向（Ｘ方向）に平行な面に上側流出部１２２Ｅ及び下側流出部２２２Ｅを挿入する態様となっている。このため、本実施の形態５では、分岐部２３Ｅの高さ方向の幅を抑制することができるものとなっている。

分岐部２３Ｅには、上面部に上側流出部１２２Ｅを挿入するのに利用される開口部２２Ｅａが形成され、下面部に下側流出部２２２Ｅを挿入するのに利用される開口部２２Ｅａが形成されている。このように、挿入用の開口部を短手方向（Ｘ方向）に平行な面に形成しているので、その分、分岐部２３Ｅの高さ方向の幅を抑制することができる。

上側流出部１２２Ｅ及び下側流出部２２２Ｅは、扁平管である。そして、上側流出部１２２Ｅは、分岐部２３Ｅに接続されている側から上側に延出した後に、曲げ形成され、水平方向に延出しているものである。また、下側流出部２２２Ｅは、分岐部２３Ｅに接続されている側から下側に延出した後に、曲げ形成され、水平方向に延出しているものである。なお、図８Ａ及び図８Ｂでは、上側流出部１２２Ｅ及び下側流出部２２２Ｅが、直角に曲げ形成されたものを例に示しているが、それに限定されるものではない。

［実施の形態５の効果］
本実施の形態５では、実施の形態１〜４と同様の効果を有することに加えて次の効果を有する。すなわち、分岐部２３Ｅの高さ方向の幅を抑制することができ、その分、分岐部２３Ｅ内の冷媒を撹拌しやすくなっている。これにより、伝熱管７に、より均一に冷媒を分配することができる。

なお、本実施の形態５では、上側流出部１２２Ｅ及び下側流出部２２２Ｅが扁平管である場合を例に説明したが、それに限定されるものではなく、たとえば円形の管であってもよい。

本実施の形態５では、分岐部２３Ｅが上側流出部１２２Ｅ及び下側流出部２２２Ｅを有する場合を例に説明したが、有さない態様であってもよい。この場合には、扁平管である伝熱管７を、上側流出部１２２Ｅ及び下側流出部２２２Ｅと同様に曲げ形成し、上側流出部１２２Ｅ及び下側流出部２２２Ｅを代用すればよい。これであっても、本実施の形態５と同様の効果を得ることができる。

実施の形態６．
図９は、本実施の形態６に係る熱交換器の有する分岐管２Ｆの縦断面図である。本実施の形態６では、実施の形態１で説明した分岐部２３の衝突部２３ａに、上下に延びるように形成されたテーパー面を形成した態様となっている。

冷媒流入部２１の対向位置に形成された衝突部２３Ｆａには、上テーパー面２３Ｆａ１、下テーパー面２３Ｆａ２及び頂部２３Ｆａ３が形成されている。

上テーパー面２３Ｆａ１は、冷媒流入口Ｉ側から上側の冷媒流出口Ｏ側に延びるように形成されたものである。すなわち、上テーパー面２３Ｆａ１は、上側流出部１２２及び下側流出部２２２側から、冷媒流入部２１側に向かうにしたがって下側に傾斜するように形成されている。

下テーパー面２３Ｆａ２は、冷媒流入口Ｉ側から下側の冷媒流出口Ｏ側に延びるように形成されたものである。すなわち、下テーパー面２３Ｆａ２は、冷媒流入部２１側から、上側流出部１２２及び下側流出部２２２側に向かうにしたがって下側に傾斜するように形成されている。上テーパー面２３Ｆａ１の下端は、下テーパー面２３Ｆａ２の上端に接続されている。この接続位置が頂部２３Ｆａ３に対応する。頂部２３Ｆａ３の形成位置は、冷媒流入部２１の対向位置である。

［実施の形態６の効果］
本実施の形態６では、実施の形態１と同様の効果を有することに加えて次の効果を有する。すなわち、実施の形態６では、分岐部２３Ｆが上テーパー面２３Ｆａ１、下テーパー面２３Ｆａ２及び頂部２３Ｆａ３を有している。このため、分岐部２３Ｆ内に流入した冷媒を衝突部２３Ｆａに衝突させて攪拌させることができるだけでなく、分岐部２３Ｆ内の冷媒をすみやかに上側流出部１２２及び下側流出部２２２に導くことができる。

実施の形態７．
図１０は、本実施の形態７に係る熱交換器の有する分岐管２Ｇの縦断面図である。本実施の形態７では、実施の形態１で説明した分岐部２３の衝突部２３ａに凸部７０を形成した態様となっている。

分岐部２３Ｇには、冷媒流入部２１の対向位置に凸部７０が形成されている。したがって、冷媒流入部２１から分岐部２３Ｇ内に流入した冷媒は、凸部７０に衝突することで、より上下に分散し攪拌されやすくなる。なお、凸部７０は単数であってもよいし、複数形成されていてもよい。

［実施の形態７の効果］
本実施の形態７では、実施の形態１と同様の効果を有することに加えて次の効果を有する。すなわち、実施の形態７では、分岐部２３Ｇに凸部７０が形成されているので、冷媒流入部２１から流入した冷媒が、凸部７０と衝突して上下に分散しやすくなっている。このため、冷媒流入部２１から分岐部２３Ｇに流入した冷媒をより攪拌させやすい。

実施の形態１〜７で説明した分岐管２、２Ｂ〜２Ｇの構成は、適宜組み合わせることができる。

１ 熱交換器、２ 分岐管、２Ｂ 分岐管、２Ｃ 分岐管、２Ｄ 分岐管、２Ｅ 分岐管、２Ｆ 分岐管、２Ｇ 分岐管、２Ｔ１ 分岐管、２Ｔ２ 分岐管、２Ｔ３ 分岐管、２Ｔ４ 分岐管、２Ｔ５ 分岐管、３ 分配器、４ キャピラリーチューブ、５ 伝熱管、５Ａ 枝管、５Ｂ 曲げ部、６ ヘッダー、７ 伝熱管、８ フィン、１１ 方向、１２ 方向、２１ 冷媒流入部、２１Ｂ 冷媒流入部、２１Ｂ１ 突出部、２１ａ 開口部、２２Ｅａ 開口部、２２ａ 開口部、２３ 分岐部、２３ａ 衝突部、２３ａＴ４ 衝突部、２３Ｂ 分岐部、２３Ｃ 分岐部、２３Ｅ 分岐部、２３Ｆ 分岐部、２３Ｆａ 衝突部、２３Ｆａ１ 上テーパー面、２３Ｆａ２ 下テーパー面、２３Ｆａ３ 頂部、２３Ｇ 分岐部、２３Ｔ４ 分岐部、２３Ｔ４Ａ 円弧状部、２３Ｔ５ 衝突部、２３Ｔ５Ａ 円弧状部、３０Ａ 送風機、３０Ｂ 送風機、７０ 凸部、１００ 冷凍サイクル装置、１０１ 圧縮機、１０２ 熱交換器、１２２ 上側流出部、１２２Ｃ 上側流出部、１２２Ｃ１ 突出部、１２２Ｄ 上側流出部、１２２Ｅ 上側流出部、２２２ 下側流出部、２２２Ｃ 下側流出部、２２２Ｃ１ 突出部、２２２Ｄ 下側流出部、２２２Ｅ 下側流出部、Ｉ 冷媒流入口、Ｏ 冷媒流出口、Ｑ 冷媒流路。

Claims (17)

1. 複数並列に配置されたフィンと、
   前記フィンに熱的に接続された複数の伝熱管と、
   冷媒流入口及び各伝熱管に接続された複数の冷媒流出口を有し、前記冷媒流入口から流れてきた冷媒を複数の前記伝熱管に分配する分岐管と、
   を有し、
   前記分岐管は、
   前記冷媒流入口の開口面の対向位置に形成され、前記冷媒流入口から流入した冷媒が衝突する衝突部を有する
   ことを特徴とする熱交換器。
2. 前記分岐管は、
   前記冷媒流入口の内径が、前記冷媒流出口の内径よりも小さくなるように形成されている
   ことを特徴とする請求項１に記載の熱交換器。
3. 前記分岐管は、
   一端が絞り装置を介して分配器に接続され、前記冷媒流入口を有する冷媒流入部と、
   前記冷媒流入部の他端が接続され、前記冷媒流入部の開口面の対向位置に前記衝突部が形成された分岐部とを有する
   ことを特徴とする請求項１又は２に記載の熱交換器。
4. 前記伝熱管は、
   上下方向に並ぶように複数配置され、
   前記分岐管は、
   一端が前記分岐部の上側側面部に接続され、他端が前記伝熱管の端部に接続され、前記冷媒流出口が形成された上側流出部と、
   一端が前記分岐部の下側側面部に接続され、他端が前記上側流出部が接続されている前記伝熱管の端部よりも下側に位置する前記伝熱管の端部に接続され、前記冷媒流出口が形成された下側流出部とを有し、
   前記分岐部には、
   前記上側流出部の接続位置よりも下側であって前記下側流出部の接続位置よりも上側に前記衝突部が形成されている
   ことを特徴とする請求項３に記載の熱交換器。
5. 前記分岐部には、
   前記冷媒流入部と前記上側流出部及び前記下側流出部とが平行になるように、前記冷媒流入部、前記上側流出部及び前記下側流出部が接続されている
   ことを特徴とする請求項４に記載の熱交換器。
6. 前記伝熱管は、
   上下方向に並ぶように複数配置され、
   前記分岐管は、
   一端が前記分岐部の上面部に接続され、他端が前記伝熱管の端部に接続され、前記冷媒流出口が形成された上側流出部と、
   一端が前記分岐部の下面部に接続され、他端が前記上側流出部が接続されている前記伝熱管の端部よりも下側に位置する前記伝熱管の端部に接続され、前記冷媒流出口が形成された下側流出部とを有し、
   前記分岐部には、
   前記上側流出部の接続位置よりも下側であって前記下側流出部の接続位置よりも上側に前記衝突部が形成されている
   ことを特徴とする請求項３に記載の熱交換器。
7. 前記上側流出部は、
   前記分岐部との接続位置から上側に延出し、曲げ形成されて水平方向に平行に延出し、
   前記下側流出部は、
   前記分岐部との接続位置から下側に延出し、曲げ形成されて水平方向に平行に延出している
   ことを特徴とする請求項６に記載の熱交換器。
8. 前記冷媒流入部は、
   前記下側流出部よりも前記上側流出部側に近い位置で分岐部に接続されている
   ことを特徴とする請求項４〜７のいずれか一項に記載の熱交換器。
9. 前記冷媒流入部は、
   他端側が前記分岐部内に突き出すように接続されている
   ことを特徴とする請求項３〜８のいずれか一項に記載の熱交換器。
10. 前記上側流出部及び前記下側流出部は、
    一端側が前記分岐部内に突き出すように接続されている
    ことを特徴とする請求項４〜８、請求項４〜８に従属する請求項９のいずれか一項に記載の熱交換器。
11. 前記伝熱管が扁平管であるものにおいて、
    前記分岐管の前記上側流出部及び前記下側流出部が、前記伝熱管に対応して扁平状に形成されている
    ことを特徴とする請求項４〜８、１０、請求項４〜８に従属する請求項９のいずれか一項に記載の熱交換器。
12. 前記上側流出部及び前記下側流出部は、
    複数の冷媒流路が形成された扁平多穴管であり、
    前記冷媒流入部の内径は、
    前記上側流出部の複数の冷媒流路の流路面積の合計と、前記下側流出部の複数の冷媒流路の流路面積の合計とのいずれよりも小さい
    ことを特徴とする請求項１１に記載の熱交換器。
13. 前記分岐管は、
    水平断面視したときにおいて、前記衝突部と対向する側の内面が円弧状に形成されている
    ことを特徴とする請求項１〜１２のいずれか一項に記載の熱交換器。
14. 前記衝突部は、
    前記冷媒流入口側から上側の前記冷媒流出口側に延びるように形成された上テーパー面と、
    前記冷媒流入口側から下側の前記冷媒流出口側に延びるように形成された下テーパー面と、
    前記上テーパー面の下端と下テーパー面の上端との接続位置に形成された頂部とを有している
    ことを特徴とする請求項１〜１３のいずれか一項に記載の熱交換器。
15. 前記衝突部には、
    前記冷媒流入口の対向部分に凸部が形成されている
    ことを特徴とする請求項１〜１４のいずれか一項に記載の熱交換器。
16. 前記分岐部には、
    上部及び下部に、前記伝熱管の端部が接続される開口部がそれぞれ形成されている
    ことを特徴とする請求項３に記載の熱交換器。
17. 請求項１〜１６のいずれか一項に記載の熱交換器を有する
    ことを特徴とする冷凍サイクル装置。

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