JP2005083723A - 冷媒分流器 - Google Patents

Abstract

【課題】冷媒の循環量に関係なく、所定の分流比に冷媒を分流することができる冷媒分流器を提供する。
【解決手段】冷媒を分岐させるための分岐空間５がその内部に形成された本体４と、一端が本体４内に挿入され、屈曲している冷媒流入管１と、冷媒流入管１の中心線を含む面３に略平行であり、分岐空間５内に配置された板状の仕切り部６と、一端が本体４内に挿入された、二つの冷媒流出管７とを備え、冷媒流入管１は、冷媒を分岐空間５へと導き、分岐空間５に導かれた冷媒は、仕切り部６の主面に平行に、仕切り部６に向かって流れ込むことで、主面の一方および他方に分岐され、二つの冷媒流出管７は、仕切り部６の主面の一方および他方に分岐された各冷媒を、それぞれ、本体４から流出させる。
【選択図】 図１

Description

本発明は、空気調和機の冷媒分流器に関する。

従来の冷媒分流器（例えば特許文献１）は、複数の分岐管部とその部分に連なる短管からなる分流器であって、短管に彎曲部を設けている。そして、その短管の彎曲部を含む平面と、分岐管部を含む平面とが０°を超え９０°未満の角度で傾斜している。それにより、短管中を冷媒が流れる際に、遠心力により気液２相流の液成分が外周側に多く流れる。したがって、分岐管部への冷媒の流入角度を調節することができ、各分岐管部に所定比で冷媒を流すことができる。このように、従来の冷媒分流器は、所定の分流比となるよう冷媒を配分して流すことができる。
特開２００１−９０８９３号公報（特に図１および段落０００６）

上記従来の冷媒分流器は、流入管の流入角度を調節することで、分流比を調節する方式のため、蒸発器の入口で用いる場合のように、乾き度０．１程の冷媒状態であれば流入角度が０°〜９０°の範囲で調整が容易である。しかし、例えば蒸発器中間で用いる場合のように、乾き度０．３〜０．５辺りの冷媒状態では、以下に示す理由で分流調整が困難になる。

つまり、乾き度０．３〜０．５辺りの冷媒は、管内部を流れる際の気液密度が大きく変わり、彎曲している管内において外周側への冷媒流入量が相対的に大きく増えてしまうため、分流調整が困難になる。そのため、所定の分流を行なうための流入角度の調整範囲が狭くなる。例えば、特許文献１に開示された冷媒分流器では、流入角度が９０°付近での微妙な調整が必要になる。したがって、冷媒分流器を作製する際の曲げ加工時の製造ばらつき等を踏まえると分流調整が困難である。

また、上記従来の冷媒分流器では、冷媒の入口となる管が分岐部に対し下側から挿入されている。インバータ機種の空気調和機において、冷媒の循環量が変化する場合、特に低循環量になった場合、冷媒は重力の影響を受け、冷媒が管の外周側に沿って流れるという所望の流れが実現しにくい。

本発明は上記問題に鑑みなされたもので、冷媒の循環量に関係なく、所定の分流比に冷媒を分流することができる冷媒分流器を提供することを目的とする。

本発明の冷媒分流器は、冷媒を分岐させる箇所である分岐空間がその内部に形成された本体と、一端が前記本体内に挿入され、屈曲している冷媒流入管と、前記冷媒流入管の中心線を含む面に略平行であり、前記分岐空間内に配置された板状の仕切り部と、一端が前記本体内に挿入された、二つの冷媒流出管とを備え、前記冷媒流入管は、冷媒を前記分岐空間へと導き、前記分岐空間に導かれた冷媒は、前記仕切り部の主面に平行に、前記仕切り部に向かって流れ込むことで、前記主面の一方および他方に分岐され、前記二つの冷媒流出管は、前記仕切り部の主面の一方および他方に分岐された各冷媒を、それぞれ、前記本体から流出させることを特徴とする。

本発明の冷媒分流器は、冷媒の循環量に関係なく、所定の分流比に冷媒を分流することができるという効果を奏する。

本実施の形態の冷媒分流器は、気液２相流を分流する場合、装置の構成に応じて簡単な構成で冷媒の流れを均一あるいは任意の分流比に分流できる。そのため、蒸発器入口だけでなく、蒸発器の中間にも用いることができ、幅広く使用できる。

また、好ましくは、前記冷媒流入管は、前記本体に上方から挿入され、前記仕切り部の上方に配置され、前記冷媒流出管は、前記本体に下方から挿入され、前記仕切り部より下方に配置されている。それにより、重力により、冷媒流入管の屈曲部の内側に当たる箇所に冷媒を沿わして流れさせることができるため、冷媒の循環量が変化しても、所定の分流比に安定して分流できる。

また、好ましくは、前記本体に挿入されている前記冷媒流入管の端部は、その内径が絞られている。それにより、冷媒の流れが整流されるため、冷媒流入管の屈曲部の内側に当たる箇所に冷媒を沿わして流れさせることができるため、冷媒の循環量が変化しても、所定の分流比に安定して分流できる。

また、好ましくは、前記本体に挿入されている前記冷媒流入管の先端は、水平面に対して斜め形状であり、前記冷媒流入管の屈曲部の内側に当たる箇所のほうが、前記冷媒流入管の屈曲部の外側に当たる箇所よりも長い。それにより、冷媒流入管の屈曲部の内側に当たる箇所に冷媒を沿わして流れさせることができるため、冷媒の循環量が変化しても、所定の分流比に安定して分流できる。

また、前記冷媒流入管の屈曲部の内側に前記冷媒が沿って流れるように、前記冷媒流入管の内部において、前記冷媒流入管の屈曲部の内側に当たる側に、前記冷媒流入管の中心軸に略平行となる溝が形成されている。それにより、冷媒流入管の屈曲部の内側に当たる箇所に冷媒を沿わして流れさせることができるため、冷媒の循環量が変化しても、所定の分流比に安定して分流できる。

また、好ましくは、前記仕切り部と、前記分岐空間に挿入されている前記冷媒流入管の先端とが接している。それにより、冷媒は、冷媒流入管から流出するとすぐに、仕切り部によって分岐されるので、冷媒が広がることなく分岐される。そのため、所定の分流比にさらに安定して分流できる。

また、好ましくは、前記仕切り部の、冷媒を分岐させる側の一辺の、主面側の角は、面取り加工がされている。それにより、冷媒と仕切り部との衝突音が緩和され、冷媒通過音を低減できる。

以下、本発明の実施形態のさらに具体的な例について図を用いて説明する。

（実施の形態１）
本発明の実施の形態１に係る冷媒分流器について、図１を用いて説明する。図１は本発明の実施の形態１に係る冷媒分流器１００の構成を示す斜視図である。

本実施の形態１の冷媒分流器１００は、例えば空気調和機に用いられる。図１に示すように、実施の形態１の冷媒分流器１００は、その内部に分岐空間５を有する本体４と、中空筒状の冷媒流入管１と、分岐空間５内に配置された板状の仕切り部６と、二つの冷媒流出管７とを備えている。

分岐空間５は、冷媒流入管１から本体４内に流入した冷媒を所定の分岐比に分岐させる箇所である。また、冷媒流入管１は、その一端が本体４内に上方から挿入されている。冷媒流入管１は屈曲部２において、９０°の屈曲角度で屈曲している。そのため、冷媒流入管１の屈曲部２より後部である屈曲後部１ｃの中心線と、屈曲部２より前部である屈曲前部１ｂの中心線とは略直角に交わっている。また、屈曲後部１ｃの中心線は、本体４に対して略鉛直方向である。さらに、冷媒流入管１は、仕切り部６の上方に配置されている。

仕切り部６は板状であって、分岐空間５内に配置されていて、冷媒流入管１の中心線（屈曲後部１ｃの中心線および屈曲前部１ｂの中心線）を含む面３に略平行である。分岐空間５内は、仕切り部６によって、二つの空間に仕切られている。仕切り部６は、冷媒流入管１内を通って、分岐空間５に流入する冷媒が向かってくる位置に設置されている。また、冷媒流出管７は、その一端が本体４内に下方から挿入されていて、仕切り部６の下方に配置されている。具体的には、分岐空間５が、仕切り部６によって仕切られて形成された、二つの空間にそれぞれ各冷媒流出管７が挿入されている。

実施の形態１の冷媒分流器１００における冷媒の分流方法について説明する。まず、冷媒流入管１内を通って、冷媒が本体４内の分岐空間５に流入する。分岐空間５に流入した冷媒は、板状の仕切り部６に流入し、仕切り部６の一方の主面側および他方の主面側に分岐される。なお、冷媒は、仕切り部６の主面に平行に流入するようにする。また、この仕切り部６の位置を、面３に垂直な方向に変化させることで、冷媒の分岐比を調整することができる。仕切り部６に流入することで分岐された各冷媒は、分岐空間５に挿入された各冷媒流出管７内を通って本体４から流出する。

冷媒流入管１は、仕切り部６の上方に設置されているので、冷媒流入管１内を流れる冷媒は、重力により、冷媒流入管１内の屈曲部２の内側に当たる側に沿って流れている。そのため、循環量の変化や、乾き度の値によって、気液２相流の冷媒流入状態が変化することがない。したがって、冷媒を安定して任意の分流比に分流できる。

また、仕切り部６の位置を、面３に垂直な方向に変化させることで、冷媒の分岐比を容易に調整することができる。

さらに、仕切り部６において、冷媒を分岐させる側の一辺、つまり、仕切り部６の上方の辺において、仕切り部６主面側の角６ａは、面取り加工がされている。それにより、仕切り部６に冷媒が流れ込む際に生じる衝突音が緩和される。

なお、冷媒流入管１の屈曲部２の屈曲角度は略直角とするのが最も好ましいが、その他の角度、例えば、６０°や１２０°という角度であっても十分効果は得られる。また、冷媒流入管１の屈曲後部１ｃの中心線は、本体４に対して略鉛直方向としたが、鉛直方向でなくてもかまわない。

また、冷媒流入管１の屈曲後部１ｃの長さはあまり問題でないが、屈曲前部１ｂは最低限の直線部分を必要とし、例えば、５０ｍｍ程度の直線部分を有している。屈曲前部１ｂが、最低限の直線部分を必要とする理由を以下に説明する。液状のガス冷媒が、環状配管を通ると、重力により環状配管の下方部に選択的に流れる。このような液冷媒が、屈曲部２や仕切り部６に導かれる前に、液冷媒の流れを安定させる必要がある。そのため、屈曲前部１ｂがある程度の長さの直線部分を有するようにして、液冷媒が直線部分を流れることで、液冷媒の流れを安定させ、屈曲部２に沿って、仕切り部６に導かれるようにしている。これにより、冷媒分流器１００の分流比が安定する。なお、屈曲前部１ｂの直線部分の好ましい長さは、例えば、冷媒流入管１の内径が６〜７ｍｍ程度の場合は、４０〜５０ｍｍである。

以上説明した、実施の形態１の冷媒分流器１００は、例えば空気調和機に用いて、気液２相状態の冷媒を熱交換器の流入抵抗に合った割合、すなわち均等あるいは任意の分流比に安定して分流するために用いることができる。

（実施の形態２）
本発明の実施の形態２に係る冷媒分流器１００ａについて、図２を用いて説明する。図２は本発明の実施の形態２に係る冷媒分流器１００ａの構成を示す斜視図である。実施の形態２の冷媒分流器１００ａは、冷媒流入管１の端部１ａの内径および先端の形状が実施の形態１の冷媒分流器１００と異なる。それ以外は、実施の形態１の冷媒分流器１００と同様の構成であるので、同一部材については同一符号を付し、同一の説明は省略する。

図２に示しているように、実施の形態２の冷媒分流器１００ａの冷媒流入管１の端部１ａの内径は絞られている。それにより、冷媒流入管１の内部の２相流冷媒の流れが整流化されるので、冷媒を所定の分流比に安定して分流できる。なお、端部１ａにおいて、内径を絞る範囲は、その先端から屈曲部２の手前までとすることが望ましい。さらに、内径を絞る場合は、端部１ａの内壁に段差が生じないようにする方が好ましく、それにより、冷媒の流れが乱れない。また、絞る箇所の手前の内径の５０％〜９０％の内径となるように絞ることが好ましい。なお、冷媒循環量の絶対値の大きい装置と小さい装置とでは内径の絞り量の好ましい関係が異なる。冷媒循環量の絶対値の大きい装置ほど、内径を絞る手前の内径と絞った内径との差を大きくすることが好ましい。

また、図２に示すように、冷媒流入管１の端部１ａにおいて、その先端は水平面に対して斜め形状であり、冷媒流入管１の屈曲部２の内側に当たる箇所のほうが、冷媒流入管の屈曲部の外側に当たる箇所よりも長い。そのため、冷媒流入管１内において、冷媒を屈曲部２の内側へさらに沿わすように流すことができる。それにより、所定の分流比に安定して分流できる。

実施の形態２では、端部１ａの内径を絞り、かつ、端部１ａの先端を水平面に対して斜め形状としたが、これらを両方同時に実施する必要はなく、どちらか一方だけであってもかまわない。

また、実施の形態２の冷媒分流器１００ａは、実施の形態１の冷媒分流器１００と同様の効果も奏する。

（実施の形態３）
本発明の実施の形態３に係る冷媒分流器１００ｂについて、図３（ａ）および図３（ｂ）を用いて説明する。図３（ａ）は、本発明の実施の形態３に係る冷媒分流器１００ｂの構成を示す斜視図である。また、図３（ｂ）は、図３（ａ）のＡ−Ａ′矢視断面図である。実施の形態３の冷媒分流器１００ｂは、冷媒流入管１の内部の構造が、実施の形態１の冷媒分流器１００とは異なる。また、冷媒流入管１と仕切り部６とが密接している。これら以外は、実施の形態１の冷媒分流器１００と同様の構成であるので、同一部材については同一符号を付し、同一の説明は省略する。

図３（ａ）に示すように、冷媒流入管１における本体４に挿入されている側の先端は、仕切り部６と密接している。そのため、冷媒が冷媒流入管１から流出した後直ぐに、仕切り部６で分岐される。それにより、冷媒が広がることなく分岐されるので、所定の分流比にさらに安定して分流できる。

また、冷媒流入管１の内部において、屈曲部２の内側に当たる側に、冷媒を沿わしやすいような加工を施すことで、さらに安定して分流できる。例えば、図３（ｂ）に示すように、冷媒流入管１の内部において屈曲部２の内側に当たる側に溝加工部８を形成する。それにより、さらに安定して冷媒を屈曲部２の内側へ沿わした流れを形成することができる。したがって、冷媒を所定の分流比に安定して分流できるようになる。なお、溝加工部８以外であっても、冷媒流入管１の内部において、屈曲部２の内側に当たる側に冷媒を沿わしやすいような加工を、冷媒流入管１に施せばよい。

実施の形態３では、冷媒流入管１の先端と仕切り部６とを密接に配置し、かつ、冷媒流入管１の内部において、屈曲部２の内側に当たる側に溝加工８を施したが、これらを両方同時に実施する必要はなく、どちらか一方だけであってもかまわない。

また、実施の形態３の冷媒分流器１００ｂは、実施の形態１の冷媒分流器１００と同様の効果も奏する。また、実施の形態３の冷媒分流器１００ｂにおいても、図２に示した実施の形態２の冷媒分流器１００ａのように、端部の内径を絞ってもよいし、先端を水平面に対して斜め形状としてもよい。

本発明の冷媒分流器は、冷媒の循環量に関係なく、所定の分流比に冷媒を分流することができ、空気調和機等に用いられる。

本発明の実施の形態１に係る冷媒分流器の構成を示す斜視図 本発明の実施の形態２に係る冷媒分流器の構成を示す斜視図 本発明の実施の形態３に係る冷媒分流器の構成を示す図であって、図３（ａ）は本発明の実施の形態３に係る冷媒分流器の構成を示す斜視図で、図３（ｂ）は図３（ａ）のＡ−Ａ′矢視断面図

符号の説明

１ 冷媒流入管
１ａ 端部
１ｂ 屈曲前部
１ｃ 屈曲後部
２ 屈曲部
３ 面
４ 本体
５ 分岐空間
６ 仕切り部
６ａ 角
７ 冷媒流出管
８ 溝加工部

Claims (7)

1. 冷媒を分岐させる箇所である分岐空間がその内部に形成された本体と、
   一端が前記本体内に挿入され、屈曲している冷媒流入管と、
   前記冷媒流入管の中心線を含む面に略平行であり、前記分岐空間内に配置された板状の仕切り部と、
   一端が前記本体内に挿入された、二つの冷媒流出管とを備え、
   前記冷媒流入管は、冷媒を前記分岐空間へと導き、前記分岐空間に導かれた冷媒は、前記仕切り部の主面に平行に、前記仕切り部に向かって流れ込むことで、前記主面の一方および他方に分岐され、
   前記二つの冷媒流出管は、前記仕切り部の主面の一方および他方に分岐された各冷媒を、それぞれ、前記本体から流出させることを特徴とする冷媒分流器。
2. 前記冷媒流入管は、前記本体に上方から挿入され、前記仕切り部の上方に配置され、
   前記冷媒流出管は、前記本体に下方から挿入され、前記仕切り部より下方に配置されている、請求項１に記載の冷媒分流器。
3. 前記本体に挿入されている前記冷媒流入管の端部は、その内径が絞られている、請求項１または請求項２に記載の冷媒分流器。
4. 前記本体に挿入されている前記冷媒流入管の先端は、水平面に対して斜め形状であり、前記冷媒流入管の屈曲部の内側に当たる箇所のほうが、前記冷媒流入管の屈曲部の外側に当たる箇所よりも長い、請求項２または請求項３に記載の冷媒分流器。
5. 前記冷媒流入管の屈曲部の内側に前記冷媒が沿って流れるように、前記冷媒流入管の内部において、前記冷媒流入管の屈曲部の内側に当たる側に、前記冷媒流入管の中心軸に略平行となる溝が形成されている、請求項１ないし請求項４のいずれかに記載の冷媒分流器。
6. 前記仕切り部と、前記分岐空間に挿入されている前記冷媒流入管の先端とが接している請求項１ないし請求項５のいずれかに記載の冷媒分流器。
7. 前記仕切り部の、冷媒を分岐させる側の一辺の、主面側の角は、面取り加工がされている、請求項１ないし請求項６のいずれかに記載の冷媒分流器。
   
   

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