JP2005106368A - 冷媒分流機構及び空気調和機 - Google Patents
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Abstract
【課題】 気液混合流体における液密度の偏在を、簡素な構成でもって解消することが可能な冷媒分流装置及びこの冷媒分流装置を用いて成る空気調和機を提供する。
【解決手段】 冷媒流通路中にあって、主管11と、この主管11から下流側に向かって分岐する2本の分岐支管12、13とから成る冷媒分流機構6において、上記主管11は、直管状に形成され、その軸心が鉛直方向に延びるように配置する。また、両分岐支管12、13は、水平方向に、互いに反対方向に直線状に延びるように配置した。主管11内を流通する気液混合冷媒に重力が作用しても、この重力に起因する冷媒液密度の偏在現象は生じない。
【選択図】 図1
【解決手段】 冷媒流通路中にあって、主管11と、この主管11から下流側に向かって分岐する2本の分岐支管12、13とから成る冷媒分流機構6において、上記主管11は、直管状に形成され、その軸心が鉛直方向に延びるように配置する。また、両分岐支管12、13は、水平方向に、互いに反対方向に直線状に延びるように配置した。主管11内を流通する気液混合冷媒に重力が作用しても、この重力に起因する冷媒液密度の偏在現象は生じない。
【選択図】 図1
Description
この発明は、空気調和機等の冷媒流通路中に設けられる冷媒分流機構及びこの冷媒分流機構を備えて成る空気調和機に関するものである。
図2は、従来の空気調和機の室内機に設けられた室内熱交換器21の側面図である。この室内熱交換器21は折れ熱交として構成され、蒸発器として機能する冷房運転時に気液混合状態の冷媒を流入させる液管22と、蒸発後の冷媒を流出させるガス管23とが接続されている。またこの室内熱交換器21は、熱交換能力をより大きく発揮させるために、複数の冷媒流通経路が構成されている。つまり上記液管22は、主管31と、この主管31から分岐する二つの分岐支管32、33とから成る冷媒分流機構24を介して室内熱交換器21に接続され、そして気液混合状態の冷媒を、同図に示す実線のように室内熱交換器21の前面側に流通させるとともに、室内熱交換器21の背面側にも流通させるということである。そして室内熱交換器21内を流通してきた冷媒は、それぞれガス支管34、34を介して上記ガス管23に返流される。なお室内熱交換器21内に延設された複数の冷媒流通管は、一方の端部にU字管25が設けられるとともに、図示しない他方の端部がU字状に折曲されて、連続した冷媒流通路を形成している。
ところで、上記従来の空気調和機では、室内熱交換器21に接続される直前の液管22が、略横方向に延設されている。そのため冷房運転時に液管22内を流通する気液混合状態の冷媒は、上記横方向に延設された部分で、重力によって、下側の液密度が上側よりも高くなる。そして冷媒分流機構24に流入する冷媒にこのような密度差が生じる結果、上記冷媒分流機構24のうち冷媒を室内熱交換器21の前面側へ流入させる方の分岐支管32における液密度が、冷媒を上記室内熱交換器21の背面側へ流入させる方の分岐支管33における液密度よりも高くなり、室内熱交換器21内に冷媒の偏流が生じてその熱交換能力が低下してしまうという問題があった。また上記偏流の度合いが強いときには、ファンロータ(図示せず)に結露が生じるという問題もあった。
そこで特許文献1の冷媒分流機構24においては、上記主管31には、冷房運転時に室内熱交換器1の前面側へ冷媒を流入させる方の分岐支管32に近接して、その分岐点近傍の周面が内方へ凹陥されている。そしてこの凹陥によって、上記主管31の内側面には、山型状の突出部35が形成されている。従って上記分岐支管32側に向かう冷媒の流れは、上記突出部35と干渉し、その一部が他方の分岐支管33側に向かうこととなる。そのため上記冷媒分流機構24のうち冷媒を室内熱交換器21の前面側へ流入させる方の分岐支管32での液密度と、冷媒を上記室内熱交換器21の背面側へ流入させる方の分岐支管33での液密度とが略均等になるようにしている。
特開平11−94399号公報(第3頁、図1)
しかしながら、上記のように主管31の内側面には、山型状の突出部35を形成しても、主管31に流入してくる気液混合状態の冷媒の密度差は、常に一定ではなく、運転条件によって種々変化する。従って、上記特許文献1に記載された冷媒分流機構24においても気液混合冷媒における液密度の偏在を、確実に解消することが可能であるとはいい難い。
一方、上記のように冷媒分流機構24を用いるのではなく、分流器を介して液管31と分岐支管32、33とを接続するようにした空気調和機も公知である。この種の分流器は、液管22側から流入する冷媒を一旦その内部に形成した壁面に衝突させ、このときの衝撃によって気液混合状態の冷媒を攪拌し、これによって液密度の偏在を解消するようにしたものである。しかしながらこのような空気調和機では、室内熱交換器21内における冷媒の偏流は解消できるものの、特別に分流器を必要とするため、構造が複雑化してこれがコストアップの一因になるとともに、配管22、23の引き回し等が困難になって機器のコンパクト化を阻害するという問題があった。
この発明は、上記従来の欠点を解決するためになされたものであって、その目的は、気液混合冷媒における液密度の偏在を、簡素な構成でもって確実に解消することが可能な冷媒分流機構及びこの冷媒分流機構を用いて成る空気調和機を提供することにある。
そこで請求項1の冷媒分流機構は、冷媒流通路中にあって、主管11と、この主管11から下流側に向かって分岐する複数の分岐支管12、13とから成る冷媒分流機構において、上記主管11は、直管状に形成され、その軸心が鉛直方向に延びるように配置されていることを特徴としている。
請求項2の冷媒分流機構は、上記各分岐支管12、13は、直管状に形成され、それぞれ水平方向に延びるように配置されていることを特徴としている。
請求項3の冷媒分流機構は、2本の分岐支管12、13を有し、両分岐支管12、13は、互いに反対方向に直管状に延びるように配置したことを特徴としている。
請求項4の冷媒分流機構は、上記各分岐支管12、13の長さよりも主管11の長さを大きくしていることを特徴としている。
請求項5の空気調和機は、上記請求項1〜請求項4のいずれかの冷媒分流機構を、室内熱交換器1の液管2側に接続して成ることを特徴としている。
請求項6の空気調和機は、上記室内熱交換器1は、複数の冷媒流通経路を有し、上記冷媒分流機構からガス管2側での冷媒合流部7に至る各冷媒流通経路の長さを略同一にしていることを特徴としている。
請求項7の空気調和機は、上記室内熱交換器1は、複数の冷媒流通経路を有し、上記冷媒分流機構からガス管2側での冷媒合流部7に至る各冷媒流通経路の蒸発能力を略同一にしていることを特徴としている。
請求項1の冷媒分流機構では、主管は、直管状に形成され、その軸心が鉛直方向に延びるように配置されているので、主管内を流通する気液混合冷媒に重力が作用しても、この重力に起因する冷媒液密度の偏在現象は生じない。従って特別な部材を別途に設けることなく、冷媒分流機構における液密度の偏在を解消することが可能となる。
請求項2の冷媒分流機構では、各分岐支管内において、分流された冷媒に対する重力の作用が全ての分岐支管内において略同一となる。従って、分岐支管内の圧損等が、略同一になるので、一段と精度の高い分流精度が得られる。
請求項3の冷媒分流機構では、冷媒分流機構を、直管をT形に組み合わせて接続することによって形成できるので、安価に製作可能である。
請求項4の冷媒分流機構では、主管の長さを充分に確保しているので、主管入口において液密度の偏在が生じていても、主管内部において、重力の作用により偏在状態をある程度解消できる。従って、冷媒分流機構における液密度の偏在を一段と確実に解消することが可能となる。
請求項5の空気調和機では、冷媒分流機構における冷媒流の液密度が均一化されるので、複数の冷媒流通経路を構成した室内熱交換器を効率よく機能させることが可能となる。
請求項6、及び請求項7の空気調和機では、冷媒分流機構における分岐支管後位の圧損が、略同一になるので、一段と精度の高い分流精度が得られる。そのため複数の冷媒流通経路を構成した室内熱交換器を一段と効率よく機能させることが可能となる。
次に、この発明の冷媒分流機構及び冷媒分流機構を用いた空気調和機の具体的な実施の形態について、図面を参照しつつ詳細に説明する。図1は、上記空気調和機の室内機に設けられた室内熱交換器1の側面図である。この室内熱交換器1は折れ熱交として構成され、蒸発器として機能する冷房運転時に気液混合状態の冷媒を流入させる液管2と、蒸発後の冷媒を流出させるガス管3とが接続されている。上記室内熱交換器1は、前面側熱交換器4と、背面側熱交換器5とから成り、両熱交換器4、5のフィン形状は、折り曲げ部を通る鉛直線に対し、左右対称になっている。
そして、上記液管2には、冷媒分流機構6が介設されている。この冷媒分流機構6は、主管11と、この主管11から下流側に向かって分岐する2本の分岐支管12、13とから成るものである。すなわち、同図における2つの実線矢印に示すように、気液混合状態の冷媒を上記分岐支管12、13のそれぞれから室内熱交換器1の前面側熱交換器4と背面側熱交換器5との双方に流通させ、室内熱交換器1内に2つ(複数)の冷媒流通経路を構成してその熱交換能力をより大きく発揮させるようになっている。そして冷房運転時に室内熱交換器1内を流通してきた冷媒は、それぞれガス支管14、14を介して合流部7において合流し、上記ガス管3に返流される。ここで留意されたいのは、上記前面側熱交換器4における冷媒流通経路と、背面側熱交換器5における冷媒流通経路とは、略同一の形状、配置となっている点である。すなわち、上記冷媒分流機構6からガス管2側での冷媒合流部7に至る両冷媒流通経路の長さ、及び蒸発能力が略同一になっていることである。なお、上記液管2及びガス管3は、ファンモータと干渉しないように、室内熱交換器1の背面側から前面側へと横方向に延設されて、室内熱交換器1に接続されるようになっている。
次に、上記冷媒分流機構6についてさらに詳しく説明する。この冷媒分流機構6は、上述のように、主管11と、この主管11から下流側に向かって分岐する2本の分岐支管12、13とから成るものである。上記主管11は、直管状に形成され、その軸心が鉛直方向に延びるように配置されている。また、2本の分岐支管12、13は、直管状に形成され、それぞれ水平方向であって、互いに反対方向に直線状に延びるように配置されている。このとき、上記各分岐支管12、13の長さよりも主管11の長さを大きくしている。つまり、上記冷媒分流機構6は、両分岐支管12、13を足した長さL2の1/2よりも、主管11の長さL1を大きくしている。
上記空気調和機では、冷房運転時には、キャピラリーチューブ等の減圧機構(図示せず)で減圧された冷媒が、上記液管2、冷媒分流機構6を介して室内熱交換器1に流入する。このとき冷媒分流機構6において、主管11は、直管状に形成され、その軸心が鉛直方向に延びるように配置されているので、主管11内を流通する気液混合冷媒に重力が作用しても、この重力に起因する冷媒液密度の偏在現象は生じない。従って特別な部材を別途に設けることなく、冷媒分流機構6における液密度の偏在を解消することが可能となる。しかも、冷媒分流機構6からガス管2側での冷媒合流部7に至る前面側熱交換器4と背面側熱交換器5との両冷媒流通経路の長さ、及び蒸発能力が略同一になっており、そのため冷媒分流機構6における分岐支管12、13の後位の圧損が、略同一になっているので、一段と精度の高い分流精度が得られる。従って、冷媒分流機構6のうち冷媒を室内熱交換器1の前面側熱交換器4へ流入させる方の分岐支管12での液密度と、冷媒を上記室内熱交換器1の背面側熱交換器5へ流入させる方の分岐支管13での液密度とは略均等になり、室内熱交換器1内での冷媒の偏流による熱交換能力の低下という従来の問題を解消することができる。従って上記偏流の度合いが強いときに生じるファンロータの結露も回避することができる。しかも上記従来の分流器のような特別な部材を必要としないから、これがコストアップの一因となることもなく、また機器のコンパクト化を阻害することもない。
また、2本の分岐支管12、13は、直管状に形成され、それぞれ水平方向であって、互いに反対方向に直管状に延びるように配置されているので、各分岐支管12、13内において、分流された冷媒に対する重力の作用が両分岐支管12、13内において略同一となる。従って、分岐支管12、13内の圧損等が、略同一になるので、一段と精度の高い分流精度が得られる。しかも、2本の直管をT形に組み合わせて接続するだけで、冷媒分流機構6を形成できるので、安価に製作可能である。また、主管11の長さを充分に確保しているので、主管11の入口において液密度の偏在が生じていても、主管11の内部において、重力の作用により偏在状態をある程度解消できる。
以上にこの発明の具体的な実施の形態について説明したが、この発明は上記形態に限定されるものではなく、この発明の範囲内で種々変更して実施することができる。上記では冷媒分流機構6を2本の分岐支管12、13を有するものとして形成したが、これは、さらに多くの分岐支管を有する構成としてもしてもよい。また上記では、冷媒分流機構6を空気調和機の室内機に用いたが、その他、例えば空気調和機の室外機や冷凍装置等、冷媒流通路を備えた種々の機器に用いることができる。
1 室内熱交換器
2 液管
6 冷媒分流機構
7 合流部
11 主管
12 分岐支管
13 分岐支管
2 液管
6 冷媒分流機構
7 合流部
11 主管
12 分岐支管
13 分岐支管
Claims (7)
- 冷媒流通路中にあって、主管(11)と、この主管(11)から下流側に向かって分岐する複数の分岐支管(12)(13)とから成る冷媒分流機構において、上記主管(11)は、直管状に形成され、その軸心が鉛直方向に延びるように配置されていることを特徴とする冷媒分流機構。
- 上記各分岐支管(12)(13)は、直管状に形成され、それぞれ水平方向に延びるように配置されていることを特徴とする請求項1の冷媒分流機構。
- 2本の分岐支管(12)(13)を有し、両分岐支管(12)(13)は、互いに反対方向に直管状に延びるように配置したことを特徴とする請求項2の冷媒分流機構。
- 上記各分岐支管(12)(13)の長さよりも主管(11)の長さを大きくしていることを特徴とする請求項2又は請求項3の冷媒分流機構。
- 上記請求項1〜請求項4のいずれかの冷媒分流機構を、室内熱交換器(1)の液管(2)側に接続して成ることを特徴とする空気調和機。
- 上記室内熱交換器(1)は、複数の冷媒流通経路を有し、上記冷媒分流機構からガス管(2)側での冷媒合流部(7)に至る各冷媒流通経路の長さを略同一にしていることを特徴とする請求項5の空気調和機。
- 上記室内熱交換器(1)は、複数の冷媒流通経路を有し、上記冷媒分流機構からガス管(2)側での冷媒合流部(7)に至る各冷媒流通経路の蒸発能力を略同一にしていることを特徴とする請求項5の空気調和機。
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2003
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