JP2005106368A - 冷媒分流機構及び空気調和機 - Google Patents

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

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。

この発明の冷媒分流機構を用いた空気調和機に設けられた室内熱交換器の側面図である。 従来例の空気調和機に設けられた室内熱交換器の側面図である。

符号の説明

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

Claims (7)

1. 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。
2. 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。
3. 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。
4. 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。
5. 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。
6. 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。
7. 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。