JP2009002548A - 冷媒分流器 - Google Patents

Abstract

【課題】冷媒の循環量に関係なく、所定の三系統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】冷媒分流器１０は、分岐空間１２を有する本体１１と、冷媒流入管１３と、分岐空間１２内に配置された三枚の板状の仕切り板１４ａ、１４ｂ、１４ｃと、三つの冷媒流出管１５ａ、１５ｂ、１５ｃとを備えており、冷媒は冷媒流入管１３内を通り、分岐空間１２に流入し、板状の仕切り板１４ａ、１４ｂ、１４ｃに向かって流入することで、冷媒は三系統に分岐される。このとき、仕切り板１４ａ、１４ｂ、１４ｃの配置や冷媒を分岐させる側の一辺の長さを変化させることで、冷媒の分岐比を調整する。そしてそれぞれの冷媒流出管１５ａ、１５ｂ、１５ｃより冷媒を流出させる構成とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、空気調和機などの冷凍サイクルの冷媒分流器に関する。

従来、この種の分流器は、２つの分岐管部とその部分に連なる短管からなり、短管に彎曲部を有している。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。このとき、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、上記の傾斜角度を調整することにより分岐管部への冷媒の流入量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、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ものもある（たとえば特許文献１参照）。

図４は、特許文献１に記載された従来の冷媒分流器の構成図を示すものである。図４に示すように、２つの分岐管部４１ａ，４１ｂと、その部分に連なる短管４２と、彎曲部４３とから構成されている。
特開２００１−９０８９３号公報

しかしながら、前記従来の構成では、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、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、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。そのため、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、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、三系統以上に分流が必要となった際には、流入管の進入角度の調整により、様々な所望の分流比に対応することは、非常に困難であり、ほぼ不可能である。
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、前記従来の課題を解決するもので、冷媒の循環量に関係なく、所定の分流比に冷媒を三系統に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。

前記従来の課題を解決するために、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、一端が前記本体内に挿入された三つの冷媒流出管と、前記冷媒流入管の中心線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板を三枚備え、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板に向かって流れ込むことで冷媒は分岐され、前記三つの冷媒流出管は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したものである。

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三系統に分流することができる。

第１の発明は、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、一端が前記本体内に挿入された三つの冷媒流出管と、前記冷媒流入管の中心線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板を三枚備え、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板に向かって流れ込むことで冷媒は分岐され、前記三つの冷媒流出管は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により、気液２相流の冷媒を所定の三系統の分流比に分流することが可能となる。また、仕切り板の位置調整により容易に所定の分流比を作り出すことが可能であるため、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。

第２の発明は、特に第１の発明の冷媒流入管を、本体に上方から挿入し、仕切り板の上方に配置し、冷媒流出管は本体に下方から挿入し、仕切り板より下方に配置する構成とすることで、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すことができ、冷媒循環量の変化によらず管断面の冷媒分布が常に一定となることから、幅広い冷媒の循環量領域で、容易に所定の三系統の分流比に分流することが可能となる。

第３の発明は、特に第１または第２の発明の分岐空間に挿入されている前記三つの冷媒流出管の先端を同一平面に配置し、前記三枚の仕切り板を、前記同一平面の前記冷媒流出管の間にそれぞれ配置し、それぞれの仕切り板は１辺で接し、それぞれの流出管との距離を調整し、前記平面を前記三枚の仕切り板にて三領域に区切る構成とすることで、更に所望の三系統の分流比に微調整し分流することが可能となる。

第４の発明は、特に第１から第３の発明の冷媒流入管の本体に挿入されている挿入部の内径を絞る構成とすることで、冷媒の流れが整流され、管断面の冷媒分布が安定するため、安定した所定の三系統の分流比に分流しやすい。

第５の発明は、特に第１から第４の発明の仕切り板の冷媒を分岐させる側一辺の角を、面取り加工を施す構成とすることで、冷媒が仕切り板に衝突する際の衝突音を緩和することが可能となる。

第６の発明は、特に第１から第５の発明の本体に挿入されている三つの冷媒流出管端部に、面取り加工を施す構成とすることで、冷媒が流出管の端部に衝突する際の衝突音を緩和することが可能となる。

以下、本発明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、この実施の形態によって本発明が限定されるものではない。

（実施の形態１）
図１は本発明の第１の実施の形態の冷媒分流器の構成を示す斜視図、図２は本発明の第１の実施の形態における冷媒分流器の分岐空間内部の斜視図を示すものである。

図１に示すように、冷媒分流器１０は、その内部に分岐空間１２を有する本体１１と、中空筒状の冷媒流入管１３と、分岐空間１２内に配置された三枚の板状の仕切り板１４ａ、１４ｂ、１４ｃと、三つの冷媒流出管１５ａ、１５ｂ、１５ｃとを備えており、分岐空
間１２は、冷媒流入管１３から本体１１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１３は、その一端が本体１１内に上方から略鉛直に挿入されており、冷媒流入管１３から本体１１への挿入部１６において、内径を絞っている。また冷媒流入管１３は９０°の屈曲角度で屈曲している。

また、三つの冷媒流出管１５ａ、１５ｂ、１５ｃは、その一端が本体１１内に下方から、冷媒流入管１３の中心線の延長線を中心としてほぼ互いに等間隔になるように挿入されており、三枚の板状の仕切り板１４ａ、１４ｂ、１４ｃの下方に配置されている。また三枚の仕切り板１４ａ、１４ｂ、１４ｃは板状であって、分岐空間１２内に配置されており、三つの冷媒流出管１５ａ、１５ｂ、１５ｃの間にそれぞれ一枚ずつ配置されている。

以上のように構成された冷媒分流器について、以下その動作、作用を説明する。

冷媒は冷媒流入管１３内を通って、冷媒が本体１１内の分岐空間１２に流入する。この際、冷媒流入管１３は、本体１１の上方より挿入されているので、冷媒流入管１３内を流れる冷媒は、重力により、冷媒流入管１３内の屈曲部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あまり変化することがないため、分岐空間１２内に流出した冷媒を容易に分流することが可能となる。

また、冷媒流入管１３の本体１１への挿入部１６は内径が絞られる構成となっている。このことにより、冷媒流入管１３の内部の冷媒の流れが整流化され、冷媒を所定の分流比により安定して分流できる。なお、内径を絞る際は、可能な限り段差なく滑らかに絞ることで、より安定した冷媒の流れを作り出すことが可能なことは言うまでもない。

そして冷媒は分岐空間１２に流入し、分岐空間１２内にて分流される。ここで、図２に分岐空間１２の内部を拡大した斜視図を示す。

分岐空間１２に流入した冷媒は、板状の仕切り板１４ａ、１４ｂ、１４ｃに流入し、冷媒は三系統に分岐される。なお、冷媒は、板状の仕切り板１４の主面に平行に流入するようにする。また、この仕切り板１４の配置位置や冷媒を分岐させる側の一辺の長さを変化させることで、冷媒の分流比を調整することができる。

また、図２に示すように、仕切り板１４ａ、１４ｂ、１４ｃの冷媒を分岐させる側の一辺、つまり上方の辺１４ａ１、１４ｂ１、１４ｃ１の角は面取り加工されている。それにより冷媒が板状の仕切り板１４ａ、１４ｂ、１４ｃに流れ込む際に発生する衝突音を緩和することが可能となる。

そして、仕切り板１４ａ、１４ｂ、１４ｃにより分岐された各冷媒は、分岐空間１２に挿入された各冷媒流出管１５ａ、１５ｂ、１５ｃ内を通って本体１１から流出する。この際、分岐空間１２から冷媒流出管１５ａ、１５ｂ、１５ｃへの流出口１５ａ１、１５ｂ１、１５ｃ１は面取り加工が施されている。このことにより、冷媒がそれぞれの流出口１５ａ１、１５ｂ１、１５ｃ１へ流れ込む際に滑らかに流れ込み、衝突音を緩和すると共に、安定した所定の分流比率を実現することが可能となる。

なお、冷媒流入管１３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。

以上のように、本実施の形態においては、例えば空気調和機に用いて、気液２相状態の冷媒を所望の分流比に安定して三系統に分流することが可能となる。

（実施の形態２）
図３は本発明の第２の実施の形態の分岐空間３２の内部を拡大した斜視図を示す。

本実施の形態の分岐空間３２内に配置された板状の仕切り板３４ａ、３４ｂ、３４ｃの形状および配置が実施の形態１とは異なる。それ以外は、実施の形態１の構成と同様であるので、同一部材については同一の符号を付し、同一の説明は省略する。

図３に示すように、板状の仕切り板３４ａ、３４ｂ、３４ｃが中心で完全に接しており、板状の仕切り板３４ａ、３４ｂ、３４ｃにより、分岐空間３２内をそれぞれの領域に１つの冷媒流出管１５ａ、１５ｂ、１５ｃの流出口１５ａ１、１５ｂ１、１５ｃ１を含むように三つに区切る構成となっている。実施の形態１に記載のように、冷媒流入管１３の冷媒は気液２層状態で一定の分布で整流されており、冷媒流入管１３から流出した冷媒は、冷媒流入管１３の略直下を中心に分布する。つまり仕切り板３４ａ、３４ｂ、３４ｃの接点３６の位置を調整することで、まずは所望の分流比に対して大きく分流比を調整することができる。そしてさらに、板状の仕切り板３４ａ、３４ｂ、３４ｃのそれぞれの配置角度を調整することにより、板状の仕切り板３４ａ、３４ｂ、３４ｃで区切られた領域の面積を調整し、それぞれの領域の冷媒流出管１５に流れる冷媒量を微調整することが可能となり、詳細な所望の三系統の分流比に対しても対応でき、さまざまな所望の分流比を実現することが可能となる。

本発明の冷媒分流器は、冷媒の循環量に関係なく、所定の三系統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における冷媒分流器の構成を示す斜視図 本発明の実施の形態１における冷媒分流器の分岐空間内部の斜視図 本発明の実施の形態２における冷媒分流器の分岐空間内部の斜視図 従来の冷媒分流器の構成図

符号の説明

１０ 冷媒分流器
１１ 冷媒分流器本体
１２ 分岐空間
１３ 冷媒流入管
１４ａ、１４ｂ、１４ｃ、３４ａ、３４ｂ、３４ｃ 仕切り板
１４ａ１、１４ｂ１、１４ｃ１ 仕切り板の上方の辺
１５ａ、１５ｂ、１５ｃ 冷媒流出管
１５ａ１、１５ｂ１、１５ｃ１ 流出口
１６ 冷媒流入管の挿入部
３６ 仕切り板の接点

Claims (6)

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、一端が前記本体内に挿入された三つの冷媒流出管と、前記冷媒流入管の中心線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板を三枚備え、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板に向かって流れ込むことで冷媒は分岐され、前記三つの冷媒流出管は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、前記仕切り板の上方に配置され、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板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. 前記分岐空間に挿入されている前記三つの冷媒流出管の先端は同一平面に配置し、前記三枚の仕切り板を、前記同一平面の前記冷媒流出管の間にそれぞれ配置し、それぞれの仕切り板は１辺で接し、それぞれの流出管との距離を調整し、前記平面を前記三枚の仕切り板にて三領域に区切ることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の冷媒分流器。
4. 前記冷媒流入管の前記本体に挿入されている挿入部は内径が絞られている、請求項１から請求項３に記載の冷媒分流器。
5. 前記仕切り板の、冷媒を分岐させる側の一辺の角は、面取り加工がされている、請求項１から請求項４に記載の冷媒分流器。
6. 前記本体に挿入されている前記三つの冷媒流出管端部に、面取り加工がされている、請求項１から請求項５に記載の冷媒分流器。

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