JP2009092305A

JP2009092305A - 冷媒分流器

Info

Publication number: JP2009092305A
Application number: JP2007263099A
Authority: JP
Inventors: Kensho Yamamoto; 憲昭山本; Shigeto Yamaguchi; 成人山口
Original assignee: Panasonic Corp
Current assignee: Panasonic Corp
Priority date: 2007-10-09
Filing date: 2007-10-09
Publication date: 2009-04-30

Abstract

【課題】流入する冷媒流量や乾き度が変化した場合、および分流器が傾斜した場合においても安定した分流性能を有し、さらに空調機器や冷凍機器への収納性の高い、コンパクトな冷媒分流器を提供する。
【解決手段】１本あるいはそれ以上の流入口１ａ、１ｂと、この管から分岐する複数の流出口２ａ、２ｂ、２ｃとを備えた冷媒分流器であって、流入口１ａ、１ｂと流出口２ａ、２ｂ、２ｃの間に、冷媒の流れを攪拌する整流機構３と各流出管への流量を調節する仕切り板４とを有し、流出口２ａ、２ｂ、２ｃは流入口１ａ、１ｂの略真下に配置する構成とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、空調機器や冷凍機器等の冷凍サイクルにおける冷媒の回路を、複数に分岐するための冷媒分流器に関するものである。

近年、空調機器や冷凍機器に用いられる熱交換器においては、熱交換効率の促進および小型化のため、伝熱管の細径化が進む動きがあり、それに伴い冷媒経路数も増加する傾向がある。
一般に冷凍サイクルに用いるフロン系冷媒は、熱交換器内を密度が数十倍異なる冷媒蒸気と冷媒液が混在した気液二相となって流れる。そのため、熱交換器を設計する上で複数本の伝熱管への冷媒分配は難しい問題となっており、それを解決するため、種々の分流器の開発が行われてきた。
図を用いてやや詳しく説明すると、図６（特許文献１参照）は流入管内面に微細な溝または凹みを有し、それにより生じた旋回流によって出口配管での冷媒流速及び流量の均一化を図ろうとしたものである。

他方、流出管への冷媒流量を調節する手段として、図７に示すように出口配管の流路断面積を変化させた従来の発明（特許文献２参照）がある。流出管２０４の流路断面積をあらかじめ設定しておくことで２０１の流入管より入った冷媒の分流比率を任意に設定しようとするものである。

また、冷媒の壁面への衝突攪拌作用により、安定した分流性能を得ようとした既往の発明として図８に示すタイプ（特許文献３参照）のものがある。３０１の流入口より入った冷媒は平坦な衝突面３４１に衝突し、跳ね返る。これにより気液２相の混合状態となり、隣接して開口する各流出口３２１，３３１から流出管へと流出する。このとき、衝突面３４１と複数の流出口３２１，３３１の少なくてもいずれか１つとの間に関３４２，３４３を形成することによって、流出口３２１、３３１から流出する冷媒（気液２相の混合状態）の流出を制限する。この衝突攪拌と流出量制限により、分流器が傾斜した場合でも冷媒を均等もしくは所定の比率に分流させようとするものである。
特開平５−１８６３８号公報特開２０００−３２０９２９号公報特開平１０−２５３１９７号公報

しかしながら、前記従来の発明では流入管の中心と分流器の中心が一致しない場合や、分流器に傾きが生じた場合においては、冷媒流量が変化した際、および分流器に流入する冷媒の乾き度が変化した際に各出口流路断面積にかかる気相−液相の比率が変化し、安定した分流性能が得られないという問題があった。

また、図８に示したタイプについては図９に示すように流出管を分流器の側面に配置する必要があるため、特に流出管の数が増加した場合、大きな収納スペースが必要となる問題があった。

本発明は、上記従来の問題を解決するもので、流入する冷媒流量や乾き度が変化した場合、および分流器が傾斜した場合においても安定した分流性能を有し、さらに空調機器や冷凍機器への収納性の高い、コンパクトな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、１本あるいはそれ以上の流入口と、この管から分岐する複数の流出口を備えた冷媒分流器であって、流入口と流出口の間に、冷媒を流れ方向と垂直に攪拌する整流機構と各流出管への流量を調節する仕切り板とを設け、流出口は流入口の略真下に配置されたものである。

これによって、流入する冷媒流量や乾き度が変化した場合、および分流器が傾斜した場合においても安定した分流性能を有し、さらに空調機器や冷凍機器への収納性の高い、コンパクトな冷媒分流器を構成することが可能となる。

本発明の冷媒分流器は、分流器に流入する冷媒流量や乾き度が変化した場合、および分流器が傾斜した場合においても安定した分流性能が得られ、さらに空調機器や冷凍機器への収納性の高い、コンパクトな冷媒分流器を構成できる。

第１の発明は、１本あるいはそれ以上の流入口と、この管から分岐する複数の流出口を備えた冷媒分流器であって、流入口と流出口の間に、冷媒を流れ方向と垂直に攪拌する整流機構と各流出管への流量を調節する仕切り板とを設けることで流入する冷媒流量や乾き度が変化した場合、および分流器が傾斜した場合においても安定した分流性能を有し、
さらに、流出口を流入口の略真下に配置することによって、空調機器や冷凍機器への収納性の高い、コンパクトな冷媒分流器を構成できる。

第２の発明は、特に、第１の冷媒分流器において、流入口の中心を分流器の中心と一致させないことによって、冷媒分流器の中心に冷凍サイクルを構成する他の銅管などが配置されている場合、複数の流入管を有する場合においても、最小限のスペースに収納可能な冷媒分流器を構成できる。

第３の発明は、特に、第１から２の冷媒分流器において、整流機構を冷媒流の衝突攪拌作用を促す衝突板とすることで、比較的単純な構成の１部品のみで安定した分流性能を有する冷媒分流器を構成できる。

第４の発明は、特に、第３の冷媒分流器において、衝突板を円形軸対象とすることで、流入口から衝突板外縁への距離が衝突板を軸周りに回転させても常に一定となる構成が可能となり、流入口、流出口に対する衝突板の位置決めを省略することができる。さらに分流器が円筒形の場合には衝突板外縁から分流器外殻内縁の距離が一定となるため、衝突板衝突後の流路断面積が角度方向に関係なく一様となる構成となり、仕切り板の角度変更のみで各経路への安定した流量調節が可能となる。

第５の発明は、特に、第４の冷媒分流器において円形衝突板を、凹面をもつ円錐型の円形とすることで、流入口から衝突板外縁への距離が短い場合においても安定した分流性能を有する冷媒分流器を構成できる。

第６の発明は、特に、第１から２の冷媒分流器において整流機構を冷媒流の攪拌を促すメッシュ機構とすることで、衝突による攪拌が難しい、循環量が小さな場合においても安定した攪拌作用を有する冷媒分流器を構成できる。

第７の発明は、特に、第１から６の冷媒分流器において流出口を異なる流路断面積とすることで、仕切り板のみでは対応しきれない冷媒の大きな偏流が必要な場合においても安
定した分流性能を有する冷媒分流器を構成できる。

第８の発明は、特に、第１から７の冷媒分流器において流出口を異なる流路長することで、仕切り板のみでは対応しきれない冷媒の大きな偏流が必要な場合においても安定した分流性能を有する冷媒分流器を構成できる。

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、本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の実施の形態における冷媒分流器の分解斜視図、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透視斜視図を示すものである。また、図３は本発明の第１の実施の形態における冷媒分流器を搭載したルームエアコン室内機のドライブロック周辺図であり、図４は図３のＸ−Ｘ断面図であり、図５は図４のＹ−Ｙ断面図である。

この実施の形態の冷媒分流器では、流入口として、流路断面積の大きな流入口１ａ、流路断面積の小さな流入口１ｂを備え、流出口として、流路断面積の等しい流出口２ａ、２ｂ、２ｃとを備える。

流入口１ａは運転モードにより、開閉が可能な２方弁７とロウ付けにより接続され、流入口１ｂは絞り機構を設けた流入管８とロウ付けにより接続される。この流入口１ａ、１ｂと流出口２ａ、２ｂ、２ｃの間に、気液２相の冷媒を攪拌するため略水平に設置された円形の衝突板３、および流量を調節するための仕切り板４を有することが本発明の特徴である。

通常の運転モード（冷房運転）の場合、２方弁７は開放状態にあり、流入管９より流入する冷媒の多くは２方弁７を通り、流入口１ａより流入する。流入口１ａより流入した冷媒（液相および気相）および流入口１ｂより流入した微量の冷媒（液相および気相）は衝突板３に衝突して分散し、気相および液相が混合する。これにより分流器に流入する冷媒流量、乾き度が変化した場合、および分流器に傾きが生じた場合においても安定した分流性能を得ることが可能となる。

次に混合された気相および液相の冷媒は、衝突板３と分流器本体の間の流路１０を通り流出口２ａ、２ｂ、２ｃへ流れる。この時、流路１０の断面積は少なくとも流入口１ａの断面積より大きく設け、圧力損失を最小限にとどめることが好ましい。ただし、衝突板の径を小さくし過ぎると、流入口１ａ、１ｂからの冷媒が衝突板に十分に衝突せず流路１０に達するため、注意が必要である。

また、流入口１ａ、１ｂと衝突板３との距離Ｌも圧力損失に影響を及ぼす。Ｌを長くした場合、衝突板３に衝突する冷媒の流速が低下し、十分な攪拌がなされない場合があるが、冷媒流量が大きな場合などは、Ｌを長くとると良い。

また、流出口２ａ，２ｂ，２ｃへ流れる冷媒流量は、搭載する熱交換器の冷媒経路、風速分布に応じて、図５に示す仕切り板４の角度θ１，θ２，θ３を適宜変更することで調整することが可能である。

本発明においては、流量調節機構として仕切り板４を採用しているため、熱交換器の仕様変更により、各流出経路への流量を変化させる必要が生じた場合、流入部５、衝突板３、流出部６はそのまま用い、仕切り板４のみの変更で分流器の仕様が変更できる。すな
わち、仕様変更に伴うコストの削減、部品の共用化を進める上での利点もある。

なお、製造工数削減のため、仕切り板４と流出部６、もしくは仕切り板４と衝突板３は１部品にしても良く、この場合も、仕様の変更は金型の部品変更など、小改造のみで対応できる。

以上、本発明は上記の実施の形態に限らず、種々変更して実施し得るものである。
例えば上記実施の形態において衝突板３は平板としたが、円錐型の凹面をもつ円形としてもよい。この場合、流入口より流入する冷媒の速度が鉛直下向き以外の成分を持つ場合、衝突板の大きさが十分に確保できない場合においても、十分な攪拌が可能となる。

また、循環量が小さく、衝突による攪拌効果が十分に得られない場合などは、衝突板３をメッシュ機構とすることで毛管現象による攪拌を促すことが効果的である。

また、仕切り板のみで対応しきれない大きな偏流が必要な場合は、２ａ，２ｂ，２ｃの各流出口に対して、各管径を変更して異なる流路断面積とすること、または流出口の長さを変化させて異なる流路長とすることで、対応が可能である。

以上のように本発明の冷媒分流器は、流入する冷媒流量や乾き度が変化した場合、および分流器が傾斜した場合においても安定した分流性能を有するコンパクトな構成が可能となるので、小型化が要求される冷蔵庫やヒートポンプ式乾燥方式を採用した洗濯乾燥機の熱交換器等の用途にも適用できる。

本発明の実施の形態１における冷媒分流器の分解斜視図本発明の実施の形態１における冷媒分流器の透視斜視図本発明の実施の形態１における冷媒分流器を搭載したルームエアコン室内機のドライブロック周辺図図３のＸ−Ｘ断面図図４のＹ−Ｙ断面図従来の発明の冷媒分流器の正面図図６の分流器とは異なる従来の発明の冷媒分流器の分解斜視図図６、図７の分流器とは異なる従来の発明の冷媒分流器の断面図図８の分流器の斜視図

符号の説明

１ａ、１ｂ流入口
２ａ、２ｂ、２ｃ流出口
３衝突板
４仕切り板
５流入部
６流出部
７２方弁
８絞り機構
９流入管
１０流路
θ１、θ２、θ３仕切り板の角度
１０１ａ，１０１ｂ，１０１ｃ従来の発明における流出管
１０２従来の発明における内面溝
１０３従来の発明における流入管
２０１従来の発明における流入管
２０２従来の発明における流出部
２０３ａ，２０３ｂ，２０３ｃ従来の発明における流出管
３０１従来の発明における流入管
３０２，３０３従来の発明における流出管
３０４従来の発明における分岐部分
３１１従来の発明における流入開口
３１２従来の発明における嵌入部
３２１，３３１従来の発明における流出開口
３４１従来の発明における衝突面
３４１ａ従来の発明における衝突面の周囲
３４２，３４３従来の発明における関
３Ａ従来の発明における流入側部材
３Ｂ従来の発明における流出側部材

Claims

１本あるいはそれ以上の流入口と、その流入口から分岐する複数の流出口とを備えた冷媒分流器であって、流入口と流出口の間に、整流機構と各流出管への流量を調節する仕切り板とを有し、前記流出口は前記流入口の略真下に配置されたことを特徴とする冷媒分流器。
前記流入口の中心は分流器本体の中心と同一ではない特徴を有する請求項１に記載の冷媒分流器。
前記整流機構は冷媒の流れを攪拌する衝突板である特徴を有する請求項１から２に記載の冷媒分流器。
前記衝突板は円形であることを特徴とする請求項１から３に記載の冷媒分流器。
前記円形衝突板は平板または、円錐型の凸面または凹面をもつ円形であることを特徴とする請求項４に記載の冷媒分流器。
前記整流機構は冷媒流の攪拌を促すメッシュ機構であることを特徴とする請求項１から２に記載の冷媒分流器。
前記流出口は異なる流路断面積であることを特徴とする請求項１から７に記載の冷媒分流器。
前記流出口は異なる流路長であることを特徴とする請求項１から８に記載の冷媒分流器。