JP2011033281A - 冷媒分流器及びこれを備える冷媒回路 - Google Patents

Abstract

【課題】２方向にも冷媒が流れる冷媒回路にも適用可能な冷媒分流器及びこれを備える冷媒回路を提供することを課題とする。
【解決手段】本発明は、冷媒分流器５０及びこれを備えた冷媒回路１８であって、本流路５４とこの本流路５４から分岐する複数の支流路５５とからなる流路５３を有する分流器本体５１と、流路５３内を本流路５４から支流路５５へ向かう第１の方向に冷媒が流れるときにこの流れにより動いて当該本流路５４を絞ると共に、流路５３内を支流路５５から本流路５４へ向かう第２の方向に冷媒が流れるときにこの流れにより動いて当該本流路５４の前記絞りを開放する絞り用弁体５２と、を備えることを特徴とする。
【選択図】図３

Description

本発明は、冷凍装置や空気調和装置の熱交換器等に組込まれている複数の冷媒パスに冷媒を分流させる冷媒分流器及びこれを備える冷媒回路に関する。

従来、空気調和装置等の冷媒回路において、冷媒の流れを複数の冷媒流路に分流させる冷媒分流器として、特許文献１に記載のものが知られている。

図６に示されるように、特許文献１に開示された冷媒分流器１００は、１本の本流路管１０２と、この本流路管１０２の一方の端部から分岐する複数本の支流路管１０４，１０４，…とを備え、本流路管１０２の内部には、当該本流路管１０２を絞る（当該本流路管１０２の流路断面積を小さくする）絞り手段１０６が設けられている。そして、この冷媒分流器１００は、支流路管１０４が熱交換器側になるように冷媒回路に配置され、当該冷媒分流器１００では、本流路管１０２から支流路管１０４へ向けて冷媒が流れる。

この冷媒分流器１００では、気相と液相とが混合した２相状態となった冷媒Ａが本流路管１０２に流入すると、絞り手段１０６によって流速が大きくなることにより気相と液相とが均一に混合されて霧状となる。このように均一に混合された霧状の冷媒Ｂが複数本の支流路管１０４，１０４，…に分流されることにより、分流ごとの冷媒の偏りを防止することができ、熱交換器に組み込まれた各冷媒パスへ均等に冷媒を供給することができる。

特開平１０−２４６５３６号公報

前記の冷媒分流器１００は、分流毎の冷媒の偏りを防止するためのものであるため、一方向にのみ冷媒が循環する冷媒回路に設けられることを前提とする。

即ち、絞り手段１０６が先端を支流路管１０４側へ傾斜させた舌片状に形成されているため、仮に冷媒が支流路管１０４から本流路管１０２へ流れる場合を考えると、流動抵抗が大きくなる。このため、冷媒分流器１００は、本流路管１０２から支流路管１０４の向きに冷媒を流すことを前提としている。従って、冷媒分流器１００は、当該冷媒分流器１００内を流れる冷媒の向きが２方向に切り換わる、即ち、本流路管１０２から支流路管１０４へ向けた方向と支流路管１０４から本流路管１０２へ向けた方向との間で切り換わる冷媒回路には不向きである。

そこで、本発明は、上記問題点に鑑み、２方向にも冷媒が流れる冷媒回路にも適用可能な冷媒分流器及びこれを備える冷媒回路を提供することを課題とする。

そこで、上記課題を解消すべく、本発明は、本流路とこの本流路から分岐する複数の支流路とからなる流路を有する分流器本体と、前記流路内を本流路から支流路へ向かう第１の方向に冷媒が流れるときにこの流れにより動いて当該本流路を絞ると共に、前記流路内を支流路から本流路へ向かう第２の方向に冷媒が流れるときにこの流れにより動いて当該本流路の前記絞りを開放する絞り用弁体と、を備えることを特徴とする。

かかる構成によれば、当該冷媒分流器において、冷媒が第１の方向に流れるときは、本流路が絞られることにより本流路から各支流路へ均一に冷媒が分流される一方、冷媒が第２の方向に流れるときは、前記本流路の絞りが開放されることにより当該本流路を冷媒が通過する際の抵抗が第１の方向に流れるときに比べて小さくなるため、冷媒が第１の方向に流れるときに比べて流れ易くなる。従って、２方向にも冷媒が流れる冷媒回路にも適用可能となる。

本発明に係る冷媒分流器においては、前記絞り用弁体が前記本流路から前記支流路に向かって着座可能な弁座が設けられ、前記絞り用弁体は、前記第１の方向に流れる冷媒によって前記本流路内を動いて前記弁座に着座することにより前記本流路を絞ると共に、前記第２の方向に流れる冷媒によって前記本流路内を動いて前記弁座から離れることにより当該本流路の前記絞りを開放するのが好ましい。

かかる構成によれば、本流路に絞り機構等の複雑な機構やこの機構を駆動するための駆動源や電源等を用いることなく、絞り用弁体が冷媒によってその流れる向きに本流路内を動いて弁座に着座し又は弁座から離れるといった簡素な構成により本流路を絞り又はこの絞りを開放することができる。

前記絞り用弁体は、当該絞り用弁体を貫通する絞り流路を有し、この絞り流路は、前記絞り用弁体が着座したときにも塞がれない位置に設けられるのが好ましい。

かかる構成によれば、絞り用弁体が着座した時には絞り流路のみを冷媒が流れ、これにより本流路が絞られる。

また、前記絞り用弁体は、前記第１の方向に流れる冷媒により動いたときに前記弁座に当接し、前記絞り流路の弁座側の端部が開口している先端面と、前記絞り流路の弁座と反対側の端部が開口している後端面と、前記先端面から前記後端面までの間で前記本流路の内壁面との間に隙間を形成する隙間形成面とを有し、着座により前記隙間と前記支流路との間を遮断するのが好ましい。

かかる構成によれば、冷媒が第１の方向に流れるときは、絞り用弁体は、本流路内を動いて先端面を弁座に当接させることにより前記隙間と支流路との間を遮断して本流路を絞る一方、冷媒が第２の方向に流れるときは、絞り用弁体は、本流路を動いて先端面を弁座から離間させて前記隙間と支流路との間の遮断を解除することにより本流路の絞りを開放する。

前記本流路は円形断面であり、前記絞り用弁体は、前記先端面と前記後端面とを繋ぐと共に前記隙間形成面を含む外周面を備え、この外周面は、前記本流路の内径と対応する外径の内壁近接面を有するのが好ましい。

かかる構成によれば、隙間形成面によって絞り用弁体と本流路の内壁面との間に隙間が形成されると共に、内壁近接面が本流路の内壁面と摺接した状態又はこれに近い状態で絞り用弁体が本流路内を移動することで、当該絞り用弁体は、本流路内における径方向の位置を一定に保ちつつ移動することができる。

また、前記絞り用弁体は、前記本流路に挿入される冷媒配管の先端に当接可能な大きさを有するのが好ましい。

このように、絞り用弁体が冷媒配管の先端に当接可能な大きさを有することで、本流路内における当該絞り用弁体の第２の方向への移動が前記冷媒配管の先端との当接により制限される。

また、前記外周面は、周方向において互いに対向する位置に一対の前記隙間形成面を有するのが好ましい。

かかる構成によれば、一対の隙間が本流路の周方向において互いに対向する位置に形成され、これにより第２の方向に冷媒が流れるときに、本流路における絞り用弁体を通過したあとの冷媒の流れの偏りが減少する。

前記絞り用弁体は、当該絞り用弁体を前記絞り流路と同方向に貫通する１又は複数の開放流路を有し、各開放流路は、前記絞り用弁体が着座したときに塞がれ、弁座から離れたときに開放される位置に配置されてもよい。

かかる構成によれば、冷媒の流れにより本流路内を移動する絞り用弁体に当該絞り用弁体を貫通する複数の流路（絞り流路及び開放流路）が設けられるといった簡素な構成により、本流路の開閉が可能となる。即ち、冷媒が第１の方向に流れるときは、絞り用弁体が着座することにより、各開放流路が塞がれ、絞り流路のみを冷媒が流れることにより本流路が絞られる一方、冷媒が第２の方向に流れるときは、絞り用弁体が弁座から離れることにより、絞り流路に加えて各開放流路にも冷媒が流れ、これにより第１の方向に流れるときに比べて冷媒が流れ易くなる。

また、上記課題を解消すべく、本発明は、複数の伝熱管を有する熱交換器と、冷媒を流通可能に前記熱交換器と膨張機構とを接続する冷媒配管と、前記熱交換器と前記冷媒配管との間に配設される前記の冷媒分流器と、を備え、前記冷媒分流器は、前記本流路が前記冷媒配管に接続されると共に前記支流路が前記熱交換器の複数の伝熱管にそれぞれ接続されることを特徴とする。

この冷媒回路において、冷媒が膨張機構から熱交換器へ向って流れるとき、即ち、冷媒が第１の方向へ流れるときは、冷媒分流器において本流路が絞られることにより当該本流路を流れる気相と液相との２相状態の冷媒が均一に混合されて霧状となり、本流路から各支流路へ均一に冷媒が分流される。これにより、熱交換器において各伝熱管を流れる冷媒量が均一となり、伝熱管毎の熱交換のむらに基づく熱交換効率の低下が抑制される。

一方、冷媒が熱交換器から膨張機構へ向って流れるとき、即ち、冷媒が第２の方向へ流れるときは、冷媒分流器において本流路が絞り状態から開放されることによって当該冷媒分流器を冷媒が通過し易くなる。これにより、当該冷媒回路において、冷媒が第１の方向へ流れるときに比べて第２の方向へ流れるときの圧力損失が減少し、運転効率が向上する。

以上より、本発明によれば、２方向にも冷媒が流れる冷媒回路にも適用可能な冷媒分流器及びこれを備える冷媒回路を提供することができる。

本実施形態に係る空気調和装置の配管系統を概略的に示す図である。 （ａ）は前記空気調和装置の冷媒分流器の分解斜視図であり、（ｂ）は前記冷媒分流器の分流器本体の断面斜視図である。 前記冷媒分流器における暖房時と冷房時との冷媒の流れを示す概念断面図である。 他実施形態に係る冷媒分流器における暖房時と冷房時との冷媒の流れを示す概念断面図である。 他実施形態に係る冷媒分流器の縦断面図である。 従来の冷媒分流器の縦断面図である。

以下、本発明の一実施形態について、添付図面を参照しつつ説明する。

図１に示されるように、本実施形態に係る冷媒回路１８は、空気調和装置１０に設けられている。この空気調和装置１０は、冷房運転と暖房運転とが可能なヒートポンプ式の空気調和装置１０である。空気調和装置１０は、室外に設置される室外機１１と、室内に設置される室内機１２とを備えている。室外機１１と室内機１２とは、第１接続配管１３及び第２接続配管１４を介して接続されている。

冷媒回路１８は、空気調和装置１０において、接続配管１３，１４を含む配管が閉回路状に接続された回路であり、冷媒が循環することにより、蒸気圧縮式の冷凍サイクルが行われる。この冷媒回路１８には、主として、室内熱交換器２０、圧縮機２３、油分離器２４、室外熱交換器２５、膨張機構である膨張弁２６、アキュムレータ２７、切換手段である四方切換弁２８が設けられている。また、冷媒回路１８において、室内熱交換器２０と室外熱交換器２５とをつなぐ冷媒配管（冷媒通路）１５の両端位置に冷媒の流れを分流可能な冷媒分流器５０がそれぞれ設けられる。言い換えると、冷媒配管１５において、冷房運転時における室内熱交換器２０の直上流位置に室内機１２側の冷媒分流器５０ａが配設され、暖房運転時における室外熱交換器２５の直上流位置に室外機１１側の冷媒分流器５０ｂが配設される。

室内熱交換器２０は、冷媒を室内空気と熱交換させるための熱交換器であり、室内機１２に設けられている。室内熱交換器２０には、内部に冷媒を通し、この冷媒と室内空気との熱交換を行うための複数本の伝熱管（図示省略）が配設されている。室内熱交換器２０として、例えば、伝熱管（チューブ）の表面に多数の放熱板（フィン）を備えたクロスフィン型のフィン・アンド・チューブ熱交換器等を採用することできる。室内熱交換器２０の近傍には、室内空気を室内熱交換器２０へ送風するための室内ファン（図示省略）が設けられている。

圧縮機２３は、吸入ポート、圧縮機構及び吐出ポートを有し、吸入ポートから吸入した冷媒を圧縮機構で圧縮して、吐出ポートから吐出する。

油分離器２４は、圧縮機２３から吐出された潤滑油及び冷媒の混合流体から潤滑油を分離するためのものである。分離された冷媒は四方切換弁２８へ送られ、潤滑油は圧縮機２３に戻される。

室外熱交換器２５は、冷媒を室外空気と熱交換させるためのものである。室外熱交換器２５は、内部に冷媒を通し、この冷媒と室外空気との熱交換を行うための複数本の伝熱管（図示省略）が配設されている。室外熱交換器２５として、例えば、伝熱管の表面に多数の放熱板を備えたクロスフィン型のフィン・アンド・チューブ熱交換器等を採用できる。室外熱交換器２５の近傍には、室外空気を室外熱交換器２５へ送風するための室外ファン（送風手段）３１が設けられている。

膨張弁２６は、冷媒回路１８において室外熱交換器２５と室内熱交換器２０との間に配設され、流入した冷媒を膨張させて、所定の圧力に減圧させる。

アキュムレータ２７は、流入した冷媒を気液分離するものであり、冷媒回路１８において圧縮機２３の吸入ポートと四方切換弁２８との間に配設されている。アキュムレータ２７で分離されたガス冷媒は、圧縮機２３に吸入される。

四方切換弁２８には、第１〜第４の４つのポートが設けられている。四方切換弁２８は、第１ポートと第４ポートとを連通すると同時に第２ポートと第３ポートとを連通する第１状態（図１において実線で示す状態）と、第１ポートと第３ポートとを連通すると同時に第２ポートと第４ポートとを連通する第２状態（図１において破線で示す状態）とに切換可能となっている。第１ポートは、油分離器２４を介して圧縮機２３の吐出ポートに接続され、また第２ポートは、アキュムレータ２７を介して圧縮機２３の吸入ポートに接続され、また第３ポートは、室外熱交換器２５に接続され、また第４ポートは、第１接続配管１３を介して室内熱交換器２０に接続されている。空気調和装置１０が暖房運転を行うときには、四方切換弁２８は第１状態に切り換えられ、冷房運転を行うときには、四方切換弁２８は第２状態に切り換えられる。

冷媒分流器５０は、図２（ａ）及び図２（ｂ）に示すように、分流器本体５１と、絞り用弁体（オリフィス）５２とを備える。

分流器本体５１は、流路５３を有する。また、分流器本体５１は、流路５３の一方の端部（詳しくは支流路部５５の先端部）が開口する先端面５６と、流路５３の他方の端部（詳しくは本流路部５４の後端部）が開口する後端面５８と、先端面５６と後端面５８との外端部同士を繋ぐ円柱面状の周面５７と、を有する。先端面５６には、複数（本実施形態では４つ）の開口５６ａが周方向に並んでいる。この先端面５６には、当該冷媒分流器５０が冷媒回路１８に配設されたときに、室外熱交換器２５又は室内熱交換器２０から延び、各伝熱管の端部を構成する接続管部１５０（図１参照）が、その内部と開口５６ａとを連通させるように接続される。また後端面５８には１つの開口が設けられ、この開口からは、当該冷媒分流器５０が冷媒回路１８に配設されたときに、冷媒配管１５の先端部が挿入（圧入）される（図３（ａ）及び図３（ｂ）参照）。

流路５３は、分流器本体５１をその先端から後端（図２（ａ）において上端から下端）まで貫通している。本実施形態の流路５３は、１本の本流路部（本流路）５４と、この本流路部５４の先端部から分岐した複数本（本実施形態では４本）の支流路部（支流路）５５とからなる。本流路部５４は、真っ直ぐに延び、内壁面５４ａが円形断面となっている。そして、支流路部５５の先端部（図２において上端部）が先端面５６で開口し、本流路部５４の後端部（図２において下端部）が後端面５８で開口する。この流路５３は、本流路部５４と支流路部５５との接続部位に絞り用弁体５２が着座可能な弁座部（弁座）５９を有する。

弁座部５９は、流路５３の内壁面の一部が径方向内側に向って突出することにより形成されている。具体的に、弁座部５９は、流路５３の内壁面が全周に亘って径方向内側に向かって突出し、中心部に本流路部５４の内部と支流路部５５の内部とを連通する連通孔５９ａが形成されている。

絞り用弁体５２は、本流路部５４内に配設され、冷媒の流れにより本流路部５４を支流路部５５側（第１の方向）とその反対側（第２の方向）とに移動可能に構成される。この移動により、絞り用弁体５２は、本流路部５４を絞り、又はこの絞りを開放する。

絞り用弁体５２は、その先端から後端までを貫通する絞り流路５２ａを有すると共に、絞り流路５２ａの一方の端部（先端側開口部）が開口する弁体先端面６０と、絞り流路５２ａの他方の端部（後端側開口部）が開口する弁体後端面６５と、弁体先端面６０と弁体後端面６５との外端部同士を繋ぐ弁体外周面６１と、を有する。

弁体先端面６０は、冷媒が流路５３を第１の方向に流れるときに、この冷媒の流れにより、絞り用弁体５２が本流路部５４内を第１の方向に移動して弁座部５９に当接する面である。この弁体先端面６０の中央部には、絞り流路５２ａの一方の端部が開口している。この弁体先端面６０が弁座部５９に当接することにより絞り用弁体５２が弁座部５９に着座する。弁体先端面６０は、絞り流路５２ａの先端側開口を残してその周囲を囲むように弁座部５９と面接触可能な形状を有する。

弁体外周面６１は、本流路部５４の内径に対応する外径を有する摺接面部（内壁近接面）６２と、弁体先端面６０から弁体後端面６５までの間で本流路部５４の内壁面５４ａとの間に隙間を形成する隙間形成面部（隙間形成面）６３とを有する。本実施形態では、一対の隙間形成面部６３，６３が絞り流路５２ａを挟んで対向する位置に設けられている。即ち、本実施形態の弁体外周面６１は、摺接面部６２と隙間形成面部６３とが交互に２つずつ配置されることにより形成されている。

摺接面部６２は、弁体外周面６１のうち本流路部５４の内壁面５４ａと摺接する若しくはこれに近い状態で近接する部位であり、この内壁面５４ａに沿った形状を有する。即ち、摺接面部６２は、本流路部５４の中心軸と直交する断面において、前記中心軸からの距離が一定（本流路部５４の内壁面５４ａの半径若しくは略半径）となる面部である。冷媒分流器５０が冷媒配管１５に取り付けられ、絞り用弁体５２が冷媒の流れにより本流路部５４内を第１の方向又は第２の方向に移動するときに、摺接面部６２は、本流路部５４の内壁面５４ａと摺接した状態又はこれに近い状態で移動する。

隙間形成面部６３は、弁体先端面６０から弁体後端面６５まで連続する隙間Ｓを本流路部５４の内壁面５４ａとの間に形成する部位である。この隙間形成面部６３は、弁体外周面６１のうち、前記中心軸と直交する断面において、本流路部５４の内壁面５４ａに沿った円の一部を切除した形状を有する。本実施形態の隙間形成面部６３は、前記円の一部を径方向と直交する方向に真っ直ぐ切除した形状である。即ち、本実施形態の隙間形成面部６３は、平面により構成される。尚、隙間形成面部６３は、前記平面に限定される必要はなく、前記中心軸と直交する断面において、径方向内側に湾曲するような面部でもよく、複数箇所で屈曲している面部でもよい。即ち、前記中心軸と直交する断面において、隙間形成面部６３と本流路部５４の内壁面５４ａとの間に、冷媒が流通可能な隙間が形成されるような形状であればよい。

この隙間形成面部６３は、弁体外周面６１において、絞り用弁体５２の弁体先端面６０が弁座部５９に当接したときに隙間Ｓの先端面側端部が弁座部５９によって塞がれる位置に設けられている。このような位置に隙間形成面部６３が設けられることにより、絞り用弁体５２が弁座部５９に着座することによって隙間Ｓと支流路部５５との間が遮断される（図３（ａ）参照）。

以上のような弁体外周面６１では、前記中心軸と直交する断面において、この中心軸を通る直線（直径）と内壁面５４ａとの交点に対応する位置を含み、周方向に所定の巾を有する摺接面部６２が設けられる。これにより、本流路部５４内を冷媒の流れにより絞り用弁体５２が動く際に、この流れに対して直交する方向の変位がない、又は僅かになる。

また、このような弁体外周面６１を有する絞り用弁体５２は、絞り用弁体５２の後端面５８の開口から圧入される冷媒配管１５の先端に当接可能な大きさを有する。即ち、絞り用弁体５２の径方向の大きさは、冷媒分流器５０の取り付けられる冷媒配管１５の内径よりも大きい。そのため、冷媒分流器５０が冷媒配管１５に取り付けられて絞り用弁体５２が本流路部５４内を支流路部５５から冷媒配管１５側に移動（第２の方向に移動）したときに、絞り用弁体５２の弁体後端面６５が冷媒配管１５の先端に当接し、これにより絞り用弁体５２の第２の方向への移動が規制される（図３（ｂ）参照）。

ここで、空気調和装置１０の運転動作について説明する。

空気調和装置１０では、暖房運転時には、四方切換弁２８は第１状態に切り換えられる。圧縮機２３で圧縮された冷媒は、油分離器２４で油分が分離された後、四方切換弁２８を経由して室内熱交換器２０の各伝熱管に流入する。この冷媒は、室内熱交換器２０において、室内空気と熱交換されて凝縮し、液冷媒（液相）となる。この熱交換により、室内空気は加熱されて室内に吹き出される。室内空気によって冷却されて凝縮した冷媒は、室内機側の冷媒分流器５０を通過して膨張弁２６に導入され、当該膨張弁２６で膨張される。この膨張された冷媒は、室外機１１側の冷媒分流器５０によって分流され、室外熱交換器２５の各伝熱管にその端部（接続管部１５０）から導入される。導入された冷媒は、室外熱交換器２５で蒸発し、四方切換弁２８を経由してアキュムレータ２７に流入する。ここで気液分離されたガス冷媒は圧縮機２３に吸入される。暖房運転時には、この冷媒循環が継続して行われる。

一方、冷房運転を行うときは、四方切換弁２８は第２状態に切り換えられる。この切り換えにより、冷媒配管１５では、内部を流れる冷媒の向きが反転する。即ち、暖房運転と冷房運転とでは、冷媒配管１５において冷媒の流れる向きが逆向きとなる。具体的に、圧縮機２３で圧縮された冷媒は、油分離器２４及び四方切換弁２８を経由して室外熱交換器２５に流入する。この冷媒は、室外熱交換器２５において室外空気と熱交換されて凝縮し、液冷媒（液相）となる。この液冷媒は、室外機側の冷媒分流器５０を通過して膨張弁２６に導入されて減圧される。この減圧された冷媒は、室内機１２側の冷媒分流器５０によって分流され、室内熱交換器２０の各伝熱管にその端部（接続管部１５０）から導入される。この冷媒は、室内熱交換器２０において室内空気と熱交換されて気化する。この熱交換によって室内空気は、冷却されて室内に吹き出される。室内空気によって加熱されて蒸発した冷媒は、四方切換弁２８を経由してアキュムレータ２７に流入する。アキュムレータ２７では、冷媒が気液分離され、ここで気液分離されたガス冷媒は圧縮機２３に吸入される。冷房運転時には、この冷媒循環が継続して行われる。

次に、冷媒分流器５０の動作を図３（ａ）及び図３（ｂ）を参照しつつ説明する。前記の冷媒回路１８には、室外機１１側の冷媒分流器５０と室内機１２側の冷媒分流器５０とが配設されているが、同一運転状態において内部を流れる冷媒の向きが逆になるだけであるため、以下では室外機１１側の冷媒分流器５０について説明する。

冷媒回路１８において、暖房運転を行うときには、冷媒分流器５０の流路５３内を冷媒が本流路部５４から支流路部５５へ向けて（第１の方向へ）流れる。絞り用弁体５２は、冷媒に押されて本流路部５４内を第１の方向へ摺動する。即ち、絞り用弁体５２は、弁体外周面６１の摺接面部６２を本流路部５４の内壁面５４ａに摺接させた状態（又はこれに近い状態）で移動する。

絞り用弁体５２は、弁体先端面６０が弁座部５９に当接することにより、その位置（絞り位置）で停止する。この状態では、絞り用弁体５２が隙間Ｓと支流路部５５との間を遮断した状態、即ち、隙間Ｓの先端面側端部が弁座部５９によって塞がれた状態となる。そのため、冷媒が絞り流路５２ａ以外を通って本流路部５４から支流路部５５へ流れることができず、本流路部５４は絞られる（図３（ａ）参照）。

室内熱交換器２０で液化された冷媒は、冷媒配管１５を通って室外機１１側の冷媒分流器５０ｂに到達したときには、その一部が気化して気相と液相とが混在する状態（気液２相状態）となっている。このように気液２相状態の冷媒は、気相と液相との分布に偏りが生じ易い。

従来の分流器のように分布が偏った冷媒がそのままの状態で各支流路部に分流されると、気相が多く流れる支流路部と液相が多く流れる支流路部とが生じ、室外熱交換器の各伝熱管を流れる冷媒量に差が生じる。このように流れる冷媒量に差が生じると伝熱管毎に熱交換のむらが生じ、室外熱交換器における熱交換効率の低下を招く。

これに対し、本実施形態に係る冷媒分流器５０では、前記のように冷媒が第１の方向へ流れるときに絞り用弁体５２によって本流路部５４が絞られる。そのため、冷媒が絞り用弁体５２の絞り流路５２ａを通過する際に流速が上がり、これにより気相と液相との２相状態の冷媒が均一に混合されて霧状となる。このように霧状になった冷媒を分流することにより各支流路部５５へ均一に冷媒を分流することができる。

一方、冷房運転を行うときには、冷媒分流器５０の流路５３内を冷媒が支流路部５５から本流路部５４へ向けて（第２の方向へ）流れる。そうすると、この冷媒に押されて絞り用弁体５２が本流路部５４内を第２の方向へ摺動する。即ち、冷媒が第１の方向に流れるときと反対向きに絞り用弁体５２が摺動する。これにより、絞り用弁体５２は、弁座部５９から離間する。

絞り用弁体５２は、後端面５８の開口から本流路部５４内に圧入された冷媒配管１５の先端に当接することにより、その位置（開放位置）で停止する。この状態では、弁座部５９により塞がれていた隙間Ｓの先端面側端部が開放された状態、即ち、絞り用弁体５２による隙間Ｓと支流路部５５との間の遮断が開放され、弁座部５９の連通孔５９ａを通過した冷媒が隙間Ｓを流通可能な状態となる。そのため、冷媒が絞り流路５２ａに加え隙間Ｓを通って支流路部５５から本流路部５４へ向けて流れることができ、本流路部５４が前記の絞り状態に比べ（図３（ａ）参照）開放された状態となる（図３（ｂ）参照）。

このように冷媒が第２の方向に流れるときには、絞り流路５２ａに加え隙間Ｓにも冷媒が流れることで、第１の方向に冷媒が流れるときに比べて冷媒の流れることができる流路断面積が大きくなり冷媒が流れ易くなる。即ち、冷媒分流器５０において、冷媒が第１の方向に流れるときに比べ第２の方向に流れるときの方が冷媒の流れることのできる流路断面積が大きくなるため圧力損失が低減される。

尚、前記のように、室内機１２側の冷媒分流器５０では、室外機１１側の冷媒分流器５０に対して内部を流れる冷媒の向きが逆になるため、冷房運転を行うときに冷媒が流路５３を第１の方向に流れて本流路部５４が絞られる一方、暖房運転を行うときに冷媒が流路５３を第２の方向に流れて前記本流路部５４の絞りが開放される。

以上説明したように、本実施形態では、冷媒分流器５０において、冷媒が第１の方向に流れるときは、本流路部５４が絞られることにより本流路部５４から各支流路部５５へ均一に冷媒が分流される一方、冷媒が第２の方向に流れるときは、前記本流路部５４の絞りが開放されることにより当該本流路部５４を冷媒が通過する際の抵抗が第１の方向に流れるときに比べて小さくなるため、冷媒が第１の方向に流れるときに比べて流れ易くなる。

また、本実施形態では、本流路部５４に絞り機構等の複雑な機構やこの機構を駆動するための駆動源や電源等を用いることなく、絞り用弁体５２が冷媒によってその流れる向きに本流路部５４内を動いて弁座部５９に着座し又は弁座部５９から離れるといった簡素な構成により本流路部５４を絞り又はこの絞りから開放することができる。

また、本実施形態では、絞り用弁体５２が当該絞り用弁体５２を貫通する絞り流路５２ａを有し、この絞り流路５２ａが、絞り用弁体５２が着座したときにも塞がれない位置に設けられることにより、絞り用弁体５２が弁座部５９に着座した時には絞り流路５２ａのみを冷媒が流れ、これにより本流路部５４が絞られる。

また、本実施形態では、冷媒が第１の方向に流れるときは、絞り用弁体５２は、本流路部５４内を動いて弁体先端面６０を弁座部５９に当接させることにより隙間Ｓと支流路部５５との間を遮断して本流路部５４を絞る一方、冷媒が第２の方向に流れるときは、絞り用弁体５２は、本流路部５４を動いて弁体先端面６０を弁座部５９から離間させることにより隙間Ｓと支流路部５５との間の遮断を解除して本流路部５４の前記絞りを開放する。

また、本実施形態では、弁体外周面６１の隙間形成面部６３によって隙間Ｓが形成されると共に、摺接面部６２が本流路部５４の内壁面５４ａと摺接した状態又はそれに近い状態で絞り用弁体５２が本流路部５４内を動くことで、当該絞り用弁体５２が本流路部５４内における径方向の位置を一定に保ちつつ移動することができる。また、絞り用弁体５２が冷媒配管１５の先端に当接可能な大きさを有することで、本流路部５４内における当該絞り用弁体５２の第２の方向への移動が冷媒配管１５の先端との当接により制限される。

また、本実施形態では、弁体外周面６１が周方向において互いに対向する位置に一対の隙間形成面部を有することで、隙間Ｓが本流路部５４の周方向において対向する位置に形成され、これにより第２の方向に冷媒が流れるときに、本流路部５４における絞り用弁体５２を通過したあとの冷媒の流れの偏りが減少する。

また、本実施形態では、冷媒回路１８において、冷媒が膨張弁２６から室外機１１側（又は室内機１２側）の熱交換器２５（又は２０）へ向って流れるとき、即ち、冷媒分流器５０において冷媒が第１の方向へ流れるときは、本流路部５４が絞られることにより当該本流路部５４を流れる気相と液相との２相状態の冷媒が均一に混合されて霧状となり、本流路部５４から各支流路部５５へ均一に冷媒が分流される。これにより、熱交換器２５（又は２０）において各伝熱管を流れる冷媒量が均一となり、伝熱管毎の熱交換のむらに基づく熱交換効率の低下が抑制される。一方、冷媒が熱交換器２５（又は２０）から膨張弁２６へ向って流れるとき、即ち、冷媒分流器５０において冷媒が第２の方向へ流れるときは、本流路部５４が開放されることによって当該冷媒分流器５０を冷媒が通過し易くなる。これにより、当該冷媒分流器５０において、冷媒が第１の方向へ流れるときに比べて第２の方向へ流れるときの圧力損失が減少し、これにより冷媒回路１８の運転効率が向上する。

尚、本発明の冷媒分流器５０及びこれを備えた冷媒回路１８は、上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。

前記実施形態の絞り用弁体５２では、弁体外周面６１が隙間形成面部６３を有し、この隙間形成面部６３と本流路部５４の内壁面５４ａとの隙間Ｓに冷媒が流れることにより、本流路部５４が絞り状態から開放された状態となるが、これに限定されない。即ち、外周面６１が隙間形成面部６３を有していなくてもよい。例えば、図４（ａ）及び図４（ｂ）に示されるように、絞り用弁体１５２に絞り流路５２ａと同方向に貫通する１又は複数の開放流路５２ｂが形成されてもよい。この開放流路５２ｂは、絞り用弁体１５２の弁体先端面６０が弁座部５９に当接したときに開放流路５２ｂの先端側開口が弁座部５９により塞がれると共に、弁体先端面６０が弁座部５９から離間したときに前記先端側開口が解放される位置に設けられる。図４（ａ）及び図４（ｂ）に示す絞り用弁体１５２では、弁体先端面６０側から見て絞り流路５２ａを中心にして囲む位置に開放流路５２ｂが設けられている。これにより、本流路部５４内において、第１の方向に冷媒が流れて絞り用弁体１５２が第１の方向に移動したときに、弁座部５９により絞り流路５２ａを残して各開放流路５２ｂの先端側開口が塞がれる（絞り状態：図４（ａ）参照）。一方、冷媒が第２の方向に流れて絞り用弁体１５２が第２の方向に移動したときには、弁体先端面６０が弁座部５９から離間することにより開放流路５２ｂにも冷媒が流れ、これにより本流路部５４の絞りが開放される（開放状態：図４（ｂ）参照）。尚、絞り用弁体５２において、開放流路５２ｂは、隙間形成面部６３の代わりに設けられてもよく、隙間形成面部６３と共に設けられてもよい。

また、本流路部５４の開閉を行うために、冷媒の流れに伴って第１及び第２の方向へ移動する絞り用弁体５２が用いられる必要もなく、図５に示されるように、冷媒の流れる向きにより姿勢を変更する絞り用開閉弁２５２が設けられてもよい。この絞り用開閉弁２５２は、中央部に絞り孔５２ｃが設けられた板状の開閉弁である。この絞り用開閉弁２５２は、冷媒が第１の方向に流れるときに、本流路部５４の一部を塞ぐ閉姿勢（図５における実線の姿勢：絞り位置）となり、第２の方向に流れるときに、本流路部５４を前記絞りから開放する開姿勢（図５における破線の姿勢：開放位置）となるように構成され、本流路部５４と支流路部５５との間に配設される。

また、前記実施形態では、絞り用弁体５２の第２の方向への移動が本流路部５４内に圧入された冷媒配管１５の先端によって制限されているが、これに限定されない。例えば、絞り用弁体５２の第２の方向への移動を制限するために、本流路部５４の内壁面５４ａにおける前記冷媒配管１５の先端に対応する位置（絞り用弁体５２の第２の方向への移動を止めたい位置）を径方向内側に突出させることにより移動制限部を設けてもよい。

１０ 空気調和装置
１５ 冷媒配管
１８ 冷媒回路
２０ 室内熱交換器
２５ 室外熱交換器
２６ 膨張弁（膨張機構）
５０ 冷媒分流器
５１ 分流器本体
５２ 絞り用弁体
５２ａ 絞り流路
５３ 流路
５４ 本流路部（本流路）
５４ａ 内壁面
５５ 支流路部（支流路）
５６ 先端面
５９ 弁座部（弁座）
６０ 弁体先端面
６１ 弁体外周面
６２ 摺接面部（内壁近接面）
６３ 隙間形成面部（隙間形成面）
６５ 弁体後端面
Ｓ 隙間

Claims (9)

1. 本流路とこの本流路から分岐する複数の支流路とからなる流路を有する分流器本体と、
   前記流路内を本流路から支流路へ向かう第１の方向に冷媒が流れるときにこの流れにより動いて当該本流路を絞ると共に、前記流路内を支流路から本流路へ向かう第２の方向に冷媒が流れるときにこの流れにより動いて当該本流路の前記絞りを開放する絞り用弁体と、を備えることを特徴とする冷媒分流器。
2. 前記絞り用弁体が前記本流路から前記支流路に向かって着座可能な弁座が設けられ、
   前記絞り用弁体は、前記第１の方向に流れる冷媒によって前記本流路内を動いて前記弁座に着座することにより前記本流路を絞ると共に、前記第２の方向に流れる冷媒によって前記本流路内を動いて前記弁座から離れることにより当該本流路の前記絞りを開放することを特徴とする請求項１に記載の冷媒分流器。
3. 前記絞り用弁体は、当該絞り用弁体を貫通する絞り流路を有し、
   この絞り流路は、前記絞り用弁体が着座したときにも塞がれない位置に設けられることを特徴とする請求項２に記載の冷媒分流器。
4. 前記絞り用弁体は、前記第１の方向に流れる冷媒により動いたときに前記弁座に当接し、前記絞り流路の弁座側の端部が開口している先端面と、前記絞り流路の弁座と反対側の端部が開口している後端面と、前記先端面から前記後端面までの間で前記本流路の内壁面との間に隙間を形成する隙間形成面とを有し、着座により前記隙間と前記支流路との間を遮断することを特徴とする請求項２又は３に記載の冷媒分流器。
5. 前記本流路は円形断面であり、
   前記絞り用弁体は、前記先端面と前記後端面とを繋ぐと共に前記隙間形成面を含む外周面を備え、
   この外周面は、前記本流路の内径と対応する外径の内壁近接面を有することを特徴とする請求項４に記載の冷媒分流器。
6. 前記絞り用弁体は、前記本流路に挿入される冷媒配管の先端に当接可能な大きさを有することを特徴とする請求項５に記載の冷媒分流器。
7. 前記外周面は、周方向において互いに対向する位置に一対の前記隙間形成面を有することを特徴とする請求項５又は６に記載の冷媒分流器。
8. 前記絞り用弁体は、当該絞り用弁体を前記絞り流路と同方向に貫通する１又は複数の開放流路を有し、
   各開放流路は、前記絞り用弁体が着座したときに塞がれ、弁座から離れたときに開放される位置に配置されることを特徴とする請求項３に記載の冷媒分流器。
9. 複数の伝熱管を有する熱交換器と、冷媒を流通可能に前記熱交換器と膨張機構とを接続する冷媒配管と、前記熱交換器と前記冷媒配管との間に配設される請求項１乃至８の何れか１項に記載の冷媒分流器と、を備え、
   前記冷媒分流器は、前記本流路が前記冷媒配管に接続されると共に前記支流路が前記熱交換器の複数の伝熱管にそれぞれ接続されることを特徴とする冷媒回路。
   

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