JP2011169496A - 冷媒分配器 - Google Patents
冷媒分配器 Download PDFInfo
- Publication number
- JP2011169496A JP2011169496A JP2010032708A JP2010032708A JP2011169496A JP 2011169496 A JP2011169496 A JP 2011169496A JP 2010032708 A JP2010032708 A JP 2010032708A JP 2010032708 A JP2010032708 A JP 2010032708A JP 2011169496 A JP2011169496 A JP 2011169496A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- refrigerant
- main body
- pipe
- heat transfer
- phase
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Withdrawn
Links
Images
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
- F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
- F25B39/00—Evaporators; Condensers
- F25B39/02—Evaporators
- F25B39/028—Evaporators having distributing means
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
- F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
- F25B41/00—Fluid-circulation arrangements
- F25B41/40—Fluid line arrangements
- F25B41/42—Arrangements for diverging or converging flows, e.g. branch lines or junctions
- F25B41/45—Arrangements for diverging or converging flows, e.g. branch lines or junctions for flow control on the upstream side of the diverging point, e.g. with spiral structure for generating turbulence
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
- F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
- F25B41/00—Fluid-circulation arrangements
- F25B41/40—Fluid line arrangements
- F25B41/42—Arrangements for diverging or converging flows, e.g. branch lines or junctions
- F25B41/48—Arrangements for diverging or converging flows, e.g. branch lines or junctions for flow path resistance control on the downstream side of the diverging point, e.g. by an orifice
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Thermal Sciences (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Heat-Exchange Devices With Radiators And Conduit Assemblies (AREA)
- Branch Pipes, Bends, And The Like (AREA)
- Details Of Heat-Exchange And Heat-Transfer (AREA)
Abstract
【課題】大型の空気調和機を構成する場合においても、装置構成の大型化、コストアップを招くこと無く、さらに、広範囲な流量域で、二相状態の冷媒の安定した分配を行う。
【解決手段】冷媒管11の上端部11aから本体13内に流れ込む気液2相状態の冷媒のうち、冷媒管11の内周面に沿って流れてきた冷媒の液相を、気液分離リング30の内周リング32に衝突させ、液膜流を下方に向けて跳ね返す。冷媒管11内において中央部を主に流れていた冷媒の気相は、内周リング32の内周側の中心開口部34を通って気液分離リング30の上方に至らせる。そして、スリーブ20の下端部の内周側に開口した開口部23から、冷媒の主に液相を吸い上げ、スリーブ20の上部に開口した貫通孔24から冷媒の気相を各伝熱管12に吸い込ませることで、各伝熱管12に、液相と気相の混合比が均一化された冷媒を送り込む。
【選択図】図2
【解決手段】冷媒管11の上端部11aから本体13内に流れ込む気液2相状態の冷媒のうち、冷媒管11の内周面に沿って流れてきた冷媒の液相を、気液分離リング30の内周リング32に衝突させ、液膜流を下方に向けて跳ね返す。冷媒管11内において中央部を主に流れていた冷媒の気相は、内周リング32の内周側の中心開口部34を通って気液分離リング30の上方に至らせる。そして、スリーブ20の下端部の内周側に開口した開口部23から、冷媒の主に液相を吸い上げ、スリーブ20の上部に開口した貫通孔24から冷媒の気相を各伝熱管12に吸い込ませることで、各伝熱管12に、液相と気相の混合比が均一化された冷媒を送り込む。
【選択図】図2
Description
本発明は、複数の伝熱管を有する熱交換器において、各伝熱管に冷媒を分配する冷媒分配器に関する。
業務用空気調和機等の大型の空気調和機においては、熱交換器も家庭用や車両用の空気調和機に比較して大型のものとなる。このような大型の熱交換器においては、細径管を伝熱管に用いる場合、熱交換器内の冷媒圧損を低減して熱交換性能を向上させるため、伝熱管を複数本使用して複数組の熱交換回路を備えた多サーキットの構成とされるのが一般的である。
ところで、熱交換器が蒸発器である場合、蒸発器入口において膨張した後の冷媒は、気相と液相とが混在した気液二相状態となっている。気液二相状態の冷媒は、配管内において、液相が配管内の外周側に、気相が配管の中央部に偏って分布した環状流となり、配管の断面方向において気液比率の分布が不均一となる。このような冷媒を熱交換器の複数の伝熱管に分配すると、伝熱管によって、液相と気相の気液比率が異なってしまう。すると、液相が多く含まれる伝熱管と、気相が多く含まれる伝熱管とで、冷媒との伝熱効率が異なり、熱交換器全体としての性能が低下するという問題点がある。
そこで、複数の伝熱管間において二相状態の冷媒の気液比率の分布が均一となるように工夫した分流器が種々提案されている。
例えば、図9に示すように、上流側の冷媒配管1と、熱交換器2との間に、冷媒配管1で搬送してきた二相状態の冷媒を、熱交換器2の各伝熱管3に分配する冷媒分配器4が設けられている。図10に示すように、冷媒分配器4は、冷媒配管1に対し、内径が漸次テーパ状に拡大する拡径部5と、拡径部5の大径側に連続する筒状部6と、筒状部6を閉塞する閉塞板7とから形成されている。そして、閉塞板7の外周部に、冷媒分配器4が接続される接続孔8が、閉塞板7の中心に対して同心円状の位置に、周方向に間隔を隔てて設けられている。これにより、冷媒分配器4内において、同心円状の位置から冷媒を各伝熱管3に送り込み、複数の伝熱管3間における二相状態の冷媒の気液比率の分布を均一化しようとしている。
例えば、図9に示すように、上流側の冷媒配管1と、熱交換器2との間に、冷媒配管1で搬送してきた二相状態の冷媒を、熱交換器2の各伝熱管3に分配する冷媒分配器4が設けられている。図10に示すように、冷媒分配器4は、冷媒配管1に対し、内径が漸次テーパ状に拡大する拡径部5と、拡径部5の大径側に連続する筒状部6と、筒状部6を閉塞する閉塞板7とから形成されている。そして、閉塞板7の外周部に、冷媒分配器4が接続される接続孔8が、閉塞板7の中心に対して同心円状の位置に、周方向に間隔を隔てて設けられている。これにより、冷媒分配器4内において、同心円状の位置から冷媒を各伝熱管3に送り込み、複数の伝熱管3間における二相状態の冷媒の気液比率の分布を均一化しようとしている。
しかし、熱交換器に至る流入経路の状況(冷媒配管1の折曲部の曲率等による遠心力の影響)や、運転状態変化(乾き度,流動状態変化)の影響等により、冷媒分配器4内における同心円状の位置であっても、二相状態の冷媒の気液比率が異なってしなうことがある。このように、常に均一な二相状態で冷媒を伝熱管に流入させるのは難しい。特に、冷媒流量が少ない状態から多い状態に至るまで、広範囲な流量域で、二相状態の冷媒の安定した分配を行うのは困難である。
このような問題は、伝熱管が細く、またその本数が多いほど顕著なものとなる。
このような問題は、伝熱管が細く、またその本数が多いほど顕著なものとなる。
そこで、冷媒を各伝熱管に分配するに先立ち、冷媒の気液分離をさせてしまう構成も提案されている(例えば、特許文献1、2参照。)。
例えば、特許文献1においては、遠心力を利用し、冷媒の気液分離を図り、液冷媒のみを熱交換器の各伝熱管に供給している。
また、特許文献2においては、管体の内周面に溝を形成し、冷媒に旋回流を生じさせて、その遠心力により冷媒の気液分離を図る構成が開示されている。
例えば、特許文献1においては、遠心力を利用し、冷媒の気液分離を図り、液冷媒のみを熱交換器の各伝熱管に供給している。
また、特許文献2においては、管体の内周面に溝を形成し、冷媒に旋回流を生じさせて、その遠心力により冷媒の気液分離を図る構成が開示されている。
しかしながら、遠心分離により冷媒を気液分離し、液冷媒とガス冷媒とに分離させてから液冷媒のみを複数の伝熱管に分配させる構成とすると、全体の装置構成が大型化し、コストアップを招くという問題がある。
また、遠心力を発生するために管体の内周面に溝を形成する構成においては、特に、冷媒流量の多い大型の熱交換器の場合、内周面に溝を形成した管体が大径化する。すると、装置構成の大型化、およびそれによるコストアップを招くだけではなく、大径の管体内においては、溝により冷媒の旋回流を効率よく生じさせることができないという問題もある。
また、遠心力を発生するために管体の内周面に溝を形成する構成においては、特に、冷媒流量の多い大型の熱交換器の場合、内周面に溝を形成した管体が大径化する。すると、装置構成の大型化、およびそれによるコストアップを招くだけではなく、大径の管体内においては、溝により冷媒の旋回流を効率よく生じさせることができないという問題もある。
本発明は、このような技術的課題に基づいてなされたもので、大型の空気調和機を構成する場合においても、装置構成の大型化、コストアップを招くこと無く、さらに、広範囲な流量域で、二相状態の冷媒の安定した分配を行うことのできる冷媒分配器を提供することを目的とする。
かかる目的のもとになされた本発明の冷媒分配器は、熱交換器に備えられ、熱交換器を構成する複数の伝熱管のそれぞれに冷媒を分配して送り込む冷媒分配器であって、液相と気相とが混在した冷媒が冷媒管から下端部に送り込まれる中空の本体と、本体の上端部に設けられ、当該本体の外周部に沿って周方向に間隔を隔てて配置された複数本の伝熱管が接続されるキャップと、冷媒管から本体内に送り込まれた冷媒の少なくとも一部を当該本体内の下方に向けて跳ね返すリターン部材と、を備えることを特徴とする。
リターン部材により、冷媒管から本体内に送り込まれた冷媒の少なくとも一部である液相を当該本体内の下方に向けて跳ね返すことで、本体内において下方に液相が分布し、上方に気相を分布させることができる。
リターン部材により、冷媒管から本体内に送り込まれた冷媒の少なくとも一部である液相を当該本体内の下方に向けて跳ね返すことで、本体内において下方に液相が分布し、上方に気相を分布させることができる。
このようなリターン部材は、キャップの下面により形成することができる。
また、リターン部材は、冷媒管の管壁の上方に対向して設けられた環状のリングからなるものとすることができる。この場合、リングは、冷媒管の管壁よりも内周側において、下方に向けて延びるガイド部を有しているのが好ましい。
このようなリターン部材は、冷媒管内において、冷媒の液相が当該冷媒管の内壁面に沿って流れ、冷媒の気相が当該冷媒管の中央部を流れる分布となっているときに有効である。リターン部材により、冷媒管の外周部を流れる液相部分を下方にリターンさせ、冷媒管の中央部を流れる気相部分は上方に通過させて本体内の上方に集めることで、本体内で冷媒を液相・気相の2相に上下に分離させることができる。
また、リターン部材は、冷媒管の管壁の上方に対向して設けられた環状のリングからなるものとすることができる。この場合、リングは、冷媒管の管壁よりも内周側において、下方に向けて延びるガイド部を有しているのが好ましい。
このようなリターン部材は、冷媒管内において、冷媒の液相が当該冷媒管の内壁面に沿って流れ、冷媒の気相が当該冷媒管の中央部を流れる分布となっているときに有効である。リターン部材により、冷媒管の外周部を流れる液相部分を下方にリターンさせ、冷媒管の中央部を流れる気相部分は上方に通過させて本体内の上方に集めることで、本体内で冷媒を液相・気相の2相に上下に分離させることができる。
本体内の下部に開口して冷媒を吸い上げて伝熱管に送り込む第一の吸込口をさらに形成するのが好ましい。これにより、本体の下部から冷媒の液相を吸い上げて伝熱管に送り込むことができる。
また、本体内の上部に開口して冷媒を吸い込んで伝熱管に送り込む第二の吸込口をさらに形成することもできる。これにより、本体内の上部から冷媒の気相を吸い込んで伝熱管に送り込むことができる。すると、伝熱管内において、冷媒は第一の吸込口から吸い込まれた液相と第二の吸込口から吸い込まれた気相とが混在した2相状態となるが、本体内において液相と気相とが上下に分離しているため、複数の伝熱管間において、冷媒の液相と気相の混合比を均一化することができる。
さらに、本体内の上部から冷媒を吸い込んで熱交換器の出口側にバイパスさせるバイパス管を備えることもできる。第二の吸込み口とバイパス管は併用しても良いし、いずれか一方のみを設けても良い。第二の吸込み口を設けず、バイパス管のみを設けた場合、伝熱管には液相が多い状態で均一化された気液二相が送りこまれ、同様の効果が得られる。
また、本体内の上部に開口して冷媒を吸い込んで伝熱管に送り込む第二の吸込口をさらに形成することもできる。これにより、本体内の上部から冷媒の気相を吸い込んで伝熱管に送り込むことができる。すると、伝熱管内において、冷媒は第一の吸込口から吸い込まれた液相と第二の吸込口から吸い込まれた気相とが混在した2相状態となるが、本体内において液相と気相とが上下に分離しているため、複数の伝熱管間において、冷媒の液相と気相の混合比を均一化することができる。
さらに、本体内の上部から冷媒を吸い込んで熱交換器の出口側にバイパスさせるバイパス管を備えることもできる。第二の吸込み口とバイパス管は併用しても良いし、いずれか一方のみを設けても良い。第二の吸込み口を設けず、バイパス管のみを設けた場合、伝熱管には液相が多い状態で均一化された気液二相が送りこまれ、同様の効果が得られる。
また、冷媒管の上端部と、本体との間に、冷媒の流れる流路面積が段階的に拡大する拡径部が設けられていることを特徴とすることもできる。拡径部において、冷媒の流れが噴流となることで、冷媒が液滴化される。
本発明は、熱交換器に備えられ、熱交換器を構成する複数の伝熱管のそれぞれに冷媒を分配して送り込む冷媒分配器であって、液相と気相とが混在した冷媒が冷媒管から下端部に送り込まれる中空の本体と、本体の上端部に設けられ、当該本体の外周部に沿って周方向に間隔を隔てて配置された複数本の伝熱管が接続されるキャップと、冷媒管の上端部と本体との間に設けられ、冷媒の流れる流路面積が段階的に拡大する拡径部と、を備えることを特徴とする冷媒分配器とすることができる。
本発明によれば、各伝熱管に、液相と気相の混合比が均一化された冷媒を送り込むことができる。その結果、複数本の伝熱管に対し、二相状態の冷媒を安定して分配することができ、広範囲な流量域においても、安定して冷媒による熱交換を行うことができる。熱交換性能の安定化を図ることにより、熱交換器を小型化することも可能となり、これにより空気調和機全体におけるコストダウンも図ることができる。しかも、冷媒分配器は、非常に簡易な構成であるので、空気調和機の大型化やコストアップを招くこともなく、低コストで上記効果を得ることができる。
以下、添付図面に示す実施の形態に基づいてこの発明を詳細に説明する。
図1は、本実施の形態における冷媒分配器10Aの構成を説明するための図である。冷媒分配器10Aは、空気調和機の熱交換器(蒸発器)に備えられるものである。
図1に示すように、冷媒分配器10Aは、下端が上流側の冷媒管11に接続され、上端に熱交換器を構成する複数本の伝熱管12が接続される本体13を有する。
図1は、本実施の形態における冷媒分配器10Aの構成を説明するための図である。冷媒分配器10Aは、空気調和機の熱交換器(蒸発器)に備えられるものである。
図1に示すように、冷媒分配器10Aは、下端が上流側の冷媒管11に接続され、上端に熱交換器を構成する複数本の伝熱管12が接続される本体13を有する。
本体13は、中空で、下端部に冷媒管11が接続される円筒状の冷媒管接続部14と、冷媒管接続部14の上端から連続し、上方に向けてその内径が漸次拡大するすり鉢状の拡径部15と、拡径部15の上端から連続し、上方に向けて延びる円筒状の筒状部16とを有している。
冷媒管接続部14に接続された冷媒管11は、その上端部11aが、冷媒管接続部14よりも上方に突き抜け、筒状部16の内方に位置している。
筒状部16の上端の開口部には、この開口部を塞ぐ円板状のキャップ17が嵌め込まれている。キャップ17の外周部には、その中心から同心円状の位置に、周方向に間隔を隔てて定められた本数の伝熱管12が挿入されてキャップ17の下側まで貫通している。
筒状部16の内部には、円筒状のスリーブ20が収容されている。スリーブ20は、外筒21と、外筒21よりも小径の内筒22とからなる二重構造で、外筒21と内筒22との間に、環状の空隙Sが形成されている。これら外筒21と内筒22は、図示しない連結部により、周方向複数箇所において一体に連結されている。空隙Sの上部には、キャップ17を貫通した伝熱管12の下端部12aが開口している。
また、外筒21の下端部21aに対し、内筒22の下端部22aが上方に位置して形成されている。これにより、スリーブ20の下端部には、スリーブ20の内周側に向けて開口した開口部23が周方向に形成されている。
スリーブ20の上部には、内筒22の両面を貫通する貫通孔24が、周方向に複数箇所に形成されている。この貫通孔24は、各伝熱管12に対応した位置に形成するのが好ましい。
また、外筒21の下端部21aに対し、内筒22の下端部22aが上方に位置して形成されている。これにより、スリーブ20の下端部には、スリーブ20の内周側に向けて開口した開口部23が周方向に形成されている。
スリーブ20の上部には、内筒22の両面を貫通する貫通孔24が、周方向に複数箇所に形成されている。この貫通孔24は、各伝熱管12に対応した位置に形成するのが好ましい。
このような冷媒分配器10Aにおいては、下方の冷媒管11から気液2相状態の冷媒が流れてくると、この冷媒は、筒状部16の内方に位置する冷媒管11の上端部11aから本体13内に流れ込む。筒状部16内において、流れ込んだ冷媒は、冷媒管11内において外周側を主に流れていた冷媒の液相が、キャップ17の下面に衝突して下方に向けて跳ね返り、液膜流となる。すると、液膜流は、本体13の底部(冷媒管11の上端部11aよりも下方の、筒状部16の下端部から拡径部15の内周面)に至る一方、冷媒管11内において中央部を主に流れていた冷媒の気相は、本体13内の上部に残留する。これにより、本体13内においては、冷媒が、その比重の違いにより気相と液相に容易に上下に分離される。これにより、本体13内において、冷媒管11の上端部11aの下方には冷媒の液相が多く溜まり、冷媒管11の上端部11aよりも上方には、気相が多く溜まる。
そして、スリーブ20の下端部の内周側に開口した開口部23からは、冷媒の主に液相が吸い上げられ、空隙Sを通して各伝熱管12に吸い込まれる。このとき、開口部23から吸い込まれる冷媒には、気相が一部含まれることを許容する。
また、スリーブ20の上部において開口した貫通孔24からは、冷媒の主に気相が吸い込まれ、各伝熱管12に吸い込まれる。これにより、伝熱管12内には、開口部23から流れ込んだ冷媒の液相と、貫通孔24から流れ込んだ気相とが混在し、気液二相の冷媒が流れる。
また、スリーブ20の上部において開口した貫通孔24からは、冷媒の主に気相が吸い込まれ、各伝熱管12に吸い込まれる。これにより、伝熱管12内には、開口部23から流れ込んだ冷媒の液相と、貫通孔24から流れ込んだ気相とが混在し、気液二相の冷媒が流れる。
上述したようにして、外周側に冷媒の液相が分布し、中心部に気相が分布した冷媒管11から二相状態の冷媒を、冷媒分配器10Aの本体13の上部に設けたキャップ17に対して衝突させることで、本体13内において上部と下部とで、冷媒を気相と液相とに分離させることができる。そして、スリーブ20の下端部に開口した開口部23から冷媒の液相を吸い上げ、スリーブ20の上部に開口した貫通孔24から冷媒の気相を吸い込むことで、各伝熱管12には、液相と気相の混合比が均一化された冷媒を送り込むことができる。
その結果、冷媒分配器10Aにおいて、複数本の伝熱管12に対し、二相状態の冷媒を安定して分配することができ、広範囲な流量域においても、安定して冷媒による熱交換を行うことができる。熱交換性能の安定化を図ることにより、熱交換器を小型化することも可能となり、これにより空気調和機全体におけるコストダウンも図ることができる。しかも、冷媒分配器10Aは、非常に簡易な構成であるので、空気調和機の大型化やコストアップを招くこともなく、低コストで上記効果を得ることができる。
その結果、冷媒分配器10Aにおいて、複数本の伝熱管12に対し、二相状態の冷媒を安定して分配することができ、広範囲な流量域においても、安定して冷媒による熱交換を行うことができる。熱交換性能の安定化を図ることにより、熱交換器を小型化することも可能となり、これにより空気調和機全体におけるコストダウンも図ることができる。しかも、冷媒分配器10Aは、非常に簡易な構成であるので、空気調和機の大型化やコストアップを招くこともなく、低コストで上記効果を得ることができる。
[第二の実施形態]
次に、本発明の第二の実施形態を示す。以下に示す説明においては、上記第一の実施形態と異なる構成を中心に説明し、上記第一の実施形態と共通する構成については同符号を付してその説明を省略する。
図2に示すように、本実施形態における冷媒分配器10Bは、上記第一の実施形態で示した冷媒分配器10Aに対し、気液分離リング(リターン部材、リング)30が備えられている点が異なる。
気液分離リング30は、キャップ17に対し、定められた間隙を隔てて下方に位置するよう設けられている。気液分離リング30は、その外周部が、スリーブ20において貫通孔24の下方に形成された段部27に下方から突き当たっている。そして、スリーブ20の内筒22の内周側に下方から筒状の固定部材28が挿入されている。気液分離リング30は、固定部材28と段部27との間に挟み込まれることで固定されている。
次に、本発明の第二の実施形態を示す。以下に示す説明においては、上記第一の実施形態と異なる構成を中心に説明し、上記第一の実施形態と共通する構成については同符号を付してその説明を省略する。
図2に示すように、本実施形態における冷媒分配器10Bは、上記第一の実施形態で示した冷媒分配器10Aに対し、気液分離リング(リターン部材、リング)30が備えられている点が異なる。
気液分離リング30は、キャップ17に対し、定められた間隙を隔てて下方に位置するよう設けられている。気液分離リング30は、その外周部が、スリーブ20において貫通孔24の下方に形成された段部27に下方から突き当たっている。そして、スリーブ20の内筒22の内周側に下方から筒状の固定部材28が挿入されている。気液分離リング30は、固定部材28と段部27との間に挟み込まれることで固定されている。
図2、図3に示すように、気液分離リング30は、所定厚さを有したディスク状で、上記のように固定部材28と段部27との間に挟み込まれた外周リング31と、外周リング31の内方に同心状に配置された内周リング32と、これら外周リング31と内周リング32を接続する複数本のスポーク33とから形成されている。
内周リング32は、本体13内に突出した冷媒管11の管壁11bの鉛直上方に位置するよう設けられている。より詳しくは、内周リング32は、冷媒管11の内径よりも小さな内径を有するとともに、冷媒管11の外径よりも大きな外径を有した環状のプレート部32aと、プレート部32aの内周側から下方に向けて延びた内周側筒状部(ガイド部)32bと、プレート部32aの外周側から下方に向けて延びた外周側筒状部32cとから形成されている。これにより、内周リング32は、下方に向けて開口した逆U字状の断面形状を有している。そして、内周リング32は、冷媒管11の上方において、内周側筒状部32bが冷媒管11の管壁11bよりも内周側に位置し、外周側筒状部32cが冷媒管11の管壁11bよりも外周側に位置している。
また、内周リング32の中心に形成された中心開口部34は、冷媒管11の中央部の鉛直上方に位置している。
内周リング32は、本体13内に突出した冷媒管11の管壁11bの鉛直上方に位置するよう設けられている。より詳しくは、内周リング32は、冷媒管11の内径よりも小さな内径を有するとともに、冷媒管11の外径よりも大きな外径を有した環状のプレート部32aと、プレート部32aの内周側から下方に向けて延びた内周側筒状部(ガイド部)32bと、プレート部32aの外周側から下方に向けて延びた外周側筒状部32cとから形成されている。これにより、内周リング32は、下方に向けて開口した逆U字状の断面形状を有している。そして、内周リング32は、冷媒管11の上方において、内周側筒状部32bが冷媒管11の管壁11bよりも内周側に位置し、外周側筒状部32cが冷媒管11の管壁11bよりも外周側に位置している。
また、内周リング32の中心に形成された中心開口部34は、冷媒管11の中央部の鉛直上方に位置している。
このような構成の冷媒分配器10Bにおいては、下方の冷媒管11から気液2相状態の冷媒が流れてくると、この冷媒は、筒状部16の内方に位置する冷媒管11の上端部11aから本体13内に流れ込む。筒状部16内において、流れ込んだ冷媒のうち、冷媒管11の内周面に沿って流れてきた冷媒の液相は、管壁11bの上方に位置する気液分離リング30の内周リング32に衝突して液膜流となり、下方に向けて跳ね返る。すると、液膜流は、本体13の底部に至る一方、冷媒管11内において中央部を主に流れていた冷媒の気相は、内周リング32の内周側の中心開口部34を通って気液分離リング30の上方に至る。
ここで、内周リング32は、内周側筒状部32bが冷媒管11の管壁11bよりも内周側に位置した逆U字状であるため、冷媒管11の管壁11bの内周面に沿って流れてきた冷媒の液相、すなわち液膜流を、内周側筒状部32bよりも内周側の流れから、あたかも引き剥がすようにして分流させて、下方に流れの向きを変える。これにより、液相を、より効率よく本体13の下方に押し込むことができる。
また、内周リング32の中心開口部34を通った冷媒の気相は、キャップ17の下面に衝突して跳ね返っても、内周リング32のプレート部32aの上面において再び跳ね返り、これによって気相を、本体13内の上部に、より効率よく留めることができる。
このように、気液分離リング30を設けることで、冷媒の液相と気相とを、より効率よく分離させることができる。
ここで、内周リング32は、内周側筒状部32bが冷媒管11の管壁11bよりも内周側に位置した逆U字状であるため、冷媒管11の管壁11bの内周面に沿って流れてきた冷媒の液相、すなわち液膜流を、内周側筒状部32bよりも内周側の流れから、あたかも引き剥がすようにして分流させて、下方に流れの向きを変える。これにより、液相を、より効率よく本体13の下方に押し込むことができる。
また、内周リング32の中心開口部34を通った冷媒の気相は、キャップ17の下面に衝突して跳ね返っても、内周リング32のプレート部32aの上面において再び跳ね返り、これによって気相を、本体13内の上部に、より効率よく留めることができる。
このように、気液分離リング30を設けることで、冷媒の液相と気相とを、より効率よく分離させることができる。
そして、スリーブ20の下端部の内周側に開口した開口部23から、冷媒の主に液相を吸い上げ、スリーブ20の上部に開口した貫通孔24から冷媒の気相を各伝熱管12に吸い込ませることで、各伝熱管12には、液相と気相の混合比が均一化された冷媒を送り込むことができる。
その結果、上記第一の実施形態と同様、二相状態の冷媒を安定して分配して、広範囲な流量域においても、安定して冷媒による熱交換を行い、熱交換器の小型化、およびそれによるコストダウンを図ることができる。さらに、冷媒分配器10Bが非常に簡易な構成であることも上記第一の実施形態と同様であり、空気調和機の大型化やコストアップを招くこともなく、低コストで上記効果を得ることができる。
その結果、上記第一の実施形態と同様、二相状態の冷媒を安定して分配して、広範囲な流量域においても、安定して冷媒による熱交換を行い、熱交換器の小型化、およびそれによるコストダウンを図ることができる。さらに、冷媒分配器10Bが非常に簡易な構成であることも上記第一の実施形態と同様であり、空気調和機の大型化やコストアップを招くこともなく、低コストで上記効果を得ることができる。
なお、上記第一、第二の実施の形態においては、以下に示すような変形例とすることも可能である。すなわち、図4に示すように、冷媒分配器10Cは、キャップ17に、本体13内の上部に溜まった冷媒の気相を吸いだし、熱交換器の出口側にバイパスさせるバイパス管35を設けても良い。このような構成とすれば、冷媒の気相を出口側にバイパスさせることにより、伝熱管12から熱交換器に送り込む冷媒を、液相化(単相化)することが可能となる。
これにより、熱交換器における熱交換効率をさらに高めることが可能となる。したがって、熱交換器における負荷が小さく、伝熱管12を流れる冷媒の流量が少ない場合であっても、熱交換を確実に行うことができる。このような構成は、特に、熱交換器を小型化する場合に有効であり、このような構成を採用することで、空気調和機の小型化、低コスト化を図ることができる。
これにより、熱交換器における熱交換効率をさらに高めることが可能となる。したがって、熱交換器における負荷が小さく、伝熱管12を流れる冷媒の流量が少ない場合であっても、熱交換を確実に行うことができる。このような構成は、特に、熱交換器を小型化する場合に有効であり、このような構成を採用することで、空気調和機の小型化、低コスト化を図ることができる。
[第三の実施形態]
次に、本発明の第三の実施形態を示す。以下に示す説明においては、上記第一の実施形態と異なる構成を中心に説明し、上記第一の実施形態と共通する構成については同符号を付してその説明を省略する。
図5に示すように、本実施形態における冷媒分配器10Dは、下端部に拡散管40を介して上流側の冷媒管11に接続され、上端に熱交換器を構成する複数本の伝熱管12が接続される本体41を有する。
次に、本発明の第三の実施形態を示す。以下に示す説明においては、上記第一の実施形態と異なる構成を中心に説明し、上記第一の実施形態と共通する構成については同符号を付してその説明を省略する。
図5に示すように、本実施形態における冷媒分配器10Dは、下端部に拡散管40を介して上流側の冷媒管11に接続され、上端に熱交換器を構成する複数本の伝熱管12が接続される本体41を有する。
本体41は、中空で、円筒状の冷媒管接続部14と、冷媒管接続部14の上端から連続し、上方に向けてその内径が漸次拡大するすり鉢状の拡径部15と、拡径部15の上端から連続し、上方に向けて延びる円筒状の筒状部16とを有している。
筒状部16の上端の開口部には、この開口部を塞ぐ円板状のキャップ17が嵌め込まれている。キャップ17の外周部には、その中心から同心円状の位置に、周方向に間隔を隔てて定められた本数の伝熱管12が挿入されてキャップ17の下側まで貫通している。
拡散管40は、冷媒管11の上端部11aが挿入された管保持部42と、管保持部42の上端から連続し、上方に向けてその内径が漸次拡大するすり鉢状の拡径部43と、拡径部43の上端から連続して上方に向けて延びる円筒状の直管部44とを有した拡散管部材45からなる。図5の例では、冷媒管11と本体41との間に、拡散管部材45を2段階に接続して設けている。拡散管部材45の段数は2段階に限るものではなく、1段のみでも良いし、3段以上としても良い。2段目以降の拡散管部材45は、管保持部42に、下段側の拡散管部材45の直管部44を挿入することで連結されている。
このような拡散管部材45においては、冷媒管11または拡散管部材45の直管部44が、上段側の拡散管部材45の管保持部42または冷媒管接続部14から上方に突出するよう接続されている。
このような拡散管40を備えることで、冷媒管11の上端部または拡散管部材45の上端部45aにおいて、その流路内径が急激に広がるため、外周部に液相が分布し、中央部に気相が分布していた環状流となっている冷媒の流れに噴流が生じ、液相の冷媒が液滴化する。これによって拡散管40の内周面に沿った液膜流Lの厚さが、冷媒管11における液膜流Lの厚さよりも薄くなる。
従来、運転状態(負荷変化に伴う乾き度,流動状態の変化)によって本体内部で気相と液相が分離してしまい同心円状に均一化できないことがあった。これに対し、このようにして、液滴化された冷媒の液相を、本体41上部に接続された伝熱管12で吸い込むことで、環状流の液膜を均一化し、均一な液滴流を飛ばすことができる。これにより、本体41に接続された複数本の伝熱管12には、液相と気相の混合比が均一化された冷媒を送り込むことができる。
その結果、冷媒分配器10Dにおいて、複数本の伝熱管12に対し、二相状態の冷媒を安定して分配することができ、広範囲な流量域においても、安定して冷媒による熱交換を行うことができる。熱交換性能の安定化を図ることにより、熱交換器を小型化することも可能となり、これにより空気調和機全体におけるコストダウンも図ることができる。しかも、冷媒分配器10Dは、非常に簡易な構成であるので、空気調和機の大型化やコストアップを招くこともなく、低コストで上記効果を得ることができる。
その結果、冷媒分配器10Dにおいて、複数本の伝熱管12に対し、二相状態の冷媒を安定して分配することができ、広範囲な流量域においても、安定して冷媒による熱交換を行うことができる。熱交換性能の安定化を図ることにより、熱交換器を小型化することも可能となり、これにより空気調和機全体におけるコストダウンも図ることができる。しかも、冷媒分配器10Dは、非常に簡易な構成であるので、空気調和機の大型化やコストアップを招くこともなく、低コストで上記効果を得ることができる。
なお、上記第三の実施形態において、以下に示すような変形例を採用することができる。
まず、図6に示すように、本体41に接続される伝熱管12の下端部12aを、下方に向けてテーパ状に拡径することができる。これにより、本体41内に臨む伝熱管12の開口面積を拡大することができ、より広い範囲から冷媒の液滴を捕集することが可能となり、上記効果は一層顕著なものとなる。
まず、図6に示すように、本体41に接続される伝熱管12の下端部12aを、下方に向けてテーパ状に拡径することができる。これにより、本体41内に臨む伝熱管12の開口面積を拡大することができ、より広い範囲から冷媒の液滴を捕集することが可能となり、上記効果は一層顕著なものとなる。
また、図7に示すように、キャップ17の下面に、下方に向けて突出し、キャップ17の外周部に配置された伝熱管12に液滴の流れを導くことのできるガイド部47を形成することができる。このようなガイド部47は、例えば、下方に向けてその断面積が漸次縮小する円錐状とすることができる。
このようなガイド部47を設けることで、液滴を外周側の伝熱管12に導くことができ、より一層効率的に液滴を伝熱管12で捕集することができ、上記効果は一層顕著なものとなる。
このようなガイド部47を設けることで、液滴を外周側の伝熱管12に導くことができ、より一層効率的に液滴を伝熱管12で捕集することができ、上記効果は一層顕著なものとなる。
また、図8に示すように、本体41内に、図2に示した構成と同様、拡散管40の上方に気液分離リング30を設けても良い。この場合、拡散管40によって液膜流の厚さが薄くなるので、リング30により第二の実施形態と同様、管壁の液膜は下方に分流させて液相を本体41の下方より吸込ませ、気相部は均一な液滴流をより確実に供給することができる。
なお、上記実施の形態では、熱交換器自体の構成や、空気調和装置全体の構成については何ら限定するものではない。
これ以外にも、本発明の主旨を逸脱しない限り、上記実施の形態で挙げた構成を取捨選択したり、他の構成に適宜変更することが可能である。
これ以外にも、本発明の主旨を逸脱しない限り、上記実施の形態で挙げた構成を取捨選択したり、他の構成に適宜変更することが可能である。
10A、10B、10C、10D…冷媒分配器、11…冷媒管、11a…上端部、11b…管壁、12…伝熱管、12a…下端部、13…本体、14…冷媒管接続部、15…拡径部、16…筒状部、17…キャップ、20…スリーブ、24…貫通孔、28…固定部材、30…気液分離リング(リターン部材、リング)、31…外周リング、32…内周リング、32a…プレート部、32b…内周側筒状部(ガイド部)、32c…外周側筒状部、33…スポーク、35…バイパス管、40…拡散管、41…本体、43…拡径部、44…直管部、45…拡散管部材、47…ガイド部
Claims (10)
- 熱交換器に備えられ、前記熱交換器を構成する複数の伝熱管のそれぞれに冷媒を分配して送り込む冷媒分配器であって、
液相と気相とが混在した前記冷媒が冷媒管から下端部に送り込まれる中空の本体と、
前記本体の上端部に設けられ、当該本体の外周部に沿って周方向に間隔を隔てて配置された複数本の前記伝熱管が接続されるキャップと、
前記冷媒管から前記本体内に送り込まれた前記冷媒の少なくとも一部を当該本体内の下方に向けて跳ね返すリターン部材と、を備えることを特徴とする冷媒分配器。 - 前記リターン部材は、前記キャップの下面により形成されることを特徴とする請求項1に記載の冷媒分配器。
- 前記リターン部材は、前記冷媒管の管壁の上方に対向して設けられた環状のリングからなることを特徴とする請求項1に記載の冷媒分配器。
- 前記リングは、前記冷媒管の管壁よりも内周側において、下方に向けて延びるガイド部を有していることを特徴とする請求項3に記載の冷媒分配器。
- 前記冷媒管内において、前記冷媒の液相が当該冷媒管の内壁面に沿って流れ、前記冷媒の気相が当該冷媒管の中央部を流れる分布となっていることを特徴とする請求項1から4のいずれか一項に記載の冷媒分配器。
- 前記本体内の下部に開口して前記冷媒を吸い上げて前記伝熱管に送り込む第一の吸込口をさらに備えることを特徴とする請求項1から5のいずれか一項に記載の冷媒分配器。
- 前記本体内の上部に開口して前記冷媒を吸い込んで前記伝熱管に送り込む第二の吸込口をさらに備えることを特徴とする請求項6に記載の冷媒分配器。
- 前記本体内の上部から前記冷媒を吸い込んで前記熱交換器の出口側にバイパスさせるバイパス管をさらに備えることを特徴とする請求項6または7に記載の冷媒分配器。
- 前記冷媒管の上端部と、前記本体との間に、前記冷媒の流れる流路面積が段階的に拡大する拡径部が設けられていることを特徴とする請求項1から8のいずれか一項に記載の冷媒分配器。
- 熱交換器に備えられ、前記熱交換器を構成する複数の伝熱管のそれぞれに冷媒を分配して送り込む冷媒分配器であって、
液相と気相とが混在した前記冷媒が冷媒管から下端部に送り込まれる中空の本体と、
前記本体の上端部に設けられ、当該本体の外周部に沿って周方向に間隔を隔てて配置された複数本の前記伝熱管が接続されるキャップと、
前記冷媒管の上端部と前記本体との間に設けられ、前記冷媒の流れる流路面積が段階的に拡大する拡径部と、
を備えることを特徴とする冷媒分配器。
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2010032708A JP2011169496A (ja) | 2010-02-17 | 2010-02-17 | 冷媒分配器 |
EP10177859.5A EP2357429A3 (en) | 2010-02-17 | 2010-09-21 | Refrigerant distributor |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2010032708A JP2011169496A (ja) | 2010-02-17 | 2010-02-17 | 冷媒分配器 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2011169496A true JP2011169496A (ja) | 2011-09-01 |
Family
ID=44012490
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2010032708A Withdrawn JP2011169496A (ja) | 2010-02-17 | 2010-02-17 | 冷媒分配器 |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
EP (1) | EP2357429A3 (ja) |
JP (1) | JP2011169496A (ja) |
Cited By (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR20130096962A (ko) * | 2012-02-23 | 2013-09-02 | 엘지전자 주식회사 | 공기조화기 |
KR101818521B1 (ko) * | 2011-11-16 | 2018-01-16 | 대우조선해양 주식회사 | 마이크로채널 열교환기용 2상 유체 공급장치 및 그 방법 |
WO2019143194A1 (ko) * | 2018-01-19 | 2019-07-25 | 엘지전자 주식회사 | 공기조화기의 분배기 |
KR20190088694A (ko) * | 2018-01-19 | 2019-07-29 | 엘지전자 주식회사 | 공기조화기의 분배기 |
KR20190088696A (ko) * | 2018-01-19 | 2019-07-29 | 엘지전자 주식회사 | 공기조화기의 분배기 |
KR102058047B1 (ko) * | 2018-01-19 | 2019-12-20 | 엘지전자 주식회사 | 공기조화기의 분배기 |
CN112033048A (zh) * | 2020-08-31 | 2020-12-04 | 青岛海尔空调电子有限公司 | 干式蒸发器 |
Families Citing this family (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN103438623B (zh) * | 2013-07-19 | 2015-09-02 | 江苏天舒电器有限公司 | 一种带均液装置的热泵热水机及均液方法 |
CN104567117B (zh) * | 2014-12-29 | 2017-08-29 | 浙江创能新能源科技有限公司 | 平板换热器 |
Family Cites Families (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3864938A (en) * | 1973-09-25 | 1975-02-11 | Carrier Corp | Refrigerant flow control device |
JPH0498055A (ja) * | 1990-08-14 | 1992-03-30 | Matsushita Refrig Co Ltd | 冷媒分流器 |
JPH06337183A (ja) * | 1993-05-27 | 1994-12-06 | Sanyo Electric Co Ltd | 冷媒の分流器 |
JPH08159615A (ja) * | 1994-12-07 | 1996-06-21 | Toshiba Corp | 冷凍サイクルの冷媒分流構造 |
JP3158024B2 (ja) * | 1995-11-14 | 2001-04-23 | 宮川工業株式会社 | ディストリビュ−タ−及びディストリビュ−タ−の接続方法 |
JP2003090644A (ja) * | 2001-09-19 | 2003-03-28 | Daikin Ind Ltd | 冷媒分流器 |
JP2005241023A (ja) * | 2004-02-24 | 2005-09-08 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | 二相流分配器 |
-
2010
- 2010-02-17 JP JP2010032708A patent/JP2011169496A/ja not_active Withdrawn
- 2010-09-21 EP EP10177859.5A patent/EP2357429A3/en not_active Withdrawn
Cited By (14)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR101818521B1 (ko) * | 2011-11-16 | 2018-01-16 | 대우조선해양 주식회사 | 마이크로채널 열교환기용 2상 유체 공급장치 및 그 방법 |
KR20130096962A (ko) * | 2012-02-23 | 2013-09-02 | 엘지전자 주식회사 | 공기조화기 |
KR101996056B1 (ko) * | 2012-02-23 | 2019-10-01 | 엘지전자 주식회사 | 공기조화기 |
KR20190088694A (ko) * | 2018-01-19 | 2019-07-29 | 엘지전자 주식회사 | 공기조화기의 분배기 |
KR20190088697A (ko) * | 2018-01-19 | 2019-07-29 | 엘지전자 주식회사 | 공기조화기의 분배기 |
KR20190088696A (ko) * | 2018-01-19 | 2019-07-29 | 엘지전자 주식회사 | 공기조화기의 분배기 |
WO2019143194A1 (ko) * | 2018-01-19 | 2019-07-25 | 엘지전자 주식회사 | 공기조화기의 분배기 |
KR102046634B1 (ko) * | 2018-01-19 | 2019-11-19 | 엘지전자 주식회사 | 공기조화기의 분배기 |
KR102046633B1 (ko) * | 2018-01-19 | 2019-11-19 | 엘지전자 주식회사 | 공기조화기의 분배기 |
KR102046632B1 (ko) * | 2018-01-19 | 2019-11-19 | 엘지전자 주식회사 | 공기조화기의 분배기 |
KR102058047B1 (ko) * | 2018-01-19 | 2019-12-20 | 엘지전자 주식회사 | 공기조화기의 분배기 |
CN111919067A (zh) * | 2018-01-19 | 2020-11-10 | Lg电子株式会社 | 空调机的分配器 |
CN111919067B (zh) * | 2018-01-19 | 2022-04-15 | Lg电子株式会社 | 空调机的分配器 |
CN112033048A (zh) * | 2020-08-31 | 2020-12-04 | 青岛海尔空调电子有限公司 | 干式蒸发器 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
EP2357429A2 (en) | 2011-08-17 |
EP2357429A3 (en) | 2017-01-11 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP2011169496A (ja) | 冷媒分配器 | |
US8171987B2 (en) | Minichannel heat exchanger header insert for distribution | |
CN101097104B (zh) | 气-液两相流体分配器 | |
EP2079974B1 (en) | Method and apparatus for improving distribution of fluid in a heat exchanger | |
AU2005326650B2 (en) | Liquid-vapor separator for a minichannel heat exchanger | |
US20160298890A1 (en) | Flash gas bypass evaporator | |
EP2806244B1 (en) | Heat exchanger distribution assembly and method | |
KR20070088794A (ko) | 열펌프의 헤더를 위한 튜브 인세트 및 바이플로우 장치 | |
US20110139422A1 (en) | Fluid distribution device | |
CN101788242A (zh) | 用于热交换器的制冷剂分配器和热交换器 | |
EP3087335B1 (en) | Distributor for falling film evaporator | |
JP5306279B2 (ja) | 冷媒分配器、及び、蒸発器 | |
JP2010190523A (ja) | 冷媒分配器 | |
CN105518391B (zh) | 用于降膜蒸发器的集成分离器-分配器 | |
CN106322849B (zh) | 换热器结构 | |
EP3314191B1 (en) | Two phase distributor evaporator | |
CN201488411U (zh) | 分液器组件 | |
CN103673403B (zh) | 一种微通道热交换器 | |
JP2013050221A (ja) | 冷媒分配器およびそれを用いたヒートポンプ機器 | |
CN206056017U (zh) | 一种微通道换热器 | |
JP2001059662A (ja) | 冷媒分配器 | |
JP2007051823A (ja) | 冷媒分岐管 | |
WO2014068424A1 (en) | Apparatus suitable for cooling an endothermic motor | |
JP2010117037A (ja) | 分流器の接続管 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A300 | Application deemed to be withdrawn because no request for examination was validly filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20130507 |