JP2019078449A - 凝縮器、冷房システム、及び管継手 - Google Patents

Abstract

【課題】冷媒の流れを改善することができる凝縮器を提供する。【解決手段】凝縮器１０は、ヘッダ部１３と、ヘッダ部１３に接続されたコア部１１と、ヘッダ部１１に取り付けられており、外部の配管５が接続される管継手部５０とを備えている。管継手部５０の内面の一部に、内面に沿って螺旋状をなす凸部が形成された施条部が設けられている。【選択図】図１

Description

この発明は、凝縮器、冷房システム、及び管継手に関し、特に、冷媒が流れる管路を有する凝縮器、冷房システム、及び管継手に関する。

蒸気圧縮冷凍サイクルを利用し、室外機と室内機とを有する冷房システムが広く利用されている。室外機においては、ガスとして流入する冷媒をコンプレッサで圧縮してコンデンサ（室外熱交換器）に送り、コンデンサにおいて凝縮させる。そして、液体となった冷媒をキャピラリや膨張弁などの減圧部で減圧し、室内機に送る。

ここで、室内機に送る冷媒の温度をより低くしてより低い温度の冷房を行うことができるようにしたり、冷媒をより凝縮させてコンプレッサの負荷を軽減したりすることができるように、コンデンサと減圧部との間にさらに別のコンデンサが設けられることがある。このような別のコンデンサは、既に運用されている既存の冷房システムに、後から追加されることもある。

下記特許文献１には、既存の凝縮器と膨張弁との間に追設される追設用の凝縮機の構造が開示されている。

特開２０００−９７５１９号公報

上記のような冷房システムでは、さらなる高効率化が求められている。

この発明は、冷媒の流れを改善することができる凝縮器、冷房システム、及び管継手を提供することを目的としている。

上記目的を達成するためこの発明のある局面に従うと、凝縮器は、ヘッダ部と、ヘッダ部に接続されたコア部と、ヘッダ部に取り付けられており、外部の配管が接続される管継手部とを備え、管継手部の内面の一部に、内面に沿って螺旋状をなす凸部が形成された施条部が設けられている。

好ましくは、管継手部は、ヘッダ部側に設けられている第１の流路と、第１の流路の隣であって第１の流路よりもヘッダ部側の端部から離れている位置に設けられている第２の流路とを有し、第１の流路の断面積は、第２の流路の断面積よりも小さく、施条部は、第１の流路に面する管継手部の内面に形成されており、第２の流路に面する管継手部の内面には形成されていない。

この発明の他の局面に従うと、圧縮機、圧縮機に接続された主凝縮器、減圧部、及び蒸発器を有する冷房システムは、主凝縮器と前記減圧部との間に配置された副凝縮器をさらに有し、副凝縮器は、上記のいずれかに記載の凝縮器であり、管継手部は、主凝縮器から流出する冷媒が通る配管に接続されている。

この発明のさらに他の局面に従うと、管継手は、凝縮器のヘッダ部に取り付けられて用いられ、ヘッダ部と外部の配管とを接続する管継手であって、内面の一部に、内面に沿って螺旋状をなす凸部が形成された施条部を有する。

好ましくは、ヘッダ部に取り付けられる取付端側に設けられている第１の流路と、第１の流路の隣であって第１の流路よりも取付端から離れている位置に設けられている第２の流路とを有し、第１の流路の断面積は、第２の流路の断面積よりも小さく、施条部は、第１の流路に面する内面に形成されており、第２の流路に面する内面には形成されていない。

これらの発明に従うと、冷媒の流れを改善することができる凝縮器、冷房システム、及び管継手を提供することができる。

本発明の実施の形態の１つにおける冷房システムの構成を示す図である。 副凝縮器の一例を示す斜視図である。 第１管継手部を示す斜視図である。 第１管継手部を示す側断面図である。 第１管継手部の一部を構成するパイプ部のみを示す側断面図である。 本実施の形態の一変形例におけるパイプ部を示す側断面図である。 本実施の形態の他の変形例におけるパイプ部を示す側断面図である。

以下、本発明の実施の形態における凝縮器及びそれを備える冷房システムについて説明する。

［実施の形態］

図１は、本発明の実施の形態の１つにおける冷房システムの構成を示す図である。

図１において、実線の矢印は、主に液相の冷媒の流れる向きを示し、破線の矢印は、主に気相の冷媒の流れる向きを示す。

図１に示されるように、冷房システム１は、室内機２内の蒸発器（室内熱交換器）３と、室外機４と、冷媒が流れる配管５とを有している。冷房システム１は、蒸気圧縮冷凍サイクルを利用し、例えば室内の冷房に使用されるものである。冷媒としては、例えばハイドロフルオロカ−ボンなどが用いられるが、これに限られず、その他のものであってもよい。

室外機４には、蒸発器３から流出する気相の冷媒が配管５を通して流れ込む。室外機４は、液相の冷媒を配管５を通して蒸発器３に送り込む。室外機４は、冷媒の流れる順に、コンプレッサ６と、主凝縮器（室外熱交換器）７と、レシ−バ８と、減圧部９とを有している。

コンプレッサ６は、冷媒を下流に向けて圧縮する。これにより、冷房システム１内で冷媒が循環する。

主凝縮器７は、圧縮された冷媒の熱を主凝縮器７の外部の流体に放熱し、冷媒を冷却して凝縮させる。これにより、液相の冷媒の体積が増え、気相の冷媒の体積が減る。

レシ−バ８には、室外機を流れる主に液相の冷媒が貯留される。レシ−バ８は、液相冷媒を冷凍サイクルの減圧部９側へ流出させる。

減圧部９は、例えばキャピラリである。減圧部９を冷媒が通過することにより、冷媒が減圧される。すなわち、減圧部９よりもコンプレッサ６に近い上流側は高圧側となり、減圧部９よりも蒸発器３に近い下流側は低圧側となる。なお、減圧部９は、例えば電磁式の減圧弁等であってもよい。

減圧部９を通過した主に液相の冷媒は、室外機４から流出する。流出した冷媒は、配管５を経由して、蒸発器３に流入する。

ここで、本実施の形態において、冷房システム１は、主凝縮器７とは異なる副凝縮器１０をさらに有している。

副凝縮器１０は、室外機４に取り付けられている。副凝縮器１０は、主凝縮器７と減圧部９との間に配置されている。副凝縮器１０は、主凝縮器７の冷媒の出口に接続された配管５と、レシ−バ８の冷媒の入口に接続された配管５とが接続される。これにより、副凝縮器１０は、室外機４に取り付けられる。

本実施の形態において、副凝縮器１０は、凝縮器として主凝縮器７のみを有する既存の冷房システム（既設の冷房システム）に、後付けで（追設で）取り付けることができる。なお、副凝縮器１０は、室外機４の内部に追設することができるように構成されていてもよい。また、冷房システムが、もとより、主凝縮器７と副凝縮器１０とを備えていてもよい。

図２は、副凝縮器１０の一例を示す斜視図である。

図２に示されるように、副凝縮器１０は、コア部１１と、コア部１１の両脇に接続されたヘッダ部１３，１４と、第１管継手部５０と、第２管継手部３０とを有している。第１管継手部５０は、ヘッダ部１３の一部から突出するように、ヘッダ部１３に取り付けられている管継手である。第２管継手部３０は、ヘッダ部１３の一部から突出するように、ヘッダ部１３に取り付けられている管継手である。なお、第１管継手部５０が一方のヘッダ部１３に取り付けられており、第２管継手部３０が他方のヘッダ部１４に取り付けられていてもよい。

図１に示されるように、第１管継手部５０は、主凝縮器７から流出する冷媒が通る配管５に接続されている。すなわち、第１管継手部５０には、外部の配管５が接続される。また、第２管継手部３０は、レシ−バ８に流入する冷媒が通る配管５すなわち減圧部９に流入する冷媒が通る配管５に接続されている。これにより、主凝縮器７から、配管５を通じて第１管継手部５０につながり、ヘッダ部１３，１４、及びコア部１１を経由して、第２管継手部３０から配管５を通してレシ−バ８へと繋がる、冷媒のバイパス経路が構成されている。

図３は、第１管継手部５０を示す斜視図である。図４は、第１管継手部５０を示す側断面図である。図５は第１管継手部５０の一部を構成するパイプ部６１のみを示す側断面図である。

図３に示されるように、第１管継手部５０は、おねじ５５を有する管取付部５１と、パイプ部６１とを有している。例えば、それぞれ別々の部材として形成された管取付部５１とパイプ部６１とが、例えば溶接等により互いに接続されて、１つの第１管継手部５０が構成されている。管取付部５１は、接続する端部にめねじを有する冷媒の配管に接続される。パイプ部６１は、ヘッダ部１３に取り付けられる。なお、第１管継手部５０は、複数の部材が組み合わされたものではなく、単一の部材で形成されているものであってもよい。

なお、管継手部５０は、おねじを有するものではなくてもよく、種々の方法で冷媒の配管に接続されるようにすればよい。

パイプ部６１は、例えば、略円筒形を有している。図４に示されるように、パイプ部６１は、ヘッダ部１３側の端部６２ａに設けられた第１取付部６２と、管取付部５１側の端部６３ａに設けられた第２取付部６３とを有している。

第１取付部６２と、第２取付部６３とは、それぞれ、パイプ部６１の他の部分よりも小径となるように構成されている。第１管継手部５０のパイプ部６１は、第１取付部６２がヘッダ部１３に設けられた取り付け穴に差し込まれている状態でヘッダ部１３に溶接される。パイプ部６１は、第２取付部６３が管取付部５１の嵌合孔に差し込まれている状態で、管取付部５１に溶接される。なお、第１取付部６２がおねじであり、ヘッダ部１３に形成されためねじに第１取付部６２がねじ込まれてパイプ部６１がヘッダ部１３に取り付けられるようにしてもよい。また、第２取付部６３がおねじであり、管取付部５１に形成されためねじに第２取付部６３がねじ込まれてパイプ部６１が管取付部５１に取り付けられるようにしてもよい。

図５に示されるように、第１管継手部５０のパイプ部６１は、ヘッダ部１３側に設けられている第１の流路Ｌ１と、第１の流路Ｌ１の隣であって第１の流路Ｌ１よりもヘッダ部１３側の端部６２ａから離れている位置に設けられている第２の流路Ｌ２とを有している。本実施の形態において、第１の流路Ｌ１及び第２の流路Ｌ２は、それぞれ、円筒状の内面６５，６６を有している。換言すると、第１管継手部５０の内面６５は、第１の流路Ｌ１に面し第１の流路Ｌ１を構成しており、第１巻継手部５０の内面６６は、第２の流路Ｌ２に面し第２の流路Ｌ２を構成している。第１の流路Ｌ１と第２の流路Ｌ２とは、冷媒が流れる方向に垂直な方向から見て略同心をなし、互いに連通している。

本実施の形態において、第１の流路Ｌ１に面する内面６５の内径Ｄ１は、第２の流路Ｌ２に面する内面６６の内径Ｄ２よりも小さい。すなわち、第１の流路Ｌ１の断面積は、第２の流路Ｌ２の断面積よりも小さい。第１の流路Ｌ１と第２の流路Ｌ２とのそれぞれにおいては、内径Ｄ１，Ｄ２は略均一である。第２の流路Ｌ２と第１の流路Ｌ１との境において、冷媒の流路の断面積が急に小さく変化するため、第１管継手部５０内を流れる冷媒の凝縮促進作用が得られる。なお、第２の流路Ｌ２と第１の流路Ｌ１との境において、流路の断面積がなだらかに変化するように構成されていてもよい。

ここで、第１管継手部５０の内面の一部には、施条部８１が設けられている。施条部８１は、第１管継手部５０の内面に沿って螺旋状をなす凸部が形成されている部位である。換言すると、施条部８１は、ライフル状の溝が形成されている部位である。なお、施条部８１は、構造を簡略化して図示されており、施条部８１の条数や間隔等は図面に記載されたものに限られない。

本実施の形態において、施条部８１は、第１の流路Ｌ１に面する内面６５に形成されており、第２の流路Ｌ２に面する内面６６には形成されていない。すなわち、施条部８１は、冷媒が第１管継手部５０からヘッダ部１３に流れ出るヘッダ部１３側の端部６２ａの近傍に形成されている。

このように、本実施の形態では、第１管継手部５０から副凝縮器１０に流れ出る冷媒は、施条部８１を通過して流れ出る。したがって、冷媒の流れがスム−ズになる。冷媒の流れがスム−ズになることにより、コンプレッサ６等の負荷を軽減することができ、冷房システムの効率を高め、省エネルギ−化に貢献することができる。

［変形例の説明］

なお、第１管継手部５０のパイプ部６１の構成は、本実施の形態の構成に限られず、種々の変形が行われてもよい。

図６は、本実施の形態の一変形例におけるパイプ部１６１を示す側断面図である。

パイプ部１６１は、施条部８１が設けられている部位のほかは、上述の実施の形態のパイプ部６１と同じ構成を有している。パイプ部１６１において、施条部８１は、パイプ部１６１の内面の全部分に設けられている。すなわち、施条部８１は、第１の流路Ｌ１の内面６５と第２の流路Ｌ２の内面６６との両方に設けられている。このような構造であっても、同様に、冷媒の流れをスム−ズにすることができる。

なお、施条部８１は、第１の流路Ｌ１の内面６５の全てと、第２の流路Ｌ２の内面６６のうちヘッダ部１３側の端部６２ａに近い部分とに設けられていてもよい。また、施条部８１は、第１の流路Ｌ１の内面６５のうち、ヘッダ部１３側の端部６２ａに近い部分のみに部分的に設けられていてもよい。

図７は、本実施の形態の他の変形例におけるパイプ部２６１を示す側断面図である。

パイプ部２６１は、第１の流路Ｌ１と、それよりもヘッダ部１３側の端部６２ａから離れた第２の流路Ｌ２に加えて、第３の流路Ｌ３を有しているものである。第３の流路Ｌ３は、第２の流路Ｌ２の隣であって、第２の流路Ｌ２よりもヘッダ部１３側の端部６２ａから離れている位置に設けられている。第３の流路Ｌ３は、円筒状の内面６７を有している。第１巻継手部５０の内面６７は、第３の流路Ｌ３に面し第３の流路Ｌ３を構成している。第１の流路Ｌ１と、第２の流路Ｌ２と、第３の流路Ｌ３とは、冷媒が流れる方向に垂直な方向から見て略同心をなすように配置されている。

本実施の形態において、第３の流路Ｌ３に面する内面６７の内径Ｄ３は、第２の流路Ｌ２に面する内面６６の内径Ｄ２よりも大きい。すなわち、第３の流路Ｌ３の断面積は、第２の流路Ｌ２の断面積よりも小さい。第３の流路Ｌ３と第２の流路Ｌ２との境において、冷媒の流路の断面積が急に小さく変化するため、第１管継手部５０内を流れる冷媒の凝縮促進作用が得られる。なお、第３の流路Ｌ３と第２の流路Ｌ２との境において、流路の断面積がなだらかに変化するように構成されていてもよい。

本変形例において、施条部８１は、第１の流路Ｌ１に面する内面６５に形成されており、第２の流路Ｌ２に面する内面６６や第３の流路Ｌ３に面する内面６７には形成されていない。このように施条部８１が形成されている構造であっても、同様に、冷媒の流れをスム−ズにすることができる。

［その他］

上述の副凝縮器のような凝縮器は、冷房システムに用いられるものに限られない。例えば、他の用途に用いられる冷凍サイクルにおいて用いられるものであってもよい。

上記実施の形態は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

１ 冷房システム
２ 室内機
３ 蒸発器
４ 室外機
５ 配管
６ コンプレッサ
７ 主凝縮器
９ 減圧部
１０ 副凝縮器
１１ コア部
１３，１４ ヘッダ部
５０ 第１管継手部（管継手の一例）
６１，１６１，２６１ パイプ部
６２ａ ヘッダ部側の端部
６５ 第１の流路に面する内面
６６ 第２の流路に面する内面
８１ 施条部
Ｌ１ 第１の流路
Ｌ２ 第２の流路

Claims (5)

1. ヘッダ部と、
   前記ヘッダ部に接続されたコア部と、
   前記ヘッダ部に取り付けられており、外部の配管が接続される管継手部とを備え、
   前記管継手部の内面の一部に、前記内面に沿って螺旋状をなす凸部が形成された施条部が設けられている、凝縮器。
2. 前記管継手部は、
   前記ヘッダ部側に設けられている第１の流路と、
   前記第１の流路の隣であって前記第１の流路よりも前記ヘッダ部側の端部から離れている位置に設けられている第２の流路とを有し、
   前記第１の流路の断面積は、前記第２の流路の断面積よりも小さく、
   前記施条部は、前記第１の流路に面する前記管継手部の内面に形成されており、前記第２の流路に面する前記管継手部の内面には形成されていない、請求項１に記載の凝縮器。
3. 圧縮機、前記圧縮機に接続された主凝縮器、減圧部、及び蒸発器を有する冷房システムであって、
   前記主凝縮器と前記減圧部との間に配置された副凝縮器をさらに有し、
   前記副凝縮器は、請求項１又は２に記載の凝縮器であり、
   前記管継手部は、前記主凝縮器から流出する冷媒が通る配管に接続されている、冷房システム。
4. 凝縮器のヘッダ部に取り付けられて用いられ、前記ヘッダ部と外部の配管とを接続する管継手であって、
   内面の一部に、前記内面に沿って螺旋状をなす凸部が形成された施条部を有する、管継手。
5. 前記ヘッダ部に取り付けられる取付端側に設けられている第１の流路と、
   前記第１の流路の隣であって前記第１の流路よりも前記取付端から離れている位置に設けられている第２の流路とを有し、
   前記第１の流路の断面積は、前記第２の流路の断面積よりも小さく、
   前記施条部は、前記第１の流路に面する内面に形成されており、前記第２の流路に面する内面には形成されていない、請求項４に記載の管継手。

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