JP2021001632A - 分流器及び冷凍サイクル装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 熱交換器の配管部品を簡素化するとともに、流量調整が容易な分流器を提供する。【解決手段】分流器は、円柱状の本体部と、前記本体部の一端側に流体が流入する流入部と、他端側に流体が流出する複数の流出部と、前記本体内部において前記流入部と前記複数の流出部とが連通する分流空間と、前記複数の流出部の各々に前記複数の流出部と前記分流空間とを連通する部分の開度を前記本体部の外部からそれぞれ調整可能な複数の調整弁と、を備える。【選択図】図３

Description

本発明の実施形態は、流体を分流させる分流器及び、この分流器を備えた冷凍サイクルに関する。

従来、冷凍サイクル装置である空気調和機は、圧縮機、室外熱交換器、膨張装置、室内熱交換器を備えている。熱交換器が蒸発器として機能するとき、膨張装置から流れ込む気液二相冷媒を分流器で複数のキャピラリチューブに分流して熱交換器に流入している。このように冷媒を分流して熱交換器に導くことで熱交換効率の向上を図ることができる。

特許４９３７２４０号公報

しかしながら、分流器を用いた場合でも熱交換器に流入する冷媒に偏りが生じてしまう。また、熱交換器は、空気調和機の形状や設置状況によって、空気と熱交換されやすい部分と熱交換されにくい部分がある。そのため、熱交換されやすい部分には冷媒の流量を増やし、熱交換されにくい部分には流量を減らすなどの対応がとられている。例えば、分流器の下流側に設けられる複数のキャピラリチューブの長さをそれぞれ設定し、その流動抵抗により冷媒流量を調整するものが知られている。このキャピラリチューブの長さを設定するために試作と試験を繰り返す必要があり、時間と手間がかかってしまう。

本発明が解決しようとする課題は、熱交換器への流量調整が容易な分流器を提供することである。

上記課題を達成するために、実施形態の分流器は、円柱状の本体部と、前記本体部の一端側に流体が流入する流入部と、他端側に流体が流出する複数の流出部と、前記本体内部において前記流入部と前記複数の流出部とが連通する分流空間と、前記複数の流出部の各々に前記複数の流出部と前記分流空間とを連通する部分の開度を前記本体部の外部からそれぞれ調整可能な複数の調整弁と、を備える。

第１の実施形態による冷凍サイクル装置の構成図。 同実施形態による分流器の斜視図。 同実施形態による分流器の縦断面図。 図３の要部拡大図。 第２の実施形態による分流器の縦断面図。

以下、発明を実施するための実施形態について説明する。
（第１の実施形態）
第１の実施形態の分流器１及び冷凍サイクル装置１００について、図１乃至図４を参照して説明する。図１は、冷凍サイクル装置の構成図である。

冷凍サイクル装置である空気調和機１００は、圧縮機１０１、四方弁１０２、室外熱交換器１０３、膨張装置１０４、室内熱交換器１０５を備えている。これらは順次冷媒配管１０６で接続され、冷凍サイクルを構成している。さらに、室外熱交換器１０３及び室内熱交換器１０５を蒸発器としたときの上流側に、分流器１を備え、分流器１は複数のキャピラリチューブ１０を介して室外熱交換器１０３又は室内熱交換器１０５に接続されている。

四方弁１０２は圧縮機１０１から吐出された冷媒の流れ方向を変えて、冷房運転と暖房運転を切り替えている。冷房運転時、図１中の実線矢印で示すように、圧縮機１０１から吐出された冷媒は、四方弁１０２を介して室外熱交換器１０３、膨張装置１０４、室内熱交換器１０５の順に流れる。このとき、室外熱交換器１０３は放熱器（凝縮器）として機能し、室内熱交換器１０５は吸熱器（蒸発器）として機能する。暖房運転時、図１中の破線矢印で示すように、冷媒は、圧縮機１０１、四方弁１０２、室内熱交換器１０５、膨張装置１０４、室外熱交換器１０３の順に流れる。室外熱交換器１０３は吸熱器（蒸発器）として機能し、室内熱交換器１０５は放熱器（凝縮器）として機能する。

分流器１について説明する。図２は分流器１の斜視図である。図３は分流器１の縦断面図である。図４は図３に示すＦの範囲の拡大図である。分流器１は円柱状の本体部２の一端側に流入部３０と、他端側に複数の流出部４０が形成されている。本体部２は、流入部３０が形成される内筒部３と、流出部４０が形成される外筒部４から構成され、内筒部３が外筒部４に同芯状に嵌め込まれている。内筒部３と外筒部４で真鍮で形成されている。

内筒部３には、後述する分流入口部４１の開度を調整する調整弁５が挿入される弁挿入孔３１が形成されている。弁挿入孔３１は内筒部３を軸方向に貫通している。弁挿入孔３１は流出部４０側の内周面に雌ねじ部３２を有している。

外筒部４は流出部４０とは反対側の端面に略円錐形状に凹陥した凹部を有している。この凹部に内筒部３が嵌めこまれ、外筒部４と内筒部３との間に分流空間６０が形成されている。したがって、分流空間６０は流入部３０と流出部４０との間に形成され、流入部３０及び流出部４０のそれぞれに連通している。言い換えると、流入部３０と流出部４０は分流空間６０を介して連通している。

流入部３０はその中心軸Ｏ１が、本体部２の中心軸Ｏと同軸上なるように形成されている。流入部３０の入口３８は冷媒配管１０６が挿入され、出口３９は分流空間６０に開口している。流入部３０の出口３９側は入口３８側より径が小さく形成されている。

流出部４０は本体部２の中心軸Ｏに対して円周上に複数形成されている。本実施形態の分流器１は４つの流出部４０が設けられている。流出部４０は分流空間６０と連通する部分にテーパー状の分流入口部４１が形成されている。流出部４０は分流入口部４１とは反対側から熱交換器１０３，１０５に繋がるキャピラリチューブ１０が挿入されている。

調整弁５について説明する。調整弁５は、本体部２の軸方向に延び、内筒部３に形成される弁挿入孔３１に挿入されている。本実施形態の調整弁５は流入部３０側から流出部４０側へねじ込まれるねじ込み式である。図３に示す実線矢印と破線矢印は、調整弁の進退方向を示している。
調整弁５は、流入部３０側にヘッド５０と、分流入口部４１に延びる先端部５１と、ヘッド５０と先端部５１との間に調整部５２を有している。

ヘッド５０は、本体部２から突出している。レンチなどの工具によってヘッド５０を回すことで、調整弁５は軸方向に回りながら図３に示す実線矢印または破線矢印の方向に移動して、ねじ込み深さが調整される。

調整部５２は、ヘッド５０側に連なるストレート部５２ａと、先端部５１に連なる雄ねじ部５２ｂとを有している。雄ねじ部５２ｂは、内筒部３の弁挿入孔３１に形成される雌ねじ部３２に螺合される。雄ねじ部５２ｂは、雌ねじ部３２より軸方向に長く形成されている。したがって、先端部５１に近い雄ねじ部５２は内筒部３から分流空間６０に飛び出している。

先端部５１は、調整部５２の雄ねじ部５２ｂから連なり、分流空間６０に位置している。先端部５１は、先端に向けて徐々に細く形成されている。

上述した分流器１において、各流出部４０の流量を調整するとき、レンチなどの工具を用いてヘッド５０を回し、調整弁５のねじ込み量を調整する。詳細には、例えば流出部４０の流量を抑える場合、調整弁５のヘッド５０を時計回りに回して調整弁５を本体部２にねじ込む。したがって、調整弁５は図３に示す実線矢印方向に進み、先端部５１は流出部４０の分流入口部４１に入り込む。先端部５１が分流入口部４１に入り込むほど、先端部５１と分流入口部４１との隙間が小さくなる。すなわち、分流入口部４１における冷媒の流路（開度）が狭くなるため、流出部４０に流れる冷媒量が少なくなる。

流出部４０の流量を増やす場合、調整弁５のヘッド５０を反時計回りに回して調整弁５を引き出す。したがって、調整弁５は図３に示す破線矢印方向に退く。先端部５１は分流入口部４１から分流空間６０側に移動されて、先端部５１と分流入口部４１との隙間が大きくなる。すなわち、分流入口部４１における冷媒の流路（開度）が広くなるため、流出部４０に流れる冷媒量が多くなる。

上述したように調整弁５のねじ込み深さを調整し、深さが確定したら、調整弁５はろう付けなどで内筒部３に固定される。

分流空間６０に導かれた冷媒が内筒部３の弁挿入孔３１と調整弁５の間を通って分流器１外部へ漏れる虞がある。そのため、本実施形態の分流器１では、図３及び図４に示すように、弁挿入孔３１に雌ねじ部３２よりも径を大きくしたシール孔３３が形成され、シール孔内３３にＯリング２０を設けて、弁挿入孔３１と調整弁５との間をシールしている。

シール孔３３はＯリング２０が収まるＯリング孔３４と、Ｏリング３４を固定するＣリング２１が収まるＣリング孔３５とを有している。Ｃリング孔３５はＯリング孔３４に対して雌ねじ部３２とは反対側に位置している。Ｏリング２０はゴム部材である。Ｃリング２１はステンレスなどの金属部材である。

調整弁５を内筒部３に挿入する前に、Ｏリング２０を径方向に圧縮した状態でシール孔３３に挿入する。Ｏリング２０がＯリング孔３４に達したら、Ｏリング２０の圧縮を解除する。次にＣリング２１を径方向に圧縮した状態でシール孔３３に挿入する。Ｃリング２１がＣリング孔３５に達したら、Ｃリング２１の圧縮を解除する。この状態で、調整弁５を内筒部３に挿入し、上述した方法で開度調整を行う。

開度調整は、例えば熱交換器１０３，１０５の性能試験を行う際に実施される。冷媒流量はキャピラリチューブ１０が接続される熱交換器１０３，１０５の各パスに温度センサを取り付け、温度センサの温度を確認しながら調整される。従来のキャピラリチューブの長さを変えて流量を調整する方法では、一度機器を止めて試験運転を中止してから、キャピラリチューブの長さを変える必要がある。一方、本実施形態で示した分流器１に設けられる調整弁５を用いた調整方法は、温度センサのデータを確認し、試験運転を続行しながら随時調整弁５の開度を変更することができる。したがって、キャピラリチューブの代えを必要としないため、試作品の費用を低減することができる。

本実施形態の分流器１を製品に搭載させる際には、試験で得た調整弁５の最適な開度を調整弁５のねじ込み具合で決定できるので、製造ばらつきを防ぐことができる。また、キャピラリチューブの配管部品を簡素化でき、広い配管収納スペースが不要となるので、室内機及び室外機をコンパクトにすることができる。

（第２の実施形態）
第２の実施形態の分流器１について、図５に基づいて説明する。図５は第２の実施形態による分流器１の縦断面図である。なお、第２の実施形態において、第１の実施形態と同一の部分については同一の符号を付して説明を省略する。

第２の実施形態の分流器１は、内筒部３の流入部３０側の端面にＣリング孔１３５が設けられ、このＣリング孔１３５を掘り込むようにＯリング孔１３４が設けられている。内筒部の流入側３０側の端面を覆うカバー３６が設けられている。カバー３６によりＣリング孔１３５が塞がれる。カバー３６は図示しないねじにより内筒部３に固定されている。

Ｏリング孔１３４にＯリング２０を略そのままの状態で配置した後、Ｃリング孔１３５にＣリング２１を略そのままの状態で配置させる。次に内筒部３の端面にカバー３６を被せ、ねじで内筒部３に固定する。Ｃリング２１はカバー３６によりＯリング２０側に押し込まれ、Ｏリング２０を固定する。Ｏリング２０はＣリング２１により固定され、調整弁５と内筒部３との隙間をシールしている。

第２の実施形態の分流器１によれば、Ｏリング２０及びＣリング２１を径方向に圧縮しなくても内筒部３に配置することができ、Ｏリング２０およびＣリング２１からなるシール部材の取り付作業を容易に行うことができる。

以上説明した少なくとも一つの実施形態の分流器１によれば、分流器１外部から調整可能な調整弁５を有しているので、熱交換器１０３，１０５の各パスへの冷媒量の調整を容易に行うことができるとともに、最適な開度を設定することで製造ばらつきを防ぐことができる。また、キャピラリチューブ１０の配管部品を簡素化でき、広い配管収納スペースが不要となるので、室内機及び室外機をコンパクトにすることができる。

説明した実施形態の分流器１は、本体部２に外部から内部の分流空間６０まで貫通させた弁挿入孔３１が形成され、弁挿入孔３１に調整弁５が挿入されている。調整弁５及び弁挿入孔３１との間には、シール部材であるＯリング２０と、Ｏリング２０を押さえるＣリング２１を備えるため、調整弁５及び弁挿入孔３１との間からの冷媒の漏れを防ぐことができる。

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これらの実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。この実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

１…分流器、１０…キャピラリチューブ、２…本体部、２０…Ｏリング、２１…Ｃリング、３…内筒部、３０…流入部、３１…弁挿入孔、３２…雌ねじ部、３３…シール孔、４…外筒部、４０…流出部、４１…分流入口部、５…調整弁、５０…ヘッド、５１…先端部、５２…調整部、５２ａ…雄ねじ部、６０…分流空間、１００…空気調和機（冷凍サイクル装置）、１０１…圧縮機、１０２…四方弁、１０３…室外熱交換器、１０４…膨張装置、１０５…室内熱交換器、１０６…冷媒配管

Claims (6)

1. 円柱状の本体部と、
   前記本体部の一端側に流体が流入する流入部と、他端側に流体が流出する複数の流出部と、前記本体部内部において前記流入部と前記複数の流出部とが連通する分流空間と、
   前記複数の流出部の各々に前記複数の流出部と前記分流空間とが連通する部分の開度を前記本体部の外部から調整可能な複数の調整弁と、を備える、分流器。
2. 前記本体部に、前記一端側から前記分流空間に貫通する弁挿入孔が形成され、
   前記調整弁は、前記弁挿入孔内に挿入され、前記本体部の一端側から突出するヘッドと、前記流出部に延びる先端部と、前記ヘッド及び前記先端部との間に調整部を有する、
   請求項１に記載の分流器。
3. 前記弁挿入孔に雌ねじ部と、
   前記調整弁の前記調整部に雄ねじ部と、を有する、
   請求項２に記載の分流器。
4. 前記複数の流出部と前記分流空間とが連通する部分はテーパー状に形成されている、
   請求項１乃至請求項３のいずれか一項に記載の分流器。
5. 前記弁挿入孔は、前記調整弁と前記弁挿入孔の間をシールするＯリングが設けられる、
   請求項２乃至請求項４のいずれか一項に記載の分流器。
6. 請求項１乃至請求項５のいずれか一項に記載の分流器と、圧縮機と、凝縮器と、膨張装置と、蒸発器を備えた、冷凍サイクル装置。

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