JP3932733B2

JP3932733B2 - 冷媒分配器

Info

Publication number: JP3932733B2
Application number: JP26805399A
Authority: JP
Inventors: 真治中出口; 洋一久森; 英之村山; 雅弘中山; 司谷川; 康文畑村; 修森本
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 1999-09-22
Filing date: 1999-09-22
Publication date: 2007-06-20
Anticipated expiration: 2019-09-22
Also published as: JP2001091105A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、空調機用冷媒分配器に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
まず、空調機の冷媒回路構成および動作について説明する。
図１０は特開平２−１７３６８号公報に示された空調機の冷媒回路図を示す。図１０において、１は圧縮機、２は凝縮器、３は減圧器、４は蒸発器、５はアキュームレーターであり、これらは順次冷媒配管６で連結されており、冷凍サイクルを構成している。７は蒸発器４の複数の冷媒配管へ冷媒を分配する分配器であり、８は分配管である。
圧縮機１によって圧縮され吐出する高温高圧のガス冷媒は凝縮機２を通過する間に空気と熱交換することで凝縮され、高圧の液冷媒となる。次いで減圧器３を通る過程で急激に減圧され膨張して低圧の気液２相冷媒となり、分配器７および分配管８により分配されて蒸発器４のそれぞれの冷媒流路に送られる。蒸発器４において、前記冷媒は空気と熱交換することにより蒸発して低圧のガス冷媒となる。この低圧のガス冷媒はアキュームレータ５を経て圧縮機１に吸入され、再び圧縮および吐出されることで冷凍サイクルを構成する。
【０００３】
次に従来の分配器の構造と動作を説明する。
図１１は特開平８−７５３１４号公報に示された従来の分配器の構造を示す断面図である。図１１において、５０は円盤状の本体であり、中央に冷媒供給穴５１を設けると共に、冷媒供給穴５１の周囲に所定数の分配穴５２を設けている。冷媒供給穴５１の途中にはオリフィスリング５３を挿入する。５４は冷媒供給穴５１に連結される冷媒供給管であり、５５は分配穴５２に連結する冷媒分流管である。冷媒供給管５４は前記減圧器３と接続し、冷媒分流管５５は前記蒸発器４の各配管に接続される。
冷媒供給管５４を通過して本体に流入する気液２相状態の冷媒は、オリフィスリング５３で絞られ、ここで圧力損失をもたすことにより気液を混合する。気液混合冷媒は分流管５５に分流し、それぞれ蒸発器４へ送られる。このように分配器７は低圧の気液２相冷媒が液相と気相が偏って流れることの無いよう均一化を図るための部品である。
【０００４】
次に、従来の分配器の組立方法について説明する。従来の分配器は切削などにより製造した本体５０に、冷媒供給管５４と冷媒分流管５５およびオリフィスリング５３を挿入し、トーチなどによりろう付し組立をおこなっている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
従来の分配器は上記のように構成されており、気液２相冷媒は冷媒供給穴５１の途中に設けられたオリフィスリング５３により気液混合するが、液相と気相の割合が変化すると十分に気液が混合出来ず、液相と気相が偏った状態で冷媒分流管５５に分流してしまい、分配性能が低下するといった問題があった。また、分配器直前の冷媒配管６に曲がり部がある場合にも、慣性力の影響で冷媒の液部が偏り、液相と気相が偏った状態で冷媒分流管５５に分流してしまい、分配性能が低下するといった問題があった。
【０００６】
また、上記従来の分配器は、本体５０の中央に設けた冷媒供給穴５１の周囲部分に、冷媒供給穴５１の奥側部分と連通する冷媒分配穴５２を放射状に所定数設けるので、分配数を増やすことができず、分配数が限られるといった問題があった。
【０００７】
また、ろう付の際、過剰加熱やろう材が過剰供給されると冷媒供給穴５１と冷媒供給管５４のろう付間隙や冷媒分流管５５と分配穴５２のろう付間隙からろう材が侵入し、オリフィスリング５３の絞り部を詰まらせたり、冷媒供給穴５１の形状を変化させてしまったり、冷媒分流穴５２を詰まらせてしまい、分配性能を悪化させる問題点があった。
【０００８】
この発明は上記のような課題を解決するためになされたもので、気液２相冷媒の混合および分配性能を向上させ、さらに量産時の組立信頼性を向上させるとともに、部品点数および組立工数の少ない安価で信頼性の高い分配器を得ることを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明の冷媒分配器は、複数の貫通穴が設けられた配管接続部品と、この配管接続部品の片面を覆い、上記配管接続部品との間に混合室を形成するカバー部品と、上記配管接続部品に設けられた貫通穴に挿入され、気液２相冷媒を上記混合室に流入させる冷媒供給管と、上記配管接続部品に設けられた貫通穴に挿入され、上記混合室で混合された冷媒を分配して流出させる複数の冷媒分配管と、上記冷媒供給管に対面する上記混合室の壁面に設けられた緩衝材とを備え、上記冷媒供給管から流入する冷媒を、上記緩衝材に衝突させて気液混合させた後、上記冷媒分配管に流出させるように構成したものである。
【００２０】
【発明の実施の形態】
実施の形態１．
以下、この発明の実施の形態１を説明する。
図１はこの発明の実施の形態１による冷媒分配器を示す断面図であり、図２は上記冷媒分配器の斜視図である。図１において、２０は複数の貫通穴を設けた円板形状の配管接続部品であり、図２に示すように、中心の貫通穴には気液２相状態の冷媒が流入する冷媒供給管２４を配し、冷媒供給管２４の周囲には同心円状に気液２相状態の冷媒が流出する複数の冷媒分配管２５が配されている。２１は配管接続部品２０を盲詮状に挿入するカバー部品であり、配管接続部品２０とカバー部品２１により気液２相状態の冷媒を混合する混合室２３を形成する。混合室２３の容積が広くなると混合した冷媒が再び気液分離するため、混合室２３の容積の目安としては、冷媒循環量の６倍以下となるようにする。本実施の形態では空間冷媒循環量が１５０（ｋｇ／ｈ）のため、混合室容積を９００（ｍｍ³）以下となるようにした。図１において、矢印は冷媒の流動方向を示す。本実施の形態において、冷媒供給管２４は先端部分の径が細くなっており、流入する気液２相冷媒は上記冷媒供給管２４の細くなった部分（絞り部）で流速を増加させ、ある程度、気液混合した状態で混合室２３に流入する。混合室２３において、冷媒供給管２４より流入した冷媒はカバー部品２１の壁面に衝突することにより、さらに気相状態の冷媒と液相状態の冷媒が混合し、十分に気液混合した冷媒はカバー部品２１の壁面に沿って冷媒分配管２４へと移動し、分配器外部へ流出する。
【００２１】
次に、この実施の形態による冷媒分配器の製造方法について説明する。まず配管接続部品２０とカバー部品２１を切削加工や板金、鍛造などの塑性加工により製作し、配管接続部品２０をカバー部品２１に挿入する。さらに円筒形状の配管接続部品２０の軸方向に平行に設けた複数の貫通穴に、複数の冷媒分配管２５が冷媒供給管２４の周囲に同心円状に、かつ冷媒供給管２４と同軸状に配されるよう、冷媒供給管２４と複数の冷媒分配管２５をそれぞれ同一方向より挿入し、仮組立を行う。冷媒供給管２４と冷媒分配管２５には図３に示すように、冷媒供給管２４及び冷媒分配管２５の一端から任意の挿入長さの位置に、外径方向に張り出した張り出し部２６を予め設け、挿入しろを規定している（図３は冷媒分配管の場合）。このように仮組立した部品をトーチろう付や高周波加熱ろう付等により一括接合する。
【００２２】
以上のように、実施の形態１による冷媒分配器によれば、冷媒供給管２４より流入した冷媒は、混合室２３においてカバー部品２１の壁面に衝突することにより、確実に気液混合してから冷媒分配管２４へと移動するように構成されているので、例え、冷媒供給管２４の絞り部で十分に気液が混合できず、液相と気相が偏った状態で混合室に流入しても、衝突により、確実に気液混合が行え、冷媒分流管２５には確実に気液混合された冷媒が送られるため、分配性能が低下するといった問題は生じない。
また、配管接続部品２０を配管接続部品２０に嵌合して混合室を形成し、複数の冷媒分配管２５を、冷媒供給管２４の周囲に、冷媒供給管２４と同軸状に、かつ同一方向より挿入して分配器を構成するので、混合室を円周方向に広げることで分配数の増加に対応できる。このため、同一冷媒回路に分配器を増設するなど、冷媒回路の設計において分配数により制約されることのない分配器が得られる。
また、配管接続部品２０を配管接続部品２０に嵌合して混合室を形成し、複数の冷媒分配管２５と冷媒供給管２４とを同一方向より挿入して分配器を構成するので、部品構造が簡単で安価なものが得られるとともに、ろう付け等の作業も容易となり、製造工程が簡略化される。
また、冷媒供給管２４と冷媒分配管２５に張り出し部２６を設け、冷媒供給管２４及び冷媒分配管２５の、配管接続部品２１への挿入しろを規定することにより、混合室の容積がばらつくことが無く、冷媒の気液分離などの起こりにくい分配器が得られる。
【００２３】
なお、本実施の形態においては、冷媒供給管２４に絞り部を設けたものを示したが、混合室２３の壁面で確実に気液混合が行われるため、必ずしも絞り部を設ける必要はない。
また、本実施の形態においては、冷媒供給管２４の周囲に冷媒分配管２５を同心円状に複数個配置したが、同心円状でなくともよい。
また、冷媒供給管２４と冷媒分配管２５とは同軸状でなくとも、同一方向に設けられておればよい。
また、張り出し部２６は冷媒供給管２４と冷媒分配管２５が混合室２３に突出する位置に設けられていても良い。
【００２４】
実施の形態２
図４はこの発明の実施の形態２による冷媒分配器を示す断面図である。図４において、２２は配管接続部品２０を盲詮状に挿入するカバー部品であり、カバー部品２２の側壁に段差を設けて、配管接続部品２０の挿入位置が、常に上記段差の位置になるように、配管接続部品２０の挿入しろを規定している。
【００２５】
以上のように、実施の形態２による冷媒分配器によれば、カバー部品２２に配管接続部品２０の挿入しろを規定し、混合室２３の容積が常に一定の容積となるようにしたので、冷媒の気液分離などが無い分配器が得られる。
【００２６】
実施の形態３．
図５はこの発明の実施の形態３による冷媒分配器を示す断面図である。図５において、３０は配管接続部品２０の冷媒供給管挿入部３１の端部および冷媒分配管挿入部３２の端部に設けたろう材侵入停止部である。ろう材侵入停止部３０は、冷媒供給管２４および冷媒分配管２５を、冷媒供給管挿入部３１および冷媒分配管挿入部３２に挿入して形成される最大ろう付間隙の容積より大きくなるように切削等で設ける。本実施の形態においては、ろう材侵入停止部３０の最大直径は冷媒供給管２４および冷媒分配管２５の直径（外径）に１ｍｍ加算した大きさにしている。そして、実施の形態１で述べたように、配管接続部品２０をカバー部品２１に挿入した後、冷媒供給管２４と複数の冷媒分配管２５をそれぞれ同一方向より挿入し、トーチろう付等により接合する。その際、溶融した液相状態のろう材は冷媒供給管２４と冷媒供給管挿入部３１、および冷媒分配管２５と冷媒分配管挿入部３２の間のろう付間隙を毛細管力により侵入する。そして先端部のろう材侵入停止部３０まで侵入すると、ろう付間隙が急激に大きくなるので毛細管力が急減し、ろう材の侵入が停止する。
【００２７】
以上のように、実施の形態３による冷媒分配器は、過剰加熱やろう材の供給過剰によって、冷媒供給管２４と冷媒供給管挿入部３１、および冷媒分配管２５と冷媒分配管挿入部３２の間のろう付間隙を通ってろう材が混合室２３に侵入し凝固することで、混合室の形状を変化させてしまったり、冷媒供給管２４や冷媒分配管２５を詰まらせてしまうことが抑制できるため、分配性能の高い分配器が得られる。
【００２８】
実施の形態４．
図６はこの発明の実施の形態４による冷媒分配器を示す断面図である。図６において、３３は冷媒供給管挿入部３１および冷媒分配管挿入部３２の端部をテーパ状に加工したろう材侵入停止部である。形状をテーパ状としたことでろう付間隙が徐々に拡大するため、毛細管力の急減が緩和される欠点があるが、テーパ状に加工するのにドリルの先端を利用できるため、ボール盤等比較的汎用な機械で加工できる点が利点である。
【００２９】
実施の形態５．
図７はこの発明の実施の形態５による冷媒分配器を示す断面図である。図７において、４０は配管接続部品２０との嵌合部の一部に、配管接続部品２０の外周部と同等の内径寸法の圧入部４１を有するカバー部品であり、配管接続部品２０をカバー部品４０に圧入する。そして、配管接続部品２０の軸方向に複数の冷媒分配管２５と冷媒供給管２４をそれぞれ挿入し、配管接続部品２０とカバー部品４０との嵌合部をトーチろう付や高周波加熱等で接合する。この時、カバー部品４０に設けたろう材侵入部４２に侵入したろうは圧入部４１で侵入が停止する。
【００３０】
以上のように、実施の形態５による冷媒分配器によれば、過剰加熱やろう材の供給過剰により、カバー部品４０と配管接続部品２０の間のろう付間隙からろう材が混合室２３に侵入し凝固することで、混合室の形状を変化させてしまったりすることが抑制できるため、分配性能の高い分配器が得られる。
【００３１】
なお、上記実施の形態では、圧入部４１はカバー部品４０の嵌合部の一部に圧入部４１を設けたが、配管接続部品２０のカバー部品４０との嵌合部の一部に圧入部を設けるようにしてもよい。
【００３２】
実施の形態６．
図８はこの発明の実施の形態６による冷媒分配器を示す断面図である。図８において、２８は冷媒供給管２４に対面する混合室２３の壁面に凸面形状の突起２７を有するカバー部品である。本実施の形態では突起２７の形状を円錐形状としている。図８中の矢印は冷媒の流れ方向を示す。冷媒供給管２４から流入した冷媒は最初に突起２７に衝突し、混合室２３内を通過して、冷媒分配管２５に分配される。
【００３３】
以上のように、実施の形態６による冷媒分配器によれば、冷媒供給管２４から流入した冷媒は最初に突起２７の先端に衝突し、突起２７の根元に向かって末広がりに進行するので、衝突の際の衝撃を緩和する。このため、冷媒中の気泡が衝突する際に発生する音を抑制するので分配性能が高く、かつ冷媒音の発生が少ない分配器が得られる。
【００３４】
実施の形態７．
図９はこの発明の実施の形態７による冷媒分配器を示す断面図である。図９において、４３は冷媒供給管２４に対面する混合室２３の壁面に、金属焼結体などで形成した緩衝材４４を有するカバー部品である。気液２相状態の冷媒は、冷媒供給管２４を通ってカバー部品４３に流入し、緩衝材４４に衝突する。その際、気液２相冷媒中の気泡が緩衝材４４に当たり、気泡が破裂するときに生じる冷媒音を吸収する。その後、冷媒は混合室２３の円周方向に沿って分散し、冷媒分配管２５を通って分配器外部へ流出する。
【００３５】
以上のように、実施の形態７による冷媒分配器によれば、混合室２３の壁面に気液２相状態の冷媒を衝突させるので、気液混合が確実に行え、さらに冷媒が衝突する部分に設置した緩衝材４４により冷媒中の気泡が混合室２３の壁面に衝突する際に発生する音を抑制するので、分配性能が高く、かつ冷媒音の発生が少ない分配器が得られる。
【００３６】
なお、上記各実施の形態１〜７においては、冷媒分配管を配管接続部品に挿入する例を示したが、冷媒分配管をカバー部品に挿入するようにしてもよい。この時、冷媒分配管の冷媒流出方向は、冷媒供給管が設けられた側と同一の方向でもよいし、反対の方向であってもよい。
【００３７】
【発明の効果】
以上のように、この発明の冷媒分配器によれば、複数の貫通穴が設けられた配管接続部品と、この配管接続部品の片面を覆い、上記配管接続部品との間に混合室を形成するカバー部品と、上記配管接続部品に設けられた貫通穴に挿入され、気液２相冷媒を上記混合室に流入させる冷媒供給管と、上記配管接続部品に設けられた貫通穴に挿入され、上記混合室で混合された冷媒を分配して流出させる複数の冷媒分配管と、上記冷媒供給管に対面する上記混合室の壁面に設けられた緩衝材とを備え、上記冷媒供給管から流入する冷媒を、上記緩衝材に衝突させて気液混合させた後、上記冷媒分配管に流出させるように構成したので、確実に気液混合された冷媒を分配管に流すことができ、分配性能の優れた分配器が得られる効果がある。
また、部品構造が簡単で安価なものが得られるとともに、ろう付け等の作業も容易となり、製造工程が簡略化される効果がある。
また、衝突の際の衝撃を緩和するため、冷媒音の発生が少ない分配器が得られる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施の形態１による冷媒分配器を示す断面図である。
【図２】この発明の実施の形態１による冷媒分配器を示す斜視図である。
【図３】この発明の実施の形態１に係わる冷媒分配管を示す断面図である。
【図４】この発明の実施の形態２による冷媒分配器を示す断面図である。
【図５】この発明の実施の形態３による冷媒分配器を示す断面図である。
【図６】この発明の実施の形態４による冷媒分配器を示す断面図である。
【図７】この発明の実施の形態５による冷媒分配器を示す断面図である。
【図８】この発明の実施の形態６による冷媒分配器を示す断面図である。
【図９】この発明の実施の形態７による冷媒分配器を示す断面図である。
【図１０】空調機の冷媒回路を示す回路図である。
【図１１】従来の冷媒分配器を示す断面図である。
【符号の説明】
１圧縮機、２凝縮器、３減圧器、４蒸発器、５アキュームレータ、６冷媒配管、７分配器、８分配管、２０配管接続部品、２１，２２，２８，４０，４３カバー部品、２３混合室、２４冷媒供給管、２５冷媒分配管、２６張り出し部、２７突起、３０，３３ろう材侵入停止部、３１冷媒供給管挿入部、３２冷媒分配管挿入部、４１圧入部、４２ろう材侵入部、４４緩衝材、５０本体、５１冷媒供給穴、５２分配穴、５３オリフィスリング、５４冷媒供給管、５５冷媒分流管。

Claims

複数の貫通穴が設けられた配管接続部品と、この配管接続部品の片面を覆い、上記配管接続部品との間に混合室を形成するカバー部品と、上記配管接続部品に設けられた貫通穴に挿入され、気液２相冷媒を上記混合室に流入させる冷媒供給管と、上記配管接続部品に設けられた貫通穴に挿入され、上記混合室で混合された冷媒を分配して流出させる複数の冷媒分配管と、上記冷媒供給管に対面する上記混合室の壁面に設けられた緩衝材とを備え、上記冷媒供給管から流入する冷媒を、上記緩衝材に衝突させて気液混合させた後、上記冷媒分配管に流出させるように構成したことを特徴とする冷媒分配器。
緩衝材は金属焼結体であることを特徴とする請求項１記載の冷媒分配管。