JP4492000B2 - 分流器およびそれを用いた空気調和機 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
この発明は、室内熱交換器の入口側配管部等に使用される分流器およびそれを用いた空気調和機に関する。
【0002】
【従来の技術および発明が解決しようとする課題】
従来、分流器としては、空気調和機の室内熱交換器の入口側配管部に用いられ、室内熱交換器の複数のパスに冷媒を分配するものがある。この空気調和機において圧縮機をインバータ方式で運転する場合、広範囲の運転条件に対応した適切な冷媒分配を行わないと、室内熱交換器において冷媒偏流が生じて性能が低下する。したがって、冷媒流量の変動に対して分流器の液ガス分布状態が変動しない安定した冷媒分配ができる分流器が必要である。しかしながら、従来の分流器では、分流性能を上げるために分流器内部がノズル構造であるため、圧力損失や騒音が増大するという問題がある。また、上記分流器では、室内熱交換器の各パスの適正冷媒量に対応する冷媒分流比率を容易に設定することができないという問題がある。
【0003】
そこで、この発明の目的は、低圧力損失,低騒音で冷媒流量の変動に対して安定した冷媒分配ができると共に、冷媒分流比率を容易に設定できる分流器およびそれを用いた空気調和機を提供することにある。
【0004】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、請求項1の分流器は、分流器本体と、上記分流器本体の入口側に接続された入口管とを備えた分流器において、上記入口管に内側断面形状が多角形の案内部を有することを特徴としている。
【0005】
上記請求項1の分流器によれば、上記入口管に例えば気液二相の冷媒が分流器本体側に向って流れるとき、上記案内部の内側では、液冷媒が断面多角形状の角の領域に集まって流れ、その領域以外の内側領域をガス冷媒が流れる。そして、例えば案内部の断面多角形状の各頂点が分配用の分流穴の略中心に夫々位置するように、案内部と分流穴を配置することによって、案内部の断面多角形状の各角の領域に案内された液冷媒が各分流穴に均等に分配される。したがって、上記案内部の分配機能によって、絞り部なしに低圧力損失,低騒音で冷媒流量の変動に対して安定した冷媒分配ができる。また、上記案内部と分流穴とを適切に配置することによって、冷媒を均等に分配することができる。
【0006】
また、請求項2の分流器は、分流器本体の入口側に、内側断面形状が多角形の案内部を有することを特徴としている。
【0007】
上記請求項2の分流器によれば、上記分流器本体の入口側の案内部に例えば気液二相の冷媒が流入するとき、上記案内部の断面多角形状の内側では、液冷媒が角の領域に集まって流れ、その領域以外の内側領域をガス冷媒が流れる。そして、例えば案内部の断面多角形状の各頂点が分配用の分流穴の略中心に夫々位置するように、案内部と分流穴を配置することによって、案内部の断面多角形状の各角の領域に案内された液冷媒が各分流穴に均等に分配される。したがって、上記案内部の分配機能によって、絞り部なしに低圧力損失,低騒音で冷媒流量の変動に対して安定した冷媒分配ができる。また、上記案内部と分流穴とを適切に配置することによって、冷媒を均等に分配することができる。
【0008】
また、請求項3の分流器は、請求項1または2の分流器において、上記案内部の内側の断面多角形状の頂点に重なる位置に分流穴を配置したことを特徴としている。
【0009】
上記請求項3の分流器によれば、上記案内部の内側の断面多角形状の頂点に分流穴を配置することによって、その分流穴には案内部の断面多角形状の角の領域に案内された液冷媒のほとんどが直接流れ込むようにする。したがって、全ての分流穴を案内部の内側の断面多角形状の頂点に配置することによって、案内部の断面多角形状の各角の領域に案内された液冷媒が各分流穴に均等に分配され、冷媒を均等に分配することができる。
【0010】
また、請求項4の分流器は、請求項1または2の分流器において、上記案内部の内側断面形状が三角形であることを特徴としている。
【0011】
上記請求項4の分流器によれば、上記案内部の断面三角形状の3つの角に液冷媒が集まって流れるので、冷媒を3つに分流する分流器に適し、低圧力損失,低騒音で冷媒流量の変動に対して安定した冷媒分配ができる3分配用分流器を実現できる。
【0012】
また、請求項5の分流器は、請求項1または2の分流器において、上記案内部の内側断面形状が四角形であることを特徴としている。
【0013】
上記請求項5の分流器によれば、上記案内部の断面四角形状の4つの角に液冷媒が集まって流れるので、冷媒を4つに均等に分流する分流器に適し、低圧力損失,低騒音で冷媒流量の変動に対して安定した冷媒分配ができる4分配用分流器を実現できる。
【0014】
また、請求項6の分流器は、分流器本体と、上記分流器本体の入口側に接続された入口管とを備えた分流器において、上記入口管に内側断面形状が少なくとも1部が直線を含む閉鎖曲線で形成された案内部を有することを特徴としている。
【0015】
上記請求項6の分流器によれば、上記入口管に例えば気液二相の冷媒が分流器本体側に向って流れるとき、上記案内部の少なくとも1部が直線を含む閉鎖曲線で形成された断面形状の内側では、液冷媒が断面形状の角の領域に集まって流れ、その領域以外の内側領域をガス冷媒が流れる。そして、例えば案内部の断面形状の角の頂点が分配用の分流穴の略中心に夫々位置するように、案内部と分流穴を配置することによって、案内部の断面形状の角の領域に案内された液冷媒が各分流穴に均等に分配される。したがって、上記案内部の分配機能によって、絞り部なしに低圧力損失,低騒音で冷媒流量の変動に対して安定した冷媒分配ができる。また、上記案内部と分流穴とを適切に配置することによって、冷媒を均等に分配することができる。
【0016】
また、請求項7の分流器は、分流器本体の入口側に、内側断面形状が少なくとも1部が直線を含む閉鎖曲線で形成された案内部を有することを特徴としている。
【0017】
上記請求項7の分流器によれば、上記分流器本体の入口の案内部に例えば気液二相の冷媒が流入するとき、上記案内部の少なくとも1部が直線を含む閉鎖曲線で形成された断面形状の内側では、液冷媒が断面形状の角の領域に集まって流れ、その領域以外の内側領域をガス冷媒が流れる。そして、例えば案内部の断面形状の角の頂点が分配用の分流穴の略中心に夫々位置するように、案内部と分流穴を配置することによって、案内部の断面形状の角の領域に案内された液冷媒が各分流穴に均等に分配される。したがって、上記案内部の分配機能によって、絞り部なしに低圧力損失,低騒音で冷媒流量の変動に対して安定した冷媒分配ができる。また、上記案内部と分流穴とを適切に配置することによって、冷媒を均等に分配することができる。
【0018】
また、請求項8の空気調和機は、請求項1乃至7のいずれか1つの分流器を室内熱交換器の入口側配管部に用いたことを特徴としている。
【0019】
上記請求項8の空気調和機によれば、低圧力損失,低騒音で冷媒流量の変動に対して安定した冷媒分配ができる上記分流器を室内熱交換器の入口側配管部に用いることによって、低騒音で効率のよい空気調和機を実現できる。
【0020】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の分流器およびそれを用いた空気調和機を図示の実施の形態により詳細に説明する。
【0021】
(第1実施形態)
図1(A)はこの発明の第1実施形態の分流器の断面図であり、1は入口管、2は上記入口管1の一端が接続された小径部2aと円錐部2bおよび大径部2cを有する分流器本体、3は上記分流器本体2の大径部2cの内側に嵌合された分岐部である。上記入口管1の近傍に、内側断面が正三角形状の案内部1aを設けている。また、上記分岐部3に設けられた3つの分流穴3a(図1(A)では2つのみを示す)に分岐管4の一端を夫々挿入して固定している。
【0022】
図1(B)は上記分流器の分流穴3aと案内部1aとの位置関係を示す模式図であり、図1(B)に示すように、案内部1aの断面三角形状の各頂点が分流穴3aの略中心に位置している。
【0023】
上記構成の分流器では、入口管1(図1(A)に示す)に気液二相の冷媒が分流器本体2側に向って流れるとき、図3に示すように、案内部1aの断面正三角形状の内側では、液冷媒が3つの角の領域21〜23に集まって流れ、その領域21〜23以外の他の内側領域24をガス冷媒が流れる。そして、図4に示すように、案内部1aの断面三角形状の各頂点が3つの分流穴3aの略中心に夫々位置しているので、案内部1aの3つの角の領域21〜23に案内された液冷媒が3つの分流穴3a(図1(A),(B)に示す)に均等に分配される。
【0024】
このように、上記第1実施形態の分流器では、案内部1aの分配機能によって、絞り部なしに低圧力損失,騒音で冷媒流量の変動に対して安定した冷媒分配ができると共に、冷媒を均等に分配することができる。
【0025】
(第2実施形態)
図2(A)はこの発明の第2実施形態の分流器の断面図であり、12は入口側の小径の案内部12aと円錐部12bおよび大径部12cを有する分流器本体、13は上記分流器本体2の大径部12cに嵌合された分岐部である。上記案内部12aの内側断面を正三角形状にしている。また、上記分岐部13に設けられた3つの分流穴13a(図2(A)では2つのみを示す)に分岐管14の一端を夫々挿入して固定している。
【0026】
図2(B)は上記分流器の分流穴13aと案内部12aとの位置関係を示す模式図であり、図2(B)に示すように、案内部12aの断面三角形状の各頂点が分流穴13aの略中心に位置している。
【0027】
上記構成の分流器では、第1実施形態の分流器と同様に、図3に示すように、気液二相の冷媒が案内部12aに流入すると、案内部12aの断面正三角形状の内側で液冷媒が3つの角の領域21〜23に集まって流れ、その領域21〜23以外の他の領域24をガス冷媒が流れる。そして、案内部12aの断面三角形状の各頂点が3つの分流穴13aの略中心に夫々位置しているので、案内部12aの3つの角の領域21〜23に案内された液冷媒が3つの分流穴13a(図2(A),(B)に示す)に均等に分配される。
【0028】
このように、上記第2実施形態の分流器では、案内部12aの分配機能によって、絞り部なしに低圧力損失,騒音で冷媒流量の変動に対して安定した冷媒分配ができると共に、冷媒を均等に分配することができる。
【0029】
(第3実施形態)
また、上記第1,第2実施形態では、案内部1a,12aの内側断面形状を正三角形としたが、この第3実施形態の分流器では、案内部が図5〜図8に示す他の多角形状の分流器について説明する。なお、この第3実施形態の分流器は、案内部の内側断面の形状を除き第1,第2実施形態の分流器と同一の構成をしており、図5〜図8の各分流器は、第1,第2実施形態と同様に正三角形の頂点に3つの分流穴の中心が位置する。
【0030】
まず、図5に示す断面形状の案内部50を有する分流器では、案内部50の内側断面は、正三角形の各辺が中央で内側に屈曲した形状をしており、3つの頂点が分流穴51の中心に位置すると共に、3つの頂点の角度が正三角形の場合よりも鋭角になっている。したがって、案内部50の内側断面の3つの角には液冷媒が集まるので、3つの分流穴51に均等に冷媒が分配される。
【0031】
また、図6に示す断面形状の案内部60を有する分流器では、案内部60の内側断面は、長辺60aと短辺60bが交互に連なる六角形状をしており、短辺60bが3つの分流穴61に夫々位置している。したがって、上記案内部60の6つの角には液冷媒が集まるので、3つの分流穴61には均等に冷媒が分配される。
【0032】
また、図7に示す断面形状の案内部70を有する分流器では、案内部70の内側断面は、2つの分流穴71,72の中心を結ぶ長辺70aと、その長辺70aの両端と他のもう1つの分流穴73の中心を結ぶ短辺70b,70cとを有する五角形状をしている。上記案内部70の内側断面形状の短辺70b,70cは内側に向って夫々屈曲して、分流穴73に対応する案内部70の内側断面の角を他の2つの角よりも鋭角にしている。したがって、上記案内部70の内側断面の2つの角(分流穴71,72に対向する角)には液冷媒が集まるので、分流穴71,72に均等に冷媒が分配される一方、案内部70の内側断面の他の角には液冷媒が集まりにくいので、分流穴73には少ない量の冷媒しか分配されない。
【0033】
また、図8に示す断面形状の案内部80を有する分流器では、案内部80の内側断面は正方形状をしており、その正方形状の隣接する2つの角が分流穴81,82の中心に夫々位置している。一方、上記正四角形状の2つの角を結ぶ辺に対向する辺の略中央部が他のもう1つ分流穴83に位置している。したがって、上記案内部80の内側断面の4つの角の領域には液冷媒が集まるので、分流穴81,82に均等に冷媒が分配される一方、分流穴83には少ない量の冷媒しか分配されない。
【0034】
このように、上記第3実施形態の分流器では、案内部の内側断面形状を適宜決定することにより冷媒分流比率を容易に設定することができる。
【0035】
また、上記第1〜第3実施形態では、3つに分配する分流器について説明したが、分流器はこれに限らず、2または4以上に分流する分流器についてこの発明を適用してもよい。この場合、案内部の内側断面の多角形状は分流数や分配比率に応じて適宜設定すればよい。また、案内部の内側断面形状は多角形に限らず、少なくとも1部が直線を含む閉鎖曲線で形成された断面形状であってもよい。
【0036】
この発明の分流器を空気調和機の室内熱交換器の入口側配管部に用いることによって、圧力損失や騒音を低減して安定した冷媒分配できると共に、室内熱交換器の各パスの適正冷媒量に対応する冷媒分流比率を最適に設定することができるので、効率を向上できる。また、この発明の分流器は、空気調和機の室内熱交換器の入口側配管部に限らず、他の機器にこの発明を適用してもよいのは勿論である。
【0037】
【発明の効果】
以上より明らかなように、請求項1の発明の分流器は、分流器本体と、上記分流器本体の入口側に接続された入口管とを備えた分流器において、上記入口管に内側断面形状が多角形の案内部を有するものである。
【0038】
したがって、請求項1の発明の分流器によれば、上記案内部の内側断面の多角形状の特性を用いた分配機能によって、簡単な構成で絞り部なしに低圧力損失,低騒音で冷媒流量の変動に対して安定した冷媒分配ができる。また、上記案内部と分流穴とを適切に配置することによって、冷媒を均等に分配することができる。
【0039】
また、請求項2の発明の分流器は、分流器本体の入口側に、内側断面形状が多角形の案内部を有するものである。
【0040】
したがって、請求項2の発明の分流器によれば、上記案内部の内側断面の多角形状の特性を用いた分配機能によって、簡単な構成で絞り部なしに低圧力損失,低騒音で冷媒流量の変動に対して安定した冷媒分配ができる。また、上記案内部と分流穴とを適切に配置することによって、冷媒を均等に分配することができる。
【0041】
また、請求項3の発明の分流器は、請求項1または2の分流器において、上記内側断面が多角形状の案内部の内側の断面多角形状の頂点に重なる位置に分流穴を配置することによって、案内部の断面多角形状の角の領域に案内された液冷媒が各分流穴に分配されると共に、全ての分流穴を案内部の内側の断面多角形状の頂点に配置することによって、冷媒を均等に分配することができる。
【0042】
また、請求項4の発明の分流器は、請求項1または2の分流器において、上記案内部の内側断面形状が三角形であるので、冷媒を3つに分流する分流器に適し、低圧力損失,低騒音で冷媒流量の変動に対して安定した冷媒分配ができる3分配用分流器を実現することができる。
【0043】
また、請求項5の発明の分流器は、請求項1または2の分流器において、上記案内部の内側断面形状が四角形であるので、冷媒を4つに均等に分流する分流器に適し、低圧力損失,低騒音で冷媒流量の変動に対して安定した冷媒分配ができる4分配用分流器を実現することができる。
【0044】
また、請求項6の発明の分流器は、分流器本体と、上記分流器本体の入口側に接続された入口管とを備えた分流器において、上記入口管に内側断面形状が少なくとも1部が直線を含む閉鎖曲線で形成された案内部を有するものである。
【0045】
したがって、請求項6の発明の分流器によれば、上記案内部の内側断面形状の特性を用いた分配機能によって、簡単な構成で絞り部なしに低圧力損失,低騒音で冷媒流量の変動に対して安定した冷媒分配ができる。また、上記案内部と分流穴とを適切に配置することによって、冷媒を均等に分配することができる。
【0046】
また、請求項7の発明の分流器は、分流器本体の入口側に、内側断面形状が少なくとも1部が直線を含む閉鎖曲線で形成された案内部を有するものである。
【0047】
したがって、請求項7の発明の分流器によれば、上記案内部の内側断面形状の特性を用いた分配機能によって、簡単な構成で絞り部なしに低圧力損失,低騒音で冷媒流量の変動に対して安定した冷媒分配ができる。また、上記案内部と分流穴とを適切に配置することによって、冷媒を均等に分配することができる。
【0048】
また、請求項8の発明の空気調和機は、請求項1乃至7のいずれか1つの分流器を室内熱交換器の入口側配管部に用いたものである。
【0049】
したがって、請求項8の発明の空気調和機によれば、低圧力損失,低騒音で冷媒流量の変動に対して安定した冷媒分配ができる上記分流器を室内熱交換器の入口側配管部に用いることによって、低騒音で効率のよい空気調和機を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 図1(A)はこの発明の第1実施形態の分流器の断面図であり、図1(B)は案内部と分流穴との位置関係を示す模式図である。
【図2】 図2(A)はこの発明の第2実施形態の分流器の断面図であり、図2(B)は案内部と分流穴との位置関係を示す模式図である。
【図3】 図3はこの発明の分流器の原理を示す図である。
【図4】 図4はこの発明の第3実施形態の分流器の案内部の断面形状と、その案内部と分流穴との位置関係を示す模式図である。
【図5】 図5は上記第3実施形態の他の分流器の案内部の断面形状およびその案内部と分流穴との位置関係を示す模式図である。
【図6】 図6は上記第3実施形態の他の分流器の案内部の断面形状およびその案内部と分流穴との位置関係を示す模式図である。
【図7】 図7は上記第3実施形態の他の分流器の案内部の断面形状およびその案内部と分流穴との位置関係を示す模式図である。
【図8】 図8は上記第3実施形態の他の分流器の案内部の断面形状およびその案内部と分流穴との位置関係を示す模式図である。
【符号の説明】
1…入口配管、
1a,12a,50,60,70,80…案内部、
2,12…分流器本体、
2a…小径部、
2b,12b…円錐部、
2c,12c…大径部、
3,13…分岐部、
3a,13a,51,61,71〜73,81〜83…分流穴、
4,14…分岐管。
Claims (8)
- 分流器本体(2)と、上記分流器本体(2)の入口側に接続された入口管(1)とを備えた分流器において、
上記入口管(1)に内側断面形状が多角形の案内部(1a)を有することを特徴とする分流器。 - 分流器本体(12)の入口側に、内側断面形状が多角形の案内部(12a)を有することを特徴とする分流器。
- 請求項1または2に記載の分流器において、
上記案内部(1a,12a)の内側の断面多角形状の頂点に重なる位置に分流穴(3a,13a)を配置したことを特徴とする分流器。 - 請求項1または2に記載の分流器において、
上記案内部(1a,12a)の内側断面形状が三角形であることを特徴とする分流器。 - 請求項1または2に記載の分流器において、
上記案内部(80)の内側断面形状が四角形であることを特徴とする分流器。 - 分流器本体と、上記分流器本体の入口側に接続された入口管とを備えた分流器において、
上記入口管に内側断面形状が少なくとも1部が直線を含む閉鎖曲線で形成された案内部を有することを特徴とする分流器。 - 分流器本体の入口側に、内側断面形状が少なくとも1部が直線を含む閉鎖曲線で形成された案内部を有することを特徴とする分流器。
- 請求項1乃至7のいずれか1つに記載の分流器を室内熱交換器の入口側配管部に用いたことを特徴とする空気調和機。
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