JP5045252B2

JP5045252B2 - 空気調和機

Info

Publication number: JP5045252B2
Application number: JP2007150211A
Authority: JP
Inventors: 成人山口; 憲昭山本
Original assignee: Panasonic Corp; Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Corp; Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2007-06-06
Filing date: 2007-06-06
Publication date: 2012-10-10
Anticipated expiration: 2027-06-06
Also published as: JP2008304100A

Description

本発明は、空気調和機器や冷凍装置等の冷凍サイクルにおける冷媒の回路を、複数に分岐するための冷媒分流器に関するものである。

近年、空調機器や冷凍機器に用いられる熱交換器においては、熱交換効率の促進および小型化のため、伝熱管の細径化が進む動きがあり、それに伴い冷媒経路数も増加する傾向がある。

一般に冷凍サイクルに用いるフロン系冷媒は、熱交換器内を密度が数十倍異なる冷媒蒸気と冷媒液が混在した気液二相となって流れる。そのため、熱交換器を設計する上で複数本の伝熱管へ、均等に冷媒を分配することが難しい問題となってきており、それを解決するため、種々の分流器の開発が行われてきた。

図を用いて説明すると、図６（例えば、特開平５−１８６３８参照）は流入管内面に微細な溝または凹みを有し、それにより生じた旋回流によって出口配管での冷媒流速及び流量の均一化を図ろうとしたものである。

これに対して、流出管への冷媒流量を調節する手段として、出口配管の流路断面積を変化させた従来の冷媒分流器（例えば、特開２０００−３２０９２９）がある。また、冷媒の壁面への衝突攪拌作用により、安定した分流性能を得ようとした既往の発明として図７に示す冷媒分流器（例えば特開平１０−２５３１９７）がある。

２０１の流入口より入った冷媒は平坦な衝突面２４１に衝突し、跳ね返る。これにより気液２相の混合状態となり、隣接して開口する各流出口２２１，２３１から流出管へと流出する。このとき、衝突面２４１と複数の流出口２２１，２３１の少なくてもいずれか１つとの間に関２４２，２４３を形成することによって、流出口２２１、２３１から流出する冷媒（気液２相の混合状態）の流出を制限する。
特開平５−１８６３８号公報特開２０００−３２０９２９号公報特開平１０−２５３１９７号公報（６頁−第１図）

しかしながら、前記従来の構成では、流入する冷媒流速や冷媒の乾き度（気相−液相の比率）が変化した場合や分流器が傾斜した場合に分流性能が安定せず、また流出管の数が増加した場合、安定した分流状態を維持する為には、大きな収納スペースを必要とする課題を有していた。

本発明は仕切板の調整および壁面への衝突攪拌作用により、設置状態や異なる傾斜に対しても安定した分流性能を実現し、さらに空調機器や冷凍機器への収納性の高い、コンパクトな冷媒分流器を提供することを目的とする。

前記従来の課題を解決するために、本発明の請求項１に記載の冷媒分流器は、二本の流入口と、前記流入口から分岐する複数の流出口とを備えた冷媒分流器において、前記流入口と前記流出口の間に、前記流入口の投影面に設けられ、前記流入口の断面積よりも広い衝突板と各流出管への流量を調節する仕切板とを有し、前記二本の流入口の内、一方は二方弁に接続され他方は絞り機構を設けた管に接続されたものである。

また、請求項２に係る冷媒分流器は、請求項１に記載の冷媒分流器において、前記流出口は前記流入口の略真下に配置され、前記流入口の中心は分流器本体の中心と同一ではないものである。

また、請求項３に係る冷媒分流器は、請求項１または２のいずれか一項に記載の冷媒分流器において、仕切板は３つの壁面で構成されものである。

また、請求項４に係る冷媒分流器は、請求項１または３のいずれか一項に記載の冷媒分流器において、前記仕切板の３つの壁面のうち、前記流入口の略真下に一つの仕切板を配置したものである。

また、請求項５に係る冷媒分流器は、請求項１または４のいずれか一項に記載の冷媒分流器において、流動する冷媒として、ＨＦＣ冷媒、ＨＣ冷媒および二酸化炭素のいずれか一つを用いたものである。

本発明の冷媒分流器は、分流器に流入する冷媒流速や乾き度が変化した場合、または冷媒分流器が傾斜した場合においても安定した分流性能が得られると共に、また流出管の数が増加した場合でもスペースを拡大することなく、空調機器や冷凍機器への収納性の高い、コンパクトな冷媒分流器を構成することができる。

第１の発明は、二本の流入口と、前記流入口から分岐する複数の流出口とを備えた冷媒分流器において、前記流入口と前記流出口の間に、前記流入口の投影面に設けられ、前記流入口の断面積よりも広い衝突板と各流出管への流量を調節する仕切板とを有し、前記二本の流入口の内、一方は二方弁に接続され他方は絞り機構を設けた管に接続することにより、冷暖房運転時に能力変化にともなって、分流器に流入する冷媒流速や乾き度が変化した場合、または冷媒分流器が傾斜して設置された場合においても、仕切板の角度を調整することにより安定した分流性能が得られる。

第２の発明は、特に、第１の発明の冷媒分流器を前記流入口の略真下に配置して、前記流入口の中心は分流器本体の中心と同一ではない位置に配置することにより、冷暖房運転時の能力変化にともなって、冷媒が偏流することなく、空調機器や冷凍機器への収納性の高い、コンパクトな冷媒分流器を構成することができる。

第３の発明は、特に、第１または第２の発明の冷媒分流器を前記仕切板で構成することにより、冷暖房運転時に能力が変化した場合や流出管の数が増加した場合でもスペースを拡大することなく、安定した冷媒分流器を提供することができる。

第４の発明は、特に、第１〜３のいずれか１つの発明の冷媒分流器を前記仕切板の３つの壁面のうち、前記流入口の略真下に一つの仕切板を配置して、冷媒の分流状態に応じて仕切板同士の角度θを調整することにより、冷暖房運転時の能力変化にともなって、分流器に流入する冷媒流速や乾き度が変化した場合でも安定した分流性能を得ることができ、空調機器や冷凍機器への収納性の高い、コンパクトな冷媒分流器を構成することができる。

第５の発明は、特に、第１〜４のいずれか１つの発明の冷媒分流器の内部を流動する冷媒流体として、オゾン破壊係数の小さいＨＦＣ冷媒、ＨＣ冷媒および二酸化炭素のいずれか１つを用いることにより、地球環境の保護に貢献することができる。特に、ＨＣ冷媒や二酸化炭素は地球温暖化係数が小さい冷媒であるため、より地球環境の保護に貢献することができる。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。尚、実施の形態によって本発明が限定されるものではない。

（実施の形態１）
図１は本発明による冷媒分流器の分解図を、図２は斜視図を示す。また、図３は本発明による冷媒分流器をルームエアコン室内機のドライブロックに搭載した実施の形態であり、図４は図３のＸ−Ｘ断面図であり、図５は図４のＹ−Ｙ断面図である。

この実施の形態の冷媒分流器では、流入口として、流路断面積の大きな１ａ、流路断面積の小さな１ｂを備え、流出口として、流路断面積の等しい２ａ，２ｂ，２ｃとを備える。１ａは運転モードにより、開閉が可能な２方弁とロウ付けにより接続され、１ｂは絞り機構を設けた流入管８とロウ付けにより接続される。この流入口と流出口の間に、気液２相の冷媒を攪拌するため略水平に設置された円形の衝突板、および流量を調節するための仕切り板を有することが本発明の特徴である。

通常の運転モード（冷房運転）の場合、２方弁（７）は開放状態にあり、流入管９より流入する冷媒の多くは７を通り、１ａより流入する。１ａより流入した冷媒（液相および気相）および１ｂより流入した微量の冷媒（液相および気相）は衝突板３に衝突して分散し、気相および液相が混合する。これにより分流器に流入する冷媒流量、乾き度が変化した場合、および分流器に傾きが生じた場合においても安定した分流性能を得ることが可能となる。

次に混合された気相および液相の冷媒は衝突板と分流器本体の間の流路（１０）を通り流出口へ流れる。この時、流路１０の断面積は少なくとも流入口１ａの断面積より大きく設け、圧力損失を最小限にとどめることが好ましい。ただし、衝突板の径を小さくし過ぎると、流入口からの冷媒が衝突板に十分に衝突せず流路１０に達するため、注意が必要である。

また、流入口と衝突板との距離Ｌも圧力損失に影響を及ぼす。Ｌを長くした場合、衝突板に衝突する冷媒の流速が低下し、十分な攪拌がなされない場合があるが、冷媒流量が大きな場合などは、Ｌを長くとると良い。

また、流出口２ａ，２ｂ，２ｃへ流れる冷媒流量は、搭載する熱交換器の冷媒経路、風速分布に応じて、図５に示す仕切り板の角度θ１， θ２， θ３を適宜変更することで調整することが可能である。

本発明においては、流量調節機構として仕切り板を採用しているため、熱交換器の仕様変更により、各流出経路への流量を変化させる必要が生じた場合、流入部５、衝突板３、流出部６はそのまま用い、仕切り板４のみの変更で分流器の仕様が変更できる。すなわち、仕様変更に伴うコストの削減、部品の共用化を進める上での利点もある。

なお、製造工数削減のため、仕切り板４と流出部６、もしくは仕切り板４と衝突板３は１部品にしても良く、この場合も、仕様の変更は金型の部品変更など、小改造のみで対応できる。

以上、本発明は上記の実施の形態に限らず、種々変更して実施し得るものである。

また、熱交換器の仕様により、ある冷媒経路に大きく偏流させたい場合など、仕切り板の変更のみでは必要な分流比率が得られない場合は、衝突板を多角形にすることで、各流出口への流路（１０）断面積を調整する、もしくは各流出口の流路断面積、流路長を変更することで大幅な冷媒流量の調整が可能となる。

以上のように、本発明にかかる冷媒分流器は、分流器に流入する冷媒流速等が変化した場合でも、安定した分流性能が得られるので、ＣＯ２ヒートポンプ等に用途にも適用できる。

本発明の冷媒分流器の分解図本発明の冷媒分流器の分解斜視図本発明の実施の形態に係る冷媒分流器の斜視図図３のＸ−Ｘ断面図図４のＹ−Ｙ断面図従来の発明の冷媒分流器の断面図図６の従来の分流器とは異なる従来の発明の冷媒分流器の作用を説明する図図７の分流器の斜視図

１ａ、１ｂ流入口
２ａ、２ｂ、２ｃ流出口
３衝突板
４仕切り板
５流入部
６流出部
７２方弁
８絞り機構
９流入管
１０流路
θ１、θ２、θ３仕切板の角度
１０１ａ，１０１ｂ，１０１ｃ従来の発明における流出管
１０２従来の発明における内面溝
１０３従来の発明における流入管
２０１従来の発明における流入管
２０２，２０３従来の発明における流出管
２０４従来の発明における分岐部分
２１１従来の発明における流入開口
２１２従来の発明における嵌入部
２２１，２３１従来の発明における流出開口
２４１従来の発明における衝突面
２４１ａ従来の発明における衝突面の周囲
２４２，２４３従来の発明における関
２Ａ従来の発明における流入側部材
２Ｂ従来の発明における流出側部材

Claims

二本の流入口と、前記流入口から分岐する複数の流出口とを備えた冷媒分流器において、前記流入口と前記流出口の間に、前記流入口の投影面に設けられ、前記流入口の断面積よりも広い衝突板と各流出管への流量を調節する仕切板とを有し、前記二本の流入口の内、一方は二方弁に接続され他方は絞り機構を設けた管に接続されることを特徴とする冷媒分流器。
前記流出口は前記流入口の略真下に配置され、前記流入口の中心は分流器本体の中心と同一ではないとを特徴とする請求項１に記載の冷媒分流器。
前記仕切板は３つの壁面で構成されたことを特徴とする請求項１または２に記載の冷媒分流器。
前記仕切板の３つの壁面のうち、前記流入口の略真下に一つの仕切板を配置したことを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の冷媒分流器。
流動する冷媒として、ＨＦＣ冷媒、ＨＣ冷媒および二酸化炭素のいずれか一つを用いた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流器。