JP5147894B2 - 冷媒分配器、及び、蒸発器 - Google Patents
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Description
冷媒が流入する内部空間が形成され、かつ、前記内部空間が長手方向に延びる中空の中空体であって、前記内部空間に流入した冷媒が流入する複数の小径流路が並列に形成されたマイクロチャネル管が前記長手方向に、順次、取り付けられる中空体と、
少なくとも一つの前記マイクロチャネル管の前記複数の小径流路のそれぞれの冷媒流入口に挿入されることにより冷媒流入口から流入する流入冷媒に対して絞りとして作用する、前記冷媒流入口ごとの指形状の指形状体を有する挿入機構と
を備えたことを特徴とする。
図1〜図4を参照して実施の形態1の流入ヘッダ100(冷媒分配器)及び流入ヘッダ100を備えた蒸発器1000を説明する。
図1は蒸発器1000の全体構成の概要を示す図である。蒸発器1000(並行流熱交換器)は、流入ヘッダ100、流出ヘッダ300、流入ヘッダ100と流出ヘッダ300とを接続する複数のマイクロチャネル管210(並行流路)、冷媒の熱交換を促進させるフィン220を備える。通常、流入ヘッダ100、流出ヘッダ300は円筒形状であり、マイクロチャネル管210(流路)は扁平管である。
図1では、便宜的に流入ヘッダ100の内部を示している。流入ヘッダ100は、円筒形状の容器である中空体110、マイクロチャネル管210の複数の小径流路に挿入される指形状の指形状体を有する挿入機構120(後述する)、挿入機構120を中空体110の内部で支持するプレート130(挿入機構支持部)を備える。中空体110(図1、図4)は、冷媒が流入する内部空間111が形成され、かつ、内部空間111が長手方向に延びる中空形状である。中空体110は、流入配管20から内部空間111に流入した流入冷媒10が流入する複数の小径流路が並列に形成されたマイクロチャネル管210が長手方向に、順次、取り付けられる。図1では8つのマイクロチャネル管210が取り付けられている。
気液二相の二相流は、流入配管20の接続する流路入口112から流入ヘッダ100(中空体110)内部に入る。流入ヘッダ100内部の冷媒は、液・ガス混合物の形で流入ヘッダ100の流路入口112から入り、それぞれのマイクロチャネル管210(流路)を通り、流出ヘッダ300に出て行き、流出配管30から圧縮機に向かう。
図2は、図1におけるマイクロチャネル管210のA−A断面を示す図である。最も上のマイクロチャネル管210を例として切断したが、どのマイクロチャネル管210についても以下の説明は当てはまる。流入ヘッダ100から各マイクロチャネル管210(流路という場合もある)に流れる二相冷媒は、各流路の伝熱面を有効に利用し、圧縮機吸入部で冷媒の液圧縮とならないためには、各流路に均等に分配されるのが望ましい。しかし、図2に示すように、中空体110(ヘッダ分配器)と接続するマイクロチャネル管210(エレメント)の流路の伝熱外表面に対する空気風量は異なる。図2のA−A断面には空気の流れ211と冷媒流路1〜5を示している。空気風量の違いのため、冷媒分配が不均等になる現象が生じる。図2のB−B断面は、それぞれの冷媒流路1〜5における冷媒流入口1b〜5bの付近での、流入する液状冷媒1c〜5cを表している。このB−B断面に示すように、空気風量の違いのため、液状冷媒の分配が不均等になる。すなわち、それぞれの冷媒流路1〜5と空気との伝熱量が異なるので、管内冷媒の蒸発量が異なってくるからである。実施の形態1では、このような冷媒分配の不均等解消のため、各冷媒流路への冷媒流れに抵抗を設ける。
図3は、挿入機構120の構造を示す図である。図3に示すマイクロチャネル管210の冷媒流路1〜5の断面は長方型であるが、例示である。冷媒流路1〜5の断面は三角形、台形、円形など、他の断面形状でもよい。挿入機構120は、マイクロチャネル管210のそれぞれの冷媒流路1〜5(小径流路)のそれぞれの冷媒流入口1b〜5bに挿入される指形状体1a〜5aと、挿入機構本体部121とを備える。指形状体は、それぞれの冷媒流入口1b〜5bから挿入されることにより流入する冷媒に対して絞りとして作用する。図3に示す指形状体は、冷媒流入口の挿入方向に進むにしたがって断面積が減少する形状である。図3では冷媒流路方向を法線とする面で切ると指形状体の断面は矩形となるが、一例である。断面は三角形、台形、円形など、他の断面形状でもよい。他の断面形状の場合も冷媒流入口の挿入方向に進むにしたがって断面積が減少する。図3のように、挿入機構120は複数の指形状体を有するくし形状である。挿入機構120は、冷媒流れの抵抗としてマイクロチャネル管210の入口に設けられ、指形状の個々の歯(指形状体)は傾斜した形をしている。すなわち幅B2が冷媒流路方向に進むに従って減少し、幅B1(B2>B1)になる。エレメントの各流路の入口と歯との間隔は、冷媒の個々の流路での入口で最小ある。このように、抵抗は流れに対して、最初は大きく、段々小さくなる。また、各流路での指の長さは、マイクロチャネル管210の複数流路への流量が均等になるように設計される。歯は個々の冷媒流路に対して絞りとして作用する。図3ではそれぞれの指形状体の長さが異なり、指形状体1aから〜指形状体5aにいくに従って長くなる場合を示した。マイクロチャネル管210の冷媒流路1〜5に流れ込む冷媒の流量は、指形状体の長さと断面積とによって調整することができる。
図4は、流入ヘッダ100内に、挿入機構120とマイクロチャネル管210が装着されている様子を示す図である。図4は図1のC−C断面に相当する図である。挿入機構120は、マイクロチャネル管210に装着される位置を保持するために、流入ヘッダ100内(中空体110内)の内部構造物を利用する。内部構造物は、中空体110内において中空体110の長手方向における一方の端部から他方の端部に向かうプレート130である。プレート130は、中空体110内にロウ付けなどにより固定される。挿入機構120はプレート130の面にロウ付け固定される。マイクロチャネル管210は、マイクロチャネル管210を固定するために中空体110に開けられた穴に対してロウ付け固定される。
Claims (2)
- 冷媒が流入する内部空間が形成され、かつ、前記内部空間が長手方向に延びる中空の中空体であって、前記内部空間に流入した冷媒が流入する複数の小径流路が並列に形成されたマイクロチャネル管が、前記冷媒との熱交換の対象となる空気の流れの方向に前記複数の小径流路が並列するように前記長手方向に、順次、取り付けられる中空体と、
少なくとも一つの前記マイクロチャネル管の前記複数の小径流路のそれぞれの冷媒流入口に挿入されることにより冷媒流入口から流入する流入冷媒に対して絞りとして作用する前記冷媒流入口ごとの指形状の指形状体であって、前記空気の流れの方向の下流側ほど前記小径流路の前記冷媒流入口に挿入される長さが長く、いずれも挿入方向に進むにしたがって断面積が減少する指形状体を有し、前記指形状体と前記小径流路との隙間に前記冷媒を通過させる挿入機構と、
前記中空体の前記内部空間に配置されて前記挿入機構を支持するプレートであって、前記中空体の長手方向における一方の端部から他方の端部に向かうプレートと
を備えたことを特徴とする冷媒分配器。 - 請求項1記載の冷媒分配器を備えた蒸発器。
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