JPH05340648A - 分岐器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 流入管（２）から容器（１）内に流入した気
液二相の冷媒が、複数の流出管（３）から流出するよう
に構成された分岐器において、冷媒の流入量に変動があ
ったり気相部（Ｇ）と液相部（Ｌ）とが偏在した状態で
流入した場合でも、コンパクトな容器（１）でしかも該
容器（１）が多少傾いていても気液を均一な混合割合で
分岐する。 【構成】 各流出管（３）を容器（１）の適所を貫通し
て上流側端部が該容器（１）内に略上下方向に垂下され
た状態で配設し、上記端部の上方位置には二相冷媒のう
ちの気相部（Ｇ）を取込むための気相部取込口（４）
を、また下方位置には液相部（Ｌ）を取込むための液相
部取込口（５）をそれぞれ設ける。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、空気調和装置等の冷
媒回路に配設されて二相冷媒を複数の熱交換器等に分配
する分岐器に関し、特に、二相冷媒を均一な混合割合で
分岐する構造に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、冷媒回路に並列に接続された複
数の室内側熱交換器を備えた空気調和装置においては、
その冷房運転時に、冷媒回路中の二相冷媒を上記各熱交
換器に分岐する際に、気相部と液相部とを均一な混合割
合で分岐するための分岐器が用いられる。

【０００３】このような分岐器としては種々のものが知
られており、例えば特開平２−７１０６４号公報で知ら
れているもの（従来例１）では、図５に示すように、容
器（ａ）の天板に二相冷媒の流入管（ｂ）を接続し、該
流入管（ｂ）の下端に絞り部（ｃ）を設けており、この
絞り部（ｃ）で二相冷媒を混流させ、この混流によって
気液の混合割合を均一化した後に、容器（ａ）の底板に
接続された複数の流出管（ｄ）から流出させるようにし
ている。

【０００４】一方、気液を一旦分離した後に均一な混合
割合の状態に戻して分岐するようにしたもの（従来例
２）が、例えば特開平２−１９７７６８号公報で知られ
ている。この分岐器は、図６に示すように比較的大型の
容器（ａ）を有し、流入管（ｂ）から流入した二相冷媒
の流速を落として気相部（Ｇ）と液相部（Ｌ）とを比重
差により上下に分離する。各流出管（ｄ）は容器（ａ）
の底板から上方に向けて突出し、各上端に開設された取
込口（ｅ）を同じ水平面内にそれぞれ位置させている。
これにより、各流出管（ｄ）にはそれぞれの取込口
（ｅ）から気相部（Ｇ）と液相部（Ｌ）とが均一な割合
で取込まれる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記従来例１
では、絞り部（ｃ）による圧力損失が大きいために、流
入量が大幅に変動する場合には対応し難いという問題が
ある。また、気液が偏在して間欠的に流入する場合に
は、上記絞り部（ｃ）では気液の混流化が困難で、混合
割合が不均一になり易いという問題もある。

【０００６】一方、上記従来例２では、従来例１の諸問
題については解決しているものの、気相部（Ｇ）と液相
部（Ｌ）との間の分離面に位置する取込口（ｅ）によっ
て気液を流出管（ｄ）内に取込むように構成されている
ために、上記分離面が冷媒の流速が速い等の場合に不安
定な状態になると、各流出管（ｄ）には気相部（Ｇ）ま
たは液相部（Ｌ）のみが取込まれて混合割合が不均一に
なり易いという傾向がある。

【０００７】この傾向に対処するには、冷媒の流速を落
として上記分離面の安定化を図る必要があるが、圧力損
失を生じさせることなく流速を落とすには容器（ａ）を
大型化せざるを得ないという問題がある。また、分離面
が安定していても、該分離面に対して各流出管（ｄ）の
取込口（ｅ）に上下位置のバラ付き、つまり分岐器の設
置姿勢に傾きがあるとやはり不均一となるので、分岐器
の水平姿勢に厳密性が要求されるという問題もある。

【０００８】この発明は斯かる諸点に鑑みてなされたも
のであり、その目的は、二相冷媒の流入量に変動があっ
たり気液が偏在した状態で流入した場合でも、コンパク
トな容器でしかも多少傾いても気液を均一な混合割合で
分岐できるようにすることにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、請求項１の発明では、容器内で二相冷媒の気相部
と液相部とを上下の領域に分離する一方、容器内の上方
位置からは上記気相部を、また下方位置からは上記液相
部を各流出管にそれぞれ取込ませるようにした。

【００１０】具体的には、この発明では、図１に示すよ
うに、流入管（２）から容器（１）内に流入した気液二
相の冷媒が、複数の流出管（３）から流出するように構
成された分岐器（Ａ）が前提である。

【００１１】そして、上記各流出管（３）を、容器
（１）の適所を貫通させて上流側端部が該容器（１）内
に略上下方向に垂下された状態で配設する。上記端部の
上方位置には、二相冷媒のうちの気相部（Ｇ）を取込む
ための気相部取込口（４）を、また下方位置には、液相
部（Ｌ）を取込むための液相部取込口（５）をそれぞれ
設ける。

【００１２】また、請求項２の発明では、上記請求項１
の発明において、容器（１）の内周面を略円形の横断面
形状に形成する。流入管（２）を、容器（１）内に流入
する二相冷媒が上記内周面に沿って旋回流を形成するよ
うに設ける。そして、各流出管（３）の気相部取込口
（４）を、容器（１）内の中心側位置にそれぞれ設け
る。

【００１３】さらに、請求項３の発明では、上記請求項
２の発明において、容器（１）の内周面の少なくとも一
部には、上方に向けて内径が拡大するテーパ状周面（１
ａ）を設ける。このテーパ状周面（１ａ）は、内周面の
上下全域に設けてもよいし、例えば内周面の下側や上側
のみ等のように部分的に設けてもよい。

【００１４】

【作用】上記の構成において、請求項１の発明では、流
入管（２）により容器（１）内に流入した二相冷媒は、
気相部（Ｇ）と液相部（Ｌ）との間の比重差に応じて作
用する重力により、容器（１）内の上方領域には気相部
（Ｇ）が、また下方領域には液相部（Ｌ）がそれぞれ分
離する。これに対して、各流出管（３）には容器（１）
内の上方に位置する気相部取込口（４）と、下方に位置
する液相部取込口（５）とが設けられており、かつ各流
出管（３）が上流側端部を垂下させた状態にあることに
より、該流出管（３）において気相部取込口（４）は液
相部取込み口（５）よりも下流側に位置しているので、
上方位置の気相部取込口（４）からは気相部（Ｇ）が、
また下方位置の液相部取込口（５）からは液相部（Ｌ）
がそれぞれ取込まれる。この各流出管（３）内で各気相
部（Ｇ）と液相部（Ｌ）とが合流して均一な混合割合と
なる。

【００１５】また、請求項２の発明では、流入管（２）
により二相冷媒が容器（１）内で横断面略円形状の内周
面に沿って滑らかな旋回流を形成するので、この旋回流
により容器（１）内における二相冷媒の流れは整流さ
れ、気相部（Ｇ）と液相部（Ｌ）との間の分離面が安定
する。また、この旋回流により、二相冷媒には、上記重
力による下向きの力に加えて、遠心力による半径方向外
向きの力が働く。これにより、二相冷媒のうち比重の小
さい気相部（Ｇ）は容器（１）内の中心側上方領域に、
また比重の大きい液相部（Ｌ）は側周板側から下方にか
けての領域にそれぞれ分離される。これに対して、各流
出管（３）の気相部取込口（４）は容器（１）内の中心
側上方に位置するので、この気相部取込口（４）からは
気相部（Ｇ）が、また容器（１）内の下方に位置する液
相部取込口（５）からは液相部（Ｌ）がそれぞれ取込ま
れることとなり、各流出管（３）内で各気相部（Ｇ）と
液相部（Ｌ）とが合流して均一な混合割合となる。

【００１６】さらに、請求項３の発明では、二相冷媒は
容器（１）内の内周面に沿って旋回流を形成しながら重
力により容器（１）内の下方に向けて流動する際に、テ
ーパ状周面（１ａ）によって上向きの分力が作用して水
平面に対して上方に持ち上げられるので、そのまま下方
に流動した場合のように該下方に既に存在している二相
冷媒の抵抗を受けて流速が低下するのに比べて、旋回性
が良好になる。

【００１７】

【実施例】以下、この発明の実施例を図面に基づいて詳
細に説明する。この実施例に係る分岐器は、図１に示す
ように逆円錐体形状の容器（１）を有する。この容器
（１）の内周面は、上下方向の全域が上方に向けて内径
が拡大する円錐面（１ａ）（テーパ状周面）とされてい
る。

【００１８】上記容器（１）の側周板上端側には、該容
器（１）内に二相冷媒を流入させるための流入管（２）
が接続されている。この実施例では、図２に示すように
流入管（２）は容器（１）の側周板に対して接線方向
に、かつ、図１に示すように略水平方向に接続されてい
る。流入管（２）の流入口（２ａ）は容器（１）の円錐
面（１ａ）に該円錐面（１ａ）と略面一状態に開設され
ている。

【００１９】一方、上記容器（１）の天板中央には、該
容器（１）内の二相冷媒を流出させるための流出管
（３）が該天板を容器（１）の中心軸に沿って上下方向
に貫通した状態で複数本接続されている。各流出管
（３）は上記天板において中心からの距離が同一となる
位置に円環状に配設されている。各流出管（３）の上流
側端部は上記天板から垂下された状態で、下端が容器
（１）内の底部に近接した位置に達している。各流出管
（３）の容器（１）内上部には、二相冷媒のうち気相部
（Ｇ）を取込むためのスリット（４）（気相部取込口）
が該流出管（３）の周方向に複数設けられている。この
スリット（４）の上下位置は、流入管（２）の流入口
（２ａ）よりも上方に設定されている。また、各流出管
（３）の下端開口は、二相冷媒のうち液相部（Ｌ）を取
込むための液相部取込口（５）とされている。これらの
流出管（３）において、それぞれのスリット（４）の全
開口面積は互いに同一であり、またそれぞれの液相部取
込口（５）の開口面積も互いに同一である。

【００２０】以上の構成において、流入管（２）から容
器（１）内にテーパ状周面（１ａ）に対して接線方向
で、かつ略水平方向に流入した気液二相の冷媒は、上記
テーパ状周面（１ａ）に沿って滑らかな旋回流を形成す
る。この旋回流により、二相冷媒は下向きの重力と、半
径方向外向きの遠心力とを受ける。このような重力及び
遠心力を受けて、二相冷媒は、気相部（Ｇ）と液相部
（Ｌ）との間の比重差により、気相部（Ｇ）が容器
（１）内の中心側上方領域に、また液相部（Ｌ）が側周
板側から下方にかけての領域にそれぞれ分離させられ、
かつ気相部（Ｇ）と液相部（Ｌ）との間に形成される分
離面は安定したものとなる。

【００２１】また、二相冷媒が円錐面（１ａ）の接線方
向に向けて流動する際に、該円錐面（１ａ）が上向きで
あることにより二相冷媒には上向きの分力が作用し、そ
の流動方向は水平面に対して上向きとなり、下方への流
動がし難い状態、つまり旋回流が長く続く状態となる。
これにより、冷媒の旋回性が良好となり、二相冷媒は遠
心力による分離作用を長い時間にわたって受けることが
でき、全体としての気液分離能力は高い水準のまま維持
される。

【００２２】このようにして分離された気相部（Ｇ）の
領域に対しては各流出管（３）のスリット（４）が、ま
た液相部（Ｌ）の領域に対しては液相部取込口（５）が
それぞれ位置しているので、各流出管（３）はスリット
（４）からは気相部（Ｇ）を、また液相部取込口（５）
からは液相部（Ｌ）をそれぞれ取込む。このとき、全て
の流出管（３）において、気相部（Ｇ）の取込量は互い
に同じであり、また液相部（Ｌ）の取込量も互いに同じ
である。そして、各流出管（３）の内部において、上記
気相部（Ｇ）と液相部（Ｌ）とは再び混流状態となる。
すなわち、各流出管（３）は気相部（Ｇ）と液相部
（Ｌ）との間の割合が均一な二相冷媒をそれぞれ混合状
態で流出する。

【００２３】また、図３に示すように分岐器（Ａ）が傾
いている場合には、分離された気相部（Ｇ）と液相部
（Ｌ）との間の分離面は変化するが、気相部（Ｇ）が容
器（１）内の中心側上方領域に、また液相部（Ｌ）が容
器（１）内の側周板側から下方にかけての領域に分離さ
れており、かつ流出管（３）のスリット（４）及び液相
部取込口（５）がそれぞれの領域に対応する位置にある
限り、気相部（Ｇ）が液相部取込口（５）から、または
液相部（Ｌ）がスリット（４）から流出管（３）に取込
まれる虞れはなく、このような場合でも気液の混合割合
が均一な状態で分岐することができる。

【００２４】また、二相冷媒の流入量に変動があって気
液の分離面が下方に下がった場合には、容器（１）の内
部空間が逆円錐形状をなしており、少ない流入量に対し
ても上記分離面を容器（１）内の底部に対して比較的高
い位置に形成することができるので、この場合にも均一
な二相冷媒を分岐することができる。

【００２５】図４に示すのは、上記分岐器（Ａ）を複数
の室内側熱交換器（６ａ）〜（６ｃ）を備えたマルチタ
イプの空気調和装置の冷媒回路に用いた場合を示し、分
岐器（Ａ）は冷房運転時に各熱交換器（６ａ）〜（６
ｃ）の上流側となる位置で室外機（７）からの高圧高温
の二相冷媒を各分岐管（８ａ）〜（８ｃ）に分岐する位
置に開設され、該分岐管（８ａ）〜（８ｃ）は膨張弁
（９ａ）〜（９ｃ）を経て熱交換器（６ａ）〜（６ｃ）
に接続されている。これにおいて、第１熱交換器（６
ａ）のみが作動状態にあり、第２及び第３熱交換器（６
ｂ），（６ｃ）が停止状態にあると、第２及び第３分岐
管（８ｂ），（８ｃ）の第２及び第３膨張弁（９ｂ），
（９ｃ）と第２及び第３熱交換器（６ｂ），（６ｃ）と
の間では、液相の冷媒が滞留している。これに対して、
第２及び第３膨張弁（９ｂ），（９ｃ）を微少開度とす
る。すると、第２及び第３分岐管（８ｂ），（８ｃ）に
接続された流出管（３）では、吸込み圧が小さいのでス
リット（４）から気相部（Ｇ）を取込むのみで液相部取
込口（５）から液相部（Ｌ）は取込まれない。従って、
上記流出管（３）は気相部（Ｇ）のみを第２及び第３分
岐管（８ｂ），（８ｃ）に流出させるので、これによ
り、該分岐管（８ｂ），（８ｃ）内をガス化することが
でき冷媒量を削減することができる。このように、この
発明に係る分岐器（Ａ）は、流出側における吸込み圧に
応じてボイド率選択性のある流出特性をも具備するもの
である。

【００２６】尚、上記実施例では、容器を逆円錐体形状
として内周面を上下全体にわたってテーパ状周面とした
が、内周面に対するテーパ状周面の上下方向における設
定箇所によって、例えば逆円錐台形状としたり、下半部
が逆円錐体形状で上半部が円柱形状となる形状としたり
することができる。

【００２７】また、上記実施例では、流入管を容器の側
周板に接続する一方、流出管は容器の天板を貫通してい
るが、例えば流入管を天板に接続したり、該天板を貫通
させてもよい。一方、流出管は容器の側周板等を貫通さ
せてもよい。さらに、上記実施例では、流入管を容器の
内周面に対して接線方向に接続しているが、流入管自体
は上記内周面に対して例えば直交方向に接続してもよ
い。つまり、流入管から容器内に流入した二相冷媒が内
周面に沿って旋回流を形成すればよいので、例えば流入
管の開口端部に該流入管から容器内に流入する二相冷媒
の流入方向を内周面に沿った方向に変更するようにして
もよい。

【００２８】さらに、この発明に係る分岐器は、上記実
施例に示したように、複数の熱交換器に二相冷媒を分岐
する場合のほかに、１つの熱交換器内に配設された複数
の熱交換管に二相冷媒を分配する分配器として用いるこ
ともできる。

【００２９】

【発明の効果】以上説明したように、請求項１の発明に
よれば、容器内で気液を上下の領域に分離し、容器内の
上下位置で気相部と液相物とを各流出管に取込ませるよ
うにしたので、気相部と液相部との間の分離面が十分に
安定していなくても、該分離面の上下位置において気相
部及び液相部を取込むことができる。これにより、冷媒
の流速を落として上記分離面を安定化させる必要性を緩
和することができるので、コンパクトな容器で気液の割
合を均一にして分岐することができる。

【００３０】また、各取込口が分離面の上下位置にある
限りは気相部及び液相部を取込むことができるので、分
岐器が多少傾いていても気液の割合を均一にして分岐す
ることができ、分岐器の設置作業を容易なものにするこ
とができる。

【００３１】請求項２の発明によれば、容器内で二相冷
媒の旋回流を形成することにより、容器内に流入した冷
媒の流れを整流して気液の分離面を安定化させることが
でき、かつ重力による上下方向の分離に加えて旋回時の
遠心力による半径方向の分離を行うことができるので、
上記請求項１の発明による効果を高めることができる。

【００３２】請求項３の発明によれば、テーパ状周面に
沿って二相冷媒の旋回流を形成することにより、二相冷
媒の旋回性を良好にすることができるので、上記請求項
２の発明による効果を高めることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の実施例に係る分岐器の縱断面図であ
る。

【図２】図１のII−II線断面図である。

【図３】分岐器が傾いた状態を示す図１相当図である。

【図４】分岐器をマルチタイプの空気調和装置の冷媒回
路に用いた場合の冷媒回路図である。

【図５】従来例１の概略縱断面図である。

【図６】従来例２の概略縱断面図である。

【符号の説明】

（１） 容器 （１ａ） 円錐面（テーパ状周面） （２） 流入管 （３） 流出管 （４） スリット（気相部取込口） （５） 液相部取込口 （Ｇ） 気相部 （Ｌ） 液相部

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 流入管（２）から容器（１）内に流入し
   た気液二相の冷媒が、複数の流出管（３）から流出する
   ように構成された分岐器において、 上記各流出管（３）は容器（１）の適所を貫通して上流
   側端部を該容器（１）内に略上下方向に垂下させた状態
   で配設され、 上記端部の上方位置には二相冷媒のうちの気相部（Ｇ）
   を取込むための気相部取込口（４）が、また下方位置に
   は液相部（Ｌ）を取込むための液相部取込口（５）がそ
   れぞれ設けられていることを特徴とする分岐器。
2. 【請求項２】 容器（１）は横断面が略円形状の内周面
   を有し、 流入管（２）は上記容器（１）内に流入する二相冷媒が
   上記内周面に沿って旋回流を形成するように配設され、 各流出管（３）の気相部取込口（４）は容器（１）内の
   中心側位置にそれぞれ設けられていることを特徴とする
   請求項１記載の分岐器。
3. 【請求項３】 容器（１）の内周面の少なくとも一部に
   は、上方に向けて内径が拡大するテーパ状周面（１ａ）
   が設けられていることを特徴とする請求項２記載の分岐
   器。