JPH11257801A - 冷媒分流器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 冷凍機用蒸発器などの熱交換器に対して冷媒
を分配する冷媒分流器において、その器体鉛直方向の設
置角精度を緩和するとともに分流性能を向上させ、かつ
コンパクト化を図る。 【解決手段】 １本の冷媒供給路１ａと複数本の冷媒分
流路２ｂ，２ｃとの間に、気液混合状態の冷媒流Ｒを収
束させることによって増速させる絞り部１ｂと該絞り部
１ｂの同一延長線上にあって当該絞り部１ｂを介して供
給される冷媒流Ｒを衝突させることによって均一に撹拌
混合した後、上記複数本の冷媒分流路２ｂ，２ｃ方向に
均等に分流させる凹球面状の冷媒流衝突部２ａとを設け
た。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本願発明は、例えば冷凍機用
の熱交換器等に使用される冷媒分流器に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】例えば特開平２−２７５２６６号公報に
示されるように、冷凍機用蒸発器等の複数本の伝熱流路
を備えた熱交換器に対して熱交換媒体としての冷媒を供
給して循環させる場合、各伝熱流路に対して均等に冷媒
を分配する必要がある。

【０００３】そして、そのための手段として１本の冷媒
供給路から複数本の冷媒分流路に対して均等に冷媒を分
流させる冷媒分流器が用いられている。

【０００４】このような従来の冷媒分流器３０の構造の
一例を図８に示す。

【０００５】すなわち、該冷媒分流器３０は大径の筒体
状器体の内部に所定容積の冷媒分配空間３０ａを有し、
その底部側に冷媒供給路３１を、また天井部側両端に第
１，第２の複数の冷媒分流路３２ａ，３２ｂを設けて構
成されており、上記底部側冷媒供給路３１から上方に向
けて供給される気液混合冷媒を一旦筒体状器体内部の冷
媒分配空間３０ａに導入した後、上記天井部側第１，第
２の冷媒分流路３２ａ，３２ｂに均等に分流させるよう
になっている。

【０００６】そして、該冷媒分流器３０は、その第１，
第２の冷媒分流路３２ａ，３２ｂを、例えば図９に示す
ように冷凍機用蒸発器等のクロスフィン熱交換器２０の
複数本の伝熱管２０ａ，２０ａ・・・への冷媒分配管７
ａ，７ｂに接続するとともに、冷媒供給路３１を冷媒供
給管３に接続することにより、機能させる。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記従来の冷
媒分流器３０は、図８から明らかなように、器体および
器体内部の冷媒分配空間３０ａが大きく、コンパクト化
できない欠点があるとともに、冷媒供給路３１を介して
導入された環状流状態の気液混合冷媒が、通路径の拡大
により相当な圧損を生じるとともに、その液成分が冷媒
分配空間３０ａの管壁側に寄った流れとなって、重力の
作用で冷媒分配空間３０ａの下部に液留まりが生じるよ
うになる一方、中央部側にガス成分が集中するようにな
り、器体の鉛直方向の設置角精度を相当に高精度に保っ
た状態で設置しないと、上記第１，第２の各冷媒分流路
３２ａ，３２ｂに対して適切かつ均等な冷媒の分配供給
ができなくなる問題が生じる。

【０００８】さらに、器体そのものが大きいために例え
ば図９に示す伝熱管２０ａ，２０ａの出口側ヘッダ（合
流管）１２等の他の部品とも干渉しやすくなり、レイア
ウトや組付け作業に支障をきたす問題もある。

【０００９】本願発明は、以上のような問題を解決する
ためになされたもので、冷媒供給路と冷媒分流路との間
に、気液混合状態の冷媒流を収束させることによって増
速させる絞り部と該絞り部の同一延長線上にあって当該
絞り部を介して供給される高速の冷媒流を衝突させるこ
とによって均一に撹拌混合した後、上記冷媒分流路方向
に均等に分流させる凹球面状の冷媒流衝突部とを設け、
冷媒分流器の器体設置角精度を緩和するとともに分流性
能を向上させ、かつ十分なコンパクト化を図り得るよう
にした低圧損の冷媒分流器を提供することを目的とする
ものである。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本願発明は、上記の目的
を達成するために、例えば図１〜図７に示す次のような
課題解決手段を備えて構成されている。

【００１１】すなわち、本願発明の冷媒分流器１０は、
冷媒供給路１ａと冷媒分流路２ｂ，２ｃとの間に、気液
混合状態の冷媒流Ｒを収束させることによって増速させ
る絞り部１ｂと該絞り部１ｂの同一延長線上にあって当
該絞り部１ｂを介して供給される冷媒流Ｒを衝突させる
ことによって均一に撹拌混合した後、上記冷媒分流路２
ｂ，２ｃ方向に均等に分流させる凹球面状の冷媒流衝突
部２ａとを設けている。

【００１２】この冷媒分流器１０では、上記冷媒供給路
１ａに導入された気液混合状態の冷媒流Ｒは、先ず上記
絞り部１ｂ部分で次第に流路径を絞られることにより増
速され、重力の影響を受けにくくなる。

【００１３】したがって、従来の冷媒分流器で問題にな
っていた鉛直方向の設置角精度如何によって分流性能が
変わる欠点を解決することができる。

【００１４】そして、上記絞り部１ｂを通って増速され
た高速の冷媒流Ｒは、やがて噴霧流となって上記同一延
長線上にある凹球面状の冷媒流衝突部２ａに正突状態で
ぶつかり、該正突状態において、冷媒中の気液が均一に
撹拌混合されるとともに、その凹球面による方向転換作
用によって流速エネルギーを大きく低下させることなく
滑らかに分流方向に流出し、均等に振り分けられて各分
流路２ｂ，２ｃに供給される。

【００１５】したがって、この冷媒分流器１０による
と、従来のように、器体およびその内部空間を大きく形
成する必要もなく、液留りや圧損も生じない。その結
果、コンパクトで分流性能の高い冷媒分流器を提供する
ことができるようになる。

【００１６】また、コンパクトになる結果、例えば冷凍
機用熱交換器２０の伝熱管出口側ヘッダ部１２等他の部
品との干渉も生じなくなる。そのため、レイアウト、配
管接続作業も容易になる。

【００１７】そして、同構成における上記絞り部１ｂか
ら上記凹球面状の冷媒流衝突部２ａへの冷媒流の噴霧角
２θは、上記絞り部１ｂの絞り径φＤおよびその長さＬ
と所定の関係をもって設定される。

【００１８】上記絞り部１ｂの絞り径φＤに対する該φ
Ｄの長さＬの比Ｌ／Ｄと同絞り部１ｂから上記冷媒流衝
突部２ａへの冷媒流噴霧角２θとの間には、所定の関係
があり、上記絞り部１ｂの径φＤとその長さＬによって
上述の冷媒流衝突部２ａに対する適切な噴霧角２θが決
定される。

【００１９】したがって、この絞り径φＤとその長さＬ
の関係を各々所望の値に選択し、適切に冷媒流衝突部２
ａの大きさを設計するようにすれば、上記冷媒分流器１
０の内部空間および器体外径を可及的に小さなものに形
成することができる。

【００２０】また、上記構成における絞り部１ｂと冷媒
流衝突部２ａとは、それぞれ別体の分割器体１，２に加
工して形成される。

【００２１】このような構成にすると、上記絞り部１
ｂ、冷媒流衝突部２ａの各々を各器体１，２に加工形成
した後、両者を接合一体化すれば良いから、加工、製作
が容易になるとともに加工精度も高くなる。

【００２２】そして、該構成を採用した場合において、
さらに上記絞り部１ｂ側分割器体１と冷媒流衝突部２ａ
側分割器体２とが略等径に形成されていると、両者を一
体化した時にコンパクトで取り扱い易いものとなり、熱
交換器等に組み付け易くなる。

【００２３】

【発明の効果】以上の結果、本願発明の冷媒分流器によ
ると、次のような効果を得ることができる。

【００２４】 冷媒供給路から冷媒分流路に到る流路
を略等径に形成できるので、従来の冷媒分流器のような
容積拡大による冷媒分流器部分での圧損が大きく低減さ
れる。

【００２５】 各分流路への分流精度が向上する。

【００２６】 分流される冷媒の気液混合状態が均一
になる。

【００２７】 大容積の器体がいらなくなり、外径が
縮小されてコンパクトになる。

【００２８】 分割器体の各々に加工を施せば良いの
で、加工が容易で、加工精度も向上する。

【００２９】

【発明の実施の形態】図１〜図７は、本願発明の実施の
形態に係る冷媒分流器の構造および作用を示している。

【００３０】先ず図１〜図４は、該冷媒分流器１０の構
造を示している。

【００３１】該冷媒分流器１０は、例えば図３および図
４に示すような、相互に略等径な冷媒供給路１ａおよび
絞り部１ｂを加工形成した第１の器体１と冷媒流衝突部
２ａおよび第１，第２の分流路２ｂ，２ｃを加工形成し
た第２の器体２とを、例えば図１および図２に示すよう
に、相互に嵌合させて接合一体化することによって単一
の器体に構成されるようになっている。

【００３２】上記第１の器体１の冷媒供給路１ａは、冷
媒流上流側端部に冷媒供給管３との接続口部４が形成さ
れているとともに冷媒流下流側端部の流路径をテーパ面
を介して所定の長さ縮小することによって流路径φＤ、
長さＬの絞り部１ｂを形成している。

【００３３】また、上記第２の器体２の冷媒流衝突部２
ａは、上記第１の器体１の冷媒供給路１ａの流路中心軸
Ｏ−Ｏ′の延長線上に中心を有する半球状の凹球面構造
に形成され、その上流側の所定径、所定長さの左右両方
向への振り分け流路６を介して上記第１の器体１側の絞
り部１ｂに対し、その開口面側を対向させた状態で設け
られている。上記左右両方向への振り分け流路６は、上
記第１の器体１の突き合わせ端面と第２の器体２の突き
合わせ端面の各々に相互に対向する半円形状の凹溝面を
形成し、それらを突き合わせることによって左右方向に
延びた断面円形の流路に形成されている。

【００３４】そして、その左右両端側の第１，第２の分
流路２ｂ，２ｃ方向に直角に曲がるコーナ部は、それぞ
れアール面状に曲成されて、それぞれ上述の対応する第
１，第２の分流路２ｂ，２ｃの冷媒流上流端に連通せし
められている。この第１，第２の分流路２ｂ，２ｃの冷
媒流下流端には、例えば図７に示すクロスフィン熱交換
器２０の各伝熱管２０ａ，２０ａ・・・への冷媒分配管
７ａ，７ｂを接続するための接続口部８ａ，８ｂが形成
されている。

【００３５】以上の構成の冷媒分流器２０では、例えば
図５に示すように、下方側冷媒供給管３から上方側冷媒
供給路１ａに導入された気液混合状態の冷媒流Ｒは、先
ず上記絞り部１ｂ部分でテーパ面を介して次第に流路径
を絞られることにより増速され、重力の影響を受けにく
くなる。

【００３６】したがって、従来の冷媒分流器で問題にな
っていた鉛直方向の設置角精度如何によって分流性能が
変わる欠点を解決することができる。

【００３７】そして、上記絞り部１ｂを通って増速され
た高速の冷媒流Ｒは、やがて噴霧流となって同一延長線
上にある凹球面状の冷媒流衝突部２ａに正突状態でぶつ
かり、該正突状態において、冷媒中の気液が均一に撹拌
混合されるとともに、その凹球面による方向転換作用に
よって流速エネルギーを大きく低下させることなく滑ら
かに左右方向に流出し、上記振り分け路６を介して左右
方向に均等に振り分けられて、上述の第１，第２の分流
路２ｂ，２ｃに供給される。

【００３８】したがって、本実施の形態の冷媒分流器１
０によると、従来のように、分流器の内部空間を大きく
形成する必要はなく、流路径を冷媒供給路１ａから第
１，第２の分流路２ｂ，２ｃに到るまで略等径に形成す
ることができるので、液留りや圧損も生じない。その結
果、鉛直方向の設置角精度も自由になり、コンパクトで
分流性能の高い冷媒分流器を提供することができるよう
になる。

【００３９】また、コンパクトになる結果、例えば図７
から明らかなように、蒸発器等のクロスフィン熱交換器
２０に適用した時に伝熱管２０ａ，２０ａ出口側のヘッ
ダ部１２等他の部品との干渉も生じなくなる。そのた
め、レイアウト、配管接続作業も容易になる。

【００４０】ところで、上述の絞り部１ｂの絞り径φＤ
に対する該絞り径φＤ部分の長さＬの比Ｌ／Ｄと同絞り
部１ｂから上記冷媒流衝突部２ａへの冷媒流の噴霧角２
θとの間には、例えば図６に示すような所定の関係があ
り、上記絞り部１ｂの絞り径φＤとその長さＬによって
上述の衝突部２ａに対する適切な冷媒流の噴霧角２θが
決定される。

【００４１】したがって、この絞り径φＤとその長さＬ
の関係を各々所望の値に選択し、上記振り分け流路６の
径を考慮して適切に冷媒流衝突部２ａの大きさを設計す
るようにすれば、上記冷媒分流器１０の器体内部空間お
よび外径を可及的に小さなものにすることができる。

【００４２】以上の結果、本実施の形態の冷媒分流器１
０によると、次のような効果を得ることができる。

【００４３】 冷媒供給路１ａから冷媒分流路２ｂ，
２ｃに到る流路を略等径に形成できるので、従来のよう
な容積拡大による冷媒分流器部分での圧損が大きく低減
される。

【００４４】 各分流路２ｂ，２ｃへの分流精度が向
上する。

【００４５】 分流される冷媒の気液混合状態が均一
になる。

【００４６】 大容積の器体がいらなくなり、外径が
縮小されてコンパクトになる。

【００４７】 第１，第２の分割器体１，２の各々に
加工を施せば良いので、加工が容易で、加工精度も向上
する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本願発明の実施の形態に係る冷媒分流器の構成
を示す左右方向（幅方向）の断面図である。

【図２】同冷媒分流器の前後方向（厚さ方向）の断面図
である。

【図３】同冷媒分流器の第１の器体と第２の器体とを一
体化する前の分割状態の左右方向（幅方向）の断面図で
ある。

【図４】同冷媒分流器の図３の状態における前後方向
（厚さ方向）の断面図である。

【図５】同冷媒分流器の作用を示す概略断面図である。

【図６】同冷媒分流器の絞り部の長さＬと絞り部の径φ
Ｄ間の寸法比率と絞り部からの冷媒流噴霧角２θとの関
係を示すグラフである。

【図７】同冷媒分流器を適用して構成したクロスフィン
熱交換器の構成を示す正面図である。

【図８】従来の冷媒分流器の構成を示す断面図である。

【図９】同従来の冷媒分流器を適用して構成したクロス
フィン熱交換器の構成を示す正面図である。

【符号の説明】

１は第１の器体、１ａは冷媒供給路、１ｂは絞り部、２
は第２の器体、２ａは衝突部、２ｂは第１の分流路、２
ｃは第２の分流路である。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 冷媒供給路（１ａ）と冷媒分流路（２
   ｂ），（２ｃ）との間に、気液混合状態の冷媒流（Ｒ）
   を収束させることによって増速させる絞り部（１ｂ）と
   該絞り部（１ｂ）の同一延長線上にあって当該絞り部
   （１ｂ）を介して供給される高速の冷媒流（Ｒ）を衝突
   させることによって均一に撹拌混合した後、上記冷媒分
   流路（２ｂ），（２ｃ）方向に均等に分流させる凹球面
   状の冷媒流衝突部（２ａ）とを設けたことを特徴とする
   冷媒分流器。
2. 【請求項２】 絞り部（１ｂ）から凹球面状の冷媒流衝
   突部（２ａ）への冷媒流噴霧角（２θ）は、絞り部（１
   ｂ）の絞り径（φＤ）および長さ（Ｌ）と所定の関係を
   もって設定されていることを特徴とする請求項１記載の
   冷媒分流器。
3. 【請求項３】 絞り部（１ｂ）と冷媒流衝突部（２ａ）
   とは、それぞれ別体の分割器体（１），（２）に加工し
   て形成されていることを特徴とする請求項１又は２記載
   の冷媒分流器。
4. 【請求項４】 絞り部（１ｂ）側分割器体（１）と冷媒
   流衝突部（２ａ）側分割器体（２）とは、略等径に形成
   され、相互に接合して一体化されていることを特徴とす
   る請求項３記載の冷媒分流器。