WO2017183444A1 - 整流用の冷媒流路を有する冷凍装置 - Google Patents

整流用の冷媒流路を有する冷凍装置 Download PDF

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    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16L—PIPES; JOINTS OR FITTINGS FOR PIPES; SUPPORTS FOR PIPES, CABLES OR PROTECTIVE TUBING; MEANS FOR THERMAL INSULATION IN GENERAL
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    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B41/00—Fluid-circulation arrangements

Definitions

  • the present invention relates to a refrigeration apparatus having a refrigerant flow path for rectification.
  • the refrigerant circulates in parts such as the compressor, heat exchanger, and motor operated valve.
  • the refrigerant proceeds as a drift in the bent pipe.
  • the uneven flow is a fluid flow in which the distribution, density ratio, pressure, or mass flow ratio of the refrigerant is not uniform in the cross section of the pipe.
  • drift is likely to occur.
  • a shunt may be installed in the refrigerant pipe for introducing the refrigerant into the heat exchanger.
  • the shunt disclosed in Patent Document 1 Japanese Patent Laid-Open No. 2002-130868
  • An object of the present invention is to uniformize the refrigerant drift with a simple configuration and to suppress noise generated from the refrigerant piping of the refrigeration apparatus.
  • the refrigeration apparatus includes a flow divider and a refrigerant flow path.
  • the diverter diverts the refrigerant that has entered from the inflow port to a plurality of exit pipes.
  • the refrigerant flow path is disposed on the upstream side of the refrigerant flow of the flow divider.
  • the refrigerant flow path includes a first pipe, a second pipe, and a rectifying space forming member.
  • the first pipe is connected to the inflow port.
  • the second pipe is located upstream of the refrigerant flow with respect to the first pipe and includes a bent portion.
  • the rectifying space forming member is disposed between the first pipe and the second pipe.
  • the length of the first pipe is not less than 4 times and not more than 60 times the inner diameter of the first pipe.
  • the flow passage area of the flow straightening space in the flow straightening space forming member is at least twice the flow passage area of the first pipe.
  • the drift of the refrigerant is at least partially uniformized by the difference between the flow passage areas of the rectifying space and the first pipe.
  • the simple structure of the rectifying space forming member can be easily provided in the piping of the refrigerant flow path. Therefore, the noise emitted from the refrigerant piping of the refrigeration apparatus can be suppressed.
  • the refrigeration apparatus according to the second aspect of the present invention is the refrigeration apparatus according to the first aspect, wherein the volume V 0 of the rectifying space and the inner diameter D 1 of the first pipe are
  • the volume of the rectifying space is equal to or greater than the volume of a cube having one side that is twice the inner diameter of the first pipe. Therefore, the rectifying space forming member is relatively small and easy to arrange in the refrigerant circuit.
  • the refrigeration apparatus according to the third aspect of the present invention is the refrigeration apparatus according to the first aspect or the second aspect.
  • the axes are not collinear.
  • Refrigeration apparatus is the refrigeration apparatus according the first aspect in any one of the third aspect, when the direction of flow of refrigerant traveling from the rectifier space to the first pipe and the Z 1 axis Furthermore, the rectification space extends in both the X 1 axis and Y 1 axis directions perpendicular to the Z 1 axis.
  • the rectification space is expanded three-dimensionally. Therefore, it is easy to equalize the refrigerant flow caused by the bent portion regardless of the direction of the bent portion of the second pipe.
  • Refrigeration system is the refrigeration apparatus according to a fourth aspect, the flow direction of the refrigerant traveling in the rectifier space from the second pipe when the Z 2 axial, Z 1 axis and Z 2 axes Are not parallel.
  • the inflow direction and the outflow direction of the refrigerant form a plane. Therefore, the drift of the refrigerant is made more uniform.
  • the refrigeration apparatus is the refrigeration apparatus according to the fifth aspect, wherein the first pipe is connected to the outlet of the rectifying space forming member.
  • Rectifying space includes a projection projecting in the direction of Z 2 axes beyond the position of the discharge port.
  • the dead end portion contributes to uniform drift of the refrigerant.
  • Refrigeration apparatus is the refrigeration apparatus according to a sixth aspect, the rectifying space occupies the starting end in the direction of Z 2 axes to the end. The outlet is closer to the end than the start.
  • the first pipe is connected to the back side of the rectification space. Therefore, it is possible to optimize the effect that the flow straightening space makes the uneven flow uniform.
  • the plurality of outlet pipes are three or more outlet pipes.
  • noise generated from the refrigerant pipe can be suppressed.
  • the rectifying space forming member is relatively small and can be easily arranged in the refrigerant circuit.
  • the refrigeration apparatus increases the degree of freedom in designing the refrigerant flow path.
  • the refrigeration apparatus According to the refrigeration apparatus according to the fourth aspect of the present invention, it is easy to equalize the refrigerant flow caused by the bent portion regardless of the direction of the bent portion of the second pipe.
  • the refrigerant drift is made more uniform.
  • the dead end part contributes to the uniform flow of the refrigerant.
  • the effect of uniforming the drift in the rectifying space can be optimized.
  • the refrigerant can be efficiently dispersed in the subsequent refrigerant circuit.
  • FIG. 3 is a refrigerant circuit diagram of the refrigeration apparatus 90.
  • FIG. It is a schematic diagram which shows the external appearance of the shunt 50 and the rectification
  • 4 is a schematic diagram showing dimensions of a refrigerant flow path 60.
  • FIG. It is a schematic diagram which shows the external appearance of the shunt 50 and the rectification
  • FIG. 1 is a refrigerant circuit diagram of a refrigeration apparatus 90 according to an embodiment of the present invention.
  • the refrigeration apparatus 90 is a heat pump device such as an air conditioner, a refrigerator, a water heater, or a floor heater.
  • the refrigerant circuit of the refrigeration apparatus 90 includes a heat source unit 10, a utilization unit 20, and a refrigerant communication pipe 30.
  • the heat source unit 10 is for generating cold or warm heat.
  • the heat source unit 10 functions as a cold heat source when the refrigeration apparatus 90 performs a cold heat utilization operation, and functions as a heat source when the refrigeration apparatus 90 performs a warm heat utilization operation.
  • the heat source unit 10 includes a compressor 11, a four-way switching valve 12, a heat source heat exchanger 13, a heat source fan 14, a flow divider 50, a rectifying refrigerant flow path 60, a heat source expansion valve 15, a gas closing valve 16, and a liquid closing valve. 17.
  • (2-1-1) Compressor 11 The compressor 11 compresses the low-pressure gas refrigerant sucked from the suction port 11a, and discharges the high-pressure gas refrigerant from the discharge port 11b in the direction of arrow E in the drawing.
  • the four-way switching valve 12 connects in the solid line in the figure when performing the cold heat utilization operation, and circulates the refrigerant in the direction of the arrow C in the refrigerant circuit.
  • the four-way switching valve 12 performs a broken line connection when performing a heat utilization operation, and circulates the refrigerant in the direction of the arrow H in the refrigerant circuit.
  • Heat source heat exchanger 13 exchanges heat between the refrigerant circulating in the refrigerant circuit and a heat exchange target such as air or water.
  • the heat source heat exchanger 13 functions as a refrigerant condenser in the case of the cold utilization operation, and functions as a refrigerant evaporator in the case of the heat utilization operation.
  • Heat source fan 14 The heat source fan 14 is provided when the refrigerant exchanges heat with air, and promotes heat exchange of the heat source heat exchanger 13.
  • the flow divider 50 is for uniformly distributing the gas-liquid two-phase refrigerant flowing in the direction of the arrow H in FIG. 1 to each part of the heat source heat exchanger 13 in the operation using heat.
  • the flow divider 50 includes a base 53 and four outlet pipes connected to the base 53, that is, a first outlet pipe 51a, a second outlet pipe 51b, a third outlet pipe 51c, and a fourth outlet.
  • a pipe 51d is provided.
  • the base 53 is a hollow member provided with an inflow port 52. The refrigerant flowing in from the inflow port 52 passes through the internal space of the base 53 and is distributed to the four outlet pipes.
  • the X 1 axis, Y 1 axis, and Z 1 axis in the figure are axes that are orthogonal to each other.
  • the Z 1 axis corresponds to the longitudinal direction of the first pipe 61 described later.
  • the second outlet pipe 51b and the fourth outlet pipe 51d are spaced X 1 axial direction.
  • the first outlet pipe 51a and the third outlet pipe 51c are spaced Y 1 axially.
  • Rectification refrigerant flow path 60 The rectifying refrigerant flow path 60 is for eliminating the drift of the gas-liquid two-phase refrigerant flowing in the direction of arrow H in FIG.
  • the term “uneven flow” as used herein refers to a fluid flow in which the distribution, density ratio, pressure, or mass flow rate ratio of the refrigerant is not uniform in the cross section of the pipe.
  • the refrigerant flow path 60 improves the accuracy of uniformity in refrigerant distribution by the flow divider 50.
  • the refrigerant flow path 60 includes a first pipe 61 connected to the flow divider 50, a rectifying space forming member 70 connected to the first pipe 61, and a second pipe 62 connected to the rectifying space forming member 70.
  • the first pipe 61 is linear, and the second pipe 62 has at least one bent portion 63.
  • One end of the first pipe 61 is connected to the inlet 52 of the flow divider 50, and the other end is connected to the outlet 74 of the rectifying space forming member 70.
  • the second pipe 62 has a downstream section 62 a connected to the inlet 72 of the rectifying space forming member 70.
  • Heat source expansion valve 15 is an electric valve whose opening degree can be adjusted, and has a function of depressurizing the refrigerant.
  • Gas shut-off valve 16 is an openable / closable valve for switching connection or closing between the gas refrigerant communication pipe 31 and the refrigerant circuit in the heat source unit 10.
  • the liquid closing valve 17 is an openable / closable valve that switches connection or closing between the liquid refrigerant communication pipe 32 and the refrigerant circuit in the heat source unit 10.
  • the utilization heat exchanger 22 performs heat exchange between the refrigerant circulating in the refrigerant circuit and a heat exchange target such as air or water.
  • the utilization heat exchanger 22 functions as a refrigerant evaporator in the cold utilization operation, and functions as a refrigerant condenser in the heat utilization operation.
  • (2-2-2) Fan 23 used The use fan 23 is provided when the refrigerant exchanges heat with air, and promotes heat exchange of the use heat exchanger 22.
  • Refrigerant communication pipe 30 moves the refrigerant between the heat source unit 10 and the utilization unit 20.
  • Gas refrigerant communication pipe 31 moves the gas refrigerant from the heat source unit 10 to the utilization unit 20 or in the opposite direction.
  • the gas-liquid two-phase refrigerant enters the utilization unit 20 through the opened liquid closing valve 17 and the liquid refrigerant communication pipe 32 in this order.
  • the gas-liquid two-phase refrigerant reaches the utilization heat exchanger 22, where it provides cold heat to the user in the process of evaporating into a low-pressure gas refrigerant.
  • the low-pressure gas refrigerant enters the heat source unit 10 through the gas refrigerant communication pipe 31 and the opened gas closing valve 16 in this order.
  • the low-pressure gas refrigerant is sucked into the compressor 11 after passing through the four-way switching valve 12.
  • the four-way switching valve 12 of the heat source unit 10 performs the connection indicated by the broken line.
  • the refrigerant circulates in the refrigerant circuit in the direction of arrow H.
  • the compressor 11 discharges the high-pressure gas refrigerant in the direction of arrow E.
  • the high-pressure gas refrigerant passes through the four-way switching valve 12 and then enters the utilization unit 20 through the opened gas closing valve 16 and the gas refrigerant communication pipe 31 in order.
  • the high-pressure gas refrigerant reaches the use heat exchanger 22 and provides heat to the user in the process of condensing there to become a high-pressure liquid refrigerant.
  • the high-pressure liquid refrigerant enters the heat source unit 10 through the liquid refrigerant communication pipe 32 and the opened liquid closing valve 17 in order.
  • the high-pressure liquid refrigerant reaches the heat source expansion valve 15, where it is decompressed and becomes a gas-liquid two-phase refrigerant.
  • the gas-liquid two-phase refrigerant sequentially passes through the rectifying refrigerant flow path 60 and the flow divider 50, reaches the heat source heat exchanger 13, and evaporates there to become a low-pressure gas refrigerant.
  • the low-pressure gas refrigerant is sucked into the compressor 11 through the four-way switching valve 12.
  • FIG. 3 schematically shows the refrigerant flow path 60.
  • the second pipe 62 is located on the upstream side of the refrigerant, and the flow divider 50 is located on the downstream side.
  • the refrigerant flowing through the downstream section 62 a of the second pipe 62 enters the rectifying space 71 of the rectifying space forming member 70 from the inlet 72 and exits from the outlet 74 to the first pipe 61.
  • the Z 1 axis is the refrigerant outflow direction from the rectifying space 71
  • the Z 2 axis is the refrigerant inflow direction into the rectifying space 71.
  • the Z 1 axis corresponds to the longitudinal direction of the first pipe 61.
  • the Z 2 axis corresponds to the longitudinal direction of the downstream section 62 a of the second pipe 62.
  • the refrigerant flowing through the downstream section 62a is uneven due to the bent portion 63 and other causes of the second pipe 62.
  • the rectifying space 71 extends from the start end 75 to the end end 77 in the Z 2 axis direction over the dimension L 0 and has a flow path area A 0 .
  • the flow path area A 0 is a cross-sectional area of the rectifying space 71 when cut along a plane perpendicular to the Z 2 axis direction.
  • the rectifying space 71 extends in both the X 1 axis and Y 1 axis directions, and has a volume V 0 .
  • the distance from the start end 75 to the discharge port 74 is longer than the distance from the discharge port 74 to the end 77.
  • the discharge port 74 is provided closer to the end 77 than the start 75.
  • the discharge port 74 is located at a position closer to the start end 75 by a predetermined dimension than the position of the terminal end 77, thereby forming a protrusion 78 protruding in the Z 2 axis direction in the rectifying space 71.
  • the first pipe 61 extends from the outlet 74 of the rectifying space forming member 70 to the inlet 52 of the flow distributor 50.
  • the Z 1 axis typically intersects the Z 2 axis.
  • the angle formed by the Z 1 axis and the Z 2 axis is preferably 90 °, but may be other than 0 °.
  • a configuration in which the Z 1 axis and the Z 2 axis are parallel and the axes of the first pipe 61 and the second pipe 62 are off the same straight line is also possible.
  • the Z 2 axis typically coincides with the aforementioned Y 1 axis, but does not necessarily have to coincide.
  • the refrigerant typically changes its traveling direction in the rectifying space 71 and enters the first pipe 61.
  • the first pipe 61 has a length L 1, the inner diameter D 1, and a flow area A 1 of Z 1 axial direction.
  • the flow path area A 1 is a cross-sectional area of the internal space of the first pipe 61 when cut along a plane perpendicular to the Z 1 axis direction.
  • a 1 ⁇ (D 1/ 2) 2.
  • the length L 1 is not less than 4 times and not more than 60 times the inner diameter D 1 .
  • the flow passage area A 0 of the rectifying space 71 is at least twice the flow passage area A 1 of the first pipe 61.
  • the relationship is established.
  • the refrigerant travels in the first pipe 61 in the Z 1 axis direction and enters the flow divider 50.
  • the length L 1 of the first pipe 61 is not more than 60 times more than four times the inner diameter D 1, the flow path area A 0 of the rectifying space 71 is first at least twice the flow area A 1 of the pipe 61.
  • the drift of the refrigerant is at least partially uniformized by the difference in flow path area between the rectifying space 71 and the first pipe 61.
  • the length of the first pipe 61 By the length of the first pipe 61 to more than 4 times the internal diameter D 1, stabilization of the refrigerant flow through the first pipe 61 can be reduced. By the length of the first pipe 61 to less than 60 times the inner diameter D 1, it can be the size of the refrigeration system 90 to realistic.
  • the simple structure of the rectifying space forming member 70 can be easily provided in the piping of the refrigerant flow path. Therefore, noise generated from the refrigerant pipe of the refrigeration apparatus 90 can be easily suppressed.
  • the above-described mathematical relationship is established between the volume V 0 of the rectifying space 71 and the inner diameter D 1 of the first pipe 61.
  • the volume V 0 of the rectifying space 71 is not less than the volume of a cube having one side that is twice the inner diameter D 1 of the first pipe 61. Therefore, the rectifying space forming member 70 is relatively small and can be easily arranged in the refrigerant circuit.
  • the Z 1 axis typically intersects the Z 2 axis.
  • the axis of the first pipe 61 and the second pipe 62 is off the same straight line. Accordingly, since the first pipe 61 and the second pipe 62 are not aligned, the degree of freedom in designing the refrigerant flow path is increased.
  • the rectifying space 71 extends in both the X 1 axis and the Y 1 axis. Therefore, it is easy to equalize the refrigerant flow caused by the bent portion 63 regardless of the direction of the bent portion 63 of the second pipe 62.
  • the Z 1 axis typically intersects the Z 2 axis. Therefore, since the inflow direction and the outflow direction of the refrigerant form a plane, the drift of the refrigerant is made more uniform.
  • the rectifying space 71 includes a projecting portion 78, that is, a dead end portion that extends in the Z 2 axis direction from the discharge port 74. Therefore, this dead end portion contributes to uniform drift of the refrigerant.
  • the discharge port 74 is provided in a place closer to the end 77 than the start 75. Therefore, since the 1st piping 61 is connected to the back
  • FIG. 4 shows a configuration according to Modification B of the above-described embodiment of the present invention.
  • Modification B is different from the above-described embodiment in that a dead end piping part 79 is further provided at the position of the protruding part 78 of the rectifying space forming member 70.
  • the axis of the dead end piping part 79 is on the same straight line as the downstream section 62 a of the second pipe 62 and the axis.
  • the dead end piping portion 79 typically has the same inner diameter as the downstream section 62a.

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Abstract

冷凍装置（９０）は、分流器（５０）と、冷媒流路（６０）と、を備える。分流器（５０）は、流入口（５２）から入った冷媒を複数の出口配管（５１ａ～５１ｄ）に分流する。冷媒流路（６０）は、分流器（５０）の冷媒流れ上流側に配置される。冷媒流路（６０）は、第１配管（６１）と、第２配管（６２）と、整流空間形成部材（７０）と、を有する。第１配管（６１）は、流入口（５２）に接続される。第２配管（６２）は、第１配管（６１）よりも冷媒流れ上流側に位置するとともに曲げ部（６３）を含む。整流空間形成部材（７０）は、第１配管（６１）と第２配管（６２）との間に配置される。第１配管（６１）の長さ（Ｌ1）は、第１配管（６１）の内径（Ｄ1）の４倍以上６０倍以下である。整流空間形成部材（７０）の中の整流空間（７１）の流路面積（Ａ0）は、第１配管（６１）の流路面積（Ａ1）の２倍以上である。

Description

整流用の冷媒流路を有する冷凍装置
　本発明は、整流用の冷媒流路を有する冷凍装置に関する。
　冷凍装置の冷媒回路では、圧縮機、熱交換器、電動弁などの部品に冷媒が循環する。冷媒は、曲がった配管の中を偏流として進行する。偏流とは、配管の断面において冷媒の分布、密度比、圧力、または質量流量比が不均一である流体流のことである。とりわけ、冷媒が気液二相状態にある場合には、偏流が発生しやすい。熱交換器へ冷媒を導入する冷媒配管には分流器が設置される場合がある。特許文献１（特開２００２－１３０８６８号公報）が開示する分流器は、冷媒が引き起こす騒音を低減する機能を持つ。この機能は、冷媒の偏流を均一化するための絞り部材によって達成されている。
　絞り部材などの新規部品の追加は、分流器の部品点数を増加させ、コストを上昇させる。
　本発明の課題は、簡素な構成によって冷媒の偏流を均一化し、冷凍装置の冷媒配管から発される騒音を抑制することである。
　本発明の第１観点に係る冷凍装置は、分流器と、冷媒流路と、を備える。分流器は、流入口から入った冷媒を複数の出口配管に分流する。冷媒流路は、分流器の冷媒流れ上流側に配置される。冷媒流路は、第１配管と、第２配管と、整流空間形成部材と、を有する。第１配管は、流入口に接続される。第２配管は、第１配管よりも冷媒流れ上流側に位置するとともに曲げ部を含む。整流空間形成部材は、第１配管と第２配管との間に配置される。第１配管の長さは、第１配管の内径の４倍以上６０倍以下である。整流空間形成部材の中の整流空間の流路面積は、第１配管の流路面積の２倍以上である。
　この構成によれば、整流空間と第１配管の流路面積の差によって冷媒の偏流が少なくとも部分的に均一化される。整流空間形成部材という単純な構造は冷媒流路の配管に容易に設けることができる。したがって、冷凍装置の冷媒配管から発される騒音を抑制することができる。
　本発明の第２観点に係る冷凍装置は、第１観点に係る冷凍装置において、整流空間の体積Ｖ0と第１配管の内径Ｄ1が、
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000002
 の関係を満たす。
　この構成によれば、整流空間の体積は、第１配管の内径の２倍を１辺とする立方体の体積以上である。したがって、整流空間形成部材は比較的小さく、冷媒回路への配置が容易である。
　本発明の第３観点に係る冷凍装置は、第１観点または第２観点に係る冷凍装置において、整流空間に接続する箇所における第１配管の軸線、および整流空間に接続する箇所における第２配管の軸線が同一直線上にない。
　この構成によれば、第１配管と第２配管が整列しない。したがって、冷媒流路の設計に自由度が増す。
　本発明の第４観点に係る冷凍装置は、第１観点から第３観点のいずれか１つに係る冷凍装置において、整流空間から第１配管へ進行する冷媒の流出方向をＺ1軸としたときに、整流空間がＺ1軸に垂直なＸ1軸およびＹ1軸のいずれの方向にも拡がる。
　この構成によれば、整流空間は３次元的に広がる。したがって、第２配管が有する曲がり部がいかなる方向にあっても、曲がり部に起因する冷媒の偏流を均一化しやすい。
　本発明の第５観点に係る冷凍装置は、第４観点に係る冷凍装置において、第２配管から整流空間へ進行する冷媒の流入方向をＺ2軸としたときに、Ｚ1軸とＺ2軸は平行でない。
　この構成によれば、冷媒の流入方向と流出方向が平面をつくる。したがって、冷媒の偏流がより均一化される。
　本発明の第６観点に係る冷凍装置は、第５観点に係る冷凍装置において、第１配管が整流空間形成部材の排出口に接続される。整流空間は、排出口の位置を越えてＺ2軸の方向に突出する突出部を含む。
　この構成によれば、整流空間において、排出口よりもＺ2軸方向に広がる部分が行き止まり部分を形成する。したがって、行き止まり部分が冷媒の偏流の均一化に寄与する。
　本発明の第７観点に係る冷凍装置は、第６観点に係る冷凍装置において、整流空間がＺ2軸の方向に始端から終端までを占める。排出口は始端より終端に近い。
　この構成によれば、第１配管は整流空間の奥側に接続される。したがって、整流空間が偏流を均一する効果を最適化できる。
　本発明の第８観点に係る冷凍装置は、第１観点から第７観点のいずれか１つに係る冷凍装置において、複数の出口配管は３以上の出口配管である。
　この構成によれば、均一化された３つ以上の冷媒流が分流器から排出される。したがって、後段の冷媒回路で効率よく冷媒を分散できる。
　本発明の第１観点に係る冷凍装置によれば、冷媒配管から発される騒音を抑制することができる。
　本発明の第２観点に係る冷凍装置によれば、整流空間形成部材は比較的小さく、冷媒回路への配置が容易である。
　本発明の第３観点に係る冷凍装置によれば、冷媒流路の設計に自由度が増す。
　本発明の第４観点に係る冷凍装置によれば、第２配管が有する曲がり部がいかなる方向にあっても、曲がり部に起因する冷媒の偏流を均一化しやすい。
　本発明の第５観点に係る冷凍装置によれば、冷媒の偏流がより均一化される。
　本発明の第６観点に係る冷凍装置によれば、行き止まり部分が冷媒の偏流の均一化に寄与する。
　本発明の第７観点に係る冷凍装置によれば、整流空間が偏流を均一する効果を最適化できる。
　本発明の第８観点に係る冷凍装置によれば、後段の冷媒回路で効率よく冷媒を分散できる。
冷凍装置９０の冷媒回路図である。 本発明の一実施形態に係る冷凍装置９０に搭載される分流器５０および整流用の冷媒流路６０の外観を示す模式図である。 冷媒流路６０の寸法を示す模式図である。 本発明の変形例Ｂに係る冷凍装置９０に搭載される分流器５０および整流用の冷媒流路６０の外観を示す模式図である。
　以下、本発明に係る空気調和装置の実施形態について、図面を用いて説明する。なお、本発明にかかる空気調和装置の具体的な構成は、下記の実施形態に限られるものではなく、発明の要旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。
　（１）全体構成
　図１は、本発明の一実施形態に係る冷凍装置９０の冷媒回路図である。冷凍装置９０は、例えば空気調和機、冷蔵庫、給湯機、床暖房装置などのヒートポンプ装置である。冷凍装置９０の冷媒回路は、熱源ユニット１０、利用ユニット２０、冷媒連絡配管３０を備える。
　（２）詳細構成
　（２－１）熱源ユニット１０
　熱源ユニット１０は、冷熱または温熱を発生させるためのものである。熱源ユニット１０は、冷凍装置９０が冷熱利用運転を行う際には冷熱源として機能し、冷凍装置９０が温熱利用運転を行う際には温熱源として機能する。熱源ユニット１０は、圧縮機１１、四路切替弁１２、熱源熱交換器１３、熱源ファン１４、分流器５０、整流用の冷媒流路６０、熱源膨張弁１５、ガス閉鎖弁１６、液閉鎖弁１７を有する。
　（２－１－１）圧縮機１１
　圧縮機１１は、吸入ポート１１ａから吸入した低圧ガス冷媒を圧縮して、吐出ポート１１ｂから高圧ガス冷媒を図中の矢印Ｅの方向へ吐出する。
　（２－１－２）四路切替弁１２
　四路切替弁１２は、冷熱利用運転を行う場合には図中の実線の接続を行い、冷媒回路内で冷媒を矢印Ｃの方向に循環させる。四路切替弁１２は、温熱利用運転を行う場合には破線の接続を行い、冷媒回路内で冷媒を矢印Ｈの方向に循環させる。
　（２－１－３）熱源熱交換器１３
　熱源熱交換器１３は、冷媒回路を循環する冷媒と、空気または水などの熱交換対象との間で熱交換を行わせる。熱源熱交換器１３は、冷熱利用運転の場合には冷媒の凝縮器として機能し、温熱利用運転の場合には冷媒の蒸発器として機能する。
　（２－１－４）熱源ファン１４
　熱源ファン１４は、冷媒が空気と熱交換を行う場合に設けられ、熱源熱交換器１３の熱交換を促進する。
　（２－１－５）分流器５０
　分流器５０は、温熱利用運転において、図１の矢印Ｈの方向に流れる気液二相冷媒を、熱源熱交換器１３の各部に均一に分配するためのものである。
　図２に示すように、分流器５０は、基部５３と、基部５３に接続された４本の出口配管、すなわち第１出口配管５１ａ、第２出口配管５１ｂ、第３出口配管５１ｃ、第４出口配管５１ｄを有する。基部５３は流入口５２を設けられた中空の部材である。流入口５２から流入した冷媒は、基部５３の内部空間を経て、４本の出口配管に分配される。
　図中のＸ1軸、Ｙ1軸、Ｚ1軸は相互に直行する軸である。Ｚ1軸は後述する第１配管６１の長手方向に相当する。第２出口配管５１ｂと第４出口配管５１ｄはＸ1軸方向に離間している。第１出口配管５１ａと第３出口配管５１ｃはＹ1軸方向に離間している。
　（２－１－６）整流用の冷媒流路６０
　整流用の冷媒流路６０は、温熱利用運転において、図１の矢印Ｈの方向に流れる気液二相冷媒の偏流を解消するためのものである。ここでいう「偏流」とは、配管の断面において冷媒の分布、密度比、圧力、または質量流量比が不均一である流体流のことである。冷媒流路６０は、分流器５０による冷媒の分配における均一さの精度を向上させる。冷媒流路６０は、分流器５０に接続される第１配管６１、第１配管６１に接続される整流空間形成部材７０、および、整流空間形成部材７０に接続される第２配管６２を有する。
　図２に示すように、第１配管６１は直線状であり、第２配管６２は少なくとも１つの曲げ部６３を有する。第１配管６１は、その一端が分流器５０の流入口５２に接続され、他端が整流空間形成部材７０の排出口７４に接続されている。第２配管６２は、その下流区間６２ａが整流空間形成部材７０の流入口７２に接続されている。
　（２－１－７）熱源膨張弁１５
　図１に戻り、熱源膨張弁１５は開度調整可能な電動弁であり、冷媒を減圧させる機能を有する。
　（２－１－８）ガス閉鎖弁１６
　　ガス閉鎖弁１６は、ガス冷媒連絡配管３１と熱源ユニット１０内の冷媒回路との接続または閉鎖を切り替える開閉可能な弁である。
　（２－１－９）液閉鎖弁１７
　　液閉鎖弁１７は、液冷媒連絡配管３２と熱源ユニット１０内の冷媒回路との接続または閉鎖を切り替える開閉可能な弁である。
　（２－２）利用ユニット２０
　（２－２－１）利用熱交換器２２
　利用熱交換器２２は、冷媒回路を循環する冷媒と、空気または水などの熱交換対象との間で熱交換を行わせる。利用熱交換器２２は、冷熱利用運転の場合には冷媒の蒸発器として機能し、温熱利用運転の場合には冷媒の凝縮器として機能する。
　（２－２－２）利用ファン２３
　利用ファン２３は、冷媒が空気と熱交換を行う場合に設けられ、利用熱交換器２２の熱交換を促進する。
　（２－３）冷媒連絡配管３０
　冷媒連絡配管３０は、熱源ユニット１０と利用ユニット２０の間で冷媒を移動させる。
　（２－３－１）ガス冷媒連絡配管３１
　ガス冷媒連絡配管３１は、ガス冷媒を熱源ユニット１０から利用ユニット２０へ、またはその逆方向に移動させる。
　（２－３－２）液冷媒連絡配管３２
　ガス冷媒連絡配管３１は、液冷媒または気液二相冷媒を熱源ユニット１０から利用ユニット２０へ、またはその逆方向に移動させる。
　（３）基本動作
　（３－１）冷熱利用運転
　図１において、熱源ユニット１０の四路切替弁１２は実線で示される接続を行う。冷媒は、冷媒回路を矢印Ｃの方向に循環する。圧縮機１１は高圧ガス冷媒を矢印Ｅの方向に吐する。高圧ガス冷媒はその後、四路切替弁１２を経て熱源熱交換器１３へ到達し、そこで凝縮して高圧液冷媒になる。高圧液冷媒は、分流器５０および整流用の冷媒流路６０を順に経て、熱源膨張弁１５へ到達し、そこで減圧されて気液二相冷媒になる。気液二相冷媒は、開放された液閉鎖弁１７および液冷媒連絡配管３２を順に経て、利用ユニット２０に入る。気液二相冷媒は利用熱交換器２２に到達し、そこで蒸発して低圧ガス冷媒になる過程で利用者に冷熱を提供する。低圧ガス冷媒は、ガス冷媒連絡配管３１および開放されたガス閉鎖弁１６を順に経て、熱源ユニット１０へ入る。低圧ガス冷媒は四路切替弁１２を通過した後、圧縮機１１に吸入される。
　（３－２）温熱利用運転
　図１において、熱源ユニット１０の四路切替弁１２は破線で示される接続を行う。冷媒は、冷媒回路を矢印Ｈの方向に循環する。圧縮機１１は高圧ガス冷媒を矢印Ｅの方向に吐する。高圧ガス冷媒はその後、四路切替弁１２を通過した後、開放されたガス閉鎖弁１６およびガス冷媒連絡配管３１を順に経て利用ユニット２０に入る。高圧ガス冷媒は、利用熱交換器２２に到達し、そこで凝縮して高圧液冷媒になる過程で利用者に温熱を提供する。高圧液冷媒は、液冷媒連絡配管３２および開放された液閉鎖弁１７を順に経て、熱源ユニット１０へ入る。高圧液冷媒は、熱源膨張弁１５へ到達し、そこで減圧されて気液二相冷媒になる。気液二相冷媒は、整流用の冷媒流路６０および分流器５０を順に経て、熱源熱交換器１３へ到達し、そこで蒸発して低圧ガス冷媒になる。低圧ガス冷媒は、四路切替弁１２を経て圧縮機１１に吸入される。
　（４）詳細構造
　図３は冷媒流路６０を模式的に示している。温熱利用運転において、冷媒の上流側に位置するのは第２配管６２であり、下流側に位置するのは分流器５０である。
　第２配管６２の下流区間６２ａを流れる冷媒は、整流空間形成部材７０の整流空間７１へ流入口７２から入り、排出口７４から第１配管６１へ出る。Ｚ1軸は整流空間７１からの冷媒の流出方向であり、Ｚ2軸は整流空間７１への冷媒の流入方向である。前述したとおり、Ｚ1軸は第１配管６１の長手方向に相当する。また、Ｚ2軸は第２配管６２の下流区間６２ａの長手方向に相当する。第２配管６２が有する曲げ部６３その他の原因により、下流区間６２ａを流れる冷媒は偏流となっている。
　整流空間７１は、Ｚ2軸方向に始端７５から終端７７まで寸法Ｌ0にわたり延びており、流路面積Ａ0を有している。ここで、流路面積Ａ0とは、Ｚ2軸方向に垂直な平面で切断した場合の整流空間７１の断面積である。さらに、整流空間７１は、前述のＸ1軸およびＹ1軸のいずれの方向にも広がっており、体積Ｖ0を有する。
　整流空間形成部材７０において、始端７５から排出口７４までの距離は、排出口７４から終端７７までの距離よりも長い。換言すれば、排出口７４は始端７５よりも終端７７に近い場所に設けられている。好ましくは、排出口７４は終端７７の位置よりも始端７５に所定の寸法だけ近づけた場所にあり、それによって整流空間７１においてＺ2軸方向に突出した突出部７８が形成されている。
　第１配管６１は、Ｚ1軸方向に、整流空間形成部材７０の排出口７４から分流器５０の流入口５２まで延びている。Ｚ1軸は典型的にはＺ2軸と交差する。Ｚ1軸とＺ2軸のなす角度は好ましくは９０°であるが、それ以外の０°以外の角度とすることも可能である。代替的に、Ｚ1軸とＺ2軸が平行であり、かつ第１配管６１第２配管６２の軸線が同一直線上から外れている構成も可能である。Ｚ2軸は典型的には前述のＹ1軸と一致するが、必ずしも一致する必要はない。冷媒は整流空間７１において典型的には進行方向を変え、第１配管６１へ入る。
　第１配管６１は、長さＬ1と、内径Ｄ1と、Ｚ1軸方向の流路面積Ａ1とを有する。ここで、流路面積Ａ1とは、Ｚ1軸方向に垂直な平面で切断した場合の第１配管６１の内部空間の断面積である。第１配管６１が円管である場合には、Ａ1＝π（Ｄ1／２）2である。長さＬ1は内径Ｄ1の４倍以上６０倍以下である。整流空間７１の流路面積Ａ0は第１配管６１の流路面積Ａ1の２倍以上である。好ましくは、整流空間７１の体積Ｖ0と第１配管６１の内径Ｄ1の間には、
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000003
 の関係が成立する。冷媒は第１配管６１の中をＺ1軸方向に進行して、分流器５０へ入る。
　（５）特徴
　（５－１）
　第１配管６１の長さＬ1が内径Ｄ1の４倍以上６０倍以下であり、整流空間７１の流路面積Ａ0が第１配管６１の流路面積Ａ1の２倍以上である。
　この構成によれば、整流空間７１と第１配管６１の流路面積の差によって冷媒の偏流が少なくとも部分的に均一化される。
　第１配管６１の長さを内径Ｄ1の４倍以上にすることによって、第１配管６１を流れる冷媒流の安定化が図れる。第１配管６１の長さを内径Ｄ1の６０倍以下にすることによって、冷凍装置９０のサイズを現実的なものにできる。
　整流空間形成部材７０という単純な構造は冷媒流路の配管に容易に設けることができる。したがって、冷凍装置９０の冷媒配管から発される騒音を容易に抑制することができる。
　（５－２）
　本発明が採用可能な一構成では、整流空間７１の体積Ｖ0と第１配管６１の内径Ｄ1の間には、上述の数式の関係が成立する。この構成によれば、整流空間７１の体積Ｖ0は、第１配管６１の内径Ｄ1の２倍を１辺とする立方体の体積以上である。したがって、整流空間形成部材７０は比較的小さく、冷媒回路への配置が容易である。
　（５－３）
　Ｚ1軸は典型的にはＺ2軸と交差する。あるいは、Ｚ1軸とＺ2軸が平行であっても、第１配管６１第２配管６２の軸線が同一直線上から外れている。したがって、第１配管６１と第２配管６２が整列しないので、冷媒流路の設計に自由度が増す。
　（５－４）
　整流空間７１は、Ｘ1軸およびＹ1軸のいずれの方向にも広がっている。したがって、第２配管６２が有する曲げ部６３がいかなる方向にあっても、曲げ部６３に起因する冷媒の偏流を均一化しやすい。
　（５－５）
　Ｚ1軸は典型的にはＺ2軸と交差する。したがって、冷媒の流入方向と流出方向が平面をつくるので、冷媒の偏流がより均一化される。
　（５－６）
　整流空間７１が突出部７８、すなわち排出口７４よりもＺ2軸方向に広がる行き止まり部分を含む。したがって、この行き止まり部分が冷媒の偏流の均一化に寄与する。
　（５－７）
　排出口７４は始端７５よりも終端７７に近い場所に設けられている。したがって、第１配管６１は整流空間７１の奥側に接続されるので、整流空間７１が偏流を均一化する効果を最適化できる。
　（６）変形例
　（６－１）変形例Ａ：出口配管の数
　上記実施形態では、出口配管の数は４であった。これに代えて、出口配管の数はそれ以外の３以上の数、例えば３、５、６であってもよい。
　この構成によれば、均一化された３つ以上の冷媒流が分流器から排出される。したがって、後段の冷媒回路で効率よく冷媒を分散できる。
　（６－２）変形例Ｂ：出口配管の数
　図４は本発明の上述の実施形態の変形例Ｂに係る構成を示す。変形例Ｂは、整流空間形成部材７０の突出部７８の箇所にさらに行き止まり配管部７９が設けられている点において、上述の実施形態と異なっている。行き止まり配管部７９の軸線は、第２配管６２の下流区間６２ａと軸線と同一直線上にある。行き止まり配管部７９は典型的には下流区間６２ａと同じ内径を有する。
　行き止まり配管部７９のＺ2軸方向の長さを最適に調整することで、偏流を効果的に解消できる場合がある。
　　　５０　　　分流器
　　　５１ａ　　第１出口配管
　　　５１ｂ　　第２出口配管
　　　５１ｃ　　第３出口配管
　　　５１ｄ　　第４出口配管
　　　５２　　　流入口
　　　５３　　　基部
　　　６０　　　冷媒流路
　　　６１　　　第１配管
　　　６２　　　第２配管
　　　６３　　　曲がり部
　　　７０　　　整流空間形成部材
　　　７１　　　整流空間
　　　７２　　　流入口
　　　７４　　　排出口
　　　７５　　　始端
　　　７７　　　終端
　　　７８　　　突出部
　　　７９　　　行き止まり配管部
　　　Ａ0　　　整流空間の流路面積
　　　Ｖ0　　　整流空間の体積
　　　Ｌ0　　　整流空間の始端から終端までの寸法
　　　Ｌ1　　　第１配管の長さ
　　　Ｄ1　　　第１配管の内径
　　　Ａ1　　　第１配管の流路面積
　　　Ｘ1　　　直行する軸
　　　Ｙ1　　　直行する軸
　　　Ｚ1　　　整流空間からの冷媒の流出方向
　　　Ｚ2　　　整流空間への冷媒の流入方向
特開２００２－１３０８６８号公報

Claims (8)

  1. 　流入口（５２）から入った冷媒を複数の出口配管（５１ａ～５１ｄ）に分流する分流器（５０）と、
    　前記分流器の冷媒流れ上流側に配置される冷媒流路（６０）と、
    を備え、
    　前記冷媒流路が、
    　　前記流入口（５２）に接続される第１配管（６１）と、
    　　前記第１配管よりも冷媒流れ上流側に位置するとともに曲げ部（６３）を含む第２配管（６２）と、
    　　前記第１配管（６１）と前記第２配管（６２）との間に配置される整流空間形成部材（７０）と、
    を有し、
    　前記第１配管の長さ（Ｌ1）が前記第１配管の内径（Ｄ1）の４倍以上６０倍以下であり、
    　前記整流空間形成部材の中の整流空間（７１）の流路面積（Ａ0）が前記第１配管の流路面積（Ａ1）の２倍以上である、
    冷凍装置（９０）。
  2. 　前記整流空間の体積Ｖ0と前記第１配管の前記内径Ｄ1が、
    Figure JPOXMLDOC01-appb-M000001
     の関係を満たす、
    請求項１に記載の冷凍装置。
  3. 　前記整流空間に接続する箇所における前記第１配管の軸線、および前記整流空間に接続する箇所における前記第２配管の軸線が同一直線上にない、
    請求項１または請求項２に記載の冷凍装置。
  4. 　前記整流空間から前記第１配管へ進行する前記冷媒の流出方向をＺ1軸としたときに、前記整流空間が前記Ｚ1軸に垂直なＸ1軸およびＹ1軸のいずれの方向にも拡がる、
    請求項１から３のいずれか１つに記載の冷凍装置。
  5. 　前記第２配管から前記整流空間へ進行する前記冷媒の流入方向をＺ2軸としたときに、前記Ｚ1軸と前記Ｚ2軸は平行でない、
    請求項４に記載の冷凍装置。
  6. 　前記第１配管は前記整流空間形成部材の排出口（７４）に接続され、
    　前記整流空間は、前記排出口の位置を越えて前記Ｚ2軸の方向に突出する突出部（７８）を含む、
    請求項５に記載の冷凍装置。
  7. 　前記整流空間は前記Ｚ2軸の方向に始端（７５）から終端（７７）までを占め、
    　前記排出口は前記始端より前記終端に近い、
    請求項６に記載の冷凍装置。
  8. 　前記複数の出口配管は３以上の出口配管である、
    請求項１から７のいずれか１つに記載の冷凍装置。
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