JP2007155308A - 分流器およびそれを用いた冷凍サイクル装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 冷媒を流入する流入路と、流入した冷媒を衝突させる衝突部と、衝突させ撹拌した冷媒を所定の分流比で分流する分流路とを単一部材の内部に形成した分流器と、この分流器を用いた冷凍サイクル装置を提供する。
【解決手段】 冷媒を導入する流入路と、冷媒を前記流入路に対し平行に分流する複数の分流路とを備え、前記流入路および前記分流路が単一の部材に形成されてなることを特徴とした。また、前記分流路に到る冷媒を所定の分流比で分流する分流手段を設けたことを特徴とした。この分流器４を用いることにより、冷凍サイクル装置の小型軽量化をはかり、耐衝撃性および耐振性を高めると共に、所定の分流比で冷媒を分流することで冷凍サイクル装置の多様化に対応できるようにした。
【選択図】 図６

Description

本発明は、分流器およびそれを用いた冷凍サイクルに係わり、より詳細には、冷媒を流入する流入路と、流入した冷媒を衝突させる衝突部と、衝突させ撹拌した冷媒を分流する分流路とを単一部材の内部に形成した分流器と、この分流器を用いた冷凍サイクル装置に関する。

従来の冷媒分配器およびそれを用いた冷凍サイクル装置として、冷媒分配器の設置状況に係わらず、冷媒が偏流して流入しても、十分に撹拌、混合し、均一に冷媒を分配できる冷媒分配器を得て、この冷媒分配器を用い、冷凍サイクル装置の性能、効率、信頼性を向上させるものとして、流入管から流入する冷媒を、混合部および分岐空間を経由して、複数の流出管に分配する際、混合部を細管で構成して均質流を得るようにした冷媒分配器が開示されるとともに、この冷媒分配器を、冷媒を循環させる冷媒流路の冷媒分岐部に設けたことを特徴とする冷凍サイクル装置が開示されていた（例えば、特許文献１参照。）。

しかしながら、上述した構成でなる冷媒分配器およびそれを用いた冷凍サイクル装置においては、冷媒分配器が、冷媒を複数の流出管に分配する冷媒分配器本体と、気液二相の冷媒を混合する混合部とからなる二種類の部材を接合した構成であることから、二種類の部材を個別に製作し、且つこれらを接合する作業を要することになってコスト的に不利になってしまうという問題点を有していた。

また同様に、こうした構成でなる冷媒分配器を用いた冷凍サイクル装置もコスト的に不利になってしまうとともに、特許文献１に添付された図１乃至図４に示すように、前記混合部が接合される前記冷媒分配器本体の外形（直径）寸法を大きくする必要があることから、上記構成でなる冷媒分配器が冷凍サイクル装置に用いられた際、冷媒分配器が大型化してスペースを大きく占有してしまうことになったり、質量が大きくなって耐振動性や耐衝撃性においても不利な構成になってしまうおそれがあった。

また、冷媒が偏流して流入しても、十分に撹拌、混合し、均一に冷媒を分配できる冷媒分配器を得るということに限らず、意図的に所定の分流比で分流できるようにした冷媒分配器を用いることで、冷凍サイクル装置の多様化に対応できるようにして、冷凍サイクル装置の性能、効率、信頼性を向上させるようにすることが望まれていた。

特開平１１−１０１５３０号公報

そこで、本発明は上述した課題を解決するためになされたものであって、その目的は、冷媒を流入する流入路と、流入した冷媒を衝突させる衝突部と、衝突させ撹拌した冷媒を均一に、または所定の分流比で分流する分流路とを単一部材の内部に形成した分流器と、この分流器を用いた冷凍サイクル装置を提供することにある。

上述した目的を達成するため、本発明は以下に示す特徴を備えている。
冷媒を導入する流入路と、冷媒を前記流入路に対し平行に分流する複数の分流路とを備え、
前記流入路および前記分流路が単一の部材に形成されてなることを特徴としている。

また、冷媒を導入する流入路と、導入した冷媒を衝突させる衝突部と、冷媒を分流する複数の分流路とを備え、
前記流入路、前記衝突部および前記分流路が単一の部材に形成されてなることを特徴としている。

また、前記衝突部が平面状または曲面状に形成されてなることを特徴としている。

また、前記流入路に、同流入路よりも小径でなるガイド管が設けられてなることを特徴としている。

また、前記流入路に前記ガイド管が設けられる際、前記流入路に挿入され固定される流入管と、前記ガイド管に備えた段部とで前記ガイド管が固定されるようにしてなることを特徴としている。

また、前記流入路と前記分流路とを連通する連通路の大きさを異ならせてなることを特徴としている。

また、前記流入路または前記ガイド管が断面楕円状に形成されてなることを特徴としている。

また、前記ガイド管の先端縁が傾斜角を有してなることを特徴としている。

また、前記流入路に対し前記ガイド管の中心位置を異ならせてなることを特徴としている。

また、冷媒を導入する流入路と、冷媒を前記流入路に対し平行に分流する複数の分流路とを備えた前記分流器が、冷凍サイクル装置に用いられてなることを特徴としている。

また、冷媒を導入する流入路と、導入した冷媒を衝突させる衝突部と、冷媒を分流する複数の分流路とを備えた前記分流器が、冷凍サイクル装置に用いられてなることを特徴としている。

本発明によれば、分流器を構成して冷媒を導入する流入路と、冷媒を前記流入路に平行に分流する複数の分流路とが単一の部材の内部に形成されたことにより、または、分流器を構成して冷媒を導入する流入路と、導入した冷媒を衝突させる衝突部と、冷媒を分流する複数の分流路とが単一の部材の内部に形成されたことにより、外形寸法を大きくすることなく簡便に製作できるコスト的に有利な分流器を提供できるようになり、また、この分流器が冷凍サイクル装置に用いられた際、スペースを大きく占有してしまうということがなく、質量も小さくできるので耐振動性や耐衝撃性においても有利な構成になる。

また、均一に冷媒を分配できるようにするということに限らず、前記分流路に所定の分流比で冷媒を分流できるようにしたことにより、冷凍サイクル装置の多様化に対応できるようにして、冷凍サイクル装置の性能、効率、信頼性を向上させることができる。

次に、本発明の実施形態について図面を参照しながら説明する。
図１は本発明による分流器の実施例１の説明図で、（Ａ）は外観図、（Ｂ）は断面図であり、図２は流入路に流入管を接続し分流路に分流管を接続した実施例１の一例を示す断面図であり、図３は流入路に流入管を接続し分流路に分流管を接続した実施例１の他の例を示す断面図であり、図４は本発明による分流器の実施例２の説明図で、（Ａ）は実施例２の一例を示す断面図、（Ｂ）は実施例２の他の例を示す上面図、（Ｃ）は実施例２の他の例を示す側面図、（Ｄ）は実施例２の他の例を示す断面図であり、図５は本発明による分流器の実施例３の説明図で、（Ａ）は実施例３の一例を示す断面図、（Ｂ）は実施例３の他の例を示す断面図であり、図６は本発明による分流器の実施例４の説明図で、（Ａ）は外観図、（Ｂ）は断面図であり、図７は本発明による分流器の実施例５の説明図で、（Ａ）は断面図、（Ｂ）は（Ａ）で示すａ−ａ断面図であり、図８は本発明による分流器の実施例６の説明図で、（Ａ）は断面図、（Ｂ）は要部説明図であり、図９は本発明による分流器の実施例７の説明図で、（Ａ）は断面図、（Ｂ）は要部平面図であり、図１０は本発明による分流器を用いた冷凍サイクルの一部を示す図であり、図１１は本発明による分流器を用いた冷凍サイクルを示す図である。

本発明による分流器４は、図に示すように、少なくとも冷媒を導入する流入路１と、冷媒を前記流入路１に対し平行に分流する複数の分流路３とを備えた構成になっている。

または、本発明による分流器４は、冷媒を導入する流入路１と、導入した冷媒を衝突させる衝突部２と、冷媒を分流する複数の分流路３とを備えた構成であってもよく、ここでは、前記衝突部２と、前記流入路１に対し冷媒を平行に分流する前記複数の分流路３とを備えた構成に基づく実施の形態として説明する。

前記流入路１、前記衝突部２および前記分流路３は、図１（Ａ）に示す破線のように、単一部材の内部にエンドミルやドリルなどにより両端部から平行状態で機械加工されることによって形成されるようになっており、両端部から加工した互いの先端位置で前記流入路１と前記分流路３とが連通するように構成されている。

前記流入路１は、実施例１として図１（Ａ）および図１（Ｂ）に示すように、段部1aを有した小径部1bおよび大径部1cからなり、前記小径部1bの先端部が凹面状に形成された前記衝突部２として構成されており、これによって、前記流入路１から導入された気液二相の冷媒が、前記衝突部２に衝突することによって効果的に撹拌されて混合されることになる。

また、前記小径部1bの先端部は、エンドミルやドリルを用いることによって前記流入路１を加工するとき同時に加工できるようになっているため、加工時の作業性がよくなって加工コストを抑えることができるようになり、また、前記流入路１に対する前記衝突部２を凹面状に形成するときは、例えばボールエンドミルを用いることによって前記小径部1bと凹面状の前記衝突部２とを同時に加工できるようになるとともに、これら小径部1bと衝突部２との同芯度を精度よく加工できるようになるので、気液二相の冷媒が効果的に撹拌されて均等に分流されるようになる。

なお、前記小径部1bの先端部は凹面状に形成するのに限らず、例えば径の異なるエンドミルやドリルを用いることで段部の内側にもうひとつ段部を作るようにして凹陥状に形成するようにしてもよいし、また、平面状でなる前記衝突部２として形成されるようにしてもよい。

前記分流路３は、上述したとおり、前記流入路１に対し機械加工によって平行に形成された構成になっている。これによって、例えば前記分流路３に、前記流入路１に対し角度を付けて放射状に形成する場合に較べて簡便に加工できて加工コストを抑えることができるようになり、また、前記流入路１に対する前記分流路３の位置の精度も良好に加工できるようになる。

また、例えば前記分流路３に、前記流入路１に対し角度を付けて放射状に形成する場合に較べて前記分流器４の外形寸法が大きくならないように抑えることができるようになって、前記分流路３に、互いに平行な複数の分流管７を容易に、且つ正確に接続し固定できるようにした構成になり、前記分流器４の軽量化をはかることができるようになって、後述する冷凍サイクル11に用いられる場合には省スペース化をはかることができるようになる。

また、前記流入路１には、図１（Ｂ）と、図２および図３とに示すように、前記段部1aに対応する段部5aを備えたガイド管５が挿脱可能に設けられるように構成されている。前記ガイド管５は、前記衝突部２よりも小径でなる構成になっており、これによって、前記流入路１に導入された気液二相の冷媒が、小径に絞られた前記ガイド管５で絞られることにより前記衝突部２に正確に衝突することによって充分に撹拌されたのち、前記複数の分流路３に向けて円滑に、且つ均等な流量で分流されることになる。

その際、例えば前記流入路１に接続された流入管６が湾曲しているような場合であって冷媒の気液二相の気液比が偏った状態で導入されたとしても、前記ガイド管５で絞られることにより前記衝突部２に正確に衝突することによって充分に撹拌されたのち、前記複数の分流路３に向けて円滑に、且つ均等な気液比で分流されることになる。

なお、前記複数の分流路３は、前記流入路１に対して均等な位置に配置され、且つ均等な断面形状で形成されているが、例えば特定の前記分流路３を特定の位置に配置したり、または特定の内径寸法に形成することによって、特定の前記分流路３に対し多量（または少量）の冷媒を分流するように設定することもできるようになる。

また、前記ガイド管５は、図２に示す長さ寸法ａのように、先端部を前記衝突部２に近接させるように長く形成したものと、図３に示す長さ寸法ｂのように、先端部を前記衝突部２から離間させるように短く形成したものを交換可能に設けることを可能にしている。

これによって、例えば仕様が異なる冷凍サイクル装置に対し、これに適合する前記ガイド管５を選択して組み立てることができるようになり、組立ラインにおいて、冷媒を前記衝突部２の間近から衝突させるようにしたり、または、前記衝突部２の少許遠隔位置から衝突させるようにした冷凍サイクル装置として組み立てることができるようになる。

その際、前記ガイド管５は、図２および図３に示すように、同ガイド管５に設けられた段部5aと、前記流入路１に挿入され固定される前記流入管６とで挟み込まれるようにして固定されており、これによって、前記ガイド管５を個別の固定手段によって前記流入路１に固定するといった必要性がなくなる。

次に、実施例２として示す図４（Ａ）乃至図４（Ｄ）に基づいて、前記分流器４の他の構成について説明する。

前記流入路１の段部1aに、実施例２の一例として図４（Ａ）に示すようにノズル８を設けている。これにより、前記流入路１に導入された気液二相の冷媒が、小径に絞られた前記ノズル８によって効果的に混合されるとともに、前記衝突部２に衝突して充分に撹拌されたのち、前記複数の分流路３に向けて円滑に、且つ均等な流量で分流されることになる。

または、前記流入路１の段部1aに、別部材からなる前記ガイド管５、もしくは前記ノズル８を設けることに代えて、実施例２の他の例として図４（Ｂ）乃至図４（Ｄ）に示すように、前記流入路１に接続される前記流入管６の先端部を、段部6aを介して小径部6bのように絞ることによって、冷媒を前記衝突部２に正確に衝突させるようにした構成にしてもよい。

これによって、前記流入路１に導入された気液二相の冷媒が、前記流入管６の小径部6bによって効果的に絞られるとともに、前記衝突部２に正確に衝突して充分に撹拌されたのち、前記複数の分流路３に向けて円滑に、且つ均等な気液比で分流されることになる。

なお、前記流入管６の小径部6bは、図示はしないが、前記段部6a側の径を大きくして先細状に形成するようにしてもよい。

次に、実施例３として示す図５（Ａ）および図５（Ｂ）に基づいて、前記分流器４の他の構成について説明する。
前記複数の分流路３が、前記流入路１に対し角度を有して放射状に形成された構成になっており、前記衝突部２は、図５（Ａ）に示すように、前記複数の分流路３と前記流入路１とが交差する位置に平坦状に形成するようにしてもよいし、図５（Ｂ）に示すように曲面状に形成するようにしてもよい。

これにより、上述した実施例１および実施例２の場合と同様に、冷媒を前記衝突部２に衝突させることにより充分に撹拌されたのち、前記複数の分流路３に向けて円滑に、且つ均等な気液比で分流されることになる。

ただし、前記複数の分流路３を傾斜させたことにより、上述した実施例１および実施例２の場合に較べて、前記複数の分流路３に角度を付けて加工する必要があったり、前記分流器４としての外形寸法が大きくなってしまうおそれがあり、これらの点においては不利な構成になる。

次に、実施例４として示す図６（Ａ）および図６（Ｂ）に基づいて、上述した以外の前記分流器４の構成について説明する。

前記流入路１は、上述した実施例１の場合と同様に、段部1aを有した小径部1bおよび大径部1cからなり、前記小径部1bの先端部が凹面状に形成された前記衝突部２として構成されており、これによって、前記流入路１から導入された気液二相の冷媒が、前記衝突部２に衝突することによって効果的に撹拌されて混合されることになる。

また、前記小径部1bの先端部は、エンドミルやドリルを用いることによって前記流入路１を加工するとき同時に加工できるようになっているため、加工時の作業性がよくなって加工コストを抑えることができるようになり、また、前記流入路１に対する前記衝突部２を凹面状に形成するときは、例えばボールエンドミルを用いることによって前記小径部1bと凹面状の前記衝突部２とを同時に加工できるようになるとともに、これら小径部1bと衝突部２との同芯度を精度よく加工できるようになるので、気液二相の冷媒が効果的に撹拌されて均等に分流されるようになる。

前記複数の分流路３は、上述したとおり、前記流入路１に対し機械加工によって平行に形成され、且つ前記衝突部２からの寸法は、図６（Ｂ）に示す寸法ｄ∠寸法ｃのように互いに相違するように形成された構成になっている。これによって、例えば前記分流路３に、前記流入路１に対し角度を付けて放射状に形成する場合に較べて簡便に加工できて加工コストを抑えることができるようになり、また、前記流入路１に対する前記分流路３の位置の精度も良好に加工できるようになる。

前記複数の分流路３は、前記衝突部２からの寸法が図６（Ｂ）に示す寸法ｄ∠寸法ｃのように、切削距離（深さ寸法）を調節して互いに相違するように形成されたことで、前記流入路１から前記複数の分流路３に到る冷媒は、これら流入路１と複数の分流路３とを連通した大きさの異なる連通路13からなる分流手段12によって、意図的に所定の分流比になるように設定した状態で分流できるようになる。

また、意図的に所定の分流比に設定した状態で冷媒を分流する前記分流手段12は、実施例５として図７（Ａ）および図７（Ｂ）に示すように、前記ガイド管５（もしくは前記流入路１の小径部1b）が断面楕円状に形成されてなる構成にしてもよい。

前記ガイド管５（もしくは前記流入路１の小径部1b）の断面形状が円形状でなく楕円状に形成されることで、図示はしないが、例えば前記分流路３が三路または四路に構成されているような場合、特定の前記分流路３に向かう冷媒流量を増減することが可能になる。

また、意図的に所定の分流比に設定した状態で冷媒を分流する前記分流手段12は、上述したような大きさの異なる連通路13からなる構成に限らず、実施例６として図８（Ａ）および図８（Ｂ）に示すように、前記ガイド管５の先端縁が傾斜角を有するようにカットされてなる構成にしてもよい。

前記ガイド管５の先端縁が、冷媒の流れ方向に対し垂直方向にカットされるのではなく傾斜角をもたせて斜めにカットされることで、特定の前記分流路３に向かう冷媒流量を増減することが可能になる。

また、意図的に所定の分流比に設定した状態で冷媒を分流する前記分流手段12は上述した構成以外に、実施例７として図９（Ａ）および図９（Ｂ）に示すように、前記流入路１の段部1aに設けられるガイド管を、同流入路１に対して偏心させた偏心ノズル8'として形成することで中心位置を異ならせるように構成にしてもよい。

前記流入路１の段部1aに、偏心ノズル8'として形成されたガイド管が設けられることにより、特定の前記分流路３に向かう冷媒流量を増減することが可能になる。

前記複数の分流路３は、前記流入路１に対し機械加工によって平行に形成されるように構成したことで、前記流入路１に対し角度を付けて放射状に形成する場合に較べて前記分流器４の外形寸法が大きくならないように抑えることができるようになって、前記分流路３に、互いに平行な複数の分流管７を容易に、且つ正確に接続し固定できるようにした構成になり、前記分流器４の軽量化をはかることができるようになって、後述する冷凍サイクル11に用いられる場合には省スペース化をはかることができるようになる。

次に、上記のように構成された前記分流器４が、図10および図11に基づいて冷凍サイクル11に用いられる場合の構成について説明する。

図10は空気調和機などに用いられる前記冷凍サイクル11の一部を構成し、等間隔で平行に並べられた多数のフィン9aと、同フィン9aに直交するように配設された伝熱管9bとからなり、複数の冷媒流路に分岐される室内側熱交換器９と、送風ファン10とを示す説明図であって、前記分流器４が、前記流入管６および複数の前記分流管７を介して前記伝熱管9bに複数接続されていることを示している。

図11は空気調和機などに用いられる前記冷凍サイクル11を示す図であって、圧縮機ａと、流路切換弁ｂと、室外側熱交換器ｃと、膨張弁ｄと、前記室内側熱交換器９と、前記流路切換弁ｂとが順次配管接続され、複数の冷媒流路に分岐された前記室内側熱交換器９には複数の前記分流器４が接続された構成になっている。

そして、前記分流器４は、上述したように、軽量化および省スペース化をはかって前記冷凍サイクル11に用いられていることから、同冷凍サイクル11としての軽量化および小型化に寄与できるようになり、また、前記分流器４の軽量化をはかることによって、前記冷凍サイクル11を構成する前記流入管６や前記分流管７などの耐衝撃性や耐振性が、軽量化されていない場合に較べて相対的に増強されることになる。

本発明による分流器の実施例１の説明図で、（Ａ）は外観図であり、（Ｂ）は断面図である。 分流路に流入管を接続し分流路に分流管を接続した実施例１の一例を示す断面図である。 分流路に流入管を接続し分流路に分流管を接続した実施例１の他の例を示す断面図である。 本発明による分流器の実施例２の説明図で、（Ａ）は実施例２の一例を示す断面図であり、（Ｂ）は実施例２の他の例を示す上面図であり、（Ｃ）は実施例２の他の例を示す側面図であり、（Ｄ）は実施例２の他の例を示す断面図である。 本発明による分流器の実施例３の説明図で、（Ａ）は実施例３の一例を示す断面図であり、（Ｂ）は実施例３の他の例を示す断面図である。 本発明による分流器の実施例４の説明図で、（Ａ）は外観図であり、（Ｂ）は断面図である。 本発明による分流器の実施例５の説明図で、（Ａ）は断面図であり、（Ｂ）は（Ａ）で示すａ−ａ断面図である。 本発明による分流器の実施例６の説明図で、（Ａ）は断面図であり、（Ｂ）は要部説明図である。 本発明による分流器の実施例７の説明図で、（Ａ）は断面図であり、（Ｂ）は要部平面図である。 本発明による分流器を用いた冷凍サイクルの一部を示す図である。 本発明による分流器を用いた冷凍サイクルを示す図である。

符号の説明

１ 流入路
1a 段部
1b 小径部
1c 大径部
２ 衝突部
３ 分流路
４ 分流器
５ ガイド管
5a 段部
６ 流入管
6a 段部
6b 小径部
７ 分流管
８ ノズル
8' 偏心ノズル
９ 熱交換器
9a フィン
9b 伝熱管
10 送風ファン
11 冷凍サイクル
12 分流手段
13 連通路
ａ 圧縮機
ｂ 流路切換弁
ｃ 室外側熱交換器
ｄ 膨張弁

Claims (10)

1. 冷媒を導入する流入路と、冷媒を前記流入路に対し平行に分流する複数の分流路とを備え、
   前記流入路および前記分流路が単一の部材に形成されてなることを特徴とする分流器。
2. 冷媒を導入する流入路と、導入した冷媒を衝突させる衝突部と、冷媒を分流する複数の分流路とを備え、
   前記流入路、前記衝突部および前記分流路が単一の部材に形成されてなることを特徴とする分流器。
3. 前記衝突部が平面状または曲面状に形成されてなることを特徴とする請求項２に記載の分流器。
4. 前記流入路に、同流入路よりも小径でなるガイド管が設けられてなることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の分流器。
5. 前記流入路に前記ガイド管が設けられる際、前記流入路に挿入され固定される流入管と、前記ガイド管に備えた段部とで前記ガイド管が固定されるようにしてなることを特徴とする請求項４に記載の分流器。
6. 前記流入路と前記分流路とを連通する連通路の大きさを異ならせてなることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の分流器。
7. 前記流入路または前記ガイド管が断面楕円状に形成されてなることを特徴とする請求項４に記載の分流器。
8. 前記ガイド管の先端縁が傾斜角を有してなることを特徴とする請求項４に記載の分流器。
9. 前記流入路に対し前記ガイド管の中心位置を異ならせてなることを特徴とする請求項４に記載の分流器。
10. 請求項１または請求項２に記載の分流器が用いられてなることを特徴とする冷凍サイクル装置。

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