(57)【要約】  【課題】  冷媒流路を複数の分流路に分岐する分流器に流入する気液混合冷媒の気液混合性を予め高めて気液の混合を十分に均一化しておくことにより，該分流器において気液混合冷媒の均等な分配を実現することができる空気調和機を提供すること。  【解決手段】  空気調和機Ｘの室外機１の室外熱交換器１３から吐出された気液混合冷媒（気泡が混入した液状冷媒）は，該気液混合冷媒が流通する冷媒配管１４に設けられたベンチュリー管１７によって，該気液混合冷媒中の気泡の細分化（マイクロバブル化）を伴って攪拌される。そして，前記ベンチュリー管１７により気液が十分に均一に混合された前記気液混合冷媒が，前記分流器１５に流入して分流配管１８（１８ａ，１８ｂ，１８ｃ）に分配される。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
冷媒が流通する冷媒流路を複数の分流路に分岐する分流器を備えてなる空気調和機であって，
前記分流器より前記冷媒の流通方向上流側の冷媒流路に，前記冷媒を攪拌する冷媒攪拌手段が設けられてなることを特徴とする空気調和機。
【請求項２】
前記冷媒攪拌手段が，前記冷媒中の気泡の細分化を伴うものである請求項１に記載の空気調和機。
【請求項３】
前記冷媒攪拌手段が，前記分流器の近傍に設けられてなる請求項１又は２のいずれかに記載の空気調和機。
【請求項４】
前記冷媒攪拌手段が，該冷媒攪拌手段への前記冷媒の流入口及び該冷媒攪拌手段からの前記冷媒の流出口のいずれの口径よりも小さい絞り部を１又は複数有してなる請求項１〜３のいずれかに記載の空気調和機。
【請求項５】
前記冷媒攪拌手段が，ベンチュリー管である請求項１〜４のいずれかに記載の空気調和機。
【請求項６】
前記分流器が，冷媒が流通する冷媒流路を複数の室内機へ向けた複数の分流路に分岐するものである請求項１〜５のいずれかに記載の空気調和機。
【請求項７】
冷媒が流入される複数の冷媒流入部を有する熱交換器を具備してなり，
前記分流器が，前記冷媒を流通する冷媒流路を前記複数の冷媒流入部へ向けた複数の分流路に分岐するものである請求項１〜５のいずれかに記載の空気調和機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は，冷媒流路を複数の分流路に分岐する分流器に流入する冷媒の気液混合性を予め高めて気液の混合を十分に均一化することにより，該分流器において冷媒の均等な分配を実現することができる空気調和機に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来，一棟の建物等に複数の室内機を設置する場合に，室外機の設置スペースを縮小するために，１台の室外機と該室外機に並列接続された複数の室内機との間で冷媒を循環させることによって冷凍サイクルを実現するいわゆるマルチ型空気調和機が用いられることがある。一般に，このようなマルチ型空気調和機には，冷房時に室外機の熱交換器で液化された液状冷媒を前記複数の室内機各々の熱交換器に分配するための分流器が設けられている。
また，室内機や室外機の熱交換器に冷媒を流入する冷媒流入部が複数設けられる場合には，該熱交換器内の各冷媒流路の長さを短縮して熱交換効率を向上させるために，冷媒を分流して前記複数の冷媒流入部に分配するための分流器が前記冷媒流入部近傍に設けられる。
ところで，前記室外機において冷媒が完全に液化されず，冷媒ガスの気泡を含む液状冷媒（以下，気液混合冷媒という）が前記分流器に流入した場合は，該分流器における分配性能が低下すること，即ち前記気液混合冷媒を均等に分配することができないことが課題となっていた。この課題の解決を図る技術が，例えば特許文献１に提案されている。
前記特許文献１に記載された分流器は，その分流器内に，気液混合冷媒を攪拌して気液を均一に混合するための複数のオリフィスを設けることにより，気液混合冷媒の均等な分配の実現を図るものである。
【特許文献１】実公昭５８−１０９４２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら，前記特許文献１に記載された分流器は，前記オリフィスが該分流器内という制限された領域に設けられているため，前記分流器内を流通する冷媒の流量若しくは流速の変移や冷媒内の気泡の含有量の変移等に十分に対応するだけの数または口径のオリフィスを設けることができない場合があり得る。この場合，前記分流器において気液混合冷媒が十分に攪拌されず，冷媒の分配性能が著しく低下するという問題を招く。一方，気液混合冷媒の分配性能を十分確保し得るオリフィスを前記分流器に設けることも可能ではあるが，この場合は，分流器自体の寸法形状が拡大され或いはその構造が複雑化するため分流器自体の単価が高騰するという問題を招来する。
従って，本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり，その目的とするところは，冷媒流路を複数の分流路に分岐する分流器に流入する気液混合冷媒の気液混合性を予め高めて気液の混合を十分に均一化しておくことにより，該分流器において気液混合冷媒の均等な分配を実現することができる空気調和機を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
上記目的を達成するために本発明は，気液混合冷媒（気泡が混入した液状冷媒）が流通する冷媒流路を複数の分流路に分岐する分流器を備えてなる空気調和機に適用されるものであって，前記分流器より前記気液混合冷媒の流通方向上流側の冷媒流路において前記気液混合冷媒を攪拌するよう構成される。
即ち，本発明の構成によれば，前記気液混合冷媒を攪拌する手段（冷媒攪拌手段）が前記分流器とは別途，該分流器より前記気液混合冷媒の流通方向上流側の冷媒流路に設けられ，前記気液混合冷媒が前記冷媒攪拌手段を経て前記分流器に流入される。
これにより，前記気液混合冷媒を十分に攪拌し得るよう制限なく構成された前記冷媒攪拌手段を用いることで，気液混合性が高く気液の混合が十分に均一化された前記気液混合冷媒が前記分流器に流入される。その結果，前記分流器において前記気液混合冷媒の均等な分配が実現される。もちろん前記冷媒攪拌手段が設けられることにより，オリフィス等を有する分流器を用いる必要はない。即ち，前記分流器として，前記気液混合冷媒を攪拌する複雑な構造を有しない簡素で安価なものを採用することが可能となる。
また，前記冷媒攪拌手段は，前記気液混合冷媒の攪拌時に該気液混合冷媒中の気泡の細分化を伴う攪拌手法により前記気液混合冷媒を攪拌するものであることが望ましい。これにより，前記気液混合冷媒中の気泡が細分化されて微小気泡となるため，前記気液混合冷媒の気液の混合がより均一化され，前記分流器における前記気液混合冷媒の均等な分配がより確実に実現できる。なお，前記微小気泡とは，いわゆるマイクロバブル，一般には，直径１ミリ以下のバブルをいう。
ここで，できるだけ高い混合性を有する前記気液混合冷媒を前記分流器に流入させるために，該分流器の近傍において前記気液混合冷媒を攪拌するよう前記冷媒攪拌手段を前記分流器の近傍に設けておくことが望ましい。
【０００５】
また，前記気液混合冷媒中の気泡の細部化を伴った該気液混合冷媒の攪拌を具現する前記冷媒攪拌手段は，該冷媒攪拌手段への前記気液混合冷媒の流入口及び該冷媒攪拌手段からの前記気液混合冷媒の流出口のいずれの口径よりも小さい絞り部を有してなる，例えばベンチュリー管等であることが考えられる。
このとき，前記冷媒攪拌手段として前記ベンチュリー管を用いれば，前記攪拌時の前記気液混合冷媒の圧力損失が小さいため，効率的な冷房運転を阻害することなく本発明を構成することができる。さらに，前記ベンチュリー管は，前記気液混合冷媒の攪拌時の騒音が，オリフィス等の他の冷媒攪拌手段に比べて小さく好適である。
また，前記絞り部は一つであってもよい。或いは，場合によっては前記絞り部を複数とすることにより前記気液混合冷媒の更なる細分化を図ることも考えられる。このような絞り部の数は，前記冷媒攪拌手段或いは前記気液混合冷媒の状態に応じて適宜定めればよい。もちろん，前記絞り部を一つ有する前記冷媒攪拌手段を複数設けてもよいことはいうまでもない。
【０００６】
ここで，本発明が，１台の室外機と該室外機と並列接続された複数の室内機とを備えて構成されるいわゆるマルチ型空気調和機に適用される場合は，前記冷媒攪拌手段は，気液混合冷媒が流通する冷媒流路を複数の室内機へ向けた複数の分流路に分岐する分流器より前記気液混合冷媒の流通方向上流側の冷媒流路に設けられる。これにより，前記室外機から前記複数の室内機へ前記気液混合冷媒が均等に分配されるため，前記複数の室内機各々における冷房性能を均等化することができる。
また，本発明が，前記気液混合冷媒が流入される複数の冷媒流入部を有する熱交換器を具備する空気調和機に適用される場合は，前記冷媒攪拌手段は，前記気液混合冷媒が流通する冷媒流路を前記複数の冷媒流入部へ向けた複数の分流路に分岐する分流器より前記気液混合冷媒の流通方向上流側の冷媒流路に設けられる。これにより，前記複数の分流路から前記冷媒流入部を経て続く前記熱交換器内の各冷媒流路には，前記気液混合冷媒が均等に分配されるため，該熱交換器における熱交換性能の向上を図ることができる。なお，前記熱交換器は，例えば，空気調和機の室内機，空気調和機の室外機，或いは一体型の空気調和機などに設けられる。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば，気液混合性が高く気液の混合が十分に均一化された前記気液混合冷媒を，前記分流器に流入させることができるため，前記分流器において前記気液混合冷媒の均等な分配が実現される。その結果，マルチ型空気調和機における各室内機の冷房性能を均等化させることや，熱交換器の熱交換性能を向上させること等が可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
以下添付図面を参照しながら，本発明の実施の形態について説明し，本発明の理解に供する。尚，以下の実施の形態は，本発明を具体化した一例であって，本発明の技術的範囲を限定する性格のものではない。
ここに，図１は本発明の実施の形態に係る空気調和機Ｘの概略構成及び冷媒配管の接続状態を説明する図，図２はベンチュリー管１７の概略形状の一例を説明する図である。
まず，本発明の実施の形態に係る空気調和機Ｘの概略構成について説明する。
前記空気調和機Ｘは，図１に示すように，大別して，１台の室外機１と，該室外機１に並列接続された複数の室内機２（２ａ，２ｂ，２ｃ）とを備え，これらの間に冷媒（フロン又はＨＦＣ４１０Ａ等の代替フロン等）を循環させることにより冷暖房を行ういわゆるマルチ型空気調和機として構成されている。
前記室外機１は，冷媒を圧縮する圧縮機１１と，冷暖房（冷媒の循環方向）の切り替えを行う四方弁１２と，冷媒と空気との間で熱交換を行う室外熱交換器１３とを備えており，これらの各構成要素に冷媒が循環するように，該各構成要素が冷媒配管１４（冷媒流路の一例）により配管接続されている。
また，前記室外機１は，前記室外熱交換器１３で液化された気液混合冷媒（気泡が混入した液状冷媒）が流通する前記冷媒配管１４を前記室内機２（２ａ，２ｂ，２ｃ）へ向けた複数の分流配管１８（１８ａ，１８ｂ，１８ｃ；分流路の一例）に分岐する分流器１５を備えている。ここに，前記分流配管１８（１８ａ，１８ｂ，１８ｃ）は，前記分流器１５から吐出された気液混合冷媒を，該気液混合冷媒の流量を調整する或いは該気液混合冷媒を減圧する膨張弁１６（１６ａ，１６ｂ，１６ｃ）を介して，前記各室内機２に設けられた室内熱交換器２１（２１ａ，２１ｂ，２１ｃ）に流通する冷媒の流路である。なお，前記室外機１や前記室内機２各々は，前記各構成要素の他に，一般的なマルチ型空気調和機の室外機や室内機が有する周知の送風ファンや制御ユニット等を当然に具備して構成されるが，特にそれらは本発明に関係する要素ではないので，その図示及び説明は省略する。
このように，前記空気調和機Ｘにおいては，前記室外機１及び前記各室内機２（２ａ，２ｂ，２ｃ）の各構成要素が前記冷媒配管１４及び前記分流配管１８（１８ａ，１８ｂ，１８ｃ）によって接続されることにより冷凍サイクルが構成されている。これにより，前記空気調和機Ｘでは，図示する実線矢示に示す方向に冷媒を循環させることにより冷房運転が実行され，図示する破線矢示に示す方向に冷媒を循環させることにより暖房運転が実行される。
【０００９】
前記空気調和機Ｘが従来と異なるところは，前記分流器１５より気液混合冷媒の流通方向上流側の冷媒配管１４に，気液混合冷媒を攪拌するベンチュリー管１７（冷媒攪拌手段の一例）が設けられている点にある。
ここで，図２を用いて前記ベンチュリー管１７の概略形状について説明する。
図２に示すように，前記ベンチュリー管１７は，該ベンチュリー管１７への気液混合冷媒の流入口１７１及び該ベンチュリー管１７からの気液混合冷媒の流出口１７３のいずれの口径よりも小さい口径の絞り部１７２を有した形状である。より具体的には，前記ベンチュリー管１７は，前記流入口１７１から該ベンチュリー管１７の略中央部の前記絞り部１７２に向けて徐々に口径が狭まり，該絞り部１７２から前記流出口１７３に向けて徐々に口径が広がる形状である。したがって，前記ベンチュリー管１７を流通する気液混合冷媒は，前記流入口１７１から前記絞り部１７２を経て前記流出口１７３に流通する際に，これらの口径の差から生じる大きな圧力変化を受けることとなる。この圧力変化によってキャビテーション（空洞現象）が生じ，その結果，前記気液混合冷媒が攪拌される。
さらに，前記ベンチュリー管１７は，前記気液混合冷媒を攪拌する際，該気液混合冷媒中の気泡の細分化を伴う。即ち，前記キャビテーションにより生じた振動により，前記ベンチュリー管１７を通過する前記気液混合冷媒中の気泡が細分化される。ここで，細分化された気泡が小さいほど前記気液混合冷媒の気液は混合しやすいため，本実施形態では，該気液混合冷媒中の気泡を直径１ミリ以下の微小気泡（いわゆるマイクロバブル）に細分化するベンチュリー管を用いる。
なお，前記気液混合冷媒中の気泡の細分化を伴って該気液混合冷媒を攪拌する冷媒攪拌手段の他の例としては，オリフィス等が知られており，これを前記ベンチュリー管１７に代えて用いてもよい。しかし，前記ベンチュリー管１７であれば気液混合冷媒の圧力損失が小さいため，当該空気調和機Ｘにおける効率的な冷房運転を実現するという観点から好適である。なお，前記ベンチュリー管１７は，気液混合冷媒の攪拌時に発生する騒音を防止するという観点からも前記オリフィスと較べ好適である。
前記空気調和機Ｘが前述のように構成されることによって，該空気調和機Ｘにおける冷房運転時には，前記ベンチュリー管１７で予め十分に攪拌された気液混合冷媒が前記分流器１５に流入されることになる。したがって，前記空気調和機Ｘでは，前記分流器１５における気液混合冷媒の均等な分配が実現される。
【００１０】
以下，図１に戻って，前記空気調和機Ｘの前記冷凍サイクルによる冷房運転について説明する。なお，前記空気調和機Ｘにおける前記暖房運転については従来とかわるところがないため，ここでは，その説明を割愛する。
当該冷房運転では，まず，前記圧縮機１１から吐出された高温高圧の気体状の冷媒が，前記四方弁１２を経て前記室外熱交換器１３に至る。ここで，前記室外熱交換器１３に流入した前記気体状の冷媒は，該室外熱交換器１３で周辺空気に放熱しながら液化して気液混合冷媒となる。
【００１１】
そして，前記室外熱交換器１３から吐出された気液混合冷媒は，前記ベンチュリー管１７を経て前記分流器１５に至る。ここで，前記分流器１５に流入する前記気液混合冷媒は，前述したように，前記ベンチュリー管１７において，該気液混合冷媒中の気泡の細分化（マイクロバブル化）を伴って攪拌され，気液の混合が十分に均一化された混合性の高いものである。したがって，前記分流器１５においては，気液の混合が十分に均一化された気液混合冷媒を分配することとなるため，該気液混合冷媒の均等な分配が実現される。なお，前記分流器１５における前記気液混合冷媒の分配性能をより高めるためには，前記ベンチュリー管１７は，前記分流器１５の近傍に設けられることが望ましい。即ち，前記ベンチュリー管１７は，該ベンチュリー管１７により細分化された前記気液混合冷媒中の気泡が再生化する前に該気液混合冷媒を前記分流器１５に流入させることができる程度の近傍位置に設けられてもよい。
また，本実施の形態における前記ベンチュリー管１７は，前記分流器１５とは別部材として設けられるため，従来のように前記ベンチュリー管１７の構成が前記分流器１５内の領域に制限されることなく，前記気液混合冷媒を十分に攪拌し得るよう自由に構成できる。即ち，前記ベンチュリー管１７は，前記分流器１５において均等な分配を確実に実現することができる程度の攪拌力或いは気泡の細分化力を有する形状に構成することができる。
なお，このように前記分流器１５には，前記ベンチュリー管１７において十分に攪拌された気液混合冷媒が流入するため，該分流器１５は，前記気液混合冷媒を攪拌するための複雑な構造を有しない簡素で安価なものであっても差し支えない。もちろん，前記ベンチュリー管１７により攪拌された前記気液混合冷媒をさらに攪拌するために，前記分流器１５に代えて従来用いられていた分流器を用いてもかまわない。
【００１２】
そして，このようにして前記分流器１５によって均等に分配された気液混合冷媒は，前記膨張弁１６（１６ａ，１６ｂ，１６ｃ）を経て前記室内熱交換器２１（２１ａ，２１ｂ，２１ｃ）に至り，ここで周辺空気から吸熱しながら気化した後，前記四方弁１２を経て前記圧縮機１１に戻るというサイクルを繰り返す。
このように，本実施の形態においては，前記室外機１から前記室内機２（２ａ，２ｂ，２ｃ）各々に，前記気液混合冷媒が均等に分配されるため，該室内機２（２ａ，２ｂ，２ｃ）各々における冷房性能を均等化することが可能となる。
なお，本実施の形態では，前記分流器１５が前記室外機１内に設けられた例について述べたが，特にこれに限られない。即ち，前記冷媒配管１４を前記分流配管１８（１８ａ，１８ｂ，１８ｃ）に分岐することができれば，前記分流器１５は前記室外機１外に設けられていてもかまわない。但し，できるだけ高い混合性を有する気液混合冷媒を前記分流器１５に流入させるためには，本実施の形態のように，前記ベンチュリー管１７は，前記分流器１５の近傍において気液混合冷媒を攪拌するよう該分流器１５の近傍に設けておくことが望ましい。
また，前記分流配管１８が，更に別の分流器によって複数の分流配管に分岐される場合には，その分流器の気液混合冷媒の流通方向上流側の該分流配管１８に前記ベンチュリー管１７等の冷媒攪拌手段を設ければよい。
【実施例１】
【００１３】
ここに，図３は，前記ベンチュリー管１７の概略形状の他の例を説明する図である。
前記実施の形態では，前記空気調和機Ｘに前記ベンチュリー管１７が一つ設けられる場合について説明したが，前記ベンチュリー管１７が複数設けられる構成であってもよい。即ち，図３に示すように，前記冷媒配管１４に前記ベンチュリー管１７が複数直列に接続されてもよい。ここでは，前記ベンチュリー管１７が二つ設けられる例について図示するが，これに限られず，更に多く設けられていてもよい。
この場合，前記気液混合冷媒は，前記二つの（複数の）ベンチュリー管１７を経由するため，該ベンチュリー管１７各々の絞り部１７２において繰り返し攪拌される。また，前記攪拌時に伴う前記気液混合冷媒中の気泡の細分化も繰り返し行われるため，前記気泡はより確実に細分化される。
したがって，前記気液混合冷媒は，気液の混合性がより高い状態で前記分流器１５に流入することとなり，該分流器１５における均等な分配をより確実に実現することができる。なお，前記ベンチュリー管１７は前記絞り部１７２を一つ有する形状であるため，これを複数設ける構成を説明したが，もちろん該絞り部１７２を複数有する形状をなすベンチュリー管を用いてもよいことはいうまでもない。
また，前記ベンチュリー管１７は，冷媒攪拌手段の一例に過ぎず，該ベンチュリー管１７に代えて他の冷媒攪拌手段（オリフィス等）を用いる場合についても同様に，前記冷媒攪拌手段が複数設けられることにより，或いは前記冷媒攪拌手段が前記気液混合冷媒の攪拌部を複数有することにより，前記気液混合冷媒を繰り返し攪拌することが考えられる。
【実施例２】
【００１４】
また，本発明は，気液混合冷媒が流入される冷媒流入部を複数有する熱交換器を具備する，空気調和機の室内機，空気調和機の室外機，或いは一体型の空気調和機などに適用可能である。以下，前記実施の形態における前記空気調和機Ｘの室内機２ａの室内熱交換器２１ａが，気液混合冷媒が流入される冷媒流入部を複数有する場合を例に挙げて説明する。
ここに，図４は，前記空気調和機Ｘの室内機２ａ内の冷媒配管の接続状態の一例を説明する図である。
図４に示すように，前記室内機２ａに設けられた室内熱交換器２１ａは，前記気液混合冷媒が流入される複数の冷媒流入部２２（２２ａ，２２ｂ）を有して構成されている。また，前記室内機２ａには，前記気液混合冷媒が流通する前記分流配管１８ａ（ここでは，冷媒流路の一例）を前記室内熱交換器２１ａの前記冷媒流入部２２（２２ａ，２２ｂ）へ向けた複数の分流配管２３（２３ａ，２３ｂ；分流路の一例）に分岐する分流器２４が設けられている。そして，前記分流器２４より前記気液混合冷媒の流通方向上流側の前記分流配管１８ａには，ベンチュリー管２５（冷媒攪拌手段の一例）が設けられている。
これにより，前記ベンチュリー管２５において前記気液混合冷媒中の気泡の細分化を伴って攪拌され，気液の混合が十分に均一化された混合性の高い気液混合冷媒が前記分流器２４に流入される。したがって，前記分流器２４においては，気液の混合が十分に均一化された気液混合冷媒を分配することとなるため，該気液混合冷媒の均等な分配が実現される。その結果，前記冷媒流入部２２（２２ａ，２２ｂ）を経て続く前記室内熱交換器２１ａ内の各冷媒流路（不図示）には，前記気液混合冷媒が均等に分配されるため，該室内熱交換器２１ａにおける熱交換性能の向上を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の実施の形態に係る空気調和機Ｘの概略構成及び冷媒配管の接続状態を説明する図。
【図２】ベンチュリー管１７の概略形状の一例を説明する図。
【図３】ベンチュリー管１７の概略形状の他の例を説明する図。
【図４】空気調和機Ｘの室内機２ａ内の冷媒配管の接続状態の一例を説明する図。
【符号の説明】
【００１６】
１…室外機
２（２ａ，２ｂ，２ｃ）…室内機
１１…圧縮機
１２…四方弁
１３…室外熱交換器
１４…冷媒配管（冷媒流路の一例）
１５，２４…分流器
１６（１６ａ，１６ｂ，１６ｃ）…膨張弁
１７，２５…ベンチュリー管（冷媒攪拌手段の一例）
１８（１８ａ，１８ｂ，１８ｃ）…分流配管（分流路の一例）
２１（２１ａ，２１ｂ，２１ｃ）…室内熱交換器
２２（２２ａ，２２ｂ）…冷媒流入部
２３（２３ａ，２３ｂ）…分流配管
１７１…流入口
１７２…絞り部
１７３…流出口
Ｘ…空気調和機
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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