(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
流入管と複数の流出管に接続され前記流入管から流入した冷媒を前記複数の流出管に分流するための冷媒分流器を有する熱交換器であって、
前記冷媒分流器は、前記流入管が挿入される流入管挿入口と、前記複数の流出管が挿入される流出管挿入口と、前記流入管挿入口と前記流出管挿入口との間に形成され互いに連通する流入口及び複数の流出口とを備え、前記流入口の内径は前記流入管の内径より小さく設定され、前記流入口の中心は前記流入管挿入口に対し偏心しており、
前記流入管挿入口に挿入され冷媒流入側に曲げ部を有する前記流入管と、前記複数の流出管挿入口に挿入される複数の前記流出管とを備え、前記複数の流出口は前記流入口の略真下に配置され、前記流入口の中心は前記流入管の曲げ部の上流側に向かって偏心していることを特徴とする熱交換器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、空調機器や冷凍機器等の冷凍サイクルにおける冷媒の回路を複数に分岐するための冷媒分流器及びこの冷媒分流器を備えた熱交換器に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、空調機器や冷凍機器に用いられる熱交換器においては、熱交換効率の促進及び小型化のため、伝熱管の細径化が進む動きがあり、それに伴い冷媒経路数も増加する傾向がある。
【０００３】
一般に、冷凍サイクルに用いるフロン系冷媒は、熱交換器内を密度が数十倍異なる冷媒蒸気と冷媒液が混在した気液二相となって流れる。そのため、熱交換器を設計する上で複数本の伝熱管への冷媒分配は難しい問題となっており、それを解決するため、種々の分流器の開発が行われてきた。
【０００４】
図面を参照しながら詳述すると、図６に示す分流器は、流入管１０３の内面に微細な溝または凹み１０２を設け、それにより生じた旋回流によって流出管１０１ａ，１０１ｂ，１０１ｃでの冷媒流速及び流量の均一化を図っている(例えば、特許文献１参照。)。
【０００５】
また、図７に示す分流器の場合、流出管２０３ａ，２０３ｂ，２０３ｃの流路断面積を変化させ、分流器２０２の流路断面積をあらかじめ設定しておくことで流入管２０１より入った冷媒の分流比率を任意に設定して流出管２０３ａ，２０３ｂ，２０３ｃの冷媒流量を調節している (例えば、特許文献２参照。)。
【０００６】
さらに、図８に示すように、流入管３０１と流出管３０２，３０４との間にオリフィスリング３０６を設け、オリフィスリング３０６の流通口３０６ａを熱交換器における通風量の大となる流出管３０２の方向へ偏心させたものもある（例えば、特許文献３参照。）。
【０００７】
また、図９に示すように、冷媒の壁面への衝突攪拌作用により安定した分流性能を得るようにしたものも提案されている。流入口４０１より入った冷媒は平坦な衝突面４４１に衝突し、跳ね返る。これにより気液二相の混合状態となり、隣接して開口する各流出口４２１，４３１から流出管４０２，４０３へと流出する。このとき、衝突面４４１と複数の流出口４２１，４３１の少なくてもいずれか１つとの間に関４４２，４４３を形成することによって、流出口４２１、４３１から流出する冷媒（気液二相の混合状態）の流出を制限する。この衝突攪拌と流出量制限により、分流器が傾斜した場合でも冷媒を均等もしくは所定の比率に分流している (例えば、特許文献４参照。)。
【０００８】
【特許文献１】特開平５−１８６３８号公報
【特許文献２】特開２０００−３２０９２９号公報
【特許文献３】実開昭５９−１７５９７０号公報
【特許文献４】特開平１０−２５３１９７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、上述した従来の分流器にあっては、流入管の直線部を十分に確保できず、特に流入口に流入する冷媒の乾き度が高い場合には、液相成分が流入管内を均一に流れず、安定した分流性能が得られないという問題があった。
【００１０】
また、図６あるいは図７に示す構成のものにあっては、一般的な平滑管と比較し、コストが増大するとともに加工性が悪いという問題点があった。
【００１１】
さらに、図８に示す構成の場合、曲げ部を有する流入管に接続されると、偏心させる方向によっては、圧力損失が増大するのみで十分な整流が困難という問題があった。
【００１２】
また、図９に示す構成の場合、図１０に示すように流出管４０２，４０３を分流器の側面に配置する必要があるため、特に流出管の数が増加した場合、大きな収納スペースが必要となる問題があった。
【００１３】
本発明は、従来技術の有するこのような問題点に鑑みてなされたものであり、流入管の直線部を十分に確保出来ない場合や、流入口に流入する冷媒の乾き度が高い場合においても、安定した分流性能を有し、さらに空調機器や冷凍機器への収納性の高い、コンパクトな冷媒分流器を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
上記目的を達成するために、本発明に係る冷媒分流器は、曲げ部を有する流入管に接続される流入口と、その流入口から分岐する複数の流出口とを備え、流出口を流入口の略真下に配置し、流入口の内径を流入管の内径より小さく設定し、流入口の中心を流入管の曲げ部以前の冷媒の流入方向に偏心させたものである。
【００１５】
このように、流入口の内径を流入管の内径より小さくし、かつ流入口の中心を偏心させることによって、流入管と流入口の接続部に段差が生じ、この段差に流入管内を気液二相状態で流れる冷媒の液成分が衝突して攪拌されるので、安定した分流性能を発揮することができる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、分流器に接続される流入管の直線部を十分に確保出来ない場合や、流入口に流入する冷媒の乾き度が高い場合においても、安定した分流性能が得られ、さらに空調機器や冷凍機器への収納性の高い、コンパクトな冷媒分流器を構成できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
本発明は、流入管から流入した冷媒を複数の流出管に分流するための冷媒分流器に、流入管が挿入される流入管挿入口と、複数の流出管が挿入される流出管挿入口と、流入管挿入口と流出管挿入口との間に形成され互いに連通する流入口及び複数の流出口とを設け、流入口の内径を流入管の内径より小さく設定し、流入口の中心を流入管挿入口に対し偏心させている。
【００１８】
この構成により、分流器に接続される流入管の直線部を十分に確保出来ない場合や、流入口に流入する冷媒の乾き度が高い場合においても、気液二相状態で流入する冷媒の液相成分が偏る箇所に冷媒を衝突・攪拌させる不連続な領域を十分に設け、流入口の内径を最大限に確保することができるため、圧力損失が小さく、安定した分流性能を有し、さらに空調機器や冷凍機器への収納性の高い、コンパクトな冷媒分流器を構成できる。
【００２４】
また、流出口を流入口の略真下に配置し、流入口の中心を流入管の曲げ部以前の冷媒の流入方向に偏心させることで、分流器に接続される流入管の直線部を十分に確保出来ない場合や、流入口に流入する冷媒の乾き度が高い場合においても、気液二相状態で流入する冷媒の液相成分が偏る箇所に冷媒を衝突させて攪拌させる不連続な領域を十分に設け、流入口の内径を最大限に確保することが可能になる。その結果、圧力損失が小さく、安定した分流性能を有し、さらに空調機器や冷凍機器への収納性の高い、コンパクトな冷媒分流器を構成できる。
【００２５】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、本実施の形態によって本発明が限定されるものではない。
【００２６】
図１及び図２は本発明に係る冷媒分流器２の上面及び下面からの斜視図をそれぞれ示しており、図３は本発明に係る冷媒分流器２の平面図である。また、図４は本発明に係る冷媒分流器２をルームエアコンの室内熱交換器のドライブロックに搭載した場合の斜視図であり、図５は図４の線Ｖ−Ｖに沿った断面図である。
【００２７】
図１乃至図３に示すように、本発明に係る冷媒分流器２は略円柱状の本体を有し、軸方向の一端側には一つの流入管挿入口４が形成され、軸方向の他端側には断面積が等しい複数（例えば、三つ）の流出管挿入口６，８，１０が分離した状態で形成されている。流入管挿入口４と流出管挿入口６，８，１０との間には、流入口４ａと、流路断面積が等しい複数の流出口６ａ，８ａ，１０ａが互いに連通した状態で形成されている。
【００２８】
図４に示すように、ルームエアコンの室内熱交換器のドライブロックに搭載した場合、冷媒分流器２は、流出口６ａ，８ａ，１０ａが流入口４ａの略真下に位置するように配置され、例えば流路を略Ｌ字状に曲げる開閉自在の二方弁１２が流入管１４を介して接続される。このため、一端が二方弁１２に接続された流入管１４の他端は、流入管挿入口４に挿入されて、ロウ付けにより冷媒分流器２と接続され、冷媒分流器２の流出管挿入口６，８，１０には流出管１６，１８，２０の各端部が挿入されて、ロウ付けにより冷媒分流器２と接続される。
【００２９】
また、図３に示すように、流入口４ａの内径Ｌ１は流入管１４の内径Ｌ２より小さく設定されており、流入管挿入口４の中心は冷媒分流器２の軸心と一致している。一方、流入口４ａの中心は冷媒分流器２の本体軸心あるいは流入管挿入口４の中心に対し偏心して形成されており、流入管１４の曲げ部（本実施の形態では二方弁１２）の上流側に向かってずらすことで、気液二相冷媒のうち、特に液成分を衝突させて攪拌するための不連続な段差２２（軸心に直交する衝突面）を設けている。
【００３０】
図５に示すように、ルームエアコンの通常の運転モード（冷房運転）の場合、二方弁１２は開放状態にあり、流入管１４より流入する冷媒は二方弁１２を通過し、冷媒の流れ方向がＬ字状に曲がった時点で、遠心力により液相成分がA側に偏った状態となり、冷媒分流器２に流入口４ａより流入する。A側に偏った冷媒の液成分は、流入管１４と流入口４ａの間に設けられた不連続な段差２２に衝突して分散し、流入口４ａから流入する気相及び液相が混合する。
【００３１】
ここで、段差２２は冷媒の液成分が衝突するのに十分な面積を有する必要があるが、流入口４ａにおける圧力損失を低減するためには、流入口４ａの内径を大きくする必要がある。そのため、本実施の形態では、流入口４ａの中心を流入管１４の中心に一致させない構成とすることで、段差２２の面積を十分に確保しながら、流入口４ａの内径を大きくすることができ、圧力損失が小さい構成としている。
【００３２】
この構成により、冷媒分流器２に接続される流入管１４の直線部を十分に確保出来ない場合や、流入口４ａに流入する冷媒の乾き度が高い場合においても、最小限の圧力損失で安定した分流性能を得ることが可能となる。
【００３３】
混合された気相及び液相の冷媒は、流入口４ａを通り流出口６ａ，８ａ，１０ａへと流れるが、この時、冷媒分流器２が取り付けられる熱交換器の冷媒経路、風速分布に応じて、次のように設定することにより流入口４ａと流出口６ａ，８ａ，１０ａとの連通部の面積を変えることができ、各流出口６ａ，８ａ，１０ａへの流量配分を適宜調節することができる。
（ｉ）流入口４ａの中心から複数の流出口６ａ，８ａ，１０ａの中心までの距離を変える。
（ii）流出口６ａ，８ａ，１０ａを異なる流路断面積とする。
（iii）流出口６ａ，８ａ，１０ａを異なる流路長とする。
（iv）（ｉ）〜（iii）を適宜組み合わせる。
【００３４】
本発明に係る冷媒分流器２は、流入口４ａと流出口６ａ，８ａ，１０ａと流入管挿入口４と流出管挿入口６，８，１０とを備えているため、流入口４ａと流出口６ａ，８ａ，１０ａの変更のみで概ね流量調節が可能である。すなわち、流入管挿入口４と流出管挿入口６，８，１０及びそれらに接続される流入管１４や流出管１６，１８，２０は変更する必要がないため、熱交換器の仕様変更等により、各流出経路への流量を変化させる必要が生じた場合、本発明に係る冷媒分流器２を使用すると、特に流入口４ａと流出口６ａ，８ａ，１０ａを変更するのみで対応することができ、仕様変更に伴うコストの削減、部品の共用化を進める上で有利である。
【００３５】
なお、本実施の形態のように、流入口４ａと流出口６ａ，８ａ，１０ａと流入管挿入口４と流出管挿入口６，８，１０を１つのピースで成形することで、流入口４ａと流出口６ａ，８ａ，１０ａの組み合わせによる生産上のバラツキを最小限に抑え、流入口４ａと流出口６ａ，８ａ，１０ａを接続する工数を省き、コンパクトで安価な冷媒分流器２を構成することが可能である。
【００３６】
また、冷媒分流器２の本体外面の両側に切欠部２４を形成することで、加工や組立ての際に分流器本体のジグへの固定を容易とし、本実施の形態のように、流入管１４や流出管１６，１８，２０に指向性が有る場合においては、挿入方向の決定も容易になり、加工性あるいは組立て性が良好な冷媒分流器２を構成できる。
【００３７】
なお、図４に示すように冷媒分流器２が取り付けられると、流出口６ａ，８ａ，１０ａは流入口４ａの略真下に位置することになるが、本発明に係る冷媒分流器２は水平方向に取り付けることも可能で、この場合、冷媒液と冷媒蒸気の密度差を考慮して段差２２を流入口４ａの真下に配置し、冷媒液を段差２２に衝突させることになる。
【００３８】
なお、本発明は上記の実施の形態に限らず、種々変更して実施し得るものである。
【産業上の利用可能性】
【００３９】
本発明に係る冷媒分流器は、冷媒分流器に接続される流入管の直線部を十分に確保出来ない場合や、流入口に流入する冷媒の乾き度が高い場合においても、安定した分流性能が得られ、コンパクトな構成が可能となるので、ルームエアコンのみならず小型化が要求される冷蔵庫やヒートポンプ乾燥方式を採用した洗濯乾燥機の熱交換器等の用途にも適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】本発明に係る冷媒分流器の上面からの斜視図
【図２】図１の冷媒分流器の下面からの斜視図
【図３】図１の冷媒分流器の平面図
【図４】図１の冷媒分流器をルームエアコンの室内熱交換器の一部に搭載した場合の斜視図
【図５】図４の線Ｖ−Ｖに沿った断面図
【図６】従来の冷媒分流器の部分断面正面図
【図７】別の従来の冷媒分流器の分解斜視図
【図８】さらに別の従来の冷媒分流器の断面図
【図９】さらに別の従来の冷媒分流器の断面図
【図１０】図９の冷媒分流器の斜視図
【符号の説明】
【００４１】
２    冷媒分流器、
４    流入管挿入口、
４ａ  流入口、
６，８，１０  流出管挿入口、
６ａ，８ａ，１０ａ  流出口、
１２  二方弁、
１４  流入管、
１６，１８，２０  流出管、
２２  段差、
２４  切欠部。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
0005193630.tif 000008
【図８】
0005193630.tif 000009
【図９】
0005193630.tif 000010
【図１０】
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