(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧縮機、凝縮器、減圧弁及び蒸発器を冷媒配管で接続した冷媒回路と、前記減圧弁と前記蒸発器の間の冷媒配管又は前記蒸発器の内部に設けられた冷媒分配器を備え、
該冷媒分配器は、冷媒流れ方向の上流側となる流入管と、該流入管に接続され、冷媒流れ方向の下流側となる複数の枝管とを有し、
前記冷媒回路には、ジフルオロメタンを３０重量パーセント以下の範囲で混ぜたテトラフルオロプロペンを主成分とする沸点が−４０℃以上の冷媒が循環し、
前記冷媒分配器の前記流入管を流れる前記冷媒の流れが上昇流となるように、前記冷媒分配器が設置されることを特徴とする冷凍サイクル装置。
【請求項２】
前記冷媒分配器は、前記流入管を流れる前記冷媒の流動様式が環状噴霧流又は環状流となるように構成されていることを特徴とする請求項１に記載の冷凍サイクル装置。
【請求項３】
前記冷媒分配器の前記流入管の流入口から冷媒流れ方向が最上流側となる前記枝管の流入口までの長さは、前記流入管の管内直径の５倍以上の長さであることを特徴とする請求項２に記載の冷凍サイクル装置。
【請求項４】
前記流入管の内壁に平行な複数の溝を形成したことを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれか一項に記載の冷凍サイクル装置。
【請求項５】
前記枝管のそれぞれは、前記流入管の先端の流出口に設けられていることを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれか一項に記載の冷凍サイクル装置。
【請求項６】
前記枝管のそれぞれは、前記流入管の長さ方向に沿って順に設けられていることを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれか一項に記載の冷凍サイクル装置。
【請求項７】
前記枝管のそれぞれは、前記流入管の長さ方向に沿って順に設けられ、
前記溝の数Ｎａは、
前記流入管と前記枝管との接合部によって切断される前記溝の数Ｎｃの２倍より多いことを特徴とする請求項４に記載の冷凍サイクル装置。
【請求項８】
前記枝管のそれぞれは、前記流入管の長さ方向に沿って順に設けられ、
前記枝管の数がＮｓで、前記流入管と前記枝管との接合部によって切断される前記溝の数がＮｃの場合、
前記溝の数Ｎａは、Ｎａ≧Ｎｃ×Ｎｓであることを特徴とする請求項４に記載の冷凍サイクル装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、空調や冷凍・冷蔵等の用途に利用する冷凍サイクル装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
蒸発器での熱交換効率を向上させるため、流入管と複数の枝管で構成された冷媒分配器を減圧弁と蒸発器との間に備えた冷凍サイクル装置が提案されている。この冷媒分配器は、蒸発器から冷媒分配器の流入管に流入した気液二相状態の冷媒を、枝管を介して蒸発器の各伝熱管に分配する機能を果たす。このような冷媒分配器を備えた従来の冷凍サイクル装置としては、例えば「熱交換器に接続された主流路１２の径よりも小さい径の分配孔１３を介して、主流路１２に分配室１４をそれぞれ連通する。そして、複数の分配室１４を配置してそれぞれに熱交換器を構成する複数の伝熱管２を接続する。」（例えば特許文献１参照）というものが提案されている。
【０００３】
【特許文献１】特開平１０−２６７４６８号公報（要約、図１）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
冷媒分配器を備えた従来の冷凍サイクル装置は、Ｒ４１０Ａ又はＲ４０７Ｃ等のＨＦＣ冷媒が循環することを前提に構成されている。しかしながら、これらの冷媒は地球温暖化係数が高く、冷媒が漏洩等した場合、地球の温室効果を促進するという問題点があった。例えば、Ｒ４１０Ａの地球温暖化係数は二酸化炭素の約２０００倍、Ｒ４０７Ｃの地球温暖化係数は二酸化炭素の約１８００倍となっている。このため、地球温暖化係数の小さい冷媒を冷凍サイクル装置に使用することが望まれていた。地球温暖化係数の小さい冷媒のうち、実用化が期待されているものとしては、例えばテトラフルオロプロペンやＲ１５２ａ等がある。テトラフルオロプロペンの地球温暖化係数はＲ４１０Ａの約５００分の１、Ｒ１５２ａの地球温暖化係数はＲ４１０Ａの約２００分の１となっている。
【０００５】
しかしながら、これら地球温暖化係数の小さい冷媒は、従来の冷媒と比較して沸点が高い。沸点の高い冷媒は、冷媒分配器を流れる際に発生する圧力損失が大きいため、冷媒分配器の配管径を大きくして圧力損失を低減する必要がある。このため、冷媒分配器の流入管を流れる液状冷媒に偏在が生じ、各枝管に流入する冷媒の分布（液状冷媒とガス状冷媒の比率）が不均一となってしまう。また、沸点の高い冷媒、特に沸点が−４０℃以上の冷媒は液滴流量比（全冷媒液流量に対する液滴流量の比）が極端に減少する。このため、各枝管に流入する冷媒の分布はさらに不均一となってしまう。したがって、沸点の高い冷媒、特に沸点が−４０℃以上の冷媒を冷凍サイクル装置に使用した場合、冷媒分配器で冷媒を均等に分配できないという課題があった。
【０００６】
本発明は上述のような課題を解消するためになされたものであり、沸点が−４０℃以上の冷媒を使用しても、各枝管に冷媒を均等に分配できる冷媒分配器を備えた冷凍サイクル装置を得ることを目的とする。
【０００７】
なお、地球温暖化係数とは、各温室効果ガスの地球温暖化をもたらす効果の程度を二酸化炭素の当該効果に対する比で表したものであり、気候変動に関する政府間パネル（ＩＰＣＣ）が承認し、締約国会議が合意した値である。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明に係る冷凍サイクル装置は、圧縮機、凝縮器、減圧弁及び蒸発器を冷媒配管で接続した冷媒回路と、前記冷媒回路の前記減圧弁と前記蒸発器の間の冷媒配管又は前記蒸発器の内部に設けられた冷媒分配器を備え、該冷媒分配器は、冷媒流れ方向の上流側となる流入管と、該流入管に接続され、冷媒流れ方向の下流側となる複数の枝管とを有し、前記冷媒回路には、ジフルオロメタンを３０重量パーセント以下の範囲で混ぜたテトラフルオロプロペンを主成分とする沸点が−４０℃以上の冷媒が循環し、前記冷媒分配器の前記流入管を流れる前記冷媒の流れが上昇流となるように、前記冷媒分配器が設置されているものである。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、流入管を流れる冷媒の流れが上昇流となっているため、流入管の横断面において液状冷媒の偏在が生じにくくなる。このため、ジフルオロメタンを３０重量パーセント以下の範囲で混ぜたテトラフルオロプロペンを主成分とする沸点が−４０℃以上の冷媒を使用しても、流入管を流れる冷媒を均等に各枝管へ分配することが可能となる。したがって、冷凍サイクル装置の効率が向上する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１に係る冷凍サイクル装置の冷媒回路図である。なお、図１に示す矢印は冷媒の流れ方向を表す。冷凍サイクル装置１の冷媒回路は、圧縮機２、凝縮器３、減圧弁４、及び蒸発器５が順次冷媒配管で接続されることにより構成されている。また、本実施の形態１に係る冷凍サイクル装置１には、減圧弁４と蒸発器５との間に冷媒分配器１０が設けられている。この冷凍サイクル装置１には、テトラフルオロプロペンやジフルオロエタンを主成分とする冷媒、例えば２，３，３，３−テトラフルオロプロペンや１，１−ジフルオロエタン（Ｒ１５２ａ）を主成分とする冷媒が用いられる。なお、前記「テトラフルオロプロピレン」及び「ジフルオロエタン」は、各種異性体を含む全てのテトラフルオロプロピレン及びジフルオロエタンを指す。
【００１１】
図２は、本発明の実施の形態１に係る冷媒分配器の縦断面模式図である。なお、図２に示す矢印は冷媒の流れ方向を表す。冷媒分配器１０は、流入管１１及び複数の枝管１２等から構成されている。流入管１１は略円筒形状の配管である。冷凍サイクル装置１が設置された状態においては、流入管１１は略垂直方向に設置される。このとき、流入管１１の下側端部が冷媒の流入口となり、流入管１１の上側端部が冷媒の流出口となる。つまり、流入管１１を流れる冷媒の流れが上昇流になるように、流入管１１は設置される。枝管１２は略円筒形状の配管である。これら複数の枝管１２の一方の端部（冷媒の流入口）は、例えばろう付け等により、接合部１３を介して流入管１１の流出口（先端）と接続されている。また、枝管１２の他方の端部（冷媒の流出口）は、蒸発器５の伝熱管に接続されている。
【００１２】
なお、本実施の形態１では流入管１１の設置方向を略垂直方向（流入管１１を流れる冷媒の流れが上昇流となる方向）としたが、これは流入管１１の中心軸の鉛直方向に対する傾きが４°以下の状態を表す。このように流入管１１を設置することにって、流入管１１を流れる冷媒に作用する重力の鉛直方向成分は、ガス状冷媒と流入管１１の内壁に液状冷媒によって形成される液膜との間に作用する摩擦力の１／１０程度まで小さくなる。このため、流入管１１内の冷媒は、流入管１１の横断面において偏在が生じない。
【００１３】
また、本実施の形態１では、流入管１１の管直径は流入管１１の流入口に接続される冷媒配管の管直径よりも大きくなっているが（図１）、流入管１１の管直径と流入管１１の流入口に接続される冷媒配管の管直径を同じとしてもよい。減圧弁４と蒸発器５の間の冷媒配管を流入管１１として用い、この冷媒配管に枝管１２を接続してもよい。この場合、この冷媒配管のうち、略垂直方向に設置されている部分が流入管１１に相当する。
【００１４】
（動作説明）
次に本発明の冷凍サイクル装置の動作について説明する。
図３は、本発明の実施の形態１に係る冷凍サイクル装置の冷媒の変遷を表すｐ−ｈ線図である。なお、図３に示すａ〜ｄの冷媒状態は、それぞれ図１にａ〜ｄで示す箇所での冷媒状態である。また、図３に示す矢印は冷媒の流れ方向を表す。
低温低圧のガス状冷媒が圧縮機２より圧縮され、高温高圧の冷媒となって吐出される。この圧縮機２の冷媒圧縮過程は、周囲との熱の出入はないものとすると、図３の点ａからｂに示す等エントロピ線で表される。圧縮機２から吐出された高温高圧の冷媒は凝縮器３に流入する。そして、凝縮器３で空気や水に放熱しながら凝縮液化し、高圧液状冷媒となる。凝縮器３での冷媒の変化は、ほぼ圧力一定のもとで行われる。このときの冷媒変化は、凝縮器３の圧力損失を考慮すると、図３の点ｂからｃに示すやや傾いた水平に近い直線で表される。
【００１５】
凝縮器３から出た高圧の液状冷媒は減圧弁４に流入する。そして、高圧の液状冷媒は減圧弁４で絞られて膨張（減圧）し、低温低圧の気液二相状態になる。このときの冷媒乾き度は０．１〜０．３程度である。減圧弁４での冷媒の変化は、エンタルピ一定のもとで行われる。このときの冷媒変化は、図３の点ｃからｄに示す垂直線で表される。
【００１６】
減圧弁４を出た低温低圧で気液二相状態の冷媒は、冷媒分配器１０の流入管１１に流入する。流入管１１に流入した冷媒は各枝管１２に分配され、蒸発器５の伝熱管に流入する。そして、蒸発器５で空気や水に放熱しながら、低温低圧のガス状冷媒となる。蒸発器５での冷媒の変化は、ほぼ圧力一定のもとで行われる。このときの冷媒変化は、蒸発器５の圧力損失を考慮すると、図３の点ｄからａに示すやや傾いた水平に近い直線で表される。蒸発器５を出た低温低圧のガス状冷媒は圧縮機２に流入し、圧縮される。
【００１７】
（冷媒特性）
上述したように、この冷凍サイクル装置１には、テトラフルオロプロペンやＲ１５２ａを主成分とする冷媒が用いられている。これらの冷媒は、物性に起因して、従来の冷媒（例えばＲ４１０Ａ等）と冷媒分配器１０での分配性能が異なる。したがって、以下にテトラフルオロプロペン及びＲ１５２ａとＲ４１０Ａの冷媒分配器１０での分配性能の違いを説明する。
【００１８】
図４は、テトラフルオロプロペン及びＲ１５２ａとＲ４１０Ａの特性を示す特性図である。この図４は、冷媒温度２５℃における各冷媒の液密度及び蒸気密度、密度比（蒸気密度／液密度）、表面張力、並びに沸点を示している。
図４に示すように、テトラフルオロプロペン及びＲ１５２ａの沸点はそれぞれ−２９℃及び−２４℃となっており、Ｒ４１０Ａの沸点（−５１℃）よりも高い。冷媒は沸点が高いと蒸気密度が小さくなり、配管内を流れるときに発生する圧力損失が大きくなる。また、冷凍サイクル装置の能力や性能は冷媒の圧力損失が大きいほど低下する。このため、テトラフルオロプロペン及びＲ１５２ａをＲ４１０Ａと同程度の圧力損失で冷凍サイクル装置に使用するためには、冷凍サイクル装置の配管径をそれぞれ、１．３倍及び１．１５倍程度まで大きくする必要がある。冷凍サイクル装置の配管径を大きくすると、配管を流れる冷媒の流速が減少する。
【００１９】
したがって、テトラフルオロプロペンやＲ１５２ａを冷凍サイクル装置の冷媒として使用する場合、気液二相冷媒が流れる流入管１１においては、液状冷媒とガス状冷媒との界面に作用するせん断応力が小さくなり、Ｒ４１０Ａと比較して、液状冷媒とガス状冷媒とが分離して流れやすくなる。このため、流入管１１の設置姿勢や形状等により流入管１１の内壁に形成される液膜に偏在が生じやすくなり、各枝管１２に流入する冷媒の分布が不均一となりやすい。つまり、各枝管１２に流入するガス状冷媒の流量に応じた量の液状冷媒を各枝管１２に供給できにくい。
【００２０】
また、図４に示すように、沸点の高いテトラフルオロプロペン及びＲ１５２ａの表面張力はそれぞれ０．００８Ｎ／ｍ及び０．０１０Ｎ／ｍとなっており、沸点の低いＲ４１０Ａの表面張力（０．００５Ｎ／ｍ）よりも大きい。通常、気液二相状態の冷媒が配管内を流れる場合、液滴となって流れる液状冷媒が多いほうが冷媒を均等に分配できる。液滴となった液状冷媒は、ガス状冷媒の流れに乗って移動することができるからである。しかしながら、Ｒ４１０Ａよりも表面張力が大きいテトラフルオロプロペン及びＲ１５２ａは、Ｒ４１０Ａと比べて液滴の直径が大きくなる。このため、テトラフルオロプロペン及びＲ１５２ａはＲ４１０Ａよりも液滴が形成されにくくなる。
【００２１】
図５は、冷媒の沸点と液滴流量比との関係を示す特性図である。この図５は、冷媒流量６０ｋｇ／ｈ、乾き度０．２〜０．５及び冷媒温度１０℃の状態で、単位配管長さあたりの圧力損失が同程度になる配管内を冷媒が流れるときの、冷媒の沸点と液滴流量比との関係を示す。なお、液滴流量比とは、全冷媒液流量に対する液滴流量の比を表す。
【００２２】
図５からわかるように、沸点が−４０℃以上の冷媒は、液滴流量比が極端に少ない。つまり、沸点が−４０℃以上の冷媒であるテトラフルオロプロペン及びＲ１５２ａは、液滴流量比が極端に少ない。したがって、テトラフルオロプロペンやＲ１５２ａを冷凍サイクル装置の冷媒として使用する場合、気液二相冷媒が流れる流入管１１においては、各枝管１２に流入する冷媒の分布が不均一となりやすい。テトラフルオロプロペンやＲ１５２ａを冷凍サイクル装置の冷媒として使用する場合、上述のように冷凍サイクル装置の配管径を大きくしなければならないので、配管内を流れる液状冷媒はますます液滴となりにくく、各枝管１２に流入する冷媒の分布はさらに不均一となりやすい。
【００２３】
このように、冷媒分配器１０での冷媒の分配が不均一となりやすいテトラフルオロプロペン又はＲ１５２ａを主成分とする冷媒が冷凍サイクル装置１に用いられるが、本実施の形態１に係る冷媒分配器１０では、以下に示すように均等に冷媒を分配することが可能となっている。以下、冷媒分配器１０の流入管１１内を流れる冷媒の流動様式について説明する。
【００２４】
図６は、本発明の実施の形態１に係る流入管１１を流れる冷媒の流動様式を示す要部拡大図である。説明を容易とするため、図６では一部を破断して流入管１１を示している。なお、図６に示す矢印は冷媒の流れ方向を表す。
【００２５】
流入管１１を流れる冷媒の流動様式は、一般的に環状噴霧流と称される流動様式となっている。つまり、液状冷媒の一部は流入管１１の内壁を覆うように液膜１０１を形成して流れている。また、液状冷媒の残りの一部は、液滴１０２となって分散し、ガス状冷媒とともに流入管１１の中央部付近を流れている。このとき、流入管１１を流れる冷媒の流れ方向が上昇流となっているため（略垂直上向きに流れているため）、テトラフルオロプロペンやＲ１５２ａで問題となる液膜の偏在（流入管１１の横断面における偏在）を生じにくく、液膜の厚さはほぼ均等になる。また、非定常に液膜１０１の上面に発生する波１０１ａも同様に流入管１１の横断面における偏在を生じにくい。したがって、冷媒分配器１０の上流側に接続された配管に水平設置された箇所や曲がり部があり、冷媒の流動様式がいわゆる層状流や波状流となっていても、流入管１１で冷媒の流動様式が環状噴霧流となるので、液膜１０１、液滴１０２及び冷媒蒸気からなる冷媒が、均等に枝管１２へ流入する。
【００２６】
なお、本実施の形態１では、流入管１１を流れる冷媒の流動様式が環状噴霧流となっているが、例えば、環状流等その他の流動様式であってもよい。流入管１１を流れる冷媒の流れ方向が上昇流となっていれば、流入管１１の横断面における液状冷媒の偏在が生じず、流入管１１を流れる冷媒は均等に枝管１２へ分配される。
【００２７】
このように構成された冷凍サイクル装置１においては、流入管１１を流れる冷媒の流れが上昇流となっているため、流入管１１の横断面における液状冷媒の偏在が生じない。このため、沸点が−４０℃以上の冷媒を使用しても、流入管１１を流れる冷媒を均等に各枝管１２へ分配することが可能となる。したがって、冷凍サイクル装置の効率が向上する。
【００２８】
また、流入管１１を流れる冷媒の流動様式が環状噴霧流又は環状流となっているので、流入管１１の内壁に形成される液膜１０１の横断面における偏在が生じない。このため、流入管１１の内壁に形成される液状冷媒の液膜１０１の厚さが均等になる。したがって、流入管１１を流れる冷媒をより均等に各枝管１２へ分配することが可能となる。
【００２９】
また、冷凍サイクル装置１には、例えばテトラフルオロプロペン又はＲ１５２ａを主成分とする冷媒等、地球温暖化係数が１５０以下の冷媒を使用しているので、冷媒が漏洩した場合でも温室効果を抑制することができる。
【００３０】
なお、本実施の形態１では流入管１１の長さ（流入管１１の流入口から枝管１２の流入口までの長さ）について特に説明していないが、例えば、流入管１１の長さが流入管１１の管内直径の５倍以上、好ましくは１０倍以上の長さを有しているのが好ましい。このようにすることにより、流入管１１を流れる冷媒の流動様式が環状噴霧流又は環状流となる。
【００３１】
また、本実施の形態１では流入管１１の内壁形状について特に説明していないが、流入管１１の内壁に溝を形成してもよい。このような形態によれば、テトラフルオロプロペンやＲ１５２ａが有する大きな表面張力が有効に作用して、安定した液膜１０１が流入管１１の内壁に形成できる。このため、上昇流となるように設置した流入管１１の長さを短くでき、冷媒分配器を小型化できる効果が得られる。なお、流入管１１の内壁に形成する溝は、流入管１１の中心軸（冷媒の流れ方向）と略平行な直線上の溝でもよいし、流入管１１の中心軸（冷媒の流れ方向）と所定の角度を持った螺旋状の溝でもよい。つまり、流入管１１の内壁に形成する溝は、冷媒が溝に沿って流れることができるような（冷媒が溝を乗り越えてしまわないような）溝であればよい。
【００３２】
また、本実施の形態では、冷媒分配器１０を減圧弁４と蒸発器５の間に設けたが、冷媒が気液二相状態で流れる経路内に冷媒分配器１０を設けることにより同様の効果が得られる。例えば、圧力損失を軽減するために蒸発器内で伝熱管を分岐する場合があるが、この分岐部に冷媒分配器１０を設けてもよい。
【００３３】
また、本実施の形態１では、流入管１１の管内直径Ｄ１と枝管１２の管内直径Ｄ２との関係については特に説明していないが、枝管１２の単位長さあたりの圧力損失が流入管１１の単位長さあたりの圧力損失よりも大きくなるようにすることが好ましい。例えば、枝管１２の数がｎの場合、次式（１）を満たすように流入管１１の管内直径Ｄ１及び枝管１２の管内直径Ｄ２を決定することが好ましい。このような形態によれば、冷媒分配器１０の圧力損失を最小化でき、冷凍サイクル装置１の効率が向上する。
１≦Ｄ１／Ｄ２≦ｎ0.368・・・（１）
【００３４】
また、本実施の形態１では流入管１１の先端に枝管１２が接続された冷媒分配器１０について説明したが、流入管１１を流れる冷媒が順次分配されるように、例えば流入管１１の側面部に枝管１２を接続してもよい。
【００３５】
また、本実施の形態１では、流入管１１内の乾き度について、特に説明していないが、流入する冷媒の乾き度が０．１５以上であることが望ましい。例えば、図７は、横軸に流入管に流入する冷媒の乾き度、縦軸に質量流量を流入管断面積で割った値である質量速度を示す図である。図中の○印は冷媒の分配が安定して行なえる条件であり、×印は冷媒の分配が不安定になる条件である。したがって、このような形態によれば、冷媒分配器１０の分配を安定して行なうことができ、冷凍サイクル装置１の効率が向上する。
【００３６】
また、本実施の形態１では、テトラフルオロプロペンを主成分とする冷媒の組成について特に説明していないが、沸点が低いジフルオロメタンを３０重量パーセント以下の範囲で混ぜてもよい。このような形態によれば、沸点は−４０℃以上であるが、冷媒を均等に分配できる。
【００３７】
実施の形態２．
流入管１１の内壁に溝を形成することにより、より均等に各枝管１２へ冷媒を分配することができる。なお、本実施の形態２において、特に記述しない項目については実施の形態１と同様とし、同一の機能や構成については同一の符号を用いて述べることとする。
【００３８】
図８は、本発明の実施の形態２に係る冷凍サイクル装置の冷媒回路図である。また、図９は図８に示す冷媒分配器の斜視図である。なお、図９では説明を容易とするため、一部を破断して流入管１１を示している。また、図８及び図９に示す矢印は、冷媒の流れ方向を表す。
【００３９】
冷媒分配器１０は、流入管１１及び複数の枝管１２等から構成されている。流入管１１は略円筒形状の配管である。冷凍サイクル装置１が設置された状態においては、流入管１１は略垂直方向に設置される。このとき、流入管１１の下側端部が冷媒の流入口となる。つまり、流入管１１を流れる冷媒の流れが上昇流になるように、流入管１１は設置される。また、流入管１１の内壁には、流入管１１の中心軸（流入管１１を流れる冷媒の流れ方向）と略平行に溝１４が形成されている。
【００４０】
枝管１２は略円筒形状の配管である。これら複数の枝管１２の一方の端部（冷媒の流入口）は、流入管１１を流れる冷媒の流れ方向の上流側から下流側にかけて（つまり、流入管１１の長さ方向にそって）、流入管１１側面部に順次接続されている。また、枝管１２の他方の端部（冷媒の流出口）は、蒸発器５の伝熱管に接続されている。なお、本実施の形態２では、枝管１２は流入管１１と略垂直に接続されているが、枝管１２と流入管１１の接合角度は任意に設定可能である。
【００４１】
このように構成された冷凍サイクル装置１においては、流入管１１を流れる気液二相冷媒中の液状冷媒は、毛管力によって溝１４の間を流れ、流入管１１の内壁に液膜１０１を形成する。また、この溝１４の間を流れる液状冷媒は、溝１４の間を流れる液状冷媒と流入管１１の略中心部を流れるガス状冷媒との界面に生じるせん断応力によって溝１４を乗り越えることがない。つまり、液膜１０１の乱れを発生させることがない。このため、気液二相流に特有な時間的又は空間的に不均一な流れ（例えば液膜１０１上に発生する波１０１ａ等）を抑制でき、安定した液膜１０１を流入管１１の内壁に形成できる。これにより、各枝管１２に流入するガス状冷媒の流量に応じた量の液状冷媒を各枝管１２に供給でき、効率よく蒸発器を動作させることができる。
【００４２】
実施の形態３．
冷凍サイクル装置１の設置場所や蒸発器の構造等、冷媒分配器１０の設置条件によっては流入管１１を略垂直方向に設置出来ない場合がある。このような場合でも、本実施の形態３のようにすることで本発明を実施することができる。なお、本実施の形態３において、特に記述しない項目については実施の形態１又は実施の形態２と同様とし、同一の機能や構成については同一の符号を用いて述べることとする。
【００４３】
図１０は、本発明の実施の形態３に係る冷媒分配器の斜視図である。なお、図１０では説明を容易とするため、一部を破断して流入管１１を示している。また、図１０に示す矢印は、冷媒の流れ方向を表す。
流入管１１の内壁には、流入管１１の中心軸（流入管１１を流れる冷媒の流れ方向）に対して角度αの傾きをもつ螺旋状の溝１４が形成されている。このように冷媒分配器１０を構成することにより、内壁１１ａ側に偏在しやすい液状冷媒は、毛管力によって溝１４を介して内壁１１ｂ側に流れる。このため、冷媒の流れ方向が略垂直方向にならないような姿勢で流入管１１が設置された場合でも流入管１１の内壁に安定した液膜１０１を形成でき、流入管１１を流れる冷媒を均等に枝管１２へ分配することができる。
【００４４】
なお、本実施の形態３では溝１４の数や寸法について説明していないが、溝１４の数Ｎａを、溝１４のうち流入管１１と枝管１２の接合部で切断される溝の数Ｎｃの２倍より大きくしてもよい。なお、流入管１１と枝管１２の接合部で切断される溝とは、図１１において、枝管１２と交わる溝である。図１１ではＮｃ＝８となっている。このような形態の冷媒分配器１０においては、上記実施の形態３の効果に加えて、ガス状冷媒の流量と液状冷媒の流量との比率に偏りを生じ易い冷媒流れ最上流側に接続された枝管１２へも液状冷媒が多量に流入することがない。このため、冷媒流れ下流側に接続された枝管１２へも液状冷媒を供給できる。
また、枝管１２の数（分岐数）がＮｓの場合には、Ｎａ≧Ｎｃ×Ｎｓの関係を満たすように溝１４の数Ｎａを決定することにより、冷媒流れ上流側の枝管１２への液状冷媒の偏流をさらに抑制でき、液状冷媒を均等に各枝管１２へ分配できる効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】実施の形態１に係る冷凍サイクル装置の冷媒回路図である。
【図２】実施の形態１に係る冷媒分配器の縦断面模式図である。
【図３】実施の形態１に係る冷凍サイクル装置の冷媒の変遷を表すｐ−ｈ線図である。
【図４】テトラフルオロプロペン及びＲ１５２ａとＲ４１０Ａの特性を示す特性図である。
【図５】冷媒の沸点と液滴流量比との関係を示す特性図である。
【図６】実施の形態１に係る流入管１１内を流れる冷媒の流動様式を示す要部拡大図である。
【図７】冷媒の乾き度と質量速度との関係を示す特性図である。
【図８】実施の形態２に係る冷凍サイクル装置の冷媒回路図である。
【図９】実施の形態２に係る冷媒分配器の斜視図である。
【図１０】実施の形態３に係る冷媒分配器の斜視図である。
【図１１】実施の形態３に係る流入管１１の一部展開図である。
【符号の説明】
【００４６】
１  冷凍サイクル装置、２  圧縮機、３  凝縮器、４  減圧弁、５  蒸発器、１０  冷媒分配器、１１  流入管、１１ａ  内壁、１１ｂ  内壁、１２  枝管、１３  接合部、１４  溝、１０１  液膜、１０１ａ  波、１０２  液滴。
【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】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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