(57)【要約】      （修正有）【課題】気相液相の比率の均一性を維持しつつ、所定の分流比率に冷媒を分流させ得る冷媒分流器を提供する。【解決手段】基端側に流入路３４を有すると共に先端側に複数の流出路３５を有する分流室３１を備える。分流室３１は、内部に衝突部２４が配位されることにより、上流室３２と下流室３３とに区分される。衝突部２４は、流入路３４から流入する冷媒が衝突する衝突面２５を備える。衝突部２４の外周と分流室３１の内周面との間に隙間が導通路３６となり、衝突面に衝突した冷媒は、導通路３６を通って下流室３３を経て流出路３５から流出する。【選択図】図１
2007192414.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基端側に流入路を有すると共に先端側に複数の流出路を有する分流室を備え、流入路から分流室内に流入した冷媒を分岐させて複数の流出路から流出させる冷媒分流器において、
この分流室内に衝突部が配位されることにより、この分流室が上流室と下流室とに区分され、
衝突部は、流入路から流入する冷媒が衝突する衝突面を上流室側に備えると共に、衝突部の外周と分流室の内周面との間に隙間が形成されることにより、この隙間が上流室と下流室とをつなぐ導通路となり、
衝突面に衝突した冷媒が上記の導通路を通って下流室を経て流出路から流出するものであることを特徴とする冷媒分流器。
【請求項２】
基端側に流入路を有すると共に先端側に複数の流出路を有する分流室を備え、流入路から分流室内に流入した冷媒を分岐させて複数の流出路から流出させる冷媒分流器において、
この分流室内に衝突部が配位され、
衝突部は、流入路から流入する冷媒が衝突する衝突面を上流側に備えると共に、衝突部の外周と分流室の内周面との間に当該内周面に沿って伸びる狭い幅の隙間が形成され、この隙間の幅が流出路の直径よりも狭いものであり、
この隙間が衝突部の上流側と下流側とをつなぐ導通路となり、衝突面に衝突した冷媒が上記の導通路を通って流出路から流出するものであることを特徴とする冷媒分流器。
【請求項３】
流入路の開口断面積が、導通路の開口断面積、並びに、複数の流出路の開口総断面積と、略等しいことを特徴とする請求項１又は２に記載の冷媒分流器。
【請求項４】
両端が連通する筒状をなす外部材と、外部材の内部に挿入される内部材とを備え、
外部材は、冷媒の流入路を基端側に備え、内部材が挿入される受容部を先端側に備え、
内部材は、受容部の先端側に固定される固定部と、固定部の基端側に突出する支持部とを備えると共に、上記の衝突部が支持部の基端側に設けられたものであり、
固定部に、上記の複数の流出路が形成され、
衝突部の基端側の端面が上記の衝突面を形成し、衝突部の外周と受容部の内周壁との間の隙間が上記の導通路を構成するものであることを特徴とする請求項１〜３の何れかに記載の冷媒分流器。
【請求項５】
衝突面の下流側に、流路を複数に区画する仕切りを備え、仕切られた各流路に対して流出路が設けられたことを特徴とする請求項１〜４の何れかに記載の冷媒分流器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本願発明は、冷凍機器や空調機器の冷凍サイクルに用いられる冷媒分流器に関するもである。
【背景技術】
【０００２】
従来より、冷媒分流器は、気相液相の比率の均一性を維持しつつ、所定の分流比率に冷媒を分流させ得ることが求められている。また古くは１本の流入路を２本の流出路に分岐させるものが一般的であったが、近年は、流出路の数が３本以上の多数本に所定の比率で分配させ得ることが求められている。
このような目的を達成するため、種々のタイプの冷媒分流器が提案されているが、その代表的なタイプとして衝突面を備えたものが知られている（特許文献１〜４）。この衝突面は、分流室内に流入した冷媒を衝突面に衝突させて分散させることにより、気相と液相の比率を均一になすと共に、冷媒に対する重力の影響を少なくして、冷媒分流器の取付角度に係わらず、各流出路への分流比率の適正に保つことができるようにすることを目的とするものであり、分散した冷媒は、分流室内に開口する複数の流出路に分配されて流出する。より詳しくは、冷媒分流器を、両端が連通する筒状をなす外部材と、外部材の先端側から挿入される内部材とから構成し、内部材の基端面の中央に衝突面を形成すると共に、内部材の基端面と先端面との間を貫通するように複数の流出路を形成する。そして、外部材の基端側を流入路とし、流入した冷媒を衝突面に衝突させて、流出路から流出させるものである。このうち、特許文献３に記載の分流器あっては、分流室の内壁面に接するように流出路を形成し、衝突面から各流出路に向けて溝を形成したものである。また特許文献４に記載のものにあっても、その図３に示されるように、分流室の内壁面に接するように流出路を形成したものであるが、冷媒は、半径方向の外側に向けて旋回するように伸びる旋回チャンネルを経て、分流室の内壁面に沿って環状に形成された旋回通路内に流体が導かれて充分に周回した後、流出路から流出するようにしたものである。この旋回通路は、分流室の内壁面に沿って環状に形成されるものであるが、冷媒が周回し得るように充分な広さ（具体的には流出路の直径よりも広い半径方向への幅）を備えている。
このように冷媒の衝突面を備えた冷媒分流器を採っても種々のものが提案されているが、衝突部の外周と分流室の内周面との間に形成される狭い隙間を通すことによって、冷媒に対する重力の影響を少なくして、冷媒分流器の取付角度に係わらず、各流出路への分流比率の適正に保つことができると共に気相液相の比率の均一性を高め得るようにした冷媒分流器の提案はなされていなかった。
【０００３】
【特許文献１】特開２００５−２４１１２２号公報
【特許文献２】特開２００２−１３０８６８号公報
【特許文献３】特開２００１−２０８４５１号公報
【特許文献４】特開２００４−１６２９６２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本願発明は、所望の分流比率に従って、より正確な比率で冷媒を分流させ得る冷媒分流器の提供を目的とするものである。特に、分流に際しての重力の影響を低減させることにより、分流器の取付方向にかかわらず、正確な比率で分流をなすことができる冷媒分流器の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
そこで本願の請求項１に係る発明は、基端側に流入路を有すると共に先端側に複数の流出路を有する分流室を備え、流入路から分流室内に流入した冷媒を分岐させて複数の流出路から流出させる冷媒分流器において、この分流室内に衝突部が配位されることにより、上流室と下流室とに区分され、衝突部は、流入路から流入する冷媒が衝突する衝突面を上流室側に備えると共に、衝突部の外周と分流室の内周面との間に隙間が形成されることにより、この隙間が上流室と下流室とをつなぐ導通路となり、衝突面に衝突した冷媒が上記の導通路を通って下流室を経て流出路から流出するものであることを特徴とする冷媒分流器を提供することにより、上記の課題を解決する。
本願の請求項２に係る発明は、基端側に流入路を有すると共に先端側に複数の流出路を有する分流室を備え、流入路から分流室内に流入した冷媒を分岐させて複数の流出路から流出させる冷媒分流器において、この分流室内に衝突部が配位され、衝突部は、流入路から流入する冷媒が衝突する衝突面を上流側に備えると共に、衝突部の外周と分流室の内周面との間に当該内周面に沿って伸びる狭い幅の隙間が形成され、この隙間の幅が流出路の直径よりも狭いものであり、この隙間が衝突部の上流側と下流側とをつなぐ導通路となり、衝突面に衝突した冷媒が上記の導通路を通って流出路から流出するものであることを特徴とする冷媒分流器を提供する。
本願の請求項３に係る発明は、流入路の開口断面積が、導通路の開口断面積、並びに、複数の流出路の開口総断面積と、略等しいことを特徴とする請求項１又は２に記載の冷媒分流器を提供する。ここで、略等しいとは、流入路の開口断面積を基準として、その±１５％以内に、他の２者の開口断面積が収まることを意味する。
本願の請求項４に係る発明は、両端が連通する筒状をなす外部材と、外部材の内部に挿入される内部材とを備え、外部材は、冷媒の流入路を基端側に備え、内部材が挿入される受容部を先端側に備え、内部材は、受容部の先端側に固定される固定部と、固定部の基端側に突出する支持部とを備えると共に、上記の衝突部が支持部の基端側に設けられたものであり、固定部に、上記の複数の流出路が形成され、衝突部の基端側の端面が上記の衝突面を形成し、衝突部の外周と受容部の内周壁との間の隙間が上記の導通路を構成するものであることを特徴とする請求項１〜３の何れかに記載の冷媒分流器を提供する。
本願の請求項５に係る発明は、衝突面の下流側に、流路を複数に区画する仕切りを備え、仕切られた各流路に対して流出路が設けられたことを特徴とする請求項１〜４の何れかに記載の冷媒分流器を提供する。
【発明の効果】
【０００６】
本願の請求項１に係る発明は、衝突部の外周と分流室の内周面との間に隙間が形成されることにより、この隙間が上流室と下流室とをつなぐ導通路となり、衝突面に衝突した冷媒が上記の導通路を通って下流室を経て流出路から流出する。そのため、衝突面に衝突して分散した冷媒を、上記の隙間を通過させることによって、所定の分流比率に安定させることができる。特に、分流器を種々の方向に取り付けた場合にあっても、重力の影響を低減させるこができ、分流器の取付方向による分流比率のばらつきを少なくすることができる。
本願の請求項２に係る発明は、衝突部は、流入路から流入する冷媒が衝突する衝突面を上流側に備えると共に、衝突部の外周と分流室の内周面との間に当該内周面に沿って伸びる狭い幅の隙間が形成され、この隙間の幅が流出路の直径よりも狭いものであり、この隙間が衝突部の上流側と下流側とをつなぐ導通路となる。そのため、衝突面に衝突して分散した冷媒を、上記の隙間を通過させることによって、所定の分流比率に安定させることができる。特に、分流器を種々の方向に取り付けた場合にあっても、重力の影響を低減させるこができ、分流器の取付方向による分流比率のばらつきを少なくすることができる。
本願の請求項３に係る発明は、流入路の開口断面積と、導通路の開口断面積と、複数の流出路の開口断面積の和とが、略等しいことにより、分流時の圧力損失を小さくすることができる。
本願の請求項４に係る発明は、外部材内に内部材を挿入して固定することによって、上記の効果を生ずる冷媒分流器を簡単に製造することができるものである。
本願の請求項５に係る発明は、衝突面の下流側に、流路を複数に区画する仕切りを備え、仕切られた各流路に対して流出路が設けられたものであるため、衝突面に衝突して放射状に分散した冷媒を、仕切りによって所定の比率に分岐させることができ、これにより、分流比率の安定をより高めることができるものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
以下、図面に基づき本願発明の望ましい実施の形態を説明する。
図１（Ａ）は本願発明の第１の実施の形態に係る冷媒分流器の正面図であり、（Ｂ）は同中央縦断面図である。図２（Ａ）は同冷媒分流器の外部材の正面図であり、（Ｂ）は同側面図である。図３（Ａ）は同冷媒分流器の内部材の正面図であり、（Ｂ）は同側面図である。図４は同冷媒分流器の分解斜視図である。
【０００８】
この実施の形態に係る冷媒分流器は、外部材１１と内部材２１とを備える。外部材１１は、両端が連通する筒状をなす部材であり、内部材２１は、外部材１１の内部に外部材１１の先端側（図では左側）から挿入される部材である。そして、図４に示すように、流入パイプ４１が外部材１１の基端側に接続され、流出パイプ４２が内部材２１の先端側に接続される。なお、本願発明の説明にあっては、特に断りがない限り、基端側（図の右側）が冷媒の上流側であり、先端側（図の左側）が冷媒の下流側となる。
【０００９】
外部材１１は、基端側に冷媒の流入路３４を備える。この流入路３４は通常１個であり、流入路３４の基端側は外部材１１の基端側の端面に開口している。この流入路３４の基端側に、１本の流入パイプ４１の先端が挿入されて溶接などで固定され接続される。この流入路３４の先端側と基端側との間には、段差３４ａが設けられており、段差３４ａより基端側の方が先端側の方よりも内径が大きく設定されており、この基端側に流入パイプ４１が挿入されて固定される。この流入パイプ４１の内径と段差３４ａより先端側の内径とは略等しいものであり、特に断りがない限り、流入路３４の内径とは、流入路３４の先端（言い換えれば後述の分流室３１への流入端）における流入路３４の内径を言う。
【００１０】
流入路３４の先端は、流入路３４より内径の大きな受容部１２に連通しており、この受容部１２は内径の大きな先端側部分１４と内径の小さな基端側部分１３とに区分できるが、この段差１５は設けずに実施することもできる。また、外部材１１は円筒状であり、受容部１２、流入路３４も断面円形状の空間であるが、それぞれ多角形状などであってもよい。
【００１１】
内部材２１は、受容部１２の先端側部分１４に固定される固定部２２と、固定部２２の基端側に突出する支持部２３と、支持部２３の基端側に設けられた衝突部２４とを備える。この固定部２２の外径と受容部１２の内径とは略等しく、両者間で溶接などによって固定される。なお、上記の段差１５に対応する段差が固定部２２の外周面にも形成され、組付けに際して、両段差によって、外部材１１と受容部１２との位置決めがなされる。なお、固定部２２に段差を設けずに、固定部２２の基端面を段差１５に突き当てて位置決めとしてもよい。また、内部材２１（即ち固定部２２、支持部２３、衝突部２４）は、いずれも断面円形として実施されているが、その形状は外部材１１と同様、適宜変更して実施しし得る。
【００１２】
固定部２２には、複数の流出路３５が、固定部２２の基端面と先端面との間を軸方向に貫通して設けられている。この例では、９０度毎に４個設けているが、１２０度毎に３個、さらに所定角度毎若しくは角度を一定にせずに、５個、６個、８個等々、設けるなど、その個数や配列は適宜変更して実施し得る。また、この例では、この流出路３５の基端側と先端側との間に、段差３５ａが設けられており、段差３５ａより先端側の方が基端側の方よりも内径が大きく設定されており、この先端側に流出パイプ流出パイプ流出パイプ４２が挿入されて固定される。各流出路３５の内径を比較すると、段差３５ａより先端側の内径は、全て同じ内径とされており、同じ径のパイプを区別することなく挿入して接続できる。他方、段差３５ａより基端側における内径は、分流比率との関係において設定されるものであり、設計によって、各流出路３５の内径が等しい場合もあり、異なる場合もある。以降、原則として、流出路３５の内径とは、流出路３５の基端（言い換えれば後述の分流室３１からの流出端）における流出路３５の内径を言う。
【００１３】
次に、支持部２３は、衝突部２４を固定部２２に対して支持させると共に、受容部１２内に後述の下流室３３を形成するためのものであり、その外径は、固定部２２及び衝突部２４の外径よりも小さく設定されている。また、支持部２３は、固定部２２の中心から軸方向に延ばされており、その周囲に各流出路３５が形成されているが、流出路３５への冷媒の流れを大きく阻害しないかぎり、その数、大きさ、配設箇所は、適宜変更し得るものである。
【００１４】
次に、衝突部２４は、その基端側の端面が衝突面２５となるもので、流入路３４から流入した冷媒が衝突して分散するものである。この衝突面２５は、流入路３４の流入方向（この例では軸方向）に対して直交する平面とされているが、傾斜させることもできる。また、衝突面２５の中心などに、凹部を形成したり、逆に凸部を形成して、衝突した流体の挙動を変化させるものであってもよい。また放射状に溝を設けるなど、その形状は冷媒の分散に適当な形状に種々変更して実施することができる。衝突部２４の外径は、受容部１２の内径よりも僅かに小さく設定されている。また、衝突部２４の外径及び受容部１２の内径は、流入路３４及び流出路３５の内径よりも十分に大きく設計されている。
【００１５】
以上のような形状を備えた外部材１１と内部材２１とを組み合わせることによって、分流室３１が受容部１２の基端側部分１３に形成される。詳しくは、分流室３１は、固定部２２の基端側の端面と、受容部１２の基端側の端面と、受容部１２の内周壁面とによって規定される空間である。この空間である分流室３１は、衝突部２４によって上流室３２と下流室３３とに区画される。この上流室３２は、衝突部２４の基端側の端面である衝突面２５と、受容部１２の基端側の壁面との間の空間であり、両者間の距離は冷媒の衝突と分散に適当な長さに設定される。下流室３３は、衝突部２４の先端側の端面と、固定部２２の基端側の端面との間の空間である。そして、衝突部２４の外周と受容部１２の内周壁との間の隙間が、上流室３２と下流室３３とをつなぐ導通路３６となる。
【００１６】
言い換えれば、この隙間である導通路３６は、衝突部２４の外周部と分流室３１の内周面との間に形成されるもので、この分流室３１の内周面に沿って伸びる幅の狭い隙間である。そして、流入路３４から流入し、衝突面２５に衝突した冷媒は、周囲に分散し、この隙間である流出路３５を通って、下流室３３に流入する。そして下流室３３に流入した冷媒は、各流出路３５から流出することによって、複数の流路に分流されるものである。このように、気液２相の冷媒は、衝突面２５に衝突して周囲に分散され、さらに衝突面２５の周囲の幅の狭い導通路３６を通過することによって、冷媒がこれらの導通路３６に対して周方向に均等な量で流れ易く、これによって、分流比率の安定化を図ることができる。また、衝突面の２５の周囲の幅の狭い導通路３６を通過させることによって、重力の影響を軽減することができ、分流器の取付方向による分流比のばらつきを抑制できる。
【００１７】
ここで、分流室３１の内径は、流入路３４の内径及び流出路３５の内径よりも大きいため、この分流室３１の内周に沿って伸びる導通路３６の幅（半径方向の長さ）を小さく設定しても、充分な開口総面積を確保できる。この導通路３６の幅は、流出路３５の直径よりも小さくすることが望ましく、より望ましくは流出路３５の半径よりも小さくする。
【００１８】
また、冷媒分流器における圧力損失を考慮すると、流入路３４の開口断面積は、導通路３６の開口断面積、並びに、複数の流出路３５の開口断面積の和と、略等しくすることが望ましく、特に、流入路の開口断面積を基準として、その±１５％以内に、他の２者の断面積が収まるようにする。
【００１９】
この冷媒分流器は、外部材１１及び内部材２１ともに、切削加工で容易に製造でき、これを組合わせて接続することにより、少ない製造工程で製造することができる。また、外部材１１は、図５に示すように、銅管等の金属を塑性加工して製造することもできる。材質としては、銅、真鍮などの種々の切削或いは塑性加工が可能な金属が適するが、冷媒に対する耐腐食性などの条件を満たす限り、特に制限はない。
【００２０】
また導通路３６の幅は、その全周において全て均等としてもよいが、衝突部２４を分流室３１の中心から偏芯させたり、或いは、衝突部２４や、受容部１２の形状を異径にしたり、部分的に凹部や凸部を形成して、流通路３６の幅を不均一なものとして実施することもできる。また、先の実施例では、導通路３６は、環状に連続したものとして実施しているが、その一部を分断したものとして実施することもできる。例えば、図６に示すように、衝突部２４の外周の一部から仕切り２４ａを外方向に突出させ、受容部１２の内周壁に接続することによって、導通路３６を周方向に複数に区画するようにしてもよい。また、この下流室３３を仕切り２３ａで周方向に複数に区画することもできる。この導通路３６の仕切り２４ａと、下流室３３の仕切り２３ａとは、両者のいずれか一方にのみ設けるようにしてもよく、両者に設ける場合にあっても、両仕切り２４ａ、２３ａを別々の位置に設けても良いが、図６に示すように、両仕切りを連続して設けるようにしてもよい。このように、両仕切り２４ａ、２３ａを連続して設けた場合には、区画された各小室に少なくとも一つの流出路３５が配位されるようにしておく。望ましくは、各小室に一つの流出路３５が配位されるようにしておく。そして、仕切りを設ける間隔を設定することによって、各流出路３５への冷媒の流量を、各仕切り間の間隔、言い換えれば各小室の開口面積によって、調整することができるものである。また、衝突部２４を仕切り２４ａで受容部に支持させることによって、仕切り２４ａが支持部２３となる。従って、支持部２３の形状は、円柱状のものに限らず、仕切り２４ａとなる板状の形状をなすものであってもよい。
【００２１】
図７〜図９の例は、導通路３６には、仕切りを設けず、下流室３３に仕切り２３ａを設けることによって、下流室３３を複数に区画した例であり、他の構成については、他の実施の形態と実質的に同一である。この例では、衝突部２４の下流側の下流室３３に、流路を周方向に複数に区画する仕切り２３ａを備えるようにし、仕切られた各流路（即ち小室３３ａ）に対してそれぞれ少なくとも１つの流出路３５を設けたものであり、仕切り２３ａによって周方向に区画された各小室３３ａに、１つずつの流出路３５を配位したものである。これにより、各仕切り間の間隔、言い換えれば各小室３３ａの導通路３６に対する開口面積によって、流出路３５への分流比率を設定することができるものである。即ち、図８の（Ｂ）（Ｃ）のように、分流比率が異なる分流器を容易に製造することができる。特に、同一径の流出路３５を用いた場合にあっても、仕切り２３ａによる上記開口面積の比率を変更することによって、各流出路３５から流出する冷媒の比率を調整することができる。また、この例では、衝突部２４を固定部２２とは別体に形成して組み合わせた例を示しているが、図８（Ｂ）のように、両者を一体に形成するようにしてもよい。
【００２２】
なお、正確な分流比率の実現のためには、一つの小室３３ａに対しては一つの流出路３５を配位することが望ましいが、複数の流出路を一つの小室３３ａに配位させることもできる。また、軸方向（先端−基端方向）において、仕切り２３ａを導通路３６から離して設けることもできるが、導通路３６に近接させることが、より望ましくは衝突部２４に仕切り２３ａを接触させることが、より正確な分流比率の実現のためには望ましい。さらに、仕切りを可動若しくは組立時に変形可能なものとして実施することも不可能ではなく、また、種々の仕切りを用意しておき、組立時に所定の比率を選択するようにして実施することができる。また衝突部２４の形状は円形に限らず、楕円形や矩形や異径板などに変更して実施することもできる。
【００２３】
このように、図７〜図９の例にあっては、衝突面２５に衝突させることにより冷媒を放射状に分散させ、衝突面２５の下流側において周方向に配位された複数の仕切りによって流路を周方向に複数に区画し、当該放射状に拡散した冷媒を所定の分流比率に分流させるものである。従って、仕切り２３ａは、下流室３３のみに設けるものに止まらず、下流室３３から導通路３６にまで延長させることもでき、さらには、導通路３６よりも基端側に延設したものであってもよい。ただし、衝突面の中央においては、仕切り２３ａを設けないことが望ましい。すなわち、衝突前の冷媒を仕切ってしまうと、衝突面による分散効果を発揮させることができなくなり、重量の影響を受けたままの冷媒を分散させてしまうこととなるからである。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】（Ａ）は本願発明の実施の形態に係る冷媒分流器の正面図、（Ｂ）は同中央縦断面図である。
【図２】（Ａ）は同冷媒分流器の外部材の正面図、（Ｂ）は同側面図である。
【図３】（Ａ）は同冷媒分流器の内部材の正面図、（Ｂ）は同側面図である。
【図４】同冷媒分流器の分解斜視図である。
【図５】第２の実施の形態に係る外部材の側面図である。
【図６】第３の実施の形態に係る内部材の斜視図である。
【図７】第４の実施の形態に係る内部材の斜視図である。
【図８】（Ａ）は同内部材の側面図、（Ｂ）は同正面図、（Ｃ）は変形例を示す正面図である。
【図９】同内部材を装着した冷媒分流器の断面図を示すもので、（Ａ）は図８（Ｂ）のＡ−Ａ線に沿う断面を示すものであり、（Ｂ）は図８（Ｂ）のＢ−Ｂ線に沿う断面を示すものである。
【符号の説明】
【００２５】
１１    外部材
１２    受容部
２１    内部材
２２    固定部
２３    支持部
２４    衝突部
２５    衝突面
３１    分流室
３２    上流室
３３    下流室
３３ａ  仕切り
３４    流入路
３５    流出路
３６    導通路
４１    流入パイプ
４２    流出パイプ
【図１】
2007192414.tif 000003
【図２】
2007192414.tif 000004
【図３】
2007192414.tif 000005
【図４】
2007192414.tif 000006
【図５】
2007192414.tif 000007
【図６】
2007192414.tif 000008
【図７】
2007192414.tif 000009
【図８】
2007192414.tif 000010
【図９】
2007192414.tif 000011