(57)【要約】【課題】分流直前まで流速の速い状態を保ち、偏流の発生を抑制することのできる分流器を備えた空気調和装置を提供する。【解決手段】圧縮機３で圧縮した冷媒を、凝縮器４、減圧装置６、分流器流入管７、分流器８、蒸発器９と循環して前記圧縮機３に戻す空気調和装置１０において、前記分流器流入管７の内径７Ａおよび前記分流器内に設けられる分流器内配管１４の内径１４Ａは、前記蒸発器９内に設けられる伝熱管１１の内径よりも小さく構成した。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧縮機で圧縮した冷媒を、凝縮器、減圧装置、分流器流入管、分流器、蒸発器と循環して前記圧縮機に戻す空気調和装置において、
前記分流器流入管の内径および前記分流器内に設けられる分流器内配管の内径は、前記蒸発器内に設けられる伝熱管の内径よりも小さいことを特徴とする空気調和装置。
【請求項２】
前記分流器流入管の内径および前記分流器内配管の内径は、前記伝熱管の内径の０．８倍以上であり１．０倍未満であることを特徴とする請求項１に記載の空気調和装置。
【請求項３】
前記分流器流入管の上流であり前記減圧装置の下流の位置に凍結防止管を備え、
前記凍結防止管は、前記蒸発器内に設けられていることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の空気調和装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、空気調和装置に係り、特に冷媒を分流する分流器を備えた空気調和装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、空気調和装置において、特に蒸発器側の熱交換器に流入する冷媒は、分流器により分岐され、各冷媒流路に流入している。冷媒の流速が遅くなると冷媒が液とガスとに偏り、偏流が発生してしまう。
例えば、特許文献１に記載の技術は、分流器の構造についての技術であり、分流器内の流入口に絞り形状を設け、流速を速くして、液とガスとを均一に混合させることで偏流の課題解決を行っている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平７−２９４０６１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上述した従来の構成では、分流器入口を絞り形状とするため、絞りを通過した直後は流速が遅くなり、分流前では液とガスとに偏りが発生するという問題がある。
本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであり、分流直前まで流速の速い状態を保ち、偏流の発生を抑制することのできる分流器を備えた空気調和装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記目的を達成するために、本発明は、圧縮機で圧縮した冷媒を、凝縮器、減圧装置、分流器流入管、分流器、蒸発器と循環して前記圧縮機に戻す空気調和装置において、前記分流器流入管の内径および前記分流器内に設けられる分流器内配管の内径は、前記蒸発器内に設けられる伝熱管の内径よりも小さいことを特徴とする。
【０００６】
また、本発明は、前記分流器流入管の内径および前記分流器内配管の内径は、前記伝熱管の内径の０．８倍以上であり１．０倍未満であることを特徴とする。
【０００７】
また、本発明は、前記分流器流入管の上流であり前記減圧装置の下流の位置に凍結防止管を備え、前記凍結防止管は、前記蒸発器内に設けられていることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、分流器流入管の内径および分流器内配管の内径を伝熱管の内径より小さく構成したため、分流器流入管および分流器内配管の断面積が小さくなり、同一冷媒流量における冷媒流速が速くなり、分流直前まで流速が速い状態を保つことが出来る。分流直前まで液とガスとに偏ることなく、比較的均一に混合した状態で分流できるため、偏流の発生を抑制できる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の実施形態に係る冷凍回路の構成図である。
【図２】室外側熱交換器、室外側分流器の構成図である。
【図３】室外側分流器の模式図である。
【図４】別の実施形態に係る凍結防止管、室外側分流器、室外側熱交換器の構成図である。
【図５】別の実施形態に係る冷媒のモリエル線図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
第１の発明は、圧縮機で圧縮した冷媒を、凝縮器、減圧装置、分流器流入管、分流器、蒸発器と循環して圧縮機に戻す空気調和装置において、分流器流入管の内径および分流器内に設けられる分流器内配管の内径は、蒸発器内に設けられる伝熱管の内径よりも小さいことを特徴とする空気調和装置である。
この発明では、分流器流入管の内径および分流器内配管の内径を、蒸発器の伝熱管内径より小さくすることにより、同一冷媒流量における冷媒流速が速くなる。
例えば、中間運転時など冷媒流量が小さい条件下であっても、分流器流入管と分流器内流路の内径が伝熱管内径より大きい従来技術よりも、冷媒流速を分流直前まで速い状態を保つことになり、液・ガスが比較的均一に混合された状態で分流させることができ、分流器での各冷媒流路への分流悪化抑制ができる。
【００１１】
第２の発明は、第１の発明において、分流器流入管の内径および分流器内配管の内径は、伝熱管の内径の０．８倍以上であり１．０倍未満であることを特徴とする空気調和機である。
この発明では、例えば、冷媒Ｒ３２を用いて、分流器流入管の内径および分流器内配管の内径を伝熱管の内径の０．８倍以上であり１．０倍未満の範囲とした場合は、分流器流入管の内径および分流器内配管の内径が伝熱管内径より大きくなるよう設計された、一般的なＲ４１０Ａを用いた同一能力の空気調和装置と比べて、分流器流入管と分流器内配管での圧力損失は＋４０％以下となる。すなわち、分流器流入管の内径および分流器内配管の内径を伝熱管の内径の０．８倍以上であり１．０倍未満の範囲とした場合、配管内の圧力損失の顕著な増加を抑えつつ、第１の発明と同様、分流器での各冷媒流路への分流悪化抑制ができる。
【００１２】
第３の発明は、第１から第２の発明において、分流器流入管の上流に凍結防止管を備え、凍結防止管は、蒸発器内に設けられていることを特徴とする空気調和装置である。
この発明では、分流器流入管の内径および分流器内配管の内径を小さくすることより、分流器流入管および分流器内配管での圧力損失が大きくなるが、減圧装置での減圧幅を小さくできる為、凍結防止管における冷媒の圧力は高くなる。凍結防止管での圧力、温度が高くなるため、蒸発器における凍結防止能力を向上できる。
【００１３】
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。
【００１４】
（実施の形態１）
図１は、本発明の実施形態に係る空気調和装置１０における冷媒回路を示す。図２は、暖房運転時に蒸発器として機能する場合の室外側熱交換器９および室外側分流器８の構成図である。また、図３は、室外側分流器８の模式図である。本実施の形態では、空気調和装置１０を暖房運転した場合を念頭に置いて説明する。
空気調和装置１０は、室外機１と室内機２とで構成されている。室外機１には、圧縮機３、四方弁１５、蒸発器としての室外側熱交換器９、分流器としての室外側分流器８、減圧装置６、室外側分流器８と減圧装置６とを接続する分流器流入管７が備えられている。室内機２には、室内側分流器５、凝縮器としての室内側熱交換器４が備えられている。
【００１５】
室外機１に備えられる圧縮機３は、冷媒配管１２により、四方弁１５を介して室内機２に備えられる室内側熱交換器４の一端に接続されている。室内側熱交換器４の他端側には、室内側分流器５が接続され、室内側分流器５は、冷媒配管１２により室外機１に備えられる減圧装置６と接続されている。減圧装置６は、分流器流入管７により室外側分流器８に接続されている。
【００１６】
分流器流入管７は、図２に示すように、室外側分流器８の内部で分流器内配管１４となる。この分流器内配管１４は、室外側分流器８の内部で複数の分流器流出管１３ａ〜１３ｄに分岐する。この分流器流出管１３ａ〜１３ｄの分岐の数は、室外側熱交換器９に並列に設けられる伝熱管１１のパス数が４パスであることに対応したものである。
なお、室外側熱交換器９に並列に設けられる伝熱管１１のパス数およびこのパス数に対応する分流器流出管１３の分岐の数は、適宜に変更が可能である。
【００１７】
図３に示すように、本実施の形態では、分流器流入管７は、分流器内配管１４の入口開口に接続されており、分流器流入管７の内径７Ａと分流器内配管１４の内径１４Ａは、略等しく形成されている。これら分流器流入管７の内径７Ａと分流器内配管１４の内径１４Ａは、室外側熱交換器９に設けられる伝熱管１１の内径よりも小さくなるように構成されている。
伝熱管１１の内径は、７ｍｍとなるよう構成されている。分流器流入管７の内径７Ａおよび分流器内配管１４の内径１４Ａは、この伝熱管１１の内径の０．８倍以上であり、１．０倍未満に構成される。
なお、図３において、分流器流出管１３ａ〜１３ｃは省略している。
【００１８】
分流器内配管１４から分岐した分流器流出管１３ａ〜１３ｄは、室外側熱交換器９に設けられる伝熱管１１の一端に接続され、伝熱管１１の他端は、冷媒配管１２により四方弁１５を介して圧縮機３に接続される。
【００１９】
以上のように構成された室外側分流器８、室外側熱交換器９について、以下その動作、作用を説明する。
暖房運転時には、図１に示す四方弁１５が点線に示すように切り替えられる。圧縮機３から吐出された冷媒は、四方弁１５を介して冷媒配管１２を流れ、室内側熱交換器４に流れる。室内側熱交換器４で放熱した冷媒は、室内側分流器５を経て室外機１に供給される。減圧装置６により減圧された冷媒は、分流器流入管７を経て室外側分流器８に流れ、分流器流出管１３ａ〜１３ｄにより分岐され、室外側熱交換器９に供給される。室外側熱交換器９で吸熱した冷媒は、四方弁１５を経て圧縮機３に流れ、冷媒回路を循環する。
【００２０】
分流器流入管７に流入した冷媒の流れについて説明する。分流器流入管７の内径７Ａおよび分流器内配管１４の内径１４Ａは、伝熱管１１の内径より小さくなっており、分流器流入管７の内径７Ａおよび分流器内配管１４の内径１４Ａが、伝熱管１１の内径より大きくなっている一般的な構成と比較すると、分流器流入管７および分流器内配管１４を流れる冷媒流速は速くなる。これは、冷媒流量＝断面積Ａ×冷媒流速ｖ×冷媒密度ρの関係のためである。分流器流入管７および分流器内配管１４を流れる冷媒流速を速くすることで、これらの配管を流れる冷媒を環状流にすることができ、偏流の発生を抑制することができる。
【００２１】
なお、冷房運転時には、図１に示す四方弁１５が実線に示すように切り替えられる。圧縮機３から吐出された冷媒は、四方弁１５を介して冷媒配管１２を流れ、室外側熱交換器９に流れる。室外側熱交換器９で放熱した冷媒は、室外側分流器８を経て減圧装置６を介して室内機２に供給される。室内側分流器５を経た冷媒は、室内側熱交換器４に供給される。室内側熱交換器４で吸熱した冷媒は、四方弁１５を経て圧縮機３に流れ、冷媒回路を循環する。
冷房運転時には、分流器流出管１３ａ〜１３ｄから分流器流入管７および分流器内配管１４に冷媒が流れる冷媒が高圧であるため、ここでの圧力損失は性能に大きな影響を与えることがなく、分流器流入管７の内径７Ａおよび分流器内配管１４の内径１４Ａを、伝熱管１１の内径より小さくしたとしても、冷房運転に大きな影響を与えない。
【００２２】
以上説明したように、本実施の形態によれば、分流器流入管７および分流器内配管１４を流れる冷媒の流速が速くなることで、冷媒が分流器流出管１３ａ〜１３ｄにより分流される直前まで液とガスとに偏ることなく、比較的均一に混合した状態で冷媒を分流できるため、偏流の発生を抑制することができる。液とガスを環状流として分流器流入管７および分流器内配管１４に流すことができる。
例えば、冷媒としてＲ３２を用いた場合では、冷媒Ｒ４１０Ａと比べて冷凍効果が大きく、冷媒循環量が少なくて済むため、冷媒流速が遅くなるので、分流器流入管７の内径７Ａおよび分流器内配管１４の内径１４Ａを、伝熱管１１の内径より小さくすることによる分流悪化抑制は、さらに効果的である。
【００２３】
また、本実施の形態によれば、分流器流入管７の内径７Ａおよび分流器内配管１４の内径１４Ａを、伝熱管１１の内径より小さくし、偏流の発生を抑制することができ、安定した分流を提供できるため、細径管調整の見積を容易にでき、分流器流出管１３ａ〜１３ｄの細径管の設計工数を軽減することができる。
【００２４】
また、本実施の形態によれば、分流器流入管７の内径７Ａおよび分流器内配管１４の内径１４Ａは、この伝熱管１１の内径の０．８倍以上であり、１．０倍未満に構成した。
そのため、例えば、本実施の形態において冷媒としてＲ３２を用いた場合には、冷媒Ｒ４１０Ａを用いて、分流器流入管７の内径７Ａおよび分流器内配管１４の内径１４Ａが、伝熱管１１の内径より大きくなっている従来技術よりも、分流器流入管７および分流器内配管１４での圧力損失を＋４０％以下に抑えることができる。
通常、圧力損失は流速の２乗に比例するため、細径化し過ぎると圧力損失が過大となり、空調機としての性能が悪くなるが、本実施の形態によれば、圧力損失を一定範囲に抑えつつ、分流器流出管１３ａ〜１３ｄにより分流される直前まで液とガスとに偏ることなく、均一に混合した状態で冷媒を流すことができ、偏流の発生を抑制し、安定した分流を提供できる。
また、分流器流出管１３ａ〜１３ｄの細径管の調整の見積を容易にでき、分流器流出管１３ａ〜１３ｄの細径管の設計工数を軽減することができる。
【００２５】
以上、本実施の形態に基づいて本発明を説明したが、本発明はこの実施形態に限定されるものではない。あくまでも本発明の実施の態様を例示するものであるから、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で任意に変更、及び応用が可能である。
例えば、本実施の形態では、暖房運転時を基準とした場合に蒸発器として機能する室外側熱交換器９の上流に設けられる室外側分流器８について説明したが、冷房運転時を基準とした場合に蒸発器として機能する室内側熱交換器４の上流に設けられる室内側分流器５に適用することも可能である。この場合には、減圧装置６を冷房運転時を基準として室内側分流器５の上流であり室内機２内に設けることが望ましい。
【００２６】
（実施の形態２）
実施の形態２において、実施の形態１と同様の構成については同一の符号を付し、その説明を省略する。本実施の形態では、空気調和装置１０を暖房運転した場合を念頭に置いて説明する。
図４は、別の実施形態に係る凍結防止管１６、室外側分流器８、室外側熱交換器９の構成図である。図５は、実施の形態２に係る冷媒のモリエル線図である。
【００２７】
実施の形態２では、図４に示すように、蒸発器として機能する室外側熱交換器９内部の下段の位置に凍結防止管１６が設けられている。この凍結防止管１６は、冷媒回路中の減圧装置６と分流器流入管７との間に設けられている。すなわち、暖房運転時の冷媒の流れを基準とすると、分流器流入管７の上流であり減圧装置６の下流の位置に凍結防止管１６が設けられている。
分流器流入管７の内径７Ａおよび分流器内配管１４の内径１４Ａは、伝熱管１１の内径および凍結防止管１６の内径より小さく構成されており、分流器流入管７の内径７Ａおよび分流器内配管１４の内径１４Ａは、この伝熱管１１の内径および凍結防止管１６の内径の０．８倍以上であり、１．０倍未満に構成される。
【００２８】
以上のように構成された凍結防止管１６、室外側分流器８、室外側熱交換器９について、以下その動作、作用を説明する。
暖房運転時において、図１に示す四方弁１５が点線に示すように切り替えられ、圧縮機３から吐出された冷媒は、四方弁を介して冷媒配管１２を流れ、室内側熱交換器４に流れる。室内側熱交換器４で放熱した冷媒は、室内側分流器５を経て室外機１に供給される。減圧装置６により減圧された冷媒は、凍結防止管１６を通過、すなわち室外側熱交換器９の内部下段側を通過し、分流器流入管７を流れ、室外側分流器８の内部にて分流器流出管１３ａ〜１３ｄにより分岐され、室外側熱交換器９の伝熱管１１に供給され、四方弁１５を経て圧縮機３に流れ、冷媒回路を循環する。
【００２９】
分流器流入管７の内径７Ａおよび分流器内配管１４の内径１４Ａを、伝熱管１１の内径および凍結防止管１６の内径より小さくすることで、分流器流入管７および分流器内配管１４での圧力損失が大きくなる。通常は、図５（ａ）に示すように、室内側熱交換器（凝縮器）４出口での冷媒１９は、減圧装置６での圧力降下と室外側分流器（分流器）８での圧力損失によって減圧され、室外側熱交換器（蒸発器）９入口での冷媒２０になる。本実施の形態では、分流器流入管７の内径７Ａおよび分流器内配管１４の内径１４Ａを小さくしたことで、図５（ｂ）に示すように、分流器流入管７および分流器内配管１４での圧力損失が大きくなるため、減圧装置６での減圧幅は小さくできる。そのため、従来と比べて圧力および温度の高い冷媒１８ｂを凍結防止管１６に流すことができ、凍結防止管１６での凍結防止能力を向上させることができる。
【００３０】
以上説明したように、本実施の形態によれば、分流器流入管７の内径７Ａおよび分流器内配管１４の内径１４Ａを小さくすることで、分流器流入管７および分流器内配管１４での圧力損失が大きくなり、減圧装置６での減圧幅を小さくできる。
そのため、凍結防止管１６に流入する冷媒１８ｂの圧力、温度を、分流器流入管７の内径７Ａおよび分流器内配管１４の内径１４Ａが、伝熱管１１の内径より大きくなっている従来技術による凍結防止管１６での冷媒１８ａの圧力、温度と比べ、高くすることができる。従来と比べて圧力および温度の高い冷媒１８ｂを凍結防止管１６に流すことができるため、凍結防止管１６での凍結防止能力を向上させ、暖房運転時に蒸発器として機能する室外側熱交換器９の凍結を防止することができる。
【００３１】
以上、本実施の形態に基づいて本発明を説明したが、本発明はこれらの実施形態に限定されるものではない。あくまでも本発明の実施の態様を例示するものであるから、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で任意に変更、及び応用が可能である。
【産業上の利用可能性】
【００３２】
以上のように本発明は、冷媒の分流悪化を抑制できる空気調和機として利用できる。
【符号の説明】
【００３３】
１  室外機
２  室内機
３  圧縮機
４  室内側熱交換器（凝縮器）
５  室内側分流器
６  減圧装置
７  分流器流入管
７Ａ  内径
８  室外側分流器（分流器）
９  室外側熱交換器（蒸発器）
１０  空気調和装置
１１  伝熱管
１２  冷媒配管
１３ａ、１３ｂ、１３ｃ、１３ｄ  分流器流出管
１４  分流器内配管
１４Ａ  内径
１５  四方弁
１６  凍結防止管
１８  凍結防止管での冷媒
１９  凝縮器出口での冷媒
２０  蒸発器入口での冷媒
【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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