JP2000234825A - ガス抜き分流器及び空気調和機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 冷媒経路を流通する冷媒からガス成分を分離
すると共に、液成分を分流することが可能なガス抜き分
流器を提供する。 【解決手段】 ケーシング１の頂部近傍においてガス配
管２を貫設し、ガス冷媒流出口２３を開口する。ケーシ
ング１の側面に２本の流入管５、６を貫設し、２つの冷
媒流入口２１を開口する。これよりも上側のケーシング
１の側面に２本の液配管３、４を貫設し、２つの液冷媒
流出口２２を開口する。液冷媒流出口２２とガス冷媒流
出口２３との間に、ケーシング１を上下に遮断する液遮
断板７を設ける。液遮蔽板７は、ガス冷媒流出口２３の
直下近傍以外の位置にガス通過孔８を備える。ケーシン
グ１の内周に、螺旋溝９を形成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、空気調和機の蒸
発器入口、あるいは蒸発器の途中等に介設するのに好適
なガス抜き分流器、及びこのようなガス抜き分流器を備
えた空気調和機に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】一般的に空気調和機は、広範囲の室外温
度条件及び室内温度条件で運転される。そこで省エネル
ギー化を図るべく、それぞれの温度条件において熱負荷
に応じた圧縮能力の運転ができるように、インバータに
よって圧縮能力可変に制御される圧縮機が用いられる。
そしてこのような空気調和機では、圧縮機の吐出側と吸
入側との間に四路切換弁の１次ポートを接続し、そして
この四路切換弁の２次ポートの間に第１ガス管、室外熱
交換器、第１液管、電動膨張弁、第２液管、室内熱交換
器、第２ガス管が順次に接続され、冷媒回路が構成され
ている。そして上記四路切換弁を所定方向に接続するこ
とにより、上記室外熱交換器を凝縮器として機能させる
とともに室内熱交換器を蒸発器として機能させ、冷房運
転を行うことができる。一方、上記四路切換弁を切り換
えることにより、上記室外熱交換器を蒸発器として機能
させるとともに室内熱交換器を凝縮器として機能させ、
暖房運転を行うことができる。そして上記インバータの
圧縮能力制御によって冷媒循環量を変化させ、外気温度
等に対応した適切な空調を行う省エネルギー運転が可能
となっている。

【０００３】図９は、上記空気調和機に備えられ、暖房
運転時に蒸発器として機能する室外熱交換器４０の斜視
図である。電動膨張弁から延びる液管４１の端部には分
岐管４３が設けられ、この分岐管４３から第１冷媒経路
４５と第２冷媒経路４６との２つの冷媒経路が延びてい
る。そして室外熱交換器４０内を延設された上記第１冷
媒経路４５及び第２冷媒経路４６の端部には合流器４４
が設けられ、この合流器４４から圧縮機へ向かうガス管
４２が延びている。そして暖房運転時においては、液管
４１を介して矢印Ｅの方向から２相流となった冷媒が流
入する。そして２つの冷媒経路４５、４６を通過しなが
ら冷媒は蒸発し、合流器４４で合流して圧縮機へ返流さ
れる。

【０００４】上記のような熱交換器４０では、冷媒経路
４５、４６を流通する冷媒の流速が高すぎると、圧力損
失が大きくなって空気−冷媒間の温度差が減少し、熱交
換能力が低下する。一方、冷媒経路４５、４６を流通す
る冷媒の流速が低いと、熱伝達率が減少してやはり熱交
換能力が低下することになる。そのため上記室外熱交換
器４０では、適度な流通抵抗を持たせて高い熱交換能力
が発揮できるように、液管４１を分岐させて２つの冷媒
経路４５、４６を設けているのである。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところが上記室外熱交
換器４０では、凝縮器として機能する冷房運転時と蒸発
器として機能する暖房運転時とで熱交換能力がピークと
なる上記冷媒経路数は異なり、熱交換器が凝縮器として
機能する場合は、蒸発器として機能する場合よりも少な
い冷媒経路数で能力率（発揮能力／最大能力）がピーク
となる。それは、蒸発器として機能するときの方が、冷
媒経路４５、４６を流通する冷媒の圧力損失が大きいか
らである。そこで上記空気調和機では、室外熱交換器４
０の冷媒経路数を、双方の能力率がある程度のものとな
る折衷的なものに設定しているのである。これを換言す
れば、上記のような室外熱交換器４０では常に性能損失
が発生しているということであり、そのため確実な省エ
ネルギーを図れないという問題があった。

【０００６】また、インバータの制御によって冷媒循環
量を変化させた場合にも、冷媒経路４５、４６を流通す
る冷媒の圧力が変化する。そのため高い圧縮能力で圧縮
機を運転しても冷媒経路４５、４６中で圧力損失が発生
し、エネルギーロスを生じてしまうという問題があっ
た。そしてこのような問題が生じるのは、上述のように
室外熱交換器４０内の冷媒経路４５、４６で圧力損失を
生じるからである。そこで発明者らは試験を繰り返し、
上記冷媒経路４５、４６を流通する冷媒からガス成分を
分離すれば、上記圧力損失を抑制して性能損失の発生を
回避できるとの新しい知見を得た。しかしながらそのた
めには、２相流となった冷媒からガス成分を分離しつ
つ、複数の冷媒経路に液成分を分流させることができる
分流器が必要となるのである。

【０００７】この発明は、上記従来の課題を解決するた
めになされたものであって、その目的は、蒸発器の入
口、あるいはその途中の冷媒経路を流通する冷媒からガ
ス成分を分離すると共に、液成分を分流することが可能
なガス抜き分流器を提供し、さらにこのようなガス抜き
分流器を備えた空気調和機を提供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】そこで請求項１のガス抜
き分流器は、ケーシング１に冷媒流入口２１と、複数の
液冷媒流出口２２と、ガス冷媒流出口２３とをそれぞれ
設け、上記冷媒流入口２１からケーシング１内に流入し
た気液２相冷媒が、ケーシング１内で気体と液体とに分
離され、ガス密度の高い冷媒が上記ガス冷媒流出口２３
から流出し、また液密度の高い冷媒が上記複数の液冷媒
流出口２２から分流されて流出するよう構成したことを
特徴としている。

【０００９】上記請求項１のガス抜き分流器では、冷媒
流入口２１から流入した気液２相冷媒のうちケーシング
１内のガス密度の高い冷媒をガス冷媒流出口２３から流
出させ、液密度の高い冷媒を複数の液冷媒流出口２２か
ら分流させることが可能となる。

【００１０】また請求項２のガス抜き分流器は、上記ガ
ス冷媒流出口２３をケーシング１の頂部近傍において開
口させ、このガス冷媒流出口２３よりも下側の位置に、
上記冷媒流入口２１と上記各液冷媒流出口２２を開口さ
せたことを特徴としている。

【００１１】上記請求項２のガス抜き分流器では、ケー
シング１の頂部近傍にガス冷媒流出口２３を設けてある
ので、液冷媒がガス冷媒流出口２３方向に流通するのが
抑制でき、従ってガス成分の確実な分離が可能となる。

【００１２】さらに請求項３のガス抜き分流器は、上記
冷媒流入口２１及び液冷媒流出口２２とガス冷媒流出口
２３との間に、液冷媒の流通を阻止する一方でガス冷媒
の流通を許容する液遮断板７を設けたことを特徴として
いる。

【００１３】上記請求項３のガス抜き分流器では、液遮
断板７を設けているので、液冷媒がガス冷媒流出口２３
方向に流通するのを抑制することが可能となる。

【００１４】請求項４のガス抜き分流器は、上記液遮断
板７は、上記ガス冷媒流出口２３の直下近傍を上下に遮
断しつつガス通過孔８を穿設して成ることを特徴として
いる。

【００１５】上記請求項４のガス抜き分流器では、液冷
媒がガス冷媒流出口２３方向に向かうのを、確実に規制
することが可能となる。

【００１６】請求項５のガス抜き分流器は、上記ケーシ
ング１の内周面に、螺旋溝９を周設したことを特徴とし
ている。

【００１７】上記請求項５のガス抜き分流器では、ケー
シング１の内周面に沿って液冷媒が回流するのを促進さ
せることが可能となる。

【００１８】また請求項６のように、上記請求項１〜請
求項５のいずれかのガス抜き分流器を備えた熱交換器１
０、５３を用いて空気調和機を構成し、熱交換器１０、
５３を蒸発器として機能させるようにすれば、その実用
的価値は大である。

【００１９】

【発明の実施の形態】次に、この発明のガス抜き分流器
の具体的な実施の形態について、図面を参照しつつ詳細
に説明する。

【００２０】図７は、上記ガス抜き分流器１１が設けら
れた空気調和機の室外熱交換器１０の斜視図、図８は上
記室外熱交換器１０を用いた空気調和機の冷媒回路図で
ある。まず空気調和機の冷媒回路について説明すると、
これは図８に示すように、圧縮機５１、四路切換弁５
２、室内熱交換器５３、減圧機構としての電動膨張弁５
４、及び室外熱交換器１０を順に冷媒配管５５で接続し
て構成したものであって、室内熱交換器５３を凝縮器、
室外熱交換器１０を蒸発器として機能させることによっ
て暖房運転を行う一方、室内熱交換器５３を蒸発器、室
外熱交換器１０を凝縮器として機能させることによって
冷房運転を行うようになっている。

【００２１】そして上記室外熱交換器１０においては、
図７に示すように、電動膨張弁５４から延びる液管１２
の端部には分岐管１９が設けられ、この分岐管１９から
第１冷媒経路１４と第２冷媒経路１５とが延びている。
そして室外熱交換器１０の下側部分に延設された上記第
１冷媒経路１４及び第２冷媒経路１５の端部に、上記ガ
ス抜き分流器１１が設けられている。このガス抜き分流
器１１からは、第３冷媒経路１６、第４冷媒経路１７、
及びガス路１８が延びている。第３冷媒経路１６と第４
冷媒経路１７とは室外熱交換器１０の上側部分に延設さ
れ、室外熱交換器１０をバイパスした上記ガス路１８と
ともに合流器２０に接続される。そしてこの合流器２０
から、圧縮機へ向かうガス管１３が延びている。そして
暖房運転時においては、液管１２を介して矢印Ｅの方向
から２相流となった冷媒が流入する。冷媒は２つの冷媒
経路１４、１５を通過しながら蒸発し、ガス抜き分流器
１１に流入する。そしてこのガス抜き分流器１１で分離
された液冷媒は、上記第３冷媒経路１６及び第４冷媒経
路１７を通過しながら再び蒸発し、ガス路１８を流通し
たガス冷媒と合流器２０で合流する。そしてほとんどガ
ス成分となった冷媒が、ガス管１３を介して圧縮機５１
へ返流される。つまり、冷媒経路１６、１７にはガス成
分を分離した液冷媒が流通するということである。そし
てこれにより、蒸発器として機能する際における圧力損
失の発生を抑制することができるのである。

【００２２】次に、上記ガス抜き分流器の構造について
説明する。図１は、このガス抜き分流器の透過斜視図で
ある。このガス抜き分流器は、上面が半球状に膨出した
円筒形状をなすケーシング１を備え、その側面下部に第
１流入管５、第２流入管６を横方向に貫設し、これより
も上側の上記側面に、第１液配管３、第２液配管４を横
方向に貫設している。また上記ケーシング１の頂部にお
いては、ガス配管２を上下方向に貫設している。そして
ケーシング１内で開口する上記第１流入管５、第２流入
管６の端部が冷媒流入口２１、２１となり、第１液配管
３、第２液配管４の端部が液冷媒流出口２２、２２とな
る。また上記ケーシング１内で開口する上記ガス配管２
の端部がガス冷媒流出口２３となる。さらにこのガス冷
媒流出口２３と上記液冷媒流出口２２、２２との中間位
置に、ケーシング１内を上下に遮断するようにして液遮
断板７を設けている。そしてこのガス抜き分流器におい
ては、上記第１流入管５と第２流入管６とが、図７にお
ける第１冷媒経路１４と第２冷媒経路１５の各出口に、
第１液配管３と第２液配管４とが、図７における第３冷
媒経路１６と第４冷媒経路１７の各入口に、またガス配
管２が図７におけるガス路１８にそれぞれ接続されるの
である。

【００２３】図２は、上記ガス抜き分流器の透過平面図
である。同図に示すように液遮断板７には円形状をなす
４個のガス通過孔８が穿設されているが、これらのガス
通過孔８は、上記ガス冷媒流出口２３の直下には開口し
ないようにして設けられている。従って、上記ガス冷媒
流出口２３の直下近傍は液遮断板７で上下に遮断されて
いるということになる。また図３は、図１のＡ−Ａ断面
矢視図であり、上記各液配管３、４及び各流入管５、６
を示している。同図に示すように、第２液配管４及び第
１流入管５の端部はそれぞれケーシング１の内壁方向に
向いて開口し、第１液配管３及び第２流入管６の端部は
互いに向かい合うようにケーシング１の内方を向いてい
る。さらに上記ケーシング１の内壁には、その断面形状
を図４に示すような螺旋溝９が多数並行して形成されて
いる。

【００２４】上記ガス抜き分流器では、２相流となった
冷媒が２本の流入管５、６から略水平方向に流入し、い
ったん混合する。そして混合した冷媒のガス成分は、ケ
ーシング１内を上昇するから、図１の矢印Ｇに示すよう
に上記液遮断板７のガス通過孔８を通り抜け、上記ガス
配管２からケーシング１外へ流出する。一方、冷媒の液
成分は上記ガス成分のように急上昇することはなく、ケ
ーシング１内を横方向に回るようにして流動する。従っ
て液成分は、上記ガス配管２からではなく、２本の液配
管３、４に分流してケーシング１外へ流出することにな
る。このことからこのガス抜き分流器においては、２相
流となった冷媒からガス成分を確実に分離できると共
に、２本の流入管５、６からの２相流が合流するので、
これまでの偏流が一旦解消され、偏流による性能低下も
防止し得る。

【００２５】そして上記ガス抜き分流器では、液冷媒流
出口２２とガス冷媒流出口２３との間に液遮断板７を設
けている。この液遮断板８にはガス通過孔８が設けられ
ているが、上記ガス流出口２３の直下近傍位置には上記
ガス通過孔８を穿設せず、ケーシング１内を上下に遮断
するようにしている。従って液冷媒がガス通過孔８を通
じてガス流出口２３から流出することは規制され、ガス
成分だけを確実に分離することができる。またケーシン
グ１の内壁には、螺旋溝９を形成している。そのため液
冷媒のケーシング１内における回流は促進され、上記液
冷媒流出口２２から液冷媒を円滑に流出させることがで
きる。しかも第１流入管５の端部と第２液配管４の端部
とを、ケーシング１の内壁方向に向けるよう傾斜して開
口させている。従って上記第１流入管５から流入した冷
媒のうち液成分は、ケーシング１の内壁に沿って確実に
回流し、さらに円滑に第２液配管４から流出する。また
第２流入管６の端部と第１液配管３の端部とは、互いに
向き合うように傾斜して開口させている。そのため第２
流入管６から第１液配管３へと向かう冷媒の液成分を、
上記第１流入管６から第１液配管３へと向かう回流の内
側で流通させることができる。従って、互いに逆方向に
向かう２つの流れが衝突して混流が生じるのを確実に回
避でき、第２流入管６から第１液配管３へと冷媒の液成
分を円滑に流通させることができる。

【００２６】図５は、上記ガス抜き分流器の変形例を示
す上記Ａ−Ａ断面矢視図である。このガス抜き分流器で
は、第１流入管５の端部と第２液配管４の端部とをケー
シング１の内壁方向に向けるよう曲成するとともに、第
２流入管６の端部と第１液配管３の端部とを互いに向き
合うように曲成している。また図６は、上記ガス抜き分
流器の他の変形例を示すＡ−Ａ断面矢視図である。この
ガス抜き分流器では、第１流入管５と第２液配管４とを
ケーシング１の内壁方向に向けるよう貫設するととも
に、第２流入管６と第１液配管３とを互いに向き合うよ
うに貫設している。これらの変形例においても、第１流
入管５から流入した冷媒のうち液成分は、ケーシング１
の内壁に沿って確実に回流し、円滑に第２液配管４から
流出する。そして第２流入管６から第１液配管３へと向
かう冷媒の液成分を、上記第１流入管６から第１液配管
３へと向かう回流の内側で流通させることができる。従
って上記と同様に、互いに逆方向に向かう２つの流れが
衝突して混流が生じるのを確実に回避でき、第２流入管
６から第１液配管３へと冷媒の液成分を円滑に流通させ
ることができる。

【００２７】以上にこの発明の具体的な実施の形態につ
いて説明したが、この発明は上記形態に限定されるもの
ではなく、この発明の範囲内で種々変更して実施するこ
とができる。上記では２本の流入管５、６から流入した
２相流をケーシング１内で合流させ、液冷媒を２本の液
配管３、４に分流させている。しかしながら流入管５、
６や液配管３、４は３本以上でもよいし、また１本の流
入管５から複数の液配管３、４に分流させてもよい。な
お流入管５を複数にした場合には、それまでの偏流を解
消し得るとの利点が生じる。上記図１においては、ケー
シング１の底部側に流入管５、６を設け、それよりも上
方位置に液配管３、４を設けているが、ケーシング１の
底部側に液配管３、４を設け、それよりも上方位置、あ
るいはそれと同じ高さ位置に流入管５、６を設けてもよ
い。さらに図示しないが、図１に示すような円筒状のケ
ーシング１の外周部から、上記流入管５、６、液配管
３、４、及びガス配管２を水平方向に放射状に接続した
構造としてもよい。また上記では、空気調和機の室外熱
交換器１０が蒸発器として機能する暖房運転時を例にし
ているが、室内熱交換器５３に対して上記同様なガス抜
き分流器を設けた構造を採用し、冷房運転時に室内熱交
換器５３を蒸発器として機能させるようにしてもよい。

【００２８】

【発明の効果】上記請求項１のガス抜き分流器では、冷
媒流入口から流入した冷媒のうちガス密度の高い冷媒を
ガス冷媒流出口から流出させ、液密度の高い冷媒を複数
の液冷媒流出口から分流させることができる。従って２
相流となった冷媒からガス成分を分離するとともに、液
成分に対して分流器として機能するガス抜き分流器を得
ることが可能となる。

【００２９】また請求項２のガス抜き分流器では、ケー
シングの頂部近傍にガス冷媒流出口を設けてあるので、
液冷媒がガス冷媒流出口方向に流通するのが抑制でき、
従ってガス成分の確実な分離が可能となる。

【００３０】さらに請求項３のガス抜き分流器では、液
遮断板を設けているので、液冷媒がガス冷媒流出口方向
に流通するのを抑制することができる。従ってガス成分
の確実な分離が可能となる。

【００３１】請求項４のガス抜き分流器では、液冷媒が
ガス冷媒流出口方向に向かうのを、確実に規制すること
ができる。従ってガス成分だけの確実な分離が可能とな
る。

【００３２】請求項５のガス抜き分流器では、ケーシン
グの内周面に沿った液冷媒の回流を促進させ、これによ
って液冷媒の円滑な流通を確保することが可能となる。

【００３３】また請求項６のように、上記請求項１〜請
求項５のいずれかのガス抜き分流器を備えた熱交換器を
用いて空気調和機を構成し、熱交換器を蒸発器として機
能させるようにすれば、その実用的価値は大である。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の一実施形態のガス抜き分流器の透過
斜視図である。

【図２】上記ガス抜き分流器の透過平面図である。

【図３】上記ガス抜き分流器の断面矢視図である。

【図４】上記ガス抜き分流器の内壁を示す断面斜視図で
ある。

【図５】上記ガス抜き分流器の変形例の断面矢視図であ
る。

【図６】上記ガス抜き分流器の他の変形例の断面矢視図
である。

【図７】上記ガス抜き分流器が設けられた空気調和機の
室外熱交換器を示す図である。

【図８】上記室外熱交換器を用いた空気調和機の冷媒回
路図である。

【図９】従来の空気調和機の室外熱交換器を示す斜視図
である。

【符号の説明】

１ ケーシング ７ 液遮断板 ９ 螺旋溝 １０ 室外熱交換器 ２１ 冷媒流入口 ２２ 液冷媒流出口 ２３ ガス冷媒流出口 ５３ 室内熱交換器

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 平良 繁治 滋賀県草津市岡本町字大谷1000番地の２ ダイキン工業株式会社滋賀製作所内 (72)発明者 田中 順一郎 滋賀県草津市岡本町字大谷1000番地の２ ダイキン工業株式会社滋賀製作所内 (72)発明者 兵頭 孝之 大阪府堺市金岡町1304番地 ダイキン工業 株式会社堺製作所金岡工場内 (72)発明者 高瀬 達己 大阪府堺市金岡町1304番地 ダイキン工業 株式会社堺製作所金岡工場内

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ケーシング（１）に冷媒流入口（２１）
   と、複数の液冷媒流出口（２２）と、ガス冷媒流出口
   （２３）とをそれぞれ設け、上記冷媒流入口（２１）か
   らケーシング（１）内に流入した気液２相冷媒が、ケー
   シング（１）内で気体と液体とに分離され、ガス密度の
   高い冷媒が上記ガス冷媒流出口（２３）から流出し、ま
   た液密度の高い冷媒が上記複数の液冷媒流出口（２２）
   から分流されて流出するよう構成したことを特徴とする
   ガス抜き分流器。
2. 【請求項２】 上記ガス冷媒流出口（２３）をケーシン
   グ（１）の頂部近傍において開口させ、このガス冷媒流
   出口（２３）よりも下側の位置に、上記冷媒流入口（２
   １）と上記各液冷媒流出口（２２）を開口させたことを
   特徴とする請求項１のガス抜き分流器。
3. 【請求項３】 上記冷媒流入口（２１）及び液冷媒流出
   口（２２）とガス冷媒流出口（２３）との間に、液冷媒
   の流通を阻止する一方でガス冷媒の流通を許容する液遮
   断板（７）を設けたことを特徴とする請求項２のガス抜
   き分流器。
4. 【請求項４】 上記液遮断板（７）は、上記ガス冷媒流
   出口（２３）の直下近傍を上下に遮断しつつガス通過孔
   （８）を穿設して成ることを特徴とする請求項３のガス
   抜き分流器。
5. 【請求項５】 上記ケーシング（１）の内周面に、螺旋
   溝（９）を周設したことを特徴とする請求項１〜請求項
   ４のいずれかのガス抜き分流器。
6. 【請求項６】 上記請求項１〜請求項５のいずれかのガ
   ス抜き分流器を備えた熱交換器（１０）（５３）を蒸発
   器として機能させることを特徴とする空気調和機。