JP2005134009A

JP2005134009A - 冷媒分配器

Info

Publication number: JP2005134009A
Application number: JP2003368698A
Authority: JP
Inventors: Hitoshi Iijima; 等飯嶋
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2003-10-29
Filing date: 2003-10-29
Publication date: 2005-05-26

Abstract

【課題】熱交換量に合った液冷媒を供給することができ、熱交換器の性能向上が十分に図れる冷媒分配器を得る。
【解決手段】気液分離空間を有する冷媒分配器本体２０と、冷媒分配器本体に接続された流入管２１と、冷媒分配器本体に接続され、気液分離空間のガス部と液部にそれぞれ開口を設けた複数の流出管２２とを備えたものにおいて、複数の流出管２２に、ガス流出量、液流出量が異なる手段２３を設けた。また、冷媒分配器本体にそれぞれ接続され、気液分離空間のガス部と液部にそれぞれ開口を設けたガス流出管１３及び液流出管１２とを備えたものにおいて、ガス流出管及び液流出管のそれぞれを複数に分岐して、ガス流出分岐管と、液流出分岐管とにそれぞれ接続した。
【選択図】図１

Description

この発明は、空気調和機や冷凍装置の熱交換器の冷媒分配器に関するものである。

従来の空気調和機や冷凍装置の熱交換器への冷媒分配は、ヘッダーやディストリビュータなどにより行っているため、前者では、暖房時の気液二相冷媒の分配性能が悪いこと、また後者では、冷房時に圧損となり冷媒の過冷却度を大きくする必要があることなどから熱交換器の性能が低下、しいては装置の効率も低下するという課題があった。
これに対し、冷媒分配器内部で気液を分離し、流出管の入口を液面とガス部にかかるよう開口しガス冷媒と液冷媒を同時に流出させるものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。

特開２００１−５０６１３号公報

従来の冷媒分配器は、流出管管径や流出管に設けた液流入孔の径が同一となっている。しかし、熱交換器には風速分布があること、各パスの長さも異なることが多く、熱交換量が各パスで同一ではない。したがって、各パスに同量のガス冷媒、液冷媒を分配するものでは熱交換器の性能が十分に出せないという問題があった。

この発明は、上記のような問題点を解消するためになされたもので、その目的とするところは、熱交換量に合った液冷媒を供給することができ、熱交換器の性能向上が十分に図れる冷媒分配器を提供するものである。

この発明に係る冷媒分配器は、気液分離空間を有する冷媒分配器本体と、冷媒分配器本体に接続された流入管と、冷媒分配器本体に接続され、気液分離空間のガス部と液部にそれぞれ開口を設けた複数の流出管とを備えたものにおいて、複数の流出管に、ガス流出量、液流出量が異なる手段を設けたものである。

この発明は、冷媒分配器本体に接続され、気液分離空間のガス部と液部にそれぞれ開口を設けた複数の流出管に、ガス流出量、液流出量が異なる手段を設けたので、熱交換量に合った液冷媒を供給することができ、熱交換器の性能向上が十分に図れるという効果がある。

実施の形態１．
以下、この発明を実施するための実施の形態１における冷媒分配器の構成について図１により説明する。
図１において、内部に気液分離空間を有する冷媒分配器本体２０は、１本の流入管２１と、複数の流出管２２ａ〜２２ｄとを備えている。この流入管２１は冷媒分配器本体２０の下方から貫通され、その先端開口部が冷媒分配器本体２０内上部のガス冷媒部分に開口されている。複数の流出管２２ａ〜２２ｄは冷媒分配器本体２０の下方から貫通され、その先端開口部が冷媒分配器本体２０内上部のガス冷媒部分に開口されている。また複数の流出管２２ａ〜２２ｄの側壁には、冷媒分配器本体２０内下部の液冷媒部分に開口する液流出口２３ａ〜２３ｄが設けられている。この液流出口２３ａ〜２３ｄの内、流出管２２ａの液流出口２３ａは他の液流出口２３ｂ〜２３ｄよりも開口面積を少なくしている。
この様に構成された冷媒分配器では、流入管２１から気液二相の冷媒が流入し冷媒分配器本体２０内で気液が分離して上部空間にガス冷媒、下部空間に液冷媒が溜まる。そして各流出管２２ａ〜２２ｄの先端開口部がガス冷媒部分空間に開口しているため、この先端開口部からガス冷媒が流出する。また、各流出管２２ａ〜２２ｄの液流出口２３ａ〜２３ｄが液冷媒部分に開口しているため、液冷媒がこの液流出口２３ａ〜２３ｄより流出する。そして、この液流出口２３ａ〜２３ｄの内、流出管２２ａの液流出口２３ａは他の液流出口２３ｂ〜２３ｄよりも開口面積を小さくしてあるため、他の液流出口２３ｂ〜２３ｄの液流量に比べて少ない液流量とすることができる。すなわち、流出管は液流出量が異なる手段が設けられている。したがって、この流出管２２ａを熱交換器（図示せず）のパスで熱交換量の少ないもの（風速の少ないところのパス）に接続することにより熱交換量に合った液冷媒を供給することができ、熱交換器の性能向上が図れるという効果がある。
以上の説明では、流出管２２ａの１本のみ液流出口２３ａの面積を変化させたものについて説明したが、これに限るものでなく熱交換器の冷媒パスの熱交換分布に合せそれぞれの流出管の液流出口面積を変えてもよい。

実施の形態２．
次にこの発明の実施の形態２について説明する。実施形態１と同一符号は同一又は相当部分を示すため説明を省略し、異なる部分のみ説明する。
流出管２２ｅの構成が他の流出管２２ａ〜２２ｄの構成と異なっている点は、流出管２２ｅの先端部２４ｅの管径を先細になるように縮小させている点と、流出管２２ｅの液流出口２３ｅを他の流出管２２ａ〜２２ｄの液流出口２３ａ〜２３ｄよりも大きく開口させている点である。
この様に構成された冷媒分配器では、例えば、熱交換器の複数の冷媒パスの内で最も長く熱交換量の多い冷媒パスにこの流出管２２ｅを接続することにより、ガス冷媒は先端を縮小しているため流出量は少なくなり、液流量は液開口面積を大きくしているため多くなる。すなわち、流出管はガス流出量と液流出量が異なる手段が設けられている。したがって、熱交換量は大きくなる一方、冷媒ガスの流量が少ないため圧損が他の冷媒パスと同等程度にでき熱交換器の性能向上を図ることができる。

実施の形態３．
次にこの発明の実施の形態３について、図３〜図５により説明する。図３はこの発明の冷媒分配器を用いた冷凍サイクルの構成を示す図である。冷凍サイクルは、室外機１と、室内機２とから構成されている。室外機１は、圧縮機３、四方弁４、室外熱交換器５、冷媒分配器１０、室外熱交換器５と四方弁４とを接続する接続配管８、冷媒分配器１０と室内機２とを接続する液配管９などにより構成されている。室内機２は、流量制御弁６、室内熱交換器７などにより構成されている。また、冷媒分配器１０と室外熱交換器５の各冷媒パスとの間には、熱交換器パス接続管５ａ〜５ｄが接続されている。冷媒分配器１０の構成と熱交換器パス接続管５ａ〜５ｄとの接続関係を図４、５により説明する。
図４は冷媒分配器１０の構成を示す図で、冷媒分配器の気液分離器１１で気液分離が行われるよう、液配管９が気液分離器１１の上部側面に、ガス流出管１３が気液分離器１１の上部、液流出管１２が気液分離器１１の下部にそれぞれ接続されている。
そして、図５に示すように、液流出管１２、及びガス流出管１３は、室外熱交換器５の冷媒パス数にそれぞれ液流出分岐管１２ａ〜１２ｄ、及びガス流出分岐管１３ａ〜１３ｄにて分岐された後に室外熱交換器５の各冷媒パス５ａ1〜５ｄ1、及び５ａ2〜５ｄ2にそれぞれ接続されている。
次に動作について説明する、冷房運転では圧縮機３から吐出された冷媒ガスが室外熱交換器５で凝縮液化し、液冷媒となって冷媒分配器１０を流通し液配管９から流量制御弁６に流入し、低圧低温となり室内熱交換器７で蒸発ガス化して圧縮機３に戻る循環を行い冷房を行う。
暖房運転では、圧縮機３の吐出冷媒を室内機２の室内熱交換器７に導入して凝縮液化させ暖房し、流量制御弁６で低圧低温の二相冷媒まで減圧する。そして、この二相冷媒は冷媒分配器１０に流入し気液分離され、上部のガス流出管１３からガス冷媒が流出し、下部の液流出管１２から液冷媒が流出して液流出分岐管１２ａ〜１２ｄ、ガス流出分岐管１３ａ〜１３ｄによりガス冷媒と液冷媒が熱交換器５の冷媒パス５ａ〜５ｄに流入して室外熱交換器５で蒸発ガス化して圧縮機３に戻る循環を行い暖房を行う。図５に室外熱交換器５の冷媒パス５ａ〜５ｄを示しているが、冷媒パス５ａは他の冷媒パス５ｂ〜５ｄより流路長が長くしてある。このため、液流出分岐管１２ａ〜ｄ、及びガス流出分岐管１３ａ〜ｄの内、液流出分岐管１２ａ以外の管、及びガス流出分岐管１３ａ以外の管の管径を細くしてある（図示せず）。したがって、流路長が長く熱交換量の多い冷媒パス５ａに冷媒を多く流すことができ、熱交換性能を向上することができる。また、ガス流出分岐管１３ａの管径を他のガス流出分岐管１３ｂ〜１３ｄの管径よりも細くすることにより冷媒パス５ａに流入するガス冷媒流量を減少させることにより圧損を低減できる効果があり、熱交換器全体の性能向上をすることができる。

実施の形態４．
次にこの発明の実施の形態４について図５を用いて説明する。冷房運転、暖房運転での動作は実施の形態３とほぼ同一であるため、異なる点についてのみ説明する。
図５において、室外熱交換器５の最下部の冷媒パス５ｄに他の冷媒パス５ａ〜５ｃよりもガス冷媒を多く流す。このため気液分離器１１のガス流出分岐管１３の内、最下部のガス流出分岐管１３ｄの管径を太く、他のガス流出分岐管１３ａ〜１３ｃの管径をこれよりも細くする。そして最下部の液流出分岐管１２ｄの管径は他の液流出分岐管１２ａ〜１２ｃの管径よりも細くする。さらに最下部のガス流出分岐管１３ｄと最下部の液流出分岐管１２ｄの接続後に室外熱交換器５の最下部の冷媒パス５ｄに接続されている。
この様に構成することにより暖房時にデフロスト運転で残霜しやすい熱交換器の最下部の熱交換量を減少させフロスト量を低減することができ、残霜の成長による配管つぶれや運転停止といった不具合を回避し、機器の信頼性が向上する。

実施の形態５．
次にこの発明の実施の形態５について図６により説明する。実施の形態３と同一又は相当部分には同一符号で示してある。３０は液分岐管１２ｄに接続したドライヤーからなる吸湿材である。その他の構成及び動作は実施の形態３と同様である。
ドライヤー３０は冷房、暖房ともに液冷媒のみが流通することから気液二相状態の脈動を受ける時間が起動時を除いてほとんどなく、脈動による粒子の磨耗や磨耗粉の発生を低減できる効果がある。

なお、この発明では気液分離器として、冷媒分配器本体を円筒上容器として流入管、流出管をその軸方向に設けたものについて説明したが、円筒容器の軸方向と直交する方向に設けてもよい。

この発明の実施の形態１における冷媒分配器の構成を示す断面図である。この発明の実施の形態２における冷媒分配器の構成を示す断面図である。この発明の実施の形態３における冷媒分配器を用いた冷凍サイクル構成図である。この発明の実施の形態３における冷媒分配器の構成を示す断面図である。この発明の実施の形態３における冷媒分配器と熱交換器パスとの接続構成図である。この発明の実施の形態５における冷媒分配器とドライヤー、熱交換器パスとの接続構成図である。

符号の説明

１室外機、２室内機、３圧縮機、４四方弁、５室外熱交換器、６流量制御弁、７室内熱交換器、８接続配管、９液配管、１０冷媒分配器、１１気液分離器、１２液流出管、１３ガス流出管、２０冷媒分配器本体、２１流入管、２２流出管、２３液流出口、２４流出管の先端、３０ドライヤー（吸湿材）。

Claims

気液分離空間を有する冷媒分配器本体と、
前記冷媒分配器本体に接続された流入管と、
前記冷媒分配器本体に接続され、気液分離空間のガス部と液部にそれぞれ開口を設けた複数の流出管と、を備えた冷媒分配器において、
前記複数の流出管に、ガス流出量、液流出量が異なる手段を設けたことを特徴とする冷媒分配器。
複数の流出管のガス流出量、液流出量が異なる手段として、少なくとも１本の流出管の管径又は開口面積を他の流出管の管径又は開口面積と異なるようにしたことを特徴とする請求項１記載の冷媒分配器。
複数の流出管のガス流出量、液流出量が異なる手段として、少なくとも１本の流出管の先端開口部の管径を他の流出管の管径よりも細くしたことを特徴とする請求項１記載の冷媒分配器。
気液分離空間を有する冷媒分配器本体と、
前記冷媒分配器本体に接続された流入管と、
前記冷媒分配器本体にそれぞれ接続され、気液分離空間のガス部と液部にそれぞれ開口を設けたガス流出管及び液流出管と、を備えた冷媒分配器において、
前記ガス流出管及び液流出管のそれぞれを複数に分岐して、ガス流出分岐管と、液流出分岐管とにそれぞれ接続したことを特徴とする冷媒分配器。
それぞれ接続したガス流出分岐管と液流出分岐管の流通比を変化させる手段として、配管径を変化させたことを特徴とする請求項４記載の冷媒分配器。
分岐したガス流出分岐管の少なくとも１本のガス流量を他のガス流出分岐管のガス流量よりも多くし、液流出分岐管と接続後に熱交換器の最下部の冷媒パスに接続することを特徴とする請求項４記載の冷媒分配器。
分岐した液流出分岐管の少なくとも１本の液流出分岐管に吸湿材を接続したことを特徴とする請求項４記載の冷媒分配器。