JP2008267689A - Refrigerant distributor - Google Patents
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Abstract
【課題】例えば家庭用ルームエアコンなどに適用される空気調和機用熱交換器の冷媒分配器に係り、特に熱交換器を効率的に作用させるものに広い運転範囲で安定した分配を行うことができる冷媒分配器を提供する。また、分配比の悪化による室内ユニットへの露付などの不具合や、冷媒流動音を低減する空気調和機を提供する。
【解決手段】入口管42と、この入口管から分岐する複数の出口管43と、前記入口管の内面に複数の溝44を設けた冷媒分配器であって、前記入口管42の途中から前記複数の出口管43の入口までの間に、前記入口管の最小内径よりも小さい外径の内側管45を有する二重円管部分を設けた冷媒分配器によって達成される。
【選択図】図4The present invention relates to a refrigerant distributor of a heat exchanger for an air conditioner that is applied to, for example, a room air conditioner for home use, and in particular, to perform stable distribution over a wide operating range for a heat exchanger that operates efficiently. A refrigerant distributor is provided. Moreover, the air conditioner which reduces malfunctions, such as dew to an indoor unit by deterioration of a distribution ratio, and a refrigerant | coolant flow noise is provided.
A refrigerant distributor provided with an inlet pipe, a plurality of outlet pipes 43 branched from the inlet pipe, and a plurality of grooves 44 on the inner surface of the inlet pipe, This is achieved by a refrigerant distributor provided with a double circular pipe portion having an inner pipe 45 having an outer diameter smaller than the minimum inner diameter of the inlet pipe between the inlets of the plurality of outlet pipes 43.
[Selection] Figure 4
Description
本発明は、例えば家庭用ルームエアコンなどに適用される空気調和機用熱交換器の冷媒分配器に係り、特に熱交換器を効率的に作用させるものに関する。 The present invention relates to a refrigerant distributor of a heat exchanger for an air conditioner that is applied to, for example, a home room air conditioner, and more particularly to an apparatus that efficiently operates the heat exchanger.
図1は一般的な家庭用空気調和機の冷凍サイクルの構成を示す図である。図において、1は圧縮機、2は四方弁、3は電動弁等の絞り装置、4は室内熱交換器、5は室外熱交換器である。 FIG. 1 is a diagram showing a configuration of a refrigeration cycle of a general household air conditioner. In the figure, 1 is a compressor, 2 is a four-way valve, 3 is a throttle device such as an electric valve, 4 is an indoor heat exchanger, and 5 is an outdoor heat exchanger.
家庭用空気調和機では、四方弁2を切替えることで室内熱交換器4を蒸発器、室外熱交換器5を凝縮器として使う冷房運転(実線矢印)と、室内熱交換器4を凝縮器、室外熱交換器5を蒸発器として使う暖房運転(破線矢印)を行うことができる。
In the home air conditioner, by switching the four-
例えば、冷房運転では圧縮機1で圧縮された高温高圧の冷媒は、四方弁2を通過して室外熱交換器5に流入し、空気との熱交換により放熱し凝縮する。そして、電動弁等の絞り装置3により等エンタルピ膨張した後、低温低圧でガスと液が混在した気液二相流となって室内熱交換器4へ流入する。室内熱交換器4では、空気からの吸熱作用により冷媒が入口から出口にかけて乾き度χを増しながら蒸発する。そして、室内熱交換器4を出た冷媒は圧縮機1へ戻り、サイクルを構成する。因みに、乾き度χとは、冷媒ガス質量流量を冷媒全質量流量で除した値であり、すなわち、乾き度χ≡冷媒ガス質量流量/冷媒全質量流量である。
For example, in the cooling operation, the high-temperature and high-pressure refrigerant compressed by the
ここで、蒸発器として作用する室内熱交換器4の内部では、熱交換器を構成する配管内の流動抵抗による損失が、蒸発器としての性能低下に大きく影響する。この損失を押さえるため、一般的に室内熱交換器4内で複数本のパスで並列に分岐して冷媒を流すように構成される(図1ではパス11,12の二本)。これら複数のパスに気液二相流の冷媒を分配する冷媒分配器31が必要となる。気液二相流である冷媒は、液冷媒とガス冷媒とで数十倍の密度比があるため、流速が大きく異なり、気液の界面が乱れて冷媒の流動は不安定なものとなる。
Here, in the
また例えば、圧縮機回転数が可変であるインバータ駆動式ルームエアコンのように冷媒流量が小流量から大流量まで広範囲に変化する場合や、または冷媒分配器31の加工精度がバラついている場合には、冷媒分配器31に流入する液冷媒の管断面における分布が大きく異なり、または大きくバラつくと言える。更に、分配器上流の接続管の曲がり(湾曲部)による遠心力や、入口管の傾きによる重力の作用もこのバラつき等に影響を与える。
Also, for example, when the refrigerant flow rate varies widely from a small flow rate to a large flow rate, such as an inverter-driven room air conditioner with variable compressor rotation speed, or when the processing accuracy of the
このため、熱交換器において蒸発に寄与する液冷媒が十分に流れるパスと、不十分にしか流れず液冷媒が枯渇するパスが発生する。液冷媒がパス途中で枯渇した場合、その部位以降の熱交換器では殆ど熱交換ができず、十分な性能を発揮できない。つまり冷媒を十分に活用することができず、その不足分を冷媒流量の増加、すなわち圧縮機を高速回転させて冷媒流量を増加させ、必要な能力を得る必要がある。これでは、圧縮機へ投入する無駄な仕事が増加するので省電力化できない。更に、液冷媒が十分に流れるパスで十分冷却され潜熱が奪われた空気と、液冷媒が枯渇したパスで殆ど冷却されず潜熱が残った空気とが熱交換器下流で合流すると、室内ファンや風路で結露が生じ、吹出す空気に水滴が混じってしまう。このような室内ユニットの露付は、ホコリの付着や延いてはカビ発生等、使用者の不快の原因となる。 For this reason, a path in which the liquid refrigerant contributing to evaporation in the heat exchanger sufficiently flows and a path in which the liquid refrigerant flows only insufficiently and is depleted are generated. When the liquid refrigerant is depleted in the middle of the pass, the heat exchangers after that part can hardly perform heat exchange and cannot exhibit sufficient performance. In other words, the refrigerant cannot be fully utilized, and it is necessary to obtain the necessary capacity by increasing the refrigerant flow rate, that is, by increasing the refrigerant flow rate by rotating the compressor at a high speed. In this case, wasteful work to be input to the compressor increases, so that power saving cannot be achieved. Furthermore, when the air that has been sufficiently cooled in the path through which the liquid refrigerant sufficiently flows and the latent heat is removed, and the air that is hardly cooled and remains in the path in which the liquid refrigerant has been depleted merges downstream of the heat exchanger, Condensation occurs in the air passage, and water drops mix with the air that blows out. Such exposure of the indoor unit causes discomfort for the user, such as dust adhesion and eventually mold generation.
また、室内機の吹出し温度を下げないようにした再熱除湿方式などを採用した場合、冷凍サイクルの構成は図2のようになる。すなわち絞り装置33を室内熱交換器4の冷媒パスの間に設け、この絞り装置により冷媒を減圧することで、冷媒パス21,22の部分を凝縮器、冷媒パス11,12の部分を蒸発器として作用させ、それぞれの出口温度を混合することにより、この方式を実現している。
Moreover, when the reheat dehumidification system etc. which did not lower the blowing temperature of an indoor unit are employ | adopted, the structure of a refrigerating cycle will become like FIG. That is, the
図2の構成では、絞り装置33に入る前にパス数が減少するため、絞り装置33より流出した冷媒を冷媒分配器32により冷媒パス11,12へ再分配する必要がある。冷房運転時において、この冷媒分配器32に流入する冷媒は、冷媒分配器31に流入する冷媒よりも冷媒入口乾き度が高くなる。冷媒パス21,22で或る程度熱交換してしまっているからである。これはモリエル線図の台形部分の底辺部分を考えれば理解できる。このため、冷媒分配器32は、極めて少量の液冷媒を分配しなければならない。このような高乾き度での液冷媒の分配は低乾き度での分配に比べ、入口の管形状や重力の影響を受けやすいので、難しい問題となっている。
In the configuration of FIG. 2, since the number of passes decreases before entering the
このような冷媒分配に関する問題に対して、さまざまな対策が考えられてきた。 Various countermeasures have been considered for such problems relating to refrigerant distribution.
例えば、冷房運転時に蒸発器として作用する室内熱交換器4の入口に冷媒分配器を設置する場合、一般の家庭用空気調和機では冷媒入口乾き度χは比較的小さく、0.2 前後である。このような場合、特許文献1にあるように冷媒流に旋回を与え、重力よりも大きな遠心力を与えることで、重力の影響を少なくし冷媒分配の改善を図るものがある。
For example, when a refrigerant distributor is installed at the inlet of the
しかし、液冷媒に旋回を与えようにも、冷媒流量が小さい場合には流速も遅く、大きな旋回を与えられず、必要な遠心力を与えることができない。また、再熱除湿方式を採用した場合など熱交換器の配管途中に冷媒分配器を設ける場合には、冷媒の乾き度が高く、旋回を与えるための液冷媒が極めて少量のため、十分な遠心力を発生させることができない。 However, even if the liquid refrigerant is swirled, if the refrigerant flow rate is small, the flow rate is slow, a large swirl cannot be given, and the necessary centrifugal force cannot be given. In addition, when a refrigerant distributor is installed in the middle of the heat exchanger piping, such as when the reheat dehumidification method is used, the refrigerant is very dry and the amount of liquid refrigerant used for swirling is very small. Cannot generate power.
このため、特許文献2のように微細な溝による表面張力を作用させることで、重力の影響を少なくし冷媒分配の改善を図るものがある。
For this reason, there is a technique such as
冷媒流に旋回を与え、遠心力を与えることにより、入口管の傾きによる重力の作用をある程度低減することは可能であるが、入口管上流の接続管の曲がり(湾曲部)などでの遠心力による液冷媒の偏りを低減することは困難である。また、液冷媒の偏り方が流量の大小により異なるため、動作範囲が広い流量範囲にわたると分配比を保つことができなかった。 It is possible to reduce the gravity effect due to the inclination of the inlet pipe to some extent by giving a swirl to the refrigerant flow and applying a centrifugal force, but the centrifugal force at the bending (curved part) of the connecting pipe upstream of the inlet pipe It is difficult to reduce the unevenness of the liquid refrigerant due to. In addition, since the liquid refrigerant is biased differently depending on the flow rate, the distribution ratio cannot be maintained over a wide flow range.
そこで、本発明は広い運転範囲で安定した分配を行うことができる冷媒分配器を提供することを目的とする。また、分配比の悪化による室内ユニットへの露付などの不具合や、冷媒流動音を低減する空気調和機を提供することを目的とする。 Then, an object of this invention is to provide the refrigerant | coolant divider | distributor which can perform the stable distribution in a wide operating range. It is another object of the present invention to provide an air conditioner that reduces problems such as dew condensation on indoor units due to deterioration of the distribution ratio and refrigerant flow noise.
本発明の目的は、
入口管と、
この入口管から分岐する複数の出口管と、
前記入口管の内面に複数の溝を設けた冷媒分配器において、
前記入口管の途中から前記複数の出口管の入口までの間に、前記入口管の最小内径よりも小さい外径の内側管を有する二重円管部分を設けた冷媒分配器によって達成される。
The purpose of the present invention is to
An inlet pipe,
A plurality of outlet pipes branched from the inlet pipe;
In the refrigerant distributor provided with a plurality of grooves on the inner surface of the inlet pipe,
This is achieved by a refrigerant distributor provided with a double circular pipe portion having an inner pipe having an outer diameter smaller than the minimum inner diameter of the inlet pipe between the middle of the inlet pipe and the inlet of the plurality of outlet pipes.
また、本発明の目的は、
除湿運転時に、圧縮機,室外熱交換器,第1絞り装置,第1室内熱交換器,第2絞り装置,第2室内熱交換器の順に冷媒が流れて、前記圧縮機に戻る空気調和機において、
前記第2室内熱交換器の入口に、
入口管と、この入口管から分岐する複数の出口管と、前記入口管の内面に複数の溝を設けた冷媒分配器であって、前記入口管の途中から前記複数の出口管の入口までの間に、前記入口管の最小内径よりも小さい外径の内側管を有する二重円管部分を設けた冷媒分配器を備えた空気調和機によって達成される。
The object of the present invention is to
During the dehumidifying operation, the refrigerant flows in the order of the compressor, the outdoor heat exchanger, the first expansion device, the first indoor heat exchanger, the second expansion device, and the second indoor heat exchanger, and returns to the compressor. In
At the entrance of the second indoor heat exchanger,
An inlet pipe, a plurality of outlet pipes branched from the inlet pipe, and a refrigerant distributor provided with a plurality of grooves on the inner surface of the inlet pipe, from the middle of the inlet pipe to the inlets of the plurality of outlet pipes In the meantime, this is achieved by an air conditioner provided with a refrigerant distributor provided with a double circular pipe portion having an inner pipe having an outer diameter smaller than the minimum inner diameter of the inlet pipe.
本発明によれば、広い運転範囲で安定した分配を行うことができる。また、空気調和機の室内ユニットへの露付などの不具合を抑制することができる。また、空気調和機内の冷媒流動音を低減することができる。 According to the present invention, stable distribution can be performed over a wide operating range. Moreover, malfunctions, such as dew condensation to the indoor unit of an air conditioner, can be suppressed. Moreover, the refrigerant | coolant flow noise in an air conditioner can be reduced.
以下本発明を実施するための最良の形態について説明する。 The best mode for carrying out the present invention will be described below.
第1の実施形態について詳細に説明する。図3は本実施形態における冷媒分配器を示す。気液二相状態の冷媒流40が流入する接続管41と、入口管42と複数の出口管43を備え、入口管42の内面には複数の微細な螺旋溝44が設けられている。また、入口管
42の出口部分には、入口管42の最小内径よりも小さい外径の内側管45を設けることで、二重円管部分Xを構成している。二重円管部分Xとは、その名の通り管が二重に存在している部分を指し、二重円管部分Xの一部を構成する内側管45の内側の空間をX1、内側管45の外側と入口管42の内側との間の空間をX2とする。46は内側管45を固定するためのフランジであり、47はフランジをA−A′断面で切断した図である。図4は図3の透斜視図であり、フランジ46には出口管の位置と内径に合わせた穴が貫通しており、フランジ46の中心に内側管45が固定されている。
The first embodiment will be described in detail. FIG. 3 shows a refrigerant distributor in the present embodiment. A
入口管42より流入する気液二相状態の冷媒流40は管内を流動する際、入口管42の内面に設けられた微細な螺旋溝44部分での表面張力作用により、溝内に液冷媒が引き込まれる。ここで、液冷媒は溝間の隙間の間隔が細かいほど表面張力の作用を受けるため、微細な溝である方が好ましい。また、図3においてB−B′断面で切断した図の斜線で示した溝部分の周方向の全断面積が単位時間,単位断面積当たりの液冷媒の体積流量よりも大きくなければならない。溝部の断面積が液冷媒の体積流量より小さいと溝部から液冷媒が溢れてしまい、溝による効果が小さくなってしまうからである。つまり、全液冷媒が溝に嵌りながら流れていくことが好ましい。
When the gas-liquid two-phase refrigerant flow 40 flowing in from the
冷媒流40は液冷媒が、入口管42の内壁の溝内に引き込まれているため入口管42の中心部分は、主にガス冷媒が流れる領域となる。液冷媒はこのガス冷媒とのせん断力が駆動力となって、溝44内を入口管42の出口方向へ流動する。つまり、内壁に付着している液冷媒は、ガス冷媒に引っ張られて出口方向へ流れる。
In the
入口管42の出口部分に到達した冷媒流40は、内側管45を有する二重円管部分Xを流動する。このとき、冷媒流40の中心部分のガス冷媒は内側管45の内側X1へと流れ、液冷媒は外周部の液冷媒は溝44と内側管45外周に挟まれた空間X2へと流れ、ガスと液とがほぼ分離される。これは、図5に示すように接続管41の曲がり(湾曲部)での遠心力により液冷媒に偏りが生じた場合であっても、表面張力により、液冷媒が溝44内に保持されるためである。従って、この表面張力により、入口管42の重力方向の傾きによる影響を低減している。
The
また、ガス冷媒と液冷媒との分離前後について考えると、ガス冷媒は内側管45内部
X1へと流入することで流路断面積が減少し、圧力損失が増加する。また、液冷媒は外周部の空間X2へと流入することで、ガス冷媒とのせん断力による駆動力は減少し、液冷媒に加わる外力は主に溝壁面および内側管45外周部の摩擦力となる。
Considering before and after separation of the gas refrigerant and the liquid refrigerant, the gas refrigerant flows into the inside X1 of the
仮に二重円管部Xの上流側で液冷媒の周方向分布に偏り等があり、空間X2内へガス冷媒が混入しようとしても、空間X2内でのガス冷媒は液冷媒と内側管45外周部より摩擦力を受けるため、空間X1内を流れるよりも圧力損失を受けることとなる。このため、ガス冷媒はより圧力損失の小さい空間X1内へ流れ、空間X2はほぼ液冷媒で満たされる。 Even if there is a bias in the circumferential distribution of the liquid refrigerant on the upstream side of the double circular pipe portion X and the gas refrigerant is about to enter the space X2, the gas refrigerant in the space X2 Since the frictional force is received from the portion, the pressure loss is received rather than the flow in the space X1. For this reason, the gas refrigerant flows into the space X1 having a smaller pressure loss, and the space X2 is almost filled with the liquid refrigerant.
但し、内側管45内部X1のガス冷媒に作用する圧力損失より内側管45外周部X2の液冷媒に作用する圧力損失が大きい場合、冷媒が空間X2部分で詰まることとなり、液冷媒は内側管45外周部の隙間X2より溢れる虞がある。こうなると溢れた液冷媒が内側管内部X1に流れ込んでしまい、液冷媒とガス冷媒との分離がうまく行かなくなる。
However, when the pressure loss acting on the liquid refrigerant in the outer peripheral portion X2 of the
逆に内側管45内部X1のガス冷媒に作用する圧力損失より内側管45外周部X2の液冷媒に作用する圧力損失が小さい場合、ガス冷媒が空間X2部分に入り込んでしまい、液冷媒とガス冷媒との分離がうまく行かなくなる。
Conversely, when the pressure loss acting on the liquid refrigerant in the outer peripheral portion X2 of the
従って、内側管45の外径は、螺旋溝44内を流れる液冷媒を確実に外周部の隙間X2へ導くため、入口管の中心から溝の頂点までを半径とする径となる。或いは、それより小さい径であれば良い。但し、小さ過ぎると上記の問題が出てくるので、前記半径よりも1割小さい程度までであれば良い。
Accordingly, the outer diameter of the
また、二重円管部Xの長さは、その内部X1を流れるガス冷媒と外周部の隙間X2を流れる液冷媒の合流部までの圧力損失の差が0となる長さとする。すなわち、図11に示すように外側管の液圧損に応じて二重円管部Xの長さを決定する。 Further, the length of the double circular pipe portion X is set such that the difference in pressure loss between the gas refrigerant flowing through the inside X1 and the liquid refrigerant flowing through the gap X2 between the outer peripheral portions becomes zero. That is, as shown in FIG. 11, the length of the double circular tube portion X is determined according to the hydraulic pressure loss of the outer tube.
この点に関して従来の技術では、分配部に流入する入口管(42)で整流した液冷媒とガス冷媒とをそのまま分配していた。入口管で冷媒流を環状に整流後、ガスと液とが直接拡大流路内へ流入していたので、流量が多い場合は溝部で旋回成分を与えられた冷媒は、液界面が千切れながら外周側へ一様に広がり、冷媒の適切な分配を実現し得た。しかし、流量が少ない場合には溝部で旋回成分が生じることなく管路断面内で偏って出口管(43)入口へ到達して不適切な分配となってしまっていた。つまり、従来のものでは、冷媒流量を小流量から大流量まで運転するような広い流量範囲に適切に対応できるものではなかった。 In this regard, in the conventional technique, the liquid refrigerant and the gas refrigerant rectified by the inlet pipe (42) flowing into the distributor are distributed as they are. After the refrigerant flow is rectified into an annular shape at the inlet pipe, the gas and liquid flowed directly into the enlarged flow path. It spreads uniformly to the outer peripheral side, and proper distribution of the refrigerant could be realized. However, when the flow rate is small, the swirl component does not occur in the groove portion, and it is unevenly distributed within the pipe cross section and reaches the outlet pipe (43) inlet, resulting in inappropriate distribution. In other words, the conventional one cannot appropriately cope with a wide flow range in which the refrigerant flow is operated from a small flow rate to a large flow rate.
一方、本実施形態におけるものでは、液とガスとを分離して分配するので適切に分配することができる。各パスへの分配比は、液冷媒の分配比によってのみ定まり、ガス冷媒は気液合流後の流路の圧力損失により自動的に分配される。分配比を変えたいときは後述のように穴の大きさや数、つまり分配する流路各々の総面積を変えるようにすれば良い。ここでは、穴46a,46bは互いに同一のものであるとしている。内側管45を有する二重円管部Xを通過した冷媒流40は、フランジ46に貫通している穴46a,46bから出口管43に等分配される。なお、等分配とは、全冷媒中の重量比で支配的な部分である、密度の高い液冷媒がほぼ等分に分配されるという程の意味である。また、ガス冷媒は分配比に殆ど寄与しない。
On the other hand, in the present embodiment, the liquid and the gas are separated and distributed, so that they can be distributed appropriately. The distribution ratio to each path is determined only by the distribution ratio of the liquid refrigerant, and the gas refrigerant is automatically distributed by the pressure loss of the flow path after the gas-liquid merge. When it is desired to change the distribution ratio, the size and number of holes, that is, the total area of each of the flow paths to be distributed may be changed as described later. Here, it is assumed that the holes 46a and 46b are the same. The
出口管43の入口部で、X1を通過したガス冷媒とX2を通過した液冷媒が合流することになる。
At the inlet of the
続いて、図6を参照して、本実施形態における家庭用空気調和機の室内熱交換器の構成と動作について説明する。図6は室内熱交換器の冷媒回路の構成図である。冷媒分配器は冷媒配管の途中に設けられている。 Then, with reference to FIG. 6, the structure and operation | movement of the indoor heat exchanger of the domestic air conditioner in this embodiment are demonstrated. FIG. 6 is a configuration diagram of a refrigerant circuit of the indoor heat exchanger. The refrigerant distributor is provided in the middle of the refrigerant pipe.
室内熱交換器は、空気と冷媒とを熱交換させるため、折り曲げられて配設された熱交換器200,201,202が室内機筐体114内に配置されている。熱交換器201,
202にはそれぞれ冷媒分配器31,32が設けられている。112は再熱除湿を行うための除湿弁、113は熱交換のための風量を供給する貫流ファンである。
In the indoor heat exchanger, in order to exchange heat between air and the refrigerant, the
熱交換器200,201,202はそれぞれ複数のフィンが紙面の垂直方向に重ねられており、このフィンを複数の伝熱管が貫通している。更に複数の伝熱管は、例えばU字状の接続管により接続され冷媒パスを構成する。
In each of the
冷媒分配器31は一つのパスを複数のパスへ分配する分配器であり、冷媒パス310は冷媒分配器31により複数の冷媒パスに分配される。図6では、冷媒パス311,312の2パスに分配している。冷媒パス311,312は、熱交換器200,201を通過後に合流して1パスとなり、除湿弁112が設けられている冷媒パス320に接続され、連続した冷媒回路を構成する。
The
また、冷媒分配器32も冷媒分配器31と同様に一つのパスを複数のパスへ分配する分配器であり、冷媒パス320を複数の冷媒パスに分配している。図6では、冷媒パス321,322の2パスに分配している。冷媒パス321,322は、熱交換器202を通過後に合流して1パスとなり、冷媒パス323に接続され、連続した冷媒回路を構成する。そして、冷媒パス323は図示しない室外機へと導かれ、圧縮機,室外熱交換器,減圧手段を経て、冷媒パス310として図6に開示の部分へと繋がっている。
Similarly to the
次に、室内熱交換器の動作について説明する。冷房運転時、冷媒は図示しない室外機から、冷媒パス310へ流入する(実線矢印の方向)。流入した冷媒は冷媒分配器31により冷媒パス311,312の2パスに分配され熱交換器200,201で空気と熱交換する。その後冷媒パス320で1パスに合流し、除湿弁112を通過して冷媒分配器32へ流入する。そして、再び冷媒パス321,322の2パスに分配され、熱交換器202で空気と熱交換する。
Next, the operation of the indoor heat exchanger will be described. During the cooling operation, the refrigerant flows from an outdoor unit (not shown) into the refrigerant path 310 (in the direction of the solid arrow). The refrigerant that has flowed in is distributed to the two paths of the refrigerant paths 311 and 312 by the
本実施例を図2の冷媒分配器32に適用した場合、冷媒パス320を通過する高乾き度(χ=0.7 前後)の気液二相冷媒は、入口管42の溝44で環状流化し、更に内側管
45で構成される二重円管部X(X1,X2)で気液に分離される。ついで321,322の2パスに均等に分配され、熱交換器202で空気と熱交換する。
When this embodiment is applied to the refrigerant distributor 32 shown in FIG. 2, the gas-liquid two-phase refrigerant having a high dryness (around χ = 0.7) passing through the
このとき、溝44側の空間X2と内側管45の内側X1とで、主に表面張力を用いることにより、液冷媒とガス冷媒を分離するため、入口管42の重力方向の傾きや、接続管の曲がり(湾曲部)での遠心力による影響を低減できる。
At this time, since the liquid refrigerant and the gas refrigerant are separated mainly by using the surface tension in the space X2 on the
繰り返しになるが、本実施形態においては液とガスとを分離して分配するので適切に分配することができる。従って、最大能力や定格能力時の冷媒流量が多い場合だけでなく、中間能力や、最小能力時などの冷媒流量が少ない場合においても、最適な分配比で冷媒分配を行うことが可能となる。延いては、必要以上に圧縮機を運転する必要がなくなり電気入力を低減することができる。更に、分配比の悪化による室内ユニットへの露付などの不具合が解消される。また、気液二相流を液とガスそれぞれ単相流に分離して分配するため冷媒流動音が低減される。従って、少なくとも、除湿弁112の下流の室内熱交換器の入口に冷媒分配器32を設けることが好ましい。勿論、除湿弁112の上流の室内熱交換器の入口に設けても良い。 Although it repeats, in this embodiment, since a liquid and gas are isolate | separated and distributed, it can distribute appropriately. Therefore, it is possible to perform refrigerant distribution at an optimum distribution ratio not only when the refrigerant flow rate at the maximum capacity or the rated capacity is large but also when the refrigerant flow rate is low at the intermediate capacity or the minimum capacity. As a result, it is not necessary to operate the compressor more than necessary, and the electric input can be reduced. In addition, problems such as exposure to indoor units due to deterioration of the distribution ratio are eliminated. In addition, since the gas-liquid two-phase flow is separated and distributed into a single-phase flow for each of liquid and gas, the refrigerant flow noise is reduced. Therefore, it is preferable to provide the refrigerant distributor 32 at least at the inlet of the indoor heat exchanger downstream of the dehumidifying valve 112. Of course, it may be provided at the inlet of the indoor heat exchanger upstream of the dehumidifying valve 112.
本実施例では1パスを2パスに分ける分配器についてその動作を説明したが、出口管が3パス,4パスと多パスになった場合においても同様の効果が得られる。因みに、3パスのときはフランジ46がオニギリ型、4パスのときは四角型となる。勿論、これらのときでもフランジ46を円型としても良い。
In the present embodiment, the operation of the distributor that divides one path into two paths has been described. However, the same effect can be obtained even when the outlet pipe has three paths and four paths. Incidentally, the
また、本実施形態においては室内熱交換器の冷媒配管の途中に冷媒分配器を適用した場合を説明したが、例えば再熱除湿を行わない場合についても適用できる。このとき、除湿弁は不要となるため、室内熱交換器の入口から出口までの全てが2パスの場合のように、入口の冷媒の乾き度が低い場合(湿り度が高い場合)においても、入口管42の溝44の形状および内径と、内側管45の外径および肉厚とを入口冷媒状態に応じて最適化することにより、同様の効果が得られる。
Moreover, although the case where the refrigerant distributor was applied in the middle of the refrigerant pipe of the indoor heat exchanger was described in the present embodiment, the present invention can also be applied to a case where reheat dehumidification is not performed, for example. At this time, since the dehumidification valve becomes unnecessary, even when the dryness of the refrigerant at the inlet is low (when the wetness is high), as in the case of all two passes from the inlet to the outlet of the indoor heat exchanger, The same effect can be obtained by optimizing the shape and inner diameter of the
第2の実施形態について詳細に説明する。図7は本実施形態における冷媒分配器を示す。気液二相状態の冷媒流40が流入する接続管41と、入口管42と複数の出口管43を備え、入口管42の内面には複数の微細な螺旋溝44が設けられている。また、入口管
42の出口部分に入口管42の最小内径よりも小さい外径の内側管45を設けることで、二重円管部分X(X1,X2)を構成している。
The second embodiment will be described in detail. FIG. 7 shows a refrigerant distributor in the present embodiment. A
ここまでの構成は実施例1と同じである。 The configuration so far is the same as that of the first embodiment.
51は二重円管部により気液分離された液冷媒が貯留する液冷媒貯留部である。また、
46は内側管45を固定するためのフランジであり、47はフランジをA−A′断面で切断した図である。フランジ46には出口管の位置と内径に合わせた穴が貫通しており、フランジ46の中心に内側管45が固定されている。
51 is a liquid refrigerant storage part in which the liquid refrigerant separated by the double circular pipe part is stored. Also,
46 is a flange for fixing the
溝44,内側管45を有する二重円管部による気液分離の効果および、熱交換器に組み込んだ際の効果は実施例1と同様である。
The effect of gas-liquid separation by the double circular tube portion having the
冷媒流40は内側管45を有する二重円管部分Xを流動する。このとき冷媒流40の中心部分のガス冷媒は内側管45の内部X1へ、外周部の液冷媒は溝44と内側管45外周に挟まれた空間X2へ分離される。二重円管部を通過後、液冷媒は、一旦液冷媒貯留部
51に貯留される。液冷媒貯留部51
The
ここで、液冷媒貯留部51の体積は、冷房のダッシュ運転や外気温が高い場合など、過負荷で運転する際の最大冷媒流量時における二重円管部分Xから出口管までの間に冷媒に作用する圧力損失が、内側管45の内部X1より小さくなるように決定する。このことで、広い流量範囲で液冷媒の流路圧損が内側管の圧損よりも小さいため、液冷媒が内側管へ溢れなくなる。
Here, the volume of the liquid refrigerant storage unit 51 is the refrigerant between the double circular pipe portion X and the outlet pipe at the maximum refrigerant flow rate when operating with an overload, such as when the cooling dash operation or the outside air temperature is high. Is determined to be smaller than the inside X1 of the
このことにより、流量の変動がある場合においても安定して出口管へ液冷媒を供給することができる。例えば、流量の変動により外周部の液冷媒にガス冷媒が混入しても、液冷媒貯留部51で気液の分離が行われるため、流量が少ない冷房能力の小さい運転範囲においても、適切に各パスに分配が行われる。従って、実施例1のメリットに加え、小流量から大流量へと、より広い運転範囲で安定した分配を行うことが可能となる。 As a result, the liquid refrigerant can be stably supplied to the outlet pipe even when the flow rate varies. For example, even if a gas refrigerant is mixed into the liquid refrigerant in the outer peripheral portion due to fluctuations in the flow rate, the liquid refrigerant storage unit 51 performs gas-liquid separation. Distribution is made to the path. Therefore, in addition to the merit of the first embodiment, stable distribution can be performed in a wider operation range from a small flow rate to a large flow rate.
第3の実施形態について詳細に説明する。図8は本実施形態における冷媒分配器を示す。気液二相状態の冷媒流40が流入する接続管41と、入口管42と複数の出口管43を備え、入口管42の内面には複数の微細な螺旋溝44が設けられている。また、入口管
42の出口部分に入口管42の最小内径よりも小さい外径の内側管45を設けることで、二重円管部分X(X1,X2)を構成している。ここまでの構成は実施例1と同じである。
The third embodiment will be described in detail. FIG. 8 shows a refrigerant distributor in the present embodiment. A
66は、内側管45を固定し、液冷媒の流量を調整するためのオリフィス付きフランジであり、67はフランジをA−A′断面で切断したフランジ断面図である。オリフィス付きフランジ66は、出口管が接続される位置でそれぞれの必要流量に合わせた断面積で穴が貫通している。穴の形状は68のような扇形の他69のような同径の丸穴を複数個開けてもよい。オリフィス付きフランジ66の中心には内側管45が固定されている。
66 is a flange with an orifice for fixing the
溝44,内側管45を有する二重円管部Xによる気液分離の効果および、熱交換器に組み込んだ際の効果は実施例1と同様である。
The effect of gas-liquid separation by the double circular tube portion X having the
一方、冷媒分配器により、複数の出口管に均等に分配することが必ずしも最適でない場合もある。これは、図6に示す室内機において冷媒ファン113と熱交換器202の位置関係や熱交換器200,201,202を囲っている筐体の風速分布等の偏りにより、液冷媒に分布の偏りを生じさせることが有利な場合もあるからである。例えば、熱交換器
202を通過する風流量は、筐体の形状により下部を通過する風流量W2よりも上部を通過するW1の方が多い。従って、冷媒パス322よりも冷媒パス321の方により多く液冷媒を流すことにより、当該部分での熱交換を最大限に発揮させ、熱交換器を全て最適に利用することで性能を向上させ得る。
On the other hand, it may not always be optimal to distribute evenly to the plurality of outlet pipes by the refrigerant distributor. This is due to the uneven distribution of liquid refrigerant due to the positional relationship between the refrigerant fan 113 and the
図8において冷媒流40が二重円管部を通過して気液分離された液冷媒を、オリフィスの断面積比によりそれぞれ最適な液量に分配し、出口管へ供給できる。
In FIG. 8, the liquid refrigerant obtained by the gas-liquid separation of the
このことで、各パスで冷媒を十分に活用することができ、室内ユニットで風路や室内ファンである貫流ファン113への露付きが生じることなく、使用者は快適にルームエアコンを使用できる。 Thus, the refrigerant can be fully utilized in each pass, and the user can comfortably use the room air conditioner without causing dew to the air passage and the cross-flow fan 113 that is the indoor fan in the indoor unit.
また、図9および図10は、第3実施例の別の構造を示した冷媒分配器である。冷媒分配器との相違点は分配比の調整をバイパス管により行う点である。図9における76aおよび76b、図10における86aおよび86bは二重円管部より分離した液冷媒を出口管へ送るバイパス管である。 9 and 10 show a refrigerant distributor showing another structure of the third embodiment. The difference from the refrigerant distributor is that the distribution ratio is adjusted by a bypass pipe. 76a and 76b in FIG. 9 and 86a and 86b in FIG. 10 are bypass pipes for sending the liquid refrigerant separated from the double circular pipe section to the outlet pipe.
図9の冷媒分配器では、分配比を調整する際、液冷媒の供給を抑制したいバイパス管の一部に凹部(くびれ)を設ける。つまり、断面積で圧損を調整する方法である。また、図10の冷媒分配器では分配比を調整する際、図示のように環状パスを設けて、液冷媒の供給を抑制したいバイパス管の長さで圧損を調整する方法もある。これらのようにすることで、冷媒分配器を設置後に分配比を微調整することが可能となる。但し、バイパス管部分の抵抗が大きいと液冷媒が流れずに溢れ、内側管45内を流れてしまうので、管の太さ等を調整する必要がある。
In the refrigerant distributor of FIG. 9, when adjusting the distribution ratio, a recess (necking) is provided in a part of the bypass pipe where it is desired to suppress the supply of liquid refrigerant. That is, it is a method of adjusting the pressure loss by the cross-sectional area. In the refrigerant distributor of FIG. 10, when adjusting the distribution ratio, there is also a method in which an annular path is provided as shown and the pressure loss is adjusted by the length of the bypass pipe to suppress the supply of liquid refrigerant. By doing so, it becomes possible to finely adjust the distribution ratio after installing the refrigerant distributor. However, if the resistance of the bypass pipe portion is large, the liquid refrigerant overflows without flowing and flows through the
以上によれば、入口管の内面溝により環状流化した気液二相流を、二重円管部により外周側・溝部内に液冷媒を流し、内周側・中心側にガス冷媒を流すことで、溝付管による旋回が支配的な高流量・低乾き度の領域だけでなく、溝付管により旋回が生じない低流量・高乾き度の領域においても、入口管上流の接続管の曲がり(湾曲部)での遠心力による液冷媒の偏りや重力の影響を低減することができる。 According to the above, the gas-liquid two-phase flow circulated by the inner surface groove of the inlet pipe causes the liquid refrigerant to flow in the outer peripheral side / groove part by the double circular pipe part, and the gas refrigerant flows in the inner peripheral side / center side. Therefore, not only in areas with high flow rate and low dryness where swirling by grooved pipes is dominant, but also in areas with low flow rate and high dryness where swirling does not occur due to grooved pipes, the connection pipe upstream of the inlet pipe It is possible to reduce the influence of liquid refrigerant bias and gravity due to the centrifugal force at the bend (curved portion).
1 圧縮機
2 四方弁
3 電動弁等の絞り装置
4 室内熱交換器
5 室外熱交換器
11,12,21,22,310〜312,320〜323 冷媒パス
31,32 冷媒分配器
40 冷媒流
41 接続管
42 入口管
43 出口管
44 溝
45 内側管
46,66…フランジ
47 フランジの断面図
51 液冷媒貯留部
67…フランジ断面図
68,69 オリフィス穴部
76a,76b,86a,87b 液バイパス管
112 除湿弁
113 貫流ファン
114 室内機筐体
200〜202 熱交換器
DESCRIPTION OF
Claims (5)
この入口管から分岐する複数の出口管と、
前記入口管の内面に複数の溝を設けた冷媒分配器において、
前記入口管の途中から前記複数の出口管の入口までの間に、前記入口管の最小内径よりも小さい外径の内側管を有する二重円管部分を設けた冷媒分配器。 An inlet pipe,
A plurality of outlet pipes branched from the inlet pipe;
In the refrigerant distributor provided with a plurality of grooves on the inner surface of the inlet pipe,
A refrigerant distributor provided with a double circular pipe portion having an inner pipe having an outer diameter smaller than the minimum inner diameter of the inlet pipe between the middle of the inlet pipe and the inlet of the plurality of outlet pipes.
前記二重円管部分の出口と前記複数の出口管入口との間に、前記二重円管部分の外周側の経路より流出する冷媒を貯留する空間を設けたことを特徴とする冷媒分配器。 In claim 1,
A refrigerant distributor characterized in that a space is provided between the outlet of the double circular pipe portion and the plurality of outlet pipe inlets for storing the refrigerant flowing out from the path on the outer peripheral side of the double circular pipe portion. .
前記二重円管部分の出口と前記複数の出口管入口との間に複数の管を配設し、
前記管の内を流れる冷媒の流動抵抗が調節されるよう、各々の管の断面積または各々の管の長さを変更したことを特徴とする冷媒分配器。 In claim 1,
A plurality of tubes are disposed between the outlet of the double circular tube portion and the plurality of outlet tube inlets,
A refrigerant distributor, wherein a cross-sectional area of each pipe or a length of each pipe is changed so that a flow resistance of the refrigerant flowing in the pipe is adjusted.
前記第2室内熱交換器の入口に、
入口管と、この入口管から分岐する複数の出口管と、前記入口管の内面に複数の溝を設けた冷媒分配器であって、前記入口管の途中から前記複数の出口管の入口までの間に、前記入口管の最小内径よりも小さい外径の内側管を有する二重円管部分を設けた冷媒分配器を備えた空気調和機。 During the dehumidifying operation, the refrigerant flows in the order of the compressor, the outdoor heat exchanger, the first expansion device, the first indoor heat exchanger, the second expansion device, and the second indoor heat exchanger, and returns to the compressor. In
At the entrance of the second indoor heat exchanger,
An inlet pipe, a plurality of outlet pipes branched from the inlet pipe, and a refrigerant distributor provided with a plurality of grooves on the inner surface of the inlet pipe, from the middle of the inlet pipe to the inlets of the plurality of outlet pipes An air conditioner comprising a refrigerant distributor provided with a double circular pipe portion having an inner pipe having an outer diameter smaller than the minimum inner diameter of the inlet pipe.
前記第1室内熱交換器の入口にも、前記第2室内熱交換器の入口に備えられた冷媒分配器と同一の冷媒分配器を備えたことを特徴とする空気調和機。 In claim 4,
An air conditioner characterized in that an inlet of the first indoor heat exchanger is provided with the same refrigerant distributor as the refrigerant distributor provided at the inlet of the second indoor heat exchanger.
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-
2007
- 2007-04-20 JP JP2007111146A patent/JP2008267689A/en not_active Withdrawn
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