JP7706580B2 - Refrigerant distributor, heat exchanger and refrigeration cycle device - Google Patents
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Description
本開示は、冷媒分配器、熱交換器及び冷凍サイクル装置に関する。 The present disclosure relates to a refrigerant distributor, a heat exchanger and a refrigeration cycle device.
空気調和機は、冷媒を循環させる冷媒回路を備えている。冷媒回路は、冷媒を圧縮する圧縮機と、冷媒を膨張させる絞り装置と、冷媒に室内の空気と熱交換させる室内熱交換器と、冷媒に室外の空気と熱交換させる室外熱交換器と、これらを環状に接続する冷媒配管と、を備えている。空気調和機が冷房運転を行っている場合、室内熱交換器が、外部から熱を吸収し、冷媒を蒸発させる蒸発器として機能し、空気調和機が暖房運転を行っている場合、室外熱交換器が蒸発器として機能する。 An air conditioner is equipped with a refrigerant circuit that circulates a refrigerant. The refrigerant circuit includes a compressor that compresses the refrigerant, a throttling device that expands the refrigerant, an indoor heat exchanger that causes the refrigerant to exchange heat with indoor air, an outdoor heat exchanger that causes the refrigerant to exchange heat with outdoor air, and refrigerant piping that connects these in a ring shape. When the air conditioner is performing cooling operation, the indoor heat exchanger functions as an evaporator that absorbs heat from the outside and evaporates the refrigerant, and when the air conditioner is performing heating operation, the outdoor heat exchanger functions as an evaporator.
冷媒回路を循環する冷媒は、絞り装置から気液二相状態で送出されて蒸発器、すなわち室内熱交換器又は室外熱交換器に流入し、蒸発器に内蔵された伝熱管を流れながら空気と熱交換する。気液二相状態の冷媒が空気と熱交換すると、この冷媒に含まれた液相冷媒が蒸発し、気相冷媒に変化する。これにより、冷媒は、伝熱管を流れている途中で気液二相状態から気相単相状態に変化する。すなわち、冷媒は、伝熱管の一部の区間を気液二相状態で流れ、伝熱管の残りの区間を気相単相状態で流れる。 The refrigerant circulating through the refrigerant circuit is sent out in a two-phase gas-liquid state from the throttling device and flows into the evaporator, i.e., the indoor heat exchanger or outdoor heat exchanger, where it exchanges heat with the air as it flows through the heat transfer tubes built into the evaporator. When the two-phase refrigerant exchanges heat with the air, the liquid refrigerant contained in this refrigerant evaporates and changes to gas-phase refrigerant. As a result, the refrigerant changes from a two-phase gas-liquid state to a single-phase gas state while flowing through the heat transfer tube. In other words, the refrigerant flows in a two-phase gas-liquid state through a portion of the heat transfer tube, and in a single-phase gas state through the remaining section of the heat transfer tube.
伝熱管の内部において冷媒の圧力損失が生じると、蒸発器の熱交換効率が低下する。このため、蒸発器として機能する室内熱交換器及び室外熱交換器は、複数の伝熱管と、これらの伝熱管に冷媒を分配する冷媒分配器と、を備え、冷媒を各伝熱管に分配することにより、各伝熱管の内部における冷媒の流量を低減し、冷媒の圧力損失を低減している。 When pressure loss of the refrigerant occurs inside the heat transfer tubes, the heat exchange efficiency of the evaporator decreases. For this reason, the indoor heat exchanger and outdoor heat exchanger that function as evaporators are equipped with multiple heat transfer tubes and a refrigerant distributor that distributes the refrigerant to these heat transfer tubes. By distributing the refrigerant to each heat transfer tube, the flow rate of the refrigerant inside each heat transfer tube is reduced, and the pressure loss of the refrigerant is reduced.
蒸発器内部の冷媒配管が、冷媒分配器より上流に位置する湾曲部を有している場合、気液二相状態の冷媒が湾曲部を通過するときに遠心力が加わり、この冷媒に含まれた液相冷媒が偏った状態で冷媒分配器に流入する。この場合、冷媒分配器により各伝熱管に分配される液相冷媒の量にばらつきが生じる。分配された液相冷媒の量が少ない伝熱管ほど、冷媒が気相単相状態で流れる区間が長い。気相単相状態の冷媒の熱伝達率は、気液二相状態の冷媒の熱伝達率に比べて極めて小さいため、伝熱管内の冷媒が気相単相状態で流れる区間における熱交換効率は、冷媒が気液二相状態で流れる区間における熱交換効率に比べて極めて低い。このため、冷媒が気相単相状態で流れる区間が長い伝熱管ほど、熱交換効率が低い。従って、各伝熱管内の冷媒が気相単相状態で流れる区間の長さにばらつきが生じると、蒸発器の熱交換効率が低下する。When the refrigerant piping inside the evaporator has a curved section located upstream of the refrigerant distributor, centrifugal force is applied when the refrigerant in a two-phase gas-liquid state passes through the curved section, and the liquid refrigerant contained in this refrigerant flows into the refrigerant distributor in a biased state. In this case, the amount of liquid refrigerant distributed to each heat transfer tube by the refrigerant distributor varies. The smaller the amount of liquid refrigerant distributed in a heat transfer tube, the longer the section in which the refrigerant flows in a single-phase gas phase. Since the heat transfer coefficient of a refrigerant in a single-phase gas phase is extremely small compared to the heat transfer coefficient of a refrigerant in a two-phase gas-liquid phase, the heat exchange efficiency in the section in which the refrigerant flows in a single-phase gas phase in the heat transfer tube is extremely low compared to the heat exchange efficiency in the section in which the refrigerant flows in a two-phase gas-liquid phase. For this reason, the longer the section in which the refrigerant flows in a single-phase gas phase, the lower the heat exchange efficiency. Therefore, if there is variation in the length of the section in which the refrigerant flows in a single-phase gas phase in each heat transfer tube, the heat exchange efficiency of the evaporator decreases.
このような事情に鑑み、特許文献1に記載された冷媒分配器は、気液二相状態の冷媒が流入する入口管と、入口管から流入した気液二相状態の冷媒を混合して分岐する分岐空間と、分岐空間で分岐された気液二相状態の冷媒を流出する複数の出口管と、入口管と分岐空間とを接続する流入通路と、分岐空間と複数の出口管とをそれぞれ接続する複数の流出通路と、を備えている。分岐空間は、流入通路と対向する位置に形成された窪み形状を有する混合部を備えている。流入通路の内径をDa[mm]、流入通路の流路断面積をAi[mm2]、混合部の内径をDb[mm]、分岐空間の面積をAv[mm2]、分岐空間の高さをHv[mm]、流出通路の外接円における面積をApo[mm2]、流出通路の内接円における面積をApi[mm2]とすると、Ai/(π×Da×Hv)≧0.5、Av/(Apo-Api)≦2.0、Db/Da≦1.0である。このような構成により、特許文献1に記載された冷媒分配器は、各出口管から伝熱管に送出される冷媒の量のばらつきを小さくしている。
In view of the above circumstances, the refrigerant distributor described in
しかしながら、特許文献1に記載された冷媒分配器は、冷媒分配器に流入した冷媒の流量、種類及び温度によっては、各伝熱管に分配される冷媒の量のばらつきを小さくすることができない場合がある。However, the refrigerant distributor described in
本開示は、上述の事情に鑑みてなされたものであり、冷媒を複数の伝熱管に分配する際に、冷媒の流量、種類及び温度にかかわらず、各伝熱管に分配される冷媒の量のばらつきを小さくすることを目的とする。 The present disclosure has been made in consideration of the above-mentioned circumstances, and aims to reduce the variation in the amount of refrigerant distributed to each heat transfer tube when distributing refrigerant to multiple heat transfer tubes, regardless of the flow rate, type, and temperature of the refrigerant.
上記目的を達成するため、本開示に係る冷媒分配器は、円筒形状を有する混合部を備える。混合部の第1端部に、冷媒が流入する流入口が形成されている。混合部の第1端部と反対側の第2端部に、冷媒が流出する複数の流出口が形成されている。混合部の第2端部に、流入口に対向するくぼみが形成されている。混合部は、流入口からくぼみに流入した冷媒に含まれた気相冷媒を、流入口から流入した冷媒に含まれた液相冷媒に衝突するように誘導することにより、該液相冷媒を、混合部の第1端部に押し付け、混合部の第1端部と混合部の側壁とに沿って流れるように誘導して第2端部の周方向に拡散した後、流出口から送出する。冷媒分配器は、混合部の第2端部に配置された誘導部をさらに備える。誘導部は、混合部に誘導されて液相冷媒と衝突した気相冷媒を、混合部の第2端部から混合部の第1端部へ誘導する。 In order to achieve the above object, the refrigerant distributor according to the present disclosure includes a mixing section having a cylindrical shape. An inlet through which the refrigerant flows is formed at a first end of the mixing section. A plurality of outlets through which the refrigerant flows out is formed at a second end opposite to the first end of the mixing section. A recess facing the inlet is formed at the second end of the mixing section. The mixing section guides the gas-phase refrigerant contained in the refrigerant that flows from the inlet into the recess so that it collides with the liquid-phase refrigerant contained in the refrigerant that flows from the inlet, thereby pressing the liquid-phase refrigerant against the first end of the mixing section, guiding the liquid-phase refrigerant to flow along the first end of the mixing section and the side wall of the mixing section, diffusing the liquid-phase refrigerant in the circumferential direction of the second end, and then sending it out from the outlet. The refrigerant distributor further includes a guide section disposed at the second end of the mixing section. The guide section guides the gas-phase refrigerant that is guided to the mixing section and collides with the liquid-phase refrigerant from the second end of the mixing section to the first end of the mixing section.
上記構成によれば、混合部に流入した気液二相状態の冷媒の流量、種類及び温度にかかわらず、各流出口から送出される冷媒の量のばらつきが小さくなる。これにより、各流出口に伝熱管が接続されている場合、各流出口から伝熱管に流入する冷媒の量のばらつきが、冷媒の流量、種類及び温度にかかわらず、小さくなる。すなわち、上記構成によれば、複数の伝熱管に冷媒を分配する際に、冷媒の流量、種類及び温度にかかわらず、各伝熱管に分配される冷媒の量のばらつきを小さくすることができる。 According to the above configuration, the variation in the amount of refrigerant discharged from each outlet is reduced, regardless of the flow rate, type, and temperature of the gas-liquid two-phase refrigerant that has flowed into the mixing section. As a result, when a heat transfer tube is connected to each outlet, the variation in the amount of refrigerant flowing into the heat transfer tube from each outlet is reduced, regardless of the flow rate, type, and temperature of the refrigerant. In other words, according to the above configuration, when distributing refrigerant to multiple heat transfer tubes, the variation in the amount of refrigerant distributed to each heat transfer tube can be reduced, regardless of the flow rate, type, and temperature of the refrigerant.
以下、本開示の実施の形態に係る冷媒分配器、熱交換器及び冷凍サイクル装置について、図面を参照しながら説明する。図中、互いに同一の構成には、互いに同一の符号を付す。Hereinafter, the refrigerant distributor, heat exchanger, and refrigeration cycle device according to the embodiment of the present disclosure will be described with reference to the drawings. In the drawings, the same components are denoted by the same reference numerals.
(実施の形態1)
図1に示す空気調和機100は、室内空間、自動車の車内空間等の空調対象空間の内部の空気を調和する。空気調和機100は、冷凍サイクル装置の一例である。空気調和機100は、冷媒を循環させる冷媒回路10と、冷媒回路10の動作を制御する制御装置20と、を備えている。
(Embodiment 1)
The
冷媒回路10は、冷媒を圧縮する圧縮機1と、冷媒を膨張させると共に、冷媒回路10内部における冷媒の循環方向を切り替える絞り装置2と、空調対象空間の内部に設置された室内機6に内蔵され、冷媒に空調対象空間の内部の空気と熱交換させる室内熱交換器3と、空調対象空間の外部に設置された室外機7に内蔵され、冷媒に空調対象空間の外部の空気と熱交換させる室外熱交換器4と、圧縮機1~室外熱交換器4を環状に接続する、冷媒が流れる主冷媒配管5と、を備えている。室内熱交換器3及び室外熱交換器4は、熱交換器の一例である。
The
制御装置20は、各種処理を実行するプロセッサと、データ及びプログラムを記憶するメモリと、を備えている。制御装置20のプロセッサは、メモリに記憶されたプログラムを実行することにより冷媒回路10の動作を制御する動作制御部として機能し、制御信号を送信することにより、圧縮機1、絞り装置2、室内機6及び室外機7の動作を制御する。The control device 20 includes a processor that executes various processes and a memory that stores data and programs. The processor of the control device 20 functions as an operation control unit that controls the operation of the
絞り装置2は、冷媒を膨張させる膨張弁と、冷媒の循環方向を切り替える四方弁と、を備えている。制御装置20は、絞り装置2の四方弁を制御し、冷媒の循環方向を切り替えさせることにより、空気調和機100の運転状態を、冷房運転状態と暖房運転状態との間で切り替える。空気調和機100が冷房運転状態であるとき、四方弁は、冷媒を、図1中の矢印JJで示された方向に循環させる。これにより、室内熱交換器3が、外部から熱を吸収し、冷媒を蒸発させる蒸発器として機能すると共に、室外熱交換器4が、外部に熱を放出し、冷媒を凝縮させる凝縮器として機能し、空調対象空間の内部の空気が冷却される。空気調和機100が暖房運転状態であるとき、四方弁は、冷媒を、図1中の矢印KKで示された方向に循環させる。これにより、室内熱交換器3が凝縮器として機能すると共に、室外熱交換器4が蒸発器として機能し、空調対象空間の内部の空気が加熱される。The
図2は、冷媒回路10を循環する冷媒の状態を示すモリエル線図である。図2中、横軸が冷媒のエンタルピーを示し、縦軸が冷媒の圧力を示している。図2には、飽和液線MM及び飽和蒸気線NNを示している。冷媒のエンタルピーHが飽和液線MMより小さい領域は、冷媒が液相単相状態の領域であり、冷媒のエンタルピーHが飽和蒸気線NNより大きい領域は、冷媒が気相単相状態の領域である。冷媒のエンタルピーHが飽和液線MM以上であり飽和蒸気線NN以下である領域は、冷媒が気液二相状態の領域である。
Figure 2 is a Mollier diagram showing the state of the refrigerant circulating through the
冷房運転状態では、冷媒が、まず、圧縮機1に圧縮され、図2の点S-点Tの経路に示すように、低圧の気相冷媒から高圧の気相冷媒になり、室外熱交換器4に流入する。室外熱交換器4に流入した冷媒は、空調対象空間の外部の空気と熱交換をして放熱し、凝縮され、図2の点T-点Uの経路に示すように、高圧の液相冷媒になり、絞り装置2に流入する。そして、冷媒は、絞り装置2が備える膨張弁により膨張させられることにより減圧し、図2の点U-点Vの経路に示すように、低圧の気液二相状態の冷媒になり、室内熱交換器3に流入する。室内熱交換器3に流入した冷媒は、空調対象空間の内部の空気と熱交換をして吸熱し、蒸発して、図2の点V-点Sの経路に示すように、低圧の気相冷媒になり、圧縮機1に流入する。In the cooling operation state, the refrigerant is first compressed by the
室内機6は、室内熱交換器3を内蔵する筐体と、室内熱交換器3に空気を流すファンと、制御装置20による制御に従ってファンを駆動するモータと、を備えている。ファンは、モータによって回転駆動され、空調対象空間の内部の空気を筐体の内部に流入させる。室内熱交換器3は、冷媒に、筐体の内部に流入した空気と熱交換させる。ファンは、モータによって回転駆動され、冷媒と熱交換した後の空気を空調対象空間の内部へ送出する。これにより、空調対象空間の内部の空気が調和される。
The
室外機7は、室外熱交換器4を内蔵する筐体と、室外熱交換器4に空気を流すファンと、制御装置20による制御に従ってファンを駆動するモータと、を備えている。ファンは、モータによって回転駆動され、空調対象空間の外部の空気を筐体の内部に流入させる。室外熱交換器4は、冷媒に、筐体の内部に流入した空気と熱交換させる。ファンは、モータによって回転駆動され、冷媒と熱交換した後の空気を空調対象空間の外部へ送出する。The
室内熱交換器3は、室外熱交換器4と同一の構成を備えている。室内熱交換器3及び室外熱交換器4は、図3に示すように、8本の伝熱管30と、各伝熱管30の両端に接続され、各伝熱管30に冷媒を分配する一対の冷媒分配器31と、各冷媒分配器31と主冷媒配管5とを接続する一対の内部冷媒配管32と、を備えている。冷媒分配器31は、室内熱交換器3及び室外熱交換器4の入口に配置されている。具体的に、一対の冷媒分配器31のうち一方は、主冷媒配管5及び内部冷媒配管32を介して圧縮機1に接続されており、他方は、主冷媒配管5及び内部冷媒配管32を介して絞り装置2に接続されている。圧縮機1又は絞り装置2から送出された冷媒は、主冷媒配管5及び内部冷媒配管32を介して冷媒分配器31に流入し、冷媒分配器31によって各伝熱管30に分配される。各伝熱管30は、複数の放熱フィンに接続されており、冷媒分配器31により各伝熱管30に分配された冷媒は、各伝熱管30を流れながら、この放熱フィンを介して空気と熱交換する。The
室内熱交換器3及び室外熱交換器4が蒸発器として機能する場合、絞り装置2から送出された気液二相状態の冷媒が、絞り装置2に接続された冷媒分配器31に流入し、冷媒分配器31により各伝熱管30に分配され、各伝熱管30を流れながら空気と熱交換する。冷媒が複数の伝熱管30に分配されることにより、各伝熱管30を流れる冷媒の流量が低減して、冷媒の圧力損失が低減し、蒸発器である室内熱交換器3及び室外熱交換器4の熱交換効率が向上する。気液二相状態の冷媒が空気と熱交換すると、この冷媒に含まれた液相冷媒が蒸発し、気相冷媒に変化する。これにより、冷媒は、伝熱管を流れている途中で気液二相状態から熱伝達率が極めて小さい気相単相状態に変化する。各伝熱管30を流れる冷媒は、気相単相状態に変化した後、圧縮機1に接続された冷媒分配器31において合流し、この冷媒分配器31から圧縮機1に送出される。When the
各伝熱管30内の冷媒が気相単相状態で流れる区間、すなわち熱交換効率が低い区間の長さのばらつきを小さくすることにより、蒸発器の熱交換効率を向上させることができる。冷媒が気相単相状態で流れる区間の長さのばらつきは、各伝熱管30における冷媒の熱負荷のばらつきを小さくすることにより小さくすることができる。伝熱管30における冷媒の熱負荷は、伝熱管30を流れる冷媒の質量流量と、伝熱管30の入口における冷媒のエンタルピーと出口における冷媒のエンタルピーとの差と、の積に等しい。従って、各伝熱管30における冷媒の熱負荷のばらつきは、各伝熱管30を流れる冷媒の質量流量のばらつきを小さくすることにより小さくすることができる。本実施の形態に係る冷媒分配器31は、各伝熱管30を流れる冷媒の質量流量のばらつきを小さくすることにより、各伝熱管30における冷媒の熱負荷のばらつきを小さくし、各伝熱管30内の冷媒が気相単相状態で流れる区間の長さのばらつきを小さくして、蒸発器の熱交換効率を向上させる。The heat exchange efficiency of the evaporator can be improved by reducing the variation in the length of the section in which the refrigerant flows in a single-phase gas state in each
図4(A)は、主冷媒配管5を介して絞り装置2に接続された内部冷媒配管32と、この内部冷媒配管32に接続された冷媒分配器31と、の斜視図である。内部冷媒配管32は、主冷媒配管5に接続され、直線形状を有する接続部39と、接続部39の下流に位置し、U字形状を有する湾曲部40と、湾曲部40の下流に位置し、直線形状を有する直管部41と、を備えている。直管部41の下流側端部は、冷媒分配器31に接続されている。絞り装置2から主冷媒配管5を介して内部冷媒配管32に流入した気液二相状態の冷媒は、接続部39、湾曲部40及び直管部41をこの順番に通過し、冷媒分配器31に流入する。図4(B)は、接続部39及び直管部41の延在方向に垂直な切断面で内部冷媒配管32を切断した内部冷媒配管32の横断面図である。理解を容易にするため、図4(A)及び図4(B)に示すXYZ直交座標系を設定する。Z軸は、重力方向gに平行に設定されている。X軸は、Z軸に垂直に、かつ、接続部39の軸心39aと直管部41の軸心41aとを通る直線TLに平行に設定されている。Y軸は、X軸及びZ軸に垂直に設定されている。
Figure 4 (A) is a perspective view of the internal refrigerant piping 32 connected to the
気液二相状態の冷媒が内部冷媒配管32を流れているとき、この冷媒に含まれた気相冷媒は内部冷媒配管32の中心部を流れ、この冷媒に含まれた液相冷媒は、液膜状態で内部冷媒配管32の内壁に沿って流れる。但し、気相冷媒の密度と液相冷媒の密度との間に差があるため、気相冷媒の流速と液相冷媒の流速との間に差がある。これにより、気相冷媒と液相冷媒との界面において、液膜状態の液相冷媒にせん断応力が作用し、液膜から液滴がちぎれて飛散する。このため、内部冷媒配管32の中心部には、気相冷媒と共に、液滴状態の液相冷媒が多数存在している。When the refrigerant in a gas-liquid two-phase state flows through the internal
気液二相状態の冷媒が湾曲部40を流れているとき、冷媒に遠心力が加わり、冷媒に含まれた液相冷媒がこの遠心力の方向に偏る。すなわち、内部冷媒配管32の内壁に付着した液相冷媒の液膜の厚さが不均一になる。これにより、湾曲部40を通過した冷媒は、冷媒に含まれた液相冷媒が+X軸方向に偏った状態で直管部41に流入する。When the gas-liquid two-phase refrigerant flows through the
冷媒が直管部41を流れているとき、内壁に付着した液相冷媒の液膜の厚さを均一にする二次流れが生じ、液相冷媒の偏りが小さくなる。直管部41が十分に長ければ、冷媒が直管部41を流れている間に液相冷媒の偏りが解消し、冷媒が、液相冷媒が偏っていない状態で冷媒分配器31に流入する。しかしながら、本実施の形態では、構造上の制約により、直管部41が、液相冷媒の偏りを解消するために必要な長さより短い。このため、冷媒は、液相冷媒が+X軸方向に偏った状態で冷媒分配器31に流入する。When the refrigerant flows through the
冷媒分配器31は、図5(A)に示すように、内部冷媒配管32に接続された入口管50と、入口管50に接続された混合部51と、混合部51に接続された複数の出口管52と、混合部51に接続されたくぼみ部53と、を備えている。As shown in FIG. 5(A), the
入口管50の上流側端部は、内部冷媒配管32の直管部41に接続されており、入口管50の下流側端部は、混合部51の上流側端部51aに形成された流入口510に接続されている。つまり、内部冷媒配管32は、入口管50を介して流入口510に接続されている。混合部51の上流側端部51aは、第1端部の一例である。入口管50の内径は、流入口510の内径と、内部冷媒配管32の直管部41の内径と、に等しい。絞り装置2から送出された気液二相状態の冷媒は、主冷媒配管5及び内部冷媒配管32を介して入口管50に流入する。内部冷媒配管32から入口管50に流入した冷媒は、入口管50から流入口510を介して混合部51に流入する。The upstream end of the
混合部51は、中空であり、円筒形状を有している。混合部51の下流側端部51bには、出口管52及びくぼみ部53が接続されている。混合部51の下流側端部51bは、上流側端部51aの反対側の端部であり、第2端部の一例である。冷媒分配器31は、伝熱管30の本数と同じ8本の出口管52を備えており、これらの出口管52は、上述した8本の伝熱管30に接続されている。各出口管52は、互いに異なる伝熱管30に接続されている。具体的に、各出口管52の下流側端部が、伝熱管30に接続されている。各出口管52の上流側端部は、混合部51の下流側端部51bに形成された複数の流出口511の何れかに接続されている。つまり、各伝熱管30は、各出口管52を介して各流出口511に接続されている。入口管50から混合部51に流入した冷媒は、混合部51から各流出口511を介して各出口管52に送出される。すなわち、混合部51に流入した冷媒は、各出口管52に分配される。混合部51から各出口管52に流入した冷媒は、各出口管52から、各出口管52に接続された伝熱管30に送出される。これにより、冷媒分配器31に流入した気液二相状態の冷媒が、各伝熱管30に分配される。The mixing
くぼみ部53の内部の空間は、混合部51に形成されたくぼみに相当する。くぼみ部53は、混合部51の下流側端部51bに形成された、入口管50及び流入口510に対向する円形の開口部51cを介して混合部51に連通している。すなわち、混合部51が有するくぼみであるくぼみ部53の内部の空間は、混合部51の下流側端部51bに、入口管50及び流入口510に対向して形成されている。くぼみ部53は、混合部51の開口部51cに接続された円筒に中空の円錐が連設された形状を有している。流入口510から送出された冷媒の一部は、くぼみ部53の内部空間に流入した後、くぼみ部53から混合部51に流入する。The space inside the
上述したように、気液二相状態の冷媒は、この冷媒に含まれた液相冷媒が+X軸方向に偏った状態で冷媒分配器31に流入する。このため、何も対策しないとすれば、冷媒分配器31の各流出口511から各出口管52を介して送出される液相冷媒の量にばらつきが生じる。具体的に、各出口管52は、図5(B)に示すように、X軸方向における位置が互いに異なっており、何も対策しないとすれば、X座標の大きい出口管52ほど、送出される液相冷媒の量が多くなる。以下、何も対策しない場合に送出される液相冷媒の量が最も多い出口管52である、X座標が最も大きい出口管52を、「基準出口管52a」と称し、他の出口管52と区別する。但し、基準出口管52aと他の出口管52とを互いに区別する必要が無い場合、これらをまとめて単に「出口管52」と称する。As described above, the refrigerant in the gas-liquid two-phase state flows into the
本実施の形態では、図6に示す流入口510の内径をDi[mm]、内部冷媒配管32から入口管50に流入した気液二相状態の冷媒の質量流量をG[kg/h]、この冷媒の気相密度をρg[kg/m3]、この冷媒の液相密度をρl[kg/m3]とすると、混合部51の高さh[mm]は、下記の数式1を満たしている。図6は、冷媒分配器31を図5(B)に示すVI-VI線で切断した断面図である。混合部51の高さhは、混合部51の内部空間における混合部51の上流側端部51aと下流側端部51bとの間の距離である。気液二相状態の冷媒の気相密度ρgは、この冷媒に含まれた気相冷媒の密度であり、この冷媒の液相密度ρlは、この冷媒に含まれた液相冷媒の密度である。より具体的に、本実施の形態では、混合部51の高さhが、2.5[mm]以上であり、かつ、4[mm]以下であった。後述するように、このような構成によれば、入口管50に流入した気液二相状態の冷媒の流量、種類及び温度にかかわらず、各流出口511から各出口管52を介して送出される冷媒の量のばらつきを小さくすることができる。
In this embodiment, assuming that the inner diameter of the
また、本実施の形態では、くぼみ部53の内部の空間である混合部51に形成されたくぼみの直径Dc[mm]が、流入口510の内径Diより大きい。なお、混合部51に形成されたくぼみの直径Dcは、くぼみ部53が接続された、混合部51に形成された開口部51cの直径に等しい。後述するように、このような構成によれば、各流出口511から各出口管52を介して送出される冷媒の量のばらつきを小さくすることができる。In addition, in this embodiment, the diameter Dc [mm] of the recess formed in the
また、本実施の形態では、混合部51に形成されたくぼみと流出口511の軸心QQとの間の距離である第1距離Li[mm]が、流出口511の軸心QQと混合部51の側壁51dとの間の距離である第2距離Lo[mm]より大きい。各流出口511の軸心QQは、各流出口511に接続された出口管52の軸心と同じである。なお、本実施の形態では、図5(B)に示すように、混合部51の下流側端部51bは円形であり、各流出口511及び各出口管52は、くぼみ部53から混合部51の下流側端部51bの径方向外側へ離れて配置されている。具体的に、8本の出口管52及び各出口管52が接続された流出口511は、くぼみ部53の軸心を中心とする1つの円の円周上に配置されている。また、混合部51の軸心がくぼみの軸心と同じである。従って、各流出口511の軸心QQとくぼみとの間の距離は互いに同一であり、各流出口511の軸心QQと混合部51の側壁51dとの間の距離は互いに同一である。すなわち、各流出口511の第1距離Li及び第2距離Loは、互いに同一である。In addition, in this embodiment, the first distance Li [mm], which is the distance between the recess formed in the
このような構成によれば、冷媒分配器31を製造する際の加工を容易にし、製造コストを抑制することができる。具体的に、一例として冷媒分配器31の素材が銅、アルミニウム等の金属素材である場合、この金属素材をドリルで削ることにより混合部51のくぼみが形成される。このとき、流出口511と混合部51のくぼみとの間の距離が短いほど、流出口511と混合部51のくぼみとの間に存在する金属素材の量が少なくなり、加工が困難になって製造コストが増大する。本実施の形態では、第1距離Liが第2距離Loより大きいことにより、流出口511と混合部51のくぼみとの間の距離が十分に大きく、加工が容易になり、製造コストが抑制されている。なお、冷媒分配器31の素材は、金属素材に限定されず、樹脂などの任意の素材であってよい。また、冷媒分配器31の製造方法は、上述した方法に限定されず、プレス成形、一体成形などの任意の方法であってよい。
According to such a configuration, the processing when manufacturing the
以下、冷媒分配器31による冷媒の分配について、コンピュータを用いて行われた、冷媒分配器31の内部における冷媒の流れのシミュレーションの結果を用いて説明する。このシミュレーションでは、気液二相状態の冷媒が、この冷媒に含まれた液相冷媒が+X軸方向に偏った状態で入口管50に流入したものとする。このシミュレーションは、混合部51のくぼみの直径Dc=7[mm]、流入口510の内径Di=6[mm]、第1距離Li=8.5[mm]、第2距離Lo=2.5[mm]という条件の下で行われた。シミュレーションでは、別段の記載が無い限り、R290、すなわちプロパンを冷媒として使用した。シミュレーションにおける冷媒の温度は、10[℃]である。The distribution of refrigerant by the
図7は、シミュレーションによって求められた、入口管50に流入した冷媒の質量流量Gが50[kg/h]、100[kg/h]、150[kg/h]又は200[kg/h]である場合における、混合部51の高さhと、基準出口管52aの液相冷媒分配率と、の関係を示している。基準出口管52aの液相冷媒分配率は、各流出口511から各出口管52を介して送出される液相冷媒の質量流量の総和に対する基準出口管52aが接続された流出口511から基準出口管52aを介して送出される液相冷媒の質量流量の割合である。8本の出口管52のうち何も対策しない場合に送出される液相冷媒の量が最も大きい基準出口管52aの液相冷媒分配率が小さくなると、基準出口管52aから液相冷媒の偏りの方向と反対の-X軸方向に離れて配置された他の出口管52の液相冷媒分配率が大きくなり、各流出口511から送出される冷媒の量のばらつきが小さくなる。7 shows the relationship between the height h of the mixing
図7において、混合部51の高さhと基準出口管52aの液相冷媒分配率との関係を示す折れ線は、冷媒の質量流量Gの値にかかわらず、下に凸な形状を有している。このことから明らかなように、基準出口管52aの液相冷媒分配率は、混合部51の高さhが特定の値であるときに最小値になり、高さhが当該特定の値より小さいときと大きいときとの何れにおいても、当該最小値より大きくなる。このため、混合部51の高さhを適切な値にすることにより、基準出口管52aの液相冷媒分配率を小さくし、各流出口511から送出される冷媒の量のばらつきを小さくすることができる。7, the broken line showing the relationship between the height h of the mixing
図8は、気液二相状態の冷媒が、冷媒に含まれた液相冷媒CCが+X軸方向に偏った状態で冷媒分配器31に流入した場合における冷媒分配器31の内部の冷媒の流れの一例を示している。図8は、冷媒分配器31を、入口管50の軸心を包含し、かつ、Y軸方向に垂直な切断面で切断した冷媒分配器31の縦断面を示している。図8中、矢印AAは冷媒に含まれた液相冷媒CCの流れを示し、矢印BBは冷媒に含まれた気相冷媒の流れを示す。気相冷媒は、矢印BBで示すように、入口管50の中心部を流れ、流入口510から送出された後にくぼみ部53に流入し、くぼみ部53の内壁に衝突して、混合部51の開口部51cの周方向に拡散する。その後、気相冷媒は、くぼみ部53の内壁に沿って流れ、混合部51に流入する。混合部51に流入した気相冷媒は、液膜状態で入口管50の内壁に沿って流れて流入口510から混合部51に流入した液相冷媒CCと混合部51の内部で衝突する。気相冷媒は、液相冷媒CCと衝突した後、混合部51の下流側端部51bに沿って、混合部51の側壁51dに向かって流れる。
Figure 8 shows an example of the flow of refrigerant inside the
図9(A)~図9(C)は、冷媒分配器31を、入口管50の軸心を包含し、かつ、Y軸方向に垂直な切断面で切断した冷媒分配器31の縦断面を示している。図9(A)は、基準出口管52aの液相冷媒分配率が抑制されている場合における冷媒分配器31の内部の冷媒の流れの一例を示している。図9(A)の例では、混合部51の内部で気相冷媒が液相冷媒CCと衝突することにより、液相冷媒CCが混合部51の上流側端部51aに押し付けられている。押し付けられた液相冷媒CCは、矢印AAで示すように、上流側端部51aに沿って流れ、混合部51の側壁51dに到達した後、側壁51dに沿って流れ、混合部51の下流側端部51bに到達し、流出口511から基準出口管52aへ送出される。液相冷媒CCは、混合部51の上流側端部51a及び側壁51dに沿って流れている間に、混合部51の下流側端部51bの周方向に拡散する。これにより、+X軸方向に偏った状態で混合部51に流入した液相冷媒CCの一部が-X軸方向に移動し、基準出口管52aの液相冷媒分配率が小さくなり、各流出口511から送出される液相冷媒CCの量のばらつきが小さくなる。9(A) to 9(C) show longitudinal cross-sections of the
図9(B)は、混合部51の高さhが小さすぎることにより基準出口管52aの液相冷媒分配率が抑制されていない場合における冷媒分配器31の内部の冷媒の流れの一例を示している。図9(B)の例では、混合部51の内部の空間において液相冷媒CCが占める割合が、図9(A)の例に比べて高い。このため、図9(B)の例では、混合部51の内部で液相冷媒CCに衝突した後に混合部51の側壁51dに向かって流れる気相冷媒の流量が、図9(A)の例に比べて小さく、混合部51の側壁51dに向かって流れた気相冷媒は、矢印BBで示すように、混合部51の下流側端部51bに沿って流れた後、基準出口管52aに流入する方向へ曲がる。これにより、流入口510から流入した液相冷媒CCの一部が、基準出口管52aに流入する方向へ曲がった気相冷媒に引きずられ、混合部51の上流側端部51a及び側壁51dに沿って流れることなく、基準出口管52aに直接流入する。9(B) shows an example of the flow of refrigerant inside the
図9(C)は、混合部51の高さhが大きすぎることにより基準出口管52aの液相冷媒分配率が抑制されていない場合における冷媒分配器31の内部の冷媒の流れの一例を示している。図9(C)の例では、流入口510から流入した後、くぼみ部53に流入することなく混合部51の側壁51dに向かって流れる気相冷媒の量が、図9(A)の例に比べて多い。このため、気相冷媒から液相冷媒CCに加わる、液相冷媒CCを混合部51の上流側端部51aに押し付ける力が、図9(A)の例に比べて小さい。これにより、液相冷媒CCは、図9(C)に示すように、流入口510から混合部51に流入した後、混合部51の上流側端部51a及び側壁51dに沿って流れることなく、基準出口管52aに直接流入する。9(C) shows an example of the flow of refrigerant inside the
図9(B)及び図9(C)の例では、流入口510から流入した液相冷媒CCが基準出口管52aに直接流入するため、液相冷媒CCが、流出口511から基準出口管52aへ送出される前に混合部51の下流側端部51bの周方向に拡散せず、基準出口管52aの液相冷媒分配率が抑制されず、各流出口511から送出される液相冷媒CCの量のばらつきも抑制されない。これに対し、図9(A)の例では、液相冷媒CCが基準出口管52aに直接流入することが抑制されており、基準出口管52aの液相冷媒分配率が抑制され、各流出口511から送出される液相冷媒CCの量のばらつきが抑制されている。9(B) and 9(C), the liquid-phase refrigerant CC flowing in from the
混合部51の高さhが、液相冷媒CCが基準出口管52aに直接流入する値であるとき、内部冷媒配管32の湾曲部40において冷媒に遠心力が加わった場合のみならず、冷媒に、冷媒の流れの方向に対して平行ではない方向に重力が作用した場合にも、各流出口511から送出される液相冷媒CCの量にばらつきが生じる。具体的に、入口管50の軸心が重力方向gに対して傾いている場合、入口管50の内部を流れる冷媒に、冷媒の流れの方向に対して平行ではない方向に重力が加わり、冷媒に含まれた液相冷媒CCが偏る。液相冷媒CCが重力の作用により偏った状態で冷媒が流入口510から混合部51に流入したとき、液相冷媒CCが基準出口管52aに直接流入した場合、各流出口511から送出される液相冷媒CCの量にばらつきが生じる。液相冷媒CCが基準出口管52aに直接流入することを抑制すれば、入口管50の軸心の重力方向gに対する傾きに起因する各流出口511から送出される液相冷媒CCの量のばらつきが小さくなる。When the height h of the mixing
なお、冷媒分配器31を室内熱交換器3又は室外熱交換器4の内部に配置する際、入口管50の軸心が重力方向gに平行になるように冷媒分配器31を取り付ければ、上述した重力の作用に起因する液相冷媒CCの偏りは生じない。しかしながら、実際には、入口管50の軸心が重力方向gに完全に平行になるように冷媒分配器31を取り付けることは困難であり、冷媒分配器31は、通常、入口管50の軸心が重力方向gに対してわずかに傾いた状態で取り付けられる。When the
図8に戻り、くぼみ部53の内部の空間である混合部51のくぼみの直径Dcが、流入口510の内径Diより小さい場合、くぼみ部53から混合部51に流入した気相冷媒が流入口510から混合部51に流入した液相冷媒CCに接触する面積が小さい。これにより、気相冷媒が液相冷媒CCを混合部51の上流側端部51aに押し付ける力が小さく、液相冷媒CCが基準出口管52aに直接流入し易い。本実施の形態では、混合部51のくぼみの直径Dcが、流入口510の内径Diより大きくなるように構成されている。このような構成によれば、くぼみ部53から混合部51に流入した気相冷媒が流入口510から混合部51に流入した液相冷媒CCに接触する面積が大きく、気相冷媒が液相冷媒CCを混合部51の上流側端部51aに押し付ける力が大きい。これにより、液相冷媒CCが基準出口管52aに直接流入することが抑制され、基準出口管52aの液相冷媒分配率が抑制され、各流出口511から送出される液相冷媒CCの量のばらつきが小さくなる。Returning to FIG. 8, when the diameter Dc of the depression of the mixing
図10は、シミュレーションによって求められた、混合部51の高さhが2[mm]、3[mm]、4[mm]又は5[mm]である場合における、内部冷媒配管32から入口管50に流入した気液二相状態の冷媒の質量流量Gと、基準出口管52aの液相冷媒分配率と、の関係を示している。図10に示すように、混合部51の高さhにかかわらず、冷媒の質量流量Gが大きいほど、基準出口管52aの液相冷媒分配率が小さい。冷媒の質量流量Gが大きいほど、冷媒に含まれた気相冷媒の速度と液相冷媒CCの速度との差が大きく、気相冷媒の動圧と液相冷媒CCの動圧との差が大きい。気相冷媒の動圧と液相冷媒CCの動圧との差が大きいほど、くぼみ部53から混合部51に流入した気相冷媒と流入口510から混合部51に流入した液相冷媒CCとが衝突したときに、気相冷媒が液相冷媒CCを混合部51の上流側端部51aに押し付ける力が大きい。気相冷媒が液相冷媒CCを混合部51の上流側端部51aに押し付ける力が大きいほど、液相冷媒CCが基準出口管52aに直接流入することが抑制され、基準出口管52aの液相冷媒分配率が小さくなる。
Figure 10 shows the relationship between the mass flow rate G of the refrigerant in a gas-liquid two-phase state flowing from the internal
図11は、シミュレーションによって求められた、使用された冷媒の種類がR290とR134A、すなわち1,1,1,2-テトラフルオロエタンである場合における、混合部51の高さhと、基準出口管52aの液相冷媒分配率と、の関係を示している。図11の例において、冷媒の質量流量Gは、50[kg/h]である。温度が互いに同一である場合、R134Aの気相密度ρgに対する液相密度ρlの割合である密度比ρl/ρgは、R290の密度比ρl/ρgより大きい。図11に示すように、冷媒の種類が密度比ρl/ρgの大きいR134Aである場合の方が、冷媒の種類が密度比ρl/ρgの小さいR290である場合よりも、基準出口管52aの液相冷媒分配率が最小値になる混合部51の高さhが大きく、当該最小値が小さい。冷媒の密度比ρl/ρgが大きいほど、気相冷媒の速度と液相冷媒CCの速度との差が大きく、気相冷媒の動圧と液相冷媒CCの動圧との差が大きい。気相冷媒の動圧と液相冷媒CCの動圧との差が大きいほど、液相冷媒CCが基準出口管52aに直接流入することが抑制され、基準出口管52aの液相冷媒分配率が小さくなる。
FIG. 11 shows the relationship between the height h of the mixing
入口管50から送出される冷媒の質量流束、すなわち単位面積当たりの質量流量が大きいほど、基準出口管52aの液相冷媒分配率は小さい。冷媒の質量流束は、冷媒の質量流量Gに比例し、入口管50の内径Diの二乗に反比例する。The larger the mass flux of the refrigerant discharged from the
以上説明したように、基準出口管52aの液相冷媒分配率は、混合部51の高さh、冷媒の質量流量G、冷媒の密度比ρl/ρg及び冷媒の質量流束に依存する。このことを踏まえ、シミュレーションの結果を近似することにより、基準出口管52aの液相冷媒分配率Xを表す下記の数式2が得られた。
As described above, the liquid-phase refrigerant distribution ratio of the
シミュレーションの結果によれば、混合部51の高さh、冷媒の質量流量G、冷媒の種類及び冷媒の温度にかかわらず、基準出口管52aの液相冷媒分配率Xが0.13より大きい場合、入口管50から送出された液相冷媒CCの一部が基準出口管52aに直接流入し、基準出口管52aの液相冷媒分配率Xが0.13より小さい場合、液相冷媒CCが基準出口管52aに直接流入することはなかった。上記の数式2で表される基準出口管52aの液相冷媒分配率Xが0.13より小さくなる混合部51の高さhの範囲は、上記の数式1で表される。According to the results of the simulation, regardless of the height h of the mixing
上述したように、本実施の形態では、混合部51の高さhが、数式1を満たしている。換言すれば、混合部51の高さhが、数式1で表される範囲内の値である。これにより、上記の数式2で表される基準出口管52aの液相冷媒分配率Xが0.13より小さくなり、冷媒の質量流量G、冷媒の種類及び冷媒の温度にかかわらず、冷媒に含まれた液相冷媒CCが基準出口管52aに直接流入することが抑制される。換言すれば、混合部51の高さhが数式1を満たしているため、混合部51は、流入口510から流入した冷媒を、冷媒の質量流量G、冷媒の種類及び冷媒の温度にかかわらず、混合部51の上流側端部51a及び側壁51dに沿って流れるように誘導することにより混合部51の下流側端部51bの周方向に拡散した後、流出口511から送出する。このような構成によれば、冷媒の質量流量G、冷媒の種類及び冷媒の温度にかかわらず、各流出口511から送出される液相冷媒CCの量のばらつきが小さくなる。また、液相冷媒CCが基準出口管52aに直接流入することが抑制されることにより、入口管50の軸心の重力方向gに対する傾きに起因する各流出口511から送出される液相冷媒CCの量のばらつきが小さくなる。As described above, in this embodiment, the height h of the mixing
コンピュータを用いて、出口管52の本数、流入口510の内径Di、混合部51のくぼみの直径Dc、第1距離Li及び第2距離Loといったパラメータを様々な値に設定した場合における混合部51の高さhが数式1を満たしているときの冷媒分配器31の内部の冷媒の流れのシミュレーションを行ったところ、これらのパラメータの値にかかわらず、液相冷媒CCが基準出口管52aに直接流入することが抑制されていた。すなわち、混合部51の高さhが数式1を満たしている場合、出口管52の本数、流入口510の内径Di、混合部51のくぼみの直径Dc、第1距離Li及び第2距離Loにかかわらず、液相冷媒CCが基準出口管52aに直接流入することが抑制される。さらに、混合部51の高さhを、数式1を満たす範囲で様々な値に設定して同様のシミュレーションを行ったところ、混合部51の高さhが2.5[mm]以上であり、かつ、4[mm]以下であるときに、上述の各パラメータの値にかかわらず、液相冷媒CCが基準出口管52aに直接流入することが顕著に抑制されていた。上述したように、本実施の形態では、混合部51の高さhが、2.5[mm]以上であり、かつ、4[mm]以下である。このような構成によれば、冷媒の質量流量G、冷媒の種類、冷媒の温度、出口管52の本数、流入口510の内径Di、混合部51のくぼみの直径Dc、第1距離Li及び第2距離Loにかかわらず、各流出口511から送出される液相冷媒CCの量のばらつきが小さくなる。A computer was used to simulate the flow of refrigerant inside the
以上説明したように、本実施の形態において、混合部51の高さhは、上記の数式1を満たす。これにより、混合部51は、流入口510から流入した冷媒を、混合部51の上流側端部51aと混合部51の側壁51dとに沿って流れるように誘導して下流側端部51bの周方向に拡散した後、流出口511から送出する。このような構成によれば、流入口510から流入した気液二相状態の冷媒の流量、種類及び温度にかかわらず、各流出口511から送出される冷媒の量のばらつきが小さくなる。これにより、各流出口511から、各流出口511に接続された各出口管52を介して伝熱管30に分配される冷媒の量のばらつきが、冷媒の流量、種類及び温度にかかわらず、小さくなる。すなわち、このような構成によれば、複数の伝熱管30に冷媒を分配する際に、冷媒の流量、種類及び温度にかかわらず、各伝熱管30に分配される冷媒の量のばらつきを小さくすることができる。As described above, in this embodiment, the height h of the mixing
冷媒分配器31は、各伝熱管30に分配される冷媒の量のばらつきを小さくすることにより、各伝熱管30における冷媒の熱負荷のばらつきを小さくし、各伝熱管30内の冷媒が気相単相状態で流れる区間のばらつきを小さくする。これにより、冷媒分配器31を備え、蒸発器として機能する室内熱交換器3及び室外熱交換器4の熱交換効率が向上し、室内熱交換器3及び室外熱交換器4を備える空気調和機100の空調効率が向上する。The
また、本実施の形態では、混合部51のくぼみの直径Dcが、流入口510の内径Diより大きい。このような構成によれば、各流出口511から送出される冷媒の量のばらつきを小さくすることができる。In addition, in this embodiment, the diameter Dc of the recess in the
また、本実施の形態では、流出口511は、混合部51に形成されたくぼみから混合部51の下流側端部51bの径方向外側へ離れて配置されている。混合部51のくぼみと流出口511の軸心QQとの間の距離である第1距離Liが、流出口511の軸心QQと混合部51の側壁51dとの間の距離である第2距離Loより大きい。このような構成によれば、冷媒分配器31を製造する際の加工を容易にし、製造コストを抑制することができる。In addition, in this embodiment, the
なお、本実施の形態では、混合部51のくぼみの直径Dcが、流入口510の内径Diより大きいものとして説明したが、これは一例に過ぎない。混合部51のくぼみの直径Dcは、流入口510の内径Di以下であってもよい。In this embodiment, the diameter Dc of the recess in the
なお、本実施の形態では、第1距離Liが第2距離Loより大きいものとして説明したが、これは一例に過ぎない。第1距離Liは、第2距離Lo以下であってもよい。In the present embodiment, the first distance Li is described as being greater than the second distance Lo, but this is merely an example. The first distance Li may be equal to or less than the second distance Lo.
なお、本実施の形態では、混合部51の高さhが、2.5[mm]以上であり、かつ、4[mm]以下であるものとして説明したが、これは一例に過ぎず、混合部51の高さhは、数式1を満たす任意の値であってよい。In this embodiment, the height h of the mixing
(実施の形態2)
以下、冷媒分配器31の内部における冷媒の圧力損失を低減する本開示の実施の形態2について、実施の形態1との相違点を中心に説明する。
(Embodiment 2)
Hereinafter, a second embodiment of the present disclosure that reduces the pressure loss of the refrigerant inside the
蒸発器として機能する室内熱交換器3及び室外熱交換器4が備える冷媒分配器31の内部において冷媒の圧力損失が発生すると、蒸発器から圧縮機1に流入する気相冷媒の圧力が低下する。これにより、圧縮機1に流入した低圧の気相冷媒を高圧の気相冷媒に変化させるために気相冷媒に与えなければならないエネルギーが増大し、このエネルギーを供給するために、圧縮機1の周波数を上げる必要が生じる。圧縮機1の周波数を上げると、空気調和機100の省エネルギー性能が低下する。When pressure loss of the refrigerant occurs inside the
冷媒の気相密度ρgが小さいほど、気相状態の冷媒の流速が大きく、冷媒分配器31の内部における冷媒の圧力損失が大きい。冷媒の気相密度ρgが20[kg/m3]以下である場合、冷媒分配器31の内部における冷媒の圧力損失に起因する空気調和機100の省エネルギー性能の低下が、無視できないほど大きい。本実施の形態において、冷媒の気相密度ρgは、20[kg/m3]以下である。
The smaller the gas phase density ρg of the refrigerant, the greater the flow velocity of the refrigerant in the gas phase and the greater the pressure loss of the refrigerant inside the
本実施の形態において、混合部51の高さhは、上記の数式1を満たし、かつ、10/3[mm]より大きく、かつ、4[mm]以下である。後述するように、このような構成によれば、冷媒分配器31の内部における冷媒の圧力損失を低減し、空気調和機100の省エネルギー性能を向上させることができる。In this embodiment, the height h of the mixing
以下、冷媒分配器31の内部における冷媒の圧力損失の低減について、コンピュータを用いて行われた、気相単相状態の冷媒が入口管50に流入した場合の冷媒分配器31の内部における冷媒の流れのシミュレーションの結果を用いて説明する。このシミュレーションは、混合部51のくぼみの直径Dc=7[mm]、流入口510の内径Di=6[mm]、第1距離Li=8.5[mm]、第2距離Lo=2.5[mm]という条件の下で行われた。このシミュレーションでは、R290を冷媒として使用した。シミュレーションにおける冷媒の温度は、10[℃]である。
The following describes the reduction in pressure loss of the refrigerant inside the
図12は、シミュレーションによって求められた、入口管50に流入した気相単相状態の冷媒の質量流量Gが50[kg/h]、100[kg/h]、150[kg/h]又は200[kg/h]である場合における、混合部51の高さhと、冷媒分配器31の内部における冷媒の圧力損失ΔP[kPa]と、の関係を示している。冷媒分配器31の内部における冷媒の圧力損失ΔPは、入口管50に流入したときの冷媒の圧力と出口管52から送出されたときの冷媒の圧力との差である。図12に示すように、冷媒の質量流量Gにかかわらず、混合部51の高さhが大きいほど、冷媒の圧力損失ΔPが小さい。
Figure 12 shows the relationship between the height h of the mixing
冷媒の圧力損失ΔPは、冷媒の速度の二乗に比例する。冷媒の速度は、冷媒の質量流量Gに比例し、冷媒の気相密度ρgの平方根に反比例する。このため、冷媒の圧力損失ΔPは、下記の数式3により表すことができる。数式3中、f(h)は、混合部51の高さhを変数とする関数である。
The pressure loss ΔP of the refrigerant is proportional to the square of the velocity of the refrigerant. The velocity of the refrigerant is proportional to the mass flow rate G of the refrigerant and inversely proportional to the square root of the gas phase density ρg of the refrigerant. Therefore, the pressure loss ΔP of the refrigerant can be expressed by the following
シミュレーションの結果を近似することにより、上述の関数f(h)を表す下記の数式4が得られた。By approximating the simulation results, the following equation 4 was obtained, which represents the above function f(h).
上記の数式3から明らかなように、関数f(h)の値が小さいほど、冷媒の圧力損失ΔPが小さい。上記の数式4から明らかなように、混合部51の高さhが大きいほど、関数f(h)の値が小さい。従って、混合部51の高さhが大きいほど、冷媒の圧力損失ΔPが小さい。混合部51の高さhが大きいほど、流入口510から流入した冷媒が混合部51の内部で曲がって各流出口511へ流入する際の冷媒の曲がりの度合いが小さい。すなわち、混合部51の高さhが大きいほど、冷媒が冷媒分配器31の内部を流れ易い。このため、混合部51の高さhが大きいほど、冷媒の圧力損失ΔPが小さい。以下、混合部51の高さhが無限大である場合の冷媒の圧力損失ΔPを、基準圧力損失と称する。また、以下、基準圧力損失に対する冷媒の圧力損失ΔPの割合を圧力損失比率と称する。As is clear from the
混合部51の高さhが大きくなるほど、混合部51の高さhが単位量だけ大きくなった際の関数f(h)の値の増加量が逓減する。このため、混合部51の高さhが大きくなるほど、混合部51の高さhが単位量だけ大きくなった際の冷媒の圧力損失ΔPの減少量が逓減する。
The larger the height h of the mixing
圧力損失比率が130%以内である場合、混合部51の高さhが単位量だけ大きくなった際の冷媒の圧力損失ΔPの減少量が極めて小さい。このため、圧力損失比率が130%以内である状態において、混合部51の高さhを大きくすることにより冷媒の圧力損失ΔPを減少させることは、極めて困難である。従って、冷媒の圧力損失ΔPは、圧力損失比率が130%以内である場合に、実質的に最小値となる。When the pressure loss ratio is within 130%, the amount of reduction in the refrigerant pressure loss ΔP when the height h of the mixing
シミュレーションの結果によれば、圧力損失比率は、混合部51の高さhが10/3[mm]より大きい場合に、130%以内になる。上述したように、本実施の形態では、混合部51の高さhが10/3[mm]より大きい。このような構成によれば、冷媒の圧力損失ΔPを実質的な最小値まで抑制することができる。これにより、空気調和機100の省エネルギー性能が向上する。なお、コンピュータを用いて、冷媒の質量流量G、冷媒の種類、冷媒の温度、出口管52の本数、入口管50の内径Di、混合部51のくぼみの直径Dc、第1距離Li及び第2距離Loといったシミュレーション条件を様々な条件に設定した場合における混合部51の高さhが10/3[mm]より大きいときの冷媒分配器31の内部の冷媒の流れのシミュレーションを行ったところ、これらのシミュレーション条件にかかわらず、圧力損失比率が130%以内であった。すなわち、混合部51の高さhが10/3[mm]より大きい場合、冷媒の質量流量G、冷媒の種類、冷媒の温度、出口管52の本数、入口管50の内径Di、混合部51のくぼみの直径Dc、第1距離Li及び第2距離Loにかかわらず、圧力損失比率が130%以内に抑制される。According to the results of the simulation, the pressure loss ratio is within 130% when the height h of the mixing
以上説明したように、本実施の形態では、混合部51の高さhが、10/3[mm]より大きい。このような構成によれば、冷媒分配器31の内部における冷媒の圧力損失ΔPを低減し、空気調和機100の省エネルギー性能を向上させることができる。As described above, in this embodiment, the height h of the mixing
なお、本実施の形態では、混合部51の高さhが、4[mm]以下であるものとして説明したが、これは一例に過ぎず、混合部51の高さhは、数式1を満たし、かつ、10/3[mm]より大きい任意の値であってよい。一例として、混合部51のくぼみの直径Dc=7[mm]、流入口510の内径Di=6[mm]、第1距離Li=8.5[mm]、第2距離Lo=2.5[mm]である場合、混合部51の高さhは、図13に示す領域FFに含まれる任意の値であってよい。図13の例では、冷媒としてR290が使用され、冷媒の温度は10[℃]である。図13中、混合部51の高さhが直線DDより小さい領域は、混合部51の高さhが10/3[mm]より小さい領域であり、混合部51の高さhが直線DDより大きい領域は、混合部51の高さhが10/3[mm]より大きい領域である。冷媒の質量流量Gが曲線EEより小さい領域は、混合部51の高さhが数式1を満たさない領域であり、冷媒の質量流量Gが曲線EEより大きい領域は、混合部51の高さhが数式1を満たす領域である。混合部51の高さhが直線DDより大きく、かつ、冷媒の質量流量Gが曲線EEより大きい領域FFは、混合部51の高さhが、数式1を満たし、かつ、10/3[mm]より大きい領域である。In the present embodiment, the height h of the mixing
(実施の形態3)
以下、冷媒分配器31が、気相冷媒を混合部51の上流側端部51aへ誘導する誘導部を備える本開示の実施の形態3について、実施の形態1との相違点を中心に説明する。
(Embodiment 3)
Hereinafter, a third embodiment of the present disclosure in which the
本実施の形態に係る冷媒分配器31は、図14(A)に示すように、混合部51の下流側端部51bに接続された誘導部54を備えている点において、実施の形態1に係る冷媒分配器31と相違している。なお、図14(A)では、理解を容易にするため、誘導部54に斜線を付している。誘導部54は、正面視において、混合部51及びくぼみ部53の軸心と軸心が同じ円環形状を有している。誘導部54は、くぼみ部53から混合部51の下流側端部51bの径方向外側へ離れて配置されている。すなわち、誘導部54は、くぼみ部53の内部の空間である混合部51に形成されたくぼみから混合部51の下流側端部51bの径方向外側へ離れて配置されている。また、誘導部54は、流出口511及び出口管52から混合部51の下流側端部51bの径方向内側へ離れて配置されている。
The
誘導部54は、図14(B)に示すように、混合部51の上流側端部51aに近づく方向に突出して設けられている。図14(B)は、本実施の形態に係る冷媒分配器31を図14(A)に示すA-A線で切断した断面図である。誘導部54は、混合部51の下流側端部51bに対して傾いた第1側壁54aと、混合部51の下流側端部51bに対して垂直な第2側壁54bと、を備えている。第1側壁54aは、誘導側壁の一例である。第2側壁54bは、第1側壁54aよりも混合部51の下流側端部51bの径方向外側に配置されている。As shown in FIG. 14(B), the
第1側壁54aは、混合部51の下流側端部51bに対して、45°以上であり90°未満である角度θをなしている。第1側壁54aは、内側端部60と、内側端部60から混合部51の下流側端部51bの径方向外側へ離れた外側端部61と、を有している。第1側壁54aの内側端部60は、混合部51の下流側端部51bに接続している。第1側壁54aの外側端部61は、第2側壁54bに接続している。第1側壁54aの外側端部61と混合部51の上流側端部51aとの間の距離である第3距離Lpは、第1側壁54aの内側端部60と混合部51の上流側端部51aとの間の距離である第4距離Lqよりも小さい。すなわち、第1側壁54aの外側端部61は、第1側壁54aの内側端部60よりも混合部51の上流側端部51aの近くに配置されている。The
図15は、気液二相状態の冷媒が、冷媒に含まれた液相冷媒CCが+X軸方向に偏った状態で本実施の形態に係る冷媒分配器31に流入した場合における冷媒分配器31の内部の冷媒の流れの一例を示している。図15は、冷媒分配器31を、入口管50の軸心を包含し、かつ、Y軸方向に垂直な切断面で切断した冷媒分配器31の縦断面を示している。図15中、矢印AAは液相冷媒CCの流れを示し、矢印BBは気相冷媒の流れを示す。くぼみ部53に流入した後、くぼみ部53から混合部51に流入した気相冷媒は、混合部51の内部において、流入口510から混合部51に流入した液相冷媒CCと衝突する。液相冷媒CCは、気相冷媒と衝突した後、矢印AAで示すように、混合部51の上流側端部51aに沿って、混合部51の側壁51dに向かって流れる。一方、気相冷媒は、液相冷媒CCと衝突した後、矢印BBで示すように、混合部51の下流側端部51bに沿って、混合部51の側壁51dに向かって流れ、誘導部54に到達する。15 shows an example of the flow of refrigerant inside the
誘導部54に到達した気相冷媒は、誘導部54の第1側壁54aに沿って、混合部51の下流側端部51bから上流側端部51aへ向かって流れる。すなわち、気相冷媒は、誘導部54の第1側壁54aによって、混合部51の下流側端部51bから上流側端部51aへ誘導される。これにより、気相冷媒の基準出口管52aへの流入が抑制され、液相冷媒CCが、流出口511に流入する気相冷媒に引きずられて基準出口管52aに直接流入することが抑制される。液相冷媒CCが基準出口管52aに直接流入することが抑制されることにより、基準出口管52aの液相冷媒分配率Xが抑制され、各流出口511から送出される液相冷媒CCの量のばらつきが小さくなる。The gas phase refrigerant that reaches the
このような構成によれば、上述した図9(B)の例のように、混合部51の高さhが、基準出口管52aの液相冷媒分配率Xを抑制するために必要な大きさよりも小さい場合であっても、誘導部54により気相冷媒の基準出口管52aへの流入が抑制される。これにより、液相冷媒CCが基準出口管52aに直接流入することが抑制され、基準出口管52aの液相冷媒分配率Xが抑制される。
According to this configuration, even if the height h of the mixing
上述したように、誘導部54の第1側壁54aは、混合部51の下流側端部51bに対して、45°以上であり90°未満である角度θをなしている。このような構成によれば、気相冷媒が第1側壁54aにより混合部51の上流側端部51aへ誘導されやすくなり、気相冷媒の基準出口管52aへの流出をより効果的に抑制できる。これにより、液相冷媒CCが基準出口管52aに直接流入することがより効果的に抑制され、基準出口管52aの液相冷媒分配率Xがより効果的に抑制され、各流出口511から送出される液相冷媒CCの量のばらつきをより効果的に抑制できる。As described above, the
以上説明したように、本実施の形態では、冷媒分配器31が、混合部51の下流側端部51bに接続された誘導部54により、混合部51に流入した気相冷媒を、混合部51の下流側端部51bから上流側端部51aへ誘導する。このような構成によれば、液相冷媒CCが基準出口管52aに直接流入することを抑制し、基準出口管52aの液相冷媒分配率Xを抑制して、各流出口511から送出される液相冷媒CCの量のばらつきを小さくすることができる。As described above, in this embodiment, the
なお、本実施の形態では、誘導部54が、混合部51の上流側端部51aに近づく方向に突出して設けられているものとして説明したが、これは一例に過ぎない。誘導部54を、図16に示すように、混合部51の上流側端部51aから遠ざかる方向に突出して設けてもよい。図16は、本変形例に係る冷媒分配器31を、入口管50の軸心を包含し、かつ、Y軸方向に垂直な切断面で切断した冷媒分配器31の縦断面図である。図16に示す変形例では、誘導部54の第2側壁54bが、第1側壁54aよりも混合部51の下流側端部51bの径方向内側に配置されている。本変形例では、上記実施の形態3と同様に、第1側壁54aは、混合部51の下流側端部51bに対して、45°以上であり90°未満である角度θをなしている。第1側壁54aの内側端部60は、第2側壁54bに接続している。第1側壁54aの外側端部61は、混合部51の下流側端部51bに接続している。本変形例では、上記実施の形態3と同様に、第1側壁54aの外側端部61と混合部51の上流側端部51aとの間の距離である第3距離Lpは、第1側壁54aの内側端部60と混合部51の上流側端部51aとの間の距離である第4距離Lqよりも小さい。すなわち、第1側壁54aの外側端部61は、第1側壁54aの内側端部60よりも混合部51の上流側端部51aの近くに配置されている。In this embodiment, the
なお、本実施の形態では、誘導部54の第2側壁54bが混合部51の下流側端部51bに対して垂直であるものとして説明したが、これは一例に過ぎない。誘導部54の第2側壁54bが、混合部51の下流側端部51bに対して90°未満の角度をなすように構成してもよい。In this embodiment, the
(変形例)
以上、本開示の実施の形態について説明したが、本開示は、上述した各実施の形態に限定されるものではなく、本開示の要旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。
(Modification)
Although the embodiments of the present disclosure have been described above, the present disclosure is not limited to the above-described embodiments, and various modifications are possible without departing from the gist of the present disclosure.
例えば、上記実施の形態1~3では、冷凍サイクル装置の具体例として空気調和機100を挙げて説明したが、これは一例に過ぎない。本開示に係る冷凍サイクル装置は、ヒートポンプ式給湯器、冷蔵庫、冷凍庫等の空気調和機以外の冷凍サイクル装置であってもよい。For example, in the above first to third embodiments, the
上記実施の形態1~3では、熱交換器の一例である室内熱交換器3及び室外熱交換器4が、冷媒に空気と熱交換させるものとして説明したが、これは一例に過ぎない。本開示に係る熱交換器は、冷媒に、任意の物質と熱交換させることができる。例えば、本開示に熱交換器がヒートポンプ式給湯器に具備される場合、熱交換器は、冷媒に水と熱交換させる。
In the
上記実施の形態1~3では、冷媒分配器31が、室内熱交換器3及び室外熱交換器4の入口に配置されるものとして説明したが、これは一例に過ぎない。本開示に係る冷媒分配器を、熱交換器の途中に配置してもよい。具体的に、室内熱交換器の冷媒パスの途中に絞り装置が配置され、冷房運転時、絞り装置より上流に位置する複数の冷媒パスが凝縮器として機能し、絞り装置より下流に位置する複数の冷媒パスが蒸発器として機能する再熱除湿方式の空気調和機が知られている。このような再熱除湿方式の空気調和機において、室内熱交換器の冷媒パスの途中に本開示に係る冷媒分配器を配置し、絞り装置より下流の複数の冷媒パスに冷媒を分配してもよい。In the
上記実施の形態1~3では、伝熱管30及び出口管52の本数が、8本であるものとして説明したが、これは一例に過ぎない。伝熱管30及び出口管52の本数は、2以上の任意の数であってよい。In the
上記実施の形態1~3では、くぼみ部53が、円筒に円錐が連接された形状を有するものとして説明したが、これは一例に過ぎない。くぼみ部53の形状は、任意の形状であってよい。例えば、くぼみ部53の形状は、半球形状であってもよい。In the
上記実施の形態1~3では、入口管50の内径が、内部冷媒配管32の直管部41の内径に等しいものとして説明したが、これは一例に過ぎない。入口管50の内径は、直管部41の内径と異なってもよい。なお、この場合において、入口管50と直管部41とを接続する方法は、任意である。例えば、入口管50と直管部41とを、内径が先細りするテーパ形状を有する配管を介して接続してもよい。或いは、入口管50と直管部41とを、段付き棒状の配管を介して接続してもよい。In the
上記実施の形態1~3では、内部冷媒配管32が、入口管50を介して流入口510に接続されているものとして説明したが、これは一例に過ぎず、内部冷媒配管32は、流入口510に直接接続されてもよい。この場合、内部冷媒配管32の端部が、入口管50として機能する。In the
上記実施の形態1~3では、各伝熱管30が、各出口管52を介して各流出口511に接続されているものとして説明したが、これは一例に過ぎず、各伝熱管30は、流出口511に直接接続されてもよい。この場合、各伝熱管30の端部が、出口管52として機能する。In the
上記実施の形態1~実施の形態3は、互いに組み合わせることができる。一例として、実施の形態2に係る冷媒分配器31に、実施の形態3に係る誘導部54を設けてもよい。このような構成によれば、各出口管52から送出される冷媒の量のばらつきを小さくすると共に、冷媒分配器31の内部における冷媒の圧力損失を低減し、空気調和機100の省エネルギー性能を向上させることができる。
The above-mentioned
本開示は、本開示の広義の精神と範囲を逸脱することなく、様々な実施の形態及び変形が可能である。また、上述した実施の形態は、本開示を説明するためのものであり、本開示の範囲を限定するものではない。つまり、本開示の範囲は、実施の形態ではなく、請求の範囲によって示される。そして、請求の範囲内及びそれと同等の開示の意義の範囲内で施される様々な変形が、本開示の範囲内とみなされる。Various embodiments and modifications of the present disclosure are possible without departing from the broad spirit and scope of the present disclosure. Furthermore, the above-described embodiments are intended to explain the present disclosure and do not limit the scope of the present disclosure. In other words, the scope of the present disclosure is indicated by the claims, not the embodiments. Various modifications made within the scope of the claims and within the scope of the disclosure equivalent thereto are deemed to be within the scope of the present disclosure.
本出願は、2022年2月9日に出願された日本国特許出願特願2022-019015号に基づく。本明細書中に日本国特許出願特願2022-019015号の明細書、特許請求の範囲及び図面全体を参照として取り込むものとする。This application is based on Japanese Patent Application No. 2022-019015, filed on February 9, 2022. The entire specification, claims and drawings of Japanese Patent Application No. 2022-019015 are incorporated herein by reference.
1 圧縮機、2 絞り装置、3 室内熱交換器、4 室外熱交換器、5 主冷媒配管、6 室内機、7 室外機、10 冷媒回路、20 制御装置、30 伝熱管、31 冷媒分配器、32 内部冷媒配管、39 接続部、39a 接続部の軸心、40 湾曲部、41 直管部、41a 直管部の軸心、50 入口管、51 混合部、51a 上流側端部、51b 下流側端部、51c 開口部、51d 側壁、52 出口管、52a 基準出口管、53 くぼみ部、54 誘導部、54a 第1側壁、54b 第2側壁、60 内側端部、61 外側端部、100 空気調和機、510 流入口、511 流出口、AA 液相冷媒の流れ、BB 気相冷媒の流れ、CC 液相冷媒、DD 直線、EE 曲線、FF 領域、Dc 混合部のくぼみの直径、Di 流入口の内径、h 混合部の高さ、Li 第1距離、Lo 第2距離、Lp 第3距離、Lq 第4距離、MM 飽和液線、NN 飽和蒸気線、QQ 流出口の軸心、TL 接続部の軸心と直管部の軸心とを通る直線。1 Compressor, 2 Throttle device, 3 Indoor heat exchanger, 4 Outdoor heat exchanger, 5 Main refrigerant piping, 6 Indoor unit, 7 Outdoor unit, 10 Refrigerant circuit, 20 Control device, 30 Heat transfer tube, 31 Refrigerant distributor, 32 Internal refrigerant piping, 39 Connection portion, 39a Axis of connection portion, 40 Curved portion, 41 Straight pipe portion, 41a Axis of straight pipe portion, 50 Inlet pipe, 51 Mixing portion, 51a Upstream end portion, 51b Downstream end portion, 51c Opening portion, 51d Side wall, 52 Outlet pipe, 52a Reference outlet pipe, 53 Depression portion, 54 Induction portion, 54a First side wall, 54b Second side wall, 60 Inner end portion, 61 Outer end portion, 100 Air conditioner, 510 Inlet, 511 Outlet, AA Flow of liquid phase refrigerant, BB Flow of gas phase refrigerant, CC liquid phase refrigerant, DD straight line, EE curve, FF area, Dc diameter of depression in mixing section, Di inner diameter of inlet, h height of mixing section, Li first distance, Lo second distance, Lp third distance, Lq fourth distance, MM saturated liquid line, NN saturated vapor line, QQ axial center of outlet, TL straight line passing through the axial center of connection section and the axial center of straight pipe section.
Claims (14)
前記混合部の第1端部に、冷媒が流入する流入口が形成され、
前記混合部の前記第1端部と反対側の第2端部に、冷媒が流出する複数の流出口が形成され、
前記混合部の前記第2端部に、前記流入口に対向するくぼみが形成され、
前記混合部は、前記流入口から前記くぼみに流入した前記冷媒に含まれた気相冷媒を、前記流入口から流入した前記冷媒に含まれた液相冷媒に衝突するように誘導することにより、該液相冷媒を、前記混合部の前記第1端部に押し付け、前記混合部の前記第1端部と前記混合部の側壁とに沿って流れるように誘導して前記第2端部の周方向に拡散した後、前記流出口から送出し、
前記混合部の前記第2端部に配置された誘導部をさらに備え、
前記誘導部は、前記混合部に誘導されて液相冷媒と衝突した気相冷媒を、前記混合部の前記第2端部から前記混合部の前記第1端部へ誘導する、
冷媒分配器。 A mixing portion having a cylindrical shape is provided,
An inlet through which the refrigerant flows is formed at a first end of the mixing section,
A plurality of outlets through which the refrigerant flows out are formed at a second end of the mixing portion opposite to the first end,
A recess facing the inlet is formed at the second end of the mixing portion,
the mixing portion guides the gas phase refrigerant contained in the refrigerant that has flowed into the recess from the inlet to collide with the liquid phase refrigerant contained in the refrigerant that has flowed in from the inlet, thereby pressing the liquid phase refrigerant against the first end of the mixing portion, guiding the liquid phase refrigerant to flow along the first end of the mixing portion and a side wall of the mixing portion, diffusing the liquid phase refrigerant in a circumferential direction of the second end, and then sending the liquid phase refrigerant out of the outlet;
a guide portion disposed at the second end of the mixing portion,
The guide portion guides the gas phase refrigerant that has been guided to the mixing portion and collided with the liquid phase refrigerant from the second end portion of the mixing portion to the first end portion of the mixing portion.
Refrigerant distributor.
前記誘導部は、前記混合部の前記第2端部の主面に対して傾いた誘導側壁を備え、
前記誘導側壁は、内側端部と、当該内側端部から前記混合部の前記第2端部の径方向外側へ離れた外側端部と、を有し、
前記誘導側壁の前記外側端部は、前記誘導側壁の前記内側端部よりも前記混合部の前記第1端部の近くに配置されている、
請求項1に記載の冷媒分配器。 The induction portion is disposed away from the recess toward the radially outer side of the second end of the mixing portion, and is disposed away from the outlet toward the radially inner side of the second end of the mixing portion,
the induction section includes an induction sidewall inclined relative to a main surface of the second end of the mixing section;
The induction sidewall has an inner end and an outer end spaced radially outward from the inner end of the mixing section at the second end,
the outer end of the guiding sidewall is disposed closer to the first end of the mixing section than the inner end of the guiding sidewall;
2. The refrigerant distributor of claim 1.
前記流入口の内径をDi[mm]、前記冷媒の質量流量をG[kg/h]、前記冷媒の気相密度をρThe inner diameter of the inlet is Di [mm], the mass flow rate of the refrigerant is G [kg/h], and the gas phase density of the refrigerant is ρ gg [kg/m[kg/m 33 ]、前記冷媒の液相密度をρ], and the liquid phase density of the refrigerant is ρ ll [kg/m[kg/m 33 ]とすると、前記混合部の内部空間における前記第1端部と前記第2端部との間の距離である前記混合部の高さh[mm]は、数式1を満たす、], the height h [mm] of the mixing portion, which is the distance between the first end and the second end in the internal space of the mixing portion, satisfies Formula 1.
請求項1又は2に記載の冷媒分配器。3. A refrigerant distributor according to claim 1 or 2.
前記混合部の第1端部に、冷媒が流入する流入口が形成され、
前記混合部の前記第1端部と反対側の第2端部に、冷媒が流出する複数の流出口が形成され、
前記混合部の前記第2端部に、前記流入口に対向するくぼみが形成され、
前記混合部は、前記流入口から流入した前記冷媒を、前記混合部の前記第1端部と前記混合部の側壁とに沿って流れるように誘導して前記第2端部の周方向に拡散した後、前記流出口から送出し、
前記くぼみの直径が、前記流入口の内径より大きく、
前記冷媒は、気液二相状態であり、
前記流入口の内径をDi[mm]、前記冷媒の質量流量をG[kg/h]、前記冷媒の気相密度をρ g [kg/m 3 ]、前記冷媒の液相密度をρ l [kg/m 3 ]とすると、前記混合部の内部空間における前記第1端部と前記第2端部との間の距離である前記混合部の高さh[mm]は、数式2を満たす、
冷媒分配器。
An inlet through which the refrigerant flows is formed at a first end of the mixing section,
A plurality of outlets through which the refrigerant flows out are formed at a second end of the mixing portion opposite to the first end,
A recess facing the inlet is formed at the second end of the mixing portion,
the mixing section guides the refrigerant that has flowed in from the inlet to flow along the first end of the mixing section and a side wall of the mixing section, diffusing the refrigerant in a circumferential direction of the second end, and then sends the refrigerant out from the outlet,
The diameter of the recess is larger than the inner diameter of the inlet,
The refrigerant is in a gas-liquid two-phase state,
When the inner diameter of the inlet is Di [mm], the mass flow rate of the refrigerant is G [kg/h], the gas phase density of the refrigerant is ρ g [kg/m 3 ], and the liquid phase density of the refrigerant is ρ l [kg/m 3 ], the height h [mm] of the mixing portion, which is the distance between the first end and the second end in the internal space of the mixing portion, satisfies Equation 2.
Refrigerant distributor.
請求項4に記載の冷媒分配器。 The mixing section guides the gas phase refrigerant contained in the refrigerant that has flowed into the recess so as to collide with the liquid phase refrigerant contained in the refrigerant that has flowed in from the inlet, thereby pressing the liquid phase refrigerant against the first end of the mixing section, guiding the liquid phase refrigerant to flow along the first end of the mixing section and a side wall of the mixing section, diffusing the liquid phase refrigerant in a circumferential direction of the second end, and then sending the liquid phase refrigerant out from the outlet.
Refrigerant distributor according to claim 4 .
前記誘導部は、前記くぼみから前記混合部の前記第2端部の径方向外側へ離れて配置されており、かつ、前記流出口から前記混合部の前記第2端部の径方向内側へ離れて配置されており、
前記誘導部は、前記混合部の前記第2端部の主面に対して傾いた誘導側壁を備え、
前記誘導側壁は、内側端部と、当該内側端部から前記混合部の前記第2端部の径方向外側へ離れた外側端部と、を有し、
前記誘導側壁の前記外側端部は、前記誘導側壁の前記内側端部よりも前記混合部の前記第1端部の近くに配置されている、
請求項4又は5に記載の冷媒分配器。 a guide portion disposed at the second end of the mixing portion,
The induction portion is disposed away from the recess toward the radially outer side of the second end of the mixing portion, and is disposed away from the outlet toward the radially inner side of the second end of the mixing portion,
the induction section includes an induction sidewall inclined relative to a main surface of the second end of the mixing section;
The induction sidewall has an inner end and an outer end spaced radially outward from the inner end of the mixing section at the second end,
the outer end of the guiding sidewall is disposed closer to the first end of the mixing section than the inner end of the guiding sidewall;
6. A refrigerant distributor according to claim 4 or 5 .
前記くぼみと前記流出口の軸心との間の距離である第1距離が、前記流出口の軸心と前記混合部の側壁との間の距離である第2距離より大きい、
請求項1又は4に記載の冷媒分配器。 the outlet is disposed radially outwardly of the second end of the mixing section from the recess;
A first distance between the recess and the axis of the outlet is greater than a second distance between the axis of the outlet and a side wall of the mixing section.
Refrigerant distributor according to claim 1 or 4 .
請求項1又は4に記載の冷媒分配器。 The height h of the mixing portion is 2.5 mm or more and 4 mm or less.
Refrigerant distributor according to claim 1 or 4 .
前記流出口に接続された出口管と、
をさらに備える、
請求項1又は4に記載の冷媒分配器。 an inlet pipe connected to the inlet;
an outlet pipe connected to the outlet;
Further comprising:
Refrigerant distributor according to claim 1 or 4 .
請求項1又は4に記載の冷媒分配器。 The height h of the mixing portion is greater than 10/3 [mm];
Refrigerant distributor according to claim 1 or 4 .
前記流出口に接続された複数の伝熱管と、
を備える、
熱交換器。 A refrigerant distributor according to claim 1 or 4 ;
A plurality of heat transfer tubes connected to the outlet;
Equipped with
heat exchanger.
前記冷媒回路は、請求項11に記載の熱交換器と、冷媒を圧縮する圧縮機と、冷媒を膨張させる絞り装置と、
を備える、
冷凍サイクル装置。 A refrigerant circuit is provided to circulate the refrigerant.
The refrigerant circuit includes the heat exchanger according to claim 11, a compressor that compresses the refrigerant, and a throttling device that expands the refrigerant.
Equipped with
Refrigeration cycle equipment.
前記流入口に接続された内部冷媒配管と、
を備え、
前記内部冷媒配管は、直線形状を有し、前記流入口に接続された直管部と、該直管部よりも上流に位置し、U字形状を有し、該直管部に接続された湾曲部と、を備える、
熱交換器。 A refrigerant distributor according to claim 1 or 4 ;
An internal refrigerant pipe connected to the inlet;
Equipped with
The internal refrigerant piping includes a straight pipe portion having a linear shape and connected to the inlet, and a curved portion located upstream of the straight pipe portion, having a U-shape, and connected to the straight pipe portion.
heat exchanger.
前記冷媒回路は、請求項13に記載の熱交換器と、冷媒を圧縮する圧縮機と、冷媒を膨張させる絞り装置と、
を備える、
冷凍サイクル装置。 A refrigerant circuit is provided to circulate the refrigerant.
The refrigerant circuit includes the heat exchanger according to claim 13, a compressor that compresses the refrigerant, and a throttling device that expands the refrigerant.
Equipped with
Refrigeration cycle equipment.
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