JP2003222440A

JP2003222440A - 空気調和装置

Info

Publication number: JP2003222440A
Application number: JP2002021850A
Authority: JP
Inventors: Koji Hayashi; 浩二林; Tadashi Tomikawa; 匡富川; Yoshinobu Nakamura; 好信中村
Original assignee: Daikin Industries Ltd
Current assignee: Daikin Industries Ltd
Priority date: 2002-01-30
Filing date: 2002-01-30
Publication date: 2003-08-08

Abstract

(57)【要約】【課題】総てのプレートへの冷媒の分配量を均一にす
る。【解決手段】閉鎖管１４は、一端が膨張弁１３の出口
ポートに接続される一方、他端が閉鎖されている。分岐
管１５は、閉鎖管１４の閉鎖端よりも上流側で分岐し
て、プレート熱交換器１１の冷媒入口１２に接続されて
いる。分岐管１５の第１分岐管部１５aと第２分岐管部
１５bとの開放端の間に円板状のオリフィス１７を設け
ている。こうすることによって、閉鎖管１４内で気液二
相流となった冷媒は、閉鎖部１４'に当って気液混合さ
れて分岐管１５に分岐される。さらに、第１分岐管部１
５a内で気液二相流になりかけた冷媒は、オリフィス１
７を通過する際に再度気液混合されてプレート熱交換器
１１に供給される。したがって、プレート熱交換器１１
の全プレートに冷媒が均等に分配される。

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、蒸発器として機
能するプレート熱交換器を有する空気調和装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】従来より、冷却された水を用いて冷房を
行う空気調和装置として、図２に示すようなものがあ
る。この空気調和装置は、圧縮機１,空気側熱交換器２,
膨張弁３およびプレート熱交換器４で概略構成されてお
り、以下のように動作する。すなわち、図２において、
圧縮機１からの高温高圧の冷媒は、凝縮器として機能す
る空気側熱交換器２で空気との熱交換によって凝縮さ
れ、低温高圧となって膨張弁３に供給される。そして、
膨張弁３で減圧された低温低圧の冷媒は、蒸発器として
機能するプレート熱交換器(水側熱交換器)４で水との熱
交換によって蒸発し、気体となって圧縮機１に戻る。そ
して、プレート熱交換器４で冷却された冷水が冷房に用
いられるのである。

【０００３】ここで、上記プレート熱交換器４は、図３
に示すような外観を有し、図中下方から上方に向って冷
媒が流れる複数の管路が配列された第１プレート(図示
せず)と上方から下方に向って水が流れる複数の管路が
配列された第２プレート(図示せず)とが、交互に密着し
て積層されて構成されている。そして、膨張弁３からの
冷媒は単純に曲げられた配管５によって冷媒入口６に導
かれ、各第１プレートの下方に設けられた入口ポート
(図示せず)から夫々の第１プレートの管路に分配され
る。こうして、第１プレートの管路に分配された冷媒
は、上方に向って流れながら隣接する第２プレートの管
路を流れる水と熱交換を行い、上方に設けられた出口ポ
ート(図示せず)から冷媒出口７に導かれる。

【０００４】同様に、水入口８に導かれた水は、各第２
プレートの上方に設けられた入口ポート(図示せず)から
夫々の第２プレートの管路に分配され、第２プレートの
管路を下方に向って流れ、下方に設けられた出口ポート
(図示せず)から水出口９に導かれる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来のプレート熱交換器の冷媒入口構造においては、以下
のような問題がある。すなわち、膨張弁３から単純に曲
げられた配管５によって冷媒入口６に導かれた冷媒は、
気液二相流になっている。したがって、比重の重い液冷
媒はより冷媒入口６に近い第１プレートへ流れ込むこと
になり、冷媒入口６に近い第１プレートほど分配される
冷媒量が多くなる。その結果、冷媒入口６から遠い第１
プレートに分配される冷媒量は少なくなり、多数積層さ
れている第１プレートの夫々に冷媒が均等に分配されな
いことになる。

【０００６】したがって、１枚の第１プレート当りの熱
交換効率に差が生じ、プレート熱交換器４全体としての
熱交換能力が設計能力よりも下回ってしまうという問題
がある。

【０００７】そこで、この発明の目的は、総てのプレー
トへの冷媒の分配量を均一にできるプレート熱交換器の
冷媒入口配管構造を有する空気調和装置を提供すること
にある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、この発明は、圧縮機,熱交換器,膨張手段およびプレ
ート熱交換器が順次接続されると共に，上記圧縮機から
吐出された冷媒を上記熱交換器,膨張手段,プレート熱交
換器および圧縮機の順に循環させて，上記プレート熱交
換器を蒸発器として機能させる空気調和装置において、
上記膨張手段とプレート熱交換器との間を、上記膨張手
段の出口ポートに一端が接続されると共に,他端が閉鎖
された閉鎖管と、上記閉鎖管における閉鎖端よりも上流
側から分岐して,上記プレート熱交換器の冷媒入口に接
続された分岐管で接続したことを特徴としている。

【０００９】上記構成によれば、圧縮機から吐出された
冷媒が、熱交換器,膨張手段,プレート熱交換器および圧
縮機の順に循環する際に、上記膨張手段の出口ポートか
らの冷媒は、気液二相流となって閉鎖管内を閉鎖部に向
って流れ、閉鎖端面に当って乱流状態となり、気液混合
されて上記プレート熱交換器に供給される。したがっ
て、上記プレート熱交換器において、比重の重い液冷媒
が冷媒入口に近い冷媒用プレートへ流れ込む現象が解消
され、総ての冷媒用プレートに冷媒が均等に分配され
る。

【００１０】また、１実施例では、この発明の空気調和
装置において、上記分岐管にオリフィスが介設されてい
る。

【００１１】この実施例によれば、上記分岐管にはオリ
フィスが介設されているので、上記分岐管内において気
液混合流から再び気液二相流になりかけた冷媒が、上記
オリフィスを通過する際に撹乱されて、再度気液混合流
となって上記プレート熱交換器に供給される。したがっ
て、上記プレート熱交換器における総てのプレートに対
する冷媒の分配がさらに均一化される。

【００１２】また、１実施例では、この発明の空気調和
装置において、上記分岐管は第１分岐管部および第２分
岐管部から成り、上記第１分岐管部と第２分岐管部との
何れか一方の開放端には、他方の開放端部が挿入される
筒状のスリーブフレアが設けられており、上記スリーブ
フレア内において上記両分岐管部の開放端で上記オリフ
ィスを挟持している。

【００１３】この実施例によれば、上記オリフィスは、
上記第１分岐管部と第２分岐管部との何れか一方の開放
端に設けられスリーブフレア内において、上記両分岐管
部の開放端で挟持されて介設されている。したがって、
例えば上記両分岐管部に取り付けられたフランジ間にオ
リフィスを介設して固定する場合に比して、ロウ付け箇
所の削減等によって組み立て性が向上されると共に、ガ
スもれが防止される。さらに、上記オリフィスを穴が設
けられた円板状に成した場合には、穴の径が異なるオリ
フィスに容易に交換することができ、上記分岐管内での
乱流化の程度が最適に設定される。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下、この発明を図示の実施の形
態により詳細に説明する。図１は、本実施の形態の空気
調和装置におけるプレート熱交換器の冷媒入口配管構造
を概念的に示す図である。図１において、１１はプレー
ト熱交換器であり、内部構成は従来の技術で説明したプ
レート熱交換器４と同じであるため説明は省略する。
尚、図１には、冷媒と水との経路の概略のみを示してお
り、実線は冷媒を示し、破線は水を示す。また、プレー
ト熱交換器１１を含む上記空気調和装置の全体構成は、
従来の技術における図２に示す空気調和装置と同じであ
り、説明は省略する。

【００１５】上記プレート熱交換器１１における冷媒入
口１２と上記膨張手段としての膨張弁１３とは、膨張弁
１３の出口ポートに一端が接続されて図中下方に延在す
ると共に、他端が閉鎖された閉鎖管１４と、この閉鎖管
１４における閉鎖端から膨張弁１３側に所定距離だけ離
れた個所から閉鎖管１４に対して略直角に分岐した分岐
管１５とで接続されている。ここで、分岐管１５は２分
割されており、閉鎖管１４に連結されている側の第１分
岐管部１５aの開放端には、冷媒入口１２に連結されて
いる側の第２分岐管部１５bの開放端部が挿入される円
筒状のスリーブフレア１６を設けている。そして、スリ
ーブフレア１６内に挿入された第２分岐管部１５bの開
放端とスリーブフレア１６内における第１分岐管部１５
aの開放端との間に、中央に穴が設けられた円板状のオ
リフィス１７を挟み込んでいる。

【００１６】上記構成を有するプレート熱交換器の冷媒
入口配管構造は、次のように機能する。すなわち、膨張
弁１３で減圧された冷媒は、閉鎖管１４内を閉鎖部１
４'に向って流れる間に次第に気液が分離されて気液二
相流となる。そして、気液二相流状態の冷媒は、閉鎖管
１４の閉鎖端面に当って乱流状態となり、分岐管１５よ
りプレート熱交換器１１に供給される。こうして、気液
混合された冷媒がプレート熱交換器１１に供給されるこ
とによって、比重の重い液冷媒が冷媒入口１２に近い冷
媒用プレート(以下、単にプレートと言う)へ流れ込む現
象が解消され、プレート熱交換器１１における総てのプ
レートに冷媒が均等に分配されることになるのである。

【００１７】さらに、上記分岐管１５の中央部には、中
央に穴が設けられた円板状のオリフィス１７が配置され
ている。したがって、第１分岐管部１５a内において気
液混合流から再び気液二相流になりかけた冷媒が、オリ
フィス１７を通過する際に撹乱されて再度気液混合流と
なってプレート熱交換器１１に供給されるのである。そ
の結果、プレート熱交換器１１における総てのプレート
に対する冷媒の分配がさらに均一化されるのである。

【００１８】また、上述したように、上記分岐管１５の
中央部に対するオリフィス１７の取り付けは、第１分岐
管部１５aと第２分岐管部１５bとを連結して分岐管１５
を形成する際に、第１分岐管部１５aのスリーブフレア
１６内最奥にオリフィス１７を装着し、スリーブフレア
１６に第２分岐管部１５bの開放端部を挿入して第１分
岐管部１５aと第２分岐管部１５bとの両端でオリフィス
１７を挟み込んで固定するだけてよい。したがって、例
えば、第１分岐管部１５aおよび第２分岐管部１５b夫々
の開放端にフランジを取り付け、両フランジ間でオリフ
ィス１７を挟み込んで固定する場合に比して、ロウ付け
箇所の削減による作業性の向上やフランジを無くすこと
によるガスもれ防止等の効果を奏することができる。ま
た、穴の径が異なるオリフィス１７に容易に交換するこ
とができ、分岐管１５内での乱流化の程度を最適に設定
することができる。

【００１９】上述したように、本実施の形態において
は、上記膨張弁１３の出口ポートに先端が閉鎖された閉
鎖管１４を接続し、この閉鎖管１４の閉鎖端よりも膨張
弁１３側に所定距離だけ離れた個所とプレート熱交換器
１１の冷媒入口１２とを分岐管１５で配管している。し
たがって、閉鎖管１４内で気液二相流となった冷媒は、
閉鎖部１４'に当って気液混合されてプレート熱交換器
１１に供給されるため、プレート熱交換器１１における
総てのプレートに冷媒を均等に分配することができる。
また、分岐管１５を第１分岐管部１５aと第２分岐管部
１５bとで構成し、両分岐管部１５a,１５bの開放端の間
に円板状のオリフィス１７を設けている。したがって、
第１分岐管部１５a内で気液二相流になりかけた冷媒を
再度気液混合流にしてプレート熱交換器１１に供給でき
各プレートに対する冷媒の分配をさらに均一化できる。

【００２０】その際に、上記分岐管１５に対するオリフ
ィス１７の取り付けは、第１分岐管部１５aの開放端に
第２分岐管部１５bの開放端部が挿入されるスリーブフ
レア１６を設け、スリーブフレア１６内に挿入された第
２分岐管部１５bの開放端とスリーブフレア１６内にお
ける第１分岐管部１５aの開放端との間で円板状のオリ
フィス１７を挟み込んで行うようにしている。したがっ
て、両分岐管部１５a,１５bに取り付けたフランジ間に
オリフィス１７を挟む場合よりも簡単に取り付けること
ができる。さらに、ガスもれも防止することができる。

【００２１】尚、上記分岐管１５に対するオリフィス１
７の取り付け方法は、上述のスリーブフレア１６やフラ
ンジを用いる方法に限定されるものではない。また、オ
リフィス１７自体も必ずしも必要ではなく、閉鎖管１４
の閉鎖部１４'による効果に応じて適宜用いればよい。
また、本実施の形態におけるプレート熱交換器１１で
は、冷媒と水との熱交換を行っているが、この発明はこ
れに限定されるものではなく、例えば冷媒と空気との熱
交換を行うプレート熱交換器であっても差し支えない。
また、本実施の形態においては上記膨張手段を膨張弁１
３で構成しているが、キャピラリで構成しても構わな
い。

【００２２】

【発明の効果】以上より明らかなように、この発明の空
気調和装置は、膨張手段と、蒸発器として機能するプレ
ート熱交換器との間を、上記膨張手段の出口ポートに一
端が接続されると共に他端が閉鎖された閉鎖管と、上記
閉鎖管における閉鎖端よりも上流側から分岐して、上記
プレート熱交換器の冷媒入口に接続された分岐管で接続
したので、上記閉鎖管内を流れる気液二相流の冷媒を、
上記閉鎖管の閉鎖端面に当てて乱流状態とし、気液混合
流化して上記プレート熱交換器に供給できる。したがっ
て、上記プレート熱交換器における総ての冷媒用プレー
トに、上記冷媒を均等に分配することができる。

【００２３】また、１実施例の空気調和装置は、上記分
岐管にオリフィスを介設したので、上記分岐管内におい
て気液混合流から再び気液二相流になりかけた冷媒を、
上記オリフィスによって撹乱して、再度気液混合化して
上記プレート熱交換器に供給できる。したがって、上記
プレート熱交換器における総てのプレートに対する冷媒
の分配をさらに均一化できる。

【００２４】また、１実施例の空気調和装置は、上記分
岐管を第１分岐管部と第２分岐管部とで成し、上記オリ
フィスを、何れか一方の分岐管部の開放端に設けられス
リーブフレア内において、上記両分岐管部の開放端で挟
持している。したがって、例えば上記両分岐管部に取り
付けられたフランジ間にオリフィスを介設して固定する
場合に比して、組み立て性を向上できると共に、ガスも
れを防止できる。さらに、穴の径が異なるオリフィスに
容易に交換することができ、上記分岐管内での乱流化の
程度を最適に設定することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の空気調和装置におけるプレート熱
交換器の冷媒入口配管構造を示す図である。

【図２】空気調和装置の構成を示す図である。

【図３】従来のプレート熱交換器の外観および冷媒入
口配管構造を示す図である。

【符号の説明】

１１…プレート熱交換器、１２…冷媒入口、１３…膨張弁、１４…閉鎖管、１４'…閉鎖部、１５…分岐管、１５a…第１分岐管部、１５b…第２分岐管部、１６…スリーブフレア、１７…オリフィス。

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【手続補正書】

【提出日】平成１４年３月７日（２００２．３．７）

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】全文

【補正方法】変更

【補正内容】

【書類名】明細書

【発明の名称】空気調和装置

【特許請求の範囲】

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【０００２】

【０００５】

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、請求項１に係る発明は、圧縮機,熱交換器,膨張手段
およびプレート熱交換器が順次接続されると共に，上記
圧縮機から吐出された冷媒を上記熱交換器,膨張手段,プ
レート熱交換器および圧縮機の順に循環させて，上記プ
レート熱交換器を蒸発器として機能させる空気調和装置
において、上記膨張手段とプレート熱交換器との間を、
上記膨張手段の出口ポートに一端が接続されると共に,
他端が閉鎖された閉鎖管と、上記閉鎖管における閉鎖端
よりも上流側から分岐して,上記プレート熱交換器の冷
媒入口に接続された分岐管で接続したことを特徴として
いる。

【００１０】また、請求項２に係る発明は、請求項１に
係る発明の空気調和装置において、上記分岐管にオリフ
ィスが介設されていることを特徴としている。

【００１１】上記構成によれば、上記分岐管にはオリフ
ィスが介設されているので、上記分岐管内において気液
混合流から再び気液二相流になりかけた冷媒が、上記オ
リフィスを通過する際に撹乱されて、再度気液混合流と
なって上記プレート熱交換器に供給される。したがっ
て、上記プレート熱交換器における総てのプレートに対
する冷媒の分配がさらに均一化される。

【００１２】また、請求項３に係る発明は、請求項２に
係る発明の空気調和装置において、上記分岐管は第１分
岐管部および第２分岐管部から成り、上記第１分岐管部
と第２分岐管部との何れか一方の開放端には、他方の開
放端部が挿入される筒状のスリーブフレアが設けられて
おり、上記スリーブフレア内において上記両分岐管部の
開放端で上記オリフィスを挟持していることを特徴とし
ている。

【００１３】上記構成によれば、上記オリフィスは、上
記第１分岐管部と第２分岐管部との何れか一方の開放端
に設けられスリーブフレア内において、上記両分岐管部
の開放端で挟持されて介設されている。したがって、例
えば上記両分岐管部に取り付けられたフランジ間にオリ
フィスを介設して固定する場合に比して、ロウ付け箇所
の削減等によって組み立て性が向上されると共に、ガス
もれが防止される。さらに、上記オリフィスを穴が設け
られた円板状に成した場合には、穴の径が異なるオリフ
ィスに容易に交換することができ、上記分岐管内での乱
流化の程度が最適に設定される。

【００１４】

【００２２】

【発明の効果】以上より明らかなように、請求項１に係
る発明の空気調和装置は、膨張手段と、蒸発器として機
能するプレート熱交換器との間を、上記膨張手段の出口
ポートに一端が接続されると共に他端が閉鎖された閉鎖
管と、上記閉鎖管における閉鎖端よりも上流側から分岐
して、上記プレート熱交換器の冷媒入口に接続された分
岐管で接続したので、上記閉鎖管内を流れる気液二相流
の冷媒を、上記閉鎖管の閉鎖端面に当てて乱流状態と
し、気液混合流化して上記プレート熱交換器に供給でき
る。したがって、上記プレート熱交換器における総ての
冷媒用プレートに、上記冷媒を均等に分配することがで
きる。

【００２３】また、請求項２に係る発明の空気調和装置
は、上記分岐管にオリフィスを介設したので、上記分岐
管内において気液混合流から再び気液二相流になりかけ
た冷媒を、上記オリフィスによって撹乱して、再度気液
混合化して上記プレート熱交換器に供給できる。したが
って、上記プレート熱交換器における総てのプレートに
対する冷媒の分配をさらに均一化できる。

【００２４】また、請求項３に係る発明の空気調和装置
は、上記分岐管を第１分岐管部と第２分岐管部とで成
し、上記オリフィスを、何れか一方の分岐管部の開放端
に設けられスリーブフレア内において、上記両分岐管部
の開放端で挟持している。したがって、例えば上記両分
岐管部に取り付けられたフランジ間にオリフィスを介設
して固定する場合に比して、組み立て性を向上できると
共に、ガスもれを防止できる。さらに、穴の径が異なる
オリフィスに容易に交換することができ、上記分岐管内
での乱流化の程度を最適に設定することができる。

【図面の簡単な説明】

【図２】空気調和装置の構成を示す図である。

【符号の説明】１１…プレート熱交換器、１２…冷媒入口、１３…膨張弁、１４…閉鎖管、１４'…閉鎖部、１５…分岐管、１５a…第１分岐管部、１５b…第２分岐管部、１６…スリーブフレア、１７…オリフィス。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者中村好信大阪府摂津市西一津屋１番１号ダイキン工業株式会社淀川製作所内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】圧縮機,熱交換器,膨張手段(１３)及びプ
レート熱交換器(１１)が順次接続されると共に、上記圧
縮機から吐出された冷媒を上記熱交換器,膨張手段(１
３),プレート熱交換器(１１)及び圧縮機の順に循環させ
て、上記プレート熱交換器(１１)を蒸発器として機能さ
せる空気調和装置において、上記膨張手段(１３)とプレート熱交換器(１１)との間
を、上記膨張手段(１３)の出口ポートに一端が接続されると
共に、他端が閉鎖された閉鎖管(１４)と、上記閉鎖管(１４)における閉鎖端よりも上流側から分岐
して、上記プレート熱交換器(１１)の冷媒入口(１２)に
接続された分岐管(１５)で接続したことを特徴とする空
気調和装置。
【請求項２】請求項１に記載の空気調和装置におい
て、上記分岐管(１５)にオリフィス(１７)を介設したことを
特徴とする空気調和装置。
【請求項３】請求項２に記載の空気調和装置におい
て、上記分岐管(１５)は第１分岐管部(１５a)と第２分岐管
部(１５b)とから成り、上記第１分岐管部(１５a)と第２
分岐管部(１５b)との何れか一方の開放端には、他方の
分岐管部(１５b)の開放端部が挿入される筒状のスリー
ブフレア(１６)が設けられており、上記スリーブフレア
(１６)内において上記両分岐管部(１５a,１５b)の開放
端で上記オリフィス(１７)を挟持していることを特徴と
する空気調和装置。