JP2005114214A - 冷媒分流器 - Google Patents

Abstract

【課題】 意図しない割合で流体が分流することを防止することができる冷媒分流器を提供する。
【解決手段】 冷媒分流器は、一端側に第１の開口幅（Ｌ１）の流入接続孔６を有する第１部分と、他端側にＬ１よりも大きい第２の開口幅（Ｌ２）の流出接続孔８を有する第２部分とを有する外筒部材２と、第１部分に流入管３が接続される流入接続孔６と、流出接続孔８に挿入され、流出管４が接続される複数の流出孔７を有し、流入接続孔６に対向する部分に凹部５を有する接続部材としてのブロック体１とを備える。
【選択図】 図１

Description

本発明は、冷媒分流器に関し、特に、たとえば空調器の冷媒の配管などに用いる冷媒分流器に関する。

たとえば空気調和機の冷媒流路などにおいて、性能向上のため、該流路を細径化および複数化する場合がある。このような場合、配管を分岐させるための冷媒分流器が必要となる。

図１２は、従来の冷媒分流器の一例を示した斜視図である。

図１２において、冷媒分流器は、流入部１１１と複数の流出部１１２とを有する。冷媒分流器は、外筒部材１０２に流入管１０３と複数の流出管１０４とを挿入した後、絞り加工などを行なって流入管１０３と流出管１０４とを固定することで形成される。しかしながら、この構造においては、連結部の耐圧強度に劣るという問題がある。

これに対し、たとえば特許第３０７６５２２号公報（従来例１）においては、外套部材内に、周面に複数本の円弧形断面の接続用溝を有する枝管接続部材が嵌装され、この枝管接続部材の各接続用溝を利用して枝管を挿嵌し、外側からの絞り込みによって該枝管を固着するとともにロウ付けを行なう構成とした冷媒分流器が開示されている。これにより、耐圧強度に優れた冷媒分流器を得ることができる。
特許第３０７６５２２号公報 特開平９−１５９３２０号公報

しかしながら、上記のような冷媒分流器においては、以下のような問題があった。

従来例１に示すような冷媒分流器においては、該冷媒分流器に流入した流体の偏流の影響で、たとえば複数の流出管に均一に分流させたい場合に均一に分流しないなど、意図しない割合で分流する場合がある。この状態は、気体と液体が入り混じった流体（気液２相流体）の場合に特に顕著に表れる。なお、この問題については、図１２に示すような構造の冷媒分流器においても同様に生ずる。

ところで、特開平９−１５９３２０号公報（従来例２）においては、本体内部に袋状の衝突壁部を形成した冷媒分流器が開示されている。

しかしながら、従来例２は、冷媒分流器本体に直接流入管と流出管とを挿入するものであり、本体（外筒部材）と流出管との間に接続部材を有する本発明とは全く前提が異なる。

本発明は、上記のような問題に鑑みてなされたものであり、本発明の目的は、意図しない割合で流体が分流することを防止することができる冷媒分流器を提供することにある。

本発明に係る冷媒分流器は、１つの局面では、一端側に第１接続孔を有する第１部分と、他端側に第２接続孔を有する第２部分とを有する外筒部材と、第１部分に流入管が接続される流入孔と、第２接続孔に挿入され、流出管が接続される複数の流出孔を有し、第１接続孔に対向する部分に凹部を有する接続部材とを備える。

凹部を設置することにより、該冷媒分流器に流入した流体の偏流の影響を打ち消し、意図しない割合で流体が分流することを防止することができる。また、接続部材を備えることにより、耐圧強度に優れた冷媒分流器を得ることができる。

凹部に対向する部分の第１接続孔の幅を外筒部材の流入側端部における第１接続孔の幅よりも小さくすることが好ましい。

これにより、流体が凹部に達しやすくなるので、意図しない割合で流体が分流することを防止する効果を高めることができる。

凹部は第１の接続孔の中心線に関して非対称な断面形状を有するようにしてもよい。

上記の断面形状を変化させることにより、複数の流出管に分流する流体の割合を調整することができる。したがって、所定の割合で流体を分流させることができる。

凹部の表面に凹凸を形成することが好ましい。

この凹凸により、偏流の影響を打ち消す効果を高めることができる。

凹部の幅は該凹部に対向する部分の第１接続孔の幅よりも大きいことが好ましい。

これにより、流入した流体が凹部に達しやすくなる。この結果、偏流の影響を打ち消す効果を高めることができる。

接続部材の外周に、外筒部材と係合することにより接続部材が回転するのを防止する凹部と凸部との少なくとも一方を設けることが好ましい。

これにより、接続部材の管軸方向の回転に関し、好ましい角度（位置関係）を精度よく再現しながら、接続部材を外筒部材に取り付けることができる。

ここで、接続部材の流出管接続側の端面の外周部に溝部を有する構造が好ましい。

この場合、接続部材の流出管接続側の表面は、中央部が外筒部材の軸方向に突出し、外周部に向かって傾斜する凸形状を有することが好ましい。

ここで、流出管接続側とは、外筒部材の第２部分側（冷媒の流出部側）を意味する。

この構造により、溝部にロウを溜めることができるので、ロウ付けの信頼性を向上させることができる。また、中央部が外筒部材の軸方向に突出することで、外周部にロウが導かれやすくなる。

また、接続部材が外筒部材から突出する突出部を有する構造としてもよい。

この構造においても、ロウ付けを行ないやすくなるので、該ロウ付けの信頼性を向上させることができる。

本発明に係る冷媒分流器は、他の局面では、一端側に第１接続孔を有する第１部分と、他端側に第２接続孔を有する第２部分とを有する外筒部材と、第１接続孔に挿入され、流入管と接続される流入孔を有する第１接続部材と、第２接続孔に挿入され、流出管と接続される複数の流出孔を有し、第１接続孔に対向する部分に凹部を有する第２接続部材とを備える。

この局面においても、該冷媒分流器に流入した流体の偏流の影響を打ち消し、意図しない割合で流体が分流することを防止することができる。

本発明によれば、冷媒分流器に流入した流体の偏流の影響を打ち消し、意図しない割合で流体が分流することを防止することができる。

以下に、本発明に基づく冷媒分流器の実施の形態について、図１から図１１を用いて説明する。

なお、本発明に係る冷媒分流器は、たとえば空気調和機における冷媒配管に用いられる冷媒分流器など、任意の流体を分流させるために用いることができる。ここで、流体とは、気体のもの、液体のもの、および冷媒など気液２相のものを含む。

（実施の形態１）
図１は、実施の形態１に係る冷媒分流器を示した側断面図である。また、図２は該冷媒分流器を分解した状態を示す斜視図である。

本実施の形態に係る冷媒分流器は、たとえば空気調和機の冷媒循環回路において用いられる冷媒分流器であって、図１および図２に示すように、一端側（図１における下側）に第１の開口幅（図１中のＬ１）の流入接続孔６（第１接続孔）を有する第１部分と、他端側（図１における上側）にＬ１よりも大きい第２の開口幅（図１中のＬ２）の流出接続孔８（第２接続孔）を有する第２部分とを有する外筒部材２と、第１部分に流入接続孔６と、流出接続孔８に挿入され、複数（４個）の流出孔７を有し、流入接続孔６に対向する部分に凹部５を有する接続部材としてのブロック体１とを備える。流入接続孔６には流入管３が挿入され、流出孔７には複数（４本）の流出管４が挿入される。

ここで、第１と第２の開口幅とは、外筒部材両端における第１と第２接続孔の開口の最大幅を意味する。

なお、第１と第２の開口幅は、同じ大きさであってもよく、第１の開口幅が第２の開口幅よりも大きいものであってもよい。

流入管３の流入部１１から流入した冷媒は、ブロック体１の凹部５に達した後、複数の流出孔７を介して流出管４の流出部１２に達する。この凹部５によって、流入部１１から流入した冷媒の偏流の影響が打ち消され、冷媒を各流出管４に均一に分流させることができる。また、凹部５は、図１に示すような円弧形状に限られるものではなく、任意の形状とすることが可能である。

流入接続孔６は、流入側に第１の開口幅（Ｌ１）を有する大径部分６ａと、流出管との接続部側に小径部分６ｂと、大径部分６ａと小径部分６ｂとの間に、大径部分６ａから小径部分６ｂに向かって径が小さくなるテーパ部分６ｃとを有する。すなわち、凹部５に対向する部分（小径部分６ｂ）の流入接続孔６の幅（Ｌ３）は、外筒部材２の流入側端部における流入接続孔６の幅である第１の開口幅（Ｌ１）よりも小さい。これにより、流入した冷媒が凹部５に達しやすくなる。なお、流入管３は、大径部分６ａとテーパ部分６ｃとの境界付近まで挿入される。流入接続孔６に挿入された流入管３は、ロウ付けにより外筒部材２に固定される。

同様に、流出接続孔８は、流出側に第２の開口幅（Ｌ２）を有する大径部分８ａと、流入管との接続部側に小径部分８ｂとを有する。大径部分８ａと小径部分８ｂとの間には段差が形成され、この段差部分は、流出接続孔８に挿入されるブロック体１に対するストッパとなる。流出接続孔８に挿入されたブロック体１は、ロウ付けにより外筒部材２に固定される。

ブロック体１の複数の流出孔７は、それぞれ流出側に大径部分７ａと、流入管との接続部側に小径部分７ｂとを有する。大径部分７ａと小径部分７ｂとの間には段差が形成され、この段差部分は、それぞれの流出孔７に挿入される流出管４に対するストッパとなる。流出孔７に挿入された流出管４は、ロウ付けによりブロック体１に固定される。

本実施の形態においては、上記の構成により、流入した冷媒の偏流の影響を打ち消し、均一に分流させるコンパクトな構造の冷媒分流器を得ることができる。

なお、図１においては、流入接続孔６、流出接続孔８、および流出孔７を円形形状としたが、これは任意の形状に変更可能である。

また、流出管４とブロック体１とのロウ付けと、ブロック体１と外筒部材２とのロウ付けとを同時に、かつ簡単に行なうことが可能である。ブロック体（接続部材）を介さずに流入管と流出管とを接続する構造においては、上述した凹部の形成のために、板材を貼り合わせてロウ付けする必要があり、手間がかかる上、冷媒の圧力に対する耐圧強度の面で問題が生じる場合があるが、本実施の形態に係る冷媒分流器においては、そのような問題は生じない。

また、ブロック体１の管軸まわりの回転を調整してから、ブロック体１を外筒部材２に固定することができる。したがって、上記の偏流の影響を打ち消す効果が最も大きくなるように、容易に調整することができる。

なお、本実施の形態においては、流出管４の本数を４本としたが、これは任意の数とすることが可能である。この場合、ブロック体１に形成される流出孔７の数を変更することで対応できるので、低コストで流出管４の数を変更することができる。また、流入管３と各々の流出管４との径の比についても、任意に変更が可能である。

上述した冷媒分流器における、流入した冷媒の偏流の影響を打ち消す効果を確認するために行なった実験結果を、表１および表２に示す。実験の概要について以下に説明する。まず、凹部５を有しない従来の冷媒分流器と本実施の形態に係る冷媒分流器とをを、それぞれ空気調和機の冷房運転に用いる蒸発器の配管の中間位置に設置する。そして、該冷媒分流器によって分岐した複数（４本）の流出管のそれぞれについて、熱交換前後の過熱度の変化量を測定する。なお、凹部の形成の有無以外の点については、表１および表２に係る冷媒分流器ともに同様の構造を有する。また、表１は従来の冷媒分流器（凹部なし）を用いた実験結果を示し、表２は本実施の形態に係る冷媒分流器（凹部あり）を用いた実験結果を示す。

表１および表２において、上段の数値は４本の流出管を特定するための番号を示し、下段の数値は、それぞれの流出管における熱交換前後の過熱度の変化量（ｄｅｇ．）を示す。

表１および表２を参照して、本実施の形態に係る冷媒分流器を用いた場合（表２）に、従来の冷媒分流器を用いた場合（表１）と比べて、過熱度の変化量の各々の流出管間の差が小さく、また、過熱度の変化量の平均が減少（１．０５ｄｅｇ．から０．３５ｄｅｇ．）している。したがって、本実施の形態に係る冷媒分流器においては、凹部の形成により偏流の影響が打ち消され、結果として蒸発器の熱交換効率を向上させているといえる。

（実施の形態２）
図３は、実施の形態２に係る冷媒分流器におけるブロック体１を示した断面図である。

本実施の形態に係る冷媒分流器は、実施の形態１に係る冷媒分流器の変形例であって、凹部５の形状を、たとえば図３に示すような略円錐型形状とした点で実施の形態１と異なる。この際、凹部５は、その頂点５ａを左右にシフトさせることにより、流入接続孔６（第１の接続孔）の中心線６ｄに関して非対称な断面形状（図３中の破線）とすることができる。凹部５を非対称な断面形状とするにより、たとえば熱交換器における冷媒のバランス調整のために敢えて不均一な分流を作り出すなど、複数の流出管４に分流する割合を自在に調整することができる。この調節は、管軸まわりのブロック体１の回転を調節してから、ブロック体１を外筒部材に固定することにより、容易に行なうことができる。

なお、その他の事項については、実施の形態１と同様であるので、ここでは説明を省略する。

（実施の形態３）
図４は、実施の形態３に係る冷媒分流器におけるブロック体１を示した底面図である。

本実施の形態に係る冷媒分流器は、実施の形態１，２に係る冷媒分流器の変形例であって、凹部５の表面に、たとえば図４に示す溝部１３などの凹凸を形成した点で、実施の形態１，２と異なる。

溝部１３は、凹部５に達した冷媒の流れに影響を与え、結果として、偏流の影響を打ち消す効果を高めることができる。

溝部１３の配置としては、図４（ａ）に示すような放射状の配置としてもよいし、図４（ｂ）に示すような渦巻状の配置としてもよい。また、溝部１３を突出部で代用することも可能である。

なお、その他の事項については、実施の形態１，２と同様であるので、ここでは説明を省略する。

（実施の形態４）
図５は、実施の形態４に係る冷媒分流器を示した側断面図である。

本実施の形態に係る冷媒分流器は、上述した各実施の形態に係る冷媒分流器の変形例であって、図５に示すように、凹部５の幅（図５中のＬ４）を、凹部５に対向する部分の流入接続孔６の幅（図５中のＬ５）よりも大きくした点で、上述した各実施の形態と異なる。

これにより、流入管３の流入部１１から流入した冷媒が、凹部５に達しやすくなる。この結果、上述した偏流を打ち消す効果を高めることができる。

なお、その他の事項については、上述した各実施の形態と同様であるので、ここでは説明を省略する。

（実施の形態５）
図６は、実施の形態５に係る冷媒分流器を分解した状態を示す斜視図である。

本実施の形態に係る冷媒分流器は、上述した各実施の形態に係る冷媒分流器の変形例であって、図６に示すように、ブロック体１の外周に、外筒部材２と係合することによりブロック体１が回転するのを防止する機構（係合機構）を設けた点で、上述した各実施の形態と異なる。

図７（ａ）〜（ｆ）は、係合機構の変形例を示した図である。

係合機構は、ブロック体に凹部また凸部を設けることで形成される。ここで、凹部とは、図６に示すようなＤ形状のカット部分を含み、または凸部とは、たとえば図７（ａ）に示すような、楕円形状の長軸方向の頂点付近や、たとえば図７（ｄ）〜（ｆ）に示すような、任意の多角形の頂点付近を含む。また、図７（ｂ）および図７（ｃ）においては、楕円形状のブロック体１に凹部が形成されており、この場合、係合機構は凹部と凸部との両方で形成されていることになる。このように、係合機構は、複数の凹部と凸部とを組み合わせて、任意の形状で形成することが可能である。

流入した冷媒の偏流を打ち消す効果が最も大きくしたり、各々の流出管に分流する冷媒の割合を所定の割合とするための凹部５の形状は、冷媒分流器の設置箇所などによって変化する。これに対し、上述したとおり、管軸まわりのブロック体１の回転を調整してから外筒部材２に固定することで、上記の偏流を打ち消す効果が最も大きくなる、または、各々の流出管に分流する冷媒の割合が所定の割合となるように、ブロック体１を外筒部材２に固定することができる。

ここで、所定の条件下で最も好ましい角度を予め調査し、その角度でブロック体１を外筒部材２に固定する際に、上記の係合機構を備えることで、この好ましい角度を容易に精度良く再現することができる。

なお、その他の事項については、上述した各実施の形態と同様であるので、ここでは説明を省略する。

（実施の形態６）
図８は、実施の形態６に係る冷媒分流器を示した側断面図である。

本実施の形態に係る冷媒分流器は、上述した各実施の形態に係る冷媒分流器の変形例であって、図８に示すように、ブロック体１の高さ（図８中のＬ６）を流出接続孔８の大径部分８ａの深さ（図８中のＬ７）よりも大きくして、ブロック体１が外筒部材２から突出する構造とした点で、上述した各実施の形態と異なる。

この構造においては、ブロック体１と外筒部材２とのロウ付けを行ないやすくなるので、ロウ付けによる固定を確実に行なうことができる。

なお、その他の事項については、上述した各実施の形態と同様であるので、ここでは説明を省略する。

（実施の形態７）
図９は、実施の形態７に係る冷媒分流器を示した斜視図である。

本実施の形態に係る冷媒分流器は、上述した各実施の形態に係る冷媒分流器の変形例であって、図９に示すように、流出部側（流出管接続側）のブロック体１の端面の外周部に溝部１４を形成する点で、上述した各実施の形態と異なる。

この場合、ブロック体１の流出部側の表面は、図１０に示すように、中央部が外筒部材の軸方向に突出し、外周部に向かって傾斜する凸形状であることが好ましい。

この構造により、ブロック体１と外筒部材２とのロウ付けを行なう際に、溝部１４にロウを溜めることができ、ロウ付けによる固定を確実に行なうことができる。また、中央部が外筒部材の軸方向に突出していることで、外周部にロウが導かれやすくなる。

なお、その他の事項については、上述した各実施の形態と同様であるので、ここでは説明を省略する。

（実施の形態８）
図１１は、実施の形態８に係る冷媒分流器を分解した状態を示す斜視図である。

本実施の形態に係る冷媒分流器は、上述した各実施の形態に係る冷媒分流器の変形例であって、図１１に示すように、一端側（図１１における下側）に流入接続孔６（第１接続孔）を有する第１部分と、他端側（図１１における上側）に流出接続孔８（第２接続孔）を有する第２部分とを有する外筒部材２と、流入接続孔６に挿入され、流入管３と接続される流入孔７０ａを有するブロック体１ａ（第１接続部材）と、流出接続孔８（第２接続孔）に挿入され、流出管４と接続される複数（４個）の流出孔７０ｂを有し、流入接続孔６に対向する部分に凹部を有するブロック体１ｂ（第２接続部材）とを備える。なお、凹部については、図１１中には図示しないが、上述した各実施の形態と同様の形状を有するものとする。

外筒部材２に挿入されたブロック体１ａ，１ｂは、ロウ付けにより外筒部材２に固定され、ブロック体１ａ，１ｂに挿入された流入管３および流出管４は、同じくロウ付けによりブロック体１ａ，１ｂに固定される。

図１１においては、冷媒分流器は流入管３を複数有するので、すでに上流側で分流させた複数の配管を、さらに分流させることができる。また、外筒部材２の両端にブロック体を挿入する構成であるため、外筒部材２に機械加工が不要な筒状部材などを用いることができ、製作の工程を簡略化し、コストを低下させることができる。

図１１においては、流入管３を２本、流出管４を４本とする構成としたが、これらの本数については、任意の数に変更可能である。また、複数の流出管４の本数を流入管３の本数よりも少なくし、多数（たとえば４本）の流入管と少数（たとえば２本）の流出管とを接続する合流器を構成したり、第１と第２接続部材１ａ，１ｂの両方に上記の凹部を設けて、分合流の機能を併せもつ分合流器を構成することは、当初から予定されている。

なお、その他の事項については、上述した各実施の形態と同様であるので、ここでは説明を省略する。

以上、本発明の実施の形態について説明したが、上述した各実施の形態の特徴部分を組み合わせることは当初から予定されている。また、今回開示された実施の形態は全ての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内での全ての変更が含まれることが意図される。

本発明の実施の形態１に係る冷媒分流器を示した側断面図である。 本発明の実施の形態１に係る冷媒分流器を分解した状態を示す斜視図である。 本発明の実施の形態２に係る冷媒分流器における、ブロック体を示した断面図である。 本発明の実施の形態３に係る冷媒分流器における、ブロック体を示した底面図である。 本発明の実施の形態４に係る冷媒分流器を示した側断面図である。 本発明の実施の形態５に係る冷媒分流器を分解した状態を示す斜視図である。 本発明の実施の形態５に係る冷媒分流器における、ブロック体の係合機構の変形例を示した図である。 本発明の実施の形態６に係る冷媒分流器を示した側断面図である。 本発明の実施の形態７に係る冷媒分流器における、ブロック体と外筒部材とのロウ付け部を示した斜視図である。 本発明の実施の形態７に係る冷媒分流器における、ブロック体を示した斜視図である。 本発明の実施の形態８に係る冷媒分流器を分解した状態を示す斜視図である。 従来の冷媒分流器の一例を示す斜視図である。

符号の説明

１，１ａ，１ｂ ブロック体、２，１０２ 外筒部材、３，１０３ 流入管、４，１０４ 流出管、５ 凹部、５ａ 頂点、６ 流入接続孔、７ 流出孔、８ 流出接続孔、６ａ，７ａ，８ａ 大径部分、６ｂ，７ｂ，８ｂ 小径部分、６ｃ テーパ部分、６ｄ 中心線（流入接続孔）、１１，１１１ 流入部、１２，１１２ 流出部、１３，１４ 溝部、７０ａ 流入孔、７０ｂ 流出孔。

Claims (10)

1. 一端側に第１接続孔を有する第１部分と、他端側に第２接続孔を有する第２部分とを有する外筒部材と、
   前記第１部分に流入管が接続される流入孔と、
   前記第２接続孔に挿入され、流出管が接続される複数の流出孔を有し、前記第１接続孔に対向する部分に凹部を有する接続部材とを備えた冷媒分流器。
2. 前記凹部に対向する部分の前記第１接続孔の幅を前記外筒部材の流入側端部における前記第１接続孔の幅よりも小さくした、請求項１に記載の冷媒分流器。
3. 前記凹部は前記第１の接続孔の中心線に関して非対称な断面形状を有する、請求項１または請求項２に記載の冷媒分流器。
4. 前記凹部の表面に凹凸を形成した、請求項１から請求項３のいずれかに記載の冷媒分流器。
5. 前記凹部の幅は該凹部に対向する部分の前記第１接続孔の幅よりも大きい、請求項１から請求項４のいずれかに記載の冷媒分流器。
6. 前記接続部材の外周に、前記外筒部材と係合することにより前記接続部材が回転するのを防止する凹部と凸部との少なくとも一方を設けた、請求項１から請求項５のいずれかに記載の冷媒分流器。
7. 前記接続部材の前記流出管接続側の端面の外周部に溝部を有する、請求項１から請求項６のいずれかに記載の冷媒分流器。
8. 前記接続部材の前記流出管接続側の表面は、中央部が前記外筒部材の軸方向に突出し、外周部に向かって傾斜する凸形状を有する、請求項１から請求項７のいずれかに記載の冷媒分流器。
9. 前記接続部材は前記外筒部材から突出する突出部を有する、請求項１から請求項６のいずれかに記載の冷媒分流器。
10. 一端側に第１接続孔を有する第１部分と、他端側に第２接続孔を有する第２部分とを有する外筒部材と、
    前記第１接続孔に挿入され、流入管と接続される流入孔を有する第１接続部材と、
    前記第２接続孔に挿入され、流出管と接続される複数の流出孔を有し、前記第１接続孔に対向する部分に凹部を有する第２接続部材とを備えた冷媒分流器。

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