分配器和制冷循环装置

技术领域

本发明涉及分配器和制冷循环装置。

背景技术

以往，在制冷循环装置中，使用了用于使制冷剂均等地流向热交换器的多个制冷剂通路的分配器。例如在日本专利第3842999号公报(专利文献1)中记载了两分支的分配器，该分配器包括弯曲成U字形的U形弯头和成为U形弯头的流入口的流入管。在该公报所记载的分配器中，避开U形弯头的曲管部而在曲管部与直管部的接合部连接有流入管。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本专利第3842999号公报

发明内容

发明所要解决的课题

在上述公报所记载的分配器中，气液两相制冷剂一边从流入管扩散一边流入U形弯头的曲管部，因此，气液两相制冷剂的一部分不与直管部接触就流入曲管部。因此，大量的气液两相制冷剂流动到曲管部，因此难以将制冷剂均等地向曲管部和直管部分配。因此，存在因制冷剂的不均等分配而导致热交换器中的热交换效率的低效率化的问题。

本发明是鉴于上述课题而完成的，其目的在于提供一种容易使制冷剂均等地分配的分配器以及具备该分配器的制冷循环装置。

用于解决课题的手段

本发明的分配器具备上游流路和下游流路。上游流路在第1方向上延伸。下游流路配置在比上游流路靠制冷剂流的下游侧的位置。下游流路具有分支部和弯曲部。分支部具有与上游流路连接的第1连接部，且使制冷剂流从第1连接部向与第1方向交叉的第2方向分支。弯曲部具有与分支部连接的第2连接部，且配置在比分支部靠制冷剂流的下游侧的位置。弯曲部的第2连接部位于比分支部的第1连接部靠制冷剂流的下游侧的位置。

发明效果

根据本发明的分配器，由于弯曲部的第2连接部位于比分支部的第1连接部靠制冷剂流的下游侧的位置，因此，制冷剂在分支部从第1连接部流动到第2连接部。因此，抑制了一边扩散一边从第1连接部流入分支部的制冷剂不与分支部接触就流入弯曲部。因此，容易使制冷剂流在分支部均等地分支。由此，容易均等地分配制冷剂。

附图说明

图1是本发明的实施方式1中的制冷循环装置的概要图。

图2是本发明的实施方式1中的热交换器的概要图。

图3是本发明的实施方式1中的分配器的概要图。

图4是本发明的实施方式1的变形例1的分配器的概要图。

图5是本发明的实施方式1的变形例2的分配器的概要图。

图6是表示本发明的实施方式1中的从第1连接部到第2连接部的距离与流向弯曲部的分配比之间的关系的曲线图。

图7是本发明的实施方式2中的分配器的概要图。

图8是本发明的实施方式2的变形例1中的分配器的分解图。

图9是本发明的实施方式2的变形例2中的分配器的概要图。

图10是本发明的实施方式3中的分配器的概要图。

图11是本发明的实施方式4中的分配器的概要图。

具体实施方式

以下，参照附图对本发明的实施方式进行说明。此外，以下标注相同的附图标记的部分是相同或与其相当的部分，这在说明书的全文中是共通的。而且，说明书全文所表示的构成要素的形态只不过是例示，本发明的实施方式并不限定于说明书所记载的方式。

实施方式1

参照图1，对本发明的实施方式1的制冷循环装置100进行说明。图1表示本实施方式的制冷循环装置100的结构，并且示出了进行制热运转及制冷运转的情况下的制冷剂流。以下，作为例子，对家庭用房间空调、店铺/办公室用柜型空调那样的搭载有一个室外热交换器和一个室内热交换器的制冷循环装置100进行说明。此外，本实施方式的制冷循环装置100例如能够应用于热泵装置、供热水装置、制冷装置等。

本实施方式的制冷循环装置100具备压缩机1、四通阀2、室内热交换器3、膨胀阀4、室外热交换器5、室外风扇6以及室内风扇7。压缩机1、四通阀2、室内热交换器3、膨胀阀4以及室外热交换器5通过配管彼此连接。

压缩机1构成为对吸入的制冷剂进行压缩并排出。四通阀2构成为根据制热运转时和制冷运转时而切换向室内热交换器3和室外热交换器5的制冷剂流动。室内热交换器3用于进行制冷剂与室内空气的热交换。膨胀阀4是对制冷剂进行减压的节流装置。膨胀阀4例如是毛细管、电子膨胀阀等。室外热交换器5用于进行制冷剂与室外空气的热交换。

在制热运转时，室内热交换器3作为冷凝器发挥功能，室外热交换器5作为蒸发器发挥功能。在制冷运转时，室内热交换器3作为蒸发器发挥功能，室外热交换器5作为冷凝器发挥功能。室内热交换器3和室外热交换器5分别例如具备供制冷剂在内侧流动的传热管PI和安装在传热管PI的外侧的翅片FI(参照图2)。室外风扇6构成为向室外热交换器5供给空气。室内风扇7构成为向室内热交换器3供给空气。

在图1中，用实线示出了制热运转时的制冷剂流动，用虚线示出了制冷运转时的制冷剂流动。在制热运转时，由压缩机1压缩后的高温高压的气体制冷剂在通过四通阀2之后通过点A而流入室内热交换器3。气体制冷剂在通过室内热交换器3时冷凝，被通过室内风扇7而流动的空气冷却，从而成为液化的状态。液化的液体制冷剂通过点B而流入膨胀阀4。液体制冷剂通过膨胀阀4，从而成为低温低压的气体制冷剂和液体制冷剂混合存在的两相制冷剂状态。

两相制冷剂状态的制冷剂通过点C而流入室外热交换器5。两相制冷剂在通过室外热交换器5时蒸发，被通过室外风扇6而流动的空气加热，从而成为气化的状态。气化的气体制冷剂通过点D而流入四通阀2。气体制冷剂通过四通阀2而返回压缩机1。通过该循环，进行对室内空气进行加热的制热运转。

在制冷运转时，切换四通阀2，以使制冷剂与制热运转相反地流动。也就是说，由压缩机1压缩后的高温高压的气体制冷剂在通过四通阀2之后通过点D而流入室外热交换器5。气体制冷剂在通过室外热交换器5时冷凝，被通过室外风扇6而流动的空气冷却，从而成为液化的状态。液化的液体制冷剂通过点C而流入膨胀阀4。液体制冷剂通过膨胀阀，从而成为低温低压的气体制冷剂和液体制冷剂混合存在的两相制冷剂状态。

两相制冷剂状态的制冷剂通过点B而流入室内热交换器3。两相制冷剂在通过室内热交换器3时蒸发，被通过室内风扇7而流动的空气加热，从而成为气化的状态。气化的气体制冷剂通过点A而流入四通阀2。气体制冷剂通过四通阀2而返回压缩机1。通过该循环，进行对室内空气进行冷却的制冷运转。

下面，参照图2，对本实施方式的热交换器进行说明。在本实施方式中，作为例子，对在制冷循环装置100中进行制热运转时作为室外热交换器5而应用热交换器的情况下的结构进行说明。此外，本实施方式的热交换器也能够应用于室内热交换器3。

图2是本实施方式中的室外热交换器5的概略图。图2(a)是室外热交换器5的左视图。图2(b)是室外热交换器5的主视图。图2(c)是室外热交换器5的右视图。此外，在图2(b)中，为了便于说明，未图示传热管PI，仅图示了一部分翅片FI。

室外热交换器5具备传热管PI、多个翅片FI以及分配器10。传热管PI贯通多个翅片FI。传热管PI具有在贯通多个翅片FI的方向上延伸的多个直线部。多个直线部相互串联连接。分配器10与两个直线部连接。

在室外热交换器5中，从图2(c)中的流入部IN流入的气液两相制冷剂通过室外热交换器5的一部分，与通过室外风扇6(参照图1)而流动的空气进行热交换。此时，在使用作为表示在气液两相制冷剂的总质量速度中所占的气体的质量速度比的表达的干燥度X的情况下，干燥度X为0.05以上且0.25以下(X＝0.05～0.25)的范围左右。通过进行制冷剂与空气的热交换，气液两相制冷剂中的液体制冷剂蒸发，从而在总质量速度中气体的质量速度所占的比例发生变化的同时，气液两相制冷剂完成通过室外热交换器5的一部分。

之后，通过两分支的分配器10，气液两相制冷剂被分配到流路R1和流路R2。此时，流入分配器10的气液两相制冷剂的干燥度X能够成为0.10以上且0.60以下(0.10～0.60)的范围左右。该干燥度由气液两相制冷剂到达分配器10之前通过的室外热交换器5占整体的比例来决定。分别通过了流路R1和流路R2的气液两相制冷剂通过室外热交换器5的其他部分，在与空气进行热交换之后合流并到达流出部OUT。

参照图3，对本实施方式的分配器10进行详细说明。图3是本实施方式的分配器10的概要图。如图3所示，本实施方式的分配器10具备上游流路11和下游流路12。上游流路11和下游流路12分别也可以由管(管道)构成。

上游流路11在第1方向YD上延伸。上游流路11与下游流路12连接。上游流路11的与下游流路12连接的部分也可以构成为直线状。另外，上游流路11与传热管PI连接。也就是说，上游流路11的一端与下游流路12连接，上游流路11的另一端与传热管PI连接。

下游流路12配置在比上游流路11靠制冷剂流的下游侧的位置。下游流路12具有分支部12a和弯曲部12b。分支部12a具有与上游流路11连接的第1连接部CP1。分支部12a构成为使制冷剂流从第1连接部CP1向与第1方向YD交叉的第2方向XD分支。分支部12a构成为使制冷剂流从第1连接部CP1向流路R1和流路R2分支。分支部12a在第2方向XD上延伸。第1方向YD与第2方向XD也可以相互正交。分支部12a也可以构成为直线状。

弯曲部12b构成为相对于分支部12a弯曲。在本实施方式中，弯曲部12b朝向与上游流路11相反的一侧延伸。另外，弯曲部12b构成为使下游流路12从第2方向XD的正方向向负方向折回。弯曲部12b具有与分支部12a连接的第2连接部CP2。弯曲部12b配置在比分支部12a靠制冷剂流的下游侧的位置。弯曲部12b的第2连接部CP2位于比分支部12a的第1连接部CP1靠制冷剂流的下游侧的位置。因此，在第2方向XD上，第1连接部CP1与第2连接部CP2之间的长度L大于0(零)。

参照图4，对本实施方式的变形例1的分配器10进行说明。如图4所示，在本实施方式的变形例1的分配器10中，在第2方向XD上，第1连接部CP1与第2连接部CP2之间的长度L为上游流路11的宽度W以下。在该情况下，上游流路11的宽度W成为长度L的上限。

参照图5，对本实施方式的变形例2的分配器10进行说明。如图5所示，在本实施方式的变形例2的分配器10中，在第2方向XD上，第1连接部CP1与第2连接部CP2之间的长度L为第1方向YD上的分支部12a的宽度h乘以tan15°所得的尺寸以上。

从上游流路11流入到下游流路12的气液两相制冷剂在向第1方向YD的正方向流入时，一边从第1连接部CP1在扩散角θ的范围内扩散，一边与分支部12a的水平壁21碰撞。扩散角θ是相对于第1方向YD在第2方向XD上制冷剂从第1连接部CP1扩散的角度。

水平壁21与上游流路11的流出口相向。分支部12a具有第2方向XD上的流路R1的长度L1以及流路R2的长度L2。与水平壁21碰撞后的气液两相制冷剂中的一方在第2方向XD的正方向上流过流路R1，以宽度h前进长度L1的距离，向弯曲部12b前进。碰撞后的气液两相制冷剂中的另一方在第2方向XD的负方向上流过流路R2，以宽度h前进长度L2的距离。在此，长度L1和长度L2成为以下所示的式(1)、(2)的关系。

L2≥L1≥htanθ+0.5W (1)

θ＝15° (2)

即使是相同的质量速度，干燥度X越大，流动的气液两相制冷剂的每单位时间的速度越快，因此，在与水平壁21的碰撞中产生的压力损失越大。因此，气液两相制冷剂的扩散角θ容易变大，以避免在碰撞中产生的压力损失。因此，发明人通过实验研究发现，如果在室外热交换器5中使用的干燥度X在0.10以上且0.60以下(X＝0.10～0.60)的范围内，则上述式(2)的扩散角θ不易扩散到15度(θ＝15°)以上。因此，若是成为上述式(1)、(2)的关系的两分支的分配器10，则能够以最小限度的长度L1搭载于热交换器。

图6是表示本实施方式中的分支部12a的流路R1的长度L1、以及将在上游流路11中流动的质量流量设为100％时的在弯曲部12b侧流动的质量流量的分配比的特性图。参照图6可知，若长度L1满足上述式(1)的关系则均等地分配，但若长度L1不满足上述式(1)则较多的质量流量在弯曲部12b侧流动。

下面，对本实施方式的作用效果进行说明。

根据本实施方式的分配器10，由于弯曲部12b的第2连接部CP2位于比分支部12a的第1连接部CP1靠制冷剂流的下游侧的位置，因此，制冷剂在分支部12a从第1连接部CP1流动到第2连接部CP2。因此，抑制了一边扩散一边从第1连接部CP1流入分支部12a的制冷剂不与分支部12a接触就流入弯曲部。因此，容易使制冷剂流在分支部12a均等地分支。由此，容易均等地分配制冷剂。因此，能够使热交换器中的热交换效率高效化。

另外，根据本实施方式的变形例1的分配器10，在第2方向XD上，第1连接部CP1与第2连接部CP2之间的长度L为上游流路11的宽度W以下。因此，能够使分配器10小型化。

另外，根据本实施方式的变形例2的分配器10，在第2方向XD上，第1连接部CP1与第2连接部CP2之间的长度L为第1方向YD上的分支部12a的宽度h乘以tan15°所得的尺寸以上。因此，能够均等地分配制冷剂。

根据以上，本实施方式的分配器10能够将以往的课题即气液两相制冷剂的不均等分配改善为均等分配，并且能够抑制为所需最小限度的大小。而且，由于能够抑制为所需最小限度的大小，因此能够有助于抑制材料费、安装空间。

根据本实施方式的制冷循环装置，由于具备上述的分配器10，因此能够提供起到上述作用效果的制冷循环装置。

实施方式2

参照图7～图9，在本发明的实施方式2中，说明下游流路12的两端在第2方向XD上前进后以曲线状或直角改变行进方向而在第1方向YD或第1方向YD与第2方向XD的合成方向上前进的方式。

如图7所示，对本实施方式的分配器10进行详细说明。图7是本实施方式的分配器10的概要图。如图7所示，下游流路12构成为S字形。下游流路12具有第1下游流路部121和第2下游流路部122。第1下游流路部121构成为在第2方向XD的负方向上从上游流路11的中心轴前进长度L1之后以直角改变行进方向而在第1方向YD的正方向上前进。第2下游流路部122构成为在第2方向XD的正方向上从上游流路11的中心轴前进长度L2之后以直角改变行进方向而在第1方向YD的负方向上前进。因此，在第2下游流路部122中，制冷剂的矢量的第1方向YD上的正方向分量为0(零)。

下游流路12的弯曲部12b具有第1下游部12b1和第2下游部12b2。第2下游部12b2相对于分支部12a配置在与第1下游部12b1相反的一侧。第1下游部12b1在第1方向YD的正方向上延伸。第1下游部12b1也可以相对于分支部12a呈直角地配置。第2下游部12b2在第1方向YD的与正方向相反的负方向上延伸。第2下游部12b2也可以相对于分支部12a呈直角地配置。

在第2下游流路部122中，从上游流路11流入的气液两相制冷剂必须改变行进方向而在第1方向YD的负方向上前进。因此，即使在长度L2不满足上述式(1)的情况下，一边以扩散角θ扩散一边从上游流路11的流出口流入的气液两相制冷剂也必然会与水平壁21碰撞。

另一方面，在第1下游流路部121中，在长度L1不满足上述式(1)的情况下，从上游流路11流入的气液两相制冷剂具有扩散角θ，因此不与水平壁21碰撞而行进。因此，长度L1需要满足上述式(1)。另一方面，长度L2并不限于上述式(1)。

参照图8，本实施方式的分配器10也可以重叠板状体而构成。图8是本实施方式的变形例1的分配器10的分解立体图。

如图8所示，本实施方式的变形例1的分配器10具备第1板101、第2板102以及第3板103。第1板101、第2板102以及第3板103相互重叠。也就是说，第1板101、第2板102以及第3板103相互层叠。第1板101、第2板102以及第3板103也可以具有相互相等的板厚。

第1板101具有第1面S1和位于第1面S1的相反侧的第2面S2。在第1板101设置有贯通第1面S1和第2面S2的槽101a。第2板102安装于第1板101的第1面S1。在第2板102设置有与槽101a连通的流入口102a。第3板103安装于第1板101的第2面S2。在第3板103设置有与槽101a连通的流出口103a。

第1板101的槽101a构成上游流路11和下游流路12。第2板102的流入口102a与上游流路11连接。第3板103的流出口103a与下游流路12连接。

在由一般使用的圆形的管道管构成分配器10的情况下，难以形成第1下游流路部121和第2下游流路部122的直角部。因此，也能够通过利用冲压加工对如图8所示的板状体进行冲裁来构成流路。由此，制造性提高，能够削减加工费。

此外，在图8中示出了由第1板101、第2板102、第3板103这三张板状体构成的分配器10，但板状体的张数不限于此，例如第1板101、第2板102、第3板103也可以分别由多个板状体构成。另外，板状体的形状不限于矩形。

此外，如图8所示的板状体构成的分配器10的结构不仅可以应用于本实施方式2，也可以应用于实施方式1以及下述的实施方式3和实施方式4。

另外，参照图9，本实施方式的分配器10也可以用于采用使第1下游流路部121、第2下游流路部122的行进方向为曲线状的流路的方式。图9是本实施方式的变形例2的分配器10的概要图。如图9所示，第1下游流路部121构成为向第2方向XD的正方向折回。具体而言，第1下游部12b1构成为朝向上游流路11的中心轴而向第2方向XD的正方向倾斜。第2下游流路部122构成为向第2方向XD的负方向折回。具体而言，第2下游部12b2构成为朝向上游流路11的中心轴而向第2方向XD的负方向倾斜。

下面，对本实施方式的作用效果进行说明。

在本实施方式的分配器10中，第1下游部12b1在第1方向YD的正方向上延伸，第2下游部12b2在与第1方向YD的正方向相反的负方向上延伸。因此，在第2下游部12b2中，制冷剂的矢量的第1方向YD上的正方向分量为0(零)。因此，能够减小直至第2下游部12b2为止的分支部12a的长度L2。由此，能够使分配器10小型化。

根据以上，本实施方式的分配器10能够将第1下游流路部121中的长度L1在满足上述式(1)的范围内抑制为最小限度，将第2下游流路部122中的长度L2不限制于上述式(1)而减小。因此，能够将以往的课题即气液两相制冷剂的不均等分配改善为均等分配，并且能够抑制为所需最小限度的大小。而且，由于能够抑制为所需最小限度的大小，因此能够有助于抑制材料费、安装空间。

另外，在本实施方式的变形例1的分配器10中，由于第1板101的槽101a构成下游流路12，因此，能够通过利用冲压加工对第1板101进行冲裁而将下游流路12构成为任意的形状(例如直角)。由此，制造性提高，能够削减加工费。

实施方式3

参照图10，在本发明的实施方式3中，对实施方式2所示的上游流路11的流路宽度从上游向下游缩小的方式进行说明。图10是本实施方式的分配器10的概要图。如图10所示，在本实施方式的分配器10中，上游流路11具有第1宽度W1和第2宽度W2。第1宽度W1是配置在比第1连接部CP1靠制冷剂流的上游侧的部分的宽度。第2宽度W2是与第1连接部CP1连接的部分的宽度。第2宽度W2小于第1宽度W1。上游流路11构成为从第1宽度W1缩小到第2宽度W2。上游流路11具有从第1宽度W1连续缩小到第2宽度W2的锥形形状。

在本实施方式的分配器10中，上游流路11的流路宽度从第1宽度W1向第2宽度W2缩小，从而能够抑制从上游流路11的流出口到水平壁21的制冷剂的扩散。在该情况下，上述式(1)成为下述所示的式(3)和式(2)的关系。

L1≥htanθ+0.5W2(3)

下面，对本实施方式的作用效果进行说明。

在本实施方式的分配器10中，上游流路11构成为从第1宽度W1缩小到第2宽度W2。因此，能够减小从上游流路11的流出口到弯曲部12b的长度L1和长度L2。因此，能够使分配器10小型化。

根据以上，本实施方式的分配器10能够将第1下游流路部121中的长度L1抑制得比实施方式2小。因此，能够将以往的课题即气液两相制冷剂的不均等分配改善为均等分配，并且能够抑制为所需最小限度的大小。而且，由于能够抑制为所需最小限度的大小，因此能够有助于抑制材料费、安装空间。

实施方式4

参照图11，在本发明的实施方式4中，对实施方式3所示的上游流路11的中心轴相对于下游流路12的分支部12a的中心轴具有倾斜角度θ1的倾斜的方式进行说明。

图11是本实施方式的分配器10的概要图。如图11所示，在本实施方式的分配器10中，第1方向YD相对于与第2方向XD正交的方向倾斜。上游流路11也可以构成为相对于重力方向倾斜。上游流路11向朝向第1方向YD的负方向延伸的第2下游部12b2侧倾斜。也就是说，上游流路11向与朝向第1方向YD的正方向延伸的第1下游部12b1相反的一侧倾斜。

上游流路11从分支部12a的中心轴具有倾斜角度θ1的倾斜。因此，能够抑制从上游流路11的流出口到水平壁21的制冷剂的扩散。倾斜角度θ1成为下述所示的式(4)、(5)。

82° ≤θ1<90° (4)

90°<θ1≤98° (5)

在此，在θ1处于由式(4)、(5)表示的范围外的情况下，从上游流路11流出的制冷剂具有较多向第2方向XD前进的动能，因此，即使与水平壁21碰撞，也不进行均等的两分支分配而是较多地向行进方向的下游流路12流动。发明人通过实验研究发现，如果在上述式(4)、(5)的范围内，则向第2方向XD前进的动能分量小到能够忽视。

下面，对本实施方式的作用效果进行说明。

在本实施方式的分配器10中，第1方向YD相对于与第2方向XD正交的方向倾斜。因此，通过使上游流路11向与朝向第1方向YD的正方向延伸的弯曲部12b相反的一侧倾斜，能够使制冷剂不易流入弯曲部12b。因此，能够使分配器10小型化。

根据以上，本实施方式的分配器10能够将第1下游流路部121的长度L1抑制得比实施方式3小。因此，能够将以往的课题即气液两相制冷剂的不均等分配改善为均等分配，并且能够抑制为所需最小限度的大小。而且，由于能够抑制为所需最小限度的大小，因此能够有助于抑制材料费、安装空间。

上述的各实施方式能够适当组合。

应认为本次公开的实施方式在所有方面都是例示而非限制性的。本发明的范围不由上述说明表示，而是由权利要求书表示，意在包括与权利要求书等同的意思及范围内的所有变更。

附图标记说明

1压缩机、2四通阀、3室内热交换器、4膨胀阀、5室外热交换器、6室外风扇、7室内风扇、10分配器、11上游流路、12下游流路、12a分支部、12b弯曲部、12b1第1下游部、12b2第2下游部、100制冷循环装置、101第1板、101a槽、102第2板、102a流入口、103第3板、103a流出口、121第1下游流路部、122第2下游流路部、CP1第1连接部、CP2第2连接部、S1第1面、S2第2面、W1第1宽度、W2第2宽度、XD第2方向、YD第1方向。