| 【発明の名称】 |
流体分配装置及びそれを備えた空気調和装置 |
| 【発明者】 |
【氏名】中村 満
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| 【要約】 |
【課題】構成が簡単で、流量の設定を短時間で容易に行なうことができ、しかも設定精度の高い流体分配装置及びそれを備えた空気調和装置を提供する。
【解決手段】流体が通過する１つ以上の穴部５１が形成された回転部材３３と、回転部材３３の回転に対応して穴部５１と連通されかつ流体が通過する複数の穴部５２が形成された固定部材３４と、回転部材３３をその軸線の回りに回転させる回転手段３５とを備えてなることを特徴とする。 |
【特許請求の範囲】
【請求項１】 流体が通過する１つ以上の穴部が形成された回転部材と、該回転部材の回転に対応して前記穴部と連通されかつ前記流体が通過する複数の穴部が形成された固定部材と、前記回転部材をその軸線の回りに回転させる回転手段とを備えてなることを特徴とする流体分配装置。
【請求項２】 冷媒を圧縮する圧縮機と、該圧縮機により吐出された冷媒を分配し熱交換を行う複数の熱交換器と、請求項１記載の流体分配装置とを備えたことを特徴とする空気調和装置。
【請求項３】 前記流体分配装置の固定部材の複数の穴部のそれぞれの穴径は、前記複数の熱交換器それぞれの冷媒の流量に対応した穴径であることを特徴とする請求項２記載の空気調和装置。
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【発明の詳細な説明】【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、構成が簡単で、流量の設定を短時間で容易に行なうことができ、しかも設定精度の高い流体分配装置及びそれを備えた空気調和装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来より、室内側に２個以上の複数の熱交換器を有する空気調和装置がある。図４は従来の空気調和装置の冷媒回路の一例を示す回路図であり、冷房運転時における冷媒回路を示している。図において、１は冷媒を圧縮する圧縮機、２はアキュームレータ、３は室外側熱交換器、４、５は室内側熱交換器、６は絞り装置、７は冷媒分配装置である。この冷媒分配装置は、図５に示すように、冷媒の集合管８、分岐管９及び絞り管（キャピラリ）１０、１１により構成されている。そして、これら圧縮機１〜冷媒分配装置７は、冷媒配管１２〜１６により接続されて空気調和装置の冷媒回路を構成している。
【０００３】このように構成された空気調和装置においては、圧縮機１において圧縮された高温高圧の冷媒は、室外側熱交換器３に流入し、そこで高圧状態で凝縮されて液化する。そして、この液化された冷媒は、絞り装置６で減圧されて低圧の二相状態の冷媒となり、冷媒分配装置７に流入する。この冷媒分配装置７では、集合管８に流入した低圧の冷媒は、分岐管９及びあらかじめ冷媒の流量が各々最適に設定されたキャピラリ１０、１１を経て、室内側熱交換器４、５に各々流入する。そして、室内側熱交換器４、５においては、蒸発器としての吸熱作用により冷媒が蒸発し、その後、この蒸発した冷媒は再び集合してアキュームレータ２に貯溜され、圧縮機１に戻った後に再び圧縮される。
【０００４】図６は従来の空気調和装置の冷媒回路の他の一例を示す回路図であり、冷房運転時における冷媒回路を示している。図において、１７は室外側熱交換器、１８〜２０は室内側熱交換器、２１〜２３は膨張弁であり、これら室外側熱交換器１７〜膨張弁２１〜２３は、冷媒配管２４〜２９で各々接続され、空気調和装置の冷媒回路を構成している。そして、室内側熱交換器１８〜２０への冷媒の各々の分配は、室外側熱交換器１７から流出する高圧かつ液状の冷媒を各々の膨張弁２１〜２３で各々最適流量に設定することで行われる。
【０００５】この空気調和装置の作用・効果は基本的に上述した空気調和装置と同様であるが、室内側熱交換器１８〜２０への冷媒の各々の分配を膨張弁２１〜２３各々で最適流量に設定している点が異なる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】ところで、上述した従来の空気調和装置の冷媒分配装置７においては、必要とされる分配の数に対応した数のキャピラリ１０、１１及び分配の数に対応した分岐を有する分岐管９が必要となり、構成が複雑になるとともにコストアップになるという問題点があった。また、室内側熱交換器４、５各々に最適の流量の冷媒を流通させる必要性から、キャピラリ１０、１１各々の径を室内側熱交換器４、５各々に最適な径に設定する必要があるが、その設定精度が正確さを欠くことがあったり、設定に多くの時間を費やしたり等の問題点があった。
【０００７】また、図６に示す従来の空気調和装置においては、必要とされる分配の数に対応した数の膨張弁２１〜２３及び冷媒配管２６（この場合３個）が必要となり、構成が複雑になるとともにコストアップになるという問題点があった。また、室内側熱交換器１８〜２０各々に最適の流量の冷媒を流通させる必要性から、膨張弁２１〜２３各々の冷媒の流量を最適な流量に設定する必要があり、その設定精度が正確さを欠くことがあったり、設定に多くの時間を費やしたり等の問題点があった。
【０００８】本発明は、上記の事情に鑑みてなされたものであって、構成が簡単で、流量の設定を短時間で容易に行なうことができ、しかも設定精度の高い流体分配装置及びそれを備えた空気調和装置を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するために、本発明は次の様な流体分配装置及びそれを備えた空気調和装置を提供する。すなわち、請求項１記載の流体分配装置は、流体が通過する１つ以上の穴部が形成された回転部材と、該回転部材の回転に対応して前記穴部と連通されかつ前記流体が通過する複数の穴部が形成された固定部材と、前記回転部材をその軸線の回りに回転させる回転手段とを備えてなることを特徴としている。
【００１０】請求項２記載の空気調和装置は、冷媒を圧縮する圧縮機と、該圧縮機により吐出された冷媒を分配し熱交換を行う複数の熱交換器と、請求項１記載の流体分配装置とを備えたことを特徴としている。
【００１１】請求項３記載の空気調和装置は、請求項２記載の空気調和装置において、前記流体分配装置の固定部材の複数の穴部のそれぞれの穴径は、前記複数の熱交換器それぞれの冷媒の流量に対応した穴径であることを特徴としている。
【００１２】本発明の請求項１記載の流体分配装置では、流体が通過する１つ以上の穴部が形成された回転部材と、該回転部材の回転に対応して前記穴部と連通されかつ前記流体が通過する複数の穴部が形成された固定部材と、前記回転部材をその軸線の回りに回転させる回転手段とを備えたことにより、前記回転部材及び前記固定部材それぞれに形成される穴部の数や形状を変えるだけで、必要とされる分配の数及び流体の最適の流量に速やかに対応することが可能になる。これにより、構成が簡単になるとともに流体の分配に関する設定精度が高くなり、流量の設定を短時間で容易に行なうことが可能になる。
【００１３】また、請求項２または３記載の空気調和装置では、冷媒を圧縮する圧縮機と、該圧縮機により吐出された冷媒を分配し熱交換を行う複数の熱交換器と、請求項１記載の流体分配装置とを備えたことにより、該流体分配装置の回転部材及び前記固定部材それぞれに形成される穴部の数や形状を変えるだけで、必要とされる分配の数及び冷媒の最適の流量に速やかに対応することが可能になる。これにより、空気調和装置全体の構成が簡単になるとともに分配される冷媒各々の設定精度が高くなり、分配される冷媒各々の流量の設定を短時間で容易に行なうことが可能になる。
【００１４】
【発明の実施の形態】本発明の流体分配装置及びそれを備えた空気調和装置の一実施形態について、図面に基づき説明する。図１は本発明の一実施形態の冷媒分配装置を示す断面図であり、冷媒の分配量を可変することができる回転式の冷媒分配装置である。図において、３１は冷媒分配装置本体であり、この装置本体３１の内部に形成された流路３２には、回転円盤（回転部材）３３と、この回転円盤３３に同心で対向配置された分配円盤（固定部材）３４とが設けられ、前記回転円盤３３には、ステップモータ（回転手段）３５のシャフト３６が固定されている。
【００１５】冷媒分配装置本体３１には、前記流路３２に連通する１つの冷媒入口管４１と、前記流路３２に連通する複数（この場合２個）の分岐管４２及び各分岐管４２に連通する冷媒出口管４３とが形成されている。回転円盤３３には、冷媒の分配を行う１つ以上の穴５１が形成されている。この穴５１は、例えば、図２（ａ）に示すように軸線を中心とする円周上に１つの穴５１が形成される場合、または、図２（ｂ）に示すように軸線を中心とする円周上かつ軸線に対して対称の位置に２つの穴５１ａ、５１ｂが形成される場合、等がある。
【００１６】分配円盤３４には、前記回転円盤３３の穴５１（または穴５１ａ、５１ｂ等）に同心で対応する複数の穴５２が形成されている。これらの穴５２は、例えば、冷媒を４つに等分配する分配円盤３４では、図３（ａ）に示すように軸線を中心とする円周上に同径の４個の穴５２ａ〜５２ｄが等間隔で形成されている。また、冷媒を３つに等分配する分配円盤３４では、図３（ｂ）に示すように軸線を中心とする円周上に同径の３個の穴５２ａ、５２ｅ、５２ｆが等間隔で形成されている。
【００１７】また、各穴５２毎に冷媒が流入する時間を調製する分配円盤３４では、図３（ｃ）に示すように、軸線を中心とする円周上に同径の３個の穴５２ａ、５２ｇ、５２ｈが、円周上におけるそれぞれの間隔が異なる（不等ピッチ）ように形成されている。また、各穴５２毎に流入する冷媒の量を調製する分配円盤３４では、図３（ｄ）に示すように、軸線を中心とする円周上に最小径の穴５２ａ、中間径の穴５２ｊ、最大径の穴５２ｉそれぞれが、円周上におけるそれぞれの間隔が異なる（不等ピッチ）ように形成されている。そして、この回転円盤３３と分配円盤３４との間は空間部５３とされ、この空間部５３の最小の隙間は、これらの円盤３３、３４が接触しない程度の隙間とされている。
【００１８】次に、この冷媒分配装置の動作について説明する。まず、回転円盤３３に１つの穴５１が形成され、分配円盤３４に４個の穴５２ａ〜５２ｄが等間隔で形成されている場合には、冷媒入口管４１から流入した冷媒は、図２（ａ）に示すように、ステップモータ３５の右回転運動に伴い右回転（図中時計回り）する回転円盤３３の穴５１に流入し、空間部５３へ流出する。そして、空間部５３に流出した冷媒は分配円盤３４に流入し、図３（ａ）に示すように、回転円盤３３の穴５１と対応した穴５２ａ〜５２ｄにある時間を経て順次重なる。そして穴が重なった時に冷媒が各々の穴５２ａ〜５２ｄを通り、各々の穴５２ａ〜５２ｄに対応した分岐管４２を経由し、冷媒出口管４３より流出する。
【００１９】また、回転円盤３３に１つの穴５１が形成され、分配円盤３４に３個の穴５２ａ、５２ｅ、５２ｆが等間隔で形成されている場合には、回転円盤３３の穴５１から空間部５３に流出した冷媒は、分配円盤３４に流入し回転円盤３３の穴５１と対応した穴５２ａ、５２ｅ、５２ｆにある時間を経て順次重なる。そして穴が重なった時に冷媒が各々の穴５２ａ、５２ｅ、５２ｆを通り、各々の穴５２ａ、５２ｅ、５２ｆに対応した分岐管４２を経由し冷媒出口管４３より流出する。
【００２０】また、回転円盤３３に１つの穴５１が形成され、分配円盤３４に３個の穴５２ａ、５２ｇ、５２ｈが不等ピッチで形成されている場合には、回転円盤３３の穴５１から空間部５３に流出した冷媒は、分配円盤３４に流入した後、穴５２ａ、５２ｇ、５２ｈそれぞれに流入する時間を調節する。
【００２１】また、回転円盤３３に１つの穴５１が形成され、分配円盤３４に互いに径の異なる３個の穴５２ａ、５２ｊ、５２ｉが不等ピッチで形成されている場合には、回転円盤３３の穴５１から空間部５３に流出した冷媒は、分配円盤３４に流入した後、穴５２ａ→穴５２ｊ→穴５２ｉの順に冷媒の流量を順次多く流出させる。
【００２２】一方、例えば、回転円盤３３に２つの穴５１ａ、５１ｂが形成され、分配円盤３４に４個の穴５２ａ〜５２ｄが等間隔で形成されている場合には、分配円盤３４の穴５２ｂ、５２ｄに同時に冷媒を流出させることができる。なお、分配円盤３４に上述した穴５２ａ〜５２ｄ以外の穴５２ａ、５２ｅ、５２ｆ等を形成した場合においても同様である。このようにして、分配円盤３４の穴５２から出て分岐管４２に入った冷媒は、各々の冷媒出口管４３を経て各々の図示しない熱交換器へ分配供給される。
【００２３】この冷媒分配装置は、回転円盤３３及び固定円盤３４各々に同心状にあけた穴５１、５２の数、穴径及び穴ピッチと回転円盤３３を駆動するステッピングモータ３５の回転角速度の変化とを１つ以上組み合わせることにより、各サーキットが必要とする最適冷媒量を供給できるようにしたもので、二相冷媒を複数に均一分配するのみならず、各分岐毎に不均一分配することも可能にした点がポイントである。
【００２４】また、この冷媒分配装置を、冷媒を圧縮する圧縮機と、圧縮機により吐出された冷媒を分配し熱交換を行う複数の熱交換器とを備えた空気調和装置に取り付ければ、冷媒分配装置の回転円盤３３及び固定円盤３４それぞれに形成される穴５１、５２の数や形状を変えるだけで、必要とされる分配の数及び冷媒の最適の流量に速やかに対応することが可能である。これにより、空気調和装置全体の構成が簡単になるとともに分配される冷媒各々の設定精度も高く、したがって、分配される冷媒各々の流量の設定を短時間で容易に行なうことができる。
【００２５】以上説明したように、本実施形態によれば、回転円盤３３に冷媒の分配を行う１つ以上の穴５１を形成し、分配円盤３４には、前記回転円盤３３の穴５１（または穴５１ａ、５１ｂ等）と対応する同径同心の複数の穴５２を形成したので、必要とされる分配の数は、分配円盤３４の穴５２の数のみで決定することができるため、従来の様なキャピラリや分岐管が不要となり、構成を簡単化することができ、コストダウンを図ることができる。
【００２６】また、この冷媒分配装置を空気調和装置に取り付ければ、空気調和装置の熱交換器各々に最適の流量の冷媒を流す際に、回転円盤３３の穴５１及び分配円盤３４の穴５２のピッチ、径などを自由に選択することができ、また回転円盤３３の回転数も自由に設定することができるため、冷媒分配装置に入ってくる二相冷媒、高圧液などの冷媒の状態の如何によらず、各穴を通過する時間、冷媒、流量を自由に設定できるため、各熱交換器への冷媒の最適流量の設定が精度良く、容易に行うことができ、設定時間の短縮を図ることができる。
【００２７】以上、本発明の流体分配装置及びそれを備えた空気調和装置の一実施形態について図面に基づき説明してきたが、具体的な構成は本実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で設計の変更等が可能である。例えば、回転円盤３３及び固定円盤３４各々に同心状にあけた穴５１、５２の数、穴径及び穴ピッチ等は、必要に応じて変更することができる。
【００２８】
【発明の効果】以上説明した様に、本発明の請求項１記載の流体分配装置によれば、流体が通過する１つ以上の穴部が形成された回転部材と、該回転部材の回転に対応して前記穴部と連通されかつ前記流体が通過する複数の穴部が形成された固定部材と、前記回転部材をその軸線の回りに回転させる回転手段とを備えたので、前記回転部材及び前記固定部材それぞれに形成される穴部の数や形状を変えるだけで、必要とされる分配の数及び流体の最適の流量に速やかに対応することができる。したがって、構成を簡単化することができ、流体の分配における設定精度も高くすることができ、流量の設定を短時間で容易に行なうことができる。
【００２９】また、請求項２または３記載の空気調和装置によれば、冷媒を圧縮する圧縮機と、該圧縮機により吐出された冷媒を分配し熱交換を行う複数の熱交換器と、請求項１記載の流体分配装置とを備えたので、該流体分配装置の回転部材及び前記固定部材それぞれに形成される穴部の数や形状を変えるだけで、必要とされる分配の数及び冷媒の最適の流量に速やかに対応することができる。したがって、空気調和装置全体の構成を簡単化することができ、分配される冷媒各々の設定精度も高くすることができ、分配される冷媒各々の流量の設定を短時間で容易に行なうことができる。
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| 【出願人】 |
【識別番号】０００００６２０８
【氏名又は名称】三菱重工業株式会社
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| 【出願日】 |
平成１０年８月５日（１９９８．８．５） |
| 【代理人】 |
【識別番号】１００１１２７３７
【弁理士】
【氏名又は名称】藤田 考晴 （外３名）
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| 【公開番号】 |
特開２０００−５５５１０（Ｐ２０００−５５５１０Ａ） |
| 【公開日】 |
平成１２年２月２５日（２０００．２．２５） |
| 【出願番号】 |
特願平１０−２２２０４７ |
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