本發(fā)明涉及用于空氣調(diào)節(jié)機等的熱泵裝置的制冷劑配管和具備制冷劑配管的熱泵裝置。

背景技術：

空氣調(diào)節(jié)機的室外機所具備的熱交換器對制冷劑和外部空氣進行熱交換。為了提高熱交換效率，該熱交換器成為將制冷劑分配到多條流路中來流動的構(gòu)造。因此，在該熱交換器的入口處設有分配器，將制冷劑分配到多條流路中。為了提高熱交換效率，需要向各流路均等地分配制冷劑。

在該熱交換器作為蒸發(fā)器工作的情況下，向熱交換器流入的制冷劑為氣液二相狀態(tài)。在該情況下，制冷劑以環(huán)狀流在制冷劑配管內(nèi)流動。即，液相的制冷劑作為沿著制冷劑配管的內(nèi)壁的液膜而流動，且氣相的制冷劑在其內(nèi)側(cè)流動。

液膜的形狀由重力、慣性力和表面張力來確定。因此，在制冷劑配管彎曲的曲線部分，由于慣性力液膜會向曲線的外周側(cè)偏移并在制冷劑中產(chǎn)生偏流。若在產(chǎn)生偏流的狀態(tài)下制冷劑流入到分配器中，則制冷劑未被均等地向各流路分配。

在專利文獻1、2中記載有：為了將氣液二相狀態(tài)的制冷劑均等地分配到2條流路中，使分配器的正前方的制冷劑配管傾斜，并在該制冷劑配管的下側(cè)的內(nèi)壁上設置槽。在專利文獻1中，利用重力和形成有槽的部分的表面張力使液相制冷劑均等地分布在配管的下側(cè)。

在先技術文獻

專利文獻

專利文獻1：日本特開2003-90645號公報

專利文獻2：日本特開2004-116809號公報

非專利文獻

非專利文獻1：磯崎昭夫、石川守、佐伯主稅著、神戶制鋼技報/Vol.50No.3(Dec.2000)內(nèi)表面帶有槽的銅管的發(fā)展

技術實現(xiàn)要素：

發(fā)明要解決的課題

為了利用重力和基于槽的表面張力來使液相制冷劑均等地分布，必須準備直線狀的長的制冷劑配管，并使該制冷劑配管傾斜，且在下側(cè)帶有槽。但是，在例如空氣調(diào)節(jié)機的室外機中，零件的安裝空間有限，需要使未對熱交換貢獻的制冷劑配管盡可能短。因此，難以將長的直線狀的制冷劑配管配置在分配器的近前。

本發(fā)明的目的在于能夠利用分配器來均等地分配制冷劑。

用于解決課題的手段

本發(fā)明的制冷劑配管具備：彎曲配管，所述彎曲配管供制冷劑流動，且所述彎曲配管彎曲地形成為曲線狀，曲線的曲率中心側(cè)即內(nèi)周側(cè)的內(nèi)壁為形成有槽的槽面，所述曲線的曲率中心的相反側(cè)即外周側(cè)的內(nèi)壁為平滑面；以及

下游配管，所述下游配管被連接于所述彎曲配管的下游側(cè)，且所述下游配管形成為直線狀，并在下游側(cè)連接將制冷劑分配到多條流路中的分配器。

發(fā)明效果

在本發(fā)明中，將彎曲配管的內(nèi)周側(cè)的內(nèi)壁設為槽面，并將外周側(cè)的內(nèi)壁設為平滑面。在曲線部分，由于慣性力液相制冷劑會向外周側(cè)偏移。但是，在本發(fā)明中，由于槽面的表面張力，液相制冷劑向內(nèi)周側(cè)被牽引。因此，能夠在曲線部分防止液相制冷劑向外周側(cè)偏移。由此，能夠抑制通過彎曲配管的制冷劑的偏移，所以能夠利用分配器來均等地分配制冷劑。

附圖說明

圖1是表示熱泵裝置10的制冷劑回路11的圖。

圖2是表示構(gòu)成熱交換器13的翅片17以及制冷劑流路18的圖。

圖3是在蒸發(fā)器的入口側(cè)的制冷劑配管20中流動的制冷劑的說明圖。

圖4是在制冷劑配管20彎曲的曲線部分流動的制冷劑的說明圖。

圖5是表示實施方式1的制冷劑配管20的圖。

圖6是實施方式1的制冷劑配管20的剖視圖。

圖7是表示圖5所示的制冷劑配管20內(nèi)的液膜21的狀態(tài)的圖。

圖8是表示將下游配管24的內(nèi)壁整體設為槽面28，并將其它的配管22、23的內(nèi)壁整體設為平滑面29的制冷劑配管20的圖。

圖9是表示圖8所示的制冷劑配管20內(nèi)的液膜21的狀態(tài)的圖。

圖10是表示實施方式1的制冷劑配管20的其它的方式的圖。

圖11是表示實施方式1的制冷劑配管20的其它的方式的圖。

圖12是表示實施方式1的制冷劑配管20的其它的方式的圖。

圖13是表示從朝向橫向到朝向下方彎曲的制冷劑配管20的圖。

圖14是表示從朝向下方到朝向上方彎曲的制冷劑配管20的圖。

圖15是表示分配器25的圖。

圖16是表示分配器25的其它的方式的圖。

圖17是表示利用擠壓加工形成槽27的情況的制冷劑配管20的圖。

圖18是圖17所示的槽27的說明圖。

圖19是表示利用擠壓加工形成槽27的情況的制冷劑配管20的其它的方式的圖。

具體實施方式

實施方式1

***構(gòu)成的說明***

圖1是表示熱泵裝置10的制冷劑回路11的圖。

熱泵裝置10具備：壓縮機12，該壓縮機12壓縮制冷劑；熱交換器13，該熱交換器13對制冷劑和空氣等進行熱交換；膨脹機構(gòu)14，該膨脹機構(gòu)14使制冷劑膨脹；熱交換器15，該熱交換器15對制冷劑和空氣等進行熱交換；以及四通閥16，該四通閥16切換制冷劑的流動的方向。壓縮機12、熱交換器13、膨脹機構(gòu)14和熱交換器15被制冷劑配管依次連接，并構(gòu)成制冷劑回路11。另外，在制冷劑回路11中，在壓縮機12的排出側(cè)連接有四通閥16。

圖2是表示構(gòu)成熱交換器13的翅片17以及制冷劑流路18的圖。

在熱交換器13中，在制冷劑流路18中安裝有翅片17。通過由風扇等產(chǎn)生氣流，借助翅片17，在制冷劑流路18中流動的制冷劑與空氣高效地進行熱交換。

在此，制冷劑流路18的后側(cè)成為空氣不流動而幾乎不進行熱交換的死區(qū)域19。若使制冷劑流路18變細，則能夠使死區(qū)域19變小，并能夠使熱交換面積變大。但是，若使制冷劑流路18變細，則在制冷劑流路18內(nèi)流動的制冷劑的流速會變快，壓力損失變大。因此，在熱交換器13中，預先設置多條制冷劑流路18，并利用分配器向各制冷劑流路18分配制冷劑。由此，在使制冷劑流路18變細而使熱交換面積變大的同時，使在各制冷劑流路18中流動的制冷劑量減少，從而將壓力損失抑制得小。

此外，在此以熱交換器13為例子進行了說明，但是熱交換器15基本上也是相同的結(jié)構(gòu)。

例如，在使用熱泵裝置10作為空氣調(diào)節(jié)機的情況下，壓縮機12、熱交換器13、膨脹機構(gòu)14和四通閥16被收納在室外機中，且熱交換器15被收納在室內(nèi)機中。

在制熱運轉(zhuǎn)的情況下，將四通閥16設定成制冷劑按照壓縮機12、熱交換器15、膨脹機構(gòu)14、熱交換器13的順序循環(huán)。并且，熱交換器15作為散熱器工作，且熱交換器13作為蒸發(fā)器工作。向作為蒸發(fā)器工作的熱交換器15流入的制冷劑為氣液二相狀態(tài)。

圖3是在蒸發(fā)器的入口側(cè)的制冷劑配管20中流動的制冷劑的說明圖。

在空氣調(diào)節(jié)機中，制冷劑配管20為內(nèi)徑7.0mm左右的平滑管的情況較多。制冷劑的氣相與液相的總計的質(zhì)量流量G[kg/h]為50[kg/h]左右。由制冷劑的氣相的質(zhì)量流量G_g[kg/h]和制冷劑的液相的質(zhì)量流量G_L[kg/h]定義的干燥度X＝G_g/(G_g+G_L)為0.1左右。制冷劑的液相的密度具有制冷劑的氣相的密度的約1000倍的大小。

在該狀態(tài)下，制冷劑以環(huán)狀流在制冷劑配管20內(nèi)流動。即，液相的制冷劑作為沿著制冷劑配管的內(nèi)壁的液膜21流動，且氣相的制冷劑在其內(nèi)側(cè)流動。液膜21的厚度為100[μm]左右。

圖4是在制冷劑配管20彎曲的曲線部分流動的制冷劑的說明圖。

制冷劑配管20內(nèi)的液膜21的形狀由重力、慣性力和表面張力來確定。在此，表面張力是欲使液膜21的表面積變小的力。

制冷劑配管20是平滑管，即內(nèi)壁平滑的配管，且在重力和慣性力的影響小的情況下，液膜21如圖3所示那樣以均等的厚度覆蓋制冷劑配管20的內(nèi)壁。但是，在制冷劑配管20彎曲的曲線部分，如圖4所示，由于慣性力，液膜21向曲線的外周側(cè)偏移。此外，將曲線的曲率中心側(cè)稱為內(nèi)周側(cè)，并將曲線的曲率中心的相反側(cè)稱為外周側(cè)。

另外，在水平地設置制冷劑配管20的情況下，由于重力的影響，液膜21向下側(cè)偏移。

若在液膜21偏移的狀態(tài)下制冷劑流入到分配器中，則液相的制冷劑未被均等地向各流路分配。在熱交換器13內(nèi)的液相的制冷劑的分配量少的流路中，所有的制冷劑會在中途變?yōu)闅庀?。其結(jié)果為，熱交換器13的熱交換效率會顯著地變差。

圖5是表示實施方式1的制冷劑配管20的圖。

制冷劑配管20是供制冷劑流動的配管，并構(gòu)成為從上游側(cè)按順序連接上游配管22、彎曲配管23和下游配管24。在下游配管24的下游側(cè)連接將制冷劑分配到多條制冷劑流路26中的分配器25。制冷劑按照上游配管22、彎曲配管23、下游配管24的順序通過，并利用分配器25向各制冷劑流路26分配。

上游配管22以及下游配管24形成為直線狀。彎曲配管23彎曲地形成為曲線狀。

圖6是實施方式1的制冷劑配管20的剖視圖。

在圖6中，示出了圖5中的A-A’截面。即，在圖6中，示出了彎曲配管23的截面。但是，上游配管22以及下游配管24的截面也與彎曲配管23的截面相同。

對于上游配管22、彎曲配管23和下游配管24而言，彎曲配管23的曲線的曲率中心側(cè)即內(nèi)周側(cè)的內(nèi)壁為形成有槽27的槽面28，彎曲配管23的曲線的曲率中心的相反側(cè)即外周側(cè)的內(nèi)壁為平滑面29。此外，在圖5中利用剖面線表示槽面28。上游配管22、彎曲配管23和下游配管24的槽27沿著制冷劑的流動的方向地被形成。

即，彎曲配管23彎曲地形成為曲線狀，且曲線的曲率中心側(cè)即內(nèi)周側(cè)的內(nèi)壁為形成有槽27的槽面28，曲線的曲率中心的相反側(cè)即外周側(cè)的內(nèi)壁為平滑面29。另外，上游配管22連接于彎曲配管23的上游側(cè)，并形成為直線狀，且與彎曲配管23的內(nèi)周側(cè)相同側(cè)的內(nèi)壁為槽面，與彎曲配管23的外周側(cè)相同側(cè)的內(nèi)壁為平滑面。另外，下游配管24連接于彎曲配管23的下游側(cè)，并形成為直線狀，且與彎曲配管23的內(nèi)周側(cè)相同側(cè)的內(nèi)壁為槽面，與彎曲配管23的外周側(cè)相同側(cè)的內(nèi)壁為平滑面，在下游側(cè)連接將制冷劑分配到多條流路中的分配器25。

對于槽面28而言，通過形成槽27，與平滑面29相比表面張力大。因此，若不考慮重力以及慣性力，則液膜21會向槽面28側(cè)偏移。

***效果的說明***

圖7是表示圖5所示的制冷劑配管20內(nèi)的液膜21的狀態(tài)的圖。圖7的(a)～(c)分別表示圖5中的(a)～(c)的位置處的液膜21的狀態(tài)。

此外，為了使說明簡單，在此設為沒有重力的影響。另外，在流入到上游配管22中的時刻，將液膜21設為沒有偏移地在制冷劑配管20的內(nèi)壁均勻地流動。

首先，如(a)所示，在上游配管22中流動的液膜21通過被上游配管22的內(nèi)周側(cè)的槽面28的表面張力牽引而向內(nèi)周側(cè)偏移。

接著，如(b)所示，在彎曲配管23中流動的液膜21利用由在曲線部分流動產(chǎn)生的慣性力而向外周側(cè)偏移。但是，在向彎曲配管23流入的時刻，由于液膜21如(a)所示那樣向內(nèi)周側(cè)偏移以及液膜21被彎曲配管23的內(nèi)周側(cè)的槽面28的表面張力向內(nèi)周側(cè)牽引，向外周側(cè)的偏移比通常少。

并且，如(c)所示，對于在下游配管24中流動的液膜21而言，通過被下游配管24的內(nèi)周側(cè)的槽面28的表面張力向內(nèi)周側(cè)牽引，向外周側(cè)的偏移消除而變得均勻。

圖8是表示將下游配管24的內(nèi)壁整體設為槽面28并將其它的配管22、23的內(nèi)壁整體設為平滑面29的制冷劑配管20的圖。

圖9是表示圖8所示的制冷劑配管20內(nèi)的液膜21的狀態(tài)的圖。圖9的(a)～(c)分別表示圖8中的(a)～(c)的位置處的液膜21的狀態(tài)。

此外，圖9是為了與圖7比較而示出的圖。另外，與圖7的情況同樣地，在此設為沒有重力的影響。另外，在流入到上游配管22中的時刻，將液膜21設為沒有偏移地在制冷劑配管20的內(nèi)壁均勻地流動。

首先，如(a)所示，在上游配管22中流動的液膜21是均勻的。

接著，如(b)所示，在彎曲配管23中流動的液膜21利用由在曲線部分流動產(chǎn)生的慣性力而向外周側(cè)偏移。此時，與在圖7的彎曲配管23中流動的液膜21相比向外周側(cè)大幅地偏移。

并且，如(c)所示，對于在下游配管24中流動的液膜21而言，通過內(nèi)壁整體成為槽面28，從而液膜21向均勻靠近，但是并未變?yōu)榫鶆?，仍為向外?cè)偏移的狀態(tài)。

如圖9所示，在將下游配管24的內(nèi)壁整體設為槽面28的情況下，若不使下游配管24變長，則無法在向分配器25流入的時刻使液膜21均勻。

與此相對，如圖7所示，在實施方式1的制冷劑配管20中，利用上游配管22、彎曲配管23和下游配管24使液膜21向內(nèi)周側(cè)偏移。因此，即便不使下游配管24變長，也能夠在向分配器25流入的時刻使液膜21均勻。

如以上那樣，在實施方式1的制冷劑配管20中，不是由于慣性力液膜21產(chǎn)生偏移后來修正偏移，而是從由于慣性力液膜21產(chǎn)生偏移前，在內(nèi)周側(cè)產(chǎn)生表面張力，以與基于慣性力的向外周側(cè)的力均衡。由此，即便不使下游配管24變長，也能夠在向分配器25流入的時刻使液膜21均勻。

此外，在圖5以及圖6的說明中，將上游配管22、彎曲配管23和下游配管24的內(nèi)周側(cè)的內(nèi)壁設為槽面28。

但是，在由彎曲配管23的彎曲產(chǎn)生的慣性力小的情況下，也可以如圖10所示，將上游配管22和彎曲配管23的內(nèi)周側(cè)的內(nèi)壁設為槽面28，而不將下游配管24的內(nèi)周側(cè)的內(nèi)壁設為槽面28。另外，也可以如圖11所示，將彎曲配管23和下游配管24的內(nèi)周側(cè)的內(nèi)壁設為槽面28，而不將上游配管22的內(nèi)周側(cè)的內(nèi)壁設為槽面28。另外，在慣性力更小的情況下，也可以如圖12所示，將彎曲配管23的內(nèi)周側(cè)的內(nèi)壁設為槽面28，而不將上游配管22和下游配管24的內(nèi)周側(cè)的內(nèi)壁設為槽面28。

即，通過改變設為槽面28的范圍，從而能夠?qū)⒈砻鎻埩φ{(diào)整成與慣性力均衡。

另外，在圖7至圖9的說明中，設為沒有重力的影響進行了說明。但是，在現(xiàn)實中，由于重力的影響液膜21會產(chǎn)生偏移。因而，不僅是慣性力，還需要考慮重力來決定是否設為槽面28。

例如，如圖13所示，在從朝向橫向到朝向下方彎曲的制冷劑配管20的情況下，重力與慣性力相互抵消。因此，將較少的范圍設為槽面28，以產(chǎn)生相當于未完全被重力抵消的慣性力的表面張力即可。另一方面，如圖14所示，在從朝向下方到朝向上方彎曲的制冷劑配管20的情況下，重力與慣性力這兩者成為使液膜21向外周側(cè)偏移的力。因此，需要將較寬的范圍設為槽面28，以產(chǎn)生相當于重力與慣性力之和的力的表面張力。

另外，在圖5以及圖6的說明中，僅僅將制冷劑配管20的外周側(cè)的內(nèi)壁設為了平滑面29。例如，平滑面29也可以在實施微細的凹凸加工的基礎上利用防水性氟涂層等防水性涂層進行防水加工。由此，制冷劑與外周側(cè)的內(nèi)壁的接觸角度變小。其結(jié)果為，能夠使內(nèi)周側(cè)的表面張力變得相對較大。

圖15是表示分配器25的圖。

在圖15中，示出了將制冷劑分配到3條制冷劑流路26中的分配器25。在分配器25中，在以制冷劑配管20的中心軸為中心的圓上等間隔地配置各制冷劑流路26。如上所述，向分配器25流入的制冷劑是液膜21為均等的環(huán)狀流。因此，若在圓上等間隔地配置各制冷劑流路26，則氣相以及液相的制冷劑均等地流入到各制冷劑流路26中。

如專利文獻1、2所記載的那樣，在使分配器25的近前的制冷劑配管20傾斜并將槽27設在制冷劑配管20的下側(cè)的內(nèi)壁上的情況下，液膜21會向制冷劑配管20的下側(cè)偏移。因此，如圖16所示，在將制冷劑分配到2條制冷劑流路26中的情況下，能夠均等地分配制冷劑，但是難以如圖15所示那樣將制冷劑均等地分配到3條制冷劑流路26以及4條以上的制冷劑流路26中。

***制造方法的說明***

對將內(nèi)周側(cè)的內(nèi)壁設為槽面28并將外周側(cè)的內(nèi)壁設為平滑面29的配管X的制造方法進行說明。

首先，準備內(nèi)壁整體為槽面28的配管A1和內(nèi)壁整體為平滑面29的配管B1。接著，沿著中心線將配管A1一分為二，制作2條配管A2。同樣地，沿著中心線將配管B1一分為二，制作2條配管B2。并且，將配管A2和配管B2在分割面對合，并利用焊接等接合。由此，制造將內(nèi)周側(cè)的內(nèi)壁設為槽面28并將外周側(cè)的內(nèi)壁設為平滑面29的配管X。

由于上游配管22和下游配管24為直線狀的配管，所以能夠直接利用制造出的配管X。另一方面，對于彎曲配管23而言，由于是呈曲線狀地彎曲的配管，所以對制造出的配管X進行彎曲加工而制造成槽面28成為內(nèi)周側(cè)。

關于槽面28，在當前的技術下，能夠利用基于滾軋螺紋、滾珠螺桿的滾壓成型加工將槽27設置在制冷劑配管20的內(nèi)壁上。在該情況下，在制冷劑配管20為內(nèi)徑7.0mm的情況下，能夠形成槽27的深度為0.1mm、槽27的寬度為0.1mm左右的微小的槽27(參照非專利文獻2)。

另外，也能夠從外部利用擠壓加工對制冷劑配管20的壁面施加壓力，并使制冷劑配管20塑性變形而形成槽27。

圖17是表示利用擠壓加工形成槽27的情況下的制冷劑配管20的圖。圖18是圖17所示的槽27的說明圖。

在圖17中，沿著制冷劑的流路形成1條槽27。利用擠壓加工形成槽27的情況與利用滾壓成型加工形成槽27的情況相比，槽27的深度D深，為1.0mm左右。

液相的制冷劑(液膜21)利用基于表面張力的毛細現(xiàn)象被拉入到槽27中。被拉入到槽27中的液相的制冷劑的壓力比氣相的制冷劑的壓力高拉普拉斯壓力2γcosθ_E/h[Pa：帕斯卡]。在此，γ為表面張力，θ_E為制冷劑配管20與制冷劑的接觸角度。對于每單位面積的表面張力F_γ而言，將液相與氣相的界面的面積Dtanθ_E乘以拉普拉斯壓力2γcosθ_E/h，成為F_γ＝(2γcosθ_E/D)×Dtanθ_E[N：牛頓]。

另一方面，對于基于液相的制冷劑的自重的重力F_g[N]而言，每單位長度的槽27的體積為D²tan(θ/2)[m³]，所以成為F_g＝ρgD²tan(θ/2)[N]。在此，θ為槽27的角度，ρ為液相的制冷劑的密度，g為重力加速度。

制冷劑配管20的內(nèi)徑為7.0mm，利用擠壓加工形成1條深度D為1.0mm、角度為70度的槽27。若將制冷劑設為R410A，則根據(jù)R410A的物性值，液相的制冷劑的密度為1061[kg/m³]。由于制冷劑配管20的內(nèi)壁面被制冷劑潤濕，所以內(nèi)壁面與制冷劑的接觸角θ_E小。在此，將接觸角θ_E設為10度。于是，每單位面積的表面張力為F_γ＝0.0070002[N]，基于液相的制冷劑的自重的重力為F_g＝0.006895[N]。即，表面張力與重力大致相等。

因此，如圖17所示，若利用擠壓加工形成1條深度D為1mm、角度為70度的槽27，則能夠得到將基于重力的偏移抵消的程度的表面張力。因而，也可以對應于所需要的表面張力分別使用滾壓成型加工和擠壓加工。例如，也可以為一部分的制冷劑配管20利用滾壓成型加工形成槽27，其余的制冷劑配管20利用擠壓加工形成槽27。

圖19是表示利用擠壓加工形成槽27的情況下的制冷劑配管20的圖。在圖17中，將槽27的深度D設為1.0mm。但是，若為更深的槽27，則能夠利用擠壓加工來形成。因而，在圖19中，將槽27的深度D設為4.0mm。

表面張力由液膜21的分布和槽27的角度來確定。因此，也可以使槽27的深度D變深。通過使槽27的深度變深，即便在加工精度粗糙的情況下，也能夠?qū)⒈砻鎻埩Φ男Ч３衷谝欢ㄒ陨稀?/p>

附圖標記說明

10熱泵裝置、11制冷劑回路、12壓縮機、13熱交換器、14膨脹機構(gòu)、15熱交換器、16四通閥、17翅片、18制冷劑流路、19死區(qū)域、20制冷劑配管、21液膜、22上游配管、23彎曲配管、24下游配管、25分配器、26制冷劑流路、27槽、28槽面、29平滑面。