特開 2022-148005 プレート式熱交換器、及び冷凍サイクル装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2022148005

(43)【公開日】2022-10-06

(54)【発明の名称】プレート式熱交換器、及び冷凍サイクル装置

(51)【国際特許分類】

   F28D 9/02 20060101AFI20220929BHJP

   F28F 9/22 20060101ALI20220929BHJP

   F28F 3/08 20060101ALI20220929BHJP

   F25B 1/00 20060101ALI20220929BHJP

【ＦＩ】

F28D9/02

F28F9/22

F28F3/08 311

F25B1/00 304E

【審査請求】未請求

【請求項の数】5

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2021049515

(22)【出願日】2021-03-24

(71)【出願人】

【識別番号】505461072

【氏名又は名称】東芝キヤリア株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110001737

【氏名又は名称】特許業務法人スズエ国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】浅利 峻

(72)【発明者】

【氏名】高山 司

【テーマコード（参考）】

3L065

3L103

【Ｆターム（参考）】

3L065DA17

3L103AA37

3L103BB43

3L103CC02

3L103CC17

3L103CC18

3L103CC30

3L103DD15

3L103DD55

3L103DD57

3L103DD67

3L103DD69

(57)【要約】

【課題】種々の条件に応じて適切な分流を行うこと。
【解決手段】プレート式熱交換器は、複数のプレートを積層して形成され、複数のプレートの積層方向に沿って交互に配置される第１流路および第２流路を有し、第１流路は隣り合うプレート間に第１流体を流通させ、第２流路は隣り合うプレート間に第２流体を流通させる熱交換器本体と、管状に形成される分配管ユニットと、を備える。分配管ユニットは、第１流体が流入する第１冷媒流入口と、第１流体が流入する第２冷媒流入口と、第１流体を分流する第１分流部と、第１冷媒流入口から流入した冷媒を、第１分流部を通過して分流されて分配管ユニット外へ流出する第１冷媒流路と、第２冷媒流入口から流入した冷媒を、第１分流部を通過させずに分配管ユニット外へ流出する第２冷媒流路と、を備え、第１流路、及び第２流路の一方か、又は第１流路、及び第２流路の両方に第１流体が流される。
【選択図】図５

【特許請求の範囲】

【請求項1】

複数のプレートを積層して形成され、前記複数のプレートの積層方向に沿って交互に配置される第１流路および第２流路を有し、前記第１流路は隣り合うプレート間に第１流体を流通させ、前記第２流路は隣り合うプレート間に第２流体を流通させる熱交換器本体と、
管状に形成される分配管ユニットと、
を備え、
前記分配管ユニットは、
前記第１流体が流入する第１流入口と、
前記第１流体が流入する第２流入口と、
前記第１流体を分流する第１分流部と、
前記第１冷媒流入口から流入した第１流体を、前記第１分流部を通過して分流されて前記分配管ユニット外へ流出する第１流路と、
前記第２冷媒流入口から流入した第１流体を、前記第１分流部を通過させずに前記分配管ユニット外へ流出する第２流路と、
を備え、
前記第１流路、及び前記第２流路の一方か、又は前記第１流路、及び前記第２流路の両方に前記第１流体が流される、
プレート式熱交換器。

【請求項2】

圧縮機と、凝縮器として機能することが可能な第１熱交換器と、膨張装置と、請求項１に記載のプレート式熱交換器を有し蒸発器として機能することが可能な第２熱交換器とを、順に連通する冷媒配管を有し、
前記第１流体は、前記冷媒配管を流通する冷媒であり、
冷凍サイクルの負荷に応じて、前記冷媒を前記第１流路、及び前記第２流路の一方か、又は前記第１流路、及び前記第２流路の両方に流す制御部を備える、
冷凍サイクル装置。

【請求項3】

前記制御部は、前記冷凍サイクルの負荷が大きい場合、前記第１流路、及び前記第２流路に前記冷媒を流し、前記負荷が小さい場合、前記第１流路に前記冷媒を流す、
請求項２に記載の冷凍サイクル装置。

【請求項4】

前記制御部は、前記圧縮機の回転数に基づいて、前記冷凍サイクルの負荷の大きさを判定する、
請求項３に記載の冷凍サイクル装置。

【請求項5】

前記分配管ユニットは、
前記冷媒を分流する第２分流部を備え、
前記第２分流部は、前記第１分流部、及び前記第２流路を通過した前記冷媒が流入するように構成され、
前記第２分流部は、前記第１分流部より圧力損失が小さい、
請求項３に記載の冷凍サイクル装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

実施形態は、プレート式熱交換器、及び冷凍サイクル装置に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、プレート式熱交換器を蒸発器として用いる場合、流体が二層状態の冷媒であるため、プレート間に均等に流体、例えば冷媒を流す技術、いわゆる分流技術が長年研究されている。このような分流技術として、例えば、パイプ形状の軸方向に複数の開口部（分流穴）を設けた技術が知られている。また、例えば、流路に遮蔽板を設け、この遮蔽板により分流をコントロールする技術が知られている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特許第５９４６９９１号公報

【特許文献2】特許第５６６５９８３号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

しかしながら、上記技術では、分流穴の径は固定の穴径、遮蔽版の寸法は固定寸法となる。このように固定されているため、ある条件で最適な形状を選択すると、他の条件では最適な条件となる形状にならないという問題があった。

【0005】

実施形態は、条件に応じて適切な分流を行うことができるプレート式熱交換器、及び冷凍サイクル装置を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

一実施形態に係る、プレート式熱交換器は、複数のプレートを積層して形成され、前記複数のプレートの積層方向に沿って交互に配置される第１流路および第２流路を有し、前記第１流路は隣り合うプレート間に第１流体を流通させ、前記第２流路は隣り合うプレート間に第２流体を流通させる熱交換器本体と、管状に形成される分配管ユニットと、を備える。前記分配管ユニットは、前記第１流体が流入する第１冷媒流入口と、前記第１流体が流入する第２冷媒流入口と、前記第１流体を分流する第１分流部と、前記第１冷媒流入口から流入した冷媒を、前記第１分流部を通過して分流されて前記分配管ユニット外へ流出する第１冷媒流路と、前記第２冷媒流入口から流入した冷媒を、前記第１分流部を通過させずに前記分配管ユニット外へ流出する第２冷媒流路と、を備える。前記第１流路、及び前記第２流路の一方か、又は前記第１流路、及び前記第２流路の両方に前記第１流体が流れる。

【図面の簡単な説明】

【0007】

【図1】実施形態に係る冷凍サイクル装置の概略的な構成の一例を示す図。

【図2】同実施形態に係るプレート式熱交換器の一例を示す斜視図。

【図3】同実施形態に係るプレート式熱交換器の一例を示す分解斜視図。

【図4】図２のＡ－Ａ線におけるプレート式熱交換器の一例を示す側面断面図。

【図5】同実施形態に係る分配管ユニットの一例を示す側面断面図。

【図6】同実施形態に係る蒸発温度比較の一例を示す図。

【図7】同実施形態に係る分流部の圧損比較の一例を示す図。

【図8】同実施形態に係る開閉弁の開閉制御の一例を示すフローチャート。

【図9】第２実施形態に係る冷凍サイクル装置の構成の一例を示す図。

【図10】第３実施形態に係る分配管ユニットの一例を示す側面断面図。

【発明を実施するための形態】

【0008】

以下、実施の形態について図面を参照して説明する。なお、開示はあくまで一例にすぎず、以下の実施形態に記載した内容により発明が限定されるものではない。当業者が容易に想到し得る変形は、当然に開示の範囲に含まれる。説明をより明確にするため、図面において、各部分のサイズ、形状等を実際の実施態様に対して変更して模式的に表す場合もある。複数の図面において、対応する要素には同じ参照数字を付して、詳細な説明を省略する場合もある。

【0009】

本明細書において、直交座標系のＸ方向、Ｙ方向およびＺ方向は、以下のように定義する（参照：図２）。Ｘ方向は、プレート式熱交換器１０における複数のプレート１４の積層方向である。＋Ｘ方向は、プレート式熱交換器１０の第１冷媒入出口１１または第２冷媒入出口１２に対する冷媒の流入方向である。Ｚ方向は、プレート式熱交換器１０の第１冷媒入出口１１と第２冷媒入出口１２とが並ぶ方向である。＋Ｚ方向は、第１冷媒入出口１１から第２冷媒入出口１２に向かう方向である。例えば、Ｚ方向は鉛直方向であり、＋Ｚ方向は上方向である。Ｙ方向は、Ｘ方向およびＺ方向に直交する方向である。Ｙ方向は、プレート式熱交換器１０の第１冷媒入出口１１と第２水入出口９２とが並ぶ方向である。＋Ｙ方向は、第１冷媒入出口１１から第２水入出口９２に向かう方向である。

【0010】

（第１実施形態）
図１は、本実施形態の冷凍サイクル装置の概略的な構成の一例を示す図である。
冷凍サイクル装置１は、圧縮機２と、四方弁３と、第１熱交換器４と、膨張装置５と、第２熱交換器６と、これらに対して順に接続される冷媒配管８と、を有する。冷媒配管８には、Ｒ４１０Ａ、Ｒ３２、二酸化炭素（ＣＯ２）等の冷媒（第１流体）が流通する。冷媒は、相変化しながら冷凍サイクル装置１を循環する。

【0011】

四方弁３は、冷媒配管８における冷媒の流通方向を逆転させる。四方弁３が図１の状態にあるとき、冷媒は、圧縮機２、第１熱交換器４、膨張装置５、第２熱交換器６の順に流通する。このとき、第２熱交換器６は吸熱器（例えば、蒸発器）として機能する。以下では、第２熱交換器６が蒸発器として機能する場合で説明する。この場合における冷媒の流通方向に基づいて、冷媒の流通方向の上流側および下流側が定義される。

【0012】

圧縮機２は、例えば、ロータリ式の圧縮機である。圧縮機２は、内部に取り込まれる低圧の気体冷媒を圧縮して高温・高圧の気体冷媒にする。圧縮機２の上流側には、アキュムレータ（気液分離器）２ａが配置される。

【0013】

第１熱交換器４は、放熱器（例えば、凝縮器）として機能する。第１熱交換器４は、圧縮機２から吐出される高温・高圧の気体冷媒から放熱して、高温・高圧の気体冷媒を高圧の液体冷媒にする。第１熱交換器４に隣接して、第１熱交換器４に送風するファン４ａが設置される。

【0014】

膨張装置５は、第１熱交換器４から送り込まれる高圧の液体冷媒の圧力を下げ、高圧の液体冷媒を低温・低圧の気液二相冷媒にする。膨張装置５は、後述する制御部５０により制御される（図１において制御線の図示は省略している）。

【0015】

第２熱交換器６は、吸熱器（例えば、蒸発器）として機能する。第２熱交換器６は、膨張装置５から送り込まれる気液二相冷媒を低圧の気体冷媒にする。第２熱交換器６において、低圧の気液二相冷媒が気化する際に周囲から気化熱を奪うことで周囲が冷却される。第２熱交換器６を通過した低圧の気体冷媒は、アキュムレータ２ａを介して、上述した圧縮機２の内部に取り込まれる。

【0016】

第２熱交換器６を流通する冷媒は、被冷却流体を冷却する。例えば、被冷却流体は水である。第２熱交換器６の内部には、冷媒流路１５に加えて、水流路９５が形成される。冷媒流路１５は冷媒配管８に接続され、水流路９５は水配管９０に接続される。水配管９０には、水を循環させるポンプ９８が設けられる。これにより、冷凍サイクル装置１は、チラー（冷却水循環装置）として機能する。なお、被冷却流体は水以外の流体でもよい。
第２熱交換器６は、プレート式熱交換器１０である。

【0017】

次に、プレート式熱交換器１０について詳細に説明する。
図２は、プレート式熱交換器の一例を示す斜視図である。図３は、プレート式熱交換器の一例を示す分解斜視図である。なお、図３では、分配管ユニット２０の図示が省略されている。図４は、図２のＡ－Ａ線におけるプレート式熱交換器１０の一例を示す側面断面図である。図２に示されるように、プレート式熱交換器１０は、熱交換器本体１０ａと、分配管ユニット２０と、を有する。

【0018】

熱交換器本体１０ａは、複数のプレート１４を有する。
プレート１４は、ＹＺ平面と平行に配置される。プレート１４は、Ｚ方向を長手方向としＹ方向を短手方向とする長方形状に形成される。プレート１４は、四隅に円形状の孔を有する。－Ｙ方向および－Ｚ方向の孔は、第１冷媒入出口１１である。－Ｙ方向および＋Ｚ方向の孔は、第２冷媒入出口１２である。＋Ｙ方向および＋Ｚ方向の孔は、第１水入出口９１である。＋Ｙ方向および－Ｚ方向の孔は、第２水入出口９２である。プレート式熱交換器１０が蒸発器として機能するとき、第１冷媒入出口１１が冷媒の流入口であり、第２冷媒入出口１２が冷媒の流出口である。また、第１水入出口９１が水の流入口であり、第２水入出口９２が水の流出口である。なお、第２水入出口９２が水の流入口であり、第１水入出口９１が水の流出口であってもよい。

【0019】

熱交換器本体１０ａは、複数のプレート１４をＸ方向に積層して形成される。積層された複数のプレート１４の周縁部は、接合される。冷媒入出口１１，１２および水入出口９１，９２は、Ｘ方向に連続する。冷媒入出口１１，１２および水入出口９１，９２の－Ｘ方向の端部は開口し、冷媒配管８に接続される。図３に示されるように、冷媒入出口１１，１２および水入出口９１，９２の＋Ｘ方向の端部は、端部プレート１４ｚにより閉塞される。

【0020】

－Ｘ方向の端部から＋Ｘ方向にかけて、第１プレート１４ａ，第２プレート１４ｂ，第３プレート１４ｃが順に積層される。図４に示されるように、第１プレート１４ａと第２プレート１４ｂとの間において、冷媒入出口１１，１２の周縁部が閉塞される。これにより、冷媒入出口１１，１２を流通する冷媒Ｒは、第１プレート１４ａと第２プレート１４ｂとの間を流通しない。逆に、第１プレート１４ａと第２プレート１４ｂとの間において、水入出口９１，９２の周縁部には開口が形成される。これにより、図３に示されるように、第１プレート１４ａと第２プレート１４ｂとの間に水流路９５が形成される。

【0021】

一方、第２プレート１４ｂと第３プレート１４ｃとの間において、水入出口９１，９２の周縁部は閉塞される。これにより、水入出口９１，９２を流通する水Ｗは、第２プレート１４ｂと第３プレート１４ｃとの間を流通しない。逆に、図４に示されるように、第２プレート１４ｂと第３プレート１４ｃとの間において、冷媒入出口１１，１２の周縁部には開口が形成される。これにより、第２プレート１４ｂと第３プレート１４ｃとの間に冷媒流路１５が形成される。

【0022】

図３および図４に示されるように、Ｘ方向に沿って冷媒流路１５および水流路９５が交互に配置される。冷媒流路１５は、隣り合うプレート１４の間に冷媒を流通させる。水流路９５は、隣り合うプレート１４の間に水を流通させる。冷媒流路１５を流通する冷媒と水流路９５を流通する水とは、両者間に配置されるプレート１４を介して熱交換する。図３に示されるように、プレート１４には、ヘリンボーン型（Ｖ字型）の凹凸パターン１７，１８がＺ方向に連続して形成される。隣り合うプレート１４のＶ字パターン１７，１８は、相互に逆向きに形成される。凹凸パターン１７，１８により、プレート１４の表面積が大きくなり、熱交換効率が向上する。

【0023】

冷媒は、冷媒流路１５を－Ｚ方向から＋Ｚ方向に流通する。重力に逆らって冷媒を流通させることにより、冷媒流路１５における冷媒の分流が改善されるので、熱交換効率が向上する。一方で水は、水流路９５を＋Ｚ方向から－Ｚ方向に流通する。すなわち、冷媒と水とは相互に逆方向に流通する（カウンターフロー）。これにより、冷媒と水とが温度差を有しながら流通するので、熱交換の機会が多くなって熱交換効率が向上する。

【0024】

次に、分配管ユニット２０について詳細に説明する。図５は、分配管ユニット２０の一例を示す側面断面図である。
図５に示されるように、分配管ユニット２０は円管状に形成される。分配管ユニット２０は、その中心軸が、Ｘ方向に沿うように配置される。分配管ユニット２０は、頭部２０ａと、胴部２０ｂと、を有する。

【0025】

頭部２０ａは、分配管ユニット２０の－Ｘ方向の端部に配置される。頭部２０ａの外径は、第１冷媒入出口１１の内径より大きい。頭部２０ａは、熱交換器本体１０ａの－Ｘ方向に配置される。頭部２０ａは、溶接等により熱交換器本体１０ａに固定される。頭部２０ａは、第１冷媒入出口１１の－Ｘ方向の端部を閉塞する。頭部２０ａの－Ｘ方向の端部には、第１流体が流入する第１冷媒流入口Ｅ１と、第１流体が流入する第２冷媒流入口Ｅ２とが設けられる。第１冷媒流入口Ｅ１は、膨張装置５と冷媒配管８を介して接続され、また、第２冷媒流入口Ｅ２は、膨張装置５と開閉部５２及び冷媒配管８を介して接続される。

【0026】

胴部２０ｂは、頭部２０ａの＋Ｘ方向に配置される。胴部２０ｂの外径は、第１冷媒入出口１１の内径より小さく、Ｘ方向に沿って一定である。胴部２０ｂは、第１冷媒入出口１１の内部に配置される。胴部２０ｂの＋Ｘ方向の端部は閉塞される。胴部２０ｂは、－Ｚ方向の端部に複数の貫通孔２２を有する。複数の貫通孔２２は、分配管ユニット２０の管壁に形成され、Ｘ方向に並んで配置される。複数の貫通孔２２により、分流部（第１分流部）Ｄ１が形成される。また、頭部２０ａ及び胴部２０ｂには、第１冷媒流入口Ｅ１から流入した冷媒を、分流部Ｄ１を通過して分流されて分配管ユニット２０外へ流出する第１冷媒流路Ｒ１が含まれる。また、頭部２０ａには、第２冷媒流入口Ｅ２から流入した冷媒を、分流部Ｄ１を通過させずに分配管ユニット２０外へ流出する第２冷媒流路Ｒ２が含まれる。これらの第１冷媒流路Ｒ１，第２冷媒流路Ｒ２は、それぞれ、図１に示されるように、既述の冷媒配管８に連通している。また、分流管ユニット２０の穴径は、低負荷条件で十分な圧損を確保することができる穴径とする。具体的には、後述する図７において、ＩＰＬＶｃ５０条件で性能が良くなる圧損とすることが望ましい。本実施例では、第１冷媒流入口Ｅ１の穴径は、第２冷媒流入口Ｅ２の穴径よりも大きく形成されており、即ち、第１冷媒流路Ｒ１の穴径，第２冷媒流路Ｒ２の穴径よりも大きく形成されている。

【0027】

冷媒は、分配管ユニット２０の内部（第１冷媒流路Ｒ１，第２冷媒流路Ｒ２それぞれ）を＋Ｘ方向に流通する。冷媒は、第１冷媒流路Ｒ１においては、胴部２０ｂの＋Ｘ方向に流通し、分流部Ｄ１（複数の貫通孔２２）から第１冷媒入出口１１に順次吐出される。また、冷媒は、第２冷媒流路Ｒ２においては＋Ｘ方向に流通して、頭部２０ａから第１冷媒入出口１１に吐出される。これにより、冷媒が複数の冷媒流路１５に分配されるので、熱交換効率が向上する。冷媒は、分流部Ｄ１（複数の貫通孔２２）から－Ｚ方向に吐出される。分流部Ｄ１（複数の貫通孔２２）からの冷媒の吐出方向は、冷媒流路１５を－Ｚ方向から＋Ｚ方向に流通する冷媒の流通方向と逆方向で重力方向である。これにより、冷媒流路１５における冷媒の分流が改善されるので、熱交換効率が向上する。Ｘ方向において、複数の貫通孔２２は、複数の冷媒流路１５と同じ位置に配置されることが望ましいが、それに限る必要はなく、また冷媒流路と貫通孔の数は揃えることが望ましいが、これも必要に応じて可変しても良い。

【0028】

図１に示されるように、冷凍サイクル装置１は、開閉部５２（圧力配管５２ａ、及び開閉弁５２ｂ）と、制御部５０と、を有する。圧力配管５２ａは、冷媒配管８と分配管ユニット２０とを連通する。開閉弁５２ｂは、圧力配管５２ａに設けられる。膨張装置５と分配管ユニット２０との間の冷媒配管８は、開閉弁５２ａを有しない第１冷媒流路Ｒ１と、開閉弁５２ｂが設けられた圧力配管５２ａを経由する第２冷媒流路Ｒ２の二経路を有する。開閉弁５２ｂを閉弁すると、第１冷媒流路Ｒ１にのみ冷媒が流れ、分配管ユニット２０に冷媒が導入される。開閉弁５２ｂを開弁すると、第１冷媒流路Ｒ１及び第２冷媒流路Ｒ２に冷媒が流れ、分配管ユニット２０に冷媒が導入される。

【0029】

図１に示される制御部５０は、ＣＰＵなどのプロセッサ、及びメモリを備えるマイクロコンピュータである。制御部５０は、ＣＰＵなどのプロセッサがメモリに保持されるプログラムを実行することにより実現される。また、制御部５０のうち一部または全部は、ＬＳＩ（Large Scale Integration）やＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）、ＦＰＧＡ（Field-Programmable Gate Array）などのハードウェアによって実現されてもよいし、ソフトウェアとハードウェアの協働によって実現されてもよい。

【0030】

制御部５０は、圧縮機２の運転を制御するとともに、圧縮機２の回転数を監視する。制御部５０は、圧縮機２の回転数に基づいて、開閉弁５２ｂの開閉を制御する。制御部５０は、本実施形態では、圧縮機２の回転数に応じて（言い換えれば、冷凍サイクル装置の負荷に応じて）、開閉弁５２ｂの開閉を制御する。

【0031】

ここで、分流構造の圧力損失（以下、圧損という。）が大きいプレート式熱交換器と、分流構造の圧損が小さいプレート式熱交換器で試験を行った結果について、図６及び図７を参照して説明する。試験条件は、日本冷凍空調工業会が発行しているＪＲＡ４０６６に記載のＩＰＬＶｃ条件（定格条件）である。図６は、蒸発温度比較の一例を示す図であり、ＩＰＬＶｃ条件に対する蒸発温度を示している。具体的には、ＩＰＬＶｃ１００，７５，５０，２５（言い換えれば、負荷率１００％、７５％、５０％、２５％）のそれぞれについて圧損が小さい場合と、大きい場合とを比較している。また、図７は、分流部の圧縮比較の一例を示す図であり、ＩＰＬＶｃ条件に対する圧損を示している。具体的には、ＩＰＬＶｃ１００，７５，５０，２５のそれぞれについて分流部の圧損が小さい場合と、大きい場合とを比較している。

【0032】

図６によると、負荷率１００％の条件では圧損が大きいと蒸発温度が低下し、負荷率７５％の条件では蒸発温度ほぼ同等、負荷率５０％の条件、負荷率２５％の条件では圧損が大きいと蒸発温度が増加することがわかる。部分負荷効率であるＩＰＬＶｃの計算方法では、負荷率７５％、５０％、２５％の条件の性能への寄与率が合計９０％である。このため、仕様上の性能を確保するためには圧損の大きい分流構造を選択するべきである。しかし、負荷率１００％条件のような高負荷時に蒸発温度が低下すると、プレート式熱交換器の最大能力が低下することになる。例えば、冷媒の温度が目標値に達するまでの時間が長くなる、又は、プレート式熱交換器の設置台数を増加する必要がある、等の問題が生じる。すなわち、プレート式熱交換器が蒸発器として使用される場合の分流構造は、高負荷では圧損が小さくなり、低負荷では圧損が大きくなるようにすることが求められていることがわかる。

【0033】

本実施形態では、冷凍サイクルの負荷に応じて、制御部５０が、第１冷媒流路Ｒ１に冷媒を流すか、第１冷媒流路Ｒ１及び第２冷媒流路Ｒ２に冷媒を流すかを制御する。すなわち、制御部５０は、負荷が小さいと判定すると、圧損を大きくすべく、第１冷媒流路Ｒ１にのみ冷媒を流すよう制御する。負荷が大きいと判定すると、圧損を小さくするべく、第１冷媒流路Ｒ１及び第２冷媒流路Ｒ２の両方に冷媒を流すよう制御する。なお、冷媒を流す制御はこれに限られず、制御部５０が、第２冷媒流路Ｒ２に冷媒を流すか、第１冷媒流路Ｒ１及び第２冷媒流路Ｒ２に冷媒を流すかを制御するようにしてもよい。つまり、制御部５０は、第１冷媒流路Ｒ１、及び第２冷媒流路Ｒ２の一方か、又は第１冷媒流路Ｒ１、及び第２冷媒流路Ｒ２の両方に冷媒を流すようにすることができる。

【0034】

次に、開閉弁５２ｂの開閉制御について説明する。図８は、制御部５０が実行する開閉弁５２ｂの開閉制御の一例を示すフローチャートである。
図８に示すように、冷凍サイクル装置１の運転時に、制御部５０は、冷凍サイクルの負荷が大きいか否かを判定する（ＳＴ１０１）。冷凍サイクルの負荷の大きさは、例えば、圧縮機２の回転数が所定回数以上か否かに基づいて、判定すればよい。負荷が大きいと判定した場合（ＳＴ１０１：ＹＥＳ）、例えば、図６において、ＩＰＬＶｃ１００条件、ＩＰＬＶｃ７５条件では、制御部５０は、開閉弁５２ｂを開く（ＳＴ１０２）。これにより、冷媒は、第１冷媒流路Ｒ１及び第２冷媒流路Ｒ２の両方に流れる。一方、負荷が大きくない、つまり、負荷が小さいと判定された場合（ＳＴ１０２：ＮＯ）、例えば、図６において、ＩＰＬＶｃ５０条件、ＩＰＬＶｃ２５条件では、制御部５０は、開閉弁５２ｂを閉じる（ＳＴ１０３）。これにより、第２冷媒流路Ｒ２からは冷媒が流れず、第１冷媒流路Ｒ１から冷媒が流れる。

【0035】

以上のように構成された冷凍サイクル装置１によると、冷凍サイクルの負荷に応じて分配管ユニット２０の圧損を選択することができる。このため、冷凍サイクル装置１は、種々の条件に応じて適切な分流を行うことができ、蒸発性能を最大化することができる。

【0036】

より詳細には、冷凍サイクル装置１は、冷凍サイクルの負荷が大きいときに冷媒が第１冷媒流路Ｒ１及び第２冷媒流路Ｒ２の両方に流れ、冷凍サイクルの負荷が小さいときに冷媒が第１冷媒流路Ｒ１から流れるように制御している。これにより、冷凍サイクル装置１の蒸発性能を最大化することができる。

【0037】

（第２実施形態）
第２実施形態は、冷凍サイクル装置の構成が第１実施形態と異なっている。このため、構成の異なる点について説明する。なお、第１実施形態と同一の構成には同一の符号を付すこととする。

【0038】

図９は、第２実施形態の冷凍サイクル装置１の制御構成の一例を示す図である。既述の第１実施形態とは、開閉弁５２ｂに代えて膨張装置５ａが設けられている点が異なっている。このように制御部５０が膨張装置５，膨張装置５ａをそれぞれ個別に冷媒の流量制御をすることができるように構成される（膨張装置５，５ａへの制御線の図示は省略している）。このように、冷凍サイクルの負荷に応じて分配管ユニット２０の圧損を選択するように構成しても、第１実施形態と同様な効果を奏することができる。さらに、冷凍サイクル装置１は、高負荷時と、低負荷時の冷媒の流路切換えをスムーズにすることが可能になる。

【0039】

（第３実施形態）
第３実施形態は、分配管ユニット２０の胴部２０ｂの構成が第１実施形態と異なっている。このため、胴部の構成について詳細に説明する。なお、第１実施形態と同一の構成には同一の符号を付すこととする。

【0040】

図１０は、第３実施形態の分配管ユニットの一例を示す側面断面図である。
図１０に示すように、分配管ユニット２０は、既述の分流部Ｄ１に加え、分流部（第２分流部）Ｄ２が設けられている。分流部Ｄ２は、複数の貫通穴２２ａから構成される。複数の貫通穴２２ａは、本実施形態では、複数の貫通穴２２と同様に等間隔で下側に冷媒を流す向きに設けられる。この分流部Ｄ２は、分流部Ｄ１と接続して使用される。分流部Ｄ２の圧損は、分流部Ｄ１の圧損より小さくなるように構成される。また、分配管ユニット２０内の第１冷媒流路Ｒ１、及び第２冷媒流路Ｒ２は、いずれも分流部Ｄ２を通過した後、第１冷媒入出口１１に流入するようになっている。このとき、分配管ユニット２０の圧損は、第１冷媒流路Ｒ１、及び第２冷媒流路Ｒ２の両方に冷媒を流したときに、高負荷時の圧損が良くなるような圧損とする。具体的には、図６におけるＩＰＬＶｃ１００という条件で、第２熱交換器６の蒸発性能が良くなる圧損とする。

【0041】

このように、分配管ユニット２０は、冷媒を分流する分流部Ｄ２を備え、分流部Ｄ２は、分流部Ｄ１を通過した冷媒が流入するように構成され、さらに、分流部Ｄ２は、分流部Ｄ１より圧損が小さくなるように構成される。具体的には、分流部Ｄ１の貫通穴２２に対して、貫通穴２２ａの穴径を小さくする。このように構成することで、冷凍サイクル装置１は、高負荷時、及び低負荷時ともに第２熱交換器６の蒸発性能を改善することができる。また、冷凍サイクル装置１は、高負荷時の分流をさらに向上させることができる。

【0042】

なお、上記各実施形態において、分配管ユニット２０は、第１冷媒流路Ｒ１、及び第２冷媒流路Ｒ２の２つの流路を設けた構成について説明したが、流路の数は、これに限るものではなく、３つ以上であってもよい。

【0043】

なお、本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

【符号の説明】

【0044】

１…冷凍サイクル装置、２…圧縮機、６…第２熱交換器、８…冷媒配管、２０…分配管ユニット、２２，２２ａ…貫通穴、５０…制御部、５２ｂ…開閉弁、Ｄ１，Ｄ２…分流部、Ｒ１…第１冷媒流路、Ｒ２…第２冷媒流路

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】