JPH04270865A - 冷媒流制御装置 - Google Patents

冷媒流制御装置

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JPH04270865A
JPH04270865A JP2413124A JP41312490A JPH04270865A JP H04270865 A JPH04270865 A JP H04270865A JP 2413124 A JP2413124 A JP 2413124A JP 41312490 A JP41312490 A JP 41312490A JP H04270865 A JPH04270865 A JP H04270865A
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JP
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refrigerant
control device
flow control
refrigerant flow
float
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JP2413124A
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English (en)
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Thomas M Zinsmeyer
トーマス　マイケル　ジンスマイヤー
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Carrier Corp
Original Assignee
Carrier Corp
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    • G05D—SYSTEMS FOR CONTROLLING OR REGULATING NON-ELECTRIC VARIABLES
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    • G05D9/02—Level control, e.g. controlling quantity of material stored in vessel without auxiliary power
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B41/00—Fluid-circulation arrangements
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B41/00—Fluid-circulation arrangements
    • F25B41/30—Expansion means; Dispositions thereof
    • F25B41/31—Expansion valves
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    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、一般的に、冷凍システ
ムに関し、特に、システムの高い側から低い側への冷媒
の流れを制御する装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】遠心冷却器システムにおいて、液体冷媒
はコンデンサの低い液溜部分に流れ、そこから、冷凍サ
イクルの一部分としてのクーラに対して計量される。こ
の計量機能を達成するための一般的な方法は、ギロチン
弁に結び付けられたフロート球を使用することである。 その様な装置では、冷媒を液溜における液体冷媒の液面
に対応して流すようになっており、また、冷却器へのガ
ス状の冷媒の流れを防ぐための液体シールを設けている
。この様な装置の代表例は、本発明の譲受人に譲渡され
た米国特許第３，３６５，８９９号明細書及び同第３，
３９９，５４４号明細書に示されている。これらの装置
は操作上は有効であるが、比較的複雑であり、厳密な許
容誤差が要求されることから高価である。同様の理由で
、その信頼性はしばしば要求されていたものよりも低く
なってしまう。
【０００３】上述の複雑さのため、産業界におけるより
一般的なアプローチとしては、計量機能を達成するため
に簡単な固定オリフィスを使用することである。動く部
分が無いので、この設計は簡単で信頼性があり、所期の
目的に対しては有効である。オリフィスは、１００％負
荷に対する寸法でなければならないので、寸法が比較的
大きくなる。システムが部分負荷で動作されるならば、
大きな寸法のオリフィスは、液体冷媒ばかりではなく、
ガス状の冷媒をも通過させてしまう。この冷媒ガスの流
れは、システムにおいて渦流損を示すが、簡易性と信頼
性のために、これまでは許容されていた。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】これまで、遠心冷却冷
凍機への適用に好適な冷媒はＲ−１１であった。しかし
、環境に対して有害である可能性があるため、冷凍産業
界においては、他の冷媒を使用する動きがある。これら
の選択の一つはＲ−２２であり、これはより高圧で作用
し、それ故、はるかに密な冷媒であり（即ち、ファクタ
ー８）、冷媒の循環効率をかなり低下させる。より高い
密度の冷媒を使用することは、上記で論じた様に、許容
されてきたガスのバイパスに関して幾つかの点で重要に
なる。循環効率の低下のため、渦流損は一層過酷になる
。第２に、冷媒が十分に密であるので、バイパスするガ
ス状の冷媒の容量は比例的により大きな損失となる。 結局、高圧機械に固有な必要性のため（即ち、１５ＰＳ
Ｉに対して３００ＰＳＩ）、所定の容量の損失が生じ、
再び言うと、低圧システムよりもより大きな比例した損
失となる。これらの理由から、これまで許容されてきた
渦流損は、もはや戻ることは望ましくない。
【０００５】それ故、本発明の一つの目的は、遠心冷却
器システムに対して、改良された冷媒流計量装置を提供
することにある。
【０００６】本発明の他の目的は、冷媒ガスのバイパス
を防止する様に作動する冷媒流制御装置を提供すること
にある。
【０００７】また、本発明の他の目的は、遠心冷凍機シ
ステムにおいて、構造上簡易で信頼性のある冷媒流制御
装置を提供することにある。
【０００８】さらに、本発明の他の目的は、遠心冷凍機
システムにおいて、製作上経済的でかつ簡易で効率的な
冷媒流制御装置を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段及び作用】本発明の一つの
側面に従って説明すると、コンデンサの液溜の低部から
上方へ伸びたスタンドパイプ（立て管）の側面には複数
の開口部が、その低部の端に近く、対称に設けられてい
る。冷媒の液面が所定の液面より低い時には、フロート
は開口部を覆う様にスタンドパイプ上にスライド可能に
配置される。冷媒が、予め定めた液面より上昇した時、
フロートは開口部を露出する様に上昇し、これを通して
液体冷媒をクーラの下方に流す。この様にして、冷媒流
の制御は液溜の液体冷媒の液面に対応する様になり、同
時に、開口部を通しての冷媒ガスのバイパスをも防止す
る。
【００１０】本発明の他の側面によれば、フロート装置
は、フロートが、スタンドパイプと対向する表面におい
て、摩擦抵抗のためにスタンドパイプ上の固定位置に引
っ掛かるのを防止する様に形成されている。さらに、フ
ロートエレメントは、その頂部と底部のみでスタンドパ
イプと接触する様に、長さの大部分に沿ってアンダーカ
ットされている。
【００１１】本発明のさらに他の側面によれば、フロー
トの底部は、表面粘着効果によって液溜の底に付着する
のを防止する様に形成されている。フロートの底部と側
部で圧力を等しくするために、放射状に伸びた複数のス
ロットがフロートの低い部分に形成されている。
【００１２】
【実施例】図１及び図２を参照して説明する。本発明は
参照番号１０で一般的に示される。本発明は、冷媒を冷
却し、かつ、冷媒をコンデンサ１２の底部へ流れて凝縮
ドレインパイプ１１を出るようにするため、その内部に
搭載された複数の管１３を持つコンデンサ１２の凝縮ド
レインパイプ１１内に装着されており、そこから、ここ
で述べる流れ制御装置を通って冷凍器（図示されない）
へ流れる。
【００１３】凝縮ドレインパイプ１１はコンデンサ１２
の低部から下方向に伸びており、その下端の周囲に取付
フランジ１４を、溶接または同様の方法によって取り付
けられている。アクセス板１６が取付フランジ１４に対
して移動可能に装着されている。本発明の流れ制御装置
は、後に述べる方法により、アクセス板の上面側１９に
取り付けられ、そして凝縮ドレインパイプ１１と、アク
セス板１６の中央開口部２１を通過する冷媒戻りライン
２２に排出される液体冷媒の流れを制御するように作動
する。冷媒戻しライン２２は、図２に示すように、取付
フランジ２３と複数のボルト２４によって中央開口部２
１に流体的に結合されている。その他端は通常の方法で
エバポレータまたはクーラに流体的に結合されている。
【００１４】図３を参照しながら、流れ制御装置は、基
部２６、弁体２７及びフロート装置２８を含むものとし
て示されている。図１では、組み立てられた配置で示さ
れており、基部２６はファスナー２９によってアクセス
板の頂側面１９に取り付けられ、その円筒形状の中央開
口部３１はアクセス板１６のそれ（中央開口部）２１と
一致している。この基部構造２６は単にアクセス板１６
に弁体２７を取り付ける手段を提供するものである。弁
体２７は下部円筒状部分３１、上部円筒状部分３２及び
中間フランジ３３を含んでいる。その組み立てられた配
置では、下部円筒状部分３１は基部中央開口３０内に配
置され、図１に示すように、中間フランジ３３は基部２
６の円筒状上部３４の頂上面に置かれている。
【００１５】弁体２７の上部円筒状部分３２には、周辺
に対して間隔が設けられた複数の細長いスロット３６が
形成されており、その軸の位置と長さは、フロート装置
２８がそれらと連結して作動する時、望ましい動作特性
を達成するように予め定められている。
【００１６】次に、図４を参照する。フロート装置２８
は、その周囲に固定された円錐状のカラーを備えたスリ
ーブ３７を有している。スリーブ３７は上部及び下部の
接触面３９、４１を有し、それら表面は、スリーブ３７
が弁体上部円状部３２の上に摺動可能に取り付けられた
時に嵌合要素の間に殆ど摩擦がない様に、縮小されかつ
厳密に調整された直径を備えている。上部及び下部接触
面３９と４１の間には、摩擦接触が上部及び下部接触面
の間に確立されない様に、隙間４２がある。さらに、弁
体上部円筒状部分３２の上を自由に滑った時にスリーブ
３７が引っ掛かるのを防止するため、傾斜面４３がスリ
ーブ３７の上端に設けられている。スリーブ３７は、好
ましくは、弁体２７と同一の材料で作られる。適切な材
料としては、半硬質のＸＢ４０−８（銅合金　　Ｃ３６
０００）である。
【００１７】スリーブ３７の外側周辺部に固着されてい
るカラー３８は冷媒との化学反応に耐える浮遊材料で作
られている。この様な目的に適切な材料としては、密度
２１−２５ポンド／立方フィート（１ｂｓ／ｆｔ３）の
合成発泡体（マイクロバルーン／エポキシ複合体）であ
る。カラー３８は、二つのエレメント間の軸方向の相対
的な動きを防止するため、好ましくは、スリーブ３７の
外周部に設けられた凹部４４を備えたスリーブ３７の外
周部にモールド成形される。カラー３８の高さは、スリ
ーブがカラー３８よりも更に下方向に伸びるように、ス
リーブ３７の高さよりも少し小さい。少し３７の外側は
、スリーブ３７と弁体２７上の中間スリーブ３３の頂上
との間の接触表面積を減少するために、４６において傾
斜されている。
【００１８】フロート装置２８は、図１に示す様に、弁
体中間部分３３上にスリーブ３７が置かれる状態の閉鎖
位置と、スリーブ３７が弁体円筒状部分３２の先端へと
動く状態の開口位置との間を滑動するように設計されて
いる。止め板４７は、図１に示すように、流れ装置２８
の上方への動きを制限するため、弁体上部円環状部分３
２の先端にファスナー４８によって固定されている。固
体粒子が凝縮ドレインパイプ１１を通過する冷媒中に浸
されることがあることを認識し、保護スクリーン４９が
流れ制御装置を取り囲み、そして保護するように設けら
れている。保護スクリーン装置４９は、金属薄板等の適
切な材料から作られ、固い端部５２と５３との間に固定
された円筒状スクリーン部５１を有している。保護スク
リーン４９は、複数のボルト５４によって、アクセス板
の上端側１９に取り付けられている。
【００１９】動作について説明する。流れ制御装置の機
能は以下の通りである。凝縮ドレインパイプ１１の液体
冷媒の表面がスロット３６の底よりも高くない時には、
フロート装置２８は完全に閉じたまま（即ち、図１に示
すように、最も下の位置）であり、そして、液体冷媒も
液体蒸気も冷媒戻りライン２２を通過することはできな
い。液体冷媒の液面がスロット３６の低部よりも上方に
ある点まで上昇すると、カラー３８の低部表面に接触す
るようになる。浮力の上昇力がフロート装置２８の重量
を越えるに十分である時、フロート装置は上昇し、もっ
て、液体冷媒がスロット３６を通過し、開口部３０と２
１を通り、最後に冷媒戻りライン２２に到るように、ス
ロット３６を覆わなくする。しかしながら、弁が開口さ
れた時には、凝縮ドレインパイプ１１内の液体冷媒の液
面は、常に、現れたスロットの位置よりも上方にあり、
それ故、冷媒の蒸気がスロット３６に侵入するのを防止
することが認められる。この様にして、液体冷媒のみが
凝縮ドレインパイプを通過し、流量が凝縮ドレインパイ
プ１１内の液体冷媒の液面に対応して自動的に調整され
る。
【００２０】
【発明の効果】上記の詳細な説明からも明らかな様に、
本発明によれば、冷媒ガスのバイパスを防止し、構造状
簡易で信頼性のある、かつ、経済的に発揮する。
【図面の簡単な説明】
以下に述べる図面において、好適な実施例が描かれてい
るが、しかしながら、種々の変形例や他の実施例も、本
発明の真意及びその範囲を離れることなく行うことがで
きる。
【図１】本発明の流れ制御装置を備えたコンデンサの部
分正面図である。
【図２】本発明の流れ制御装置部分の底面図である。
【図３】本発明の流れ制御装置部分の分解組立図である
。
【図４】本発明のフロート装置部分の断面図である。
【符号の説明】
１１　　凝縮ドレインパイプ １２　　コンデンサ １３　　管 １４　　取付フランジ １６　　アクセス板 １７　　ボルト １８　　ナット １９　　上面部 ２１　　中央開口部 ２２　　冷媒戻りライン ２３　　取付フランジ ２４　　ボルト ２６　　基部 ２７　　弁体 ２８　　フロート装置 ２９　　ファスナー ３１　　下部円筒状部分 ３２　　上部円筒状部分 ３３　　中間フランジ ３４　　円筒状上部 ３６　　スロット ３７　　スリーブ ３８　　カラー ３９，４１　　接触面 ４２　　隙間 ４３　　傾斜面 ４４　　凹部 ４７　　止め板 ４８　　ファスナー ４９　　保護スクリーン ５１　　円筒状スクリーン部 ５２，５３　　端部 ５４　　ボルト

Claims (13)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】　　溜めからの冷媒の流れを制御するため
    、コンデンサの溜め内の流体冷媒の液面に対応するフロ
    ートを備えた冷媒流制御装置であって、溜めの低部から
    上方に伸びているスタンドパイプであって、その上端が
    閉じており、かつ、その低端部の近くに、溜めの低部か
    ら下方の冷媒戻りラインへ流体を連通するために形成さ
    れた少なくとも一つの開口部を有するスタンドパイプ、
    および、溜め内の冷媒の液面が所定の液面よりも低い時
    、少なくとも１の上記開口部を覆うような上記スタンド
    パイプ上の垂直高さに位置され、そして、冷媒の液面が
    上記所定の液面よりも上昇した時には、少なくとも１の
    開口部を露出するようにして液体冷媒が溜めから流れる
    ように上方に滑動するフロート装置、を備えたことを特
    徴とする冷媒制御装置。
  2. 【請求項２】　　請求項１の冷媒流制御装置において、
    該スタンドパイプは円筒形であることを特徴とする冷媒
    流制御装置。
  3. 【請求項３】　　請求項１の冷媒流制御装置において、
    該少なくとも１の開口部は、該スタンドパイプの側部に
    形成された延長スロットを有していることを特徴とする
    冷媒流制御装置。
  4. 【請求項４】　　請求項１の冷媒流制御装置において、
    該少なくとも１の開口は、該スタンドパイプの側面上に
    対称に配置された複数の開口を含んでいることを特徴と
    する冷媒流制御装置。
  5. 【請求項５】　　請求項１の冷媒流制御装置において、
    該フロート装置は、一般的な円錐形状で、その中心には
    円筒形状の空洞を持っていることを特徴とする冷媒流制
    御装置。
  6. 【請求項６】　　請求項１の冷媒流制御装置において、
    該フロート装置は、該フロート装置と該スタンドパイプ
    との間の表面接触の量を減少させるように、該スタンド
    パイプの周囲にアンダーカット部を有していることを特
    徴とする冷媒流制御装置。
  7. 【請求項７】　　請求項６の冷媒流制御装置において、
    該フロート装置は、該フロート装置の頂部と底部のみで
    該フロート装置と噛み合う程度までカットされているこ
    とを特徴とする冷媒流制御装置。
  8. 【請求項８】　　溜めの底面の排出口からの冷媒の流れ
    を制御するため、コンデンサの溜めの内の流体冷媒の液
    面に伴って上昇するフロートを備えた形式の、改良され
    た冷媒流制御装置であって、排出口から上方に伸びてお
    り、かつ、その下部には少なくとも一つの側面開口を有
    するスタンドパイプ、及び該スタンドパイプ上に設けら
    れ、かつ、その上で低部位置とますます高い位置との間
    を移動し得るフロートエレメントを有し、上記スタンド
    パイプの側面開口は流体的に上記排出口に連通しており
    、上記フロートエレメントは、底部位置では、冷媒がそ
    れを通って流れるのを防止するために、該側面排出口を
    覆い、そして、ますます高い位置では、該開口をますま
    す大きく開け、それを通して一層多量の冷媒を流すこと
    を特徴とする冷媒流制御装置。
  9. 【請求項９】　　請求項８の冷媒流制御装置において、
    該スタンドパイプは円筒形であることを特徴とする冷媒
    流制御装置。
  10. 【請求項１０】　　請求項８の冷媒流制御装置において
    、該少なくとも１の側面開口は、該スタンドパイプの側
    部に形成された縦のスロットを有していることを特徴と
    する冷媒流制御装置。
  11. 【請求項１１】　　請求項９の冷媒流制御装置において
    、該フロートエレメントは一般的な円錐形状であること
    を特徴とする冷媒流制御装置。
  12. 【請求項１２】　　請求項８の冷媒流制御装置において
    、該フロートエレメントは、エポキシによって接着され
    て一緒に保たれた微小球の混濁液（スラリー）からなっ
    ていることを特徴とする冷媒流制御装置。
  13. 【請求項１３】　　請求項８の冷媒流制御装置において
    、該冷媒はＲ−２２からなることを特徴とする冷媒流制
    御装置。
JP2413124A 1989-12-26 1990-12-21 冷媒流制御装置 Withdrawn JPH04270865A (ja)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US07/457,228 US5009079A (en) 1989-12-26 1989-12-26 Refrigerant flow control device
US457228 1989-12-26

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JPH04270865A true JPH04270865A (ja) 1992-09-28

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ID=23815918

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2413124A Withdrawn JPH04270865A (ja) 1989-12-26 1990-12-21 冷媒流制御装置

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US (1) US5009079A (ja)
EP (1) EP0435814A3 (ja)
JP (1) JPH04270865A (ja)
KR (1) KR910012629A (ja)
AR (1) AR244875A1 (ja)
AU (1) AU6840590A (ja)
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JP2016503485A (ja) * 2012-11-29 2016-02-04 ジョンソン コントロールズ テクノロジー カンパニーＪｏｈｎｓｏｎ Ｃｏｎｔｒｏｌｓ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｃｏｍｐａｎｙ 冷媒システム用の圧力制御
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