JPH0620052Y2 - 冷凍装置 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本考案は冷凍装置に係り、特に圧縮機と凝縮器と受液器
と膨脹弁とディストリビュータと蒸発装置とを具備し膨
脹弁からの冷媒をディストリビュータを用いて分流して
蒸発器に導入する冷凍装置に関する。

［従来の技術］ 熱交換効率を高めるために膨脹弁からの冷媒をディスト
リビュータを用いて分流し蒸発器内の複数の管路に導入
する冷凍装置が、特開昭５９−２１０２８０号、特開昭
６０−２５１３５０号、実開昭５９−１３６５６５号公
報に開示されている。ところが、このような冷凍装置
は、ディストリビュータでの分配量の不均一等の原因に
より、蒸発器内での冷媒の蒸発完了位置が上記複数の管
路毎に異なってしまい冷却効率が著しく低下してしま
う。

そこで、本出願人は、このような問題を解決した冷凍装
置を実願昭６１−１６５３９８号に提案している。この
冷凍装置は、第８図及び第９図に示したように、圧縮機
１と凝縮器２と受液器３と膨脹弁４とディストリビュー
タ５と多数の管路６ａ、６ｂ、６ｃ、６ｄと蒸発装置７
とから構成されている。凝縮器２と蒸発装置７とには夫
々凝縮器用冷却ファン８と蒸発装置用ファン９が付設さ
れている。蒸発装置７は第１蒸発器７Ａと第２蒸発器７
Ｂとから構成され、これらの第１及び第２蒸発器７Ａと
７Ｂは、第１蒸発器７Ａが蒸発装置通風路Ａの下流側に
第２蒸発装置７Ｂが上流側に夫々位置するように、通風
路Ａ中に設置されている。管路６ａ〜６ｄは、夫々第１
蒸発器７Ａの一端面に通風路Ａの下流側から入り、他端
面で折返して通風路上流側において上記一端面から出
て、一本の集合管１０に接続されている。この集合管１
０は第２蒸発器７Ｂ内に内蔵された単管の冷媒管１１の
入口端１１ａに接続されている。この冷媒管１１の出口
端１１ｂは圧縮機１に連通している。

膨脹弁４は、感温筒１２から信号管１３を介して入力さ
れた温度に対応する圧力信号とキャピラリ管１４を介し
て伝達されたれ管１１ｂ内の圧力信号とに応じて絞り調
節されて、蒸発装置７内で冷媒を適正に蒸発させる。

［考案が解決しようとする問題点］ ところが、管路６ａ〜６ｄは比較的流路抵抗が大きいた
め、これらの管路の出口付近の冷媒圧力は管路入口付近
よりもかなり低下してしまう。この冷媒圧力の低下に伴
い飽和ガス温度も低下するので、冷媒温度は、管路６ａ
〜６ｄの入口付近で高く出口付近で低くなる、即ち第１
蒸発器７Ａでは通風路下流側が比較的高温となり上流側
で低温となる。従って、第１蒸発器７Ａでは冷媒と通風
との有効温度差が小さくなり熱交換効率が低下するとい
った問題があった。

この問題は、管路６ａ〜６ｄの長さを短くして流路抵抗
を小さくすることによって解決できるが、この管路の短
縮化は、必然的に管路の本数の増大をもたらし、ディス
トリビュータの大型化及び高価化を招くと共に、更に冷
媒の流速は管路の数が増加するにつれて遅くなるため冷
媒と管壁との熱伝達率が低下し熱交換効率が悪化すると
いう別の問題が生じてしまう。

そこで、本考案の目的は、ディストリビュータを大型化
することなく蒸発器内の冷媒と通風との有効温度差を大
きくし熱交換効率を向上することができる冷凍装置を提
供することにある。

［問題点を解決するための手段］ この目的を達成するために、本考案は、蒸発装置を複数
本の管路を内蔵する第１蒸発器と一本の管路を内蔵する
第２蒸発器とから構成し、上記複数本の管路の各々を、
それぞれの入口端が蒸発装置通風路の上流側にそれぞれ
の出口端が下流側に夫々位置するように、上記通風路に
沿って上記第１蒸発器内を蛇行させ、かつ上記入口端の
各々をディストリビュータを介して上記膨脹弁に連通さ
せ、上記一本の管路の入口端を上記複数本の管路の出口
端のすべてに連通させ、上記一本の管路の出口端を上記
圧縮機に連通させることを特徴とするものである。

［作用］ 膨脹弁で減圧された冷媒は、液・ガス共存の飽和状態で
あり、圧力の低下に伴い温度も低下する。従って、上記
複数の管路の出口付近は、流路抵抗による減圧のため
に、比較的高圧の入口付近に比べて低温となる。この管
路出口は通風路下流側に位置し管路入口は上流側に位置
しているので、第１蒸発器は通風路下流側が上流側より
低温となり冷媒と通風との有効温度差が大きくなり熱交
換効率が向上する。

［実施例］ 以下本考案による冷凍装置の一実施例を第８図及び第９
図と同部分には同一符号を付して示した第１図乃至第７
図を参照して説明する。

第１図及び第２図において、冷凍サイクルは、圧縮機１
と凝縮器２と受液器３と膨脹弁４とディストリビュータ
５と多数の管路６ａ、６ｂ、６ｃ、６ｄと蒸発装置７と
から構成されている。凝縮器２と蒸発装置７とには夫々
凝縮器用冷却ファン８と蒸発装置用ファン９とが付設さ
れている。蒸発装置７は第１蒸発器７Ａと第２蒸発器７
Ｂとから構成され、これらの第１及び第２蒸発器７Ａと
７Ｂは、第１蒸発器７Ａが蒸発装置通風路Ａの下流側に
第２蒸発装置７Ｂが上流側に夫々位置するように、通風
路Ａ中に並置されている。なお、第１及び第２蒸発器７
Ａ、７Ｂは、第２図のように別体としてもよいし、第３
図のように一体化したものでもよい。

ディストリビュータ５に接続された管路６ａ〜６ｄは、
夫々第１蒸発器７Ａの一端面に通風路Ａの上流側から入
り、この通風路Ａを横切るように進んだ後、第１蒸発器
他端面で折返し通風路Ａに沿って蛇行して通風路下流側
において上記第１蒸発器一端面から出て、一本の集合管
１０に接続されている。この集合管１０は第２蒸発器７
Ｂ内に内蔵された単管の冷媒管１１の入口端１１ａに接
続されている。この冷媒管１１は入口端１１ａと出口端
１１ｂが夫々第２蒸発器７Ｂの下端と上端とに位置する
ように、第２蒸発器７Ｂ内を下方から上方に向かって蛇
行している。この冷媒管１１の出口端１１ｂは圧縮機１
に連通している。なお、凝縮器２と蒸発装置７は共にフ
ィンチューブから構成されている。

膨脹弁４は、蒸発装置７の出口の温度と圧力の検出信
号、具体的には感温筒１２から信号管１３を介して入力
された温度に対応する圧力温度信号とキャピラリ管１４
を介して伝達された管１１ｂ内の圧力信号とに応じて絞
り調節されて、蒸発装置７内で冷媒を適正に蒸発させ
る。

次に、この作用を説明する。

膨脹弁４で減圧膨脹した液・ガス共存状態の冷媒は、デ
ィストリビュータ５により管路６ａ〜６ｄに分流され第
１蒸発器７Ａに通風路Ａの上流側から流入し下流に向か
って蛇行しながら、通風と熱交換しこれを冷却した後
に、下流側において第１蒸発器７Ａから流出して集合管
１０において合流する。この合流した冷媒は、冷媒管１
１に流入して第２蒸発器７Ｂ内を下から上に蛇行し通風
を冷却し、冷媒管１１の出口端付近で蒸発が完了して圧
縮機１に戻される。

冷媒は、第１蒸発器７Ａ内の管路６ａ〜６ｄを流通中に
その流路抵抗によって減圧され温度が更に低くなる。即
ち、第１蒸発器７Ａ内の冷媒は、通風路Ａの上流側より
下流側の方が低温になるので、第１蒸発器内での通風と
冷媒との有効温度差が大きくなり熱交換効率を高めるこ
とができる。

この第１蒸発７Ａ内での熱交換効率の向上をモリエル線
図を用いて詳細に説明する。

第４図において、横軸ｉはエンタルピで、縦軸Ｔ、Ｐは
冷媒の飽和温度及び圧力である。（ア）は圧縮機１の出
口即ち凝縮器２の入口での高温乾燥ガス状態を示し、
（イ）はガスが冷却され液化を開始した点を示す。
（ウ）はガスが冷却液化を完了した膨脹弁４の上流での
状態を示し、（エ）は膨脹弁４によって急激に減圧膨脹
されディストリビュータ５の出口、即ち第１蒸発器７Ａ
の入口に至った状態を示している。（オ）は蒸発器７Ａ
の出口即ち第２蒸発器７Ｂの入口での状態を示し、
（カ）は第２蒸発器７Ｂ内での冷媒の蒸発完了点を示
す。（キ）は第２蒸発器７Ｂの出口、即ち圧縮機１の入
口での状態を示し、（キ）→（ア）は圧縮機１による断
熱圧縮を示している。

この状態図において、実際の作動時は第１蒸発器７Ａの
入口の状態（エ）とその出口の状態（オ）との間には圧
力損失δＰが生じ、このため状態（エ）から（オ）、
（カ）と進むにつれて飽和温度も低下する。また、状態
（カ）〜（キ）の間は圧力が低下するが、（カ）の点で
冷媒の蒸発が完了するため過熱ガスとなり温度は上昇す
る。この温度上昇は膨脹弁４の絞り調節によって一定と
なるように自動的に制御される。

第５図は第１及び第２蒸発器７Ａ、７Ｂ内の冷媒と通風
との温度状態を示したもので、上述の先願（実願昭６１
−１６５３９８）の蒸発装置内の冷媒温度を第４図に対
応させて（エ）、（オ）、（カ）、（キ）で示し、本考
案の冷媒温度変化を同様に（エ′）→（オ′）→
（カ′）→（キ′）で示す。通風の温度変化は、上記先
願では実線のＴ１〜Ｔ２であり、本考案では点線のＴ１
〜Ｔ３である。このグラフから明らかなように、上記先
願の第１蒸発器７Ａ内の冷媒温度は、（エ）→（オ）と
通風路Ａを上流に向かって降下するため、通風が最も冷
たくなる蒸発器出口では冷媒温度が比較的高くなってし
まう。これに対して、本考案では第１蒸発器７Ａ内の冷
媒温度は、（エ′）→（オ′）と通風路Ａを下流に向か
って降下し蒸発器７Ａの出口で最低になるので、効率的
に熱交換が行われる。従って、通風は本考案では先願の
温度Ｔ２よりも低温のＴ３まで冷却される。

なお、第２蒸発器７Ｂでは、冷媒温度が入口空気温度Ｔ
１に比べて非常に低いので効率的に熱交換される。

以上の実施例の第２蒸発器７Ｂは、その冷媒管１１が下
方から上方に向かって蛇行しているため、冷媒液がその
自重により圧縮機１に流入することを防止できる利点を
有する。

第６図及び第７図は、本考案の変形例を夫々示したもの
で、第２蒸発器７Ｂは第１蒸発器７Ａに対して通風路Ａ
に垂直方向に並置されている。詳述すると、第６図の第
２蒸発器７Ｂは第１蒸発器７Ａの下に配設され、第２蒸
発器７Ｂ内の単管の冷媒管１１は通風路Ａの下流側から
上流に向かって蛇行している。第７図の第２蒸発器７Ｂ
は第１蒸発器７Ａの側部に隣接配設され、単管の冷媒管
１１は第７図に示すように通風路Ａの下流側から上流に
向かって蛇行しながら上下（紙面に垂直）方向にも蛇行
している。このように、第２蒸発器７Ｂ内では冷媒を下
流から上流に向かって蛇行させているので、空気抵抗が
小さくなると共に通風と冷媒との有効温度差が大きくな
り熱交換率を高めることができる。

［考案の効果］ 以上の説明から明らかなように、本考案によれば蒸発装
置を複数本の管路を内蔵する第１蒸発器と一本の管路を
内蔵する第２蒸発器とから構成し、上記複数本の管路の
各々を、それぞれの入口端が蒸発装置通風路の上流側に
かつそれぞれの出口端が下流側に夫々位置するように、
上記通風路に沿って上記第１蒸発器内を蛇行させ、かつ
上記入口端の各々をディストリビュータを介して上記膨
脹弁に連通させ、上記一本の管路の入口端を上記複数本
の管路の出口端のすべてに連通させ、上記一本の管路の
出口端を上記圧縮機に連通させたため、上記複数の管路
の流路抵抗に起因する圧力損失によって第１蒸発器内の
冷媒温度が通風路の下流側で低くなり、通風と冷媒との
有効温度差が大きくなり熱交換効率を向上することがで
きる。更に、上記圧力損失による冷媒の温度降下を有効
に利用してるので、ディストリビュータの本数を少なく
し、冷媒の流速を大きくして管路壁と冷媒との熱伝達率
を大きくでき熱交換効率を一層高めることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案による冷凍装置の一実施例を示した系統
図、第２図は第１図の第１蒸発器を詳細に示した斜視
図、第３図は第２図の第１及び第２蒸発器を一体化した
本考案の変形例を示した斜視図、第４図は上記実施例の
モリエル線図、第５図は第１及び第２蒸発器内の冷媒温
度と通風温度とを示したグラフ、第６図及び第７図は夫
々第２蒸発器の変形例を示した斜視図と系統図、第８図
及び第９図は先願に開示された冷凍装置を示した系統図
と斜視図である。 １……圧縮機、２……凝縮器、３……受液器、４……膨
脹弁、５……ディストリビュータ、６……複数の管路、
７……蒸発装置、７Ａ……第１蒸発器、７Ｂ……第２蒸
発器、１１……冷媒管（一本の管路）、Ａ……通風路。

Claims (2)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】圧縮機と、凝縮器と、受液器と、膨脹弁
   と、ディストリビュータと、蒸発装置とを具備する冷凍
   装置において、上記蒸発装置は、複数本の管路を内蔵す
   る第１蒸発器と、一本の管路を内蔵する第２蒸発器とを
   含み、この第２蒸発器は、蒸発装置通風路内で第１蒸発
   器よりも上流側に配置され、上記第１蒸発器の複数本の
   管路の各々は、それぞれの入口端が蒸発装置通風路の上
   流側に、それぞれの出口端が下流側に夫々位置するよう
   に、上記通風路内を蛇行し、かつ上記入口端の各々が上
   記ディストリビュータを介して上記膨脹弁に連通し、上
   記第２蒸発器の一本の管路は、その入口端が上記第１蒸
   発器の複数本の管路の出口端のすべてに連通し、出口端
   が上記圧縮機に連通していることを特徴とする冷凍装
   置。
2. 【請求項２】上記第２蒸発器の一本の管路は、入口端が
   下方に、出口端が上方に夫々位置するように上記第２蒸
   発器内を上下方向に蛇行していることを特徴とする実用
   新案登録請求の範囲第１項記載の冷凍装置。