CN101749893B - 多管式淋洒装置 - Google Patents

Abstract

一种多管式淋洒装置，具有形成有密闭式容置空间的本体，该容置空间内并设有位于上方的淋洒管及位于下方的热传管，且具备用以将该容置空间内的气态冷媒排出的出气管及供一冷媒源的气态冷媒导入该容置空间内的连通管；以及，连接于该冷媒源以分离冷媒源内的气态冷媒与液态冷媒的气液分离装置，以将该液态冷媒输送至该本体的淋洒管，用以对该热传管进行热交换，并将该气态冷媒输送至该本体中。通过上述元件的组合，除了保有传统淋洒式热交换系统的优点外，还可达到简易地控制淋洒压力而使淋洒均匀、减少压缩机因液压缩造成的损害以及控制淋洒流量的效果。

Description

多管式淋洒装置

技术领域

本发明涉及一种多管式淋洒装置，特别是涉及一种用于热交换器的多管式淋洒装置。

背景技术

一般的机械式冷冻设备包含四个主要的元件：压缩机、冷凝装置、膨胀阀和蒸发装置，其中，蒸发装置是用于使冷冻剂(或称冷媒)吸取热量并蒸发成蒸气再进入压缩机压缩，而目前市面上使用的蒸发装置大致上是利用直膨式、满液式与淋洒式等三种热交换系统来动作。

前述的直膨式和满液式热交换系统，都是由外壳结合内管所构成的热交换器，两者的差别仅在于外壳侧和内管中的流体不同，直膨式的热交换系统在壳侧端流动的是热传导的目标流体，而在内管中流动的则是冷媒，因此，为了避免内管中流动的液态冷媒因为蒸发不完全而被吸入至压缩机中造成压缩机的损坏，蒸发器中的冷媒必须完成蒸发成过热的气体状态，但这却会造成吸气质量的减少与压缩功耗的增加。反之，若采用满液式的系统，如图1所示，其内管12中流动的是目标流体，而冷媒是在壳侧流动，因此，压缩机并不易吸入液态冷媒，故在压缩机的入口处112不会出现有过热度的冷媒，从而减少功耗的消耗。但是，由于满液式的系统是将管子浸泡于该液态冷媒中，所以液态冷媒由输入口111输入后，需要大量的冷媒至覆盖该内管12后才能达成功效，通常所需的冷媒量会大于使用直膨式系统的需求量一倍以上，因而使整体的成本较高，对环境的负担也较大。

前述的淋洒式系统，是将冷媒输入口设置于壳体内部的上方处，利用重力或压力使冷媒淋洒至壳体内部的内管上，通过淋下来的冷媒被覆于该内管所做的热交换，带走该内管内的目标流体的热量，由于被覆于管外的冷媒为薄膜状，形成薄膜式沸腾，其热传效果更高于满液式的池沸腾，故可以在使用冷媒量较少的情形下，达到满液式系统的热交换效果。因此，目前的市场，多利用淋洒式的热交换系统来克服压缩机可能吸入液态冷媒以及冷媒需求量大的缺陷，同时也能避免需供应压缩机入口过热气态冷媒所产生的缺点。

请参阅图2，如美国专利5839294，为一淋洒式的热交换系统，该系统以淋洒式蒸发装置的本体21、膨胀阀23、压缩机24和冷凝器25所构成，其中，该冷媒经由该膨胀阀23后呈气液混合状，并经过该输入口211输入至本体21的淋洒管2111以淋洒该热传管22，由此与该热传管22产生热交换并将该冷媒蒸发为气态冷媒，再由输出口212输出至该压缩机24。然而，由于输入至本体21时冷媒为气液两态，易使得该多管式的淋洒管2111的冷媒分布不均。此外，该淋洒管2111为了要达到完整地淋洒，通常必需要对该淋洒管2111作精确的压力控制以及作细孔加工才能够达到这样的效果。但是，这样的方式不仅使制造的成本提高，也因需要复杂的控制而影响整体产品的品质。此外，由于淋洒管与本体内的压力不同，易造成冷媒溢流至本体外，所以需以焊接或胀管的方式连接该淋洒管和本体，造成整体系统的拆卸不易与维修的不便。

请参阅图3，如中国台湾第M247805号的专利所公开的，为一溢淋式的热交换系统。该系统3乃经由输入口311输入冷媒后，使用一由上层溢流盘30a和下层淋洒盘30b组成的淋洒器30淋洒冷媒至热传管32，以使该冷媒气化，气化后的冷媒即能经由该淋洒器30侧边的开口30c自输出口34输出至压缩机。然而，该输出口34与淋洒器30会过于接近，使要输出的已气化的气态冷媒往往易会同时将液态冷媒经由输出口34带入压缩机中，而造成压缩机吸入液体的问题。

图4是显示中国台湾第I291541号专利的淋洒式热交换系统。该系统4是将冷媒由输入口40馈入至开口朝向热传管42的淋洒器44，而气化的气态冷媒则由输出口46排出。但是，这样的设计在淋洒器44的安装未能维持水平时，会导致的淋洒不均，且会因淋洒器44体积过大而使气态冷媒不易输出至压缩机，且结构上不易拆卸，故会造成维修成本提高。

因此，如何发展出一种淋洒式的热交换系统，能具有淋洒式系统的优点，但又能克服上述现有技术的缺陷，实为本领域中的急待解决的技术问题。

发明内容

本发明的主要目的是提供一种多管式淋洒装置，可通过简易的压力控制而使淋洒均匀。

本发明的另一目的是提供一种多管式淋洒装置，可使液态冷媒输入淋洒管，而有助于淋洒的均匀性。

本发明的再一目的是提供一种多管式淋洒装置，可使输出至压缩机的流体为气态冷媒，减少压缩机因液压缩所造成的损害。

本发明的又一目的是提供一种多管式淋洒装置，可使系统拆卸方便，减少维修成本。

本发明的还一目的是提供一种多管式淋洒装置，可使液态冷媒蒸发时有更多流动空间，能增大蒸发器内吸气通道的面积，减慢气态冷媒通过淋洒器的速度。

为达到上述目的，本发明提供一种多管式淋洒装置，包括：本体，具有密闭式容置空间，该容置空间内设有位于上方的淋洒管及位于下方的热传管，且具备用以将该容置空间内的气态冷媒排出的出气管及供冷媒源的气态冷媒导入该容置空间内的连通管，其中该本体内部两端附近分别设有具开口的管板用以设置该淋洒管以及热传管；以及气液分离装置，连接于冷媒源，用以分离冷媒源内的气态冷媒与液态冷媒，其中气态冷媒是经该本体的连通管导入容置空间，液态冷媒是经由输出口输送至该本体的淋洒管藉以和该热传管进行热交换。

前述的多管式淋洒装置，可以通过设置的气液分离装置使导入淋洒管的流体为纯液态流体，而不会因为导入气液共存的流体至淋洒管内造成冷媒分布不均的缺陷，同时，通过设置连通管的概念，使该气液分离装置中分离出来的气态冷媒能输入至该本体内与本体内蒸发的气态冷媒一起被出气管排出。

本发明的多管式淋洒装置，还可包括：调压阀，设置于该本体和该气液分离装置之间的连通管，通过压力的调整控制该气液分离装置内的压力，以及搭配液态流体自身的重力达到淋洒流速和流量的控制。

本发明的多管式淋洒装置，还可包括：液体集中装置，设于该本体与该气液分离装置之间，使冷媒集中的集中室，该集中室连通于该气液分离装置的液态冷媒输出口及该本体的淋洒管。

又，由于该液体集中装置的设置，可将液态冷媒集中于一室内，此室内的冷媒与蒸发器壳内的冷媒压力相同，因此该本体的开孔与淋洒管并不必特别以焊接或者胀管的方式紧密连接来克服冷媒溢出的缺陷，从而达到轻易拆卸的效果。

本发明多管式淋洒装置，还可包括多个插销，该插销用于接合并定位该本体的管板和淋洒管，从而使该淋洒管的淋洒口对准该热传管。

附图说明

图1至图4为现有的热交换系统的示意图；

图5为本发明的多管式淋洒装置的系统示意图；

图6是图5的侧视剖面图；

图7是图5的侧视图。

主要元件符号说明：

3、4系统

11、21、51本体

111、211、311、40输入口

112、212、34、46输出口

12、22、32、42、5112热传管

2111、30、44、5111淋洒管

30a上层溢流盘

30b下层淋洒盘

30c开口

23、53膨胀阀

24压缩机

25冷凝器

5111a、5112a开孔

512出气管

513第一管板

5131定位插销

517连通管

54气液分离装置

541输入口

542输出口

55液体集中装置

56调压阀

具体实施方式

以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭示的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。

请参阅图5和图6，为本发明的多管式淋洒装置的示意图。

该多管式淋洒装置的基本构件为本体51，具有密闭式容置空间，包含：设置于该本体51内的两端部附近的第一管板513和第二管板(未图示)、用以将该容置空间内的气态冷媒排出的出气管512、供冷媒源的气态冷媒导入该容置空间内的连通管517、形成于该第一管板513和第二管板的多个开孔5111a和开孔5112a，且该容置空间内容置有多个淋洒管5111以及多个热传管5112，其中，该淋洒管5111设置于该热传管5112的上方，具有朝向该热传管5112的多个淋洒孔(未图示)，且该淋洒管5111的两端接合于该第一管板513和第二管板上的开孔5111a，而该热传管5112的两端则接合于该第一管板513和第二管板上的开孔5112a。

本发明的第一实施例的多管式淋洒装置(未图示)除了基本构件的本体外更包括：

气液分离装置54，该气液分离装置54具备有：输入冷媒流体的输入口541、输出液态冷媒至该本体51的输出口542，以及输出气态冷媒至该本体51的输出埠(未图示)，其中，该输入口541将流经膨胀阀53的气液共存的冷媒流体导入至该气液分离装置54中，用以分离气态冷媒及液态冷媒，从而使该液态冷媒经由该输出口542导入该本体51的淋洒管5111，而该气态冷媒经由该输出埠导入该本体51内。

本发明的第二实施例的多管式淋洒装置(未图示)除了基本构件的本体外更包括：

液体集中装置55，设置于该第一管板513侧，用于密封该开孔5111a并形成一集中室，该集中室具有连接冷媒源的输入口与连接本体51的淋洒管5111的输出口，从而使冷媒液体集中于该集中室后再分流导入至该淋洒管5111。

本发明的第三实施例的多管式淋洒装置，如图6所示，除了基本构件的本体外更包括：

气液分离装置54，该气液分离装置54具备有：输入冷媒流体的输入口541、输出液态冷媒至该本体51的输出口542，以及输出气态冷媒至该本体51的输出埠(未图示)，其中，该输入口541将流经膨胀阀53的气液共存的冷媒流体导入至该气液分离装置54中，用以分离气态冷媒及液态冷媒，从而使该液态冷媒经由该输出口542导入该本体51的淋洒管5111，而该气态冷媒经由该输出埠导入该本体51内。

液体集中装置55，设于该本体51和该气液分离装置54之间，并设置于该第一管板513侧，用于密封该开孔5111a并形成一集中室，该集中室连接该气液分离装置54的输出口542与该本体51的淋洒管5111，从而使该液态冷媒分流导入至该本体51的淋洒管5111。

本发明的多管式淋洒装置，在设置有气液分离装置时，还包括有调压阀56，其设置于该本体51以及该气液分离装置54之间的连通管517，用以控制该本体51以及该气液分离装置54之内的压力。

此外，如前述的第一或第三实施例的多管式淋洒装置，该连通管517是用于平衡该本体51和该气液分离装置54之间的内压力，该内压有助于气态冷媒的排出和液态冷媒的淋洒速度，又，若需要更精准地控制内压力时，例如，该淋洒管5111的淋洒孔过小或该气液分离装置54与本体51的位差不足时，可在该连通管517间设置该调压阀56藉以调整冷媒淋洒的流量。

如图5所示，是利用本发明的第三实施例的多管式淋洒装置的系统，当冷媒流体经过该膨胀阀53后会被输入至该气液分离装置54，并在该装置54内被分离为气态冷媒和液态冷媒；接着，该液态冷媒会被导入到该液体集中装置55而集中于一容置空间(未图示)中，再分流导入本体51的淋洒管5111；同时，该气态冷媒经过调压阀56后再通过连通管517被导入至本体51中；之后，将该淋洒管5111的冷媒淋洒至该热传管5112的表面形成液态薄膜，并与该热传管5112内的目标流体作热交换蒸发为气态冷媒；最后，将该本体51内的气态冷媒与经调压阀56导入的气态冷媒经由出气管512一并排出至该本体51外，其中，该目标流体可为水或不冻结水溶液等其它流体。

请参阅图7，为本发明的第三实施例的多管式淋洒装置的侧视图。其中，该开孔5111a和淋洒管5111是以相应的形状作松接合，藉以使该装置便于拆卸，或是以定位插销5131接合，藉以使该淋洒管5111的淋洒口能对准朝向该热传管5112的位置作接合。

因此，通过上述的液体集中装置55和定位插销5131的设置，可以有效地减少该淋洒管5111的拆卸的困难，更可以防止该冷媒溢出该本体之外。

此外，本发明的多管式淋洒装置中的淋洒管5111或热传管5112，可例如为交错或平行排列、多数或少数排列，且所述管型可以为直管或曲形管，这些都可以依照实际需求而选择管型和改变排列，并不限定于上述实施例或图示。

上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何本领域技术人员均可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰与改变。因此，本发明的权利保护范围，应以权利要求书的范围为依据。

Claims (11)

1.一种多管式淋洒装置，其特征在于，包括：

本体，具有密闭式容置空间，该容置空间内设有位于上方的淋洒管及位于下方的热传管，且具备用以将该容置空间内的气态冷媒排出的出气管及供冷媒源的气态冷媒导入该容置空间内的连通管；以及

气液分离装置，连接于该冷媒源，用以分离该冷媒源内的气态冷媒与液态冷媒，其中，该气态冷媒是经该本体的连通管导入该容置空间，该液态冷媒是输送至该本体的淋洒管，以对该热传管进行热交换。

2.根据权利要求1所述的多管式淋洒装置，其特征在于：该气液分离装置与该本体之间的连通管设置有调压阀，以调整该气液分离装置的内压并控制冷媒液的淋洒量。

3.根据权利要求1所述的多管式淋洒装置，其特征在于：该气液分离装置在该冷媒源侧设有膨胀阀。

4.根据权利要求2所述的多管式淋洒装置，其特征在于：该气液分离装置在该冷媒源侧设有膨胀阀。

5.一种多管式淋洒装置，其特征在于，包括：

本体，具有密闭式容置空间，该容置空间内并设有位于上方的淋洒管及位于下方的热传管，且具有用以将该容置空间内的气态冷媒排出的出气管及供冷媒源的气态冷媒导入该容置空间内的连通管；

气液分离装置，连接于该冷媒源，用以分离该冷媒源内的气态冷媒与液态冷媒，其中该气态冷媒是经该本体的该连通管导入该容置空间，该液态冷媒则是经由输出口输送至该本体的淋洒管；以及

液体集中装置，设于该本体与该气液分离装置之间，且形成有使冷媒集中的集中室，该集中室并连通于该气液分离装置的该输出口及该本体的该淋洒管。

6.根据权利要求5所述的多管式淋洒装置，其特征在于：来自该冷媒源的冷媒流经膨胀阀而导入该气液分离装置。

7.根据权利要求1至6中任一所述的多管式淋洒装置，其特征在于：所述淋洒管和热传管的两端分别以相应形状的松接方式接合于分别设在该本体内部两端附近的管板。

8.根据权利要求1至6中任一所述的多管式淋洒装置，其特征在于：该淋洒管为直线管或者曲线管，且以一直线排列或多排排列的方式排列，其中，当该淋洒管为多排排列的方式排列时，该淋洒管是以交错的方式排列。

9.根据权利要求1至6中任一所述的多管式淋洒装置，其特征在于：该热传管为直线管或者曲线管，且以一直线排列或多排排列的方式排列，其中，当该热传管为多排排列的方式排列时，所述热传管是以交错的方式排列。

10.根据权利要求1至6中任一所述的多管式淋洒装置，其特征在于：该淋洒管是以插销方式接设该本体内部两端附近的管板。

11.根据权利要求1至6中任一所述的多管式淋洒装置，其特征在于：该热传管内具有目标流体，该目标流体为水或不冻结水溶液等其他流体。

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