CN1270149C

CN1270149C - 蒸发器和冷冻机

Info

Publication number: CN1270149C
Application number: CN 01124467
Authority: CN
Inventors: 白方芳典; 入谷阳一郎; 广川浩司; 川田章广; 关亘; 青木素直
Original assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Current assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority date: 2001-07-31
Filing date: 2001-07-31
Publication date: 2006-08-16
Anticipated expiration: 2021-07-31
Also published as: CN1400443A

Abstract

在导入致冷剂的容器(14)中把流通冷水的多根传热管(15)成束配置而构成的蒸发器(12)中，把传热管(15)分成多个管群。这些管群彼此分离并配置成交错状。位于下方的传热管(15)的周围产生的气泡在相邻管群之间上浮，影响配置在管群的中央附近的传热管(15)的气泡变小而抑制热传导率的低下。

Description

蒸发器和冷冻机

技术领域

本发明涉及在被冷却物(例如水、盐水等)和致冷剂之间进行热交换来冷却被冷却物的蒸发器和备有该蒸发器的冷冻机。

背景技术

例如，在大楼那样的大规模的建筑物中，使用冷冻机冷却的冷水通过布设在建筑物内的配管进行循环，与各空间的空气进行热交换使房间变冷。

图10中表示冷冻机具备的蒸发器的一个例子。蒸发器的构造是，在导入致冷剂的圆筒形的容器1中，流通冷水的多根传热管2交错状地配置成束。传热管2分为与冷水入口3连通的往路侧传热管和与冷水出口4连通的复路侧传热管，从冷水入口3流入的冷水通过容器1内的往路侧传热管到达水室(图示略)并折返，再通过容器1内的复路侧传热管从冷水出口4流出。在该过程中，冷水与导入容器1的致冷剂之间进行热交换并被冷却，致冷剂夺取冷水中的热量而沸腾、气化。

但是，在原有的蒸发器中，由于在结构上把多根传热管做成一束，所以位于容器下部的传热管的周围沸腾的致冷剂变成气泡，由于气泡集中吸附在位于其上的传热管上地浮在液体中，所以存在着在上部的传热管的周围液状致冷剂供应不充足的倾向。因此存在着配置在束的中央(相当于芯的部分)附近的传热管中的热传导率比配置在周围的传热管的低的问题。

发明的内容

鉴于上述情况，本发明的目的在于，提供一种通过改善容器中沸腾的致冷剂的气泡的排出来提高蒸发器的热传导率，进而因此提高冷却效率的冷冻机。

作为解决上述课题的手段，采取以下那样的蒸发器和冷冻机。即，本发明的蒸发器是，在导入致冷剂的容器中把流通被冷却物的多根传热管配置成束，在上述致冷剂和被冷却物之间进行热交换而冷却被冷却物，同时使上述冷却物蒸发、气化，其特征在于，上述传热管分成多个管群，该管群配置成相互间有间隔，同时，从上述管群的上侧至一半处设有未配置前述传热管的空隙。

或者，本发明的蒸发器是在导入致冷剂的容器中把流通被冷却物的多根传热管配置成束，在上述致冷剂和被冷却物之间进行热交换而冷却被冷却物，同时使上述冷却物蒸发、气化，其特征在于，上述传热管分成多个管群，该管群配置成相互间有间隔，同时，从上述管群的下侧至一半处设有未配置前述传热管的空隙。

在该蒸发器中，由于把传热管分成多个管群，管群配置成相互间有间隔，所以在位于较下方的传热管的周围产生的气泡穿过管群之间上浮，减少了存在于管群之间的气泡。因此，由于影响配置在管群的中央附近的传热管的气泡变少，所以热传导率的低下被抑制了。

另外，导入容器内的液状的致冷剂产生流动，但由于管群有间隔地配置使致冷剂容易流动。因此，促进了致冷剂液和传热管的接触而实现了热传导率的提高。

另外，在上述蒸发器中，上述多个管群也可以配置成交错状。

在液状的致冷剂从容器的下部导入、气化并从上部流出的蒸发器中，液状的致冷剂具有在容器内向上方流动的倾向，由于在该蒸发器中管群被配置成交错状，所以促进了向上流动的致冷剂与传热管的接触而实现了热传导率的提高。

另外，在上述蒸发器中，在上述管群内也可以设置不配置上述传热管的空隙。

在该蒸发器中，由于在管群内设置空隙，所以从管群的中央附近容易排出气泡。因此，影响配置在管群的中央附近的传热管的气泡变少而抑制了热传导率的低下。

另外，上述蒸发器中，上述传热管在任何管群中都可以配置成交错状。

如上所述，导入容器内的液状的致冷剂产生流动，因此，通过在该蒸发器中传热管也配置成交错状，所以在管群中致冷剂也容易流动，促进了致冷剂和传热管的接触而实现了热传导率的提高。

另外，在上述蒸发器中，属于位于上述容器上部的管群的传热管也可以配置成比属于位于下部的管群的传热管疏一些。

在该蒸发器中，在位于容器的下部的管群的传热管的周围产生的气泡在通过位于上部的管群时，属于该管群的传热管比下部的管群中的传热管排列得疏一些，气泡容易穿过属于位于上部的管群的传热管之间。因此，位于上部的管群的热传导率的低下被抑制了。

本发明的冷冻机备有蒸发器，对在该蒸发器中气化的致冷剂进行压缩的压缩机，对被压缩的上述致冷剂进行冷凝、液化的冷凝器，和膨胀阀，该膨胀阀在被在冷凝器中液化的前述致冷剂于上述蒸发器中流通的过程中对上述致冷剂进行减压。

在该冷冻机中，上述蒸发器中的传热管的热传导率被提高了，其结果热交换效率提高了，抑制了能量的消费，得到了与原来同等的性能，特别是冷却效率。

附图说明

图1是表示本发明的第1实施例的图，是冷冻机的概略构成图。

图2是蒸发器的剖面(图1中的II-II向剖面)图。

图3是表示蒸发器内的传热管的配置的图。

图4是表示本发明的第2实施例的蒸发器的剖面图。

图5是表示本发明的第2实施例的另一个例子的蒸发器的剖面图。

图6是表示本发明的第3实施例的蒸发器的剖面图。

图7是表示本发明的第4实施例的蒸发器的剖面图。

图8是表示本发明的其他实施例的蒸发器的剖面图。

图9是表示本发明的其他实施例的蒸发器的剖面图。

图10是冷冻机中具备的原有的蒸发器的剖面图。

具体实施方式

本发明的蒸发器和冷冻机的第1实施例表示在图1至图3中，下面对其进行说明。

冷冻机的概略构成表示在图1中，图中所示的冷冻机备有在冷却水和气体状的致冷剂之间进行热交换的冷凝、液化致冷剂的冷凝器10、减压冷凝了的致冷剂的膨胀阀11、在冷凝了的致冷剂和冷水(被冷却物)之间进行热交换的冷却水同时蒸发、气化致冷剂的蒸发器12、在压缩气化了的致冷剂之后供给于冷凝器的压缩机13。用冷冻机中的蒸发器12制造的冷水用于大型建筑物的空调等。

蒸发器12的构造是，把在导入致冷剂的圆筒形的容器14中流通冷水的多根传热管15成管束地(图1中简略图示)配置在容器14的纵向方向上。传热管15分成与冷水入口16连通的往路侧传热管和与冷水出口17连通的复路侧传热管，在与冷水入口16连通的管路和与冷水出口17连通的管路内，冷水的流动方向不同。

图2是蒸发器12的剖面图，传热管15在容器14内的下半部分分成9个管群A～I，该管群A～I相互间有间隔，同时交错状配置。详细地说，管群A～E水平配置，其下面的管群F～I水平配置的同时，并在横向上相对于管群A～E偏移，而配置成交错状。

再有，在管群A～I的任何一群中，都汇集100根左右的传热管15，在这些管群A～I中，传热管15被交错状配置，这时候通过使上下配置成多段的传热管15在每段内在左右方向上都偏置，而成为交错状的配置。

另外，交错状配置的传热管15如图3所示，其直径为D，横向相邻的传热管15相互间的间隔为1.15D。

在上述那样构成的蒸发器12中，传热管15分成管群A～I，由于管群之间间隔配置，在各管群内的较下方的传热管15的周围产生的气泡穿过管群之间上浮，减少了管群之中存在的气泡。因此，由于减少了影响配置在管群的中央附近的传热管15的气泡，所以热传导率的低下被抑制了。

另外，在容器14内，液状的致冷剂从下部导入，气化后致冷剂从上部流出到容器14外，导入的致冷剂在容器14内向上方的流动倾向强，由于管群之间间隔地配置，使致冷剂流动容易，促进了致冷剂和冷水的接触，实现了热传导率的提高。

再有，由于交错状地配置管群A～I，同时在各管群A～I中也交错状地配置传热管15，所以促进了向上方流动的致冷剂和传热管的接触并实现了热传导率的提高。

如上所述，如果把蒸发器12做成上述的构造，可以提高热传导率，由此，可以提高冷冻机的冷却效率。

再有，在本实施例中，把传热管15分成9个管群A～I，但是也可以根据蒸发器的大小和应该发挥的性能分成少数的管群，或多数的管群，另外，横向相邻的传热管15之间的间隔设定为1.15D，但不必局限于此，可以根据各种条件进行选择。

接下来，把本发明的蒸发器和冷冻机的第2实施例表示在图4及图5中并对其进行说明。

图4是蒸发器12的剖面图，如图所示，在本实施例蒸发器12中，在管群A～E中，传热管15成为纵横整列的所谓格子状的排列。管群A～I成为与上述第1实施例相同的交错状的排列。

再有，在管群A～E中，横向相邻的传热管15彼此间的间隔设定为1.15D，传热管15彼此上下之间的间隔设定为2～3D。在管群F～I中，上下方向相邻的传热管15之间的间隔设定成比管群A～E中的传热管15的上下方向的间隔狭窄。即，属于管群A～E的传热管15与属于管群F～I的传热管15相比排列得较疏。

在上述那样的蒸发器12中，当在管群F～I的传热管15的周围产生的气泡通过管群A～E时，由于属于这些管群A～E的传热管15比管群F～J的排列得较疏，所以气泡容易从属于管群A～E的传热管15之间穿过，热传导率的低下被抑制了。

如上述那样，也由于本实施例中的蒸发器12能提高热传导率，因此，可以提高冷冻机的冷却效率。

再有，在本实施例中，把管群A～E的传热管15做成格子状，又配置成比管群F～I的传热管15疏一些，但也可以把管群A～E的传热管15的一部分或者全体排列为交错状并排列得较疏。

图5是表示本实施例的蒸发器12的别的例子的剖面图。管群A’～L’中的传热管15与上述第1实施例相同地排列成交错状。

在管群A’～F’中，横向相邻的传热管15彼此间的间隔设定为1.15D。而在管群G’～L’中，上下方向上相邻的传热管15彼此间的间隔与管群A’～F’中的传热管15的上下方向的间隔相比设定得较狭窄。即，属于管群A’～F’的传热管15与属于管群G’～J’的传热管15相比，配置得较疏。

在上述那样地排列的传热管15的蒸发器12中，管群A’～F’和管群G’～L’配置成格子状。

由于上述的构成，当在管群G’～L’的传热管15的周围产生气泡通过管群A’～F’时，由于属于这些管群A’～F’的传热管15与管群G’～L’的相比排列得较疏，所以气泡容易从属于管群A’～L’的传热管15之间穿过，热传导率低下被抑制。从而，可以提高热传导率，由此可以提高冷冻机的冷却效率。

在上述的构成中，把管群A’～F’的传热管15排列得比管群G’～L’的传热管15疏一些，也可以把管群A’～L’的传热管15的任一部分或者传热管的全体配置成交错状并排列得较疏。

接下来，把本发明的蒸发器和冷冻机的第3实施例表示在图6中并对其进行说明。对在上述各实施例中已说明的构成要素赋予相同的符号并省略其说明。

图6是蒸发器12的剖面图。如图所示，在本实施例的蒸发器12中，传热管15被分成横向并列的4个管群J-M，在各管群之间设置贯通上下的空隙。由于该空隙是在原有那样的把交错状配置的传热管15做成一束的情况下交替去除2根或3根传热管15而成，所以下面把该空隙作为脱离通道20。

另外，管群J及M中，把不配置传热管15的空隙设置成与脱离通道20平行。由于该空隙也与脱离通道20一样，轮流去掉一根或2根规定的传热管15那样做成，所以下面将其作为辅助脱离通道21。

在上述那样构成的蒸发器12中，由于设置脱离通道20和辅助脱离通道21，在管群J～M内的较下方的传热管15的周围产生的气泡穿过脱离通道20和辅助脱离通道21上浮。因此，由于影响配置在管群的中央和上部附近的传热管15的气泡变少，所以热传导率的低下被抑制了。

下面对表示在图7中的本发明的蒸发器和冷冻机的第4实施例进行说明，对上述各实施例中已说明的构成要素赋予相同符号并省略其说明。

图7是蒸发器12的剖面图。如图所示，在本实施例的蒸发器12中，在管群J、M上与辅助通道21同样地设置了与上述辅助通道21不同的上下不通的半辅助脱离通道22。

在上述那样构成的蒸发器12中，由于设置半辅助脱离通道22，从管群J、M中央附近来的气泡容易穿过，由于影响配置在管群J、M的中央附近的传热管15的气泡变少了，所以热传导率的低下被抑制了。再有，该半辅助脱离通道22配置在管群J～M的哪个都可以。

下面对它的其它的实施例进行简单的说明。

图8是把半辅助脱离通道22设置在管群J、M的下侧的例子。图9是把从辅助脱离通道21出来的分支设置成向斜上方伸出的更小的辅助脱离通道23的例子。这些各种配置图案最好根据蒸发器的大小和必须发挥的性能来适当地选择。

另外，在上述各实施例中，传热管15可以使用波纹管或翼片管、其他的所有形态的管材。

在上述各实施例中，只以冷水在蒸发器中一个往复的构造为例进行说明，但是，本发明的蒸发器技术是可以使用于冷水向一个方向流通的、多次往复流通的、从一方流入并往复地从他方流出的所有一切构造的蒸发器的。

Claims

1.一种蒸发器，该蒸发器在导入致冷剂的容器中把流通被冷却物的多根传热管配置成束，在上述致冷剂和被冷却物之间进行热交换而冷却被冷却物，同时使上述冷却物蒸发、气化，其特征在于，上述传热管分成多个管群，该管群配置成相互间有间隔，同时，从上述管群的上侧至一半处设有未配置前述传热管的空隙。

2.一种蒸发器，该蒸发器在导入致冷剂的容器中把流通被冷却物的多根传热管配置成束，在上述致冷剂和被冷却物之间进行热交换而冷却被冷却物，同时使上述冷却物蒸发、气化，其特征在于，上述传热管分成多个管群，该管群配置成相互间有间隔，同时，从上述管群的下侧至一半处设有未配置前述传热管的空隙。

3.一种冷冻机，其特征在于，该冷冻机备有：权利要求1或2所述的蒸发器，对在该蒸发器中气化的致冷剂进行压缩的压缩机，对被压缩的上述致冷剂进行冷凝、液化的冷凝器，和膨胀阀，该膨胀阀在被在冷凝器中液化的前述致冷剂于上述蒸发器中流通的过程中对上述致冷剂进行减压。