JP2663745B2 - ターボ冷凍機の熱交換装置 - Google Patents

ターボ冷凍機の熱交換装置

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liquid
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安功 足立
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25BREFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B2339/00Details of evaporators; Details of condensers
    • F25B2339/02Details of evaporators
    • F25B2339/024Evaporators with refrigerant in a vessel in which is situated a heat exchanger
    • F25B2339/0242Evaporators with refrigerant in a vessel in which is situated a heat exchanger having tubular elements

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  • Heat-Exchange Devices With Radiators And Conduit Assemblies (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、底部に多数の冷却管を
配設した蒸発器の上方側部に凝縮器をオーバーラップ状
に積層し、前記凝縮器の配設位置側方に、前記蒸発器の
出口部を設けているターボ冷凍機の熱交換装置に関す
る。
【0002】
【従来の技術】従来、ターボ冷凍機の熱交換装置は、タ
ーボ圧縮機に接続した凝縮器と蒸発器等から構成され、
ターボ圧縮機から吐出する冷媒を前記凝縮器で凝縮し、
凝縮した液冷媒を前記蒸発器で、該蒸発器内の冷却管を
流れる被冷却水と熱交換して蒸発させてから前記ターボ
圧縮機に戻すようにしている。このように冷媒を熱交換
させる熱交換装置は、例えば特公平2−47678号公
報に開示され、また、図3に示したように、底部に冷却
管Aを配設した円筒状のケーシングBから成る蒸発器C
の上方側部に、内部に伝熱管Dを配設した円筒状のケー
シングEから成る凝縮器Fをオーバーラップ状に積層
し、ターボ圧縮機Gの吐出側には前記凝縮器Fの冷媒流
入口Hを接続すると共に、前記ターボ圧縮機Gの吸入側
には、前記蒸発器Cの上部で、前記凝縮器Fを配設した
側方位置に設けた出口部Iを接続している。
【0003】また、前記凝縮器Fの下部には、フロート
弁Nをもち、前記凝縮器Fで凝縮した液冷媒を溜めるフ
ロート室Jを設けて、該フロート室Jと、前記蒸発器C
の底部中央に設けた冷媒流入口Kとを液冷媒通路Lを介
して連通させ、ターボ圧縮機Gから吐出する冷媒を、前
記凝縮器F、フロート室J、液冷媒通路L及び前記蒸発
器Cを経て、前記出口部Iから前記ターボ圧縮機Gの吸
入側に戻すようにしている。
【0004】尚、前記冷媒流入口Kの上部には液分散板
Mを設けて、前記蒸発器Cの低部にに流入する液冷媒
を、該蒸発器Cの長さ方向に分散させるようにしてい
る。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】ところが、以上のよう
に構成した熱交換装置では、前記冷媒流入口Kに接続す
る前記液冷媒通路Lは前記蒸発器Cの側方上部から前記
蒸発器Cの外周に沿って最下部に延び、かつ、この最下
部において蒸発器Cに開口しているから、前記液冷媒通
路Lの幅の大きさだけ熱交換装置全体の高さが高くなる
問題があるし、前記凝縮器Fを前記蒸発器Cにオーバー
ラップ状に積層して上で、前記冷媒流入口Kを蒸発器C
の低部中央に開口させているから、前記冷媒流入口Kか
ら蒸発器Cに流入する冷媒は、前記凝縮器Fがオーバー
ラップしている図3の右側へ流れ難くなり、このため、
前記蒸発器Cの伝熱性能が低下する問題もあった。
【0006】また、前記蒸発器Cでは、図3に一点鎖線
で示したように、多数の冷却管Aを蒸発器Cの横断面に
おいて3ブロックに区分して、多数の冷却管A内に被冷
却水を3パス形式で流すようにする場合、前記蒸発器C
の低部中央に前記冷媒流入口Kかあり、しかも、この冷
媒流入口K内側に前記液分散板Mを設けているため、前
記冷却管Aの前記蒸発器Cにおける配管構成が複雑にな
る問題もあった。
【0007】しかして、本発明の目的は、蒸発器の上方
側部に凝縮器をオーバーラップ状に積層した熱交換装置
の高さを低くできながら、蒸発器の伝熱性能の低下を防
止でき、しかも、蒸発器内の冷却管に3パスで被冷却水
を流す場合、パス形状がシンプルな同一形状の矩形に分
割でき、その構成を簡単化できるようにする点である。
【0008】
【課題を解決するための手段】上記目的を得るため、本
発明は、底部に多数の冷却管1を配設した蒸発器2の上
方側部に凝縮器3をオーバーラップ状に積層し、前記凝
縮器3の配設位置側方に、前記蒸発器2の出口部5を設
けている熱交換装置であって、前記蒸発器2を直方体形
状として前記凝縮器3のオーバーラップ側側部下方にお
ける長さ方向ほゞ中央部に、前記凝縮器3から液冷媒を
受入れる入口部7を設け、この入口部7の内方に長さ方
向に延び、下端部が前記蒸発器2の底面と所定間隔で対
向する液分散板8を設けたものである。
【0009】また、液分散板8の下端部と蒸発器2の底
面との間隔が、入口部7において最小となり、この入口
部7から長さ方向両端側に向って徐ゝに大きくするのが
好ましい。
【0010】
【作用】前記凝縮器3からの液冷媒は、前記凝縮器3の
オーバーラップ側側部下方から前記入口部7を介して前
記蒸発器2に流入するようにしたから、つまり、前記入
口部7を前記蒸発器2の側部に設けたから、底部に設け
る従来例に比較して、熱交換装置全体の高さを低くでき
るし、また、前記凝縮器3と前記入口部7とを接続する
冷媒通路の長さも短くできる。
【0011】また、前記凝縮器3からの液冷媒は、前記
凝縮器3のオーバーラップ側側部下方から前記入口部7
を介して流入するから、前記蒸発器2内の液面は、前記
凝縮器3側を高くでき、従って前記凝縮器3側に位置す
る冷却管1を有効に利用でき、蒸発器2の伝熱性能の低
下を防止することができる。
【0012】更に、前記蒸発器2を直方体形状とし、か
つ、前記入口部7を側部に設けているから、前記蒸発器
2に配管する多数の冷却管1を、例えば3パス形式にす
る場合でも、図2のように同一形状の矩形に分割するこ
とができ、その配管構成を簡単化できるのである。
【0013】また、前記液分散板8の下端部と蒸発器2
の底面との間隔が、入口部7において最小となり、この
入口部7から長さ方向両端側に向って徐ゝに大きくした
場合は、液冷媒は前記蒸発器2の長さ方向にわたって均
等に分散させることができ、伝熱効果をより向上させる
ことができる。
【0014】
【実施例】図1及び図2に示すターボ冷凍機の熱交換装
置は、直方体形状のケーシング20と、このケーシング
20の底部に配設する多数の冷却管1とから成る蒸発器
2と、該蒸発器2の上方側部にオーバーラップ状に積層
され、内部に多数の伝熱管32を配設した円筒状のケー
シング30から成る凝縮器3とから構成され、前記蒸発
器2及び凝縮器3の上部には、吐出管41と吸入管42
とをもったターボ圧縮機4を配設して、前記吐出管41
には前記凝縮器3の冷媒流入口31を接続すると共に、
前記吸入管42には前記蒸発器2に連通する出口部5を
接続しており、この出口部5は前記蒸発器2における前
記凝縮器3の配設位置側上方に設けている。
【0015】また、前記凝縮器3と前記蒸発器2とは、
前記凝縮器3の下部に付設したフロート弁6aをもつフ
ロート室6を介して連通させ、ターボ圧縮機4から吐出
し、前記凝縮器3において凝縮した液冷媒を前記フロー
ト室6に溜め、このフロート室6に溜る液冷媒を前記フ
ロート弁6aにより減圧して前記蒸発器2内に流入さ
せ、この液冷媒と前記蒸発器2内に多数配管した前記冷
却管1の中を流れる被冷却水とを熱交換させて蒸発さ
せ、前記出口部5から前記ターボ圧縮機4の吸入管42
へ戻すようにしている。
【0016】しかして、前記蒸発器2を構成する前記ケ
ーシング20は、図2に示したように直方体形状とし
て、前記凝縮器3のオーバーラップ側側部下方における
長さ方向ほゞ中央部に、前記凝縮器3から液冷媒を受入
れる入口部7を設け、この入口部7の内方には長さ方向
に延び、下端部が前記蒸発器2の底面と所定間隔で対向
する液分散板8を設けるのである。
【0017】図面に示した実施例の前記蒸発器2のケー
シング20は、底壁11、上壁12、二つの側壁13,
14及び端壁15とから密閉容器状で、かつ、直方体形
状に形成し、一方の側壁13、即ち、図2において右側
に位置する前記側壁13には、該側壁13を利用して前
記フロート室6を形成すると共に、前記側壁13を切欠
きと折曲げとにより前記液分散板8を一体に形成してお
り、この液分散板8の形成により、前記入口部7も同時
に形成している。また、前記ケーシング20の長さ方向
中央部には、前記上壁12を貫通して前記ケーシング2
0の内部に開口する前記出口部5を設けると共に、前記
側壁13における長さ方向中央部には、該側壁13を利
用し前記フロート室6から前記側壁13に沿って下方に
延びる冷媒通路9を設けて、長さ方向中央部における前
記底壁11近くに設けた前記入口部7と連通させてお
り、前記フロート室6からの液冷媒が前記入口部7を介
して前記蒸発器2の長さ方向中央部における底部近くの
側方から流入するようにしている。
【0018】また、前記ケーシング20の長さ方向両端
部における前記端壁15側には、管板17を介して被冷
却水室18を設けるのであって、この被冷却水室18を
区画部材19により3室に区画して、多数の前記冷却管
1を流通する被冷却水が3パス形式で流通するようにし
ている。尚、前記液分散板8は、前記側壁13を利用し
て該側壁13と一体に形成してもよいが、前記側壁13
とは別個に設けて固定してもよい、また、前記液分散板
8は長尺矩形状としてもよいが、図1に示したように、
この液分散板8の幅を、長さ方向中央部から両端部に行
くにしたがって細幅になるようにし、そして、この液分
散板8を、図2に示したように、前記側壁13に対して
傾斜状に配設し、前記液分散板8の傾斜下端部と前記ケ
ーシング20の底壁11との間隔を、前記液分散板8の
長さ方向中央部から両端部に行くにしたがって広くなる
ようにするのが好ましい。
【0019】尚、21は前記ケーシング20内上部に配
置したエリミネータで、蒸発冷媒の気液分離を行うよう
にしている。
【0020】以上のように構成したターボ冷凍機の熱交
換装置では、前記圧縮機4を駆動することにより吐出さ
れたガス冷媒は、前記吐出管41から冷媒流入口31を
経て前記凝縮器3に流れ、前記伝熱管32を流れる冷却
水と熱交換して凝縮し、前記フロート室6に溜められ
る。そして、液冷媒が前記フロート室6に所定量以上溜
るとフロート弁6aが開弁し、前記冷媒通路9に減圧し
て流出するのである。
【0021】この冷媒通路9に流出した液冷媒は、前記
蒸発器2における凝縮器3のオーバーラップ側側部下方
に設けた入口部7から前記蒸発器2に流入するのであ
り、斯く流入した液冷媒は、前記入口部7の内方に設け
る液分散板8に衝突して幅方向左右に分散するのであ
る。
【0022】また、このとき前記液分散板8は、前記し
たように、その幅を長さ方向中央部から両端側に向って
細幅とし、下端部と蒸発器2の底面との間隔が、入口部
7において最小となり両側に向って徐々に大きくなるよ
うにしているから、前記蒸発器2の長さ方向にわたって
均等に液冷媒を分散させ得るのである。しかも、前記入
口部7は、凝縮器3のオーバーラップ側側部下方に設け
ているから、換言すると、前記冷媒通路9からの液冷媒
は、前記凝縮器3がオーバーラップしている蒸発器2の
側部から該蒸発器2に流入するようにしているから、前
記凝縮器3がオーバーラップしている側部における液面
高さを高くできるのであって、このため前記オーバーラ
ップ側側部に配管している冷却管1を有効に利用でき、
それだけ、蒸発器2の伝熱性能を向上させ得るのであ
る。
【0023】そして、以上のように、前記蒸発器2に流
入し、前記液分散板8で分散された液冷媒は前記冷却管
1を流れる被冷却水と熱交換して蒸発し、該被冷却水を
冷却するのであって、ガス冷媒は前記エリミネータ21
を通り、前記吸入管42を経て圧縮機4に戻るのであ
る。
【0024】以上のように、前記蒸発器2を直方体形状
として、前記凝縮器3がオーバーラップする側部下方に
前記入口部7を設けたから、前記蒸発器2の伝熱性能の
低下を防止でき、その性能向上を図れながら、従来例の
ように蒸発器2の底部に入口部を設けて冷媒通路と連通
させるものでないから、熱交換装置全体の高さを低くで
きるのである。
【0025】しかも、前記入口部7の内方に設ける液分
散板8は、前記蒸発器2のケーシング20を構成する側
壁13を利用して形成できるから、構造簡単にでき、ま
た、前記側壁13を利用することにより材料費のみなら
ず組立費も少なくできるのである。
【0026】その上、前記蒸発器2のケーシング20を
直方体形状とし、かつ、前記入口部7を側部に設けてい
るから、前記蒸発器2に配管する多数の冷却管1を、例
えば3パス形式にする場合でも、同一形状の矩形に分割
することができ、この結果、その配管構成を簡単化する
ことができる。
【0027】尚、以上説明した実施例では、前記蒸発器
2内に配管した前記冷却管1に被冷却水を3パス形式で
流すようにした場合について説明したが、2パス又は3
パス以上にしてもよい。
【0028】
【発明の効果】以上説明したように、本発明は、底部に
多数の冷却管1を配設した蒸発器2の上方側部に凝縮器
3をオーバーラップ状に積層し、前記凝縮器3の配設位
置側方に、前記蒸発器2の出口部5を設けている熱交換
装置であって、前記蒸発器2を直方体形状として前記凝
縮器3のオーバーラップ側側部下方における長さ方向ほ
ゞ中央部に、前記凝縮器3から液冷媒を受入れる入口部
7を設け、この入口部7の内方に長さ方向に延び、下端
部が前記蒸発器2の底面と所定間隔で対向する液分散板
8を設けたから、入口部を蒸発器の底部に設けた従来例
に比較して熱交換装置全体の高さを低くできるし、ま
た、前記冷媒通路の長さを、従来例に比較して短くで
き、しかも、前記蒸発器2における凝縮器3側の液面を
高くできるから、前記凝縮器3側に位置する冷却管1を
有効に利用でき、前記蒸発器2の伝熱性能の低下を防止
することができる。
【0029】また、前記蒸発器2を直方体形状とし、か
つ、前記入口部7を側方に設けたから、前記蒸発器2に
配管する多数の冷却管1を、例えば3パス形式にする場
合でも同一形状の矩形に分割することができ、配管構成
を簡単にできるし、また、前記液分散板8の構成も簡単
にできるのである。
【0030】更に、前記液分散板8の下端部と蒸発器2
の底面との間隔が、入口部7において最小となり、この
入口部7から長さ方向両端側に向って徐ゝに大きくした
場合は、液冷媒は前記蒸発器2の長さ方向にわたって均
等に分散させることができ、伝熱効果をより向上させる
ことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明のターボ冷凍機の熱交換装置の一部断面
全体構成図である。
【図2】図1の部分断面図である。
【図3】従来例を示す全体構成図である。
【符号の説明】
1 冷却管 2 蒸発器 3 凝縮器 5 出口部 7 入口部 8 液分散板

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 底部に多数の冷却管1を配設した蒸発器
    2の上方側部に凝縮器3をオーバーラップ状に積層し、
    前記凝縮器3の配設位置側方に、前記蒸発器2の出口部
    5を設けている熱交換装置であって、前記蒸発器2を直
    方体形状として前記凝縮器3のオーバーラップ側側部下
    方における長さ方向ほゞ中央部に、前記凝縮器3から液
    冷媒を受入れる入口部7を設け、この入口部7の内方に
    長さ方向に延び、下端部が前記蒸発器2の底面と所定間
    隔で対向する液分散板8を設けていることを特徴とする
    ターボ冷凍機の熱交換装置。
  2. 【請求項2】 液分散板8の下端部と蒸発器2の底面と
    の間隔が、入口部7において最小となり、この入口部7
    から長さ方向両端側に向って徐ゝに大きくしている請求
    項1記載のターボ冷凍機の熱交換装置。
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