JP3070723B2 - 冷凍装置 - Google Patents

冷凍装置

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JP3070723B2
JP3070723B2 JP8023279A JP2327996A JP3070723B2 JP 3070723 B2 JP3070723 B2 JP 3070723B2 JP 8023279 A JP8023279 A JP 8023279A JP 2327996 A JP2327996 A JP 2327996A JP 3070723 B2 JP3070723 B2 JP 3070723B2
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万寿男 吉岡
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強志 丸山
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、冷凍機の改良に関
するものである。
【0002】
【従来技術】図4は、従来の冷凍装置の一例を示すもの
である。図4において、冷凍回路は、冷媒の圧縮機6
0、凝縮器61、感熱式膨張弁63、蒸発器64、アキ
ュームレータ65が、冷媒導管により、密閉サイクルを
なすように連結されたものから成る。アキュームレータ
65は、蒸発器64の出口64aから出る冷媒中の液冷
媒成分を分離して貯留し、外部雰囲気からの熱やアキュ
ームレータ外面に添設したヒータ等により気化して、圧
縮機60への液バック現象を防止する。
【0003】又、感熱式膨張弁63は、蒸発器64を出
る冷媒ガスの過熱度を一定に保つように、冷媒流量を制
御する。そのためには、蒸発器出口における冷媒温度を
正確に検知することを要する。したがって、その温度を
検知するために、感温筒67を、蒸発器出口とアキュー
ムレータ65とを結ぶ冷媒管66の上側で、且つ、蒸発
器出口64aにできるだけ近い位置に、添設固定して断
熱被覆し、該感温筒67と膨張弁63とをキャピラリチ
ューブ68で連結して、出口64a付近の冷媒温度を検
知し、検知温度に相当する感温筒圧力を膨張弁63のダ
イヤフラム弁に加える。
【0004】このような従来装置は、蒸発器からアキュ
ームレータへの冷媒導管66が、どうしても必要であ
り、耐圧容器であるアキュームレータ65に、冷媒導管
66を接続する工程は、手間がかかる上に、全体とし
て、装置が複雑化して、その分、大型化する欠点があっ
た。又、感温筒は、冷媒導管を介して冷媒に接触する構
成であり、取付の巧拙により検知量に誤差が生じやすい
こと、感温筒と冷媒導管との接触部位は、熱がよく伝わ
るように表面を加工すると共に、確実に接触させて取り
付ける必要があり、取付に熟練を要すること等の問題点
があった。
【0005】
【解決すべき課題】本発明の第1の目的は、従来装置に
比べて、設置スペースが少なくてすむ冷凍装置を開示す
ることにある。本発明の第2の目的は、組立が容易で熟
練を必要とせず、製造コストが比較的安い冷凍装置を開
示することにある。本発明の第3の目的は、冷媒温度の
検出にタイムラグがなく、正確な冷媒流量制御ができる
冷凍装置を開示することにある。
【0006】
【課題の解決手段】本発明の第一の要旨は、冷媒圧縮
機、冷媒凝縮器、冷媒膨張器及び冷媒蒸発器を冷媒循環
流路によって結合してなる冷凍サイクルにおいて、冷媒
蒸発器がプレート式熱交換器から成り、アキュームレー
タが、前記プレート式熱交換器の冷媒出口開口を内包し
且つ該プレート式熱交換器と一体的に設けられた圧力容
器と、該圧力容器の内部に一端が開口し他端が該圧力容
器から突出して前記圧縮機の吸入口に連通する吸入管と
により構成されている冷凍装置であって、前記プレート
式熱交換器に、該熱交換器の正面板に開口する冷媒入口
と、該冷媒入口に続く冷媒分流流路と、熱交換プレート
を介して被冷却流体流路と隣接する冷媒流路と、該冷媒
流路が合流する冷媒合流流路と該合流流路の端部におい
て該プレート式熱交換器の端面板に開口する冷媒出口と
が設けられており、前記圧力容器は、前記端面板と、該
端面板から気・液密を保って延設された耐圧容器とによ
り構成されていることを特徴とする冷凍装置にある。
【0007】冷媒蒸発器としてはプレート形熱交換器を
用いる。アキュームレータをなす圧力容器の外周面に
は、必要に応じて、適宜な加熱器を設けても何ら差し支
えない。又、圧力容器と蒸発器とは、部材を共有する場
合(例えば、圧力容器の壁面の一部が蒸発器の側面をも
なしている場合)もあれば、勿論、共有しない場合もあ
る。ただし、共有する場合の方が、部材の節減と軽量
化、製造容易化等の点で優れている。
【0008】上記第一要旨にかかる冷凍装置は、蒸発器
の冷媒出口が開口する面に、アキュームレータをなす圧
力容器が、蒸発器と気、液密を保って一体的に形成さ
れ、且つ、該圧力容器内に、蒸発器の冷媒出口が直接開
口しているので、従来必要であった蒸発器の冷媒出口と
アキュームレータとを連通する冷媒導管を設ける必要が
なく、装置が小型化されると共に簡素化され、組立も容
易になり、製造コスト減につながる。また設置スペース
も少なくて済む。
【0009】また本発明の第一の要旨で採用しているプ
レート式熱交換器は熱交換率が高いので、蒸発器の小型
化が容易で、これに一体成形されたアキュームレータ
は、両者の大きさのバランスがとれるので、極めて一体
感があり、冷凍装置の小型軽量化と省スペース化とが、
より一層達成される。
【0010】本発明の第二の要旨は、上記第一要旨の冷
凍装置において、冷媒蒸発器が、略円形をなす熱交換プ
レートにより形成されたプレート式熱交換器からなり、
該プレート式熱交換器の略円形をなす一側の端面板に冷
媒出口が開口しており、圧力容器が、前記端面板と、該
端面板から気・液密を保って延設された円筒容器(一側
が閉塞された円筒)とにより構成されていることを特徴
とする冷凍装置にある。従って、本発明の第二の要旨に
よれば、圧力容器が、極めて容易に形成でき、しかも、
蒸発器の端面板は、アキュームレータの壁面ともなるの
で、更に小型軽量化が可能となる。
【0011】本発明の第三の要旨は、上記第二要旨にお
いて規定された冷凍装置において、冷媒蒸発器へ流れる
冷媒量をコントロールする冷媒流量制御器として、感温
筒と該感温筒圧力により作動する感熱式膨張弁とが設け
られており、該感温筒が、プレート式熱交換器の冷媒合
流流路に挿入されて設置されていることを特徴とする冷
凍装置にある。
【0012】上記第三要旨にかかる冷凍装置は、感温筒
が、熱交換を終了し冷媒出口に向かう冷媒の流路である
冷媒合流流路内に直接挿入されているので、冷媒導管の
温度を測定していた従来の場合と異なり、直接、蒸発器
出口付近の冷媒に接触して、正確に、且つ、速やかに、
冷媒温度をキャッチし、その検知量を、膨張弁に伝える
ことができ、制御の精度が一段と向上する。なお、感温
筒の設置場所は、熱交換器の合流流路に限られるもので
なく、例えば、感温筒をアキュームレータ内の冷媒出口
開口に臨ましめた状態で設けてもよい。勿論その場合
は、感温筒と膨張弁とを結ぶ連結パイプは、アキューム
レータを構成する圧力容器を気、液密に通過させること
を要する。
【0013】
【発明の実施形態】図1及び2は、本願発明を具現する
第1実施形態を模式的に示すものである。本願冷凍装置
1は、圧縮機2、凝縮器3、感熱式膨張弁4、蒸発器5
及びアキュームレータ8が、冷媒導管により、冷媒循環
流路をなすように、互いに結合されて連通している。蒸
発器5は、プレート式熱交換器から成り、略円形をなす
正面板5aと、同形の端面板5bとの間に、多数の熱交
換プレート50、50、…を介設したものから成る。熱
交換プレート50は、図2に示すように、多数のヘリン
ボーン状突起51、51、…をプレス成形して設けた円
形波板の周縁部付近の4カ所に略楕円形の開口(52〜
55)を設けたものから成る。
【0014】熱交換器5は、このような熱交換プレート
50が、ヘリンボーン模様の方向を隣同士で互い違いに
なる状態で重接し、ろう付け(ブレージング)されるこ
とにより、互いに、隣り合う熱交換プレート間に、熱交
換流路が形成される。開口53は、正面板5aの下部に
開口する冷媒入口5cに連通し、該冷媒入口5cから入
った冷媒が、熱交換プレート間に形成された各冷媒流路
(熱交換流路)に分流する分流流路5dを構成する。
又、開口52は、分流流路5dから、各冷媒流路に流入
して熱交換プレートを介して隣接する水や空気などの被
冷却流体と熱交換した後に、再び合流する合流流路5e
となる。この合流流路5eの端面板5b側の端部に、該
端面板5bの上部に穿設された冷媒出口5fが臨ましめ
てある。
【0015】一方、図2において、開口52、53と、
熱交換プレート50の垂直な直径に関して対称位置に設
けられている開口55、54は、夫々、同様に、前記し
た各冷媒流路に隣接して形成されている被冷却流体流路
に被冷却流体が分流する分流流路(55)と、該被冷却
流体流路を経た被冷却流体の合流流路(54)を構成す
る。この分流流路(55)と合流流路(54)とは、こ
れらの両流路の端部に、夫々対応して、正面板5aに設
けた、被冷却流体の入口(図示せず)及び出口(図示せ
ず)に連通する。
【0016】7は、感温筒で、合流流路5e内に挿入さ
れて設けられており、該感温筒内は、正面板上部から
気、液密を保って、蒸発器外に突出するチューブ7aを
通して、膨張弁4内のダイヤフラムの上側空間に連通し
ている。
【0017】このような蒸発器5の端面板5bの周縁部
から、該端面板と一体的に、鏡板部6aによって一側が
閉塞されて成る円筒部6bが、延設されることにより、
耐圧容器6が形成されており、この耐圧容器6と端面板
5bとにより、蒸発器側面に、冷媒出口5fが開口する
圧力容器から成るアキュームレータ8が構成されてい
る。このアキュームレータ8内の上部空間に、吸入管9
の一端9aが開口し、該吸入管9は、圧力容器を気、液
密に貫通(6c)して、圧力容器外に突出し、その他端
が、圧縮機2の吸入口に、連通している。
【0018】上記冷凍装置1は、膨張弁4から蒸発器5
の分流流路5dに入った冷媒が、冷媒流路を上昇しつつ
熱交換プレート50を介して両側に隣接する被冷却流体
と熱交換し、合流流路5eにおいて、感温筒7の周囲を
流れて、冷媒出口から、アキュームレータ8内に入る。
感温筒7は、熱交換した直後の気化した冷媒に直接接触
するので、冷媒温度を速やかに検知でき、感熱式膨張弁
4の作動にタイムラグがなくなり、冷媒流量の制御精度
も一段と向上する。
【0019】図3は、本願発明にかかる冷凍装置の第2
実施形態の要部を示すものである。20は、第2実施形
態に係る冷凍装置の蒸発器20と、アキュームレータ2
8を示すものである。円筒形の密閉容器21の一側の側
面板21aの下部に、冷媒蒸発管22の入口21cが設
けられており、入口21cから気、液密に容器21内に
入った蒸発管22が、容器21内を蛇行した後、該蒸発
管の端部22aは、他側の側面板21bの上部におい
て、該側面板21bに穿設した冷媒出口開口21dから
気、液密に突出し開口している。
【0020】この冷媒蒸発管の開口部を囲んで、側面板
21bの周縁部から、該側面板と一体的に延設された耐
圧容器26が設けられて、密閉圧力容器が構成されてお
り、該密閉容器内上空を、図示を省略した圧縮機に連結
する吸入管29が、該耐圧容器26を貫通して設けられ
ることにより、アキュームレータ28が形成されてい
る。23aは、被冷却流体の入口、23bは、その出口
で、24、24、…は、被冷却流体を蛇行させる邪魔板
で、伝熱フィンを兼ねている。また25は、アキューム
レータ28内において、冷媒出口開口21に臨んで固定
された感温筒で、検知した感温筒圧力は、図示を省略し
た感熱式膨張弁へ、アキュームレータ28を貫通する連
通パイプ25aを通して加えられる。
【0021】
【効果】上記した本願冷凍装置は、蒸発器とアキューム
レータとが、一体構成をなすので、両者を結ぶ冷媒導管
がなくて、形状が小型化、簡素化し、配管手間が省ける
と共に、設置スペースも少なくて済む。更に、蒸発器
が、略円形側面をもつ場合は、その円形側面を構成する
部材と円形容器とにより、極めて容易に、アキュームレ
ータを一体構成できる。特に、蒸発器として、円形の熱
交換プレートを有するプレート式熱交換器を採用した場
合は、図2において、開口52〜54と熱交換流路とを
出入りする流体は、該開口の回りに、流体が停滞しやす
い隅角部がなく、流体は、弧状部52a、53a、54
a、55aに案内されて、開口から八方に流れるので、
流れが停滞して、熱交換プレートの表面に、汚れが付着
堆積し、蒸発器の性能を低下させることを防ぐことがで
きる。感温筒は、直接冷媒温度を検知するので、流量制
御の精度が向上する。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る冷凍装置の一実施形態を示す説明
図である。
【図2】図1に示した蒸発器の熱交換プレーとの一例を
示す説明図である。
【図3】本発明に係る冷凍装置の他の実施形態の要部を
示す説明図である。
【図4】従来技術の一例を示す説明図である。
【符号の説明】
2 冷媒圧縮機 3 冷媒凝縮器 4 感熱式膨張弁 5 蒸発器 5a 正面板 5b 端面板 5d 冷媒分流流路 5e 冷媒合流流路 7 感温筒 8 アキュームレータ 9 吸入管 50 熱交換プレート
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI F25B 43/00 F25B 43/00 C 49/02 510 49/02 510B (56)参考文献 特開 平6−199127(JP,A) 特開 平7−280484(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) F25B 39/02 F25B 41/06 F25B 43/00 F25B 49/02

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 冷媒圧縮機、冷媒凝縮器、冷媒膨張器及
    び冷媒蒸発器を冷媒循環流路によって結合してなる冷凍
    サイクルにおいて、冷媒蒸発器がプレート式熱交換器か
    ら成り、アキュームレータが、前記プレート式熱交換器
    の冷媒出口開口を内包し且つ該プレート式熱交換器と一
    体的に設けられた圧力容器と、該圧力容器の内部に一端
    が開口し他端が該圧力容器から突出して前記圧縮機の吸
    入口に連通する吸入管とにより構成されている冷凍装置
    であって、前記プレート式熱交換器に、該熱交換器の正
    面板に開口する冷媒入口と、該冷媒入口に続く冷媒分流
    流路と、熱交換プレートを介して被冷却流体流路と隣接
    する冷媒流路と、該冷媒流路が合流する冷媒合流流路と
    該合流流路の端部において該プレート式熱交換器の端面
    板に開口する冷媒出口とが設けられており、前記圧力容
    器は、前記端面板と、該端面板から気・液密を保って延
    設された耐圧容器とにより構成されていることを特徴と
    する冷凍装置。
  2. 【請求項2】 冷媒蒸発器が、略円形をなす熱交換プレ
    ートにより形成されたプレート式熱交換器からなり、該
    プレート式熱交換器の略円形をなす一側の端面板に冷媒
    出口が開口しており、圧力容器が、前記端面板と、該端
    面板から気・液密を保って延設された円筒容器とにより
    構成されている請求項1の冷凍装置。
  3. 【請求項3】 冷媒蒸発器への冷媒流量制御器として、
    感温筒と該感温筒圧力により作動する感熱式膨張弁とが
    設けられており、該感温筒が、プレート式熱交換器の冷
    媒合流流路に挿入されて設けられている請求項1または
    2の冷凍装置。
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