JPH0642885Y2 - 冷凍装置の蒸発装置 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本考案は冷凍装置の蒸発装置に係り、特にサーペンタイ
ン型蒸発器を使用した蒸発装置に関する。

［従来の技術］ 第５図は一般の冷凍サイクルを示したもので、圧縮器１
によって圧縮された冷媒ガスは、凝縮器２において冷却
ファン３からの冷風によって冷却凝縮され冷媒液となり
受液器４に流入する。冷媒はここで冷媒液と冷ガスとに
分離され、この分離された冷媒液が膨脹弁５で減圧膨脹
され一部が気化し、冷媒液と冷媒ガスとの気液二相流と
なる。この気液二相流は、蒸発器６に流入し、ここで蒸
発器ファン７からの通風Ａを冷却する。上記膨脹弁５
は、感温筒８からの蒸発器出口の温度信号とキャピラリ
管９からの圧力信号とに応じて絞り調節され、冷媒を蒸
発器６内で適正に蒸発させる。

蒸発器は、一般に互いに別体の多数の円管にフィンを一
体的に付設した構造であるが、その製造が非常に面倒で
ありコストの上昇を招くので、近年は構造の簡単なサー
ペンタイン型蒸発器が広く使用されている。このサーペ
ンタイン型蒸発器は、第６図に示されたように、蛇行し
た偏平管10と、フィン11と、偏平管10の各端部に取付け
られた入口ヘッダー12を出口ヘッダー13とから構成され
る。この偏平管10は第７図及び第８図に示すように内部
に多数の流路10a〜10nを有し、これらの流路10a〜10n
は、互いに分離されて並行に延在し、端部が入口及び出
口ヘッダー12、13に夫々連通している。

このようなサーペンタイン型蒸発器では、膨脹弁５から
の冷媒は、入口ヘッダー12に流入しここから偏平管10の
各流路10a〜10nに分流されて、通風Ａと熱交換し出口ヘ
ッダー13で合流し圧縮器１に送られる（実開昭61-18699
6号公報および実開昭61-181978号公報参照）。

［考案が解決しようとする問題点］ ところが、従来のサーペンタイン型蒸発器は、冷媒が入
口ヘッダー12において多数の流路10a〜10nに分流される
際に、流量の変化や重量の影響や流れの渦流、粘性、慣
性力などに起因して冷媒ガスと冷媒液との配分に偏りが
生じて、各流路に流入される冷媒中のガスと液体との割
合が流路毎に異なってしまう。また、通風Ａは冷却によ
り下流になるほど温度が低下しているので、第９図に示
されたように下流側の流路10a,10bほど通風Ａとの温度
差が小さくなり熱交換効率が低下する。このような各流
路毎の冷媒ガスと冷媒液との割合の偏り及び通風温度に
よる熱交換効率の局所的差異によって、冷媒液の蒸発終
了は流路10a〜10n毎に大きく異なってしまい、冷却効率
の大幅な低下を招いていた。

更に、最下流の流路10aは通風との温度差が最も小さい
ので、冷媒液が蒸発器内で蒸発完了することなく蒸発器
を流出するおそれもある。この場合には膨脹弁は感温筒
８等からの信号により冷媒量を減少させるように作動す
るが、これにより早期に蒸発終了していた流路はさらに
早く蒸発終了してしまい、熱交換不能面積が増大して効
率の低下を助長してしまう。

そこで、本考案の目的は、サーペンタイン型蒸発器を使
用するにも拘らず、上述の各流路における冷媒液とガス
との割合の偏りや各流路と通風との温度差の相違に起因
する熱交換効率の低下を防止できる冷凍装置の蒸発装置
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、本考案は圧縮器と凝縮器と
受液器と膨脹弁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、蒸発装置通風路の通風方向下流側
に配置されたサーペンタイン型蒸発器と上流側に配置さ
れた単管蒸発器とを含み；このサーペンタイン型蒸発器
は、複数の流路を内蔵し蛇行状に折曲げられた偏平管
と、この偏平管の一端に連通し上記膨脹弁からの冷媒を
上記複数の流路に分流する入口ヘッダーと、上記偏平管
の他端に連通し上記複数の流路からの冷媒を合流する出
口ヘッダーとから構成され；上記単管蒸発器は、一端が
上記出口ヘッダーに連通し他端が上記圧縮器に連通し蛇
行状に折曲げられた単管から構成されていることを特徴
とするものである。

［作用］ サーペンタイン型蒸発器に流入した冷媒は、入口ヘッダ
ーで分流されて偏平管の各流路内を流通し通風と熱交換
した後、出口ヘッダーで合流される。この合流された冷
媒は単管蒸発器に流入しここでまた通風と熱交換して圧
縮器に送られる。

サーペンタイン型蒸発器は、通風路下流側に配置されて
いるため、予め単管蒸発器によって冷却された通風と熱
交換することになり熱交換量が少なくなり、偏平管内の
各流路の冷媒ともサーペンタイン型蒸発器内で蒸発が完
了してしまう可能性が非常に低下する。またたとえ複数
の流路のいずれかの流路の途中において冷媒の蒸発が完
了してしまうなど、各流路の冷媒の蒸発量にアンバラン
スが生じても、これは単管蒸発器において均一化される
ので、蒸発装置全体でほぼ一様な熱交換を行うことがで
きる。

［実施例］ 以下本考案による冷凍装置の蒸発装置の一実施例を第５
図乃至第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４図を参照して説明する。

第１図は本考案の蒸発装置を含む冷凍装置の回路図であ
り、蒸発装置６以外の構成は第５図と同一である。蒸発
装置６は、サーペンタイン型蒸発器6Aと単管蒸発器6Bと
から構成され、これらのサーペンタイン型蒸発器6Aと単
管蒸発器6Bとは、サーペンタイン型蒸発器6Aが蒸発装置
通風路Ａの下流側に単管蒸発器6Bがその上流側に夫々位
置するように、通風路Ａ中に互いに並置されている。

第２図及び第３図に示されたように、サーペンタイン型
蒸発器6Aは、互いに分離された多数の流路10a〜10nを内
蔵する偏平管10と、この偏平管10に取付けられたフィン
11と、膨脹弁５の出口と偏平管10の入口端とに夫々接続
された入口ヘッダー12と、偏平管10の出口端に接続され
た出口ヘッダー13とから構成されている。偏平管10は、
入口端が上部にまた出口端が下部に夫々位置するように
上下方向に蛇行状に折曲げられている。

単管蒸発器6Bは、上下方向に蛇行状に折曲げられた単管
14とこの単管に付設されたフィン15とから構成されてい
る。単管14の下端14aは出口ヘッダー13に連通し、その
上端14bは圧縮器１に連通している。なお、第３図では
図の複雑化を避けるために偏平管10及び単管14は折曲げ
ずに単純化した形状で示してある。

このような構成の本考案の実施例の作用を以下に説明す
る。

膨脹弁５からサーペンタイン型蒸発器6Aに流入した冷媒
は、入口ヘッダー12において各流路10a〜10nに分流さ
れ、偏平管10内を上から下へ蛇行しながら流れ、通風Ａ
を冷却した後、出口ヘッダー13で合流する。この合流し
た冷媒は、単管蒸発器6Bに流入し単管14内を下方から上
方へ蛇行しながら流れ通風Ａを冷却した後、圧縮器１に
送出される。

サーペンタイン型蒸発器6Aは、単管蒸発器6Bの下流側に
位置しているので、この単管蒸発器によって予め冷却さ
れた通風Ａと熱交換することになるため、熱交換量が少
ない。従って第４図に示されたように、各流路10a〜10n
の冷媒はいずれの流路又はほとんどの流路について偏平
管10内では蒸発を終了せず気液二相流の状態で合流す
る。冷媒の蒸発量が各流量10a〜10n毎に大きな差異を生
じても、例えば上流側の流路10n等において蒸発の終了
が生じても、これは単管14への合流によって修正され均
一化され、蒸発装置全体では一様な熱交換を行うことが
できる。また、第１図の感温筒８等による膨脹弁の弁開
度制御は、単管14からの冷媒の状態に基いて行われるの
で、入口ヘッダーでの冷媒配分の不均一に起因する蒸発
終了時期の不都合を改善することができる。

単管蒸発器6Bを通る冷媒は、サーペンタイン型蒸発器6A
を通る冷媒に比べて冷媒液分の割合が少ないが、単管蒸
発器6Bは、サーペンタイン型蒸発器6Aよりも通風路上流
側に配置されているので高温空気との熱交換が行われる
ことになり、液分の少ない冷媒でも効率のよい熱交換を
行うことができる。

更に単管14は、下方から上方へ向かって蛇行しているの
で、この単管内の冷媒が自重により圧縮器１の方へ流出
することを防止できる。

本実施例では、偏平管は蛇行しながら上下方向に進んだ
が、本考案はこれに限らず例えば蛇行しながら左右方向
に進むようにしてもよい。

［考案の効果］ 以上の説明から明らかなように、本考案によればサーペ
ンタイン型蒸発器が単管蒸発器よりも通風路下流側に配
置され、かつサーペンタイン型蒸発器を通過した冷媒が
合流して単管蒸発器を通過するように構成されているた
め、サーペンタイン型蒸発器は単管蒸発器によって予め
冷却された通風と熱交換することになり熱交換量が少な
くなり、このサーペンタイン型蒸発器内での早期の蒸発
完了を防止できると共に、サーペンタイン型蒸発器内と
単管蒸発器内の冷媒と通風との有効温度差がサーペンタ
イン型蒸発器と単管蒸発器との位置関係を逆にした場合
に比べ大きくなり冷却効率を向上することができる。

また、たとえ複数の流路のいずれかの流路の途中におい
て冷媒の蒸発が完了してしまうなど、各流路の冷媒の蒸
発量にアンバランスが生じても、これは単管蒸発器にお
いて均一化されるので、蒸発装置全体でほぼ一様な熱交
換効率を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案によるサーペンタイン型蒸発器を用いた
冷凍装置を示した回路図、第２図は本考案による蒸発装
置の一実施例を示した斜視図、第３図は上記実施例のサ
ーペンタイン型蒸発器と単管蒸発器との関係を概略的に
示した断面図、第４図は本考案の蒸発装置内の冷媒の状
態を示した説明図、第５図は一般の冷凍装置の冷凍サイ
クルを示した回路図、第６図は従来のサーペンタイン型
蒸発器を示した斜視図、第７図及び第８図は夫々第６図
VII−VII線及びVIII−VIII線矢視の断面図、第９図は従
来のサーペンタイン型蒸発器内での冷媒の蒸発終了位置
を示した説明図である。 １……圧縮器、２……圧縮器、４……受液器、５……膨
脹弁、６……蒸発装置、6A……サーペンタイン型蒸発
器、6B……単管蒸発器、10……偏平管、10a〜10n……流
路、12……入口ヘッダー、13……出口ヘッダー、14……
単管。

Claims (2)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】圧縮器と凝縮器と受液器と膨脹弁と蒸発装
   置とを具備する冷凍装置において、上記蒸発装置は、蒸
   発装置通風路の通風方向下流側に配置されたサーペンタ
   イン型蒸発器と上流側に配置された単管蒸発器とを含
   み；このサーペンタイン型蒸発器は、複数の流路を内蔵
   し蛇行状に折曲げられた偏平管と、この偏平管の一端に
   連通し上記膨脹弁からの冷媒を上記複数の流路に分流す
   る入口ヘッダーと、上記偏平管の他端に連通し上記複数
   の流路からの冷媒を合流する出口ヘッダーとから構成さ
   れ；上記単管蒸発器は、一端が上記出口ヘッダーに連通
   し他端が上記圧縮器に連通し蛇行状に折曲げられた単管
   から構成されていることを特徴とする冷凍装置の蒸発装
   置。
2. 【請求項２】上記偏平管と上記単管は共に蛇行しながら
   上下方向に延在し、上記入口ヘッダーは上記偏平管の上
   端に接続され、上記出口ヘッダーは上記偏平管の下端と
   上記単管の下端とに夫々接続されていることを特徴とす
   る実用新案登録請求の範囲第１項記載の冷凍装置の蒸発
   装置。