JPH07305919A - 冷媒分配方法及び構造 - Google Patents

冷媒分配方法及び構造

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JPH07305919A
JPH07305919A JP7106789A JP10678995A JPH07305919A JP H07305919 A JPH07305919 A JP H07305919A JP 7106789 A JP7106789 A JP 7106789A JP 10678995 A JP10678995 A JP 10678995A JP H07305919 A JPH07305919 A JP H07305919A
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 蒸気圧縮冷凍システムの性能を改善する。 【構成】 本発明による冷媒分配装置は、蒸発器ユニッ
トの冷媒入口を膨張装置に接続するための冷媒混合/分
配アセンブリ24を備える。混合/分配アセンブリ24
は、本体部分26と、一端側に設けられた大径ベル部分
27と、他端に設けられた径の細くなった部分28とを
有するハウジング25を備える。予め定められた寸法の
オリフィスを有するブシュ31はハウジングの径の細く
なった部分に取り付けられ、混合羽根33は本体部内に
取り付けられている。流入してくる冷媒流は半径方向の
2つの流れに分流され、再び合流されてからブシュのオ
リフィスに入るため、十分に混合された二相冷媒混合物
が蒸発器ユニットに均一に分配される。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、蒸気圧縮冷凍システム
に関し、特に、蒸気圧縮冷凍システムの性能を改善する
ための冷凍流分配方法及び装置に関する。
【0002】
【従来の技術】蒸気圧縮冷凍システムは一般に、装置全
体に冷媒を循環させるための回路に機能的に接続されて
いる一対の熱交換器を含む。一方の装置はシステム内の
蒸発器として作用し、他方の装置は凝縮器として作用す
る。圧縮器の吸込側は蒸発器の冷媒出口に接続され、蒸
発器から流出する冷媒を凝縮器に導入する前に高温高圧
にするように配置されている。凝縮器内では、高圧冷媒
は液化され、膨張装置内で低温および低圧になるように
絞られてから蒸発器ユニットを循環する。蒸発器ユニッ
トを通過する二相冷媒混合物は、空気または水などこの
二相冷媒混合物よりも高温の物質と伝熱関係になるた
め、冷媒は高温の物質からエネルギーを吸収し、所望の
冷却を達成する。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】蒸発器ユニットの性
能、ひいてはシステム全体の性能は、二相混合物を蒸発
器全体に均一に分配する能力に大幅に左右される。蒸発
器ユニット内では、二相混合物は一般に、入口の供給ヘ
ッダにつながった一連の平行な流路を流れる。流路の中
には冷媒入口から多少離れた位置に配置されているのも
あるが、このような流路では、分配が悪いために入口に
近い流路よりも流れる気相の量が多くなる。この結果、
ユニットの熱性能に悪影響が及んでユニット全体の伝熱
状態は不均一になる。
【0004】システムの性能を強化するために蒸気圧縮
システムに使用される蒸発器ユニットを大型化しようと
して成功した例はいまだになく、結局はシステムのコス
トを大幅に引きあげたにすぎない。システムの蒸発器ユ
ニット内の各冷媒流路の入口に制限オリフィスまたはリ
ングを取り付けてユニット内の冷媒の分配を改善するこ
とでシステムの性能を改善する試みもなされている。こ
の場合も、多少の改善につながるとしてもコストは高く
なる。膨張装置と冷媒入口とを連結する冷媒供給ライン
において、蒸発器ユニットに流体分配装置を取り付ける
ことも提案された。しかしながら、これらの装置は大部
分が製造しにくく製造コストもかかるため、既存のシス
テムに組み込んでもそのシステムを改善することはでき
ない。
【0005】したがって、本発明の目的は、蒸気圧縮冷
凍システムの性能を改善することにある。
【0006】
【課題を解決するための手段】この目的は、特許請求の
範囲のプリアンブルに基づく方法と構造、および特許請
求の範囲の特徴項の特徴によって達成される。
【0007】本発明の目的は、蒸気圧縮冷凍システムに
使用されている蒸発器ユニットの冷媒入口を膨張装置に
接続するための流量混合/分配ユニット手段によって達
成される。混合/分配ユニットは、管状の本体部分と、
一端側に設けられた大径ベル部分と、他端に設けられた
径の細くなった部分とを有するハウジングを備える。予
め定められた寸法のオリフィスを有するブシュはハウジ
ングの径の細くなった部分に取り付けられ、混合羽根は
本体部内に取り付けられている。ハウジングの本体部分
は、蒸発器ユニットに至る冷媒入口と近接して摺動関係
を保って該入口に収容され、その間に水密ジョイントが
形成される。冷媒入口ラインはハウジングのベル端部に
取り付けられ、膨張装置に接続されているため、二相冷
媒混合物は前記ハウジング内に送られる。流入してくる
流れは半径方向に配置された2つの流れに分流され、再
び合流されてからブシュのオリフィスに入るため、十分
に混合された二相冷媒混合物が蒸発器ユニットに均一に
分配される。
【0008】
【実施例】図1を参照すると、本発明による教示内容を
具体化したものとして、全体として10で表される蒸気
圧縮冷凍システムが示されている。このシステムは凝縮
器ユニット12と蒸発器ユニット13とを具備し、いず
れも従来技術において広く使用されているタイプのろう
付けプレートユニットであることが望ましい。これらの
熱交換器は、冷媒を両ユニット全体に循環させるように
配置された冷媒流回路15を介して接続されている。各
ユニットを通過する冷媒は、入口ライン16および17
を介してユニットに流入し、吐出ライン18および19
を介してこれらのユニットから吐出される水またはその
他の何らかの適切な物質と伝熱関係にある。
【0009】圧縮器20は熱交換器ユニット間の冷媒流
回路に取り付けられ、冷媒を高温高圧で凝縮器ユニット
に送るように配置されている。冷媒の熱エネルギは凝縮
器を通過する水に奪われるため冷媒は液状になる。この
冷媒は、凝縮器ユニットを出た後、膨張弁21を通過
し、そこで急速に低圧低温状態にされる。膨張弁は、シ
ステムの高圧側と低圧側とを分離している。
【0010】低温低圧にされた、つまり絞られた冷媒
は、圧縮器の作用によって蒸発器ユニットを循環し、そ
こで冷却対象の物質と熱伝達関係になる。冷却対象の物
質は、空気、水、ブラインなどで良い。冷媒は物質から
熱を吸収し、蒸発する。
【0011】液状冷媒は膨張弁を通過する間に低圧低温
にされ、気相中に液相の滴が混在している二相混合物が
生じる。液相が均一に混合されずに、気相中に分散され
ると、蒸発器の性能は著しい影響を受ける。本システム
では、冷媒混合/分配アセンブリ24が、膨張弁の下流
の蒸発器に至る冷媒入口に取り付けられる。混合/分配
装置の動作を以下に説明する。
【0012】混合/分配アセンブリ24を図2〜図5に
詳しく示す。このアセンブリは、一方の端部に大径ベル
部分27、反対側の端部に径の細くなった小径部分28
が設けられた本体部分26を有する管状ハウジング25
を具備する。ブシュ31はハウジングの径の細くなった
部分に取り付けられ、混合羽根33はハウジングの本体
部分に取り付けられている。
【0013】図2に示す通り、混合/分配アセンブリ2
4は、蒸発器ユニット13の冷媒入口30内に取り付け
られている。ハウジングの本体部分26は摺動可能な状
態で入口30内に収容され、アセンブリにはんだ付けさ
れて、その間に水密ジョイントを形成する。ハウジング
の大径ベル端部27は入口の外側に位置し、そこに冷媒
供給ライン32の遠位端を収容できるようになってい
る。供給ラインの遠位端は、漏れが生じないようにベル
の内面にろう付けされている。したがって、膨張弁21
から流れる冷媒は、蒸発器ユニット13に入る際に混合
/分配アセンブリを通る。蒸発器ユニットは多くの形態
を取ることができるが、ろう付け板型の装置を図2に示
す。熱交換器は、冷媒流路38−38と交互に配置され
ている一組の平行水路37−37を有する。冷媒流路
は、ユニットの入口ヘッダ40と出口ヘッダ41間に流
体が流れる状態で取り付けられる。ユニットの出口42
はさらに、吸込ライン43を介して圧縮器20の吸込側
に接続されている。
【0014】混合/分配装置24に使用されている混合
羽根33は、ハウジング24の本体部分26の内径に近
接して摺動可能な状態で適合するような形状になってい
る。組み立て時には、混合羽根をハウジングのショルダ
34に着座させ、本体部分を内側に曲げて、混合羽根を
本体部分内の所定の位置に係止する。羽根は、流入して
くる冷媒流を半径方向の2つの別々の流れに分流するよ
うに配置されている一対の開口部29−29を有する。
次に、半径方向に向かう流れの方向は、図3に矢印38
で示すように軸方向に変化する。これらの流れはその後
再び合流してから下流を通過し、ハウジングの径を細く
した端部28に至る。図3に示した型の混合羽根は、FU
LLJETという商標でイリノイ州のSpraying System Co.か
ら市販されている。
【0015】更に図4および図5に示すように、ブシュ
31は、内部に流路47を有する管状部材45とその出
口に形成されているオリフィス46とを具備する。オリ
フィスは、システムの要件に応じて所望のサイズに形成
する。組み立て時には、オリフィスは、流れの方向に対
して下流方向に面した状態でハウジング25の径の細く
なっている部分28内に摺動可能な状態で配置されてい
る。ブシュ31は端部内にろう付けされ、その間に水密
ジョイントを形成している。
【0016】混合羽根から離れる冷媒の流れは、混合羽
根と協働するブシュのオリフィスを通過し、冷媒入口ヘ
ッダ40の端から端まで冷媒の二相混合物を一様に分配
する。その結果、十分に分配された冷媒混合物は蒸発器
ユニットの冷媒流路を通って上方に流れ、その際、冷媒
と冷却される物質との間の熱伝達が強化される。試験で
は、ここで説明したような混合/分配アセンブリを使用
している蒸発器ユニット全体での水温は、この種のシス
テムに使用されている類似の装置に比べて比較的一定の
レベルに保たれることが示された。水温の分布を図6に
示す。
【0017】
【発明の効果】上記に開示した通り、ここで説明した混
合/分配アセンブリは比較的安価で製造でき、新たな蒸
気圧縮システムまたは既存の蒸気圧縮システムに容易に
組み立て、取り付けることができる。更に、装置に使用
するブシュのオリフィスの寸法は、所定のシステムの要
件に応じて決めることができるので、現在使用されてい
る分流装置よりも設計能力が広くなる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の教示内容を採用した蒸気圧縮冷凍シス
テムの概略図である。
【図2】図1のシステムに使用される蒸発器の熱交換器
ユニットを示す拡大部分側断面図である。
【図3】図1のシステムに使用される冷媒混合/分配ア
センブリを示す拡大分解組立図である。
【図4】図3に示す混合/分配アセンブリに使用される
ブシュの端部拡大図である。
【図5】図4の線5−5で切った断面図である。
【図6】水温の分布を示すグラフである。
【符号の説明】
10…蒸気圧縮冷凍システム 12…凝縮器ユニット 13…蒸発器ユニット 24…冷媒混合/分配アセンブリ 25…ハウジング 26…本体部分 27…大径ベル部分 28…径の細くなった部分 31…ブシュ 33…混合羽根
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 チアリ ジョマルド フランス,ヴィルウルバンヌ,アレ マル セル アシャード 4 (72)発明者 デニス アール.ペンジ アメリカ合衆国,ニューヨーク,シセロ ウ,ピケット レイン 8077

Claims (12)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 冷媒膨張装置を蒸発器ユニットの入口に
    接続する冷媒分配方法において、 管状本体と、本体部分の一方の端部に設けられた大径ベ
    ル部分と、本体部分の他方の端部に設けられた径の細く
    なっている部分とを有するハウジングを提供するステッ
    プと、 ハウジングの径の細くなっている部分にオリフィス手段
    を有するブシュを取り付けるステップと、 ハウジングの本体部分に混合手段を取り付けるステップ
    と、 蒸発器ユニットの入口内にハウジングの本体部分を摺動
    可能な状態で取り付けるステップと、 ハウジングのベル端部部分を冷媒膨張装置に接続するス
    テップと、を含むことを特徴とする方法。
  2. 【請求項2】 ハウジングの本体部分内に混合羽根を摺
    動可能な状態で取り付け、該羽根を前記本体部分に機械
    的に固定するステップをさらに含むことを特徴とする請
    求項1記載の方法。
  3. 【請求項3】 ブシュとハウジングの径の細くなってい
    る部分との間に水密ジョイントを形成するステップをさ
    らに含むことを特徴とする請求項1記載の方法。
  4. 【請求項4】 蒸発器ユニットの要件を考慮して前記ブ
    シュのオリフィスの寸法を決定するステップを含むこと
    を特徴とする請求項1記載の方法。
  5. 【請求項5】 ハウジングの本体部分と蒸発器ユニット
    の入口との間に水密ジョイントを形成するステップをさ
    らに含むことを特徴とする請求項1記載の方法。
  6. 【請求項6】 膨張装置を蒸気圧縮冷凍システムに使用
    されている蒸発器ユニットの入口に接続する冷媒分配構
    造において、 蒸発器ユニットの入口内に収容可能な管状ハウジング
    と、 ハウジングの一方の端部を冷媒膨張手段との間で流体が
    連通する状態にするための結合手段と、 前記膨張手段から流出する冷媒に作用するようにハウジ
    ング内に取り付けられた混合羽根と、 前記混合羽根の下流において前記ハウジング内に取り付
    けられ、冷媒を前記蒸発器ユニットに送るためのオリフ
    ィス手段と、を備えることを特徴とする冷媒分配構造。
  7. 【請求項7】 前記ハウジングは、混合羽根を収容した
    本体部分と、該本体部分のハウジングの一方の端部にノ
    ズル手段を収容した径の細くなっている部分とを有する
    ことを特徴とする請求項6記載の冷媒分配構造。
  8. 【請求項8】 前記混合羽根は、本体部分内に摺動可能
    な状態で収容されるとともに、前記本体部分の径を小さ
    くすることによってアセンブリに係止されることを特徴
    とする請求項7記載の冷媒分配構造。
  9. 【請求項9】 ハウジングの径の細くなっている部分に
    摺動可能な状態で取り付けられ、内部にオリフィスが形
    成されているブシュを具備することを特徴とする請求項
    8記載の冷媒分配構造。
  10. 【請求項10】 ブシュとハウジングの径の細くなって
    いる部分との間に形成された水密ジョイントを具備する
    ことを特徴とする請求項9記載の冷媒分配構造。
  11. 【請求項11】 前記混合羽根は、ハウジングに流入す
    る冷媒の流れを分流し、再び合流させるための複数の流
    路を有することを特徴とする請求項6記載の冷媒分配構
    造。
  12. 【請求項12】 前記ハウジングが更に前記本体部分の
    他方の端部に大径ベルを具備し、前記膨張装置からの供
    給ラインを該大径ベル内に収容することを特徴とする請
    求項7記載の冷媒分配構造。
JP7106789A 1994-05-09 1995-05-01 冷媒膨張装置の接続方法及び冷媒分配装置 Expired - Fee Related JP2749534B2 (ja)

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