JPH1151510A - 蒸発器 - Google Patents

蒸発器

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JPH1151510A
JPH1151510A JP20471497A JP20471497A JPH1151510A JP H1151510 A JPH1151510 A JP H1151510A JP 20471497 A JP20471497 A JP 20471497A JP 20471497 A JP20471497 A JP 20471497A JP H1151510 A JPH1151510 A JP H1151510A
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JP
Japan
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refrigerant
pipe
line
evaporator
evaporation
Prior art date
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Withdrawn
Application number
JP20471497A
Other languages
English (en)
Inventor
Taiji Yamamoto
泰司 山本
Yukio Miyamura
幸雄 宮村
Takayuki Masukawa
貴之 益川
Masafumi Ueda
雅文 上田
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Sanyo Electric Co Ltd
Original Assignee
Sanyo Electric Co Ltd
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Publication date
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  • Heat-Exchange Devices With Radiators And Conduit Assemblies (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 熱交換率が高まり、機器の小型化および効率
化が図れるように改良された蒸発器を提供することを主
要な目的とする。 【解決手段】 蒸発器は、蒸発用管路10の終端部分1
2eに設けられた、該管路内を流れる冷媒を回収する冷
媒回収手段15を備える。冷媒回収手段15は、冷媒回
収管路13と再循環用管路17を含む。冷媒回収管路1
3の一端は、蒸発用管路10の終端部分12eの管壁を
貫通し、該管路内に入り込み、該管路の内壁面と間隙を
介して、冷媒の流れと逆の方向に延びている。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】この発明は、一般に蒸発器に
関するものであり、より特定的には、熱交換率を高め、
機器の小型化および効率化が図れるように改良された蒸
発器に関する。
【0002】
【従来の技術】図5は、空調設備に利用されている、従
来から一般に知られている冷凍回路の一例を示すブロッ
ク図である。
【0003】図5を参照して、冷凍回路は、蒸発器10
と、圧縮機20と、凝縮器30と、キャピラリチューブ
(減圧器)40とを含み、それぞれは、冷媒が循環する
管路によって接続されている。矢印の方向に冷媒を循環
させることにより、冷凍サイクルが形成される。
【0004】次に、冷凍サイクルについて、簡単に説明
しておく。図6は、冷凍サイクルを示す図である。この
サイクルは、凝縮器、蒸発器、配管などで起こる冷媒の
流れに対する圧力降下や、配管や圧縮機などで出入りす
る熱を省略して、単純化して描かれたサイクルである。
【0005】蒸発圧力p0 ,蒸発器出口冷媒蒸気温度t
1 のとき、圧縮機吸込蒸気の状態は、符号1で表わさ
れ、圧縮機で凝縮圧力pk まで圧縮される。圧縮の過程
では断熱圧縮(冷媒と外部との間に熱の出入りのない圧
縮)され、圧力が上昇し、圧縮機出口での冷媒の状態は
2となり、その温度はt2 となる。
【0006】圧縮機を出た冷媒は圧力pk の状態で凝縮
器に入り、冷却されてpk に対する飽和温度tk の飽和
液となり、さらに温度t3 まで過冷却されるときは、冷
媒は過冷却度(tk −t3 )の状態3で示される過冷却
液となる。この冷媒液は、膨張弁へ流れるが、その間で
周囲から熱の出入りがなく、また流れに対する抵抗もな
く圧力降下がないとすると、膨張弁前の液の状態はやは
り3のままである。
【0007】冷媒が膨張弁を通過するときは、熱の出入
りがなく、仕事をすることもない。ただ圧力が高圧pk
から低圧p0 へ降下する。このような冷媒の状態の変化
を絞り膨張といい、そのときはエンタルピが変化しな
い。したがって、膨張弁出口のエンタルピは、3の状態
のエンタルピと同じである。膨張弁を出た冷媒が蒸発器
へ流れるとき途中で熱の出入りがなく、また流れによる
圧力降下もないとすると、蒸発器入口は4の点であり、
この点の状態は膨張弁出口の状態と同じである。
【0008】点4の状態では、既に液相状態の冷媒の一
部が蒸発して、液相の冷媒と気相の冷媒とが混合した状
態となっており、その乾き度はx4 、温度はt0 になっ
ている。
【0009】点4の状態で蒸発器に入った冷媒は、液の
部分は、まわりからの熱によって蒸発し、点Bでは液相
がなくなり、点B−点1の間でt0 からt1 まで過熱さ
れる。過熱度(t1 −t0 )の点1の状態で、冷媒は圧
縮機に吸込まれ、サイクルが繰返される。
【0010】図7には、p−h線図上の冷媒の状態変化
と、冷凍装置の冷媒の変化が対応させて描かれている。
【0011】点4の状態の乾き度x4 はp−h線図から
読取ることもできるが、計算による場合は次の式を利用
する。
【0012】
【数1】
【0013】図8は、従来の蒸発器10の構造の概略を
模式的に示す斜視図である。蒸発器10は、冷媒が流れ
る管路12とフィン11とを備える。冷媒は、入口12
aから管路12内に入り、フィン11を通過する空気5
より熱を奪い、気化して、出口12bから出る。出口1
2bから出る気化した冷媒は、再び圧縮機20内に送り
込まれる。このようなサイクルが繰返されることによ
り、冷却動作が行なわれる。
【0014】
【発明が解決しようとする課題】従来の蒸発器は、以上
のように構成されていたので、次のような問題点があっ
た。
【0015】すなわち、蒸発用管路12の、乾き度xの
高い領域(高クォリティ領域という)では、冷媒の液滴
が、冷媒の気相中に多数分散して存在していた。これら
の冷媒の液滴は、空気との熱交換効率が悪い。そのた
め、熱交換率が十分に高められないという第1の問題点
があった。
【0016】また、冷媒の液の圧縮機への液戻り(液バ
ックともいう)が激しいと、シリンダに入った液がピス
トンに押されてシリンダトップで異常な液圧が生じる。
すなわち、液ハンマーが起こり、圧縮機は異常音を発す
る。これが激しければ圧縮機が破壊したり、吸込弁や吐
き出し弁を損傷させたりすることがあるという第2の問
題点があった。
【0017】それゆえに、この発明の目的は、上記第1
の問題点を解決するため、熱交換率を高め、機器の小型
化および効率化が図られるように改良された蒸発器を提
供することにある。
【0018】この発明の他の目的は、上記第2の問題点
を解決するため、液バックを防止することができるよう
に改良された蒸発器を提供することにある。
【0019】
【課題を解決するための手段】この発明に従う蒸発器
は、冷媒を、蒸発→圧縮→凝縮→減圧→蒸発と連続的に
状態変化させ、循環させて冷凍の作業を行なわせる冷凍
サイクルにおいて使用するものである。当該蒸発器は、
減圧器と圧縮機との間に設けられた、冷媒を蒸発させる
蒸発用管路を備える。上記蒸発用管路と上記圧縮機とを
接続管路が結んでいる。上記蒸発用管路の終端部分また
は上記接続管路に、該管路内を流れる冷媒を回収する冷
媒回収手段が設けられている。上記冷媒回収手段は、そ
の一端が、上記蒸発用管路の終端部分または上記接続管
路の管壁を貫通し、該管路内に入り込み、該管路の内壁
面と間隙を介して、冷媒の流れと逆の方向に延びる冷媒
回収管路を含む。また、上記冷媒回収手段は、その一端
が上記蒸発用管路に接続され、回収された冷媒を上記蒸
発用管路内に戻すための再循環用管路を含む。
【0020】本願発明によれば、冷媒回収管路と再循環
用管路とを含む冷媒回収手段を備えているので、高クォ
リティ域に存在する、熱交換効率の悪い冷媒の液滴を、
再び蒸発用管路に送り込むことができる。また、蒸発し
きれない、液バックの原因となる液が、冷媒回収手段に
よって回収される。
【0021】
【発明の実施の形態】実施の形態1 図1は、実施の形態1に係る蒸発器の概念図であり、図
2はその斜視図である。
【0022】これらの図を参照して、実施の形態1に係
る蒸発器は、減圧器と圧縮機との間に設けられた冷媒を
蒸発させる蒸発用管路12を備える。蒸発用管路12と
圧縮機とを流路16が結んでいる。なお、図1は、蒸発
用管路の蒸発器最終伝熱管12eの部分の近傍を抜出し
て描いたものである。また、図中、参照符号50で示す
ものは、冷媒の液滴を表わしている。
【0023】蒸発用管路12の終端部分である蒸発器最
終伝熱管12eに、蒸発器最終伝熱管12e内を流れる
冷媒の液滴50を回収する液滴回収手段15が設けられ
ている。液滴回収手段15は、その一端が、蒸発器最終
伝熱管12eの管壁を貫通し、該管路内に入り込み、該
管路12eの内壁面と間隙を介して、冷媒の流れと逆の
方向に延びる液滴回収管路である第1の回収管路13を
含む。液滴回収手段15は、回収された冷媒の気体部分
のみを流路16に戻すための第2の回収管路14を備え
る。液滴回収手段15で回収された液滴は、再循環用管
路17を用いて、管路内に設けられたポンプにより、蒸
発用管路12内に戻される。再循環用管路17の一端
は、蒸発用管路12の、熱伝達率の最も高い部分に接続
されるのが好ましい。
【0024】図3は、蒸発用管路の入口から出口までを
6つの管路に区分し、入口側から順に1〜6の番号を付
して示したものであり、図中、管路1の部分は、乾き度
(クォリティ)xが低い部分であり、管路6は、乾き度
xの最も高い、すなわち高クォリティ領域(ドライアウ
ト支配域ともいう)である。管路1から管路5にかけ
て、熱伝達率は上昇しているが、これは、冷媒の流れの
速度が高くなっているためである。管路6においては、
冷媒の速度は最も高くなっているが、管路の内壁には冷
媒の液膜が全く存在しなくなっており、内壁の大部分は
冷媒の蒸気に覆われているため、熱伝達率が急激に低下
しているのである。
【0025】再循環用管路17の一端は、蒸発用管路1
2の、管路5に相当する熱伝達率の最も高い部分に接続
されるのが好ましい。なぜなら、熱伝達の最も高い部分
に冷媒の液滴を戻すと、蒸発管路の壁表面で、この液滴
と空気との熱交換を最も効率よく起こさせることができ
るからである。
【0026】なお、蒸発器最終管路に蒸発しきれない液
が残っている場合でも、冷媒回収管路13を介して蒸発
用管路12に戻すことができるので、液の圧縮機への液
戻り(液バック)を一時的に防止することができる。
【0027】また、実施の形態1によれば、冷媒回収管
路である第1の回収管路13の一端が、管路12eの内
壁面と間隙を介して管路内に延びているので、間隙部分
を、冷凍機油が通り、コンプレッサーへ戻される。
【0028】なお、第1の回収管路13の、蒸発器最終
伝熱管12e内に入り込んだ先端部分の外径はたとえば
3mmであり、蒸発器最終伝熱管の内径はたとえば7m
mである。また、蒸発用管路12の全長は、たとえば1
0mである。
【0029】なお、上記実施例では、第1の回収管路の
一端が、蒸発用管路の終端部分の管壁を貫通し、該管路
内に入り込む場合を例示したが、本発明にこれに限られ
るものでない。すなわち、第1の回収管路の一端を、流
路16の管壁を貫通し、該管路内に入り込み、該管路の
内壁面と間隙を介して、冷媒の流れと逆の方向に延びる
ように構成しても、上記実施の形態と同様の効果が得ら
れる。
【0030】実施の形態2 図4は、実施の形態2に係る蒸発器の概念図である。実
施の形態1では、冷媒回収手段は、冷媒の蒸気と冷媒中
に含まれる液滴を分離し、液滴のみを回収するものであ
ったが、実施の形態2では、冷媒回収手段は、冷媒の液
滴と蒸気とを分離することなく、冷媒を回収する。図4
を参照して、冷媒回収管路131の一端が、蒸発器最終
伝熱管12eの管壁を貫通し、該管路内に入り込み、該
管路12eの内壁面と間隙を介して、冷媒の流れと逆の
方向に延びている。冷媒回収管路の他端は、蒸発用管路
12に接続されている。冷媒回収管路131の他端は、
蒸発器の入口側の熱伝達率の低い部分に接続されるのが
好ましい。
【0031】実施の形態2によっても、高クォリティ域
において、冷媒の気相中に存在する液滴を、再び、空気
との熱交換に寄与させることができる。また、液バック
を一時的に防止することもできる。
【0032】
【発明の効果】以上説明したとおり、この発明に従う蒸
発器によれば、その一端が、蒸発用管路の終端部分また
は接続管路の管壁を貫通し、該管路内に入り込み、該管
路内の壁面と間隙を介して、冷媒の流れと逆の方向に延
びる冷媒回収管路と、その一端が蒸発用管路に接続さ
れ、回収された冷媒を蒸発用管路内に戻すための再循環
用管路とを含む冷媒回収手段を備えているので、高クォ
リティ域において冷媒の気相中に存在する冷媒の液滴を
回収し、これを熱交換用として、効率よく再循環させる
ことができる。
【0033】また、冷媒量が過多で、蒸発しきれない液
が残っている場合でも、冷媒回収管路を介して蒸発用管
路に戻すことができるので、液の圧縮機への液戻り(液
バック)を一時的に防止することができる。
【0034】さらに、冷媒回収管路の一端は、蒸発用管
路の終端部または接続管路の内壁面と間隙を介して、延
びているので、間隙部分で、管壁面を流れる冷凍機油を
通過させ、圧縮機に戻すことができるという効果を奏す
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】実施の形態1に係る蒸発器の概念図である。
【図2】実施の形態1に係る蒸発器の構造の概略を模式
的に示す斜視図である。
【図3】蒸発器の伝熱管番号と熱伝達率の関係を示す図
である。
【図4】実施の形態2に係る蒸発器の概念図である。
【図5】従来の冷凍回路を示す図である。
【図6】冷凍サイクルを示す図である。
【図7】p−h線図上の冷媒の状態変化と、冷凍装置の
冷媒の変化を対応させて描いた図である。
【図8】従来の蒸発器の構造を模式的に示す斜視図であ
る。
【符号の説明】
10 蒸発器 12 蒸発用管路 12e 蒸発器最終伝熱管 13 第1の回収管路 14 第2の回収管路 15 液滴回収手段 17 再循環用管路
【手続補正書】
【提出日】平成9年10月22日
【手続補正1】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図6
【補正方法】変更
【補正内容】
【図6】
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 上田 雅文 大阪府守口市京阪本通2丁目5番5号 三 洋電機株式会社内

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 冷媒を、蒸発→圧縮→凝縮→減圧→蒸発
    と連続的に状態変化させ、循環させて冷凍の作業を行な
    わせる冷凍サイクルにおいて使用する蒸発器であって、 減圧器と圧縮機との間に設けられ、冷媒を蒸発させる蒸
    発用管路と、 前記蒸発用管路と圧縮機とを結ぶ接続管路と、 前記蒸発用管路の終端部分または前記接続管路に設けら
    れ、該管路内を流れる冷媒を回収する冷媒回収手段と、
    を備え、 前記冷媒回収手段は、 一端が前記蒸発用管路の終端部分または前記接続管路の
    管壁を貫通し、該管路内に入り込み、該管路の内壁面と
    間隙を介して、冷媒の流れと逆の方向に延びる冷媒回収
    管路と、 一端が前記蒸発用管路に接続され、回収された冷媒を前
    記蒸発用管路内に戻すための再循環用管路と、を含む、
    蒸発器。
  2. 【請求項2】 前記冷媒回収手段は、前記冷媒中に含ま
    れる液滴のみを回収する手段を含む、請求項1に記載の
    蒸発器。
  3. 【請求項3】 前記再循環用管路の前記一端は、前記蒸
    発用管路の、熱伝達率の最も高い部分に接続されてい
    る、請求項1に記載の蒸発器。
  4. 【請求項4】 前記冷媒回収手段は、冷媒の液滴と蒸気
    を分離することなく冷媒を回収する、請求項1に記載の
    蒸発器。
JP20471497A 1997-07-30 1997-07-30 蒸発器 Withdrawn JPH1151510A (ja)

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JP20471497A JPH1151510A (ja) 1997-07-30 1997-07-30 蒸発器

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JP20471497A JPH1151510A (ja) 1997-07-30 1997-07-30 蒸発器

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JP20471497A Withdrawn JPH1151510A (ja) 1997-07-30 1997-07-30 蒸発器

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JP (1) JPH1151510A (ja)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2004099686A1 (en) * 2003-05-09 2004-11-18 Showa Denko K.K. Evaporator refrigeration system vehicle equipped with said system and method of evaporating refrigerant

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2004099686A1 (en) * 2003-05-09 2004-11-18 Showa Denko K.K. Evaporator refrigeration system vehicle equipped with said system and method of evaporating refrigerant

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A300 Withdrawal of application because of no request for examination

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Effective date: 20041005