JPS644052Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 この考案は、凝縮器として使用する熱交換器に
関し、特にその熱特性向上を期するようにしたも
のである。

従来、この種の凝縮器に組み込んだ冷凍装置と
して第１図に示す例があつた。この第１図におい
て１は圧縮機、２は凝縮器で空気対冷媒用の凝縮
器の例を図示している。

この凝縮器２は伝熱管３とフイン４、気液分離
器５とから構成されており、伝熱管３は気液分離
器５により前段伝熱管３１と後段伝熱管３２に分
割されている。

第２図は、この凝縮器内での冷媒の液６とガス
７の流れの様子を示した図であり、第３図には気
液分離器５の構造の一例を示している。気液分離
器５は気液２相管接続口８、ガス管接続口９、液
管接続口１０の３個所の接続口をもつており、各
接続口には前段伝熱管３１の出口側の気液２相管
１１、後段伝熱管３２の入口側のガス管１２、凝
縮器２の出口に行く液管１３が接続されている。

なお液管１３の途中には毛細管１４からなる抵
抗があり、液管１３と後段伝熱管３２出口の圧力
が等しくなるように調整している。また、第１図
において１５は減圧装置、１６は蒸発器である。

次に第１図の冷凍装置の動作について説明す
る。圧縮機１などで圧縮され高温高圧となつた冷
媒ガス７は凝縮器２の前段伝熱管３１に入り、こ
こで伝熱管３、フイン４などを介して空気と熱交
換する。

この結果、冷媒ガスは冷却され凝縮液化する
が、凝縮した液冷媒６は管壁を流れるため、伝熱
管３の出口に行くに従つて、管壁部液冷媒６の厚
みは厚くなり、凝縮熱伝達の特性は悪くなつてい
く。

このように熱特性が低下してきた気液状態の冷
媒は、前段伝熱管３１の出口に至ると、ここから
気液２相管１１を通つて気液分離器５に入る。

ここで第３図に示すごとく気液は分離され管中
央部を流れるガス７はガス管１２に行き、管壁部
を流れる液６は液管１３に行くが、完全に分離は
されず、ガス管１２中には液冷媒６を含み、逆に
液管１３中にもガス冷媒７を含む。

ガス管１２中の冷媒は、後段伝熱管３２に行く
が、ここでは管壁の液冷媒厚みが前段伝熱管３１
の出口近くの状態に比べて薄くなるため、凝縮時
の熱特性が向上し、再び凝縮熱伝達率の良い状態
で空気との熱交換が行なわれ凝縮し、液となつて
後段伝熱管３２出口に至る。

一方液管１３を流れる冷媒は、毛細管１４を通
り流量調整、圧力調整されて後段伝熱管３２出口
の冷媒と合流し、減圧装置１５、蒸発器１６を経
て圧縮機１に行く。

従来の気液分離器を備えた凝縮器を有する冷凍
装置は以上のように構成されているので、気液分
離器で完全には分離されなかつたガス冷媒が液管
側に混入し、これが凝縮せずガスのまま凝縮器を
出ていつてしまう欠点があつた。

この考案は、上記従来のものの欠点を除去する
ためになされたもので、気液分離器からの液管を
凝縮器出口近くの伝熱管と接続させることによ
り、冷媒を完全に凝縮させることのできる熱交換
器を提供することを目的とする。

以下、この考案の熱交換器の実施例を図につい
て説明する。第４図はその一実施例における凝縮
器の構成を示すもので、この第４図において２〜
５，１１〜１４は上記従来装置と同じものである
が、凝縮器２の伝熱管は、前段伝熱管３１、後段
伝熱管３２、出口部伝熱管１７に別れており、気
液分離器５からの液管１３を流れる冷媒は毛細管
１４を出たあと、出口部伝熱管１７に行き、ここ
で後段伝熱管３２からの冷媒と合流する構成とな
つている。

上記のような構成となつている凝縮器では、凝
縮器２に入つたガス冷媒は、まず前段伝熱管３１
で伝熱管３、フイン４などを介して空気と熱交換
する。

この結果、ガス冷媒は冷却され、凝縮液化する
が、凝縮した液冷媒６は管壁を流れるため伝熱管
３の出口側に行く程管壁の液冷媒６は厚くなり、
凝縮熱伝達の特性は悪くなつていく。

このように熱特性が低下してきた気液状態の冷
媒は、前段伝熱管３１の出口から気液２相管１１
を通つて気液分離器５に入る。

ここでは、第３図でみたように気液は分離さ
れ、管中央部を流れるガス７はガス管１２に、管
壁部を流れる液６は液管１３に行くが、気液は完
全には分離されなくガス管１２中には若干の液冷
媒６を含みまた、液管１３の冷媒中には若干のガ
ス冷媒７を含む。

このあと、ガス管１２中の冷媒は、後段伝熱管
３２に行くが、ここでは液冷媒６は少なく管壁面
での液冷媒厚みは、上記の前段伝熱管３１の出口
近くでの液冷媒厚みより薄くなつており、凝縮時
の熱特性は向上し、再び凝縮熱伝達率の良い状態
で空気との熱交換が行なわれ１部ガス部分を含む
ものの大部分は凝縮し後段伝熱管３２の出口に至
る。

この後段伝熱管３２の出口で、気液分離器５の
液管１３を流れてくる、これも一部ガスを含んだ
冷媒と合流し、出口部伝熱管１７に行く。

ここでは、前述の両方からの冷媒が合流するた
め流量が増大し、強制対流熱伝達率の大きい状態
となり、伝熱管３、フイン４を介して空気と熱交
換が行なわれ、一部未凝縮であつたガスも凝縮さ
れ、凝縮器２を出ていく。

なお、上記実施例では、凝縮管３の途中１個所
に気液分離器５を取り付けた例で説明したが、１
個所に限ることなく、第５図に示すごとく２個所
あるいはそれ以上の個所に気液分離器５１，５２
を設け、凝縮器２を数段に分けた（第５図では３
段に分けている。）各段の出口側に気液分離器５
１，５２を接続し、各段の気液分離器５１，５２
からのガス管１２１，１２２は次段の伝熱管３
２，３３に接続するとともに、液管１３１，１３
２は各毛細管１４１，１４２を介して凝縮器出口
伝熱管１７に接続してもよい。

なお、数段に分けた凝縮器２に最終段は上記気
液分離器５１，５２からの液管１３１，１３２と
合流して出口伝熱管に行く。

凝縮器２は空気対冷媒の例を述べたが、これに
限らず、水対冷媒の例でもよく、毛細管１４，１
４１，１４２などは、その抵抗が小さくてよいと
きは配管１３，１３１，１３２などで代用させて
もよい。

凝縮器出口側伝熱管１７は、前段および後段の
伝熱管３１，３２とフインを共有するごとく一体
化して構成されているが、必ずしも一体化する必
要は無く、別々にし、例えば、前段、後段伝熱管
３１，３２は第４図のごとく空気対冷媒用とし、
出口伝熱管１７部分は水対冷媒用としてもよい。

以上のように、この考案の熱交換器によれば、
凝縮器途中に気液分離器を設け、この気液分離器
からの液管を凝縮器を構成する熱交換器後段側の
出口部伝熱管と接続させたので、気液分離器の液
管に流れる冷媒液に混入した冷媒ガスを前記出口
部伝熱管で凝縮させることができ、また気液分離
器のガス管からの冷媒ガスを熱交換器後段で凝
縮、液化した冷媒液が出口部伝熱管に流れること
により、伝熱特性がよくなり、未凝縮ガスも完全
に凝縮させることができ、かつ熱特性も向上する
という効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の凝縮器を備えた冷凍装置の構成
を示す図、第２図は冷凍装置における凝縮器内で
の冷媒の状態を示す図、第３図は第１図の冷凍装
置における気液分離器の一例を示す図、第４図は
この考案の熱交換器の一実施例における凝縮器を
示す図、第５図はこの考案の熱交換器の他の実施
例の要部の構成を示す図である。 ２……凝縮器、３……伝熱管、３１……前段、
３２……後段の伝熱管、５，５１，５２……気液
分離器、８……気液２相管接続口、９……ガス管
接続口、１０……液管接続口、１１……気液２相
管、１２……ガス管、１３……液管、１４，１４
１，１４２……毛細管、１７……凝縮器出口部伝
熱管、なお、図中同一符号は同一又は相当部分を
示す。

Claims (1)

1. 【実用新案登録請求の範囲】 (1) 圧縮機から吐出される高温、高圧の冷媒を凝
   縮器で熱交換した後減圧装置で減圧して蒸発器
   を経て上記圧縮機に戻す冷凍サイクルにおい
   て、前記凝縮器を構成する熱交換器の途中に気
   液分離器を設け、気液分離器の気液２相管接続
   口に熱交換器前段側出口を接続し、気液分離器
   のガス管接続口に熱交換器後段側入口を接続
   し、前記気液分離器の液管を熱交換器後段側の
   出口部伝熱管入口に抵抗を介して接続したこと
   を特徴とする熱交換器。 (2) 熱交換器は途中複数個所ごとに気液分離器を
   設け、各気液分離器の液管を各抵抗を介して熱
   交換器後段側の出口部伝熱管入口に接続した実
   用新案登録請求の範囲第１項記載の熱交換器。