(57)【要約】  【課題】熱交換器の複数の冷却コイルに対して冷媒が意図しない割合で流体が分流するのを防止し、熱交換ムラをなくし、空調制御を簡略することができるようにした冷媒液強制循環式冷凍システムを提供する。  【解決手段】冷媒圧縮機１１と、凝縮器１２と、膨張弁１４と、低圧受液器１５と、複数の冷却コイル１６ａを持つ熱交換器１６と、熱交換器１６に冷媒液を供給する冷媒液ポンプ１９とを含む冷凍サイクルにより、冷凍若しくはヒートポンプサイクルを形成した冷媒液強制循環式冷凍システムにおいて、一端側に冷媒液ポンプ１９側の冷媒管１７ａと接続された１つの冷媒流入口を有するとともに、他端側にそれぞれ前記複数の冷却コイル１６ａと接続された複数個の冷媒流出口を有し、冷媒流入口から流入された冷媒液を各冷媒流出口に対して等圧に液分配するディストリビュータ１８を設けた。【選択図】図１
2012172918.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
冷媒圧縮機と、凝縮器と、膨張弁と、低圧受液器と、複数の冷却コイルを持つ熱交換器と、該熱交換器に冷媒液を供給する冷媒液ポンプとを含む冷凍サイクルにより、冷凍若しくはヒートポンプサイクルを形成した冷媒液強制循環式冷凍システムにおいて、
一端側に前記冷媒液ポンプ側の冷媒管と接続された１つの冷媒流入口を有するとともに、他端側にそれぞれ前記複数の冷却コイルと接続された複数個の冷媒流出口を有し、前記冷媒流入口から流入された冷媒液を前記各冷媒流出口に対して均等に液分配するディストリビュータを設けてなることを特徴とする冷媒液強制循環式冷凍システム。
【請求項２】
上記冷却コイルと上記冷媒流出口との間を、キャピラリーチューブを介して接続してなることを特徴とする請求項１記載の冷媒液強制循環式冷凍システム。
【請求項３】
上記熱交換器の前記各冷却コイルの冷媒流出口を、上記低圧受液器へ通じるヘッダーに接続してなることを特徴とする請求項１または２記載の冷媒液強制循環式冷凍システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は冷媒液強制循環式冷凍システムに関するものであり、特に複数の冷却コイルに冷媒を均等に分流できるようにした冷媒液強制循環式冷凍システムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般に、冷媒液強制循環式冷凍システムの熱交換器は、互いに平行に配置された複数の冷却コイルと、該各冷却コイルに接する多数の伝熱用フィンと、各冷却コイルの一端に接続されたヘッダータイプの分流器とを備え、冷媒液ポンプから分流器に流入した冷媒液を各冷却コイルに分流し、各冷却コイル内を流通する冷媒液と外部の空気との熱交換を、伝熱用フィンを介して行うようにしたものが知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
そのヘッダータイプの分流器は、銅管またはアルミニューム管等の中空状部材からなり、その側面に前記各冷却コイル及び冷媒液ポンプ側の冷媒管を接続している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００１−１３３０７８号。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、中空状部材からなるヘッダータイプの分流器は、冷媒液ポンプから分流器に流入するときに流体の偏流が起こり、この偏流による影響等で、複数の冷媒流出口での圧力が意図しない割合で分流する場合があり、複数の冷却コイルに対して冷媒を均等あるいは意図した割合に分流することができない。そして、冷媒が不均等になることにより熱交換にムラが生じて空調制御が難しいという問題点があった。また、配管の施工方法によってはガスロックが発生して冷凍能力が十分に発揮できない問題点や、冷凍機油が冷却コイル内に溜まり込んで冷凍能力が十分に発揮できない問題点等があった。
【０００６】
そこで、熱交換器の複数の冷却コイルに対して冷媒が意図しない割合で流体が分流するのを防止し、熱交換ムラをなくし、空調制御を簡略することができるようにした冷媒液強制循環式冷凍システムを提供するために解決すべき技術的課題が生じてくるのであり、本発明はこの課題を解決することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は上記目的を達成するために提案されたものであり、請求項１記載の発明は、冷媒圧縮機と、凝縮器と、膨張弁と、低圧受液器と、複数の冷却コイルを持つ熱交換器と、該熱交換器に冷媒液を供給する冷媒液ポンプとを含む冷凍サイクルにより、冷凍若しくはヒートポンプサイクルを形成した冷媒液強制循環式冷凍システムにおいて、一端側に前記冷媒液ポンプ側の冷媒管と接続された１つの冷媒流入口を有するとともに、他端側にそれぞれ前記複数の冷却コイルと接続された複数個の冷媒流出口を有し、前記冷媒流入口から流入された冷媒液を前記各冷媒流出口に対して均等圧に液分配するディストリビュータを設けてなる冷媒液強制循環式冷凍システムを提供する。
【０００８】
この構成によれば、熱交換器と冷媒液ポンプの間に設けられたディストリビュータが、冷媒液ポンプ側の冷媒管から流入された冷媒液を均等となるように制御して冷却コイル側に分配するので、意図しない割合で流体が各冷却コイル側に分流することを防止することができる。
【０００９】
請求項２記載の発明は、請求項１記載の構成において、上記冷却コイルと上記冷媒流出口との間を、キャピラリーチューブを介して接続してなる冷媒液強制循環式冷凍システムを提供する。
【００１０】
この構成によれば、ディストリビュータの冷媒流出口から流出される冷媒を、キャピラリーチューブを通して各冷却コイル側に供給するので、キャタピラーチューブでさらに偏流の影響を打ち消すことができる。
【００１１】
請求項３記載の発明は、請求項１または２記載の構成において、上記熱交換器の前記各冷却コイルの冷媒流出口を、受液器へ通じるヘッダーに接続してなる冷媒液強制循環式冷凍システムを提供することにある。
【００１２】
この構成によれば、各冷却コイルの冷媒流出口を通って来た冷媒を受液器へヘッダーを通してスムーズに戻すことができる。
【発明の効果】
【００１３】
請求項１記載の発明は、熱交換器と冷媒液ポンプの間に設けられたディストリビュータにより、冷媒が各冷却コイル側へ意図しない割合で分流することを防止することができる。これにより、熱交換のムラが無くなり、空気出口温度における温度ムラが解消されるとともに、ガスロックの発生や冷凍機油の溜まりを無くし、冷凍能力を改善することができる。
【００１４】
請求項２記載の発明は、ディストリビュータの冷媒流出口から流出される冷媒を、キャピラリーチューブを通して各冷却コイル側に供給し、このキャタピラーチューブでさらに冷媒の圧力を均一にすることができるので、請求項１記載の効果に加えて冷媒が意図しない割合で分流するのをさらに防止することができる。
【００１５】
請求項３記載の発明は、各冷却コイルの冷媒流出口を通った冷媒をヘッダーを通して受液器へスムーズに戻すことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明を適用した冷媒液強制循環式冷凍システムの実施例を示す概略構成図。
【図２】同上システムの冷却コイルの上面図。
【図３】同上システムの冷却コイルの側面図。
【図４】同上冷媒液強制循環式冷凍システムにおけるディストリビュータの側面図。
【図５】図４のＡ−Ａ断面図。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
本発明は熱交換器の複数の冷却コイルに対して冷媒が意図しない割合で流体が分流するのを防止し、熱交換ムラをなくし、空調制御を簡略することができるようにするという目的を達成するために、冷媒圧縮機と、凝縮器と、膨張弁と、低圧受液器と、複数の冷却コイルを持つ熱交換器と、該熱交換器に冷媒液を供給する冷媒液ポンプとを含む冷凍サイクルにより、冷凍若しくはヒートポンプサイクルを形成した冷媒液強制循環式冷凍システムにおいて、一端側に前記冷媒液ポンプ側の冷媒管と接続された１つの冷媒流入口を有するとともに、他端側にそれぞれ前記複数の冷却コイルと接続された複数個の冷媒流出口を有し、前記冷媒流入口から流入された冷媒液を前記各冷媒流出口に対して均等に液分配するディストリビュータを設けたことにより実現した。
【００１８】
以下、本発明の実施形態による冷媒液強制循環式冷凍システムの好適な実施例を、自動車の環境試験を屋内で行うための環境試験装置に適用した場合として、図面に基づいて詳細に説明する。
【実施例】
【００１９】
図１は本発明に係る冷媒液強制循環式冷凍システムを示す概略構成図である。同図において、該冷凍システム１０は、冷媒圧縮機１１、凝縮器１２、高圧受液器１３、膨張弁１４、低圧受液器１５及び蒸発器１６等により構成された循環冷媒回路を有している。
【００２０】
さらに詳述すると、前記蒸発器１６と前記低圧受液器１５を接続している冷媒配管１７ａには、該低圧受液器１５内の冷媒液を該蒸発器１６内の冷却コイル１６ａにディストリビュータ１８を介して供給する冷媒液ポンプ１９が設けられている。また、該蒸発器１６内の冷却コイル１６ａで熱交換された冷媒はヘッダー２５と冷媒配管１７ｂを通って前記低圧受液器１５内に戻される構造になっている。また、前記冷媒圧縮機１１は２台以上設けられている。
【００２１】
前記低圧受液器１５と前記冷媒圧縮機１１を接続している冷媒配管１７ｃには、調整弁２０が設けられており、前記高圧受液器１３と前記低圧受液器１５を接続している冷媒配管１７ｆには、止弁２１及び前記膨張弁１４が設けられている。また、前記低圧受液器１５と前記高圧受液器１３には、前記低圧受液器１５内と前記高圧受液器１３内の冷媒液の量をそれぞれ検出する液面センサ２２，２３が設けられている。
【００２２】
前記蒸発器１６は、図２及び図３に外観を示すように、それぞれ銅あるいはアルミニューム製の伝熱管と該伝熱管に接する多数の伝熱用フィン１６ｂで形成された複数個の独立した冷媒通路を形成する前記冷却コイル１６ａ，１６ａ…が上下に並んで設けられている。より具体的には、本実施例での前記各冷却コイル１６ａ，１６ａ…は４本設けられている。また、該各冷却コイル１６ａ，１６ａ…は、互いに平行な直線部と曲線部を交互に有して概ね水平方向に蛇行する形状になっており、冷媒が空気と熱交換しながら流通する冷媒流通路を構成している。
【００２３】
前記ヘッダー２５は、両端が閉塞されたやや太い環状に形成されている。このヘッダー２５は、その軸方向が上下方向となる姿勢で、前記蒸発器１６の側方に配置されている。また、該ヘッダー２５の側面に形成された冷媒流入口部(図示せず)には前記各冷却コイル１６ａ，１６ａ…の冷媒流出口部(図示せず)が各々接続され、該ヘッダー２５の前記冷媒流出口部には前記低圧受液器１５に繋がる前記冷媒配管１７ｂが接続されている。
【００２４】
前記ディストリビュータ１８は、図４及び図５に示すように、一端側に１つの冷媒流入口１８ａを設け、他端側に複数個(本例では４個)の冷媒流出口１８ｂ，１８ｂ…を設けている。また、前記ディストリビュータ１８の内部には、前記冷媒流入口１８ａと対向する部位に、冷媒流出側から該冷媒流入口１８ａ内に向かって突出している円錐状の突起部１８ｃを設けて環状に形成された空間部２８が形成されている。そして、該空間部２８の冷媒流出側に略等間隔で前記冷媒流出口１８ｂ，１８ｂ…を設け、該冷媒流出口１８ｂ，１８ｂ…にそれぞれキャピラリーチューブ２７，２７…の一端を接続している。
【００２５】
該各キャピラリーチューブ２７，２７…は、それぞれ内径０．７〜２．５ｍｍ程度の銅製毛細管であり、その他端側はそれぞれ前記複数の冷却コイル１６ａ，１６ａ…の冷媒流入口と接続されている。
【００２６】
したがって、このように構成された前記ディストリビュータ１８では、前記冷媒流入口１８ａから前記空間部２７内に流入されて来た冷媒は、前記円錐状の突起部１８ｃに一度ぶつかり、該突起部１８ｃにより冷媒の偏流の影響が打ち消される。そして、この偏流の影響を打ち消すことにより、前記冷媒流出口１８ｂ，１８ｂ…から各々流出される冷媒を均一に分流させることができる。なお、前記空間部２７内の形状は、冷媒の偏流の影響を打ち消すことができるものであれば、前記円錐状の突起部１８ｃを設けた形状でなくてもよい。
【００２７】
また、前記ディストリビュータ１８の各冷媒流出口１８ｂ，１８ｂ…には、それぞれ前記冷却コイル１６ａ，１６ａ…を直接接続させずに、冷媒が前記キャピラリーチューブ２７を通して該冷却コイル２６側に供給されるようにしているので、前記ディストリビュータ１８の前記冷媒流出口１８ｂ，１８ｂ…から流出されて前記冷却コイル１６ａ，１６ａ…に流入する冷媒の分配を、該キャピラリーチューブ２７によっても安定化させることができる。
【００２８】
次に、このように構成された冷凍システム１０の全体の動作を、図１を用いて説明する。まず、前記高圧受液器１３より前記冷媒配管１７ｆに排出された冷媒液は、前記膨張弁１４により減圧気化させて上部より前記低圧受液器１５内に導入される。
【００２９】
また、前記低圧受液器１５内の気化冷媒は、前記調整弁２０を介して前記圧縮機１１内に吸入され、かつ、圧縮される。その圧縮ガスは、前記冷媒配管１７ｄを通って前記凝縮器１２に送られ、該凝縮器１２内で冷却水２４と熱交換が行われて凝縮液化し、ガス状態から液状態に変化をする。
【００３０】
前記凝縮器１２内で液化された冷媒液は、前記冷媒配管１７ｅを介して前記高圧受液器１３に上部から導入される。
【００３１】
一方、前記蒸発器１６は、前記冷媒液ポンプ１９が駆動されると、前記低圧受液器１５から前記冷媒配管１７ａを介して低圧の冷媒液が送られて来て、この冷媒液が前記ディストリビュータ１８及び前記キャピラリーチューブ２７，２７…を介して前記冷却コイル１６ａ，１６ａ…に均等に分配されて供給される。
【００３２】
そして、該冷媒液は、前記蒸発器１６内の冷却コイル１６ａを通過するときに蒸発され、その気化熱で前記蒸発器１６を通って被空調室内に流される空気を冷却する。また、該蒸発器１６内で液状態からガス状態に変化をして冷却に寄与した冷媒ガスは、前記ヘッダー２５から前記冷媒配管１７ｂを通って前記低圧受液器１５内に上部から導入される。
【００３３】
したがって、この実施例による冷凍システムでは、必要に応じて上記動作を繰り返すことにより、前記蒸発器１６と前記凝縮器１２とで被空調室内を所要の温度、例えば−５０℃〜５０℃の範囲の温度制御を１液冷媒で行うことができる。
【００３４】
したがって、この実施例による冷凍システムでは、前記冷媒液ポンプ１９により前記蒸発器１６に送られて来た冷媒は、前記ディストリビュータ１８と前記キャピラリーチューブ２７，２７…により均一に分流して各冷却コイル１６ａ，１６ａ…に供給することができるので、意図しない割合で分流するのを防止することができる。これにより、熱交換ムラをなくし、空調制御を簡略することができる。
【００３５】
なお、本発明は、本発明の精神を逸脱しない限り種々の改変を為すことができ、そして、本発明が該改変されたものに及ぶことは当然である。
【産業上の利用可能性】
【００３６】
以上説明したように、本発明は環境試験装置における被空調室の空気調和に限ることなく、広く一般の冷凍システムにも応用できる。
【符号の説明】
【００３７】
１０      冷凍システム
１１      冷媒圧縮機
１２      凝縮器
１３      高圧受液器
１４      膨張弁
１５      低圧受液器
１６      蒸発器
１６ａ    冷却コイル
１７ａ    冷媒配管
１７ｂ    冷媒管
１７ｃ    冷媒配管
１７ｅ    冷媒配管
１８      ディストリビュータ
１８ａ    冷媒流入口
１８ｂ    冷媒流出口
１８ｃ    突起部
１９      冷媒液ポンプ
２０      調整弁
２１      止弁
２２      液面センサ
２３      液面センサ
２４      冷却水
２５      ヘッダー
２６      冷却コイル
２７      キャピラリーチューブ
２８      空間部
【図１】
2012172918.tif 000003
【図２】
2012172918.tif 000004
【図３】
2012172918.tif 000005
【図４】
2012172918.tif 000006
【図５】
2012172918.tif 000007