(57)【要約】【課題】  径約４インチ（約１０ｃｍ）あるいはそれ以上の大径管を冷却する改良システムに対する要望を満たすパイプ冷凍システムを提供することである。【解決手段】  コンプレッサ１４、コンデンサ１６、及び１つ又は１つ以上のファン１８を含むコンデンサ／コンプレッサユニット１２を含むシステム１０が、１つ又は１つ以上のホース２２によりコンデンサ／コンプレッサユニットに夫々連結した１つ又は１つ以上のエバポレータカフ２０を含む。【選択図】  図１
2016038199.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
管冷凍装置で使用するエバポレータカフであって、
第１キャビティとリターンチャネルとを有するホースコネクタと、
前記ホースコネクタに装着したエバポレータ胴部にして、円筒の一部を形成し且つ管の外側表面と係合する構成を有する輪郭を有する内壁、前記内壁から離間された外壁、前記外壁を前記内壁に結合する第１及び第２の側壁、前記外壁を前記内壁に結合する第１及び第２の端部壁、を含み、前記内壁、外壁、第１及び第２の側壁、第１及び第２の端部壁の間にチャンバが形成され、前記エバポレータ胴部内にエバポレータ入口が形成され、前記エバポレータ入口が前記ホースコネクタの第１キャビティと流体連通され、前記エバポレータ胴部内にエバポレータ出口が形成され、前記エバポレータ出口が前記ホースコネクタのリターンチャネルと流体連通されるエバポレータ胴部と、
前記チャンバ内に位置付けられた複数のバッフルにして、冷媒がそこに沿って流動する、前記チャンバを貫く流路を創出する一連の導管を形成し、前記壁が前記エバポレータ入口から前記エバポレータ出口への蛇行流路を形成するように配置される複数のバッフルと、
を含むエバポレータカフ。
【請求項２】
前記複数のバッフルが、
前記内壁と外壁との間に形成され前記端部壁に装着された第１バッフルにして、第１導管に流入する冷媒が前記エバポレータ出口に直接送通されるのを阻止するようエバポレータ出口から離間する方向の第１導管を創出し、前記第１側壁方向に伸延し冷媒を第１導管から流出させる通路を提供する第１開口を形成する第１バッフルと、
前記第１側壁から内方に位置付けられ前記第１バッフルから伸延される第２バッフルにして、前記エバポレータの前方に沿って前記エバポレータ入口から前記エバポレータチャンバの反対側に伸延する第２導管を形成し、前記冷媒を前記第２導管から流出させる通路を提供する第２開口を形成する第２バッフルと、
前記第２端部壁から内方に位置付けられ前記第２バッフルから離間して且つ前記第２側壁方向に伸延され、かくして第３導管を形成する第３バッフルにして、前記冷媒を前記第３導管から流出させる通路を提供する第３開口を形成する第３バッフルと、
を含む請求項１に記載のエバポレータカフ。
【請求項３】
前記複数のバッフルが、
前記チャンバ内に位置付けられ前記第３バッフルから離間され、かくして第４導管を形成する第４バッフルにして、前記第２側壁から前記第２バッフル方向に伸延され、前記冷媒を前記第４導管から流出させる第４開口を形成する第４バッフルと、
前記チャンバ内に位置付けられ且つ前記第４バッフルから離間され、かくして第５導管を形成する第５バッフルにして、前記第２バッフルから前記第２側壁方向に伸延され、前記冷媒を前記第５導管から流出させる第５開口を形成する第５バッフルと、
を含む請求項２に記載のエバポレータカフ。
【請求項４】
前記第５バッフルが、前記冷媒を前記第５導管から前記エバポレータ出口方向に流出させる通路を提供する、前記第２バッフル位置又は第２バッフル付近の第６開口を形成する請求項３に記載のエバポレータカフ。
【請求項５】
前記第５バッフルが第１バッフルから離間され、かくして前記冷媒を前記第６開口から前記エバポレータ出口方向に流動させる第６導管を形成する請求項４に記載のエバポレータカフ。
【請求項６】
管冷凍装置であって、
請求項２に従う少なくとも１つのエバポレータカフと、
凝縮器／圧縮器ユニットと、
前記エバポレータカフ及び前記凝縮器／圧縮器ユニットに結合自在の少なくとも２つの流体導管にして、一方の流体導管が、前記凝縮器／圧縮器ユニットからの冷却された冷媒を前記エバポレータカフに分岐させる構成を有し、他方の流体導管が、加温された前記冷媒を凝縮器／圧縮器ユニットに分岐させる構成を有する管冷凍装置。
【請求項７】
流体導管が同軸配置される請求項６に記載の管冷凍装置。
【請求項８】
少なくとも２つのエバポレータカフを含み、各エバポレータカフが、冷却された冷媒をエバポレータカフに分岐させる構成を有する関連する流体導管を有し、装置が、冷却された冷媒を前記２つのエバポレータカフに分岐させる構成を有する２つの前記導管に結合された流れ配分器を更に含み、前記流れ配分器が、冷媒の単一流れを受ける凝縮器／圧縮器ユニットに結合され、且つ、前記冷媒の単一流れを多数の流れ部分に分離させて少なくとも１つの冷媒流れ部分を各導管の少なくとも１つに配向するデバイダを含む請求項６に記載の管冷凍装置。
【請求項９】
前記流れ配分器が、前記凝縮器／圧縮器ユニットからの出口に装着されたインテークセクションと内側チャンバとを含み、前記インテークセクションに取り付けた分岐セクションにして、前記インテークセクションのチャンバ内に位置付けた突出面を含む分岐セクションとを含み、前記突出面から前記分岐セクションを出口側に貫く少なくとも２つのチャネルが伸延され、前記突出面が、前記冷媒流れを分岐させる構成を有し、且つ、前記インテークセクションの内壁との組み合わせにおいて前記冷媒流れを前記チャネルに配向する請求項８に記載の管冷凍装置。
【請求項１０】
前記突出面が切頭円錐形状を有する請求項９に記載の管冷凍装置。
【請求項１１】
管冷凍装置内で凝縮器／圧縮器ユニットと共に使用するエバポレータカフであって、
可撓性ホースを介して前記凝縮器／圧縮器ユニットに結合するようになっているエバポレータ胴部にして、円筒の一部を形成する輪郭を有し且つ管の外側表面に係合する構成を有する内壁と、前記内壁から離間された外壁と、前記外壁を前記内壁に結合する第１及び第２の側壁と、前記外壁を前記内壁に結合する第１及び第２の端部壁とを含み、前記内壁と、外壁と、第１及び第２の側壁と、第１及び第２の端部壁との間にチャンバが形成され、前記エバポレータ胴部内にエバポレータ入口が形成され、前記エバポレータ入口が、前記冷媒流れを受ける凝縮器／圧縮器ユニットに結合する構成を有し、前記エバポレータ胴部内にエバポレータ出口が形成され、前記エバポレータ出口が、前記冷媒流れを前記凝縮器／圧縮器ユニットに配向するべく前記凝縮器／圧縮器ユニットに結合される構成を有するエバポレータ胴部と、
前記チャンバ内に位置付けられた複数のバッフルにして、冷媒がそこに沿って流動する、前記チャンバを貫く流路を創出し、前記壁が、前記エバポレータ入口から前記エバポレータ出口への蛇行流路を形成するように配置される複数のバッフルと、
を含み、
前記複数のバッフルが、
前記内壁と外壁との間に形成され前記端部壁に装着された第１バッフルにして、第１導管に流入する冷媒が前記エバポレータ出口に直接送通されるのを阻止するようエバポレータ出口から離間する方向の、前記エバポレータ入口からの第１導管を創出し、前記第１側壁方向に伸延し冷媒を第１導管から流出させる通路を提供する第１開口を形成する第１バッフルと、
前記第１側壁から内方に位置付けられ前記第１端部壁から伸延される第２バッフルにして、前記エバポレータの前方に沿って前記エバポレータ入口から前記エバポレータチャンバの反対側に伸延する第２導管を形成し、前記冷媒を前記第２導管から流出させる通路を提供する第２開口を形成する第２バッフルと、
前記第２端部壁から内方に位置付けられ前記第２バッフルから離間して且つ前記第２側壁方向に伸延され、かくして第３導管を形成する第３バッフルにして、前記冷媒を前記第３導管から流出させる通路を提供する第３開口を形成する第３バッフルと、
を含むエバポレータカフ。
【請求項１２】
前記複数のバッフルが、
前記チャンバ内に位置付けられ且つ前記第３バッフルから離間され、かくして第４導管を形成する第４バッフルにして、前記第２側壁から前記第２バッフル方向に伸延され、前記冷媒を前記第４導管から流出させる第４開口を形成する第４バッフルと、
前記チャンバ内に位置付けられ前記第４バッフルから離間され、かくして第５導管を形成する第５バッフルにして、前記第２バッフルから前記第２側壁方向に伸延され、前記冷媒を前記第５導管から流出させる第５開口を形成する第５バッフルと、
を含む請求項１１に記載のエバポレータカフ。
【請求項１３】
前記第５バッフルが、前記冷媒を前記第５導管から前記エバポレータ出口方向に流出させる通路を提供する、前記第２バッフル位置又は第２バッフル付近の第６開口を形成する請求項１２に記載のエバポレータカフ。
【請求項１４】
前記第５バッフルが第１バッフルから離間され、かくして前記冷媒を前記第６開口から前記エバポレータ出口方向に流動させる第６導管を形成する請求項１３に記載のエバポレータカフ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は一般に管の液体内容物を冷凍して管上での作業を可能とするシステムに関し、詳しくは、大径管内の液体を効率的に冷凍する設計を有する携帯型の管冷凍システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
管冷凍装置は管セクションの補修又は交換又は、既存の管設備の補修又はフィッティング追加のために使用される。それらのシステムは主に、流体を管設備内で排出させるのが不都合又は容易でない流体システムで主に使用される。管内の流体を冷凍させると氷栓が形成され、流体を管の関心セクション内に閉じ込めることができる。
【０００３】
米国特許番号第５，５４８，９６５号及び第６，５９８，４１２号では、種々の管径に嵌合するよう寸法付けされた蒸発器（以下、エバポレータ）ヘッド又はアダプタを備える冷却システムが使用される。エバポレータヘッドは、冷媒をエバポレータチャンバ内外を循環させる可撓性の同軸管により携帯型の凝縮器（以下、コンデンサ）／圧縮器（以下、コンプレッサ）に連結される。冷媒がエバポレータヘッドと接触する管部分を冷凍する。
【０００４】
上記特許文献ではエバポレータヘッドの、サイズの異なる標準的管を嵌合させるサイズの異なる開口が提供されるが、これらの文献に記載されるシステムでは、液体を冷凍させるに十分な除熱ができないことから、４インチ（約１０ｃｍ）またはそれ以上（即ち大径管）の管径を取り扱えない。
【０００５】
例えば、径４インチ（約１０ｃｍ）の管を氷栓が形成及び維持されるに十分に冷凍させるには管に−５５°Ｆ（約−４８．３℃）の温度を適用する必要があることが分かった。従来の携帯型コンデンサではそのような低温を一貫して発生させることができない。そのため、従来システムでは第１冷却システムでシステム流体を冷却し、第２冷却システムで第１冷却システムを冷却する従来からの２ステージ冷却システムを使用せざるを得ない。そのようなシステムは高コストであるため、従来システムでは一般に液体窒素、渦管式圧縮空気又はＣＯ2を使用する。しかしながらそれらのシステムは使用が難しく且つコスト高である。
かくして、径約４インチ（約１０ｃｍ）あるいはそれ以上の大径管を冷却する改良システムに対する要望がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】米国特許番号第５５４８９６５号明細書
【特許文献２】米国特許番号第６５９８４１２号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
径約４インチ（約１０ｃｍ）あるいはそれ以上の大径管を冷却する改良システムに対する要望を満たす管冷凍システムを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、大径管を冷凍する管冷凍装置で使用するエバポレータカフに関する。エバポレータカフは、第１キャビティ及びリターンチャネルを備えるホースコネクタを含む。エバポレータ胴部はホースコネクタに装着され、円筒の一部を形成し且つ管の外側表面に係合する構成を有する輪郭を有する内壁を含む。エバポレータ胴部は、前記内壁から離間する外側壁にして、第１及び第２の側壁を介して前記内壁に連結する外側壁と、その間部分にチャンバを形成する第１及び第２の端部壁とを含む。エバポレータ入口がエバポレータ胴部に形成され、ホースコネクタの第１キャビティと流体連通される。エバポレータ出口がエバポレータ胴部に形成され、ホースコネクタのリターンチャネルと流体連通される。前記チャンバ内には複数のバッフルが、冷媒がそこに沿って流動する流路をチャンバを貫いて創出させる一連の導管を形成するように配置される。バッフルは、エバポレータ入口からエバポレータ出口に掛けて蛇行する流路が形成されるように構成される。
【０００９】
１実施態様では複数のバッフルが、内壁と外側壁との間に形成した第１バッフルにして、端部壁に装着した第１バッフルを含み、前記第１バッフルが、前記エバポレータ入口からの第１導管にして、前記第１導管に入る冷媒が直接エバポレータ出口内に送られるのが阻止されるよう、前記エバポレータ出口から離間する方向を有する第１導管を形成する。第１バッフルは第１側壁方向に伸延して、冷媒を第１導管から流出させる通路を提供する第１開口を形成する。
【００１０】
第２バッフルが第１側壁から内方に位置付けられ得、第１バッフルから第２端部壁が伸延され得る。第２バッフルは、エバポレータ入口からエバポレータの前部に沿ってエバポレータチャンバの反対側に延びる第２導管を形成する。第２バッフルは、第２導管から冷媒を流出させ得る第２開口を有する。
第３バッフルが、第２端部壁から内側に位置付けられ且つ第２バッフルから離間し且つ第２側壁方向に伸延されて第３導管を形成する。第３バッフルは、第３導管から冷媒を流出させ得る第３開口を有する。
【００１１】
第４バッフルがチャンバ内に形成され得、第４導管を形成するよう第３バッフルから離間され得る。第４バッフルは第２側壁から第２バッフル方向に伸延する。第４バッフルは第４導管から冷媒を流出させ得る第４開口を含む。第５バッフルがチャンバ内に形成され得、第５導管を形成するよう第４バッフルから離間され得る。第５バッフルは第２バッフルから第２側壁方向に伸延され得る。第５バッフルは第５導管から冷媒を流出させ得る第５開口を含む。
【００１２】
第５バッフルは、第５導管から冷媒をエバポレータ出口方向に流出させる通路を提供する第６開口をも第２バッフル位置又はその付近に含み得る。
第５バッフルは、冷媒を第６開口からエバポレータ出口方向に流出させる第６導管を形成するよう第５バッフルから離間され得る。
上述したカフを組み込んだ管冷凍装置も開示される。
【発明の効果】
【００１３】
径約４インチ（約１０ｃｍ）あるいはそれ以上の大径管を冷却する改良システムに対する要望を満たす管冷凍システムが提供される。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の１実施態様に従う管冷凍システムの部分破除した側面図である。
【図２】図１のシステムで使用する部分円筒状のエバポレータの斜視図である。
【図３】図２のエバポレータの分解斜視図である。
【図４】図２のエバポレータヘッドの、内壁を除去して示す斜視図である。
【図５】図２のエバポレータの側面図である。
【図６】図５の線６−６に沿った断面図である。
【図７】図４に示すエバポレータの平面図である。
【図８】管冷凍装置で使用する流れ分配装置の斜視図である。
【図９】図８の流れ分配装置の側面図である。
【図９Ａ】図９の線９Ａ−９Ａに沿った流れ分配装置の断面図である。
【図１０】図８の流れ分配装置の分流セクションの側面図である。
【図１０Ａ】図１０の線１０Ａ−１０Ａに沿った流れ分配装置の分流セクションの断面図である。
【図１１】図８の流れ分配装置の取り入れセクションの側面図である。
【図１１Ａ】図１１の線１１Ａ−１１Ａに沿った流れ分配装置の取り入れセクションの断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
全体を通じて同じ参照番号は類似要素を示す図面を参照するに、大径管の冷凍に使用する管冷凍システム（以下、システム）１０の実施態様が示される。システム１０は、管の１セクション内の水Ｗを冷凍して氷栓を形成させるべく管Ｐ上に設置された状態で示される。本システムは、１実施態様では圧縮機（以下、コンプレッサ）１４、凝縮器（以下、コンデンサ）１６、及び１つ又は１つ以上のファン１８を含むコンデンサ／コンプレッサユニット１２を含む。コンデンサ／コンプレッサユニット１２は、コンデンサ１６の下流側に位置決めされたフィルタドライヤ（図示せず）をも含み得る。コンデンサ／コンプレッサユニット１２は携帯式ユニットであることが好ましい。システム１０は、１つ又は１つ以上のホース２２によりコンデンサ／コンプレッサユニットに夫々連結した１つ又は１つ以上のエバポレータカフ（以下、カフ）２０を含む。１実施態様ではホース２２は可撓性の同軸ホースである。カフは、管への装着時に実質的に管の全周囲を包囲するように構成した２つ又は２つ以上のカフであることが好ましい。カフは、管の周囲で相互に蝶着され又は別個に取り付け得る。同軸ホースは内側管２４及び外側管２６を含む。内側管２４は、この内側管を貫いて流れる冷媒の圧力を低下させる構成を有する毛管である。管の入口は、コンデンサ／コンプレッサユニット１２からの高圧の冷媒流れを受ける。内側管２４はその出口端位置で低圧且つ低温の液体冷媒の流れをカフ２０に配送する。外側管２６はカフ２０からの冷媒蒸気をコンデンサ／コンプレッサユニット１２に戻す。本実施態様で使用するコンプレッサは所望の低温を発生させる水平回転ベーン設計のものである。しかしながら、本システム上好適なコンプレッサを使用できる。同軸ホース２２に代えて別個の内側管２４及び外側管２６を使用できることは容易に明らかであろう。
【００１６】
カフ２０はホースコネクタ２８とエバポレータ胴部３０とを含む。ホースコネクタ２８はエバポレータ胴部３０の一方の側部に、この側部から突出して装着される。ホースコネクタ（以下、コネクタ）２８は溶接による等してエバポレータ胴部に固着させるのが好ましいが、ネジ等のその他の従来手段によりエバポレータ胴部に脱着自在に装着しても良い。同軸ホース２２はネジ、バヨネット結合、あるいはその他、本システムにおける固有の圧力及び温度を取り扱い得る結合部等の脱着自在型結合部を介してコネクタ２８に装着するのが好ましい。図３及び６を参照するに、１実施態様が示され、ホース２２が、コネクタ２８の一方側の開口の螺刻部と合致する螺刻端３２を含んでいる。螺刻端３２をコネクタ２８に螺着すると、コネクタ２８へのこの螺刻端３２装着位置からコネクタ２８を貫いて出口ポート３６に延在するコネクタ２８内のリターンチャネル３４への、外側管２６からの流路が提供される。
内側管２４はコネクタ２８に装着しないことが好ましい。そうではなく、内側管はコネクタ２８内のキャビティ３８を通し、コネクタ２８内に形成される入口ポート３７を通出させることが好ましい。所望であれば内側管２４をキャビティ内に結合する又はキャビティ内で終端させても良い。
【００１７】
エバポレータ胴部３０は内壁４０と、外壁４２と、第１及び第２の側壁４４、４６と、第１及び第２の端部壁４８、５０とを有する。内壁４０は、この内壁４０がエバポレータで使用する管の外側壁と一致又は実質的に合致させ得るような、半円筒状等の、円筒の一部を形成する形状を有することが好ましい。内壁４０の半径は、少なくとも４インチ（約１０ｃｍ）の直径を有する管用に有益であるよう、少なくとも２インチ（約５ｃｍ）である。冷凍したい管の直径がもっと大きい場合は内壁４０の半径を大きくし得ることは容易に明らかであろう。外壁４２の外側表面は構成上管とは直接接触しないため、この外側表面の形状は臨界的なものではない。しかしながら、外壁４２の曲率を内壁４０のそれと類似させることで循環及び冷却伝導をより効率化させ得る。
【００１８】
キャビティ又はチャンバ５２が、内壁４０、外壁４２、第１及び第２側壁４４、４６、及び第１及び第２端部壁４８、５０間に位置付けられる。図示されるように、内側管２４及び外側管２６はチャンバ５２と流体連通される。詳しくは、内側管２４は、コネクタ２８内のキャビティ３８を貫いて伸延し、コネクタ２８内の入口ポート３７を通出し、エバポレータ胴部内のエバポレータ入口３９を通してチャンバ５２に入ることが好ましい。それにより、内側管２４を通過する液体冷媒がチャンバ５２内に送通され得る。コネクタ２８の出口ポート３６もまた、チャンバ５２と、詳しくはエバポレータ出口４１と流体連通される。これにより、チャンバ５２からの流体はエバポレータ出口から流出して出口ポート３６に入り、コネクタ２８内のリターンチャネル３４を貫いて外側管２６内に戻り得る。チャンバ５２は、冷媒に含まれ得る油分がチャンバ内で有意に捕捉されるようになるのを最小化させるよう、冷媒流れがチャンバ内で容易に流動し得るように設計されることが好ましい。
【００１９】
内側管２４をチャンバ５２内に延長させることで低圧下の液体冷媒をエバポレータの内側管２４を通してチャンバ５２に流入させ得る。内側管は、低圧の液体冷媒を低圧下のチャンバ５２内に噴霧させる計量装置として作用する。これにより冷媒が蒸発する。するとチャンバ５２から熱が吸収され、エバポレータが、そこに結合した管（及び管内部の水）からの熱を伝導する。
【００２０】
チャンバ５２内の冷媒蒸気は外側管２６を通して吸引によりエバポレータから引き戻される。吸引された冷媒蒸気は出口４１及びポート３６を通り、リターンチャネル３４を経て外側管２６に入る。冷媒蒸気はコンプレッサ１４に流入し、そこで加圧される。高圧の冷媒蒸気はコンデンサ１６を通過し、そこで広い冷却用表面領域に露呈されて除熱され得る。コンデンサは冷媒を凝縮温度に冷却し、除熱された冷媒は高圧下に変化して液相に戻り、かくしてサイクルを完了する。熱はファン１８によりコンデンサから除去される。
【００２１】
図６を参照するに、エバポレータ３０は、高圧の液体冷媒がリターンチャネル３４内に直接戻るのを防止するための、チャンバ５２を貫く冷媒蒸気用流路を創出させる一連のバッフルを含む。詳しくは、内壁４０と外壁４２との間に、端部壁４８に装着した第１バッフル５４が形成される。第１バッフル５４は、第１導管５６に入る冷媒がエバポレータ出口４１から直接排出し得ないようにするための、エバポレータ入口３９からの、エバポレータ出口４１から離間する方向の第１導管５６を創出する。第１バッフル５４は、第１開口５５を形成するよう、第１側壁４４に向けて、好ましくは第１側壁４４の手前まで伸延する。第２バッフル５８が側壁４４から内方に形成され、第１バッフル５４から第２端部壁５０に向けて、好ましくは第２端部壁５０の直ぐ手前まで伸延される。これにより、エバポレータの前部に沿って伸延する第２導管６０にして、冷媒を、それが流入するエバポレータチャンバ５２の反対側に流すチャネルを形成する第２導管６０が形成される。冷媒流れを制御する切り欠き６１を設けた中間壁を組み込み得る。
【００２２】
第２バッフル５８と第２端部壁５０との間に第２開口６２が形成され、かくして冷媒ガス流れを通す通路が提供される。あるいは、第２バッフル５８を第２端部壁まで伸延させ得、第２開口６２は第２端部壁５０付近で第２バッフル５８に形成した切り欠き又は切抜部であり得る。
第３バッフル６４がチャンバ５２内に形成され、好ましくは第２端部壁５０と平行且つ第２端部壁から離間して伸延され、かくして冷媒をそこに沿って流す第３導管６６が形成される。第３バッフル６４は第２バッフル５８から第２側壁４６に向けて伸延される。第３バッフルは、第２側壁４６の手前で止める又は切り欠く、あるいはそうでなければ、冷媒がそこを通して流動する第３開口６８が形成されるよう切除される。
【００２３】
第４バッフル７０がチャンバ５２内に形成され、好ましくは第３バッフル６４と平行且つ第３バッフルから離間して伸延され、かくして、冷媒をそこに沿って流す第４導管７２が形成される。第４バッフル７０は第２バッフル５８に向けて第２側壁４６から伸延される。第４バッフル７０は、第２バッフル５８の手前で止める又は切り欠く、あるいはそうでなければ、冷媒がそこを通して流動する第４開口７４が形成されるよう切除される。
第５バッフル７６がチャンバ５２内に形成され、好ましくは第４バッフル７０と平行且つ第４バッフルから離間して伸延され、かくして、冷媒をそこに沿って流す第５導管７８が形成される。第５バッフル７６は第２側壁４６に向けて第２バッフル５８から伸延される。第５バッフル７６は、第２側壁４６の手前で止める又は切り欠く、あるいはそうでなければ、冷媒がそこを通して流動する第５開口８０が形成されるよう切除される。例示実施態様では、第２バッフル５８位置あるいはその付近で第５バッフルに第６開口８２が形成され、かくして、冷媒がそこを通して流動する更に他の開口が形成される。
【００２４】
第５バッフル７６は第１バッフル５４からも離間され、かくして冷媒がそこを通して流動する第６導管８４が形成される。先に記載したように、エバポレータ出口４１は外壁４２に形成され、コネクタの出口ポート３６と整列される。エバポレータ出口４１は第６導管と連通され、かくして、冷媒がそこを通してチャンバ５２から流出してコネクタ２８のリターンチャネル３４に流入し得る開口が提供される。
図示の如く、チャンバ５２内のバッフルは、冷媒をそこに沿って流動させる連続的な蛇行通路を形成する。蛇行通路は、エバポレータ全体を覆う、熱移行用の効率的システムを提供する。例示実施例では６つのバッフルを使用するが、冷媒がエバポレータを通して連続的に流動する限りにおいてもっと多い又は少ないバッフルを使用できる。
【００２５】
上述したように、内壁４０は半円筒状等の、円筒の一部を形成する形状を有することが好ましい。従って、完全な冷凍を提供するための、第２カフが円周方向の大半を覆うように管の反対側に配置される。２つのカフはストラップ又はボルトによる等して管に脱着自在に装着できる。
本願発明者は、最新の管冷凍装置の構成は、Ｒ−５０７(ハネウェル社が販売）またはＲ−４０４Ａ（デュポン社が販売）等の従来の冷媒を用いて、−７０°Ｆ（約−５６．７℃）あるいはそれ以下、即ち、例えば、直径４インチ（約１０ｃｍ）あるいはそれ以上の大径管内に氷栓を創出させるに要する−５５°Ｆ（約−４８．３℃）より相当低い冷媒温度を創出し得るものであると判断した。
【００２６】
先に記載したように、本発明は管の直径内に氷栓を創出させる２つのカフの使用を意図したものである。試験中、コンデンサ１２を出て２つの毛管２４に入る冷媒に関連する、乱流及び圧力ヘッドを含む流体流れ係数の結果として、冷媒供給量が非一様である事に起因する温度差が２つのカフ２０間に発現し得る。これは冷凍を非一様化し、かくして管内に完全な氷栓が形成されなくなり得ることから問題がある。
【００２７】
例えば、ある冷凍ユニットでは約−８０°Ｆ（約−６２．２℃）のエバポレータ設計温度を達成する必要がある。これは非常に低い温度であり達成は困難である。本発明は上述した革新的システムによりそうした温度を達成する設計のものである。しかしながらこの温度は、冷媒をカフに分岐させる際の温度損失により変動し得る。試験によれば、温度差は１０°Ｆ（即ち、一方のカフが−８０°Ｆ、他方が−７０°Ｆ）もの大きさになり得ることが示された。温度損失を最小化するため本発明は最小浸透を提供する銅製のインテーク毛管２４を含む。この変更によってもカフ温度は非一様化され得る。
【００２８】
図８〜１１を参照するに、この問題を解決するため、本発明は、冷媒流れを２つ（あるいはそれ以上）のインテーク毛管２４に分離させることでカフへの冷媒流れを制御する流れ配分器１００を含む。流れ配分器１００はインテーク毛管２４位置でコンデンサ１２（又は、フィルタドライヤが存在する場合はその下流側）から下流側に位置付けるのが好ましい。
流れ配分器１００は、流れ分岐セクション１０２とインテークセクション１０４とを含む２ピース型装置であることが好ましい。インテークセクション１０４（図１１及び１１Ａに示す）は、図９Ａに示すように、コンデンサ又はフィルタドライヤの出口に装着するように構成された第１端部１０８と、流れ分岐セクション１０２と合致するあるいは結合するよう設計された第２端部１１０とを備えるハウジング１０６を含む。ハウジング１０６内の、第１及び第２端部１０８、１１０間にはランド１１２が位置付けられる。
【００２９】
流れ分岐セクション１０２は図１０及び図１０Ａに示され、分岐端部１１６及び出口端部１１８を備えるハウジング１１４を含んでいる。少なくとも２つのチャネル１２０が分岐端部１１６から出口端部１１８に伸延される。チャネル１２０は直径が相互に実質的に同一であり、且つハウジング１１４内で対称配置されることが好ましい。チャネル１２０の直径が毛管２４のそれと類似することも好ましい。チャネル１２０は分岐端部からの冷媒をハウジング１１４に通し、出口端部１１８から排出させるように配向する導管を提供する。
【００３０】
分岐端部は、冷媒流れを２つ（あるいはそれ以上）流体流れに分離させる構成を有する突出面を含む。例示実施態様では分岐端は約２０°〜約６０°の間の角度Ａを形成する切頭円錐状又は円錐形状表面を有する。ある実施形態では角度Ａは５５°であるが、その他角度を使用できる。前記角度Ａを形成する表面は円錐形状である必要は無く、冷媒流れをチャネル分岐する、放物面、複合面等を含む任意の湾曲形状のものであり得る。そうではなく、分岐端部が、対向する傾斜面を有する楔形状のものであり得ることも意図される。チャネル１２０は分岐端部１１６の湾曲又は傾斜面に沿って位置決めされた開放端部を有する。分岐端部の形状は、チャネル１２０の入口位置での乱流低減を助成する設計を有する。
チャネル１２０の出口端部１１８は、毛管２４を受け又は毛管が装着され、チャネル１２０から毛管２４への冷媒の円滑流れを提供するように構成される。
【００３１】
分岐セクション１０２は分岐端部１１６の湾曲又は傾斜面に隣り合ってハウジング上に形成したフランジ１２２にして、図９Ａに示すようにインテークセクション１０４内のランド１１２上に座着する構成を有し、かくして、ハウジング１０６の内部で分岐端部１１６を位置決めするフランジ１２２を含むことが好ましい。分岐端部１１６の先端部と、ハウジング１０６の内壁１２４とが冷媒を個別の流れ部分に分離させ、それらの流れ部分はハウジング１０６と分岐端部１１６とによりチャネル１２０内に配向され、かくして乱流が最小化されることが明らかである。
流れの分離を更に容易化するべく、分岐端部１１６の先端部付近で内壁１２４に傾斜面１２６を加工し得る。例示実施態様では傾斜面は約４５°の角度の切頭円錐形状を有する。しかしながらその他の形状及び角度を使用できる。
【００３２】
流れ配分器１００によれば、冷媒流れを個別の流れ部分に正確に分離し且つ乱流を低下させる独特のメカニズムにして、カフに流入する冷媒流れ間の温度差が最小化されるメカニズムが提供される。試験の結果、流れ配分器１００を使用すると温度差は２°Ｆ（約１．１℃）未満において減少することが分かった。
以上、本発明を実施例を参照して説明したが、本発明の内で種々の変更をなし得ることを理解されたい。
【符号の説明】
【００３３】
１０  管冷凍システム
１２  凝縮器／圧縮器ユニット
１６  コンデンサ
１８  ファン
２０  カフ
２２  ホース／同軸ホース
２４  内側管／毛管／インテーク毛管
２６  外側管
２８  ホースコネクタ
３０  エバポレータ胴部
３２  螺刻端
３４  リターンチャネル
３６  出口ポート
３７  入口ポート
３８  キャビティ
３９  エバポレータ入口
４０  内壁
４１  エバポレータ出口
４２  外側壁
４４  第１側壁
４６  第２側壁
４８  端部壁
５０  第２端部壁
５２  エバポレータチャンバ
５４  第１バッフル
５５  第１開口
５６  第１導管
５８  第２バッフル
６０  第２導管
６２  第２開口
６４  第３バッフル
６６  第３導管
６８  第３開口
７０  第４バッフル
７２  第４導管
７４  第４開口
７６  第５バッフル
７８  第５導管
８０  第５開口
８２  第６開口
８４  第６導管
１００  流れ配分器
１０２  分岐セクション
１０４  インテークセクション
１０６  ハウジング
１０８  第１端部
１１０  第２端部
１１２  ランド
１１４  ハウジング
１１６  分岐端部
１１８  出口端部
１２０  チャネル
１２２  フランジ
１２４  内壁
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図９Ａ】
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【図１０】
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【図１０Ａ】
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【図１１】
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【図１１Ａ】
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【手続補正書】
【提出日】平成27年11月19日(2015.11.19)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
管冷凍装置で使用するエバポレータカフであって、
第１キャビティ（３８）とリターンチャネル（３４）とを有するホースコネクタ（２８）と、
前記ホースコネクタ（２８）に装着したエバポレータ胴部（３０）にして、円筒の一部を形成し且つ管（Ｐ）の外側表面と係合する構成を有する輪郭を有する内壁（４０）、前記内壁（４０）から離間された外壁（４２）、前記外壁（４２）を前記内壁（４０）に結合する第１及び第２の側壁（４４、４６）、前記外壁（４２）を前記内壁（４０）に結合する第１及び第２の端部壁（４８、５０）、前記内壁（４０）、外壁（４２）、第１及び第２の側壁（４４、４６）、第１及び第２の端部壁（４８、５０）の間に形成されたチャンバ（５２）、前記エバポレータ胴部（３０）内に形成されたエバポレータ入口（３７）にして、前記ホースコネクタ（２８）の第１キャビティ（３８）と流体連通されるエバポレータ入口、前記エバポレータ胴部（３０）内に形成されたエバポレータ出口（３６）にして、前記ホースコネクタ（２８）のリターンチャネル（３４）と流体連通されるエバポレータ出口を含むエバポレータ胴部（３０）と、
前記チャンバ（５２）内に位置付けられた複数のバッフル（５４、５８、６４、７０、７６）にして、冷媒がそこに沿って流動する、前記チャンバ（５２）を貫く流路を創出する一連の導管（５６、６０、６６、７２、７８、８４）を形成し、前記バッフル（５４、５８、６４、７０、７６）が、前記エバポレータ入口（３７）から前記エバポレータ出口（３６）への蛇行流路を形成するように配置される複数のバッフルと、
を含むエバポレータカフ。
【請求項２】
前記複数のバッフルが、
前記内壁（４０）と接触する流体のための流路を少なくとも部分的に形成する少なくとも第３及び第４バッフル（６４、７０）を含み、前記蛇行流路が、前記流体が前記第３バッフル（６４）の外側を第１方向に流動する第３導管（６６）と、前記流体が前記第３及び第４バッフル（６４、７０）の間を前記第１方向とは逆方向に流動する第４導管（７２）と、前記流体が前記第４バッフル（７０）の外側を前記第１方向に流動する第５導管（７８）とを含む請求項１に記載のエバポレータカフ。
【請求項３】
前記エバポレータ出口（３６）が、前記第１端部壁（４８）と、第２側壁（４６）とにより形成される角部に隣り合って形成され、前記エバポレータ入口（３７）が前記エバポレータ出口（３６）に隣り合う請求項１又は２に記載のエバポレータカフ。
【請求項４】
複数のバッフルが、エバポレータ入口（３７）から蛇行流路（６６、７２、７８、８４）内への、又は前記蛇行流路の一端部からエバポレータ出口（３６）への一連の導管の第１導管を部分的に形成する少なくとも第１バッフル（５４）を含む請求項１〜３の何れかに記載のエバポレータカフ。
【請求項５】
前記第１バッフル（５４）の端部が、前記エバポレータ入口（３７）を包囲し、且つ、前記エバポレータ入口（３７）からの一連の導管における第１導管（５６）にして、第１導管（５６）に入る冷媒がエバポレータ出口（３６）に直接通入するのを阻止するよう前記エバポレータ出口（３６）から離間する方向の第１導管（５６）を創出し、前記第１バッフル（５４）が、第１側壁（４４）方向に伸延し、且つ、冷媒を第１導管（５６）から流出させる通路を、前記第１バッフル（５４）の、前記エバポレータ入口（３７）から遠い側の端部位置に提供する第１開口（５５）を少なくとも部分的に形成する請求項４に記載のエバポレータカフ。
【請求項６】
複数のバッフルが第２バッフル（５８）を含み、前記第２バッフルが、前記第１側壁（４４）から内方に離間され且つ前記第１側壁（４４）に沿って前記第１バッフル（５４）から第２端部壁（５０）方向に伸延され、且つ、エバポレータの前記第１側壁（４４）に沿ってエバポレータ入口からエバポレータチャンバ（５２）の前記第２端部壁（５０）に伸延する第２導管（６０）を形成し、且つ、前記第２バッフルの、前記第２端部壁（５０）に隣り合う端部位置に、冷媒を前記第２導管から流出させる通路を提供する第２開口（６２）を少なくとも部分的に形成する請求項５に記載のエバポレータカフ。
【請求項７】
第３バッフル（６４）が、前記第２端部壁（５０）から内方に離間され、且つ、前記第２バッフル（５８）から前記第２側壁（４６）方向に伸延され、かくして第３導管（６６）を形成し、前記第３バッフル（６４）が、前記第３バッフルの、前記第２側壁（４６）に隣り合う端部位置に、冷媒を前記第３導管（６６）から流出させる通路を提供する第３開口（６８）を少なくとも部分的に形成し、
第４バッフル（７０）が、前記第２側壁（４６）から前記第２バッフル（５８）方向に伸延され、且つ、前記第４バッフルの、前記第２バッフル（５８）に最も近い端部位置に冷媒を第４導管（７２）から流出させる通路を提供する第４開口（７４）を少なくとも部分的に形成する請求項６に記載のエバポレータカフ。
【請求項８】
複数のバッフルが、チャンバ（５２）内で前記第４バッフル（７０）から離間して位置決めされ、かくして第５導管（７８）を形成する第５バッフル（７６）を含み、前記第５バッフル（７６）が、前記第２バッフル（５８）から前記第２側壁（４６）方向に伸延され、且つ、冷媒を前記第５導管（７８）から流出させる通路を提供する第５開口（８０）を形成する請求項７に記載のエバポレータカフ。
【請求項９】
前記第５バッフル（７６）が、前記第５バッフル（７６）の、前記第２側壁（４６）に隣り合う端部位置の第５開口（８０）と、前記第５バッフル（７６）の、前記第２バッフルに隣り合う端部位置の第６開口（８２）とを少なくとも部分的に形成し、前記第５及び第６開口（８０、８２）が、冷媒を前記第５導管（７８）からエバポレータ出口（３６）方向に流出させる通路を提供し、
前記第５バッフル（７６）が、随意的には第１バッフル（５４）から離間され、かくして冷媒を前記第６開口（８２）から前記エバポレータ出口（３６）方向に流出させる第６導管（８４）を形成する請求項８に記載のエバポレータカフ。
【請求項１０】
第１及び第２の端部壁（４８、５０）は、内壁（４０）により形成される円筒の一部に関する前記内壁（４０）の円周方向端部位置にあり、第１及び第２の側壁（４４、４６）は、前記円筒に関する前記内壁（４０）の軸方向側部位置にある請求項１〜９の何れかに記載のエバポレータカフ。
【請求項１１】
管冷凍装置（１０）であって、
請求項１〜８の何れかに従う少なくとも１つのエバポレータカフ（２０）と、
凝縮器／圧縮器ユニット（１２）と、
前記エバポレータカフ（２０）及び凝縮器／圧縮器ユニット（１２）に結合自在の少なくとも２つの流体導管（２４、２６）にして、一方の流体導管（２４）が、前記凝縮器／圧縮器ユニット（１２）からの冷却された冷媒を前記エバポレータカフ（２０）に分岐させる構成を有し、他方の流体導管（２６）が、加温された前記冷媒を前記凝縮器／圧縮器ユニット（１２）に分岐させる構成を有する管冷凍装置。
【請求項１２】
前記流体導管（２４、２６）が同軸配置される請求項１１に記載の管冷凍装置。
【請求項１３】
少なくとも２つのエバポレータカフ（２０）を含み、各エバポレータカフ（２０）が、冷却された冷媒を前記エバポレータカフ（２０）に分岐させる構成を有する関連する流体導管（２４）を有し、装置が、冷却された冷媒を前記２つのエバポレータカフ（２０）に分岐させる構成を有する２つの前記導管（２４）に結合された流れ配分器（１００）を更に含み、前記流れ配分器（１００）が、冷媒の単一流れを受ける凝縮器／圧縮器ユニット（１２）に結合され、且つ、前記冷媒の単一流れを多数の流れ部分に分離させて少なくとも１つの冷媒流れ部分を各導管（２４）の少なくとも１つに配向するデバイダ（１０２、１０６）を含む請求項１１又は１２に記載の管冷凍装置。
【請求項１４】
前記流れ配分器（１００）が、前記凝縮器／圧縮器ユニット（１２）からの出口に装着されたインテークセクション（１０４）と内側チャンバとを含み、且つ、前記インテークセクション（１０４）に取り付けた分岐セクション（１０２）にして、前記インテークセクション（１０４）のチャンバ内に位置付けた突出面（１１６）を含む分岐セクションとを含み、前記突出面（１１６）から前記分岐セクションを出口側（１１８）に貫く少なくとも２つのチャネル（１２０）が伸延され、前記突出面（１１６）が、前記冷媒流れを分岐させる構成を有し、且つ、前記インテークセクションの内壁（１２４）との組み合わせにおいて前記冷媒流れを前記チャネル（１２０）に配向する請求項１３に記載の管冷凍装置。
【請求項１５】
前記突出面（１１６）が切頭円錐形状を有する請求項１４に記載の管冷凍装置。
【外国語明細書】
2016038199000001.pdf