專(zhuān)利名稱(chēng)：蒸發(fā)器和冷凍機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及在被冷卻物(例如水、鹽水等)和致冷劑之間進(jìn)行熱交換來(lái)冷卻被冷卻物的蒸發(fā)器和備有該蒸發(fā)器的冷凍機(jī)。
背景技術(shù)：
例如，在大樓那樣的大規(guī)模的建筑物中，使用冷凍機(jī)冷卻的冷水通過(guò)布設(shè)在建筑物內(nèi)的配管進(jìn)行循環(huán)，與各空間的空氣進(jìn)行熱交換使房間變冷。


圖10中表示冷凍機(jī)具備的蒸發(fā)器的一個(gè)例子。蒸發(fā)器的構(gòu)造是，在導(dǎo)入致冷劑的圓筒形的容器1中，流通冷水的多根傳熱管2交錯(cuò)狀地配置成束。傳熱管2分為與冷水入口3連通的往路側(cè)傳熱管和與冷水出口4連通的復(fù)路側(cè)傳熱管，從冷水入口3流入的冷水通過(guò)容器1內(nèi)的往路側(cè)傳熱管到達(dá)水室(圖示略)并折返，再通過(guò)容器1內(nèi)的復(fù)路側(cè)傳熱管從冷水出口4流出。在該過(guò)程中，冷水與導(dǎo)入容器1的致冷劑之間進(jìn)行熱交換并被冷卻，致冷劑奪取冷水中的熱量而沸騰、氣化。
但是，在原有的蒸發(fā)器中，由于在結(jié)構(gòu)上把多根傳熱管做成一束，所以位于容器下部的傳熱管的周?chē)序v的致冷劑變成氣泡，由于氣泡集中吸附在位于其上的傳熱管上地浮在液體中，所以存在著在上部的傳熱管的周?chē)籂钪吕鋭┕?yīng)不充足的傾向。因此存在著配置在束的中央(相當(dāng)于芯的部分)附近的傳熱管中的熱傳導(dǎo)率比配置在周?chē)膫鳠峁艿牡偷膯?wèn)題。
發(fā)明目的鑒于上述情況，本發(fā)明的目的在于，提供一種通過(guò)改善容器中沸騰的致冷劑的氣泡的排出來(lái)提高蒸發(fā)器的熱傳導(dǎo)率，進(jìn)而因此提高冷卻效率的冷凍機(jī)。
技術(shù)方案作為解決上述課題的手段，采取以下那樣的蒸發(fā)器和冷凍機(jī)。即，本發(fā)明的蒸發(fā)器是，在導(dǎo)入致冷劑的容器中成束地配置流通被冷卻物的多根傳熱管，在上述致冷劑和上述被冷卻物之間進(jìn)行熱交換并冷卻被冷卻物的同時(shí)、氣化上述致冷劑的蒸發(fā)器，在該蒸發(fā)器中，把上述傳熱管分成多個(gè)管群，該管群相互間間隔配置。
在該蒸發(fā)器中，由于把傳熱管分成多個(gè)管群，管群配置成相互間有間隔，所以在位于較下方的傳熱管的周?chē)a(chǎn)生的氣泡穿過(guò)管群之間上浮，減少了存在于管群之間的氣泡。因此，由于影響配置在管群的中央附近的傳熱管的氣泡變少，所以熱傳導(dǎo)率的低下被抑制了。
另外，導(dǎo)入容器內(nèi)的液狀的致冷劑產(chǎn)生流動(dòng)，但由于管群有間隔地配置使致冷劑容易流動(dòng)。因此，促進(jìn)了致冷劑液和傳熱管的接觸而實(shí)現(xiàn)了熱傳導(dǎo)率的提高。
另外，在上述蒸發(fā)器中，上述多個(gè)管群也可以配置成交錯(cuò)狀。
在液狀的致冷劑從容器的下部導(dǎo)入、氣化并從上部流出的蒸發(fā)器中，液狀的致冷劑具有在容器內(nèi)向上方流動(dòng)的傾向，由于在該蒸發(fā)器中管群被配置成交錯(cuò)狀，所以促進(jìn)了向上流動(dòng)的致冷劑與傳熱管的接觸而實(shí)現(xiàn)了熱傳導(dǎo)率的提高。
另外，在上述蒸發(fā)器中，在上述管群內(nèi)也可以設(shè)置不配置上述傳熱管的空隙。
在該蒸發(fā)器中，由于在管群內(nèi)設(shè)置空隙，所以從管群的中央附近容易排出氣泡。因此，影響配置在管群的中央附近的傳熱管的氣泡變少而抑制了熱傳導(dǎo)率的低下。
另外，上述蒸發(fā)器中，上述傳熱管在任何管群中都可以配置成交錯(cuò)狀。
如上所述，導(dǎo)入容器內(nèi)的液狀的致冷劑產(chǎn)生流動(dòng)，因此，通過(guò)在該蒸發(fā)器中傳熱管也配置成交錯(cuò)狀，所以在管群中致冷劑也容易流動(dòng)，促進(jìn)了致冷劑和傳熱管的接觸而實(shí)現(xiàn)了熱傳導(dǎo)率的提高。
另外，在上述蒸發(fā)器中，屬于位于上述容器上部的管群的傳熱管也可以配置成比屬于位于下部的管群的傳熱管疏一些。
在該蒸發(fā)器中，在位于容器的下部的管群的傳熱管的周?chē)a(chǎn)生的氣泡在通過(guò)位于上部的管群時(shí)，屬于該管群的傳熱管比下部的管群中的傳熱管排列得疏一些，氣泡容易穿過(guò)屬于位于上部的管群的傳熱管之間。因此，位于上部的管群的熱傳導(dǎo)率的低下被抑制了。
本發(fā)明的冷凍機(jī)備有蒸發(fā)器、壓縮機(jī)、冷凝器和減壓閥，上述蒸發(fā)器在導(dǎo)入致冷劑的容器中，把流通被冷卻物的多根傳熱管成束配置，在上述致冷劑和上述被冷卻物之間進(jìn)行熱交換并冷卻該被冷卻物的同時(shí)氣化上述致冷劑，上述冷凝器冷凝、液化壓縮了的上述致冷劑，上述膨脹閥在使液化的上述致冷劑在上述蒸發(fā)器中流通的過(guò)程中減壓上述致冷劑。
在該冷凍機(jī)中，上述蒸發(fā)器中的傳熱管的熱傳導(dǎo)率被提高了，其結(jié)果熱交換效率提高了，抑制了能量的消費(fèi)，得到了與原來(lái)同等的性能，特別是冷卻效率。
附圖的簡(jiǎn)單說(shuō)明圖1是表示本發(fā)明的第1實(shí)施例的圖，是冷凍機(jī)的概略構(gòu)成圖。
圖2是蒸發(fā)器的剖面(圖1中的II-II向剖面)圖。
圖3是表示蒸發(fā)器內(nèi)的傳熱管的配置的圖。
圖4是表示本發(fā)明的第2實(shí)施例的蒸發(fā)器的剖面圖。
圖5是表示本發(fā)明的第2實(shí)施例的另一個(gè)例子的蒸發(fā)器的剖面圖。
圖6是表示本發(fā)明的第3實(shí)施例的蒸發(fā)器的剖面圖。
圖7是表示本發(fā)明的第4實(shí)施例的蒸發(fā)器的剖面圖。
圖8是表示本發(fā)明的其他實(shí)施例的蒸發(fā)器的剖面圖。
圖9是表示本發(fā)明的其他實(shí)施例的蒸發(fā)器的剖面圖。
圖10是冷凍機(jī)中具備的原有的蒸發(fā)器的剖面圖。
實(shí)施例本發(fā)明的蒸發(fā)器和冷凍機(jī)的第1實(shí)施例表示在圖1至圖3中，下面對(duì)其進(jìn)行說(shuō)明。
冷凍機(jī)的概略構(gòu)成表示在圖1中，圖中所示的冷凍機(jī)備有在冷卻水和氣體狀的致冷劑之間進(jìn)行熱交換的冷凝、液化致冷劑的冷凝器10、減壓冷凝了的致冷劑的膨脹閥11、在冷凝了的致冷劑和冷水(被冷卻物)之間進(jìn)行熱交換的冷卻冷卻水同時(shí)蒸發(fā)、氣化致冷劑的蒸發(fā)器12、在壓縮氣化了的致冷劑之后供給于冷凝器的壓縮機(jī)13。用冷凍機(jī)中的蒸發(fā)器12制造的冷水用于大型建筑物的空調(diào)等。
蒸發(fā)器12的構(gòu)造是，把在導(dǎo)入致冷劑的圓筒形的容器14中流通冷水的多根傳熱管15成管束地(圖1中簡(jiǎn)略圖示)配置在容器14的縱向方向上。傳熱管15分成與冷水入口16連通的往路側(cè)傳熱管和與冷水出17連通的復(fù)路側(cè)傳熱管，在與冷水入口16連通的管路和與冷水出口17連通的管路內(nèi)，冷水的流動(dòng)方向不同。
圖2是蒸發(fā)器12的剖面圖，傳熱管15在容器14內(nèi)的下半部分分成9個(gè)管群A～I(xiàn)，該管群A～I(xiàn)相互間有間隔，同時(shí)交錯(cuò)狀配置。詳細(xì)地說(shuō)，管群A～E水平配置，其下面的管群F～I(xiàn)水平配置的同時(shí)，并在橫向上相對(duì)于管群A～E偏移，而配置成交錯(cuò)狀。
再有，在管群A～I(xiàn)的任何一群中，都匯集100根左右的傳熱管15，在這些管群A～I(xiàn)中，傳熱管15被交錯(cuò)狀配置，這時(shí)候通過(guò)使上下配置成多段的傳熱管15在每段內(nèi)在左右方向上都偏置，而成為交錯(cuò)狀的配置。
另外，交錯(cuò)狀配置的傳熱管15如圖3所示，其直徑為D，橫向相鄰的傳熱管15相互間的間隔為1.15D。
在上述那樣構(gòu)成的蒸發(fā)器12中，傳熱管15分成管群A～I(xiàn)，由于管群之間間隔配置，在各管群內(nèi)的較下方的傳熱管15的周?chē)a(chǎn)生的氣泡穿過(guò)管群之間上浮，減少了管群之中存在的氣泡。因此，由于減少了影響配置在管群的中央附近的傳熱管15的氣泡，所以熱傳導(dǎo)率的低下被抑制了。
另外，在容器14內(nèi)，液狀的致冷劑從下部導(dǎo)入，氣化后致冷劑從上部流出到容器14外，導(dǎo)入的致冷劑在容器14內(nèi)向上方的流動(dòng)傾向強(qiáng)，由于管群之間間隔地配置，使致冷劑流動(dòng)容易，促進(jìn)了致冷劑和冷水的接觸，實(shí)現(xiàn)了熱傳導(dǎo)率的提高。
再有，由于交錯(cuò)狀地配置管群A～I(xiàn)，同時(shí)在各管群A～I(xiàn)中也交錯(cuò)狀地配置傳熱管15，所以促進(jìn)了向上方流動(dòng)的致冷劑和傳熱管的接觸并實(shí)現(xiàn)了熱傳導(dǎo)率的提高。
如上所述，如果把蒸發(fā)器12做成上述的構(gòu)造，可以提高熱傳導(dǎo)率，由此，可以提高冷凍機(jī)的冷卻效率。
再有，在本實(shí)施例中，把傳熱管15分成9個(gè)管群A～I(xiàn)，但是也可以根據(jù)蒸發(fā)器的大小和應(yīng)該發(fā)揮的性能分成少數(shù)的管群，或多數(shù)的管群，另外，橫向相鄰的傳熱管15之間的間隔設(shè)定為1.15D，但不必局限于此，可以根據(jù)各種條件進(jìn)行選擇。
接下來(lái)，把本發(fā)明的蒸發(fā)器和冷凍機(jī)的第2實(shí)施例表示在圖4及圖5中并對(duì)其進(jìn)行說(shuō)明。
圖4是蒸發(fā)器12的剖面圖，如圖所示，在本實(shí)施例蒸發(fā)器12中，在管群A～E中，傳熱管15成為縱橫整列的所謂格子狀的排列。管群A～I(xiàn)成為與上述第1實(shí)施例相同的交錯(cuò)狀的排列。
再有，在管群A～E中，橫向相鄰的傳熱管15彼此間的間隔設(shè)定為1.15D，傳熱管15彼此上下之間的間隔設(shè)定為2～3D。在管群F～I(xiàn)中，上下方向相鄰的傳熱管15之間的間隔設(shè)定成比管群A～E中的傳熱管15的上下方向的間隔狹窄。即，屬于管群A～E的傳熱管15與屬于管群F～I(xiàn)的傳熱管15相比排列得較疏。
在上述那樣的蒸發(fā)器12中，當(dāng)在管群F～I(xiàn)的傳熱管15的周?chē)a(chǎn)生的氣泡通過(guò)管群A～E時(shí)，由于屬于這些管群A～E的傳熱管15比管群F～J的排列得較疏，所以氣泡容易從屬于管群A～E的傳熱管15之間穿過(guò)，熱傳導(dǎo)率的低下被抑制了。
如上述那樣，也由于本實(shí)施例中的蒸發(fā)器12能提高熱傳導(dǎo)率，因此，可以提高冷凍機(jī)的冷卻效率。
再有，在本實(shí)施例中，把管群A～E的傳熱管15做成格子狀，又配置成比管群F～I(xiàn)的傳熱管15疏一些，但也可以把管群A～E的傳熱管15的一部分或者全體排列為交錯(cuò)狀并排列得較疏。
圖5是表示本實(shí)施例的蒸發(fā)器12的別的例子的剖面圖。管群A’～L’中的傳熱管15與上述第1實(shí)施例相同地排列成交錯(cuò)狀。
在管群A’～F’中，橫向相鄰的傳熱管15彼此間的間隔設(shè)定為1.15D。而在管群G’～L’中，上下方向上相鄰的傳熱管15彼此間的間隔與管群A’～F’中的傳熱管15的上下方向的間隔相比設(shè)定得較狹窄。即，屬于管群A’～F’的傳熱管15與屬于管群G’～J’的傳熱管15相比，配置得較疏。
在上述那樣地排列的傳熱管15的蒸發(fā)器12中，管群A’～F’和管群G’～L’配置成格子狀。
由于上述的構(gòu)成，當(dāng)在管群G’～L’的傳熱管15的周?chē)a(chǎn)生氣泡通過(guò)管群A’～F’時(shí)，由于屬于這些管群A’～F’的傳熱管15與管群G’～L’的相比排列得較疏，所以氣泡容易從屬于管群A’～L’的傳熱管15之間穿過(guò)，熱傳導(dǎo)率低下被抑制。從而，可以提高熱傳導(dǎo)率，由此可以提高冷凍機(jī)的冷卻效率。
在上述的構(gòu)成中，把管群A’～F’的傳熱管15排列得比管群G’～L’的傳熱管15疏一些，也可以把管群A’～L’的傳熱管15的任一部分或者傳熱管的全體配置成交錯(cuò)狀并排列得較疏。
接下來(lái)，把本發(fā)明的蒸發(fā)器和冷凍機(jī)的第3實(shí)施例表示在圖6中并對(duì)其進(jìn)行說(shuō)明。對(duì)在上述各實(shí)施例中已說(shuō)明的構(gòu)成要素賦予相同的符號(hào)并省略其說(shuō)明。
圖6是蒸發(fā)器12的剖面圖。如圖所示，在本實(shí)施例的蒸發(fā)器12中，傳熱管15被分成橫向并列的4個(gè)管群J-M，在各管群之間設(shè)置貫通上下的空隙。由于該空隙是在原有那樣的把交錯(cuò)狀配置的傳熱管15做成一束的情況下交替去除2根或3根傳熱管15而成，所以下面把該空隙作為脫離通道20。
另外，管群J及M中，把不配置傳熱管15的空隙設(shè)置成與脫離通道20平行。由于該空隙也與脫離通道20一樣，輪流去掉一根或2根規(guī)定的傳熱管15那樣做成，所以下面將其作為輔助脫離通道21。
在上述那樣構(gòu)成的蒸發(fā)器12中，由于設(shè)置脫離通道20和輔助脫離通道21，在管群J～M內(nèi)的較下方的傳熱管15的周?chē)a(chǎn)生的氣泡穿過(guò)脫離通道20和輔助脫離通道21上浮。因此，由于影響配置在管群的中央和上部附近的傳熱管15的氣泡變少，所以熱傳導(dǎo)率的低下被抑制了。
下面對(duì)表示在圖7中的本發(fā)明的蒸發(fā)器和冷凍機(jī)的第4實(shí)施例進(jìn)行說(shuō)明，對(duì)上述各實(shí)施例中已說(shuō)明的構(gòu)成要素賦予相同符號(hào)并省略其說(shuō)明。
圖7是蒸發(fā)器12的剖面圖。如圖所示，在本實(shí)施例的蒸發(fā)器12中，在管群J、M上與輔助通道21同樣地設(shè)置了與上述輔助通道21不同的上下不通的半輔助脫離通道22。
在上述那樣構(gòu)成的蒸發(fā)器12中，由于設(shè)置半輔助脫離通道22，從管群J、M中央附近來(lái)的氣泡容易穿過(guò)，由于影響配置在管群J、M的中央附近的傳熱管15的氣泡變少了，所以熱傳導(dǎo)率的低下被抑制了。再有，該半輔助脫離通道22配置在管群J～M的哪個(gè)都可以。
下面對(duì)它的其它的實(shí)施例進(jìn)行簡(jiǎn)單的說(shuō)明。
圖8是把半輔助脫離通道22設(shè)置在管群J、M的下側(cè)的例子。圖9是把從輔助脫離通道21出來(lái)的分枝設(shè)置成向斜上方伸出的更小的輔助脫離通道23的例子。這些各種配置圖案最好根據(jù)蒸發(fā)器的大小和必須發(fā)揮的性能來(lái)適當(dāng)?shù)剡x擇。
另外，在上述各實(shí)施例中，傳熱管15可以使用波紋管或翼片管、其他的所有形態(tài)的管材。
在上述各實(shí)施例中，只以冷水在蒸發(fā)器中一個(gè)往復(fù)的構(gòu)造為例進(jìn)行說(shuō)明，但是，本發(fā)明的蒸發(fā)器技術(shù)是可以使用于冷水向一個(gè)方向流通的、多次往復(fù)流通的、從一方流入并往復(fù)地從他方流出的所有一切構(gòu)造的蒸發(fā)器的。
權(quán)利要求
1.一種蒸發(fā)器，該蒸發(fā)器在導(dǎo)入致冷劑的容器中把流通被冷卻物的多根傳熱管配置成束，在上述致冷劑和被冷卻物之間進(jìn)行熱交換而冷卻被冷卻物，同時(shí)氣化上述致冷劑，其特征在于，上述傳熱管分成多個(gè)管群，該管群配置成相互間有間隔。
2.如權(quán)利要求1所述的蒸發(fā)器，其特征在于，上述多個(gè)管群交錯(cuò)狀地排列。
3.如權(quán)利要求1所述的蒸發(fā)器，其特征在于，在上述管群中設(shè)有不配置上述傳熱管的空隙。
4.如權(quán)利要求1所述的蒸發(fā)器，其特征在于，上述傳熱管在任一個(gè)管群中都排列成交錯(cuò)狀。
5.如權(quán)利要求1所述的蒸發(fā)器，其特征在于，屬于上述容器的上部的管群的傳熱管與屬于位于下部的管群的傳熱管相比排列得較疏。
6.一種冷凍機(jī)，其特征在于，該冷凍機(jī)備有蒸發(fā)器、壓縮機(jī)、冷凝器和膨脹閥，上述蒸發(fā)器在導(dǎo)入致冷劑的容器中把流通被冷卻物的多根傳熱管配置成束，在上述致冷劑和被冷卻物之間進(jìn)行熱交換而冷卻被冷卻物，同時(shí)氣化上述致冷劑，上述壓縮機(jī)壓縮在上述蒸發(fā)器中氣化的致冷劑，上述冷凝器冷凝、液化上述壓縮的致冷劑，上述膨脹閥在上述液化的致冷劑在上述蒸發(fā)器中流通的過(guò)程中對(duì)上述致冷劑進(jìn)行減壓。
全文摘要
在導(dǎo)入致冷劑的容器14中把流通冷水的多根傳熱管15成束配置而構(gòu)成的蒸發(fā)器12中，把傳熱管15分成多個(gè)管群。這些管群彼此分離并配置成交錯(cuò)狀。位于下方的傳熱管15的周?chē)a(chǎn)生的氣泡在相鄰管群之間上浮，影響配置在管群的中央附近的傳熱管15的氣泡變小而抑制熱傳導(dǎo)率的低下。
文檔編號(hào)F25B39/02GK1400443SQ0112446
公開(kāi)日2003年3月5日 申請(qǐng)日期2001年7月31日 優(yōu)先權(quán)日2001年7月31日
發(fā)明者白方芳典, 入谷陽(yáng)一郎, 廣川浩司, 川田章廣, 關(guān)亙, 青木素直 申請(qǐng)人:三菱重工業(yè)株式會(huì)社