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公開番号2024134292
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-10-03
出願番号2023044519
出願日2023-03-20
発明の名称冷却装置
出願人三機工業株式会社
代理人弁理士法人高田・高橋国際特許事務所
主分類F25B 41/42 20210101AFI20240926BHJP(冷凍または冷却;加熱と冷凍との組み合わせシステム;ヒートポンプシステム;氷の製造または貯蔵;気体の液化または固体化)
要約【課題】各伝熱管の入口での水頭圧に差を生じさせることなく、各伝熱管に液冷媒を均等な流量で流入させることができる冷却装置を提供する。
【解決手段】膨張弁と気液分離器と冷媒分配装置と蒸発器とを配管を用いて環状に接続した冷凍サイクルを有する冷却装置に関連する。蒸発器は、上下方向に間隔を存して配置され、水平にのびる伝熱管を複数有する。冷媒分配装置は、気液分離器の液冷媒出口に連通する水平方向に長手の液冷媒分配ヘッダと、気液分離器のガス冷媒出口に連通し、液冷媒分配ヘッダよりも上方に配置されるガス冷媒分配ヘッダと、ガス冷媒分配ヘッダから分岐され下方にのびると共に、液冷媒分配ヘッダに接続管を用いて接続される複数の立管と、各立管の下端に夫々設けられ、液冷媒を溜めるトラップと、を有し、トラップの下流側に夫々前記伝熱管が接続される。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
膨張弁と気液分離器と冷媒分配装置と蒸発器とを配管を用いて環状に接続した冷凍サイクルを有する冷却装置であって、
前記蒸発器は、鉛直方向を上下方向とし、上下方向に間隔を存して配置され、水平にのびる伝熱管を複数有するものにおいて、
前記冷媒分配装置は、
前記気液分離器の液冷媒出口に連通する水平方向に長手の液冷媒分配ヘッダと、
前記気液分離器のガス冷媒出口に連通し、前記液冷媒分配ヘッダよりも上方に配置されるガス冷媒分配ヘッダと、
前記ガス冷媒分配ヘッダから分岐され下方にのびると共に、前記液冷媒分配ヘッダに接続管を用いて接続される複数の立管と、
各立管の下端に夫々設けられ、液冷媒を溜めるトラップと、を有し、
前記トラップの下流側に夫々前記伝熱管が接続される冷却装置。
続きを表示（約 230 文字）【請求項２】
前記ガス冷媒出口から流出するガス冷媒を前記ガス冷媒分配ヘッダ及び前記蒸発器をバイパスさせるバイパス配管と、
前記バイパス配管に介設され、前記バイパス配管を流れる冷媒の流量を開度に応じて変化させるバイパス量調整弁と、
前記立管を流れる液冷媒が前記バイパス配管に流入することなく、前記バイパス配管にガス冷媒のみが流れるように前記バイパス量調整弁の開度を制御する制御装置と、
を更に備える請求項１に記載の冷却装置。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本開示は、冷凍サイクルを有する冷却装置に関する。
続きを表示（約 2,000 文字）【背景技術】
【０００２】
下記特許文献１には、冷凍サイクルを有する冷却装置が開示されている。この冷却装置では、熱交換を行う凝縮器が、上下方向に間隔を存して配置されて水平にのびる伝熱管としての冷媒経路を複数有する。各冷媒経路に冷媒を均等に分配する分配装置（分配器）として、主管が鉛直方向にのびる所謂垂直ヘッダが用いられている。この種の垂直ヘッダを備える蒸発器は、下記特許文献２に開示されている。また、下記特許文献３に開示された蒸発器では、流量調整用毛細管を用いて伝熱管としての各扁平管に夫々冷媒を分配している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
特許第５９２１７７７号公報
特開平８－００５１９５号公報
国際公開第２０１３／１６０９５７
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、垂直ヘッダや流量調整用毛細管を用いると、各伝熱管の入口での水頭圧に差が生じてしまう。特に流量調整用毛細管は、毛細管を流通する際の圧力損失を利用して流量の均一化を図る方式であるため、圧力損失が生じ難い比較的遅い流速である場合には水頭圧の影響が顕著になる。これに起因して、各伝熱管に流入する液冷媒の流量に差が生じ、冷却能力の低下を招来する。
【０００５】
本開示の目的は、各伝熱管の入口での水頭圧に差を生じさせることなく、各伝熱管に液冷媒を均等な流量で流入させることができる冷却装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
第１の観点は、膨張弁と気液分離器と冷媒分配装置と蒸発器とを配管を用いて環状に接続した冷凍サイクルを有する冷却装置に関連する。蒸発器は、鉛直方向を上下方向とし、上下方向に間隔を存して配置され、水平にのびる伝熱管を複数有する。冷媒分配装置は、気液分離器の液冷媒出口に連通する水平方向に長手の液冷媒分配ヘッダと、気液分離器のガス冷媒出口に連通し、液冷媒分配ヘッダよりも上方に配置されるガス冷媒分配ヘッダと、ガス冷媒分配ヘッダから分岐され下方にのびると共に、液冷媒分配ヘッダに接続管を用いて接続される複数の立管と、各立管の下端に夫々設けられ、液冷媒を溜めるトラップと、を有し、トラップの下流側に夫々前記伝熱管が接続される。
【０００７】
第２の観点は、第１の観点に加えて、次の特徴を更に有する冷却装置に関連する。冷却装置は、ガス冷媒出口から流出するガス冷媒をガス冷媒分配ヘッダ及び蒸発器をバイパスさせるバイパス配管と、バイパス配管に介設され、バイパス配管を流れる冷媒の流量を開度に応じて変化させるバイパス量調整弁と、立管を流れる液冷媒がバイパス配管に流入することなく、バイパス配管にガス冷媒のみが流れるようにバイパス量調整弁の開度を制御する制御装置と、を更に備える。
【発明の効果】
【０００８】
本開示によれば、膨張弁を通過した気液混合冷媒が気液分離器に流入すると、気液分離器で気液分離された液冷媒は液冷媒出口から液冷媒分配ヘッダに流入する一方で、ガス冷媒はガス冷媒出口からガス冷媒分配ヘッダを介して立管に流入する。このとき、液冷媒分配ヘッダの各出口（各接続管との接続点）は同じ高さであるため、各出口には一様な水頭圧がかかる。即ち、液冷媒分配ヘッダの各出口に水頭圧の差が生じない。これにより、液冷媒分配ヘッダから各接続管を介して各立管に流入する液冷媒の流量は均等となる。各立管に流入した液冷媒は、各立管内を重力落下し、各トラップに溜められる。各トラップで封水されるため、各立管内にかかるガス冷媒の圧力が均等になる。これにより、各伝熱管の入口での水頭圧に差を生じさせることなく、各立管に流入する液冷媒の流量が均等となることと相俟って、各伝熱管に液冷媒を均等な流量で流入させることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
実施の形態１による冷却装置の構成例を示す図である。
実施の形態１の効果を説明するためのグラフである。
実施の形態１に対する比較例を説明するためのグラフである。
実施の形態２に係る冷却装置の構成例を示す図である。
実施の形態２の効果を説明するためのグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、図面を参照して、実施の形態について説明する。各図において共通または対応する要素には、同一の符号を付して、説明を簡略化または省略する。各図においては、作図の都合上、一部の構成要素の図示が省略されている場合がある。
（【００１１】以降は省略されています）

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