冷媒液化器及制冷循环

摘要

本发明提供一种能够实现效率提升及小型化的冷媒液化器及制冷循环。冷媒液化器在管(110)的流入侧设置形成涡流的涡流产生件(120)，在所述管(110)的流出侧设置涡流的止挡件(130)，且所述止挡件(130)在中心部具有向所述管(110)的流入侧延伸的导出管(136)，在所述导出管(136)的周围具备规制涡流的旋转的规制部(133)。

说明书

技术领域

本发明涉及一种使冷媒液化的冷媒液化器及制冷循环。

以往，已知有一种所谓翅片管式(fins and tubes)的冷凝器，该翅片管式的冷凝器是多片翅片平行地排列并且蛇形管在这些翅片间贯通而构成(例如参照专利文献1)。

一般将冷凝器装入到制冷循环中加以使用。提出在此种冷凝器中例如装入过冷却器从而提升制冷循环的效率。

[现有技术文献]

[专利文献]

专利文献1：日本专利特开2015-1317号公报

发明内容

[发明要解决的问题]

在普通的制冷循环中，从压缩机喷出的冷媒流入到冷凝器中，在冷凝器中液化后流入到膨胀阀中。在冷凝器内，以气体状态流入的冷媒缓慢液化，例如利用过冷却器促进液化。也就是说，气体冷媒流入到冷凝器中，气液两相的冷媒流入到过冷却器中。

以往，未提出例如连接于冷凝器的流入侧并通过简单的构成使冷媒液化的装置。

因此，本发明是鉴于所述情况而完成的，目的在于提供一种能够实现效率提升及小型化的冷媒液化器及制冷循环。

[解决问题的技术手段]

本说明书中，包含2019年10月15日申请的日本专利申请、特愿2019-188854的全部内容。

本发明的特征在于，在管的流入侧设置形成涡流的涡流产生件，在所述管的流出侧设置涡流的止挡件，且所述止挡件在中心部具有向所述管的流入侧延伸的导出管，在所述导出管的周围具备规制涡流的旋转的规制部。

所述规制部也可以呈大致十字状地配置在所述导出管的周围。

在这些发明中，能够促进冷媒的液化。

本发明的特征在于，具有压缩机、冷凝器、减压装置、及蒸发器，且在所述压缩机与所述冷凝器之间具备技术方案1或2所记载的冷媒液化器。

在该发明中，能够实现制冷循环中的效率提升及小型化。

[发明效果]

在本发明中，在管的流入侧设置着形成涡流的涡流产生件，因此气体冷媒在管内呈旋涡状地流动，从而促进液化。此外，由于在管的流出侧设置着涡流的止挡件，因此在止挡件的外周侧进行散热，止挡件的中心部被冷却，从而促进通过导出管流出的冷媒的液化。

附图说明

图1是表示一实施方式的制冷循环的图。

图2是表示冷媒液化器的结构的图，图2(A)是冷媒液化器100的局部剖视图，图2(B)是图2(A)的IIB-IIB线剖视图，图2(C)是图2(A)的IIC-IIC线剖视图。

图3是涡流产生件的立体图。

图4是涡流的止挡件的立体图。

图5是示意性地表示冷媒液化器的管体内的冷媒流动的立体图。

图6是示意性地表示冷媒液化器的管体内的冷媒流动的剖视图。

具体实施方式

图1表示制冷循环。

符号1是压缩机，在压缩机1的喷出口，经由冷媒液化器100连接着翅片管式的冷凝器2。在该冷凝器2连接着减压装置3，在减压装置3连接着翅片管式的蒸发器4。该蒸发器4连接于压缩机1的吸入口。

在压缩机1的喷出口连接着连接管28。在连接管28的流出侧连接着冷媒液化器100。在冷媒液化器100的流出侧连接着连接管29。连接管29连接于冷凝器2。

符号80是冷媒液化器用风扇。

冷凝器2具备多根(本实施方式中为5根)笔直的管21～25、及多片散热片27、27、27…。管21～25是蛇形管，该蛇形管包括入口侧的管21、出口侧的管25及中央部的管22～24。入口侧的管21连结于连接管28。管21的出口经由通气孔51连接于管22的入口，管22的出口经由通气孔52连接于管23的入口。管23的出口经由通气孔53连接于管24的入口，管24的出口经由通气孔54连接于管25的入口。管25的出口连结于连接管30。

符号81是冷凝器用风扇。

冷凝器2经由连接管30连接至减压装置3。减压装置3经由连接管31连接至蒸发器4。

蒸发器4具备多根(本实施方式中为5根)笔直的管41～45、及多片散热片47、47、47…。管41～45是蛇形管，该蛇形管包括入口侧的管41、出口侧的管45及中央部的多个管42～44。入口侧的管41连结于连接管31。管41的出口经由通气孔61连接于管42的入口，管42的出口经由通气孔62连接于管43的入口。管43的出口经由通气孔63连接于管44的入口，管44的出口经由通气孔64连接于管45的入口。管45的出口经由连接管32连结于压缩机1。

符号83是蒸发器用风扇。

图2表示冷媒液化器100。图2(A)是冷媒液化器100的局部剖视图。图2(B)是图2(A)的IIB-IIB线剖视图。图2(C)是图2(A)的IIC-IIC线剖视图。

冷媒液化器100具备连接于连接管28的流入侧集管28A、连接于连接管29的流出侧集管29A、及连接于集管28A、29A之间的多个管体110、110、110。

在管体110的两端设置着连结件101、102。连结件101连结于集管28A，连结件102连结于集管29A。在管体110的周围配置着多片散热片112、112、112…。如图1所示，在本实施方式中，对于在冷媒液化器100中设置冷媒液化器用风扇80的构成进行说明。然而，也可以省略冷媒液化器用风扇80，也可以由冷媒液化器100及冷凝器2共用冷凝器用风扇81。

图3是涡流产生件120的立体图。

图2、图3中，在管体110的流入侧设置着形成涡流的涡流产生件120。本实施方式的涡流产生件120与连结件101一体地形成。本实施方式的连结件101嵌合在集管28A而与该集管28A连结。然而，例如也可以是如下构成：在连结件101形成公螺纹，在集管28A形成母螺纹，从而连结件101紧固在集管28A上而与该集管28A连结。也就是说，连结件101可以是通过嵌合或紧固而与集管28A连结的构成。

涡流产生件120是内部中空的旋转体形状，嵌合在管体110的流入侧端部。

涡流产生件120具备圆筒状主体部121。主体部121嵌合并支撑在管体110的内壁面。在主体部121的连结件101侧形成着法兰部122。法兰部122支承管体110的流入侧的开口端。在主体部121的下游侧(流出侧)，形成着直径比主体部121小的喷出部123。喷出部123与管体110的内壁面之间形成与管体110内连通的间隙110A。在喷出部123的下游侧形成着圆锥部124。

在涡流产生件120的内部，形成着冷媒所通过的轴孔状流路126。流路126具备流入侧的大径流路126A。在大径流路126A的下游侧，形成着缩径流路126B，该缩径流路126B随着向下游侧前进而直径缩小。在缩径流路126B的下游侧形成着在轴向上延伸的小径流路126C。在小径流路126C的末端形成着圆锥形状的末端部126D。

在小径流路126C的下游部，形成着在与小径流路126C交叉的方向上延伸的喷出孔127。本实施方式的喷出孔127沿着小径流路126C的外周切线方向呈直线状地延伸。喷出孔127在喷出部123的外表面开口而与间隙110A连通。喷出孔127在圆周方向上等间隔地形成。在本实施方式中，在圆周方向上形成着6个喷出孔127。如图2(B)所示，在从流入侧向流出侧的方向上观察小径流路126C的情况下，喷出孔127在逆时针方向的外周切线方向上延伸。

在涡流产生件120中，从流路126流入的冷媒从喷出孔127向外周方向喷出。

图4是涡流的止挡件130的立体图。

图2、图4中，在管体110的流出侧设置着涡流的止挡件130。止挡件130呈大致圆筒状地形成。止挡件130支撑在连结件102并嵌合在管体110的流出侧端部。

止挡件130具备圆筒状止挡件主体131、及配置在止挡件主体131的径向中心的导出管136。

在止挡件主体131的流入侧形成着壁厚圆筒状的末端部132，该末端部132以内径比流出侧小的方式形成并向内周侧突出。在末端部132嵌合导出管136。在末端部132的流入侧的端面132A，形成向管体110的流入侧(上游侧)突出的多个规制部133，在各规制部133之间设置着用于引导涡流的引导槽部134。规制部133形成为在径向上延伸的平板状，且具备与管体110的圆周方向正交的面。在端面132A，多个规制部133在圆周方向上等间隔地形成。

在本实施方式中，规制部133相对于轴中心呈十字状地配置。规制部133的数量并不限定于4个，且不限定于十字状的配置。

例如，规制部133也可以是1个、或2个、3个。此外，规制部133也可以设置5个以上，但如果过多，回旋流就不易碰撞规制部133的与圆周方向正交的面，因此优选为1～4个。

在止挡件主体131的径向中心配置导出管136。导出管136以比规制部133更向管体110的流入侧延伸的状态配置。导出管136支撑在末端部132及规制部133。导出管136的流出侧与连结件102的流路连通。

如图2(C)所示，导出管136的外径R1形成为管体110的内径R2的一半以上。由此，流动A2所携带的低温气体冷媒容易进入到导出管136的内侧，并且仅流动A1所携带的高温气体冷媒容易进入到管体110的内壁面与导出管136的外壁面之间。

如图2(A)所示，在管体110的轴向上，导出管136的长度L1设定为止挡件主体131的长度L2的2倍以上。能够使导出管136比规制部133更充分地向流入侧突出。因此，例如能够使冷媒充分沿着导出管136的外壁面移动。

规制部133的轴向上的长度L11形成为与回旋流的间距P相对应的长度。也就是说，规制部133的轴向上的长度L11形成为使外周部的回旋流与任一个规制部133碰撞的长度。

在本实施方式中，设置4个规制部133，因此长度L11优选为外周部的回旋流的间距P的四分之一以上的长度。另外，在具有N个数的规制部的情况下，优选为外周部的回旋流的间距P的N分之一以上的长度。

其次，对本实施方式的作用、效果进行说明。

通过压缩机1的驱动，冷媒向箭头R所示的方向流动，从而高温高压的气体冷媒经由连接管28、集管28A流入到冷媒液化器100中。

根据本实施方式，气体冷媒如果流入到冷媒液化器100，就通过涡流产生件120的流路126从喷出孔127喷出到管体110内。由于喷出孔127在流路126的外周切线方向上延伸，因此沿着喷出孔127移动的气体冷媒以沿着管体110的内壁面的速度喷出，从而绕管体110的轴形成涡流。

形成涡流的气体冷媒利用从喷出孔127喷出的后续气体冷媒向管体110的流出侧移动，从而在管体110内，形成一边绕轴旋转一边在管体110的轴向上移动的回旋流。如果形成回旋流，那么利用旋涡效应，在管体110内的外周侧形成流动A1，所述流动A1由高速地旋转动能较大从而温度较高的气体冷媒产生，在管体110内的中心侧形成所述流动A2，所述流动A2由低速旋转动能较小从而温度较低的气体冷媒产生，从而在管体110内分成高温的气体冷媒及低温的气体冷媒。

通过外周侧的流动A1，高温的气体冷媒与管体110的内壁面接触而流动，因此通过管体110的内壁面的散热量增加。因此，通过管体110的内壁面，散热片112、112、112…的散热量增加。

通过中心侧的流动A2，低温的气体冷媒沿着轴向在管体110的中心部向流出侧移动。

当高温的气体冷媒在轴向上移动并到达止挡件130时，进入到止挡件130的引导槽部134，且通过规制部133规制气体冷媒绕轴移动。也就是说，通过规制部133规制高温的气体冷媒的涡流。因此，关于高温的气体冷媒，基于旋转方向的速度分量的动能转换为热能从而温度变得更高，热能向管体110的外侧释放。另一方面，如果在外周侧将能量转换并释放，那么在内周侧温度降低。

外周侧的高温的气体冷媒如果到达轴向的端面132A，就如箭头A3所示，由端面132A压回而向内周侧移动。在内周侧温度降低，气体冷媒的一部分液化，从而一边将导出管136冷却一边沿着导出管136的外壁面逆向流动。此时，在本实施方式中，导出管136的长度L1为止挡件主体131的长度L2的2倍以上，因此容易将导出管136充分冷却。逆向流动的冷媒如果到达导出管136的流入侧，就如箭头A4所示，与中心部的气体冷媒的流动A2一起流入到导出管136内。

在导出管136内，冷媒如箭头A5所示通过，并导出到流出侧的集管29A中。此时，由于导出管136被冷却，因此气体冷媒进一步液化后被导出。因此，在本实施方式的冷媒液化器100中，会促进冷媒的液化。在冷媒液化器100中，气体冷媒成为气液两相的冷媒。

从冷媒液化器100流出的气液两相的冷媒流入到翅片管式的冷凝器2中。

通过冷凝器2，将该气液两相的冷媒冷凝并液化。与在冷凝器2中气体冷媒流入而被液化的情况相比，能够高效率地将冷媒液化。也就是说，与不使用冷媒液化器100的情况相比，使用冷媒液化器100及冷凝器2能够更高效率地将气体冷媒液化，从而能够节能。此外，由于能够高效率地进行液化，因此能够使冷媒液化器100及冷凝器2小型化。

从该冷凝器2流出的液体冷媒流入到减压装置3中，由减压装置3减压后，流入到翅片管式的蒸发器4中。通过蒸发器4将流入到蒸发器4中的液体冷媒气体化，该气体冷媒被吸入到压缩机1的吸入口。这样一来，完成一轮本实施方式中的制冷循环。

图5是示意性地表示冷媒液化器100的管体110内的冷媒流动的立体图。图6是示意性地表示冷媒液化器100的管体110内的冷媒流动的剖视图。另外，图6中，线的颜色越浓就表示流速越快，线的颜色越淡就表示流速越慢。

图5、图6中，表示根据CFD(Computational Fluid Dynamics，计算流体动力学)的解析结果所得的冷媒液化器100的管体110的冷媒流动。

在所述实施方式中的冷媒液化器100的管体110内，对于如下构成进行了说明：将冷媒从涡流产生件120的径向中心的流路126向管体110的内壁面的切线方向喷出而冷媒形成涡流。然而，在CFD的解析中，为了便于计算，设定为如箭头A10所示冷媒从管体110的外侧向管体110的内壁面的切线方向流动，从而形成涡流的流动A11。

如图5所示，在管体110内具有在圆周方向上旋转的气体冷媒的流动A11，由此可以确认在管体110内形成气体冷媒在轴向上流动的回旋流A12。此外，如图6所示，也可以确认：回旋流的外周部的流动A13的速度较快从而动能较大，回旋流的中心部的流动A14的速度较慢从而动能较小。此处，如图5所示，止挡件130配置在形成回旋流的轴向上与涡流产生件120分开的位置。也就是说，配置在如下位置，在该位置止挡件130的规制部133与高温的气体冷媒的涡流碰撞，而将基于旋转方向的速度分量的动能转换为热能。

以上，基于一实施方式对本发明进行了说明，但本发明并不限定于这些实施方式。

在所述实施方式中，图1、图2中，对于如下构成进行了说明：冷媒液化器100具备多个管体110、涡流产生件120、及止挡件130，且这些构件并列地连接。然而，也可以是如下构成：不设置多个管体110、涡流产生件120、及止挡件130，管体110、涡流产生件120、及止挡件130为单个。

[符号的说明]

1 压缩机

2 冷凝器

3 减压装置

4 蒸发器

110 管体(管)

120 涡流产生件

130 止挡件

136 导出管

133 规制部

100 冷媒液化器