JP7693012B2 - 分流器及びそれを有する冷却システム - Google Patents

Description

関連出願
本出願は、２０２１年４月３０日に出願された、出願番号が２０２１２０９２５９１１．０であり、発明の名称が「分流器及びそれを有する冷却システム」である中国特許出願の優先権を主張し、その全ての内容は参照により本出願に組み込まれる。

本出願は冷却技術分野に関し、特に、分流器及それを有する冷却システムに関する。

分流器は、分液器、ディスペンサとも呼ばれ、空調冷却システムにおける１つの重要な部材であって、流体（液体、気体又は気液混合物）を混合して各パイプラインに均一に配分する役割を果たす。分流器は、通常、冷却システムにおける熱交換器の入口に取り付けられ、熱交換器の各熱交換管に媒体を均一に配分して熱交換するために用いられる。

関連する分流器において、分流器の本体の加工プロセスは、通常、銅棒の旋盤加工により形成され、まず、銅棒を切断し、更に刃物を利用して順次に複数の分流孔を加工するが、このような方式は、加工効率が低く、製造コストが高く、製造周期が長く、且つ後続の使用及びメンテナンスに不利である。

これに鑑みて、上述の技術課題に対して、本出願は製造コストが低い分流器を提供する。

上述の技術課題を解決するため、本出願は以下のような技術態様を提供する。
本体を含み、本体はチャンバを有し、本体には、入口及び出口が穿設されており、入口及び出口は、それぞれ本体の両端に位置し、入口及び出口はチャンバによって互いに連通され、本体は金属板を引っ張ることにより成形される、分流器である。

本出願は、金属板を用いて引っ張ることにより本体を成形し、金属板によって一体に引っ張って本体を成形する方式を採用して、本体に溶接ビードがないようにし、全体の気密性を増強させ、この方式は、製造コストが低減され、製造周期が短縮されるようにし、更に後続の使用及びメンテナンスの両方がより便利になるようにすることもできる。

一実施例において、本体は、相互に接続された入口セグメント及びテーパセグメントを含み、入口は入口セグメントに穿設され、テーパセグメントから本体の軸線までの垂直距離は、入口から出口の方向に向かって徐々に大きくなり、入口セグメントとテーパセグメントとの間には遷移セグメントが設けられており、遷移セグメントは、入口セグメントとテーパセグメントとの接続位置に位置して、本体内の流体の流動を遷移させるために用いられる。

遷移セグメントの設置により、応力が入口セグメントとテーパセグメントとの接続位置に位置する遷移セグメントに集中しないようにして、応力集中による構造の破断が回避されることが理解できる。

一実施例において、遷移セグメントの軸方向に沿った断面は円弧セグメントであり、円弧セグメントの弧口は本体の外側を向いており、且つ円弧セグメントの半径Ｒ≧１５ｍｍである。

円弧セグメントの半径Ｒが小さすぎると、応力集中を回避する効果が果たせないことが理解できる。

一実施例において、本体は、出口セグメントを更に含み、出口セグメントは、テーパセグメントの入口セグメントから離れた一端に接続され、出口は、出口セグメントに穿設され、入口セグメントの肉厚がｔ１で、テーパセグメントの肉厚がｔ２で、出口セグメントの肉厚がｔ３であり、ｔ１、ｔ２及びｔ３が、以下の関係式：ｔ１＞ｔ３＞ｔ２を満たす。

一実施例において、分流器は分流板を更に含み、分流板は本体における出口の位置に取り付けられ、分流板には複数の分流孔が穿設されており、分流孔はチャンバによって入口と互いに連通され、分流板は打ち抜きを経て分流孔が形成される。

分流板に分流孔を打ち抜き成形することにより、加工効率が向上されることが理解できる。

一実施例において、分流板には広げられたフランジが打ち抜き形成されており、分流孔はフランジにより囲まれたスペース内に形成される。

一実施例において、フランジは入口から離れる方向に向かって延設される。

一実施例において、フランジの軸線と本体の軸線との間の夾角がαであり、且つαが、以下の関係式：α≦９０°を満たす。

α≦９０°に限定することにより、分流器が流体の妨げを受けることなく分流効率を向上させることが理解できる。

一実施例において、本体における出口に比較的近い位置には、制限構造が設けられており、且つ分流板は、制限構造に当接可能である。

制限構造を設けることにより、分流板の取り付け位置が制限されることが理解できる。

一実施例において、金属板はステンレス鋼板である。

本体をステンレス鋼材質とすることにより、分流板と本体との溶接強度を向上させ、耐圧能力及び密封性を向上させることができることが理解できる。

本出願は、更に以下のような技術態様を提供する。
熱交換器及び分流器を含み、分流器は熱交換器の入口に設けられる、冷却システム。

関連技術に比べて、本出願は、金属板を用いて引っ張ることにより本体を成形し、金属板によって一体に引っ張って本体を成形する方式を採用して、本体に溶接ビードがないようにし、全体の気密性を増強させ、この方式は、製造コストが低減され、製造周期が短縮されるようにし、更に後続の使用及びメンテナンスの両方がより便利になるようにすることもできる。

本出願で提供される分流器の構造模式図である。 本出願で提供される分流器の断面構造模式図である。

図中の各符号の意味は次の通りである。
１００ 分流器、１０ 本体、１１ チャンバ、１２ 入口、１２１ インレットパイプ、１３ 出口、１４ 入口セグメント、１５ テーパセグメント、１６ 遷移セグメント、１７ 出口セグメント、２０ 分流板、２１ 分流孔、２１１ アウトレットパイプ、２２ フランジ。

以下、本出願の実施例における図面を参照して、本出願の実施例における技術態様を明瞭に且つ完全に記述するが、記述される実施例は、本出願の一部の実施例にすぎず、全ての実施例ではないことは明らかである。本出願における実施例に基づき、当業者が創造的な労力なしに得られた全ての他の実施例は、いずれも本出願の保護範囲に属するものとする。

留意すべきこととして、アセンブリが別のアセンブリに「装着される」とされる場合、別のアセンブリに直接装着されてもよく、又は、介在するアセンブリが存在してもよい。１つのアセンブリが別のアセンブリに「設けられる」と見なされる場合、別のアセンブリに直接設けられてもよく、又は、介在するアセンブリが共存する可能性がある。１つのアセンブリが別のアセンブリに「固定される」と見なされる場合、別のアセンブリに直接固定されてもよく、又は、介在するアセンブリが共存する可能性がある。

本文で使用される全ての技術的及び科学的用語は、別途の定義がない限り、本出願の技術分野に属する当業者によって通常理解されているものと同じ意味である。本文において、本出願の明細書で使用される用語は、単に具体的な実施例を記述するためのものであり、本出願を制限することを意図していない。本文で使用される用語「又は／及び」は、羅列された１つ又は複数の関連する項目の任意及び全ての組み合わせを含む。

図１から図２を参照すると、本出願は、分流器１００を提供し、この分流器１００は、通常、冷却システムにおける熱交換器の入口に取り付けられ、熱交換器の各熱交換管に媒体を均一に配分して熱交換するために用いられる。本実施例において分流器１００は蒸発器における入口に取り付けられているが、他の実施例において分流器１００は復水器の入口に取り付けられてもよく、ここでは限定しない。

具体的に、本出願で提供される分流器１００は、本体１０を含み、本体１０はチャンバ１１を有し、本体１０には、入口１２及び出口１３が穿設されており、入口１２及び出口１３は、それぞれ、本体１０の両端に位置し、入口１２及び出口１３は、チャンバ１１によって互いに連通され、本体１０は金属板を引っ張ることにより成形される。

なお、関連する分流器において、分流器の本体の加工プロセスは、通常、銅棒の旋盤加工により形成され、まず、銅棒を切断し、更に刃物を利用して順次に複数の分流孔を加工するが、このような方式は、加工効率が低く、製造コストが高く、製造周期が長く、且つ後続の使用及びメンテナンスに不利である。本実施形態では、金属板を用いて引っ張ることにより本体１０を成形し、金属板によって一体に引っ張って本体１０を成形する方式を採用して、本体１０に溶接ビードがないようにし、全体の気密性を増強させ、この方式は、製造コストが低減され、製造周期が短縮されるようにし、更に後続の使用及びメンテナンスの両方がより便利になるようにすることもできる。

本実施例において、金属板を用いて引っ張ることにより本体１０を成形する具体的な方法は、金属板素材を両側のみからクランプして、塑性ゾーンまで引っ張り、その後、半分を超える箇所で凸金型を包み、凹金型を取り外して、本体１０に対する引っ張り成形を完了し、このような加工プロセスの利点は、バネの作用で部材を自動的に取り外し可能で、これによって部材の取り外し効率を向上させ、且つ部品を損傷することなく、金型の構造が簡単であり、このようにして製造コストを低減させ、製造周期を短縮し、更に後続の使用及びメンテナンスの両方がより便利になる。

選択的に、金属板はステンレス鋼板であり、即ち本体１０の材質はステンレス鋼であり、当然ながら他の実施例において、金属板は、銅板、アルミニウム板又は鉄板等の他の材質の板構造であってもよく、ここでは限定しない。

真鍮材質の分流器１００に比べて、ステンレス鋼材質の本体１０は、コストを低減させることができ、且つ耐圧能力が高く、密封性が高く、同時に、真鍮材料を用いてアンモニア燻蒸試験を行うとき割れが生じる問題を回避可能であることが理解できる。

図１に示されるように、本体１０は、相互に接続された入口セグメント１４及びテーパセグメント１５を含む。入口セグメント１４は、本体１０の軸線方向に延びる直線セグメントとして設けられ、テーパセグメント１５から本体１０の軸線までの垂直距離は、入口１２から出口１３の方向に向かって徐々に大きくなり、即ち、テーパセグメント１５は、出口１３の方向に向かって拡径して設けられる。入口セグメント１４の一端には入口１２が穿設されており、他端はテーパセグメント１５の小径端に接続される。具体的に、入口セグメント１４とテーパセグメント１５との間には、遷移セグメント１６が設けられており、遷移セグメント１６は、入口セグメント１４とテーパセグメント１５との接続位置に位置し、且つ遷移セグメント１６の両端は、それぞれ、入口セグメント１４及びテーパセグメント１５が接続され、遷移セグメント１６は、本体１０内の流体の流動を遷移させるために用いられる。

なお、金属板を引っ張り成形する方式によって入口セグメント１４及びテーパセグメント１５を引っ張り出す過程において、入口セグメント１４とテーパセグメント１５との間に直径が急激に増大する湾曲点が存在するため、応力が湾曲点に集中するようになり、折り曲げる過程で構造の破断を引き起こしてしまい、従って本出願は、遷移セグメント１６の設置により、応力が入口セグメント１４とテーパセグメント１５との接続位置に集中しないようにし、このようにして応力集中による構造の破断を回避する。

遷移セグメントの軸方向に沿った断面は円弧セグメントであり、円弧セグメントの弧口は本体の外側を向いており、且つ円弧セグメントの半径Ｒ≧１５ｍｍである。

選択的に本実施例において、遷移セグメント１６の軸方向に沿った断面は円弧セグメントであり、円弧セグメントの両端は、それぞれ、入口セグメント１４及びテーパセグメント１５が接続され、且つ円弧セグメントの半径Ｒ≧１５ｍｍであり、当然ながら他の実施例において、遷移セグメント１６は、フィレット又は面取り等の他の類型の遷移構造を採用してもよく、ここでは限定しない。

なお、遷移セグメント１６の軸方向に沿った断面は円弧セグメントであり、ここでの軸方向に沿った断面とは、本体１０の軸線方向に沿った遷移セグメント１６の断面の側辺が円弧セグメントであることを意味し、且つこの円弧セグメントの弧口は本体の外側を向いている。

円弧セグメントの半径が小さすぎると円弧セグメントの弧長が短すぎてしまい、従って応力集中を回避する効果が果たせないため、円弧セグメントの半径≧１５ｍｍに限定することにより、応力集中による構造の破断を回避する効果を果たすことが理解できる。

注意すべきこととして、本体１０は肉厚のあるものであり、換言すれば、入口セグメント１４とテーパセグメント１５との接続箇所に、直径が急激に増大する湾曲点が２つ存在し、即ち、遷移セグメント１６を本体１０の軸線方向に切ると、遷移セグメント１６の断面の側辺に、本体１０の外壁及び内壁に位置する２つの円弧セグメントが存在し、そうなると、ここには３つの実施形態があり、それぞれ、本体１０の外壁面のみに円弧セグメントが設けられること、本体１０の内壁面のみに円弧セグメントが設けられること、及び本体１０の内壁面及び外壁面の両方に円弧セグメントが設けられることであり、ここでは、円弧セグメントの具体的な設置位置については限定しない。

図２に示されるように、本体１０は、出口セグメント１７を更に含む。出口セグメント１７は、テーパセグメント１５の入口セグメント１４から離れた一端に接続され、出口１３は、出口セグメント１７に穿設される。ここでは、なお、入口１２は、入口セグメント１４のテーパセグメント１５から離れた一端に穿設され、出口１３は、出口セグメント１７のテーパセグメント１５から離れた一端に穿設され、入口１２、入口セグメント１４により囲まれたスペース、テーパセグメント１５により囲まれたスペース、出口セグメント１７により囲まれたスペース及び出口１３の囲まれたスペース全体を、総称して本体１０のチャンバ１１という。

具体的に、入口セグメント１４の肉厚がｔ_１で、テーパセグメント１５の肉厚がｔ_２で、出口セグメント１７の肉厚がｔ３であり、ｔ１、ｔ_２及びｔ_３が、関係式：ｔ_１＞ｔ_３＞ｔ_２を満たす。

なお本実施例において、本体１０は、ステンレス鋼板を円筒になるように引っ張り、その後、尾部を縮径することによりなるものであるが、この場合、尾部を縮径する加工方式は、出口セグメント１７の肉厚を増加させて、入口セグメント１４、テーパセグメント１５及び出口セグメント１７の肉厚関係は、引っ張り成形のプロセスにより、ｔ_１＞ｔ_３＞ｔ_２という関係式に形成される。

更に分流器１００は、分流板２０を更に含み、分流板２０は、本体１０における出口１３の位置に取り付けられる。

具体的に、本実施例において、本体１０は略円筒状をなし、それと対応する分流板２０は円盤状をなし、円盤状の分流板２０は円筒状の本体１０の出口１３の位置に取り付けられる。当然ながら他の実施例において、本体１０及び分流板２０は他の形状をなしてもよく、ここでは限定しない。

選択的に本実施例において、分流板２０はステンレス鋼材質を採用し、ステンレス鋼材質の分流板２０は、コストを低減させることができ、且つ耐圧能力が高く、密封性が高く、分流板２０は、レーザ溶接又はアルゴンアーク溶接によって本体１０内に溶接されることができ、溶接材料を必要とせず、熱影響領域が小さく、融点が高く、溶接の整合性を向上させて、溶接強度を向上させることができるが、銅製の本体１０及び分流板２０は、火炎溶接又は高周波溶接により溶接するしかできず、溶接の溶込み深さに対する要求が比較的高く、溶接浸透が比較的長いことが要求され、溶接の溶込み深さ又は溶接深透が要求を満たさないと、溶接強度に影響を与えてしまう。当然ながら他の実施例において、分流板２０は他の材質を採用してもよく、ここでは限定しない。

更に分流板２０には、複数の分流孔２１が穿設されており、分流孔２１は、チャンバ１１によって入口１２と互いに連通され、分流板２０は、打ち抜きを経て分流孔２１が形成される。従来の銅棒による分流孔２１の旋盤加工に比べて、このようにして加工効率を向上させることができる。

具体的に、分流板２０には、広げられたフランジ２２が打ち抜き形成されており、分流孔２１はフランジ２２により囲まれたスペース内に形成される。即ち、分流板２０には、複数のフランジ２２が打ち抜き成形して形成されており、且つ各フランジ２２は、対応して１つの分流孔２１を有し、分流孔２１は分流板２０上で均一に分布されている。

選択的に、フランジ２２はチャンバ１１から離れる方向に向かって延設されてもよく、あるいは、フランジ２２はチャンバ１１に近い方向に向かって延設されてもよく、本実施例において、フランジ２２はチャンバ１１から離れる方向に向かって延設される。

選択的に、フランジ２２の軸線は、本体１０の軸線に対して傾斜して設けられ、且つフランジ２２の軸線と本体１０の軸線との間の夾角αは、関係式：α≦９０°を満たす。

流体が、入口１２からチャンバ１１に流れ込み、更に分流孔２１から流れ出た後、その流動方向は、本体１０の軸線に対して傾斜し、従って流体の分流効率を向上させるが、フランジ２２の軸線と本体１０の軸線との間の夾角αが９０°を超えると、流体が分流孔２１から流れ出るときカーブを曲がる必要があり、流動抵抗が増加し、流体の正常分流に不利であることが理解できる。

更に本体１０には、制限構造（図示せず）が設けられており、分流板２０は、出口１３に固定され、且つ制限構造に当接可能であり、制限構造を設けることにより、分流板２０の取り付け位置が制限され、即ち、本実施例において、分流板２０が本体１０における出口１３の位置に取り付けられると、制限構造を出口セグメント１７の内壁に設け、分流板２０が本体１０の出口１３の位置に取り付けられた場合、制限構造に当接できて制限され、これによって分流板２０の取り付け位置が限制される。

選択的に本実施例において、制限構造は、制限突起又は制限突出リングであってもよく、当然ながら他の実施例において、制限構造は、縮径構造又は拡径構造として設けられてもよく、ここでは限定しない。

更に入口１２にはインレットパイプ１２１が挿通されており、インレットパイプ１２１は、溶接によって入口１２に固定され、インレットパイプ１２１は、例えば、絞り弁等の外部装置に接続するために用いられる。分流孔２１は、チャンバ１１の外部に位置する孔口に、アウトレットパイプ２１１が設けられており、アウトレットパイプ２１１とフランジ２２とは、溶接によって固定接続される。このように設けることにより、アウトレットパイプ２１１の接続強度を増加することができる。

他の実施例において、インレットパイプ１２１は、入口１２に嵌合され、且つ溶接の方式によって入口１２に固定されてもよく、同様に、アウトレットパイプ２１１は、分流孔２１に部分的に挿嵌されてもよく、フランジ２２の外側壁に部分的に嵌合されてもよく、こうすると、接続強度を増強させることができるだけでなく、フランジ２２を異なる管径のアウトレットパイプ２１１に接続させることもできる。

本実施例において、複数のアウトレットパイプ２１１は、蒸発器の複数の熱交換管に接続されるが、他の実施例において、アウトレットパイプ２１１は、異なる接続対象に応じて、異なる装置に接続されてもよく、ここでは限定しない。

選択的に、インレットパイプ１２１及びアウトレットパイプ２１１は、ステンレス鋼管であってもよく、銅管であってもよいが、ステンレス鋼管が、コストが低く、且つ本体１０の材質と同じであるため、溶接の難易度を低減させることができ、同様に、冷却システムのパイプラインが通常銅管であるため、インレットパイプ１２１及びアウトレットパイプ２１１を銅管として設けると、溶接を容易にすることができる。本出願の分流器１００は、異なる場合に応じて、ステンレス鋼材質又は銅材質のインレットパイプ１２１及びアウトレットパイプ２１１を選択してもよく、ここでは限定しない。

本出願は、分流器を提供し、ステンレス鋼板を引っ張り成形の加工プロセスを採用して本体１０を製作することにより、製造コストが低減され、製造周期が短縮されるようにし、更に後続の使用及びメンテナンスの両方がより便利になる。

本出願は、熱交換器（図示せず）及び上述の分流器１００を含み、分流器１００は、熱交換器の入口に設けられる冷却システム（図示せず）を更に提供する。熱交換器は、蒸発器又は復水器であってもよい。本出願の冷却システムは、本出願で提供される分流器１００が設けられることで、蒸発器の熱交換効果を向上させて、冷却システムの性能を向上させることができる。

以上の実施例の各技術特徴は任意に組み合わせることができ、記述を簡潔にするために、上述の実施例における各技術特徴の全ての可能な組み合わせについて記述されていないが、これらの技術特徴の組み合わせに矛盾がない限り、いずれも本明細書に記載された範囲とみなされるべきである。

以上の実施例は、単に本出願のいくつかの実施形態を示したものにすぎず、その記述が比較的に具体的且つ詳細ではあるが、そのために出願の特許請求の範囲を制限するものとして理解されるべきではない。当業者にとって、本出願の趣旨を逸脱しないことを前提に、いくつかの変形及び改善を行うこともでき、これらはいずれも本出願の保護範囲に含まれると指摘しておかなければならない。従って本出願の特許の保護範囲は、添付の特許請求の範囲に準ずるものとすべきである。

Claims (11)

1. 本体を含み、前記本体はチャンバを有し、前記本体には、入口及び出口が穿設されており、前記入口及び前記出口は、それぞれ、前記本体の両端に位置し、前記入口及び前記出口は、前記チャンバによって互いに連通され、前記本体は、金属板を引っ張ることにより成形され、
   前記本体は、相互に接続された入口セグメント及びテーパセグメントを含み、前記入口は、前記入口セグメントに穿設され、前記テーパセグメントから前記本体軸線までの垂直距離は、前記入口から前記出口の方向に向かって徐々に大きくなり、
   前記本体は、出口セグメントを更に含み、前記出口セグメントは、前記テーパセグメントの前記入口セグメントから離れた一端に接続され、前記出口は、前記出口セグメントに穿設され、
   前記入口セグメントの肉厚がｔ _１ で、前記テーパセグメントの肉厚がｔ _２ で、前記出口セグメントの肉厚がｔ _３ であり、ｔ _１ 、ｔ _２ 及びｔ _３ が、以下の関係式ｔ _１ ＞ｔ _３ ＞ｔ _２ を満たす、分流器。
2. 前記入口セグメントと前記テーパセグメントとの間には、遷移セグメントが設けられており、前記遷移セグメントは、前記入口セグメントと前記テーパセグメントとの接続位置に位置して、前記本体内の流体の流動を遷移させるために用いられる、請求項１に記載の分流器。
3. 前記遷移セグメントの軸方向に沿った断面は円弧セグメントであり、前記円弧セグメントの弧口は、前記本体の外側を向いており、且つ前記円弧セグメントの半径Ｒ≧１５ｍｍである、請求項２に記載の分流器。
4. 前記分流器は、分流板を更に含み、前記分流板は、前記本体における前記出口の位置に取り付けられ、前記分流板には、複数の分流孔が穿設されており、前記分流孔は、前記チャンバによって前記入口と互いに連通され、前記分流板は、打ち抜きを経て前記分流孔が形成される、請求項１に記載の分流器。
5. 前記分流板には、広げられたフランジが打ち抜き形成されており、前記分流孔は、前記フランジにより囲まれたスペース内に形成される、請求項４に記載の分流器。
6. 前記フランジは、前記入口から離れる方向に向かって延設される、請求項５に記載の分流器。
7. 前記フランジの軸線と前記本体の軸線との間の夾角がαであり、且つαが、以下の関係式を満たす、請求項５に記載の分流器。
   α≦９０°
8. 前記本体の前記出口に比較的近い位置には、制限構造が設けられており、且つ前記分流板は、前記制限構造に当接可能である、請求項４に記載の分流器。
9. 前記金属板はステンレス鋼板である、請求項１に記載の分流器。
10. 熱交換器及び請求項１から９のいずれか一項に記載の分流器を含み、前記分流器は、前記熱交換器の入口に設けられる、冷却システム。
11. 前記本体及び前記分流板がステンレス鋼材質である場合、レーザ溶接又はアルゴンアーク溶接を採用して、前記分流板を前記本体内に溶接するステップと、
    前記本体及び前記分流板が銅材質である場合、火炎溶接又は高周波溶接を採用して、前記分流板を前記本体内に溶接するステップと、
    を含む、請求項４から８のいずれか一項に記載の分流器の溶接方法。

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