CN114450547B - 液态制冷剂散布装置及降膜式蒸发器 - Google Patents

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Abstract

液态制冷剂散布装置(30)用于降膜式蒸发器(1)。液态制冷剂散布装置(30)包括气液两相管道(34)和第一制冷剂桶(31)，气液两相管道(34)供气液两相制冷剂流动，第一制冷剂桶(31)具有供气液两相制冷剂从气液两相管道(34)流入的液体贮存部(32、33)。第一制冷剂桶(31)还具有液滴捕集部(36)，该液滴捕集部(36)捕集在液体贮存部(32、33)分离出的气态制冷剂中含有的液滴。

Description

液态制冷剂散布装置及降膜式蒸发器
技术领域
本公开涉及一种液态制冷剂散布装置及降膜式蒸发器。
背景技术
到目前为止，在涡轮制冷机等制冷装置中使用降膜式蒸发器。在降膜式蒸发器中，在罐体内的传热管组与从罐体的上方延伸出的蒸气出口管之间设置有液态制冷剂散布装置。通过该液态制冷剂散布装置使液态制冷剂向传热管组流下，利用传热管组使流下来的液态制冷剂蒸发，由此进行热交换。通过传热管组蒸发后的气态制冷剂通过蒸气出口管流出罐体外，被送往压缩机。
专利文献1所公开的现有的液态制冷剂散布装置主要由气液两相管道和三段结构的托盘构成。在该散布装置中，从气液两相管道向第一段的托盘沿水平方向吹出气液两相制冷剂(气液)，在第一段的托盘对气液进行一定程度的气液分离后使气液向第二段的托盘流下，在第二段的托盘将气液完全地气液分离后仅使液态制冷剂向第三段的托盘流下，从第三段的托盘向传热管组散布液态制冷剂。
专利文献1：US10,132,537B1
发明内容
－发明要解决的技术问题－
在降膜式蒸发器中，为了抑制从蒸气出口管向罐体外释放的气态制冷剂伴随液态制冷剂的携带(carryover)现象，需要扩大位于液态制冷剂散布装置下方的传热管组的布置空间。为此，需要提高降膜式蒸发器的罐体的壳体内的液态制冷剂散布装置的布置位置。
然而，在现有的液态制冷剂散布装置中，需要至少三段结构的托盘，因此难以做到小型化，所以无法在现有尺寸的壳体内将现有的液态制冷剂散布装置的布置位置提高起来收纳。
本发明的目的在于能够使降膜式蒸发器中使用的液态制冷剂散布装置小型化。
－用以解决技术问题的技术方案－
本公开的第一方面为用于降膜式蒸发器1的液态制冷剂散布装置30，其特征在于：所述液态制冷剂散布装置包括气液两相管道34和第一制冷剂桶31，所述气液两相管道34供气液两相制冷剂流动，所述第一制冷剂桶31具有供所述气液两相制冷剂从所述气液两相管道34流入的液体贮存部32、33，所述第一制冷剂桶31还具有液滴捕集部36，所述液滴捕集部36捕集在所述液体贮存部32、33分离出的气态制冷剂中含有的液滴。
在第一方面中，能够通过液滴捕集部36来抑制液态制冷剂被气态制冷剂带到第一制冷剂桶31的外部，因而能够减少制冷剂桶(托盘)的段数来使液态制冷剂散布装置30小型化。
本公开的第二方面为第一方面的基础上的液态制冷剂散布装置，其特征在于：所述气液两相管道34将所述气液两相制冷剂向下释放至所述液体贮存部32、33中。
在第二方面中，能够通过液滴捕集部36防止液体飞溅。
本公开的第三方面为第一或第二方面的基础上的液态制冷剂散布装置，其特征在于：所述气液两相管道34的底部具有设置有多个孔34a的冲孔金属结构，所述冲孔金属结构中的所述多个孔34a的面积占有率随着远离所述气液两相管道34中的所述气液两相制冷剂的引入口34b而增大。
在第三方面中，越是从气液两相管道34的引入口34b接近管内深处，将气液两相制冷剂分配给液体贮存部32、33时的阻力就越小，因此，能够抑制气液两相管道34的长度方向上的偏流，来提升液态制冷剂的散布性能。
本公开的第四方面为第一到第三方面中任一方面的基础上的液态制冷剂散布装置，其特征在于：所述液体贮存部32、33包括供所述气液两相制冷剂流入的一次液体贮存部32和供在所述一次液体贮存部32中与所述气态制冷剂分离后的液态制冷剂流入的二次液体贮存部33，所述二次液体贮存部33布置在所述一次液体贮存部32的侧方。
在第四方面中，通过并置有一次液体贮存部32和二次液体贮存部33的第一制冷剂桶31，实质上在进行气液分离的同时能够通过一次液体贮存部32吸收气液两相制冷剂的喷出压，因此能够降低液态制冷剂向二次液体贮存部33流入的流入速度。
本公开的第五方面为第四方面的基础上的液态制冷剂散布装置，其特征在于：所述二次液体贮存部33构成为收集从所述一次液体贮存部32溢出的所述液态制冷剂。
在第五方面中，在二次液体贮存部33中能够实质上仅收集液态制冷剂。
本公开的第六方面为第一到第五方面中任一方面的基础上的液态制冷剂散布装置，其特征在于：所述液态制冷剂散布装置还包括布置在所述第一制冷剂桶31的下侧的第二制冷剂桶39，在所述液体贮存部32、33上设置有使所述液态制冷剂向所述第二制冷剂桶39流下去的连通孔33a，向所述第二制冷剂桶39流下来的所述液态制冷剂散布在所述降膜式蒸发器1的传热管组20上。
在第六方面中，能够由两段的制冷剂桶(托盘)构成液态制冷剂散布装置30。
本公开的第七方面为第一到第六方面中任一方面的基础上的液态制冷剂散布装置，其特征在于：所述第一制冷剂桶31具有气体通过部37和气体排出口38，所述气体通过部37使在所述液体贮存部32、33分离出的所述气态制冷剂通过，所述气体排出口38将通过了所述气体通过部37的所述气态制冷剂从所述第一制冷剂桶31排出。
在第七方面中，能够将在液体贮存部32、33中分离出的气态制冷剂从第一制冷剂桶31排出。
本公开的第八方面为第七方面的基础上的液态制冷剂散布装置，其特征在于：所述气体通过部37的截面面积随着接近所述气体排出口38而增大。
在第八方面中，能够使第一制冷剂桶31内的气态制冷剂的移动速度均匀，因此，被收集到液体贮存部32、33中的液态制冷剂的液面高度也是均匀的。因此，能够抑制液态制冷剂被气态制冷剂从气体排出口38带到第一制冷剂桶31外部。
本公开的第九方面为第八方面的基础上的液态制冷剂散布装置，其特征在于：所述气体通过部37的截面面积在所述降膜式蒸发器1的气体出口管18的布置区域相对较小。
在第九方面中，能够将降膜式蒸发器1的气体出口管18的截面面积(即与压缩机连通的管道的截面面积)设定得较大，所以能够提升制冷装置的性能。
本公开的第十方面为第一到第九方面中任一方面的基础上的液态制冷剂散布装置，其特征在于：所述液滴捕集部36为除雾器。
在第十方面中，能够高效地去除在液体贮存部32、33分离出的气态制冷剂中包含的液滴。
本公开的第十一方面为第一到第十方面中任一方面的基础上的液态制冷剂散布装置，其特征在于：所述液滴捕集部36与所述气液两相管道34的侧部或者上部相邻地布置。
在第十一方面中，能够送出去除了液滴的气态制冷剂。
本公开的第十二方面为第四方面的基础上的液态制冷剂散布装置，其特征在于：在所述一次液体贮存部32中设置有促进所述气液两相制冷剂的气液分离的分离促进部35。
在第十二方面中，能够进一步促进一次液体贮存部32中的气液分离。
本公开的第十三方面为第十二方面的基础上的液态制冷剂散布装置，其特征在于：所述分离促进部35为除雾器。
在第十三方面中，能够高效地分离气态制冷剂和液态制冷剂。
本公开的第十四方面为第十二或第十三方面的基础上的液态制冷剂散布装置，其特征在于：所述分离促进部35以与所述气液两相管道34的下部相邻的方式，布置在整个所述一次液体贮存部32中或所述一次液体贮存部32中的上部。
在第十四方面中，从气液两相管道34释放的气液两相制冷剂不易因与分离促进部35碰撞而飞散。
本公开的第十五方面为第十二或第十三方面的基础上的液态制冷剂散布装置，其特征在于：所述分离促进部35布置在所述一次液体贮存部32中的下部或两侧部。
在第十五方面中，难以妨碍气液两相制冷剂从气液两相管道34中的释放。
本公开的第十六方面是一种降膜式蒸发器1，包括根据第一到第十五方面中任一方面所述的液态制冷剂散布装置30。
在第十六方面中，由于能够使液态制冷剂散布装置30小型化，因此能够在现有尺寸的降膜式蒸发器1的壳体内，提高液态制冷剂散布装置30的布置位置，来扩展传热管组20的布置空间，因而能够抑制携带现象。
附图说明
图1是实施方式所涉及的降膜式蒸发器的外观图；
图2是从罐体长度方向观察图1所示的降膜式蒸发器的截面图；
图3是从罐体长度方向观察实施方式所涉及的液态制冷剂散布装置的剖视图；
图4是从与罐体长度方向正交的水平方向观察实施方式所涉及的液态制冷剂散布装置的剖视图；
图5是表示图4所示的液态制冷剂散布装置中的气液两相管道底部的平面结构的一例的图；
图6是表示图4所示的液态制冷剂散布装置中的气液两相管道底部的平面结构的一例的图；
图7是表示图4所示的液态制冷剂散布装置中的气液两相管道底部的平面结构的一例的图；
图8是示意性地表示图4所示的液态制冷剂散布装置与降膜式蒸发器的气体出口管的位置关系的图；
图9是从罐体长度方向观察变形例1所涉及的液态制冷剂散布装置的剖视图；
图10是从罐体长度方向观察变形例2所涉及的液态制冷剂散布装置的剖视图；
图11是从罐体长度方向观察变形例3所涉及的液态制冷剂散布装置的剖视图；
图12是从与罐体长度方向正交的水平方向观察变形例4所涉及的液态制冷剂散布装置的剖视图；
图13是表示图12所示的液态制冷剂散布装置中的气液两相管道底部的平面结构的一例的图；
图14是表示图12所示的液态制冷剂散布装置中的气液两相管道底部的平面结构的一例的图；
图15是表示图12所示的液态制冷剂散布装置中的气液两相管道底部的平面结构的一例的图；
图16是示意性地表示图12所示的液态制冷剂散布装置与降膜式蒸发器的气体出口管的位置关系的图；
图17是示意性地表示变形例5所涉及的液态制冷剂散布装置与降膜式蒸发器的气体出口管的位置关系的图。
具体实施方式
以下，参照附图对本公开的实施方式进行说明。需要说明的是，以下实施方式仅为本质上的优选示例，并没有限制本发明、其应用对象或其用途范围的意图。
(实施方式)
〈降膜式蒸发器的结构〉
图1是本实施方式的降膜式蒸发器1的外观图，图2是从罐体长度方向观察图1所示的降膜式蒸发器1的截面图。
降膜式蒸发器1被用作例如涡轮制冷机等制冷装置的蒸发器。在制冷装置中，与降膜式蒸发器1一起设置有压缩机、放热器、膨胀机构等(省略图示)，由这些设备构成蒸气压缩式的制冷剂回路。在蒸气压缩式制冷剂回路中，从压缩机喷出来的气态制冷剂在放热器中放热，在放热器中放热后的制冷剂通过在膨胀机构中被减压而成为气液两相状态的制冷剂。气液两相状态的制冷剂流入降膜式蒸发器1内，通过与水或盐水(brine)等载热体的热交换而蒸发成为气态制冷剂，从降膜式蒸发器1流出。从降膜式蒸发器1流出来的气态制冷剂再次被压缩机吸入。另一方面，通过与水或盐水等载热体的热交换而未蒸发完的液态制冷剂通过液态制冷剂返回管等(省略图示)与流入降膜式蒸发器1内的气液两相状态的制冷剂汇合，再次流入降膜式蒸发器1内。
如图1及图2所示，降膜式蒸发器1主要包括罐体10、传热管组20、液态制冷剂散布装置30。在本实施方式中，作为降膜式蒸发器(1)，例如也可以使用横置的壳管式热交换器(Shell-and-tube type heat exchanger)。需要说明的是，在以下的说明中使用的“上”、“下”、“左”、“右”、“水平”等表示方向的用语是指图1所示的降膜式蒸发器1的使用时的设置状态下的方向。
罐体10主要具有壳体11和头部12a、12b。在本实施方式中，壳体11可以是长度方向的两端部开口的横置圆筒形状的部件。头部12a、12b可以是将壳体11的长度方向两端部的开口封闭的碗状部件。
在头部12a设置有载热体入口管14和载热体出口管15。载热体入口管14是用于使载热体流入罐体10内的传热管组20的管部件，例如设置在头部12a的下部。载热体出口管15是用于使载热体从传热管组20向罐体10的外部流出的管部件，例如设置在头部12a的上部。
在壳体11上设置有制冷剂流入管17、气体出口管18和液体出口管19。制冷剂流入管17是用于使气液两相状态的制冷剂流入罐体10的壳体空间SS内的管部件，例如设置在壳体11的上部且壳体11的长度方向的靠左的部分。制冷剂流入管17的在壳体11内的前端成为使制冷剂流入罐体10的制冷剂流入口。气体出口管18是用于使在传热管组20蒸发而生成的气态制冷剂向壳体空间SS的外部流出的管部件。气体出口管18例如以从壳体11的上部且相对于铅垂方向而言倾斜的位置延伸的方式设置。液体出口管19是用于使在传热管组20未蒸发完的液态制冷剂向壳体空间SS的外部流出的管部件，例如设置在壳体11的下部。
通过液态制冷剂散布装置30，从传热管组20的上方散布通过制冷剂流入管17供给到罐体10的壳体空间SS内的气液两相状态的制冷剂中的液态制冷剂。散布到传热管组20上的液态制冷剂通过与在构成传热管组20的传热管21内流动的载热体进行热交换而蒸发，从而成为气态制冷剂。通过在传热管组20蒸发而生成的气态制冷剂朝向气体出口管18向上方流动，通过气体出口管18流出到壳体空间SS的外部。流出到壳体空间SS外部的气态制冷剂再次被压缩机(省略图示)吸入。另一方面，在传热管组20未蒸发完的液态制冷剂通过设置在壳体11的下部的液体出口管19流出到壳体空间SS的外部。流出到壳体空间SS的外部的液态制冷剂通过液态制冷剂返回管等(省略图示)而与流入壳体空间SS内的气液两相状态的制冷剂汇合，再次通过制冷剂流入管17流入壳体空间SS内。
传热管组20具有沿着罐体10的长度方向延伸的多个传热管21。从罐体10的长度方向观察时，传热管组20例如布置在壳体空间SS内的水平方向的大致中央且上下方向的靠下的部分。在从罐体10的长度方向观察时，多个传热管21布置成多段多列，例如以九段十一列的交错排列方式布置。
需要说明的是，构成传热管组20的传热管21的根数和排列方式没有特别限定，能够采用各种根数和排列方式。在降膜式蒸发器1中，在采用仅在壳体的长度方向的一端部设有头部的罐体的情况下，例如可以采用U字管状的传热管。
〈液态制冷剂散布装置的结构〉
图3是从罐体长度方向观察液态制冷剂散布装置30的剖视图，图4是从与罐体长度方向正交的水平方向(以下称为罐体短边方向)观察液态制冷剂散布装置30的剖视图。需要说明的是，图3及图4所示的液态制冷剂散布装置30与在图1及图2所示的降膜式蒸发器1中使用的液态制冷剂散布装置30相同，布置在罐体10的壳体空间SS内的传热管组20与气体出口管18的上下方向之间。在图3及图4中，实线箭头表示液态制冷剂的流动，虚线箭头表示气态制冷剂的流动。
如图3及图4所示，液态制冷剂散布装置30主要包括分别沿罐体长度方向延伸的第一制冷剂桶31、气液两相管道34以及第二制冷剂桶39。
第一制冷剂桶31具有供气液两相制冷剂从气液两相管道34流入的液体贮存部32、33，例如在水平方向(罐体短边方向)上彼此相邻地布置的一次液体贮存部32及二次液体贮存部33。一次液体贮存部32布置在第一制冷剂桶31的罐体短边方向的中央部。二次液体贮存部33布置在一次液体贮存部32的罐体短边方向的两侧。气液两相管道34布置在一次液体贮存部32的上侧。在罐体短边方向上，气液两相管道34的两侧端位于一次液体贮存部32的两侧端的内侧。
第一制冷剂桶31可以具有覆盖一次液体贮存部32和二次液体贮存部33的侧壁和顶部。或者，也可以将具有覆盖一次液体贮存部32和二次液体贮存部33的侧壁部及顶部的罩形成为能够与第一制冷剂桶31组合。
气液两相制冷剂从气液两相管道34向下释放至一次液体贮存部32中。流入到一次液体贮存部32的气液两相制冷剂在一次液体贮存部32中被分离成气态制冷剂和液态制冷剂，从一次液体贮存部32溢出的液态制冷剂流入二次液体贮存部33。
可以在一次液体贮存部32中设置有促进气液两相制冷剂的气液分离的分离促进部35。分离促进部35的结构只要能够促进气液两相制冷剂的气液分离即可，并没有特别限定，例如可以是如除雾器等那样的多层网状结构。在本实施方式中，分离促进部35例如以与气液两相管道34的下部相邻的方式布置在整个一次液体贮存部32中。
气液两相管道34是用于将通过制冷剂流入管17供给到壳体空间SS内的气液两相制冷剂向第一制冷剂桶31引导，并向罐体长度方向分配的管部件。在气液两相管道34的底部设置有多个孔34a，上述的多个孔34a用于将气液两相制冷剂向下释放至一次液体贮存部32中。制冷剂流入管17与设置于气液两相管道34的一端部(在图4中为左侧端部)的引入口34b连接。气液两相管道34从罐体长度方向观察的剖面例如可以是矩形。
第二制冷剂桶39布置在第一制冷剂桶31的下侧。流入到二次液体贮存部33的液态制冷剂通过形成在二次液体贮存部33的底部的多个连通孔33a流入第二制冷剂桶39，在第二制冷剂桶39中液态制冷剂的液面高度是均匀的。流入到第二制冷剂桶39的液态制冷剂通过形成在第二制冷剂桶39的底部的多个连通孔39a散布在传热管组20上。
在本实施方式中，第一制冷剂桶31可以具有气体通过部37和气体排出口38，该气体通过部37使在一次液体贮存部32分离出的气态制冷剂通过，该气体排出口38将通过了气体通过部37的气态制冷剂从第一制冷剂桶31排出。气体通过部37例如沿着罐体长度方向设置在第一制冷剂桶31的上部。气体排出口38例如设置在制冷剂流入管17附近的第一制冷剂桶31的侧壁上部(罐体短边方向的一侧或两侧的侧壁上部)。从罐体长度方向观察的气体通过部37的截面面积可以随着接近气体排出口38而增大。在该情况下，从罐体长度方向观察的气体通过部37的截面面积在降膜式蒸发器1的气体出口管18(参照图1)的布置区域可以相对较小。
第一制冷剂桶31还可以具有液滴捕集部36，上述液滴捕集部36捕集在一次液体贮存部32分离出的气态制冷剂中含有的液滴。液滴捕集部36的构造只要能够捕集气态制冷剂中含有的液滴即可，没有特别限定，例如可以是如除雾器等那样的多层网状构造。液滴捕集部36的布置部位只要是比一次液体贮存部32和二次液体贮存部33即液体贮存部32、33靠上侧的位置即可，没有特别限定，例如，可以以与气液两相管道34中的罐体短边方向的两侧部相邻的方式布置液滴捕集部36，或者，也可以以与气液两相管道34的上部相邻的方式布置液滴捕集部36。在该情况下，气体通过部37可以设置在液滴捕集部36和气液两相管道34的上侧。
通过将液滴捕集部36设置在比液体贮存部32、33靠上侧的位置上，液滴捕集部36所捕集到的液滴冷凝而落下，由此能够将该液滴回收到液体贮存部32、33中。如果在第一制冷剂桶31中设置有包围液体贮存部32、33的侧壁部(或具有侧壁部的罩)，则也可以使液滴捕集部36所收集到的液滴沿着侧壁部或罩下落至液体贮存部32、33。
〈气液两相管道的底部构造〉
在本实施方式中，气液两相管道34的底部具有设置有多个孔34a的冲孔金属结构，该冲孔金属结构中的多个孔34a的面积占有率(每单位面积中孔34a的面积所占的比例)可以随着远离气液两相管道34中的气液两相制冷剂的引入口34b而增大。
图5～图7分别是表示图4所示的液态制冷剂散布装置30中的气液两相管道34的底部的平面结构的一例的图。需要说明的是，图5～图7表示引入口34b位于气液两相管道34的左侧端部的情况。在图5～图7中，箭头(虚线)表示气液两相制冷剂的流动方向。
例如，如图5所示，可以随着远离引入口34b而使孔34a的尺寸变大。或者，例如，如图6及图7所示，可以将多个孔34a的尺寸设为相同程度，随着远离引入口34b而使孔34a的布置密度增加。
－实施方式的效果－
根据以上说明的本实施方式的液态制冷剂散布装置30，第一制冷剂桶31具有液滴捕集部36，上述液滴捕集部36捕集在液体贮存部32、33分离出的气态制冷剂中含有的液滴。因此，能够通过液滴捕集部36来抑制液态制冷剂被气态制冷剂带到第一制冷剂桶31的外部，因而能够减少制冷剂桶(托盘)的段数来使液态制冷剂散布装置30小型化。因此，即使降膜式蒸发器1的壳体空间SS的尺寸与现行尺寸相等，也能够在壳体空间SS内提高液态制冷剂散布装置30的布置位置，扩展传热管组20的布置空间，因此能够抑制携带现象。通过减少托盘的段数，能够减少各托盘所包含的制冷剂量。
在本实施方式的液态制冷剂散布装置30中，若气液两相管道34将气液两相制冷剂向下释放至液体贮存部32、33中，则能够通过液滴捕集部36防止液体飞溅。
在本实施方式的液态制冷剂散布装置30中，可以是：气液两相管道34的底部具有设置有多个孔34a的冲孔金属结构，该冲孔金属结构中的多个孔34a的面积占有率随着远离气液两相管道34中的气液两相制冷剂的引入口34b而增大。这样一来，越是从气液两相管道34的引入口34b接近管内深处，将气液两相制冷剂分配给液体贮存部32、33时的阻力就越小。因此，能够抑制气液两相管道34的长度方向上的偏流，来提升液态制冷剂的散布性能。
在本实施方式的液态制冷剂散布装置30中，可以是：液体贮存部32、33包括供气液两相制冷剂流入的一次液体贮存部32和供在一次液体贮存部32中与气态制冷剂分离后的液态制冷剂流入的二次液体贮存部33，二次液体贮存部33布置在一次液体贮存部32的侧方。这样一来，通过并置有一次液体贮存部32和二次液体贮存部33的第一制冷剂桶31，实质上在进行气液分离的同时能够通过一次液体贮存部32吸收气液两相制冷剂的喷出压，因此能够降低液态制冷剂向二次液体贮存部33流入的流入速度。在该情况下，如果二次液体贮存部33构造成收集从一次液体贮存部32溢出的液态制冷剂，则在二次液体贮存部33中能够实质上仅收集液态制冷剂。
在本实施方式的液态制冷剂散布装置30中，可以是：还包括布置在第一制冷剂桶31的下侧的第二制冷剂桶39，在液体贮存部32、33上设置有使液态制冷剂向第二制冷剂桶39流下去的连通孔33a，向第二制冷剂桶39流下去的液态制冷剂散布在降膜式蒸发器1的传热管组20上。这样一来，能够由两段的制冷剂桶(托盘)构成液态制冷剂散布装置30。
在本实施方式的液态制冷剂散布装置30中，若第一制冷剂桶31具有使在液体贮存部32、33分离出的气态制冷剂通过的气体通过部37和将通过了气体通过部37的气态制冷剂从第一制冷剂桶31排出的气体排出口38，则能够将在液体贮存部32、33分离出的气态制冷剂从第一制冷剂桶31排出。
在第一制冷剂桶31具有气体通过部37及气体排出口38的情况下，若气体通过部37的截面面积(从罐体长度方向观察的截面面积)随着接近气体排出口38而增大，则能够使第一制冷剂桶31内的气态制冷剂的移动速度均匀。因此，被收集到液体贮存部32、33中的液态制冷剂的液面高度也是均匀的。换句话说，能够避免：如气体通过部的截面面积沿罐体长度方向恒定的现有结构那样，随着接近气体排出口，气态制冷剂的移动速度增大，因压力差而导致在气体排出口附近液态制冷剂的液面高度变高的情况。因此，能够抑制液态制冷剂被气态制冷剂从气体排出口38带到第一制冷剂桶31外部。
在气体通过部37的截面面积随着接近气体排出口38而增大的情况下，例如如图8所示，气体通过部37的截面面积可以在降膜式蒸发器1的气体出口管18的布置区域相对较小。这样一来，能够将降膜式蒸发器1的气体出口管18的截面面积、即与压缩机41连通的管道42的截面面积设定得较大，所以能够提升包括降膜式蒸发器1的制冷装置的性能。
需要说明的是，图8是示意性地表示图4所示的液态制冷剂散布装置30与降膜式蒸发器1的气体出口管18的位置关系的图，在图8中，对与图1～图4所示的降膜式蒸发器1和液态制冷剂散布装置30相同的构成要素标注相同的符号。在图8中，为了简单，省略了传热管组20等一部分构成要素的图示，并且示意性地记载了罐体10等的形状。
在本实施方式的液态制冷剂散布装置30中，若液滴捕集部36为除雾器，则能够高效地去除在液体贮存部32、33分离出的气态制冷剂中包含的液滴。
在本实施方式的液态制冷剂散布装置30中，液滴捕集部36可以与气液两相管道34的侧部或上部相邻地布置。这样一来，能够送出去除了液滴的气态制冷剂。
在液体贮存部32、33包括一次液体贮存部32和二次液体贮存部33的情况下，若在一次液体贮存部32中设置有促进气液两相制冷剂的气液分离的分离促进部35，则能够进一步促进一次液体贮存部32中的气液分离。此外，能够抑制一次液体贮存部32中的液态制冷剂的液面的波澜，来减少液滴的飞散量。需要说明的是，可以是：考虑到罐体长度方向上的偏流，通过将一次液体贮存部32中的液态制冷剂的液面高度设为例如40mm左右以上，从而能够从一次液体贮存部32向二次液体贮存部33均等地分配液态制冷剂。
在一次液体贮存部32设置分离促进部35的情况下，若分离促进部35为除雾器，则能够高效地分离气态制冷剂和液态制冷剂。
在一次液体贮存部32设置分离促进部35的情况下，分离促进部35可以以与气液两相管道34的下部相邻的方式布置在整个一次液体贮存部32中。这样一来，从气液两相管道34释放的气液两相制冷剂难以因与分离促进部35碰撞而飞散。
根据包括本实施方式的液态制冷剂散布装置30的降膜式蒸发器1，由于能够使液态制冷剂散布装置30小型化，因此能够在现有尺寸的降膜式蒸发器1的壳体内，提高液态制冷剂散布装置30的布置位置，来扩展传热管组20的布置空间，因而能够抑制携带现象。
〈变形例1〉
图9是从罐体长度方向观察变形例1所涉及的液态制冷剂散布装置30的剖视图。需要说明的是，在图9中，对与图3所示的上述实施方式的液态制冷剂散布装置30相同的构成要素标注相同的符号。
图9所示的本变形例的液态制冷剂散布装置30与图3所示的上述实施方式的液态制冷剂散布装置30的不同点在于，分离促进部35不是布置在整个一次液体贮存部32中，而是仅布置在一次液体贮存部32中的上部。需要说明的是，在本变形例中，与上述实施方式相同，分离促进部35也布置成与气液两相管道34的下部相邻。
在以上说明的本变形例中，也能够得到与上述实施方式相同的效果。例如，因为分离促进部35布置成与气液两相管道34的下部相邻，所以从气液两相管道34释放的气液两相制冷剂难以因与分离促进部35碰撞而飞散。
〈变形例2〉
图10是从罐体长度方向观察变形例2所涉及的液态制冷剂散布装置30的剖视图。需要说明的是，在图10中，对与图3所示的上述实施方式的液态制冷剂散布装置30相同的构成要素标注相同的符号。
图10所示的本变形例的液态制冷剂散布装置30与图3所示的上述实施方式的液态制冷剂散布装置30的不同点在于，分离促进部35不是布置在整个一次液体贮存部32中，而是仅布置在一次液体贮存部32中的下部。即，在本变形例中，不同于上述实施方式，分离促进部35不与气液两相管道34的下部相邻。
在以上说明的本变形例中，也能够得到与上述实施方式相同的效果。由于分离促进部35仅布置在一次液体贮存部32的下部，因此难以妨碍气液两相制冷剂从气液两相管道34中的释放。
〈变形例3〉
图11是从罐体长度方向观察变形例3所涉及的液态制冷剂散布装置30的剖视图。需要说明的是，在图11中，对与图3所示的上述实施方式的液态制冷剂散布装置30相同的构成要素标注相同的符号。
图11所示的本变形例的液态制冷剂散布装置30与图3所示的上述实施方式的液态制冷剂散布装置30的不同点在于，分离促进部35不是布置在整个一次液体贮存部32中，而是仅布置在一次液体贮存部32中的两侧部(罐体短边方向的两侧部)。即，在本变形例中，不同于上述实施方式，分离促进部35的至少一部分不与气液两相管道34的下部相邻。
在以上说明的本变形例中，也能够得到与上述实施方式相同的效果。由于分离促进部35仅布置在一次液体贮存部32的两侧部，因此难以妨碍气液两相制冷剂从气液两相管道34中的释放。
〈变形例4〉
图12是从罐体短边方向观察变形例4所涉及的液态制冷剂散布装置的剖视图。需要说明的是，在图12中，对与图4所示的上述实施方式的液态制冷剂散布装置30相同的构成要素标注相同的符号。
图12所示的本变形例的液态制冷剂散布装置30与图4所示的上述实施方式的液态制冷剂散布装置30的不同之处在于，在气液两相管道34的中央部设置有引入口34b，制冷剂流入管17与该引入口34b连接。即，在本变形例中，通过制冷剂流入管17供给到气液两相管道34的中央部的引入口34b的气液两相制冷剂从引入口34b被送往气液两相管道34的罐体长度方向的两侧，通过设置在气液两相管道34的底部的多个孔34a流入第一制冷剂桶31的一次液体贮存部32。
在本变形例中，多个孔34a的面积占有率(每单位面积中孔34a的面积所占的比例)可以随着远离气液两相管道34中的气液两相制冷剂的引入口34b而增大。
图13～图15分别是表示图12所示的液态制冷剂散布装置30中的气液两相管道34的底部的平面结构的一例的图。需要说明的是，图13～图15表示引入口34b位于气液两相管道34的中央部的情况。在图13～图15中，箭头(虚线)表示气液两相制冷剂的流动方向。
例如，如图13所示，可以随着远离引入口34b而使孔34a的尺寸变大。或者，例如，如图14及图15所示，可以将多个孔34a的尺寸设为相同程度，随着远离引入口34b而使孔34a的布置密度增加。
在以上说明的本变形例中，也能够得到与上述实施方式相同的效果。例如，因为设置在气液两相管道34的底部的多个孔34a的面积占有率随着远离气液两相管道34中的气液两相制冷剂的引入口34b而增大，所以越是从气液两相管道34的引入口34b接近管内深处，将气液两相制冷剂分配给一次液体贮存部32时的阻力就越小。因此，能够抑制气液两相管道34的长度方向上的偏流，来提升液态制冷剂的散布性能。
在本变形例中，例如如图16所示，气体通过部37的截面面积可以在降膜式蒸发器1的气体出口管18的布置区域相对较小。这样一来，能够将降膜式蒸发器1的气体出口管18的截面面积、即与压缩机41连通的管道42的截面面积设定得较大，所以能够提升包括降膜式蒸发器1的制冷装置的性能。
需要说明的是，图16是示意性地表示图12所示的液态制冷剂散布装置30与降膜式蒸发器1的气体出口管18的位置关系的图，在图16中，对与图1～图4、图12所示的降膜式蒸发器1和液态制冷剂散布装置30相同的构成要素标注相同的符号。在图16中，为了简单，省略了传热管组20等一部分构成要素的图示，并且示意性地记载了罐体10等的形状。
〈变形例5〉
图17是示意性地表示变形例5所涉及的液态制冷剂散布装置30与降膜式蒸发器1的气体出口管18的位置关系的图。需要说明的是，在图17中，对与图4、图8所示的上述实施方式相同的构成要素标注相同的符号。在图17中，为了简单，省略了传热管组20等一部分构成要素的图示，并且示意性地记载了罐体10等的形状。
图17所示的本变形例的液态制冷剂散布装置30与图4所示的上述实施方式的液态制冷剂散布装置30的不同之处在于，在气液两相管道34的中央部设置有引入口34b，制冷剂流入管17与该引入口34b连接。
在本变形例中，气体排出口38设置在制冷剂流入管17附近、即位于气液两相管道34的中央部的引入口34b附近的第一制冷剂桶31的侧壁上部(罐体短边方向的一侧或两侧的侧壁上部)。从罐体长度方向观察的气体通过部37的截面面积随着从罐体长度方向的两侧接近位于罐体长度方向的中央的气体排出口38而增大。而且，从罐体长度方向观察的气体通过部37的截面面积在降膜式蒸发器1的气体出口管18(参照图1)的布置区域相对较小。
在以上说明的本变形例中，也能够得到与上述实施方式相同的效果。例如，气体通过部37的截面面积随着接近气体排出口38而增大，因此能够使第一制冷剂桶31内的气态制冷剂的移动速度均匀。因此，被收集到二次液体贮存部33中的液态制冷剂的液面高度也是均匀的。因此，能够抑制液态制冷剂被气态制冷剂从气体排出口38带到第一制冷剂桶31外部。气体通过部37的截面面积在降膜式蒸发器1的气体出口管18的布置区域相对较小，因此能够将降膜式蒸发器1的气体出口管18的截面面积、即与压缩机41连通的管道42的截面面积设定得较大。因此，能够提升包括有降膜式蒸发器1的制冷装置的性能。
《其他实施方式》
在上述实施方式和变形例中，在第一制冷剂桶31的下侧布置有第二制冷剂桶39。然而，例如也可以是：在第一制冷剂桶31中，使一次液体贮存部32两侧的二次液体贮存部33在一次液体贮存部32的下侧连通，从二次液体贮存部33的连通孔33a将液态制冷剂散布在降膜式蒸发器1的传热管组20上。即，也可以是没有布置第二制冷剂桶39而仅有第一制冷剂桶31的一段结构。
在上述实施方式和变形例中，使从一次液体贮存部32溢出的液态制冷剂流入二次液体贮存部33。然而，例如，也可以是：在一次液体贮存部32与二次液体贮存部33的边界壁上设置连通孔，使液态制冷剂经由该连通孔从一次液体贮存部32流入二次液体贮存部33。
在上述实施方式和变形例中，将气液两相管道34布置在一次液体贮存部32的上侧，将气液两相制冷剂向下释放至一次液体贮存部32。然而，例如，也可以是：将气液两相管道34布置在一次液体贮存部32内，使气液两相制冷剂从气液两相管道34的罐体短边方向的两侧部向水平方向释放。
在上述实施方式和变形例中，作为第一制冷剂桶31的液体贮存部32、33，设置了供气液两相制冷剂流入的一次液体贮存部32、和供在一次液体贮存部32中与气态制冷剂分离出的液态制冷剂流入的二次液体贮存部33，但只要能够进行气液分离即可，液体贮存部32、33的结构并没有特别限制。
以上，说明了实施方式和变形例，但应理解为能够在不脱离权利要求书的主旨及范围的情况下，对方案及具体情况进行各种变更。另外，只要不影响本公开的对象的功能，还可以对以上的实施方式和变形例适当地进行组合或替换。而且，以上所述的“第一”、“第二”、……这些术语仅用于区分包含上述术语的语句，并不用于限定该语句的数量、顺序。
－产业实用性－
综上所述，本公开对于液态制冷剂散布装置及降膜式蒸发器是有用的。
－符号说明－
1 降膜式蒸发器
10 罐体
11 壳体
12a 头部
12b 头部
14 载热体入口管
15 载热体质出口管
17 制冷剂流入管
18 气体出口管
19 液体出口管
20 传热管组
21 传热管
30 液态制冷剂散布装置
31 第一制冷剂桶
32 一次液体贮存部
33 二次液体贮存部
33a 连通孔
34 气液两相管道
34a 多个孔
34b 引入口
35 分离促进部
36 液滴捕集部
37 气体通过部
38 气体排出口
39 第二制冷剂桶
39a 连通孔
41 压缩机
42 管道
SS 壳体空间

Claims (16)

1.一种液态制冷剂散布装置(30)，用于降膜式蒸发器(1)，其特征在于：
所述液态制冷剂散布装置包括气液两相管道(34)和第一制冷剂桶(31)，
所述气液两相管道(34)供气液两相制冷剂流动，
所述第一制冷剂桶(31)具有供所述气液两相制冷剂从所述气液两相管道(34)流入的液体贮存部(32、33)，
所述第一制冷剂桶(31)还具有液滴捕集部(36)，所述液滴捕集部(36)捕集在所述液体贮存部(32、33)分离出的气态制冷剂中含有的液滴。
2.根据权利要求1所述的液态制冷剂散布装置，其特征在于：
所述气液两相管道(34)将所述气液两相制冷剂向下释放至所述液体贮存部(32、33)中。
3.根据权利要求1或2所述的液态制冷剂散布装置，其特征在于：
所述气液两相管道(34)的底部具有设置有多个孔(34a)的冲孔金属结构，
所述冲孔金属结构中的所述多个孔(34a)的面积占有率随着远离所述气液两相管道(34)中的所述气液两相制冷剂的引入口(34b)而增大。
4.根据权利要求1或2所述的液态制冷剂散布装置，其特征在于：
所述液体贮存部(32、33)包括供所述气液两相制冷剂流入的一次液体贮存部(32)和供在所述一次液体贮存部(32)中与所述气态制冷剂分离后的液态制冷剂流入的二次液体贮存部(33)，
所述二次液体贮存部(33)布置在所述一次液体贮存部(32)的侧方。
5.根据权利要求4所述的液态制冷剂散布装置，其特征在于：
所述二次液体贮存部(33)构成为收集从所述一次液体贮存部(32)溢出的所述液态制冷剂。
6.根据权利要求1或2所述的液态制冷剂散布装置，其特征在于：
所述液态制冷剂散布装置还包括布置在所述第一制冷剂桶(31)的下侧的第二制冷剂桶(39)，
在所述液体贮存部(32、33)上设置有使所述液态制冷剂向所述第二制冷剂桶(39)流下去的连通孔(33a)，
向所述第二制冷剂桶(39)流下来的所述液态制冷剂散布在所述降膜式蒸发器(1)的传热管组(20)上。
7.根据权利要求1或2所述的液态制冷剂散布装置，其特征在于：
所述第一制冷剂桶(31)具有气体通过部(37)和气体排出口(38)，所述气体通过部(37)使在所述液体贮存部(32、33)分离出的所述气态制冷剂通过，所述气体排出口(38)将通过了所述气体通过部(37)的所述气态制冷剂从所述第一制冷剂桶(31)排出。
8.根据权利要求7所述的液态制冷剂散布装置，其特征在于：
所述气体通过部(37)的截面面积随着接近所述气体排出口(38)而增大。
9.根据权利要求8所述的液态制冷剂散布装置，其特征在于：
所述气体通过部(37)的截面面积在所述降膜式蒸发器(1)的气体出口管(18)的布置区域相对较小。
10.根据权利要求1或2所述的液态制冷剂散布装置，其特征在于：
所述液滴捕集部(36)为除雾器。
11.根据权利要求1或2所述的液态制冷剂散布装置，其特征在于：
所述液滴捕集部(36)与所述气液两相管道(34)的侧部或者上部相邻地布置。
12.根据权利要求4所述的液态制冷剂散布装置，其特征在于：
在所述一次液体贮存部(32)中设置有促进所述气液两相制冷剂的气液分离的分离促进部(35)。
13.根据权利要求12所述的液态制冷剂散布装置，其特征在于：
所述分离促进部(35)为除雾器。
14.根据权利要求12或13所述的液态制冷剂散布装置，其特征在于：
所述分离促进部(35)以与所述气液两相管道(34)的下部相邻的方式，布置在整个所述一次液体贮存部(32)中或所述一次液体贮存部(32)中的上部。
15.根据权利要求12或13所述的液态制冷剂散布装置，其特征在于：
所述分离促进部(35)布置在所述一次液体贮存部(32)中的下部或两侧部。
16.一种降膜式蒸发器，包括权利要求1到15中任一项权利要求所述的液态制冷剂散布装置。
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