JP2002130867A - 冷凍機用凝縮器 - Google Patents
冷凍機用凝縮器Info
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Abstract
凝縮性能を向上することができる冷凍機用凝縮器を提供
する。 【解決手段】 気体状の冷媒が導入される容器14と、
容器14の中に配設された伝熱管15群とを備え、伝熱
管15群を流通する冷却水と冷媒との間での熱交換によ
って冷媒を凝縮、液化する冷凍機用凝縮器である。伝熱
管15群の配設域中に上下方向に沿う1ないし複数の空
間18を形成し、この空間18を介して冷媒液を排除す
るようにしている。
Description
冷媒との間で熱交換を行わせて、該冷媒を凝縮、液化す
る冷凍機用凝縮器に関する。
いては、冷凍機で冷却した冷水を該構造物内に布設した
配管を通じて循環させ、この配管を循環する冷水と上記
構築物の各スペースの空気との間の熱交換によって該ス
ペースの冷房を行うようにしている。
を示している。この凝縮器では、気体状の冷媒が導入さ
れる円筒形の容器1の中に、冷却水を流通させる多数の
伝熱管2が束状にかつ千鳥状に配列設置されている。伝
熱管2は、冷却水入口3に連通する往路側(1パス目
側)の管と冷却水出口4に連通する復路(2パス目側)
側の管とに別れている。冷却水入口3から流入した冷水
は、容器1内を通り水室(図示略)に至って折り返し、再
び容器1内を通って冷却水出口4から流出する。この過
程において、図示していない圧縮機を介して容器1に導
入された気体状の冷媒は、冷却水との間の熱交換によっ
て冷却され、凝縮、液化される。なお、液化された冷媒
は、図示していない蒸発器に供給される。
では、容器1内に伝熱管2が密に配置されているので、
凝縮液が容器1内に導入された冷媒蒸気の抗力によって
移動し、そのため、伝熱管2群内に該凝縮液が集中して
滞留する現象が発生する。この凝縮液が集中した部位に
おいては、伝熱管2上の凝縮液の膜厚が大きくなって熱
抵抗が増大する。そして、この熱抵抗の増大は、凝縮器
の凝縮性能を低下させる。
伝熱管群内における凝縮液の集中を抑制して、凝縮性能
を向上することができる冷凍機用凝縮器を提供すること
にある。
が導入される容器と、該容器の中に配設された伝熱管群
とを備え、前記伝熱管群を流通する冷却水と前記冷媒と
の間での熱交換によって該冷媒を凝縮、液化する冷凍機
用凝縮器であって、前記伝熱管群の配設域中に上下方向
に沿う1ないし複数の空間を形成し、この空間を介して
前記液化された冷媒を排除するとともに、この空間によ
って前記電熱管群内への気体状の冷媒の流入を促進する
ようにしている。本発明の実施形態では、前記空間が前
記伝熱管群の配設域を貫通する態様で形成される。本発
明の実施形態では、前記空間が前記伝熱管群の配設域の
下端から該配設域の上方部に至る態様で形成される。本
発明は、気体状の冷媒が導入される容器と、該容器の中
に配設された伝熱管群とを備え、前記伝熱管群を流通す
る冷却水と前記冷媒との間での熱交換によって該冷媒を
凝縮、液化する冷凍機用凝縮器であって、前記容器の側
部内周面に、この内周面に沿って流れる前記気体状の冷
媒を前記伝熱管群中に案内する多孔板を配設するように
している。本発明は、気体状の冷媒が導入される容器
と、該容器の中に配設された伝熱管群とを備え、前記伝
熱管群を流通する冷却水と前記冷媒との間での熱交換に
よって該冷媒を凝縮、液化する冷凍機用凝縮器であっ
て、前記伝熱管を等ピッチで配列させ、前記伝熱管群に
おける下方区域の各伝熱管を前記冷却液の往路として用
いるとともに、上方区域の各伝熱管を前記冷却液の復路
として用い、前記上方区域を前記下方区域よりも狭く設
定することによって、前記上方区域における伝熱管の配
列数を前記下方区域における伝熱管の配列数よりも少な
くしている。本発明は、気体状の冷媒が導入される容器
と、該容器の中に配設された伝熱管群とを備え、前記伝
熱管群を流通する冷却水と前記冷媒との間での熱交換に
よって該冷媒を凝縮、液化する冷凍機用凝縮器であっ
て、前記伝熱管群における下方区域の各伝熱管を前記冷
却液の往路として用いるとともに、上方区域の各伝熱管
を前記冷却液の復路として用い、前記上方区域の伝熱管
の配列ピッチを前記下方区域の伝熱管の配列ピッチより
も大きく設定することによって、前記上方区域における
伝熱管の配列数を前記下方区域における伝熱管の配列数
よりも少なくしている。
係る冷凍機用凝縮器の実施形態について説明する。図1
は、冷凍機の概略構成を示している。この冷凍機は、冷
却水と気体状の冷媒との間で熱交換を行わせて冷媒を凝
縮、液化する凝縮器10と、凝縮された冷媒を減圧する
膨張弁11と、凝縮された冷媒と冷水(被冷却物)との間
で熱交換を行わせて該冷水を冷却する蒸発器12と、蒸
発器12で蒸発、気化した冷媒を圧縮した後に上記凝縮
器10に供給する圧縮機13とを備えている。なお、上
記蒸発器12において冷却された冷水は、ビルの空調等
に利用される。
この図2に示すように、凝縮器10は、気体状の冷媒が
導入される円筒形の容器14と、この容器14の中に束
状に配設した多数の伝熱管15とを備えている。伝熱管
15は、冷却水を流通させるものであり、容器14の長
手方向(図2の紙面に垂直な方向)に沿って配設されて
いる。伝熱管15は、図1に示す冷却水入口16に連通
する往路側のものと、冷却水出口17に連通する復路側
のものとに別れており、冷却水入口16に連通する伝熱
管15での冷却水の流通方向と冷却水出口17に連通す
る伝熱管15での冷却水の流通方向とでは冷却水の流れ
る方向が異なる。
縮器10は、容器14内の中央部に伝熱管15群の配設
域を上下方向(鉛直方向)に貫通する空間18を形成
し、この空間18によって伝熱管15群を左右に分離さ
せている。なお、上記空間18は、本来はそこに配列す
る伝熱管15を抜いて形成したものであるから、以下、
抜き列という。
容器14の中央部に設けた抜き列18によってこの中央
部における凝縮液(冷媒液)の集中、滞留が防止される
ので、凝縮性能の向上を図ることができる。また、抜き
列18により伝熱管15群への気体状の冷媒の供給を促
進して凝縮性能の向上を図ることができる。
設けているが、2以上の抜き列を所定の間隔で上下方向
に配列形成することも可能である(図示せず)。この場
合、例えば、伝熱管15が10列配列する毎に伝熱管1
5の1〜3列分の幅を有した抜き列を形成することが望
ましい。このように、複数の抜き列を設ければ、凝縮液
の集中部分がより減少するので、伝熱性能が一層向上す
る。また、伝熱管15群への気体状の冷媒の供給が促進
されて伝熱性能が一層向上する。
該域の上方部に至る3個の抜き列19を形成した本発明
の他の実施形態を示している。伝熱管15群の上方部
は、その下方部に比して上から落下してくる凝縮液(冷
媒液)の滞留量が少ない。そこで、この実施形態のよう
に、伝熱管15群の上方部に抜き列が存在しない構成を
採用しても何ら問題を生じない。この実施形態によれ
ば、伝熱管15の配列本数の減少を可及的に抑制するこ
とができるという効果が得られる。なお、抜き列19の
上端位置は、その上方に少なくとも伝熱管15が2段以
上存在するように設定することが望ましい。もちろん、
この実施形態においても、抜き列19の形成数を3より
も少なく、あるいは3よりも多く設定することができ
る。
の実施形態の凝縮器10は、容器14の左方内周面中央
部および右方内周面中央部に、容器14の長手方向(図
4の紙面に垂直な方向)に沿う多孔板20を水平に突設
した構成を有する。この凝縮器10によれば、容器14
の内側周面に沿って流通する冷媒蒸気の一部が、多孔板
20の案内作用で伝熱管15群の中央側に送り込まれる
ので、この冷媒蒸気の流れによって凝縮液の液捌けが促
進される。この結果、凝縮液の集中が緩和されて、換言
すれば、伝熱管15上の液膜が薄くなって、伝熱性能が
向上することになる。 なお、上記多孔板20を図2お
よび図3に示す容器14に付加することも可能である。
している。この実施形態に係る凝縮器10は、図1に示
す冷却水入口16に接続される1パス目(下段)の伝熱
管15の配列本数を増加するとともに、図1に示す冷却
水出口17に接続される2パス目(上段)の伝熱管15
の配列本数を減少した構成を有する。すなわち、各伝熱
管15を等ピッチで配列させ、上記2パス目の各伝熱管
15を配設する上方区域を上記1パス目の各伝熱管15
を配設する下方区域よりも狭く設定することによって、
前記上方区域における伝熱管の配列数を減らすととも
に、前記下方区域における伝熱管の配列数を増加してい
る。
方向中央(伝熱管15群の配設域の上下方向中央)より
も上に位置された上部の伝熱管15群における冷媒蒸気
の凝縮量が少なくなるので、冷却水との温度差が大きく
て熱交換量の多い下部の伝熱管15群、つまり、上記上
下方向中央よりも下に位置された伝熱管15群に落下す
る冷媒液(凝縮液)が減少する。したがって、上記下部
の伝熱管15群の伝熱性能の低下が抑制され、結果的に
伝熱管15群全体の伝熱性能が向上することになる。
る。この実施形態に係る凝縮器10は、図1に示す冷却
水出口17に接続される2パス目(上段)の伝熱管15
の配列ピッチを大きく設定(通常のピッチの1.1〜3
倍)して、この2パス目の伝熱管15の配置本数を実質
的に減少させた構成を有する。
管15群の配列本数が少ないので、該管15群における
冷媒蒸気の凝縮量が少なくなる。したがって、1パス目
の下部伝熱管15群に落下する冷媒液(凝縮液)が減少
して、この下部伝熱管15群の伝熱性能低下が抑制さ
れ、結果的に伝熱管15群全体の伝熱性能が向上するこ
とになる。
を千鳥状に配列させているが、本発明は、この伝熱管1
5を格子状に配列させた場合にも有効に適用することが
できる。
管群の配設域中に上下方向に沿う1ないし複数の空間を
形成しているので、この空間を介して液化冷媒が排除さ
れて凝縮性能が向上する。また、本発明の冷凍機用凝縮
器によれば、容器の側部内周面に、この内周面に沿って
流れる気体状の冷媒を伝熱管群中に案内する多孔板を配
設している。したがって、伝熱管15群中に送り込まれ
る冷媒蒸気の流れによって凝縮液の液捌けが促進され、
その結果、凝縮液の集中が緩和されて伝熱性能が向上す
る。更に、本発明の冷凍機用凝縮器によれば、各伝熱管
を等ピッチで配列させ、冷却液の復路として用いる上方
区域の伝熱管の配列数を冷却液の往路として用いる下方
区域の伝熱管の配列数よりも少なく設定するようにして
いる。したがって、上方区域の伝熱管における冷媒蒸気
の凝縮量が少なくなって、冷却水との温度差が大きくて
熱交換量の多い下方区域の伝熱管に落下する冷媒液(凝
縮液)が減少することになるので、結果的に伝熱管群全
体の伝熱性能が向上する。更にまた、本発明の冷凍機用
凝縮器によれば、冷却液の復路として用いる上方区域の
伝熱管の配列ピッチを冷却液の往路として用いる下方区
域の伝熱管の配列ピッチよりも大きく設定するようにし
ている。したがって、下方区域の伝熱管に落下する冷媒
液(凝縮液)が減少して伝熱性能が向上する。
構成を示す断面図。
Claims (6)
- 【請求項1】 気体状の冷媒が導入される容器と、該容
器の中に配設された伝熱管群とを備え、前記伝熱管群を
流通する冷却水と前記冷媒との間での熱交換によって該
冷媒を凝縮、液化する冷凍機用凝縮器であって、 前記伝熱管群の配設域中に上下方向に沿う1ないし複数
の空間を形成し、この空間を介して前記液化された冷媒
を排除するとともに、この空間によって前記伝熱管群内
への気体状の冷媒の流入を促進するようにしたことを特
徴とする冷凍機用凝縮器。 - 【請求項2】 前記空間が前記伝熱管群の配設域を貫通
する態様で形成されていることを特徴とする請求項1に
記載の冷凍機用凝縮器。 - 【請求項3】 前記空間が前記伝熱管群の配設域の下端
から該配設域の上方部に至る態様で形成されていること
を特徴とする請求項1に記載の冷凍機用凝縮器。 - 【請求項4】 気体状の冷媒が導入される容器と、該容
器の中に配設された伝熱管群とを備え、前記伝熱管群を
流通する冷却水と前記冷媒との間での熱交換によって該
冷媒を凝縮、液化する冷凍機用凝縮器であって、 前記容器の側部内周面に、この内周面に沿って流れる前
記気体状の冷媒を前記伝熱管群中に案内する多孔板を配
設したことを特徴とする冷凍機用凝縮器。 - 【請求項5】 気体状の冷媒が導入される容器と、該容
器の中に配設された伝熱管群とを備え、前記伝熱管群を
流通する冷却水と前記冷媒との間での熱交換によって該
冷媒を凝縮、液化する冷凍機用凝縮器であって、 前記伝熱管を等ピッチで配列させ、前記伝熱管群におけ
る下方区域の各伝熱管を前記冷却液の往路として用いる
とともに、上方区域の各伝熱管を前記冷却液の復路とし
て用い、前記上方区域を前記下方区域よりも狭く設定す
ることによって、前記上方区域における伝熱管の配列数
を前記下方区域における伝熱管の配列数よりも少なくし
たことを特徴とする冷凍機用凝縮器。 - 【請求項6】 気体状の冷媒が導入される容器と、該容
器の中に配設された伝熱管群とを備え、前記伝熱管群を
流通する冷却水と前記冷媒との間での熱交換によって該
冷媒を凝縮、液化する冷凍機用凝縮器であって、 前記伝熱管群における下方区域の各伝熱管を前記冷却液
の往路として用いるとともに、上方区域の各伝熱管を前
記冷却液の復路として用い、前記上方区域の伝熱管の配
列ピッチを前記下方区域の伝熱管の配列ピッチよりも大
きく設定することによって、前記上方区域における伝熱
管の配列数を前記下方区域における伝熱管の配列数より
も少なくしたことを特徴とする冷凍機用凝縮器。
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