JP2009250567A - Flooded type shell-and-tube exchanger - Google Patents
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Abstract
Description
本願発明は、満液型クーラとして使用されるシェルアンドチューブタイプの満液型多管式熱交換器に関するものである。 The present invention relates to a shell-and-tube type full-tube multi-tube heat exchanger used as a full-cooler.
例えば、シェルアンドチューブタイプの満液型多管式熱交換器は、図2に示すように、液冷媒Xが流通する胴体1内に被冷却流体(例えば、水)が流通する多数の伝熱管2,2・・を配設して構成されており、胴体1内においては、被冷却流体が流通する伝熱管2,2・・は、液冷媒Xに浸漬されている。符号3は冷媒出口(換言すれば、圧縮機吸入管)である。
For example, as shown in FIG. 2, a shell-and-tube type liquid-filled multi-tube heat exchanger has a large number of heat transfer tubes in which a fluid to be cooled (for example, water) flows in a
この種の満液型多管式熱交換器は、特許文献1にも開示されているように、従来からよく知られている。
This type of liquid-filled multi-tube heat exchanger has been well known as disclosed in
上記構成の満液型多管式熱交換器を満液型クーラとして使用する場合、図3に示すように、圧縮機11、凝縮器12、膨張機構13および満液型多管式熱交換器14からなる冷凍サイクルに組み込んで使用される。符号11aは圧縮機11の吸入部、11bは圧縮機11の吐出部である。
When the full-liquid multitubular heat exchanger having the above configuration is used as a full-liquid cooler, as shown in FIG. 3, the
上記冷凍サイクルの場合、圧縮機11で圧縮されたガス冷媒が凝縮器12において凝縮液化されて液冷媒となり、該液冷媒が膨張機構13にて減圧された後、蒸発器として機能する満液型多管式熱交換器14に導かれ、該満液型多管式熱交換器14において蒸発気化する過程で胴体1内を流通する被冷却流体(例えば、水W)を冷却することとなっている。ところで、満液型多管式熱交換器14における胴体中央部では潤滑油を含んだ液冷媒の流速がなくなり、冷媒出口(換言すれば、圧縮機吸入管)にまで潤滑油が到達せず、結果的に胴体内部に潤滑油が溜まり込むという問題があった。この問題に対処するために、従来方式では、図2に示すように、満液型多管式熱交換器の胴体1と圧縮機11の吸入部11aとの間にエゼクタやポンプ等の冷媒圧送手段15を介設した油戻し管16を別途設けて、胴体1内に溜まり込む潤滑油を液冷媒Xとともに圧縮機11の吸入部11aへ戻すことが行われていた。
In the case of the refrigeration cycle, the gas refrigerant compressed by the
しかしながら、上記従来方式では、油戻し管16を別途設ける必要があるとともに、冷媒圧送手段16として、エゼクタやポンプが必要となり、コストアップにつながるという新たな問題が発生する。
However, in the conventional method, it is necessary to separately provide the
本願発明は、上記の点に鑑みてなされたもので、コストをかけることなく、簡単な構造で潤滑油の溜まり込みを抑制し得るようにすることを目的としている。 The present invention has been made in view of the above points, and an object of the present invention is to prevent accumulation of lubricating oil with a simple structure without cost.
本願発明では、上記課題を解決するための第1の手段として、冷媒が流通する胴体1内に被冷却流体Wが流通する多数の伝熱管2,2・・を配設してなる満液型多管式熱交換器において、前記胴体1内における液面Lの上方に、前記胴体1に設けられる冷媒出口3に向かって冷媒が所定速度で流れる冷媒通路4を形成している。
In the present invention, as a first means for solving the above problem, a full liquid type in which a large number of
上記のように構成したことにより、冷媒通路4を所定速度で流れる冷媒とともに液冷媒X中に含まれる潤滑油が冷媒出口3に流出することとなり、胴体1内に冷媒通路4を設けるという簡単な構造で、胴体1内への潤滑油の溜まり込みが抑制されることとなる。従って、冷凍サイクルに組み込んだ場合に、圧縮機の吸入部への油戻しが行えることとなり、圧縮機の潤滑油不足が解消する。
With the configuration described above, the lubricating oil contained in the liquid refrigerant X together with the refrigerant flowing through the refrigerant passage 4 at a predetermined speed flows out to the
本願発明では、さらに、上記課題を解決するための第2の手段として、上記第1の手段を備えた満液型多管式熱交換器において、前記冷媒通路4を、前記冷媒出口3の入口側を覆うカバー部材5と前記胴体1内面との間に形成することもでき、そのように構成した場合、胴体1内にカバー部材5を配設するという簡単な構造の追加により、胴体1内への潤滑油の溜まり込みが抑制されることとなる。
In the present invention, as a second means for solving the above-mentioned problem, in the full-liquid multitubular heat exchanger provided with the first means, the refrigerant passage 4 is connected to the inlet of the
本願発明では、さらに、上記課題を解決するための第3の手段として、上記第2の手段を備えた満液型多管式熱交換器において、前記カバー部材5を、前記胴体1の内面と略同形状の板状部材により構成することもでき、そのように構成した場合、胴体1内に該胴体1の内面と同形状の板状部材を追加するという簡単な構造の追加により、胴体1内への潤滑油の溜まり込みが抑制されることとなる。
In the present invention, as a third means for solving the above-described problem, in the full-liquid multitubular heat exchanger provided with the second means, the
本願発明では、さらに、上記課題を解決するための第4の手段として、上記第1、第2又は第3の手段を備えた満液型多管式熱交換器において、前記冷媒通路4の大きさを、該冷媒通路4を流れる冷媒の流速が約0.5m/sとなるように設定することもでき、そのように構成した場合、冷媒通路4を流れる冷媒への潤滑油の混合割合が最適となり、胴体1内への潤滑油の溜まり込みが効果的に抑制されることとなる。
In the present invention, as a fourth means for solving the above-described problems, in the full-tube type multi-tube heat exchanger provided with the first, second or third means, the size of the refrigerant passage 4 is increased. Further, the flow rate of the refrigerant flowing through the refrigerant passage 4 can be set to be about 0.5 m / s. In such a configuration, the mixing ratio of the lubricating oil to the refrigerant flowing through the refrigerant passage 4 is It becomes optimal and the accumulation of lubricating oil in the
本願発明では、さらに、上記課題を解決するための第5の手段として、上記第2、第3又は第4の手段を備えた満液型多管式熱交換器において、前記カバー部材5を、前記胴体1の全長に亘って設けることもでき、そのように構成した場合、複数の冷媒出口を有する胴体1を備えた満液型多管式熱交換器の場合においても、一つのカバー部材で複数の冷媒出口を覆うことが可能となり、構造の簡略化を図ることができる。
In the present invention, as a fifth means for solving the above problems, in the full-tube type multi-tube heat exchanger provided with the second, third or fourth means, the
本願発明の第1の手段によれば、冷媒が流通する胴体1内に被冷却流体Wが流通する多数の伝熱管2,2・・を配設してなる満液型多管式熱交換器において、前記胴体1内における液面Lの上方に、前記胴体1に設けられる冷媒出口3に向かって冷媒が所定速度で流れる冷媒通路4を形成して、冷媒通路4を所定速度で流れる冷媒とともに液冷媒X中に含まれる潤滑油が冷媒出口3に流出するようにしたので、胴体1内に冷媒通路4を設けるという簡単な構造で、胴体1内への潤滑油の溜まり込みを抑制することができるという効果がある。従って、冷凍サイクルに組み込んだ場合に、圧縮機の吸入部への油戻しが行えることとなり、圧縮機の潤滑油不足が解消するという効果もある。
According to the first means of the present invention, a liquid-filled multi-tube heat exchanger comprising a large number of
本願発明の第2の手段におけるように、上記第1の手段を備えた満液型多管式熱交換器において、前記冷媒通路4を、前記冷媒出口3の入口側を覆うカバー部材5と前記胴体1内面との間に形成することもでき、そのように構成した場合、胴体1内にカバー部材5を配設するという簡単な構造の追加により、胴体1内への潤滑油の溜まり込みが抑制されることとなる。
As in the second means of the present invention, in the liquid-filled multi-tubular heat exchanger provided with the first means, the refrigerant passage 4 is covered with the
本願発明の第3の手段におけるように、上記第2の手段を備えた満液型多管式熱交換器において、前記カバー部材5を、前記胴体1の内面と略同形状の板状部材により構成することもでき、そのように構成した場合、胴体1内に該胴体1の内面と同形状の板状部材を追加するという簡単な構造の追加により、胴体1内への潤滑油の溜まり込みが抑制されることとなる。
As in the third means of the present invention, in the full-tube type tube heat exchanger provided with the second means, the
本願発明の第4の手段におけるように、上記第1、第2又は第3の手段を備えた満液型多管式熱交換器において、前記冷媒通路4の大きさを、該冷媒通路4を流れる冷媒の流速が約0.5m/sとなるように設定することもでき、そのように構成した場合、冷媒通路4を流れる冷媒への潤滑油の混合割合が最適となり、胴体1内への潤滑油の溜まり込みが効果的に抑制されることとなる。
As in the fourth means of the present invention, in the full-tube type multi-tubular heat exchanger provided with the first, second or third means, the size of the refrigerant passage 4 is set so that the refrigerant passage 4 The flow rate of the flowing refrigerant can be set to be about 0.5 m / s. In such a configuration, the mixing ratio of the lubricating oil to the refrigerant flowing through the refrigerant passage 4 is optimal, and the flow rate into the
本願発明の第5の手段におけるように、上記第2、第3又は第4の手段を備えた満液型多管式熱交換器において、前記カバー部材5を、前記胴体1の全長に亘って設けることもでき、そのように構成した場合、複数の冷媒出口を有する胴体1を備えた満液型多管式熱交換器の場合においても、一つのカバー部材5で複数の冷媒出口を覆うことが可能となり、構造の簡略化を図ることができる。
As in the fifth means of the present invention, in the full-tube type multi-tube heat exchanger provided with the second, third or fourth means, the
以下、添付の図面を参照して、本願発明の好適な実施の形態について説明する。 Preferred embodiments of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings.
この満液型多管式熱交換器は、図1に示すように、冷媒が流通する胴体1内に被冷却流体Wが流通する多数の伝熱管2,2・・を配設して構成されている。符号3は冷媒出口(換言すれば、圧縮機吸入管)である。
As shown in FIG. 1, this full-liquid multitubular heat exchanger is configured by arranging a large number of
上記構成の満液型多管式熱交換器を満液型クーラとして使用する場合、図3に示すように、圧縮機11、凝縮器12、膨張機構13および満液型多管式熱交換器14からなる冷凍サイクルに組み込んで使用される。
When the full-liquid multitubular heat exchanger having the above configuration is used as a full-liquid cooler, as shown in FIG. 3, the
本実施の形態においては、前記胴体1内における液面Lの上方には、前記胴体1に設けられる冷媒出口管3に向かって冷媒が所定速度以上で流れる冷媒通路4が形成されている。該冷媒通路4は、前記冷媒出口管3の入口側を覆うカバー部材5と前記胴体1内面との間に形成されている。このカバー部材5を、前記胴体1の内面と略同形状の板状部材により構成されており、胴体1の全長に亘って設けられている。そして、前記冷媒通路4の大きさは、該冷媒通路4を流れる冷媒の流速が約0.5m/sとなるように設定されている。
In the present embodiment, a refrigerant passage 4 in which the refrigerant flows at a predetermined speed or more toward the
上記冷凍サイクルの場合、圧縮機11で圧縮されたガス冷媒が凝縮器12において凝縮液化されて液冷媒となり、該液冷媒が膨張機構13にて減圧された後、蒸発器として機能する満液型多管式熱交換器14に導かれ、該満液型多管式熱交換器14において蒸発気化する過程で伝熱管2,2・・内を流通する被冷却流体(例えば、水W)を冷却することとなっている。このとき、満液型多管式熱交換器14における胴体1中央部では潤滑油を含んだ液冷媒の流速がなくなり、冷媒出口3(換言すれば、圧縮機吸入管)にまで潤滑油が到達せず、結果的に胴体1内部に潤滑油が溜まり込むおそれがある。
In the case of the refrigeration cycle, the gas refrigerant compressed by the
しかしながら、本実施の形態においては、胴体1内の液冷媒Xの液面Lが、蒸発作用によって波立っているところから、冷媒通路4を所定速度(例えば、約0.5m/s)で流れる冷媒とともに液冷媒X中に含まれる潤滑油が冷媒出口管3に流出することとなり、胴体1内に板状部材からなるカバー部材5を配設して冷媒通路4を設けるという簡単な構造で、胴体1内への潤滑油の溜まり込みが抑制されることとなる。従って、冷凍サイクルに組み込んだ場合に、圧縮機11の吸入部11aへの油戻しが行えることとなり、圧縮機11の潤滑油不足が解消することとなる。しかも、冷媒通路4の大きさを、該冷媒通路4を流れる冷媒の流速が約0.5m/sとなるように設定したことにより、冷媒通路4を流れる冷媒への潤滑油の混合割合が最適となり、胴体1内への潤滑油の溜まり込みが効果的に抑制されることとなる。また、カバー部材5を、前記胴体1の全長に亘って設け、たことにより、複数の冷媒出口を有する胴体1を備えた満液型多管式熱交換器の場合においても、一つのカバー部材5で複数の冷媒出口を覆うことが可能となり、構造の簡略化を図ることができる。
However, in the present embodiment, since the liquid level L of the liquid refrigerant X in the
ところで、複数の冷媒出口を有する胴体1を備えた満液型多管式熱交換器の場合、カバー部材5を冷媒出口に対応させて等分に配設することもできる。
By the way, in the case of a full-liquid multitubular heat exchanger provided with the
なお、冷媒通路としては、カバー部材と胴体の内面との間に形成されるもの以外に、冷媒出口に連通する偏平管を胴体内に配設し、該偏平管内を冷媒通路とする場合もある。 In addition, as the refrigerant passage, there is a case where a flat tube communicating with the refrigerant outlet is disposed in the body other than that formed between the cover member and the inner surface of the body, and the inside of the flat tube is used as the refrigerant passage. .
本願発明は、上記実施の形態に限定されるものではなく、発明の要旨を逸脱しない範囲において適宜設計変更可能なことは勿論である。 The invention of the present application is not limited to the above-described embodiment, and it is needless to say that the design can be appropriately changed without departing from the gist of the invention.
1は胴体
2は伝熱管
3は冷媒出口(圧縮機吸入管)
4は冷媒通路
5はカバー部材(板状部材)
Lは液面
Wは被冷却流体(水)
Xは液冷媒
1 is
4 is a
L is liquid level W is fluid to be cooled (water)
X is liquid refrigerant
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