JP2014020723A - 流下液膜式蒸発器 - Google Patents

Abstract

【課題】液冷媒がガス冷媒によりキャリーオーバーされるのを抑制する。
【解決手段】伝熱管群３０と、冷媒散布装置５０と、ガス冷媒用出口管２２ｂとを備えた流下液膜式蒸発器１０。伝熱管群３０は、水平方向に延び、多段多列に配置された複数の伝熱管からなる。冷媒散布装置５０は、伝熱管群３０の上方に配置され、供給された気液二相冷媒のうち液冷媒を溜めて伝熱管群３０に液冷媒を流下させる。ガス冷媒用出口管２２ｂは、冷媒散布装置５０の上方に位置している。ガス冷媒用出口管２２ｂには、伝熱管群３０の表面で蒸発したガス冷媒が排気される排気口Ｅ１、Ｅ２、Ｅ３が形成されている。冷媒散布装置５０の直上空間と、ガス冷媒が排気口に向かうガス流路空間とが連通している。排気口Ｅ１、Ｅ２、Ｅ３が冷媒散布装置５０の長手方向に分かれて複数設けられている。
【選択図】図２

Description

本発明は、流下液膜式蒸発器に関する。

空気調和装置の室外ユニットや給湯装置の熱源ユニット等には、空気を加熱したり冷却したりするための蒸発器や凝縮器が用いられている。蒸発器の種類としては、例えば特許文献１（特開平８−１８９７２６号公報）に開示されているように、流下液膜式蒸発器が挙げられる。流下液膜式蒸発器とは、水平に設置された伝熱管群上に液冷媒を散布することで、伝熱管内部を通る熱媒体と液冷媒との間で熱交換させる蒸発器である。

しかし、上記特許文献１に示されている流下液膜式蒸発器等の従来の流下液膜式蒸発器においては、液冷媒が、伝熱管群の表面で蒸発したガス冷媒に同調（エントレインメント）し、ガス冷媒に連れ去られ（キャリーオーバー）、ガス冷媒と一緒に圧縮機に吸入され、圧縮機の性能低下をもたらすという問題がある。

そこで、本発明の課題は、液冷媒がガス冷媒によりキャリーオーバーされるのを抑制可能な流下液膜式蒸発器を提供することにある。

本発明の第１観点に係る流下液膜式蒸発器は、伝熱管群と、冷媒散布装置と、排気部材とを備えている。伝熱管群は、水平方向に延び、多段多列に配置された複数の伝熱管からなる。冷媒散布装置は、伝熱管群の上方に配置され、供給された気液二相冷媒のうち液冷媒を溜めて伝熱管群に液冷媒を流下させる。排気部材は、冷媒散布装置の上方に位置している。排気部材には、伝熱管群の表面で蒸発したガス冷媒が排気される排気口が形成されている。冷媒散布装置の直上空間と、ガス冷媒が排気口に向かうガス流路空間とが連通している。排気口が冷媒散布装置の長手方向に分かれて複数設けられている。

本発明の第１観点に係る流下液膜式蒸発器では、排気口が冷媒散布装置の上方に複数設けられているため、排気口に向かうガス冷媒が分散され、その流速を抑制することが出来る。その結果、液冷媒が排気口に向かうガス冷媒により連れ去られるのを抑えることができる。即ち、本発明の第１観点に係る流下液膜式蒸発器では、液冷媒がガス冷媒によりキャリーオーバーされるのが抑制される。

本発明の第２観点に係る流下液膜式蒸発器は、第１観点に係る流下液膜式蒸発器であって、冷媒散布装置は、第１段桶と、第２段桶とを有する。第１段桶は、液冷媒を落下させるための多数の孔が形成された底を有し、長手方向に延び、液冷媒を長手方向に分散させる。第２段桶は、第１段桶の下方に配置され、液冷媒を伝熱管群に滴下するための多数の孔が形成された底を有する。

ここでは、冷媒散布装置は、２段構造の冷媒桶を有しているため、液冷媒をなるべく平均して伝熱管群に散布することができる。排気口が複数設けられているので、ガス冷媒が第１段桶と第２段桶との間を排気口に向かって流れる速度を抑制する。その結果、ガス冷媒が液冷媒をキャリーオーバーするのを抑制する。

本発明の第３観点に係る流下液膜式蒸発器は、第２観点に係る流下液膜式蒸発器であって、冷媒散布装置の上方を覆うカバーを更に有する。

これにより、ガス冷媒が第１段桶、第２段桶の方へ流入するのを抑制するとともに、ガス冷媒が冷媒散布装置から直接排気口に向かうのを抑制し、その際に液冷媒をキャリーオーバーするのを抑制する。

本発明の第４観点に係る流下液膜式蒸発器は、第２観点又は第３観点に係る流下液膜式蒸発器であって、冷媒散布装置は、ヘッダ管を更に有する。ヘッダ管は、第１段桶の上に配置され、多くの孔が形成された壁を二重に有し、気液二相冷媒を長手方向に流す。

ここでは、ヘッダ管は、第１段桶の上に配置され、多くの孔が設けられた壁を二重に有する。気液二層冷媒が長手方向に流れる過程において、ガス冷媒は、壁に設けられた孔から抜けていく。これにより、液冷媒とガス冷媒を分離することができる。

本発明の第５観点に係る流下液膜式蒸発器は、第２観点から第４観点のいずれかに係る流下液膜式蒸発器であって、第２段桶は、複数の小桶に分割されている。

ここでは、第２段桶は、複数の小桶に分割されている。これにより、液冷媒がなるべく平均して伝熱管群に散布される。

本発明の第６観点に係る流下液膜式蒸発器は、第５観点に係る流下液膜式蒸発器であって、複数の排気口それぞれは、小桶の長手方向の中央付近の上方に設けられている。

これにより、ガス冷媒が、第２段桶の全体で流出し、排気口に向かうようになる。カバーと第２段桶の間におけるガス冷媒の流速を抑え、液冷媒とガス冷媒とのエントレインメントを抑制する。

本発明の第１観点〜第３観点のいずれかに係る流下液膜式蒸発器によると、液冷媒がガス冷媒によりキャリーオーバーされるのが抑制される。

本発明の第４観点に係る流下液膜式蒸発器によると、液冷媒とガス冷媒を分離することができる。

本発明の第５観点に係る流下液膜式蒸発器によると、液冷媒をなるべく平均して伝熱管群に散布することができる。

本発明の第６観点に係る流下液膜式蒸発器によると、液冷媒とガス冷媒とのエントレインメントが抑制される。

本実施形態に係る流下液膜式蒸発器の外観図。 本実施形態に係る流下液膜式蒸発器を、ケーシングの延びる方向に沿って切断した場合のケーシング内部の断面図であって、当該断面を模式的に示す図。 図２のＩＩＩ−ＩＩＩ断面を拡大し、模式的に示す図。 従来の流下液膜式蒸発器を、ケーシングの延びる方向に交差する方向に沿った縦断面図であって、当該縦断面図を模式的に示す図。 従来の流下液膜式蒸発器を、ケーシングの延びる方向に沿って切断した場合のケーシング内部の断面図であって、当該断面を模式的に示す図。 図５のＶＩ−ＶＩ断面を模式的に示す図。 図５のＶＩＩ−ＶＩＩ断面を模式的に示す図。 図５のＶＩＩＩ−ＶＩＩＩ断面を模式的に示す図。 図５のＩＸ−ＩＸ断面を模式的に示す図。 本実施形態の変形例に係る流下液膜式蒸発器を、ケーシングの延びる方向に沿って切断した場合のケーシング内部の断面図であって、当該断面を模式的に示す図。

以下、本発明に係る流下液膜式蒸発器について、図面を参照しつつ詳述する。なお、以下の実施形態は、本発明の具体例であって、本発明の技術的範囲を限定するものではない。

（１）構成
図１は、本発明の一実施形態に係る流下液膜式蒸発器１０の外観図である。流下液膜式蒸発器１０は、図１に示すように、略円筒形状を有しており、その長手方向が水平方向となるようにして設置される。

ここで、この流下液膜式蒸発器１０は、比較的大容量の冷凍サイクルの蒸発器として用いられる。具体的に、冷凍サイクルには、当該蒸発器１０の他、圧縮機や凝縮器等が含まれている。圧縮機からは蒸気となったガス冷媒が吐出されるが、このガス冷媒は凝縮器にて凝縮され液冷媒に変化する。流下液膜式蒸発器１０は、この液冷媒を、ケーシング２０内部の伝熱管群３０（後述）の上方から散布することで、伝熱管群３０内の熱媒体である水と熱交換を行わせる。そして、流下液膜式蒸発器１０は、当該蒸発器１０内に流入した液冷媒を、一部分はガス冷媒とし残りは液冷媒として当該蒸発器１０から流出させ、ガス冷媒を圧縮機に戻す。

このような流下液膜式蒸発器１０は、図１〜３に示すように、主として、ケーシング２０、伝熱管群３０、冷媒散布装置５０、カバー６０、及びガス冷媒用出口管２２ｂを備えている。

尚、以下の説明においては、「上」「下」「右」「左」「水平」「長手」「幅」等の方向を示す表現を適宜用いているが、これらは、流下液膜式蒸発器１０が図１の状態で設置された状態での各方向を表す。

（１−１）ケーシング
ケーシング２０は、図１に示すように、水平方向に延びた円筒形状を有している。ケーシング２０の内部には、伝熱管群３０、冷媒散布装置５０、カバー６０、及びガス冷媒用出口管２２ｂが設置されている。

水平方向に延びるケーシング２０の一端部分には、水用入口管２１ａ及び水用出口管２１ｂが１つずつ設けられている。本実施形態においては、図１に示すように、水用入口管２１ａ及び水用出口管２１ｂがケーシング２０の左側端部２０ａに設けられている場合を例に採る。水用入口管２１ａには、高温の水が、ケーシング２０の外部から内部へと流入され、水用出口管２１ｂからは、液冷媒と熱交換された後の水が、ケーシング２０内部から外部へと流出されるようになっている。なお、本実施形態においては、水用入口管２１ａが、水用出口管２１ｂよりも下方に位置している場合を例に採る。

ケーシング２０の側面上方には、図１〜３に示すように、液冷媒用入口管２２ａ及びガス冷媒用出口管２２ｂが設けられており、側面下方には、液冷媒用出口管２２ｃが設けられている。液冷媒用入口管２２ａには、凝縮器（図示せず）からの冷媒が気液二相の状態でケーシング２０内部に流入される。ガス冷媒用出口管２２ｂからは、ケーシング２０内部にて蒸発した後のガス冷媒がケーシング２０内部から流出し、液冷媒用出口管２２ｃからは、ケーシング２０内部にて蒸発しきれず液体の状態のままケーシング２０の下面に溜まった液冷媒が、ケーシング２０内部から流出する。

また、図２に示すように、本実施形態に係るケーシング２０は、その内部において、蒸発空間ｓｑ１、入口空間ｓｑ２、折り返し空間ｓｑ３、及び出口空間ｓｑ４を有している。蒸発空間ｓｑ１は、熱媒体である水と液冷媒とが熱交換を行い、当該液冷媒が蒸発する空間である。入口空間ｓｑ２は、蒸発空間ｓｑ１に流入する前の水が通る空間である。折り返し空間ｓｑ３は、蒸発空間ｓｑ１を通過した水が折り返される空間である。出口空間ｓｑ４は、折り返し空間ｓｑ３にて折り返された後、再び蒸発空間ｓｑ１を通過して該蒸発空間ｓｑ１から流出した水が通る空間である。本実施形態においては、図３に示すように、蒸発空間ｓｑ１はケーシング２０内部の約中央に位置し、入口空間ｓｑ２は、蒸発空間ｓｑ１の左側、より具体的にはケーシング２０の左側端部２０ａに位置している。折り返し空間ｓｑ３は、ケーシング２０の内部において、入口空間ｓｑ２とは逆側である蒸発空間ｓｑ１の右側、つまりはケーシング２０の右側端部２０ｂに位置している。出口空間ｓｑ４は、ケーシング２０内部において、入口空間ｓｑ２と同様にケーシング２０の左側端部２０ａに位置している。

そして、入口空間ｓｑ２は、水用入口管２１ａと接続されており、水は水用入口管２１ａを介して入口空間ｓｑ２内に流入される。一方で、出口空間ｓｑ４は、水用出口管２１ｂと接続されており、蒸発空間ｓｑ１から出口空間ｓｑ４に流入した水は、水用出口管２１ｂを介して流下液膜式蒸発器１０の外部へと流出する。

（１−２）伝熱管群
伝熱管群３０は、図４に示すように、複数の伝熱管３０ａ，３０ｂ，３０ｃ，・・・によって構成されている。各伝熱管３０ａ，３０ｂ，３０ｃ，・・・の内部には、熱媒体である水が通過し、各伝熱管３０ａ，３０ｂ，３０ｃ，・・・の外部には、液冷媒またはガス冷媒が接触する。これにより、各伝熱管３０ａ，３０ｂ，３０ｃ，・・・上においては、冷媒と当該管３０ａ，３０ｂ，３０ｃ，・・・内部の水とが熱交換を行うようになる。

各伝熱管３０ａ，３０ｂ，３０ｃ，・・・は、例えば銅やアルミニウム等によって形成されており、ケーシング２０内部の蒸発空間ｓｑ１において水平方向に延びるようにして配置されている。特に、複数の伝熱管３０ａ，３０ｂ，３０ｃ，・・・は、図２，３に示すように、蒸発空間ｓｑ１において、多段多列に積み重ねられている。

また、複数の伝熱管３０ａ，３０ｂ，３０ｃ，・・・は、図２、３に示すように、入口側伝熱管４１と出口側伝熱管４２とのいずれかに属している。入口側伝熱管４１は、入口空間ｓｑ２と折り返し空間ｓｑ３とを結ぶ伝熱管である。出口側伝熱管４２は、折り返し空間ｓｑ３と出口空間ｓｑ４とを結ぶ伝熱管である。即ち、入口側伝熱管４１と出口側伝熱管４２とは、折り返し空間ｓｑ３を介して互いに接続されている。従って、入口側伝熱管４１には、入口空間ｓｑ２から流入してきた水が通過する。入口側伝熱管４１を通過した水は、折り返し空間ｓｑ３にて折り返されて、出口側伝熱管４２内を流れることとなる。即ち、本実施形態においては、折り返し空間ｓｑ３において水が折り返される折り返し回数が１回である場合を例に採っている。

なお、複数の伝熱管３０ａ，３０ｂ，３０ｃ，・・・の段数及び列数は、複数段及び複数列であればよく、本実施形態では、１０段×１０列であるが、これに限定されるものではない。特に、複数の伝熱管の段数及び列数は、２段×３列以上であることが好ましい。

（１−３）冷媒散布装置
図３は、図２のＩＩＩ−ＩＩＩ断面を模式的に示す図である。

冷媒散布装置５０は、図２、３に示すように、ケーシング２０の長手方向に延びており、ケーシング２０の蒸発空間ｓｑ１において、伝熱管群３０の上方に位置している。冷媒散布装置５０は、冷媒用入口管２２ａから供給された気液二相冷媒のうち液冷媒を溜めて伝熱管群３０に液冷媒を流下させる。冷媒散布装置５０は、伝熱管群３０の上方から液冷媒を流下することにより、該液冷媒と伝熱管３０ａ，３０ｂ，３０ｃ，・・・内部の水との間で熱交換を行わせて液冷媒を蒸発させる。

冷媒散布装置５０は、ヘッダ管５３と、第１段桶５１及び第２段桶５２からなる２段の冷媒桶とを有する。

ヘッダ管５３は、第１段桶５１の上に配置され、第１段桶５１に沿って長く延びている。ヘッダ管５３は、多くの孔が設けられた多孔板Ｐを有するバッフル板である壁５３ａ、５３ｂを二重に有する。多孔板Ｐは、壁５３ａ、５３ｂのヘッダ管５３の上面を形成する部分と、側壁を形成する部分の下端よりも少し上方の部分とに設けられている。ヘッダ管５３は、冷媒用入口管２２ａに接続されている。冷媒用入口管２２ａから供給された気液二相冷媒が、長手方向に流れる過程において、ガス冷媒は、壁に設けられた孔から雰囲気中へ抜け、冷媒散布装置５０からガス流路空間でもある蒸発空間ｓｑ１に流出し、蒸発空間ｓｑ１内を排気口Ｅ１、Ｅ２、Ｅ３へと流れる。液冷媒は、孔から第１段桶５１へと流れる。これにより、液冷媒とガス冷媒とが分離される。

第１段桶５１は、液冷媒を第２段桶５２に落とす多数の孔が形成された底Ｂ１を有し、伝熱管群３０が水平方向に延びている方向に長く延びている。第１段桶５１は、ヘッダ管５３から供給された液冷媒をその長手方向に分散させる。

第２段桶５２は、第１段桶５１の下方に配置され、液冷媒を伝熱管群３０に滴下するための多数の孔が形成された底Ｂ２を有する。第２段桶５２は、第１段桶５１よりも幅寸法が大きい。第２段桶は、さらに複数（本実施形態では３つ）の小桶５２ａ、５２ｂ、５２ｃに分割されている。

このように冷媒散布装置５０が２段構造になっており、第２段桶５２がさらに複数の小桶５２ａ、５２ｂ、５２ｃに分割されているため、液冷媒をなるべく平均して伝熱管群３０に散布することができるようになっている。

冷媒用入口管２２ａから流入した液冷媒は、第１段桶５１によって第２段桶５２側へと散布され、更に第２段桶５２から伝熱管群３０上へと散布されるようになる。これにより、伝熱管群３０の表面には、液膜が形成される。

なお、図３において示されている冷媒散布装置５０とカバー６０との間の空間ｓｑ５を、冷媒散布装置５０の直上空間ｓｑ５と呼ぶ。直上空間ｓｑ５は、冷媒散布装置５０内の第１段桶５１とその直上のカバー６０との間の空間及び第２段桶５２とその直上のカバー６０との間の空間（第２段桶５２と第１段桶５１との間の空間を含む）である。

（１−４）カバー
カバー６０は、冷媒散布装置５０の上方に位置し、冷媒散布装置５０に沿って冷媒散布装置５０の長手方向（流下液膜式蒸発器１０の長手方向でもある）に延びており、冷媒散布装置５０の上方を覆う。カバー６０の幅寸法は、第１段桶５１よりも大きく、第２段桶５２の幅寸法とほぼ同じである。カバー６０により、冷媒散布装置５０からガス冷媒が直線的に、即ち直接、排気口Ｅ１、Ｅ２、Ｅ３に流れないように構成されている。これにより、冷媒散布装置５０から排気口Ｅ１、Ｅ２、Ｅ３に向かうガス冷媒の速い流れの発生を抑制し、ガス冷媒と液冷媒とのエントレインメント、及びガス冷媒による液冷媒のキャリーオーバーを抑制している。

カバー６０は、図３のように長手方向から見て、中央部６１と、中央部６１から下方に傾斜した側縁部６２とを有する。中央部６１の下面には、下方鉛直に突出した壁６３が設けられている。側縁部６２の端縁と第２段桶５２の側壁との間には、隙間が空いている。即ち、冷媒散布装置５０の直上空間ｓｑ５は、ガス流路空間でもある蒸発空間ｓｑ１と連通している。したがって、蒸発空間ｓｑ１から冷媒散布装置５０内の直上空間ｓｑ５にガス冷媒が流入したり、冷媒散布装置５０内の直上空間ｓｑ５から蒸発空間ｓｑ１へガス冷媒が流れたりすることができるようになっている。

（１−５）ガス冷媒用出口管
ガス冷媒用出口管２２ｂは、冷媒散布装置５０及びカバー６０の上方に位置する。ガス冷媒用出口管２２ｂには、伝熱管群３０の表面で蒸発したガス冷媒が排気される排気口が形成されている。排気口は、冷媒散布装置５０の長手方向に分かれて複数形成されている。具体的には、ガス冷媒用出口管２２ｂは、図２に示すようなケーシングの内側からケーシングの外側に鉛直に延びる鉛直管とケーシングの内側においてその長手方向に水平に延びる水平管とがＴ字形を形成するように接合された管である。排気口は、当該水平管と当該鉛直管と接合している部分に対向する当該水平管の壁に１つ（排気口Ｅ２）と、水平管の両端に１つずつ（排気口Ｅ１、Ｅ３）設けられている。排気口Ｅ２は、排気口Ｅ１、Ｅ３よりも径が小さい。複数の排気口Ｅ１、Ｅ２、Ｅ３それぞれは、第２段桶５２の小桶５２ａ、５２ｂ、５２ｃの長手方向の中央付近の上方に設けられている。

（２）効果
（２−１）従来例解析結果
図４は、従来の流下液膜式蒸発器１０’を、ケーシング２０’の延びる方向に交差する方向に沿った縦断面図であって、当該縦断面図を模式的に示す図である。図５は、従来の流下液膜式蒸発器１０’を、ケーシング２０’の延びる方向に沿って切断した場合のケーシング２０’内部の断面図であって、当該断面を模式的に示す図である。

図５に示すように従来の流下液膜式蒸発器１０’には、排気口がその長手方向中央に１つだけ設けられていた。この場合のガス冷媒の流速のベクトル分布及び圧力分布を解析すると図６〜図９に示すようになっていることが分かった。

図６は、図５のＶＩ−ＶＩ断面を模式的に示す図である。この部分では、排気口Ｅが近くに無いので、カバー６０’の上の空間の圧力が、カバー６０’の高さ位置より下方の圧力と比べてほとんど変わらない。そのため、ヘッダ管５３’の多孔板の孔を抜けたガス冷媒は、冷媒散布装置５０’から外に流れない。そして、伝熱管群３０’の表面で蒸発したガス冷媒の一部は、カバー６０’の上の空間へは流れずに、ブロック矢印Ｄ１で示すように冷媒散布装置５０’内へ流入することが分かった。

図７は、図５のＶＩＩ−ＶＩＩ断面を模式的に示す図である。この部分は、３つの小桶に分割された第２段冷媒桶５２’の小桶と小桶との境界の近傍であり、矢印Ａ２で示すように、第１段桶と第２段桶との間に流入したガス冷媒が小桶の端の壁に当たり、冷媒散布装置５０’の外に向けてガス冷媒が０．７ｍ／ｓ以上の流速で流れることが分かった。また、矢印Ａ１で示すように、ヘッダ管５３’の多孔板の孔から抜けたガス冷媒が冷媒散布装置５０’から排気口Ｅに向かって０．７ｍ／ｓ以上の流速で流れることが分かった。伝熱管群３０’の表面で蒸発したガス冷媒の一部は、矢印Ａ３で示すように縦に渦を巻くような流れを形成する。このように、この部分では、ブロック矢印Ｄ２で示す方向に、即ち冷媒散布装置５０’の中から外に向かうガス冷媒の流れが発生することが分かった。そして、その結果、ガス冷媒と液冷媒とのエントレインメントが発生し、液冷媒がガス冷媒によりキャリーオーバーされることが分かった。

図８は、図５のＶＩＩＩ−ＶＩＩＩ断面を模式的に示す図である。この部分では、排気口Ｅが近くにあり、矢印Ａ４で示すように０．７ｍ／ｓ以上の速い流れで、伝熱管群３０’の表面で蒸発したガス冷媒が排気口Ｅに向かって上昇する。また、矢印Ａ５で示すように、ヘッダ管５３’の多孔板の孔から抜けたガス冷媒が冷媒散布装置５０’から排気口Ｅに向かって０．７ｍ／ｓ以上の流速で流れることが分かった。このように、この部分では、ブロック矢印Ｄ３で示す方向に、即ち冷媒散布装置５０’の中から外に向かうガス冷媒の流れが発生することが分かった。そして、その結果、ガス冷媒と液冷媒とのエントレインメントが発生し、液冷媒がガス冷媒によりキャリーオーバーされることが分かった。

図９は、図５のＩＸ−ＩＸ断面を模式的に示す図である。この部分では、直上に排気口Ｅがあり、伝熱管群３０’の表面で蒸発したガス冷媒が、０．７ｍ／ｓ以上の速い流速で排気口に向かって流れる（矢印Ａ６参照）。また、矢印Ａ７で示すように、ヘッダ管５３’の多孔板の孔から抜けたガス冷媒が冷媒散布装置５０’から排気口Ｅに向かって０．７ｍ／ｓ以上の流速で流れることが分かった。このように、この部分では、ブロック矢印Ｄ４で示す方向に、即ち冷媒散布装置５０’の中から外に向かうガス冷媒の流れが発生することが分かった。そして、その結果、ガス冷媒と液冷媒とのエントレインメントが発生し、液冷媒がガス冷媒によりキャリーオーバーされることが分かった。

（２−２）本発明の効果
流下液膜式蒸発器１０では、排気口Ｅ１、Ｅ２、Ｅ３が冷媒散布装置５０の長手方向に分かれて複数形成されており、それぞれ小桶５２ａ、５２ｂ、５２ｃの長手方向中央部付近の上方に配置されている。

これにより、上記図６に相当する部分で冷媒散布装置５０に流入していたガス冷媒は、排気口Ｅ１に向かって流れるようになり、冷媒散布装置５０に流入するのが抑制される。

上記図７に相当する部分では、上記図６に相当する部分で冷媒散布装置５０に流入するガス冷媒が少ないので、冷媒散布装置５０から流出するガス冷媒の量が少なく、流速も遅くなる。その結果、ガス冷媒による液冷媒のキャリーオーバーの発生が抑制される。

上記図８に相当する部分及び上記図９に相当する部分においては、排気口Ｅ２に向かって冷媒散布装置５０から流出するガス冷媒の流速が低下し、ガス冷媒による液冷媒のキャリーオーバーの発生が抑制される。

また、排気口Ｅ１、Ｅ３を小桶同士の境界の上方に設けた場合についても解析したが、この場合、上記図６に相当する部分で冷媒散布装置にガス冷媒が流入するのを抑制することができなかった。また、伝熱管群からのガス冷媒の上昇流を直接受けることになり、冷媒散布装置内において流速が０．７ｍ／ｓ以上の領域が見られた。これに対し、流下液膜式蒸発器１０では、ガス冷媒が、第２段桶５２の全体で流出し、排気口Ｅ１、Ｅ２、Ｅ３に向かうようになっている。その結果、カバー６０と第２段桶５２の間におけるガス冷媒の流速を抑え、液冷媒とガス冷媒とのエントレインメントを抑制している。したがって、排気口Ｅ１、Ｅ３は、小桶の長手方向中央部付近の上方に配置するほうが好ましい。

（３）特徴
（３−１）
流下液膜式蒸発器１０は、伝熱管群３０と、冷媒散布装置５０と、ガス冷媒用出口管２２ｂとを備えている。伝熱管群３０は、水平方向に延び、多段多列に配置された複数の伝熱管３０ａ、３０ｂ、３０ｃ、・・・からなる。冷媒散布装置５０は、伝熱管群３０の上方に配置され、供給された気液二相冷媒のうち液冷媒を溜めて伝熱管群３０に液冷媒を流下させる。ガス冷媒用出口管２２ｂは、冷媒散布装置５０の上方に位置している。ガス冷媒用出口管２２ｂには、伝熱管群３０の表面で蒸発したガス冷媒が排気される排気口Ｅ１、Ｅ２、Ｅ３が形成されている。冷媒散布装置５０の直上空間ｓｑ５と、ガス冷媒が排気口Ｅ１、Ｅ２、Ｅ３に向かうガス流路空間ｓｑ１とが連通している。排気口Ｅ１、Ｅ２、Ｅ３が冷媒散布装置５０の長手方向に分かれて複数設けられている。

上記実施形態では、排気口Ｅ１、Ｅ２、Ｅ３が冷媒散布装置５０の上方に複数設けられているため、排気口Ｅ１、Ｅ２、Ｅ３に向かうガス冷媒が分散され、その流速を抑制することが出来る。その結果、液冷媒が排気口Ｅ１、Ｅ２、Ｅ３に向かうガス冷媒により連れ去られるのを抑えることができる。即ち、流下液膜式蒸発器１０では、液冷媒がガス冷媒によりキャリーオーバーされるのが抑制されている。

（３−２）
上記実施形態では、冷媒散布装置５０は、第１段桶５１と第２段桶５２とを有し、２段構造になっている。このため、液冷媒をなるべく平均して伝熱管群３０に散布することができている。また、排気口Ｅ１、Ｅ２、Ｅ３が複数設けられているので、ガス冷媒が第１段桶５１と第２段桶５２との間を排気口Ｅ１、Ｅ２、Ｅ３に向かって流れる速度を抑制する。その結果、ガス冷媒が液冷媒をキャリーオーバーするのを抑制する。

（３−３）
上記実施形態では、カバー６０がガス冷媒が第１段桶５１、第２段桶５２の方へ流入するのを抑制するとともに、ガス冷媒が冷媒散布装置５０から直接排気口Ｅ１、Ｅ２、Ｅ３に向かい、その際に液冷媒をキャリーオーバーするのを抑制している。

（３−４）
上記実施形態では、ヘッダ管５３は、第１段桶５１の上に配置され、多くの孔が設けられた壁５３ａ、５３ｂを二重に有する。気液二層冷媒が長手方向に流れる過程において、ガス冷媒は、壁５３ａ、５３ｂに設けられた孔から抜けていく。これにより、液冷媒とガス冷媒とが分離されている。

（３−５）
上記実施形態では、第２段桶５２は、複数の小桶５２ａ、５２ｂ、５２ｃに分割されている。これにより、液冷媒がなるべく平均して伝熱管群３０に散布されている。

（３−６）
上記実施形態では、複数の排気口Ｅ１、Ｅ２、Ｅ３それぞれは、小桶の長手方向の中央付近の上方に設けられている。

これにより、ガス冷媒が、第２段桶５２の全体で流出し、排気口Ｅ１、Ｅ２、Ｅ３に向かうようになる。カバー６０と第２段桶５２の間におけるガス冷媒の流速を抑え、液冷媒とガス冷媒とのエントレインメントを抑制している。

（４）変形例
（４−１）変形例Ａ
上記実施形態では、ケーシング２０内にＴ字型のガス冷媒用出口管２２ｂが備えられていた。しかし、他の実施形態においては、図１０に示すようにケーシング１２０の上部の壁に排気口Ｅ４、Ｅ５を２つ設けても良い。この場合、排気口Ｅ４、Ｅ５の位置は、小桶の長手方向中央付近の上方が好ましい。２つの排気口Ｅ４、Ｅ５からは、ガス冷媒用出口管１２２ｂが延びており、ガス冷媒をケーシング１２０の内部から外部へ排出する。

なお、排気口の数は、本変形例のように２つ或いは上記実施形態のように３つに限られず、４つ以上設けても良い。

１０ 流下液膜式蒸発器
２０ ケーシング
２２ｂ ガス冷媒用出口管（排気部材）
３０ 伝熱管群
３０ａ，３０ｂ，３０ｃ，・・・ 伝熱管
５０ 冷媒散布装置
５１ 第１段桶
５２ 第２段桶
５２ａ、５２ｂ、５２ｃ 小桶
５３ ヘッダ管
５３ａ、５３ｂ 壁
６０ カバー
Ｅ１、Ｅ２、Ｅ３ 排気口
ｓｑ１ 蒸発空間（ガス流路空間）
ｓｑ５ 冷媒散布装置の直上空間

特開平８−１８９７２６号公報

Claims (6)

1. 水平方向に延び、多段多列に配置された複数の伝熱管（３０ａ、３０ｂ、３０ｃ、・・・）からなる伝熱管群（３０）と、
   前記伝熱管群の上方に配置され、供給された気液二相冷媒のうち液冷媒を溜めて前記伝熱管群に前記液冷媒を流下させる冷媒散布装置（５０）と、
   前記冷媒散布装置の上方に位置し、前記伝熱管群の表面で蒸発したガス冷媒が排気される排気口（Ｅ１、Ｅ２、Ｅ３）が形成された排気部材（２２ｂ）と、
   を備え、
   前記冷媒散布装置の直上空間（ｓｑ５）と、前記ガス冷媒が前記排気口に向かうガス流路空間（ｓｑ１）とが連通しており、
   前記排気口が前記冷媒散布装置の長手方向に分かれて複数設けられている、
   流下液膜式蒸発器（１０）。
2. 前記冷媒散布装置は、
   前記液冷媒を落下させるための多数の孔が形成された底（Ｂ１）を有し、前記長手方向に延び、前記液冷媒を前記長手方向に分散させる第１段桶（５１）と、
   前記第１段桶の下方に配置され、前記液冷媒を伝熱管群に滴下するための多数の孔が形成された底（Ｂ２）を有する第２段桶（５２）と、
   を有する、
   請求項１に記載の流下液膜式蒸発器（１０）。
3. 前記冷媒散布装置の上方を覆うカバー（６０）を更に有する、
   請求項２に記載の流下液膜式蒸発器（１０）。
4. 前記冷媒散布装置は、前記第１段桶の上に配置され、多くの孔が形成された壁（５３ａ、５３ｂ）を二重に有し、前記気液二相冷媒を前記長手方向に流すヘッダ管（５３）を更に有する、
   請求項２又は３に記載の流下液膜式蒸発器（１０）。
5. 前記第２段桶は、複数の小桶（５２ａ、５２ｂ、５２ｃ）に分割されている、
   請求項２〜４のいずれかに記載の流下液膜式蒸発器（１０）。
6. 前記複数の排気口それぞれは、前記小桶の前記長手方向の中央付近の上方に設けられている、
   請求項５に記載の流下液膜式蒸発器（１０）。

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