JP2014020725A - 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】伝熱管群と、冷媒散布装置５０と、ガス冷媒用出口管と、カバー６０とを備えた流下液膜式蒸発器。伝熱管群は、複数の伝熱管からなる。冷媒散布装置５０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。ガス冷媒用出口管は、冷媒散布装置５０の上方に位置しており、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。カバー６０は、隙間を空けて冷媒散布装置５０の上方を覆う。冷媒散布装置５０およびカバー６０は、ともに流下液膜式蒸発器のケーシングの長手方向に長く延びている。冷媒散布装置５０とカバー６０との長手方向Ｌの第１部Ｌ１における隙間よりも、冷媒散布装置５０とカバー６０との長手方向Ｌの第２部Ｌ２における隙間の方が大きい。
【選択図】図５

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、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。

本発明の発明者は、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について鋭意研究を行った結果、
（ｉ）排気口の直下近傍では、冷媒散布装置内の空間に存在するガス冷媒が排気口に向かって０．７ｍ／ｓ以上の速い流速で流れ、このような部分において液冷媒とガス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、
（ｉｉ）排気口から遠い流下液膜式蒸発器の両端部近傍では、伝熱管群表面で蒸発したガス冷媒が冷媒散布装置内の空間に流入すること、
を見出した。

本発明は、このような知見に鑑みてなされたものであり、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、カバーとを備える。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、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。カバーは、隙間を空けて冷媒散布装置の上方を覆う。冷媒散布装置およびカバーは、ともに第１方向に長く延びている。冷媒散布装置とカバーとの第１方向の第１部における隙間よりも、冷媒散布装置とカバーとの第１方向の第２部における隙間の方が大きい。

本発明の第１観点に係る流下液膜式蒸発器では、冷媒散布装置とカバーとの隙間が、第１方向の第１部では狭く、第２部では広くなっている。このため、冷媒散布装置とカバーとの隙間が狭い第１部では、ガス冷媒が冷媒散布装置内に入りにくくなっている。すなわち、第１部ではガス冷媒が冷媒散布装置内に流入するのを抑えている。これにより、冷媒散布装置を出入りするガス冷媒の量を抑制でき、液冷媒がガス冷媒の流れ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、第１部は、排気口から離れて位置する。第２部は、排気口の近傍に位置する。

冷媒散布装置とカバーとの隙間が狭い第１部は、排気口から離れている。隙間が広い第２部は、排気口の近傍に位置する。これにより、排気口から遠い部分ではガス冷媒が冷媒散布装置内に流入するのを抑え、排気口の近傍では、ガス冷媒が冷媒散布装置から抜けやすくしている。その結果、液冷媒がガス冷媒の流れ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３観点に係る流下液膜式蒸発器は、第１観点又は第２観点に係る流下液膜式蒸発器であって、カバーは、中央部と、中央部から下方に傾斜した側縁部とを有する。側縁部の傾斜角は、第１部における角度の方が、第２部における角度よりも大きい。

ここでは、カバーは、中央部と、中央部から下方に傾斜した側縁部とを有する。側縁部の傾斜角は、第１部の角度の方が第２部の角度よりも大きくなっている。これにより、カバーと冷媒散布装置との隙間については、第１部の隙間の方が第２部の隙間よりも小さくなっている。これにより、排気口から遠い部分ではガス冷媒が冷媒散布装置内に流入するのを抑え、排気口の近傍では、ガス冷媒が冷媒散布装置から抜けやすくしている。その結果、液冷媒がガス冷媒の流れ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は、第１観点又は第２観点に係る流下液膜式蒸発器であって、カバーは、中央部と、中央部から下方に傾斜した側縁部とを有する。側縁部は、第１部において第２部におけるよりも長く延びている。

ここでは、カバーの長さにより、隙間を変える。カバーは、第１部では、第２部よりも長く延びている。即ち、第１部の隙間の方が第２部の隙間よりも小さくなっている。これにより、排気口から遠い部分ではガス冷媒が冷媒散布装置内に流入するのを抑え、排気口の近傍では、ガス冷媒が冷媒散布装置から抜けやすくしている。その結果、液冷媒がガス冷媒の流れ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５観点に係る流下液膜式蒸発器は、第１観点又は第２観点に係る流下液膜式蒸発器であって、カバーは、中央部と、中央部から下方に傾斜した側縁部とを有する。側縁部の傾斜角は、第１部における角度の方が、第２部における角度よりも大きい。側縁部は、第１部において第２部におけるよりも長く延びている。

ここでは、上部カバーの角度と長さとにより、第１部の隙間の方が第２部の隙間よりも小さくしている。これにより、排気口から遠い部分ではガス冷媒が冷媒散布装置内に流入するのを抑え、排気口の近傍では、ガス冷媒が冷媒散布装置から抜けやすくしている。その結果、液冷媒がガス冷媒の流れ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６観点に係る流下液膜式蒸発器は、第３観点〜第５観点のいずれかに係る流下液膜式蒸発器であって、第２部における側縁部は、その先端に凹凸形状を有する。

ここでは、第２部におけるカバーの側縁部が凹凸形状になっている。すなわち、ガス冷媒が流れやすい第２部では、液滴が付着する凸部とは別にガス冷媒の通路として凹部が設けられている。これにより、ガス冷媒の流れに液冷媒がキャリーオーバーされるのを抑制する。

本発明の第７観点に係る流下液膜式蒸発器は、第３観点〜第６観点のいずれか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、ヘッダ管とを有する。第１段桶は、液冷媒を落とす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。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。カバーの側縁部は、第２段桶の側壁の近傍まで延びている。

ここでは、カバーの側縁部は、冷媒散布装置の第２段桶の側壁の近傍まで延びている。冷媒散布装置内にガス冷媒が流入すると、第１段桶から第２段桶に落下する液冷媒を連れ去る恐れがあるところ、第１部でのカバーと第２段桶の側壁との隙間を狭くすることにより、冷媒散布装置内にガス冷媒が流れ込みにくくする。また、第２部において隙間を広くすることによりヘッダ管の壁の孔から抜けるガス冷媒が、冷媒散布装置から蒸気出口へ流れるようになっている。これにより、ガス冷媒の流れに液冷媒がキャリーオーバーされるのを抑制する。

本発明の第１観点に係る流下液膜式蒸発器によると、冷媒散布装置を出入りするガス冷媒の量を抑制でき、液冷媒がガス冷媒の流れ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〜第５観点のいずれかに係る流下液膜式蒸発器によると、排気口から遠い部分ではガス冷媒が冷媒散布装置内に流入するのを抑え、排気口の近傍では、ガス冷媒が冷媒散布装置から抜けやすくすることができる。

本発明の第６観点又は第７観点に係る流下液膜式蒸発器によると、液冷媒がガス冷媒の流れによりキャリーオーバーされるのが抑制される。

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交差する方向に沿った縦断面を模式的に示す図。 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。 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交差する方向に沿った縦断面図であって、当該縦断面を拡大し、模式的に示す図。 本実施形態に係る流下液膜式蒸発器のカバーと冷媒散布装置を模式的に示す斜視図。 従来の流下液膜式蒸発器に係るカバーと冷媒散布装置を模式的に示す斜視図。 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交差する方向に沿った縦断面図であって、当該縦断面を模式的に示す図。 変形例Ａに係るカバーと冷媒散布装置を模式的に示す斜視図１。 変形例Ａに係るカバーと冷媒散布装置を模式的に示す斜視図２。 変形例Ｂに係るカバーと冷媒散布装置を模式的に示す斜視図。 変形例Ｃに係るカバーと冷媒散布装置を模式的に示す斜視図。

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。具体的には、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（図２のｌｑ）が、ケーシング２０内部から流出する。

また、図３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４は、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、当該縦断面を拡大し、模式的に示す図である。

冷媒散布装置５０は、図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、図４に示すように、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Ｅ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。

このように冷媒散布装置５０が２段構造になっているため、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４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の上方且つ排気口Ｅよりは下方に位置し、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の幅寸法より大きく、第２段桶５２の幅寸法とほぼ同じである。このように、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Ｅ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Ｅ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４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。側縁部６２は、第２段桶５２の側壁Ｗの近傍まで延びているが、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、及び、冷媒散布装置５０内の直上空間ｓｑ５から蒸発空間ｓｑ１へガス冷媒が流出することができるようになっている。

図５は、カバー６０を模式的に示す斜視図である。図５に示すように、カバー６０の側縁部６２は、側縁第１部６２ａと側縁第２部６２ｂとを有している。側縁第１部６２ａと側縁第２部６２ｂとは、カバー６０の長手方向Ｌに並んで配置されており、側縁第１部６２ａは、長手方向Ｌの第１部Ｌ１に、側縁第２部６２ｂは、長手方向Ｌの第２部Ｌ２に、位置する。カバー６０の長手方向Ｌは、ケーシング２０（流下液膜式蒸発器１０）の長手方向でもあり、冷媒散布装置５０の長手方向でもある。長手方向Ｌの第１部Ｌ１は、ケーシング２０の左側端部２０ａ或いは右側端部２０ｂの付近に位置しているので、排気口Ｅから離れて位置している。長手方向Ｌの第２部Ｌ２は、ケーシング２０の長手方向中央付近に位置しているので、排気口Ｅの近傍に位置する。また、側縁部６２の下方への傾斜角は、側縁第１部６２ａの角度の方が、側縁第２部６２ｂの角度よりも大きい。このため、第１部Ｌ１における冷媒散布装置５０とカバー６０との隙間（側縁部６２と第２段桶５２との隙間）は、第２部Ｌ２における当該隙間よりも小さい。すなわち、第１部Ｌ１における隙間よりも第２部Ｌ２における隙間の方が大きい。

一方、図６は、従来の流下液膜式蒸発器１０’のカバー６０’を模式的に示す斜視図である。図６に示すように、従来例では、カバー６０’は、本発明に係る側縁第１部６２ａと側縁第２部６２ｂとに相当する部分を有していない。即ち、冷媒散布装置５０’とカバー６０’との隙間（第２段桶５２’と測縁部６２’との隙間）は、長手方向Ｌにおいて一様であり、第１部Ｌ１における冷媒散布装置５０とカバー６０との隙間よりも大きい。冷媒散布装置５０’とカバー６０’との隙間は、第２部Ｌ２における冷媒散布装置５０とカバー６０との隙間とほぼ同じ大きさである。

（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Ｅが形成されている。排気口Ｅは、ケーシング２０の長手方向のほぼ中央に設けられており、そこからガス冷媒用出口管２２ｂがケーシング２０の外部に延びている。

（２）効果
（２−１）従来例
上述のカバー６０’を有する従来の流下液膜式蒸発器１０’における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７及び図８に示すようになっていることが分かった。

図７は、ケーシング２０’の長手方向の左側端部近傍における幅方向に沿った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８は、ケーシング２０’の長手方向の中央における幅方向に沿った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Ｅ’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）本発明に係る流下液膜式蒸発器の場合
流下液膜式蒸発器１０は、排気口Ｅから離れた位置（長手方向Ｌの第１部Ｌ１）に前述の側縁第１部６２ａ、排気口Ｅの近傍（長手方向Ｌの第２部Ｌ２）に前述の側縁第２部６２ｂをその側縁部６２に有するカバー６０を備える。このため、排気口Ｅから離れた位置においては、カバー６０の側縁部６２と冷媒散布装置５０の第２段桶５２との間の隙間が狭く、伝熱管群３０の表面で蒸発したガス冷媒が冷媒散布装置５０内の空間（直上空間ｓｑ５）に流入しにくくなっている。その結果、排気口Ｅの近傍においては、冷媒散布装置５０内の空間（直上空間ｓｑ５）から排気口Ｅに向かって流出するガス冷媒の量が従来例に比べて少ない。その結果、従来例に比べてガス冷媒と液冷媒とのエントレインメントが発生しにくく、液冷媒がガス冷媒の流れによりキャリーオーバーされにくくなっている。

（３）特徴
（３−１）
上記実施形態では、冷媒散布装置５０とカバー６０との隙間が、カバー６０の長手方向Ｌの第１部Ｌ１では狭く、第２部Ｌ２では広くなっている。このため、冷媒散布装置５０とカバー６０との隙間が狭い第１部Ｌ１では、ガス冷媒が冷媒散布装置５０内に入りにくくなっている。すなわち、第１部Ｌ１ではガス冷媒が冷媒散布装置５０内に流入するのを抑えている。これにより、冷媒散布装置５０を出入りするガス冷媒の量を抑制でき、液冷媒がガス冷媒の流れ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とカバー６０との隙間が狭い第１部Ｌ１は、排気口Ｅから離れて位置している。隙間が広い第２部Ｌ２は、排気口Ｅの近傍に位置している。これにより、排気口Ｅから遠い部分ではガス冷媒が冷媒散布装置５０内に流入するのを抑え、排気口Ｅの近傍では、ガス冷媒が冷媒散布装置５０から抜けやすくしている。その結果、液冷媒がガス冷媒の流れによりキャリーオーバーされるのが抑制される。

（３−３）
上記実施形態では、カバー６０は、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。側縁部６２のうち、傾斜角は、側縁第１部６２ａの角度の方が側縁第２部６２ｂの角度よりも大きくなっている。これにより、カバー６０と冷媒散布装置５０との隙間について、第１部Ｌ１における隙間の方が第２部Ｌ２における隙間よりも小さくなっている。これにより、排気口Ｅから遠い位置（第１部Ｌ１）ではガス冷媒が冷媒散布装置５０内に流入するのが抑えられ、排気口Ｅの近傍（第２部Ｌ２）では、ガス冷媒が冷媒散布装置５０から抜けやすくなっている。その結果、液冷媒がガス冷媒の流れによりキャリーオーバーされるのが抑制されている。

（３−４）
上記実施形態では、カバー６０の側縁部６２は、冷媒散布装置５０の第２段桶５２の側壁Ｗの近傍まで延びている。冷媒散布装置５０内にガス冷媒が流入すると、第１段桶５１から第２段桶５２に落下する液冷媒を連れ去る恐れがあるところ、側縁第１部６２ａと第２段桶５２との隙間を狭くすることにより、冷媒散布装置５０内にガス冷媒が流れ込みにくくしている。また、側縁第２部６２ｂと第２段桶５２との隙間を広くすることによりヘッダ管５３の壁５３ａ、５３ｂの孔から抜けるガス冷媒が、冷媒散布装置５０から排気口Ｅへ流れるようになっている。これにより、ガス冷媒の流れに液冷媒がキャリーオーバーされるのを抑制している。

（４）変形例
（４−１）変形例Ａ
上記実施形態では、側縁部６２の傾斜角は、第１部６２ａの角度の方が第２部６２ｂの角度よりも大きくなっている。しかし、他の実施形態においては、上記実施形態とは異なる構成により、カバー６０と冷媒散布装置５０との隙間を長手方向Ｌの第１部Ｌ１と第２部Ｌ２とで変えても良い。

例えば、図９及び図１０に示すように側縁部１６２、２６２が側方（長手方向Ｌと直交する幅方向）に延びる長さを変えることにより、カバー１６０、２６０と冷媒散布装置５０との隙間を第１部Ｌ１と第２部Ｌ２とで変えても良い。具体的には、図９に示すカバー１６０の場合は、側縁部１６２の側方に延びる長さが、長手方向Ｌの中央に位置する第２部Ｌ２から第１部Ｌ１にかけて徐々に長くなっている。図１０に示すカバー２６０の場合は、側縁部２６２の側方に延びる長さが、長手方向Ｌの中央に位置する第２部Ｌ２では短く、長手方向Ｌの両端に位置する第１部Ｌ１では急に長くなっている。このため、側縁部２６２をカバー２６０の幅方向から見ると中央が凹んでおり、ゲート形になっている。

このように、第１部Ｌ１におけるカバー１６０、２６０と冷媒散布装置５０との隙間の方が第２部Ｌ２における当該隙間よりも小さくなっている。これにより、排気口Ｅから遠い部分ではガス冷媒が冷媒散布装置５０内の空間に流入するのを抑え、排気口Ｅの近傍では、ガス冷媒が冷媒散布装置５０内の空間から抜けやすくしている。その結果、液冷媒がガス冷媒の流れによりキャリーオーバーされるのが抑制される。

（４−２）変形例Ｂ
また、他の実施形態においては、カバー６０の側縁部６２の傾斜角度と長さとによりカバー６０と冷媒散布装置５０との隙間をカバー６０の長手方向Ｌの第１部Ｌ１と第２部Ｌ２とで変えても良い。

例えば、図１１に示すカバー３６０の側縁部３６２のように、第１部Ｌ１に側縁第１部３６２ａを、第２部Ｌ２に側縁第２部３６２ｂを設ける。そして、側縁第１部３６２ａの傾斜角度を大きくすると共に側縁第１部３６２ａを第２段桶５２の近くまで側方に長く延ばす。一方、側縁第２部３６２ｂの傾斜角度を小さくすると共に側縁第２部３６２ｂを側方に長く延ばさず、第１部３６２ａに比べて短くする。これにより、液冷媒がガス冷媒の流れによりキャリーオーバーされるのを抑制する。

（４−３）変形例Ｃ
また、他の実施形態においては、カバー６０と冷媒散布装置５０との隙間が比較的大きい第２部Ｌ２において、側縁部６２の先端に凹凸形状を設けても良い。例えば、図１２に示すカバー４６０では、長手方向Ｌの第２部Ｌ２に位置する側縁第２部４６２ｂには、その先端に凹凸形状ＯＴが設けられている。このような構成をとることにより、ガス冷媒が冷媒散布装置５０から流出する第２部Ｌ２では、排気口Ｅへ向かうガス冷媒は、最短経路を通ろうとして凹凸形状ＯＴの凹部を抜けて流れ、冷媒の液滴は凸部に付着する。その結果、ガス冷媒の流れに液冷媒がキャリーオーバーされるのが抑制される。

なお、凹凸形状ＯＴは、どのような形状の凹凸でもよく、また上述のどのカバー６０、１６０、２６０、３６０に設けても良い。

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
５３ ヘッダ管
５３ａ、５３ｂ 壁
６０、１６０、２６０、３６０、４６０ カバー
６１、１６１、２６１、３６１、４６１ 中央部
６２、１６２、２６２、３６２、４６２ 側縁部
６２ａ、３６２ａ、４６２ａ 側縁第１部
６２ｂ、３６２ｂ、４６２ｂ 側縁第２部
Ｂ１ 第１段桶底
Ｂ２ 第２段桶底
Ｅ 排気口
Ｌ 長手方向（第１方向）
Ｌ１ 第１部
Ｌ２ 第２部
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 (7)

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伝熱管群に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（Ｅ）が形成された排気部材（２２ｂ）と、
   隙間を空けて前記冷媒散布装置の上方を覆うカバー（６０、１６０、２６０、３６０、４６０）と、
   を備え、
   前記冷媒散布装置および前記カバーは、ともに第１方向（Ｌ）に長く延びており、
   前記冷媒散布装置と前記カバーとの前記第１方向の第１部（Ｌ１）における隙間よりも、前記冷媒散布装置と前記カバーとの前記第１方向の第２部（Ｌ２）における隙間の方が大きい、
   流下液膜式蒸発器（１０）。
2. 前記第１部は、前記排気口から離れて位置し、
   前記第２部は、前記排気口の近傍に位置する、
   請求項１に記載の流下液膜式蒸発器（１０）。
3. 前記カバーは、中央部（６１、１６１、２６１、３６１、４６１）と、前記中央部から下方に傾斜した側縁部（６２、１６２、２６２、３６２、４６２）と、を有し、
   前記側縁部の傾斜角は、前記第１部における角度の方が、前記第２部における角度よりも大きい、
   請求項１又は２に記載の流下液膜式蒸発器（１０）。
4. 前記カバーは、中央部（６１、１６１、２６１、３６１、４６１）と、前記中央部から下方に傾斜した側縁部（６２、１６２、２６２、３６２、４６２）と、を有し、
   前記側縁部は、前記第１部において前記第２部におけるよりも長く延びている、
   請求項１又は２に記載の流下液膜式蒸発器（１０）。
5. 前記カバーは、中央部（６１、１６１、２６１、３６１、４６１）と、前記中央部から下方に傾斜した側縁部（６２、１６２、２６２、３６２、４６２）と、を有し、
   前記側縁部の傾斜角は、前記第１部における角度の方が、前記第２部における角度よりも大きく、
   前記側縁部は、前記第１部において前記第２部におけるよりも長く延びている、
   請求項１又は２に記載の流下液膜式蒸発器（１０）。
6. 前記第２部における前記側縁部は、その先端に凹凸形状（ＯＴ）を有する、
   請求項３〜５のいずれかに記載の流下液膜式蒸発器（１０）。
7. 前記冷媒散布装置は、
   前記液冷媒を落とす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、
   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）と、
   を有し、
   前記カバーの側縁部は、前記第２段桶の側壁（Ｗ）の近傍まで延びている、
   請求項３〜６のいずれかに記載の流下液膜式蒸発器（１０）。

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