JP2014020755A - Downward flow liquid film type evaporator - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、流下液膜式蒸発器、特に、上部カバー及び冷媒桶を有しておりタンク内の伝熱管群とタンク上部の蒸気出口管との上下方向間に設けられた液冷媒散布装置によって冷媒入口管を通じてタンク内に供給される気液二相状態の冷媒のうちの液冷媒を伝熱管群に流下させ、伝熱管群によって液冷媒を蒸発させる流下液膜式蒸発器に関する。 The present invention relates to a falling liquid film evaporator, in particular, a liquid refrigerant spraying device having an upper cover and a refrigerant tank and provided between the heat transfer tube group in the tank and the steam outlet pipe in the upper part of the tank. The present invention relates to a falling liquid film evaporator in which liquid refrigerant out of gas-liquid two-phase refrigerant supplied into a tank through a refrigerant inlet pipe flows down to a heat transfer tube group and the liquid refrigerant is evaporated by the heat transfer tube group.
従来より、ターボ冷凍機等の冷凍装置において使用される冷媒の蒸発器として、特許文献1(特開平8−189726号公報)に示すような流下液膜式蒸発器がある。流下液膜式蒸発器は、タンク内の伝熱管群とタンク上部の蒸気出口管との上下方向間に設けられた液冷媒散布装置によって液冷媒を伝熱管群に流下させ、伝熱管群によって液冷媒を蒸発させる形式の熱交換器である。伝熱管群によって蒸発したガス冷媒は、タンクの上部に設けられた蒸気出口管を通じてタンク外に流出し、圧縮機に送られる。 2. Description of the Related Art Conventionally, as a refrigerant evaporator used in a refrigeration apparatus such as a turbo refrigerator, there is a falling liquid film evaporator as shown in Patent Document 1 (Japanese Patent Laid-Open No. 8-189726). The falling liquid film evaporator is used to cause liquid refrigerant to flow down to the heat transfer tube group by a liquid refrigerant spraying device provided between the heat transfer tube group in the tank and the steam outlet pipe in the upper part of the tank, and the liquid transfer by the heat transfer tube group. This type of heat exchanger evaporates the refrigerant. The gas refrigerant evaporated by the heat transfer tube group flows out of the tank through a vapor outlet tube provided at the upper part of the tank, and is sent to the compressor.
上記従来の流下液膜式蒸発器において、膨張弁等の減圧機構によって減圧された後の冷媒が気液二相状態のままでタンク内に供給される場合には、タンクに設けられた冷媒入口管を通じて、液冷媒散布装置に気液二相状態の冷媒が流入することになる。このため、伝熱管群によって蒸発したガス冷媒がタンクの上部に設けられた蒸気出口管に向かって流れるだけでなく、液冷媒散布装置に流入した気液二相状態の冷媒のうちのガス冷媒もタンクの上部に設けられた蒸気出口管に向かって流れることになる。このとき、タンク内のガス冷媒は、すべて蒸気出口管に向かって流れるため、蒸気出口管に近い部分におけるガス冷媒の流速が、蒸気出口管から遠い部分よりも高くなる傾向にある。 In the conventional falling liquid film evaporator, when the refrigerant after being decompressed by a decompression mechanism such as an expansion valve is supplied into the tank in a gas-liquid two-phase state, the refrigerant inlet provided in the tank Through the tube, the gas-liquid two-phase refrigerant flows into the liquid refrigerant spraying device. For this reason, not only the gas refrigerant evaporated by the heat transfer tube group flows toward the vapor outlet pipe provided in the upper part of the tank, but also the gas refrigerant of the gas-liquid two-phase refrigerant flowing into the liquid refrigerant spraying device. It flows toward the steam outlet pipe provided in the upper part of the tank. At this time, since all the gas refrigerant in the tank flows toward the vapor outlet pipe, the flow rate of the gas refrigerant in the portion near the vapor outlet pipe tends to be higher than the portion far from the vapor outlet pipe.
ここで、液冷媒散布装置として、冷媒入口管を通じて流入した気液二相状態の冷媒のうちの液冷媒を溜めた後に下方の伝熱管群に流下させる冷媒桶と、冷媒桶の上方に隙間を空けて配置されており冷媒桶の上方を覆う上部カバーとを有する構成を採用することが考えられる。 Here, as a liquid refrigerant spraying device, a refrigerant tank that stores liquid refrigerant out of the gas-liquid two-phase refrigerant that has flowed through the refrigerant inlet pipe and then flows down to the heat transfer pipe group below, and a gap above the refrigerant tank. It is conceivable to adopt a configuration having an upper cover that is disposed in a space and covers the upper side of the refrigerant tank.
しかし、この場合には、冷媒入口管を通じて冷媒桶に流入した気液二相状態の冷媒のうちのガス冷媒や伝熱管群から蒸気出口管に向かう蒸気主流路空間に存在するガス冷媒(伝熱管群によって蒸発したガス冷媒)が、上部カバーと冷媒桶とによって形成される散布装置空間を蒸気出口管に近い部分に向かって流れることになる。このため、冷媒入口管を通じて冷媒桶に流入した気液二相状態の冷媒のうちの液冷媒の液滴の一部が、散布装置空間を流れる高い流速のガス冷媒によって運ばれて、蒸気出口管を通じてタンク外に流出するキャリーオーバー現象が発生しやすくなる。 However, in this case, the gas refrigerant (heat transfer tube) that exists in the vapor main passage space from the gas refrigerant or heat transfer tube group to the vapor outlet tube out of the gas-liquid two-phase refrigerant that has flowed into the refrigerant tank through the refrigerant inlet tube. The gas refrigerant evaporated by the group flows in the spraying device space formed by the upper cover and the refrigerant tank toward the portion near the vapor outlet pipe. For this reason, some of the liquid refrigerant droplets of the gas-liquid two-phase refrigerant that has flowed into the refrigerant tank through the refrigerant inlet pipe are carried by the high-flow-rate gas refrigerant flowing in the spraying device space, and the vapor outlet pipe Carry-over phenomenon that flows out of the tank through is likely to occur.
また、上部カバー及び冷媒桶を有する構成において、上部カバーに上部カバー通風孔を形成することも考えられる。 Further, in the configuration having the upper cover and the refrigerant tank, it is conceivable to form an upper cover ventilation hole in the upper cover.
しかし、この場合には、冷媒入口管を通じて冷媒桶に流入した気液二相状態の冷媒のうちのガス冷媒が、上部カバー通風孔から蒸気出口管に向かって流れるため、冷媒入口管を通じて冷媒桶に流入した気液二相状態の冷媒のうちの液冷媒の液滴も、上部カバー通風孔から蒸気出口管に近い部分におけるガス冷媒によって運ばれて、蒸気出口管を通じてタンク外に流出するキャリーオーバー現象が発生しやすくなる。 However, in this case, the gas refrigerant out of the gas-liquid two-phase refrigerant that has flowed into the refrigerant bottle through the refrigerant inlet pipe flows from the upper cover vent hole toward the vapor outlet pipe. The liquid refrigerant droplets of the gas-liquid two-phase refrigerant that flowed into the tank are also carried by the gas refrigerant in the portion near the vapor outlet pipe from the upper cover vent hole and carry out to the outside of the tank through the vapor outlet pipe The phenomenon tends to occur.
本発明の課題は、上部カバー及び冷媒桶を有しておりタンク内の伝熱管群とタンク上部の蒸気出口管との上下方向間に設けられた液冷媒散布装置によって冷媒入口管を通じてタンク内に供給される気液二相状態の冷媒のうちの液冷媒を伝熱管群に流下させ、伝熱管群によって液冷媒を蒸発させる流下液膜式蒸発器において、上部カバーからの液冷媒の液滴のキャリーオーバー現象の発生を抑えることにある。 SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to have an upper cover and a refrigerant tank, and into the tank through the refrigerant inlet pipe by a liquid refrigerant spraying device provided between the heat transfer pipe group in the tank and the vapor outlet pipe in the upper part of the tank. In a falling liquid film evaporator that causes the liquid refrigerant of the supplied gas-liquid two-phase refrigerant to flow down to the heat transfer tube group and evaporates the liquid refrigerant by the heat transfer tube group, the liquid refrigerant droplets from the upper cover The purpose is to suppress the occurrence of the carry-over phenomenon.
第1の観点にかかる流下液膜式蒸発器は、複数の伝熱管を有する伝熱管群と、上部カバー及び冷媒桶を有する液冷媒散布装置とを含んでおり、伝熱管内を流れる熱媒体と冷媒桶から流下する液冷媒との熱交換によって液冷媒を蒸発させる熱交換器である。伝熱管群は、上部に蒸気出口管が設けられたタンク内に配置されている。液冷媒散布装置は、タンク内の伝熱管群と蒸気出口管との上下方向間に配置されている。冷媒桶は、タンクに設けられた冷媒入口管を通じてタンク内に供給される気液二相状態の冷媒のうちの液冷媒を溜めた後に下方の伝熱管群に流下させる部材である。上部カバーは、冷媒桶の上方に隙間を空けて配置されており、冷媒桶の上方を覆う部材である。そして、この流下液膜式蒸発器では、上部カバーの蒸気出口管に近い部分における開口率が上部カバーの蒸気出口管から遠い部分における開口率よりも小さくなるように、上部カバーに多数の上部カバー通気孔を形成している。 A falling liquid film evaporator according to a first aspect includes a heat transfer tube group having a plurality of heat transfer tubes, a liquid refrigerant spraying device having an upper cover and a refrigerant tank, and a heat medium flowing in the heat transfer tubes; The heat exchanger evaporates the liquid refrigerant by heat exchange with the liquid refrigerant flowing down from the refrigerant tank. The heat transfer tube group is arranged in a tank provided with a steam outlet tube at the top. The liquid refrigerant spraying device is arranged between the heat transfer tube group in the tank and the steam outlet tube in the vertical direction. The refrigerant tank is a member that stores liquid refrigerant out of gas-liquid two-phase refrigerant supplied into the tank through a refrigerant inlet pipe provided in the tank, and then flows down to the heat transfer pipe group below. The upper cover is a member that is disposed above the refrigerant bowl with a gap and covers the upper side of the refrigerant bowl. In this falling liquid film evaporator, the upper cover has a large number of upper covers so that the opening ratio in the portion near the steam outlet pipe of the upper cover is smaller than the opening ratio in the portion far from the steam outlet pipe of the upper cover. Ventilation holes are formed.
ここでは、上部カバーの蒸気出口管に近い部分における開口率が上部カバーの蒸気出口管から遠い部分よりも小さくなるように上部カバー通気孔を形成することによって、上部カバーの蒸気出口管に近い部分において、冷媒入口管を通じて冷媒桶に流入した気液二相状態の冷媒のうちの液冷媒の液滴が、上部カバー通風孔を通じて蒸気出口管に向かうことを抑えることができる。しかも、上部カバーの蒸気出口管から遠い部分において、冷媒入口管を通じて冷媒桶に流入した気液二相状態の冷媒のうちのガス冷媒を、上部カバー通風孔を通じて、上部カバーと冷媒桶とによって形成される散布装置空間から伝熱管群から蒸気出口管に向かう蒸気主流路空間に逃がして、散布装置空間を蒸気出口管に近い部分に向かって流れるガス冷媒の流量、ひいてはガス冷媒の流速を低下させることができる。 Here, the portion near the steam outlet pipe of the upper cover is formed by forming the upper cover vent so that the opening ratio in the portion near the steam outlet pipe of the upper cover is smaller than the portion far from the steam outlet pipe of the upper cover. The liquid refrigerant droplets of the gas-liquid two-phase refrigerant that has flowed into the refrigerant bottle through the refrigerant inlet pipe can be prevented from moving toward the vapor outlet pipe through the upper cover vent hole. In addition, in the portion of the upper cover far from the vapor outlet pipe, the gas refrigerant of the gas-liquid two-phase refrigerant that has flowed into the refrigerant bottle through the refrigerant inlet pipe is formed by the upper cover and the refrigerant bottle through the upper cover ventilation hole. The flow rate of the gas refrigerant flowing from the spraying device space to the steam main passage space from the heat transfer tube group to the steam outlet tube toward the portion close to the steam outlet tube, and thus the flow rate of the gas refrigerant is reduced. be able to.
これにより、ここでは、上部カバーからの液冷媒の液滴のキャリーオーバー現象を発生しにくくすることができる。 Thereby, here, it is possible to make it difficult for the carry-over phenomenon of the liquid refrigerant droplets from the upper cover to occur.
第2の観点にかかる流下液膜式蒸発器は、第1の観点にかかる流下液膜式蒸発器において、上部カバー通気孔が、上部カバーの蒸気出口管から遠い部分だけに形成されている。 The falling liquid film evaporator according to the second aspect is the falling liquid film evaporator according to the first aspect, wherein the upper cover vent is formed only in a portion far from the steam outlet pipe of the upper cover.
ここでは、上部カバー通気孔を上部カバーの蒸気出口管から遠い部分だけに形成することによって、上部カバー通風孔から流出する蒸気出口管に近い部分におけるガス冷媒の流量、ひいてはガス冷媒の流速を低下させることができる。 Here, by forming the upper cover vent hole only in the part far from the steam outlet pipe of the upper cover, the flow rate of the gas refrigerant in the part close to the steam outlet pipe flowing out from the upper cover vent hole, and hence the flow rate of the gas refrigerant is reduced. Can be made.
第3の観点にかかる流下液膜式蒸発器は、第1の観点にかかる流下液膜式蒸発器において、上部カバー通気孔が、上部カバーの蒸気出口管に近い部分における孔径が上部カバーの蒸気出口管から遠い部分における孔径よりも小さくなるように形成されている。 A falling liquid film evaporator according to a third aspect is the falling liquid film evaporator according to the first aspect, wherein the upper cover vent hole has a hole diameter in a portion near the vapor outlet pipe of the upper cover. It is formed so as to be smaller than the hole diameter in the portion far from the outlet pipe.
ここでは、上部カバー通気孔を上部カバーの蒸気出口管に近い部分における孔径が上部カバーの蒸気出口管から遠い部分における孔径よりも小さくなるように形成することによって、上部カバー通風孔から流出する蒸気出口管に近い部分におけるガス冷媒の流量、ひいてはガス冷媒の流速を低下させることができる。 Here, the vapor flowing out from the upper cover vent hole is formed by forming the upper cover vent hole so that the hole diameter in the portion near the steam outlet pipe of the upper cover is smaller than the hole diameter in the portion far from the steam outlet pipe of the upper cover. The flow rate of the gas refrigerant in the portion close to the outlet pipe, and hence the flow rate of the gas refrigerant can be reduced.
第4の観点にかかる流下液膜式蒸発器は、第1の観点にかかる流下液膜式蒸発器において、上部カバー通気孔が、上部カバーの蒸気出口管に近い部分における密度が上部カバーの蒸気出口管から遠い部分における密度よりも小さくなるように形成されている。 The falling liquid film evaporator according to the fourth aspect is the falling liquid film evaporator according to the first aspect, wherein the density of the upper cover vent in the portion near the vapor outlet pipe of the upper cover is the vapor of the upper cover. It is formed so as to be smaller than the density in a portion far from the outlet pipe.
ここでは、上部カバー通気孔を上部カバーの蒸気出口管に近い部分における密度が上部カバーの蒸気出口管から遠い部分における密度よりも小さくなるように形成することによって、上部カバー通風孔から流出する蒸気出口管に近い部分におけるガス冷媒の流量、ひいてはガス冷媒の流速を低下させることができる。 Here, the vapor flowing out from the upper cover ventilation hole is formed by forming the upper cover ventilation hole so that the density in the portion near the vapor outlet pipe of the upper cover is smaller than the density in the portion far from the vapor outlet pipe of the upper cover. The flow rate of the gas refrigerant in the portion close to the outlet pipe, and hence the flow rate of the gas refrigerant can be reduced.
第5の観点にかかる流下液膜式蒸発器は、第1〜第4の観点のいずれかにかかる流下液膜式蒸発器において、冷媒桶が、タンクに設けられた冷媒入口管を通じてタンク内に供給される気液二相状態の冷媒のうちの液冷媒を溜めた後に下方に流下させる1段冷媒桶と、1段冷媒桶から流下する液冷媒を溜めた後に下方の前記伝熱管群に流下させる2段冷媒桶とを有している。上部カバーは、上部カバーを上方から見た際に、1段冷媒桶を覆うとともに1段冷媒桶よりも外側まではみ出している。そして、上部カバー通気孔は、上部カバーのうち1段冷媒桶に重なった部分の開口率が上部カバーのうち1段冷媒桶よりも外側にはみ出した部分の開口率よりも小さくなるように形成されている。 A falling liquid film type evaporator according to a fifth aspect is the falling liquid film type evaporator according to any of the first to fourth aspects, in which a refrigerant tank enters the tank through a refrigerant inlet pipe provided in the tank. Of the supplied gas-liquid two-phase refrigerant, liquid refrigerant is stored and then the first-stage refrigerant tank is allowed to flow downward, and liquid refrigerant flowing from the first-stage refrigerant tank is stored and then flows down to the heat transfer tube group below. A two-stage refrigerant tank. When the upper cover is viewed from above, the upper cover covers the first-stage refrigerant tank and protrudes outside the first-stage refrigerant tank. The upper cover vent is formed such that the opening ratio of the portion of the upper cover that overlaps the first-stage refrigerant tank is smaller than the opening ratio of the portion of the upper cover that protrudes outside the first-stage refrigerant tank. ing.
ここでは、上部カバー通気孔を、上部カバーのうち1段冷媒桶に重なった部分の開口率が上部カバーのうち1段冷媒桶よりも外側にはみ出した部分の開口率よりも小さくなるように形成することによって、上部カバーのうち液冷媒の量が多い1段冷媒桶に重なった部分から液冷媒の液滴が流出することを抑えることができる。 Here, the upper cover vent is formed so that the opening ratio of the portion of the upper cover that overlaps the first-stage refrigerant tank is smaller than the opening ratio of the portion of the upper cover that protrudes outside the first-stage refrigerant tank. By doing so, it is possible to suppress the liquid refrigerant droplets from flowing out from the portion of the upper cover that overlaps the first-stage refrigerant tank having a large amount of liquid refrigerant.
これにより、ここでは、上部カバーからの液冷媒の液滴のキャリーオーバー現象をさらに発生しにくくすることができる。 As a result, the carry-over phenomenon of the liquid refrigerant droplets from the upper cover can be further prevented from occurring here.
以上の説明に述べたように、本発明によれば、以下の効果が得られる。 As described above, according to the present invention, the following effects can be obtained.
第1〜第4の観点にかかる流下液膜式蒸発器では、上部カバーからの液冷媒の液滴のキャリーオーバー現象を発生しにくくすることができる。 In the falling liquid film evaporator according to the first to fourth aspects, it is possible to make it difficult for the carryover phenomenon of the liquid refrigerant droplets from the upper cover to occur.
第5の観点にかかる流下液膜式蒸発器では、上部カバーからの液冷媒の液滴のキャリーオーバー現象をさらに発生しにくくすることができる。 In the falling liquid film evaporator according to the fifth aspect, the carryover phenomenon of the liquid refrigerant droplets from the upper cover can be further prevented from occurring.
以下、本発明にかかる流下液膜式蒸発器の実施形態及びその変形例について、図面に基づいて説明する。尚、本発明にかかる流下液膜式蒸発器の具体的な構成は、下記の実施形態及びその変形例に限られるものではなく、発明の要旨を逸脱しない範囲で変更可能である。 DESCRIPTION OF EMBODIMENTS Hereinafter, embodiments of a falling film evaporator according to the present invention and modifications thereof will be described with reference to the drawings. The specific configuration of the falling liquid film evaporator according to the present invention is not limited to the following embodiments and modifications thereof, and can be changed without departing from the scope of the invention.
<全体>
図1は、本発明の一実施形態にかかる流下液膜式蒸発器1の外観図である。流下液膜式蒸発器1は、ターボ冷凍機等の比較的大容量の冷凍装置の蒸発器として使用されるものである。具体的には、このような冷凍装置においては、流下液膜式蒸発器1とともに、圧縮機や放熱器、膨張機構等(図示せず)が設けられており、これらの機器によって蒸気圧縮式の冷媒回路が構成されている。そして、このような蒸気圧縮式の冷媒回路において、圧縮機から吐出されたガス冷媒は、放熱器において放熱する。この放熱器において放熱した冷媒は、膨張機構において減圧されることによって気液二相状態の冷媒になる。この気液二相状態の冷媒は、流下液膜式蒸発器1内に流入し、水やブライン等の熱媒体との熱交換によって蒸発してガス冷媒となって、流下液膜式蒸発器1から流出する。この流下液膜式蒸発器1から流出したガス冷媒は、再び、圧縮機に送られる。一方、水やブライン等の熱媒体との熱交換によって蒸発しきれなかった液冷媒は、液冷媒戻し管等(図示せず)を通じて流下液膜式蒸発器1内に流入する気液二相状態の冷媒と合流して、再び、流下液膜式蒸発器1内に流入する。
<Overall>
FIG. 1 is an external view of a falling liquid film evaporator 1 according to an embodiment of the present invention. The falling liquid film evaporator 1 is used as an evaporator of a relatively large-capacity refrigeration apparatus such as a turbo refrigerator. Specifically, in such a refrigeration system, a falling liquid film evaporator 1 is provided with a compressor, a radiator, an expansion mechanism, and the like (not shown). A refrigerant circuit is configured. In such a vapor compression refrigerant circuit, the gas refrigerant discharged from the compressor radiates heat in the radiator. The refrigerant that has radiated heat in the radiator becomes a gas-liquid two-phase refrigerant by being decompressed in the expansion mechanism. The refrigerant in the gas-liquid two-phase state flows into the falling liquid film evaporator 1, evaporates by heat exchange with a heat medium such as water or brine, and becomes a gas refrigerant, and the falling liquid film evaporator 1 Spill from. The gas refrigerant flowing out of the falling liquid film evaporator 1 is sent again to the compressor. On the other hand, the liquid refrigerant that could not be evaporated by heat exchange with a heat medium such as water or brine flows into the falling liquid film evaporator 1 through a liquid refrigerant return pipe or the like (not shown). The refrigerant flows into the falling liquid film evaporator 1 again.
そして、ここでは、流下液膜式蒸発器1として、横置きのシェルアンドチューブ型熱交換器が採用されている。流下液膜式蒸発器1は、図1〜図5に示すように、主として、タンク10と、伝熱管群20と、液冷媒散布装置30とを有している。ここで、図2は、流下液膜式蒸発器1の内部構造を示す斜視図である。図3は、流下液膜式蒸発器1をタンク10の長手方向に直交する水平方向から見た断面図である。図4は、図3のI−I断面図(蒸気出口管18から遠い部分)である。図5は、図3のII−II断面図(蒸気出口管18に近い部分)である。尚、以下の説明において使用している「上」、「下」、「左」、「右」、「水平」等の方向を示す文言は、図1に示す流下液膜式蒸発器1の使用時の設置状態における方向を意味する。
Here, a horizontal shell and tube heat exchanger is employed as the falling liquid film evaporator 1. As shown in FIGS. 1 to 5, the falling liquid film evaporator 1 mainly includes a
<タンク>
タンク10は、主として、シェル11と、ヘッド12a、12bとを有している。シェル11は、ここでは、長手方向の両端部が開口した横置き円筒形状の部材である。ヘッド12a、12bは、シェル11の長手方向の両端部の開口を閉じる椀形状の部材である。ここで、図1〜図3において、シェル12a、12bのうちシェル11の左側に配置されたものをヘッド12aとし、シェル11の右側に配置されたものをヘッド12bとする。
<Tank>
The
また、ヘッド12aとシェル11との間には、管板13aが挟まれるように配置されている。ヘッド12bとシェル11との間にも、管板13bが挟まれるように配置されている。管板13a、13bは、略円板形状の部材であり、伝熱管群20を構成する複数の伝熱管21の長手方向の両端部を挿入した状態で固定するための管孔(図示せず)が形成されている。これにより、タンク10内の空間は、ヘッド12aと管板13aとによって囲まれるヘッド空間SH1と、シェル11と管板13a、13bとによって囲まれるシェル空間SSと、ヘッド12aと管板13aとによって囲まれるヘッド空間SH2とに水平方向に分割されている。
Moreover, it arrange | positions so that the
また、ヘッド12aには、熱媒体入口管14と熱媒体出口管15とが設けられている。熱媒体入口管14は、熱媒体をタンク10のヘッド空間SH1内に流入させるための管部材であり、ここでは、ヘッド12aの下部に設けられている。熱媒体出口管15は、熱媒体をタンク10のヘッド12a外に流出させるための管部材であり、ここでは、ヘッド12aの上部に設けられている。また、ヘッド空間SH1は、ヘッド空間区画板16によって、熱媒体入口管14に連通する下部ヘッド空間SHiと、熱媒体出口管15に連通する上部ヘッド空間SHoとに上下方向に分割されている。これにより、熱媒体入口管14を通じてヘッド12aの下部ヘッド空間SHi内に流入した熱媒体は、下部ヘッド空間SHiに連通する複数の伝熱管21(ここでは、伝熱管群20の下部を構成する複数の伝熱管21)に流入して、ヘッド空間SH2に送られる。このヘッド空間SH2に送られた熱媒体は、ヘッド空間SH2内を上方に折り返すように流れた後に、上部ヘッド空間SHiに連通する複数の伝熱管(ここでは、伝熱管群20の上部を構成する複数の伝熱管21)に流入して、上部ヘッド空間SHoに送られる。この上部ヘッド空間SHoに送られた熱媒体は、熱媒体出口管15を通じて上部ヘッド空間SHo外に流出する(すなわち、流下液膜式蒸発器1から流出する)。
The
また、シェル11には、冷媒入口管17と蒸気出口管18と液出口管19とが設けられている。冷媒入口管17は、気液二相状態の冷媒をタンク10のシェル空間SS内に流入させるための管部材であり、ここでは、シェル11の上部、かつ、シェル11の長手方向の左寄りの部分に設けられている。蒸気出口管18は、伝熱管群20において蒸発することによって生成したガス冷媒をタンク10のシェル空間SS外に流出させるための管部材であり、ここでは、シェル11の上部、かつ、シェル11の長手方向の略中央部分に設けられている。液出口管19は、伝熱管群20において蒸発しきれなかった液冷媒をタンク10のシェル空間SS外に流出させるための管部材であり、ここでは、シェル11の下部、かつ、シェル11の長手方向の略中央部分に設けられている。これにより、冷媒入口管17を通じてタンク10のシェル空間SS内に供給された気液二相状態の冷媒のうちの液冷媒は、液冷媒散布装置30によって、伝熱管群20に流下する。伝熱管群20に流下した液冷媒は、伝熱管群20を構成する伝熱管21内を流れる熱媒体との熱交換によって蒸発してガス冷媒となる。伝熱管群20において蒸発することによって生成したガス冷媒は、蒸気出口管18に向かって上方に流れて、タンク10のシェル空間SS内に供給された気液二相状態の冷媒のうちのガス冷媒とともに、蒸気出口管18を通じてタンク10のシェル空間SS外に流出する。このタンク10のシェル空間SS外に流出したガス冷媒は、再び、圧縮機に送られる。一方、伝熱管群20において蒸発しきれなかった液冷媒は、タンク10のシェル空間SSの下部に設けられた液出口管19を通じてタンク10のシェル空間SS外に流出する。このタンク10のシェル空間SS外に流出した液冷媒は、液冷媒戻し管等を通じてタンク10のシェル空間SS内に流入する気液二相状態の冷媒と合流して、再び、冷媒入口管17を通じてタンク10のシェル空間SS内に流入する。
The
尚、ここでは、ヘッド空間区画板16によってヘッド空間SH1を上下に2分割することによって熱媒体がヘッド空間SH1からヘッド空間SH2を折り返すように流れる2パスの構成を採用しているが、これに限定されるものではない。例えば、1パスであってもよいし、3パス以上であってもよい。また、ここでは、シェル11の長手方向の両端部に管板13a、13b及びヘッド12a、12bが設けられたタンク10を採用し、直管状の伝熱管21からなる伝熱管群20をシェル11内に配置した構成を採用しているが、これに限定されるものではない。例えば、シェルの長手方向の一端部だけに管板及びヘッドを設けたタンクを採用し、U字管状の伝熱管からなる伝熱管群をシェル内に配置した構成を採用してもよい。
Here, a two-pass configuration is adopted in which the head space SH1 is divided into two parts by the head
<伝熱管群>
伝熱管群20は、タンク10の長手方向に沿って延びる複数の伝熱管21を有している。伝熱管群20は、タンク10の長手方向から見た際に、タンク10のシェル空間SS内の水平方向の略中央で、かつ、上下方向の下寄りの部分に配置されている。複数の伝熱管21は、タンク10の長手方向から見た際に、多段多列に配置されており、ここでは、11列×9段の千鳥配列になるように配置されている。伝熱管21の長手方向の両端部は、管板13a、13bまで延びており、管板13a、13bの管孔(図示せず)に挿入された状態で固定されている。そして、伝熱管群20の上下方向の上寄りの部分を構成する伝熱管21の長手方向の両端部は、ヘッド空間SH2の下部及び下部ヘッド空間SHiに連通しており、伝熱管群20の上下方向の下寄りの部分を構成する伝熱管21の長手方向の両端部は、ヘッド空間SH2の上部及び上部ヘッド空間SHoに連通している。
<Heat transfer tube group>
The heat
尚、伝熱管群20を構成する伝熱管21の本数や配列は、本実施形態における本数や配列に限定されるものではなく、種々の本数や配列が採用可能である。また、シェルの長手方向の一端部だけに管板及びヘッドを設けたタンクを採用する場合には、U字管状の伝熱管を採用してもよい。
The number and arrangement of the
<液冷媒散布装置>
−基本構成−
液冷媒散布装置30は、タンク10のシェル空間SS内の伝熱管群20と蒸気出口管18との上下方向間に配置されている。液冷媒散布装置30は、主として、ヘッダ管31と、冷媒桶33と、上部カバー36とを有している。
<Liquid refrigerant spraying device>
-Basic configuration-
The liquid
ヘッダ管31は、冷媒入口管17を通じてタンク10のシェル空間SS内に供給される気液二相状態の冷媒を冷媒桶33(ここでは、1段冷媒桶34)に導くための管部材である。ヘッダ管31は、タンク10の長手方向に沿って延びる管部材である。ヘッダ管31の一端部(ここでは、左側の端部)は、冷媒入口管17に接続されている。ヘッダ管31は、ここでは、タンク10の長手方向から見た断面が略矩形形状を有している。ヘッダ管31の上壁31a及び側壁31bの上部には、冷媒入口管17が接続されている端部(ここでは、左側の端部)及びヘッダ31の長手方向の両端壁を除いて、ヘッダ管31を流れる気液二相状態の冷媒を1段冷媒桶33に流出させるための多数のヘッダ管冷媒孔31cが形成されている。
The
また、ヘッダ管31には、冷媒入口管17が接続されている端部(ここでは、ヘッダ管31の左側の端部)を除いて、ヘッダ管31の外周側に隙間を空けた状態でヘッダ管31の上壁31a及び側壁31bの上部の外周側に覆う気液分離部材32が設けられている。気液分離部材32は、タンク10の長手方向から見た断面が下向きの略U字形状を有している。そして、気液分離部材32には、多数のヘッダ管通気孔32aが形成されている。ヘッダ管通気孔32aは、ヘッダ管31内を流れる冷媒入口管17を通じてタンク10のシェル空間SS内に供給される気液二相状態の冷媒のうちのガス冷媒の通過を許容し、かつ、ヘッダ管31内を流れる冷媒入口管17を通じてタンク10のシェル空間SS内に供給される気液二相状態の冷媒のうちの液冷媒の通過を抑制するための孔である。
In addition, the
冷媒桶33は、タンク10のシェル11に設けられた冷媒入口管17を通じてタンク10のシェル空間SS内に供給される気液二相状態の冷媒のうちの液冷媒を溜めた後に下方の伝熱管群20に流下させるための桶状部材である。冷媒桶33は、主として、1段冷媒桶34と2段冷媒桶35とを有している。
The
1段冷媒桶34は、タンク10のシェル11に設けられた冷媒入口管17を通じてタンク10のシェル空間SS内に供給される気液二相状態の冷媒のうちの液冷媒を溜めた後に下方に流下させる桶状部材である。1段冷媒桶34は、タンク10の長手方向に沿って延びている。1段冷媒桶34は、ここでは、タンク10の長手方向から見た断面が上向きの略U字形状を有している。1段冷媒桶34の底壁34a上には、ヘッダ管31が配置されている。これにより、冷媒入口管17を通じてタンク10のシェル空間SS内に供給される気液二相状態の冷媒は、ヘッダ管31のヘッダ管冷媒孔31c及び気液分離部材32のヘッダ管通気孔32aを通じて、1段冷媒桶34内に導かれる。このとき、ヘッダ管31から1段冷媒桶34内に導かれる気液二相状態の冷媒は、気液分離部材32によって気液分離される。すなわち、気液二相状態の冷媒のうちの液冷媒の大部分は、気液分離部材32のヘッダ管通気孔32aを通過せずに、1段冷媒桶34に導かれて、1段冷媒桶34に溜まる。1段冷媒桶34に溜まった液冷媒は、1段冷媒桶34の底壁34aに形成された複数の液冷媒流下孔34cを通じて、下方の2段冷媒桶35に流下する。一方、気液二相状態の冷媒のうちのガス冷媒は、気液分離部材32のヘッダ管通気孔32aを通過して、1段冷媒桶34の直上の1段冷媒桶直上空間SSd1(ここでは、上部カバー36と1段冷媒桶34との上下方向間の空間)に導かれる。1段冷媒桶直上空間SSd1に導かれたガス冷媒は、蒸気出口管18に向かって上方に流れて、伝熱管群20において蒸発することによって生成したガス冷媒とともに、蒸気出口管18を通じてタンク10のシェル空間SS外に流出する。
The first-
2段冷媒桶35は、1段冷媒桶34から流下する液冷媒を溜めた後に下方の伝熱管群20に流下させる桶状部材である。2段冷媒桶35は、タンク10の長手方向に沿って延びている。2段冷媒桶35は、ここでは、タンク10の長手方向から見た断面が上向きの略U字形状を有している。2段冷媒桶35は、2段冷媒桶35を下方から見た際(2段冷媒桶35をタンク10の長手方向に沿って見た際も同様)に、1段冷媒桶34よりも外側まではみだしている。すなわち、2段冷媒桶35をタンク10の長手方向に沿って見た際に、2段冷媒桶35の側壁35bは、1段冷媒桶34の側壁34bよりも外側に配置されている。これにより、1段冷媒桶34から流下する液冷媒は、2段冷媒桶35に導かれて、2段冷媒桶35に溜まる。2段冷媒桶35に溜まった液冷媒は、2段冷媒桶35の底壁35aに形成された複数の液冷媒流下孔35cを通じて、下方の伝熱管群20に流下する。ここで、1段冷媒桶34と2段冷媒桶35との上下方向間の空間を2段冷媒桶直上空間SSd2とする。
The second-
上部カバー36は、冷媒桶33(ここでは、1段冷媒桶34)の上方に隙間を空けて配置されており、冷媒桶33(ここでは、1段冷媒桶34)の上方を覆う屋根状部材である。上部カバー36は、冷媒入口管17がヘッダ管31に接続されている端部(ここでは、ヘッダ管31の左側の端部)を除いて、タンク10の長手方向に沿って延びている。上部カバー36は、ここでは、タンク10の長手方向から見た断面が下向きの略U字形状を有している。ここでは、上部カバー36は、タンク10の長手方向から見た断面が水平板状の上壁36aと、上壁36aの端部から斜め下方に延びる側壁36bとを有している。また、上部カバー36をタンク10の長手方向に沿って見た際に、上部カバー36には、ヘッダ管31及び気液分離部材32よりも外側で、かつ、1段冷媒桶34の側壁34bよりも内側の位置に、下方に向かって突出する突出壁36cが設けられている。突出壁36cは、タンク10の長手方向に沿って延びている。そして、上部カバー36は、上部カバー36を上方から見た際(上部カバー36をタンク10の長手方向に沿って見た場合も同様)に、1段冷媒桶34を覆うとともに1段冷媒桶34よりも外側まではみ出している。すなわち、上部カバー36をタンク10の長手方向に沿って見た際に、上部カバー36の側壁36bの端部は、1段冷媒桶34の側壁34bよりも外側に配置されている。また、上部カバー36をタンク10の長手方向に沿って見た際に、上部カバー36の側壁36bの端部は、2段冷媒桶35の側壁35bの概ね直上位置に位置している。そして、タンク10のシェル空間SS内には、上部カバー36と冷媒桶33(ここでは、2段冷媒桶35)との上下方向間の空間である散布装置空間SSdが形成されている。散布装置空間SSdは、上記の1段冷媒桶直上空間SSd1と、上記の2段冷媒桶直上空間SSd2と、1段冷媒桶側方空間SSd3とを有している。ここで、1段冷媒桶側方空間SSd3は、液冷媒散布装置30をタンク10の長手方向に沿って見た際に、2段冷媒桶35の上側でかつ1段冷媒桶34の側壁34bよりも外側の空間である。また、タンク10のシェル空間SSのうち散布装置空間SSdを除く空間は、伝熱管群20において蒸発することによって生成したガス冷媒が蒸気出口管18に向かう蒸気主流路空間SSvになっている。蒸気主流路空間SSvは、液冷媒散布装置30をタンク10の長手方向に沿って見た際に、上部カバー36の側壁36bの端部と2段冷媒桶35の側壁35bの上端の上下方向間の隙間を通じて、散布装置空間SSdの1段冷媒桶側方空間SSd3と連通している。
The
このように、ここでは、液冷媒散布装置30の基本構成として、上部カバー36及び冷媒桶33を有するものが採用されている。そして、このような液冷媒散布装置30と、複数の伝熱管21を有する伝熱管群20とによって、伝熱管21内を流れる熱媒体と冷媒桶33から流下する液冷媒との熱交換によって液冷媒を蒸発させる流下液膜式蒸発器1が構成されている。
As described above, as the basic configuration of the liquid
しかも、ここでは、上部カバー36の蒸気出口管18に近い部分における開口率が上部カバー36の蒸気出口管18から遠い部分における開口率よりも小さくなるように、上部カバー36に多数の上部カバー通気孔40を形成するようにしている。そして、以下に詳述するように、この上部カバー通気孔40によって、上部カバー36からの液冷媒の液滴のキャリーオーバー現象の発生を抑えるようにしている。
In addition, a large number of upper cover passages are passed through the
−上部カバーからの液冷媒の液滴のキャリーオーバー現象を抑制する構成−
まず、上記のような上部カバー36及び冷媒桶33を有する液冷媒散布装置30において、図9〜図11に示すように、上部カバー36に上部カバー通気孔40を形成しない場合を想定する。
-Configuration to suppress carryover phenomenon of liquid refrigerant droplets from the top cover-
First, in the liquid
この場合には、伝熱管群20によって蒸発したガス冷媒(図10及び図11のガス冷媒の流れを示す矢印A参照)がタンク10のシェル11の上部に設けられた蒸気出口管18に向かって流れるだけでなく、液冷媒散布装置30に流入した気液二相状態の冷媒のうちのガス冷媒(図10及び図11のガス冷媒を示す矢印B参照)も蒸気出口管18に向かって流れることになる。このとき、シェル11内のガス冷媒は、すべて蒸気出口管18に向かって流れるため、蒸気出口管18に近い部分(ここでは、シェル11の長手方向の中央部分)におけるガス冷媒の流速が、蒸気出口管18から遠い部分(ここでは、シェル11の長手方向の両端部)よりも高くなる傾向にある。
In this case, the gas refrigerant evaporated by the heat transfer tube group 20 (see arrow A indicating the flow of the gas refrigerant in FIGS. 10 and 11) is directed toward the
そして、1段冷媒桶直上空間SSd1に存在するガス冷媒(冷媒入口管17を通じて1段冷媒桶34に流入した気液二相状態の冷媒のうちのガス冷媒)や蒸気主流路空間SSvに存在するガス冷媒(伝熱管群20によって蒸発したガス冷媒)が、2段冷媒桶直上空間SSd2や1段冷媒桶側方空間SSd3に流れ込みやすくなる。特に、蒸気出口管18から遠い部分(ここでは、シェル11の長手方向の両端部)においては、1段冷媒桶直上空間SSd1に存在するガス冷媒(図9及び図11のガス冷媒の流れを示す矢印C参照)や蒸気主流路空間SSvに存在するガス冷媒(図9及び図11のガス冷媒の流れを示す矢印D参照)が2段冷媒桶直上空間SSd2や1段冷媒桶側方空間SSd3に流れ込みやすい。そして、このガス冷媒は、高い流速で2段冷媒桶直上空間SSd2や1段冷媒桶側方空間SSd3を通過しながら蒸気出口管18に向かって流れて、蒸気出口管18に近い部分(ここでは、シェル11の長手方向の中央部)において集まるため、これによって生成する高い流速を持つガス冷媒が、1段冷媒桶直上空間SSd1に存在するガス冷媒(図10及び図11のガス冷媒を示す矢印B参照)とともに、蒸気出口管18に向かって流れることになる(図10及び図11のガス冷媒の流れを示す矢印F参照)。このような蒸気出口管18に近い部分における高い流速のガス冷媒によって、上部カバー36の蒸気出口管18に近い部分(ここでは、シェル11の長手方向の中央部)においては、1段冷媒桶直上空間SSd1に浮遊する液冷媒(冷媒入口管17を通じて1段冷媒桶に流入した気液二相状態の冷媒のうちの液冷媒の一部)が運ばれて、蒸気出口管18を通じてタンク10のシェル11外に流出するキャリーオーバー現象が発生しやすくなる。
And it exists in the gas refrigerant (gas refrigerant in the gas-liquid two-phase state refrigerant that has flowed into the first-
これに対して、ここでは、上部カバー36及び冷媒桶33を有する液冷媒散布装置30において、図2〜図8に示すように、上部カバー36の蒸気出口管18に近い部分における開口率が上部カバー36の蒸気出口管18から遠い部分における開口率よりも小さくなるように、上部カバー36に多数の上部カバー通気孔40を形成するようにしている。具体的には、上部カバー36の蒸気出口管18から遠い部分だけに、上部カバー通気孔40としての通気孔40aを形成するようにしている。通気孔40aは、同じ孔径でかつ同じ孔ピッチで略均等になるように、上部カバー36の蒸気出口管18から遠い部分に配置されている。また、ここでは、上部カバー36の領域を長手方向に略5等分したうちの長手方向の両端側の2つの領域だけに通気孔40aを形成するようにしている。また、通気孔40aは、上部カバー36をタンク10の長手方向に沿って見た際に、左側の側壁36bから上壁36aを通って右側の側壁36bの全体にわたって略均等に配置されている。
On the other hand, here, in the liquid
そして、上記のような通気孔40aからなる上部カバー通気孔40によって、上部カバー36の蒸気出口管18に近い部分において、冷媒入口管17を通じて冷媒桶33に流入した気液二相状態の冷媒のうちの液冷媒の液滴が、上部カバー通気孔40を通じて蒸気出口管18に向かうことを抑えることができる。しかも、上部カバー36の蒸気出口管18から遠い部分において、冷媒入口管17を通じて冷媒桶33に流入した気液二相状態の冷媒のうちのガス冷媒を、上部カバー通気孔40(ここでは、通気孔40a)を通じて、上部カバー36と冷媒桶33とによって形成される散布装置空間SSdの1段冷媒桶直上空間SSd1や1段冷媒桶側方空間SSd3から伝熱管群20から蒸気出口管18に向かう蒸気主流路空間SSvに逃がして、散布装置空間SSdを蒸気出口管18に近い部分に向かって流れるガス冷媒の流量、ひいてはガス冷媒の流速を低下させることができる。これにより、ここでは、上部カバー18からの液冷媒の液滴のキャリーオーバー現象を発生しにくくすることができる。
Then, by the upper
すなわち、蒸気出口管18から遠い部分(ここでは、シェル11の長手方向の両端部)においては、1段冷媒桶直上空間SSd1に存在するガス冷媒の一部は、通気孔40aを通じて、1段冷媒桶直上空間SSd1や1段冷媒桶側方空間SSd3から蒸気主流路空間SSvに逃がされる(図6及び図8のガス冷媒の流れを示す矢印E、F参照)。ここで、1段冷媒桶直上空間SSd1には液冷媒(冷媒入口管17を通じて1段冷媒桶に流入した気液二相状態の冷媒のうちの液冷媒の一部)が浮遊しているが、蒸気出口管18から遠い部分において1段冷媒桶直上空間SSd1や1段冷媒桶側方空間SSd3から蒸気主流路空間SSvに逃がされるガス冷媒は、流速が小さいため、1段冷媒桶直上空間SSd1に浮遊する液冷媒が通気孔40aを通過することは少なく、また、通気孔40aを通過したとしても、蒸気出口管18から遠く離れているため、蒸気出口管18まで達するおそれは少ない。そして、1段冷媒桶直上空間SSd1や1段冷媒桶側方空間SSd3から蒸気主流路空間SSvにガス冷媒が逃がされることによって、上部カバー通気孔40を形成しない場合(図9及び図11のガス冷媒の流れを示す矢印C参照)に比べて、1段冷媒桶直上空間SSd1から2段冷媒桶直上空間SSd2や1段冷媒桶側方空間SSd3に流れ込むガス冷媒の流速が小さくなる(図6及び図8のガス冷媒の流れを示す矢印C参照)。このため、このガス冷媒が蒸気出口管18に近い部分において集まったとしても、通気孔40を形成しない場合(図10及び図11のガス冷媒の流れを示す矢印F参照)のような高い流速を持つことはなく、これにより、上部カバー36の蒸気出口管18に近い部分において、1段冷媒桶直上空間SSd1に浮遊する液冷媒が運ばれにくくなり、蒸気出口管18を通じてタンク10のシェル11外に流出するキャリーオーバー現象を発生しにくくすることができる。
That is, in a portion far from the steam outlet pipe 18 (here, both ends in the longitudinal direction of the shell 11), a part of the gas refrigerant existing in the space SSd1 directly above the first stage refrigerant wall passes through the
ここで、上部カバー36の蒸気出口管18に近い部分にも蒸気出口管18から遠い部分と同様の通気孔40a形成した場合を想定すると、上部カバー36の蒸気出口管18に近い部分において、上部カバー36の通気孔40aから直接的に1段冷媒桶直上空間SSd1に浮遊する液冷媒が運ばれることになるため、キャリーオーバー現象が発生することになる。
Here, assuming that a portion similar to the portion far from the
以上のように、上記のように、上部カバー36の蒸気出口管18に近い部分における開口率が上部カバー36の蒸気出口管18から遠い部分における開口率よりも小さくなるように、上部カバー36に多数の上部カバー通気孔40(ここでは、通気孔40a)を形成することは、上部カバー36に上部カバー通気孔40を形成しない場合、及び、上部カバー36の蒸気出口管18に近い部分にも遠い部分と同様の上部カバー通気孔40を形成する場合に比べて、キャリーオーバー現象の発生を抑えるという観点で非常に有利である。
As described above, in the
−上部カバー通気孔の変形例1−
上記の実施形態(図2〜図8参照)では、上部カバー通気孔40として、上部カバー36の蒸気出口管18から遠い部分だけに形成された通気孔40aを採用しているが、これに限定されるものではない。
-Modification of upper cover vent hole 1-
In the above-described embodiment (see FIGS. 2 to 8), as the upper
例えば、図12に示すように、上部カバー通気孔40として、上部カバー36の蒸気出口管18に近い部分における孔径が上部カバー36の蒸気出口管18から遠い部分における孔径よりも小さくなるように形成した通気孔40b、40c、40dを採用してもよい。具体的には、上部カバー36の領域を長手方向に略5等分したうちの長手方向の両端側の2つの領域については、最も孔径の大きい通気孔40bを形成している。また、上部カバー36の5つの領域のうち通気孔40bを形成した2つの領域よりも長手方向中央寄りの2つの領域については、通気孔40bよりも小さい孔径の通気孔40cを形成している。さらに、上部カバー36の5つの領域のうち蒸気出口管18に最も近い領域については、最も孔径の小さい通気孔40dを形成している。尚、ここでは、通気孔40b、40c、40dの孔ピッチをいずれも同じにしている。また、上部カバー36の領域の分割個数は、上記に限定されるものではない。
For example, as shown in FIG. 12, the upper
このような通気孔40b、40c、40dからなる上部カバー通気孔40であっても、上記の実施形態における通気孔40aからなる上部カバー通気孔40と同様に、上部カバー36の蒸気出口管18に近い部分における開口率を上部カバー36の蒸気出口管18から遠い部分における開口率よりも小さくすることができる。
Even in the case of the upper
−上部カバー通気孔の変形例2−
上記の実施形態(図2〜図8参照)では、上部カバー通気孔40として、上部カバー36の蒸気出口管18から遠い部分だけに形成された通気孔40aを採用しているが、これに限定されるものではない。
-Modification of upper cover vent hole 2-
In the above-described embodiment (see FIGS. 2 to 8), as the upper
例えば、図13に示すように、上部カバー通気孔40として、上部カバー36の蒸気出口管18に近い部分における密度が上部カバー36の蒸気出口管18から遠い部分における密度よりも小さくなるように形成した通気孔40e、40f、40gを採用してもよい。具体的には、上部カバー36の領域を長手方向に略5等分したうちの長手方向の両端側の2つの領域については、最も孔ピッチが小さくなるように通気孔40eを形成している。また、上部カバー36の5つの領域のうち通気孔40eを形成した2つの領域よりも長手方向中央寄りの2つの領域については、通気孔40eよりも孔ピッチが大きくなるように通気孔40fを形成している。さらに、上部カバー36の5つの領域のうち蒸気出口管18に最も近い領域については、最も孔ピッチが大きくなるように通気孔40gを形成している。尚、ここでは、通気孔40e、40f、40gの孔径をいずれも同じにしている。また、上部カバー36の領域の分割個数は、上記に限定されるものではない。
For example, as shown in FIG. 13, the upper
このような通気孔40e、40f、40gからなる上部カバー通気孔40であっても、上記の実施形態における通気孔40aからなる上部カバー通気孔40と同様に、上部カバー36の蒸気出口管18に近い部分における開口率を上部カバー36の蒸気出口管18から遠い部分における開口率よりも小さくすることができる。
Even in the case of the upper
−上部カバー通気孔の変形例3−
上記実施形態(図2〜図8参照)、及び、その変形例1、2(図12及び図13参照)では、上部カバー通気孔40が、上部カバー36をタンク10の長手方向に沿って見た際に、左側の側壁36bから上壁36aを通って右側の側壁36bの全体にわたって略均等に配置されているが、これに限定されるものではない。
-Modification of upper cover vent hole 3-
In the above-described embodiment (see FIGS. 2 to 8) and its modifications 1 and 2 (see FIGS. 12 and 13), the upper
例えば、上記実施形態の構成を前提とすると、図14及び図15に示すように、上部カバー通気孔40(ここでは、通気孔40a)を、上部カバー36のうち1段冷媒桶34に重なった部分の開口率が上部カバー36のうち1段冷媒桶34よりも外側にはみ出した部分の開口率よりも小さくなるように形成してもよい。尚、ここでは図示しないが、変形例1、2の構成を前提として、上部カバー通気孔40を、上部カバー36のうち1段冷媒桶34に重なった部分の開口率が上部カバー36のうち1段冷媒桶34よりも外側にはみ出した部分の開口率よりも小さくなるように形成してもよい。より具体的には、上部カバー36のうち第1冷媒桶34の側壁34bよりも内側に位置する通気孔40aをなくして、第1冷媒桶34の側壁34bよりも外側に位置する通気孔40aだけを形成するようにしている。
For example, assuming the configuration of the above embodiment, as shown in FIGS. 14 and 15, the upper cover ventilation hole 40 (here, the
このような上部カバー通気孔40によって、上部カバー36のうち液冷媒の量が多い1段冷媒桶34に重なった部分(すなわち、1段冷媒桶直上空間SSd1)から液冷媒の液滴が流出することを抑えることができる。そして、上部カバー36からの液冷媒の液滴のキャリーオーバー現象をさらに発生しにくくすることができる。
By such an upper
本発明は、上部カバー及び冷媒桶を有しておりタンク内の伝熱管群とタンク上部の蒸気出口管との上下方向間に設けられた液冷媒散布装置によって冷媒入口管を通じてタンク内に供給される気液二相状態の冷媒のうちの液冷媒を伝熱管群に流下させ、伝熱管群によって液冷媒を蒸発させる流下液膜式蒸発器に対して、広く適用可能である。 The present invention has an upper cover and a refrigerant tank, and is supplied into the tank through the refrigerant inlet pipe by a liquid refrigerant spraying device provided between the heat transfer pipe group in the tank and the vapor outlet pipe in the upper part of the tank. The present invention is widely applicable to a falling liquid film evaporator in which liquid refrigerant in a gas-liquid two-phase refrigerant flows down to a heat transfer tube group and the liquid refrigerant is evaporated by the heat transfer tube group.
1 流下液膜式蒸発器
10 タンク
17 冷媒入口管
18 蒸気出口管
20 伝熱管群
21 伝熱管
30 液冷媒散布装置
33 冷媒桶
34 1段冷媒桶
35 2段冷媒桶
36 上部カバー
40 上部カバー通気孔
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Falling liquid
Claims (5)
前記タンク内の前記伝熱管群と前記蒸気出口管との上下方向間において、前記タンクに設けられた冷媒入口管(17)を通じて前記タンク内に供給される気液二相状態の冷媒のうちの液冷媒を溜めた後に下方の前記伝熱管群に流下させる冷媒桶(33)と、前記冷媒桶の上方に隙間を空けて配置されており前記冷媒桶の上方を覆う上部カバー(36)と、を有する液冷媒散布装置(30)と、
を備えており、前記伝熱管内を流れる熱媒体と前記冷媒桶から流下する液冷媒との熱交換によって液冷媒を蒸発させる流下液膜式蒸発器において、
前記上部カバーの前記蒸気出口管に近い部分における開口率が前記上部カバーの前記蒸気出口管から遠い部分における開口率よりも小さくなるように、前記上部カバーに多数の上部カバー通気孔(40)を形成している、
流下液膜式蒸発器(1)。 A heat transfer tube group (20) having a plurality of heat transfer tubes (21) disposed in a tank (10) provided with a steam outlet tube (18) at the top;
Of the refrigerant in the gas-liquid two-phase state supplied into the tank through the refrigerant inlet pipe (17) provided in the tank between the heat transfer pipe group in the tank and the vapor outlet pipe. A refrigerant tank (33) that flows down to the heat transfer tube group below after storing the liquid refrigerant, and an upper cover (36) that is disposed above the refrigerant tank and that covers the upper side of the refrigerant tank. A liquid refrigerant spraying device (30) having:
A falling liquid film evaporator that evaporates the liquid refrigerant by heat exchange between the heat medium flowing in the heat transfer tube and the liquid refrigerant flowing down from the refrigerant tank,
A number of upper cover vent holes (40) are formed in the upper cover so that the opening ratio of the upper cover near the steam outlet pipe is smaller than the opening ratio of the upper cover far from the steam outlet pipe. Forming,
A falling film evaporator (1).
請求項1に記載の流下液膜式蒸発器(1)。 The upper cover vent (40) is formed only in a portion of the upper cover (36) far from the steam outlet pipe (18).
A falling film evaporator (1) according to claim 1.
請求項1に記載の流下液膜式蒸発器(1)。 The upper cover vent hole (40) is formed such that a hole diameter in a portion near the steam outlet pipe (18) of the upper cover (36) is smaller than a hole diameter in a portion far from the steam outlet pipe of the upper cover. Being
A falling film evaporator (1) according to claim 1.
請求項1に記載の流下液膜式蒸発器(1)。 The upper cover vent (40) is formed such that the density of the upper cover (36) in the portion near the steam outlet pipe (18) is smaller than the density in the portion of the upper cover far from the steam outlet pipe (18). Being
A falling film evaporator (1) according to claim 1.
前記上部カバー(36)は、前記上部カバーを上方から見た際に、前記1段冷媒桶を覆うとともに前記1段冷媒桶よりも外側まではみ出しており、
前記上部カバー通気孔(40)は、前記上部カバーのうち前記1段冷媒桶に重なった部分の開口率が前記上部カバーのうち前記1段冷媒桶よりも外側にはみ出した部分の開口率よりも小さくなるように形成されている、
請求項1〜4のいずれか1項に記載の流下液膜式蒸発器(1)。 The refrigerant tank (33) flows downward after accumulating liquid refrigerant out of the gas-liquid two-phase refrigerant supplied into the tank through a refrigerant inlet pipe (17) provided in the tank (10). A first-stage refrigerant tank (34) to be caused to flow, and a two-stage refrigerant tank (35) to flow down to the heat transfer tube group (20) below after storing the liquid refrigerant flowing down from the first-stage refrigerant tank,
The upper cover (36) covers the first-stage refrigerant tank and protrudes to the outside of the first-stage refrigerant tank when the upper cover is viewed from above.
The upper cover vent hole (40) has an opening ratio of a portion of the upper cover that overlaps with the first-stage refrigerant tank more than an opening ratio of a part of the upper cover that protrudes outside the first-stage refrigerant tank. Formed to be smaller,
The falling film evaporator (1) according to any one of claims 1 to 4.
Priority Applications (1)
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JP2012162730A JP2014020755A (en) | 2012-07-23 | 2012-07-23 | Downward flow liquid film type evaporator |
Applications Claiming Priority (1)
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