JP3277634B2 - タ−ボ冷凍機 - Google Patents

タ−ボ冷凍機

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芳明 石川
敏彦 福島
平吉 桑原
富久 大内
寛 楠本
敦 鈴木
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25BREFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B2339/00Details of evaporators; Details of condensers
    • F25B2339/02Details of evaporators
    • F25B2339/024Evaporators with refrigerant in a vessel in which is situated a heat exchanger
    • F25B2339/0242Evaporators with refrigerant in a vessel in which is situated a heat exchanger having tubular elements

Landscapes

  • Structures Of Non-Positive Displacement Pumps (AREA)
  • Heat-Exchange Devices With Radiators And Conduit Assemblies (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明はターボ冷凍機に係り、特
にそこに用いられる蒸発器を小形化してターボ冷凍機の
小形化と低コスト化を図るのに好適なターボ冷凍機に関
する。
【0002】
【従来の技術】ターボ冷凍機用蒸発器の小形化、低コス
ト化に関しては伝熱管の高性能化、伝熱管の配列の検討
が図られてきたが、さらに、小形化、低コスト化を図る
ために、例えば特開昭62−162868号公報に開示
されるように冷媒封入量を削減する構造の蒸発器があ
る。
【0003】具体的には、熱交換室を区画形成するシェ
ルと、このシェル内に設けられた内部を冷媒液が流れる
伝熱管群とを備え、伝熱管群の上方から伝熱管の周囲に
沿って未蒸発の冷媒液を駆動流体とするエジェクタをシ
ェル内に設け、エジェクタの吸込口をシェル内底部に滞
留する液相内に開口する構造のものである。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】上記構造のものにおい
ては、冷媒散布時にミスト上がりが発生し、このミスト
が圧縮機に送り込まれた場合の圧縮機のインペラに与え
る影響、又負荷変動による影響例えば低ヘッドで負荷が
小さい場合、エゼクタで冷媒を吸い上げづらくなり、こ
れによる熱交換に与える影響、さらにシェルの中心にエ
ゼクタがあることによるチュ−ブ配列に与える影響等に
ついて配慮がされていない。
【0005】本発明は、上記従来技術に鑑み、冷媒封入
量削減によって蒸発器の小形化をはかり、この蒸発器の
小形化によって全体的に小形化、低コスト化が可能なタ
ーボ冷凍機を提供することを目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明は上記目的を達成
するために、圧縮機、凝縮器、減圧機構、伝熱管群を内
臓する蒸発器及びこれらを結合する配管類を備えるタ−
ボ冷凍機において、前記蒸発器の横部でかつ前記伝熱管
群の上方位置に前記凝縮器からの液戻り配管を結合し、
この液戻り配管の開口部にヘッダを設け、このヘッダに
冷媒散布用ダクトを取り付けたものである。
【0007】
【作用】伝熱管群を冷媒液で埋没させない状態で蒸発器
を稼動するために冷媒封入量が削減され、蒸発器を小形
化することができ、この蒸発器の小形化によって全体的
に小形化、低コスト化が図れる。
【0008】
【実施例】以下、本発明の実施例を図によって説明す
る。◆図1はターボ冷凍機のサイクル系統図、図2は蒸
発器の詳細断面図である。図において羽根車(図示せ
ず)を有する圧縮機1は配管2によって凝縮器3と結合
されている。この凝縮器3内部には熱交換用の伝熱管群
4が配置されている。凝縮器3の底部と蒸発器5の横部
のほぼ中間とは液戻り配管6によって結合され、この液
戻り配管6にはオリフイス7が設けられている。蒸発器
5内部には熱交換用の伝熱管群8が配置されている。又
蒸発器5の前記液戻り配管6の開口部にはヘッダ9が設
けられている。このヘッダ9にはその底部においてその
位置が前記伝熱管群8のほぼ上方になるように冷媒散布
用の小孔(図示せず)を持つ多数の冷媒散布用ダクト1
0が前記伝熱管群8と交差する方向に取り付けられてい
る。又蒸発器5内部には前記冷媒散布用ダクト10の上
方に冷媒液適を遮断するためのエリミネ−タ11が配置
され、さらにこのエリミネ−タ11の上方であって前記
圧縮機1と蒸発器5とを結合する吸い込み配管12の開
口部にはじゃま板13が配置されている。前記液戻り配
管6が蒸発器5に入る開口部付近と蒸発器5の底部とは
冷媒散布用配管14で結合され、この冷媒散布用配管1
4の途中には冷媒ポンプ15が取り付けられている。
【0009】次に上記構成のターボ冷凍機の作用につい
て説明する。◆冷媒ガスは圧縮機2により圧縮されて凝
縮器3へ送られ、ここで冷却水の流れる伝熱管群8と熱
交換して冷却され冷媒ガスは液化する。液化した冷媒は
差圧によって凝縮器3から蒸発器5へ流れる際、さらに
オリフイス7の作用によってその温度が低下し蒸発器5
のヘッダ9へ流入する。流入した冷媒はヘッダ9から分
散して冷媒散布用ダクト10に流れ、冷媒散布用の小孔
から伝熱管群8の上方から均等に散布される。散布され
た冷媒液は伝熱管群8表面を液膜を形成しながら流下
し、伝熱管群8内を流れる冷水と熱交換し蒸発して冷媒
ガスとなる。この冷媒ガスは圧縮機2によって吸込ま
れ、吸い込み配管12に流れ込む際に冷媒ガス中の液滴
はエリミネ−タ11によって捕獲され、再度じゃま板1
3に衝突して液滴は除去され冷媒ガスのみが吸込み配管
12へ流れ込に、再び、圧縮機2により圧縮されて凝縮
器3へ送られる冷凍サイクルを繰り返す。◆上述するこ
とから明らかなように、蒸発器5の伝熱管群8は冷媒液
に完全には埋没しない状態、いわゆる非満液の状態で稼
動する。
【0010】ターボ冷凍機の運転状態で冷却水の温度が
低い場合には冷媒液が蒸発せずに蒸発器5の底部に溜
る。その場合、冷媒ポンプ15を回転させて強制的に冷
媒液を循環させる。
【0011】エリミネ−タ11、じゃま板13等を取り
付けたことによってミスト上がりを防止することがで
き、又冷媒ポンプ15によって冷媒液を循環させる構造
にしているので負荷の変動を受けることがない。更に冷
媒散布用配管14を蒸発器5の横部のほぼ中間に設けて
いるので伝熱管群8の配置に制約をうけることがない、
上記実施例によれば、伝熱管群8の表面を冷媒液が液膜
を形成しながら流下する程度、言い替えれば伝熱管群8
の表面を濡らす程度の冷媒封入量があればよいので、冷
媒封入量は従来の伝熱管群8を埋没させるいわゆる満液
式のものに比較して大幅に削減すること可能である。す
なわち、熱交換が高効率で行われるためには、従来のも
のでは伝熱管群8内の冷水と冷媒液との間に温度差があ
ることと、伝熱管群8が冷媒液に浸されていることが必
要であったが、本実施例では伝熱管群8の表面を濡らす
程度の冷媒封入量があればよく、従来の蒸発器に比較し
て1/3の冷媒液でよいので蒸発器を小形化することが
できる。
【0012】図3は、本発明の他の実施例で蒸発器の詳
細断面図である。本実施例ではエリミネータ11Aを伝
熱管群8と交差する方向(垂直方向)に配置し、吸い込
み配管12Aを横方向(水平方向)に取り付けたもので
ある。本実施例は圧縮器1を凝縮器3、蒸発器5等で構
成されるシェルに搭載せずに別置きにする場合に好適な
ものである。吸い込み配管12Aの圧力損失を軽減する
ために配管12Aの長さを短くし、シエルの横部に取り
付けるもので、エリミネ−タA11の形状はミストを補
集し、すみやかにエリミネ−タ11Aの下部に流れ易く
するために折り曲げた板を縦に重ね合わせている。。
【0013】
【発明の効果】本発明によれば、冷媒封入量削減によっ
て蒸発器を小形化することができ、この蒸発器の小形化
によって全体的に小形化、低コスト化が図れるターボ冷
凍機が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施例のターボ冷凍機のサイクル系統
図。
【図2】図1の実施例の蒸発器部分の詳細断面図。
【図3】本発明の他の実施例の蒸発器部分の詳細断面
図。
【符号の説明】
【図1】1…圧縮機 2…配管 3…凝縮器 4,8…伝熱管群 5…蒸発器 6…液戻り配管 7…オリフィス 9…ヘッダ 10…冷媒散布用ダクト 11…エリミネータ 12…吸い込み配管 13…じゃま板 14…冷媒散布用配管 15…冷媒ポンプ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 桑原 平吉 茨城県土浦市神立町502番地 株式会社 日立製作所 機械研究所内 (72)発明者 大内 富久 茨城県土浦市神立町502番地 株式会社 日立製作所 機械研究所内 (72)発明者 楠本 寛 茨城県土浦市神立町502番地 株式会社 日立製作所 機械研究所内 (72)発明者 鈴木 敦 茨城県土浦市神立町502番地 株式会社 日立製作所 機械研究所内 (56)参考文献 特開 昭62−162868(JP,A) 特開 昭50−113851(JP,A) 実開 昭56−175678(JP,U) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) F25B 39/02

Claims (8)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】ターボ圧縮機、凝縮器、減圧機構、伝熱管
    群を内蔵する蒸発器及びこれらを結合する配管類を備え
    るターボ冷凍機において、前記蒸発器の横部でかつ前記
    伝熱管群の上方位置に前記凝縮器からの液戻り配管を結
    合し、この液戻り配管の開口部にヘッダを設け、このヘ
    ッダに冷媒散布用ダクトを取り付け、この冷媒散布用ダ
    クトの上方にエリミネータを配置したことを特徴とする
    ターボ冷凍機。
  2. 【請求項2】請求項1に記載のターボ冷凍機において、
    ヘッダには底部にその位置が前記伝熱管群の上方になる
    ように冷媒散布用の孔を持つ冷媒散布用ダクトを取り付
    けることを特徴とするターボ冷凍機。
  3. 【請求項3】請求項1に記載のターボ冷凍機において、
    冷媒散布用ダクトは伝熱管群と交差する方向に取り付け
    ることを特徴とするターボ冷凍機。
  4. 【請求項4】請求項1に記載のターボ冷凍機において、
    エリミネータの上方であって圧縮機と蒸発器とを結合す
    る吸い込み配管の開口部にじゃま板を配置することを特
    徴とするターボ冷凍機。
  5. 【請求項5】ターボ圧縮機、凝縮器、減圧機構、伝熱管
    群を内蔵する蒸発器及びこれらを結合する配管類を備え
    るターボ冷凍機において、前記蒸発器の横部であってか
    つ前記伝熱管群の上方位置に前記凝縮器からの液戻り配
    管を結合し、この液戻り配管の開口部にヘッダを設け、
    このヘッダには底部にその位置が前記伝熱管群の上方に
    なるように冷媒散布用の孔を持つ冷媒散布用ダクトを前
    記伝熱管群と交差する方向に取り付け、この冷媒散布用
    ダクトの上方にエリミネータを配置し、このエリミネー
    タの上方であってターボ圧縮機と蒸発器とを結合する吸
    い込み配管の開口部にじゃま板を配置することを特徴と
    するターボ冷凍機。
  6. 【請求項6】ターボ圧縮機、凝縮器、減圧機構、伝熱管
    群を内蔵する蒸発器及びこれらを結 合する配管類を備え
    るターボ冷凍機において、前記蒸発器の横部であってか
    つ前記伝熱管群の上方位置に前記凝縮器からの液戻り配
    管を結合し、この液戻り配管の開口部にヘッダを設け、
    このヘッダには底部にその位置が前記伝熱管群の上方に
    なるように冷媒散布用の孔を持つ冷媒散布用ダクトを前
    記伝熱管群と交差する方向に取り付け、この冷媒散布用
    ダクト及び前記伝熱管群の側方にこの冷媒散布用ダクト
    交差する方向にエリミネータを配置し、このエリミネー
    タの外側にターボ圧縮機と蒸発器とを結合する吸い込み
    配管を結合することを特徴とするターボ冷凍機。
  7. 【請求項7】請求項6に記載のターボ冷凍機において、
    前記エリミネータと吸い込み配管の開口部との間にじゃ
    ま板を配置することを特徴とするターボ冷凍機。
  8. 【請求項8】ターボ圧縮機、凝縮器、減圧機構、伝熱管
    群を内蔵する蒸発器及びこれらを結合する配管類を備え
    るターボ冷凍機において、前記蒸発器の横部でかつ前記
    伝熱管群の上方位置に前記凝縮器からの液戻り配管を結
    合し、この液戻り配管の開口部にヘッダを設け、このヘ
    ッダに冷媒散布用ダクトを取り付け、冷媒液を非満液状
    態で蒸発器を稼動することを特徴とするターボ冷凍機。
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