JP4031684B2 - 蒸発器及び冷凍機 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、加熱物（例えば水、ブライン等）と冷媒との間で熱交換を行わせて、加熱物を冷却するとともに冷媒を沸騰、気化する蒸発器、及び該蒸発器を備えた冷凍機に関する。
【０００２】
【従来の技術】
例えば、ビルのような大規模構造物においては、冷凍機で冷却した加熱物を構造物内に布設した配管を通じて構内を循環させ、居室の空気と熱交換させて冷房を行うようにしている。
【０００３】
この冷凍機に具備される従来の蒸発器の一例を図１２から図１５に示す。
図１２及び図１３に示す蒸発器１は、冷媒が導入される容器２内に、加熱物である冷水が流通する多数の伝熱管３からなる伝熱管群３Ａ及び３Ｂと、これら伝熱管群の両端部にそれぞれ臨ませて形成され冷水が収納される水室（空間部）４とを備えている。
水室４は、該伝熱管群３Ａへ冷水を供給する冷水供給空間４Ａと、伝熱管群３Ａから伝熱管群３Ｂへ冷水を折返し流通させる折返し空間４Ｂと、伝熱管群３Ｂから冷水を導出する冷水導出空間４Ｃとから構成されている。冷水供給空間４Ａと冷水導出空間４Ｃは同一の水室４内にあって仕切り板５によって仕切られている。
仕切り板５は、伝熱管群３Ａ及び伝熱管群３Ｂ間に構成されている空隙６に沿う位置に配設されている。
【０００４】
上記の構成からなる蒸発器１において、冷水供給空間４Ａから供給された冷水は、伝熱配管群３Ａ内に配設された伝熱管３内を通って折返し空間３Ｂに至って折返し、伝熱配管群３Ｂ内に配設された伝熱管３内を通って冷水導出空間４Ｃから導出される。この間、容器２内の冷媒との間で熱交換を行って冷却され、冷媒は冷水から熱を奪って沸騰し気化する。
【０００５】
図１４及び図１５に示す蒸発器１は、上記多数の伝熱管３からなる伝熱管群３Ａ、３Ｂ、及び３Ｃを備えており、水室４は、冷水供給空間４Ａと冷水折返し空間４Ｂ、及び冷水導出空間４Ｃと冷水折返し空間４Ｄとにそれぞれ仕切り板５によって仕切られている。
仕切り板５は、伝熱管群３Ａと３Ｂ間、及び伝熱管群３Ｂと３Ｃ間に構成されている空隙６に沿う位置に配設されている。
【０００６】
上記の構成からなる蒸発器１において、冷水供給空間４Ａから供給された冷水は、伝熱管群３Ａ内に配設された伝熱管３内を通って伝熱管群端部に臨ませて形成された折返し空間４Ｄに至って折返し、伝熱管群３Ｂ内に配設された伝熱管３内を通って他の伝熱管群端部に臨ませて形成された折返し空間４Ｂに至ってさらに折返し、伝熱管群３Ｃ内に配設された伝熱管３内を通って冷水導出空間４Ｃから導出される。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記従来の冷凍機を構成する蒸発器は、汎用品として製作されることから仕切り板の取り付け位置があらかじめ固定されており、冷水供給空間及び冷水導出空間の配設位置及びそれぞれに連通する伝熱管が固定されている。
そのため、冷凍機の設置条件によって、冷水供給空間に連通する伝熱管群と冷水導出空間に連通する伝熱管群とにそれぞれ属する伝熱管数を互いに増減する、或いは、冷凍機の設置場所により冷水供給空間と冷水導出空間との相対的な配設位置を変更する等の必要が生じた場合、これらの変更が困難であるため、所定の冷却性能が得られることが困難となる問題があった。
【０００８】
本発明は上記事情に鑑みて成されたものであり、汎用品であっても設置条件に最適な蒸発器を容易に設定することができ、これによって冷却効率の高い蒸発器及び冷凍機を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記課題を解決するため以下の手段を採用する。
請求項１に記載の発明は、冷媒が導入される容器と、該容器内に配設され、前記冷媒を加熱して沸騰、気化させる加熱物が流通する多数の伝熱管からなる複数の伝熱管群と、これら伝熱管群の端部に臨ませて形成された、該伝熱管群のうち一の伝熱管群へ加熱物を供給する加熱物供給空間、二の伝熱管群から加熱物を導出する加熱物導出空間、一方の伝熱管群から隣接する他方の伝熱管群へ加熱物を折返し流通させる折返し空間を少なくともいずれか１つ有する空間部と、該空間部内を前記供給空間、前記導出空間、前記折返し空間に応じて仕切る仕切り板とを備えている蒸発器であって、前記複数の伝熱管群が、ほぼ鉛直方向に位置する仮想平面に沿って延在する空隙により互いに離間して配設され、前記仕切り板が、前記空隙に沿って前記空間部内の複数位置に選択的に設置可能となるように構成されていることを特徴とする。
【００１０】
この発明に係わる蒸発器によれば、汎用品においても、蒸発器の設置条件にあわせて伝熱管群数及び該伝熱管群を構成する伝熱管数の配分や加熱物導出空間配設位置を容易に変更することができる。
【００１１】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の蒸発器において、前記伝熱管群が、ほぼ鉛直方向に位置する仮想平面に沿って延在する第１の空隙と、ほぼ水平方向に位置する仮想平面に沿って延在する第２の空隙とによって、鉛直方向及び水平方向に互いに離間して配設され、前記仕切り板が、前記空間部内の前記第１の空隙と第２の空隙とのいずれか一方又は双方に沿う位置に連続して形成されていることを特徴とする。
【００１２】
この発明に係わる蒸発器によれば、汎用品においても、伝熱管群を加熱物供給空間、加熱物折返し空間、及び加熱物導出空間へ配分する自由度を増加させることができる。
【００１３】
請求項３に記載の発明は、請求項１または２に記載の蒸発器において、前記複数の伝熱管群が上下に層をなすように配設され、上方の前記伝熱管が下方の前記伝熱管よりも疎に配設されていることを特徴とする。
【００１４】
この発明に係わる蒸発器によれば、汎用品においても、設置条件にあわせて冷媒と加熱物との温度差を考慮して伝熱管の流路を変更できる。
【００１５】
請求項４に記載の発明は、請求項１または２に記載の蒸発器において、前記複数の伝熱管群が上下に層をなすように配設され、さらに上方の伝熱管群が水平方向に互いに隣接して複数配設され、前記上方の伝熱管群が下方の伝熱管群より疎に配設され、前記上方の伝熱管群のうち、一の伝熱管群が該一の伝熱管群に水平方向に隣接する二の伝熱管群よりも疎に配設されていることを特徴とする。
【００１６】
この発明に係わる蒸発器によれば、汎用品においても、加熱物供給空間に連通する伝熱管群を中心に、冷媒と加熱物との温度差及び気泡発生条件にあわせた伝熱管群の配置が可能となる。
【００１７】
請求項５に記載の発明は、請求項１から４のいずれかに記載の蒸発器と、気体状の冷媒を圧縮する圧縮機と、圧縮された気体状の冷媒を冷却して凝縮、液化する凝縮器と、液化された冷媒を減圧する膨張弁とを備えていることを特徴とする。
【００１８】
この発明に係わる冷凍機においては、上記のように蒸発器における伝熱管の熱伝達率が高められ、その結果として熱交換率が高められるので、エネルギー消費を抑えても従来と同等の性能が得られる。
【００１９】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。
図１から図３までは、本発明の第１の実施形態を示す。
図１は、冷凍機の概略構成を示している。この図に示す冷凍機は、冷却水と気体状の冷媒との間で熱交換を行わせて冷媒を凝縮、液化する凝縮器１０と、凝縮された冷媒を減圧する膨張弁１１と、減圧された冷媒と冷水（加熱物）との間で熱交換を行わせて冷水を冷却する蒸発器１２と、蒸発器１２で蒸発、気化された冷媒を圧縮した後に上記凝縮器１０に供給する圧縮機１３とから構成されている。
【００２０】
図２及び図３は、蒸発器１２の構造を示す。
図２及び図３に示す蒸発器１２は、冷媒が導入される容器１４内に、冷水が流通する多数の伝熱管１５からなる伝熱管群１５Ａ〜１５Ｆと、これら伝熱管群の両端部に臨ませて形成された冷水が収納される水室（空間部）１６とを備えている。
【００２１】
水室１６は、伝熱管群１５Ａ〜１５Ｃへ冷水を供給する水室１６Ａ及び１６Ｂ（冷水供給空間）と、伝熱管群１５Ａ〜１５Ｃから他の隣接する伝熱管群１５Ｄ〜１５Ｆへ冷水を折返し流通させる水室１６Ｄ及び１６Ｅ（冷水折返し空間）と、伝熱管群１５Ｄ〜１５Ｆから冷水を導出する水室１６Ｃ（冷水導出空間）とから成っている。上記水室１６Ａ、１６Ｂと水室１６Ｃとは、同一の水室１６内にあって仕切り板１７によって仕切られている。
伝熱管群１５Ａ〜１５Ｆは、ほぼ鉛直方向に位置する仮想平面に沿って延在する抜き列（空隙）１８Ａ〜１８Ｅによって互いに離間され配設されている。仕切り板１７は、上記抜き列１８Ｃに沿った位置に設置されているが、抜き列１８Ａ、１８Ｂ、１８Ｄ及び１８Ｅに沿った位置にも選択的に設置可能となるよう構成されている。
【００２２】
上記の構成からなる蒸発器及び冷凍機の作用について以下に示して説明する。蒸発器１２において、容器１４内に配設されている伝熱管群１５Ａ〜１５Ｆは、図１に示す冷媒によって浸されている。一方、冷水は、水室１６Ａ及び１６Ｂに供給された後、伝熱管群１５Ａ、１５Ｂ及び１５Ｃを構成する伝熱管１５内を往路として流通し、水室１６Ｄ及び１６Ｅに至って折返され、伝熱管群１５Ｄ、１５Ｅ及び１５Ｆを構成する伝熱管１５内を復路として通過し、水室１６Ｂに隣接する水室１６Ｃに至って容器１４外に導出される。
すなわち、冷水は往路側を１パス、復路側を２パスとする２パス型蒸発器として容器１４内を1往復するように流れる。
【００２３】
この間、冷水は冷媒と伝熱管１５の表面を介して熱交換を行って冷却され、冷却された冷水はビルの空調等に利用される。
一方、冷媒は冷水から熱を奪って沸騰し気化される。このとき気化された冷媒は気泡となって伝熱管群１５Ａ〜１５Ｆ間に形成された抜き列１８Ａ〜１８Ｅを抜けて下方から上方に浮かび上がる。
【００２４】
この冷凍機において、蒸発器１２は、仕切り板１７が複数位置に選択的に設置可能となっている。
従って、例えば、仕切り板を図２において１７の符号にて実線に示す位置から２点鎖線に示す１９の位置に変更して、前述に示すように冷凍機を駆動すると、冷水は、水室１６Ａに供給されたのち、伝熱管群１５Ａ及び１５Ｂとを構成する伝熱管１５内を一の流路として流通し、水室１６Ｄに至って折返され、伝熱管群１５Ｃ及び１５Ｄとを構成する伝熱管１５内を二の流路として通過する。さらにこの冷水は、水室１６Ｂ及び１６Ｃとに至って折返され、伝熱管１５Ｅ及び１５Ｆとを構成する伝熱管１５内を三の流路として通過し、水室１６Ｅに至って容器１４外に導出される。
なお、仕切り板１９は水室１６内にある。以下の実施形態についても同じ。
すなわち、冷水は、流路が３つに分かれる３パス型蒸発器として容器１４内を１．５往復するように流れる。
【００２５】
上述のようにこの冷凍機によれば、例えば、２パス型蒸発器の汎用品として仕切り板が配設されている蒸発器１２においても、仕切り板の配設位置を変更することによって、３パス型蒸発器への変更が可能であり、これに応じて冷水が導出される方向も変更可能となるので、汎用品の冷凍機であっても、少ない労力にて設置条件に応じた冷凍機を提供することができる。
【００２６】
図４は、本発明の第２の実施形態を示す。
冷凍機の全体構成は、図１に示すものと同じである。
図４に示す蒸発器１２は図２と同一の構成要素からなるが、抜き列は、抜き列１８Ａ〜１８Ｃのみ形成されており、仕切り板１７及び１９は、抜き列１８Ａ〜１８Ｃに沿う位置に選択的に設置可能となるよう構成されている。
【００２７】
上記の構成からなる冷凍機において、蒸発器１２は、第１の実施形態と同様の作用及び効果が得られるとともに、該容器径を小さくすることが可能となり蒸発器をコンパクトにすることができる。
【００２８】
図５は、本発明の第３の実施形態を示す。なお、上記実施形態においてすでに説明した構成要素には同一符号を付して説明は省略する。
冷凍機の全体構成は、図１に示すものと同じである。
図５において蒸発器１２は、容器１４と、該容器内に伝熱管１５が群を成して配設されている伝熱管群１５Ａ〜１５Ｆと、伝熱管群１５Ａ〜１５Ｆの両端に水室１６（図示略）とを備えている。
伝熱管群１５Ａ〜１５Ｆは、ほぼ鉛直方向に位置する仮想平面に沿って延在する列１８Ａ及び１８Ｂと、ほぼ水平方向に位置する仮想平面に沿って延在する抜き列１８Ｃとによって互いに離間して配設されている。
また、該容器内上方の伝熱管群１５Ａ〜１５Ｃに配設されている伝熱管１５は、該容器内下方の伝熱管群１５Ｄ〜１５Ｆに配設されている伝熱管１５よりも疎に配設されている。
仕切り板１７は、水室１６内にあって、抜き列１８Ａ〜１８Ｃに沿う位置に選択的に設置され、鉛直部及び水平部を含んで連続的に形成されている。
【００２９】
上記の構成からなる蒸発器１２において、容器内に供給された冷水は、伝熱管群１５Ａ、１５Ｂ及び１５Ｄを構成する伝熱管１５内を流通し折返され、伝熱管群１５Ｃ、１５Ｅ及び１５Ｆを構成する伝熱管１５内を流通し容器１４外に導出される。すなわち、冷水は２パス型蒸発器として容器１４内を１往復するように流れる。
【００３０】
気化された冷媒は気泡となって抜き列１８Ａ、１８Ｂを介して下方から上方に浮かび上がるが、容器上方の伝熱管群１５Ａ〜１５Ｃを構成する伝熱管１５は下方の伝熱管１５に比べて疎に配設されているため、気泡は抜き列１８Ａ、１８Ｂだけでなく、上方の伝熱管１５間も浮かび上がることができる。よって、伝熱管周囲に気泡が滞留することを抑えることができる。
【００３１】
また、例えば、仕切り板１７を取外し、代わりに仕切り板１９を抜き列１８Ａ及び１８Ｂにそれぞれ沿う位置に配設することによって、容器内に供給された冷水は、伝熱管群１５Ａ及び１５Ｄを構成する伝熱管１５内を流通し折返され、伝熱管１５Ｂ及び１５Ｅを構成する伝熱管１５内を流通してさらに折返され、伝熱管群１５Ｃ及び１５Ｆを構成する伝熱管１５内を流通し容器１４外へ導出される。すなわち、冷水は３パス型蒸発器として容器１４内を１．５往復するように流れる。
【００３２】
この冷凍機における蒸発器によれば、第１の実施形態と同様の効果を得ることができるとともに、気泡の発生量を考慮した伝熱管の配分が可能となるので、より熱伝達率の向上を図ることができる。
【００３３】
図６は、本発明の第４の実施形態を示す。なお、上記実施形態においてすでに説明した構成要素には同一符号を付して説明は省略する。
冷凍機の全体構成は、図１に示すものと同じである。
図６において蒸発器１２は、図５と同一の構成要素からなるが、仕切り板１７は、水室１６内にあって、抜き列１８Ａ及び１８Ｃに沿う位置に選択的に設置され、鉛直部及び水平部を含んで連続的に形成されている。
【００３４】
上記の構成からなる蒸発器１２において、冷水は、伝熱管群１５Ａ〜１５Ｄを１つの流路とし、伝熱管群１５Ｅ及び１５Ｆを他方の流路とする２パス型蒸発器内を流通する。
また、例えば、仕切り板１７を取外し、代わりに仕切り板１９を抜き列１８Ａに沿う位置と１８Ｂに沿う位置とにそれぞれ配設することによって、冷水は、伝熱管群１５Ａ及び１５Ｄを１つの流路とし、伝熱管１５Ｂ及び１５Ｅを他の流路とし、伝熱管群１５Ｃ及び１５Ｆを他の残りの流路とする３パス型蒸発器内を流通する。
【００３５】
この冷凍機における蒸発器によっても、第１及び第３の実施形態と同様の効果を得ることができる。
【００３６】
図７は、本発明の第５の実施形態を示す。なお、上記実施形態においてすでに説明した構成要素には同一符号を付して説明は省略する。
冷凍機の全体構成は、図１に示すものと同じである。
図７において蒸発器１２は、図５と同一の構成要素からなるが、伝熱管群１５Ａを構成する伝熱管１５は、伝熱管群１５Ｂ及び伝熱管群１５Ｃに配設されている該伝熱管よりもさらに疎に配設されている。そのため、伝熱管群１５Ａと１５Ｄとをほぼ水平方向に位置する仮想平面に沿って離間して延在する抜き列１８Ｃと、伝熱管群１５Ｂと１５Ｃ、伝熱管群１５Ｅと１５Ｆとをそれぞれほぼ水平方向に位置する仮想平面に沿って離間して延在する抜き列１８Ｄとは、異なる仮想平面に沿って延在している。
仕切り板１７は、水室１６内にあって、抜き列１８Ａ及び１８Ｂと、抜き列１８Ｄとに沿う位置に選択的に設置され、鉛直部及び水平部を含んで連続的に形成されている。
【００３７】
上記の構成からなる蒸発器１２によれば、冷水は、伝熱管群１５Ａ、１５Ｂ及び１５Ｄとを１つの流路とし、伝熱管群１５Ｃ、１５Ｅ及び１５Ｆを他方の流路とする２パス型蒸発器内を流通する。
【００３８】
また、例えば、仕切り板１７を取外し、代わりに仕切り板１９を抜き列１８Ａに沿う位置と１８Ｂに沿う位置とにそれぞれ配設することによって、冷水は、伝熱管群１５Ａ及び１５Ｄを１つの流路とし、伝熱管１５Ｂ及び１５Ｅを他の流路とし、伝熱管群１５Ｃ及び１５Ｆを他の残りの流路とする３パス型蒸発器内を流通する。
例えば、伝熱管群１５Ａ及び１５Ｄを冷水供給空間に連通させると、冷水と冷媒の温度差が大きい下方の伝熱管群１５Ｄから発生する気泡は、伝熱管１５Ｄ内よりも疎に配設されている上方の伝熱管群１５Ａ内の伝熱管１５周囲の冷媒を攪拌させながら抜けていく。このため、伝熱管周囲の気泡の滞留が抑えられる。
【００３９】
この冷凍機における蒸発器によれば、前述の実施形態と同様の効果を得ることができるとともに、設置条件に基づいた冷媒と冷水の温度差及び気泡発生条件を考慮した伝熱管の流路の変更が可能となる。
【００４０】
図８は、本発明の第６の実施形態を示す。なお、上記実施形態においてすでに説明した構成要素には同一符号を付して説明は省略する。
冷凍機の全体構成は、図１に示すものと同じである。
図８において蒸発器１２は、図７と同一の構成要素からなるが、仕切り板１７は、水室１６内にあって、抜き列１８Ｃ、１８Ａ、及び１８Ｄに沿う位置に選択的に設置され、鉛直部及び水平部を含んで連続的に形成されている。
【００４１】
上記の構成からなる蒸発器１２によれば、冷水は、伝熱管群１５Ａ、１５Ｂ及び１５Ｃを１つの流路とし、伝熱管群１５Ｄ、１５Ｅ及び１５Ｆを他方の流路とする２パス型蒸発器内を流通する。
例えば、伝熱管群１５Ｄから１５Ｆを冷水供給空間に連通させると、これらの領域では、冷水と冷媒との温度差が大きく気泡の発生量が大きくても、上方の伝熱管群内に疎に配設された伝熱管間を気泡が容易に抜けていき、伝熱管周囲の気泡の滞留が抑えられる。
【００４２】
また、例えば、仕切り板１７を取外し、代わりに仕切り板１９を抜き列１８Ａに沿う位置と１８Ｂに沿う位置とにそれぞれ配設することによって、冷水は、伝熱管群１５Ａ及び１５Ｄを１つの流路とし、伝熱管１５Ｂ及び１５Ｅを他の流路とし、伝熱管群１５Ｃ及び１５Ｆを他の残りの流路とする３パス型蒸発器内を流通する。
【００４３】
この冷凍機における蒸発器によっても、第５の実施形態と同様の効果を得ることができる。
【００４４】
図９は、本発明の第７の実施形態を示す。なお、上記実施形態においてすでに説明した構成要素には同一符号を付して説明は省略する。
冷凍機の全体構成は、図１に示すものと同じである。
図９において蒸発器１２は、図７と同一の構成要素からなるが、仕切り板１７は、水室１６内において、抜き列１８Ｂ、１８Ｄ、１８Ａ、及び１８Ｃに沿う位置に選択的に設置され、鉛直部及び水平部を含んで連続的に形成されている。
【００４５】
上記の構成からなる蒸発器１２によれば、冷水は、伝熱管群１５Ａ及び１５Ｂを１つの流路とし、伝熱管群１５Ｃ及び１５Ｆを他方の流路とする２パス型蒸発器内を流通する。
この場合、例えば、伝熱管群１５Ｃ〜１５Ｆを冷水が供給される伝熱管群とすると、この領域での冷媒と冷水との温度差が他の領域よりも大きくなり気泡発生量が多くなることから、この気泡によって他の領域に配設されている伝熱管１５まわりの冷媒の攪拌がさらに促進される。
【００４６】
また、例えば、仕切り板１７を取外し、代わりに仕切り板１９を抜き列１８Ａに沿う位置と１８Ｂに沿う位置とにそれぞれ配設することによって、冷水は、伝熱管群１５Ａ及び１５Ｄを１つの流路とし、伝熱管１５Ｂ及び１５Ｅを他の流路とし、伝熱管群１５Ｃ及び１５Ｆを他の残りの流路とする３パス型蒸発器内を流通する。
【００４７】
この冷凍機における蒸発器によっても、第５の実施形態と同様の効果を得ることができる。
【００４８】
図１０は、本発明に係わる第８の実施形態を示す。なお、上記実施形態においてすでに説明した構成要素には同一符号を付して説明は省略する。
冷凍機の全体構成は、図１に示すものと同じである。
図１０において蒸発器１２は、図７と同一の構成要素からなるが、仕切り板１９が、水室１６内において、抜き列１８Ａに沿う位置、及び抜き列１８Ｂと１８Ｄとに沿う位置にそれぞれ選択的に設置され、鉛直部及び水平部を含んで連続的に形成されている。
【００４９】
上記の構成からなる蒸発器１２によれば、冷水は、伝熱管群１５Ａ及び１５Ｄとを１つの流路とし、伝熱管１５Ｂ、１５Ｅ、及び１５Ｆを他の流路とし、伝熱管群１５Ｃを他の残りの流路とする３パス型蒸発器内を流通する。
例えば、伝熱管群１５Ａ及び１５Ｄとを冷水が供給される伝熱管群にした場合、冷水と冷媒の温度差が他の領域に比べて大きく気泡発生量が多くても上方に配設された伝熱管間を気泡が抜けやすくなることから、該伝熱管に滞留する気泡が減少するとともに、該伝熱管まわりの冷媒が攪拌されやすくなる。
【００５０】
この冷凍機における蒸発器によっても、第５の実施形態と同様の効果を得ることができる。
【００５１】
図１１は、本発明の第９の実施形態を示す。なお、上記実施形態においてすでに説明した構成要素には同一符号を付して説明は省略する。
冷凍機の全体構成は、図１に示すものと同じである。
図１１において蒸発器１２は、図７と同一の構成要素からなるが、仕切り板１７は、水室１６内において、抜き列１８Ａ及び１８Ｄに沿う位置に選択的に設置され、鉛直部及び水平部を含んで連続的に形成されている。
【００５２】
上記の構成からなる蒸発器１２によれば、冷水は、伝熱管群１５Ａ〜１５Ｄを１つの流路とし、伝熱管群１５Ｅ及び１５Ｆを他方の流路とする２パス型蒸発器内を流通する。
例えば、伝熱管群１５Ａ〜１５Ｄを冷水と冷媒の温度差が最も小さくなる冷水導出空間側に連通させることによって、気泡の発生量が増大し、他の領域の伝熱管周囲にある冷媒をより攪拌させる。
【００５３】
また、例えば、仕切り板１７を取外し、代わりに仕切り板１９を抜き列１８Ａに沿う位置と１８Ｄに沿う位置とにそれぞれ配設することによって、冷水は、伝熱管群１５Ａ及び１５Ｄを１つの流路とし、伝熱管１５Ｂ及び１５Ｃを他の流路とし、伝熱管群１５Ｅ及び１５Ｆを他の残りの流路とする３パス型蒸発器内を流通する。
【００５４】
この冷凍機における蒸発器によっても、第５の実施形態と同様の効果を得ることができる。
【００５５】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１に係わる発明によれば、汎用品においても、蒸発器の設置条件にあわせて伝熱管群数及び該伝熱管群を構成する伝熱管数の配分や加熱物導出空間配設位置を容易に変更することができる。
【００５６】
請求項２に係わる発明によれば、蒸発器が汎用品であっても伝熱管配分の自由度が増加し、これによって熱交換性能の低下が抑えられた蒸発器を得ることができる。
【００５７】
請求項３に係わる発明によれば、汎用品においても、設置条件にあわせて冷媒と加熱物との温度差を考慮して伝熱管の流路を変更できる。
【００５８】
請求項４に係わる発明によれば、汎用品においても、加熱物供給空間に連通する伝熱管群を中心に、冷媒と加熱物との温度差及び気泡発生条件にあわせた伝熱管群の配置が可能となる。
【００５９】
請求項５に係わる発明によれば、熱伝達率の向上した蒸発器を備えることによって、エネルギー消費を抑えても従来と同等の冷却効率を有する冷凍機が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の第１の実施形態に係わる蒸発器が適用される冷凍機の概略構成を示す図である。
【図２】 本発明の第１の実施形態に係わる蒸発器の断面構成図である。
【図３】 本発明の第１の実施形態に係わる蒸発器の平面構成図である。
【図４】 本発明の第２の実施形態に係わる蒸発器の断面構成図である。
【図５】 本発明の第３の実施形態に係わる蒸発器の断面構成図である。
【図６】 本発明の第４の実施形態に係わる蒸発器の断面構成図である。
【図７】 本発明の第５の実施形態に係わる蒸発器の断面構成図である。
【図８】 本発明の第６の実施形態に係わる蒸発器の断面構成図である。
【図９】 本発明の第７の実施形態に係わる蒸発器の断面構成図である。
【図１０】本発明の第８の実施形態に係わる蒸発器の断面構成図である。
【図１１】本発明の第９の実施形態に係わる蒸発器の断面構成図である。
【図１２】 従来の２パス型蒸発器の断面図である。
【図１３】 従来の２パス型蒸発器の平面図である。
【図１４】 従来の３パス型蒸発器の断面図である。
【図１５】 従来の３パス型蒸発器の平面図である。
【符号の説明】
１０ 凝縮器
１２ 蒸発器
１３ 圧縮機
１４ 容器
１５ 伝熱管
１６ 水室（空間部）
１７、１９ 仕切り板
１８Ａ〜１８Ｅ 抜き列（空隙）
【発明の属する技術分野】
本発明は、加熱物（例えば水、ブライン等）と冷媒との間で熱交換を行わせて、加熱物を冷却するとともに冷媒を沸騰、気化する蒸発器、及び該蒸発器を備えた冷凍機に関する。
【０００２】
【従来の技術】
例えば、ビルのような大規模構造物においては、冷凍機で冷却した加熱物を構造物内に布設した配管を通じて構内を循環させ、居室の空気と熱交換させて冷房を行うようにしている。
【０００３】
この冷凍機に具備される従来の蒸発器の一例を図１２から図１５に示す。
図１２及び図１３に示す蒸発器１は、冷媒が導入される容器２内に、加熱物である冷水が流通する多数の伝熱管３からなる伝熱管群３Ａ及び３Ｂと、これら伝熱管群の両端部にそれぞれ臨ませて形成され冷水が収納される水室（空間部）４とを備えている。
水室４は、該伝熱管群３Ａへ冷水を供給する冷水供給空間４Ａと、伝熱管群３Ａから伝熱管群３Ｂへ冷水を折返し流通させる折返し空間４Ｂと、伝熱管群３Ｂから冷水を導出する冷水導出空間４Ｃとから構成されている。冷水供給空間４Ａと冷水導出空間４Ｃは同一の水室４内にあって仕切り板５によって仕切られている。
仕切り板５は、伝熱管群３Ａ及び伝熱管群３Ｂ間に構成されている空隙６に沿う位置に配設されている。
【０００４】
上記の構成からなる蒸発器１において、冷水供給空間４Ａから供給された冷水は、伝熱配管群３Ａ内に配設された伝熱管３内を通って折返し空間３Ｂに至って折返し、伝熱配管群３Ｂ内に配設された伝熱管３内を通って冷水導出空間４Ｃから導出される。この間、容器２内の冷媒との間で熱交換を行って冷却され、冷媒は冷水から熱を奪って沸騰し気化する。
【０００５】
図１４及び図１５に示す蒸発器１は、上記多数の伝熱管３からなる伝熱管群３Ａ、３Ｂ、及び３Ｃを備えており、水室４は、冷水供給空間４Ａと冷水折返し空間４Ｂ、及び冷水導出空間４Ｃと冷水折返し空間４Ｄとにそれぞれ仕切り板５によって仕切られている。
仕切り板５は、伝熱管群３Ａと３Ｂ間、及び伝熱管群３Ｂと３Ｃ間に構成されている空隙６に沿う位置に配設されている。
【０００６】
上記の構成からなる蒸発器１において、冷水供給空間４Ａから供給された冷水は、伝熱管群３Ａ内に配設された伝熱管３内を通って伝熱管群端部に臨ませて形成された折返し空間４Ｄに至って折返し、伝熱管群３Ｂ内に配設された伝熱管３内を通って他の伝熱管群端部に臨ませて形成された折返し空間４Ｂに至ってさらに折返し、伝熱管群３Ｃ内に配設された伝熱管３内を通って冷水導出空間４Ｃから導出される。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記従来の冷凍機を構成する蒸発器は、汎用品として製作されることから仕切り板の取り付け位置があらかじめ固定されており、冷水供給空間及び冷水導出空間の配設位置及びそれぞれに連通する伝熱管が固定されている。
そのため、冷凍機の設置条件によって、冷水供給空間に連通する伝熱管群と冷水導出空間に連通する伝熱管群とにそれぞれ属する伝熱管数を互いに増減する、或いは、冷凍機の設置場所により冷水供給空間と冷水導出空間との相対的な配設位置を変更する等の必要が生じた場合、これらの変更が困難であるため、所定の冷却性能が得られることが困難となる問題があった。
【０００８】
本発明は上記事情に鑑みて成されたものであり、汎用品であっても設置条件に最適な蒸発器を容易に設定することができ、これによって冷却効率の高い蒸発器及び冷凍機を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記課題を解決するため以下の手段を採用する。
請求項１に記載の発明は、冷媒が導入される容器と、該容器内に配設され、前記冷媒を加熱して沸騰、気化させる加熱物が流通する多数の伝熱管からなる複数の伝熱管群と、これら伝熱管群の端部に臨ませて形成された、該伝熱管群のうち一の伝熱管群へ加熱物を供給する加熱物供給空間、二の伝熱管群から加熱物を導出する加熱物導出空間、一方の伝熱管群から隣接する他方の伝熱管群へ加熱物を折返し流通させる折返し空間を少なくともいずれか１つ有する空間部と、該空間部内を前記供給空間、前記導出空間、前記折返し空間に応じて仕切る仕切り板とを備えている蒸発器であって、前記複数の伝熱管群が、ほぼ鉛直方向に位置する仮想平面に沿って延在する空隙により互いに離間して配設され、前記仕切り板が、前記空隙に沿って前記空間部内の複数位置に選択的に設置可能となるように構成されていることを特徴とする。
【００１０】
この発明に係わる蒸発器によれば、汎用品においても、蒸発器の設置条件にあわせて伝熱管群数及び該伝熱管群を構成する伝熱管数の配分や加熱物導出空間配設位置を容易に変更することができる。
【００１１】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の蒸発器において、前記伝熱管群が、ほぼ鉛直方向に位置する仮想平面に沿って延在する第１の空隙と、ほぼ水平方向に位置する仮想平面に沿って延在する第２の空隙とによって、鉛直方向及び水平方向に互いに離間して配設され、前記仕切り板が、前記空間部内の前記第１の空隙と第２の空隙とのいずれか一方又は双方に沿う位置に連続して形成されていることを特徴とする。
【００１２】
この発明に係わる蒸発器によれば、汎用品においても、伝熱管群を加熱物供給空間、加熱物折返し空間、及び加熱物導出空間へ配分する自由度を増加させることができる。
【００１３】
請求項３に記載の発明は、請求項１または２に記載の蒸発器において、前記複数の伝熱管群が上下に層をなすように配設され、上方の前記伝熱管が下方の前記伝熱管よりも疎に配設されていることを特徴とする。
【００１４】
この発明に係わる蒸発器によれば、汎用品においても、設置条件にあわせて冷媒と加熱物との温度差を考慮して伝熱管の流路を変更できる。
【００１５】
請求項４に記載の発明は、請求項１または２に記載の蒸発器において、前記複数の伝熱管群が上下に層をなすように配設され、さらに上方の伝熱管群が水平方向に互いに隣接して複数配設され、前記上方の伝熱管群が下方の伝熱管群より疎に配設され、前記上方の伝熱管群のうち、一の伝熱管群が該一の伝熱管群に水平方向に隣接する二の伝熱管群よりも疎に配設されていることを特徴とする。
【００１６】
この発明に係わる蒸発器によれば、汎用品においても、加熱物供給空間に連通する伝熱管群を中心に、冷媒と加熱物との温度差及び気泡発生条件にあわせた伝熱管群の配置が可能となる。
【００１７】
請求項５に記載の発明は、請求項１から４のいずれかに記載の蒸発器と、気体状の冷媒を圧縮する圧縮機と、圧縮された気体状の冷媒を冷却して凝縮、液化する凝縮器と、液化された冷媒を減圧する膨張弁とを備えていることを特徴とする。
【００１８】
この発明に係わる冷凍機においては、上記のように蒸発器における伝熱管の熱伝達率が高められ、その結果として熱交換率が高められるので、エネルギー消費を抑えても従来と同等の性能が得られる。
【００１９】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。
図１から図３までは、本発明の第１の実施形態を示す。
図１は、冷凍機の概略構成を示している。この図に示す冷凍機は、冷却水と気体状の冷媒との間で熱交換を行わせて冷媒を凝縮、液化する凝縮器１０と、凝縮された冷媒を減圧する膨張弁１１と、減圧された冷媒と冷水（加熱物）との間で熱交換を行わせて冷水を冷却する蒸発器１２と、蒸発器１２で蒸発、気化された冷媒を圧縮した後に上記凝縮器１０に供給する圧縮機１３とから構成されている。
【００２０】
図２及び図３は、蒸発器１２の構造を示す。
図２及び図３に示す蒸発器１２は、冷媒が導入される容器１４内に、冷水が流通する多数の伝熱管１５からなる伝熱管群１５Ａ〜１５Ｆと、これら伝熱管群の両端部に臨ませて形成された冷水が収納される水室（空間部）１６とを備えている。
【００２１】
水室１６は、伝熱管群１５Ａ〜１５Ｃへ冷水を供給する水室１６Ａ及び１６Ｂ（冷水供給空間）と、伝熱管群１５Ａ〜１５Ｃから他の隣接する伝熱管群１５Ｄ〜１５Ｆへ冷水を折返し流通させる水室１６Ｄ及び１６Ｅ（冷水折返し空間）と、伝熱管群１５Ｄ〜１５Ｆから冷水を導出する水室１６Ｃ（冷水導出空間）とから成っている。上記水室１６Ａ、１６Ｂと水室１６Ｃとは、同一の水室１６内にあって仕切り板１７によって仕切られている。
伝熱管群１５Ａ〜１５Ｆは、ほぼ鉛直方向に位置する仮想平面に沿って延在する抜き列（空隙）１８Ａ〜１８Ｅによって互いに離間され配設されている。仕切り板１７は、上記抜き列１８Ｃに沿った位置に設置されているが、抜き列１８Ａ、１８Ｂ、１８Ｄ及び１８Ｅに沿った位置にも選択的に設置可能となるよう構成されている。
【００２２】
上記の構成からなる蒸発器及び冷凍機の作用について以下に示して説明する。蒸発器１２において、容器１４内に配設されている伝熱管群１５Ａ〜１５Ｆは、図１に示す冷媒によって浸されている。一方、冷水は、水室１６Ａ及び１６Ｂに供給された後、伝熱管群１５Ａ、１５Ｂ及び１５Ｃを構成する伝熱管１５内を往路として流通し、水室１６Ｄ及び１６Ｅに至って折返され、伝熱管群１５Ｄ、１５Ｅ及び１５Ｆを構成する伝熱管１５内を復路として通過し、水室１６Ｂに隣接する水室１６Ｃに至って容器１４外に導出される。
すなわち、冷水は往路側を１パス、復路側を２パスとする２パス型蒸発器として容器１４内を1往復するように流れる。
【００２３】
この間、冷水は冷媒と伝熱管１５の表面を介して熱交換を行って冷却され、冷却された冷水はビルの空調等に利用される。
一方、冷媒は冷水から熱を奪って沸騰し気化される。このとき気化された冷媒は気泡となって伝熱管群１５Ａ〜１５Ｆ間に形成された抜き列１８Ａ〜１８Ｅを抜けて下方から上方に浮かび上がる。
【００２４】
この冷凍機において、蒸発器１２は、仕切り板１７が複数位置に選択的に設置可能となっている。
従って、例えば、仕切り板を図２において１７の符号にて実線に示す位置から２点鎖線に示す１９の位置に変更して、前述に示すように冷凍機を駆動すると、冷水は、水室１６Ａに供給されたのち、伝熱管群１５Ａ及び１５Ｂとを構成する伝熱管１５内を一の流路として流通し、水室１６Ｄに至って折返され、伝熱管群１５Ｃ及び１５Ｄとを構成する伝熱管１５内を二の流路として通過する。さらにこの冷水は、水室１６Ｂ及び１６Ｃとに至って折返され、伝熱管１５Ｅ及び１５Ｆとを構成する伝熱管１５内を三の流路として通過し、水室１６Ｅに至って容器１４外に導出される。
なお、仕切り板１９は水室１６内にある。以下の実施形態についても同じ。
すなわち、冷水は、流路が３つに分かれる３パス型蒸発器として容器１４内を１．５往復するように流れる。
【００２５】
上述のようにこの冷凍機によれば、例えば、２パス型蒸発器の汎用品として仕切り板が配設されている蒸発器１２においても、仕切り板の配設位置を変更することによって、３パス型蒸発器への変更が可能であり、これに応じて冷水が導出される方向も変更可能となるので、汎用品の冷凍機であっても、少ない労力にて設置条件に応じた冷凍機を提供することができる。
【００２６】
図４は、本発明の第２の実施形態を示す。
冷凍機の全体構成は、図１に示すものと同じである。
図４に示す蒸発器１２は図２と同一の構成要素からなるが、抜き列は、抜き列１８Ａ〜１８Ｃのみ形成されており、仕切り板１７及び１９は、抜き列１８Ａ〜１８Ｃに沿う位置に選択的に設置可能となるよう構成されている。
【００２７】
上記の構成からなる冷凍機において、蒸発器１２は、第１の実施形態と同様の作用及び効果が得られるとともに、該容器径を小さくすることが可能となり蒸発器をコンパクトにすることができる。
【００２８】
図５は、本発明の第３の実施形態を示す。なお、上記実施形態においてすでに説明した構成要素には同一符号を付して説明は省略する。
冷凍機の全体構成は、図１に示すものと同じである。
図５において蒸発器１２は、容器１４と、該容器内に伝熱管１５が群を成して配設されている伝熱管群１５Ａ〜１５Ｆと、伝熱管群１５Ａ〜１５Ｆの両端に水室１６（図示略）とを備えている。
伝熱管群１５Ａ〜１５Ｆは、ほぼ鉛直方向に位置する仮想平面に沿って延在する列１８Ａ及び１８Ｂと、ほぼ水平方向に位置する仮想平面に沿って延在する抜き列１８Ｃとによって互いに離間して配設されている。
また、該容器内上方の伝熱管群１５Ａ〜１５Ｃに配設されている伝熱管１５は、該容器内下方の伝熱管群１５Ｄ〜１５Ｆに配設されている伝熱管１５よりも疎に配設されている。
仕切り板１７は、水室１６内にあって、抜き列１８Ａ〜１８Ｃに沿う位置に選択的に設置され、鉛直部及び水平部を含んで連続的に形成されている。
【００２９】
上記の構成からなる蒸発器１２において、容器内に供給された冷水は、伝熱管群１５Ａ、１５Ｂ及び１５Ｄを構成する伝熱管１５内を流通し折返され、伝熱管群１５Ｃ、１５Ｅ及び１５Ｆを構成する伝熱管１５内を流通し容器１４外に導出される。すなわち、冷水は２パス型蒸発器として容器１４内を１往復するように流れる。
【００３０】
気化された冷媒は気泡となって抜き列１８Ａ、１８Ｂを介して下方から上方に浮かび上がるが、容器上方の伝熱管群１５Ａ〜１５Ｃを構成する伝熱管１５は下方の伝熱管１５に比べて疎に配設されているため、気泡は抜き列１８Ａ、１８Ｂだけでなく、上方の伝熱管１５間も浮かび上がることができる。よって、伝熱管周囲に気泡が滞留することを抑えることができる。
【００３１】
また、例えば、仕切り板１７を取外し、代わりに仕切り板１９を抜き列１８Ａ及び１８Ｂにそれぞれ沿う位置に配設することによって、容器内に供給された冷水は、伝熱管群１５Ａ及び１５Ｄを構成する伝熱管１５内を流通し折返され、伝熱管１５Ｂ及び１５Ｅを構成する伝熱管１５内を流通してさらに折返され、伝熱管群１５Ｃ及び１５Ｆを構成する伝熱管１５内を流通し容器１４外へ導出される。すなわち、冷水は３パス型蒸発器として容器１４内を１．５往復するように流れる。
【００３２】
この冷凍機における蒸発器によれば、第１の実施形態と同様の効果を得ることができるとともに、気泡の発生量を考慮した伝熱管の配分が可能となるので、より熱伝達率の向上を図ることができる。
【００３３】
図６は、本発明の第４の実施形態を示す。なお、上記実施形態においてすでに説明した構成要素には同一符号を付して説明は省略する。
冷凍機の全体構成は、図１に示すものと同じである。
図６において蒸発器１２は、図５と同一の構成要素からなるが、仕切り板１７は、水室１６内にあって、抜き列１８Ａ及び１８Ｃに沿う位置に選択的に設置され、鉛直部及び水平部を含んで連続的に形成されている。
【００３４】
上記の構成からなる蒸発器１２において、冷水は、伝熱管群１５Ａ〜１５Ｄを１つの流路とし、伝熱管群１５Ｅ及び１５Ｆを他方の流路とする２パス型蒸発器内を流通する。
また、例えば、仕切り板１７を取外し、代わりに仕切り板１９を抜き列１８Ａに沿う位置と１８Ｂに沿う位置とにそれぞれ配設することによって、冷水は、伝熱管群１５Ａ及び１５Ｄを１つの流路とし、伝熱管１５Ｂ及び１５Ｅを他の流路とし、伝熱管群１５Ｃ及び１５Ｆを他の残りの流路とする３パス型蒸発器内を流通する。
【００３５】
この冷凍機における蒸発器によっても、第１及び第３の実施形態と同様の効果を得ることができる。
【００３６】
図７は、本発明の第５の実施形態を示す。なお、上記実施形態においてすでに説明した構成要素には同一符号を付して説明は省略する。
冷凍機の全体構成は、図１に示すものと同じである。
図７において蒸発器１２は、図５と同一の構成要素からなるが、伝熱管群１５Ａを構成する伝熱管１５は、伝熱管群１５Ｂ及び伝熱管群１５Ｃに配設されている該伝熱管よりもさらに疎に配設されている。そのため、伝熱管群１５Ａと１５Ｄとをほぼ水平方向に位置する仮想平面に沿って離間して延在する抜き列１８Ｃと、伝熱管群１５Ｂと１５Ｃ、伝熱管群１５Ｅと１５Ｆとをそれぞれほぼ水平方向に位置する仮想平面に沿って離間して延在する抜き列１８Ｄとは、異なる仮想平面に沿って延在している。
仕切り板１７は、水室１６内にあって、抜き列１８Ａ及び１８Ｂと、抜き列１８Ｄとに沿う位置に選択的に設置され、鉛直部及び水平部を含んで連続的に形成されている。
【００３７】
上記の構成からなる蒸発器１２によれば、冷水は、伝熱管群１５Ａ、１５Ｂ及び１５Ｄとを１つの流路とし、伝熱管群１５Ｃ、１５Ｅ及び１５Ｆを他方の流路とする２パス型蒸発器内を流通する。
【００３８】
また、例えば、仕切り板１７を取外し、代わりに仕切り板１９を抜き列１８Ａに沿う位置と１８Ｂに沿う位置とにそれぞれ配設することによって、冷水は、伝熱管群１５Ａ及び１５Ｄを１つの流路とし、伝熱管１５Ｂ及び１５Ｅを他の流路とし、伝熱管群１５Ｃ及び１５Ｆを他の残りの流路とする３パス型蒸発器内を流通する。
例えば、伝熱管群１５Ａ及び１５Ｄを冷水供給空間に連通させると、冷水と冷媒の温度差が大きい下方の伝熱管群１５Ｄから発生する気泡は、伝熱管１５Ｄ内よりも疎に配設されている上方の伝熱管群１５Ａ内の伝熱管１５周囲の冷媒を攪拌させながら抜けていく。このため、伝熱管周囲の気泡の滞留が抑えられる。
【００３９】
この冷凍機における蒸発器によれば、前述の実施形態と同様の効果を得ることができるとともに、設置条件に基づいた冷媒と冷水の温度差及び気泡発生条件を考慮した伝熱管の流路の変更が可能となる。
【００４０】
図８は、本発明の第６の実施形態を示す。なお、上記実施形態においてすでに説明した構成要素には同一符号を付して説明は省略する。
冷凍機の全体構成は、図１に示すものと同じである。
図８において蒸発器１２は、図７と同一の構成要素からなるが、仕切り板１７は、水室１６内にあって、抜き列１８Ｃ、１８Ａ、及び１８Ｄに沿う位置に選択的に設置され、鉛直部及び水平部を含んで連続的に形成されている。
【００４１】
上記の構成からなる蒸発器１２によれば、冷水は、伝熱管群１５Ａ、１５Ｂ及び１５Ｃを１つの流路とし、伝熱管群１５Ｄ、１５Ｅ及び１５Ｆを他方の流路とする２パス型蒸発器内を流通する。
例えば、伝熱管群１５Ｄから１５Ｆを冷水供給空間に連通させると、これらの領域では、冷水と冷媒との温度差が大きく気泡の発生量が大きくても、上方の伝熱管群内に疎に配設された伝熱管間を気泡が容易に抜けていき、伝熱管周囲の気泡の滞留が抑えられる。
【００４２】
また、例えば、仕切り板１７を取外し、代わりに仕切り板１９を抜き列１８Ａに沿う位置と１８Ｂに沿う位置とにそれぞれ配設することによって、冷水は、伝熱管群１５Ａ及び１５Ｄを１つの流路とし、伝熱管１５Ｂ及び１５Ｅを他の流路とし、伝熱管群１５Ｃ及び１５Ｆを他の残りの流路とする３パス型蒸発器内を流通する。
【００４３】
この冷凍機における蒸発器によっても、第５の実施形態と同様の効果を得ることができる。
【００４４】
図９は、本発明の第７の実施形態を示す。なお、上記実施形態においてすでに説明した構成要素には同一符号を付して説明は省略する。
冷凍機の全体構成は、図１に示すものと同じである。
図９において蒸発器１２は、図７と同一の構成要素からなるが、仕切り板１７は、水室１６内において、抜き列１８Ｂ、１８Ｄ、１８Ａ、及び１８Ｃに沿う位置に選択的に設置され、鉛直部及び水平部を含んで連続的に形成されている。
【００４５】
上記の構成からなる蒸発器１２によれば、冷水は、伝熱管群１５Ａ及び１５Ｂを１つの流路とし、伝熱管群１５Ｃ及び１５Ｆを他方の流路とする２パス型蒸発器内を流通する。
この場合、例えば、伝熱管群１５Ｃ〜１５Ｆを冷水が供給される伝熱管群とすると、この領域での冷媒と冷水との温度差が他の領域よりも大きくなり気泡発生量が多くなることから、この気泡によって他の領域に配設されている伝熱管１５まわりの冷媒の攪拌がさらに促進される。
【００４６】
また、例えば、仕切り板１７を取外し、代わりに仕切り板１９を抜き列１８Ａに沿う位置と１８Ｂに沿う位置とにそれぞれ配設することによって、冷水は、伝熱管群１５Ａ及び１５Ｄを１つの流路とし、伝熱管１５Ｂ及び１５Ｅを他の流路とし、伝熱管群１５Ｃ及び１５Ｆを他の残りの流路とする３パス型蒸発器内を流通する。
【００４７】
この冷凍機における蒸発器によっても、第５の実施形態と同様の効果を得ることができる。
【００４８】
図１０は、本発明に係わる第８の実施形態を示す。なお、上記実施形態においてすでに説明した構成要素には同一符号を付して説明は省略する。
冷凍機の全体構成は、図１に示すものと同じである。
図１０において蒸発器１２は、図７と同一の構成要素からなるが、仕切り板１９が、水室１６内において、抜き列１８Ａに沿う位置、及び抜き列１８Ｂと１８Ｄとに沿う位置にそれぞれ選択的に設置され、鉛直部及び水平部を含んで連続的に形成されている。
【００４９】
上記の構成からなる蒸発器１２によれば、冷水は、伝熱管群１５Ａ及び１５Ｄとを１つの流路とし、伝熱管１５Ｂ、１５Ｅ、及び１５Ｆを他の流路とし、伝熱管群１５Ｃを他の残りの流路とする３パス型蒸発器内を流通する。
例えば、伝熱管群１５Ａ及び１５Ｄとを冷水が供給される伝熱管群にした場合、冷水と冷媒の温度差が他の領域に比べて大きく気泡発生量が多くても上方に配設された伝熱管間を気泡が抜けやすくなることから、該伝熱管に滞留する気泡が減少するとともに、該伝熱管まわりの冷媒が攪拌されやすくなる。
【００５０】
この冷凍機における蒸発器によっても、第５の実施形態と同様の効果を得ることができる。
【００５１】
図１１は、本発明の第９の実施形態を示す。なお、上記実施形態においてすでに説明した構成要素には同一符号を付して説明は省略する。
冷凍機の全体構成は、図１に示すものと同じである。
図１１において蒸発器１２は、図７と同一の構成要素からなるが、仕切り板１７は、水室１６内において、抜き列１８Ａ及び１８Ｄに沿う位置に選択的に設置され、鉛直部及び水平部を含んで連続的に形成されている。
【００５２】
上記の構成からなる蒸発器１２によれば、冷水は、伝熱管群１５Ａ〜１５Ｄを１つの流路とし、伝熱管群１５Ｅ及び１５Ｆを他方の流路とする２パス型蒸発器内を流通する。
例えば、伝熱管群１５Ａ〜１５Ｄを冷水と冷媒の温度差が最も小さくなる冷水導出空間側に連通させることによって、気泡の発生量が増大し、他の領域の伝熱管周囲にある冷媒をより攪拌させる。
【００５３】
また、例えば、仕切り板１７を取外し、代わりに仕切り板１９を抜き列１８Ａに沿う位置と１８Ｄに沿う位置とにそれぞれ配設することによって、冷水は、伝熱管群１５Ａ及び１５Ｄを１つの流路とし、伝熱管１５Ｂ及び１５Ｃを他の流路とし、伝熱管群１５Ｅ及び１５Ｆを他の残りの流路とする３パス型蒸発器内を流通する。
【００５４】
この冷凍機における蒸発器によっても、第５の実施形態と同様の効果を得ることができる。
【００５５】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１に係わる発明によれば、汎用品においても、蒸発器の設置条件にあわせて伝熱管群数及び該伝熱管群を構成する伝熱管数の配分や加熱物導出空間配設位置を容易に変更することができる。
【００５６】
請求項２に係わる発明によれば、蒸発器が汎用品であっても伝熱管配分の自由度が増加し、これによって熱交換性能の低下が抑えられた蒸発器を得ることができる。
【００５７】
請求項３に係わる発明によれば、汎用品においても、設置条件にあわせて冷媒と加熱物との温度差を考慮して伝熱管の流路を変更できる。
【００５８】
請求項４に係わる発明によれば、汎用品においても、加熱物供給空間に連通する伝熱管群を中心に、冷媒と加熱物との温度差及び気泡発生条件にあわせた伝熱管群の配置が可能となる。
【００５９】
請求項５に係わる発明によれば、熱伝達率の向上した蒸発器を備えることによって、エネルギー消費を抑えても従来と同等の冷却効率を有する冷凍機が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の第１の実施形態に係わる蒸発器が適用される冷凍機の概略構成を示す図である。
【図２】 本発明の第１の実施形態に係わる蒸発器の断面構成図である。
【図３】 本発明の第１の実施形態に係わる蒸発器の平面構成図である。
【図４】 本発明の第２の実施形態に係わる蒸発器の断面構成図である。
【図５】 本発明の第３の実施形態に係わる蒸発器の断面構成図である。
【図６】 本発明の第４の実施形態に係わる蒸発器の断面構成図である。
【図７】 本発明の第５の実施形態に係わる蒸発器の断面構成図である。
【図８】 本発明の第６の実施形態に係わる蒸発器の断面構成図である。
【図９】 本発明の第７の実施形態に係わる蒸発器の断面構成図である。
【図１０】本発明の第８の実施形態に係わる蒸発器の断面構成図である。
【図１１】本発明の第９の実施形態に係わる蒸発器の断面構成図である。
【図１２】 従来の２パス型蒸発器の断面図である。
【図１３】 従来の２パス型蒸発器の平面図である。
【図１４】 従来の３パス型蒸発器の断面図である。
【図１５】 従来の３パス型蒸発器の平面図である。
【符号の説明】
１０ 凝縮器
１２ 蒸発器
１３ 圧縮機
１４ 容器
１５ 伝熱管
１６ 水室（空間部）
１７、１９ 仕切り板
１８Ａ〜１８Ｅ 抜き列（空隙）
Claims (5)
- 冷媒が導入される容器と、該容器内に配設され、前記冷媒を加熱して沸騰、気化させる加熱物が流通する多数の伝熱管からなる複数の伝熱管群と、
これら伝熱管群の端部に臨ませて形成された、該伝熱管群のうち一の伝熱管群へ加熱物を供給する加熱物供給空間、二の伝熱管群から加熱物を導出する加熱物導出空間、一方の伝熱管群から隣接する他方の伝熱管群へ加熱物を折返し流通させる折返し空間を少なくともいずれか１つ有する空間部と、
該空間部内を前記供給空間、前記導出空間、前記折返し空間に応じて仕切る仕切り板とを備えている蒸発器であって、
前記複数の伝熱管群が、ほぼ鉛直方向に位置する仮想平面に沿って延在する空隙により互いに離間して配設され、前記仕切り板が、前記空隙に沿って前記空間部内の複数位置に選択的に設置可能となるように構成されていることを特徴とする蒸発器。 - 前記複数の伝熱管群が、ほぼ鉛直方向に位置する仮想平面に沿って延在する第1の空隙と、ほぼ水平方向に位置する仮想平面に沿って延在する第２の空隙とによって、鉛直方向及び水平方向に互いに離間して配設され、前記仕切り板が、前記空間部内の前記第1の空隙と第２の空隙のいずれか一方又は双方に沿う位置に連続して形成されていることを特徴とする請求項１に記載の蒸発器。
- 前記複数の伝熱管群が上下に層をなすように配設され、上方の前記伝熱管が下方の前記伝熱管よりも疎に配設されていることを特徴とする請求項１または２に記載の蒸発器。
- 前記複数の伝熱管群が上下に層をなすように配設され、さらに上方の伝熱管群が水平方向に互いに隣接して複数配設され、前記上方の伝熱管群が下方の伝熱管群より疎に配設され、前記上方の伝熱管群のうち、一の伝熱管群が該一の伝熱管群に水平方向に隣接する二の伝熱管群よりも疎に配設されていることを特徴とする請求項１または２に記載の蒸発器。
- 請求項１から４の何れかに記載の蒸発器と、気体状の冷媒を圧縮する圧縮機と、圧縮された気体状の冷媒を冷却して凝縮、液化する凝縮器と、液化された冷媒を減圧する膨張弁とを備えていることを特徴とする冷凍機。
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