JP4151928B2 - Water heat exchanger - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
この発明は、冷媒と水との間で熱交換を行う熱交換器、特にチラー水熱交換器に関する。
【0002】
【従来の技術とその問題点】
従来の水熱交換器の一例を図5、6に示す。
冷媒1は冷媒入口管3を通って流入室5に入り、シェル23内の複数の冷媒往管7を通ってリターン室9へ流入し、さらに冷媒復管11内を通って戻され、流出室13を経て冷媒出口管15から流出する。
【0003】
他方、水19は水入口管21からシェル23内に流入し、複数のバッフル板25により形成されるジグザグ状の水路を流れて、水出口管27から流出され、水19はジグザグに流れる間に冷媒1との間で熱交換が行われる。
【0004】
しかして従来の水熱交換器は図5に示すように水入口管21と水出口管27がシェル23の側部に水平に設けられ、水はシェル内へ横から送り込まれる。
【0005】
上述した従来の水熱交換器においては、バッフル板25基部の下流側や水入口管21の連通部付近に、水の流れが停滞して渦などができやすい停滞域29が存在し、これらの停滞域29のうち低温の冷媒が通る冷媒往管7の上流側では、停滞域29の水が過度に冷却されて凍結しやすく、凍結した氷が成長すると水熱交換器としての機能が低下する。
【0006】
【発明の目的】
本発明の目的とするところは、シェルの内部で水の凍結を防止できる水熱交換器を提供することにある。
【0007】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明に係る水熱交換器は、左右両端が管板で塞がれ、内部に左右方向をなす冷媒往管と同復管が並設されたシェル内に、上部に連通部を有する上向きバッフル板と、下部に連通部を有する下向きバッフル板とを前記シェル内の左右方向に交互に設け、シェル下部の左右に水入口管と同出口管を設け、かつ前記バッフル板中、少なくとも冷媒往管の冷媒の上流側に位置する上向きバッフル板の下部に水流通用の通孔を設けたものとしてある。
【0008】
【実施例】
以下本発明に係る水熱交換器の実施例を図1〜4に示す具体例に基づいて説明する。
図1、2に示すように、この実施例の水熱交換器は左右両端部がそれぞれ管板35、35で塞がれる円筒状のシェル23を有し、シェル23内にはシェルの軸方向(左右方向)に多数本の冷媒往管7、冷媒復管11が配設され、シェル23は脚33で支持されている。
【0009】
左右の管板35、35にはそれぞれ端板37a、9aで塞がれた端部室37、9が設けられていて、左端部室37内は仕切板41により上下に2室に分割され、下部室は流入室5を、上部室は流出室13を形成し、右端部室9はリターン室となっている。
【0010】
前記左端部室の端板37aには流入室5に通ずる冷媒入口管3と、流出室13に通ずる冷媒出口管15が設けられており、また、シェル23の左端側の下部には水入口管21が鉛直方向に設けられ、右端側の下部には水出口管27が鉛直に設けられている。
【0011】
シェル23の内部には複数枚のバッフル板が設けられ、これらバッフル板は、上部に連通部25aを有する上向きバッフル板25Aと、下方に連通部25bを有する下向きバッフル板25Bとに分けられ、図中左端から右端へ向かって上向きバッフル板25Aと下向きバッフル板25Bとが交互に配置されて水の流路を上下にジグザグに形成しており、各バッフル板25A、25Bには複数の冷媒往管7と冷媒復管11が貫通している。
【0012】
バッフル板25A、25Bは左端が左側の管板35に固定された支持棒12によって支持されていて、同支持棒に嵌めたスペーサ管14、14によって隣り合うバッフル板どうしを所定の間隔に保っている。
前記支持棒は例えばねじ棒よりなり、右端にはナット16を嵌めてバッフル板を保持せしめてある。
【0013】
しかして上向きバッフル板25Aのうち、冷媒往管7の最上流側の部分、すなわち図中左端の部分に設けたものには、下壁面の近くに水流通用の通孔43をあけてある。
【0014】
以上の構成を有する水熱交換器において、冷媒入口管3から流入室5を経て冷媒往管7へ送り込まれた冷媒はシェル23内の水19と熱交換を行い、リターン室9から上方の冷媒復管11に入り、この冷媒復管においても水と熱交換して流出室13に送られ、冷媒出口管15から外部へ流出する。
【0015】
他方、水19は水入口管21からシェル23内へ下から上方へと送られ、複数の連通部25a、25bが交互に上下逆になっているバッフル板25A、25Bに導かれ、上下ジグザク状に流れて乱流を生じ、冷媒往管7、冷媒復管11を通る冷媒との熱交換が十分に行われる。
【0016】
また、シェル内に送り込まれた水の一部は図中左端の上向きバッフル板25A基部にあけた通孔43を通るので、同バッフル板25Aの基部周辺に水が停滞することはない。
【0017】
冷媒として蒸発温度が0〜−18℃であるR407Cを用い、水の入口温度が13〜5℃、出口温度が7〜2℃である場合、冷媒の蒸発温度は水との熱交換により直ちに気化して蒸気となり、さらに熱交換を続けることにより温度が上昇して過熱蒸気となる。
【0018】
したがって、水入口管21をシェル23の真下に連通することにより、水入口管21の奥側であるシェル23内部の上方においては、管板35の上壁面近くに水の停滞域が生じるが、この停滞域の冷媒復管11内を通る冷媒は温められた過熱蒸気が殆どであり、ために水が凍結するおそれは殆どない。
【0019】
さらに、冷媒往管7には流入室5からの低温が通るが、この冷媒往管7の最上流側には、水入口管21からシェル内に流入してばかりの未だ冷却されていない比較的温度の高い水が流れるので、水が凍結するおそれはまずない。
【0020】
また、最上流側のバッフル板25Aには通孔43が形成されているので、このバッフル板25Aの下部には停滞域が形成されず、したがって凍結のおそれもない。
【0021】
したがって、R407系の冷媒のように温度勾配の大なる冷媒を用いる場合であっても、シェル内における水の凍結が防止される。
【0022】
上述した実施例においては、バッフル板に形成される通孔43は、最上流側の上向きバッフル板25Aの下部にのみ形成してあるが、他の上向きバッフル板25Aにも形成する場合がある。
【0023】
また、シェル23端部にリターン室9を設けるのに代えて冷媒往管7と冷媒復管11とをベンド管やヘッダで連通せしめて、リターン室9を省略する場合もある。
さらに、冷媒としてR407Cを用いた場合について説明したが、他の冷媒を用いることも可能である。
【0024】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、水入口管をシェルの下部に連通することにより、冷媒往管のうち最上流側の部分、すなわち最も冷たい冷媒が通る部分に、未だ冷やされていない比較的温度の高い水を送り込むことができ、しかも、その部分に水の停滞域を生じにくくすることができ、したがって水の凍結を防止できる。
【0025】
また、シェルの内部の下壁面から上方に突設される上向きバッフル板のうち、少なくとも冷媒往管を流れる冷媒の最上流側すなわち最も温度の低い部位に位置するものの下部に通孔をあけてあるので、バッフル板背面側の基部における水の停滞をなくすことができ、したがって、同バッフル板基部における水の凍結を防止できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る水熱交換器の実施例を示す一部破断正面図。
【図2】同水熱交換器の一部破断平面図。
【図3】(A)は図1の左側面図、(B)は同B−B線縦断面図、(C)は同C−C線縦断面図、(D)は同D−D線縦断面図。
【図4】バッフル板の支持構造を拡大して示す縦断正面図。
【図5】従来の水熱交換器の一部を破断して示す正面図。
【図6】同水熱交換器の左側面図。
【符号の説明】
3 冷媒入口 5 流入室
7 冷媒往管 9 リターン室
11 冷媒復管 13 流出室
15 冷媒出口 21 水入口管
23 シェル 25A 上向きバッフル板
25B 下向きバッフル板
25a 連通部 25b 連通部
27 水出口管 29 停滞域
35 管板 39 端板
43 通孔[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a heat exchanger that performs heat exchange between a refrigerant and water, and more particularly to a chiller water heat exchanger.
[0002]
[Prior art and its problems]
An example of a conventional water heat exchanger is shown in FIGS.
The
[0003]
On the other hand, the
[0004]
Therefore, in the conventional water heat exchanger, as shown in FIG. 5, a
[0005]
In the above-described conventional water heat exchanger, there is a
[0006]
OBJECT OF THE INVENTION
An object of the present invention is to provide a water heat exchanger capable of preventing freezing of water inside the shell.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, the hydrothermal exchanger according to the present invention is provided in a shell in which both left and right ends are closed with tube plates, and a refrigerant forward pipe and a return pipe are arranged in parallel in the left and right directions. An upward baffle plate having a communication portion at the upper portion and a downward baffle plate having a communication portion at the lower portion are alternately provided in the left-right direction in the shell, and a water inlet pipe and an outlet pipe are provided on the left and right of the shell lower portion, and In the baffle plate, a water circulation hole is provided at the lower part of the upward baffle plate located at least upstream of the refrigerant in the refrigerant forward pipe.
[0008]
【Example】
Embodiments of the water heat exchanger according to the present invention will be described below based on specific examples shown in FIGS.
As shown in FIGS. 1 and 2, the water heat exchanger of this embodiment has a
[0009]
The left and
[0010]
The
[0011]
A plurality of baffle plates are provided inside the
[0012]
The
The support rod is made of, for example, a screw rod, and a baffle plate is held by fitting a
[0013]
Therefore, in the
[0014]
In the water heat exchanger having the above configuration, the refrigerant sent from the
[0015]
On the other hand, the
[0016]
Moreover, since a part of the water fed into the shell passes through the through
[0017]
When R407C having an evaporation temperature of 0 to −18 ° C. is used as the refrigerant, the inlet temperature of water is 13 to 5 ° C., and the outlet temperature is 7 to 2 ° C., the evaporation temperature of the refrigerant is immediately removed by heat exchange with water. When the heat exchange continues, the temperature rises and becomes superheated steam.
[0018]
Therefore, by connecting the
[0019]
Furthermore, although the low temperature from the inflow chamber 5 passes through the refrigerant
[0020]
Further, since the
[0021]
Therefore, freezing of water in the shell is prevented even when a refrigerant having a large temperature gradient is used, such as an R407 refrigerant.
[0022]
In the embodiment described above, the through-
[0023]
Further, instead of providing the
Furthermore, although the case where R407C was used as a refrigerant | coolant was demonstrated, it is also possible to use another refrigerant | coolant.
[0024]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, the water inlet pipe is communicated with the lower part of the shell, so that it is not cooled in the most upstream part of the refrigerant forward pipe, that is, the part through which the coldest refrigerant passes. Water having a relatively high temperature can be fed, and a stagnation region of water can be made difficult to occur in that portion, so that freezing of water can be prevented.
[0025]
Further, among the upward baffle plates projecting upward from the lower wall surface inside the shell, a through hole is formed in at least the lowermost portion of the refrigerant located on the most upstream side of the refrigerant flowing through the refrigerant forward pipe, that is, the lowest temperature portion. Therefore, the stagnation of water at the base part on the back side of the baffle plate can be eliminated, and therefore, freezing of water at the base part of the baffle plate can be prevented.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a partially cutaway front view showing an embodiment of a water heat exchanger according to the present invention.
FIG. 2 is a partially broken plan view of the water heat exchanger.
3A is a left side view of FIG. 1, FIG. 3B is a longitudinal sectional view taken along the line B-B, FIG. 3C is a longitudinal sectional view taken along the line C-C, and FIG. FIG.
FIG. 4 is an enlarged longitudinal front view showing a baffle plate support structure.
FIG. 5 is a front view of a conventional water heat exchanger with a part thereof broken away.
FIG. 6 is a left side view of the water heat exchanger.
[Explanation of symbols]
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