JP5616986B2 - 蒸気圧縮システム - Google Patents

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関連特許出願に対する相互参照

[0001]本願は、２００８年１月１１日に出願された「FALLING FILM EVAPORATOR SYSTEMS」という名称の米国仮特許出願番号第６１／０２０，５３３号の優先権及び利益を主張し、参照としてここに組み込む。

[0002]本発明は、一般に冷却、空調及び冷液体システムにおける蒸気圧縮システムに関する。[0003]加熱、通気及び空調システムに使用されている従来の冷液体システムは、システムの冷媒と冷却すべき別の流体との間で熱エネルギの伝達を行うために蒸発器を含む。１つの形式の蒸発器は、シェル（殻体）を含み、シェルは、チューブ束を形成する複数のチューブ又は複数のチューブ束を備え、チューブ束を通って、冷却すべき液体が循環する。冷媒は、シェル内部のチューブ束の外側即ち外部表面と接触させられ、その結果、冷却すべき液体と冷媒との間で熱エネルギの伝達が生じる。

例えば、冷媒は、スプレー又は他の同様に技術によりチューブ束の外部表面上に付着させることができ、これは、「落下フィルム（falling film）」蒸発器として一般に参照される。更なる例においては、チューブ束の外部表面は、液体冷媒内へ全体的又は部分的に浸漬することができ、これは、「満液式（flooded）」蒸発器として一般に参照される。更に別の例においては、チューブ束の一部は、外部表面に付着した冷媒を有することができ、チューブ束の別の部分は、液体冷媒内に浸漬することができ、これは、「混成落下フィルム（hybrid falling film）」蒸発器として一般に参照される。

[0004]液体との熱エネルギの伝達の結果、冷媒は、加熱されて蒸気状態に変換され、次いで、コンプレッサに戻され、そこで、蒸気が圧縮され、別の冷媒サイクルを開始する。冷えた液体は、建物全体を通して配置された複数の熱交換器へ循環させることができる。建物からの暖まった空気は、熱交換器上を通過させられ、そこで、冷えた液体は、建物のための空気を冷却しながら、暖められる。建物の空気により暖められた液体は、蒸発器へ戻され、工程を繰り返す。

[0005]本発明は、コンプレッサと、凝縮器と、膨張装置と、冷媒ラインにより接続された蒸発器とを含む蒸気圧縮システムに関する。蒸発器は、シェル、第１のチューブ束、フード、分配器、第１の供給ライン、第２の供給ライン、第２の供給ライン内に位置する弁、及びセンサを含む。第１のチューブ束は、シェル内で実質上水平に延びる複数のチューブを含む。分配器は、第１のチューブ束の上方に位置する。第１の供給ラインは、分配器に接続され、第２の供給ラインの端部は、フードの近傍に位置する。センサは、シェル内の液体冷媒のレベルを感知するように構成され、位置決めされる。弁は、レベルセンサからの液体冷媒の感知されたレベルに応答して第２の供給ライン内の流れを規制するように構成され、位置決めされる。

[0006]本発明は、また、コンプレッサと、凝縮器と、膨張装置と、冷媒ラインにより接続された蒸発器とを含む蒸気圧縮システムに関する。蒸発器は、シェル、第１のチューブ束、フード、分配器、供給ライン、ポンプ、膨張装置、及びセンサを含み、第１のチューブ束は、シェル内で実質上水平に延びる複数のチューブを有する。分配器は、第１のチューブ束の上方に位置する。フードは、第１のチューブ束を覆う。供給ラインは、膨張装置に接続され、膨張装置は、ポンプの排出部に接続される。センサは、シェル内の液体冷媒のレベルを感知するように構成され、位置決めされる。ポンプは、膨張装置が開いた位置にあるときに所定のレベル以下に減少する液体冷媒の感知されたレベルに応答して作動する。この蒸気圧縮システムは、好ましくは、次の構成を備える。（１）更に第２のチューブ束と、第１のチューブ束及び第２のチューブ束を分離するギャップとを有し、第１のチューブ束が少なくとも部分的に第２のチューブ束の上方に位置する。（２）前記フードがギャップの方へ延び、ギャップの近傍で終端する。（３）前記第２のチューブ束がシェル内で実質上水平に延びる複数のチューブを有する。（４）前記第２の供給ラインの端部が第１のチューブ束の上に冷媒を分配するように構成され、位置決めされる。（５）前記ポンプが凝縮器又は中間容器のうちの１つに連通し、凝縮器又は中間容器のうちの１つから液体冷媒を受け取る。（６）前記中間容器がインタークーラー又はフラッシュタンクのうちの１つである。（７）更に可変速度でポンプを稼動するためにポンプに接続された可変速度ドライブを有する。

[0007]本発明は、更に、シェル；チューブ束；囲い；及び供給ラインを含む蒸発器に関する。チューブ束は、シェル内で実質上水平に延びる複数のチューブを含む。囲いは、供給ラインから冷媒を受け取り、チューブ束のための液体冷媒、及び、シェル内の出口接続部のための蒸気冷媒を提供する。この蒸発器は、好ましくは、次の構成を備える。（８）前記冷媒の流れを下方方向に囲い内へ導くように囲い内に位置するデフレクタを更に有する。（９）前記デフレクタが囲いから延びる湾曲した突出部を有する。（１０）前記囲いが分配器を有し、分配器が液体冷媒をチューブ束に提供するように構成され、位置決めされる。（１１）前記分配器が孔付きシートで構成される。（１２）前記囲いの上方端部が囲いから蒸気冷媒を引き出すのを可能にするように構成される。（１３）前記囲いの上方端部がメッシュ構造体を有する。

商業的な設定状態での加熱、通気及び空調システムの例示的な実施の形態を示す。 例示的な蒸気圧縮システムの斜視図。 蒸気圧縮システムの例示的な実施の形態を図式的に示す。 蒸気圧縮システムの例示的な実施の形態を図式的に示す。 例示的な蒸発器の分解部品部分破断図。 図５Ａの蒸発器の上方から見た斜視図。 図５Ｂの５−５線における、冷媒を伴った、蒸発器の断面図。 例示的な蒸発器の上から見た斜視図。 図６Ａの６−６線における、冷媒を伴った、例示的な蒸発器の実施の形態の断面図。 図６Ａの６−６線における、冷媒を伴った、例示的な蒸発器の実施の形態の断面図。 付加的な冷媒分配供給ラインを有する別の例示的な蒸発器の断面図。 付加的な冷媒分配供給ラインに接続された分配器を有する更に別の例示的な蒸発器の断面図。 蒸発器に接続されたブースターポンプを有する例示的な蒸発器を示す図。 冷媒を再誘導するための内部囲い内のデフレクタを有する例示的な蒸発器を示す図である。

１４：蒸気圧縮システム、３２：コンプレッサ、３４：凝縮器、３６：膨張装置、３８、１２８、１３８：蒸発器、５２：可変速度ドライブ、７６：シェル、７８、１４０：チューブ束、８０：分配器、８２、９６、１０６、１１０：冷媒、８４：ポンプ、８６ フード。

[0020]図１は、典型的な商業的設定状態としての建物１２内の冷液体システムを組み込んだ加熱、通気及び空調（ＨＶＡＣ）システム１０のための例示的な環境を示す。システム１０は、建物１２を冷却するために使用できる冷液体を供給できる蒸気圧縮システム１４を含むことができる。システム１０は、建物１２を加熱するために使用できる加熱液体を供給するためのボイラー１６と、建物１２を通して空気を循環させる空気分配システムとを含むことができる。空気分配システムは、また空気帰還ダクト１８と、空気供給ダクト２０と、空気処理器２２とを含むことができる。空気処理器２２は、導管２４によりボイラー１６及び蒸気圧縮システム１４に接続された熱交換器を含むことができる。空気処理器２２内の熱交換器は、システム１０の作動モードに応じて、ボイラー１６からの加熱液体又は蒸気圧縮システム１４からの冷液体のいずれかを受け取ることができる。システム１０は、建物１２の各床上の別個の空気処理器を伴って示すが、素子は、床間又は床の中で分配することができることを認識されたい。

[0021]図２、３は、ＨＶＡＣシステム１０のようなＨＶＡＣシステム内で使用できる例示的な蒸気圧縮システム１４を示す。蒸気圧縮システム１４は、モータ５０により駆動されるコンプレッサ３２、凝縮器３４、膨張装置（単数又は複数）３６及び液体チラー又は蒸発器３８を通して冷媒を循環させることができる。蒸気圧縮システム１４は、またアナログ／デジタル（Ａ／Ｄ）コンバータ４２、マイクロプロセッサ４４、不揮発性メモリー４６及びインターフェイスボード４８を含むことのできる制御パネル４０を含むことができる。蒸気圧縮システム１４内で冷媒として使用できる流体のいくつかの例は、例えばＲ−４１０Ａ、Ｒ−４０７、Ｒ−１３４ａのようなは、イドロフルオロカーボン（ＨＦＣ）基礎の冷媒、は、イドロフルオロオレフィン（ＨＦＯ）、アンモニア（ＮＨ３）、Ｒ−７１７、二酸化炭素（ＣＯ２）、Ｒ−７４４に似た「天然」冷媒、又は炭化水素基礎の冷媒、水蒸気又は任意の他の適当な形式の冷媒である。例示的な実施の形態においては、蒸気圧縮システム１４は、ＶＳＤ５２、モータ５０、コンプレッサ３２、凝縮器３４及び／又は蒸発器３８の各々の１又はそれ以上を使用することができる。

[0022]コンプレッサ３２と一緒に使用するモータ５０は、可変速度ドライブ（ＶＳＤ）５２により稼動することができるか、または、交流（ＡＣ）又は直流（ＤＣ）電源から直接稼動することができる。使用した場合、ＶＳＤ５２は、特定の固定のライン電圧及び固定のライン周波数を有するＡＣ電力をＡＣ電源から受け取り、可変の電圧及び周波数を有する電力をモータ５０に提供する。モータ５０は、ＶＳＤにより稼動できるか、または、ＡＣ又はＤＣ電源から直接稼動できる任意の形式の電気モータを含むことができる。例えば、モータ５０は、切換え磁気抵抗モータ、誘導モータ、電子的に整流される永久磁石モータ又は任意の他の適当なモータ形式とすることができる。代わりの例示的な実施の形態においては、コンプレッサ３２を駆動するために、蒸気又はガスタービン又はエンジンのような他の駆動機構及び関連する素子を使用することができる。

[0023]コンプレッサ３２は、冷媒蒸気を圧縮し、排出ラインを通して蒸気を凝縮器３４へ送給する。コンプレッサ３２は、遠心コンプレッサ、スクリューコンプレッサ、往復コンプレッサ、回転コンプレッサ、揺動リンクコンプレッサ、スクロールコンプレッサ、タービンコンプレッサ又は任意の他の適当なコンプレッサとすることができる。コンプレッサ３２により凝縮器３４へ送給された冷媒蒸気は、例えば水又は空気のような流体へ熱を伝達する。冷媒蒸気は、流体との熱伝達の結果、凝縮器３４内で冷媒液体へと凝縮する。凝縮器３４からの液体冷媒は、膨張装置３６を通って蒸発器３８へ流れる。図３に示す例示的な実施の形態においては、凝縮器３４は、水冷であり、冷却塔５６に接続されたチューブ束５４を含む。

[0024]蒸発器３８へ送給された液体冷媒は、凝縮器３４のために使用される流体と同じ形式のものであってもなくてもよい別の流体から熱を吸収し、冷媒蒸気への位相変化を受ける。図３に示す例示的な実施の形態においては、蒸発器３８は、冷却負荷６２に接続された供給ライン６０Ｓ及び帰還ライン６０Ｒを有するチューブ束を含む。例えば水、エチレングリコール、塩化カルシウムブレイン、塩化ナトリウムブレイン又は任意の他の適当な液体のようなプロセス流体は、帰還ライン６０Ｒを介して蒸発器３８へ入り、供給ライン６０Ｓを介して蒸発器３８から出る。蒸発器３８は、チューブ内のプロセス流体の温度を冷やす。蒸発器３８内のチューブ束は、複数のチューブ及び複数のチューブ束を含むことができる。蒸気冷媒は、蒸発器３８を出て、吸入ラインによりコンプレッサ３２へ戻り、サイクルを完成させる。

[0025]図３と同様の図４は、増大した冷却容量、効率及び性能を提供するために凝縮器３４と膨張装置３６との間に組み込むことのできる中間回路６４を備えた冷媒回路を示す。中間回路６４は、凝縮器３４に直接接続できるか又は凝縮器と流体連通できる入口ライン６８を有する。図示のように、入口ライン６８は、中間容器７０の上流側に位置する膨張装置６６を含む。例示的な実施の形態においては、中間容器７０は、フラッシュインタークーラーとしても参照されるフラッシュタンクとすることができる。代わりの例示的な実施の形態においては、中間容器７０は、熱交換器又は「表面エコノマーザー」として構成されることができる。フラッシュインタークーラーの構成においては、第１の膨張装置６６は、凝縮器３４から受け取る液体の圧力を低下させるように作動する。フラッシュインタークーラー内での膨張工程中、液体の一部は、蒸発する。中間容器７０は、凝縮器から受け取った液体から蒸発蒸気を分離するために使用することができる。蒸発した液体は、吸入及び排出間の圧力で又は圧縮の中間段階で、ライン７４を通してポートへ、コンプレッサ３２により吸引することができる。蒸発しなかった液体は、膨張工程により冷却され、中間容器７０の底部に集められ、そこで、液体は、第２の膨張装置３６を有するライン７２を通して蒸発器３８へ流れるように再生される。

[0026]「表面インタークーラー」の構成においては、当業者にとって知られているように、履行は、若干異なる。中間回路６４は、上述のものと同様の方法で作動できるが、違いは、凝縮器３４から全体の量の冷媒を受け取る代わりに、図４に示すように、中間回路６４が凝縮器３４から冷媒の一部のみを受け取り、残りの冷媒が膨張装置３６へ直接進むことである。

[0027]図５Ａ乃至５Ｃは、「混成落下フィルム」蒸発器として構成された蒸発器の例示的な実施の形態を示す。図５Ａ乃至５Ｃに示すように、蒸発器１３８は、実質上円筒状のシェル７６を含み、シェルは、シェル７６の長さに沿って実質上水平に延びるチューブ束７８を形成する複数のチューブを備える。少なくとも１つの支持体１１６は、チューブ束７８内で複数のチューブを支持するためにシェル７６の内部に位置することができる。水、エチレン、エチレングリコール又は塩化カルシウムブレインのような適当な流体は、チューブ束７８のチューブを通って流れる。チューブ束７８の上方に位置する分配器８０は、複数の位置からチューブ束７８内のチューブ上へ冷媒１１０を分配し、付着させ、適用する。１つの例示的な実施の形態においては、分配器８０により付着された冷媒は、全体的に液体冷媒とすることができるが、別の例示的な実施の形態においては、分配器８０により付着される冷媒は、液体冷媒及び蒸気冷媒の双方を含むことができる。

[0028]状態を変えずにチューブ束７８のチューブのまわりを流れる液体冷媒は、シェル７６の下方部分に集められる。集められた液体冷媒は、液体冷媒８２のプール又はリザーバを形成することができる。分配器８０からの付着位置は、チューブ７８に関する長手方向又は横方向の位置の任意の組み合わせを含むことができる。別の例示的な実施の形態においては、分配器８０からの付着位置は、チューブ束７８の上方のチューブ上へ付着させる位置に限定されない。分配器８０は、冷媒の分散源により供給される複数のノズルを含むことができる。例示的な実施の形態においては、分散源は、凝縮器３４のような冷媒源に接続するチューブである。ノズルは、スプレーノズルを含むが、また、チューブの表面上へ冷媒を案内又は誘導できる機械加工した開口を含む。ノズルは、チューブ束７８の上方の列のチューブが覆われるように、ジェットパターンのような所定のパターンで冷媒を適用することができる。チューブ束７８のチューブは、チューブ表面のまわりのフィルムの形として冷媒の流れを促進するように配列することができ、液体冷媒は、チューブ表面の底部で液滴または、ある例では、液体冷媒のカーテン又はシートを形成するように合体する。結果としてのシートは、チューブ表面の湿潤を促進させ、これは、チューブ束７８のチューブの内部を流れる流体とチューブ束７８のチューブの表面のまわりを流れる冷媒との間の熱伝達効率を向上させる。

[0029]液体冷媒８２のプールにおいては、チューブ束１４０は、液体冷媒の８２のプールを蒸発させるために冷媒とプロセス流体との間の付加的な熱エネルギ伝達を提供するように浸漬又は少なくとも部分的に浸漬することができる。例示的な実施の形態においては、チューブ束７８は、チューブ束１４０の少なくとも部分的に上方で（即ち、少なくとも部分的に重なって）位置することができる。１つの例示的な実施の形態においては、蒸発器１３８は、２パスシステムを組み込んでおり、この場合、冷却すべきプロセス流体は、最初に、チューブ束１４０のチューブの内部を流れ、次いで、チューブ束７８内の流れとは、反対の方向にチューブ束７８のチューブの内部を流れるように誘導される。２パスシステムの第２のパスにおいては、チューブ束７８内を流れる流体の温度が減少され、従って、プロセス流体の所望の温度を得るためにチューブ束７８の表面上を流れる冷媒との熱伝達の量は、一層少なくて済む。

[0030]第１のパスがチューブ束１４０に関連し、第２のパスがチューブ束７８に関連するような２パスシステムを説明したが、他の構成を考えることができることを理解すべきである。例えば、蒸発器１３８は、プロセス流体がチューブ束１４０及びチューブ束７８の双方を通って同じ方向に流れるような１パスシステムを組み込むことができる。代わりに、蒸発器１３８は、２つのパスがチューブ束１４０に関連し、残りのパスがチューブ束７８に関連するような、または、１つのパスがチューブ束１４０に関連し、残りの２つのパスがチューブ束７８に関連するような３パスシステムを組み込むことができる。更に、蒸発器１３８は、１つのパスがチューブ束７８及びチューブ束１４０の双方に関連し、第２のパスがチューブ束７８及びチューブ束１４０の双方に関連するような交互２パスシステムを組み込むことができる。１つの例示的な実施の形態においては、チューブ束７８は、チューブ束１４０からチューブ束７８を分離するギャップを伴って、チューブ束１４０の少なくとも部分的に上方に位置する。更なる例示的な実施の形態においては、フード８６は、チューブ束７８の上に位置し、フード８６は、ギャップの方に延び、ギャップの近傍で終端する。要約すると、各パスがチューブ束７８及びチューブ束１４０の一方又は双方に関連できるような任意の数のパスが考えられる。

[0031]囲い即ちフード８６は、チューブ束７８のチューブ間での蒸気冷媒又は液体及び蒸気冷媒１０６のクロスフロー即ち横方向の流れを実質上阻止するようにチューブ束７８の上方に位置する。フード８６は、チューブ束７８のチューブの上方に位置し、チューブを横方向で境界する。フード８６は、シェル７６の上方部分の近傍に位置する上方端部８８を含む。分配器８０は、フード８６とチューブ束７８との間に位置することができる。更に別の例示的な実施の形態においては、分配器８０は、分配器８０がフード８６とチューブ束７８との間に位置しないように、フード８６の近傍では、あるが、その外部に位置することができる。しかし、分配器８０がフード８６とチューブ束７８との間に位置しない場合、分配器８０のノズルは、チューブの表面上へ冷媒を誘導又は適用するように更に構成される。フード８６の上方端部８８は、適用された冷媒１１０及び部分的に蒸発した冷媒の流れを実質上阻止するように構成され、即ち、液体及び／又は蒸気冷媒１０６は、出口１０４へ直接流れる。代わりに、適用された冷媒１１０及び冷媒１０６は、フード８６により拘束され、一層詳細には、冷媒がフード８６の開口端部９４を通って出ることができる前に、壁９２間で下方へ進むように強制される。フード８６のまわりの蒸気冷媒９６の流れは、また、液体冷媒８２のプールから離れるように流れる蒸発した冷媒を含む。

[0032]少なくとも上述の相対用語は、この開示における他の例示的な実施の形態に関して限定的では、ないことを理解すべきである。例えば、フード８６は、先に述べた他の蒸発器素子に関して回転することができ、即ち、壁９２を含むフード８６は、垂直方位に限定されない。チューブ束７８のチューブに実質上平行な軸線のまわりでのフード８６の十分な回転時に、フード８６は、もは、やチューブ束７８のチューブ「の上方に位置する」ことも「を横方向で境界する」こともないものと考えることができる。同様に、フード８６の「上方」端部８８は、シェル７６の「上方部分」の近傍には、もは、や位置することがなく、他の例示的な実施の形態は、フードとシェルとの間のこのような構成に限定されない。例示的な実施の形態においては、フード８６は、チューブ束７８を覆った後に終端するが、別の例示的な実施の形態においては、フード８６は、チューブ束７８を覆った後に更に延びる。

[0033]フード８６が壁９２間で下方へ及び開口端部９４を通して冷媒１０６を強制送給した後、蒸気冷媒は、シェル７６の下方部分からシェル７６の上方部分へシェル７６と壁９２との間の空間内で進行する前に、方向を急激に変化させる。重力の効果と組み合わさって、流れの急激な方向変化は、液体冷媒８２又はシェル７６のいずれかと衝突するある割合の冷媒の任意の随伴される液滴を生じさせ、それによって、蒸気冷媒９６の流れからこのような液滴を除去する。また、壁９２間でフード８６の長さに沿って進行する冷媒ミスト（霧）は、一層大きな液滴となって合体し、このような液滴は、重力により一層容易に分離されるか、または、チューブ束７８のごく近傍に維持されるか又はチューブ束に接触して維持され、チューブ束との熱伝達による冷媒ミストの蒸発を許容する。増大した液滴寸法の結果、重力による液体分離の効率が改善され、壁９２とシェル７６との間の空間内で蒸発器を通って流れる蒸気冷媒９６の増大した上向き速度を許容する。開口端部９４から流れるか又は液体冷媒８２のプールから流れるかに拘わらず、蒸気冷媒９６は、上方端部８８の近傍で壁９２から突出する一対の延長部９８上でチャンネル１００内へ流れる。蒸気冷媒９６は、出口１０４で蒸発器１３８から出る前に、延長部９８の端部とシェル７６との間の空間である溝穴１０２を通ってチャンネル１００内へ入る。別の例示的な実施の形態においては、蒸気冷媒９６は、溝穴１０２の代わりに、延長部９８に形成した開口又は孔を通してチャンネル１００内へ入ることができる。更に別の例示的な実施の形態においては、溝穴１０２は、フード８６とシェル７６との間の空間により形成することができ、即ち、フード８６は、延長部９８を含まない。

[0034]別の方法で述べれば、冷媒１０６がフード８６から出た後、蒸気冷媒９６は、次いで上述の通路に沿ってシェル７６の下方部分からシェル７６の上方部分へ流れる。例示的な実施の形態においては、通路は、出口１０４に達する前に、フード８６及びシェル７６の表面間で実質上対称的にすることができる。例示的な実施の形態においては、延長部９８のようなバッフルは、コンプレッサ入口への蒸気冷媒９６の直接の経路を阻止するために蒸発器出口の近傍に設けられる。

[0035]１つの例示的な実施の形態においては、フード８６は、対向する実質上平行な壁９２を含む。別の例示的な実施の形態においては、壁９２は、実質上垂直に延びることができ、上方端部８８とは、実質上反対側に位置する開口端部９４で終端することができる。上方端部８８及び壁９２は、チューブ束７８のチューブのごく近傍に位置し、壁９２は、チューブ束７８のチューブを実質上横方向で境界するようにシェル７６の下方部分に方へ延びる。例示的な実施の形態においては、壁９２は、チューブ束７８のチューブから約０．０２インチ（０．５ｍｍ）乃至約０．８インチ（２０ｍｍ）の間だけ離間することができる。更なる例示的な実施の形態においては、壁９２は、チューブ束７８のチューブから約０．１インチ（３ｍｍ）乃至約０．２インチ（５ｍｍ）の間だけ離間することができる。しかし、上方端部８８とチューブ束７８のチューブとの間の空間は、チューブとフードの上方部分との間に分配器８０を位置させるのに十分な空間を提供するために、０．２インチ（５ｍｍ）よりもかなり大きくすることができる。フード８６の壁９２が実質上平行で、シェル７６が円筒状であるような例示的な実施の形態においては、壁９２は、また壁９２を分離する空間を二分するシェルの中央の対称垂直面のまわりで対称的にすることができる。他の例示的な実施の形態においては、壁９２は、チューブ束７８の下方チューブを越えて垂直に延びる必要がないか、または、壁９２は、平坦である必要がなく、壁９２は、湾曲することができるか、または、他の平坦では、ない形状を有することができる。特定の構成とは、関係なく、フード８６は、フード８６の開口端部９４を通して壁９２の境界内で冷媒１０６を方向づけ(channel)するように構成される。

[0036]図６Ａ乃至６Ｃは、「落下フィルム」蒸発器１２８として構成された蒸発器の例示的な実施の形態を示す。図６Ａ乃至６Ｃに示すように、蒸発器１２８は、図５Ａ乃至５Ｃに示す蒸発器１３８と同様であるが、違いは、蒸発器１２８がシェルの下方部分内に集められる冷媒８２のプール内のチューブ束１４０を含まないことである。例示的な実施の形態においては、フード８６は、チューブ束７８を覆った後に、終端するが、別の例示的な実施の形態においては、フード８６は、チューブ束７８を覆った後に、冷媒８２のプールの方へ更に延びる。更に別の例示的な実施の形態においては、フード８６は、フードがチューブ束を全体的に覆わない、即ち、チューブ束を実質的に覆うように、終端する。

[0037]図６Ｂ及び６Ｃに示すように、ポンプ８４は、ライン１１４を介してシェル７６の下方部分から分配器８０へ液体冷媒８２のプールを循環させるために使用することができる。図６Ｂに更に示すように、ライン１１４は、凝縮器（図示せず）に流体連通することのできる規制装置１１２を含むことができる。別の例示的な実施の形態においては、凝縮器３４からの加圧冷媒を使用してシェル７６の下方部分から液体冷媒８２を吸引するために、ベルヌーイ効果により作動するエジェクタ（図示せず）を使用することができる。エジェクタは、規制装置１１２及びポンプ８４の機能を組み合わせたものである。

[0038]例示的な実施の形態においては、チューブ又はチューブ束の１つの構成は、実質上矩形となることのできる輪郭を形成する、垂直及び水平に整合した複数の均一に離間したチューブにより画定することができる。しかし、チューブ束の積み重ね構成は、チューブが垂直方向でも又は水平方向でも整合していない場合に、及び、均一に離間していない構成に、使用することができる。

[0039］別の例示的な実施の形態においては、異なるチューブ束の構造が考えられる。例えば、チューブ束の最上方の水平な列又は最上方の部分に沿って、一層細いチューブ（図示せず）をチューブ束内で使用できる。一層細いチューブの使用の可能性のほか、「満液式」蒸発器におけるような、プール沸騰応用のための一層効率的な作動のために開発されたチューブも使用することができる。加えて、または、一層細いチューブと組み合わせて、チューブ束のチューブの外側表面に多孔性のコーティングを適用することができる。

[0040]更なる例示的な実施の形態においては、蒸発器シェルの断面プロフィールは、非円形とすることができる。

[0041]例示的な実施の形態においては、フードの一部は、シェルの出口内へ部分的に延びることができる。

[0042]更に、システム１４の膨張装置の膨張機能性を分配器８０内に組み込むことが可能である。１つの例示的な実施の形態においては、２つの膨張装置を使用することができる。一方の膨張装置は、分配器８０のスプレーノズル内に位置する。例えば膨張装置３６である他方の膨張装置は、蒸発器の内部に位置するスプレーノズルにより提供される前に、冷媒の予備的な部分膨張を提供できる。例示的な実施の形態においては、他方の膨張装置即ち非スプレーノズル式膨張装置は、蒸発及び凝縮圧力のような作動条件における及び部分冷却負荷における変化を考慮するために蒸発器内の液体冷媒８２のレベルにより制御することができる。代わりの例示的な実施の形態においては、膨張装置は、凝縮器内又は更なる例示的な実施の形態では、「フラッシュエコノマイザー」容器内の液体冷媒のレベルにより制御することができる。１つの例示的な実施の形態においては、膨張の大半は、ノズル内で生じることができ、ノズルの寸法減少を同時に許容しながら、それ故、ノズルの寸法及びコストを減少させながら、一層大きな圧力差を提供する。

[0020]図１は、典型的な商業的設定状態としての建物１２内の冷液体システムを組み込んだ加熱、通気及び空調（ＨＶＡＣ）システム１０のための例示的な環境を示す。システム１０は、建物１２を冷却するために使用できる冷液体を供給できる蒸気圧縮システム１４を含むことができる。システム１０は、建物１２を加熱するために使用できる加熱液体を供給するためのボイラー１６と、建物１２を通して空気を循環させる空気分配システムとを含むことができる。空気分配システムは、また空気帰還ダクト１８と、空気供給ダクト２０と、空気処理器２２とを含むことができる。空気処理器２２は、導管２４によりボイラー１６及び蒸気圧縮システム１４に接続された熱交換器を含むことができる。空気処理器２２内の熱交換器は、システム１０の作動モードに応じて、ボイラー１６からの加熱液体又は蒸気圧縮システム１４からの冷液体のいずれかを受け取ることができる。システム１０は、建物１２の各床上の別個の空気処理器を伴って示すが、構成要素は床間又は床の中で分配することができることを認識されたい。

[0021]図２、図３は、ＨＶＡＣシステム１０のようなＨＶＡＣシステム内で使用できる例示的な蒸気圧縮システム１４を示す。蒸気圧縮システム１４はモータ５０により駆動されるコンプレッサ３２、凝縮器３４、膨張装置（単数又は複数）３６及び液体チラー又は蒸発器３８を通して冷媒を循環させることができる。蒸気圧縮システム１４はまたアナログ／デジタル（Ａ／Ｄ）コンバータ４２、マイクロプロセッサ４４、不揮発性メモリー４６及びインターフェイスボード４８を含むことのできる制御パネル４０を含むことができる。蒸気圧縮システム１４内で冷媒として使用できる流体のいくつかの例は、例えばＲ−４１０Ａ、Ｒ−４０７、Ｒ−１３４ａのようなハイドロフルオロカーボン（ＨＦＣ）基礎の冷媒、ハイドロフルオロオレフィン（ＨＦＯ）、アンモニア（ＮＨ３）、Ｒ−７１７、二酸化炭素（ＣＯ２）、Ｒ−７４４に似た「天然」冷媒、又は、炭化水素基礎の冷媒、水蒸気又は任意の他の適当な形式の冷媒である。例示的な実施の形態においては、蒸気圧縮システム１４はＶＳＤ５２、モータ５０、コンプレッサ３２、凝縮器３４及び／又は蒸発器３８の各々の１又はそれ以上を使用することができる。

[0022]コンプレッサ３２と一緒に使用するモータ５０は、可変速度ドライブ（ＶＳＤ）５２により稼動することができるか、又は交流（ＡＣ）又は直流（ＤＣ）電源から直接稼動することができる。使用した場合、ＶＳＤ５２は特定の固定のライン電圧及び固定のライン周波数を有するＡＣ電力をＡＣ電源から受け取り、可変の電圧及び周波数を有する電力をモータ５０に提供する。モータ５０はＶＳＤにより稼動できるか、又は、ＡＣ又はＤＣ電源から直接稼動できる任意の形式の電気モータを含むことができる。例えば、モータ５０は切換え磁気抵抗モータ、誘導モータ、電子的に整流される永久磁石モータ又は任意の他の適当なモータ形式とすることができる。代わりの例示的な実施の形態においては、コンプレッサ３２を駆動するために、蒸気又はガスタービン又はエンジンのような他の駆動機構及び関連する構成要素を使用することができる。

[0023]コンプレッサ３２は、冷媒蒸気を圧縮し、排出ラインを通して蒸気を凝縮器３４へ送給する。コンプレッサ３２は、遠心コンプレッサ、スクリューコンプレッサ、往復コンプレッサ、回転コンプレッサ、揺動リンクコンプレッサ、スクロールコンプレッサ、タービンコンプレッサ又は、任意の他の適当なコンプレッサとすることができる。コンプレッサ３２により凝縮器３４へ送給された冷媒蒸気は、例えば水又は空気のような流体へ熱を伝達する。冷媒蒸気は、流体との熱伝達の結果、凝縮器３４内で冷媒液体へと凝縮する。凝縮器３４からの液体冷媒は、膨張装置３６を通って蒸発器３８へ流れる。図３に示す例示的な実施の形態においては、凝縮器３４は水冷であり、冷却塔５６に接続されたチューブ束５４を含む。

[0024]蒸発器３８へ送給された液体冷媒は、凝縮器３４のために使用される流体と同じ形式のものであってもなくてもよい別の流体から熱を吸収し、冷媒蒸気への位相変化を受ける。図３に示す例示的な実施の形態においては、蒸発器３８は、冷却負荷６２に接続された供給ライン６０Ｓ及び帰還ライン６０Ｒを有するチューブ束を含む。例えば水、エチレングリコール、塩化カルシウムブレイン、塩化ナトリウムブレイン又は任意の他の適当な液体のようなプロセス流体は、帰還ライン６０Ｒを介して蒸発器３８へ入り、供給ライン６０Ｓを介して蒸発器３８から出る。蒸発器３８は、チューブ内のプロセス流体の温度を冷やす。蒸発器３８内のチューブ束は、複数のチューブ及び複数のチューブ束を含むことができる。蒸気冷媒は蒸発器３８を出て、吸入ラインによりコンプレッサ３２へ戻り、サイクルを完成させる。

[0025]図３と同様の図４は、増大した冷却容量、効率及び性能を提供するために凝縮器３４と膨張装置３６との間に組み込むことのできる中間回路６４を備えた冷媒回路を示す。中間回路６４は、凝縮器３４に直接接続できるか又は凝縮器と流体連通できる入口ライン６８を有する。図示のように、入口ライン６８は、中間容器７０の上流側に位置する膨張装置６６を含む。例示的な実施の形態においては、中間容器７０は、フラッシュインタークーラーとしても参照されるフラッシュタンクとすることができる。代わりの例示的な実施の形態においては、中間容器７０は、熱交換器又は「表面エコノマーザー」として構成されることができる。

フラッシュインタークーラーの構成においては、第１の膨張装置６６は、凝縮器３４から受け取る液体の圧力を低下させるように作動する。フラッシュインタークーラー内での膨張工程中、液体の一部は蒸発する。中間容器７０は、凝縮器から受け取った液体から蒸発蒸気を分離するために使用することができる。蒸発した液体は、吸入及び排出間の圧力で又は圧縮の中間段階で、ライン７４を通してポートへ、コンプレッサ３２により吸引することができる。蒸発しなかった液体は、膨張工程により冷却され、中間容器７０の底部に集められ、そこで、液体は、第２の膨張装置３６を有するライン７２を通して蒸発器３８へ流れるように再生される。

[0039]「表面インタークーラー」の構成においては、当業者にとって知られているように、履行は若干異なる。中間回路６４は、上述のものと同様の方法で作動できるが、違いは、凝縮器３４から全体の量の冷媒を受け取る代わりに、図４に示すように、中間回路６４が凝縮器３４から冷媒の一部のみを受け取り、残りの冷媒が膨張装置３６へ直接進むことである。

[0040]図５Ａ乃至５Ｃは、「混成落下フィルム」蒸発器として構成された蒸発器の例示的な実施の形態を示す。図５Ａ乃至５Ｃに示すように、蒸発器１３８は、実質上円筒状のシェル７６を含み、シェルは、シェル７６の長さに沿って実質上水平に延びるチューブ束７８を形成する複数のチューブを備える。少なくとも１つの支持体１１６は、チューブ束７８内で複数のチューブを支持するためにシェル７６の内部に位置することができる。水、エチレン、エチレングリコール又は塩化カルシウムブレインのような適当な流体は、チューブ束７８のチューブを通って流れる。チューブ束７８の上方に位置する分配器８０は、複数の位置からチューブ束７８内のチューブ上へ冷媒１１０を分配し、付着させ、適用する。１つの例示的な実施の形態においては、分配器８０により付着された冷媒は、全体的に液体冷媒とすることができるが、別の例示的な実施の形態においては、分配器８０により付着される冷媒は、液体冷媒及び蒸気冷媒の双方を含むことができる。

[0028]状態を変えずにチューブ束７８のチューブのまわりを流れる液体冷媒は、シェル７６の下方部分に集められる。集められた液体冷媒は、液体冷媒８２のプール又はリザーバを形成することができる。分配器８０からの付着位置は、チューブ７８に関する長手方向又は横方向の位置の任意の組み合わせを含むことができる。別の例示的な実施の形態においては、分配器８０からの付着位置は、チューブ束７８の上方のチューブ上へ付着させる位置に限定されない。分配器８０は、冷媒の分散源により供給される複数のノズルを含むことができる。例示的な実施の形態においては、分散源は、凝縮器３４のような冷媒源に接続するチューブである。

ノズルはスプレーノズルを含むが、また、チューブの表面上へ冷媒を案内又は誘導できる機械加工した開口を含む。ノズルは、チューブ束７８の上方の列のチューブが覆われるように、ジェットパターンのような所定のパターンで冷媒を適用することができる。チューブ束７８のチューブは、チューブ表面のまわりのフィルムの形として冷媒の流れを促進するように配列することができ、液体冷媒は、チューブ表面の底部で液滴又はある例では液体冷媒のカーテン又はシートを形成するように合体する。結果としてのシートは、チューブ表面の湿潤を促進させ、これは、チューブ束７８のチューブの内部を流れる流体とチューブ束７８のチューブの表面のまわりを流れる冷媒との間の熱伝達効率を向上させる。

[0029]液体冷媒８２のプールにおいては、チューブ束１４０は、液体冷媒の８２のプールを蒸発させるために冷媒とプロセス流体との間の付加的な熱エネルギ伝達を提供するように浸漬又は少なくとも部分的に浸漬することができる。例示的な実施の形態においては、チューブ束７８は、チューブ束１４０の少なくとも部分的に上方で（即ち、少なくとも部分的に重なって）位置することができる。１つの例示的な実施の形態においては、蒸発器１３８は、２パスシステムを組み込んでおり、この場合、冷却すべきプロセス流体は、最初に、チューブ束１４０のチューブの内部を流れ、次いで、チューブ束７８内の流れとは反対の方向にチューブ束７８のチューブの内部を流れるように誘導される。２パスシステムの第２のパスにおいては、チューブ束７８内を流れる流体の温度が減少され、従って、プロセス流体の所望の温度を得るためにチューブ束７８の表面上を流れる冷媒との熱伝達の量は、一層少なくて済む。

[0030]第１のパスがチューブ束１４０に関連し、第２のパスがチューブ束７８に関連するような２パスシステムを説明したが、他の構成を考えることができることを理解すべきである。例えば、蒸発器１３８は、プロセス流体がチューブ束１４０及びチューブ束７８の双方を通って同じ方向に流れるような１パスシステムを組み込むことができる。代わりに、蒸発器１３８は、２つのパスがチューブ束１４０に関連し、残りのパスがチューブ束７８に関連するような、又は、１つのパスがチューブ束１４０に関連し、残りの２つのパスがチューブ束７８に関連するような３パスシステムを組み込むことができる。更に、蒸発器１３８は、１つのパスがチューブ束７８及びチューブ束１４０の双方に関連し、第２のパスがチューブ束７８及びチューブ束１４０の双方に関連するような交互２パスシステムを組み込むことができる。

１つの例示的な実施の形態においては、チューブ束７８は、チューブ束１４０からチューブ束７８を分離するギャップを伴って、チューブ束１４０の少なくとも部分的に上方に位置する。更なる例示的な実施の形態においては、フード８６は、チューブ束７８の上に位置し、フード８６は、ギャップの方に延び、ギャップの近傍で終端する。要約すると、各パスがチューブ束７８及びチューブ束１４０の一方又は双方に関連できるような任意の数のパスが考えられる。

[0031]囲い即ちフード８６は、チューブ束７８のチューブ間での蒸気冷媒又は液体及び蒸気冷媒１０６のクロスフロー即ち横方向の流れを実質上阻止するようにチューブ束７８の上方に位置する。フード８６は、チューブ束７８のチューブの上方に位置し、チューブを横方向で境界する。フード８６は、シェル７６の上方部分の近傍に位置する上方端部８８を含む。分配器８０は、フード８６とチューブ束７８との間に位置することができる。更に別の例示的な実施の形態においては、分配器８０は、分配器８０がフード８６とチューブ束７８との間に位置しないように、フード８６の近傍ではあるが、その外部に位置することができる。しかし、分配器８０がフード８６とチューブ束７８との間に位置しない場合、分配器８０のノズルは、チューブの表面上へ冷媒を誘導又は適用するように更に構成される。

フード８６の上方端部８８は、適用された冷媒１１０及び部分的に蒸発した冷媒の流れを実質上阻止するように構成され、即ち、液体及び／又は蒸気冷媒１０６は、出口１０４へ直接流れる。代わりに、適用された冷媒１１０及び冷媒１０６は、フード８６により拘束され、一層詳細には、冷媒がフード８６の開口端部９４を通って出ることができる前に、壁９２間で下方へ進むように強制される。フード８６のまわりの蒸気冷媒９６の流れはまた、液体冷媒８２のプールから離れるように流れる蒸発した冷媒を含む。

[0032]少なくとも上述の相対用語は、この開示における他の例示的な実施の形態に関して限定的ではないことを理解すべきである。例えば、フード８６は、先に述べた他の蒸発器構成要素に関して回転することができ、即ち、壁９２を含むフード８６は、垂直方位に限定されない。チューブ束７８のチューブに実質上平行な軸線のまわりでのフード８６の十分な回転時に、フード８６は、もはやチューブ束７８のチューブ「の上方に位置する」ことも「を横方向で境界する」こともないものと考えることができる。同様に、フード８６の「上方」端部８８は、シェル７６の「上方部分」の近傍にはもはや位置することがなく、他の例示的な実施の形態は、フードとシェルとの間のこのような構成に限定されない。例示的な実施の形態においては、フード８６は、チューブ束７８を覆った後に終端するが、別の例示的な実施の形態においては、フード８６は、チューブ束７８を覆った後に更に延びる。

[0033]フード８６が壁９２間で下方へ及び開口端部９４を通して冷媒１０６を強制送給した後、蒸気冷媒は、シェル７６の下方部分からシェル７６の上方部分へシェル７６と壁９２との間の空間内で進行する前に、方向を急激に変化させる。重力の効果と組み合わさって、流れの急激な方向変化は、液体冷媒８２又はシェル７６のいずれかと衝突するある割合の冷媒の任意の随伴される液滴を生じさせ、それによって、蒸気冷媒９６の流れからこのような液滴を除去する。また、壁９２間でフード８６の長さに沿って進行する冷媒ミスト（霧）は、一層大きな液滴となって合体し、このような液滴は、重力により一層容易に分離されるか、又は、チューブ束７８のごく近傍に維持されるか又はチューブ束に接触して維持され、チューブ束との熱伝達による冷媒ミストの蒸発を許容する。

増大した液滴寸法の結果、重力による液体分離の効率が改善され、壁９２とシェル７６との間の空間内で蒸発器を通って流れる蒸気冷媒９６の増大した上向き速度を許容する。開口端部９４から流れるか又は液体冷媒８２のプールから流れるかに拘わらず、蒸気冷媒９６は、上方端部８８の近傍で壁９２から突出する一対の延長部９８上でチャンネル１００内へ流れる。蒸気冷媒９６は、出口１０４で蒸発器１３８から出る前に、延長部９８の端部とシェル７６との間の空間である溝穴１０２を通ってチャンネル１００内へ入る。別の例示的な実施の形態においては、蒸気冷媒９６は、溝穴１０２の代わりに、延長部９８に形成した開口又は孔を通してチャンネル１００内へ入ることができる。更に別の例示的な実施の形態においては、溝穴１０２は、フード８６とシェル７６との間の空間により形成することができ、即ち、フード８６は、延長部９８を含まない。

[0034]別の方法で述べれば、冷媒１０６がフード８６から出た後、蒸気冷媒９６は次いで上述の通路に沿ってシェル７６の下方部分からシェル７６の上方部分へ流れる。例示的な実施の形態においては、通路は、出口１０４に達する前に、フード８６及びシェル７６の表面間で実質上対称的にすることができる。例示的な実施の形態においては、延長部９８のようなバッフルは、コンプレッサ入口への蒸気冷媒９６の直接の経路を阻止するために蒸発器出口の近傍に設けられる。

[0035]１つの例示的な実施の形態においては、フード８６は、対向する実質上平行な壁９２を含む。別の例示的な実施の形態においては、壁９２は、実質上垂直に延びることができ、上方端部８８とは実質上反対側に位置する開口端部９４で終端することができる。上方端部８８及び壁９２は、チューブ束７８のチューブのごく近傍に位置し、壁９２は、チューブ束７８のチューブを実質上横方向で境界（laterally border）するようにシェル７６の下方部分に方へ延びる。例示的な実施の形態においては、壁９２は、チューブ束７８のチューブから約０．０２インチ（０．５ｍｍ）乃至約０．８インチ（２０ｍｍ）の間だけ離間することができる。更なる例示的な実施の形態においては、壁９２は、チューブ束７８のチューブから約０．１インチ（３ｍｍ）乃至約０．２インチ（５ｍｍ）の間だけ離間することができる。しかし、上方端部８８とチューブ束７８のチューブとの間の空間は、チューブとフードの上方部分との間に分配器８０を位置させるのに十分な空間を提供するために、０．２インチ（５ｍｍ）よりもかなり大きくすることができる。

フード８６の壁９２が実質上平行で、シェル７６が円筒状であるような例示的な実施の形態においては、壁９２は、また壁９２を分離する空間を二分するシェルの中央の対称垂直面のまわりで対称的にすることができる。他の例示的な実施の形態においては、壁９２は、チューブ束７８の下方チューブを越えて垂直に延びる必要がないか、又は、壁９２は、平坦である必要がなく、壁９２は、湾曲することができるか、又は、他の平坦ではない形状を有することができる。特定の構成とは関係なく、フード８６は、フード８６の開口端部９４を通して壁９２の境界内で冷媒１０６を方向づけ(channel)するように構成される。

[0036]図６Ａ乃至図６Ｃは、「落下フィルム」蒸発器１２８として構成された蒸発器の例示的な実施の形態を示す。図６Ａ乃至図６Ｃに示すように、蒸発器１２８は、図５Ａ乃至図５Ｃに示す蒸発器１３８と同様であるが、違いは、蒸発器１２８がシェルの下方部分内に集められる冷媒８２のプール内のチューブ束１４０を含まないことである。例示的な実施の形態においては、フード８６は、チューブ束７８を覆った後に、終端するが、別の例示的な実施の形態においては、フード８６は、チューブ束７８を覆った後に、冷媒８２のプールの方へ更に延びる。更に別の例示的な実施の形態においては、フード８６は、フードがチューブ束を全体的に覆わない、即ち、チューブ束を実質的に覆うように、終端する。

[0037]図６Ｂ及び図６Ｃに示すように、ポンプ８４は、ライン１１４を介してシェル７６の下方部分から分配器８０へ液体冷媒８２のプールを循環させるために使用することができる。図６Ｂに更に示すように、ライン１１４は、凝縮器（図示せず）に流体連通することのできる規制装置１１２を含むことができる。別の例示的な実施の形態においては、凝縮器３４からの加圧冷媒を使用してシェル７６の下方部分から液体冷媒８２を吸引するために、ベルヌーイ効果により作動するエジェクタ（図示せず）を使用することができる。エジェクタは、規制装置１１２及びポンプ８４の機能を組み合わせたものである。

[0038]例示的な実施の形態においては、チューブ又は、チューブ束の１つの構成は、実質上矩形となることのできる輪郭を形成する、垂直及び水平に整合した複数の均一に離間したチューブにより画定することができる。しかし、チューブ束の積み重ね構成は、チューブが垂直方向でも又は水平方向でも整合していない場合に、及び、均一に離間していない構成に、使用することができる。

[0039]別の例示的な実施の形態においては、異なるチューブ束の構造が考えられる。例えば、チューブ束の最上方の水平な列又は最上方の部分に沿って、一層細いチューブ（図示せず）をチューブ束内で使用できる。一層細いチューブの使用の可能性のほか、「満液式」蒸発器におけるような、プール沸騰応用のための一層効率的な作動のために開発されたチューブも使用することができる。加えて、又は、一層細いチューブと組み合わせて、チューブ束のチューブの外側表面に多孔性のコーティングを適用することができる。[0040]更なる例示的な実施の形態においては、蒸発器シェルの断面プロフィールは、非円形とすることができる。[0041]例示的な実施の形態においては、フードの一部は、シェルの出口内へ部分的に延びることができる。

[0042]更に、システム１４の膨張装置の膨張機能性を分配器８０内に組み込むことが可能である。１つの例示的な実施の形態においては、２つの膨張装置を使用することができる。一方の膨張装置は分配器８０のスプレーノズル内に位置する。例えば膨張装置３６である他方の膨張装置は、蒸発器の内部に位置するスプレーノズルにより提供される前に、冷媒の予備的な部分膨張を提供できる。例示的な実施の形態においては、他方の膨張装置即ち非スプレーノズル式膨張装置は、蒸発及び凝縮圧力のような作動条件における及び部分冷却負荷における変化を考慮するために蒸発器内の液体冷媒８２のレベルにより制御することができる。代わりの例示的な実施の形態においては、膨張装置は、凝縮器内又は、更なる例示的な実施の形態では、「フラッシュエコノマイザー」容器内の液体冷媒のレベルにより制御することができる。１つの例示的な実施の形態においては、膨張の大半はノズル内で生じることができ、ノズルの寸法減少を同時に許容しながら、それ故、ノズルの寸法及びコストを減少させながら、一層大きな圧力差を提供する。

[0043]図７Ａは、蒸発器１６８の例示的な実施の形態を示す。蒸発器は、供給ライン１４２及び供給ライン１４４を通して冷媒を受け取る。供給ライン１４２及び供給ライン１４４は、制御装置１２２において２つに分かれる。供給ライン１４２及び供給ライン１４４は、チューブ束７８上に冷媒を分配するために上方端部８８でフード８６に侵入する。蒸発器１６８は、チューブ束７８を実質的に取り囲んでこれを覆う下方に開口するフード８６を含む。図７Ａは、センサにより制御される膨張装置３６を示す。供給ライン１４２は、分配器８０を介して冷媒を分配する。供給ライン１４４は、チューブ束７８上に冷媒を分配するための付加的な分配装置を提供する付加的な供給部である。供給ライン１４４は、例えば制御弁である制御装置１２２により制御することができる。

制御装置１２２は、凝縮器から一層の冷媒を提供するために、レベルセンサ１５０により感知されるような蒸発器１６８内の冷媒レベルの低下に応答して、実質上完全に開くことができる。制御装置１２２は、膨張装置３６が開き、液体冷媒レベル８２が減少し続けるときに、開く。レベルセンサ１５０は、蒸発器１６８内で所定の低い冷媒レベルに達した時期を感知し、次いで、制御装置１２２を開かせる信号を伝達し、供給ライン１４４を通して蒸発器１６８に冷媒を供給する。レベルセンサ１５０は、低冷媒（レベル）を決定するための例示的な手段である。これらに限定されないが、例えば、凝縮器３４内の高冷媒レベル、システム１４の増大したヘッド圧力又は副冷却の高い程度を含む、低蒸発器冷媒（レベル）を決定するための他の手段を使用することができる。蒸発器１６８内の冷媒レベルが所定のレベル以上になったとき、制御装置１２２は、閉じた位置となり、供給ライン１４４への冷媒の流れを阻止する。

蒸発器１６８の代わりの例示的な実施の形態を図７Ｂに示す。図７Ｂの代わりの実施の形態においては、供給ライン１４４は、チューブ束７８上に冷媒を分配するように分配器８０ａに接続される。例示的な実施の形態においては、分配器８０ａは、１又はそれ以上の低圧力ノズルを含むことができる。別の例示的な実施の形態においては、供給ライン１４４は、液体冷媒８２のリザーバに又はチューブ束７８、１４０内の他の位置に冷媒を直接提供することができる。

[0044]図８は、蒸発器１７８の例示的な実施の形態を示す。蒸発器１７８は、チューブ束７８を取り囲んでこれを覆う下方に開口したフード８６を含む。チューブ束７８は、分配器８０から冷媒を受け取る。チューブ束１４０は、少なくとも部分的にチューブ束７８の下方に位置する。チューブ束１４０は、蒸発器１７８の底部で液体冷媒８２のプールに集められた液体冷媒を沸騰させる。ブースターポンプ１５２は、凝縮器から、または、インタークーラー又はフラッシュタンクのような中間容器から液体冷媒を受け取ることができる。ブースターポンプ１５２は、所定のヘッド圧力値よりも低い、システム１４内のヘッド圧力の感知に応答して、作動することができる。ブースターポンプ１５２は、可変速度で作動することができる。ブースターポンプ１５２は、また、膨張装置３６が完全に開いた位置にあるときに、レベルセンサ１５０により感知されるような、蒸発器１７８内の冷媒レベルの減少に応答して、オン／オフ作動できる。図７Ａ、７Ｂ、８に示す蒸発器の実施の形態の各々は、第１のチューブ束７８のみと一緒に、即ち、図６Ａ、６Ｂに示すように、チューブ束１４０の無い状態で、配列することができる。

[0045]図９は、蒸発器１８８の別の例示的な実施の形態を示す。蒸発器１８８は、液体及び蒸気冷媒である２相冷媒の流れを、シェル７６を通して内部囲い１６０内へ導く冷媒入口ライン１５４を含む。囲い１６０内への２相冷媒の流れは、膨張装置１５６により制御することができる。バッフル又はデフレクタ１５８は、冷媒の内向き流れを囲い１６０内へ下方に導くように囲い１６０内に位置する。例示的な実施の形態においては、デフレクタ１５８は、例えば、囲い１６０の壁から延びる下方に湾曲した突出部とすることができる。囲い１６０は、分配器１６２を含む。分配器１６２は、囲い１６０内に集められた液体冷媒が囲い１６０からチューブ束７８へ進行するのを許容する。液体冷媒８２は、囲い７６内に蓄積することができ、図６Ｂ、６Ｃに関して上述したような排水パイプを介して除去される。分配器１６２は、孔付きシート又は他の構造的な素子又は囲い１６０から液体の規制された流れを提供できる装置とすることができる。囲い１６０の上方端部１７０は、囲い１６０内の蒸気冷媒１６６が囲い１６０から出口１０４内へ流れるのを許容し、一方、チューブ束７８との熱伝達により発生した蒸気冷媒９６は、囲い１６０の側壁のまわりの経路を追従する。例示的な実施の形態においては、上方端部１７０は、メッシュ構造体１６４とすることができる。

[0046]本発明のある特徴及び実施の形態のみを図示し、説明したが、当業者なら、特許請求の範囲に記載した要旨の新規な教示及び利点から本質的に逸脱することなく、多くの修正及び変更（例えば、規模、寸法、構造、形状及び種々の素子の割合の変更、パラメータ（例えば、温度、圧力等）の値、装着構成、材料、色彩、方位の使用等）を行うことができる。任意のプロセス又は方法工程の順番又は順序は、代わりの実施の形態に従って変更又は順番変えできる。

それ故、特許請求の範囲は、本発明の真の精神内に入るようなすべてのこのような修正及び変更をカバーすることを意図するものであることを理解すべきである。更に、例示的な実施の形態の簡潔な説明を提供する努力として、実際の履行のすべての特徴は、述べなかった（即ち、本発明を実行する現時点で考えられる最良のモードに関係しないもの、または、特許請求の範囲の発明を可能にすることに関係しないものは、述べなかった）。任意の技術的又は設計的プロジェクトにおけるような、任意のこのような実際の履行の開発において、多くの履行上の特定の決定を行うことができることを認識すべきである。このような開発努力は、複雑で時間を消費するかもしれないが、それにも係らず、過度な経験を伴わずにこの開示の利益を有する当業者にとっては、設計、製作及び製造の日常の仕事であろう。

Claims (7)

1. 蒸気圧縮システムであって、
   コンプレッサ、凝縮器、膨張装置及び冷媒ラインにより接続された蒸発器を有し、
   前記蒸発器が、シェルと、第１のチューブ束と、フードと、分配器と、前記シェルに冷媒を新たに供給するためのみに設けられた供給ラインと、ポンプと、膨張装置と、センサと、第２のチューブ束と、前記第１のチューブ束及び前記第２のチューブ束を分離するギャップと、を有し、
   前記第１のチューブ束が少なくとも部分的に前記第２のチューブ束の上方に位置し、
   前記第１のチューブ束がシェル内で実質上水平に延びる複数のチューブを有し、
   前記分配器が第１のチューブ束の上方に位置し、
   前記フードが第１のチューブ束を覆い、
   前記供給ラインが膨張装置に接続され、該膨張装置がポンプの排出部に接続され、
   前記センサがシェル内の液体のレベルを感知するように構成され、位置決めされ、
   前記ポンプは、膨張装置が開いた位置にあるとき、所定レベル以下に減少した液体冷媒の感知されたレベルに応答して作動し、前記第２のチューブ束が少なくとも部分的に浸漬されるように前記液体のレベルを維持するように動作することを特徴とするシステム。
2. 前記フードがギャップの方へ延び、ギャップの近傍で終端することを特徴とする請求項１のシステム。
3. 前記第２のチューブ束がシェル内で実質上水平に延びる複数のチューブを有することを特徴とする請求項１のシステム。
4. 前記供給ラインの端部が第１のチューブ束の上に冷媒を分配するように構成され、位置決めされることを特徴とする請求項１のシステム。
5. 前記ポンプが凝縮器又は中間容器のうちの１つに連通し、凝縮器又は中間容器のうちの１つから液体冷媒を受け取ることを特徴とする請求項１のシステム。
6. 前記中間容器がインタークーラー又はフラッシュタンクのうちの１つであることを特徴とする請求項５のシステム。
7. 更に可変速度でポンプを稼動するためにポンプに接続された可変速度ドライブを有することを特徴とする請求項１のシステム。

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