JP6408572B2 - 熱交換器 - Google Patents

Description

本発明は概して、蒸気圧縮システムにおいて用いられるよう構成される熱交換器に関する。より具体的には、本発明は、飛散した冷媒を伝熱管に向かって戻すように案内するガイド部を有する熱交換器に関する。

蒸気圧縮冷却は、大規模な建築物などの空気調和に最も一般的に用いられている方法である。従来の蒸気圧縮冷却システムは典型的には蒸発器を有する。蒸発器は、冷媒を液体から蒸気へと蒸発させると同時に蒸発器を通過する被冷却液体から熱を吸収することができる熱交換器である。あるタイプの蒸発器は、複数の水平に延びる伝熱管を有する管束を備える。伝熱管内を通って被冷却液体が循環される。管束は円筒シェル内に収容されている。このタイプの蒸発器において冷媒を蒸発させる方法がいくつか知られている。浸漬式蒸発器(flooded evaporator)においては、シェルが液体冷媒で満たされているとともに、液体冷媒が沸騰するかつ／又は蒸気として蒸発するよう伝熱管が液体冷媒のプールに浸漬されている。流下液膜式蒸発器(falling film evaporator)においては、伝熱管の外部表面上が上方から液体冷媒で被覆されて、これにより、層状あるいは薄膜状の液体冷媒が伝熱管の外部表面に沿って形成される。伝熱管の壁部からの熱は、対流及び／又は液体膜を通じた伝導によって、液体冷媒の一部が蒸発している気液界面へと伝達され、これにより、伝熱管内を流れる水から熱を取り去る。蒸発しなかった液体冷媒は、重力により伝熱管の上方位置から伝熱管の下方位置に向かって鉛直方向に落下する。また、管束における伝熱管のうちのいくつかの外部表面上が液体冷媒で被覆され、管束における他の伝熱管はシェルの底部に集められた液体冷媒に浸漬される、ハイブリッド流下液膜式蒸発器もある。

浸漬式蒸発器の伝熱性能は高いが、浸漬式蒸発器では相当量の冷媒が必要となる。伝熱管を液体冷媒のプールに浸漬するからである。最近開発された新しい冷媒（Ｒ１２３４ｚｅ又はＲ１２３４ｙｆなど）は地球温暖化係数が非常に低いが、コストが高く、蒸発器における冷媒充填を低減することが望ましい。流下液膜式蒸発器の主たる利点は、良好な伝熱性能を確実に提供しながら冷媒充填を低減できることにある。したがって、流下液膜式蒸発器は、大規模な冷房システムにおいて浸漬式蒸発器と置き換えられる可能性が十分にある。

米国特許５，８３９，２９４号には、浸漬方式で動作する部分と、流下液膜方式で動作する部分と、を有するハイブリッド流下液膜式蒸発器が開示されている。より具体的には、この公報において開示された蒸発器は、管束の複数の水平方向伝熱管が通る外側シェルを有する。シェルへと入る冷媒が管の上部に分配されるよう、分配システムは、管束における伝熱管の最上部レベルと重なる関係に配置される。液体冷媒は、液体冷媒の一部が蒸気冷媒として蒸発するそれぞれの伝熱管の外壁に沿って、膜を形成する。残りの液体冷媒はシェルの下部に収集される。定常状態動作において、外側シェル内の冷媒の液位は、シェルの下端の近傍の水平方向伝熱管の少なくとも２５パーセントが液体冷媒に浸漬される液位に保持される。したがって、この公報においては、シェルの下側部分の伝熱管が浸漬伝熱方式で動作すると同時に、液体冷媒に浸漬されていない伝熱管は流下液膜伝熱方式で動作する状態で、蒸発器は動作する。

米国特許７，８４９，７１０号には、蒸発器シェルの下部に集められた液体冷媒が再循環される流下液膜式蒸発器が開示されている。より具体的には、この公報において開示された蒸発器は、シェルにおいてほぼ水平に延びる複数の伝熱管を有する管束を有するシェルを備えている。シェルに流入する液体冷媒は分配器から伝熱管に送られる。液体冷媒は、液体冷媒の一部が蒸気冷媒として蒸発するそれぞれの伝熱管の外壁に沿って、膜を形成する。残りの液体冷媒はシェルの下部に収集される。この公報において、シェルの下部に集められた液体冷媒を吸引し、液体冷媒をシェルの下部から分配器に再循環させるため、ポンプすなわち放出器が備えられている。

上述の通り米国特許５，８３９，２９４号に開示されたハイブリッド流下液膜式蒸発器には、シェルの底部に浸漬部分があるので、比較的大量の冷媒充填を必要とするという問題がまだ残っている。一方、米国特許７，８４９，７１０号に開示された、集められた液体冷媒をシェルの底部から分配器に再循環させる蒸発器では、蒸発器の性能の変動によりドライパッチが形成された場合に、伝熱管上のドライパッチを再度湿った状態にするために、余分な量の循環冷媒が必要となる。さらに、蒸気圧縮システムのコンプレッサが潤滑油（冷凍機油）を利用する場合、油が冷媒ほど揮発性ではないので、コンプレッサから蒸気圧縮システムの冷媒回路へと移送された油は蒸発器に貯留される傾向がある。このため、米国特許７，８４９，７１０号に開示された冷媒再循環システムでは、油が液体冷媒と共に蒸発器内で再循環され、蒸発器において循環液体冷媒中の油の濃度が高くなる。したがって、蒸発器の性能が低下する。また、非常によく作動する流下液膜式蒸発器を用いても、冷媒は流下液膜領域における管から飛散する場合があることが見出された。

上記の点に鑑みて、本発明の一の目的は、熱交換器の高性能を確実に保ちながら冷媒充填の量を低減することができる熱交換器を提供することにある。

本発明の他の目的は、コンプレッサから蒸気圧縮システムの冷媒回路へと移送された冷凍機油を貯留し、冷凍機油を蒸発器の外部に移送する熱交換器を提供することにある。

本発明の他の目的は、流下液膜領域において管から飛散した冷媒を冷媒管に向かって戻るよう案内する熱交換器を提供することにある。

本発明の第一の面に係る熱交換器は、蒸気圧縮システムにおいて用いられるよう構成される。熱交換器は、シェルと、分配部と、管束と、トラフ部と、ガイド部とを有する。シェルは、水平面と略平行に延びる長手方向中心軸を有する。分配部は、シェルの内部に配置されて、冷媒を分配するよう構成され配置される。管束は複数の伝熱管を有する。複数の伝熱管は、分配部から放出される冷媒が管束上に供給されるよう、シェルの内部において分配部の下方に配置されている。伝熱管は、シェルの長手方向中心軸と略平行に延びる。トラフ部は、複数の伝熱管のうちの少なくとも一つの下方でシェルの長手方向中心軸と略平行に延び、内部に冷媒を貯留する。ガイド部は、トラフ部の上端の鉛直位置に、管束から上方にかつ横方向外側に延びる少なくとも一つの側方部を有する。

これら及び他の目的、特徴、態様、及び利点は、添付の図面と組み合わせて、本発明の好ましい態様を開示する以下の説明から当業者に明らかとなろう。

当開示の一部をなす添付の図面を参照しながら以下に説明を行う。
本発明の第一実施形態に係る熱交換器を有する蒸気圧縮システムの全体的概略斜視図である。 本発明の第一実施形態に係る熱交換器を有する蒸気圧縮システムの冷媒回路を示すブロック図である。 本発明の第一実施形態に係る熱交換器の概略斜視図である。 本発明の第一実施形態に係る熱交換器の内部構造の概略斜視図である。 本発明の第一実施形態に係る熱交換器の内部構造の分解組立図である。 図３の切断線６−６'に沿って見た本発明の第一実施形態に係る熱交換器の概略長手方向断面図である。 図３の切断線７−７'に沿って見た本発明の第一実施形態に係る熱交換器の概略横方向断面図である。 本発明の第一実施形態に係る、熱交換器が使用されている状態を示す、図７の領域Ｘに配置された伝熱管及びトラフ部の拡大概略断面図である。 本発明の第一実施形態に係る、伝熱管と、トラフ部のトラフ部分のうちの一つと、の拡大断面図である。 図９の矢印１０に沿った方向から見た、本発明の第一実施形態に係る、伝熱管及びトラフ部分の部分側面図である。 本発明の第一実施形態に係る、総伝熱係数対トラフ部と伝熱管との間の重なり距離のグラフである。 図１１Ａにおいて示すグラフにプロットしたサンプルの概略断面図である。 図１１Ａにおいて示すグラフにプロットしたサンプルの概略断面図である。 図１１Ａにおいて示すグラフにプロットしたサンプルの概略断面図である。 本発明の第一実施形態に係る管束及びトラフ部の配置の第一変形例を示す熱交換器の概略横方向断面図である。 本発明の第一実施形態に係る管束及びトラフ部の配置の第二変形例を示す熱交換器の概略横方向断面図である。 本発明の第一実施形態に係る管束及びトラフ部の配置の第三変形例を示す熱交換器の概略横方向断面図である。 本発明の第一実施形態に係る管束及びトラフ部の配置の第四変形例を示す熱交換器の概略横方向断面図である。 本発明の第一実施形態に係る熱交換器が使用されている状態を示す図１５の、領域Ｙに配置された伝熱管及びトラフ部分の拡大概略断面図である。 本発明の第一実施形態に係る管束及びトラフ部の配置の第五変形例を示す熱交換器の概略横方向断面図である。 本発明の第一実施形態に係る管束及びトラフ部の配置の第六変形例を示す熱交換器の概略横方向断面図である。 本発明の第二実施形態に係る熱交換器の概略横方向断面図である。 本発明の第三実施形態に係る熱交換器の概略横方向断面図である。 本発明の第三実施形態に係る管束及びトラフ部の配置の第一変形例を示す熱交換器の概略横方向断面図である。 本発明の第三実施形態に係る管束及びトラフ部の配置の第二変形例を示す熱交換器の概略横方向断面図である。 本発明の第三実施形態に係る管束及びトラフ部の配置の第三変形例を示す熱交換器の概略横方向断面図である。 本発明の第四実施形態に係る熱交換器の概略横方向断面図である。 本発明の第四実施形態に係る熱交換器の概略長手方向断面図である。 本発明の第五実施形態に係る熱交換器の内部構造の概略斜視図である。 本発明の第五実施形態に係る熱交換器の内部構造の分解組立図である。 見やすくするために一部を破断した本発明の第五実施形態に係る熱交換器の概略長手方向断面図（図３の切断線６−６'に沿って見た図６と同じ断面図）である。 図２６の切断線２９−２９'に沿って見た本発明の第五実施形態に係る熱交換器の概略横方向断面図である。 図２９に示した熱交換器の上部をさらに拡大した断面図である。 第五実施形態のバッフル構造の逆向きの斜視図である。 本発明の第五実施形態に係る熱交換器が使用されている状態を示す図２９の領域Ｘに配置された伝熱管とトラフ部とガイド部との拡大概略断面図である。 図３２の伝熱管と、トラフ部のトラフ部分のうちの一つと、の拡大断面図である。 図３３の矢印３４に沿った方向から見た、図３３の伝熱管及びトラフ部分の部分側面図である。 本発明の第五実施形態に係る管束及びトラフ部の配置の変形例を示す熱交換器の概略横方向断面図である。 本発明の第五実施形態の変形例に係る、熱交換器が使用されている状態を示す、図３５の領域Ｘに配置された伝熱管とトラフ部とガイド部との拡大概略断面図である。 図３６の伝熱管と、トラフ部の複数のトラフ部分のうちの一つと、の拡大断面図である。 図３７の矢印３８に沿った方向から見た、図３７の伝熱管及びトラフ部分の部分側面図である。 本発明の第六実施形態に係る管束及びトラフ部の配置を示す熱交換器の概略横方向断面図である。 本発明の第六実施形態に係る管束及びトラフ部の配置の変形例を示す熱交換器の概略横方向断面図である。 本発明の第七実施形態に係る管束及びトラフ部の配置を示す熱交換器の概略横方向断面図である。 本発明の第八実施形態に係る管束及びトラフ部の配置を示す熱交換器の概略横方向断面図である。 本発明の第八実施形態に係る管束及びトラフ部の配置の変形例を示す熱交換器の概略横方向断面図である。

本発明の選択的な実施形態を、図面を用いて、説明する。以下の本発明に係る実施形態の説明は単なる例示であって、添付の特許請求の範囲及びそれらの均等物によって定義される本発明を限定するものではないことは、本開示から、当業者には明らかであろう。

まず図１及び図２を参照して、第一実施形態に係る熱交換器を有する蒸気圧縮システムを説明する。図１から分かる通り、第一実施形態に係る蒸気圧縮システムは、大きな建築物等の、暖房、換気及び空調（ＨＶＡＣ）システムにおいて用いることができるチラーである。第一実施形態の蒸気圧縮システムは、蒸気圧縮冷却サイクルを介して被冷却液（例えば水、エチレン、エチレングリコール、塩化カルシウムブライン等）から熱を取り去るよう構成され配置される。

図１及び図２に示すように、蒸気圧縮システムは次の四つの主要な構成要素を有する。蒸発器１、コンプレッサ２、凝縮器３及び膨張装置４である。

蒸発器１は、蒸発器１を通過する被冷却液（この例では水）から熱を取り去る熱交換器である。循環する冷媒が蒸発器１において蒸発すると、水の温度が低下する。蒸発器１に入る冷媒は、二相の気体／液体状態にある。液体冷媒は、水から熱を吸収し、蒸発器１において蒸気冷媒として蒸発する。

低圧低温の蒸気冷媒が蒸発器１から放出され、吸引によってコンプレッサ２に入る。コンプレッサ２において、蒸気冷媒は高圧高温の蒸気になるように圧縮される。コンプレッサ２は、任意のタイプの従来のコンプレッサ、例えば遠心式コンプレッサ、スクロールコンプレッサ、往復式コンプレッサ、スクリューコンプレッサ等とできる。

次に、高温高圧の蒸気冷媒は、凝縮器３へと入る。凝縮器は、蒸気冷媒から熱を取り去り、気体状態から液体状態に凝縮させる他の熱交換器である。凝縮器３は、空冷式、水冷式又は任意の適当なタイプの凝縮器とできる。熱は凝縮器３を通過する冷却水又は空気の温度を上昇させ、そして、熱は、冷却水又は空気で運ばれるとき、システムの外部へと排出される。

その後、凝縮された液体冷媒は、冷媒が圧力の急激な低下を受ける膨張装置４に導入される。膨張装置４は、オリフィスプレートと同程度に簡単な構成とすることができ、又は電子可変熱膨張弁と同程度に複雑な構成とすることもできる。急激な減圧により、液体冷媒は部分的に蒸発し、その結果、蒸発器１に入る冷媒は二相の気体／液体状態となる。

蒸気圧縮システムにおいて用いられる冷媒の例として、ハイドロフルオロカーボン(hydrofluorocarbon （ＨＦＣ）)ベースの冷媒（例えばＲ−４１０Ａ、Ｒ−４０７ＣやＲ−１３４ａ）、ハイドロフルオロオレフィン(hydrofluoro olefin （ＨＦＯ）)、不飽和ＨＦＣベースの冷媒（例えばＲ−１２３４ｚｅやＲ−１２３４ｙｆ）、自然冷媒（例えばＲ−７１７やＲ−７１８）、又は他の適当なタイプの冷媒が挙げられる。

蒸気圧縮システムは、蒸気圧縮システムの動作を制御するようコンプレッサ２の駆動機構に機能的に連結される制御ユニット５を有する。

本発明を実施するために、従来のコンプレッサ、凝縮器及び膨張装置をそれぞれ、コンプレッサ２、凝縮器３及び膨張装置４として用いることができることは、本開示からの当業者には明らかであろう。言いかえれば、コンプレッサ２、凝縮器３及び膨張装置４は、当該技術において周知の従来の構成要素である。コンプレッサ２、凝縮器３及び膨張装置４が、当該技術において周知であるので、これらの構造をここでは詳細に説明・例示しない。蒸気圧縮システムは、複数の蒸発器１、コンプレッサ２及び／又は凝縮器３を有することもできる。

次に図３〜図５を参照して、第一実施形態に係る熱交換器である蒸発器１の詳細な構造を説明する。図３及び図６に示す通り、蒸発器１は、長手方向中心軸Ｃ（図６）が略水平方向に延びる略円筒形状のシェル１０を有する。シェル１０は、入口水室１３ａ及び出口水室１３ｂを有する接続ヘッド部材１３と、水室１４ａを有する戻りヘッド部材１４と、を有する。接続ヘッド部材１３及び戻りヘッド部材１４は、シェル１０の円筒状本体の長手方向両端部に固定して連結される。入口水室１３ａ及び出口水室１３ｂは、水バッフル１３ｃによって分割される。接続ヘッド部材１３は、シェル１０へと水を導入する水入口管１５と、シェル１０から水を放出する水出口管１６と、を有する。図３及び図６に示す通りに、シェル１０はさらに、冷媒入口管１１と冷媒出口管１２とを有する。冷媒入口管１１は、供給導管６（図７）を介して膨張装置４と流体が通るよう接続され、これにより、二相の冷媒がシェル１０へと導入される。膨張装置４を、冷媒入口管１１に直接連結することもできる。二相の冷媒における液体成分は、蒸発器１を通る水から熱を吸収すると、蒸発器１において沸騰しかつ／又は蒸発し、液体から蒸気へと相転移を受ける。蒸気冷媒は冷媒出口管１２からコンプレッサ２へと吸引によって吸い込まれる。

図４は、シェル１０内に収容される内部構造を示す概略斜視図である。図５は、図４に示される内部構造の分解組立図である。図４及び図５に示す通り、蒸発器１は基本的に、分配部２０と、管束３０と、トラフ(trough)部４０とを有する。蒸発器１は好ましくはさらに、図７に示すようなバッフル構造５０を有する。しかしながら、図４〜図６においては簡単化のため、バッフル構造５０の図示を省略している。

分配部２０は、気液分離器と冷媒分配器との両方として機能するよう構成され配置される。図５に示す通り、分配部２０は、入口管部２１と、第一トレー部２２と、複数の第二トレー部２３と、を有する。

図６に示す通り、入口管部２１はシェル１０の長手方向中心軸Ｃと略平行に延びる。入口管部２１は、シェル１０の冷媒入口管１１に流体が通るよう接続され、これにより、二相の冷媒が冷媒入口管１１を介して入口管部２１へと導入される。入口管部２１は、二相の冷媒を放出するよう入口管部２１の長手方向長さに沿って配置される複数の開口部２１ａを有する。二相の冷媒が入口管部２１の開口部２１ａから放出されると、入口管部２１の開口部２１ａから放出される二相の冷媒の液体成分を、第一トレー部２２が受ける。一方、二相の冷媒の蒸気成分は上方へと流れて、図７に示すバッフル構造５０に衝突し、これにより、蒸気中に含まれていた液滴がバッフル構造５０によって収集される。バッフル構造５０によって収集された液滴は、バッフル構造５０の傾斜面に沿って第一トレー部２２に向かって案内される。バッフル構造５０は、プレート部材、メッシュスクリーン等として構成できる。蒸気成分は、バッフル構造５０に沿って下方へ流れ、その後、出口管１２に向かって上方へと方向を変える。蒸気冷媒は出口管１２を介してコンプレッサ２に向かって放出される。

図５及び図６に示す通り、第一トレー部２２はシェル１０の長手方向中心軸Ｃと略平行に延びる。図７に示す通り、第一トレー部２２の底面は入口管部２１の下方に配置されて、入口管部２１の開口部２１ａから放出される液体冷媒を受ける。第一実施形態において、図７に示す通り、第一トレー部２２の底面と入口管部２１との間には鉛直方向の隙間が形成されないよう、入口管部２１は第一トレー部２２内に配置される。言いかえれば、第一実施形態においては、図６に示す通り、シェル１０の長手方向中心軸Ｃに垂直な水平方向から見て、入口管部２１の大部分が第一トレー部２２と重なっている。この構成では、第一トレー部２２に貯留される液体冷媒の液位（高さ）を比較的高く維持しながら、第一トレー部２２において貯留される液体冷媒の総体積を低減することができるので、この構成には利点がある。あるいは、第一トレー部２２の底面と入口管部２１と間に鉛直方向に大きい隙間が形成されるよう、入口管部２１及び第一トレー部２２を配置することもできる。入口管部２１、第一トレー部２２及びバッフル構造５０は、好ましくは互いに連結され、シェル１０の上部において適当な方法で上方から吊るされる。

図５及び図７に示す通り、第一トレー部２２は複数の第一放出孔２２ａを有する。第一トレー部２２に貯留された液体冷媒は複数の第一放出孔２２ａから下方へと放出される。第一トレー部２２の第一放出孔２２ａから放出される液体冷媒は、第一トレー部２２の下方に配置された第二トレー部２３のうちの一つによって受けられる。

図５及び図６に示す通り、第一実施形態の分配部２０は同じ構成の三つの第二トレー部２３を有する。第二トレー部２３は、シェル１０の長手方向中心軸Ｃに沿って近接して並んで配置されている。図６に示す通り、三つの第二トレー部２３の全体的長手方向長さは、図６に示す通り、第一トレー部２２の長手方向長さと実質的に同じである。図７に示す通り、第二トレー部２３が管束３０のほぼ全幅にわたって延びるように、第二トレー部２３の横方向幅は第一トレー部２２の横方向幅より大きく設定されている。第二トレー部２３に貯留された液体冷媒が第二トレー部２３間で連通しないように、第二トレー部２３は配置される。図５及び図７に示す通り、第二トレー部２３はそれぞれ、複数の第二放出孔２３ａを有する。液体冷媒は複数の第二放出孔２３ａから管束３０に向かって下方へと放出される。

分配部２０の構造及び構成はここで説明したものに限定されないことは、本開示から当業者には明らかであろう。液体冷媒を下方へと管束３０上に分配するあらゆる従来の構造を、本発明を実行するために用いることができる。例えば、スプレーノズル及び／又はスプレーツリー管を用いる従来の分配システムを分配部２０として用いることができる。つまり、流下液膜式蒸発器に対応しているあらゆる従来の分配システムを、本発明を実行するために分配部２０として用いることができる。

管束３０は分配部２０の下方に配置されており、これにより、分配部２０から放出される液体冷媒が管束３０上へと供給される。図６に示す通り、管束３０は、シェル１０の長手方向中心軸Ｃと略平行に延びる複数の伝熱管３１を有する。伝熱管３１は金属等の高い熱伝導率を有する材料で形成されている。伝熱管３１は、好ましくは冷媒と伝熱管３１の内部で流れる水との間の熱交換をさらに促進するために内部溝及び外部溝が形成されている。このような内部溝及び外部溝を有する伝熱管は当該技術において周知である。例えば、日立電線株式会社のサーモエクセル（登録商標）Ｅを本実施形態の伝熱管３１として用いることができる。図５に示す通り、伝熱管３１は、シェル１０に固定して連結される複数の鉛直延設支持板３２によって支持される。第一実施形態において、管束３０は、二経路（ツーパス）システムを構成するよう配置される。ツーパスシステムでは、伝熱管３１は、管束３０の下部に配置された供給ライングループと、管束３０の上部に配置された戻りライングループと、に分割される。図６に示す通り、供給ライングループにおける伝熱管３１の入口端部は、接続ヘッド部材１３の入口水室１３ａを介して水入口管１５から流体が通るよう接続されており、これにより、蒸発器１に入る水が供給ライングループにおける伝熱管３１へと分配される。供給ライングループにおける伝熱管３１の出口端部及び戻りライン管の伝熱管３１の入口端部は、戻りヘッド部材１４の水室１４ａと流体が通るよう連通されている。したがって、供給ライングループにおける伝熱管３１の内部を流れる水は水室１４ａへと放出され、戻りライングループにおける伝熱管３１へと再分配される。戻りライングループにおける伝熱管３１の出口端部は、接続ヘッド部材１３の出口水室１３ｂを介して水出口管１６と流体が通るよう連通されている。このように、戻りライングループにおける伝熱管３１の内部を流れる水は、水出口管１６を通って蒸発器１から出て行く。典型的なツーパス蒸発器において、水入口管１５に入る水の温度を華氏約５４度（約１２℃）とでき、水出口管１６から出るときには、水は華氏約４４度（約７℃）に冷却されている。本実施形態においては、水が蒸発器１の同じ側で出入りするツーパスシステムを構成するよう蒸発器１が配置されているが、一経路（ワンパス）あるいは三経路（スリーパス）システム等の他の従来のシステムを用いることができることは本開示から当業者には明らかであろう。また、ツーパスシステムにおいて、ここで例示した構成の代わりに、戻りライングループを供給ライングループの下方に又は横に並べて配置することもできる。

第一実施形態に係る蒸発器１の伝熱機構の詳細な配置を、図７を参照して説明する。図７は、図３の切断線７−７'に沿って見た蒸発器１の概略横方向断面図である。

上述の通り、二相状態の冷媒は、供給導管６を通って入口管１１を介して分配部２０の入口管部２１に供給される。図７において、冷媒回路における冷媒のフローを概略的に示す。簡単化のため、入口管１１を省略している。分配部２０に供給された冷媒の蒸気成分は、分配部２０の第一トレー部２２における液体成分から分離されて、出口管１２を通って蒸発器１から出ていく。一方、二相の冷媒の液体成分は、第一トレー部２２に貯留され、その後第二トレー部２３に貯留されて、そして、第二トレー部２３の放出孔２３ａから管束３０に向かって下方へ放出される。

図７に示すように、第一実施形態の管束３０は流下液膜領域Ｆと貯留領域Ａとを有する。流下液膜領域Ｆにおける伝熱管３１は、液体冷媒の流下液膜式蒸発を行うよう構成され配置される。より具体的には、分配部２０から放出される液体冷媒が、流下液膜領域Ｆにおける伝熱管３１のそれぞれの外壁に沿って層（すなわち膜）を形成するよう、伝熱管３１は配置される。伝熱管３１のそれぞれの外壁では、液体冷媒は、伝熱管３１の内部を流れる水から熱を吸収し、蒸気冷媒として蒸発する。図７に示す通り、シェル１０の長手方向中心軸Ｃと平行な方向から見て（図７で見て）、流下液膜領域Ｆにおける伝熱管３１は、互いに平行に延びる複数の鉛直方向列に配置されている。したがって、冷媒は、伝熱管３１の複数の列のそれぞれにおいて、重力によって一の伝熱管から他の伝熱管へと下方へ流下する。伝熱管３１の列は、第二放出開口部２３ａから放出される液体冷媒が、それぞれの列において最も上に配置された伝熱管３１の上へと落ちるよう、第二トレー部２３の第二放出開口部２３ａに対して配置される。第一実施形態において、図７に示す通り、流下液膜領域Ｆにおける伝熱管３１の列は、千鳥状(staggered pattern)に配置される。第一実施形態において、流下液膜領域Ｆにおける伝熱管３１の、二つの隣接する管の間の鉛直方向ピッチは実質的に一定である。同様に、流下液膜領域Ｆにおける伝熱管３１の列の二つの隣接する列の間の水平方向ピッチは実質的に一定である。

図７に示すように、流下液膜領域Ｆにおいて蒸発しなかった液体冷媒は重力の力によって、トラフ部４０が配置される貯留領域Ａ内へと、継続的に流下する。トラフ部４０に貯留された液体冷媒に貯留領域Ａにおける伝熱管３１が少なくとも部分的に浸漬されるように、トラフ部４０は上方から流下する液体冷媒を貯留するように構成され配置される。トラフ部４０が配置される貯留領域Ａにおける伝熱管３１の行の数は、好ましくは管束３０の伝熱管３１の行の総数の約１０％〜約２０％である。つまり、貯留領域Ａにおける伝熱管３１の行の数と、流下液膜領域Ｆにおける一列の伝熱管３１の数と、の比は好ましくは約１：９〜約２：８である。あるいは、伝熱管３１が不規則なパターンに配置される（例えば、それぞれの列における伝熱管の数が異なる）場合、貯留領域Ａに配置された（つまり、トラフ部４０に貯留された液体冷媒に少なくとも部分的に浸漬された）伝熱管３１の数は、好ましくは管束３０における伝熱管の総数の約１０％から約２０％である。図７に示す例において、トラフ部４０は、貯留領域Ａの二行の伝熱管３１に備えられており、流下液膜領域Ｆにおいて伝熱管３１のそれぞれの列は十行を含んでいる（つまり、管束３０における行の総数は１２である）。蒸発器がより大きい容量を有し、より多くの伝熱管を有する場合、流下液膜領域Ｆにおける伝熱管の列の数及び／又は貯留領域Ａにおける伝熱管の行の数を増加することは、本開示からの当業者には明らかであろう。

図７に示すように、トラフ部４０は、第一トラフ部分４１と、一対の第二トラフ部分４２と、を有する。図６から分かる通り、第一トラフ部分４１及び第二トラフ部分４２は、伝熱管３１の長手方向長さと実質的に同じである長手方向長さにわたってシェル１０の長手方向中心軸Ｃと略平行に延びる。図７から分かる通り、長手方向中心軸Ｃに沿って見て、トラフ部４０の第一トラフ部分４１及び第二トラフ部分４２は、シェル１０の内面から間隔を空けて配置される。第一トラフ部分４１及び第二トラフ部分４２を、金属、合金、樹脂等の種々の材料で形成できる。第一実施形態においては、第一トラフ部分４１及び第二トラフ部分４２は、鋼板（鋼シート）等の金属材料で形成されている。第一トラフ部分４１及び第二トラフ部分４２は、支持板３２によって支持される。支持板３２は、第一トラフ部分４１の内部領域に対応する位置に配置された開口部（図示せず）を有しており、これにより、トラフ部分４１のすべてのセグメントが第一トラフ部分４１の長手方向長さに沿って流体連通状態にある。したがって、第一トラフ部分４１に貯留された液体冷媒は、トラフ部分４１の長手方向長さに沿って、支持板３２における開口部を介して流動する。同様に、支持板３２に開口部（図示せず）が、それぞれの第二トラフ部分４２の内部領域に対応する位置に配置されており、これにより、第二トラフ部分４２のすべてのセグメントが第二トラフ部分４２の長手方向長さに沿って流体連通状態にある。したがって、トラフ部分４２に貯留された液体冷媒は、第二トラフ部分４２の長手方向長さに沿って、支持板３２における開口部を介して流動する。

図７に示されるように、第一トラフ部分４１は貯留領域Ａにおける伝熱管３１の最も下の行の下方に配置されており、第二トラフ部分４２は伝熱管３１の下から二番目の行の下方に配置されている。図７に示すように、貯留領域Ａにおける下から二番目の行の伝熱管３１は、二つのグループに分割されており、第二トラフ部分４２は、対応する二つのグループの下方にそれぞれ配置されている。隙間が第二トラフ部分４２の間に形成されており、これにより、液体冷媒が第二トラフ部分４２から第一トラフ部分４１に向かってオーバーフローすることができる。

第一実施形態においては、図７に示すように、管束３０のそれぞれの側において、貯留領域Ａのそれぞれの行における伝熱管３１のうち最も外側の管が、流下液膜領域Ｆにおける伝熱管３１の最も外側の列の外側に配置されるよう、貯留領域Ａにおける伝熱管３１は配置される。シェル１０内の蒸気フローにより管束３０の下側領域に向かうにつれて液体冷媒のフローは揺らぐ傾向があるので、図７に示すように、貯留領域Ａのそれぞれの行において少なくとも一つの伝熱管を、流下液膜領域Ｆにおける伝熱管３１の最も外側の列の外側に配置することが好ましい。

図８は、蒸発器１が通常条件で使用されている状態を概略的に示す図７の領域Ｘの拡大断面図を示す。簡単化のため、図８には伝熱管３１の内部で流れる水を示していない。図８に示すように、液体冷媒は流下液膜領域Ｆにおいて伝熱管３１の外面に沿った膜を形成し、そして、液体冷媒の一部は蒸気冷媒として蒸発する。しかしながら、管束３０の下側領域に向かうにつれて、液体冷媒は蒸気冷媒として蒸発し、伝熱管３１に沿って流下する液体冷媒の量は減少する。さらに、もしも分配部２０からの液体冷媒の分配が均一でない場合、管束３０の下側領域に配置された伝熱管３１にドライパッチが形成される可能性が高くなる。ドライパッチの形成は伝熱に不利益である。このように、本発明の第一実施形態において、トラフ部４０は、管束３０の下側領域に配置される貯留領域Ａに配置され、これにより、上方から流下する液体冷媒を貯留し、貯留された冷媒をシェルの長手方向Ｃに沿って再分配する。したがって、貯留領域Ａにおけるすべての伝熱管３１は、第一実施形態に係るトラフ部４０に集められた液体冷媒に少なくとも部分的に浸漬される。こうして、管束３０の下側領域におけるドライパッチの形成を防止することができ、また、蒸発器１の熱伝達効率を確保できる。

例えば、「１」と印した伝熱管３１が冷媒をほとんど受けないとき、図８に示すように、「１」と印した伝熱管の直下に配置された「２」と印した伝熱管３１は上方からの液体冷媒を受けない。しかしながら、液体冷媒が他の伝熱管３１に沿って流れるので、液体冷媒は第二トラフ部分４２に貯留される。したがって、第二トラフ部分４２直上の伝熱管３１は、第二トラフ部分４２に貯留された液体冷媒に少なくとも部分的に浸漬される。さらに、伝熱管３１が第二トラフ部分４２に貯留された液体冷媒に部分的にのみ浸漬される（つまり、それぞれの伝熱管３１の一部が露出されている）場合であっても、トラフ部分４２に貯留された液体冷媒は、毛管現象により図８に示す矢印によって表されているように伝熱管３１の外壁の露出面に沿って上昇する。したがって、第二トラフ部分４２に貯留された液体冷媒は、伝熱管３１を通る水から熱を吸収し、沸騰かつ／又は蒸発する。さらに、液体冷媒が第二トラフ部分４２から第一トラフ部分４１へとオーバーフローすることができるよう、第二トラフ部分４２は設計されている。第二トラフ部分４２からオーバーフローした液体冷媒を受け易くするために、図７及び図８に示すように、第一トラフ部分４１の外縁は第二トラフ部分４２の外縁の外側に配置される。図８に示すように、第一トラフ部分４１直上に配置された伝熱管３１は、第一トラフ部分４１に貯留された液体冷媒に少なくとも部分的に浸漬される。さらに、伝熱管３１が第二トラフ部分４１に貯留された液体冷媒に部分的にのみ浸漬される（つまり、それぞれの伝熱管３１の一部が露出されている）場合であっても、トラフ部分４１の液体冷媒は、毛管現象により、貯留された冷媒に少なくとも部分的に浸漬された伝熱管３１の外壁の露出面に沿って上昇する。したがって、第一トラフ部分４１に貯留された液体冷媒は、伝熱管３１の内部を通る水から熱を吸収し、沸騰かつ／又は蒸発する。したがって、液体冷媒と、貯留領域Ａにおける伝熱管３１の内部を流れる水と、の間で伝熱が効果的に行われる。

図４〜図８を参照して、蒸発器１は好ましくは、拡散した冷媒をトラフ部４０の上方の伝熱管３１に向かって戻るよう案内するガイド部７０を有する。シェル１０の構造が円筒状である例示の実施形態において、ガイド部７０は、基本的に、トラフ部４０の上端における両側方の鉛直位置で、管束３０から上方にかつ横方向外側に延びる一対の側方部分７２を有する。いずれの場合も、図７からよくわかる通り、ガイド部７０は、トラフ部４０の上端の鉛直位置で管束３０から上方にかつ横方向外側に延びる、少なくとも一つの側方部分７２を有する。図４〜図６からよくわかる通り、側方部分７２はそれぞれ、鉛直板３２に溶接される複数の別々の部分から形成される。

ガイド部７０の側方部分７２はそれぞれ、シェル１０の長手方向中心軸Ｃを通る水平面Ｐに対して１０度から４５度の間の角度で傾斜する傾斜部分７２ａを有する。より好ましくは、傾斜部分７２ａはそれぞれ、水平面Ｐに対して３０度から４５度の間の角度で傾斜する。例示の実施形態では、傾斜部分７２ａはそれぞれ、水平面Ｐに対して４０度傾斜する。図７に示す通り、側方部分７２及び傾斜部分７２ａは、それらの配置が互いの鏡像であること以外は、互いに同一である。例示の実施形態において、それぞれの側方部分７２は、傾斜部分７２ａの一方からのみ構成されている。ただし、必要に応じて及び／又は所望により、それぞれの側方部分７２が１以上の追加部分を有することができることは、本開示から当業者には明らかであろう。

図９及び図１０を参照して、第一トラフ部分４１及び第二トラフ部分４２の詳細な構造と、第一トラフ部分４１及び第二トラフ部分４２の伝熱管３１に対する配置とを、第二トラフ部分４２の一つを例として説明する。図９から分かる通り、第二トラフ部分４２は、底部壁部４２ａと、底部壁部４２ａの横方向端部から上方へと延びる一対の側壁部４２ｂと、を有する。第一実施形態においては、側壁部４２ｂは上方へと広がる輪郭を有しているが、第二トラフ部分４２の形状はこの構成に限定されない。例えば、第二トラフ部分４２の側壁部４２ｂを互いに平行に延設させることもできる（図１１Ｂ〜図１１Ｄ参照）。

底部壁部４２ａ及び側壁部４２ｂにより、凹部が形成されている。凹部には、蒸発器１が通常条件で動作する時、伝熱管３１が第二トラフ部分４２に貯留された液体冷媒に少なくとも部分的に浸漬されるよう、液体冷媒が貯留される。具体的には、シェル１０の長手方向中心軸Ｃに垂直な水平方向に沿って見て、第二トラフ部分４２の側壁部４２ｂが、第二トラフ部分４２の直上に配置された伝熱管３１と部分的に重なっている。図１０は、シェル１０の長手方向中心軸Ｃに垂直な水平方向に沿って見た、トラフ部分４２及び伝熱管３１を示す。伝熱管３１が第二トラフ部分４２に貯留された液体冷媒に少なくとも部分的に浸漬されるよう、シェル１０の長手方向中心軸Ｃに垂直な水平方向に沿って見た、側壁部４２ｂと、第二トラフ部分４２の直上に配置された伝熱管３１と、の間の重なり距離Ｄ１が設定される。また、蒸発器１が通常条件で動作する時、液体冷媒が第二トラフ部分４２からオーバーフローするように、重なり距離Ｄ１は設定される。好ましくは、重なり距離Ｄ１は、伝熱管３１の高さ（外径）Ｄ２の二分の一以上（Ｄ１／Ｄ２≧０．５）に設定される。より好ましくは、重なり距離Ｄ１は、伝熱管３１の高さ（外径）の四分の三以上（Ｄ１／Ｄ２≧０．７５）に設定される。言いかえれば、第二トラフ部分４２が縁まで液体冷媒で満たされたとき、それぞれの伝熱管３１の高さ（外径）の少なくとも二分の一（又はより好ましくは少なくとも四分の三）が液体冷媒に浸漬されるよう、第二トラフ部分４２は配置される。重なり距離Ｄ１を伝熱管３１の高さＤ２以上とすることもできる。このような場合、伝熱管３１は、第二トラフ部分４２に貯留された液体冷媒に完全に浸漬される。しかしながら、第二トラフ部分４２の容量が増加するにつれて、冷媒充填の量が増加するので、重なり距離Ｄ１は実質的に伝熱管３１の高さＤ２以下あることが好ましい。

伝熱管３１と第二トラフ部分４２との間で液体冷媒が流れることができるのに十分な空間が伝熱管３１と第二トラフ部分４２との間で形成される限り、底部壁部４２ａと伝熱管３１との間の距離Ｄ３、及び側壁部４２ｂと伝熱管３１との間の距離Ｄ４は、特定の距離に限定されない。例えば、距離Ｄ３及び距離Ｄ４をそれぞれ約１ｍｍ〜約４ｍｍに設定できる。また、距離Ｄ３及び距離Ｄ４は、同じでも異なってもよい。

第一トラフ部分４１の高さを第二トラフ部分の高さと同じか異なるようにできることを除いて、第一トラフ部分４１は上述した第二トラフ部分４２と同様の構造を有する。第一トラフ部分４１が最も下の行の伝熱管３１の下方に配置されるので、第一トラフ部分４１からの液体冷媒をオーバーフローさせる必要はない。したがって、第一トラフ部分４１の全体的高さは、第二トラフ部分４２より高く設定できる。いずれの場合も、上述の通り、第一トラフ部分４１と伝熱管３１との間の重なり距離Ｄ１は、伝熱管３１の高さ（外径）Ｄ２の二分の一（又は、より好ましくは四分の三）以上に設定されることが好ましい。

図１１Ａは、全体的な伝熱係数、対、第一実施形態に係るトラフ部分と伝熱管３１の間の重なり距離Ｄ１のグラフである。図１１Ａに示すグラフでは、縦軸は重なり伝熱係数(overlapping heat transfer coefficient)（ｋｗ／ｍ²Ｋ）を表し、横軸は重なり距離Ｄ１を伝熱管３１の高さＤ２に対する比として表現して示している。図１１Ｂ〜図１１Ｄに示す三つのサンプルを用いて全体的な伝熱係数を測定するよう実験を行った。図１１Ｂに示す第一サンプルにおいては、トラフ部４０'と伝熱管３１との間の重なり距離Ｄ１は伝熱管３１の高さＤ２と等しく、したがって、伝熱管３１の高さに対する比として表現する重なり距離は１．０であった。図１１Ｃにおいて示す第二サンプルにおいては、トラフ部４０"と伝熱管３１との間の重なり距離Ｄ１は伝熱管３１の高さＤ２の四分の三（０．７５）と等しい。図１１Ｃに示す第三サンプルにおいては、トラフ部４０'''と伝熱管３１との間の重なり距離Ｄ１は伝熱管３１の高さＤ２の二分の一（０．５）と等しい。図１１Ｂ〜図１１Ｄに示す第一〜第三サンプルにおいては、トラフ部分の底部壁と伝熱管３１との間の距離Ｄ３、及びトラフ部分の側壁と伝熱管３１との間の距離Ｄ４は約１ｍｍであった。第一〜第三サンプルでは、液体冷媒（Ｒ−１３４ａ）が縁まで満たされ、全体的な伝熱係数を、異なる熱流束レベル（３０ｋｗ／ｍ²、２０ｋｗ／ｍ²及び１５ｋｗ／ｍ²）で測定した。

図１１Ａのグラフに示すように、重なり距離が０．７５である第二サンプル（図１１Ｃ）の全体的な伝熱係数は、すべての熱流束レベルで、重なり距離が１．０である第一サンプル（図１１Ｂ）の全体的な伝熱係数と実質的に同じであった。さらに、重なり距離が０．５である第三サンプル（図１１Ｄ）の全体的な伝熱係数は、高い熱流束レベル（３０ｋｗ／ｍ²）では、第一サンプル（図１１Ｂ）の全体的な伝熱係数の約８０％であった。また、さらに、第三サンプル（図１１Ｄ）の全体的な伝熱係数は、低い熱流束レベル（２０ｋｗ／ｍ²）では、第一サンプル（図１１Ｂ）の全体的な伝熱係数の約９０％であった。つまり、重なり距離Ｄ１が伝熱管３１の高さの二分の一（０．５）に設定された場合でも、性能が大きく低下することはなかった。したがって、重なり距離Ｄ１は、好ましくは伝熱管３１の高さの二分の一以上（０．５）に、より好ましくは四分の三（０．７５）以上に設定される。

第一実施形態に係る蒸発器１では、管束３０の下側領域に配置された伝熱管３１がトラフ部に貯留された液体冷媒に少なくとも部分的に浸漬されるよう、液体冷媒は貯留領域Ａにおけるトラフ部４０に貯留される。したがって、液体冷媒が上方から均一に分配されない場合であっても、管束３０の下側領域にドライパッチが形成されるのを容易に防止できる。さらに、第一実施形態に係る蒸発器１では、トラフ部４０が伝熱管３１に隣接して配置されるとともに、シェル１０の内面から間隔を空けて配置されるので、蒸発器シェルの底部において冷媒のプールを形成する浸漬部分を有する従来のハイブリッド蒸発器と比較して、伝熱性能を保証しながら冷媒充填の量を大幅に低減できる。

管束３０及びトラフ部４０の配置は、図７に示す配置に限定されない。本発明の範囲を逸脱せずに、本発明に種々の変更及び変形が行えることは当業者には明らかであろう。いくつかの変形例を、図１２〜図１８を参照して説明する。

図１２は、第一実施形態に係る管束３０Ａ及びトラフ部４０Ａの配置の第一変形例を示す蒸発器１Ａの概略横方向断面図である。図１２に示すように、管束３０Ａのそれぞれの側において、それぞれの行における貯留領域Ａにおける伝熱管３１の最も外側の管が、流下液膜領域Ｆにおける伝熱管３１の最も外側の列に沿って鉛直方向に整列して配置されていることを除いて、蒸発器１Ａは図２〜図７に示した蒸発器１と基本的に同じである。この場合も、第二トラフ部分４２Ａの最も外側の端部が外側に延びるので、管束３０Ａの下側領域に向かうにつれて液体冷媒のフローが外側に揺らぐ場合であっても、液体冷媒を第二トラフ部分４２Ａによって容易に受けることができる。

図１３は、第一実施形態に係る管束３０Ｂ及びトラフ部４０Ｂの配置の第二変形例を示す蒸発器１Ｂの概略横方向断面図である。図１３に示すように、流下液膜領域Ｆにおける管束３０Ｂの伝熱管３１が千鳥状ではなくマトリックス状に配置されていることを除いて、蒸発器１Ｂは図１２に示した蒸発器１Ａと基本的に同じである。

図１４は、第一実施形態に係る管束３０Ｃ及びトラフ部４０Ｃの配置の第三変形例を示す蒸発器１Ｃの概略横方向断面図である。トラフ部４０Ｃが横方向に連続的に延びる単一の第二トラフ部分４２Ｃを有することを除いて、蒸発器１Ｃは図１３に示される蒸発器１Ｂと基本的に同じである。この場合も、第二トラフ部分４２Ｃに貯留された液体冷媒は、第一トラフ部分４１Ｃに向かって第二トラフ部分４２Ｃの両方の横方向側部からオーバーフローする。

図１５は、第一実施形態に係る管束３０Ｄ及びトラフ部４０Ｄの配置の第四変形例を示す蒸発器１Ｄの概略横方向断面図である。図１５に示す例においては、トラフ部４０Ｄは、貯留領域Ａにおける伝熱管３１の下方にそれぞれ配置される独立した複数のトラフ部分４３を有する。図１６は、蒸発器１Ｄが使用されている状態を示す、図１５の領域Ｙに配置された伝熱管３１及びトラフ部分４３の拡大概略断面図である。図１６に示すように、貯留領域Ａにおける最も上の行のトラフ部分４３に貯留された液体冷媒は、下方に配置されたトラフ部分４３に向かってオーバーフローする。したがって、貯留領域Ａにおけるすべての伝熱管３１は、トラフ部分４３に貯留された液体冷媒に少なくとも部分的に浸漬される。したがって、液体冷媒と伝熱管３１の内部を流れる水との間で伝熱が行われると、液体冷媒は蒸気冷媒として蒸発する。

トラフ部分４３の形状は図１５及び図１６に示した構成に限定されない。例えば、トラフ部分４３の断面を、Ｃ字状、Ｖ字状、Ｕ字状等とすることもできる。上述の例と同様に、長手方向中心軸Ｃに垂直な水平方向に沿って見て、トラフ部分４３と、トラフ部分４３の直上に配置された伝熱管３１と、の間の重なり距離は、好ましくは伝熱管３１の高さの二分の一以上（０．５）に、より好ましくは四分の三（０．７５）以上に設定される。

図１７は、第一実施形態に係る管束３０Ｅ及びトラフ部４０Ｅの配置の第五変形例を示す蒸発器１Ｅの概略横方向断面図である。図１７に示すように、管束３０Ｅのそれぞれの側において、それぞれの行における貯留領域Ａ内の伝熱管３１の最も外側の管が、流下液膜領域Ｆにおける伝熱管３１の最も外側の列に沿って鉛直方向に整列して配置されていることを除いて、蒸発器１Ｅは図１６に示した蒸発器１Ｄと基本的に同じである。

図１８は、第一実施形態に係る管束３０Ｆ及びトラフ部４０Ｆの配置の第六変形例を示す蒸発器１Ｆの概略横方向断面図である。流下液膜領域Ｆにおける伝熱管３１の配置パターンを除いて蒸発器１Ａは、図２〜図７に示した蒸発器１と基本的に同じである。より具体的には、図１８に示す例においては、それぞれの列における伝熱管３１の二つの隣接する管の間の鉛直方向ピッチは、流下液膜領域Ｆの上側領域の方が流下液膜領域Ｆの下側領域よりも大きくなるよう、流下液膜領域Ｆにおける伝熱管３１は配置されている。さらに、伝熱管３１の二つの隣接する管の間の水平方向ピッチは、流下液膜領域Ｆの横方向中心領域の方が流下液膜領域Ｆの外側領域よりも大きくなるよう、流下液膜領域Ｆにおける伝熱管３１は配置されている。

シェル１０における蒸気フローの量は、流下液膜領域Ｆの上側領域の方が流下液膜領域Ｆの下側領域よりも大きくなる傾向がある。同じく、シェル１０における蒸気フローの量は、流下液膜領域Ｆの横方向中心領域の方が流下液膜領域Ｆの外側領域よりも大きくなる傾向がある。したがって、流下液膜領域Ｆの上側領域及び外側領域における蒸気速度はときには非常に高くなる。その結果、横方向蒸気フローによりは、伝熱管３１間の液体冷媒の鉛直方向フローが乱れる。また、液体冷媒が高速蒸気フローによってコンプレッサ２へと運ばれることもあり、蒸気フローと一緒に運ばれた液体冷媒によりコンプレッサ２が損傷するおそれがある。したがって、図１８に示す例においては、流下液膜領域Ｆの上側領域及び外側領域における伝熱管３１の間で形成される蒸気経路の断面積が大きくなるよう、伝熱管３１の鉛直方向ピッチ及び水平方向ピッチが調整されている。これにより、流下液膜領域Ｆの上側領域及び外側領域における蒸気フローの速度を低減できる。したがって、液体冷媒の鉛直方向フローが乱れることを防止でき、また蒸気フローに液体冷媒が含まれてしまうことを防止できる。

＜第二実施形態＞
次に図１９を参照して、第二実施形態に係る蒸発器１０１を説明する。第一実施形態と第二実施形態との類似点を考慮して、第一実施形態のパーツと同一の、第二実施形態のパーツには、第一実施形態の部材と同じ参照符号を付している。また、説明の簡略化のために、第二実施形態のパーツと同一の第二実施形態のパーツの説明を省略する。

第二実施形態の蒸発器１０１が冷媒再循環システムを備えることを除いて、第二実施形態に係る蒸発器１０１は第一実施形態の蒸発器１と基本的に同じである。第二実施形態のトラフ部１４０は、第一実施形態のトラフ部４０と基本的に同じである。上述したように第一実施形態においては、液体冷媒が分配部２０から管束３０上に比較的均等に（例えば±１０％で）分配される場合、ほとんどすべての液体冷媒が流下液膜領域Ｆ又は貯留領域Ａにおいて蒸発する所定量に、冷媒充填を設定することができる。このような場合、第一トラフ部分４１からシェル１０の底部に向かってオーバーフローする液体冷媒はほとんどない。しかしながら、分配部２０から管束３０上への液体冷媒の分配が相当に不均一（例えば±２０％）である場合、管束３０にドライパッチが形成される可能性が高くなる。したがって、このような場合、ドライパッチの形成を防止するために、所定量を超える量の冷媒をシステムに供給する必要がある。このため、第二実施形態では、トラフ部１４０からオーバーフローし、シェル１１０の底部に貯留された液体冷媒を再循環させるための冷媒再循環システムを、蒸発器１０１が備える。図１９に示す通り、シェル１１０は、ポンプ装置７ａに連結される導管７と流体連通状態にある底部出口管１７を有する。シェル１１０の底部に貯留された液体冷媒が、導管６及び入口管１１を介して蒸発器１１０の分配部２０に再循環されるよう、ポンプ装置７ａは選択的に動作する（図１）。底部出口管１７を、シェル１１０の任意の長手方向位置に配置することができる。

あるいは、ベルヌーイの原理に基づいてシェル１１０の底部に貯留された液体冷媒を凝縮器３からの加圧冷媒を用いて吸い込むよう動作するエジェクタと、ポンプ装置７ａを置き換えることもできる。このようなエジェクタは、膨張装置の機能とポンプの機能と合わせ持つ。

こうして、第二実施形態に係る蒸発器１１０では、蒸発しなかった液体冷媒を効率的に再循環して伝熱のために再利用でき、これにより、冷媒充填の量を低減できる。

第二実施形態において、管束１３０及びトラフ部１４０の配置は、図１９に示す配置に限定されない。本発明の範囲を逸脱することなく、本発明に種々の変更及び変形が行えることは当業者には明らかであろう。例えば、図１２〜図１５、図１７及び図１８に示した管束及びトラフ部の配置を第二実施形態に係る蒸発器１１０においても用いることができる。

＜第三実施形態＞
次に図２０〜図２５を参照して、第三実施形態に係る蒸発器２０１を説明する。第一実施形態、第二実施形態及び第三実施形態の類似点を考慮して、第一実施形態又は第二実施形態のパーツと同一の、第三実施形態のパーツには、第一実施形態又は第二実施形態のパーツと同じ参照符号を付している。また、説明の簡略化のために、第一実施形態又は第二実施形態のパーツと同一の第三実施形態のパーツの説明を省略する。

第三実施形態の蒸発器２０１は、シェル２１０の底部に貯留された液体冷媒を底部出口管１７及び導管７を介して再循環させる冷媒再循環システムを備えている第二実施形態の蒸発器１０１と同様である。蒸気圧縮システムのコンプレッサ２（図１）が潤滑油を利用する場合、油がコンプレッサ２から蒸気圧縮システムの冷媒回路へと移送される傾向がある。言いかえれば、蒸発器２０１に導入される冷媒はコンプレッサ油（冷凍機油）を含んでいる。したがって、蒸発器２０１が冷媒再循環システムを備える場合、油が液体冷媒と共に蒸発器２０１内で再循環され、これにより、蒸発器２０１において液体冷媒における油が高濃度となり、その結果、蒸発器２０１の性能が低下する。したがって、第三実施形態の蒸発器２０１は、トラフ部２４０を用いて油を貯留し、貯留された油を蒸発器２０１の外部のコンプレッサ２に向かって放出するよう、構成され配置される。

より具体的には、蒸発器２０１は、管束２３０における伝熱管３１の最も下の行の一部の下方に配置されるトラフ部２４０を有する。トラフ部２４０は、バイパス導管８を介してバルブ装置８ａに流体が通るよう接続される。トラフ部２４０に貯留された油が所定レベルに達すると、トラフ部２４０から蒸発器２０１の外部へと油を放出するよう、バルブ装置８ａは選択的に動作する。

上述の通り、蒸発器２０１に導入される冷媒がコンプレッサ油を含んでいる場合、冷媒再循環システムによって油が液体冷媒とともに再循環される。第三実施形態においては、トラフ部２４０に貯留された液体冷媒がトラフ部２４０からオーバーフローしないように、トラフ部２４０が配置される。トラフ部２４０に貯留された液体冷媒が、貯留された液体冷媒に浸漬された伝熱管３１の内部を流れる水から熱を吸収すると、トラフ部２４０に貯留された液体冷媒は沸騰するかつ／又は蒸発するが、油はトラフ部２４０に残留する。したがって、蒸発器２０１において液体冷媒が再循環されるにつれて、トラフ部２４０における油の濃度は次第に高くなる。トラフ部２４０に貯留された油の量が所定レベルに達すると、バルブ装置８ａが動作して、油が蒸発器２０１から放出される。第一実施形態と同様に、長手方向中心軸Ｃに垂直な水平方向に沿って見て、第三実施形態のトラフ部２４０と、トラフ部２４０の直上に配置された伝熱管３１と、の間の重なり距離は、好ましくは伝熱管３１の高さの二分の一以上（０．５）に、より好ましくは四分の三（０．７５）以上に設定される。

第三実施形態において、トラフ部２４０が配置されている管束２３０の領域は貯留領域Ａを構成し、一方、管束２３０の残りの領域は流下液膜領域Ｆを構成している。

したがって、第三実施形態の蒸発器２０１では、コンプレッサ２から冷媒回路に移送されたコンプレッサ油を、トラフ部２４０に貯留して蒸発器２０１から放出でき、その結果、蒸発器２０１の熱伝達効率を改善できる。

第三実施形態において、管束２３０及びトラフ部２４０の配置は、図２０に示す配置に限定されない。本発明の範囲を逸脱することなく、本発明に種々の変更及び変形が行えることは当業者には明らかであろう。いくつかの変形例を、図２１〜図２３を参照して説明する。

図２１は、第三実施形態に係る管束２３０Ａ及びトラフ部２４０Ａの配置の第一変形例を示す蒸発器２０１Ａの概略横方向断面図である。図２１に示すように、トラフ部２４０Ａを、図２０に示した側部領域の代わりに、伝熱管３１の最も下の行の下方の中心領域に配置することができる。

図２２は、第三実施形態に係る管束２３０Ｂ及びトラフ部２４０Ｂの配置の第二変形例を示す蒸発器２０１Ｂの概略横方向断面図である。管束２３０Ｂの伝熱管３１は、千鳥状ではなく、図２２に示すようにマトリックス状に配置される。

図２３は、第三実施形態に係る管束２３０Ｃ及びトラフ部２４０Ｃの配置の第三変形例を示す蒸発器２０１Ｃの概略横方向断面図である。この例において、管束２３０Ｃの伝熱管３１はマトリックス状に配置される。トラフ部２４０Ｃは、伝熱管３１の最も下の行の下方の中心領域に配置される。

さらに、第三実施形態に係る管束２３０の伝熱管３１を、図１８に示した管束３０Ｆの伝熱管３１と同様に配置することができる。言いかえれば、伝熱管３１間の鉛直方向ピッチは管束２３０の上側領域の方が管束２３０の下側領域よりも大きくなるよう、かつ伝熱管３１間の水平方向ピッチは管束２３０の外側領域の方が管束２３０の中心領域よりも大きくなるよう、第三実施形態の管束２３０の伝熱管３１を配置することができる。

＜第四実施形態＞
次に、図２４及び図２５を参照して、第四実施形態に係る蒸発器３０１を説明する。第一〜第四実施形態の類似点を考慮して、第一実施形態、第二実施形態又は第三実施形態のパーツと同一の、第四実施形態のパーツには、第一実施形態、第二実施形態又は第三実施形態のパーツと同じ参照符号を付している。また、説明の簡略化のために、第一実施形態、第二実施形態又は第三実施形態のパーツと同一の第四実施形態のパーツの説明を省略する。

中間トレー部６０が供給ライングループにおける伝熱管３１と戻りライングループにおける伝熱管３１との間の流下液膜領域Ｆに配置されていることを除いて、第四実施形態の蒸発器３０１は第一実施形態の蒸発器１と基本的に同じである。中間トレー部６０は、液体冷媒が下方へ放出される複数の開口部６０ａを有する。

上述の通り、蒸発器３０１は、水がまず管束３０の下部領域に配置される供給ライングループにおける伝熱管３１の内部を流れ、その後、管束３０の上部領域に配置される戻りライングループにおける伝熱管３１の内部を流れるよう案内されるツーパスシステムを備える。したがって、入口水室１３ａ近傍の供給ライングループにおける伝熱管３１の内部を流れる水の温度が最も高く、したがって、より多くの量の伝熱が必要とされる。例えば、図２５に示す入口水室１３ａ近傍の伝熱管３１の内部を流れる水の温度が最も高い。したがって、入口水室１３ａ近傍の伝熱管３１にはより多くの量の伝熱が必要とされる。分配部２０からの冷媒の分配が不均一なために伝熱管３１のこの領域が完全に乾いてしまうと、蒸発器３０１は乾いていない伝熱管３１の限られた表面を用いて熱変換を行わねばならず、そのとき蒸発器３０１は圧力と平衡状態となる。このような場合、伝熱管３１の乾いた部分を再度湿らせるために、定格を超えた冷媒充填（例えば二倍程度）が必要となろう。

したがって、第四実施形態において、より多くの量の伝熱を必要とする伝熱管３１の上方の位置に、中間トレー部６０が配置される。上から落下する液体冷媒は、中間トレー部６０によって一度受けられ、そして、より多くの量の伝熱を必要とする伝熱管３１に向かって均一に再分配される。したがって、伝熱管３１のこうした部分が完全に乾いてしまうことを容易に防止し、良好な伝熱性能を確保される。

第四実施形態においては、図２５に示すように、中間トレー部６０が管束３３０の長手方向に部分的にのみ配置されているが、中間トレー部６０又は複数の中間トレー部６０を管束３３０の長手方向長さの実質的に全体にわたって延設するよう配置することもできる。

第一実施形態と同様に、第四実施形態における管束３３０及びトラフ部４０の配置は、図２４に示した配置に限定されない。本発明の範囲を逸脱することなく、本発明に種々の変更及び変形が行えることは当業者には明らかであろう。例えば、中間トレー部６０は、図１２〜図１５及び図１７〜図２３に示したいずれの配置とも組み合わせることができる。

＜第五実施形態＞
次に、図２６〜図３４を参照して、第五実施形態に係る蒸発器４０１を説明する。第一実施形態〜第五実施形態との類似点を考慮して、他の実施形態の部材と同一の、第五実施形態の部材には、他の実施形態の部材と同じ参照符号を付している。また、説明の簡略化のために、他の実施形態の部材と同一の第五実施形態の部材の説明を省略する。さらに、ここでの説明及び例示以外の、前記実施形態の説明及び例示が第五実施形態にもまた当てはまることは、本開示から当業者に明らかであろう。

この第五実施形態に係る蒸発器４０１は基本的に、シェル１０と、変形例としての分配部４２０と、変形例としての管束４３０（熱伝達ユニット）と、変形例としてのトラフ部４４０と、ガイド部７０と、を有する。図３１からよくわかる通り、蒸発器１は、好ましくは変形例としてのバッフル構造４５０を更に有する。

図２６〜図３１を参照して、変形例としての分配部４２０は、前記実施形態と同様に、気液分離器と冷媒分配器との両方として機能するよう構成され配置される。分配部４２０は、変形例としての入口管部４２１と、変形例としての第一トレー部４２２と、複数の第二トレー部２３と、を有する。入口管部４２１は、入口管部２１と機能的に同一であり、シェル１０の長手方向中心軸Ｃと略平行に延びる。ただし、本実施形態における入口管部４２１は、断面が角型の構成を有する。同様に、第一トレー部４２２は、第一トレー部２２と機能的に同一である。ただし、第一トレー部４２２は、入口管部４２１の断面角型形状の一部を形成するよう、入口管部４２１と係合する構造を有する。

入口管部４２１は、シェル１０の冷媒入口管１１に流体が通るよう接続され、これにより、二相の冷媒が冷媒入口管１１を介して入口管部４２１へと導入される。入口管部４２１は、好ましくは、第一トレー部４２２に取り付けられる第一（供給）逆Ｕ字状部材４２１ａ及び第二（分配）逆Ｕ字状部材４２１ｂを有する。第一（供給）逆Ｕ字状部材４２１ａは、液体及び気体の冷媒が通過することを防止する剛性金属板／板材から形成される。一方、第二（分配）逆Ｕ字状部材４２１ｂは、好ましくは、剛性金属メッシュ（網目）材料から形成され、液体及び気体の冷媒が第二（分配）逆Ｕ字状部材を通過することができる。第一逆Ｕ字状部材４２１ａ及び第二逆Ｕ字状部材４２１ｂは、別々の部材であり（図２６〜図２７では一体に示しているが）、第一トレー部４２２の長手方向の中心に取り付けられている。

図２７〜図３０を参照して、第一トレー部４２２は、その底面から上方へ延びる一対の長手方向延設フランジ４２２ａを有し、これにより、中心長手方向軸Ｃと平行な方向に沿って中央長手方向通路４２２ｂを形成することができる。フランジ４２２ａは、第一トレー部４２２と一体的に形成することができる。または、フランジ４２２ａは、第一トレー部４２２に固定される（例えば溶接によって）別々のフランジとできる。または、フランジ４２２ａは、第一トレー部４２２の底面に取り付けられるＵ字状通路の一部とできる。いずれの場合も、好ましくは中央長手方向の通路４２２ｂには開口がない。例示の実施形態においては、第二（分配）逆Ｕ字状部材４２１ｂが好ましくは剛性金属メッシュから形成されるので、通路４２２ｂに位置する液体冷媒が所定の高さを越えたときフランジ４２２ａから溢れるよう、フランジ４２２ａは好ましくは所定の高さまで延びる。

あるいは、第二（分配）逆Ｕ字状部材４２１ｂは、液体又は気体冷媒を通過させる孔が形成されたシート／プレート金属から形成することもできる。この場合、孔を所定の高さに配置する必要がある。また、この場合、液体冷媒が第二（分配）逆Ｕ字状部材４２１ｂからいつ流れ出るかをフランジ４２２ａの高さによって決めておく必要がなく、したがって、所望の場合、フランジ４２２ａをより短くすることができる（つまり、どの高さで液体冷媒が孔を通って流れるかは第二（分配）逆Ｕ字状部材４２１ｂにおける孔の高さによって決まるからである）。

フランジ４２２ａ及び通路４２２ｂがあることを除いて、第一トレー部４２２は第一トレー部２２と同一である。したがって、通路４２２ｂ内に孔は形成されていない。第一逆Ｕ字状部材４２１ａ及び第二逆Ｕ字状部材４２１ｂは、好ましくは、その自由端が長手方向通路内に収容されて、第一トレー部４２２のフランジ４２２ａ及び底面とともに、断面角型管状構造を形成するよう、寸法付けられる／大きさにされる。第一逆Ｕ字状部材４２１ａ及び第二逆Ｕ字状部材４２１ｂは、第一トレー部２２のフランジ又は底部に、溶接によって、又はナット／ボルトなどの留め具によって、又は他の適当な取り付け技術によって、取り付けられる。例示の実施形態においては、溶接が第一トレー部４２２への第一逆Ｕ字状部材４２１ａ及び第二逆Ｕ字状部材４２１ｂの取り付けに用いられている。

さらに図２７〜図３０を参照して、追加の、より大きい第三（分配）逆Ｕ字状部材４２４が、第二（分配）逆Ｕ字状部材４２１ｂの上方に、間隔を空けて取り付けられる。具体的には、複数のボルト４２５が、第二（分配）逆Ｕ字状部材４２１ｂを貫通して上方へ延び、ナットを用いて第二（分配）逆Ｕ字状部材に取り付けられる。ナットは、第三（分配）逆Ｕ字状部材４２４を部材４２１ｂの上方に装着するためのスペーサーとして機能する。第三（分配）逆Ｕ字状部材４２４は、第二（分配）逆Ｕ字状部材４２１ｂより横方向に広く、高さは第二（分配）逆Ｕ字状部材４２１ｂとおよそ同じか又はわずかに小さい。ただし、図３０からよくわかる通り、第三（分配）逆Ｕ字状部材４２４の自由端が、フランジ４２２ａの上端より下まで下方へ突出するとともに第一トレー部４２２の底部の上方に配置されるように、スペーサーとして機能するナットは比較的薄い。ボルト４２５の自由端はまた、第三（分配）逆Ｕ字状部材４２４を貫通して延び、追加のナットが第三（分配）逆Ｕ字状部材４２４を第二（分配）逆Ｕ字状部材４２１ｂに固定するよう用いられる。これらの追加のナットもまた、バッフル構造４５０を第三（分配）逆Ｕ字状部材４２４から上方に間隔を空けて配置するためのスペーサーとして機能する。

第三（分配）逆Ｕ字状部材４２４は、そこを通る冷媒蒸気の流れの邪魔をする。二相の冷媒が入口管部４２１の第一逆Ｕ字状部材４２１ａから放出されると、二相の冷媒の液体成分を第一トレー部４２２が受ける。一方、二相の冷媒の蒸気成分は上方へと流れて、バッフル構造４５０に衝突し、これにより、蒸気中に含まれていた液滴がバッフル構造４５０によって収集されて、バッフル構造４５０から出口管１２への気体の冷媒の直接的な流れが低減される。

図２６〜図３１を参照して、バッフル構造４５０は基本的に、溶接又は他の適当な取り付け技術により互いに固定される、キャノピー部材４５２と、第一バッフル部材４５４と、第二バッフル部材４５６と、第三バッフル部材４５８とを有する。キャノピー部材４５２はバッフルの最上部分である。第三バッフル部材４５８は、キャノピー部材４５２の直ぐ下にある。第二バッフル部材４５６は、第三バッフル部材４５８の直ぐ下にある。第一バッフル部材４５４は、第二バッフル部材４５６の直ぐ下にある。第一バッフル部材４５４、第二バッフル部材４５６及び第三バッフル部材４５８のそれぞれは、金属シート／板材から逆Ｕ字状部材に形成されている。図３１からよくわかる通り、第一バッフル部材４５４、第二バッフル部材４５６及び第三バッフル部材４５８の脚部には、直線的に間隔を空けて交互に配置される切欠きが形成されている。具体的には、第三バッフル部材４５８は、第一バッフル部材４５４の長手方向に間隔を空けて配置される板状タブ部分４５４ａと長手方向に並んで配置される、複数の長手方向に間隔を空けて配置される板状タブ部分４５８ａを有する。第二バッフル部材４５６は、タブ４５４ａとタブ４５８ａとの間の隙間に長手方向に配置される複数の長手方向に間隔を空けて配置される板状タブ４５６ｂを有する。タブ４５４ａ，４５６ｂ，４５８ａのこの配置により、気体の冷媒の流れが衝突するが、気体の冷媒がバッフル部材４５４，４５６，４５８を通ってある程度流れることができる、気体の冷媒の流れる蛇行ルートが（隙間において）形成される。

図３０〜図３１からよくわかる通り、キャノピー部材４５２は、中央部４８０と一対の側方部４８２とを有する。一対の側方部４８２は、互いに鏡像であること以外、互いに同一である。図３０に示す通り、タブ４５４ａ、タブ４５６ｂ及びタブ４５８ａが装着位置において中央部４８０から下方へ突出するよう、第一バッフル部材４５４、第二バッフル部材４５６及び第三バッフル部材４５８は中央部４８０に取り付けられている。中央部４８０、第一バッフル部材４５４、第二バッフル部材４５６及び第三バッフル部材４５８には、ボルト４２５を受けるための開口部が形成されている。第三（分配）逆Ｕ字状部材４２４を固定するために用いられるナットは、第一バッフル部材４５４との接触によりバッフル構造４５０を上方に間隔を空けて配置している。その後、バッフル構造４５０を固定するためにナットがボルト４２５の自由端に取り付けられて、中央部４８０が分配部４２０の上方に配置される。分配部４２０も冷媒分配アッセンブリと呼ぶことができる。中央部４８０は、冷媒分配アッセンブリの上端に取り付けられるキャノピー部材４５２の取り付け部を形成する。

中央部４８０は平面状部である。一対の側方部４８２は中央部の両側端部から横方向に延びる。より具体的には、側方部４８２は、長手方向中心軸Ｃに沿って見て、冷媒分配アッセンブリ４２０の上方の位置から横方向外側にかつ下方へ延びる。側方部４８２はそれぞれ、傾斜部分４８２ａと、鉛直部分４８２ｂと、フランジ部分を４８２ｃとを有する。図３０に示す通り、側方部４８２は、それぞれ、鉛直部分４８２ｂの底部端に形成される自由端を有する。側方部４８２の自由端は、長手方向中心軸Ｃに沿って見て、長手方向中心軸Ｃを通る鉛直面Ｖから冷媒分配アッセンブリ４２０よりもさらに遠方に、かつ長手方向中心軸Ｃに沿って見て、冷媒分配アッセンブリ４２０の横方向最外側端部の上部縁（第二トレー部２３の側端部の上部縁）より下側に配置される。

冷媒分配アッセンブリ４２０は、第二トレー部２３の側端部に形成される、一対の横方向最外側端部を有する。トレー部２３の上部縁は、冷媒分配アッセンブリ４２０の横方向における最外側端部の上部縁を形成する。例示の実施形態において、一対の側方部４８２は、冷媒分配アッセンブリ４２０の上方の位置から横方向外側にかつ下方へ延び、その自由端が鉛直板３２と（つまり第二トレー部２３の底部に対応する鉛直位置と）接触するよう配置される。ただ、側方部４８２の自由端を鉛直板３２の上方に間隔を空けて配置することができることは、本開示から当業者には明らかであろう。例示の実施形態において、フランジ部分４８２ｃは、傾斜部分４８２ａに対して垂直に冷媒分配アッセンブリ４２０に向かって延びるとともに、中央部４８０及び鉛直部分４８２ｂから略均一に間隔を空けて配置される。

バッフル構造４５０によって収集された液滴は、第一トレー部２２及び／又は第二トレー部２３に向かって案内される。蒸気成分は、第一バッフル部材４５４、第二バッフル部材４５６及び第三バッフル部材４５８を通って横方向に流れ、側方部４８２に沿って下方へ流れ、その後、側方部４８２の自由端において向きを変えて出口管１２に向かって上方へと流れる。蒸気冷媒は、出口管１２を介してコンプレッサ２に向かって放出される。バッフル構造４５０の構造（つまりキャノピー部材４５２）により、側方部４８２の自由端周囲の蒸気冷媒速度は、前記実施形態のバッフル部材５０では約１．０ｍ／ｓであるのに対し、約０．７ｍ／秒である。この０．７ｍ／ｓの速度範囲における液滴は、気体と一緒に運ばれることがなく、したがって、ほとんどすべてが落下する。これにより、液体冷媒が気体冷媒パイプへと入っていくことがほとんどなくなる。バッフル部材４５０（例えば、キャノピー部材４５２）により、熱伝達ユニット（管束４３０）の構造にかかわらず性能を向上することができる。このため、ここに図示した例示の熱伝達ユニット（管束）は単なる好ましい例である。

管束４３０は分配部４２０の下方に配置されており、これにより、分配部４２０から放出される液体冷媒が管束４３０上へと供給される。冷媒分配アッセンブリ４２０から放出された冷媒が熱伝達ユニットに供給されるよう、管束４３０は、変形例としてのトラフ部４４０とともに、シェル１０の内部で冷媒分配アッセンブリ４２０の下方に配置される熱伝達ユニットの一部を形成する。このように、熱伝達ユニットは、シェル１０の長手方向中心軸Ｃと略平行に延びる複数の伝熱管３１を有する。管束４３０は、ここに説明し図示したこと以外、管束３０と同一である。主として、変形例としてのトラフ部４４０では、貯留領域Ａにおいて最も下にある伝熱管３１が多少異なる構成を有することとなる。

図２６〜図２９及び図３２〜図３４を参照して、トラフ部４４０に貯留された液体冷媒に貯留領域Ａにおける伝熱管３１が少なくとも部分的に浸漬されるよう、トラフ部４４０は上方から流下する液体冷媒を貯留するように構成され配置される。ただし、トラフ部４４０は、変形例としての第一トラフ部分４４１と、変形例としての第二トラフ部分４４２と、を有する。第一トラフ部分４４１及び第二トラフ部分４４２は、伝熱管３１の長手方向長さと実質的に同じである長手方向長さにわたって、シェル１０の長手方向中心軸Ｃと略平行に延びる。

第一トラフ部分４４１は、第二トラフ部分４４２より広く、数が少ない。第一トラフ部分４４１は、第一トラフ部分４１より狭く、数が多い。同様に、第二トラフ部分４４２は、第二トラフ部分４２より狭く、数が多い。言い換えれば、トラフ部分４４１，４４２の数／幅の構成は、前記実施形態とは異なる（例えば、図２９からよくわかる通り、異なる数の伝熱管３１を収容する）。さらに、トラフ部分４４１，４４２は、トラフ部分４１，４２とは異なる形状の端部を有する。具体的には、それぞれのトラフ部分４４１は、底壁部４４１ａと一対の側壁部４４１ｂとを有する。同様に、それぞれのトラフ部分４４２は、底壁部４４２ａと一対の側壁部４４２ｂとを有する。側壁部４４１ｂ，４４２ｂは、それらの位置に応じて高さが異なる。それぞれのトラフ部分の側壁部４４１ｂ，４４２ｂは、位置に応じた高さを除いて、互いの鏡像である。（ある場合に）高さが異なること及び互いの鏡像であること以外に、複数の側壁部４４１ｂ，４４２ｂは互いに同一であり、そのため、簡略化のために同じ参照符号を付す。

貯留領域Ａにおける伝熱管３１は、シェル１０の長手方向の中心軸Ｃに沿って見て、少なくとも二つの水平方向の行に配置される。長手方向の中心軸Ｃに沿って見て、貯留領域Ａにおける伝熱管３１の水平方向の行の数に対応する数の層（例えば本実施形態では二層）の、水平方向の行の下方に配置される複数のトラフ部分４４１，４４２を、トラフ部４４０は有する。第一（下部）層における側壁部４４１ｂのうちの二つは、第一（下部）層の横方向最外側端部を形成し、残りの側壁部４４１ｂは、第一（下部）層の内側壁部を形成する。第一（下部）層のどの内側壁部４４１ｂも、第一（下部）層の横方向最外側端部を形成している二つの側壁部４４１ｂよりも鉛直方向高さが低い。同様に、第二（上部）層における側壁部４４２ｂのうちの二つは、第二（上部）層の横方向最外側端部を形成し、残りの側壁部４４２ｂは、第二（上部）層の内側壁部を形成する。第二（上部）層のどの内側壁部４４２ｂも、第二（上部）層の横方向最外側端部を形成している二つの側壁部４４２ｂよりも鉛直方向高さが低い。この配置は、図２９及び図３２〜図３４からよく理解されよう。

このように、それぞれの層におけるトラフ部分４４１／４４２の側壁部４４１ｂ／４４２ｂのうちの二つは、その層の横方向最外側端部を形成し、残りの側壁部４４１ｂ／４４２ｂは、その層の内側壁部を形成する。そして、それぞれの層のどの内側壁部４４１ｂ／４４２ｂも、その層の横方向最外側端部を形成している二つの側壁部４４１ｂ／４４２ｂの鉛直方向高さより高さが低い。それぞれの層の内側壁部４４１ｂ／４４２ｂは、底壁部４４１ａ／４４２ｂからその層の上方の水平方向の行における伝熱管３１の少なくとも５０％と重なる位置まで鉛直方向に延びる。例示の実施形態においては、その層における伝熱管３１の５０％が、内側壁部４４１ｂ／４４２ｂと重なっている。外側壁部４４１ｂ／４４２ｂは、その層における伝熱管の約１００％と鉛直方向に重なっている。

第一実施形態と同様に、シェル１０の長手方向中心軸Ｃに沿って見て、貯留領域Ａにおける最も外側の伝熱管は、流下液膜領域Ｆにおける伝熱管の最も外側の列の横方向外側に位置している。例示の実施形態において、シェル１０の長手方向の中心軸Ｃに沿って見て、貯留領域Ａにおける伝熱管３１は二つの水平方向の行に配置され、そして、トラフ部分４４１は、貯留領域Ａにおいて配置される複数の伝熱管３１の下方で横方向に連続的に延びる。本実施形態において、Ｄ１は内側壁部４４１ｂ／４４２ｂの重なり距離（高さ）を表し、また、Ｄ２は最も外側の側壁部４４１ｂ／４４２ｂの重なり距離（高さ）を表している。好ましくは、上述の通り、Ｄ１／Ｄ２≧０．５である（例えば例示の実施形態においてはＤ１／Ｄ２は０．５）。

本実施形態において、トラフ部４４０は、一対のバイパス導管８を介して一対のバルブ装置８ａに流体が通るよう接続される（例えば第三実施形態のように）。トラフ部４４０に貯留された油が所定レベルに達すると、トラフ部４４０から蒸発器４０１の外部へと油を放出するよう、バルブ装置８ａが選択的に動作させられる。ただし、バルブ装置８ａ及びバイパス導管８を省略できることは、本開示から当業者には明らかであろう。さらに、一のバルブ装置８ａを一対のバイパス導管８に接続できることは、本開示から当業者には明らかであろう。

＜第五実施形態の変形例＞
次に図３５〜図３８を参照して、第五実施形態に変形例に係る蒸発器４０１'を説明する。蒸発器４０１'は、蒸発器が変形例としてのトラフ部４４０'を有すること以外は、蒸発器４０１と同一である。第五実施形態と第五実施形態の本変形例との類似点を考慮して、他の実施形態の部材と同一である第五実施形態の本変形例の部材には、他の実施形態の部材と同じ参照符号を付している。また、説明の簡略化のために、他の実施形態の部材と同一である第五実施形態の本変形例の部材の説明を省略する。さらに、ここでの説明及び例示以外、前記第五実施形態の説明及び例示が第五実施形態の本変形例にも適用されることは、本開示から当業者に明らかであろう。

変形例としてのトラフ部４４０'は、変形例としてのトラフ部４４０'が変形例としてのトラフ部分４４１'，４４２'を有すること以外は、トラフ部４４０と同一である。変形例としてのトラフ部分４４１'，４４２'は、寸法Ｄ１が、層に配置される伝熱管の７５％がトラフ部分４４１'，４４２'の内側端部と重なるように設定されていること以外は、トラフ部分４４１，４４２と同一である。このように、それぞれのトラフ部分４４１'は、底壁部４４１ａ'と一対の側壁部４４１ｂ'とを有する。同様に、それぞれのトラフ部分４４２'は、底壁部４４２ａ'と一対の側壁部４４２ｂ'とを有する。側壁部４４１ｂ'，４４２ｂ'は、それらの位置に応じて高さが異なる。それぞれのトラフ部分の側壁部４４１ｂ'，４４２ｂ'は、位置に応じた高さを除いて、互いの鏡像である。（ある場合に）高さが異なること及び互いの鏡像であること以外、複数の側壁部４４１ｂ'，４４２ｂ'は互いに同一であり、そのため、簡略化のために同じ参照符号を付す。

＜第六実施形態＞
次に、図３９を参照して、第六実施形態に係る蒸発器５０１を説明する。本第六実施形態が変形例としてのトラフ部５４０を有すること以外は、本第六実施形態は第五実施形態と同一である。したがって、ここでの説明及び例示以外は、第五実施形態の説明及び例示は本第六実施形態にもまた適用される。第六実施形態と前記実施形態との類似点を考慮して、他の実施形態の部材と同一である第六実施形態の部材には、他の実施形態の部材と同じ参照符号を付している。また、説明の簡略化のために、他の実施形態の部材と同一である第六実施形態の部材の説明を省略する。上述の通り、本第六実施形態に係る蒸発器５０１は、蒸発器５０１が変形例としてのトラフ部５４０を有すること以外は、第五実施形態の蒸発器４０１と同一である。具体的には、変形例としてのトラフ部５４０はトラフ部分４４２を有するが、第五実施形態からトラフ部分４４１が省略されている。変形例としての管束５３０の形成に関して、トラフ部分４４１における伝熱管３１もまた省略されている。以上のことを除いて、管束５３０（熱伝達ユニット）は管束４３０と同一である。

第一トラフ部分４４１が本実施形態において省略されているので、トラフ部５４０は流体が通るよう三つのバイパス導管８を介して三つのバルブ装置８ａに接続される。トラフ部５４０に貯留された油が所定レベルに達すると、トラフ部５４０から蒸発器５０１の外部へと油を放出するよう、バルブ装置８ａは選択的に動作する。ただし、バルブ装置８ａ及びバイパス導管８を省略できることは、本開示から当業者には明らかであろう。さらに、一のバルブ装置８ａを三つのバイパス導管８に接続できることは、本開示から当業者には明らかであろう。

上述した差異を除いて、本第六実施形態は第五実施形態と同一である。したがって、本第六実施形態において、シェル１０の長手方向の中心軸Ｃに沿って見て、貯留領域Ａにおける伝熱管３１は（一つの）水平方向の行に配置され、長手方向の中心軸Ｃに沿って見て、トラフ部５４０は、貯留領域Ａにおける伝熱管３１の水平方向の行の下方に配置される複数の横方向配置トラフ部分４４２を有する。また、第五実施形態と同様に、トラフ部分４４２はそれぞれ、底壁部４４２ａと一対の側壁部４４２ｂとを有しており、側壁部４４２ｂのうちの二つがトラフ部５４０の横方向最外側端部を形成しているとともに、残りの側壁部４４２ｂが内側壁部を形成している。第五実施形態と同様に、内側壁部４４２ｂは、トラフ部５４０の横方向最外側端部を形成している二つの側壁部４４２ｂよりも鉛直方向高さが低い。さらに第五実施形態と同様に、内側壁部４４２ｂは、水平方向の行における伝熱管３１の少なくとも５０％と重なる位置まで底壁部から鉛直方向に延びる。さらにまた第五実施形態と同様に、シェル１０の長手方向中心軸Ｃに沿って見て、貯留領域Ａにおける最も外側の伝熱管は、流下液膜領域Ｆにおける伝熱管の最も外側の列の横方向外側に位置している。

＜第六実施形態の変形例＞
次に図４０を参照して、第六実施形態の変形例に係る蒸発器５０１'を説明する。蒸発器５０１'は、蒸発器が変形例としてのトラフ部５４０'を有すること以外は、蒸発器５０１と同一である。第六実施形態と第六実施形態の本変形例との類似点を考慮して、他の実施形態の部材と同一である第六実施形態の本変形例の部材には、他の実施形態の部材と同じ参照符号を付している。また、説明の簡略化のために、他の実施形態の部材と同一である第六実施形態の本変形例の部材の説明を省略する。さらに、ここでの説明及び例示以外の、前記第六実施形態の説明及び例示が第六実施形態の本変形例にもまた当てはまることは、本開示から当業者に明らかであろう。

変形例としてのトラフ部５４０'は、変形例としてのトラフ部５４０'が変形例としてのトラフ部分４４２'を有すること以外は、トラフ部５４０と同一である。変形例としてのトラフ部５４０'は、第五実施形態の変形例に係る、変形例としてのトラフ部分４４２'と同一である。このように、寸法Ｄ１が層に配置される伝熱管の７５％と重なるよう設定されていること以外は、変形例としてのトラフ部分４４２'はトラフ部分４４２と同一である。

＜第七実施形態＞
次に、図４１を参照して、第七実施形態に係る蒸発器６０１を説明する。本第七実施形態が変形例としてのトラフ部６４０を有すること以外は、本第七実施形態は第五実施形態と同一である。したがって、ここでの説明及び例示以外は、第五実施形態の説明及び例示は本第七実施形態にも適用される。第七実施形態と前記実施形態との類似点を考慮して、他の実施形態の部材と同一である第七実施形態の部材には、他の実施形態の部材と同じ参照符号を付している。また、説明の簡略化のために、他の実施形態の部材と同一である第七実施形態の部材の説明を省略する。上述の通り、本第七実施形態に係る蒸発器６０１は、蒸発器６０１が変形例としてのトラフ部６４０を有すること以外は、第五実施形態の蒸発器４０１と同一である。具体的には、変形例としてのトラフ部６４０は、第五実施形態のトラフ部分４４１，４４２の代わりに、単一のトラフ部分６４２を有する。トラフ部分６４２の構成に応じて、変形例としての管束６３０が形成される。以上のことを除いて、管束６３０（熱伝達ユニット）は管束４３０と同一である。

二層の冷媒管３１を内部に配置することができるよう、トラフ部分６４２はトラフ部分４４１，４４２より深い（約二倍深い）。好ましくは、トラフ部６４２は、底壁６４２ａと一対の側壁６４２ｂとを有する。側壁６４２ｂは、好ましくは、内部に配置される二層の伝熱管３１の１００％と重なる。トラフ部分６４２は、バイパス導管８を介してバルブ装置８ａに流体が通るよう接続される。トラフ部６４０に貯留された油が所定レベルに達すると、トラフ部６４０から蒸発器６０１の外部へと油を放出するよう、バルブ装置８ａは選択的に動作する。ただし、バルブ装置８ａ及びバイパス導管８を省略できることは、本開示から当業者には明らかであろう。上述した差異を除いて、本第七実施形態は第五実施形態と同一である。

＜第八実施形態＞
次に、図４２を参照して、第八実施形態に係る蒸発器７０１を説明する。本第八実施形態が変形例としてのトラフ部７４０を有すること以外は、本第八実施形態は第五実施形態と同一である。したがって、ここでの説明及び例示以外は、第五実施形態の説明及び例示は本第八実施形態にも適用される。第八実施形態と前記実施形態との類似点を考慮して、他の実施形態の部材と同一である第八実施形態の部材には、他の実施形態の部材と同じ参照符号を付している。また、説明の簡略化のために、他の実施形態の部材と同一である第八実施形態の部材の説明を省略する。上述の通り、本第八実施形態に係る蒸発器７０１は、蒸発器７０１が変形例としてのトラフ部７４０を有すること以外は、第五実施形態の蒸発器４０１と同一である。具体的には、変形例としてのトラフ部７４０は、（第五実施形態の）トラフ部分４４２及びトラフ部分４４１を有するだけでなく、トラフ部分４４１の下方に配置される追加の一つのトラフ部分７４４を有する。トラフ部分７４４は、底壁７４４ａと一対の側壁７４４ｂとを有する。側壁７４４ｂの高さは、内側壁４４１ｂ，４４２ｂに対応している。したがって、側壁７４４ｂの高さは、トラフ部分７４４に配置される伝熱管３１の少なくとも５０％と重なる高さである。例示の実施形態においては、この高さは、追加のトラフ部分７４４に配置された伝熱管の５０％と重なる高さである。変形例としての管束７３０を形成するため、追加の伝熱管３１がトラフ部分７４４に配置される。以上のことを除いて、管束７３０（熱伝達ユニット）は管束４３０と同一である。

トラフ部分７４４が追加されるので、第五実施形態のバルブ装置８ａ及びバイパス導管８は、追加のトラフ部分７４４に接続される一のバルブ装置８ａ及び一のバイパス導管と置き換えられる。トラフ部７４０（トラフ部分７４４）に貯留された油が所定レベルに達すると、トラフ部７４０から蒸発器７０１の外部へと油を放出するよう、バルブ装置８ａは選択的に動作する。ただし、バルブ装置８ａ及びバイパス導管８を省略できることは、本開示から当業者には明らかであろう。上述した差異を除いて、本第八実施形態は第五実施形態と同一である。

＜第八実施形態の変形例＞
次に図４３を参照して、第八実施形態の変形例に係る蒸発器７０１'を説明する。蒸発器７０１'は、蒸発器が変形例としてのトラフ部７４０'を有すること以外は、蒸発器７０１と同一である。第八実施形態と第八実施形態の本変形例との類似点を考慮して、他の実施形態の部材と同一である第八実施形態の本変形例の部材には、他の実施形態の部材と同じ参照符号を付している。また、説明の簡略化のために、他の実施形態の部材と同一である第八実施形態の本変形例の部材の説明を省略する。さらに、ここでの説明及び例示以外の、前記第八実施形態の説明及び例示が第八実施形態の本変形例にも適用されることは、本開示から当業者に明らかであろう。

変形例としてのトラフ部７４０'が、変形例としてのトラフ部分４４２'，４４１'（第五実施形態の変形例から）と、変形例としての追加のトラフ部分７４４'と、を有すること以外は、変形例としてのトラフ部７４０'は、トラフ部７４０と同一である。変形例としてのトラフ部分７４４'は、層に配置される伝熱管３１の７５％と重なるよう設定されているが、それ以外は第八実施形態の追加のトラフ部分７４４と同一である。

＜用語の概括的な説明＞
本発明の範囲の理解において、ここで用いられる用語「備える」及びその派生語は、記載された特徴、要素、コンポーネント、群、構成要素、及び／又はステップが有ることを明記しているオープンエンドの用語を意味するのであって、記載されていない特徴、要素、コンポーネント、群、構成要素、及び／又はステップが有ることを排除するものではない。上記は、用語「有する」、「含む」及びそれらの派生語など同様の意味を持つ語にも当てはまる。また、単数形的に用いられる用語「パート」、「部分」、「部」、「部材」あるいは「要素」は、単一のパートあるいは複数のパーツの２つの意味を持ちうる。以上の実施形態の説明に用いられる、次の用語、「上側」、「下側」、「上方」、「下向き」、「鉛直」、「水平」、「下方」、「横方向」や、同じく他の同様な方向を示す用語が、図６及び図７に示すように蒸発器の長手方向中心軸が実質的水平に配置されたときの蒸発器の方向を示す用語として使用される。このように、本発明において用いられるこれらの用語は、通常の動作位置において用いられている蒸発器に対して解釈される。さらには、ここでは、「実質的」、「約」、「およそ」といった程度を示す用語は、最終結果が大きく変わらないような、妥当な変形の条件の変更量を意味するものとして用いる。

本発明の説明のためにいくつかの実施例が選択されたに過ぎず、添付の特許請求の範囲に記載された本発明の範囲を逸脱しない範囲で、種々の変更、変形ができることは、本開示から当業者には明らかであろう。例えば、必要に応じて及び／又は所望により、種々の部品の大きさ、形状、配置、向きを変更できる。互いと直接的に連結あるいは接触するよう示した部品は、それらの間に中間構造体を有することができる。一つの要素の機能は二つによって達成することができ、またその逆の場合も同様である。一の態様の構造及び機能を他の態様に適用することもできる。すべての利点が必ずしも同時に特定の態様にもたらされる必要はない。先行技術から区別されるそれぞれの特徴は、それ単独として、あるいは他の特徴との組み合わせとして、そのような特徴により実施される構造的あるいは機能的概念を含む出願人によるさらなる発明の内容として付帯的に考慮されるものとする。このように、前述の本発明に係る実施例の説明は単なる例示であって、添付の特許請求の範囲及びそれらの均等物によって定められる本発明を限定するものではないことは、本開示から当業者には明らかであろう。

米国特許５，８３９，２９４号明細書 米国特許７，８４９，７１０号明細書

Claims (16)

1. 蒸気圧縮システムにおいて用いられるよう構成される熱交換器であって、
   水平面と略平行に延びる長手方向中心軸を有するシェルと、
   前記シェルの内部に設置されて、冷媒を分配するよう構成され配置される分配部と、
   複数の伝熱管を有する管束であって、前記伝熱管が、前記分配部から放出される冷媒が当該管束上に供給されるよう前記シェルの内部の前記分配部の下方に設置されるとともに、前記シェルの前記長手方向中心軸と略平行に延びる、管束と、
   前記伝熱管のうちの少なくとも一つの下方で前記シェルの前記長手方向中心軸と略平行に延び、内部に冷媒を貯留するトラフ部と、
   前記トラフ部の上端の鉛直位置に、前記管束から上方にかつ横方向外側に延びる少なくとも一つの側方部を有するガイド部と、
   を備え、
   前記側方部は、前記トラフ部の上方かつ近傍に配置された前記側方部の下端から、上方にかつ横方向外側に延びる、
   熱交換器。
2. 前記ガイド部の前記側方部は傾斜部分を有する、
   請求項１に記載の熱交換器。
3. 前記傾斜部分は、前記長手方向中心軸を通る水平面に対して１０度〜４５度の角度で傾斜している、
   請求項２に記載の熱交換器。
4. 蒸気圧縮システムにおいて用いられるよう構成される熱交換器であって、
   水平面と略平行に延びる長手方向中心軸を有するシェルと、
   前記シェルの内部に設置されて、冷媒を分配するよう構成され配置される分配部と、
   複数の伝熱管を有する管束であって、前記伝熱管が、前記分配部から放出される冷媒が当該管束上に供給されるよう前記シェルの内部の前記分配部の下方に設置されるとともに、前記シェルの前記長手方向中心軸と略平行に延びる、管束と、
   前記伝熱管のうちの少なくとも一つの下方で前記シェルの前記長手方向中心軸と略平行に延び、内部に冷媒を貯留するトラフ部と、
   前記トラフ部の上端の鉛直位置に、前記管束から上方にかつ横方向外側に延びる少なくとも一つの側方部を有するガイド部と、
   を備え、
   前記トラフ部は、前記シェルの前記長手方向中心軸に垂直な水平方向に沿って見て、前記伝熱管のうちの少なくとも一つと少なくとも部分的に重なっている、
   熱交換器。
5. 前記トラフ部は、前記長手方向中心軸を通る鉛直面から前記管束の前記伝熱管よりもさらに遠方に配置される一対の横方向最外側端部を有し、
   前記ガイド部は、前記トラフ部の前記横方向最外側端部から上方にかつ横方向外側に延びる一対の側方部を有する、
   請求項１に記載の熱交換器。
6. 前記長手方向中心軸に沿って見て、前記ガイド部の前記側方部は、前記トラフ部の前記横方向最外側端部と横方向に重なっている、
   請求項５に記載の熱交換器。
7. 前記ガイド部の前記側方部のそれぞれは、傾斜部分を有する、
   請求項５又は６に記載の熱交換器。
8. 前記傾斜部分のそれぞれは、前記長手方向中心軸を通る水平面に対して１０度〜４５度の角度で傾斜している、
   請求項７に記載の熱交換器。
9. 蒸気圧縮システムにおいて用いられるよう構成される熱交換器であって、
   水平面と略平行に延びる長手方向中心軸を有するシェルと、
   前記シェルの内部に設置されて、冷媒を分配するよう構成され配置される分配部と、
   複数の伝熱管を有する管束であって、前記伝熱管が、前記分配部から放出される冷媒が当該管束上に供給されるよう前記シェルの内部の前記分配部の下方に設置されるとともに、前記シェルの前記長手方向中心軸と略平行に延びる、管束と、
   前記伝熱管のうちの少なくとも一つの下方で前記シェルの前記長手方向中心軸と略平行に延び、内部に冷媒を貯留するトラフ部と、
   前記トラフ部の上端の鉛直位置に、前記管束から上方にかつ横方向外側に延びる少なくとも一つの側方部を有するガイド部と、
   を備え、
   前記トラフ部は、前記長手方向中心軸を通る鉛直面から前記管束の前記伝熱管よりもさらに遠方に配置される一対の横方向最外側端部を有し、
   前記ガイド部は、前記トラフ部の前記横方向最外側端部から上方にかつ横方向外側に延びる一対の側方部を有し、
   前記管束は、流下液膜領域と、前記流下液膜領域の下方に配置される貯留領域と、を有し、前記伝熱管のうちの少なくとも一つは前記貯留領域に設置されている、
   熱交換器。
10. 前記流下液膜領域における前記伝熱管は、前記シェルの前記長手方向中心軸に沿って見て互いに平行に延びる複数の列に配置されている、
    請求項９に記載の熱交換器。
11. 前記貯留領域における前記伝熱管は、前記シェルの前記長手方向中心軸に沿って見て、水平方向の行に配置されており、
    前記トラフ部は、前記長手方向中心軸に沿って見て、前記貯留領域における前記伝熱管の水平方向の行の下方に配置される、複数の横方向に配置されたトラフ部分を有する、
    請求項９又は１０に記載の熱交換器。
12. 前記貯留領域における前記伝熱管は、前記シェルの前記長手方向中心軸に沿って見て、少なくとも二つの水平方向の行に配置されており、
    前記トラフ部は、前記長手方向中心軸に沿って見て、前記貯留領域における前記伝熱管の水平方向の行の数に対応している数の層の水平方向の行の下方に配置される複数のトラフ部分を有する、
    請求項９又は１０に記載の熱交換器。
13. それぞれの前記トラフ部分は、底壁部と一対の側壁部とを有し、
    それぞれの層における前記トラフ部分の前記側壁部のうちの二つは該層の前記横方向最外側端部を形成し、残りの前記側壁部は、該層の内側壁部を形成し、
    それぞれの層のいずれの前記内側壁部も、該層の前記横方向最外側端部を形成している二つの前記側壁部よりも鉛直方向高さが低い、
    請求項１１又は１２に記載の熱交換器。
14. 前記内側壁部は、水平方向の行における前記伝熱管の少なくとも５０％と重なる位置まで、前記底壁部から鉛直方向に延びる、
    請求項１３に記載の熱交換器。
15. 前記シェルの前記長手方向中心軸に沿って見て、前記貯留領域における最も外側の前記伝熱管は、前記流下液膜領域における前記伝熱管の最も外側の列の横方向外側に位置している、
    請求項９から１４のいずれか１項に記載の熱交換器。
16. 前記貯留領域における前記伝熱管は、前記シェルの前記長手方向中心軸に沿って見て、二つの水平方向の行に配置されており、
    前記トラフ部は、前記貯留領域に設置される前記伝熱管の下方に横方向に連続的に延びる、
    請求項９又は１０に記載の熱交換器。

Images