JP6515685B2 - 蒸発凝縮器、蒸発器及び凝縮器 - Google Patents

Description

本発明は、蒸発凝縮器、蒸発器及び凝縮器に関する。

特許文献１には、容器と、容器の内部に設けられた熱交換器と、を有する蒸発凝縮器が開示されている。蒸発凝縮器は、熱交換器によって容器内部の液体状態の冷媒を蒸発させる蒸発機能と、熱交換器によって容器内部の気体状態の冷媒を凝縮する機能と、を有している。以下、本明細書では、「液体状態の冷媒」を「冷媒（液）」と記載する場合がある。また、本明細書では、「気体状態の冷媒」を「冷媒（蒸気）」と記載する場合がある。

特開平９−１４７８８号公報

ここで、蒸発凝縮器では、熱交換器によって容器内部の冷媒（液）を蒸発させて外部に供給する蒸発動作において、供給先が減圧下である場合には、冷媒（蒸気）が供給先に吸引されることで、熱交換器に触れていない冷媒（液）の蒸発が促される。熱交換器に触れていない冷媒（液）が蒸発するのに伴い、残りの冷媒（液）から気化熱が奪われて、残りの冷媒（液）の温度が低下していき、最終的には、この残りの冷媒（液）が凍結する場合がある。残りの冷媒（液）が凍結して、冷媒（液）の供給口が塞がれると、冷媒（液）を蒸発凝縮器の容器内部へ供給できなくなる。

また、蒸発凝縮器では、外部から供給された冷媒（蒸気）を熱交換器によって凝縮する凝縮動作において、例えば、熱交換器に対して出入りする熱交換媒体の入出温度差と流量とに基づいて熱交換量を算出する。この場合に、冷媒（蒸気）を蒸発凝縮器へ供給する供給源と、蒸発凝縮器の容器とが熱的に接触していると、供給源の熱が容器を介して熱交換器の熱交換媒体に伝わる。熱交換器の熱交換媒体に熱が伝わると、熱交換媒体の入出温度差が変動して熱交換量の測定精度が悪くなる。

本発明は、蒸発動作における容器内部の冷媒（液）の凍結を抑制すると共に、凝縮動作における外部からの容器を介する熱交換器への伝熱を抑制することを目的とする。

請求項１の発明は、容器と、前記容器に設けられ、前記容器の内部に対して液体状態の冷媒が流入出される第一出入口部と、前記容器に設けられ、前記容器の内部に対して気体状態の冷媒が流入出される第二出入口部と、前記容器の内部に配置され、蒸発モードにおいて自らの内部に熱交換媒体を流通させて前記容器の内部の前記液体状態の冷媒を蒸発させ、凝縮モードにおいて自らの内部に熱交換媒体を流通させて前記容器の内部の前記気体状態の冷媒を凝縮する第一熱交換器と、前記蒸発モードにおいて自らの内部に熱交換媒体を流通させて前記容器の内部で前記第一熱交換器よりも下側に溜まった前記液体状態の冷媒を加熱し、前記凝縮モードにおいて自らの内部に熱交換媒体を流通させて前記容器を冷却する第二熱交換器と、を備える。

請求項１の構成によれば、第一出入口部を通じて、容器の内部に冷媒（液）が流入する。容器の内部に流入した冷媒（液）は、蒸発モードにおいて、容器の内部に配置された第一熱交換器が、自らの内部に熱交換媒体を流通させることで、蒸発される。蒸発により気体状態となった冷媒は、第二出入口部を通じて、容器の外部へ流出する。このように、蒸発動作が実行される。

ここで、請求項１の構成では、蒸発モードにおいて、第二熱交換器が、自らの内部に熱交換媒体を流通させて、容器の内部で第一熱交換器よりも下側に溜まった冷媒（液）を加熱する。

このため、第一熱交換器に触れていない下側の冷媒（液）が蒸発する場合でも、残りの冷媒（液）の温度が低下しにくく、残りの冷媒（液）の凍結が抑制される。このように、蒸発動作における容器内部の冷媒（液）の凍結を抑制する。

また、請求項１の構成によれば、第二出入口部を通じて、容器の内部に冷媒（蒸気）が流入する。容器の内部に流入した冷媒（蒸気）は、凝縮モードにおいて、容器の内部に配置された第一熱交換器が、自らの内部に熱交換媒体を流通させることで、凝縮される。凝縮された冷媒（液）は、第一出入口部を通じて、容器の外部へ流出する。このように、凝縮動作が実行される。

ここで、請求項１の構成では、凝縮モードにおいて、第二熱交換器が、自らの内部に熱交換媒体を流通させて容器を冷却する。

このため、容器へ冷媒（蒸気）を供給する供給源と容器とが熱的に接触していても、供給源の熱が容器を介して第一熱交換器へ伝わりにくい。このように、凝縮動作における外部からの容器を介する熱交換器への伝熱を抑制する。

請求項２の発明では、前記第二熱交換器は、前記蒸発モードにおいて流通させる熱交換媒体、及び前記凝縮モードにおいて流通させる熱交換媒体を、前記容器における内部の空間を区画する壁部の外面に接触させる。

請求項２の構成によれば、熱交換媒体自体が壁部の外面に接触するので、熱交換媒体が流通する筐体や管などが壁部の外面に接触する場合に比べ、第一熱交換器よりも下側に溜まった冷媒（液）を効率よく加熱できると共に、容器を効率よく冷却できる。

請求項３の発明では、前記第二熱交換器は、前記壁部のうち、前記溜まった液体状態の冷媒が接する底壁の外面に前記熱交換媒体を接触させる。

請求項３の構成によれば、第一熱交換器よりも下側に溜まった冷媒（液）が接しない上壁などに熱交換媒体を接触させる場合に比べ、第一熱交換器よりも下側に溜まった冷媒（液）を効率よく加熱することができる。

請求項４の発明では、前記第二熱交換器は、前記蒸発モードにおいて、前記第一熱交換器の内部を流通した熱交換媒体を自らの内部に流通させて前記溜まった液体状態の冷媒を加熱し、前記凝縮モードにおいて、前記第一熱交換器の内部を流通した熱交換媒体を自らの内部に流通させて前記容器を冷却する。

請求項４の構成によれば、蒸発モードにおいて、第一熱交換器から排出された熱交換媒体の熱を利用して、第一熱交換器よりも下側に溜まった冷媒（液）を加熱する。このため、熱交換媒体の熱を有効利用できる。

また、請求項４の構成によれば、凝縮モードにおいて、第一熱交換器から排出された熱交換媒体の熱を利用して、容器を冷却する。このため、熱交換媒体の熱を有効利用できる。

請求項５の発明は、容器と、前記容器に設けられ、前記容器の内部に液体状態の冷媒が流入される入口部と、前記容器に設けられ、前記容器の内部から気体状態の冷媒が流出される出口部と、前記容器の内部に配置され、自らの内部に熱交換媒体を流通させて前記容器の内部の前記液体状態の冷媒を蒸発させる第一熱交換器と、自らの内部に熱交換媒体を流通させて前記容器の内部で前記第一熱交換器よりも下側に溜まった前記液体状態の冷媒を加熱する第二熱交換器と、を備える。

請求項５の構成によれば、入口部を通じて、容器の内部に冷媒（液）が流入する。容器の内部に流入した冷媒（液）は、容器の内部に配置された第一熱交換器が、自らの内部に熱交換媒体を流通させることで、蒸発される。蒸発により気体状態となった冷媒は、出口部を通じて、容器の外部へ流出する。このように、蒸発動作が実行される。

ここで、請求項５の構成では、第二熱交換器が、自らの内部に熱交換媒体を流通させて容器の内部で第一熱交換器よりも下側に溜まった冷媒（液）を加熱する。

このため、第一熱交換器に触れていない下側の冷媒（液）が蒸発する場合でも、残りの冷媒（液）の温度が低下しにくく、残りの冷媒（液）の凍結が抑制される。このように、蒸発動作における容器内部の冷媒（液）の凍結を抑制する。

請求項６の発明では、前記第二熱交換器は、前記容器における内部の空間を区画する壁部の外面に前記熱交換媒体を接触させる。

このように、請求項６の構成によれば、熱交換媒体自体が壁部の外面に接触するので、熱交換媒体が流通する筐体や管などが壁部の外面に接触する場合に比べ、第一熱交換器よりも下側に溜まった冷媒（液）を効率よく加熱できる。

請求項７の発明では、前記第二熱交換器は、前記壁部のうち、前記溜まった液体状態の冷媒が接する底壁の外面に前記熱交換媒体を接触させる。

請求項７の構成によれば、第一熱交換器よりも下側に溜まった冷媒（液）が接しない上壁などに熱交換媒体を接触させる場合に比べ、第一熱交換器よりも下側に溜まった冷媒（液）を効率よく加熱することができる。

請求項８の発明では、前記第二熱交換器は、前記第一熱交換器の内部を流通した熱交換媒体を自らの内部に流通させて前記溜まった液体状態の冷媒を加熱する。

請求項８の構成によれば、第一熱交換器から排出された熱交換媒体の熱を利用して、第一熱交換器よりも下側に溜まった冷媒（液）を加熱する。このため、熱交換媒体の熱を有効利用できる。

請求項９の発明は、容器と、前記容器に設けられ、前記容器の内部に気体状態の冷媒が流入される入口部と、前記容器に設けられ、前記容器の内部から前記液体状態の冷媒が流出される出口部と、前記容器の内部に配置され、自らの内部に熱交換媒体を流通させて前記容器の内部の前記気体状態の冷媒を凝縮する第一熱交換器と、自らの内部に熱交換媒体を流通させて前記容器を冷却する第二熱交換器と、を備える。

請求項９の構成によれば、入口部を通じて、容器の内部に冷媒（蒸気）が流入する。容器の内部に流入した冷媒（蒸気）は、容器の内部に配置された第一熱交換器が、自らの内部に熱交換媒体を流通させることで、凝縮される。凝縮された冷媒（液）は、出口部を通じて、容器の外部へ流出する。このように、凝縮動作が実行される。

ここで、請求項９の構成では、第二熱交換器が、自らの内部に熱交換媒体を流通させて容器を冷却する。

このため、容器へ冷媒（蒸気）を供給する供給源と容器とが熱的に接触していても、供給源の熱が容器を介して熱交換器へ伝わりにくい。このように、凝縮動作における外部からの容器を介する熱交換器への伝熱を抑制する。

請求項１０の発明では、前記第二熱交換器は、前記第一熱交換器の内部を流通した熱交換媒体を自らの内部に流通させて前記容器を冷却する。

請求項１０の構成によれば、第一熱交換器から排出された熱交換媒体の熱を利用して、容器を冷却する。このため、熱交換媒体の熱を有効利用できる。

本発明は、上記構成としたので、蒸発動作における容器内部の冷媒（液）の凍結を抑制すると共に、凝縮動作における外部からの容器を介する熱交換器への伝熱を抑制することができる。

第１実施形態に係る蒸発凝縮器の構成を示す概略図である。 第１実施形態に係る蒸発凝縮器の蒸発動作を示す概略図である。 比較例に係る蒸発凝縮器の構成を示す概略図である。 変形例に係る蒸発凝縮器の構成を示す概略図である。 第１実施形態に係る蒸発凝縮器の凝縮動作を示す概略図である。 第２実施形態に係る蒸発器の構成を示す概略図である。 第３実施形態に係る凝縮器の構成を示す概略図である。

以下に、本発明に係る実施形態の一例を図面に基づき説明する。

［第１実施形態］
（蒸発凝縮器１０）
蒸発凝縮器１０について説明する。図１には、蒸発凝縮器１０の概略構成が示されている。

蒸発凝縮器１０は、冷媒（液）を蒸発させる蒸発機能と、冷媒（蒸気）を凝縮する凝縮機能と、を有する機器である。具体的には、蒸発凝縮器１０は、図１に示されるように、容器２０と、第一熱交換器３０と、第二熱交換器４０と、を有している。

容器２０は、上壁２２と、複数（具体的には、４つ）の側壁２４と、底壁２６と、底壁２６の下側に配置された外壁２８と、を有している。底壁２６は、上壁２２、側壁２４及び外壁２８よりも薄い壁（膜）で形成されている。この容器２０では、内部の空間は、上壁２２、複数の側壁２４及び底壁２６で構成される壁部に囲まれることで区画されている。

容器２０の底壁２６には、容器２０の内部に対して冷媒（液）が流入出される冷媒（液）出入口部１４（第一出入口部の一例）が設けられている。この冷媒（液）出入口部１４は、外壁２８を貫通している。冷媒（液）出入口部１４には、冷媒（液）が流入出する冷媒（液）出入口１４Ａが形成されている。

また、容器２０の側壁２４には、容器２０の内部に対して冷媒（蒸気）が流入出される冷媒（蒸気）出入口部１６（第二出入口部の一例）が設けられている。冷媒（蒸気）出入口部１６には、冷媒（蒸気）が流入出する冷媒（蒸気）出入口１６Ａが形成されている。冷媒（蒸気）出入口部１６は、容器２０から流出した冷媒（蒸気）が供給される供給先（図示省略）とパイプ（管）などを介して接続されている。これにより、この供給先は、容器２０と熱的に接触している。また、この供給先は、減圧環境となっている。これにより、容器２０内は、容器２０の外部よりも低圧とされている。

第一熱交換器３０は、容器２０の内部に配置されている。第一熱交換器３０には、温水（蒸発モードで流通させる熱交換媒体の一例）及び冷水（凝縮モードで流通させる熱交換媒体の一例）が第一熱交換器３０の内部へ流入する流入口部３２が設けられている。この流入口部３２は、上壁２２を貫通している。流入口部３２には、流入口３２Ａが形成されている。また、流入口部３２には、流入口部３２を通過する温水及び冷水の温度を計測する温度計３３が設けられている。

また、第一熱交換器３０には、温水及び冷水が第一熱交換器３０の内部から流出する流出口部３４が設けられている。この流出口部３４は、上壁２２を貫通している。流出口部３４には、流出口３４Ａが形成されている。また、流出口部３４には、流出口部３４を通過する温水及び冷水の温度を計測する温度計３５が設けられている。

第二熱交換器４０は、容器２０の底壁２６と外壁２８との間に形成されている。すなわち、第二熱交換器４０の筐体（外壁）は、容器２０の底壁２６と、外壁２８と、底壁２６から外壁２８までの間の側壁２４の一部と、によって形成されている。すなわち、第二熱交換器４０の筐体（外壁）と容器２０の壁部とが共通化されている。このように、本実施形態では、第二熱交換器４０は、容器２０と一体的に構成されている。

第二熱交換器４０には、温水及び冷水が第二熱交換器４０の内部へ流入する流入口部４２が設けられている。流入口部４２には、流入口４２Ａが形成されている。

また、第二熱交換器４０には、温水及び冷水が第二熱交換器４０の内部から流出する流出口部４４が設けられている。流出口部４４には、流出口４４Ａが形成されている。また、流出口部４４には、流出口部４４を通過する温水及び冷水の温度を計測する温度計４９が設けられている。

第二熱交換器４０では、流入口部４２から流入した温水及び冷水が、容器２０の底壁２６に接触するように第二熱交換器４０の内部を流通し、流出口部４４から流出する。

さらに、蒸発凝縮器１０は、第一熱交換器３０に温水及び冷水の一方を選択的に供給する熱媒体供給源５０を有している。熱媒体供給源５０には、第１流通管５１の一端部が接続され、第１流通管５１の他端部が第一熱交換器３０の流入口部３２に接続されている。また、第一熱交換器３０の流出口部３４には、第２流通管５２の一端部が接続され、第２流通管５２の他端部が第二熱交換器４０の流入口部４２に接続されている。さらに、第二熱交換器４０の流出口部４４には、第３流通管５３の一端部が接続され、第３流通管５３の他端部が熱媒体供給源５０に接続されている。

これにより、熱媒体供給源５０から温水及び冷水の一方が第一熱交換器３０に選択的に供給され、第一熱交換器３０の内部を流通した温水及び冷水の一方が、第二熱交換器４０に送られて、第二熱交換器４０の内部を流通する。

（蒸発凝縮器１０の蒸発動作及びその作用効果）
次に、蒸発凝縮器１０の蒸発動作及びその作用効果について説明する。蒸発凝縮器１０は、蒸発動作を実行する蒸発モードを有している。

図２に示されるように、蒸発モードにおいては、冷媒（液）供給源（図示省略）から冷媒（液）出入口部１４を通じて、容器２０の内部に冷媒（液）Ｗが供給される。また、蒸発モードにおいては、熱媒体供給源５０から第１流通管５１を通じて第一熱交換器３０に温水が供給される。第一熱交換器３０に供給された温水は、第一熱交換器３０の内部を流通して、容器２０の内部に供給された冷媒（液）Ｗと第一熱交換器３０との間で熱交換がなされる。これにより、容器２０の内部の冷媒（液）Ｗが蒸発する。冷媒（液）Ｗが蒸発することで生成された冷媒（蒸気）は、容器２０の冷媒（蒸気）出入口部１６から流出し、図示しない供給先へ供給される。

第一熱交換器３０の内部を流通した温水は、第２流通管５２を通じて、第二熱交換器４０に送られる。第二熱交換器４０に送られた温水は、第二熱交換器４０の内部を流通して、容器２０の底壁２６を介して、容器２０の内部で第一熱交換器３０よりも下側に溜まった冷媒（液）Ｗを加熱する。

このように、蒸発モードにおいては、第一熱交換器３０が自らの内部に温水を流通させて容器２０の内部の冷媒（液）Ｗを蒸発させる。また、第二熱交換器４０が、第一熱交換器３０の内部を流通した温水を自らの内部に流通させて、容器２０の内部で第一熱交換器３０よりも下側に溜まった冷媒（液）Ｗを加熱する。以上のように、蒸発動作が実行される。

また、本実施形態では、蒸発モードにおいて、第一熱交換器３０に流入する温水の温度と第二熱交換器４０から流出する温水の温度との温度差、及び、第一熱交換器３０及び第二熱交換器４０で流通する流量に基づいて、第一熱交換器３０及び第二熱交換器４０による熱交換量が算出される。この熱交換量により、生成された冷媒（蒸気）の蒸気量が把握される。

なお、本実施形態では、第一熱交換器３０及び第二熱交換器４０による熱交換が、冷媒（液）Ｗの蒸発に寄与するので、ここでの熱交換量の算出には、第一熱交換器３０に流入する温水の温度と第二熱交換器４０から流出する温水の温度との温度差が、用いられる。

また、第一熱交換器３０に流入する温水の温度は、温度計３３によって計測される。第二熱交換器４０から流出する温水の温度は、温度計４９によって計測される。第一熱交換器３０及び第二熱交換器４０で流通する流量は、熱媒体供給源５０が第一熱交換器３０に供給する流量によって求められる。

ここで、容器２０から冷媒（蒸気）が供給される供給先が減圧下であるため、冷媒（蒸気）が供給先へ吸引され、熱交換器に触れていない冷媒（液）Ｗの蒸発が促される。そして、第二熱交換器４０を有さない図３に示す蒸発凝縮器１００（比較例）では、第一熱交換器３０に触れていない下側の冷媒（液）Ｗが蒸発すると、蒸発するのに伴い、残りの冷媒（液）から気化熱が奪われて、残りの冷媒（液）Ｗが凍結する場合がある。残りの冷媒（液）Ｗが凍結して、冷媒（液）Ｗの冷媒（液）出入口部１４が塞がれると、冷媒（液）Ｗを容器２０の内部へ供給できなくなる。

これに対して、本実施形態では、第二熱交換器４０が、容器２０の内部で第一熱交換器３０よりも下側に溜まった冷媒（液）Ｗを加熱するため、第一熱交換器３０に触れていない下側の冷媒（液）Ｗが蒸発しても、残りの冷媒（液）Ｗの温度が低下しにくい。これにより、残りの冷媒（液）Ｗが凍結して冷媒（液）Ｗが冷媒（液）出入口部１４を塞ぐことを抑制し、容器２０の内部へ冷媒（液）Ｗを供給できる状態を維持できる。したがって、容器２０から供給先へ冷媒（蒸気）を供給する状態が維持できる。

また、本実施形態では、第二熱交換器４０の内部を流通する温水自体が、容器２０の底壁２６に接触するため、温水が内封され且つ該温水が流通する筐体や管などが底壁２６に接触する場合に比べ、第一熱交換器３０よりも下側に溜まった冷媒（液）Ｗを効率よく加熱することができる。

また、本実施形態では、第一熱交換器３０よりも下側に溜まった冷媒（液）Ｗが接する底壁２６に温水が接触するため、当該冷媒（液）Ｗが接しない上壁２２などに温水が接触する場合に比べ、第一熱交換器３０よりも下側に溜まった冷媒（液）Ｗを効率よく加熱することができる。

また、本実施形態では、第一熱交換器３０から排出された温水の熱を利用して、第二熱交換器４０が下側に溜まった冷媒（液）Ｗを加熱する。このため、熱媒体供給源５０からの温水の熱を有効利用できる。また、第一熱交換器３０から排出された温水の熱を利用して、第二熱交換器４０が下側に溜まった冷媒（液）Ｗを加熱することで、単一の熱媒体供給源５０及び一続きの供給経路で構成することができるので、蒸発凝縮器１０の構成が簡易となる。

さらに、単一の熱媒体供給源５０及び一続きの供給経路で構成することで、第一熱交換器３０及び第二熱交換器４０による熱交換量を算出する場合に、第一熱交換器３０に流入する温水の温度と、第二熱交換器４０から流出する温水の温度と、第一熱交換器３０及び第二熱交換器４０で流通する流量と、に基づいて、熱交換量が算出できる。これに対して、第一熱交換器３０及び第二熱交換器４０のそれぞれに対応した熱媒体供給源５０、６０と、各熱媒体供給源５０、６０から第一熱交換器３０及び第二熱交換器４０のそれぞれに温水を供給する供給経路５９、６９を有する図４に示す蒸発凝縮器１１０では、第一熱交換器３０及び第二熱交換器４０のそれぞれの出入りの温度差と、流量と、を把握しないと、熱交換量が算出できない。

（蒸発凝縮器１０の凝縮動作及びその作用効果）
次に、蒸発凝縮器１０の凝縮動作及びその作用効果について説明する。蒸発凝縮器１０は、凝縮動作を実行する凝縮モードを有している。

図５に示されるように、凝縮モードにおいては、冷媒（蒸気）供給源（図示省略）から冷媒（蒸気）出入口部１６を通じて、容器２０の内部に冷媒（蒸気）が供給される。また、凝縮モードにおいては、熱媒体供給源５０から第１流通管５１を通じて第一熱交換器３０に冷水が供給される。第一熱交換器３０に供給された冷水は、第一熱交換器３０の内部を流通して、容器２０の内部に供給された冷媒（蒸気）と第一熱交換器３０との間で熱交換がなされる。これにより、容器２０の内部の冷媒（蒸気）が凝縮する。冷媒（蒸気）が凝縮することで生成された冷媒（液）は、容器２０の冷媒（液）出入口部１４から流出し、図示しない供給先へ供給される。

第一熱交換器３０の内部を流通した冷水は、第２流通管５２を通じて、第二熱交換器４０に送られる。第二熱交換器４０に送られた冷水は、第二熱交換器４０の内部を流通して、容器２０の底壁２６を介して、側壁２４及び冷媒（蒸気）出入口部１６を冷却する。

このように、凝縮モードにおいては、第一熱交換器３０が自らの内部に冷水を流通させて容器２０の内部の冷媒（蒸気）を凝縮する。また、第二熱交換器４０が、第一熱交換器３０の内部を流通した冷水を自らの内部に流通させて、容器２０を冷却する。以上のように、凝縮動作が実行される。

また、本実施形態では、凝縮モードにおいて、第一熱交換器３０に流入する冷水の温度と第一熱交換器３０から流出する冷水の温度との温度差、及び、第一熱交換器３０で流通する流量に基づいて、第一熱交換器３０による熱交換量が算出される。この熱交換量により、凝縮により生成された冷媒（液）の液量が把握される。

なお、本実施形態では、第一熱交換器３０による熱交換が、冷媒（蒸気）の凝縮に寄与するので、ここでの熱交換量の算出には、第一熱交換器３０に流入する冷水の温度と第一熱交換器３０から流出する冷水の温度との温度差が、用いられる。

また、第一熱交換器３０に流入する冷水の温度は、温度計３３によって計測される。第一熱交換器３０から流出する冷水の温度は、温度計３５によって計測される。第一熱交換器３０で流通する流量は、熱媒体供給源５０が第一熱交換器３０に供給する流量によって求められる。

ここで、冷媒（蒸気）を容器２０へ供給する冷媒（蒸気）供給源と容器２０とが熱的に接触しているため、冷媒（蒸気）供給源の熱が容器２０に伝わる。そして、第二熱交換器４０を有さない図３に示す蒸発凝縮器１００（比較例）では、容器２０に伝わった熱によって第一熱交換器３０の冷水が加熱され、第一熱交換器３０に対して流入及び流出する冷水の温度差が変動して、熱交換量の測定精度が悪くなる。

これに対して、本実施形態では、第二熱交換器４０が容器２０を冷却するため、冷媒（蒸気）を容器に供給する冷媒（蒸気）供給源の熱が容器２０に伝わっても、第一熱交換器３０が加熱されにくい。これにより、第一熱交換器３０の冷水が加熱されにくいため、第一熱交換器３０に対して流入及び流出する冷水の温度差が変化しにくく、熱交換量の測定精度が向上する。

また、本実施形態では、第一熱交換器３０から排出された冷水の熱を利用して、第二熱交換器４０が容器２０を冷却する。このため、熱媒体供給源５０からの冷水の熱を有効利用できる。

（変形例）
次に、蒸発凝縮器１０の変形例について説明する。

本実施形態の第二熱交換器４０では、温水及び冷水が容器２０の底壁２６に接触するように、温水及び冷水を流通させる構成であったが、これに限られない。例えば、第二熱交換器４０は、温水及び冷水が容器２０の上壁２２又は側壁２４に接触するように、温水及び冷水を流通させる構成であってもよい。また、第二熱交換器４０は、温水及び冷水が、容器２０の上壁２２、側壁２４及び底壁２６のいずれか複数に接触するように、温水及び冷水を流通させる構成であってもよい。

従って、第二熱交換器４０は、温水及び冷水が、容器２０の上壁２２、側壁２４及び底壁２６の少なくとも１つに接触するように、温水及び冷水を流通させる構成することができる。

また、本実施形態の第二熱交換器４０では、容器２０の底壁２６などの壁によって、温水（冷水）を内封する筐体（外壁）が構成されていたが、これに限られない。例えば、第二熱交換器４０の筐体は、容器２０とは別体で構成されていてもよい。この場合では、第二熱交換器４０の筐体が、容器２０の壁（上壁２２、側壁２４、底壁２６及び外壁２８）の少なくとも１つに接触される。なお、第二熱交換器４０は、容器２０の外部に配置してもよいし、容器２０の内部に配置してもよい。さらに、第二熱交換器４０は、温水（冷水）を内封し且つ温水（冷水）が流通する管で構成されていてもよい。

本実施形態では、熱媒体供給源５０から第一熱交換器３０へ供給された温水及び冷水が、第二熱交換器４０に供給される構成とされていたが、これに限られない。例えば、図４に示されるように、第一熱交換器３０及び第二熱交換器４０のそれぞれに対応した熱媒体供給源５０、６０と、各熱媒体供給源５０、６０から第一熱交換器３０及び第二熱交換器４０のそれぞれに温水及び冷水を供給する供給経路５９、６９を有する図４に示す蒸発凝縮器１１０であってもよい。

本実施形態では、熱媒体供給源５０から冷水及び温水の一方が、第一熱交換器３０に選択的に供給される構成とされていたが、これに限られない。第一熱交換器３０に冷水を供給する熱媒体供給源と、第一熱交換器３０に温水を供給する熱媒体供給源と、が別体であってもよい。この場合では、一方の熱媒体供給源が、第１流通管５１から分岐する分岐管に接続され、例えば、分岐部分に三方弁を設けることで、供給経路を切り替える構成とされる。

［第２実施形態］
次に、第２実施形態に係る蒸発器２００について説明する。図６には、蒸発器２００の概略構成が示されている。

蒸発器２００は、蒸発機能及び凝縮機能を有する蒸発凝縮器１０を、蒸発機能のみを有する蒸発器として構成したものである。なお、第１実施形態と同様の機能を有する部分については、同一符号を付して、適宜、説明を省略する。

図６に示されるように、蒸発器２００では、蒸発凝縮器１０における冷媒（液）出入口部１４が、冷媒（液）が流入される冷媒（液）入口部２１４として構成される。蒸発凝縮器１０における冷媒（蒸気）出入口部１６が、冷媒（蒸気）が流出される冷媒（蒸気）出口部２１６として構成される。

また、第一熱交換器３０及び第二熱交換器４０には、熱媒体供給源５０から温水（請求項５における熱交換媒体の一例）のみが供給される構成とされる。さらに、蒸発器２００は、蒸発凝縮器１０における温度計３５を有していない構成とされる。

蒸発器２００においても、以下のように、蒸発凝縮器１０における蒸発動作と同様の蒸発動作が実行される。

冷媒（液）供給源（図示省略）から冷媒（液）入口部２１４を通じて、容器２０の内部に冷媒（液）Ｗが供給される。また、熱媒体供給源５０から第１流通管５１を通じて第一熱交換器３０に温水が供給される。第一熱交換器３０に供給された温水は、第一熱交換器３０の内部を流通して、容器２０の内部に供給された冷媒（液）Ｗと第一熱交換器３０との間で熱交換がなされる。これにより、容器２０の内部の冷媒（液）Ｗが蒸発する。冷媒（液）Ｗが蒸発することで生成された冷媒（液）Ｗの冷媒（蒸気）は、容器２０の冷媒（蒸気）出口部２１６から流出し、図示しない供給先へ供給される。

第一熱交換器３０の内部を流通した温水は、第２流通管５２を通じて、第二熱交換器４０に送られる。第二熱交換器４０に送られた温水は、第二熱交換器４０の内部を流通して、容器２０の底壁２６を介して、容器２０の内部で第一熱交換器３０よりも下側に溜まった冷媒（液）Ｗを加熱する。

また、蒸発動作において、第一熱交換器３０に流入する温水の温度と第二熱交換器４０から流出する温水の温度との温度差、及び、第一熱交換器３０及び第二熱交換器４０で流通する流量に基づいて、第一熱交換器３０及び第二熱交換器４０による熱交換量が算出される。この熱交換量により、生成された冷媒（蒸気）の蒸気量が把握される。

なお、本実施形態では、第一熱交換器３０及び第二熱交換器４０による熱交換が、冷媒（液）Ｗの蒸発に寄与するので、ここでの熱交換量の算出には、第一熱交換器３０に流入する温水の温度と第二熱交換器４０から流出する温水の温度との温度差が、用いられる。

また、第一熱交換器３０に流入する温水の温度は、温度計３３によって計測される。第二熱交換器４０から流出する温水の温度は、温度計４９によって計測される。第一熱交換器３０及び第二熱交換器４０で流通する流量は、熱媒体供給源５０が第一熱交換器３０に供給する流量によって求められる。

蒸発器２００においても、以下のように、蒸発凝縮器１０の蒸発動作における作用効果と同様の作用効果を有する。

本実施形態では、第二熱交換器４０が、容器２０の内部で第一熱交換器３０よりも下側に溜まった冷媒（液）Ｗを加熱するため、第一熱交換器３０に触れていない下側の冷媒（液）Ｗが蒸発しても、残りの冷媒（液）Ｗの温度が低下しにくい。これにより、残りの冷媒（液）Ｗが凍結して冷媒（液）Ｗが冷媒（液）出入口部１４を塞ぐことを抑制し、容器２０の内部へ冷媒（液）Ｗを供給できる状態を維持できる。したがって、容器２０から供給先へ冷媒（蒸気）を供給する状態が維持できる。

また、本実施形態では、第二熱交換器４０の内部を流通する温水自体が、容器２０の底壁２６に接触するため、温水が内封され且つ該温水が流通する筐体や管などが底壁２６に接触する場合に比べ、第一熱交換器３０よりも下側に溜まった冷媒（液）Ｗを効率よく加熱することができる。

また、本実施形態では、第一熱交換器３０よりも下側に溜まった冷媒（液）Ｗが接する底壁２６に温水が接触するため、当該冷媒（液）Ｗが接しない上壁２２などに温水が接触する場合に比べ、第一熱交換器３０よりも下側に溜まった冷媒（液）Ｗを効率よく加熱することができる。

また、本実施形態では、第一熱交換器３０から排出された温水の熱を利用して、第二熱交換器４０が下側に溜まった冷媒（液）Ｗを加熱する。このため、熱媒体供給源５０からの温水の熱を有効利用できる。また、第一熱交換器３０から排出された温水の熱を利用して、第二熱交換器４０が下側に溜まった冷媒（液）Ｗを加熱することで、単一の熱媒体供給源５０及び一続きの供給経路で構成することができるので、蒸発器２００の構成が簡易となる。

さらに、単一の熱媒体供給源５０及び一続きの供給経路で構成することで、第一熱交換器３０及び第二熱交換器４０による熱交換量を算出する場合に、第一熱交換器３０に流入する温水の温度と、第二熱交換器４０から流出する温水の温度と、第一熱交換器３０及び第二熱交換器４０で流通する流量と、に基づいて、熱交換量が算出できる。

（変形例）
次に、蒸発器２００の変形例について説明する。

本実施形態の第二熱交換器４０では、温水が容器２０の底壁２６に接触するように、温水を流通させる構成であったが、これに限られない。例えば、第二熱交換器４０は、温水が容器２０の上壁２２又は側壁２４に接触するように、温水を流通させる構成であってもよい。また、第二熱交換器４０は、温水が、容器２０の上壁２２、側壁２４及び底壁２６のいずれか複数に接触するように、温水を流通させる構成であってもよい。

従って、第二熱交換器４０は、温水が、容器２０の上壁２２、側壁２４及び底壁２６の少なくとも１つに接触するように、温水を流通させる構成することができる。

また、本実施形態の第二熱交換器４０では、容器２０の底壁２６などの壁によって、温水を内封する筐体（外壁）が構成されていたが、これに限られない。例えば、第二熱交換器４０の筐体は、容器２０とは別体で構成されていてもよい。この場合では、第二熱交換器４０の筐体が、容器２０の壁（上壁２２、側壁２４、底壁２６及び外壁２８）の少なくとも１つに接触される。なお、第二熱交換器４０は、容器２０の外部に配置してもよいし、容器２０の内部に配置してもよい。さらに、第二熱交換器４０は、温水を内封し且つ温水が流通する管で構成されていてもよい。

本実施形態では、熱媒体供給源５０から第一熱交換器３０へ供給された温水が、第二熱交換器４０に供給される構成とされていたが、これに限られない。例えば、第一熱交換器３０及び第二熱交換器４０のそれぞれに対応した熱媒体供給源と、各熱媒体供給源から第一熱交換器３０及び第二熱交換器４０のそれぞれに温水を供給する供給経路を有する構成であってもよい。

［第３実施形態］
次に、第３実施形態に係る凝縮器３００について説明する。図７には、凝縮器３００の概略構成が示されている。

凝縮器３００は、蒸発機能及び凝縮機能を有する蒸発凝縮器１０を、凝縮機能のみを有する凝縮器として構成したものである。なお、第１実施形態と同様の機能を有する部分については、同一符号を付して、適宜、説明を省略する。

図７に示されるように、凝縮器３００では、蒸発凝縮器１０における冷媒（蒸気）出入口部１６が、冷媒（蒸気）が流入される冷媒（蒸気）入口部３１６として構成される。蒸発凝縮器１０における冷媒（液）出入口部１４が、冷媒（液）が流出される冷媒（液）出口部３１４として構成される。

また、第一熱交換器３０及び第二熱交換器４０には、熱媒体供給源５０から冷水（請求項９における熱交換媒体の一例）のみが供給される構成とされる。さらに、蒸発器２００は、蒸発凝縮器１０における温度計４９を有していない構成とされる。

凝縮器３００においても、以下のように、蒸発凝縮器１０における凝縮動作と同様の凝縮動作が実行される。

冷媒（蒸気）供給源（図示省略）から冷媒（蒸気）入口部３１６を通じて、容器２０の内部に冷媒（蒸気）が供給される。また、熱媒体供給源５０から第１流通管５１を通じて第一熱交換器３０に冷水が供給される。第一熱交換器３０に供給された冷水は、第一熱交換器３０の内部を流通して、容器２０の内部に供給された冷媒（蒸気）と第一熱交換器３０との間で熱交換がなされる。これにより、容器２０の内部の冷媒（蒸気）が凝縮する。冷媒（蒸気）が凝縮することで生成された冷媒（液）は、容器２０の冷媒（液）出口部３１４から流出し、図示しない供給先へ供給される。

第一熱交換器３０の内部を流通した冷水は、第２流通管５２を通じて、第二熱交換器４０に送られる。第二熱交換器４０に送られた冷水は、第二熱交換器４０の内部を流通して、容器２０の底壁２６を介して、側壁２４及び冷媒（蒸気）入口部３１６を冷却する。

また、凝縮動作において、第一熱交換器３０に流入する冷水の温度と第一熱交換器３０から流出する冷水の温度との温度差、及び、第一熱交換器３０で流通する流量に基づいて、第一熱交換器３０による熱交換量が算出される。この熱交換量により、凝縮により生成された冷媒（液）の液量が把握される。

なお、本実施形態では、第一熱交換器３０による熱交換が、冷媒（蒸気）の凝縮に寄与するので、ここでの熱交換量の算出には、第一熱交換器３０に流入する冷水の温度と第一熱交換器３０から流出する冷水の温度との温度差が、用いられる。

また、第一熱交換器３０に流入する冷水の温度は、温度計３３によって計測される。第一熱交換器３０から流出する冷水の温度は、温度計３５によって計測される。第一熱交換器３０で流通する流量は、熱媒体供給源５０が第一熱交換器３０に供給する流量によって求められる。

凝縮器３００においても、以下のように、蒸発凝縮器１０の凝縮動作における作用効果と同様の作用効果を有する。

本実施形態では、第二熱交換器４０が容器２０を冷却するため、冷媒（蒸気）を容器に供給する冷媒（蒸気）供給源の熱が容器２０に伝わっても、第一熱交換器３０が加熱されにくい。これにより、第一熱交換器３０の冷水が加熱されにくいため、第一熱交換器３０に対して流入及び流出する冷水の温度差が変化しにくく、熱交換量の測定精度が向上する。

また、本実施形態では、第一熱交換器３０から排出された冷水の熱を利用して、第二熱交換器４０が容器２０を冷却する。このため、熱媒体供給源５０からの冷水の熱を有効利用できる。

（変形例）
次に、凝縮器３００の変形例について説明する。

本実施形態の第二熱交換器４０では、冷水が容器２０の底壁２６に接触するように、冷水を流通させる構成であったが、これに限られない。例えば、第二熱交換器４０は、冷水が容器２０の上壁２２又は側壁２４に接触するように、冷水を流通させる構成であってもよい。また、第二熱交換器４０は、冷水が、容器２０の上壁２２、側壁２４及び底壁２６のいずれか複数に接触するように、冷水を流通させる構成であってもよい。

従って、第二熱交換器４０は、冷水が、容器２０の上壁２２、側壁２４及び底壁２６の少なくとも１つに接触するように、冷水を流通させる構成することができる。

また、本実施形態の第二熱交換器４０では、容器２０の底壁２６などの壁によって、冷水を内封する筐体（外壁）が構成されていたが、これに限られない。例えば、第二熱交換器４０の筐体は、容器２０とは別体で構成されていてもよい。この場合では、第二熱交換器４０の筐体が、容器２０の壁（上壁２２、側壁２４、底壁２６及び外壁２８）の少なくとも１つに接触される。なお、第二熱交換器４０は、容器２０の外部に配置してもよいし、容器２０の内部に配置してもよい。さらに、第二熱交換器４０は、冷水を内封し且つ冷水が流通する管で構成されていてもよい。

本実施形態では、熱媒体供給源５０から第一熱交換器３０へ供給された冷水が、第二熱交換器４０に供給される構成とされていたが、これに限られない。例えば、第一熱交換器３０及び第二熱交換器４０のそれぞれに対応した熱媒体供給源と、各熱媒体供給源から第一熱交換器３０及び第二熱交換器４０のそれぞれに冷水を供給する供給経路を有する構成であってもよい。

本発明は、上記の実施形態に限るものではなく、その主旨を逸脱しない範囲内において種々の変形、変更、改良が可能である。例えば、上記に示した変形例は、適宜、複数を組み合わせて構成してもよい。

１０ 蒸発凝縮器
１４ 冷媒（液）出入口部（第一出入口部の一例）
１６ 冷媒（蒸気）出入口部（第二出入口部の一例）
２０ 容器
３０ 第一熱交換器
４０ 第二熱交換器
２００ 蒸発器
２１４ 冷媒（液）入口部（請求項５における入口部の一例）
２１６ 冷媒（蒸気）出口部（請求項５における出口部の一例）
３００ 凝縮器
３１４ 冷媒（液）出口部（請求項９における出口部の一例）
３１６ 冷媒（蒸気）入口部（請求項９における入口部の一例）

Claims (10)

1. 容器と、
   前記容器に設けられ、前記容器の内部に対して液体状態の冷媒が流入出される第一出入口部と、
   前記容器に設けられ、前記容器の内部に対して気体状態の冷媒が流入出される第二出入口部と、
   前記容器の内部に配置され、蒸発モードにおいて自らの内部に熱交換媒体を流通させて前記容器の内部の前記液体状態の冷媒を蒸発させ、凝縮モードにおいて自らの内部に熱交換媒体を流通させて前記容器の内部の前記気体状態の冷媒を凝縮する第一熱交換器と、
   前記蒸発モードにおいて自らの内部に熱交換媒体を流通させて前記容器の内部で前記第一熱交換器よりも下側に溜まった前記液体状態の冷媒を加熱し、前記凝縮モードにおいて自らの内部に熱交換媒体を流通させて前記容器を冷却する第二熱交換器と、
   を備える蒸発凝縮器。
2. 前記第二熱交換器は、前記蒸発モードにおいて流通させる熱交換媒体、及び前記凝縮モードにおいて流通させる熱交換媒体を、前記容器における内部の空間を区画する壁部の外面に接触させる
   請求項１に記載の蒸発凝縮器。
3. 前記第二熱交換器は、前記壁部のうち、前記溜まった液体状態の冷媒が接する底壁の外面に前記熱交換媒体を接触させる
   請求項２に記載の蒸発凝縮器。
4. 前記第二熱交換器は、
   前記蒸発モードにおいて、前記第一熱交換器の内部を流通した熱交換媒体を自らの内部に流通させて前記溜まった液体状態の冷媒を加熱し、
   前記凝縮モードにおいて、前記第一熱交換器の内部を流通した熱交換媒体を自らの内部に流通させて前記容器を冷却する
   請求項１〜３のいずれか１項に記載の蒸発凝縮器。
5. 容器と、
   前記容器に設けられ、前記容器の内部に液体状態の冷媒が流入される入口部と、
   前記容器に設けられ、前記容器の内部から気体状態の冷媒が流出される出口部と、
   前記容器の内部に配置され、自らの内部に熱交換媒体を流通させて前記容器の内部の前記液体状態の冷媒を蒸発させる第一熱交換器と、
   自らの内部に熱交換媒体を流通させて前記容器の内部で前記第一熱交換器よりも下側に溜まった前記液体状態の冷媒を加熱する第二熱交換器と、
   を備える蒸発器。
6. 前記第二熱交換器は、前記容器における内部の空間を区画する壁部の外面に前記熱交換媒体を接触させる
   請求項５に記載の蒸発器。
7. 前記第二熱交換器は、前記壁部のうち、前記溜まった液体状態の冷媒が接する底壁の外面に前記熱交換媒体を接触させる
   請求項６に記載の蒸発器。
8. 前記第二熱交換器は、前記第一熱交換器の内部を流通した熱交換媒体を自らの内部に流通させて前記溜まった液体状態の冷媒を加熱する
   請求項５〜７のいずれか１項に記載の蒸発器。
9. 容器と、
   前記容器に設けられ、前記容器の内部に気体状態の冷媒が流入される入口部と、
   前記容器に設けられ、前記容器の内部から前記液体状態の冷媒が流出される出口部と、
   前記容器の内部に配置され、自らの内部に熱交換媒体を流通させて前記容器の内部の前記気体状態の冷媒を凝縮する第一熱交換器と、
   自らの内部に熱交換媒体を流通させて前記容器を冷却する第二熱交換器と、
   を備える凝縮器。
10. 前記第二熱交換器は、前記第一熱交換器の内部を流通した熱交換媒体を自らの内部に流通させて前記容器を冷却する
    請求項９に記載の凝縮器。

Images