JP6630613B2

JP6630613B2 - 凝縮器

Info

Publication number: JP6630613B2
Application number: JP2016076321A
Authority: JP
Inventors: 宏幸山田; 石山　健; 健石山; 俊輔天野
Original assignee: 荏原冷熱システム株式会社
Priority date: 2016-04-06
Filing date: 2016-04-06
Publication date: 2020-01-15
Anticipated expiration: 2036-04-06
Also published as: JP2017187222A; CN107421168A; CN107421168B

Description

本発明は、缶胴内に少なくとも１つの伝熱管群を備え、前記缶胴内に導入された被凝縮流体蒸気と前記伝熱管群を流通する冷却流体との間で熱交換を行って被凝縮流体蒸気を凝縮させる凝縮器に関するものである。

従来、冷凍空調装置などに利用されるターボ冷凍機等の圧縮式冷凍機は、冷媒を封入したクローズドシステムで構成され、冷水（被冷却流体）から熱を奪って冷媒が蒸発して冷凍効果を発揮する蒸発器と、前記蒸発器で蒸発した冷媒ガスを圧縮して高圧の冷媒ガスにする圧縮機と、高圧の冷媒ガスを冷却水（冷却流体）で冷却して凝縮させる凝縮器と、前記凝縮した冷媒を減圧して膨張させる膨張弁（膨張機構）とを、冷媒配管によって連結して構成されている。

例えば、ターボ冷凍機等の圧縮式冷凍機に用いられる凝縮器は、円筒形の缶胴と該缶胴の両端部に設けられた管板とにより形成された空間内に、多数の伝熱管を千鳥状等に配列した伝熱管群を配置して構成されている。圧縮機から吐出された高圧の冷媒ガスは、缶胴の上部から前記空間内に流入して伝熱管群を通過する間に伝熱管内を流れる冷却水との間の熱交換によって冷却されて凝縮する。

特開２０１５−６４１５７号公報

冷凍機の凝縮器の伝熱管群は、上段の伝熱管群と下段の伝熱管群で構成されることが多い。上段の伝熱管群の伝熱管で凝縮した冷媒液が下段の伝熱管群の伝熱管へ流下するため、下段の伝熱管群の伝熱管表面の冷媒液の液膜が厚くなり、伝熱が阻害されるという問題点があった。
従来では、上段の伝熱管群と下段の伝熱管群の間に傾斜した仕切り板を設け、該仕切り板で上段の伝熱管群で凝縮した冷媒液を受けて、横に流すことで、下段の伝熱管群へ流下する冷媒量を減らす方法が提案されている。
しかしながら、その方法では、仕切り板により、冷媒ガスの下段の伝熱管群への供給が阻害され、下段の伝熱管群の能力が十分に向上できないという問題があった。

上述の伝熱阻害問題は、各伝熱管群においても生じていた。すなわち、一つの伝熱管群における上部側にある伝熱管で凝縮した冷媒液が下部側にある伝熱管へ流下するため、下部側にある伝熱管表面の冷媒液の液膜が厚くなり、伝熱が阻害されるという問題点があった。

本発明は、上述の事情に鑑みなされたもので、冷媒蒸気（被凝縮流体蒸気）の伝熱管への供給をスムーズに行うことができ、圧力損失が小さく、伝熱管表面の凝縮液の液膜が薄くなり、伝熱性能が向上する凝縮器を提供することを目的とする。

上述の目的を達成するため、本発明の凝縮器は、筒状の缶胴と、該缶胴の両端を閉塞する管板と、前記缶胴内に配置された少なくとも１つの伝熱管群とを備え、前記缶胴内に導入された被凝縮流体蒸気と前記伝熱管群を流通する冷却流体との間で熱交換を行って被凝縮流体蒸気を凝縮させる凝縮器において、前記缶胴の長手方向に延びる部材であって被凝縮流体が凝縮した凝縮液を受ける液受け部材を設け、前記液受け部材は波状の板からなり、前記波状の板の上部に被凝縮流体蒸気を通す開口を有することを特徴とする。

本発明の好ましい態様によれば、前記伝熱管群の中に、または複数の伝熱管群の間に、前記液受け部材を設けたことを特徴とする。
本発明の好ましい態様によれば、前記液受け部材は、前記缶胴の両端の２つの管板間、または前記管板と前記缶胴内に設けられたチューブサポート間、または前記缶胴内に設けられた２つのチューブサポート間に延設されていることを特徴とする。
一実施形態によれば、筒状の缶胴と、該缶胴の両端を閉塞する管板と、前記缶胴内に配置された少なくとも１つの伝熱管群とを備え、前記缶胴内に導入された被凝縮流体蒸気と前記伝熱管群を流通する冷却流体との間で熱交換を行って被凝縮流体蒸気を凝縮させる凝縮器において、前記缶胴の長手方向に延びる部材であって被凝縮流体が凝縮した凝縮液を受ける液受け部材を設ける。
好ましい実施形態によれば、前記液受け部材は、略直上方にある伝熱管の下に設置されており、略直上方にある伝熱管に対して所定の間隔で配置されている。ここで、所定の間隔とは、液受け部材が略直上方にある伝熱管に対して水平方向に同一の間隔で配置されている場合や、略直上方にある伝熱管に対して水平方向に異なった間隔で配置されている場合等を含むものである。

本発明の好ましい態様によれば、前記液受け部材は、略直上方にある伝熱管の下に設置されており、略直上方にある複数の伝熱管に対して幅広の一つの液受け部材を配置していることを特徴とする。
本発明の好ましい態様によれば、前記液受け部材は、上部に凝縮液を受け入れるための液受け入れ用開口を有し、下部又は長手方向の側面端部に凝縮液を排出するための液排出用開口を有することを特徴とする。
本発明の好ましい態様によれば、前記液受け入れ用開口は、前記液受け部材の長手方向に間隔をおいて形成された複数の開口からなるか、または前記液受け部材の長手方向に延びる長い開口からなることを特徴とする。

本発明の好ましい態様によれば、前記液排出用開口は、前記液受け部材の長手方向の一部に形成された一つまたは複数の開口からなることを特徴とする。
本発明の好ましい態様によれば、前記液排出用開口は、前記管板に接するか、または前記管板の近傍に配置されていることを特徴とする。
本発明の好ましい態様によれば、前記液排出用開口は、前記チューブサポートに接するか、または前記チューブサポートの近傍に配置されていることを特徴とする。

好ましい実施形態によれば、前記液受け部材は管からなり、前記管の上部に凝縮液を受け入れるための液受け入れ用開口を有し、前記管の下部又は長手方向の側面端部に凝縮液を排出するための液排出用開口を有する。
好ましい実施形態によれば、前記管において、隣接する管の間、または管と缶胴内壁の間には被凝縮流体蒸気を通す隙間が設けられている。
好ましい実施形態によれば、前記液受け部材は樋からなり、前記樋の下部又は長手方向の側面端部に凝縮液を排出するための液排出用開口を有する。

好ましい実施形態によれば、前記樋において、隣接する樋の間、または樋と缶胴内壁の間には被凝縮流体蒸気を通す隙間が設けられている。
本発明の好ましい態様によれば、前記波状の板の下部の一部に凝縮液を排出するための液排出用開口を有することを特徴とする。
本発明の好ましい態様によれば、前記缶胴の長手方向に延びる前記液受け部材に略直交する方向に、前記液受け部材で受けた凝縮液を受け入れて缶胴の内壁に向けて流す第２の液受け部材を設けたことを特徴とする。

本発明の冷凍機、またはヒートポンプは、請求項１乃至１１のいずれか一項に記載の凝縮器を備えることを特徴とする。
本発明の各態様における液受け部材とは、上部に凝縮液を受け入れるための液受け入れ用開口を有し、下部、または長手方向の側面端部に凝縮液を排出するための液排出用開口を有し、上部から流下した凝縮液を受け入れ、下部、または長手方向の側面端部の液排出用開口から凝縮液を排出する機能を有するものである。例として、
１）管からなる液受け部材：上部に液受入開口があり、下部、または長手方向の側面端部に液排出開口がある。
２）樋からなる液受け部材：樋であるため、上部は自然に液受入開口があり、下部、または長手方向の側面端部に液排出開口がある。
３）複数の管状液受け部材が合体したもの
４）複数の樋状液受け部材が合体したもの
５）波状板：下部、または長手方向の側面端部に液排出開口があり、上部に蒸気を通す開口がある。

本発明は、以下に列挙する効果を奏する。
１）冷媒液（凝縮液）を缶胴の長手方向へ流す液受け部材を設けることにより、仕切り板のように冷媒蒸気（被凝縮流体蒸気）の供給を阻害することがなく、液受け部材の下方にある伝熱管へ冷媒蒸気（被凝縮流体蒸気）をスムーズに供給することができ、圧力損失も小さい。特に、低圧冷媒の場合、冷媒蒸気の体積流量が多く、いっそう効果が大きい。
２）伝熱管群の中に、または複数の伝熱管群の間に、液受け部材を設けることにより、液受け部材の下方にある伝熱管表面の凝縮液の液膜が薄くなり、伝熱性能が向上する。

図１は、本発明に係る凝縮器を備えたターボ冷凍機を示す模式図である。図２は、図１に示す凝縮器の全体構造の一例を示す断面図である。図３は、図１に示す凝縮器の全体構造の他の例を示す断面図である。図４は、第１の実施形態に係る凝縮器を示す図であり、凝縮器の側断面図である。図５は、図４に示す管状の液受け部材の模式的斜視図である。図６は、第２の実施形態に係る凝縮器を示す図であり、凝縮器の側断面図である。図７（ａ），（ｂ）は、図２乃至図４および図６に示す凝縮器に設置される液受け部材の別実施形態を示す図であり、樋からなる液受け部材の斜視図である。図８（ａ），（ｂ）は、伝熱管群が左右又は上下方向に複数段設置されている凝縮器における液受け部材の配置例を示す図であり、凝縮器の側断面図である。図９（ａ），（ｂ），（ｃ）は、液受け部材と伝熱管との各種態様を示す図であり、凝縮器の側断面図である。図１０（ａ）〜（ｆ）は、液受け部材が樋または管からなる場合における各種断面形状を示す模式図である。図１１は、図２および図３のＸＩ−ＸＩ線断面図である。図１２（ａ），（ｂ）は、波板状の液受け部材を示す斜視図である。図１３（ａ）〜（ｃ）は、図１２（ａ），（ｂ）に示すように液受け部材が山形部と谷部とが連続した波状の板から構成される場合における各種断面形状を示す模式的断面図である。図１４は、缶胴の長手方向に延びる複数の液受け部材に加えて、液受け部材に直交する方向に第２の液受け部材を設置した実施形態を示す模式的平面図である。図１５は、図１４に示すように液受け部材と第２の液受け部材とを備えた凝縮器の全体構成を示す模式的水平断面図である。

以下、本発明に係る凝縮器の実施形態を図１乃至図１５を参照して説明する。図１乃至図１５において、同一または相当する構成要素には、同一の符号を付して重複した説明を省略する。本実施形態においては、凝縮器は、冷凍機用凝縮器として説明するが、水蒸気や化学物質の蒸気を凝縮する用途にも適用可能である。また、本実施形態においては、冷凍機の一例として、ターボ冷凍機を説明する。
図１は、本発明に係る凝縮器を備えたターボ冷凍機を示す模式図である。図１に示すように、ターボ冷凍機は、冷媒を圧縮するターボ圧縮機１と、圧縮された冷媒ガスを冷却水（冷却流体）で冷却して凝縮させる凝縮器２と、冷水（被冷却流体）から熱を奪って冷媒が蒸発し冷凍効果を発揮する蒸発器３と、凝縮器２と蒸発器３との間に配置される中間冷却器であるエコノマイザ４とを備え、これら各機器を冷媒が循環する冷媒配管５によって連結して構成されている。

図１に示す実施形態においては、ターボ圧縮機１は、多段ターボ圧縮機から構成されている。ターボ圧縮機１は、冷媒配管５によってエコノマイザ４と接続されており、エコノマイザ４で分離された冷媒ガスは多段ターボ圧縮機の多段の圧縮段（この例では２段）の中間部分（この例では一段目と二段目の間の部分）に導入されるようになっている。

図１に示すように構成されたターボ冷凍機の冷凍サイクルでは、ターボ圧縮機１と凝縮器２と蒸発器３とエコノマイザ４とを冷媒が循環し、蒸発器３で冷水が製造されて負荷に対応し、冷凍サイクル内に取り込まれた蒸発器３からの熱量および圧縮機モータから供給されるターボ圧縮機１の仕事に相当する熱量が凝縮器２に供給される冷却水に放出される。一方、エコノマイザ４にて分離された冷媒ガスはターボ圧縮機１の多段圧縮段の中間部分に導入され、一段目圧縮機からの冷媒ガスと合流して二段目圧縮機により圧縮される。２段圧縮単段エコノマイザサイクルによれば、エコノマイザ４による冷凍効果部分が付加されるので、その分だけ冷凍効果が増加し、エコノマイザ４を設置しない場合に比べて冷凍効果の高効率化を図ることができる。

図２は、図１に示す凝縮器２の全体構造の一例を示す断面図である。図２に示すように、凝縮器２は、円筒形の缶胴１１と缶胴１１の両端部に設けられた管板１２，１２とにより形成された空間内に、多数の伝熱管１３を千鳥状に配列した伝熱管群１４を配置して構成されている。冷媒ガスは缶胴１１の上部または側面にある冷媒入口（図示せず）より流入し、伝熱管群１４の中を通過し、伝熱管群１４の中を通過する間に伝熱管内に流れる冷却水との間の熱交換によって冷却されて凝縮する。凝縮した凝縮液（冷媒液）は缶胴１１の底部にある冷媒出口（図示せず）より流出するようになっている。伝熱管１３は、内部に冷却水（冷却流体）が流通するようになっており、缶胴１１の長手方向に延びている。管板１２，１２には、それぞれヘッダ部１５Ｒ，１５Ｌが接続されている。ヘッダ部１５Ｌは仕切板１６により上下に区画されており、ヘッダ部１５Ｌには冷却水入口１５_ＩＮと冷却水出口１５_ＯＵＴが設けられている。

多数の伝熱管１３からなる伝熱管群１４は、冷却水入口１５_ＩＮに連通する下段伝熱管群１４Ｌと冷却水出口１５_ＯＵＴに連通する上段伝熱管群１４Ｕとからなっている。上段伝熱管群１４Ｕと下段伝熱管群１４Ｌとの間には、缶胴１１の長手方向に沿って、冷媒が凝縮した凝縮液（冷媒液）を受ける液受け部材２０が設置されている。液受け部材２０は、チューブサポート１７を貫通して管板１２と管板１２との間に延設されている。冷却水は、ヘッダ部１５Ｌの冷却水入口１５_ＩＮから流入して下段伝熱管群１４Ｌを流れた後にヘッダ部１５Ｒで折り返し、上段伝熱管群１４Ｕを流れた後に冷却水出口１５_ＯＵＴから流出するようになっている。

図３は、図１に示す凝縮器２の全体構造の他の例を示す断面図である。図３に示す例においては、液受け部材２０は、チューブサポート１７を貫通せず、管板１２とチューブサポート１７との間、および二つのチューブサポート１７，１７の間に延設されている。図３に示す凝縮器２のその他の構成は、図２に示す凝縮器２と同様である。

図４は、第１の実施形態に係る凝縮器２を示す図であり、凝縮器２の側断面図である。第１の実施形態においては、図４に示すように、上段伝熱管群１４Ｕと下段伝熱管群１４Ｌとの間に、液受け部材２０が設置されている。液受け部材２０は、管からなり並列して配置されている。液受け部材２０は、管板１２と管板１２との間、または管板１２とチューブサポート１７との間、またはチューブサポート１７とチューブサポート１７との間で缶胴１１の長手方向に延びている。隣接する２本の管状の液受け部材２０の間には、冷媒ガスを通す隙間Ｇが設けられている。図４に示す凝縮器２によれば、液受け部材２０の下方にある下段伝熱管群１４Ｌの伝熱管表面の凝縮液（冷媒液）の液膜が薄くなり、伝熱性能が向上する。図４に示すように、缶胴１１の上部には冷媒入口１１_ＩＮがあり、缶胴１１の底部には冷媒出口１１_ＯＵＴがある。

図５は、図４に示す管状の液受け部材２０の模式的斜視図である。図５に示すように、各液受け部材２０は、円筒状の管の両端部をそのまま残して、両端部より内側の部分における上部側を切り取ることにより形成されている。すなわち、各液受け部材２０は、両端部の円筒状管部２１ａ，２１ａと、両端部より内側の半円筒状管部２１ｂとから構成されており、半円筒状管部２１ｂの上部が凝縮液（冷媒液）を受け入れるための液受け入れ用開口になっている。液受け部材２０の両端部の下部には、液受け部材２０に受け入れた凝縮液を下方に排出するための液排出用開口２１ｃが形成されている。なお、液受け部材２０が管板１２と管板１２との間に延設される場合には、液受け部材２０の両端部の下部だけではなく、液受け部材２０の中間部の下部にも、間隔をおいて液排出用開口２１ｃ（図示せず）が設けられている。
また、上記においては、液受け部材２０を切り欠いて液排出用開口を設けた例を説明したが、液受け部材２０の下部を切り欠くことなく、液受け部材端部の側面開口より凝縮液を下方に排出することもできる。

図６は、第２の実施形態に係る凝縮器２を示す図であり、凝縮器２の側断面図である。第２の実施形態においては、図６に示すように、多数の伝熱管１３からなる伝熱管群１４は、上段伝熱管群１４Ｕと下段伝熱管群１４とからなっている。上段の伝熱管群１４Ｕの中（図示例では中段部）には、液受け部材２０が設置されている。液受け部材２０は、管からなり並列して配置されている。液受け部材２０は、図５に示す液受け部材と同一の構成であるため説明を省略する。図６に示す凝縮器２によれば、１つの伝熱管群中（図示例では上段伝熱管群１４中）において、液受け部材２０の下方にある伝熱管表面の凝縮液（冷媒液）の液膜が薄くなり、伝熱性能が向上する。なお、図４および図６において、並列して配置された複数の液受け部材２０を上下方向に複数段配置してもよい。その場合には、多数の液受け部材２０は千鳥状に配列される。千鳥状に配列された液受け部材２０間には、上下方向および水平方向のいずれにも、冷媒ガスを通す隙間が形成される。

図７（ａ），（ｂ）は、図２乃至図４および図６に示す凝縮器２に設置される液受け部材の別実施形態を示す図であり、樋からなる液受け部材２０の斜視図である。図７（ａ），（ｂ）に示すように、樋からなる液受け部材２０は、Ｖ字状の断面を有して長手方向に延びており、Ｖ字状断面の上部が凝縮液を受け入れるための液受け入れ用開口になっている。樋からなる液受け部材２０の両端部の下部には、液受け部材２０に受け入れた凝縮液を下方に排出するための液排出用開口２２ｃが形成されている。開口２２ｃは任意の形状の穴でもよいし、切り欠き状でもよい。図７（ａ），（ｂ）に示す樋からなる液受け部材２０を複数個並列して配置してもよいし、並列配置された樋からなる液受け部材２０を上下方向に複数段配置してもよい。なお、液受け部材２０はＵ字状断面の樋であってもよいし、また他の断面形状であってもよい（後述する）。
また、上記においては、液受け部材２０を切り欠いて液排出用開口を設けた例を説明したが、液受け部材２０の下部を切り欠くことなく、液受け部材端部の側面開口より凝縮液を下方に排出することもできる。

図８（ａ），（ｂ）は、伝熱管群が左右又は上下方向に複数段設置されている凝縮器２における液受け部材２０の配置例を示す図であり、凝縮器２の側断面図である。
図８（ａ）に示す例においては、上段伝熱管群１４Ｕは、左右に分割されて上段左伝熱管群１４ＵＬと上段右伝熱管群１４ＵＲとから構成されている。下段伝熱管群１４Ｌも同様に分割されて下段左伝熱管群１４ＬＬと下段右伝熱管群１４ＬＲとから構成されている。
図８（ａ）に示すように、上下左右に伝熱管群が分割されている場合、左右の伝熱管群のそれぞれの上下分割部、すなわち上段左伝熱管群１４ＵＬと下段左伝熱管群１４ＬＬとの間および上段右伝熱管群１４ＵＲと下段右伝熱管群１４ＬＲとの間に、それぞれ液受け部材２０を設置している。図８（ａ）においては、液受け部材２０は樋で構成されている例が示されているが、液受け部材２０を管で構成してもよく、また他の断面形状であってもよい（後述する）。

図８（ｂ）に示す例においては、伝熱管群１４は、上段伝熱管群１４Ｕと中段伝熱管群１４Ｍと下段伝熱管群１４Ｌとからなっている。図８（ｂ）に示すように、上下方向に多段に伝熱管群が配置されている場合、上下の伝熱管群の間、すなわち、上段伝熱管群１４Ｕと中段伝熱管群１４Ｍとの間および中段伝熱管群１４Ｍと下段伝熱管群１４Ｌとの間に、それぞれ液受け部材２０を設置している。図８（ｂ）においては、液受け部材２０は樋で構成されている例が示されているが、液受け部材２０を管で構成してもよく、また他の断面形状であってもよい（後述する）。
図８（ａ），（ｂ）においては、複数の伝熱管群の間に、液受け部材２０を設置したが、１つの伝熱管群の中に、液受け部材２０を設置してもよい。

図９（ａ），（ｂ），（ｃ）は、液受け部材２０と、液受け部材２０の上方にある伝熱管１３との各種態様を示す図であり、凝縮器２の側断面図である。図９（ａ），（ｂ），（ｃ）に示す例においては、伝熱管群１４は上段伝熱管群１４Ｕと下段伝熱管群１４Ｌとからなり、液受け部材２０は上段伝熱管群１４Ｕと下段伝熱管群１４Ｌとの間に設置されている。
図９（ａ）に示す例においては、各伝熱管１３の下に液受け部材２０が延設されている。
図９（ｂ）に示す例においては、一部の伝熱管１３の下に液受け部材２０が延設されている。
図９（ｃ）に示す例においては、複数本の伝熱管１３の下にまとめて幅広の一つの液受け部材２０が延設されている。

図１０（ａ）〜（ｆ）は、液受け部材２０が樋または管からなる場合における各種断面形状例を示す。
図１０（ａ）に示す例においては、液受け部材２０は、Ｖ字状の断面形状を有しており、複数の伝熱管群の間に設置する場合に適している。
図１０（ｂ）に示す例においては、液受け部材２０は、半円形の断面形状を有しており、複数の伝熱管群の間に設置する場合にも、伝熱管群中に設置する場合にも適している。
図１０（ｃ）に示す例においては、液受け部材２０は、コ字状断面を有しており、複数の伝熱管群の間に設置する場合に適している。
図１０（ｄ）に示す例においては、液受け部材２０は、Ｗ字状の断面形状を有しており、複数の伝熱管群の間に設置する場合に適している。
図１０（ｅ）に示す例においては、液受け部材２０は、波形の断面形状を有しており、複数の伝熱管群の間に設置する場合に適している。
図１０（ｆ）に示す例においては、液受け部材２０は、円形の頂部を切り欠いた欠円断面形状を有しており、複数の伝熱管群の間に設置する場合にも、伝熱管群中に設置する場合にも適している。

図１１は、図２および図３のＸＩ−ＸＩ線断面図である。液受け部材２０がチューブサポート１７を貫通して管板１２と管板１２との間に延設されている場合（図２）、および液受け部材２０がチューブサポート１７を貫通しないで管板１２とチューブサポート１７との間およびチューブサポート１７とチューブサポート１７との間に延設されている場合（図３）のいずれも、図１１に示す同一の断面形状になる。
図１１に示すように、液受け部材２０は缶胴１１の長手方向に並列して配置されている。各液受け部材２０は、管板１２に接する位置か又は管板１２の近傍に液排出用開口２０ｃを有している。また、液受け部材２０は、チューブサポート１７に接する位置か又はチューブサポート１７の近傍に液排出用開口２０ｃを有している。図１１の矢印で示すように、凝縮液は液受け部材２０上を長手方向に流れ、管板１２やチューブサポート１７に接した（または近傍の）液排出用開口２０ｃから下方に排出される。液排出用開口２０ｃから排出された凝縮液は、管板１２およびチューブサポート１７を伝って下方に流れる。

図１２（ａ），（ｂ）は、波板状の液受け部材２０を示す斜視図である。図１２（ａ），（ｂ）に示すように、液受け部材２０は山形部と谷部とが連続した波状の板から構成されている。波板状の液受け部材２０は、管板１２とチューブサポート１７との間およびチューブサポート１７とチューブサポート１７との間に設置される。波板状の液受け部材２０は、山形部を両端部を残して切り欠くことにより形成された細長い矩形状の開口２０ａを有しており、この矩形状の開口２０ａは冷媒ガスを通すようになっている。また、波板状の液受け部材２０は、谷部の端部を切り欠いた切り欠き部２０ｂまたは谷部の端部に形成された矩形状の開口２０ｃを有している。これら切り欠き部２０ｂおよび矩形状の開口２０ｃは、谷部に受け入れた凝縮液を下方に排出するための液排出用開口を構成している。

図１２（ａ）に示す例においては、波板状の液受け部材２０は、谷部の一端部に切り欠き部２０ｂを有し、他端部に矩形状の開口２０ｃを有している。
図１２（ｂ）に示す例においては、波板状の液受け部材２０は、谷部の両端部に切り欠き部２０ｂを有している。なお、液受け部材２０の両端部に矩形状の開口２０ｃを形成してもよい。なお、開口２０ｃは、矩形状に限らず、任意の形状の穴でもよい。

図１２（ａ），（ｂ）に示すように構成された波板状の液受け部材２０によれば、凝縮液は谷部に受け入れられる。谷部に受け入れられた凝縮液は、谷部を切り欠き部２０ｂ又は矩形状の開口２０ｃに向かって流れ、切り欠き部２０ｂ又は矩形状の開口２０ｃから下方に排出される。切り欠き部２０ｂ又は矩形状の開口２０ｃから排出された凝縮液は、管板１２およびチューブサポート１７を伝って下方に流れる。
また、上記においては、液受け部材２０を切り欠いて液排出用開口を設けた例を説明したが、液受け部材２０の下部を切り欠くことなく、液受け部材端部の側面開口より凝縮液を下方に排出することもできる。

図１３（ａ）〜（ｃ）は、図１２（ａ），（ｂ）に示すように液受け部材２０が山形部と谷部とが連続した波状の板から構成される場合における各種断面形状を示す模式的断面図である。
図１３（ａ）に示す例においては、液受け部材２０は、三角波が連続する波状の板から構成されている。
図１３（ｂ）に示す例においては、液受け部材２０は、台形波が連続する波状の板から構成されている。
図１３（ｃ）に示す例においては、液受け部材２０は、丸波が連続する波状の板から構成されている。

図１４は、缶胴１１の長手方向に延びる複数の液受け部材２０に加えて、液受け部材２０に略直交する方向に第２の液受け部材３０を設置した実施形態を示す模式的平面図である。
図１４に示すように、缶胴１１の長手方向に並列して設置された複数の液受け部材２０の端部には、各液受け部材２０と略直交する方向に第２の液受け部材３０が設置されている。第２の液受け部材３０は、各液受け部材２０で受けた凝縮液を受け入れて缶胴１１の内壁に向けて流すように構成されている。第２の液受け部材３０は、図１０（ａ）〜（ｆ）に示すような断面形状を有した樋または管から構成されてもよく、液受け部材２０との接続部に開口を有する任意形状の管状部材でもよい。

図１５は、図１４に示すように液受け部材２０と第２の液受け部材３０とを備えた凝縮器２の全体構成を示す模式的水平断面図である。
図１５に示すように、管板１２とチューブサポート１７との間、およびチューブサポート１７とチューブサポート１７との間に、複数の液受け部材２０が並列して設置しており、各液受け部材２０の両端部に各液受け部材２０に直交して第２の液受け部材３０が設置されている。すなわち、第２の液受け部材３０は、管板１２の内側に配置されるか、またはチューブサポート１７を挟むように配置されている。これにより、各液受け部材２０で受けた凝縮液は、第２の液受け部材３０に向かって流れ、第２の液受け部材３０によって缶胴１１の内壁に導かれる。缶胴１１の内壁に到達した凝縮液は、内壁を伝って凝縮器の底部に流れる。第２の液受け部材３０は図１５に示している位置に限定されない。第２の液受け部材３０は、液受け部材２０の液排出開口に合せて設置すればよいので、液受け部材２０の下部または下方でもよい。

上述した実施形態においては、冷凍機用の凝縮器を説明したが、ヒートポンプ用の凝縮器においても同様である。また、各実施形態の凝縮器２は、水蒸気や各種物質の蒸気を凝縮する凝縮器としても使用できるものである。水蒸気や各種物質の蒸気を凝縮する凝縮器として使用する場合には、冷媒を被凝縮流体、冷媒ガスを被凝縮流体蒸気と読み替えればよい。

これまで本発明の実施形態について説明したが、本発明は上述の実施形態に限定されず、その技術思想の範囲内において、種々の異なる形態で実施されてよいことは勿論である。

１ターボ圧縮機
２凝縮器
３蒸発器
４エコノマイザ
５冷媒配管
１１缶胴
１２管板
１３伝熱管
１４伝熱管群
１４Ｌ下段伝熱管群
１４Ｕ上段伝熱管群
１４ＬＬ下段左伝熱管群
１４ＬＲ下段右伝熱管群
１４ＵＬ上段左伝熱管群
１４ＵＲ上段右伝熱管群
１５Ｌヘッダ部
１５Ｒヘッダ部
１６仕切板
１７チューブサポート
２０液受け部材
３０第２の液受け部材

Claims

筒状の缶胴と、該缶胴の両端を閉塞する管板と、前記缶胴内に配置された少なくとも１つの伝熱管群とを備え、前記缶胴内に導入された被凝縮流体蒸気と前記伝熱管群を流通する冷却流体との間で熱交換を行って被凝縮流体蒸気を凝縮させる凝縮器において、
前記缶胴の長手方向に延びる部材であって被凝縮流体が凝縮した凝縮液を受ける液受け部材を設け、
前記液受け部材は波状の板からなり、前記波状の板の上部に被凝縮流体蒸気を通す開口を有することを特徴とする凝縮器。
前記伝熱管群の中に、または複数の伝熱管群の間に、前記液受け部材を設けたことを特徴とする請求項１記載の凝縮器。
前記液受け部材は、前記缶胴の両端の２つの管板間、または前記管板と前記缶胴内に設けられたチューブサポート間、または前記缶胴内に設けられた２つのチューブサポート間に延設されていることを特徴とする請求項１または２記載の凝縮器。
前記液受け部材は、略直上方にある伝熱管の下に設置されており、略直上方にある複数の伝熱管に対して幅広の一つの液受け部材を配置していることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の凝縮器。
前記液受け部材は、上部に凝縮液を受け入れるための液受け入れ用開口を有し、下部又は長手方向の側面端部に凝縮液を排出するための液排出用開口を有することを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載の凝縮器。
前記液受け入れ用開口は、前記液受け部材の長手方向に間隔をおいて形成された複数の開口からなるか、または前記液受け部材の長手方向に延びる長い開口からなることを特徴とする請求項５記載の凝縮器。
前記液排出用開口は、前記液受け部材の長手方向の一部に形成された一つまたは複数の開口からなることを特徴とする請求項５記載の凝縮器。
前記液排出用開口は、前記管板に接するか、または前記管板の近傍に配置されていることを特徴とする請求項５または７記載の凝縮器。
前記液受け部材は、上部に凝縮液を受け入れるための液受け入れ用開口を有し、下部又は長手方向の側面端部に凝縮液を排出するための液排出用開口を有し、
前記液排出用開口は、前記チューブサポートに接するか、または前記チューブサポートの近傍に配置されていることを特徴とする請求項３記載の凝縮器。
前記波状の板の下部の一部に凝縮液を排出するための液排出用開口を有することを特徴とする請求項１記載の凝縮器。
前記缶胴の長手方向に延びる前記液受け部材に略直交する方向に、前記液受け部材で受けた凝縮液を受け入れて缶胴の内壁に向けて流す第２の液受け部材を設けたことを特徴とする請求項１乃至１０のいずれか一項に記載の凝縮器。
請求項１乃至１１のいずれか一項に記載の凝縮器を備えることを特徴とする冷凍機、またはヒートポンプ。