JP7261131B2 - ターボ冷凍機に使用される蒸発器、およびターボ冷凍機 - Google Patents
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Description
本発明によれば、第2領域内では冷凍液は沸騰し、多くの冷媒液滴を上側伝熱管に接触させることができる。入口ポートから離れた第1領域内では、第2領域に比べて冷媒液の沸騰は弱いが、冷媒液の液面レベルは高いので、沸騰によって吹き上げられた多くの冷媒液を上側伝熱管に接触させることができる。結果として、第1領域および第2領域の両方において伝熱が向上できる。
一態様では、前記蒸発器は、前記缶胴内に配置された第2堰をさらに備えており、前記缶胴の内部は、前記第1堰および前記第2堰によって、前記第1領域、前記第2領域、および第3領域に区画されており、前記第1堰は、該第1堰の一方の面から反対側の面に延びる第1流路を有し、前記第2堰は、該第2堰の一方の面から反対側の面に延びる第2流路を有しており、前記液面調節手段は、前記第1堰および前記第2堰から少なくとも構成され、前記第2流路は、前記第1流路よりも低い位置にある。
一態様では、前記第3領域は、前記入口ポートと前記第2領域との間に位置している。
一態様では、前記蒸発器は、前記第2領域に連通する第2冷媒導入流路をさらに備えており、前記液面調節手段は、前記第1冷媒導入流路および前記第2冷媒導入流路から構成されており、前記第2冷媒導入流路の少なくとも一部の断面積は、前記第1冷媒導入流路の少なくとも一部の断面積よりも小さい。
一態様では、前記第1領域の上方に配置された第1冷媒液散布ノズルと、前記第2領域の上方に配置された第2冷媒液散布ノズルをさらに備えており、前記第2冷媒液散布ノズルの開口面積は、前記第1冷媒液散布ノズルの開口面積よりも大きい。
本発明によれば、第2領域での冷媒液の散布流量は、第1領域での冷媒液の散布流量よりも高いので、下側伝熱管内の被冷却流体の温度勾配を補うことができる。結果として、第1領域および第2領域において伝熱が向上できる。
一態様では、前記蒸発器は、前記缶胴内に配置された第2堰をさらに備えており、前記缶胴の内部は、前記第1堰および前記第2堰によって、前記第1領域、前記第2領域、および第3領域に区画されており、前記第1堰は、該第1堰の一方の面から反対側の面に延びる第1流路を有し、前記第2堰は、該第2堰の一方の面から反対側の面に延びる第2流路を有しており、前記液面調節手段は、前記第1堰および前記第2堰から少なくとも構成され、前記第2流路は、前記第1流路よりも低い位置にある。
一態様では、前記第2領域は、前記第1領域と前記第3領域との間に位置している。
一態様では、前記蒸発器は、前記第2領域に連通する第2冷媒導入流路をさらに備えており、前記液面調節手段は、前記第1冷媒導入流路および前記第2冷媒導入流路から構成されており、前記第2冷媒導入流路の少なくとも一部の断面積は、前記第1冷媒導入流路の少なくとも一部の断面積よりも小さい。
本発明によれば、第1堰、第2堰、および冷媒液散布ノズルの組み合わせによって、下側伝熱管内の被冷却流体の温度勾配を補うことができる。結果として、第1領域、第2領域、および第3領域において伝熱が向上できる。
図1は、ターボ冷凍機の一実施形態を示す模式図である。図1に示すように、ターボ冷凍機は、冷媒蒸気を圧縮する圧縮機1と、圧縮された冷媒蒸気を凝縮させて冷媒液を生成する凝縮器3と、冷媒液を蒸発させて冷媒蒸気を生成する蒸発器2を備えている。圧縮機1の吸込口は、冷媒配管4Aによって蒸発器2に連結されている。圧縮機1の吐出し口は、冷媒配管4Bによって凝縮器3に連結されている。凝縮器3から蒸発器2に延びる冷媒配管4Cには膨張弁21が取り付けられている。膨張弁21は、その開度が調整可能に構成されており、例えば開度可変な電動弁から構成されている。
2 蒸発器
3 凝縮器
4A,4B,4C 冷媒配管
11 羽根車
13 電動機
16 ガイドベーン
17 中間吸込口
21 膨張弁
22 膨張弁
31 缶胴
33 伝熱管
33A 下側伝熱管
33B 上側伝熱管
36 入口ポート
37 出口ポート
39 第1冷媒導入流路
41 第1堰
41a 第1流路
42 第2堰
42a 第2流路
45 第2冷媒導入流路
46 第3冷媒導入流路
48,49 チューブサポート
51 第1冷媒液散布ノズル
52 第2冷媒液散布ノズル
53 第3冷媒液散布ノズル
55 冷媒液移送ライン
58 冷媒液散布ノズル
60 エコノマイザ
R1 第1領域
R2 第2領域
R3 第3領域
Claims (13)
- ターボ冷凍機に使用される蒸発器であって、
冷媒液が導入される缶胴と、
前記缶胴内に配置された下側伝熱管および上側伝熱管と、
少なくとも前記下側伝熱管に被冷却媒体を導くための入口ポートと、
前記缶胴内に配置され、前記缶胴の内部を第1領域と第2領域に区画する第1堰と、
前記缶胴内に配置された第2堰と、
前記第1領域に連通する第1冷媒導入流路と、
前記第2領域内の前記冷媒液の液面レベルを、前記第1領域内の前記冷媒液の液面レベルよりも低くする液面調節手段を備えており、
前記第2領域は、前記入口ポートと前記第1領域との間に位置しており、
前記缶胴の内部は、前記第1堰および前記第2堰によって、前記第1領域、前記第2領域、および第3領域に区画されており、
前記液面調節手段は、前記第1堰および前記第2堰から少なくとも構成され、
前記第2堰の高さは、前記第1堰の高さよりも低い、蒸発器。 - ターボ冷凍機に使用される蒸発器であって、
冷媒液が導入される缶胴と、
前記缶胴内に配置された下側伝熱管および上側伝熱管と、
少なくとも前記下側伝熱管に被冷却媒体を導くための入口ポートと、
前記缶胴内に配置され、前記缶胴の内部を第1領域と第2領域に区画する第1堰と、
前記缶胴内に配置された第2堰と、
前記第1領域に連通する第1冷媒導入流路と、
前記第2領域内の前記冷媒液の液面レベルを、前記第1領域内の前記冷媒液の液面レベルよりも低くする液面調節手段を備えており、
前記第2領域は、前記入口ポートと前記第1領域との間に位置しており、
前記缶胴の内部は、前記第1堰および前記第2堰によって、前記第1領域、前記第2領域、および第3領域に区画されており、
前記第1堰は、該第1堰の一方の面から反対側の面に延びる第1流路を有し、
前記第2堰は、該第2堰の一方の面から反対側の面に延びる第2流路を有しており、
前記液面調節手段は、前記第1堰および前記第2堰から少なくとも構成され、
前記第2流路は、前記第1流路よりも低い位置にある、蒸発器。 - 前記第3領域は、前記入口ポートと前記第2領域との間に位置している、請求項1または2に記載の蒸発器。
- 前記第1堰および前記第2堰は、前記下側伝熱管および前記上側伝熱管を支持するチューブサポートを構成する、請求項1乃至3のいずれか一項に記載の蒸発器。
- 前記蒸発器は、前記第2領域に連通する第2冷媒導入流路をさらに備えており、
前記液面調節手段は、前記第1冷媒導入流路および前記第2冷媒導入流路から構成されており、
前記第2冷媒導入流路の少なくとも一部の断面積は、前記第1冷媒導入流路の少なくとも一部の断面積よりも小さい、請求項1に記載の蒸発器。 - 前記第1領域の上方に配置された第1冷媒液散布ノズルと、
前記第2領域の上方に配置された第2冷媒液散布ノズルをさらに備えており、
前記第2冷媒液散布ノズルの開口面積は、前記第1冷媒液散布ノズルの開口面積よりも大きい、請求項1乃至5のいずれか一項に記載の蒸発器。 - ターボ冷凍機に使用される蒸発器であって、
冷媒液が導入される缶胴と、
前記缶胴内に配置された下側伝熱管および上側伝熱管と、
少なくとも前記下側伝熱管に被冷却媒体を導くための入口ポートと、
前記缶胴内に配置され、前記缶胴の内部を第1領域と第2領域に区画する第1堰と、
前記第1領域に連通する第1冷媒導入流路と、
前記第2領域内の前記冷媒液の液面レベルを、前記第1領域内の前記冷媒液の液面レベルよりも低くする液面調節手段と、
前記第1領域の上方に配置された第1冷媒液散布ノズルと、
前記第2領域の上方に配置された第2冷媒液散布ノズルを備えており、
前記第1領域は、前記入口ポートと前記第2領域との間に位置しており、
前記第2冷媒液散布ノズルの開口面積は、前記第1冷媒液散布ノズルの開口面積よりも大きい、蒸発器。 - 前記蒸発器は、前記缶胴内に配置された第2堰をさらに備えており、
前記缶胴の内部は、前記第1堰および前記第2堰によって、前記第1領域、前記第2領域、および第3領域に区画されており、
前記液面調節手段は、前記第1堰および前記第2堰から少なくとも構成され、
前記第2堰の高さは、前記第1堰の高さよりも低い、請求項7に記載の蒸発器。 - 前記蒸発器は、前記缶胴内に配置された第2堰をさらに備えており、
前記缶胴の内部は、前記第1堰および前記第2堰によって、前記第1領域、前記第2領域、および第3領域に区画されており、
前記第1堰は、該第1堰の一方の面から反対側の面に延びる第1流路を有し、
前記第2堰は、該第2堰の一方の面から反対側の面に延びる第2流路を有しており、
前記液面調節手段は、前記第1堰および前記第2堰から少なくとも構成され、
前記第2流路は、前記第1流路よりも低い位置にある、請求項7に記載の蒸発器。 - 前記第2領域は、前記第1領域と前記第3領域との間に位置している、請求項8または9に記載の蒸発器。
- 前記第1堰および前記第2堰は、前記下側伝熱管および前記上側伝熱管を支持するチューブサポートを構成する、請求項8乃至10のいずれか一項に記載の蒸発器。
- 前記蒸発器は、前記第2領域に連通する第2冷媒導入流路をさらに備えており、
前記液面調節手段は、前記第1冷媒導入流路および前記第2冷媒導入流路から構成されており、
前記第2冷媒導入流路の少なくとも一部の断面積は、前記第1冷媒導入流路の少なくとも一部の断面積よりも小さい、請求項7に記載の蒸発器。 - 冷媒蒸気を圧縮する圧縮機と、
前記圧縮された冷媒蒸気を凝縮させて冷媒液を生成する凝縮器と、
前記冷媒液を蒸発させて前記冷媒蒸気を生成する、請求項1乃至12のいずれか一項に記載の蒸発器を備えている、ターボ冷凍機。
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