JPH0480573A - 横形蒸発器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、例えばヒートポンプ、冷凍機に適用する横形
蒸発器に関するものである。

（従来の技術） 従来、第７図に示すヒートポンプは公知である。

このヒートポンプは圧縮機１と凝縮器２と膨張弁３と蒸
発器４とを含むクローズトループで構成されている。

そして、圧縮機１により冷媒を断熱圧縮して、高圧、高
温ガス状態で吐出し、凝縮器（向流型）２により器内を
流通する水との間で熱交換を行わせている。すなわち、
冷房運転時には器内の水により冷媒を冷却し、暖房運転
時には冷媒により器内の水を昇温させ、いずれの運転時
においても冷媒自身は熱を奪われ、凝縮して、冷却され
た後、高圧状態で膨張弁３に至る。

さらに、この高圧液体状態の冷媒を膨張弁３にて絞り、
膨張により降圧させて、低温ガス、液２相状態とし、こ
れを蒸発器（向流型）４にて、器内を流通する水との間
で熱交換させる。この場合は、上記とは逆に冷房運転時
には器内の水を冷媒により冷却し、暖房運転時には器内
の水により冷媒を蒸発させ、この蒸発した冷媒を圧縮機
ｌに吸込ませ、以下、冷媒を循環させて上記同様の繰返
しとなる。

また、蒸発器４の出側に冷媒温度検出可能に感温手段５
が設けてあり、膨張弁３の開度の調整をこの感温手段５
からの信号に基づいて行い、蒸発器４の出側での冷媒が
ガス状態になるように形成しである。

（発明が解決しようとする課題） 第８図、第９図は蒸発器４が横形の場合の一例を示し、
冷媒人口６と冷媒出ロアとの間に入口空間８．出口空間
９を介して熱源水用流通空間１０を形成する二つの仕切
板１１．１２間に多数の伝熱管１３が並設してあり、流
通空間１０の箇所には水を冷媒の流れとは逆方向に流す
ように水入口１４、水出口１５が設けである。

ここで、冷媒流速が比較的小さい場合には、第９図に示
すように、伝熱管１３内において冷媒は下部の未蒸発の
冷媒液りと上部の冷媒ガスＧとに分離した状態で流動す
る。そして、冷媒液りの蒸発により、管外の被冷却体で
ある水を冷却する一方、冷媒ガスは管外の水により過熱
されるだけとなり、冷媒の蒸発は伝熱管１３の下部のご
く一部の冷媒液りに浸された部分のみでしか行われない
。

このため、伝熱管全表面積に対する有効伝熱面積が非常
に小さくなり、伝熱係数も非常に低くなるという問題が
生じる。

第１Ｏ図は、非共沸混合冷媒を用いた場合の伝熱管１３
内のクォリティ（冷媒中のガスの重量比率）を異にする
三点における温度（”Ｃ）の測定結果を示したもので、
○印が測定冷媒温度で、直線■が被冷却体温度１曲線■
が冷媒飽和温度を示している。この冷媒温度の測定点は
伝熱管１３の断面の略中央に位置しており、上述したよ
うに冷媒が水により過熱されて、曲線■に示す冷媒飽和
温度よりかなり高くなっている。

本発明は、上記従来の問題点を課題としてなされたもの
で、伝熱性能の向上を可能とした横形蒸発器を提供しよ
うとするものである。

（課題を解決するための手段） 上記課題を解決するために、本発明は、全体的、或は少
なくとも冷媒入口より部分的に高クォリティ域に向かっ
て上り勾配となるように冷媒流路を傾斜させて形成した
。

（作用） 上記のように形成することにより、器内の伝熱面におけ
るぬれ面が拡がり、有効伝熱面積が大きくなる。

（実施例） 次に、本発明の一実施例を図面にしたがって説明する。

第１図は、本発明に係る蒸発器ｌを示し、内部構造自体
は第８図に示す蒸発器４と実質的に同一であり、互いに
対応する部分には同一番号を付して説明を省略する。

図示するように、この蒸発器１は内部の伝熱管が冷媒出
ロア、即ち高クォリティ域に向かって角度θで上り勾配
になるように傾斜させて形成しである。

第２図は横形蒸発器の勾配θとその総括伝熱係数との関
係についての測定結果を勾配が０°の場合の測定結果と
の比で示したもので、伝熱性能はθ＝３°で水平時、即
ちθ；０°のときの２倍以上となり、θ＝約１０°で飽
和し始めることを示している。

また、第３図はθ＝３°とした横形蒸発器１について、
第１Ｏ図の場合と同様の測定結果を示すもので、冷媒温
度と冷媒飽和温度（曲線■）とは略等しくなっており、
伝熱管１３の内部のぬれ面拡大による伝熱性能の向上を
裏付けている。

なお、上記実施例では全体を角度θの勾配をつけた蒸発
器ｌを示したが、本発明はこれに限るものでなく、少な
くとも冷媒人口６より部分的に高クォリティ域に向かっ
て上り勾配をつけたものであればよく、例えば第４図〜
第６図に示す実施例も含むものであり、これらの図面に
おいて第８図と共通する部分には同一番号を付して表し
である。

即ち、第４図は２パスの蒸発器１ａ、第５図は３パスの
蒸発器１ｂ、第６図は４パスの蒸発器１ｃの例で、いず
れも冷媒人口６を含む最初のパスの部分はその伝熱管が
高クォリティ域に向かって上り勾配θとなるように形成
しである。

そして、この低クォリティ部で低流速域である最初のパ
スを上り勾配にすることにより低流速域で生じ易い分離
流を防ぎ、伝熱性能が向上するようになっている。

第２パス等の下り勾配部分は伝熱性能の向上に寄与する
ものではないが、第１パスでの蒸発量が体積的には全体
のうちのかなりの比重を占めるため、伝熱性能の向上に
は第１パスの影響が支配的で、第２パス等の下り勾配部
分は伝熱性能を低下させるように作用するものでなく、
全体的にコンパクトな形状のものにするのに寄与してい
る。

なお、本発明はチューブ式、プレート式、プレートフィ
ン式のいずれの形式かは問わない。

また、以上の説明は熱交換器内に冷媒と水が対向流のも
のについて行っているが、本発明は対向流や並向流等冷
媒の水との流れ方向に拘らず適用されるものである。

（発明の効果） 以上の説明より明らかなように、本発明によれば、全体
的、或は少なくとも冷媒入口より部分的に高クォリティ
域に向かって上り勾配となるように冷媒流路を傾斜させ
て形成しである。

このため、伝熱流路内でのぬれ面が拡大し、伝熱流路全
表面積に対する有効伝熱面積が増大する結果、伝熱性能
の向上が可能になるという効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る蒸発器の正面図、第２図は横形蒸
発器の勾配と総括伝熱係数との関係の測定結果を示す図
、第３図は非共沸混合冷媒を用いた場合における本発明
に係る横形蒸発器内でのクォリティと冷媒温度との関係
の測定結果を示す図、第４図〜第６図は本発明の別の実
施例を示す正面図、第７図はヒートポンプシステムの全
体構成図、第８図は従来の横形蒸発器の断面図、第９図
は第８図中の伝熱管の部分断面図、第１Ｏ図は非共沸混
合冷媒を用いた場合における従来の水平の横形蒸発器内
でのクォリティと冷媒温度との関係の測定結果を示す図
である。 １　、１　ａ、　１　ｂ、　１　ｃ・・・蒸発器、６・
・・冷媒入口、θ傾斜角。 特許出願人　スーパーヒートポンプ・エネルギー集積シ
ステム技術研究組合

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）全体的、或は少なくとも冷媒入口より部分的に高
   クォリティ域に向かって上り勾配となるように冷媒流路
   を傾斜させたことを特徴とする横形蒸発器。