JPH07243760A - 熱交換装置 - Google Patents

熱交換装置

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JPH07243760A
JPH07243760A JP6064665A JP6466594A JPH07243760A JP H07243760 A JPH07243760 A JP H07243760A JP 6064665 A JP6064665 A JP 6064665A JP 6466594 A JP6466594 A JP 6466594A JP H07243760 A JPH07243760 A JP H07243760A
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fluid
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Kazuhiko Asada
和彦 浅田
Koichi Ueno
孝一 上野
Shinichiro Kashiwabara
晋一郎 柏原
Shigemi Okamoto
重美 岡本
Katsuo Kurose
克夫 黒瀬
Kazuhiko Kuwabara
和彦 桑原
Kenichiro Mihashi
顕一郎 三橋
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Kobe Steel Ltd
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    • F28F2250/10—Particular pattern of flow of the heat exchange media
    • F28F2250/104—Particular pattern of flow of the heat exchange media with parallel flow

Abstract

(57)【要約】 【目的】 体積に対して大きな熱交換率を有するプレー
トフィン熱交換器１・１と横Ｈ形状の気液分離器１０と
を組み合わせることによって、筐体２を小型化させる。 【構成】 筐体２内において冷媒および被冷却流体を配
管を介して配送し、冷媒の気液を分離および混合させな
がら、被冷却流体を冷媒との熱交換により冷却するよう
に、冷媒と被冷却流体との熱交換を行うプレートフィン
熱交換器１・１と、気液分離器１０とを筐体２内に備え
ている。気液分離器１０は、横Ｈ形状となるように、両
端が気密状態に封止された中空状の円筒部材を横設した
上部収容部１０ａおよび下部収容部１０ｃと、これら両
収容部１０ａ・１０ｃを連通させる中間収容部１０ｂと
を有している。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、被冷却流体を冷媒との
熱交換により冷却する熱交換装置に関するものであり、
詳細には、筐体内において冷媒および被冷却流体を配管
を介して配送し、冷媒の気液を分離および混合させなが
ら、被冷却流体と冷媒との熱交換を行う熱交換装置に関
するものである。
【０００２】
【従来の技術】熱交換装置は、従来、縦型又は横型円筒
形状のタンクを有した気液分離器により冷媒の気液を分
離するようになっている。縦型の気液分離器は、図４に
示すように、タンク５１の側面に開口部５１ｃが形成さ
れ、この開口部５１ｃがフラッシュバルブ５４を介して
熱交換器５３に接続されている一方、タンク５１の上面
および下面に開口部５１ａ・５１ｂが形成され、これら
の開口部５１ａ・５１ｂが熱交換器５３に内蔵された混
合器５２を介して熱交換器５３に接続されている。これ
により、熱交換器５３から排出された冷媒は、フラッシ
ュバルブ５４により断熱膨張された後、タンク５１内に
配送されて気液が分離され、混合器５２により混合され
て熱交換器５３に均一に再配送されるようになってい
る。
【０００３】また、横型の気液分離器は、図５に示すよ
うに、タンク５１の上面に開口部５１ｃが形成され、こ
の開口部５１ｃがフラッシュバルブ５４を介して熱交換
器５３に接続されている一方、タンク５１の上面および
下面に開口部５１ａ・５１ｂが形成され、これらの開口
部５１ａ・５１ｂが熱交換器５３に内蔵された混合器５
２を介して熱交換器５３に接続されている。これによ
り、熱交換器から排出された冷媒は、フラッシュバルブ
５４により断熱膨張された後、タンク５１内に配送され
て気液が分離され、混合器５２により混合されて熱交換
器５３に均一に再配送されるようになっている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の熱交換装置では、熱交換器５３と縦型の気液分離器
とを筐体に収容する場合、気液分離器に接続される配管
数が多いと、気液分離器に接続される配管を平面的に組
み上げることが困難となり、複数の熱交換器５３に分配
するための集合配管が必要になる。さらに、分離器内気
相の上昇断面積を確保するため、横型に比べて径が大き
くなり、筐体の大型化を生じるという問題がある。
【０００５】また、熱交換器５３と横型の気液分離器と
を筐体に収容する場合、水平方向に長い分離器にするこ
とで、複数の熱交換器５３への分配管を節約でき、縦型
に比べて小さい径で気相上昇断面を確保できるが、分離
器内での液面変動量が制限され、運転性の問題が生じ
る。さらに、二種類以上の成分の異なる流体を同時に取
り扱う場合、気液分離だけでなく分配される前に気液を
それぞれ単相で均等に混合させる必要があるが、水平方
向に長いため、分配管ごとに成分の偏りが懸念される。
【０００６】従って、本発明は、気液分離器を熱交換器
と共に筐体に収容する際に、筐体を小型化し、運転性に
問題を生じない程度の液面変動域を確保でき、なおかつ
成分の異なる二種類以上の流体を充分に混合して複数の
熱交換器へ均等に分配できる熱交換装置を提供しようと
するものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上記目的を解決する熱交
換装置は、筐体内において冷媒および被冷却流体を配管
を介して配送し、該冷媒の気液を分離および混合させな
がら、被冷却流体を冷媒との熱交換により冷却するもの
であり、下記の特徴を有している。
【０００８】即ち、筐体内には、冷媒と被冷却流体との
熱交換を行う複数のプレートフィン熱交換器と、両端が
気密状態に封止された中空状の円筒部材を横設した上部
収容部および下部収容部と、これら両収容部を連通させ
る中間収容部とを有した横Ｈ形状の気液分離器とが設け
られていることを特徴としている。
【０００９】
【作用】上記の構成によれば、気液分離器は、縦型円筒
形状のタンクを用いた場合よりも、水平方向に長く設置
されるため、集合配管を要せず、分配管を直接に熱交換
器に接続することが可能になっている。さらに、水平方
向に長くすることによって、縦型に比べて気相上昇断面
を容易に確保でき、結果として径を小さくすることが可
能になり、筐体の体積の増加を最小限に抑制することが
可能になっている。また、中間収容部を設けることによ
り、同じ径の横型タンクに比べて運転時の液面変動域を
大きくとることができ、運転性の向上が計れる。とも
に、上部収容部で成分の異なる二種類以上の流体が流入
された場合、互いの液相は、この中間収容部を通過する
間に混合されることになり、横型タンクに比べて均等な
成分に分配されることが可能になっている。従って、体
積に対して大きな熱交換率を有する複数のプレートフィ
ン熱交換器と横Ｈ形状の気液分離器とを組み合わせるこ
とによって、気液分離および混合の性能を維持した上で
筐体を小型化させることが可能になっている。
【００１０】
【実施例】本発明の一実施例を図１ないし図３を用いて
説明する。本実施例に係る熱交換装置は、図１に示すよ
うに、プレートフィン熱交換器１…を筐体２内に備えて
いる。これらのプレートフィン熱交換器１…は、図３に
示すように、波状に形成された複数のプレートフィン１
８…と平板１９…とを交互に積層させ、被冷却流体と冷
媒とが平板１９…を介して接触するように、隣接する平
板１９・１９間に被冷却流体路と冷媒路とを交互に配置
した構成になっている。
【００１１】上記のプレートフィン熱交換器１…は、流
体路が３種類の流体用に区分されており、第１区分およ
び第２区分の流体路には、高圧の冷媒と低圧の冷媒とが
それぞれ供給されるようになっている。第１区分の流体
路の上端には、図１に示すように、第１配管４が接続さ
れており、この第１配管４を介して高圧の冷媒が供給さ
れるようになっている。一方、第２区分の冷媒路の上端
には、第２配管５が接続されており、この第２配管５を
介して低圧の冷媒が排出されるようになっている。そし
て、これらの高圧および低圧の冷媒は、プレートフィン
熱交換器１…の第１区分および第２区分に設定された流
体路を高圧冷媒は下方に低圧冷媒は上方にそれぞれ進行
するようになっている。
【００１２】上記の第３区分の被冷却流体路の上端およ
び下端には、第３配管６および第４配管７がそれぞれ接
続されており、この被冷却流体路は、第３配管６を介し
て被冷却流体が供給されるようになっている一方、熱交
換により冷却した被冷却流体を第４配管７を介して排出
するようになっている。また、第１区分の被冷却流体路
の下端は、第５配管８を介して図示しないフラッシュバ
ルブに接続されており、このフラッシュバルブは、第６
配管９を介して気液分離器１０に接続されている。
【００１３】上記の気液分離器１０は、横Ｈ形状に形成
されたタンクからなっており、プレートフィン熱交換器
１…の壁面に対して平行となるように配設されている。
即ち、気液分離器１０は、図２に示すように、上部収容
部１０ａと中間収容部１０ｂと下部収容部１０ｃとから
なっている。上部収容部１０ａは、両端が気密状態に封
止された中空状の円筒部材を横設したものであり、上部
収容部１０ａの内部には、多数の噴射孔１１ａ…を有し
た噴射部材１１が内挿されている。噴射部材１１は、気
液分離器１０の上部収容部１０ａに配設された第６配管
９に接続されており、上述のフラッシュバルブを介して
配送された気体状の冷媒を上部収容部１０ａ内に放出さ
せるようになっている。
【００１４】また、上部収容部１０ａには、第７配管１
５も接続されている。第７配管１５は、第６配管９から
流入するのとは異なった成分の流体が流入する入口にな
っており、気液混相の状態で上部収容部１０ａ内に配送
するようになっている。
【００１５】上記の上部収容部１０ａの中間位置には、
中空状の円筒部材を縦設した中間収容部１０ｂの上端が
接続されている。この中間収容部１０ｂの下端には、両
端が気密状態に封止された中空状の円筒部材を横設した
下部収容部１０ｃが接続されており、下部収容部１０ｃ
と上部収容部１０ａとは、中間収容部１０ｂを介して連
通状態にされている。そして、この気液分離器１０は、
第７配管１５と噴射部材１１からそれぞれ成分の異なる
冷媒を供給させることによって、中間収容部１０ｂにお
いて両液体状冷媒を混合した後、下部収容部１０ｃに収
容する一方、気体状の冷媒を上部収容部１０ａ内で混合
し収容することによって、冷媒の気液をそれぞれ均等な
成分で分離するようになっている。
【００１６】また、気液分離器１０の上部収容部１０ａ
には、第８配管１３が接続されており、下部収容部１０
ｃには、第９配管１２が接続されている。これらの配管
１３・１２は、プレートフィン熱交換器１…内に設けら
れた図示しない混合器に接続されており、気体状の冷媒
と液体状の冷媒とをそれぞれ配送するようになってい
る。そして、混合器は、これらの気体状の冷媒と液体状
の冷媒とを混合した後、プレートフィン熱交換器１…の
冷媒路に送出するようになっている。
【００１７】上記の構成において、熱交換装置を組み立
てる場合について説明する。先ず、プレートフィン熱交
換器１…に、第１配管４や第２配管５等の配管が接続さ
れ、プレートフィン熱交換器１…が一体化されることに
なる。そして、これらのプレートフィン熱交換器１…が
筐体２内の所定位置に固定された後、気液分離器１０が
プレートフィン熱交換器１…の壁面に平行となるように
配設されることになる。
【００１８】この後、第６配管９や第７配管１５等の配
管の一端が気液分離器１０に接続され、他端がプレート
フィン熱交換器１…や図示しないフラッシュバルブに接
続されることになる。この際、気液分離器１０は、横Ｈ
形状に形成されたタンクからなっており、上部収容部１
０ａは、中空状の円筒部材を横設したものである。従っ
て、例えば図２に示すように、上部収容部１０ａに多く
の配管９・１３・１５を接続する場合でも、気液分離器
１０が存在する平面と交差する部分にこれらの配管９・
１３・１５を接続することが可能になっている。これに
より、気液分離器１０に接続された配管は、プレートフ
ィン熱交換器１…の壁面に対して平行となる気液分離器
１０と同一平面上に配設することが可能になっている。
【００１９】このように、本実施例の熱交換装置は、筐
体２内において冷媒および被冷却流体を配管（第１配管
４等）を介して配送し、冷媒の気液を分離および混合さ
せながら、天然ガス等の被冷却流体を冷媒との熱交換に
より冷却するため、冷媒と被冷却流体との熱交換を行う
プレートフィン熱交換器１…と、気液分離器１０とを筐
体２内に備えている。そして、気液分離器１０は、横Ｈ
形状となるように、両端が気密状態に封止された中空状
の円筒部材を横設した上部収容部１０ａおよび下部収容
部１０ｃと、これら両収容部１０ａ・１０ｃを連通させ
る中間収容部１０ｂとを有していることを特徴としてい
る。
【００２０】これにより、気液分離器１０は、縦型円筒
形状のタンクを用いた場合よりも、水平方向に長く設置
されるため、集合配管を要せず、分配管を直接にプレー
トフィン熱交換器１…に接続することが可能になってい
る。さらに、水平方向に長くすることによって、縦型に
比べて気相上昇断面を容易に確保でき、結果として径を
小さくすることが可能になり、筐体の体積の増加を最小
限に抑制することが可能になっている。また、中間収容
部１０ｂを設けることにより、同じ径の横型タンクに比
べて運転時の液面変動域を大きくとることができ、運転
性の向上が計れる。ともに、上部収容部１０ａで成分の
異なる二種類以上の流体が流入された場合、互いの液相
は、この中間収容部１０ｂを通過する間に混合されるこ
とになり、横型タンクに比べて均等な成分で分配される
ことが可能になっている。従って、体積に対して大きな
熱交換率を有する複数のプレートフィン熱交換器１…と
横Ｈ形状の気液分離器１０とを組み合わせることによっ
て、気液分離および混合の性能を維持した上で筐体を小
型化させることが可能になっている。
【００２１】尚、本実施例においては、単数の中間収容
部１０ｂにより両収容部１０ａ・１０ｃを連通させるよ
うになっているが、これに限定されることはなく、複数
の中間収容部１０ｂにより連通させる構成であっても良
い。そして、この構成の場合には、中間収容部１０ｂが
単数の構成である場合よりも、中間収容部１０ｂにおけ
る成分混合は劣るが、中間収容部１０ｂの断面積が大き
くなることによって、運転時の液面の安定性が向上する
ことになる。
【００２２】
【発明の効果】本発明は、以上のように、筐体内におい
て冷媒および被冷却流体を配管を介して配送し、該冷媒
の気液を分離および混合させながら、被冷却流体を冷媒
との熱交換により冷却するものであり、筐体内には、冷
媒と被冷却流体との熱交換を行う複数のプレートフィン
熱交換器と、両端が気密状態に封止された中空状の円筒
部材を横設した上部収容部および下部収容部と、これら
両収容部を連通させる中間収容部とを有した横Ｈ形状の
気液分離器とが設けられている構成である。
【００２３】これにより、縦型円筒形状のタンクを用い
た場合よりも、径を小さくすることができ、分離した気
液を分配する分配管も簡素化できる。また、横型円筒形
状のタンクを用いた場合よりも液面変動域を大きく得ら
れ、中間収容部によって異成分流体の液相の充分な混合
が可能になる。よって、体積に対して大きな熱交換率を
有する複数のプレートフィン熱交換器と横Ｈ形状の気液
分離器とを組み合わせることによって、気液分離および
混合性能を維持した上で、筐体を小型化させることが可
能であるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】熱交換装置の内部の概略構成図であり、（ａ）
は側面図、（ｂ）は正面図である。
【図２】気液分離器の縦断面図である。
【図３】プレートフィン熱交換器の斜視図である。
【図４】熱交換装置のブロック図である。
【図５】熱交換装置のブロック図である。
【符号の説明】
１ プレートフィン熱交換器 ２ 筐体 ４ 第１配管 ５ 第２配管 ６ 第３配管 ７ 第４配管 ８ 第５配管 ９ 第６配管 １０ 気液分離器 １０ａ 上部収容部 １０ｂ 中間収容部 １０ｃ 下部収容部 １１ 噴射部材 １２ 第９配管 １３ 第８配管 １５ 第７配管 １８ プレートフィン １９ 平板
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 岡本 重美 兵庫県高砂市荒井町新浜２丁目３番１号 株式会社神戸製鋼所高砂製作所内 (72)発明者 黒瀬 克夫 兵庫県高砂市荒井町新浜２丁目３番１号 株式会社神戸製鋼所高砂製作所内 (72)発明者 桑原 和彦 兵庫県高砂市荒井町新浜２丁目３番１号 株式会社神戸製鋼所高砂製作所内 (72)発明者 三橋 顕一郎 兵庫県高砂市荒井町新浜２丁目３番１号 株式会社神戸製鋼所高砂製作所内

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 筐体内において冷媒および被冷却流体を
    配管を介して配送し、該冷媒の気液を分離および混合さ
    せながら、被冷却流体を冷媒との熱交換により冷却する
    熱交換装置において、 上記筐体内には、 冷媒と被冷却流体との熱交換を行う複数のプレートフィ
    ン熱交換器と、 両端が気密状態に封止された中空状の円筒部材を横設し
    た上部収容部および下部収容部と、これら両収容部を連
    通させる中間収容部とを有した横Ｈ形状の気液分離器と
    が設けられていることを特徴とする熱交換装置。
  2. 【請求項２】 筐体内において冷媒および被冷却流体を
    配管を介して配送し、該冷媒の気液を分離および混合さ
    せながら、被冷却流体を冷媒との熱交換により冷却する
    熱交換装置において、 上記筐体内には、 冷媒と被冷却流体との熱交換を行う複数のプレートフィ
    ン熱交換器と、 両端が気密状態に封止された中空状の円筒部材を横設し
    た上部収容部および下部収容部と、これら両収容部を連
    通させる複数の中間収容部とを有した横Ｈ形状の気液分
    離器とが設けられていることを特徴とする熱交換装置。
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