JPH08261601A - 凝縮器 - Google Patents

凝縮器

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JPH08261601A
JPH08261601A JP7290717A JP29071795A JPH08261601A JP H08261601 A JPH08261601 A JP H08261601A JP 7290717 A JP7290717 A JP 7290717A JP 29071795 A JP29071795 A JP 29071795A JP H08261601 A JPH08261601 A JP H08261601A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 凝縮器の効率を低下させずに、凝縮器リザー
バの液体量を少なくし且つ凝縮器の初期コスト及び運転
コストを削減する凝縮器を提供する。 【解決手段】 凝縮器１０は、リザーバ部分５５を有す
る凝縮器外筒２０と、凝縮器管３０の上方を流動する蒸
気を冷却してその蒸気を凝縮液化する凝縮器管３０と、
リザーバ部分５５内の液体を冷却し得るように補助冷却
器室４０内に設けられた補助冷却器管５０とを備えてい
る。該凝縮器１０は、リザーバ部分５５内に空隙６７を
形成する排液部材６０を備えており、該排液部材６０
は、凝縮器管３０からの液体を補助冷却器室４０への入
口４５へ向けて流動させ得るように水平面に関して傾斜
した上面６１を有する。通常、液体が充填される液体リ
ザーバ内のスペースを該排液部材６０が占めることによ
り、補助冷却器及び装置を効率良く運転するためにリザ
ーバ内で必要とされる液体量が減少される。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、凝縮器（ｃｏｎｄ
ｅｎｓｅｒ）に関する。より具体的には、本発明は、蒸
気を凝縮液化する管型（ｓｈｅｌｌ ａｎｄ ｔｕｂ
ｅ）凝縮器であって、その凝縮した液体を飽和温度以下
の温度に冷却する補助冷却器を備える凝縮器に関する。
【０００２】
【従来の技術】図１に示した凝縮器１０Ａのような従来
の凝縮器において、凝縮器管３０Ａが凝縮器に入る蒸気
の温度を低下させ蒸気を凝縮液化する。液体が凝縮器１
０Ａから去る前に、液体は、補助冷却器室４０Ａ内に配
置された補助冷却器管５０Ａによって更に冷却される。
この補助冷却器室４０Ａは、補助冷却器管５０Ａの上を
流れる液体の流れを調整する。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】補助冷却器室４０Ａに
蒸気が入らないようにすることが好ましい。蒸気が補助
冷却器室４０Ａに入り得るならば、蒸気相における対流
熱伝達量は、液相の場合よりも遥かに少なくなるから、
補助冷却器の効率が低下する。更に、蒸気が補助冷却器
室４０Ａに入ることが可能であれば、蒸気が凝縮器１０
Ａから去ることが可能となり、このため、装置の効率が
低下する。
【０００４】凝縮器１０Ａの全長に亙って伸長する液体
リザーバ７０Ａ内に補助冷却器室４０Ａを収容するなら
ば、蒸気が補助冷却器室に入るのを防止する液体シール
が形成される。補助冷却器室に流れ込む液体中に蒸気が
取り込まれないようにするためには、該リザーバ７０Ａ
は、図１に示すように、補助冷却器室４０Ａへの入口の
上方に十分、伸長する必要がある。例えば、典型的に大
流量のときに形成される渦流７５Ａ内の蒸気が補助冷却
器室に入るのを防止するためには、リザーバ７０Ａは、
該入口よりも相当上方に伸長しなければならない。
【０００５】シールを形成するために大きいリザーバが
必要とされるならば、凝縮器の初期コスト及び運転コス
トが著しく増す。例えば、環境的に安全な冷媒であるこ
とを要求するようになった産業界の変化のため、冷媒
は、極めて高価なものとなっている。このため、冷媒凝
縮器に液体冷媒の大形のリザーバが必要とされるなら
ば、その初期コスト及び運転コストが著しく増す。
【０００６】本発明の一つの目的は、凝縮器の効率を低
下させずに、凝縮器リザーバの液体量を少なくすること
である。
【０００７】本発明のもう一つの目的は、凝縮器の初期
コスト及び運転コストを削減することである。
【０００８】本発明のその他の目的及び利点の一部分
は、以下の説明に記載されており、また、一部分は以下
の説明から明らかになり、或いは、本発明を実施するこ
とにより理解されよう。本発明の目的及び利点は、特許
請求の範囲に特に記載した要素及び組み合わせにより実
現される。
【０００９】
【課題を解決するための手段】上記の目的を実現するた
め、及び本発明の目的に従い、本発明は、具体化され且
つ本明細書に全体的に記載したように、リザーバ部分を
有する凝縮器外筒と、凝縮器管の上方を流れる蒸気を冷
却して、蒸気が凝縮液化し、また、リザーバ部分内に流
れるようにする凝縮器管と、リザーバ部分内の液体を冷
却する補助冷却器管と、これらの補助冷却器管を収容す
る補助冷却器室であって、入口を有し、この入口を通じ
てリザーバ部分内の液体が補助冷却器室内に流れ且つ補
助冷却器管の上方を流動するようにする該補助冷却室
と、リザーバ部分に空隙を形成する排液部材とを備え、
該排液部材が、凝縮器管からの液体を補助冷却器室への
入口に向けて流動させる、水平面に関して傾斜した上面
を有するようにした凝縮器を備えている。
【００１０】排液部材がリザーバ部分内のスペースを占
有するから、本発明の凝縮器がリザーバ部分を充満する
のに必要とする液体は少なくて済む。このため、該凝縮
器は、補助冷却器及び装置を効率良く運転するのに必要
とされる液体シールを形成するための液体量が少なくて
済む。
【００１１】上述の全体的な説明及び以下の詳細な説明
は、単に一例にしか過ぎず、特許請求の範囲に記載され
た本発明を何ら、限定するものではないことを理解すべ
きである。
【００１２】
【発明の実施の形態】本明細書の一部を構成する添付図
面は、本発明の一つの実施例を示すものであり、また、
本明細書と共に、本発明の原理を説明するのに役立つ。
【００１３】先ず、添付図面に一例を示した本発明の好
適な実施例を詳細に説明する。可能である限り、同一又
は同様の部品は、図面の全体を通じて同一の参照符号で
表示する。
【００１４】本発明は、蒸気を凝縮液化する凝縮器に関
する。本発明の凝縮器は、管型の形態であることが好ま
しく、特に、冷媒の蒸気を凝縮させるのに使用する場合
に有利である。しかしながら、この凝縮器は、例えば、
水又は石油製品のようなその他の蒸気の凝縮にも使用す
ることが出来る。
【００１５】本発明の凝縮器の一つの好適な実施例が図
２に全体として符号１０で示してある。本発明によれ
ば、凝縮器１０は、リザーバ部分を有する凝縮器外筒
と、蒸気を冷却液化する凝縮器管と、リザーバ部分内の
液体を冷却する補助冷却器管と、補助冷却器管を収容す
る補助冷却器管室と、リザーバ部分内に空隙を形成し且
つ液体を補助冷却器室への入口に向けて流動させる排液
部材とを備えている。
【００１６】本発明で具体化するように、凝縮器外筒２
０は、細長で略円筒状のケーシング２１の両端に設けら
れた管寄せ２４、２５を備えている。蒸気入口２２及び
液体出口２３は、蒸気が凝縮器外筒２０に入り、また、
液体が該外筒２０から出ることをそれぞれ許容する。
【００１７】蒸気入口２２から凝縮器外筒２０に入る蒸
気は、凝縮器管３０の上方を流動する。本発明で具体化
するように、凝縮器管３０は、管寄せ２４、２５の間で
略水平方向に伸長する管束である。凝縮器管３０を通っ
て流動する冷却液は、凝縮器管を冷却し且つ蒸気を凝縮
液化する。
【００１８】液体はリザーバ部分５５に集まり、補助冷
却器室４０への入口４５にシールを形成する。本発明で
具体化するように、補助冷却器室４０は、略矩形の上方
壁４１と、下方壁４２と、側壁４３、４４とを備えてい
る（図３）。リザーバ部分５５に集まった液体は、入口
４５から補助冷却器室４０に入り、また、壁４１、４
２、４３、４４により補助冷却器管５０の上方を軸方向
に案内されて、出口４６から外に出て、凝縮器外筒２０
の液体出口２３に達する。
【００１９】補助冷却器管５０は、補助冷却器室４０を
通る液体を冷却する。本明細書に記載したように、補助
冷却器管５０は、両端にて管寄せ２４、２５に接続され
て、略水平方向に伸長する管の束である。補助冷却器管
５０を流れる冷却液は、その管を介して液体を飽和温度
以下の温度に冷却するようにすることが好ましい。
【００２０】凝縮器管３０及び補助冷却器管５０を流れ
る冷却液として、水が好適ではあるが、その他の冷却液
を使用して、本発明を実施することも可能である。冷却
液を凝縮器管３０及び補助冷却器管５０を通じて分配す
るのに好適な装置は、それぞれ管寄せ２４、２５に接続
された一対のボックス２６、２９を備えている。冷却液
は冷却液の入口２７からボックス２６に入り、補助冷却
器管５０及び下方凝縮器管３０の一部を通じて分配され
る。次に、冷却液は、ボックス２９を通り、残りの凝縮
器管３０に入る。冷却液はボックス２６の冷却液出口２
８から外に出る。
【００２１】上述の冷却液分配装置が好適ではあるが、
その他の装置を使用して本発明を実施することも可能で
ある。例えば、冷却液は、管寄せ２４に取り付けられた
ボックスに入り、全ての凝縮器及び補助冷却器の管を通
じて分配され、その後に、管寄せ２５に取り付けられた
ボックスを通って外に出るようにしてもよい。
【００２２】本発明の凝縮器は、補助冷却器への入口４
５を密封するリザーバを形成するのに必要とされる液体
量を少なくする排液部材を備えている。本発明で具体化
するように、該排液部材６０は、排液板６１と、面板６
２と、中間板６３と、リザーバ部分５５内に空隙６７を
形成する後板６４とを備えている。本明細書で使用する
「空隙」という語は、凝縮液が存在しない箇所を意味す
るものとする。蒸気が空隙６７を充填ようにすることが
好ましい。しかしながら、空隙がその他の充填材料で占
められるようにしてもよい。
【００２３】排液板６１は、凝縮液を凝縮器管３０から
補助冷却器への入口４５に向けて流動させる、水平面に
関して傾斜した上面を形成する。図２に示すように、排
液板６１は、管寄せ２４から補助冷却器への入口４５ま
で伸長することが望ましい。図３に示すように、該排液
板６１は、ケーシング２１の一側部から反対側の側部ま
で伸長することが望ましい。排液板６１の縁部を面板６
２及びケーシング２１に溶接することにより、液体が空
隙６７に入るのを防止するシールが形成される。管寄せ
２４に当接する角度付きの密封片６５に排液板６１の上
端を溶接することにより、排液板６１の上端にシールが
形成される。
【００２４】排液板６１と水平面との傾斜角度は、開き
ょ流れ理論（ｏｐｅｎ ｃｈａｎｎｅｌ ｆｌｏｗ ｔ
ｈｅｏｒｙ）に基づき経験的に設計したものである。排
液板６１と水平面との間に２°乃至５°の範囲の角度が
形成されることが好ましい。この角度の最適値は、液体
の体積流量、凝縮器外筒の幅寸法、外筒に沿った凝縮液
の軸方向への分配量に依存する。この角度は、液体に作
用する力に重力成分を追加することで排液量を増大させ
る。積量が一定（このため、流量が一定）の装置の場
合、この追加的な力は、排液板６１に沿って下方に流動
する液体の高さを低くする。
【００２５】排液板６１における液体の高さが低くなる
ことは、液体の流れを促進することに役立つ。例えば、
管の支持板８０は、排液板６１の真上を伸長する。排液
板６１の上端にて、支持板８０は、液体の流れを妨害す
るのに十分、排液板６１に近接する位置となることが出
来る。好適な傾斜角度によって液体の高さが低くなる結
果、本発明において、支持板８０が液体の流れを妨害す
ることはない。
【００２６】面板６２は、リザーバ部分５５内の液体が
空隙６７内に流動するのを防止する。該面板６２は、水
平面に対し略垂直に伸長することが好ましい。図２に示
すように、面板６２の内縁部は、入口４５にて補助冷却
器室４０に溶接し、また、外縁部は、ケーシング２１及
び排液板６１に溶接することが好ましい。
【００２７】中間板６３は、補助冷却器の出口４６内の
液体が空隙６７まで流動するのを防止する。該中間板６
３は、水平面に対し略垂直に伸長し、また、ケーシング
２１と補助冷却器室４０の下方壁４２との間で溶接され
ることが好ましい。
【００２８】後板６４の上方部分は、リザーバ部分５５
内の液体が空隙６７内に流動するのを防止する。後板６
４は、水平面に対し略垂直に伸長することが好ましい。
図４に示すように、該後板６４は、その頂部に沿って排
液板６１に溶接され、また、その外縁部に沿ってケーシ
ング２１に溶接されることが好ましい。後板６４の内縁
部は、補助冷却器室４０の壁の外周に溶接されることが
好ましい。図２及び図４に示すように、凝縮器外筒２０
の底部と後板６４との間には、液体通路６６が設けられ
ている。開口部内のこの液体は、凝縮器管３０の周りの
蒸気の圧力よりも僅かに低圧であるため、角度付きの密
封片６５の後方を流れる液体は、補助冷却器室４０内に
排出して戻すことが出来る。
【００２９】
【発明の効果】本発明によれば、従来は液体で充填され
ていたリザーバ部分５５内のスペースが排液部材６０で
充填される。このため、排液部材６０は、補助冷却器へ
の入口４５にて液体シールを形成するためにリザーバ部
分５５内で必要とされる液体量を少なくする。従って、
本発明の凝縮器は、従来の凝縮器よりもリザーバ内の液
体が少なくて済み、しかも、補助冷却器及び装置の同様
の効率を可能にする。排液部材６０によりリザーバ内に
形成された空隙６７は、液体シールを保つのに必要とさ
れる液体量を平均１６％乃至２５％も少なくすることが
出来る。
【００３０】図２及び図３に示すように、空隙６７に入
る可能性のある全ての蒸気又は液体をそれぞれ除去し得
るように、蒸気通気口７０及び液体排出口７１を設ける
ことが好ましい。本発明で具体化するように、蒸気通気
口７０は、空隙６７内の蒸気が凝縮器管３０の方向に流
動するのを許容するように凝縮器管３０を囲繞する領域
に空隙６７を接続する管である。本発明で具体化するよ
うに、液体排出口７１は、空隙６７内の液体が液体出口
２３に排出されるのを許容するように空隙６７を液体出
口２３に接続する管である。
【００３１】本発明の範囲又は精神から逸脱せずに、本
発明の凝縮器には、多数の応用例及び変更が可能である
ことが当業者には明らかであろう。例えば、本発明は、
補助冷却器室及び補助冷却器管が凝縮器外筒の外側に配
置された凝縮器により実施することも可能である。かか
る配置において、補助冷却器室４０への入口は、凝縮器
外筒の内側にあり、このため、リザーバにより液体シー
ルを形成しなければならない。このため、本発明は、こ
のリザーバを充填するのに必要とされる液体量が少なく
て済むようにするのに有効である。
【００３２】本明細書の記載及び本明細書に開示した本
発明の実施内容を検討することにより、当業者には、本
発明の上記以外の実施の形態が明らかであろう。本明細
書の記載及び実施例は、単に一例にしか過ぎず、本発明
の真の範囲及び精神は、特許請求の範囲の記載により判
断されるべきである。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来技術の凝縮器の断面図である。
【図２】本発明の凝縮器の一実施例の断面図である。
【図３】図２の線３−３に沿った凝縮器の断面図であ
る。
【図４】図２の線４−４に沿った凝縮器の断面図であ
る。
【図５】図２の線５−５に沿った凝縮器の断面図であ
る。
【符号の説明】
１０ 凝縮器 ２０ 凝縮器外筒 ２１ 円筒状のケーシング ２２ 凝縮器の蒸気
入口 ２３ 凝縮器の液体出口 ２４、２５ ケーシ
ングの管寄せ ２６、２９ ボックス ２７ 冷却液入口 ２８ 冷却液出口 ３０ 凝縮器管 ４０ 補助冷却器室 ４１ 補助冷却器室
の上方壁 ４２ 補助冷却器室の下方壁 ４３、４４ 補助冷
却器室の側壁 ４５ 補助冷却器室の入口 ４６ 補助冷却器室
の出口 ５０ 補助冷却器管 ５５ リザーバ部分 ６０ 排液部材 ６１ 排液部材の排
液板 ６２ 排液部材の面板 ６３ 排液部材の中
間板 ６４ 排液部材の後板 ６５ 排液板の密封
片 ６６ 液体通路 ６７ 空隙 ７０ 空隙の蒸気通気口 ７１ 空隙の液体排
出口 ８０ 凝縮器管の支持板
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 キース・イー・スターナー アメリカ合衆国ペンシルバニア州，ヨー ク，オードリン・ドライヴ 2589 (72)発明者 マーク・エイ・アダムス アメリカ合衆国ペンシルバニア州，ヨー ク，デリー・ロード 2008

Claims (12)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 凝縮器にして、 リザーバ部分を有する凝縮器外筒と、 蒸気が凝縮器外筒に入るための蒸気入口と、 凝縮器管の周囲を流れる蒸気を冷却して、蒸気が凝縮液
    化し且つ前記リザーバ部分内に流れるようにする凝縮器
    管と、 前記リザーバ部分内の液体を冷却する補助冷却器管と、 前記補助冷却器管を収容する補助冷却器室であって、入
    口を有し、該入口を通じて前記リザーバ部分内の液体が
    補助冷却器室内に流れ且つ補助冷却器管の周囲を流動す
    るようにする前記補助冷却室と、 前記リザーバ部分に空隙を形成する排液部材とを備え、
    該排液部材が凝縮器管からの液体を補助冷却器室への入
    口に向けて外方に流動させる、水平面に関して傾斜した
    上面を有するようにした凝縮器。
  2. 【請求項２】 請求項１に記載の凝縮器にして、前記上
    面と前記水平面との間に２°乃至５°の範囲の角度が形
    成される凝縮器。
  3. 【請求項３】 請求項１に記載の凝縮器にして、前記排
    液部材は、液体が空隙に入るのを防止する排液板を備
    え、排液板が該排液部材の上面を形成する凝縮器。
  4. 【請求項４】 請求項３に記載の凝縮器にして、前記排
    液板が前記凝縮器外筒の一端から補助冷却器室への入口
    まで伸長し、また、該凝縮器外筒の一側部から反対側の
    側部まで伸長する凝縮器。
  5. 【請求項５】 請求項３に記載の凝縮器にして、前記排
    液板が略平坦である凝縮器。
  6. 【請求項６】 請求項３に記載の凝縮器にして、液体が
    前記空隙に入るのを防止する面板を更に備え、面板が前
    記排液板に及び補助冷却器室への入口に接続されている
    凝縮器。
  7. 【請求項７】 請求項６に記載の凝縮器にして、前記面
    板が前記水平面に対し略垂直に伸長する凝縮器。
  8. 【請求項８】 請求項１に記載の凝縮器にして、蒸気が
    前記空隙を占有する凝縮器。
  9. 【請求項９】 請求項１に記載の凝縮器にして、液体を
    前記空隙から排出する液体の排出管を更に備える凝縮
    器。
  10. 【請求項１０】 請求項１に記載の凝縮器にして、前記
    空隙内の蒸気が該空隙を去って、前記凝縮器管の周囲を
    流動するのを許容する蒸気の排出管を更に備える凝縮
    器。
  11. 【請求項１１】 請求項１に記載の凝縮器にして、前記
    補助冷却器管及び補助冷却器室が前記凝縮器外筒の内部
    に配置される凝縮器。
  12. 【請求項１２】 請求項１に記載の凝縮器にして、前記
    蒸気が冷媒である凝縮器。
JP29071795A 1994-11-10 1995-11-09 凝縮器 Expired - Fee Related JP3744987B2 (ja)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US338809 1994-11-10
US08/338,809 US5509466A (en) 1994-11-10 1994-11-10 Condenser with drainage member for reducing the volume of liquid in the reservoir

Publications (2)

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