JPS6358098A

JPS6358098A - プレ−トフイン形蒸発器

Info

Publication number: JPS6358098A
Application number: JP20167486A
Authority: JP
Inventors: Yasuo Ogawa; 小川　康夫; Shinji Nomichi; 伸治野路
Original assignee: SUUPAA HIITOPONPU ENERG SHIYUUSEKI SYST GIJUTSU KENKYU KUMIAI
Current assignee: SUUPAA HIITOPONPU ENERG SHIYUUSEKI SYST GIJUTSU KENKYU KUMIAI
Priority date: 1986-08-29
Filing date: 1986-08-29
Publication date: 1988-03-12

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〕本発明はターボ冷凍機用グζどの横形のプレートフィン
形蒸発器に関するものである。

〔従来の技術〕

現在、ターボ冷凍機の蒸発器はシェルアンドチューブ形
の蒸発器が用いられている。第１５図（ａ）。

（ｂｌはその概略断面図である。冷媒はフラデソド形の
缶胴６内で、伝熱管７内の冷水により加熱されて蒸発す
る。なお図において８は液冷媒の入口ノズル、９は蒸発
した冷媒蒸気の出口ノズルである。

また冷水はノズルｌＯより水室１１に流入するが、氷室
は通常仕切板により仕切られている０図では仕切板１２
．１３により、水側流路は３パスとなっている。すなわ
ち、３バスとすることにより、伝熱管７内の水速を速く
し、伝熱管７の水側熱伝達率の向上を図っている。然る
に仕切板１２．１３を設けると、仕切板のスペースだけ
、収容できる伝熱管本数が減り、その分だけ缶胴を大き
くする必要があり、コスト同となる。

従って、この仕切板を省略するため、伝熱缶長さを長く
し、ｌパスとする場合もあるが、この場合はあまりにも
缶胴の長さが長くなり、冷凍機を収納できる機械室がほ
とんどなく、従って、この１バスのものはあまり普及し
ていない。

また、チューブの径を小さくして、伝熱管内側断面積当
りの伝熱面積を大きくすることにより、１バスとするこ
とも可能であるが、径の小さな伝熱管を用いた医発器は
割高となり、これもほとんど普及していない。

上記欠点のあるシェルアンドチューブ式蒸発器の代替と
して、容易に１バス構造にできる蒸発器として、プレー
トフィン形蒸発器が脚光を浴びるようになってきている
。

（発明が解決しようとする問題点〕しかしながら、プレートフィン形蒸発器は次のような大
きな問題点があり、特に横形のプレートフィン形蒸発器
は実用化されていない。

それは先ず第１に横形のプレートフィン形蒸発器の蒸発
熱伝達率が非常に悪い、という欠点による。つまり、従
来の蒸発器（第１３図）では、例えば文献（Ｈａｈｎｅ
、Ｅ、ａｎｄ　Ｍｕｌｌｅｒ、Ｊ、＋Ｉｎｔ＋Ｊ、１ｌ
ｅａｔ　ＭａｓｓＴｒａｎｓｆ　、　、　２６−６、１
９８３．８４９）などに説明されているように、各伝熱
管表面から核沸鷺によって発生した薄気泡が管群間を浮
上するので、それによって誘起された流水による伝熱促
進（管群効果）が行われるため茎発熱伝達率は良好であ
る。一方通常の横形のプレートフィン形蒸発器ではその
ような管群効果がないので蒸発熱伝達率が非常に悪い。

また、この蒸発器を竪形とすれば一種の管群効果により
熱通過率は改善されるが、この場合も次のような問題点
があり、冷凍機用蒸発器としては不適である。すなわち
、冷凍機は一般にビルの地下室に設置されることが多い
が、最近のビルの地下室は高さが低く、通常の横形蒸発
器でも搬入し難い場合が多く、横形より高さが高くなる
竪形蒸発器は一般のビルでは使用できないことになる。

本発明は、従来のものの上記の如き問題点を屏決し、横
形としても熱伝達率が請＜、かつ１バスのプレートフィ
ン形芸発器を提供することを目的とするものである。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明は、従来のものの上記の問題点を解決するための
手段として、複数段のプレートが設けられ、該プレート
により蒸発側流体流路と加熱側流体流路とが区画され、
前記プレートを通して蒸発側流体が加熱側流体により加
熱され、かつ少なくとも前記蒸発側流体流路にフィンが
設けられている横形のプレートフィン形蒸発器において
、前記蒸発側流体流路の底面が高性能沸騰伝熱面となっ
ていることを特徴とするプレートフィン形蒸発器を提供
せんとするものである。

〔作　用〕

本発明は上記の如く構成されているので、横形としても
高性能沸騰伝熱面の作用で裔い熱伝達率が得られ、１パ
ス構造とすることができ、外形寸法も小となる。

〔実施例〕

本発明の実施例を図面を用いて説明する。

第１．　２．　３図において、複数段のプレート１゜１
’、１“、・・・、２．２’、２’、・・・などにより
複数の茎発側流体流路としての冷媒流路３と加勢側流体
流路としての冷水流路２０とが区画されており、これら
の流路はフィン４及び１８によりさらに細い流路に区分
されている。加熱側流体は例えば冷水であり、１４はそ
の入口ノズル、１５は出口ノズル、１６．１７は入口ヘ
ッダ及び出口ヘッダ、２４．２５は取り外し可能なふた
である。

蒸発側流体は例えば冷媒であり、２１は人口上昇ヘッダ
、２２は入口ヘッダ、２３は分配板である。

冷水は入口ノズル１４から流入し、入口ヘッダ１６を経
て、冷水流路２０を通過し、出口ヘッダ１７を経て、出
口ノズル１５より流出するが、冷水流路２０を通るとき
、冷媒流路３で蒸発する冷媒により冷やされる。

なお冷水流路２０．冷媒流路３は第２図の断面図のよう
な数多くのフィン１８．４があり熱交換器のコンパクト
化を図っている。また第３図は第１図ｍ−ｍ線断面図で
ある。冷媒は冷媒入口上昇ヘッダ２１から冷媒入口ヘッ
ダ２２に流入し、分配板２３により、大略均等旦、前述
冷媒流路３に流入する。フィン４はたとえば図のように
、連ｙさくの字形状として伝熱性能の向上を図っている
。

また通常のプレートフィン形茅発器は内部を点検できな
いが、第１図のように、冷水入口ヘッダ１６および出口
ヘッダ１７にはそれぞれカバー２４．２５があり、冷水
流路２０を点検できるようになっている。このような構
造なら、ブラシやスポンジボールなどによる洗浄も可能
である。

第４図は第２図のＡ部拡大図である。すなわち、冷媒流
路３の底面５が高性能沸騰伝熱面となっている。ここで
いう高性能沸騰伝熱面とは核沸騰伝熱を促進する伝熱面
であり、例えば文献（３田、上方、［エネルギ・資’Ｊ
Ｑ　Ｊ　Ｖｏｌ、　７　、Ｎｏ、４．１９８６．２．４
４〜５１）などに説明されている多孔質層を有する伝熱
面やトンネル構造を有する伝熱面である。

通常は核沸騰の核となる沢山の穴がある。通常核沸騰熱
伝達率はこの核の数が多いほど良くなり、実際には肉眼
では識別できないほど数多くの穴が設けられている。た
だし、この高性能沸騰伝熱面は冷媒流路３の底面５のみ
に形成され、その裏面２７や、冷媒流路３の天井や側面
、或いは冷水流路２０に接する面は通常の平滑板である
。

第５図は本発明の別の実施例である。蒸発側流体流路と
しての冷媒流路３が進行方向に対して、即ち冷媒入口側
から出口側に向かって上方に傾いていて、且つ、その傾
きの上昇高さが、蒸発側流路を形成する上下のプレート
の間隔以上となっている。図は極端な場合として、液冷
媒と蒸気が完全に分れて流動する場合を図示しである。

このような構造の場合、蒸発蒸気の過熱度をあまり大き
くとらなくても、構造上、大量の未蒸発の冷媒が、吸入
側に流れる危険が少ない。

また冷媒流路の入口側でも蒸気流スペース３０が確保さ
れるので竪形蒸発器の場合に比して圧ｍが軽減される。

第５図のような構造はプレートフィン熱交換器、シェル
アンドチューブ式熱変換器など熱交換器の形式にかかわ
らず有効であるが、冷媒流路底面が高性能沸騰伝熱面と
なっている場合、小形となるので特に有効である。

第６図も本発明の一実施例を示す。高圧下で使用される
圧縮式ヒートポンプのような圧縮機潤滑油が混入する蒸
発器の場合は潤滑油が蒸発面に滞留して伝熱を■害する
ことがしばしばある。このような場合は、第６図のよう
に冷媒蒸発通Ｓ３を進行方向に対して下向きに傾斜させ
ると潤滑油が下方に流れ熱伝達の低下を防止することが
できる。

この場合、冷媒液の人口ノズル３１は上方から、また藤
発ガス出ロノズル３２は下方に取りつけられることが多
い。

第７図は第６図のｒＶ−ＩＶ線断面図である。フィン３
３は冷水流路に対して直角となるよう配備され、部分的
には直交流となるが１８合的には対向流となるようにな
っている。なお冷媒流路断面積は図のように出口にいく
ほど広くなるようになっていて、芸発したガスがスムー
ズに流れるよう工夫されている。

なお冷水流れに対して直交流とすることは第１図の場合
でも、第５図の場合でも有効である。また一般のプレー
トフィン形蒸発器でも有効であるが、冷媒流路底面が高
性能沸騰伝熱面となっている場合、小形となるので特に
有効である。

また、第８，９図は冷水側流速を更に速くするため水側
流路を蛇行させた場合の概略図である。

第９図は第８図のＶ−Ｖ線断面図である。冷水は図のよ
うに蛇行して流れる。冷媒側平面断面図は図示していな
いが、これも第７図のように蛇行して流れるようになっ
ている。なお第８図では冷媒側流路断面積は大略一定と
したが、圧損を少なくするため第７図のように出口にい
くほど流路断面積を大きくした方がよい。

なおこの第９図では本体側面にフランジ３４を設け、側
面カバー３５．３６を分解できるようにしである。した
がって、蛇行して流れる構造にもかかわらず、内部をブ
ラシ掃除することが可能であり、極めて便利である。な
お、このように簡単に分解できる構造にすることは通常
のシェルアンドチューブ形では不可能である。

本実施例の蒸発器では第１０図のように適宜、内部にも
ボルト３７にて側面カバー３６を固定できる。

なお第８〜１０図の構造は一般のプレートフィン形熱交
換器にを効であるが、冷媒流路底面が高性能沸騰伝熱面
となっている場合、小形となるので特に有効である。

第１１〜１２図は本発明の別の一例である。第１２図は
第１１図の■−■線断面図である。

冷媒側流路の仕切り用フィン３８は図のように上部まで
な（、下部のみ設けられている。そして液冷媒が蒸発に
より液面が低下するに従い、下流にいくほど、このフィ
ン高さも減少し、その上縁は各段ごとにほぼ同一の水平
面上にある。従って液冷媒は蛇行して流れるが、蒸発し
た冷媒蒸気は上方を水側流れ方向と逆方向に流れる。そ
のため冷媒蒸気側の圧力損失が極めて少なくなる。なお
、この冷媒蒸気が流れる上部は水側流れ方向と平行なフ
ィンを設けることも可能である。なお第１１図は蒸発器
を傾けた場合の図となっているが、この効果は、この傾
きに関係ない。

また第１１．１２図の構造は一般のプレートフィン形熱
交換器の場合にも有効である。

また、この構造はプレートフィン形蒸発器に限らず、シ
ェルアンドチューブ形の蒸発器の場合にも冷媒流れが、
蛇行する場合には有効である。

ただし、冷媒流路底面が高性能沸騰伝熱面となっている
プレートフィン形蒸発器の場合、渾発器が小形となるの
で、特に効果が大きい。

なお、以上の各実施例のそれぞれの特有の作用効果は、
蒸発側流路の底面が高性能沸騰伝熱面でない場合でも、
奏することができる。

〔発明の効果〕

本発明のプレートフィン形蒸発器は前述のような構成と
なっているので下記のような優れた効果がある。

（１）　　プレートフィン形１パス蒸発器であるので、
シェルアンドチューブ形薄発器の仕切板部のような無駄
なスペースがない。

（２）蒸発器の長さを短かくすることができる。

（３）横形でバブリング効果がないにもかかわらず、良
好な熱伝達率を得ることができる。

（４）　　従って、極めてコンパクトな構造となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例の縦断面正面図、第２図及び第
３図は第１図のｆｆ−ＩＩ線及びｌ１１−　！ＩＩ　ｖ
Ａの切断側面図及び切断平面図、第４図は第２図のＡ部
拡大図、第５図は別の実施例の縦断面正面図、第６図は
別の実施例の縦断面正面図、第７図は第６図の■−ｒＶ
線断面平面図、第８図は別の実施例の縦断面正面図、第
９図及び第１０図は第８図のｖ−■線及びｖｒ−ｖｔ線
断面図、第１１図は別の実施例の縦断面正面図、第１２
図は第１１図の■−■線断面平面図、第１３図（ａｌ及
び（ｂｌは従来例の縦断面正面図及び横断面側面図であ
る。１．１’、１“・・・プレート、２．２’、２“・・・
プレート、３・・・冷媒流路、４・・・フィン、５・・
・底面、６・・・缶胴、７・・・伝熱管、８・・・入口
ノズル、９・・・出口ノズル、１０・・・ノズル、１１
・・・水室、１２・・・仕切板、１３・・・仕切板、１
４・・・入口ノズル、１５・・・出口ノズル、１６・・
・入口ヘッダ、１７・・・出ロヘノダ、１８・・・フィ
ン、１９・・・間隔、２０・・・冷水流路、２１・・・
入口上昇ヘッダ、２２・・・人口ヘッダ、２３・・・分
配板、２４・・・ふた、２５・・・ふた、２７・・・裏
面、３０・・・蒸気流スペース、３１・・・入口ノズル
、３２・・・出口ノズル、３３・・・フィン、３４・・
・フランジ、３５・・・側面カバー、３６・・・側面カ
バー、３７・・・ボルト、３日・・・フィン。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）複数段のプレートが設けられ、該プレートにより
蒸発側流体流路と加熱側流体流路とが区画され、前記プ
レートを通して蒸発側流体が加熱側流体により加熱され
、かつ少なくとも前記蒸発側流体流路にフィンが設けら
れている横形のプレートフィン形蒸発器において、前記
蒸発側流体流路の底面が高性能沸騰伝熱面となっていることを特徴とするプレートフィン形蒸
発器。
（２）前記蒸発側流体流路の底面のプレートが蒸発側流
体の入口側から出口側に向けて上方に傾いている特許請
求の範囲第１項記載のプレートフィン形蒸発器。
（３）前記プレートの傾きの上昇高さが、前記蒸発側流
体路を形成する上下のプレートの間隔以上である特許請
求の範囲第２項記載のプレートフィン形蒸発器。
（４）前記フィンの高さが、蒸発側流体の入口側から出
口側に向けて漸減している特許請求の範囲第２項記載の
プレートフィン形蒸発器。
（５）前記蒸発側流体流路の底面のプレートが蒸発側流
体の入口側から出口側に向けて下方に傾いている特許請
求の範囲第１項記載のプレートフィン形蒸発器。
（６）複数段のプレートが設けられ、該プレートにより
蒸発側流体流路と加熱側流体流路とが区画され、前記プ
レートを通して蒸発側流体が加熱側流体により加熱され
、かつ少なくとも前記蒸発側流体流路にフィンが設けら
れている横形のプレートフィン形蒸発器において、前記
蒸発側流体流路の底板のプレートの表面が高性能沸騰伝
熱面となっており、蒸発器の両側の側板が取り外し可能な側面カバーであり
、前記フィンが該側面カバーに対しほぼ直角に、互に平行
に配備されていることを特徴とするプレートフィン形蒸
発器。