KR20220158781A - 증발기 - Google Patents

Abstract

전열관군의 열교환 효율을 향상시키는 것을 목적으로 한다. 증발기(10)는, 증발한 냉매를 배출하는 냉매 출구관(16)을 갖는 압력 용기(11)와, 압력 용기(11)에 수용되고, 내부에 피냉각수가 유통되는 복수의 액막용 전열관(15a)을 갖는 액막식 전열관군(15)과, 상방으로부터 액막식 전열관군(15)으로 액상의 냉매를 공급하는 냉매 트레이(13)와, 액막식 전열관군(15)을 측방으로부터 덮는 방해판(17)과, 액막식 전열관군(15)을 상방으로부터 덮는 분출 방지판(18)을 구비하고 있다. 방해판(17)과 분출 방지판(18)의 사이에는 간극(G)이 형성되어 있다.

Description

증발기

본 개시는, 증발기에 관한 것이다.

냉동기에서 이용되는 증발기로서, 내부에 피냉각 매체가 유통되는 전열관군(群)에 대하여, 상방으로부터 액상의 냉매를 공급하는 액막식의 증발기가 알려져 있다. 액막식의 증발기에서는, 전열관군에 있어서, 냉매를 적합하게 증발시키는 것을 목적으로 하여, 전열관군의 상방이나 측방에 판상의 부재를 마련하는 경우가 있다(예를 들면, 특허문헌 1).

특허문헌 1에는, 튜브 번들의 튜브 간에서의 증기 냉매 또는 액체 및 증기 냉매의 횡단 흐름을 실질상 저지하도록 튜브 번들의 상방에 위치하는 후드와, 후드의 상방 단부(端部)의 양단으로부터 셸의 하방 부분 쪽으로 뻗는 벽을 구비하는 증발기가 기재되어 있다.

일본 공표특허공보 2008-516187호

특허문헌 1의 증발기는, 튜브 번들의 상방에 위치하는 후드의 단부와, 튜브 번들의 측방에 위치하는 벽의 상단이 접속되어 있다. 즉, 특허문헌 1의 증발기는, 후드와 벽의 사이에 상방이 폐쇄된 공간이 형성되고, 이 공간에 튜브 번들이 배치되어 있다. 이와 같은 구성에서는, 공급되는 냉매의 플래시 가스 및 튜브 번들에서 증발한 냉매가, 튜브 번들이 마련된 공간으로부터 배출될 때에, 냉매의 대부분이 튜브끼리의 사이를 통과하게 되므로, 저항(압력 손실)이 커진다. 이 때문에, 그 공간의 압력이 상승한다. 튜브 측이 배치된 공간의 압력이 상승하면, 튜브 번들의 표면에서 냉매가 증발하기 어려워진다. 따라서, 튜브 번들의 열교환 효율이 저하되어, 증발기의 성능이 저하되어 버릴 가능성이 있었다.

또, 후드의 단부와 벽의 상단이 접속되어 있는 특허문헌 1에 기재된 증발기는, 튜브에서 증발한 냉매가 공간의 외부로 유출될 때에, 공간의 하단을 통과하는 루트밖에 없다. 이와 같은 경우에는, 공간의 하단(즉, 벽의 하단 근방)에 있어서, 압력 용기의 출구를 향하는 기화 냉매의 유속이 빨라진다. 이로써, 압력 용기의 외부로 배출되는 기상(氣相)의 냉매가, 액상(液相)의 냉매를 동반하는 현상(이른바 캐리 오버)이 발생하기 쉬워져 버릴 가능성이 있었다.

본 개시는, 이와 같은 사정을 감안하여 이루어진 것이며, 전열관군의 열교환 효율을 향상시킬 수 있는 증발기를 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기 과제를 해결하기 위하여, 본 개시의 증발기는 이하의 수단을 채용한다.

본 개시의 일 양태에 관한 증발기는, 증발한 냉매를 외부로 배출하는 냉매 출구가 마련되며, 외각(外殼)을 이루는 케이스와, 상기 케이스에 수용되고 내부에 피냉각 매체가 유통되는 복수의 액막용 전열관을 갖는 액막식 전열관군과, 상기 케이스에 수용되며, 상방으로부터 상기 액막식 전열관군으로 액상의 냉매를 공급하는 냉매 공급부와, 상기 액막식 전열관군을 측방으로부터 덮는 측방 판부와, 상기 액막식 전열관군을 상방으로부터 덮는 상방 판부를 구비하고, 상기 측방 판부와 상기 상방 판부의 사이에는 간극이 형성되어 있다.

본 개시에 의하면, 전열관군의 열교환 효율을 향상시킬 수 있다.

도 1은 본 개시의 제1 실시형태에 관한 증발기를 나타내는 사시도이다.
도 2는 본 개시의 제1 실시형태에 관한 증발기를 나타내는 모식적인 종단면도이다.
도 3은 본 개시의 제2 실시형태에 관한 증발기를 나타내는 모식적인 종단면도이다.
도 4는 도 3의 변형예를 나타내는 모식적인 종단면도이다.
도 5는 도 3의 변형예를 나타내는 모식적인 종단면도이다.
도 6은 도 3의 변형예를 나타내는 모식적인 종단면도이다.
도 7은 도 3의 변형예를 나타내는 모식적인 종단면도이다.
도 8은 본 개시의 제3 실시형태에 관한 증발기를 나타내는 모식적인 종단면도이다.
도 9는 도 8의 변형예를 나타내는 모식적인 종단면도이다.
도 10은 본 개시의 제4 실시형태에 관한 증발기를 나타내는 모식적인 종단면도이다.
도 11은 도 10의 변형예를 나타내는 모식적인 종단면도이다.
도 12는 도 10의 변형예를 나타내는 모식적인 종단면도이다.
도 13은 본 개시의 제5 실시형태에 관한 증발기를 나타내는 모식적인 사시도이다.
도 14는 본 개시의 제5 실시형태에 관한 증발기를 나타내는 모식적인 종단면도이다.
도 15는 도 13의 변형예를 나타내는 모식적인 사시도이다.

이하에, 본 개시에 관한 증발기의 일 실시형태에 대하여, 도면을 참조하여 설명한다.

〔제1 실시형태〕

이하, 본 개시의 제1 실시형태에 대하여, 도 1 및 도 2를 이용하여 설명한다. 또한, 이하의 설명 및 도면에서는, 연직 상하 방향을 Z축 방향으로 하고, 전열관이 뻗어 있는 방향을 X축 방향으로 하며, Z축 방향 및 X축 방향과 직교하는 방향을 Y축 방향으로 하여 설명한다.

본 실시형태에 관한 증발기(10)는, 터보 냉동 장치에 적용된다. 터보 냉동 장치는, 냉매를 압축하는 터보 압축기(도시 생략)와, 터보 압축기로 압축된 냉매를 응축하는 응축기(도시 생략)와, 응축기로 응축된 냉매를 팽창시키는 팽창 밸브(도시 생략)와, 팽창 밸브로 팽창된 냉매를 증발시키는 증발기 등을 구비하며, 유닛상으로 구성되어 있다. 각 장치는, 냉매가 유통되는 배관에 의하여 접속되어 있다. 냉매로서는, 예를 들면, 최고 압력 0.2MPaG 미만에서 사용되는 R1233zd 등의 저압 냉매 등이 이용된다. 또한, 적용 가능한 냉매는, 저압 냉매에 한정되지 않는다. 예를 들면, 냉매로서, 고압 냉매를 이용해도 된다.

도 1 및 도 2에 나타내는 바와 같이, 증발기(10)는, 외각을 이루는 압력 용기(케이스)(11)와, 압력 용기(11)의 내부에 냉매를 도입하는 냉매 입구관(12)과, 냉매 입구관(12)의 하방에 마련되는 냉매 트레이(냉매 공급부)(13)와, 압력 용기(11)의 하부에 저류되는 액상의 냉매에 침지되어 있는 만액식 전열관군(14)과, 압력 용기(11)의 하부에 저류되는 액상의 냉매의 액면(S)(도 2 및 도 3 참조)보다 상방에 마련되는 액막식 전열관군(15)과, 증발한 냉매를 압력 용기(11)로부터 배출하는 냉매 출구관(냉매 출구)(16)과, 액막식 전열관군(15)을 측방으로부터 덮는 방해판(측방 판부)(17)과, 액막식 전열관군(15)을 상방으로부터 덮는 분출 방지판(상방 판부)(18)을 갖고 있다. 또한, 도 1에서는, 도시의 관계상, 압력 용기(11) 및 만액식 전열관군(14) 및 냉매 출구관(16)을 생략하여 도시하고 있다.

압력 용기(11)는, 도 2에 나타내는 바와 같이, 중심 축선이 X축 방향을 따라 뻗어 있는 원통부(11a)와, 그 원통부(11a)의 중심 축선을 따른 방향(X축 방향)의 양 단부(端部)를 폐쇄하는 2매의 관판(管板)(도시 생략)을 일체적으로 갖는다. 원통부(11a)는, 중심 축선이 대략 수평이 되도록 배치되어 있다. 각 관판은, 원반상의 판재이다. 또, 압력 용기(11)의 하부에는 액상의 냉매가 저류되어 있다. 이하에서는, 액상의 냉매가 저류되어 있는 영역을 저류부(11c)라고 칭한다.

또한, 이하의 설명에 있어서, 간단히 "내측" 및 "외측"이라고 칭한 경우에는, 원통부(11a)의 중심 축선을 기준으로 한 "내측" 및 "외측"을 의미한다. 즉, "내측"은, 원통부(11a)의 중심 축선 측을 의미하고, "외측"은, 원통부(11a)의 내주면 측을 의미한다.

냉매 입구관(12)은, 도 1 및 도 2에 나타내는 바와 같이, 상하 방향으로 뻗는 원통상의 부재이며, 대략 직선상으로 형성되어 있다. 냉매 입구관(12)은, 원통부(11a)의 상부를 상하 방향으로 관통하도록 마련되어 있다. 냉매 입구관(12)은, 원통부(11a)의 X축 방향의 대략 중앙에 마련되어 있다. 냉매 입구관(12)은, 증발기(10)와 팽창 밸브를 접속하는 배관(도시 생략)과 접속되어 있다. 즉, 팽창 밸브로 팽창된 냉매는, 냉매 입구관(12)을 통하여, 압력 용기(11)의 내부로 유도된다.

냉매 트레이(13)는, 대략 직사각형 판상의 부재이다. 냉매 트레이(13)는, 압력 용기(11)의 내부의 상부에, 판면(板面)이 대략 수평이 되도록 배치되어 있다. 또, 냉매 트레이(13)는, 냉매 입구관(12)의 하단과 판면이 대향하도록 마련되었다. 냉매 트레이(13)는, Y축 방향의 양 단부가 압력 용기(11)의 원통부(11a)의 내주면으로부터 소정 거리만큼 이간되어 배치되어 있다. 또, 냉매 트레이(13)는, 압력 용기(11)의 X축 방향의 대략 전역에 걸쳐 마련되어 있다. 냉매 트레이(13)의 X축 방향의 양 단부는, 각각, 관판에 고정되어 있다. 냉매 트레이(13)에는, 상하 방향으로 관통하는 다수의 구멍이 형성되어 있다. 다수의 구멍은, 냉매 트레이(13)의 대략 전역에 형성되어 있다. 냉매 입구관(12)으로부터 토출된 액냉매는, 냉매 트레이(13) 상으로 배출된다. 냉매 트레이(13)로 배출된 냉매는, 냉매 트레이(13)의 상면을 흐르고, 그 후에 다수의 구멍을 통과하여 하방으로 낙하한다. 이와 같이 하여, 냉매 트레이(13)는, 냉매 입구관(12)으로부터 공급된 냉매를 X축 방향 및 Y축 방향으로 분배하고 있다.

만액식 전열관군(14)은, 도 2에 나타내는 바와 같이, 압력 용기(11)에 수용되어 있다. 또, 만액식 전열관군(14)은, 저류부(11c)에 저류되어 있는 냉매에 침지되어 있다. 즉, 저류되는 냉매의 액면(S)보다 하방에 배치되어 있다. 만액식 전열관군(14)은, X축 방향을 따라 뻗어 있는 복수의 만액용 전열관(14a)을 갖는다. 복수의 만액용 전열관(14a)은, 대략 평행하게 배치되어 있다. 복수의 만액용 전열관(14a)은, 상하 방향(Z축 방향) 및 Y축 방향으로 소정의 간격으로 나란히 배치되어 있다. 상세하게는, 복수의 만액용 전열관(14a)은, 상하 방향으로 복수 단 나열되어 있음과 함께, Y축 방향으로 복수 열 나열되어 있다. 각 만액용 전열관(14a)의 내부에는, 피냉각 매체로서의 물(이하, "피냉각수"라고 칭한다)이 유통되고 있다. 또, 각 만액용 전열관(14a)은, 직선상으로 형성되어 있다. 또, 각 만액용 전열관(14a)은, 압력 용기(11)의 X축 방향의 일단부터 타단까지 뻗어 있으며, 각 관판을 관통하고 있다.

액막식 전열관군(15)은, 도 1 및 도 2에 나타내는 바와 같이, 압력 용기(11)에 수용되어 있다. 액막식 전열관군(15)은, 저류되는 냉매의 액면(S)보다 상방에 배치되어 있다. 액막식 전열관군(15)은, X축 방향을 따라 뻗어 있는 복수의 액막용 전열관(15a)을 갖는다. 복수의 액막용 전열관(15a)은, 대략 평행하게 배치되어 있다. 복수의 액막용 전열관(15a)은, 상하 방향(Z축 방향) 및 Y축 방향으로 소정의 간격으로 나란히 배치되어 있다. 상세하게는, 복수의 액막용 전열관(15a)은, 상하 방향으로 복수 단 나열되어 있음과 함께, Y축 방향으로 복수 열 나열되어 있다. 각 액막용 전열관(15a)의 내부에는, 피냉각 매체로서의 물이 유통되고 있다. 또, 각 액막용 전열관(15a)은, 직선상으로 형성되어 있다. 또, 각 액막용 전열관(15a)은, 압력 용기(11)의 X축 방향의 일단부터 타단까지 뻗어 있으며, 각 관판을 관통하고 있다.

냉매 출구관(16)은, 도 2에 나타내는 바와 같이, Z축 방향에 대하여 경사지도록 뻗는 원통상의 부재이다. 냉매 출구관(16)은, 원통부(11a)의 상부에 형성된 개구와 연통되도록 마련되어 있다. 냉매 출구관(16)은, 원통부(11a)의 X축 방향의 단부에 마련되어 있다. 즉, 냉매 출구관(16)은, 압력 용기(11)의 관판의 근방에 마련되어 있다. 증발기(10)에서 증발한 냉매는, 냉매 출구관(16)을 통하여, 압력 용기(11)의 외부로 배출된다. 냉매 출구관(16)은, 방해판(17)보다 상방에 마련되어 있다.

방해판(17)은, 판면이 연직면이 되도록 배치된 평판상의 부재이다. 방해판(17)은, 액막식 전열관군(15)의 양 측방에 배치되어 있다. 즉, 방해판(17)은, 액막식 전열관군(15)의 Y축 방향의 외측에 배치되어 있다. 각 방해판(17)은, 판면이 액막식 전열관군(15)에 대향하도록, 배치되어 있다. 방해판(17)은, 냉매 트레이(13)의 Y축 방향의 양 단부로부터 하방으로 소정 거리 뻗어 있다. 방해판(17)의 하단은, 액막식 전열관군(15)의 하단보다 상방에 위치하고 있다. 상세하게는, 방해판(17)은, 액막식 전열관군(15)의 하단부를 제외한 Z축 방향의 대략 전역을 측방으로부터 덮고 있다.

방해판(17)의 상단은, 분출 방지판(18)의 하방에 위치하고 있다. 방해판(17)의 상단과 분출 방지판(18)의 사이에는 간극(G)이 형성되어 있다.

또, 방해판(17)은, 액막식 전열관군(15)을 따라, 압력 용기(11)의 X축 방향의 대략 전역에 걸쳐 뻗어 있다. 또한, 방해판(17)은, X축 방향의 일부에만 마련해도 된다.

분출 방지판(18)은, 판면이 수평면이 되도록 배치된 평판상의 평판부(18a)와, 평판부(18a)의 Y축 방향의 양 단부로부터 절곡하여 경사 하방으로 뻗는 경사부(18b)를 갖고 있다. 분출 방지판(18)은, 냉매 트레이(13)의 상방에 배치되어 있다. 분출 방지판(18)은, 방해판(17)으로부터 이간되어 배치된다. 분출 방지판(18)의 평판부(18a)의 X축 방향 및 Y축 방향의 중앙부에는, 냉매 입구관(12)이 관통하고 있다. 경사부(18b)의 하단은, 방해판(17)의 상방에 위치하고 있다. 경사부(18b)의 하단과 방해판(17)의 상단의 사이에는, 간극(G)이 형성되어 있다. 또, 분출 방지판(18)은, 액막식 전열관군(15)을 따라, 압력 용기(11)의 X축 방향의 대략 전역에 걸쳐 뻗어 있다. 또한, 분출 방지판(18)은, X축 방향의 일부에만 마련해도 된다.

이상과 같이 구성된 증발기(10)에 있어서, 냉매는 이하와 같이 유통된다.

도 1에 나타내는 바와 같이, 증발기(10)에서는, 냉매 입구관(12)으로부터 압력 용기(11)의 내부로 유입된다. 압력 용기(11) 내로 유입된 냉매는, 냉매 트레이(13)에 의하여 압력 용기(11)의 X축 방향 및 Y축 방향으로 분산된 후, 냉매 트레이(13)에 형성된 다수의 구멍을 통과하여 하방으로 낙하한다. 냉매 트레이(13)로부터 낙하한 액상상(液相狀)의 냉매는, 액막식 전열관군(15)의 최상단에 배치된 액막용 전열관(15a)과 접촉하며, 액막용 전열관(15a)의 외주면을 막상(膜狀)으로 덮는다. 액막용 전열관(15a)의 외주면을 막상으로 덮은 냉매는, 액막용 전열관(15a)의 내부의 피냉각수와 열교환을 행한다. 열교환에 의하여 비점을 초과한 냉매는 증발함과 함께, 비점을 초과하지 않은 냉매는 다시 하방에 배치된 액막용 전열관(15a)으로 낙하한다. 이와 같은 열교환을 연속적으로 반복한다. 가장 하부에 배치된 액막용 전열관(15a) 내의 물과의 열교환에서도 증발하지 않은 냉매는, 압력 용기(11)의 하부에 마련된 저류부(11c)에 저류된다(도 2 참조). 이와 같이 하여, 압력 용기(11)의 내부의 저류부(11c)에서 액상의 냉매의 풀(pool)이 형성된다. 이 냉매 풀의 액면(S)의 레벨은, 소정의 높이가 되도록 자동 조정된다.

한편, 도 2에 나타내는 바와 같이, 액막식 전열관군(15)에서 증발한 냉매의 주류는, 화살표 A1로 나타내는 바와 같이, 방해판(17)의 하단을 우회하여 상승하여, 냉매 출구관(16)으로 유도된다. 또, 액막식 전열관군(15)에서 증발한 냉매의 일부는, 화살표 A2로 나타내는 바와 같이, 방해판(17)과 분출 방지판(18)의 사이에 형성된 간극(G)을 통과하여, 냉매 출구관(16)으로 유도된다.

만액식 전열관군(14)의 만액용 전열관(14a)은, 저류부(11c)의 저류된 액상의 냉매에 침지된 상태로 되어 있다. 액막용 전열관(15a) 내를 유통하는 피냉각수는, 저류부(11c)에 저류된 냉매와 열교환을 행한다. 액막용 전열관(15a)과 열교환한 냉매는, 증발하여 액면(S)으로부터 상방으로 방출된다. 액면(S)으로부터 방출된 냉매는, 화살표 A3으로 나타내는 바와 같이, 냉매 출구관(16)으로 유도된다.

액막식 전열관군(15) 및 만액식 전열관군(14)에서 증발하여, 냉매 출구관(16)으로 유도된 냉매는, 압력 용기(11)의 외부로 배출된다. 냉매 출구관(16)으로부터 배출된 냉매는, 터보 압축기에 흡입·압축된다.

본 실시형태에 의하면, 이하의 작용 효과를 나타낸다.

본 실시형태에서는, 방해판(17)이, 액막식 전열관군(15)을 측방으로부터 덮고 있다. 또, 분출 방지판(18)이, 액막식 전열관군(15)을 상방으로부터 덮고 있다. 즉, 방해판(17) 및 분출 방지판(18)은, 액막식 전열관군(15)이 마련되는 공간(이하, "내측 공간 S1"이라고 칭한다.)을 형성하고 있다. 또, 방해판(17) 및 분출 방지판(18)은, 내측 공간 S1과, 내측 공간 S1의 외측에 형성되는 공간(이하, "외측 공간 S2"라고 칭한다.) 사이를 구획하고 있다. 본 실시형태에서는, 분출 방지판(18)과 방해판(17)의 사이에 간극(G)이 형성되어 있다. 즉, 간극(G)은, 내측 공간 S1과 외측 공간 S2를 연결하고 있다. 본 실시형태에서는, 냉매 트레이(13)로부터 액막식 전열관군(15)에 냉매가 공급되면 냉매가 증발한다. 냉매가 증발하면, 증발한 냉매는, 내측 공간 S1에서 확산된다. 확산된 일부의 냉매는, 분출 방지판(18)과 방해판(17)의 사이에 형성된 간극(G)을 통과하여, 외측 공간 S2로 이동한다. 이로써, 간극(G)이 형성되어 있지 않은 경우(즉, 방해판(17)과 분출 방지판(18)이 접속되어 있는 경우)와 비교하여, 내측 공간 S1에 있어서의 압력의 상승을 억제할 수 있다. 따라서, 액막식 전열관군(15)의 주위의 환경을 열교환에 적합한 환경으로 할 수 있으므로, 액막식 전열관군(15)의 열교환 효율을 향상시킬 수 있다. 따라서, 증발기(10)의 성능을 향상시킬 수 있다.

또, 본 실시형태에서는, 내측 공간 S1로부터 외측 공간 S2로 냉매가 유통되는 루트가, 내측 공간 S1의 하단을 통과하는 루트와, 간극(G)을 통과하는 루트의 2개가 형성된다. 따라서, 내측 공간 S1의 하단(즉, 방해판(17)의 하단 근방)에 있어서의, 기화 냉매의 유속이 빨라지는 사태를 억제할 수 있다. 이로써, 압력 용기(11)의 외부로 배출되는 기상의 냉매가, 액상의 냉매를 동반하는 현상(이른바 캐리 오버)을, 발생하기 어렵게 할 수 있다.

또, 냉매 트레이(13)로부터 공급되는 냉매의 일부가, 압력의 저하에 의하여, 액막식 전열관군(15)에 도달하기 전에 기화한다. 본 실시형태에서는, 기화한 냉매(이하, "플래시 가스"라고 칭한다.)가, 분출 방지판(18)과 방해판(17)의 사이에 형성된 간극(G)을 통과하여, 외측 공간 S2로 이동하기 쉽다. 이 때문에, 플래시 가스에 의한, 내측 공간 S1의 압력 상승을 억제할 수 있다. 또, 플래시 가스가 내측 공간 S1로부터 배출되므로, 기화하지 않고 액막식 전열관군(15)으로 공급되는 액상의 냉매가, 플래시 가스의 영향을 받기 어렵다. 따라서, 적확하게 액막식 전열관군(15)에 냉매를 공급할 수 있다.

또, 본 실시형태에서는, 방해판(17)을 마련하고 있다. 이로써, 액막식 전열관군(15)에 대한 측방으로부터의 냉매 흐름을 차단할 수 있으므로, 액막식 전열관군(15)에 있어서 공급된 냉매가 비산되는 사태를 억제할 수 있다.

또, 본 실시형태에서는, 분출 방지판(18)을 마련하고 있다. 이로써, 액막식 전열관군(15)에 공급된 냉매가 분출되는 사태를 억제할 수 있다.

또, 본 실시형태에서는, 방해판(17)의 하단보다 상방에 냉매 출구관(16)이 마련되어 있다. 이와 같은 구조의 증발기(10)는, 액막식 전열관군(15)에서 증발하여 냉매 출구관(16)을 향하는 냉매가, 방해판(17) 및 분출 방지판(18)에 차단되기 쉽다. 이 때문에, 증발한 냉매가, 내측 공간 S1 내에 체류하기 쉬우므로, 내측 공간 S1 내의 압력이 상승하기 쉽다. 한편, 본 실시형태에서는, 방해판(17)과 분출 방지판(18)의 사이에 간극(G)이 형성되어 있으므로, 액막식 전열관군(15)에서 증발한 냉매가 간극(G)을 통과하여 외측 공간 S2로 이동할 수 있다. 이로써, 내측 공간 S1 내에 냉매가 체류하기 어렵게 할 수 있다. 따라서, 방해판(17)의 하단보다 상방에 냉매 출구관(16)이 마련되어 있는 구조여도, 내측 공간 S1에 있어서의 압력의 상승을 보다 적합하게 억제할 수 있다. 따라서, 적합하게, 액막식 전열관군(15)의 열교환 효율을 향상시켜, 증발기(10)의 성능을 향상시킬 수 있다.

또, 본 실시형태에서는, 냉매 트레이(13)가, 액막식 전열관군(15)의 상방에 마련되어 있다. 이와 같은 구조의 증발기(10)는, 플래시 가스가 내측 공간 S1 내에 체류하기 쉬우므로, 내측 공간 S1 내의 압력이 상승하기 쉽다. 한편, 본 실시형태에서는, 방해판(17)과 분출 방지판(18)의 사이에 간극(G)이 형성되어 있으므로, 플래시 가스가 간극(G)을 통과하여 외측 공간 S2로 이동할 수 있다. 이로써, 내측 공간 S1 내에 냉매가 체류하기 어렵게 할 수 있다. 따라서, 냉매 트레이(13)가, 액막식 전열관군(15)의 상방에 마련되어 있는 구조여도, 내측 공간 S1에 있어서의 압력의 상승을 보다 적합하게 억제할 수 있다. 따라서, 보다 적합하게, 액막식 전열관군(15)의 열교환 효율을 향상시켜, 증발기(10)의 성능을 향상시킬 수 있다.

[제2 실시형태]

다음으로, 본 개시의 제2 실시형태에 관한 증발기에 대하여, 도 3을 이용하여 설명한다.

본 실시형태에 관한 증발기(20)는, 방해판(17) 대신에, 액막식 전열관군(15)의 하단과 액면(S)의 사이에 마련되는 하방 판부(21)가 마련되어 있는 점에서, 제1 실시형태와 상이하다. 그 외의 점은, 제1 실시형태와 동일하므로, 동일한 구성에 대해서는 동일한 부호를 붙이고 그 상세한 설명은 생략한다.

증발기(20)는, 도 3에 나타내는 바와 같이, 액막식 전열관군(15)의 하단과 액면(S)의 사이에 마련되는 한 쌍의 하방 판부(21)를 구비하고 있다. 한 쌍의 하방 판부(21)는, Y축 방향으로 이간되어 배치되어 있다. 한 쌍의 하방 판부(21)는, Y축 방향의 중심을 기준으로 하여 대칭으로 마련되어 있다. 각 하방 판부(21)는, Y축 방향의 외측의 단부가, Y축 방향의 내측의 단부보다 상방이 되도록, 경사져 있다. 각 하방 판부(21)의 Y축 방향의 외측의 단부는, 액막식 전열관군(15)의 Y축 방향의 외측의 단부보다, 외측에 배치되어 있다.

한 쌍의 하방 판부(21)는, 액막식 전열관군(15)을 따라, 압력 용기(11)의 X축 방향의 대략 전역에 걸쳐 뻗어 있다. 또한, 한 쌍의 하방 판부(21)는, X축 방향의 일부에만 마련해도 된다.

본 실시형태에 의하면, 이하의 작용 효과를 나타낸다.

본 실시형태에서는, 액막식 전열관군(15)과 액면(S)의 사이에 하방 판부(21)가 마련되어 있다. 이로써, 만액식 전열관군(14)에 의하여 증발하여 액면(S)으로부터 액막식 전열관군(15)을 향하는 냉매가, 하방 판부(21)에 의하여 차단된다. 하방 판부(21)에 의하여 차단된 냉매는, 도 3의 파선 화살표로 나타내는 바와 같이, 하방 판부(21)의 외측을 우회하여 냉매 출구관(16)으로 유도된다. 따라서, 만액식 전열관군(14)에서 증발한 냉매가, 액막식 전열관군(15)에 도달하기 어렵게 할 수 있다. 따라서, 액막식 전열관군(15)에 공급되는 냉매가, 만액식 전열관군(14)에서 증발한 냉매에 의하여 비산되는 사태를 억제할 수 있으므로, 액막식 전열관군(15)의 주위의 환경을 열교환에 적합한 환경으로 할 수 있다. 따라서, 액막식 전열관군(15)의 열교환 효율을 향상시켜, 증발기(10)의 성능을 향상시킬 수 있다.

또, 본 실시형태에서는, 만액식 전열관군(14)에서 증발한 냉매에 의하여 액막식 전열관군(15)에 공급되는 냉매가 비산되는 사태를, 억제할 수 있다. 이로써, 캐리 오버가 발생하기 어렵게 할 수 있다.

또, 본 실시형태에서는, 한 쌍의 하방 판부(21)의 내측의 단부끼리가 이간되어 있다. 또, 각 하방 판부(21)는, 내측의 단부가 하방이 되도록 경사져 있다. 이로써, 액막식 전열관군(15)에서 완전히 증발하지 않고, 저류부(11c)를 향하는 액상의 냉매가 하방 판부(21)의 상면으로 낙하한 경우이더라도, 도 3의 실선 화살표로 나타내는 바와 같이, 액상의 냉매가 하방 판부(21)의 상면을 내단(內端)까지 이동하여, 내단으로부터 저류부(11c)로 낙하한다. 이로써, 각 전열관군에 공급되지 않는 냉매를 저감시킬 수 있으므로, 증발기(10)의 성능을 향상시킬 수 있다.

[변형예 1]

또한, 하방 판부의 형상은, 상기 설명한 형상에 한정되지 않는다. 예를 들면, 도 4에서 나타내는 하방 판부(26)와 같이, Y축 방향의 양 단부로부터 중심부를 향함에 따라 하방에 위치하도록 경사지는 판상의 부재여도 된다. 또, 하방 판부(26)는, Y축 방향의 중심부에, 냉매 배출관(27)을 마련해도 된다. 냉매 배출관(27)은, Z축 방향으로 뻗어 있는 직선상으로 형성되어 있다. 냉매 배출관(27)은, 상단이 하방 판부(26)에 접속되고, 하단이 만액식 전열관군(14)의 하방에 배치되어 있다. 냉매 배출관(27)의 상단은, 하방 판부(26)의 상면에 개구되어 있다.

이와 같이 구성함으로써, 하방 판부(26)의 상면에 저류된 냉매가, 냉매 배출관(27)을 통하여, 만액식 전열관군(14)의 하방으로 유도된다. 따라서, 하방 판부(26)의 상면의 냉매를, 저류부(11c)로 유도할 수 있다. 이로써, 각 전열관군에 공급되지 않는 냉매를 저감시킬 수 있으므로, 증발기(10)의 성능을 향상시킬 수 있다.

또, 하방 판부(26)의 상면의 냉매를, 만액식 전열관군(14)의 하방으로 유도하고 있다. 이로써, 하방 판부(26)의 상면으로부터 저류부(11c)로 유도되는 냉매가, 만액식 전열관군(14)에서 증발하여 액면(S)을 향하는 냉매와 간섭하기 어렵게 할 수 있다. 따라서, 만액식 전열관군(14)에서 적합하게 열교환을 행할 수 있으므로, 증발기(10)의 성능을 향상시킬 수 있다.

[변형예 2]

또, 도 5에서 나타내는 하방 판부(31)와 같이, 변형예 1에서 나타낸 하방 판부(26)와 동일 형상이며, 상면으로부터 하면으로 관통하는 관통 구멍을 복수 갖고 있어도 된다. 이와 같이 구성함으로써, 하방 판부(31)로 낙하한 냉매가, 관통 구멍을 통과하여, 저류부(11c)로 유도된다. 따라서, 하방 판부(31)의 상면에 냉매가 저류되기 어렵게 할 수 있다. 따라서, 각 전열관군에 공급되지 않는 냉매를 저감시킬 수 있으므로, 증발기(10)의 성능을 향상시킬 수 있다. 또한, 하방 판부(31)는, 복수의 관통 구멍을 형성하는 대신에, 금망(金網)으로 형성되어 있어도 된다.

[변형예 3]

또, 도 6에서 나타내는 하방 판부(36)와 같이, 평판상의 저면부(底面部)(36a)와, 저면부(36a)의 Y축 방향의 양 단부로부터 절곡하여 경사 상방으로 뻗는 경사부(36b)를 일체적으로 갖는 접시 형상의 부재여도 된다. 또, 하방 판부(36)는, 저면부(36a)에, 복수(본 실시형태에서는, 일례로서 3개)의 냉매 배출관(37)을 마련해도 된다. 복수의 냉매 배출관(37)은, Y축 방향으로 나란히 배치되어 있다. 냉매 배출관(37)은, 상단이 하방 판부(36)에 접속되고, 하단이 만액식 전열관군(14)의 하방에 배치되어 있다.

이와 같이 구성함으로써, 하방 판부(36)의 상면에 저류된 냉매가, 냉매 배출관(37)을 통하여, 만액식 전열관군(14)의 하방으로 유도된다. 따라서, 하방 판부(36)의 상면의 냉매를, 저류부(11c)로 유도할 수 있다. 이로써, 각 전열관군에 공급되지 않는 냉매를 저감시킬 수 있으므로, 증발기(10)의 성능을 향상시킬 수 있다.

[변형예 4]

또, 도 7에서 나타내는 하방 판부(41)와 같이, 변형예 2에서 나타낸 하방 판부(31)와 동일 형상이며, 상면으로부터 하면으로 관통하는 관통 구멍을 복수 갖고 있어도 된다. 이와 같이 구성함으로써, 하방 판부(41)로 낙하한 냉매가, 관통 구멍을 통과하여, 저류부(11c)로 유도된다. 따라서, 하방 판부(41)의 상면에 냉매가 저류되기 어렵게 할 수 있다. 따라서, 각 전열관군에 공급되지 않는 냉매를 저감시킬 수 있으므로, 증발기(10)의 성능을 향상시킬 수 있다. 또한, 하방 판부(41)는, 복수의 관통 구멍을 형성하는 대신에, 금망으로 형성되어 있어도 된다.

[제3 실시형태]

다음으로, 본 개시의 제3 실시형태에 관한 증발기에 대하여, 도 8을 이용하여 설명한다.

본 실시형태에 관한 증발기(50)는, 방해판(17) 대신에, 압력 손실 증대부가 마련되어 있는 점에서, 제1 실시형태와 상이하다. 그 외의 점은, 제1 실시형태와 동일하므로, 동일한 구성에 대해서는 동일한 부호를 붙이고 그 상세한 설명은 생략한다.

증발기(50)는, 도 8에 나타내는 바와 같이, 액막식 전열관군(15)의 하단부의 양 측방에 배치되는 한 쌍의 하단 측방 판부(압력 손실 증대부)(51)가 마련되어 있다. 한 쌍의 하단 측방 판부(51)는, 액막식 전열관군(15)의 하단부를 사이에 두고 배치되어 있다. 즉, 한 쌍의 하단 측방 판부(51)는, 액막식 전열관군(15)을 Y축 방향으로부터 덮고 있다. 한 쌍의 하단 측방 판부(51)는, 액막식 전열관군(15)의 하단부가 배치되어 있는 영역(이하, "하단 영역 P"라고 칭한다.)을 통과하는 루트의 압력 손실을 증대시킨다. 각 하단 측방 판부(51)는, 평판상의 부재이다. 또한, 하단 측방 판부(51)는, 판두께 방향으로 관통하는 복수의 관통 구멍이 형성되어 있어도 된다. 또, 복수의 관통 구멍을 형성하는 대신에, 금망으로 형성되어 있어도 된다.

하단 측방 판부(51)의 Z축 방향의 길이는, 액막식 전열관군(15)의 Z축 방향의 길이의 절반 이하로 되어 있다. 즉, 하단 측방 판부(51)의 상방에는, 분출 방지판(18)과의 사이에 큰 간극이 형성되어 있다.

한 쌍의 하단 측방 판부(51)는, 액막식 전열관군(15)을 따라, 압력 용기(11)의 X축 방향의 대략 전역에 걸쳐 뻗어 있다. 또한, 한 쌍의 하단 측방 판부(51)는, X축 방향의 일부에만 마련해도 된다.

본 실시형태에 의하면, 이하의 작용 효과를 나타낸다.

본 실시형태에서는, 하단 영역 P의 압력 손실을 증대시키는 압력 손실 증대부로서, 한 쌍의 하단 측방 판부(51)를 구비하고 있다. 한 쌍의 하단 측방 판부(51)는, 액막식 전열관군(15)의 하단부를 양 측방으로부터 덮고 있다. 이로써, 하단 영역 P의 압력 손실을 높게 할 수 있으므로, 만액식 전열관군(14)에 의하여 증발하여, 액면(S)으로부터 냉매 출구관(16)을 향하는 냉매가, 도 10의 파선 화살표로 나타내는 바와 같이, 하단 영역 P로 유입되기 어렵다. 따라서, 만액식 전열관군(14)에서 증발한 냉매가, 액막식 전열관군(15)에 도달하기 어렵게 할 수 있다. 따라서, 액막식 전열관군(15)에 공급되는 냉매가, 만액식 전열관군(14)에서 증발한 냉매에 의하여 비산되는 사태를 억제할 수 있으므로, 액막식 전열관군(15)의 주위의 환경을 열교환에 적합한 환경으로 할 수 있다. 따라서, 액막식 전열관군(15)의 열교환 효율을 향상시켜, 증발기(10)의 성능을 향상시킬 수 있다.

[변형예 5]

또, 도 9에 나타내는 바와 같이, 한 쌍의 하단 측방 판부(51) 대신에, 압력 손실 증대부로서, 액막식 전열관군(15)의 하단부의 양 측방에, 복수의 더미관(56)을 마련해도 된다. 더미관(56)은, 내부가 공동(空洞)으로 되어, 내부를 유체 등이 유통하고 있지 않다. 복수의 더미관(56)은, 인접하는 더미관(56)끼리의 거리가, 인접하는 액막용 전열관(15a)의 거리보다 짧아지도록, 배치되어 있다. 이와 같이 배치함으로써, 더미관(56)끼리의 사이를 통과하는 유로의 압력 손실을 증대시킬 수 있다. 따라서, 하단 영역 P의 압력 손실을 높게 할 수 있다.

또한, 더미관(56) 내에 물 등의 유체를 유통시켜도 된다. 이와 같이 구성함으로써, 더미관(56)에 있어서도 냉매와 열교환을 할 수 있으므로, 열교환 효율을 향상시킬 수 있다. 따라서, 증발기(10)의 성능을 향상시킬 수 있다.

[제4 실시형태]

다음으로, 본 개시의 제4 실시형태에 관한 증발기에 대하여, 도 10을 이용하여 설명한다.

본 실시형태에 관한 증발기(60)는, 방해판(17) 대신에, 정류부(整流部)가 마련되어 있는 점에서, 제1 실시형태와 상이하다. 그 외의 점은, 제1 실시형태와 동일하므로, 동일한 구성에 대해서는 동일한 부호를 붙이고 그 상세한 설명은 생략한다.

증발기(60)는, 도 10에 나타내는 바와 같이, 액막식 전열관군(15)의 하부의 양 측방에 배치되는 한 쌍의 하측방 판부(정류부)(61)가 마련되어 있다. 한 쌍의 하측방 판부(61)는, 액막식 전열관군(15)의 하부를 사이에 두고 배치되어 있다. 즉, 한 쌍의 하측방 판부(61)는, 액막식 전열관군(15)을 Y축 방향으로부터 덮고 있다. 한 쌍의 하측방 판부(61)는, 만액식 전열관군(14)에서 증발한 냉매를, 냉매 출구관(16)으로 안내한다. 즉, 만액식 전열관군(14)에서 증발한 냉매가, 액막식 전열관군(15)이 마련된 영역으로 유입되는 것을 억제하고 있다.

각 하측방 판부(61)는, 평판상의 부재이다. 또, 각 하측방 판부(61)는, 판면이 연직면이 되도록 배치되어 있다. 또한, 하측방 판부(61)는, 판두께 방향으로 관통하는 복수의 관통 구멍이 형성되어 있어도 된다. 또, 복수의 관통 구멍을 형성하는 대신에, 금망으로 형성되어 있어도 된다.

하측방 판부(61)의 Z축 방향의 길이는, 액막식 전열관군(15)의 Z축 방향의 길이의 절반 이하로 되어 있다. 즉, 하측방 판부(61)의 상방에는, 분출 방지판(18)과의 사이에 큰 간극이 형성되어 있다. 또한, 액막식 전열관군(15)의 하부란, 액막식 전열관군(15)의 Z축 방향의 중심부보다 하방이어도 된다.

한 쌍의 하측방 판부(61)는, 액막식 전열관군(15)을 따라, 압력 용기(11)의 X축 방향의 대략 전역에 걸쳐 뻗어 있다. 또한, 한 쌍의 하측방 판부(61)는, X축 방향의 일부에만 마련해도 된다.

또, 도 11에서 나타내는 바와 같이, 각 하측방 판부(61)는, 하단이 Y축 방향의 내측에 위치하도록, 연직면에 대하여 경사져 있어도 된다.

본 실시형태에 의하면, 이하의 작용 효과를 나타낸다.

본 실시형태에서는, 만액식 전열관군(14)에서 증발한 냉매를, 냉매 출구관(16)으로 안내하는 정류부로서, 한 쌍의 하측방 판부(61)를 구비하고 있다. 한 쌍의 하측방 판부(61)가 액막식 전열관군(15)의 하부를 양 측방으로부터 덮고 있다. 이로써, 만액식 전열관군(14)에서 증발하여, 측방으로부터 액막식 전열관군(15)을 향하는 냉매가, 도 10의 파선 화살표로 나타내는 바와 같이, 한 쌍의 하측방 판부(61)에 의하여 냉매 출구관(16)으로 안내된다. 따라서, 만액식 전열관군(14)에서 증발한 냉매가, 액막식 전열관군(15)에 도달하기 어렵게 할 수 있다. 따라서, 액막식 전열관군(15)에 공급되는 냉매가, 만액식 전열관군(14)에서 증발한 냉매에 의하여 비산되는 사태를 억제할 수 있으므로, 액막식 전열관군(15)의 주위의 환경을 열교환에 적합한 환경으로 할 수 있다. 따라서, 액막식 전열관군(15)의 열교환 효율을 향상시켜, 증발기(10)의 성능을 향상시킬 수 있다.

또, 하측방 판부(61)가, 액막식 전열관군(15)의 하부를 사이에 두고 배치되어 있으므로, 액면(S)으로부터 상승하는 냉매를 비교적 조기에 냉매 출구관(16)으로 안내할 수 있다. 따라서, 만액식 전열관군(14)에서 증발한 냉매가, 액막식 전열관군(15)에 보다 도달하기 어렵게 할 수 있다.

[변형예 6]

또, 도 12에 나타내는 바와 같이, 한 쌍의 하측방 판부(61) 대신에, 정류부로서, 액막식 전열관군(15)의 하부의 양 측방에, 복수의 더미관(66)을 마련해도 된다. 더미관(66)은, 내부가 공동으로 되어, 내부를 유체 등이 유통하고 있지 않다. 복수의 더미관(66)은, 인접하는 더미관(66)끼리의 거리가, 인접하는 액막용 전열관(15a)의 거리보다 짧아지도록, 배치되어 있다. 이와 같이 배치함으로써, 더미관(66)끼리의 사이를 통과하는 유로의 압력 손실을 증대시킬 수 있다. 따라서, 만액식 전열관군(14)에서 증발한 냉매가, 액막식 전열관군(15)이 마련된 영역으로 유입되는 것을 억제할 수 있다.

또한, 더미관(66) 내에 물 등의 유체를 유통시켜도 된다. 이와 같이 구성함으로써, 더미관(66)에 있어서도 냉매와 열교환을 할 수 있으므로, 열교환 효율을 향상시킬 수 있다. 따라서, 증발기(10)의 성능을 향상시킬 수 있다.

[제5 실시형태]

다음으로, 본 개시의 제5 실시형태에 관한 증발기에 대하여, 도 13 및 도 14를 이용하여 설명한다.

본 실시형태에 관한 증발기(70)는, 방해판(17) 대신에, 교차 판부가 마련되어 있는 점에서, 제1 실시형태와 상이하다. 그 외의 점은, 제1 실시형태와 동일하므로, 동일한 구성에 대해서는 동일한 부호를 붙이고 그 상세한 설명은 생략한다. 또한, 도 13에서는, 도시의 관계상, 압력 용기(11)나 만액식 전열관군(14) 등을 생략하여 도시하고 있다. 또, 도 13에서는, 도시의 관계상, 액막용 전열관(15a)을 1개씩 도시하지 않고, 통합하여 액막식 전열관군(15)으로서 도시하고 있다.

증발기(70)는, 도 13 및 도 14에 나타내는 바와 같이, 액막식 전열관군(15)의 Y축 방향의 양 측방에, X축 방향과 교차하도록 배치된 복수(본 실시형태에서는, 일례로서 3개)의 교차 판부(71)가 마련되어 있다. 복수의 교차 판부(71)는, X축 방향으로 소정의 간격으로 나란히 배치되어 있다. 교차 판부(71)의 Z축 방향의 길이는, 액막식 전열관군(15)의 Z축 방향의 길이와 대략 동일해져 있다. 각 교차 판부(71)는, 평판상의 부재로 형성되어 있다.

본 실시형태에 의하면, 이하의 작용 효과를 나타낸다.

냉매 출구관(16)은, 압력 용기(11)의 X축 방향의 단부에 마련되어 있다. 따라서, 만액식 전열관군(14) 및 액막식 전열관군(15)에서 증발한 냉매는, X축 방향으로 이동하면서 냉매 출구관(16)으로 유도된다. 예를 들면, 교차 판부(71)가 마련되어 있지 않은 경우에는, 액막식 전열관군(15)에서 증발한 냉매는, 냉매 출구관(16)의 하방 영역까지는, 거의 상승하지 않고 X축 방향을 따라 이동하며, 냉매 출구관(16)의 하방의 영역에서 합류하여 급상승한다. 따라서, 냉매 출구관(16)을 향하여 상승하는 냉매의 유속은 빨라진다.

한편, 본 실시형태에서는, 액막식 전열관군(15)의 측방에 X축 방향과 교차하도록 배치된 교차 판부(71)가 마련되어 있다. 즉, 압력 용기(11)의 내부에 형성되는 공간이, 교차 판부(71)에 의하여 X축 방향으로 복수로 분할되어 있다. 이로써, 도 13 및 도 14의 파선 화살표로 나타내는 바와 같이, 액막식 전열관군(15)에서 증발한 냉매는, 분할된 각 공간에서 상방으로 이동한다. 따라서, 냉매 출구관(16)의 하방의 영역에 있어서의 냉매의 급상승을 억제할 수 있다. 따라서, 캐리 오버가 발생하기 어렵게 할 수 있다.

또, 본 실시형태에서는, 교차 판부(71)에 의하여, 냉매의 X축 방향의 이동에 대한 압력 손실을 증대시킬 수 있다. 따라서, 냉매의 유속을 저감시킬 수 있으므로, 캐리 오버가 발생하기 어렵게 할 수 있다.

또한, 교차 판부는, 상기 설명한 구조에 한정되지 않는다. 도 15의 교차 판부(76)와 같이, 판두께 방향으로 관통하는 복수의 관통 구멍이 형성되어 있어도 된다. 또, 복수의 관통 구멍을 형성하는 대신에, 금망으로 형성되어 있어도 된다. 이와 같이 구성함으로써, 냉매의 X축 방향의 이동을 확보하면서 냉매의 유속을 저감시킬 수 있다.

또한, 본 개시는, 상기 실시형태에 한정되는 것은 아니며, 그 요지를 벗어나지 않는 범위에 있어서, 적절히 변형이 가능하다.

예를 들면, 상기 각 실시형태에서는, 액막식 전열관군 등에 냉매를 공급하는 장치로서, 냉매 트레이를 이용하는 예에 대하여 설명했지만, 본 개시는 이에 한정되지 않는다. 냉매를 공급하는 장치는, 액막식 전열관군에 냉매를 공급할 수 있는 구조이면 되고, 예를 들면, X축 방향을 따라 뻗는 배관상의 부재여도 된다.

예를 들면, 상기 각 실시형태에서는, 냉매 출구관(16)이 압력 용기(11)의 상부에 마련되어 있는 예에 대하여 설명했지만, 본 개시는 이에 한정되지 않는다. 예를 들면, 압력 용기(11)의 측부에 냉매 출구관(16)이 마련되어 있어도 된다. 또, 압력 용기(11)의 하부에 냉매 출구관(16)이 마련되어 있어도 된다.

또, 예를 들면, 상기 각 실시형태를 조합해도 된다.

이상 설명한 본 실시형태에 기재된 증발기는 예를 들면 이하와 같이 파악된다.

본 개시의 일 양태에 관한 증발기(10)는, 증발한 냉매를 외부로 배출하는 냉매 출구(16)가 마련되며, 상기 케이스에 수용되고, 내부에 피냉각 매체가 유통되는 복수의 액막용 전열관(15a)을 갖는 액막식 전열관군(15)과, 상기 케이스에 수용되며, 상방으로부터 상기 액막식 전열관군으로 액상의 냉매를 공급하는 냉매 공급부(13)와, 상기 액막식 전열관군을 측방으로부터 덮는 측방 판부(17)와, 상기 액막식 전열관군을 상방으로부터 덮는 상방 판부(18)를 구비하고, 상기 측방 판부와 상기 상방 판부의 사이에는 간극(G)이 형성되어 있다.

상기 구성에서는, 측방 판부가, 액막식 전열관군을 측방으로부터 덮고 있다. 또, 상방 판부가, 액막식 전열관군을 상방으로부터 덮고 있다. 즉, 측방 판부 및 상방 판부는, 액막식 전열관군이 마련되는 공간(이하, "내측 공간"이라고 칭한다.)을 형성하고 있다. 또, 측방 판부 및 상방 판부는, 내측 공간과, 내측 공간의 외측에 형성되는 공간(이하, "외측 공간"이라고 칭한다.) 사이를 구획하고 있다. 상기 구성에서는, 상방 판부와 측방 판부의 사이에 간극이 형성되어 있다. 즉, 간극은, 내측 공간과 외측 공간을 연결하고 있다. 상기 구성에서는, 냉매 공급부로부터 액막식 전열관군으로 냉매가 공급되면 냉매가 증발한다. 냉매가 증발하면, 증발한 냉매는, 내측 공간에서 확산된다. 확산된 일부는, 상방 판부와 측방 판부의 사이에 형성된 간극을 통과하여, 외측 공간으로 이동한다. 이로써, 간극이 형성되어 있지 않은 경우와 비교하여, 내측 공간에 있어서의 압력의 상승을 억제할 수 있다. 따라서, 액막식 전열관군의 주위의 환경을 열교환에 적합한 환경으로 할 수 있으므로, 액막식 전열관군의 열교환 효율을 향상시킬 수 있다. 따라서, 증발기의 성능을 향상시킬 수 있다.

또, 내측 공간에 있어서의 압력의 상승을 억제할 수 있으므로, 내측 공간의 하단(즉, 측방 판부의 하단 근방)에 있어서의, 기화 냉매의 유속이 빨라지는 사태를 억제할 수 있다. 이로써, 케이스의 외부로 배출되는 기상의 냉매가, 액상의 냉매를 동반하는 현상(이른바 캐리 오버)을, 발생하기 어렵게 할 수 있다.

또, 냉매 공급부로부터 공급되는 냉매의 일부가, 압력의 저하에 의하여, 액막식 전열관군에 도달하기 전에 기화한다. 상기 구성에서는, 기화한 냉매(이하, "플래시 가스"라고 칭한다.)가, 상방 판부와 측방 판부의 사이에 형성된 간극을 통과하여, 외측 공간으로 이동하기 쉽다. 이 때문에, 플래시 가스에 의한, 내측 공간의 압력 상승을 억제할 수 있다. 또, 플래시 가스가 내측 공간으로부터 배출되므로, 기화하지 않고 액막식 전열관군으로 공급되는 액상의 냉매가, 플래시 가스의 영향을 받기 어렵다. 따라서, 적확하게 액막용 전열관에 냉매를 공급할 수 있다.

또, 본 개시의 일 양태에 관한 증발기는, 상기 케이스에 수용되고, 상기 케이스의 하부에 저류되는 액상의 냉매에 침지되어 있으며, 내부에 피냉각 매체가 유통되는 복수의 만액용 전열관(14a)을 갖는 만액식 전열관군(14)을 구비하고, 상기 액막식 전열관군(15)은, 상기 케이스의 하부에 저류되어 있는 액상의 냉매의 액면(S)보다 상방에 마련되어 있다.

상기 구성에서는, 만액식 전열관군에서 증발한 냉매의 일부도, 상방 판부와 측방 판부의 사이에 형성된 간극을 통과하여, 냉매 출구를 향할 수 있다. 이로써, 내측 공간에 있어서의 압력의 상승을 억제할 수 있다.

또, 본 개시의 일 양태에 관한 증발기는, 상기 냉매 출구는, 상기 측방 판부의 하단보다 상방에 마련되어 있다.

상기 구성에서는, 측방 판부의 하단보다 상방에 냉매 출구가 마련되어 있다. 이와 같은 구조의 증발기는, 액막식 전열관군에서 증발하여 냉매 출구를 향하는 냉매가, 측방 판부 및 상방 판부에 차단되기 쉽다. 이 때문에, 증발한 냉매가, 내측 공간 내에 체류하기 쉬우므로, 내부 공간 내의 압력이 상승하기 쉽다.

상기 구성에서는, 측방 판부와 상방 판부의 사이에 간극이 형성되어 있으므로, 액막식 전열관군에서 증발한 냉매가 간극을 통과하여 외측 공간으로 이동할 수 있다. 이로써, 내측 공간 내에 냉매가 체류하기 어렵게 할 수 있다. 따라서, 내측 공간에 있어서의 압력의 상승을 보다 적합하게 억제할 수 있다. 따라서, 보다 적합하게, 액막식 전열관군의 열교환 효율을 향상시켜, 증발기의 성능을 향상시킬 수 있다.

또, 본 개시의 일 양태에 관한 증발기는, 상기 냉매 공급부는, 상기 액막식 전열관군의 상방에 마련되며, 상기 측방 판부는, 상기 액막식 전열관군의 상부를 측방으로부터 덮고 있다.

상기 구성에서는, 냉매 공급부가, 액막식 전열관군의 상방에 마련되어 있다. 이와 같은 구조의 증발기는, 플래시 가스가 내측 공간 내에 체류하기 쉬우므로, 내부 공간 내의 압력이 상승하기 쉽다.

상기 구성에서는, 측방 판부와 상방 판부의 사이에 간극이 형성되어 있으므로, 플래시 가스가 간극을 통과하여 외측 공간으로 이동할 수 있다. 이로써, 내측 공간 내에 냉매가 체류하기 어렵게 할 수 있다. 따라서, 내측 공간에 있어서의 압력의 상승을 보다 적합하게 억제할 수 있다. 따라서, 보다 적합하게, 액막식 전열관군의 열교환 효율을 향상시켜, 증발기의 성능을 향상시킬 수 있다.

또, 본 개시의 일 양태에 관한 증발기(20)는, 증발한 냉매를 외부로 배출하는 냉매 출구(16)를 가지며, 외각을 이루는 케이스(11)와, 상기 케이스에 수용되고, 상기 케이스의 하부에 저류되는 액상의 냉매에 침지되어 있으며, 내부에 피냉각 매체가 유통되는 복수의 만액용 전열관(14a)을 갖는 만액식 전열관군(14)과, 상기 케이스에 수용되고, 상기 케이스의 하부에 저류되는 액상의 냉매의 액면(S)보다 상방에 마련되며, 내부에 피냉각 매체가 유통되는 복수의 액막용 전열관(15a)을 갖는 액막식 전열관군(15)과, 상기 케이스에 수용되고, 상방으로부터 상기 액막식 전열관군으로 액상의 냉매를 공급하는 냉매 공급부(13)와, 상기 액막식 전열관군과 상기 액면의 사이에 마련되는 하방 판부(21)를 구비한다.

상기 구성에서는, 액막식 전열관군과 액면의 사이에 하방 판부가 마련되어 있다. 이로써, 만액식 전열관군에 의하여 증발하여 액면으로부터 액막식 전열관군을 향하는 냉매가, 하방 판부에 의하여 차단된다. 따라서, 만액식 전열관군에서 증발한 냉매가, 액막식 전열관군에 도달하기 어렵게 할 수 있다. 따라서, 액막식 전열관군에 공급되는 냉매가, 만액식 전열관군에서 증발한 냉매에 의하여 비산되는 사태를 억제할 수 있으므로, 액막식 전열관군의 주위의 환경을 열교환에 적합한 환경으로 할 수 있다. 따라서, 액막식 전열관군의 열교환 효율을 향상시켜, 증발기의 성능을 향상시킬 수 있다.

또, 상기 구성에서는, 만액식 전열관군에서 증발한 냉매에 의하여 액막식 전열관군에 공급되는 냉매가 비산되는 사태를, 억제할 수 있다. 이로써, 냉매 출구를 향하여 흐르는 기상의 냉매가, 액상의 냉매를 동반하는 현상(이른바 캐리 오버)이 발생하기 어렵게 할 수 있다.

또, 본 개시의 일 양태에 관한 증발기는, 상단이 상기 하방 판부에 접속되고, 하단이 상기 만액식 전열관군의 하방에 배치되는 냉매 배출관(27)을 구비하며, 상기 하방 판부는, 상기 액막식 전열관군의 하방에 마련되어 있다.

상기 구성에서는, 하방 판부가 액막식 전열관군의 하방에 마련되어 있다. 이로써, 액막식 전열관군에서 완전히 증발하지 않은 액상의 냉매가, 하방 판부의 상면에 저류된다. 상기 구성에서는, 상단이 하방 판부에 접속되고, 하단이 만액식 전열관군의 하방에 배치되는 냉매 배출관을 구비하고 있다. 이로써, 하방 판부의 상면에 저류된 냉매가, 냉매 배출관을 통하여, 만액식 전열관군의 하방으로 유도된다. 따라서, 하방 판부의 상면의 냉매를, 케이스의 하부에서 냉매가 저류되어 있는 부분(이하, "저류부"라고 칭한다.)으로 유도할 수 있다. 이로써, 각 전열관군에 공급되지 않는 냉매를 저감시킬 수 있으므로, 증발기의 성능을 향상시킬 수 있다.

또, 하방 판부의 상면의 냉매를, 만액식 전열관군의 하방으로 유도하고 있다. 이로써, 하방 판부의 상면으로부터 저류부로 유도되는 냉매가, 만액식 전열관군에서 증발하여 액면을 향하는 냉매와 간섭하기 어렵게 할 수 있다.

또, 본 개시의 일 양태에 관한 증발기는, 상기 하방 판부는, 상면으로부터 하면으로 관통하는 구멍을 갖고 있다.

상기 구성에서는, 하방 판부가, 상면으로부터 하면으로 관통하는 구멍을 갖고 있다. 이로써, 액막식 전열관군에서 완전히 증발하지 않고 하방 판부로 낙하한 냉매가, 구멍을 통과하여, 하방 판부의 하방의 저류부로 유도된다. 따라서, 하방 판부의 상면에 냉매가 저류되기 어렵게 할 수 있다. 따라서, 액막식 전열관군으로 유도되지 않는 냉매를 저감시킬 수 있으므로, 증발기의 성능을 향상시킬 수 있다.

또, 본 개시의 일 양태에 관한 증발기(50)는, 증발한 냉매를 외부로 배출하는 냉매 출구(16)가 마련되며, 외각을 이루는 케이스(11)와, 상기 케이스에 수용되고, 상기 케이스의 하부에 저류되는 액상의 냉매에 침지되어 있으며, 내부에 피냉각 매체가 유통되는 복수의 만액용 전열관(14a)을 갖는 만액식 전열관군(14)과, 상기 케이스에 수용되고, 상기 케이스의 하부에 저류되는 액상의 냉매의 액면(S)보다 상방에 마련되며, 내부에 피냉각 매체가 유통되는 복수의 액막용 전열관(15a)을 갖는 액막식 전열관군(15)과, 상기 케이스에 수용되고, 상방으로부터 상기 액막식 전열관군으로 액상의 냉매를 공급하는 냉매 공급부(13)와, 상기 액막식 전열관군의 하단부의 측방에 배치되며, 상기 액막식 전열관군의 하단부가 배치되어 있는 영역의 압력을 증대시키는 압력 손실 증대부(51)를 구비한다.

상기 구성에서는, 액막식 전열관군의 하단부가 배치되어 있는 영역(이하, "하단 영역"이라고 칭한다.)의 압력을 증대시키는 압력 손실 증대부를 구비하고 있다. 이로써, 하단 영역의 압력을 높게 할 수 있으므로, 만액식 전열관군에 의하여 증발하여 액면으로부터 액막식 전열관군을 향하는 냉매가 하단 영역으로 유입되기 어렵다. 따라서, 만액식 전열관군에서 증발한 냉매가, 액막식 전열관군에 도달하기 어렵게 할 수 있다. 따라서, 액막식 전열관군에 공급되는 냉매가, 만액식 전열관군에서 증발한 냉매에 의하여 비산되는 사태를 억제할 수 있으므로, 액막식 전열관군의 주위의 환경을 열교환에 적합한 환경으로 할 수 있다. 따라서, 액막식 전열관군의 열교환 효율을 향상시켜, 증발기의 성능을 향상시킬 수 있다.

또, 본 개시의 일 양태에 관한 증발기는, 상기 압력 손실 증대부는, 상기 액막식 전열관군의 하단부를 사이에 두고 배치되며, 상기 액막식 전열관군을 측방으로부터 덮는 한 쌍의 하단 측방 판부(51)를 갖는다.

상기 구성에서는, 한 쌍의 하단 측방 판부가 액막식 전열관군의 하단부를 양 측방으로부터 덮고 있다. 이로써, 하단 영역의 압력을 다른 영역보다 증대시킬 수 있다. 따라서, 만액식 전열관군에 의하여 증발하여 액면으로부터 액막식 전열관군을 향하는 냉매가 하단 영역으로 유입되기 어렵게 할 수 있다. 따라서, 만액식 전열관군에서 증발한 냉매가, 액막식 전열관군에 도달하기 어렵게 할 수 있다.

또, 본 개시의 일 양태에 관한 증발기(60)는, 증발한 냉매를 외부로 배출하는 냉매 출구(16)가 마련되며, 외각을 이루는 케이스(11)와, 상기 케이스에 수용되고, 상기 케이스의 하부에 저류되는 액상의 냉매에 침지되어 있으며, 내부에 피냉각 매체가 유통되는 복수의 만액용 전열관(14a)을 갖는 만액식 전열관군(14)과, 상기 케이스에 수용되고, 상기 케이스의 하부에 저류되는 액상의 냉매의 액면(S)보다 상방에 마련되며, 내부에 피냉각 매체가 유통되는 복수의 액막용 전열관(15a)을 갖는 액막식 전열관군(15)과, 상기 케이스에 수용되고, 상방으로부터 상기 액막식 전열관군으로 액상의 냉매를 공급하는 냉매 공급부(13)와, 상기 액막식 전열관군의 하부를 사이에 두고 배치되며, 상기 만액식 전열관군에서 증발한 냉매를 상기 냉매 출구로 유도하는 정류부(61)를 구비한다.

상기 구성에서는, 액막식 전열관군의 양 측방에, 만액식 전열관군에서 증발한 냉매를 냉매 출구로 유도하는 정류부를 구비하고 있다. 이로써, 만액식 전열관군에서 증발하여, 측방으로부터 액막식 전열관군을 향하는 냉매가, 정류부에 의하여 냉매 출구로 유도된다. 따라서, 만액식 전열관군에서 증발한 냉매가, 액막식 전열관군에 도달하기 어렵게 할 수 있다. 따라서, 액막식 전열관군에 공급되는 냉매가, 만액식 전열관군에서 증발한 냉매에 의하여 비산되는 사태를 억제할 수 있으므로, 액막식 전열관군의 주위의 환경을 열교환에 적합한 환경으로 할 수 있다. 따라서, 액막식 전열관군의 열교환 효율을 향상시켜, 증발기의 성능을 향상시킬 수 있다.

또, 정류부가, 액막식 전열관군의 하부를 사이에 두고 배치되어 있으므로, 액면으로부터 상승하는 냉매를 비교적 조기에 냉매 출구로 유도할 수 있다. 따라서, 만액식 전열관군에서 증발한 냉매가, 액막식 전열관군에 보다 도달하기 어렵게 할 수 있다.

또, 본 개시의 일 양태에 관한 증발기는, 상기 정류부는, 상기 액막식 전열관군을 양 측방으로부터 덮는 한 쌍의 하측방 판부(61)를 갖는다.

상기 구성에서는, 한 쌍의 하측방 판부가 액막식 전열관군의 하부를 양 측방으로부터 덮고 있다. 이로써, 만액식 전열관군에서 증발하여, 측방으로부터 액막식 전열관군을 향하는 냉매가, 하측방 판부에 의하여 차단된다. 따라서, 만액식 전열관군에서 증발한 냉매가, 액막식 전열관군에 도달하기 어렵게 할 수 있다.

또, 본 개시의 일 양태에 관한 증발기(70)는, 상기 케이스는, 소정 방향으로 뻗어 있으며, 상기 액막식 전열관군의 측방에, 상기 소정 방향과 교차하도록 배치된 복수의 교차 판부(71)가 마련되어 있다.

만액식 전열관군 및 액막식 전열관군에서 증발한 냉매는, 소정 방향으로 이동하면서 냉매 출구로 유도된다. 상기 구성에서는, 액막식 전열관군의 측방에 소정 방향과 교차하도록 배치된 교차 판부가 마련되어 있다. 이로써, 냉매의 소정 방향의 이동에 대한 압력 손실을 증대시킬 수 있다. 따라서, 냉매의 유속을 저감시킬 수 있으므로, 냉매 출구를 향하여 흐르는 기상의 냉매가, 액상의 냉매를 동반하는 현상(이른바 캐리 오버)이 발생하기 어렵게 할 수 있다.

10: 증발기
11: 압력 용기(케이스)
11a: 원통부
11c: 저류부
12: 냉매 입구관
13: 냉매 트레이(냉매 공급부)
14: 만액식 전열관군
14a: 만액용 전열관
15: 액막식 전열관군
15a: 액막용 전열관
16: 냉매 출구관(냉매 출구)
17: 방해판(측방 판부)
18: 분출 방지판(상방 판부)
18a: 평판부
18b: 경사부
20: 증발기
21: 하방 판부
26: 하방 판부
27: 냉매 배출관
31: 하방 판부
36: 하방 판부
36a: 저면부
36b: 경사부
37: 냉매 배출관
41: 하방 판부
50: 증발기
51: 하단 측방 판부(압력 손실 증대부)
56: 더미관
60: 증발기
61: 하측방 판부(정류부)
66: 더미관
70: 증발기
71: 교차 판부
76: 교차 판부

Claims (12)

1. 증발한 냉매를 외부로 배출하는 냉매 출구가 마련되며, 외각을 이루는 케이스와,
   상기 케이스에 수용되고, 내부에 피냉각 매체가 유통되는 복수의 액막용 전열관을 갖는 액막식 전열관군과,
   상기 케이스에 수용되며, 상방으로부터 상기 액막식 전열관군으로 액상의 냉매를 공급하는 냉매 공급부와,
   상기 액막식 전열관군을 측방으로부터 덮는 측방 판부와,
   상기 액막식 전열관군을 상방으로부터 덮는 상방 판부를 구비하고,
   상기 측방 판부와 상기 상방 판부의 사이에는 간극이 형성되어 있는 증발기.
2. 청구항 1에 있어서,
   상기 케이스에 수용되고, 상기 케이스의 하부에 저류되는 액상의 냉매에 침지되어 있으며, 내부에 피냉각 매체가 유통되는 복수의 만액용 전열관을 갖는 만액식 전열관군을 구비하고,
   상기 액막식 전열관군은, 상기 케이스의 하부에 저류되어 있는 액상의 냉매의 액면보다 상방에 마련되어 있는 증발기.
3. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
   상기 냉매 출구는, 상기 측방 판부의 하단보다 상방에 마련되어 있는 증발기.
4. 청구항 1 내지 청구항 3 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 냉매 공급부는, 상기 액막식 전열관군의 상방에 마련되며,
   상기 측방 판부는, 상기 액막식 전열관군의 상부를 측방으로부터 덮고 있는 증발기.
5. 증발한 냉매를 외부로 배출하는 냉매 출구를 가지며, 외각을 이루는 케이스와,
   상기 케이스에 수용되고, 상기 케이스의 하부에 저류되는 액상의 냉매에 침지되어 있으며, 내부에 피냉각 매체가 유통되는 복수의 만액용 전열관을 갖는 만액식 전열관군과,
   상기 케이스에 수용되고, 상기 케이스의 하부에 저류되는 액상의 냉매의 액면보다 상방에 마련되며, 내부에 피냉각 매체가 유통되는 복수의 액막용 전열관을 갖는 액막식 전열관군과,
   상기 케이스에 수용되고, 상방으로부터 상기 액막식 전열관군으로 액상의 냉매를 공급하는 냉매 공급부와,
   상기 액막식 전열관군과 상기 액면의 사이에 마련되는 하방 판부를 구비한 증발기.
6. 청구항 5에 있어서,
   상단이 상기 하방 판부에 접속되고, 하단이 상기 만액식 전열관군의 하방에 배치되는 냉매 배출관을 구비하며,
   상기 하방 판부는, 상기 액막식 전열관군의 하방에 마련되어 있는 증발기.
7. 청구항 5 또는 청구항 6에 있어서,
   상기 하방 판부는, 상면으로부터 하면으로 관통하는 구멍을 갖고 있는 증발기.
8. 증발한 냉매를 외부로 배출하는 냉매 출구가 마련되며, 외각을 이루는 케이스와,
   상기 케이스에 수용되고, 상기 케이스의 하부에 저류되는 액상의 냉매에 침지되어 있으며, 내부에 피냉각 매체가 유통되는 복수의 만액용 전열관을 갖는 만액식 전열관군과,
   상기 케이스에 수용되고, 상기 케이스의 하부에 저류되는 액상의 냉매의 액면보다 상방에 마련되며, 내부에 피냉각 매체가 유통되는 복수의 액막용 전열관을 갖는 액막식 전열관군과,
   상기 케이스에 수용되고, 상방으로부터 상기 액막식 전열관군으로 액상의 냉매를 공급하는 냉매 공급부와,
   상기 액막식 전열관군의 하단부의 측방에 배치되며, 상기 액막식 전열관군의 하단부가 배치되어 있는 영역의 압력 손실을 증대시키는 압력 손실 증대부를 구비한 증발기.
9. 청구항 8에 있어서,
   상기 압력 손실 증대부는, 상기 액막식 전열관군의 하단부를 사이에 두고 배치되며, 상기 액막식 전열관군을 측방으로부터 덮는 한 쌍의 하단 측방 판부를 갖는 증발기.
10. 증발한 냉매를 외부로 배출하는 냉매 출구가 마련되며, 외각을 이루는 케이스와,
    상기 케이스에 수용되고, 상기 케이스의 하부에 저류되는 액상의 냉매에 침지되어 있으며, 내부에 피냉각 매체가 유통되는 복수의 만액용 전열관을 갖는 만액식 전열관군과,
    상기 케이스에 수용되고, 상기 케이스의 하부에 저류되는 액상의 냉매의 액면보다 상방에 마련되며, 내부에 피냉각 매체가 유통되는 복수의 액막용 전열관을 갖는 액막식 전열관군과,
    상기 케이스에 수용되고, 상방으로부터 상기 액막식 전열관군으로 액상의 냉매를 공급하는 냉매 공급부와,
    상기 액막식 전열관군의 하부를 사이에 두고 배치되며, 상기 만액식 전열관군에서 증발한 냉매를 상기 냉매 출구로 유도하는 정류부를 구비한 증발기.
11. 청구항 10에 있어서,
    상기 정류부는, 상기 액막식 전열관군을 양 측방으로부터 덮는 한 쌍의 하측방 판부를 갖는 증발기.
12. 청구항 1 내지 청구항 11 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 케이스는, 소정 방향으로 뻗어 있으며,
    상기 액막식 전열관군의 측방에, 상기 소정 방향과 교차하도록 배치된 복수의 교차 판부가 마련되어 있는 증발기.

Images