JP2021175922A - Evaporator - Google Patents
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Abstract
Description
本開示は、蒸発器に関するものである。 The present disclosure relates to an evaporator.
冷凍機で用いられる蒸発器として、内部に被冷却媒体が流通する伝熱管群に対して、上方から液相の冷媒を供給する液膜式の蒸発器が知られている。このような液膜式の蒸発器には、伝熱管群へ冷媒を供給する配管が設けられている(例えば、特許文献1)。 As an evaporator used in a refrigerator, a liquid film type evaporator in which a liquid phase refrigerant is supplied from above to a group of heat transfer tubes through which a medium to be cooled flows is known. Such a liquid film type evaporator is provided with a pipe for supplying a refrigerant to a heat transfer tube group (for example, Patent Document 1).
特許文献1には、長手方向に延在する冷媒供給用の配管の両端面の全域が閉鎖されている液膜式の蒸発器が記載されている。この配管は、管底部に形成された複数のスリットから冷媒を吹出すことで、伝熱管群へ冷媒を供給している。
しかしながら、特許文献1のように、両端面の全域が閉鎖されている冷媒供給用の配管は、長手方向の端部に向かうにつれて配管内を流通する冷媒の流速が著しく低下する。冷媒供給用の配管内を流通する冷媒は、気液混合状態であるので、流速が低下すると重力の影響によって、気液分離される。これにより、液相の冷媒が配管の底部に溜まることとなり、液相の冷媒がスリットから流出し易くなる。したがって、長手方向の端部まで至る液相の冷媒量が低減してしまう可能性があった。
長手方向の端部まで至る液相の冷媒量が低減してしまうと、伝熱管群に供給される冷媒量に分布が生じる。これにより、伝熱管群における熱交換効率が低下し、蒸発器の性能が低減する可能性があった。
However, as in
When the amount of refrigerant in the liquid phase reaching the end in the longitudinal direction is reduced, the amount of refrigerant supplied to the heat transfer tube group is distributed. As a result, the heat exchange efficiency in the heat transfer tube group may decrease, and the performance of the evaporator may decrease.
本開示は、このような事情に鑑みてなされたものであって、熱交換効率を向上させ、蒸発器の性能を向上させることができる蒸発器を提供することを目的とする。 The present disclosure has been made in view of such circumstances, and an object of the present invention is to provide an evaporator capable of improving heat exchange efficiency and improving the performance of the evaporator.
上記課題を解決するために、本開示の蒸発器は以下の手段を採用する。
本開示の一態様に係る蒸発器は、外殻を為す筐体と、前記筐体に収容され、前記筐体の下部に設けられた貯留部に貯留される液相の冷媒に浸漬しており、内部に被冷却媒体が流通する複数の第1伝熱管を有する第1伝熱管群と、前記筐体に収容され、前記筐体の下部に貯留される液相の冷媒の液面よりも上方に設けられ、内部に被冷却媒体が流通し所定方向に延在する複数の第2伝熱管を有する第2伝熱管群と、前記筐体に収容され、前記所定方向に延在し、内部に気液二相状態の冷媒が流通し、上方から前記第2伝熱管群へ冷媒を供給する冷媒供給管と、を備え、前記冷媒供給管は、前記所定方向の端面の少なくとも下端部を閉鎖する閉鎖部と、前記所定方向の端部であって前記閉鎖部よりも上方に形成され該冷媒供給管の内側空間と該冷媒供給管の外側空間とを接続する開口部と、を有する。
In order to solve the above problems, the evaporator of the present disclosure employs the following means.
The evaporator according to one aspect of the present disclosure is immersed in a housing forming an outer shell and a liquid-phase refrigerant housed in the housing and stored in a storage portion provided in the lower part of the housing. A group of first heat transfer tubes having a plurality of first heat transfer tubes through which a medium to be cooled flows, and a liquid phase refrigerant housed in the housing and stored in the lower part of the housing above the liquid level of the refrigerant. A group of second heat transfer tubes having a plurality of second heat transfer tubes, which are provided in the above and have a plurality of second heat transfer tubes in which a medium to be cooled flows and extend in a predetermined direction, and a group of second heat transfer tubes housed in the housing, which extend in the predetermined direction and extend inside. A refrigerant supply pipe in which a gas-liquid two-phase state refrigerant flows and supplies the refrigerant to the second heat transfer tube group from above is provided, and the refrigerant supply pipe closes at least the lower end portion of the end face in the predetermined direction. It has a closed portion and an opening which is an end portion in the predetermined direction and is formed above the closed portion and connects the inner space of the refrigerant supply pipe and the outer space of the refrigerant supply pipe.
本開示によれば、熱交換効率を向上させ、蒸発器の性能を向上させることができる。 According to the present disclosure, the heat exchange efficiency can be improved and the performance of the evaporator can be improved.
以下に、本開示に係る蒸発器の一実施形態について、図1から図12を用いて説明する。なお、以下の説明及び図面では、鉛直上下方向をZ軸方向とし、伝熱管の延在する方向をX軸方向とし、Z軸方向及びX軸方向と直交する方向をY軸方向として説明する。 Hereinafter, an embodiment of the evaporator according to the present disclosure will be described with reference to FIGS. 1 to 12. In the following description and drawings, the vertical vertical direction will be the Z-axis direction, the extending direction of the heat transfer tube will be the X-axis direction, and the Z-axis direction and the direction orthogonal to the X-axis direction will be described as the Y-axis direction.
本実施形態に係る蒸発器10は、ターボ冷凍装置に適用される。ターボ冷凍装置は、冷媒を圧縮するターボ圧縮機(図示省略)と、ターボ圧縮機で圧縮された冷媒を凝縮する凝縮器(図示省略)と、凝縮器で凝縮された冷媒を膨張させる膨張弁(図示省略)と、膨張弁で膨張された冷媒を蒸発させる蒸発器等を備えて、ユニット状に構成されている。各装置は、冷媒が流通する配管によって接続されている。冷媒としては、例えば、最高圧力0.2MPaG未満で使用されるR1233zd等の低圧冷媒等が用いられる。
The
図1に示すように、蒸発器10は、外殻を為す圧力容器(筐体)11と、圧力容器11の内部へ冷媒を導入する冷媒入口管12と、冷媒入口管12の下方に設けられる冷媒供給管13と、圧力容器11の下部に貯留される液相の冷媒に浸漬している満液式伝熱管群(第1伝熱管群)14と、圧力容器11の下部に貯留される液相の冷媒の液面S(図2及び図3参照)よりも上方に設けられる液膜式伝熱管群(第2伝熱管群)15と、蒸発した冷媒を圧力容器11から排出する冷媒出口管(冷媒出口)16と、を有している。
As shown in FIG. 1, the
図1から図3に示すように、圧力容器11は、中心軸線がX軸方向に沿って延在する円筒部11aと、該円筒部11aの中心軸線に沿う方向(X軸方向)の両端部を閉鎖する2枚の管板11bとを一体的に有する。円筒部11aは、中心軸線が略水平となるように配置されている。各管板11bは、円盤状の板材である。また、圧力容器11の下部には液相の冷媒が貯留している。以下では、液相の冷媒が貯留されている領域を貯留部11cと称する。
As shown in FIGS. 1 to 3, in the
冷媒入口管12は、上下方向に延びる円筒状の部材であって、略直線状に形成されている。冷媒入口管12は、円筒部11aの上部を上下方向に貫通するように設けられている。冷媒入口管12は、円筒部11aのX軸方向の略中央に設けられている。冷媒入口管12は、蒸発器10と膨張弁とを接続する配管(図示省略)と接続されている。すなわち、膨張弁で膨張した冷媒は、冷媒入口管12を介して、圧力容器11の内部へ導かれる。
The
冷媒供給管13は、圧力容器11に収容されている。冷媒供給管13は、液膜式伝熱管群15の上方に設けられている。冷媒供給管13は、X軸方向に延在している。冷媒供給管13は、X軸方向の略中央の上部に冷媒入口管12の下端が接続されている。冷媒供給管13の内部には、冷媒入口管12から導入された気液二相状態の冷媒が流通している。冷媒供給管13の下端部には、複数のスリット13aが形成されている。各スリット13aは、Y軸方向が長手方向となるように形成されている。複数のスリット13aは、X軸方向に等間隔に並んで配置されている。各スリット13aからは、冷媒供給管13内を流通する冷媒が吹出す。冷媒供給管13は、各スリット13aから吹出した冷媒を上方から液膜式伝熱管群15へ供給する。
The
満液式伝熱管群14は、圧力容器11に収容されている。また、満液式伝熱管群14は、貯留部11cに貯留されている冷媒に浸漬している。すなわち、貯留する冷媒の液面Sよりも下方に配置されている。満液式伝熱管群14は、X軸方向に沿って延在する複数の第1伝熱管を有する。複数の第1伝熱管は、略平行に配置されている。複数の第1伝熱管は、上下方向及びY軸方向に所定の間隔で並んで配置されている。詳細には、複数の第1伝熱管は、上下方向に複数段並んでいるとともに、Y軸方向に複数列並んでいる。各第1伝熱管の内部には、被冷却媒体としての水(以下、「被冷却水」と称する)が流通している。また、各第1伝熱管は、直線状に形成されている。また、各第1伝熱管は、圧力容器11のX軸方向の一端(図1中の左端)から他端(図1中の右端)まで延びていて、各管板11bを貫通している。満液式伝熱管群14のX軸方向の長さは、冷媒供給管13のX軸方向の長さよりも長い。なお、図1から図3では、図示の関係上、第1伝熱管を1本ずつ図示せず、まとめて満液式伝熱管群14として図示している。
The full-liquid heat
液膜式伝熱管群15は、圧力容器11に収容されている。液膜式伝熱管群15は、貯留する冷媒の液面Sよりも上方に配置されている。液膜式伝熱管群15は、X軸方向に沿って延在する複数の第2伝熱管を有する。複数の第2伝熱管は、略平行に配置されている。複数の第2伝熱管は、上下方向及びY軸方向に所定の間隔で並んで配置されている。詳細には、複数の第2伝熱管は、上下方向に複数段並んでいるとともに、Y軸方向に複数列並んでいる。各第2伝熱管の内部には、被冷却媒体としての水が流通している。また、各第2伝熱管は、直線状に形成されている。また、各第2伝熱管は、圧力容器11のX軸方向の一端(図1中の左端)から他端(図1中の右端)まで延びていて、各管板11bを貫通している。液膜式伝熱管群15のX軸方向の長さは、冷媒供給管13のX軸方向の長さよりも長い。なお、図1から図3では、図示の関係上、第2伝熱管を1本ずつ図示せず、まとめて液膜式伝熱管群15として図示している。
The liquid film type heat
液膜式伝熱管群15は、液面Sの上方に設けられる下方液膜式伝熱管群15bと、下方液膜式伝熱管群15bの上方に設けられる上方液膜式伝熱管群15cと、を有している。下方液膜式伝熱管群15bと下方液膜式伝熱管群15bとは、上下方向に離間している。
The liquid film type heat
満液式伝熱管群14及び下方液膜式伝熱管群15bの一端(図1中の左端)は、被冷却水を導入する導入部17内に配置されている。導入部17は、圧力容器11の外部に配置されている。導入部17には、被冷却水供給装置(図示省略)から被冷却水が供給される(矢印A5参照)。満液式伝熱管群14及び下方液膜式伝熱管群15bの内部には、一端から被冷却水が流入する(矢印A6参照)。
One end (the left end in FIG. 1) of the full-liquid heat
また、満液式伝熱管群14及び下方液膜式伝熱管群15bの他端(図1中の右端)は、リターン部18内に配置されている。また、上方液膜式伝熱管群15cの他端(図1中の右端)も、リターン部18内に配置されている。リターン部18は、圧力容器11の外部に配置されている。満液式伝熱管群14及び下方液膜式伝熱管群15b内を流通した被冷却液は、満液式伝熱管群14及び下方液膜式伝熱管群15bの他端からリターン部18内に排出される(矢印A7参照)。リターン部18に排出された被冷却液は、上方液膜式伝熱管群15cの他端から上方液膜式伝熱管群15c内に流入する(矢印A8参照)。
Further, the other ends (right end in FIG. 1) of the full-liquid heat
上方液膜式伝熱管群15cの一端(図1中の左端)は、被冷却水を排出する排出部19内に配置されている。排出部19は、圧力容器11の外部に配置されている。排出部19には、上方液膜式伝熱管群15cの一端から被冷却水が排出される(矢印A9参照)。排出部19に流入した冷媒は、各伝熱管群内の水と熱交換することで、冷却されて冷水となっている。この冷水は、排出部19から排出され(矢印A10参照)、空調用の冷熱媒や工業用冷却水等として利用される。
One end (the left end in FIG. 1) of the upper liquid film type heat
冷媒出口管16は、上下方向に延びる円筒状の部材である。冷媒出口管16は、円筒部11aの上部に形成された開口と連通するように設けられている。冷媒出口管16は、円筒部11aのX軸方向の端部側に設けられている。すなわち、冷媒出口管16は、圧力容器11の管板11bの近傍に設けられている。蒸発器10で蒸発した冷媒は、冷媒出口管16を介して、圧力容器11の外部へ排出される。
The
次に、冷媒供給管13の詳細について図4及び図5を用いて詳細に説明する。
図4に示すように、冷媒供給管13は、X軸方向に沿って延びる管状の部材である。図5に示すように、冷媒供給管13は、側面視で略長方形状に形成されている。また、冷媒供給管13は、側面視で下端部が下方に突出するように湾曲している。各スリット13aは、湾曲部13bのY軸方向の略全域にスリット13aが形成されている。
Next, the details of the
As shown in FIG. 4, the
また、冷媒供給管13のX軸方向の両端には、閉鎖部20が設けられている。各閉鎖部20は、冷媒供給管13のX軸方向の各端面を閉鎖している。各閉鎖部20には、開口部21が形成されている。開口部21は、閉鎖部20のZ軸方向の略中央部に形成されている。すなわち、閉鎖部20は、冷媒供給管13の開口部21よりも下方(下端部を含む)を閉鎖する下部閉鎖部20bと、冷媒供給管13の開口部21よりも上方を閉鎖する上部閉鎖部20aと、を有している。また、各閉鎖部20に形成される各開口部21の位置及び形状は略同一とされている。
Further, closing
開口部21は、下部閉鎖部20bの上方に形成されている。開口部21は、閉鎖部20を貫通するように形成されている。すなわち、開口部21は、冷媒供給管13の内側空間と冷媒供給管13の外側空間とを接続している。開口部21の開口面積は、最もX軸方向の端部に形成されるスリット13aの開口面積以上とされている。開口部21は、冷媒供給管13のY軸方向の略全域に亘って形成されている。また、開口部21のZ軸方向の長さは、冷媒供給管13のZ軸方向の長さの半分よりも短い。開口部21のZ軸方向の長さは、冷媒供給管13のZ軸方向の長さの3分の1程度であってもよい。なお、本開示はこれに限定されない。開口部21のZ軸方向の長さは、冷媒供給管13のZ軸方向の長さの半分よりも長くてもよい。
The
冷媒供給管13は、支持板(第2遮蔽板部)22によって、圧力容器11に支持されている。支持板22は、板面が鉛直面となるように配置されている。支持板22は、圧力容器11の内周面の上部及び側部に固定されている。また、支持板22には、開口が形成されており、この開口に冷媒供給管13が挿入されている。開口に挿入される冷媒供給管13は、支持板22から突出しないように配置されている。支持板22は、上方液膜式伝熱管群15cの上方及び側方に位置している。支持板22の下端の高さは、下方液膜式伝熱管群15bの上端の高さと略同一とされている。このように、支持板22は、開口部21と冷媒出口管16との間に設けられている。
なお、冷媒供給管13の端面を支持板22が兼ねてもよい。すなわち、X軸方向に沿って延びる管状の部材が支持板22に取り付けられることによって、冷媒供給管13を構成してもよい。
なお、支持板22を設けずに、他の手段で冷媒供給管13を圧力容器11に支持されていてもよい。
The
The
The
以上のように構成された蒸発器10において、冷媒等は以下のように流通する。
図1に示すように、蒸発器10では、冷媒入口管12から圧力容器11の内部に流入する(矢印A1参照)。圧力容器11内に流入した冷媒は、冷媒供給管13内をX軸方向に流通する(矢印A2参照)。冷媒供給管13内を流通する冷媒は、気液二相状態となっている。冷媒供給管13内を流通する液相の冷媒は、冷媒供給管13の下端に形成された多数のスリット13aを介して下方へ吹出す(矢印A3参照)。冷媒供給管13から吹出した液相の冷媒は、液膜式伝熱管群15(上方液膜式伝熱管群15c)の最上段に配置された第2伝熱管と接触し、第2伝熱管の外周面を膜状に覆う。第2伝熱管の外周面を膜状に覆った冷媒は、第2伝熱管の内部の被冷却水と熱交換を行う。熱交換により冷媒の一部は蒸発するとともに、蒸発しなかった冷媒はさらに下方に配置された第2伝熱管へと落下する。このような熱交換を連続的に繰り返す。最も下部に配置された第2伝熱管内の水との熱交換でも蒸発しなかった冷媒は、圧力容器11の下部に設けられた貯留部11cに貯留される。このようにして、圧力容器11の内部で液相の冷媒のプールが形成される。この冷媒プールの液面のレベルは、所定の高さとなるように自動調整される。満液式伝熱管群14の第1伝熱管は、貯留部11cの貯留された液相の冷媒に浸漬された状態となっている。第1伝熱管内を流通する被冷却水は、貯留部11cに貯留された冷媒と熱交換を行う。第1伝熱管と熱交換した冷媒は、蒸発し液面Sから上方に導かれる。液膜式伝熱管群15及び満液式伝熱管群14で蒸発した冷媒は、冷媒出口管16へ導かれる。冷媒出口管16へ導かれた冷媒は、圧力容器11の外部へ排出される(矢印A4参照)。冷媒出口管16から排出された冷媒は、ターボ圧縮機に吸入・圧縮される。
In the
As shown in FIG. 1, in the
本実施形態によれば、以下の作用効果を奏する。
本実施形態では、冷媒供給管13の端部に開口部21が形成されている。冷媒供給管13内を流通する気液二相状態の冷媒のうち気相の冷媒の一部は、冷媒供給管13の端部まで流通すると開口部21から外部へ排出される。これにより、冷媒供給管13内を流通する気相の冷媒は、端部においても流速が低下し難い。冷媒供給管13内で、液相の冷媒は気相の冷媒に同伴される。したがって、液相の冷媒が、端部まで導かれ易くすることができる。したがって、端部まで液相の冷媒を好適に供給することができるので、X軸方向において、液膜式伝熱管群15に供給される冷媒量を均一化することができる。よって、熱交換効率を向上させることができるので、蒸発器10の性能を向上させることができる。
According to this embodiment, the following effects are exhibited.
In the present embodiment, the
端部における冷媒量の低減の抑制効果を図6及び図7を用いて説明する。図6及び図7は、本実施形態に係る冷媒供給管13におけるシミュレーション結果である。
図6及び図7の横軸は、冷媒供給管13のX軸方向の位置を示している。詳細には、X軸方向の中央から一端(もしくは他端)までの位置を示している。横軸の0は、冷媒供給管13のX軸方向の中央を示し、横軸の1が冷媒供給管13のX軸方向の一端(もしくは他端)を示している。また、図6の縦軸は、冷媒供給管13の内部を流れる冷媒のX軸方向の流速を示している。詳細には、冷媒供給管13のX軸方向の中央における流速を1とした場合の比率を示している。また、図7の縦軸は、スリット13aから吹出す液相の冷媒量を示している。詳細には、各スリット13aから均等に冷媒が吹出す場合の冷媒の吹出し量を1とした場合の比率を示している。
The effect of suppressing the reduction in the amount of refrigerant at the end portion will be described with reference to FIGS. 6 and 7. 6 and 7 are simulation results of the
The horizontal axes of FIGS. 6 and 7 indicate the positions of the
図6に示すように、開口部を形成していない場合には、X軸方向の中央から端部に向かうにつれて冷媒の流速が低減し、X軸方向の端部において流速がゼロとなる。これにより、図7に示すように、端部における冷媒の吹出量がゼロとなる。
一方、開口部21を形成した場合には、図6に示すように、開口を形成していない場合と同様に、X軸方向の中央から端部に向かうにつれて冷媒の流速が低減しているものの、開口を形成していない場合と比較して流速の低減が抑制されている。これにより、X軸方向の端部において流速がゼロとなっていない。したがって、図7に示すように、端部における冷媒の吹出量もゼロとなっておらず、端部においても冷媒が吹出している。このように、本実施形態では、X軸方向の端部まで液相の冷媒を好適に供給することができる。
As shown in FIG. 6, when the opening is not formed, the flow velocity of the refrigerant decreases from the center to the end in the X-axis direction, and the flow velocity becomes zero at the end in the X-axis direction. As a result, as shown in FIG. 7, the amount of refrigerant blown out at the end becomes zero.
On the other hand, when the
また、本実施形態では、冷媒供給管13の端面の下端部等を閉鎖する閉鎖部20が設けられ、開口部21が閉鎖部20よりも上方に形成されている。冷媒供給管13内において、気相の冷媒に同伴する液相の冷媒は、重力により冷媒供給管13内の下部を流通し易い(図8の冷媒Rも参照)。これにより、気相の冷媒に同伴する液相の冷媒は、冷媒供給管13の端面まで移動すると、閉鎖部20と衝突する。したがって、液相の冷媒が冷媒供給管13の開口部21から排出され難くすることができる。よって、スリット13aを介して液膜式伝熱管群15に供給される冷媒量の低減を抑制することができる。
Further, in the present embodiment, a closing
また、本実施形態では、開口部21が冷媒供給管13の高さ方向の略中央に形成されている。上述のように、冷媒供給管13内において、液相の冷媒は、冷媒供給管13内の下部を流通し易い。したがって、開口部21を略中央に形成することで、より液相の冷媒が開口部21から排出され難くすることができる。よって、液膜式伝熱管群15に供給される冷媒量の低減をより抑制することができる。
Further, in the present embodiment, the
また、本実施形態では、開口部21と冷媒出口管16との間には、支持板22が設けられている。これにより、開口部21から排出される気相の冷媒(図1の矢印A11参照)は、一旦下方へ導かれてから(図1の矢印A12参照)、圧力容器11の上部に設けられた冷媒出口管16のある上方へ導かれる。したがって、開口部21から排出された気相の冷媒が液相の冷媒を同伴している場合には、重力によって気相の冷媒から液相の冷媒を分離することができる。したがって、冷媒出口管16から圧力容器11の外部へ排出される気相の冷媒が、液相の冷媒を同伴する現象(いわゆるキャリーオーバー)を、発生し難くすることができる。
Further, in the present embodiment, a
また、分離された液相の冷媒は、下方へ落下する。本実施形態では、液膜式伝熱管群15のX軸方向の長さは、冷媒供給管13のX軸方向の長さよりも長い。すなわち、平面視した際に、液膜式伝熱管群15の端部は、冷媒供給管13の端部よりも突出している。これにより、分離されて落下した液相の冷媒が液膜式伝熱管群15の突出部分と接触する。したがって、開口部21から排出された気相の冷媒が液相の冷媒を同伴している場合であっても、同伴された液相の冷媒を蒸発させることができる。
また、液膜式伝熱管群15の突出部分は、通常冷媒が供給され難いが、開口部21から排出された液相の冷媒と接触することで熱交換に供することができる。したがって、蒸発器10の性能を向上させることができる。
Further, the separated liquid phase refrigerant falls downward. In the present embodiment, the length of the liquid film type heat
Further, although it is usually difficult to supply the refrigerant to the protruding portion of the liquid film type heat
[変形例1]
なお、開口部を設ける位置は、上記説明の例に限定されない。開口部は、閉鎖部20の上部に形成されていると好適である。上部とは、Z軸方向の略中央または略中央よりも上方でもよい。また、例えば、図8に示すように、冷媒供給管13の高さ全体に対して上端から4分の1の位置よりも上方に開口部41が形成されている場合には、さらに好適である。図8に示す例では、開口部41は、閉鎖部20の上端部近傍に設けられている。
また、開口部は、冷媒供給管13の閉鎖部20以外に形成されていてもよい。例えば、冷媒供給管13の端部の上部に形成されていてもよい(図11参照)。また、冷媒供給管13の端部の側部に形成されていてもよい。
[Modification 1]
The position where the opening is provided is not limited to the example described above. It is preferable that the opening is formed in the upper part of the closing
Further, the opening may be formed in addition to the closing
[変形例2]
また、冷媒供給管13の内部に、図9から図11に示すように、気液分離構造50を設けてもよい。気液分離構造50は、冷媒供給管13の内部であって、開口部41の近傍に配置される。気液分離構造は、例えば、図9に示すように、開口部41よりもX軸方向の中心部側に配置され、冷媒供給管13の内周面の上部から下方に延びる邪魔板(第1遮蔽板部)51と、開口部41の下端から冷媒供給管13の内部側に延びる水平面部52と、水平面部52の先端から上方へ曲折して延びる鉛直部53と、を備えている。邪魔板51と鉛直部53とは対向するとともに、離間して配置されている。邪魔板51の下端は、開口部41の下端よりも下方に位置している。
これにより、邪魔板51と鉛直部53との間に冷媒が下方から上方へ向かう第1流路54が形成される。また、冷媒供給管13の内周面、鉛直部53及び水平面部52によって、冷媒が上方から下方へ向かう第2流路55が形成される。
[Modification 2]
Further, as shown in FIGS. 9 to 11, a gas-
As a result, a
本変形例によれば、以下の作用効果を奏する。
図9に示すように、冷媒供給管13の内周面の上部には、液相の冷媒Rが付着する。上部に付着した冷媒は、流通する気相の冷媒に同伴することで端部方向へ移動する。本変形例では、開口部41よりもX軸方向の中心部側に邪魔板51が設けられている。これにより、端部方向へ移動する液相の冷媒は、邪魔板51に遮られるので、開口部41まで至らない。したがって、より液相の冷媒が開口部41から排出され難くすることができる。
また、本変形例では、冷媒供給管13内を流通する気相の冷媒が、邪魔板51を迂回して開口部41へ導かれる。これにより、邪魔板51を迂回する際の遠心力によって、気相の冷媒が同伴している液相の冷媒を遠心分離することができる。したがって、より液相の冷媒が開口部41から排出され難くすることができる。また、本変形例では、第1流路54から第2流路55へ導かれる際にも、冷媒を遠心分離することができる。
According to this modification, the following effects are obtained.
As shown in FIG. 9, the liquid phase refrigerant R adheres to the upper part of the inner peripheral surface of the
Further, in this modification, the gas phase refrigerant flowing in the
なお、気液分離構造は、上記説明の例に限定されない。例えば、図10に示すように、水平面部52及び鉛直部53を設けずに、邪魔板51のみで構成されてもよい。また、図11に示すように、冷媒供給管13の端部の上部に開口部57を形成してもよい。図10及び図11に示す構成であっても、液相の冷媒が開口部から排出され難くすることができる。
The gas-liquid separation structure is not limited to the example described above. For example, as shown in FIG. 10, the
[変形例3]
また、図12に示すように、閉鎖部20に形成された開口部21に、配管(筒体)60を挿入してもよい。配管60は、冷媒供給管13の内部に突出するように挿入されている。このように構成することで、冷媒供給管13の内周面の上部に付着した冷媒Rは、配管60の上部によって遮られる。したがって、より液相の冷媒が開口部41から排出され難くすることができる。
[Modification 3]
Further, as shown in FIG. 12, the pipe (cylinder body) 60 may be inserted into the
なお、本開示は、上記実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において、適宜変形が可能である。
例えば、冷媒供給管13の一端側の閉鎖部20に形成される開口部の開口面積と、他端側の閉鎖部20に形成される開口部の開口面積とを異なるようにしてもよい。このように構成することにより、開口部から排出される気相の冷媒量が、一端部に形成される開口部と、他端部に形成される開口部とで異なることとなる。したがって、冷媒供給管13内を一端部に向かって流通する気相の冷媒の流速と、他端部に向かって流通する気相の冷媒の流速も異なる。よって、気相の冷媒に同伴される液相の冷媒の量も異なるので、一端部側へ導く液相の冷媒量と、他端部側へ導く液相の冷媒量とを異なる量にすることができる。よって、各端部へ導く冷媒量を調整することができる。これによって、液膜式伝熱管群15に供給する冷媒量をX軸方向に沿って調整することができる。したがって、液膜式伝熱管群15において熱交換効率を向上させることができるので、蒸発器10の性能を向上させることができる。なお、例えば、液膜式伝熱管群15の熱負荷が高い側の開口部を、液膜式伝熱管群15の熱負荷が低い側の開口部よりも大きく形成してもよい。
The present disclosure is not limited to the above embodiment, and can be appropriately modified as long as it does not deviate from the gist thereof.
For example, the opening area of the opening formed in the closing
以上説明した本実施形態に記載の蒸発器は例えば以下のように把握される。
本開示の一態様に係る蒸発器は、外殻を為す筐体(11)と、前記筐体に収容され、前記筐体の下部に設けられた貯留部(11c)に貯留される液相の冷媒に浸漬しており、内部に被冷却媒体が流通する複数の第1伝熱管を有する第1伝熱管群(14)と、前記筐体に収容され、前記筐体の下部に貯留される液相の冷媒の液面(S)よりも上方に設けられ、内部に被冷却媒体が流通し所定方向に延在する複数の第2伝熱管を有する第2伝熱管群(15)と、前記筐体に収容され、前記所定方向に延在し、内部に気液二相状態の冷媒が流通し、上方から前記第2伝熱管群へ冷媒を供給する冷媒供給管(13)と、を備え、前記冷媒供給管は、前記所定方向の端面の少なくとも下端部を閉鎖する閉鎖部(20)と、前記所定方向(X軸方向)の端部であって前記閉鎖部よりも上方に形成され該冷媒供給管の内側空間と該冷媒供給管の外側空間とを接続する開口部(21)と、を有する。
The evaporator described in the present embodiment described above is grasped as follows, for example.
The evaporator according to one aspect of the present disclosure includes a housing (11) forming an outer shell and a liquid phase housed in the housing and stored in a storage portion (11c) provided in the lower part of the housing. A first heat transfer tube group (14) having a plurality of first heat transfer tubes immersed in a refrigerant and having a plurality of first heat transfer tubes through which a medium to be cooled flows, and a liquid housed in the housing and stored in the lower part of the housing. A second heat transfer tube group (15) provided above the liquid level (S) of the phase refrigerant and having a plurality of second heat transfer tubes extending in a predetermined direction through which a medium to be cooled flows, and the casing. It is provided with a refrigerant supply pipe (13) that is housed in the body, extends in the predetermined direction, a refrigerant in a gas-liquid two-phase state flows inside, and supplies the refrigerant from above to the second heat transfer tube group. The refrigerant supply pipe is formed at a closing portion (20) that closes at least the lower end of the end face in the predetermined direction and an end portion in the predetermined direction (X-axis direction) above the closing portion. It has an opening (21) that connects the inner space of the supply pipe and the outer space of the refrigerant supply pipe.
上記構成では、冷媒供給管の端部に開口部が形成されている。冷媒供給管内を流通する気液二相状態の冷媒のうち気相の冷媒は、冷媒供給管の端部まで流通すると開口部から外部へ排出される。これにより、冷媒供給管内を流通する気相の冷媒は、端部においても流速が低下し難い。冷媒供給管内で、液相の冷媒は気相の冷媒に同伴される。したがって、液相の冷媒が、端部まで導かれ易くすることができる。したがって、端部まで液相の冷媒を好適に供給することができるので、所定方向において、第2伝熱管群に供給される冷媒量を均一化することができる。よって、熱交換効率を向上させることができるので、蒸発器の性能を向上させることができる。
また、冷媒供給管の端面の下端部を閉鎖する閉鎖部が設けられ、開口部が閉鎖部よりも上方に形成されている。冷媒供給管内において、気相の冷媒に同伴する液相の冷媒は、重力により冷媒供給管内の下部を流通し易い。これにより、気相の冷媒に同伴する液相の冷媒は、冷媒供給管の端面まで移動すると、閉鎖部と衝突する。したがって、液相の冷媒が液体供給管の開口部から排出され難くすることができる。よって、第2伝熱管群に供給される冷媒量の低減を抑制することができる。
In the above configuration, an opening is formed at the end of the refrigerant supply pipe. Of the gas-liquid two-phase state refrigerants flowing in the refrigerant supply pipe, the gas-phase refrigerant is discharged from the opening to the outside when it flows to the end of the refrigerant supply pipe. As a result, the flow velocity of the gas-phase refrigerant flowing in the refrigerant supply pipe is unlikely to decrease even at the end. In the refrigerant supply pipe, the liquid phase refrigerant is accompanied by the gas phase refrigerant. Therefore, the liquid phase refrigerant can be easily guided to the end. Therefore, since the liquid phase refrigerant can be suitably supplied to the end portion, the amount of the refrigerant supplied to the second heat transfer tube group can be made uniform in a predetermined direction. Therefore, the heat exchange efficiency can be improved, and the performance of the evaporator can be improved.
Further, a closing portion for closing the lower end of the end surface of the refrigerant supply pipe is provided, and the opening is formed above the closed portion. In the refrigerant supply pipe, the liquid phase refrigerant accompanying the gas phase refrigerant tends to circulate in the lower part of the refrigerant supply pipe due to gravity. As a result, the liquid-phase refrigerant accompanying the gas-phase refrigerant collides with the closed portion when it moves to the end face of the refrigerant supply pipe. Therefore, it is possible to prevent the liquid phase refrigerant from being discharged from the opening of the liquid supply pipe. Therefore, it is possible to suppress a reduction in the amount of refrigerant supplied to the second heat transfer tube group.
また、本開示の一態様に係る蒸発器は、前記開口部は、前記冷媒供給管の上部に形成されている。 Further, in the evaporator according to one aspect of the present disclosure, the opening is formed in the upper part of the refrigerant supply pipe.
上記構成では、開口部が冷媒供給管の上部に形成されている。上述のように、冷媒供給管内において、液相の冷媒は、冷媒供給管内の下部を流通し易い。したがって、開口部を上部に形成することで、より液相の冷媒が開口部から排出され難くすることができる。よって、第2伝熱管群に供給される冷媒量の低減をより抑制することができる。
なお、冷媒供給管の上部は、冷媒供給管の高さ方向の中心よりも上方であってもよい。また、より好適には、冷媒供給管の高さ全体に対して上端から4分の1の位置よりも上方であってもよい。
In the above configuration, the opening is formed in the upper part of the refrigerant supply pipe. As described above, in the refrigerant supply pipe, the liquid phase refrigerant easily flows through the lower part in the refrigerant supply pipe. Therefore, by forming the opening at the upper part, it is possible to make it more difficult for the liquid phase refrigerant to be discharged from the opening. Therefore, it is possible to further suppress the reduction in the amount of refrigerant supplied to the second heat transfer tube group.
The upper part of the refrigerant supply pipe may be above the center in the height direction of the refrigerant supply pipe. Further, more preferably, it may be above the position of a quarter from the upper end with respect to the entire height of the refrigerant supply pipe.
また、本開示の一態様に係る蒸発器は、前記冷媒供給管には、前記開口部よりも所定方向の中心部側に配置され、前記冷媒供給管の内周面の上部から下方に延びる第1遮蔽板部(51)が設けられている。 Further, the evaporator according to one aspect of the present disclosure is arranged in the refrigerant supply pipe on the central portion side in a predetermined direction from the opening, and extends downward from the upper part of the inner peripheral surface of the refrigerant supply pipe. 1 A shielding plate portion (51) is provided.
冷媒供給管の内周面の上部には、液相の冷媒が付着する。上部に付着した冷媒は、流通する気相の冷媒に同伴することで端部方向へ移動する。上記構成では、開口部よりも所定方向の中心部側に第1遮蔽板部が設けられている。これにより、端部方向へ移動する液相の冷媒は、第1遮蔽板部に遮られるので、開口部まで至らない。したがって、より液相の冷媒が開口部から排出され難くすることができる。よって、第2伝熱管群に供給される冷媒量の低減をより抑制することができる。
また、上記構成では、冷媒供給管内を流通する気相の冷媒が、第1遮蔽板部を迂回して開口部へ導かれる。これにより、第1遮蔽板部を迂回する際の遠心力によって、気相の冷媒が同伴している液相の冷媒を遠心分離することができる。したがって、より液相の冷媒が開口部から排出され難くすることができる。よって、第2伝熱管群に供給される冷媒量の低減をより抑制することができる。
なお、第1遮蔽板部は、下端が開口部の下端よりも下方に位置してもよい。
Liquid-phase refrigerant adheres to the upper part of the inner peripheral surface of the refrigerant supply pipe. The refrigerant adhering to the upper part moves toward the end by accommodating the refrigerant in the gas phase that circulates. In the above configuration, the first shielding plate portion is provided on the central portion side in a predetermined direction with respect to the opening. As a result, the liquid phase refrigerant moving toward the end is blocked by the first shielding plate portion, so that it does not reach the opening. Therefore, it is possible to make it more difficult for the liquid phase refrigerant to be discharged from the opening. Therefore, it is possible to further suppress the reduction in the amount of refrigerant supplied to the second heat transfer tube group.
Further, in the above configuration, the gas phase refrigerant flowing in the refrigerant supply pipe is guided to the opening by bypassing the first shielding plate portion. As a result, the liquid phase refrigerant accompanied by the gas phase refrigerant can be centrifuged by the centrifugal force when bypassing the first shielding plate portion. Therefore, it is possible to make it more difficult for the liquid phase refrigerant to be discharged from the opening. Therefore, it is possible to further suppress the reduction in the amount of refrigerant supplied to the second heat transfer tube group.
The lower end of the first shielding plate portion may be located below the lower end of the opening.
また、本開示の一態様に係る蒸発器は、前記開口部には、筒体(60)が挿入されている。 Further, in the evaporator according to one aspect of the present disclosure, a tubular body (60) is inserted into the opening.
上記構成では、開口部に筒体が挿入されている。これにより、冷媒供給管の内周面の上部に付着した冷媒は、筒体の上部によって遮られる。したがって、より液相の冷媒が開口部から排出され難くすることができる。よって、第2伝熱管群に供給される冷媒量の低減をより抑制することができる。 In the above configuration, a cylinder is inserted into the opening. As a result, the refrigerant adhering to the upper part of the inner peripheral surface of the refrigerant supply pipe is blocked by the upper part of the cylinder. Therefore, it is possible to make it more difficult for the liquid phase refrigerant to be discharged from the opening. Therefore, it is possible to further suppress the reduction in the amount of refrigerant supplied to the second heat transfer tube group.
また、本開示の一態様に係る蒸発器は、前記筐体には、蒸発した冷媒を外部へ排出する冷媒出口(16)が上部に設けられていて、前記第2伝熱管群の前記所定方向の長さは、前記冷媒供給管の前記所定方向の長さよりも長く、前記冷媒供給管の上方であって、前記開口部と前記冷媒出口との間には、第2遮蔽板部(22)が設けられている。 Further, in the evaporator according to one aspect of the present disclosure, the housing is provided with a refrigerant outlet (16) for discharging the evaporated refrigerant to the outside at the upper part, and the second heat transfer tube group is provided in the predetermined direction. The length of the refrigerant supply pipe is longer than the length of the refrigerant supply pipe in the predetermined direction, and is above the refrigerant supply pipe, and between the opening and the refrigerant outlet, a second shielding plate portion (22) Is provided.
上記構成では、開口部と出口配管との間には、第2遮蔽板部が設けられている。これにより、開口部から排出された気相の冷媒は、一旦下方へ導かれてから、筐体の上部に設けられた冷媒出口のある上方へ導かれる。したがって、開口部から排出された気相の冷媒が液相の冷媒を同伴している場合には、重力によって気相の冷媒から液相の冷媒を分離することができる。したがって、冷媒出口から筐体の外部へ排出される気相の冷媒が、液相の冷媒を同伴する現象(いわゆるキャリーオーバー)を、発生し難くすることができる。
また、分離された液相の冷媒は、下方へ落下する。上記構成では、第2伝熱管群の所定方向の長さは、冷媒供給管の所定方向の長さよりも長い。すなわち、平面視した際に、第2伝熱管群の端部は、冷媒供給管の端部よりも突出している。これにより、分離されて落下した液相の冷媒が第2伝熱管群の突出部分と接触する。したがって、開口部から排出された気相の冷媒が液相の冷媒を同伴している場合であっても、同伴された液相の冷媒を蒸発させることができる。
また、第2伝熱管群の突出部分は、通常冷媒が供給され難いが、開口部から排出された液相の冷媒と接触することで熱交換に供することができる。したがって、蒸発器の性能を向上させることができる。
In the above configuration, a second shielding plate portion is provided between the opening and the outlet pipe. As a result, the gas phase refrigerant discharged from the opening is once guided downward, and then is guided upward with a refrigerant outlet provided in the upper part of the housing. Therefore, when the gas phase refrigerant discharged from the opening is accompanied by the liquid phase refrigerant, the liquid phase refrigerant can be separated from the gas phase refrigerant by gravity. Therefore, it is possible to prevent the phenomenon that the gas phase refrigerant discharged from the refrigerant outlet to the outside of the housing accompanies the liquid phase refrigerant (so-called carryover).
Further, the separated liquid phase refrigerant falls downward. In the above configuration, the length of the second heat transfer tube group in the predetermined direction is longer than the length of the refrigerant supply tube in the predetermined direction. That is, when viewed in a plan view, the end portion of the second heat transfer tube group protrudes from the end portion of the refrigerant supply pipe. As a result, the separated and dropped liquid phase refrigerant comes into contact with the protruding portion of the second heat transfer tube group. Therefore, even when the gas phase refrigerant discharged from the opening is accompanied by the liquid phase refrigerant, the accompanying liquid phase refrigerant can be evaporated.
Further, although it is usually difficult to supply the refrigerant to the protruding portion of the second heat transfer tube group, it can be used for heat exchange by coming into contact with the liquid phase refrigerant discharged from the opening. Therefore, the performance of the evaporator can be improved.
また、本開示の一態様に係る蒸発器は、前記冷媒供給管は、前記所定方向の両端部に前記開口部が形成されていて、前記所定方向の一端部に形成される前記開口部の開口面積と、前記所定方向の他端部に形成される前記開口部の開口面積とが異なっている。 Further, in the evaporator according to one aspect of the present disclosure, in the refrigerant supply pipe, the openings are formed at both ends in the predetermined direction, and the openings are formed at one end in the predetermined direction. The area is different from the opening area of the opening formed at the other end in the predetermined direction.
上記構成では、所定方向の一端部に形成される開口部の開口面積と、他端部に形成される開口部の開口面積とが異なっている。これにより、開口部から排出される気相の冷媒量が、一端部に形成される開口部と、他端部に形成される開口部とで異なることとなる。したがって、冷媒供給管内を一端部に向かって流通する気相の冷媒の流速と、他端部に向かって流通する気相の冷媒の流速も異なる。よって、気相の冷媒に同伴される液相の冷媒の量も異なるので、一端部側へ導く液相の冷媒量と、他端部側へ導く液相の冷媒量とを異なる量にすることができる。よって、各端部へ導く冷媒量を調整することができるので、第2伝熱管群に供給する冷媒量を所定方向に沿って調整することができる。したがって、第2伝熱管群において熱交換効率を向上させることができるので、蒸発器の性能を向上させることができる。
なお、例えば、第2伝熱管群の熱負荷が高い側の開口部を、第2伝熱管群の熱負荷が低い側の開口部よりも大きく形成してもよい。
In the above configuration, the opening area of the opening formed at one end in a predetermined direction and the opening area of the opening formed at the other end are different. As a result, the amount of the gas phase refrigerant discharged from the opening differs between the opening formed at one end and the opening formed at the other end. Therefore, the flow velocity of the gas phase refrigerant flowing toward one end in the refrigerant supply pipe and the flow velocity of the gas phase refrigerant flowing toward the other end are also different. Therefore, since the amount of the liquid phase refrigerant accompanying the gas phase refrigerant is also different, the amount of the liquid phase refrigerant leading to the one end side and the amount of the liquid phase refrigerant leading to the other end side should be different. Can be done. Therefore, since the amount of the refrigerant leading to each end can be adjusted, the amount of the refrigerant supplied to the second heat transfer tube group can be adjusted along a predetermined direction. Therefore, since the heat exchange efficiency can be improved in the second heat transfer tube group, the performance of the evaporator can be improved.
For example, the opening on the side where the heat load of the second heat transfer tube group is high may be formed larger than the opening on the side where the heat load of the second heat transfer tube group is low.
10 :蒸発器
11 :圧力容器(筐体)
11a :円筒部
11b :管板
11c :貯留部
12 :冷媒入口管(冷媒入口)
13 :冷媒供給管
13a :スリット
13b :湾曲部
14 :満液式伝熱管群(第1伝熱管群)
15 :液膜式伝熱管群(第2伝熱管群)
15b :下方液膜式伝熱管群
15c :上方液膜式伝熱管群
16 :冷媒出口管(冷媒出口)
17 :導入部
18 :リターン部
19 :排出部
20 :閉鎖部
20a :上部閉鎖部
20b :下部閉鎖部
21 :開口部
22 :支持板(第2遮蔽板部)
41 :開口部
50 :気液分離構造
51 :邪魔板(第1遮蔽板部)
52 :水平面部
53 :鉛直部
54 :第1流路
55 :第2流路
57 :開口部
60 :配管(筒体)
R :冷媒
S :液面
10: Evaporator 11: Pressure vessel (housing)
11a:
13:
15: Liquid film type heat transfer tube group (second heat transfer tube group)
15b: Lower liquid film type heat
17: Introductory part 18: Return part 19: Discharge part 20:
41: Opening 50: Gas-liquid separation structure 51: Interfering plate (first shielding plate)
52: Horizontal part 53: Vertical part 54: First flow path 55: Second flow path 57: Opening 60: Piping (cylinder body)
R: Refrigerant S: Liquid level
Claims (6)
前記筐体に収容され、前記筐体の下部に設けられた貯留部に貯留される液相の冷媒に浸漬しており、内部に被冷却媒体が流通する複数の第1伝熱管を有する第1伝熱管群と、
前記筐体に収容され、前記筐体の下部に貯留される液相の冷媒の液面よりも上方に設けられ、内部に被冷却媒体が流通し所定方向に延在する複数の第2伝熱管を有する第2伝熱管群と、
前記筐体に収容され、前記所定方向に延在し、内部に気液二相状態の冷媒が流通し、上方から前記第2伝熱管群へ冷媒を供給する冷媒供給管と、を備え、
前記冷媒供給管は、前記所定方向の端面の少なくとも下端部を閉鎖する閉鎖部と、前記所定方向の端部であって前記閉鎖部よりも上方に形成され該冷媒供給管の内側空間と該冷媒供給管の外側空間とを接続する開口部と、を有する蒸発器。 The housing that forms the outer shell and
A first heat transfer tube having a plurality of first heat transfer tubes housed in the housing, immersed in a liquid phase refrigerant stored in a storage portion provided in the lower part of the housing, and having a plurality of first heat transfer tubes through which a cooling medium flows. Heat transfer tube group and
A plurality of second heat transfer tubes housed in the housing and provided above the liquid level of the liquid phase refrigerant stored in the lower part of the housing, and a medium to be cooled flows inside and extends in a predetermined direction. 2nd heat transfer tube group with
A refrigerant supply pipe housed in the housing, extending in the predetermined direction, flowing a refrigerant in a gas-liquid two-phase state inside, and supplying the refrigerant from above to the second heat transfer tube group is provided.
The refrigerant supply pipe has a closed portion that closes at least the lower end of the end face in the predetermined direction, an end portion in the predetermined direction that is formed above the closed portion, and an inner space of the refrigerant supply pipe and the refrigerant. An evaporator having an opening that connects to the outer space of the supply pipe.
前記第2伝熱管群の前記所定方向の長さは、前記冷媒供給管の前記所定方向の長さよりも長く、
前記冷媒供給管の上方であって、前記開口部と前記冷媒出口との間には、第2遮蔽板部が設けられている請求項1から請求項4のいずれかに記載の蒸発器。 The housing is provided with a refrigerant outlet at the top, which discharges the evaporated refrigerant to the outside.
The length of the second heat transfer tube group in the predetermined direction is longer than the length of the refrigerant supply pipe in the predetermined direction.
The evaporator according to any one of claims 1 to 4, wherein a second shielding plate portion is provided above the refrigerant supply pipe and between the opening and the refrigerant outlet.
前記所定方向の一端部に形成される前記開口部の開口面積と、前記所定方向の他端部に形成される前記開口部の開口面積とが異なっている請求項1から請求項5のいずれかに記載の蒸発器。 The refrigerant supply pipe has the openings formed at both ends in the predetermined direction.
Any one of claims 1 to 5, wherein the opening area of the opening formed at one end in the predetermined direction and the opening area of the opening formed at the other end in the predetermined direction are different. Evaporator described in.
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