| 【発明の名称】 |
冷凍機用熱交換器 |
| 【発明者】 |
【氏名】徳丸 徹
【氏名】佐藤 裕一
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| 【要約】 |
【課題】冷凍機をコンパクト化しその占有スペースを小さくでき、配管部品等が少なく構造が簡単で、冷媒充填量の低減を図ることのできる冷凍機用熱交換器を提供すること。
【解決手段】蒸発器１と該蒸発器１内に配置された伝熱管群を具備し、該蒸発器１内を通る冷媒と該伝熱管群を通る液との間で熱交換を行なう冷凍機用熱交換器において、蒸発器１内の管板１２直近部の余裕スペースにユニット化した高段エコノマイザ２と低段エコノマイザ３を嵌め込み、高段エコノマイザ２及び低段エコノマイザ３の下側で蒸発器１の側面に気液分離室４を設けた。 |
【特許請求の範囲】
【請求項１】 蒸発器と該蒸発器内に配置された伝熱管群を具備し、該蒸発器内を通る冷媒と該伝熱管群を通る液との間で熱交換を行なう冷凍機用熱交換器において、前記蒸発器の余裕スペースにエコノマイザを組み込んだことを特徴とする冷凍機用熱交換器。
【請求項２】 請求項１に記載の冷凍機用熱交換器において、前記エコノマイザはユニット化された高段エコノマイザと低段エコノマイザからなり、該高段エコノマイザと低段エコノマイザを前記蒸発器内の前記伝熱管群上部のガス通路の管板直近部に嵌め込んだことを特徴とする冷凍機用熱交換器。
【請求項３】 請求項２に記載の冷凍機用熱交換器において、前記蒸発器内に配置されるデミスタを前記高段エコノマイザ又は低段エコノマイザの側板で支持することを特徴とする冷凍機用熱交換器。
【請求項４】 請求項２又は３に記載の冷凍機用熱交換器において、前記高段エコノマイザ及び低段エコノマイザの下側で前記蒸発器の側面に気液分離室を設け、該気液分離室にフラッシュガス通路を設けたことを特徴とする冷凍機用熱交換器。
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【発明の詳細な説明】【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は蒸発器にエコノマイザを組み込んだ冷凍機用熱交換器に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】エコノマイザサイクルを採用したターボ冷凍機は、圧縮機、蒸発器、凝縮器からなる１段冷凍サイクルの冷凍機に比べて運転効率を大幅に向上させることができるという利点がある。しかしながらこのターボ冷凍機は、圧縮機の段数が増え、エコノマイザ容器が必要となるため、冷凍機の占有スペースは大きくなるという問題がある。また、各構成機器を接続する配管も増えるため、より複雑な構造となるという問題もある。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】本発明は上述の点に鑑みてなされたもので、冷凍機をコンパクト化しその占有スペースを小さくでき、配管部品等が少なく構造が簡単で、冷媒充填量の低減を図ることのできる冷凍機用熱交換器を提供することを目的とする。
【０００４】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため請求項１に記載の発明は、蒸発器と該蒸発器内に配置された伝熱管群を具備し、該蒸発器内を通る冷媒と該伝熱管群を通る液との間で熱交換を行なう冷凍機用熱交換器において、蒸発器の余裕スペースにエコノマイザを組み込んだことを特徴とする。
【０００５】上記のように熱交換器内の余裕スペースにエコノマイザを組み込むことにより、冷凍機をコンパクトにすることができると共に、配管部品を減らすことが可能となり、構造が簡単となる。
【０００６】また、請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の冷凍機用熱交換器において、エコノマイザはユニット化された高段エコノマイザと低段エコノマイザからなり、該高段エコノマイザと低段エコノマイザを蒸発器内の伝熱管群上部のガス通路の管板直近部に嵌め込んだことを特徴とする。
【０００７】蒸発器内の伝熱管群上部のガス通路の管板直近部にユニット化された高段エコノマイザと低段エコノマイザを嵌め込むことにより、蒸発器と高段エコノマイザと低段エコノマイザの気密を個々に確認することが可能となる。また、各室が隣接していることから、隔板を切り欠くことにより通路を形成できるため、連絡配管を減らすことができる。
【０００８】また、請求項３に記載の発明は、請求項２に記載の冷凍機用熱交換器において、蒸発器内に配置されるデミスタを高段エコノマイザ又は低段エコノマイザの側板で支持することを特徴とする。
【０００９】上記のように蒸発器内に配置されるデミスタを高段エコノマイザ又は低段エコノマイザの側板で支持することにより、内部構造が簡単となる。
【００１０】また、請求項４に記載の発明は、請求項２又は３に記載の冷凍機用熱交換器において、高段エコノマイザ及び低段エコノマイザの下側で蒸発器の側面に気液分離室を設け、該気液分離室にフラッシュガス通路を設けたことを特徴とする。
【００１１】上記のように高段エコノマイザ及び低段エコノマイザの下側で蒸発器の側面に気液分離室を設けることにより、吸込口と液戻り部分の高低差が確保できるため、スペースエリミネーション効果により液冷媒の導搬が抑制される。更に、該気液分離室にフラッシュガス通路を設けたことにより、蒸発器の上部の高段エコノマイザ及び低段エコノマイザに冷媒液が流入しないので、冷媒充填量の低減が図れる。なお、上記吸込口と液戻り部分の高低差を充分確保できる形状であれば、エコノマイザデミスタが不要となり、構造を更に単純化することができる。
【００１２】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態例を図面に基づいて説明する。図１は本発明に係る冷凍機用熱交換器の外観を示す斜視図である。図１において、１は内部に伝熱管群を配設された蒸発器であり、本冷凍機用熱交換器は該蒸発器１の余裕スペースである管板１２の直近部にユニット化された高段エコノマイザ２と低段エコノマイザ３を嵌め込んだ構成である。そして、高段エコノマイザ２及び低段エコノマイザ３の下側で蒸発器１の側面に気液分離室４及び気液分離室５（図３及び図５参照）を設けている。
【００１３】図２は高段エコノマイザ２の外観図、図３は低段エコノマイザ３の外観図、図４は蒸発器及びエコノマイザの側断面図、図５は蒸発器及びエコノマイザの側面図である。蒸発器１内の上下方向の中央部から所定寸法上部にはデミスタ１１が配置されている。高段エコノマイザ２と低段エコノマイザ３の底板はデミスタ１１の取付け高さより下にあるから、該デミスタ１１の一端は低段エコノマイザ３の側板に支持されている。蒸発器１内のデミスタ１１の下方には伝熱管群１４が配置されている。
【００１４】気液分離室４の内部下方には、フラッシュガス通路７が設けられ、気液分離室４の上部と高段エコノマイザ２の側面下部は隣接しており、隔板１５、１５を切り欠いて気液分離室４からの冷媒蒸気が高段エコノマイザ２に流入するようになっている。凝縮器（図示せず）からの冷媒は液相流Ａとして、気液分離室４の流入口４ａ（図１参照）から減圧オリフィス９に導かれ減圧され、冷媒の気液二相流Ｂとなり、フラッシュガス通路７内に流入する。ここで冷媒蒸気の気相流Ｃは気液分離室４の上方へと流れ、高段エコノマイザ２へと流れ込む。また、冷媒の気液二相流Ｂから分離した液相流Ｄはフラッシュガス通路７の下方に設けられた流入口６−１から液戻り管６内に流れ込む。
【００１５】図３に示すように、気液分離室５の内部下方にはフラッシュガス通路８が設けられ、気液分離室５の上部と低段エコノマイザ３の側面下部は隣接しており、隔板１６、１６を切り欠いて気液分離室５からの冷媒蒸気が低段エコノマイザ３に流入するようになっている。上記液戻り管６に流れ込んだ冷媒の液相流Ｄは、減圧オリフィス１０を通って減圧され、冷媒の気液二相流Ｅとなって、気液分離室５の下方のフラッシュガス通路８内に流入する。ここで冷媒蒸気の気相流Ｆは気液分離室５の上方へと流れ、低段エコノマイザ３へと流れ込む。また、気液二相流Ｅから分離した冷媒の液相流Ｇはフラッシュガス通路８の端部に設けられた流入口１７を通って、蒸発器１内に流れ込む。なお、上記例では凝縮器からの冷媒の液相流Ａ及び液戻り管６に流れ込んだ冷媒の液相流Ｄをそれぞれ減圧オリフィス９、１０で減圧しているが、周知のフロート弁を用いて減圧させるように構成してもよい。
【００１６】また、蒸発器１の内は図４に示すように冷媒の液相流Ｈがあり、該冷媒の液相流Ｈと伝熱管群１４内を流れる液体との間で熱交換が行なわれ、冷媒の液相流Ｈは気相流（冷媒蒸気流）Ｉとなって、伝熱管群１４の上部のデミスタ１１及びガス流路１８を通って吐出口１ａから、多段圧縮機（図示せず）の１段目の吸込管へ流入する。また、低段エコノマイザ３の吐出口３ａからの冷媒蒸気は多段圧縮機の２段目の吸込管へ流入する。また、高段エコノマイザ２の吐出口２ａからの冷媒蒸気は多段圧縮機の３段目の吸込管へ流入する。
【００１７】上記エコノマイザサイクルを採用するターボ冷凍機においては、高効率化のため蒸発器１の伝熱面積を増加させている。これにより、伝熱管群１４の上部ガス流路内の管板１２の直近部分は余裕スペースとなるので、この部分に高段エコノマイザ２と低段エコノマイザ３を組み込むことにより、冷凍機をコンパクトにすることができる。即ち、エコノマイザの設置スペースを削減できる。なお、図１において、１３は管板１２の反対側に設けられた管板である。
【００１８】また、上記実施形態例では、デミスタ１１の端部を低段エコノマイザ３の側板で支持しているが、低段エコノマイザ３と高段エコノマイザ２の位置を置換し、高段エコノマイザ２の側板でデミスタ１１の端部を支持するようにしてもよい。
【００１９】また、１つのユニットとして製作した高段エコノマイザ２と低段エコノマイザ３を組み込むことにより、蒸発器１と高段エコノマイザ２及び低段エコノマイザ３の気密を個々に確認することが可能となる。蒸発器１と高段エコノマイザ２及び低段エコノマイザ３の各室が隣接していることから、隔板１５、１５及び隔板１６、１６を切り欠くことにより室間を連絡する通路が形成できるから、蒸発器１と各エコノマイザを連絡する配管を減らすことができる。
【００２０】また、蒸発器１内に配置されるデミスタ１１を低段エコノマイザ３の側板３−１で支持することにより、蒸発器１の内部構造が簡単となる。また、高段エコノマイザ２及び低段エコノマイザ３の下側で蒸発器１の側面に気液分離室４、５を設けることにより、吸込口と液戻り部分（液戻り管６）の高低差が確保できるため、スペースエリミネーション効果により液冷媒の導搬が抑制される。更に、該気液分離室４、５にフラッシュガス通路７、８を設けることにより、高段エコノマイザ２及び低段エコノマイザ３に冷媒液が流入しないので、冷媒充填量の低減が図れる。
【００２１】
【発明の効果】以上説明したように各請求項に記載の発明によれば、下記のような優れた効果が得られる。
【００２２】請求項１に記載の発明によれば、熱交換器内の余裕スペースにエコノマイザを組み込むことにより、冷凍機をコンパクトにすることができると共に、配管部品を減らすことが可能となり、構造が簡単となる。
【００２３】また、請求項２に記載の発明によれば、蒸発器内の伝熱管群上部のガス通路の管板直近部にユニット化された高段エコノマイザと低段エコノマイザを嵌め込むことにより、蒸発器と高段エコノマイザと低段エコノマイザの気密を個々に確認することが可能となる。また、各室が隣接していることから、隔板を切り欠くことにより通路を形成できるため、連絡配管を減らすことができる。
【００２４】また、請求項３に記載の発明によれば、蒸発器内に配置されるデミスタを高段エコノマイザ又は低段エコノマイザの側板で支持することにより、内部構造が簡単となる。
【００２５】また、請求項４に記載の発明によれば、高段エコノマイザ及び低段エコノマイザの下側で蒸発器の側面に気液分離室を設けることにより、吸込口と液戻り部分の高低差が確保できるため、スペースエリミネーション効果により液冷媒の導搬が抑制される。更に、該気液分離室にフラッシュガス通路を設けたことにより、蒸発器の上部の高段エコノマイザ及び低段エコノマイザに冷媒液が流入しないので、冷媒充填量の低減が図れる。
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| 【出願人】 |
【識別番号】００００００２３９
【氏名又は名称】株式会社荏原製作所
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| 【出願日】 |
平成１１年４月１日（１９９９．４．１） |
| 【代理人】 |
【識別番号】１０００８７０６６
【弁理士】
【氏名又は名称】熊谷 隆 （外１名）
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| 【公開番号】 |
特開２０００−２９２０２７（Ｐ２０００−２９２０２７Ａ） |
| 【公開日】 |
平成１２年１０月２０日（２０００．１０．２０） |
| 【出願番号】 |
特願平１１−９４９０６ |
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