JPS62162868A - 蒸発器 - Google Patents

蒸発器

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JPS62162868A
JPS62162868A JP432186A JP432186A JPS62162868A JP S62162868 A JPS62162868 A JP S62162868A JP 432186 A JP432186 A JP 432186A JP 432186 A JP432186 A JP 432186A JP S62162868 A JPS62162868 A JP S62162868A
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JP
Japan
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shell
ejector
heat
evaporator
working medium
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JP432186A
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English (en)
Inventor
健一 橋詰
古浜 功吉
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Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
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Publication date
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25BREFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B2339/00Details of evaporators; Details of condensers
    • F25B2339/02Details of evaporators
    • F25B2339/024Evaporators with refrigerant in a vessel in which is situated a heat exchanger
    • F25B2339/0242Evaporators with refrigerant in a vessel in which is situated a heat exchanger having tubular elements
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25BREFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B2341/00Details of ejectors not being used as compression device; Details of flow restrictors or expansion valves
    • F25B2341/001Ejectors not being used as compression device
    • F25B2341/0011Ejectors with the cooled primary flow at reduced or low pressure

Landscapes

  • Iron Core Of Rotating Electric Machines (AREA)

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] この発明は空調装置に使用されるヒートポンプ装置等の
蒸発器に関する。
[発明の技術的背景及び問題点] 従来の蒸発器としては、例えば満液式蒸発器、管内二相
流式蒸発器、流下液膜式蒸発器等種々の型式が知られて
いる。
ところで前記流下液膜式蒸発器は前記満液式蒸発器のよ
うに液面深さによる有効温度差の低下がなく、また管内
二相流式蒸発器のように圧力損失がないという特徴を有
している。このため、特に、高温の熱出力を得るヒート
ポンプに適した作動媒体のように蒸気圧が低い場合に勝
れた特性を発揮する。
このような流下液膜式蒸発器としては、例えば第7図に
示すようなものがある。この流下液膜式蒸発器はシェル
101によって熱交換室103が区画形成され、この熱
交換i103内に熱源流体を通ツ鋤数の伝熱管105が
備えられている。この伝熱管105の上部には液分配板
107が設けられている。熱交換室103の液分配板1
07上側と下部液相側とは循環バイブ109で連通接続
され、この循環バイブ109には循環ポンプ111が介
設されている。そして、図外の膨張弁で膨張され気液二
相流となった作動媒体が液分配板107上に供給されて
均平される。液分配板107上で均平化した作動媒体は
番孔から最上段の伝熱管105に振り掛けられる。そし
て作動媒体は各伝熱管105の外面に薄い液膜を形成し
つつ流下する。伝熱管105に沿って流下する作動媒体
は流下途中で蒸発し、一部が熱交換室103の底部に溜
る。こうして底部に溜った作動媒体は循環ポンプ111
で汲み上げられ、循環バイブ109を通り再び液分配板
107上に供給され、新たに供給された作動媒体と合流
する。このように流下液膜式蒸発器では、各伝熱管10
5の周囲に作動媒体の薄い液膜が形成され、この薄い液
膜が窯元するため、満液式蒸発器のように液面深さの影
ツでを受けることがなく、また管内二相流式蒸発器のよ
うに圧力損失がなく作動媒体の蒸発圧力が低い場合にも
性能低下を抑制することができる。
反面、このような流下液模式蒸発器では伝熱管105を
流下させる過程で作#J媒体をすべて窯元・ざLようと
すると液膜が薄くなりずぎ、伝熱管105の下部側で液
膜が破断してしまって乾いた部分ができるいわゆるドラ
イアウトが発生し、伝熱性能が茗しく低下する恐れがあ
る。このため、液分配板107上には蒸発する液ωの数
倍の液を供給し、上記したように熱交換室103の底部
に溜る未蒸発の作動媒体を循環ポンプ111により再び
液分配板107上に戻づようにしていた。
しかしながら、このように循環ポンプ111を設けると
、これを駆動する新たな動力を必要とするので、結果的
にヒートポンプ装置の成績係数を低下させ、性能低下を
招くものとなる。
[発明の目的] この発明は、上記の問題点に鑑み創案されたもので、伝
熱管の上部側から伝熱管の周囲に沿って未蒸発の作動媒
体を流下させなが熱源流体との間で熱交換を行なう蒸発
器でありながら、蒸発器のシェル内底部に滞WIする未
蒸発の作動媒体を再循環するための循環ポンプを必要と
することなく、構造が簡単且つ安価で、しかも性能の著
しい向上を図ることができる蒸発器の提供を目的とする
[発明の概要1 上記目的を達成するためにこの発明は、熱交換室を区画
形成するシェルと、このシェル内に設けられ内部を熱源
流体が流れる伝熱管とを備え、前記伝熱管の上部側から
伝熱管の周囲に沿って未蒸発の作動媒体を流下させなが
ら熱源流体との間で熱交換を行う蒸発器において、前記
シェル外から供給される未蒸発の作動媒体を駆動流体と
するエジェクタを前記シェル内に設け、前記エジェクタ
の吸込口を前記シェル内底部に滞溜する液相内に開口さ
せる禍成とした。
[発明の効果] この発明の描成によるば、伝熱管の上部側から伝熱管の
周囲に沿って未蒸発の作動媒体を流下させながら熱源流
体との間で熱交換わ行わぜる/Cめ、作動媒体の蒸発圧
力が低くても液面深さの影冒を受けず、圧力損失もない
。しかも蒸発器のシェル内底部に滞溜した未蒸発の作動
媒体の再循環をエジェクタで行なうようにしたため、循
環ポンプとこれを駆動する動力を必要とせず、性能向上
を図ることができる。さらに、エジェクタをシェル内に
設け、このニジrクタの吸込口をシェル内底部に滞′a
する液相内に開口させlζため、蒸発器のコンパクト化
、サブアッセンブリ化が可能になると共に、エジェクタ
の吸込口が管路を介してシェル内底部に接続されている
場合に比べて、1ジIクタに吸込まれる作動媒体の圧力
損失が極めて小さ9(ジエククを効率よく作動させるこ
とができる[1明の実施例コ 以下この発明の詳細な説明する。
第1図は、この発明の第1実施例に係る蒸発器1の断面
図を示し、第2図は第1図のI−II矢視所面国をじ一
トポンプ装置のサイクル構成図と共に示し、第3図は第
1図の■−■線矢視19i面図を示すものである。
前記蒸発器1はシェル3によって区画形成された熱交換
室5を備え、この熱交換室5内に熱源流体への通路を形
成づる複数の伝熱管7が設けられ、シェル3内中央部に
はエジェクタ9が設けられている。
前記伝熱管7はシェル3内に水平方向に延設配置された
複数の水平管7aと、垂直に配置された複数の垂直管7
bとの組み合せからなるものである。
前記水平管7aの両端はシェル3内の両端部を区画する
第1仕切板11と、第2仕切板13とに固定されている
。第1仕切板で区画されたシェル3内の一端部は更に中
間板15で第1人口字間17と第1出口空間19とに区
画されている。そして前記水平管7aの半数が前記)〕
1人口空口字7に連通され、残りの半数が第1出口空間
1つに連通している。なJ3、第1人[」空間17に連
通ザる第1人口21は熱源流体Aの図示しない供給部に
連通接続され、第1出口空間19に連通ずる第1出口2
3は同排出部に連通接続されている。前記第2仕切板1
3で区画されたシ[ル3内It!! Qa部の第1中継
空間25には前記水平管7aのづぺてが連通している。
前記垂直管7bは前記エジェクタ9をシェル3内に設け
たことによって、エジェクタ9の両側に第1図、第3図
に示すように形成される空間内に連設されているもので
ある。前記!〔直管7bの半数はシェル3の底部外に区
画形成された第2人口字間27に連通接続され、残りの
半数は同様に区画形成された第2出口空間29に連通接
続されCいる。第2人口字間27の第2人口31は熱源
流体Aの図示しない供給部に連通接続され、第21j口
空間29の第2出口33は同番)l山部に連通接続され
ている。垂直管7bの上端部はシェル3の上端外に区画
形成された第2中継空間35に連通接続されている。
前記エジェクタ9はシェル3外から供給される未蒸発の
作動媒体を駆動流体とするように構成されたものである
。すなわら、エジェクタ9の入口側9aはシェル3内底
部に位置し、同噴出側9bはシェル3内上部に開口して
いる。前記エジェクタ9の入口側9aには駆動ノズル9
eがあり、また同心状に開口したスカート状の吸込口9
Cが設;プられている。この吸込口9Cはシェル3内底
部に形成された凹状の液溜部37内に臨んでいる。
エジェクタ9の噴出側9bにはフランジ9dが形成され
、このフランジ9dは熱交換室5の上部に備えられた液
分配板3つに固定されている。
この液分配板39はシェル3に固定されているもので、
伝熱管7の上部側はぼ全域に亘って形成されている乙の
である。この液分配板3つには水平管7a上において複
数の孔39 aが形成されていると共に、垂直管7hの
周囲には隙間39bが形成されでいる。更に、中央部に
はエジェクタ9の噴出側9bを臨ませる7¥39cが形
成されている。尚、第2図において41はエジェクタ9
の駆動ノズル98に接続された膨張弁、43はシェル3
の蒸気出口3aに接続され、モータ43aで駆Uノされ
る圧縮器、45は凝縮器である。
次に上記第1実施例の作用について述べる。
モータ43aにより圧縮器43を駆動するとサイクル内
部の作動媒体が圧縮され、凝縮器45に流入する。凝縮
器45に流入した作動媒体は凝縮液化され膨張弁41に
至る。膨張弁41に至った作!IIIJ媒体は膨張され
て気液二相流となり、エジェクタ9の駆動ノズル9Cか
ら流入し、吸込口9、cから吸引された未蒸発の21動
媒体とニジ1クタX9内で混合し、噴出側9bからa(
H出される。エジェクタ9の噴出側9bから噴出された
気液二相流の作動媒体がシェル3の−L面に当る等して
周囲に分散し、液分配板39上に供給される。液分配板
39上に供給された作動媒体Bは液分8i!板39上で
均平され、番孔39aおよび各隙間39bから流下づる
前記孔39aから流下する未蒸発の作動媒体Bはまず最
上段の水平管7aに撮り掛けられ、各水平管7aの周囲
にd9い液膜を形成しつつ流下して蒸発する。また、各
隙間39bから流下する未蒸発の作動媒体は各垂直管7
bの外面に薄い液膜を形成しつつ流下して蒸発する。こ
の時、作動媒体が流濾過稈ですべて蒸発してしまうと水
平管7a及び垂直管7bの下方でドライアウトが発生し
伝熱性能が低下するため、P¥初媒体Bは蒸発する液量
以上のものか流下されている。このため、熱交換室5の
底部には未蒸発の作動媒体Bが滞溜づる。
この底W液相における作動媒体Bは、液溜部37内にお
いてエジェクタ9の吸込口9Cからエジェクタ9の吸込
作用にJ:って吸込まれ、膨張弁41側から供給された
作動媒体と合流する。この場合、吸込口9Cからの作動
媒体Bの吸込が液溜部37内ぐ行われるからその吸込み
は確実に行われる。
そして吸込まれた作vJ媒体Bは再び液分配板39上に
供給され、上記の蒸発作用が繰返される。
この魚介過程において、伝熱管7内部を通る熱源流体へ
との間で熱交換が行われ、熱源流体△から熱を奪う。蒸
発した作動媒体は蒸気出口3aから前記圧縮器43に吸
込まれる。
以上の→ノイクルが繰返され、熱源流体Aから熱を奪い
、凝縮器45で高温出力を得ることができる。この場合
、サイクルを循環16作作動体は高温の熱出力に適した
ものであるため蒸気圧は低いが、作動媒体が伝熱管7周
囲を流下しつつ蒸発されるものであため、満液式蒸発器
のように液面深さの影ν■を受けず、また、管内二相流
式蒸発器のように圧力1(1失もなく、低能低下の抑制
を図ることができる。熱交換室5の底部液相に溜った作
動媒体Bはエジェクタ9の吸込噴出作用によって液分配
板39上に循環供給されるため、循環ポンプ及びこれを
駆8づる動力を必要とゴなることなく、性能の著しい向
上を図ることかできる。また、ニジ1クタ9の吸込作用
は管路を介することなく、吸込口9Cから直接的に行わ
れるものであるため、圧力損失が著しく小さく、エジェ
クタを効率よく作動させることができる。さらに、エジ
ェクタ9はシェル3内に配置されているため、装置のコ
ンパクト化、サブアッセンブリ化が可能となっている・
 第4図、第5図は、この発明の第2実施例に係り、伝
熱管7が水平に配lされた水平管7aのみで構成された
横型の蒸発器51を示したものである。従って、この第
2実施例では構造が簡単なしのとく1つている。また、
エジェクタ9の噴出側9b土方にはシェル3に固定され
たそらせ板47が設けられている。従って、エジェクタ
9から噴出された作動媒体Bはそらせ板47によって液
分配板39ヘイ1効に案内される。
)〕6図はこの発明の第3実施例に係り、伝熱管7が重
直に配置された垂直管7bのみで構成されたl !1.
1!の蒸発器61を示したものである。この第3実施例
ではエジェクタ9ど垂直管7bとがほぼ平行どなってお
り、無駄な空間がなく合理的な配置(14成となってい
る。また、シェル3の底部の面積は小さいものであるた
め、第1実施例、第2実施例の横型のように液溜部を設
けなくても、エジェクタ9の吸込口9Cの周囲に作動媒
体Bを効果的に溜めることができる。
なお、上記第2実施例、第3実施例において、第1実施
例とほぼ同様な構成部分には同一符号を付して説明を省
略Jる。
また、この発明は、上記実施例に限定されるものではな
い。たとえば、液溜部を設ける場合、シェル3の底部を
局部的に凹まずものに限らず、シェル3の底部をエジェ
クタ9の吸込口に向って仝体内に傾斜形成し、吸込口9
0周囲に最低部を形成して液溜部とすることもできる。
また、この発明の蒸発器は冷凍器や化学プラント等に適
用することもできる。
【図面の簡単な説明】
第1図はこの発明の第1実施例に係る蒸発器の断面図、
第2図は第1図の■−■線矢視における断面図をヒート
ポンプ装置のサイクルと共に示した説明図、第3図は第
1図の■−■線矢視所面図、第4図はこの発明の第2実
施例に係る蒸発器の断面図、第5図は第4図のV−V線
矢祝断面図、第6図はこの発明の第3実施例に係る蒸f
l器の所而図をヒートポンプ装置のサイクルと共に示し
た説明図、第7図は従来例に係る蒸発器の断面図である
。 1.51.61・・・蒸発器 3・・・シェル5・・・
熱交換卒      A・・・熱源流体7・・・伝熱管
       7a・・・水平管7b・・・垂直管  
    9・・・エジェクタ9C・・・吸込口    
  37・・・液溜部第2因 第5図 第6図

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)熱交換室を区画形成するシェルと、このシェル内
    に設けられ内部を熱源流体が流れる伝熱管とを備え、前
    記伝熱管の上部側から伝熱管の周囲に沿って未蒸発の作
    動媒体を流下させながら熱源流体との間で熱交換を行う
    蒸発器において、前記シェル外から供給される未蒸発の
    作動媒体を駆動流体とするエジェクタを前記シェル内に
    設け、前記エジェクタの吸込口を前記シェル内底部に滞
    溜する液相内に開口させたことを特徴とする蒸発器。
  2. (2)前記伝熱管が水平に配置されたものと垂直に配置
    されたものとの組合せであることを特徴とする特許請求
    の範囲第1項記載の蒸発器。
  3. (3)前記伝熱管が水平に配置されたものであることを
    特徴とする特許請求の範囲第1項記載の蒸発器。
  4. (4)前記伝熱管が垂直に配置されたものであることを
    特徴とする特許請求の範囲第1項記載の蒸発器。
  5. (5)前記シェル内底部に未蒸発の作動媒体を滞溜させ
    る凹状の液溜部を設け、この液溜部に前記エジェクタの
    吸込口を開口させたことを特徴とする特許請求の範囲第
    1項乃至第4項記載の蒸発器。
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