JPWO2008096614A1 - 蒸発性液体の蒸発式冷却装置 - Google Patents

Abstract

蒸発性液体を大気圧よりも低い減圧で沸騰蒸発する蒸発室９と，この蒸発室における蒸発性液体を負荷側２２に間接冷却の冷却源として供給したのち再び前記蒸発室に戻すように循環する循環手段と，前記蒸発室９において発生した蒸気を圧縮する蒸気圧縮機３０と，この蒸気圧縮機で圧縮した蒸気を凝縮する凝縮室１０とから成る蒸発式冷却装置において，装置の小型軽量化と，低価格化を図る。外側容器２とその内部に配設の内側容器３とで構成される二重容器１のうち内側容器の内部を，前記蒸発室９及び凝縮室１０のうちいずれか一方に，前記外側容器２と内側容器３との間の隙間が，前記蒸発室９及び凝縮室１０のうちいずれか他方にする。

Description

本発明は，水等のように蒸発性を有する液体を冷却し，この液体を冷房箇所等のように間接熱交換を行う負荷側に対して冷却源として供給する場合において，前記蒸発性液体の冷却を大気圧より低い減圧での沸騰蒸発にて行うようにした蒸発式の冷却装置に関するものである。

先行技術としての特許文献１には，
「水等の蒸発性液体を蒸発室において大気圧よりも低い減圧で沸騰蒸発することによって冷却し，この冷却した蒸発性液体を，例えば冷房箇所等のような負荷側に間接冷却の冷却源として供給したのち再びに前記蒸発室に戻して冷却するというように循環することにより，前記負荷側の間接冷却を行う一方，前記蒸発室における沸騰蒸発にて発生した蒸気をルーツ式圧縮機等の蒸気圧縮機にて圧縮し，この圧縮した蒸気を，凝縮室の内部に導入して凝縮するようにした蒸発式冷却装置。」
が記載されている。

そして，この先行技術の蒸発式冷却装置によると，蒸発室と凝縮室との間に，蒸気を蒸気圧縮機にて圧縮する場合における圧縮比に相当する温度差を持たせることができるから，例えば冷房箇所等のような負荷側に間接冷却の冷却源として供給する蒸発性液体の温度を，凝縮室の温度よりも前記温度差の分だけ大幅に低くすることができる。
特開２００６−９７９８９号公報

しかし，前記先行技術の蒸発式冷却装置は，その蒸発室及び凝縮室を，各々独立する別々の容器にして，この二つの容器を並べて配設するという構成にしていることにより，装置全体としては，独立する二つの容器を並べることに大きな設置スペースを必要とするから，装置の大幅な大型化を招来するという問題があるばかりか，独立する二つの容器を並べて配設することで，重量及び価格のアップをも招来するという問題もあった。

また，前記蒸発室は，その温度が前記凝縮室よりも低くて，大気温度との間における温度差が大きいことにより，大気から受ける熱的影響を大いに受けることになるから，この分だけ熱効率の低下を招来するのであり，この大気からの熱的影響による熱効率の低下を回避するには，前記蒸発室の外側を断熱材にて囲うように構成しなければならないという問題もあった。

本発明は，これらの問題を解消して，装置の大幅な小型・軽量化を図ることを技術的課題とする。

この技術的課題を達成するため請求項１は，
「蒸発性液体を大気圧よりも低い減圧で沸騰蒸発する蒸発室と，この蒸発室における蒸発性液体を負荷側に間接冷却の冷却源として供給したのち再び前記蒸発室に戻すように循環する循環手段と，前記蒸発室において発生した蒸気を圧縮する蒸気圧縮機と，この蒸気圧縮機で圧縮した蒸気を凝縮する凝縮室とから成る蒸発式冷却装置において，
外側容器とその内部に配設の内側容器とで構成される二重容器のうち内側容器の内部が，前記蒸発室及び凝縮室のうちいずれか一方に，前記外側容器と内側容器との間の隙間が，前記蒸発室及び凝縮室のうちいずれか他方に形成されている。」
ことを特徴としている。

請求項２は，
「前記請求項１の記載において，前記二重容器のうち内側容器の内部が蒸発室に，外側容器と内側容器との間の隙間が凝縮室に形成されている。」
ことを特徴としている。

請求項３は，
「前記請求項１の記載において，前記外側容器が両端開口の筒型に構成された外筒体であり，前記内側容器が両端開口の筒型に構成された内筒体であり，前記外筒体の両端における開口部と，前記内筒体の両端における開口部とは，これら外筒体及び内筒体の両端に配設した蓋板にて同時に閉塞されている。」
ことを特徴としている。

請求項４は，
「前記請求項３の記載において，前記外筒体，前記内筒体及び両蓋板は，相互に分解可能に構成されている。」
ことを特徴としている。

請求項５は，
「前記請求項３又は４の記載において，前記外筒体及び前記内筒体は，縦向きに配設され，これらの両端における蓋板のうち上側に位置する一方の蓋板には，前記蒸発室への蒸発性液体入口及び蒸発室からの蒸気出口と，前記凝縮室への蒸気入口及び冷却用流体入口とが設けられている一方，前記下側に位置する他方の蓋板には，蒸発室からの蒸発性液体出口と，前記凝縮室からの冷却用流体出口とが設けられている。」
ことを特徴としている。

請求項６は，
「前記請求項５の記載において，内筒体は，その軸線方向から見て，前記外筒体に対して偏芯した部位に位置している。」
ことを特徴としている。

請求項７は，
「前記請求項３又は４の記載において，前記外筒体及び前記内筒体は，横向きに配設され，前記二重容器の外筒体における上面に，前記蒸気圧縮機が配設され，更に，前記両蓋板のうちいずれか一方又は両方に，前記蒸発室及び前記凝縮室に対する蒸気及び流体の出入口が設けられている。」
ことを特徴としている。

請求項８は，
「前記請求項７の記載において，外筒体と前記内筒体との間の隙間が蒸発室に，前記内筒体の内部が凝縮室に各々形成され，更に，前記外筒体の上面に，前記蒸気圧縮機への蒸気出口が設けられている。」
ことを特徴としている。

請求項９は，
「前記請求項７の記載において，前記内筒体は，その軸線方向から見て，前記外筒体に対して下方に偏芯した部位に位置している。」
ことを特徴としている。

請求項１０は，
「前記請求項７〜９のいずれかの記載において，前記外筒体における上面に，複数台の蒸気圧縮機が当該外筒体における軸線方向に並べて搭載され，これら各蒸気圧縮機は，一つの動力源からの動力伝達にて駆動するように構成されている。」
ことを特徴としている。

請求項１の構成によると，二重容器のうち内側容器を，その内部において蒸発性液体の沸騰蒸発を行う蒸発室にするか，或いは，その内部において蒸気の凝縮を行う凝縮室にすることができる一方，前記二重容器のうち外側容器と前記内側容器との間の隙間の部分を，蒸気の凝縮を行う凝縮室にするか，或いは，蒸発性液体の沸騰蒸発を行う蒸発室にすることができる。

これにより，蒸発式冷却装置のうち前記蒸発室及び凝縮室が占める設置スペースを，前記先行技術のように蒸発室及び凝縮室の両方を別体の独立容器にしてこれを並べる場合よりも大幅に縮小することができるから，装置全体の小型化を確実に達成できる。

しかも，二重容器にしたことで，前記先行技術の場合に比べて，装置の軽量化及び低価格化をも確実に達成できる。

そして，前記蒸発室と凝縮室とを二重容器に構成する場合に，請求項２の構成にすることにより，温度が最も低い蒸発室を，当該蒸発室よりも温度が高い凝縮室で囲う形態になって，前記蒸発室が大気から受ける熱的影響（温度上昇）を前記凝縮室にて確実に遮断することができるから，熱効率を改善できるとともに，前記蒸発室に対する断熱材を不要にできるという簡単な構成にできる。

請求項３の構成によると，二重容器を，外筒体，内筒体及び二枚の蓋板にて構成できるから，構造が簡単で，小型化と軽量化を図ることができるとともに，製作が容易になり，低価格を達成できる。

この請求項３の構成においては，請求項４の構成にすることにより，全ての部品がバラバラになり，各部品を容易に製造することができるばかりか，容易に組み立て及び分解することができるから，製造コストをより低減できるとともに，スケール除去の清掃及び点検等のメンテナンス性を大幅に向上できる。

また，前記請求項３の構成においては，請求項５の構成にすることにより，二重容器のうち内側容器を構成する内筒体に対して各種流体の出入口，つまり，蒸発性液体の出入口，蒸気の出入口及び冷却用流体の出入口を接続することが，これらを外側容器を構成する外筒体を貫通して内筒体に接続するという構成にすることなく，これらを出入口を両蓋板に設けるという簡単な構成によって確実に達成できるから，前記した装置の小型化及び低価格化を助長できる。

この請求項５の構成においては，請求項６の構成にすることにより，内筒体と外筒体との間の隙間を，前記偏芯した分だけ片側において広くできるから，この広くした隙間において，蒸発性液体の沸騰蒸発又は蒸気の凝縮を高い容積効率のもとで確実に行うことができ，しかも，蒸発室及び凝縮室に対する蒸気の出入口を前記した広くした部分に設けて，この蒸気の出入口の口径を大きくすることができるから，蒸気の流れ抵抗を小さくでき，ひいては，熱効率のアップを図ることができる。

次に，請求項７の構成によると，二重容器の上面におけるスペースを蒸気圧縮機の設置に有効に利用できるから，装置全体の一層の小型化と軽量化とを確実に達成できるほか，内筒体内における蒸発室又は凝縮室に対して各種流体の出入口を接続することが，前記内筒体を囲う外筒体を貫通して内筒体に接続するという構成にすることなく，これらの出入口を蓋板に設けるという簡単な構成によって確実に達成できるから，前記した装置の小型化をより助長できるとともに，装置の大幅な低価格化を達成できる。

ところで，負荷側に供給する冷熱用蒸発性液体の熱負荷の増大を図る場合とか，或いは，熱負荷の変動に対応する場合等においては，前記蒸発室から凝縮室への蒸気圧縮機を複数台にする構成にすることが好ましい。

この場合，前記二重容器を構成する外筒体及び内筒体を横向きにしたことにより，これら外筒体及び内筒体における軸線方向の長さ寸法を増減することで，前記外筒体の上面に複数台の蒸気圧縮機を軸線方向に並べて配設できるから，複数台の蒸気圧縮機に構成することが設置スペースの大幅な増大を招来することなく，至極容易に達成できる。

この請求項７の構成においては，請求項８の構成にすることにより，蒸発室から蒸気圧縮機への蒸気ダクトを大幅に短くできるか，前記蒸気圧縮機を，蒸発室からの蒸気出口に直接に接続できるから，装置の小型軽量化を助長できる。

また，前記請求項７の構成においては，請求項９の構成にすることにより，前記蒸発室内のうち上部の隙間における空間を広くできるから，ここでの蒸気と液体との分離性を向上できる利点がある。

更にまた，前記請求項７の構成においては，請求項１０の構成にすることにより，前記蒸発室から凝縮室への蒸気圧縮機を複数台にする場合に，この各蒸気圧縮機を駆動することの構成を簡単化できるとともに，各蒸気圧縮機を別々に駆動する場合よりも小型・軽量化を図ることができる。

以下，本発明の実施の形態を図面について説明する。
［第１の実施の形態］
図１〜図５は，第１の実施の形態を示す。

これらの図において，符号１は，蒸発室及び凝縮室を構成する二重容器を示す。

この二重容器１は，両端を開口するようにして直径Ｄの円筒型又は角筒型に構成した硬質合成樹脂製の外筒体２と，同じく両端を開口するようにして小さい直径ｄの円筒型又は角筒型に構成した硬質合成樹脂製の内筒体３とを備え，後者の内筒体３は，前者の外筒体２の内部に，当該外筒体２との間に適宜の隙間を形成するように挿入されている。

これらの外筒体２及び内筒体３は，その軸線が鉛直又は実質的に鉛直となるように縦向きに配設されている。

前記二重容器１は，前記外筒体２の上端における開口と前記内筒体３の上端における開口を同時に閉塞するための硬質合成樹脂製の一方の蓋板４を備えていることに加えて，前記外筒体２の下端における開口と前記内筒体の下端における開口を同時に閉塞するための硬質合成樹脂製の他方の蓋板５を備えており，前記他方の蓋板５が底板を構成している。

前記一方の蓋板４と前記他方の蓋板５とを，その間に前記外筒体２及び前記内筒体３を挟んだ状態で，その外周に配設した複数本（４本）のステーボルト６にて着脱自在に互いに締結することにより，前記二重容器１に組み立てるように構成している。

この組み立てに際しては，前記外筒体２及び内筒体３の上端面と一方の蓋板４の下面との間，及び，前記外筒体２及び内筒体３の下端面と他方の蓋板５の上面との間の各々に，図３に示すように，シール用のガスケット７，８を介挿している。

これにより，前記内筒体３の内部を密閉した蒸発室９に，前記外筒体３と前記内筒体４との間における隙間を密閉した凝縮室１０に各々形成する。

この場合，前記一方の蓋板４と底板５とをステーボルト６にて着脱自在に互いに締結するという構成にすることに代えて，図示していないが，前記両蓋板４，５の両方を，外筒体２に設けたフランジに対してボルト等にて着脱自在に締結するか，或いは，内筒体３に設けたフランジに対してボルト等にて着脱自在に締結することにより，前記密閉した蒸発室９及び凝縮室１０に形成するという構成にすることができる。

前者のように，複数本のステーボルト６にて締結するという構造を採用した場合には，前記外筒体２又は内筒体３には蓋板４，５を締結するためのフランジを設ける必要がなく，これら外筒体２及び内筒体３の両方を，図５の分解図に示すように，パイプを適宜長さに輪切りにしたような単純な筒体の形状にすることができるので製造が容易である。

前記したいずれの締結構造を採用した場合においても，前記蓋板４，５の締結を解除することにより，二重容器１を構成する全ての部品，つまり，外筒体２，内筒体３，蓋板４，５の各々をバラバラに分解することができる。

また，前記ガスケット７，８は，図３に示すように，蓋板４，５に設けた環状溝１１，１２に嵌め込み装着する構成にすることに限らず，図４に示すように別例のように，外筒体２及び内筒体３に対して被せ装着するようにしたガスケット７′，８′に構成することができ，これらのような構成を採用することにより，前記二重容器１への組み立てに際しての前記ガスケットの装着を容易にしている。この図４の場合においても，そのガスケット７′，８′を，蓋板４，５に設けた環状溝１１，１２に嵌め込むように構成することができる。

なお，前記二重容器１への組み立てに際しては，前記した環状溝１１，１２に，前記外筒体２及び内筒体３の一部を嵌めて，これら相互間の位置決めを正確且つ確実に行うという構成にしている。

前記両蓋板４，５のうち上側に位置する一方の蓋板４には，前記蒸発室９からの少なくとも一つの蒸気出口１３，前記蒸発室９への二つの蒸発性液体入口１４が設けられているほか，前記凝縮室１０への少なくとも一つの蒸気入口１５，前記凝縮室１０への二つの冷却用流体入口１６，及び前記凝縮室１０からの少なくとも一つの真空用排気口１７が設けている。

一方，前記蓋板４，５のうち下側に位置する他方の蓋板５には，前記蒸発室９からの少なくとも一つの蒸発性液体出口１８が設けられているほか，前記凝縮室１０からの二つの冷却用流体出口１９を設けている。

そして，前記蒸発室９の底に溜まる水等の蒸発性液体を，前記蒸発性液体出口１８より循環ポンプ２０にて汲み出し，循環管路２１を介して冷房箇所等の負荷側２２における間接熱交換器２３に対して冷却源として供給したのち，この間接熱交換器２３から循環管路２４を介して前記蒸発性液体入口１４に供給して，前記蒸発室９内に，その上部におけるノズル１４ａから噴出するように戻るという循環を行うように構成している。

一方，前記凝縮室１０の底に溜まる水等の冷却用流体を，前記冷却用流体出口１９より循環ポンプ２５にて汲み出し，放熱側２６における間接熱交換器２７に供給して，大気への放熱等にて冷却する。

次いで，この間接熱交換器２７にて冷却した冷却用流体を，循環管路２８を介して前記冷却用流体入口１６に供給して，前記凝縮室１０内に，その上部におけるノズル１６ａから噴出するように戻るという循環を行うように構成している。

更に，前記蒸発室９からの蒸気出口１３と，前記凝縮室１０への蒸気入口１５とを蒸気ダクト２９にて接続し，この蒸気ダクト２９の途中には，前記蒸発室９で発生した蒸気を圧縮して前記凝縮室１０に送り込むようにした蒸気圧縮機３０を設けている。

この蒸気圧縮機３０としては，ブロワー圧縮機等の遠心型のものが使用することができるほか，容積型のものが使用することができ，この容積型として，ルーツ型圧縮機，可変翼型圧縮機又はねじ型圧縮機等の回転式圧縮機を使用することができる。また，前記蒸気ダクト２９に，前記例示したような蒸気圧縮機の複数台を，直列又は並列に設ける構成にすることができる。

加えて，前記凝縮室１０からの真空用排気口１７には，真空ポンプ３１等の真空発生装置が接続され，前記蒸発室９及び凝縮室１０内を大気圧よりも低い減圧に維持することにより，前記蒸発室９内において蒸発性液体の沸騰蒸発を行うように構成している。

この構成において，前記蒸発室９内での沸騰蒸発による冷却にて温度が低くなった蒸発性液体は，冷房箇所等の負荷側２２における間接熱交換器２３に送られ，ここで間接的な冷熱源として使用されることで温度が上昇したのち，前記蒸発室９内に戻ってここでの沸騰蒸発にて再び冷却されることを繰り返す。

前記蒸発室９内における沸騰蒸発にて発生した蒸気は，蒸気圧縮機３０にて圧縮されたのち，凝縮室１０内に至り，ここで，放熱側２６における間接熱交換器２７との間を循環する冷却用流体によって冷却されて凝縮されるのであり，この凝縮室１０内における蒸気の凝縮を促進するには，この凝縮室１０内に，ラシヒリング等による充填層を設けることが有効である。

ところで，前記した先行技術において，蒸発室を構成する容器の直径，及び凝縮室を構成する容器の直径を各々５００ｍｍと仮定すると，本発明の場合，前記内筒体３と外筒体２との間の隙間における断面積は，前記直径５００ｍｍの断面積に実質的に近似すれば良いことになる。

そこで，本発明において，前記外筒体２及び内筒体３における高さ寸法を，先行技術の場合と同じにした状態のもとで，前記内筒体３の直径ｄを５００ｍｍとした場合，前記外筒体２の直径Ｄは，最小値で７２０ｍｍにすることにより，前記内筒体３と外筒体２との間の隙間に前記直径５００ｍｍの断面積に実質的に近似する断面積を確保できる。

これにより，先行技術のように，直径５００ｍｍの独立する容器を二つ並べるという構成にする場合よりも，設置に要するスペースの大幅な縮小化と，軽量化とを図ることができる。

また，前記実施の形態において，例えば，放熱側２６の間接熱交換器２７を，これに水を散布した状態で大気空気を強制通風するという構成にした場合，大気温度が約３５℃のときであっても，前記凝縮室１０に供給する冷却用流体を約３０℃程度にまで冷却することができる。

そこで，前記蒸気圧縮機３０としてルーツ式圧縮機を使用した場合，その圧縮比を温度差で約１０℃にすることができるから，前記蒸発室９から前記負荷側２２に供給する蒸発性液体の温度を前記蒸発室９において約２０℃にまで冷やすことができる。

本発明においては，前記図示の実施の形態のように，内筒体３の内部を蒸発室９に，内筒体３と外筒体２との間の隙間を凝縮室１０に構成することに限らず，内筒体の内部を凝縮室に，内筒体と外筒体との間の隙間を蒸発室に構成するようにしても良い。

しかし，前記図示の実施の形態のように，内筒体３の内部を蒸発室９に，内筒体３と外筒体２との間の隙間を凝縮室１０に構成した場合には，大気温度よりも最も低い温度の蒸発室９の周囲を，大気温度よりも次に低い温度の凝縮室１０が取り囲む形態になることにより，大気温度よりも最も低い温度の蒸発室９が大気から受ける熱的影響（温度上昇）を僅少できる。

また，前記内筒体３は，その軸線方向から見た図２において，外筒体２の中心に位置するように構成しても良いが，図示したように，この内筒体３を，外筒体２の中心から偏芯した部位に位置するように構成することができる。

このように内筒体３を，外筒体２に対して偏芯することにより，内筒体３と外筒体２との間の隙間を，前記偏芯した分だけ片側において広くして，この広くした部分に，蒸気入口１５，冷却用流体入口１６及び冷却用流体入口１６を設ける（凝縮室１０を，内筒体と外筒体との間の隙間にした場合）か，或いは，蒸気出口１３，蒸発性液体入口１４及び蒸発性液体出口１８を設ける（蒸発室９を，内筒体と外筒体との間の隙間にした場合）ことができる。

これにより，蒸気の凝縮又は蒸発性液体の沸騰蒸発を，広い空間において高い容積効率のもとで確実に行うことができるとともに，前記蒸気入口１５及び蒸気出口１３の両方における口径を大きく，ひいては，前記蒸発室９から凝縮室１０への蒸気の流れ抵抗を低減することができる。
［第２の実施の形態］
次に，図６〜図９は，第２の実施の形態を示す。

これらの図において，符号１０１は，蒸発室及び凝縮室を構成する二重容器を示す。

この二重容器１０１は，左右両端を開口するようにして直径Ｄの横向きの円筒型又は角筒型に構成した外筒体１０２と，同じく左右両端を開口するようにして小さい直径ｄの横向きの円筒型又は角筒型に構成した内筒体１０３とを備え，後者の内筒体１０３は，前者の外筒体１０２の内部に，当該外筒体１０２との間に適宜の隙間を形成するように挿入されている。

前記二重容器１０１は，更に，前記横向き筒型の外筒体１０２における両端の開口と，前記横向き筒型の内筒体１０３における両端の開口とを同時に閉塞するための一対の蓋板１０４，１０５を備えている。

前記両蓋板１０４，１０５を，その間に前記外筒体１０２及び前記内筒体１０３を挟んだ状態で，その外周に配設した複数本（４本）のステーボルト１０６にて着脱自在に互いに締結することにより，前記二重容器１０１に組み立てるように構成している。

この組み立てに際しては，前記外筒体１０２及び内筒体１０３の両端面と，両蓋板１０４，１０５の内面との間の各々に，図８に示すように，シール用のガスケット１０７，１０８を介挿することにより，前記外筒体１０２と前記内筒体１０３との間における隙間を密閉した蒸発室１０９に，前記内筒体１０３の内部を密閉した凝縮室１１０に各々形成している。

なお，これら蒸発室１０９及び凝縮室１１０は，図示しない真空ポンプ等の真空発生源にて大気圧よりも低い圧力の減圧に維持されている。

この場合，前記両蓋板１０４，１０５の相互間をステーボルト１０６にて着脱自在に互いに締結するという構成にすることに代えて，図示していないが，前記両蓋板１０４，１０５を，外筒体１０２に設けたフランジに対してボルト等にて着脱自在に締結するか，或いは，内筒体１０３に設けたフランジに対してボルト等にて着脱自在に締結することにより，前記密閉した蒸発室１０９及び凝縮室１１０に形成するという構成にすることができる。

前者のように，複数本のステーボルト１０６にて締結するという構造を採用した場合には，前記外筒体１０２又は内筒体１０３には蓋板１０４，１０５を締結するためのフランジを設ける必要がなく，これら外筒体１０２及び内筒体１０３を，図９の分解図に示すように，パイプを適宜長さに輪切りにしたような単純な筒体の形状にすることができるので製造が容易である。

また，前記したいずれの締結構造を採用した場合においても，前記両蓋板１０４，１０５の締結を解除することにより，二重容器１０１を構成する全ての部品，つまり，外筒体１０２，内筒体１０３及び両蓋板１０４，１０５の各々をバラバラに分解することができる。

また，前記ガスケット１０７，１０８は，図８に示すように，両蓋板１０４，１０５に設けた環状溝１１１，１１２に嵌め込み装着するという構成にすることに限らず，外筒体１０２及び内筒体１０３の両端に対して前記図４と同様に被せ装着するようにした構成にすることができ，これらのような構成を採用することにより，前記二重容器１０１への組み立てに際しての前記ガスケットの装着を容易にしている。

なお，前記二重容器１０１を構成する外筒体１０２，内筒体１０３及び両蓋板１０４，１０５は，その軽量化を図ることのために，硬質合成樹脂製にしてあり（但し，外筒体１０２は，以下に述べるように，その上面に各蒸気圧縮機とその動力源とを搭載するので，金属製にすることが好ましい），前記二重容器１０１への組み立てに際しては，前記した環状溝１１１，１１２に，前記外筒体１０２及び内筒体１０３の一部を嵌めて，これら相互間の位置決めを正確且つ確実に行うという構成にしている。

前記二重容器１０１のうち外筒体１０２の上面には，前記蒸発室１０９からの蒸気出口１１３を備えて成る複数個（二つ）の取付け座１３２と，一つのモータ取付け座１３３とが設けられ，前記蒸気出口１１３を備えた取付け座１３２の各々には，ルーツ型の蒸気圧縮機１３０が，当該蒸気圧縮機１３０における吸入口が前記蒸気出口１１３を介して前記蒸発室１０９内に連通するように取付けられている一方，前記モータ取付け座１３３には，電動モータ等の動力源１３４が取付けられ，この動力源１３４と前記各蒸気圧縮機１３０との間に，動力伝達用ベルト１３５，１３６を巻掛けすることにより，前記各蒸気圧縮機１３０を，前記一つの動力源１３４からの動力伝達にて回転駆動するように構成している。

前記両蓋板１０４，１０５のうち一方の蓋板１０４には，前記凝縮室１１０内の上部への蒸気入口１１５が設けられているほか，前記凝縮室１１０内の底部からの冷却用流体出口１１９が設けられており，更に，この一方の蓋板１０４には，前記凝縮室１１０内の上部をその軸線方向に延びるようにパイプ状に構成した複数の冷却用流体入口１１６が設けられている。

前記蒸気入口１１５には，前記各蒸気圧縮機１３０における吐出口からの蒸気ダクト１２９が接続されている。

前記凝縮室１１０内の底部に溜まる水等の蒸発性液体による冷却用流体は，前記冷却用流体出口１１９より循環ポンプ１２５にて汲み出され，放熱側１２６における熱交換器２７に供給され，ここでの大気との間接又は直接接触による放熱にて冷却されたのち，この熱交換器１２７から循環管路１２８を介して前記各冷却用流体入口１１６に送られ，前記凝縮室１１０内に，その軸線方向の各所における複数の各ノズル孔から噴出するように戻るという循環を行うように構成されている。

また，前記蓋板１０４，１０５のうち他方の蓋板１０５には，前記蒸発室１０９内の上部をその軸線方向に延びるようにパイプ状に構成した複数（二本）の冷熱用蒸発性液体入口管１１４が設けられているほか，前記蒸発室１０９内の底部からの冷熱用蒸発性液体出口１１８が設けられている。なお，この他方の蓋板１０５には，図示していないが，前記凝縮室１１０から前記真空発生源への真空抽出口が設けられている。

前記蒸発室１０９内の底部に溜まる水等の蒸発性液体による冷熱用蒸発性液体は，前記蒸発性液体出口１１８より循環ポンプ１２０にて汲み出され，循環管路１２１を介して冷房箇所等の負荷側１２２における密閉した間接式熱交換器１２３に対して冷却源として供給され，この熱交換器１２３から循環管路１２４を介して前記各蒸発性液体入口１１４に送られ，前記蒸発室１０９内に，その軸線方向の各所における複数の各ノズル孔から噴出するように戻るという循環を行うというように構成されている。

なお，前記凝縮室１１０に対する蒸気入口１１５，冷却用流体出口１１８及び各冷却用流体入口１１６は，図示のように，一方の蓋板１０４に設けることに代えて，他方の蓋板１０５に設ける構成にしたり，或いは，両蓋板１０４，１０５の両方に設ける構成にすることができる。

また，前記蒸発室１０９に対する各冷熱用蒸発性液体入口１１４及び冷熱用蒸発性液体出口１１８は，図示のように，他方の蓋板１０５に設けることに代えて，一方の蓋板１０４に設ける構成にしたり，或いは，両蓋板１０４，１０５の両方に設ける構成にすることができるほか，前記外筒体１０２に設ける構成にすることができる。

更にまた，前記蒸気圧縮機１３０としては，ブロワー圧縮機等の遠心型のものが使用することができるほか，容積型のものが使用することができ，この容積型として，ルーツ型圧縮機，可変翼型圧縮機又はねじ型圧縮機等の回転式圧縮機を使用することができる。

加えて，前記蒸気圧縮機１３０は，図示のように，二台にすることに限らず，三台以上に複数台にして，これらを一つの動力源１３４からの動力伝達にて駆動するように構成することができる。

この構成において，前記蒸発室１０９内での沸騰蒸発による冷却にて温度が低くなった冷熱用蒸発性液体は，冷房箇所等の負荷側１２２における間接熱交換器１２３に送られ，ここで間接的な冷熱源として使用されることで温度が上昇したのち，前記蒸発室１０９内に戻ってここでの沸騰蒸発にて再び冷却されることを繰り返す。

前記蒸発室１０９内における沸騰蒸発にて発生した蒸気は，各蒸気圧縮機１３０にて圧縮されたのち，凝縮室１１０内に至り，ここで，放熱側１２６における熱交換器１２７との間を循環する冷却用流体によって冷却されて凝縮されるのであり，この凝縮室１１０内における蒸気の凝縮を促進するには，この凝縮室１１０内に，ラシヒリング等による充填層を設けることが有効である。

本発明においては，前記図示の実施の形態のように，内筒体１０３の内部を凝縮室１１０に，内筒体１０３と外筒体１０２との間の隙間を蒸発室１０９に構成することに限らず，内筒体１０３の内部を蒸発室１０９に，内筒体１０３と外筒体１０２との間の隙間を凝縮室１１０に構成するようにしても良い。

このように，内筒体１０３の内部を蒸発室１０９に，内筒体１０３と外筒体１０２との間の隙間を凝縮室１１０に構成した場合には，大気温度よりも最も低い温度の蒸発室１０９の周囲を，大気温度よりも次に低い温度の凝縮室１１０が取り囲む形態になることにより，大気温度よりも最も低い温度の蒸発室１０９が大気から受ける熱的影響（温度上昇）を僅少できる。

これに対し，前記図示の実施の形態のように，前記内筒体１０３の内部を凝縮室１１０に，前記内筒体１０３と前記外筒体１０２との間の隙間を蒸発室１０９にした場合には，以下に述べる構成にできる。

第１に，前記外筒体１０２の上面に蒸気出口１１３を設けて，この蒸気出口１１３から前記蒸気圧縮機１３０への蒸気ダクトを短くするという構成にしたり，或いは，前記外筒体１０２の上面に設けた取付け座１４に，前記蒸気圧縮機１６を，その吐出口が前記外筒体１０２内の蒸発室１０９に連通するように，直接的に取付けるという構成できる。

第２に，図示したように，前記外筒体１０２における内筒体１０３を，その軸線方向から見て，前記外筒体２に対して下方に偏芯することにより，前記蒸発室１０９内のうち上部の空間を広くして，ここでの蒸気と液体との分離性を向上できるように構成できる。

第１の実施の形態を示す縦断正面図である。 図１のII−II視平断面図である。 図１のシール部分における拡大図である。 前記シール部分における別の例を示す図である。 第１の実施の形態における分解斜視図である。 第２の実施の形態を示す縦断正面図である。 図６のVII −VII 視平断面図である。 図６のシール部分における拡大図である。 第２の実施の形態における分解斜視図である。

符号の説明

１，１０１ 二重容器
２，１０２ 外筒体
３，１０３ 内筒体
４，１０４ 蓋板
５，１０５ 蓋板
６，１０６ ステーボルト
７，８，７′，８′，１０７，１０８ ガスケット
９，１０９ 蒸発室
１０，１１０ 凝縮室
１３，１１３ 蒸気出口
１４，１１４ 蒸発性液体入口
１５，１１５ 蒸気入口
１７，１１７ 環状溝
１６，１１６ 冷却用流体入口
１８，１１８ 蒸発性液体出口
１９，１１９ 冷却用流体出口
２０，１２０ 蒸発性液体の循環ポンプ
２２，１２２ 負荷側
２５，１２５ 冷却用流体の循環ポンプ
２６，１２６ 放熱側
２９，１２９ 蒸気ダクト
３０，１３０ 蒸気圧縮機
３１ 真空ポンプ

Claims (10)

1. 蒸発性液体を大気圧よりも低い減圧で沸騰蒸発する蒸発室と，この蒸発室における蒸発性液体を負荷側に間接冷却の冷却源として供給したのち再び前記蒸発室に戻すように循環する循環手段と，前記蒸発室において発生した蒸気を圧縮する蒸気圧縮機と，この蒸気圧縮機で圧縮した蒸気を凝縮する凝縮室とから成る蒸発式冷却装置において，
   外側容器とその内部に配設の内側容器とで構成される二重容器のうち内側容器の内部が，前記蒸発室及び凝縮室のうちいずれか一方に，前記外側容器と内側容器との間の隙間が，前記蒸発室及び凝縮室のうちいずれか他方に形成されていることを特徴とする蒸発性液体の蒸発式冷却装置。
2. 前記二重容器のうち内側容器の内部が蒸発室に，外側容器と内側容器との間の隙間が凝縮室に形成されていることを特徴とする前記請求項１に記載の蒸発性液体の蒸発式冷却装置。
3. 前記外側容器が両端開口の筒型に構成された外筒体であり，前記内側容器が両端開口の筒型に構成された内筒体であり，前記外筒体の両端における開口部と，前記内筒体の両端における開口部とは，これら外筒体及び内筒体の両端に配設した蓋板にて同時に閉塞されていることを特徴とする前記請求項１に記載の蒸発性液体の蒸発式冷却装置。
4. 前記外筒体，前記内筒体及び両蓋板は，相互に分解可能に構成されていることを特徴とする前記請求項３に記載の蒸発性液体の蒸発式冷却装置。
5. 前記外筒体及び前記内筒体は，縦向きに配設され，これらの両端における蓋板のうち上側に位置する一方の蓋板には，前記蒸発室への蒸発性液体入口及び蒸発室からの蒸気出口と，前記凝縮室への蒸気入口及び冷却用流体入口とが設けられている一方，前記下側に位置する他方の蓋板には，蒸発室からの蒸発性液体出口と，前記凝縮室からの冷却用流体出口とが設けられていることを特徴とする前記請求項３又は４に記載の蒸発性液体の蒸発式冷却装置。
6. 前記内筒体は，その軸線方向から見て，前記外筒体に対して偏芯した部位に位置していることを特徴とする前記請求項５に記載の蒸発性液体の蒸発式冷却装置。
7. 前記外筒体及び前記内筒体は，横向きに配設され，前記二重容器の外筒体における上面に，前記蒸気圧縮機が配設され，更に，前記両蓋板のうちいずれか一方又は両方に，前記蒸発室及び前記凝縮室に対する蒸気及び流体の出入口が設けられていることを特徴とする前記請求項３又は４に記載の蒸発性液体の蒸発式冷却装置。
8. 前記外筒体と前記内筒体との間の隙間が蒸発室に，前記内筒体の内部が凝縮室に各々形成され，更に，前記外筒体の上面に，前記蒸気圧縮機への蒸気出口が設けられていることを特徴とする前記請求項７に記載の蒸発性液体の蒸発式冷却装置。
9. 前記内筒体は，その軸線方向から見て，前記外筒体に対して下方に偏芯した部位に位置していることを特徴とする前記請求項７に記載の蒸発性液体の蒸発式冷却装置。
10. 前記外筒体における上面に，複数台の蒸気圧縮機が当該外筒体における軸線方向に並べて搭載され，これら各蒸気圧縮機は，一つの動力源からの動力伝達にて駆動するように構成されていることを特徴とする前記請求項７〜９のいずれかに記載の蒸発性液体の蒸発式冷却装置。

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