(57)【要約】【課題】デミスタ１８の気液分離性能が適正に確保できる蒸発器および冷凍機を提供すること。【解決手段】この蒸発器１２は、熱物の流路となる伝熱管１５と、通過する冷媒を気液分離するデミスタ１８とを備え、伝熱管１５にて熱交換して蒸発気化した冷媒をデミスタ１８にて気液分離して冷媒ガス排出口２１から外部に排出する。ここで、デミスタ１８の配置領域のうち冷媒が通過可能な領域をデミスタ１８の開口部と呼ぶ。このとき、冷媒ガス排出口２１の近傍にてデミスタ１８の開口部を塞ぐ閉塞部２６が配置され、デミスタ１８の開口部が閉塞部２６を境界として相互に異なる開口面積を有する複数の領域に区画される。また、隣り合う開口部の領域をデミスタの上流側にて仕切る仕切部が配置される。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
加熱物の流路となる伝熱管と、通過する冷媒を気液分離するデミスタとを備えると共に、前記伝熱管にて熱交換して蒸発気化した冷媒を前記デミスタにて気液分離して冷媒ガス排出口から外部に排出する蒸発器であって、
前記デミスタの配置領域のうち冷媒が通過可能な領域をデミスタの開口部と呼ぶときに、前記冷媒ガス排出口の近傍にて前記デミスタの開口部を塞ぐ閉塞部が配置されると共に、前記開口部が前記閉塞部を境界として相互に異なる開口面積を有する複数の領域に区画され、且つ、隣り合う前記開口部の領域を前記デミスタの上流側にて仕切る仕切部が配置されることを特徴とする蒸発器。
【請求項２】
前記仕切部が前記開口部の領域のうち小さい開口面積を有する側の領域寄りに配置される請求項１に記載の蒸発器。
【請求項３】
前記仕切部が前記デミスタの略全幅に渡って配置される請求項１または２に記載の蒸発器。
【請求項４】
前記仕切部が前記デミスタの下面から前記伝熱管群までの高さと略同一の高さを有する請求項１〜３のいずれか一つに記載の蒸発器。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれかの蒸発器を備えることを特徴とする冷凍機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、蒸発器および冷凍機に関し、さらに詳しくは、デミスタの気液分離性能が適正に確保できる蒸発器および冷凍機に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年の蒸発器は、加熱物の流路となる伝熱管と、通過する冷媒を気液分離するデミスタとを備えている。そして、伝熱管にて熱交換して蒸発気化した冷媒がデミスタにて気液分離されて冷媒ガス排出口から外部に排出されることにより、液滴を含んだ冷媒が冷媒ガス排出口から外部に排出されないように構成されている。かかる構成を採用する従来の蒸発器として、特許文献１に記載される技術が知られている。
【０００３】
【特許文献１】特許第３９１７９１７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ここで、上記の構成を有する蒸発器では、デミスタと冷媒ガス排出口との位置関係に起因して、伝熱管からの冷媒（蒸気）がデミスタを均一に通過しないことがある。すると、デミスタの気液分離性能が部分的に低下するおそれがある。
【０００５】
そこで、この発明は、上記に鑑みてされたものであって、デミスタの気液分離性能が適正に確保できる蒸発器および冷凍機を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するため、この発明にかかる蒸発器は、加熱物の流路となる伝熱管と、通過する冷媒を気液分離するデミスタとを備えると共に、前記伝熱管にて熱交換して蒸発気化した冷媒を前記デミスタにて気液分離して冷媒ガス排出口から外部に排出する蒸発器であって、前記デミスタの配置領域のうち冷媒が通過可能な領域をデミスタの開口部と呼ぶときに、前記冷媒ガス排出口の近傍にて前記デミスタの開口部を塞ぐ閉塞部が配置されると共に、前記開口部が前記閉塞部を境界として相互に異なる開口面積を有する複数の領域に区画され、且つ、隣り合う前記開口部の領域を前記デミスタの上流側にて仕切る仕切部が配置されることを特徴とする。
【０００７】
この蒸発器では、隣り合う開口部の領域がデミスタの上流側にて仕切部により仕切られるので、各領域間における冷媒の流通（冷媒の回り込み）が抑制される。これにより、小さな開口部側における冷媒の流速の増加が抑制されるので、デミスタの気液分離性能が適正に確保される利点がある。
【０００８】
また、この発明にかかる蒸発器は、前記仕切部が前記開口部の領域のうち小さい開口面積を有する側の領域寄りに配置される。
【０００９】
この蒸発器では、大きな開口部側の領域から小さな開口部側の領域への冷媒流れがより効果的に低減される。これにより、小さな開口部側における冷媒の流速の増加が抑制されてデミスタの気液分離性能が適正に確保される利点がある。
【００１０】
また、この発明にかかる蒸発器は、前記仕切部が前記デミスタの略全幅に渡って配置される。
【００１１】
この蒸発器では、仕切部がデミスタの幅方向の一部のみに延在する構成と比較して、小さな開口部側の領域への冷媒流れがより効果的に低減される。これにより、デミスタの気液分離性能が適正に確保される利点がある。
【００１２】
また、この発明にかかる蒸発器は、前記仕切部が前記デミスタの下面から前記伝熱管群までの高さと略同一の高さを有する。
【００１３】
この蒸発器では、蒸気の発生位置（伝熱管群）からデミスタまでの空間が仕切部により仕切られるので、小さな開口部側の領域への冷媒流れがより効果的に低減される。これにより、デミスタの気液分離性能が適正に確保される利点がある。
【００１４】
また、この発明にかかる冷凍機は、請求項１〜４のいずれかの蒸発器を備える。
【発明の効果】
【００１５】
この発明にかかる蒸発器では、隣り合う開口部の領域がデミスタの上流側にて仕切部により仕切られるので、各領域間における冷媒の流通（冷媒の回り込み）が抑制される。これにより、小さな開口部側における冷媒の流速の増加が抑制されるので、デミスタの気液分離性能が適正に確保される利点がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、この発明につき図面を参照しつつ詳細に説明する。なお、この実施例によりこの発明が限定されるものではない。また、この実施例の構成要素には、発明の同一性を維持しつつ置換可能かつ置換自明なものが含まれる。また、この実施例に記載された複数の変形例は、当業者自明の範囲内にて任意に組み合わせが可能である。
【実施例】
【００１７】
図１および図２は、この発明にかかる蒸発器を示す説明図である。図３は、図１に記載した蒸発器の変形例を示す説明図である。図４および図５は、一般的な冷凍機を示す構成図である。
【００１８】
［冷凍機］
一般的な冷凍機は、凝縮器１０と、膨張弁１１と、蒸発器１２と、圧縮機１３とを備える（図４参照）。凝縮器１０は、冷却水と気相状態の冷媒との間で熱交換を行わせて冷媒を凝縮、液化する。膨張弁１１は、凝縮された冷媒を減圧する。蒸発器１２は、凝縮された冷媒と冷水（加熱物）との間で熱交換を行わせて冷水を冷却する。圧縮機１３は、蒸発器１２で蒸発、気化した冷媒を圧縮した後に凝縮器１０に供給する。
【００１９】
この冷凍機では、気相状態の冷媒が凝縮器１０にて冷却水と熱交換して冷却され、凝縮されて液相状態とする。次に、この冷媒が膨張弁１１にて蒸発圧力まで減圧されて、蒸発器１２に供給される。次に、この冷媒が蒸発器１２にて蒸発気化して、冷水と熱交換を行う。これにより、冷水が冷却されて冷凍機能が実現される。次に、この冷媒が蒸発器１２から圧縮機１３に供給され、圧縮機１３にて加圧されて高温高圧の気相状態となる。そして、この冷媒が凝縮器１０にて再び冷却水と熱交換して循環する。
【００２０】
［蒸発器］
蒸発器１２は、容器１４と、伝熱管群１５Ａ〜１５Ｃと、冷水入口１６と、冷水出口１７と、デミスタ１８と、底板１９と、デミスタ枠２０と、冷媒ガス排出口（流出管）２１とを有する（図５参照）。容器１４は、冷媒を導入するための容器であり、円筒形状を有する。伝熱管群１５Ａ〜１５Ｃは、冷水の流路となる多数の伝熱管１５が束ねられて構成され、伝熱管１５の長手方向を一方向に向けつつ容器１４内の鉛直下方位置に配設される。また、これらの伝熱管群１５Ａ〜１５Ｃは、容器１４内にて冷媒に浸される。また、容器１４内にて隣り合う伝熱管群１５Ａ、１５Ｂ；１５Ｂ、１５Ｃは、それぞれ折返し部２２を介して連通する。冷水入口１６は、伝熱管群１５Ａへの冷水の入口部である。冷水出口１７は、伝熱管群１５Ｃからの冷水の出口部である。デミスタ１８は、容器１４内にて発生した蒸気を除去する気液分離器であり、伝熱管群１５Ａ〜１５Ｃの鉛直上方に配置される。底板１９は、デミスタ１８を容器１４の下方から支持する部材である。デミスタ枠２０は、上方からデミスタ１８に被せられて配置される枠状部材であり、デミスタ１８を底板１９との間に挟み込んで固定する。冷媒ガス排出口２１は、冷媒ガスを容器１４の外部に排出するための出口であり、圧縮機１３に連通する（図４参照）。
【００２１】
この蒸発器１２では、まず、膨張弁１１からの冷媒が下方から容器１４の内部に導入される（図４および図５参照）。次に、この冷媒が伝熱管１５を通る冷水と熱交換して蒸発気化することにより、冷水が冷却される。次に、この冷媒が容器１４の上方に吹き上がり、デミスタ１８を通過する。このとき、冷媒に含まれる蒸気がデミスタ１８にて分離されて除去される。そして、この冷媒が冷媒ガス排出口２１から容器１４の外部に排出されて、圧縮機１３側に回収される。
【００２２】
［蒸発器の閉塞部］
また、この蒸発器１２では、上記のようにデミスタ１８が底板１９とデミスタ枠２０との間に挟み込まれて保持される（図５および図２参照）。このとき、底板１９およびデミスタ枠２０がデミスタ１８の平面部に対して開口部２５を有する。したがって、冷媒は、これらの開口部２５からデミスタ１８を通過できる。以下、デミスタ１８の平面領域のうち冷媒が通過可能な領域（底板１９およびデミスタ枠２０の開口部２５が位置する領域）を、単にデミスタ１８の開口部２５と呼ぶ。かかる構成では、伝熱管１５にて蒸発気化した冷媒が開口部２５を通ってデミスタ１８を通過する（図１参照）。このとき、冷媒がデミスタ１８にて気液分離されて、冷媒の蒸気成分が低減される。そして、この冷媒が冷媒ガス排出口２１から容器１４の外部に排出されて、圧縮機１３に供給される。
【００２３】
ここで、蒸発器１２の稼働時には、容器１４内にて冷媒の液面からほぼ均等に蒸気が発生する。しかし、冷媒（蒸気）が冷媒ガス排出口２１のみから容器１４外に排出されるため、冷媒ガス排出口２１付近にて冷媒の流速が急激に増加する（図１の波線グラフ参照）。このとき、冷媒の流速が大きすぎると、デミスタ１８の気液分離性能が低下して、液滴を含んだ冷媒が冷媒ガス排出口２１から外部に排出されるおそれがある。
【００２４】
そこで、この蒸発器１２は、冷媒ガス排出口２１の近傍にてデミスタ１８の開口部２５を塞ぐ閉塞部２６を有する（図１および図２参照）。したがって、この閉塞部２６では、冷媒がデミスタ１８を通過できない。かかる構成では、冷媒が閉塞部２６を迂回しつつデミスタ１８を通過するので、冷媒の流速が減少してデミスタ１８の気液分離性能が確保される。
【００２５】
［蒸発器の仕切部］
また、この蒸発器１２では、デミスタ１８の開口部２５が閉塞部２６を境界として相互に異なる開口面積を有する複数の領域に区画される（図１および図２参照）。すなわち、
デミスタ１８の開口部２５が冷媒ガス排出口２１付近にて閉塞部２６により塞がれ、この閉塞部２６を境界として相互に異なる開口面積を有する複数の領域に区画される。例えば、この実施例では、デミスタ１８が長尺かつ矩形の板状形状を有しており、その平面を伝熱管群１５Ａ〜１５Ｃに対して所定の傾斜角（例えば、１５［ｄｅｇ］）にて傾斜させつつ伝熱管１５の長手方向に延在している（図４参照）。そして、この冷媒ガス排出口２１の近傍（デミスタ１８の平面のうち冷媒ガス排出口２１に対して最も近い領域）に閉塞部２６が配置され、この閉塞部２６により、デミスタ１８の開口部２５を塞がれている。また、この閉塞部２６を境界として、デミスタ１８の開口部２５、２５が冷水入口１６側の領域と折り返し部２２側の領域とに区画されている。また、冷媒ガス排出口２１が伝熱管１５の長手方向に対して折り返し部２２寄りに配置されている。したがって、この折り返し部２２側に形成された開口部２５が冷水入口１６側に形成された開口部２５よりも伝熱管１５の長手方向に短尺に形成されており、より小さい開口面積を有している。
【００２６】
ここで、蒸発器１２の稼働時には、容器１４内にて冷媒の液面からほぼ均等に蒸気が発生する。しかし、冷媒（蒸気）が冷媒ガス排出口２１のみから容器１４外に排出されるため、冷媒ガス排出口２１付近にて冷媒の流速が急激に増加する（図１の波線グラフ参照）。このため、開口部２５の領域うち大きな開口面積を有する領域（冷水入口１６側の領域）よりも小さな開口面積を有する領域（折り返し部２２側の領域）にて冷媒の流速が大きくなる。すると、小さな開口部２５側にてデミスタ１８の気液分離性能が低下して、液滴を含んだ冷媒が冷媒ガス排出口２１から外部に排出されるおそれがある。
【００２７】
そこで、この蒸発器１２は、隣り合う開口部２５の領域をデミスタ１８の上流側にて仕切る仕切部３０を有する（図１および図２参照）。すなわち、冷媒ガス排出口２１付近（閉塞部２６の位置）を境界として区画された開口部２５の領域が、デミスタ１８の上流側にて仕切部３０により仕切られる。例えば、この実施例では、仕切部３０が矩形状の板状部材から成り、底板１９の下面（伝熱管１５側の側面）に取り付けられている。また、仕切部３０は、小さい開口面積を有する折り返し部２２側の開口部２５に配置され、この開口部２５の閉塞部２６側の縁部に沿ってデミスタ１８の幅方向（伝熱管群１５Ａ〜１５Ｃの径方向）に延在している。また、仕切部３０は、デミスタ１８の下面から伝熱管群１５Ａ〜１５Ｃの近傍に至る程度の高さを有している。したがって、デミスタ１８の下面と伝熱管群１５Ａ〜１５Ｃとの間の空間が、仕切部３０によって冷媒ガス排出口２１よりも折り返し部２２側の領域と冷水入口１６側の領域とに仕切られている。
【００２８】
かかる構成では、隣り合う開口部２５の領域がデミスタ１８の上流側にて仕切部３０により仕切られるので、各領域間における冷媒の流通（冷媒の回り込み）が抑制される。すなわち、冷媒ガス排出口２１の近傍かつデミスタ１８の上流側にて、大きな開口部２５側の領域（冷水入口１６側の領域）から小さな開口部２５側の領域（折り返し部２２側の領域）への冷媒流れが抑制される。これにより、小さな開口部２５側における冷媒の流速の増加が抑制されるので、デミスタ１８の気液分離性能が適正に確保される利点がある（図１の実線グラフ参照）。また、かかる構成では、蒸発器１２を小型化できるので、製品のコストダウン化が可能となる利点がある。
【００２９】
なお、この実施例では、仕切部３０がフラットな盲板（孔を有さない板）により構成されている（図２参照）。しかし、これに限らず、仕切部３０が多孔板により構成されても良い（図示省略）。かかる構成としても、小さな開口部２５側における冷媒の流速の増加が抑制され得る。
【００３０】
また、上記の構成では、冷媒ガス排出口２１の近傍（大きな開口部２５側の領域と小さな開口部２５側の領域との境界位置）にのみ仕切部３０が配置されることが好ましい（図１および図２参照）。かかる構成では、デミスタの上流側に多数の仕切部が配置される構成（図示省略）と比較して、構成が簡素化されて製品のコストダウン化が可能となる利点がある。
【００３１】
また、デミスタの開口部が閉塞部を境界として略同一の開口面積を有する複数の領域に区画されている構成（図示省略）では、各領域を通過する冷媒の流速差が小さい。したがって、かかる構成では、仕切部３０が省略されても良い。
【００３２】
また、この蒸発器１２では、仕切部３０が開口部２５の領域のうち小さい開口面積を有する側の領域寄りに配置されることが好ましい（図１および図２参照）。例えば、この実施例では、仕切部３０が折り返し部２２側の開口部と閉塞部２６との境界に配置されている。かかる構成では、大きな開口部２５側の領域（冷水入口１６側の領域）から小さな開口部２５側の領域（折り返し部２２側の領域）への冷媒流れがより効果的に低減される。これにより、小さな開口部２５側における冷媒の流速の増加が抑制されてデミスタ１８の気液分離性能が適正に確保される利点がある。
【００３３】
なお、デミスタ１８の開口部２５が冷水入口１６側の領域にて小さな開口面積を有する構成では、仕切部３０が冷水入口１６側の開口部２５と閉塞部２６との境界に配置される（図３参照）。
【００３４】
また、この蒸発器１２では、仕切部３０がデミスタ１８の略全幅（伝熱管群１５Ａ〜１５Ｃの幅方向に対する略全幅）に渡って配置されることが好ましい（図１および図２参照）。例えば、この実施例では、仕切部３０が底板１９の幅と略同一長さを有しており、底板１９の全幅に渡って延在するように配置されている。かかる構成では、仕切部がデミスタの幅方向の一部のみに延在する構成（図示省略）と比較して、小さな開口部２５側の領域への冷媒流れがより効果的に低減される。これにより、デミスタ１８の気液分離性能が適正に確保される利点がある。
【００３５】
また、この蒸発器１２では、仕切部３０がデミスタ１８の下面から伝熱管群１５Ａ〜１５Ｃまでの高さと略同一の高さを有することが好ましい（図１参照）。すなわち、仕切部３０がデミスタ１８の下面から伝熱管群１５Ａ〜１５Ｃの近傍まで延びていることが好ましい。かかる構成では、蒸気の発生位置（伝熱管群１５Ａ〜１５Ｃ）からデミスタ１８までの空間が仕切部３０により仕切られるので、小さな開口部２５側の領域への冷媒流れがより効果的に低減される。これにより、デミスタ１８の気液分離性能が適正に確保される利点がある。
【００３６】
なお、デミスタ１８が水平方向に対して傾斜して配置される構成（図５参照）では、デミスタ１８の下面から伝熱管群１５Ａ〜１５Ｃまでの高さが一様でない。したがって、かかる構成では、例えば、仕切部３０が略三角形状を有する等により、仕切部３０の高さがデミスタ１８の下面から伝熱管群１５Ａ〜１５Ｃまでの高さに応じて増減されてもよい（図示省略）。
【産業上の利用可能性】
【００３７】
以上のように、この発明にかかる蒸発器および冷凍機は、デミスタ１８の気液分離性能が適正に確保できる点で有用である。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】この発明にかかる蒸発器を示す説明図である。
【図２】この発明にかかる蒸発器を示す説明図である。
【図３】図１に記載した蒸発器の変形例を示す説明図である。
【図４】一般的な冷凍機を示す構成図である。
【図５】一般的な冷凍機を示す構成図である。
【符号の説明】
【００３９】
１０   凝縮器
１１   膨張弁
１２   蒸発器
１３   圧縮機
１４   容器
１５   伝熱管
１５Ａ〜１５Ｃ伝熱管群
１６   冷水入口
１７   冷水出口
１８   デミスタ
１９   底板
２０   デミスタ枠
２１   冷媒ガス排出口
２２   折り返し部
２５   開口部
２６   閉塞部
３０   仕切部
【図１】
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【図２】
2010145011.tif 000004
【図３】
2010145011.tif 000005
【図４】
2010145011.tif 000006
【図５】
2010145011.tif 000007