(57)【要約】【課題】伝熱管として扁平管を用いたシェルアンドチューブ熱交換器において、特に高熱流束域において扁平管表面上でドライアウトが顕著に確認され、有効伝熱面積が減少することから伝熱性能が低下するという課題があった。【解決手段】伝熱部ヘッダー１１と伝熱部１２からなる複数の伝熱管と、伝熱管を収納するシェル１０と、伝熱部１２の表面に冷媒液を噴霧するノズル１３とを備え、シェル１０は鉛直方向の下に冷媒液を流入させる冷媒流入管２６と、鉛直方向の上に冷媒液を排出する冷媒流出管２７から構成されている。【選択図】図２
2019135418.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
表面に扁平面を有した複数の伝熱管を含み、鉛直方向に配置される複数の伝熱管ユニットと、
鉛直方向で前記複数の伝熱管ユニットの間に配置され、前記伝熱管の表面に冷媒液を噴霧するノズルと、
前記複数の伝熱管ユニット及び前記ノズルを収納し、鉛直方向の下に前記冷媒液を流入させる冷媒流入管と、
鉛直方向の上に前記冷媒液を排出する冷媒流出管と、を有するシェルを備え、
前記伝熱管ユニットは、前記伝熱管を束ねる伝熱部と、前記伝熱部の外側に位置され、隣接する他の伝熱管ユニットに、前記伝熱管を介して前記冷媒液と熱交換を行う熱媒体を移動させる伝熱部ヘッダーとを有し、
前記シェルは、鉛直方向の下に前記熱媒体を流入させる流入口と、鉛直方向で最も下の前記伝熱管ユニットから鉛直方向で最も上の前記伝熱管ユニットまで、前記熱媒体流出させる流出口とを有する、
シェルアンドチューブ熱交換器。
【請求項２】
前記シェルは、前記シェルの鉛直方向の下に、前記ノズルから噴霧された前記冷媒液を貯留させる貯留部と、前記貯留部と前記ノズルとを連結する冷媒液循環回路と、前記冷媒液循環回路を通って前記ノズルに前記貯留部の冷媒液を圧送し、前記ノズルと前記貯留部との間を前記冷媒液で循環させる冷媒液循環ポンプとを有する、
請求項１に記載のシェルアンドチューブ熱交換器。
【請求項３】
前記冷媒液循環回路には、前記ノズルの流量を調整する調整機構を備えた、
請求項１または請求項２のいずれか１項に記載のシェルアンドチューブ熱交換器。
【請求項４】
前記伝熱部の表面積は、前記伝熱部ヘッダーを挟んで前記流入口から前記流出口に向かって次第に大きくなるように配置された、
請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載のシェルアンドチューブ熱交換器。
【請求項５】
前記伝熱部の内部を流れる前記熱媒体の流路断面積は、前記流入口から前記流出口に向かって次第に小さくなるように配置された、
請求項１〜請求項４のいずれか１項に記載のシェルアンドチューブ熱交換器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開発は、伝熱管として扁平管を用いたシェルアンドチューブ熱交換器に関する。
【背景技術】
【０００２】
冷凍サイクル装置では、ヒートポンプサイクルの中で作動媒体として冷媒が循環し、冷媒を蒸発させて冷媒蒸気を発生させる蒸発器と、冷媒蒸気を吸入して圧縮する圧縮機と、圧縮機で圧縮された冷媒蒸気を吸入して凝縮させる凝縮器と、から構成されている。この中で、蒸発器は冷水などから吸熱した熱により冷媒液を蒸発する熱交換器であって、伝熱管などの伝熱面を介して熱交換する間接型熱交換器である。図９は、特許文献１に記載された従来の扁平管を用いたシェルアンドチューブ熱交換器の構成を示すものである。図９に示すように、従来の扁平管を用いたシェルアンドチューブ熱交換器は、蒸発器シェル２２、扁平伝熱管２３、ノズル部材２４、冷却媒体流入管２５から構成される。本従来例では、扁平伝熱管２３は、３列４段で水平に配置されている。冷却媒体はシェル２２の両端に設けられたノズル部材２４から水平に配置された扁平伝熱管２３群の各扁平伝熱管２３に対応して噴出される。ノズル部材２４から噴出された冷却媒体は水平方向に流出し、扁平伝熱管２３の扁平面で接触し扁平伝熱管２３の内部を流通する熱媒体と熱交換を行う。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１３−５３６２０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
従来の扁平管を用いたシェルアンドチューブ熱交換器は、複数の扁平伝熱管が水平に積層して配置されており、扁平伝熱管の間に冷媒液が滞留する。特に、冷媒を水として用いた場合、接触角が大きいため水平に配置された扁平伝熱管間にブリッジしやすく、液膜は厚くなり、熱抵抗となって伝熱性能は低下する。そこで、扁平管の扁平面を水平に対して垂直に配置することで、扁平管の間の冷媒液は鉛直下向き方向に流下して扁平管表面上に滞留しない。それにより、熱抵抗を低減することが出来る。しかしながら、扁平管の配列には熱媒体の流れ方向と、扁平管表面上に噴霧される冷媒液の位置関係が重要である。冷媒の蒸発温度と冷水との温度差が大きくなる領域（例えば、熱媒体の入口近辺）において、渇き面（ドライアウト）が発生し、有効伝熱面積が減少することから伝熱性能が低下するという課題を有していた。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
前記従来の課題を解決するために、本発明のシェルアンドチューブ熱交換器は、伝熱管として扁平管を用いたシェルアンドチューブ熱交換器であって、表面に扁平面を有した複数の伝熱管を含み、鉛直方向に配置される複数の伝熱管ユニットと、鉛直方向で前記複数の伝熱管ユニットの間に配置され、前記伝熱管の表面に冷媒液を噴霧するノズルと、前記複数の伝熱管ユニット及び前記ノズルを収納し、鉛直方向の下に前記冷媒液を流入させる冷媒流入管と、鉛直方向の上に前記冷媒液を排出する冷媒流出管と、を有するシェルを備え、前記伝熱管ユニットは、前記伝熱管を束ねる伝熱部と、前記伝熱部の外側に位置され、隣接する他の伝熱管ユニットに、前記伝熱管を介して前記冷媒液と熱交換を行う熱媒体を移動させる伝熱部ヘッダーと、を有し、前記シェルは、鉛直方向の下に前記熱媒体を流入させる流入口と、鉛直方向で最も下の前記伝熱管ユニットから鉛直方向で最も上の前記伝熱管ユニットまで、前記熱媒体流出させる流出口と、を有するように構成したものである。
【０００６】
これによって、熱媒体（例えば、冷水）は、シェルの下方部に設けられた伝熱管の冷媒流入管から上方部にかけて流れる。一方で、冷媒液は複数のノズルに分流して扁平管の表面上に均一に噴霧される。この時、シェルの上方部の扁平管で蒸発に寄与しなかった冷媒液は、扁平管表面に沿って流下し、下方部の扁平管に再付着する。つまり、扁平管の下段にいくほど、冷媒の蒸発温度と冷水との温度差が大きく渇き面（ドライアウト）が発生しやすいが、上段に比べて管表面上の冷媒液量は増大する。それにより、冷媒の蒸発温度と冷水との温度差が大きくなる領域において、ドライアウトの発生を抑制することから、有効伝熱面積が増加するため、伝熱性能が向上する。
【発明の効果】
【０００７】
上記のシェルアンドチューブ熱交換器によれば、冷媒の蒸発温度と冷水との温度差が大きく渇き面（ドライアウト）が発生しやすい下方部の扁平管において冷媒液を十分に確保することから、ドライアウトの発生を抑制する。それにより、特に高熱流束域において、有効伝熱面積が増大し、伝熱性能を向上することが出来る。その結果、熱交容積を小型化することが可能であり、冷凍サイクル装置の設置面積の縮小にもつなげることが出来る。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の実施の形態１における冷凍サイクル装置の構成図。
【図２】本発明の実施の形態１におけるシェルアンドチューブ熱交換器の構成図。
【図３】本発明の実施の形態１におけるシェルアンドチューブ熱交換器の断面図。
【図４】本発明の実施の形態１における伝熱部の断面図。
【図５】本発明の実施の形態２におけるシェルアンドチューブ熱交換器の構成図。
【図６】本発明の実施の形態３におけるシェルアンドチューブ熱交換器の構成図。
【図７】本発明の実施の形態４におけるシェルアンドチューブ熱交換器の構成図。
【図８】本発明の実施の形態５における伝熱部の断面図。
【図９】従来のシェルアンドチューブ熱交換器の構成図。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
第１の発明は、伝熱管として扁平管を用いたシェルアンドチューブ熱交換器であって、表面に扁平面を有した複数の伝熱管を含み、鉛直方向に配置される複数の伝熱管ユニットと、鉛直方向で複数の伝熱管ユニットの間に配置され、伝熱管の表面に冷媒液を噴霧するノズルと、複数の伝熱管ユニット及びノズルを収納し、鉛直方向の下に冷媒液を流入させる冷媒流入管と、鉛直方向の上に冷媒液を排出する冷媒流出管と、を有するシェルを備え、伝熱管ユニットは、伝熱管を束ねる伝熱部と、伝熱部の外側に位置され、隣接する他の伝熱管ユニットに、伝熱管を介して冷媒液と熱交換を行う熱媒体を移動させる伝熱部ヘッダーと、を有し、シェルは、鉛直方向の下に熱媒体を流入させる流入口と、鉛直方向で最も下の伝熱管ユニットから鉛直方向で最も上の伝熱管ユニットまで、熱媒体流出させる流出口と、を有するように構成したものである。熱媒体（例えば、冷水）は、シェルの下方部に設けられた伝熱管の冷媒流入管から上方部にかけて流れる。一方で、冷媒液は複数のノズルに分流して扁平管の表面上に均一に噴霧される。この時、シェルの上方部の扁平管で蒸発に寄与しなかった冷媒液は、扁平管表面に沿って流下し、下方部の扁平管に再付着する。つまり、扁平管の下段にいくほど、冷媒の蒸発温度と冷水との温度差が大きく渇き面（ドライアウト）が発生しやすいが、上段に比べて管表面上の冷媒液量は増大する。それにより、冷媒の蒸発温度と冷水との温度差が大きくなる領域において、ドライアウトの発生を抑制することから、有効伝熱面積が増加するため、伝熱性能が向上する。
【００１０】
第２の発明は、特に、第１の発明のシェルアンドチューブ熱交換器において、シェルは、シェルの鉛直方向の下に、ノズルから噴霧された冷媒液を貯留させる貯留部と、貯留部とノズルとを連結する冷媒液循環回路と、冷媒液循環回路を通ってノズルに貯留部の冷媒液を圧送し、ノズルと貯留部との間を冷媒液で循環させる冷媒液循環ポンプと、を有するように構成したものである。蒸発能力に応じた冷媒液を扁平管の表面上に噴霧させるため、冷媒液循環ポンプの回転数を変動させる。それにより、いかなる運転条件においても、蒸発量に適した冷媒液を噴霧するため、ドライアウトを抑制しつつ液膜熱抵抗が小さい薄膜を維持することから、伝熱性能が向上する。
【００１１】
第３の発明は、特に、第１または第２の発明のシェルアンドチューブ熱交換器において、冷媒液循環回路には、ノズルの流量を調整する調整機構を備えたものである。バルブの開度を調整することにより、冷媒液が蒸発しやすいシェルの下方部に位置するノズルから噴霧される冷媒液の噴霧量を、上方部に位置するノズルから噴霧される冷媒液の噴霧量よりも多くなるように流量調整する。それにより、下方部において冷媒液の噴霧量を十分に確保し、過負荷状態で特にドライアウトしやすい場合においても、ドライアウトを抑制する。従って、特に高熱流束域において、有効伝熱面積が増大し、伝熱性能が向上する。
【００１２】
第４の発明は、特に、第１〜３の発明のシェルアンドチューブ熱交換器において、伝熱部の表面積は、伝熱部ヘッダーを挟んで流入口から流出口に向かって次第に大きくなるように配置されたものである。シェルの下方部に設けられた流入口近傍の伝熱管は、冷媒の蒸発温度と冷水との温度差が大きくなるため蒸発量が多いが、流出口に向かって次第に蒸発量は低下することから、伝熱面積当たりの噴霧量が適切になるように、各伝熱部の蒸発量に合わせて上流部から下流部にかけて伝熱部の表面積を次第に大きくする。従って、各伝熱部の蒸発量に応じて冷媒液の噴霧量を調整するバルブを必要としないため、最低限の構成部品でドライアウトを抑制することが可能である。それにより、有効伝熱面積が増大し、伝熱性能が向上する。
【００１３】
第５の発明は、特に第１〜４の発明のシェルアンドチューブ熱交換器において、伝熱部の内部を流れる熱媒体の流路断面積は、流入口から流出口に向かって次第に小さくなるように配置されたものである。伝熱管の流入口から流出口にかけて冷水流路の断面積を小さくすることにより、同じ冷水流量でも流出口の方が冷水の流速が上がる。それにより、流出口近傍の伝熱管の方が流入口に比べて管内熱伝達率が向上するため、伝熱部の表面積を増やすことなく、蒸発量が少ない流出口近傍において伝熱性能が向上する。
【００１４】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、この実施形態によって本発明が限定されるものではない。
【００１５】
（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１ａにおける冷凍サイクル装置の構成図を示すものである。
【００１６】
図１において、冷凍サイクル装置１ａは冷媒を蒸発させて冷媒蒸気を発生させる蒸発器２と、冷媒蒸気を吸入して圧縮する圧縮機４と、圧縮機４で圧縮された冷媒蒸気を吸入して凝縮させる凝縮器６と、吸熱回路８及び放熱回路９と、から構成されている。
【００１７】
以上のように構成された冷凍サイクル装置１ａについて、以下その動作、作用を説明する。
【００１８】
図１において、冷凍サイクル装置１ａは、Ｒ１３４ａなどのＨＦＣ系冷媒、アンモニアや二酸化炭素などのノンフロン冷媒のような冷媒を作動媒体とした冷凍サイクル装置である。
【００１９】
蒸発器２は、冷凍サイクル装置１ａの外部より熱を吸熱することで冷媒液を蒸発させ、冷媒蒸気を発生する熱交換器であり、例えばシェルアンドチューブ型の間接型熱交換器である。
【００２０】
圧縮機４は、蒸発器２で発生した冷媒蒸気を吸収し圧縮する圧縮機であり、例えばターボ圧縮機のような速度型の圧縮機やスクリュー圧縮機のような容積型の圧縮機である。
【００２１】
凝縮器６は、圧縮機４により圧縮された冷媒蒸気を導入し、冷凍サイクル装置１ａの外部に放熱することで冷媒蒸気を凝縮する熱交換器であり、例えばシェルアンドチューブ型の間接型熱交換器である。
【００２２】
第一冷媒蒸気流路３は、蒸発器２の冷媒蒸気吐出口から圧縮機４の冷媒蒸気吸入口に向かって接続されており、蒸発器２で発生した冷媒蒸気を圧縮機４へ搬送する。第二冷媒蒸気流路５は、圧縮機４の冷媒蒸気吐出口から凝縮器６の冷媒蒸気吸入口に向かって接続されており、圧縮機４で圧縮された冷媒蒸気を凝縮器６へ搬送する。
【００２３】
冷媒液流路７は、凝縮器６から蒸発器２に向かって接続されており、凝縮器６の冷媒液を蒸発器２へ搬送する。
【００２４】
図２は、本発明の実施の形態１における蒸発器２の構成図を示すものである。
【００２５】
図２において、蒸発器２は間接型熱交換器であるシェルアンドチューブ熱交換器１ｂである。シェルアンドチューブ熱交換器１ｂはシェル１０、伝熱部ヘッダー１１、伝熱部１２、ノズル１３、流入口１６、流出口１７、冷媒流入管２６、冷媒流出管２７から構成されている。
【００２６】
伝熱部１２の扁平面は、水平に対して垂直に設けられており、扁平面が対向するように複数の伝熱部１２から構成されている。伝熱部１２は複数のパスから構成されており、各々の伝熱部１２の端部は、上下方向において伝熱部ヘッダー１１で接続されている。
【００２７】
吸熱回路８の冷水は、シェル１０の下方部に位置する冷媒流入管２６から流入し、複数の伝熱部ヘッダー１１及び伝熱部１２を経由して、シェル１０の上方部に位置する冷媒流出管２７から流出する。すなわち、複数の伝熱部ヘッダー１１及び伝熱部１２は、鉛直上向き方向にシェル１０の下方部から上方部に向かって延びている。
【００２８】
流出口１７は第一冷媒蒸気流路３と連結しており、蒸発器２で発生した冷媒蒸気は流出口１７及び第一冷媒蒸気流路３を経由して、圧縮機４へ搬送される。
【００２９】
図３は、図２におけるＡ−Ａの断面図である。伝熱部１２は、シェル１０内に所定の間隔（例えば、空間間隔５ｍｍ）で配列されており、ノズル１３は伝熱部１２の配列の隙間に向かって冷媒液を噴霧する構成となっている。
【００３０】
また、伝熱部１２の扁平面の方向軸と流出口１７の方向軸は、平行に配置されている。すなわち、隣り合う伝熱部１２の扁平面との間に形成された空間は、流出口１７側に開口を有する。
【００３１】
なお、本実施の形態において、シェル１０は矩形の断面形状を有しているが、円形の断面形状を有してもよい。また、耐圧容器であってもよい。
【００３２】
図４は、伝熱部１２の断面の拡大図であり、例えば多穴扁平管である。伝熱部１２は、扁平管外壁１８と扁平管隔壁１９で構成され、扁平管外壁１８と扁平管隔壁１９で囲われた空間が熱媒体流路２０となる。扁平管外壁１８と扁平管隔壁１９は薄板であり、例えば０．５〜０．８ｍｍ程度の厚みである。一方、熱媒体流路２０の断面形状は、本実施の形態では矩形を有しており、例えば、一辺が０．５〜３ｍｍ程度の矩形の断面を有する細管形状である。なお、本実施の形態では、熱媒体流路２０の断面形状は矩形であるが、円形、三角形などの形状でもよい。また、流路の流れ方向に対して、その内壁面に微細な溝もしくはフィンを形成して表面積を増大させてもよい。
【００３３】
以上のように構成されたシェルアンドチューブ熱交換器１ｂについて、以下その動作・作用について、図２を用いて説明する。
【００３４】
このような構成において、蒸発器２のシェル１０内部では、冷媒液が複数のノズル１３から霧化状態の冷媒液として伝熱部１２に向かって噴霧される。複数のノズル１３から噴霧された冷媒液は、隣り合う伝熱部１２の扁平面との間に形成された空間に向かって流下し、伝熱部１２の表面上に付着する。ここで付着した冷媒液は、図４に示す扁平管の熱媒体流路２０を流れる熱媒体（例えば、冷水）と熱交換して、伝熱部１２の表面上で蒸発気化し冷媒蒸気となる。
【００３５】
この時、シェル１０の上方部に位置する伝熱部１２において蒸発に寄与しなかった冷媒液は、扁平面に沿って鉛直下向き流下し、シェル１０の下方部の伝熱部１２の表面に再付着する。一方で、伝熱部１２の熱媒体流路２０を流れる熱媒体は、シェル１０の下方部に位置する冷媒液流入管２６から流入し、複数の伝熱部ヘッダー１１及び伝熱部１２を経由して、シェル１０の上方部に位置する冷媒液流出管２７から流出する。すなわち、シェル１０の下方部に位置する伝熱部１２を通水する熱媒体の温度（例えば、１２℃）と蒸発温度（例えば、６℃）との温度差△Ｔ１は、シェル１０の上方部に位置する伝熱部１２を通水する熱媒体（例えば、７℃）と蒸発温度（例えば、６℃）との温度差△Ｔ２よりも大きくなる（△Ｔ１＞△Ｔ２）。従って、シェル１０の下方部に位置する伝熱部１２の表面上は、上方部と比較して渇き面（ドライアウト）が多くなるため、伝熱に寄与する有効伝熱面積が減少しやすい。
【００３６】
しかしながら、本開示の実施の形態１は、以下の２つの特徴を有している。
【００３７】
（特徴１）シェルが、鉛直方向で複数の伝熱管ユニットの間に配置され、伝熱管の表面に冷媒液を噴霧するノズルを用いること。
【００３８】
（特徴２）シェルが、鉛直方向の下に熱媒体を流入させる流入口と、鉛直方向で最も下の伝熱管ユニットから鉛直方向で最も上の前記伝熱管ユニットまで、熱媒体流出させる流出口とを有すること。
【００３９】
従って、シェル１０の下方部の伝熱部１２の表面には、上方部の伝熱部１２から流下した冷媒液が再付着する。その結果、上方部と比較して下方部の伝熱部１２表面上の冷媒液量の方が多くなる。そのことにより、シェル１０の下方部で発生しやすいドライアウトを抑制するため、特に高熱流束域において、有効伝熱面積が増大し、伝熱性能を向上することが出来る。
【００４０】
（実施の形態２）
図５は、本発明の実施の形態２におけるシェルアンドチューブ熱交換器１ｃの構成図を示すものである。
【００４１】
図５において、蒸発器２は間接型熱交換器であるシェルアンドチューブ熱交換器１ｃであり、蒸発器２のシェル１０の下方部には、凝縮器６から冷媒液流路７を経由して搬送された冷媒液が貯留されている。蒸発器２に貯留された冷媒液は、冷媒液循環回路１４に流れ込み、冷媒液循環ポンプ１５によって複数のノズル１３に圧送される。
【００４２】
以上のように構成されたシェルアンドチューブ熱交換器１ｃについて、以下その動作、作用を説明する。なお、実施の形態２では、実施の形態１と同一構成部分には同一符号を付し、その説明を一部省略する。
【００４３】
このような構成において、冷媒液は冷媒液循環ポンプ１５の回転数を変動させて吐出圧力を調整することにより、蒸発能力に応じた冷媒液を伝熱部１２の表面上に噴霧させる。その結果、想定される任意の運転条件においても、蒸発量に適した冷媒液を噴霧するため、ドライアウトを抑制しつつ液膜熱抵抗が小さい薄膜を維持することから、伝熱性能が向上することが出来る。
【００４４】
（実施の形態３）
図６は、本発明の実施の形態３におけるシェルアンドチューブ熱交換器１ｄの構成図を示すものである。
【００４５】
図６において、蒸発器２は間接型熱交換器であるシェルアンドチューブ熱交換器１ｄであり、シェルアンドチューブ熱交換器１ｄの冷媒液循環回路１４には、複数のバルブ２１が備えられている。バルブ２１は、冷媒液循環ポンプ１５とノズル１３との間に配置されている。
【００４６】
以上のように構成されたシェルアンドチューブ熱交換器１ｄについて、以下その動作、作用を説明する。なお、実施の形態３では、実施の形態１〜２と同一構成部分には同一符号を付し、その説明を一部省略する。
【００４７】
このような構成において、バルブ２１の開度を調整することにより、冷媒液が蒸発しやすいシェル１０の下方部に位置するノズル１３から噴霧される冷媒液の噴霧量を、上方部に位置するノズル１３から噴霧される冷媒液の噴霧量よりも多くなるように流量調整する。その結果、下方部において冷媒液の噴霧量を十分に確保し、過負荷状態で特にドライアウトしやすい場合においても、ドライアウトを抑制するため、特に高熱流束域において有効伝熱面積が増大し、伝熱性能が向上する。
【００４８】
（実施の形態４）
図７は、本発明の実施の形態３におけるシェルアンドチューブ熱交換器１ｅの構成図を示すものである。
【００４９】
図７において、蒸発器２は間接型熱交換器であるシェルアンドチューブ熱交換器１ｅであり、伝熱部１２の表面積は、伝熱部ヘッダー１１を挟んで冷媒液流入管２６から冷媒液流出管２７に向かって次第に大きくなるように配置されたものである。具体的には、伝熱部１２の扁平管の扁平面の幅を大きくしている。
【００５０】
以上のように構成されたシェルアンドチューブ熱交換器１ｅについて、以下その動作、作用を説明する。なお、実施の形態４では、実施の形態１〜３と同一構成部分には同一符号を付し、その説明を一部省略する。
【００５１】
このような構成において、冷媒液流入管２６近傍の伝熱管は、冷媒の蒸発温度と冷水との温度差が大きくなるため蒸発量が多いが、冷媒液流出管２７に向かって次第に蒸発量は低下することから、伝熱面積当たりの噴霧量が適切になるように、伝熱部１２の蒸発量に合わせて、冷媒液流入管２６から冷媒液流出管２７に向かって伝熱部１２の表面積を次第に大きくする。従って、伝熱部１２の蒸発量に応じてノズル１３からの冷媒液の噴霧量を調節するバルブ２１が不要となるので、最低限の構成部品でドライアウトを抑制することが可能である。それにより、有効伝熱面積が増大し、伝熱性能が向上する。
【００５２】
（実施の形態５）
図８は、本発明の実施の形態５における伝熱部１２の図（断面図）を示すものである。
【００５３】
図８において、（Ａ）〜（Ｃ）は伝熱部１２の断面図をそれぞれ示したものであり、伝熱部１２の内部を流れる熱媒体の熱媒体流路２０の断面積は、冷媒流入管２６から冷媒流出管２７に向かって、（Ａ）＞（Ｂ）＞（Ｃ）となるように、次第に小さくなるように配置されている。
【００５４】
以上のように構成された伝熱部１２について、以下その動作、作用を説明する。なお、実施の形態５では、実施の形態１〜４と同一構成部分には同一符号を付し、その説明を一部省略する。
【００５５】
このような構成において、伝熱部１２の内部を流れる熱媒体の熱媒体流路２０の断面積を、冷媒流入管２６から冷媒流出管２７に向かって次第に小さくなるように配置することにより、冷媒流入管２６から流入する冷水流量が同じ場合においても、冷媒流出管２７近傍の伝熱部１２の方が冷媒流入管２６近傍に比べて冷水の流速が上がる。それにより、冷媒流出管２７近傍の伝熱部１２の管内熱伝達率が向上するため、伝熱部１２の表面積を増やすことなく、蒸発量が少ない冷媒流出管２７近傍の伝熱部１２において伝熱性能が向上する。
【産業上の利用可能性】
【００５６】
以上のように、本発明にかかる冷凍サイクル装置１ａ〜ｅは、空気調和装置、チラー、蓄熱装置等に有用であり、家庭用エアコン、業務用エアコン等に特に有用である。
【符号の説明】
【００５７】
１ａ    冷凍サイクル装置
１ｂ〜ｅ    シェルアンドチューブ熱交換器
２    蒸発器
３    第一冷媒蒸気流路
４    圧縮機
５    第二冷媒蒸気流路
６    凝縮器
７    冷媒液流路
８    吸熱回路
９    放熱回路
１０    シェル
１１    伝熱部ヘッダー
１２    伝熱部
１３    ノズル
１４    冷媒液循環回路
１５    冷媒液循環ポンプ
１６    流入口
１７    流出口
１８    扁平管外壁
１９    扁平管隔壁
２０    熱媒体流路
２１    バルブ
２２    蒸発器シェル
２３    扁平伝熱管
２４    ノズル部材
２５    冷却媒体流入管
２６    冷媒流出管
２７    冷媒流出管
【図１】
2019135418.tif 000003
【図２】
2019135418.tif 000004
【図３】
2019135418.tif 000005
【図４】
2019135418.tif 000006
【図５】
2019135418.tif 000007
【図６】
2019135418.tif 000008
【図７】
2019135418.tif 000009
【図８】
2019135418.tif 000010
【図９】
2019135418.tif 000011