(57)【要約】【課題】最高圧力０．２ＭＰａＧ未満で使用される低圧冷媒を用いたターボ冷凍装置において、低圧冷媒に混入した不凝縮ガスを高い濃度で効果的に抽気可能にし、凝縮効率の低下を抑制する。【解決手段】凝縮器３は、最高圧力０．２ＭＰａＧ未満で使用される低圧冷媒が導入されるシェル容器２１と、このシェル容器２１の上部に設けられる冷媒入口２２と、シェル容器２１の下部に設けられる冷媒出口２３と、内部に冷却液を流通させる多数の伝熱管２５ａが束ねられ、シェル容器２１の内部に延在する伝熱管束２５と、伝熱管束２５の束径方向中心領域に配置されるとともに、該伝熱管束２５の軸方向に並行する管状をなし、その下面に、低圧冷媒中に混在する不凝縮ガスを抽気する不凝縮ガス抽気孔３１ａが形成された伝熱管束内抽気管３１と、伝熱管束内抽気管３１に接続されて不凝縮ガスを抽気する抽気装置３３と、を備えている。【選択図】図２
2017190927.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
最高圧力０．２ＭＰａＧ未満で使用される低圧冷媒が導入されるシェル容器と、
前記シェル容器の上部に設けられる冷媒入口と、
前記シェル容器の下部に設けられる冷媒出口と、
内部に冷却液を流通させる多数の伝熱管が束ねられ、前記シェル容器の内部に延在する伝熱管束と、
前記伝熱管束の束径方向中心領域に配置されるとともに、該伝熱管束の軸方向に並行する管状をなし、その下面に、前記低圧冷媒中に混在する不凝縮ガスを抽気する不凝縮ガス抽気孔が形成された伝熱管束内抽気管と、
前記伝熱管束内抽気管に接続されて前記不凝縮ガスを抽気する抽気装置と、
を備えた凝縮器。
【請求項２】
前記シェル容器内の上部空間に配置されるとともに、その下面に前記不凝縮ガス抽気孔が形成され、且つ前記抽気装置に接続された伝熱管束外抽気管をさらに備え、
前記抽気装置は、前記伝熱管束内抽気管と、前記伝熱管束外抽気管とから、それぞれ独立的に前記不凝縮ガスを抽気可能である請求項１に記載の凝縮器。
【請求項３】
前記シェル容器は、水平方向に延在する円胴形状であり、
前記伝熱管束は、前記シェル容器の内部における長手軸方向一端から他端まで延びる往路管束と、前記シェル容器の内部における長手軸方向他端において前記往路管束に連通し、前記シェル容器の内部における長手軸方向他端から一端まで戻る復路管束と、を具備し、
前記シェル容器の内部において前記往路管束が下方、前記復路管束が上方に配置され、
前記伝熱管束内抽気管は、前記復路管束の束径方向中心領域に配置されている請求項１または２に記載の凝縮器。
【請求項４】
最高圧力０．２ＭＰａＧ未満で使用される低圧冷媒を圧縮するターボ圧縮機と、
圧縮された前記低圧冷媒を凝縮させる請求項１から３のいずれかに記載の凝縮器と、
凝縮した前記低圧冷媒を膨張させる膨張弁と、
膨張した前記低圧冷媒を蒸発させる蒸発器と、を具備してなるターボ冷凍装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、低圧冷媒を気化させる凝縮器、これを備えたターボ冷凍装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
例えば地域冷暖房の熱源用として使用されているターボ冷凍装置は、周知のように、冷媒を圧縮するターボ圧縮機と、圧縮された冷媒を凝縮させる凝縮器と、凝縮された冷媒を膨張させる膨張弁と、膨張した冷媒を蒸発させる蒸発器とを備えて構成されている。
【０００３】
凝縮器は、一般に水平方向に延在する円胴シェル形状のシェル容器を備えており、このシェル容器を長手軸方向に貫通するように伝熱管束が配設されている。伝熱管束は、内部に水等の冷却液を流通させる多数の伝熱管が狭い間隔を空けて束ねられたものであり、シェル容器の内部を水平方向、且つ長手軸方向に通過するようにレイアウトされている。
【０００４】
ターボ圧縮機にて圧縮された高温・高圧の冷媒ガスは、シェル容器の上部に設けられた冷媒入口から内部に流入し、表面積の大きい伝熱管束に触れて熱交換することにより冷却されて凝縮し、冷媒液となってシェル容器の下部に設けられた冷媒出口から蒸発器側に送給される。
【０００５】
最高圧力０．２ＭＰａＧ未満で使用されるＲ１２３３ｚｄ等の低圧冷媒は、ターボ冷凍装置を高効率化させることができ、しかも地球温暖化係数が低いことから、次世代冷媒として期待されている。しかし、この低圧冷媒の持つ特性により、ターボ圧縮機の吸引力が作用した際に、冷媒経路の内部が一部負圧になる場合があり、軸シールの隙間等から外部の不凝縮ガス（空気等）を冷媒経路内に混入させてしまうことがある。このように冷媒経路内に混入した不凝縮ガスは凝縮器に滞留し、凝縮効率を低下させ、冷熱機器としての性能を損なわせてしまう。
【０００６】
そこで、特許文献１に開示されているように、抽気装置によって凝縮器の内部に滞留した不凝縮ガスを冷媒ガスから分離して除去するようにした凝縮器がある。その分離方法としては、不凝縮ガスを冷媒ガスとともに抽気装置で抽気し、これを抽気装置の内部で冷却して冷媒ガスを凝縮させ、不凝縮ガスのみを分離するものである。空気等の不凝縮ガスは冷媒よりも比重が小さく、凝縮器の内部上方に分布する傾向があるため、従来の抽気装置では、シェル容器の最上部に設けた抽気用のポートから、シェル容器の内部上方に分布する不凝縮ガスを抽気していた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開平２−２５４２７１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
上記のように不凝縮ガスは冷媒よりも比重が小さいため、ターボ冷凍装置の運転停止時には凝縮器の上部空間に分布する傾向がある。したがって、運転停止時には従来のようにシェル容器の上部に設けた抽気用のポートから不凝縮ガスを効率的に抽気することができる。
【０００９】
しかしながら、ターボ冷凍装置の運転時においては、ターボ圧縮機によって圧縮された圧縮冷媒が、シェル容器の上部に設けられた冷媒入口からシェル容器の内部に吹き下ろされるため、この圧縮冷媒の下降気流の影響を受けて不凝縮ガスはシェル容器の上部空間よりも、圧縮冷媒が凝縮・液化される伝熱管束の内部に多く分布するようになる。
【００１０】
このため、ターボ冷凍装置の運転時におけるシェル容器上部空間の不凝縮ガスの濃度は、伝熱管束の内部の濃度に比べて低くなる。したがって、運転中にシェル容器の上部空間から不凝縮ガスを抽気するのは、不凝縮ガスと共に純度の高い冷媒ガスをも抽気してしまうことになり、効率的に不凝縮ガスを抽気することができない上に、冷媒ガスの喪失による凝縮効率の低下に繋がる懸念があった。
【００１１】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、最高圧力０．２ＭＰａＧ未満で使用される低圧冷媒を用いたターボ冷凍装置において、低圧冷媒に混入した不凝縮ガスを高い濃度で効果的に抽気可能にし、凝縮効率の低下を抑制することができる凝縮器、これを備えたターボ冷凍装置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】
【００１２】
上記課題を解決するために、本発明は、以下の手段を採用する。
本発明の第１態様に係る凝縮器は、最高圧力０．２ＭＰａＧ未満で使用される低圧冷媒が導入されるシェル容器と、前記シェル容器の上部に設けられる冷媒入口と、前記シェル容器の下部に設けられる冷媒出口と、内部に冷却液を流通させる多数の伝熱管が束ねられ、前記シェル容器の内部に延在する伝熱管束と、前記伝熱管束の束径方向中心領域に配置されるとともに、該伝熱管束の軸方向に並行する管状をなし、その下面に、前記低圧冷媒中に混在する不凝縮ガスを抽気する不凝縮ガス抽気孔が形成された伝熱管束内抽気管と、前記伝熱管束内抽気管に接続されて前記不凝縮ガスを抽気する抽気装置と、を備えたものである。
【００１３】
本構成の凝縮器によれば、ターボ冷凍装置の運転時に不凝縮ガスが最も多く分布して高濃度になる伝熱管束の内部に伝熱管束内抽気管が配置されているため、抽気装置を作動させることにより、低圧冷媒に混入した不凝縮ガスを高い濃度で効果的に抽気することができる。これにより、不凝縮ガスの混入による凝縮効率の低下を抑制することができる。
【００１４】
不凝縮ガスを含む冷媒ガスは不凝縮ガス抽気孔から伝熱管束内抽気管内に抽気されるが、不凝縮ガス抽気孔は伝熱管束内抽気管の下面に形成されているため、凝縮された液冷媒が不凝縮ガス抽気孔に流入しにくくなっている。このため、凝縮された液冷媒が抽出されてしまうことによる凝縮効率の低下を抑制することができる。
【００１５】
上記構成の凝縮器において、前記シェル容器内の上部空間に配置されるとともに、その下面に前記不凝縮ガス抽気孔が形成され、且つ前記抽気装置に接続された伝熱管束外抽気管をさらに備え、前記抽気装置は、前記伝熱管束内抽気管と、前記伝熱管束外抽気管とから、それぞれ独立的に前記不凝縮ガスを抽気可能なものとしてもよい。
【００１６】
本構成の凝縮器によれば、ターボ冷凍装置の運転時に不凝縮ガスが最も多く分布する伝熱管束の内部に伝熱管束内抽気管が配置されていることに加え、ターボ冷凍装置の停止時に不凝縮ガスが最も多く分布するシェル容器内の上部空間に伝熱管束外抽気管が配置されることになる。そして、抽気装置は、伝熱管束内抽気管と伝熱管束外抽気管とから、それぞれ独立的に前記不凝縮ガスを抽気することができる。
【００１７】
このため、ターボ冷凍装置の運転停止時にはシェル容器内の上部空間に位置する伝熱管束外抽気管から抽気を行い、ターボ冷凍装置の運転時には伝熱管束の内部に位置する伝熱管束内抽気管から抽気を行うことにより、ターボ冷凍装置の運転状態に拘わらず、常に不凝縮ガスを高い濃度で効果的に抽気し、不凝縮ガスの混入による凝縮効率の低下を抑制することができる。もちろん、伝熱管束内抽気管と伝熱管束外抽気管の両方から同時に抽気を行ってもよい。
【００１８】
上記構成の凝縮器において、前記シェル容器は、水平方向に延在する円胴形状であり、前記伝熱管束は、前記シェル容器の内部における長手軸方向一端から他端まで延びる往路管束と、前記シェル容器の内部における長手軸方向他端において前記往路管束に連通し、前記シェル容器の内部における長手軸方向他端から一端まで戻る復路管束と、を具備し、前記シェル容器の内部において前記往路管束が下方、前記復路管束が上方に配置され、前記伝熱管束内抽気管は、前記復路管束の束径方向中心領域に配置されている構成としてもよい。
【００１９】
本構成では、往路管束よりも上方に位置するとともに、往路管束よりも下流側であるためにガス冷媒の凝縮量が少ない復路管束の内部に伝熱管束内抽気管が配置されている。このため、伝熱管束内抽気管が液冷媒に浸される確率が低くなり、液冷媒が不凝縮ガス抽気孔から伝熱管束内抽気管の内部に入って抽出されてしまうことを防止し、液冷媒の抽出による凝縮効率の低下を抑制することができる。
【００２０】
本発明の第２態様に係るターボ冷凍装置は、最高圧力０．２ＭＰａＧ未満で使用される低圧冷媒を圧縮するターボ圧縮機と、圧縮された前記低圧冷媒を凝縮させる請求項１から３のいずれかに記載の凝縮器と、凝縮した前記低圧冷媒を膨張させる膨張弁と、膨張した前記低圧冷媒を蒸発させる蒸発器と、を具備してなるものである。これにより、上記の各作用・効果を奏することができる。
【発明の効果】
【００２１】
以上のように、本発明に係る凝縮器、これを備えたターボ冷凍装置によれば、最高圧力０．２ＭＰａＧ未満で使用される低圧冷媒を用いたターボ冷凍装置において、低圧冷媒に混入した不凝縮ガスを高い濃度で効果的に抽気可能にし、凝縮効率の低下を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の実施形態に係るターボ冷凍装置の全体図である。
【図２】図１に示す凝縮器の斜視透視図であり、本発明の一実施形態を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下に、本発明の実施形態について図面を参照しながら説明する。
図１は、本発明の実施形態に係るターボ冷凍装置の全体図である。このターボ冷凍装置１は、冷媒を圧縮するターボ圧縮機２と、凝縮器３と、高圧膨張弁４と、中間冷却器５と、低圧膨張弁６と、蒸発器７と、潤滑油タンク８と、回路箱９と、インバータユニット１０と、操作盤１１等を備えてユニット状に構成されている。潤滑油タンク８は、ターボ圧縮機２の軸受や増速器等に供給する潤滑油を貯留するタンクである。
【００２４】
凝縮器３と蒸発器７は耐圧性の高い円胴シェル形状に形成され、その軸線を略水平方向に延在させた状態で互いに隣り合うように平行に配置されている。凝縮器３は蒸発器７よりも相対的に高い位置に配置され、その下方に回路箱９が設置されている。中間冷却器５と潤滑油タンク８は、凝縮器３と蒸発器７との間に挟まれて設置されている。インバータユニット１０は凝縮器３の上部に設置され、操作盤１１は蒸発器７の上方に配置されている。
【００２５】
ターボ圧縮機２は、電動機１３によって回転駆動される公知の遠心タービン型のものであり、その軸線を略水平方向に延在させた姿勢で蒸発器７の上方に配置されている。電動機１３はインバータユニット１０によって駆動される。ターボ圧縮機２は後述するように蒸発器７から吸入管１４を経て供給される気相状の冷媒を圧縮する。冷媒としては、例えば最高圧力０．２ＭＰａＧ未満で使用されるＲ１２３３ｚｄ等の低圧冷媒が用いられる。
【００２６】
ターボ圧縮機２の吐出口と凝縮器３の上部に設けられた冷媒入口２２との間が吐出管１５により接続され、凝縮器３の底部に設けられた冷媒出口２３と中間冷却器５の底部との間が冷媒管１６により接続されている。また、中間冷却器５の底部と蒸発器７との間が冷媒管１７により接続され、中間冷却器５の上部とターボ圧縮機２の中段との間が冷媒管１８により接続されている。冷媒管１６には高圧膨張弁４が設けられ、冷媒管１７には低圧膨張弁６が設けられている。
【００２７】
以上のように構成されたターボ冷凍装置１において、ターボ圧縮機２は電動機１３に回転駆動され、蒸発器７から吸入管１４を経て供給される気相状の低圧冷媒を圧縮し、この圧縮された低圧冷媒を吐出管１５から凝縮器３に送給する。
【００２８】
凝縮器３の内部では、ターボ圧縮機２で圧縮された高温の低圧冷媒が、水等の冷却液と熱交換されることにより凝縮熱を冷却されて凝縮液化される。ここで加熱された冷却液が暖房用の熱媒等として利用される。凝縮器３で液相状になった低圧冷媒は、凝縮器３から延出する冷媒管１６に設けられた高圧膨張弁４を通過することにより膨張し、気液混合状態となって中間冷却器５に給送され、ここに一旦貯留される。
【００２９】
中間冷却器５の内部では、高圧膨張弁４にて膨張した気液混合状態の低圧冷媒が気相分と液相分とに気液分離される。ここで分離された低圧冷媒の液相分は、中間冷却器５の底部から延出する冷媒管１７に設けられた低圧膨張弁６によりさらに膨張して気液二相流となって蒸発器７に給送される。また、中間冷却器５で分離された低圧冷媒の気相分は、中間冷却器５の上部から延出する冷媒管１８を経てターボ圧縮機２の中段部に給送され、再び圧縮される。
【００３０】
蒸発器７の内部では、低圧膨張弁６において断熱膨張した後の低温の液冷媒が水等の被冷却液と熱交換され、ここで冷却された被冷却液は空調用の冷熱媒や工業用冷却液として利用される。被冷却液との熱交換により気化した冷媒は、吸入管１４を経て再びターボ圧縮機２に吸入されて圧縮され、以下、このサイクルが繰り返される。
【００３１】
図２は、本発明の一実施形態を示す凝縮器３の斜視透視図である。
凝縮器３は、前述の通り水平方向に延在する円胴形状であり、最高圧力０．２ＭＰａＧ未満で使用される低圧冷媒が導入されるシェル容器２１と、このシェル容器２１の上部に設けられた冷媒入口２２と、シェル容器２１の下部に設けられた冷媒出口２３と、シェル容器２１の内部において長手軸方向に沿って水平に延在する伝熱管束２５と、本発明の要部となる抽気システム３０と、を備えて構成されている。
【００３２】
冷媒入口２２と冷媒出口２３は、それぞれシェル容器２１の長手軸方向中間部に配置されている。図１に示すように、冷媒入口２２は吐出管１５を介してターボ圧縮機２の吐出口に接続され、冷媒出口２３は冷媒管１６を介して中間冷却器５に接続されている。
【００３３】
伝熱管束２５は、シェル容器２１の内部における長手軸方向一端（図２中左端）から他端（図２中右端）まで水平に延びる往路管束２５Ａと、シェル容器２１内部の長手軸方向他端において往路管束２５Ａに連通し、シェル容器２１内部の長手軸方向他端から一端まで水平に戻る復路管束２５Ｂとを備えている。往路管束２５Ａと復路管束２５Ｂは、いずれも内部に水等の冷却液が流通される多数の伝熱管２５ａが図示しない複数の多孔状の伝熱管支持板に挿通されて束ねられた公知の管束構造を有するものである。
【００３４】
シェル容器２１の内部において、往路管束２５Ａは下方、復路管束２５Ｂは上方に配置されている。シェル容器２１の他端（図２中右端）には図示しないＵターン室が設けられており、往路管束２５Ａと復路管束２５Ｂの端部はこのＵターン室に繋がることにより相互に連通している。また、シェル容器２１の一端（図２中左端）には、往路管束２５Ａの一端に繋がる図示しないノズル状の冷却水入口と、この冷却水入口の上に位置し、復路管束２５Ｂの一端に繋がる図示しないノズル状の冷却水出口とが設けられている。
【００３５】
伝熱管束２５に流される冷却液は、冷却水入口より往路管束２５Ａの一端（図２中左端）から流入して他端（図２中右端）に流れ、Ｕターン室にてＵターンした後、復路管束２５Ｂの他端（図２中右端）から一端（図２中左端）に流れ、冷却水出口を経て排出される。一方、ターボ圧縮機２で圧縮された高温・高圧のガス冷媒は、冷媒入口２２からシェル容器２１内に入り、分配板２７によってシェル容器２１の長手軸方向に分散され、復路管束２５Ｂ→往路管束２５Ａの順に接触することにより熱交換されて凝縮し、液冷媒となって冷媒出口２３から排出される。
【００３６】
本発明の要部となる抽気システム３０は、低圧冷媒に混入されやすい空気等の不凝縮ガスを抽気するシステムであり、伝熱管束内抽気管３１と、伝熱管束外抽気管３２と、抽気装置３３と、仕切弁３４，３５とを備えて構成されている。
【００３７】
伝熱管束内抽気管３１は、伝熱管束２５における復路管束２５Ｂの束径方向中心領域に配置されるとともに、復路管束２５Ｂの軸方向に並行する水平な管状をなし、その下面に複数の丸穴状の不凝縮ガス抽気孔３１ａが形成されたものである。伝熱管束内抽気管３１の長さは、例えば復路管束２５Ｂのほぼ全長に亘る長さとされているが、より短くしてもよい。伝熱管束内抽気管３１の一端、もしくは中間部には、上方に延びる不凝縮ガス排出管３７が繋がっている。本実施形態では、伝熱管束内抽気管３１の一端が上方に向かって湾曲あるいは屈曲されてそのまま不凝縮ガス排出管３７とされている。伝熱管束内抽気管３１の他端は閉塞されている。不凝縮ガス排出管３７はシェル容器２１の周面を上方に貫通し、抽気装置３３から延出する不凝縮ガス集合管４０に仕切弁３４を介して接続されている。
【００３８】
伝熱管束内抽気管３１の管径は、例えば１５ｍｍ〜２０ｍｍ程度である。不凝縮ガス抽気孔３１ａは、例えば軸方向に沿って２０ｃｍ程度の間隔で穿設されており、その孔径は、例えば５〜１０ｍｍ程度である。この不凝縮ガス抽気孔３１ａの孔径が小さ過ぎると、液冷媒中に没した時に液冷媒の表面張力により液封されてしまう場合がある。逆に孔径が大き過ぎると液冷媒が不凝縮ガス抽気孔３１ａから伝熱管束内抽気管３１内に流れ込みやすくなる。なお、不凝縮ガス抽気孔３１ａの孔形状は必ずしも丸穴状でなくてもよく、例えば角孔状、あるいは伝熱管束内抽気管３１の軸方向に対して傾斜した長穴状、伝熱管束内抽気管３１の軸方向に沿うスリット状等とすることも考えられる。
【００３９】
また、伝熱管束内抽気管３１の出口側（不凝縮ガス排出管３７側）から入口側（先端側）に向かって不凝縮ガス抽気孔３１ａの孔径を順次大きくしてもよい。このように、吸引力の強い（圧力損失の小さい）出口側の孔径を小さくし、吸引力の弱い（圧力損失の大きい）入口側の孔径を大きくすることにより、伝熱管束内抽気管３１の全長に亘って均一に不凝縮ガスを抽気することができる。
【００４０】
一方、伝熱管束外抽気管３２は、シェル容器２１内の上部空間、即ち往路管束２５Ａの上方に配置されてシェル容器２１の長手軸方向に沿って水平に延びる管状部材である。この伝熱管束外抽気管３２の管径は、例えば伝熱管束内抽気管３１と同径であり、その下面に伝熱管束内抽気管３１の不凝縮ガス抽気孔３１ａと同様な不凝縮ガス抽気孔３２ａが穿設されている。この伝熱管束外抽気管３２にも、上方に延びる不凝縮ガス排出管３８が繋がっている。不凝縮ガス排出管３８はシェル容器２１の周面を上方に貫通し、抽気装置３３から延出する不凝縮ガス集合管４０に仕切弁３５を介して接続されている。
【００４１】
抽気装置３３は、シェル容器２１中における冷媒中に混入した空気等の不凝縮性ガスを一部の冷媒ガスと共に抽気し、これを冷却することによって冷媒ガスのみを凝縮、液化させて不凝縮性ガスから分離するように構成された公知のものである。この抽気装置３３が作動すると、所定の負圧が不凝縮ガス集合管４０と不凝縮ガス排出管３７，３８とを経て伝熱管束内抽気管３１と伝熱管束外抽気管３２とに加わり、伝熱管束内抽気管３１と伝熱管束外抽気管３２とに形成された不凝縮ガス抽気孔３１ａ，３２ａから、シェル容器２１中の冷媒に混入している不凝縮性ガスが一部の冷媒ガスと共に抽気される。
【００４２】
前述のように、伝熱管束内抽気管３１から延びる不凝縮ガス排出管３７と、伝熱管束外抽気管３２から延びる不凝縮ガス排出管３８とが、それぞれ仕切弁３４，３５を介して抽気装置３３から延出する不凝縮ガス集合管４０に接続されている。抽気装置３３は、仕切弁３４または仕切弁３５を開くことによって、伝熱管束内抽気管３１と伝熱管束外抽気管３２とから、それぞれ独立的に不凝縮ガスを抽気することができる。また、仕切弁３４，３５を両方とも開くことにより、伝熱管束内抽気管３１と伝熱管束外抽気管３２の両方から不凝縮性ガスを抽気することもできる。さらに、仕切弁３４，３５の開弁度を異ならせることにより、伝熱管束内抽気管３１と伝熱管束外抽気管３２の抽気の割合を異ならせることもできる。
【００４３】
凝縮器３は以上のように構成されている。
この凝縮器３では、抽気装置３３に接続されて、シェル容器２１内の冷媒中に混入している空気等の不凝縮ガスを抽気する伝熱管束内抽気管３１が、伝熱管束２５（復路管束２５Ｂ）の束径方向中心領域に配置され、伝熱管束２５の軸方向に並行するように設けられている。本構成によれば、ターボ冷凍装置１の運転時に不凝縮ガスが最も多く分布して高濃度になる伝熱管束２５の内部に伝熱管束内抽気管３１が配置されているため、抽気装置３３を作動させることにより、低圧冷媒に混入した不凝縮ガスを高い濃度で効果的に抽気することができる。これにより、不凝縮ガスの混入による凝縮効率の低下を抑制することができる。
【００４４】
不凝縮ガスを含む冷媒ガスは複数の不凝縮ガス抽気孔３１ａから伝熱管束内抽気管３１内に抽気されるが、不凝縮ガス抽気孔３１ａは伝熱管束内抽気管３１の下面に形成されているため、凝縮された液冷媒が不凝縮ガス抽気孔３１ａに流入しにくくなっている。このため、凝縮された液冷媒が抽出されてしまうことによる凝縮効率の低下を抑制することができる。
【００４５】
また、伝熱管束内抽気管３１は、伝熱管束２５を構成している往路管束２５Ａと復路管束２５Ｂのうち、往路管束２５Ａよりも上方に位置するとともに、往路管束２５Ａよりも下流側であるためにガス冷媒の凝縮量が少ない復路管束２５Ｂの束径方向中心領域に配置されている。このため、伝熱管束内抽気管３１が液冷媒に浸される確率が低くなり、液冷媒が不凝縮ガス抽気孔３１ａから伝熱管束内抽気管３１の内部に入って抽出されてしまうことを防止し、液冷媒の抽出による凝縮効率の低下を抑制することができる。
【００４６】
また、この凝縮器３は、伝熱管束２５（２５Ｂ）の外部、且つシェル容器２１内の上部空間に配置される伝熱管束外抽気管３２をさらに備えている。この伝熱管束外抽気管３２は、抽気装置３３に接続されるとともに、その下面に不凝縮ガス抽気孔３２ａが形成されている。そして、抽気装置３３は、伝熱管束内抽気管３１と、伝熱管束外抽気管３２とから、それぞれ独立的に不凝縮ガスを抽気可能となっている。
【００４７】
本構成によれば、ターボ冷凍装置１の運転時に不凝縮ガスが最も多く分布する伝熱管束２５（２５Ｂ）の内部に伝熱管束内抽気管３１が配置されていることに加え、ターボ冷凍装置１の停止時に不凝縮ガスが最も多く分布するシェル容器２１内の上部空間に伝熱管束外抽気管３２が配置されることになる。そして、抽気装置３３は、伝熱管束内抽気管３１と伝熱管束外抽気管３２とから、それぞれ独立的に不凝縮ガスを抽気することができる。
【００４８】
このため、ターボ冷凍装置１の運転停止時にはシェル容器２１内の上部空間に位置する伝熱管束外抽気管３２から抽気を行い、ターボ冷凍装置１の運転時には伝熱管束２５（２５Ｂ）の内部に位置する伝熱管束内抽気管３１から抽気を行うことができる。これにより、ターボ冷凍装置１の運転状態に拘わらず、常に不凝縮ガスを高い濃度で効果的に抽気し、不凝縮ガスの混入による凝縮効率の低下を抑制することができる。もちろん、伝熱管束内抽気管３１と伝熱管束外抽気管３２の両方から同時に抽気を行ってもよい。
【００４９】
以上に説明したように、本実施形態に係る凝縮器３、およびこの凝縮器３を備えたターボ冷凍装置１によれば、最高圧力０．２ＭＰａＧ未満で使用される低圧冷媒を用いたターボ冷凍装置１において、低圧冷媒に混入した不凝縮ガスを高い濃度で効果的に抽気可能にし、凝縮効率の低下を抑制することができる。
【００５０】
なお、本発明は上記実施形態の構成のみに限定されるものではなく、適宜変更や改良を加えることができ、このように変更や改良を加えた実施形態も本発明の権利範囲に含まれるものとする。
例えば、上記実施形態では、伝熱管束内抽気管３１と伝熱管束外抽気管３２とが、それぞれ１本ずつ設けられているが、２本以上設けてもよい。また、上記実施形態では、伝熱管束内抽気管３１が伝熱管束２５の上部を構成する復路管束２５Ｂの内部に配設されているが、伝熱管束２５の下部を構成する往路管束２５Ａの内部に配設することも考えられる。
【符号の説明】
【００５１】
１  ターボ冷凍装置
２  ターボ圧縮機
３  凝縮器
４，６  膨張弁
７  蒸発器
２１  シェル容器
２２  冷媒入口
２３  冷媒出口
２５  伝熱管束
２５Ａ  往路管束
２５Ｂ  復路管束
２５ａ  伝熱管
３１  伝熱管束内抽気管
３１ａ，３２ａ  不凝縮ガス抽気孔
３２  伝熱管束外抽気管
３３  抽気装置
【図１】
2017190927.tif 000003
【図２】
2017190927.tif 000004