(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
左右両端が管板で塞がれ、内部に左右方向をなす冷媒往管と同復管が並設されたシェル内に、上部に連通部を有する上向きバッフル板と、下部に連通部を有する下向きバッフル板とを前記シェル内の左右方向に交互に設け、シェル下部の左右に水入口管と同出口管を設け、かつ前記バッフル板中、少なくとも冷媒往管の冷媒の上流側に位置する上向きバッフル板の下部に水流通用の通孔を設けてなる水熱交換器。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、冷媒と水との間で熱交換を行う熱交換器、特にチラー水熱交換器に関する。
【０００２】
【従来の技術とその問題点】
従来の水熱交換器の一例を図５、６に示す。
冷媒１は冷媒入口管３を通って流入室５に入り、シェル２３内の複数の冷媒往管７を通ってリターン室９へ流入し、さらに冷媒復管１１内を通って戻され、流出室１３を経て冷媒出口管１５から流出する。
【０００３】
他方、水１９は水入口管２１からシェル２３内に流入し、複数のバッフル板２５により形成されるジグザグ状の水路を流れて、水出口管２７から流出され、水１９はジグザグに流れる間に冷媒１との間で熱交換が行われる。
【０００４】
しかして従来の水熱交換器は図５に示すように水入口管２１と水出口管２７がシェル２３の側部に水平に設けられ、水はシェル内へ横から送り込まれる。
【０００５】
上述した従来の水熱交換器においては、バッフル板２５基部の下流側や水入口管２１の連通部付近に、水の流れが停滞して渦などができやすい停滞域２９が存在し、これらの停滞域２９のうち低温の冷媒が通る冷媒往管７の上流側では、停滞域２９の水が過度に冷却されて凍結しやすく、凍結した氷が成長すると水熱交換器としての機能が低下する。
【０００６】
【発明の目的】
本発明の目的とするところは、シェルの内部で水の凍結を防止できる水熱交換器を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明に係る水熱交換器は、左右両端が管板で塞がれ、内部に左右方向をなす冷媒往管と同復管が並設されたシェル内に、上部に連通部を有する上向きバッフル板と、下部に連通部を有する下向きバッフル板とを前記シェル内の左右方向に交互に設け、シェル下部の左右に水入口管と同出口管を設け、かつ前記バッフル板中、少なくとも冷媒往管の冷媒の上流側に位置する上向きバッフル板の下部に水流通用の通孔を設けたものとしてある。
【０００８】
【実施例】
以下本発明に係る水熱交換器の実施例を図１〜４に示す具体例に基づいて説明する。
図１、２に示すように、この実施例の水熱交換器は左右両端部がそれぞれ管板３５、３５で塞がれる円筒状のシェル２３を有し、シェル２３内にはシェルの軸方向（左右方向）に多数本の冷媒往管７、冷媒復管１１が配設され、シェル２３は脚３３で支持されている。
【０００９】
左右の管板３５、３５にはそれぞれ端板３７ａ、９ａで塞がれた端部室３７、９が設けられていて、左端部室３７内は仕切板４１により上下に２室に分割され、下部室は流入室５を、上部室は流出室１３を形成し、右端部室９はリターン室となっている。
【００１０】
前記左端部室の端板３７ａには流入室５に通ずる冷媒入口管３と、流出室１３に通ずる冷媒出口管１５が設けられており、また、シェル２３の左端側の下部には水入口管２１が鉛直方向に設けられ、右端側の下部には水出口管２７が鉛直に設けられている。
【００１１】
シェル２３の内部には複数枚のバッフル板が設けられ、これらバッフル板は、上部に連通部２５ａを有する上向きバッフル板２５Ａと、下方に連通部２５ｂを有する下向きバッフル板２５Ｂとに分けられ、図中左端から右端へ向かって上向きバッフル板２５Ａと下向きバッフル板２５Ｂとが交互に配置されて水の流路を上下にジグザグに形成しており、各バッフル板２５Ａ、２５Ｂには複数の冷媒往管７と冷媒復管１１が貫通している。
【００１２】
バッフル板２５Ａ、２５Ｂは左端が左側の管板３５に固定された支持棒１２によって支持されていて、同支持棒に嵌めたスペーサ管１４、１４によって隣り合うバッフル板どうしを所定の間隔に保っている。
前記支持棒は例えばねじ棒よりなり、右端にはナット１６を嵌めてバッフル板を保持せしめてある。
【００１３】
しかして上向きバッフル板２５Ａのうち、冷媒往管７の最上流側の部分、すなわち図中左端の部分に設けたものには、下壁面の近くに水流通用の通孔４３をあけてある。
【００１４】
以上の構成を有する水熱交換器において、冷媒入口管３から流入室５を経て冷媒往管７へ送り込まれた冷媒はシェル２３内の水１９と熱交換を行い、リターン室９から上方の冷媒復管１１に入り、この冷媒復管においても水と熱交換して流出室１３に送られ、冷媒出口管１５から外部へ流出する。
【００１５】
他方、水１９は水入口管２１からシェル２３内へ下から上方へと送られ、複数の連通部２５ａ、２５ｂが交互に上下逆になっているバッフル板２５Ａ、２５Ｂに導かれ、上下ジグザク状に流れて乱流を生じ、冷媒往管７、冷媒復管１１を通る冷媒との熱交換が十分に行われる。
【００１６】
また、シェル内に送り込まれた水の一部は図中左端の上向きバッフル板２５Ａ基部にあけた通孔４３を通るので、同バッフル板２５Ａの基部周辺に水が停滞することはない。
【００１７】
冷媒として蒸発温度が０〜−１８℃であるＲ４０７Ｃを用い、水の入口温度が１３〜５℃、出口温度が７〜２℃である場合、冷媒の蒸発温度は水との熱交換により直ちに気化して蒸気となり、さらに熱交換を続けることにより温度が上昇して過熱蒸気となる。
【００１８】
したがって、水入口管２１をシェル２３の真下に連通することにより、水入口管２１の奥側であるシェル２３内部の上方においては、管板３５の上壁面近くに水の停滞域が生じるが、この停滞域の冷媒復管１１内を通る冷媒は温められた過熱蒸気が殆どであり、ために水が凍結するおそれは殆どない。
【００１９】
さらに、冷媒往管７には流入室５からの低温が通るが、この冷媒往管７の最上流側には、水入口管２１からシェル内に流入してばかりの未だ冷却されていない比較的温度の高い水が流れるので、水が凍結するおそれはまずない。
【００２０】
また、最上流側のバッフル板２５Ａには通孔４３が形成されているので、このバッフル板２５Ａの下部には停滞域が形成されず、したがって凍結のおそれもない。
【００２１】
したがって、Ｒ４０７系の冷媒のように温度勾配の大なる冷媒を用いる場合であっても、シェル内における水の凍結が防止される。
【００２２】
上述した実施例においては、バッフル板に形成される通孔４３は、最上流側の上向きバッフル板２５Ａの下部にのみ形成してあるが、他の上向きバッフル板２５Ａにも形成する場合がある。
【００２３】
また、シェル２３端部にリターン室９を設けるのに代えて冷媒往管７と冷媒復管１１とをベンド管やヘッダで連通せしめて、リターン室９を省略する場合もある。
さらに、冷媒としてＲ４０７Ｃを用いた場合について説明したが、他の冷媒を用いることも可能である。
【００２４】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、水入口管をシェルの下部に連通することにより、冷媒往管のうち最上流側の部分、すなわち最も冷たい冷媒が通る部分に、未だ冷やされていない比較的温度の高い水を送り込むことができ、しかも、その部分に水の停滞域を生じにくくすることができ、したがって水の凍結を防止できる。
【００２５】
また、シェルの内部の下壁面から上方に突設される上向きバッフル板のうち、少なくとも冷媒往管を流れる冷媒の最上流側すなわち最も温度の低い部位に位置するものの下部に通孔をあけてあるので、バッフル板背面側の基部における水の停滞をなくすことができ、したがって、同バッフル板基部における水の凍結を防止できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る水熱交換器の実施例を示す一部破断正面図。
【図２】同水熱交換器の一部破断平面図。
【図３】（Ａ）は図１の左側面図、（Ｂ）は同Ｂ−Ｂ線縦断面図、（Ｃ）は同Ｃ−Ｃ線縦断面図、（Ｄ）は同Ｄ−Ｄ線縦断面図。
【図４】バッフル板の支持構造を拡大して示す縦断正面図。
【図５】従来の水熱交換器の一部を破断して示す正面図。
【図６】同水熱交換器の左側面図。
【符号の説明】
３  冷媒入口                ５  流入室
７  冷媒往管                ９  リターン室
１１  冷媒復管              １３  流出室
１５  冷媒出口              ２１  水入口管
２３  シェル              ２５Ａ  上向きバッフル板
２５Ｂ  下向きバッフル板
２５ａ  連通部              ２５ｂ  連通部
２７  水出口管              ２９  停滞域
３５  管板                  ３９  端板
４３  通孔
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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