(57)【要約】  熱交換器（１）は、シェル（１０）と、シェル（１０）内に配置される冷媒分配器（２０）と、シェル（１０）内に配置される熱伝達ユニット（３０）と、を有する。シェル（１０）は、少なくとも液冷媒が流れる冷媒入口（１１ａ）と、シェル冷媒蒸気出口（１２ａ）と、を有する。冷媒分配器（２０）は、第一部分（Ｄ１）と第二部分（Ｄ２）とを有する。第一部分（Ｄ１）は冷媒入口（１１ａ）に接続されて入口（１１ａ）から冷媒を受ける。第一部分（Ｄ１）は、少なくとも一つの第一冷媒液体分配開口部（６８）と、第一冷媒蒸気分配出口開口部（Ｏ）とを有する。第一冷媒液体分配開口部（６８）から冷媒を受けるよう、第二部分（Ｄ２）は第一部分（Ｄ１）に接続される。第二部分（Ｄ２）は、少なくとも一つの第二冷媒液体分配開口部（１０８）と、少なくとも一つの第二冷媒蒸気分配出口開口部（９２ａ，９４ａ）と、を有する。冷媒分配器（２０）の第二部分（Ｄ２）から放出される液冷媒を受けるために、熱伝達ユニット（３０）は、冷媒分配器（２０）の下方に配置される。
2020521103.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも液冷媒を含む冷媒が通って流れる冷媒入口とシェル冷媒蒸気出口とを有するシェルであって、前記シェルの長手方向中心軸が水平面と略平行に延びているシェルと、
前記シェル内に長手方向に延設されるとともに、前記冷媒入口に接続される冷媒分配器であって、
前記冷媒入口に接続されて冷媒を前記入口から受ける第一部分であって、少なくとも一つの第一冷媒液体分配開口部と、第一冷媒蒸気分配出口開口部と、を有する第一部分と、
前記第一部分に接続され、前記少なくとも一つの第一冷媒液体分配開口部から冷媒を受ける第二部分であって、少なくとも一つの第二冷媒液体分配開口部と、少なくとも一つの第二冷媒蒸気分配出口開口部と、を有する第二部分と、
を備える冷媒分配器と、
前記シェルの内部で前記冷媒分配器の下方に配置されて前記冷媒分配器の第二部分から放出されて供給される液冷媒を受ける熱伝達ユニットと、
を備える、
蒸気圧縮システムにおいて用いられるよう構成される熱交換器。
【請求項２】
前記シェル冷媒蒸気出口は、前記分配器の前記第一冷媒蒸気分配出口開口部および前記第二冷媒蒸気分配出口開口部と分離されており、前記第一冷媒蒸気分配出口開口部および前記第二冷媒蒸気分配出口開口部から出る冷媒蒸気を、前記冷媒蒸気が前記シェル冷媒蒸気出口から流れ出る前に、前記シェルの内部へと分配する、
請求項１に記載の熱交換器。
【請求項３】
前記冷媒分配器の前記第二部分は、前記冷媒分配器の前記第一部分から下方へ延設される一ペアの側壁と、前記側壁とともに少なくとも一つの第二分配チャネルを形成するよう前記側壁間に延設される横方向壁と、を有する、
請求項１または２に記載の熱交換器。
【請求項４】
前記少なくとも一つの第二冷媒蒸気分配出口開口部は、複数の第二冷媒蒸気分配出口開口部を含み、前記複数の第二冷媒蒸気分配開口部のうちの少なくとも一つが前記側壁のそれぞれに形成されている、
請求項３に記載の熱交換器。
【請求項５】
前記少なくとも一つの第二冷媒液体分配開口部は、前記横方向壁に形成される複数の第二冷媒液体分配開口部を含む、
請求項３または４に記載の熱交換器。
【請求項６】
前記側壁のそれぞれには、複数の前記第二冷媒蒸気分配出口開口部に形成される、
請求項４に記載の熱交換器。
【請求項７】
前記第二冷媒蒸気分配出口開口部は、前記側壁の下端よりも前記側壁の上端の近くに配置される長手方向延設溝である、
請求項４〜６のいずれか１項に記載の熱交換器。
【請求項８】
前記横方向壁は、凹部によって一ペアのセグメントに分割され、それぞれの前記セグメントは、横方向セクションと、前記横方向セクションから上方へ延設されて前記少なくとも一つの第二分配チャネルを一ペアの第二分配チャネルに分割する内側セクションと、を有しており、
前記少なくとも一つの第二冷媒液体分配開口部は、複数の第二冷媒液体分配開口部を含み、前記複数の第二冷媒液体分配開口部のうちの少なくとも一つは、前記分配チャネルの前記横方向セクションのそれぞれに形成されており、
前記少なくとも一つの第二冷媒蒸気分配出口開口部は、複数の第二冷媒蒸気分配出口開口部を含み、前記複数の第二冷媒蒸気分配開口部のうちの少なくとも一つが前記側壁のそれぞれに形成されている、
請求項３〜７のいずれか１項に記載の熱交換器。
【請求項９】
前記内側セクションは鉛直方向に対して傾斜している、
請求項８に記載の熱交換器。
【請求項１０】
前記内側セクションの上端は、互いに接続されている、
請求項８または９に記載の熱交換器。
【請求項１１】
前記冷媒分配器の前記第二部分は、前記第二部分を少なくとも二つのダクトセクションに分割するよう配置される少なくとも一つの仕切板を有しており、
前記少なくとも一つの第二冷媒液体分配開口部は、前記ダクトセクションのうちの１つから冷媒を受けるよう、前記少なくとも一つの仕切板の第一側に配置されており、
前記少なくとも一つの第一冷媒液体分配開口部は、前記第二部分の前記ダクトセクションの両方へと冷媒を分配するよう配置されている、
請求項１〜１０のいずれか１項に記載の熱交換器。
【請求項１２】
前記冷媒分配器は、前記第一冷媒蒸気分配出口開口部と少なくとも部分的に重なるシュラウドを有する、
請求項１〜１１のいずれか１項に記載の熱交換器。
【請求項１３】
前記シュラウドは、最上部シュラウド板と、略逆Ｕ字状構造を形成するよう前記最上部シュラウド板から下方へと延設される一ペアの側部シュラウド板と、を備える、
請求項１２に記載の熱交換器
【請求項１４】
前記冷媒分配器の前記第一部分は、第一内側分配器ケーシングと第一外側分配器ケーシングとを有しており、
前記第一内側分配器ケーシングは、前記第一外側分配器ケーシング内に配置されており、前記第一内側分配器ケーシングは、前記冷媒入口に接続されており、前記第一内側分配器ケーシングは、前記第一外側分配器ケーシングの内部空間へと冷媒を分配するための少なくとも一つの第一内側分配開口部を有しており、
前記第一外側分配器ケーシングは、前記少なくとも一つの液冷媒分配開口部と前記冷媒蒸気分配出口開口部とを有する、
請求項１〜１３のいずれか１項に記載の熱交換器。
【請求項１５】
前記第一外側分配器ケーシングは、前記第一内側分配器ケーシングの下方に長手方向に延設される第一トレイ部分と、前記第一内側分配器ケーシングの上方に長手方向に延設される第一キャノピー部分と、を備えており、
前記第一トレイ部分と前記第一キャノピー部分とは、前記冷媒分配器の前記第一部分の横方向両側で互いに接続されており、
前記第一冷媒蒸気分配出口開口部を形成するよう、前記第一キャノピー部分の長手方向長さは前記第一トレイ部分の長手方向長さより短い、
請求項１４に記載の熱交換器。
【請求項１６】
前記少なくとも一つの第一液冷媒分配開口部は、前記第一トレイ部分において、前記第一冷媒蒸気分配出口開口部の鉛直方向位置の下方の位置に形成されている、
請求項１５に記載の熱交換器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は概して、蒸気圧縮システムにおいて用いられるよう構成される熱交換器に関する。より具体的には、本発明は、冷媒分配器を有する熱交換器に関する。
【背景技術】
【０００２】
蒸気圧縮式冷凍は、大規模な建築物などの空気調節に最も一般的に用いられている方法である。従来の蒸気圧縮冷凍システムは、典型的には蒸発器を有する。蒸発器は、冷媒を液体から蒸気へと蒸発させると同時に、蒸発器を通過する被冷却液体から熱を吸収することができる熱交換器である。あるタイプの蒸発器は、複数の水平に延設された伝熱管を有する管束を有する。伝熱管内を通って被冷却液体が循環される。管束は円筒シェル内に収容されている。このタイプの蒸発器における冷媒を蒸発させる方法がいくつか知られている。例えば、浸漬式蒸発器、流下液膜式蒸発器およびハイブリッド流下液膜式蒸発器がある。
【０００３】
蒸発器のタイプに関わらず、例えば浸漬式、流下液膜式またはハイブリッド式蒸発器において、蒸発器に入る冷媒を管束へとの分配するために、分配器が備えられる。米国特許出願公開第２０１３／０２７７０１８号明細書に、そのような分配器の一例が開示されている。
【発明の概要】
【０００４】
少なくとも流下液膜式蒸発器においては、液冷媒だけが管束に分配され、ガス冷媒だけがシェルから導出されるよう、分配器において、可能な限り多くの液冷媒がガス冷媒から分離されることが望ましいことが分かっている。
【０００５】
したがって、本発明の一の目的は、液体およびガス冷媒を十分に分離できる分配器を有する蒸発器を提供することにある。
【０００６】
さらに、分配器における気液分離が十分でない場合、冷媒の液滴がガス冷媒に含まれ得ることが分かっている。そのような液滴は管束に分配されることなく、出口蒸気流とともに蒸発器から出ていき、コンプレッサに戻ることになる。この現象は液キャリーオーバーと呼ばれ、蒸発器および／またはコンプレッサの性能を低下させ、そのため、冷媒サイクル全体の性能を低下させてしまうことになる。
【０００７】
さらに、分配器における気液分離が十分でない場合、気泡が液冷媒に含まれてしまうことになることが分かっている。そのような気泡は、管束に供給される液体量を実質的に低減することになり、蒸発器の伝熱性能を低下させてしまう。
【０００８】
したがって、本発明の他の目的は、気泡を低減した液冷媒を管束に分配し、冷媒出口蒸気における液滴成分（液体キャリーオーバー）を低減し、これにより、蒸発器および／またはコンプレッサの性能を向上できる分配器を有する蒸発器を提供することにある。
【０００９】
さらに、蒸気速度が比較的高い場合には、蒸気が液体を混入することが分かっている。また、大きな蒸気速度によって液面上に過度なせん断が生じ、分配器における液体の厚さ（レベル）に影響を与える場合がある。分配器におけるこの液レベル厚さの変化により、不均一な液体の滴下（例えば不均一な分配）となる場合がある。
【００１０】
したがって、本発明の他の目的は、液冷媒を均一に分配できる分配器を有する蒸発器を提供することにある。
【００１１】
低圧冷媒（ＬＰＲ）冷媒が用いられる場合、低圧冷媒は低密度であるので、不十分な気液分離が優勢となりがちであることが分かっている。
【００１２】
したがって、本発明のさらに他の目的は、ＬＰＲ冷媒が用いられる場合であっても液体蒸気分離を向上できる分配器を有する蒸発器を提供することにある。
【００１３】
本発明の第一の面にかかる熱交換器は、蒸気圧縮システムにおいて用いられるよう構成される。熱交換器は、シェルと、冷媒分配器と、熱伝達ユニットとを有する。シェルは、少なくとも液冷媒を含む冷媒が流れる冷媒入口と、シェル冷媒蒸気出口と、を有する。シェルの長手方向中心軸は水平面と略平行に延びる。冷媒分配器は、シェル内に長手方向に延設されるとともに、冷媒入口に接続される。冷媒分配器は、第一部分と第二部分とを有する。第一部分は、冷媒入口に接続されて、その入口から冷媒を受ける。第一部分は、少なくとも一つの第一冷媒液分配開口部と第一冷媒ガス分配出口開口部とを有する。第二部分は、少なくとも一つの第一冷媒液分配開口部から冷媒を受けるよう、第一部分に接続される。第二部分は、少なくとも一つの第二冷媒液分配開口部と少なくとも一つの第二冷媒ガス分配出口開口部とを有する。熱伝達ユニットは、シェルの内部で冷媒分配器の下方に配置されて、熱伝達ユニットに供給される冷媒分配器の第二部分から放出される液冷媒を受ける。
【００１４】
これらおよび他の目的、特徴、態様、および利点は、添付の図面と組み合わせて、本発明の好ましい態様を開示する以下の説明から当業者に明らかとなろう。
【００１５】
当開示の一部をなす添付の図面を参照しながら以下に説明を行う。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の第一実施形態にかかる熱交換器を有する蒸気圧縮システムの全体の概略斜視図である。
【００１７】
【図２】本発明の第一実施形態にかかる熱交換器を有する蒸気圧縮システムの冷媒回路を示すブロック図である。
【００１８】
【図３】本発明の第一実施形態にかかる熱交換器の概略斜視図である。
【００１９】
【図４】図１〜図３に示した熱交換器の冷媒分配器の内部構造の概略分解斜視図である。
【００２０】
【図５】図１〜図４に示した熱交換器の冷媒分配器の内部構造の概略部分分解斜視図である。
【００２１】
【図６】図３の切断線６−６に沿って見た、図１〜図３に示した熱交換器の概略長手方向断面図である。
【００２２】
【図７】図３の切断線７−７に沿って見た、図１〜図３に示した熱交換器の概略横方向断面図である。
【００２３】
【図８】図３の切断線７−７に沿って見た、図４〜図７に示した分配器の入口端部のさらなる拡大部分斜視図である。
【００２４】
【図９】切断線７−７から離れた図３の中間切断線ライン９−９に沿う、図４〜図７に示した分配器の入口端部から離れた領域のさらなる拡大部分斜視図である。
【００２５】
【図１０】液体／蒸気高さおよび孔径を示すための図３の中間切断線９−９に沿う、図９の分配器の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
本発明の選択的な実施形態を、図面を用いて説明する。以下の本発明にかかる実施形態の説明は単なる例示であって、添付の特許請求の範囲およびそれらの均等物によって定義される本発明を限定するものではないことは、本開示から、当業者には明らかであろう。
【００２７】
まず図１および図２を参照して、第一実施形態にかかる熱交換器を有する蒸気圧縮システムを説明する。図１から分かる通り、第一実施形態にかかる蒸気圧縮システムは、大きな建築物等の、暖房、換気および空気調和（ＨＶＡＣ）システムにおいて用いることができるチラーである。第一実施形態の蒸気圧縮システムは、蒸気圧縮冷凍サイクルを介して被冷却液（例えば水、エチレングリコール、ブライン等）から熱を取り去るよう構成され配置される。
【００２８】
図１および図２に示すように、蒸気圧縮システムは次の四つの主要なコンポーネント、蒸発器１と、コンプレッサ２と、凝縮器３と、膨張装置４と、制御ユニット５と、を有する。制御ユニット５は、蒸気圧縮システムの動作を制御するようコンプレッサ２の駆動機構と膨張装置４とに機能的に連結される。
【００２９】
蒸発器１は、蒸発器１を通過する被冷却液（この例では水）から熱を取り去る熱交換器であって、循環冷媒が蒸発器１において蒸発すると、水の温度が低下する。蒸発器１に導入される冷媒は、典型的には、二相の気液状態にある。冷媒は、少なくとも液冷媒を含む。液冷媒は、蒸発器１において蒸気冷媒として蒸発すると同時に水から熱を吸収する。
【００３０】
蒸気冷媒が蒸発器１から放出され、吸引されてコンプレッサ２に導入される。コンプレッサ２において、蒸気冷媒は高圧高温蒸気へと圧縮される。コンプレッサ２は、任意のタイプの従来のコンプレッサ、例えば遠心式コンプレッサ、スクロールコンプレッサ、往復式コンプレッサ、スクリューコンプレッサ等とできる。
【００３１】
次に、高温高圧蒸気冷媒は、凝縮器３へと導入される。凝縮器は、蒸気冷媒から熱を取り去ってガス状態から液状態に凝縮させる他の熱交換器である。凝縮器３は、空冷式、水冷式または任意の適切なタイプの凝縮器とできる。熱によって、凝縮器３を通過する冷却水または空気の温度が上昇する。通常、凝縮器からの温水は冷却塔に送られて熱を大気へと発散する。さらに、任意選択的に、加熱された水（冷媒を冷却する冷却水）を給湯として建物で用いることや、建物の暖房を行うこともできる。
【００３２】
その後、凝縮された液冷媒は、冷媒が圧力の急激な低下を受ける膨張装置４に導入される。急激な減圧により、部分的に膨張が起こる。膨張装置４は、オリフィスプレートと同程度に簡単な構成とすることができ、または電子調節温度膨張弁と同程度に複雑な構成とすることもできる。膨張装置４を制御ユニットに接続するか否かは、制御可能な膨張装置４を利用するか否かによって決まることになろう。通常、急激な減圧により、液冷媒は部分的に膨張し、その結果、蒸発器１に導入された冷媒は、通常、比較的低温低圧の二相の気液状態となる。
【００３３】
蒸気圧縮システムにおいて用いられる冷媒の例として、ハイドロフルオロカーボン（ＨＦＣ）系の冷媒（例えばＲ４１０Ａ、Ｒ４０７ＣやＲ１３４ａ）、ハイドロフルオロオレフィン（ＨＦＯ）、不飽和ＨＦＣ系の冷媒（例えばＲ１２３４ｚｅやＲ１２３４ｙｆ）、および自然冷媒（例えばＲ７１７やＲ７１８）が挙げられる。Ｒ１２３４ｚｅおよびＲ１２３４ｙｆは、Ｒ１３４ａと同様な密度を有する中密度冷媒である。Ｒ４５０ＡおよびＲ５１３Ａも利用可能性がある冷媒である中圧冷媒である。いわゆる低圧冷媒（ＬＰＲ）Ｒ１２３３ｚｄもまた適切なタイプの冷媒である。Ｒ１２３３ｚｄの蒸気密度が上述した他の冷媒より低いため、低圧冷媒（ＬＰＲ）Ｒ１２３３ｚｄは、低密度冷媒（ＬＤＲ）と呼ばれる場合もある。Ｒ１２３３ｚｄの密度は、いわゆる中密度冷媒であるＲ１３４ａ、Ｒ１２３４ｚｅおよびＲ１２３４ｙｆより低い。Ｒ１２３３ｚｄの液体密度はＲ１３４Ａより多少大きいため、ここでいう密度は蒸気密度であって液体密度ではない。ここに開示する実施形態は任意のタイプの冷媒を用いた場合にも有用であるが、ここに開示する実施形態は、Ｒ１２３３ｚｄ等のＬＰＲを用いた場合に特に有用である。これは、Ｒ１２３３ｚｄ等のＬＰＲの蒸気密度が他の選択肢より比較的低く、蒸気流れ（フロー）の速度が高いためである。Ｒ１２３３ｚｄ等のＬＰＲを用いる従来の装置におけるより高速の蒸気流れによって、液キャリーオーバーが生じる場合がある。
【００３４】
Ｒ１２３３ｚｄは可燃性ではない。Ｒ１３４ａもまた可燃性ではない。しかしながら、Ｒ１２３３ｚｄは地球温暖化係数ＧＷＰ＜１０である。一方、Ｒ１３４ａはＧＷＰが約１３００である。冷媒Ｒ１２３４ｚｅおよびＲ１２３４ｙｆは、ＧＷＰが１０未満であるが、多少可燃性がある。したがって、Ｒ１２３３ｚｄは、非可燃性と低いＧＷＰという特性を有するので、望ましい冷媒である。冷媒を個々に説明したが、本開示から、上記冷媒の任意の二つ以上を用いた混合冷媒を用いることができることは当業者に明らかであろう。例えば、Ｒ１２３３ｚｄを部分的にのみ含む混合冷媒を利用することができよう。
【００３５】
本発明を実施するために、従来のコンプレッサ、凝縮器および膨張装置を、それぞれ、コンプレッサ２、凝縮器３および膨張装置４として用いることができることは、本開示から当業者には明らかであろう。言いかえれば、コンプレッサ２、凝縮器３および膨張装置４は、当該技術において周知の従来のコンポーネントである。コンプレッサ２、凝縮器３および膨張装置４は、当該技術において周知であるので、これらの構造をここでは詳細に説明および／または例示しない。また、蒸気圧縮システムは、複数の蒸発器１、コンプレッサ２、凝縮器３および／または膨張装置４を有することができることは本開示から当業者には明らかであろう。つまり、例示の実施形態は、単に、本発明にかかる蒸気圧縮システムの一つの比較的簡単な例を示しているに過ぎない。
【００３６】
次に図３〜図１０を参照して、第一実施形態にかかる熱交換器である蒸発器１の詳細な構造を説明する。蒸発器１は、基本的に、シェル（殻体）１０と、冷媒分配器２０と、熱伝達ユニット３０とを有する。例示の実施形態において、熱伝達ユニット３０は管束である。したがって、ここでは、熱伝達ユニット３０を管束３０と呼ぶこともある。なお、本発明の範囲を逸脱せずに、熱伝達ユニット３０に他の構造を用いることができることは、当業者には明らかであろう。冷媒は、シェル１０に導入され、冷媒分配器２０に供給される。その後、以下により詳細に説明する通り、冷媒分配器２０は、気液分離を実行し、管束３０上に液冷媒を供給する。また以下により詳細に説明する通り、蒸気冷媒は分配器２０から出て、シェル１０の内部に流れ込むことになる。
【００３７】
図３、図６および図７からよく分かる通り、例示の実施形態において、シェル１０は、長手方向中心軸Ｃ（図６）が略水平方向に延びる、略円筒形状を有する。したがって、シェル１０は、水平面Ｐと略平行に延設されている。シェル１０は、導入水室１３ａおよび導出水室１３ｂを有する接続ヘッド部材１３と、水室１４ａを有する戻りヘッド部材１４と、を有する。接続ヘッド部材１３および戻りヘッド部材１４は、シェル１０の円筒状本体の長手方向両端部に固定して連結される。導入水室１３ａおよび導出水室１３ｂは、水バッフル１３ｃによって分割される。接続ヘッド部材１３は、シェル１０に水を導入する水入口管１５と、シェル１０から水を排出する水出口管１６と、を有する。
【００３８】
図１〜図３および図６に示す通り、シェル１０は、さらに、冷媒入口管１１ｂに接続される冷媒入口１１ａと、冷媒出口管１２ｂに接続されるシェル冷媒蒸気出口１２ａと、を有する。冷媒入口管１１ｂは、流体が通るよう膨張装置４に接続され、これにより、二相の冷媒がシェル１０へと導入される。膨張装置４を、冷媒入口管１１ｂに直接連結することもできる。二相の冷媒における液体成分は、管束３０を通る水から熱を吸収すると、蒸発器１において沸騰しかつ／または蒸発し、液体から蒸気へと相転移を受ける。蒸気冷媒は冷媒出口管１２ｂを通ってコンプレッサ２へと吸引によって吸い込まれる。冷媒入口１１ａに導入される冷媒は、少なくとも液冷媒を含む。多くの場合、冷媒入口１１ａに導入される冷媒は二相の冷媒である。冷媒入口１１ａから、冷媒は、管束３０上に液冷媒を分配する冷媒分配器２０へと流れ込む。
【００３９】
次に図４〜図９を参照して、冷媒分配器２０をより詳細に説明する。冷媒分配器２０は、冷媒入口１１ａに接続され、シェル１０内に配置される。冷媒分配器２０は、気液分離器と液冷媒分配器との両方として機能するよう構成され配置される。冷媒分配器２０は、シェル１０の長手方向の中心軸Ｃと略平行にシェル１０内に長手方向に延設される。図４〜図５からよく分かる通り、冷媒分配器２０は、入口流路（チャネル）部分２１と、第一トレイ部分２２と、第二トレイ部分２３と、第一キャノピー部分すなわち第一カバー部分２４と、第二キャノピー部分２５と、シュラウド２６と、を有する。第三トレイ部分２７は、第二トレイ部分２３の下方に装着され、分配器２０の一部とすることも考えられ、また、分配器２０とは別部品とすることも考えられる。図５〜図９からよく分かる通り、入口チャネル部分２１、第一トレイ部分２２、第二トレイ部分、第一キャノピー部分２４およびシュラウド２６は、強固に一体に接続される。第三トレイ部分２７は、鉛直に少し間隔を空けて第二トレイ部分２３の下方に配置される。
【００４０】
図６に示す通り、入口チャネル部分２１は、シェル１０の長手方向の中心軸Ｃおよび水平面Ｐと略平行に延設される。入口チャネル部分２１は、シェル１０の冷媒入口１１ａを介して冷媒入口管１１ｂに流体が通るよう接続され、これにより、二相冷媒が入口チャネル部分２１へと導入される。入口チャネル部分２１は、逆Ｕ字状の四角い断面形状を有する。より具体的には、入口チャネル部分２１は、第一トレイ部分２２に固定して接続される横方向に間隔を空けて配置される自由端を有する逆Ｕ字形状を有する。例示の実施形態において、第一トレイ部分２２は、入口チャネル部分２１とともに管状の横断面形状の一部を形成するよう、入口チャネル部分２１が嵌まる構造を有する。
【００４１】
再び図４〜図９を参照して、上述の通り冷媒入口管１１ｂから二相冷媒が入口チャネル部分２１へと導入されるよう、入口チャネル部分２１は、冷媒入口１１ａを介して冷媒入口管１１ｂに流体が通るよう接続される。図４からよく分かる通り、入口チャネル部分２１は、好ましくは入口最上部すなわち壁（板）４０と、一ペアの入口横方向側部すなわち壁（板）４２，４４と、を有する。入口最上部板４０は、冷媒入口１１ａが取り付けられる孔を有するブッシングＢを有する。ブッシングＢは、最上部板４０の孔に装着される。入口横方向側板４２，４４は、入口最上部板４０から下方へと延設されて、逆Ｕ字状横断面を形成している。横方向側板４２，４４を、孔がない第一セクションと、複数の孔４６がある第二セクションと、に分けることができる。複数の孔４６を個々に示しているが、第二セクションを多孔状とすることも、または網状材料で形成することもできる。入口横方向側板４２，４４は、第一トレイ部分２２に取り付けられている。
【００４２】
例示の実施形態において、入口最上部板４０および入口側板４２，４４は、それぞれ、そこに孔４６が形成されていなければまたは多孔状でなければ、液冷媒やガス冷媒が通り抜けることができない剛性の金属製シート／板材から形成される。さらに、例示の実施形態において、入口最上部板４０および入口側板４２，４４は、単一の一体部材として互いに一体的に形成される。なお、これらの板４０，４２，４４を別々の部材として構成し、溶接等のあらゆる従来の技術を用いて互いに取り付けることもできることは本開示から当業者には明らかであろう。いずれの場合も、入口板４２，４４は、第一トレイ部分２２の長手方向中心に取り付けられる。また、横方向側板４２，４４のそれぞれは、液体および気体の連通が可能であるように、少なくともその一部が金属製網状材料または任意の適切な多孔状材料から構成できることは、本開示から当業者には明らかであろう。
【００４３】
次に図４〜図９を再び参照して、第一トレイ部分２２をより詳細に説明する。図４からよく分かる通り、第一トレイ部分２２は、第一底部部分すなわち壁（板）５０と、一ペアの第一横方向側部部分すなわち壁（板）５２，５４と、一ペアの第一終端部分すなわち壁（板）５６，５８と、チャネル・セクション６０と、を有する。例示の実施形態において、横断面においてＵ字形状を形成するよう、第一横方向側板５２，５４は、第一底板５０から上方へと延設される。第一終端板５６，５８は、第一底板５０と第一横方向側板５２，５４との長手方向両端部に取り付けられる。チャネル・セクション６０は、第一底板５０の横方向の中心に取り付けられている。例示の実施形態において、第一底板５０、一ペアの第一横方向側板５２，５４、一ペアの第一終端板５６，５８、およびチャネル・セクション６０のそれぞれは、金属製シート／板材から構成される。例示の実施形態において、底板５０および一ペアの横方向側板５２，５４は、単一の一体部材として一体的に形成される。一方、例示の実施形態において、終端板５６，５８は、底板５０および一ペアの横方向側板５２，５４の長手方向端部に溶接または他の適切な技術で取り付けられる別の部材として形成される。
【００４４】
図４からよく分かる通り、チャネル・セクション６０は、第一底板５０に取り付けられる平面部分６２と、平面部分６２から上方へと延設されて間に谷部を形成する横方向に間隔を空けて配置されるフランジ部分６４，６６と、を有する。入口チャネル部分２１がフランジ部分６４，６６の間の谷部に収容され、入口チャネル部分２１と第一底板５０とによって四角い断面形状が形成されるよう、谷部および入口チャネル部分２１の大きさおよび形状が決められる。入口チャネル部分２１は、好ましくは、平面部分６２に固定して取り付けられる。例示の実施形態において、支持を提供するように、冷媒入口１１ａが配置される場所にフランジ部分６４，６６のそれぞれが配置される。冷媒がこの場所において入口チャネル部分２１から流れ出ないようにするためである。任意選択的に、組立ての際に入口チャネル部分２１を位置決めするのに役立つよう、組立ての後に入口チャネル部分２１からの冷媒の流れをあまり邪魔しないよう、フランジ６４，６６より小さい追加のフランジ・タブを、平面部分６２に沿って長手方向に間隔を空けて配置することもできる。
【００４５】
例示の実施形態において、フランジ部分６４，６６を有するチャネル・セクション６０は、底板５０とは別の部材である。なお、フランジ部分６４，６６を第一底板５０と一体的に形成できること、または第一底板５０に（例えば溶接によって）固定される別体のフランジとできることは、本開示から当業者には明らかであろう。また、平面部分６２を省略し、入口チャネル部分２１を第一底板５０に直接取り付けることができることも、本開示から当業者には明らかであろう。どの場合も、チャネル・セクション６０（および／またはチャネル・セクション２１が装着される場所における基部板５０）は、好ましくは、その平面部分６２には開口部がない。また、好ましくは、横方向の中心における第一基部板５０にも開口部がない。これにより、平面部分６２の有無に関わらず、冷媒は入口チャネル部分２１の孔４６から流れ出て第一トレイ部分２２へと入ることになる。一方、チャネル・セクション６０の横方向両側部の第一基部板５０の領域には、液冷媒を第二トレイ部分２３へと通過させる孔６８が形成される。より具体的には、以下により詳細に説明する通り、第二トレイ部分２３の内側領域と外側領域とに液体を通過するための孔６８の数は、より多い数の孔６８が、より少ない数の孔６８の内側に配置される。さらに具体的には、以下により詳細に説明する通り、図４から分かるように、より多くの数の内側の孔６８は分配器２０の全長にわたって形成されており、より少ない数の孔６８は冷媒入口１１ａから離れた分配器２０の端部にのみ配置されている。
【００４６】
好ましくは、終端板５６，５８は、基部板５０と横方向側板５２，５４とに封止接続される（気密／液密に接続される）。同様に、入口チャネル部分２１は、好ましくは、チャネル・セクション６０と終端板５６，５８とに封止取り付けされる（気密／液密に取り付けされる）。なお、漏れによる液体および／または気体の流れが性能に影響を与えない限り、これらの部分を連結する接続点またはシームからの微小な漏れを含む密封接続も許容範囲内であることは、本開示から当業者には明らかであろう。このような接続に適した技術の一つは溶接である。したがって、入口チャネル部分２１とチャネル・セクション６０とによって形成される四角い通路に流れ込んでくる冷媒は、横方向側板４２，４４に形成された孔４６から出てくるときを除いて内部に残留する。
【００４７】
次に、また図４〜図９を参照して、第一キャノピー部分２４をより詳細に説明する。第一キャノピー部分２４は、中実シート／板材から形成される逆Ｕ字状部材である。例示の実施形態において、第一キャノピー部分２４は互いに溶接された二つのセクションで形成される。つまり、図面にはシームとして示されている（番号は付与せず）。なお、第一キャノピー部分２４を単一セクションで形成できることは本開示から当業者には明らかであろう。例示の実施形態において、第一キャノピー部分２４は、カバー最上部部分すなわち壁（板）７０と、カバー最上部板７０から下方へと延設されて横断面において逆Ｕ字形状を形成する一ペアのカバー横方向側部部分すなわち壁（板）７２，７４と、を有する。一ペアのカバー横方向側板７２，７４の間の幅は、第一トレイ部分２２の第一横方向側板５２，５４間の幅より多少小さく、これにより、第一キャノピー部分２４を第一トレイ部分２２に装着できる。
【００４８】
例示の実施形態において、一ペアのカバー横方向側板７２，７４は、カバー最上部板７０と一体的に形成される（例えば、平板を下方へと曲げることによって形成される）。第一キャノピー部分２４は、第一トレイ部分２２にその最上部を塞ぐよう取り付けられている。具体的には、カバー最上部板７０は第一終端板５８に取り付けられる。さらに、一ペアのカバー横方向側板７２，７４は、第一横方向側板５２，５４にそれぞれ取り付けられる。一ペアのカバー横方向側板７２，７４もまた第一終端板５８に取り付けられる。より具体的には、一ペアのカバー横方向側板７２，７４の間の幅が、第一トレイ部分２２の第一横方向側板５２，５４間の幅より多少小さいので、カバー横方向側板７２，７４は、第一横方向側板５２，５４の横方向内側の位置に取り付けられる。
【００４９】
これらの部分間の接続も、上述した他の接続と同様、好ましくは封止接続（気密／液密接続）である。なお、漏れによる液体および／または気体の流れが性能に影響を与えない限り、これらの部分を連結する接続点またはシームから微小な漏れを含む密封接続も許容範囲内であることは本開示から当業者には明らかであろう。適切な接続の一例は溶接である。
【００５０】
例示の実施形態において、第一キャノピー部分２４の長手方向長さは、好ましくは、孔４６を有する入口チャネル部分２１の第二逆Ｕ字状セクション以上である。さらに、第一キャノピー部分２４は、好ましくは、横方向の幅が第一トレイ部分２２の横方向の幅より多少狭く、高さが第一トレイ部分２２の横方向側壁と少なくとも同じくらい高い。さらに、第一キャノピー部分２４の高さは好ましくは、下側に気体流路を形成するために、入口チャネル部分２１の高さより高い。第一キャノピー部分２４が第一トレイ部分２２に取り付けられると、第一終端板５８から第一キャノピー部分２４の離間端部へと延設される四角い閉塞チャンバが形成される。以下により詳細に説明する通り、第一キャノピー部分２４の離間端部はシュラウド２６に取り付けられる。冷媒入口１１ａに隣接する第一トレイ部分２２と入口チャネル部分２１との上方にある、（シュラウドが取り付けられる）第一キャノピー部分２４の離間端部から第一終端板５８に延びる分配器２０の領域は、第一冷媒蒸気分配出口Ｏを形成する。孔６８によって、第二トレイ部分２３へと液冷媒が分配される。ガス冷媒がシェル蒸気出口１２ａを通って流出する前に、第一冷媒蒸気分配出口Ｏはシェル１０の内部へとガス冷媒を分配する。この気液冷媒の分離／分配は、分配器２０によって実行される気液分離／分配の第一段階である。
【００５１】
次に、また図４〜図９を参照して、第二トレイ部分２３を説明する。第二トレイ部分２３は、第一トレイ部分２２の底部に取り付けられ、孔６８から液冷媒を受ける。第二トレイ部分２３は、基本的に、底部横方向部分すなわち壁（板）９０と、底部横方向壁９０から上方へと延設される一ペアの横方向側部部分すなわち壁（板）９２，９４と、横方向壁９０の長手方向両端部と横方向側壁板９２，９４の長手方向両端部とに取り付けられる終端部分すなわち壁（板）９６，９８と、を有する。第二トレイ部分２３は略Ｕ字状構造を有するが、凹部Ｒが上方へ突出している。凹部Ｒのこの構成により、底部横方向壁（板）９０および横方向側壁（板）９２，９４は、図７〜図９からよく分かる通り、断面形状が略Ｗ字状である。
【００５２】
さらに、一ペアの鉛直方向仕切板３３は、凹部Ｒの両側に装着されて、凹部Ｒの両側の谷部を分割する。鉛直方向板３３は、溶接または任意の適切な技術で底部横方向部分９０に固定させられる金属（例えば第二トレイ部分２３と同じ材料）など剛性シート／板材から構成される別部材である。仕切板３３は、高さが、第二トレイ部分２３の高さの約３／４である。図４および図１０からよく分かる通り、第一トレイ部分２２におけるより少ない数の孔６８は仕切板３３の外側部分に液体を供給するよう配置されており、より多い数の孔６８は仕切板３３の内側部分に液体を供給するよう配置されている。仕切板３３は、第二トレイ部分２３の谷部のそれぞれを、内側ダクトセクションと外側ダクトセクションとに分割する。内側ダクトセクションは、外側ダクトセクションよりも凹部Ｒに近い。なお、図４〜図５からよく分かる通り、これらの内側ダクトセクションおよび外側ダクトセクションは、分配器２０のシュラウド端部において連通している。したがって、より多い数の内側孔６８は、第二トレイ部分２３の内側ダクトセクションへと冷媒を供給するよう配置されており、より少ない数の外側孔６８は、第二トレイ部分２３の外側ダクトセクションへと冷媒を供給するよう、冷媒入口１１ａから離れた分配器２０の端部にのみ配置されている。
【００５３】
例示の実施形態において、底部横方向壁（板）９０および横方向側壁（板）９２，９４は、単一の一体部材として互いに一体的に形成される（例えば平板を例示の形状へと曲げることができる）。一方、終端板９６，９８は、底部横方向壁（板）９０および横方向側壁（板）９２，９４の長手方向両端部に取り付けられる別部材である。なお、横方向側板９２，９４を底部横方向板とは別に形成できること、かつ／または、終端板９６，９８を一体的に形成できることは本開示から当業者には明らかであろう。いずれにせよ、これらの部分間の接続も、上述した他の接続と同様、好ましくは封止接続（気密／液密接続）である。なお、漏れによる液体および／または気体の流れが性能に影響を与えない限り、これらの部分を連結する接続点またはシームから微小な漏れを含む密封接続も許容範囲内であることは本開示から当業者には明らかであろう。適切な接続の一例は溶接である。
【００５４】
第二トレイ部分２３は周辺の大きさが、第一トレイ部分２２の周辺の大きさより多少大きい。したがって、第二トレイ部分２３は、鉛直方向に部分的に第一トレイ部分２２と重なり、第一トレイ部分２２の外部面に取り付けできる。より具体的には、図４〜５からよく分かる通り、例示の実施形態において、一ペアの横方向側壁（板）９２，９４は、一ペアの第一横方向側板５２，５４にそれぞれ、複数の長手方向に配置される留め具Ｆを用いて取り付けられる。留め具は、ネジ、ボルト、リベット等の任意の適切な留め具とできる。あるいは、溶接または他の適切な溶着技術を用いて、第二トレイ部分２３を第一トレイ部分２２に取り付けることができることは本開示から当業者には明らかであろう。好ましくは、第一トレイ部分２２および第二トレイ部分２３は、上述した他の接続と同様に、気密／液密に、または少なくとも、部分間を通過する蒸気／液体が最小限となる密封に取り付けられる。
【００５５】
図４〜９をまた参照して、底部横方向壁９０は、凹状セクション１００と、一ペアの横方向セクション１０２ａ，１０４ａと、一ペアの内側セクション１０２ｂ，１０４ｂと、を有する。横方向セクション１０２ａ，１０４ａは、それぞれ、側壁９２，９４から互いに向かって延設される。内側セクション１０２ｂ，１０４ｂは、横方向セクション１０２ａ，１０４ａから凹状セクション１００へと上方に延設される。例示の実施形態において、内側セクション１０２ｂ，１０４ｂは水平面Ｐに対して傾斜しており、水平面Ｐ（図８〜図１０）に垂直な鉛直方向Ｖ（図７）に対しても傾斜している。凹状セクション１００は、第一トレイ部分２２の下側（つまり基部板５０の底面）と当接する。このように、凹状セクション１００は、第二トレイ部分２３を第一トレイ部分２２に対して鉛直方向に位置決めするよう機能する。
【００５６】
凹状セクション１００を、基部板５０に取り付けることができる、または、基部板５０に単に当接させるだけにすることもできる。いずれの場合も、凹部Ｒ（凹状セクション１００）は横方向壁９０を一ペアの区分（セグメント）に分割する。それぞれのセグメントは、横方向セクション１０２ａまたは１０４ａと、横方向セクション１０２ａまたは１０４ａから上方へ延設される内側セクション１０２ｂまたは１０４ｂと、を有している。さらに、凹部Ｒ（凹状セクション１００）は、凹状セクション１００におけるまたは下方の第二トレイ部分の内部空間を一ペアの第二分配チャネルＣＨ１および／またはＣＨ２に分割する。横方向セクション１０２ａまたは１０４ａにはそれぞれ、第二冷媒液体分配開口部である複数の孔１０８が内部に形成されている。このように、第二冷媒液体分配開口部１０８の少なくとも一つは、分配チャネルＣＨ１および／またはＣＨ２の横方向セクション１０２ａまたは１０４ａのそれぞれに形成される。内側セクション１０２ｂ，１０４ｂの上端は、凹状セクション１００によって互いに接続される。例示の実施形態において、孔１０８は、凹部Ｒに隣接する仕切板３３の内側にのみ配置される。第二トレイ部分２３において仕切板３３の外側で受けられた冷媒は、仕切板３３の周りを流れて孔１０８へと流れる必要がある。液体の運動量によって、所望よりもより多くの液体が分配器の背部へと運ばれることがある。外側にある外側セットの孔６８は、この液体を集めて第二トレイ部分２３の外側ダクトへと排出できる。これにより、仕切板３３によって形成される、仕切板３３を用いて分割されていない排出穴への外側「ブリードオフ・ライン（ｂｌｅｅｄ  ｏｆｆ  ｌｉｎｅｓ）」を形成できる。
【００５７】
側壁９２，９４のそれぞれには、複数の第二蒸気分配出口開口部９２ａ，９４ａがそれぞれ形成されている。例示の実施形態において、第二蒸気分配出口開口部９２ａ，９４ａは、分配チャネルＣＨ１および／またはＣＨ２の上端における基部板５０の多少下方に位置するよう、凹状セクション１００より多少下側に配置される。こうして、シェル冷媒蒸気出口１２ａは、分配器２０の第一および第二冷媒蒸気分配出口開口部Ｏ，９２ａ，９４ａと分離されており、冷媒蒸気がシェル冷媒蒸気出口１２ａから流出する前に第一および第二冷媒蒸気分配出口開口部Ｏ，９２ａ，９４ａから出てくる冷媒蒸気をシェルの内部へと分配する。第二冷媒蒸気分配出口開口部９２ａ，９４ａは、側壁９２，９４の上端にそれぞれ配置される長手方向延設溝である。
【００５８】
図４〜図８を参照して、第二キャノピー部材２５は、一ペアの横方向に間隔を空けて配置されるキャノピー板３５，３７を有する。例示の実施形態において、それぞれのキャノピー板は、第二トレイ部分２３に取り付けるようなそして第三トレイ部分２７上に嵌合するようぴったり嵌まるようなジグザグ構成を有する。なお、他の形状を用いることもできることは本開示から当業者には明らかであろう。第二キャノピー部分２５は、高速蒸気が第三トレイ部分２７からの液体を混入させるのを防止するとともに、そのような液体を分配器２０の外部にあるシェル１０の内部へと出ていくのを防止するよう機能する。キャノピー板３５，３７のそれぞれは、金属製シート／金属製等の板材から構成される。例示の実施形態において、キャノピー板３５，３７のそれぞれは、溶接または他の適切な技術により第二トレイ部分２３の外側に取り付けられている。したがって、キャノピー板３５，３７（第二キャノピー部材２５）は、第二トレイ部分２３の一部と考えることもできる、または別部材と考えることもできる。キャノピー板３５，３７は、分配器２０の全長に沿って延設される。
【００５９】
図４〜図８をまた参照して、シュラウド２６は、第一冷媒蒸気分配出口開口部Ｏと少なくとも部分的に重なる。特に、シュラウド２６は、第一冷媒蒸気分配出口開口部Ｏの最上部に重なって、開口部Ｏを二つの横方向に間隔を空けて配置されるセクション（番号は付与せず）に分割する。シュラウド２６は、シュラウド最上部板８０と、略逆Ｕ字状構造を形成するようシュラウド最上部板８０から下方へと延設される一ペアのシュラウド側板８２，８４と、を備える。さらに、シュラウド２６は、好ましくは、キャノピー部材２４に取り付けられるシュラウド最上部板８０の端部に終端板８８を有する。シュラウド最上部板８０を第一終端板５６と第一キャノピー部分２４の離間端部とに任意の適切な取り付け技術を用いて取り付けることによって、シュラウド２６は、第一トレイ部分２２と第一キャノピー部分２４とに取り付けられる。溶接は適切な取り付け技術の一例である。
【００６０】
それぞれのシュラウド側板８２，８４は、シュラウド最上部板８０から延設される傾斜セクション８２ａ，８４ａと、鉛直セクション８２ｂ，８４ｂの下端から上方かつ内側へと延設されてそれぞれ底端部にＶチャネルを形成するＶ字状タブ部材８２ｂ，８４ｂと、を有する。シュラウド２６のこの構成により、冷媒蒸気は、第一冷媒蒸気分配出口開口部Ｏから鉛直方向には流れず、シェル蒸気出口１２ａへと流れる前に第一冷媒蒸気分配出口開口部Ｏから横方向斜めにかつ／または下方へのいずれかに必然的に流れ出ることになる。キャリーオーバーが起きているのを視覚化できるとすれば、高速液体は傾斜セクション８２ａ，８４ａに衝突する。なお、Ｖ字状タブ部材８２ｂ，８４ｂは、これらの液滴のうちの一部を収集し、シュラウド２６の端部へと排出する。
【００６１】
シュラウド２６の要素は、好ましくは、板状金属等の剛性シート／板材から構成される。シュラウド最上部板８０、および一ペアのシュラウド側板８２，８４を、ここに例示した形状へと曲げられた単一部材として構成することができる。なお、例示の実施形態において、終端板８８は好ましくは、シュラウド最上部板８０と一ペアのシュラウド側板８２，８４に溶接など任意の適切な従来の技術を用いて取り付けられる別の部材として構成される。また、例示の実施形態において、Ｖ字状タブ部材８２ｂ，８４ｂは、一ペアのシュラウド側板８２，８４にボルト固定（図８）または溶接（他の図面）など任意の適切な従来の技術を用いて取り付けられる別の部材として構成される。さらに、例示の実施形態におけるシュラウド２６は、上述した分配器２０の他の接続と同様、密封構造および／または気密／液密構造で、交差（例えばシーム）に沿って分配器２０の部分に溶接される。シュラウド２６は、シェル蒸気冷媒出口１２ａへの液体キャリーオーバーを制限するのに役立つ。
【００６２】
次に図４〜図８からよく分かる、第三トレイ部分２７をより詳細に説明する。第三トレイ部分２７は、シェル１０の長手方向中心軸Ｃに沿って近接して並んで配置されている三つの同じトレイ・セクション２７ａを有する。図５に示す通り、三つの第三トレイ部分２７ａの全体的長手方向長さは、図５に示す通り、第二トレイ部分２３の長手方向長さと実質的に同じかまたは多少大きい。こうして、第二トレイ部分２３から滴下する冷媒は、第三トレイ部分２７内へと落下することになる。図７に示す通り、第三トレイ部分２７が管束３０の全幅にわたって延設されるように、第三トレイ部分２７の横方向幅は第二トレイ部分２３の横方向幅より大きく設定されている。図５〜図６に示す通り、第三トレイ部分２７ａはそれぞれ、複数の第三放出孔２８を有する。液冷媒は、複数の第三放出孔２８から管束３０に向かって下方へと放出される。このように、第三トレイ部分２７が液冷媒を分配するための分配器２０の一部と見なされる場合には、冷媒分配器２０は少なくとも一つの第三液冷媒分配開口部２８を有すると考え得る。以下に説明する通り、第三トレイ部分２７は、好ましくは、熱伝達ユニット３０によって支持される。
【００６３】
次に、図３〜図９を再び参照して、分配器２０の部分間の組み合わせおよび連係をより詳細に説明する。例示の実施形態において、入口チャネル部分２１、第一トレイ部分２２および第一キャノピー部分２４は、好ましくは、冷媒入口１１ａに接続されて入口１１ａから冷媒を受ける冷媒分配器２０の第一部分Ｄ１の部分を形成する。第一部分Ｄ１は、少なくとも一つの第一冷媒液体分配開口部６８と第一冷媒蒸気分配出口開口部Ｏとを有している。任意選択的に、シュラウド２６を分配器２０の第一部分Ｄ１の一部と考えることもできる。第二トレイ部分２３は、第一トレイ部分２２とともに、分配器２０の第二部分Ｄ２の部分を形成している。分配器２０の第一部分Ｄ１は、分配器２０によって実行される気体／液体の分離／分配の第一段階として、気液冷媒の分離／分配を実行する。分配器２０の第二部分Ｄ２は、分配器２０によって実行される気体／液体の分離／分配の第二段階として気液冷媒の分離／分配を実行する。第三トレイ部分２７は、冷媒分配器２０の第二部分Ｄ２から受けた液冷媒を単に（気液分離を実行することなく）管束３０全体上に均等に分配するよう機能する、冷媒分配器２０の第三部分と考えることができる。
【００６４】
冷媒分配器２０の第一部分Ｄ１は、第一内側分配器ケーシング（入口チャネル部分２１とチャネル・セクション６０とによって形成される）と、第一外側分配器ケーシング（第一トレイ部分２２、第一キャノピー部材２４と任意選択的にシュラウド２６とによって形成される）と、を有する。第一内側分配器ケーシングは、第一外側分配器ケーシング内に配置される。第一内側分配器ケーシングは、冷媒入口１１ａに接続される。第一内側分配器ケーシングは、第一外側分配器ケーシングの内部空間へ冷媒を分配するための少なくとも一つの第一内側分配開口部４６を有する。第一外側分配器ケーシングは、少なくとも一つの液冷媒分配開口部６８と冷媒蒸気分配出口開口部Ｏとを有する。したがって、第一外側分配器ケーシングは、第一内側分配器ケーシング（入口チャネル部分２１とチャネル・セクション６０とによって形成される）の下方に長手方向に延設される第一トレイ部分２２と、第一内側分配器ケーシングの上方に長手方向に延設される第一キャノピー部分２４と、を有する。第一トレイ部分２２と第一キャノピー部分２４とは、冷媒分配器の第一部分Ｄ１の横方向両側で互いに接続される。少なくとも一つの第一液冷媒分配開口部６８は、第一冷媒蒸気分配出口開口部Ｏの鉛直方向位置の下方の位置に形成されている。
【００６５】
したがって、分配器２０は、冷媒入口１１ａに接続されるとともに、冷媒入口１１ａに接続されて入口１１から冷媒を受ける第一部分Ｄ１（第一部分の一部である入口チャネル部分２１）を有する。第一部分Ｄ１は、少なくとも一つの第一冷媒液体分配開口部６８と、第一冷媒蒸気分配出口開口部Ｏとを有している。さらに、分配器２０は、第一部分Ｄ１（第一部分Ｄ１および第二部分Ｄ２の一部を形成する第一トレイ部分２２）に接続されて少なくとも一つの第一冷媒液体分配開口部６８から冷媒を受ける第二部分Ｄ２（第二トレイ部分２３）を有する。第二部分Ｄ２は，少なくとも一つの第二冷媒液体分配開口部１０８と、少なくとも一つの第二冷媒蒸気分配出口開口部（９２ａ，９４ａ）とを有している。複数の開口部９２ａおよび複数の開口部９４ａが例示の実施形態に形成されているが、より少数の開口部も可能であることは本開示から当業者には明らかであろう。いずれの場合も、分配器２０の第二部分Ｄ２は、少なくとも一つの第二冷媒蒸気分配出口開口部を有する。また一ペアのチャネルＣＨ１，ＣＨ２を示しているが、単一のチャネルを配置できることは本開示から当業者には明らかであろう。なお、凹部Ｒと一ペアのチャネルＣＨ１，ＣＨ２とを有することにより、冷媒分配器の第二部分（第二トレイ２３）における容積を低減でき、その結果、必要とされる冷媒の量を低減できる。
【００６６】
また、冷媒分配器２０の第二部分Ｄ２は、冷媒分配器２０の第一部分Ｄ１から下方へ延設される一ペアの側壁９２，９４と、側壁９２，９４とともに少なくとも一つの第二分配チャネルＣＨ１および／またはＣＨ２を形成するよう、側壁９２，９４間に延設される横方向壁９０と、を有する。少なくとも一つの第二冷媒蒸気分配出口開口部９２ａ，９２ｂは、複数の第二冷媒蒸気分配出口開口部９２ａ，９４ａを含む。複数の第二冷媒蒸気分配開口部９２ａのうちの少なくとも一つが側壁９２に形成されており、第二冷媒蒸気分配開口部９４ａのうちの少なくとも一つが側壁９４に形成されている。例示の実施形態において、複数の第二冷媒液体分配開口部がそれぞれの横方向壁に形成されているが、より少数の開口部とできる、それどころか単一の開口部でも十分でありえることは本開示から当業者には明らかであろう。例示の実施形態において、第二冷媒蒸気分配出口開口部９２ａ，９４ａは、それぞれ、側壁９２，９４の下端へよりも側壁９２，９４の上端の近くに配置される長手方向延設溝である。
【００６７】
次に、図４〜図９を再び参照して、熱伝達ユニット３０（管束）をより詳細に説明する。管束３０は、冷媒分配器２０の下方に配置されており、これにより、冷媒分配器２０から放出される液冷媒が管束３０上へと供給される。図６に示す通り、管束３０は、シェル１０の長手方向中心軸Ｃと略平行に延設される複数の伝熱管３１を有する。伝熱管３１は金属等の高い熱伝導率を有する材料で形成されている。伝熱管３１は、好ましくは冷媒と伝熱管３１の内部で流れる水との間の熱交換をさらに促進するために内部溝および外部溝が形成されている。このような内部溝および外部溝を有する伝熱管は当該技術において周知である。例えば、ウィーランド・コッパー・プロダクツ社（Ｗｉｅｌａｎｄ  Ｃｏｐｐｅｒ  Ｐｒｏｄｕｃｔｓ，  ＬＬＣ）のＧＥＷＡ−Ｂチューブを本実施形態の伝熱管３１として用いることができる。図６〜図７からよく分かる通り、伝熱管３１は、シェル１０に固定して連結される複数の鉛直延設支持板３２によって支持される。また支持板３２は、支持板３２に固定して取り付けられている第三トレイ部分２７を支持する。
【００６８】
本実施形態において、管束３０は、二経路（ツーパス）システムを構成するよう配置される。ツーパスシステムでは、伝熱管３１は、管束３０の下部に配置される供給ライングループと、管束３０の上部に配置される戻りライングループと、に分割される。図６に示す通り、供給ライングループにおける伝熱管３１の入口端部は、水入口管１５と、接続ヘッド部材１３の導入水室１３ａを介して流体接続されており、これにより、蒸発器１に導入される水が供給ライングループにおける伝熱管３１へと分配される。供給ライングループにおける伝熱管３１の出口端部と戻りライン管の伝熱管３１の入口端部とは、戻りヘッド部材１４の水室１４ａと流体が通るよう連通される。したがって、供給ライングループにおける伝熱管３１の内部を流れる水は、水室１４ａへと放出され、戻りライングループにおける伝熱管３１へと再分配される。
【００６９】
戻りライングループにおける伝熱管３１の出口端部は、接続ヘッド部材１３の導出水室１３ｂを介して水出口管１６と流体連通されている。このように、戻りライングループにおける伝熱管３１の内部を流れる水は、水出口管１６を通って蒸発器１から出ていく。本実施形態においては、水が蒸発器１の同じ側で出入りするツーパスシステムを構成するよう蒸発器１が配置されているが、一経路（ワンパス）あるいは三経路（スリーパス）システム等の他の従来のシステムを用いることができることは本開示から当業者には明らかであろう。また、ツーパスシステムにおいて、ここで例示した構成の代わりに、戻りライングループを供給ライングループの下方にまたは横に並べて配置することもできる。
【００７０】
次に、図６〜図１４を参照して、例示の実施形態にかかる蒸発器１の動作および熱伝達機構のより詳細な説明を行う。上述の通り、二相状態の冷媒または少なくとも液冷媒を含む冷媒は、冷媒入口１１ａを通って冷媒分配器２０の入口チャネル部分２１へと入口管１１ｂを介して供給される。図６〜図９に冷媒の流れを概略的に示す。簡単化のため、入口管１１ｂを省略している。冷媒分配器２０に供給される冷媒の蒸気成分は、第一トレイ部分２２において液体成分から分離される（第一段階分離）。二相の冷媒の液体成分は第一トレイ部分２２に収集される。また、気体成分は、第一冷媒蒸気分配出口Ｏに向かって流れる。液冷媒は、第一冷媒液体分配開口部６８から流出して、第二トレイ２３内へと流れる。これが、冷媒の気体／液体の分離／分配の第一段階である。
【００７１】
その後、第二トレイ部分２３において、液冷媒は、第二の第一冷媒液体分配開口部１０８から下方へと放出される。さらに、第二トレイ部分２３において、あらゆる残留ガス冷媒を第二蒸気分配出口開口部９２ａ，９４ａから放出できる。これが、冷媒の気体／液体の分離／分配の第二段階である。孔６８，１０８の的確なフロー面積は、実験に基づいて決定できる。液冷媒が第三トレイ部分２７に分配された後、第三トレイ部分２７に受けた液冷媒を管束３０に均等に分配できる。したがって、冷媒分配器２０の第二部分から放出される液冷媒を（第二トレイ部分２３から、第三トレイ部分２７を通過した後）受けるよう、熱伝達ユニット３０は、シェル１０の内部で冷媒分配器２０の下方に配置される。
【００７２】
図６からよく分かる通り、冷媒蒸気（ガス）は、第一トレイ部分２２からシェル冷媒蒸気出口１２ａへと直接流れることができない。逆に、ガス（または蒸気）冷媒は、冷媒入口１１ａに向かって（左側へ）流れ、冷媒蒸気分配出口Ｏを通って戻るしかなく、その後、シェル冷媒蒸気出口１２ａに向かって流れる。あるいは、蒸気は、第二蒸気分配出口開口部９２ａ，９４ａからまたは管束３０それ自体からシェル冷媒蒸気出口１２ａに向かって流れることができる。なお、これらの点からのフローは、冷媒の気体／液体の分離／分配の二つの段階の後に生じることになる。
【００７３】
図６を再び参照して、例示の実施形態において、両方の入口側板４２，４４は、孔４６を有する。孔４６は、入口側板４２，４４の全高さに沿って連続的に形成されるが、分配器２０の長さＬｄｉｓより短い所定長さＬｐｅｒｆに沿ってのみ形成される。さらに、所定長さＬｐｅｒｆは、好ましくは、第一キャノピー部分２４の長さより短い。仕切板３３の長さは、所定長さＬｐｅｒｆとおよそ等しい。なお、異なるパターンの孔を用いることができる、あるいは孔を有する板材の代わりに金属網状材料またはあらゆる適切な多孔状材料を用いることができることは本開示から当業者には明らかであろう。また、所定長さＬｐｅｒｆを、孔４６のパターンおよび／または孔を通るフローの量に応じて決定することができる。例えば、入口横方向側板４２，４４が、孔４６が形成された板の代わりに多孔状材料または網状材料である場合、所定長さＬｐｅｒｆはここで例示するものより短くすることができることは明らかであろう。例えば、孔４６を所定の高さ以上にのみ配置することができる、あるいは液冷媒が一定レベルより上方の入口チャネル部分２１からだけ出るよう連続的なフランジを第一トレイ部分２２に配置することもできる。例示の実施形態において、分配器２０の長さＬｄｉｓから所定長さＬｐｅｒｆを減算した長さは、中実長さＬｓｏｌに等しい。図４から分かる通り、第一トレイ部分２２のより少ない数の外側孔６８は、冷媒入口１１ａから離れた分配器２０の端部における長さＬｓｏｌに沿って形成される。このように、冷媒分配器２０の第二部分Ｄ２は、第二部分Ｄ２を少なくとも二つのダクトセクション（例えば例示の実施形態における二つのペア）に分割するよう配置される少なくとも一つの仕切板３３を有している。第二冷媒液体分配開口部１０８は、ダクトセクションのうちの一方から冷媒を受けるよう少なくとも一つの仕切板３３の第一側に配置されており、第一冷媒液体分配開口部６８は、第二部分Ｄ２のダクトセクションの両方へと冷媒を分配するよう配置されている。例示の実施形態において、入口最上部板４０は冷媒入口１１ａに剛性を有するよう取り付けられており、また、入口チャネル部分２１は第一トレイ部分２２に固定されている。以下により詳細に説明する通り、入口横方向側板４２，４４の孔４６を有する領域に重なるよう、第一キャノピー部分２４は第一トレイ部分２２に取り付けられている。
【００７４】
図７に示すように、例示の実施形態の管束３０は、流下液膜領域と浸漬領域とを有するハイブリッド管束である。流下液膜領域における伝熱管３１は、液冷媒の流下液膜式蒸発を行うよう構成され配置される。伝熱管３１の列は、好ましくは、第三トレイ部分２７の第三放出開口部２８に対して配置される。第三放出開口部２８から放出される液冷媒が、それぞれの列における伝熱管３１の最も上にある一の管上へと落ちる。
【００７５】
流下液膜領域において蒸発しなかった液冷媒は、浸漬領域へと重力の力で下へ落下し続ける。例示の実施形態ではハイブリッド管束を開示したが、本発明の蒸発器１において、他の管束設計を、分配器２０とともに用いることができることは本開示から当業者には明らかであろう。
【００７６】
本実施形態において、流体コンジット８は、流体が通るようシェル１０内の浸漬領域に接続される。具体的には、シェル１０は、コンジット８と流体連通状態にある底部出口管１７を有する。ポンプ装置（図示せず）を、シェル１０の底部からコンプレッサ２に液体を戻すよう流体コンジット８に接続することができる、あるいは冷媒分配器２０に戻して供給するよう入口管１１ｂに分岐させることができる。浸漬領域に貯留した液体が所定レベルに達したとき、ポンプを選択的に動作させて、液体を蒸発器１の外部へと排出することができる。流体コンジット８の代わりに、流体コンジット８’を浸漬領域の最も底にある点から間隔を空けた位置で浸漬領域に連結することができることは本開示から当業者には明らかであろう。また、ポンプ装置（図示せず）の代りにエジェクタ（図示せず）とすることもできることは本開示から当業者には明らかであろう。上述したポンプやエジェクタは当該技術において周知であるので、ここではさらに詳細には説明や例示をしない。
＜用語の概括的な説明＞
【００７７】
本発明の範囲の理解において、ここで用いられる用語「備える」およびその派生語は、記載された特徴、要素、コンポーネント、グループ、完全体、および／またはステップが有ることを明記しているオープンエンドの用語を意味するのであって、記載されていない特徴、要素、コンポーネント、グループ、完全体、および／またはステップが有ることを排除するものではない。上記は、用語「有する」、「含む」およびそれらの派生語など同様の意味を持つ語にも当てはまる。また、単数形的に用いられる用語「部分」、「セクション」、「部」、「部材」あるいは「要素」は、単一のパートあるいは複数のパーツの２つの意味を持ちうる。以上の実施形態の説明に用いられる、次の用語、「上側」、「下側」、「上方」、「下向き」、「鉛直」、「水平」、「下方」、「横方向」同じく他の同様な方向を示す用語が、図６および図７に示すように蒸発器の長手方向中心軸が実質的水平に配置されたときの蒸発器の方向を示す用語として使用される。このように、本発明において用いられるこれらの用語は、通常の動作位置において用いられている蒸発器に対して相対的な意味で用いられる。さらには、ここでは、「実質的」、「約」、「およそ」といった程度を示す用語は、最終結果が大きく変わらないような、妥当な変形の条件の変更量を意味するものとして用いる。
【００７８】
本発明の説明のためにいくつかの実施例が選択されたに過ぎず、添付の特許請求の範囲に記載された本発明の範囲を逸脱しない範囲で、種々の変更、変形ができることは、本開示から当業者には明らかであろう。例えば、必要に応じておよび／または所望により、種々の部品の大きさ、形状、配置、向きを変更できる。互いと直接的に連結あるいは接触するよう示した部品は、それらの間に中間構造体を有することができる。一つの要素の機能は二つによって達成することができ、またその逆の場合も同様である。一の態様の構造および機能を他の態様に適用することもできる。すべての利点が必ずしも同時に特定の態様にもたらされる必要はない。先行技術から区別されるそれぞれの特徴は、それ単独として、あるいは他の特徴と組み合わせとして、そのような特徴により実施される構造的あるいは機能的思想を含む出願人によるさらなる発明の内容として付帯的に考慮されるものとする。このように、前述の本発明にかかる実施例の説明は単なる例示であって、添付の特許請求の範囲およびそれらの均等物によって決められる本発明を限定するものではないことは、本開示から当業者には明らかであろう。
【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【国際調査報告】
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