JP6295051B2 - 圧縮式冷凍機用凝縮器 - Google Patents

Description

本発明は、圧縮機から吐出された高圧の冷媒ガスと冷却水（冷却流体）との間で熱交換を行って冷媒ガスを凝縮させる圧縮式冷凍機用凝縮器に関するものである。

従来、冷凍空調装置などに利用されるターボ冷凍機等の圧縮式冷凍機は、冷媒を封入したクローズドシステムで構成され、冷水（被冷却流体）から熱を奪って冷媒が蒸発して冷凍効果を発揮する蒸発器と、前記蒸発器で蒸発した冷媒ガスを圧縮して高圧の冷媒ガスにする圧縮機と、高圧の冷媒ガスを冷却水（冷却流体）で冷却して凝縮させる凝縮器と、前記凝縮した冷媒を減圧して膨張させる膨張弁（膨張機構）とを、冷媒配管によって連結して構成されている。

ターボ冷凍機等の圧縮式冷凍機に用いられる凝縮器は、円筒形の缶胴と該缶胴の両端部に設けられた管板とにより形成された空間内に、多数の伝熱管を千鳥状等に配列した伝熱管群を配置して構成されている。圧縮機から吐出された高圧の冷媒ガスは、缶胴の上部から前記空間内に流入して伝熱管群を通過する間に伝熱管内を流れる冷却水との間の熱交換によって冷却されて凝縮される。

特開２０１２−６３１２０号公報

ターボ冷凍機等の圧縮式冷凍機に用いられている冷媒の種類には、Ｒ１２３等の低圧冷媒と、Ｒ１３４ａ等の高圧冷媒とがある。低圧冷媒と高圧冷媒では、比容積が大きく異なっている。そのため、Ｒ１２３等の低圧冷媒を用いたときには凝縮器の伝熱管群を流れる冷媒ガスの体積流量は多いが、Ｒ１３４ａ等の高圧冷媒を用いたときには凝縮器の伝熱管群を流れる冷媒ガスの体積流量は低圧冷媒の場合に比べて極めて少ない。

本発明者らは、図１２に示すような構造の凝縮器を具備したターボ冷凍機を高圧冷媒（Ｒ１３４ａ）を用いて連続運転を行う過程で以下の知見を得たものである。
図１２に示すように、凝縮器１００は、円筒形の缶胴１０１内に、多数の伝熱管１０２を千鳥状に配列した伝熱管群１０３を配置して構成されている。冷媒ガスＧは、缶胴１０１の上部にある冷媒入口１０１_ＩＮより流入し、冷媒液は缶胴１０１の下部にある冷媒出口１０１_ＯＵＴから流出する。多数の伝熱管１０２からなる伝熱管群１０３は、缶胴１０１の中心より上側の上段伝熱管群１０３Ｕと下側の下段伝熱管群１０３Ｌとから構成されている。伝熱管群１０３と缶胴１０１の缶壁の間は、製造上の問題により、やや広めに隙間Ｃを設けている。

図１２に示すように、缶胴１０１の上部にある冷媒入口１０１_ＩＮより缶胴内に流入した冷媒ガスＧは、上段伝熱管群１０３Ｕの中を通過せず、上段伝熱管群１０３Ｕと缶胴内壁の間を吹き抜けて優先的に通過するため、上段伝熱管群１０３Ｕが有効に使用されていないので、上段伝熱管群１０３Ｕの交換熱量が小さいという問題がある。
また、伝熱管群１０３の中を流れる冷媒ガスの体積流量が少ないため、伝熱管群１０３の中を流れる冷媒ガスの流速が小さい場合、伝熱管１０２の表面で凝縮した冷媒液を吹き飛ばすことが出来ず、伝熱管の表面の液膜厚が大きくなり、熱抵抗となる。そのため、伝熱が低下して、凝縮器の性能が十分に発揮されないという問題がある。

本発明は、上述の事情に鑑みなされたもので、缶胴内壁と伝熱管群との間の冷媒ガスの吹き抜けを防止して冷媒ガスを伝熱管群の内部に導くことができるとともに伝熱管群の内部を流れる冷媒ガスの流速を上げて伝熱管の表面で凝縮した冷媒液を吹き飛ばすことにより伝熱性能を向上させることができる圧縮式冷凍機用凝縮器を提供することを目的とする。

上述の目的を達成するため、本発明の圧縮式冷凍機用凝縮器の一態様は、円筒状の缶胴と、該缶胴の両端を閉塞する管板と、前記缶胴内に配置された伝熱管群とを備え、前記缶胴内に導入された冷媒ガスと前記伝熱管群を流通する冷却水との間で熱交換を行って冷媒ガスを凝縮させる圧縮式冷凍機用凝縮器において、前記缶胴の内壁と前記伝熱管群との間の隙間に、該隙間を通って冷媒ガスが下流側に吹き抜けることを防止するバッフル板を設け、前記伝熱管群は、前記缶胴の中心より上側の上段伝熱管群と下側の下段伝熱管群とを備え、前記バッフル板は、前記上段伝熱管群の上部の伝熱管配列に沿うように斜め上方に傾斜した上部バッフル板と、前記上段伝熱管群の下部の伝熱管配列および前記下段伝熱管群の上部の伝熱管配列に沿うように略垂直方向に延びる中間部バッフル板と、前記下段伝熱管群の下部の伝熱管配列に沿うように斜め下方に傾斜した下部バッフル板とから構成され、前記上部バッフル板と前記中間部バッフル板との間の角部および前記中間部バッフル板と前記下部バッフル板との間の角部は、ともに前記缶胴の内壁に接触していることを特徴とする。
本発明によれば、上部バッフル板により、上段伝熱管群の一部を覆うことにより冷媒ガスが上段伝熱管群内に流れ込む間口を狭め、凝縮液が集まり易い伝熱管群の中央部にガスを集めるようにしている。この方式は、高圧冷媒ガスの中でもやや比容積が小さいガスを使用する場合に有効である。そして、バッフル板により下段伝熱管群を覆うことにより、伝熱管群中央を吹き抜ける冷媒ガス量が増し、凝縮液を伝熱管表面から吹き飛ばす機能を向上させることができる。
本発明の第２の態様は、冷水から熱を奪って冷媒が蒸発し冷凍効果を発揮する蒸発器と、冷媒を羽根車によって圧縮する圧縮機と、圧縮された冷媒ガスを冷却水で冷却して凝縮させる凝縮器とを備えた圧縮式冷凍機において、前記凝縮器は、請求項１に記載の凝縮器であることを特徴とする圧縮式冷凍機である。
本発明によれば、伝熱管の表面の液膜の厚さが減少し、伝熱性能が向上し、冷凍機全体の冷凍効率を向上させることができる。
本発明の実施形態によれば、円筒状の缶胴と、該缶胴の両端を閉塞する管板と、前記缶胴内に配置された伝熱管群とを備え、前記缶胴内に導入された冷媒ガスと前記伝熱管群を流通する冷却水との間で熱交換を行って冷媒ガスを凝縮させる圧縮式冷凍機用凝縮器において、前記缶胴の内壁と前記伝熱管群との間の隙間に、該隙間を通って冷媒ガスが下流側に吹き抜けることを防止するバッフル板を設け、前記伝熱管群は、前記缶胴の中心より上側の上段伝熱管群と下側の下段伝熱管群とを備え、前記バッフル板は、前記下段伝熱管群の下部の伝熱管配列に沿うように設けられ、前記バッフル板の上端部は、前記缶胴の内壁に接触している。

上記実施形態によれば、バッフル板からなる吹き抜け防止板により、冷媒ガスは伝熱管群の内部の方へ導かれ、伝熱管群全体の交換熱量を増加させることができる。また、缶胴内壁と伝熱管群との間の冷媒ガスの吹き抜けを防止することができるため、伝熱管群の内部を流れる冷媒ガスの流速が大きくなるので、冷媒ガスの流れにより伝熱管の表面の凝縮液を吹き飛ばすことができ、伝熱管の表面の液膜の厚さが減少し、伝熱管の熱抵抗が下がる。
上記実施形態によれば、下段伝熱管群の下部の伝熱管配列に沿うように設けられたバッフル板により、冷媒ガスが未凝縮のまま伝熱管群を抜け出さないようにすることができる。

本発明の実施形態によれば、前記バッフル板は、前記上段伝熱管群と前記下段伝熱管群の中間位置に設けられている。
上記実施形態によれば、上段伝熱管群と下段伝熱管群の中間位置にあるバッフル板により、上段伝熱管群の中を通過せずに下段伝熱管群に吹き抜ける冷媒ガスの流れを抑制することができる。

本発明の実施形態によれば、前記バッフル板は、前記上段伝熱管群の最上部の位置に設けられている。
上記実施形態によれば、上段伝熱管群の最上部の位置にあるバッフル板により、凝縮液が中央に集まる傾向があるため、より伝熱管群中央を冷媒ガスが抜けるようにすることができる。これにより、伝熱管群中央に集まっている凝縮液を効果的に吹き飛ばすことができる。

本発明の実施形態によれば、円筒状の缶胴と、該缶胴の両端を閉塞する管板と、前記缶胴内に配置された伝熱管群とを備え、前記缶胴内に導入された冷媒ガスと前記伝熱管群を流通する冷却水との間で熱交換を行って冷媒ガスを凝縮させる圧縮式冷凍機用凝縮器において、前記缶胴の内壁と前記伝熱管群との間の隙間に、該隙間を通って冷媒ガスが下流側に吹き抜けることを防止するバッフル板を設け、前記伝熱管群は、前記缶胴の中心より上側の上段伝熱管群と下側の下段伝熱管群とを備え、前記バッフル板は、前記下段伝熱管群の伝熱管配列に沿うように設けられ、前記バッフル板の上端部は、前記缶胴の内壁に接触している。
上記実施形態によれば、バッフル板により下段伝熱管群を覆うことにより、伝熱管群中央を吹き抜ける冷媒ガス量が増し、凝縮液を伝熱管表面から吹き飛ばす機能を向上させることができる。

本発明の実施形態によれば、円筒状の缶胴と、該缶胴の両端を閉塞する管板と、前記缶胴内に配置された伝熱管群とを備え、前記缶胴内に導入された冷媒ガスと前記伝熱管群を流通する冷却水との間で熱交換を行って冷媒ガスを凝縮させる圧縮式冷凍機用凝縮器において、前記缶胴の内壁と前記伝熱管群との間の隙間に、該隙間を通って冷媒ガスが下流側に吹き抜けることを防止するバッフル板を設け、前記伝熱管群は、前記缶胴の中心より上側の上段伝熱管群と下側の下段伝熱管群とを備え、前記バッフル板は、前記上段伝熱管群の下部の伝熱管配列および前記下段伝熱管群の上部の伝熱管配列に沿うように略垂直方向に延びる上部バッフル板と、前記下段伝熱管群の下部の伝熱管配列に沿うように斜め下方に傾斜した下部バッフル板とから構成され、前記上部バッフル板の上端部は、前記缶胴の内壁に接触している。
上記実施形態によれば、上段伝熱管群の上部の伝熱管は、バッフル板に覆われることなく開放されることにより、上段伝熱管群の上部全体から冷媒ガスが流れ込むことが可能となる。すなわち、冷媒ガスが上段伝熱管群内に流れ込む間口を広げ、冷媒ガスが上段伝熱管群に入り易くしている。この方式は、高圧冷媒ガスの中でもやや比容積が大きいガスを使用する場合に有効である。そして、バッフル板により上段伝熱管群の下部と下段伝熱管群を覆うことにより、伝熱管群中央を吹き抜ける冷媒ガス量が増し、凝縮液を伝熱管表面から吹き飛ばす機能を向上させることができる。

本発明は、以下に列挙する効果を奏する。
（１）バッフル板からなる吹き抜け防止板により、冷媒ガスは伝熱管群の内部の方へ導かれ、伝熱管群全体の交換熱量を増加させることができる。また、缶胴内壁と伝熱管群との間の冷媒ガスの吹き抜けを防止することができるため、伝熱管群の内部を流れる冷媒ガスの流速が大きくなるので、冷媒ガスの流れにより伝熱管の表面の凝縮液を吹き飛ばすことができ、伝熱管の表面の液膜の厚さが減少し、伝熱管の熱抵抗が下がる。
（２）伝熱管の熱抵抗が下がった分、凝縮伝熱が良くなり、凝縮器の性能が十分に発揮できるようになる。その結果、更に伝熱面積を減らし、よりコンパクトな凝縮器にすることが可能となる。

図１は、本発明に係る凝縮器を備えたターボ冷凍機を示す模式図である。 図２は、図１に示す凝縮器の詳細構造を示す縦断面図である。 図３は、第１の実施形態に係る凝縮器を示す図であり、凝縮器の側断面図である。 図４は、第１の実施形態に係る凝縮器を示す図であり、凝縮器の部分断面斜視図である。 図５は、第２の実施形態に係る凝縮器を示す図であり、凝縮器の側断面図である。 図６は、第２の実施形態に係る凝縮器を示す図であり、凝縮器の部分断面斜視図である。 図７は、第３の実施形態に係る凝縮器を示す図であり、凝縮器の側断面図である。 図８は、第４の実施形態に係る凝縮器を示す図であり、凝縮器の側断面図である。 図９は、第５の実施形態に係る凝縮器を示す図であり、凝縮器の側断面図である。 図１０は、第６の実施形態に係る凝縮器を示す図であり、凝縮器の側断面図である。 図１１（ａ），（ｂ）は、従来の伝熱管群における伝熱管の表面の液膜と本発明の伝熱管群における伝熱管の表面の液膜とを比較して示す模式図である。 図１２は、従来の凝縮器を示す断面図である。

以下、本発明に係る圧縮式冷凍機用凝縮器の実施形態を図１乃至図１１を参照して説明する。図１乃至図１１において、同一または相当する構成要素には、同一の符号を付して重複した説明を省略する。本実施形態においては、圧縮式冷凍機の一例としてターボ圧縮機を用いたターボ冷凍機を示すが、スクリュー式、レシプロ式、スクロール式等の圧縮機を用いたものであってもよい。
図１は、本発明に係る凝縮器を備えたターボ冷凍機を示す模式図である。図１に示すように、ターボ冷凍機は、冷媒を圧縮するターボ圧縮機１と、圧縮された冷媒ガスを冷却水（冷却流体）で冷却して凝縮させる凝縮器２と、冷水（被冷却流体）から熱を奪って冷媒が蒸発し冷凍効果を発揮する蒸発器３と、凝縮器２と蒸発器３との間に配置される中間冷却器であるエコノマイザ４とを備え、これら各機器を冷媒が循環する冷媒配管５によって連結して構成されている。冷媒にはＲ１３４ａ等の高圧冷媒を用いている。

図１に示す実施形態においては、ターボ圧縮機１は、多段ターボ圧縮機から構成されている。ターボ圧縮機１は、流路８によってエコノマイザ４と接続されており、エコノマイザ４で分離された冷媒ガスは多段ターボ圧縮機の多段の圧縮段（この例では２段）の中間部分（この例では一段目と二段目の間の部分）に導入されるようになっている。

図１に示すように構成されたターボ冷凍機の冷凍サイクルでは、ターボ圧縮機１と凝縮器２と蒸発器３とエコノマイザ４とを冷媒が循環し、蒸発器３で得られる冷熱源で冷水が製造されて負荷に対応し、冷凍サイクル内に取り込まれた蒸発器３からの熱量および圧縮機モータから供給されるターボ圧縮機１の仕事に相当する熱量が凝縮器２に供給される冷却水に放出される。一方、エコノマイザ４にて分離された冷媒ガスはターボ圧縮機１の多段圧縮段の中間部分に導入され、一段目圧縮機からの冷媒ガスと合流して二段目圧縮機により圧縮される。２段圧縮単段エコノマイザサイクルによれば、エコノマイザ４による冷凍効果部分が付加されるので、その分だけ冷凍効果が増加し、エコノマイザ４を設置しない場合に比べて冷凍効果の高効率化を図ることができる。

図２は、図１に示す凝縮器２の詳細構造を示す縦断面図である。図２に示すように、凝縮器２は、円筒形の缶胴１１と缶胴１１の両端部に設けられた管板１２，１２とにより形成された空間内に、多数の伝熱管１３を千鳥状に配列した伝熱管群１４を配置して構成されている。冷媒ガスは缶胴１１の上部にある冷媒入口１１_ＩＮより流入し、伝熱管群１４の中を通過し、伝熱管群１４の中を通過する間に凝縮した冷媒液は缶胴１１の下部にある冷媒出口１１_ＯＵＴより流出するようになっている。伝熱管１３は、内部に冷却水が流通するようになっており、缶胴１１の長手方向に延びている。管板１２，１２には、それぞれヘッダ部１５Ｒ，１５Ｌが接続されている。ヘッダ部１５Ｒは仕切板１６により上下に区画されており、ヘッダ部１５Ｒには冷却水入口１５_ＩＮと冷却水出口１５_ＯＵＴが設けられている。多数の伝熱管１３からなる伝熱管群１４は、冷却水入口１５_ＩＮに連通する下段伝熱管群１４Ｌと冷却水出口１５_ＯＵＴに連通する上段伝熱管群１４Ｕとからなっている。冷却水は、ヘッダ部１５Ｒの冷却水入口１５_ＩＮから流入して下段伝熱管群１４Ｌを流れた後にヘッダ部１５Ｌで折り返し、上段伝熱管群１４Ｕを流れた後に冷却水出口１５_ＯＵＴから流出するようになっている。

図３および図４は、第１の実施形態に係る凝縮器２を示す図であり、図３は凝縮器２の側断面図、図４は凝縮器２の部分断面斜視図である。第１の実施形態においては、図３および図４に示すように、缶胴１１の内壁には、上段伝熱管群１４Ｕと下段伝熱管群１４Ｌの中間位置に左右一対のバッフル板１７，１７が固定されており、また下段伝熱管群１４Ｌの最下部の位置に左右一対のバッフル板１８，１８が固定されている。バッフル板１７およびバッフル板１８は、それぞれ細長い薄板状部材からなり、管板１２，１２間で缶胴１１の長手方向に延びている。これらバッフル板１７，１８は、缶胴１１の内壁と伝熱管群１４との間の隙間を埋めて冷媒ガスの吹き抜けを防止する吹き抜け防止板として機能する。冷媒ガスＧは缶胴１１の上部にある冷媒入口１１_ＩＮより流入し、伝熱管群１４の中を通過し、伝熱管群１４の中を通過する間に凝縮した冷媒液は缶胴１１の下部にある冷媒出口１１_ＯＵＴより流出する。

図３および図４に示すように、缶胴１１の内壁に、上段伝熱管群１４Ｕと下段伝熱管群１４Ｌとの中間位置にバッフル板１７，１７を設けることにより、上段伝熱管群１４Ｕの中を通過せずに下段伝熱管群１４Ｌに吹き抜ける冷媒ガスの流れを抑制することができる。また、缶胴１１の内壁に、下段伝熱管群１４Ｌの最下部の位置にバッフル板１８，１８を設けることにより、下段伝熱管群１４Ｌの中を通過せずに下方に吹き抜けるガス流れを抑制することができる。このように、中間段のバッフル板１７，１７および最下段のバッフル板１８，１８を設けることにより、缶胴１１の内壁と上段伝熱管群１４Ｕ，下段伝熱管群１４Ｌとの間の隙間を埋めて冷媒ガスの吹き抜けを防止することにより、冷媒ガスを上段伝熱管群１４Ｕおよび下段伝熱管群１４Ｌの内部に導くことができ、上段伝熱管群１４Ｕおよび下段伝熱管群１４Ｌの中を通過する冷媒ガスの流速を大きくすることができる。

図５および図６は、第２の実施形態に係る凝縮器２を示す図であり、図５は凝縮器２の側断面図、図６は凝縮器２の部分断面斜視図である。第２の実施形態においては、図５および図６に示すように、缶胴１１の内壁には、中間段のバッフル板１７，１７および最下段のバッフル板１８，１８に加えて、上段伝熱管群１４Ｕの最上部の位置に左右一対のバッフル板１９，１９が固定されている。バッフル板１９は、細長い薄板状部材からなり、管板１２，１２間で缶胴１１の長手方向に延びている。バッフル板１９は、缶胴１１の内壁と上段伝熱管群１４Ｕとの間の隙間を埋めて冷媒ガスの吹き抜けを防止する吹き抜け防止板として機能する。

図５および図６に示すように、缶胴１１の内壁に、上段伝熱管群１４Ｕの最上部の位置にバッフル板１９，１９を設けることにより、凝縮液が中央に集まる傾向があるため、より伝熱管群中央を冷媒ガスＧが抜けるようにすることができる。これにより、伝熱管群中央に集まっている凝縮液を効果的に吹き飛ばすことができる。中間段のバッフル板１７，１７および最下段のバッフル板１８は、図３および図４に示す実施形態と同様の構成および作用である。

図７は、第３の実施形態に係る凝縮器２を示す図であり、凝縮器２の側断面図である。第３の実施形態においては、図７に示すように、中間段のバッフル板１７，１７および最上段のバッフル板１９，１９に加えて、下段伝熱管群１４Ｌの下部の伝熱管配列に沿うように左右一対のバッフル板２０，２０を設けている。バッフル板２０は、細長い薄板状部材からなり、管板１２，１２間で缶胴１１の長手方向に延びている。

図７に示すように、バッフル板２０，２０は、缶胴１１の内壁に接触した上端部から伝熱管群の最外側の伝熱管配列に沿って斜め下方に傾斜している傾斜板からなり、冷媒ガスが未凝縮のまま伝熱管群を抜け出さないようにする下部吹き抜け防止板を構成している。中間段のバッフル板１７，１７および最上段のバッフル板１９，１９は、図５および図６に示す実施形態と同様の構成および作用である。

図８は、第４の実施形態に係る凝縮器２を示す図であり、凝縮器２の側断面図である。第４の実施形態においては、図８に示すように、最上段のバッフル板１９，１９に加えて、下段伝熱管群１４Ｌの伝熱管配列に沿うように左右一対のバッフル板２１，２１を設けている。バッフル板２１は、細長い薄板状部材からなり、管板１２，１２間で缶胴１１の長手方向に延びている。バッフル板２１は、下段伝熱管群１４Ｌの上部の最外側の伝熱管配列に沿うように略垂直方向に延びる上部バッフル板２１ａと、下段伝熱管群１４Ｌの下部の最外側の伝熱管配列に沿うように斜め下方に傾斜した下部バッフル板２１ｂとから構成されている。上部バッフル板２１ａの上端部は缶胴１１の内壁に向かって折曲された折曲部２１ｃを有しており、この折曲部２１ｃが缶胴１１の内壁に接触することによって、冷媒ガスが缶胴１１の内壁に沿って吹き抜けることを防止している。

図８に示すように、バッフル板２１，２１により下段伝熱管群１４Ｌを覆うことにより、伝熱管群中央を吹き抜ける冷媒ガス量が増し、凝縮液を伝熱管表面から吹き飛ばす機能を向上させることができる。最上段のバッフル板１９，１９は、図５および図６に示す実施形態と同様の構成および作用である。

図９は、第５の実施形態に係る凝縮器２を示す図であり、凝縮器２の側断面図である。第５の実施形態においては、図９に示すように、上段伝熱管群１４Ｕの下部の伝熱管配列および下段伝熱管群１４Ｌの伝熱管配列に沿うように左右一対のバッフル板２２，２２を設けている。バッフル板２２は、細長い薄板状部材からなり、管板１２，１２間で缶胴１１の長手方向に延びている。バッフル板２２は、上段伝熱管群１４Ｕの下部の最外側の伝熱管配列および下段伝熱管群１４Ｌの上部の最外側の伝熱管配列に沿うように略垂直方向に延びる上部バッフル板２２ａと、下段伝熱管群１４Ｌの下部の最外側の伝熱管配列に沿うように斜め下方に傾斜した下部バッフル板２２ｂとから構成されている。上部バッフル板２２ａの上端は缶胴１１の内壁に接触しており、この接触部によって、冷媒ガスが缶胴１１の内壁に沿って吹き抜けることを防止している。

図９に示すように、上段伝熱管群１４Ｕの上部の伝熱管１３は、バッフル板に覆われることなく開放されることにより、上段伝熱管群１４Ｕの上部全体から冷媒ガスが流れ込むことが可能となる。すなわち、冷媒ガスが上段伝熱管群１４Ｕ内に流れ込む間口を広げ、冷媒ガスが上段伝熱管群１４Ｕに入り易くしている。この方式は、高圧冷媒ガスの中でもやや比容積が大きいガスを使用する場合に有効である。そして、バッフル板２２，２２により上段伝熱管群１４Ｕの下部と下段伝熱管群１４Ｌを覆うことにより、伝熱管群中央を吹き抜ける冷媒ガス量が増し、凝縮液を伝熱管表面から吹き飛ばす機能を向上させることができる。

図１０は、第６の実施形態に係る凝縮器２を示す図であり、凝縮器２の側断面図である。第６の実施形態においては、図１０に示すように、上段伝熱管群１４Ｕの伝熱管配列および下段伝熱管群１４Ｌの伝熱管配列に沿うように左右一対のバッフル板２３を設けている。バッフル板２３は、細長い薄板状部材からなり、管板１２，１２間で缶胴１１の長手方向に延びている。バッフル板２３は、上段伝熱管群１４Ｕの上部の最外側の伝熱管配列に沿うように斜め上方に傾斜した上部バッフル板２３ａと、上段伝熱管群１４Ｕの下部の最外側の伝熱管配列および下段伝熱管群１４Ｌの上部の最外側の伝熱管配列に沿うように略垂直方向に延びる中間部バッフル板２３ｂと、下段伝熱管群１４Ｌの下部の最外側の伝熱管配列に沿うように斜め下方に傾斜した下部バッフル板２３ｃとから構成されている。上部バッフル板２３ａと中間部バッフル板２３ｂとの間の角部および中間部バッフル板２３ｂと下部バッフル板２３ｃとの間の角部は、ともに缶胴１１の内壁に接触しており、これら接触部によって、冷媒ガスが缶胴１１の内壁に沿って吹き抜けることを防止している。

図１０に示すように、上部バッフル板２３ａ，２３ａにより、上段伝熱管群１４Ｕの一部を覆うことにより冷媒ガスが上段伝熱管群１４Ｕ内に流れ込む間口を狭め、凝縮液が集まり易い伝熱管群の中央部にガスを集めるようにしている。この方式は、高圧冷媒ガスの中でもやや比容積が小さいガスを使用する場合に有効である。そして、バッフル板２３，２３により下段伝熱管群１４Ｌを覆うことにより、伝熱管群中央を吹き抜ける冷媒ガス量が増し、凝縮液を伝熱管表面から吹き飛ばす機能を向上させることができる。

図１１（ａ），（ｂ）は、従来の伝熱管群１０３における伝熱管１０２の表面の液膜と本発明の伝熱管群１４における伝熱管１３の表面の液膜とを比較して示す模式図である。
図１１（ａ）に示すように、従来の伝熱管群１０３においては、伝熱管群１０３の中を流れる冷媒ガスの体積流量が少ないため、伝熱管群１０３の中を流れる冷媒ガスの流速が小さいので、伝熱管１０２の表面に凝縮液が滞留し、伝熱管１０２の表面の液膜ＬＦの厚さが増加し、熱抵抗となる。
図１１（ｂ）に示すように、本発明の伝熱管群１４においては、バッフル板からなる吹き抜け防止板により、缶胴内壁と伝熱管群との間の冷媒ガスの吹き抜けを防止することができるため、冷媒ガスは伝熱管群１４の内部の方へ導かれ、冷媒ガスの流速が大きくなるので、冷媒ガスの流れにより伝熱管１３の表面の凝縮液を吹き飛ばすことができる。したがって、伝熱管１３の表面の液膜ＬＦの厚さが減少し、伝熱性能が向上する。

これまで本発明の実施形態について説明したが、本発明は上述の実施形態に限定されず、その技術思想の範囲内において、種々の異なる形態で実施されてよいことは勿論である。

１ ターボ圧縮機
２ 凝縮器
３ 蒸発器
４ エコノマイザ
５ 冷媒配管
８ 流路
１１ 缶胴
１１_ＩＮ 冷媒入口
１１_ＯＵＴ 冷媒出口
１２ 管板
１３ 伝熱管
１４ 伝熱管群
１４Ｌ 下段伝熱管群
１４Ｕ 上段伝熱管群
１５Ｌ ヘッダ部
１５Ｒ ヘッダ部
１５_ＩＮ 冷却水出口
１５_ＯＵＴ 冷却水出口
１６ 仕切板
１７ バッフル板
１８ バッフル板
１９ バッフル板
２０ バッフル板
２１ バッフル板
２１ａ 上部バッフル板
２１ｂ 下部バッフル板
２２ バッフル板
２２ａ 上部バッフル板
２２ｂ 下部バッフル板
２１ｃ 折曲部
２２ バッフル板
２３ バッフル板
２３ａ 上部バッフル板
２３ｂ 中間部バッフル板
２３ｃ 下部バッフル板
１００ 凝縮器
１０１ 缶胴
１０２ 伝熱管
１０３ 伝熱管群
１０３Ｌ 下段伝熱管群
１０３Ｕ 上段伝熱管群
Ｃ 隙間
Ｌ 液膜
Ｇ 冷媒ガス

Claims (2)

1. 円筒状の缶胴と、該缶胴の両端を閉塞する管板と、前記缶胴内に配置された伝熱管群とを備え、前記缶胴内に導入された冷媒ガスと前記伝熱管群を流通する冷却水との間で熱交換を行って冷媒ガスを凝縮させる圧縮式冷凍機用凝縮器において、
   前記缶胴の内壁と前記伝熱管群との間の隙間に、該隙間を通って冷媒ガスが下流側に吹き抜けることを防止するバッフル板を設け、
   前記伝熱管群は、前記缶胴の中心より上側の上段伝熱管群と下側の下段伝熱管群とを備え、
   前記バッフル板は、前記上段伝熱管群の上部の伝熱管配列に沿うように斜め上方に傾斜した上部バッフル板と、前記上段伝熱管群の下部の伝熱管配列および前記下段伝熱管群の上部の伝熱管配列に沿うように略垂直方向に延びる中間部バッフル板と、前記下段伝熱管群の下部の伝熱管配列に沿うように斜め下方に傾斜した下部バッフル板とから構成され、
   前記上部バッフル板と前記中間部バッフル板との間の角部および前記中間部バッフル板と前記下部バッフル板との間の角部は、ともに前記缶胴の内壁に接触していることを特徴とする圧縮式冷凍機用凝縮器。
2. 冷水から熱を奪って冷媒が蒸発し冷凍効果を発揮する蒸発器と、冷媒を羽根車によって圧縮する圧縮機と、圧縮された冷媒ガスを冷却水で冷却して凝縮させる凝縮器とを備えた圧縮式冷凍機において、
   前記凝縮器は、請求項１に記載の凝縮器であることを特徴とする圧縮式冷凍機。

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