JPH0468298A - 流下液膜式蒸発器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、各種機器に冷却用の冷水を供給し、あるいは
空調用のファンコイルユニット等に冷水を供給するため
の装置、特に、冷媒の液膜を流下して蒸発させ、その気
化熱で水を冷却する流下液膜式蒸発器の構造に関する。

［従来の技術］ 第２図に従来の流下液膜式蒸発器を示す。液状もしくは
気液二相状の冷媒（例えばフロン）は蒸発器シェル１の
上部の液冷媒人口２から流入する。

液冷媒受板３には、蒸発器シェル１内の多数の伝熱管４
□、４□、４３が緩く貫通している穴があり、入口２か
ら入った液冷媒は、受板３の穴からこれら伝熱管の外表
面上を薄膜状に流下し、これらの伝熱管内を流れる冷水
５の熱を液冷媒が蒸発することで奪い、該冷水を冷却す
る。熱交換によりガス化された冷媒は冷媒ガス出口８よ
り流出する。

このガス出口８より流出、したガス冷媒を再び液化して
液冷媒人口２に戻す様に冷凍サイクル（不図示）が組ま
れている。他方、冷水５は冷水人口６から入り、伝熱管
内を通過して上記の如く冷却された後、冷水呂ロアより
蒸発器外へ出て冷却対象（負荷）へ流れ、循環して再度
冷水人口６へ戻る。

蒸発器内での冷水の流れは、冷水人口６の直後の水室１
６から複数の伝熱管４□に分流し、水室９で合流し、更
に下流側の複数の伝熱管４□に分流し、更に水室１７で
合流し、更に複数の伝熱管４、に分流した後、水室１８
で合流して冷水出ロアから流出する様になっている。

冷水温度の制御は、上記の流下液膜式蒸発器の外部の冷
水流路中にて上記の冷水人口６の上流側もしくは冷水出
ロアの下流に配置した水温センサの検出水温により行わ
れるのが従来一般的であった。

流下液膜式蒸発器の従来例については例えば特開昭５９
−２１２６１号、同昭６２−２６６３８９号を参照され
たい。

［発明が解決しようとする課Ｍ］ 前記従来技術では、水温センサを流下液膜式蒸発器の外
部の冷水流路中に配置しであるので、水温検出に遅れが
生じ、冷水温度の制御に好ましくない。特に、冷凍サイ
クル運転中にもし冷水の流れが停止した場合、流下液膜
式蒸発器内の停滞した水は冷媒による冷却作用を受けて
急速に温度が低下するが、前記従来技術の様に該蒸発器
の外に配置された温度センサでは、冷水の流れの停止に
因る上記の水温の急速な低下を検出することができない
ため、冷凍サイクルの運転を止める等の保護措置を速や
かに行えず、流下液膜式蒸発器内で水が凍結する事態を
招き勝ちであった。

本発明の目的は、流下液膜式蒸発器において、冷水の温
度検出の遅れをなくすこと、また冷水の流れが停止した
とき該蒸発器内の水温の急速な低下を速やかに検知する
こと、を可能にすることにある。

［課題を解決するための手段］ 上記目的達成のため、本発明の流下液膜式蒸発器は特許
請求の範囲の各請求項に記載の構成を有する。

［作　　　用〕 水温センサは、水と冷媒との熱交換が行なわれる伝熱管
内へ挿入されているため、水温検知の遅れがなく、また
、冷水停止時の水温低下を速やかに直接検知できる。

また、水温センサが水室から下流側の伝熱管内入口附近
に挿入されている場合は、冷水が流れている通常運転中
、上流側伝熱管より来た水室内の均一な冷水温度を実質
的に検知していることになるので、水温センサ挿入によ
る下流側伝熱管の管路抵抗増大、それによる流量低下の
影響を受けず。

水温検出は偏った誤差を生ずることがない。

［実　施　例］ 以下、本発明の流下液膜式蒸発器の１実施例を説明する
。その全体的な構成・機能は前記第２図と同様であるか
ら、重複する説明は省略し、特に本実施例に関係する部
分について第１図に示す部分拡大断面図により説明する
。

第１図において、流下液膜式蒸発器端部の水がターンす
る水室９には、水温センサ１０が配設され、その感温部
１１は水室９の下流側の複数本の伝熱管４つのうちの１
本の内部に且つその入口近くに挿入されている。この様
に伝熱管の内部に水温センサの感温部が位置しているの
で、該蒸発器の運転中、その中を流れている冷水の温度
を遅れなしに検出することができる。

冷凍サイクル運転中、冷水の流れが停止すると、停滞し
た水と冷媒の熱交換が続行されるため冷水温度が急速に
低下する。水温センサ１０の感温部１１は、水と冷媒と
の熱交換が行われている下流側伝熱管４□の内部へ挿入
されているため冷水温度低下が、熱交換の行われていな
い他の部分（例えば水室９内）に水温センサの感温部を
配置した場合よりも早く検知され、冷水温度の低下によ
る水の凍結が始まる前に信号を取り出して冷凍サイクル
の運転を停止させることができる。

もちろん、冷水の流れが停止した場合は、下流側伝熱管
４□の内部も上流側伝熱管４１の内部も一様に冷却され
るので、水温センサ感温部１１は下流側伝熱管４２内で
なくて、上流側伝熱管４□内に挿入されていても、冷水
の流れの停止時の水温検知に関しては、同様の効果が得
られる。

一方、通常の冷凍サイクル運転状態で冷水が流れている
場合、冷水の流量は上流側の複数の伝熱管４１内では概
ね均一であり、それが合流する水室９内の水温も概ね均
一である。しかし、水室９の下流側の複数の伝熱管４□
についてみるに、そのうちの、水温センサの挿入されて
いる伝熱管と水温センサの挿入されていない伝熱管とを
較べると、前者の伝熱管は水温センサの分だけ管内流路
面積が狭められているため、前者の伝熱管内を流れる冷
水の流量が後者の伝熱管内を流れる冷水の流量よりも少
ないので、前者の伝熱管出口での冷水温度は後者の伝熱
管出口での冷水温度よりも低くなる。従って、水温セン
サを複数本の伝熱管４□のうちの１本の伝熱管内部の出
口近くの水温を検知する様に配置した場合には、複数の
伝熱管４□の全部についての平均冷水温度よりも低目の
温度が検出されることになり、その検出に誤差が・生し
ることになる。

これに対し、本実施例の如く、水室９の下流側伝熱管４
２の入口近くの内部に水温センサ感温部を配置した場合
には、水温センサは、下流側伝熱管４□の前記流路面積
の不平等の影響をいまだ殆んど受けていない、上流側の
水室９から来た均一な冷水温度を検出することができ、
しかも検出の応答の遅れがない。均一な冷水温度の検出
の観点で考えれば水温センサの感温部を水室９内に配置
するのがよいが、水と冷媒との熱交換は伝熱管内で行わ
れるので、その様な水温センサの配置では冷水湿度検出
の応答性が悪くなり、特に、冷水の流れが停止した際の
冷水温度低下を速やかに検出できないことになる。

更に本実施例において、水温センサの設定値を適当に調
整（例えば水温センサ感温部が流下液膜式蒸発器中の水
の経路の中央にあれば入ロ出ロ間水温差の半分だけ降下
した水温に調整）すれば、冷水流量の低下や冷水入口温
度の低下に伴う冷水出口温度低下による凍結の恐れに対
しても保護をすることが可能となる。

上記の実施例では、下部水室９に設けた水温センサめ感
温部を該水室９の下流側伝熱管４２の入口附近内部に挿
入したが、その代りに、第１図の上部水室１７に設けた
水温センサの感温部を該水室１７の下流側伝熱管４．の
入口附近の内部に挿入しても、上記実施例と同じ目的、
効果を達成し得る。

なお、水温センサをその感温部が水室１７の上流側の複
数本の伝熱管４１のうちの１本の内部で且つその出口附
近に挿入されている様に配置した場合にも、冷凍サイク
ル運転中、流れている冷水の温度を遅れなく検知すると
いう目的、および、冷水の流れが停止した際の停滞した
冷水の温度低下を早期に検知するという目的は達成し得
る。しかし、この場合、前述したのと同様の理由で、複
数の上流側伝熱管４１において、水温センサの挿入され
ているものと、いないものとでは、流路面積の相違、冷
水流量の相違、ひいては該伝熱管４１の出口での冷水温
度の相違が生じ、水温センサの検出は誤差を持つことに
なる。かかる誤差の殆んどない均一な冷水温度を検出す
るには、先に述べた実施例の如く、上流側伝熱管が合流
する水室の下流側の伝熱管内の人口附近に水温センサの
感温部を挿入する方がよい。

要するに、冷凍サイクル運転中、流下液膜式蒸発器内を
流れる冷水温度を遅れなく検知し、また冷水の流れが停
止したときの該蒸発器内の停滞水の温度低下を速やかに
検知するためには、水温センサは上流側伝熱管内の出口
附近または下流側伝熱管内に挿入すればよい。上記検知
において、更に、均一冷水温度の検知をすることを望む
場合には、上流側伝熱管の合流する水室の下流側の伝熱
管内にてその入口附近に水温センサを挿入するのがよい
。

伝熱管への水温センサの挿入部には伝熱管との間に適当
なスペーサを設けて、水温センサと伝熱管との接触を防
ぐ様にするのがよい。

複数本の伝熱管のうちの１本だけでなく、そのうちの若
干本に水温センサを挿入し、それらの検知出力により水
温検知をする様にしてもよい。

水の凍結防止の目的には、水温センサとしてガスチャー
ジ式サーモスタットを用い、最低水温を拾う様にしても
よい。

なお、冷水凍結による本蒸発器の破損を防止するための
保護手段として、蒸発器内の氷の成長による水室圧力上
昇を検知して冷凍サイクルの運転を止める手段を設けて
もよい。

［発明の効果］ 本発明によれば、流下液膜式蒸発器を流れる冷水の温度
を遅れなく検知することができ、また、冷水の流れが停
止した際に水温低下を早期に検出できるので該蒸発器内
の冷水の凍結防止に資することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例になる流下液膜式蒸発器の部分
縦断面図、第２図は従来技術による流下膜式蒸発器の縦
断面図である。 ２・・・液冷媒人口　　　４□、４□、４．・・・伝熱
管５・・・冷水　　　　　　６・・・冷水入ロア・・・
冷水出口　　　　８・・・ガス冷媒出口９．１６，１７
，１８・・・水室 １０・・・水温センサ　　１１・・・感温部化１名 第１図 第２図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １　複数本の上流側伝熱管内を分流した水を水室内で合
   流させた後、該水室に連なる複数本の下流側伝熱管内に
   分流させ、上記各伝熱管の外面に冷媒液を薄膜状に流下
   させて蒸発熱伝達を行わせることにより、伝熱管内を流
   れる水を冷却する様にした流下液膜式蒸発器において、
   前記複数本の下流側伝熱管のうちの１本もしくは若干本
   の内部に、または、前記複数本の上流側伝熱管のうちの
   １本もしくは若干本の出口附近の内部に、水温センサの
   感温部を挿入したことを特徴とする流下液膜式蒸発器。 ２　前記複数本の下流側伝熱管のうちの１本もしくは若
   干本の入口附近の内部に水温センサの感温部を挿入した
   請求項１記載の流下液膜式蒸発器。 ３　前記水室は、前記複数本の上流側伝熱管から出た水
   をＵターンさせて前記複数本の下流側伝熱管に流入させ
   るものである請求項１又は２記載の流下液膜式蒸発器。