JP2000314596A - 蒸発器 - Google Patents
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- F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
- F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
- F28F3/00—Plate-like or laminated elements; Assemblies of plate-like or laminated elements
- F28F3/02—Elements or assemblies thereof with means for increasing heat-transfer area, e.g. with fins, with recesses, with corrugations
- F28F3/04—Elements or assemblies thereof with means for increasing heat-transfer area, e.g. with fins, with recesses, with corrugations the means being integral with the element
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- F28F3/046—Elements or assemblies thereof with means for increasing heat-transfer area, e.g. with fins, with recesses, with corrugations the means being integral with the element in the form of local deformations of the element the deformations being linear, e.g. corrugations
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- F28D9/00—Heat-exchange apparatus having stationary plate-like or laminated conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 高温流体が均一に伝熱面各位置に接触可能な
伝熱面形状とし、伝熱面各位置で確実且つ十分に熱交換
を行わせて低温流体の蒸発を促進でき、熱効率を向上さ
せられる蒸発器を提供する。 【解決手段】 伝熱面１に複数の領域２、３、４、５を
設定し、各領域毎に異なる複数の凹凸パターンを形成
し、流入する高温流体に各領域毎に凹凸パターンで流入
速度に応じた抵抗を与えてそれぞれ流量を調整すること
から、高温流体の供給位置が偏って伝熱面１に一様に高
温流体が流入できない場合でも、高温流体を伝熱面１全
体に行渡らせて高温流体の伝熱面１各位置での流量を均
一化させることができ、伝熱面１全体で高温流体との接
触頻度を高め、伝熱面１を介した高温流体から低温流体
への熱伝達の効率を大幅に向上させられる。
伝熱面形状とし、伝熱面各位置で確実且つ十分に熱交換
を行わせて低温流体の蒸発を促進でき、熱効率を向上さ
せられる蒸発器を提供する。 【解決手段】 伝熱面１に複数の領域２、３、４、５を
設定し、各領域毎に異なる複数の凹凸パターンを形成
し、流入する高温流体に各領域毎に凹凸パターンで流入
速度に応じた抵抗を与えてそれぞれ流量を調整すること
から、高温流体の供給位置が偏って伝熱面１に一様に高
温流体が流入できない場合でも、高温流体を伝熱面１全
体に行渡らせて高温流体の伝熱面１各位置での流量を均
一化させることができ、伝熱面１全体で高温流体との接
触頻度を高め、伝熱面１を介した高温流体から低温流体
への熱伝達の効率を大幅に向上させられる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、高温流体から低温
流体へ熱を伝達させて低温流体を蒸発させる蒸発器に関
し、特に蒸発効率の高い蒸発器に関する。
流体へ熱を伝達させて低温流体を蒸発させる蒸発器に関
し、特に蒸発効率の高い蒸発器に関する。
【０００２】
【従来の技術】一般に、温度差発電や蒸気動力、化学、
食品工業等のプラント、並びに冷凍機及びヒートポンプ
で用いられている蒸発器は、高温流体と低温流体との間
で熱の授受を行わせ、低温流体を液相から気相へ相変化
させることを目的とするものである。この従来の蒸発器
には、多管式、プレート式、スパイラル式等の種類があ
り、例えば温度差発電プラントでは、高温流体の熱で低
温流体を蒸発させる蒸発器として、一般にプレート式の
蒸発器が用いられる。この従来の蒸発器の一例を図４及
び図５に示す。この図４は従来の蒸発器の要部分解斜視
図、図５は従来の蒸発器の組立状態概略説明図を示す。
食品工業等のプラント、並びに冷凍機及びヒートポンプ
で用いられている蒸発器は、高温流体と低温流体との間
で熱の授受を行わせ、低温流体を液相から気相へ相変化
させることを目的とするものである。この従来の蒸発器
には、多管式、プレート式、スパイラル式等の種類があ
り、例えば温度差発電プラントでは、高温流体の熱で低
温流体を蒸発させる蒸発器として、一般にプレート式の
蒸発器が用いられる。この従来の蒸発器の一例を図４及
び図５に示す。この図４は従来の蒸発器の要部分解斜視
図、図５は従来の蒸発器の組立状態概略説明図を示す。
【０００３】前記各図において従来の蒸発器１００は、
二組の熱交換プレート１０１、１０２を交互に積層させ
た状態で、固定フレーム１０３と支え棒１０４間に架設
した上下二本のガイドロッド１０５、１０６に複数枚装
着し、ガイドロッド１０５、１０６に装着した可動フレ
ーム１０７と固定フレーム１０３とで各熱交換プレート
１０１、１０２を挟持し、各熱交換プレート１０１、１
０２の表裏両側に二組の熱交換流路Ａ、Ｂを形成する構
成である。一方の熱交換流路Ａには高温流体１０８を流
し、他方の熱交換流路Ｂには低温流体１０９を流して、
熱交換を行わせる仕組みである。
二組の熱交換プレート１０１、１０２を交互に積層させ
た状態で、固定フレーム１０３と支え棒１０４間に架設
した上下二本のガイドロッド１０５、１０６に複数枚装
着し、ガイドロッド１０５、１０６に装着した可動フレ
ーム１０７と固定フレーム１０３とで各熱交換プレート
１０１、１０２を挟持し、各熱交換プレート１０１、１
０２の表裏両側に二組の熱交換流路Ａ、Ｂを形成する構
成である。一方の熱交換流路Ａには高温流体１０８を流
し、他方の熱交換流路Ｂには低温流体１０９を流して、
熱交換を行わせる仕組みである。
【０００４】前記熱交換プレート１０１、１０２は、略
板状体をプレスして所定の形状及び表面状態に加工され
てなり、四隅に高温流体１０８又は低温流体１０９が通
る通路ａ、ｂ、ｃ、ｄを開口形成されると共に、高温流
体１０８と低温流体１０９とが混流しないように区切る
パッキン１１１、１１２を一方の表面に配設される構成
であり、それぞれ互いに上下向きを入替えた同一のもの
となっている。
板状体をプレスして所定の形状及び表面状態に加工され
てなり、四隅に高温流体１０８又は低温流体１０９が通
る通路ａ、ｂ、ｃ、ｄを開口形成されると共に、高温流
体１０８と低温流体１０９とが混流しないように区切る
パッキン１１１、１１２を一方の表面に配設される構成
であり、それぞれ互いに上下向きを入替えた同一のもの
となっている。
【０００５】伝熱面となる熱交換プレート１０１、１０
２には、伝熱面積を増加させると共に、高温流体１０８
から伝熱面への熱伝達、及び伝熱面から低温流体１０９
への熱伝達を促進する凹凸パターン（図示を省略）が形
成されている。
２には、伝熱面積を増加させると共に、高温流体１０８
から伝熱面への熱伝達、及び伝熱面から低温流体１０９
への熱伝達を促進する凹凸パターン（図示を省略）が形
成されている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】従来の蒸発器は以上の
ように構成されていたことから、伝熱面である各プレー
ト１０１、１０２間への高温流体１０８の流入部分はプ
レート１０１、１０２の大きさに対して小さく、流入す
る高温流体１０８がプレート１０１、１０２幅方向に速
度分布を有する状態となり、高温流体１０８が伝熱面全
体で均一な流量として供給されずに偏った配分となって
いた。このために高温流体１０８と伝熱面との接触状態
が伝熱面各位置毎に不均一となり、高温流体１０８から
伝熱面への熱伝達効率が伝熱面の大きさの割にあまりよ
くないという課題を有していた。
ように構成されていたことから、伝熱面である各プレー
ト１０１、１０２間への高温流体１０８の流入部分はプ
レート１０１、１０２の大きさに対して小さく、流入す
る高温流体１０８がプレート１０１、１０２幅方向に速
度分布を有する状態となり、高温流体１０８が伝熱面全
体で均一な流量として供給されずに偏った配分となって
いた。このために高温流体１０８と伝熱面との接触状態
が伝熱面各位置毎に不均一となり、高温流体１０８から
伝熱面への熱伝達効率が伝熱面の大きさの割にあまりよ
くないという課題を有していた。
【０００７】本発明は前記課題を解消するためになされ
たもので、高温流体が均一に伝熱面各位置に接触可能な
伝熱面形状とし、伝熱面各位置で確実且つ十分に熱交換
を行わせて低温流体の蒸発を促進でき、熱効率を向上さ
せられる蒸発器を提供することを目的とする。
たもので、高温流体が均一に伝熱面各位置に接触可能な
伝熱面形状とし、伝熱面各位置で確実且つ十分に熱交換
を行わせて低温流体の蒸発を促進でき、熱効率を向上さ
せられる蒸発器を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明に係る蒸発器は、
略板状体で形成される伝熱面を一又は複数配設され、高
温流体と低温流体とを前記伝熱面を挟んで直交流となる
ように伝熱面の両側にそれぞれ流して熱交換を行わせ、
低温流体を液相から気相へ相変化させる蒸発器におい
て、前記伝熱面が、低温流体流れ方向に複数区分され、
高温流体側と低温流体側にそれぞれ凹凸を逆にして共通
に表れる所定の凹凸パターンを伝熱面の区分された各領
域毎にそれぞれ異なる形状で形成されてなり、前記各領
域の凹凸パターンが、高温流体に対し、高温流体の流入
速度が速い部分ほど大きく且つ遅い部分ほど小さい所定
の抵抗をなす凹凸形状でそれぞれ形成され、伝熱面に沿
って流れる高温流体が伝熱面の各領域に対しほぼ均等な
配分状態となるものである。このように本発明において
は、熱交換用の伝熱面に複数の領域を設定し、各領域毎
に異なる複数の凹凸パターンを形成し、流入する高温流
体に各領域毎に凹凸パターンで高温流体の流入速度に応
じた抵抗を与えてそれぞれ流量を調整することにより、
流入した高温流体を伝熱面の各領域に対しほぼ均等に配
分できることとなり、高温流体の供給位置の偏りで伝熱
面の低温流体流れ方向について一様に高温流体が流入せ
ず、従来には高温流体を伝熱面全体に均一な流量で供給
できなかったような場合でも、高温流体を伝熱面全体に
行渡らせて高温流体の伝熱面各位置での流量を均一化さ
せることができ、伝熱面全体で高温流体との接触頻度を
高め、伝熱面を介した高温流体から低温流体への熱伝達
の効率を大幅に向上させられる。
略板状体で形成される伝熱面を一又は複数配設され、高
温流体と低温流体とを前記伝熱面を挟んで直交流となる
ように伝熱面の両側にそれぞれ流して熱交換を行わせ、
低温流体を液相から気相へ相変化させる蒸発器におい
て、前記伝熱面が、低温流体流れ方向に複数区分され、
高温流体側と低温流体側にそれぞれ凹凸を逆にして共通
に表れる所定の凹凸パターンを伝熱面の区分された各領
域毎にそれぞれ異なる形状で形成されてなり、前記各領
域の凹凸パターンが、高温流体に対し、高温流体の流入
速度が速い部分ほど大きく且つ遅い部分ほど小さい所定
の抵抗をなす凹凸形状でそれぞれ形成され、伝熱面に沿
って流れる高温流体が伝熱面の各領域に対しほぼ均等な
配分状態となるものである。このように本発明において
は、熱交換用の伝熱面に複数の領域を設定し、各領域毎
に異なる複数の凹凸パターンを形成し、流入する高温流
体に各領域毎に凹凸パターンで高温流体の流入速度に応
じた抵抗を与えてそれぞれ流量を調整することにより、
流入した高温流体を伝熱面の各領域に対しほぼ均等に配
分できることとなり、高温流体の供給位置の偏りで伝熱
面の低温流体流れ方向について一様に高温流体が流入せ
ず、従来には高温流体を伝熱面全体に均一な流量で供給
できなかったような場合でも、高温流体を伝熱面全体に
行渡らせて高温流体の伝熱面各位置での流量を均一化さ
せることができ、伝熱面全体で高温流体との接触頻度を
高め、伝熱面を介した高温流体から低温流体への熱伝達
の効率を大幅に向上させられる。
【０００９】また、本発明に係る蒸発器は必要に応じ
て、前記伝熱面の区分された複数の領域のうち、高温流
体の流入速度が最も大きくなる領域の凹凸パターンを、
低温流体流れ方向へ凸条状又は溝状に連続し、且つ高温
流体流れ方向に所定ピッチで並列する略波状横断面の凹
凸形状として形成すると共に、前記高温流体の流入速度
が最も大きくなる領域に隣接する他の領域の凹凸パター
ンを、低温流体流れ方向に対し所定角度をなす斜め方向
へ凸条状又は溝状に連続し、当該斜め方向に直交する向
きへ所定ピッチで並列する略波状横断面の凹凸形状とし
て形成するものである。このように本発明においては、
伝熱面各領域に形成される凹凸パターンのうち、高温流
体の流入速度が最も大きくなる領域では高温流体流れ方
向に直交する向きに連続する形状の凹凸パターンを形成
して、高温流体の流れに対する抵抗を大きくする一方、
前記領域に隣接する他の領域では高温流体流れ方向に対
し傾いた向きに連続する形状の凹凸パターンを形成し
て、前記領域より高温流体の流れに対する抵抗を小さく
し、高温流体の流入速度が最も大きくなる領域よりも隣
接する領域の方が高温流体をスムーズに流せることによ
り、高温流体の流入速度が最も大きくなる領域から隣接
する領域へ高温流体が流れ込むこととなり、高温流体の
伝熱面各位置での流量が均一化し、伝熱面全体で高温流
体との接触頻度を高め、高温流体から伝熱面への熱伝達
の効率を向上させ、低温流体の蒸発をより効率よく進行
させられる。
て、前記伝熱面の区分された複数の領域のうち、高温流
体の流入速度が最も大きくなる領域の凹凸パターンを、
低温流体流れ方向へ凸条状又は溝状に連続し、且つ高温
流体流れ方向に所定ピッチで並列する略波状横断面の凹
凸形状として形成すると共に、前記高温流体の流入速度
が最も大きくなる領域に隣接する他の領域の凹凸パター
ンを、低温流体流れ方向に対し所定角度をなす斜め方向
へ凸条状又は溝状に連続し、当該斜め方向に直交する向
きへ所定ピッチで並列する略波状横断面の凹凸形状とし
て形成するものである。このように本発明においては、
伝熱面各領域に形成される凹凸パターンのうち、高温流
体の流入速度が最も大きくなる領域では高温流体流れ方
向に直交する向きに連続する形状の凹凸パターンを形成
して、高温流体の流れに対する抵抗を大きくする一方、
前記領域に隣接する他の領域では高温流体流れ方向に対
し傾いた向きに連続する形状の凹凸パターンを形成し
て、前記領域より高温流体の流れに対する抵抗を小さく
し、高温流体の流入速度が最も大きくなる領域よりも隣
接する領域の方が高温流体をスムーズに流せることによ
り、高温流体の流入速度が最も大きくなる領域から隣接
する領域へ高温流体が流れ込むこととなり、高温流体の
伝熱面各位置での流量が均一化し、伝熱面全体で高温流
体との接触頻度を高め、高温流体から伝熱面への熱伝達
の効率を向上させ、低温流体の蒸発をより効率よく進行
させられる。
【００１０】また、本発明に係る蒸発器は必要に応じ
て、前記伝熱面の所定の領域で略波状横断面の凹凸形状
をなす凹凸パターンが、高温流体からの熱伝達率が最も
良好となる大きさの凸条状又は溝状部分と、低温流体に
対して熱伝達率が最も良好となる大きさの凸条状又は溝
状部分とを、所定のピッチで一又は複数互いに組合わせ
て形成されるものである。このように本発明において
は、伝熱面の所定の領域に、高温流体からの熱伝達率を
最大にする形状部分と低温流体に対する熱伝達率を最大
にする形状部分とを所定のピッチで組合わせた凹凸パタ
ーンを形成し、それぞれの流体と伝熱面との熱伝達性能
を効率の高い状態で両立させることにより、高温流体か
ら低温流体への熱伝達の効率を最大とすることができ、
低温流体の蒸発をより効率よく進行させられる。
て、前記伝熱面の所定の領域で略波状横断面の凹凸形状
をなす凹凸パターンが、高温流体からの熱伝達率が最も
良好となる大きさの凸条状又は溝状部分と、低温流体に
対して熱伝達率が最も良好となる大きさの凸条状又は溝
状部分とを、所定のピッチで一又は複数互いに組合わせ
て形成されるものである。このように本発明において
は、伝熱面の所定の領域に、高温流体からの熱伝達率を
最大にする形状部分と低温流体に対する熱伝達率を最大
にする形状部分とを所定のピッチで組合わせた凹凸パタ
ーンを形成し、それぞれの流体と伝熱面との熱伝達性能
を効率の高い状態で両立させることにより、高温流体か
ら低温流体への熱伝達の効率を最大とすることができ、
低温流体の蒸発をより効率よく進行させられる。
【００１１】また、本発明に係る蒸発器は必要に応じ
て、前記伝熱面の区分された複数の領域のうち最も低温
流体流入側寄りに位置する領域の凹凸パターンが、高温
流体側に凸又は凹状となり、低温流体流れ方向に長手方
向を一致させ、高温流体流れ方向に所定ピッチで並列す
る複数の細長い所定幅の凹凸形状とされてなるものであ
る。このように本発明においては、低温流体流入側端部
の領域の凹凸パターンを低温流体流れ方向に長手方向が
一致する所定形状に形成し、伝熱面に低温流体が流入し
やすくすることにより、凹凸で伝熱面積をより大きく確
保し、高温流体と伝熱面の低温流体流入側領域との接触
を促進して熱伝達を進ませることができると共に、低温
流体の流入抵抗を低減し、低温流体をスムーズに伝熱面
間に流入させて伝熱面と接触させられ、伝熱面から低温
流体への熱伝達の頻度を増やして低温流体の沸騰、蒸発
をより効率的に進行させられる。
て、前記伝熱面の区分された複数の領域のうち最も低温
流体流入側寄りに位置する領域の凹凸パターンが、高温
流体側に凸又は凹状となり、低温流体流れ方向に長手方
向を一致させ、高温流体流れ方向に所定ピッチで並列す
る複数の細長い所定幅の凹凸形状とされてなるものであ
る。このように本発明においては、低温流体流入側端部
の領域の凹凸パターンを低温流体流れ方向に長手方向が
一致する所定形状に形成し、伝熱面に低温流体が流入し
やすくすることにより、凹凸で伝熱面積をより大きく確
保し、高温流体と伝熱面の低温流体流入側領域との接触
を促進して熱伝達を進ませることができると共に、低温
流体の流入抵抗を低減し、低温流体をスムーズに伝熱面
間に流入させて伝熱面と接触させられ、伝熱面から低温
流体への熱伝達の頻度を増やして低温流体の沸騰、蒸発
をより効率的に進行させられる。
【００１２】また、本発明に係る蒸発器は必要に応じ
て、前記伝熱面が、前記複数の領域のうち、高温流体の
流入速度が最も大きくなる領域における低温流体側表面
の高温流体流れ方向中央部分所定範囲を多孔質化されて
なるものである。このように本発明においては、伝熱面
低温流体側の面の中央部分を多孔質化し、伝熱面に接触
して加熱される低温流体の気泡発生核を増やすと共に、
所定の大きさまで成長した気泡発生核を伝熱面から離脱
しやすくすることにより、加熱により生じる低温流体の
気泡をなるべく小さな気泡の状態で発生させ、スムーズ
に上方へ離脱させられることとなり、液相の低温流体と
伝熱面との接触面積をより広く確保でき、低温流体の蒸
発をより効率的に進行させられる。
て、前記伝熱面が、前記複数の領域のうち、高温流体の
流入速度が最も大きくなる領域における低温流体側表面
の高温流体流れ方向中央部分所定範囲を多孔質化されて
なるものである。このように本発明においては、伝熱面
低温流体側の面の中央部分を多孔質化し、伝熱面に接触
して加熱される低温流体の気泡発生核を増やすと共に、
所定の大きさまで成長した気泡発生核を伝熱面から離脱
しやすくすることにより、加熱により生じる低温流体の
気泡をなるべく小さな気泡の状態で発生させ、スムーズ
に上方へ離脱させられることとなり、液相の低温流体と
伝熱面との接触面積をより広く確保でき、低温流体の蒸
発をより効率的に進行させられる。
【００１３】また、本発明に係る蒸発器は必要に応じ
て、前記伝熱面が、高温流体流れ方向及び低温流体流れ
方向と各辺方向とをそれぞれ一致させた矩形又は方形状
の略板状体で形成されると共に、前記伝熱面の各領域の
凹凸パターンが、低温流体流れ方向に平行な伝熱面の二
等分線について対称に形成されるものである。このよう
に本発明においては、伝熱面の各領域の凹凸パターンが
伝熱面の二等分線について対称となる形状で形成され、
高温流体の流入方向を逆にしても熱伝達状態に変化を生
じさせないことにより、一つの伝熱面を左右入替えてこ
れと対向する伝熱面として利用でき、蒸発器全体のコス
トダウンが図れる。
て、前記伝熱面が、高温流体流れ方向及び低温流体流れ
方向と各辺方向とをそれぞれ一致させた矩形又は方形状
の略板状体で形成されると共に、前記伝熱面の各領域の
凹凸パターンが、低温流体流れ方向に平行な伝熱面の二
等分線について対称に形成されるものである。このよう
に本発明においては、伝熱面の各領域の凹凸パターンが
伝熱面の二等分線について対称となる形状で形成され、
高温流体の流入方向を逆にしても熱伝達状態に変化を生
じさせないことにより、一つの伝熱面を左右入替えてこ
れと対向する伝熱面として利用でき、蒸発器全体のコス
トダウンが図れる。
【００１４】
【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施の形態に係
る蒸発器を図１ないし図３に基づいて説明する。なお、
本実施の形態に係る蒸発器は海水を高温流体、アンモニ
ア又はアンモニアと水との混合物を低温流体として用い
るものとする。図１は本実施の形態に係る蒸発器の側面
図、図２は本実施の形態に係る蒸発器における伝熱面の
概略構成図、図３は本実施の形態に係る蒸発器における
伝熱面の要部切欠斜視図である。
る蒸発器を図１ないし図３に基づいて説明する。なお、
本実施の形態に係る蒸発器は海水を高温流体、アンモニ
ア又はアンモニアと水との混合物を低温流体として用い
るものとする。図１は本実施の形態に係る蒸発器の側面
図、図２は本実施の形態に係る蒸発器における伝熱面の
概略構成図、図３は本実施の形態に係る蒸発器における
伝熱面の要部切欠斜視図である。
【００１５】前記各図に示すように、本実施の形態に係
る蒸発器は、金属製箱状体のシェル１０内に金属製矩形
板状体の伝熱面１を低温流体に対応する面同士を平行に
対向させて複数組並列状態で配設し、向い合う二つの伝
熱面１をそれぞれ側端部で連結して略筒状体とし、この
略筒状体の上下開口部分を低温流体の出口及び入口とし
て、低温流体を下部から上部に流通させると共に、伝熱
面１を挟んだ反対側、すなわち略筒状体の外側に高温流
体を低温流体流れ方向と直交する向きで流す構成であ
る。各伝熱面１を取囲むシェル１０のいずれかの側面に
は、ちょうど伝熱面１の上下方向の中央部に該当する高
さで高温流体の供給口１０ａ及び排出口１０ｂが配設さ
れ、シェル１０の上下面には、それぞれ前記略筒状体の
上下開口部分と連通する低温流体の流出口１０ｃ及び流
入口１０ｄが配設される。
る蒸発器は、金属製箱状体のシェル１０内に金属製矩形
板状体の伝熱面１を低温流体に対応する面同士を平行に
対向させて複数組並列状態で配設し、向い合う二つの伝
熱面１をそれぞれ側端部で連結して略筒状体とし、この
略筒状体の上下開口部分を低温流体の出口及び入口とし
て、低温流体を下部から上部に流通させると共に、伝熱
面１を挟んだ反対側、すなわち略筒状体の外側に高温流
体を低温流体流れ方向と直交する向きで流す構成であ
る。各伝熱面１を取囲むシェル１０のいずれかの側面に
は、ちょうど伝熱面１の上下方向の中央部に該当する高
さで高温流体の供給口１０ａ及び排出口１０ｂが配設さ
れ、シェル１０の上下面には、それぞれ前記略筒状体の
上下開口部分と連通する低温流体の流出口１０ｃ及び流
入口１０ｄが配設される。
【００１６】前記伝熱面１は、三つの平行な境界線で上
下方向に四つに区分され、高温流体側と低温流体側にそ
れぞれ凹凸を逆にして共通に表れる所定の凹凸パターン
を前記区分された各領域毎にそれぞれ異なる形状で形成
されてなる構成である。各凹凸パターンは、伝熱面積を
増やし、伝熱面１の強度向上を図ると共に、各領域で流
体の流れに抵抗を与え、所定の方向に流体を導く役割を
果すものである。なお、この伝熱面１の上下方向への領
域区分は四つに限らず、伝熱面１の上下方向寸法に応じ
て適切な所定数とすることができる。
下方向に四つに区分され、高温流体側と低温流体側にそ
れぞれ凹凸を逆にして共通に表れる所定の凹凸パターン
を前記区分された各領域毎にそれぞれ異なる形状で形成
されてなる構成である。各凹凸パターンは、伝熱面積を
増やし、伝熱面１の強度向上を図ると共に、各領域で流
体の流れに抵抗を与え、所定の方向に流体を導く役割を
果すものである。なお、この伝熱面１の上下方向への領
域区分は四つに限らず、伝熱面１の上下方向寸法に応じ
て適切な所定数とすることができる。
【００１７】伝熱面１の複数の領域のうち、シェル１０
の供給口１０ａ正面に当り、高温流体の流入速度が最も
大きくなる中央の領域４の凹凸パターンは、低温流体流
れ方向へ凸条状又は溝状に連続し、且つ高温流体流れ方
向に所定ピッチで並列する略波状横断面の凹凸形状とし
て形成される構成である。この凹凸パターンは、海水を
高温流体、アンモニア又はアンモニアと水との混合物を
低温流体とする条件で、低温流体に対して熱伝達率（沸
騰熱伝達率）が最も良好となる約１０ｍｍ幅の溝状部４
ａ（低温流体側から見た形状）二つおきに、高温流体か
らの熱伝達率（対流熱伝達率）が最も良好となる約２０
ｍｍ幅の溝状部４ｂ（低温流体側から見た形状）を配置
する繰返し形状となっている（図３参照）。また、この
中央の領域４における低温流体側表面の高温流体流れ方
向中央部分所定範囲（図２中に符号Ｐで示す部分）は金
属溶射等の加工で多孔質層（図示を省略）を形成されて
いる。この多孔質層の厚さ及び粗さは、用いる低温流体
の種類に対応させて適切な状態に調整される。
の供給口１０ａ正面に当り、高温流体の流入速度が最も
大きくなる中央の領域４の凹凸パターンは、低温流体流
れ方向へ凸条状又は溝状に連続し、且つ高温流体流れ方
向に所定ピッチで並列する略波状横断面の凹凸形状とし
て形成される構成である。この凹凸パターンは、海水を
高温流体、アンモニア又はアンモニアと水との混合物を
低温流体とする条件で、低温流体に対して熱伝達率（沸
騰熱伝達率）が最も良好となる約１０ｍｍ幅の溝状部４
ａ（低温流体側から見た形状）二つおきに、高温流体か
らの熱伝達率（対流熱伝達率）が最も良好となる約２０
ｍｍ幅の溝状部４ｂ（低温流体側から見た形状）を配置
する繰返し形状となっている（図３参照）。また、この
中央の領域４における低温流体側表面の高温流体流れ方
向中央部分所定範囲（図２中に符号Ｐで示す部分）は金
属溶射等の加工で多孔質層（図示を省略）を形成されて
いる。この多孔質層の厚さ及び粗さは、用いる低温流体
の種類に対応させて適切な状態に調整される。
【００１８】前記中央の領域４に隣接する二つの領域
３、５の凹凸パターンは、低温流体流れ方向に平行な伝
熱面の二等分線について線対称となる配置で、低温流体
流れ方向に対し所定角度をなす斜め方向へ凸条状又は溝
状に連続し且つこの斜め方向に直交する向きへ所定ピッ
チで並列する略波状横断面の凹凸形状として形成される
構成である。この二つの領域３、５の凹凸パターンは、
斜めに配置されている分、前記領域４の凹凸パターンよ
り高温流体の流れに対する抵抗が小さくなる。
３、５の凹凸パターンは、低温流体流れ方向に平行な伝
熱面の二等分線について線対称となる配置で、低温流体
流れ方向に対し所定角度をなす斜め方向へ凸条状又は溝
状に連続し且つこの斜め方向に直交する向きへ所定ピッ
チで並列する略波状横断面の凹凸形状として形成される
構成である。この二つの領域３、５の凹凸パターンは、
斜めに配置されている分、前記領域４の凹凸パターンよ
り高温流体の流れに対する抵抗が小さくなる。
【００１９】前記伝熱面１の最も下側の領域２は、低温
流体の流入側であり、この領域２の凹凸パターンは、低
温流体流れ方向へ凸条状又は溝状に連続し、且つ高温流
体流れ方向に所定ピッチで並列する略波状横断面の凹凸
形状として形成される構成である。低温流体流れ方向へ
凸条状又は溝状部分が連続することで、低温流体の流入
抵抗を小さくしている。
流体の流入側であり、この領域２の凹凸パターンは、低
温流体流れ方向へ凸条状又は溝状に連続し、且つ高温流
体流れ方向に所定ピッチで並列する略波状横断面の凹凸
形状として形成される構成である。低温流体流れ方向へ
凸条状又は溝状部分が連続することで、低温流体の流入
抵抗を小さくしている。
【００２０】前記伝熱面１の周囲には、対向する二つの
伝熱面１同士を連結すると同時に、連結により形成され
る略筒状体の側面となる所定幅の略板状の連結用部分
（図示を省略）があり、二つの伝熱面１を平行且つ所定
間隔に保持する。この連結用部分においては、略筒状体
内外の各流体の流れに対し抵抗を与えないよう平滑面と
される構成が一般的であるが、この連結用部分に、高温
流体側に対しては凹、低温流体側に対しては凸となる所
定の凹凸形状を所定間隔で複数配置した凹凸パターンを
形成する構成とすることもでき、高温流体側から加わる
圧力に対する伝熱面１の支持強度を大幅に向上させられ
る。
伝熱面１同士を連結すると同時に、連結により形成され
る略筒状体の側面となる所定幅の略板状の連結用部分
（図示を省略）があり、二つの伝熱面１を平行且つ所定
間隔に保持する。この連結用部分においては、略筒状体
内外の各流体の流れに対し抵抗を与えないよう平滑面と
される構成が一般的であるが、この連結用部分に、高温
流体側に対しては凹、低温流体側に対しては凸となる所
定の凹凸形状を所定間隔で複数配置した凹凸パターンを
形成する構成とすることもでき、高温流体側から加わる
圧力に対する伝熱面１の支持強度を大幅に向上させられ
る。
【００２１】次に、前記構成に基づく蒸発器における熱
交換動作について説明する。シェル１０の流入口１０ｄ
を通じて、液相の低温流体を所定の圧力で二つの伝熱面
１からなる略筒状体下部に上向きに供給し、低温流体を
略筒状体内側となる伝熱面１間に送込む。また、前記シ
ェル１０の供給口１０ａから高温流体を連続的に供給
し、且つ、排出口１０ｂから回収することで、この高温
流体を前記略筒状体外側となる伝熱面１間に低温流体流
れに対し直交流となる向きで流し、各伝熱面１を通じて
熱交換を行わせる。
交換動作について説明する。シェル１０の流入口１０ｄ
を通じて、液相の低温流体を所定の圧力で二つの伝熱面
１からなる略筒状体下部に上向きに供給し、低温流体を
略筒状体内側となる伝熱面１間に送込む。また、前記シ
ェル１０の供給口１０ａから高温流体を連続的に供給
し、且つ、排出口１０ｂから回収することで、この高温
流体を前記略筒状体外側となる伝熱面１間に低温流体流
れに対し直交流となる向きで流し、各伝熱面１を通じて
熱交換を行わせる。
【００２２】伝熱面１においては、高温流体の流入する
速度分布は供給口正面部分が最も速度が大きく、それか
ら上下に離れるに従って速度が遅くなっていき、そのま
までは速度分布に応じた流量で伝熱面１各位置に高温流
体が接触するが、伝熱面１の各領域の凹凸パターンが、
高温流体の流れに対し、伝熱面の供給口正面に当り高温
流体の流入速度が最も速い中央の領域４で抵抗を大き
く、且つ高温流体の流入速度が遅い領域３、５部分で抵
抗を小さくする形状にそれぞれ形成されることで、伝熱
面１に流入した高温流体が抵抗の大きい領域４から抵抗
の小さい領域３、５に所定量移ることとなり、低温流体
を沸騰させる部分となる伝熱面１の各領域に対し高温流
体がほぼ均等な配分状態となる（図２参照）。これによ
り各伝熱面位置における高温流体からの熱伝達が均一化
し、低温流体側へ十分に熱伝達が行える。
速度分布は供給口正面部分が最も速度が大きく、それか
ら上下に離れるに従って速度が遅くなっていき、そのま
までは速度分布に応じた流量で伝熱面１各位置に高温流
体が接触するが、伝熱面１の各領域の凹凸パターンが、
高温流体の流れに対し、伝熱面の供給口正面に当り高温
流体の流入速度が最も速い中央の領域４で抵抗を大き
く、且つ高温流体の流入速度が遅い領域３、５部分で抵
抗を小さくする形状にそれぞれ形成されることで、伝熱
面１に流入した高温流体が抵抗の大きい領域４から抵抗
の小さい領域３、５に所定量移ることとなり、低温流体
を沸騰させる部分となる伝熱面１の各領域に対し高温流
体がほぼ均等な配分状態となる（図２参照）。これによ
り各伝熱面位置における高温流体からの熱伝達が均一化
し、低温流体側へ十分に熱伝達が行える。
【００２３】略筒状体内側となる伝熱面１間では、まず
低温流体が伝熱面１の下側の領域２各位置に接触し、伝
熱面１を介して外側の高温流体から熱を受取り、加熱さ
れながらその上側の領域３に達する。この領域３では、
高温流体からの熱伝達により低温流体が伝熱面１で沸騰
し、気泡が発生する。さらに上の中央の領域４では、多
孔質化した中央部分で特に低温流体の沸騰が起って細か
い気泡が大量に発生し、下側の沸騰で生じた気泡と共に
上下方向に連続する凹凸パターンに沿って上方へ速やか
に移動し、伝熱面１と液相の低温流体との接触を妨げな
い。より上側の領域５では、気泡の混じった低温流体が
さらに加熱されて液分が完全に蒸発し、蒸気が上方に移
動して液相の低温流体から離れ、気相の低温流体とな
る。この気相の低温流体は、略筒状体をなす二つの伝熱
面１の間から上部開口に達し、シェル１０の流出口１０
ｃを通じて外部へ取出される。
低温流体が伝熱面１の下側の領域２各位置に接触し、伝
熱面１を介して外側の高温流体から熱を受取り、加熱さ
れながらその上側の領域３に達する。この領域３では、
高温流体からの熱伝達により低温流体が伝熱面１で沸騰
し、気泡が発生する。さらに上の中央の領域４では、多
孔質化した中央部分で特に低温流体の沸騰が起って細か
い気泡が大量に発生し、下側の沸騰で生じた気泡と共に
上下方向に連続する凹凸パターンに沿って上方へ速やか
に移動し、伝熱面１と液相の低温流体との接触を妨げな
い。より上側の領域５では、気泡の混じった低温流体が
さらに加熱されて液分が完全に蒸発し、蒸気が上方に移
動して液相の低温流体から離れ、気相の低温流体とな
る。この気相の低温流体は、略筒状体をなす二つの伝熱
面１の間から上部開口に達し、シェル１０の流出口１０
ｃを通じて外部へ取出される。
【００２４】このように、本実施の形態に係る蒸発器で
は、シェル１０内に熱交換用の伝熱面１を配設し、この
伝熱面１にそれぞれ異なる所定の凹凸パターンを形成さ
れてなる四つの領域を設定し、伝熱面１間に低温流体を
通すと共に、伝熱面１を挟んだ反対側に高温流体を伝熱
面１各位置に均等な流量として流し、伝熱面１を介して
熱交換させることから、伝熱面１各位置で高温流体から
の熱伝達の効率を最大にすると共に、低温流体の液相及
び気相のそれぞれの状態での流れをスムーズにして伝熱
面１からの熱伝達を十分に行わせることとなり、熱交換
の効率を大きく向上させられる。また、伝熱面１には所
定のパターンで凹凸が形成されることに加え、低温流体
側表面所定範囲に多孔質層を形成することから、伝熱面
１での気泡の発生を促進でき、低温流体の相変化をより
効率的に進行させられ、蒸発器としての蒸発能力を大き
くできる。
は、シェル１０内に熱交換用の伝熱面１を配設し、この
伝熱面１にそれぞれ異なる所定の凹凸パターンを形成さ
れてなる四つの領域を設定し、伝熱面１間に低温流体を
通すと共に、伝熱面１を挟んだ反対側に高温流体を伝熱
面１各位置に均等な流量として流し、伝熱面１を介して
熱交換させることから、伝熱面１各位置で高温流体から
の熱伝達の効率を最大にすると共に、低温流体の液相及
び気相のそれぞれの状態での流れをスムーズにして伝熱
面１からの熱伝達を十分に行わせることとなり、熱交換
の効率を大きく向上させられる。また、伝熱面１には所
定のパターンで凹凸が形成されることに加え、低温流体
側表面所定範囲に多孔質層を形成することから、伝熱面
１での気泡の発生を促進でき、低温流体の相変化をより
効率的に進行させられ、蒸発器としての蒸発能力を大き
くできる。
【００２５】なお、前記実施の形態に係る蒸発器におい
て、伝熱面１の中央の領域４の凹凸パターンは、低温流
体に対して熱伝達率が最も良好となる狭い幅の溝状部４
ａ二つおきに、高温流体からの熱伝達率が最も良好とな
る広い幅の溝状部４ｂが配置される繰返し形状となって
いるが、これに限らず、狭い幅の溝状部４ａと広い幅の
溝状部４ｂを交互に配置するなど、配置状態を変えた
り、全て同じ所定幅の溝状部を並列配置したりする構成
とすることもできる。また、溝状部の幅も前記に限ら
ず、用いる高温流体と低温流体の種類がそれぞれ異なる
場合には、各流体の種類に対応させた適切な大きさとし
て形成する構成とすることもできる。
て、伝熱面１の中央の領域４の凹凸パターンは、低温流
体に対して熱伝達率が最も良好となる狭い幅の溝状部４
ａ二つおきに、高温流体からの熱伝達率が最も良好とな
る広い幅の溝状部４ｂが配置される繰返し形状となって
いるが、これに限らず、狭い幅の溝状部４ａと広い幅の
溝状部４ｂを交互に配置するなど、配置状態を変えた
り、全て同じ所定幅の溝状部を並列配置したりする構成
とすることもできる。また、溝状部の幅も前記に限ら
ず、用いる高温流体と低温流体の種類がそれぞれ異なる
場合には、各流体の種類に対応させた適切な大きさとし
て形成する構成とすることもできる。
【００２６】また、前記実施の形態に係る蒸発器におい
て、伝熱面１の中央の領域４の凹凸パターンは、略半円
形状を繰返した略波状横断面の凹凸形状となる構成とし
ているが、この他、三角波や矩形波、方形波状の横断面
となる凹凸形状を用いる構成とすることもでき、高温流
体側表面で高温流体を効果的に攪拌させて接触頻度を高
め、高温流体から伝熱面１への熱伝達の効率を一層向上
させられる。
て、伝熱面１の中央の領域４の凹凸パターンは、略半円
形状を繰返した略波状横断面の凹凸形状となる構成とし
ているが、この他、三角波や矩形波、方形波状の横断面
となる凹凸形状を用いる構成とすることもでき、高温流
体側表面で高温流体を効果的に攪拌させて接触頻度を高
め、高温流体から伝熱面１への熱伝達の効率を一層向上
させられる。
【００２７】また、前記実施の形態に係る蒸発器におい
て、伝熱面１の中央の領域４に隣接する領域３、５の凹
凸パターンは、低温流体流れ方向に対し所定角度をなす
斜め方向へ凸条状又は溝状に連続し且つこの斜め方向に
直交する向きへ同じピッチで並列する略波状横断面の凹
凸形状として形成される構成であるが、この他、前記中
央の領域４同様、低温流体に対して熱伝達率が最も良好
となる狭い幅及び高温流体からの熱伝達率が最も良好と
なる広い幅をそれぞれなす凸条状又は溝状の部分が組合
わされて配置される形状に形成される構成とすることも
でき、高温流体から低温流体への全体的な熱伝達の効率
を最大とすることで熱交換の効率を向上させられる。
て、伝熱面１の中央の領域４に隣接する領域３、５の凹
凸パターンは、低温流体流れ方向に対し所定角度をなす
斜め方向へ凸条状又は溝状に連続し且つこの斜め方向に
直交する向きへ同じピッチで並列する略波状横断面の凹
凸形状として形成される構成であるが、この他、前記中
央の領域４同様、低温流体に対して熱伝達率が最も良好
となる狭い幅及び高温流体からの熱伝達率が最も良好と
なる広い幅をそれぞれなす凸条状又は溝状の部分が組合
わされて配置される形状に形成される構成とすることも
でき、高温流体から低温流体への全体的な熱伝達の効率
を最大とすることで熱交換の効率を向上させられる。
【００２８】また、前記実施の形態に係る蒸発器におい
て、シェル１０には、流出口１０ｃ及び流入口１０ｄが
それぞれ一つずつ配設される構成であるが、これに限ら
ず、各々がそれぞれ複数配設される構成にすることもで
き、伝熱面１の数が多くなったり、寸法が大きくなった
りして、蒸発器の横方向の寸法が大きくなった場合で
も、各伝熱面１のなす略筒状体内に低温流体をより偏り
なく均等に送込むことができることとなる。
て、シェル１０には、流出口１０ｃ及び流入口１０ｄが
それぞれ一つずつ配設される構成であるが、これに限ら
ず、各々がそれぞれ複数配設される構成にすることもで
き、伝熱面１の数が多くなったり、寸法が大きくなった
りして、蒸発器の横方向の寸法が大きくなった場合で
も、各伝熱面１のなす略筒状体内に低温流体をより偏り
なく均等に送込むことができることとなる。
【００２９】また、前記実施の形態に係る蒸発器におい
て、シェル１０の流入口１０ｄの上流側となる低温流体
の供給路に、低温流体を超音波で振動させる超音波発振
器を配設することもでき、超音波により低温流体に微細
気泡を発生させ、気泡を含んだ低温流体が伝熱面１に達
した際に、気泡が伝熱面１に沿って上昇し、伝熱面１下
部付近の液相の低温流体を攪拌することとなり、低温流
体と伝熱面１との接触を促進させて熱伝達率を向上さ
せ、蒸発効率を高めることができる。
て、シェル１０の流入口１０ｄの上流側となる低温流体
の供給路に、低温流体を超音波で振動させる超音波発振
器を配設することもでき、超音波により低温流体に微細
気泡を発生させ、気泡を含んだ低温流体が伝熱面１に達
した際に、気泡が伝熱面１に沿って上昇し、伝熱面１下
部付近の液相の低温流体を攪拌することとなり、低温流
体と伝熱面１との接触を促進させて熱伝達率を向上さ
せ、蒸発効率を高めることができる。
【００３０】
【発明の効果】以上のように本発明によれば、熱交換用
の伝熱面に複数の領域を設定し、各領域毎に異なる複数
の凹凸パターンを形成し、流入する高温流体に各領域毎
に凹凸パターンで高温流体の流入速度に応じた抵抗を与
えてそれぞれ流量を調整することにより、流入した高温
流体を伝熱面の各領域に対しほぼ均等に配分できること
となり、高温流体の供給位置の偏りで伝熱面の低温流体
流れ方向について一様に高温流体が流入せず、従来には
高温流体を伝熱面全体に均一な流量で供給できなかった
ような場合でも、高温流体を伝熱面全体に行渡らせて高
温流体の伝熱面各位置での流量を均一化させることがで
き、伝熱面全体で高温流体との接触頻度を高め、伝熱面
を介した高温流体から低温流体への熱伝達の効率を大幅
に向上させられるという効果を奏する。
の伝熱面に複数の領域を設定し、各領域毎に異なる複数
の凹凸パターンを形成し、流入する高温流体に各領域毎
に凹凸パターンで高温流体の流入速度に応じた抵抗を与
えてそれぞれ流量を調整することにより、流入した高温
流体を伝熱面の各領域に対しほぼ均等に配分できること
となり、高温流体の供給位置の偏りで伝熱面の低温流体
流れ方向について一様に高温流体が流入せず、従来には
高温流体を伝熱面全体に均一な流量で供給できなかった
ような場合でも、高温流体を伝熱面全体に行渡らせて高
温流体の伝熱面各位置での流量を均一化させることがで
き、伝熱面全体で高温流体との接触頻度を高め、伝熱面
を介した高温流体から低温流体への熱伝達の効率を大幅
に向上させられるという効果を奏する。
【００３１】また、本発明によれば、伝熱面各領域に形
成される凹凸パターンのうち、高温流体の流入速度が最
も大きくなる領域では高温流体流れ方向に直交する向き
に連続する形状の凹凸パターンを形成して、高温流体の
流れに対する抵抗を大きくする一方、前記領域に隣接す
る他の領域では高温流体流れ方向に対し傾いた向きに連
続する形状の凹凸パターンを形成して、前記領域より高
温流体の流れに対する抵抗を小さくし、高温流体の流入
速度が最も大きくなる領域よりも隣接する領域の方が高
温流体をスムーズに流せることにより、高温流体の流入
速度が最も大きくなる領域から隣接する領域へ高温流体
が流れ込むこととなり、高温流体の伝熱面各位置での流
量が均一化し、伝熱面全体で高温流体との接触頻度を高
め、高温流体から伝熱面への熱伝達の効率を向上させ、
低温流体の蒸発をより効率よく進行させられるという効
果を有する。
成される凹凸パターンのうち、高温流体の流入速度が最
も大きくなる領域では高温流体流れ方向に直交する向き
に連続する形状の凹凸パターンを形成して、高温流体の
流れに対する抵抗を大きくする一方、前記領域に隣接す
る他の領域では高温流体流れ方向に対し傾いた向きに連
続する形状の凹凸パターンを形成して、前記領域より高
温流体の流れに対する抵抗を小さくし、高温流体の流入
速度が最も大きくなる領域よりも隣接する領域の方が高
温流体をスムーズに流せることにより、高温流体の流入
速度が最も大きくなる領域から隣接する領域へ高温流体
が流れ込むこととなり、高温流体の伝熱面各位置での流
量が均一化し、伝熱面全体で高温流体との接触頻度を高
め、高温流体から伝熱面への熱伝達の効率を向上させ、
低温流体の蒸発をより効率よく進行させられるという効
果を有する。
【００３２】また、本発明によれば、伝熱面の所定の領
域に、高温流体からの熱伝達率を最大にする形状部分と
低温流体に対する熱伝達率を最大にする形状部分とを所
定のピッチで組合わせた凹凸パターンを形成し、それぞ
れの流体と伝熱面との熱伝達性能を効率の高い状態で両
立させることにより、高温流体から低温流体への熱伝達
の効率を最大とすることができ、低温流体の蒸発をより
効率よく進行させられるという効果を有する。
域に、高温流体からの熱伝達率を最大にする形状部分と
低温流体に対する熱伝達率を最大にする形状部分とを所
定のピッチで組合わせた凹凸パターンを形成し、それぞ
れの流体と伝熱面との熱伝達性能を効率の高い状態で両
立させることにより、高温流体から低温流体への熱伝達
の効率を最大とすることができ、低温流体の蒸発をより
効率よく進行させられるという効果を有する。
【００３３】また、本発明によれば、低温流体流入側端
部の領域の凹凸パターンを低温流体流れ方向に長手方向
が一致する所定形状に形成し、伝熱面に低温流体が流入
しやすくすることにより、凹凸で伝熱面積をより大きく
確保し、高温流体と伝熱面の低温流体流入側領域との接
触を促進して熱伝達を進ませることができると共に、低
温流体の流入抵抗を低減し、低温流体をスムーズに伝熱
面間に流入させて伝熱面と接触させられ、伝熱面から低
温流体への熱伝達の頻度を増やして低温流体の沸騰、蒸
発をより効率的に進行させられるという効果を有する。
部の領域の凹凸パターンを低温流体流れ方向に長手方向
が一致する所定形状に形成し、伝熱面に低温流体が流入
しやすくすることにより、凹凸で伝熱面積をより大きく
確保し、高温流体と伝熱面の低温流体流入側領域との接
触を促進して熱伝達を進ませることができると共に、低
温流体の流入抵抗を低減し、低温流体をスムーズに伝熱
面間に流入させて伝熱面と接触させられ、伝熱面から低
温流体への熱伝達の頻度を増やして低温流体の沸騰、蒸
発をより効率的に進行させられるという効果を有する。
【００３４】また、本発明によれば、伝熱面低温流体側
の面の中央部分を多孔質化し、伝熱面に接触して加熱さ
れる低温流体の気泡発生核を増やすと共に、所定の大き
さまで成長した気泡発生核を伝熱面から離脱しやすくす
ることにより、加熱により生じる低温流体の気泡をなる
べく小さな気泡の状態で発生させ、スムーズに上方へ離
脱させられることとなり、液相の低温流体と伝熱面との
接触面積をより広く確保でき、低温流体の蒸発をより効
率的に進行させられるという効果を有する。
の面の中央部分を多孔質化し、伝熱面に接触して加熱さ
れる低温流体の気泡発生核を増やすと共に、所定の大き
さまで成長した気泡発生核を伝熱面から離脱しやすくす
ることにより、加熱により生じる低温流体の気泡をなる
べく小さな気泡の状態で発生させ、スムーズに上方へ離
脱させられることとなり、液相の低温流体と伝熱面との
接触面積をより広く確保でき、低温流体の蒸発をより効
率的に進行させられるという効果を有する。
【００３５】また、本発明によれば、伝熱面の各領域の
凹凸パターンが伝熱面の二等分線について対称となる形
状で形成され、高温流体の流入方向を逆にしても熱伝達
状態に変化を生じさせないことにより、一つの伝熱面を
左右入替えてこれと対向する伝熱面として利用でき、蒸
発器全体の製作コストの低減が図れるという効果を有す
る。
凹凸パターンが伝熱面の二等分線について対称となる形
状で形成され、高温流体の流入方向を逆にしても熱伝達
状態に変化を生じさせないことにより、一つの伝熱面を
左右入替えてこれと対向する伝熱面として利用でき、蒸
発器全体の製作コストの低減が図れるという効果を有す
る。
【図１】本発明の一実施の形態に係る蒸発器の設置状態
の側面図である。
の側面図である。
【図２】本発明の一実施の形態に係る蒸発器における伝
熱面の概略構成図である。
熱面の概略構成図である。
【図３】本発明の一実施の形態に係る蒸発器における伝
熱面の要部切欠斜視図である。
熱面の要部切欠斜視図である。
【図４】従来の蒸発器の要部分解斜視図である。
【図５】従来の蒸発器の組立状態概略説明図である。
１ 伝熱面 ２、３、４、５ 領域 ４ａ、４ｂ 溝状部 １０ シェル １０ａ 供給口 １０ｂ 排出口 １０ｃ 流出口 １０ｄ 流入口 １００ 蒸発器 １０１、１０２ 熱交換プレート １０３ 固定フレーム １０４ 支え棒 １０５、１０６ ガイドロッド １０７ 可動フレーム １０８ 高温流体 １０９ 低温流体 １１１、１１２ パッキン Ａ、Ｂ 熱交換流路 ａ、ｂ、ｃ、ｄ 通路
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成１１年６月１６日（１９９９．６．１
６）
６）
【手続補正１】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図３
【補正方法】変更
【補正内容】
【図３】 ─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成１１年６月１６日（１９９９．６．１
６）
６）
【手続補正１】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図１
【補正方法】変更
【補正内容】
【図１】
【手続補正２】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図２
【補正方法】変更
【補正内容】
【図２】 ─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成１２年２月２５日（２０００．２．２
５）
５）
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】特許請求の範囲
【補正方法】変更
【補正内容】
【特許請求の範囲】
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００８
【補正方法】変更
【補正内容】
【０００８】
【課題を解決するための手段】 本発明に係る蒸発器
は、略板状体で形成される伝熱面を一又は複数配設さ
れ、高温流体と低温流体とを前記伝熱面を挟んで直交流
となるように伝熱面の両側にそれぞれ流して熱交換を行
わせ、低温流体を液相から気相へ相変化させる蒸発器に
おいて、箱状体のシェル内に矩形板状体の伝熱面を低温
流体に対応する面同士を平行に対向させて複数組並列状
態で配設し、向い合う二つの伝熱面をそれぞれ側端部で
連結して略筒状体とし、この略筒状体の上下開口部分を
低温流体の出口及び入口として、低温流体を下部から上
部に流通させると共に、前記シェル内における伝熱面を
挟んだ略筒状体の外側に高温流体を低温流体流れ方向と
直交する向きで流し、前記伝熱面が、低温流体流れ方向
に複数区分され、高温流体側と低温流体側にそれぞれ凹
凸を逆にして共通に表れる所定の凹凸パターンを伝熱面
の区分された各領域毎にそれぞれ異なる形状で形成され
てなり、前記伝熱面の区分された複数の領域のうち、高
温流体の流入速度が最も大きくなる領域の凹凸パターン
を、低温流体流れ方向へ凸条状又は溝状に連続し、且つ
高温流体流れ方向に所定ピッチで並列する略波状横断面
の凹凸形状として形成すると共に、前記高温流体の流入
速度が最も大きくなる領域に隣接する他の領域の凹凸パ
ターンを、低温流体流れ方向に対し所定角度をなす斜め
方向へ凸条状又は溝状に連続し、当該斜め方向に直交す
る向きへ所定ピッチで並列する略波状横断面の凹凸形状
として形成するなるものである。このように本発明にお
いては、シェル内に複数組並列状態で伝熱面を有する略
筒状体を配設し、この略筒状体の下開口部から上開口部
に向かって低温流体を流通させ、前記シェル内であって
略筒状体の外側に高温流体を低温流体と直交する向きに
流し、複数の領域が設定しされた伝熱面の各領域毎に異
なる複数の凹凸パターンを形成し、流入する高温流体に
各領域毎に凹凸パターンで高温流体の流入速度に応じた
抵抗を与えてそれぞれ流量を調整することにより、流入
した高温流体を伝熱面の各領域に対しほぼ均等に配分で
きることとなり、高温流体の供給位置の偏りで伝熱面の
低温流体流れ方向について一様に高温流体が流入せず、
従来には高温流体を伝熱面全体に均一な流量で供給でき
なかったような場合でも、高温流体を伝熱面全体に行渡
らせて高温流体の伝熱面各位置での流量を均一化させる
ことができ、伝熱面全体で高温流体との接触頻度を高
め、伝熱面を介した高温流体から低温流体への熱伝達の
効率を大幅に向上させられる。特に、伝熱面各領域に形
成される凹凸パターンのうち、高温流体の流入速度が最
も大きくなる領域では高温流体流れ方向に直交する向き
に連続する形状の凹凸パターンを形成して、高温流体の
流れに対する抵抗を大きくする一方、前記領域に隣接す
る他の領域では高温流体流れ方向に対し傾いた向きに連
続する形状の凹凸パターンを形成して、前記領域より高
温流体の流れに対する抵抗を小さくし、高温流体の流入
速度が最も大きくなる領域よりも隣接する領域の方が高
温流体をスムーズに流せることにより、高温流体の流入
速度が最も大きくなる領域から隣接する領域へ高温流体
が流れ込むこととなり、高温流体の伝熱面各位置での流
量が均一化し、伝熱面全体で高温流体との接触頻度を高
め、高温流体から伝熱面への熱伝達の効率を向上させ、
低温流体の蒸発をより効率よく進行させられる。
は、略板状体で形成される伝熱面を一又は複数配設さ
れ、高温流体と低温流体とを前記伝熱面を挟んで直交流
となるように伝熱面の両側にそれぞれ流して熱交換を行
わせ、低温流体を液相から気相へ相変化させる蒸発器に
おいて、箱状体のシェル内に矩形板状体の伝熱面を低温
流体に対応する面同士を平行に対向させて複数組並列状
態で配設し、向い合う二つの伝熱面をそれぞれ側端部で
連結して略筒状体とし、この略筒状体の上下開口部分を
低温流体の出口及び入口として、低温流体を下部から上
部に流通させると共に、前記シェル内における伝熱面を
挟んだ略筒状体の外側に高温流体を低温流体流れ方向と
直交する向きで流し、前記伝熱面が、低温流体流れ方向
に複数区分され、高温流体側と低温流体側にそれぞれ凹
凸を逆にして共通に表れる所定の凹凸パターンを伝熱面
の区分された各領域毎にそれぞれ異なる形状で形成され
てなり、前記伝熱面の区分された複数の領域のうち、高
温流体の流入速度が最も大きくなる領域の凹凸パターン
を、低温流体流れ方向へ凸条状又は溝状に連続し、且つ
高温流体流れ方向に所定ピッチで並列する略波状横断面
の凹凸形状として形成すると共に、前記高温流体の流入
速度が最も大きくなる領域に隣接する他の領域の凹凸パ
ターンを、低温流体流れ方向に対し所定角度をなす斜め
方向へ凸条状又は溝状に連続し、当該斜め方向に直交す
る向きへ所定ピッチで並列する略波状横断面の凹凸形状
として形成するなるものである。このように本発明にお
いては、シェル内に複数組並列状態で伝熱面を有する略
筒状体を配設し、この略筒状体の下開口部から上開口部
に向かって低温流体を流通させ、前記シェル内であって
略筒状体の外側に高温流体を低温流体と直交する向きに
流し、複数の領域が設定しされた伝熱面の各領域毎に異
なる複数の凹凸パターンを形成し、流入する高温流体に
各領域毎に凹凸パターンで高温流体の流入速度に応じた
抵抗を与えてそれぞれ流量を調整することにより、流入
した高温流体を伝熱面の各領域に対しほぼ均等に配分で
きることとなり、高温流体の供給位置の偏りで伝熱面の
低温流体流れ方向について一様に高温流体が流入せず、
従来には高温流体を伝熱面全体に均一な流量で供給でき
なかったような場合でも、高温流体を伝熱面全体に行渡
らせて高温流体の伝熱面各位置での流量を均一化させる
ことができ、伝熱面全体で高温流体との接触頻度を高
め、伝熱面を介した高温流体から低温流体への熱伝達の
効率を大幅に向上させられる。特に、伝熱面各領域に形
成される凹凸パターンのうち、高温流体の流入速度が最
も大きくなる領域では高温流体流れ方向に直交する向き
に連続する形状の凹凸パターンを形成して、高温流体の
流れに対する抵抗を大きくする一方、前記領域に隣接す
る他の領域では高温流体流れ方向に対し傾いた向きに連
続する形状の凹凸パターンを形成して、前記領域より高
温流体の流れに対する抵抗を小さくし、高温流体の流入
速度が最も大きくなる領域よりも隣接する領域の方が高
温流体をスムーズに流せることにより、高温流体の流入
速度が最も大きくなる領域から隣接する領域へ高温流体
が流れ込むこととなり、高温流体の伝熱面各位置での流
量が均一化し、伝熱面全体で高温流体との接触頻度を高
め、高温流体から伝熱面への熱伝達の効率を向上させ、
低温流体の蒸発をより効率よく進行させられる。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００９
【補正方法】削除
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１５
【補正方法】変更
【補正内容】
【００１５】 前記各図に示すように、本実施の形態に
係る蒸発器は、金属製箱状体のシェル１０内に金属製矩
形板状体の伝熱面１を低温流体に対応する面同士を平行
に対向させて複数組並列状態で配設し、向い合う二つの
伝熱面１をそれぞれ側端部で連結して両端部分が開放状
態の略筒状体とし、この略筒状体の上下開口部分を低温
流体の出口及び入口として、低温流体を下部から上部に
流通させると共に、伝熱面１を挟んだ略筒状体の外側に
高温流体を低温流体流れ方向と直交する向きで流し、各
伝熱面１を取囲むシェル１０のいずれかの側面には、ち
ょうど伝熱面１の上下方向の中央部に該当する高さで高
温流体の供給口１０ａ及び排出口１０ｂが配設され、シ
ェル１０の上下面には、それぞれ前記略筒状体の上下開
口部分と連通する低温流体の流出口１０ｃ及び流入口１
０ｄが配設される。
係る蒸発器は、金属製箱状体のシェル１０内に金属製矩
形板状体の伝熱面１を低温流体に対応する面同士を平行
に対向させて複数組並列状態で配設し、向い合う二つの
伝熱面１をそれぞれ側端部で連結して両端部分が開放状
態の略筒状体とし、この略筒状体の上下開口部分を低温
流体の出口及び入口として、低温流体を下部から上部に
流通させると共に、伝熱面１を挟んだ略筒状体の外側に
高温流体を低温流体流れ方向と直交する向きで流し、各
伝熱面１を取囲むシェル１０のいずれかの側面には、ち
ょうど伝熱面１の上下方向の中央部に該当する高さで高
温流体の供給口１０ａ及び排出口１０ｂが配設され、シ
ェル１０の上下面には、それぞれ前記略筒状体の上下開
口部分と連通する低温流体の流出口１０ｃ及び流入口１
０ｄが配設される。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３０
【補正方法】変更
【補正内容】
【００３０】
【発明の効果】 以上のように本発明によれば、シェル
内に複数組並列状態で伝熱面を有する略筒状体を配設
し、この略筒状体の下開口部から上開口部に向かって低
温流体を流通させ、前記シェル内であって略筒状体の外
側に高温流体を低温流体と直交する向きに流し、複数の
領域が設定しされた伝熱面の各領域毎に異なる複数の凹
凸パターンを形成し、流入する高温流体に各領域毎に凹
凸パターンで高温流体の流入速度に応じた抵抗を与えて
それぞれ流量を調整することにより、流入した高温流体
を伝熱面の各領域に対しほぼ均等に配分できることとな
り、高温流体の供給位置の偏りで伝熱面の低温流体流れ
方向について一様に高温流体が流入せず、従来には高温
流体を伝熱面全体に均一な流量で供給できなかったよう
な場合でも、高温流体を伝熱面全体に行渡らせて高温流
体の伝熱面各位置での流量を均一化させることができ、
伝熱面全体で高温流体との接触頻度を高め、伝熱面を介
した高温流体から低温流体への熱伝達の効率を大幅に向
上させられるという効果を奏する。特に、伝熱面各領域
に形成される凹凸パターンのうち、高温流体の流入速度
が最も大きくなる領域では高温流体流れ方向に直交する
向きに連続する形状の凹凸パターンを形成して、高温流
体の流れに対する抵抗を大きくする一方、前記領域に隣
接する他の領域では高温流体流れ方向に対し傾いた向き
に連続する形状の凹凸パターンを形成して、前記領域よ
り高温流体の流れに対する抵抗を小さくし、高温流体の
流入速度が最も大きくなる領域よりも隣接する領域の方
が高温流体をスムーズに流せることにより、高温流体の
流入速度が最も大きくなる領域から隣接する領域へ高温
流体が流れ込むこととなり、高温流体の伝熱面各位置で
の流量が均一化し、伝熱面全体で高温流体との接触頻度
を高め、高温流体から伝熱面への熱伝達の効率を向上さ
せ、低温流体の蒸発をより効率よく進行させられるとい
う効果を有する。
内に複数組並列状態で伝熱面を有する略筒状体を配設
し、この略筒状体の下開口部から上開口部に向かって低
温流体を流通させ、前記シェル内であって略筒状体の外
側に高温流体を低温流体と直交する向きに流し、複数の
領域が設定しされた伝熱面の各領域毎に異なる複数の凹
凸パターンを形成し、流入する高温流体に各領域毎に凹
凸パターンで高温流体の流入速度に応じた抵抗を与えて
それぞれ流量を調整することにより、流入した高温流体
を伝熱面の各領域に対しほぼ均等に配分できることとな
り、高温流体の供給位置の偏りで伝熱面の低温流体流れ
方向について一様に高温流体が流入せず、従来には高温
流体を伝熱面全体に均一な流量で供給できなかったよう
な場合でも、高温流体を伝熱面全体に行渡らせて高温流
体の伝熱面各位置での流量を均一化させることができ、
伝熱面全体で高温流体との接触頻度を高め、伝熱面を介
した高温流体から低温流体への熱伝達の効率を大幅に向
上させられるという効果を奏する。特に、伝熱面各領域
に形成される凹凸パターンのうち、高温流体の流入速度
が最も大きくなる領域では高温流体流れ方向に直交する
向きに連続する形状の凹凸パターンを形成して、高温流
体の流れに対する抵抗を大きくする一方、前記領域に隣
接する他の領域では高温流体流れ方向に対し傾いた向き
に連続する形状の凹凸パターンを形成して、前記領域よ
り高温流体の流れに対する抵抗を小さくし、高温流体の
流入速度が最も大きくなる領域よりも隣接する領域の方
が高温流体をスムーズに流せることにより、高温流体の
流入速度が最も大きくなる領域から隣接する領域へ高温
流体が流れ込むこととなり、高温流体の伝熱面各位置で
の流量が均一化し、伝熱面全体で高温流体との接触頻度
を高め、高温流体から伝熱面への熱伝達の効率を向上さ
せ、低温流体の蒸発をより効率よく進行させられるとい
う効果を有する。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３１
【補正方法】削除
Claims (6)
- 【請求項１】 略板状体で形成される伝熱面を一又は複
数配設され、高温流体と低温流体とを前記伝熱面を挟ん
で直交流となるように伝熱面の両側にそれぞれ流して熱
交換を行わせ、低温流体を液相から気相へ相変化させる
蒸発器において、 前記伝熱面が、低温流体流れ方向に複数区分され、高温
流体側と低温流体側にそれぞれ凹凸を逆にして共通に表
れる所定の凹凸パターンを伝熱面の区分された各領域毎
にそれぞれ異なる形状で形成されてなり、 前記各領域の凹凸パターンが、高温流体に対し、高温流
体の流入速度が速い部分ほど大きく且つ遅い部分ほど小
さい所定の抵抗をなす凹凸形状でそれぞれ形成され、伝
熱面に沿って流れる高温流体を伝熱面の各領域に対しほ
ぼ均等な配分状態とすることを特徴とする蒸発器。 - 【請求項２】 前記請求項１に記載の蒸発器において、 前記伝熱面の区分された複数の領域のうち、高温流体の
流入速度が最も大きくなる領域の凹凸パターンを、低温
流体流れ方向へ凸条状又は溝状に連続し、且つ高温流体
流れ方向に所定ピッチで並列する略波状横断面の凹凸形
状として形成すると共に、 前記高温流体の流入速度が最も大きくなる領域に隣接す
る他の領域の凹凸パターンを、低温流体流れ方向に対し
所定角度をなす斜め方向へ凸条状又は溝状に連続し、当
該斜め方向に直交する向きへ所定ピッチで並列する略波
状横断面の凹凸形状として形成することを特徴とする蒸
発器。 - 【請求項３】 前記請求項２に記載の蒸発器において、 前記伝熱面の所定の領域で略波状横断面の凹凸形状をな
す凹凸パターンが、高温流体からの熱伝達率が最も良好
となる大きさの凸条状又は溝状部分と、低温流体に対し
て熱伝達率が最も良好となる大きさの凸条状又は溝状部
分とを、所定のピッチで一又は複数互いに組合わせて形
成されることを特徴とする蒸発器。 - 【請求項４】 前記請求項１ないし３のいずれかに記載
の蒸発器において、 前記伝熱面の区分された複数の領域のうち最も低温流体
流入側寄りに位置する領域の凹凸パターンが、低温流体
流れ方向へ凸条状又は溝状に連続し、且つ高温流体流れ
方向に所定ピッチで並列する略波状横断面の凹凸形状と
されてなることを特徴とする蒸発器。 - 【請求項５】 前記請求項１ないし４のいずれかに記載
の蒸発器において、 前記伝熱面が、前記複数の領域のうち、高温流体の流入
速度が最も大きくなる領域における低温流体側表面の高
温流体流れ方向中央部分所定範囲を多孔質化されてなる
ことを特徴とする蒸発器。 - 【請求項６】 前記請求項１ないし５のいずれかに記載
の蒸発器において、 前記伝熱面が、高温流体流れ方向及び低温流体流れ方向
と各辺方向とをそれぞれ一致させた矩形又は方形状の略
板状体で形成されると共に、 前記伝熱面の各領域の凹凸パターンが、低温流体流れ方
向に平行な伝熱面の二等分線について対称に形成される
ことを特徴とする蒸発器。
Priority Applications (9)
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|---|---|---|---|
| JP11122777A JP3100371B1 (ja) | 1999-04-28 | 1999-04-28 | 蒸発器 |
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| DK00107480T DK1048918T3 (da) | 1999-04-28 | 2000-04-06 | Fordamper |
| DE60022572T DE60022572T2 (de) | 1999-04-28 | 2000-04-06 | Verdampfer |
| US09/550,292 US6286588B1 (en) | 1999-04-28 | 2000-04-14 | Evaporator |
| CNB001059874A CN1150397C (zh) | 1999-04-28 | 2000-04-24 | 蒸发器 |
| KR1020000022494A KR100674149B1 (ko) | 1999-04-28 | 2000-04-27 | 증발기 |
| TW089108110A TW434396B (en) | 1999-04-28 | 2000-04-28 | Evaporator |
| HK01103032.3A HK1032439B (en) | 1999-04-28 | 2001-04-27 | Evaporator |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11122777A JP3100371B1 (ja) | 1999-04-28 | 1999-04-28 | 蒸発器 |
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|---|---|
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Family
ID=14844362
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11122777A Expired - Fee Related JP3100371B1 (ja) | 1999-04-28 | 1999-04-28 | 蒸発器 |
Country Status (8)
| Country | Link |
|---|---|
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| EP (1) | EP1048918B1 (ja) |
| JP (1) | JP3100371B1 (ja) |
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| CN (1) | CN1150397C (ja) |
| DE (1) | DE60022572T2 (ja) |
| DK (1) | DK1048918T3 (ja) |
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