特許 5719411 熱交換器

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】5719411

(24)【登録日】2015年3月27日

(45)【発行日】2015年5月20日

(54)【発明の名称】熱交換器

(51)【国際特許分類】

   F25B 39/02 20060101AFI20150430BHJP

   F28D 7/16 20060101ALI20150430BHJP

   F28F 9/22 20060101ALI20150430BHJP

【ＦＩ】

   F25B39/02 N

   F28D7/16 A

   F28F9/22

   F25B39/02 P

【請求項の数】12

【外国語出願】

【全頁数】29

(21)【出願番号】特願2013-155856(P2013-155856)

(22)【出願日】2013年7月26日

(62)【分割の表示】特願2010-542383(P2010-542383)の分割

【原出願日】2009年1月9日

(65)【公開番号】特開2013-242140(P2013-242140A)

(43)【公開日】2013年12月5日

【審査請求日】2013年8月6日

(31)【優先権主張番号】61/020,533

(32)【優先日】2008年1月11日

(33)【優先権主張国】US

(73)【特許権者】

【識別番号】598147400

【氏名又は名称】ジョンソン コントロールズ テクノロジー カンパニー

【氏名又は名称原語表記】Ｊｏｈｎｓｏｎ Ｃｏｎｔｒｏｌｓ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｃｏｍｐａｎｙ

(74)【代理人】

【識別番号】100140109

【弁理士】

【氏名又は名称】小野 新次郎

(74)【代理人】

【識別番号】100075270

【弁理士】

【氏名又は名称】小林 泰

(74)【代理人】

【識別番号】100101373

【弁理士】

【氏名又は名称】竹内 茂雄

(74)【代理人】

【識別番号】100118902

【弁理士】

【氏名又は名称】山本 修

(74)【代理人】

【識別番号】100092967

【弁理士】

【氏名又は名称】星野 修

(72)【発明者】

【氏名】ドゥ ラルミナ，ポール

(72)【発明者】

【氏名】シュライバー，ジェブ

(72)【発明者】

【氏名】コーラー，ジェイ・エイ

(72)【発明者】

【氏名】ハンセン，ジョン・シー

(72)【発明者】

【氏名】ヤニック，ムスタファ・ケマル

(72)【発明者】

【氏名】マクウェイド，ウィリアム・エフ

(72)【発明者】

【氏名】カウフマン，ジャスティン

(72)【発明者】

【氏名】ポールセン，ソレン・ビエール

(72)【発明者】

【氏名】ウォン，リー・リ

(72)【発明者】

【氏名】クランカラ，サティーシュ

【審査官】 松井 裕典

(56)【参考文献】

【文献】 特表２００８−５１６１８７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開昭６２−１６２８６８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特表２００３−５１７５６０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平１０−１６０２８２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 再公表特許第２００２／０４２６９６（ＪＰ，Ａ１）

【文献】 特開昭６１−２６２５６７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００１−３４９６４１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開昭５８−１６８８８９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開昭５２−１３６４４９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 実開平０３−０９７１６４（ＪＰ，Ｕ）

【文献】 特開平０８−２３３４０７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開昭４９−０５６０１０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開昭５３−１１８６０６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０８−１５８８１１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００２−２８６３７８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０００−０１８８４６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許第０４３７４０７１（ＵＳ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｆ２５Ｂ ３９／００

Ｆ２８Ｆ １／００−２７／００

Ｆ２８Ｄ １／００−２１／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

冷却システムに使用するための蒸発器（１２８，１７４）であって、
シェル（７６）と、
前記シェル（７６）に形成された出口（１０４）と、
複数のチューブ束（７８）と、
複数の分配器（８０）と
を備え、
前記複数のチューブ束（７８）の各チューブ束（７８）は、前記シェル（７６）内において実質的に水平方向に延びる複数のチューブを備え、
前記複数の分配器（８０）の各分配器（８０）は、チューブ束（７８）の少なくとも１つのチューブに流体を分配するように構成され、位置決めされ、
前記蒸発器は、複数のフード（８６）を備え、
各分配器は、フード（８６）によって覆われ、
前記複数のフード（８６）のうちの少なくとも各フード（８６）は、前記複数のチューブ束（７８）のうちのチューブ束（７８）を覆い、
各フード（８６）は、開口端部（９４）を有し、
前記複数のフード（８６）のうちの隣接するフード（８６）間にギャップ（１７６）が設けられ、
前記ギャップ（１７６）は、前記複数のフード（８６）のうちの隣接するフード（８６）の前記開放端部（９４）を出る流体を前記出口（１０４）に案内するように構成された
蒸発器。

【請求項2】

請求項１に記載の蒸発器（１２８，１７４）であって、
前記複数のフード（８６）のうちの少なくとも１つのフード（８６）に覆われたチューブ束（７８）の熱伝達容量は、前記複数のフード（８６）のうちの他の１つのフード（８６）に覆われたチューブ束（７８）の熱伝達容量とは異なる
蒸発器。

【請求項3】

請求項１に記載の蒸発器（１２８，１７４）であって、
前記複数のフード（８６）のうちの少なくとも１つのフード（８６）は、前記シェルの一部分と、前記シェル（７６）から延びる仕切り（１７８）と、を備える
蒸発器。

【請求項4】

請求項１に記載の蒸発器（１７４）であって、
さらに、前記シェル（７６）から延びるとともに、前記ギャップ（１７６）によって分離された少なくとも２つのパーティション（１７８）を備え、
各パーティション（１７８）は、対応するチューブ束（７８）を覆った後に終端する
蒸発器。

【請求項5】

請求項４に記載の蒸発器（１７４）であって、
前記少なくとも２つのパーティション（１７８）は、隣接するチューブ束（７８）間で対照的に位置決めされた
蒸発器。

【請求項6】

請求項４に記載の蒸発器（１７４）であって、
前記少なくとも２つのパーティション（１７８）のうちの各パーティション（１７８）は、前記隣接するチューブ束（７８）の一方の対応する部分を境界付ける第１のセグメント（１８０）を備える
蒸発器。

【請求項7】

請求項６に記載の蒸発器（１７４）であって、
前記第１のセグメント（１８０）は、相互に実質的に平行に構成され、位置決めされた
蒸発器。

【請求項8】

請求項４に記載の蒸発器（１７４）であって、
前記少なくとも２つのパーティション（１７８）のうちの各パーティション（１７８）は、前記第１セグメント（１８０）と前記シェル（７６）との間を延びるとともに前記第１セグメント（１８０）と前記シェル（７６）とを相互接続する第２のセグメント（１８２）を備えた
蒸発器。

【請求項9】

請求項８に記載の蒸発器（１７４）であって、
前記第２のセグメント（１８２）は、非平行に構成され、位置決めされた
蒸発器。

【請求項10】

請求項９に記載の蒸発器（１７４）であって、
前記第２のセグメント（１８２）は、開拡するように構成され、位置決めされた
蒸発器。

【請求項11】

請求項１０に記載の蒸発器（１７４）であって、
さらに、前記第２のセグメント（１８２）間に位置するフィルタ（１８４）を備えた
蒸発器。

【請求項12】

請求項１１に記載の蒸発器（１７４）であって、
前記フィルタは、前記出口（１０４）の近傍に位置する
蒸発器。

【発明の詳細な説明】

【関連特許出願に対する相互参照】

【0001】

[0001]本願は、２００８年１月１１日に出願された「FALLING FILM EVAPORATOR SYSTEMS」という名称の米国仮特許出願番号第６１／０２０，５３３号の優先権及び利益を主張
し、参照としてここに組み込む。

【技術分野】

【0002】

[0002]本発明は、一般に熱交換器に関する。[0003]加熱、通気及び空調システムに使用される従来の冷液体システムは、システムの冷媒と一般には冷却すべき液体である別の流体との間で熱エネルギの伝達を実行又は履行するために蒸発器を含む。１つの形式の蒸発器は、シェル（殻体）を含み、シェルは、シェルの内部でチューブ束（単数又は複数）を形成する複数のチューブを備える。冷却すべき流体は、チューブの内部を循環し、冷媒はチューブの外側即ち外部表面と接触させられ、その結果、冷却すべき流体と冷媒との間で熱エネルギの伝達が生じる。冷却すべき流体から冷媒へ伝達された熱は、冷媒を蒸気へと位相変化させ、即ち冷媒は、チューブの外部で沸騰させられる。

【0003】

例えば、冷媒は、スプレー又は他の同様に技術によりチューブの外部表面上に付着させることができ、これは、「落下フィルム（falling film）」蒸発器として一般に参照される。更なる例においては、チューブの外部表面は、液体冷媒内へ部分的又は全体的に浸漬することができ、これは、「満液式（flooded）」蒸発器として一般に参照される。更に
別の例において、チューブの一部は、外部表面に付着した冷媒を有することができ、チューブ束の別の部分は、液体冷媒内に浸漬することができる。これは、「混成落下フィルム（hybrid falling film）」蒸発器として一般に参照される。

【背景技術】

【0004】

[0004]冷却される流体からの熱エネルギの伝達の結果、冷媒は加熱されて蒸気状態に変換され、次いで、コンプレッサに戻され、そこで、蒸気が圧縮され、別の冷媒サイクルを開始する。冷えた流体は、建物全体を通して配置された複数の熱交換器へ循環させることができる。建物からの暖まった空気は、熱交換器上を通過させられ、そこで、冷えた流体は、建物のための空気を冷却しながら、暖められる。建物の空気により暖められた流体は、蒸発器へ戻され、工程を繰り返す。

【発明の概要】

【課題を解決するための手段】

【0005】

[0005]本発明は、シェル、第１のチューブ束、フード及び分配器を含む蒸気圧縮システムに使用するための熱交換器に関する。第１のチューブ束は、シェル内で実質上水平に延びる複数のチューブを含み、フードは、第１のチューブ束を覆う。分配器は、複数のチューブのうちの少なくとも１つのチューブ上へ流体を分配するように構成され、位置決めされる。

【0006】

[0006]本発明はまた、シェル、シェルに形成した出口、複数のチューブ束、複数のフード、複数のフードのうちの隣接するフード間のギャップ及び複数の分配器を含む冷却システムに使用するための蒸発器に関する。複数のチューブ束のうちの各チューブ束は、シェル内で実質上水平に延びる複数のチューブを含む。複数のフードのうちの少なくとも各フードは、複数のチューブ束のうちの１つのチューブ束を覆う。複数の分配器のうちの各分配器は、フードにより覆われたチューブ束の少なくとも１つのチューブ上へ流体を分配するように構成され、位置決めされる。ギャップは、複数のフードのうちの隣接するフードを出る流体を出口へ案内するように構成される。

【図面の簡単な説明】

【0007】

【図1】商業的な設定状態での加熱、通気及び空調システムの例示的な実施の形態を示す。

【図2】例示的な蒸気圧縮システムの斜視図。

【図3】蒸気圧縮システムの例示的な実施の形態を図式的に示す。

【図4】蒸気圧縮システムの例示的な実施の形態を図式的に示す。

【図5A】例示的な蒸発器の分解部品部分破断図。

【図5B】図５Ａの蒸発器の上方から見た斜視図。

【図5C】図５Ｂの５−５線における、冷媒を伴った、蒸発器の断面図。

【図6A】例示的な蒸発器の上から見た斜視図。

【図6B】図６Ａの６−６線における、冷媒を伴った、例示的な蒸発器の実施の形態の断面図。

【図6C】図６Ａの６−６線における、冷媒を伴った、例示的な蒸発器の実施の形態の断面図。

【図7A】蒸発器の例示的な実施の形態の断面図。

【図7B】蒸発器の例示的な実施の形態の断面図。

【図7C】蒸発器の例示的な実施の形態の断面図。

【図8A】蒸発器の例示的な実施の形態の断面図。

【図8B】図８Ｃの８−８線における例示的な分配器の部分断面を含む、蒸発器の例示的な実施の形態の断面図。

【図8C】蒸発器のための分配器の例示的な構成の上から見た斜視図。

【図9A】例示的な分配器の部分断面図。

【図9B】例示的な分配器の断面図。

【図10A】例示的な蒸発器の側立面図。

【図10B】図１０Ａの１０−１０線における蒸発器の断面図。

【図10C】図１０Ｂの蒸発器のチューブ束の拡大部分分解部品図。

【図11】蒸発器の例示的な実施の形態の断面図。

【図12】蒸発器の例示的な実施の形態の断面図。

【図13A】蒸発器の例示的な実施の形態の断面図。

【図13B】蒸発器の例示的な実施の形態の断面図。

【図13C】蒸発器の例示的な実施の形態の断面図。

【図13D】蒸発器の例示的な実施の形態の断面図。

【図14】蒸発器の例示的な実施の形態の断面図。

【図14A】図１４の区域１４Ａにおける蒸発器の例示的な分配器の実施の形態の拡大部分図。

【図14B】図１４の区域１４Ａにおける蒸発器の例示的な分配器の実施の形態の拡大部分図。

【図15】蒸発器の例示的な実施の形態の断面図。

【図16】蒸発器の例示的な実施の形態の断面図。

【図17】蒸発器の例示的な実施の形態の断面図。

【図17A】蒸発器の熱交換器の例示的な実施の形態の断面図。

【図18】蒸発器の例示的な実施の形態の断面図。

【図18A】蒸発器の熱交換器の例示的な実施の形態の断面図。

【図19A】分配器の例示的な実施の形態の断面図。

【図19B】分配器の例示的な実施の形態の断面図。

【図19C】分配器ノズルの例示的な実施の形態の底面図。

【図20】分配器ノズルの例示的な実施の形態の部分断面図。

【図21】蒸発器の例示的な実施の形態の断面図を示し、図８Ｃの分配器と同様の分配器を伴った蒸発器を含む。

【図22】蒸発器の例示的な実施の形態の断面図。

【図23】蒸発器の例示的な実施の形態の断面図。

【図24】蒸発器の例示的な実施の形態の端立面図。

【図25】蒸発器フードの例示的な実施の形態の断面図。

【図26】蒸発器フードの例示的な実施の形態の端立面図を示す。

【符号の説明】

【0008】

１４：蒸気圧縮システム、３４：凝縮器、３８、１２８、１３８、１７４、２５０、２６２：蒸発器、５８、５９、６１、６３、１７８、２６８：仕切り、６５、６７、６９，１１８、１１９、１２１：チューブセット、７６：シェル、７８、１４０、１８６、１９６、２１８、２５６、２６４、２８８：チューブ束、８０、１２０、１５６、２４４、２５８、２６６、２７３：分配器、８２、９６、１０６、１１０：冷媒、８６、１９０、２１０、２２３、２６７、２９０：フード、１４４、１５０、２６０、２７４、２８０：流れ部分、１４６、１５２、２４６、２６１、２７６、２８２：ノズル、１７２：ファスナー、２１２、２１４：不連続部、２３６：熱交換器、２４０：プロセス流体、２４８：覆い、２７２：フィルタ。

【発明を実施するための形態】

【0009】

[0033]図１は、典型的な商業的設定状態としての建物１２内の冷液体システムを組み込んだ加熱、通気及び空調（ＨＶＡＣ）システム１０のための例示的な環境を示す。システム１０は、建物１２を冷却するために使用できる冷液体を供給できる蒸気圧縮システム１４を含むことができる。システム１０は、建物１２を加熱するために使用できる加熱液体を供給するためのボイラー１６と、建物１２を通して空気を循環させる空気分配システムとを含むことができる。空気分配システムは、また空気帰還ダクト１８と、空気供給ダクト２０と、空気処理器２２とを含むことができる。空気処理器２２は、導管２４によりボイラー１６及び蒸気圧縮システム１４に接続された熱交換器を含むことができる。空気処理器２２内の熱交換器は、システム１０の作動モードに応じて、ボイラー１６からの加熱液体又は蒸気圧縮システム１４からの冷液体のいずれかを受け取ることができる。システム１０は、建物１２の各床上の別個の空気処理器を伴って示すが、構成要素は床間又は床の中で分配することができることを認識されたい。

【0010】

[0034]図２、図３は、ＨＶＡＣシステム１０のようなＨＶＡＣシステム内で使用できる例示的な蒸気圧縮システム１４を示す。蒸気圧縮システム１４はモータ５０により駆動されるコンプレッサ３２、凝縮器３４、膨張装置（単数又は複数）３６及び液体チラー又は蒸発器３８を通して冷媒を循環させることができる。蒸気圧縮システム１４はまたアナログ／デジタル（Ａ／Ｄ）コンバータ４２、マイクロプロセッサ４４、不揮発性メモリー４６及びインターフェイスボード４８を含むことのできる制御パネル４０を含むことができる。蒸気圧縮システム１４内で冷媒として使用できる流体のいくつかの例は、例えばＲ−４１０Ａ、Ｒ−４０７、Ｒ−１３４ａのようなハイドロフルオロカーボン（ＨＦＣ）基礎の冷媒、ハイドロフルオロオレフィン（ＨＦＯ）、アンモニア（ＮＨ_３）、Ｒ−７１７、二酸化炭素（ＣＯ_２）、Ｒ−７４４に似た「天然」冷媒、又は、炭化水素基礎の冷媒、水蒸気又は任意の他の適当な形式の冷媒である。例示的な実施の形態においては、蒸気圧縮システム１４はＶＳＤ５２、モータ５０、コンプレッサ３２、凝縮器３４及び／又は蒸発器３８の各々の１又はそれ以上を使用することができる。

【0011】

[0035]コンプレッサ３２と一緒に使用するモータ５０は、可変速度ドライブ（ＶＳＤ）５２により稼動することができるか、又は交流（ＡＣ）又は直流（ＤＣ）電源から直接稼動することができる。使用した場合、ＶＳＤ５２は特定の固定のライン電圧及び固定のライン周波数を有するＡＣ電力をＡＣ電源から受け取り、可変の電圧及び周波数を有する電力をモータ５０に提供する。モータ５０はＶＳＤにより稼動できるか、又は、ＡＣ又はＤ
Ｃ電源から直接稼動できる任意の形式の電気モータを含むことができる。例えば、モータ５０は切換え磁気抵抗モータ、誘導モータ、電子的に整流される永久磁石モータ又は任意の他の適当なモータ形式とすることができる。代わりの例示的な実施の形態においては、コンプレッサ３２を駆動するために、蒸気又はガスタービン又はエンジンのような他の駆動機構及び関連する構成要素を使用することができる。

【0012】

[0036]コンプレッサ３２は、冷媒蒸気を圧縮し、排出ラインを通して蒸気を凝縮器３４へ送給する。コンプレッサ３２は、遠心コンプレッサ、スクリューコンプレッサ、往復コンプレッサ、回転コンプレッサ、揺動リンクコンプレッサ、スクロールコンプレッサ、タービンコンプレッサ又は、任意の他の適当なコンプレッサとすることができる。コンプレッサ３２により凝縮器３４へ送給された冷媒蒸気は、例えば水又は空気のような流体へ熱を伝達する。冷媒蒸気は、流体との熱伝達の結果、凝縮器３４内で冷媒液体へと凝縮する。凝縮器３４からの液体冷媒は、膨張装置３６を通って蒸発器３８へ流れる。図３に示す例示的な実施の形態においては、凝縮器３４は水冷であり、冷却塔５６に接続されたチューブ束５４を含む。

【0013】

[0037]蒸発器３８へ送給された液体冷媒は、凝縮器３４のために使用される流体と同じ形式のものであってもなくてもよい別の流体から熱を吸収し、冷媒蒸気への位相変化を受ける。図３に示す例示的な実施の形態においては、蒸発器３８は、冷却負荷６２に接続された供給ライン６０Ｓ及び帰還ライン６０Ｒを有するチューブ束を含む。例えば水、エチレングリコール、塩化カルシウムブレイン、塩化ナトリウムブレイン又は任意の他の適当な液体のようなプロセス流体は、帰還ライン６０Ｒを介して蒸発器３８へ入り、供給ライン６０Ｓを介して蒸発器３８から出る。蒸発器３８は、チューブ内のプロセス流体の温度を冷やす。蒸発器３８内のチューブ束は、複数のチューブ及び複数のチューブ束を含むことができる。蒸気冷媒は蒸発器３８を出て、吸入ラインによりコンプレッサ３２へ戻り、サイクルを完成させる。

【0014】

[0038]図３と同様の図４は、増大した冷却容量、効率及び性能を提供するために凝縮器３４と膨張装置３６との間に組み込むことのできる中間回路６４を備えた冷媒回路を示す。中間回路６４は、凝縮器３４に直接接続できるか又は凝縮器と流体連通できる入口ライン６８を有する。図示のように、入口ライン６８は、中間容器７０の上流側に位置する膨張装置６６を含む。例示的な実施の形態においては、中間容器７０は、フラッシュインタークーラーとしても参照されるフラッシュタンクとすることができる。代わりの例示的な実施の形態においては、中間容器７０は、熱交換器又は「表面エコノマーザー」として形状づけることができる。

【0015】

フラッシュインタークーラーの構成においては、第１の膨張装置６６は、凝縮器３４から受け取る液体の圧力を低下させるように作動する。フラッシュインタークーラー内での膨張工程中、液体の一部は蒸発する。中間容器７０は、凝縮器から受け取った液体から蒸発蒸気を分離するために使用することができる。蒸発した液体は、吸入及び排出間の圧力で又は圧縮の中間段階で、ライン７４を通してポートへ、コンプレッサ３２により吸引することができる。蒸発しなかった液体は、膨張工程により冷却され、中間容器７０の底部に集められ、そこで、液体は、第２の膨張装置３６を有するライン７２を通して蒸発器３８へ流れるように再生される。

【0016】

[0039]「表面インタークーラー」の構成においては、当業者にとって知られているように、履行は若干異なる。中間回路６４は、上述のものと同様の方法で作動できるが、違いは、凝縮器３４から全体の量の冷媒を受け取る代わりに、図４に示すように、中間回路６４が凝縮器３４から冷媒の一部のみを受け取り、残りの冷媒が膨張装置３６へ直接進むことである。

【0017】

[0040]図５Ａ乃至５Ｃは、「混成落下フィルム」蒸発器として構成された蒸発器の例示的な実施の形態を示す。図５Ａ乃至５Ｃに示すように、蒸発器１３８は、実質上円筒状のシェル７６を含み、シェルは、シェル７６の長さに沿って実質上水平に延びるチューブ束７８を形成する複数のチューブを備える。少なくとも１つの支持体１１６は、チューブ束７８内で複数のチューブを支持するためにシェル７６の内部に位置することができる。水、エチレン、エチレングリコール又は塩化カルシウムブレインのような適当な流体は、チューブ束７８のチューブを通って流れる。チューブ束７８の上方に位置する分配器８０は、複数の位置からチューブ束７８内のチューブ上へ冷媒１１０を分配し、付着させ、適用する。１つの例示的な実施の形態においては、分配器８０により付着された冷媒は、全体的に液体冷媒とすることができるが、別の例示的な実施の形態においては、分配器８０により付着される冷媒は、液体冷媒及び蒸気冷媒の双方を含むことができる。

【0018】

[0041]状態を変えずにチューブ束７８のチューブのまわりを流れる液体冷媒は、シェル７６の下方部分に集められる。集められた液体冷媒は、液体冷媒８２のプール又はリザーバを形成することができる。分配器８０からの付着位置は、チューブ７８に関する長手方向又は横方向の位置の任意の組み合わせを含むことができる。別の例示的な実施の形態においては、分配器８０からの付着位置は、チューブ束７８の上方のチューブ上へ付着させる位置に限定されない。分配器８０は、冷媒の分散源により供給される複数のノズルを含むことができる。例示的な実施の形態においては、分散源は、凝縮器３４のような冷媒源に接続するチューブである。

【0019】

ノズルはスプレーノズルを含むが、また、チューブの表面上へ冷媒を案内又は誘導できる機械加工した開口を含む。ノズルは、チューブ束７８の上方の列のチューブが覆われるように、ジェットパターンのような所定のパターンで冷媒を適用することができる。チューブ束７８のチューブは、チューブ表面のまわりのフィルムの形として冷媒の流れを促進するように配列することができ、液体冷媒は、チューブ表面の底部で液滴又はある例では液体冷媒のカーテン又はシートを形成するように合体する。結果としてのシートは、チューブ表面の湿潤を促進させ、これは、チューブ束７８のチューブの内部を流れる流体とチューブ束７８のチューブの表面のまわりを流れる冷媒との間の熱伝達効率を向上させる。

【0020】

[0042]液体冷媒８２のプールにおいては、チューブ束１４０は、液体冷媒の８２のプールを蒸発させるために冷媒とプロセス流体との間の付加的な熱エネルギ伝達を提供するように浸漬又は少なくとも部分的に浸漬することができる。例示的な実施の形態においては、チューブ束７８は、チューブ束１４０の少なくとも部分的に上方で（即ち、少なくとも部分的に重なって）位置することができる。１つの例示的な実施の形態においては、蒸発器１３８は、２パスシステムを組み込んでおり、この場合、冷却すべきプロセス流体は、最初に、チューブ束１４０のチューブの内部を流れ、次いで、チューブ束７８内の流れとは反対の方向にチューブ束７８のチューブの内部を流れるように誘導される。２パスシステムの第２のパスにおいては、チューブ束７８内を流れる流体の温度が減少され、従って、プロセス流体の所望の温度を得るためにチューブ束７８の表面上を流れる冷媒との熱伝達の量は、一層少なくて済む。

【0021】

[0043]第１のパスがチューブ束１４０に関連し、第２のパスがチューブ束７８に関連するような２パスシステムを説明したが、他の構成を考えることができることを理解すべきである。例えば、蒸発器１３８は、プロセス流体がチューブ束１４０及びチューブ束７８の双方を通って同じ方向に流れるような１パスシステムを組み込むことができる。代わりに、蒸発器１３８は、２つのパスがチューブ束１４０に関連し、残りのパスがチューブ束７８に関連するような、又は、１つのパスがチューブ束１４０に関連し、残りの２つのパスがチューブ束７８に関連するような３パスシステムを組み込むことができる。更に、蒸
発器１３８は、１つのパスがチューブ束７８及びチューブ束１４０の双方に関連し、第２のパスがチューブ束７８及びチューブ束１４０の双方に関連するような交互２パスシステムを組み込むことができる。

【0022】

１つの例示的な実施の形態においては、チューブ束７８は、チューブ束１４０からチューブ束７８を分離するギャップを伴って、チューブ束１４０の少なくとも部分的に上方に位置する。更なる例示的な実施の形態においては、フード８６は、チューブ束７８の上に位置し、フード８６は、ギャップの方に延び、ギャップの近傍で終端する。要約すると、各パスがチューブ束７８及びチューブ束１４０の一方又は双方に関連できるような任意の数のパスが考えられる。

【0023】

[0044]囲い即ちフード８６は、チューブ束７８のチューブ間での蒸気冷媒又は液体及び蒸気冷媒１０６のクロスフロー即ち横方向の流れを実質上阻止するようにチューブ束７８の上方に位置する。フード８６は、チューブ束７８のチューブの上方に位置し、チューブを横方向で境界する。フード８６は、シェル７６の上方部分の近傍に位置する上方端部８８を含む。分配器８０は、フード８６とチューブ束７８との間に位置することができる。更に別の例示的な実施の形態においては、分配器８０は、分配器８０がフード８６とチューブ束７８との間に位置しないように、フード８６の近傍ではあるが、その外部に位置することができる。しかし、分配器８０がフード８６とチューブ束７８との間に位置しない場合、分配器８０のノズルは、チューブの表面上へ冷媒を誘導又は適用するように更に構成される。

【0024】

フード８６の上方端部８８は、適用された冷媒１１０及び部分的に蒸発した冷媒の流れを実質上阻止するように構成され、即ち、液体及び／又は蒸気冷媒１０６は、出口１０４へ直接流れる。代わりに、適用された冷媒１１０及び冷媒１０６は、フード８６により拘束され、一層詳細には、冷媒がフード８６の開口端部９４を通って出ることができる前に、壁９２間で下方へ進むように強制される。フード８６のまわりの蒸気冷媒９６の流れはまた、液体冷媒８２のプールから離れるように流れる蒸発した冷媒を含む。

【0025】

[0045]少なくとも上述の相対用語は、この開示における他の例示的な実施の形態に関して限定的ではないことを理解すべきである。例えば、フード８６は、先に述べた他の蒸発器構成要素に関して回転することができ、即ち、壁９２を含むフード８６は、垂直方位に限定されない。チューブ束７８のチューブに実質上平行な軸線のまわりでのフード８６の十分な回転時に、フード８６は、もはやチューブ束７８のチューブ「の上方に位置する」ことも「を横方向で境界する」こともないものと考えることができる。同様に、フード８６の「上方」端部８８は、シェル７６の「上方部分」の近傍にはもはや位置することがなく、他の例示的な実施の形態は、フードとシェルとの間のこのような構成に限定されない。例示的な実施の形態においては、フード８６は、チューブ束７８を覆った後に終端するが、別の例示的な実施の形態においては、フード８６は、チューブ束７８を覆った後に更に延びる。

【0026】

[0046]フード８６が壁９２間で下方へ及び開口端部９４を通して冷媒１０６を強制送給した後、蒸気冷媒は、シェル７６の下方部分からシェル７６の上方部分へシェル７６と壁９２との間の空間内で進行する前に、方向を急激に変化させる。重力の効果と組み合わさって、流れの急激な方向変化は、液体冷媒８２又はシェル７６のいずれかと衝突するある割合の冷媒の任意の随伴される液滴を生じさせ、それによって、蒸気冷媒９６の流れからこのような液滴を除去する。また、壁９２間でフード８６の長さに沿って進行する冷媒ミスト（霧）は、一層大きな液滴となって合体し、このような液滴は、重力により一層容易に分離されるか、又は、チューブ束７８のごく近傍に維持されるか又はチューブ束に接触して維持され、チューブ束との熱伝達による冷媒ミストの蒸発を許容する。

【0027】

増大した液滴寸法の結果、重力による液体分離の効率が改善され、壁９２とシェル７６との間の空間内で蒸発器を通って流れる蒸気冷媒９６の増大した上向き速度を許容する。開口端部９４から流れるか又は液体冷媒８２のプールから流れるかに拘わらず、蒸気冷媒９６は、上方端部８８の近傍で壁９２から突出する一対の延長部９８上でチャンネル１００内へ流れる。蒸気冷媒９６は、出口１０４で蒸発器１３８から出る前に、延長部９８の端部とシェル７６との間の空間である溝穴１０２を通ってチャンネル１００内へ入る。別の例示的な実施の形態においては、蒸気冷媒９６は、溝穴１０２の代わりに、延長部９８に形成した開口又は孔を通してチャンネル１００内へ入ることができる。更に別の例示的な実施の形態においては、溝穴１０２は、フード８６とシェル７６との間の空間により形成することができ、即ち、フード８６は、延長部９８を含まない。

【0028】

[0047]別の方法で述べれば、冷媒１０６がフード８６から出た後、蒸気冷媒９６は次いで上述の通路に沿ってシェル７６の下方部分からシェル７６の上方部分へ流れる。例示的な実施の形態においては、通路は、出口１０４に達する前に、フード８６及びシェル７６の表面間で実質上対称的にすることができる。例示的な実施の形態においては、延長部９８のようなバッフルは、コンプレッサ入口への蒸気冷媒９６の直接の経路を阻止するために蒸発器出口の近傍に設けられる。

【0029】

[0048]１つの例示的な実施の形態においては、フード８６は、対向する実質上平行な壁９２を含む。別の例示的な実施の形態においては、壁９２は、実質上垂直に延びることができ、上方端部８８とは実質上反対側に位置する開口端部９４で終端することができる。上方端部８８及び壁９２は、チューブ束７８のチューブのごく近傍に位置し、壁９２は、チューブ束７８のチューブを実質上横方向で境界（laterally border）するようにシェル７６の下方部分に方へ延びる。例示的な実施の形態においては、壁９２は、チューブ束７８のチューブから約０．０２インチ（０．５ｍｍ）乃至約０．８インチ（２０ｍｍ）の間だけ離間することができる。更なる例示的な実施の形態においては、壁９２は、チューブ束７８のチューブから約０．１インチ（３ｍｍ）乃至約０．２インチ（５ｍｍ）の間だけ離間することができる。しかし、上方端部８８とチューブ束７８のチューブとの間の空間は、チューブとフードの上方部分との間に分配器８０を位置させるのに十分な空間を提供するために、０．２インチ（５ｍｍ）よりもかなり大きくすることができる。

【0030】

フード８６の壁９２が実質上平行で、シェル７６が円筒状であるような例示的な実施の形態においては、壁９２は、また壁９２を分離する空間を二分するシェルの中央の対称垂直面のまわりで対称的にすることができる。他の例示的な実施の形態においては、壁９２は、チューブ束７８の下方チューブを越えて垂直に延びる必要がないか、又は、壁９２は、平坦である必要がなく、壁９２は、湾曲することができるか、又は、他の平坦ではない形状を有することができる。特定の構成とは関係なく、フード８６は、フード８６の開口端部９４を通して壁９２の境界内で冷媒１０６を方向づけ(channel)するように構成され
る。

【0031】

[0049]図６Ａ乃至図６Ｃは、「落下フィルム」蒸発器１２８として構成された蒸発器の例示的な実施の形態を示す。図６Ａ乃至図６Ｃに示すように、蒸発器１２８は、図５Ａ乃至図５Ｃに示す蒸発器１３８と同様であるが、違いは、蒸発器１２８がシェルの下方部分内に集められる冷媒８２のプール内のチューブ束１４０を含まないことである。例示的な実施の形態においては、フード８６は、チューブ束７８を覆った後に、終端するが、別の例示的な実施の形態においては、フード８６は、チューブ束７８を覆った後に、冷媒８２のプールの方へ更に延びる。更に別の例示的な実施の形態においては、フード８６は、フードがチューブ束を全体的に覆わない、即ち、チューブ束を実質的に覆うように、終端する。

【0032】

[0050]図６Ｂ及び図６Ｃに示すように、ポンプ８４は、ライン１１４を介してシェル７６の下方部分から分配器８０へ液体冷媒８２のプールを循環させるために使用することができる。図６Ｂに更に示すように、ライン１１４は、凝縮器（図示せず）に流体連通することのできる規制装置１１２を含むことができる。別の例示的な実施の形態においては、凝縮器３４からの加圧冷媒を使用してシェル７６の下方部分から液体冷媒８２を吸引するために、ベルヌーイ効果により作動するエジェクタ（図示せず）を使用することができる。エジェクタは、規制装置１１２及びポンプ８４の機能を組み合わせたものである。

【0033】

[0051]例示的な実施の形態においては、チューブ又は、チューブ束の１つの構成は、実質上矩形となることのできる輪郭を形成する、垂直及び水平に整合した複数の均一に離間したチューブにより画定することができる。しかし、チューブ束の積み重ね構成は、チューブが垂直方向でも又は水平方向でも整合していない場合に、及び、均一に離間していない構成に、使用することができる。

【0034】

[0052]別の例示的な実施の形態においては、異なるチューブ束の構造が考えられる。例えば、チューブ束の最上方の水平な列又は最上方の部分に沿って、一層細いチューブ（図示せず）をチューブ束内で使用できる。一層細いチューブの使用の可能性のほか、「満液式」蒸発器におけるような、プール沸騰応用のための一層効率的な作動のために開発されたチューブも使用することができる。加えて、又は、一層細いチューブと組み合わせて、チューブ束のチューブの外側表面に多孔性のコーティングを適用することができる。[0053]更なる例示的な実施の形態においては、蒸発器シェルの断面プロフィールは、非円形とすることができる。[0054]例示的な実施の形態においては、フードの一部は、シェルの出口内へ部分的に延びることができる。

【0035】

[0055]更に、システム１４の膨張装置の膨張機能性を分配器８０内に組み込むことが可能である。１つの例示的な実施の形態においては、２つの膨張装置を使用することができる。一方の膨張装置は分配器８０のスプレーノズル内に位置する。例えば膨張装置３６である他方の膨張装置は、蒸発器の内部に位置するスプレーノズルにより提供される前に、冷媒の予備的な部分膨張を提供できる。例示的な実施の形態においては、他方の膨張装置即ち非スプレーノズル式膨張装置は、蒸発及び凝縮圧力のような作動条件における及び部分冷却負荷における変化を考慮するために蒸発器内の液体冷媒８２のレベルにより制御することができる。代わりの例示的な実施の形態においては、膨張装置は、凝縮器内又は、更なる例示的な実施の形態では、「フラッシュエコノマイザー」容器内の液体冷媒のレベルにより制御することができる。１つの例示的な実施の形態においては、膨張の大半はノズル内で生じることができ、ノズルの寸法減少を同時に許容しながら、それ故、ノズルの寸法及びコストを減少させながら、一層大きな圧力差を提供する。

【0036】

[0056]図７Ａ乃至７Ｃは、蒸発器の例示的な実施の形態を示す。一層詳細には、図７Ａにおいて、分配器８０は、適用される冷媒１１０をチューブ束７８の表面上に適用又は分配するために例えば約１５度乃至約６０度の間の所定の角度間隔で分離された複数のノズル８１を含む。図７Ａに更に示すように、分配器８０及びノズル８１の双方は、フード８６とチューブ束７８のチューブとの間に位置する。更なる例示的な実施の形態においては、角度間隔は、同一ではなく、即ち、ノズルは、非均一な配列又はパターンで位置することができ、別の実施の形態においては、ノズルの寸法及び／又は流れ容量は互いに異なることができる。

【0037】

図７Ｂに示すように、ノズル８１は、フード８６の構造「内へ組み入れられ」、そのため、ノズル８１は、フード８６とチューブ束７８のチューブとの間に位置しない。図７Ｃに示すような更に別の実施の形態においては、分配器ノズル８１は、分配器８０がフード
８６とチューブ束７８との間に位置しないように、フード８６の近傍ではあるが、その外部に位置することができる。ノズル８１は、フード８６とチューブ束７８との間に位置しないことができるが、分配器８０のノズルは、フードに形成した開口８３を通してのように、チューブ束の少なくとも１つのチューブの表面上に冷媒を誘導／分配又は適用するように形状づけることができる。
[0057]図８Ａ、図８Ｂは、蒸発器の例示的な実施の形態を示す。図８Ａに示すように、一対のフード８６は、シェル７６内に位置し、各フードは、それぞれの分配器８０及びチューブ束７８を包含し、これらを覆う。代わりの例示的な実施の形態においては、異なる数のフードがシェル内に位置することができ、各フードは、対応する分配器及びチューブ束を包含し、更なる例示的な実施の形態においては、それぞれのフード（及び対応するチューブ束及び分配器）は、異なる量の冷媒流れ及びプロセス流体流れを提供するように形状づけることができ、即ち、異なる熱伝達容量を提供するように形状づけることができる。図８Ｂに示すように、フード８６は、分配器網又は複数の分配器１２０を覆う。

【0038】

[0058]図８Ｃは、分配器網又は複数の分配器１２０の例示的な実施の形態を示す。入口ライン１３０は、ライン１３２及びライン１３４として二股に分かれる。二股部の上流側で、入口ライン１３０は、膨張弁のような定量供給装置１２２を含む。ライン１３２、１３４は、ライン１３２、１３４の各々を通って流れる冷媒の圧力を規制するためにソレノイド弁を含む弁のようなそれぞれの制御装置１２４、１２６を含む。ライン１３４は、異なる流れ経路即ち流れ部分１４４に分岐又は分割するマニホルド１４２に接続される。流れ部分１４４は、複数のノズル１４６を含む。１つの例示的な実施の形態においては、マニホルド１４２は、少なくとも１つのノズル１４６を含む。同様に、ライン１３２は、異なる流れ部分１５０に分岐又は分割するマニホルド１４８に接続される。流れ部分１５０は、複数のノズル１５２を含む。１つの例示的な実施の形態においては、マニホルド１４８は少なくとも１つのノズル１５２を含む。

【0039】

マニホルド、マニホルドからの流れ経路及び／又はノズルの任意の組み合わせが、単独に又は集合的に、分配器において考えられることを理解すべきである。例示的な実施の形態においては、制御装置１２４、１２６は、マニホルド１４２、１４８及びそのそれぞれの流れ経路即ち流れ部分間の作動圧力が異なることができるように、形状づけることができる。換言すれば、複数の分配器１２０は、複数の分配器のうちの別の分配器により分配される別の流体の圧力とは異なる圧力で流体を分配するように形状づけることができる。

【0040】

[0059]更なる例示的な実施の形態においては、マニホルドに関連する流れ経路即ち流れ部分の数は、互いに異ならせることができ、更に別の例示的な実施の形態においては、１又はそれ以上の制御装置又は、定量供給装置と組み合わせて、単一のマニホルド又は３つ以上のマニホルドを使用することができる。別の例示的な実施の形態においては、流れ経路即ち流れ部分１４４、１５０のうちの少なくとも１つは重なり領域１５４を含む。流れ経路即ち流れ部分１４４、１５０が異なる垂直な、水平な又は角度的な方位で位置することができるか、又は、互いに関して回転的に傾斜できるので、重なり領域１５４は、水平又は垂直な並置若しくは並置の他の組み合わせのような、対応する流れ部分１４４、１５０間の多くの方位をとることができる。換言すれば、流れ経路即ち流れ部分１４４、１５０の少なくとも一部は、互いに平行でなくともよい。更なる実施の形態においては、少なくとも１つの流れ経路即ち流れ部分のためのノズルは、異なる圧力及び／又は流れ容量で作動するように形状づけることができる。

【0041】

[0060]図９Ａ、図９Ｂは、分配器１５６の例示的な実施の形態を示す。分配器１５６は、例えばクリーニング／交換のためにノズルを選択的に設置及び／又は除去できるようにする相互ネジ係合を有するものとして示す、ノズル８１のようなノズルを受け入れるように
構成された少なくとも１つの取り付け部１５８を含むことができる。図９Ａに更に示すように、取り付け部１５８は、取り付け部１５８の端部が分配器１５６の流れ経路即ち流れ部分の壁の内側表面から測定したような挿入距離１６０を残すように、分配器１５６内に設置されるように構成される。挿入距離１６０は、例えば異物粒子又はごみ１６２及びノズル８１による流れ障害を減少させるように構成される。

【0042】

[0061]図９Ｂは、分配器１５６がチューブ支持体１１６の除去を必要とせずに蒸発器から取り外せるように構成されるような例示的な実施の形態を示す。即ち、図９Ｂに更に示すように、入口取り付け部１６４は、分配器１５６の一端を受け入れるように構成された開口１６６を有する。分配器１５６の他端は、チューブ支持体１１６に形成した開口１７０を通して挿入することができ、この支持体は、シートとして普通参照され、機械的なファスナー１７２によりチューブ支持体１１６に固定された端部取り付け部１６８によって固定される。サービス／修理のためのような分配器１５６への接近即ちアクセスは、蒸発器の一端に位置するプロセス流体箱２６を取り外し、続いて、取り付け部１６８のファスナー１７２を取り外しことにより、達成することができる。開口１７０を通しての分配器１５６のアクセス及び引き出し時に、分配器１５６又はノズル８１のような分配器１５６の任意の部分の交換を行うことができる。１つの例示的な実施の形態においては、開口１７０は、分配器からのノズルの除去を必要とせずに、蒸発器から分配器１５６を除去するのに十分な寸法とされる。

【0043】

[0062]図１０Ａ乃至図１０Ｃは、蒸発器１３８の例示的な実施の形態を示す。蒸発器１３８は、冷媒８２、９６、１０６、１１０を収容するシェル７６を含む。冷媒１０６及び冷媒１１０は、フード８６により覆われたチューブ束７８のチューブのまわりを流れるように閉じ込められ、状態を変化させずにチューブ束７８のチューブのまわりを流れる液体冷媒は、シェル７６の下方部分内に液体冷媒８２のプールを形成する。蒸発器１３８は、また、シェル７６を取り囲んで、シェル内に位置するチューブ束７８及びチューブ束１４０のチューブに対してプロセス流体を出入りさせるための分配器又はマニホルドとして機能するように、各端部においてヘッダ即ちプロセス流体箱２６、２８を有する。蒸発器１３８のチューブ束７８、１４０のチューブは、シェル７６の一端でのプロセス流体箱２６からシェルの反対端でのプロセス流体箱２８へ延びる。プロセス流体箱２６、２８は、シェル７６内の冷媒からプロセス流体を分離する。チューブ束のチューブ内のプロセス流体は、プロセス流体がシェル内のプロセス流体間での熱伝達工程中に冷媒と混合しないように、シェル内に収容された冷媒から分離しなければならない。

【0044】

[0063]図１０Ａは、２パス形状における蒸発器１３８を示し、即ち、この形状では、プロセス流体は、入口３０を通って蒸発器１３８の第１の端部でのプロセス流体箱２６へ入り、第１のセットのチューブ即ちチューブ束７８及び／又はチューブ束１４０の１又はそれ以上のチューブを通って、蒸発器の他端でのプロセス流体箱２８に至り、そこで、プロセス流体は方向を変え、次いで、シェル７６及び第２のセットのチューブ即ちチューブ束７８及び／又はチューブ束１４０の残りのチューブを通って戻る第２のパスを作る。次いで、プロセス流体は、入口３０と同じ蒸発器の端部で出口３１を通って蒸発器１３８から出る。３パス形状又は、１パス形状のような他の蒸発器流れパス形状（図示せず）も使用することができる。

【0045】

[0064]他の実施の形態においては、２パス形状又は３パス形状のような使用される流れパス形状に応じて、異なる仕切り又はバッフルがプロセス流体箱２６、２８内に位置する。図１０Ｂは、２パス又は３パス形状のためのチューブ束７８と一緒に使用できる例示的な間隔構成を示す。図１０Ｂ（図１０Ｃは、チューブ束７８、１４０の仕切りに関する分離した図である）に更に示すように、間隔部材即ち仕切り５８は、チューブ束７８のチューブセット１１９からチューブセット１１８を分離する。間隔部材即ち仕切り５９は、チュ
ーブ束７８のチューブセット１２１からチューブセット１１９を分離する。これらの仕切りの各々は、プロセス流体箱の１つ内のバッフルと関連してもしなくてもよい。換言すれば、仕切り５８、５９は、シェルを通って２度パスされた退去プロセス流体からプロセス流体箱２６内の入来する未冷却のプロセス流体を分離するバッフルに対応することができる。

【0046】

例示的な実施の形態においては、仕切り５８、５９は、ヘリンボン（herringbone）即
ち「Ｖ」プロフィールに似ることができ、チューブ束７８のコンパクトな構造を許容するが、他の例示的な実施の形態においては、仕切り５８、５９は、垂直に指向したプロフィールのような他のプロフィールを含むことができる。垂直に指向したプロフィールは、チューブセットを通るプロセス流体の左右並列の流れを生じさせる。水平に指向したプロフィールは、チューブセットを通るプロセス流体の上下並列の流れを生じさせる。更なる実施の形態においては、チューブ束１４０は、図１０Ｃに更に示すようなチューブ束７８と同様のチューブセットに分割することができる。例えば、間隔部材即ち仕切り６１は、チューブセット６７からチューブセット６５を分離し、間隔部材即ち仕切り６３は、チューブセット６９からチューブセット６７を分離する。別の例示的な実施の形態においては、チューブ束１４０は、水平に指向したプロフィールを有する仕切り６１、６３を組み込むことができる。

【0047】

[0065]図１１は、蒸発器１７４の例示的な実施の形態を示す。蒸発器１７４は、一対のフード８６を含み、各フードは、対応する分配器８０及びチューブ束７８を含む。蒸発器の代わりの例示的な実施の形態が３つ以上のフードを包含できるので、フードは、隣接するフード又は、近接フードとして説明するが、一対のみのフードを図１１に示す。シェル７６は、第２のセグメント１８２の一端に接続された第１のセグメント１８０を含み、第２のセグメント１８２の他端は、シェル７６の方へ延び、これに接続する。第１のセグメント１８０は、チューブ束７８を覆うフード８６の対応する部分に実質上平行に延びることができる。シェル７６の方へ延び、これに接続することのできる第２のセグメント１８２は、チューブ束７８を覆うフード８６の対応する部分に対して平行に延びなくてもよい。

【0048】

図１１に更に示すように、第２の仕切り１７８が設けられる。第２の仕切り１７８の第１のセグメント１８０は、第１の仕切り１７８の第１のセグメント１８０に平行とすることができ、第２の仕切り１７８の第２のセグメント１８２は、第１の仕切り１７８の第２のセグメント１８２に対して非平行とすることができる。ギャップ１７６が仕切り１７８を分離する。対応する第２のセグメント１８２を分離し、シェルの方へ延びるギャップ１７６の部分は、対応する第１のセグメント１８０を分離するギャップ１７６の部分から開拡するものとして図１１に示すが、代わりの実施の形態においては、第２のセグメント１８２を分離するギャップ部分は、収斂することができる。ギャップ１７６は、隣接するフード８６から出る冷媒９６を出口１０４の方へ案内するように形状づけることができる。「ミストエリミネータ」又は「蒸気／液体分離器」として一般に参照されるフィルタ１８４は、対応する第２のセグメント１８２の近傍で又はその間でギャップ１７６の部分内に位置することができる。

【0049】

１つの例示的な実施の形態においては、フィルタ１８４は、出口１０４の近傍に位置できる。別の例示的な実施の形態においては、仕切り１７８は、対応する隣接するフードにより覆われた隣接するチューブ束間で対称的に位置することができる。更に別の例示的な実施の形態においては、仕切り１７８の少なくとも一部は、フード８６の対応する部分に実質上一致することができ、別の実施の形態においては、フード８６は、その全体における一方又は双方でないとしても、仕切り１７８の部分と交換できる。

【0050】

[0066]図１２は、フード８６により覆われたチューブ束１８６を備えた蒸発器の例示的な
実施の形態を示し、この場合、フード８６とチューブ束１８６の上方チューブとの間に位置する分配器８０に加えて、少なくとも１つの付加的な分配器８０がチューブ束１８６の中間領域内に位置するギャップ１８８内に設けられる。付加的な分配器は、チューブ束のチューブ間に位置することができ、チューブ束の表面上に適用される冷媒の複数／多レベル応用を提供し、それによって、チューブ束のチューブの向上した湿潤を提供することにより蒸発器の性能／容量を改善する。そして、更なる例示的な実施の形態においては、チューブ束のチューブは、分配器（単数又は複数）を少なくとも部分的に取り囲むことができる。代わりの例示的な実施の形態においては、付加的な分配器は異なって位置することができ、即ち、柱構成又は他の不均一構成となって位置することができる。

【0051】

[0067]図１３Ａ乃至図１３Ｄは、チューブ束１９６を覆うフード１９０の例示的な実施の形態を示す。フード１９０の対向する壁１９２は、互いに平行ではなくてもよい。壁１９２は、図１３Ａ、図１３Ｂに示すようにフードの開口端部に向かう方向において互いから開拡し、図１３Ｃ、図１３Ｄに示すようにフードの開口端部に向かう方向において互いの方へ収斂することができる。壁１９２の一方又は双方から対向する壁１９２の方へ内方に延びる突出部１９４は、流体即ち壁及び／又は突出部上で合体又は集塊した液体液滴をチューブ束１９６のチューブ上に吸引及び付着又は適用するように構成される。図１３Ｂに示すように、チューブ束１９６のチューブは、互いに異なる角度で位置する柱となって配置することができる。例えば、軸線２０４を有する中央に位置する柱は、軸線２０２を有するチューブの柱に関して角度１９８をなして位置する。同様に、軸線２０４を有するチューブ柱は、軸線２０６を有するチューブの柱に関して角度２００をなして位置する。角度１９８、２００を測定するための参照地点を提供するため、軸線２０２、２０４、２０６は、共通の焦点地点２０８から延びる。要約すると、軸線２０２、２０４は、平行ではなく、軸線２０４、２０６も平行ではない。

【0052】

特に開拡するフード壁について非平行のチューブ柱軸線を組み込むことにより、フードの下に付加的なチューブの柱（単数又は複数）を挿入することが可能になり、又は、チューブの少なくとも部分的な柱をチューブ束内に挿入することが可能になる。代わりに、収斂するフード壁について非平行のチューブ柱軸線を組み込んで、チューブ柱間の間隔を減少させることにより、フードの狭い開口端部の近傍でのチューブ束の底部において生じる熱伝達の量を向上させることができる。

【0053】

[0068]図１４、図１４Ａ、図１４Ｂは、フード２１０を備えた蒸発器の例示的な実施の形態を示す。フード２１０は、フードの表面に沿って形成した不連続部２１２を含むことができる。不連続部２１２は、フード表面に形成したぎざぎざ部分又は突出部分又は他の表面構造を含むことができる。不連続部２１２は、流体即ち壁及び／又は不連続部上で合体又は集塊した液体液滴２１６をフード２１０により覆われたチューブ束２１８のチューブ上へ付着又は適用するように構成される。１つの例示的な実施の形態においては、不連続部を含むフードは、単一の構造のものとすることができる。別の例示的な実施の形態においては、フード内に不連続部又は付加的な不連続部を提供するように、部材２２２をフード２１０に固定することができる。更に別の例示的な実施の形態においては、部材２２２は、付加的な不連続部２１４のような複数の不連続部を含むことができる。１つの例示的な実施の形態においては、チューブ２２０の付加的な柱又はチューブの少なくとも部分的な柱は、フードの不連続部の追加によりフード内に挿入することができる。

【0054】

[0069]図１５、図１６は、例示的な蒸発器の実施の形態を示す。チューブ束７８を覆うフード２２３は、フードの開口端部の近傍でフードの少なくとも１つの壁に形成したルーバー又は、微細開口２２４を含むことができる。チューブ束７８は、コレクタ２３４を含むことのできるギャップ２２５によりチューブ束１４０から分離することができる。コレクタ２３４は、比較的速い蒸気速度の区域において蒸気に対する液体の接触を阻止すること
により、「液体の持ち越し」を減少させることができる。１つの例示的な実施の形態においては、コレクタ２３４は、フード壁上で合体又は集塊した液体液滴を収集するために微細開口２２４の近傍に位置することができる。別の例示的な実施の形態においては、コレクタ２３４は、フードを備えた単一構造のものとすることができる。更なる例示的な実施の形態においては、コレクタ２３４は、冷媒９６が冷媒８２のプールに遭遇することなくフード２２３の開口端部のまわりでギャップ２２５を通って進行できるように、コレクタの部分間に開口（図示せず）を含むことができる。

【0055】

フード２２３の開口端部のまわりで進行する冷媒９６は、第１の障害部２２６のまわりで、第１の障害部２２６の近傍に位置することのできる第２の障害部２２８を通って更に進行しなければならず、各障害部は、フードの開口端部の近傍に位置する。１つの例示的な実施の形態において、第１の障害部２２６は、シェル７６からフード２２３の方へ延びることができるが、別の例示的な実施の形態においては、第１の障害部２２６は、フード２２３からシェル７６の方へ延びることができる。更なる例示的な実施の形態においては、第２の障害部２２８は、複数の開口２３０を含むことができる。「ミストエリミネータ」又は「蒸気／液体分離器」として一般に参照されるフィルタ２３２は、フード２２３とシェル７６との間を延びることができる。１つの例示的な実施の形態においては、フィルタ２３２は、フード２２３の壁に対して９０度以外の角度で位置する。

【0056】

[0070]図１７、図１７Ａ、図１８、図１８Ａは、熱交換器２３６を備えた蒸発器の例示的な実施の形態を示す。熱交換器２３６は、離間した通路２３８を含むことができ、これらの通路を通って、プロセス流体２４０は、冷媒８２とプロセス流体２４０との間の熱エネルギの伝達を実行又は履行するように通路２３９内を流れる。熱交換器２３６は、液体冷媒８２のような流体内に浸漬されるように形状づけることができる。例示的な実施の形態においては、熱交換器２３６は、２パス又は３パス形状として図１７、１８に示すようなプロセス箱の入口／出口２４２の構造と選択的に流体連通するように形状づけることができる。２パス構成の１つの例示的な実施の形態においては、第１のパスは、チューブ束７８のチューブを通るプロセス流体の流れを含むことができ、第２のパスは、熱交換器２３６を通るプロセス流体の流れを含む。他の例示的な実施の形態においては、２又は３又はそれ以上の（パス）構成を形成するために、チューブ束７８のチューブ及び／又は熱交換器２３６の他の組み合わせを利用することができる。更なる例示的な実施の形態においては、熱交換器２３６の表面の少なくとも一部は、例えば焼結、表面粗面化又は他の表面処理により、熱交換器の表面に沿った熱エネルギの伝達を向上させるように構成される。

【0057】

[0071]図１９Ａ乃至１９Ｃ及び図２０は、分配器２４４の例示的な実施の形態を示す。分配器２４４は、複数のノズル２４６に接続された流れ経路即ち流れ部分２４５を含むことができる。図１９Ａ乃至１９Ｃ及び図２０に更に示すように、分配器２４４は、ノズル２４６を覆う覆い２４８を含む。１つの例示的な実施の形態においては、覆い２４８は、例えば覆いの開口に関連する断面即ち所定の断面領域の程度までノズルスプレーを閉じ込めるように、ノズル２４６からの流体スプレーを少なくとも部分的に閉じ込めるように形状づけることができる。図２０に更に示すように、ノズル２４６の構造は、プランジャ形式の構造を含むことができ、この場合、ノズル／弁部材は、第１の（実質上閉じた）位置と第２の（完全に開いた）位置との間で覆い２４８に関して運動するように構成されるが、第１及び第２の位置間の他の中間の位置を利用することができる。１つの例示的な実施の形態においては、ノズル／弁から延びるシャフトは、流れ部分を通って更に延びることができ、モータ（図示せず）のような駆動装置により制御することができる。

【0058】

[0072]図２１は、蒸発器２５０の例示的な分配器の実施の形態を示す。蒸発器２５０は、流れ経路即ち流れ部分２６０を有する分配器網又は複数の分配器２５８を含むことができ、流れ部分２６０は、チューブ束２５６の表面上へ流体を適用又は誘導するように構成さ
れたノズル２６１を含むことができる。シェル７６は、プロセス流体箱２６に関連する入口２５２と、プロセス流体箱２８に関連する出口２５４とを含むことができる。図２１に示すような１パス形状においては、代わりの例示的な実施の形態において多パス形状を使用することができるが、チューブ束２５６のチューブの対向する端部は、入口２５２から入るプロセス流体がチューブ束２５６を通して導かれ、出口２５４を通してシェル７６から出るように、プロセス流体箱２６、２８間を延びる。（図２１に示す）複数の分配器２５８の流れ部分２６０の断面は、図８Ｃの２１−２１線に沿った複数の分配器１２０の断面と同様のものとすることができる。

【0059】

しかし、図８Ｃの２１−２１線（複数の分配器１２０）及び（図２１に示す）複数の分配器２５８に関連する断面間の区別は、隣接する流れ部分２６０間の相対間隔である。即ち、対をなす流れ部分２５１として参照される、入口２５２に最も近い隣接する流れ部分２６０は、間隔即ち距離Ｄ１だけ互いに離間される。対をなす流れ部分２５３においては、隣接する流れ部分２６０は、間隔即ち距離Ｄ２だけ互いに離間される。距離Ｄ２は、距離Ｄ１よりも大きくなるように構成される。[0073]同様に、対をなす流れ部分２５５として参照される、入口２５２から最も遠い隣接する流れ部分２６０間の距離は、距離Ｄ（Ｎ）であり、この距離Ｄ（Ｎ）は、図２１に示す他の隣接する流れ部分２６０間の距離よりも大きい。

【0060】

[0074]蒸発器２５０に関するプロセス流体は、蒸発器の入口２５２を入るときにその最高温度となり、プロセス流体と蒸発器内に収容された冷媒との間に（「デルタＴ」としても参照される）最大温度差を生じさせる。最大「デルタＴ」において、対応する最大熱エネルギ伝達は、冷媒とプロセス流体との間で生じる。従って、例えば入口２５２の最も近くに位置する隣接する流れ部分２６０間の間隔を減少させることによって入口２５２に最も近いチューブ束２５６のチューブ上に付着する冷媒の量を増大させることにより、プロセス流体と冷媒との間の熱エネルギ伝達を増大させることができる。１つの例示的な実施の形態においては、流れ部分２６０間の間隔は、不均一とすることができ、更なる実施の形態においては、複数の分配器の隣接する流れ部分２６０間の間隔即ち距離は、プロセス流体と冷媒との間の熱エネルギ伝達を最大にするように、所定の量だけ増減させることができる。他の例示的な実施の形態においては、間隔構成は、流れ部分を通る不均一な流量を含む理由のため、異ならせることができる。

【0061】

[0075]図２２は、蒸発器の例示的な実施の形態を示す。蒸発器２６２は仕切り２６８を含むことができる。図２２に更に示すように、仕切り２６８及びシェル７６の一部は、一緒になってフード２６７を形成し、このフード及び仕切りは、シェル７６を区画２６９、２７１に分割する。分配器２６６は、適用された冷媒１１０をチューブ束２６４の表面上に付着させ、分配器及びチューブ束の双方は、フード２６７により覆われる。１つの例示的な実施の形態においては、仕切り２６８は、仕切り２６８を通って流れる冷媒から随伴液体を除去するように構成された出口１０４の近傍に位置する「ミストエリミネータ」又は「蒸気／液体分離器」として一般に参照されるフィルタ２７２を含むことができる。

【0062】

フード２６７により覆われたチューブ束２６４は、区画２６９内に閉じ込められる。図２２に更に示すように、仕切り２６８は、チューブ束２６４を境界し、チューブ束２６４、１４０を分離するギャップの近傍で終端する。更に別の例示的な実施の形態においては、蒸発器２６２は、チューブ束１４０を含まなくてもよいが（図６Ｂ、６Ｃにおけるように、ポンプ又はエジェクタが必要となろう）。別の例示的な実施の形態においては、仕切り２６８は、チューブ束２６４、１４０を分離するギャップを越えて更に延び、チューブ束１４０の近傍で終端することができる。図２２に更に示すように、仕切り２６８のまわりを流れる冷媒９６は、区画２７１へ入って、仕切り２６８とシェル７６との間を延びる出口１０４の近傍に位置する「ミストエリミネータ」又は「蒸気／液体分離器」として一
般に参照されるフィルタ２７０に遭遇する。

【0063】

[0076]図２３、図２４は、例示的な分配器２７３を示す。分配器２７３は、「スプレー１」としても参照される分配器流れ経路即ち流れ部分２７４と、「スプレー２」としても参照される分配器流れ経路即ち流れ部分２８０とを含むことができる。分配器流れ部分２７４は、ノズル２７６を含むことができ、各ノズル２７６は、対応するスプレー分配領域２７８を有する。分配器流れ部分２８０は、ノズル２８２を含むことができ、各ノズル２８２は、チューブ束２８８のチューブの表面上への対応するスプレー分配領域２８４を有する。重なり部２８６は、それぞれのノズル２７６、２８２の対応するスプレー分配領域２７８、２８４間の重なったスプレーを表し、チューブ束表面の一層均一な湿潤を生じさせることができる。図２３に更に示すように、ノズルスプレー分配即ち両方のカバー範囲及び流量は、個々に変えることができる。１つの例示的な実施の形態においては、角度は、蒸発器の長さに沿って変更することができる。例示的な実施の形態においては、スプレーされた流体は、蒸発器の長さに沿って両方向からチューブ束に適用することができる。従って、１つの流れ部分の１つのスプレー領域及び別の流れ部分の第２のスプレー領域は、全体のチューブ束に沿った流体の一層均一な分配を生じさせるように組み合わせることができる。

【0064】

[0077]図２５、図２６は、フード２９０の例示的な実施の形態を示す。フード２９０は、ある量の冷媒２９２が開口を通って流れることができるように、フードの表面に形成した複数の開口２９４を含む。１つの例示的な実施の形態においては、複数の開口２９４は、フードの開口端部の近傍に主として位置することができるが、別の例示的な実施の形態においては、開口は、グループとなることができるか、又は、フード表面の他の部分に沿って位置することができる。更なる実施の形態においては、図２６に示すように、複数の開口２９４を含むフード表面の割合は、フードの長さに沿って変化する。即ち、フードの各端部の近傍では、複数の開口２９４を含むフード表面の割合は、フードの端部の近傍ではないフード表面の部分に比べて、増大する。

【0065】

[0078]本発明のある特徴及び実施の形態のみを図示し、説明したが、当業者なら、特許請求の範囲に記載した要旨の新規な教示及び利点から本質的に逸脱することなく、多くの修正及び変更（例えば、規模、寸法、構造、形状及び種々の構成要素の割合の変更、パラメータ（例えば、温度、圧力等）の値、装着構成、材料、色彩、方位の使用等）を行うことができる。任意のプロセス又は方法工程の順番又は順序は代わりの実施の形態に従って変更又は順番変えできる。それ故、特許請求の範囲は、本発明の真の精神内に入るようなすべてのこのような修正及び変更をカバーすることを意図するものであることを理解すべきである。

【0066】

更に、例示的な実施の形態の簡潔な説明を提供する努力として、実際の履行のすべての特徴は述べなかった（即ち、本発明を実行する現時点で考えられる最良のモードに関係しないもの、又は、特許請求の範囲の発明を可能にすることに関係しないものは述べなかった）。任意の技術的又は設計的プロジェクトにおけるような、任意のこのような実際の履行の開発において、多くの履行上の特定の決定を行うことができることを認識すべきである。このような開発努力は複雑で時間を消費するかもしれないが、それにも係らず、過度な経験を伴わずにこの開示の利益を有する当業者にとっては、設計、製作及び製造の日常の仕事であろう。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5A】

【図5B】

【図5C】

【図6A】

【図6B】

【図6C】

【図7A】

【図7B】

【図7C】

【図8A】

【図8B】

【図8C】

【図9A】

【図9B】

【図10A】

【図10B】

【図10C】

【図11】

【図12】

【図13A】

【図13B】

【図13C】

【図13D】

【図14】

【図14A】

【図14B】

【図15】

【図16】

【図17】

【図17A】

【図18】

【図18A】

【図19A】

【図19B】

【図19C】

【図20】

【図21】

【図22】

【図23】

【図24】

【図25】

【図26】