特許 5971941 分配機構および熱交換装置

(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】5971941

(24)【登録日】2016年7月22日

(45)【発行日】2016年8月17日

(54)【発明の名称】分配機構および熱交換装置

(51)【国際特許分類】

   F28D 1/06 20060101AFI20160804BHJP

   F28D 5/00 20060101ALI20160804BHJP

   F28F 9/22 20060101ALI20160804BHJP

【ＦＩ】

   F28D1/06 Z

   F28D5/00

   F28F9/22

【請求項の数】8

【全頁数】12

(21)【出願番号】特願2011-285531(P2011-285531)

(22)【出願日】2011年12月27日

(65)【公開番号】特開2012-141126(P2012-141126A)

(43)【公開日】2012年7月26日

【審査請求日】2014年12月19日

(31)【優先権主張番号】10 2010 064 405.6

(32)【優先日】2010年12月30日

(33)【優先権主張国】DE

(31)【優先権主張番号】10 2011 013 340.2

(32)【優先日】2011年3月8日

(33)【優先権主張国】DE

(73)【特許権者】

【識別番号】391009659

【氏名又は名称】リンデ アクチエンゲゼルシャフト

【氏名又は名称原語表記】Ｌｉｎｄｅ Ａｋｔｉｅｎｇｅｓｅｌｌｓｃｈａｆｔ

(74)【代理人】

【識別番号】100114890

【弁理士】

【氏名又は名称】アインゼル・フェリックス＝ラインハルト

(74)【代理人】

【識別番号】100099483

【弁理士】

【氏名又は名称】久野 琢也

(72)【発明者】

【氏名】クライス、ヘルムート

(72)【発明者】

【氏名】ズィースマン、ヴォルフガング

(72)【発明者】

【氏名】ヘヒト、トーマス

(72)【発明者】

【氏名】ディートリヒ、イェルク

(72)【発明者】

【氏名】バウス、ミヒャエル

(72)【発明者】

【氏名】ヴァンケ、ルドルフ

【審査官】 横溝 顕範

(56)【参考文献】

【文献】 特開平０８−１８９７２６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平１１−２０１６８６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平１１−３５１７８６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許第０５４６５７８３（ＵＳ，Ａ）

【文献】 実開昭６１−０２３０９３（ＪＰ，Ｕ）

【文献】 米国特許第０４１４０１７８（ＵＳ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｆ２８Ｄ １／０６

Ｆ２８Ｄ ５／００

Ｆ２８Ｆ ９／２２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

流体入口（２６）を有する容器（２７）と、該容器（２７）内に配置された少なくとも１つのプレート式熱交換器ブロック（２８）と、前記容器（２７）内において前記少なくとも１つのプレート式熱交換器ブロック（２８）の上方に配置された分配機構（１０１）とを備えている熱交換装置（１００）であって、前記分配機構（１０１）は、前記容器（２７）内において該容器（２７）の前記流体入口（２６）から流体（１５）を分配するための分配機構（１０１）であり、
該分配機構（１０１）が案内部（２）と該案内部（２）に隣接する分配部（３）とを有し、かつ、前記分配部（３）が流体（１７）を通過させるための開口部（８、９）を備えた領域（４、５）を有し、
前記案内部（２）と前記分配部（３）とが、互いに接しかつ互いにほぼ垂直方向に配置された少なくとも２つの案内板によって形成されており、
前記案内板の一方は、前記分配部（３）として働き、かつ、流体（１７）を通過させるための前記開口部（８、９）を備えた前記領域（４、５）を有する水平の分配薄板であり、前記案内板のもう一方は、前記案内部（２）として働き、かつ、衝突板であり、
前記容器（２７）は円筒形状を有し、かつ、当該容器（２７）の長手方向軸は水平方向に延在しており、
前記衝突板（２）は、前記円筒形状の容器（２７）の前記長手方向軸に沿って垂直方向に又は該長手方向軸に平行に延在しており、前記分配薄板（３）は、前記円筒形状の容器（２７）の前記長手方向軸に沿って水平方向に又は該長手方向軸に平行に延在しており、
前記分配機構（１０１）と、前記容器（２７）の壁部とは、前記容器（２７）内にスペース（２３）を画成していて、該スペース（２３）は前記流体入口（２６）に連結され、かつ、前記分配薄板（３）内の前記開口部（８，９）に連結されている、ことを特徴とする熱交換装置（１００）。

【請求項2】

前記分配機構（１０１）が、側部板（１９、２０）をさらに備えていることを特徴とする請求項１に記載の熱交換装置。

【請求項3】

前記分配部（３）の前記開口部（８）が、前記分配部（３）のエッジに対してほぼ垂直な長手方向を有するスロットとして構成されていることを特徴とする請求項１または２に記載の熱交換装置。

【請求項4】

前記分配機構（１０１）が少なくとも部分的にアルミニウムまたは特殊鋼から成ることを特徴とする請求項１または２に記載の熱交換装置。

【請求項5】

前記流体入口（２６）を通じて前記容器（２７）内に流入する流体（１５）が前記分配部（３）の前記開口部（８）を通って、少なくとも部分的に前記少なくとも１つのプレート式熱交換器ブロック（２８）上に落下するように、前記分配機構（１０１）が前記容器（２７）内に配置されていることを特徴とする請求項１から４のうちのいずれか１項に記載の熱交換装置。

【請求項6】

前記分配部（３）が流体密な領域（１０、１１、１２）を備えており、該流体密な領域（１０、１１、１２）の下に少なくとも部分的に前記少なくとも１つのプレート式熱交換器ブロック（２８）が配置されるように、前記流体密な領域（１０、１１、１２）が配置されていることを特徴とする請求項１から５のうちのいずれか１項に記載の熱交換装置。

【請求項7】

前記分配部（３）の前記開口部（８）の総断面積が、前記流体入口（２６）の断面積の１５０％から２５０％の間に相当することを特徴とする請求項１から６のうちのいずれか１項に記載の熱交換装置。

【請求項8】

前記案内部（２）が、前記流体入口（２６）に対向して配置されていることを特徴とする、請求項１から７のうちのいずれか１項に記載の熱交換装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、特に液体成分と気体成分とを含む流体を分配するための分配機構に関する。さらに、本発明は、適当な分配機構を備えた熱交換装置に関する。

【背景技術】

【0002】

分配機構は、例えば、二相または多相の流体が容器内に導入される際の入口分配器として公知である。気体／液体分離容器に関しては、例えば、流体の等分配および改良した分離を実現するためのいわゆる羽根入口装置（Vane Inlet Device）が公知である。特許文
献１は、例えば、ベースプレートに配置した、鈎状突起部を備えた薄層形式の案内羽根を分配機構として開示している。

【0003】

特に熱交換器では、ジャケット室内で冷媒を可能な限り均質に分配することが望ましい。例えば、特許文献２は、ジャケット室内を貫通する管を備え、その中を冷却されるべき媒体が流れる熱交換器を開示している。周りを取り囲む流動室内において入口ノズルを起点に均一な冷媒分配を実現できるように、衝突板が提案されている。開示されているこの衝突板は孔を有し、流動室内に水平平面に配置されている。

【0004】

例えば、熱交換器ブロックを容器内に組み込んだ構造（容器内ブロック組み込み式）の熱交換器の場合、冷却流体のさらに改善した分配を実現することが望ましい。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】独国特許出願公開第１０２００９０２２６７３号

【特許文献2】独国特許出願公開第３９１３５７９号

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

本発明の課題は、容器内に流入する流体の分配を改善することである。

【課題を解決するための手段】

【0007】

そのために、容器内で容器の流体入口から流体を分配するための分配機構が提案される。その際、この分配機構は、案内部とこの案内部に隣接する分配部とを備えた少なくとも１つの案内板を有する。この案内部は、流体を通すための開口部を備えた領域を持つ。

【0008】

本分配機構の側部は、流体が専ら開口部からのみ下方へ進むことができてそれ以外は分配機構によって保持されるように、流体密に閉塞しておくことが可能である。

【0009】

流体は、特に液体成分と気体成分とを含んでいてもよい。例えば、流体は、気体／液体混合物として容器としてのジャケット室内へ流入する冷媒であってもよい。

【0010】

一般的に、適当な流体は、ただ局所的に容器の流体入口または入口ノズルの領域から流入するので、入口分流器（Inlet Flow Diverter ）とも呼ぶことができる分配機構によって特に有利な均質の流体分配が実現される。

【0011】

本分配機構は、特に低温設備での利用に適している。しかし、利用分野には、熱交換器が用いられる他のプロセス設備も含まれ、例えば、ガス液化や空気分別などでの利用が考えられる。

【0012】

本分配機構の一実施形態では、案内板が、異形断面を有する曲げ加工した薄板として実施されている。この場合、異形断面は、例えば、弓形や屈曲した山形、あるいはエッジ形状、例えばＬ字角の形状であってもよい。

【0013】

本分配機構の一実施形態では、案内部と分配部とが、互いに隣接しかつ互いにほぼ垂直に配置された少なくとも２つの案内板によって形成されている。

【0014】

案内板の形状は例えば矩形であってもよい。

【0015】

分配板は、孔、間隙、スロット、あるいは、例えば、材料を除去することによって作られた他の形状の開口部を有し、これにより、特に流体を下方へ通過させることができる。好ましくは、本分配機構は水平に配置されている。分配部は、例えば孔またはスロット開口部を有する水平面を形成する。

【0016】

従って、容器内で容器の流体入口から流体を分配するための本分配機構の実施形態は、互いに隣接してかつ互いにほぼ垂直に配置された少なくとも２つの案内板を含む。その際、一方の案内板は、流体を通過させるための開口部を備えた領域を有する。この第１の案内板は特に衝突板として構成可能であり、第２の案内板は分配薄板として構成可能である。衝突板として構成された案内板は好ましくは垂直に延在し、分配薄板として構成された案内板は水平に延在する。

【0017】

好ましくは、本分配機構の側部が垂直方向に全体的または部分的に閉塞されており、これにより、流体の流れがほぼ分配薄板の開口部を通るように案内される。

【0018】

案内板は、材料を一体的に用いて、屈曲した薄板として構成することが可能である。

【0019】

本分配機構の一態様では、２つの案内板がＬ形材を形成し、このＬ形材の端面に側部板が配置されている。側部板は、例えば本分配機構の側部を流体密に封止する。特に側部板を有する屈曲した態様によって、例えば分配通路として機能する部分スペースを容器内に画成することができる。

【0020】

好ましくは、開口部はスロットとして構成されている。スロットは、特に分配薄板に、この薄板のエッジに対してまたは形材の角に対してほぼ垂直方向に形成されている。

【0021】

本分配機構は、好ましくは、少なくとも部分的にアルミニウムまたは特殊鋼から成る。材料は、本分配機構のそれぞれの用途に合わせて、例えば低温設備での利用に適合するように選定できる。

【0022】

さらに、流体入口を有する容器と、この容器内に配置された少なくとも１つの熱交換器ブロックと、この容器内において熱交換器ブロックの上方に配置された分配機構とを備えた熱交換装置が提案される。

【0023】

この熱交換装置は、特に容器内ブロック組み込み式の熱交換器として構成される。これはまた、コア・イン・シェル式（Core-in-Shell）またはブロック・イン・ケトル式（Block-in-Kettle）の熱交換器構成とも呼ぶ。この場合、一般的に、通例プレート式熱交換器として構成された複数の熱交換器ブロックが、１つの容器内あるいは１つのジャケット室内に並べて配置されている。ジャケット室は例えば冷媒用の流動室を形成し、冷媒は大抵の場合等温蒸発され、その際、熱交換器ブロック内を流れる流体が冷却される。これらの熱交換器ブロックは、好ましくは同じ高さに配置されている。また、非等温蒸発を行うことも可能である。

【0024】

上記の通り、本熱交換装置の実施形態は、流体入口を備えた容器と、この容器内に配置された複数の熱交換器ブロックとを有し、かつ、流体入口を貫流する流体を分配するための分配機構を前記熱交換器ブロックの上方に有する。その際、分配機構は、案内部とこの案内部に隣接する分配部とを備えた少なくとも１つの案内板を有し、かつ、この分配部が流体を通過させるための開口部を備えた領域を有する。

【0025】

一実施形態では、容器は円筒状に構成されており、冷媒用流動領域のためのジャケット室を形成する。その際、円筒軸は、好ましくは水平に配置されている。

【0026】

好適な一実施形態では、分配機構が、円筒軸に対して垂直方向に延在する衝突板と、円筒軸に沿って水平方向にまたは円筒軸に対して平行に延在する分配薄板とから成る。分配薄板における下向きの開口部は、複数または単一の熱交換器ブロックの上方に位置している。上方とは、垂直方向に、より高い位置であることを意味する。本分配機構は、必ずしも熱交換器ブロック全体にわたって延在している必要はない。

【0027】

好ましくは、本熱交換装置の場合、分配機構は、流体入口を通って容器内へ流入する流体が、分配部の開口部を通って意図通りに所定のジャケット領域へ流入するように容器内に配置されている。例えば、流入する流体は、少なくとも一部が熱交換器ブロック上へ落下する。開口部のこの配置および構成によって、ジャケット室内において、流体の液体成分を開口部を通じて単一または複数の熱交換器ブロックの上面または横へ所望通りに分配することが可能となる。

【0028】

好ましくは、分配機構を用いて、流体、特に液体がジャケット室の領域内へ案内または分配され、そこでは、例えば熱交換器ブロックによる蒸発によって生成される気体は可能な限りわずかであるか、あるいは全く生成されない。気相と液相の分離はこれにより改善される。

【0029】

熱交換装置の一実施形態では、本分配機構は、容器の壁部およびオプションの側部板と共に容器内に部分スペースを画成する。分配機構と容器の壁部とが例えば部分スペースを包囲する。例えば分配通路としてのこの部分スペースは、分配機構の分配部にある開口部によって容器壁部の流体入口を流動室に接続する。

【0030】

例として、この部分スペースは流入側が流体入口に連結され、流出側が出口としての開口部に連結されている。

【0031】

本熱交換装置の一実施形態では、流体入口は一定の入口断面と入口方向とを有する。分配機構は、好ましくは、容器の長手延在方向に沿って水平および平行に構成された長手軸を有する。

【0032】

好ましくは、分配機構の長手方向延在部が入口方向に対して垂直に位置する。一実施形態では、開口部がスロットとして容器の長手軸に対して垂直に形成されている。スロットは、例えば、容器の長手軸に対して垂直に形成された部分スペース断面または容器断面に対して平行に延在する。

【0033】

本熱交換装置の好適な一実施形態では、分配機構と容器壁部とによって形成された分配通路の断面が、流体入口の入口断面に一致する。これにより、特に有利なことに、例えば、適当なノズルからの大量の流れを流体入口によって左右に分割することが実現できる。

【0034】

好適な一実施形態では、分配機構がＬ字形薄板として構成されている。好ましくは、スロット幅が３０ｍｍから７０ｍｍの間である。特に好ましくは、スロット幅が５０ｍｍである。

【0035】

本熱交換装置の一実施形態では、開口部がスロットとして構成されており、このスロットからＬ字形薄板のエッジまたは角までの距離が４０ｍｍから１００ｍｍの間である。特に好ましくは、上記距離が６０ｍｍから８０ｍｍの間である。

【0036】

本熱交換装置の更なる一実施形態では、全開口部の総断面積が流体入口の断面積の１５０％から２５０％の間である。特に好ましくは、全開口部の総断面積が流体入口の断面積の２倍である。分配機構の側部は、好ましくは側部板で閉塞される。この場合、原理上、複数の入口ノズルも考えられる。

【0037】

本熱交換装置の更なる一実施形態では、分配機構の分配部が、流体密な領域を有してこれらの流体密な領域の下に熱交換器ブロックが存在しないように構成されている。

【0038】

例えば、分配機構の前記分配部は、専ら単一または複数の熱交換器ブロックの直接上方にのみ開口部を備えており、それ以外は流体密に構成されている。これにより、容器内において互いに並んで位置する熱交換器ブロックの間の領域に流体が滴下あるいは流入することがない。

【0039】

特に、本熱交換装置の場合、熱交換器ブロックの上方に分配部の開口部が存在してそれ以外では分配部が閉塞されるように、熱交換器ブロックと分配機構とが配置されている。

【0040】

あるいはまた、分配機構の分配部が、専ら熱交換器ブロックの横または間にのみ開口部を備えており、それ以外は流体密に構成されている。これにより、容器内の熱交換器ブロックの上方の領域に流体が滴下あるいは流入することがない。

【0041】

特に、本熱交換装置の場合、熱交換器ブロックの横または側方に分配部の開口部が存在してそれ以外では分配部が閉塞されるように、熱交換器ブロックと分配機構とが配置されている。

【0042】

本熱交換装置の別の一態様では、流体入口の横に１つまたは複数の流体出口が設けられている。容器の、特に気体状流体用の流体出口ノズルの下方には、分配機構の分配部の開口部は設けられていない。

【0043】

ここに提案する熱交換装置の場合、冷媒としての流体は、分配機構によって上方から水平の分配通路を介して分配され、熱交換器ブロックの周囲を有利に流動できる位置へと至る。開口部の上記配置によって、流体を、熱交換器ブロックを備えた流動領域へ所望通りに案内することができ、そこで気体／液体分離を効率的に行うことが可能である。

【0044】

本分配機構または本熱交換装置の可能なその他の実施態様または変形態様には、上記または実施形態に関する下記説明に記載された特徴を、明示的には挙げていない形で組み合わせたものも含まれるものとする。その際、当業者は、本分配機構または本熱交換装置の各基本形態に対して改良または補完のために個々の特徴を付け加えることになるであろう。

【0045】

本発明のその他の構成は、従属請求項および以下に説明する本発明の実施形態に記載されている。さらに以下において、添付した図を参照しながら本発明について詳述する。

【発明の効果】

【0046】

ここに提案する熱交換装置の場合、冷媒としての流体は、分配機構によって上方から水平の分配通路を介して分配され、熱交換器ブロックの周囲を有利に流動できる位置へと至る。開口部の上記配置によって、流体を、熱交換器ブロックを備えた流動領域へ所望通りに案内することができ、そこで気体／液体分離を効率的に行うことが可能である。

【図面の簡単な説明】

【0047】

【図1】分配機構の第１の実施形態を示す模式図である。

【図2】分配機構の第２の実施形態を示す模式図である。

【図3】分配機構の第３の実施形態を示す模式図である。

【図4】熱交換装置の実施形態を示す長手方向断面図である。

【図5】熱交換装置の実施形態を示す断面図である。

【図6】分配機構の第４の実施形態を示す模式図である。

【発明を実施するための形態】

【0048】

図１は、分配機構の第１の実施形態を示す模式的な斜視図である。この分配機構１は垂直の案内薄板と水平の案内薄板とを有し、これらは共通のエッジ１３に沿ってＬ字角を形成する。垂直の案内薄板２は案内部として、水平の分配薄板３は分配部として働く。例えば、図１の向きの場合、流体は右から左に案内薄板２の面法線の方向へ流入する。分配薄板３は、開口部８、９を備えた領域４、５を持つ。開口部８、９を備えた領域４、５の間には、流体密な領域１０が設けられている。図１の後方領域４ではスロット８として構成され、前方領域５では孔９として形成されている開口部を通過することで、流体は下方へ進むことができる。

【0049】

図１に示されている分配機構１では、容器の流入ノズルの近傍において、有孔衝突板の機能と入口分流器の機能、すなわち分配器の機能とが一つに統合されている。案内部２は、実質的に流体をそらす働きあるいは偏向させる働きをする。分配部３は、開口部８、９によって、流体を所望通りに分配機構１の下方に伝えることを可能にする。

【0050】

図２は、分配機構の第２の実施形態を示す模式的な斜視図である。この分配機構１８は、曲げ加工した案内薄板として形成されている。この図２には、案内薄板の、図２の向きにおいて垂直方向の案内部２と水平方向の分配部３とが示されている。分配部３には、スロットの形で長手開口部８を備えた領域４、５が設けられている。分配部３の中央領域１０には孔あるいはスロットは存在しない。

【0051】

図２には、生じ得る流体の流れが矢印で示されている。例えば、容器の入口ノズルを通じて流入する流体１５は、分配機構１８の案内薄板に到達する。この流れによって、矢印１６が示すように、流体はほぼ水平に左および右へ押される。重力によって、この流体は流体密な領域１０に沿って開口部８を備えた領域４、５の方向へ流れる。その領域で、流体は開口部８を通って下方へ進む。これが矢印１７で示されている。

【0052】

図３は、分配機構の第３の実施形態を示す模式的な断面図である。図３に示された分配機構２４は、例えばアルミニウムや特殊鋼の薄板から成る弓形の形材として製作されている。

【0053】

図１および図２に示された実施形態と同様、分配機構２４の形状も、容器壁部２５と共に分配通路を形成することを可能にする。曲げ加工したこの案内薄板は、図３に矢印で示されているように、ここでは丸く示された容器壁部２５と流体密に閉じている。スペース領域２３は水平方向の分配通路とみなせる。

【0054】

分配部２は、容器開口部または流体入口２６に対向して設けられている。流体入口２６を通って流入する流体１５は、分配機構２４の分配部２にぶつかる。下部領域において、下向きの開口部が分配機構２４の薄板に設けられており、これが点線で示されている。弓形のほぼ下向き部分は分配部３と呼ばれる。領域４において開口部を備えた薄板領域を通って、流体１７は下方へ流出することができる。

【0055】

分配通路２３内に開口部をこのように配置および位置決めすることによって、流体を所望通りに例えば熱交換器ブロックの方向に送給することができる。「上方」および「下方」は、ここおよび以下において、一般的に垂直方向に示される重力加速度を基準にして理解されるものとする。従って、「水平」は重力加速度に対して垂直方向を意味する。

【0056】

以下において、熱交換装置の実施形態について図４から図６を用いて詳述する。この図４には、熱交換装置１００の長手方向断面が示されている。図５は、熱交換装置１００の対称軸に対して横向きの断面Ａ−Ａを示す。図６には、熱交換装置１００に設けられた分配機構１０１の第４の実施形態が斜視図として示されている。

【0057】

熱交換装置１００は、容器内ブロック組み込み構造として構成されている。すなわち、複数の熱交換器ブロック２８、２９、３０が、ジャケットとも呼ばれる円筒状の容器２７の中に組み込まれている。コア・イン・シェルまたはブロック・イン・ケトルとも呼ばれるこの容器内ブロック組み込み式構成の利点は、特に、プレート式熱交換器の様式の熱交換器ブロックがとりわけ効率的に利用できるという点にある。プレート式熱交換器の場合、熱交換路の複数の層が分離板によって互いに区切られており、これにより、通常は直方体のブロックとなる。

【0058】

図４から分かるように、円筒状の容器２７（その長手軸３４は対称軸でもあり、水平方向に延びている）の中に３つの熱交換器ブロック２８、２９、３０が設けられている。例えば、液化されるべき流体、例えば天然ガスやプロセスガスが熱交換器ブロック２８、２９、３０によって冷却される際、流体は、上部領域においてジャケットまたは容器２７を貫通する入口ノズル３１を通じて熱交換器ブロック２８、２９、３０に送給され、そして、冷却された流体として、ジャケット２７の下部領域に設けられた出口ノズル３２を介して導出される。

【0059】

流動室とも呼ばれるジャケット２７の内部スペースでは、大抵の場合、主として液状の冷媒が等温蒸発される。そのために、ジャケット２７には流体入口２６が上部領域のほぼ中央に設けられている。流体は、以降、冷媒と呼ぶ。冷媒は、そこでは局所的に気体／液体混合物として流入する。液体成分は、熱交換器ブロック２８、２９、３０で蒸発され、気体として流体出口開口部３３を通ってジャケット室から再び外へ出る。ここでは、流体入口２６は冷媒用の流体出口３３よりも低い位置に設けられている。専ら冷媒の気体成分だけがジャケット室から排出ノズルまたは流体出口３３を介して排出されることが望ましい。一緒に引き連れて行かれる液状の冷媒の量を可能な限り低減するために、流体入口ノズル２６を通って流入する気体／液体混合物の分配を改善することが望まれる。このような理由で、容器２７に分配機構１０１が設けられている。

【0060】

特に図５の断面図から、容器であるシリンダジャケット２７の円形の断面と、内部スペースに設けられた、冷却されるべき流体用の流入口３１および流出口３２を備えた熱交換器ブロック２８とが見て取れる。図５の向きの場合、上方左側に位置する円弧部分に流体入口２６が設けられている。冷媒１５はそこから分配通路２３内に流入する。分配通路２３はジャケット２７の内側の部分スペースによって形成されており、この部分スペースは、ジャケット壁部２５と、案内部および分配部３から成るＬ字状に形成された案内薄板とによって形成されている。

【0061】

図６は、分配機構１０１の実施形態を示す斜視図である。図６には、垂直方向に設けられた案内薄板２と水平方向に設けられた分配薄板３とを備えた分配機構１０１が示されている。さらに、側部薄板１９、２０が設けられており、これらは、Ｌ字形エッジ上に載置されて流体密に結合され、案内板２及び分配板３に結合されている。側部薄板１９、２０のエッジまたは輪郭２１、２２は、容器壁部２５（図５を参照）に密着しており、容器壁部あるいはジャケット壁部２５と流体密のシールを形成する。

【0062】

これにより、形成された上記部分スペースあるいは分配通路２３は、分配板３の開口部８によって流体入口２６とジャケット２７の内部スペースとを結合する。開口部８はスロット状に設けられており、分配機構１０１の長手方向延在部に対してほぼ垂直方向に、かつ、容器２７の対称軸３４に対してほぼ垂直方向に延在する。

【0063】

図４、図５および図６を合わせて参照することで分かるように、流体密の領域１０、１１、１２が分配板３に設けられており、そこでは、一方において分配板３の下方には熱交換器ブロック２８、２９、３０が存在せず、もう一方において分配板３の上方には入口ノズル２６または出口ノズル３３が配置されている。開口部８を備えた領域４、５、６、７は、熱交換器ブロック２８、２９、３０のほぼ上方ではあるがこれらのブロックの間にのみ設けられている。これにより、冷媒の気体／液体分離が容器の全長にわたって均一に行われること、かつ、液状の冷媒が熱交換器ブロック上に直接流れ落ちないことが保証されている（矢印１７）。

【0064】

さらに見て取れることは、流体入口が、分配機構１０１の長手方向延在部のほぼ中央に分配機構１０１の方へ向かって配置されていることである。これによって、流入する流体がそれぞれほぼ半分ずつ２つの部分流に分割される。例えば、入口ノズル２６は所定の入口断面積を有する。円形の入口ノズルの場合、断面積Ａ＝π／４×ｄ^２である。ただし、ｄは入口ノズル２６の直径とする。好ましくは、開口部８の断面積Ａ_ｉの総和は、流体入口の断面積Ａの２倍、すなわち、Σ_ｉＡ_ｉ＝２×Ａである。つまり、スロット８の個数および幾何学的形状は、入口ノズル２６の断面積に基づいて選定されている。

【0065】

本出願人の研究では、エッジ１３から、すなわちＬ字形の内側の角からスロット８までの距離を最小にすべきことが明らかになった。

【0066】

Ｌ形材を通る分配通路２３の幾何学的形状および寸法は、ジャケット室において冷媒の可能な限り均一な分配が実現されるように選定されている。例えば、流体の気体含有量が熱交換器ブロック２８、２９、３０での冷媒の蒸発によって特に高くなる領域では、分配板３の長手方向の単位部分当たりにおけるスロットの個数またはスロットの断面積を低減することができる。これにより、冷媒入口から導入される蒸気による気体成分の量を、開口部においてより制御しやすくなる。

【0067】

実施形態を用いて説明してきたような分配機構を利用して流路を組み入れることで、冷媒の気相成分および液相成分の効率的な分配が実現できる。容器壁部を利用して分配機構を容器内に組み込むことによって、適切な分配通路を設ける際の重量およびコストが低く抑えられる。

【0068】

本発明について実施形態を用いて説明してきたが、本発明は、これらの実施形態に限定されるわけではなく、多様に変更可能である。薄板に関して提案された材料および示された幾何学的形状は、単に典型例として解されるべきものである。分配機構または熱交換装置に関して明示的に述べた以外の利用例も考えられる。

【符号の説明】

【0069】

１：分配機構
２：案内部
３：分配部
４，５，６，７：開口部を備えた領域
８：スロット
９：孔
１０，１１，１２：閉塞された領域
１３：エッジ
１４：角
１５，１６，１７：流体の流れ
１８：分配機構
１９，２０：側部薄板
２１，２２：側部薄板のエッジ
２３：分配通路
２４：分配機構
２５：容器壁部
２６：流体入口
２７：ジャケット
２８，２９，３０：熱交換器ブロック
３１：入口
３２：出口
３３：流体出口
３４：ジャケット軸
１００：熱交換装置
１０１：分配機構

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】