JP6574262B2

JP6574262B2 - 蒸発式凝縮器およびこの蒸発式凝縮器を備えた冷凍システム

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Publication number: JP6574262B2
Application number: JP2017547733A
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Inventors: 英敏金尾
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Publication date: 2019-09-11
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Description

本発明は、冷凍システムに用いる蒸発式凝縮器に関し、特に、冷凍庫などを冷却する冷凍システムに用いられて冷凍システムの構成に組み合わされている一次側冷凍サイクルを循環している一次側冷媒の熱を奪って蒸発した凝縮用冷却サイクルの冷媒を凝縮・液化する蒸発式凝縮器およびこの蒸発式凝縮器を備えた冷凍システムに関する。

従来、アンモニアを冷媒とする冷凍設備に用いられる蒸発式凝縮器として、冷凍設備の圧縮機から順次送られてくるアンモニア冷媒を冷却して凝縮する直管よりなる多数本の冷媒管を有する伝熱体と、この伝熱体に冷却水を散水して伝熱体を冷却する散水ノズルと、この散水ノズルから散水された冷却水を蒸発させる空気を吸入する空気吸込口と排出する空気吹出口とを有するケーシングと、このケーシングの空気吹出口側に設置されて空気吹出口から空気を強制的に排出する送風機とを有している蒸発式凝縮器が知られている（例えば、特許文献１参照）。
また、二酸化炭素を冷媒とする冷凍設備に用いられる蒸発式凝縮器として、冷凍設備の蒸発器から順次送られてくる二酸化炭素冷媒を冷却して凝縮するコイルと、このコイルに冷却水を散水してコイルを冷却するノズルと、このノズルから散水された冷却水を蒸発させる空気を吸入する空気吸入口と排出する空気排出口とを有するケーシングと、このケーシングの空気吸込口側に設置されて空気吸込口から空気を強制的に吸引して空気排出口側から排出するファンとを有している蒸発式凝縮器が知られている（例えば、特許文献２参照）。

特開２００１−０９１１０２号公報（特に、特許請求の範囲、図１、図３参照）特開２００３−２４０３６０号公報（特に、段落００１１、図１参照）

しかしながら、上述した特許文献１に記載された蒸発式凝縮器は、水平方向に配置した冷媒管内で気体状のアンモニア冷媒を冷却する構造であったため、この水平配置した冷媒管内で凝縮・液化されたアンモニア冷媒が冷媒管内に滞留付着する寝込みが発生し、この冷媒管に滞留付着した液体状のアンモニア冷媒が、残りの気体状のアンモニア冷媒から熱を奪う妨げになり、その結果、冷凍設備から順次送られてくる気体状のアンモニア冷媒を効率よく冷却して液体状のアンモニア冷媒に凝縮・液化することができない。
そのため、冷媒充填量の増加、冷媒を循環させる冷媒管の太径化、冷媒管を冷却するための空気量の増加による送風機の大容量化とこれに伴う騒音の増加、空気量の増加に伴う冷却水の消費量の増加、これらによる蒸発式凝縮器の大型化と据付面積が広大化するという問題があった。
また、冷却水を回収して再利用する場合には、元水の不純物の濃縮や空気中の塵や有毒ガスの混入によって冷媒管の汚れや腐食が発生するという問題があった。

また、上述した特許文献２に記載された蒸発式凝縮器も同様に、水平方向に配置したコイルの直管領域内で気体状の二酸化炭素冷媒を冷却する構造であったため、この水平配置したコイルの直管領域内で凝縮・液化された二酸化炭素冷媒が直管領域内に滞留付着する寝込みが発生し、この直管領域に滞留付着した液体状の二酸化炭素冷媒が、残りの気体状の二酸化炭素冷媒から熱を奪う妨げになり、その結果、蒸発器から順次送られてくる気体状の二酸化炭素冷媒を冷却して液体状のアンモニア冷媒に凝縮・液化する構造に改良の余地があった。

そこで、本発明は、前述したような従来技術の問題を解決するものであって、すなわち、本発明の第１の目的は、凝縮コイル内に液化した冷媒が滞留する寝込みに起因する冷媒充填量を少なくすることであり、第２の目的は、蒸発式凝縮器の据付面積を小さくすることであり、第３の目的は、通風ファンのファン動力を低減するとともに騒音を低減することであり、第４の目的は、冷却水の消費量を抑制することであり、第５の目的は、冷却水を使用に適した水質に保つことであり、これらの目的に適した蒸発式凝縮器およびこの蒸発式凝縮器を備えた冷凍システムを提供することである。

本請求項１に係る発明は、凝縮用冷却サイクルを循環して順次送られてくる冷媒を冷却して凝縮する傾斜板状の冷媒冷却部と、該冷媒冷却部に冷却水を散水して前記冷媒冷却部を冷却する傾斜板状の散水部と、該散水部から散水された冷却水を蒸発させる空気を吸入する空気吸入口と空気を排出する空気排出口とを有するケーシングと、該ケーシングの内部で空気吸入口から空気排出口への気流を発生させる通風ファンとを備えた蒸発式凝縮器であって、前記冷媒冷却部が、水平方向に対して傾斜配置して前記冷媒を流通して流下させながら冷却する複数の凝縮コイルを有し、前記散水部が、前記凝縮コイルに沿って傾斜配置して前記冷却水を凝縮コイルに向けて散水する複数の散水ノズルを有していることにより、前述した課題を解決するものである。

本請求項２に係る発明は、請求項１に記載された蒸発式凝縮器の構成に加えて、散水部が、前記冷媒冷却部の風上側に傾斜配置されていることにより、前述した課題をさらに解決するものである。

本請求項３に係る発明は、請求項１または請求項２に記載された蒸発式凝縮器の構成に加えて、前記冷媒冷却部および散水部と通風ファンとの間に設けられたエリミネーターが、前記冷媒冷却部および散水部に沿って傾斜配置されていることにより、前述した課題をさらに解決するものである。

本請求項４に係る発明は、請求項１乃至請求項３のいずれか１つに記載された蒸発式凝縮器の構成に加えて、前記空気吸入口が、前記ケーシングの１組の対向するケーシング側壁面に設けられ、前記空気排出口が、前記ケーシングの天面に設けられ、前記凝縮コイルが、前記ケーシング側壁面の上方から前記空気排出口に対向するケーシング底壁面側に向かって傾斜配置されていることにより、前述した課題をさらに解決するものである。

本請求項５に係る発明は、請求項１乃至請求項４のいずれか１つに記載された蒸発式凝縮器の構成に加えて、前記散水部が、前記冷却水を浄化する冷却水浄化部に接続されていることにより、前述した課題をさらに解決するものである。

本請求項６に係る発明は、請求項１乃至請求項５のいずれか１つに記載の蒸発式凝縮器を有している冷凍システムであることにより、前述した課題をさらに解決するものである。

本発明の蒸発式凝縮器は、凝縮用冷却サイクルを循環して順次送られてくる冷媒を冷却して凝縮する傾斜板状の冷媒冷却部と、この冷媒冷却部に冷却水を散水して冷媒冷却部を冷却する散水部と、この散水部から散水された冷却水を蒸発させる空気を吸入する空気吸入口と空気を排出する空気排出口とを有するケーシングと、このケーシングの内部で空気吸入口から空気排出口への気流を発生させる通風ファンとを備えていることにより、凝縮用冷却サイクルを循環して順次送られてくる気体状の冷媒を冷却して液体状の冷媒に凝縮して凝縮用冷却サイクルの循環に順次送り出すことができるばかりでなく、以下のような特有の効果を奏することができる。

本請求項１に係る発明の蒸発式凝縮器によれば、冷媒冷却部が、水平方向に対して傾斜配置して冷媒を流通して流下させながら冷却する複数の凝縮コイルを有していることにより、気体状の冷媒が、凝縮コイルの管内を移動しながら凝縮コイルの内周壁面から熱を奪われて冷却され、冷却によって凝縮潜熱を奪われて凝縮・液化されて凝縮コイルの内周壁面に液膜や液滴などを生成して付着した際、この付着した液体状の冷媒が自重によって凝縮コイルの管内を流下して少なくなり、冷媒が滞留する寝込みが発生せず、残りの気体状の冷媒も凝縮・液化が促進されるため、凝縮用冷却サイクルを循環して順次送られてくる気体状の冷媒が効率良く液化され、冷媒充填量を削減することができる。
さらに、従来の蒸発式凝縮器に用いられているように板状の冷媒冷却部を水平方向に配置した場合に比べて、傾斜配置した傾斜板状の冷媒冷却部の方が、冷却水の蒸発に寄与する凝縮コイルの配管長が長くなるため、従来の蒸発式凝縮器と同じ表面積の冷媒冷却部を得るには、蒸発式凝縮器を小型化して据付面積を狭小にすることができる。
また、従来の蒸発式凝縮器と同じ据付面積にした場合、同じ表面積の冷媒冷却部を得るには凝縮コイルの厚さが薄くなるため、従来の凝縮コイルに通風させる場合と比べ、凝縮コイルの冷却に要する同一の通風量を得るには遅い通風速度となって凝縮コイルを通過する際の通風の圧力損失が低減して通風ファンのファン動力を低減し、凝縮コイルを通過する通風によって発生する騒音を低減することができる。
また、散水部が、凝縮コイルに沿って傾斜配置して冷却水を凝縮コイルに向けて散水する複数の散水ノズルを有していることにより、散水ノズルと凝縮コイルとの間の距離が一定となり、散水された冷却水が斑なく均等に凝縮コイルの外周壁面に付着して下流側に流下するため、散水部から散水された冷却水からより多くの蒸発潜熱を利用して、冷却水の消費量を抑制することができる。

本請求項２に係る発明の蒸発式凝縮器によれば、請求項１に係る発明が奏する効果に加え、散水部が、冷媒冷却部の風上側に傾斜配置されていることにより、散水された冷却水が凝縮コイルの下側に多く付着して、凝縮コイルの内周壁面における下側の表面に液膜や液滴などの生成が促進されるため、液体状の冷媒の滞留付着する時間を短くすることができる。
また、通風ファンの通風方向に沿った順方向に散水することによって、通風の圧力損失が低減するため、従来の散水部のように通風に逆らう逆方向に散水する場合と比べて通風ファンのファン動力を低減することができる。

本請求項３に係る発明の蒸発式凝縮器によれば、請求項１または請求項２に係る発明が奏する効果に加え、冷媒冷却部および散水部と通風ファンとの間に設けられたエリミネーターが、冷媒冷却部および散水部に沿って傾斜配置されていることにより、従来のようにケーシングの空気排出口にエリミネーターが設けられた場合に比べ、冷媒冷却部の冷却に寄与しない散水部から散水された冷却水の捕集と、捕集した冷却水の自重によってエリミネーターの下部方向に流下させることによる回収とが早期に行われるため、冷却水の消費量を低減することができる。
さらに、冷却水の捕集に寄与するエリミネーターの表面積が広大化するため、従来の蒸発式凝縮器と同じ表面積のエリミネーターを得るには、蒸発式凝縮器を小型化して据付面積を狭小にすることができる。
また、従来の蒸発式凝縮器と同じ据付面積にした場合、同じ表面積のエリミネーターとする場合にはエリミネーターの厚さが薄くなるため、従来のエリミネーターに通風させる場合と比べ、冷却水の捕集に要する同一の通風量を得るには遅い通風速度となってエリミネーターを通過する際の通風の圧力損失が低減して通風ファンのファン動力を低減し、エリミネーターを通過する通風によって発生する騒音を低減することができる。

本請求項４に係る発明の蒸発式凝縮器によれば、請求項１乃至請求項３のいずれか1つに係る発明が奏する効果に加え、空気吸入口が、ケーシングの１組の対向するケーシング側壁面に設けられ、空気排出口が、ケーシングの天面に設けられ、凝縮コイルが、ケーシング側壁面の上方から空気排出口に対向するケーシング底壁面側に向かって傾斜配置されていることにより、従来の蒸発式凝縮器における冷媒冷却部の表面積を得るには、例えば、冷媒冷却部を水平方向に対して６０°に下り傾斜させたいわゆる逆正三角形の２辺となるように配置した場合、そのままでは冷媒冷却部が２倍の表面積となるため、冷媒冷却部の厚さを半分にして表面積を同一にすることによって、凝縮コイルを通過する空気の圧力損失を低減させ、通風ファンのファン動力の低減とこれに伴う騒音の低減とを実現することができる。

本請求項５に係る発明の蒸発式凝縮器によれば、請求項１乃至請求項４のいずれか１つに係る発明が奏する効果に加え、散水部が、冷却水を浄化する冷却水浄化部に接続されていることにより、エリミネーターで捕集・回収した冷却水に含まれる濃縮された不純物や空気から混入した塵や有毒ガスなどの不純物を冷却水から取り除いて散水部に供給するため、冷却水の水質を改善して凝縮コイルの汚れや腐食による性能低下を防止するとともに、メンテナンスの頻度を少なくすることができる。

本請求項６に係る発明の冷凍システムによれば、請求項１乃至請求項５のいずれか１つに記載の蒸発式凝縮器を有している凝縮用冷却サイクルを構成に組み合わせていることにより、冷凍システムにおいて請求項１乃至請求項５のいずれか１つに係る発明が奏する効果と同様の効果を得ることができる。

本発明の蒸発式凝縮器を用いた冷凍システムを示す概念図。本発明の第１実施例である蒸発式凝縮器を正面斜め前方から見た概略図。図２の符号３−３で見た断面図。本発明の蒸発式凝縮器における冷媒冷却部の実施例。本発明の蒸発式凝縮器における冷媒冷却部の変形例。本発明の第２実施例である蒸発式凝縮器を正面斜め前方から見た概略図。図５の符号６−６で見た断面図。本発明の第２実施例である蒸発式凝縮器に冷却水浄化部を接続した概念図。本発明の第３実施例である蒸発式凝縮器を正面斜め前方から見た概略図。図８の符号９−９で見た断面図。図８の符号１０−１０で見た断面図。本発明の第４実施例である蒸発式凝縮器を正面斜め前方から見た概略図。図１１の符号１２−１２で見た断面図。

本発明は、凝縮用冷却サイクルを循環して順次送られてくる冷媒を冷却して凝縮する傾斜板状の冷媒冷却部と、この冷媒冷却部に冷却水を散水して冷媒冷却部を冷却する散水部と、この散水部から散水された冷却水を蒸発させる空気を吸入する空気吸入口と空気を排出する空気排出口とを有するケーシングと、このケーシングの内部で空気吸入口から空気排出口への気流を発生させる通風ファンとを備えた蒸発式凝縮器であって、冷媒冷却部が、水平方向に対して傾斜配置して冷媒を流通して流下させながら冷却する複数の凝縮コイルを有し、散水部が、凝縮コイルに沿って傾斜配置して冷却水を凝縮コイルに向けて散水する複数の散水ノズルを有していることにより、凝縮用冷却サイクルを循環して順次送られてくる気体状の冷媒を効率良く凝縮・液化するものであれば、その具体的な実施態様は、如何なるものであっても構わない。
例えば、凝縮用冷却サイクルに用いられる冷媒として、二酸化炭素、アンモニア、炭化水素（プロパンやブタンやイソブタンなど）のノンフロン冷媒、フロン冷媒（１３４ａなど）を用いることができ、冷媒は、蒸発式凝縮器の凝縮コイルの管内で凝縮・液化されて液体状になるものであれば、如何なるものであっても構わない。
さらに、冷媒冷却部を冷却する散水部の位置は、例えば、冷媒冷却部の上側、下側、側方、風上側、風下側のいずれでもよく、冷媒冷却部に冷却水を噴霧・散水するものであれば、その具体的な実施態様は、如何なるものであっても構わない。
また、通風ファンの位置は、例えば、風上側の空気吸入口側、風下側の空気排出口側のいずれでもよく、ケーシングの内部で空気吸入口から空気排出口への気流を発生させるものであれば、その具体的な実施態様は、如何なるものであっても構わない。

以下に、本発明の第１実施例である冷凍システムＳに用いられる蒸発式凝縮器１００について、図１乃至図４Ｂに基づいて説明する。
ここで、図１は、本発明の蒸発式凝縮器１００を用いた冷凍システムＳを示す概念図であり、図２は、本発明の第１実施例である蒸発式凝縮器１００を正面斜め前方から見た概略図であり、図３は、図２の符号３−３で見た断面図であり、図４Ａは、本発明の蒸発式凝縮器１００における冷媒冷却部１２０の実施例であり、図４Ｂは、本発明の蒸発式凝縮器１００における冷媒冷却部１２０の変形例である。

図１に示すように、冷凍システムＳは、アンモニアを循環させて冷媒として使用している一次側アンモニア冷凍サイクルＳａと、この一次側アンモニア冷凍サイクルＳａのアンモニア冷媒によって冷却される二酸化炭素を循環させて冷媒として使用している二次側二酸化炭素冷却サイクルＳｂと、一次側アンモニア冷凍サイクルＳａのアンモニア冷媒を冷却する二酸化炭素冷媒を一例とする冷媒Ｒを循環させているアンモニア凝縮用冷却サイクルＳｃとを組み合わせて構成されている。
一次側アンモニア冷凍サイクルＳａは、アンモニア凝縮側カスケードコンデンサＳａ１とアンモニア蒸発側カスケードコンデンサＳａ２とを有している。
二次側二酸化炭素冷却サイクルＳｂは、蒸発器Ｓｂ１を有している。
アンモニア凝縮用冷却サイクルＳｃは、蒸発式凝縮器１００を有している。
なお、蒸発式凝縮器１００は、冷凍システムＳの規模に応じ、数量を増減して対応することができる。

アンモニア凝縮側カスケードコンデンサＳａ１において、一次側アンモニア冷凍サイクルＳａのアンモニア冷媒が、アンモニア凝縮用冷却サイクルＳｃの蒸発式凝縮器１００から送られてきた液体状の冷媒Ｒｌ（Ｒ）によって熱を奪われて冷却され、凝縮・液化される。
アンモニア冷媒から熱を奪った液体状の冷媒Ｒｌ（Ｒ）は、奪った熱によって蒸発・気化される。
この蒸発・気化した冷媒Ｒｇ（Ｒ）が、蒸発式凝縮器１００に戻され、再び冷却され、凝縮・液化される。

このようにして、蒸発式凝縮器１００において充分に冷却されて凝縮・液化された液体状の冷媒Ｒｌ（Ｒ）が、アンモニア冷媒から熱を奪って蒸発・気化するとともに、アンモニア冷媒が冷却されてアンモニア冷媒の凝縮・液化温度が従来の冷却水で冷却したときと比べて低くなるため、従来の冷却塔および冷却水ポンプを備えたアンモニア凝縮用冷却サイクルＳｃと比べて小型化するとともに冷却効率を良くしている。

なお、蒸発式凝縮器は、「ＥｖａｐｏｒａｔｉｖｅＣｏｎｄｅｎｓｅｒ」を略して、「エバコン」と称されることがあるが、本明細書では、蒸発式凝縮器という名称を使用する。

図２および図３に示すように、蒸発式凝縮器１００は、ケーシング１１０と、アンモニア凝縮用冷却サイクルＳｃを循環して順次送られてくる冷媒Ｒを冷却して凝縮する傾斜板状の冷媒冷却部１２０と、この冷媒冷却部１２０に冷却水ＣＷを散水して冷媒冷却部１２０を冷却する傾斜板状の散水部１３０と、通風ファン１４０と、エリミネーター１５０と、散水ポンプ１６０と、送水管１７０とを備えている。

ケーシング１１０は、空気吸入口１１２と、空気排出口１１４と、集水タンク１１６とを備えている。
空気吸入口１１２は、ケーシング１１０の外側から空気を吸入するための開口であり、ケーシング１１０のケーシング側壁面に設けられている。
空気排出口１１４は、ケーシング１１０の内側から空気を排出するための開口であり、ケーシング１１０の天面に設けられている。
集水タンク１１６は、ケーシング１１０に冷却水ＣＷを貯留するため有底空間であり、ケーシング１１０のケーシング底壁面側に設けられている。

ケーシング１１０の内側には、冷媒冷却部１２０と、散水部１３０と、通風ファン１４０とが設置されている。
冷媒冷却部１２０は、上流側冷媒ガス供給ヘッダー１２２と、下流側冷媒液排出ヘッダー１２４と、複数の凝縮コイル１２６とから構成されている。
冷媒冷却部１２０は、空気吸入口１１２から吸入された空気が空気排出口１１４から排出されるまでの流通路上に設けられている。
例えば、冷媒冷却部１２０は、空気吸入口１１２よりも高い位置に設置されている。

上流側冷媒ガス供給ヘッダー１２２は、一次側アンモニア冷凍サイクルＳａのアンモニア凝縮側カスケードコンデンサＳａ１から送られてきた冷媒Ｒを流入させる冷媒冷却部１２０の上流側に設けられ、ケーシング１１０のケーシング側壁面の高い位置に架設されて冷媒ガスを供給する直管である。
下流側冷媒液排出ヘッダー１２４は、冷媒冷却部１２０から流出する冷媒Ｒをアンモニア凝縮側カスケードコンデンサＳａ１に送り出す下流側に設けられ、上流側冷媒ガス供給ヘッダー１２２に対向するケーシング１１０のケーシング側壁面の低い位置に架設されて冷媒液を排出する直管である。

上流側冷媒ガス供給ヘッダー１２２の管径（管の内径）と下流側冷媒液排出ヘッダー１２４の管径とは、略同一の寸法である。
なお、上流側冷媒ガス供給ヘッダー１２２と下流側冷媒液排出ヘッダー１２４との配置は、ケーシング１１０の内側あるいは外側の何れであっても構わない。

凝縮コイル１２６は、直管から構成されている。
複数の凝縮コイル１２６を構成する複数の直管の各々は、上流側となる一方を上流側冷媒ガス供給ヘッダー１２２、下流側となる他方を下流側冷媒液排出ヘッダー１２４に連通している。
複数の凝縮コイル１２６は、相互に離間並列した状態で上流側冷媒ガス供給ヘッダー１２２と下流側冷媒液排出ヘッダー１２４との間にそれぞれ接続されて設けられ、水平方向に対して傾斜配置している。
そして、冷媒冷却部１２０は、傾斜板状の構造となっている。

これにより、従来の蒸発式凝縮器に用いられている冷媒冷却部のような水平方向に配置した凝縮コイルに比べて、水平方向に対して少なくとも一部分を傾斜配置した凝縮コイル１２６の方が、冷却水ＣＷの蒸発に寄与する配管長が長くなって、冷却水ＣＷの蒸発に寄与する領域、すなわち外周壁面の表面積と、冷媒Ｒの冷却に寄与する部分の領域、すなわち内周壁面の表面積とがより多く確保される。
そして、凝縮コイル１２６の外周壁面に散水部１３０から散水された冷却水ＣＷと凝縮コイル１２６の内周壁面に接近させた冷媒Ｒとの間の伝熱性が良くなり、冷媒Ｒの液化効率が高くなる。

凝縮コイル１２６の管径は、上流側冷媒ガス供給ヘッダー１２２と下流側冷媒液排出ヘッダー１２４との管径に比べて小さい寸法である。
これにより、凝縮コイル１２６の相互間にある隙間を空気が流れやすくなり、凝縮コイル１２６の外周壁面に付着した冷却水ＣＷの蒸発を促進することができる。

散水部１３０は、冷媒冷却部１２０の風上にあたる下側に設けられている。
散水部１３０は、冷却水供給ヘッダー１３２および複数の散水ノズル１３４から構成されている。
冷却水供給ヘッダー１３２は、散水ポンプ１６０から冷却水ＣＷが送られてくる散水部１３０の上流側に架設されて冷却水を散水ノズル１３４に供給する直管である。
なお、冷却水供給ヘッダー１３２は、上流側冷媒ガス供給ヘッダー１２２の下側、あるいは、下流側冷媒液排出ヘッダー１２４の下側のいずれの位置に架設されてもよい。

散水ノズル１３４は、直管から構成され、通風に順方向となるように凝縮コイル１２６の下側に設けられ、凝縮コイル１２６に沿って傾斜配置されている。
また、複数の散水ノズル１３４は、相互に離間した状態で冷却水供給ヘッダー１３２に接続して設けられ、互いに平行となるように相互に並設されている。
そして、散水部１３０は、いわゆる櫛刃の形をした傾斜板状の構造となっている。
すなわち、傾斜板状の冷媒冷却部１２０と傾斜板状の散水部１３０とは、水平方向に対して傾斜配置して、冷媒冷却部１２０の風上にあたる下側に散水部１３０を距離一定で平行に並設された状態となっている。

これにより、散水部１３０の散水ノズル１３４と冷媒冷却部１２０の凝縮コイル１２６との間の距離が一定となり、散水ノズル１３４から散水された冷却水ＣＷが凝縮コイル１２６の下側に向けて斑なく均等に凝縮コイル１２６の外側の表面、すなわち、外周壁面の下方部分に付着して下流側に流下する。
また、散水された冷却水ＣＷが凝縮コイル１２６の下側に多く付着して、凝縮コイル１２６の内周壁面における下側の表面、すなわち、内周壁面の下方部分に液膜や液滴などの生成が促進される。

散水ノズル１３４を構成する直管の各々は、複数の噴出口を有している。
噴出口は、冷却水ＣＷを霧状にして散水するための散水口であり、凝縮コイル１２６に向かって設けられている。
なお、散水ノズル１３４の管径は、冷却水供給ヘッダー１３２の管径に比べて小さい寸法である。
これにより、散水ノズル１３４の相互間にある隙間を空気が流れやすくなり、凝縮コイル１２６の相互間にある隙間を通過した空気が空気排出口１１４から排出されやすくなる。

通風ファン１４０は、空気排出口１１４に設けられている。
エリミネーター１５０は、冷媒冷却部１２０と通風ファン１４０との間に設けられ、冷媒冷却部１２０および散水部１３０に沿って傾斜配置されている。

エリミネーター１５０は、複数のエレメント１５２を有している。
個々のエレメント１５２は、凝縮コイル１２６に沿った縦方向に設置されている。
これにより、従来のようにケーシング１１０の空気排出口１１４にエリミネーター１５０が設けられた場合に比べ、冷媒冷却部１２０の冷却に寄与しない散水部１３０から散水された霧状の冷却水ＣＷが、エリミネーター１５０の個々のエレメント１５２で早期に捕集される。
捕集された冷却水ＣＷの水滴が、個々のエレメント１５２を通じて自重によってエリミネーター１５０の下部方向に流下しながら集約されてエリミネーター１５０のケーシング底壁面側から排出され、ケーシング１１０のケーシング底壁面側に設けられた集水タンク１１６に直接流れ落ちて回収される。
そして、通風ファン１４０によってケーシング１１０の内部に発生した空気吸入口１１２から空気排出口１１４への気流に随伴して蒸発式凝縮器１００の外側に排出される冷却水ＣＷの量が抑制され、冷却水ＣＷの消費量を低減している。

散水ポンプ１６０と送水管１７０とは、ケーシング内の冷却水ＣＷを循環させるために、集水タンク１１６と冷却水供給ヘッダー１３２との間に設けられている。

図２及び図３を参照しながら、本発明の蒸発式凝縮器１００によって、供給された気体状の冷媒Ｒｇ（Ｒ）が熱を奪われて凝縮・液化し、液体状の冷媒Ｒｌ（Ｒ）になって排出される動作を説明する。
通風ファン１４０が、起動されて回転する。
通風ファン１４０の回転よって、空気が、空気吸入口１１２からケーシング１１０の内側に吸入されて冷媒冷却部１２０を通風した後、空気排出口１１４から強制的に排出される。

冷却水ＣＷが、散水ポンプ１６０によって集水タンク１１６から送水管１７０を通過して冷却水供給ヘッダー１３２に送り込まれる。
冷却水供給ヘッダー１３２に送り込まれた冷却水ＣＷが、冷却水供給ヘッダー１３２において複数の散水ノズル１３４に分流され、通風ファン１４０の通風方向に沿った順方向に散水ノズル１３４の噴出口から霧状にして散水される。
通風方向と散水方向とが同方向であることにより、従来のような通風方向に逆らった逆方向に散水する場合と比べ、通風ファン１４０のファン動力が低減される。
なお、散水ノズル１３４の噴出口は、逆方向に散水する場合よりも細かい水滴からなる霧状となる構造を採用し、噴出口から凝縮コイル１２６までの間に水滴の表面から蒸発することによる冷却効果を確保している。

散水された冷却水ＣＷが、凝縮コイル１２６の外周壁面に接触する。
接触した冷却水ＣＷが、通風された空気によって蒸発（気化）され、凝縮コイル１２６の外周壁面から蒸発潜熱を奪う。
なお、蒸発しなかった冷却水ＣＷは、エリミネーター１５０によって回収、または水滴となって滴下することによって、集水タンク１１６に戻されて再利用される。

冷媒冷却部１２０に送られてきた気体状の冷媒Ｒｇが、上流側冷媒ガス供給ヘッダー１２２に流入する。
上流側冷媒ガス供給ヘッダー１２２に流入した気体状の冷媒Ｒｇが、上流側冷媒ガス供給ヘッダー１２２において複数の凝縮コイル１２６に分流される。
分流された気体状の冷媒Ｒｇが、凝縮コイル１２６の管内に流入して下流側冷媒液排出ヘッダー１２４に向かって一方向に流下する。

蒸発潜熱を奪われた凝縮コイル１２６が、流下する気体状の冷媒Ｒｇの内、凝縮コイル１２６の内周壁面の表面に近接している気体状の冷媒Ｒｇから熱を奪う。
熱が奪われた気体状の冷媒Ｒｇが、凝縮・液化されて液体状の冷媒Ｒｌとなり、凝縮コイル１２６の内周壁面に付着して液膜や液滴などを生成する。

ここで、凝縮コイル１２６は、水平方向に対して傾斜配置している。
これにより、気体状の冷媒Ｒｇが、凝縮コイル１２６の管内を移動しながら凝縮コイル１２６の内周壁面から熱を奪われて冷却され、冷却によって凝縮潜熱を奪われて凝縮・液化されて凝縮コイル１２６の内周壁面に液膜や液滴などを生成して滞留付着した際、この滞留付着した液体状の冷媒Ｒｌが自重によって凝縮コイル１２６の管内を滞留することなく流下して少なくなる。

液体状の冷媒Ｒｌが流下することによって、凝縮コイル１２６の内周壁面に滞留付着（寝込み）した液体状の冷媒Ｒｌからなる液膜や液滴などが常に少ない状態になる。
滞留付着した液体状の冷媒Ｒｌが常に少ない状態になることによって、残りの気体状の冷媒Ｒｇも凝縮・液化が促進される。
このように、凝縮コイル１２６では、冷媒の滞留防止機能が働く。
そして、滞留防止機能によって冷媒Ｒの滞留付着（寝込み）する量が少なくなるため、管内の冷媒充填量を必要最小限に抑え、従来の蒸発式凝縮器に比べて冷媒充填量を削減している。

さらに、凝縮コイル１２６の少なくとも一部分を構成する直管部分が、散水部１３０からの冷却水ＣＷの散水領域に設置されている。
これにより、散水部１３０からの冷却水ＣＷの散水領域に曲管部分を有している凝縮コイル１２６に比べて、この領域に少なくとも一部分を構成する直管部分を設置している凝縮コイル１２６の方が、気体状の冷媒Ｒｇが凝縮・液化されて凝縮コイル１２６の内周壁面に滞留付着した際、この滞留付着した液体状の冷媒Ｒｌが一方向に均一な傾斜角度で最短距離を結ぶように傾斜している直管部分の管内をより速く流下して少なくなる。
そして、気体状の冷媒Ｒｇが凝縮コイル１２６の内周壁面に接近し、気体状の冷媒Ｒｇが効率良く冷却されて液体状の冷媒Ｒｌに凝縮・液化される。

複数の凝縮コイル１２６の各々から流下した液体状の冷媒Ｒｌが、下流側冷媒液排出ヘッダー１２４において合流する。
合流した液体状の冷媒Ｒｌが、下流側冷媒液排出ヘッダー１２４から送り出される。
このように、冷媒Ｒが、凝縮コイル１２６の管内を流下しながら冷却される。

さらに、傾斜配置されている冷媒冷却部１２０は、従来のように水平配置された場合に比べて通風される入口面積が大きくなっている。
例えば、奥行き長さである幅Ｗを一定、従来のように水平配置された板状の冷媒冷却部の長さをＬとし、本発明の傾斜板状の冷媒冷却部１２０が従来よりも長さ０．７Ｌだけ垂直下方から液体状の冷媒Ｒｌを排出する傾斜配置となっていた場合、本発明の冷媒冷却部１２０の長さが三平方の定理によって約１．２Ｌと導き出され、長さと幅との積によって計算される入口面積が約１．２ＬＷ、すなわち約１．２倍になる。
ここで、風量は、入口面積と風速との積によって計算されることから、冷媒冷却部１２０に従来の凝縮器と同じ風量を通過させるには、冷媒冷却部１２０の厚みを薄くするか、通風させる速度を遅くする。
また、従来の蒸発式凝縮器の凝縮コイルをそのまま傾斜させた場合には、蒸発式凝縮器の大きさが小型化され、これに伴って据付面積が狭小になる。

冷媒冷却部１２０の空気抵抗は、概略すると速度の二乗と冷媒冷却部１２０の厚みとに比例する。
そうすると、冷媒冷却部１２０の厚みを薄くする場合であっても、通風させる速度を遅くする場合であっても、冷媒冷却部１２０の空気抵抗が減少し、通風ファン１４０のファン動力を低減して消費電力を削減し、冷媒冷却部１２０の通風に伴う騒音が低減される。

散水部１３０およびエリミネーター１５０についても、冷媒冷却部１２０と同様に、傾斜配置されているため、従来のように水平配置された場合に比べて通風される入口面積が大きくなる。
そうすると、冷媒冷却部１２０と同様に、同じ性能を得るためには、空気を通過させる厚みを薄くすることができるため、散水部１３０およびエリミネーター１５０に通風する通風ファン１４０のファン動力を低減し、凝縮コイル１２６を通過する通風に伴う騒音が低減される。
そして、蒸発式凝縮器１００は、従来と同性能にした場合、従来よりも小型化することができる。

冷媒冷却部１２０は、図４Ａに示すように、凝縮コイル１２６を横一列に並設した一段だけの構造について説明したが、２以上の複数段に分けて並設した構造、例えば、図４Ｂに示すように、１段目の凝縮コイル１２６ａと、２段目の凝縮コイル１２６ｂと、３段目の凝縮コイル１２６ｃのように、３段に分けて並設した構造を採用しても良い。
複数段の構造を採用する際、各段の位置関係は、図４Ｂに示すような縦方向に直線状に並設する構造、千鳥状に並設する構造など、通風された空気の速さに応じ、凝縮コイル１２６に流入した冷媒Ｒの凝縮・液化の効果が充分に発揮される構造を採用することができる。

さらに、図４Ａおよび図４Ｂに示す凝縮コイル１２６に放熱用のフィンを設けてもよい。
フィンを設けることにより、凝縮コイル１２６における外周壁面の表面積が増して冷却水ＣＷの蒸発に寄与する領域がより多く確保され、フィンに付着した冷却水ＣＷが蒸発して、凝縮コイル１２６に送られてきた気体状の冷媒Ｒｇから顕熱を効率良く奪うことができる。
また、フィンを設けることにより、散水部１３０から散水された冷却水ＣＷを全て蒸発させて冷媒Ｒの冷却に用い、蒸発しなかった冷却水ＣＷを回収するエリミネーター１５０が不要となり、エリミネーター１５０を設けることによって生じていた圧力損失が低減され、通風されている空気の速さを増すとともに気流を発生させる通風ファン１４０の負荷をさらに低減して通風ファン１４０の消費電力を抑えることも可能となる。

このようにして得られた本発明の第１実施例である蒸発式凝縮器１００は、アンモニア凝縮用冷却サイクルＳｃを循環して順次送られてくる冷媒Ｒを冷却して凝縮する冷媒冷却部１２０と、この冷媒冷却部１２０に冷却水ＣＷを散水して冷媒冷却部１２０を冷却する散水部１３０と、この散水部１３０から散水された冷却水ＣＷを蒸発させる空気を吸入する空気吸入口１１２と空気を排出する空気排出口１１４とを有するケーシング１１０と、このケーシング１１０の内部で空気吸入口１１２から空気排出口１１４への気流を発生させる通風ファン１４０とを備え、冷媒冷却部１２０が、水平方向に対して傾斜配置して冷媒Ｒを流通して流下させながら冷却する凝縮コイル１２６を有し、散水部１３０が、凝縮コイル１２６に沿って傾斜配置して冷却水を凝縮コイル１２６に向けて散水する複数の散水ノズル１３４を有していることにより、アンモニア凝縮用冷却サイクルＳｃを循環して順次送られてくる気体状の冷媒Ｒｇを効率良く液化し、ケーシング１１０に吸入された空気によって散水部１３０から散水された冷却水ＣＷをより多く蒸発させてより多くの蒸発潜熱を凝縮コイル１２６から奪うとともに、気体状の冷媒Ｒｇから凝縮コイル１２６の内周壁面により多くの熱を奪い、気体状の冷媒Ｒｇを効率良く冷却して液体状の冷媒Ｒｌに凝縮・液化することができる。

さらに、冷媒冷却部１２０が、凝縮コイル１２６の上流側の上流側冷媒ガス供給ヘッダー１２２と下流側の下流側冷媒液排出ヘッダー１２４とを有し、複数の凝縮コイル１２６が、上流側冷媒ガス供給ヘッダー１２２と下流側冷媒液排出ヘッダー１２４との間に、互いに平行に並設されている。
これにより、気体状の冷媒Ｒｇを効率良く冷却して液体状の冷媒Ｒｌに凝縮・液化することができる。

さらに、散水部１３０が、通風と順方向となる凝縮コイル１２６の下側に設けられ、凝縮コイル１２６に沿って傾斜配置して冷却水ＣＷを凝縮コイル１２６に向けて散水する複数の散水ノズル１３４を有している。
これにより、液体状の冷媒Ｒｇの滞留付着する時間を短くすることができる。
さらに、冷媒冷却部１２０および散水部１３０と通風ファン１４０との間に設けられたエリミネーター１５０が、冷媒冷却部１２０および散水部１３０に沿って傾斜配置されていることにより、冷却水ＣＷの消費量を低減することができる。
さらに、冷媒冷却部１２０の上流側冷媒ガス供給ヘッダー１２２と下流側冷媒液排出ヘッダー１２４との各々に連結管を設け、隣接した冷媒冷却部１２０の上流側冷媒ガス供給ヘッダー１２２と下流側冷媒液排出ヘッダー１２４と連結することにより、冷凍設備の凝縮負荷に臨機応変となり、数量を増減させるだけで規模に応じた凝縮負荷が得られ、冷凍設備の開発に要する初期費用が抑制されるなど、その効果は甚大である。

続いて、本発明の第２実施例である蒸発式凝縮器２００について、図５乃至図７に基づいて説明する。
ここで、図５は、本発明の第２実施例である蒸発式凝縮器２００を正面斜め前方から見た概略図であり、図６は、図５の符号６−６で見た断面図であり、図７は、本発明の第２実施例である蒸発式凝縮器に冷却水浄化部を接続した概念図である。

第２実施例の蒸発式凝縮器２００は、前述した第１実施例の蒸発式凝縮器１００におけるケーシング１１０と冷媒冷却部１２０と散水部１３０との形態を変更したものであって、基本的な蒸発式凝縮器の構造と動作原理については、第１実施例の蒸発式凝縮器１００と共通するので、その共通する事項については、下２桁が共通する２００番台の符号を付すことによりその詳しい説明を省略する。

本発明の第２実施例である蒸発式凝縮器２００は、図５および図６に示すように、ケーシング２１０と、冷媒Ｒを冷却して凝縮する傾斜板状の冷媒冷却部２２０と、この冷媒冷却部２２０に冷却水ＣＷを散水して冷媒冷却部２２０を冷却する傾斜板状の散水部２３０と、通風ファン２４０と、エリミネーター２５０と、散水ポンプ２６０と、送水管２７０と、冷却水浄化部２８０とを備えている。

ケーシング２１０は、第１の空気吸入口２１２ａと、第２の空気吸入口２１２ｂと、空気排出口２１４と、集水タンク２１６とから構成されている。
第１の空気吸入口２１２ａおよび第２の空気吸入口２１２ｂは、ケーシング２１０の外側から空気を吸入するための開口であり、ケーシング２１０の１組の対向するケーシング側壁面に設けられている。
空気排出口２１４は、ケーシング２１０の内側から空気を排出するための開口であり、ケーシング２１０の天面に設けられている。

冷媒冷却部２２０は、第１の上流側冷媒ガス供給ヘッダー２２２ａと、第２の上流側冷媒ガス供給ヘッダー２２２ｂと、下流側冷媒液排出ヘッダー２２４と、第１の凝縮コイル２２６ａと、第２の凝縮コイル２２６ｂとから構成されている。
第１の上流側冷媒ガス供給ヘッダー２２２ａは、冷媒冷却部２２０の上流側に設けられ、ケーシング２１０のケーシング側壁面の高い位置に架設された直管である。
第２の上流側冷媒ガス供給ヘッダー２２２ｂは、冷媒冷却部２２０の上流側に設けられ、第１の上流側冷媒ガス供給ヘッダー２２２ａに対向するケーシング２１０のケーシング側壁面の高い位置に架設された直管である。
下流側冷媒液排出ヘッダー２２４は、冷媒冷却部２２０の下流側に設けられ、空気排出口２１４に対向するケーシング底壁面側の低い位置に架設された直管である。

第１の凝縮コイル２２６ａおよび第２の凝縮コイル２２６ｂは、それぞれ直感から構成されている。
複数の第１の凝縮コイル２２６ａは、相互に離間並列した状態で第１の上流側冷媒ガス供給ヘッダー２２２ａと下流側冷媒液排出ヘッダー２２４との間にそれぞれ接続されて設けられ、ケーシング側壁面の上方から空気排出口２１４に対向するケーシング底壁面側に向かって傾斜配置している。
複数の第２の凝縮コイル２２６ｂは、相互に離間並列した状態で第２の上流側冷媒ガス供給ヘッダー２２２ｂと下流側冷媒液排出ヘッダー２２４との間にそれぞれ接続されて設けられ、第１の上流側冷媒ガス供給ヘッダー２２２ａに対向するケーシング２１０のケーシング側壁面の上方から空気排出口２１４に対向するケーシング底壁面側に向かって傾斜配置している。
そして、冷媒冷却部２２０は、ケーシング２１０の対向するケーシング側壁面に下り傾斜配置された２枚の傾斜板からなる断面視Ｖ字状またはＵ字状かそれに準ずる構造となっている。

散水部２３０は、冷媒冷却部２２０の風上にあたる下側に設けられる。
散水部２３０は、冷却水供給ヘッダー２３２と、第１の散水ノズル２３４ａと、第２の散水ノズル２３４ｂとから構成されている。
冷却水供給ヘッダー２３２は、散水ポンプ２６０から冷却水ＣＷが送られてくる散水部２３０の上流側に設けられ、ケーシング２１０の天面直下の低い位置に架設された直管である。

第１の散水ノズル２３４ａおよび第２の散水ノズル２３４ｂは、それぞれ直管から構成されている。
複数の第１の散水ノズル２３４ａは、相互に離間並列した状態で通風に順方向となるように第１の凝縮コイル２２６ａの下側に沿って設置され、ケーシング側壁面から空気排出口２１４に対向するケーシング底壁面側に向かって傾斜配置されている。
複数の第２の散水ノズル２３４ｂは、通風に順方向となるように第２の凝縮コイル２２６ｂの下側に沿って設置され、第１の散水ノズル２３４ａに対向するケーシング２１０のケーシング側壁面から空気排出口２１４に対向するケーシング底壁面側に傾斜配置されている。
そして、散水部２３０は、冷媒冷却部４２０の下側に沿って設置された、いわゆる櫛刃の形をした２枚の傾斜板からなる断面視Ｖ字状またはＵ字状かそれに準ずる構造となっている。

これにより、第１の凝縮コイル２２６ａおよび第２の凝縮コイル２２６ｂを横切る空気の流れがケーシング２１０のケーシング側壁面よりも空気排出口２１４に対向するケーシング底壁面側の方が速く、第１の凝縮コイル２２６ａおよび第２の凝縮コイル２２６ｂの下流側に進むにしたがって、より多くの空気が第１の凝縮コイル２２６ａおよび第２の凝縮コイル２２６ｂの外周壁面に付着した冷却水ＣＷを蒸発させて蒸発潜熱を奪いやすくなる。
さらに、従来の蒸発式凝縮器に用いられている冷媒冷却部のような水平方向に配置した凝縮コイルを直角に近い角度で交差するように空気が通過するときに比べて、水平方向に対して傾斜配置した第１の凝縮コイル２２６ａおよび第２の凝縮コイル２２６ｂを小さな角度で交差するように空気が通過する方が、気流が通過している隣り合う第１の凝縮コイル２２６ａおよび第２の凝縮コイル２２６ｂの間にある隙間が拡張されて、この隙間が拡張された分に応じて隙間を通過する気流の抵抗となる圧力損失が低減され、従来の凝縮コイルの配置を用いた場合と同じ圧力損失になるまで風速を速くすることが可能となる。

例えば、奥行き長さである幅Ｗを一定、従来のように水平配置された板状の冷媒冷却部の長さをＬとし、本発明の傾斜板状の冷媒冷却部２２０が水平方向に対して６０°下り傾斜させて従来よりも長さ１．７Ｌだけ垂直下方から液体状の冷媒Ｒｌを排出する傾斜配置、すなわち逆正三角形の２辺となるように配置した場合、本発明の冷媒冷却部２２０の長さが三平方の定理によって約２Ｌと導き出され、長さと幅との積によって計算される入口面積が約２ＬＷ、すなわち約２倍となる。
ここで、一定の風量とした場合、入口面積と風速との積によって計算されることから、冷媒冷却部２２０に従来の凝縮器と同じ風量を通過させるには、冷媒冷却部２２０の厚みを半分に薄くすることができる。

さらに、冷媒冷却部２２０は、１対のケーシング側壁面に対向して設けられていることから、通風される入口面積が２倍となり、風速を半分まで遅くすることができる。
ここで、冷媒冷却部２２０の空気抵抗は、概略すると速度の二乗と冷媒冷却部２２０の厚みとに比例する。
そうすると、通風させる速度と冷媒冷却部２２０の厚みとがそれぞれ半分になっていることから、冷媒冷却部２２０の空気抵抗が約８分の１となり、通風ファン２４０の消費電力を大幅に削減することができる。
加えて、通風させる速度が半分まで遅くなることによって、冷媒冷却部２２０の通風に伴う騒音も低減される。

エリミネーター２５０は、冷媒冷却部２２０と通風ファン２４０との間に設けられ、冷媒冷却部２２０および散水部２３０に沿ってケーシング側壁面から空気排出口２１４に対向するケーシング底壁面側に向かって傾斜配置されたＶ字型形状（凹形状）で構成されている。
これにより、従来のようにケーシング２１０の空気排出口２１４にエリミネーター２５０が設けられた場合に比べ、冷媒冷却部２２０の冷却に寄与しない散水部２３０から散水された霧状の冷却水ＣＷが、エリミネーター２５０で早期に捕集される。

なお、第１の凝縮コイル２２６ａを天面側からケーシング側壁面に向かって下り傾斜配置された複数の直管で構成するとともに、第２の凝縮コイル２２６ｂを天面側から第１の凝縮コイル２２６ａの向かったケーシング側壁面と対向するケーシング側壁面に向かって下り傾斜配置された複数の直管で構成し、それぞれの凝縮コイル２２６における風上にあたる下側もしくは風下にあたる上側に散水ノズルを配置しても良い。

冷却水浄化部２８０は、図７に示すように、エリミネーター２５０で補集・回収されて集水タンク２１６に戻されてきた冷却水ＣＷを浄化するための冷却水浄化システムであり、集水タンク２１６と散水部２３０の冷却水供給ヘッダー２３２との間に設けられている。
冷却水浄化部２８０は、濾過タンク２８２と、吸着タンク２８４と、透過膜タンク２８６と、清水タンク２８８と、循環ポンプ２８９と、それぞれを順に接続する配管からなる。

濾過タンク２８２は、濾材２８２ａが内部に充填されている。
吸着タンク２８４は、吸着材２８４ａが内部に充填されている。
透過膜タンク２８６は、透過膜２８６ａが内部に充填されている。
さらに、透過膜タンク２８６には、清水タンク２８８に冷却水ＣＷを送る送水管に加え、集水タンク２１６に冷却水ＣＷを直接戻す排水パイプ２８６ｐが設けられている。

清水タンク２８８は、蒸発式凝縮器２００における冷却水ＣＷの使用条件に応じた貯水量を蓄える貯水槽である。
さらに、清水タンク２８８には、循環ポンプ２８９に冷却水ＣＷを送る送水管に加え、集水タンク２１６に冷却水ＣＷを直接戻すオーバーフローパイプ２８８ｐが設けられている。

濾過タンク２８２は、集水タンク２１６から送られてきた冷却水ＣＷに混入した空気中の塵埃などを取り除く。
吸着タンク２８４は、濾過タンク２８２から送られてきた冷却水ＣＷに混入した空気中の有毒ガスや腐食ガスなどを取り除く。

透過膜タンク２８６は、吸着タンク２８４から送られてきた冷却水ＣＷに混入したイオンや塩類など水以外の不純物を取り除く。
また、冷却水ＣＷが、透過膜タンク２８６を通過しても使用に適した水質に至らなかった場合には、排水パイプ２８６ｐを介して集水タンク２１６に直接戻される。

清水タンク２８８は、透過膜タンク２８６から送られてきた冷却水ＣＷを貯蔵する。
また、清水タンク２８８の貯水量が一定量を超えた場合、清水タンク２８８からオーバーフローパイプ２８８ｐを介して集水タンク２１６に冷却水ＣＷを直接戻すことによって、貯水量を一定に保つことや、冷却水ＣＷに溶解した不純物や有毒ガスなどの濃度を薄めて冷却水浄化部２８０の負荷を下げることもできる。
そして、循環ポンプ２８９によって、清水タンク２８８に貯蔵された冷却水ＣＷが散水部２３０の冷却水供給ヘッダー２３２に送られて散水される。

これにより、冷却水浄化部２８０は、冷却水ＣＷから散水によって濃縮された不純物や散水時に空気から混入した塵埃や有毒ガスなど、ケーシング２１０の内部に設置された冷媒冷却部２２０や散水部２３０などの汚れや腐食の起因となる不純物を取り除く。
なお、冷却水浄化部２８０は、冷却水ＣＷの水質の変化を感知し、蒸発式凝縮器２００での使用に不適切な水質になった場合、あるいは不適切な水質になる前に、冷却水ＣＷを定期的に浄化して一部または全部を交換するタイマー機能を有している。
これにより、冷却水浄化部２８０は、定期的に冷却水ＣＷから不純物を取り除いて冷却水ＣＷを使用に適した水質に保つ。

なお、濾過タンク２８２、吸着タンク２８４、および、透過膜タンク２８６の各タンクは、冷却水ＣＷの水質によって不要であれば省略してもよい。
さらに、清水タンク２８８を省略して、透過膜タンク２８６で浄化された冷却水ＣＷを集水タンク２１６に排出させるようにしてもよい。
さらに、複数のタンクを一体化させることによって相互間を接続する配管を省略してもよい。
なお、冷却水ＣＷの補充には、図７に示すように、給水管２９０によって集水タンク２１６に給水する方法を採用しているが、給水管２９０を散水ポンプ２６０から濾過タンク２８２への配管に接続して給水する方法や濾過タンク２８２に直接接続して給水する方法などの冷却水浄化システムを介して給水する方法を採用してもよい。

このようにして得られた本発明の第２実施例である蒸発式凝縮器２００は、第１の空気吸入口２１２ａおよび第２の空気吸入口２１２ｂが、ケーシング２１０の１組の対向するケーシング側壁面に設けられ、空気排出口２１４が、ケーシング２１０の天面に設けられ、第１の凝縮コイル２２６ａおよび第２の凝縮コイル２２６ｂが、ケーシング側壁面の上方から空気排出口２１４に対向するケーシング底壁面側に向かって傾斜配置されていることにより、第１の凝縮コイル２２６ａおよび第２の凝縮コイル２２６ｂの上流側に比べて下流側の方が気体状の冷媒Ｒｇを効率良く冷却して液体状の冷媒Ｒｌに凝縮・液化するとともに、冷媒の冷却を促進することができる。

さらに、散水部２３０が、冷却水ＣＷを浄化する冷却水浄化部２８０に接続されていることにより、冷却水ＣＷの水質を改善して蒸発式凝縮器２００の性能低下を防止するとともに、メンテナンスの頻度を少なくすることができるなど、その効果は甚大である。

続いて、本発明の第３実施例である蒸発式凝縮器３００について、図８乃至図１０に基づいて説明する。
ここで、図８は、本発明の第３実施例である蒸発式凝縮器３００を正面斜め前方から見た概略図であり、図９は、図８の符号９−９で見た断面図であり、図１０は、図８の符号１０−１０で見た断面図である。

第３実施例の蒸発式凝縮器３００は、前述した第１実施例の蒸発式凝縮器１００における冷媒冷却部１２０、散水部１３０、および、エリミネーター１５０の位置を変更したものであって、基本的な蒸発式凝縮器の構造と動作原理については、第１実施例の蒸発式凝縮器１００と共通するので、その共通する事項については、下２桁が共通する３００番台の符号を付すことによりその詳しい説明を省略する。

図８および図９に示すように、蒸発式凝縮器３００は、ケーシング３１０と、アンモニア凝縮用冷却サイクルＳｃを循環して順次送られてくる冷媒Ｒを冷却して凝縮する傾斜板状の冷媒冷却部３２０と、この冷媒冷却部３２０に冷却水ＣＷを散水して冷媒冷却部３２０を冷却する傾斜板状の散水部３３０と、通風ファン３４０と、エリミネーター３５０と、散水ポンプ３６０と、送水管３７０とを備えている。

ケーシング３１０の内側には、冷媒冷却部３２０と、散水部３３０と、通風ファン３４０とが設置されている。
冷媒冷却部３２０は、上流側冷媒ガス供給ヘッダー３２２と、下流側冷媒液排出ヘッダー３２４と、凝縮コイル３２６とから構成されている。
凝縮コイル３２６は、上流側冷媒ガス供給ヘッダー３２２と下流側冷媒液排出ヘッダー３２４との間に設けられ、水平方向に対して傾斜配置している。
そして、冷媒冷却部３２０は、傾斜板状の構造となっている。

散水部３３０は、冷媒冷却部３２０の風下にあたる上側に設けられる。
散水部３３０は、冷却水供給ヘッダー３３２および散水ノズル３３４から構成されている。

散水ノズル３３４は、複数の直管から構成され、通風に逆方向となるように凝縮コイル３２６の上側に設けられ、凝縮コイル３２６に沿って傾斜配置されている。
また、散水ノズル３３４を構成する複数の直管の各々は、互いに平行に並設され、いわゆる櫛刃の形をした傾斜板状の構造となっている。
すなわち、傾斜板状の冷媒冷却部３２０と傾斜板状の散水部３３０とは、水平方向に対して傾斜配置して、冷媒冷却部３２０の風下にあたる上側に散水部３３０を距離一定で平行に並設された状態となっている。
これにより、散水部３３０から散水された冷却水ＣＷの方向と空気の流れの方向とが逆方向になり、冷却水ＣＷと空気との接触速度をより高速にして冷却水自身の冷却効果を高める。

エリミネーター３５０は、空気排出口３１４から排出される空気の流れに随伴する水滴状となった冷却水ＣＷが空気排出口３１４からケーシング３１０の外側に飛散することを防ぐために、通風ファン３４０と散水部３３０との間に配置されている。

このようにして得られた本発明の第３実施例である蒸発式凝縮器３００は、散水部３３０が、冷媒冷却部３２０の凝縮コイル３２６の上側に設けられ、凝縮コイル３２６に沿って傾斜配置して冷却水ＣＷを凝縮コイル３２６に向けて散水する複数の散水ノズル３３４を有していることにより、散水部３３０から散水された冷却水ＣＷが、凝縮コイル３２６における外周壁面を上側から下側に移動しながら蒸発する。
そして、凝縮コイル３２６における外周壁面を有効活用している。

続いて、本発明の第４実施例である蒸発式凝縮器４００について、図１１および図１２に基づいて説明する。
ここで、図１１は、本発明の第４実施例である蒸発式凝縮器４００を正面斜め前方から見た概略図であり、図１２は、図１１の符号１２−１２で見た断面図である。

第４実施例の蒸発式凝縮器４００は、前述した第１実施例の蒸発式凝縮器１００におけるケーシング１１０、冷媒冷却部１２０、散水部１３０、および、エリミネーター１５０の形態、および、冷媒冷却部１２０と散水部１３０との位置を変更したものであって、基本的な蒸発式凝縮器の構造と動作原理については、第１実施例の蒸発式凝縮器１００と共通するので、その共通する事項については、下２桁が共通する４００番台の符号を付すことによりその詳しい説明を省略する。

本発明の第４実施例である蒸発式凝縮器４００は、図１１および図１２に示すように、ケーシング４１０と、冷媒Ｒを冷却して凝縮する傾斜板状の冷媒冷却部４２０と、この冷媒冷却部４２０に冷却水ＣＷを散水して冷媒冷却部４２０を冷却する傾斜板状の散水部４３０と、通風ファン４４０と、エリミネーター４５０と、散水ポンプ４６０と、送水管４７０とを備えている。
ケーシング４１０は、第１の空気吸入口４１２ａと、第２の空気吸入口４１２ｂと、空気排出口４１４と、集水タンク４１６とから構成されている。

第１の空気吸入口４１２ａおよび第２の空気吸入口４１２ｂは、ケーシング４１０の外側から空気を吸入するための開口であり、ケーシング４１０の１組の対向するケーシング側壁面に設けられている。
空気排出口４１４は、ケーシング４１０の内側から空気を排出するための開口であり、ケーシング４１０の天面に設けられている。

冷媒冷却部４２０は、第１の上流側冷媒ガス供給ヘッダー４２２ａと、第２の上流側冷媒ガス供給ヘッダー４２２ｂと、第１の下流側冷媒液排出ヘッダー４２４ａと、第２の下流側冷媒液排出ヘッダー４２４ｂと、第１の凝縮コイル４２６ａと、第２の凝縮コイル４２６ｂとから構成されている。
第１の上流側冷媒ガス供給ヘッダー４２２ａは、冷媒冷却部４２０の上流側に設けられ、ケーシング４１０のケーシング側壁面の高い位置に架設された直管である。

第２の上流側冷媒ガス供給ヘッダー４２２ｂは、冷媒冷却部４２０の上流側に設けられ、第１の上流側冷媒ガス供給ヘッダー４２２ａに対向するケーシング４１０のケーシング側壁面の高い位置に架設された直管である。
第１の下流側冷媒液排出ヘッダー４２４ａおよび第２の下流側冷媒液排出ヘッダー４２４ｂは、冷媒冷却部４２０の下流側に設けられ、空気排出口４１４に対向するケーシング底壁面側の低い位置に架設された直管である。

第１の凝縮コイル４２６ａおよび第２の凝縮コイル４２６ｂは、それぞれ直管から構成されている。
複数の第１の凝縮コイル４２６ａは、相互に離間並列した状態で第１の上流側冷媒ガス供給ヘッダー４２２ａと第１の下流側冷媒液排出ヘッダー４２４ａとの間にそれぞれ接続して設けられ、ケーシング側壁面から空気排出口４１４に対向するケーシング底壁面側に向かって傾斜配置している。
複数の第２の凝縮コイル４２６ｂは、相互に離間並列した状態で第２の上流側冷媒ガス供給ヘッダー４２２ｂと第２の下流側冷媒液排出ヘッダー４２４ｂとの間にそれぞれ接続して設けられ、第１の上流側冷媒ガス供給ヘッダー４２２ａに対向するケーシング４１０のケーシング側壁面から空気排出口４１４に対向するケーシング底壁面側に向かって傾斜配置している。
そして、冷媒冷却部４２０は、ケーシング４１０の対向するケーシング側壁面から傾斜配置された２枚の傾斜板からなる断面視Ｖ字状またはＵ字状かそれに準ずる構造となっている。

散水部４３０は、冷媒冷却部４２０の風下にあたる上側に設けられる。
散水部４３０は、第１の冷却水供給ヘッダー４３２ａと、第２の冷却水供給ヘッダー４３２ｂと、第１の散水ノズル４３４ａと、第２の散水ノズル４３４ｂとから構成されている。
第１の冷却水供給ヘッダー４３２ａは、散水ポンプ４６０から冷却水ＣＷが送られてくる散水部４３０の上流側に設けられ、ケーシング４１０のケーシング側壁面の高い位置に架設された直管である。
第２の冷却水供給ヘッダー４３２ｂは、散水ポンプ４６０から冷却水ＣＷが送られてくる散水部４３０の上流側に設けられ、第１の冷却水供給ヘッダー４３２ａに対向するケーシング４１０のケーシング側壁面の高い位置に架設された直管である。

第１の散水ノズル４３４ａおよび第２の散水ノズル４３４ｂは、それぞれ直管から構成されている。
複数の第１の散水ノズル４３４ａは、通風に逆方向となるように第１の凝縮コイル４２６ａの上側に沿って設置され、ケーシング側壁面から空気排出口４１４に対向するケーシング底壁面側に向かって傾斜配置されている。
複数の第２の散水ノズル４３４ｂは、通風に逆方向となるように第２の凝縮コイル４２６ｂの上側に沿って設置され、第１の散水ノズル４３４ａに対向するケーシング４１０のケーシング側壁面から空気排出口４１４に対向するケーシング底壁面側に傾斜配置されている。
そして、散水部４３０は、冷媒冷却部４２０の上側に沿って設置された、いわゆる櫛刃の形をした２枚の傾斜板からなる断面視Ｖ字状またはＵ字状かそれに準ずる構造となっている。

１００、２００、３００、４００・・・蒸発式凝縮器
１１０、２１０、３１０、４１０・・・ケーシング
１１２、３１２・・・空気吸入口
２１２ａ、４１２ａ・・第１の空気吸入口
２１２ｂ、４１２ｂ・・第２の空気吸入口
１１４、２１４、３１４、４１４・・・空気排出口
１１６、２１６、３１６、４１６・・・集水タンク
１２０、２２０、３２０、４２０・・・冷媒冷却部
１２２、３２２・・・上流側冷媒ガス供給ヘッダー
２２２ａ、４２２ａ・・第１の上流側冷媒ガス供給ヘッダー
２２２ｂ、４２２ｂ・・第２の上流側冷媒ガス供給ヘッダー
１２４、２２４、３２４・・・下流側冷媒液排出ヘッダー
４２４ａ・・第１の下流側冷媒液排出ヘッダー
４２４ｂ・・第２の下流側冷媒液排出ヘッダー
１２６、３２６・・・凝縮コイル
２２６ａ、４２６ａ・・第１の凝縮コイル
２２６ｂ、４２６ｂ・・第２の凝縮コイル
１３０、２３０、３３０、４３０・・・散水部
１３２、２３２、３３２・・・冷却水供給ヘッダー
４３２ａ・・第１の冷却水供給ヘッダー
４３２ｂ・・第２の冷却水供給ヘッダー
１３４、３３４・・散水ノズル
２３４ａ、４３４ａ・・第１の散水ノズル
２３４ｂ、４３４ｂ・・第２の散水ノズル
１４０、２４０、３４０、４４０・・・通風ファン
１５０、２５０、３５０、４５０・・・エリミネーター
１６０、２６０、３６０、４６０・・・散水ポンプ
１７０、２７０、３７０、４７０・・・送水管
２８０・・・冷却水浄化部
２８２・・・濾過タンク
２８４・・・吸着タンク
２８６・・・透過膜タンク
２８８・・・清水タンク
２８９・・・循環ポンプ
ＣＷ・・・冷却水
Ｒ・・・冷媒（二酸化炭素冷媒）
Ｒｇ・・・気体状の冷媒
Ｒｌ・・・液体状の冷媒
Ｓ・・・冷凍システム
Ｓａ・・・一次側アンモニア冷凍サイクル
Ｓｂ・・・二次側二酸化炭素冷却サイクル
Ｓｃ・・・アンモニア凝縮用冷却サイクル

Claims

凝縮用冷却サイクルを循環して順次送られてくる冷媒を冷却して凝縮する傾斜板状の冷媒冷却部と、該冷媒冷却部に冷却水を散水して前記冷媒冷却部を冷却する傾斜板状の散水部と、該散水部から散水された冷却水を蒸発させる空気を吸入する空気吸入口と空気を排出する空気排出口とを有するケーシングと、該ケーシングの内部で空気吸入口から空気排出口への気流を発生させる通風ファンとを備えた蒸発式凝縮器であって、
前記冷媒冷却部が、水平方向に対して下り傾斜配置して前記冷媒を流通して流下させながら冷却する複数の凝縮コイルを有し、
前記散水部が、前記凝縮コイルに沿って傾斜配置して前記冷却水を凝縮コイルに向けて散水する複数の散水ノズルを有していることを特徴とする蒸発式凝縮器。
前記散水部が、前記冷媒冷却部の風上側に傾斜配置されていることを特徴とする請求項１記載の蒸発式凝縮器。
前記冷媒冷却部および散水部と通風ファンとの間に設けられたエリミネーターが、前記冷媒冷却部および散水部に沿って傾斜配置されていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の蒸発式凝縮器。
前記空気吸入口が、前記ケーシングの１組の対向するケーシング側壁面に設けられ、
前記空気排出口が、前記ケーシングの天面に設けられ、
前記凝縮コイルが、前記ケーシング側壁面の上方から前記空気排出口に対向するケーシング底壁面側に向かって下り傾斜配置されていることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか１つに記載の蒸発式凝縮器。
前記散水部が、前記冷却水を浄化する冷却水浄化部に接続されていることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか1つに記載の蒸発式凝縮器。
請求項１乃至請求項５のいずれか１つに記載の蒸発式凝縮器を有している凝縮用冷却サイクルを構成に備えている冷凍システム。