液面蒸発器と乾式膨張蒸発器の違い

液面蒸発器と乾式膨張蒸発器の違い

液封式蒸発器と乾式膨張式蒸発器は、それぞれ異なる蒸発器設計手法です。主な違いは、蒸発器内の冷媒の分布、熱伝達効率、適用シナリオなどにあります。以下に比較を示します。

1. 蒸発器内の冷媒の状態

• 液浸式蒸発器

蒸発器シェル内には液体冷媒が充填されており（通常、伝熱管束の70％～80％を覆う）、管外で冷媒が沸騰して熱を吸収し、ガス化した蒸気がコンプレッサーによって吸い出されます。

o 特徴: 冷媒と伝熱面が完全に接触し、伝熱効率が高くなります。

• 乾式膨張蒸発器

o 冷媒は膨張弁で絞り込まれた後、ガスと液体の混合物として蒸発器に入ります。チューブ内を流れる間に冷媒は徐々に完全に蒸発し、出口からは過熱蒸気が出てきます。

o 特徴: 冷媒の流れは膨張弁によって正確に制御され、蒸発器内に液状の冷媒が蓄積することはありません。

2. 熱伝達効率

• 液浸式蒸発器

伝熱管が液体冷媒に完全に浸かっているため、沸騰熱伝達率が高く、乾式に比べて効率が優れています（特に大寒冷時）。

ただし、潤滑油が残留する可能性がある点に注意する必要があり、オイルセパレーターが必要となります。

• 乾式膨張蒸発器

o 冷媒がチューブ内を流れる際にチューブ壁と均一に接触せず、熱伝達効率が低い場合がありますが、流量を増やすことで改善できます。

o 潤滑油は、追加の処理なしで冷媒とともにコンプレッサーに循環させることができます。

3. システムの複雑さとコスト

•液浸式蒸発器

o 大量の冷媒充填量（高コスト）、オイルセパレータ、レベルコントローラなどが必要となり、システムが複雑になります。

o 大型チラー（遠心式、スクリュー式コンプレッサーなど）に適しています。

• 乾式膨張蒸発器

o 充填量が少なく、構造が簡単で、コストが低く、メンテナンスが簡単です。

o 小規模および中規模のシステム（家庭用エアコン、ヒートポンプなど）で一般的です。

4. 適用シナリオ

• 液浸式蒸発器

o 大きな冷却能力、安定した負荷機会（セントラル空調、産業用冷凍機など）。

o 高いエネルギー効率が求められるシナリオ (データセンターの冷却など)。

• 乾式膨張蒸発器

o 負荷変動が大きい場合（家庭用可変周波数エアコンなど）。

o 充填される冷媒の量に敏感なアプリケーション（環境に優しい冷媒システムなど）。

5. その他の違い

対照品目 液体 乾燥

オイルリターンには、オイルセパレータの潤滑油が冷媒とともに自然に戻ることが必要である。

冷媒タイプ NH₃、R134a さまざまな冷媒（R410Aなど）に適しています

制御の難しさ 液面の正確な制御は膨張弁の調整に依存します

エネルギー効率（COP）の比率は比較的高く、比較的低い

まとめ

• 高いエネルギー効率、大きな冷却能力、安定した動作条件を追求するために、フルフラッド蒸発器を選択してください。

• ドライを選択: コスト、柔軟性、小型化、または可変負荷のシナリオに重点を置きます。

実際の適用においては、冷却需要、コスト、メンテナンスの複雑さといった要素を総合的に考慮する必要があります。例えば、大規模な商業ビルでは液式蒸発器チラーユニットが使用される場合がありますが、家庭用エアコンでは乾式蒸発器が一般的に使用されています。