JP2002372338A

JP2002372338A - 吸収冷温水機

Info

Publication number: JP2002372338A
Application number: JP2001178008A
Authority: JP
Inventors: Toshihiro Komatsu; 智弘小松; Tatsuro Fujii; 達郎藤居; Satoshi Miyake; 聡三宅; Kazunori Matsumae; 和則松前; Kenji Yamada; 研治山田; Yuji Ozawa; 裕治小沢
Original assignee: Hitachi Ltd; Osaka Gas Co Ltd; Tokyo Gas Co Ltd; Toho Gas Co Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd; Osaka Gas Co Ltd; Tokyo Gas Co Ltd; Toho Gas Co Ltd
Priority date: 2001-06-13
Filing date: 2001-06-13
Publication date: 2002-12-26

Abstract

(57)【要約】【課題】伝熱管と交差するプレートフィンの水平方向へ
の冷媒蒸気の流動抵抗を小さくし、熱交換性能を改善す
ることによって小形化できる吸収冷温水機を提供する。【解決手段】蒸発器１０、吸収器４、低温再生器２、凝
縮器１３のいずれかに内蔵され、垂直方向に配置された
プレートフィン６に交差して貫通する伝熱管５を備える
吸収冷温水機において、前記プレートフィン６に水平方
向に溝状凹凸部を形成し、このプレートフィンを凹部と
凹部、凸部と凸部とが向き合うように配置し、各プレー
トフィン間に垂直方向に間隔の広い蒸気通路１０２と狭
い蒸気通路１０１とを順次形成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、空調などに使用さ
れて温水もしくは冷水を供給する吸収冷温水機に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】従来、吸収冷温水機の吸収器としては、
例えば特開2000-35259号公報に記載のものが挙げられ
る。この技術は、吸収器に伝熱管が貫通した複数枚のプ
レートフィンを内蔵し、プレートフィンは伝熱管と交差
して所定の間隔で配置された構造となっている。また、
プレートフィンはプレートフィンにあけられた取付孔を
介して固定用棒部材により固定されており、プレートフ
ィンと伝熱管とは接合されていない構造となっている。
さらにプレートフィンには、伝熱管の周囲に蒸気通路孔
が開設されており、伝熱管の管軸方向にプレートフィン
を横切っての冷媒蒸気の移動を可能としている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、伝熱
管の貫通するプレートフィンを内蔵した吸収器、蒸発器
などを備える吸収冷温水機おいて、伝熱管と交差するプ
レートフィンの水平方向への冷媒蒸気の流動抵抗を小さ
くし、熱交換性能を改善することで小形化できる吸収冷
温水機を提供することにある。

【０００４】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の吸収冷温水機に係る第１の発明は、蒸発
器、吸収器、低温再生器、凝縮器のいずれかに内蔵さ
れ、垂直方向に配置されたプレートフィンに交差して貫
通する伝熱管を備える吸収冷温水機において、前記プレ
ートフィンに水平方向に溝状凹凸部を形成し、このプレ
ートフィンを凹部と凹部、凸部と凸部とが向き合うよう
に配置し、各プレートフィン間に水平方向の間隔の広い
蒸気通路と狭い蒸気通路とを順次形成するものである。

【０００５】また上記目的を達成するために、本発明の
吸収冷温水機に係る第２の発明は、幅の異なるプレート
フィンを、蒸気通路の上流側が下流側より粗になるよう
に間隔をあけて順次配置するものである。

【０００６】さらに上記目的を達成するために、本発明
の吸収冷温水機に係る第３の発明は、前記プレートフィ
ンを、伝熱管の管軸方向に間隔を変化させて配置し、間
隔の広い部分と狭い部分とで構成するものである。詳し
くは、前記間隔の広い部分の側に位置するプレートフィ
ンに、蒸気通路となる孔を形成するものである。

【０００７】さらに上記目的を達成するために、本発明
の吸収冷温水機に係る第４の発明は、前記伝熱管を、蒸
気通路の上流側を下流側より粗になるように配置するも
のである。

【０００８】さらに上記目的を達成するために、本発明
の吸収冷温水機に係る第５の発明は、前記伝熱管を、蒸
気通路の上流側を下流側より粗になるように配置するも
のである。詳しくは、前記液散布装置の液滴下トレーを
伝熱管の管軸方向に複数に分割し、液滴下トレーに液面
が形成されるように液を供給するものである。また、前
記蒸発器から遠い側に位置し鉛直方向に配置された伝熱
管を、吸収器に供給される冷却水の上流側に接続するも
のである。

【０００９】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
を参照して説明する。図１は、本発明の吸収冷温水機に
係る第１の実施例の系統図、図２は、吸収ブロックの斜
視図、図３は、液散布装置の斜視図である。

【００１０】二重効用吸収冷温水機の冷房サイクル時を
例にとって説明する。図１において、加熱部１ａを備え
た高温再生器１および低温再生器２において濃縮された
濃溶液は、濃溶液配管３によって吸収器４に流れる。吸
収器４は、伝熱管５と、この伝熱管５と交差し垂直方向
に配置されたプレートフィン６とにより構成され冷却水
と熱交換をする複数個の吸収ブロック７と、吸収器４の
上部に配置された液散布装置８と、吸収器４内に滞留
し、吸収性能を低下させる不凝縮ガスを外部へ排出する
ための抽気管９とによって構成されている。液散布装置
８によって吸収ブロック７に散布された濃溶液は、冷却
水により冷却され、吸収器４に併設された蒸発器１０に
おいて発生する冷媒蒸気を吸収する。蒸発器１０では、
伝熱管５内を流れる冷水（負荷から戻ってくる冷水で冷
媒より高温）によって冷媒は加熱され、冷媒は蒸発して
冷媒蒸気となる。一方、冷水は冷媒の蒸発潜熱によって
冷却され、負荷へ戻って再び空調などの冷房に用いられ
る。

【００１１】吸収器４において冷媒蒸気を吸収し濃度の
低下した稀溶液は、稀溶液配管１１を通ってポンプ１２
により吸収器４から高温再生器１および低温再生器２に
送られる。高温再生器１に送られた稀溶液は加熱部１ａ
によって加熱される。高温再生器１において蒸発した冷
媒蒸気は、低温再生器２へ流れ、吸収器４より送られて
くる稀溶液を加熱し、稀溶液中の冷媒を蒸発させる。高
温再生器１および低温再生器２で発生した冷媒蒸気は、
凝縮器１３において吸収器４を通過した冷却水と熱交換
して冷媒液となり、蒸発器１０へ戻る。

【００１２】吸収器４では、溶液と冷媒蒸気との接触面
において、冷媒蒸気が溶液に吸収される。冷媒蒸気の吸
収は、吸収器４内の溶液の飽和蒸気圧と蒸発器１０より
流入する冷媒蒸気との圧力差による拡散によって行われ
る。したがって、良好な吸収性能を確保するためには、
吸収器４における溶液の飽和蒸気圧を低く、冷媒蒸気の
圧力をより高く維持することが必要である。吸収器４内
の溶液の飽和蒸気圧は、溶液の温度および濃度に依存
し、高濃度で低温度の溶液ほど低い。吸収器４内におい
て、溶液の濃度は蒸気を吸収することで低下し、温度は
蒸気の潜熱により上昇する。また、蒸発器１０内の冷媒
蒸気の圧力は、吸収器４内の吸収ブロック７による流動
抵抗によって、ブロック内部へ進入するに従って低下す
る。特に、蒸発器１０および吸収器４の内部は高真空で
あるため、流動抵抗による圧力の低下は無視できない。
したがって、吸収器４における吸収熱伝達を促進させる
ためには、溶液と冷媒蒸気との接触面積を増加させるこ
と、溶液を効率良く冷却すること、冷媒蒸気の伝熱面で
の流動抵抗の低減を図ること、などが効果的である。

【００１３】図２によって吸収ブロックの詳細を説明す
る。吸収ブロック７は、例えば銅板をプレス加工によっ
て断面が台形となるように形成されたプレートフィン１
と伝熱管２とにより構成されている。すなわち吸収冷温
水機を設置した時に、断面に概ね水平方向に溝状の凹凸
部が形成されるように、プレートフィン６の凸部同士お
よび凹部同士とが向き合うように配置し、水平方向のフ
ィン間隔の広い通路１０１と狭い通路１０２とが順次形
成されるようになっている。

【００１４】このように構成された吸収ブロック７で
は、フィン間隔の広い部分１０１が冷媒蒸気の通路とな
り、冷媒蒸気の流動抵抗が低減される。このため、蒸気
流れ方向の下流側においても溶液による冷媒蒸気の吸収
作用が大きくなる。冷媒蒸気を吸収して温度が上昇した
溶液は、フィン間隔の狭い部分１０２に流下し、冷却水
との熱交換によって冷却される。蒸気を吸収する能力を
回復した溶液は、再びフィン間隔の広い部分１０１へ流
下し、冷媒蒸気の吸収を行う。したがって、水平方向に
凹凸面を有するプレートフィン６では、平面フィンを用
いた場合や伝熱管のみで形成された管群に比べて、プレ
ートフィン６の面に沿って流下する液膜の流下速度が低
下し、冷媒蒸気との接触時間をより長く確保できる。す
なわち、溶液と冷媒蒸気との接触面積の増加および溶液
の効率的な冷却を可能にする伝熱面の拡大と、冷媒蒸気
の伝熱面での流動抵抗の低減とを同時に図ることができ
る。

【００１５】また、吸収器４を複数の吸収ブロック７で
構成しているため、各ブロックの間に冷媒蒸気の通路が
形成され、吸収器内部への冷媒蒸気の流動が促進され
る。さらに、液膜流が狭い部分１０２にて絞られるため
水平方向への移動が図られ、液膜流の偏流を防止するこ
とができる。なお、フィン断面形状として、図２に示す
形状以外にも例えば波形もしくは方形の凹凸形状にして
も台形形状フィンと同様の効果が得られる。

【００１６】図３は、液散布装置の斜視図である。液散
布装置８は、複数の液滴下孔８ｃを有し伝熱管５（図２
参照）の管軸方向に沿って複数個に分割された滴下トレ
ー８ｂと液分配ダクト８ａとから構成されている。滴下
トレー８bへの溶液の供給は、滴下トレー８ｂの上部に
配置された液分配ダクト８ａによって行われる。液分配
ダクト８ａを用いることで、溶液とともに系内を循環す
る異物による液滴下孔８ｃの目詰まりを防ぐことができ
る。滴下トレー８ｂにおいて、液滴下孔８ｃを各プレー
トフィン６間であって伝熱管２の管軸上に配置すること
によって、各プレートフィン６に均等に溶液の散布を行
うことができる。

【００１７】上記液散布装置８を複数個の滴下トレー８
ｂによって構成することにより、各滴下トレー８ｂから
の液の散布量を均一化し、均等に吸収ブロック７に散布
することができる。すなわち、液散布装置８内に形成さ
れる液面の高さが液滴下孔８ｃからの散布量を決定する
ので、吸収器４が管軸方向に傾いて設置されたような場
合でも、液散布装置８すなわち滴下トレー８ｂを分割す
ることで散布密度に差異を生じることがなくなる。吸収
冷温水機の能力を増減する場合、一般には伝熱管長さを
変化させるが、これに対しても滴下トレー８ｂの個数を
増減することによって容易に適応できる。

【００１８】以上説明したように本実施例によれば、ク
ロスフィンチューブ吸収器のプレートフィンを水平面に
凹凸を設けた形状とし、これらのフィンの凸部同士およ
び凹部同士を向かい合わせて配置することにより、冷媒
蒸気の伝熱面への流動抵抗が低減されて吸収熱伝達を促
進し、単位容積あたりの伝熱性能が改善（向上）されて
吸収器を小形化できるという効果がある。したがって、
この吸収器を用いることによって、吸収冷温水機の小形
化を図ることができる。

【００１９】図４は、本発明の第２の実施例に係る吸収
ブロックの斜視図である。本実施例は、幅（図示左右方
向）の異なるプレートフィン６ａ、６ｂ、６ｃを組み合
わせ、プレートフィン後端部を揃えて配置したものであ
る。すなわち、幅の異なるプレートフィン６ａ、６ｂ、
６ｃを、蒸気通路の上流側が下流側より粗になるように
間隔をあけて順次配置しているため、冷媒蒸気は蒸発器
１０から下流側の伝熱面まで進入することが容易にな
り、伝熱面全体での吸収熱伝達が促進される。

【００２０】本実施例では、プレートフィン６ａ、６
ｂ、６ｃに平板フィンを用いているので、吸収ブロック
７全体が冷媒蒸気の吸収面および溶液の冷却面の作用を
するが、台形状のものであってもよい。この場合、吸収
ブロック７への蒸気流動抵抗をさらに低減できる効果が
ある。また、本実施例では３種類の幅のプレートフィン
について説明したが、これ以外の枚数の組み合わせでも
よい。

【００２１】図５は、本発明の第３の実施例に係る吸収
ブロックの斜視図である。本実施例は、プレートフィン
６の配置に特徴がある。等間隔に３枚（枚数は任意）の
プレートフィンを配置し、これら配置間隔よりも広い間
隔をあけて、さらに他の等間隔に３枚のプレートフィン
を配置して構成（配置個数は任意）するものである。す
なわち、プレートフィン６の配置間隔が伝熱管５の管軸
方向に対して広い部分１０１と狭い部分１０２とで構成
するものである。このように構成することで、フィン間
隔の広い部分１０１においては冷媒蒸気の流動抵抗が小
さくなり、冷媒蒸気の伝熱面への進入が促進される。こ
の場合、フィン間隔の狭い部分１０２における冷媒蒸気
の進入を促進するために、フィン間隔の広い側に面して
配置されたプレートフィン６ｄのそれぞれに冷媒蒸気の
通路となる冷媒蒸気通路孔１０３を形成する。これによ
り、フィン間隔の広い部分１０１を通って伝熱面に進入
する冷媒蒸気を、少ない流動抵抗により各プレートフィ
ン６の間に導くことができる。冷媒蒸気通路孔１０３
は、任意箇所に伝熱管２を挿入しない孔を設けることに
よって代用することもできる。

【００２２】図６は、本発明の第４の実施例に係る吸収
器の側面の断面図である。本実施例の特徴は、冷媒蒸気
の流入する蒸発器１０に近い側に伝熱管を粗に配置し
（図中、符号５ａで示す）、蒸発器１０から遠い側に伝
熱管５を近い側より密に配置するものである（図中、符
号５ｂで示す）。すなわち、前記伝熱管５を、蒸気通路
の上流側を下流側より粗になるように配置するものであ
る。

【００２３】本実施例のように、伝熱管５の配置密度を
変化させることによって、蒸発器１０に近い側すなわち
冷媒蒸気の流速の速い部分で伝熱管５ａのピッチが伝熱
管５bのピッチより広いため、伝熱管５およびプレート
フィン６による抵抗の低減に効果がある。また、吸収ブ
ロック７の複数部分において、鉛直方向に管ピッチを広
げて冷媒蒸気の通路１４を大きく確保することで、冷媒
蒸気の流動抵抗をさらに低減することができる。

【００２４】さらに、蒸発器１０から遠い側の伝熱管５
ａと近い側の伝熱管５ｂとにおいて、冷却水の流れに対
して、伝熱管５ａを上流側に、伝熱管５ｂを下流側に接
続することによって、伝熱管５ａに伝熱管５ｂよりも低
温の冷却水が流れ、溶液と冷却水間の交換熱量を大きく
でき、伝熱管５ａ上を流下する溶液の冷媒吸収量を大き
くすることができる。このため、蒸発器１０からの冷媒
蒸気の流れを吸収ブロック７の全域に広げることがで
き、吸収熱伝達性能を改善できる効果がある。

【００２５】図７は、本発明の第５の実施例に係る吸収
器の側面の断面図である。本実施例は、複数の吸収ブロ
ック７を備え、各ブロック間に図８に示すように、伝熱
管５の管軸方向に分割された液滴下トレー８ｂを複数個
配置して冷媒吸収面を確保するようにしたものである。
すなわち、底面に複数の液滴下孔８ｃを備える液滴下ト
レー８ｂを吸収ブロック７の各下部に配置して液滴下ト
レー８ｂのそれぞれにおいて液面が形成されるように溶
液を供給する。もしくは液滴下孔８ｃの孔径を調節す
る。これによって、溶液と冷媒蒸気の接触面として、吸
収ブロック７を流下する液膜表面に加えて、液滴下トレ
ー８ｂに形成される液面が確保され、吸収器４における
吸収熱伝達を促進する効果がある。

【００２６】また、吸収ブロック７を複数に分割した構
造であるため、ブロック間の隙間が冷媒蒸気の通路とし
て作用し、流動抵抗の低減が図れる。さらに、吸収ブロ
ック７間の液滴下トレー８ｂに形成される液面において
は、吸収ブロック７と液面との間の流動抵抗が吸収ブロ
ック７内部に比べて小さいため、吸収熱伝達を促進する
効果もある。

【００２７】各吸収ブロック７での蒸気流動抵抗や伝熱
管５内を流れる冷却水温度の分布によって、伝熱管５の
伝熱面に溶液の冷媒吸収量に偏りを生じて、各ブロック
離脱時の溶液に濃度差を生じ易いが、本実施例によれ
ば、液滴下トレー８ｂにおいて溶液が混合され、この混
合により溶液濃度分布の偏りが低減されて熱交換性能を
平均化する作用をする。

【００２８】上記第１ないし第５の実施例のように、吸
収器４内に冷媒蒸気通路を形成した場合、冷媒蒸気通路
の近傍に抽気装置を配置することで不凝縮ガスを効率良
く除去できる。第４の実施例で蒸発器１０側から見て下
流側の伝熱管５ａを冷却水流れの上流側とした場合、不
凝縮ガスが伝熱管５ａの周囲に滞留し易い。このため、
滞留する近傍に抽気管９を配置することで不凝縮ガスを
効率良く抽気することができ、伝熱性能の低下を抑制で
きる。

【００２９】なお、上記実施例において溶液散布手段と
して図３に示す装置を用いる場合について示したが、吸
収ブロック７の上部に複数のスプレーノズルを備えるも
のであってもよい。この場合には、液滴下孔８ｃに比
べ、伝熱面に散布される溶液の粒径を小さくすることが
でき、かつ、１つのスプレーノズルで溶液の散布を広く
できるため伝熱面の濡れ性が改善されること、溶液散布
装置に関わる部品点数が削減されること、などの利点が
ある。また、フィン表面に水平溝を形成、あるいは親水
性の皮膜を形成してフィン表面の濡れ性を改善すること
によっても伝熱表面の拡大が図られ、吸収伝熱性能の改
善が図れる。

【００３０】以上、上記実施例では吸収器のみについて
示したが、管外媒体が相変化を伴う蒸発器、凝縮器、低
温再生器などに適用することによっても熱交換性能が改
善され、これらを用いることで吸収冷温水機の小形化を
図ることができる。

【００３１】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、蒸
発器、吸収器、低温再生器、凝縮器のいずれかに内蔵さ
れ、垂直方向に配置されたプレートフィンに交差して貫
通する伝熱管を備える吸収冷温水機において、伝熱管と
交差するプレートフィンの水平方向への冷媒蒸気の流動
抵抗を小さくし、熱交換性能を改善することで小形化で
きる吸収冷温水機が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例に係る吸収冷温水機の系
統図である。

【図２】図１の実施例の吸収ブロックの斜視図である。

【図３】図１の実施例の液散布装置の斜視図である。

【図４】本発明の第２の実施例に係る吸収ブロックの斜
視図である。

【図５】本発明の第３の実施例に係る吸収ブロックの斜
視図である。

【図６】本発明の第４の実施例に係る吸収器の側面の断
面図である。

【図７】本発明の第５の実施例に係る吸収器の側面の断
面図である。

【図８】図７の実施例の液滴下トレーの斜視図である。

【符号の説明】

１高温再生器１ａ加熱部２低温再生器３濃溶液配管４吸収器５、５ａ、５ｂ伝熱管６、６ａ、６ｂ、６ｃ、６ｄプレートフィン７吸収ブロック８液散布装置８ａ液分配ダクト８ｂ液滴下トレー８ｃ液滴下孔９抽気管１０蒸発器１１稀溶液配管１２ポンプ１３凝縮器１４冷媒蒸気の通路１０１フィン間隔の狭い部分１０２フィン間隔の広い部分１０３冷媒蒸気通路孔

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (71)出願人 000221834 東邦瓦斯株式会社愛知県名古屋市熱田区桜田町19番18号 (72)発明者小松智弘茨城県土浦市神立町502番地株式会社日立製作所機械研究所内 (72)発明者藤居達郎茨城県土浦市神立町502番地株式会社日立製作所機械研究所内 (72)発明者三宅聡茨城県土浦市神立町603番地株式会社日立製作所産業機械システム事業部内 (72)発明者松前和則東京都港区海岸一丁目５番20号東京瓦斯株式会社内 (72)発明者山田研治大阪府大阪市此花区北港白津１丁目１番３号大阪瓦斯株式会社内 (72)発明者小沢裕治愛知県東海市新宝町507番地の２東邦瓦斯株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】蒸発器、吸収器、低温再生器、凝縮器のい
ずれかに内蔵され、垂直方向に配置されたプレートフィ
ンに交差して貫通する伝熱管を備える吸収冷温水機にお
いて、前記プレートフィンに水平方向に溝状凹凸部を形成し、
このプレートフィンを凹部と凹部、凸部と凸部とが向き
合うように配置し、各プレートフィン間に水平方向の間
隔の広い蒸気通路と狭い蒸気通路とを順次形成すること
を特徴とする吸収冷温水機。
【請求項２】蒸発器、吸収器、低温再生器、凝縮器のい
ずれかに内蔵され、垂直方向に配置されたプレートフィ
ンに交差して貫通する伝熱管を備える吸収冷温水機にお
いて、幅の異なるプレートフィンを、蒸気通路の上流側が下流
側より粗になるように間隔をあけて順次配置することを
特徴とする吸収冷温水機。
【請求項３】蒸発器、吸収器、低温再生器、凝縮器のい
ずれかに内蔵され、垂直方向に配置されたプレートフィ
ンに交差して貫通する伝熱管を備える吸収冷温水機にお
いて、前記プレートフィンを、伝熱管の管軸方向に間隔を変化
させて配置し、間隔の広い部分と狭い部分とで構成する
ことを特徴とする吸収冷温水機。
【請求項４】前記間隔の広い部分の側に位置するプレー
トフィンに、蒸気通路となる孔を形成することを特徴と
する請求項３記載の吸収冷温水機。
【請求項５】蒸発器、吸収器、低温再生器、凝縮器のい
ずれかに内蔵され、垂直方向に配置されたプレートフィ
ンに交差して貫通する伝熱管を備える吸収冷温水機にお
いて、前記伝熱管を、蒸気通路の上流側を下流側より粗になる
ように配置することを特徴とする吸収冷温水機。
【請求項６】蒸発器、吸収器、低温再生器、凝縮器のい
ずれかに内蔵され、垂直方向に配置されたプレートフィ
ンに交差して貫通する伝熱管を備える吸収冷温水機にお
いて、前記垂直方向に配置されたプレートフィンに交差して貫
通する伝熱管によって構成された複数個のブロックを、
垂直方向に間隔をあけて配置し、各ブロック下部に、液
散布装置を配置することを特徴とする吸収冷温水機。
【請求項７】前記液散布装置の液滴下トレーを伝熱管の
管軸方向に複数に分割し、液滴下トレーに液面が形成さ
れるように液を供給することを特徴とする請求項６記載
の吸収冷温水機。
【請求項８】前記蒸発器から遠い側に位置し鉛直方向に
配置された伝熱管を、吸収器に供給される冷却水の上流
側に接続することを特徴とする請求項１ないし５のいず
れかに記載の吸収冷温水機。