JP2004211978A - 吸収冷凍機の再生器及び吸収冷凍機 - Google Patents
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Abstract
【課題】伝熱性能が良く且つ構造が単純な再生器及びそのような再生器を備える吸収冷凍機を提供する。を提供する。
【解決手段】吸収冷凍機に備えられる、吸収液の濃度を高める再生器1であって、吸収液を加熱する加熱用流体61wが中空側を通る、ほぼ垂直に且つほぼ平行に所定の間隔をあけて配列された複数の中空プレート20と、中空プレート20同士を連結し、加熱用流体61wを複数の中空プレート20に供給する連結通路21と、中空プレート20を収納し、中空プレート20の下部が吸収液で浸るように吸収液を溜めるシェル3とを備える再生器。
【選択図】 図1
【解決手段】吸収冷凍機に備えられる、吸収液の濃度を高める再生器1であって、吸収液を加熱する加熱用流体61wが中空側を通る、ほぼ垂直に且つほぼ平行に所定の間隔をあけて配列された複数の中空プレート20と、中空プレート20同士を連結し、加熱用流体61wを複数の中空プレート20に供給する連結通路21と、中空プレート20を収納し、中空プレート20の下部が吸収液で浸るように吸収液を溜めるシェル3とを備える再生器。
【選択図】 図1
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、吸収冷凍機の再生器及び吸収冷凍機に関し、特に伝熱性能が良く且つ構造が単純な再生器及びそのような再生器を備える吸収冷凍機に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
従来から、吸収冷凍機の再生器としては、図5の(a)に示すような満液式や(b)に示すような潅水式が用いられてきた(例えば、特許文献1参照)。再生器では、吸収液を加熱して冷媒を蒸発させることによりその濃度を高める。満液式では液溜に溜められた吸収液を、内部に加熱媒体が流れる伝熱チューブ群で加熱する。潅水式では伝熱チューブの表面に吸収液を散布して表面に液膜を形成し、液が流れ落ちる間に吸収液を加熱する。
【0003】
【特許文献1】
特公昭56−48781号公報(第5図)
【0004】
【特許文献2】
特開平7−83534号公報
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
以上のような従来の再生器では、満液式の場合は管群が溶液に浸っているために液高による蒸発の阻害があるという問題があった。すなわち、液の深いところでは液柱による圧力のため、液の表面に比べて蒸発しにくい。また、流下液膜式の場合は、伝熱性能は良いが液散布機構を必要とし構造が複雑になるという問題があった。
【0006】
そこで本発明は、吸収冷凍機の再生器で、伝熱性能が良く且つ構造が単純な再生器及びそのような再生器を備える吸収冷凍機を提供することを目的としている。
【0007】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、請求項1に係る発明による再生器は、例えば図1に示されるように、吸収冷凍機に備えられる、吸収液の濃度を高める再生器1であって;吸収液を加熱する加熱用流体61wが中空側を通る、ほぼ垂直に且つほぼ平行に所定の間隔をあけて配列された複数の中空プレート20と;中空プレート20同士を連結し、加熱用流体61wを複数の中空プレート20に供給する連結通路21と;中空プレート20を収納し、中空プレート20の下部が吸収液で浸るように吸収液を溜めるシェル3とを備える。
【0008】
このように構成すると、吸収液を加熱する加熱用流体が中空側を通る、ほぼ垂直に且つほぼ平行に所定の間隔をあけて配列された複数の中空プレートを備えるので、中空側を通る加熱用流体により中空プレートに接触する吸収液を加熱することができ、中空プレート同士を連結し、加熱用流体を複数の中空プレートに供給する連結通路を備えるので、各中空プレートに加熱用流体を供給することができ、中空プレートを収納し、中空プレートの下部が吸収液で浸るように吸収液を溜めるシェルを備えるので、下部の吸収液を加熱して濃縮することができる。
【0009】
また請求項2に記載のように、請求項1に記載の再生器では、沸騰した吸収液が中空プレート20同士の間を垂直方向上方に吹き上げられるように、中空プレート20同士の間に垂直方向に延びる空間が形成されるようにしてもよい。
【0010】
このように構成すると、沸騰した吸収液が中空プレート同士の間を垂直方向上方に吹き上げられるように、中空プレート同士の間に垂直方向に延びる空間が形成されるので、溶液は空間内を気泡ポンプ効果によって持ち上げられる。
【0011】
また請求項3に記載のように、請求項1または請求項2に記載の再生器では、沸騰した吸収液が中空プレート20同士の間を垂直方向上方に吹き上げられるように、中空プレート20同士の間に充填された充填材を備えるようにしてもよい。
【0012】
このように構成すると、充填材の間を沸騰した吸収液が上方に吹き上げられる。
【0013】
また中空プレート20の中空内に充填材を有するようにしてもよい。このときは、該充填材は、伝熱を助ける伝熱フィンとして作用する他に、中空プレートの機械的補強、加熱流体の流れ分布の均一化を助ける。
【0014】
上記目的を達成するために、請求項4に係る発明による吸収冷凍機は、例えば図2に示されるように、請求項1乃至請求項3のいずれか1項に記載の再生器Gと;再生器Gで加熱されて発生した冷媒蒸気を凝縮する凝縮器Cと;凝縮器Cで凝縮した冷媒を受け入れて蒸発させる蒸発器Eと;再生器Gで濃度が高められた吸収液を受け入れて、蒸発器Eで蒸発した冷媒蒸気を吸収する吸収器Aとを備える。
【0015】
このように構成すると、請求項1乃至請求項3のいずれか1項に記載の再生器Gを備えるので、熱通過率の高い再生器を備える吸収冷凍機を提供することができる。
【0016】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。なお、各図において互いに同一あるいは相当する部材には同一符号あるいは類似符号を付し、重複した説明は省略する。
【0017】
図1の模式的断面図、斜視図を参照して、本発明の第1の実施の形態を説明する。(a)は、本発明の第1の実施の形態の再生器1の一部破断の正面図である。再生器1は熱交換器の一種である。再生器1は、狭い間隔をもって並べられた複数のプレート20と接続管21とを含んで構成されるプレート群2と、それを収容するシェル3を備えている。
【0018】
プレート20は水平面にほぼ垂直に、言い換えればほぼ鉛直方向に立てて配列されている。接続管21はほぼ水平方向に配置され、プレート20を貫通している。
シェル3には被加熱流体である吸収液(適宜「溶液」ともいう)の供給口30と蒸気排出口31、およびプレート群2に加熱流体である温水乃至水蒸気を供給・排出するための接続口22a、22bが設けてある。ここでは、供給口30はシェル3の底部に、蒸気排出口31は、シェル3の上部に形成されている。また接続口22aは加熱流体の入口であり、矩形のプレート20の上隅に、接続口22bは加熱流体の出口であり、矩形のプレート20の前記接続口22aとは対角線上の反対側である下隅に形成されている((b)参照)。
【0019】
各プレート20は、(b)の斜視図に示すように、実質的に同サイズで勝手反対に形成された矩形の板20aと板20bを袋状に貼り合わせて構成されている。板20aと板20bとの間には中空部が形成されるので、プレート20は本発明の中空プレートを構成していることになる。図中右上隅に加熱流体供給用接続管21cを貫通するための孔20cが形成され、左下隅に加熱流体排出用接続管21dを貫通するための孔20dが形成されている。孔20c側からプレート20の内側に加熱流体を供給し、孔20d側から加熱流体を排出するように構成されている。なお接続管21cと21dとを区別して説明する必要のないときは、単に接続管21という。
【0020】
接続管21c、21dには、複数のプレート20の並べられた前記狭い間隔と同じ間隔で複数の孔が明けられており、その孔がプレート20内(板20aと板20bとの間)に開口するように構成されている((a)の部分断面部分を参照)。プレート20、接続管21c、21dは、オーステナイト系のステンレス鋼(例えばJIS316A)で作られている。また、接続管21c、21dとプレート20とは銅ロウなどによって接着されている。
【0021】
上記のような構成において、接続管21cを通して供給される加熱流体は接続管21cの前記孔から各プレート20の内部に流入し、接続管21dの前記孔を通過して接続管21dを経由して排出される。加熱流体が水蒸気のときは特に上隅の孔を貫通する接続管21cから供給され、下隅の孔を貫通する接続管21dから凝縮液として排出されるように構成するのがよいが、過熱流体が温水のときは下隅の接続管21dから供給され、上隅の穴を貫通する接続管21cから排出されるように構成してもよい。
【0022】
前記加熱流体が板20aおよび板20bを介してプレートの外側にある被加熱流体である吸収液を加熱する。板20aおよび板20bの表面は、機械的強度確保および伝熱性能向上のために突起または波状に絞り加工するとよい。
【0023】
(c)の平面図(鉛直方向上方から見た図)に示すように、各プレート20の間には、充填材としての波板20dが挟まれていて、これらは銅ロウなどによって接着されている。波板20dとプレート20とが、本発明の垂直方向に延びる空間を形成している。波板20dの材料は板20a、20bと同材質とするのがよい。前記のように、板20aと板20b、および接続管21c、21dなどの各々の部品は銅ロウ付けなどにより接着されている。
【0024】
次に、熱交換器1の機能について説明する。加熱流体である水蒸気や温水は接続口22aからプレート群2に供給され、接続管21cを通って各プレート20に分配され、被加熱流体である吸収液を加熱した後、再び接続管21dに集合して接続口22bから排出される。
【0025】
一方、被加熱流体である吸収液は希溶液として供給口30から流入してシェル3内に溜まり、その液面4はプレート群2の下方の一部が吸収液に浸かるような位置となっている。シェル3の内部に溜まった吸収液は、プレート20の内部を流れる加熱流体によって加熱され沸騰し、発生した冷媒蒸気の噴出エネルギーによって吸収液の一部が気泡ポンプのように複数のプレート20同士の間の波板20dによって仕切られた鉛直方向に形成された空間内を持ち上げられて、吸収液の液面4(沸騰していないとした状態の液面高さ)より上部のプレート伝熱面を濡らす。プレート20の上部に持ち上げられた吸収液は、プレート20の内部に供給されている加熱流体によってさらに加熱されて蒸発し、蒸発した蒸気はシェル3の上部に形成された蒸気排出口31から排出される。
【0026】
図2のフロー図を参照して、第1の実施の形態の再生器を構成要素として備える本発明の第2の実施の形態である吸収冷凍機5を説明する。本図の吸収冷凍機は、単効用の吸収冷凍機5であり、冷媒を蒸発して冷水を冷却する蒸発器E、蒸発器Eで蒸発した冷媒蒸気を吸収する吸収器A、吸収器Aで冷媒蒸気を吸収して低濃度になった希溶液を加熱して冷媒蒸気を発生させ再生する再生器G、再生器Gで発生した冷媒蒸気を凝縮する凝縮器C、吸収器Aから再生器Gに送られる希溶液と再生器Gから吸収器Aに送られる濃溶液との間で熱交換させる溶液熱交換器50、吸収器Aから再生器Gに溶液を送る溶液ポンプ51、凝縮器Cから蒸発器Eに冷媒液を戻す冷媒配管52、再生器Gから吸収器Aに濃溶液を送る濃溶液配管53、吸収器Aから再生器Gに希溶液を送る希溶液配管54、吸収器Aに冷却水55wを供給し又戻す冷却水配管55、凝縮器Cに冷却水56wを供給し又戻す冷却水配管56を含んで構成されている。
【0027】
再生器Gは、既に説明した図1の再生器1のように構成されている。吸収冷凍機5には、加熱流体としての温水や水蒸気を供給する加熱流体供給源としての排温水源6が、温水配管61により接続されている。また、吸収冷凍機5で作られた冷水を供給する冷凍負荷としての室内空調機7が、冷水配管71により接続されている。
【0028】
単効用の吸収冷凍機5のサイクルについて説明する。蒸発器Eで冷水配管71を通して供給される冷水71wから熱を奪い蒸発した冷媒蒸気は、吸収器Aにて冷却水配管55を通して供給される冷却水55wで冷却されている溶液に吸収される。冷媒を吸収して吸収剤の濃度が低下した希溶液は、希溶液配管54に挿入配置された溶液ポンプ51によって溶液熱交換器50に送られ、そこで再生器Gから戻る高温の濃溶液と熱交換し、昇温して再生器Gに入る。再生器Gでは温水配管61を通して供給される温水61wによって溶液が加熱され、冷媒蒸気を放出して濃縮される。この濃溶液は濃溶液配管53を通して溶液熱交換器50に送られ、ここで熱回収され温度が低下して吸収器Aに戻る。一方、再生器Gで発生した冷媒蒸気は、凝縮器Cで冷却水配管56を通して供給される冷却水56wに冷却され凝縮する。凝縮した冷媒液は冷媒配管52を通して蒸発器Eに戻り、サイクルを一巡する。
【0029】
吸収冷凍機5の再生器Gでは、温水や蒸気などによって溶液を加熱沸騰させて溶液を煮詰め、濃度の高い溶液を作る。この再生器Gに本発明の実施の形態である熱交換器を適用した場合、上述の気泡ポンプ効果によってプレート20が溶液で一様に濡らされるため、従来技術で用いられている溶液散布機構が不要になる。
【0030】
図3の模式的平面図を参照して、本発明の第3の実施の形態である再生器を説明する。機器の構成は第1の実施の形態とほぼ同じであるが、以下の点が異なっている。
本図はプレート群2を上方から見た図、いわば上面図である。本実施の形態では、図示のように、複数のプレート20同士の間に第1の実施の形態で説明した波板20dを挟む代わりに、充填材としてのフィン20fを挟み、プレート20とフィン20fとは相互にロウ付けされている。プレート20とフィン20fとは、鉛直方向に形成された縦長の空間を形成するので、溶液が沸騰して発生した蒸気と溶液の2層流は、プレート20とフィン20fとの間の前記空間内を気泡ポンプ効果によって持ち上げられる。この作用は第1の実施の形態と同様である。
【0031】
図4の模式的平面図を参照して、本発明の第4の実施の形態である再生器を説明する。機器の構成は第1の実施の形態とほぼ同じであるが、以下の点が異なっている。
本図はプレート群2を上方から見た図、いわば上面図である。本実施の形態では、図示のように、複数のプレート20同士の間に第1の実施の形態で説明した波板20dを挟む代わりに、プレート20自身を波板状に加工して、複数のプレート20は相互にロウ付けされている。波板状のプレート20同士の間には、ほぼ鉛直方向に形成された縦長の空間20gが形成される。したがって、溶液が沸騰して発生した蒸気と溶液の2層流は、波板状に加工されたプレート20同士の間の前記空間20g内を気泡ポンプ効果によって持ち上げられる。この作用は第1の実施の形態と同様である。
【0032】
プレート20の内部、いわば板20aと板20bとの間に形成された中空部に不図示の充填材を充填してもよい。その充填材は、波板20eやフィン20eのようなものとすればよい。このように構成すると、加熱流体とプレート20との伝熱が促進されるだけでなく、板20a、20bの物理的な補強ともなる。充填材の材料は、板20a、20bと同じ材質とするのが好ましい。
【0033】
以上のように本発明実施の形態によれば、再生器を、プレート群とそれを収める容器とを含んで構成し、溶液の液面をプレートの一部が浸る程度にする。溶液はプレートの中を通る熱媒により熱せられ、発生した冷媒蒸気の噴出エネルギーの気泡ポンプ効果によって、溶液がプレート間に持ち上げられ、溶液面より上部のプレート伝熱面を溶液で濡らす効果が得られる。これによって、溶液に浸っていないプレート上部に液膜を形成することができるため、伝熱性能の向上が期待できる。
【0034】
また、溶液が沸騰する際のスプラッシュ効果が鉛直方向に延びる空間により促進されているので、スプラッシュ効果によって溶液が跳ね上げられる高さが十分となり、伝熱部を浸す溶液量を多くすることができる。このように、本発明の実施の形態によれば、液高の影響が小さく、また溶液を溜める量が少ないので、循環する溶液量を減らすこともできる。溶液量が少なくて済めば、溶液のコスト上有利になり又取り扱いが容易になる他、吸収冷凍機の起動時間を短縮することができる。
【0035】
プレートとプレートの間に、充填するのは波板やフィンに限らず、例えばコイルであってもよい。このような構造としても、溶液の持ち上げ効果を増すことができる。
【0036】
以上の実施の形態では、プレート20は、プレート20とは別体の接続管21で接続されるものとして説明したが、これに限らず、接続管21はプレート20と一体に形成してもよい。例えば、板20aの孔20cの周囲を円筒状に突出するように例えばプレスで打ち出す。板20bの孔20cの周囲を板20aの前記円筒状突出部と対応させて円筒状に突出するように打ち出す。孔20dについても同様にする。このようにして作った板20aと20bとを合わせて組み立て、円筒状突出部同士をロウ付け等で接合する。複数の板20a、20bのセットをこのようにして組み立てれば、円筒状の突出部が全体として接続管を構成する。
【0037】
以上のような再生器は、伝熱性能が良く且つ構造が単純であるので、例えば家庭用の吸収冷凍機のような小型で性能の良い吸収冷凍機に適している。
【0038】
吸収冷凍機5の作動媒体は、典型的には臭化リチウムを吸収剤とし水を冷媒とするものであるが、これに限らず、水を吸収剤としアンモニアを冷媒とするものであってもいいし、その他の吸収剤と冷媒を用いてもよい。
以上の実施の形態では、吸収冷凍機5は、単効用として説明したが、これに限らず例えば多重効用吸収冷凍機、多段吸収サイクル吸収冷凍機であってもよい。
【0039】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、吸収液を加熱する加熱用流体が中空側を通る、ほぼ垂直に且つほぼ平行に所定の間隔をあけて配列された複数の中空プレートを備えるので、中空側を通る加熱用流体により中空プレートに接触する吸収液を加熱することができ、中空プレート同士を連結し、加熱用流体を複数の中空プレートに供給する連結通路を備えるので、各中空プレートに加熱用流体を供給することができ、中空プレートを収納し、中空プレートの下部が吸収液で浸るように吸収液を溜めるシェルを備えるので、下部の吸収液を加熱して濃縮することができ、結果として伝熱性能が良く且つ構造が単純な再生器及びそのような再生器を備える吸収冷凍機を提供することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施の形態である再生器の構造を示す一部断面正面図、斜視図、拡大平面図である。
【図2】図1に示す再生器を備える、本発明の第2の実施の形態である吸収冷凍機のフロー図である。
【図3】本発明の第3の実施の形態である再生器の構造を示す平面図である。
【図4】本発明の第4の実施の形態である再生器の構造を示す平面図である。
【図5】従来の再生器の構造を示す模式的断面図である。
【符号の説明】
1 再生器
2 プレート群
3 シェル
6 温水源
7 室内空調機
20 プレート
20a、20b 板
21c、21d 接続管
22a、22b 接続口
30 溶液供給口
31 蒸気排出口
50 溶液熱交換器
51 溶液ポンプ
A 吸収器
C 凝縮器
E 蒸発器
G 再生器
【発明の属する技術分野】
本発明は、吸収冷凍機の再生器及び吸収冷凍機に関し、特に伝熱性能が良く且つ構造が単純な再生器及びそのような再生器を備える吸収冷凍機に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
従来から、吸収冷凍機の再生器としては、図5の(a)に示すような満液式や(b)に示すような潅水式が用いられてきた(例えば、特許文献1参照)。再生器では、吸収液を加熱して冷媒を蒸発させることによりその濃度を高める。満液式では液溜に溜められた吸収液を、内部に加熱媒体が流れる伝熱チューブ群で加熱する。潅水式では伝熱チューブの表面に吸収液を散布して表面に液膜を形成し、液が流れ落ちる間に吸収液を加熱する。
【0003】
【特許文献1】
特公昭56−48781号公報(第5図)
【0004】
【特許文献2】
特開平7−83534号公報
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
以上のような従来の再生器では、満液式の場合は管群が溶液に浸っているために液高による蒸発の阻害があるという問題があった。すなわち、液の深いところでは液柱による圧力のため、液の表面に比べて蒸発しにくい。また、流下液膜式の場合は、伝熱性能は良いが液散布機構を必要とし構造が複雑になるという問題があった。
【0006】
そこで本発明は、吸収冷凍機の再生器で、伝熱性能が良く且つ構造が単純な再生器及びそのような再生器を備える吸収冷凍機を提供することを目的としている。
【0007】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、請求項1に係る発明による再生器は、例えば図1に示されるように、吸収冷凍機に備えられる、吸収液の濃度を高める再生器1であって;吸収液を加熱する加熱用流体61wが中空側を通る、ほぼ垂直に且つほぼ平行に所定の間隔をあけて配列された複数の中空プレート20と;中空プレート20同士を連結し、加熱用流体61wを複数の中空プレート20に供給する連結通路21と;中空プレート20を収納し、中空プレート20の下部が吸収液で浸るように吸収液を溜めるシェル3とを備える。
【0008】
このように構成すると、吸収液を加熱する加熱用流体が中空側を通る、ほぼ垂直に且つほぼ平行に所定の間隔をあけて配列された複数の中空プレートを備えるので、中空側を通る加熱用流体により中空プレートに接触する吸収液を加熱することができ、中空プレート同士を連結し、加熱用流体を複数の中空プレートに供給する連結通路を備えるので、各中空プレートに加熱用流体を供給することができ、中空プレートを収納し、中空プレートの下部が吸収液で浸るように吸収液を溜めるシェルを備えるので、下部の吸収液を加熱して濃縮することができる。
【0009】
また請求項2に記載のように、請求項1に記載の再生器では、沸騰した吸収液が中空プレート20同士の間を垂直方向上方に吹き上げられるように、中空プレート20同士の間に垂直方向に延びる空間が形成されるようにしてもよい。
【0010】
このように構成すると、沸騰した吸収液が中空プレート同士の間を垂直方向上方に吹き上げられるように、中空プレート同士の間に垂直方向に延びる空間が形成されるので、溶液は空間内を気泡ポンプ効果によって持ち上げられる。
【0011】
また請求項3に記載のように、請求項1または請求項2に記載の再生器では、沸騰した吸収液が中空プレート20同士の間を垂直方向上方に吹き上げられるように、中空プレート20同士の間に充填された充填材を備えるようにしてもよい。
【0012】
このように構成すると、充填材の間を沸騰した吸収液が上方に吹き上げられる。
【0013】
また中空プレート20の中空内に充填材を有するようにしてもよい。このときは、該充填材は、伝熱を助ける伝熱フィンとして作用する他に、中空プレートの機械的補強、加熱流体の流れ分布の均一化を助ける。
【0014】
上記目的を達成するために、請求項4に係る発明による吸収冷凍機は、例えば図2に示されるように、請求項1乃至請求項3のいずれか1項に記載の再生器Gと;再生器Gで加熱されて発生した冷媒蒸気を凝縮する凝縮器Cと;凝縮器Cで凝縮した冷媒を受け入れて蒸発させる蒸発器Eと;再生器Gで濃度が高められた吸収液を受け入れて、蒸発器Eで蒸発した冷媒蒸気を吸収する吸収器Aとを備える。
【0015】
このように構成すると、請求項1乃至請求項3のいずれか1項に記載の再生器Gを備えるので、熱通過率の高い再生器を備える吸収冷凍機を提供することができる。
【0016】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。なお、各図において互いに同一あるいは相当する部材には同一符号あるいは類似符号を付し、重複した説明は省略する。
【0017】
図1の模式的断面図、斜視図を参照して、本発明の第1の実施の形態を説明する。(a)は、本発明の第1の実施の形態の再生器1の一部破断の正面図である。再生器1は熱交換器の一種である。再生器1は、狭い間隔をもって並べられた複数のプレート20と接続管21とを含んで構成されるプレート群2と、それを収容するシェル3を備えている。
【0018】
プレート20は水平面にほぼ垂直に、言い換えればほぼ鉛直方向に立てて配列されている。接続管21はほぼ水平方向に配置され、プレート20を貫通している。
シェル3には被加熱流体である吸収液(適宜「溶液」ともいう)の供給口30と蒸気排出口31、およびプレート群2に加熱流体である温水乃至水蒸気を供給・排出するための接続口22a、22bが設けてある。ここでは、供給口30はシェル3の底部に、蒸気排出口31は、シェル3の上部に形成されている。また接続口22aは加熱流体の入口であり、矩形のプレート20の上隅に、接続口22bは加熱流体の出口であり、矩形のプレート20の前記接続口22aとは対角線上の反対側である下隅に形成されている((b)参照)。
【0019】
各プレート20は、(b)の斜視図に示すように、実質的に同サイズで勝手反対に形成された矩形の板20aと板20bを袋状に貼り合わせて構成されている。板20aと板20bとの間には中空部が形成されるので、プレート20は本発明の中空プレートを構成していることになる。図中右上隅に加熱流体供給用接続管21cを貫通するための孔20cが形成され、左下隅に加熱流体排出用接続管21dを貫通するための孔20dが形成されている。孔20c側からプレート20の内側に加熱流体を供給し、孔20d側から加熱流体を排出するように構成されている。なお接続管21cと21dとを区別して説明する必要のないときは、単に接続管21という。
【0020】
接続管21c、21dには、複数のプレート20の並べられた前記狭い間隔と同じ間隔で複数の孔が明けられており、その孔がプレート20内(板20aと板20bとの間)に開口するように構成されている((a)の部分断面部分を参照)。プレート20、接続管21c、21dは、オーステナイト系のステンレス鋼(例えばJIS316A)で作られている。また、接続管21c、21dとプレート20とは銅ロウなどによって接着されている。
【0021】
上記のような構成において、接続管21cを通して供給される加熱流体は接続管21cの前記孔から各プレート20の内部に流入し、接続管21dの前記孔を通過して接続管21dを経由して排出される。加熱流体が水蒸気のときは特に上隅の孔を貫通する接続管21cから供給され、下隅の孔を貫通する接続管21dから凝縮液として排出されるように構成するのがよいが、過熱流体が温水のときは下隅の接続管21dから供給され、上隅の穴を貫通する接続管21cから排出されるように構成してもよい。
【0022】
前記加熱流体が板20aおよび板20bを介してプレートの外側にある被加熱流体である吸収液を加熱する。板20aおよび板20bの表面は、機械的強度確保および伝熱性能向上のために突起または波状に絞り加工するとよい。
【0023】
(c)の平面図(鉛直方向上方から見た図)に示すように、各プレート20の間には、充填材としての波板20dが挟まれていて、これらは銅ロウなどによって接着されている。波板20dとプレート20とが、本発明の垂直方向に延びる空間を形成している。波板20dの材料は板20a、20bと同材質とするのがよい。前記のように、板20aと板20b、および接続管21c、21dなどの各々の部品は銅ロウ付けなどにより接着されている。
【0024】
次に、熱交換器1の機能について説明する。加熱流体である水蒸気や温水は接続口22aからプレート群2に供給され、接続管21cを通って各プレート20に分配され、被加熱流体である吸収液を加熱した後、再び接続管21dに集合して接続口22bから排出される。
【0025】
一方、被加熱流体である吸収液は希溶液として供給口30から流入してシェル3内に溜まり、その液面4はプレート群2の下方の一部が吸収液に浸かるような位置となっている。シェル3の内部に溜まった吸収液は、プレート20の内部を流れる加熱流体によって加熱され沸騰し、発生した冷媒蒸気の噴出エネルギーによって吸収液の一部が気泡ポンプのように複数のプレート20同士の間の波板20dによって仕切られた鉛直方向に形成された空間内を持ち上げられて、吸収液の液面4(沸騰していないとした状態の液面高さ)より上部のプレート伝熱面を濡らす。プレート20の上部に持ち上げられた吸収液は、プレート20の内部に供給されている加熱流体によってさらに加熱されて蒸発し、蒸発した蒸気はシェル3の上部に形成された蒸気排出口31から排出される。
【0026】
図2のフロー図を参照して、第1の実施の形態の再生器を構成要素として備える本発明の第2の実施の形態である吸収冷凍機5を説明する。本図の吸収冷凍機は、単効用の吸収冷凍機5であり、冷媒を蒸発して冷水を冷却する蒸発器E、蒸発器Eで蒸発した冷媒蒸気を吸収する吸収器A、吸収器Aで冷媒蒸気を吸収して低濃度になった希溶液を加熱して冷媒蒸気を発生させ再生する再生器G、再生器Gで発生した冷媒蒸気を凝縮する凝縮器C、吸収器Aから再生器Gに送られる希溶液と再生器Gから吸収器Aに送られる濃溶液との間で熱交換させる溶液熱交換器50、吸収器Aから再生器Gに溶液を送る溶液ポンプ51、凝縮器Cから蒸発器Eに冷媒液を戻す冷媒配管52、再生器Gから吸収器Aに濃溶液を送る濃溶液配管53、吸収器Aから再生器Gに希溶液を送る希溶液配管54、吸収器Aに冷却水55wを供給し又戻す冷却水配管55、凝縮器Cに冷却水56wを供給し又戻す冷却水配管56を含んで構成されている。
【0027】
再生器Gは、既に説明した図1の再生器1のように構成されている。吸収冷凍機5には、加熱流体としての温水や水蒸気を供給する加熱流体供給源としての排温水源6が、温水配管61により接続されている。また、吸収冷凍機5で作られた冷水を供給する冷凍負荷としての室内空調機7が、冷水配管71により接続されている。
【0028】
単効用の吸収冷凍機5のサイクルについて説明する。蒸発器Eで冷水配管71を通して供給される冷水71wから熱を奪い蒸発した冷媒蒸気は、吸収器Aにて冷却水配管55を通して供給される冷却水55wで冷却されている溶液に吸収される。冷媒を吸収して吸収剤の濃度が低下した希溶液は、希溶液配管54に挿入配置された溶液ポンプ51によって溶液熱交換器50に送られ、そこで再生器Gから戻る高温の濃溶液と熱交換し、昇温して再生器Gに入る。再生器Gでは温水配管61を通して供給される温水61wによって溶液が加熱され、冷媒蒸気を放出して濃縮される。この濃溶液は濃溶液配管53を通して溶液熱交換器50に送られ、ここで熱回収され温度が低下して吸収器Aに戻る。一方、再生器Gで発生した冷媒蒸気は、凝縮器Cで冷却水配管56を通して供給される冷却水56wに冷却され凝縮する。凝縮した冷媒液は冷媒配管52を通して蒸発器Eに戻り、サイクルを一巡する。
【0029】
吸収冷凍機5の再生器Gでは、温水や蒸気などによって溶液を加熱沸騰させて溶液を煮詰め、濃度の高い溶液を作る。この再生器Gに本発明の実施の形態である熱交換器を適用した場合、上述の気泡ポンプ効果によってプレート20が溶液で一様に濡らされるため、従来技術で用いられている溶液散布機構が不要になる。
【0030】
図3の模式的平面図を参照して、本発明の第3の実施の形態である再生器を説明する。機器の構成は第1の実施の形態とほぼ同じであるが、以下の点が異なっている。
本図はプレート群2を上方から見た図、いわば上面図である。本実施の形態では、図示のように、複数のプレート20同士の間に第1の実施の形態で説明した波板20dを挟む代わりに、充填材としてのフィン20fを挟み、プレート20とフィン20fとは相互にロウ付けされている。プレート20とフィン20fとは、鉛直方向に形成された縦長の空間を形成するので、溶液が沸騰して発生した蒸気と溶液の2層流は、プレート20とフィン20fとの間の前記空間内を気泡ポンプ効果によって持ち上げられる。この作用は第1の実施の形態と同様である。
【0031】
図4の模式的平面図を参照して、本発明の第4の実施の形態である再生器を説明する。機器の構成は第1の実施の形態とほぼ同じであるが、以下の点が異なっている。
本図はプレート群2を上方から見た図、いわば上面図である。本実施の形態では、図示のように、複数のプレート20同士の間に第1の実施の形態で説明した波板20dを挟む代わりに、プレート20自身を波板状に加工して、複数のプレート20は相互にロウ付けされている。波板状のプレート20同士の間には、ほぼ鉛直方向に形成された縦長の空間20gが形成される。したがって、溶液が沸騰して発生した蒸気と溶液の2層流は、波板状に加工されたプレート20同士の間の前記空間20g内を気泡ポンプ効果によって持ち上げられる。この作用は第1の実施の形態と同様である。
【0032】
プレート20の内部、いわば板20aと板20bとの間に形成された中空部に不図示の充填材を充填してもよい。その充填材は、波板20eやフィン20eのようなものとすればよい。このように構成すると、加熱流体とプレート20との伝熱が促進されるだけでなく、板20a、20bの物理的な補強ともなる。充填材の材料は、板20a、20bと同じ材質とするのが好ましい。
【0033】
以上のように本発明実施の形態によれば、再生器を、プレート群とそれを収める容器とを含んで構成し、溶液の液面をプレートの一部が浸る程度にする。溶液はプレートの中を通る熱媒により熱せられ、発生した冷媒蒸気の噴出エネルギーの気泡ポンプ効果によって、溶液がプレート間に持ち上げられ、溶液面より上部のプレート伝熱面を溶液で濡らす効果が得られる。これによって、溶液に浸っていないプレート上部に液膜を形成することができるため、伝熱性能の向上が期待できる。
【0034】
また、溶液が沸騰する際のスプラッシュ効果が鉛直方向に延びる空間により促進されているので、スプラッシュ効果によって溶液が跳ね上げられる高さが十分となり、伝熱部を浸す溶液量を多くすることができる。このように、本発明の実施の形態によれば、液高の影響が小さく、また溶液を溜める量が少ないので、循環する溶液量を減らすこともできる。溶液量が少なくて済めば、溶液のコスト上有利になり又取り扱いが容易になる他、吸収冷凍機の起動時間を短縮することができる。
【0035】
プレートとプレートの間に、充填するのは波板やフィンに限らず、例えばコイルであってもよい。このような構造としても、溶液の持ち上げ効果を増すことができる。
【0036】
以上の実施の形態では、プレート20は、プレート20とは別体の接続管21で接続されるものとして説明したが、これに限らず、接続管21はプレート20と一体に形成してもよい。例えば、板20aの孔20cの周囲を円筒状に突出するように例えばプレスで打ち出す。板20bの孔20cの周囲を板20aの前記円筒状突出部と対応させて円筒状に突出するように打ち出す。孔20dについても同様にする。このようにして作った板20aと20bとを合わせて組み立て、円筒状突出部同士をロウ付け等で接合する。複数の板20a、20bのセットをこのようにして組み立てれば、円筒状の突出部が全体として接続管を構成する。
【0037】
以上のような再生器は、伝熱性能が良く且つ構造が単純であるので、例えば家庭用の吸収冷凍機のような小型で性能の良い吸収冷凍機に適している。
【0038】
吸収冷凍機5の作動媒体は、典型的には臭化リチウムを吸収剤とし水を冷媒とするものであるが、これに限らず、水を吸収剤としアンモニアを冷媒とするものであってもいいし、その他の吸収剤と冷媒を用いてもよい。
以上の実施の形態では、吸収冷凍機5は、単効用として説明したが、これに限らず例えば多重効用吸収冷凍機、多段吸収サイクル吸収冷凍機であってもよい。
【0039】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、吸収液を加熱する加熱用流体が中空側を通る、ほぼ垂直に且つほぼ平行に所定の間隔をあけて配列された複数の中空プレートを備えるので、中空側を通る加熱用流体により中空プレートに接触する吸収液を加熱することができ、中空プレート同士を連結し、加熱用流体を複数の中空プレートに供給する連結通路を備えるので、各中空プレートに加熱用流体を供給することができ、中空プレートを収納し、中空プレートの下部が吸収液で浸るように吸収液を溜めるシェルを備えるので、下部の吸収液を加熱して濃縮することができ、結果として伝熱性能が良く且つ構造が単純な再生器及びそのような再生器を備える吸収冷凍機を提供することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施の形態である再生器の構造を示す一部断面正面図、斜視図、拡大平面図である。
【図2】図1に示す再生器を備える、本発明の第2の実施の形態である吸収冷凍機のフロー図である。
【図3】本発明の第3の実施の形態である再生器の構造を示す平面図である。
【図4】本発明の第4の実施の形態である再生器の構造を示す平面図である。
【図5】従来の再生器の構造を示す模式的断面図である。
【符号の説明】
1 再生器
2 プレート群
3 シェル
6 温水源
7 室内空調機
20 プレート
20a、20b 板
21c、21d 接続管
22a、22b 接続口
30 溶液供給口
31 蒸気排出口
50 溶液熱交換器
51 溶液ポンプ
A 吸収器
C 凝縮器
E 蒸発器
G 再生器
Claims (4)
- 吸収冷凍機に備えられる、吸収液の濃度を高める再生器であって;
吸収液を加熱する加熱用流体が中空側を通る、ほぼ垂直に且つほぼ平行に所定の間隔をあけて配列された複数の中空プレートと;
前記中空プレート同士を連結し、前記加熱用流体を前記複数の中空プレートに供給する連結通路と;
前記中空プレートを収納し、該中空プレートの下部が吸収液で浸るように吸収液を溜めるシェルとを備える;
再生器。 - 沸騰した吸収液が前記中空プレート同士の間を垂直方向上方に吹き上げられるように、前記中空プレート同士の間に垂直方向に延びる空間が形成された、請求項1に記載の再生器。
- 沸騰した吸収液が前記中空プレート同士の間を垂直方向上方に吹き上げられるように、前記中空プレート同士の間に充填された充填材を備える、請求項1または請求項2に記載の再生器。
- 請求項1乃至請求項3のいずれか1項に記載の再生器と;
前記再生器で加熱されて発生した冷媒蒸気を凝縮する凝縮器と;
前記凝縮器で凝縮した冷媒を受け入れて蒸発させる蒸発器と;
前記再生器で濃度が高められた吸収液を受け入れて、前記蒸発器で蒸発した冷媒蒸気を吸収する吸収器とを備える;
吸収冷凍機。
Priority Applications (1)
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---|---|---|---|
JP2003000184A JP2004211978A (ja) | 2003-01-06 | 2003-01-06 | 吸収冷凍機の再生器及び吸収冷凍機 |
Applications Claiming Priority (1)
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JP2003000184A JP2004211978A (ja) | 2003-01-06 | 2003-01-06 | 吸収冷凍機の再生器及び吸収冷凍機 |
Publications (1)
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Family Applications (1)
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JP2003000184A Withdrawn JP2004211978A (ja) | 2003-01-06 | 2003-01-06 | 吸収冷凍機の再生器及び吸収冷凍機 |
Country Status (1)
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JP (1) | JP2004211978A (ja) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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KR101213265B1 (ko) * | 2011-01-07 | 2012-12-18 | 엘지전자 주식회사 | 용액받침대를 구비한 흡수식 냉온수기 |
CN103375940A (zh) * | 2012-04-12 | 2013-10-30 | 王云章 | 自动控制与减压的氨汽发生器 |
KR20190061928A (ko) * | 2017-11-28 | 2019-06-05 | 전북대학교산학협력단 | 냉동기용 반만액식 판형 증발기 |
-
2003
- 2003-01-06 JP JP2003000184A patent/JP2004211978A/ja not_active Withdrawn
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CN103375940B (zh) * | 2012-04-12 | 2020-06-09 | 王云章 | 自动控制与减压的氨汽发生器 |
KR20190061928A (ko) * | 2017-11-28 | 2019-06-05 | 전북대학교산학협력단 | 냉동기용 반만액식 판형 증발기 |
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