JP2008202859A - Absorption type refrigerating device - Google Patents
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Abstract
Description
本願発明は、吸収式冷凍装置に関し、さらに詳しくは吸収式冷凍装置における蒸発器の構造に関するものである。 The present invention relates to an absorption refrigeration apparatus, and more particularly to an evaporator structure in an absorption refrigeration apparatus.
吸収式冷凍装置の場合、蒸発器では伝熱面に冷媒を散布させることで内部の被冷却流体を冷却するが、蒸発器下部に設けた冷媒溜まりの冷媒を冷媒ポンプにより循環させて、蒸発器伝熱面に散布させる冷媒ポンプ方式が採用されている。 In the case of an absorption refrigeration system, the evaporator cools the fluid to be cooled by spraying the refrigerant on the heat transfer surface, but the refrigerant in the refrigerant pool provided in the lower part of the evaporator is circulated by a refrigerant pump, and the evaporator A refrigerant pump system is used to spray the heat transfer surface.
蒸発器の小型化、低コスト化には、伝熱管式の蒸発器よりプレート式の蒸発器の方が最適と考えられるが、プレート式の蒸発器を採用した場合、伝熱面全面に均一に濡れ性を確保することが重要となる。 To reduce the size and cost of the evaporator, a plate-type evaporator is considered to be more optimal than a heat-transfer-tube evaporator. However, when a plate-type evaporator is used, it is evenly distributed over the entire heat transfer surface. It is important to ensure wettability.
プレート式の蒸発器において、伝熱面への均一な濡れ性を確保する手段としては、蒸発器の伝熱面に多孔質層(網状体や織金網、エキスパンドメタル等)を貼り付ける(特許文献1参照)あるいは蒸発器のプレート表面に横方向の溝を設ける(特許文献2参照)等が従来から知られている。 In a plate-type evaporator, as a means of ensuring uniform wettability to the heat transfer surface, a porous layer (such as a net, woven wire mesh, or expanded metal) is attached to the heat transfer surface of the evaporator (Patent Document) 1) or a lateral groove on the plate surface of the evaporator (see Patent Document 2) has been known.
ところが、上記特許文献に開示されているような技術では、コスト的な問題に加えて、冷媒が部分的に溜まることで伝熱面での熱貫流率が定価したり、冷媒量がすくない場合には偏流等を発生するという問題があった。 However, in the technology as disclosed in the above-mentioned patent document, in addition to the problem of cost, when the refrigerant partially accumulates, the heat flow rate on the heat transfer surface is fixed or the amount of the refrigerant is not enough. Had the problem of generating drift and the like.
本願発明は、上記の点に鑑みてなされたもので、プレート式の蒸発器における伝熱面への冷媒散布を効率的に行い得るようにすることを目的とするものである。 This invention is made | formed in view of said point, and it aims at enabling it to perform refrigerant | coolant dispersion | distribution to the heat-transfer surface in a plate type evaporator efficiently.
本願発明では、上記課題を解決するための第1の手段として、吸収希溶液Ldを加熱することにより冷媒蒸気Rsおよび吸収濃溶液Lcを生成する発生器1と、該発生器1からの冷媒蒸気Rsを凝縮して冷却液化する凝縮器3と、該凝縮器3からの冷媒液Rwをヘッダ42の冷媒散布口43,43・・を介して伝熱プレート41,41の伝熱面に散布して蒸発させる蒸発器4と、前記吸収濃溶液Lcに対して前記蒸発器4で蒸発させた冷媒蒸気Rsを吸収させる吸収器5と、該吸収器5で冷媒蒸気Rsを吸収した吸収希溶液Ldを前記発生器1に供給する溶液ポンプ7とを備えた吸収式冷凍装置において、前記ヘッダ42に、前記冷媒散布口43,43・・から噴出する冷媒を前記伝熱プレート41,41の伝熱面へ分散流下させるための分散板45,45を前記冷媒散布口43,43・・を覆うように取り付けている。
In the present invention, as a first means for solving the above problems, the generator 1 that generates the refrigerant vapor Rs and the absorption concentrated solution Lc by heating the absorption diluted solution Ld, and the refrigerant vapor from the generator 1 The condenser 3 that condenses Rs into a liquefied liquid and the refrigerant liquid Rw from the condenser 3 is sprayed on the heat transfer surfaces of the
上記のように構成したことにより、凝縮器3から供給されてヘッダ42の冷媒散布口43,43・・から噴出する冷媒は、冷媒散布口43,43・・を覆うように取り付けられた分散板45,45に案内されて伝熱プレート41,41の伝熱面へ分散流下せしめられることとなる。従って、蒸発器4の伝熱プレート41,41の伝熱面へ冷媒を均一且つ効率的に分散供給させることができる。
With the configuration described above, the refrigerant supplied from the condenser 3 and ejected from the
本願発明では、さらに、上記課題を解決するための第2の手段として、上記第1の手段を備えた吸収式冷凍装置において、前記伝熱プレート41,41の伝熱面を焼鈍させて濡れ性を向上させることもでき、そのように構成した場合、伝熱プレート41,41の伝熱面の撥水性が低下して、濡れ性が大幅に向上することとなり、熱貫流率の向上に寄与する。
In the present invention, as a second means for solving the above problems, in the absorption refrigeration apparatus provided with the first means, the heat transfer surfaces of the
本願発明では、さらに、上記課題を解決するための第3の手段として、上記第1又は第2の手段を備えた吸収式冷凍装置において、前記各分散板45を、前記冷媒散布口43,43・・に対向する鉛直部45aと、該鉛直部45aの下端から前記伝熱プレート41の伝熱面に向かって傾斜するガイド部45bとによって構成することもでき、そのように構成した場合、凝縮器3から供給されてヘッダ42の冷媒散布口43,43・・から噴出する冷媒が、冷媒散布口43,43・・に対向する鉛直部45aに衝突した後、伝熱プレート41の伝熱面に向かって傾斜するガイド部45bに沿って流下することとなり、蒸発器4の伝熱プレート41への冷媒の均一且つ効率的な分散供給が可能となる。
In the present invention, as a third means for solving the above-described problem, in the absorption refrigeration apparatus provided with the first or second means, each of the
本願発明では、さらに、上記課題を解決するための第4の手段として、上記第1、第2又は第3の手段を備えた吸収式冷凍装置において、前記蒸発器4において未蒸発の冷媒を前記ヘッダ42へ循環圧送する冷媒ポンプ8を付設することもでき、そのように構成した場合、蒸発器4において未蒸発の冷媒が冷媒ポンプ8によってヘッダ42へ循環圧送され、再度蒸発器4において蒸発気化されることとなり、冷媒の効率的な利用が可能となる。
In the present invention, as a fourth means for solving the above-described problem, in the absorption refrigeration apparatus including the first, second, or third means, the refrigerant that has not evaporated in the evaporator 4 is A
本願発明の第1の手段によれば、吸収希溶液Ldを加熱することにより冷媒蒸気Rsおよび吸収濃溶液Lcを生成する発生器1と、該発生器1からの冷媒蒸気Rsを凝縮して冷却液化する凝縮器3と、該凝縮器3からの冷媒液Rwをヘッダ42の冷媒散布口43,43・・を介して伝熱プレート41,41の伝熱面に散布して蒸発させる蒸発器4と、前記吸収濃溶液Lcに対して前記蒸発器4で蒸発させた冷媒蒸気Rsを吸収させる吸収器5と、該吸収器5で冷媒蒸気Rsを吸収した吸収希溶液Ldを前記発生器1に供給する溶液ポンプ7とを備えた吸収式冷凍装置において、前記ヘッダ42に、前記冷媒散布口43,43・・から噴出する冷媒を前記伝熱プレート41,41の伝熱面へ分散流下させるための分散板45,45を前記冷媒散布口43,43・・を覆うように取り付けて、凝縮器3から供給されてヘッダ42の冷媒散布口43,43・・から噴出する冷媒が、冷媒散布口43,43・・を覆うように取り付けられた分散板45,45に案内されて伝熱プレート41,41の伝熱面へ分散流下せしめられるようにしたので、蒸発器4の伝熱プレート41,41の伝熱面へ冷媒を均一且つ効率的に分散供給させることができるという効果がある。
According to the first means of the present invention, the refrigerant 1 Rs and the concentrated concentrated solution Lc are generated by heating the diluted absorption solution Ld, and the refrigerant vapor Rs from the generator 1 is condensed and cooled. The condenser 3 to be liquefied, and the evaporator 4 for spraying and evaporating the refrigerant liquid Rw from the condenser 3 on the heat transfer surfaces of the
本願発明の第2の手段におけるように、上記第1の手段を備えた吸収式冷凍装置において、前記伝熱プレート41,41の伝熱面を焼鈍させて濡れ性を向上させることもでき、そのように構成した場合、伝熱プレート41,41の伝熱面の撥水性が低下して、濡れ性が大幅に向上することとなり、熱貫流率の向上に寄与する。
As in the second means of the present invention, in the absorption refrigeration apparatus provided with the first means, the heat transfer surfaces of the
本願発明の第3の手段におけるように、上記第1又は第2の手段を備えた吸収式冷凍装置において、前記各分散板45を、前記冷媒散布口43,43・・に対向する鉛直部45aと、該鉛直部45aの下端から前記伝熱プレート41の伝熱面に向かって傾斜するガイド部45bとによって構成することもでき、そのように構成した場合、凝縮器3から供給されてヘッダ42の冷媒散布口43,43・・から噴出する冷媒が、冷媒散布口43,43・・に対向する鉛直部45aに衝突した後、伝熱プレート41の伝熱面に向かって傾斜するガイド部45bに沿って流下することとなり、蒸発器4の伝熱プレート41,41への冷媒の均一且つ効率的な分散供給が可能となる。
As in the third means of the present invention, in the absorption refrigeration apparatus provided with the first or second means, each
本願発明の第4の手段におけるように、上記第1、第2又は第3の手段を備えた吸収式冷凍装置において、前記蒸発器4において未蒸発の冷媒を前記ヘッダ42へ循環圧送する冷媒ポンプ8を付設することもでき、そのように構成した場合、蒸発器4において未蒸発の冷媒が冷媒ポンプ8によってヘッダ42へ循環圧送され、再度蒸発器4において蒸発気化されることとなり、冷媒の効率的な利用が可能となる。
As in the fourth means of the present invention, in the absorption refrigeration apparatus provided with the first, second or third means, a refrigerant pump for circulating and pumping unevaporated refrigerant to the
以下、添付の図面を参照して、本願発明の幾つかの好適な実施の形態について詳述する。 Hereinafter, some preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
第1の実施の形態
図1ないし図4には、本願発明の第1の実施の形態にかかる吸収式冷凍装置および吸収式冷凍装置における蒸発器の要部が示されている。
First Embodiment FIGS. 1 to 4 show an absorption refrigeration apparatus according to a first embodiment of the present invention and a main part of an evaporator in the absorption refrigeration apparatus.
この吸収式冷凍装置においては、例えば冷媒として水(H2O)が採用され、吸収剤として臭化リチウム(LiBr)が採用されている。 In this absorption refrigeration apparatus, for example, water (H 2 O) is employed as a refrigerant, and lithium bromide (LiBr) is employed as an absorbent.
この吸収式冷凍装置は、図1に示すように、吸収器5からの吸収希溶液Ldを排温水熱交換器1aで加熱することにより冷媒蒸気Rsおよび吸収濃溶液Lcを生成する発生器1と、吸収器5からの吸収希溶液Ldと前記発生器1からの吸収濃溶液Lcとを熱交換させる溶液熱交換器2と、前記発生器1からの冷媒蒸気Rsを冷水熱交換器3aにより凝縮液化して冷媒液Rwとする凝縮器3と、該凝縮器3から供給される冷媒液Rwを図2〜図4に示すようなヘッダ42の冷媒散布口43,43・・を介して内部通路47内に被冷却流体(例えば、温水)Wcが流されている一対の伝熱プレート41,41の伝熱プレート面上に散布して冷媒蒸気Rsを蒸発させる蒸発器4と、前記発生器1からの吸収濃溶液Lcに対して前記蒸発器4で蒸発させた冷媒蒸気Rsを冷水熱交換器5aで吸収熱を放熱しながら吸収させて吸収希溶液Ldを生成する吸収器5と、該吸収器5で冷媒蒸気Rsを吸収して得られた吸収希溶液Ldを前記溶液熱交換器2を介して前記発生器1に供給する溶液ポンプ7とを備えて構成されている。符号4bは冷媒散布装置、5bは濃溶液散布装置である。
As shown in FIG. 1, the absorption refrigeration apparatus includes a generator 1 that generates refrigerant vapor Rs and an absorption concentrated solution Lc by heating an absorption diluted solution Ld from an
そして、前記蒸発器4と吸収器5とは、例えば同一のケーシング6内の各設置室6a,6bにコンパクトに並設されており、蒸発器4の下部に溜まる未蒸発の冷媒液Rwは、ケーシング6の底面を介して吸収器設置室6bの底部の希溶液溜まり6b1に流され、前記溶液ポンプ7によって吸収希溶液Ldと共に発生器1に供給されるようになっている。つまり、未蒸発の冷媒液Rwを蒸発器4へ循環させる冷媒ポンプを不要としているのである(換言すれば、冷媒ポンプレス方式とされているのである)。
And the said evaporator 4 and the
ところで、上記したような冷媒ポンプレス方式のプレート式蒸発器4においては、伝熱プレート面で蒸発せずに未蒸発冷媒として伝熱面より落下すると大きな冷媒損失となって、性能が大きく低下してしまう。従って、上述のようなプレート式蒸発器4の伝熱プレート面全面に、均一に濡れ性を確保することは性能向上のために極めて重要である。 By the way, in the plate type evaporator 4 of the refrigerant pumpless type as described above, if the refrigerant evaporates from the heat transfer surface as non-evaporated refrigerant without evaporating on the heat transfer plate surface, a large refrigerant loss is caused and the performance is greatly reduced. End up. Therefore, ensuring wettability uniformly over the entire surface of the heat transfer plate of the plate evaporator 4 as described above is extremely important for improving performance.
そこで、本実施の形態においては、前記溶液ポンプ7からの吸収希溶液Ldを利用し、吸収希溶液還流配管15を介して前記蒸発器4の伝熱プレート41,41面上に前記凝縮器3からの冷媒液Rwと共に散布することによって蒸発器4の伝熱プレート41,41面上の可及的均一な濡れ性を確保するように構成されている。
Therefore, in the present embodiment, the condenser 3 is used on the surfaces of the
前記蒸発器4および吸収器5は、上述のように蒸発器および吸収器ケーシング6内の蒸発器設置室6aおよび吸収器設置室6b内に並設して設置され、蒸発器4側で蒸発した冷媒蒸気Rsを吸収器設置室6b内の吸収器5に供給して発生器1から供給される吸収濃溶液Lcに吸収させることとなっている。
The evaporator 4 and the
そして、本実施の形態の場合、冷媒蒸気Rsを吸収して得られた吸収希溶液Ldは、溶液ポンプ7、溶液熱交換器2および希溶液配管11を介して前記発生器1に供給されることとなっている。
In the case of the present embodiment, the absorbed diluted solution Ld obtained by absorbing the refrigerant vapor Rs is supplied to the generator 1 via the solution pump 7, the solution heat exchanger 2, and the diluted
前記希溶液配管11の溶液ポンプ7の下流側で、かつ前記溶液熱交換器2の上流側部分では、希溶液配管11から吸収希溶液還流配管15が分岐されており、この吸収希溶液還流配管15は、例えば電磁開閉弁よりなる開閉制御弁16を介して前記凝縮器3の底部から前記蒸発器4上部のヘッダ42に至る冷媒供給管14に接続連通せしめられている。
At the downstream side of the solution pump 7 of the
前記吸収希溶液還流配管15途中の開閉制御弁16は、運転開始後所定時間が経過した濡れ性の良い定常運転状態では閉弁制御される一方、運転開始時等の濡れ性の悪い状態では、例えば運転開始スイッチのONから所定の時間が経過するまでの間は開弁制御されて、前記溶液ポンプ7からの吸収希溶液Ldが凝縮器3からの冷媒液Rwと一緒に蒸発器4のヘッダ42に供給される。
The open /
この結果、運転開始後所定の時間が経過するまでの間は、前記蒸発器4の伝熱プレート41,41面上には多量の吸収希溶液Ldが供給され、蒸発器4の伝熱プレート41,41面上の濡れ性が確保される。
As a result, until a predetermined time elapses after the operation is started, a large amount of the diluted diluted solution Ld is supplied onto the
そして、上記所定の時間が経過して濡れ性が良くなると、その後定常運転時の冷媒液量に切り換えられる。 Then, after the predetermined time has elapsed, when the wettability is improved, the refrigerant liquid amount is switched to the steady operation amount thereafter.
前記開閉制御弁16の上記のタイミングおよび時間での開閉制御は、例えば図示しないマイコン制御ユニットによりリレー等を介してタイマー制御することによってなされる。
The opening / closing control of the opening /
ところで、前記蒸発器4の冷媒散布装置4bのヘッダ42および蒸発器4の伝熱プレート部4aを構成する伝熱プレート41,41し、例えば図2〜図4に詳細に示すように、さらに構造的な観点からも十分な濡れ性を向上させ得るような構成が採用されている。
By the way, the
即ち、本実施の形態の場合、前記ヘッダ42と伝熱プレート41,41とは、1枚の伝熱プレート用板材の上部部分を側方から見てテーパー部44bを介した斜めクランク形状に曲成し、そのテーパー部44bに冷媒散布口43,43・・を形成するとともに該テーパー部44bよりも上部側の所定の高さの縦壁部44aでヘッダ42の冷媒貯留室42aを形成している。
That is, in the case of the present embodiment, the
一方、前記テーパー部44bよりも下部の相当の長さの縦壁部を伝熱プレート41,41とし、そのような構成の板材を図示のように2枚逆方向に対向させた状態で並設し、それらの両端部および底部を別の板材で側壁および底壁として接合シールするとともに前記テーパー部44b,44bの下端間を所定の幅のスペーサ部材46を介してシールすることによって、図2〜図4のような上部に漏斗形状のヘッダ42、下部に相互に対向する2枚の伝熱プレート41,41、それら伝熱プレート41,41の間に被冷却流体通路47を備えた蒸発器4が構成されている。
On the other hand, the vertical wall portions having a considerable length below the tapered
そして、前記蒸発器4の前記テーパー部44b,44bおよびその冷媒散布口43,43・・部分には、それらの周囲をカバーし、冷媒散布口43,43・・から噴出する吸収希溶液Ldおよび冷媒液Rwを受け止めて、下部側の伝熱プレート41,41の伝熱面上に可及的に均一に拡散させて流す分散板45,45が設けられている。つまり、前記ヘッダ42には、前記冷媒散布口43,43・・から噴出する冷媒を前記伝熱プレート41,41面へ分散流下させるための分散板45,45が前記冷媒散布口43,43・・を覆うように取り付けられているのである。
Further, the
この分散板45,45は、前記テーパー部44b,44bの上下長さに対応して同長さよりも少し下方に長い状態で並立する鉛直部45a,45aと、該鉛直部45a,45aの下端から伝熱プレート41,41面面に向かって傾斜するガイド部45b,45bとからなっていて、前記ヘッダ42の下部両側のテーパー部44b,44bに形成された冷媒散布口43,43・・から散布された冷媒が、図3のような定常流量時の場合はともかく、例えば図4に示す上述した運転開始時のような多量の場合であって、側方に勢いよく噴出するような場合にも、同冷媒液Rwを前記鉛直部45a,45aで確実に受け止め、その後下方に向けてスムーズにガイドして効率良く拡散させる。
The
この結果、上述した運転開始時所定時間内の多量の冷媒液Rwが蒸発器4の伝熱プレート41,41の伝熱面上に均一に流され、運転初期の伝熱プレート面の濡れ性が十分に、かつ速やかに確保される。
As a result, a large amount of the refrigerant liquid Rw within a predetermined time at the start of operation described above is evenly flowed on the heat transfer surfaces of the
このように、プレート式の蒸発器4の伝熱プレート41,41面に吸収希溶液Ldおよび冷媒液Rwを多量に散布し、伝熱プレート41,41面全面の濡れ性を確保した後に冷媒液Rwのみに切り換えることによって、冷媒液Rwが蒸発器4の伝熱プレート41,41面全面に均一に濡れ、熱貫流率も大きく増加し、冷媒ポンプレス方式の蒸発器4において特に有効な作用を得ることができる。
As described above, the absorption liquid Ld and the refrigerant liquid Rw are sprayed in large amounts on the surfaces of the
また、一度濡れ性を確保すれば、かなりの期間持続し、濡れ性が低下した時点で再度吸収希溶液Ldを散布すれば、再び濡れ性が復活する。 Further, once the wettability is ensured, the wettability lasts for a considerable period of time, and when the absorbable diluted solution Ld is sprayed again when the wettability is lowered, the wettability is restored again.
なお、以上の場合において、蒸発器4の伝熱プレート41,41の伝熱面は、さらに濡れ性を向上させるために、好ましくは焼鈍されていることが好ましい。そのようにすると、伝熱プレート41,41の伝熱面の撥水性が低下するので、一層濡れ性が向上する。
In the above case, the heat transfer surfaces of the
(変形例)
以上の構成では、蒸発器4の伝熱プレート41,41の伝熱面の十分な濡れ性を確保するために、溶液ポンプ7の吐出側の吸収希溶液Ldを蒸発器4の伝熱プレート41,41の伝熱面に分散板45,45を使用して供給するようにしたが、吸収希溶液Ldは、例えば図1のAに示すように、さらに溶液熱交換器2の下流側から帰還させるようにしてもよい。
(Modification)
In the above configuration, in order to ensure sufficient wettability of the heat transfer surfaces of the
また、同様の濡れ性を確保する方法としては、例えば図1のBに示すように、発生器1からの吸収濃溶液Lcを利用することも可能である。 Further, as a method for ensuring the same wettability, for example, as shown in FIG. 1B, it is also possible to use an absorption concentrated solution Lc from the generator 1.
第2の実施の形態
図5には、本願発明の第2の実施の形態にかかる吸収式冷凍装置が示されている。
Second Embodiment FIG. 5 shows an absorption refrigeration apparatus according to a second embodiment of the present invention.
この場合、第1の実施の形態における吸収希溶液還流配管15が廃止され、蒸発器4において未蒸発の冷媒液Rwをヘッダ42へ循環圧送する冷媒ポンプ8が付設されている。即ち、ケーシング6における蒸発器設置室6aの底部の冷媒液溜まり6a1と凝縮器3の出口側の冷媒供給管14とは、冷媒ポンプ8を介設した冷媒液還流配管17で接続されているのである。このようにすると、蒸発器4において未蒸発の冷媒が冷媒ポンプ8によってヘッダ42へ循環圧送され、再度蒸発器4において蒸発気化されることとなり、冷媒の効率的な利用が可能となる。その他の構成および作用効果は、第1の実施の形態におけると同様なので説明を省略する。
In this case, the absorption diluted
本願発明は、上記各実施の形態に限定されるものではなく、発明の要旨を逸脱しない範囲において適宜設計変更可能なことは勿論である。 The invention of the present application is not limited to the above-described embodiments, and it goes without saying that the design can be changed as appropriate without departing from the scope of the invention.
1は発生器
2は溶液熱交換器
3は凝縮器
4は蒸発器
4aは伝熱プレート部
4bは冷媒散布装置
5は吸収器
6はケーシング
7は溶液ポンプ
8は冷媒ポンプ
11は希溶液配管
12は冷媒蒸気配管
13は濃溶液配管
14は冷媒供給管
15は吸収希溶液還流配管
16は開閉制御弁
17は冷媒液還流配管
41は伝熱プレート
42はヘッダ
42aは冷媒貯留室
43は冷媒散布口
45は分散板
45aは鉛直部
45bはガイド部
Lcは吸収濃溶液
Ldは吸収希溶液
Rsは冷媒蒸気
Rwは冷媒液
1 is a generator 2 is a solution heat exchanger 3 is a condenser 4 is an evaporator 4a is a heat
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Cited By (1)
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CN111795588A (en) * | 2019-04-05 | 2020-10-20 | 株式会社神户制钢所 | Gasification device and maintenance method for gasification device |
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