JP2019095132A - 熱交換器及び吸収式冷凍機 - Google Patents

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Abstract

【課題】小型かつ高性能な熱交換器及び吸収式冷凍機を提供する。【解決手段】熱交換器は、X方向にかけて並列する複数の第1伝熱管61を備える第1伝熱管ユニットと、Y方向にかけて並列する複数の第2伝熱管71を備える第2伝熱管ユニットと、を有している。第1伝熱管61及び第2伝熱管71のそれぞれは、上下方向にかけて互いに間隔を空けた状態で並列する複数の第1ストレート部62及び第2ストレート部72と、1つ以上の第1カーブ部63及び第2カーブ部73と、を備え、入口ヘッダから出口ヘッダに至る一連の流路を構成している。そして、第1ストレート部62と、第2ストレート部72とは、外面が互いに接触した状態で、又はわずかに間隔を空けた状態で交互に積層されている。【選択図】図5

Description

本発明は、熱交換器及び吸収式冷凍機に関する。
従来より、蒸発器、吸収器、再生器及び凝縮器による循環サイクルによって外部機器にて使用される冷液を得る吸収式冷凍機が知られている。例えば特許文献1から3には、伝熱管周囲の第1流体と伝熱管内部の第2流体との間で熱交換を行う熱交換器の構造が開示されている。この熱交換器は、互いに隙間が無く密着するように複数の伝熱管を上下方向に並列させた伝熱管ユニットを、水平方向にかけて複数横並びにして構成されている。この構成によれば、伝熱管同士の接触部位に液だまりができ、外表面に均等な薄膜状態を形成することができる。これにより、伝熱管の濡れ性を向上させることができるので、高性能な熱交換器を得ることができる。また、伝熱管同士の上下の隙間を無くすことで、熱交換器の体積を小さくできるので、熱交換器の小型化を実現することができる。
特開2003−254679号公報 特開2003−254682号公報 特開2003−254683号公報
しかしながら、特許文献1から3に記載された熱交換器によれば、以下に示す問題がある。
まず、上下方向において隣り合う伝熱管同士は相互に接触しているものの、水平方向において隣り合う伝熱管同士は間隔を空けた状態となっている。したがって、水平方向に並んだ伝熱管ユニットのそれぞれに、液散布装置から第1流体がバランスよく供給されない場合には、伝熱管ユニットによって性能がまちまちとなる。そのため、熱交換器全体において、その性能を発揮することができない。
さらに、伝熱管同士を上下方向に接触させた場合、伝熱管ユニットが壁状に立ち塞がる格好となる。このため、伝熱管ユニットと交差する方向における流体(気体)の流れが妨げられる。その結果、蒸気(気体)の流れ方向は、上下方向のみとなるため、圧力損失が増加し、熱交換器の性能低下を招く可能性がある。
つぎに、個々の伝熱管は、ヘッダに接続する部位の管径がそれ以外の部位よりも細くなるように多段の管径に構成されている。このため、伝熱管の内部を流れる第2流体の圧力損失が増してしまう。その結果、流体の搬送動力が増加し、エネルギー消費の増加に繋がってしまう。
また、伝熱管ユニットを構成する伝熱管同士で長さが相違する場合には、伝熱管毎に、当該伝熱管内部を流れる流体流量が異なる。具体的には、外表面の小さい伝熱管、すなわち、全長が短い伝熱管では第2流体の流れが多くなる一方、外表面の大きい伝熱管、すなわち、全長が長い伝熱管では第2流体の流れが少なくなる。これにより、伝熱管を流れる第2流体にアンバランスが生じてしまう。
本発明はかかる事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、小型かつ高性能な熱交換器及び吸収式冷凍機を提供することである。
かかる課題を解決するために、第1の発明は、伝熱管周囲の第1流体と伝熱管内部の第2流体との間で熱交換を行う熱交換器を提供する。本発明に係る熱交換器は、水平面内の第1方向にかけて並列する複数の第1伝熱管を備える第1伝熱管ユニットと、水平面内において第1方向と交差する第2方向にかけて並列する複数の第2伝熱管を備える第2伝熱管ユニットと、を有している。この場合、第1伝熱管のそれぞれは、上下方向にかけて互いに間隔を空けた状態で並列する複数の第1ストレート部と、第1ストレート部の端部同士を連通する1つ以上の第1カーブ部と、を備え、入口ヘッダから出口ヘッダに至る一連の流路を構成している。また、第2伝熱管のそれぞれは、上下方向にかけて互いに間隔を空けた状態で並列する複数の第2ストレート部と、第2ストレート部の端部同士を連通する1つ以上の第2カーブ部と、を備え、入口ヘッダから出口ヘッダに至る一連の流路を構成している。そして、第1ストレート部と第2ストレート部とは、交互に積層されている。
ここで、第1の発明において、第1伝熱管のそれぞれは、互いに間隔を空けた状態で第1方向にかけて並列し、第2伝熱管のそれぞれは、互いに間隔を空けた状態で第2方向にかけて並列することが好ましい。
また、第1の発明において、第1カーブ部は、第2ストレート部の外径と対応する曲率半径を備え、第2カーブ部は、第1ストレート部の外径と対応する曲率半径を備えることが好ましい。
さらに、第2の発明は、稀溶液を加熱して冷媒蒸気と濃溶液とを生成する再生器と、再生器で生成された冷媒蒸気を凝縮する凝縮器と、凝縮器で凝縮された冷媒液を受け入れて当該冷媒液を蒸発させる蒸発器と、蒸発器で蒸発した冷媒蒸気を再生器で生成された濃溶液に吸収させて稀溶液を生成する吸収器と、を備え、吸収器で生成された稀溶液を再生器へ送る吸収冷凍サイクルを形成した吸収式冷凍機を提供する。本発明に係る吸収式冷凍機は、再生器、凝縮器、蒸発器及び吸収器のうち少なくとも1つに配置される、第1の発明に記載の熱交換器を備えている。
本発明によれば、上下方向の伝熱管が密着又はほぼ密着され、コンパクトに配置されている一方、水平方向の隙間もあるため、気体の流れを阻害しない。これにより、小型かつ高性能な熱交換器及び吸収式冷凍機を提供することができる。
本実施形態に係る最も単純な吸収式冷凍機としての単効用の温水焚吸収式冷凍機の構成図 本実施形態に係る熱交換器の構成を模式的に示す平面図 図2に示す熱交換器のAA断面を示す説明図 図2に示す熱交換器のBB断面を示す説明図 熱交換器の要部を拡大して示す説明図
図1は、本実施形態に係る最も単純な吸収式冷凍機1としての単効用の温水焚吸収式冷凍機の構成図である。吸収式冷凍機1は、再生器10、凝縮器11、蒸発器12及び吸収器13を備え、再生器10、凝縮器11、蒸発器12及び吸収器13による吸収冷凍サイクルによって冷液(例えば水)を冷却する。また、吸収式冷凍機1は、再生熱交換器19、凝縮熱交換器20、蒸発熱交換器21及び吸収熱交換器22を備えている。
再生器10は、冷媒(例えば水)と、吸収液となる臭化リチウム(LiBr)とが混合された稀溶液(吸収液の濃度が低い溶液)を加熱する。以下、冷媒が蒸気化したものを「冷媒蒸気」といい、冷媒が液化したものを「冷媒液」という。再生器10には、吸収器13から稀溶液配管25を経由した稀溶液が、当該稀溶液を滴下(散布)する稀溶液分配器16(液散布装置の一例)より供給される。この再生器10には、熱源(図示せず)から駆動熱となる熱媒が供給されている。稀溶液分配器16により再生熱交換器19上に滴下された稀溶液は、再生熱交換器19の内部を流れる熱媒によって加熱される。再生器10は、加熱により稀溶液から蒸気を放出させることにより、冷媒蒸気と濃溶液(吸収液の濃度が高い溶液)とを生成する。生成された冷媒蒸気は、凝縮器11に供給される。
凝縮器11は、再生器10から供給された冷媒蒸気を液化(凝縮)させる。この凝縮器11内には、冷却塔等で冷却された冷却水が冷却水配管26を介して供給されている。再生器10から供給された冷媒蒸気は、凝縮熱交換器20の内部を流れる冷却水によって凝縮し、凝縮された冷媒液は、凝縮熱交換器20の外面(すなわち周囲)を流下する。凝縮された冷媒液は、凝縮熱交換器20の外面を流下した後に収集され、蒸発器12に供給される。
蒸発器12は、凝縮器11において凝縮された冷媒液を受け入れて、冷媒液を蒸発させる。この蒸発器12内には、凝縮器11からの冷媒液を滴下(散布)する冷媒分配器14(液散布装置の一例)が設けられている。また、蒸発器12内には、蒸発熱交換器21が設けられている。この蒸発熱交換器21は、室内機による室内空気の冷却によって暖められた冷水(冷液)が供給されている。蒸発熱交換器21には、冷水が蒸発熱交換器21と室内機との間を循環できるように冷水配管27が連結されている。
蒸発器12内は、真空状態となっている。このため、冷媒である水の蒸発温度は約5℃となる。よって、冷媒分配器14により蒸発熱交換器21上に滴下された冷媒液は、冷水によって加熱されて蒸発する。蒸発した冷媒蒸気は、吸収器13に供給される。一方、蒸発熱交換器21内を流れる冷水は、冷媒液の蒸発によって熱が奪われる。これにより、蒸発熱交換器21内を流れる冷水が冷却され、室内機に供給される。そして、室内機は、冷水を利用して冷風を室内に供給する。
吸収器13は、蒸発器12から供給される冷媒蒸気を吸収する。吸収器13には、再生器10から濃溶液配管28を経由して濃溶液が供給されている。吸収器13では、冷媒蒸気が濃溶液によって吸収され、稀溶液が生成される。
この吸収器13内には、濃溶液を滴下(散布)する濃溶液分配器15(液散布装置の一例)が設けられている。また、吸収器13内には、吸収熱交換器22が設けられている。吸収熱交換器22には、冷却塔等で冷却された冷却水が供給されている。
濃溶液分配器15により吸収熱交換器22上に滴下された濃溶液は、吸収熱交換器22外面を流下しつつ、冷媒蒸気を吸収する。濃溶液による冷媒蒸気の吸収により生じる吸収熱は、吸収熱交換器22内を流れる冷却水により除去される。冷媒蒸気の吸収により濃度が低下した稀溶液は、稀溶液配管25を介して再生器10に供給される。
なお、本実施形態では、冷却塔の冷却水を凝縮器11の凝縮熱交換器20と吸収器13の吸収熱交換器22とが共用する構成であるため、冷却塔に対して凝縮熱交換器20と吸収熱交換器22とが直列的に接続された構成となっている。しかしながら、凝縮熱交換器20及び吸収熱交換器22は、冷却塔に対して並列的に接続される構成であってもよい。
また、吸収式冷凍機について、本実施形態は単効用で示したが、二重効用であっても、ダブルリフトであっても同様である。
以下、本実施形態の特徴の一つである熱交換器50について説明する。ここで、図2は、本実施形態に係る熱交換器50の構成を模式的に示す平面図である。図3は、図2に示す熱交換器50のAA断面を示す説明図であり、図4は、図2に示す熱交換器50のBB断面を示す説明図である。また、図5は、熱交換器50の要部を拡大して示す説明図である。なお、熱交換器50の説明において、水平面内において定義される直交する2方向のうち、一方の方向をX方向(第1方向)とし、他方の方向をY方向(第2方向)とする。また、上下方向(鉛直方向)をZ方向とする。
熱交換器50は、伝熱管周囲の第1流体と伝熱管内部の第2流体との間で熱交換を行うものである。この熱交換器50は、吸収式冷凍機1を構成する再生熱交換器19、凝縮熱交換器20、蒸発熱交換器21及び吸収熱交換器22として利用することができる。
熱交換器50は、第1伝熱管ユニット60と、第2伝熱管ユニット70とで構成されている。
第1伝熱管ユニット60は、X方向にかけて並列する複数の第1伝熱管61から構成されている。個々の第1伝熱管61の一方の端部には、第1伝熱管61に第2流体を供給する入口ヘッダ80が接続され、個々の第1伝熱管61の他方の端部には、第1伝熱管61から第2流体が流出する出口ヘッダ90が接続されている。これらの第1伝熱管61は、所定の間隔S1を空けた状態で配列されている。この間隔S1は、上下方向からの蒸気の流れが阻害されず、かつ、小型化が達成できるように、最適値が予め設定されている。
個々の第1伝熱管61は、n個(nは2以上の自然数)の第1ストレート部62と、n−1個の第1カーブ部63とを備えており、入口ヘッダ80から出口ヘッダ90に至る一連の流路を構成している。複数の第1伝熱管61は、同一の構成のものが用いられている。このため、入口ヘッダ80から出口ヘッダ90まで至る流路長さは、いずれの第1伝熱管61においても同じとなる。
複数の第1ストレート部62は、Z方向にかけて互いに間隔を空けた状態で並列されている。最も上段に位置する第1ストレート部62の一方の端部には、出口ヘッダ90が接続され、最も下段に位置する第1ストレート部62の一方の端部には、入口ヘッダ80が接続されている。
上下方向にかけて隣り合う一対の第1ストレート部62は、その端部同士が第1カーブ部63によって接続されている。そして、上下方向にかけて並列した第1ストレート部62は、第1カーブ部63を介して順次連通され、入口ヘッダ80から出口ヘッダ90に至る一連の流路が構成される。すなわち、第1伝熱管61は、第1ストレート部62が第1カーブ部63を介して多段に折り返された形状を呈している。
また、第1ストレート部62及び第1カーブ部63は、それぞれ同一の外径Dに設定されている。これにより、第1伝熱管61は、入口ヘッダ80から出口ヘッダ90にわたって同一外径Dが連続する構成となっている。
一方、第2伝熱管ユニット70は、Y方向にかけて並列する複数の第2伝熱管71から構成されている。個々の第2伝熱管71の一方の端部には、第2伝熱管71に第2流体を供給する入口ヘッダ80が接続され、個々の第2伝熱管71の他方の端部には、第2伝熱管71から第2流体が流出する出口ヘッダ90が接続されている。これらの第2伝熱管71は、所定の間隔S2(例えばS2=S1)を空けた状態で配列されている。この間隔S2は、上下方向からの蒸気の流れが阻害されず、かつ、小型化が達成できるように、最適値が予め設定されている。
個々の第2伝熱管71は、m個(mは2以上の自然数)の第2ストレート部72と、m−1個の第2カーブ部73とを備えており、入口ヘッダ80から出口ヘッダ90に至る一連の流路を構成している。複数の第2伝熱管71は、同一の構成のものが用いられている。このため、入口ヘッダ80から出口ヘッダ90まで至る流路長さは、いずれの第2伝熱管71においても同じとなる。
複数の第2ストレート部72は、Z方向にかけて互いに間隔を空けた状態で並列されている。最も上段に位置する第2ストレート部72の一方の端部には、出口ヘッダ90が接続され、最も下段に位置する第2ストレート部72の一方の端部には、入口ヘッダ80が接続されている。
上下方向にかけて隣り合う一対の第2ストレート部72は、その端部同士が第2カーブ部73によって連通されている。そして、上下方向にかけて並列した第2ストレート部72は、第2カーブ部73を介して順次連通され、入口ヘッダ80から出口ヘッダ90に至る一連の流路が構成される。すなわち、第2伝熱管71は、複数の第2ストレート部72が第2カーブ部73を介して多段に折り返された形状を呈している。
また、第2ストレート部72及び第2カーブ部73は、それぞれ同一の外径Dに設定されている。これにより、第2伝熱管71は、入口ヘッダ80から出口ヘッダ90にわたって同一外径Dが連続する構成となっている。なお、第2伝熱管71の外径Dは、例えば、第1伝熱管61の外径Dと同一に設定されている。
本実施形態において、第1カーブ部63は、半円弧形状を備えている。この第1カーブ部63の曲率半径Rは、第2ストレート部72の外径Dと対応している。同様に、第2カーブ部73は、半円弧形状を備えている。この第2カーブ部73の曲率半径Rは、第1ストレート部62の外径Dと対応している。このような寸法を前提に、互いに交差する関係にある第1ストレート部62と第2ストレート部72とは、外面が互いに接触した状態で、又は、わずかに間隔を空けた状態で、Z方向にかけて交互に積層されている。
本実施形態において、複数の第1伝熱管61と、複数の第2伝熱管71とは、互いに直交する関係に配置されている。しかしながら、直角以外の角度で交差するものであってもよい。以下、第1伝熱管61及び第2伝熱管71を総称する場合には、単に、伝熱管61,71という。
このような構成の熱交換器50において、複数の伝熱管61,71の内部には、入口ヘッダ80を介して第2流体がそれぞれ供給される。入口ヘッダ80から個々の伝熱管61,71に流入した第2流体は、伝熱管61,71の内部を流れ、その後出口ヘッダ90に流出する。そして、伝熱管61,71周囲の第1流体と、伝熱管61,71内部の第2流体との間で熱交換が行われる。
例えば、熱交換器50が吸収式冷凍機1の再生熱交換器19に適用される場合、入口ヘッダ80及び出口ヘッダ90には、熱媒の配管が接続される。伝熱管61,71内部には熱媒が流れ、この伝熱管61,71周囲には稀溶液分配器16から稀溶液が滴下される。滴下された稀溶液は、伝熱管61,71外部を流下し、熱媒と熱交換して、冷媒液の一部が蒸発する。
熱交換器50が吸収式冷凍機1の凝縮熱交換器20に適用される場合、入口ヘッダ80及び出口ヘッダ90には、冷却水配管26が接続される。伝熱管61,71内部には冷却水が流れ、この伝熱管61,71周囲には再生器10から冷媒蒸気が供給される。再生器10から供給された冷媒蒸気は、伝熱管61,71周囲において凝縮し、この凝縮した冷媒液が流下する。
また、熱交換器50が吸収式冷凍機1の蒸発熱交換器21に適用される場合、入口ヘッダ80及び出口ヘッダ90には、冷水配管27が接続される。伝熱管61,71内部には冷水が流れ、この伝熱管61,71周囲には、冷媒分配器14から冷媒液が滴下される。滴下された冷媒液は、伝熱管61,71外部を流下し、冷水と熱交換して、冷媒液の一部が蒸発する。
また、熱交換器50が吸収式冷凍機1の吸収熱交換器22に適用される場合、入口ヘッダ80及び出口ヘッダ90には、冷却水配管26が接続される。伝熱管61,71内部には冷却水が流れ、この伝熱管61,71周囲には、濃溶液分配器15から濃溶液が滴下される。滴下された濃溶液は、伝熱管61,71外部を流下しながら冷媒蒸気を吸収するとともに、冷却液と熱交換し、吸収熱が除去される。
このように本実施形態の熱交換器50によれば、伝熱管61,71同士が上下方向(Z方向)において接触しているのみならず、伝熱管61,71同士が格子状に交差し、これら交差する伝熱管61,71同士が無数に接触した構造を採用している。
この構成によれば、最上段の伝熱管61,71に滴下された第1流体は、その下段に位置して交差する伝熱管61,71に伝わり、さらに、残余の伝熱管61,71にも波及することで、伝熱管61,71の全体に広がり、濡れ性を維持することができる。したがって、最上段の伝熱管61,71に滴下される第1流体にばらつきが発生した場合であっても、熱交換性を維持することができる。
また、この構成によれば、伝熱管61,71の管径が入口ヘッダ80から出口ヘッダ90まで同一となっている。このため、伝熱管61,71の内部を流れる第2流体の圧力損失が増加しないので、搬送動力の増加が不要となる。これにより、省エネルギー化を実現することができる。また、伝熱管61,71の加工コスト(例えばヘッダ接続部分の絞り加工コスト)の低減を図ることができる。
また、この構成によれば、伝熱管61,71それぞれの長さが同一となっている。そのため、第2流体が伝熱管61,71を均等に流れることができる。
また、この構成によれば、理想的な向流式熱交換器を構築することができる。
さらに、本実施形態の熱交換器50によれば、交差する伝熱管61,71同士が互い違いに接触している。さらに、同一方向を向く伝熱管61,71同士についても間隔S1,S2が確保されている。このため、Z方向のみならず水平方向(X方向及びY方向)にも流体(気体)の流れを確保することができる。これにより、気体の流れを阻害し難い構成とすることができる。
このように、本実施形態の熱交換器50によれば、小型化かつ高性能の熱交換器を実現することができる。
以上、実施形態に基づき本発明を説明したが、本発明は上記実施形態に限られるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、変更を加えてもよい。また、水平面及び上下方向の定義は、熱交換器の使用環境によって厳密な意味での一致を要するものではない。
例えば、本実施形態に係る熱交換器は、吸収式冷凍機の再生器、凝縮器、蒸発器及び吸収器に適用される。もっとも、再生器、凝縮器、蒸発器及び吸収器の全てに適用するのみならず、これらのうち少なくとも1つに適用するものであってもよい。
また、熱交換器を吸収式冷凍機に適用したが、これに限らず、吸収式冷凍機の機能を備えていれば更に暖房運転も可能な吸収式冷温水機に適用してもよい。
また、本実施形態では、単効用の温水焚吸収式冷凍機で説明したが、本実施形態に係る熱交換器は、二重効用吸収式冷凍機、ダブルリフト吸収式冷凍機等、様々な吸収式冷凍機に適用してもよい。また、本実施形態に係る熱交換器は、吸収式冷凍機に適用したが、これ以外の種々の用途に適用するものであってもよい。
また、第1伝熱管と第2伝熱管の長さは同一でなくてもよく、第1伝熱管ユニットと第2伝熱管ユニットの本数も同一に固定されるものではない。加えて、複数の第1伝熱管同士の間隔は、全てにおいて同一の間隔(間隔S1)に固定されるものではなく、気体の流れを妨げない範囲であれば、その間隔が相違するものであってもよい。例えば、2本の第1伝熱管同士を近接又は接触させた状態で配置し、これらの第1伝熱管のペアを間隔(間隔S1)を空けた状態で複数配置するといったものでもよい。また、第2伝熱管同士の関係についても同様である。さらに、本実施形態では、第1伝熱管と第2伝熱管とを同一の外径としているが、互いに相違する外径に設定されてもよい。この場合、それぞれの外径に応じて第1カーブ部及び第2カーブ部の曲率半径が設定されることとなる。
1 吸収式冷凍機
10 再生器
11 凝縮器
12 蒸発器
13 吸収器
14 冷媒分配器
15 濃溶液分配器
16 稀溶液分配器
19 再生熱交換器
20 凝縮熱交換器
21 蒸発熱交換器
22 吸収熱交換器
25 稀溶液配管
26 冷却水配管
27 冷水配管
28 濃溶液配管
50 熱交換器
60 第1伝熱管ユニット
61 第1伝熱管
62 第1ストレート部
63 第1カーブ部
70 第2伝熱管ユニット
71 第2伝熱管
72 第2ストレート部
73 第2カーブ部
80 入口ヘッダ
90 出口ヘッダ

Claims (4)

  1. 伝熱管周囲の第1流体と伝熱管内部の第2流体との間で熱交換を行う熱交換器において、
    水平面内の第1方向にかけて並列する複数の第1伝熱管を備える第1伝熱管ユニットと、
    水平面内において前記第1方向と交差する第2方向にかけて並列する複数の第2伝熱管を備える第2伝熱管ユニットと、を有し、
    前記第1伝熱管のそれぞれは、
    上下方向にかけて互いに間隔を空けた状態で並列する複数の第1ストレート部と、
    前記第1ストレート部の端部同士を連通する1つ以上の第1カーブ部と、
    を備え、入口ヘッダから出口ヘッダに至る一連の流路を構成し、
    前記第2伝熱管のそれぞれは、
    上下方向にかけて互いに間隔を空けた状態で並列する複数の第2ストレート部と、
    前記第2ストレート部の端部同士を連通する1つ以上の第2カーブ部と、
    を備え、前記入口ヘッダから前記出口ヘッダに至る一連の流路を構成し、
    前記第1ストレート部と前記第2ストレート部とは、交互に積層されている
    熱交換器。
  2. 前記第1伝熱管のそれぞれは、互いに間隔を空けた状態で前記第1方向にかけて並列し、
    前記第2伝熱管のそれぞれは、互いに間隔を空けた状態で前記第2方向にかけて並列する
    請求項1記載の熱交換器。
  3. 前記第1カーブ部は、前記第2ストレート部の外径と対応する曲率半径を備え、
    前記第2カーブ部は、前記第1ストレート部の外径と対応する曲率半径を備える
    請求項1又は2記載の熱交換器。
  4. 稀溶液を加熱して冷媒蒸気と濃溶液とを生成する再生器と、前記再生器で生成された冷媒蒸気を凝縮する凝縮器と、前記凝縮器で凝縮された冷媒液を受け入れて当該冷媒液を蒸発させる蒸発器と、前記蒸発器で蒸発した冷媒蒸気を前記再生器で生成された濃溶液に吸収させて稀溶液を生成する吸収器と、を備え、前記吸収器で生成された稀溶液を前記再生器へ送る吸収冷凍サイクルを形成した吸収式冷凍機において、
    前記再生器、前記凝縮器、前記蒸発器及び前記吸収器のうち少なくとも1つに配置される、請求項1から3のいずれか記載の熱交換器
    を備える吸収式冷凍機。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR20210070841A (ko) * 2019-12-05 2021-06-15 코웨이 주식회사 정수기용 응축기, 정수기용 응축기의 제조 방법 및 응축기를 구비하는 정수기
JP7433717B2 (ja) * 2020-03-27 2024-02-20 矢崎エナジーシステム株式会社 コージェネレーションシステムの設備決定方法、設備決定装置、設備決定プログラム、及び、コンピュータ読取可能な記録媒体

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3866439A (en) * 1973-08-02 1975-02-18 Carrier Corp Evaporator with intertwined circuits
EP0728508A1 (fr) 1995-02-24 1996-08-28 BEFS PROKEM (Société Anonyme) Réacteur de cristallisation
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CN102287956A (zh) * 2011-07-16 2011-12-21 谢逢华 外置热交换的高效吸收式制冷机
ES2555704B1 (es) * 2014-05-30 2017-10-27 Consejo Superior De Investigaciones Científicas (Csic) Máquina frigorífica de absorción de pequeña potencia
JP6132821B2 (ja) 2014-09-10 2017-05-24 矢崎エナジーシステム株式会社 吸収式冷凍システム

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