JP2558033Y2 - 吸収冷温水機 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本考案は、吸収冷温水機に係り、
特に構成要素である各種熱交換器に強制対流方式を用い
て熱交換器の伝熱面積の縮小を図った吸収冷温水機に関
する。

【０００２】

【従来の技術】従来、吸収冷温水機は、図４に示す構成
要素すなわち、吸収剤に冷媒を吸収させて生成された希
溶液を加熱する高温再生器１８、高温再生器１８で加熱
された希溶液から冷媒蒸気と中間濃溶液を分離する分離
器１９、該分離された中間濃溶液と前記高温再生器１８
に流入するまえの希溶液とを熱交換させる高温溶液熱交
換器２２、該高温溶液熱交換器２２で熱交換を終えた中
間濃溶液を前記分離器１９で分離された冷媒蒸気で加熱
して新たな冷媒蒸気を発生させ濃溶液を生成する低温再
生器２０、該低温再生器２０で生成された濃溶液と前記
高温溶液熱交換器２２に流入する前の希溶液とを熱交換
させる低温溶液熱交換器２３、前記低温再生器２０で生
成された冷媒蒸気及び該低温再生器２０で中間濃溶液を
加熱したあとの冷媒蒸気を凝縮液化させる凝縮器２１、
該凝縮器２１で生成された液冷媒を伝熱面上で蒸発させ
て該伝熱面の反対側の冷暖房用流体を冷却する蒸発器２
４、前記低温溶液熱交換器２３で熱交換したあとの濃溶
液に前記蒸発器２４で発生した冷媒蒸気を吸収させて希
溶液を生成する吸収器２５、該吸収器２５で生成された
希溶液を低温溶液熱交換器２３，高温溶液熱交換器２２
を経て高温再生器１８へ送りこむ希溶液ポンプ２、など
を含んで構成されている。すなわち、分離器１９、希溶
液ポンプ２などを除きそのほぼ全部が熱交換器である。
また、吸収器２５と蒸発器２４は通常共通の密閉容器１
に収容されている。

【０００３】前記各構成要素の熱交換形態はさまざまで
あるが、例えば、吸収液に蒸発器で生成された冷媒蒸気
を吸収させるとともに、発生する吸収熱を除去する吸収
器での熱交換の方法は、図３に示すようなものであっ
た。すなわち、吸収液（濃溶液）を散布器５から内部に
冷却水が流れる吸収器コイル４の表面上に重力によって
自然落下させて、該吸収器コイル４表面に吸収液の液膜
を形成し、該液膜に、隣接する蒸発器コイル３上で蒸発
生成された冷媒蒸気を吸収させて希溶液を生成し、冷媒
蒸気吸収時に前記液膜に発生する吸収熱を、吸収器コイ
ル４の管壁を介して、吸収器コイル４内を流れる冷却水
に伝達、除去するのである。この方法における冷媒蒸気
の吸収、冷却水への伝熱を効率良く行うには、前記液膜
をできるだけ広い範囲に形成し、冷媒蒸気の吸収、冷却
水への伝熱が行われる領域を広くする必要がある。その
ため、散布器５から自然落下される吸収液の吸収器コイ
ル４表面での拡散を容易にする目的で、吸収液に界面活
性剤を投入することが行われている。

【０００４】

【考案が解決しようとする課題】しかし、界面活性剤を
投入しても、吸収液の吸収器コイル表面での液膜形成を
基本的に重力による吸収液の流下にたよっているかぎ
り、吸収器コイル表面積（伝熱面面積）に対する液膜形
成領域面積（有効伝熱面面積）の比率を１００％に近付
けることは困難であった。

【０００５】本考案の課題は、熱交換器における伝熱面
面積に対する有効伝熱面面積の比率を向上させ、必要な
伝熱面面積を縮小するにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記課題は、吸収剤に冷
媒を吸収させて生成された希溶液を加熱する高温再生器
と、該高温再生器で加熱された希溶液から冷媒蒸気と中
間濃溶液を分離する分離器と、該分離された中間濃溶液
と前記高温再生器に流入するまえの希溶液とを熱交換さ
せる高温溶液熱交換器と、該高温溶液熱交換器で熱交換
を終えた中間濃溶液を前記分離器で分離された冷媒蒸気
で加熱して新たな冷媒蒸気を発生させ濃溶液を生成する
低温再生器と、該低温再生器で生成された濃溶液と前記
高温溶液熱交換器に流入する前の希溶液とを熱交換させ
る低温溶液熱交換器と、前記低温再生器で生成された冷
媒蒸気及び該低温再生器で中間濃溶液を加熱したあとの
冷媒蒸気を凝縮液化させる凝縮器と、該凝縮器で生成さ
れた液冷媒を伝熱面上で蒸発させ該伝熱面の反対側の冷
暖房用流体を冷却する蒸発器と、前記低温溶液熱交換器
で熱交換したあとの濃溶液に前記蒸発器で発生した冷媒
蒸気を吸収させて希溶液を生成する吸収器とを含んで構
成された吸収冷温水機において、冷媒、冷却水及び冷暖
房用流体のうちの一つ以上を熱媒体として熱交換を行う
前記高温溶液熱交換器、前記低温溶液熱交換器、高温再
生器、低温再生器、凝縮器、蒸発器、吸収器のうちの少
なくとも一つを、当該機器を上下に区画する水平に配置
された平板伝熱面と、該平板伝熱面の上面及び下面、又
は、上面若しくは下面のいずれか一方に加圧された熱交
換媒体をほぼ垂直に吹き付けて乱流液膜を形成するノズ
ル手段とを含んで構成し、該ノズル手段をその吹出口先
端と前記平板伝熱面の間隔が５mmを超えない位置に配置
することにより達成される。

【０００７】

【作用】加圧されてノズル手段から平板伝熱面に吹き付
けられた熱媒体は、該平板伝熱面の表面に沿って放射状
に流れながら乱流遷移状態を経て乱流となり、液膜を形
成する。熱媒体は加圧されて伝熱面に吹き付けられてい
るので、形成される液膜は重力で流下する場合の層流の
液膜に比べて流速が大きくかつ乱流となっており、熱媒
体と伝熱面間での熱伝達係数が大きくなる。さらに、強
制的に伝熱面表面での流れが生成されるので、伝熱面全
体につねに安定して液膜を形成することができる。熱媒
体と伝熱面間での熱伝達係数を大きくすることができる
ので、伝熱面積を小さくすることができる。

【０００８】

【実施例】以下、図１，２を参照して本考案の実施例を
説明する。図１は、本考案の実施例である吸収冷温水機
の構成要素のうち、密閉容器１に収容された吸収器／蒸
発器部分及び接続されたポンプを示す縦断面摸式図であ
る。他の部分は前記図４に記載されたものと同じなので
図示を省略してある。図示の吸収器／蒸発器は、その軸
心をほぼ鉛直方向にして配置され蒸発器コイル３を内装
した円筒形の密閉容器１と、該密閉容器１の底部に形成
され、該密閉容器１の蒸発器コイル３を内装した蒸発器
部分と円盤状の吸収伝熱面１６で隔てられた冷却水溜め
１５と、該吸収伝熱面１６の周囲に該吸収伝熱面１６よ
りも低く環型溝状に形成された溶液溜め１２と、前記蒸
発器コイル３の上方に配置され該蒸発器コイル３に液冷
媒を散布する散布器６と、前記吸収伝熱面１６の中心の
上方に吐出口を該吸収伝熱面１６に対向させて配置され
た吸収液ノズル１３と、該吸収液ノズル１３に接続され
た濃溶液管１０と、前記吸収液ノズル１３に対し前記吸
収伝熱面１６を挟んで対向する位置に吐出口を該吸収伝
熱面１６に向けて配置された冷却水ノズル１４と、該冷
却水ノズル１４に接続された冷却水管２７と、を含んで
構成されている。

【０００９】前記吸収液ノズル１３の吐出口と前記吸収
伝熱面１６の間の間隔、前記冷却水ノズル１４の吐出口
と前記吸収伝熱面１６の間の間隔はいずれも０．５mmに
設定してある。この間隔は多くとも５mm以下、できれば
０．５mm以下とするのが望ましい。また、吸収伝熱面１
６は、円盤状の平面で、水平に配置されており、前記吸
収液ノズル１３及び冷却水ノズル１４の吐出口はとも
に、該吸収伝熱面１６の表面に対し、垂直に配置されて
いる。

【００１０】前記溶液溜め１２の底部には希溶液管１１
を介して希溶液ポンプ２が接続され、前記濃溶液管１０
には前記吸収液ノズル１３に濃溶液を圧送する濃溶液ポ
ンプ９が接続され、前記冷却水管２７には冷却水を圧送
する冷却水吹き付けポンプ７が接続され、前記冷却水溜
め１５の底部には冷却水取り出しポンプ８が接続されて
いる。

【００１１】上記構成の吸収器／蒸発器の動作を以下に
説明する。凝縮器で生成された液冷媒は、散布器６によ
り冷暖房用流体である冷水が流れている蒸発器コイル３
上に散布され、該冷水から熱を奪って蒸発して冷媒蒸気
となる。蒸発する冷媒に熱を奪われた蒸発コイル内の冷
水は温度が低下し、該蒸発コイル３外に流出して冷水負
荷に導かれる。低温溶液熱交換器で希溶液に熱を与えて
冷却された濃溶液は、濃溶液ポンプ９で加圧され、前記
濃溶液管１０を経て吸収液ノズル１３から吸収伝熱面１
６に吹き付けられる。吹き付けられた濃溶液は、特公昭
５９−３９１７１号公報に示されている乱流遷移状態を
経て乱流となり、吸収伝熱面１６の上面を放射状に広が
りながら流れる。

【００１２】濃溶液は吸収伝熱面１６の上面を放射状に
流れながら、前記蒸発コイル３上で蒸発した冷媒蒸気を
吸収して希溶液となる。濃溶液の吸収伝熱面１６上面へ
の吹き付けと同時に、冷却水吹き付けポンプ７が駆動さ
れ、吸収伝熱面１６の下面に冷却水が吹き付けられ、吹
き付けられた冷却水は濃溶液の場合と同様に乱流遷移状
態を経て乱流となって吸収伝熱面１６の下面を放射状に
流れる。

【００１３】 吸収伝熱面１６の上面で冷媒蒸気を吸収
した濃溶液は、自身の濃度を低下させるとともに吸収熱
を発生し、この吸収熱は吸収伝熱面１６の下面を液膜と
なって流れる前記冷却水に吸収伝熱面１６を介して伝
達、吸収される。吸収伝熱面１６の上面で冷媒蒸気を吸
収し、発生する吸収熱を冷却水に伝達した濃溶液は、希
溶液となって前記溶液溜め１２に流入し、希溶液ポンプ
２に吸引されて低温溶液熱交換器２３、高温溶液熱交換
器２２を経て高温再生器１８に圧送され、上述のサイク
ルを繰り返す。また、吸収伝熱面１６の下面を放射状に
流れた冷却水は、吸収伝熱面１６の上面を流れる希溶液
の熱を吸収したのち、前記溶液溜め１２の側壁をなす壁
面にあたって流路を下方に曲げ、冷却水溜め１５の底部
に集まる。冷却水溜め１５の底部に集まった冷却水は、
冷却水取り出しポンプ８に吸引されて凝縮器２１に内装
されている冷却水コイル２９に送り込まれる。凝縮器が
空冷となっている場合は、他の放熱手段、例えばクーリ
ングタワーなどに送られて放熱する。

【００１４】冷却水ノズル１４から吸収伝熱面１６に吹
き付けられる冷却水は、前記溶液溜め１２の側壁をなす
壁面にあたるまで吸収伝熱面１６から落下しないよう
に、十分な速度で吐出されるようにしてある。

【００１５】上記実施例によれば、吸収伝熱面表面の液
膜の流速が重力による自由落下の場合の層流の液膜に比
べて大きく、かつ、乱流になっているので、濃溶液の液
膜と吸収伝熱面１６の間、吸収伝熱面１６と冷却水の液
膜の間の熱伝達率が大きくなり、また、濃溶液ポンプ９
で加圧された濃溶液が吸収伝熱面１６に吹き付けられて
強制的に放射状に広がる乱流液膜が形成されるので、確
実に有効な冷媒蒸気の吸収面積及び冷却水との熱交換の
ための有効な伝熱面積が維持され、従来の吸収器コイル
を用いた場合の吸収伝熱面表面積に比べ、１／２以下の
面積で同等の吸収伝熱能力を発揮することができた。

【００１６】また、上記実施例は吸収器に強制的に乱流
液膜を形成させたものであるが、吸収器以外に、高温溶
液熱交換器、前記低温溶液熱交換器、高温再生器、低温
再生器、凝縮器、蒸発器などを上記実施例のように、強
制的に乱流液膜を形成させたものとすることができる。
その場合、必ずしも伝熱面の両面に乱流液膜を形成する
のではなく、例えば凝縮器の場合、冷却水側だけに乱流
液膜を形成させ、蒸気側は従来どおりとしてよい。

【００１７】また、上記実施例では、吸収伝熱面１６は
円盤状の平板で構成されているが、周縁部がなめらかに
下方に曲がった形状としてもよい。

【００１８】

【考案の効果】本考案によれば、熱交換媒体である液体
がほぼ水平に配置された平板伝熱面に吹き付けられて強
制的に流速の早い乱流液膜が形成されるので、常に一定
の液膜面積を確保できるとともに熱交換の効率がよくな
り、伝熱面積を低減させることが可能となった。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案の実施例の部分を示す側面図である。

【図２】図１のII−II線矢視平面図である。

【図３】従来技術の例を示す側面図である。

【図４】本発明が適用される吸収冷温水機の要部構成を
示す系統図である。

【符号の説明】 １ 密閉容器 ２ 希溶液ポンプ ３ 蒸発器コイル ４ 吸収器コイル ５，６ 散布器 ７ 冷却水吹き付け
ポンプ ８ 冷却水取り出しポンプ ９ 濃溶液ポンプ １０ 濃溶液管 １１ 希溶液管 １２ 溶液溜め １３ 吸収液ノズル １４ 冷却水ノズル １５ 冷却水溜め １６ 吸収伝熱面 １８ 高温再生器 １９ 分離器 ２０ 低温再生器 ２１ 凝縮器 ２２ 高温溶液熱交
換器 ２３ 低温溶液熱交換器 ２４ 蒸発器 ２５ 吸収器 ２６ 希溶液管 ２７，２８ 冷却水管 ２９ 冷却水コイル

Claims (1)

(57)【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 吸収剤に冷媒を吸収させて生成された希
   溶液を加熱する高温再生器と、該高温再生器で加熱され
   た希溶液から冷媒蒸気と中間濃溶液を分離する分離器
   と、該分離された中間濃溶液と前記高温再生器に流入す
   るまえの希溶液とを熱交換させる高温溶液熱交換器と、
   該高温溶液熱交換器で熱交換を終えた中間濃溶液を前記
   分離器で分離された冷媒蒸気で加熱して新たな冷媒蒸気
   を発生させ濃溶液を生成する低温再生器と、該低温再生
   器で生成された濃溶液と前記高温溶液熱交換器に流入す
   る前の希溶液とを熱交換させる低温溶液熱交換器と、前
   記低温再生器で生成された冷媒蒸気及び該低温再生器で
   中間濃溶液を加熱したあとの冷媒蒸気を凝縮液化させる
   凝縮器と、該凝縮器で生成された液冷媒を伝熱面上で蒸
   発させて該伝熱面の反対側の冷暖房用流体を冷却する蒸
   発器と、前記低温溶液熱交換器で熱交換したあとの濃溶
   液に前記蒸発器で発生した冷媒蒸気を吸収させて希溶液
   を生成する吸収器とを含んで構成された吸収冷温水機に
   おいて、冷媒、冷却水及び冷暖房用流体のうちの一つ以
   上を熱媒体として熱交換を行う前記高温溶液熱交換器、
   前記低温溶液熱交換器、高温再生器、低温再生器、凝縮
   器、蒸発器、吸収器のうちの少なくとも一つが、当該機
   器を上下に区画する水平に配置された平板伝熱面と、該
   平板伝熱面の上面及び下面、又は、上面若しくは下面の
   いずれか一方に加圧された熱交換媒体をほぼ垂直に吹き
   付けて乱流液膜を形成するノズル手段とを含んで構成さ
   れ、該ノズル手段はその吹出口先端と前記平板伝熱面の
   間隔が５mmを超えない位置に配置されていることを特徴
   とする吸収冷温水機。