JP2818122B2 - 吸収式冷凍機における再生器 - Google Patents

吸収式冷凍機における再生器

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健 小山
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雅晴 古寺
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、吸収液としてアンモニ
ア水溶液を使用した吸収式冷凍機の再生器に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、吸収液としてアンモニア水溶液を
使用した吸収式冷凍機としては、例えば特開昭61−2
11673号公報に開示されたものがあり、この吸収式
冷凍機は、アンモニアを蒸発させる蒸発器と、この蒸発
器で蒸発されたアンモニアガスをアンモニア水溶液に吸
収するための吸収器と、この吸収器でアンモニアを吸収
したアンモニア水溶液を加熱してアンモニアガスを得る
再生器と、この再生器で得られたアンモニアガスに付随
する水分を除去するための精留塔と、この精留塔からの
アンモニアガスを凝縮させる凝縮器とを備えている。
【0003】ところで、前記再生器に設けられた熱交換
構造は、図10,図11に示すようにシェルアンドチュ
ーブ式で、再生容器51内に所定間隔を隔てて上管板5
2と下管板53が取り付けられ、上下管板52,53間
に正方形ピッチで多数の伝熱管54が貫設されている。
また上下管板52,53間に加熱流体配管55が接続さ
れるとともに、上管板52の上部空間に濃アンモニア水
溶液移送管56が接続されて、上管板52上に液溜まり
57が形成されている。そして、この液溜まり57の濃
アンモニア水溶液が上管板52上に突出する伝熱管54
のスリット54aから伝熱管54内に流下されることに
より、加熱流体により伝熱管54を介して濃アンモニア
水溶液が加熱されてアンモニアガスが蒸発される。さら
に蒸発されたアンモニアガスは伝熱管54から上部空間
を介してアンモニアガス移送管58に送り出される。下
管板53下の下部空間には、アンモニアガス蒸発後の希
アンモニア水溶液を再生器に送り出す希アンモニアガス
移送管59が接続されている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】上記シェルアンドチュ
ーブ式では、伝熱管の充填効率が悪く、所定の伝熱量を
得るためには、その溶液保有量が多くなり、毒性を有す
るアンモニア溶液を扱う場合に問題になるとともに、本
体寸法が大きくなり、さらにアンモニア水溶液の伝熱面
への平均的な分散効率が悪いという問題があった。
【0005】本発明は、上記問題点を解決して、溶液を
伝熱面に均一に供給できるとともに、蒸発ガスも能率良
く取り出せ、伝熱効率が高く、コンパクトに構成できて
溶液保有量も少なくてすむ吸収式冷凍機における再生器
を提供することを目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
本発明は、蒸発器、吸収器、再生器、精留塔および凝縮
器を有するとともに、冷媒としてアンモニアを使用する
とともに、吸収液としてアンモニア水を使用する吸収式
冷凍機の再生器において、再生器を、内部に加熱流体が
供給される複数枚の縦向きの伝熱プレートを一定間隔を
あけて平行に配置したプレート式、またはこれら伝熱プ
レート間にフィンを設けたプレートフィン式の熱交換部
で構成し、前記プレートの上方に、溶液を下方に散布す
る溶液ノズルを配置し、この溶液ノズルと伝熱プレート
との間に、多数の分散孔が穿設されるとともに波形また
は角のこ刃形の凹凸断面に形成された分散板を配置した
ものである。
【0007】また、上記構成において、分散板を凹凸断
面の山部および谷部が伝熱プレートの幅方向に沿うよう
に配置するとともに、分散板の凹凸断面のピッチを、伝
熱プレートの溶液流体通路の幅内の上方に少なくとも山
部と谷部が位置するように形成したものである。
【0008】さらに、上記構成において、分散板の凹凸
断面のピッチを、伝熱プレートの配置ピッチと同一にす
るとともに、凹凸断面の谷部が伝熱プレートの一方の面
の上端縁に沿いかつ接近する位置に配置したものであ
る。
【0009】さらに先の構成において、分散板を、隣接
する谷部が伝熱プレートの両面の上端縁にそれぞれ接近
するピッチに形成して、谷部を伝熱プレートの上端縁に
沿いかつ接近する位置に配置したものである。
【0010】さらにまた、先の構成において、複数枚の
分散板を谷部が直交する方向に積層したものである。
【0011】
【作用】上記の構成によれば、再生器の熱交換部を、プ
レート式またはプレートフィン式の構造を採用したの
で、シェルアンドチューブ式のものよりも、単位体積当
たりの伝熱面積が非常に広くなり、熱交換部をコンパク
トにすることができて刺激臭のあるアンモニア水溶液の
保有容量を、著しく減らすことができる。また、凹凸断
面の分散板により、溶液ノズルから散布される濃アンモ
ニア水溶液を谷部の分散孔から均一に伝熱プレートに供
給できるとともに、伝熱プレートにより加熱されて蒸発
されたアンモニアガスを山部の分散孔から上方に通過さ
せて排出することができ、極めて簡単な構成で濃アンモ
ニア水溶液の均一な分散とアンモニアガスの排出を行う
ことができ、より熱効率を向上させることができる。
【0012】また、分散板の凹凸断面のピッチを、伝熱
プレートの溶液流体通路の幅内の上方に少なくとも山部
と谷部が位置するように形成したので、溶液流体通路に
滴下される濃アンモニア水溶液を均一に分散できるとと
もに、アンモニアガスを確実に上方に排出することがで
きる。
【0013】さらに、凹凸断面の分散板の谷部を、伝熱
プレートの面の上端部に接近させて配置することによ
り、濃アンモニア水溶液を伝熱プレートの表面に効果的
に分散流下させることができ、濃アンモニア水溶液の加
熱効率を向上させることができる。
【0014】さらにまた、分散板を積層することによ
り、より均一な分散が可能となる。
【0015】
【実施例】以下、本発明の一実施例を図1〜図4に基づ
き説明する。図4は、蒸発器2、吸収器3、再生器4、
精留塔5および凝縮器6を備え、冷媒としてアンモニア
を使用するとともに、吸収液としてアンモニア水溶液を
使用するアンモニア吸収式冷凍機(以下、単に吸収式冷
凍機という)1の概略構成を示し、まずその概略的な冷
凍サイクルについて説明する。
【0016】凝縮器6から、アンモニア液移送管15を
介して供給された冷媒としてのアンモニア液が蒸発器2
に送られ、ここで減圧されて蒸発する。この時、被冷却
流体供給配管21により蒸発器2内の熱交換部に供給さ
れている被冷却流体(ブライン)から熱を奪い、被冷却
流体を冷却する。
【0017】そして、蒸発器2で発生したアンモニアガ
スは、第1アンモニアガス移送管11を介して吸収器3
内に入り、ここで希アンモニア水溶液に吸収されて発熱
する。この熱は、冷却流体供給配管23を介して供給さ
れる冷却水により冷却される。
【0018】次に、吸収器3でアンモニアガスを吸収し
てその濃度が濃くなった濃アンモニア水溶液は、濃アン
モニア水溶液移送管12を介して再生器4内に送られ、
ここで加熱流体供給配管22により供給されるスチーム
により加熱されてアンモニアが蒸発される。すなわち、
濃アンモニア水溶液からアンモニアが分離されて再生が
行われる。
【0019】再生器4で分離されたアンモニアガスは第
2アンモニアガス移送管13を介して精留塔5内に入
り、ここで凝縮器6で既に凝縮されたアンモニア液の一
部がアンモニア液戻し管16を介して導入されてアンモ
ニアガスと接触され、アンモニアガスに含まれている水
分が、アンモニア液に同伴して除去される。
【0020】この水分が除去されたアンモニアガスは、
第3アンモニアガス移送管14を介して凝縮器6に送ら
れ、ここで冷却流体供給配管23を介して吸収器3を通
過した冷却水により冷却されて凝縮が行われる。
【0021】そして、凝縮されたアンモニア液は、アン
モニア液移送管15を介して第2熱交換器8でその熱
を、第1アンモニアガス移送管11のアンモニアガスに
与えた後、蒸発器2内に供給される。図4において、7
は再生器4でアンモニアが蒸発されて薄くなり希アンモ
ニア水溶液移送管17を介して吸収器3に送られる希ア
ンモニア水溶液の持つ熱を、濃アンモニア水溶液移送管
12の濃アンモニア水溶液側に与える第1熱交換器(液
液熱交換器)アンモニアガス移送管11とアンモニア液
移送管15との間に設けられた第2熱交換機(液ガス熱
交換器)である。上記の吸収サイクルが連続して行われ
て、被冷却流体の冷却が行われる。
【0022】次に、再生器4の熱交換部31を説明す
る。再生容器30内に設けられた熱交換部31には、た
とえばプレートフィン式のものが使用されている。すな
わち、図3に示すように、内部の加熱流体通路32aに
加熱流体供給配管22により供給されるスチームが流送
される複数の伝熱プレート32が縦方向に一定ピッチP
1で平行に配設されている。そして、伝熱プレート32
間に形成される溶液流体通路33には波形状のフィン3
4が配置されている。このフィン34は、幅を狭くされ
た小フィン34aがその波の屈曲方向を水平方向とし、
各隣接する小フィン34a同士で山と谷が位置ずれする
ように位相をずらして取り付けられている。なお、伝熱
プレート32内の加熱流体通路32aにフィン34を設
けてもよい。
【0023】また、これら伝熱プレート32の上部に
は、波形の分散板35が設置されるとともに、その上方
に濃アンモニア水溶液移送管12に接続された溶液散布
ノズル36が設けられている。前記分散板35は、図
1,図2に示すように、多数の分散孔37が一定間隔毎
に穿設された多孔板が、伝熱プレート32の配設ピッチ
P1と同じピッチP2で波形に形成されて構成されてお
り、谷部35aが溶液流体通路33の開口縁、すなわち
伝熱プレート32の一方の端縁に沿って接近する位置に
固定されている。
【0024】上記構成において、濃アンモニア水溶液移
送管12から送られた濃アンモニア水溶液が溶液散布ノ
ズル36から分散板35上に散布されると、濃アンモニ
ア水溶液は分散板35の谷部35aに形成された分散孔
37から伝熱プレート32の側面に沿って溶液流体通路
33に均一に流下さる。そして加熱流体供給配管22か
ら伝熱プレート32内の加熱流体通路32aに流送され
るスチームにより、この濃アンモニア水溶液が加熱され
てアンモニアガスが発生され、このアンモニアガスは溶
液流体通路33を逆流して上昇し、分散板35の山部3
5bに形成された分散孔37を介して再生容器30の上
部空間から第2アンモニアガス移送管13に送り出され
る。
【0025】上記構成によれば、多孔板を波形に形成し
た分散板35を配置した簡単な構成で、濃アンモニア水
溶液を均一に分散して伝熱プレート32に供給すること
ができ、またアンモニアガスも確実に排出することがで
きる。
【0026】なお、上記熱交換部31は、フィンのない
プレート式であってもよい。図5は第1実施例の分散板
の凹凸断面ののピッチを変更した第2実施例である。す
なわち、この分散板41は、隣接する谷部41aが溶液
流体通路33の両開口縁、すなわち伝熱プレート32の
両方の端縁に沿って接近するように形成されて配置さ
れ、これら谷部41a間のピッチP3と、この隣りで伝
熱プレート32の上方の谷部41a間のピッチP4とが
異なるように設定され、P3+P4=P5が伝熱プレー
ト32の配設ピッチP1と同じように設定されている。
【0027】したがって、分散板41の谷部41aが伝
熱プレート42の両面にそれぞれ接近してして配置され
ることから、濃アンモニア水溶液をさらに均一に分散し
て熱効率を高めることができる。
【0028】図6は、第1実施例と同形の分散板51を
山部51bと谷部51aが伝熱プレート32の幅方向に
沿うように配置した第2実施例で、分散板51のピッチ
P6を、伝熱プレート32間の溶液流体通路33の幅L
の2倍以下、すなわちP6/2<Lに設定することによ
り、溶液流体通路33の幅L内の上方に山部51bと谷
部51aが少なくとも1組以上位置するように構成され
ている。したがって、溶液流体通路33に滴下される濃
アンモニア水溶液および溶液流体通路33から上昇され
るアンモニアガスをスムーズかつ均一に通過させること
ができる。
【0029】図7は、第1実施例の分散板を、コの字形
断面が繰り返される角のこ刃状の凹凸断面の分散板42
とした第4実施例で、第1実施例と同様の効果を奏する
ことができる。
【0030】また図8は、第2実施例の分散板の断面を
コの字形が繰り返されて連続する凹凸断面の分散板43
とした第5実施例で、第2実施例と同様の効果を奏する
ことができる。
【0031】さらに図9は、第1実施例の分散板35を
2枚、それぞれの谷部35a(または山部35b)が直
交するように積層して配置した第6実施例で、分散板3
5による濃アンモニア水溶液の分散効果を向上させるこ
とができる。もちろん、2枚以上の分散板35を積層す
ることもでき、また第2〜第6実施例の分散板を使用す
ることができる。
【0032】
【発明の効果】以上に述べたごとく本発明によると、再
生器の熱交換部を、プレート式またはプレートフィン式
の構造を採用したので、シェルアンドチューブ式のもの
よりも、単位体積当たりの伝熱面積が非常に広くなり、
熱交換部をコンパクトにすることができて刺激臭のある
アンモニア水溶液の保有容量を、著しく減らすことがで
きる。また、凹凸断面の分散板により、溶液ノズルから
散布される濃アンモニア水溶液を谷部の分散孔から均一
に伝熱プレートに供給できるとともに、伝熱プレートに
より加熱されて蒸発されたアンモニアガスを山部の分散
孔から上方に通過させて排出することができ、極めて簡
単な構成で濃アンモニア水溶液の均一な分散とアンモニ
アガスの排出を行うことができ、より熱効率を向上させ
ることができる。
【0033】また、分散板の凹凸断面のピッチを、伝熱
プレートの溶液流体通路の幅内の上方に少なくとも山部
と谷部が位置するように形成したので、溶液流体通路に
滴下される濃アンモニア水溶液を均一に分散できるとと
もに、アンモニアガスを確実に上方に排出することがで
きる。
【0034】さらに、凹凸断面の分散板の谷部を、伝熱
プレートの面の上端部に接近させて配置することによ
り、濃アンモニア水溶液を伝熱プレートの表面に効果的
に分散流下させることができ、濃アンモニア水溶液の加
熱効率を向上させることができる。
【0035】さらにまた、分散板を積層することによ
り、より均一な分散が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る吸収式冷凍機における再生器の第
1実施例を示し、熱交換部の分散板の拡大断面図であ
る。
【図2】同熱交換部の部分斜視図である。
【図3】同熱交換部の部分分解斜視図である。
【図4】同吸収式冷凍機の概略全体構成図である。
【図5】同第2実施例における熱交換部の分散板の拡大
断面図である。
【図6】同第3実施例における熱交換部の分散板の拡大
断面図である。
【図7】同第4実施例における熱交換部の分散板の概略
断面図である。
【図8】同第5実施例における熱交換部の分散板の概略
断面図である。
【図9】同第6実施例における熱交換部の分散板を示す
部分斜視図である。
【図10】従来の再生器の熱交換部を示す概略全体断面
図である。
【図11】同再生器の熱交換部を示す拡大要部断面図で
ある。
【符号の説明】
1 吸収式冷凍機 2 蒸発器 3 吸収器 4 再生器 5 精留塔 6 凝縮器 7 第1熱交換器 8 第2熱交換器 31 熱交換部 32 伝熱プレート 32a 加熱流体通路 33 溶液流体通路 35 分散板 35a 谷部 35b 山部 36 溶液散布ノズル 37 分散孔 41 分散板 42 分散板 43 分散板
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 小西 孝治 大阪府大阪市中央区平野町四丁目1番2 号 大阪瓦斯株式会社内 (72)発明者 大西 尚 大阪府大阪市中央区平野町四丁目1番2 号 大阪瓦斯株式会社内 (72)発明者 岩田 克雄 兵庫県尼崎市扶桑町1番10号 住友精密 工業株式会社内 (72)発明者 小山 健 兵庫県尼崎市扶桑町1番10号 住友精密 工業株式会社内 (72)発明者 古川 哲郎 大阪府大阪市此花区西九条5丁目3番28 号 日立造船株式会社内 (72)発明者 古寺 雅晴 大阪府大阪市此花区西九条5丁目3番28 号 日立造船株式会社内 (72)発明者 藤田 優 大阪府大阪市此花区西九条5丁目3番28 号 日立造船株式会社内 (72)発明者 松田 光史 大阪府大阪市此花区西九条5丁目3番28 号 日立造船株式会社内 (56)参考文献 実開 平5−69568(JP,U) (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) F25B 33/00

Claims (5)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】蒸発器、吸収器、再生器、精留塔および凝
    縮器を有するとともに、冷媒としてアンモニアを使用す
    るとともに、吸収液としてアンモニア水を使用する吸収
    式冷凍機の再生器において、再生器を、内部に加熱流体
    が供給される複数枚の縦向きの伝熱プレートを一定間隔
    をあけて平行に配置したプレート式、またはこれら伝熱
    プレート間にフィンを設けたプレートフィン式の熱交換
    部で構成し、前記伝熱プレートの上方に、溶液を下方に
    散布する溶液ノズルを配置し、この溶液ノズルと伝熱プ
    レートとの間に、多数の分散孔が穿設されるとともに波
    形または角のこ刃形の凹凸断面に形成された分散板を配
    置したことを特徴とする吸収式冷凍機における再生器。
  2. 【請求項2】分散板を凹凸断面の山部および谷部が伝熱
    プレートの幅方向に沿うように配置するとともに、分散
    板の凹凸断面のピッチを、伝熱プレートの溶液流体通路
    の幅内の上方に少なくとも山部と谷部が位置するように
    形成したことを特徴とする請求項1記載の吸収式冷凍機
    における再生器。
  3. 【請求項3】分散板の凹凸断面のピッチを、伝熱プレー
    トの配置ピッチと同一にするとともに、凹凸断面の谷部
    が伝熱プレートの一方の面の上端縁に沿いかつ接近する
    位置に配置したことを特徴とする請求項1記載の吸収式
    冷凍機における再生器。
  4. 【請求項4】分散板を、隣接する谷部が伝熱プレートの
    両面の上端縁にそれぞれ接近するピッチに形成して、谷
    部を伝熱プレートの上端縁に沿いかつ接近する位置に配
    置したことを特徴とする請求項1記載の吸収式冷凍機に
    おける再生器。
  5. 【請求項5】複数枚の分散板を谷部が直交する方向に積
    層したことを特徴とする請求項1記載の吸収式冷凍機に
    おける再生器。
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