JP2872083B2

JP2872083B2 - 吸収式冷凍機用再生器

Info

Publication number: JP2872083B2
Application number: JP18038895A
Authority: JP
Inventors: 教之西山; 寿二天野; 泰道郡; 敦設楽; 省安岡; 六雄本間; 一哉栗本; 知裕森田; 正俊浅川
Original assignee: Tokyo Gas Co Ltd
Current assignee: Tokyo Gas Co Ltd
Priority date: 1995-07-17
Filing date: 1995-07-17
Publication date: 1999-03-17
Anticipated expiration: 2015-07-17
Also published as: JPH0933134A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は吸収式冷凍機用再生
器に関し、特に、吸収式冷凍機において冷媒を吸収する
ことにより希釈した吸収溶液を加熱して冷媒を蒸発（気
化）し、それにより、濃縮された吸収溶液に再生するた
めの吸収式冷凍機用の再生器に関する。

【０００２】

【従来の技術】冷媒として水を用い、吸収溶液として臭
化リチウム溶液のような吸湿性の高い物質を用いた吸収
式冷凍機は知られている。図４は吸収式冷凍機の作動原
理を説明するシステムフロー図であり、冷媒（例えば
水）を吸収する能力に優れた吸収剤（例えば臭化リチウ
ム）水溶液（吸収溶液）の冷媒吸収能力が増強するよう
に該吸収溶液を加熱手段で加熱して濃縮するための再生
器Ａと、この再生器Ａにおいて溶液から分離した蒸気
（冷媒）を導入してこれを冷却することによって液化さ
せる凝縮器Ｂと、凝縮器Ｂによって液化された冷媒を導
入して低圧下で蒸発（気化）させる蒸発器Ｃと、この蒸
発器Ｃで発生した蒸気を吸収するために再生器Ａで濃縮
された吸収溶液が流入する吸収器Ｄと、該吸収器Ｄ内で
蒸気を吸収したことによって希釈された吸収溶液を濃縮
するために再び再生器Ａへ送り込むための溶液ポンプＥ
とから、主に構成される。なお、図４には１個の再生器
を有する単効用吸収冷凍機の例を示したが、高温再生器
及び低温再生器の２個の再生器を用いた二重効用吸収冷
凍機も知られている。

【０００３】図５は、上記のような吸収式冷凍機で用い
られる再生器Ａの一例を示す断面図であり、本体ケーシ
ング１は内部に伝熱室２を有し、伝熱室２の一方の側端
部には加熱源としてのバーナー３が火炎をほぼ水平方向
に伝熱室２内に噴射するように取り付けられており、伝
熱室２の他方側端部には燃焼ガス排気用の煙突４が配置
される。伝熱室２の下部には下部吸収溶液溜まり５が、
また、上部には上部吸収溶液溜まり６が設けられ、上下
の吸収溶液溜まり５、６は、バーナー３の火炎に接しな
い位置において伝熱室２内にほぼ垂直方向に配置された
複数本の伝熱管７により連通されている。下部吸収溶液
溜まり５は配管８及びポンプＥを介して前記吸収器Ｄに
連通しており、冷媒を吸収して希釈した吸収溶液が下部
吸収溶液溜まり５に送給される（特開平５−１８７７４
０号公報等参照）。

【０００４】溶液ポンプにより送給された吸収溶液は送
給圧及びバーナー３の火炎と燃焼ガスによる加熱による
対流により、複数の伝熱管７内をほぼ均等に上昇して上
部吸収溶液溜まり６に達する。本体ケーシング１と伝熱
室２の外壁との間に吸収溶液流路が形成されている場合
には、上部吸収溶液溜まり６に滞留した吸収溶液は該流
路を通って下部吸収溶液溜まり５に流下することもあ
る。

【０００５】吸収溶液に吸収された冷媒（水）はバーナ
ー３の加熱によって蒸気化し、気化した冷媒は前記のよ
うに凝縮器Ｂに送られ液化した後に蒸発器Ｃへ送られ
る。また、冷媒の気化により濃縮された吸収溶液は配管
９から吸収器Ｄに送給され、再び冷媒の吸収を行う。図
６は吸収式冷凍機用再生器の他の例を示す水平断面図で
あり、伝熱室２ａの一方側端部にはほぼ水平方向に火炎
を含む燃焼ガスを噴射するバーナー３ａが配置され、伝
熱室２ａ内にはバーナー３ａの燃焼ガスと交叉するよう
に比較的配置密度を密にして多数のほぼ垂直状の伝熱管
７ａが配置されている。そして、該伝熱管７ａの少なく
とも上流側の伝熱管７ａ’群は燃焼火炎部に配置され、
順次下流に行くに従い伝熱管の伝熱面密度を高めるよう
されている（実開平７−２２３７１号公報参照）。この
構成により、サーマルＮＯ_xの発生が効果的に抑制さ
れ、また、燃焼ガスの温度が徐々に低下していくため、
ＣＯの発生も効果的に抑制されるというものである。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】本発明者らは、吸収式
冷凍機用再生器についての研究と実験を継続して行って
きているが、その過程において、前記のように吸収器か
らの希釈された吸収溶液を伝熱室内に配置された伝熱管
群のすべてに下方から上方に向けて同時に送給し、自然
対流により循環させる形式の従来の再生器においては、
再生器の一部（例えば、下方隅部）に吸収溶液の淀みが
生じがちとなり、その部分に腐食が発生し易いことを経
験した。

【０００７】また、バーナーの火炎に接するあるいは近
接した位置に上流側の伝熱管を配置した形式の再生器
は、燃焼室をコンパクトにすることができ、また、吸収
溶液の充填量も減少可能となることから装置全体の小型
化が可能となるばかりでなく、ＮＯ_x及び未燃分の発生
も低減できる利点を有しており、有効なものではある
が、吸収式冷凍機用再生器の場合には、熱せられる媒体
が水でなく臭化リチウムのような吸収溶液であることか
ら、いくつか不都合を伴うことを知った。

【０００８】すなわち、燃焼室をコンパクトにすること
によって伝熱管における熱流束が上昇し、特に、バーナ
ー火炎に近接する伝熱管では熱流束が非常に高くなり、
伝熱管の内壁及び吸収溶液の温度が高くなって、伝熱管
の腐食及び晶析（水等の溶媒が過剰蒸発して溶質（吸収
溶液）の量が当該溶媒に対する溶解度を越えてしまい、
溶質が結晶となって析出する現象）を生じさせることを
知った。それにより、伝熱管の有効寿命が短縮し、結果
として再生器そのものの有効使用期間が短縮した。さら
に、火炎に接するあるいは近接した伝熱管内で、吸収溶
液中に多量の気泡が発生して熱伝達が阻害されるという
悪循環が生じた。

【０００９】本発明の目的は、前記のように伝熱管をバ
ーナーの火炎に接するあるいは近接している位置（上流
位置）にまで配置した吸収式冷凍機用再生器において生
じる上記の不都合を解消することにあり、より具体的に
は、コンパクト化と低ＮＯ_x、低ＣＯ化を達成しながら
長期にわたり安定した運転を可能とする吸収式冷凍機用
再生器を得ることにある。

【００１０】さらに本発明の目的は、再生器内で吸収溶
液が部分的に停滞するのを防止し、それにより、再生器
内部に局部的な腐食が発生するのを極力回避した吸収式
冷凍機用再生器を得ることにある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
めの本発明による吸収式冷凍機用再生器は、伝熱室内に
多数の伝熱管を有しており、希釈された全部又は一部の
吸収溶液は該多数の伝熱管の中のバーナーに近接する伝
熱管群を通して上方から下方に向けて伝熱室内に導入さ
れ、しかる後、他の伝熱管群内を下方から上方に向けて
強制的に移送されるようになっていることを特徴とす
る。

【００１２】上記吸収式冷凍機用再生器の好ましい態様
にあっては、バーナーを備えた伝熱室と、該伝熱室下部
の下部吸収溶液溜まりと、該伝熱室上部の上部吸収溶液
溜まりと、該下部吸収溶液溜まりの吸収溶液が上部吸収
溶液溜まりに移動するための吸収溶液上昇流路とを有し
ており、さらに、該吸収器に接続する吸収溶液入口ヘッ
ダーを有していて、該伝熱室内の該バーナーに近接した
位置には、該吸収溶液入口ヘッダーと該下部吸収溶液溜
まりを連通するほぼ垂直方向に配置された複数本の伝熱
管からなる吸収溶液下降流路が配置されていて、冷媒蒸
気を吸収して希釈した吸収器からの吸収溶液は該吸収溶
液下降流路を通って伝熱室の上方から下部吸収溶液溜ま
りに強制的に送給されるようになっていることを特徴す
る。

【００１３】伝熱室の周囲に、上部吸収溶液溜まりに滞
留する吸収溶液が下部吸収溶液溜まりへ移動するための
第２の吸収溶液下降流路を好ましくは前記伝熱室の壁部
に直接接しない態様で形成して、吸収溶液に自然対流に
よる循環を生じさせるようにしてもよい。

【００１４】

【作用】本発明による吸収式冷凍機用再生器によれば、
冷媒蒸気を吸収して希釈した吸収器からの吸収溶液は、
バーナーに近接した位置に配置される吸収溶液下降流路
を構成する伝熱管群を通って強制的に下部吸収溶液溜ま
りに連続的に送給される。送給された吸収溶液は、連続
して送給される吸収溶液の圧力により、さらには該吸収
溶液は前記伝熱管群を通過することによりすでに加熱を
受け昇温していることから、より下流側に配置された吸
収溶液上昇流路を構成する伝熱管を通って下部吸収溶液
溜まりから上部吸収溶液溜まりに強制循環される。伝熱
室の周囲に下降流路が形成される場合には、該流路を通
って下部吸収溶液溜まりに流下した後、再び上部吸収溶
液溜まりに強制的に移送される。以下、この循環を繰り
返しつつ、吸収溶液は順次吸収器へ送られる。この過程
において、吸収溶液に吸収された冷媒（水）はバーナー
からの熱により気化し、冷媒の気化により吸収溶液は濃
縮されて吸収器に送給され、再び冷媒の吸収を行う。

【００１５】図５、図６に示した従来構造の再生器にお
いては、冷媒蒸気を吸収して希釈した吸収器からの吸収
溶液は、伝熱室に配置された伝熱管のすべてをほぼ等し
い流速で通過して上部の吸収溶液溜まりに達する。図５
に示すようにバーナーの火炎に接しない位置にのみ伝熱
管を配置した形式の再生器での伝熱管の熱収支条件を維
持したままで、図６に示す形式の再生器を設計した場合
に、当然にバーナーの火炎に接するあるいは近接する位
置に配置された伝熱管での熱流束が過大となって吸収溶
液温度が高温となり、結果として、伝熱管の腐食や晶析
が発生する。

【００１６】本発明の再生器によれば、吸収器からの希
釈された吸収溶液は一部の伝熱管、すなわち、バーナー
に近接した位置に配置される吸収溶液下降流路を構成す
る伝熱管を通って下部吸収溶液溜まりに強制的に送給さ
れる。強制対流による伝熱促進によって、伝熱管内部の
吸収溶液の温度を効果的に低下させることができ、腐食
や晶析を防止することが可能となる（その温度低下は前
記吸収溶液下降流路の全流路断面積を調節する等により
変更可能である）。

【００１７】また、吸収溶液の循環は主に強制対流によ
り生じることから、再生器内での吸収溶液の滞留を回避
することができ、吸収溶液の淀みに起因する腐食の発生
も阻止される。その結果、再生器として全体をコンパク
トに設計することが可能となり、さらに、燃焼ガスの低
ＮＯ_x、低ＣＯ化を達成しながら長期にわたり安定した
運転が可能となる。

【００１８】

【実施例】以下、実施例により本発明をより詳細に説明
する。図１は本発明による吸収式冷凍機用再生器の一実
施例を示す断面図であり、図２は図１のII-II 線による
断面図である。また、図３は一部を破断した斜視図であ
る。

【００１９】この吸収式冷凍機用再生器Ａは、図５に基
づき先に説明した従来知られた再生器と、次に説明する
吸収溶液の強制循環のための構成を除き他の構成は同じ
である。従って、以下の説明においては、同じ機能を奏
する部材には同じ符合を付するにとどめ詳細な説明は省
略する。この実施例の再生器Ａにおいては、本体ケーシ
ング１の底板１１と本体ケーシング１を貫通する伝熱室
２の底板２１との間に、多数の孔３０を持つ中間底板３
１が設けられいる。それにより、下部吸収溶液溜まり５
は第１下部吸収溶液溜まり５ａと第２下部吸収溶液溜ま
り５ｂに２分割され、両者は中間底板３１の孔３０によ
り連通状態におかれる。

【００２０】伝熱室２の後流側には図５に示した従来の
再生器と同様に多数の伝熱管７（第１の伝熱管群）が取
り付けら、下部吸収溶液溜まり５（第１下部吸収溶液溜
まり５ａ）と上部上部吸収溶液溜まり６とを連通する吸
収溶液上昇流路を形成する。前記第１の伝熱管群７の上
流側、すなわちバーナー３に近接した側には、吸収溶液
下降流路を構成する複数本の伝熱管７１（第２の伝熱管
群）が前記第１の伝熱管群７と同様にほぼ垂直方向に配
置される。該第２の伝熱管群７１の下方端は伝熱室２の
底板２１を越えて前記中間底板３１にまで達しており、
また、上方端は伝熱室２の天井２２を越えて上部吸収溶
液溜まり６にまで達している。そして、その各上端開口
は横管７２に連通状態に接続している。横管７２は本発
明でいう吸収溶液入口ヘッダーの機能を果たすものであ
り、その先端は、図４及び図５に示すように、配管８及
びポンプＥを介して吸収器Ｄに接続している。

【００２１】次に、この吸収式冷凍機用再生器Ａの作用
を説明する。再生器Ａは図５に基づき説明した従来知ら
れた再生器と同様にして用いられる。すなわち、冷媒蒸
気を吸収して希釈した吸収器Ｄからの吸収溶液は、ポン
プＥにより、配管８から吸収溶液入口ヘッダーの機能を
果たす前記横管７２を介して、バーナー３に近接した位
置に配置されている第２の伝熱管群７１に供給され、そ
こから下部吸収溶液溜まり５（第２下部吸収溶液溜まり
５ｂ）内に強制的に送給される。第２の伝熱管群７１を
通過中に、吸収溶液は強い熱流束の下に晒されるが、ポ
ンプＥにより圧送されてくる吸収溶液の全量が第２の伝
熱管群７１を通過することからその流速は早く、高い熱
流束を有効に吸収して伝熱管群７１に腐食や晶析を発生
させることはない。

【００２２】第２の伝熱管群７１から噴出する吸収溶液
は第２下部吸収溶液溜まり５ｂの全面に広がり、そこか
ら中間底板３１に形成した多数の孔３０を通って第１下
部吸収溶液溜まり５ａに移動し、さらに吸収溶液上昇流
路を構成する第１の伝熱管群７及び伝熱室２の壁部２３
と本体ケーシング１の側壁１３により形成される流路１
４を通って、上部吸収溶液溜まり６に強制的に送り込ま
れる。なお、本体ケーシング１の側壁１３は外気に接し
ていることから、流路１４内の温度は伝熱室２内の伝熱
管７、７１の内部温度よりは低い温度となる。そのため
に、流路１４内の吸収溶液は一部下降流となる場合も起
こり得るが、再生器１内での吸収溶液の循環は全体とし
てはすべて強制対流により生じているものといえる。

【００２３】吸収溶液の上記強制対流による循環の間
に、吸収溶液に吸収された冷媒（水）はバーナーからの
熱により気化し、冷媒の気化により濃縮された吸収溶液
は配管９から吸収器Ｄに送給され、再び冷媒の吸収を行
う。一方、冷媒蒸気は凝縮器Ｂに送られる。上記の通り
であり、本発明による吸収式冷凍機用再生器によれば、
伝熱室２の内部のほぼ全域に伝熱管７、７１を配置して
も、従来の再生器のようにバーナーに近接した伝熱管群
７１に腐食や晶析が発生することはない。また、再生器
内での吸収溶液の循環は強制対流によっており、流れが
停滞するのを実質上回避できることから、再生器を構成
する他の部材に腐食が生じるのも回避できる。従って、
同じ能力を持つ再生器全体を、従来よりもコンパクトに
設計することが可能となり、寿命の短縮傾向も生じな
い。さらに、火炎温度の低下及び燃焼ガスの高温場にお
ける対流時間の低下から、低ＮＯ_x燃焼が可能となり、
また、未燃分の発生も抑制される。

【００２４】なお、以上の説明では、希釈された吸収溶
液の全量が第２の伝熱管群７１を通って下部吸収溶液溜
まり５（第２下部吸収溶液溜まり５ｂ）に圧送されるも
のとしたが、熱収支条件が許す場合には、例えば吸収溶
液入口ヘッダーを構成する前記横管７２から上部吸収液
溜まり６への分岐流路（図示されない）を設ける等の手
段により、希釈された吸収溶液の一部を上部吸収溶液溜
まり６に逃がすようにしてもよい。また、第２の伝熱管
群７１を何本とするか、その総流路面積をどの様にする
か、第２の伝熱管群７１をどの程度バーナー３側に接近
させるか等は、実機の設計条件に応じて最適な値が設定
されるべきものであり、図示の例はあくまでも一例にす
ぎない。

【００２５】さらに、特に図示しないが、伝熱室２の壁
部２３と本体ケーシング１の側壁１３により形成される
流路１４中に、上端が上部吸収溶液溜まり６に位置し、
下端が第１下部吸収溶液溜まり５ａに位置する板状の中
間壁を設けることもできる。それにより、該中間壁と本
体ケーシング１の側壁１３との間に上部吸収溶液溜まり
６に滞留する吸収溶液が下部吸収溶液溜まり５（第１下
部吸収溶液溜まり５ａ）へ流下するための第２の吸収溶
液下降流路が形成され、伝熱室２の壁部２３と中間壁に
より形成される流路は伝熱室２の壁部２３に直接接して
いるのに対して、前記第２の吸収溶液下降流路は本体ケ
ーシング１の側壁１３と中間壁との間であることから伝
熱室２の壁部２３に直接接してなく、さらに、本体ケー
シング１の側壁１３は外気に接していることから、吸収
溶液の第２の吸収溶液下降流路を通っての下降流は安定
し、吸収溶液の循環は確実となる。

【００２６】また、下部吸収溶液溜まり５に設けた中間
底板３１は第２の伝熱管群７１から噴出する吸収溶液の
流れを安定化するために設けられるものであるが、第２
の伝熱管群からの吸収溶液の流量及び流速によっては、
下部吸収溶液溜まり５の全面にではなく第２の伝熱管群
７１の近辺にのみ配置するようにしてもよく、場合によ
っては、設けなくてもよい。

【００２７】

【発明の効果】本発明によれば、従来の再生器と同じ能
力を持つ再生器を、寿命の短縮をもたらすことなく、従
来のものよりもコンパクトに設計することが可能とな
る。さらに、バーナーの低ＮＯ_x燃焼が可能となり、ま
た未燃分の発生も抑制できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による吸収式冷凍機用再生器の一例を
示す断面図。

【図２】図１のII-II 線による断面図。

【図３】図１に示す吸収式冷凍機用再生器の一部破断
した斜視図。

【図４】吸収式冷凍機の作動原理を説明するシステム
フロー図。

【図５】従来の吸収式冷凍機用再生器の一例を示す断
面図。

【図６】従来の吸収式冷凍機用再生器の他の例を示す
断面図。

【符合の説明】

１…本体ケーシング、２…伝熱室、３…バーナー、４…
煙突、７…第１の伝熱管（群）、７１…第２の伝熱管
（群）、５（５ａ、５ｂ）…下部吸収溶液溜まり、６…
上部吸収溶液溜まり

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者本間六雄埼玉県越谷市千間台西３−２−８−106 (72)発明者栗本一哉東京都豊島区東池袋１−48−６−1104 (72)発明者森田知裕東京都中野区新井２−47−６ (72)発明者浅川正俊東京都豊島区南大塚１−５−５ (56)参考文献実開昭60−54063（ＪＰ，Ｕ) 実開昭56−90667（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) F25B 33/00

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】蒸発器で発生した冷媒蒸気を吸収して希
釈された吸収溶液を加熱濃縮する吸収式冷凍機用再生器
であって、該吸収式冷凍機用再生器は伝熱室内に多数の
伝熱管を有しており、該希釈された全部又は一部の吸収
溶液は該多数の伝熱管の中のバーナーに近接する伝熱管
群を通して上方から下方に向けて伝熱室内に導入され、
しかる後、他の伝熱管群内を下方から上方に向けて強制
的に移送されるようになっていることを特徴とする吸収
式冷凍機用再生器。
【請求項２】蒸発器で発生した冷媒蒸気を吸収器にお
いて吸収して希釈された吸収溶液を加熱濃縮する吸収式
冷凍機用再生器であって、該吸収式冷凍機用再生器は、
バーナーを備えた伝熱室と、該伝熱室下部の下部吸収溶
液溜まりと、該伝熱室上部の上部吸収溶液溜まりと、該
下部吸収溶液溜まりの吸収溶液が上部吸収溶液溜まりに
移動するための吸収溶液上昇流路とを有しており、さら
に、該吸収器に接続する吸収溶液入口ヘッダーを有して
いて、該伝熱室内の該バーナーに近接した位置には、該
吸収溶液入口ヘッダーと該下部吸収溶液溜まりを連通す
るほぼ垂直方向に配置された複数本の伝熱管からなる吸
収溶液下降流路が配置されていて、吸収器からの吸収溶
液は該吸収溶液下降流路を通って伝熱室の上方から下部
吸収溶液溜まりに強制的に送給されるようになっている
ことを特徴する吸収式冷凍機用再生器。
【請求項３】前記伝熱室の周囲には、上部吸収溶液溜
まりに滞留する吸収溶液が下部吸収溶液溜まりへ移動す
るための第２の吸収溶液下降流路が形成されていること
を特徴とする請求項２記載の吸収式冷凍機用再生器。
【請求項４】前記第２の吸収溶液下降流路は前記伝熱
室の壁部に直接接しない態様で配置されていることを特
徴とする請求項３記載の吸収式冷凍機用再生器。