JP2970608B2 - 熱交換器の液散布装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、伝熱管の上部から
散布液を散布し、伝熱管内の液と散布液との間で熱交換
をする熱交換器の液散布装置に関し、特に吸収式冷凍機
の蒸発器および吸収器における冷媒液または吸収液の散
布装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】水などの液体を伝熱管に導入し、上部か
ら伝熱管の外面に液を散布し、散布液と伝熱管内の液と
の間で熱交換をする熱交換器において、熱交換効率を向
上するために、伝熱管に均等に散布液を散布することが
求められる。

【０００３】従来、散布液分配管には、ノズルなどの散
布手段が設けられているが、複数の散布液分配管へ散布
液が供給される量は特に制限されていない。したがって
散布液分配管によって散布液の過不足が生じ、均等に散
布液を散布することができない。特に鉛直な軸線まわり
に多重に巻回される伝熱管に対して、均等に散布液を散
布することができない。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、伝熱
管、特に鉛直な軸線まわりに多重に巻回された伝熱管に
対し、均等に散布液を散布する熱交換器の散布装置を提
供することである。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明は、散布液ヘッダ
（４）と、前記散布液ヘッダ（４）に備えた複数の散布
液分配管（３）と、前記散布液分配管（３）から散布液
を散布する散布手段（５）と、前記散布液ヘッダ（４）
と各散布液分配管（３）との間に介設され、前記散布ヘ
ッダ（４）から各散布液分配管（３）に供給される散布
液の量を定める分配手段（６）と、前記散布液分配管
（３）の下部にあり、熱交換すべき液を導く伝熱管
（２）とを含み、前記分配手段（６）および散布手段
（５）によって伝熱管（２）上に均等に散布液を散布す
ることを特徴とする熱交換器の液散布装置である。

【０００６】本発明に従えば、散布液ヘッダ（４）と散
布液分配管（３）との間に分配手段（６）が介設され、
散布液分配管（３）に散布手段（５）があり、分配手段
（６）によって個々の散布液分配管（３）に供給される
散布液の量が定められ、散布手段（５）によって散布液
が分散されるので、均等に散布液が伝熱管（２）の外周
面に散布される。

【０００７】また本発明は、前記伝熱管（２）および散
布液分配管（３）が鉛直な軸線まわりに多重に巻回さ
れ、前記分配手段（６）が外側の散布液分配管（３）ほ
ど散布液量を多く定めることを特徴とする。

【０００８】本発明に従えば、伝熱管（２）は鉛直な軸
線まわりに多重に巻回されており、散布液分配管（３）
がその上部に多重に巻回されている。したがって、各散
布液分配管（３）は外側ほど長くなり、外側の散布液分
配管（３）ほど散布液の供給量が多く定めるように分配
手段（６）によって分配される。これによって散布液が
各散布液分配管（３）の下にある伝熱管（２）に均等に
散布される。

【０００９】また本発明は、前記各散布液分配管（３）
に等ピッチで散布手段（５）が設けられることを特徴と
する。

【００１０】本発明に従えば、各散布液分配管（３）に
は等ピッチで散布手段（５）が設けられるので、その下
にある伝熱管（２）には均等に散布液が散布される。

【００１１】また本発明は、前記散布手段が散布液分配
管（３）の上側に穿設された散布孔（５）であり、外側
の散布液分配管（３ｃ）が内側の散布液分配管（３ａ）
よりも散布孔（５）の径が大でありかつ等しい数の散布
孔（５）が各散布液分配管（３）に穿設されることを特
徴とする。

【００１２】本発明に従えば、散布手段は散布液分配管
（３）の上部に設けられた散布孔（５）である。散布手
段は、ノズルなどでもよいが、ノズルの場合は、散布液
をポンプなどで一定圧に加圧する必要があり、吸収式冷
凍機の蒸発器や吸収器には好ましくない。散布液分配管
（３）の上部に散布孔（５）が設けられておれば、散布
液は散布孔（５）の孔径に応じた量だけ噴出し、散布液
分配管（３）の周囲から伝熱管（２）上に滴下する。散
布液分配管（３）が多重に巻回しているときは、外側の
散布液分配管（３ｃ）が長く多くの散布液を散布する必
要があるので、内側の散布液分配管（３ａ）より孔径の
大きい散布孔を設ける。この場合、散布孔（５）の数は
外側も内側も同じである。

【００１３】また本発明は、前記散布液ヘッダ（４）
に、散布液受入部（１１，２１）と複数の散布液分配管
（３）にそれぞれ連なる散布液供給部（１２，２２）と
に分ける仕切板があり、散布液受入部（１１，２１）と
散布液供給部（１２，２２）とを分ける仕切板（１３，
２３）に連絡孔（１５，２５）が穿設され、外側の散布
液分配管（３ｃ）に連なる連絡孔（１５ｃ，２５ｃ）が
内側の散布液分配管（３ａ）に連なる連絡孔（１５ａ，
２５ａ）より、径が大きいことを特徴とする。

【００１４】また本発明は、前記連絡孔（１５）が設け
られる仕切板（１３）が、散布液ヘッダ（４ａ）を水平
方向に分けるものであり、連絡孔（１５）が散布液ヘッ
ダの液切れしない位置に穿設されたことを特徴とする。

【００１５】また本発明は、前記連絡孔（２５）が設け
られる仕切板（２３）が、散布液ヘッダ（４ｂ）を上下
に分けるものであることを特徴とする。

【００１６】本発明に従えば、散布液ヘッダ（４）が散
布液受入部（１１，２１）と複数の散布液分配管（３）
にそれぞれ連なる散布液供給部（１２，２２）とに仕切
板（１３，２３）で分けられ、散布液受入部（１１，２
１）と複数の散布液供給部（１３，２３）との間には、
外側の散布液分配管（３ｃ）に連なる散布液供給部（１
２ｃ，２２ｃ）ほど大きい連絡孔（１５ｃ，２５ｃ）が
設けた分配手段（６）があるので、外側の散布液分配管
（３ｃ）ほど多くの散布液が供給される。

【００１７】前記仕切板（１３）が散布液受入部（１
１）と散布液供給部（１２）とを水平に並べて分けて、
連絡孔（１５）が散布液の液切れしない位置にあっても
よく、また前記仕切板（２３）が散布液受入部（２１）
を上に散布液供給部（２２）をその下に分けるものあっ
てもよい。

【００１８】また本発明は、外側の散布液分配管（３
ｃ）が内側の散布液分配管（３ａ）よりも低い位置に配
置され、散布液ヘッダ（４ｃ）との接続位置も前記と同
様に上下にずれて設けられることを特徴とする。

【００１９】本発明に従えば、外側の散布液分配管（３
ｃ）が内側の散布液分配管（３ａ）よりも低い位置にあ
り、かつ散布液ヘッダ（４ｃ）との接続位置が外側の散
布液分配管（３ｃ）ほど低い分配手段（６）があるの
で、外側の散布液分配管（３ｃ）ほど液圧が高くなり、
散布液の分配量も多くなる。

【００２０】また本発明は、前記各散布液分配管（４）
が周方向に複数に分割されることを特徴とする。

【００２１】本発明に従えば、散布液分配管（３）は周
方向に複数に分割される。散布液分配管（３）は、円周
状に巻回されており、円周の長さによって２以上に分割
される。これによって、散布液分配管（３）内の圧力を
略一定に保ち、均一な散布液の散布ができる。

【００２２】また本発明は、前記熱交換器（１）が吸収
式冷凍機の蒸発器または吸収器であることを特徴とす
る。

【００２３】本発明に従う熱交換器（１）は、吸収式冷
凍機の蒸発器および吸収器に好適に用いることができ
る。吸収式冷凍機の蒸発器では、冷媒たとえば水が減圧
下で上方から分布され、伝熱管（２）中の水によって蒸
発されるとともに、伝熱管（２）中の水が冷却される。
したがって冷媒としての水は伝熱管（２）外面に均一に
分散され、蒸発される。また吸収器では、濃吸収液によ
って、蒸発器で蒸発した水（水蒸気）が吸収される。濃
吸収液が水蒸気を吸収する際に発熱するので、濃吸収液
は、伝熱管（２）外面に均一に分散され、水蒸気を吸収
するとともに、伝熱管内の冷却水で冷却される。冷凍機
の蒸発器では、分散液（水）は、伝熱管（２）外面で蒸
発して減少するので、伝熱管（２）外面で均一に分散し
ていないと、液のない個所ができる。また吸収器では、
吸収液は伝熱管（２）外面で、水蒸気を吸収して量が増
える。吸収は吸収液の表面で行われるので、伝熱管
（２）外面に均一に分散していないと、液のない個所が
でき、ここでは吸収が行われない。このような分散液が
増減する熱交換器（１）の液散布装置に用いることが好
ましい。

【００２４】

【発明の実施の形態】図１は本発明の一実施の形態の熱
交換器（１）の蓋（８）を外した状態の平面図であり、
図２は熱交換器（１）の切断線ＩＩ−ＩＩによる断面図
である。鉛直な軸線まわりに多重（本実施の形態では３
重）に、かつ多層（本実施の形態では３層）に巻回され
た伝熱管（２）が設けられ、伝熱管の上方には、同一軸
線まわりに巻回された散布液分配管（３）が３重に設け
られている。分配管（３）は周方向に複数（本実施の形
態では４）に分割され、分割された各分配管（３）は分
配手段（６）を介してそれぞれヘッダ（４）に連なって
いる。

【００２５】散布手段として分配管（３）の上面には等
間隔に分散孔（５）が穿設されている。したがって最も
内側の分配管（３ａ）は、最も短く、たとえば分散孔
（５）が７個、中間の分配管（３ｂ）は、分散孔（５）
が１０個、最も外側の分配管（３ｃ）は最も長く、分散
孔（５）が１４個設けられる。各分散孔（５）の孔径は
等しく、たとえば２ｍｍである。

【００２６】本実施の形態では、分散手段が各分配管
（３）の上側に穿設された分散孔（５）であるが、分配
管（３）の下側に公知の液分散ノズルを取付けたもので
もよい。また伝熱管（２）および分配管（３）が直管で
あってもよい。

【００２７】散布手段の他の実施例として、各分配管
（３）に同数、たとえば１４個の分散孔（５）を穿設
し、外側の分配管（３ｃ）の分散孔（５）の径をｃ１、
中間の分配管（３ｂ）の分散孔（５）の径をｂ１、内側
の分配管（３ａ）の分散孔の径をａ１とするとき、ｃ１
＞ｂ１＞ａ１となるようにａ１，ｂ１，ｃ１を定める。
この場合、ａ１，ｂ１，ｃ１は、たとえば１．４ｍｍ，
１．７ｍｍ，２．０ｍｍとされる。

【００２８】熱交換器（１）が、吸収式冷凍機の蒸発器
または吸収器として用いられるときは、冷媒としての水
または吸収液は減圧下、たとえば７ｍｍＨｇで分散され
るので、分配管（３）および伝熱管（２）は密閉容器
（７）の中に入れられるが、大気圧下で分散液が伝熱管
（２）に分布される場合は、特に密閉容器（７）は必要
ない。

【００２９】図３は本発明の分配手段（６）の一実施の
形態である散布液ヘッダ（４ａ）の内部構造を示す断面
図であり、図４は図３の切断線ＩＶ−ＩＶによる断面図
である。ヘッダ（４ａ）は、散布液受入部（１１）と散
布液供給部（１２）とに仕切板（１３）によって水平方
向に仕切られる。受入部（１１）には散布液供給管（１
４）が接続され、これによって散布液が供給される。散
布液供給部（１２）は、散布液分配管（３）の数と同数
（本実施の形態では３個）に仕切られ、それぞれの分配
管（３ａ，３ｂ，３ｃ）に連なる３個の供給部（１２
ａ，１２ｂ，１２ｃ）を構成する。受入部（１１）と各
供給部（１２ａ，１２ｂ，１２ｃ）とをそれぞれ接続す
る連絡孔（１５ａ，１５ｂ，１５ｃ）が、仕切板（１
３）の分布液が液切れしない充分低い位置に設けられ
る。連絡孔（１５ａ，１５ｂ，１５ｃ）の径をａ２，ｂ
２，ｃ２とするとき、ａ２＜ｂ２＜ｃ２となるように定
める。ａ２，ｂ２，ｃ２は、たとえば１４ｍｍ，１７ｍ
ｍ，２０ｍｍとされる。

【００３０】図５は本発明の分配手段（６）の他の実施
の形態である散布ヘッダ（４ｂ）の内部構造を示す断面
図であり、図６は図５の切断線ＶＩ−ＶＩによる断面図
である。本実施の形態では散布液受入部（２１）はヘッ
ダ（４ｂ）の上部にあり、散布液供給部（２２）はその
下部にあり、その間に仕切板（２３）がある。供給部
（２２）が分配管（３）の数だけ仕切られ、それぞれの
供給部（２２ａ，２２ｂ，２２ｃ）に接続する連絡孔
（２５ａ，２５ｂ，２５ｃ）が仕切板（２３）に設けら
れ、連絡孔（２５ａ，２５ｂ，２５ｃ）の径ａ３，ｂ
３，ｃ３の関係などは先の実施の形態と同一である。

【００３１】図７は本発明の分配手段（６）のさらに他
の実施の形態である散布ヘッダ（４ｃ）の散布液分配管
（３）側から見た側面図である。本実施の形態のヘッダ
（４ｃ）には、仕切板は設けられていない。ただし供給
管（１４）から供給された散布液が波立つのを防ぐため
にもぐり堰を設けてもよい。その代りに分配管（３）の
取出位置が上下にずれている。すなわち内側の分配管
（３ａ）は、最も高い位置に、また中間の分配管（３
ｂ）は中間の位置に、外側の分配管（３ｃ）は最も低い
位置に設けられている。したがって、散布液のヘッド圧
の差によって内側の分配管（３ａ）にはより少量の散布
液が分配され、外側の分配管（３ｃ）にはより多量の散
布液が分配される。

【００３２】散布液ヘッダ（４）の両側に散布液分配管
（３）が接続される構成でもよいが、ヘッダ（４）の一
方側だけに分配管（３）が接続され、ヘッダ（４）から
たとえば時計まわりに散布液が分配管（３）に供給され
るものが好ましい。この場合、ヘッダ（４）の他方側は
分配管（３）の先端を支持する構成とされる。図１では
分配管（３）は周方向に４分割され、したがってヘッダ
（４）が４個設けられているが、分配管は２分割、３分
割または５分割以上であってもよい。また図２では、３
層になっている１系列の伝熱管（２）の上方に１本の散
布液分配管（３）が設けられ、散布液が散布されている
が、図８の断面図に示すように２系列の伝熱管（３２）
の上方に１本の散布液分配管（３３）が設けられるもの
でもよい。この場合、散布手段である散布孔（３５）
は、たとえば分配管（３３）の両側斜下方に穿設され、
その前方に飛散防止板（３４）が鉛直に分配管（３３）
に溶接などによって取付けられる。この場合、伝熱管
（３２）が鉛直な軸線まわりに多重に巻回されるとき
は、１本の分配管（３３）の外側斜下方の分散孔（３
５）は、内側斜下方の分散孔（３５）よりも多く穿設さ
れるか、その孔径を大きく穿設される。

【００３３】本発明の液散布装置は、分配手段（６）と
散布手段（５）とを備えており、その組合せは前記実施
の形態に述べたいずれのものであってもよい。これによ
って伝熱管（２）外面に均一に散布液が散布され、効率
よく熱交換が行われる。特に散布液が熱交換中に増減す
る吸収式冷凍機の蒸発器、吸収器に好適に用いられる。

【００３４】

【発明の効果】以上のように本発明によれば、熱交換器
（１）の液散布装置は、散布液ヘッダ（４）と、複数の
散布液分配管（３）と、分配手段（６）とを含み、分配
手段（６）によって散布液ヘッダ（４）から各散布液分
配管（３）に供給される散布液の量を定め、散布手段
（５）によって、各散布液分配管（３）の下部にある熱
交換器（１）の伝熱管（２）の外面に散布液を均一に散
布する。特に鉛直な軸線まわりに多重に巻回される伝熱
管（２）に対して、分配手段（６）によって、外側の散
布液分配管（３）ほど供給される散布流量が多く定めら
れるので、散布液が各散布液分配管（３）の下にある伝
熱管（２）に均等に散布される。さらに吸収式冷凍機の
蒸発器または吸収器のように熱交換中に散布液量が増減
するものに好適である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施の形態の熱交換器（１）の蓋
（８）を外した状態の平面図である。

【図２】図１の切断線ＩＩ−ＩＩによる断面図である。

【図３】本発明の分配手段の一実施の形態である散布液
ヘッダ（４ａ）の断面図である。

【図４】図３の切断線ＩＶ−ＩＶによる切断面である。

【図５】本発明の分配手段の他の実施の形態である散布
液ヘッダ（４ｂ）の断面図である。

【図６】図５の切断線ＶＩ−ＶＩによる断面図である。

【図７】本発明の分配手段のさらに他の実施の形態であ
る散布液ヘッダ（４ｃ）の側面である。

【図８】本発明のさらに他の実施の形態の散布液分配管
（３３）と伝熱管（３２）との関係を示す図である。

【符号の説明】

１ 熱交換器 ２，３２ 伝熱管 ３，３３ 散布液分配管 ４，４ａ，４ｂ，４ｃ 散布液ヘッダ ５，３５ 散布手段、散布孔 ６ 分配手段 １１，２１ 散布液受入部 １２，２２ 散布液供給部 １３，２３ 仕切板 １５，２５ 連絡孔

Claims (10)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 散布液ヘッダ（４）と、 前記散布液ヘッダ（４）に備えた複数の散布液分配管
   （３）と、 前記散布液分配管（３）から散布液を散布する散布手段
   （５）と、 前記散布液ヘッダ（４）と各散布液分配管（３）との間
   に介設され、前記散布ヘッダ（４）から各散布液分配管
   （３）に供給される散布液の量を定める分配手段（６）
   と、 前記散布液分配管（３）の下部にあり、熱交換すべき液
   を導く伝熱管（２）とを含み、 前記分配手段（６）および散布手段（５）によって伝熱
   管（２）上に均等に散布液を散布することを特徴とする
   熱交換器の液散布装置。
2. 【請求項２】 前記伝熱管（２）および散布液分配管
   （３）が鉛直な軸線まわりに多重に巻回され、前記分配
   手段（６）が外側の散布液分配管（３）ほど散布液量を
   多く定めることを特徴とする請求項１記載の熱交換器の
   液散布装置。
3. 【請求項３】 前記各散布液分配管（３）に等ピッチで
   散布手段（５）が設けられることを特徴とする請求項１
   または２記載の熱交換器の液散布装置。
4. 【請求項４】 前記散布手段が散布液分配管（３）の上
   側に穿設された散布孔（５）であり、外側の散布液分配
   管（３ｃ）が内側の散布液分配管（３ａ）よりも散布孔
   （５）の径が大でありかつ等しい数の散布孔（５）が各
   散布液分配管（３）に穿設されることを特徴とする請求
   項２記載の熱交換器の液散布装置。
5. 【請求項５】 前記散布液ヘッダ（４）に、散布液受入
   部（１１，２１）と複数の散布液分配管（３）にそれぞ
   れ連なる散布液供給部（１２，２２）とに分ける仕切板
   があり、散布液受入部（１１，２１）と散布液供給部
   （１２，２２）とを分ける仕切板（１３，２３）に連絡
   孔（１５，２５）が穿設され、外側の散布液分配管（３
   ｃ）に連なる連絡孔（１５ｃ，２５ｃ）が内側の散布液
   分配管（３ａ）に連なる連絡孔（１５ａ，２５ａ）よ
   り、径が大きいことを特徴とする請求項２〜４のいずれ
   か１項に記載の熱交換器の液散布装置。
6. 【請求項６】 前記連絡孔（１５）が設けられる仕切板
   （１３）が、散布液ヘッダ（４ａ）を水平方向に分ける
   ものであり、連絡孔（１５）が散布液ヘッダの液切れし
   ない位置に穿設されたことを特徴とする請求項５記載の
   熱交換器の液散布装置。
7. 【請求項７】 前記連絡孔（２５）が設けられる仕切板
   （２３）が、散布液ヘッダ（４ｂ）を上下に分けるもの
   であることを特徴とする請求項５記載の熱交換器の液散
   布装置。
8. 【請求項８】 外側の散布液分配管（３ｃ）が内側の散
   布液分配管（３ａ）よりも低い位置に配置され、散布液
   ヘッダ（４ｃ）との接続位置も前記と同様に上下にずれ
   て設けられることを特徴とする請求項２〜４のいずれか
   １項に記載の熱交換器の液散布装置。
9. 【請求項９】 前記各散布液分配管（４）が周方向に複
   数に分割されることを特徴とする請求項２〜８のいずれ
   か１項に記載の熱交換器の液散布装置。
10. 【請求項１０】 前記熱交換器（１）が吸収式冷凍機の
    蒸発器または吸収器であることを特徴とする請求項１〜
    ９のいずれか１項に記載の熱交換器の液散布装置。