JP3236722B2 - 吸収冷凍機用再生器 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は吸収冷凍機に用いられる
再生器に関し、特にプレートフィン型熱交換器を利用し
た再生器に関する。

【０００２】

【従来の技術】まず、吸収冷凍機の概略全体構成を図２
のブロック図を参照して説明する。吸収冷凍機は、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（以下、単に溶液と称す）の冷媒吸
収能力が増強するように該溶液を加熱手段７で加熱して
濃縮するための再生器１と、この再生器１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２と、凝縮器２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３と、この蒸発器３で発生した蒸気を吸収するため
に再生器１で濃縮された溶液（濃溶液）を収容する吸収
器４と、該吸収器４内で蒸気を吸収したことによって希
釈された溶液（希溶液）を貯蔵するための希溶液溜め５
と、そしてこの希溶液を濃縮するために再び再生器１へ
送り込むための溶液ポンプ６とを具備している。

【０００３】吸収冷凍機の働きの１つは、蒸発器におい
て冷媒を蒸発（気化）させることによる潜熱を利用した
冷却機能である。一例では、約１２℃の冷水が配管８を
介して蒸発器３内を通過して蒸発器出口に到達する時に
は約７℃に冷却される。

【０００４】図３は、図２に示した吸収冷凍機に関する
各部における温度と圧力との関係を示すデューリング線
図である。なお、図３中の〜は図２に対応してい
る。

【０００５】なお、図２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１ａおよび低
温再生器１ｂの２個の再生器を用いた二重効用吸収冷凍
機の全体構成を図４に示すと共に、そのデューリング線
図を図５に示す。なお、図５中の〜は図４に対応し
ている。

【０００６】臭化リチウム水溶液の蒸気吸収能力は、溶
液温度が低いほど、また濃度が高いほど強い。吸収器４
内で冷媒蒸気を吸収すると、ほぼ凝縮器２における凝縮
熱に等しい吸収熱が溶液に加わるので、溶液温度が上が
り、また濃度も低下する。そのため吸収器４内には伝熱
管としての冷却用配管９が設けられ、内部を流れる冷却
水により溶液から吸収熱を取り除いている。

【０００７】上記したような吸収冷凍機に用いられてき
た従来の再生器としては、内部に複数本の加熱パイプが
互いに近接配置された容器内に溶液を絶えず満杯に蓄え
ておく満液式や、軸線がほぼ垂直になるように螺旋状に
巻いたパイプ内に希溶液を通し、この螺旋状パイプを加
熱流体としての燃焼ガスの通路に設置した貫流式のもの
が知られている。

【０００８】従来の流下液膜式の再生器としては、図６
に示すように、下向きに穿設された複数個の滴下孔を有
する複数本の希溶液導入管２２を容器の上方に配し、こ
れら溶液導入管２２の下方に配設され、各々の内部に加
熱流体ＨＦを流通させた複数本の加熱パイプ２３にむけ
て希溶液導入管２２から希溶液ＷＳを流下させるように
したものがある。この流下液膜式再生器によれば、希釈
溶液ＷＳが加熱パイプ２３の外表面と接触する度に順次
冷媒蒸気ＶＲと濃溶液ＣＳとに分離され、濃縮されるよ
うになっている。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】ところで、前述した従
来の満液式再生器は溶液の均一で安定した加熱の面では
好適であるが、溶液の量が極めて多量であることから起
動時間が長く、負荷変動への応答が遅いと共に、希溶液
と濃溶液との分離が困難で濃溶液中に希溶液が混入する
などの不具合がある。

【００１０】また、流下液膜式再生器は満液式に比較し
て溶液の量が少なくて済むため、負荷変動に対する応答
は早いが、容器の上方に配した溶液導入管から下方の加
熱パイプ群に溶液を均一に滴下することが重要課題で、
このための装置が別途必要になると共に、間隔を空けて
並列配置される多数本の加熱パイプを要するため装置の
コンパクト化に難点がある。

【００１１】さらに、一本のパイプを螺旋状に巻いて形
成した従来の貫流式再生器にあっては、遠心力の影響で
パイプ内において溶液に偏流が生じ、局部加熱が起こり
やすくなり、パイプが腐食する原因となる。その上、伝
熱面積を確保するために螺旋状パイプの体積を大きくす
る必要があり、装置全体が大型になる。

【００１２】本発明は従来技術における上記問題点を解
決するために為されたもので、その目的とするところ
は、低温排熱を有効に利用可能な加熱および熱交換方式
で希溶液を均一に加熱することができ、冷媒蒸気と濃溶
液との分離を効率的に行い得るコンパクトサイズの再生
器を提供することにある。

【００１３】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の主なる態様によれば、ほぼ鉛直状に立直す
る前後左右のサイドプレートと、これらサイドプレート
と組み合わされてハウジングを構成するようにサイドプ
レートの上下端部にそれぞれ配設されたトップおよびボ
トムプレートと、下部外側ヘッダーを形成するように前
記ボトムプレートから所定距離隔てて前記サイドプレー
トの下方内壁に一体的に固着された下部フラットサイド
バーと、上部外側ヘッダーを形成するように前記トップ
プレートから所定距離隔てて前記サイドプレートの上方
内壁に一体的に固着された上部フラットサイドバーと、
前記ハウジングの内部で互いに間隔を置きかつ前記下部
フラットサイドバーおよび前記トッププレートを貫通し
て立直し、それぞれが垂直方向に伸びる幅の狭い内部空
間を形成した複数個のチューブプレートと、各内部空間
はその下端に前記下部外側ヘッダーに連通する開口を、
一方、その上端に冷媒蒸気流出用開口を有すると共に、
前記下部および上部フラットサイドバー間では前記ハウ
ジングの内部とは液密にされており、さらに前記上部外
側ヘッダー内においては前記チューブプレートの側壁に
形成された複数個の希溶液供給スリットを介して該上部
外側ヘッダーに連通しており、前記下部および上部フラ
ットサイドバー間に位置する前記チューブプレートの各
外側側面部に設けられ、上部および下部には加熱流体の
流出および流入通路がそれぞれ形成された伝熱フィンと
を具備し、そこにおいて前記上部外側ヘッダー内に導入
された希溶液が前記希溶液供給スリットから前記チュー
ブプレートの各々の内部空間に流入し、かつ前記チュー
ブプレートの各々の内壁面を伝わって下方に流れ落ちる
と共に、加熱流体が前記上部および下部フラットサイド
バー間で各チューブプレートの外側壁面に沿って下方か
ら上方に向かって前記伝熱フィンに接触しながら流れる
ように前記加熱流体流入通路から流入されて前記加熱流
体流出通路から排出され、前記希溶液が各チューブプレ
ートの内壁面を伝わって下降する間に前記伝熱フィンお
よび前記チューブプレートの各々の側壁を介して伝わる
前記加熱流体の熱によって加熱され、次第に冷媒蒸気と
濃溶液の気液二相になり、濃溶液はさらに下降を続けて
前記内部空間の下端開口から前記下部外側ヘッダー内に
流出し、一方、冷媒蒸気は前記内部空間において濃溶液
と分離されながら内部空間に沿って上昇し、内部空間の
前記上端開口から流出するように構成されたことを特徴
とする吸収冷凍機用再生器が提供される。

【００１４】本発明の別の態様によれば、上記主態様に
記載の吸収冷凍機用再生器であって、前記複数個のチュ
ーブプレートの各々の内部空間にもチューブプレートの
内側側面に接触する伝熱フィンが設けられていることを
特徴とする吸収冷凍機用再生器が提供される。

【００１５】本発明のさらに別の態様によれば、加熱流
体を希溶液に対して向流になるように流すようにしたこ
とを特徴とする吸収冷凍機用再生器が提供される。

【００１６】

【作用】本発明の伝熱フィン型熱交換器を利用した流下
液膜式再生器においては、再生器のハウジング上部に形
成された上部外側ヘッダーに導入された希溶液が、ハウ
ジング内部に立設された複数個のチューブプレートのそ
れぞれに形成された内部空間に沿ってチューブプレート
の内壁面を伝いながら流下する間に、チューブプレート
外側でハウジング内部を下方から上方に向かって流れる
加熱流体との効果的な熱交換によって加熱され、チュー
ブプレートの内部空間において冷媒蒸気と濃溶液とに効
率よく分離される。冷媒蒸気は内部空間に沿って上昇
し、内部空間の上端開口から流出し、一方、濃溶液は濃
縮されながら内部空間をさらに下降し、内部空間の下端
開口から下部外側ヘッダーへ流出して、そこから吸収器
に回収される。

【００１７】

【実施例】以下、本発明の一実施例を添付の図面（図
１）に関連して詳細に説明する。

【００１８】本発明の再生器１は、そのハウジングを構
成するように前後左右に立設されたサイドプレート１１
ならびに該サイドプレート１１の各々の上下端部にそれ
ぞれ固着されたトッププレート１２およびボトムプレー
ト１３とを有する。

【００１９】各サイドプレート１１のそれぞれの下方お
よび上方の内側側壁面には、ボトムプレート１３および
トッププレート１２からそれぞれ所定空間隔ててほぼ平
行する下部および上部フラットサイドバー１４および１
５が一体的に固着されている。これにより、トッププレ
ート１２と上部フラットサイドバー１５との間には冷媒
吸収溶液の希溶液ＷＳが導入される上部外側ヘッダー１
７が、またボトムプレート１３と下部フラットサイドバ
ー１４との間には濃溶液ＣＳが流出する下部外側ヘッダ
ー１６がそれぞれ形成される。

【００２０】ハウジング内部には、互いに間隔を置き、
しかも下部フラットサイドバー１４およびトッププレー
ト１２をそれぞれ貫通して立直し、それぞれが垂直方向
に伸びる幅の狭い内部空間１８ａを形成した複数個のチ
ューブプレート１８が設けられている。これらの内部空
間１８ａの各々は、その下端および上端に開口を有し、
各下端開口（図示せず）が下部外側ヘッダー１６に連通
していると共に、各上端開口はトッププレート１２の上
面で冷媒蒸気送出通路（図示せず）と連通している。ま
た、下部および上部フラットサイドバー１４および１５
間に位置する内部空間１８ａの各々はハウジング内部と
は液密にされている。

【００２１】各チューブプレート１８は、上部外側ヘッ
ダー１７内に露出する側壁の所定高さ位置に、該上部外
側ヘッダーと各内部空間１８ａとが連通するように、複
数個の希溶液供給スリット１８ｃを形成している。

【００２２】ボトムプレート１３は濃溶液ＣＳの回収に
都合よくするために図示しない出口に向かってやや下り
傾斜になるように設けられている。

【００２３】さらに、下部および上部フラットサイドバ
ー１４および１５に挟まれた各チューブプレート１８の
各々の側壁１８ｂには、この外側表面に接触するように
伝熱フィン１９ａが設けられている。この伝熱フィン１
９ａとしては、チューブプレート１８の補強と伝熱とい
う目的から金属プレートを縦方向にジグザグに折り曲げ
たプレートフィンが好適に用いられるが、これに限られ
ることはない。伝熱フィン１９ａの下端と下部フラット
サイドバー１４との間には温水等の加熱流体ＨＦの流入
通路２１ａが形成され、また伝熱フィン１９ａの上端と
上部フラットサイドバー１５との間には加熱流体ＨＦの
流出通路２１ｂが形成されている。

【００２４】またさらに好適には、図１図示のように、
各チューブプレート１８のそれぞれの内部空間１８ａ内
にも、チューブプレート１８の内側壁面と接触するよう
に伝熱フィン１９ｂが設けられる。これによって、チュ
ーブプレート１８の外部の加熱流体ＨＦからその内部の
希溶液ＷＳへの伝熱（熱交換）がより効率的に行われる
と共に、チューブプレート１８の剛性がさらに十分なも
のになる。

【００２５】続いて、上記の構成を有する実施例の作動
を説明する。

【００２６】上部外側ヘッダー１７に導入された希溶液
ＷＳは、各チューブプレート１８のそれぞれの側壁に形
成された希溶液供給スリット１８ｃを通ってチューブプ
レート１８のそれぞれの内部空間１８ａに流入し、各内
部空間１８ａに沿ってチューブプレート１８の内側壁面
を均一に伝わって流下する。

【００２７】希溶液ＷＳは、内部空間１８ａに沿って下
降する間に、下部および上部フラットサイドバー１４、
１５の間のハウジング内部に導入されて加熱流体流入通
路２１ａ→伝熱フィン１９ａ→加熱流体流出通路２１ｂ
を通って順次下から上へ流れる加熱流体の熱が伝熱フィ
ン１９ａおよびチューブプレート１８の側壁ならびに伝
熱フィン１９ｂを介して希溶液ＷＳに伝わることによっ
て効果的に加熱され、しだいに冷媒蒸気ＶＲと濃溶液Ｃ
Ｓとの気液二相に分離される。

【００２８】加熱されて高温度になった冷媒蒸気ＶＲは
内部空間１８ａに沿って上昇し、内部空間１８ａの上端
開口から流出する。一方、濃溶液ＣＳは濃縮を続けなが
らさらに下降し、内部空間１８ａの下端開口から下部外
側ヘッダー１６内に流出した後、図示しない出口に向か
って下り傾斜にされたボトムプレート１３の上面に沿っ
て流れて、吸収器（図示せず）内に送出される。

【００２９】なお、加熱流体ＨＦとしては上記した温水
以外に、加熱蒸気、高温ガスなどが使われ得る。

【００３０】加熱流体ＨＦに温水を使った場合には、被
加熱流体である希溶液ＷＳに対して向流になるように温
水を流す必要がある。何故なら、温水は希溶液側との温
度差が小さく、熱交換により温度低下が早いからであ
る。

【００３１】加熱蒸気の場合においては、蒸気の凝縮液
を排除する必要があるために希溶液ＷＳに対して加熱蒸
気も上から下への並流とする。

【００３２】高温ガスの場合には、希溶液ＷＳとの温度
差が大きいので、希釈溶液ＷＳに対して向流、並流、直
交流のいずれの流れでも良い。

【００３３】

【発明の効果】上記の説明から明らかなとおり、本発明
によれば、希溶液に対する加熱流体の流れを向流とし、
流下液膜式のプレートフィン型熱交換器を採用したこと
により、次のような効果がある。 （１）単位体積当たりの伝熱面積が大きいので、温水、
蒸気などの低温排熱を有効に利用することができる。 （２）低温度での沸騰伝熱を効果的に行い得る。 （３）希溶液を容易かつ効率的に冷媒蒸気と濃溶液とに
分離させることができる。 （４）吸収溶液（希溶液）の濃縮に関する温度上昇に要
する熱交換が均一かつ効果的になされる。 （５）剛性を損なうことなくサイズのコンパクト化が可
能である。 （６）冷房能力を向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示す一部省略概略斜視図で
ある。

【図２】単効用吸収冷凍機の一般的な全体構成を示すブ
ロック図である。

【図３】図２に図示の吸収冷凍機に関するデューリング
線図である。

【図４】二重効用吸収冷凍機の一般的な全体構成を示す
ブロック図である。

【図５】図３に図示の吸収冷凍機に関するデューリング
線図である。

【図６】従来の流下液膜式再生器の一例を示す概略斜視
図である。

【符号の説明】

１ 再生器 ２ 凝縮器 ３ 蒸発器 ４ 吸収器 ５ 希溶液溜め ６ 溶液ポンプ ７ 加熱流体 ８ 配管 ９ 冷却配管 １１ サイドプレート １２ トッププレート １３ ボトムプレート １４ 下部フラットサイドバー １５ 上部フラットサイドバー １６ 下部外側ヘッダー １７ 上部外側ヘッダー １８ チューブプレート １８ａ 内部空間 １８ｂ 外側側壁 １８ｃ 希溶液供給スリット １９ａ 伝熱フィン １９ｂ 伝熱フィン ２１ａ 加熱流体流入通路 ２１ｂ 加熱流体流出通路 ２２ 希溶液導入管 ２３ 加熱パイプ ＷＳ 希溶液 ＣＳ 濃溶液 ＶＲ 冷媒蒸気 ＨＦ 加熱流体

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 木谷 一夫 大阪府大阪市住之江区南港中３丁目８番 24の701 (56)参考文献 特開 平４−347469（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−247970（ＪＰ，Ａ) 実開 平５−69568（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) F25B 33/00

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ほぼ鉛直状に立直する前後左右のサイド
   プレートと、これらサイドプレートと組み合わされてハ
   ウジングを構成するようにサイドプレートの上下端部に
   それぞれ配設されたトップおよびボトムプレートと、下
   部外側ヘッダーを形成するように前記ボトムプレートか
   ら所定距離隔てて前記サイドプレートの下方内壁に一体
   的に固着された下部フラットサイドバーと、上部外側ヘ
   ッダーを形成するように前記トッププレートから所定距
   離隔てて前記サイドプレートの上方内壁に一体的に固着
   された上部フラットサイドバーと、前記ハウジングの内
   部で互いに間隔を置きかつ前記下部フラットサイドバー
   および前記トッププレートを貫通して立直し、それぞれ
   が垂直方向に伸びる幅の狭い内部空間を形成した複数個
   のチューブプレートと、各内部空間はその下端に前記下
   部外側ヘッダーに連通する開口を、一方、その上端に冷
   媒蒸気流出用開口を有すると共に、前記下部および上部
   フラットサイドバー間では前記ハウジングの内部とは液
   密にされており、さらに前記上部外側ヘッダー内におい
   ては前記チューブプレートの側壁に形成された複数個の
   希溶液供給スリットを介して該上部外側ヘッダーに連通
   しており、前記下部および上部フラットサイドバー間に
   位置する前記チューブプレートの各外側側面部に設けら
   れ、上部および下部には加熱流体の流出および流入通路
   がそれぞれ形成された伝熱フィンとを具備し、そこにお
   いて前記上部外側ヘッダー内に導入された希溶液が前記
   希溶液供給スリットから前記チューブプレートの各々の
   内部空間に流入し、かつ前記チューブプレートの各々の
   内壁面を伝わって下方に流れ落ちると共に、加熱流体が
   前記上部および下部フラットサイドバー間で各チューブ
   プレートの外側壁面に沿って下方から上方に向かって前
   記伝熱フィンに接触しながら流れるように前記加熱流体
   流入通路から流入されて前記加熱流体流出通路から排出
   され、前記希溶液が各チューブプレートの内壁面を伝わ
   って下降する間に前記伝熱フィンおよび前記チューブプ
   レートの各々の側壁を介して伝わる前記加熱流体の熱に
   よって加熱され、次第に冷媒蒸気と濃溶液の気液二相に
   なり、濃溶液はさらに下降を続けて前記内部空間の下端
   開口から前記下部外側ヘッダー内に流出し、一方、冷媒
   蒸気は前記内部空間において濃溶液と分離されながら内
   部空間に沿って上昇し、内部空間の前記上端開口から流
   出するように構成されたことを特徴とする吸収冷凍機用
   再生器。
2. 【請求項２】 前記複数個のチューブプレートの各々の
   内部空間にもチューブプレートの内側側面に接触する伝
   熱フィンが設けられていることを特徴とする請求項１に
   記載の吸収冷凍機用再生器。
3. 【請求項３】 前記加熱流体を前記希溶液に対して向流
   になるように流すようにしたことを特徴とする請求項１
   および２のいずれかに記載の吸収冷凍機用再生器。