JP3309206B2 - 蒸発器及びこれを備えた吸収式冷凍機 - Google Patents

蒸発器及びこれを備えた吸収式冷凍機

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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、液冷媒を蒸発させ
て被冷却媒体を冷却する蒸発器に係り、特に吸収式冷凍
機の蒸発器及びこれを備えた吸収式冷凍機に関するもの
である。
【0002】
【従来の技術】内側に被冷却媒体、例えば循環水が通水
され、外側に液冷媒が滴下され、この液冷媒を蒸発させ
ることにより蒸発潜熱によって内側の循環水を冷却する
伝熱管を有する蒸発器、例えば吸収式冷凍機の蒸発器に
おいて、伝熱管は直管状又はコイル状に形成され管板、
管支え又はスペーサ等の支え手段により固定されてい
る。伝熱管の材質としては銅を使用し、支え手段の材質
としては鉄(SS400SPHC板)を使用していた
が、管板、管支え又はスペーサ等に鉄を使う理由とし
て、安価である、強度が大きい、耐熱性がある、
耐薬品性がある、等が挙げられる。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記伝
熱管に滴下された液冷媒の一部が伝熱管を支える支え手
段に伝わると、この一部の液冷媒は伝熱管の内側の循環
水と熱交換せずに流下してしまうため、循環水の冷却に
寄与しない無効液冷媒となる。この場合、これらの液冷
媒を吸収液より分離するのに要したエネルギーが無駄と
なり、結果的に吸収式冷凍機の効率を低下させることに
なる。
【0004】本発明の課題は、内側に被冷却媒体が流通
され、外側に液冷媒が滴下され該液冷媒を蒸発させて被
冷却媒体を冷却する伝熱管を有する蒸発器において、熱
交換に寄与しない無効液冷媒を減少させ蒸発器の効率を
向上させることである。
【0005】
【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、内側に被冷却媒体が流通され、外側に液
冷媒が滴下され該液冷媒を蒸発させて前記被冷却媒体を
冷却する伝熱管を有する蒸発器において、前記伝熱管を
支える支え手段の表面は、前記液冷媒に対して濡れ性の
小さい状態に形成され、該液冷媒の伝わりを防止したこ
とである。支え手段の表面が濡れ性の小さい状態に形成
されることにより、支え手段の表面は液冷媒をはじき液
冷媒が伝熱管の表面を流れて伝わることを防止する。
【0006】更に、上記蒸発器において、支え手段の表
面は、前記液冷媒に対して濡れ性の小さい樹脂コーティ
ング被膜が施されたことである。支え手段の表面に濡れ
性の小さい樹脂コーティング被膜が施されることは、上
記蒸発器の作用に加え、汎用性のある樹脂を簡便にコー
ティングすることが出来ると共に経済的である。
【0007】そして、上記先の蒸発器において、支え手
段の表面は、前記液冷媒に対して濡れ性の小さい鏡面状
態に形成されたことである。支え手段の表面が濡れ性の
小さい鏡面状態に形成されることにより、上記先の蒸発
器の作用に加え、支え手段の表面を硬く強固なものとし
長期に渡って濡れ性を小さく維持する。
【0008】又、高温再生器、分離器、低温再生器、凝
縮器、蒸発器及び吸収器を配管接続して冷凍サイクルを
形成した吸収式冷凍機において、前記蒸発器は、上記い
ずれかに記載の蒸発器である。上記いずれかに記載の蒸
発器を備えた吸収式冷凍機は、その効率が向上する。
【0009】
【発明の実施の形態】以下、本発明に係る蒸発器及びこ
れを備えた吸収式冷凍機の実施の形態を図面に基づいて
詳細に説明する。尚、以下に示す図1〜4において、同
じ構造、作用部分には同じ参照番号を付けて示す。
【0010】図2は、本実施の形態の吸収式冷凍機1を
示す系統図である。吸収式冷凍機1において、高温再生
器10は内部に燃焼室が収められ、冷媒を吸収して濃度
が薄くなった稀溶液を加熱し、この稀溶液から冷媒蒸気
を発生させる。分離器11は冷媒蒸気を発生して濃度が
濃くなった中間濃溶液と冷媒蒸気とを分離し、前者を高
温溶液熱交換器20へ、後者を低温再生器12へと送り
込む。低温再生器12は高温溶液熱交換器20により温
度が低下した中間濃溶液を分離器11からくる冷媒蒸気
で再加熱し、中間濃溶液の中から更に冷媒蒸気を発生さ
せ、これを凝縮器13へ送り出し、且つ中間濃溶液自身
を濃溶液にすると共に、分離器11からきた冷媒蒸気を
一部凝縮させ液冷媒にして凝縮器13へ送り込む。
【0011】凝縮器13は低温再生器12から出てくる
冷媒蒸気を冷却水コイル14中を流れる冷却水を用いて
冷却液化して液冷媒とし、低温再生器12で発生した液
冷媒と共に冷媒分配器9へ送り込む。蒸発器2は内部に
被冷却媒体、即ち冷却されるべき循環水(冷温水)24
が流れる伝熱管3が配設され、この伝熱管3上に冷媒分
配器9を用いて液冷媒を散布、滴下し、液冷媒が冷媒蒸
気となるときの蒸発潜熱を利用して循環水24を冷却し
て冷水にする。吸収器15は低温再生器12から低温溶
液熱交換器19を通ってきた濃溶液が導入され、この濃
溶液は上部に設けられた濃溶液分配器17から散布、滴
下され、蒸発器2内で気化した冷媒蒸気を吸収する。
【0012】吸収器15の吸収作用によって蒸発器2内
は高真空が確保され、蒸発器2内の伝熱管3上に散布、
滴下された液冷媒は直ちに蒸発できるようになってい
る。又、吸収器15は濃溶液が冷媒蒸気を吸収して稀溶
液となる際の冷却のための冷却水コイル16が配設され
ている。この冷却水コイル16はコイル状パイプで構成
されており、凝縮器13内の冷却水コイル14とも連な
っており、内部を冷却水が循環するようになっている。
高温溶液熱交換器20は高温の中間濃溶液と低温の稀溶
液との間で熱交換し、低温溶液熱交換器19は高温の濃
溶液と低温の稀溶液との間で熱交換することによって、
高温側と低温側との2段で熱交換効率の向上を図ってい
る。
【0013】溶液循環ポンプ18は吸収器15において
冷媒蒸気を吸収して稀溶液となったものを低温溶液熱交
換器19及び高温溶液熱交換器20を介して高温再生器
10に送り、再び循環させるために設けられている。
尚、参照番号21は冷暖房切替弁であり、この冷暖房切
替弁21は分離器11と蒸発器2及び吸収器15の間の
配管の途中に設けられており、暖房時には高温再生器1
0で発生した高温の冷媒蒸気を分離器11を介して直接
蒸発器2へ導入し伝熱管3で循環水24と熱交換して温
水を得るようになっている。
【0014】図3は、上記吸収式冷凍機に備えられた蒸
発器の一実施の形態を示す斜視図である。本実施の形態
の蒸発器2は、複数の直管の伝熱管3を有し、所定の間
隔をおいて支え手段、例えば管支え4が設けられ、伝熱
管3同士を規定の間隔に維持する。
【0015】図1は、図3の蒸発器2を示し、(A)は
冷媒分配器9を加えた蒸発器縦断面図、(B)は液冷媒
と蒸発器管支え表面との接触角を示す断面図、(C)は
蒸発器管支え表面が液冷媒をはじいている状態の断面
図、を各々示す。本実施の形態の蒸発器2は、内側に循
環水24が流通され、冷媒分配器9により外側に液冷媒
25が散布、滴下され、この液冷媒25を蒸発させて、
この蒸発潜熱によって循環水24を冷却する。そして、
伝熱管3を支える管支え4の表面は、液冷媒25に対し
て濡れ性の小さい状態(はっ水性の表面)に形成され、
液冷媒25が濡れて流れる伝わりを防止したことであ
る。
【0016】管支え4の表面を液冷媒25に対して濡れ
性の小さい状態に形成するには、図1(C)に示すよう
に、液冷媒25に対して濡れ性の小さい樹脂コーティン
グ被膜6が施されることである。使用可能な樹脂コーテ
ィング被膜として、ポリエチレン(PE)、ポリ塩化ビ
ニール(PVC)等の被膜を挙げることが出来、一般に
樹脂コーティングは金属に比べ表面張力が小さく濡れ性
は小さい。
【0017】又、蒸発器2において、管支え4の表面が
液冷媒25に対して濡れ性の小さい鏡面状態、即ちステ
ンレス、真鍮等の金属をよく磨いた銀面に形成するか、
めっき処理をすることによっても達成される。更に、管
支え4自体を、はっ水効果のある材料で形成しても良
い。
【0018】以上の構成を有する本実施の形態の蒸発器
2及びこれを備えた吸収式冷凍機1は、次のように作用
する。即ち、図1(A)に示すように、冷媒分配器9か
ら分散、滴下された液冷媒25は、最初、最上段の伝熱
管3上に落下し、ここで循環水24から蒸発潜熱を奪っ
て蒸発する。蒸発しきれなかった残りの液冷媒25は2
段目の伝熱管3上に落下しここでも蒸発する。更に、蒸
発しきれなかった残りの液冷媒25は次の伝熱管3上に
落下し蒸発するが、最下段の伝熱管3ではほとんどすべ
ての液冷媒25が蒸発することになる。
【0019】この際、図1(C)に示すように、管支え
4の表面が濡れ性の小さい状態に樹脂コーティング被膜
6が施されたことにより、図1(B)に示すように、液
冷媒25と樹脂コーティング被膜6の表面との接触角θ
は90゜よりも大きくなり、液冷媒25は樹脂コーティ
ング被膜6に濡れにくくなる。従って、伝熱管3表面を
流れる液冷媒25は、管支え4の樹脂コーティング被膜
6によりはじかれ液冷媒25の伝わりを防止する。樹脂
コーティング被膜6は、汎用性のある樹脂を簡便にコー
ティングすることにより形成されることが出来、且つ経
済的である。
【0020】一方、従来技術による管支え4aにおい
て、図4(B)に示すように、液冷媒25と管支え4a
の表面との接触角θが90゜よりも小さく、従って、図
4(C)に示すように、液冷媒25は管支え4aの表面
に濡れ易く濡れが進行する。伝熱管3表面を流れる液冷
媒25は、管支え4の表面に良く濡れ表面を伝わってい
く。図4(A)に示すように、管支え4の表面を伝わっ
た液冷媒25は、伝熱管の内側の循環水24と熱交換す
ることなく流下し、管支え4の下端から落下し、無効液
冷媒となる。
【0021】又、蒸発器2において、管支え4の表面が
液冷媒25に対して濡れ性の小さい鏡面状態に形成され
ることにより、管支え4の表面を硬く強固なものとし長
期に渡って濡れ性を小さく維持する。
【0022】又、上記吸収式冷凍機1において、上記い
ずれかの蒸発器2を備えることにより、無効液冷媒の発
生を抑えられるため、冷媒を吸収溶液から分離するのに
要したエネルギーが無駄にならず、吸収式冷凍機の効率
を向上させる。
【0023】尚、上記実施の形態において、蒸発器の伝
熱管3は直管状のものについて説明したが、コイル状の
伝熱管を有する蒸発器及びこれを備えた吸収式冷凍機に
ついても本発明を適用出来ることは勿論である。
【0024】
【発明の効果】本発明の蒸発器によれば、熱交換に寄与
しない無効液冷媒を減少させ、蒸発器の効率を向上させ
る。
【0025】又、本発明の吸収式冷凍機によれば、上記
蒸発器を備えることにより、その効率が向上する。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る蒸発器の一実施の形態を示し、
(A)は冷媒分配器を加えた蒸発器縦断面図、(B)は
液冷媒と蒸発器管支え表面との接触角を示す断面図、
(C)は蒸発器管支え表面が液冷媒をはじいている状態
の断面図、を各々示す。
【図2】図1の蒸発器を備えた吸収式冷凍機の一実施の
形態を示す系統図である。
【図3】図2の吸収式冷凍機に備えられた蒸発器を示す
斜視図である。
【図4】従来技術に係る蒸発器を示し、(A)は冷媒分
配器を加えた蒸発器縦断面図、(B)は液冷媒と蒸発器
支え手段表面との接触角を示す断面図、(C)は蒸発器
支え手段表面が液冷媒で濡れる状態の断面図、を各々示
す。
【符号の説明】
1 吸収式冷凍機 2 蒸発器 3 伝熱管 4 管支え(支え手段) 6 樹脂コーティング被膜 10 高温再生器 11 分離器 12 低温再生器 13 凝縮器 15 吸収器 24 循環水(被冷却媒体) 25 液冷媒
フロントページの続き (56)参考文献 特開 平8−54158(JP,A) 特開 平6−79820(JP,A) 特開 昭62−299695(JP,A) 特開 昭54−139159(JP,A) 特開 平7−19688(JP,A) 特開 昭58−12994(JP,A) 実開 平5−59165(JP,U) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) F25B 39/02

Claims (4)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 内側に被冷却媒体が流通され、外側に液
    冷媒が滴下され該液冷媒を蒸発させて前記被冷却媒体を
    冷却する伝熱管を有する蒸発器において、前記伝熱管を
    支える支え手段の表面は、前記液冷媒に対して濡れ性の
    小さい状態に形成され、該液冷媒の伝わりを防止したこ
    とを特徴とする蒸発器。
  2. 【請求項2】 請求項1において、支え手段の表面は、
    前記液冷媒に対して濡れ性の小さい樹脂コーティング被
    膜が施されたことを特徴とする蒸発器。
  3. 【請求項3】 請求項1において、支え手段の表面は、
    前記液冷媒に対して濡れ性の小さい鏡面状態に形成され
    たことを特徴とする蒸発器。
  4. 【請求項4】 高温再生器、分離器、低温再生器、凝縮
    器、蒸発器及び吸収器を配管接続して冷凍サイクルを形
    成した吸収式冷凍機において、前記蒸発器は、請求項1
    乃至3のいずれかに記載の蒸発器であることを特徴とす
    る吸収式冷凍機。
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