JP3378785B2 - 吸収式冷凍機の吸収器 - 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、吸収式冷凍機にお
いて、蒸発器から発生した冷媒蒸気を吸収液に吸収させ
る吸収器に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】二重効用型の吸収式冷凍機においては、
図１６に示す如く密閉ドラム(３)の内部にエリミネータ
(30)を設置して、その両側に蒸発器室(31)及び吸収器室
(32)を形成し、蒸発器室(31)には蒸発器(図示省略)を設
置すると共に吸収器室(32)には吸収器(50)を設置する。
又、密閉ドラム(３)の底部には、低温熱交換器及び高温
熱交換器を経て高温再生器へ伸びる配管(62)が接続さ
れ、該配管(62)の途中には、吸収液ポンプ(６)が取り付
けられている。

【０００３】吸収器(50)は、低温熱交換器から伸びる配
管(61)の先端に接続された吸収液散布機構(４)と、水平
方向に伸びる複数本の冷却水配管(２)を具えた冷却水配
管系とから構成される。吸収器(50)においては、吸収液
散布機構(４)から冷却水配管(２)へ向けて破線で示す如
く吸収液(臭化リチウム水溶液)が散布される。吸収液
は、落下する過程で、蒸発器から発生した冷媒蒸気を吸
収し、この際に発生する凝縮熱及び混合熱(吸収熱)によ
り温度が上昇した吸収液は、冷却水配管(２)内を流れる
冷却水によって冷却される。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】従来の吸収器(50)にお
いては、吸収液散布機構(４)から散布された吸収液は、
先ず、最上段の冷却水配管(２)の外周面上に落下し、滴
状のまま外周面を伝って下方に流れた後、その下段の冷
却水配管(２)の外周面上に落下する。この様にして吸収
液は、滴状のまま、順に下段の冷却水配管(２)へ伝わっ
ていくことになる。従って、吸収液は、重力の作用によ
って比較的高速で落下するばかりでなく、冷却水配管
(２)の外周面に充分に拡がらず、冷媒蒸気を吸収すべき
吸収液の吸収面積と、管表面に対する濡れ面積は小さな
ものとなる。この結果、充分な吸収と熱交換が行なわれ
ず、このために、吸収器の吸収能力が低い問題があっ
た。そこで本発明の目的は、従来よりも高い吸収能力が
得られる吸収器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、吸収液及び冷
媒蒸気が供給されるべき密閉室内に、吸収液供給機構が
設置され、吸収液供給機構の下方位置には、横方向に伸
びる複数本の冷却水配管を互いに直列或いは並列に接続
してなる冷却水配管系が設置されると共に、複数枚の伝
熱板が互いに間隔をおいて垂直の姿勢で横方向に配列さ
れ、前記複数本の冷却水配管がこれらの伝熱板を貫通し
ている吸収式冷凍機の吸収器において、前記伝熱板の上
端に、その底部に吸収液流下孔が形成された吸収液槽を
連設配置し、前記吸収液は前記吸収液流下孔より前記伝
熱板の表面に沿って流下することを特徴とする吸収式冷
凍機の吸収器である。

【０００６】上記吸収式冷凍機の吸収器においては、冷
却水配管内に冷却水が供給され、伝熱板及び冷却水配管
の表面は、冷却水によって充分に温度が低下することに
なる。吸収液供給機構から伝熱板の表面へ吸収液が供給
され、その後、吸収液は、伝熱板の表面に拡がりつつ、
伝熱板の表面及び冷却水配管の外周面を伝って流下す
る。この過程で吸収液は、伝熱板の間を通過する冷媒蒸
気と充分な面積で接触して、冷媒蒸気を吸収する。又、
吸収液は、伝熱板表面を流下する過程で、伝熱板の表面
を広い面積で濡らすこととなる。然も吸収液は、流動抵
抗により減速されて、伝熱板の表面を充分な時間をかけ
て流れることになる。従って、伝熱板表面との間で充分
な熱交換が行われて、吸収液は効果的に冷却されること
になる。上述の如く、吸収液は広い面積で冷媒蒸気と接
触して冷媒蒸気を吸収すると共に、これによって発生す
る熱は充分な熱交換によって効果的に冷却され、この結
果、高い吸収能力が得られる。

【０００７】具体的には、前記複数枚の伝熱板は、３ｍ
ｍ乃至１５ｍｍのピッチで配列されている。

【０００８】吸収液は、伝熱板を伝って流下する過程
で、伝熱板の間を通過する冷媒蒸気と接触して、冷媒蒸
気を吸収する。ここで、伝熱板のピッチが小さくなるに
つれて、隣接する２枚の伝熱板の対向面を夫々流れる吸
収液どうしが接近し、ピッチが３ｍｍよりも小さくなる
と、吸収液どうしが合流して流下することになる。この
結果、冷媒蒸気の流路が吸収液により塞がれて、吸収液
に冷媒蒸気が充分な面積で接触せず、吸収能力が大幅に
低下する。又、伝熱板のピッチが大きくなるにつれて、
冷却水配管の全長に亘って配列される伝熱板の枚数が減
少して、冷媒蒸気を吸収すべき吸収液の吸収面積と伝熱
板に対する吸収液の濡れ面積(伝熱板表面に付着した吸
収液の伝熱板表面との接触面積；ｍ²)が小さくなり、ピ
ッチが１５ｍｍを越えると、従来の伝熱板のない吸収器
を大きく上回る吸収量と熱交換量は得られない。従っ
て、フィンのピッチは、３〜１５ｍｍの範囲に設定する
ことが望ましい。

【０００９】又、具体的には、鉛直方向に沿って波打つ
波板状に形成されている。又、伝熱板には、鉛直方向に
沿って凹凸が現われる表面加工が施されている該具体的
形状によれば、吸収液が流下する際の流動抵抗が大きく
なって、垂直平板状の伝熱板に比べて流下速度が減小す
ると共に、吸収液の吸収面積と吸収液の濡れ面積が増大
するため、より多くの吸収量と熱交換量を得ることが出
来る。

【００１０】他の具体的構成において、各伝熱板には、
各冷却水配管の外周面から離して、複数の蒸気流通孔が
開設されている。該具体的構成においては、密閉室内に
供給された冷媒蒸気に、伝熱板に沿う流れが生じると共
に、蒸気流通孔を経て伝熱板を貫通する流れも生じる。
従って、冷媒蒸気は伝熱板に流れを妨げられることな
く、密閉室内を偏りなく流れて、吸収液に十分に吸収さ
れることになる。

【００１１】

【発明の効果】本発明に係る吸収式冷凍機の吸収器によ
れば、従来の吸収器に比べて、吸収液は広い面積で冷媒
蒸気と接触して冷媒蒸気を吸収すると共に、これによっ
て発生する熱は充分な熱交換によって効果的に冷却され
るので、吸収能力が飛躍的に向上する。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下、本発明を二重効用型吸収式
冷凍機の吸収器に実施した形態につき、図面に沿って具
体的に説明する。第１実施例 本実施例の吸収器は、図１６に示す従来と同様に、密閉
ドラム(３)内に形成された吸収器室(32)内に設置され
る。図１乃至図３に示す如く、本実施例の吸収器(５)に
おいては、吸収器室(32)内に、水平方向に伸びる複数本
の冷却水配管(２)が上下左右共に、例えば２２ｍｍのピ
ッチで配列される。又、複数枚の平板状の伝熱板(１)
が、互いに間隔をおいて垂直の姿勢で水平方向に配列さ
れ、前記複数本の冷却水配管(２)が、これらの伝熱板
(１)を垂直に貫通している。伝熱板(１)としては、例え
ば肉厚Ｔｄが０.５ｍｍの平板状の銅板が採用される。
尚、伝熱板(１)としては、周知の他の資材、例えばアル
ミニウム等からなるものを採用することも可能である。
又、伝熱板(１)のピッチＰｄは、３〜１５ｍｍに設定さ
れる。

【００１３】各伝熱板(１)の上端面には、伝熱板(１)の
上端面の長手方向に沿って伸びる断面Ｖ字形の吸収液槽
(10)が、伝熱板(１)と一体に形成されている。各吸収液
槽(10)の底部には、伝熱板(１)の両表面の上方位置に、
複数の吸収液流下孔(11)が伝熱板(１)の長手方向に互い
に間隔をおいて、２列に開設され、これらの吸収液流下
孔(11)の出口は、伝熱板(１)の表面に接している。この
様にして、伝熱板(１)毎に形成された複数の吸収液槽(1
0)によって、吸収液供給機構が構成される。

【００１４】上記吸収式冷凍機の吸収器(５)において
は、冷却水配管(２)内に冷却水が供給され、伝熱板(１)
及び冷却水配管(２)の表面は、冷却水配管(２)内の冷却
水によって充分に温度が低下することになる。図１６に
示す配管(61)から、図１に示す本実施例の複数の吸収液
槽(10)内に吸収液が供給される。該吸収液は、吸収液槽
(10)に一旦溜まった後、複数の吸収液流下孔(11)の出口
から流出する。各吸収液流下孔(11)の出口から流出した
吸収液は、鎖線の矢印で示す様に直ぐに伝熱板(１)の表
面に移って、伝熱板(１)の表面に拡がりつつ、伝熱板
(１)の表面及び冷却水配管(２)の外周面を伝って流下し
ていく。ここで、吸収液槽(10)から流下する吸収液は全
て、伝熱板(１)の表面を伝うこととなり、従来の如く滴
状で滴下することはない。吸収液は、伝熱板(１)の表面
を流下する過程で、伝熱板(１)の間を通過する冷媒蒸気
と充分な面積で接触して、冷媒蒸気を吸収する。又この
過程で、吸収液は、伝熱板(１)の表面を広い面積で濡ら
すことになる。然も、吸収液は、流動抵抗により減速さ
れるため、伝熱板(１)の表面を上端部から下端部まで充
分な時間をかけて流れることになる。これによって、大
きな熱交換量が得られる。この様に、吸収液は広い面積
で冷媒蒸気と接触して冷媒蒸気を吸収すると共に、これ
によって発生する熱は充分な熱交換によって効果的に冷
却されることになる。この結果、高い吸収能力が得られ
る。

【００１５】図４は、本発明の効果を実証するために行
なった吸収能力に関する計算の結果を表わしており、横
軸は伝熱板(１)のピッチＰｄであり、縦軸は、同一の吸
収能力を有する本発明の吸収器(５)の体積Ｖ１と従来の
吸収器(50)の体積Ｖ２の比(Ｖ１／Ｖ２)を表わしてい
る。この体積比が小さいほど、本発明の吸収器(５)の吸
収能力が高いと言える。尚、計算は、図５に示す如く伝
熱板(１)の肉厚Ｔｄを０.5ｍｍ、冷却水配管(２)の外径
Ｄｔを１／２インチ又は５／８インチ、冷却水配管(２)
の肉厚Ｔｔを０.６ｍｍ、冷却水配管(２)を流れる冷却
水の流速を１１.７ｍ／ｓとし、伝熱板(１)のピッチＰ
ｄを変化させて行なった。図４の黒丸のプロットは、冷
却水配管(２)の外径Ｄｔが１／２インチの場合、白丸の
プロットは、５／８インチの場合の計算結果を表わして
いる。

【００１６】図示の如く、冷却水配管(２)の外径Ｄｔが
１／２インチの場合、５／８インチの場合共に、伝熱板
(１)のピッチＰｄが３ｍｍのときに、体積比は３０％程
度と最小値となっている。又、伝熱板(１)のピッチＰｄ
が３ｍｍから大きくなるにつれて、体積比は徐々に増大
している。そしてピッチＰｄが１５ｍｍのとき、体積比
は、冷却水配管(２)の外径Ｄｔが１／２インチの場合に
９５％程度、５／８インチの場合に８０％程度となって
いる。これは、伝熱板(１)のピッチＰｄが大きくなるに
つれて、冷却水配管(２)の全長に亘って配列される伝熱
板(１)の枚数が減少して、吸収液の吸収面積と伝熱板
(１)に対する吸収液の濡れ面積(ｍ²)が小さくなるため
である。そしてピッチＰｄが１５ｍｍを越えると、従来
の伝熱板(１)のない吸収器(50)と殆ど濡れ面積が同じに
なって、従来の熱交換量を大きく上回る熱交換量は得ら
れない。

【００１７】尚、伝熱板(１)のピッチＰｄが３ｍｍより
小さい場合については、図４の如く体積比は急激に増大
すると考えられる。これは、伝熱板(１)どうしの接近に
よって、互いに対向する２つの表面を夫々流れる吸収液
どうしが接触し、これらの吸収液が合流して流下するた
め、冷媒蒸気の流路が吸収液により塞がれて、吸収液に
冷媒蒸気が充分な面積で接触せず、吸収能力が大幅に低
下するからである。従って、伝熱板(１)のピッチＰｄ
は、３〜１５ｍｍの範囲に設定することが望ましい。図
４のグラフから明らかな様に、本実施例の吸収器(５)に
よれば、従来の吸収器(50)に比べて高い吸収能力が得ら
れ、所期の吸収能力を発揮するために必要な体積は小さ
くて済むので、吸収器(５)の小型化が可能である。

【００１８】第２実施例 本実施例の吸収器(７)は、各伝熱板(１)の上端面に一体
に形成された複数の吸収液槽(10)によって吸収液供給機
構を構成する第１実施例の吸収器(５)に対し、全ての伝
熱板(１)の上端部に跨って取り付けられた１つの吸収液
槽(８)を吸収液供給機構として具えたものである。具体
的には、図６乃至図８に示す如く、全ての伝熱板(１)の
上端部に跨って、皿状の吸収液槽(８)が取り付けられ、
全ての伝熱板(１)の上端部が、吸収液槽(８)の底面を貫
通している。吸収液槽(８)の底面には、各伝熱板(１)の
両側に伝熱板(１)の表面に沿って伸びるスリット状の吸
収液流下孔(81)(81)が開設されている。この様にして、
吸収液供給機構として、全ての伝熱板(１)の上端部に跨
る吸収液槽(８)が取り付けられている。

【００１９】上記吸収式冷凍機の吸収器(７)において
は、上記第１実施例と同様に、伝熱板(１)及び冷却水配
管(２)の表面は、冷却水配管(２)内の冷却水によって充
分に温度が低下している。図１６に示す配管(61)から、
図６に示す本実施例の複数の吸収液槽(８)内に吸収液が
供給される。該吸収液は、吸収液槽(８)に一旦溜まった
後、各吸収液流下孔(81)から伝熱板(１)の表面を伝って
流出する。この際、吸収液は、スリット状の吸収液流下
孔(81)から薄膜状となって流出するため、伝熱板(１)の
表面の幅方向の全域を濡らしながら流下する。従って、
上記第１実施例よりも吸収液の吸収面積と伝熱板(１)表
面に対する濡れ面積が更に増大することになる。この結
果、第１実施例よりも高い吸収能力を得ることが出来
る。

【００２０】第３実施例 図１３に示す如く、本実施例の吸収器(70)は、第１実施
例の各伝熱板(１)に複数の蒸気流通孔(12)を開設したも
のである。冷却水配管(２)は、外径１５.９ｍｍ、長さ
２０７０ｍｍを有して、１７列×１８段に配列され、総
本数３０６本である。一方、伝熱板(１)は、３９６ｍｍ
×３７４ｍｍ×０.５ｔの寸法を有して、３４５枚がピ
ッチ６ｍｍで配列されている。蒸気流通孔(12)は、図１
４に示す如く内径１０ｍｍの大きさを有し、冷却水配管
貫通孔(13)と同一の２２ｍｍのピッチで開設されてい
る。

【００２１】前述の第１実施例及び第２実施例では、吸
収液槽(10)から供給される吸収液が伝熱板(１)の表面を
濡らしながら流下し、この過程で、伝熱板(１)は、吸収
液が拡がって濡れた表面領域で前述の効果を発揮する
が、それ以外の吸収液が濡れない表面領域は、前述の効
果を十分に発揮しない。そこで本実施例では、伝熱板
(１)に濡れない表面領域が生じることに着目し、伝熱板
(１)に複数の蒸気流通孔(12)を開設して、伝熱板(１)を
貫通する冷媒蒸気の流れを生起させる。これによって、
冷媒蒸気は伝熱板(１)に流れを妨げられることなく、吸
収器室(32)内を偏りなく流れて、吸収液に十分に吸収さ
れることになる。

【００２２】本実施例の吸収器Ａと従来の伝熱板を具え
ない吸収器Ｂの夫々について、同一体積を有する小型の
実験機を作製し、これを用いて吸収液流量と冷凍能力の
関係を調べたところ、図１５に示す如く、本実施例の吸
収器Ａについては破線、従来の吸収器Ｂについては実線
の関係が得られた。尚、図１５の結果は、実験機で得ら
れた冷凍能力及び吸収液流量に基づいて、上述の諸元を
有する吸収器Ａ、Ｂの冷凍能力及び吸収液流量を計算し
たものである。図１５から明らかな様に、蒸気流通孔(1
2)が開設された伝熱板(１)を具えた本実施例の吸収器Ａ
によれば、吸収液流量に拘わらず、従来の吸収器Ｂより
も大きな冷凍能力を得ることが出来る。

【００２３】尚、本発明の各部構成は上記実施の形態に
限らず、特許請求の範囲に記載の技術的範囲内で種々の
変形が可能である。例えば、複数本の冷却水配管(２)
は、図９に示す如く千鳥状に配列することも可能であ
る。

【００２４】又、平板状の伝熱板(１)に替えて、図１０
に示す如く鉛直方向に沿って波打つ波板状の伝熱板(９)
を採用することも可能である。又、図１１(ａ)乃至(ｃ)
に示す如く鉛直方向に沿って凹凸が現われる表面加工が
施された伝熱板(90)を採用することも可能である。これ
らの伝熱板(９)(90)を採用した場合、吸収液が流下する
際の流動抵抗が大きくなって、垂直平板状の伝熱板(１)
に比べて流下速度が減小すると共に、吸収液の吸収面積
と吸収液の濡れ面積が増大するため、より高い吸収能力
を得ることが出来る。

【００２５】更に、図６に示す吸収液槽(８)の底部に
は、スリット状の吸収液流下孔(81)に替えて、図１２に
示す如く複数の半円状の吸収液流下孔(82)を形成するこ
とも可能である。更に又、図１３に示す蒸気流通孔(12)
は円形に限らず、例えば垂直方向に長いスリット状に開
設することも可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１実施例の吸収器の要部を表わす一部破断斜
視図である。

【図２】上記吸収器における冷却水配管の配列状態を表
わす正面図である。

【図３】上記吸収器における伝熱板の配列状態を表わす
側面図である。

【図４】本発明の効果を実証するために行なった吸収能
力に関する計算の結果を表わすグラフである。

【図５】上記計算に用いた伝熱板及び冷却水配管の形状
を表わす断面図である。

【図６】第２実施例の吸収器の要部を表わす一部破断斜
視図である。

【図７】上記吸収器における冷却水配管の配列状態を表
わす正面図である。

【図８】上記吸収器における伝熱板の配列状態を表わす
側面図である。

【図９】冷却水配管の他の配列状態を表わす正面図であ
る。

【図１０】伝熱板の他の形状を表わす側面図である。

【図１１】伝熱板の各種断面形状を表わす断面図であ
る。

【図１２】第２実施例の吸収器における吸収液流下孔の
他の構成例を表わす一部破断斜視図である。

【図１３】第３実施例における吸収器の要部を表わす一
部破断斜視図である。

【図１４】伝熱板に開設された蒸気流通孔及び冷却水配
管貫通孔の寸法及びピッチを表わす図である。

【図１５】吸収液流量と冷凍能力の関係を表わすグラフ
である。

【図１６】二重効用型の吸収式冷凍機において、密閉ド
ラム内に設置された吸収器を表わす模式図である。

【符号の説明】

(１) 伝熱板 (10) 吸収液槽 (11) 吸収液流下孔 (12) 蒸気流通孔 (２) 冷却水配管 (５) 吸収器

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 名迫 賢二 大阪府守口市京阪本通２丁目５番５号 三洋電機株式会社内 (56)参考文献 特開 平８−5192（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−322375（ＪＰ，Ａ) 特開 平８−178471（ＪＰ，Ａ) 実開 平４−70965（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) F25B 37/00

Claims (5)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 吸収液及び冷媒蒸気が供給されるべき密
   閉室内に、吸収液供給機構が設置され、吸収液供給機構
   の下方位置には、横方向に伸びる複数本の冷却水配管を
   互いに直列或いは並列に接続してなる冷却水配管系が設
   置されると共に、複数枚の伝熱板が互いに間隔をおいて
   垂直の姿勢で横方向に配列され、前記複数本の冷却水配
   管がこれらの伝熱板を貫通している吸収式冷凍機の吸収
   器において、 前記伝熱板の上端に、その底部に吸収液流下孔が形成さ
   れた吸収液槽を連設配置し、前記吸収液は前記吸収液流
   下孔より前記伝熱板の表面に沿って流下することを特徴
   とする吸収式冷凍機の吸収器。
2. 【請求項２】 前記複数枚の伝熱板は、３ｍｍ乃至１５
   ｍｍのピッチで配列されている請求項１に記載の吸収式
   冷凍機の吸収器。
3. 【請求項３】 各伝熱板は、鉛直方向に沿って波打つ波
   板状に形成されている請求項１又は請求項２に記載の吸
   収式冷凍機の吸収器。
4. 【請求項４】 各伝熱板には、鉛直方向に沿って凹凸が
   現われる表面加工が施されている請求項１乃至請求項３
   の何れかに記載の吸収式冷凍機の吸収器。
5. 【請求項５】 各伝熱板には、各冷却水配管の外周面か
   ら離して、複数の蒸気流通孔が開設されている請求項１
   に記載の吸収式冷凍機の吸収器。