JP3604920B2

JP3604920B2 - 吸収式冷凍機の吸収器

Info

Publication number: JP3604920B2
Application number: JP26793698A
Authority: JP
Inventors: 裕之橋本; 直樹広; 芳男小澤; 賢二名迫
Original assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Current assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Priority date: 1998-09-22
Filing date: 1998-09-22
Publication date: 2004-12-22
Anticipated expiration: 2018-09-22
Also published as: JP2000097516A

Description

【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５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。
【０００４】
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。
【０００５】
【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。
【０００６】
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。
【０００７】
【課題を解決する為の手段】
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、吸収液供給手段が設置され、吸収液供給手段の下方位置には、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、複数の板状伝熱手段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板状伝熱手段を貫通している吸収式冷凍機の吸収器において、前記複数本の冷却水配管は上下方向に互いに間隔をおいて複数段に配列され、各板状伝熱手段は、前記冷却水配管の配列の１或いは複数段毎に設けられた複数枚の伝熱板から構成され、各伝熱板は水平方向に伸びて、上下に隣接する２枚の伝熱板の内、上位の伝熱板の下端面と下位の伝熱板の上端面の間には所定の間隙が設けられ、各伝熱板に、前記冷却水配管の配列の１或いは複数段が貫通し、全ての伝熱板、或いは最上位の伝熱板を除く他の伝熱板においては、各伝熱板の上端面と、各伝熱板を貫通する最上段の冷却水配管の外周面の上端とが、同一或いは略同一の高さに揃っていると共に、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ことを特徴とするものである。そして、伝熱板の間隙は２ｍｍ乃至５ｍｍに設定されているのが好ましい。
【０００８】
この構成を用いることにより、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。
【０００９】
また、上下に隣接する２枚の伝熱板の内、上位の伝熱板の下端面と下位の伝熱板の上端面の間には所定の間隙が設けられているので、冷却水配管の外周面を流下した吸収液の一部が、冷却水配管から離脱して伝熱板の表面を流下する際、水平方向に隣接する冷却水配管から離脱して流下する吸収液の一部と合流し、そのまま、その下段に配置されている２本の冷却水配管の間を通過する流れが発生したとしても、吸収液の流れが伝熱板の下端面に達すると、吸収液の一部は、伝熱板の下端面やその下位の伝熱板の上端面を伝って左右に拡散する。そして、吸収液が、下位の伝熱板を貫通する最上段の冷却水配管の外周面の上端に達すると、その後、吸収液は、冷却水配管の外周面を伝って流下することになる。
【００１０】
従って、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吸収液は、伝熱板の間隙部を通過する度に上述の拡散作用を受けて、伝熱板の表面のみならず、冷却水配管の外周面にも充分に拡がって流下する。この結果、複数枚の伝熱板、即ち板状伝熱手段による上述の効果が発揮されると共に、冷却水配管による直接的な冷却効果が充分に発揮され、一層高い吸収能力が得られることになる。
【００１１】
更に、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ので、伝熱板の間隙と共に、板状伝熱手段を貫通する冷媒蒸気の流れを生起させることができる。
【００１２】
そして、具体的には、前記蒸気流通孔は、水平方向に隣接している前記冷却水配管の配列間に開設されており、その内径は２ｍｍ乃至３ｍｍに設定されているのが好ましい。
【００１３】
この構成を用いることにより、吸収液が拡がって濡れにくい伝熱板の表面領域に、複数の蒸気流通孔が開設されているため、伝熱板表面に対する濡れ面積の割合が大きくなり、伝熱効率が増加すると共に、冷媒蒸気の流れが妨げられることなく、吸収室内を偏りなく流れて、吸収液に充分吸収されることになる。
【００１４】
更に、前記複数の板状伝熱手段は、３ｍｍ乃至１５ｍｍのピッチで配列されているのが好ましい。
【００１５】
この構成を用いることにより、ピッチが小さすぎて吸収液どうしが合流して流下し、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ことがない。また、板状伝熱手段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板状伝熱手段の枚数が減少して、冷媒蒸気を吸収すべき吸収液の吸収面積と板状伝熱手段に対する吸収液の濡れ面積（伝熱体表面に付着した吸収液の伝熱体表面との接触面積）が小さくなるが、ピッチを１５ｍｍ以下にすることにより、従来の板状伝熱手段のない吸収器を上回る吸収量と熱交換量が得られる。
【００１６】
【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。
【００１７】
本実施例の吸収器５は、図５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。
【００１８】
図１及び図２に示す如く、本実施形態例の吸収器５においては、吸収器室３２内に、横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、複数の板状伝熱手段１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２がこれらの伝熱手段１を垂直に貫通している。伝熱手段１としては、例えば肉厚Ｔｄが０．５ｍｍの板状の銅板が採用される。尚、伝熱手段１としては、周知の他の材料、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、伝熱手段１のピッチＰｄは、３〜１５ｍｍに設定される。
【００１９】
この吸収器５では、冷却水配管２内に冷却水が供給され、板状伝熱手段１及び冷却水配管２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。
【００２０】
吸収液供給手段としての吸収液散布機構４から板状伝熱手段１の表面へ吸収液が供給され、その後、吸収液は、板状伝熱手段１の表面に拡がりつつ、板状伝熱手段１及び冷却水配管２の外周面を伝って流下する。この過程で吸収液は、板状伝熱手段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ことになる。また、吸収液は、板状伝熱手段１の表面を伝って流下する過程で、板状伝熱手段１の表面を広い面積で濡らすことになり、然も吸収液は、流動抵抗により減速されて、板状伝熱手段１の表面を充分な時間をかけて流れることになる。従って、板状伝熱手段１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。
【００２１】
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、この結果、高い吸収能力が得られる。
【００２２】
そして、具体的には各板状伝熱手段１は、冷却水配管２の配列の上下２段毎に設けられた複数枚の伝熱板１１から構成され、各伝熱板１１は水平方向に伸びて、上下に隣接する２枚の伝熱板１１の内、上位の伝熱板１１の下端面と下位の伝熱板１１の上端面の間には、互いに上下方向に後述の効果を有する２〜５ｍｍの間隙Ｇが設けられ、各伝熱板１１に、前記冷却水配管２の配列の上下２段が貫通している。そして、最上位の伝熱板１１を除く他の伝熱板１１においては、各伝熱板１１の上端面と、各伝熱板１１を貫通する上段の冷却水配管２の外周面の上端とが、同じ高さ位置に揃っている。尚、吸収液供給手段として上述したように従来の散布機構４を装備した吸収器においては、最上位の伝熱板１１を含めて全ての伝熱板１１の上端面が各伝熱板１１を貫通する最上段の冷却水配管２の外周面の上端と同一高さに揃った構成を採ることも可能であり、或いは上記同様に、最上位の伝熱板１１を除く２段目以下の伝熱板１１の上端面が各伝熱板１１を貫通する最上段の冷却水配管２の外周面の上端と同一高さに揃った構成を採用することも可能である。
【００２３】
また、各伝熱板１１には、各冷却水配管２の外周面から離して複数の蒸気流通孔１２が開設されている。この蒸気流通孔１２は、内径が２ｍｍ乃至３ｍｍであり、水平方向に隣接する冷却水配管２の配列間に位置するように開設されている。これは、各伝熱板１１に濡れない表面領域が生じることに着目し、吸収液が拡がって濡れにくい伝熱板１１の表面領域に複数の蒸気流通孔１２を開設して、伝熱板１１を貫通する冷媒蒸気の流れを生起させている。これによって、伝熱板１１表面に対する濡れ面積の割合が大きくなり、吸収能力が増加すると共に、伝熱板１１によって冷媒蒸気の流れが妨げられることなく、吸収室３２内を偏りなく流れて、吸収液に充分吸収されることになる。そして、上述したように伝熱板１１の間隙Ｇが設けられているので、小さな内径を有する蒸気流通孔１２を複数設けるだけで、上述した冷媒蒸気の流れを生起させることができ、蒸気流通孔の開設によって吸収液の伝熱板１１表面の濡れ面積が小さくなってしまうという虞れもない。
【００２４】
次に、上記した間隙Ｇを有する伝熱板１１の効果について説明する。
【００２５】
吸収液散布機構４から伝熱板１１の表面に移った吸収液が伝熱板１１及び冷却水配管２の表面を伝って流下する過程で、図３に点線の矢印で示す如く、隣接する２本の冷却水配管２、２の間を通過する流れや、これらの冷却水配管２、２の表面を流れた後に合流する流れが生じたとしても、この様な吸収液の流れが伝熱板１１の下端面に達すると、該吸収液の一部は、該伝熱板１１の下端面やその下の伝熱板１１の上端面を伝って、左右に拡散することになる。そして、この吸収液が冷却水配管２の外周面の上端に達すると、その後、該吸収液は冷却水配管２の外周面を伝って流下するのである。
【００２６】
この様に、吸収液は、伝熱板１１の表面を流下する過程で、伝熱板１１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と共に、伝熱板１１の表面の流動抵抗により減速されて伝熱板１１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り、大きな熱交換量が得られる。また、伝熱板１１及び冷却水配管２の表面を伝って流下する吸収液は、伝熱板１１、１１の間隙部を通過する度に上述の拡散作用を受けて、伝熱板１１のみならず、冷却水配管２の表面にも充分に拡がって流下する。この結果、伝熱板１１による上述の効果に加えて冷却水配管２による充分な冷却効果が発揮され、高い吸収能力が得られることになる。
【００２７】
次に、上記構成の本発明の吸収器Ａ及び伝熱板を具えない従来の吸収器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４に示す如く、本発明の吸収器Ａについては一点鎖線、従来の吸収器Ｂについては実線の関係が得られた。尚、図４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。
【００２８】
図４から明らかな様に、複数枚の伝熱板１１を具えた本発明の吸収器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。
【００２９】
また、上記したように本発明では、伝熱手段１のピッチＰｄを３〜１５ｍｍに設定している。これは、伝熱手段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手段１の枚数が減少して、吸収液の吸収面積と伝熱板１１に対する吸収液の濡れ面積が小さくなるため、そのピッチＰｄが１５ｍｍを越えると、伝熱板１１の無い従来の吸収器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ためである。また、伝熱手段１のピッチＰｄが３ｍｍより小さい場合には、伝熱手段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ためである。従って、伝熱手段１のピッチＰｄは、３〜１５ｍｍの範囲に設定することが望ましく、これによって従来の吸収器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、吸収器の小型化が可能である。
【００３０】
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。
【００３１】
例えば、上記実施形態例において、複数本の冷却水配管２を千鳥状に配列することも可能である。
【００３２】
又、垂直平板状の伝熱板１１、１１に代えて、鉛直方向に沿って波打つ波板状の伝熱板を採用することも可能である。さらに、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を採用することも可能である。これらの伝熱板を採用した場合、吸収液が流下する際の流動抵抗が大きくなって、伝熱板１１、１１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。
【００３３】
【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。
【００３４】
更に、伝熱板の間隙によって、吸収液は伝熱板の表面のみならず、冷却水配管の外周面にも充分に拡がって流下するので、冷却水配管による直接的な冷却効果が充分に発揮され、一層高い吸収能力が得られることになる。
【００３５】
加えて、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ので、伝熱板の間隙と共に板状伝熱手段を貫通する冷媒蒸気の流れを生起させることができ、冷媒蒸気が伝熱板に流れを妨げられることなく、吸収室内を隔たりなく流れて、吸収液に充分吸収されることになる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態例を示す吸収器の要部を表わす一部破断斜視図である。
【図２】図１の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】図１の吸収器の要部を表わす一部破断正面図である。
【図４】吸収液流量と冷凍能力の関係を表わすグラフである。
【図５】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板状伝熱手段
２冷却水配管
３密閉ドラム
４吸収液散布機構（吸収液供給手段）
５、５０吸収器
１１伝熱板
１２蒸気流通孔

Claims

吸収液及び冷媒蒸気が供給されるべき密閉室内に、吸収液供給手段が設置され、吸収液供給手段の下方位置には、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、複数の板状伝熱手段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板状伝熱手段を貫通している吸収式冷凍機の吸収器において、
前記複数本の冷却水配管は上下方向に互いに間隔をおいて複数段に配列され、各板状伝熱手段は、前記冷却水配管の配列の１或いは複数段毎に設けられた複数枚の伝熱板から構成され、各伝熱板は水平方向に伸びて、上下に隣接する２枚の伝熱板の内、上位の伝熱板の下端面と下位の伝熱板の上端面の間には所定の間隙が設けられ、各伝熱板に、前記冷却水配管の配列の１或いは複数段が貫通し、全ての伝熱板、或いは最上位の伝熱板を除く他の伝熱板においては、各伝熱板の上端面と、各伝熱板を貫通する最上段の冷却水配管の外周面の上端とが、同一或いは略同一の高さに揃っていると共に、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ことを特徴とする吸収式冷凍機の吸収器。
前記蒸気流通孔は、水平方向に隣接している前記冷却水配管の配列の間に開設されていることを特徴とする請求項１に記載の吸収式冷凍機の吸収器。
前記蒸気流通孔の内径は２ｍｍ乃至３ｍｍに設定されている請求項２に記載の吸収式冷凍機の吸収器。
前記伝熱板の間隙は２ｍｍ乃至５ｍｍに設定されている請求項１乃至３のいずれかに記載の吸収式冷凍機の吸収器。
前記複数の板状伝熱手段は、３ｍｍ乃至１５ｍｍのピッチで配列されている請求項１乃至４のいずれかに記載の吸収式冷凍機の吸収器。