JP3789815B2 - 高温再生器及びこれを備えた吸収冷温水機 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、高温再生器及びこれを備えた吸収冷温水機に関する。
【０００２】
【従来の技術】
吸収冷温水機の高温再生器としては、例えばＷＯ９９／２４７６９号公報に記載のものがある。具体的には、外筒と内筒との間に溶液を保持する液室を構成し、内筒の内部に溶液を加熱する燃焼室を備え、燃焼室内部に、内筒の上下にある液室を連通させる管断面が燃焼ガスの流れ方向に扁平な溶液管を複数本配置し、バーナの高温・高速の燃焼ガスを前記扁平な溶液管に衝突させるものである。
また、特開平１０−２３８７０５号公報、特開平１０−２５３００２号公報、特開平１０−２５３００３号公報に記載されるように、扁平管に代えて円形管を使用し、上記と同様の構造にする高温再生器も知られている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
バーナの高温・高速の燃焼ガスが溶液管に衝突する場合の状況、及び衝突によって発生する問題点を説明する。
図１３（ａ）（ｂ）（ｃ）は、バーナによる燃焼ガスの流れ状況を示す図で、大きく分類すれば、燃焼ガスの噴流内に形成されるポテンシャルコア（周辺より、より高温・高速の燃焼ガス部分。詳細後述）が上流側に位置する溶液管によって構成される溶液管群（以下、上流側の溶液管群と称す）の各溶液管の間から流出し、この上流側の溶液管群の下流側に位置する溶液管によって構成される溶液管群（以下、下流側の溶液管群と称す）の各溶液管の間に流入し、下流側の溶液管群の溶液管になんら障害の発生しない配置形態、及びポテンシャルコアが溶液管をアタックして溶液管に障害が発生する場合の配置形態のいずれかを示している。
【０００４】
（ａ）は、上流側溶液管群の溶液管の間を流出したポテンシャルコア部が、下流側の溶液管群の溶液管の間に流入する場合、（ｂ）及び（ｃ）は、上流側の溶液管群の各溶液管の間を流出したポテンシャルコア部が、下流側の溶液管群の溶液管前面に衝突して障害（ガスアタックによる障害）を引き起こす場合をそれぞれ示している。ポテンシャルコア部が（ｂ）もしくは（ｃ）のように溶液管前面に衝突すると、溶液管の局所熱流束が上昇して管壁が高温になり、溶液管の腐食劣化が顕著に進行する。これに対応するためには溶液管に高価な材料を使わざるをえず、したがって高温再生器が高価なものとなる。この現象は扁平管に限らず、円形管、その他形状の溶液管でも発生する。
上記いずれの公報においても上述する問題についての記載がなく、この問題に対して考慮されていない。
【０００５】
本発明の目的は、バーナ燃焼ガスのポテンシャルコア部の衝突による障害を引き起こすことがないように溶液管群を配置して溶液管の腐食劣化を防止し、寿命の向上及び信頼性の向上を図ることができる高温再生器及びこれを備えた吸収冷温水機を提供することにある。
本発明の他の目的は、高価な材料を使用する必要がないこと、材料の薄肉化ができることによって軽量化を図れることなどによって資源を節約できる高温再生器及びこれを備えた吸収冷温水機を提供することにある。
【０００６】
【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に係る高温再生器の発明の構成は、外筒と、この外筒内に配置された内筒との間に溶液を保持する液室を該内筒の上下に形成し、前記内筒内に溶液を加熱するバーナ及び燃焼室を備え、この燃焼室内に、前記液室に連通する複数本の溶液管を配置し、前記バーナの燃焼ガスを前記溶液管群に放射して該溶液を加熱する高温再生器において、前記複数本の溶液管を燃焼ガスの放射方向に沿って配置し、この配置した溶液管を燃焼ガスの流れ方向に複数の溶液管群に分け、該燃焼ガスの最も上流側の溶液管群と次に位置する下流側の溶液管群とを、燃焼ガスの流れ方向に約７×ｈａ以上、１０００ｍｍ以下の間隔（ただし、ｈａは最も上流側の溶液管群における溶液管の燃焼ガスの流れ方向に直交する方向の間隔）をもって配置するものである。
好ましくは、前記下流側の溶液管群の溶液管の管径を、上流側の溶液管群の管径より小径にするものである。
また、前記溶液管群を、扁平管もしくは円形管で構成するものである。
【０００７】
上記目的を達成するために本発明に係る高温再生器の他の発明の構成は、外筒と、この外筒内に配置された内筒との間に溶液を保持する液室を該内筒の上下に形成し、前記内筒内に溶液を加熱するバーナ及び燃焼室を備え、この燃焼室内に、前記液室に連通する複数本の溶液管を配置し、前記バーナの燃焼ガスを前記溶液管群に放射して該溶液を加熱する高温再生器において、前記複数本の溶液管を燃焼ガスの放射方向に沿って配置し、この配置した溶液管を燃焼ガスの流れ方向に複数の溶液管群に分け、該燃焼ガスの最も上流側の溶液管群と次に位置する下流側の溶液管群とを、燃焼ガスの流れ方向に約７×ｈａ以上、１０００ｍｍ以下の間隔（ただし、ｈａは最も上流側の溶液管群における溶液管の燃焼ガスの流れ方向に直交する方向の間隔）をもって配置し、前記下流側の溶液管群と次に位置するさらに下流側の溶液管群とを、燃焼ガスの流れ方向に約７×ｈｂ以上、１０００ｍｍ以下の間隔（ただし、ｈｂは下流側の溶液管群における溶液管における燃焼ガスの流れ方向と直交する方向の間隔）をもって配置するものである。
【０００８】
上記目的を達成するために本発明に係る高温再生器を備えた吸収冷温水機の発明の構成は、外筒と、この外筒内に配置された内筒との間に溶液を保持する液室を該内筒の上下に形成し、前記内筒内に溶液を加熱するバーナ及び燃焼室を備え、この燃焼室内に、前記液室に連通する複数本の溶液管を配置し、前記バーナの燃焼ガスを前記溶液管群に放射して該溶液を加熱する高温再生器を備えた吸収冷温水機において、前記高温再生器における前記複数本の溶液管を燃焼ガスの放射方向に沿って配置し、この配置した溶液管を燃焼ガスの流れ方向に複数の溶液管群に分け、該燃焼ガスの最も上流側の溶液管群とその次に位置する溶液管群とを、燃焼ガスの流れ方向に約７×ｈａ以上、１０００ｍｍ以下の間隔（ただし、ｈａは最も上流側の溶液管群の溶液管における燃焼ガスの流れ方向に直交する方向の間隔）をもって配置する高温再生器を備えたものである。
【０００９】
上記目的を達成するために本発明に係る高温再生器を備えた吸収冷温水機の他の発明の構成は、外筒と、この外筒内に配置された内筒との間に溶液を保持する液室を該内筒の上下に形成し、前記内筒内に溶液を加熱するバーナ及び燃焼室を備え、この燃焼室内に、前記上下の液室に連通する複数本の溶液管を配置し、前記バーナの燃焼ガスを前記溶液管群に放射して該溶液を加熱する高温再生器において、前記複数本の溶液管を燃焼ガスの放射方向に沿って配置し、この配置した溶液管を燃焼ガスの流れ方向に複数の溶液管群に分け、該燃焼ガスの最も上流側の溶液管群と次に位置する下流側の溶液管群とを、燃焼ガスの流れ方向に約７×ｈａ以上、１０００ｍｍ以下の間隔（ただし、ｈａは上流側の溶液管群における溶液管の燃焼ガスの流れ方向に直交する方向の間隔）をもって配置し、前記下流側の溶液管群と次に位置するさらに下流側の溶液管群とを、燃焼ガスの流れ方向に約７×ｈｂ以上、１０００ｍｍ以下の間隔（ただし、ｈｂは下流側の溶液管群における溶液管における燃焼ガスの流れ方向に直交する方向の間隔）をもって配置する高温再生器を備えたものである。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図を参照して説明する。
まず実施例を説明する前に、本発明の基本的な考え方について説明する。
図１２は、バーナの噴流口Ｂから噴出するる燃焼ガスを２次元的に近似して示すモデル図である。速度Ｕで噴流口Ｂから噴出した燃焼ガスは、空気を巻き込み周辺に層流拡散層を形成しがら流体のもつ粘性作用で次第に拡散し、連続した緩やかに変化する速度分布をもって静止流体に至る。粘性による拡散作用が進行するにつれて、粘性の作用を受けないポテンシャル流れである速度Ｕの部分は徐々に狭くなり、ついに消滅する。この粘性の作用を受けないポテンシャル流れである速度Ｕの噴流、すなわちポテンシャルコアと称される噴流が存在する領域Ｘｃは、一般にレイノルズ数Ｒｅ＝Ｕｈ／ν（Ｕ：噴流の速度、ｈ：噴流口の幅、ν：燃焼ガスの動粘性係数）によって変化するが、通常の高温再生器では概ねＲｅ＝１０４〜１０５となり、この範囲ではＸｃ／ｈ＝５〜７の値になる。言い換えると、ポテンシャルコアは、約７ｈ以上に延びることはない。
ポテンシャルコアの存在する領域Ｘｃから下流の領域は、周辺に乱流が断続的に形成され中央部が乱流のみとなって速度分布が変化する領域、さらに速度分布が相似な領域が続き、最後に静止流体に至る。
【００１１】
上述することから、噴流口の幅すなわち各溶液管の間の間隔ｈを考慮して、次に配置する下流側の溶液管の間隔（燃焼空間）を決定すれば燃焼ガスのポテンシャルコア部の衝突によって起る溶液管前面の腐食劣化、すなわちガスアタックによるが溶液管の腐食劣化の発生を防止することができる。
また複数本の溶液管を配置するにあたって溶液管をいくつかの管群に分けて配置する技術も知られている。この場合も同様の考えで、噴流口Ｂを上流に配置される溶液管の間隔をｈとみなし、下流に配置される溶液管を７ｈの空間をもって配置することによって、下流側の溶液管にガスアタックによって障害を引き起こすことがなくなる。
なお、燃焼ガスが通過する際に通路となり燃焼ガスに接触する溶液管の側面側は、燃焼ガスが流入する際に温度の低い周囲の空気を巻き込み拡散層を形成しながら溶液管の間を通過するので、ガスアタックによる障害を引き起こすことはない。
本発明に係る高温再生器は上記知見に基づいてなされたもので、以下、実施例によって具体的に説明する。
【００１２】
図１は、本発明に係る高温再生器の実施例の一部切欠き斜視図、図２は図１に示す高温再生器の垂直断面図、図３は水平断面図である。高温再生器１は外筒１０１と内筒１０２、最も上流側に位置する溶液管群（以下、第一溶液管群と称す）を構成する複数の溶液管４０３、この第一溶液管群の下流側に位置する溶液管群（以下、第二溶液管群と称す）を構成する２段に配置された溶液管１０３、及びバーナ１０４を有している。第一溶液管群と第二溶液管群とは、上記した理由によって、第一溶液管群における各溶液管４０３の燃焼ガスの流れ方向に直交する方向の間隔をｈａとした場合、約７×ｈａの間隔をもって配置されている。内筒１０２は外筒１０１の内部に配置され、両者の間には溶液１０９が保持されて、内筒１０２はこの溶液１０９に没している。バーナ１０４は内筒１０２を貫通して外筒１０１の側面に取り付けられており、内筒１０２の内部が燃焼室１１１（燃焼空間）を構成している。前記外筒１０１と内筒１０２との間で液室１１２を形成し、燃焼室１１１の燃焼ガスの流路に、内筒１０２の上下に形成された液室１１２を連通する前記複数本の溶液管４０３と１０３とが配置され、内部は溶液１０９で満たされている。溶液管４０３と溶液管１０３とは、燃焼ガスの流れ方向に水平断面が扁平な形状をしており、扁平形状の直線部が平行になるように燃焼ガスの流れ方向に複数列に配置されている。溶液管４０３と溶液管４０３との間、溶液管１０３と溶液管１０３との間は燃焼ガスの通路となっており、燃焼ガスの最も上流側の溶液管４０３にはフィンは取り付けられておらず、次に位置する下流側の溶液管１０３の側面であって燃焼ガスの通路となる部分にはフィン１２１が取り付けられている。また、外筒１０１の内部で溶液１０９の上方には溶液流入管１０５、ミストセパレータ１０６が配置され、外筒１０１の側面には溶液流出孔１０７、上面には冷媒蒸気流出孔１０８が設けられている。
【００１３】
バーナ１０４からの燃焼ガスは、第一溶液管群の隣り合う溶液管４０３の扁平面で挟まれた流路を通過しつつ、放射と対流伝熱とにより溶液管４０３内の溶液１０９を加熱する。その後、隣り合う溶液管４０３の扁平面で挟まれた流路を流出した燃焼ガスは、ポテンシャルコアが存在しなくなるまで溶液管群の存在しない燃焼空間ａ（＝約７×ｈａ）を進む。その後、第二溶液管群の隣り合う溶液管１０３の扁平面で挟まれた流路を通過しつつ、対流及び伝熱により溶液管１０３内の溶液１０９を加熱して、煙道ボックス１１３に流入し、さらに煙道ボックス１１３の上部に接続する煙突１１４を通って、外部へ放出される。加熱された溶液１０９は沸騰して冷媒蒸気を発生し、発生した冷媒蒸気は上昇流となって溶液管４０３内や溶液管１０３内、及び外筒１０１と内筒１０２との間の流路を上昇し、液面上に出てミストセパレータ１０６を迂回し、冷媒蒸気流出孔１０８から出ていく。一方、溶液は溶液流入管１０５を通って高温再生器１内に導かれ、高温再生器１内で加熱沸騰して濃度の濃くなった溶液は、溶液流出管１０７から外部へ送られる。
なお空間ａは、大きすぎると高温再生器１内で溶液の流動が起きにくくなり濃度差が生じ易くなって腐食環境が悪化し、また、容積が大きくなって省資源に反するので、１０００ｍｍ以下にすることが望ましい。
【００１４】
以上説明したように本実施例によれば、上流側（第一溶液管群）の溶液管４０３の扁平面で挟まれた流路を流出した燃焼ガスは、ポテンシャルコアが存在しなくなるまで溶液管群の存在しない空間ａを通過したあと、隣り合う溶液管１０３の扁平面で挟まれた流路へ流入する。したがって、ポテンシャルコアが溶液管１０３をアタックすることはなく、溶液管１０３の温度上昇が緩和され、溶液管１０３の腐食劣化を防止することができ、寿命の向上及び信頼性の向上を図ることができる。
また、高価な材料を使用する必要がないこと、材料の薄肉化ができることによって軽量化を図れることなどの理由によって、資源を節約できる効果がある。
【００１５】
図４は、本発明に係る高温再生器の他の実施例の水平断面図である。
本実施例の高温再生器２が、図１の実施例の異なる点は、第二溶液管群の溶液管を４段に配置したことにある。すなわち、最前部（１段目）に配置の溶液管８０３にはフィンを取り付けず、その後に配置する２ないし４段目の溶液管１０３にのみフィン１２１を取り付けるものである。
本実施例によれば、図１の実施例と同様の効果が得られるほか、溶液管８０３の整流作用により、その下流の溶液管１０３の局部加熱を防止することができる。
【００１６】
図５は、本発明に係る高温再生器のさらに他の実施例の水平断面図である。
本実施例の高温再生器３が、図１の実施例と異なる点は、第二溶液管群を１段の溶液管１０３で構成し、さらに第二溶液管群の下流側に１段の溶液管２０３で構成される第三溶液管群を配置したものである。また、溶液管２０３は溶液管１０３より、より小径の扁平管にし、かつ配置列を第二溶液管群より多くしたことにある。
図１の実施例と同様の考えで、燃焼ガスの流れ方向に直交する方向の各溶液管１０３の間隔をｈｂとすると、第二溶液管群の溶液管１０３と第三溶液管群の溶液管２０３との間に、空間ｂ＝７×ｈｂが設けられている。この空間ｂにおいて、溶液管１０３からの燃焼ガスのポテンシャルコアが存在しなくなる。
本実施例によれば、図１の実施例と同様の効果が得られるほか、第二、第三溶液管群をポテンシャルコアが存在しなくなる範囲に配置したことにより、アタックの完全防止が図られる。また、小径管の使用によって熱効率が向上して機器の小型化を図ることができ、資源を節約できるる。
【００１７】
図６は、本発明に係る高温再生器のさらに他の実施例の水平断面図である。
本実施例の高温再生器４が、図１の実施例と異なる点は、第一溶液管群に断面が円形状の溶液管３０３を用いたことにある。溶液管３０３が円形状であっても扁平管と同様にポテンシャルコア部が生じる。各溶液管３０３の燃焼ガスの流れ方向に直交する方向の間隔を
ｈａとすると、空間ａは図１の実施例と同様（＝約７×ｈａ）である。
本実施例によれば、図１の実施例と同様の効果が得られるほか、第一溶液管群の溶液管３０３に、より汎用性のある安価な円形管を使用することができてコスト低減を図ることができる。
【００１８】
図７は、本発明に係る高温再生器のさらに他の実施例の水平断面図である。
本実施例の高温再生器５が、図５の実施例の第一溶液管群に断面円形状の溶液管３０３を用いたことにある。空間ａは図５の実施例と同様（＝約７×ｈａ）である。
本実施例によれば、図５、図６の実施例の有する効果の複合した効果が得られる。
【００１９】
図８は、本発明に係る高温再生器のさらに他の実施例の水平断面図である。
本実施例の高温再生器６が、図６及び図７の実施例と異なる点は、第一ないし第三溶液管群のうち、第二溶液管群に断面円形状の溶液管５０３を用い、第三溶液管群に図７の第二溶液管群と同様の扁平管１０３を用いたことにある。
本実施例によれば、図５、図６の実施例の有する効果の複合した効果が得られる。
【００２０】
図９は、本発明に係る高温再生器のさらに他の実施例の水平断面図である。
本実施例の高温再生器７が、図８の実施例と異なる点は、第一ないし第三溶液管群のうち、第二溶液管群に図８の第三溶液管群と同様の扁平管１０３を用い、第三溶液管群に図８の第二溶液管群と同様の断面円形状の溶液管５０３を用いたことにある。
本実施例によれば、図５、図６の実施例が有する効果の複合した効果が得られる。
【００２１】
図１０は、本発明に係る高温再生器のさらに他の実施例の水平断面図である。
本実施例の高温再生器８が、図１の実施例と異なる点は、全てに断面円形状の溶液管を用いるものである。また、第二、第三溶液管群において、第二溶液管群の溶液管６０３にはフィンを取り付けず、第三溶液管群の溶液管７０３にのみフィン７２１を取り付けるものである。
本実施例によれば、図６と同様の効果が得られるほか、溶液管３０３、３０３，７０３の全てに円形管を使用したことによって、よりコスト低減を図ることができる。
なお、上記実施例に係る高温再生器は、吸収冷温水機の高温再生器として説明したが、ＪＩＳ Ｂ ８６９２１９９４で示される吸収式冷凍機の高温再生器に適用しても同様の効果が得られる。
【００２２】
次に、上記高温再生器を用いた吸収冷温水機について説明する。
図１１は、本発明に係る吸収冷温水機の実施例の系統図である。
図に示すように吸収冷温水機は、主たる構成要素として、高温再生器９０１（上記実施例の高温再生器に若干の付加機構を有している）、低温再生器９０２、凝縮器９０３、蒸発器９０４、吸収器９０５、低温熱交換器９０６、高温熱交換器９０７、溶液循環ポンプ９０８、冷媒ポンプ９０９及び加熱用のバーナを有している。
【００２３】
高温再生器９０１で冷媒蒸気を発生させ、この発生した冷媒蒸気を低温熱交換器９０６内の伝熱管９１１に通し、凝縮して管外を流下する溶液と熱交換させる。この伝熱管９１を凝縮器９０３に接続する配管の途中には、絞り９１２が設けられている。凝縮器９０３の底部には、冷媒タンク９１３を設けている。
液冷媒を凝縮器９０３から蒸発器９０４に導く冷媒液管９１４の途中には、Ｕ字シール及び絞り９１５が介在している。凝縮器９０３の気相部と熱発器９０４とは、弁９１７を介して冷媒蒸気管９１６により接続されており、この冷媒蒸気管９１６の途中にはＵシール部が形成されている。冷媒管９１８が、冷媒ポンプ９０９の吐出側と冷媒散布装置９２０とをフロー卜弁９１９を介して連結している。
【００２４】
蒸発器９０４の下部には冷媒タンク９２１が設けられている。蒸発器９０４と吸収器９０５の上部に形成された冷媒受け９２４とを、冷媒ブロー弁９２２を介して冷媒ブロー管９２３が連結している。冷媒配管９２５は、冷媒蒸気管９１６のＵシールの底部と気泡ポンプの気泡吹出し部９２６とを接続している。
【００２５】
気泡ポンプの気泡吹出し部９２６の上部から延び、吸収器の上部に配置した冷媒受け９２４に、気泡ポンプの揚液管９２７が開口している。蒸発器内の冷媒散布装置９２０に接続された冷媒管９１８の途中から、気泡ポンプの気泡吹出し部９２６に接続される冷媒管９２８が分岐している。
【００２６】
低温熱交換器９０６とエジェクタポンプ９３０とは、溶液戻り管９２９で接続されている。溶液循環ポンプ９０８から低温熱交換器９０６へ溶液を送る配管の途中から、エジェクタポンプ９３０へ溶液を送る溶液管９３１が分岐している。エジェクタポンプ９３０から溶液敷布装置９３３に、溶液管９３２を用いて溶液が導かれる。吸収器９０８の下部には溶液トレイ９３４が設けられており、この溶液トレイ９３４と吸収器下部の溶液タンク９３５が溶液管９３８により接続されている。
【００２７】
冷媒散布管９３７は、冷媒受け９２４からの冷媒を溶液トレイ９３４へ散布する。蒸発器９０４内には、蒸発伝熱管９５１が設置されている。この蒸発伝熱管９５１と室内機９５２との間を冷温水配管９５４で接続し、冷温水ポンプ９５３により冷温水を循環させている。吸収器９０５内には吸収伝熱管９５５が配置され、この吸収伝熱管９５５と凝縮器９０３内に配置された凝縮伝熱管９５６とが接続されている。そして、これら伝熱管と冷却塔９５７とを、冷却水配管９５９が接続している。そしてこの配管内の冷却水を、冷却水ポンプ９５８が循環させている。
【００２８】
このように構成した吸収冷温水機を冷房運転すると、以下のように動作する。冷房運転時には、弁９１７及び弁９２２は閉となっている。吸収器９０５の下部にある溶液タンク９３５の溶液は、溶液循環ポンプ９０８により低温熱交換器９０８に送られた後、一部は高温熱交換器９０７を通って高温再生器９０１へ送られ、残りは低温再生器９０２へ送られて散布装置９１０から散布される。
【００２９】
高温再生器１に送られた溶液は、バーナにより加熱されて沸騰し、冷媒蒸気を発生する。発生した冷媒蒸気は低温再生器９０２に送られ、伝熱管９１１の管内で凝縮した後、絞り９１２を通って凝縮器９０３へ送られる。この時の凝縮熱は、散布装置９１０から散布されて伝熱管９１１の管外を流下する溶液を加熱して、再び冷媒蒸気を発生させる。発生した冷媒蒸気は凝縮器９０３へ送られ、凝縮伝熱管９５６内を流れる冷却水により冷却されて凝縮し、高温再生器９０１からの冷媒と合流して冷媒タンク９１３に溜められる。
【００３０】
高温再生器９０１で冷媒蒸気を発生して濃縮された濃溶液は、高温再生器９０１から溢れてフロートボックスに流入し、その後高温熱交換器９０７に送られる。高温熱交換器９０７で吸収器からの希溶液と熱交換して温度を下げた後、低温再生器９０２からの濃溶液と合流する。合流した濃溶液は、低温熱交換器９０６で吸収器９０５からの希溶液と熱交換してさらに温度を下げ、エジェクトポンプ９３０によって溶液戻り管９２９及び溶液管９３２を通って溶液散布装庶９３３へ送られ、吸収器９０５内に散布される。散布された浪溶液は、吸収伝熱管９５５内を流れる冷却水により冷却されつつ蒸発器９０４からの冷媒蒸気を吸収して濃度が薄い稀溶液となる。稀溶液は溶液トレイ９３４に集められ、溶液管９３６を通って溶液タンク９３５に戻される。
【００３１】
凝縮器９０３の下部の冷媒タンク９１３に溜められた液冷媒は、冷媒タンク９１３から溢れ、冷媒液管９１４及び絞り９１５を経由して蒸発器９０４に流入する。蒸発器９０４の下部に設けられた冷媒タンク９２１の液冷媒は、冷媒ポンプ９０９により冷媒管９１８及びフロート弁２１９を通って冷媒散布装置９２０に送られる。蒸発器４内の蒸発伝熱管９５１上に散布された液冷媒は、管群内を流れる冷水と熱交換して蒸発する。その際、冷水から蒸発潜熱を奪い冷凍作用が得られる。蒸発した冷媒は、吸収器９０５へ流出して、吸収器５内を流下する濃溶液に吸収される。
【００３２】
冷却塔９５７で冷却された冷却水は、冷却水ポンプ９５８により吸収器９０５に送られ、吸収伝熱管９５５で吸収熱を奪って温度上昇する。次で、凝縮器９０３に送られ凝縮伝熱管９５６で凝縮熱を奪い、さらに温度上昇する。その後、冷却水は冷却塔９５７に戻り、冷却される。蒸発器９０４内に配置された蒸発伝熱管９５１を流通する冷水は、冷媒の蒸発により蒸発潜熱を奪われる。そして、冷温水ポンプ９５３で室内機９５２に送られ、室内を冷房する。室内を冷房して温度上昇した冷水は、蒸発器に戻され冷媒の蒸発により再度冷却される。
【００３３】
冷房運転中に冷房負荷がなくなると、吸収冷温水機に停止信号が発生する。そして、冷温水ポンプ９５３、冷却水ポンプ９５８、冷却塔９５７及びバーナがただちに停止し、冷媒ポンプ９０９も同時に停止する。ただし、溶液ポンプ９０８だけはサイクル内の渡溶液を希釈するために一定時間運転を継続させる。このとき、冷媒の凍結を防止するために、冷媒ブロー弁９２２を開き、冷媒タンク９１３の冷媒を冷媒ブロー配管９２３、冷媒受け９２４及び冷媒散布管９３７を通って溶液トレイ９３４に導く。冷媒タンクの溶液は、この溶液トレイ上に溜まった溶液と混合し、溶液を希釈する。溶液の液度が低下すると、溶液の冷媒蒸気吸収能力が低下するので、冷媒及び冷温水の凍結を防止できる。
【００３４】
この第１５図に示した吸収冷温水機の暖房渾転時の動作は、以下の通りである。暖房運転が選択されると、弁９１７及び弁９２２を開にする。冷却水ポンプ９５８を停止させ、吸収器９０１内の吸収伝熱管９５５及び凝縮器９０４内の凝縮伝熱管９５８への冷却水の通水を停止する。冷媒ポンプ９０９も停止させる。
【００３５】
吸収器９０１の下部に設けられた溶液タンク９２４内の溶液は、溶液循環ポンプ９０８により低温熱交換器９０６に送られる。その後、一部は高温熱交換器９０７を経て高温再生器９０１へ送られ、残りは低温再生器９０２の散布装置９１０から低温再生器９０２内に散布される。高温再生器９０１に送られた溶液は、バーナで加熱沸騰されて、冷媒蒸気を発生する。
【００３６】
発生した冷媒蒸気は、低温再生器９０２に送られ、この低温再生器９０２内に配置した伝熱管９１１の管内で凝縮した後、絞り９１２を通って凝縮器９０３へ送られる。このとき発生する凝縮熱は、散布装置９１０から散布され伝熱管９１１の管外を流下する溶液を加熱する。加熱された溶液は、再び冷媒蒸気を発生する。発生した冷媒蒸気は、凝縮器９０３へ送られる。凝縮器９０３内に配置された管群内には冷却水が流れていないので、冷媒蒸気は凝縮液化しないまま、弁９１７及び冷媒蒸気管９１６を経由して蒸発器９０５に送られる。
【００３７】
冷媒蒸気の一部は、冷媒蒸気管９１６のＵシール部から冷媒管９２５、気泡ポンプの気泡吹出し部９２６及び揚液管９２７を経て、冷媒受け９２４に導かれる。その後、吸収器９０５内の冷媒散布管９３７から散布される溶液に吸収され、溶液トレイ９３４に溜められる。凝縮器９０３の液冷媒は、冷媒ブロー管９２３及び冷媒ブロー弁９２２を経由して蒸発器９０４に導かれる。
蒸発器９０４では凝縮器から導かれた冷媒蒸気が、蒸発伝熱管９５１を流れる温水と熱交換して凝縮液化する。このときの凝縮潜熱が温水を加熱し、暖房能力を発生する。凝縮液化した液冷媒は、冷媒タンク９２１に溜められ、冷媒管９１８から分岐した冷媒管９２８を通って気泡ポンプの気泡吹出し部９２６へ送られる。気泡ポンプの作用により、液冷媒は揚液管９２７を上昇して冷媒受け９２４に流入し、冷媒散布管９３７から吸収器９０５の溶液トレイ９３４へ送られる。
【００３８】
高温再生器９０１で冷媒蒸気が分離して濃縮された渡溶液は、高温再生器９０１からフロートボックスを経由して高温熱交換器９０７に導かれる。高温熱交換器９０７に流入した濃溶液は、高温熱交換器９０７で吸収器から導かれた希溶液と熱交換して温度を下げた後、低温再生器２０３から導かれた濃溶液と合流する。
【００３９】
合流した濃溶液は、低温熱交換器９０６で吸収器９０５から導かれた希溶液と熱交換してさらに温度を下げた後、エジェクタポンプ９３０によって溶液戻り管９２９及び溶液管９３２へと送られる。その後、濃溶液は溶液散布装置９３３に送られ、吸収器９０５内に散布される。吸収伝熱管９５５内には冷却水が流れていないので、散布された濃溶液は熱交換しないまま吸収伝熱管９５５を流下する。そして、溶液トレイ９３４に溜められた液冷媒と混合し、溶液管９３６を通って溶液タンク９３５に戻る。
蒸発器９０５内の蒸発伝熱管９５１で加熱された温水は、冷温水ボン９５３により室内機９５２に送られ、室内を暖房して温度低下した後、再び蒸発器に戻る。
【００４０】
本実施例によれば、寿命の向上及び信頼性の向上を図れ、また、資源を節約できる吸収冷温水機が得られる。
【００４１】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、高温再生器及びこれを備えた吸収冷温水機において、バーナ燃焼ガスのポテンシャルコアによるアタックを引き起こすことがないように溶液管群を配置して溶液管の腐食劣化を防止し、寿命の向上及び信頼性の向上を図ることができる。
また本発明によれば、高温再生器及びこれを備えた吸収冷温水機において、高価な材料を使用する必要がないこと、材料の薄肉化ができることによって軽量化を図れることなどによって、資源を節約できる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る高温再生器の実施例の一部切欠き斜視図である。
【図２】図１に示す高温再生器の垂直断面図である。
【図３】図１に示す高温再生器の垂直断面図である。
【図４】本発明に係る高温再生器の他の実施例の水平断面図である。
【図５】本発明に係る高温再生器のさらに他の実施例の水平断面図である。
【図６】本発明に係る高温再生器のさらに他の実施例の水平断面図である。
【図７】本発明に係る高温再生器のさらに他の実施例の水平断面図である。
【図８】本発明に係る高温再生器のさらに他の実施例の水平断面図である。
【図９】本発明に係る高温再生器のさらに他の実施例の水平断面図である。
【図１０】本発明に係る高温再生器のさらに他の実施例の水平断面図である。
【図１１】本発明に係る吸収冷温水機の実施例の系統図である。
【図１２】バーナの噴流口Ｂから噴出するる燃焼ガスを２次元的に近似して示すモデル図である。
【図１３】バーナによる燃焼ガスの流れの状況を示す図である。
【符号の説明】
１、２、３、４、５、６、７、８…高温再生器、１０１…外筒、１０２…内筒、１０３…溶液管、１０４…バーナ、１０５…溶液流入管、１０６…ミストセパレータ、１０７…溶液流出孔、１０８…冷媒蒸気流出孔、１０９…溶液、１１１…燃焼室、１１２…液室、１１３…煙道ボックス、１１４…煙突、１９１、２９１、７２１…フィン、２０３、３０３、４０３、５０３、６０３、７０３、８０３…溶液管、９０１…高温再生器、９０２…低温再生器、９０３…凝縮器、９０４…蒸発器、９０５…吸収器、９０６…低温熱交換器、９０７…高温熱交換器、９０８…溶液循環ポンプ、９０９…冷媒ポンプ、９１１…伝熱管、９１２、９１４…絞り、９１３…冷媒タンク、９１４…冷媒液管、９１６…冷媒蒸気管、９１７…弁、９１８…冷媒管、９１９…フロー卜弁、９２０…冷媒散布装置、９２１…冷媒タンク、９２２…冷媒ブロー弁、９２３…冷媒ブロー管、９２４…冷媒受け、９２５…冷媒配管、９２６…気泡ポンプの気泡吹出し部、９２７…気泡ポンプの揚液管、９２８…冷媒管、９２９…溶液戻り管、９３０…エジェクタポンプ、９３１、９３２、９３８…溶液管、９３４…溶液トレイ、９３５…溶液タンク、９３７…冷媒散布管、９５１…蒸発伝熱管、９５２…室内機、９５３…冷温水ポンプ、９５４…冷温水配管、９５５…吸収伝熱管、９５６…凝縮伝熱管、９５７…冷却塔、９５８…冷却水ポンプ、９５９…冷却水配管。
【発明の属する技術分野】
本発明は、高温再生器及びこれを備えた吸収冷温水機に関する。
【０００２】
【従来の技術】
吸収冷温水機の高温再生器としては、例えばＷＯ９９／２４７６９号公報に記載のものがある。具体的には、外筒と内筒との間に溶液を保持する液室を構成し、内筒の内部に溶液を加熱する燃焼室を備え、燃焼室内部に、内筒の上下にある液室を連通させる管断面が燃焼ガスの流れ方向に扁平な溶液管を複数本配置し、バーナの高温・高速の燃焼ガスを前記扁平な溶液管に衝突させるものである。
また、特開平１０−２３８７０５号公報、特開平１０−２５３００２号公報、特開平１０−２５３００３号公報に記載されるように、扁平管に代えて円形管を使用し、上記と同様の構造にする高温再生器も知られている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
バーナの高温・高速の燃焼ガスが溶液管に衝突する場合の状況、及び衝突によって発生する問題点を説明する。
図１３（ａ）（ｂ）（ｃ）は、バーナによる燃焼ガスの流れ状況を示す図で、大きく分類すれば、燃焼ガスの噴流内に形成されるポテンシャルコア（周辺より、より高温・高速の燃焼ガス部分。詳細後述）が上流側に位置する溶液管によって構成される溶液管群（以下、上流側の溶液管群と称す）の各溶液管の間から流出し、この上流側の溶液管群の下流側に位置する溶液管によって構成される溶液管群（以下、下流側の溶液管群と称す）の各溶液管の間に流入し、下流側の溶液管群の溶液管になんら障害の発生しない配置形態、及びポテンシャルコアが溶液管をアタックして溶液管に障害が発生する場合の配置形態のいずれかを示している。
【０００４】
（ａ）は、上流側溶液管群の溶液管の間を流出したポテンシャルコア部が、下流側の溶液管群の溶液管の間に流入する場合、（ｂ）及び（ｃ）は、上流側の溶液管群の各溶液管の間を流出したポテンシャルコア部が、下流側の溶液管群の溶液管前面に衝突して障害（ガスアタックによる障害）を引き起こす場合をそれぞれ示している。ポテンシャルコア部が（ｂ）もしくは（ｃ）のように溶液管前面に衝突すると、溶液管の局所熱流束が上昇して管壁が高温になり、溶液管の腐食劣化が顕著に進行する。これに対応するためには溶液管に高価な材料を使わざるをえず、したがって高温再生器が高価なものとなる。この現象は扁平管に限らず、円形管、その他形状の溶液管でも発生する。
上記いずれの公報においても上述する問題についての記載がなく、この問題に対して考慮されていない。
【０００５】
本発明の目的は、バーナ燃焼ガスのポテンシャルコア部の衝突による障害を引き起こすことがないように溶液管群を配置して溶液管の腐食劣化を防止し、寿命の向上及び信頼性の向上を図ることができる高温再生器及びこれを備えた吸収冷温水機を提供することにある。
本発明の他の目的は、高価な材料を使用する必要がないこと、材料の薄肉化ができることによって軽量化を図れることなどによって資源を節約できる高温再生器及びこれを備えた吸収冷温水機を提供することにある。
【０００６】
【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に係る高温再生器の発明の構成は、外筒と、この外筒内に配置された内筒との間に溶液を保持する液室を該内筒の上下に形成し、前記内筒内に溶液を加熱するバーナ及び燃焼室を備え、この燃焼室内に、前記液室に連通する複数本の溶液管を配置し、前記バーナの燃焼ガスを前記溶液管群に放射して該溶液を加熱する高温再生器において、前記複数本の溶液管を燃焼ガスの放射方向に沿って配置し、この配置した溶液管を燃焼ガスの流れ方向に複数の溶液管群に分け、該燃焼ガスの最も上流側の溶液管群と次に位置する下流側の溶液管群とを、燃焼ガスの流れ方向に約７×ｈａ以上、１０００ｍｍ以下の間隔（ただし、ｈａは最も上流側の溶液管群における溶液管の燃焼ガスの流れ方向に直交する方向の間隔）をもって配置するものである。
好ましくは、前記下流側の溶液管群の溶液管の管径を、上流側の溶液管群の管径より小径にするものである。
また、前記溶液管群を、扁平管もしくは円形管で構成するものである。
【０００７】
上記目的を達成するために本発明に係る高温再生器の他の発明の構成は、外筒と、この外筒内に配置された内筒との間に溶液を保持する液室を該内筒の上下に形成し、前記内筒内に溶液を加熱するバーナ及び燃焼室を備え、この燃焼室内に、前記液室に連通する複数本の溶液管を配置し、前記バーナの燃焼ガスを前記溶液管群に放射して該溶液を加熱する高温再生器において、前記複数本の溶液管を燃焼ガスの放射方向に沿って配置し、この配置した溶液管を燃焼ガスの流れ方向に複数の溶液管群に分け、該燃焼ガスの最も上流側の溶液管群と次に位置する下流側の溶液管群とを、燃焼ガスの流れ方向に約７×ｈａ以上、１０００ｍｍ以下の間隔（ただし、ｈａは最も上流側の溶液管群における溶液管の燃焼ガスの流れ方向に直交する方向の間隔）をもって配置し、前記下流側の溶液管群と次に位置するさらに下流側の溶液管群とを、燃焼ガスの流れ方向に約７×ｈｂ以上、１０００ｍｍ以下の間隔（ただし、ｈｂは下流側の溶液管群における溶液管における燃焼ガスの流れ方向と直交する方向の間隔）をもって配置するものである。
【０００８】
上記目的を達成するために本発明に係る高温再生器を備えた吸収冷温水機の発明の構成は、外筒と、この外筒内に配置された内筒との間に溶液を保持する液室を該内筒の上下に形成し、前記内筒内に溶液を加熱するバーナ及び燃焼室を備え、この燃焼室内に、前記液室に連通する複数本の溶液管を配置し、前記バーナの燃焼ガスを前記溶液管群に放射して該溶液を加熱する高温再生器を備えた吸収冷温水機において、前記高温再生器における前記複数本の溶液管を燃焼ガスの放射方向に沿って配置し、この配置した溶液管を燃焼ガスの流れ方向に複数の溶液管群に分け、該燃焼ガスの最も上流側の溶液管群とその次に位置する溶液管群とを、燃焼ガスの流れ方向に約７×ｈａ以上、１０００ｍｍ以下の間隔（ただし、ｈａは最も上流側の溶液管群の溶液管における燃焼ガスの流れ方向に直交する方向の間隔）をもって配置する高温再生器を備えたものである。
【０００９】
上記目的を達成するために本発明に係る高温再生器を備えた吸収冷温水機の他の発明の構成は、外筒と、この外筒内に配置された内筒との間に溶液を保持する液室を該内筒の上下に形成し、前記内筒内に溶液を加熱するバーナ及び燃焼室を備え、この燃焼室内に、前記上下の液室に連通する複数本の溶液管を配置し、前記バーナの燃焼ガスを前記溶液管群に放射して該溶液を加熱する高温再生器において、前記複数本の溶液管を燃焼ガスの放射方向に沿って配置し、この配置した溶液管を燃焼ガスの流れ方向に複数の溶液管群に分け、該燃焼ガスの最も上流側の溶液管群と次に位置する下流側の溶液管群とを、燃焼ガスの流れ方向に約７×ｈａ以上、１０００ｍｍ以下の間隔（ただし、ｈａは上流側の溶液管群における溶液管の燃焼ガスの流れ方向に直交する方向の間隔）をもって配置し、前記下流側の溶液管群と次に位置するさらに下流側の溶液管群とを、燃焼ガスの流れ方向に約７×ｈｂ以上、１０００ｍｍ以下の間隔（ただし、ｈｂは下流側の溶液管群における溶液管における燃焼ガスの流れ方向に直交する方向の間隔）をもって配置する高温再生器を備えたものである。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図を参照して説明する。
まず実施例を説明する前に、本発明の基本的な考え方について説明する。
図１２は、バーナの噴流口Ｂから噴出するる燃焼ガスを２次元的に近似して示すモデル図である。速度Ｕで噴流口Ｂから噴出した燃焼ガスは、空気を巻き込み周辺に層流拡散層を形成しがら流体のもつ粘性作用で次第に拡散し、連続した緩やかに変化する速度分布をもって静止流体に至る。粘性による拡散作用が進行するにつれて、粘性の作用を受けないポテンシャル流れである速度Ｕの部分は徐々に狭くなり、ついに消滅する。この粘性の作用を受けないポテンシャル流れである速度Ｕの噴流、すなわちポテンシャルコアと称される噴流が存在する領域Ｘｃは、一般にレイノルズ数Ｒｅ＝Ｕｈ／ν（Ｕ：噴流の速度、ｈ：噴流口の幅、ν：燃焼ガスの動粘性係数）によって変化するが、通常の高温再生器では概ねＲｅ＝１０４〜１０５となり、この範囲ではＸｃ／ｈ＝５〜７の値になる。言い換えると、ポテンシャルコアは、約７ｈ以上に延びることはない。
ポテンシャルコアの存在する領域Ｘｃから下流の領域は、周辺に乱流が断続的に形成され中央部が乱流のみとなって速度分布が変化する領域、さらに速度分布が相似な領域が続き、最後に静止流体に至る。
【００１１】
上述することから、噴流口の幅すなわち各溶液管の間の間隔ｈを考慮して、次に配置する下流側の溶液管の間隔（燃焼空間）を決定すれば燃焼ガスのポテンシャルコア部の衝突によって起る溶液管前面の腐食劣化、すなわちガスアタックによるが溶液管の腐食劣化の発生を防止することができる。
また複数本の溶液管を配置するにあたって溶液管をいくつかの管群に分けて配置する技術も知られている。この場合も同様の考えで、噴流口Ｂを上流に配置される溶液管の間隔をｈとみなし、下流に配置される溶液管を７ｈの空間をもって配置することによって、下流側の溶液管にガスアタックによって障害を引き起こすことがなくなる。
なお、燃焼ガスが通過する際に通路となり燃焼ガスに接触する溶液管の側面側は、燃焼ガスが流入する際に温度の低い周囲の空気を巻き込み拡散層を形成しながら溶液管の間を通過するので、ガスアタックによる障害を引き起こすことはない。
本発明に係る高温再生器は上記知見に基づいてなされたもので、以下、実施例によって具体的に説明する。
【００１２】
図１は、本発明に係る高温再生器の実施例の一部切欠き斜視図、図２は図１に示す高温再生器の垂直断面図、図３は水平断面図である。高温再生器１は外筒１０１と内筒１０２、最も上流側に位置する溶液管群（以下、第一溶液管群と称す）を構成する複数の溶液管４０３、この第一溶液管群の下流側に位置する溶液管群（以下、第二溶液管群と称す）を構成する２段に配置された溶液管１０３、及びバーナ１０４を有している。第一溶液管群と第二溶液管群とは、上記した理由によって、第一溶液管群における各溶液管４０３の燃焼ガスの流れ方向に直交する方向の間隔をｈａとした場合、約７×ｈａの間隔をもって配置されている。内筒１０２は外筒１０１の内部に配置され、両者の間には溶液１０９が保持されて、内筒１０２はこの溶液１０９に没している。バーナ１０４は内筒１０２を貫通して外筒１０１の側面に取り付けられており、内筒１０２の内部が燃焼室１１１（燃焼空間）を構成している。前記外筒１０１と内筒１０２との間で液室１１２を形成し、燃焼室１１１の燃焼ガスの流路に、内筒１０２の上下に形成された液室１１２を連通する前記複数本の溶液管４０３と１０３とが配置され、内部は溶液１０９で満たされている。溶液管４０３と溶液管１０３とは、燃焼ガスの流れ方向に水平断面が扁平な形状をしており、扁平形状の直線部が平行になるように燃焼ガスの流れ方向に複数列に配置されている。溶液管４０３と溶液管４０３との間、溶液管１０３と溶液管１０３との間は燃焼ガスの通路となっており、燃焼ガスの最も上流側の溶液管４０３にはフィンは取り付けられておらず、次に位置する下流側の溶液管１０３の側面であって燃焼ガスの通路となる部分にはフィン１２１が取り付けられている。また、外筒１０１の内部で溶液１０９の上方には溶液流入管１０５、ミストセパレータ１０６が配置され、外筒１０１の側面には溶液流出孔１０７、上面には冷媒蒸気流出孔１０８が設けられている。
【００１３】
バーナ１０４からの燃焼ガスは、第一溶液管群の隣り合う溶液管４０３の扁平面で挟まれた流路を通過しつつ、放射と対流伝熱とにより溶液管４０３内の溶液１０９を加熱する。その後、隣り合う溶液管４０３の扁平面で挟まれた流路を流出した燃焼ガスは、ポテンシャルコアが存在しなくなるまで溶液管群の存在しない燃焼空間ａ（＝約７×ｈａ）を進む。その後、第二溶液管群の隣り合う溶液管１０３の扁平面で挟まれた流路を通過しつつ、対流及び伝熱により溶液管１０３内の溶液１０９を加熱して、煙道ボックス１１３に流入し、さらに煙道ボックス１１３の上部に接続する煙突１１４を通って、外部へ放出される。加熱された溶液１０９は沸騰して冷媒蒸気を発生し、発生した冷媒蒸気は上昇流となって溶液管４０３内や溶液管１０３内、及び外筒１０１と内筒１０２との間の流路を上昇し、液面上に出てミストセパレータ１０６を迂回し、冷媒蒸気流出孔１０８から出ていく。一方、溶液は溶液流入管１０５を通って高温再生器１内に導かれ、高温再生器１内で加熱沸騰して濃度の濃くなった溶液は、溶液流出管１０７から外部へ送られる。
なお空間ａは、大きすぎると高温再生器１内で溶液の流動が起きにくくなり濃度差が生じ易くなって腐食環境が悪化し、また、容積が大きくなって省資源に反するので、１０００ｍｍ以下にすることが望ましい。
【００１４】
以上説明したように本実施例によれば、上流側（第一溶液管群）の溶液管４０３の扁平面で挟まれた流路を流出した燃焼ガスは、ポテンシャルコアが存在しなくなるまで溶液管群の存在しない空間ａを通過したあと、隣り合う溶液管１０３の扁平面で挟まれた流路へ流入する。したがって、ポテンシャルコアが溶液管１０３をアタックすることはなく、溶液管１０３の温度上昇が緩和され、溶液管１０３の腐食劣化を防止することができ、寿命の向上及び信頼性の向上を図ることができる。
また、高価な材料を使用する必要がないこと、材料の薄肉化ができることによって軽量化を図れることなどの理由によって、資源を節約できる効果がある。
【００１５】
図４は、本発明に係る高温再生器の他の実施例の水平断面図である。
本実施例の高温再生器２が、図１の実施例の異なる点は、第二溶液管群の溶液管を４段に配置したことにある。すなわち、最前部（１段目）に配置の溶液管８０３にはフィンを取り付けず、その後に配置する２ないし４段目の溶液管１０３にのみフィン１２１を取り付けるものである。
本実施例によれば、図１の実施例と同様の効果が得られるほか、溶液管８０３の整流作用により、その下流の溶液管１０３の局部加熱を防止することができる。
【００１６】
図５は、本発明に係る高温再生器のさらに他の実施例の水平断面図である。
本実施例の高温再生器３が、図１の実施例と異なる点は、第二溶液管群を１段の溶液管１０３で構成し、さらに第二溶液管群の下流側に１段の溶液管２０３で構成される第三溶液管群を配置したものである。また、溶液管２０３は溶液管１０３より、より小径の扁平管にし、かつ配置列を第二溶液管群より多くしたことにある。
図１の実施例と同様の考えで、燃焼ガスの流れ方向に直交する方向の各溶液管１０３の間隔をｈｂとすると、第二溶液管群の溶液管１０３と第三溶液管群の溶液管２０３との間に、空間ｂ＝７×ｈｂが設けられている。この空間ｂにおいて、溶液管１０３からの燃焼ガスのポテンシャルコアが存在しなくなる。
本実施例によれば、図１の実施例と同様の効果が得られるほか、第二、第三溶液管群をポテンシャルコアが存在しなくなる範囲に配置したことにより、アタックの完全防止が図られる。また、小径管の使用によって熱効率が向上して機器の小型化を図ることができ、資源を節約できるる。
【００１７】
図６は、本発明に係る高温再生器のさらに他の実施例の水平断面図である。
本実施例の高温再生器４が、図１の実施例と異なる点は、第一溶液管群に断面が円形状の溶液管３０３を用いたことにある。溶液管３０３が円形状であっても扁平管と同様にポテンシャルコア部が生じる。各溶液管３０３の燃焼ガスの流れ方向に直交する方向の間隔を
ｈａとすると、空間ａは図１の実施例と同様（＝約７×ｈａ）である。
本実施例によれば、図１の実施例と同様の効果が得られるほか、第一溶液管群の溶液管３０３に、より汎用性のある安価な円形管を使用することができてコスト低減を図ることができる。
【００１８】
図７は、本発明に係る高温再生器のさらに他の実施例の水平断面図である。
本実施例の高温再生器５が、図５の実施例の第一溶液管群に断面円形状の溶液管３０３を用いたことにある。空間ａは図５の実施例と同様（＝約７×ｈａ）である。
本実施例によれば、図５、図６の実施例の有する効果の複合した効果が得られる。
【００１９】
図８は、本発明に係る高温再生器のさらに他の実施例の水平断面図である。
本実施例の高温再生器６が、図６及び図７の実施例と異なる点は、第一ないし第三溶液管群のうち、第二溶液管群に断面円形状の溶液管５０３を用い、第三溶液管群に図７の第二溶液管群と同様の扁平管１０３を用いたことにある。
本実施例によれば、図５、図６の実施例の有する効果の複合した効果が得られる。
【００２０】
図９は、本発明に係る高温再生器のさらに他の実施例の水平断面図である。
本実施例の高温再生器７が、図８の実施例と異なる点は、第一ないし第三溶液管群のうち、第二溶液管群に図８の第三溶液管群と同様の扁平管１０３を用い、第三溶液管群に図８の第二溶液管群と同様の断面円形状の溶液管５０３を用いたことにある。
本実施例によれば、図５、図６の実施例が有する効果の複合した効果が得られる。
【００２１】
図１０は、本発明に係る高温再生器のさらに他の実施例の水平断面図である。
本実施例の高温再生器８が、図１の実施例と異なる点は、全てに断面円形状の溶液管を用いるものである。また、第二、第三溶液管群において、第二溶液管群の溶液管６０３にはフィンを取り付けず、第三溶液管群の溶液管７０３にのみフィン７２１を取り付けるものである。
本実施例によれば、図６と同様の効果が得られるほか、溶液管３０３、３０３，７０３の全てに円形管を使用したことによって、よりコスト低減を図ることができる。
なお、上記実施例に係る高温再生器は、吸収冷温水機の高温再生器として説明したが、ＪＩＳ Ｂ ８６９２１９９４で示される吸収式冷凍機の高温再生器に適用しても同様の効果が得られる。
【００２２】
次に、上記高温再生器を用いた吸収冷温水機について説明する。
図１１は、本発明に係る吸収冷温水機の実施例の系統図である。
図に示すように吸収冷温水機は、主たる構成要素として、高温再生器９０１（上記実施例の高温再生器に若干の付加機構を有している）、低温再生器９０２、凝縮器９０３、蒸発器９０４、吸収器９０５、低温熱交換器９０６、高温熱交換器９０７、溶液循環ポンプ９０８、冷媒ポンプ９０９及び加熱用のバーナを有している。
【００２３】
高温再生器９０１で冷媒蒸気を発生させ、この発生した冷媒蒸気を低温熱交換器９０６内の伝熱管９１１に通し、凝縮して管外を流下する溶液と熱交換させる。この伝熱管９１を凝縮器９０３に接続する配管の途中には、絞り９１２が設けられている。凝縮器９０３の底部には、冷媒タンク９１３を設けている。
液冷媒を凝縮器９０３から蒸発器９０４に導く冷媒液管９１４の途中には、Ｕ字シール及び絞り９１５が介在している。凝縮器９０３の気相部と熱発器９０４とは、弁９１７を介して冷媒蒸気管９１６により接続されており、この冷媒蒸気管９１６の途中にはＵシール部が形成されている。冷媒管９１８が、冷媒ポンプ９０９の吐出側と冷媒散布装置９２０とをフロー卜弁９１９を介して連結している。
【００２４】
蒸発器９０４の下部には冷媒タンク９２１が設けられている。蒸発器９０４と吸収器９０５の上部に形成された冷媒受け９２４とを、冷媒ブロー弁９２２を介して冷媒ブロー管９２３が連結している。冷媒配管９２５は、冷媒蒸気管９１６のＵシールの底部と気泡ポンプの気泡吹出し部９２６とを接続している。
【００２５】
気泡ポンプの気泡吹出し部９２６の上部から延び、吸収器の上部に配置した冷媒受け９２４に、気泡ポンプの揚液管９２７が開口している。蒸発器内の冷媒散布装置９２０に接続された冷媒管９１８の途中から、気泡ポンプの気泡吹出し部９２６に接続される冷媒管９２８が分岐している。
【００２６】
低温熱交換器９０６とエジェクタポンプ９３０とは、溶液戻り管９２９で接続されている。溶液循環ポンプ９０８から低温熱交換器９０６へ溶液を送る配管の途中から、エジェクタポンプ９３０へ溶液を送る溶液管９３１が分岐している。エジェクタポンプ９３０から溶液敷布装置９３３に、溶液管９３２を用いて溶液が導かれる。吸収器９０８の下部には溶液トレイ９３４が設けられており、この溶液トレイ９３４と吸収器下部の溶液タンク９３５が溶液管９３８により接続されている。
【００２７】
冷媒散布管９３７は、冷媒受け９２４からの冷媒を溶液トレイ９３４へ散布する。蒸発器９０４内には、蒸発伝熱管９５１が設置されている。この蒸発伝熱管９５１と室内機９５２との間を冷温水配管９５４で接続し、冷温水ポンプ９５３により冷温水を循環させている。吸収器９０５内には吸収伝熱管９５５が配置され、この吸収伝熱管９５５と凝縮器９０３内に配置された凝縮伝熱管９５６とが接続されている。そして、これら伝熱管と冷却塔９５７とを、冷却水配管９５９が接続している。そしてこの配管内の冷却水を、冷却水ポンプ９５８が循環させている。
【００２８】
このように構成した吸収冷温水機を冷房運転すると、以下のように動作する。冷房運転時には、弁９１７及び弁９２２は閉となっている。吸収器９０５の下部にある溶液タンク９３５の溶液は、溶液循環ポンプ９０８により低温熱交換器９０８に送られた後、一部は高温熱交換器９０７を通って高温再生器９０１へ送られ、残りは低温再生器９０２へ送られて散布装置９１０から散布される。
【００２９】
高温再生器１に送られた溶液は、バーナにより加熱されて沸騰し、冷媒蒸気を発生する。発生した冷媒蒸気は低温再生器９０２に送られ、伝熱管９１１の管内で凝縮した後、絞り９１２を通って凝縮器９０３へ送られる。この時の凝縮熱は、散布装置９１０から散布されて伝熱管９１１の管外を流下する溶液を加熱して、再び冷媒蒸気を発生させる。発生した冷媒蒸気は凝縮器９０３へ送られ、凝縮伝熱管９５６内を流れる冷却水により冷却されて凝縮し、高温再生器９０１からの冷媒と合流して冷媒タンク９１３に溜められる。
【００３０】
高温再生器９０１で冷媒蒸気を発生して濃縮された濃溶液は、高温再生器９０１から溢れてフロートボックスに流入し、その後高温熱交換器９０７に送られる。高温熱交換器９０７で吸収器からの希溶液と熱交換して温度を下げた後、低温再生器９０２からの濃溶液と合流する。合流した濃溶液は、低温熱交換器９０６で吸収器９０５からの希溶液と熱交換してさらに温度を下げ、エジェクトポンプ９３０によって溶液戻り管９２９及び溶液管９３２を通って溶液散布装庶９３３へ送られ、吸収器９０５内に散布される。散布された浪溶液は、吸収伝熱管９５５内を流れる冷却水により冷却されつつ蒸発器９０４からの冷媒蒸気を吸収して濃度が薄い稀溶液となる。稀溶液は溶液トレイ９３４に集められ、溶液管９３６を通って溶液タンク９３５に戻される。
【００３１】
凝縮器９０３の下部の冷媒タンク９１３に溜められた液冷媒は、冷媒タンク９１３から溢れ、冷媒液管９１４及び絞り９１５を経由して蒸発器９０４に流入する。蒸発器９０４の下部に設けられた冷媒タンク９２１の液冷媒は、冷媒ポンプ９０９により冷媒管９１８及びフロート弁２１９を通って冷媒散布装置９２０に送られる。蒸発器４内の蒸発伝熱管９５１上に散布された液冷媒は、管群内を流れる冷水と熱交換して蒸発する。その際、冷水から蒸発潜熱を奪い冷凍作用が得られる。蒸発した冷媒は、吸収器９０５へ流出して、吸収器５内を流下する濃溶液に吸収される。
【００３２】
冷却塔９５７で冷却された冷却水は、冷却水ポンプ９５８により吸収器９０５に送られ、吸収伝熱管９５５で吸収熱を奪って温度上昇する。次で、凝縮器９０３に送られ凝縮伝熱管９５６で凝縮熱を奪い、さらに温度上昇する。その後、冷却水は冷却塔９５７に戻り、冷却される。蒸発器９０４内に配置された蒸発伝熱管９５１を流通する冷水は、冷媒の蒸発により蒸発潜熱を奪われる。そして、冷温水ポンプ９５３で室内機９５２に送られ、室内を冷房する。室内を冷房して温度上昇した冷水は、蒸発器に戻され冷媒の蒸発により再度冷却される。
【００３３】
冷房運転中に冷房負荷がなくなると、吸収冷温水機に停止信号が発生する。そして、冷温水ポンプ９５３、冷却水ポンプ９５８、冷却塔９５７及びバーナがただちに停止し、冷媒ポンプ９０９も同時に停止する。ただし、溶液ポンプ９０８だけはサイクル内の渡溶液を希釈するために一定時間運転を継続させる。このとき、冷媒の凍結を防止するために、冷媒ブロー弁９２２を開き、冷媒タンク９１３の冷媒を冷媒ブロー配管９２３、冷媒受け９２４及び冷媒散布管９３７を通って溶液トレイ９３４に導く。冷媒タンクの溶液は、この溶液トレイ上に溜まった溶液と混合し、溶液を希釈する。溶液の液度が低下すると、溶液の冷媒蒸気吸収能力が低下するので、冷媒及び冷温水の凍結を防止できる。
【００３４】
この第１５図に示した吸収冷温水機の暖房渾転時の動作は、以下の通りである。暖房運転が選択されると、弁９１７及び弁９２２を開にする。冷却水ポンプ９５８を停止させ、吸収器９０１内の吸収伝熱管９５５及び凝縮器９０４内の凝縮伝熱管９５８への冷却水の通水を停止する。冷媒ポンプ９０９も停止させる。
【００３５】
吸収器９０１の下部に設けられた溶液タンク９２４内の溶液は、溶液循環ポンプ９０８により低温熱交換器９０６に送られる。その後、一部は高温熱交換器９０７を経て高温再生器９０１へ送られ、残りは低温再生器９０２の散布装置９１０から低温再生器９０２内に散布される。高温再生器９０１に送られた溶液は、バーナで加熱沸騰されて、冷媒蒸気を発生する。
【００３６】
発生した冷媒蒸気は、低温再生器９０２に送られ、この低温再生器９０２内に配置した伝熱管９１１の管内で凝縮した後、絞り９１２を通って凝縮器９０３へ送られる。このとき発生する凝縮熱は、散布装置９１０から散布され伝熱管９１１の管外を流下する溶液を加熱する。加熱された溶液は、再び冷媒蒸気を発生する。発生した冷媒蒸気は、凝縮器９０３へ送られる。凝縮器９０３内に配置された管群内には冷却水が流れていないので、冷媒蒸気は凝縮液化しないまま、弁９１７及び冷媒蒸気管９１６を経由して蒸発器９０５に送られる。
【００３７】
冷媒蒸気の一部は、冷媒蒸気管９１６のＵシール部から冷媒管９２５、気泡ポンプの気泡吹出し部９２６及び揚液管９２７を経て、冷媒受け９２４に導かれる。その後、吸収器９０５内の冷媒散布管９３７から散布される溶液に吸収され、溶液トレイ９３４に溜められる。凝縮器９０３の液冷媒は、冷媒ブロー管９２３及び冷媒ブロー弁９２２を経由して蒸発器９０４に導かれる。
蒸発器９０４では凝縮器から導かれた冷媒蒸気が、蒸発伝熱管９５１を流れる温水と熱交換して凝縮液化する。このときの凝縮潜熱が温水を加熱し、暖房能力を発生する。凝縮液化した液冷媒は、冷媒タンク９２１に溜められ、冷媒管９１８から分岐した冷媒管９２８を通って気泡ポンプの気泡吹出し部９２６へ送られる。気泡ポンプの作用により、液冷媒は揚液管９２７を上昇して冷媒受け９２４に流入し、冷媒散布管９３７から吸収器９０５の溶液トレイ９３４へ送られる。
【００３８】
高温再生器９０１で冷媒蒸気が分離して濃縮された渡溶液は、高温再生器９０１からフロートボックスを経由して高温熱交換器９０７に導かれる。高温熱交換器９０７に流入した濃溶液は、高温熱交換器９０７で吸収器から導かれた希溶液と熱交換して温度を下げた後、低温再生器２０３から導かれた濃溶液と合流する。
【００３９】
合流した濃溶液は、低温熱交換器９０６で吸収器９０５から導かれた希溶液と熱交換してさらに温度を下げた後、エジェクタポンプ９３０によって溶液戻り管９２９及び溶液管９３２へと送られる。その後、濃溶液は溶液散布装置９３３に送られ、吸収器９０５内に散布される。吸収伝熱管９５５内には冷却水が流れていないので、散布された濃溶液は熱交換しないまま吸収伝熱管９５５を流下する。そして、溶液トレイ９３４に溜められた液冷媒と混合し、溶液管９３６を通って溶液タンク９３５に戻る。
蒸発器９０５内の蒸発伝熱管９５１で加熱された温水は、冷温水ボン９５３により室内機９５２に送られ、室内を暖房して温度低下した後、再び蒸発器に戻る。
【００４０】
本実施例によれば、寿命の向上及び信頼性の向上を図れ、また、資源を節約できる吸収冷温水機が得られる。
【００４１】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、高温再生器及びこれを備えた吸収冷温水機において、バーナ燃焼ガスのポテンシャルコアによるアタックを引き起こすことがないように溶液管群を配置して溶液管の腐食劣化を防止し、寿命の向上及び信頼性の向上を図ることができる。
また本発明によれば、高温再生器及びこれを備えた吸収冷温水機において、高価な材料を使用する必要がないこと、材料の薄肉化ができることによって軽量化を図れることなどによって、資源を節約できる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る高温再生器の実施例の一部切欠き斜視図である。
【図２】図１に示す高温再生器の垂直断面図である。
【図３】図１に示す高温再生器の垂直断面図である。
【図４】本発明に係る高温再生器の他の実施例の水平断面図である。
【図５】本発明に係る高温再生器のさらに他の実施例の水平断面図である。
【図６】本発明に係る高温再生器のさらに他の実施例の水平断面図である。
【図７】本発明に係る高温再生器のさらに他の実施例の水平断面図である。
【図８】本発明に係る高温再生器のさらに他の実施例の水平断面図である。
【図９】本発明に係る高温再生器のさらに他の実施例の水平断面図である。
【図１０】本発明に係る高温再生器のさらに他の実施例の水平断面図である。
【図１１】本発明に係る吸収冷温水機の実施例の系統図である。
【図１２】バーナの噴流口Ｂから噴出するる燃焼ガスを２次元的に近似して示すモデル図である。
【図１３】バーナによる燃焼ガスの流れの状況を示す図である。
【符号の説明】
１、２、３、４、５、６、７、８…高温再生器、１０１…外筒、１０２…内筒、１０３…溶液管、１０４…バーナ、１０５…溶液流入管、１０６…ミストセパレータ、１０７…溶液流出孔、１０８…冷媒蒸気流出孔、１０９…溶液、１１１…燃焼室、１１２…液室、１１３…煙道ボックス、１１４…煙突、１９１、２９１、７２１…フィン、２０３、３０３、４０３、５０３、６０３、７０３、８０３…溶液管、９０１…高温再生器、９０２…低温再生器、９０３…凝縮器、９０４…蒸発器、９０５…吸収器、９０６…低温熱交換器、９０７…高温熱交換器、９０８…溶液循環ポンプ、９０９…冷媒ポンプ、９１１…伝熱管、９１２、９１４…絞り、９１３…冷媒タンク、９１４…冷媒液管、９１６…冷媒蒸気管、９１７…弁、９１８…冷媒管、９１９…フロー卜弁、９２０…冷媒散布装置、９２１…冷媒タンク、９２２…冷媒ブロー弁、９２３…冷媒ブロー管、９２４…冷媒受け、９２５…冷媒配管、９２６…気泡ポンプの気泡吹出し部、９２７…気泡ポンプの揚液管、９２８…冷媒管、９２９…溶液戻り管、９３０…エジェクタポンプ、９３１、９３２、９３８…溶液管、９３４…溶液トレイ、９３５…溶液タンク、９３７…冷媒散布管、９５１…蒸発伝熱管、９５２…室内機、９５３…冷温水ポンプ、９５４…冷温水配管、９５５…吸収伝熱管、９５６…凝縮伝熱管、９５７…冷却塔、９５８…冷却水ポンプ、９５９…冷却水配管。
Claims (6)
- 外筒と、この外筒内に配置された内筒との間に溶液を保持する液室を該内筒の上下に形成し、前記内筒内に溶液を加熱するバーナ及び燃焼室を備え、この燃焼室内に、前記液室に連通する複数本の溶液管を配置し、前記バーナの燃焼ガスを前記溶液管群に放射して該溶液を加熱する高温再生器において、
前記複数本の溶液管を燃焼ガスの放射方向に沿って配置し、
この配置した溶液管を燃焼ガスの流れ方向に複数の溶液管群に分け、
該燃焼ガスの最も上流側の溶液管群と次に位置する下流側の溶液管群とを、燃焼ガスの流れ方向に約７×ｈａ以上、１０００ｍｍ以下の間隔（ただし、ｈａは最も上流側の溶液管群における溶液管の燃焼ガスの流れ方向に直交する方向の間隔）をもって配置することを特徴とする高温再生器。 - 前記下流側の溶液管群の溶液管の管径を、上流側の溶液管群の管径より小径にすることを特徴とする請求項１に記載の高温再生器。
- 前記溶液管群を、扁平管もしくは円形管で構成することを特徴特徴とする請求項１ないし２に記載の高温再生器。
- 外筒と、この外筒内に配置された内筒との間に溶液を保持する液室を該内筒の上下に形成し、前記内筒内に溶液を加熱するバーナ及び燃焼室を備え、この燃焼室内に、前記液室に連通する複数本の溶液管を配置し、前記バーナの燃焼ガスを前記溶液管群に放射して該溶液を加熱する高温再生器において、
前記複数本の溶液管を燃焼ガスの放射方向に沿って配置し、
この配置した溶液管を燃焼ガスの流れ方向に複数の溶液管群に分け、
該燃焼ガスの最も上流側の溶液管群と次に位置する下流側の溶液管群とを、燃焼ガスの流れ方向に約７×ｈａ以上、１０００ｍｍ以下の間隔（ただし、ｈａは最も上流側の溶液管群における溶液管の燃焼ガスの流れ方向に直交する方向の間隔）をもって配置し、
前記下流側の溶液管群と次に位置するさらに下流側の溶液管群とを、燃焼ガスの流れ方向に約７×ｈｂ以上、１０００ｍｍ以下の間隔（ただし、ｈｂは下流側の溶液管群における溶液管における燃焼ガスの流れ方向と直交する方向の間隔）をもって配置することを特徴とする高温再生器。 - 外筒と、この外筒内に配置された内筒との間に溶液を保持する液室を該内筒の上下に形成し、前記内筒内に溶液を加熱するバーナ及び燃焼室を備え、この燃焼室内に、前記液室に連通する複数本の溶液管を配置し、前記バーナの燃焼ガスを前記溶液管群に放射して該溶液を加熱する高温再生器において、
前記高温再生器における前記複数本の溶液管を燃焼ガスの放射方向に沿って配置し、
この配置した溶液管を燃焼ガスの流れ方向に複数の溶液管群に分け、
該燃焼ガスの最も上流側の溶液管群とその次に位置する溶液管群とを、燃焼ガスの流れ方向に約７×ｈａ以上、１０００ｍｍ以下の間隔（ただし、ｈａは最も上流側の溶液管群の溶液管における燃焼ガスの流れ方向に直交する方向の間隔）をもって配置する高温再生器を備えたことを特徴とする吸収冷温水機。 - 外筒と、この外筒内に配置された内筒との間に溶液を保持する液室を該内筒の上下に形成し、前記内筒内に溶液を加熱するバーナ及び燃焼室を備え、この燃焼室内に、前記液室に連通する複数本の溶液管を配置し、前記バーナの燃焼ガスを前記溶液管群に放射して該溶液を加熱する高温再生器において、
前記複数本の溶液管を燃焼ガスの放射方向に沿って配置し、
この配置した溶液管を燃焼ガスの流れ方向に複数の溶液管群に分け、
該燃焼ガスの最も上流側の溶液管群と次に位置する下流側の溶液管群とを、燃焼ガスの流れ方向に約７×ｈａ以上、１０００ｍｍ以下の間隔（ただし、ｈａは上流側の溶液管群における溶液管の燃焼ガスの流れ方向に直交する方向の間隔）をもって配置し、
前記下流側の溶液管群と次に位置するさらに下流側の溶液管群とを、燃焼ガスの流れ方向に約７×ｈｂ以上、１０００ｍｍ以下の間隔（ただし、ｈｂは下流側の溶液管群における溶液管における燃焼ガスの流れ方向に直交する方向の間隔）をもって配置する高温再生器を備えたことを特徴とする吸収冷温水機。
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