JP3793996B2 - 低温再生器およびそれを用いた吸収式冷凍機 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば冷媒に水を用い、吸収液に臭化リチウムなどの塩類溶液を用いる吸収式冷凍機に関する。
【０００２】
【従来の技術】
吸収式冷凍機に用いる低温再生器としては、例えば実開昭５５−１１９６５８号公報、実開昭５８−１３５６６２号公報、特開昭６３−２４３６７０号公報などに開示された低温再生器が知られている。
【０００３】
これら従来の低温再生器は、高温蒸気を通すことのできる伝熱管群をシェル本体内の下部に設置し、この伝熱管を浸漬可能に注入する吸収液の上に冷媒蒸気を発生させる空間（蒸気室）を設け、さらに上方にはエリミネータを設けて吸収液から分離した冷媒蒸気を隣接する凝縮器に供給する構造となっている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記構成の従来の低温再生器においては、低温再生器内の全体に渡って吸収液が自由液面を持っていて、低温再生器内に注入した吸収液の流れは極めて低速となることから、対流伝熱部は自由対流伝熱に相当する低い伝熱特性となることが避けられない。
【０００５】
すなわち、低温再生器に吸収液をポンプなどを用いて大きな圧力で注入した場合にも、注入時の圧力は自由液面部で開放され、吸収液を流動させる圧力としては直接には作用しないため、吸収液の流動速度は極めて遅く、伝熱管表面で充分な熱交換を行うことができないと云った問題点があり、この点の解決が課題となっていた。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記のような
伝熱管が配管されたシェル内に吸収液入口から導入した吸収液を、上記の伝熱管内を通る熱源流体によって加熱し、上記の吸収液から蒸発分離した冷媒蒸気を隣接する凝縮器にエリミネータを介して供給するとともに、上記の蒸発分離により吸収液濃度が上昇した吸収液を上記の吸収液入口より高い部位に開設されたシェル側壁部の吸収液排出口から吸収器に向けて排出するようにした吸収式冷凍機の低温再生器において、
上記の吸収液入口側に上記の吸収液入口より上方で上記の吸収液排出口より下方に位置する水平遮蔽板を設けて上記の吸収液入口側を、上記の吸収液の上方を封止状にした液封止型加熱部とし、上記の吸収液排出口側に上記の水平遮蔽板を設けずに上記の吸収液排出口側を、上記の吸収液の上方を開放状にした液開放型加熱部とするとともに、上記の液開放型加熱部の上方の上記の冷媒蒸気の部分のみに上記のエリミネータを設ける加熱部構成と、
上記の水平遮蔽板の上記の吸収液排出口に近い箇所から上方に上記のシェル内を縦方向に仕切る仕切壁を設けることにより、上記の液開放型加熱部に溜まる上記の吸収液の液面が上記の水平遮蔽板よりも高い部位になるまで上記の吸収液を貯留する貯留構成と
を設ける第１の構成と、
【０００７】
高温再生器、低温再生器・凝縮器胴に収納された上記の低温再生器と上記の凝縮器、蒸発器・吸収器胴に収納された上記の蒸発器と上記の吸収器、高温熱交換器、低温熱交換器などを配管接続して構成するとともに、
一端が上記の吸収器の吸収液貯留部に接続され、吸収液ポンプと上記の低温熱交換器とを経由して、他端が上記の低温再生器の吸収液入口部に接続された吸収液管と、
一端が上記の吸収器の吸収液散布器に接続され、上記の低温熱交換器を経由して、他端が上記の低温再生器の吸収液出口部に接続された吸収液管と、
一端が上記の高温再生器の冷媒蒸気貯留部に接続され、他端が上記の低温再生器の上記の伝熱管入口側に接続された冷媒蒸気管と、
一端が上記の凝縮器に接続され、他端が上記の低温再生器の上記の伝熱管出口側に接続された冷媒管と
を設けた吸収式冷凍機において、
上記の第１の構成の低温再生器を設ける第２の構成とにより、上記の課題を解決したものである。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、図面に基づいて本発明の実施形態の一例を説明すると、低温再生器１はシェル３の内部に伝熱管５を備え、この伝熱管５に例えば高温再生器５１から供給される冷媒の高温蒸気などが流入して排出するように構成すると共に、吸収液を導入する吸収液入口７と、吸収液を排出する吸収液排出口９とをシェル３の側壁部に設ける。
【０００９】
吸収液排出口９は、図３などに示したようにシェル３の側壁部の吸収液入口７より高い部位に設ける。吸収液排出口９はシェル３の側壁部の外側に膨出形成し、この吸収液排出口９の奥にはシェル３の側壁の一部を利用して形成する堰１１を立設する。堰１１は図３などに示したように、その上縁１３を伝熱管５および吸収液入口７より高く、シェル３の側壁部の略中段に位置するように形成する。
【００１０】
また、吸収液入口７側に、吸収液入口７より上方で、吸収液排出口９の堰１１の上縁１３より低く、且つ、伝熱管５より高い部位に水平遮蔽板１５を配設すると共に、水平遮蔽板１５を設置しない吸収液排出口９側の堰１１の上方にはエリミネータ１７を配設して、低温再生器１に隣接する凝縮器５２と低温再生器１の気相部同士を連通させる。
【００１１】
したがって、吸収液入口７から低温再生器１に入った吸収液は、吸収液排出口９の堰１１の上縁１３の高さまでは確実に貯溜されるので、伝熱管５が吸収液の中に完全に埋没するだけでなく、吸収液入口７側の水平遮蔽板１５の下方は全て吸収液で満たされた液相部、すなわち液封止型加熱部となり、換言すると密閉型熱交換器として機能する。
一方、水平遮蔽板１５が配設されていない吸収液排出口９側は、吸収液排出口９の堰１１の上縁１３までは吸収液が確実に貯留されるが、堰１１の上縁１３を超えて吸収液が多量に貯留されることはないので、エリミネータ１７を配設した上部側は気相部、すなわち吸収液排出口９側は液開放型加熱部となり、換言すると開放型熱交換器として機能する。
【００１２】
なお、堰１１を吸収液排出口９の奥に形成しない場合には、吸収液入口７側が水平遮蔽板１５の下方の全域が吸収液で満たされた液相部の液封止型加熱部となる密閉型熱交換器として機能し、水平遮蔽板１５を設けない吸収液排出口９側は下部側が液相部で、エリミネータ１７設置の上部側が気相部の液開放型加熱部となる開放型熱交換器として機能するように、吸収液排出口９を適宜の高さに開設する。
【００１３】
さらに、吸収液入口７から低温再生器１に入った吸収液が、吸収液排出口９の側に蛇行して流れるように、主に吸収液入口７側に水平遮蔽板１５の下面からと、シェル３の底面から邪魔板１９を交互に延設する。
【００１４】
上記構成の低温再生器１は、例えば図３に示すように配管接続し、冷媒に水、吸収液に臭化リチウムなどの塩類溶液を用いる吸収式冷凍機を構成する際に使用する。すなわち、低温再生器１は低温再生器・凝縮器胴５０に収納され、この低温再生器・凝縮器胴５０に収納された凝縮器５２、蒸発器・吸収器胴６０に収納された蒸発器５３と吸収器５４、低 温熱交換器５５、高温熱交換器５６などと以下に示すように配管設続される。例えば、熱源が通過する伝熱管５の熱源入口には、ガスバーナなど適宜の加熱手段を備えた高温再生器５１において加熱され、この高温再生器５１の吸収液から蒸発分離する冷媒の蒸気が流入するように冷媒蒸気管Ｌ１を配管接続し、伝熱管５の熱源出口には凝縮器５２の底部に至る冷媒蒸気管Ｌ２を配管接続する。
【００１５】
また、吸収液入口７には、蒸発器５３で蒸発し吸収器５４に流入してきた冷媒を上方から散布される吸収液が吸収して吸収液濃度が低下した吸収液が、低温熱交換器５５を経由したのち流入するように、途中に第１の吸収液ポンプＰ１を備えた吸収液管Ｌ３を配管接続し、吸収液排出口９には低温再生器１から流出した吸収液が、高温再生器５１で加熱されて冷媒を蒸発分離し、吸収液濃度が上昇して高温熱交換器５６を経由した吸収液と合流し、低温熱交換器５５を経由したのち上部側の吸収液散布器５４Ａから散布されて吸収器５４に流入するように導く吸収液管Ｌ４を配管接続する。
【００１６】
また、低温再生器１で加熱されて吸収液から蒸発分離し、エリミネータ１７を介して凝縮器５２に供給された冷媒蒸気が、冷却水管Ｌ６を流れる冷却水によって冷却されて凝縮し、冷媒液管Ｌ７を介して蒸発器５３に供給され、冷媒ポンプＰ３により循環して散布される冷媒液が冷水管Ｌ８を流れる水から熱を奪って蒸発し、吸収器５４に還流するように構成する。
【００１７】
また、吸収器５４で冷媒を吸収し吸収液濃度が低下した吸収液を、低温熱交換器５５・高温熱交換器５６を介して高温再生器５１に供給する吸収液管Ｌ５には、第２の吸収液ポンプＰ２を介在させる。
【００１８】
冷／暖房の空調などに使用する吸収式冷凍機の一部を構成するため、上記のように配管接続される低温再生器１においては、吸収液入口７側が水平遮蔽板１５により密閉され密閉型熱交換器として機能するため、第１の吸収液ポンプＰ１によって吸収器５４から低温熱交換器５５を経由して供給される吸収液は、この入口部分では大きな流速の強制対流が誘起される。そのため、吸収液は伝熱管５を介して高温の冷媒蒸気により効果的に加熱される。
【００１９】
また、凝縮器５２との連通を図るエリミネータ１７は、開放型熱交換器として機能する水平遮蔽板１５が配設されていない吸収液排出口９側の上方にのみ設けるので、構成が簡素化され製造コストの削減が図られる。
【００２０】
つまり、上記の実施形態の構成は、概括的には、第１には、
伝熱管５が配管されたシェル３内に吸収液入口 7 から導入した吸収液を、伝熱管５内を通る熱源流体によって加熱し、上記の吸収液から蒸発分離した冷媒蒸気を隣接する凝縮器５２にエリミネータ１７を介して供給するとともに、上記の蒸発分離により吸収液濃度が上昇した吸収液を吸収液入口７より高い部位に開設されたシェル３側壁部の吸収液排出口９から吸収器５４に向けて排出するようにした吸収式冷凍機の低温再生器１において、
吸収液入口７側に吸収液入口７より上方で吸収液排出口９より下方に位置する水平遮蔽板１５を設けて吸収液入口７側を、吸収液の上方を封止状にした液封止型加熱部とし、吸収液排出口９側に水平遮蔽板１５を設けずに吸収液排出口９側を吸収液の上方を開放状にした液開放型加熱部とするとともに、上記の液開放型加熱部の上方の冷媒蒸気の部分のみにエリミネータ１７を設ける加熱部構成と、
水平遮蔽板１５の吸収液排出口９に近い箇所から上方にシェル３内を縦方向に仕切る仕切壁２１を設けることにより、上記の液開放型加熱部に溜まる吸収液の液面が水平遮蔽板１５よりも高い部位になるまで吸収液を貯留する貯留構成と
を設けた上記の第１の構成を構成していることになるものである。
そして、第２には、
高温再生器５１、低温再生器・凝縮器胴５０に収納された低温再生器１と凝縮器５２、蒸発器・吸収器胴６０に収納された蒸発器５３と吸収器５４、高温熱交換器５６、低温熱交換器５５などを配管接続して構成するとともに、
一端が吸収器５４の吸収液貯留部に接続され、吸収液ポンプＰ１と低温熱交換器５５とを経由して、他端が低温再生器１の吸収液入口部に接続された吸収液管Ｌ３と、
一端が吸収器５４の吸収液散布器に接続され、低温熱交換器５５を経由して、他端が低温再生器１の吸収液出口部に接続された吸収液管Ｌ４と、
一端が高温再生器５１の冷媒蒸気貯留部に接続され、他端が低温再生器１の伝熱管５入口側に接続された冷媒蒸気管Ｌ１と、
一端が凝縮器５２に接続され、他端が低温再生器１の伝熱管５出口側に接続された冷媒管Ｌ２と
を設けた吸収式冷凍機において、
上記の第１の構成の低温再生器１を設けた上記の第２の構成を構成していることになるものである。
なお、本発明は上記した実施の形態に限定されるものではないので、特許請求の範囲に記載の趣旨に沿って各種の変形実施が可能である。
【００２１】
例えば、第２の吸収液ポンプＰ２により、低温熱交換器５５と高温熱交換器５６とを経由して高温再生器５１に流入している吸収液の一部が、低温熱交換器５５と高温熱交換器５６との間で分岐して低温再生器１に流入するように、適宜の弁機構などを設けて第１の吸収液ポンプＰ１の設置を省略しても良い。
【００２２】
本発明は、以上のように、
伝熱管が配管されたシェル内に吸収液入口から導入した吸収液を、上記の伝熱管内を通る熱源流体によって加熱し、上記の吸収液から蒸発分離した冷媒蒸気を隣接する凝縮器にエリミネータを介して供給するとともに、上記の蒸発分離により吸収液濃度が上昇した吸収液を上記の吸収液入口より高い部位に開設されたシェル側壁部の吸収液排出口から吸収器に向けて排出するようにした吸収式冷凍機の低温再生器において、
上記の吸収液入口側に上記の吸収液入口より上方で上記の吸収液排出口より下方に位置する水平遮蔽板を設けて上記の吸収液入口側を、上記の吸収液の上方を封止状にした液封止型加熱部とし、上記の吸収液排出口側に上記の水平遮蔽板を設けずに上記の吸収液排出口側を、上記の吸収液の上方を開放状にした液開放型加熱部とするとともに、上記の液開放型加熱部の上方の上記の冷媒蒸気の部分のみに上記のエリミネータを設ける加熱部構成と、
上記の水平遮蔽板の上記の吸収液排出口に近い箇所から上方に上記のシェル内を縦方向に仕切る仕切壁を設けることにより、上記の液開放型加熱部に溜まる上記の吸収液の液面が上記の水平遮蔽板よりも高い部位になるまで上記の吸収液を貯留する貯留構成と
を設ける構成と、
【００２３】
高温再生器、低温再生器・凝縮器胴に収納された上記の低温再生器と上記の凝縮器、蒸発器・吸収器胴に収納された上記の蒸発器と上記の吸収器、高温熱交換器、低温熱交換器などを配管接続して構成するとともに、
一端が上記の吸収器の吸収液貯留部に接続され、吸収液ポンプと上記の低温熱交換器とを経由して、他端が上記の低温再生器の吸収液入口部に接続された吸収液管と、
一端が上記の吸収器の吸収液散布器に接続され、上記の低温熱交換器を経由して、他端が上記の低温再生器の吸収液出口部に接続された吸収液管と、
一端が上記の高温再生器の冷媒蒸気貯留部に接続され、他端が上記の低温再生器の上記の伝熱管入口側に接続された冷媒蒸気管と、
一端が上記の凝縮器に接続され、他端が上記の低温再生器の上記の伝熱管出口側に接続された冷媒管と
を設けた吸収式冷凍機において、
上記の第１の構成の低温再生器を設ける構成になっているので、
【００２４】
吸収液の流入が少ない部分負荷運転時においても、低温再生器の吸収液入口側の水平遮蔽板の下方全域には吸収液が充満してこの領域は液相部の液封止型加熱部となり、水平遮蔽板が配設されていない吸収液排出口側は下部側が液相部、エリミネータを配設した上部側が気相部の液開放型加熱部となる。
【００２５】
したがって、本発明の低温再生器は吸収液入口側が密閉型加熱部として機能し、吸収液出口側が開放型加熱部として機能するので、吸収液入口側で大きな流速の強制対流が誘起され、また、吸収液排出口側では吸収液が水平遮蔽板よりも高い部位になるまで貯留されながら排出されるので、吸収液が効果的に加熱されるという効果がある。
【００２６】
また、凝縮器との連通を図るエリミネータは、開放型熱交換器として機能する水平遮蔽板が配設されていない吸収液排出口側の上方にのみ設置されているので、構成の簡素化を図ることができる。
【００２７】
そして、本発明の吸収式冷凍機では、上記の低温再生器をそのまま用いているので、上記の低温再生器の効果と同様の効果がある上に、吸収液ポンプの吐出圧が直接的に作用するので、より一層、吸収液が効果的に加熱されるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】 一実施例の低温再生器の説明図である。
【図２】 一実施例の低温再生器を他の方向から見た説明図である。
【図３】 一実施例の吸収式冷凍機の説明図である。
【符号の説明】
１ 低温再生器
３ シェル
５ 伝熱管
７ 吸収液入口
９ 吸収液排出口
１１ 堰
１３ 上縁
１５ 水平遮蔽板
１７ エリミネータ
１９ 邪魔板
５０ 低温再生器・凝縮器胴
５１ 高温再生器
５２ 凝縮器
５３ 蒸発器
５４ 吸収器
５４Ａ 散布器
５５ 低温熱交換器
５６ 高温熱交換器
６０ 蒸発器・吸収器胴
Ｌ１・Ｌ２ 冷媒蒸気管
Ｌ３・Ｌ４・Ｌ５ 吸収液管
Ｌ６ 冷却水管
Ｌ７ 冷媒液管
Ｌ８ 冷水管
Ｐ１ 第１の吸収液ポンプ
Ｐ２ 第２の吸収液ポンプ
Ｐ３ 冷媒ポンプ

Claims (2)

1. 伝熱管が配管されたシェル内に吸収液入口から導入した吸収液を、前記伝熱管内を通る熱源流体によって加熱し、前記吸収液から蒸発分離した冷媒蒸気を隣接する凝縮器にエリミネータを介して供給するとともに、前記蒸発分離により吸収液濃度が上昇した吸収液を前記吸収液入口より高い部位に開設されたシェル側壁部の吸収液排出口から吸収器に向けて排出するようにした吸収式冷凍機の低温再生器であって、
   前記吸収液入口側に前記吸収液入口より上方で前記吸収液排出口より下方に位置する水平遮蔽板を設けて前記吸収液入口側を、前記吸収液の上方を封止状にした液封止型加熱部とし、前記吸収液排出口側に前記水平遮蔽板を設けずに前記吸収液排出口側を、前記吸収液の上方を開放状にした液開放型加熱部とするとともに、前記液開放型加熱部の上方の前記冷媒蒸気の部分のみに前記エリミネータを設ける加熱部構成と、
   前記水平遮蔽板の前記吸収液排出口に近い箇所から上方に前記シェル内を縦方向に仕切る仕切壁を設けることにより、前記液開放型加熱部に溜まる前記吸収液の液面が前記水平遮蔽板よりも高い部位になるまで前記吸収液を貯留する貯留構成と
   を具備することを特徴とする低温再生器。
2. 高温再生器、低温再生器・凝縮器胴に収納された前記低温再生器と前記凝縮器、蒸発器・吸収器胴に収納された前記蒸発器と前記吸収器、高温熱交換器、低温熱交換器などを配管接続して構成するとともに、
   一端が前記吸収器の吸収液貯留部に接続され、吸収液ポンプと前記低温熱交換器とを経由して、他端が前記低温再生器の吸収液入口部に接続された吸収液管と、
   一端が前記吸収器の吸収液散布器に接続され、前記低温熱交換器を経由して、他端が前記低温再生器の吸収液出口部に接続された吸収液管と、
   一端が前記高温再生器の冷媒蒸気貯留部に接続され、他端が前記低温再生器の前記伝熱管入口側に接続された冷媒蒸気管と、
   一端が前記凝縮器に接続され、他端が前記低温再生器の前記伝熱管出口側に接続された冷媒管と
   を設けた吸収式冷凍機において、
   請求項１記載の前記低温再生器を具備することを特徴とする吸収式冷凍機。

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