JP3827040B2 - 円筒型多板式再生器 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本願の発明は、直火式吸収冷凍機等において使用される円筒型多板式再生器に関し、特に耐圧性に優れ、上部に設置される精留器との組付けに適し、かつ、小型化が図れると同時に十分な放熱面積が得られるようにされた、円筒型多板式再生器に関する。
【0002】
【従来技術】
従来の直火式吸収冷凍機あるいは直火式吸収冷温水機等において使用される再生器は、例えば図9に図示されるように、多管式再生器01の胴体02内に、該胴体02の全長もしくは略全長にわたって炉筒013 が設置され、該胴体02の左右両側壁面を構成する左右ヘッダプレート04間に多数の煙管07、07・・・が懸架され、該煙管07の両端は、左右の煙室09a 、09b 、出口煙室09c 等に開口されて、燃焼ガスが胴体02内に収容された吸収液08中を煙管を介して複数回折り返し流れて、該吸収液08を加熱し、温度の低下した燃焼ガスは、出口煙室09c に形成された排気口010 より大気中に排出されるとともに、発生した冷媒蒸気は、供給口012 より凝縮器へと送られるようになっている。なお、炉筒013 の少なくとも燃焼室06が形成される側の端部は、ヘッダプレート04により固定、支持されるようになっている。03は胴体02の外筒部分を示し、011 はバーナ、015 は濃吸収液出口である。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
前記従来の多管式再生器01においては、燃焼室06を有する炉筒013 は、左右ヘッダプレート04とは別体として形成され、これが胴体02の全長もしくは略全長にわたって設けられ、左右ヘッダプレート04のいずれかもしくは双方により固定、支持されるようになっている。また、多数の煙管群07、07・・・が、左右ヘッダプレート04間に懸架されている。このような構造のため、部品点数と作業工程が多くなり、また、装置全体が大型となり、構造も複雑となっていた。
【0004】
さらに、胴体02の外筒部分03は、その全面に内外差圧が作用するため、耐圧性に優れたものとはいえず、加えて、これに精留器を組付けて用いる場合には、その組付けに適した構造のものともいえなかった。
【0005】
【課題を解決するための手段および効果】
本願の発明は、前記のような問題点を解決した円筒型多板式再生器に関わり、その請求項1に記載された発明は、燃焼室と対流熱伝達部と気液分離室とを有し、2枚の環状板体を互いに重ね合わせて形成された熱交換器素子を横置に複数個重ね合わせて構成される円筒型多板式再生器において、前記燃焼室が、複数枚の前記環状板体の各中央開口部を連ねることにより形成され、前記熱交換器素子の内側の空間が、吸収液の通過する通路とされ、熱交換器素子間に形成される空間が、燃焼ガスの通過する通路とされ、前記燃焼室にバーナが設けられたことを特徴とする円筒型多板式再生器である。
【0006】
請求項1に記載された発明は、前記のように構成されているので、2枚の環状板体を互いに重ね合わせて形成される熱交換器素子を横置に複数個重ね合わせるだけで、簡単に燃焼室、対流熱伝達部、吸収液収容室を形成することができ、別途タンクは不要である。これにより、円筒型多板式再生器の構造が簡単になり、装置全体が小型化され、作業工程が短縮されて、製造が容易になる。
【0007】
また、複数枚の環状板体の組合せ構造体であるので、耐圧性に優れており、全体として円筒型をなしているので、通常同型をなして製造される精留器を上部に組み付けるのに適した構造が得られる。
【0008】
さらに、燃焼室から放射される輻射熱は、全て周囲を囲む環状板体壁面を介して吸収液に伝達されるので、熱伝達効率が改善される。
【0009】
また、請求項2記載のように請求項1記載の発明を構成することにより、同一形状の環状板体の2枚を、各環状板体の段部が形成された側を外方にして向かい合わせにして、位相(段部と突起の位置)を合わせて重ね合わせるだけで、簡単に1個の熱交換器素子を形成することができ、さらに、このようにして形成された熱交換器素子の複数個を、位相を合わせて重ね合わせることにより、簡単に円筒型多板式再生器を製造することができ、円筒型多板式再生器の製造がさらに容易になる。
【0010】
また、燃焼ガスは、隣接する熱交換器素子間に円周方向に等間隔に形成される通路であって、各熱交換器素子を形成する環状板体の第1段部同志が間隔を置いて向き合うことにより形成される通路を放射方向外方に万遍なく流れて、対流熱を吸収液に伝達するので、十分な放熱面積が得られて、この面からも熱伝達効率が改善される。
【0011】
さらに、請求項3記載のように請求項1または請求項2記載の発明を構成することにより、環状板体の形状が単純化されるとともに、同一形状の環状板体の2枚を所定の姿勢にして重ね合わせるだけで簡単に1個の熱交換器素子を形成することができる環状板体の形状を、容易に得ることができる。
【0012】
また、請求項4記載のように請求項1ないし請求項3のいずれかに記載の発明を構成することにより、装置全体の全高を低くできて、装置全体が小型化されるとともに、その構造が簡単になる。
【0013】
【発明の実施の形態】
以下、図1ないし図8に図示される本願の請求項1ないし請求項4に記載された発明の一実施形態について説明する。
図1は、本実施形態における円筒型多板式再生器に適用される熱交換器素子の基本的構成部材である環状板体の一面A(以下、A面という。)の平面図、図2は図1のII−II線で切断した断面図、図3は図2の部分拡大図、図4は、最下部の熱交換器素子の構成部材である最下部の環状板体のA面の平面図、図5は、図1の環状板体の2枚を用いて形成された熱交換器素子の図2と同じ位置における断面図、図6は図5の部分拡大図、図7は円筒型多板式再生器の縦断面図、図8は、精留器が上部に取り付けられた円筒型多板式再生器の斜視図、図9は従来例を示す図である。
【0014】
図1ないし図3において、環状板体1は、円形状のアルミ素材板をプレス加工することにより形成され、中央の打抜き開口部2を囲む幅の狭い小径円形リング状の基板部3、外周縁の同じく幅の狭い大径円形リング状の基板部4を基準にして、一面A側に、第1の段部5が円周方向に等間隔に複数個、本実施形態においては8個、高さaに突出形成されている。
【0015】
該第1の段部5は、基板部3、基板部4に迫る内径と外径をもち、平面視略角を丸められた背の高い二等辺台形状をなしていて、その短い方の辺を環状板体1の中心に向けて、形成されている。等しい長さの両側辺の各々は、後述する第2の段部7の等しい長さの両側辺のうち隣接する側の一側辺と平行に形成されている。
【0016】
該第1の段部5上には、複数個、本実施形態においては2個の突起6が、基板部3、4に対してbの高さに、放射方向に並んでさらに突出形成されている。
bの高さは、b=2aとされているが、必ずしもこのようにされる必要はなく、b≒2aであればよい。
【0017】
隣接する第1の段部5の間には、これらの段部より高く、これらの段部に突出形成された突起6と同じ高さbに、円周方向に等間隔に第2の段部7が突出形成され、該第2の段部7には、細長い帯状の平坦部7aを残して、吸収液連通用開口8が打ち抜き形成されている。
【0018】
該第2の段部7は、第1の段部5の内径よりやや大きい内径と、第1の段部5の外径よりやや小さい外径とをもち、平面視略角を丸められた二等辺台形状をなしていて、該等しい長さの両側辺の各々が、環状板体1の中心を指向するようにして、形成されている。
【0019】
熱交換器素子20(図5および図6参照)は、次のようにして形成される。
前記した環状板体1の2枚を、第1の段部5、突起6、第2の段部7がそれぞれ突出形成されたA面側と反対のB面側を向かい合わせにし、かつ、両環状板体1の第1の段部5、突起6、第2の段部7同志がそれぞれ丁度対向し合うように、両環状板体1の周方向の位置(位相)を合わせて重ね合わせ、両環状板体1の基板部3、基板部4同志を当接させる。
【0020】
このとき、両環状板体1の第2の段部7に打ち抜き形成された吸収液連通用開口8同志も、丁度対向し合う位置にある。
次いで、両環状板体1の基板部3、基板部4同志の当接部をロウ付け等により接合することにより、熱交換器素子20が形成される。
【0021】
このようにして形成された熱交換器素子20は、内部に吸収液収容空間21を有している。該吸収液収容空間21は、図5に図示される左右2種類の断面形状が交互に連なる偏平環状のもので、その吸収液連通用開口8の位置で、後述するように、隣接する熱交換器素子20の同様の吸収液収容空間21内に連通している。
【0022】
本実施形態における円筒型多板式再生器40に適用される最下部の熱交換器素子30(図7参照)の構造は、前記熱交換器素子20の構造と若干異なっている。
最下部の熱交換器素子30は、前記した環状板体1と、図4に図示される環状板体10とを用いて、熱交換器素子20が形成された場合と同様にして、形成される。
【0023】
ここで、最下部に位置せられる環状板体10は、同図に図示されるように、第2の段部7に、環状板体1におけるような吸収液連通用開口8が打ち抜き形成されていない。そして、これに代えて、吸収液排出用開口11が打ち抜き形成されている。最下部の熱交換器素子30は、この点において熱交換器素子20と異なるが、他に異なる点はない。
【0024】
なお、図4において、吸収液排出用開口11は、複数の第2の段部7のうちの1つに1個形成されているが、これに限定されず、例えば、全ての第2の段部7か、もしくは1つおきの第2の段部7に形成されてもよく、この場合には、図示されない集合管を介して、吸収液(濃溶液)が次段の吸収器に供給される。
【0025】
次いで、熱交換器素子20、熱交換器素子30は横置きに重ね合わせられて、円筒型多板式再生器40のコア部分が形成される(図7参照)。
この重ね合わせにおいては、各熱交換器素子20、30を構成する環状板体1もしくは環状板体10に形成される第1の段部5、突起6、第2の段部7同志がそれぞれ丁度対向し合うように、隣接する熱交換器素子20、30の周方向の位置(位相)を合わせて重ね合わせ、隣接する熱交換器素子20、30の各側の第2の段部7の平坦部7a同志、複数の突起6同志をそれぞれ当接させて、該当接部をロウ付け等により接合する。
【0026】
このようにして形成された円筒型多板式再生器40のコア部分には、各熱交換器素子20、30を構成する環状板体1もしくは環状板体10の中央開口部2が連ねられて燃焼室41が形成され、同吸収液連通用開口8が連ねられて吸収液連通路42が形成されている。また、隣接する熱交換器素子20、30を構成する環状板体1もしくは環状板体10の対向する第1の段部5、5間に、放射方向に燃焼ガス通路43が形成されていて、全体の外観形状が二重円筒状をなしている。
【0027】
該コア部分は、次いで、再生器40のケーシング44内に収容され、固定される。該ケーシング44の底板44a 上には、支持台45が円周方向に複数個所配置されており、コア部分は、その最下部の熱交換器素子30の構成部材である最下部の環状板体10に突出形成された第2の段部7部分を該支持台45上に載置して、固定されている。
【0028】
コア部分の最上部は、ケーシング44の天井板44b により閉塞されている。
天井板44b は、その円板の中央部に、熱交換器素子20の構成部材である環状板体1の中央開口部2に対応させて、外方膨出部44c が形成されており、該外方膨出部44c は、燃焼室41の天井壁となっている。
【0029】
また、天井板44b の外方膨出部44c 周辺の環状平坦部には、環状板体1の第2の段部7に打ち抜き形成された吸収液連通用開口8に対応させて、これに合致する開口44d が、周方向に等間隔に複数形成されている。
【0030】
これにより、天井板44b は、最上部の熱交換器素子20の構成部材である最上部の環状板体1と、第2の段部7の平坦部7a、突起6の両部分において当接するので、該当接部をロウ付け等により接合して、一体的に組み付けられる。
【0031】
この一体的組付けにより、突起6により隔てられる天井板44b と最上部の環状板体1の第1の段部5との間には、燃焼ガス通路43a が形成される。
また、天井板44b の上部には、再生器40と後述する精留器60との接続部において、該精留器60の円筒状ケーシング61の下部空間にまたがって、気液分離室48が形成されている。
【0032】
そして、該気液分離室48には、円筒状ケーシング61の下部周壁を貫通して、吸収液供給管49が延びており、該吸収液供給管49により、冷媒を吸収して希釈された吸収液50が、該気液分離室48内に供給されるようになっている。
【0033】
ケーシング44の底板44a には、周方向に等間隔に燃焼ガス排出用開口44e が複数個形成されている。燃焼ガスは、隣接する熱交換器素子20、20(30)間の燃焼ガス通路43、天井板44b と最上部の熱交換器素子20との間の燃焼ガス通路43a を通過しつつ、吸収液に対流熱を伝達し、次いで、ケーシング44の内周壁に沿って下降して、該開口44e を通って、最下部に配置された煙室箱46内に入り、そこから排気管47を通って大気中に放出される。
【0034】
ガスバーナ51は、煙室箱46、底板44a を貫通して、これらに取り付けられ、燃焼室41内に延びている。
再生器40のケーシング44と精留器60のケーシング61とは、ケーシング61のフランジ部61a およびケーシング44の天井板44b の外周部において、リング状部材52を介して液密に連結、接続されており、該接続部において、ケーシング61の下部空間にまたがって、天井板44b の上部に前記気液分離室48が形成されている。
【0035】
次に、本実施形態の作用について説明する。
吸収液供給管49により、吸収液(稀溶液)50が再生器40の気液分離室48およびコア部分内に充填され、バーナ51が点火されると、燃焼室41に面する環状板体1、10、天井板44b の伝熱壁面は、燃焼炎から強い輻射熱を受けて、これを該伝熱壁面に接する吸収液50に伝達し、該吸収液50を加熱する。
【0036】
また、燃焼室41を出た燃焼ガスは、燃焼ガス通路43、43a 内を放射方向に流れて、この間、各熱交換器素子20、30内に充填された吸収液50および気液分離室48内に収容された吸収液50を加熱する。
【0037】
以上のようにして輻射熱と対流熱とによる加熱を受けて、吸収液50は効果的に加熱され、その内部に吸収した冷媒液を蒸発、分離させ、自らは濃吸収液(濃溶液)となって、最下部の環状板体10の第2の段部7に形成された吸収液排出用開口11に連結された排出管53を通って、次段の吸収器(図示されず)へと供給される。
【0038】
また、分離された冷媒蒸気は、吸収液連通路42内を上昇し(図7、鎖線矢印)、気液分離室48内で液と分離された後、精留器60に入り、ここでさらに精密に液と分離された後、精留器60の上部に連結された冷媒蒸気排出管62を通って、次段の凝縮器(図示されず)へと供給される。
なお、燃焼ガスの流れは、前記したとおりである。
【0039】
本実施形態における円筒型多板式再生器40は、前記のように構成されているので、次のような効果を奏する。
同一形状の環状板体1の2枚を、各環状板体1の第1、第2の段部5、7が形成されたA面側を外方にして向かい合わせにして、すなわち、B面側を向かい合わせにして、位相(第1、第2の段部5、7と突起6の位置)を合わせて重ね合わせるだけで、簡単に1個の熱交換器素子20を形成することができ、また、環状板体1、10の2枚を用いて、同様にして簡単に1個の熱交換器素子30を形成することができる。
【0040】
そして、このようにして形成された熱交換器素子20、30の複数個を、横置にして位相を合わせて重ね合わせることにより、簡単に燃焼室41、対流熱伝達部(燃焼ガス通路43、43a )、吸収液収容室(連通された複数の吸収液収容空間21)を形成することができ、別途吸収液収容タンクは不要である。これにより、円筒型多板式再生器40の構造が簡単になり、装置全体が小型化され、作業工程が短縮されて、製造が容易になる。
【0041】
また、複数枚の環状板体1、10の組合せ構造体であるので、耐圧性に優れており、全体として外観形状が円筒型をなしているので、通常同型をなして製造される精留器60を上部に組み付けるのが容易である。
【0042】
また、燃焼室41から放射される輻射熱は、全て該燃焼室41の周囲を囲む環状板体1、10の壁面を介して吸収液に伝達されるので、熱伝達効率が改善される。
【0043】
さらに、対流熱伝達部は、円周方向に等間隔に形成された燃焼ガス通路43、43a が重層的に配置されて形成されるので、十分な放熱面積が得られるとともに、燃焼ガスは、ケーシング44の天井板44b に衝突して後、該対流熱伝達部を横切り、次いで、下降して煙室箱46、排気管47を通って大気中に放出されるので、該対流熱伝達部内を、素通りする部分もなく、万遍なく流れることになり、これらの面からも、熱伝達効率が改善される。
【0044】
また、環状板体1、10の第2の段部7の等しい長さの両側辺は、これら環状板体1、10の中心に向かい、同第1の段部5の等しい長さの両側辺は、該第2の段部7の両側辺のうち隣接する側の一側辺と平行にされ、しかも、これら両段部は、交互に規則的に等間隔に配置されているので、環状板体1、10の形状が単純化される。これにより、これら環状板体1、10の2枚を重ね合わせて1個の熱交換器素子20、30を形成する作業が、きわめて容易に行なえる。
【0045】
加えて、気液分離室48は、再生器40の上方に配置される精留器60との接続部に、該精留器60のケーシング61の下部空間内にまたがって形成されているので、再生器40、精留器60を含めた装置全体の全高を低くできて、装置全体が小型化されるとともに、その構造が簡単になる。
【0046】
本実施形態においては、気液分離室48は、再生器40の上方に配置される精留器60との接続部に、該精留器60のケーシング61の下部空間内にまたがって形成されたが、これに代えて、再生器40内に形成されてもよいことはもちろんである。
【0047】
また、環状板体1の形状は、本実施形態における形状に限定されるものではなく、要は第1の段部5、第2の段部7が、周方向に等間隔に交互に規則的に形成されて、その2枚を、両段部5、7が形成された側と反対側を向かい合わせにして重ね合わせて、容易に熱交換器素子20が形成できるような形状であればよい。
【図面の簡単な説明】
【図1】本願の請求項1ないし請求項4に記載された発明の一本実施形態における円筒型多板式再生器に適用される熱交換器素子の基本的構成部材である環状板体の平面図である。
【図2】図1のII−II線で切断した断面図である。
【図3】図2の部分拡大図である。
【図4】図1の実施形態において、最下部の熱交換器素子の構成部材である最下部の環状板体の平面図である。
【図5】図1の環状板体の2枚を用いて形成された熱交換器素子の図1と同じ位置における断面図である。
【図6】図5の部分拡大図である。
【図7】図1の実施形態において、円筒型多板式再生器の縦断面図である。
【図8】図1の実施形態において、精留器が上部に取り付けられた円筒型多板式再生器の斜視図である。
【図9】従来例を示す図である。
【符号の説明】
1…環状板体、2…中央開口部、3…基板部、4…基板部、5…第1の段部、6…突起、7…第2の段部、7a …平坦部、8…吸収液連通用開口、10…環状板体、11…吸収液排出用開口、20…熱交換器素子、21…吸収液収容空間、30…熱交換器素子、40…円筒型多板式再生器、41…燃焼室、42…吸収液連通路、43、43a …燃焼ガス通路、44…ケーシング、44a …底板、44b …天井板、44c …外方膨出部、44d …開口、44e …燃焼ガス排出用開口、45…支持台、46…煙室箱、47…排気管、48…気液分離室、49…吸収液供給管、50…吸収液(稀溶液)、51…ガスバーナ、52…リング状部材、53…吸収液(濃溶液)排出管、60…精留器、 61…ケーシング、61a …フランジ部、62…冷媒蒸気排出管。
Claims (4)
- 燃焼室と対流熱伝達部と気液分離室とを有し、2枚の環状板体を互いに重ね合わせて形成された熱交換器素子を横置に複数個重ね合わせて構成される円筒型多板式再生器において、
前記燃焼室が、複数枚の前記環状板体の各中央開口部を連ねることにより形成され、
前記熱交換器素子の内側の空間が、吸収液の通過する通路とされ、熱交換器素子間に形成される空間が、燃焼ガスの通過する通路とされ、
前記燃焼室にバーナが設けられたことを特徴とする円筒型多板式再生器。 - 前記環状板体は、一側に、円周方向に等間隔に複数の第1の段部が突出形成され、かつ、隣接する該第1の段部の間に、これらの段部より高く、円周方向に等間隔に複数の第2の段部が突出形成され、
前記第1の段部には、複数の突起が、前記第2の段部と同じ高さにさらに突出形成され、
前記第2の段部には、吸収液連通用開口が打ち抜き形成され、
前記熱交換器素子は、前記環状板体の2枚を、それらの他側を向かい合わせにして、それらの前記第1の段部同志、前記第2の段部同志が向き合うようにして互いに重ね合わせて接合して形成され、
前記熱交換器素子の複数個が、それらを形成する前記環状板体の前記第2の段部同志、前記複数の突起同志をそれぞれ当接させて重ね合わせられたことを特徴とする請求項1記載の円筒型多板式再生器。 - 前記第1の段部および前記第2の段部は、平面視略縦長の二等辺台形状に形成され、前記第2の段部の二等辺台形状の等しい長さの両側辺は、前記環状板体の中心に向かい、前記第1の段部の等しい長さの両側辺は、前記第2の段部の両側辺のうち隣接する側の一側辺と平行にされたことを特徴とする請求項2記載の円筒型多板式再生器。
- 前記気液分離室は、上方に配置される精留器との接続部に、該精留器にまたがって形成されたこと特徴とする請求項1ないし請求項3のいずれかに記載の円筒型多板式再生器。
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