JP3913112B2 - 吸収冷凍機の冷凍ユニット - Google Patents

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
この発明は、吸収冷房機、吸収ヒートポンプ、吸収冷温水機などに使用される吸収冷凍機の扁平型冷凍ユニットに関する。
【0002】
【従来の技術】
吸収冷凍機は、再生器で吸収液を加熱して冷媒蒸気と濃縮吸収液とに分離し、冷凍ユニットに供給する。扁平型冷凍ユニットは、薄い箱状の気密性外殻内に、冷媒蒸気を液化させる凝縮器、液化冷媒を蒸発させて気化熱によりクーラント(冷水)を冷却する蒸発器、および蒸発した冷媒を吸収して液化冷媒の蒸発を持続させる吸収器を設置している。凝縮器および吸収器には、凝縮熱および冷媒蒸気の吸収時に生じる吸収熱を大気中に排出するため、放熱部としての冷却塔(クーリングタワー)に冷却水を循環させる冷却機構が付設されている。
【0003】
扁平型冷凍ユニットは、高真空下で腐食性の高い臭化リチウムなどの吸収液を使用しているため、外殻を耐腐食性のステンレス板で形成する必要がある。しかし、接合部のシール不良等で空気(酸素)が侵入すると耐腐食性ステンレス板とは言っても腐食が進行する。このため、接合方法としては溶接、ロウ付けなどシール性の高い接合方法を採用する。ところが、接合部の形状が複雑であると、慎重な接合作業を要求されることになり、欠陥などが生じ易く、結果として接合部の信頼性、耐久性が確保されないことが多い。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
この発明の目的は、吸収器壁が縦に配されるとともに、吸収器壁の外壁面が冷却水に接している吸収器を備えた吸収冷凍機の扁平型冷凍ユニットにおいて、外殻の接合部のシールが確実にできるとともに、長期間にわたってシール性が維持できる扁平型冷凍ユニットの提供にある。
【0005】
【課題を解決するための手段】
この発明は、扁平で縦型の外殻と、該外殻内の上部に設けられた凝縮器と、前記外殻内の下部に設けられた吸収器と、該吸収器内に設置された蒸発器とを備えた吸収冷凍機の冷凍ユニットであって、
前記外殻は、平板からなる外周縁、上側膨出部および下側膨出部を有する一対の半殻体を対向的に突き合わせ、突き合わせた前記外周縁の外周を気密に溶接した構造を有し、
前記上側膨出部に前記凝縮器が収容され、前記下側膨出部に前記吸収器が収容され
前記上側膨出部および前記下側膨出部には、上係止段部および下係止段部が周設され、
前記凝縮器は、前記上側膨出部に嵌め込まれ、前記上係止段部に外周が係止され気密的に接合された凝縮器壁を有し、該凝縮器壁の外側は上ウォータージャケットとなっており、
前記吸収器は、前記下側膨出部に嵌め込まれ、前記下係止段部に外周が係止され気密的に接合された吸収器壁を有し、該吸収器壁の外側は前記上ウォータージャケットに水路と通じて連結した下ウォータージャケットとなっており、
放熱部から供給された冷却水は、前記下ウォータージャケットから前記上ウォータージャケットを経て該放熱部に循環することを特徴とする。
【0006】
【発明の効果】
この発明では、平板からなる外周縁、左右対称的に設けた上側膨出部および下側膨出部を有する一対の半殻体を対向的(最中状)に突き合わせ、突き合わせた前記外周縁の外周を気密に溶接している。このため、接合部の形状が単純で溶接が容易にでき、シール性の確保、シール性の長期間の維持が確実であり、製造コストも低減できる。
また、この発明では、上側膨出部および下側膨出部には、上係止段部および下係止段部が周設され、凝縮器は、前記上側膨出部に嵌め込まれ、前記上係止段部に外周が係止され気密的に接合された凝縮器壁を有し、該凝縮器壁の外側は上ウォータージャケットとなっており、吸収器は、前記下側膨出部に嵌め込まれ、前記下係止段部に外周が係止され気密的に接合された吸収器壁を有し、該吸収器壁の外側は前記上ウォータージャケットに水路と通じて連結した下ウォータージャケットとなっている。この構成により、凝縮器と吸収器とに独立したウォータージャケットを容易に形成でき、高い冷却効率が低コストに得られる。
【0007】
請求項2に記載の発明では、前記外殻は、平板からなる外周縁、上側膨出部および下側膨出部を有する一対の半殻体の間に、両側に平板からなる外周縁を有する中枠を挟んで突き合わせ、突き合わせた前記外周縁の外周を気密に溶接した構造を有することを特徴とする。この構成では、内部に設置される機器への配管を中枠に形成できる。
また、この発明では、上側膨出部および下側膨出部には、上係止段部および下係止段部が周設され、凝縮器は、前記上側膨出部に嵌め込まれ、前記上係止段部に外周が係止され気密的に接合された凝縮器壁を有し、該凝縮器壁の外側は上ウォータージャケットとなっており、吸収器は、前記下側膨出部に嵌め込まれ、前記下係止段部に外周が係止され気密的に接合された吸収器壁を有し、該吸収器壁の外側は前記上ウォータージャケットに水路と通じて連結した下ウォータージャケットとなっている。この構成により、凝縮器と吸収器とに独立したウォータージャケットを容易に形成でき、高い冷却効率が低コストに得られる。
【0010】
【発明の実施の形態】
この発明を図に示す実施例とともに説明する。図1〜図3は、吸収冷凍機10の扁平型冷凍ユニット1を示し、高温再生器11、放熱部である冷却塔12、および室内ユニット13と相互に連結されて空調装置を構成している。扁平型冷凍ユニット1は、縦に扁平な矩形箱状を呈し、左右が対称となっている外殻2を有する。外殻2内の、上部に凝縮器3が設けられ、下部に吸収器4が設けられ、吸収器4内に蒸発器5が設置されている。
【0011】
外殻2は、ステンレス板をプレス成形した矩形皿状の半殻体20、20を対向的(最中状)に突き合わせ、突き合わせた外周縁21の外周を溶接線14に沿って気密に溶接した2分割構造を有する。溶接線14の溶接は、レーザー溶接、TIG溶接、プラズマ溶接などが採用できる。この構造の採用により、溶接が容易になり、シール性の確保、シール性の長期間の維持が可能であるとともに、製造コストも低減できる。
【0012】
半殻体20は、平板をプレスし外周縁21を残して外側に膨出成形した、上側矩形膨出部22および下側矩形膨出部23を有する。上側矩形膨出部22は、側板部24と枠部25とからなり、枠部25の中間には、上係止段部26が周設されている。下側矩形膨出部23は、側板部27と枠部28とからなり、枠部28には、下係止段部29が周設されている。この実施例では、対称構造の半殻体20を突き合わせているが、外殻2は、外周縁21が同一で膨出成形部分の構造が異なる半殻体の突き合わせであってもよい。
【0013】
凝縮器3は、上側矩形膨出部22に嵌め込まれ、上係止段部26、26に外周が係止され気密的に接合された凝縮器壁31、31を有する。この接合は、真空炉でロウ付けするか、レーザー溶接が好適である。が、凝縮器壁31は熱交換壁であり、外側面には上下方向に多数の板状フィン32が所定の間隔で取り付けられている。側板部24、24と凝縮器壁31、31との間は、冷却水が循環するウォータージャケット33、33となっている。
【0014】
枠部25の右側壁の中間位置には、高温再生器11から高温冷媒蒸気が供給される冷媒蒸気流入管34が水平的に差し込まれている。冷媒蒸気流入管34には、下方に垂下した熱交換扁平管35が接続されている。熱交換扁平管35の底には、液化冷媒の出口パイプ36が下方に突き出して設置されている。枠部25の下側壁の中央には、液化冷媒を蒸発器5に流下させるための流下口37が設けられている。
【0015】
凝縮器壁31、31の間には、高温冷媒蒸気の凝縮熱を利用して吸収液の蒸発を行う低温再生器6が設置されている。低温再生器6は、枠部25の右側壁の上端部に水平的に差し込まれるとともに、高温再生器11に連結された中濃度吸収液供給管61を備える。中濃度吸収液供給管61の下方には、中濃度吸収液供給管61から流下した中濃度吸収液を受ける漏斗樋62が設置されている。
【0016】
漏斗樋62は、冷媒蒸気流入管34および熱交換扁平管35に上から中濃度吸収液を散布する作用を有する。漏斗樋62の下方には、熱交換扁平管35を収容した状態で高濃度吸収液の受け樋63が設置されている。受け樋63の底は、枠部25の右側壁の下部を貫通して配された高濃度吸収液の流出管64(図3に示す)に接続されている。
【0017】
冷媒蒸気流入管34から供給された高温冷媒蒸気は、熱交換扁平管35内を下方に移動する間に低温度の中濃度吸収液に冷却されて低温になるとともに一部が液化して出口パイプ36から凝縮器3の底に流下する。液化しなかった高温冷媒蒸気の残部は、熱交換扁平管35の下端から凝縮器3内に供給される。冷媒蒸気流入管34および熱交換扁平管35の外を伝って冷媒の一部が蒸発し、高濃度となった高濃度吸収液は、受け樋63で受けられ、高濃度吸収液の流出管64から取り出される。流出管64から取り出された高濃度吸収液は、吸収器4に供給される。
【0018】
吸収器4は、下側矩形膨出部23に嵌め込まれ、下係止段部29、29に外周が係止され気密的に接合された吸収器壁41、41を有する。この接合は、真空炉でロウ付けするか、レーザー溶接が好適である。吸収器壁41は熱交換壁であり、外側面には上下方向に多数の板状フィン42が所定の間隔で取り付けられ、内側面には金網を波型に折り曲げた網状フィン18がロウ付けして固着されている。側板部27、27と吸収器壁41、41との間は、冷却水が循環するウォータージャケット44、44となっている。
【0019】
枠部25の右側壁の上端部には冷却水の流出口15が設けられ、枠部28の右側壁の下端部には冷却水の流入口16が設けられている。枠部25の下側壁と枠部28の上側壁との間は、冷却水の流路管17で連結されている。冷却水は、流入口16→ウォータージャケット44→流路管17→ウォータージャケット33→流出口15の順で流れ、冷却塔12に循環する。
【0020】
枠部28の右側壁の上部には、高濃度吸収液の供給パイプ45が差し込まれている。吸収器壁41、41の内側の上端部には、供給パイプ45に連結した散布管46、46が平行して水平的に設置されている。散布管46、46の下方には、散布した高濃度吸収液を吸収器壁41、41の内壁面に沿わせるための、ガイド板47、47が設置されている。供給パイプ45から供給された高濃度吸収液は、散布管46、46からガイド板47、47および吸収器壁41、41の内壁面に散布され、吸収器壁41、41の内壁面および網状フィン18を伝って下方に流下する。
【0021】
吸収器壁41、41の間には、凝縮器3から供給された液化冷媒を蒸発させる蒸発器5が配設されている。蒸発器5は、流下口37に連結した扁平散布管51を備えている。扁平散布管51の下方には、枠部28の左側壁の上部と下部とを貫通して配されるとともに、室内ユニット13に連結した冷水管52、53と、冷水管52、53を連結する扁平管54とを備えた熱交換器55が設置されている。
【0022】
吸収器4および蒸発器5は、つぎのように作動する。扁平散布管51から熱交換器55に液化冷媒が散布され蒸発し、熱交換器55内の冷水を冷却する。蒸発した冷媒は、吸収器壁41、41の内壁面を流下する高濃度吸収液に吸収されるため、液化冷媒の蒸発は連続して行われる。この吸収の際に生じる吸収熱は、ウォータージャケット44を循環する冷却水に伝達され、冷却塔12から外気に放出される。
【0023】
図4、図5は第2実施例にかかる扁平型冷凍ユニット7を示す。この実施例では外殻2は、ステンレス板をプレス成形した矩形皿状の半殻体20、20を対向的(最中状)に配し、中間に筒部71の両端に外周縁72、72を設けた中枠70を介装し、突き合わせた外周縁21と72の外周を溶接線14に沿って気密に溶接した3分割構造を有する。中枠70には、凝縮器3と吸収器4とを仕切るとともに凝縮器3の底板を形成する仕切板73が設置されている。
【0024】
この構成では、冷媒蒸気流入管34、中濃度吸収液供給管61、高濃度吸収液の供給パイプ、冷水管52、53などの配管を筒部71を貫通して配管でき、外周縁21との干渉を防止できる利点がある。
【0025】
図6、図7は第3実施例にかかる扁平型冷凍ユニット8を示す。この実施例では半殻体20、20が、図4、図5に示した第2実施例の上側矩形膨出部22および下側矩形膨出部23の代わりに、連続した1つの矩形膨出部80を有する。矩形膨出部80は、側板部81と枠部82とからなり、枠部82には係止段83が設けられている。
【0026】
この構成では、凝縮器壁31および吸収器壁41が一体化できるとともに、係止段83に一体の凝縮器壁および吸収器壁84を嵌め込んでロウ付けすることにより、連続したウォータージャケット85が形成できる。このため、凝縮器壁と吸収器壁84が1つになり、かつ流路管17が省略できるので、部品数と溶接箇所とが低減する利点がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】吸収冷凍機の概略構成図および冷凍ユニットの断面図である。
【図2】冷凍ユニットの正面図である。
【図3】冷凍ユニットの要部の断面図である。
【図4】第2実施例の冷凍ユニットの断面図の概略図である。
【図5】第2実施例の冷凍ユニットの外殻の組み付け図である。
【図6】第3実施例の冷凍ユニットの断面図の概略図である。
【図7】第3実施例の冷凍ユニットの外殻の組み付け図である。
【符号の説明】
1 扁平型冷凍ユニット
10 吸収冷凍機
11 高温再生器
12 冷却塔
13 室内ユニット
14 溶接線
2 外殻
20 半殻体
21 外周縁
22 上側矩形膨出部(上側膨出部)
23 下側矩形膨出部(下側膨出部)
26 上係止段部
29 下係止段部
3 凝縮器
31 凝縮器壁
33 ウォータージャケット
4 吸収器
41 吸収器壁
44 ウォータージャケット
5 蒸発器
6 低温再生器
7 第2実施例の扁平型冷凍ユニット
70 中枠
8 第3実施例の扁平型冷凍ユニット

Claims (2)

  1. 扁平で縦型の外殻と、該外殻内の上部に設けられた凝縮器と、前記外殻内の下部に設けられた吸収器と、該吸収器内に設置された蒸発器とを備えた吸収冷凍機の冷凍ユニットであって、
    前記外殻は、平板からなる外周縁、上側膨出部および下側膨出部を有する一対の半殻体を突き合わせ、突き合わせた前記外周縁の外周を気密に溶接した構造を有し、
    前記上側膨出部に前記凝縮器が収容され、前記下側膨出部に前記吸収器が収容され
    前記上側膨出部および前記下側膨出部には、上係止段部および下係止段部が周設され、
    前記凝縮器は、前記上側膨出部に嵌め込まれ、前記上係止段部に外周が係止され気密的に接合された凝縮器壁を有し、該凝縮器壁の外側は上ウォータージャケットとなっており、
    前記吸収器は、前記下側膨出部に嵌め込まれ、前記下係止段部に外周が係止され気密的に接合された吸収器壁を有し、該吸収器壁の外側は前記上ウォータージャケットに水路と通じて連結した下ウォータージャケットとなっており、
    放熱部から供給された冷却水は、前記下ウォータージャケットから前記上ウォータージャケットを経て該放熱部に循環することを特徴とする吸収冷凍機の冷凍ユニット。
  2. 扁平で縦型の外殻と、該外殻内の上部に設けられた凝縮器と、前記外殻内の下部に設けられた吸収器と、該吸収器内に設置された蒸発器とを備えた吸収冷凍機の冷凍ユニットであって、
    前記外殻は、平板からなる外周縁、上側膨出部および下側膨出部を有する一対の半殻体の間に、両側に平板からなる外周縁を有する中枠を挟んで突き合わせ、突き合わせた前記外周縁の外周を気密に溶接した構造を有し、
    前記上側膨出部および前記下側膨出部には、上係止段部および下係止段部が周設され、
    前記凝縮器は、前記上側膨出部に嵌め込まれ、前記上係止段部に外周が係止され気密的に接合された凝縮器壁を有し、該凝縮器壁の外側は上ウォータージャケットとなっており、
    前記吸収器は、前記下側膨出部に嵌め込まれ、前記下係止段部に外周が係止され気密的に接合された吸収器壁を有し、該吸収器壁の外側は前記上ウォータージャケットに水路と通じて連結した下ウォータージャケットとなっており、
    放熱部から供給された冷却水は、前記下ウォータージャケットから前記上ウォータージャケットを経て該放熱部に循環することを特徴とする吸収冷凍機の冷凍ユニット。
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