JP3995525B2 - 満液二重管式の蒸発器及びアンモニア吸収式冷凍機 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、外筒と内筒とからなり筒軸方向を水平横向きにした内外二重筒において、外筒と内筒との間を冷媒溶液が流れる冷媒液室に、内筒の内部を被冷却媒体が流れる冷却媒体室に夫々形成した満液二重管式の蒸発器、及び、この満液二重管式の蒸発器を備えたアンモニア吸収式冷凍機に関する。
【０００２】
【従来の技術】
先ず、上記アンモニア吸収式冷凍機は、アンモニア水溶液を動作媒体とする吸収式冷凍機であり、その一般的な冷凍サイクルについて、図９を参照しながら説明する。蒸発圧力Ｐｅ（例えば、０．２９ＭＰａ ａｔ −１０℃）下で蒸発器１内において蒸発したアンモニア蒸気は、吸収器２で蒸発圧力Ｐｅに維持するようにアンモニア水溶液に吸収される。その際発生する吸収熱は外部へ冷却水等により放出する。アンモニア蒸気を吸収して生じた濃溶液（アンモニアを吸収してアンモニア濃度が高まった溶液）は、溶液ポンプ９によって圧力が高められ、溶液熱交換器８を経て熱回収した後、精留器４に送られる。そして、発生器３に流下した濃溶液は、凝縮圧力Ｐｃ（例えば、１．５５ＭＰａＧ ａｔ ４０℃）下で外部の熱源蒸気等によって加熱されてアンモニア蒸気を発生させる。ただし、アンモニアと水との沸点差があまり大きくないので、発生器３からは水分を含んだアンモニア蒸気が発生する。このアンモニア蒸気は精留器４並びに分縮器５に入り、凝縮器６で発生した冷媒溶液の一部をリフラックスポンプ１０により分縮器５に還流して、自己蒸発によって蒸気を過冷却し水分を分縮させて蒸気中の水分を除去する。そして、図２に示すような高濃度（高純度）のアンモニア蒸気（例えば、９９．８％以上）に精製して凝縮器６に送り、凝縮器６において冷却水等により冷却液化させてアンモニア溶液（冷媒溶液）にする。
【０００３】
上記冷媒溶液は膨張弁７を経て冷媒溶液供給口１９から蒸発器１に入り、ブライン入口２２から流入した被冷却媒体（例えばブライン）から熱を奪うことにより蒸発したのち、蒸発したアンモニア蒸気は吸収器２内でスプレーされる稀溶液（発生器３で部分的にアンモニアを蒸発してアンモニア濃度が低くなった溶液）に吸収される。このとき、冷媒溶液中に含まれている水分はアンモニアに比べて蒸発し難いので、蒸発器１内の冷媒溶液中の水分濃度が高まり、図３に示すように沸点（蒸発温度）の上昇を生じる。図３には、蒸発圧力を変えて冷媒の蒸発温度を変化させた各条件での蒸発温度の上昇を示す。尚、上記冷媒溶液は、蒸発器１に入る前に、蒸発器１から出るアンモニア蒸気の冷熱を回収するための過冷却器１１、及び、ブリード熱交換器１２Ｂに通されて冷却される。
【０００４】
上記冷媒溶液の沸点上昇が生じると、被冷却媒体（ブライン）の温度と冷媒の蒸発温度の差が小さくなり、蒸発器１の熱交換量が低下して、ブライン出口２３で所定のブライン出口温度が得られなくなる。そのため、蒸発器１内の冷媒溶液のアンモニア濃度を、凝縮器６からの冷媒溶液のアンモニア濃度（例えば、９９．８％）に対して沸点上昇分１℃程度に抑えることができる値、具体的には、９６〜９７％に維持する必要がある（図３参照）。すなわち、凝縮器６から送られてくる冷媒溶液中の水分と同じ量の水分を取り除く必要がある。ただし、水分だけを取り除くことは不可能であるので、水分を含んだ冷媒溶液（アンモニア濃度９６〜９７％）をブリードとして、冷媒循環量（凝縮器６から送られてくる冷媒溶液の量）の４〜５％を蒸発器１から取り出すようにしている。
【０００５】
冷媒溶液中の水分を効率よく取り除くためには、冷媒溶液中の水分濃度が一番高い位置の冷媒溶液を取り出すことが必要である。そこで、ブライン入口２２付近ではブラインと冷媒溶液との温度差が大きく、すなわちヒートフラックが大きく蒸発が盛んな部分であり、冷媒溶液中の水分濃度が最も高くなる傾向になり、また、冷媒液室内での冷媒溶液の流れを一方方向にすることにより、冷媒溶液が流れるに従って水分濃度が次第に高くなることから、冷媒溶液及びブラインの流れ方向を筒軸方向に沿って反対向きにして、ブライン出口２３側に冷媒溶液の供給口１９を配置するとともに、ブライン入口２２側にブリード取出し口２０Ｂを設けている。なお、このブリード取出し口２０Ｂで取り出した高水分濃度の冷媒溶液は、ブリード熱交換器１２Ｂで蒸発器１に入る前の冷媒溶液に冷熱回収されたのち、吸収器２に送られる。
【０００６】
なお、アンモニア吸収式冷凍機ではないが、アンモニア圧縮式冷凍機の分野において、蒸発器からの冷媒の蒸発時に未蒸発の冷媒溶液がキャリーオーバーすることを防止するために、蒸発器の上部側にアキュームレータ（気液分離器）を接続して、冷媒蒸気の流れの中から冷媒液を分離回収して蒸発器の冷媒液室に戻すような技術が知られている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の満液二重管式蒸発器では、冷媒溶液が冷媒液室内を筒軸方向に沿って流れて、冷媒の蒸発によって水分濃度が次第に高くなるときに、冷媒の蒸発で発生する冷媒蒸気の気泡により筒軸方向に沿う流れの前後で冷媒溶液の対流混合が生じて、水分濃度が高くなった筒軸方向下流側の冷媒溶液が筒軸方向上流側の冷媒溶液と筒軸方向の前後で混ざって均一化する傾向があった。その結果、水分濃度の高い冷媒溶液を筒軸方向下流側から効率よく取り出すことができないという不具合があった。
【０００８】
本発明は、上記実情に鑑みてなされたものであり、その第１の目的は、冷媒液室内から水分濃度の高い冷媒溶液を効率よく取り出して、冷媒溶液中の水分濃度の上昇を抑制することが可能となる満液二重管式の蒸発器、及び、未蒸発の冷媒溶液のキャリーオーバーを抑制しながら、上記目的を実現する満液二重管式の蒸発器を提供することである。
また、第２の目的は、上記満液二重管式の蒸発器を備えて、良好な冷凍能力を維持することが可能となるアンモニア吸収式冷凍機を提供することである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記第１の目的を達成するための本発明に係る満液二重管式の蒸発器の第一の特徴構成は、請求項１に記載した如く、前記外筒の筒軸方向一端部に前記冷媒液室に対する冷媒溶液供給口を設け、前記外筒の筒軸方向他端部に、前記冷媒液室内の冷媒溶液から蒸発した冷媒蒸気を前記冷媒液室外に排出する冷媒蒸気出口、及び、前記冷媒液室内の冷媒溶液を前記冷媒液室外に取り出す冷媒溶液取出口を設けて、前記冷媒液室内において冷媒溶液及び冷媒蒸気を筒軸方向に沿って流すとともに、前記冷媒液室内の少なくとも上部側部分を筒軸方向に沿って前後に仕切る仕切体を設け、前記仕切体よりも上部に筒軸方向に沿って連通した蒸気通路を設けている点にある。
【００１０】
同第二の特徴構成は、請求項２に記載した如く、前記冷媒液室内の冷媒溶液から蒸発した冷媒蒸気中の冷媒液を分離して回収する気液分離器を前記外筒の上部に配置するとともに、前記気液分離器内の底部の冷媒液排出口から排出する前記回収した冷媒液を前記冷媒液室内に戻す冷媒液移送管を設け、前記外筒の筒軸方向一端部に前記冷媒液室に対する冷媒溶液供給口を設け、前記外筒の筒軸方向他端部と同じ側の前記気液分離器の端部に、前記気液分離器内の冷媒蒸気を前記気液分離器外に排出する冷媒蒸気出口、及び、前記気液分離器内の冷媒溶液を前記気液分離器外に取り出す冷媒溶液取出口を設けて、前記冷媒液室内及び前記気液分離器内において冷媒溶液及び冷媒蒸気を筒軸方向に沿って流すとともに、前記冷媒液室内の少なくとも上部側部分を筒軸方向に沿って前後に仕切る仕切体を設け、前記気液分離器の底部側部分を筒軸方向に沿って前後に仕切る堰状部材を、前記冷媒液排出口と前記冷媒溶液取出口の間の前記気液分離器の底部に設け、前記仕切体より前記筒軸方向一端部側の冷媒液室の上部側と前記堰状部材より前記筒軸方向一端部側の気液分離器、及び、前記仕切体より前記筒軸方向他端部側の冷媒液室の上部側と前記堰状部材より前記筒軸方向他端部側の気液分離器が、連通管によって夫々連通接続されている点にある。
【００１１】
同第三の特徴構成は、請求項３に記載した如く、上記第二の特徴構成に加えて、前記冷媒溶液供給口に流入する前の冷媒溶液を通流させて前記気液分離器内の冷媒溶液と熱交換させる熱交換器を、前記気液分離器内の前記冷媒溶液取出口の近傍に設けている点にある。
【００１２】
同第四の特徴構成は、請求項４に記載した如く、上記第一から第三のいずれかの特徴構成に加えて、前記冷媒溶液と前記被冷却媒体を筒軸方向に沿って反対向きに流すとともに、前記冷媒溶液供給口を前記冷却媒体室からの被冷却媒体の出口が設置されている筒軸方向端部に配置し、前記冷媒溶液取出口を前記冷却媒体室に対する被冷却媒体の入口が設置されている筒軸方向端部に配置している点にある。
【００１３】
上記第２の目的を達成するための本発明に係るアンモニア吸収式冷凍機の特徴構成は、請求項５に記載した如く、上記第一から第四のいずれかの特徴構成の満液二重管式の蒸発器を備えた点にある。
【００１４】
以下に作用並びに効果を説明する。
本発明に係る満液二重管式の蒸発器の第一の特徴構成によれば、筒軸方向を水平横向きにした内外二重筒において、外筒の筒軸方向一端部に設けた冷媒溶液供給口から外筒と内筒との間に形成した冷媒液室に供給された冷媒溶液が、冷媒液室内を筒軸方向に沿って外筒の筒軸方向他端部に設けた冷媒溶液取出口に向けて流れるときに、内筒の内部に形成した冷却媒体室を流れる被冷却媒体から熱を奪って冷媒液室内の冷媒溶液から冷媒蒸気が蒸発し、冷媒溶液中の水分濃度が高くなるとともに、発生した冷媒蒸気が上昇して冷媒液室内の上部側部分を筒軸方向に沿って外筒の筒軸方向他端部に設けた冷媒蒸気出口に向けて流れるが、冷媒液室内の少なくとも上部側部分を筒軸方向に沿って前後に仕切る仕切体によって、上記冷媒蒸気の筒軸方向に沿う流れの前後での移動が阻止される。そして、外筒の筒軸方向他端部において、冷媒蒸気が上記冷媒蒸気出口から冷媒液室外に排出するとともに、水分濃度が高くなった冷媒溶液が上記冷媒溶液取出口から冷媒液室外に取り出される。
【００１５】
すなわち、冷媒液室内の少なくとも上部側部分を仕切る仕切体によって冷媒蒸気の筒軸方向に沿う前後での移動を阻止できるので、冷媒蒸気の移動に伴う筒軸方向前後での水分濃度が高い冷媒溶液と水分濃度が低い冷媒溶液との対流混合が抑制され、筒軸方向他端部側の冷媒溶液の水分濃度が高い状態が維持され、筒軸方向他端部に設けた冷媒溶液取出口から水分濃度の高い冷媒溶液を効率良く取り出すことが可能となる。
従って、冷媒溶液の筒軸方向の前後における対流混合を防止して、冷媒液室内から水分濃度の高い冷媒溶液を効率よく取り出し、冷媒溶液中の水分濃度の上昇を抑制することが可能となる満液二重管式の蒸発器が提供される。
【００１６】
同第二の特徴構成によれば、筒軸方向を水平横向きにした内外二重筒において、外筒の筒軸方向一端部に設けた冷媒溶液供給口から外筒と内筒との間に形成した冷媒液室に供給された冷媒溶液が、冷媒液室内を筒軸方向に沿って外筒の筒軸方向他端部と同じ側の上記冷媒液室の上部に配置した気液分離器の端部に設けた冷媒溶液取出口に向けて流れるときに、内筒の内部に形成した冷却媒体室を流れる被冷却媒体から熱を奪って冷媒液室内の冷媒溶液から冷媒蒸気が蒸発し、冷媒溶液中の水分濃度が高くなるとともに、発生した冷媒蒸気が上昇して冷媒液室内の上部側部分及び冷媒液室の上部の気液分離器内を筒軸方向に沿って上記冷媒蒸気出口に向けて流れ、気液分離器内では、冷媒液室内の冷媒溶液から蒸発した冷媒蒸気中の冷媒液が分離して回収され、気液分離器の底部の冷媒液排出口から排出する回収冷媒液が冷媒液移送管によって冷媒液室内に戻される。
さらに、冷媒液室内の少なくとも上部側部分を筒軸方向に沿って前後に仕切る仕切体によって、冷媒液室内の上部側部分を流れる冷媒蒸気の筒軸方向に沿う前後での移動が阻止され、また、気液分離器の底部の冷媒液排出口と気液分離器の端部の冷媒溶液取出口の間に設けた堰状部材によって、気液分離器の底部側部分を流れる回収冷媒液の冷媒溶液取出口への移動が阻止される。そして、気液分離器の外筒の筒軸方向他端部と同じ側の端部において、冷媒蒸気が冷媒蒸気出口から気液分離器外に排出するとともに、水分濃度が高くなった冷媒溶液が冷媒溶液取出口から気液分離器外に取り出される。
【００１７】
すなわち、気液分離器及び冷媒液移送管によって、冷媒液室内の冷媒溶液から蒸発した冷媒蒸気中の冷媒液を分離回収して冷媒液室内に戻すことで、冷媒溶液のキャリーオーバーが抑制される。
同時に、冷媒液室内の少なくとも上部側部分を仕切る仕切体によって冷媒蒸気の筒軸方向に沿う前後での移動が阻止され、且つ、気液分離器の底部に設けた堰状部材によって気液分離器の底部側部分を流れる回収冷媒液の冷媒溶液取出口への移動が阻止されるので、冷媒液室内及び気液分離器内での筒軸方向前後での水分濃度が高い冷媒溶液と水分濃度が低い冷媒溶液との対流混合が抑制されて、筒軸方向他端部と同じ端部側の気液分離器内の冷媒溶液の水分濃度が高い状態が維持され、気液分離器の端部に設けた冷媒溶液取出口から水分濃度の高い冷媒溶液を効率良く取り出すことが可能となる。
従って、未蒸発の冷媒溶液のキャリーオーバーを抑制しながら、冷媒溶液及び冷媒蒸気の筒軸方向の前後における対流混合を防止して、冷媒液室内から水分濃度の高い冷媒溶液を効率よく取り出し、冷媒溶液中の水分濃度の上昇を抑制することが可能となる満液二重管式の蒸発器が提供される。
【００１８】
同第三の特徴構成によれば、前記冷媒溶液供給口に流入する前の冷媒溶液が、前記気液分離器内の前記冷媒溶液取出口の近傍に設けた熱交換器に通流して、前記気液分離器内の冷媒溶液と熱交換する。
すなわち、冷媒溶液供給口に流入する前の冷媒溶液を気液分離器内の冷媒溶液の冷熱によって充分に冷却することで、フラッシング等を抑制しつつ、冷媒液室の出入口間のエンタルピー差を大きくして蒸発器の冷却能力を高めることができる一方、冷媒溶液供給口に流入する前の冷媒溶液が保有している熱によって気液分離器内の冷媒溶液中の冷媒を蒸発させることができ、しかも、熱交換器を気液分離器内に組み込んでいるので、気液分離器外に熱交換器を設ける場合に比べ、装置がコンパクト化される。
従って、装置構成の複雑化を回避しながら、熱の利用効率を高めることが可能となる満液二重管式の蒸発器が提供される。
【００１９】
同第四の特徴構成によれば、前記冷却媒体室からの被冷却媒体の出口が配置されている筒軸方向端部に配置した冷媒溶液供給口から前記冷媒液室に供給された冷媒溶液が、筒軸方向に沿って流れて前記冷却媒体室に対する被冷却媒体の入口が配置されている筒軸方向端部に配置した前記冷媒溶液取出口から冷媒液室外に取り出され、一方、上記被冷却媒体の入口から前記冷却媒体室に流入した被冷却媒体が、筒軸方向に沿って上記冷媒液室内での冷媒溶液の流れとは反対向きに流れて上記被冷却媒体の出口から流出する。
すなわち、冷媒溶液は冷媒液室内を筒軸方向に沿って流れるときに、冷却媒体室内の被冷却媒体から奪った熱で冷媒が蒸発して冷媒溶液取出口に近いほど水分濃度が高くなるので、冷媒溶液取出口から水分濃度が高くなった冷媒液体を効率良く取り出すことができ、一方、水分濃度が増加すると冷媒溶液の蒸発温度が上昇することから、冷媒溶液の蒸発温度は冷媒溶液供給口に近いほど低くなるので、冷媒溶液供給口と同じ筒軸方向端部に位置する被冷却媒体の出口から良好に冷却された被冷却媒体が流出される。
従って、冷媒溶液中の水分濃度の上昇を抑制しつつ、被冷却媒体に対する冷却効果を高めることが可能となる満液二重管式の蒸発器が提供される。
【００２０】
本発明に係るアンモニア吸収式冷凍機の特徴構成によれば、上記第一から第四のいずれかの特徴構成の満液二重管式の蒸発器を、水分を含んだアンモニア液を蒸発させて被冷却媒体を冷却する蒸発器として用いる。
すなわち、アンモニアと水分は沸点差が小さく、蒸発器に供給される冷媒溶液としてのアンモニア液は水分を含んでいるが、上記第一から第四のいずれかの特徴構成の満液二重管式の蒸発器を用いることで、冷媒液室内から水分濃度の高い冷媒溶液を効率よく取り出し、冷媒溶液中の水分濃度の上昇を抑制することができ、さらに、上記第二から第四のいずれかの特徴構成の満液二重管式の蒸発器を用いることで、アンモニア蒸気による未蒸発のアンモニア液のキャリーオーバーを抑制することができ、さらに、上記第三又は第四の特徴構成の満液二重管式の蒸発器を用いることで、装置構成の複雑化を回避しつつ熱の利用効率を高めることができ、さらに、上記第四の特徴構成の満液二重管式の蒸発器を用いることで、アンモニアの蒸発による被冷却媒体に対する冷却効果を高めることができる。
従って、アンモニア液中での水分濃度の上昇を抑制し、未蒸発のアンモニア液のキャリーオーバーを抑制し、装置構成の複雑化を回避しつつ熱の利用効率を高め、さらに、被冷却媒体に対する冷却効果を高めることが可能となる満液二重管式の蒸発器を用いて、良好な冷凍能力を維持することが可能となるアンモニア吸収式冷凍機が提供される。
【００２１】
【発明の実施の形態】
本発明に係る満液二重管式の蒸発器の第１〜第２実施形態について、アンモニア吸収式冷凍機に備えた場合を例にして説明する。なお、アンモニア吸収式冷凍機の基本構成については、既に、図９、図２及び図３を参照しながら説明しているので、以下、重複する説明は省略する。
【００２２】
〔第１実施形態〕
図１、図４及び図５に示すように、第１実施形態では、満液二重管式の蒸発器１は、外筒１３と内筒１４とからなり筒軸方向を水平横向きにした内外二重筒において、外筒１３と内筒１４との間を冷媒溶液としてのアンモニア水溶液が流れる冷媒液室１６に、内筒１３の内部を被冷却媒体としてのブラインが流れる冷却媒体室１７に夫々形成している。なお、上記外筒１３及び内筒１４は円筒に形成している。
さらに、前記冷媒液室１６内の冷媒溶液から蒸発した冷媒蒸気中の冷媒液を分離して回収する気液分離器としてのアキュームレータ２１を外筒１３の上部に配置するとともに、アキュームレータ２１内の底部の冷媒液排出口２５から排出する前記回収した冷媒液を冷媒液室１６内に戻す冷媒液移送管１８を設けている。なお、冷媒液室１６の上部側とアキュームレータ２１は筒軸方向に沿って間隔を隔てて配置した３本の連通管２１Ａによって連通接続されている。
【００２３】
前記外筒１３の筒軸方向一端部に前記冷媒液室１６に対する冷媒溶液供給口１９を設け、前記外筒１３の筒軸方向他端部と同じ側の前記アキュームレータ２１の端部に、アキュームレータ２１内の冷媒蒸気をアキュームレータ２１外に排出する冷媒蒸気出口２４、及び、アキュームレータ２１内の冷媒溶液をアキュームレータ２１外に取り出す冷媒溶液取出口２０を設けて、前記冷媒液室１６内及び前記アキュームレータ２１内において冷媒溶液（アンモニア溶液）及び冷媒蒸気（アンモニア蒸気）を筒軸方向に沿って流すとともに、冷媒液室１６内の少なくとも上部側部分を筒軸方向に沿って前後に仕切る仕切体１５を設け、アキュームレータ２１の底部側部分を筒軸方向に沿って前後に仕切る堰状部材２６を、前記冷媒液排出口２５と前記冷媒溶液取出口２０の間のアキュームレータ２１の底部に設けている。そして、前記仕切体１５より前記筒軸方向一端部側の冷媒液室１６の上部側と前記堰状部材２６より前記筒軸方向一端部側のアキュームレータ２１、及び、前記仕切体１５より前記筒軸方向他端部側の冷媒液室１６の上部側と前記堰状部材２６より前記筒軸方向他端部側のアキュームレータ２１が、連通管２１Ａによって夫々連通接続されている。なお、上記仕切体１５は、断面がドーナツ形状の冷媒液室１６の上部側部分のみならず、冷媒液室１６の中央部分を覆うように立設した板体で構成されている。
【００２４】
上記構成により、冷媒液室１６内の冷媒溶液が冷却媒体室１７内のブラインの熱を奪って蒸発して発生した冷媒蒸気が、上昇して冷媒液室１６内の上部側部分を流れるときに仕切体１５によって筒軸方向に沿う前後での移動が阻止され、冷媒溶液の対流混合が抑制される。そして、冷媒蒸気が冷媒液室の上部に位置するアキュームレータ２１に流入する一方、冷媒液室１６内の下部側部分では、冷媒蒸気が蒸発して水分濃度が高くなった冷媒溶液が筒軸方向に沿って流れる。
【００２５】
アキュームレータ２１に流入した冷媒蒸気は筒軸方向に沿って流れるときに、蒸気中の冷媒液が分離回収されてアキュームレータ２１の底部に流下して、アキュームレータ２１の底部側部分を筒軸方向に沿って流れるが、このとき、分離回収された冷媒液が前記堰状部材２６でせき止められて前記冷媒液排出口２５から排出され、堰状部材２６よりも後側に位置する前記冷媒溶液取出口２０に流れることが阻止される。その結果、前記冷媒液室１６内の下部側部分を流れて、水分濃度が高くなった冷媒溶液がアキュームレータ２１の上記冷媒溶液取出口２０の位置に上昇してくるので、この冷媒溶液取出口２０から水分濃度の高くなった冷媒溶液を効率良く取出すことができる。
【００２６】
さらに、前記冷媒液室１６内の冷媒溶液（アンモニア溶液）及び前記冷却媒体室１７内の被冷却媒体（ブライン）を筒軸方向に沿って反対向きに流すとともに、前記冷媒溶液供給口１９を前記冷却媒体室１７からの被冷却媒体の出口２３が設置されている筒軸方向端部に配置し、前記冷媒溶液取出口２０を前記冷却媒体室１７に対する被冷却媒体の入口２２が設置されている筒軸方向端部に配置している。
冷媒液室１６内での冷媒溶液（アンモニア溶液）と、前記冷却媒体室１７内での被冷却媒体（ブライン）が、反対向き（対向流）に流れる本実施形態の場合と、同じ向き（平行流）に流れる比較例の場合での各液の温度分布を図６に示すが、この図６に基づいて、被冷却媒体（ブライン）に対する冷却効果について説明する。
図６（イ）の対向流の場合には、被冷却媒体（ブライン）の出口温度が冷媒溶液（アンモニア溶液）の供給口温度から冷却温度差（ピッチポイント）分だけ高い温度になり、図６（ロ）の平行流の場合には、被冷却媒体（ブライン）の出口温度が冷媒溶液（アンモニア溶液）の取出口温度から冷却温度差（ピッチポイント）分だけ高い温度になるが、前記のように、冷媒溶液（アンモニア溶液）の取出口温度は供給口温度に比べて水分濃度の上昇に伴って高くなるので、対向流の場合の方が被冷却媒体（ブライン）の出口温度は低くなり、被冷却媒体（ブライン）に対する冷却効果が高いことが判る。
【００２７】
さらに、前記冷媒溶液供給口１９に流入する前の冷媒溶液を通流させて前記アキュームレータ２１内の冷媒溶液と熱交換させる熱交換器（以下、ブリード熱交換器という）１２を、前記アキュームレータ２１内の前記冷媒溶液取出口２０の近傍に設けている。すなわち、このブリード熱交換器１２はアキュームレータ２１に内蔵され、装置がコンパクトに構成されている。
【００２８】
ただし、上記ブリード熱交換器をアキュームレータ２１に内蔵させずに、図７に示すように、アキュームレータ２１の外に独立のブリード熱交換器１２Ａとして設けるようにしてもよい。
【００２９】
〔第２実施形態〕
この第２実施形態では、満液二重管式の蒸発器１が、前記気液分離器（アキュームレータ）２１と冷媒液移送管１８を備えていない点を除いて、第１実施形態と同様に構成されている。以下、相違点について説明する。
図８に示すように、前記外筒１３の筒軸方向一端部に前記冷媒液室１６に対する冷媒溶液供給口１９を設け、前記外筒１３の筒軸方向他端部に、冷媒液室１６内の冷媒溶液から蒸発した冷媒蒸気を冷媒液室１６外に排出する冷媒蒸気出口２４Ａ、及び、冷媒液室１６内の冷媒溶液を冷媒液室１６外に取り出す冷媒溶液取出口２０Ａを設けて、前記冷媒液室１６内において冷媒溶液（アンモニア溶液）及び冷媒蒸気（アンモニア蒸気）を筒軸方向に沿って流すとともに、冷媒液室１６内の少なくとも上部側部分（図では、上部側部分と中央部分）を筒軸方向に沿って前後に仕切る仕切体１５Ａを設けている。尚、冷媒液室１６の仕切体１５Ａよりも上部には、筒軸方向に沿って連通した蒸気通路２７が形成されている。
【００３０】
上記構成により、冷媒液室１６内の冷媒溶液が冷却媒体室１７内のブラインの熱を奪って蒸発して発生した冷媒蒸気が、上昇して冷媒液室１６内の上部側部分を流れるときに仕切体１５によって筒軸方向に沿う前後での移動が阻止され、冷媒溶液の対流混合が抑制される。そして、冷媒蒸気は冷媒液室の上部に形成した蒸気通路２７を通て冷媒蒸気出口２４Ａに流れる。一方、冷媒液室１６内の下部側部分では、冷媒蒸気が蒸発して水分濃度が高くなった冷媒溶液が筒軸方向に沿って流れ、上記冷媒溶液取出口２０Ａから水分濃度の高くなった冷媒溶液を効率良く取出すことができる。なお、図示はしていないが、前記冷媒蒸気出口２４Ａから排出される冷媒蒸気、並びに、冷媒溶液取出口２０Ａから取出される冷媒溶液は、図７に示す経路と同じように、過冷却器１１とブリード熱交換器１２Ａを経由して吸収器２に送られる。
【００３１】
〔別実施形態〕
次に、本発明に係る満液二重管式の蒸発器の別実施形態について説明する。
上記第１及び第２実施形態では、内外二重筒を構成する外筒１３と内筒１４を円筒に形成したが、外筒１３及び内筒１４は円筒以外の各種筒形状に形成することができる。
【００３２】
上記第１及び第２実施形態では、冷媒液室１６内に設ける仕切体１５，１５Ａを１個だけ設けたが、筒軸方向に沿って間隔を隔てて複数個配置するようにしてもよい。
【００３３】
なお、本発明に係る満液二重管式の蒸発器は、上記実施形態で説明したアンモニア水溶液を動作媒体とするアンモニア吸収式冷凍機以外の吸収式冷凍機の蒸発器として使用してもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１実施形態に係るアンモニア吸収式冷凍機の冷凍サイクルを説明するための図
【図２】精留温度とアンモニア濃度の関係を示すグラフ
【図３】アンモニア液中の水分濃度と蒸発温度の上昇との関係を示すグラフ
【図４】第１実施形態に係る満液二重管式の蒸発器の構造を示す正面図
【図５】第１実施形態に係る満液二重管式の蒸発器の構造を示す側面断面図
【図６】満液二重管式の蒸発器における液の流れと液の温度分布を示す図
【図７】第１実施形態に係る満液二重管式の蒸発器の変形例を示す正面図
【図８】第２実施形態に係る満液二重管式の蒸発器の構造を示す正面図と側面断面図
【図９】従来のアンモニア吸収式冷凍機の冷凍サイクルを説明するための図
【符号の説明】
１２ 熱交換器
１３ 外筒
１４ 内筒
１５ 仕切体
１５Ａ 仕切体
１６ 冷媒液室
１７ 冷却媒体室
１９ 冷媒溶液供給口
１８ 冷媒液移送管
２０ 冷媒溶液取出口
２０Ａ 冷媒溶液取出口
２１ 気液分離器
２１Ａ 連通管
２２ 被冷却媒体の入口
２３ 被冷却媒体の出口
２４ 冷媒蒸気出口
２４Ａ 冷媒蒸気出口
２５ 冷媒液排出口
２６ 堰状部材
２７ 蒸気通路

Claims (5)

1. 外筒と内筒とからなり筒軸方向を水平横向きにした内外二重筒において、外筒と内筒との間を冷媒溶液が流れる冷媒液室に、内筒の内部を被冷却媒体が流れる冷却媒体室に夫々形成した満液二重管式の蒸発器であって、
   前記外筒の筒軸方向一端部に前記冷媒液室に対する冷媒溶液供給口を設け、前記外筒の筒軸方向他端部に、前記冷媒液室内の冷媒溶液から蒸発した冷媒蒸気を前記冷媒液室外に排出する冷媒蒸気出口、及び、前記冷媒液室内の冷媒溶液を前記冷媒液室外に取り出す冷媒溶液取出口を設けて、前記冷媒液室内において冷媒溶液及び冷媒蒸気を筒軸方向に沿って流すとともに、前記冷媒液室内の少なくとも上部側部分を筒軸方向に沿って前後に仕切る仕切体を設け、前記仕切体よりも上部に筒軸方向に沿って連通した蒸気通路を設けている満液二重管式の蒸発器。
2. 外筒と内筒とからなり筒軸方向を水平横向きにした内外二重筒において、外筒と内筒との間を冷媒溶液が流れる冷媒液室に、内筒の内部を被冷却媒体が流れる冷却媒体室に夫々形成した満液二重管式の蒸発器であって、
   前記冷媒液室内の冷媒溶液から蒸発した冷媒蒸気中の冷媒液を分離して回収する気液分離器を前記外筒の上部に配置するとともに、前記気液分離器内の底部の冷媒液排出口から排出する前記回収した冷媒液を前記冷媒液室内に戻す冷媒液移送管を設け、
   前記外筒の筒軸方向一端部に前記冷媒液室に対する冷媒溶液供給口を設け、前記外筒の筒軸方向他端部と同じ側の前記気液分離器の端部に、前記気液分離器内の冷媒蒸気を前記気液分離器外に排出する冷媒蒸気出口、及び、前記気液分離器内の冷媒溶液を前記気液分離器外に取り出す冷媒溶液取出口を設けて、前記冷媒液室内及び前記気液分離器内において冷媒溶液及び冷媒蒸気を筒軸方向に沿って流すとともに、前記冷媒液室内の少なくとも上部側部分を筒軸方向に沿って前後に仕切る仕切体を設け、前記気液分離器の底部側部分を筒軸方向に沿って前後に仕切る堰状部材を、前記冷媒液排出口と前記冷媒溶液取出口の間の前記気液分離器の底部に設け、前記仕切体より前記筒軸方向一端部側の冷媒液室の上部側と前記堰状部材より前記筒軸方向一端部側の気液分離器、及び、前記仕切体より前記筒軸方向他端部側の冷媒液室の上部側と前記堰状部材より前記筒軸方向他端部側の気液分離器が、連通管によって夫々連通接続されている満液二重管式の蒸発器。
3. 前記冷媒溶液供給口に流入する前の冷媒溶液を通流させて前記気液分離器内の冷媒溶液と熱交換させる熱交換器を、前記気液分離器内の前記冷媒溶液取出口の近傍に設けている請求項２記載の満液二重管式の蒸発器。
4. 前記冷媒溶液と前記被冷却媒体を筒軸方向に沿って反対向きに流すとともに、前記冷媒溶液供給口を前記冷却媒体室からの被冷却媒体の出口が設置されている筒軸方向端部に配置し、前記冷媒溶液取出口を前記冷却媒体室に対する被冷却媒体の入口が設置されている筒軸方向端部に配置している請求項１〜３のいずれかに記載の満液二重管式の蒸発器。
5. 請求項１〜４のいずれかに記載の満液二重管式の蒸発器を備えたアンモニア吸収式冷凍機。

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