JP4720558B2

JP4720558B2 - 吸収冷凍機用発生器

Info

Publication number: JP4720558B2
Application number: JP2006071030A
Authority: JP
Inventors: 満嗣河合
Original assignee: Daikin Industries Ltd
Current assignee: Daikin Industries Ltd
Priority date: 2006-03-15
Filing date: 2006-03-15
Publication date: 2011-07-13
Anticipated expiration: 2026-03-15
Also published as: JP2007247956A

Description

本願発明は、吸収冷凍機用発生器に関するものである。

従来公知の吸収冷凍機に用いられる発生器としては、伝熱管の内部に加熱媒体（例えば、排温水）を通し、伝熱管外の希溶液（例えば、ＬｉＢｒ希溶液）を濃縮再生して冷媒蒸気を発生させる方式のものや、プレート式熱交換器を用い、内部の加熱媒体（例えば、排温水）によって、プレート外面の希溶液（例えば、ＬｉＢｒ希溶液）を加熱濃縮して冷媒蒸気を発生させるもの、プレート外面の希溶液（例えば、ＬｉＢｒ希溶液）を液膜で流下させて濃縮して冷媒蒸気を発生させるもの等（特許文献１、２参照）がある。

上記した公知の発生器は、単に冷媒蒸気を発生させる冷媒発生器としての機能しか有していなかった。

特開平７−１３９８５０号公報。

特開２００１−１５３５８２号公報。

ところで、単効用サイクルの吸収冷凍機においては、発生器に流入する希溶液（例えば、ＬｉＢｒ希溶液）は、発生器で加熱され、冷媒蒸気を発生した後、発生器より流出する濃溶液（例えば、ＬｉＢｒ濃溶液）と熱交換されることとなっている。つまり、発生器に流入する希溶液と発生器から流出する濃溶液とを熱交換させるための溶液熱交換器が付設されることで熱効率を高めるサイクルとなっているのである。

従来の吸収冷凍機に使用される発生器は、上記したように、単に冷媒蒸気を発生させる冷媒発生器としての機能とか有していないところから、吸収冷凍サイクルにおいては、発生器と溶液熱交換器とが別構成の機器として用いられることとなっている。その結果、吸収冷凍サイクルを構成する機器数が多くなるとともに、信頼性の向上やコストダウンを図る上での障害となっていた。

本願発明は、上記の点に鑑みてなされたもので、吸収冷凍サイクルの構成機器の簡素化と、コストダウンおよび信頼性の向上を図り得るようにすることを目的としている。

本願発明では、上記課題を解決するための第１の手段として、一対のプレート１，１を組み合わせてなり、上部に加熱媒体Ｗｈが流れる加熱媒体流路７を、下部に希溶液Ｌｄが流れる希溶液流路８を有する複数のエレメントＸ，Ｘ・・を設け、該エレメントＸ，Ｘ・・の外部に希溶液Ｌｄを供給するように構成するとともに、前記加熱媒体流路７を流れる加熱媒体ＷｈによってエレメントＸ，Ｘ・・の外部に供給される希溶液Ｌｄを濃縮再生して濃溶液Ｌｃとする発生器部２と、該発生器部２において濃縮再生されて前記希溶液流路８の外部を流下する濃溶液Ｌｃと前記希溶液通路８を流れる希溶液Ｌｄとを熱交換させる熱交換器部３とを一体に構成している。

上記のように構成したことにより、希溶液Ｌｄは、上部の発生器部２を構成するエレメントＸ，Ｘ・・の表面を液膜状態で流下し、下部の熱交換器部３を構成するエレメントＸ，Ｘ・・の表面側に流入し、その過程において、上部の発生器部２では加熱媒体Ｗｈにより希溶液Ｌｄが加熱濃縮され、冷媒蒸気Ｒｓを発生し、発生器部２から流下する濃溶液Ｌｃは、下部の熱交換器部３において発生器部２に流入する前の希溶液Ｌｄとの熱交換により冷却されて温度が低下される。つまり、冷媒発生器として機能する発生器部２と溶液熱交換器として機能する熱交換器部３とを一対のプレート１，１からなるエレメントＸを一体化構成とすることが可能となり、機器の簡素化およびコストダウンを図ることができる。

本願発明では、さらに、上記課題を解決するための第２の手段として、上記第１の手段を備えた吸収冷凍機用発生器において、前記発生器部２における熱交換量と前記熱交換器部３における熱交換量とに対応させて前記発生器部２および前記熱交換器部３の大きさを設定することもでき、そのように構成した場合、発生器部２と熱交換器部３とにおける大きさをそれぞれの熱交換量に対応させることが可能となり、熱交換器として低コスト化を図ることができるとともに、信頼性が向上する。

本願発明では、さらに、上記課題を解決するための第３の手段として、上記第１又は第２の手段を備えた吸収冷凍機用発生器において、前記発生器部２の上方に、供給される希溶液Ｌｄを均等に分散するための溶液分散手段４を付設することもでき、そのように構成した場合、発生器部２へ供給される希溶液Ｌｄを均等に分散させることが可能となり、発生器部２および熱交換器部３における性能向上を図ることができる。

本願発明では、さらに、上記課題を解決するための第４の手段として、上記第１、第２又は第３の手段を備えた吸収冷凍機用発生器において、前記熱交換器部３の最上位に、濃溶液出口５を形成することもでき、そのように構成した場合、熱交換器部３が濃溶液Ｌｃで満液状態となったとき、濃溶液Ｌｃの流出が可能となるところから、熱交換器部３における熱交換性能を最大に発揮することができる。

本願発明では、さらに、上記課題を解決するための第５の手段として、上記第１、第２、第３又は第４の手段を備えた吸収冷凍機用発生器において、前記発生器部２から前記熱交換器部３に至る濃溶液流路６を構成する前記プレート１，１の間隔Ｄ1を等しくする一方、前記発生器部２における加熱媒体流路７を構成する前記プレート１，１の間隔Ｄ2と前記熱交換器部３における希溶液流路８を構成する前記プレート１，１の間隔Ｄ3とを異ならしめることもでき、そのように構成した場合、１枚のプレート１の上部および下部に発生器部２および熱交換器部３をそれぞれ形成することが可能となり、製作が容易となる。

本願発明では、さらに、上記課題を解決するための第６の手段として、上記第１、第２、第３、第４又は第５の手段を備えた吸収冷凍機用発生器において、前記熱交換器部３における濃溶液流路９を構成する前記プレート１，１の間隔Ｄ4と前記熱交換器部３における希溶液流路８を構成する前記プレート１，１の間隔Ｄ3とを等しくすることもでき、そのように構成した場合、熱交換器部３における希溶液流路８と濃溶液流路９との容積が等しくなり、希溶液Ｌｄと濃溶液Ｌｃとの熱交換性能を最大に確保することができる。

本願発明の第１の手段によれば、一対のプレート１，１を組み合わせてなり、上部に加熱媒体Ｗｈが流れる加熱媒体流路７を、下部に希溶液Ｌｄが流れる希溶液流路８を有する複数のエレメントＸ，Ｘ・・を設け、該エレメントＸ，Ｘ・・の外部に希溶液Ｌｄを供給するように構成するとともに、前記加熱媒体流路７を流れる加熱媒体ＷｈによってエレメントＸ，Ｘ・・の外部に供給される希溶液Ｌｄを濃縮再生して濃溶液Ｌｃとする発生器部２と、該発生器部２において濃縮再生されて前記希溶液流路８の外部を流下する濃溶液Ｌｃと前記希溶液通路８を流れる希溶液Ｌｄとを熱交換させる熱交換器部３とを一体に構成して、希溶液Ｌｄは、上部の発生器部２を構成するエレメントＸ，Ｘ・・の表面を液膜状態で流下し、下部の熱交換器部３を構成するエレメントＸ，Ｘ・・の表面側に流入し、その過程において、上部の発生器部２では加熱媒体Ｗｈにより希溶液Ｌｄが加熱濃縮され、冷媒蒸気Ｒｓを発生し、発生器部２から流下する濃溶液Ｌｃは、下部の熱交換器部３において発生器部２に流入する前の希溶液Ｌｄとの熱交換により冷却されて温度が低下されるようにしたので、冷媒発生器として機能する発生器部２と溶液熱交換器として機能する熱交換器部３とを一対のプレート１，１からなるエレメントＸを一体化構成とすることが可能となり、機器の簡素化およびコストダウンを図ることができるという効果がある。

本願発明の第２の手段におけるように、上記第１の手段を備えた吸収冷凍機用発生器において、前記発生器部２における熱交換量と前記熱交換器部３における熱交換量とに対応させて前記発生器部２および前記熱交換器部３の大きさを設定することもでき、そのように構成した場合、発生器部２と熱交換器部３とにおける大きさをそれぞれの熱交換量に対応させることが可能となり、熱交換器として低コスト化を図ることができるとともに、信頼性が向上する。

本願発明の第３の手段におけるように、上記第１又は第２の手段を備えた吸収冷凍機用発生器において、前記発生器部２の上方に、供給される希溶液Ｌｄを均等に分散するための溶液分散手段４を付設することもでき、そのように構成した場合、発生器部２へ供給される希溶液Ｌｄを均等に分散させることが可能となり、発生器部２および熱交換器部３における性能向上を図ることができる。

本願発明の第４の手段におけるように、上記第１、第２又は第３の手段を備えた吸収冷凍機用発生器において、前記熱交換器部３の最上位に、濃溶液出口５を形成することもでき、そのように構成した場合、熱交換器部３が濃溶液Ｌｃで満液状態となったとき、濃溶液Ｌｃの流出が可能となるところから、熱交換器部３における熱交換性能を最大に発揮することができる。

本願発明の第５の手段におけるように、上記第１、第２、第３又は第４の手段を備えた吸収冷凍機用発生器において、前記発生器部２から前記熱交換器部３に至る濃溶液流路６を構成する前記プレート１，１の間隔Ｄ1を等しくする一方、前記発生器部２における加熱媒体流路７を構成する前記プレート１，１の間隔Ｄ2と前記熱交換器部３における希溶液流路８を構成する前記プレート１，１の間隔Ｄ3とを異ならしめることもでき、そのように構成した場合、１枚のプレート１の上部および下部に発生器部２および熱交換器部３をそれぞれ形成することが可能となり、製作が容易となる。

本願発明の第６の手段におけるように、上記第１、第２、第３、第４又は第５の手段を備えた吸収冷凍機用発生器において、前記熱交換器部３における濃溶液流路９を構成する前記プレート１，１の間隔Ｄ4と前記熱交換器部３における希溶液流路８を構成する前記プレート１，１の間隔Ｄ3とを等しくすることもでき、そのように構成した場合、熱交換器部３における希溶液流路８と濃溶液流路９との容積が等しくなり、希溶液Ｌｄと濃溶液Ｌｃとの熱交換性能を最大に確保することができる。

以下、添付の図面を参照して、本願発明の好適な実施の形態について説明する。

図１には、本願発明の実施の形態にかかる吸収冷凍機用発生器を用いたＬｉＢｒ式吸収冷凍サイクルが示されている。

この吸収冷凍サイクルは、冷媒（例えば、水）を吸収する能力に優れた吸収剤（例えば、ＬｉＢｒ）の水溶液（以下、単に希溶液という）の冷媒吸収能力が増強するように該溶液を加熱媒体（例えば、排温水）Ｗｈで加熱して濃縮するための発生器Ｇと、該発生器Ｇにおいて溶液から分離した蒸気（冷媒）Ｒｓを導入してこれを冷却することによって液化させる凝縮器Ｃと、該凝縮器Ｃによって液化された冷媒Ｒｗを導入して低圧下で蒸発（気化）させる蒸発器Ｅと、該蒸発器Ｅで発生した蒸気Ｒｓを吸収するために前記発生器Ｇで濃縮された濃溶液Ｌｃを収容する吸収器Ａと、該吸収器Ａで蒸気を吸収したことによって希釈された溶液（希溶液）Ｌｄを濃縮するために再び発生器Ｇへ送り込むための溶液ポンプＰと、該溶液ポンプＰから吐出される希溶液Ｌｄの一部（大部分）を導入してこれを冷却する空冷熱交換器Ｈとを備えて構成されている。また、この吸収冷凍サイクルにおいては、前記発生器Ｇは、発生器部と熱交換器部とが一体化された構造（後に詳述する）とされ、蒸発器Ｅおよび吸収器Ａも一体化された構造とされている。なお、発生器Ｇの熱交換器部を出た濃溶液Ｌｃは空冷熱交換器Ｈの出口側で合流されることとなっている。また、前記蒸発器Ｅにおいては、冷媒（凝縮水）の蒸発によって冷水Ｗｃが得られることとなっている。

本実施の形態においては、前記発生器Ｇは、図２ないし図４に示すように、一対のプレート１，１を組み合わせてなり、上部に加熱媒体（例えば、排温水）Ｗｈが流れる加熱媒体流路７を、下部に希溶液Ｌｄが流れる希溶液流路８を有する複数のエレメントＸ，Ｘ・・を設け、該エレメントＸ，Ｘ・・の外部に希溶液Ｌｄを供給するように構成されており、前記加熱媒体流路７を流れる加熱媒体ＷｈによってエレメントＸ，Ｘ・・の外部に供給される希溶液Ｌｄを濃縮再生して濃溶液Ｌｃとする発生器部２と、該発生器部２において濃縮再生されて前記希溶液流路８の外部を流下する濃溶液Ｌｃと前記希溶液通路８を流れる希溶液Ｌｄとを熱交換させる熱交換器部３とが一体に構成されている。前記各プレート１は、熱良導体（例えば、鋼板、ステンレス鋼、アルミあるいはアルミ合金等）により製作される。符号１０は発生器Ｇの外郭を構成するケーシングである。

前記発生器部２における熱交換量と前記熱交換器部３における熱交換量とに対応させて前記発生器部２および前記熱交換器部３の大きさは設定されている。このようにすると、発生器部２と熱交換器部３とにおける大きさをそれぞれの熱交換量に対応させることが可能となり、熱交換器として低コスト化を図ることができるとともに、信頼性が向上する。

また、前記発生器部２の上方には、供給される希溶液Ｌｄを均等に分散するための溶液分散手段として作用するスプレー装置４が付設されている（図３参照）。このようにすると、発生器部２へ供給される希溶液Ｌｄを均等に分散させることが可能となり、発生器部２および熱交換器部３における性能向上を図ることができる。

さらに、前記熱交換器部３の最上位には、濃溶液出口５が形成されている（図２参照）。このようにすると、熱交換器部３が濃溶液Ｌｃで満液状態となったとき、濃溶液Ｌｃの流出が可能となるところから、熱交換器部３における熱交換性能を最大に発揮することができる。

さらにまた、前記発生器部２から前記熱交換器部３に至る濃溶液流路６を構成する前記プレート１，１の間隔Ｄ1は等しくされる（例えば、Ｄ1＝５ｍｍ）一方、前記発生器部２における加熱媒体流路７を構成する前記プレート１，１の間隔Ｄ2と前記熱交換器部３における希溶液流路８を構成する前記プレート１，１の間隔Ｄ3とは異なっている（例えば、Ｄ2＝５ｍｍ、Ｄ3＝２．５ｍｍ）。このようにすると、１枚のプレート１の上部および下部に発生器部２および熱交換器部３をそれぞれ形成することが可能となり、製作が容易となる。

しかも、本実施の形態においては、前記熱交換器部３における濃溶液流路９を構成する前記プレート１，１の間隔Ｄ4と前記熱交換器部３における希溶液流路８を構成する前記プレート１，１の間隔Ｄ3とは等しくされている（例えば、Ｄ3＝Ｄ4＝２．５ｍｍ）。このようにすると、熱交換器部３における希溶液流路８と濃溶液流路９との容積が等しくなり、希溶液Ｌｄと濃溶液Ｌｃとの熱交換性能を最大に確保することができる。

本願発明は、上記実施の形態に限定されるものではなく、発明の要旨を逸脱しない範囲において適宜設計変更可能なことは勿論である（例えば、単効用以外の複数効用にも適用可能である）。

本願発明の実施の形態にかかる吸収冷凍機用発生器を用いた吸収冷凍サイクルを示す系統図であり、溶液を吸収器に流入させる前に空冷熱交換器で過冷却させる方式の例である。本願発明の実施の形態にかかる吸収冷凍機用発生器の内部を開示した斜視図である。本願発明の実施の形態にかかる吸収冷凍機用発生器の正面図である。本願発明の実施の形態にかかる吸収冷凍機用発生器の要部拡大断面図である。

１はプレート
２は発生器部
３は熱交換器部
４は溶液分散手段（スプレー装置）
５は濃溶液出口
６は濃溶液流路
７は加熱媒体流路
８は希溶液流路
９は濃溶液流路
Ｇは発生器
Ｄ1〜Ｄ4は間隔
Ｌｃは濃溶液
Ｌｄは希溶液
Ｗｈは加熱媒体（排温水）
Ｘはエレメント

Claims

一対のプレート（１），（１）を組み合わせてなり、上部に加熱媒体（Ｗｈ）が流れる加熱媒体流路（７）を、下部に希溶液（Ｌｄ）が流れる希溶液流路（８）を有する複数のエレメント（Ｘ），（Ｘ）・・を設け、該エレメント（Ｘ），（Ｘ）・・の外部に希溶液（Ｌｄ）を供給するように構成するとともに、前記加熱媒体流路（７）を流れる加熱媒体（Ｗｈ）によってエレメント（Ｘ），（Ｘ）・・の外部に供給される希溶液（Ｌｄ）を濃縮再生して濃溶液（Ｌｃ）とする発生器部（２）と、該発生器部（２）において濃縮再生されて前記希溶液流路（８）の外部を流下する濃溶液（Ｌｃ）と前記希溶液通路（８）を流れる希溶液（Ｌｄ）とを熱交換させる熱交換器部（３）とを一体に構成したことを特徴とする吸収冷凍機用発生器。
前記発生器部（２）における熱交換量と前記熱交換器部（３）における熱交換量とに対応させて前記発生器部（２）および前記熱交換器部（３）の大きさを設定したことを特徴とする請求項１記載の吸収冷凍機用発生器。
前記発生器部（２）の上方には、供給される希溶液（Ｌｄ）を均等に分散するための溶液分散手段（４）を付設したことを特徴とする請求項１および２のいずれか一項記載の吸収冷凍機用発生器。
前記熱交換器部（３）の最上位には、濃溶液出口（５）を形成したことを特徴とする請求項１、２および３のいずれか一項記載の吸収冷凍機用発生器。
前記発生器部（２）から前記熱交換器部（３）に至る濃溶液流路（６）を構成する前記プレート（１），（１）の間隔（Ｄ1）を等しくする一方、前記発生器部（２）における加熱媒体流路（７）を構成する前記プレート（１），（１）の間隔（Ｄ2）と前記熱交換器部（３）における希溶液流路（８）を構成する前記プレート（１），（１）の間隔（Ｄ3）とを異ならしめたことを特徴とする請求項１、２、３および４のいずれか一項記載の吸収冷凍機用発生器。
前記熱交換器部（３）における濃溶液流路（９）を構成する前記プレート（１），（１）の間隔（Ｄ4）と前記熱交換器部（３）における希溶液流路（８）を構成する前記プレート（１），（１）の間隔（Ｄ3）とを等しくしたことを特徴とする請求項１、２、３、４および５のいずれか一項記載の吸収冷凍機用発生器。