JP5722678B2 - 吸収式冷凍機及び吸収式冷凍機の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、蒸発器、吸収器、再生器、凝縮器、分離器、溶液熱交換器を備えた吸収式冷凍機及び吸収式冷凍機の製造方法に関する。

吸収式冷凍機は、例えば第１種ヒートポンプ型であれば、蒸発器からの気化した冷媒を吸収器で吸収剤に吸収させ、この混合液である吸収液を再生器へ送り加熱して冷媒を分離する。分離された冷媒は、凝縮器に送られて冷やされ凝縮する。このようにして得られた凝縮した冷媒は膨張弁を経由して蒸発器に送られて蒸発し周囲から熱を奪う。

このような吸収式冷凍機では、従来、第１外板、第１区画体、伝熱板、第２区画体、第２外板を順に積層して積層体を構成し、その積層体にて、凝縮器、溶液熱交換器、過冷却器、蒸発器、及び、吸収器を形成している（例えば、特許文献１参照。）。
上記特許文献１に記載の吸収式冷凍機では、積層体において、第１区画体及び第２区画体により複数の中空状の流体通流室が形成され、その中空状の流体通流室に流体を通流させることで、伝熱板を挟んで対向位置する流体通流室を通流する流体同士の熱交換を行うようにしている。このようにして、複数の流体通流室によって、凝縮器、溶液熱交換器、過冷却器、蒸発器、吸収器の夫々が構成されている。

特開平９−２４３２７９号公報

上記特許文献１に記載の吸収式冷凍機では、流体通流室を通流する流体が有する熱を、伝熱板を介して対向位置する流体通流室を通流する流体に伝熱させているだけであるので、伝熱性能が低いものとなっていた。そこで、例えば、流体通流室を大きくして伝熱板の伝熱面積を大きくすることによって伝熱量を増加させることが考えられるが、この場合には、流体通流室を大きくすることで、大型化を招くことになる。また、上記特許文献１に記載の吸収式冷凍機では、流体通流室が中空状となっていることから、強度的にも弱いものとなっている。

本発明は、かかる点に着目してなされたものであり、その目的は、強度の向上を図ることができながら、コンパクトに構成して伝熱性能を向上できる吸収式冷凍機及び吸収式冷凍機の製造方法を提供する点にある。

この目的を達成するために、本発明に係る吸収式冷凍機の特徴構成は、蒸発器、吸収器、再生器、凝縮器、分離器、溶液熱交換器を備えた吸収式冷凍機において、
第１外板、第１区画体、伝熱板、第２区画体、第２外板を順に積層して積層体が構成され、前記積層体では、前記第１区画体及び前記第２区画体により、前記伝熱板を挟んで対向位置する２つの流体通流室を１組とする対向室モジュールが複数形成され、前記積層体には、複数の前記流体通流室の夫々に対して流体を流入可能な流入部、及び、複数の前記流体通流室の夫々から流体を排出可能な排出部が備えられ、前記吸収器、前記再生器、及び、前記溶液熱交換器の夫々が、前記対向室モジュールにて構成されていると共に、前記吸収器、前記再生器、及び、前記溶液熱交換器の夫々を構成する複数の前記対向室モジュールにおける２つの前記流体通流室内の夫々に伝熱フィンが備えられ、前記分離器が、前記対向室モジュールにて構成されると共に、前記分離器を構成する前記対向室モジュールにおける２つの前記流体通流室の間の前記伝熱板を貫通する状態で中空空間が形成され、前記中空空間に流路形成部材が配設されている点にある。

本特徴構成によれば、第１外板、第１区画体、伝熱板、第２区画体、第２外板を順に積層して積層体を形成することにより、伝熱板を挟んで対向位置する２つの流体通流室を１組とする対向室モジュールが２つ以上形成することができる。流入部は、複数の流体通流室の夫々に対して流体を流入可能であるので、各対向室モジュールにおいて、伝熱板を挟んで一方側の流体通流室に流入された流体が有する熱を、伝熱板を介して伝熱板を挟んで他方側の流体通流室に流入された流体に伝熱できる。しかも、複数の対向室モジュールにおける２つの流体通流室内の夫々に伝熱フィンが備えられているので、伝熱板だけではなく、この伝熱フィンをも活用して、各対向室モジュールにおける一方側の流体通流室の流体から他方側の流体通流室の流体への伝熱を行うことができ、伝熱性能を向上することができる。このように、伝熱性能を向上できることから、流体通流室を大きくして伝熱面積を大きくする必要もなく、積層体をコンパクトに構成することができる。さらに、複数の対向室モジュールにおける２つの流体通流室内の夫々に伝熱フィンを備えることで、伝熱板を挟んで対向位置する２つの流体通流室の夫々に伝熱フィンを存在させることができ、その伝熱フィンの存在によって積層体の強度の向上を図ることができる。また、積層体にて形成される流体通流室に複数種の流体を流入させることで、複数種の流体を混合させることもでき、このような流体通流室を吸収器として構成することができる。さらに、分離器を構成する対向室モジュールにおける２つの流体通流室の間の伝熱板を貫通する状態で中空空間が形成され、中空空間に流路形成部材を配設する構成を採用することで、積層体にて形成される流体通流室に流入された流体から複数種の流体に分離させることもできる。このようにして、積層体を構成するだけで、その積層体における複数の対向室モジュールによって、吸収器、再生器、分離器、及び、溶液熱交換器の夫々を構成することができる。
以上のことから、強度の向上を図ることができながら、コンパクトに構成して伝熱性能を向上できる吸収式冷凍機を実現できるに至った。

本発明に係る吸収式冷凍機の更なる特徴構成は、前記流体通流室として、他の前記流体通流室と連通接続されて、その他の前記流体通流室からの流体が直接流入可能な直接流入用流体通流室が備えられている点にある。

本特徴構成によれば、他の流体通流室から排出される流体を、積層体の外部に排出されることなく、直接流入用流体通流室に直接流入させることができるので、他の流体通流室にて熱交換を行い、その熱交換を行った流体をそのまま直接流入用流体通流室での熱交換に用いることができる。したがって、１つの流体を異なる流体通流室にて段階的に熱交換させて効率良い熱交換を行うことができ、熱交換の性能向上を図ることができるとともに、他の流体通流室から排出される流体を積層体の外部まで導く流路を省略して、構成の簡素化を図ることもできる。

本発明に係る吸収式冷凍機の更なる特徴構成は、前記分離器から流出した冷媒の濃度を高める精留器が備えられ、その精留器が前記対向室モジュールにて構成されている点にある。

本特徴構成によれば、積層体により、吸収器、再生器、分離器、及び、溶液熱交換器に加えて、精留器を構成することができる。したがって、積層体を構成するだけで、吸収式冷凍機として必要となる機器をより多く構成することができ、製造工程の簡素化を効果的に図ることができる。例えば、冷媒をアンモニアとし、吸収液を水とした場合に、精留器の濃縮作用により冷媒濃度を高めて凝縮器に冷媒を供給することができ、吸収式冷凍機の作動を適正に行うことができる。

本発明に係る吸収式冷凍機の更なる特徴構成は、前記吸収器に戻す吸収液を冷却用流体にて冷却させる溶液冷却用熱交換器が備えられ、その溶液冷却用熱交換器が前記対向室モジュールにて構成されている点にある。

本特徴構成によれば、積層体により、吸収器、再生器、分離器、及び、溶液熱交換器に加えて、溶液冷却用熱交換器を構成することができる。したがって、積層体を製造するだけで、吸収式冷凍機として必要となる機器をより多く構成することができ、製造工程の簡素化を効果的に図ることができる。

本発明に係る吸収式冷凍機の更なる特徴構成は、前記積層体は、前記第１外板と前記第１区画体との間、又は、前記第２区画体と前記第２外板との間に、追加区画体及び追加伝熱板の単位追加体を追加して積層自在に構成され、前記追加区画体は、前記追加伝熱板を挟んで前記対向室モジュールと対向位置する追加流体通流室を形成自在に構成されている点にある。

本特徴構成によれば、例えば、第１外板と第１区画体との間に単位追加体を追加して積層させて積層体を構成することにより、追加流体通流室を通流させる流体と対向室モジュールにおける一方側の流体通流室を通流する流体とを追加伝熱板を介して熱交換させることができる。よって、追加流体通流室と対向室モジュールにおける一方側の流体通流室とに同一の流体を通流させることにより、熱交換量を増加させることが可能となる。よって、単位追加体を必要に応じて追加して積層させて積層体を構成することにより、求められている能力の変化に柔軟に対応することができる。また、追加流体通流室と対向室モジュールにおける一方側の流体通流室とで異なる流体を通流させることにより、より多種の流体の熱交換を行うこともできる。

本発明に係る吸収式冷凍機の製造方法は、上述の本発明に係る吸収式冷凍機の特徴構成の何れかを有するものであり、前記吸収器、前記再生器、前記分離器、及び、前記溶液熱交換器が、前記第１外板、前記第１区画体、前記伝熱板、前記第２区画体、前記第２外板を順に積層してロウ付けにより互いを接着させて製造された前記積層体にて形成されている点にある。

本特徴構成によれば、単に、第１外板、第１区画体、伝熱板、第２区画体、第２外板を順に積層してロウ付けするだけで積層体を製造することができ、積層体の製造を容易に行うことができる。よって、吸収式冷凍機として、製造工程の簡素化を有効に図ることができる。

吸収式冷凍機の概略構成を示す図 積層体の分解斜視図 積層体を組み付けた状態での斜視図 第１区画体を示す斜視図 第２区画体を示す斜視図

本発明に係る熱交換器を用いた排熱利用システムの実施形態を図面に基づいて説明する。
この排熱利用システムは、図１に示すように、エンジン１の軸出力を、アンモニアである冷媒Ａを圧縮する圧縮機２の動力源として利用する圧縮式ヒートポンプ回路Ｘ１と、エンジン１の排熱を、アンモニアを吸収可能で且つアンモニアよりも沸点が高い水である吸収剤を再生温度に加熱する再生器３の熱源として利用する吸収式ヒートポンプ回路Ｙ１とを備えて構成されている。そして、圧縮式ヒートポンプ回路Ｘ１の冷媒をアンモニアとし、吸収式ヒートポンプ回路Ｙ１の冷媒をアンモニアとし、吸収剤を水としている。

圧縮式ヒートポンプ回路Ｘ１は、凝縮器４、膨張弁５、蒸発器６、圧縮機２を配置して構成されている。そして、圧縮機２には、エンジン１の軸出力が伝達されており、圧縮機２は、動力源としてエンジン１の軸動力を利用して冷媒を圧縮するように構成されている。

蒸発器６にて蒸発した冷媒蒸気Ａ１が、圧縮機２にて圧縮されて高温高圧状態となり、その高温高圧状態の冷媒蒸気Ａ１が、凝縮器４にて伝熱管４ａ内を流通する冷却水Ｈに放熱して凝縮する。そして、その凝縮した冷媒液Ａ２が、膨張弁５にて膨張して低温低圧状態となり、その低温低圧状態の冷媒液Ａ２が蒸発器６にて伝熱管６ａ内に流通する冷熱用水Ｃから吸熱して蒸発する。このようにして、蒸発器６にて蒸発した冷媒蒸気Ａ１が再度圧縮機２に供給されるという形態で、圧縮式ヒートポンプ回路Ｘ１が作動するように構成されている。

圧縮式ヒートポンプ回路Ｘ１には、凝縮器４から膨張弁５に供給される比較的高温の冷媒液Ａ２により、蒸発器６から圧縮機２に供給される冷媒蒸気Ａ１を加熱する冷媒熱交換器７が設けられている。

吸収式ヒートポンプ回路Ｙ１は、凝縮器４及び蒸発器６に加えて、吸収器８、再生器３、分離器９、精留器１０、溶液熱交換器１１、溶液冷却用熱交換器１２を配置して構成されている。
この排熱利用システムでは、圧縮式ヒートポンプ回路Ｘ１及び吸収式ヒートポンプ回路Ｙ１の凝縮器４及び蒸発器６が共有されている。

蒸発器６には、下方に溜まる冷媒液Ａ２を伝熱管６ａに散布する冷媒液循環路６ｂが設けられている。これにより、蒸発器６における冷媒液Ａ２が、良好に、伝熱管６ａ内に流通する冷熱用水Ｃから吸熱して蒸発することができる。この冷媒液循環路６ｂは必ずしも設けなくてもよい。
そして、蒸発器６を流出した冷媒蒸気Ａ１は、冷媒熱交換器７に供給されて加熱されたのち、圧縮式ヒートポンプ回路Ｘ１の圧縮機２と吸収式ヒートポンプ回路Ｙ１の吸収器８とに分配して供給される。

吸収器８では、冷媒蒸気Ａ１が吸収剤に吸収されており、冷媒蒸気Ａ１と吸収剤との混合液である吸収液は、吸収器８を流出して再生器３に供給される吸収液Ｋ３と吸収器８に戻す吸収液に合流させる吸収液Ｋ４とに分配されている。

吸収器８を流出して再生器３に供給される吸収液Ｋ３は、溶液ポンプ１３にて昇圧されて溶液熱交換器１１に供給され、溶液熱交換器１１において吸収器８に戻す吸収液Ｋ５との熱交換により加熱されたのち、再生器３に供給されてエンジン１の排熱を有する加熱用流体Ｂにて再生温度まで加熱される。

再生器３を流出した吸収液Ｋ８は、分離器９に供給されて吸収液Ｋ８から冷媒蒸気Ａ１が分離され、冷媒蒸気Ａ１が分離された吸収液Ｋ９を吸収器８に戻している。また、分離された冷媒蒸気Ａ１が、精留器１０に供給されて伝熱管１０ａ内を流通する冷却用流体Ｒ（例えば冷却水）により冷却されることで凝縮されて、冷媒濃度が高い冷媒蒸気Ａ１を凝縮器４に供給すると共に、凝縮した吸収液Ｑを分離器９にて冷媒蒸気Ａ１が分離された吸収液Ｋ９に合流させて吸収器８に戻している。精留器１０を流出した冷媒蒸気Ａ１は、圧縮機２にて圧縮された冷媒蒸気Ａ１と合流して凝縮器４に供給されている。

分離器９を流出した吸収液Ｋ９と精留器１０から流出した吸収液Ｑとの混合液である吸収器８に戻す吸収液Ｋ５は、液面計１４を通過したのち、溶液熱交換器１１に供給されて溶液熱交換器１１において吸収器８を流出して再生器３に供給される吸収液Ｋ３を加熱している。ここで、液面計１４については、必ずしも設けなくてもよい。そして、溶液熱交換器１１を流出した吸収器８に戻す吸収液Ｋ６は、膨張弁１５にて減圧されたのち、吸収器８を流出した吸収液Ｋ２のうち循環ポンプ１６により昇圧された吸収液Ｋ４が合流されて溶液冷却用熱交換器１２に供給される。溶液冷却用熱交換器１２に供給された吸収液Ｋ１０は、溶液冷却用熱交換器１２において冷却用流体Ｒ（例えば冷却水）にて冷却されたのち、吸収器８に戻されている。

吸収式ヒートポンプ回路Ｙ１のうち、図１にて点線にて囲む部分の機器及び流路等を、図２及び図３に示すように、第１外板１７、第１区画体１８、伝熱板１９、第２区画体２０、第２外板２１を順に積層した積層体２２にて構成している。本発明に係る熱交換器は、この積層体２２にて構成されている。図２は、積層体２２の分解斜視図を示しており、図３は、積層体２２を組み付けた状態での斜視図を示している。

第１外板１７、第１区画体１８、伝熱板１９、第２区画体２０、第２外板２１の夫々が、平面視で長方形状に形成されており、その厚みが薄い薄型に形成されている。そして、積層体２２は、第１外板１７、第１区画体１８、伝熱板１９、第２区画体２０、第２外板２１を順に積層してロウ付けにより互いを接着させて製造されている。
積層体２２は、例えば、伝熱板１９の長手方向（図２及び図３中Ｘ方向）を積層体２２の上下方向とし、且つ、伝熱板１９の短手方向（図２及び図３中Ｙ方向）を積層体２２の左右方向として縦長形状に形成されている。ここで、以下、伝熱板１９の長手方向を「積層体２２の上下方向」とし、伝熱板１９の短手方向を「積層体２２の左右方向」として説明する。

第１区画体１８は、図４に示すように、伝熱板１９と第１外板１７との間の空間を複数の空間に区切る枠体にて構成されており、その枠体にて区切られた空間を第１流体通流室２５として区画形成している。１つの第１流体通流室２５ｄを除く複数の第１流体通流室２５の夫々には、伝熱フィン２３が備えられている。図２では、この伝熱フィン２３を省略して図示している。ここで、伝熱フィン２３の形状については、各種の形状が適応可能であり、例えば、波形状としたり、フィンピッチを変更させたオフセットフィンとしたり、コルゲートフィンとすることができ、適用箇所によって仕様を変えてもよい。伝熱フィン２３の材質は、例えば、銅とすることができる。

第２区画体２０も、図５に示すように、第１区画体１８と同様に、枠体を備えており、その枠体にて区切られた空間を第２流体通流室２６として区画形成している。そして、１つの第２流体通流室２６ｄを除く複数の第２流体通流室２６の夫々にも、伝熱フィン２３が備えられている。

図２に示すように、積層体２２において、第１区画体１８によって第１外板１７と伝熱板１９との間に複数の第１流体通流室２５ａ〜２５ｆが伝熱板１９に沿う方向で並ぶ形態で区画形成されている。また、積層体２２において、第２区画体２０によって第２外板２１と伝熱板１９との間に複数の第１流体通流室２５ａ〜２５ｆと伝熱板１９を挟んで対向する位置に第２流体通流室２６ａ〜２６ｆが伝熱板１９に沿う方向で並ぶ形態で区画形成されている。第１流体通流室２５と第２流体通流室２６とは同数備えられており、この実施形態では６つ備えられている。伝熱板１９を挟んで対向位置する第１流体通流室２５と第２流体通流室２６との２つの流体通流室を１組とする対向室モジュール２７が伝熱板１９に沿う方向で並ぶ形態で複数（例えば６つ）形成されている。ここで、伝熱板１９に沿う方向とは、伝熱板１９の表面に沿った方向で、例えば、図２中Ｘ方向及びＹ方向としている。

積層体２２には、複数の対向室モジュール２７における第１流体通流室２５及び第２流体通流室２６に対して流体を流入可能な流入部２８、及び、複数の対向室モジュール２７における第１流体通流室２５及び第２流体通流室２６から流体を排出可能な排出部２９が備えられている。流入部２８及び排出部２９は、流体の流入側箇所及び流体の排出側箇所が積層体２２の積層方向において第１外板１７の外側に設けられている。流入部２８及び排出部２９は、第１外板１７及び第１区画体１８に貫通孔部を形成することにより第１流体通流室２５に流体を流入可能及び排出可能に構成されており、第１外板１７、第１区画体１８、伝熱板１９及び第２区画体２０の夫々に貫通孔部を形成することにより第２流体通流室２６に流体を流入可能及び排出可能に構成されている。

そして、第１流体通流室２５及び第２流体通流室２６に対する流体の流入箇所と流体の排出箇所とは積層体２２の上下方向で反対側となっており、第１流体通流室２５及び第２流体通流室２６の夫々における流体の通流方向は、積層体２２の上下方向に沿う方向に構成されている。

積層体２２には、第１〜第６対向室モジュール２７ａ〜２７ｆの６つの対向室モジュール２７が形成されている。そして、図４及び図５に示すように、第４対向室モジュール２７ｄを除く、第１〜第３及び第５〜第６の５つの対向室モジュール２７ａ〜２７ｃ，２７ｅ〜２７ｆにおける第１流体通流室２５ａ〜２５ｃ，２５ｅ〜２５ｆ及び第２流体通流室２６ａ〜２６ｃ，２６ｅ〜２６ｆの夫々に伝熱フィン２３が備えられており、伝熱性能の向上を図っているとともに、積層体２２の強度の向上を図っている。

以下、第１流体通流室２５及び第２流体通流室２６については、第１〜第６対向室モジュール２７ａ〜２７ｆのどれに属するかに対応して添え字をａ〜ｆの何れかを付記する。例えば、第１対向室モジュール２７ａに属する第１流体通流室２５及び第２流体通流室２６は、第１流体通流室２５ａ及び第２流体通流室２６ａとする。

図２に示すように、吸収器８が第１対向室モジュール２７ａにて構成されており、溶液熱交換器１１が第２対向室モジュール２７ｂにて構成されている。また、再生器３が第３対向室モジュール２７ｃにて構成されており、分離器９が第４対向室モジュール２７ｄにて構成されている。さらに、精留器１０が第５対向室モジュール２７ｅにて構成されており、溶液冷却用熱交換器１２が第６対向室モジュール２７ｆにて構成されている。

第１対向室モジュール２７ａは、積層体２２の上下方向の下方側で且つ積層体２２の左右方向の中央部に配置されている。第２対向室モジュール２７ｂは、積層体２２の上下方向の下方側で且つ積層体２２の左右方向で第１対向室モジュール２７ａの左側に隣接して配置されている。第３対向室モジュール２７ｃは、積層体２２の上下方向で第２対向室モジュール２７ｂに隣接する上方側で且つ積層体２２の左右方向で第２対向室モジュール２７ｂと同一位置に配置されている。第４対向室モジュール２７ｄは、積層体２２の上下方向で第１対向室モジュール２７ａに隣接する上方側で且つ積層体２２の左右方向で第３対向室モジュール２７ｃに隣接する中央部に配置されている。第５対向室モジュール２７ｅは、積層体２２の上下方向で第１対向室モジュール２７ａに隣接する上方側で且つ積層体２２の左右方向で第４対向室モジュール２７ｄに隣接する中央部に配置されている。第６対向室モジュール２７ｆは、積層体２２の上下方向の全長に亘って形成されており、積層体２２の左右方向で第１対向室モジュール２７ａ及び第５対向室モジュール２７ｅに隣接する右側に配置されている。

６つの対向室モジュール２７をこのような配置とすることで、積層体２２の左右方向に沿って吸収器８と溶液熱交換器１１とを隣接して配置させ且つ分離器９と再生器３とを隣接して配置させるとともに、積層体２２の上下方向に沿って吸収器８と分離器９とを隣接して配置させ且つ溶液熱交換器１１と再生器３とを隣接して配置させている。また、積層体２２の左右方向に沿って分離器９と精留器１０とを隣接して配置されるとともに、積層体２２の上下方向に沿って吸収器８と精留器１０とを隣接して配置させている。さらに、溶液冷却用熱交換器１２が、積層体２２の上下方向の全長に亘って形成されるとともに、積層体２２の左右方向に沿って吸収器８及び精留器１０に隣接して配置されている。

第１流体通流室２５及び第２流体通流室２６として、他の第１流体通流室２５や第２流体通流室２６との間で流体が通流しない完全に区画された密閉状の流体通流室を設けるだけではなく、他の第１流体通流室２５や第２流体通流室２６と連通接続されて、その他の第１流体通流室２５や第２流体通流室２６からの流体が直接流入可能な直接流入用流体通流室も設けられている。

第１流体通流室２５については、第５対向室モジュール２７ｅの第１流体通流室２５ｅと第６対向室モジュール２７ｆの第１流体通流室２５ｆとが、積層体２２の上下方向において、上端部同士、及び、第１流体通流室２５ｅの下端部と第１流体通流室２５ｆの中間部との２箇所が連通接続されている。これにより、第１流体通流室２５ｅを通流した流体が、積層体２２の外部に排出されることなく、第１流体通流室２５ｆに直接流入しており、第１流体通流室２５ｆが直接流入用流体通流室として構成されている。

第２流体通流室２６については、第２対向室モジュール２７ｂの第２流体通流室２６ｂの左上端部と第３対向室モジュール２７ｃの第２流体通流室２６ｃの左下端部とが連通されている。これにより、第２流体通流室２６ｂを通流した流体が、積層体２２の外部に排出されることなく、第２流体通流室２６ｃに直接流入しており、第２流体通流室２６ｃが直接流入用流体通流室として構成されている。同様に、第２流体通流室２６ａ、及び、第２流体通流室２６ｄも、直接流入用流体通流室として構成されている。

以下、図２に基づいて、吸収器８、溶液熱交換器１１、再生器３、分離器９、精留器１０、溶液冷却用熱交換器１２の夫々の機器について説明する。

〔吸収器〕
第１対向室モジュール２７ａでは、蒸発器６を流出した冷媒蒸気Ａ１及び溶液冷却用熱交換器１２を流出した吸収液Ｋ１を、第１流体通流室２５ａ及び第２流体通流室２６ａに通流させている。これにより、第１流体通流室２５ａ及び第２流体通流室２６ａが、冷媒蒸気Ａ１と吸収剤とを混合させる混合用流体通流室として構成されており、冷媒蒸気Ａ１と吸収剤とを混合させる吸収器８が第１対向室モジュール２７ａにて構成されている。

第１流体通流室２５ａ及び第２流体通流室２６ａに流入される冷媒蒸気Ａ１は、第１流入部２８ａにより第１流体通流室２５ａ及び第２流体通流室２６ａの左上端部に流入されている。第１流体通流室２５ａ及び第２流体通流室２６ａに流入される吸収液Ｋ１は、第６対向室モジュール２７ｆの第２流体通流室２６ｆと第２流体通流室２６ａとの連通により、積層体２２の外部に排出されることなく、第１流体通流室２５ａ及び第２流体通流室２６ａの右上端部に直接流入されている。これにより、溶液冷却用熱交換器１２から吸収器８に吸収液Ｋ１を直接流入可能に構成されている。

そして、第１流体通流室２５ａ及び第２流体通流室２６ａを通流した吸収液Ｋ２は、第１流体通流室２５ａ及び第２流体通流室２６ａの右下端部から第１排出部２９ａにより積層体２２の外部に排出されている。そして、吸収器８を流出した吸収液Ｋ２は、図３に示すように、第１排出部２９ａに連通接続された第１外部流路３０により、溶液ポンプ１３に供給する吸収液Ｋ３と循環ポンプ１６に供給する吸収液Ｋ４とに分配されている。

〔溶液熱交換器〕
第２対向室モジュール２７ｂでは、分離器９を流出した吸収液Ｋ９に精留器１０を流出した吸収液Ｑが合流された吸収液Ｋ５を第１流体通流室２５ｂに通流させ、且つ、吸収器８を流出した吸収液Ｋ３を第２流体通流室２６ｂに通流させている。これにより、吸収液Ｋ５にて吸収液Ｋ３を加熱する溶液熱交換器１１が、第２対向室モジュール２７ｂにて構成されている。

第１流体通流室２５ｂに流入される吸収液Ｋ５は、第２流入部２８ｂにより第１流体通流室２５ｂの左上端部に流入されている。第１流体通流室２５ｂを通流した吸収液Ｋ６は、第１流体通流室２５ｂの右下端部から第２排出部２９ｂにより積層体２２の外部に排出されている。そして、その吸収液Ｋ６は、図３に示すように、第２排出部２９ｂに連通接続された第２外部流路３１により、膨張弁１５（図３では省略）を通過させたのち第１外部流路３０において循環ポンプ１６の下流側の流路に合流されている。
第２流体通流室２６ｂに流入される吸収液Ｋ３は、図３に示すように、吸収器８を流出したのち第１外部流路３０にて溶液ポンプ１３に分配供給されたものであり、溶液ポンプ１３で昇圧されたのち、図２に示すように、第３流入部２８ｃにて第２流体通流室２６ｂの右下端部に流入されている。

第２対向室モジュール２７ｂでは、第１流体通流室２５ｂ及び第２流体通流室２６ｂの夫々が、上下方向に沿って流体を通流させたのち、上端部又は下端部にて反転して上下方向に沿って流体を通流させる通路形状に形成されている。第１流体通流室２５ｂを通流する吸収液Ｋ５の通流方向と第２流体通流室２６ｂを通流する吸収液Ｋ３の通流方向とが逆方向に構成されており、良好な熱交換を行うことができる。

〔再生器〕
第３対向室モジュール２７ｃでは、エンジン１の排熱を有する加熱用流体Ｂを第１流体通流室２５ｃに通流させ、且つ、溶液熱交換器１１を流出した吸収液Ｋ７を第２流体通流室２６ｃに通流させている。これにより、加熱用流体Ｂにて吸収液Ｋ７を加熱して吸収液を再生させる再生器３が、第３対向室モジュール２７ｃにて構成されている。

第１流体通流室２５ｃに流入される加熱用流体Ｂは、第４流入部２８ｄにて第１流体通流室２５の左上端部に流入されている。第１流体通流室２５ｃを通流した加熱用流体Ｂは、第１流体通流室２５ｃの左下端部から第３排出部２９ｃにより積層体２２の外部に排出されている。

第２流体通流室２６ｃに流入される吸収液Ｋ７は、第２対向室モジュール２７ｂの第２流体通流室２６ｂとの連通により、第２流体通流室２６ｂから積層体２２の外部に排出されることなく第２流体通流室２６ｃの左下端部に直接流入されている。これにより、溶液熱交換器１１から再生器３に吸収液Ｋ７が直接流入可能に構成されている。また、第２流体通流室２６ｂを通流した吸収液Ｋ７は、第２流体通流室２６ｂの左上端部から第２流体通流室２６ｃに直接流入されている。

〔分離器〕
第４対向室モジュール２７ｄでは、第１流体通流室２５ｄと第２流体通流室２６ｄとの間が中空空間となっており、その中空空間に流路形成部材３２が配置されている。この流路形成部材３２は、伝熱板１９を加工することで伝熱板１９に一体的に形成する、或いは、伝熱板１９とは別の部材にて形成することができる。伝熱板１９と別の部材にて形成する場合には、第１流体通流室２５ｄと第２流体通流室２６ｄとの間の中空空間に流路形成部材３２を配置させて、第１区画体１８と第２区画体２０とで流路形成部材３２を挟み込んでロウ付けするようにしている。

第４対向室モジュール２７ｄでは、再生器３を流出した吸収液Ｋ８を第１流体通流室２５ｄ及び第２流体通流室２６ｄに通流させて、吸収液Ｋ８から冷媒蒸気Ａ１を分離させている。これにより、第１流体通流室２５ｄ及び第２流体通流室２６ｄが、流入される吸収液を吸収液と冷媒蒸気とに分離して排出させる分離用流体通流室として構成されており、吸収液Ｋ８から冷媒蒸気Ａ１を分離させる分離器９が第４対向室モジュール２７ｄにて構成されている。

第１流体通流室２５ｄ及び第２流体通流室２６ｄに流入される吸収液Ｋ８は、第３対向室モジュール２７ｃの第２流体通流室２６ｃと第２流体通流室２６ｄとの連通により、第２流体通流室２６ｃから積層体２２の外部に排出されることなく、第１流体通流室２５ｄ及び第２流体通流室２６ｄの左上端部に直接流入されている。これにより、再生器３から分離器９に吸収液Ｋ８を直接流入可能に構成されている。

第１流体通流室２５ｄ及び第２流体通流室２６ｄは、上方側から下方側に向けて流体を通流させたのち、その下端部で反転して左右方向に交互に通流させながら下方側から上方側に向けて流体を通流させ、さらに、その上端部で反転して上方側から下方側に向けて流体を通流させる通路形状に形成されている。そして、第１流体通流室２５ｄ及び第２流体通流室２６ｄを通流して吸収液Ｋ８から冷媒蒸気Ａ１が分離された吸収液Ｋ９は、第４排出部２９ｄにて外部に排出されている。

〔精留器〕
第５対向室モジュール２７ｅには、冷却用流体Ｒ（例えば冷却水）を第１流体通流室２５ｅに流入させ、且つ、分離器９を流出した冷媒蒸気Ａ１を第２流体通流室２６ｅに流入させている。これにより、分離器９から流出した冷媒蒸気Ａ１の濃度を高める精留器１０が、第５対向室モジュール２７ｅにて構成されている。

第１流体通流室２５ｅに流入させる冷却用流体Ｒは、第１流体通流室２５ｅではなく、第５流入部２８ｅにて第６対向室モジュール２７ｆの第１流体通流室２５ｆの上端部に流入されている。そして、第１流体通流室２５ｅと第１流体通流室２５ｆとの上端部同士の連通により、第１流体通流室２５ｆから第１流体通流室２５ｅの上端部に流入されている。そして、第１流体通流室２５ｅを通流した冷却用流体Ｒは、第１流体通流室２５ｅの下端部と第１流体通流室２５ｆの中間部との連通により、第１流体通流室２５ｅから積層体２２の外部に排出されることなく、第１流体通流室２５ｆに流入されている。

第２流体通流室２６ｅに流入させる冷媒蒸気Ａ１は、第２流体通流室２６ｄとの連通により、第２流体通流室２６ｄから積層体２２の外部に排出されることなく、第２流体通流室２６ｅの下端部に流入されている。そして、第２流体通流室２６ｅを通流して濃度が高められた冷媒蒸気Ａ１は、第５排出部２９ｅにて積層体２２の外部に排出されたのち、凝縮器４に供給されている。また、第２流体通流室２６ｅを通流して凝縮された吸収液Ｑは、第２流体通流室２６ｄと第２流体通流室２６ｅとの連通により、第２流体通流室２６ｄに流入して、吸収液Ｋ８から冷媒蒸気Ａ１が分離された吸収液Ｋ９に合流されて吸収液Ｋ５となって第４排出部２９ｄにより積層体２２の外部に排出されている。積層体２２の外部に排出された吸収液Ｋ５は、図３に示すように、第４排出部２９ｄに連通接続された第３外部流路３３にて液面計１４（図３では省略）を通過させたのち、第３外部流路３３に連通接続された第２流入部２８ｂに供給されている。
また、第１流体通流室２５ｅを通流する冷却用流体Ｒ（例えば冷却水）の通流方向と第２流体通流室２６ｅを通流する冷媒蒸気Ａ１の通流方向とが逆方向に構成されており、良好な熱交換を行うことができる。

〔溶液冷却用熱交換器〕
第６対向室モジュール２７ｆでは、冷却用流体Ｒを第１流体通流室２５ｆに通流させ、且つ、溶液熱交換器１１を流出した吸収液Ｋ６と吸収器８から循環ポンプ１６にて供給された吸収液Ｋ４とが合流された吸収液Ｋ１０を第２流体通流室２６ｆに通流させている。これにより、冷却用流体Ｒにて吸収液Ｋ１０を冷却させる溶液冷却用熱交換器１２が、第６対向室モジュール２７ｆにて構成されている。

第１流体通流室２５ｆに流入させる冷却用流体Ｒは、第５流入部２８ｅにて第１流体通流室２５ｆの左上端部に流入されている。そして、上述の如く、第１流体通流室２５ｆに流入された冷却用流体Ｒは、第１流体通流室２５ｆを通流するとともに、第１流体通流室２５ｅにも流入されている。これにより、精留器１０及び溶液冷却用熱交換器１２に対して単一の第５流入部２８ｅにより冷却用流体Ｒを流入可能に構成されている。また、第１流体通流室２５ｆを通流した冷却用流体Ｒは、第１流体通流室２５ｅからの冷却用流体Ｒが合流されたのち、第６排出部２９ｆにて第１流体通流室２５ｆの下端部から積層体２２の外部に排出されている。

第２流体通流室２６ｆに流入させる吸収液Ｋ１０は、第６流入部２８ｆにて第２流体通流室２６ｆの右下端部に流入されており、第２流体通流室２６ｆを通流した吸収液Ｋ１は、第２流体通流室２６ａとの連通により、積層体２２の外部に排出させることなく、第２流体通流室２６ａ及び第１流体通流室２５ａに直接流入されている。
また、第１流体通流室２５ｆを通流する冷却用流体Ｒ（例えば冷却水）の通流方向と第２流体通流室２６ｆを通流する吸収液Ｋ１０の通流方向とが逆方向に構成されており、良好な熱交換を行うことができる。

〔単位追加体〕
上述の積層体２２において、図示は省略するが、第１外板１７と第１区画体１８との間、又は、第２区画体２０と第２外板２１との間に、追加区画体及び追加伝熱板の単位追加体を追加して積層自在に構成されている。ここで、追加区画体は、第１区画体１８や第２区画体２０と同様に、複数の空間に区画自在な枠体と区画空間の夫々に配置される伝熱フィンとから構成されている。そして、追加区画体は、追加伝熱板を挟んで対向室モジュール２７と対向する位置に流体を通流可能な追加流体通流室を伝熱板１９に沿う方向で並ぶ形態で区画形成自在に構成されている。これにより、単位追加体を必要に応じて追加して積層させて積層体を構成することにより、求められている能力に的確に対応することができる。

〔別実施形態〕
（１）上記実施形態では、本発明に係る吸収式冷凍機を排熱利用システムの吸収式冷凍機に適応した例を示したが、各種の吸収式冷凍機に適応することが可能である。
上記実施形態では、蒸発器から流出した冷媒を圧縮機と吸収器とに分配する形式のものを例示したが、例えば、蒸発器から流入した冷媒を圧縮機にて圧縮してから吸収器に流入させる形式のものでもよい。また、上記実施形態では、一段吸収の吸収式冷凍機としているが、二段吸収等、多段の吸収式冷凍機に適応することができる。

（２）上記実施形態において、再生器や溶液熱交換器等を対向室モジュールにて構成するに当たり、第１流体通流室と第２流体通流室のどちらにどちらの流体を通流させるかは適宜変更可能であり、図２に示すものに限られない。

（３）上記実施形態では、積層体２２の製造方法として、第１外板１７、第１区画体１８、伝熱板１９、第２区画体２０、第２外板２１を順に積層してロウ付けにより互いを接着させて製造しているが、例えば、第１外板１７、第１区画体１８、伝熱板１９、第２区画体２０、第２外板２１を順に積層してパッキン等により互いに接合することもできる。このようにパッキン等により接合すると、積層体２２を分解して点検作業を行うことが可能となる。

（４）上記実施形態では、対向室モジュール２７を６つ形成しているが、対向室モジュール２７の数については少なくとも４つ以上であればよく、対向室モジュール２７の数は適宜変更が可能である。

本発明は、蒸発器、吸収器、再生器、凝縮器、分離器、溶液熱交換器を備え、強度の向上を図ることができながら、コンパクトに構成して伝熱性能を向上できる各種の吸収式冷凍機及び吸収式冷凍機の製造方法に適応可能である。

３ 再生器
４ 凝縮器
６ 蒸発器
８ 吸収器
９ 分離器
１０ 精留器
１１ 溶液熱交換器
１２ 溶液冷却用熱交換器
１７ 第１外板
１８ 第１区画体
１９ 伝熱板
２０ 第２区画体
２１ 第２外板
２２ 積層体
２３ 伝熱フィン
２５ 第１流体通流室（流体通流室）
２６ 第２流体通流室（流体通流室）
２５ｆ、２６ａ、２６ｃ、２６ｄ 直接流入用流体通流室
２７ 対向室モジュール
２８ 流入部
２９ 排出部

Claims (6)

1. 蒸発器、吸収器、再生器、凝縮器、分離器、溶液熱交換器を備えた吸収式冷凍機であって、
   第１外板、第１区画体、伝熱板、第２区画体、第２外板を順に積層して積層体が構成され、
   前記積層体では、前記第１区画体及び前記第２区画体により、前記伝熱板を挟んで対向位置する２つの流体通流室を１組とする対向室モジュールが複数形成され、
   前記積層体には、複数の前記流体通流室の夫々に対して流体を流入可能な流入部、及び、複数の前記流体通流室の夫々から流体を排出可能な排出部が備えられ、
   前記吸収器、前記再生器、及び、前記溶液熱交換器の夫々が、前記対向室モジュールにて構成されていると共に、前記吸収器、前記再生器、及び、前記溶液熱交換器の夫々を構成する複数の前記対向室モジュールにおける２つの前記流体通流室内の夫々に伝熱フィンが備えられ、
   前記分離器が、前記対向室モジュールにて構成されると共に、前記分離器を構成する前記対向室モジュールにおける２つの前記流体通流室の間の前記伝熱板を貫通する状態で中空空間が形成され、前記中空空間に流路形成部材が配設されている吸収式冷凍機。
2. 前記流体通流室として、他の前記流体通流室と連通接続されて、その他の前記流体通流室からの流体が直接流入可能な直接流入用流体通流室が備えられている請求項１に記載の吸収式冷凍機。
3. 前記分離器から流出した冷媒の濃度を高める精留器が備えられ、その精留器が前記対向室モジュールにて構成されている請求項１又は２に記載の吸収式冷凍機。
4. 前記吸収器に戻す吸収液を冷却用流体にて冷却させる溶液冷却用熱交換器が備えられ、その溶液冷却用熱交換器が前記対向室モジュールにて構成されている請求項１〜３の何れか１項に記載の吸収式冷凍機。
5. 前記積層体は、前記第１外板と前記第１区画体との間、又は、前記第２区画体と前記第２外板との間に、追加区画体及び追加伝熱板の単位追加体を追加して積層自在に構成され、
   前記追加区画体は、前記追加伝熱板を挟んで前記対向室モジュールと対向位置する追加流体通流室を形成自在に構成されている請求項１〜４の何れか１項に記載の吸収式冷凍機。
6. 請求項１〜５の何れか１項に記載の吸収式冷凍機において、前記吸収器、前記再生器、前記分離器、及び、前記溶液熱交換器が、前記第１外板、前記第１区画体、前記伝熱板、前記第２区画体、前記第２外板を順に積層してロウ付けにより互いを接着させて製造された前記積層体にて形成されている吸収式冷凍機の製造方法。

Images