JPH0559164U - 吸収冷温水機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 熱交換器における伝熱面面積に対する有効伝
熱面面積の比率を向上させ、必要な伝熱面面積を縮小す
る。 【構成】 熱交換器（吸収器）を上下に区画する水平に
配置された平板伝熱面１６と、該平板伝熱面１６の上面
及びまたは下面に加圧された熱交換媒体をほぼ垂直に吹
き付けて乱流液膜を形成するノズル手段１３，１４とを
含んで構成し、該ノズル手段１３，１４をその吹出口先
端と前記平板伝熱面の間隔が５mmを超えない位置に配置
し、前記平板伝熱面１６の上面及び下面に熱交換媒体の
乱流液膜を強制的に形成して、その両者間で熱交換を行
わせる。 【効果】 強制的に熱交換媒体の液膜が平板伝熱面の上
に形成され、常に形成される有効伝熱面の広さが一定す
るので、余分の余裕を見込んで伝熱面面積を設定する必
要がなく、かつ、形成される液膜の速度を重力による自
由落下の場合に比べて大きくできるとともに乱流にでき
るので熱伝達率が向上し、伝熱面面積を削減できる。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は、吸収冷温水機に係り、特に構成要素である各種熱交換器に強制対流 方式を用いて熱交換器の伝熱面積の縮小を図った吸収冷温水機に関する。

【０００２】

【従来の技術】

従来、吸収冷温水機は、図４に示す構成要素すなわち、吸収剤に冷媒を吸収さ せて生成された希溶液を加熱する高温再生器１８、高温再生器１８で加熱された 希溶液から冷媒蒸気と中間濃溶液を分離する分離器１９、該分離された中間濃溶 液と前記高温再生器１８に流入するまえの希溶液とを熱交換させる高温溶液熱交 換器２２、該高温溶液熱交換器２２で熱交換を終えた中間濃溶液を前記分離器１ ９で分離された冷媒蒸気で加熱して新たな冷媒蒸気を発生させ濃溶液を生成する 低温再生器２０、該低温再生器２０で生成された濃溶液と前記高温溶液熱交換器 ２２に流入する前の希溶液とを熱交換させる低温溶液熱交換器２３、前記低温再 生器２０で生成された冷媒蒸気及び該低温再生器２０で中間濃溶液を加熱したあ との冷媒蒸気を凝縮液化させる凝縮器２１、該凝縮器２１で生成された液冷媒を 伝熱面上で蒸発させて該伝熱面の反対側の冷暖房用流体を冷却する蒸発器２４、 前記低温溶液熱交換器２３で熱交換したあとの濃溶液に前記蒸発器２４で発生し た冷媒蒸気を吸収させて希溶液を生成する吸収器２５、該吸収器２５で生成され た希溶液を低温溶液熱交換器２３，高温溶液熱交換器２２を経て高温再生器１８ へ送りこむ希溶液ポンプ２、などを含んで構成されている。すなわち、分離器１ ９、希溶液ポンプ２などを除きそのほぼ全部が熱交換器である。また、吸収器２ ５と蒸発器２４は通常共通の密閉容器１に収容されている。

【０００３】 前記各構成要素の熱交換形態はさまざまであるが、例えば、吸収液に蒸発器で 生成された冷媒蒸気を吸収させるとともに、発生する吸収熱を除去する吸収器で の熱交換の方法は、図３に示すようなものであった。すなわち、吸収液（濃溶液 ）を散布器５から内部に冷却水が流れる吸収器コイル４の表面上に重力によって 自然落下させて、該吸収器コイル４表面に吸収液の液膜を形成し、該液膜に、隣 接する蒸発器コイル３上で蒸発生成された冷媒蒸気を吸収させて希溶液を生成し 、冷媒蒸気吸収時に前記液膜に発生する吸収熱を、吸収器コイル４の管壁を介し て、吸収器コイル４内を流れる冷却水に伝達、除去するのである。この方法にお ける冷媒蒸気の吸収、冷却水への伝熱を効率良く行うには、前記液膜をできるだ け広い範囲に形成し、冷媒蒸気の吸収、冷却水への伝熱が行われる領域を広くす る必要がある。そのため、散布器５から自然落下される吸収液の吸収器コイル４ 表面での拡散を容易にする目的で、吸収液に界面活性剤を投入することが行われ ている。

【０００４】

【考案が解決しようとする課題】

しかし、界面活性剤を投入しても、吸収液の吸収器コイル表面での液膜形成を 基本的に重力による吸収液の流下にたよっているかぎり、吸収器コイル表面積（ 伝熱面面積）に対する液膜形成領域面積（有効伝熱面面積）の比率を１００％に 近付けることは困難であった。

【０００５】 本考案の課題は、熱交換器における伝熱面面積に対する有効伝熱面面積の比率 を向上させ、必要な伝熱面面積を縮小するにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】

上記課題は、吸収剤に冷媒を吸収させて生成された希溶液を加熱する高温再生 器と、該高温再生器で加熱された希溶液から冷媒蒸気と中間濃溶液を分離する分 離器と、該分離された中間濃溶液と前記高温再生器に流入するまえの希溶液とを 熱交換させる高温溶液熱交換器と、該高温溶液熱交換器で熱交換を終えた中間濃 溶液を前記分離器で分離された冷媒蒸気で加熱して新たな冷媒蒸気を発生させ濃 溶液を生成する低温再生器と、該低温再生器で生成された濃溶液と前記高温溶液 熱交換器に流入する前の希溶液とを熱交換させる低温溶液熱交換器と、前記低温 再生器で生成された冷媒蒸気及び該低温再生器で中間濃溶液を加熱したあとの冷 媒蒸気を凝縮液化させる凝縮器と、該凝縮器で生成された液冷媒を伝熱面上で蒸 発させ該伝熱面の反対側の冷暖房用流体を冷却する蒸発器と、前記低温溶液熱交 換器で熱交換したあとの濃溶液に前記蒸発器で発生した冷媒蒸気を吸収させて希 溶液を生成する吸収器とを含んで構成された吸収冷温水機において、冷媒、冷却 水及び冷暖房用流体のうちの一つ以上を熱媒体として熱交換を行う前記高温溶液 熱交換器、前記低温溶液熱交換器、高温再生器、低温再生器、凝縮器、蒸発器、 吸収器のうちの少なくとも一つを、当該機器を上下に区画する水平に配置された 平板伝熱面と、該平板伝熱面の上面及びまたは下面に加圧された熱交換媒体をほ ぼ垂直に吹き付けて乱流液膜を形成するノズル手段とを含んで構成し、該ノズル 手段をその吹出口先端と前記平板伝熱面の間隔が５mmを超えない位置に配置する ことにより達成される。

【０００７】

【作用】

加圧されてノズル手段から平板伝熱面に吹き付けられた熱媒体は、該平板伝熱 面の表面に沿って放射状に流れながら乱流遷移状態を経て乱流となり、液膜を形 成する。熱媒体は加圧されて伝熱面に吹き付けられているので、形成される液膜 は重力で流下する場合の層流の液膜に比べて流速が大きくかつ乱流となっており 、熱媒体と伝熱面間での熱伝達係数が大きくなる。さらに、強制的に伝熱面表面 での流れが生成されるので、伝熱面全体につねに安定して液膜を形成することが できる。熱媒体と伝熱面間での熱伝達係数を大きくすることができるので、伝熱 面積を小さくすることができる。

【０００８】

【実施例】

以下、図１，２を参照して本考案の実施例を説明する。図１は、本考案の実施 例である吸収冷温水機の構成要素のうち、密閉容器１に収容された吸収器／蒸発 器部分及び接続されたポンプを示す縦断面摸式図である。他の部分は前記図４に 記載されたものと同じなので図示を省略してある。図示の吸収器／蒸発器は、そ の軸心をほぼ鉛直方向にして配置され蒸発器コイル３を内装した円筒形の密閉容 器１と、該密閉容器１の底部に形成され、該密閉容器１の蒸発器コイル３を内装 した蒸発器部分と円盤状の吸収伝熱面１６で隔てられた冷却水溜め１５と、該吸 収伝熱面１６の周囲に該吸収伝熱面１６よりも低く環型溝状に形成された溶液溜 め１２と、前記蒸発器コイル３の上方に配置され該蒸発器コイル３に液冷媒を散 布する散布器６と、前記吸収伝熱面１６の中心の上方に吐出口を該吸収伝熱面１ ６に対向させて配置された吸収液ノズル１３と、該吸収液ノズル１３に接続され た濃溶液管１０と、前記吸収液ノズル１３に対し前記吸収伝熱面１６を挟んで対 向する位置に吐出口を該吸収伝熱面１６に向けて配置された冷却水ノズル１４と 、該冷却水ノズル１４に接続された冷却水管２７と、を含んで構成されている。

【０００９】 前記吸収液ノズル１３の吐出口と前記吸収伝熱面１６の間の間隔、前記冷却水 ノズル１４の吐出口と前記吸収伝熱面１６の間の間隔はいずれも０．５mmに設定 してある。この間隔は多くとも５mm以下、できれば０．５mm以下とするのが望ま しい。また、吸収伝熱面１６は、円盤状の平面で、水平に配置されており、前記 吸収液ノズル１３及び冷却水ノズル１４の吐出口はともに、該吸収伝熱面１６の 表面に対し、垂直に配置されている。

【００１０】 前記溶液溜め１２の底部には希溶液管１１を介して希溶液ポンプ２が接続さ れ、前記濃溶液管１０には前記吸収液ノズル１３に濃溶液を圧送する濃溶液ポン プ９が接続され、前記冷却水管２７には冷却水を圧送する冷却水吹き付けポンプ ７が接続され、前記冷却水溜め１５の底部には冷却水取り出しポンプ８が接続さ れている。

【００１１】 上記構成の吸収器／蒸発器の動作を以下に説明する。凝縮器で生成された液冷 媒は、散布器６により冷暖房用流体である冷水が流れている蒸発器コイル３上に 散布され、該冷水から熱を奪って蒸発して冷媒蒸気となる。蒸発する冷媒に熱を 奪われた蒸発コイル内の冷水は温度が低下し、該蒸発コイル３外に流出して冷水 負荷に導かれる。低温溶液熱交換器で希溶液に熱を与えて冷却された濃溶液は、 濃溶液ポンプ９で加圧され、前記濃溶液管１０を経て吸収液ノズル１３から吸収 伝熱面１６に吹き付けられる。吹き付けられた濃溶液は、特公昭５９−３９１７ １号公報に示されている乱流遷移状態を経て乱流となり、吸収伝熱面１６の上面 を放射状に広がりながら流れる。

【００１２】 濃溶液は吸収伝熱面１６の上面を放射状に流れながら、前記蒸発コイル３上で 蒸発した冷媒蒸気を吸収して希溶液となる。濃溶液の吸収伝熱面１６上面への吹 き付けと同時に、冷却水吹き付けポンプ７が駆動され、吸収伝熱面１６の下面に 冷却水が吹き付けられ、吹き付けられた冷却水は濃溶液の場合と同様に乱流遷移 状態を経て乱流となって吸収伝熱面１６の下面を放射状に流れる。

【００１３】 吸収伝熱面１６の上面で冷媒蒸気を吸収した濃溶液は、自信の濃度を低下させ るとともに吸収熱を発生し、この吸収熱は吸収伝熱面１６の下面を液膜となって 流れる前記冷却水に吸収伝熱面１６を介して伝達、吸収される。吸収伝熱面１６ の上面で冷媒蒸気を吸収し、発生する吸収熱を冷却水に伝達した濃溶液は、希溶 液となって前記溶液溜め１２に流入し、希溶液ポンプ２に吸引されて低温溶液熱 交換器２３、高温溶液熱交換器２２を経て高温再生器１８に圧送され、上述のサ イクルを繰り返す。また、吸収伝熱面１６の下面を放射状に流れた冷却水は、吸 収伝熱面１６の上面を流れる希溶液の熱を吸収したのち、前記溶液溜め１２の側 壁をなす壁面にあたって流路を下方に曲げ、冷却水溜め１５の底部に集まる。冷 却水溜め１５の底部に集まった冷却水は、冷却水取り出しポンプ８に吸引されて 凝縮器２１に内装されている冷却水コイル２９に送り込まれる。凝縮器が空冷と なっている場合は、他の放熱手段、例えばクーリングタワーなどに送られて放熱 する。

【００１４】 冷却水ノズル１４から吸収伝熱面１６に吹き付けられる冷却水は、前記溶液溜 め１２の側壁をなす壁面にあたるまで吸収伝熱面１６から落下しないように、十 分な速度で吐出されるようにしてある。

【００１５】 上記実施例によれば、吸収伝熱面表面の液膜の流速が重力による自由落下の場 合の層流の液膜に比べて大きく、かつ、乱流になっているので、濃溶液の液膜と 吸収伝熱面１６の間、吸収伝熱面１６と冷却水の液膜の間の熱伝達率が大きくな り、また、濃溶液ポンプ９で加圧された濃溶液が吸収伝熱面１６に吹き付けられ て強制的に放射状に広がる乱流液膜が形成されるので、確実に有効な冷媒蒸気の 吸収面積及び冷却水との熱交換のための有効な伝熱面積が維持され、従来の吸収 器コイルを用いた場合の吸収伝熱面表面積に比べ、１／２以下の面積で同等の吸 収伝熱能力を発揮することができた。

【００１６】 また、上記実施例は吸収器に強制的に乱流液膜を形成させたものであるが、吸 収器以外に、高温溶液熱交換器、前記低温溶液熱交換器、高温再生器、低温再生 器、凝縮器、蒸発器などを上記実施例のように、強制的に乱流液膜を形成させた ものとすることができる。その場合、必ずしも伝熱面の両面に乱流液膜を形成す るのではなく、例えば凝縮器の場合、冷却水側だけに乱流液膜を形成させ、蒸気 側は従来どおりとしてよい。

【００１７】 また、上記実施例では、吸収伝熱面１６は円盤状の平板で構成されているが、 周縁部がなめらかに下方に曲がった形状としてもよい。

【００１８】

【考案の効果】

本考案によれば、熱交換媒体である液体がほぼ水平に配置された平板伝熱面に 吹き付けられて強制的に流速の早い乱流液膜が形成されるので、常に一定の液膜 面積を確保できるとともに熱交換の効率がよくなり、伝熱面積を低減させること が可能となった。

【提出日】平成４年７月２４日

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００１３

【補正方法】変更

【補正内容】

【００１３】 吸収伝熱面１６の上面で冷媒蒸気を吸収した濃溶液は、自 身 の濃度を低下させるとともに吸収熱を発生し、この吸収熱は吸収伝熱面１６の 下面を液膜となって流れる前記冷却水に吸収伝熱面１６を介して伝達、吸収され る。吸収伝熱面１６の上面で冷媒蒸気を吸収し、発生する吸収熱を冷却水に伝達 した濃溶液は、希溶液となって前記溶液溜め１２に流入し、希溶液ポンプ２に吸 引されて低温溶液熱交換器２３、高温溶液熱交換器２２を経て高温再生器１８に 圧送され、上述のサイクルを繰り返す。また、吸収伝熱面１６の下面を放射状に 流れた冷却水は、吸収伝熱面１６の上面を流れる希溶液の熱を吸収したのち、前 記溶液溜め１２の側壁をなす壁面にあたって流路を下方に曲げ、冷却水溜め１５ の底部に集まる。冷却水溜め１５の底部に集まった冷却水は、冷却水取り出しポ ンプ８に吸引されて凝縮器２１に内装されている冷却水コイル２９に送り込まれ る。凝縮器が空冷となっている場合は、他の放熱手段、例えばクーリングタワー などに送られて放熱する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案の実施例の部分を示す側面図である。

【図２】図１のII−II線矢視平面図である。

【図３】従来技術の例を示す側面図である。

【図４】本発明が適用される吸収冷温水機の要部構成を
示す系統図である。

【符号の説明】

１ 密閉容器 ２ 希溶液ポンプ ３ 蒸発器コイル ４ 吸収器コイル ５，６ 散布器 ７ 冷却水吹き付け
ポンプ ８ 冷却水取り出しポンプ ９ 濃溶液ポンプ １０ 濃溶液管 １１ 希溶液管 １２ 溶液溜め １３ 吸収液ノズル １４ 冷却水ノズル １５ 冷却水溜め １６ 吸収伝熱面 １８ 高温再生器 １９ 分離器 ２０ 低温再生器 ２１ 凝縮器 ２２ 高温溶液熱交
換器 ２３ 低温溶液熱交換器 ２４ 蒸発器 ２５ 吸収器 ２６ 希溶液管 ２７，２８ 冷却水管 ２９ 冷却水コイル

─────────────────────────────────────────────────────

【手続補正書】

【提出日】平成４年７月２４日

【手続補正２】

【補正対象書類名】図面

【補正対象項目名】図１

【補正方法】変更

【補正内容】

【図１】

【手続補正３】

【補正対象書類名】図面

【補正対象項目名】図２

【補正方法】変更

【補正内容】

【図２】

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 吸収剤に冷媒を吸収させて生成された希
   溶液を加熱する高温再生器と、該高温再生器で加熱され
   た希溶液から冷媒蒸気と中間濃溶液を分離する分離器
   と、該分離された中間濃溶液と前記高温再生器に流入す
   るまえの希溶液とを熱交換させる高温溶液熱交換器と、
   該高温溶液熱交換器で熱交換を終えた中間濃溶液を前記
   分離器で分離された冷媒蒸気で加熱して新たな冷媒蒸気
   を発生させ濃溶液を生成する低温再生器と、該低温再生
   器で生成された濃溶液と前記高温溶液熱交換器に流入す
   る前の希溶液とを熱交換させる低温溶液熱交換器と、前
   記低温再生器で生成された冷媒蒸気及び該低温再生器で
   中間濃溶液を加熱したあとの冷媒蒸気を凝縮液化させる
   凝縮器と、該凝縮器で生成された液冷媒を伝熱面上で蒸
   発させて該伝熱面の反対側の冷暖房用流体を冷却する蒸
   発器と、前記低温溶液熱交換器で熱交換したあとの濃溶
   液に前記蒸発器で発生した冷媒蒸気を吸収させて希溶液
   を生成する吸収器とを含んで構成された吸収冷温水機に
   おいて、冷媒、冷却水及び冷暖房用流体のうちの一つ以
   上を熱媒体として熱交換を行う前記高温溶液熱交換器、
   前記低温溶液熱交換器、高温再生器、低温再生器、凝縮
   器、蒸発器、吸収器のうちの少なくとも一つが、当該機
   器を上下に区画する水平に配置された平板伝熱面と、該
   平板伝熱面の上面及びまたは下面に加圧された熱交換媒
   体をほぼ垂直に吹き付けて乱流液膜を形成するノズル手
   段とを含んで構成され、該ノズル手段はその吹出口先端
   と前記平板伝熱面の間隔が５mmを超えない位置に配置さ
   れていることを特徴とする吸収冷温水機。