JPH0979690A - 吸収冷温水機の高温再生器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】高温再生器の伝熱面の局部過熱を防止して、腐
食が発生せず小形化が図れる吸収冷温水機の高温再生器
を提供する。 【構成】高温再生器１は外筒１０１と内筒１０２，複数
の煙管１０３，バーナ１０４，溶液流入管１０５，気液
分離板１０６からなる。内筒１０２及び煙管１０３は外
筒１０１の内部にあり、内筒１０２及び煙管１０３と外
筒１０１との間には溶液１０９が保持され、内筒１０２
及び煙管１０３はこの溶液１０９に没している。バーナ
１０４は内筒１０２に貫通して外筒１０１の側面に取り
付けられ、内筒１０２の内部が燃焼室１１１となる。外
筒１０１と内筒１０２及び煙管１０３とで液室１１２を
形成し、燃焼室１１１の下流の外壁面から外筒２０１の
後部管板に貫通した複数の煙管１０３が設置される。煙
管１０３は垂直断面が長方形をし、長方形の長い方の直
線部が平行になるように複数本一列に配列される。煙管
１０３と煙管１０３の間は溶液通路となる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は吸収冷温水機の高温再生
器及びこの高温再生器を用いる吸収冷温水機に関する。

【０００２】

【従来の技術】吸収冷温水機の高温再生器としては、例
えば、特開平3−225164 号公報に記載のものがある。具
体的には高温再生器は燃焼室及び煙管を内装する外筒の
中に、燃焼室及び煙管を没するようにＬｉＢｒ水溶液を
有しており、燃焼室の後方と連通して燃焼室の上方に配
置された断面が偏平な煙管と、この煙管及び燃焼室と外
筒との間に形成された溶液流路とを備え、燃焼器の後部
管板と外筒の後部管板との間に溶液流路が形成されてい
る。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】高温再生器で加熱沸騰
させる臭化リチウム水溶液（ＬｉＢｒ水溶液）は、高温
で腐食性が強くなるために、伝熱面温度を一定値以上に
上げることができない。このため上記のような従来例で
は、燃焼室から上方の煙管に流れ込む燃焼ガスの速度分
布は煙管の上面に片寄り、煙管の上面と下面で熱負荷が
異なるので、上面の最も熱負荷が高く伝熱面温度が高温
になる点を基準にして伝熱設計を行っている。この場
合、煙管下面では燃焼ガスがよどんだ状態になるので熱
負荷が小さくなり、全体として伝熱面積が多く必要とな
り、高温再生器が大形化するという問題点がある。逆
に、全体の平均熱負荷を上げようとすると、煙管の上面
で局部過熱が発生して伝熱面の腐食が進行するという問
題点が発生する。

【０００４】本発明の目的は、高温再生器の伝熱面の局
部過熱を防止することによって腐食が発生せず、又小形
化が図れる吸収冷温水機の高温再生器及び吸収冷温水機
を提供することにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記目的は、燃焼室及び
煙管を内装する外筒の中に、前記燃焼室及び前記煙管を
没するようにＬｉＢｒ水溶液を有する吸収冷温水機の高
温再生器で、前記燃焼室の下流の外壁面に断面が燃焼ガ
スの流れに垂直方向かつ上下方向に長い偏平な煙管を配
置することによって、達成される。また、上記目的は、
高温再生器，低温再生器，凝縮器，蒸発器，吸収器を接
続して冷凍サイクルを構成する吸収冷温水機で、燃焼室
及び煙管を内装する外筒の中に、前記燃焼室及び前記煙
管を没するようにＬｉＢｒ水溶液を有する吸収冷温水機
の高温再生器で、前記燃焼室の下流の外壁面に断面が燃
焼ガスの流れに垂直方向かつ上下方向に長い偏平な煙管
を配置する高温再生器を備えることによって、達成され
る。

【０００６】

【作用】煙管が燃焼室の下流の外壁面に配置しているた
め、燃焼ガスが煙管に均一に流入し、煙管内で上面部へ
の局部加熱が改善され腐食環境が緩和される。また煙管
内にフィンを設置することで伝熱面熱流束を一様にする
ことができるため煙管の長さを短くすることが可能であ
る。

【０００７】

【実施例】図１は本発明の実施例の高温再生器の切欠き
斜視図であり、図２は図１の高温再生器の垂直断面図で
あり、図３は図１の水平断面図である。高温再生器１は
外筒１０１と内筒１０２，複数の煙管１０３，バーナ１
０４，溶液流入管１０５，気液分離板１０６からなって
いる。内筒１０２及び煙管１０３は外筒１０１の内部に
あり、内筒１０２及び煙管１０３と外筒１０１との間に
は溶液１０９が保持されて、内筒１０２及び煙管１０３
はこの溶液１０９に没している。バーナ104は内筒１０
２に貫通して外筒１０１の側面に取り付けられており、
内筒１０２の内部が燃焼室１１１となっている。外筒１
０１と内筒１０２及び煙管１０３とで液室１１２を形成
し、燃焼室１１１の下流の外壁面から外筒２０１の後部
管板に貫通した複数の煙管１０３が設置されている。煙
管１０３は垂直断面が長方形をしており、長方形の長い
方の直線部が平行になるように複数本一列に配列されて
いる。煙管１０３と煙管１０３の間は溶液通路となって
いる。また、外筒１０１の内部で溶液１０９の上方には
溶液流入管１０５，気液分離板１０６が設置され、外筒
１０１の側面には溶液流出孔１０７、上面には冷媒蒸気
流出孔１０８が設けられている。フロートボックス１１
０は溶液流出孔１０７により外筒１０１と連通してお
り、溶液流入管１０５はフロートボックス１１０内を通
って外筒101内につながっている。フロートボックス１
１０内の溶液流入管１０５の途中にフロート弁が設けら
れており、フロートボックス内の液面高さに応じて高温
再生器１に送り込む溶液流量を調節する。

【０００８】バーナ１０４からの燃焼ガスは、内筒１０
２の壁面を通して主に輻射伝熱により溶液１０９を加熱
した後、複数の煙管１０３を通過しつつ、対流伝熱によ
り煙管１０３近傍の溶液１０９を加熱して、外へ放出さ
れる。加熱された溶液１０９は沸騰して冷媒蒸気を発生
し、発生した冷媒蒸気は上昇流となって煙管１０３と煙
管１０３の間の流路や外筒１０１と内筒１０２の間の流
路を上昇し、液面上にでて気液分離板１０６を迂回し
て、冷媒蒸気流出孔１０８から出ていく。一方、溶液は
溶液流入管１０５を通って高温再生器１内に導かれ、高
温再生器１内で加熱沸騰して濃度の濃くなった溶液は、
溶液流出孔１０７からフロートボックス１１０へ送られ
る。溶液はフロートボックス内１１０に、一旦、溜めら
れて液面を形成した後、出ていく。

【０００９】本実施例によれば、煙管が燃焼室の下流の
外壁面に配置しているため、高温再生器を小形化できる
とともに、燃焼ガスが煙管に均一に流入し、煙管内で上
面部への局部加熱が改善され腐食環境が緩和される。

【００１０】次に、本発明の他の実施例を図４，図５，
図６を用いて説明する。図４は本発明の実施例の高温再
生器の切欠き斜視図であり、気液分離器Ａと高温再生器
本体Ｂに分かれている。図５は図４の高温再生器本体Ｂ
の垂直断面図であり、図６は図５の水平断面図である。
高温再生器本体Ｂは外筒１０１と内筒１０２，複数の煙
管１０３，バーナ１０４からなっている。内筒１０２及
び煙管１０３は外筒１０１の内部にあり、内筒１０２及
び煙管１０３と外筒１０１との間には溶液１０９が保持
されて、内筒１０２及び煙管１０３はこの溶液１０９に
没している。バーナ１０４は内筒１０２に貫通して外筒
１０１の側面に取り付けられており、内筒１０２の内部
が燃焼室１１１となっている。外筒１０１と内筒１０２
及び煙管１０３とで液室１１２を形成し、燃焼室１１１
の下流の外壁面から外筒101の後部管板に貫通した複数
の煙管１０３が設置されている。煙管１０３は垂直断面
が長方形をしており、長方形の長い方の直線部が平行に
なるように複数本一列に配列されている。煙管１０３と
煙管１０３の間は溶液通路となっており、溶液通路下部
から希溶液が流入するように外筒１０１の側面下部に溶
液流入管１０５が設置されている。また、気液分離器Ａ
は高温再生器本体Ｂの外筒１０１の外部上方に接続さ
れ、気液分離板１０６，溶液流出管１０７，冷媒蒸気流
出管１０８からなっている。

【００１１】本実施例によれば、煙管が燃焼室の下流の
外壁面に配置しているため、高温再生器を小型化でき、
燃焼ガスが煙管に均一に流入し、煙管内で上面部への局
部加熱が改善され腐食環境が緩和される。また、外筒と
内筒を円筒形状にすることで溶液の循環を促進するた
め、淀み点がなくなり、溶液の結晶化を防止できる。

【００１２】次に、本発明の更に他の実施例を図７を用
いて説明する。図７は煙管の切欠き斜視図である。煙管
１０３は図１の実施例と同様に高温再生器の内筒１０２
の下流の外壁面にほぼ平行に複数本設置される。煙管１
０３は垂直断面が長方形をしており、その管内面にはコ
の字形の伝熱フィン１２１が水平に設置されている。伝
熱フィン１２１は燃焼ガスの流れ方向に４部分に分割さ
れており、一番上流のフィン１２１ａは上流から下流に
向かってフィン高さが高くなるような形状をしている。
また、分割された下流側のフィン１２１ｂ，１２１ｃほ
どフィンピッチが小さくなっている。また、それぞれの
フィンは、上下方向の位置が上流側のフィンの高さとで
きるだけ一致しないように工夫されている。さらに、こ
れらのフィンは偏平管内側の平面部の両面に一つのフィ
ンの上端と下端が接するように設置して使用されてい
る。その他の構成は、図１または図４の実施例と同様で
ある。

【００１３】本実施例によれば、煙管が燃焼室の下流の
外壁面に配置しているため、高温再生器を小型化できる
とともに、燃焼ガスが煙管に均一に流入し、煙管内で上
面部への局部加熱が改善され腐食環境が緩和される。ま
た、煙管の管内面に設置した伝熱フィンは、燃焼ガスの
流れに沿ってフィン高さ，フィンピッチを変化させてい
るので、熱流束の均一化を図ることができ、腐食の進行
を抑えながら平均熱流束を高くとることができ、燃焼室
と煙管１０３の長さの比が１：０.３ 以下まで高温再生
器１を小形化できる。本実施例では偏平管内側の平面部
の両面に一つのフィンの上端と下端を溶接設置したの
で、偏平管の強度を高めることができ、薄肉化できる。
なお、フィンは偏平管内側の平板部両面にそれぞれ設置
し、それらのフィンの一部を互いに溶接することによっ
ても同様に偏平管の強度を高め、薄肉化を達成できる。

【００１４】次に、本発明の更に他の実施例を図８，図
９を用いて説明する。図８は高温再生器の水平断面図を
示し、図９は図８でのＡ−Ａ断面である。外筒１０１の
側面に最も近い煙管１０３と外筒１０１の側面の間にじ
ゃま板を設置する。その他の構成は図１または図４の実
施例と同様である。

【００１５】本実施例によれば、煙管が燃焼室の下流の
外壁面に配置しているため、高温再生器を小型化できる
とともに、燃焼ガスが煙管に均一に流入し、煙管内で上
面部への局部加熱が改善され腐食環境が緩和される。ま
た、外筒の側面とじゃま板の間を溶液が下に流れるの
で、液循環を促進し、溶液の結晶化を防止できる。

【００１６】実施例では、煙管１０３は流れに垂直な断
面が長方形のパイプとなっているが、図１０に示すよう
に断面が長円形のパイプや平板の加工により細長い流路
を形成しても同様の効果が得られる。断面が長円形の場
合、偏平管同士の隙間で形成される液上昇流路の液流入
抵抗が長方形よりも小さくできるので、液循環が良好に
なり、結晶しにくい。

【００１７】また、煙管に取り付けられたフィンの高さ
は分割された部分ごとに高さが異なっていてもよい。ま
た、上流と下流のフィンの取付け位置は、ずらした方が
伝熱性能が高くなる。

【００１８】図１１は本発明の実施例の吸収冷温水機を
用いた吸収式空調システムである。

【００１９】図に示すように吸収冷温水機は、高温再生
器１，低温再生器２，凝縮器３，蒸発器４，吸収器５，
低温熱交換器６，高温熱交換器７，溶液循環ポンプ８，
冷媒ポンプ９，加熱用のバーナ１０４，低温再生器３内
に吸収器１からの溶液を散布する散布装置１０，低温再
生器２内に配置し高温再生器１で発生した冷媒蒸気を凝
縮して管外を流下する溶液と熱交換する伝熱管１１，こ
の伝熱管１１を凝縮器３に導く配管の途中に設けられた
絞り１２，凝縮器３の底部に設けられた冷媒タンク１
３，凝縮器３からＵ字シール，絞り１５を介して液冷媒
を蒸発器４に導く冷媒液管１４，弁１７を介して凝縮器
の気相部と蒸発器を結び、途中にＵシール部を持つ冷媒
蒸気管１６，冷媒ポンプ９の吐出と冷媒散布装置２０と
をフロート弁１９を介して連結する冷媒管１８，蒸発器
４の下部に配置した冷媒タンク２１，凝縮器３の冷媒タ
ンク１３と、蒸発器４及び吸収器５の上部に設けられた
冷媒受け２４とを、冷媒ブロー弁２２を介して結ぶ冷媒
ブロー管２３，冷媒蒸気管１６のＵシールの底部と気泡
ポンプの気泡吹出し部２６を結ぶ冷媒配管２５，気泡ポ
ンプの気泡吹出し部２６の上部に配置し冷媒受け２４に
上部を開口した気泡ポンプの揚液管２７，冷媒管１８の
途中から分岐して気泡ポンプの気泡吹出し部２６へ接続
する冷媒管２８と、低温熱交換器６とエジェクタポンプ
３０を結ぶ溶液戻り管２９，溶液ポンプ８から低温熱交
換器６へ溶液を送る配管の途中から分岐してエジェクタ
ポンプ３０へ溶液を送る溶液管３１，エジェクタポンプ
３０から溶液を溶液散布装置３３へ導く溶液管３２と、
吸収器５の下部に設けられた溶液トレイ３４，溶液トレ
イ３４と吸収器下部の溶液タンク３５を結ぶ溶液管３
６，冷媒受け２４からの冷媒を溶液トレイ３４へ散布す
る冷媒散布管３７と蒸発器４内に設置された蒸発伝熱管
５１と室内機５２の間を冷温水ポンプ５３により冷温水
を循環させる冷温水配管５４，吸収器１内に設置された
吸収伝熱管５５と凝縮器４内に設置された凝縮伝熱管５
６と冷却塔５７の間を冷却水ポンプ５８により冷却水を
循環させる冷却水配管５９から構成されている。

【００２０】冷房運転時にシステムは次のように動作す
る。冷房運転時には弁１７及び弁２２は閉となってい
る。

【００２１】吸収器５の下部にある溶液タンク３５の溶
液は、溶液循環ポンプ８により低温熱交換器６に送られ
た後、一部は高温熱交換器７を通って高温再生器１へ送
られ、残りは低温再生器２へ送られて散布装置１０から
散布される。高温再生器１に送られた溶液はバーナ１０
４に加熱されて沸騰し冷媒蒸気を発生する。発生した冷
媒蒸気は低温再生器２に送られて伝熱管１１の管内で凝
縮した後、絞り１２を通って凝縮器３へ送られる。この
時の凝縮熱は、散布装置１０から散布されて伝熱管１１
の管外を流下する溶液を加熱して、再び冷媒蒸気を発生
させる。発生した冷媒蒸気は凝縮器３へ送られ、凝縮伝
熱管５６内を流れる冷却水により冷却されて凝縮し、高
温再生器からの冷媒と合流して冷媒タンク１３に溜めら
れる。一方、高温再生器１で冷媒蒸気を発生して濃縮さ
れた濃溶液は、高温再生器１から溢れてフロートボック
ス１１０を経由して高温熱交換器７に送られる。高温熱
交換器７で吸収器からの希溶液と熱交換して温度を下げ
た後、低温再生器２からの濃溶液と合流する。合流した
濃溶液は、低温熱交換器６で吸収器１からの希溶液と熱
交換してさらに温度を下げ、エジェクタポンプ３０によ
って溶液戻り管２９及び溶液管３２を通って溶液散布装
置３３へ送られ、吸収器５内に散布される。散布された
濃溶液は、吸収伝熱管５５内を流れる冷却水により冷却
されつつ蒸発器４からの冷媒蒸気を吸収して濃度が薄く
なり、溶液トレイ３４で集められ溶液管３６を通って溶
液タンク３５に戻る。一方、凝縮器３の下部の冷媒タン
ク１３に溜められた液冷媒は、冷媒タンク１３から溢れ
て冷媒液管１４，絞り１５を経由して蒸発器４に流入す
る。蒸発器４では、下部に設けられた冷媒タンク２１の
液冷媒が、冷媒ポンプ９により冷媒管１８，フロート弁
１９を通って冷媒散布装置２０に送られ、蒸発器４内の
蒸発伝熱管５１上に散布され、管群内を流れる冷水と熱
交換して蒸発し、その結果冷水から蒸発潜熱を奪い冷凍
作用が得られる。蒸発した冷媒は、吸収器１へ流出し
て、吸収器１内を流下する濃溶液に吸収される。

【００２２】一方、冷却塔５７で冷却された冷却水は、
冷却水ポンプ５８により吸収器５に送られ吸収伝熱管５
５で吸収熱を奪って温度上昇し、次に凝縮器３に送られ
凝縮伝熱管５６で凝縮熱を奪ってさらに温度上昇する。
その後冷却塔５７に戻って冷却される。また、蒸発器４
内の蒸発伝熱管５１で冷却された冷水は冷温水ポンプ５
３で室内機５２に送られ、室内を冷房して温度上昇し、
再び蒸発器に戻る。

【００２３】冷房運転中に冷房負荷がなくなった場合に
は、吸収冷温水機停止信号が与えられ、冷温水ポンプ５
３，冷却水ポンプ５８，冷却塔５７，バーナ１０４がた
だちに停止し、冷媒ポンプ９も同時に停止するが、溶液
ポンプ８はサイクル内の濃溶液を希釈するために一定時
間運転を継続し、冷媒の凍結を防止するために冷媒ブロ
ー弁２２を開いて冷媒タンク１３の冷媒を冷媒ブロー管
２３，冷媒受け２４，冷媒散布管３７を通って溶液トレ
イ３４上の溶液に混合して希釈する。溶液の濃度を低下
させることにより溶液の冷媒蒸気吸収能力を低下させ、
冷媒及び冷温水の凍結を防止できる。

【００２４】一方、暖房運転時にシステムは次のように
動作する。暖房運転時には弁１７及び弁２２は開となっ
ており、冷却水ポンプ５８を停止し吸収器１内の吸収伝
熱管５５及び凝縮器４内の凝縮伝熱管５６に冷却水は流
さない。また、冷媒ポンプ９は停止とする。

【００２５】吸収器１の下部にある溶液タンク２４の溶
液は、溶液循環ポンプ８により低温熱交換器６に送られ
た後、一部は高温熱交換器７を通って高温再生器１へ送
られ、残りは低温再生器２へ送られて散布装置１０から
散布される。高温再生器１に送られた溶液はバーナ１０
４に加熱沸騰されて冷媒蒸気を発生する。発生した冷媒
蒸気は低温再生器２に送られて伝熱管１１の管内で凝縮
した後、絞り１２を通って凝縮器３へ送られる。この時
の凝縮熱は、散布装置１０から散布されて伝熱管１１の
管外を流下する溶液を加熱して、再び冷媒蒸気を発生さ
せる。発生した冷媒蒸気は凝縮器３へ送られるが、凝縮
器３内に設けられた管群内に冷却水が流されていないの
で、凝縮液化せず、弁１７，冷媒蒸気管１６を経由して
蒸発器５に送られる。また、冷媒蒸気の一部は冷媒蒸気
管１６のＵシール部から冷媒管２５，気泡ポンプの気泡
吹出し部２６，揚液管２７を通って冷媒受け２４へ送ら
れ、冷媒散布管３７から吸収器１の溶液トレイ３４上へ
送られる。また、高温再生器からの液冷媒は、冷媒ブロ
ー管２３，冷媒ブロー弁２２を経由して蒸発器４へ送ら
れる蒸発器４では凝縮器からの冷媒蒸気が、蒸発伝熱管
５１を流れる温水と熱交換して凝縮液化し、この時の凝
縮潜熱により温水を加熱して暖房能力を発生する。凝縮
液化した液冷媒は冷媒タンク２１に溜められ、冷媒管１
８から分岐した冷媒管２８を通って気泡ポンプの気泡吹
き出し部２６へ送られ、気泡ポンプの作用により揚液管
２７を上昇して冷媒受け２４へ流入し、冷媒散布管３７
から吸収器５の溶液トレイ３４上へ送られる。一方、高
温再生器１で冷媒蒸気を発生して濃縮された濃溶液は、
高温再生器１からフロートボックス１１０を経由して高
温熱交換器７に送られる。高温熱交換器７で吸収器から
の希溶液と熱交換して温度を下げた後、低温再生器３か
らの濃溶液と合流する。合流した濃溶液は、低温熱交換
器６で吸収器５からの希溶液と熱交換してさらに温度を
下げ、エジェクタポンプ３０によって溶液戻り管２９及
び溶液管３２を通って溶液散布装置３３へ送られ、吸収
器５内に散布される。吸収伝熱管５５内には冷却水が流
れていないので、散布された濃溶液は吸収伝熱管５５を
流下し、溶液トレイ３４上で液冷媒と混合して、溶液管
３６を通って溶液タンク３５に戻る。

【００２６】また、蒸発器５内の蒸発伝熱管５１で加熱
された温水は冷温水ポンプ５３で室内機５２に送られ、
室内を暖房して温度低下し、再び蒸発器に戻る。

【００２７】本実施例によれば、高温再生器を小型化し
たことにより吸収冷温水機の小型化が図れる。

【００２８】

【発明の効果】本発明によれば、煙管が燃焼室の下流の
外壁面に配置しているため、燃焼ガスが煙管に均一に流
入し、煙管内で上面部への局部加熱が改善され、平均熱
流束を高くとることができ、高温再生器の小型化が図
れ、このためこの高温再生器を用いることにより吸収冷
温水機の小形化も図ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例の高温再生器の切欠き斜視
図。

【図２】図１のものの垂直断面図。

【図３】図１のものの水平断面図。

【図４】本発明の他の実施例の高温再生器の切欠き斜視
図。

【図５】図４のものの垂直断面図。

【図６】図４のものの水平断面図。

【図７】本発明の実施例の実施例に用いる煙管の切欠き
斜視図。

【図８】本発明の更に他の実施例の高温再生器の垂直断
面図。

【図９】図８のもののＡ−Ａ断面図。

【図１０】本発明の他の実施例の高温再生器に用いる煙
管の切欠き斜視図。

【図１１】本発明の吸収冷温水機を用いた吸収式空調シ
ステムの系統図。

【符号の説明】

１…高温再生器、１０１…外筒、１０２…内筒、１０３
…煙管、１０４…バーナ、１０５…溶液流入管、１０６
…気液分離板、１０７…溶液流出孔、１０８…冷媒蒸気
流出孔、１０９…溶液、１１０…フロートボックス。

フロントページの続き (72)発明者 西口 章 茨城県土浦市神立町502番地 株式会社日 立製作所機械研究所内 (72)発明者 内村 満幸 茨城県土浦市神立町603番地 株式会社日 立製作所土浦工場内

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】燃焼室及び煙管を内装する外筒の中に、前
   記燃焼室及び前記煙管を没するように吸収溶液を有する
   吸収冷温水機の高温再生器において、前記燃焼室の下流
   の外壁面に断面が燃焼ガスの流れに垂直方向かつ上下方
   向に長い偏平な煙管を配置することを特徴とする吸収冷
   温水機の高温再生器。