JPH11351694A - 再生器及び吸収冷凍機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 吸収冷凍機において、燃焼ガスと臭化リチウ
ム溶液との間での熱交換の効率を向上することで、装置
の小型化を図る。 【解決手段】 吸収冷凍機の高圧再生器４０を、燃焼バ
ーナ４４の燃焼ガスが流動する炉筒４３に臭化リチウム
溶液を貯留する液槽４２を貫通する複数の伝熱管４５を
連結し、この伝熱管４５に排気ガスを外部に排出する排
出管４７を連結して構成し、この伝熱管４５の外表面に
ローレット加工によって弧状をなす複数の凹部４８を形
成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、水を冷媒、臭化リ
チウム溶液を吸収剤とした吸収冷凍機、また、この吸収
冷凍機などに低圧再生器や高圧再生器として適用される
再生器に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】吸収冷凍機は、水を冷媒、臭化リチウム
溶液を吸収剤とし、ガス燃料または油燃料をエネルギー
源とした冷凍機である。この吸収冷凍機は、蒸発器と吸
収器と再生器と凝縮器を主要部材として構成されてお
り、蒸発器及び吸収器の内部は、高真空（絶対圧力が６
〜７mmHg）に保持されている。

【０００３】この蒸発器では、冷媒ポンプにより送られ
てきた冷媒（水）を、冷水（１２℃）が流通する蒸発器
チューブに向けて散布することにより、冷媒が加熱され
て冷媒蒸気となる。つまり、蒸発器は高真空容器となっ
ているので水（冷媒）は４〜６℃位で沸騰して蒸発気化
するので、１２℃の冷水を熱源水とすることができるの
である。

【０００４】そして、冷水は、冷媒（水）に与えた蒸発
潜熱分だけ温度低下（７℃になる）して蒸発器から出て
いく。このように温度低下（７℃となる）した冷水は、
ビルの冷房装置等（冷房負荷）に送られて冷房に利用さ
れる。冷房に利用された冷水は温度上昇（１２℃にな
る）して再び蒸発器の蒸発器チューブに流入してくる。

【０００５】一方、吸収器では、蒸発器で発生した冷媒
蒸気を、臭化リチウム溶液により吸収する。水分を吸収
して濃度が低くなった臭化リチウム溶液（以下「臭化リ
チウム希溶液」と称する）は吸収器の底部に集められ
る。この吸収器では、冷媒蒸気が臭化リチウム溶液に吸
収されて気体（水蒸気）から液体（水）に変化するとき
の凝縮潜熱と、臭化リチウム溶液が水分を吸収して濃度
が薄くなるときの希釈熱が発生するので、冷却水（上記
「冷水」とは別の系に流通している）によりこれらの熱
を取り除いている。なお、臭化リチウム溶液は、その水
蒸気分圧が水の飽和蒸気よりも低いので、吸湿性に富
み、冷媒蒸気を吸収するのに好適な物質である。

【０００６】そして、再生器では、吸収器から送られて
くる臭化リチウム希溶液を加熱する。このため、臭化リ
チウム希溶液中の冷媒は一部が蒸発気化し、溶液は濃縮
された臭化リチウム溶液（以下「臭化リチウム濃溶液」
と称する）となる。濃度が元の状態まで高められた臭化
リチウム濃溶液は、吸収器に送られ再び冷媒蒸気を吸収
する。一方、蒸発した冷媒蒸気は、凝縮器に送られる。

【０００７】なお、実機では、熱効率を上げ加熱エネル
ギーを減少させる目的で、再生器を２段に配置した二重
効用型の吸収冷凍機が採用されている。この二重効用型
の吸収冷凍機では、再生器として、供給された燃料を燃
焼することにより臭化リチウム希溶液を加熱をする高圧
再生器と、高圧再生器で発生した高温の冷媒蒸気を加熱
源として臭化リチウム希溶液を加熱する低圧再生器とを
備えている。

【０００８】また、凝縮器では、再生器から送られてき
た冷媒蒸気を冷却水により冷却して、凝縮液化する。こ
の凝縮した水は冷媒（水）として再び蒸発器に供給され
る。

【０００９】このように吸収冷凍機では、冷媒（水）
が、水−水蒸気−水と変化（相の変化）をすると共に、
臭化リチウム溶液が、濃溶液−希溶液−濃溶液と変化
（濃度の変化）をする。吸収冷凍機は、上述した相の変
化（冷媒）と濃度の変化（臭化リチウム溶液）の過程
で、水の蒸発潜熱により冷水を製造し、臭化リチウム溶
液の吸収能力により水蒸気を吸収する作用を、高真空密
閉系内で繰り返し行わせる装置である。

【００１０】かかる吸収冷凍機では、高圧再生器に供給
する燃料の量を増加して加熱量を増大し、臭化リチウム
溶液の濃度を濃くすることにより、蒸発器から出ていく
冷水の温度を下げることができる。逆に、高圧再生器に
供給する燃料の量を減少して加熱量を減少し、臭化リチ
ウム溶液の濃度を薄くすることにより、蒸発器から出て
いく冷水の温度を上げることができる。このように、臭
化リチウム溶液の濃度調整をすることにより、冷水温度
を制御して、蒸発器から出て行く冷水の温度を設定温度
（７℃）にしている。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上述した吸
収冷凍機の高圧再生器は、胴体に冷媒を吸収して低濃度
となった臭化リチウム溶液を貯留する液槽を有し、一端
に燃焼バーナが取付けられた炉筒にこの液槽を貫通する
複数の伝熱管を連結し、各伝熱管に排気ガスを外部に排
出する排出管を連結して構成されている。従って、液槽
内に貯留された冷媒を吸収して低濃度となった臭化リチ
ウム溶液は、燃焼バーナの燃焼ガスが炉筒を介して複数
の伝熱管内を通過することにより、液槽内の臭化リチウ
ム溶液中は冷媒の一部が蒸発気化し、臭化リチウム溶液
が濃縮されて高濃度となる。

【００１２】このような高圧再生器の複数の伝熱管は一
般的に鋼管を使用し、内部を通過する燃焼ガスと外部の
臭化リチウム溶液との間で熱交換、即ち、燃焼ガスによ
って臭化リチウム溶液を加熱して冷媒を蒸発気化してい
る。この場合、燃焼ガスと臭化リチウム溶液との間での
熱交換の効率は、伝熱管の表面積で決定されることとな
り、熱交換の効率を上げるためには伝熱管の本数を増加
したり、長さを長くしたりする必要があり、装置が大型
化してしまうという問題がある。

【００１３】本発明はこのような問題を解決するもので
あって、燃焼ガスと臭化リチウム溶液との間での熱交換
の効率を向上することで、装置の小型化を図った再生器
及び吸収冷凍機を提供することを目的とする。

【００１４】

【課題を解決するための手段】上述の目的を達成するた
めの請求項１の発明の再生器は、冷媒を吸収して低濃度
となった臭化リチウム溶液を貯留する液槽と、燃焼バー
ナと、該燃焼バーナの燃焼ガスが流動する炉筒と、該炉
筒に連結されると共に前記液槽を貫通する複数の伝熱管
と、該伝熱管に連結されて排気ガスを外部に排出する排
出管とを具え、前記液槽内に貯留された冷媒を吸収して
低濃度となった臭化リチウム溶液を前記複数の伝熱管内
を通過する燃焼ガスによって加熱することで、この臭化
リチウム溶液中の冷媒を蒸発させて臭化リチウム溶液を
高濃度とする再生器において、前記伝熱管の外表面に弧
状の凹部を複数形成したことを特徴とするものである。

【００１５】また、請求項２の発明の再生器は、前記弧
状の凹部は前記伝熱管の外表面にローレット加工を施す
ことによって形成したことを特徴とするものである。

【００１６】更に、請求項３の発明の吸収冷凍機は、冷
房に利用して温度上昇した冷水が流通する蒸発器チュー
ブに向けて冷媒を散布することによりこの冷媒を蒸発気
化させて冷媒蒸気とする蒸発器と、該蒸発器で発生した
冷媒蒸気を濃度の濃い臭化リチウム溶液により吸収させ
る吸収器と、冷媒を吸収して低濃度となった臭化リチウ
ム溶液を燃焼ガスにより加熱して臭化リチウム溶液中の
冷媒を蒸発させて臭化リチウム溶液を高濃度として前記
吸収器に供給する再生器と、前記再生器で発生した冷媒
蒸気を凝縮させて凝縮した冷媒を前記蒸発器に供給する
凝縮器とを具えた吸収冷凍機において、前記再生器を、
燃焼バーナの燃焼ガスが流動する炉筒に臭化リチウム溶
液を貯留する液槽を貫通する複数の伝熱管を連結し、該
伝熱管に排気ガスを外部に排出する排出管を連結して構
成し、前記伝熱管の外表面に弧状の凹部を複数形成した
ことを特徴とするものである。

【００１７】

【発明の実施の形態】以下、図面に基づいて本発明の実
施の形態を詳細に説明する。

【００１８】図１に本発明の一実施形態に係る再生器と
しての高圧再生器に用いられる伝熱管の概略、図２に本
実施形態の高圧再生器の概略断面、図３に図２のIII−I
II断面、図４に本実施形態の吸収冷凍機の概略構成を示
す。

【００１９】本実施形態の吸収冷凍機において、図４に
示すように、蒸発器１０と吸収器２０は、同一のシェル
（高真空容器）内に構成されている。この蒸発器１０内
には蒸発器チューブ１１が配置されている。この蒸発器
チューブ１１には、冷水入口ラインＬ１を介して冷水Ｗ
１が供給され、蒸発器チューブ１１を流通した冷水Ｗ１
は冷水出口ラインＬ２を介して外部に排出される。ま
た、冷媒ラインＬ１１を介して冷媒ポンプＰ１により汲
み上げられた冷媒（水）Ｒは、蒸発器チューブ１１に向
けて散布される。散布された冷媒Ｒは、蒸発器チューブ
１１内を流通する冷水Ｗ１から気化の潜熱を奪って蒸発
気化して冷媒蒸気ｒとなる。この冷媒蒸気ｒは吸収器２
０側に流入していく。

【００２０】この冷水Ｗ１は、１２℃の温度で蒸発器１
０に入り、蒸発器チューブ１１にて冷却されて、蒸発器
１０から７℃の温度で排出される。冷水出口ラインＬ２
から出てくる７℃の冷水Ｗ１は、ビルの冷房や工場のプ
ロセス用として用いられる。ビル冷房等の冷房負荷にお
いて冷房に供せられた冷水Ｗ１は、温度上昇し１２℃の
温度となって再び蒸発器１０に流入してくる。

【００２１】一方、吸収器２０内には吸収器チューブ２
１が配置されている。この吸収器チューブ２１には、冷
却水ラインＬ３を介して冷却水Ｗ２が供給される。そし
て、溶液ラインＬ２１を介して溶液ポンプＰ２により圧
送されてきた臭化リチウム濃溶液Ｙ１は、吸収器チュー
ブ２１に向けて散布される。このため、散布された臭化
リチウム濃溶液Ｙ１は、吸収器２０側に流入してきた冷
媒蒸気ｒを吸収して、濃度が薄くなる。濃度が薄くなっ
た臭化リチウム希溶液Ｙ３は、吸収器２０の底部に集め
られる。なお、吸収器２０内で発生する熱は、吸収器チ
ューブ２１内を流通する冷却水Ｗ２により冷却される。

【００２２】この吸収器２０の底部に集められた臭化リ
チウム希溶液Ｙ３は、溶液ポンプＰ３により圧送され、
バルブＶ５，低温熱交換器３０，溶液ラインＬ２２，高
温熱交換器３１，溶液ラインＬ２３を介して、高圧再生
器４０に供給される。

【００２３】高圧再生器４０は、炉筒，伝熱管を胴内に
収めると共にバーナを装備している。この高圧再生器４
０は、ガスラインＬ３１及びバルブＶ２１及び燃料制御
弁Ｖ２２を介して燃料ガスＧが供給されることにより、
燃料ガスＧを燃焼して臭化リチウム希溶液Ｙ３を加熱す
る。高圧再生器４０に供給された臭化リチウム希溶液Ｙ
３は、加熱され、冷媒の一部が蒸発気化して濃度が中程
度の臭化リチウム中溶液Ｙ２となる。この臭化リチウム
中溶液Ｙ２は、溶液ラインＬ２４，高温熱交換器３１を
通って低圧再生器５０に供給される。

【００２４】一方、高圧再生器４０にて蒸発した冷媒蒸
気ｒは、冷媒ラインＬ１２を介して、低圧再生器５０の
低圧再生器チューブ５１に供給され、更に、冷媒ライン
Ｌ１３を介して凝縮器６０に供給される。なお、低圧再
生器５０と凝縮器６０は、同一のシェル内に構成されて
いる。

【００２５】この低圧再生器５０では、溶液ラインＬ２
４を介して臭化リチウム中溶液Ｙ２が供給されるととも
に、溶液ラインＬ２５を介して溶液ラインＬ２２から分
岐してきた臭化リチウム希溶液Ｙ３が低圧再生器チュー
ブ５１に向けて散布される。この低圧再生器５０では、
低圧再生器チューブ５１により溶液Ｙ２，Ｙ３が加熱さ
れ、冷媒の一部が蒸発して溶液の濃度が更に濃くなり、
高濃度の臭化リチウム濃溶液Ｙ１が低圧再生器５０の底
部に集められる。この臭化リチウム濃溶液Ｙ１は、溶液
ポンプＰ２により、再び吸収器２０に供給される。

【００２６】また、凝縮器６０には、冷却水ラインＬ４
により冷却水Ｗ２が供給される凝縮器チューブ６１が配
置されている。この凝縮器６０では、高圧再生器４０に
て蒸発して冷媒ラインＬ１２，低圧再生器チューブ５１
及び冷媒ラインＬ１３を介して供給されてきた冷媒蒸気
ｒと、低圧再生器５０にて蒸発して凝縮器６０側に流入
してきた冷媒蒸気ｒが、凝縮器チューブ６１にて冷却凝
縮されて、冷媒（水）Ｒとなる。この冷媒Ｒは、重力及
び圧力差により、冷媒ラインＬ１４を介して蒸発器１０
に送られる。蒸発器１０の底部に集められた冷媒Ｒは、
冷媒ポンプＰ１により再び冷媒ラインＬ１１を介して蒸
発器チューブ１１に向けて散布される。

【００２７】なお、上述した吸収冷凍機にて、冷房運転
時には、バルブＶ１，Ｖ２，Ｖ３，Ｖ４は閉じており
（図では黒塗りして示している）、バルブＶ５，Ｖ１
１，Ｖ１２，Ｖ１３，Ｖ１４は開いている（図では白抜
きして示している）。また、吸収冷凍機は暖房運転をす
ることもできるが、本発明には関係がないので、暖房運
転時の動作説明は割愛する。

【００２８】ここで、上述した本実施形態の吸収冷凍機
において、高圧再生器４０の構造を具体的に説明する。

【００２９】図２及び図３に示すように、高圧再生器４
０において、胴体４１の上部には冷媒を吸収して低濃度
となった臭化リチウム溶液を貯留する液槽４２が形成さ
れている。胴体４１の下部には円筒形状をなす炉筒４３
がほぼ水平をなして形成されており、この炉筒４３の基
端部には燃焼バーナ４４が固定されている。また、液槽
４２を水平に貫通して複数の伝熱管４５が設けられてお
り、各伝熱管４５の基端部は連通路４６を介して炉筒４
３の先端部に連結されている。そして、各伝熱管４５の
先端部は排出管４７に連結されている。

【００３０】このように構成された高圧再生器４０にお
いて、図１に示すように、各伝熱管４５の外表面には弧
状の凹部４８が複数形成されている。本実施形態では、
伝熱管４５の外表面にローレット加工を施して斜めの溝
を複数形成することによって凹部４８を設けている。そ
して、この凹部４８は断面が弧状となっている。

【００３１】従って、図２乃至図４に示すように、高圧
再生器４０に供給された臭化リチウム希溶液Ｙ３は、液
槽４２に貯留される。一方、ガスラインＬ３１及びバル
ブＶ２１及び燃料制御弁Ｖ２２を介して燃料ガスＧが供
給されており、この燃料ガスＧは燃焼バーナ４４によっ
て燃焼し、燃焼ガスＣは炉筒４３を通って複数の伝熱管
４５に流動する。すると、各伝熱管４５の内部を通過す
る燃焼ガスＣと外部、つまり、液槽４２に貯留されてい
る臭化リチウム希溶液Ｙ３との間で熱交換が行われ、燃
焼ガスＣによって臭化リチウム希溶液Ｙ３が加熱されて
冷媒が蒸発気化する。そして、液槽４２の臭化リチウム
希溶液Ｙ３は冷媒の一部が蒸発気化して濃度が中程度の
臭化リチウム中溶液Ｙ２となる。この臭化リチウム中溶
液Ｙ２は、溶液ラインＬ２４，高温熱交換器３１を通っ
て低圧再生器５０に供給される。

【００３２】ここで、本実施形態では、伝熱管４５の外
表面に凹部４８が複数の形成されていることで、この伝
熱管４５の外表面積が大きくなっており、燃焼ガスＣと
臭化リチウム希溶液Ｙ３との間の熱交換の効率が良くな
っている。また、伝熱管４５の各凹部４８は弧状をなす
形状となっているため、臭化リチウム希溶液Ｙ３は各凹
部４８から出やすく停留することはなく、腐食が防止さ
れる。

【００３３】このように本実施形態の高圧再生器４０を
具えた吸収冷凍機にあっては、燃焼ガスＣと臭化リチウ
ム希溶液Ｙ３との間の熱交換を行う複数の伝熱管４５の
外表面に弧状をなす複数の凹部を形成したことで、伝熱
管４５の外表面積を大きくして熱交換効率を向上でき、
その結果、吸収冷凍機の能力を向上できる一方で、伝熱
管４５の長さを短くしたり、本数を減少することで装置
の小型化、コンパクトが図れる。また、この伝熱管４５
の凹部４８をローレット加工によって形成したことで、
加工を容易とすることができると共に、伝熱管４５の生
産工程に組み込むことで生産性を低下させることはな
い。

【００３４】なお、上述の実施形態では、伝熱管４５の
外表面にローレット加工を施して斜めの溝を複数形成し
て凹部４８を設けたが、ローレット加工によって周方向
に沿って傾斜していない溝を複数形成して凹部４８を設
けてもよく、また、別途機械加工によって凹部４８を形
成してもよい。

【００３５】

【発明の効果】以上、実施形態において詳細に説明した
ように請求項１の発明の再生器によれば、冷媒を吸収し
て低濃度となった臭化リチウム溶液を貯留する液槽を設
ける一方、燃焼バーナの燃焼ガスをこの液槽に導いて熱
交換する炉筒及びこの液槽を貫通する複数の伝熱管を設
け、この伝熱管の外表面に弧状の凹部を複数形成したの
で、伝熱管の外表面積を大きくして燃焼ガスと臭化リチ
ウム溶液との間で行われる熱交換の効率を向上すること
ができ、伝熱管の長さを短くしたり本数を減少すること
で、装置の小型化、コンパクト化を図ることができる。

【００３６】また、請求項２の発明の再生器によれば、
弧状の凹部を伝熱管の外表面にローレット加工を施すこ
とによって形成したので、凹部の加工を容易とすること
ができると共に、伝熱管の生産工程に組み込むことで生
産性の向上を図ることができる。

【００３７】また、請求項３の発明の吸収冷凍機によれ
ば、冷房に利用して温度上昇した冷水が流通する蒸発器
チューブに向けて冷媒を散布することによりこの冷媒を
蒸発気化させて冷媒蒸気とする蒸発器と、蒸発器で発生
した冷媒蒸気を濃度の濃い臭化リチウム溶液により吸収
させる吸収器と、冷媒を吸収して低濃度となった臭化リ
チウム溶液を燃焼ガスにより加熱して臭化リチウム溶液
中の冷媒を蒸発させて臭化リチウム溶液を高濃度として
吸収器に供給する再生器と、再生器で発生した冷媒蒸気
を凝縮させて凝縮した冷媒を蒸発器に供給する凝縮器と
で吸収冷凍機を構成し、再生器を、燃焼バーナの燃焼ガ
スが流動する炉筒に臭化リチウム溶液を貯留する液槽を
貫通する複数の伝熱管を連結し、この伝熱管に排気ガス
を外部に排出する排出管を連結して構成し、この伝熱管
の外表面に弧状の凹部を複数形成したので、伝熱管の外
表面積を大きくして燃焼ガスと臭化リチウム溶液との間
で行われる熱交換の効率を向上することができ、伝熱管
の長さを短くしたり本数を減少することで、装置の小型
化、コンパクト化を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態に係る再生器としての高圧
再生器に用いられる伝熱管の概略図である。

【図２】本実施形態の高圧再生器の概略断面図である。

【図３】図２のIII−III断面図である。

【図４】本実施形態の吸収冷凍機の概略構成図である。

【符号の説明】

１０ 蒸発器 ２０ 吸収器 ３０ 低温熱交換器 ３１ 高温熱交換器 ４０ 高圧再生器 ４２ 液槽 ４３ 炉筒 ４４ 燃焼バーナ ４５ 伝熱管 ４７ 排出管 ４８ 凹部 ５０ 低圧再生器 ６０ 凝縮器 Ｐ１ 冷媒ポンプ Ｐ２，Ｐ３ 溶液ポンプ Ｌ１ 冷水入口ライン Ｌ２ 冷水出口ライン Ｌ３，Ｌ４ 冷却水ライン Ｌ１１〜Ｌ１５ 冷媒ライン Ｌ２１〜Ｌ２５ 溶液ライン Ｌ３１ ガス（燃料）ライン Ｒ 冷媒（水） ｒ 冷媒蒸気 Ｙ１ 臭化リチウム濃溶液 Ｙ２ 臭化リチウム中溶液 Ｙ３ 臭化リチウム希溶液 Ｗ１ 冷水 Ｗ２ 冷却水 Ｃ 燃焼ガス Ｇ 燃料ガス

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 冷媒を吸収して低濃度となった臭化リチ
   ウム溶液を貯留する液槽と、燃焼バーナと、該燃焼バー
   ナの燃焼ガスが流動する炉筒と、該炉筒に連結されると
   共に前記液槽を貫通する複数の伝熱管と、該伝熱管に連
   結されて排気ガスを外部に排出する排出管とを具え、前
   記液槽内に貯留された冷媒を吸収して低濃度となった臭
   化リチウム溶液を前記複数の伝熱管内を通過する燃焼ガ
   スによって加熱することで、この臭化リチウム溶液中の
   冷媒を蒸発させて臭化リチウム溶液を高濃度とする再生
   器において、前記伝熱管の外表面に弧状の凹部を複数形
   成したことを特徴とする再生器。
2. 【請求項２】 請求項１記載の再生器において、前記弧
   状の凹部は前記伝熱管の外表面にローレット加工を施す
   ことによって形成したことを特徴とする再生器。
3. 【請求項３】 冷房に利用して温度上昇した冷水が流通
   する蒸発器チューブに向けて冷媒を散布することにより
   この冷媒を蒸発気化させて冷媒蒸気とする蒸発器と、該
   蒸発器で発生した冷媒蒸気を濃度の濃い臭化リチウム溶
   液により吸収させる吸収器と、冷媒を吸収して低濃度と
   なった臭化リチウム溶液を燃焼ガスにより加熱して臭化
   リチウム溶液中の冷媒を蒸発させて臭化リチウム溶液を
   高濃度として前記吸収器に供給する再生器と、前記再生
   器で発生した冷媒蒸気を凝縮させて凝縮した冷媒を前記
   蒸発器に供給する凝縮器とを具えた吸収冷凍機におい
   て、前記再生器を、燃焼バーナの燃焼ガスが流動する炉
   筒に臭化リチウム溶液を貯留する液槽を貫通する複数の
   伝熱管を連結し、該伝熱管に排気ガスを外部に排出する
   排出管を連結して構成し、前記伝熱管の外表面に弧状の
   凹部を複数形成したことを特徴とする吸収冷凍機。