JPS59176552A - 吸収冷凍機の吸収器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は吸収冷凍機に於ける吸収器の改良に係り、吸収
液の冷却部と冷媒蒸気の吸収部を完全に分離独立せしめ
ることにより、冷却・吸収性能の大幅な向」二を可能と
した吸収冷凍の吸収器に関するものである。

一般に吸収冷凍機の吸収器は、第１図に示す如く蒸発吸
収胴１内に配設した冷却水管束２の上方から、再生器（
図示省略）から導出した臭化リチウム等の濃吸収液３を
トレイやスプレーノズル等の吸収液散布器４で散布して
水管束２の外面に吸収液３の液膜３′を形成すると共に
、この液膜３′を管内を流れる冷却水５により冷却しつ
つ蒸発器６からデミスタ−７を通って流入してきた冷媒
蒸気８をこれに吸収するよう構成されている。即ち、第
２図及び第３図に示す如く、冷却水管２内を流れる温度
ｔｂ’の冷却水５により冷却水管２の外表面を流下する
吸収液膜３′をｔｂまで冷却し、この液膜３′の表面で
冷媒蒸気８を接触吸収するものである。なお第１図に於
いて９は伝熱管、１０は冷水、１１は凝縮器（図示省略
）からの冷媒液、１２は冷媒液分散器、１３は稀吸収液
、１４は稀吸収液ポンプである。また第３図に於いてＡ
は冷却水４−冷却水管２−吸収液膜３′内の温度分布の
一例を示すものであり、ｔｓは吸収液膜外表面温度、ｔ
ｗ及びｔｗ’は冷却水管の外面と内面の温度である。ま
たＢは吸収液膜３′内の吸収液濃度の分布を示すもので
あり、ａｓは液膜外表面の濃度、ｃｂは液膜内方の濃度
である。更に、Ｃは吸収液膜３′と冷媒蒸気８内の蒸気
圧分布を示すものであり、Ｐｅは冷媒蒸気の圧力、Ｐｓ
は液膜外表面に於ける吸収液の水蒸気分圧、ｐｂは液膜
内方の吸収液の水蒸気圧力を夫々示すものである。

前記第１図乃至第３図に示した従前の吸収器に於いて、
先ず第一に冷却水５による吸収液膜３′の冷却能力につ
いて考察すると、当該冷却能力ΔＱは ΔＱ　＝＝　Ｋ　　−Ｆｌ　　・Δ【（１）で表わされ
る。但し、（１）式に於いてＦｌは伝熱面積、ΔＥは温
度差（ｔＳ−ｔｂ′）、Ｋは総括伝熱係数であり、該総
括伝熱係数には冷却水管２の熱伝導率を無視すれば、 で表わすことができる。

但しαｌは冷却水５の冷却水管２内面に於ける熱伝達率
であり、冷却水５が乱流のときには、冷却水の管内流速
を■として αＩ　ＣＸ：　Ｖ　°（３） となる。

またα２は吸収液３の冷却水管２外面に於ける熱伝達率
であり、冷却水管単位長さ当りの吸収液流量をｍとすれ
ば、 α２　ＣＸ：　ｍ０°３ｇ　　　　　　　　　　　　（
４）となる。

更に、α３は吸収液３の気液界面に於ける熱伝達率であ
り、α２の場合と同様に ａ３ｏｃ　ｍｏ、３８（５） となる。

従って、前記冷却能力ΔＱを増大させるためには、（１
）及び（２）式からαｌ、α２．α３を大きくする必要
があり、またα工、α２．α３を増大するためには、（
３）　、　（４）　、　（５）式から冷却水の管内流速
Ｖと冷却水管単位長さ当りの吸収液流量ｍを増太しなけ
ればならない。

然し乍ら、第１図に示す如き構成の吸収器にあっては、
一般に前記冷却水管単位長さ当りの吸収液流量ｍが比較
的小さく、然かもこれを任意に増大させることがその構
造上著しく困難である。その結果、前記α２及びα３を
大きくできず、それに伴なって総括伝熱係数にの値が小
さくなり、十分な冷却効果が挙げられないという基本的
な問題が内存する。

又、第１図の如き構成の吸収器では、吸収液３の冷却水
管外表面に対する°“ぬれ特性”′との関係で、全伝熱
面に亘って均一な厚みの吸収液膜３′を形成することが
著しく困難であり、その結果、甚しい場合には吸収液膜
３′の付着しない乾いた伝熱面が存在することにもなり
、有効伝熱面積の減少を来たすという問題がある。

次に、従前の吸収器に於ける吸収液３の冷媒蒸気８の吸
収能力Ｇについて考察すると、該吸収能力Ｇは Ｇ　＝Ｄ　−Ｆ２−　（Ｐｅ−Ｐｓ　）　　　　（６）
で表わされる。但し、（６）式に於いてＤは冷媒蒸気８
から吸収液表面への物質移動係数、Ｆ２は吸収液膜３′
の外表面積、Ｐｅは冷媒蒸気圧力、Ｐｓは吸収液膜表面
に於ける吸収液の水蒸気分圧であり、Ｐｓ　＝ｆ　　（
Ｃｓ　　・ｔｓ　　）　　　　　　　　　　　（７）で
表わされる。

即ち、前記Ｐｓ　は、（７）式からも明らかなように吸
収液膜表面に於ける吸収液濃度Ｃｓが高いほど、また吸
収液表面温度【Ｓが低いほど小さくなり、これに伴なっ
て吸収能力Ｇも増大する。

ところが、前述の如く従前の冷却器に於いては十分な吸
収液冷却を達成し難いため、必然的にＰｓが高くなり、
その結果式（６）から吸収能力Ｇが小さな値となり、こ
れを向上させることができないという難点がある。

なお吸収能力Ｇの向上対策として、吸収器から出た稀吸
収液の一部を吸収器に入る濃吸収液３に混合し、吸収器
に入る液量を増量することによって冷却能力Ｇを増大さ
せる方策が採用されている。

当該方法によれば吸収液量の増大に伴なって冷却能力が
増大され、その結果液温低下による吸収能力の向上をあ
る程度期待することが可能である。

しかし、稀吸収液の混入により吸収器内に於ける吸収液
濃度が低下するため、これに伴なって逆に吸収能力Ｇか
低下することになり、結果的には顕著な吸収能力の増大
を図ることは出来ない。

第三番目に、従前の冷却器に於ける吸収液冷却のために
必要な伝熱面積Ｆ１　と、冷媒蒸気吸収のために必要な
気液接触面積Ｆ２について考察すると、従前の吸収器に
あっては、その構造上から必然的に両者の面積Ｆｌ、Ｆ
２は略同−となっている。

然し乍ら、吸収液冷却のために必要な伝熱面積Ｆ１　と
、冷媒蒸気吸収のために必要な気液接触面積Ｆ２　とは
本来同じである筈はなく、それぞれに最適な設計値が存
在する。即ち、従前の構造の吸収器ではその構造上の制
約からＦ１キＦ２となっており、Ｆｌ又はＦ２の内の何
れかが過大又は過小となって、冷却並びに吸収の両面に
亘って最適面積になっていないという問題がある。

本発明は、従前の吸収冷凍機の吸収器に於ける」二連の
如き諸問題の解決を課題とするものであり、再生器から
の濃吸収液３を冷却水との熱交換によって冷却する吸収
液冷却部と、蒸発器からの冷媒蒸気に前記吸収液冷却部
で冷却された濃吸収液を接触させてこれを吸収する冷媒
吸収部とを分割して夫々独立させることにより、冷却能
力並びに吸収能力の大幅な向上と、装置の小形簡素化等
を可能とした吸収器を提供することを目的とするもので
ある。

本願発明は、蒸発吸収胴内に吸収液散布器を設けると共
に、前記蒸発吸収用の外部に溶液熱交換器を配設し、該
溶液熱交換器で冷却した濃吸収液を前記吸収液散布器へ
供給することを基本構成とするものであり、前記構成と
することにより、吸収器の冷却能力並びに吸収能力が大
幅に向上し、しかも吸収器の小型化が可能となる。

す、下、第４図乃至第６図に示す本発明の一実施例に基
づいてその詳細を説明する。第４図は本発明に係る吸収
器の基本構成を示すものであり、前記第１図と同一部位
には同じ参照番号が付されている。

本願発明に係る吸収冷凍機の吸収器１７は、濃吸収液３
の冷却部１７ａを形成する溶液熱交換器１５と、吸収蒸
発胴１内に吸収液散布器４を配設して形成した冷媒蒸気
の吸収部１７ｂとから構成されており、溶液熱交換器１
５に於いては、再生器（図示省略）からの濃吸収液３が
冷却水５との熱交換により冷却される。

前記溶液熱交換器１５は濃吸収液３の冷却のみを目的と
し、冷媒蒸気８の吸収機能については一切考慮する必要
がなく、伝熱特性の秀れたものであればシェルアンドデ
ユープ型やプレート型等如何なる型式の熱交換器であっ
てもよい。

又、冷媒蒸気の吸収部１７ｂは、蒸発吸収用１の内部空
間の片側にデミスタ−７を介して蒸発器６と対向状に形
成されており、上方に設置した吸収液散布器４の小孔か
ら濃吸収液３が散布され、デミスタ−７を通して蒸発器
６側から移行してきた冷媒蒸気８を、前記散布した濃吸
収液に接触せしめて吸収する。

なお、第４図に於いて、９は伝熱管、１０は冷水、１１
は冷媒液、１２は冷媒分散器、１３は稀吸収液、１４は
稀吸収液ポンプ、１６は濃吸収液供給ポンプである。

冷媒蒸気の吸収部１７１）に於ける濃吸収液３の散布方
式は、如何なる型式のものであってもよく、例えば第５
図の如きスプレーノズル１８を用いたスプレ一方式や第
６図の様にトレイ１９を用いた流下方式を採用すること
もできる。

本発明は上述の通り、吸収冷凍機の吸収器を夫々独立し
た濃吸収液の冷却部と冷媒蒸気の吸収部より構成するよ
うにしているため、従前の冷却部と吸収部を一体化した
吸収器に比較して多くの秀ねた効用を有している。

先ず、濃吸収液冷却部と冷媒蒸気吸収部が夫々分離独立
しているため、吸収液の冷却に必要な伝熱面積Ｆ１　と
、吸収作用に必要な気液接触面積Ｆ２とを夫々独立して
最適値に選定することができ、冷却並びに吸収効率を大
幅に向上し得ると共に吸収器の小形簡素化が可能となる
。

又、溶液熱交換器は濃吸収液の冷却のみを目的とすれは
よいのであるから、構造設計の自由度が大幅に高くなる
。その結果、従前の吸収器に比較して濃吸収液３の流速
■２や冷却水５の流速ｖ１を十分に高くとることができ
、乱流域に於ける熱交換にあっては、前述の如く、冷却
水側の熱伝達率αｌと濃吸収液側の熱伝達率α２が夫々
αＩ　ＣＸ：　Ｖ　１゜・８、α２　（Ｘ：　Ｖ２°・
８の関係にあるから、ｖｌ及び■２を増すことによりα
１及びα２が増大して総括伝熱係数にも大となり、冷却
能力を著しく向上し得る。そのうえ、従前の吸収器の様
に、吸収液膜の°°ぬれ特性″゛に起因する有効伝熱面
積の減少（即ち乾燥伝熱面の発生）が全く無いため、熱
交換器の小形化が可能となる。

本発明は上述の通り、従前の吸収器に於ける設計上の発
想を大幅に転換した秀れた実用的効用を有するものであ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は従前の吸収器の概要図であり、第２図は冷却水
管外表面の吸収液膜の形成状態を示すものである。 第３図は、第２図の冷却水管近傍に於ける温度分布、吸
収液濃度分布及び蒸気圧分布を示す部分拡大図である。 第４図は本発明に係る吸収器の概要図である。 第５図及び第６図は吸収液散布方式の他の実施例を示す
ものである。 １　　蒸発吸収胴 ３　濃吸収液 ４　　濃吸収液散布器 ５　　　冷　　却　　水 ６　　　蒸　　発　　器 ７　　デシスター ８　冷媒蒸気 ９　伝熱管 ］０　　　冷　　　　　水 １２　　　冷媒液分散器 １５　　　溶液熱交換器 １７　　　　吸　　収　　器 １７ａ　　濃吸収液冷却部 １７ｂ　　冷媒蒸気吸収部 手　　続　　補　　正　　書　（自発）特許庁長官殿 工　事件の表示　　　特願昭５８−５２９５０２　発明
の名称　　吸収冷凍機の吸収器３　補正をする者 事件との関係　特　許　出　願　人 任　所　　　大阪市北区堂島浜１丁目３番２３号氏名　
　株式会社田熊総合研究所 代表者　志　垣　政　信 ４代理人 ５　補正により増加する発明の数　　な　しく１）明細
書１頁１４行目の［吸収冷凍の−ｌ−を「吸収冷凍機の
」に補正する。 （２）１頁１６行目の「第１図に示す」を「第１図、第
２図及び第３図に示す」に補正する。 （３）１頁２０行〜２頁１行目の１・・・外面に吸収液
３の液膜３′を形成すると共に、この液膜３′を　」を
、［・・・外面に濃−Ｉ又液３の吸収液膜３′を形成す
ると共に、この吸収液膜３′を」に補正する。 （４）２頁５行目の「第２図及び第３図に示す如く、」
を削除する。 （５）２頁１２行目の１冷却水４」を１冷却水５」に補
正する。 （６）３頁１行目の１水蒸気圧力」を「水蒸気分圧」に
補正する。 （７）　　１２頁頁Ｏ行目の「デシスター」を１デミス
タ−」に補正する。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 蒸発吸収胴（１）内に吸収液散布器（４）を設けると共
   に前記蒸発吸収胴（１）の外部に溶液熱交換器（Ｉ５）
   を配設し、該溶液熱交換器（Ｉ５）で冷却した濃吸収液
   （３）を前記吸収液散布器（４）へ供給するよう構成し
   たことを特徴とする吸収冷凍機の吸収器。