WO2000023754A1 - Echangeur de chaleur pour solution destine a des machines refrigerantes a absorption - Google Patents

Echangeur de chaleur pour solution destine a des machines refrigerantes a absorption Download PDF

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WO2000023754A1
WO2000023754A1 PCT/JP1999/005763 JP9905763W WO0023754A1 WO 2000023754 A1 WO2000023754 A1 WO 2000023754A1 JP 9905763 W JP9905763 W JP 9905763W WO 0023754 A1 WO0023754 A1 WO 0023754A1
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WO
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heat exchanger
solution
flow path
plate
temperature
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PCT/JP1999/005763
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English (en)
French (fr)
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Naoyuki Inoue
Toshio Matsubara
Shouji Tanaka
Akiyoshi Suzuki
Hiroki Nakamura
Tomoyuki Uchimura
Original Assignee
Ebara Corporation
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28D—HEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
    • F28D9/00—Heat-exchange apparatus having stationary plate-like or laminated conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall
    • F28D9/0031—Heat-exchange apparatus having stationary plate-like or laminated conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall the conduits for one heat-exchange medium being formed by paired plates touching each other
    • F28D9/0043—Heat-exchange apparatus having stationary plate-like or laminated conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall the conduits for one heat-exchange medium being formed by paired plates touching each other the plates having openings therein for circulation of at least one heat-exchange medium from one conduit to another
    • F28D9/005—Heat-exchange apparatus having stationary plate-like or laminated conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall the conduits for one heat-exchange medium being formed by paired plates touching each other the plates having openings therein for circulation of at least one heat-exchange medium from one conduit to another the plates having openings therein for both heat-exchange media
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B15/00—Sorption machines, plants or systems, operating continuously, e.g. absorption type
    • F25B15/02—Sorption machines, plants or systems, operating continuously, e.g. absorption type without inert gas
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02A—TECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE
    • Y02A30/00—Adapting or protecting infrastructure or their operation
    • Y02A30/27—Relating to heating, ventilation or air conditioning [HVAC] technologies
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02B—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
    • Y02B30/00—Energy efficient heating, ventilation or air conditioning [HVAC]
    • Y02B30/62—Absorption based systems

Definitions

  • the present invention relates to a heat exchanger, and more particularly to a plate-type heat exchanger used for heat exchange between a dilute solution and a concentrated solution provided in a solution flow path of an absorption refrigerator.
  • absorption chillers have a problem in that the absorption solution, which is the working medium, is crystallized when the concentration and temperature are high. Therefore, the design must have a margin for the crystal line.
  • the site of high concentration and low temperature in the absorption refrigerator is the concentrated solution outlet side of the solution heat exchanger, and in order to increase the efficiency of the absorption refrigerator, the concentrated solution temperature at the outlet side must be reduced. I need to lower it. Therefore, when the efficiency of the solution heat exchanger is increased, there is a problem that the temperature of the concentrated solution outlet side of the solution heat exchanger decreases, and crystals are generated.
  • the above-mentioned solution heat exchangers for absorption chillers mainly use multi-tube (baffle) heat exchangers, and the absorption cycle makes it possible to use low-temperature solution heat exchangers and high-temperature solution heat exchangers.
  • Multiple heat exchangers such as heat exchangers and waste heat recovery heat exchangers are included as component equipment.
  • the pressure loss tends to be larger than that of a multi-tube type, so the heat transfer effect is maximized within the limited allowable pressure loss range in the absorption refrigeration cycle.
  • it is necessary to have a structure that minimizes the pressure loss caused by the external piping. Disclosure of the invention
  • the present invention has been made in view of the above-mentioned circumstances, and an absorption refrigeration system in which a solution heat exchanger is constituted by a plate-type heat exchanger and stable operation can be performed without crystallization even when efficiency is greatly improved.
  • the primary task is to provide a mechanical solution heat exchanger.
  • the present invention provides a plate heat exchanger and a plate heat exchanger that can be mass-produced at low cost with a small size and light weight, can easily change the flow path configuration, and minimize the pressure loss.
  • a second object is to provide a solution heat exchanger for the absorption refrigerator used.
  • an absorption cooling In a solution heat exchanger used for heat exchange between a dilute solution and a concentrated solution provided in a solution flow path of a freezer, the solution heat exchanger is a plate heat exchanger, and the dilute solution is contained in the solution heat exchanger. Characterized in that it has a communicating portion for communicating a dilute solution side channel for introducing a part of the solution into the concentrated solution and the concentrated solution side channel.
  • the communication part In the solution heat exchanger, it is preferable that the communication part has a position in the concentrated solution-side flow path upstream of a final flow path of the flow path, and that the communication part has an inside of a plate-type heat exchanger. Between adjacent plates.
  • a plate-type heat exchanger having an integral structure in which the inside is divided into a plurality of units by partition walls, At least one of the units has a fluid inlet or outlet, and the plurality of units each form a plurality of different heating channels and heated channels. It is.
  • At least one partition may have a flow path communicating between units before and after the partition, and the partition dividing the unit into a plurality of units may communicate with the units.
  • the flow path may be connected to a fluid inlet or outlet.
  • the above-mentioned plate type heat exchanger is used as the heat exchanger. Further, in the solution heat exchanger for performing heat exchange between the concentrated solution and the exhaust heat of the absorption refrigerator and the dilute solution, the above-described plate heat exchanger is used as the heat exchanger.
  • FIGS. 1A, 18 and 1 are schematic diagrams showing an example of a solution heat exchanger according to the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 1A is a front sectional view
  • FIG. 1B is a sectional view of FIG. 1A.
  • FIG. 1C is a plan view seen from below
  • FIG. 1C is a plan view seen from below.
  • FIG. 2A, 2B, and 2C are overall configuration diagrams showing another example of the solution heat exchanger according to the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 2A is a front sectional view
  • FIG. 2C is a plan view seen from below of FIG. 2A.
  • FIG. 3 is a typical open-end cycle diagram of a conventional absorption refrigerator.
  • FIG. 4A shows a refrigerant cycle of the solution cycle in FIG. 3, and FIG. 4B shows a cycle diagram using the solution heat exchanger of the present invention shown in FIGS. 1A to 1C.
  • FIG. 5 is a schematic diagram illustrating the flow of a general plate heat exchanger.
  • 6A and 6B are schematic diagrams of a general sectional structure with respect to FIG. 5, FIG. 6A is a plan view, and FIG. 6B is a side sectional view.
  • FIGS. 7A, 7B, and 7C are overall configuration diagrams illustrating an example of a plate-type heat exchanger according to the second embodiment of the present invention.
  • FIG. 7A is a front sectional view
  • FIG. FIG. 7C is a plan view seen from below of FIG. 7A.
  • FIGS. 8A, 8B and 8C are overall configuration diagrams showing another example of the plate type heat exchanger according to the second embodiment of the present invention.
  • FIG. 8A is a front sectional view
  • FIG. 8A is a plan view seen from above
  • FIG. 8C is a plan view seen from below FIG. 8A.
  • FIG. 9A, 9B, and 9C are overall configuration diagrams showing still another example of the plate heat exchanger according to the second embodiment of the present invention.
  • FIG. 9A is a front sectional view
  • FIG. 9A is a plan view seen from above
  • FIG. 9C is a plan view seen from below FIG. 9A.
  • FIG. 10 is a flow diagram of a double-effect absorption chiller / heater to which the second embodiment of the present invention is applied.
  • FIGS. 11A to 11C are illustrations of the arrangement of the solution heat exchanger (low temperature, high temperature) and the heat recovery heat exchanger, and various methods of the solution flow.
  • FIG. 12 is a schematic diagram for explaining the flow of the plate heat exchanger.
  • FIG. 13 is a schematic diagram illustrating the cross-sectional structure of FIG. BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
  • FIG. 1A, 1B, and 1C are overall configuration diagrams showing an example of a solution heat exchanger according to the first embodiment of the present invention, where FIG. 1A is a front sectional view, and FIG. 1B is a top view of FIG. 1A. 1C is a plan view as seen from below FIG. 1A.
  • H is a solution heat exchanger
  • ST is a partition plate
  • P is a plate
  • the dilute solution 1 from the absorber A is from the dilute solution inlet nozzle a 1 as shown by a solid line.
  • the opening a 2 of the partition plate ST passes through the inter-plate flow path a S of the first pass, flows through the flow path a S of the second pass to the opposite side, and passes through the dilute solution outlet nozzle a 3 It flows into regenerator G as dilute solution 2 that has risen.
  • the concentrated solution 3 from the regenerator G enters the concentrated solution inlet nozzle bl as shown by a dotted line, passes through the inter-plate channel bS of the second pass, and passes through the opening b2 of the partition plate ST. Then, it flows through the flow path b S of the first pass to the opposite side and flows from the concentrated solution outlet nozzle b 3 to the absorber A as the concentrated solution 4 having a lowered temperature. As described above, in FIGS.
  • the flow of the dilute solution is indicated by a solid line, all the flow paths are denoted by the symbol a, and the flow of the concentrated solution is indicated by a broken line, and the flow paths are all
  • the symbol “b” is attached, and the heat exchange is performed between them.
  • a dilute solution discharge nozzle c1 communicating with the second half of the flow path aS of the first pass of the dilute solution, and a dilute solution discharge communicating with the flow path bS at the entrance of the first pass of the concentrated solution.
  • An inlet nozzle c2 is provided, and a communication pipe R is provided between the nozzles as an external pipe. Then, a part of the dilute solution is introduced into the concentrated solution by using the communication pipe R to prevent generation of crystals near the concentrated solution outlet nozzle b3.
  • an orifice 0 R in order to adjust the flow rate through the communication pipe R, of course may be a manual valve, even in the internal cycle state value ( It may be a solenoid valve (electric valve) that detects temperature, pressure, concentration, etc.) and operates according to the detection result.
  • a solenoid valve electric valve
  • the nozzle c1 is provided in the examples shown in FIGS. 1A to 1C, the nozzle c1 may be omitted, and the communication pipe R may be directly arranged from the nozzle a1 to the nozzle c2.
  • the solution heat exchanger H has a two-pass structure, but the number of passes is not limited to this.
  • FIG. 2A, 2B, and 2C are overall configuration diagrams of another example of the solution heat exchanger according to the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 2A is a front sectional view
  • FIG. FIG. 2C is a plan view seen from below
  • FIG. 2C is a plan view seen from below.
  • the flow of the dilute solution is indicated by a solid line
  • the flow of the concentrated solution is indicated by a broken line
  • the dilute solution flow path is denoted by a and the concentrated solution flow is denoted by b. Is attached.
  • the solution heat exchangers shown in FIGS.2A to 2C have the same structure as the solution heat exchangers shown in FIGS.1A to 1C, except that the communication pipe R is not an external pipe.
  • the internal plate P is provided as a communicating portion R directly communicating between the flow path a S and the flow path b S. In this way, a simple configuration can be achieved without external piping.
  • Fig. 3 shows a typical flow cycle of an absorption refrigerator.
  • A is an absorber
  • G is a regenerator
  • C is a condenser
  • E is an evaporator
  • H is a solution heat exchanger.
  • the dilute solution that has absorbed the refrigerant in A passes from the flow path 1 to the heated side of the heat exchanger H by the solution pump SP, and the dilute solution whose temperature has risen increases from the flow path 2 to the regenerator G. be introduced.
  • the refrigerant is heated by the heat source 10 to evaporate the refrigerant to form a concentrated solution.
  • the concentrated solution having a reduced temperature passes from the flow path 3 to the heat exchanger H, and flows into the absorber A from the flow path 4. It is introduced, absorbs the refrigerant and circulates as a dilute solution.
  • the refrigerant evaporated in the regenerator G is cooled by the cooling water 11 in the condenser C and condensed, and the condensed refrigerant liquid is introduced into the evaporator E from the flow path 7.
  • the refrigerant liquid evaporates while being circulated in the flow path 8 by the refrigerant pump FP, and the refrigerant evaporated by cooling the cold water 9 is absorbed by the concentrated solution in the absorber A and circulated as a dilute solution. .
  • FIG. 4A shows the solution cycle in FIG. 3, and FIG. 4B shows a cycle diagram when the solution heat exchanger of the present invention shown in FIGS. 1A to 1C or FIGS. 2A to 2C is used. Show.
  • cycle points 1, 2, 3, and 4 are the same as the flow paths 1 to 4 in FIG. 3, and the dilute solution at the inlet and outlet of the heat exchanger. And the temperature and concentration of the concentrated solution.
  • the temperature of the dilute solution is raised from 1 to 2 by heat exchange, the temperature is further raised in the regenerator to evaporate the refrigerant, and the solution is concentrated to a concentrated solution.
  • the temperature of the concentrated solution drops from 3 to 4 by heat exchange.
  • FIG. 4B showing the cycle diagram of the present invention
  • the communicating part on the concentrated solution side is preferably upstream (closer to 3) than 4.
  • the extraction point for mixing on the dilute solution side may be between 1 and 2 instead of 1.
  • FIG. 5 is a schematic diagram for explaining the flow of a general plate heat exchanger. As shown in Fig. 5, a low-temperature fluid a (indicated by a solid line) and a high-temperature fluid b (indicated by a dashed line) alternately flow between a plurality of stacked plates P to exchange heat between the plates. are doing.
  • Each plate P has four flow holes for the inlet and outlet of fluid a and fluid b.
  • FIG. 6A and 6B are schematic views of a general cross-sectional structure with respect to FIG. 5, FIG. 6A is a plan view, and FIG. 6B is a side cross-sectional view.
  • FIG. 6B shows a cross section of the inlet / outlet nozzle portion of the fluid a, which flows through the flow path a ′. Fluid a enters through nozzle a1 and exits through nozzle a2 on the opposite side through channel a 'of the plate heat exchanger. Further, the outlet of the fluid a can be the nozzle b1.
  • the fluid b enters through the nozzle b1 and exits through the flow path b ′ of the plate heat exchanger to the opposite nozzle b2. Further, the outlet of the fluid b can be the nozzle a1.
  • the plate type heat exchanger as shown in FIGS. 5, 6A and 6B can be used as the heat exchanger of the present invention by providing a communicating part.
  • the first embodiment of the present invention it is possible to prevent generation of crystals at the outlet of the concentrated solution, and to improve the efficiency of the solution heat exchanger without generating crystals.
  • an absorption refrigerator capable of stable operation can be provided.
  • the position of the communicating portion in the concentrated solution-side flow path is provided upstream of the final step of the concentrated solution-side flow path, so that the effect of preventing crystallization is further enhanced.
  • FIGS. 7A, 7B and 7C are overall configuration diagrams showing an example of a plate type heat exchanger according to the second embodiment of the present invention.
  • FIG. 7A is a front sectional view
  • FIG. A is a plan view seen from above
  • FIG. 7C is a plan view seen from below FIG. 7A.
  • H 2 is the heat exchanger
  • P is the plate
  • B is the partition wall
  • bi ⁇ 4 are the inlet nozzle and outlet nozzle of the heated fluid and heating fluid respectively
  • 1a, 2 & and 1 1 ⁇ , 2b indicate the flows of the fluid to be heated and the fluid for heating, respectively.
  • the partition wall B In the example shown in FIG. 7 A, the partition wall B, and is divided upper portion of the unit 1 U, and the unit 2 U 2 lower.
  • An independent heat exchanger HH 2 is formed integrally.
  • the structure of the partition wall B when the pressure difference between the unit l U i and the unit 2 U 2 is small, the basic shape of the plate P constituting the plate heat exchangers H i and H 2 is completely Similarly, a closed plate P having no flow path for flowing the fluid la and the fluid lb (or the fluid 2a and the fluid 2b) can be employed.
  • the partition wall B having a thickness necessary for strength may be used.
  • the inside is made into a vacuum-tight airtight space, and the heat exchanger H! It is possible to reduce the thermal loss between the the H 2. Further, in the case of using multiple passes, a vacuum heat insulating layer may be provided between the passes.
  • unit 2 U 2 The flow of unit 2 U 2 is the same as that of unit 1 U i, and fluid 2 a (solid line) enters from nozzle a 3 and exits from nozzle a 4, and fluid 2 b (dashed line) enters from nozzle b 3 and enters nozzle b Exit from step 4 and exchange heat between fluid 2a and fluid 2b.
  • fluid 2 a solid line
  • fluid 2 b dashed line
  • FIGS. 7A to 7C integrate two independent heat exchangers.
  • FIGS. 8A, 8B, and 8C are overall configuration diagrams showing another example of the plate type heat exchanger in the second embodiment of the present invention.
  • FIG. 8B is a plan view seen from above of FIG. 8A
  • FIG. 8C is a plan view seen from below of FIG. 8A.
  • Unit 1 U has 3 nozzles a! , Bb 2 and unit 2 U 2 also have three nozzles a 2 , b 3 , a.
  • the position ct and nozzle b is the partition wall B corresponding to Bruno nozzle a 2! Position d! At two locations, channels are provided to communicate between the units.
  • Dilute solution 1 a + 2 a from the absorber is nozzle a! Entering from the unit 1 U! (Low temperature melting 2 U 2 (high-temperature solution heat exchanger) through the communication passage c of the partition wall B, and a part 2 a of the unit 2 U 2 It flows between the plates inside, exits from nozzle a4, and flows to the high-temperature regenerator. Meanwhile, a portion 1 a of the containing noble solution from the communication passage c is directly flows out from Bruno nozzle a 2, flows into the low-temperature regenerator.
  • the piping is compacted to conduct heat exchange between the low-temperature dilute solution 1a + 2a and the high-temperature concentrated solution (return solution 1b from the low-temperature regenerator or return solution 2b from the high-temperature regenerator).
  • the solution heat exchanger for absorption chillers which has a small volume, is being implemented.
  • a flow control mechanism shall be provided at the nozzle a 2 to adjust the flow rate distribution of the dilute solution at the inlet of the unit 2 U 2 (low-temperature regenerator and high-temperature regenerator). Is also possible.
  • reference numerals a and c denote the flow of the dilute solution and the nozzle
  • reference numerals b and d denote the flow of the concentrated solution and the nozzle. The same applies to the following FIGS. 9A to 9C.
  • FIG. 9A, 9B, and 9C are overall configuration diagrams showing still another example of the plate type heat exchanger according to the second embodiment of the present invention.
  • FIG. 9A is a front sectional view
  • FIG. O is a front sectional view
  • FIG. 9B is a plan view of FIG. 9A as viewed from above
  • FIG. 9C is a plan view of FIG. 9A as viewed from below.
  • Unit 1 U! The four nozzles at, there is a 2, bb 2, the Interview two Uz preparative 2 U 2 there are two nozzles b 3, a 4. Nozzle a! Flow path communicating is provided between Interview two Tsu into double places of position d 2 which corresponds to the position c 2 and nozzle b 2 which corresponds to.
  • the dilute solution 1 a + 2 a from the absorber is discharged from nozzle a, unit 1 U! It enters the (cold solution heat exchange exchanger), partially out of the nozzle a 2 flows between units 1 U, plate, flows into the low-temperature regenerator.
  • Yuni' DOO 1 U part of the inflow noble solution 1 a + 2 a to enters Yuni' preparative 2 U 2 through the communication passage c 2 of the partition wall B, and exits the nozzle a 4 flows between the plates , Flowing into the high temperature regenerator.
  • the solution heat exchanger for absorption refrigerators with few pipes is embodied. If implemented as shown in Fig. 9A to Fig. 9C, there are only six pipe connections, but if they are arranged independently as in the past, there will be eight pipe connections. In FIGS. 9A to 9C, the flow path configuration is one path for the sake of simplicity of description of the low-temperature solution heat exchanger and the high-temperature solution heat exchanger, but may be a plurality of paths.
  • FIGS. 8A to 8C it is also possible to provide a flow control mechanism (Orifice offices, etc.) to the nozzle a 2 portion in the same manner (not shown).
  • FIG. 10 is a flow configuration diagram of a double-effect absorption chiller / heater to which the present invention is applied.
  • A is an absorber
  • GL is a low-temperature regenerator
  • GH is a high-temperature regenerator
  • C is a condenser
  • E is an evaporator
  • HL is a low-temperature heat exchanger
  • HH is a high-temperature heat exchanger
  • SP is a solution pump.
  • RP is a refrigerant pump.
  • 21 to 27 are a solution flow path
  • 28 to 31 are a refrigerant flow path
  • 32 is a cooling water flow path.
  • the dilute solution that has absorbed the refrigerant passes from the absorber A to the heated side of the low-temperature heat exchanger HL by the solution pump SP, and partly passes through the heated side of the high-temperature heat exchanger HH.
  • Flow channel 22 is introduced into the high-temperature regenerator GH.
  • the dilute solution is heated by the heating heat source 33 to evaporate the refrigerant and is concentrated.
  • the concentrated concentrated solution passes through the channel 23 and is heat-exchanged in the high-temperature heat exchanger HH. And passed through the low-temperature heat exchanger HL and introduced into the absorber A from the channel 27.
  • the dilute solution that has passed through the low-temperature solution heat exchanger HL is branched in the flow path 24, and the remainder that flows toward the high-temperature regenerator GH is introduced into the low-temperature regenerator GL.
  • the low-temperature regenerator GL after being heated and concentrated by the refrigerant vapor from the high-temperature regenerator GH, it is combined with the concentrated solution from the high-temperature regenerator GH in the channel 25 to form the low-temperature heat exchanger H It passes through the heating side of L and is introduced into absorber A from channel 27.
  • the refrigerant vapor evaporated in the high-temperature regenerator GH passes through the refrigerant channel 28, is used as a heat source of the low-temperature regenerator GL, and is then introduced into the condenser C as a refrigerant liquid.
  • the condenser C the refrigerant vapor from the low-temperature regenerator GL is cooled by the cooling water 32 and condensed.
  • the condensed refrigerant liquid enters the evaporator E from the flow path 29.
  • the refrigerant is circulated by the refrigerant pump RP and the flow paths 30 and 31 to evaporate.At this time, the heat of evaporation is taken from the cold water 34 on the load side, and the cold water 34 is cooled to be cooled. Provided.
  • the evaporated refrigerant is absorbed by the concentrated solution in the absorber A, becomes a dilute solution, and becomes a cycle circulated by the solution pump SP.
  • bypass pipes 35 and 36 are pipes for using this absorption chiller / heater for heating.
  • the cooling / heating switching valve V! With V 2 open, the steam from the high-temperature regenerator is led to the A / E (absorber / evaporator) can body to heat the hot water 34 passing through the evaporator tube.
  • the refrigerant vapor is condensed, but not a drain (refrigerant liquid), a refrigerant liquid through V 2, by returning to the dilute solution circulating system, can also be used for heating.
  • the plate heat exchanger of the present invention is used as a solution heat exchanger (low temperature HL, high temperature HH).
  • the absorption chiller / heater shown in FIG. 10 has a branch flow in which the dilute solution branches out from the low-temperature solution heat exchanger HL and flows to the low-temperature regenerator GL and the high-temperature solution heat exchanger HH.
  • the plate heat exchanger shown in Fig. 8C can be applied.
  • FIG. 1 0 HL, HH corresponds to H ,, H 2, respectively, in FIG 8 A through FIG. 8 C, shown in FIG. 1 0
  • Flow paths 21, 22, and 24 correspond to aa 4 and a 2 in FIGS. 8A to 8C, respectively, and flow paths 23, 25, 26, and 27 correspond to FIGS. 8A to 8C. It corresponds to b 3 and bdib 2 . 0 P
  • Fig. 11A to Fig. 11C are illustrations of the arrangement of the solution heat exchanger (low temperature, high temperature) and the exhaust heat recovery heat exchanger, and various methods of the solution flow.
  • a portion surrounded by a chain line is integrated to form a plate heat exchanger.
  • Fig. 11 A shows a low-temperature solution heat exchanger HL and a high-temperature solution heat exchanger HH arranged in series, and after exiting the low-temperature solution heat exchanger HL, the dilute solution exchanges heat with the low-temperature regenerator GL. 8A to 8C in a branch flow, which is embodied in the plate heat exchanger shown in FIGS. 8A to 8C.
  • FIGS. 9A to 9C shows a case where the low-temperature solution heat exchanger HL and the high-temperature solution heat exchanger HH are arranged in parallel, and the dilute solution flows in parallel with each other.
  • the parallel flow is shown in FIGS. 9A to 9C.
  • Fig. 11C shows the low-temperature solution heat exchanger HL, the waste heat recovery heat exchanger H0, and the high-temperature solution heat exchanger HH arranged in series, and the low temperature after the dilute solution exits the waste heat recovery heat exchanger H0. This is the case where the flow branches and flows to the regenerator GL and the high-temperature solution heat exchanger HH, which is a branch flow.
  • the waste heat recovery heat exchanger H 0 is a drain heat exchanger that recovers heat from the steam drain when steam is used as a heating source, heat from hot water recovered from the engine and various types of waste heat, and a refrigeration cycle.
  • the heat exchangers used for recovery are collectively referred to.
  • FIG. 12 is a general schematic diagram for explaining the flow of the plate heat exchanger, and is a diagram corresponding to FIG.
  • a low-temperature fluid la (shown by a solid line) and a high-temperature fluid lb (shown by a broken line) alternately flow between the stacked plates P to exchange heat between the plates.
  • Each plate P has four flow holes for the inlet and outlet of fluid 1a and fluid lb.
  • FIGS. 13A and 13B show general schematic views of the cross-sectional structure with respect to FIG. 12, corresponding to FIGS. 6A and 6B, and FIG. 13A is a plan view and FIG. 13B is a side sectional view.
  • FIG. 13B shows the portion of the inlet / outlet nozzle of the fluid 1a, which flows through the flow path a '.
  • Fluid 1 a enters the nozzle at, through the flow channel of the plate heat exchanger enters the nozzle a 2 anti contralateral. Connect the outlet of fluid 1a to nozzle b! It is also possible.
  • fluid 1 b is nozzle b! From entering, exiting the nozzle b 2 on the opposite side through the flow path b 'of the plate heat exchanger. It is also possible to an outlet of a fluid b 2 nozzle a, and.
  • a plate-type heat exchanger as shown in FIG. 12, FIG. 13A and FIG. 13B can be divided into a plurality of units by partition walls and used as the heat exchanger of the present invention.
  • a free flow path configuration (absorption cycle) is possible by changing the structure of the partition according to the function and purpose of the heat exchanger. That is, by the passage configuration of the partition wall portion, it is possible to freely respond to a solution flow such as a branch flow, a parallel flow, and a series flow.
  • the bulkhead has the same structure as the plate that composes the plate heat exchanger, and can be dealt with by changing only the configuration of the flow path, so mass production is possible at low cost.
  • the present invention uses a plate heat exchanger in which plates are stacked and two fluids alternately flow between the plates to exchange heat, and the present invention is used for a solution heat exchanger for an absorption chiller. It is possible.

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Description

明 細 書 吸収冷凍機用溶液熱交換器 技術分野
本発明は、 熱交換器に係り、 特に、 吸収冷凍機の溶液流路に配備され た希溶液と濃溶液との熱交換に用いるプレー ト式熱交換器に関する。 背景技術
従来から吸収冷凍機は、 その作動媒体である吸収溶液が、 高濃度かつ 低温になると結晶するという不具合が発生する。 そのため、 結晶ライン に対し、 余裕を持った設計をすることになる。
通常は、 吸収冷凍機において、 高濃度で低温となる部位は、 溶液熱交 換器の濃溶液出口側であり、 吸収冷凍機の効率を上昇させるためには、 この出口側の濃溶液温度を下げる必要がある。 従って、 溶液熱交換器の 効率を上昇させると、 溶液熱交換器の濃溶液出口側の温度が低下し、 結 晶が生じてしまうという問題があった。
特に、 プレート式熱交換器の場合は、 伝熱性能が良いということと、 コンパク トであるため、 伝熱面積を増加させることが比較的容易であり、 効率上昇による結晶の防止対策は重要なものとなる。
一方、 上述の吸収冷凍機用の溶液熱交換器は、 従来から多管式 （バッ フル式） 熱交換器が、 主に使用されており、 吸収サイクルにより、 低温 溶液熱交換器、 高温溶液熱交換器、 排熱回収熱交換器等の複数の熱交換 器が、 構成機器として付属している。
また、 これらの溶液熱交換器は、 それぞれ単独の熱交換器として配置 され、 これらを配管接続し、 所定の機能が発揮できるように構成されて いる。
これらは多管式熱交換器であり、 かつ単独設置されたものを配管接続 しているために、 次の欠点があった。
① 熱交換器内部及び配管中の溶液量が多く、 起動特性が悪い。
② 溶液熱交換器のサイズが大きく、 かつ、 重いため、 小型 '軽量化が 困難で高価である。
③ 配管が複雑で製作に時間が掛かる。
④ 量産化しにくい構造である。
また、 これらの溶液熱交換器をプレート式で構成したとしても、 単独 設置する場合は、 外部で配管接続する必要があるため、 配管が複雑で高 価となり、 さらにスペースの縮小もできない。
特に、 プレート式熱交換器の場合は、 多管式に比べて圧力損失が大き くなる傾向がある為、 吸収冷凍サイクル中で限られた許容圧力損失の範 囲で、 伝熱効果を最大に高めるためには、外部配管による圧力損失を極力 小さ くする構造が必要となる。 発明の開示
本発明は、 上述の事情に鑑みなされたもので、 溶液熱交換器をプレー ト式熱交換器で構成し、 効率を大幅に改善しても、 結晶することなく安 定した運転のできる吸収冷凍機用溶液熱交換器を提供することを第 1の 課題とする。
また本発明は、 小型 · 軽量化で安価に量産化が可能で、流路構成の変更 が容易にでき、 圧力損失を極力小さ く したプレート式熱交換器及び該プ レー ト式熱交換器を用いた吸収冷凍機用溶液熱交換器を提供することを 第 2の課題とする。
上記第 1の課題を解決するために、 本発明の第 1の態様では、 吸収冷 凍機の溶液流路に配備された希溶液と濃溶液との熱交換に用いる溶液熱 交換器において、 該溶液熱交換器がプレート式熱交換器であり、 該溶液 熱交換器内で希溶液の一部を濃溶液に導入するための希溶液側流路と濃 溶液側流路とを連通させる連通部を有することを特徴とするものである。 前記溶液熱交換器において、 連通部は、 濃溶液側流路における位置を 該流路の最終流路より上流側とするのがよく、 また、 該連通部は、 プレ 一ト式熱交換器内部の隣接するプレート間に設けることができる。
上記第 2の課題を解決するために、 本発明の第 2の態様では、 隔壁に より内部を複数のュニッ トに区分された一体構造を有するプレート式熱 交換器とし、 前記区分された複数のュニツ 卜の少なく とも一つのュニッ 卜には流体の入口又は出口を有すると共に、 該複数のユニッ トは、 各々、 複数の異なった加熱流路及び被加熱流路を形成することを特徴とするも のである。
前記プレート式熱交換器において、 複数のュニッ 卜に区分する隔壁は、 少なく とも 1個の隔壁が隔壁前後のュニッ ト間を連通する流路を有する ことができ、 また前記ユニッ ト間を連通する流路は、 流体の入口又は出 口と接続することができる。
また、 本発明では、 吸収冷凍機の濃溶液と希溶液との熱交換を行う溶 液熱交換器において、 該熱交換器として前記したプレー ト式熱交換器を 用いることとしたものであり、 さらに、 吸収冷凍機の濃溶液及び排熱と 希溶液との熱交換を行う溶液熱交換器において、 該熱交換器として前記 したプレート式熱交換器を用いることとしたものである。
前記吸収冷凍機は、 多重効用吸収冷凍機であり、 濃溶液及び/又は希 溶液がそれぞれ複数の流路を形成することができる。 図面の簡単な説明 図 1 A, 18ぉょび 1 〇は、 本発明の第 1の態様における溶液熱交換 器の一例を示す全体構成図であり、 図 1 Aは正断面図、 図 1 Bは図 1 A の上から見た平面図、 図 1 Cは図 1 Aの下から見た平面図である。
図 2 A， 2 Bおよび 2 Cは、 本発明の第 1の態様における溶液熱交換 器の他の例を示す全体構成図であり、 図 2 Aは正断面図、 図 2 Bは図 2 Aの上から見た平面図、 図 2 Cは図 2 Aの下から見た平面図である。 図 3は従来の吸収冷凍機の代表的なフ口一サイクル図である。
図 4 Aは図 3における溶液サイクルの冷媒サイクルを示し、 図 4 Bは 図 1 A乃至図 1 Cに示す本発明の溶液熱交換器を用いたサイクル線図を 示す。
図 5は一般的なプレー ト熱交換器の流れを説明する模式図である。 図 6 Aおよび図 6 Bは、 図 5に対する一般的な断面構造の模式図であ り、 図 6 Aは平面図、 図 6 Bは側断面図である。
図 7 A, 7 Bおよび 7 Cは、 本発明の第 2の態様におけるプレー ト式 熱交換器の一例を示す全体構成図であり、 図 7 Aは正断面図、 図 7 Bは 図 7 Aの上から見た平面図、 図 7 Cは図 7 Aの下から見た平面図である。 図 8 A, 8 Bおよび 8 Cは、 本発明の第 2の態様におけるプレー ト式 熱交換器の他の例を示す全体構成図であり、 図 8 Aは正断面図、 図 8 B は図 8 Aの上から見た平面図、 図 8 Cは図 8 Aの下から見た平面図であ る
図 9 A， 9 Bおよび 9 Cは、 本発明の第 2の態様におけるプレー ト式 熱交換器の更に他の例を示す全体構成図であり、 図 9 Aは正断面図、 図 9 Bは図 9 Aの上から見た平面図、 図 9 Cは図 9 Aの下から見た平面図 である。
図 1 0は本発明の第 2の態様を適用する二重効用吸収冷温水機のフロ 一構成図である。 図 1 1 A乃至図 1 1 Cは、 溶液熱交換器 （低温、 高温） と排熱回収熱 交換器の配置と溶液流れの種々の方式の説明図である。
図 1 2はプレート熱交換器の流れを説明するための模式図である。 図 1 3は図 1 2の断面構造を説明する模式図である。 発明を実施するための最良の形態
次に本発明の第 1の態様を図 1乃至図 6を参照して説明する。
図 1 A , 1 Bおよび 1 Cは、 本発明の第 1の態様における溶液熱交換 器の一例を示す全体構成図であり、 図 1 Aは正断面図、 図 1 Bは図 1 A の上から見た平面図、 図 1 Cは図 1 Aの下から見た平面図である。
図 1 A乃至図 1 Cにおいて、 Hは溶液熱交換器、 S Tは仕切板、 Pは プレートであり、 吸収器 Aからの希溶液 1は実線で示されるように、 希 溶液入ロノズル a 1から入り、 1パス目のプレート間流路 a Sを通って、 仕切板 S Tの開口部 a 2を通って 2パス目の流路 a Sを反対側に流れて 希溶液出口ノズル a 3から温度の上昇した希溶液 2 として再生器 Gに流 れる。
一方、 再生器 Gからの濃溶液 3は点線で示されるように、 濃溶液入口 ノズル b lから入り、 2パス目のプレート間流路 b Sを通って、 仕切板 S Tの開口部 b 2を通って 1パス目の流路 b Sを反対側に流れて濃溶液 出口ノズル b 3から温度の低下した濃溶液 4として吸収器 Aに流れる。 このように、 図 1 A乃至図 1 Cでは希溶液の流れは実線で示し、 その 流路はすべて符号 aを付しており、 また、 濃溶液の流れは破線で示し、 その流路はすべて符号 bを付しており、 この間で熱交換が行われるよう に構成されている。
ここで、 希溶液の 1パス目の流路 a Sの後半部と連通する希溶液抜出 ノズル c 1 と、 濃溶液の 1パス目の入口で流路 b Sと連通する希溶液投 入ノズル c 2を設け、 このノズル間に外部配管として連通管 Rを設けて いる。 そして、 この連通管 Rを用いて希溶液の一部を濃溶液中に導入し、 濃溶液出口ノズル b 3付近での結晶の生成を防止している。
この図 1 A乃至図 1 Cに示す例では、 連通管 Rを流れる流量を調整す るためにオリフィス 0 Rを挿入しているが、 もちろん手動弁でも良いし、 更には内部サイクルの状態値 （温度、 圧力、 濃度など） を検出し、 この 検出結果により作動する電磁弁 （電動弁） としても良い。
また、 図 1 A乃至図 1 Cに示す例では、 ノズル c 1 を設けているが、 ノズル c 1 をなく し、 ノズル a 1からノズル c 2に直接連通管 Rを配置 しても良い。
さらに図 1 A乃至図 1 Cに示す例では、 2パス構造の溶液熱交換器 H としているが、 パス数はこれに限定されるものではない。
図 2 A , 2 Bおよび 2 Cは、 本発明の第 1の態様における溶液熱交換 器の他の例の全体構成図であり、 図 2 Aは正断面図、 図 2 Bは図 2 Aの 上から見た平面図、 図 2 Cは図 2 Aの下から見た平面図である。
図 1 A乃至図 1 Cに示す例と同様に、 希溶液の流れは実線で示し、 濃 溶液の流れは破線で示しており、 希溶液流路は a、 濃溶液流路は bの符 号を付している。
図 2 A乃至図 2 Cに示す溶液熱交換器は、 図 1 A乃至図 1 Cに示す溶 液熱交換器と同様な構造であるが、 その相違点は連通管 Rを外部配管で はなく、 内部プレート Pに流路 a S と流路 b S間を直通する連通部 Rと して設けてある。 このようにすれば、 外部配管は不要で簡潔な構成とす ることができる。
次に、 本発明の溶液熱交換器が結晶の生成を防止できる作用について 説明する。
図 3に吸収冷凍機の代表的なフローサイクルを示す。 図 3において、 Aは吸収器、 Gは再生器、 Cは凝縮器、 Eは蒸発器、 Hは溶液熱交換器である。 溶液サイクルでは、 Aで冷媒を吸収した希溶 液は、 溶液ポンプ S Pにより、 流路 1から熱交換器 Hの被加熱側を通り、 温度が上昇した希溶液が流路 2から再生器 Gに導入される。 再生器 Gで は熱源 1 0により加熱され、 冷媒を蒸発して濃溶液となり、 流路 3から 熱交換器 Hの加熱側を通り、 温度が低下した濃溶液が流路 4から吸収器 Aに導入され、 冷媒を吸収して希溶液となり循環する。
一方、 冷媒サイクルは、 再生器 Gで蒸発した冷媒が凝縮器 Cで冷却水 1 1により冷却されて凝縮し、 凝縮した冷媒液が流路 7から蒸発器 Eに 導入される。 蒸発器 Eでは、 冷媒液は冷媒ポンプ F Pにより流路 8で循 環されながら蒸発し、 冷水 9を冷却して蒸発した冷媒は、 吸収器 Aで濃 溶液により吸収され、 希溶液として循環される。
図 4 Aは図 3における溶液サイクルを示し、 図 4 Bは図 1 A乃至図 1 C又は図 2 A乃至図 2 Cに示す本発明の溶液熱交換器を用いた場合のサ ィクル線図を示す。
まず、 従来のサイクル線図から説明すると、 図 4 Aにおいて、 サイク ル点 1、 2、 3、 4は図 3の流路 1〜 4 と同じであり、 熱交換器の入口 及び出口における希溶液と濃溶液の温度と濃度を示している。 希溶液は、 熱交換により 1から 2まで昇温され、 再生器でさらに昇温されて冷媒を 蒸発し、 濃縮されて濃溶液となり、 この濃溶液は熱交換により 3から 4 まで温度降下する。
図 4 Aおよび図 4 Bにおいて、 結晶ライ ンを Kで示すと、 結晶ライ ン に対する温度の余裕度は△ tで示される。
図 4 Aに示すサイクルにおいて、 溶液熱交換器の効率を上げていく と、 2の温度が上昇し、 4の温度が点線で示すように降下し、 結晶ライ ン K に対する余裕度が△ tから△ t ' と小さ くなつてく る。 最悪の場合は 4 点で結晶を生ずることになる。
一方、 本発明のサイクル線図を示す図 4 Bによれば、 希溶液の流路 1 点と濃溶液側流路 3〜 4の任意の点、 例えば 5を連通する通路 （図 1 A 乃至図 1 Cにおける R ) を設けて希溶液と濃溶液を混合すると、 混合さ れた溶液の濃度が低下し、 結果的に 4 ' と結晶ライ ン Kとの余裕度 A t ' が大きく とれることになる。
図 4 Aにおいて、 1 と 4を混合したとしても、 混合前の 4における温 度と濃度はわからないために、 結晶防止の効果は無くなってしまう。 従 つて、 濃溶液側の連通部は 4よりも上流側 （ 3に近い方） とすることが 良い。 また、 希溶液側の混合用の取出し点は、 1ではなく 1 と 2の間で あっても良い。
図 5は、 一般的なプレート熱交換器の流れを説明するための模式図で ある。 図 5に示すように、 積層された複数枚のプレー ト P間を、 低温流 体 a (実線で示す） と高温流体 b (破線で示す） が交互に流れて、 プレ 一ト間で熱交換している。
各プレート Pには流体 a、 流体 bの出入口用として 4個の流通穴があ いている。
図 6 Aおよび図 6 Bは、 図 5に対する一般的な断面構造の模式図を示 し、 図 6 Aは平面図、 図 6 Bは側断面図である。 図 6 Bは流体 aの出入 口ノズル部分の断面を示すものであり、 流路 a ' を流れることになる。 流体 aはノズル a 1から入り、 プレート熱交換器の流路 a ' を通って 反対側のノズル a 2に出る。 また、 流体 aの出口をノズル b 1 とするこ とも可能である。
一方、 流体 bはノズル b 1から入り、 プレート熱交換器の流路 b ' を 通つて反対側のノズル b 2に出る。 また、 流体 bの出口をノズル a 1 と することも可能である。 図 5、 図 6 Aおよび図 6 Bに示すようなプレート式熱交換器に、 連通 部を設けて本発明の熱交換器として使用することができる。
以上説明したように、 本発明の第 1の態様によれば、 濃溶液出口の結 晶の生成を防止することができ、 溶液熱交換器の効率を大幅に改善して も、 結晶することなく、 安定した運転ができる吸収冷凍機とすることが できる。 また、 本発明の溶液熱交換器において、 連通部の濃溶液側流路 における位置を、 濃溶液側流路の最終工程より上流側に設けることで、 結晶防止の効果をより高いものとすることができ、 該連通部をプレート 式熱交換器内部の隣接するプレート間に設けることによ り、 外部配管が 無く、 コンパク トな構成とすることができる。
次に、 本発明の第 2の態様を図 Ί乃至図 1 3を参照して説明する。 図 7 A， 7 Bおよび 7 Cは、 本発明の第 2の態様におけるプレー ト式 熱交換器の 1例を示す全体構成図であり、 図 7 Aは正断面図、 図 7 Bは 図 7 Aの上から見た平面図、 図 7 Cは図 7 Aの下から見た平面図である。 図 7 A乃至図 7 Cにおいて、 H2は熱交換器、 Pはプレート、 Bは隔壁であり、 及び b i~4は、 それぞれ被加熱用流体及び加熱 用流体の入口ノズル及び出口ノズルであり、 1 a、 2 &及び 1 1^、 2 b はそれぞれ被加熱用流体及び加熱用流体の流れを示している。
図 7 Aに示す例では、 隔壁 Bにより、 上部のユニッ ト 1 U ,と下部の ユニッ ト 2 U2に区分されている。 独立した熱交換器 H H2が、 一体 に形成されている。 隔壁 Bの構造としては、 ュニ ヅ ト l U iとュニ ヅ ト 2 U2の圧力差が小さい場合は、 プレー ト熱交換器 H i、 H2を構成する プレート Pの基本形状は全く同じで、 流体 l a、 流体 l b (又は流体 2 a、 流体 2 b ) を流す流路の無い閉止型プレート Pを採用することがで きる。 また、 圧力差が大きい場合は、 強度上必要な厚さを有する隔壁 B とすればよい。 また、 隔壁は、 例えばプレート複数枚を用いて、 内部を真空状態の気 密空間にして真空断熱層とし熱交換器 H！と H 2の間の熱ロスを少なく することができる。 さらに、 多パスとする場合は、 パス間に真空断熱層 を設けても良い。
ユニッ ト 1 U 'おける流体 l a (実線で示す） はノズル a tから入り ノズル a 2から出る。 一方流体 l b (破線で示す） はノズル b ,から入 りノズル b 2から出る。 流体 1 a、 流体 1 bは交互に流れて熱交換をす る。
ユニッ ト 2 U 2の流れもユニッ ト 1 U iと同様に、 流体 2 a (実線） はノズル a 3から入り ノズル a 4から出て、 流体 2 b (破線） はノズル b 3から入りノズル b 4から出て、 流体 2 aと流体 2 b間で熱交換をす る。
図 7 A乃至図 7 Cに示す例は、 独立した 2つの熱交換器を一体化した ものである。
次に、 図 8 A, 8 Bおよび 8 Cは、 本発明の第 2の態様におけるプレ 一ト式熱交換器の他の例を示す全体構成図であり、 図 8 Aは正断面図、 図 8 Bは図 8 Aの上から見た平面図、 図 8 Cは図 8 Aの下から見た平面 図である。
図 8 A乃至図 8 Cでは、 流路 c !、 d iを有する隔壁 Bにより、 上部 ュニ ヅ ト 1 と下部ュニッ ト 2 U2に区分されている。
ユニ ッ ト 1 U ,には、 3個のノズル a！、 b b 2があり、 ュニ ヅ ト 2 U2にも、 3個のノズル a2、 b 3、 a がある。 また、 隔壁 Bにはノ ズル a 2に相当する位置 c tとノズル b！に相当する位置 d！の 2個所に、 ユニッ ト間を連通する流路が設けられている。
これを吸収冷凍機の溶液熱交換器に当てはめて説明すると、 吸収器か らの希溶液 1 a + 2 aがノズル a！から入り、 ユニッ ト 1 U！ (低温溶 液熱交換器） 内のプレート間を流れて、 隔壁 Bの連通流路 c ,からュニ ヅ ト 2 U 2 (高温溶液熱交換器） に入り、 その一部 2 aがュニッ ト 2 U 2内のプレート間を流れてノズル a 4から出て、 高温再生器へと流れて 行く。 一方、 連通流路 c ,から入った希溶液の一部 1 aは、 そのままノ ズル a 2から流出し、 低温再生器へと流れて行く。
高温再生器からの戻り溶液 2 bは、 ユニッ ト 2 U 2のノズル b 3から 入り、 ユニッ ト 2 U 2内のプレート間を流れて隔壁 Bの連通流路 d iか らユニッ ト 1 U ,に流入し、 低温再生器からの戻り溶液 l b (ユニッ ト のノズル から入ってく る） と合流し、 ユニッ ト l U iのプレー ト間を流れてノズル b 2から流出し再び吸収器に戻って行く。
このようにして、 低温の希溶液 1 a + 2 aと高温の濃溶液 （低温再生 器からの戻り溶液 1 b又は高温再生器からの戻り溶液 2 b ) 間で熱交換 を行うコンパク トで配管の少ない吸収冷凍機用溶液熱交換器を具体化し ている。
図 8 A乃至図 8 Cに示すように実施すれば、 配管取合いは 6箇所です むが、 従来のように単独で配置した場合は、 配管取合いは 8箇所となる。 ここでは、 低温溶液熱交換器、 高温溶液熱交換器とも説明を簡単にす るため流路構成を 1パスとしてあるが、 もちろん複数パスにしてもよい。 また、 ユニッ ト 2 U 2の入口部分における希溶液の流量分配 （低温再 生器側と高温再生器側） を調整するためにノズル a 2部分に流量調節機 構 （オリフィス O L等） を設けることも可能である。
図 8 A乃至図 8 Cにおいて、 a、 cを付した符号は、 希溶液の流れ、 ノズルを示し、 b、 dを付した符号は、 濃溶液の流れ、 ノズルを示す。 次の図 9 A乃至図 9 Cの場合も同様である。
図 9 A , 9 Bおよび 9 Cは、 本発明の第 2の態様におけるプレー ト式 熱交換器の更に他の例を示す全体構成図であり、 図 9 Aは正断面図、 図 O
12
9 Bは図 9 Aの上から見た平面図、 図 9 Cは図 9 Aの下から見た平面図 である。
図 9 A乃至図 9 Cでは、 流路 c 2、 d 2を有する隔壁 Bにより、 上部 ュニ ヅ ト l U iと下部ュニ ヅ ト 2 U2に区分されている。
ユニッ ト 1 U！には、 4個のノズル a t、 a 2、 b b 2があり、 ュニ ヅ ト 2 U 2には 2個のノズル b 3、 a 4がある。 また、 隔壁 Bにはノズル a！に相当する位置 c 2とノズル b 2に相当する位置 d 2の 2箇所にュニ ッ ト間を連通する流路が設けられている。
これを吸収冷凍機の溶液熱交換器に当てはめて説明すると、 吸収器か らの希溶液 1 a + 2 aがノズル a ,からュニッ 卜 1 U！ (低温溶液熱交 換器） に入り、 その一部がユニッ ト 1 U ,のプレート間を流れてノズル a 2から出て、 低温再生器へと流れて行く。
ュニッ ト 1 U ,に流入した希溶液 1 a + 2 aの一部は、 隔壁 Bの連通 流路 c 2を通ってュニッ ト 2 U2に入り、 プレート間を流れてノズル a 4 を出て、 高温再生器に流れて行く。
高温再生器からの戻り溶液 2 bは、 ュニッ ト 2 U2のノズル b 3から 入り、 ユニッ ト 2 U 2のプレート間を流れて、 隔壁 Bの連通流路 2を 通ってュニッ ト 1 U ,に流入し、 低温再生器からの戻り溶液 1 b (ュニ ヅ ト 1 U！のノズル b！から入ってく る） と合流し、 そのままノズル b 2 から流出し、 再び吸収器に戻って行く。
また、 ユニッ ト 2 U2のノズル a 3 (鎖線にて図示） を追加し、 他系 統の溶液 2 cをュニッ ト 2 U2に導入することも可能である。
このようにして、 低温の希溶液 1 a + 2 aと高温の濃溶液 （低温再生 器からの戻り溶液 1 b又は高温再生器からの戻り溶液 2 b) 間で熱交換 を行う、 コンパク 卜で配管の少ない吸収冷凍機用溶液熱交換器を具体化 している。 図 9 A乃至図 9 Cに示すように実施すれば、 配管取合いは 6箇所です むが、 従来のように単独で配置した場合は、 配管取合いは 8箇所となる。 図 9 A乃至図 9 Cでは、 低温溶液熱交換器、 高温溶液熱交換器とも説 明を簡単にするため流路構成を 1パスとしてあるが、 もちろん複数パス にしてもよい。
また、 ユニッ ト 1 U ,の入口部分における希溶液 1 a + 2 aの流量分 配 （低温再生器側 1 aと高温再生器側 2 a ) を調整するために、 図 8 A 乃至図 8 Cと同様にノズル a 2部分に流量調節機構 （オリフ ィ ス等） を 設けることも可能である （図示せず） 。
図 1 0は、 本発明を適用する二重効用吸収冷温水機のフロー構成図で ある。
図 1 0において、 Aは吸収器、 G Lは低温再生器、 G Hは高温再生器、 Cは凝縮器、 Eは蒸発器、 H Lは低温熱交換器、 H Hは高温熱交換器、 S Pは溶液ポンプ、 R Pは冷媒ポンプである。 また、 2 1〜 2 7は溶液 流路、 2 8〜 3 1は冷媒流路、 3 2は冷却水流路である。
この装置の冷房運転において、 冷媒を吸収した希溶液は、 吸収器 Aか ら溶液ポンプ S Pにより低温熱交換器 H Lの被加熱側を通り、 一部は高 温熱交換器 H Hの被加熱側を通り流路 2 2から高温再生器 G Hに導入さ れる。 高温再生器 G Hでは希溶液は加熱熱源 3 3により加熱されて冷媒 を蒸発して濃縮され、 濃縮された濃溶液は流路 2 3を通り高温熱交換器 H Hで熱交換され、 低温再生器 G Lからの濃溶液と合わされ、 低温熱交 換器 H Lを通り流路 2 7から吸収器 Aに導入される。
一方、 低温溶液熱交換器 H Lを通った希溶液は、 流路 2 4で分岐され 高温再生器 G H側へ流れた残部が、 低温再生器 G Lに導入される。 低温 再生器 G Lでは高温再生器 G Hからの冷媒蒸気により加熱濃縮された後、 流路 2 5で高温再生器 G Hからの濃溶液と合わされて、 低温熱交換器 H Lの加熱側を通り、 流路 2 7から吸収器 Aに導入される。
高温再生器 G Hで蒸発した冷媒蒸気は、 冷媒流路 2 8を通り、 低温再 生器 G Lの熱源として用いられたのち冷媒液として凝縮器 Cに導入され る。 凝縮器 Cでは低温再生器 G Lからの冷媒蒸気は冷却水 3 2より冷却 されて凝縮する。 凝縮した冷媒液は、 流路 2 9から蒸発器 Eに入る。 蒸 発器 Eでは冷媒が冷媒ポンプ R P、 流路 3 0、 3 1によ り循環されて蒸 発し、 その際に蒸発熱を負荷側の冷水 34から奪い、 冷水 3 4を冷却し、 冷房に供される。
蒸発した冷媒は吸収器 Aで濃溶液により吸収されて、 希溶液となり溶 液ポンプ S Pで循環されるサイクルとなる。
図 1 0中で、 バイパス管 3 5、 3 6は、 この吸収冷温水機を暖房用に 使用するための配管であり、 暖房運転時には、 冷暖切換弁 V！、 V2を 開として、 高温再生器の蒸気を A/E (吸収器/蒸発器） 缶胴に導き、 蒸発器チューブ内を通る温水 3 4を加熱する。 ここで、 冷媒蒸気は凝縮 し、 ドレン （冷媒液） となるわけであるが、 冷媒液を V 2を通して、 希 溶液循環系に戻すことにより、 暖房用にも用いることができる。
図 1 0に示す吸収冷温水器において、 溶液熱交換器 （低温 H L、 高温 H H ) に本発明のプレート式熱交換器を用いている。 図 1 0に示す吸収 冷温水機は、 低温溶液熱交換器 H Lを出た後に希溶液が低温再生器 G L と高温溶液熱交換器 H Hに分岐して流れる分岐フローであり、 前記図 8 A乃至図 8 Cに示すプレート式熱交換器を適用できる。
図 8 A乃至図 8 Cと図 1 0を対比すると、 図 1 0に示す熱交換器 H L、 HHがそれぞれ図 8 A乃至図 8 Cの H ,、 H2に相当し、 図 1 0に示す 流路 2 1、 2 2、 24がそれぞれ図 8 A乃至図 8 Cの a a4、 a2に 相当し、 流路 2 3、 2 5、 2 6、 2 7が図 8 A乃至図 8 Cの b3、 b d i b 2に相当する。 0 P
15 図 1 1 A乃至図 1 1 Cは、 溶液熱交換器 （低温、 高温） と排熱回収熱 交換器の配置と溶液流れの種々の方式の説明図である。 本発明では、 1 点鎖線で囲まれた部分を一体化してプレート式熱交換器としている。 図 1 1 Aは、 低温溶液熱交換器 H Lと高温溶液熱交換器 H Hが直列に 配列され、 低温溶液熱交換器 H Lを出たあとに、 希溶液が低温再生器 G L側と高温溶液熱交換器 H Hに分岐して流れる場合であり、 分岐フロー で図 8 A乃至図 8 Cに示すプレート式熱交換器に具体化されている。 図 1 1 Bは、 低温溶液熱交換器 H Lと高温溶液熱交換器 H Hが並列に 配列され、 希溶液がそれぞれに並列に流れる場合であり、 パラレルフロ —で図 9 A乃至図 9 Cに具体化されている。
図 1 1 Cは、 低温溶液熱交換器 H Lと排熱回収熱交換器 H 0及び高温 溶液熱交換器 H Hが直列に配列され、 希溶液が排熱回収熱交換器 H 0を 出た後に低温再生器側 G Lと高温溶液熱交換器 H H側に分岐して流れる 場合であり、 分岐フローである。
ここで、 排熱回収熱交換器 H 0とは加熱源に蒸気を使った場合の蒸気 ドレーンから熱を回収する ドレーン熱交換器、 エンジンや各種排熱から 回収した温水からの熱を、 冷凍サイクルに回収するための熱交換器類を 総称している。
図 1 2はプレート熱交換器の流れを説明するための一般的な模式図を 示し、 図 5に対応した図である。
積層された複数枚のプレート P間を、 低温流体 l a (実線で示す） と 高温流体 l b (破線で示す） が交互に流れてプレート間で熱交換してい る。 各プレート Pには、 流体 1 a、 流体 l bの出入口用として 4個の流通 穴があいている。
図 1 3 A及び図 1 3 Bは、 図 1 2に対する断面構造の一般的な模式図 を示し、 図 6 A及び図 6 Bに対応した図であり、 図 1 3 Aは平面図、 図 1 3 Bは側断面図である。
図 1 3 Bは流体 1 aの出入口ノズル部分のものであり、 流路 a ' を流 れることになる。
流体 1 aはノズル a tから入り、 プレート熱交換器の流路を通って反 対側のノズル a 2に出る。 また流体 1 aの出口をノズル b！とすること も可能である。
一方、 流体 1 bはノズル b！から入り、 プレート熱交換器の流路 b ' を通って反対側のノズル b 2に出る。 また、 流体 b 2の出口をノズル a , とすることも可能である。
図 1 2、 図 1 3 Aおよび図 1 3 Bに示すようなプレー ト式熱交換器を、 隔壁により複数のュニッ 卜に区分して本発明の熱交換器として使用する ことができる。
本発明の第 2の態様によれば、 次のような効果を奏することができる。
( 1 ) プレー ト式熱交換器とすることにより溶液量を少なく し、 安価に 量産化が可能である。
( 2 ) 複数の溶液熱交換器を隔壁を介して一体化することにより、 高機 能化が図れ、 配管が簡易になるとともに、 大幅な小型軽量化が可能とな る。
( 3 ) 熱交換器の機能、 目的により、 隔壁部の構造を変えることで自由 な流路構成 （吸収サイクル） が可能である。 即ち、 隔壁部の通路構成に より、 分岐フロー、 パラレルフロー、 シリーズフロー等の溶液流れに自 由に対応可能となる。
( 4 ) 隔壁は、 プレート熱交換器を構成するプレートと同様な構造とし、 流路の構成のみを変えることにより対応できるため、 安価に量産が可能 である。 産業上の利用の可能性
本発明は、 プレートを積層させてプレ一ト間に交互に 2流体を流して 熱交換させるプレート式熱交換器を用いたものであり、 本発明は吸収冷 凍機用溶液熱交換器に利用可能である。

Claims

請求の範囲
1 . 吸収冷凍機の溶液流路に配備された希溶液と濃溶液との熱交換に用 いる溶液熱交換器において、 該溶液熱交換器がプレート式熱交換器であ り、 該溶液熱交換器内で希溶液の一部を濃溶液に導入するための希溶液 側流路と濃溶液側流路とを連通させる連通部を有するこ とを特徴とする 吸収冷凍機用溶液熱交換器。
2 . 前記連通部は、 濃溶液側流路における位置が、 該流路の最終流路ょ り上流側であることを特徴とする請求項 1記載の吸収冷凍機用溶液熱交 換器。
3 . 前記連通部は、 プレート式熱交換器内部の隣接するプレート間に設 けられることを特徴とする請求項 1又は 2記載の吸収冷凍機用溶液熱交 換器。
4 . 隔壁により内部を複数のュニッ トに区分された一体構造を有するプ レート式熱交換器とし、 前記区分された複数のュニッ 卜の少なく とも一 つのュニヅ 卜には流体の入口又は出口を有すると共に、 該複数のュニッ トは、 各々、 複数の異なった加熱流路及び被加熱流路を形成することを 特徴とするプレート式熱交換器。
5 . 前記複数のユニッ トに区分する隔壁は、 少なく とも 1個の隔壁が隔 壁前後のュニッ ト間を連通する流路を有することを特徴とする請求項 4 記載のプレー ト式熱交換器。
6 . 前記ユニッ ト間を連通する流路は、 流体の入口又は出口と接続する ことを特徴とする請求項 5記載のプレート式熱交換器。
7 . 吸収冷凍機の濃溶液と希溶液との熱交換を行う溶液熱交換器におい て、 該熱交換器が請求項 4又は 5又は 6記載のプレート式熱交換器であ ることを特徴とする吸収冷凍機用溶液熱交換器。
8 . 吸収冷凍機の濃溶液及び排熱と希溶液との熱交換を行う溶液熱交換 器において、 該熱交換器が請求項 4又は 5又は 6記載のプレート式熱交 換器であることを特徴とする吸収冷凍機用溶液熱交換器。
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