(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
希吸収液から冷媒蒸気を分離して濃吸収液を得る再生器と、前記冷媒蒸気を冷却し、冷媒液を得る凝縮器と、冷媒液を減圧下で蒸発させ、被冷却液を冷却する蒸発器と、蒸発器で発生した冷媒蒸気を濃吸収液で吸収する吸収器とを含み、吸収液を再生器と吸収器との間で熱交換器を介して循環する吸収式冷凍機において、
水平に波状の凹凸を有し、両側部を閉じられた垂直な２枚の波板で構成され、上部に冷媒液分散トレーが設けられ、冷媒液分散トレーから冷媒液が、前記２枚の波板の外面に沿って流下し、２枚の波板で挟まれた内部に、被冷却液が一方側上部から供給され、他方側下部から排出されるプレート型蒸発器と、
水平に波状の凹凸を有し、両側部を閉じられた垂直な２枚の波板で構成され、上部に吸収液分散トレーが設けられ、吸収液分散トレーから吸収液が前記２枚の波板の外面に沿って流下し、２枚の波板で挟まれた内部に冷却水が一方側下部から供給され、他方側上部から排出されるプレート型吸収器とを、各波板が平行になるように交互に並べることを特徴とする吸収式冷凍機のためのプレート型蒸発・吸収器。
【請求項２】
前記蒸発器および吸収器を構成する２枚の波板が凹部同志および凸部同志が相対するように組合わされ、被冷却液または冷却水の通路に心材が配置されていることを特徴とする請求項１記載の吸収式冷凍機のためのプレート型蒸発・吸収器。
【請求項３】
蒸発器を構成する前記波板の外面が鉄めっきされ、または銅の微粉を溶射されていることを特徴とする請求項１または請求項２記載の吸収式冷凍機のためのプレート型蒸発・吸収器。
【請求項４】
前記冷媒液または吸収器の分散トレーが樋状であり、両側面上部に多数のスリットが等間隔で上下方向に設けられていることを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載の吸収式冷凍機のためのプレート型蒸発・吸収器。
【請求項５】
前記蒸発器および吸収器を構成する波板が、ピッチ２〜５ｍｍ、波の深さ０．５〜２ｍｍ、凸部の曲げ半径０．２〜２ｍｍであることを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載の吸収式冷凍機のためのプレート型蒸発・吸収器。
【請求項６】
前記冷媒液または吸収液分散トレーには、０．５〜１．５ｍｍのスリットが５〜２０ｍｍ間隔で設けられることを特徴とする請求項４記載の吸収式冷凍機のためのプレート型蒸発・吸収器。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明が属する技術分野】
本発明は、吸収式冷凍機に用いるプレート型蒸発・吸収器に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図１は、吸収式冷凍機１の原理を説明するための系統図である。再生器２では、加熱源たとえば都市ガスによって希吸収液３が加熱され、冷媒蒸気が分離されて濃吸収液が得られる。冷媒蒸気は凝縮器４で冷却凝縮され冷媒液５となる。冷媒液５は、減圧弁６で減圧され、蒸発器７で被冷却液、たとえば水を冷却し、冷媒液自身は蒸発する。蒸発器７を減圧に保ち、冷媒液の蒸発を促進するために冷媒蒸気は、吸収器８で再生器２からの濃吸収液で吸収される。濃吸収液は、冷媒蒸気を吸収して希吸収液９となり、溶液ポンプ１０で加圧され、熱交換器１１を介して再生器２へ送られる。再生器２からの濃吸収液３は、減圧弁１２で減圧され、熱交換器１１を介して吸収器８に送られる。吸収液が冷媒蒸気を吸収するときに発熱するので、吸収器８は冷却水で冷却される。蒸発器７には冷媒ポンプ１１が設けられ、未蒸発の冷媒液１２が循環される。
【０００３】
従来技術の典型的な蒸発器および吸収器は、冷媒液または吸収液が上部の噴霧器１３，１４から噴霧され、その下に水平多管式の被冷却液管または冷却水管が設けられる。蒸発器７ではその水平管の外側を冷媒液が滴下しながら蒸発し、その蒸発潜熱によって被冷却液を冷却する。また吸収器８では蒸発した冷媒蒸気を除去して蒸気器７を減圧に保つため、冷媒蒸気は濃吸収器に吸収される。この方式の蒸発器７や吸収器８では、伝熱面積を大きくするために水平管を密に設けねばならず、このため水平管の間隔を狭くする必要がある。一方、水平管の間は、蒸発器７から吸収器８へ向かう冷媒蒸気が流れる。冷媒蒸気の流速は、最も吸収器寄りおよび蒸発器寄りが最大で、５０ｍ／ｓを超えると抵抗が増え、冷凍機の性能が低下する。したがって水平管の間隔は、冷媒蒸気流速が５０ｍ／ｓを超えないように設計されており、このため単位断面積当りの水平管の数が制限され、蒸発器７や吸収器８のコンパクト化が図れないという問題がある。また噴霧された吸収液と冷媒液とが霧状のまま混じることを防ぐために蒸発器７と吸収器８との間に邪魔板１５が設けられている。この邪魔板１３も蒸発器７から吸収器８への冷媒蒸気流の抵抗となり、蒸発器７および吸収器８の大きくする原因となっている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、吸収式冷凍機に用いる冷凍効率が高くコンパクトなプレート型蒸発・吸収器を提供することである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明は、希吸収液から冷媒蒸気を分離して濃吸収液を得る再生器と、前記冷媒蒸気を冷却し、冷媒液を得る凝縮器と、冷媒液を減圧下で蒸発させ、被冷却液を冷却する蒸発器と、蒸発器で発生した冷媒蒸気を濃吸収液で吸収する吸収器とを含み、吸収液を再生器と吸収器との間で熱交換器を介して循環する吸収式冷凍機において、
水平に波状の凹凸を有し、両側部を閉じられた垂直な２枚の波板で構成され、上部に冷媒液分散トレーが設けられ、冷媒液分散トレーから冷媒液が、前記２枚の波板の外面に沿って流下し、２枚の波板で挟まれた内部に、被冷却液が一方側上部から供給され、他方側下部から排出されるプレート型蒸発器と、
水平に波状の凹凸を有し、両側部を閉じられた垂直な２枚の波板で構成され、上部に吸収液分散トレーが設けられ、吸収液分散トレーから吸収液が前記２枚の波板の外面に沿って流下し、２枚の波板で挟まれた内部に冷却水が一方側下部から供給され、他方側上部から排出されるプレート型吸収器とを、各波板が平行になるように交互に並べることを特徴とする吸収式冷凍機のためのプレート型蒸発・吸収器である。
本発明に従えば、水平に波状の凹凸を有し、両側部を閉じられた２枚の波板で構成されたプレート型蒸発器とプレート型吸収器とを交互に用い、蒸発器で発生した冷媒蒸気を、直ちに隣接する吸収器で吸収できるので、プレート間隔（吸収器のプレートと隣接する蒸発器との間）を充分狭くすることができる。実際には配管技術の関係でプレート間隔は１０ｍｍ程度とされる。またプレートの外形が水平波状であるので、縦横同一の長さの平板に比較して同一面積で２０〜３０％伝熱面積を増加でき、水平多管式の従来型蒸発器と吸収器に比して約１／２以下の大きさにできる。さらに冷媒蒸気の吸収が速やかに行えるので、蒸発・吸収器の操作圧を従来技術より高くできる。たとえばＬｉＢｒ−Ｈ2Ｏ系の吸収式冷凍機では、従来は蒸発器および吸収器の圧力を５．５ｍｍＨｇにしていたのを６．５ｍｍＨｇとすることができ、また吸収器の冷却水温度を高く設定できる。
【０００６】
また本発明は、前記蒸発器および吸収器を構成する２枚の波板が凹部同志および凸部同志が相対するように組合わされ、被冷却液または冷却水の通路に心材が配置されていることを特徴とする。
本発明に従えば、２枚の波板が凹部同志、凸部同志が相対し、内部に心材が配置されているので、被冷却液や冷却水の流れに乱流を起こさせ伝熱性能を向上することができる。また心材は、補強材としても作用し、蒸発器内外面の大きい圧力差（たとえば外面０．０１気圧、内面６〜８気圧）に耐える。
【０００７】
また本発明は、蒸発器を構成する前記波板の外面が鉄めっきされ、または銅の微粉を溶射されていることを特徴とする。
本発明に従えば、鉄めっきされ、または銅の微粉を溶射された表面は、そこに滴下された冷媒液の拡がりを促進する。冷媒液は蒸発によってその量が次第に減少するので、下層になるに従い、冷媒液が全体に拡がらないおそれがある。冷媒液の滴下する外面に、鉄めっきが施され、または銅の微粉が溶射されていると、冷媒液の拡がりが促進され、冷媒液の蒸発が容易となる。これによって熱貫流率を３０００ｋｃａｌ／ｍ2ｈ℃以上に確保できる。
蒸発器の材質は、本発明では、特に限定されないが、熱伝導率の高い金属製であることが好ましく、水平多管式の場合と同様に銅製であることが好ましく、鉄めっきや銅の微粉の溶射は銅の表面に行われる。
【０００８】
また本発明は、前記冷媒液または吸収器の分散トレーが樋状であり、両側面上部に多数のスリットが等間隔で上下方向に設けられていることを特徴とする。
本発明に従えば、冷媒液や吸収液の分散方法が樋状トレーであって、両側面上部に多数のスリットが等間隔に設けられている。この樋状トレーに冷媒液や吸収液が供給されるので、スリットから冷媒液や吸収液が均等に波板の外面に流下し、冷媒蒸気が効率よく蒸発し、吸収される。
【０００９】
また本発明は、前記蒸発器および吸収器を構成する波板が、ピッチ２〜５ｍｍ、波の深さ０．５〜２ｍｍ、凸部の曲げ半径０．２〜２ｍｍであることを特徴とする。
本発明に従えば、波板の好ましい形状が示されている。この形状は、本発明者らが実験の結果求めたもので、吸収液や冷媒液が波板表面から液状のまま離脱して混合することがない。さらに加工のし易いものである。
【００１０】
また本発明は、前記冷媒液または吸収液の分散トレーには、０．５〜１．５ｍｍのスリットが５〜２０ｍｍ間隔で設けられることを特徴とする。
本発明に従えば、冷媒液または吸収液の分散トレーの好ましい形状が示されている。この形状は、本発明者らが実験の結果求めたもので、この範囲で冷媒液または吸収液が水平方向に均等の膜厚で波板外面を流下する。
【００１１】
【発明の実施の形態】
本発明を実施の形態によってより具体的に説明する。なお吸収式冷凍機の構成は、蒸発器と吸収器とが一体化している点を除いて図１に基づいて従来技術で説明したものと同一である。
【００１２】
図２は本発明の単独のプレート型蒸発器２１の正面図、図３は一部拡大断面図である。２枚の波板２２ａ，２２ｂは、凹部同志、凸部同志が対向するように設けられ、両側部２３ａ，２３ｂが閉じられている。また上部は被冷却液入口ヘッダ２４を形成しており、下部も同様の被冷却液出口ヘッダ２５を形成している。被冷却液は、被冷却液供給管２７から冷却水入口ヘッダ２４に入り、２枚の波板２２ａ，２２ｂの間を下降し、被冷却液出口ヘッダ２５から被冷却液排出管２６へ導かれる。
【００１３】
一方、冷媒液は、被冷却液入口ヘッダ２４の上部に設けられた樋状の冷媒液分散トレー２８に供給され、トレー２８に設けられたスリット２９から、波板の外側に沿って均一の厚さの膜状に流下しながら蒸発し、その蒸発潜熱によって、２枚の波板２２ａ，２２ｂ間を下降する被冷却液を冷却する。
【００１４】
図４は本発明の単独のプレート型吸収器３１の正面図、図５は一部拡大断面図である。２枚の波板３２ａ，３２ｂは、凹部同志、凸部同志が対向するように設けられ、両側部３３ａ，３３ｂが閉じられている。また上部は冷却水出口ヘッダ３４を形成しており、下部も同様の冷却水入口ヘッダ３５を形成している。冷却水は、冷却水供給管３６から冷却水入口ヘッダ３５に入り、２枚の波板３２ａ，３２ｂの間を下降し、冷却水出口ヘッダ３４から冷却水排出管３７へ導かれ、さらに凝縮器４を冷却する。
【００１５】
一方、吸収液は、冷却水出口ヘッダ３４の上部に設けられた樋状の吸収液分散トレー３８に供給され、トレー３８に設けられたスリット３９から、波板の外側に沿って均一の厚さの膜状に流下する。
【００１６】
図６は、本発明の蒸発器２１に用いる波板の形状を示す断面図である。２枚の波板２２ａ，２２ｂの内面を被冷却液が下降し、冷媒液は波板２２ａ，２２ｂの外面を波板２２ａ，２２ｂに沿って流下する。図６では、波板２２ｂ上の冷媒液膜は省略してある。吸収器３１も同一の型状の波板が用いられる。一般に吸収式冷凍機は、吸収液として臭化リチウム水溶液が、また冷媒液として水が用いられる。これらの液に対し波板の上向きの部分４２ａと下向の部分４２ｂとで略等しい厚さの冷媒液の膜を作り、液が波板２２ａ，２２ｂ；３２ａ，３２ｂの山部４３から離脱しないために種々の形の波板について実験をして、波板のピッチＰ＝２〜５ｍｍ、好ましくは３〜４ｍｍ、波の深さｈ＝０．５〜２ｍｍ、好ましくは０．７〜１．５ｍｍ、山部曲げ半径ｒ＝０．２〜２ｍｍ、好ましくは１．０ｍｍを得た。
【００１７】
図７は、本発明の蒸発器２１に用いる冷媒液分散トレー２８の溝２９の形状を示す正面図である。水である冷媒液を用いて流下実験を行った結果、スリット幅Ｗ＝０．５〜１．５ｍｍ、好ましくは１ｍｍ、スリット間隔Ｓ＝５〜２０ｍｍ、好ましくは１０〜１５ｍｍのものが、冷媒液が蒸発器２１の幅方向に均一な厚さの膜を作ることが判明した。吸収器３１に用いる吸収液分散トレー３８の形状も同一である。
【００１８】
図６に示すように、被冷却液通路には、心材４５が上下方向に設けられており、凹部同志が対向する部分には邪魔板４６が設けられている。邪魔板４６によって被冷却液の上下方向の流れが制限される。図８は、図７の切断面線ＶＩＩＩ−ＶＩＩＩによる断面図である。心材４５は、波板２２ａ，２２ｂの凸部が相対する部分で、ダンボール状に屈曲し、波板２２ａ，２２ｂの形を保持するとともに、被冷却液の幅方向の流れを制限する。心材４５と邪魔板４６とによって被冷却液は、その流れが制限され乱流となり伝熱効率を上昇する。吸収器３１の冷却水の通路にも同様の心材と邪魔板が設けられる。
【００１９】
図９は本発明の一実施例の蒸発・吸収器４１の斜視図、図１０は蒸発・吸収器４１の機能を説明するための原理図である。蒸発・吸収器４１は、前記の蒸発器２１と吸収器３１とが交互に配置されている。同一能力の吸収式冷凍機に対して、蒸発器２１の伝熱面積は吸収器３１の約６０％程度となるので、幅を同一とすれば、高さは約６０％となり、吸収器３１の間に蒸発器２１が入るようになる。蒸発器２１の下部は、蒸発しきれない冷媒液を受ける冷媒受け４７が設けられる。１ＲＴ（冷凍トン）当りの蒸発器２１の大きさは、幅Ａ＝３１５ｍｍ、縦Ｂ＝４１７．５ｍｍ、吸収器３１の大きさは幅Ａ＝３１５ｍｍ、縦Ｃ＝６９５ｍｍである。したがって１００ＲＴの吸収式冷凍機に対しては、吸収器３１と蒸発器２１とが交互に１００枚ずつ、１０ｍｍの間隔で並ぶことになり、従来の水平管式の蒸発器と吸収器とを別個に設けたものに比し、大きさを約１／２以下にでき、さらに吸収式冷凍機で減圧に保持しなければならない蒸発器と吸収器との圧力を、たとえば５．５ｍｍＨｇから６．５ｍｍＨｇにでき、操作性をよくできる。
【００２０】
また本発明の吸収器は、１ＲＴ当り１枚または２ＲＴ当り１枚という設計にでき、多量生産でコストダウンを図ることができる。
【００２１】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、吸収式冷凍機の蒸発器と吸収器とを蒸発・吸収器としてまとめ、その大きさを半分以下にでき、吸収式冷凍機の大きさを大幅に縮小できるとともに、その圧力を高め操作し易くできる。
【図面の簡単な説明】
【図１】吸収式冷凍機１の原理を説明するための系統図である。
【図２】本発明に用いる単独の蒸発器２１の正面図である。
【図３】蒸発器２１の上部の部分断面図である。
【図４】本発明に用いる吸収器３１の正面図である。
【図５】吸収器３１の上部の部分断面図である。
【図６】蒸発器２１の波板２２ａ，２２ｂと心材４５と邪魔板４６との関係を示す拡大断面図である。
【図７】冷媒液分散トレー２８の拡大正面図である。
【図８】図６の切断面線ＶＩＩＩ−ＶＩＩＩによる断面図である。
【図９】本発明の一実施例の蒸発・吸収器４１の斜視図である。
【図１０】蒸発・吸収器４１の原理図である。
【符号の説明】
１  吸収式冷凍機
２  再生器
４  凝縮器
７  蒸発器
８  吸収器
２１  本発明に用いる単独のプレート型蒸発器
２２  波板
２３  側部
２６  被冷却液排出管
２７  被冷却液供給管
２８  冷媒液分散トレー
２９  スリット
３１  本発明に用いる単独のプレート型吸収器
３２  波板
３３  側部
３６  冷却水供給管
３７  冷却水排出管
３８  吸収液分散トレー
３９  スリット
４１  蒸発・吸収器
４５  心材
４６  邪魔板
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
0003712775.tif 000009
【図９】
0003712775.tif 000010
【図１０】
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