(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
伝熱管内に一方側より希溶液を流通し、かつ前記伝熱管の外側に他方側より燃焼ガスを噴出し、該燃焼ガスにより前記希溶液を加熱して中間濃溶液を分離器へ送給する貫流式再生器において、前記伝熱管を覆いかつ前記一方側の流通穴を経て前記燃焼ガスを前記伝熱管に沿い前記他方側へ通過させる遮熱手段を内蔵したことを特徴とする貫流式再生器。
【請求項２】
請求項１記載の貫流式再生器において、遮熱手段は、円周状に配列された複数の伝熱管を覆いかつそれぞれの伝熱管に接する筒状の内側仕切と、該内側仕切と同心状に設けられそれぞれの伝熱管を介してそれぞれの伝熱管に接する外側仕切とよりなり、前記内側仕切に複数の流通穴が格子状の配列で穿設されることを特徴とする貫流式再生器。
【請求項３】
請求項１記載の貫流式再生器において、遮熱手段は、円周状に配列された複数の伝熱管を覆いかつそれぞれの伝熱管に接する筒状の内側仕切と、該内側仕切と同心状に設けられそれぞれの伝熱管を介してそれぞれの伝熱管に接する外側仕切と、前記内側仕切の内方に同心状に設けられ他方側の排気ガスヘッダを覆う長さを有する内筒とよりなり、前記内側仕切に、複数の流通穴が格子状の配列で穿設されることを特徴とする貫流式再生器。
【請求項４】
請求項１、２又は３記載の貫流式再生器において、それぞれの流通穴は、他方側に複数の小径の流通穴を具備することを特徴とする貫流式再生器。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか１項記載の貫流式再生器を備え、少なくとも凝縮器、蒸発器、吸収器及び溶液循環ポンプを接続して冷媒及び希溶液の循環回路を形成してなることを特徴とする吸収式冷凍機。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、吸収式冷凍機に備えられ、希溶液を加熱して冷媒蒸気と中間濃溶液とを発生させる貫流式再生器及び該再生器を備えた吸収式冷凍機に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の貫流式再生器においては、図７及び図８に示すように、一方側（Ａ側）に設けられた円環状の下部管寄せ３の希溶液管７より希溶液が導入され、希溶液は、下部管寄せ３と他方側（Ｂ側）に設けられた円環状の上部管寄せ２との間に、円周状に配設された複数の伝熱管４内を上方（Ｂ側）に向けて流れる。一方、上部に装着されたバーナ１より炉１３内に噴出された燃焼ガスは、図示の破線矢印のように炉１３内を下方（Ａ側）に進み、直接、伝熱管４に作用して管内を流れる希溶液と熱交換し、希溶液を加熱・沸騰して冷媒蒸気と中間濃溶液とを発生させる。冷媒蒸気と中間濃溶液とは上部管寄せ２に集められて揚液管６を経由して図５に示す分離器２４へ送給される。燃焼ガスは希溶液を加熱した後に低温度の排気ガスとなり、伝熱管４と円筒状の仕切８との間を通り、排気筒５より大気へ放出される。そして仕切８の外周は断熱材９により被覆されている。しかしこの構造では、バーナ１からの高温の燃焼ガスが直接、伝熱管４に接触するため、局部的なオーバーヒートを生じて伝熱管が均一に加熱されず、伝熱管内の希溶液の一部が高温度となり、伝熱管の腐食や不凝縮性ガスが発生する恐れがある。
【０００３】
また伝熱管の内側に伝熱管を遮熱する仕切を設け、燃焼ガスを導入するために仕切の長さをＡ側で短くする又はＡ側に２，３個の大径の流通穴を穿設する等が考えられるが、仕切の下端又は流通穴の中心近くで燃焼ガスが集中的に伝熱管に当たる、つまり流通穴の合計面積が燃焼ガスの流路面積の５０〜１００％の程度のため、温度が他の個所に比べて上昇し易く、ガス発生や部分的な腐食の可能性がある。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
従来の貫流式再生器にあっては、バーナからの高温の燃焼ガスが直接、伝熱管に接触するため、局部的なオーバーヒートを生じて伝熱管が均一に加熱されず、希溶液の一部が高温度となって伝熱管の腐食や不凝縮性ガスを発生し易い問題点がある。
【０００５】
本発明の課題は、伝熱管の局部的なオーバーヒートを防止し、伝熱管の腐食や不凝縮性ガスの発生を抑制するとともに、燃焼ガスの流路を狭くして熱伝達率を改善し効率を向上させた貫流式再生器及び該再生器を備えた吸収式冷凍機を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
前記の課題を達成するため、本発明の係る貫流式再生器は、伝熱管内に一方側より希溶液を流通し、かつ伝熱管の外側に他方側より燃焼ガスを噴出し、燃焼ガスにより希溶液を加熱して中間濃溶液を分離器へ送給する貫流式再生器において、伝熱管を覆いかつ一方側の流通穴を経て燃焼ガスを伝熱管に沿い他方側へ通過させる遮熱手段を内蔵した構成とする。
【０００７】
そして遮熱手段は、円周状に配列された複数の伝熱管を覆いかつそれぞれの伝熱管に接する筒状の内側仕切と、内側仕切１１と同心状に設けられそれぞれの伝熱管を介してそれぞれの伝熱管に接する外側仕切とよりなり、内側仕切１１に複数の流通穴ａが格子状の配列で穿設される構成でもよい。
【０００８】
また遮熱手段は、円周状に配列された複数の伝熱管を覆いかつそれぞれの伝熱管に接する筒状の内側仕切と、内側仕切と同心状に設けられそれぞれの伝熱管を介してそれぞれの伝熱管に接する外側仕切と、内側仕切の内方に同心状に設けられ他方側の排気ガスヘッダを覆う長さを有する内筒とよりなり、内側仕切に、複数の流通穴が格子状の配列で穿設される構成でもよい。
【０００９】
さらにそれぞれの流通穴は、他方側に複数の小径の流通穴を具備する構成でもよい。
【００１０】
そして吸収式冷凍機にあっては、前記いずれか一つの貫流式再生器を備え、少なくとも凝縮器、蒸発器、吸収器及び溶液循環ポンプを接続して冷媒及び希溶液の循環回路を形成してなる構成とする。
【００１１】
本発明によれば、高温の燃焼ガスが直接、伝熱管に接触しないようになり、一旦、下方におりてから流通穴を経て内側仕切と外側仕切との間の伝熱管同士のすき間を上昇するので伝熱管が均一に加熱される。また内側仕切と外側仕切とは伝熱管に接しており、伝熱管同士のすき間を高速で燃焼ガスが通過する。
【００１２】
【発明の実施の形態】
本発明の一実施の形態を図１を参照しながら説明する。図１に示すように、伝熱管４内に一方側（Ａ側）より希溶液を流通し、かつ伝熱管４の外側に他方側（Ｂ側）のバーナ１より燃焼ガスを噴出し、燃焼ガスにより伝熱管４内の希溶液を加熱し発生した冷媒蒸気及び中間濃溶液を、他方側に設けた上部管寄せ２の揚液管６より図５に示す分離器２４へ送給する貫流式再生器であって、伝熱管４を覆いかつ一方側に穿設した複数の流通穴１１ａを経て導入した燃焼ガスを、伝熱管４の長さ方向に沿い他方側へ通過させる遮熱手段を内蔵した構成とする。
【００１３】
そして遮熱手段は、円周状に配列された複数の伝熱管４を覆いかつそれぞれの伝熱管４と接する筒状の内側仕切１１と、内側仕切１１と同心状に設けられそれぞれの伝熱管４を介してそれぞれの伝熱管４に接する筒状の外側仕切１０とよりなり、内側仕切１１に複数の流通穴１１ａが格子状の配列で穿設されるものとする。また外側仕切１０の外周は断熱材９により被覆され、排気ガスヘッダ１２のバーナ１との間の壁は排気ガスシール材１５により覆われている。
【００１４】
すなわちＡ側の円環状の下部管寄せ３に設けられた希溶液管７より希溶液が導入され、下部管寄せ３とＢ側の上部管寄せ２とに両端を固設して円周状に配設された複数の伝熱管４内を上方（Ｂ側）へ流れる。一方、上部中央に装着されたバーナ１より炉１３内に噴出された燃焼ガスは、筒状の内側仕切１１により伝熱管４に直接、接触することなく炉１３の下方（Ａ側）へ導かれ、かつ内側仕切１１の下部に穿設された図４に示す複数の流通穴１１ａより導入される。
【００１５】
このようにして燃焼ガスは内側仕切１１と伝熱管４を介してこの内側仕切１１とほぼ同心の外側仕切１０との間へ導かれる。そして燃焼ガスは伝熱管４同士のすき間を高速で通過し、伝熱管４の管壁を介して伝熱管４内の希溶液を加熱し、発生した冷媒蒸気と中間濃溶液とを上部管寄せ２に集めて揚液管６を経由して図５に示す分離器２４へ送給する。伝熱管４の間を上昇した燃焼ガスは希溶液を加熱した後に低温度の排気ガスとなり、外側仕切１０の上部に形成された開口部１０ａを経て排気ガスヘッダ１２へ導かれ、排気ガスヘッダ１２内に集合した後に排気筒５より大気へ放出される。
【００１６】
本実施の形態によれば、高温の燃焼ガスが直接、伝熱管に接触しないため、伝熱管の局部的なオーバーヒートが防止されるとともに、一旦、下方におりてから流通穴を経て内側仕切と外側仕切との間で伝熱管のすき間を上昇しながら伝熱管を均一に加熱する。内側仕切と外側仕切とは伝熱管に接しており、伝熱管同士のすき間を高速で燃焼ガスが通過するため、熱伝達率が改善され、効率が向上して伝熱管の伝熱面積の低減が可能となり、コンパクトな再生器となる。そして希溶液の高温化が防止されるので、伝熱管の腐食や不凝縮性ガスの発生が防止される。
【００１７】
本発明の他の実施の形態を図２〜図４に示す。この他の実施の形態の図１に示す実施の形態と異なる個所は、遮熱手段として、さらに内側仕切１１の内方に同心状に、つまり炉１３の中心軸に、排気ガスヘッダ１２を覆うように伝熱管４のほぼ中央までの長さを有する内筒１４を設けた構成とする。
【００１８】
すなわちこの他の実施の形態では燃焼ガスは、炉１３内に設けられたインナーチューブ（内筒）１４内を下方（Ａ側）へ導かれる。そして内側仕切１１の下部に穿設されている図４に示す複数の流通穴１１ａより導入され、筒状の内側仕切１１と内側仕切１１と同心状の外側仕切１０との間に挿通された伝熱管４同士のすき間を通って上昇し、伝熱管４の管壁を介して管内の希溶液を加熱し、発生させた冷媒蒸気と中間濃溶液とを上部管寄せ２に集めて揚液管６を経由して図５に示す分離器２４へ送給する。希溶液を加熱後に燃焼ガスは低温度の排気ガスとなり、排気ガスヘッダ１２に集合され、排気筒５より大気へ放出される。
【００１９】
この他の実施の形態によれば、内側仕切の内方でバーナの下部に内筒を装着したため、これが燃焼ガスの遮熱手段となり、上部管寄せへの過熱が防止され、上部管寄せ内の中間濃溶液の局部的高温化が防止される。また内側仕切へ燃焼ガスが直接当たらなくなるため、内側仕切と外側仕切との間を流れる低温度の排気ガスへの熱伝達が悪くなり、燃焼ガスの熱が排気ガスへ伝熱されることなく、伝熱管内の希溶液を加熱するので効率が向上する。さらに内側仕切と上部管寄せとの間の燃焼ガスの漏洩については、内筒の遮熱手段により、直接的な漏洩が生じなくなる。漏洩流れが内側仕切と上部管寄せとの間に到達するには内筒を大きく迂回しなければならず、また内筒と内側仕切との間のすき間が狭いため、これらが流路抵抗となり、図１に示す排気ガスシール材がなくてもほとんど漏洩が生じなくなる。排気ガスシール材は、材料費及び組立費を考慮すると内筒より高価なものとなり、また内筒に比べて長期使用すると劣化するため、内筒の採用は品質及びコスト面で有利となる。
【００２０】
本発明の他の実施の形態を図５に示す。この実施の形態は、内側仕切１１のＡ側に穿設する流通穴１１ａに小径の流通穴１１ｂを具備した構成である。流通穴１１ａは、その径ｄ１を図３に示す各伝熱管４のすき間Ｄと同程度にするとともに、燃焼ガスの流路面積を確保可能な数だけ設けるものとする。さらに流通穴１１ａの上部（Ｂ側）に６０％程度の小径ｄ２の流通穴１１ｂを設ける。つまり流通穴の径を各伝熱管のすき間と同程度（８０〜１２０％）まで小さくすると、流通穴から入った燃焼ガスは伝熱管のまわりにある熱交換した燃焼ガスと混合しながら伝熱管と接触するため、大きな径の流通穴に比べて燃焼ガスによる過熱が起こりにくい。また流通穴の数を多くすることで燃焼ガスを分散し特定個所への集中を避けることができる。したがって最も高温の燃焼ガスが流入する最上部の流通穴１１ｂの径は、他の流通穴１１ａの径の４０〜７０％とし、熱交換した燃焼ガスとの混合を強化するとよい。例えば、伝熱管の間隔Ｄが７ｍｍの場合、径８ｍｍの流通穴１１ａを１０段設け、その上部に径５ｍｍの流通穴１１ｂを２段設けることで過熱防止に効果があることが確認されている。
【００２１】
本発明によれば、炉内に内筒を設けたため、高価な排気ガスシール材を用いなくても内側仕切の上部における排気ガスの漏洩及び過熱を防止できるので、コストが低減され、かつ内側仕切の上部で燃焼ガス間の熱交換を防止できるので効率が向上される。さらに所定径の流通穴を経て伝熱管と接触するため、伝熱管の過熱防止に効果がある。
【００２２】
本発明の他の実施の形態として図６は、吸収式冷凍機の系統図を示す。吸収式冷凍機は、下記の高温再生器２２及び低温再生器１８として前記いずれか一つの貫流式再生器を備え、少なくとも凝縮器３１、蒸発器３６、吸収器３９及び溶液循環ポンプ４３等を接続して冷媒及び希溶液の循環回路を形成してなる構成とする。
【００２３】
すなわち希溶液を加熱するた高温再生器２２と、高温再生器２２の上方に配置され上昇管２３で接続された分離器２４と、分離器２４の気相部分に一端を接続された伝熱管４を内装した低温再生器１８と、低温再生器１８に連通路２０で連通され伝熱管１９に接続されるとともに冷却水コイル３２を内装した凝縮器３１と、凝縮器３１に液冷媒管３３で接続され、例えば冷温水６０を冷却する蒸発コイル３７を内装した蒸発器３６と、蒸発器３６に蒸発冷媒蒸気通路で連通され冷却水コイル４０を内装した吸収器３９と、吸収器３９の底部に希溶液吸入管４２で吸入側を接続された溶液循環ポンプ４３とを備える。
【００２４】
さらに、溶液循環ポンプ４３の吐出側に被加熱流体入口側を接続させた低温溶液熱交換器４５と、低温溶液熱交換器４５の被加熱流体出口側に被加熱流体入口側を接続させた加熱流体熱交換器５１と、加熱流体熱交換器５１の被加熱流体出口側に被加熱流体入口側を接続させ、高温再生器２２の希溶液入口に接続させた高温溶液熱交換器４８と、分離器２４の液相部と高温溶液熱交換器４８の加熱流体入口を接続する中間濃溶液管１６と、高温溶液熱交換器４８の加熱流体出口側と低温再生器１８を接続する中間濃溶液管４９と、低温再生器１８と低温溶液熱交換器４５の加熱流体入口側を接続する濃溶液管２１と、低温溶液熱交換器４５の加熱流体出口側と吸収器３９の上部を接続する濃溶液管４６と、冷却水コイル４０の出口側と冷却水コイル３２の入口側を接続する冷却水管４１とを備えている。
【００２５】
さらに、加熱流体熱交換器５１の加熱流体入口側は高温再生器２２の伝熱管２２ａの出口のトラップ５３から排出される蒸気を導入する蒸気回路５４に接続されている。加熱流体熱交換器５１を通過した蒸気はドレンとなってドレン管５５から排出される。冷却水コイル３２の出口側は、図示しない冷却塔に接続され、冷却水コイル４０の入口側は、図示しない冷却水循環ポンプを介して冷却塔に接続されている。この他の実施の形態によっても、前記と同様の作用、効果を得ることができる。
【００２６】
【発明の効果】
本発明によれば、遮熱手段により高温の燃焼ガスが伝熱管に接触するのが抑制されるため、局部的なオーバーヒートが防止されるとともに、燃焼ガスが伝熱管同士のすき間を高速で上昇するため、伝熱管が均一に加熱されるとともに効率が向上されて伝熱面積の低減が可能となり、伝熱管の腐食や不凝縮性ガスの発生が防止される効果がある。さらに内筒を内蔵したため、排気ガスの漏洩や過熱が抑制されて、効率が向上されるとともにさらに伝熱面積の低減によりコストが低減される。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態を示す縦断面図である。
【図２】本発明の他の実施の形態を示す縦断面図である。
【図３】図２の横断面図である。
【図４】図２の一部を拡大した斜視図である。
【図５】本発明の他の実施の形態を示す斜視図である。
【図６】本発明の他の実施の形態を示す系統図である。
【図７】従来の技術を示す縦断面図である。
【図８】図６の横断面図である。
【符号の説明】
１  バーナ
２  上部管寄せ
３  下部管寄せ
４  伝熱管
５  排気筒
６  揚液管
７  希溶液管
８  仕切
９  断熱材
１０  外側仕切
１１  内側仕切
１１ａ，１１ｂ  流通穴
１２  排気ガスヘッダ
１４  内筒
１８  低温再生器
２２  高温再生器
２４  分離器
３１  凝縮器
３６  蒸発器
３９  吸収器
４３  溶液循環ポンプ
【図１】
0003572476.tif 000002
【図２】
0003572476.tif 000003
【図３】
0003572476.tif 000004
【図４】
0003572476.tif 000005
【図５】
0003572476.tif 000006
【図６】
0003572476.tif 000007
【図７】
0003572476.tif 000008
【図８】
0003572476.tif 000009