(57)【要約】【課題】吸収液と冷媒蒸気との混合を促進し、効率のよい、より小型で軽量な吸収器を提供すること、および、該吸収器を備えた、吸収冷凍機および吸収ヒートポンプを提供すること。【解決手段】、吸収液ＡＬが冷媒の蒸気ＣＳを吸収しつつ流れる第１の流路６が第１の面２側に、第１の流路を流れる流体ＡＬ＋Ｃと熱交換する媒体Ｂが流れる第２の流路７が第１の面と反対の第２の面３側に形成され、両面の流体間の熱を伝える伝熱プレート１と、第１の流路に、冷媒の蒸気を流入する冷媒蒸気流入口４と、第１の流路に、冷媒蒸気流入口とは別に、吸収液を流入する吸収液流入口５とを備える積層プレート吸収器９。【選択図】図２
2006162107.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
吸収冷凍機または吸収ヒートポンプに用いられる積層プレート吸収器であって；
吸収液が冷媒の蒸気を吸収しつつ流れる第１の流路が第１の面側に、
前記第１の流路を流れる流体と熱交換する媒体が流れる第２の流路が前記第１の面と反対の第２の面側に形成され、
両面の流体間の熱を伝える伝熱プレートと；
前記第１の流路に、前記冷媒の蒸気を流入する冷媒蒸気流入口と；
前記第１の流路に、前記冷媒蒸気流入口とは別に、前記吸収液を流入する吸収液流入口とを備える；
積層プレート吸収器。
【請求項２】
前記吸収液流入口が、前記吸収液を散布する；
請求項１に記載の積層プレート吸収器。
【請求項３】
前記第１の流路に、前記吸収液の表面積を増大させる部材を備える；
請求項１または請求項２に記載の積層プレート吸収器。
【請求項４】
複数の前記伝熱プレートを備え；
前記第１の流路と前記第２の流路とが交互に配置される；
請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載の積層プレート吸収器。
【請求項５】
請求項１ないし請求項４のいずれか１項に記載の積層プレート吸収器と；
前記冷媒の蒸気を吸収した吸収液を加熱して、冷媒を蒸発分離する再生器と；
前記蒸発分離された冷媒を液化する凝縮器と
前記液化した冷媒を蒸発し、被冷却媒体を冷却する蒸発器とを備える；
吸収冷凍機。
【請求項６】
請求項１ないし請求項４のいずれか１項に記載の積層プレート吸収器と；
前記冷媒の蒸気を吸収した吸収液を加熱して、冷媒を蒸発分離する再生器と；
前記蒸発分離された冷媒を液化する凝縮器と；
前記液化した冷媒を蒸発する蒸発器とを備え；
前記媒体を被加熱媒体とする吸収ヒートポンプ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、積層プレート吸収器、吸収冷凍機および吸収ヒートポンプに関し、特に、小型で軽量な積層プレート吸収器、および該積層プレート吸収器を備えた吸収冷凍機および吸収ヒートポンプに関する。
【背景技術】
【０００２】
吸収冷凍機あるいは吸収ヒートポンプには、冷媒蒸気を吸収液で吸収し、そのときに発生する吸収熱を熱媒体と熱交換する、吸収器が備えられている。吸収冷凍機では、吸収熱を冷却媒体と熱交換することにより冷媒蒸気を吸収した吸収液を冷却し、吸収液の吸収能力を高め、低圧を作りだしている。また、吸収ヒートポンプでは、吸収熱を被加熱媒体と熱交換することにより、被加熱媒体を加熱している。
【０００３】
従来、吸収器としてはシェルアンドチューブ型熱交換器が用いられてきた。しかし、近年は、小型軽量化の要請が高まり、積層した伝熱プレート間で、交互に冷媒及び吸収液と熱媒体とを流して熱交換をするプレート型吸収器も提案されている（特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２０００−２５８０８４号公報（図１、図５）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、前記のプレート型吸収器では、プレート間に熱媒体の流路を形成し、プレート面に吸収液が液膜状に流下して、周囲の冷媒蒸気を吸収し、吸収熱をプレートを介して熱媒体に伝える構成であった。そのために、吸収液と冷媒蒸気が接触するのはプレート面を流下する吸収液の液膜の表面だけであり、冷媒蒸気が満たされている空間は、吸収液による冷媒の吸収に寄与しない無駄な空間となってしまい、吸収器の小型軽量化が十分に行われているとはいえない状況であった。
【０００５】
そこで本発明は、吸収液と冷媒蒸気との混合を促進し、効率のよい、より小型で軽量な吸収器を提供することを目的とする。また、該吸収器を備えた、吸収冷凍機および吸収ヒートポンプを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明に係る吸収冷凍機または吸収ヒートポンプに用いられる積層プレート吸収器９は、例えば図２に示すように、吸収液ＡＬが冷媒の蒸気ＣＳを吸収しつつ流れる第１の流路６が第１の面２側に、第１の流路６を流れる流体ＡＬ＋Ｃと熱交換する媒体Ｂが流れる第２の流路７が前記第１の面２と反対の第２の面３側に形成され、両面２、３の流体間の熱を伝える伝熱プレート１と；第１の流路６に、冷媒の蒸気ＣＳを流入する冷媒蒸気流入口４と；第１の流路６に、冷媒蒸気流入口４とは別に、吸収液ＡＬを流入する吸収液流入口５とを備える。
【０００７】
このように構成すると、第１の流路において、冷媒蒸気流入口から流入する冷媒の蒸気を吸収液流入口から流入する吸収液で吸収するので、第１の流路に無駄な空間を形成せずに効率よく吸収液が冷媒蒸気を吸収し、また、吸収液が冷媒の蒸気を吸収することにより生ずる吸収熱は、第１の流路の壁面である伝熱プレートを介して媒体に伝えられるので、効率よく伝熱が行われる。よって、小型で軽量な積層プレート吸収器が提供される。
【０００８】
また、請求項２に記載の積層プレート吸収器においては、例えば図２に示すように、請求項１に記載の積層プレート吸収器において、吸収液流入口５が、吸収液ＡＬを散布するように構成されてもよい。なお、「吸収液を散布する」とは、吸収液流入口５から吸収液を細かな液として流すことをいい、シャワーのように複数の細かな流れとする場合も、液滴とする場合も、あるいは霧状とする場合をも含む。
【０００９】
このように構成すると、第１の流路において、吸収液が散布され、流路内を細かな液として流れるので、冷媒の蒸気と接触する表面積が広がり、効率よく吸収が行われる。よって、小型で軽量な積層プレート吸収器が提供される。
【００１０】
また、請求項３に記載の積層プレート吸収器においては、例えば、図７に示すように、請求項１または請求項２に記載の積層プレート吸収器において、第１の流路６に、吸収液ＡＬの表面積を増大させる部材５１を備えてもよい。
【００１１】
このように構成すると、吸収液ＡＬの表面積を増大させる部材により、冷媒の蒸気と接触する吸収液の表面積が広がり、効率よく吸収が行われる。よって、小型で軽量な積層プレート吸収器が提供される。
【００１２】
また、請求項４に記載の積層プレート吸収器においては、例えば図３に示すように、請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載の積層プレート吸収器において、複数の伝熱プレート１を備え；第１の流路６と第２の流路７とが交互に配置されるように構成されてもよい。
【００１３】
このように構成すると、第１の流路と第２の流路とが交互に配置され、第１の流路を流れる冷媒の蒸気を吸収した吸収液と第２の流路を流れる媒体との間で熱交換が行われるので、効率よく吸収液が冷媒蒸気を吸収しかつ効率よく熱交換が行われる。よって、小型で軽量な積層プレート吸収器が提供される。
【００１４】
また、請求項５に記載の吸収冷凍機は、例えば図９に示すように、請求項１ないし請求項４のいずれか１項に記載の積層プレート吸収器１０と；冷媒の蒸気ＣＳを吸収した吸収液ＡＬを加熱して、冷媒ＣＳを蒸発分離する再生器９０と；蒸発分離された冷媒ＣＳ２を液化する凝縮器９５と；液化した冷媒ＣＬを蒸発し、被冷却媒体Ｄを冷却する蒸発器８０とを備える。
【００１５】
このように構成すると、吸収冷凍機が小型で軽量な積層プレート吸収器を備えるので、小型化され、軽量化された吸収冷凍機を提供することができる。
【００１６】
また、請求項６に記載の吸収ヒートポンプは、例えば図１に示すように、請求項１ないし請求項４のいずれか１項に記載の積層プレート吸収器１０と；冷媒の蒸気ＣＳを吸収した吸収液ＡＬを加熱して、冷媒ＣＳを蒸発分離する再生器９０と；蒸発分離された冷媒ＣＳ２を液化する凝縮器９５と；液化した冷媒ＣＬを蒸発し、被冷却媒体Ｄを冷却する蒸発器とを備え、媒体Ｂを被加熱媒体とする。
【００１７】
このように構成すると、吸収ヒートポンプが小型で軽量な積層プレート吸収器を備えるので、小型化され、軽量化された吸収ヒートポンプを提供することができる。
【発明の効果】
【００１８】
積層プレート吸収器が、吸収液が冷媒の蒸気を吸収しつつ流れる第１の流路が第１の面側に、第１の流路を流れる流体と熱交換する媒体が流れる第２の流路が第１の面と反対の第２の面側に形成され、両面の流体間の熱を伝える伝熱プレートと、第１の流路に、冷媒の蒸気を流入する冷媒蒸気流入口と、第１の流路に、冷媒蒸気流入口とは別に、吸収液を流入する吸収液流入口とを備えるので、第１の流路において、冷媒蒸気流入口から流入する冷媒の蒸気を吸収液流入口から流入する吸収液で吸収し、第１の流路に無駄な空間を形成せずに効率よく吸収液が冷媒蒸気を吸収し、また、吸収液が冷媒の蒸気を吸収することにより生ずる吸収熱は、第１の流路の壁面である伝熱プレートを介して媒体に伝えられ、効率よく伝熱が行われる。よって、小型で軽量な積層プレート吸収器が提供される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、図面を参照して、本発明の実施の形態について説明する。なお、各図において、互いに同一または相当する装置等には同一符号を付し、重複した説明は省略する。
【００２０】
先ず、図１に示すブロック図を参照して、吸収ヒートポンプ１００の構成と作用について説明する。図１は、吸収ヒートポンプ１００の構成を示すブロック図である。吸収ヒートポンプ１００は、冷媒液ＣＬを被冷却媒体Ｄとの熱交換により加熱し、蒸発させ冷媒蒸気ＣＳとする蒸発器８０と、冷媒蒸気ＣＳを吸収液ＡＬで吸収し、発生した吸収熱を被加熱媒体Ｂに伝える吸収器１０と、冷媒を吸収した吸収液ＡＬ＋Ｃを加熱媒体Ｅで加熱し、冷媒を冷媒蒸気ＣＳ２として蒸発分離する再生器９０と、蒸発分離された冷媒蒸気ＣＳ２を冷却媒体Ｆで冷却し、液化して冷媒液ＣＬとする凝縮器９５とを備える。なお、吸収器１０は、後で詳述するように、プレートを積層した積層プレート吸収器１０である。
【００２１】
吸収ヒートポンプ１００は、さらに、再生器９０で冷媒蒸気ＣＳ２が蒸発分離された吸収液ＡＬを加圧して積層プレート吸収器１０に送る吸収液ポンプ９４と、凝縮器９５で液化された冷媒液ＣＬを加圧して蒸発器８０に送る冷媒液ポンプ８１とを備える。また、吸収ヒートポンプ１００は、これらの機器を連接し、吸収液ＡＬ、冷媒を吸収した吸収液ＡＬ＋Ｃ、冷媒液ＣＬあるいは冷媒蒸気ＣＳを流送する配管を備える。
【００２２】
また、吸収ヒートポンプ１００は、積層プレート吸収器１０から再生器９０に至る冷媒を吸収した吸収液ＡＬ＋Ｃと、再生器９０から積層プレート吸収器１０に至る吸収液ＡＬとの熱交換を行う吸収液熱交換器８５を備える。吸収液熱交換器８５は、積層プレート吸収器１０で冷媒を吸収した吸収液ＡＬ＋Ｃから、積層プレート吸収器１０で冷媒蒸気ＣＳを吸収する吸収液ＡＬに熱を伝えるもので、積層プレート吸収器１０に導入される吸収液ＡＬの温度を高めることにより、吸収ヒートポンプ１００の効率を高めることができる。また、吸収ヒートポンプ１００は、吸収液熱交換器８５から再生器９０に至る冷媒を吸収した吸収液ＡＬ＋Ｃと、積層プレート吸収器１０に導かれる被加熱媒体Ｂとの熱交換を行う被加熱媒体熱交換器８６を備える。被加熱媒体熱交換器８６は、吸収液熱交換器８５から流出する冷媒を吸収した吸収液ＡＬ＋Ｃの温度が再生器９０の温度より一般的に高いことから、冷媒を吸収した吸収液ＡＬ＋Ｃの保有する熱を利用して被加熱媒体Ｂを再生器９０より高い温度まで加熱し、積層プレート吸収器１０に導入される被加熱媒体Ｂの温度を高めて、吸収ヒートポンプ１００の効率を高めるための熱交換器である。なお、吸収液熱交換器８５あるいは被加熱媒体熱交換器８６は備えられなくてもよい。
【００２３】
蒸発器８０は、冷媒液ＣＬを散布する冷媒液流入口８２と、被冷却媒体Ｄが流れる被冷却媒体流路８４とを有する。冷媒液流入口８２から散布した冷媒液ＣＬが、被冷却媒体流路８４の表面を流れることにより、被冷却媒体Ｄと冷媒液ＣＬとの間で熱交換が行われ、冷媒液ＣＬは被冷却媒体Ｄにより加熱され、蒸発する。典型的には、被冷却媒体Ｄは温水であり、被冷却媒体流路８４は平行して配置された複数の管である。蒸発器８０は冷媒蒸気ＣＳが流出する流出口を有し、該流出口は積層プレート吸収器１０に、配管を介してあるいは直接に連接する。なお、蒸発器８０は、冷媒液ＣＬを被冷却媒体流路８４に散布するのではなく、貯留された冷媒液ＣＬ中に被冷却媒体流路８４を配置して熱交換し、冷媒液ＣＬを蒸発する構成としてもよい。また、冷媒ＣＬを蒸発させる構成であれば、これらの構成に限られない。
【００２４】
再生器９０は、冷媒を吸収した吸収液ＡＬ＋Ｃを散布する吸収液流入口９１と、加熱媒体Ｅが流れる加熱媒体流路９３とを有する。吸収液流入口９１から散布した冷媒を吸収した吸収液ＡＬ＋Ｃが、加熱媒体流路９３の表面を流れることにより、冷媒を吸収した吸収液ＡＬ＋Ｃと加熱媒体Ｅとの間で熱交換が行われ、冷媒を吸収した吸収液ＡＬ＋Ｃは加熱媒体Ｅにより加熱され、液中の冷媒が冷媒蒸気ＣＳ２として蒸発する。典型的には、加熱媒体Ｅは温水であり、加熱媒体流路９３は平行して配置された複数の管である。なお、加熱媒体Ｅは、蒸発器８０に導入される被冷却媒体Ｄと同じ温水でもよく、加熱媒体Ｅとして使われた温水が再生器９０から蒸発器８０に送られ、被冷却媒体Ｄとして使われてもよい。再生器９０は凝縮器９５と連通し、冷媒蒸気ＣＳ２は凝縮器９５に流れる。また、再生器９０は冷媒蒸気ＣＳ２が蒸発した残りの吸収液ＡＬを底部に溜め、底部には吸収液ＡＬが流出する流出口を有する。なお、再生器９０は、冷媒を吸収した吸収液ＡＬ＋Ｃを加熱媒体流路９３に散布するのではなく、貯留された冷媒を吸収した吸収液ＡＬ＋Ｃ中に加熱媒体流路９３を配置して熱交換し、冷媒蒸気ＣＳ２を蒸発させる構成としてもよい。また、冷媒を吸収した吸収液ＡＬ＋Ｃから冷媒蒸気ＣＳ２を蒸発させる構成であれば、これらの構成に限られない。
【００２５】
凝縮器９５は、前述の通りに再生器９０と連通し、再生器９０で蒸発した冷媒蒸気ＣＳ２が導入される。凝縮器９５は、冷却媒体Ｆが流れる冷却媒体流路９９を有する。再生器から導入された冷媒蒸気ＣＳ２は、冷却媒体流路９９の表面において冷却媒体Ｆと熱交換し、冷却されて液化し、凝縮器９５の底部に冷媒液ＣＬとして集められる。凝縮器９５の底部には、冷媒液ＣＬが流出する流出口を有する。
【００２６】
吸収ヒートポンプ１００の外部から被加熱媒体ポンプ９６により圧送される被加熱媒体Ｂの流れる流路９８が、凝縮器９５に形成されている。流路９８は被加熱媒体Ｂを冷媒蒸気ＣＳ２で加熱し、冷媒蒸気ＣＳ２を冷却する。冷媒蒸気ＣＳ２は冷却され液化してもよいし、液化しなくても冷却され温度が下がることにより、冷却媒体Ｆで液化され易くなる。流路９８で予熱された被加熱媒体Ｂは、前述のように被加熱媒体熱交換器８６で、冷媒を吸収した吸収液ＡＬ＋Ｃによりさらに予熱され、積層プレート吸収器１０へ導かれる。流路９８で被加熱媒体Ｂを加熱することにより、被加熱媒体Ｂの温度を上昇させ、被加熱媒体Ｂの温度上昇の効率を高めることができるが、流路９８は形成されず、外部から被加熱媒体ポンプ９６により圧送される被加熱媒体Ｂを直接被加熱媒体熱交換器８６に導入してもよいし、あるいは、被加熱媒体熱交換器８６が備えられていなければ直接積層プレート吸収器１０に導入してもよい。
【００２７】
積層プレート吸収器１０では、蒸発器８０で蒸発した冷媒蒸気ＣＳと、再生器９０で冷媒を蒸発分離した残りの吸収液ＡＬとを導入し、吸収液ＡＬで冷媒蒸気ＣＳを吸収する。吸収液ＡＬは、冷媒蒸気ＣＳを吸収することにより吸収熱を発生し、温度上昇する。そこで、被加熱媒体Ｂと冷媒を吸収した吸収液ＡＬ＋Ｃとで熱交換し、被加熱媒体Ｂを加熱するように構成されているが、積層プレート吸収器１０の構成については後で詳述する。
【００２８】
次に、図２の概念図を参照して、基本的な積層プレート吸収器９の基本構成について説明する。積層プレート吸収器９は、伝熱性に富んだ伝熱プレート１の第１の面２側に第１の流路６が、第１の面２と反対の第２の面３側に第２の流路７が形成される。伝熱プレート１はステンレス鋼などの金属製板で形成するのが一般的であるが、金属以外の材料で形成してもよい。また、伝熱プレート１は、伝熱促進のため、いわゆるヘリンボーン模様等の凹凸をプレス加工するのが好適であるが、平板でもよい。なお、伝熱プレート１に凹凸が付けられることにより、伝熱プレートの強度も向上する。さらに、凹凸が互い違いになるように伝熱プレート１を積層し、山同士を点接触させ、点接触した箇所で伝熱プレート１同士を、例えばロウ付けなどにより接合してもよい。このように構成することで、伝熱プレート１の表面積が増大し、また、流路６あるいは流路７における流体の流れが複雑になり、伝熱が促進される。
【００２９】
第１の流路６には、冷媒蒸気ＣＳが流入する冷媒流入口４と、吸収液ＡＬが流入する吸収液流入口５とが、流路６の同じ側（上流側）に設けられている。流路６の冷媒流入口４および吸収液流入口５が設けられたのと反対側（下流側）には、冷媒を吸収した吸収液ＡＬ＋Ｃが流出する流出口（不図示）が設けられる。第２の流路７には、被加熱媒体Ｂが流入する流入口（不図示）と流出する流出口（不図示）が、流路の異なる側、すなわち流入口が上流側、流出口が下流側に設けられる。吸収液流入口５が細かな孔を多数有し、流路６内に吸収液を散布するように構成すると、吸収液ＡＬが冷媒蒸気ＣＳとの接触する面積を増やすので、好適である。
【００３０】
流路６と流路７の上流側と下流側とを積層プレート吸収器９の異なる側に設け、流路６の流れ方向と流路７の流れ方向とを逆向きにするのが、熱交換効率を上げるのに好適である。しかし、流路６の流れ方向と流路７の流れ方向とを同じ向きにして、出口温度を同じ程度にするように構成してもよい。流路６は、鉛直上方から下方に向けて流れるようにすれば、冷媒を吸収した吸収液ＡＬ＋Ｃが流路６の底部に集まり、流出口から流出し易くなるので、好適である。
【００３１】
被加熱媒体Ｂは、典型的には、温水であり、積層プレート吸収器９で加温される。被加熱媒体Ｂが温水のような液体であるときには、流路７の流入口を鉛直下方に設け、上方に向けて流路７内を流れるようにすると、流路７の中に充満しつつ流れるので、熱交換するのに好適である。また、被加熱媒体Ｂを温水として、加熱されることにより温度上昇するだけではなく、蒸発し蒸気となるように構成してもよい。
【００３２】
流路６に、流入された冷媒蒸気ＣＳは、流路６中を漂いながら下流側に向かって流れる。一方、吸収液ＡＬも流路６内を下流側に向かって流れる。吸収液ＡＬは主に伝熱プレート１を伝って流れることが多い。ここで、吸収液流入口５が細かな孔を多数有し、流路６内に吸収液ＡＬを散布するように構成すると、吸収液ＡＬが流路６内を例えば霧状あるいは細かな液滴のように細かな流れとして比較的ゆっくりと流れる。吸収液ＡＬは、流路６内を流れる間に冷媒蒸気を巻き込み混合し、冷媒蒸気ＣＳを吸収する。すなわち、上流側では冷媒蒸気ＣＳと吸収液ＡＬが主体であるが、下流側になるにつれ、冷媒を吸収した吸収液ＡＬ＋Ｃが増加し、冷媒蒸気ＣＳと吸収液ＡＬとは減少する。冷媒蒸気ＣＳを吸収することにより、吸収熱が発生し、冷媒を吸収した吸収液ＡＬ＋Ｃの温度は上昇する。ここで、吸収液ＡＬは、流路６内を、細かな流れとしてゆっくりと流れると、冷媒蒸気ＣＳと接触する表面積が増え、また、接触する時間が長くなるので、好適である。
【００３３】
冷媒を吸収した吸収液ＡＬ＋Ｃは、下流側に流れるが、伝熱プレート１に接触し、伝熱プレート１を伝って流れることが多い。そこで、伝熱プレート１を介して、被加熱媒体Ｂと熱交換を行い、被加熱媒体Ｂを加熱する。
【００３４】
そのために、流路６は狭くした方が、冷媒を吸収した吸収液ＡＬ＋Ｃが伝熱プレート１に接触し伝って流れる割合が多くなるので好適である。ここで、狭くするとは、伝熱プレート１と、伝熱プレート１と対向する面（不図示）との間隔を狭くすることをいい、図２における奥行き方向については広い方が、伝熱面積が広くなるので好適である。また、流路６は狭くすることにより、積層プレート吸収器９を小型にでき、結果として軽量にもできる。
【００３５】
流路６は狭くしつつ、吸収液ＡＬが十分に冷媒蒸気ＣＳを吸収するために、積層プレート吸収器９では、冷媒蒸気ＣＳが流入する冷媒蒸気流入口４と吸収液ＡＬが流入する吸収液流入口５とを別個に設け、流路６内で並行に流れるようにしている。このように構成することで、狭い流路６で吸収液ＡＬによる十分な冷媒蒸気ＣＳの吸収が行われる。さらに、前述のように、吸収液ＡＬが例えば霧状あるいは細かな液滴のように細かな流れであると、吸収が行われ易く、好適である。
【００３６】
図３の構成図に示すように、上述の積層プレート吸収器９をさらに積層させることは、好適である。図３（ａ）には、伝熱プレート１を複数備え、第１の流路６および第２の流路７を交互に配置した積層プレート吸収器１０の模式的構成図を示す。例えば、図３（ａ）において、１枚のプレート１およびその両側の流路６、７を取り出すと、積層プレート吸収器９に相当する。以降、各伝熱プレートについては、総称として伝熱プレート１と称し、また、代表した１枚の伝熱プレート１に隣接した伝熱プレートを示したいときには、伝熱プレート１’、伝熱プレート１’’と称する。
【００３７】
伝熱プレート１を積層すると、ある伝熱プレート１と流路６を隔てて対向する伝熱プレート１’は、該流路６の側を第１の面２（図２参照）とし、反対側を第２の面３（図２参照）とし、第２の面３側に流路７が形成される。すなわち、伝熱プレート１と対向する伝熱プレート１’とでは、第１の面２と第２の面３とが逆の位置となる。同様にある伝熱プレート１と流路７を隔てて対向する伝熱プレート１’’も、伝熱プレート１とは第１の面２と第２の面３とが逆の位置となる。
【００３８】
このように構成すると、図２に示す積層プレート吸収器９では、１枚の伝熱プレート１だけが熱交換に寄与していたのが、図３に示す積層プレート吸収器１０では、流路６および流路７の両側の面で熱交換が行われるようになる。すなわち、一つの流路６、７において熱交換される面が２倍に増加し、熱交換効率が向上する。
【００３９】
図２では、冷媒蒸気流入口４および吸収液流入口５が伝熱プレート１と平行する方向に設けられるように示されているが、図３に示す積層プレート吸収器１０では、各プレート１を貫通する方向に冷媒蒸気ＣＳ，吸収液ＡＬおよび冷媒を吸収した吸収液ＡＬ＋Ｃ、被加熱媒体Ｂの流路を設けるとよい。なお、冷媒蒸気ＣＳ、吸収液ＡＬおよび冷媒を吸収した吸収液ＡＬ＋Ｃ、被加熱媒体Ｂの総称して、流体ともいう。このように構成することにより、各流体が流通するヘッダーに直接冷媒蒸気流入口４、吸収液流入口５などを形成することができ、構造が単純化される。しかし、各流体が流通するヘッダーから配管で冷媒蒸気流入口４、吸収液流入口５などに連接し、冷媒蒸気流入口４、吸収液流入口５を伝熱プレート１と平行する方向に設けてもよい。このように構成すると、伝熱プレート１の全面で伝熱が行え、伝熱プレート１としての効率がよくなる。
【００４０】
図３（ａ）の模式的構成図に示すように、１枚の矩形の伝熱プレート１上の、頂点の近くに吸収液流通孔１１と冷媒蒸気流通孔１２を近接して形成し、対角の位置に冷媒を吸収した吸収液流通孔１３を形成する。そして、これらの頂点とは異なる一つの頂点に被冷却媒体導入流通孔１４を形成し、その対角の位置に被冷却媒体導出流通孔１５を形成する。各伝熱プレート１を貫通して各孔１１、１２、１３、１４、１５には、それぞれ管（不図示）が嵌入され、管内を流体が流れるように構成する。あるいは、隣接する伝熱プレート１間の各孔１１、１２、１３、１４、１５同士を連接する短管（不図示）を伝熱プレート１間に挿入し、該短管と伝熱プレート１に形成された孔とを流体が流通するように構成してもよい。伝熱プレート１間の配管、すなわち流路６あるいは流路７に位置する配管、または短管に、流体が流路６、７に流入する流入口、あるいは流路６、７から流出する流出口を設ける。なお、矩形の伝熱プレート１の長手方向に各流体が流れるように流入口および流出口を設けるとよい。
【００４１】
このように構成することで、図３（ｂ）に示すように、流体は、矩形の流路６、７において、対角線方向に流れるので、長い経路を流れることになる。また、隣の流路６、７とほぼ反対向きに流れるので、熱交換効率が高くなる。
【００４２】
次に、図４の伝熱プレート１と吸収液流入口５の部分を示す部分構造図を参照して、吸収液ＡＬを、散布する構造について説明する。なお、以降の説明では、適宜図２および図３をも参照するものとする。図４（ａ１）と図４（ａ２）とに示す構造は、各伝熱プレート１を貫通するヘッダー２１に、吸収液流入口５を有するノズル２２を嵌入した構成例である。ヘッダー２１のノズル２２が嵌入した部分には、吸収液流入口５と連通する孔（不図示）が形成され、ヘッダー２１内を流れる吸収液ＡＬの一部は該孔から吸収液流入口５を通って、流路６内へ流入する。残りの吸収液ＡＬは、下流へ送られ、積層した下流側の流路６へ導かれる。吸収液流入口５は、ノズル２２の周囲に形成された複数の小さな孔であり、吸収液ＡＬが例えば霧状あるいは細かな液滴のように細かな流れとして噴出するように、孔は小さく形成される。また、吸収液ＡＬが放射状に噴出するように、複数の吸収液流入口５を放射状に配置するのがよい。また、ノズル２２の周囲に複数形成されることにより、吸収液ＡＬは流路６内に均等に分配され、流路６内を漂う冷媒蒸気ＣＳとより多く接触し、より多くの冷媒蒸気ＣＳを吸収することができる。
【００４３】
図４（ｂ１）と図４（ｂ２）とに示す構造は、吸収液ＡＬの流路としての短管と吸収液流入口５を形成したノズルとを兼ねるノズル２３を伝熱プレート１に固着し、あるいは、伝熱プレート１を板金加工して形成して、伝熱プレート１間に挟んだ構造である。なお、隣接する流路７では、吸収液流入口５が形成されていない短管（不図示）を伝熱プレート１で挟むことにより、吸収液ＡＬは流路７では流出せず、流路６においてのみ流出されることになる。図４（ａ１）と図４（ａ２）とに示す構造に比べ、部材がノズル２３だけでよく、かつ、ノズル２３が伝熱プレート１と一体となっているので、構造として単純になり、また、軽量化できる。特に、板金加工により形成するとノズルを別途製作する必要がなく、部品点数、製作工数ともに減らすことができる。一方、図４（ａ１）と図４（ａ２）とに示す構造では、ヘッダー２１に伝熱プレート１の吸収液流通孔１１とノズル２２とを交互に通していけばよいので、製造が容易になる。
【００４４】
また、図４（ｃ１）と図４（ｃ２）とに示すように、吸収液流入口５を有するノズル２４を伝熱プレート１間に伸ばし、吸収液ＡＬを流路６内で一様に分配すると、さらに吸収液ＡＬと冷媒蒸気ＣＳとが一様に混在し、吸収液ＡＬがより多く冷媒蒸気ＣＳを吸収するので好適である。図４（ｃ１）と図４（ｃ２）とに示すノズル２４は、ヘッダー２１から延伸したヘッダー２１より細い先端が閉じた管に、吸収液流入口５としての小さな孔を複数形成している。このように構成することで、一箇所から散布するよりも、より広く吸収液ＡＬを分配することができる。なお、ノズル２４は、１本ではなく、複数本備えてもよい。
【００４５】
あるいは、図４（ｄ１）と図４（ｄ２）とに示すように、吸収液ＡＬの流路としての短管２６と、該短管２６から延伸した細い先端が閉じた管２７に、吸収液流入口５としての小さな孔を複数形成したノズル２５を各伝熱プレート１間に挟んだ構造としてもよい。短管２６を伝熱プレート１から板金加工で形成すると、短管２６を製作する必要がなくなり、部品点数、製作工数ともに減らすことができる。また、一つのノズル２５に管２７を複数本備えてもよい。
【００４６】
また、図５の部分構造図に示すように、伝熱プレート１には、吸収液流通孔１１と冷媒蒸気流通孔１２に代わり、吸収液ＡＬと冷媒蒸気ＣＳとが流通する吸収液冷媒蒸気流通孔１６が形成され、流路６にて、吸収液ＡＬと冷媒蒸気ＣＳとが別々の流入口から流入されてもよい。図５（ａ１）と図５（ａ２）とに示す構造は、ヘッダー３１、３３が二重管となっており、その外側を冷媒蒸気ＣＳが、内側を吸収液ＡＬが流れる。外管３１には、冷媒蒸気ＣＳが流路６内に流入する冷媒蒸気流入口４が形成されている。また、内管３３からは、吸収液流入口５を有するノズル３４が冷媒蒸気流入口４を貫通して流路６内に延伸している。このように構成すると、伝熱プレート１に形成する孔が少なくなり、伝熱面積が増加し、熱交換効率が上昇する。また、近い位置から流路６内に流入するので、冷媒蒸気ＣＳと吸収液ＡＬとが一様に分配され易く、冷媒蒸気ＣＳが吸収液ＡＬに吸収され易くなる。よって、吸収器としての効率が高まる。
【００４７】
あるいは、図５（ｂ１）と図５（ｂ２）とに示すように、短管３５に冷媒蒸気ＣＳが流通する孔３６と吸収液ＡＬが流通する孔３７を並行して形成し、ノズル３８に冷媒蒸気流入口４と吸収液流入口５とがそれぞれ形成されてもよい。このようなノズル３８を各伝熱プレート１間に挟む。この場合に、短管３５は、伝熱プレート１を貫通し、隣接する流路７において、隣の短管３５と接合されるように構成するのがよい。このように構成すると、一つのノズルで、冷媒蒸気ＣＳ用ヘッダーと吸収液ＡＬ用ヘッダーおよびそれぞれの流入口４、５を有するノズルとなり、部品点数を減少することが可能であり、製作工数を減らすことができる。また、近い位置から流路６内に流入するので、冷媒蒸気ＣＳと吸収液ＡＬとが一様に分配され易く、冷媒蒸気ＣＳが吸収液ＡＬに吸収され易くなる。よって、吸収器としての効率が高まる。
【００４８】
さらに、図６の部分構造図に示すように、短管４５に冷媒蒸気ＣＳが流通する孔４６と吸収液ＡＬが流通する孔４７を並行して形成し、ノズル４８に冷媒蒸気流入口４と吸収液流入口５とを形成し、冷媒蒸気ＣＳと吸収液ＡＬとが流入口で混合するように構成してもよい。図６（ａ１）と図６（ａ２）とに示すように、冷媒蒸気流入口４中に吸収液流入口５を開口することにより、冷媒蒸気ＣＳと吸収液ＡＬとの混合物ＣＳ＋ＡＬが混合物流入口４２から流路６内に流入する。図６（ｂ）に拡大図を示すが、吸収液流入口５の径は、冷媒蒸気流入口４の径よりも小さい。そこで、吸収液流入口５を冷媒蒸気流入口４に導き、さらに、先端の開口部を絞ったエジェクタノズル４３から冷媒蒸気流入口４内に流入させる。このとき、エジェクタノズル４３は、冷媒蒸気ＣＳの流れの方向に開口し、冷媒蒸気流入口４は混合物流入口４２に向けて断面積が広がり、ディフューザ状に形成されるのがよい。すると、吸収液ＡＬが先端を絞られたエジェクタノズル４３から広い冷媒蒸気流入口４に流入することにより、エジェクタ効果のため、冷媒蒸気ＣＳを巻き込みながら下流側、すなわち混合物流入口４２へ向けて流れる。特に、吸収液ＡＬが高圧で供給されると、冷媒蒸気ＣＳを微細な気泡として巻き込む。そこで、冷媒蒸気ＣＳと吸収液ＡＬとが混合しながら流路６内へと流入する。また、冷媒蒸気ＣＳを流路６内に流入するための圧力が確保されることになる。この場合に、短管４５は、伝熱プレート１を貫通し、隣接する流路７において、隣の短管（不図示）と接合されるように構成するのがよい。また、放射状に複数設けられた冷媒蒸気流入口４、すなわち混合物流入口４２のうち、流路６の対角方向に向けられた混合物流入口４２からは高い圧力で冷媒蒸気ＣＳと吸収液ＡＬとの混合物ＣＳ＋ＡＬが流入されるように、混合物流入口４２の向きによってエジェクタノズル４３を変え、より細やかで一様な散布を実現することも可能になる。
【００４９】
吸収液ＡＬの流路６への流入口の構成は、以上の例に限られず、これまで説明した構成における個々の要素を組み合わせてもよいし、他の構成としてもよい。例えば、吸収液流入口５を１つの孔として、後述の冷媒を吸収した吸収液ＡＬ＋Ｃの表面積を増大する部材を備えてもよい。
【００５０】
図７の部分構成図に示すように、流路６には、吸収液ＡＬが冷媒蒸気ＣＳをより吸収し易くするために、吸収液ＡＬの表面積を増大する部材を備えてもよい。図７（ａ）に示すように孔５２の空いたダミープレート５１を流路６に積層し、流路６を２層６’、６’’に層分けし、一の層６’に吸収液ＡＬを流入し、他の層６’’に冷媒蒸気ＣＳを流入して、孔５２を通過させて、吸収液ＡＬと冷媒蒸気ＣＳとを混合させてもよい。このとき、伝熱プレート１には、図７（ａ）に示すようにヘリンボーン模様等の凹凸５３、５４が形成されていることが好ましい。凹凸５３、５４は、隣合う伝熱プレート１、１’で向きが互い違いになるように形成することが好ましい。流路６は狭いので、伝熱プレート１、１’に凹凸５３、５４が形成されていることにより、伝熱プレート１、１’とダミープレート５１とが接触することになる。なお、ダミープレート５１にも向かい合う伝熱プレート１、１’と異なる凹凸を形成することにより伝熱プレート１、１’とダミープレート５１との接触が点接触になるので、好ましい。ダミープレート１５を積層することにより、流路６内の流れはより複雑になり、吸収液ＡＬと冷媒蒸気ＣＳとはより一様に混合される。吸収液ＡＬは、ダミープレート５１の表面にも付着し、すなわち表面積を増大し、冷媒蒸気ＣＳを吸収する。冷媒蒸気ＣＳを吸収して吸収熱を発生した冷媒を吸収した吸収液ＡＬ＋Ｃの熱は、ダミープレート５１から接触している箇所を通じて伝熱プレート１、１’に伝えられ、被加熱媒体Ｂを加熱する。
【００５１】
あるいは、図７（ｂ）に示すように、伝熱プレート１の表面に突起５４を多数設置してもよい。この場合にも、突起５４により、流路６を流れる吸収液ＡＬおよび冷媒蒸気ＣＳの流れが乱される。また、吸収液ＡＬは、突起５４の表面にも付着し、すなわち表面積を増大し、冷媒蒸気ＣＳを吸収する。冷媒蒸気ＣＳを吸収して吸収熱を発生した冷媒を吸収した吸収液ＡＬ＋Ｃの熱は、突起５４から伝熱プレート１に伝えられ、被加熱媒体Ｂを加熱する。
【００５２】
あるいは、図７（ｃ）に示すように、流路６に金属メッシュ５５を挿入し、伝熱プレート１で挟んでもよい。この場合にも、金属メッシュ５５により、流路６を流れる吸収液ＡＬおよび冷媒蒸気ＣＳの流れが乱される。また、吸収液ＡＬは、金属メッシュ５５の表面にも付着し、すなわち表面積を増大し、冷媒蒸気ＣＳを吸収する。冷媒蒸気ＣＳを吸収して吸収熱を発生した冷媒を吸収した吸収液ＡＬ＋Ｃの熱は、金属メッシュ５５から伝熱プレート１に伝えられ、被加熱媒体Ｂを加熱する。
【００５３】
図８の模式的構成図に示すように、積層プレート吸収器中を流れる流体の流れ方を変えてもよい。図８（ａ）は、図３に示した積層プレート吸収器１０と流体の流れの向きを逆にした積層プレート吸収器１０’の構成を示す模式的構成図である。積層プレート吸収器１０’のように、吸収液ＡＬおよび冷媒蒸気ＣＳを下方から流入するようにしてもよい。このように構成すると、吸収液ＡＬと冷媒蒸気ＣＳとが流路６を上昇しながら混合するので、容易に混合し、冷媒蒸気ＣＳが吸収液ＡＬに吸収され易くなる。ただし、冷媒蒸気ＣＳの圧力がある程度高くないと流路６内に上昇流が形成されないことがある。
【００５４】
また、図８（ｂ）に示すように、吸収液流通孔１１を複数設けてもよい。このように構成すると、吸収液ＡＬを流路６内で一様に分布させ易くなる。
【００５５】
これまでは、吸収ヒートポンプと積層プレート吸収器について説明してきたが、上記で説明した積層プレート吸収器９、１０は、吸収冷凍機にも用いられる。
【００５６】
図９は、典型的な吸収冷凍機１１０の構成を示すブロック図である。吸収冷凍機１１０の基本構成は、吸収ヒートポンプ１００と同様であるので、異なる点だけを説明し、重複する説明は省略する。
【００５７】
吸収冷凍機１１０では、吸収冷凍機１１０の外部から被冷却媒体ポンプ９７により圧送される被冷却媒体Ｄが流れる流路８４が蒸発器８０に導かれる。被冷却媒体Ｄは、蒸発器８０で冷媒液ＣＬに蒸発熱を奪われ、冷却される。蒸発熱を奪って蒸発した冷媒蒸気ＣＳは、積層プレート吸収器１０に送られ、そこで、吸収液ＡＬに吸収される。冷媒を吸収し吸収熱を発生した吸収液ＡＬ＋Ｃは、被加熱媒体Ｂで冷却され、再生器９０へ送られ、加熱媒体Ｅにより加熱され冷媒蒸気ＣＳ２を蒸発させて吸収液ＡＬとして再生され、積層プレート吸収器１０に戻される。一方、蒸発した冷媒蒸気ＣＳ２は、凝縮器９５で冷却媒体Ｆにより冷却され、冷媒液ＣＬとなり、蒸発器８０に戻される。吸収冷凍機１１０においては、凝縮器９５の方が蒸発器８０より圧力が高いため、図９に示すように、凝縮器９５を蒸発器８０より上方に配置して、凝縮器９５の冷媒液ＣＬを圧力差と自重とにより蒸発器８０に導入することができるので、冷媒液ポンプ８１を備えていなくてもよい。なお、被加熱媒体Ｂは、典型的には冷却水であり、凝縮器９５に導入される冷却媒体Ｆと同じ冷却水でもよく、積層プレート吸収器１０で吸収熱を吸収した冷却水が、凝縮器９５に送られ、冷却媒体Ｆとして使われてもよい。
【００５８】
また、吸収冷凍機１１０は、積層プレート吸収器１０から再生器９０に至る冷媒を吸収した吸収液ＡＬ＋Ｃと、再生器９０から積層プレート吸収器１０に至る吸収液ＡＬとの熱交換を行う吸収液熱交換器８５を備える。吸収液熱交換器８５は、再生器９０で加熱媒体により加熱された吸収液ＡＬから、積層プレート吸収器１０から再生器９０に送られる冷媒を吸収した吸収液ＡＬ＋Ｃに熱を伝えるもので、再生器９０で加熱される熱を、被加熱媒体Ｂに伝えるのではなく、系内で有効に利用するためのものである。しかし、吸収冷凍機１１０は、吸収液熱交換器８５を備えていなくてもよい。
【００５９】
図１に示す吸収ヒートポンプ１００および図９に示す吸収冷凍機１１０は、典型的な例であり、これらの単段サイクルに限らず、多段吸収あるいは多段再生としてもよく、あるいは、他の構成としてもよい。いずれの吸収ヒートポンプあるいは吸収冷凍機においても、積層プレート吸収器１０を備えることにより、吸収器がコンパクトになるので、吸収ヒートポンプあるいは吸収冷凍機を小型、軽量化することができる。
【００６０】
また、吸収液ＡＬと冷媒（冷媒蒸気ＣＳ、冷媒液ＣＬ）との組み合わせは、典型的には、臭化リチウムと水、あるいは、水とアンモニアであるが、他の組合わせでもよく、本発明に係る積層プレート吸収器あるいは吸収冷凍機、吸収ヒートポンプは、いかなる吸収液と冷媒の組み合わせに対しても有効である。
【図面の簡単な説明】
【００６１】
【図１】吸収ヒートポンプの構成を示すブロック図である。
【図２】積層プレート吸収器の基本構成を説明する概念図である。
【図３】積層プレート吸収器のプレートの積層を示す模式的構成図である。
【図４】伝熱プレートと吸収液流入口の部分を示す部分構造図である。
【図５】吸収液と冷媒蒸気とが流通する吸収液冷媒蒸気流通孔が形成された伝熱プレートを示す部分構造図である。
【図６】冷媒蒸気と吸収液とがノズルの流入口で混合するように構成されたノズル構造を示す部分構造図である。
【図７】吸収液の表面積を増大する部材の例を示す部分構造図である。
【図８】積層プレート吸収器の流体の流れ方を変えた構成を説明する模式的構成図である。
【図９】吸収冷凍機の構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
【００６２】
１、１’、１’’  伝熱プレート
２  第１の面
３  第２の面
４  冷媒蒸気流入口
５  吸収液流入口
６、６’、６’’  第１の流路（吸収液と冷媒蒸気の流路）
７  第２の流路（被加熱媒体の流路）
９、１０、１０’、１０’’  積層プレート吸収器
１１  吸収液流通孔
１２  冷媒蒸気流通孔
１３  冷媒を吸収した吸収液流通孔
１４  被冷却媒体導入流通孔
１５  被冷却媒体導出流通孔
１６  吸収液冷媒蒸気流通孔
２１、３１、３３  ヘッダー
２２、２３、２４、２５、３４、３８、４８  吸収液流入ノズル
２６、３５、４５  短管
３６、４６  冷媒蒸気が流通する孔
３７、４７  吸収液が流通する孔
４２  混合物流入口
４３  エジェクタノズル
５１  ダミープレート
５２  孔
５３、５４  凹凸
８０  蒸発器
８１  冷媒液ポンプ
８２  冷媒液流入口
８４  被冷却媒体流路
８５  吸収液熱交換器
８６  被加熱媒体熱交換器
９０  再生器
９１  吸収液流入口
９３  加熱媒体流路
９４  吸収液ポンプ
９５  凝縮器
９６  被加熱媒体ポンプ
９７  被冷却媒体ポンプ
９８  被加熱媒体流路
９９  冷却媒体流路
１００  吸収ヒートポンプ
１１０  吸収冷凍機
ＡＬ  吸収液
ＡＬ＋Ｃ  冷媒を吸収した吸収液
Ｂ  被加熱媒体
ＣＳ  冷媒蒸気
ＣＬ  冷媒液
Ｄ  被冷却媒体
Ｅ  加熱媒体
Ｆ  冷却媒体
【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】
2006162107.tif 000009
【図８】
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【図９】
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