(57)【要約】【課題】満液式の再生器を、液深による沸点上昇を回避して安価に製作できるようにする。【解決手段】  容器本体２２内の液溜め部３０として、定格運転時の吸収液の液面位置が、伝熱管２３の上面より伝熱管２３の半径（１／２Ｄ）分だけ高い位置から伝熱管２３の直径Ｄ分だけ高い位置までの高さ位置Ｌになるように設定する。更に、液溜め部３０の容積を、吸収液の占有容積と、沸騰時の吸収液内の冷媒蒸気の占有容積との和であって、定格運転時の吸収液の比重量と吸収液の占有容積との積の値が、定格運転時の冷媒蒸気の比重量と沸騰時の吸収液内の冷媒蒸気の占有容積との積の値以下となり、かつ、前者の積の値と後者の積の値との比が、定格運転時の吸収液の質量流量と定格運転時の冷媒蒸気の質量流量との比に等しくなるように設定する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
容器本体内に水平方向視で縦横に間隔を隔てる状態で加熱用流体を流す伝熱管を設け、前記伝熱管が浸漬するように冷媒を含む吸収液を前記容器本体内に供給する吸収液供給管と、冷媒が蒸発した濃縮吸収液を取り出す吸収液取り出し管とを設け、かつ、運転停止時に前記容器本体内の吸収液を排出するように構成し、吸収液を加熱沸騰させて濃縮する吸収式冷凍機用再生器において、
前記容器本体内の液溜め部として、定格運転時の吸収液の液面位置が、前記伝熱管の上面と、その上面から前記伝熱管の直径の２倍分だけ高い位置までの高さ位置になるように設定し、かつ、前記液溜め部の容積を、吸収液の占有容積と、沸騰時の吸収液内の冷媒蒸気の占有容積との和であって、定格運転時の吸収液の比重量と吸収液の占有容積との積の値が、定格運転時の冷媒蒸気の比重量と沸騰時の吸収液内の冷媒蒸気の占有容積との積の値以下となり、かつ、前者の積の値と後者の積の値との比が、定格運転時の吸収液の質量流量と定格運転時の冷媒蒸気の質量流量との比に等しくなるように設定してあることを特徴とする吸収式冷凍機用再生器。
【請求項２】
容器本体内に水平方向に間隔を隔てる状態で加熱用流体を流す伝熱プレートを設け、前記伝熱プレートが浸漬するように冷媒を混合した吸収液を前記容器本体内に供給する吸収液供給管と、冷媒が蒸発した濃縮吸収液を取り出す吸収液取り出し管とを設け、かつ、運転停止時に前記容器本体内の吸収液を排出するように構成し、吸収液を加熱沸騰させて濃縮する吸収式冷凍機用再生器において、
前記容器本体内の液溜め部として、定格運転時の吸収液の液面位置が、前記伝熱プレートの上面と、その上面から前記伝熱プレートの厚みの２倍分だけ高い位置までの高さ位置になるように設定し、かつ、前記液溜め部の容積を、吸収液の占有容積と、沸騰時の吸収液内の冷媒蒸気の占有容積との和であって、定格運転時の吸収液の比重量と吸収液の占有容積との積の値が、定格運転時の冷媒蒸気の比重量と沸騰時の吸収液内の冷媒蒸気の占有容積との積の値以下となり、かつ、前者の積の値と後者の積の値との比が、定格運転時の吸収液の質量流量と定格運転時の冷媒蒸気の質量流量との比に等しくなるように設定してあることを特徴とする吸収式冷凍機用再生器。
【請求項３】
請求項１または２に記載の吸収式冷凍機用再生器において、
加熱用流体の供給、容器本体に接続される凝縮器への冷却用流体の供給、前記容器本体への吸収液の供給の順に運転するように制御する運転制御手段を備えている吸収式冷凍機用再生器。
【請求項４】
請求項１，２，３のいずれかに記載の吸収式冷凍機用再生器において、
容器本体の吸収液取り出し管に近い側に、前記吸収液取り出し管側から離れたものほど低くなるようにオーバーフロー用の仕切板を複数設けてある吸収式冷凍機用再生器。
【請求項５】
請求項１、２、３、４のいずれかに記載の吸収式冷凍機用再生器において、
吸収液供給管の容器本体への入口に近い箇所に、前記容器本体から排出される加熱用流体によって加熱する予熱手段を設けている吸収式冷凍機用再生器。
【請求項６】
請求項１、２、３、４、５のいずれかに記載の吸収式冷凍機用再生器において、
容器本体内に、吸収液の流動方向に所定間隔を隔てるとともに、吸収液供給管側ほど高いオーバーフロー用の堰板を設けている吸収式冷凍機用再生器。
【請求項７】
請求項１、２、３、４、５、６のいずれかに記載の吸収式冷凍機用再生器において、
容器本体内に供給される加熱用流体の温度、前記容器本体内から排出される加熱用流体の温度、前記容器本体内に供給される吸収液の温度、前記容器本体内から排出される吸収液の温度のいずれかを測定する温度測定手段と、
前記容器本体から取り出される吸収液の流出流量を調整する流量調整弁と、
前記温度測定手段で測定される温度と、測定対象の通常温度よりも低い温度に設定した設定温度との差を算出する温度差算出手段と、
前記温度差算出手段で算出された温度差に応じて、その温度差が小さいほど吸収液の流出流量が多くなるように前記流量調整弁の開度を調整する流量制御手段と、
を備えている吸収式冷凍機用再生器。
【請求項８】
請求項１、２、３、４、５、６、７のいずれかに記載の吸収式冷凍機用再生器において、
容器本体内から排出される吸収液の温度を測定する吸収液温度測定手段と、
前記容器本体内に供給される加熱用流体の温度を測定する加熱用流体温度測定手段と、
前記容器本体から取り出される吸収液の流出流量を調整する流量調整弁と、
前記吸収液温度測定手段で測定される吸収液の温度と前記加熱用流体温度測定手段で測定される加熱用流体の温度との差を算出する温度差算出手段と、
前記温度差算出手段で算出された温度差に応じて、その温度差が大きいほど吸収液の流出流量が多くなるように前記流量調整弁の開度を調整する流量制御手段と、
を備えている吸収式冷凍機用再生器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、単効用の吸収式冷凍機に用いられる再生器や二重効用の吸収式冷凍機に用いられる低温再生器に関し、特には、容器本体内に縦横に間隔を隔てる状態で加熱用流体を流す伝熱管または伝熱プレートを設け、その伝熱管または伝熱プレートが浸漬するように冷媒を混合した吸収液を容器本体内に供給する吸収液供給管と、冷媒が蒸発した濃縮吸収液を取り出す吸収液取り出し管とを設け、かつ、運転停止時に容器本体内の吸収液を排出する排出機構を設け、吸収液を加熱沸騰させて濃縮する吸収式冷凍機用再生器に関する。
【背景技術】
【０００２】
この種の吸収式冷凍機用再生器は、満液式と称されるタイプで、従来、液溜（液溜め部）に溜められた吸収液を、内部に加熱媒体（加熱用流体）が流れる伝熱チューブ（伝熱管または伝熱プレート）群で加熱するように構成されている。高温再生器と低温再生器とを備え、高温再生器から吸収器に供給される冷媒蒸発後の吸収液により、吸収器から低温再生器に供給される冷媒吸収後の吸収液を加熱するように構成されている（特許文献１参照）。
【０００３】
また、流下液膜式と称されるタイプのもので、再生器本体内に、鉛直方向の伝熱面を有するプレートを水平方向に並設し、プレート内にエンジン冷却水を流し、一方、プレートの上方から、その伝熱面に混合液（吸収液）を接触させるように供給し、混合液（吸収液）を液膜状で流下させながら加熱するように構成されているものがあった。（特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００４−２１１９７８号公報〔図５の（ａ）〕
【特許文献２】特開２００８−２３２５７０号公報（図１、図２、図３）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
吸収液の沸点は、吸収液の濃度と、発生する冷媒蒸気の凝縮温度に相当する圧力により決定される。
しかしながら、上述満液式のものでは、液溜め部の下部に溜められている吸収液の沸点が、吸収液の深さ（液深）分の圧力を受けるために、図３の液深と吸収液沸点との関係の一例のグラフに示すように、液面側よりも上昇する。
このために、従来一般に、吸収液の沸点よりも７〜１０℃程度高い温度の加熱用流体を流すようにしている。その結果、比較的温度の低い排熱を利用するのが困難であったり、排熱の一部しか利用できない不都合があった。また、太陽熱を加熱源として利用する場合にあっては、高温を取り出す必要があり、太陽熱パネルの精度を高くしなければならず、高価になってしまう不都合があった。更には、季節によっては取り出される温度が低くなって利用できない不都合があった。
また、液深が深くならないようにするためには、水平方向での面積を大きくしなければならず、設置スペースが大きくなるといった不都合があった。
【０００６】
一方、流下液膜式のものでは、液深は液膜の僅かな厚みだけであるため、吸収液の沸点上昇は無い。しかしながら、吸収液が流下する伝熱面の面積を大きくするために高さを確保しなければならず、再生器の高さ寸法が大きくなる不都合があった。
また、伝熱面表面に均一な液膜を形成するために、伝熱面の表面精度に高精度が要求され、高価になる不都合があった、更には、据付け時に伝熱面が鉛直方向から傾斜しないようにしなければならないなど、設置コストも高価になり、全体として製作コストが高価になる不都合があった。
【０００７】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、請求項１に係る発明は、伝熱管を用いた満液式でありながら、液深による沸点上昇を回避して安価に製作できるようにすることを目的とし、請求項２に係る発明は、伝熱プレートを用いた満液式でありながら、液深による沸点上昇を回避して安価に製作できるようにすることを目的とし、請求項３に係る発明は、容器本体内の底部側での沸騰を行わせて液深による沸点上昇をより良好に回避できるようにすることを目的とし、請求項４に係る発明は、容器本体内での吸収液の液面の上昇速度を抑えて液深による沸点上昇をより良好に回避できるようにすることを目的とし、請求項５に係る発明は、容器本体に供給される前に吸収液を予熱して容器本体内での加熱量少なく吸収液を早期に沸騰させることができるようにすることを目的とし、請求項６に係る発明は、濃度の異なる吸収液が混合することを回避して再生効率を向上できるようにすることを目的とし、請求項７に係る発明は、加熱用流体または吸収液の温度に応じて容器本体内での吸収液の液面の上昇速度を調整し、液深による沸点上昇をより良好に回避できるようにすることを目的とし、請求項８に係る発明は、容器本体に供給される加熱用流体と容器本体から排出される吸収液の温度との温度差に応じて容器本体内での吸収液の液面の上昇速度を調整し、液深による沸点上昇をより良好に回避できるようにすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
請求項１に係る発明は、上述のような目的を達成するために、
容器本体内に水平方向視で縦横に間隔を隔てる状態で加熱用流体を流す伝熱管を設け、前記伝熱管が浸漬するように冷媒を含む吸収液を前記容器本体内に供給する吸収液供給管と、冷媒が蒸発した濃縮吸収液を取り出す吸収液取り出し管とを設け、かつ、運転停止時に前記容器本体内の吸収液を排出するように構成し、吸収液を加熱沸騰させて濃縮する吸収式冷凍機用再生器において、
前記容器本体内の液溜め部として、定格運転時の吸収液の液面位置が、前記伝熱管の上面と、その上面から前記伝熱管の直径の２倍分だけ高い位置までの高さ位置になるように設定し、かつ、前記液溜め部の容積を、吸収液の占有容積と、沸騰時の吸収液内の冷媒蒸気の占有容積との和であって、定格運転時の吸収液の比重量と吸収液の占有容積との積の値が、定格運転時の冷媒蒸気の比重量と沸騰時の吸収液内の冷媒蒸気の占有容積との積の値以下となり、かつ、前者の積の値と後者の積の値との比が、定格運転時の吸収液の質量流量と定格運転時の冷媒蒸気の質量流量との比に等しくなるように設定してあることを特徴としている。
わかりやすくするために、符号を用いた関係式で示すと、次の通りである。これは、請求項２に係る発明においても適用できる。
液溜め部の容積：Ｖ（ｍ３）
吸収液の占有容積：Ｖ１（ｍ３）
沸騰時の吸収液内の冷媒蒸気の占有容積：Ｖ２（ｍ３）
定格運転時の吸収液の比重量：Ａ１（ｋｇ／ｍ３）
定格運転時の冷媒蒸気の比重量：Ａ２（ｋｇ／ｍ３）
定格運転時の吸収液の質量流量：Ｍ１（ｋｇ／ｈ）
定格運転時の冷媒蒸気の質量流量：Ｍ２（ｋｇ／ｈ）
とすると、
Ｖ＝Ｖ１＋Ｖ２
Ａ１×Ｖ１≦Ａ２×Ｖ２
Ａ１×Ｖ１／Ａ２×Ｖ２＝Ｍ１／Ｍ２
また、液溜め部の容積とは、伝熱管が占有する容積を除いた容積のことをいう。
定格運転時の吸収液の液面位置としては、伝熱管が吸収液に浸漬することと、液深が必要以上に深くならないようにすることを考慮して、伝熱管の上面と、その上面から伝熱管の直径の２倍分だけ高い位置までの高さ位置になるように設定するが、定格運転時では沸騰状態にあるため、その沸騰状態での液面での波立ちにかかわらず、伝熱管の上面が吸収液に浸漬していながら液深が必要以上に深くならないようにすることが望ましく、伝熱管の上面より伝熱管の半径分だけ高い位置から伝熱管の直径分だけ高い位置までの高さ位置になるように設定するのがより好ましい。
【０００９】
（作用・効果）
請求項１に係る発明の吸収式冷凍機用再生器の構成によれば、定格運転時に容器本体内に溜まる吸収液の液面位置が伝熱管の上面位置から離れないようにし、加熱により発生して液溜め部内で占有する冷媒蒸気の量が適切な量になるようにすることで、液溜め部の底部側でも吸収液を沸騰させて冷媒蒸気を発生させることができる。
したがって、液溜め部の底部側で発生した冷媒蒸気が浮上する浮力によって気泡ポンプ作用が生じ、この気泡ポンプ作用により吸収液が気液混合状態となって持ち上げられ、吸収液が伝熱管の表面の伝熱面に薄い液膜状で接触するから、液深による沸点上昇が生じず、伝熱管を用いた満液式でありながら、液深による沸点上昇を回避できる。
また、液深による沸点上昇を回避できるから、再生器の高さ寸法の制約を受けず、液深さを浅くするために水平方向での面積を大きくするといったことをせずに済み、また、冷媒蒸気の流れによって伝熱管の表面に液膜を形成できるから、従来の満液式再生器と同様の精度で再生器を製作できるとともに再生器の傾きによる再生性能への影響を受けにくく、再生器を安価に製作できる。
【００１０】
また、請求項２に係る発明は、前述のような目的を達成するために、
容器本体内に水平方向に間隔を隔てる状態で加熱用流体を流す伝熱プレートを設け、前記伝熱プレートが浸漬するように冷媒を混合した吸収液を前記容器本体内に供給する吸収液供給管と、冷媒が蒸発した濃縮吸収液を取り出す吸収液取り出し管とを設け、かつ、運転停止時に前記容器本体内の吸収液を排出するように構成し、吸収液を加熱沸騰させて濃縮する吸収式冷凍機用再生器において、
前記容器本体内の液溜め部として、定格運転時の吸収液の液面位置が、前記伝熱プレートの上面と、その上面から前記伝熱プレートの厚みの２倍分だけ高い位置までの高さ位置になるように設定し、かつ、前記液溜め部の容積を、吸収液の占有容積と、沸騰時の吸収液内の冷媒蒸気の占有容積との和であって、定格運転時の吸収液の比重量と吸収液の占有容積との積の値が、定格運転時の冷媒蒸気の比重量と沸騰時の吸収液内の冷媒蒸気の占有容積との積の値以下となり、かつ、前者の積の値と後者の積の値との比が、定格運転時の吸収液の質量流量と定格運転時の冷媒蒸気の質量流量との比に等しくなるように設定してあることを特徴としている。
液溜め部の容積とは、伝熱プレートが占有する容積を除いた容積のことをいう。
定格運転時の吸収液の液面位置としては、伝熱プレートが吸収液に浸漬することと、液深が必要以上に深くならないようにすることを考慮して、伝熱プレートの上面と、その上面から伝熱プレートの厚みの２倍分だけ高い位置までの高さ位置になるように設定するが、定格運転時では沸騰状態にあるため、その沸騰状態での液面での波立ちにかかわらず、伝熱プレートの上面が吸収液に浸漬していながら液深が必要以上に深くならないようにすることが望ましく、伝熱プレートの上面より伝熱プレートの厚みの半分だけ高い位置から伝熱プレートの厚み分だけ高い位置までの高さ位置になるように設定するのがより好ましい。
【００１１】
（作用・効果）
請求項２に係る発明の吸収式冷凍機用再生器の構成によれば、定格運転時に容器本体内に溜まる吸収液の液面位置が伝熱プレートの上面位置から離れないようにし、加熱により発生して液溜め部内で占有する冷媒蒸気の量が適切な量になるようにすることで、液溜め部の底部側でも吸収液を沸騰させて冷媒蒸気を発生させることができる。
したがって、液溜め部の底部側で発生した冷媒蒸気が浮上する浮力によって気泡ポンプ作用が生じ、この気泡ポンプ作用により吸収液が気液混合状態となって持ち上げられ、吸収液が伝熱プレートの表面の伝熱面に薄い液膜状で接触するから、液深による沸点上昇が生じず、伝熱プレートを用いた満液式でありながら、液深による沸点上昇を回避できる。
また、液深による沸点上昇を回避できるから、再生器の高さ寸法の制約を受けず、液深さを浅くするために水平方向での面積を大きくするといったことをせずに済み、また、冷媒蒸気の流れによって伝熱プレートの表面に液膜を形成できるから、従来の満液式再生器と同様の精度で再生器を製作できるとともに再生器の傾きによる再生性能への影響を受けにくく、再生器を安価に製作できる。
【００１２】
また、請求項３に係る発明は、前述のような目的を達成するために、
請求項１または２に記載の吸収式冷凍機用再生器において、
加熱用流体の供給、容器本体に接続される凝縮器への冷却用流体の供給、前記容器本体への吸収液の供給の順に運転するように制御する運転制御手段を備えて構成する。
【００１３】
（作用・効果）
請求項３に係る発明の吸収式冷凍機用再生器の構成によれば、吸収液の供給に先立って加熱用流体を供給して伝熱面での温度を高くするとともに、凝縮器での凝縮作用により容器本体内の圧力を低下させておき、容器本体の底部に吸収液が供給されるに伴い、沸騰を開始させることができる。
したがって、容器本体内の底部側での沸騰を行わせるから、気泡ポンプ作用を適切に起こさせることができ、液深による沸点上昇をより良好に回避できる。
【００１４】
また、請求項４に係る発明は、前述のような目的を達成するために、
請求項１，２，３のいずれかに記載の吸収式冷凍機用再生器において、
容器本体の吸収液取り出し管に近い側に、前記吸収液取り出し管側から離れたものほど低くなるようにオーバーフロー用の仕切板を複数設けて構成する。
【００１５】
（作用・効果）
請求項４に係る発明の吸収式冷凍機用再生器の構成によれば、吸収液が供給される初期の段階では、浅い側の仕切り板で液深が浅い状態に維持させ、吸収液を容器本体の底部側から加熱して沸騰を開始させることができる。
したがって、容器本体内の底部側での沸騰を行わせるから、気泡ポンプ作用を適切に起こさせることができ、容器本体内での吸収液の液面の上昇速度を抑えて液深による沸点上昇をより良好に回避できる。
【００１６】
また、請求項５に係る発明は、前述のような目的を達成するために、
請求項１、２、３、４のいずれかに記載の吸収式冷凍機用再生器において、
吸収液供給管の容器本体への入口に近い箇所に、前記容器本体から排出される加熱用流体によって加熱する予熱手段を設けて構成する。
【００１７】
（作用・効果）
請求項５に係る発明の吸収式冷凍機用再生器の構成によれば、容器本体内に供給される前に吸収液を予熱し、高温の吸収液を容器本体に供給することができる。
したがって、容器本体の底部側に吸収液が供給されて加熱されるに伴って沸騰を行わせるから、容器本体内での加熱量少なく吸収液を早期に沸騰させることができ、気泡ポンプ作用を適切に起こさせることができ、液深による沸点上昇をより良好に回避できる。
【００１８】
請求項６に係る発明は、前述のような目的を達成するために、
請求項１、２、３、４、５のいずれかに記載の吸収式冷凍機用再生器において、
容器本体内に、吸収液の流動方向に所定間隔を隔てるとともに、吸収液供給管側ほど高いオーバーフロー用の堰板を設けている吸収式冷凍機用再生器。
【００１９】
（作用・効果）
請求項６に係る発明の吸収式冷凍機用再生器の構成によれば、冷媒蒸気を発生して濃度が高くなった吸収液を堰板からオーバーフローさせ、濃度の異なる吸収液が混合することを回避できる。
したがって、液溜め部の堰板で区切られた空間それぞれ内での吸収液の濃度差を小さくでき、加熱による沸騰を促進でき、容器本体の底部側で沸騰を開始でき、気泡ポンプ作用を適切に起こさせることができ、液深による沸点上昇をより良好に回避して再生効率を向上できる。
詳述すれば、吸収液の濃度差が大きいと、低濃度の吸収液の沸点が低くても、高濃度の吸収液に熱が奪われて沸点が高くなり、容器本体の底部側での沸騰が発生しにくく、気泡ポンプ作用を起こさせることができない。請求項６に係る発明は、この不都合を解消するのである。
【００２０】
また、請求項７に係る発明は、前述のような目的を達成するために、
請求項１、２、３、４、５、６のいずれかに記載の吸収式冷凍機用再生器において、
容器本体内に供給される加熱用流体の温度、前記容器本体内から排出される加熱用流体の温度、前記容器本体内に供給される吸収液の温度、前記容器本体内から排出される吸収液の温度のいずれかを測定する温度測定手段と、
前記容器本体から取り出される吸収液の流出流量を調整する流量調整弁と、
前記温度測定手段で測定される温度と、測定対象の通常温度よりも低い温度に設定した設定温度との差を算出する温度差算出手段と、
前記温度差算出手段で算出された温度差に応じて、その温度差が小さいほど吸収液の流出流量が多くなるように前記流量調整弁の開度を調整する流量制御手段とを備えて構成する。
【００２１】
（作用・効果）
請求項７に係る発明の吸収式冷凍機用再生器の構成によれば、容器本体内に供給される加熱用流体の温度、容器本体内から排出される加熱用流体の温度、容器本体内に供給される吸収液の温度、容器本体内から排出される吸収液の温度のいずれかとそれぞれの測定対象の通常温度よりも低い温度に設定した設定温度との差が小さいほど、すなわち、容器本体内に供給される加熱用流体の温度、容器本体内から排出される加熱用流体の温度、容器本体内に供給される吸収液の温度、容器本体内から排出される吸収液の温度のいずれかが低いほど、吸収液の流出流量を多くして液溜め部での吸収液の液面の上昇を遅くし、容器本体の底部側で沸騰を開始でき、気泡ポンプ作用を適切に起こさせることができる。
したがって、加熱用流体または吸収液の温度に応じて容器本体内での吸収液の液面の上昇速度を調整し、液深による沸点上昇をより良好に回避できる。
【００２２】
また、請求項８に係る発明は、前述のような目的を達成するために、
請求項１、２、３、４、５、６、７のいずれかに記載の吸収式冷凍機用再生器において、
容器本体内から排出される吸収液の温度を測定する吸収液温度測定手段と、
前記容器本体内に供給される加熱用流体の温度を測定する加熱用流体温度測定手段と、
前記容器本体から取り出される吸収液の流出流量を調整する流量調整弁と、
前記吸収液温度測定手段で測定される吸収液の温度と前記加熱用流体温度測定手段で測定される加熱用流体の温度との差を算出する温度差算出手段と、
前記温度差算出手段で算出された温度差に応じて、その温度差が大きいほど吸収液の流出流量が多くなるように前記流量調整弁の開度を調整する流量制御手段とを備えて構成する。
【００２３】
（作用・効果）
請求項８に係る発明の吸収式冷凍機用再生器の構成によれば、容器本体に供給される加熱用流体と容器本体から排出される吸収液の温度との温度差が大きいほど、すなわち、伝熱による吸収液の温度の上昇が低いほど、吸収液の流出流量を多くして液溜め部での吸収液の液面の上昇を遅くし、容器本体の底部側で沸騰を開始させることができ、気泡ポンプ作用を適切に起こさせることができる。
したがって、容器本体に供給される加熱用流体と容器本体から排出される吸収液の温度との温度差に応じて容器本体内での吸収液の液面の上昇速度を調整し、液深による沸点上昇をより良好に回避できる。
【発明の効果】
【００２４】
請求項１に係る発明の吸収式冷凍機用再生器の構成によれば、定格運転時に容器本体内に溜まる吸収液の液面位置が伝熱管の上面位置から離れないようにし、加熱により発生して液溜め部内で占有する冷媒蒸気の量が適切な量になるようにすることで、液溜め部の底部側でも吸収液を沸騰させて冷媒蒸気を発生させることができる。
したがって、液溜め部の底部側で発生した冷媒蒸気が浮上する浮力によって気泡ポンプ作用が生じ、この気泡ポンプ作用により吸収液が気液混合状態となって持ち上げられ、吸収液が伝熱管の表面の伝熱面に薄い液膜状で接触するから、液深による沸点上昇が生じず、伝熱管を用いた満液式でありながら、液深による沸点上昇を回避できる。
また、液深による沸点上昇を回避できるから、再生器の高さ寸法の制約を受けず、液深さを浅くするために水平方向での面積を大きくするといったことをせずに済み、また、冷媒蒸気の流れによって伝熱管の表面に液膜を形成できるから、従来の満液式再生器と同様の精度で再生器を製作できるとともに再生器の傾きによる再生性能への影響を受けにくく、再生器を安価に製作できる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明に係る実施例の吸収式冷凍機用再生器を用いた吸収式冷凍機を示す全体概略構成図である。
【図２】（ａ）は本発明に係る吸収式冷凍機用再生器の実施例１の全体縦断面図、（ｂ）は、実施例１の横断面図である。
【図３】液深と吸収液沸点との関係の一例を示すグラフである。
【図４】本発明に係る吸収式冷凍機用再生器の実施例２の全体縦断面図である。
【図５】本発明に係る吸収式冷凍機用再生器の実施例３の全体縦断面図である。
【図６】（ａ）は本発明に係る吸収式冷凍機用再生器の実施例４の全体縦断面図、（ｂ）は、実施例４の横断面図である。
【図７】本発明に係る吸収式冷凍機用再生器の実施例５の全体縦断面図である。
【図８】実施例５の制御系を示すブロック図である。
【図９】実施例６の制御系を示すブロック図である。
【図１０】実施例７の制御系を示すブロック図である。
【図１１】実施例７の制御動作を示すフローチャートである。
【図１２】（ａ）は本発明に係る吸収式冷凍機用再生器の実施例８の一部破断全体縦断面図、（ｂ）は、実施例８のＸ−Ｘ線断面図である。
【図１３】本発明に係る吸収式冷凍機用再生器の実施例９の全体縦断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
次に、本発明の実施例を図面に基づいて詳細に説明する。
【実施例１】
【００２７】
図１は、本発明に係る実施例の吸収式冷凍機用再生器を用いた吸収式冷凍機を示す全体概略構成図であり、水を冷媒、リチウム・ブロマイド溶液を吸収液とした作動流体により動作するように構成されており、冷媒を含んだ吸収液を加熱して冷媒を再生する低温再生器１と、再生・蒸発した冷媒を凝縮液化する凝縮器２とが、互いに連通する状態で設けられている。
【００２８】
低温再生器１および凝縮器２の下方に、蒸発器３と吸収器４とが互いに連通する状態で設けられている。
凝縮器２と蒸発器３とが第１の冷媒液配管５を介して接続され、凝縮器２で凝縮液化された冷媒液を蒸発器３に供給するように構成されている。
【００２９】
蒸発器３の上部に冷媒液散布ノズル６が設けられ、その冷媒液散布ノズル６と蒸発器３の下部とが、冷媒液ポンプ７を介装した第２の冷媒液配管８を介して接続されるとともに、冷媒液散布ノズル６の下方に冷水取出し管９が設けられ、吸収器４による冷媒吸収により冷媒を蒸発するとともに、その蒸発に伴う蒸発潜熱により冷水を冷却して取出すように構成されている。
吸収器４から凝縮器２にわたって、クーリングタワー（図示せず）からの冷却水配管１０が設けられている。
【００３０】
吸収器４と高温再生器１１とが、吸収液ポンプ１２を介装した第１の配管１３を介して接続されている。第１の配管１３に、低温溶液熱交換器１４および高温溶液熱交換器１５が介装されている。
【００３１】
高温再生器１１と低温再生器１とが、高温溶液熱交換器１５を介装した第２の配管１６を介して接続されている。
低温再生器１と吸収器４の上部に設けた吸収液散布ノズル１７とが、低温溶液熱交換器１４を介装した第３の配管１８を介して接続されている。
【００３２】
高温再生器１１にバーナ１９が設けられ、高温再生器１１の上部と凝縮器２とが、低温再生器１内の冷媒を加熱蒸発可能な状態で設けられた蒸気配管２０を介して接続されている。すなわち、蒸気配管２０内を流れる蒸気が低温再生器１の加熱源となるように構成されている。２１は、冷暖切替弁を示している。
【００３３】
図２の（ａ）は本発明に係る吸収式冷凍機用再生器の実施例１の全体縦断面図、（ｂ）は、実施例１の横断面であり、容器本体２２内に水平方向視で縦横に間隔を隔てる状態で加熱用流体Ｈを流す伝熱管２３が設けられている。伝熱管２３としては、水平方向視で斜め方向に間隔を隔てる状態で設けるようにしても良く、それらの場合も含めて水平方向視で縦横に間隔を隔てる状態と総称する。
【００３４】
容器本体２２の長手方向の一端側に、伝熱管２３が浸漬するように冷媒を含む吸収液を容器本体２２内に供給する吸収液供給管２４が設けられ、他端側に、冷媒が蒸発した濃縮吸収液を取り出す吸収液取り出し管２５が設けられ、伝熱管２３内には、吸収液の供給方向に対向するように加熱用流体Ｈが流されるように構成されている。
伝熱管２３は、その長手方向の途中箇所が管支え板２６によって支持されている。図示していないが、管支え板２６は、吸収液の流動を損なわないように伝熱管２３を支持するようになっている。
【００３５】
容器本体２２の吸収液取り出し管２５に近い側に、吸収液取り出し管２５側から離れたものほど低くなるように3段のオーバーフロー用の仕切板２７，２８，２９が設けられている。
仕切板２７，２８，２９それぞれの下端に、運転停止時に吸収液の全量を排出するための排出機構としてのオリフィス２７ａ，２８ａ，２９ａが設けられ、吸収液が残って結晶化することを防止するようになっている。
オリフィス２７ａ，２８ａ，２９ａは、吸収液取り出し管２５側から離れたものほど口径が小さくなるように形成されている。
【００３６】
容器本体２２内の液溜め部３０として、定格運転時の吸収液の液面位置が、伝熱管２３の上面より伝熱管２３の半径（１／２Ｄ）分だけ高い位置から伝熱管２３の直径Ｄ分だけ高い位置までの高さ位置Ｌになるように設定されている。
更に、液溜め部３０の容積を、吸収液の占有容積と、沸騰時の吸収液内の冷媒蒸気の占有容積との和であって、定格運転時の吸収液の比重量と吸収液の占有容積との積の値が、定格運転時の冷媒蒸気の比重量と沸騰時の吸収液内の冷媒蒸気の占有容積との積の値以下となり、かつ、前者の積の値と後者の積の値との比が、定格運転時の吸収液の質量流量と定格運転時の冷媒蒸気の質量流量との比に等しくなるように設定してある。
符号を用いた関係式で示すと、次の通りである。
液溜め部の容積：Ｖ（ｍ３）
吸収液の占有容積：Ｖ１（ｍ３）
沸騰時の吸収液内の冷媒蒸気の占有容積：Ｖ２（ｍ３）
定格運転時の吸収液の比重量：Ａ１（ｋｇ／ｍ３）
定格運転時の冷媒蒸気の比重量：Ａ２（ｋｇ／ｍ３）
定格運転時の吸収液の質量流量：Ｍ１（ｋｇ／ｈ）
定格運転時の冷媒蒸気の質量流量：Ｍ２（ｋｇ／ｈ）
とすると、
Ｖ＝Ｖ１＋Ｖ２                      ……（１）
Ａ１×Ｖ１≦Ａ２×Ｖ２              ……（２）
Ａ１×Ｖ１／Ａ２×Ｖ２＝Ｍ１／Ｍ２  ……（３）
上述液溜め部３０の容積は、伝熱管２３の占有容積を除くものである。
【００３７】
上記定格運転時の吸収液の比重量Ａ１、定格運転時の冷媒蒸気の比重量Ａ２、定格運転時の吸収液の質量流量Ｍ１および定格運転時の冷媒蒸気の質量流量Ｍ２は、使用する吸収式冷凍機の機械特性によって定められる値であり、これらの値に基いて、上記関係式が満たされるように伝熱管２３の大きさや配置を決めるのである。
【００３８】
上記構成により、吸収液が供給される初期の段階では、浅い側の仕切り板２７で液深が浅い状態に維持させ、吸収液を容器本体２２の底部側から加熱して沸騰を開始させ、気泡ポンプ作用を適切に起こさせ、容器本体２２内での吸収液の液面の上昇速度を抑えて液深による沸点上昇を回避できるようになっている。
定格運転状態では、気泡ポンプ作用が維持され、液深による沸点上昇を回避して吸収液の上昇流により伝熱管２３の表面に吸収液を液膜状に接触させて伝熱効率を高め、再生効率を向上できるようになっている。
【００３９】
上記実施例１では、定格運転時では沸騰状態にあるため、その沸騰状態での液面での波立ちにかかわらず、伝熱管２３の上面が吸収液に浸漬していながら液深が必要以上に深くならないようにするために、定格運転時の吸収液の液面位置を、伝熱管２３の上面より伝熱管２３の半径（１／２Ｄ）分だけ高い位置から伝熱管２３の直径Ｄ分だけ高い位置までの高さ位置Ｌになるように設定しているが、本発明としては、伝熱管２３が吸収液に浸漬することと、液深が必要以上に深くならないようにすることを考慮して、伝熱管２３の上面と、その上面から伝熱管２３の直径Ｄの２倍分だけ高い位置までの高さ位置になるように設定するものであれば良い。
【００４０】
図３は、通常の満液式の再生器における、液深と沸点との相関の一例である。このグラフに示されるように、従来では、液深による沸点上昇が問題になっていたのであり、本発明では、この問題点を解消できたのである。グラフにおける具体的な沸点は、一例を示すものであり、その沸点としては、例えば、液深０ｍｍで約７０℃程度のものもある。
【実施例２】
【００４１】
図４は、本発明に係る吸収式冷凍機用再生器の実施例２の全体縦断面図であり、実施例１と異なるところは次の通りである。
すなわち、吸収液供給管２４の容器本体２２への入口に近い箇所において、容器本体２２から排出される加熱用流体の排出管３１が延長され、その延長排出管３１によって吸収液供給管２４が覆われ、容器本体２４への供給に先立って吸収液を容器本体２２から排出される加熱用流体によって加熱するように構成されている。他の構成は実施例１と同じであり、同一図番を付すことによりその説明は省略する。上記延長排出管３１によって吸収液供給管２４を覆う構成をして予熱手段と称する。
この実施例２において、吸収液取り出し管２５に近い側の仕切板２９のみにして、仕切板２７，２８は省略しても良い。
【実施例３】
【００４２】
図５は、本発明に係る吸収式冷凍機用再生器の実施例３の全体縦断面図であり、実施例１と異なるところは次の通りである。
すなわち、容器本体２２内に、吸収液の流動方向に所定間隔を隔てるとともに、吸収液供給管２４側ほど高いオーバーフロー用の堰板４１，４２，４３が設けられ、冷媒蒸気を発生して濃度が高くなった吸収液を堰板４１，４２，４３から順次オーバーフローさせ、濃度の異なる吸収液が混合することを回避できるように構成されている。堰板４１，４２，４３それぞれの底部には、運転停止時に吸収液の全量を排出するための排出機構としてのオリフィス４１ａ，４２ａ，４３ａが形成されている。他の構成は実施例１と同じであり、同一図番を付すことによりその説明は省略する。
【実施例４】
【００４３】
図６の（ａ）は本発明に係る吸収式冷凍機用再生器の実施例４の全体縦断面図、（ｂ）は、実施例４の横断面であり、実施例１と異なるところは次の通りである。
すなわち、容器本体２２内に水平方向に間隔を隔てる状態で加熱用流体を流す伝熱プレート５１が設けられ、その伝熱プレート５１が浸漬するように冷媒を混合した吸収液を供給するように構成されている。
容器本体２２内の液溜め部３０として、定格運転時の吸収液の液面位置が、伝熱プレート５１の上面より伝熱プレート５１の厚みの半分（１／２Ｔ）分だけ高い位置から伝熱プレート５１の厚みＴ分だけ高い位置までの高さ位置Ｌ１になるように設定されている。
更に、伝熱プレート５１の占有容積を除いた液溜め部３０の容積を、前述実施例１におけると同じ関係式（１）、（２）および（３）が成立するように設定してある。他の構成は実施例１と同じであり、同一図番を付すことによりその説明は省略する。
【００４４】
上記実施例４では、定格運転時では沸騰状態にあるため、その沸騰状態での液面での波立ちにかかわらず、伝熱プレート５１の上面が吸収液に浸漬していながら液深が必要以上に深くならないようにするために、定格運転時の吸収液の液面位置を、伝熱プレート５１の上面より伝熱プレート５１の厚みの半分（１／２Ｔ）分だけ高い位置から伝熱プレート５１の厚みＴ分だけ高い位置までの高さ位置Ｌ１になるように設定しているが、本発明としては、伝熱プレート５１が吸収液に浸漬することと、液深が必要以上に深くならないようにすることを考慮して、伝熱プレート５１の上面と、その上面から伝熱プレート５１の厚みＴの２倍分だけ高い位置までの高さ位置になるように設定するものであれば良い。
【実施例５】
【００４５】
図７は本発明に係る吸収式冷凍機用再生器の実施例５の全体縦断面図であり、実施例１と異なるところは次の通りである。
すなわち、容器本体２２の吸収液取り出し管２５に近い側に、定格運転時の液溜め部３０を形成する仕切板６１が設けられている。仕切板６１よりも吸収液取り出し管２５から離れる側の底部箇所と吸収液取り出し管２５とが吸収液排出管６２を介して接続されるとともに、その吸収液排出管６２に、容器本体２２から取り出される吸収液の流出流量を調整する流量調整弁６３が介装されている。
【００４６】
吸収液取り出し管２５に、容器本体２２内から排出される吸収液の温度を測定する吸収液温度測定手段としての排出吸収液温度センサ６４が設けられ、加熱用流体の供給部に、容器本体２２内に供給される加熱用流体の温度を測定する加熱用流体温度測定手段としての供給加熱用流体温度センサ６５が設けられている。
排出吸収液温度センサ６４と供給加熱用流体温度センサ６５とがコントローラ６６に接続され、コントローラ６６が流量調整弁６３に接続されている。
【００４７】
コントローラ６６には、図８の実施例５の制御系のブロック図に示すように、温度差算出手段６７、流量制御手段６８および温度差−開度相関テーブル６９が備えられている。
温度差算出手段６７では、排出吸収液温度センサ６４で測定される吸収液の温度と、供給加熱用流体温度センサ６５で測定される加熱用流体の温度との差を算出するようになっている。
温度差−開度相関テーブル６９では、予め、温度差に対応して、その温度差が大きいほど吸収液の流出流量が多くなる流量調整弁６３の開度が設定されて記憶されている。例えば、温度差が５℃以上では流量調整弁６３の開度を全開にし、温度差が２℃未満では開度を全閉にし、その中間の温度差のときには、比例的に求めた開度になるように設定されている。
流量制御手段６８では、温度差算出手段６７で算出された温度差に基いて、温度差に対応する開度を温度差−開度相関テーブル６９から抽出し、その抽出した開度が得られるように流量調整弁６３に駆動信号を出力し、温度差に応じた吸収液の流出流量が得られるようになっている。
【００４８】
この実施例５によれば、容器本体２２内に供給される加熱用流体の温度と容器本体２２内から取り出される吸収液の温度との差が大きいほど、すなわち、吸収液の温度が低いほど、容器本体２２から取り出される吸収液の流出流量を多くして容器本体２２内での液面上昇を遅くし、吸収液を液溜め部３０の底部から加熱して沸騰を開始させ、気泡ポンプ作用を適切に起こさせ、容器本体２２内での吸収液の液面の上昇速度を抑えて液深による沸点上昇を回避できるようになっている。
【実施例６】
【００４９】
図９は実施例６の制御系を示すブロック図であり、吸収液供給管２４に設けられて容器本体２２内に供給される吸収液の温度を測定する供給吸収液温度センサ７１（図７参照）がコントローラ７２に接続されている。
コントローラ７２には、温度差算出手段７３、流量制御手段７４および温度差−開度相関テーブル７５が備えられている。
温度差算出手段７３では、供給吸収液温度センサ７１で測定される吸収液の温度と、供給吸収液の通常温度よりも低い温度に設定した設定温度との差を算出するようになっている。
温度差−開度相関テーブル７５では、予め、温度差に対応して、その温度差が小さいほど吸収液の流出流量が多くなる流量調整弁６３の開度が設定されて記憶されている。
流量制御手段７４では、温度差算出手段７３で算出された温度差に基いて、温度差に対応する開度を温度差−開度相関テーブル７５から抽出し、その抽出した開度が得られるように流量調整弁６３に駆動信号を出力し、温度差に応じた吸収液の流出流量が得られるようになっている。
【００５０】
この実施例６によれば、容器本体２２内に供給される吸収液の温度が低いほど、容器本体２２から取り出される吸収液の流出流量を多くして容器本体２２内での液面上昇を遅くし、吸収液を液溜め部３０の底部から加熱して沸騰を開始させ、気泡ポンプ作用を適切に起こさせ、容器本体２２内での吸収液の液面の上昇速度を抑えて液深による沸点上昇を回避できるようになっている。
【００５１】
本発明においては、実施例６の構成を利用し、例えば、容器本体２２内から排出される加熱用流体の温度を測定する排出加熱用流体温度センサ８１（図７参照）を設け、前記容器本体２２内から排出される加熱用流体の温度と、排出加熱用流体の通常温度よりも低い温度に設定した設定温度との差に基いて、容器本体２２内から排出される加熱用流体の温度が低いほど、容器本体２２から取り出される吸収液の流出流量を多くなるように制御するように構成しても良い。
更には、排出吸収液温度センサ６４で測定される排出吸収液の温度や供給加熱用流体温度センサ６５で測定される供給加熱用流体の温度を利用して、実施例６と同様に構成するものでも良い。
【実施例７】
【００５２】
図１０は実施例７の制御系を示すブロック図であり、第２の配管１６（図１参照）に開閉弁９１が介装され、起動時の運転制御手段としての運転用コントローラ９２に、バーナ１９（図１参照）、吸収液ポンプ１２（図１参照）、冷却水配管１０（図１参照）に設けられている冷却水ポンプ９３、ならびに、開閉弁９１が接続されている。
運転用コントローラ９２において、図１１の実施例７の制御動作のフローチャートに示すように、起動時に、開閉弁９１を閉じておき（Ｓ１）、バーナ１９を作動するとともに吸収液ポンプ１２を駆動した（Ｓ２）後、冷却水ポンプ９３を駆動する（Ｓ３）ようになっている。
しかる後に、開閉弁９１を開くようになっている。
【００５３】
この実施例７によれば、起動に際して、加熱用流体の供給、容器本体２２に接続される凝縮器２（図１参照）への冷却水の供給、容器本体２２への吸収液の供給の順に運転するようになっている。
したがって、吸収液の供給に先立って加熱用流体を供給して伝熱面での温度を高くするとともに、凝縮器２での凝縮作用により容器本体２２内の圧力を低下させておき、容器本体２２の底部に吸収液が供給されるに伴い、容器本体２２内の底部側での沸騰を行わせ、気泡ポンプ作用を適切に起こさせることができ、液深による沸点上昇を良好に回避できるようになっている。
【実施例８】
【００５４】
図１２の（ａ）は本発明に係る吸収式冷凍機用再生器の実施例８の一部破断全体縦断面図、（ｂ）は、実施例８のＸ−Ｘ線断面図であり、実施例１と異なるところは次の通りである。
すなわち、吸収液取り出し管２５に近い側における仕切板２７，２８，２９が省略され、吸収液取り出し管２５が、容器本体２２の吸収液供給管２４と反対側の外壁に設けられている。
吸収液取り出し管２５の上部に排出口１０１が設けられるとともに、容器本体２２の底部に近い箇所と吸収液取り出し管２５とにわたって、運転停止時に吸収液の全量を容器本体２２内から排出する排出機構としてのオリフィス１０２が設けられている。
【実施例９】
【００５５】
図１３は本発明に係る吸収式冷凍機用再生器の実施例９の全体縦断面図であり、実施例１と異なるところは次の通りである。
すなわち、容器本体２２内に吸収液の液面位置を検出する液面センサ（例えば、電極棒）２０１が設けられるとともに、吸収液取り出し管２５に流量調整弁２０２が設けられている。液面センサ２０１が液面コントローラ２０３が接続され、その液面コントローラ２０３に流量調整弁２０２が接続されている。
液面コントローラ２０２において、液面センサ２０１が液面を検出するに伴い、流量調整弁２０２に設定開度だけ開く開き信号を出力し、吸収液の排出量を設定量だけ設定時間増加させ、一方、液面センサ２０１が液面を検出しなくなるに伴い、流量調整弁２０２に設定開度だけ閉じる閉じ信号を出力し、吸収液の排出量を設定量だけ設定時間減少し、容器本体２２内の液面位置を設定位置に維持するようになっている。また、運転停止時には、流量調整弁２０２を全開状態にして吸収液の全量を容器本体２２内から排出するようになっている。
この実施例９によれば、前述実施例におけるような吸収液取り出し管２５側での仕切板２９，６１を設けない構成にできる。
【００５６】
上記液面を設定位置に維持する構成としては、例えば、フロート弁を設け、そのフロート弁と流量調整弁２０２を連動するようにしても良い。また、容器本体２２内に供給される吸収液の量と容器本体２２から排出される吸収液の量を計測し、冷媒蒸気の発生量に基いて、両者の差が一定に維持されるように流量調整弁２０２の開度を調整するように構成しても良い。
【００５７】
上述実施例では、低温再生器１と高温再生器１１とを設けた二重効用吸収式冷凍機を示しているが、本発明としては、１個の再生器を設ける単効用吸収式冷凍機の再生器にも適用できる。
また、再生器の加熱源としては、エンジンや燃料電池から発生する排熱や太陽熱で得られる温水を利用するなど各種のものを用いることができる。
【００５８】
運転停止時に吸収液の全量を容器本体２２内から排出する構成としては、排出機構としてのオリフィス２７ａ，２８ａ，２９ａ、４１ａ，４２ａ，４３ａ、１０２を設ける構成、および、流量調整弁６３，２０２を運転停止時に全開にすることで排出する構成のいずれでも良い。
【符号の説明】
【００５９】
１…低温再生器
２…凝縮器
２２…容器本体
２３…伝熱管
２４…吸収液供給管
２５…吸収液取り出し管
２７，２８，２９…仕切板
２７ａ，２８ａ，２９ａ…オリフィス（排出機構）
３０…液溜め部
３１…延長排出管（予熱手段）
４１，４２，４３…仕切板
４１ａ，４２ａ，４３ａ…オリフィス（排出機構）
６３…流量調整弁
６４…排出吸収液温度センサ（吸収液温度測定手段）
６５…供給加熱用流体温度センサ（加熱用流体温度測定手段）
６７…温度差算出手段
６８…流量制御手段
７１…供給吸収液温度センサ（温度測定手段）
７３…温度差算出手段
７４…流量制御手段
８１…排出加熱用流体温度センサ（温度測定手段）
９１…運転用コントローラ（運転制御手段）
１０２…オリフィス（排出機構）
【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】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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