(57)【要約】【課題】加熱流体通路において発生した凝縮流体をスムーズに発生し得るようにすることにより、無効伝熱面をなくし、伝熱性能の向上を図る。【解決手段】複数の伝熱プレート１Ａ，１Ａ・・および１Ｂ，１Ｂ・・を交互に積層して蒸気発生側通路２と加熱流体通路３とを隣接積層配置してなる蒸気発生器において、前記加熱流体通路３の最下部に、該加熱流体通路３において凝縮液化した凝縮流体Ｗを排出する排出手段Ｋを設けて、加熱流体通路３において蒸気発生側通路２の媒体Ｌとの熱交換により凝縮液化された凝縮流体Ｗが、加熱流体通路３の最下部に設けられた排出手段Ｋを介してスムーズに排出されるようにしている。【選択図】　　　　図４
2004085006.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の伝熱プレート（１Ａ），（１Ａ）・・および（１Ｂ），（１Ｂ）・・を交互に積層して蒸気発生側通路（２）と加熱流体通路（３）とを隣接積層配置してなり、前記蒸気発生側通路（２）の媒体（Ｌ）と隣接する加熱流体通路（３）を流れる加熱流体（Ｇ）とを熱交換させることにより前記媒体（Ｌ）から発生した媒体蒸気（Ｓ）を前記蒸気発生側通路（２）を介して上方に取り出すように構成した蒸気発生器であって、前記加熱流体通路（３）の最下部には、前記加熱流体通路（３）において凝縮液化した凝縮流体（Ｗ）を排出する排出手段（Ｋ）を設けたことを特徴とする蒸気発生器。
【請求項２】
前記排出手段（Ｋ）を、前記加熱流体通路（３）の最下部に設けられた凝縮流体通路（９）と、該凝縮流体通路（９）に導かれた凝縮流体（Ｗ）の出口となるべく前記各伝熱プレート（１Ａ），（１Ｂ）の最下部に設けられた凝縮流体出口（１０）とによって構成したことを特徴とする前記請求項１記載の蒸気発生器。
【請求項３】
前記凝縮流体出口（１０）の下端には、凝縮流体（Ｗ）を排出させる段落とし穴（１０ａ）を形成したことを特徴とする前記請求項２記載の蒸気発生器。
【請求項４】
前記各伝熱プレート（１Ａ），（１Ｂ）を、前記凝縮流体通路（９）が水平あるいは前記凝縮流体出口（１０）に向かって下り勾配となるように設置したことを特徴とする前記請求項２および３のいずれか一項記載の蒸気発生器。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本願発明は、プレート式熱交換器により構成される蒸気発生器に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
例えば、外部熱源により吸収液を加熱して冷媒を蒸発分離する高温再生器と、熱源機から供給される排熱を熱源として吸収液を加熱して冷媒を蒸発分離する排熱回収再生器とを備えた吸収式冷凍装置は、従来からよく知られている（特開２００１−２８９５２９号公報参照）。
【０００３】
上記構成の吸収式冷凍装置に用いられている排熱回収再生器は、蒸気発生側通路となる溶液通路の媒体（例えば、吸収液）と加熱流体通路を流れる加熱流体（例えば、他の熱源機から供給される蒸気）とを熱交換させることにより前記媒体（例えば、吸収液）から発生した媒体蒸気を前記蒸気発生側通路を介して取り出すものであり、蒸気発生器により構成される。
【０００４】
この蒸気発生器は、複数枚の伝熱プレートを積層し、これらの伝熱プレートの間に蒸気発生側通路と加熱流体通路とを隣接積層配置するようにしたプレート式熱交換器により構成するのが望ましい。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記構成のプレート式熱交換器により蒸気発生器を構成する場合、蒸気発生側通路を流れる媒体（例えば、吸収液）と加熱流体通路を流れる加熱流体（例えば、水蒸気）との熱交換により、蒸気発生側通路を流れる媒体（例えば、吸収液）からは媒体蒸気が発生する一方、加熱流体通路を流れる加熱流体（例えば、水蒸気）は凝縮液化されて凝縮流体（例えば、凝縮水）が生ずる。
【０００６】
この凝縮流体（例えば、凝縮水）は、加熱流体通路の下部に溜まって凝縮流体出口から排出されることとなるが、凝縮流体出口の形成位置や形状によっては、凝縮流体（例えば、凝縮水）の排出がスムーズに行えない場合が生ずる。すると、凝縮流体（例えば、凝縮水）が伝熱プレートの下部を覆うこととなる。その結果、伝熱面として働かない無効部分が生ずることとなり、伝熱性能が悪くなるという不具合が生ずるおそれがある。
【０００７】
本願発明は、上記の点に鑑みてなされたもので、加熱流体通路において発生した凝縮流体をスムーズに発生し得るようにすることにより、無効伝熱面をなくし、伝熱性能の向上を図ることを目的とするものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本願発明では、上記課題を解決するための第１の手段として、複数の伝熱プレート１Ａ，１Ａ・・および１Ｂ，１Ｂ・・を交互に積層して蒸気発生側通路２と加熱流体通路３とを隣接積層配置してなり、前記蒸気発生側通路２の媒体Ｌと隣接する加熱流体通路３を流れる加熱流体Ｇとを熱交換させることにより前記媒体Ｌから発生した媒体蒸気Ｓを前記蒸気発生側通路２を介して上方に取り出すように構成した蒸気発生器において、前記加熱流体通路３の最下部に、該加熱流体通路３において凝縮液化した凝縮流体Ｗを排出する排出手段Ｋを設けている。
【０００９】
上記のように構成したことにより、加熱流体通路３において蒸気発生側通路２の媒体Ｌとの熱交換により凝縮液化された凝縮流体Ｗが、加熱流体通路３の最下部に設けられた排出手段Ｋを介してスムーズに排出されることとなる。従って、加熱流体通路３の下部に凝縮流体Ｗが溜まり込むということがなくなり、無効伝熱面がなくなる。
【００１０】
本願発明では、さらに、上記課題を解決するための第２の手段として、上記第１の手段を備えた蒸気発生器において、前記排出手段Ｋを、前記加熱流体通路３の最下部に設けられた凝縮流体通路９と、該凝縮流体通路９に導かれた凝縮流体Ｗの出口となるべく前記各伝熱プレート１Ａ，１Ｂの最下部に設けられた凝縮流体出口１０とによって構成することもでき、そのように構成した場合、加熱流体通路３において蒸気発生側通路２の媒体Ｌとの熱交換により凝縮液化された凝縮流体Ｗが、加熱流体通路３の最下部に設けられた凝縮流体通路９に導かれて凝縮流体出口１０からスムーズに排出されることとなる。従って、加熱流体通路３の下部に凝縮流体Ｗが溜まり込むということがなくなり、簡単な構成で無効伝熱面をなくすことができる。
【００１１】
本願発明では、さらに、上記課題を解決するための第３の手段として、上記第２の手段を備えた蒸気発生器において、前記凝縮流体出口１０の下端に、凝縮流体Ｗを排出させる段落とし穴１０ａを形成することもでき、そのように構成した場合、加熱流体通路３において蒸気発生側通路２の媒体Ｌとの熱交換により凝縮液化された凝縮流体Ｗが凝縮流体出口１０より下方となる段落とし穴１０ａから排出されることとなる。従って、加熱流体通路３の下部から完全に凝縮流体Ｗを排出することができる。
【００１２】
本願発明では、さらに、上記課題を解決するための第４の手段として、上記第２又は第３の手段を備えた蒸気発生器において、前記各伝熱プレート１Ａ，１Ｂを、前記凝縮流体通路９が水平あるいは前記凝縮流体出口１０に向かって下り勾配となるように設置することもでき、そのように構成した場合、加熱流体通路３からの凝縮流体Ｗの排出がより一層完全に行える。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、添付の図面を参照して、本願発明の好適な実施の形態について詳述する。
【００１４】
この蒸気発生器は、従来技術の項において説明した吸収式冷凍装置における排熱回収再生器として用いられるものであり、図１ないし図７に示すように、複数の伝熱プレート１Ａ，１Ａ・・および１Ｂ，１Ｂ・・を交互に積層して蒸気発生側通路２と加熱流体通路３とを隣接積層配置しなるプレート式熱交換器により構成されている。
【００１５】
前記各伝熱プレート１Ａ，１Ｂは、図６および図７に示すように、外周部４Ａ，４Ｂが互いに接合され且つ該外周部４Ａ，４Ｂに囲まれた部分が面対称となる凹部５Ａ，５Ｂとされた皿形状とされており、外周部４Ａ，４Ｂを接合して積層した状態においてはモナカ形状を呈することとなっている。
【００１６】
前記凹部５Ａ，５Ｂには、互いに反対向きに傾斜し且つ互いに接合される山部６Ａ，６Ａ・・および６Ｂ，６Ｂ・・と、該各山部６Ａおよび６Ｂに隣接する谷部であって互いに接合される深い谷部７Ａ１，７Ａ１・・および７Ｂ１，７Ｂ１・・と、これらの深い谷部７Ａ１，７Ａ１・・および７Ｂ１，７Ｂ１・・間にそれぞれ位置する少なくとも二つの浅い谷部７Ａ２，７Ａ２・・および７Ｂ２，７Ｂ２・・とが形成されている。前記伝熱プレート１Ａにおける山部６Ａ，６Ａ・・、深い谷部７Ａ１，７Ａ１・・および浅い谷部７Ａ２，７Ａ２・・と、前記伝熱プレート１Ｂにおける山部６Ｂ，６Ｂ・・、深い谷部７Ｂ１，７Ｂ１・・および浅い谷部７Ｂ２，７Ｂ２・・とは、それぞれ前記伝熱プレート１Ａ，１Ｂにおける上下方向中心線Ｏ１，Ｏ２に関して線対称とされている。
【００１７】
そして、図２ないし図５に示すように、前記伝熱プレート１Ａ，１Ｂにおける外周部４Ａ，４Ｂ同士を接合し且つ伝熱プレート１Ａにおける山部６Ａ，６Ａ・・と伝熱プレート１Ｂにおける山部６Ｂ，６Ｂ・・とを接合して両者間に前記加熱流体通路３が形成される一方、隣り合う加熱流体通路３，３を形成している伝熱プレート１Ｂ，１Ａにおける深い谷部７Ａ１，７Ｂ１とを接合して両者間に前記蒸気発生側通路２が形成されることとなっている。
【００１８】
上記構成において、前記伝熱プレート１Ａにおける浅い谷部７Ａ２，７Ａ２・・と伝熱プレート１Ｂにおける浅い谷部７Ｂ２，７Ｂ２・・とが対向している部分（換言すれば、伝熱プレート１Ｂ，１Ａが接合されていない部分）により、冷媒蒸気Ｓの上方への排出を促進する蒸気排出促進手段が構成されることとなっている。
【００１９】
ところで、加熱流体Ｇが流通する加熱流体通路３は高圧となるため、伝熱プレート１Ａにおける山部６Ａ，６Ａ・・と伝熱プレート１Ｂにおける山部６Ｂ，６Ｂ・・との接合部は全てロー付けされる。一方、蒸気発生側通路２は高圧とならないため、伝熱プレート１Ａにおける深い谷部７Ａ１，７Ａ１・・と伝熱プレート１Ｂにおける深い谷部７Ｂ１，７Ｂ１との接合部は、ロー付けしてもよいが、接するのみとしてもよい。
【００２０】
そして、前記各伝熱プレート１Ａ，１Ｂにおける一端側上部には、加熱流体配管１２が接続される加熱流体入口８が形成されている。また、前記各伝熱プレート１Ａ，１Ｂにおける他端側最下部には、連絡配管１３が接続される凝縮流体出口１０が形成されている。さらに、前記加熱流体通路３の最下部には、前記凝縮流体出口１０に連通される凝縮流体通路９が形成されている。つまり、前記凝縮流体通路９および凝縮流体出口１０により凝縮流体Ｗを排出する排出手段Ｋが形成されることとなっているのである。符号１１は蒸気発生側通路２において発生した媒体蒸気Ｓが排出される蒸気出口である。
【００２１】
前記凝縮流体出口１０の下端は、前記凝縮流体通路９の下端と同一高さとされており、この凝縮流体出口１０の下端中央部には、凝縮流体Ｗを排出させる段落とし穴１０ａが形成されている。
【００２２】
上記構成の蒸気発生器Ｚは、例えば、図８に示すように、高温再生器（図示省略）において濃縮された吸収液（即ち、媒体）Ｌが供給される吸収液入口１４と、該吸収液Ｌを加熱濃縮することにより得られる濃溶液（即ち、濃縮媒体）Ｌ′が排出される濃溶液出口１５を備えたケーシング１６内に収容されて排熱回収再生器として使用されるものであり、蒸気発生側通路２の約２／３は吸収液（即ち、媒体）Ｌに浸漬されている。なお、前記各伝熱プレート１Ａ，１Ｂは、前記凝縮流体通路９が水平あるいは前記凝縮流体出口１０に向かって下り勾配となるように設置されている。
【００２３】
上記のように構成された蒸気発生器においては、次のような作用効果が得られる。
【００２４】
蒸気発生側通路２の媒体（例えば、吸収液）Ｌが隣接する加熱流体通路３を流れる加熱流体（例えば、水蒸気）Ｇにより加熱されると、媒体Ｌから媒体蒸気（例えば、水蒸気）Ｓが気泡となって発生する（図４参照）。かくして発生した媒体蒸気Ｓの気泡は、媒体（例えば、吸収液）Ｌ内を上方に移動するが、伝熱プレート１Ａにおける浅い谷部７Ａ２，７Ａ２・・と伝熱プレート１Ｂにおける浅い谷部７Ｂ２，７Ｂ２・・とが対向している部分（換言すれば、伝熱プレート１Ｂ，１Ａが接合されていない部分）により構成された蒸気排出促進手段により上方に速やかに排出されることとなる。つまり、媒体蒸気Ｓの気泡で持ち上げられた媒体（即ち、吸収液）Ｌが容易に伝熱プレート１Ｂ，１Ａの伝熱面に戻ることができることとなっているのである。従って、媒体蒸気Ｓの気泡により伝熱プレート１Ｂ，１Ａの蒸気発生側伝熱面が覆われるということがなくなって、伝熱面には常に媒体（即ち、吸収液）Ｌが存在することとなるため、伝熱性能が向上する。
【００２５】
ところで、上記構成の蒸気発生器においては、加熱流体通路３において蒸気発生側通路２の媒体Ｌとの熱交換により加熱流体Ｇが凝縮液化されて凝縮流体Ｗが発生するが、該凝縮流体Ｗは加熱流体通路３の下端部に形成された排出手段Ｋを構成する凝縮流体通路９に溜まった後（図４参照）、排出手段Ｋを構成する凝縮流体出口１０からスムーズに排出されることとなる。従って、加熱流体通路３の下部に凝縮流体Ｗが溜まり込むということがなくなり、無効伝熱面がなくなって、伝熱性能が向上する。
【００２６】
また、前記凝縮流体出口１０の下端に、凝縮流体Ｗを排出させる段落とし穴１０ａを形成しているため、凝縮流体通路９からの凝縮流体Ｗが凝縮流体出口１０より下方となる段落とし穴１０ａから排出されることとなり、加熱流体通路３の下部から完全に凝縮流体Ｗを排出することができる。
【００２７】
しかも、前記各伝熱プレート１Ａ，１Ｂを、前記凝縮流体通路９が水平あるいは前記凝縮流体出口１０側に向かって下り勾配となるように設置しているため、凝縮流体通路９の凝縮流体Ｗが凝縮流体出口１０にスムーズに導かれることとなり、加熱流体通路３からの凝縮流体Ｗの排出がより一層完全に行える。
【００２８】
ところで、上記構成の蒸気発生器の場合、外周部が互いに接合され且つ該外周部に囲まれた部分が面対称となる凹部とされた皿形状を呈する伝熱プレートの間に加熱流体通路を形成してプレートユニットを構成し、複数のプレートユニットを積層してこれらのプレートユニット間に蒸気発生側通路を形成するようにし、その両端部に保護カバーを取り付けて熱交モジュールを構成すれば、所要能力に応じて所定個数の熱交モジュールを連結して使用することが可能となる。
【００２９】
なお、本実施の形態においては、排熱回収再生器として用いられた蒸気発生器について説明したが、この蒸気発生器は、高温再生器から供給される冷媒蒸気を熱源として吸収液を蒸発分離する低温再生器あるいは３個以上の再生器を備えた多重効用吸収式冷凍装置における中温再生器および低温再生器としても使用可能なことは勿論である。
【００３０】
【発明の効果】
本願発明の第１の手段によれば、複数の伝熱プレート１Ａ，１Ａ・・および１Ｂ，１Ｂ・・を交互に積層して蒸気発生側通路２と加熱流体通路３とを隣接積層配置してなり、前記蒸気発生側通路２の媒体Ｌと隣接する加熱流体通路３を流れる加熱流体Ｇとを熱交換させることにより前記媒体Ｌから発生した媒体蒸気Ｓを前記蒸気発生側通路２を介して上方に取り出すように構成した蒸気発生器において、前記加熱流体通路３の最下部に、該加熱流体通路３において凝縮液化した凝縮流体Ｗを排出する排出手段Ｋを設けて、加熱流体通路３において蒸気発生側通路２の媒体Ｌとの熱交換により凝縮液化された凝縮流体Ｗが、加熱流体通路３の最下部に設けられた排出手段Ｋを介してスムーズに排出されるようにしたので、加熱流体通路３の下部に凝縮流体Ｗが溜まり込むということがなくなり、無効伝熱面がなくなって、伝熱性能が向上するという効果がある。
【００３１】
本願発明の第２の手段におけるように、上記第１の手段を備えた蒸気発生器において、前記排出手段Ｋを、前記加熱流体通路３の最下部に設けられた凝縮流体通路９と、該凝縮流体通路９に導かれた凝縮流体Ｗの出口となるべく前記各伝熱プレート１Ａ，１Ｂの最下部に設けられた凝縮流体出口１０とによって構成することもでき、そのように構成した場合、加熱流体通路３において蒸気発生側通路２の媒体Ｌとの熱交換により凝縮液化された凝縮流体Ｗが、加熱流体通路３の最下部に設けられた凝縮流体通路９に導かれて凝縮流体出口１０からスムーズに排出されることとなる。従って、加熱流体通路３の下部に凝縮流体Ｗが溜まり込むということがなくなり、簡単な構成で無効伝熱面をなくすことができる。
【００３２】
本願発明の第３の手段におけるように、上記第２の手段を備えた蒸気発生器において、前記凝縮流体出口１０の下端に、凝縮流体Ｗを排出させる段落とし穴１０ａを形成することもでき、そのように構成した場合、加熱流体通路３において蒸気発生側通路２の媒体Ｌとの熱交換により凝縮液化された凝縮流体Ｗが凝縮流体出口１０より下方となる段落とし穴１０ａから排出されることとなる。従って、加熱流体通路３の下部から完全に凝縮流体Ｗを排出することができる。
【００３３】
本願発明の第４の手段におけるように、上記第２又は第３の手段を備えた蒸気発生器において、前記各伝熱プレート１Ａ，１Ｂを、前記凝縮流体通路９が水平あるいは前記凝縮流体出口１０に向かって下り勾配となるように設置することもでき、そのように構成した場合、加熱流体通路３からの凝縮流体Ｗの排出がより一層完全に行える。
【図面の簡単な説明】
【図１】本願発明の実施の形態にかかる蒸気発生器の正面図である。
【図２】図１のＩＩ−ＩＩ拡大断面図である。
【図３】図１のＩＩＩ−ＩＩＩ拡大断面図である。
【図４】図１のＩＶ−ＩＶ拡大断面図である。
【図５】図１のＶ−Ｖ拡大断面図である。
【図６】本願発明の実施の形態にかかる蒸気発生器における一方の伝熱プレートの正面図である。
【図７】本願発明の実施の形態にかかる蒸気発生器における他方の伝熱プレートの正面図である。
【図８】本願発明の実施の形態にかかる蒸気発生器の使用例を示す斜視図である。
【符号の説明】
１Ａ，１Ｂは伝熱プレート、２は蒸気発生側通路、３は加熱流体通路、８は加熱流体入口、９は凝縮流体通路、１０は凝縮流体出口、１０ａは段落とし穴、Ｇは加熱流体（水蒸気）、Ｌは媒体（吸収液）、Ｓは媒体蒸気、Ｗは凝縮流体（凝縮水）。
【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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