(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
再生フローにより吸収器からの希吸収液またはより低温の再生器部からの要再生吸収液からなる吸収液(20)を、バーナー(4)を用いた燃料の燃焼による直だき加熱により、吸収剤濃度の濃くなる再生後吸収液(21)に再生し、この再生後吸収液(21)を吸収器に戻すかあるいはその他の再生器部に供給して再生し、発生した冷媒蒸気(22)を一段と低温の再生器部の吸収液再生用熱源として利用するようにした直だき再生装置において、
前記バーナー(4)に接続され高温輻射による沸騰加熱領域の煙室(1)を有する液筒(2)と、前記液筒(2)に形成された二重筒間流路(1a)と、前記液筒(2)の上面に設けられ前記二重筒間流路(1a)に連通し前記冷媒蒸気(22)と前記再生後吸収液(21)を分離して導出するための気液分離器(6)と、
前記液筒(2)に接続され吸収液導入部(9)及び吸収液端室(8)を有するシェル(7)と、前記シェル(7)内に設けられ前記吸収液端室(8)に一端が連通され他端が前記二重筒間流路(1a)に連通された複数の液管(3)と、前記シェル(7)内の前記各液管(3)との間に形成され排ガス流出開口部(5)を介して前記煙室(1)に連通すると共に排ガス(11a)を通過させる煙道(10)と、前記シェル(7)に設けられ前記煙道(10)に連通する排ガス導出部(11)とを備え、前記シェル(7)の上端部(7aA)は前記排ガス流出開口部(5)を含有するように前記液筒(2)の外周壁面に覆いかぶさるように密閉固定され、前記シェル(7)の前記排ガス流出開口部(5)の外側に膨出したシェル突起部(7a)は前記液筒(2)の上流位置(1d)に結合し、
前記バーナー(4)からの燃焼ガス(14b)が前記煙室(1)内において燃焼し、発生した排ガス(11a)が前記液筒(2)の前記シェル突起部(7a)及び排ガス流出開口部(5)を通って前記煙道(10)に流れ込み前記排ガス導出部(11)より排出され、前記吸収液端室(8)に導入された吸収液(20)は、前記各液管(3)内に分配され、各液管(3)内を通過する間に、前記煙道(10)内の高温排ガスと対流で熱交換され、予熱された吸収液(20)が前記液筒(2)の前記二重筒間流路(1a)内に流れ込み、前記燃焼ガス(14b)の燃焼による高温輻射熱により沸騰加熱され、前記気液分離器(6)の気液分離室(6a)で前記再生後吸収液(21)と冷媒蒸気(22)に分離されるように構成したことを特徴とする直だき再生装置。
【請求項２】
前記液筒(2)は軟鋼またはステンレス材で形成され、前記液管(3)は平滑管またはフィン付き伝熱管で形成されると共に軟鋼材またはステンレス系材で形成されていることを特徴とする請求項１記載の直だき再生装置。
【請求項３】
前記液筒(2)の前記二重筒間流路(1a)内に液筒部じゃま板(12)を設け、前記二重筒間流路(1a)内の吸収液(20)流れに渦流を発生させ前記吸収液(20)を前記気液分離器(6)の気液分離室(6a)内に流れ込ませるように構成したことを特徴とする請求項１又は２に記載の直だき再生装置。
【請求項４】
前記煙道(10)内に煙道部じゃま板(13)を設け、前記煙道(10)内の高温排ガス流れに渦流を発生させて前記液管(3)内外の吸収液(20)と高温排ガス間の熱交換を促進するように構成したことを特徴とする請求項１ないし３の何れかに記載の直だき再生装置。
【請求項５】
前記気液分離器(6)内の気液分離室(6a)を仕切板(6g)により仕切ることにより、高液位吸収液貯室(6b)と低液位吸収液貯室(6c)を形成し、前記気液分離室(6a)の上部に冷媒蒸気導出部(6d)を設け、前記冷媒蒸気導出部(6d)の入口付近にエリミネータ(6e)を設け、前記低液位吸収液貯室(6c)の下部に吸収液導出部(6f)を設け、前記高液位吸収液貯室(6b)から溢れた吸収液(20)が前記低液位吸収液貯室(6c)にいったん溜まってから前記吸収液導出部(6f)から導出され、前記気液分離室(6a)内で発生した冷媒蒸気(22)が前記エリミネータ(6e)を通過する際、その中の液滴または飛沫が捕獲されてから前記冷媒蒸気導出部(6d)より導出されるように構成したことを特徴とする請求項１ないし４の何れかに記載の直だき再生装置。
【請求項６】
前記煙室(1)内において壁に多数の炎孔(14a)を有する筒状燃焼床(14)を前記バーナー(4)の出口部(4a)に被らせるように設け、前記バーナー(4)からの燃料ガスと空気の混合物である燃焼ガス(14b)が前記筒状燃焼床(14)の前記各炎孔(14a)を通る際に均温で燃焼し、前記筒状燃焼床(14)材質にセラミックや石綿からなる耐高温材を適用することを特徴とする請求項１ないし５の何れかに記載の直だき再生装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、直だき再生装置に関し、特に、吸収液を液管内に通し煙道内の高温排ガスと対流熱交換をして予熱させた後、液筒の二重筒間流路に通して燃焼ガスによる高温輻射熱により沸騰加熱して再生することにより熱エネルギー利用率を向上させることと、燃焼床の使用により装置使用寿命を長くすることを図るための新規な改良に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の直だき吸収冷凍機や吸収式冷温水機においては、燃料ガスや燃料油の燃焼による直だき加熱により吸収液を再生する直だき再生器は、殆ど再生操作圧力が大気圧近辺である吸収液の再生に適用するものであり、構造的には耐圧対策が不必要であるかあるいは備えられていなく、四方箱型のものが多い。それに、排ガス流路である煙道は、燃焼室または煙室からの排ガスと被加熱の吸収液が基本的順流に熱交換するように設けられている。また、煙室内において高温火炎部の液筒または液管の局部過熱を防ぐためには前記高温火炎部に煉瓦などの耐熱材を内装するという技術も利用されている。
【０００３】
【特許文献１】特開２０００−１４６３６１号公報
【特許文献２】特開２００１−１５３４８８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
従来の直だき再生装置は、以上のように構成されていたため、次のような課題が存在していた。
直だき多重効用、例えば三重効用の吸収冷凍機または吸収冷温水機の場合、高温再生器である直だき再生器内の吸収液を再生する際の発生冷媒蒸気圧力は、二重効用の場合より格段に高いので、耐圧対策を取る必要性が生じてくる。また、従来の二重効用直だき再生器に関しては、煙道部における高温排ガスと被加熱側の吸収液の熱交換が対流でないため、吸収液の再生に高温排ガスをより低温あるいは低品位まで利用できず、熱エネルギーの利用率が比較的低い。また、煙室内高温火炎部に煉瓦など耐熱材を内装する場合は、伝熱面積が大きいことにより、装置サイズが過大となるという問題点が存在していた。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明による直だき再生装置は、再生フローにより吸収器からの希吸収液またはより低温の再生器部からの要再生吸収液からなる吸収液を、バーナーを用いた燃料の燃焼による直だき加熱により、吸収剤濃度の濃くなる再生後吸収液に再生し、この再生後吸収液を吸収器に戻すかあるいはその他の再生器部に供給して再生し、発生した冷媒蒸気を一段と低温の再生器部の吸収液再生用熱源として利用するようにした直だき再生装置において、前記バーナーに接続され高温輻射による沸騰加熱領域の煙室を有する液筒と、前記液筒に形成された二重筒間流路と、前記液筒の上面に設けられ前記二重筒間流路に連通し前記冷媒蒸気と前記再生後吸収液を分離して導出するための気液分離器と、前記液筒に接続され吸収液導入部及び吸収液端室を有するシェルと、前記シェル内に設けられ前記吸収液端室に一端が連通され他端が前記二重筒間流路に連通された複数の液管と、前記シェル内の前記各液管との間に形成され排ガス流出開口部を介して前記煙室に連通すると共に排ガスを通過させる煙道と、前記シェルに設けられ前記煙道に連通する排ガス導出部とを備え、前記シェルの上端部は前記排ガス流出開口部を含有するように前記液筒の外周壁面に覆いかぶさるように密閉固定され、前記シェルの前記排ガス流出開口部の外側に膨出したシェル突起部は前記液筒の上流位置に結合し、前記バーナーからの燃焼ガスが前記煙室内において燃焼し、発生した排ガスが前記液筒の前記シェル突起部及び排ガス流出開口部を通って前記煙道に流れ込み前記排ガス導出部より排出され、前記吸収液端室に導入された吸収液は、前記各液管内に分配され、各液管内を通過する間に、前記煙道内の高温排ガスと対流で熱交換され、予熱された吸収液が前記液筒の前記二重筒間流路内に流れ込み、前記燃焼ガスの燃焼による高温輻射熱により沸騰加熱され、前記気液分離器の気液分離室で前記再生後吸収液と冷媒蒸気に分離されるようにした構成であり、また、前記液筒は軟鋼またはステンレス材で形成され、前記液管は平滑管またはフィン付き伝熱管で形成されると共に軟鋼材またはステンレス系材で形成されている構成であり、また、前記液筒の前記二重筒間流路内に液筒部じゃま板を設け、前記二重筒間流路内の吸収液流れに渦流を発生させ前記吸収液を前記気液分離器の気液分離室内に流れ込ませるようにした構成であり、また、前記煙道内に煙道部じゃま板を設け、前記煙道内の高温排ガス流れに渦流を発生させて前記液管内外の吸収液と高温排ガス間の熱交換を促進するようにした構成であり、また、前記気液分離器内の気液分離室を仕切板により仕切ることにより、高液位吸収液貯室と低液位吸収液貯室を形成し、前記気液分離室の上部に冷媒蒸気導出部を設け、前記冷媒蒸気導出部の入口付近にエリミネータを設け、前記低液位吸収液貯室の下部に吸収液導出部を設け、前記高液位吸収液貯室から溢れた吸収液が前記低液位吸収液貯室にいったん溜まってから前記吸収液導出部から導出され、前記気液分離室内で発生した冷媒蒸気が前記エリミネータを通過する際、その中の液滴または飛沫が捕獲されてから前記冷媒蒸気導出部より導出されるようにした構成であり、また、前記煙室内において壁に多数の炎孔を有する筒状燃焼床を前記バーナーの出口部に被らせるように設け、前記バーナーからの燃料ガスと空気の混合物である燃焼ガスが前記筒状燃焼床の前記各炎孔を通る際に均温で燃焼し、前記筒状燃焼床材質にセラミックや石綿からなる耐高温材を適用する構成である。
【発明の効果】
【０００６】
本発明による直だき再生装置は、以上のように構成されているため、次のような効果を得ることができる。
すなわち、吸収液を液管内に通し煙道内の高温排ガスと対流熱交換をして予熱させた後、液筒の二重筒間流路に通して燃焼ガスによる高温輻射熱により沸騰加熱し、気液分離室で発生冷媒蒸気と再生後吸収液とに分離しているため、直だき二重ないし三重効用吸収冷凍機または吸収冷温水機の高温再生器における高圧再生操作に適用でき、煙室内において燃焼床の使用によって高温火炎部による液筒の過熱現象を回避できることにより、装置使用寿命の延長が図られる。また液管部における高温排ガスと吸収液の対流熱交換により前記排ガスをより低温または低品位まで使用して熱を回収でき、これにより、前記直だき再生装置内において熱エネルギー利用効率の向上が図れる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
本発明は、吸収液を液管内に通し煙道内の高温排ガスと対流熱交換をして予熱させた後、液筒の二重筒間流路に通して燃焼ガスによる高温輻射熱により沸騰加熱して再生し、気液分離室で再生後吸収液と発生冷媒蒸気を分離することにより、熱エネルギー利用率の向上と煙室において燃焼床の使用により液筒の過熱現象を回避して装置使用寿命の延長を図れるようにした直だき再生装置を提供することを目的とする。
【実施例】
【０００８】
以下、図面と共に本発明による直だき再生装置の好適な実施の形態について説明する。
図１から図３は本発明による直だき再生装置の第１実施形態を示すための一部切欠断面付き平面図、一部切欠き断面付き正面図及び側面図である。
尚、本発明で用いられる吸収液２０は再生フローにより吸収器からの希吸収液又はより低温の再生器部からの要再生吸収液を用い、天然ガス、都市ガス、プロパンガス等のガス状液体燃料又は灯油、軽油、重油等の液状流体燃料の燃焼による直だきにより、吸収剤濃度の濃くなる再生後吸収液に再生し、この再生後吸収液を吸収器に戻すか又は再生フローのより低温の再生器部に供給して再生し、発生した冷媒蒸気を一段と低温の再生器部の吸収液再生用熱源として利用するものである。
図１及び２に示すように、本発明の直だき再生装置は、主として、高温輻射による沸騰加熱領域の煙室１を有する液筒２と、この液筒２に接続され対流熱交換による吸収液予熱領域である複数の液管３、気液分離器６とカップ状のシェル７とから構成されている。
【０００９】
前記液筒２は、煙室１が内設され二重筒間流路１ａを有しその両端が耐圧構造の球面状の二重筒で構成され、この液筒２の下流位置１ｂの開口部位置１ｃにバーナー４が設けられている。また液筒２のもう一方の端部、即ち吸収液流れの上流位置１ｄの円周部に排ガス流出開口部５が少なくとも一個所設けられ、この液筒２の上部に前記二重筒間流路１ａに連通する気液分離器６が設けられている。
また、前記液筒２は材料に軟鋼またはステンレス材を適用し、また前記液管３には平滑管またはフィン付き伝熱管を適用し、伝熱材として、軟鋼材またはステンレス系材を適用することが好適である。
【００１０】
前記気液分離器６は図２に特に示されているように、気液分離室６ａがＬ字型の仕切板６ｇにより仕切られていることにより、高液位吸収液貯室６ｂと低液位吸収液貯室６ｃが形成され、前記気液分離室６ａの上部に冷媒蒸気導出部６ｄが設けられ、前記冷媒蒸気導出部６ｄの入口付近にエリミネータ６ｅを設け、低液位吸収液貯室６ｃの下部に吸収液導出部６ｆが設けられている。前記高液位吸収液貯室６ｂから溢れた吸収液が低液位吸収液貯室６ｃにいったん溜まった後に、吸収液導出部６ｆから外部に導出され、また前記気液分離室６ａ内の冷媒蒸気がエリミネータ６ｅを通過する際、その中の液滴または飛沫が捕獲されてから冷媒蒸気導出部６ｄより導出されるように構成されている。
【００１１】
前記吸収液予熱領域は前記各液管３の管束とシェル７より構成され、前記シェル７の入口側に吸収液導入部９付き吸収液端室８が設けられ、シェル７の上端部７ａＡは前記排ガス流出開口部５を含有するように前記液筒２の外周壁面に覆いかぶさるように密閉固定されている。前記シェル７の排ガス流出開口部５の外側に膨出したシェル突起部７ａは、前記液筒２の上流位置１ｄに結合している。また、液管３の管束と前記シェル７の間が排ガス１１ａの煙道１０を形成し、排ガス１１ａが前記煙室１から前記シェル突起部７ａ及び排ガス流出開口部５を通ってシェル７内の煙道１０にスムーズに入れるように排ガス流出開口部５付近のシェルを膨らませるような前記シェル突起部７ａが設けられている。また、前記各液管３のシェル７のシェル端部７ｂに貫通させ、吸収液端室８に連通するように密閉固定されている。前記液管３の下流側端部３ａは、前記二重筒間流路１ａに連通するように構成されている。また、前記吸収液端室８寄りのシェル７の上部に排ガス導出部１１が設けられている。
【００１２】
前述の構成において、前記バーナー４からの燃焼ガス１４ｂ（図８に示す）は前記煙室１内において燃焼し、その排ガス１１ａは液筒２の排ガス流出開口部５を通って煙道１０に流れ込み、吸収液と熱交換後の末端排ガス１１ｂは排ガス導出部１１より排出される。一方、吸収液２０は前記吸収液端室８に導入される際、前記各液管３内に分配され、それらの管内流路を通過する間に、煙道１０内の高温排ガスと対流熱交換される。またこの様に予熱される吸収液２０は前記液筒２の二重筒間流路１ａ内に流れ込み、そこで前記煙室１内の燃焼ガス１４ｂの燃焼による高温輻射熱により沸騰加熱されてから、気液分離器６に入って濃縮された再生後吸収液２１と冷媒蒸気２２に分離される。
【００１３】
次に、図４から図６で示される構成は、本発明の第２実施形態を示すものである。
すなわち、図４には、前記液筒２の二重筒間流路１ａ内に液筒部じゃま板１２が設置されており、図５のＡ−Ａ’断面図に示した様に、液筒２の排ガス流出開口部５と前記気液分離器６間の二重筒間流路１ａ内には液筒部じゃま板１２が設けられ、これにより、前記二重筒間流路１ａ内の吸収液２０の流れに渦流を引き起こしてそこでの伝熱促進が図れるほか、二重筒間流路１ａ内の吸収液２０を比較的均一に沸騰加熱させながら、前記気液分離器６の気液分離室６ａ内に流れ込ませることができる。
また、図６のＢ−Ｂ’断面図には液筒２に設けられる排ガス流出開口部５の様子が示され、図示のように排ガス流出開口部５は液筒２のサイズにより、複数個所設けられる。
【００１４】
図７は本発明の第３実施形態を示しており、液管３の煙道１０に煙道部じゃま板１３が設けられておりこの煙道部じゃま板１３は、シェル７内の煙道１０のサイズと液管３の数により、複数個所に設けられ、これにより、煙道１０内高温排ガスの流れに渦流を引き起こして前記液管３内外の吸収液２０と高温排ガス間の対流熱交換を促進することが図れる。
【００１５】
図８、９は本発明の第４実施形態を示しており、図示のように、煙室１内において壁に多数の炎孔１４ａを有する筒状燃焼床１４が前記バーナー４の出口部４ａを被らせるように設けられている。従って、バーナー４からの燃料と空気の混合物である燃焼ガス１４ｂが筒状燃焼床１４の壁における多数の炎孔１４ａを通り、そこでほぼ均温で燃焼するように構成されている。また、図９に示したように筒状燃焼床１４は円筒状であり、またその材質にセラミックや石綿などの耐高温材を適用する。尚、前述の図４から図９迄の形態の説明については、前述の図１から図３の形態と同一部分には同一符号を付し、その説明は省略している。
【産業上の利用可能性】
【００１６】
本発明は、吸収冷媒機と吸収冷温水機の高温再生器部における吸収液の再生に適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明による直だき再生装置の一部切欠き付き平面図である。
【図２】図１の一部切欠き断面付き正面図である。
【図３】図２の左側面図である。
【図４】図１の他の形態を示す一部切欠き断面付き平面図である。
【図５】図４のＡ−Ａ’断面図である。
【図６】図４のＢ−Ｂ’断面図である。
【図７】図１の他の形態を示す構成図である。
【図８】図１の他の形態を示す一部切欠き断面付き正面図である。
【図９】図８の要部である燃焼床の立体図である。
【符号の説明】
【００１８】
１    煙室
１ａ    二重筒間流路
１ｂ    下流位置
１ｃ    開口部位置
１ｄ    上流位置
２    液筒
３    液管（吸収液予熱領域）
３ａ    下流側端部
４    バーナー
４ａ    出口部
５    排ガス流出開口部
６    気液分離器
６ａ    気液分離室
６ｂ    高液位吸収液貯室
６ｃ    低液位吸収液貯室
６ｄ    冷媒蒸気導出部
６ｅ    エリミネータ
６ｆ    吸収液導出部
６ｇ    仕切板
７    シェル
７ａ    シェル突起部
７ｂ    シェル端部
８    吸収液端室
９    吸収液導入部
１０    煙道
１１    排ガス導出部
１１ａ  排ガス
１１ｂ  末端排ガス
１２    液筒部じゃま板
１３    煙道部じゃま板
１４    筒状燃焼床
１４ａ    炎孔
１４ｂ    燃焼ガス
２０    吸収液
２１    再生後吸収液
２２    冷媒蒸気
【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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