(57)【要約】【課題】本発明は、縦型の伝熱管の流下吸収液膜側と熱源流体側の局部熱伝達係数が共に高いことにより、総括熱交換係数を高くし、装置の容積を小さくし、再生能力の向上を得ることを目的とする。【解決手段】本発明による再生凝縮装置は、縦型配置の胴体(1A)の上、下仕切板(7,8)間に複数の伝熱管(1)を設け、この伝熱管(1)の上方と下方に吸収液プール(2)及び吸収液貯室(13)を形成し、前記伝熱管(1)と胴体(1A)により形成された加熱室(6)に凝縮性熱源流体(41)を供給し、流下液膜状の要再生吸収液(40a)を加熱して再生する構成である。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
縦型配置の胴体(1A)の上部と下部に離間して設けられた上仕切板(7)と下仕切板(8)とにより支持された複数の伝熱管(1)と、
前記上仕切板(7)の上部に形成され前記各伝熱管(1)に要再生吸収液(40a)を供給するための吸収液プール(2)と、前記上仕切板(7)と下仕切板(8)との間に形成され凝縮性熱源流体(41)を導入して導出するための熱源流体導入部(10)と凝縮液導出部(11a)を有する加熱室(6)と、前記下仕切板(8)の下方に形成された気液分離室(12)及び吸収液貯室(13)と、前記気液分離室(12)の前記胴体(1A)の内側に設けられたエントレ防止装置(16)とを備え、
前記各伝熱管(1)の内壁側を流下する吸収液膜(40)を前記各伝熱管(1)の外壁側に供給される凝縮性熱源流体(41)の加熱によって再生するように構成したことを特徴とする再生凝縮装置。
【請求項２】
前記伝熱管(1)は、銅系材またはキュプロニッケル材で構成されていることを特徴とする請求項１記載の再生凝縮装置。
【請求項３】
前記吸収液プール(2)の上方に配設され輪状に形成された散液器(3)と、前記散液器(3)の下面に形成された複数の液孔(3b)とを備え、前記要再生吸収液(40a)は前記液孔(3b)を介して前記吸収液プール(2)に供給されることを特徴とする請求項１又は２に記載の再生凝縮装置。
【請求項４】
前記伝熱管(1)の上部には、流下液分配器(4)が設けられ、前記流下液分配器(4)の筒部(4A)には、鍔部(4e)と、前記鍔部(4e)の下部に設けられた支持部(4a)と、前記鍔部(4e)の下方に設けられた配合部(4b)と、前記配合部(4b)の下方に設けられた間隙流路(4c)とが形成されていることを特徴とする請求項１ないし３の何れかに記載の再生凝縮装置。
【請求項５】
前記胴体(1A)の外面に設けられた発生冷媒蒸気導出部(15)には、第１エリミネータ(16a)を有する前記エントレ防止装置(16)が設けられていることを特徴とする請求項１ないし４の何れかに記載の再生凝縮装置。
【請求項６】
前記胴体(1A)の上部の吸収液分配室(20)内の中央には、衝突型飛沫分離装置(18A)が設けられ、前記衝突型飛沫分離装置(18A)には流れ案内板(18a)及び第２エリミネータ(18b)が設けられ、前記流れ案内板(18a)は前記散液器(3)の下方に位置すると共にその周縁と前記胴体(1A)との間に環状間隙流路(18c)が形成され、前記第２エリミネータ(18b)は前記散液器(3)の上方に位置し、前記環状間隙流路(18c)には前記要再生吸収液(40a)が流下するように構成されていることを特徴とする請求項１ないし５の何れかに記載の再生凝縮装置。
【請求項７】
前記各伝熱管(1)は前記上仕切板(7)と下仕切板(8)を貫通し、各伝熱管(1)と前記各仕切板(7,8)とは密閉固定されていることを特徴とする請求項１ないし６の何れかに記載の再生凝縮装置。
【請求項８】
前記胴体(1A)の外面に形成された凝縮液通路(11A)に連通して凝縮液貯室(11)が設けられ、前記凝縮液貯室(11)には、前記凝縮液導出部(11a)が設けられていることを特徴とする請求項１ないし７の何れかに記載の再生凝縮装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、吸収冷凍機及び吸収冷温水機用の再生凝縮装置（以下、再生凝縮装置と称す）に関し、特に、縦型の伝熱管の内壁側と外壁側に流下する流下吸収液膜側と凝縮性熱源流体側の局部熱伝達係数が共に高いことにより総括熱交換係数を高くし、装置の容積を低減し、吸収液再生能力の向上を得るための新規な改良に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の二重、三重効用吸収式冷凍機及び吸収式冷温水機に関し、低、中温再生器には、より高温の再生温度段からの冷媒蒸気の加熱により吸収液の再生が行われる技術と、高温再生器にはボイラからの高温水蒸気の加熱により吸収液の再生が行われる技術がある。この様な再生器部では吸収液の再生に一般にプール加熱方式が採用されている。
図１４には従来の再生器部プール加熱方式を示す。すなわち、図示のようにプール加熱方式の特徴としては、再生器用伝熱管１を再生器部胴体１Ａの吸収液プール２の中に浸して設置し、前記伝熱管１内に高温水蒸気または冷媒蒸気３を流して管外の吸収液プール２内の吸収液を加熱して再生する構成である。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
従来の吸収冷凍機用再生凝縮装置は、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。
すなわち、吸収式冷凍機は、熱交換器の集合体であり、再生器部の熱交換方式が、その熱エネルギー利用効率に影響を大きく及ぼしている。
特に、プール加熱方式の再生器は、以下のような欠点を抱えている。
(1)  プール内の液側局部熱伝達係数が比較的小さい。
(2)  汎用吸収液系の臭化リチウム溶液は比重が比較的高く、粘度も比較的高い。そのため、管外伝熱に対する液位差の影響は大きい。つまり、液位差が大きいほど吸収液に対する加熱能力が低下する。
(3)  横型伝熱管が採用されるため、管内凝縮液流れにより、そこの局部熱伝達係数が劣っている場合が多い。
(4)  従って再生器部熱交換器の構成に所要伝熱面積が大きく、所要材料が多くなっていた。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本発明による再生凝縮装置は、縦型配置の胴体の上部と下部に離間して設けられた上仕切板と下仕切板とにより支持された複数の伝熱管と、前記上仕切板の上部に形成され前記各伝熱管に要再生吸収液を供給するための吸収液プールと、前記上仕切板と下仕切板との間に形成され凝縮性熱源流体を導入して導出するための熱源流体導入部と凝縮液導出部を有する加熱室と、前記下仕切板の下方に形成された気液分離室及び吸収液貯室と、前記気液分離室の前記胴体の内側に設けられたエントレ防止装置とを備え、前記各伝熱管の内壁側を流下する吸収液膜を前記各伝熱管の外壁側に供給される凝縮性熱源流体の加熱によって再生するようにした構成であり、また、前記伝熱管は、銅系材またはキュプロニッケル材でなる構成であり、また、前記吸収液プールの上方に配設され輪状に形成された散液器と、前記散液器の下面に形成された複数の液孔とを備え、前記要再生吸収液は前記液孔を介して前記吸収液プールに供給される構成であり、また、前記伝熱管の上部には、流下液分配器が設けられ、前記流下液分配器の筒部には、鍔部と、前記鍔部の下部に設けられた支持部と、前記鍔部の下方に設けられた配合部と、前記配合部の下方に設けられた間隙流路とが形成されている構成であり、また、前記胴体の外面に設けられた発生冷媒蒸気導出部には、第１エリミネータを有する前記エントレ防止装置が設けられている構成であり、また、前記胴体の上部の吸収液分配室の中央には、衝突型飛沫分離装置が設けられ、前記衝突型飛沫分離装置には流れ案内板及び第２エリミネータが設けられ、前記流れ案内板は前記散液器の下方に位置すると共にその周縁と前記胴体との間に環状間隙流路が形成され、前記各エリミネータは前記散液器の上方に位置し、前記環状間隙流路には前記要再生吸収液が流下するようにした構成であり、また、前記各伝熱管は前記上仕切板と下仕切板を貫通し、各伝熱管と前記各仕切板とは密閉固定されている構成であり、また、前記胴体の外面に形成された凝縮液通路に連通して凝縮液貯室が設けられ、前記凝縮液貯室には、前記凝縮液導出部が設けられている構成である。
【発明の効果】
【０００５】
本発明による再生凝縮装置は、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、本発明は従来にない吸収冷熱発生用再生装置の機能を有し、吸収液の加熱に液位の影響を受けないことだけでなく、流下吸収液膜側と凝縮性熱源流体側の局部熱伝達係数が共に高いことにより総括熱交換係数を高くすることによって、吸収式冷熱発生所要装置の容積低減、再生能力の向上を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００６】
本発明は、縦型の伝熱管における流下吸収液膜側と凝縮性熱源流体側の局部熱伝達係数が共に高いことにより総括熱交換係数を高くし、装置の容積を低減し、再生能力の向上を得るようにした再生凝縮装置を提供することを目的とする。
【実施例】
【０００７】
以下、図面と共に本発明による再生凝縮装置の好適な実施の形態について説明する。
尚、従来例と同一又は同等部分には、同一符号を付して説明する。
図１〜図３には、それぞれ伝熱管１の管内壁面に吸収液が流下する吸収液膜４０として膜状に分布され、伝熱管１の外側流路に凝縮性熱源流体４１、例えば高温水蒸気や冷媒蒸気を流して前記吸収液膜４０に対する加熱の様子と、吸収液膜４０と前記凝縮性熱源流体４１の温度分布を示している。図示の様に、吸収液膜４０は加熱されつつ、その中から冷媒成分は蒸発していく。この様な吸収液膜４０の温度は冷媒蒸発による吸収液膜４０中の濃度変化により、ある程度変わる。また、凝縮性熱源流体４１は管外壁面に放熱して凝縮し、その凝縮液４１ａが前記伝熱管１の外壁面に液滴または膜状になって流下する。またその凝縮放熱は等温で行われている。従って、前記吸収液膜４０からの冷媒成分の蒸発と凝縮性熱源流体４１の凝縮による熱交換は比較的小温度差、例えば数℃の温度差下で行うことができる。
【０００８】
図４〜図８は、加熱過程にわたって凝縮性熱源流体４１、例えば高温水蒸気や冷媒蒸気の加熱に適用する再生凝縮方法と装置の構成、散液器３の構成と流下液分配器４の構成について説明するものである。
図４に示した様に、本発明の再生凝縮装置１００は、要再生吸収液（または希吸収液）を図１のように伝熱管１の片側壁面に分布させて膜状に流下させながら、伝熱管１のもう一方の壁側流路から凝縮性熱源流体４１を提供して伝熱管１の壁を通じて加熱し、この様な吸収液膜４０中の冷媒を液位差の影響を受けない条件下で蒸発させ、前記吸収液膜４０を再生後吸収液４０ｂに再生し、基本的に、縦型筒状の胴体１Ａを上仕切板７、下仕切板８により区切って形成される吸収液分配室２０、加熱室６及び気液分離室１２を有するものである。
【０００９】
また、前記吸収液分配室２０が、胴体１Ａの上部と上仕切板７との間の空間より形成され、吸収液導入部２１、前記要再生吸収液４０ａを各伝熱管１の管束の周辺に散液するための散液器３、吸収液プール２、前記要再生吸収液４０ａを各伝熱管１の各管内に均等の流量で分配すると共に前記各伝熱管１の各管内壁面に膜状に分布する機能を有する流下液分配器４を備えている。また、散液器３は吸収液プール２上方の胴体１Ａ内に設置され、その吸収液導入部２１は胴体１Ａを貫通して設けられている。
【００１０】
また、前記胴体１Ａの中央位置の加熱室６は、前記上仕切板７、下仕切板８の間で胴体１Ａで囲まれる空間により形成され、加熱用の凝縮性熱源流体４１と前記吸収液膜４０との熱交換部を形成する伝熱管１の管束、凝縮性の熱源流体導入部１０と凝縮液導出部１１ａ付き凝縮液貯室１１を備えている。また、前記熱源流体導入部１０と凝縮液貯室１１はそれぞれ前記加熱室６の胴体１Ａの上端部側と下端部に設けられている。
【００１１】
また、前記下仕切板８の下方には気液分離室１２が形成され、この気液分離室１２の側部には、第１エリミネータ１６ａ付きエントレ防止装置１６と発生冷媒蒸気導出部１５とが設けられている。尚、前記発生冷媒蒸気導出部１５は吸収液貯室１３上方の胴体１Ａの内壁面に設けられ、吸収液導出部１４は前記吸収液貯室１３の底部に設けられている。
【００１２】
従って、要再生吸収液４０ａは前記吸収液分配室２０部の散液器３より前記吸収液分配室２０内の吸収液プール２に散布された後、流下液分配器４により各伝熱管１の管内壁面に膜状に分布されて流下し、その際加熱室６に導入される加熱用の凝縮性熱源流体４１により加熱され、その中から冷媒成分が蒸発していく。また伝熱管１の底部を出た再生後吸収液４０ｂは下方の吸収液貯室１３に入っていったん溜まる。また、前記伝熱管１の底部を出た冷媒蒸気は、前記エントレ防止装置１６に入り、その持っている飛沫が第１エリミネータ１６ａにより捕獲されて発生冷媒蒸気導出部１５より下流側の図示しない低温再生器部または凝縮器部に導入される。
また、伝熱管１の構成材料としては、銅系材またはキュプロニッケル材が好適である。
図５は前記散液器３の構成を示すものであり、図示のように散液器３は、環状シリンダ３ａで構成され、その底部に液孔３ｂが設けられ、前記環状シリンダ３ａの側面に前記吸収液導入部２１が接合して構成されている。この様にして前記吸収液導入部２１に導入される要再生吸収液４０ａは散液器３内に入る際、その底部の液孔から下方の吸収液プール２内に散布される。
【００１３】
また、図６〜図８には、前記流下液分配器４の具体的構成が示されている。図示のように流下液分配器４は、筒部４Ａの下部の鍔部４ｅに支持部４ａ、配合部４ｂ、間隙流路４ｃと冷媒蒸気流路４ｄを有するものである。すなわち、前記鍔部４ｅの下部に支持部４ａが設けられ、鍔部４ｅの下方に配合部４ｂが設けられ、配合部４ｂの下方に間隙流路４ｃが設けられ、この筒部４Ａ内の冷媒蒸気流路４ｄに発生冷媒蒸気が要再生吸収液４０ａと共に気液分離室１２へ流れるように構成されている。
尚、前記間隙流路４ｃは流下液分配器４の機能部外壁面と伝熱管１の内壁面間の間隙により形成される。また、前記支持部４ａと前記配合部４ｂは前記間隙流路４ｃを保持するためのものであり、流下液分配器４中心の冷媒蒸気流路４ｄは、吸収液分配室２０内とその下方の前記気液分離室１２を、伝熱管１を通じて蒸気圧力下に置くためのものである。
従って、前記流下液分配器４に導入される要再生吸収液４０ａは、その間隙流路４ｃにより容易に伝熱管１の管内壁面に膜状に分布されて流下する。また各々の伝熱管１に設置される流下液分配器４が同じ形状のため、同じ液位差により各伝熱管１に分配される要再生吸収液４０ａの流量は同一となる。
【００１４】
図９には前記エントレ防止装置１６の構成が示されている。図示のように前記エントレ防止装置１６は発生冷媒蒸気導出部１５に装着され、その中には第１エリミネータ１６ａを重ねて設置し、第１エリミネータ１６ａの間に発生冷媒蒸気流路１６ａＡが形成されるものである。従って、前記気液分離室１２内の発生冷媒蒸気は、発生冷媒蒸気導出部１５を出る前には、その持っている飛沫が前記第１エリミネータ１６ａに衝突して捕獲される。これにより前記飛沫が発生冷媒蒸気の凝縮液に入るのを防ぐことができる。
尚、図４と同一部分には同一符号を用いて、その説明を省略している。
【００１５】
また、前記吸収液分配室２０には、要再生吸収液４０ａを導入する際、再生フローにより要再生吸収液４０ａの過熱度によるフラッシュ現象が現われる場合も、エントレ（飛沫同伴現象）が伴って発生しやすい。これについては上述のように気液分離室１２における発生冷媒蒸発導出部１５にエントレ防止装置１６を設けるのは対策の一つであるがさらなる対策としては後述のように吸収液分配室２０には図示しない飛沫分離器を内接して設けるのである。
図１０及び図１１には、本発明の衝突型飛沫分離装置１８Ａの構成例が示されている。図示のように、前記衝突型飛沫分離装置１８Ａは、吸収液分離室２０の上方の胴体１Ａ内において、その底部の流れ案内板１８ａを胴体１Ａの内壁に固定し、流れ案内板１８ａの縁部と近隣の胴体１Ａの内壁面との間が環状間隙流路１８ｃを形成し、流れ案内板１８ａの外周と近隣の胴体１Ａ内側に第２エリミネータ１８ｂが上下に重ねて設けられることにより構成される。
従って、要再生吸収液４０ａが散液器３により吸収液分配室２０内に導入される際の発生冷媒蒸気は散液器３の上方に重ねて設けられる第２エリミネータ１８ｂの間の広い流路を通りやすく、その中の同伴飛沫が重なる第２エリミネータ１８ｂにより容易に捕獲される。これにより、発生飛沫が伝熱管１の流下液分配器４の冷媒蒸気流路４ｄを通じて下方の気液分離室１２に入るのを防ぐことができる。また、胴体１Ａと流れ案内板１８ａは複数の固定部１８Ａｂで固定されている。
尚、図４と同一部分には、同一符号を用い、その説明を省略している。
【００１６】
図１２は、前記加熱室６の形態を示すもので、各伝熱管１の上仕切板７との間は溶接等で密閉固定され、各伝熱管１の下部と下仕切板８との間は溶接部７ａ，８ａ等で密閉固定されている。
尚、図４と同一部分には同一符号を付し、その説明を省略している。
【００１７】
図１３は、図４の凝縮液貯室１１を具体的に示すもので、この凝縮液貯室１１は前記胴体１Ａの外面にこの胴体１Ａに形成された凝縮液通路１１Ａに連通した状態で設けられており、前記凝縮液貯室１１の底部１１ｂに前記凝縮液導出部１１ａが下方に垂下する状態で設けられている。
前記各伝熱管１の底部の凝縮液は前記凝縮液通路１１Ａを経て前記凝縮液貯室１１内に導入され、前記凝縮液導出部１１ａを介して外部に導出される。
【００１８】
次に、以上の構成において動作させる場合について説明する。
本発明による再生凝縮装置は、初めて臭化リチウム溶液系吸収冷凍機又は吸収冷温水機に関する凝縮装置を発明したものであり、要再生吸収液４０ａを各伝熱管１の内壁面に膜状に分布して流下させつつ、前記各伝熱管１の外壁面に凝縮性熱源流体４１を供給して加熱させることにより再生後吸収液４０ｂに再生することができる。
【００１９】
図４において、散液器３から供給された要再生吸収液４０ａは、各液孔３ｂを経て吸収液プール２に供給され、この吸収液プール２に供給された要再生吸収液４０ａは流下液分配器４の間隙流路４ｃから各伝熱管１の内壁面に流れ込んで、図６に示されるように、吸収液膜４０として流下する。
【００２０】
前述のように各伝熱管１の内壁面に要再生吸収液４０ａが流下する時に、前記熱源流体導入部１０から凝縮性熱源流体４１が導入されていることにより、この凝縮性熱源流体４１との熱交換によって要再生吸収液４０ａが再生され胴体１Ａ下部の吸収液貯室１３に貯められる。
【００２１】
前述の場合、吸収液貯室１３内の再生後吸収液４０ｂの蒸気成分は発生冷媒蒸気導出部１５を介して外部へ導出され、前記凝縮性熱源流体４１の凝縮液４１ａは、下仕切板８を経て凝縮液貯室１１に入っていったん溜まってから凝縮液導出部１１ａから外部へ導出される。
【００２２】
従って、本発明の前述の構成により、次の作用を達成することができる。
(1)  被加熱吸収液側の伝熱が液位差の影響を受けない。
(2)  管内流下液膜側の局部熱伝達係数が高い。
(3)  管外局部凝縮熱伝達係数が高い。
(4)  一定の吸収液再生能力に所要伝熱面積が顕著に低減できる。
【産業上の利用可能性】
【００２３】
本発明は、吸収冷凍機や吸収冷温水機における吸収液の再生と凝縮性熱源流体の加熱による吸収液の再生に適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明による吸収冷凍機用凝縮装置の伝熱管の熱交換動作を示す原理説明図である。
【図２】図１の断面図である。
【図３】図１の伝熱管の軸方向における管内流下吸収液膜と管外の熱源流体の温度分布図である。
【図４】本発明による再生凝縮装置の全体構成図である。
【図５】図４の散液器３の拡大裏面図である。
【図６】図４の符号Ｂで示される部分の拡大断面図である。
【図７】図６の要部を示す断面図である。
【図８】図７の底面図である。
【図９】図４のエントレ防止装置を具体的に示す拡大斜視図である。
【図１０】図４の飛沫分離装置を装着した吸収液分配室２０の形態を示す断面図である。
【図１１】図１０のＡ−Ａ’断面図である。
【図１２】図４の加熱室の他の形態を示す拡大断面図である。
【図１３】図４の凝縮液貯室を具体的に示す拡大斜視図である。
【図１４】従来の再生器を示す構成図である。
【符号の説明】
【００２５】
１    伝熱管
１Ａ    胴体
２    吸収液プール
３    散液器
３ａ    環状シリンダ
３ｂ    液孔
４    流下液分配器
４Ａ    筒部
４ａ    支持部
４ｂ    配合部
４ｃ    間隙流路
４ｄ    冷媒蒸気流路
４ｅ    鍔部
６    加熱室
７    上仕切板
８    下仕切板
１０    熱源流体導入部
１１    凝縮液貯室
１１Ａ    凝縮液通路
１１ａ    凝縮液導出部
１２    気液分離室
１３    吸収液貯室
１４    吸収液導出部
１５    発生冷媒蒸気導出部
１６    エントレ防止装置
１６ａ    第１エリミネータ
１８Ａ    衝突型飛沫分離装置
１８ａ    流れ案内板
１８ｂ    第２エリミネータ
１８ｃ    環状間隙流路
２０    吸収液分配室
２１    吸収液導入部
４０    吸収液膜
４０ａ    要再生吸収液
４０ｂ    再生後吸収液
４１    凝縮性熱源流体
４１ａ    凝縮性熱源流体の凝縮液
【図１】
2007085592.tif 000003
【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】
2007085592.tif 000011
【図１０】
2007085592.tif 000012
【図１１】
2007085592.tif 000013
【図１２】
2007085592.tif 000014
【図１３】
2007085592.tif 000015
【図１４】
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