(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
半径方向もしくは半径方向に対しやや傾斜した方向に並設された複数本の伝熱管を一組とする複数組の伝熱管が円周方向に燃焼室を囲むように並設されており、
前記複数組の伝熱管には、複数枚の環状フィンが上下方向に積層状に燃焼室を囲むように挿通されて取り付けられており、
各伝熱管は、その上端が気液タンク内に開口し、その下端が各組毎に液体連通状に連結され、
燃焼ガスが、隣接する環状フィン間および隣接する伝熱管間を半径方向外方に流れて、これらの伝熱管を加熱するようにされたことを特徴とする縦円筒型フィン付多管式再生器。
【請求項２】
前記複数組の伝熱管の各組が、半径方向内方の位置と外方の位置とに交互に配置され、全ての伝熱管が千鳥状に配列されたことを特徴とする請求項１記載の縦円筒型フィン付多管式再生器。
【請求項３】
前記燃焼ガスが、半径方向外方に流れて後下方に流れて、下部煙室に集合するようにされたことを特徴とする請求項１または請求項２記載の縦円筒型フィン付多管式再生器。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本願の発明は、直火式吸収冷凍機等において使用される多管式再生器に関し、特に構造が簡単で、量産性と品質に優れ、低コストで熱伝達効率の良好な縦円筒型フィン付多管式再生器に関する。
【０００２】
【従来技術】
従来の直火式吸収冷凍機あるいは直火式吸収冷温水機等において使用される多管式再生器は、例えば図５に図示されるように、多管式再生器01の胴体02内に、該胴体02の全長もしくは略全長にわたって炉筒013 が設置され、該胴体02の左右両側壁面を構成する左右ヘッダプレート04間に多数の煙管07、07・・・が懸架され、該煙管07の両端は、左右の煙室09a 、09b 、出口煙室09c 等に開口されて、燃焼ガスが胴体02内に収容された吸収液08中を複数回折り返し流れて、該吸収液08を加熱し、温度の低下した燃焼ガスは、出口煙室09c に形成された排気口010 より大気中に排出されるとともに、発生した冷媒蒸気は、供給口012 より凝縮器へと送られるようになっている。なお、炉筒013 の少なくとも燃焼室06が形成される側の端部は、ヘッダプレート04により固定、支持されるようになっている。03は胴体02の外筒部分を示し、011 はバーナ、015 は濃吸収液出口である。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
前記従来の多管式再生器01においては、燃焼室06を有する炉筒013 は、左右ヘッダプレート04とは別体として形成され、これが胴体02の全長もしくは略全長にわたって設けられ、左右ヘッダプレート04のいずれかもしくは双方により固定、支持されるとともに、煙管群07、07・・・が左右ヘッダプレート04間に懸架されている。このため、部品点数、組立工数が多くなり、構造が複雑で、装置全体が大型となって、量産性、品質、コスト面で解決すべき課題が残されていた。
【０００４】
【課題を解決するための手段および効果】
本願の発明は、前記のような課題を解決した縦円筒型フィン付多管式再生器に関わり、その請求項１に記載された発明は、半径方向もしくは半径方向に対しやや傾斜した方向に並設された複数本の伝熱管を一組とする複数組の伝熱管が円周方向に燃焼室を囲むように並設されており、前記複数組の伝熱管には、複数枚の環状フィンが上下方向に積層状に燃焼室を囲むように挿通されて取り付けられており、各伝熱管は、その上端が気液タンク内に開口し、その下端が各組毎に液体連通状に連結され、燃焼ガスが、隣接する環状フィン間および隣接する伝熱管間を半径方向外方に流れて、これらの伝熱管を加熱するようにされたことを特徴とする縦円筒型フィン付多管式再生器である。
【０００５】
請求項１に記載された発明は、前記のように構成されているので、下方の環状の連通箱が不要となり、構造がさらにシンプルになる。この結果、部品点数と組立工数がさらに削減されて、量産性がさらに向上するとともに、コストがさらに低減される。また、伝熱管の取付け部分に生ずる熱応力も、片側がフリーとなるため、大幅に緩和される。
【０００６】
また、請求項２記載のように請求項１記載の発明を構成することにより、熱交換スペースを有効に活用して伝熱面積を増大させることができるとともに、燃焼ガス流に乱流を生じさせて、吸熱効率をさらに向上させることができる。これらにより、熱交換効率がさらに向上する。
【０００７】
さらに、請求項３記載のように請求項１または請求項２記載の発明を構成することにより、伝熱面の全域において、燃焼ガス流から十分に吸熱して、これを排出することができるので、熱交換効率がさらに向上する。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、先ず、図１ないし図３に図示される本願の請求項２および請求項３記載の発明の一実施形態（実施形態１）について説明する。
これらの図において、１は縦円筒型フィン付多管式再生器、２はその上方に設置された気液タンクで、該気液タンク２は、下方開放の円筒体２a と、該円筒体２a の下方開放部分を閉塞する円盤状の底蓋体２b とにより形成されている。
【００１３】
そして、円筒体２ａの頂壁中央部には、冷媒を吸収した稀吸収液と冷媒蒸気とが出入りする開口２ｃが形成され、その周壁下方部の適所には、吸収冷媒が蒸発により分離された後の濃吸収液の出口開口２d が形成されており、該開口２d に図示されない濃吸収液供給管の一端が連結されて、該濃吸収液供給管により、濃吸収液が次段の吸収器（図示されず）に供給されるようになっている。
【００１４】
なお、この場合、開口２ｃより供給された稀吸収液は、逆漏斗状もしくは細長い溝状の樋等を利用して、できるだけ気液タンク２の中心から遠い、円筒体２a の内周壁面に近い領域部分に供給するようにし、逆に濃吸収液供給管の先端は、気液タンク２の中心下方部にまで延長させると、吸収冷媒が分離された後の濃吸収液を取り出し易くなるので、好都合である。
【００１５】
３は下方に設置された環状の連通箱で、該連通箱３は、環状の上方開放の容器３a と、該容器３a の上方開放部を塞ぐ環状の天井蓋体３b とにより形成されており、その半径方向切断面による内部断面形状は、偏平な矩形形状とされている。
【００１６】
４はこれら気液タンク２と連通箱３とを連通する伝熱管であり、該伝熱管４は、燃焼室５を中心にして、半径方向に並設された２本の伝熱管４が伝熱管４の一組を形成しており、このようにして形成された伝熱管４の各組４−１、４−２、・・・が、円周方向に燃焼室５を囲むように複数組並設されている。
【００１７】
前記複数組の伝熱管４には、複数枚の環状フィン６が、上下方向に所定の間隙を空けて積層状に、燃焼室５を囲むようにして挿通されて取り付けられている。そして、各伝熱管４は、その上端が気液タンク２内に開口され、その下端が環状の連通箱３内に開口され、これら伝熱管４内を、吸収液もしくは吸収液と冷媒蒸気との気液混合体が下降もしくは上昇するようになっている。
【００１８】
前記伝熱管の各組４−１、４−２、・・・は、図２に図示されるように、半径方向内方の位置と外方の位置とに交互に位相をずらされて、全ての吸収液管４が千鳥状配列になるように配置されており、これにより、限られた熱交換スペース内に所要数の伝熱管４が配管され、伝熱面積を増大させることができるようにされているとともに、半径方向の燃焼ガス流に乱流を生じさせて、吸熱効率を向上させることができるようにされている。
【００１９】
７は前記複数の伝熱管４と複数の環状フィン６とからなる熱交換器コア部分の外周および下方部分を囲う熱交換器胴体であり、その底壁７a には円周方向に等間隔に複数の燃焼ガス流出用開口７b が形成され、さらに、該底壁７a により閉塞される煙室箱８が、該熱交換器胴体７に連なって、その最下部に設けられている。
【００２０】
前記煙室箱８には、排気管９が接続され、さらに該煙室箱８と前記底壁７a とには、ガスバーナ10がこれらを貫通して取り付けられている。
11は環状の連通箱３を底壁７a 上に所定の間隙を空けて支持させるための支持片であり、円周方向に適宜数設けられている。
【００２１】
本実施形態１は、前記のように構成されているので、次のように作動する。
気液タンク２内に稀吸収液12が供給され、複数の伝熱管４の全てと連通箱３内が稀吸収液12により充満されると、ガスバーナ10が点火される。
ガスバーナ10の燃焼炎は、燃焼室５を囲う複数組の伝熱管４、複数の環状フィン６、上方の気液タンク２の底蓋体２b 、下方の連通箱３に輻射熱を放出し、該輻射熱は、これらにより全て吸熱される。
【００２２】
次いで、燃焼ガスは、隣接する環状フィン６、６間および千鳥状に配置された伝熱管４、４・・・間を曲折しながら、全体としては半径方向外方に流れて、この間、環状フィン６による熱伝達促進作用と、燃焼ガスの乱流効果による同様の作用とにより、効果的に伝熱管４に対流熱を伝達する。
【００２３】
これらの輻射熱と対流熱とによる効果的な加熱により、伝熱管４内の稀吸収液12内に吸収されていた冷媒液が蒸発し、当初の稀吸収液12は、冷媒蒸気と吸収液との気液混合体となって比重を減らし、半径方向内方の燃焼室５に臨む側の伝熱管４内を上昇して、気液タンク２内に流出する。
【００２４】
気液タンク２内に流出した気液混合体は、ここにおいて冷媒蒸気と吸収液とに分離され、冷媒蒸気は、開口２ｃを出て図示されない冷媒蒸気供給管により、次段の凝縮器に送られる。
前記気液混合体の冷媒蒸気と吸収液との分離をさらに完全にするために、気液分離器（セパレータ）を気液タンク２内に設置したり、精留筒を気液タンク２に連設して、これと一体に形成するようにしてもよい。
【００２５】
冷媒液を含んだ稀吸収液12は、半径方向外方の燃焼室５から遠い側の伝熱管４内を下降する。そして、連通箱３内を介して半径方向内方の燃焼室５に臨む側の伝熱管４内に流入して、ここにおいて、燃焼炎および燃焼ガスにより強い加熱を受け、前記のとおり、吸収冷媒液を蒸発、分離させて、気液混合体となって、該伝熱管４内を上昇する。
【００２６】
かくして、半径方向外方の燃焼室５から遠い側の伝熱管４と、半径方向内方の燃焼室５に臨む側の伝熱管４との間において、連通箱３内を介した自然循環流が生起され、吸収冷媒液の稀吸収液12からの蒸発、分離が続行される。
このようにして得られた濃吸収液は、気液タンク２の下方部に形成された出口開口２d より排出されて、次段の吸収器に供給される。
【００２７】
隣接する環状フィン６、６間から流出した温度の低下した燃焼ガスは、次いで下方に流れて、熱交換器胴体７の底壁７a に形成された複数の燃焼ガス流出用開口７b を通って煙室箱８内に流出し、さらに、そこから排気管９を経て大気中に放出される。これにより、燃焼ガスが熱交換領域の下方領域を素通りするようなことがなくなり、これらの領域にも十分に行き渡るので、該領域にある伝熱管４の下方部分および環状フィン６にも十分な対流熱が伝達されて、熱交換効率がさらに向上する。
【００２８】
本実施形態１は、前記のように構成され、前記のように作動するので、さらに、次のような効果を奏することができる。
燃焼室５を囲んで円周方向に立設された複数組の伝熱管４、複数枚の環状フィン６、上方の気液タンク２、下方の連通箱３を組立構成することにより自ずと燃焼室５が形成され、燃焼室５を形成するために炉筒等の特別の部材を必要としない。また、伝熱管４は、複数の煙室を経由することなく、上方の気液タンク２と下方の連通箱３とに連通連結されているのみであるので、構造がシンプルになる。これらにより、部品点数と組立工数が削減されて、量産性が向上するとともに、製造コストが低減される。
【００２９】
また、伝熱管４として円管、気液タンク２として円筒が使用されるので、前記のとおり構造がシンプルになることとも相俟って、縦円筒型フィン付多管式再生器１の構造が堅牢となり、その品質が向上する。
【００３０】
本実施形態１は、また、次のように改変することができる。
すなわち、半径方向外方の燃焼室５から遠い側の伝熱管４と半径方向内方の燃焼室５に臨む側の伝熱管４との間において生起する吸収液の自然循環流を促進し、気液混合体ないし濃吸収液を稀吸収液12から分離し易くするために、これら両種の伝熱管４が気液タンク２内に開口する位置の境界部に、気液タンク２内の共通液面をわずかに越える高さの円筒状等の隔壁を底蓋体２b 上に立設せしめるようにする。
【００３１】
この場合、濃吸収液の出口開口２d は、該隔壁に形成され、該出口開口２d に接続される濃吸収液供給管の先端は、気液タンク２の中心下方部にまで延長される。そして、開口２ｃより供給された稀吸収液は、逆漏斗状もしくは細長い溝状の樋等を利用して、該隔壁により区画された気液タンク２内の半径方向外方の室に供給するようにされる。
【００３２】
次に、図４および図５に図示される本願の請求項１記載の発明の一実施形態（実施形態２）について説明する。
本実施形態２においては、複数組の伝熱管は、その各組４−１、４−２、・・・毎に、それらの下端が液体連通状に連結されており、実施形態１における環状の連通箱３および支持片11が除去されている。この結果、各組４−１、４−２、・・・の伝熱管４は、２本が合わさってＵ字管状を呈し、これらが気液タンク２の底蓋体２b に吊持されている。
【００３３】
また、伝熱管４の各組４−１、４−２、・・・は、燃焼室５を中心にして、半径方向に対しやや傾斜した方向に並設されている（図５参照）。その他の構成は、実施形態１と異なるところはないので、詳細な説明を省略する。
【００３４】
本実施形態２は、前記のように構成されているので、下方の連通箱３および支持片11が不要となり、構造がさらにシンプルとなる。この結果、実施形態１と比較して、部品点数と組立工数がさらに削減されて、量産性がさらに向上するとともに、コストがさらに低減される。また、伝熱管の取付け部分に生ずる熱応力も、片側がフリーとなるため、大幅に緩和される。
【００３５】
さらに、伝熱管４の各組４−１、４−２、・・・が、燃焼室５を中心にして、半径方向に対しやや傾斜した方向に並設されているので、伝熱管４を密に配設することができ、実施形態１と比較して、熱交換スペースが節約されて、装置を小型化することができる。その他、実施形態１と同様の効果を奏することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本願の請求項２および請求項３記載の発明の一実施形態（実施形態１）における縦円筒型フィン付多管式再生器の概略縦断面図である。
【図２】図２のII−II線で截断した横断面図である。
【図３】図１のＡ部の拡大図である。
【図４】  本願の請求項１記載の発明の一実施形態（実施形態２）における縦円筒型フィン付多管式再生器の概略縦断面図である。
【図５】図４のＶ−Ｖ線で截断した横断面図である。
【図６】従来例を示す図である。
【符号の説明】
１…縦円筒型フィン付多管式再生器、２…気液タンク、２c …稀吸収液・冷媒蒸気出入開口、２d …濃吸収液出口開口、３…連通箱、４…伝熱管、４−１、４−２・・・…伝熱管の組、５…燃焼室、６…環状フィン、７…熱交換器胴体、７a …底壁、７b …燃焼ガス流出用開口、８…煙室箱、９…排気管、10…ガスバーナ、11…支持片、12…稀吸収液。
【図１】
0003871089.tif 000002
【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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