(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
両端を閉塞した大きい内径の管体（以下、外管という）の中に、前記両端の間を貫通させた小さい内径の管体（以下、内管という）を縦・横に各複数配置し、前記外管と前記内管との間に第１の熱操作流体を流通するとともに、前記内管のうちの一方の一群を往路部分とし、他方の一群を復路部分として、第２の熱操作流体を往復させて流通することにより、前記第１の熱操作流体と前記第２の熱操作流体との間で熱交換を行わせる多管式熱交換器であって、
前記往路部分と前記復路部分とを水平方向に並べて配置する水平方向往復手段と、
前記往路部分の終端と前記復路部分の始端とにわたって配置されて前記外管とは区分された室部分の中に、前記往路部分の上方側から流出した前記第２の熱操作流体と前記往路部分の下方側から流出した前記第２の熱操作流体とを混流させて前記復路部分に流入させるための板状部分で形成された転向体を配置する混流手段とを具備することを特徴とする多管式熱交換器。
【請求項２】
両端を閉塞した大きい内径の管体（以下、外管という）の中に、前記両端の間を貫通させた小さい内径の管体（以下、内管という）を縦・横に各複数配置し、前記外管と前記内管との間に第１の熱操作流体を流通するとともに、前記内管のうちの一方の一群を往路部分とし、他方の一群を復路部分として、第２の熱操作流体を往復させて流通することにより、前記第１の熱操作流体と前記第２の熱操作流体との間で熱交換を行わせる多管式熱交換器であって、
前記外管の内部に前記内管のみを配置するとともに、前記往路部分と前記復路部分とを水平方向に並べて配置する水平往復手段と、
前記往路部分の終端と前記復路部分の始端とにわたって配置されて前記外管とは区分された室部分の中に、前記往路部分の上方側から流出した前記第２の熱操作流体と前記往路部分の下方側から流出した前記第２の熱操作流体とを混流させて前記復路部分に流入させるための板状部分で形成された転向体を配置する混流手段とを具備することを特徴とする多管式熱交換器。
【請求項３】
前記往路部分の終端に面して、右下りに配置された板状部分と左下りに配置された板状部分とを隣接させて襷掛状に斜めに交差する第１の交差板状部分と、前記復路部分の始端に面して前記第１の交差板状部分と平行して、右下りに配置された板状部分と左下りに配置された板状部分とを隣接させて斜めに襷掛状に交差する第２の交差板状部分とにより前記転向体を構成した請求項１または請求項２に記載の多管式熱交換器。
【請求項４】
請求項１、請求項２または請求項３に記載の多管式熱交換器を具備することを特徴とする吸収式冷凍装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、多管式熱交換器ならびにその利用装置、例えば、吸収式冷凍装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
こうした多管式熱交換器において、図５のように、熱交換操作を行うための流体（この発明において、熱操作流体という）を、それぞれ、一方向のみに流通して熱交換を行うようにした片道流通型の多管式熱交換器１００の構成（以下、第１従来技術という）が、日本機械学会昭和４５年９月発行「機械工学便覧」第１８編第２章２・６項（以下、第１文献という）に開示されている。なお、以下の図において、同一の符号で示す部分は、いずれかの図において説明する同一符号の部分と同一の機能をもつ部分である。
【０００３】
図５において、外管５０は、大きい内径Ｄ１・Ｄ２の管体５１の両端を端板５２・５３で閉塞して１つの管体として形成するとともに、所定の流路を介して与えられる一方の熱操作流体、すなわち、第１の熱操作流体６０を外管５０に流入させるための流入口５４と、第１の熱操作流体６０を外管５０内に流通したのちに所定の流路に流出させるための流出口５５とを設けて構成してある。
【０００４】
なお、外管５０側の流入口５４・流出口５５は上方側に配置してあるが、この配置を、流入口５４・流出口５５のいずれか一方を下方側に配置し、または、流出口５４・流出口５５を下方側に配置するように変更してもよい。
【０００５】
さらに、外管５０の内部に、垂直方向に配置した平行な複数の仕切板５６Ａ・５６Ｂの下側部分を切り欠いて設けた流路５７Ａと上側部分を切り欠いて設けた流路５７Ｂとを交互に配置することにより、第１の熱操作流体６０の流通を蛇行させることにより熱交換効率を向上させるように構成してある。
【０００６】
内管７は、外管５０の内径よりも小さい内径Ｄ３の管を、縦・横に各複数、すなわち、縦方向と横方向とにそれぞれ複数配置するとともに、外管５０の両端の端板５２・５３の間を貫通させて構成してあり、内管７０に第２の熱操作流体８０を流入させる側に、端板５２に隣接して外管５０とは区分された流入室７１と、内管７０を流通させた第２の熱操作流体８０を流出させる側に、端板５３に隣接して外管５０とは区分された流出室７２とを配置して構成してある。
【０００７】
そして、流入室７１には、所定の流路を介して与えられる他方の熱操作流体、すなわち、第２の熱操作流体８０を流入室７１に流入させるための流入口７３を設け、また、流出室７２には第２の熱操作流体８０を所定の流路に流出させるための流出口７４を設けることにより、流入室７１に流入した第２の熱操作流体８０を流入室７１から各内管７０の中に分流して流通した後に流出室７２で合流して所定の流路に流出するようにしている。
【０００８】
上記のような多管式熱交換器１００を利用する装置として、例えば、図６のような吸収式冷凍装置５００の構成（以下、第２従来技術という）が本願出願人による出願にもとづく特開平６−８８６５４号公報などにより開示されている。
【０００９】
図６の吸収式冷凍装置５００は、冷却運転と加温運転とに切り換えて運転することが可能な吸収式冷凍装置の構成例であり、冷却運転時には冷／温水３６ｂの部分が冷却された冷水になり、また、加温運転時には冷／温水３６ｂの部分が加温された温水になるものである。
【００１０】
図６において、まず、吸収液の循環系を、吸収器１の底部に溜っている低濃度の吸収液、すなわち、稀液２ａを起点として説明する。稀液２ａは、ポンプＰ１により、管路４を経て、高温再生器５に入る。高温再生器５は、下方からバーナーなどの加熱器６で加熱しているので、稀液２ａに中に含まれている冷媒が蒸発して、高温になった中濃度の吸収液、すなわち、中間液２ｂと、冷媒蒸気７ａとに分離する。
【００１１】
高温の中間液２ｂは、管路８を経て、高温側の熱交換器、すなわち、高温熱交換器９に入る。高温熱交換器９で、高温の中間液２ｂは、管路４を通る稀液２ａに熱を与えて放熱し、温度が低下した後、管路１０を経て、低温再生器１１に入る。
【００１２】
低温再生器１１では、管路２１を経て放熱管１１Ａに送り込まれた冷媒蒸気７ａが放熱管１１Ａを加熱しているので、この加熱により中間液２ｂの中に含まれている冷媒が蒸発して、高温になった高濃度の吸収液、すなわち、濃液２ｃと、冷媒蒸気７ｂとに分離する。
【００１３】
高温の濃液２ｃは、管路１２を経て、低温側の熱交換器、すなわち、低温熱交換器１３に入る。低温熱交換器１３で、高温の濃液２ｃは、管路４を通る稀液２ａに熱を与えて放熱し、中温になった後、管路１４を経て、吸収器１内の散布器１Ａに入り、散布器１Ａの多数の穴から散布する。
【００１４】
散布した濃液２ｃは、吸収器１内の冷却管１Ｂを流通する冷却用水３２ａによって冷却する。濃液２ｃは、冷却管１Ｂの外側を流下する際に、隣接する蒸発器２６から入ってくる冷媒蒸気７ｃを吸収して稀薄化し、低温の稀液２ａに戻り、吸収液の一巡が終えるという吸収液循環を繰り返すものである。
【００１５】
次に、冷媒の循環系を、吸収器１に入った冷媒蒸気７ｃを起点にして説明する。冷媒蒸気７ｃは、上記の吸収液の循環系で説明したように、吸収器１内の散布器１Ａから分散した濃液２ｃに吸収されて、稀液２ａの中に入り、高温再生器５で冷媒蒸気７ａになる。
【００１６】
冷媒蒸気７ａは、管路２１を経て、低温再生器１１の放熱管１１Ａに入り、中間液２ｂに熱を与えて放熱し、凝縮して冷媒液２４ａになった後、管路２２を経て、凝縮器２３の底部に入る。
【００１７】
凝縮器２３は、隣接する低温再生器１１との間の多数の通路１１Ｂを経て入ってくる冷媒蒸気７ｂを、凝縮器２３内の冷却管２３Ａを通る冷却用水３２ａで冷却することにり、冷媒蒸気７ｂを凝縮して低温の冷媒液２４ａにする。低温の冷媒液２４ａは、管路２５を経て、蒸発器２６に入り、蒸発器２６の低部に溜まって冷媒液２４ｂになる。
【００１８】
ポンプＰ２は、低温の冷媒液２４ｂを、管路２８を経て、散布器２６Ａに送り、散布器２６Ａの多数の穴から散布することを繰り返す。散布した冷媒液２４ｂは、蒸発器２６内の熱交換管２６Ｂを通る被熱操作流体、すなわち、冷／温水戻水３６ａを冷却する。この冷却の際に、冷媒液２４ｂは、冷／温水戻水３６ａから熱を吸収して蒸発して冷媒蒸気７ｃになった後、隣接する吸収器１との間の多数の通路２６Ｃを経て吸収器１に戻り、冷媒の一巡が終えるという冷媒循環を繰り返すものである。
【００１９】
以上のように、高温再生器５と低温再生器１１との二重の再生動作によって、吸収液と冷媒、つまり、熱操作流体を循環しながら蒸発器２６内の熱交換管２６Ｂ、すなわち、熱交換用配管によって、管路３５から与えられる被熱操作流体、すなわち、冷／温水戻水３５ａを冷却し、管路３７から冷水３５ｂを室内冷房機器などの冷却対象機器（図示せず）に冷却用被熱操作流体として与える運転を、二重効用の冷却運転と言い、主として、冷房用に用いているため、冷房運転とも言っている。
【００２０】
これに対して、高温再生器５で蒸発した冷媒蒸気７ａと高温熱交換器９に入れるべき高温の中間液２ｂとを、側路して吸収器１および蒸発器２６に与える管路４１・管路４２に設けた開閉弁Ｖ１・開閉弁Ｖ２を開いて、直接、吸収器１・蒸発器２６に戻し入れるとともに、散布器２６Ａより散布すべき冷媒液２４ｂを、蒸発器２６の底部と管路４の間を側路する管路４３に設けた開閉弁Ｖ３を開いて冷媒液２４ｂを吸収液２ａに混入するようにし、低温再生器１１を用いずに、高温再生器５のみの運転によって、吸収液循環と冷媒循環とを行いながら蒸発器２６内の熱交換管２６Ｂ、すなわち、熱交換用配管によって、管路３５から与えられる被熱操作流体、すなわち、冷／温水戻水３６ａを加温し、管路３７から温水３６ｂを室内暖房機器などの加温対象機器（図示せず）に加温用被熱操作流体として与える運転を、加温運転と言い、主として、暖房用に用いているため、暖房運転とも言っている。また、この加温運転時には、吸収器１と凝縮器２３との冷却は不要なので管路３１からの冷却用水３２ａの送水を停止している。
【００２１】
なお、管路８１は、オーバーフロー管を形成する部分であり、例えば、吸収液の稀釈運転時や、加温運転時、つまり、暖房運転時などに、低温再生器１１の底部に余分に貯留される吸収液を管路８１を介して吸収器１に戻しいれる側路であって、冷却運転時、つまり、冷房運転時には、Ｕ字状の垂れ下がった部分８２に吸収液を溜ておくことにより、冷媒蒸気７ｂが吸収器１に入らないように遮断しているものである。
【００２２】
また、管路２５も、管路８１と同様のオーバーフロー管に形成してあり、管路２５のＵ字状の垂れ下がった部分に凝縮器２３の底部からの冷媒液２４ａを溜ておくことにより、上記の各運転時などに、凝縮器２３の内部の冷媒蒸気７ｂが蒸発器２６に入らないように遮断しているものである。
【００２３】
上記の第２従来技術による吸収式冷凍装置５００の構成から加温運転に関連する部分を除去して、冷却運転のみを行うようにした図７の吸収式冷凍装置５００の構成（以下、第３従来技術という）が本願出願人による出願にもとづく特開平９−１４９９７５号公報などにより開示されている。そして、各部の動作は、上記の図６の第２従来技術による吸収式冷凍装置５００において説明した冷却運転の部分の動作と同様なので、ここでは説明を省略する。
【００２４】
そして、上記の図６・図７の第２従来技術・第３従来技術による吸収式冷凍装置５００における高温熱交換器９・低温熱交換器１３の部分に上記の図５の第１従来技術による多管式熱交換器１００が用いられており、図６・図７の高温熱交換器９に相当ずる図５の多管式熱交換器１００では、図６・図７の高温再生器５からの中間液２ｂを図５の第１の熱操作流体６０として、図６・図７の管路８を図５の流入路５４に接続し、図６・図７の管路１０を図５の流出路５５に接続するとともに、図６・図７の吸収器１からの稀液２ａを図５の第２の熱操作流体８０として、図６・図７の管路４の低温熱交換器１３側を図５の流入路７３に接続し、図６・図７の管路４の高温再生器５側を図５の流出路７４に接続するように構成している。
【００２５】
また、図６・図７の低温熱交換器１３に相当する図５の多管式熱交換器１００では、図６・図７の低温再生器１１からの濃液２ｃを図５の第１の熱操作流体６０として、図６・図７の管路１２を図５の流入路５４に接続し、図６・図７の管路１４を図５の流出路５５に接続するとともに、図６・図７の吸収器１からの稀液２ａを図５の第２の熱操作流体８０として、図６・図７の管路４のポンプＰ１側を図５の流入路７３に接続し、図６・図７の管路４の高温熱交換器９側を図５の流出路７４に接続するように構成している。
【００２６】
ところで、上記の図５の第１従来技術による多管式熱交換器１００の構成では、内管７０による第２の熱操作流体８０の流通が一方向のみに流通する片道型の構成になっているので、十分な熱交換を行わせるには、内管７０の長さＬ１を十分に長くした構成にしなければならず、利用側の装置、例えば、吸収式冷凍装置５００の全体の構成を小型化したい場合でも、多管式熱交換器１００の内管７０の長さＬ１で決まる大きさ以下には小型化できないという不都合がある。
【００２７】
また、流入室７１に流入した第２の熱操作流体８０は、必然的に、上方側が温度の高い部分になり、下方側が温度の低い部分になるので、第１の熱操作流体６０に対する熱交換が上方側の部分では良好に行えるが下方側の部分では良好に行えないという不都合がある。
【００２８】
前者の不都合を解消するための多管式熱交換器１００として、図８のように、内管７０を往路部分７０Ａと復路部分７０Ｂとに分割し、第２の熱操作流体８０を往復させて流通する往復路型の内管７０を設けた多管式熱交換器１００の構成（以下、第４従来技術という）が上記の第１文献に開示されている。
【００２９】
図８において、上記の図７の構成と同様の熱交換動作を行わせる場合には、内管７０の配置数を増加するとともに、内管７０の長さＬ１を約半分の長さにして配置し、内管７０の一方の一群、例えば、下方部分に配置した半数を往路部分７０Ａとし、他方の一群、例えば、上方部分に配置した半数を復路部分７０Ｂとして構成することにより、第２の熱操作流体８０を往復させて流通するようにしている。
【００３０】
そして、流出室７２・流出口７４とは、端板５２側の流入室７１・流入口７３と隣接した箇所に配置され、上記の図７の第１従来技術の構成における流出室７２に相当する箇所に、往路部分７０Ａの終端と復路部分７０Ｂの終端とにわたって端板５３の外側に配置した室部分を回流室７５とし、往路部分７０Ａから流出した第２の熱操作流体８０を復路部分７０Ｂに回流させている。なお、外管５０側の流入口５４・流出口５５の配置については、上記の図７の第１従来技術で述べたとおりである。
【００３１】
この第４従来技術の構成では、内管７０の長さＬ１を短くして多管式熱交換器１００の全体の長さを短くした構成にできるが、流入室７１に流入した第２の熱操作流体８０は、必然的に、上方側が温度の高い部分になり、下方側が温度の低い部分になることに加えて、第２の熱操作流体８０が、往路部分７０Ａの始端から回流室７５を経て復路部分７０Ｂに流入する際にも、必然的に、点線の矢印で示したように、上方側が温度の高い部分になり、下方側が温度の低い部分になるので、第２の熱操作流体６０に対する熱交換が上方側の部分では良好に行えるが下方側の部分では良好に行えないという不都合がある。
【００３２】
こうした不都合を解消するための多管式熱交換器１００として、図９のように、往路部分７０Ａでの流通と復路部分７０Ｂでの流通とを反転させるようにしたＵ字管型の多管式熱交換器１００の構成（以下、第５従来技術という）が上記の第１文献により開示されている。
【００３３】
図９において、往路部分７０Ａの上方側に配置した内管７０は復路部分７０Ｂの下方側に配置した内管７０に連続させた「Ｕ字形」の管路７０Ｃにしてあり、また、往路部分７０Ａの下方側に配置した内管７０は復路部分７０Ｂの上方側に配置した内管７０に連続させた「Ｕ字形」の管路７０Ｃにしてある。
【００３４】
したがって、「Ｕ字形」の管路７０Ｃによって、往路部分７０Ａの下方側から流出した温度の低い第２の熱操作流体８０が復路部分７０Ｂの上方側に流通させられるので、第１の熱操作流体６０と第２の熱操作流体８０との間の熱交換が全体的に平均させられるようになり、熱交換が平均して良好に行われるようになるわけである。
【００３５】
なお、外管５０側の流入口５４・流出口５５の配置については、上記の図７の第１従来技術で述べたとおりである。また、上記の第４従来技術・第５従来技術の構成による多管式熱交換器１００を上記の第２従来技術・第３従来技術の構成による吸収式冷凍装置５００の熱交換器９・熱交換器１３として使用できることは言うまでもない。
【００３６】
【発明が解決しようとする課題】
上記の第５従来技術の構成では、内管７０を複雑な種々の形の「Ｕ字形」の管路に形成するため、構成が複雑になるほか加工費用もかさむので、多管式熱交換器１００またはその利用装置、例えば、吸収式冷凍装置５００を簡便安価な構成にして提供できないという第１の不都合がある。
【００３７】
また、往路部分７０Ａと復路部分７０Ｂとを上下に配置しているため、外形が縦方向に大きくなり、使用する装置の配置構成、例えば、吸収式冷凍装置５００の配置構成が縦方向に大きくできない場合には使用できないという第２の不都合がある。
【００３８】
さらに、上記の第２の不都合を解消するために、上記の第５従来技術の構成における往路部分７０Ａと復路部分７０Ｂとを水平方向に並べて、図９の縦断面が横断面になるように配置したとしても、複数の仕切板５６Ａ・５６Ｂによる流路抵抗があるため、第１の熱操作流体６０が流通を加圧できるような加圧構成、例えば、ポンプによる加圧、または、落差による加圧を行う構成を設ける必要があるという第３の不都合がある。
【００３９】
そして、利用装置、例えば、吸収式冷凍装置５００の構成では、高温再生器５と低温再生器１１との間の落差を大きくして、中間液２ｂの管路８と管路１０との間を加圧させ、さらに、低温再生器１１と吸収器１との間の落差を大きくして、濃液２ｃの管路１２と管路１４との間を加圧させるような構成にしなければならないので、利用装置、例えば、吸収式冷凍装置５００の構成を小型安価な構成にして提供できないという第４の不都合がある。
【００４０】
また、上記の第４の不都合を解消するために、所要の管路にポンプを設けて加圧する構成が考えられるが、こうした構成では、中間液２ｂは吸収剤を含むとともに高温であり、また、濃液２ｃは低温ではあるが吸収剤の濃度が高いので、ポンプの要部が腐食されやすく、また、吸収剤の析出による運転障害が生じやすいため、ポンプの耐久寿命が短く、保守交換の費用がかさむという第５の不都合がある。
このため、こうした不都合のない多管式熱交換器１００ならびにその利用装置、例えば、吸収式冷凍装置５００の提供が望まれているという課題がある。
【００４１】
【課題を解決するための手段】
この発明は、上記のような
両端を閉塞した大きい内径の管体、すなわち、外管の中に、上記の両端の間を貫通せた小さい内径の管体、すなわち、内管を縦・横に各複数配置し、上記の外管と上記の内管との間に第１の熱操作流体を流通するとともに、上記の内管のうちの一方の一群を往路部分とし、他方の一群を復路部分として、第２の熱操作流体を往復させて流通することにより、上記の第１の熱操作流体と上記の第２の熱操作流体との間で熱交換を行わせる多管式熱交換器において、
【００４２】
上記の往路部分と上記の復路部分とを水平方向に並べて配置する水平方向往復手段と、
上記の往路部分の終端と上記の復路部分の始端とにわたって配置されて上記の外管とは区分された室部分の中に、上記の往路部分の上方側から流出した上記の第２の熱操作流体と上記の往路部分の下方側から流出した上記の第２の熱操作流体とを混流させて上記の復路部分に流入させるための板状部分で形成された転向体を配置する混流手段と
を設ける第１の構成と、
【００４３】
上記の第１の構成における水平往復手段に代えて、
上記の外管の内部に上記の内管のみを配置するとともに、上記の往路部分と上記の復路部分とを水平方向に並べて配置する水平往復手段
を設ける第２の構成と、
【００４４】
上記の第１の構成・第２の構成において、
上記の往路部分の終端に面して、右下りに配置された板状部分と左下りに配置された板状部分とを隣接させて襷掛状に斜めに交差する第１の交差板状部分と、上記の復路部分の終端に面して上記の第１の交差板と平行して、右下りに配置された板状部分と左下りに配置された板状部分とを隣接させて斜めに襷掛状に交差する第２の交差板状部分とにより上記の転向体を構成した第３の構成と、吸収式冷凍装置の熱交換部分に、上記の第１の構成・第２の構成・第３の構成による多管式熱交換器を設けた第４の構成とにより上記の課題を解決したものである。
【００４５】
【発明の実施の形態】
この発明の実施の形態として、上記の第４従来技術の構成における往路部分７０Ａと復路部分７０Ｂとを水平方向に並べた構成にこの発明を適用した実施例を説明する。
【００４６】
【実施例】
以下、図１〜図４により実施例を説明する。図１〜図４において、図５〜図６の符号と同一符号で示す部分は、図５〜図６で説明した同一符号の部分と同一の機能をもつ部分であり、また、図１〜図４に同一符号で示す部分は、図１〜図４のいずれかにおいて説明する同一符号の部分と同一の機能をもつ部分である。
【００４７】
〔第１実施例〕
以下、図１・図２により第１実施例を説明する。この第１実施例が上記の第５従来技術と異なる箇所は、第１には、図１の〔全体構成／斜視〕のように、内管７０の往路部分７０Ａと復路部分と７０Ｂとを水平方向に並べて配置した箇所である。
【００４８】
また、第２には、図１の〔全体構成／斜視〕と図２のように、外管５０の部分における仕切板５６Ａ・５６Ｂを除去して、内管７０のみを配置することにより、仕切板５６Ａ・５６Ｂによる流路抵抗を無くして構成した箇所である。
【００４９】
さらに、第３には、図１の〔内部構成／斜視〕のように、回流室７５、すなわち、往路部分７０Ａの終端と復路部分７０Ｂの始端とにわたって配置されていて外管５０とは区分された室部分の中に、往路部分７０Ａの上方側から流出した第２の熱操作流体８０と往路部分７０Ａの下方側から流出した第２の熱操作流体８０とを、混ぜ合わせるように流動（この発明において、混流という）させて復路部分７０Ｂに流入させるための板状部分７６Ａ・７６Ｂ・７６Ｃ・７６Ｄで形成された転向体７６を配置した箇所である。
【００５０】
また、第４には、上記の転向体７６を、往路部分７０Ａの終端に面して、板状部分７６Ａと板状部分７６Ｂとが重なり合わない状態（この発明において、襷掛状という）に斜めに交差する第１の交差板７６Ａ・７６Ｂと、復路部分７０Ｂの始端に面して上記の第１の交差板７６Ａ・７６Ｂと平行して斜めに襷掛状に交差する第２の交差板７６Ｃ・６７Ｄとにより構成した箇所である。
【００５１】
そして、概括的には、第１には、
両端を、例えば、端板５２・５３で閉塞した大きい内径の管体、すなわち、外管５０の中に、上記の両端の間、例えば、端板５２・５３の間を貫通せた小さい内径の管体、すなわち、内管７０を縦・横に各複数配置し、上記の外管５０と上記の内管７０との間に第１の熱操作流体６０を流通するとともに、上記の内管７０のうちの一方の一群を往路部分７０Ａとし、他方の一群を復路部分７０Ｂとして、第２の熱操作流体８０を往復させて流通することにより、上記の第１の熱操作流体６０と上記の第２の熱操作流体８０との間で熱交換を行わせる多管式熱交換器１００において、
【００５２】
上記の往路部分７０Ａと上記の復路部分７０Ｂとを水平方向に並べて配置する水平方向往復手段と、
上記の往路部分７０Ａの終端と上記の復路部分７０Ｂの始端とにわたって配置されて上記の外管５０とは区分された室部分、例えば、回流室７５の中に、上記の往路部分７０Ａの上方側から流出した上記の第２の熱操作流体８０と上記の往路部分７０Ａの下方側から流出した上記の第２の熱操作流体８０とを混流させて上記の復路部分７０Ｂに流入させるための板状部分７６Ａ・７６Ｂ・７６Ｃ・７６Ｄで形成された転向体７６を配置する混流手段と
を設けた上記の第１の構成を構成しているものである。
【００５３】
また、第２には、
上記の第１の構成における水平往復手段に代えて、
上記の外管５０の内部に上記の内管７０のみを配置するとともに、上記の往路部分７０Ａと上記の復路部分７０Ｂとを水平方向に並べて配置する水平往復手段
を設けた上記の第２の構成を構成しているものである。
【００５４】
さらに、第３には、
上記の第１の構成・第２の構成において、
上記の往路部分７０Ａの終端に面して襷掛状に斜めに交差する第１の交差板状部分７６Ａ・７６Ｂと、上記の復路部分７０Ｂの始端に面して上記の第１の交差板７６Ａ・７６Ｂと平行して斜めに襷掛状に交差する第２の交差板状部分７６Ｃ・７６Ｄとにより上記の転向体７６を構成した上記の第３の構成を構成しているものである。
【００５５】
つまり、具体的には、図１の〔全体構成／斜視〕におけるイ−イ箇所の断面と、ロ−ロ箇所の断面とは、図２の〔イ−イ断面〕〔ロ−ロ断面〕のように構成されたおり、外管５０の内部には、上記の第４従来技術の構成における仕切板５６Ａ・５６Ｂに相当する部分は全く配置されておらず、第１の熱操作流体６０の流通に対する流路抵抗を低減してある。
【００５６】
また、回流室７５の中に配置した転向体７６は、図１の〔内部構成／斜視〕〔要部／側面〕のように、往路部分７０Ａの終端に面して配置した第１の交差板状部分７６Ａ・７６Ｂと、復路部分７０Ｂに面して配置した第２の交差板状部分７６Ｃ・７６Ｄとで構成してある。
【００５７】
そして、板状部分７６Ａと板状部分７６Ｃは平行して配置してあり、板状部分７６Ａの上面と板状部分７６Ｃの下面との間は１つの流路を形成しているので、この流路の部分における往路部分７０Ａの終端から流出した直後の第２の熱操作流体８０は、板状部分７６Ａと板状部分７６Ｃとの間の流路を通って復路部分７０Ｂに流入させられることになるが、板状部分７６Ａの上面側に位置付けれらた往路部分７０Ａの内管７０は上方側の数が多く、下方側に至るに従って数が少なっているのに対して、板状部分７６Ｃの下面側に位置付けれ復路部分７０Ｂの内管７０は、逆に、上方側の数が少なく、下方側の数が多くなっているので、往路部分７０Ａから流出した直後の第２の熱操作流体８０のうちの上方側の部分が強制的に復路部分７０Ｂの下方側に案内されて流入するように流動させられることになる。
【００５８】
また、板状部分７６Ａの下面側に位置付けられた内管７０から流出した直後の第２の熱操作流体８０は、板状部分７６Ａで邪魔されて、板状部分７６Ｃの箇所まで流動した後に、板状部分７６Ｃの上面側で案内されて往路部分７０Ａの上方側から流出した第２の熱操作流体８０と混流させられるように流動する第１の流動部分と、板状部分７６Ｃの下面側で案内されて板状部分７６Ｃの下面側と板状部分７６Ｄの上面側との間の流路を通って往路部分７０Ａの下方側から流出した第２の熱操作流体８０と混流させられるように流動する第２の流動部分とに分かれて流動した後に、これら第１の流動部分と第２の流動部分とが混流させられて、復路部分７０Ｂの上方側と下方側とに流入するように流動させられることになる。
【００５９】
したがって、復路部分７０Ｂの管路７０を流通する第２の熱操作流体８０は、往路部分７０Ａの上方側から流出した温度の高い部分と、往路部分７０Ａの下方側から流出した温度の低い部分とが混流させられて温度が平均化された熱操作流体になって復路部分７０Ｂに流通することになるので、復路部分７０Ｂでの第１の熱操作流体６０と第２の熱操作流体８０との間の熱交換が、復路部分７０Ｂの全体にわたって平均化された熱操作流体になるため、熱交換効率を向上できることになる。
【００６０】
しかも、図９の構成のように、「Ｕ字形」の管路７０Ｃを形成するような複雑な構成を必要としないので、構成を簡便小型化・安価化して提供し得るほか、外管５０の部分には、図８の構成における複数の仕切板５６Ａ・５６Ｂのような流路抵抗を有する部分が無いので、第１の熱操作流体６０を流通させるための流通加圧量をごく低圧化した場合でも利用することができることになる。
【００６１】
〔第２実施例〕
以下、図１〜図３により第２実施例を説明する。この第２実施例の構成が上記の第１実施例の構成と異なる箇所は、第１実施例における転向体７６に代えて、図３のように、往路部分７０Ａの終端と復路部分７０Ｂの始端とに面して、すなわち、端板５３に面して、上方側に流路部分７６Ｅを設けて配置した垂直方向の仕切板７６Ｆと、下方側に流路部分７６Ｇを設けて配置した垂直方向の仕切板７６Ｈとを交互に間隔を置いて配置した転向体７６を設けて構成した箇所であり、この構成によって、往路部分７０Ａの終端から流出した第２の熱操作流体８０を各仕切板７６Ｆ・７６Ｈの間の流路に沿って蛇行させる際に、往路部分７０Ａの上方側から流出した第２の熱操作流体８０と、往路部分７０Ａの下方側から流出した第２の熱操作流体８０とが混流させながら復路部分７０Ｂの各内管７０に流入するようにしたものである。
【００６２】
そして、概括的には、
上記の第１実施例による上記の第１の構成における混流手段に代えて、
上記の往路部分７０Ａの終端と上記の復路部分７０Ｂの始端とにわたって配置されて上記の外管５０とは区分された室部分、例えば、回流室７５の中に、上記の往路部分７０Ａの上方側から流出した上記の第２の熱操作流体８０と上記の往路部分７０Ａの下方側から流出した上記の第２の熱操作流体８０とを混流させて上記の復路部分７０Ｂに流入させるための板状部分７６Ｆ・７６Ｈで形成された転向体７６を配置する混流手段
を設けた上記の第１の構成を構成していることになる。
【００６３】
そして、熱交換効率の向上、構成の簡便小型化・安価化、第１の熱操作流体８０の流通加圧の低圧化については、上記の第１実施例で説明したと同様なので、ここでは説明を省略する。
【００６４】
〔第３実施例〕
以下、図１・図２・図４により第３実施例を説明する。この第３実施例の構成が上記の第１実施例の構成と異なる箇所は、第１実施例における転向体７６に代えて、図４のように、往路部分７０Ａの終端と復路部分７０Ｂの始端とに面して、すなわち、端板５３に面して、下方側に流路部分７６Ｊを設けて配置した垂直方向の仕切板７６Ｋと、左右に各流路部分７６Ｌ・７６Ｍを設けて配置した水平方向の仕切板７６とを配置した「逆Ｔ字形」の転向体７６を設けて構成した箇所であり、この構成によって、往路部分７０Ａの終端から流出した第２の熱操作流体８０を各仕切板７６Ｌ・７６Ｍで形成された流路に沿って回流させる際に、往路部分７０Ａの上方側から流出した第２の熱操作流体８０と、往路部分７０Ａの下方側から流出した第２の熱操作流体８０とが混流させながら復路部分７０Ｂの各内管７０に流入するようにしたものである。
【００６５】
そして、概括的には、
上記の第１実施例による上記の第１の構成における混流手段に代えて、
上記の往路部分７０Ａの終端と上記の復路部分７０Ｂの始端とにわたって配置されて上記の外管５０とは区分された室部分、例えば、回流室７５の中に、上記の往路部分７０Ａの上方側から流出した上記の第２の熱操作流体８０と上記の往路部分７０Ａの下方側から流出した上記の第２の熱操作流体８０とを混流させて上記の復路部分７０Ｂに流入させるための板状部分７６Ｌ・７６Ｍで形成された転向体７６を配置する混流手段
を設けた上記の第１の構成を構成していることになる。
【００６６】
そして、熱交換効率の向上、構成の簡便小型化・安価化、第１の熱操作流体８０の流通加圧の低圧化については、上記の第１実施例で説明したと同様なので、ここでは説明を省略する。
【００６７】
〔第４実施例〕
以下、図１〜図４・図８により第４実施例を説明する。この第４実施例の構成が上記の第１実施例・第２実施例・第３実施例の構成と異なる箇所は、第１実施例・第２実施例・第３実施例における図１の〔全体構成／斜視〕と図２との構成における外管５０の部分に、図示してはいないが、図８の仕切板５６Ａ・５６Ｂと同様の仕切板を配置して構成した箇所である。
【００６８】
そして、概括的には、上記の第１実施例・第２実施例・第３実施例による第１の構成と同様に、上記の第１の構成を構成していることになるものである。
【００６９】
したがって、この第４実施例の構成によれば、上記の第１実施例で説明した第１の熱操作流体８０の流通加圧の低圧化は行い得ないが、熱交換効率の向上、構成の簡便小型化・安価化については、上記の第１実施例で説明したと同様の効果を得ることができる。
【００７０】
〔第５実施例〕
以下、図１〜図４・図６〜図８により第５実施例を説明する。この第５実施例の構成は、上記の第１実施例〜第４実施例による多管式熱交換器１００を、例えば、図６・図７の構成による吸収式冷凍装置５００における高温熱交換器９・低温熱交換器１３の箇所に用いて構成したものである。
【００７１】
そして、概括的には、
吸収式冷凍装置５００の熱交換部分に、上記の第１実施例〜第４実施例による多管式熱交換器１００を設けた上記の第４の構成を構成していることになるものである。
【００７２】
したがって、こうした構成の吸収式冷凍装置５００の構成によれば、上記の第１実施例〜第４実施例の構成による多管式熱交換器１００の各構成に対応して、上記の第１実施例〜第４実施例で説明した熱交換効率の向上、構成の簡便小型化・安価化、第１の熱操作流体８０の流通加圧の低圧化についての効果を得ることができるものである。
【００７３】
〔変形実施例〕
この発明は次のように変形して実施することを含むものである。
（１）外管５０・回流室７５の端板５２・５３に平行した断面形状を円形にして構成するとともに、その円形の左右に分けた一方を往路部分７０Ａとし、他方を復路部分７０Ｂにして構成するとともに、流入室７１を往路部分７０Ａの断面形状と対応する形状とし、流出室７２を復路部分７０Ｂの断面形状と対応する形状にして構成する。
【００７４】
（２）外管５０側の流入口５４・流出口５５の配置を、流入口５４・流出口５５の両方を外管５０の上方側に配置し、または、流入口５４・流出口５５の両方を外管５０の下方側に配置し、もしくは、流入口５４を外管５０の上方側に配置し、流出口５５を外管５０を外管５０の下方側に配置するように変更して構成する。
【００７５】
【発明の効果】
この発明によば、以上のように、第２の熱操作流体を流通する往路部分と復路部分とを水平方向に並べて配置しているので、多管式熱交換器の全体構成を高さを低くして小型化したものにすることができ、また、回流室の中の板状部分で形成した転向体により復路部分の管路を流通する第２の熱操作流体を、往路部分の上方側から流出した温度の高い部分と、往路部分の下方側から流出した温度の低い部分とを混流して温度を平均化した熱操作流体にしているので熱交換効率が向上できる。
【００７６】
また、往路部分と復路部分との回流に「Ｕ字形」の管路のような複雑な管路構成を必要せず、単なる板状部分で形成した転向体で回流させているので、構成を簡便小型化・安価化して提供し得る。
【００７７】
さらに、外管の部分に複数の仕切板による第１の熱操作流体の蛇行路を設けない構成では、第１の熱操作流体の流路抵抗を低減できるので、第１の熱操作流体を流通させるための流通加圧量をごく低圧化した構成の場合でも利用することができる。
【００７８】
そして、熱交換部分に、こうした構成の多管式熱交換器を利用する装置、例えば、吸収式冷凍装置では、上記のような熱交換効率の向上、構成の簡便小型化・安価化、熱操作流体の流通加圧量の低圧化を可能にして簡便小型・安価な吸収式冷凍装置を提供できるなどの特長がある。
【図面の簡単な説明】
図面中、図１〜図４はこの発明の実施例を、また、図５〜図９は従来技術を示し、各図の内容は次のとおりである。
【図１】全体構成斜視・内部構成斜視・要部側面図
【図２】全体構成縦断面図
【図３】内部構成斜視・要部側面図
【図４】内部構成斜視・要部側面図
【図５】全体構成縦断面図
【図６】全体ブロック構成図
【図７】全体ブロック構成図
【図８】全体構成縦断面図
【図９】全体構成縦断面図
【符号の説明】
１  吸収器
１Ａ  散布器
１Ｂ  冷却管
２ａ  稀液
２ｂ  中間液
２ｃ  濃液
４  管路
５  高温再生器
６  加熱器
７ａ  冷媒蒸気
７ｂ  冷媒蒸気
７ｃ  冷媒蒸気
８  管路
９  高温熱交換器
１０  管路
１１  低温再生器
１１Ａ  放熱管
１２  管路
１３  低温熱交換器
１４  管路
２１  管路
２２  管路
２３  凝縮器
２３Ａ  冷却管
２４ａ  冷媒液
２４ｂ  冷媒液
２５  管路
２６  蒸発器
２６Ａ  散布器
２６Ｂ  熱交換管
２８  管路
３１  管路
３２ａ  冷却用水
３５  管路
３６ａ  冷／温水戻水
３６ｂ  冷／温水
３７  管路
４１  管路
４２  管路
４３  管路
５０  外管
５１  管体
５２  端板
５３  端板
５４  流入口
５５  流出口
５６Ａ  仕切板
５６Ｂ  仕切板
５７Ａ  流路
５７Ｂ  流路
６０  熱操作流体
７０  内管
７０Ａ  往路部分
７０Ｂ  復路部分
７０Ｃ  Ｕ字形管路
７１  流入室
７２  流出室
７３  流入口
７４  流出口
７５  回流室
７６  転向体
７６Ａ  板状部分
７６Ｂ  板状部分
７６Ｃ  板状部分
７６Ｄ  板状部分
７６Ｅ  流路部分
７６Ｆ  仕切板
７６Ｇ  流路部分
７６Ｈ  仕切板
７６Ｊ  流路部分
７６Ｋ  仕切板
７６Ｌ  流路部分
７６Ｍ  流路部分
８０  熱操作流体
８１  管路
８２  垂下部分
１００  多管式熱交換器
５００  吸収式冷凍装置
Ｄ１  内径
Ｄ２  内径
Ｄ３  内径
Ｌ１  長さ
Ｐ１  ポンプ
Ｐ２  ポンプ
Ｖ１  開閉弁
Ｖ２  開閉弁
【図１】
0004270631.tif 000002
【図２】
0004270631.tif 000003
【図３】
0004270631.tif 000004
【図４】
0004270631.tif 000005
【図５】
0004270631.tif 000006
【図６】
0004270631.tif 000007
【図７】
0004270631.tif 000008
【図８】
0004270631.tif 000009
【図９】
0004270631.tif 000010