(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
コイル状に巻回される伝熱管（２７）を吸収液（２８）中に浸漬し、伝熱管（２７）中に熱源流体を流通させて吸収液（２８）を加熱し、吸収液（２８）から冷媒蒸気を発生させる吸収式冷凍機の発生器（２１）において、発生器（２１）中に吸収液（２８）を供給する溶液入口（２５）と、発生器（２１）から吸収液（２８）を排出する溶液出口（２３）とは近接して配置され、溶液入口（２５）と溶液出口（２３）との間に、吸収液（２８）の移動を阻止する仕切板（２６）が設けられることを特徴とする吸収式冷凍機の発生器。
【請求項２】
コイル状に巻回される伝熱管（２７）を吸収液（２８）中に浸漬し、伝熱管（２７）中に熱源流体を流通させて吸収液（２８）を加熱し、吸収液（２８）から冷媒蒸気を発生させる吸収式冷凍機の発生器（２１）において、発生器（２１）中に吸収液（２８）を供給する溶液入口（２５）と、発生器（２１）から吸収液（２８）を排出する溶液出口（２３）とは近接して配置され、溶液入口（２５）は、発生器（２１）の底部シェル（２４）上に挿入され、先端が封止される管（２２）の側壁に、溶液出口（２３）から遠ざかる方向に向けられるノズルとして形成されることを特徴とする吸収式冷凍機の発生器。
【請求項３】
コイル状に巻回される伝熱管（２７）を吸収液（２８）中に浸漬し、伝熱管（２７）中に熱源流体を流通させて吸収液（２８）を加熱し、吸収液（２８）から冷媒蒸気を発生させる吸収式冷凍機の発生器（２１）において、発生器（２１）中に吸収液（２８）を供給する溶液入口（２５）と、発生器（２１）から吸収液（２８）を排出する溶液出口（２３）とは近接して配置され、溶液入口（２５）と溶液出口（２３）との間に、吸収液（２８）の移動を阻止する仕切板（２６）が、伝熱管（２７）のコイル形状に対して径方向に設けられ、
溶液入口（２５）は、発生器（２１）の底部シェル（２４）上に挿入され、先端が封止される管（２２）の側壁に、溶液出口（２３）から遠ざかる方向に向けられるノズルとして形成され、
管（２２）は、軸線方向が仕切板（２６）とほぼ平行となるように挿入されることを特徴とする吸収式冷凍機の発生器。
【請求項４】
前記仕切板（２６）と前記管（２２）との間に、前記伝熱管（２７）の端部と発生器（２１）外部との間で熱源流体を導くヘッダ（３２，３３）が設けられることを特徴とする請求項３記載の吸収式冷凍機の発生器。
【請求項５】
容器（２０）内の液体（２８）中にコイル状に巻回される伝熱管が浸漬され、伝熱管（２７）中に流通させる流体と容器（２０）内の液体（２８）との間で熱交換を行う吸収式冷凍機の熱交換器（２１）において、
容器（２０）内に液体（２８）を供給する液体入口（２５）と、容器（２０）から液体（２８）を排出する液体出口（２３）とを近接させ、
液体入口（２５）と液体出口（２３）との間に液体（２８）の移動を阻止する仕切板（２６）を設けることを特徴とする吸収式冷凍機の熱交換器。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、吸収式冷凍機において冷媒蒸気を発生させるための発生器や液体または気体と液体との間で熱交換を行う熱交換器、特にコイル形状の伝熱管を有する吸収式冷凍機の発生器および熱交換器に関する。
【０００２】
【従来の技術】
吸収式冷凍機では、発生器で吸収液から冷媒蒸気を発生させ、発生させた冷媒蒸気を凝縮器で凝縮させ、凝縮された冷媒液を蒸発器に散布し、被冷却液が流通する伝熱管を冷媒蒸気の蒸発によって冷却し、蒸発した冷媒蒸気を吸収液中に吸収する冷凍サイクルを繰返す。吸収液としては臭化リチウム水溶液を用い、水を冷媒とする方式が広く用いられている。水を吸収液とし、アンモニア（ＮＨ3）を冷媒とする方式なども用いられている。吸収式冷凍機では、冷凍の効率を改善するため、熱交換器を用いて二重効用や多重効用化が図られている。発生器や熱交換器は、冷凍能力が大きな吸収式冷凍機については、シェルアンドチューブ形構造で形成することが多い。しかしながら、シェルアンドチューブ構造では、設置面積が大きくなってしまうので、伝熱管をコイル形状として、設置面積の小形化を図ることが考えられている。たとえば実開平４−４６６７１や特開平６−２６５２３５には、低温発生器に相当する低温再生器を、コイル構造の伝熱管を用いて形成する先行技術が開示されている。
【０００３】
図６は、コイル形状の伝熱管を有する低温発生器（１）の概略的な構成を示す。低温発生器（１）は大略的に円環状であり、溶液入口（２）から供給される吸収液は、溶液出口（３）から排出される。図７として、図６の切断面線ＶＩＩ−ＶＩＩから見た状態を示すように、低温発生器（１）のシェル（４）の底部に入口孔（５）が設けられ、カバー（６）によってコイル状の伝熱管（７）との間を遮蔽している。溶液入口（２）から供給される吸収液（８）は、伝熱管（７）の周囲を通って液面に達し、せき（９）から溶液出口（３）に流出する。図８に示すように、カバー（６）は、図６の流線（１０）として示すように、溶液入口（２）から溶液出口（３）まで吸収液（８）が低温発生器（１）内をほぼ一周するような方向に吸収液（８）を流出させるように設けられる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
図６に示すような溶液入口（２）では、カバー（６）を図８に示すような向きに設けて、供給する吸収液（８）の流線（１０）が低温発生器（１）内をほぼ一周させるようにしている。しかしながら、溶液入口（２）と溶液出口（３）とが近接しているので、図６に短絡流線（１１）として示すような、吸収液のバイパスが生じてしまう。短絡流線（１１）に沿うバイパス流では、伝熱管（７）との間での熱交換を充分に行うことができないので、吸収液（８）を充分に加熱することができず、冷媒蒸気の発生や吸収液（８）の濃縮が不充分となって、発生器（１）としての効率が低下してしまう。溶液入口（２）と溶液出口（３）との距離を大きくすると、溶液入口（２）と溶液出口（３）との間で吸収液（８）が停滞し、充分な熱交換を行うことができなくなって、低温発生器（１）としての効率が低下する。
【０００５】
本発明の目的は、簡単な構成で、コイル状の伝熱管を有する吸収式冷凍機の発生器や熱交換器の効率を高めることができる吸収式冷凍機の発生器および熱交換器を提供することである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明は、コイル状に巻回される伝熱管（２７）を吸収液（２８）中に浸漬し、伝熱管（２７）中に熱源流体を流通させて吸収液（２８）を加熱し、吸収液（２８）から冷媒蒸気を発生させる吸収式冷凍機の発生器（２１）において、
発生器（２１）中に吸収液（２８）を供給する溶液入口（２５）と、発生器（２１）から吸収液（２８）を排出する溶液出口（２３）とは近接して配置され、溶液入口（２５）と溶液出口（２３）との間に、吸収液（２８）の移動を阻止する仕切板（２６）が設けられることを特徴とする吸収式冷凍機の発生器である。
【０００７】
本発明に従えば、溶液入口（２５）と溶液出口（２３）との間を近接させ、間に仕切板（２６）が設けられて吸収液（２８）の移動を阻止するので、発生器（２１）の容器内で吸収液（２８）の大部分が容器内を溶液入口（２５）から溶液出口（２３）までほぼ一周して流れ、伝熱管（２７）中に流通させる熱源流体によって充分に加熱され、充分な冷媒蒸気の発生と吸収液（２８）の濃縮とを行うことができる。
【０００８】
さらに本発明は、コイル状に巻回される伝熱管（２７）を吸収液（２８）中に浸漬し、伝熱管（２７）中に熱源流体を流通させて吸収液（２８）を加熱し、吸収液（２８）から冷媒蒸気を発生させる吸収式冷凍機の発生器（２１）において、
発生器（２１）中に吸収液（２８）を供給する溶液入口（２５）と、発生器（２１）から吸収液（２８）を排出する溶液出口（２３）とは近接して配置され、溶液入口（２５）は、発生器（２１）の底部シェル（２４）上に挿入され、先端が封止される管（２２）の側壁に、溶液出口（２３）から遠ざかる方向に向けられるノズルとして形成されることを特徴とする吸収式冷凍機の発生器である。
【０００９】
本発明に従えば、吸収液（２８）は、発生器（２１）の底部シェル（２４）上に挿入されて先端が封止される管（２２）の側壁に、溶液出口（２３）の逆方向に向かう複数のノズルとして形成される溶液入口（２５）から発生器（２１）内に供給されるので、複数のノズルから均一な流れを得ることができる。
【００１０】
さらに本発明は、コイル状に巻回される伝熱管（２７）を吸収液（２８）中に浸漬し、伝熱管（２７）中に熱源流体を流通させて吸収液（２８）を加熱し、吸収液（２８）から冷媒蒸気を発生させる吸収式冷凍機の発生器（２１）において、
発生器（２１）中に吸収液（２８）を供給する溶液入口（２５）と、発生器（２１）から吸収液（２８）を排出する溶液出口（２３）とは近接して配置され、溶液入口（２５）と溶液出口（２３）との間に、吸収液（２８）の移動を阻止する仕切板（２６）が、伝熱管（２７）のコイル形状に対して径方向に設けられ、
溶液入口（２５）は、発生器（２１）の底部シェル（２４）上に挿入され、先端が封止される管（２２）の側壁に、溶液出口（２３）から遠ざかる方向に向けられるノズルとして形成され、
管（２２）は、軸線方向が仕切板（２６）とほぼ平行となるように挿入されることを特徴とする吸収式冷凍機の発生器である。
【００１１】
本発明に従えば、溶液出口（２３）に対して溶液入口（２５）が近接して設けられても、溶液入口（２５）としてのノズルは溶液出口（２３）から遠ざかる方向に向けられ、溶液入口（２５）と溶液出口（２３）との間には仕切板（２６）も設けられるので、発生器（２１）内を一周するように、吸収液（２８）を容易に導くことができる。
【００１２】
また本発明は前記仕切板（２６）と前記管（２２）との間に、前記伝熱管（２７）の端部と発生器（２１）外部との間で熱源流体を導くヘッダ（３２，３３）が設けられることを特徴とする。
【００１３】
本発明に従えば、仕切板（２６）と溶液入口として複数のノズルが側壁に設けられる管（２２）の軸線とはほぼ平行であるので、仕切板（２６）と管（２２）の間にヘッダ（３２，３３）を設けて、ヘッダ（３２，３３）と管（２２）との間の隙間を減らし、発生器（２１）内を有効に利用して吸収液（２８）の加熱を行うことができる。
【００１４】
さらに本発明は、容器（２０）内の液体（２８）中にコイル状に巻回される伝熱管が浸漬され、伝熱管（２７）中に流通させる流体と容器（２０）内の液体（２８）との間で熱交換を行う吸収式冷凍機の熱交換器（２１）において、
容器（２０）内に液体（２８）を供給する液体入口（２５）と、容器（２０）から液体（２８）を排出する液体出口（２３）とを近接させ、
液体入口（２５）と液体出口（２３）との間に液体（２８）の移動を阻止する仕切板（２６）を設けることを特徴とする吸収式冷凍機の熱交換器である。
【００１５】
本発明に従えば、容器（２０）内でコイル状に巻回される伝熱管（２７）には、液体や気体の流体を流通させ、伝熱管（２７）が浸漬される容器（２０）内の液体（２８）との間で熱交換を行うことができる。容器（２０）に液体（２８）を供給する液体入口（２５）と容器（２０）から液体（２８）を排出する液体出口（２３）とは近接され、液体入口（２５）と液体出口（２３）との間隙に液体（２８）の移動を阻止する仕切板（２６）を設けるので、液体（２８）は液体入口（２５）から液体出口（２３）までの容器（２０）内で充分に熱交換を行い、効率的な熱の移動を行わせることができる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
図１および図２は、本発明の実施の一形態の概略的な構成を示す。図１は平面図、図２は図１の切断面線ＩＩ−ＩＩから見た断面図をそれぞれ示す。大略的に円筒状で、中心部を欠く円環形の容器（２０）内に形成される低温発生器（２１）は、溶液入口管（２２）から供給される吸収液が溶液出口（２３）から排出されるまでの間に加熱する。吸収液は、たとえば臭化リチウム水溶液であり、加熱によって冷媒蒸気である水蒸気を発生させる。冷媒蒸気が発生すると、吸収液の濃度は高くなり、吸収器に供給して冷媒蒸気を吸収する能力が高められる。溶液入口管（２２）は、容器（２０）の底部シェル（２４）上に設置され、先端が封止され、軸線に沿って複数のノズル（２５）が形成されている。ノズル（２５）は、溶液入口管（２２）の側壁にあけられる複数の透孔であり、その径は容器（２０）の径方向の内方で小さく外方で大きくなるように形成される。容器（２０）はドーナツ状の円環形であり、一周するような均一な流速を得るためには半径方向の外方で内方よりも流速が大きく、かつ流量も大きくなるようにノズル（２５）を形成する必要がある。容器（２０）内に挿入した溶液入口管（２２）の途中のノズル（２５）から一周廻る方向に吸収液を吹出すことによって、一周する流れを起こし、バイパスし難くすることができる。溶液入口管（２２）と溶液出口（２３）との間には、仕切板（２６）が設けられる。容器（２０）内では、伝熱管（２７）がコイル状に巻回され、吸収液（２８）中に浸漬される。吸収液（２８）の液面は、溶液出口（２３）に設けられるせき（２９）によって一定となるように保たれる。せき（２９）から溢れる吸収液（２８）は、吸収式冷凍機の吸収器に送られる。
【００１７】
本実施形態によれば、図１に示すように、ノズル（２５）から流出する吸収液（２８）の流線（３０）は、仕切板（２６）が設けられているので、容器（２０）をほぼ一周してから溶液出口（２３）で排出され、伝熱管（２７）との間で充分な熱交換を行うことができる。溶液入口管（２２）と仕切板（２６）との間の吸収液（２８）も、ノズル（２５）から噴出する吸収液（２８）の流れに巻込まれ、流線（３１）として示すように流線（３０）側に合流して、容器（２０）内で一方方向の流れを形成することができる。本実施形態では、溶液入口管（２２）と溶液出口（２３）との間の間隙に、伝熱管（２７）と容器（２０）外部とを連通させる入口ヘッダ（３２）および出口ヘッダ（３３）を設け、スペースを有効に使い、低温発生器（２１）全体をコンパクトに形成することができる。入口ヘッダ（３２）および出口ヘッダ（３３）を挿入し、しかも容器（２０）中にできるだけ一様な流れを発生させるため、溶液入口管（２２）は仕切板（２６）と軸線が平行となるように挿入される。このため、溶液入口管（２２）の位置では、溶液入口管（２２）の軸線方向は容器（２０）の径方向からは傾斜する。ノズル（２５）から吹出す流れで、ヘッダ近傍の吸収液（２８）を巻込み、仕切板（２６）と溶液入口管（２２）との間に吸収液（２８）が滞留するのを防止することができる。
【００１８】
図２に示すように、低温発生器（２１）の上方には低温発生器（２１）で発生する冷媒蒸気を凝縮させる凝縮器（３４）が形成される。凝縮器（３４）内にもコイル状の伝熱管（３５）が収納され、冷媒蒸気を冷却して凝縮させるための冷却水が流される。
【００１９】
図３は、（ａ）で図１に示す仕切板（２６）の形状を示す。仕切板（２６）は、たとえばステンレス鋼製の板（２６ａ）で櫛状に形成され、上下方向に延びる歯を伝熱管（２７）の隙間に挿入する。このような形状では、円筒形の伝熱管（２７）との間を完全には封止しないけれども、容器（２０）内の吸収液（２８）の流れを一方向化して、バイパスによる短絡の阻止は充分に行うことができる。仕切板（２６）として、図３（ｂ）に示すように、伝達管（２７）の間に挿入する棒（２６ｂ）を板（２６ｃ）で連結した構造でもよい。
【００２０】
図４は、図１に示す溶液入口管（２２）の構成を示す。溶液入口管（２２）は、図２に示すように、容器（２０）の底部シェル（２４）から挿入され、外周側から内周側に延びる先端は封止される。側壁面には複数のノズル（２５）が形成され、ノズル（２５）の径は内周側よりも外周側の方が大きくなる。内周側よりも外周側のノズル（２５）の径が大きくなるので、外周側の方が流速および流量が大となり、円環状の低温発生器（２１）の容器（２０）を一周するような吸収液（２８）の流れを容易に形成することができる。
【００２１】
図５は、図１および図２に示す低温発生器（２１）を用いる吸収式冷凍機（４０）の概略的な冷媒配管系統を示す。吸収式冷凍機（４０）には、低圧用の胴体（４１）内の上下に、蒸発器（４２）および吸収器（４３）が配置され、上方の高圧用の容器（２０）内には、凝縮器（４４）および低温発生器（２１）が上下に配置される。胴体（４１）は、内部に高温発生器（４６）を収納する空洞（４９）を有する。蒸発器（４２）には、コイル状に卷回される蒸発器伝熱管（５０）と、蒸発器散布装置（５１）とが含まれる。吸収器（４３）には、コイル状に卷回される吸収器伝熱管（５２）と、吸収器散布装置（５３）とが含まれる。蒸発器伝熱管（５０）および吸収器伝熱管（５２）は、複数の伝熱管（５９，６０）によってそれぞれ形成される。
【００２２】
凝縮器（４４）内には、コイル状に卷回される凝縮器伝熱管（６５）が収容される。凝縮器伝熱管（６５）の下方には、冷媒溜めトレー（６６）および遮蔽板（６７）が配置される。凝縮器（４４）の下方の低温発生器（２１）でも、伝熱管（２７）はコイル状である。吸収式冷凍機（４０）は、二重効用型であるので、低温熱交換器（７１）および高温熱交換器（７２）を用いる。低温熱交換器（７１）には、溶液循環ポンプ（７３）によって、吸収器（４３）内で冷媒を吸収し、臭化リチウムの濃度が薄くなっている吸収液である希溶液が、希溶液導管（７４）を介して供給される。希溶液は、さらに高温熱交換器（７２）から希溶液導管（７５）を介して、高温発生器（４６）に送込まれる。高温発生器（４６）からは、中間濃溶液導管（７６）を介して、高温熱交換器（７２）に中間濃度の吸収液が供給される。中間濃度の吸収液は、高温熱交換器（７２）から中間濃溶液導管（７７）を介して低温発生器（２１）に送込まれる。低温発生器（２１）からは、濃溶液導管（７８）を介して、低温熱交換器（７１）に高濃度の吸収液が供給され、希溶液と熱交換して冷却され、吸収器散布装置（５３）によって吸収器伝熱管（５２）に向けて散布される。
【００２３】
高温発生器（４６）では、熱源（８０）による加熱で、希溶液から冷媒である水蒸気が蒸発し、中間濃溶液となる。蒸発した水蒸気は、冷媒蒸気導管（８１）を介して低温発生器伝熱管（６８）内に供給される。低温発生器（２１）内では、中間濃溶液が低温発生器伝熱管（６８）によって加熱され、冷媒蒸気を発生して濃溶液が得られ、濃溶液導管（７８）に送られる。加熱に使用した冷媒蒸気は低温発生器（２１）で凝縮し、冷媒蒸気導管（８２）とオリフィス（８４）を介して減圧、再蒸発して凝縮器（４４）内に送込まれ、凝縮器（４４）内で凝縮する。低温発生器（２１）内で発生した冷媒蒸気は、前記低温発生器（２１）で加熱源に使用された冷媒とともに凝縮器（４４）内で凝縮し、冷媒液として冷媒溜めトレー（６６）に貯留され、冷媒液導管（８３）を介して蒸発器散布装置（５１）に供給される。
【００２４】
蒸発器散布装置（５１）からは、冷媒液が蒸発器伝熱管（５０）を構成する個々の伝熱管（５９）の周囲に散布される。蒸発器伝熱管（５０）には、冷温水供給管（９１）から被冷却液である冷温水が供給され、冷温水排出管（９２）から排出される。個々の伝熱管（５９）の周囲に散布された冷媒液は、胴体（４１）内の圧力が数ｍｍＨｇ程度の低圧力であるので、数℃程度の低温で蒸発し、蒸発熱を伝熱管（５９）内の冷温水から奪い、冷温水を冷却する。吸収器伝熱管（５２）には、冷却水供給管（９３）から冷却液である冷却水が供給され、冷却水導管（９４）から凝縮器伝熱管（６５）に向けて送込まれる。凝縮器伝熱管（６５）からは、冷却水排出管（９５）に冷却水が排出される。
【００２５】
以上説明した実施形態では、低温発生器（２１）に本発明を適用しているけれども、図５に示すような高温発生器にも同様に本発明を適用することができる。また二重効用形の吸収式冷凍機の高温熱交換器や低温熱交換器としても本発明を適用することができる。また単効用形や多重効用形の吸収式冷凍機に用いる熱交換器にも同様に本発明を適用することができる。
【００２６】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、コイル状の伝熱管（２７）に沿って流れる吸収液（２８）が、仕切板（２６）によって阻止されて、溶液入口（２５）と溶液出口（２３）との間をバイパスし難くなり、加熱流体と熱交換しながら溶液出口（２３）に流れるようになるので、吸収液（２８）を伝熱管（２７）によって充分に加熱し、冷媒蒸気の発生と吸収液の濃縮とを効率的に行い、発生器（２１）を小形化することができる。
【００２７】
さらに本発明によれば、溶液入口（２５）を管（２１）の側壁に設けられるノズルとして形成し、ノズルの向きを溶液出口（２３）から遠去けているので、ノズルから噴出する吸収液（２８）が直接溶液入口（２５）から溶液出口（２３）に短絡する流れはほとんど生じないようにして、効率的な吸収液（２８）の加熱を行うことができる。
【００２８】
さらに本発明によれば、仕切板（２６）と溶液入口（２５）がノズルとして形成される管（２２）とを大略的に平行とするので、管（２２）と仕切板（２６）との間隙を小さくして、発生器（２１）内を有効に利用して吸収液（２８）の加熱を効率的に行うことができる。
【００２９】
また本発明によれば、仕切板（２６）と管（２２）との間に、熱源流体を発生器（２１）の外部と伝熱管（２７）の端部との間で導くヘッダが設けられる。管（２２）にはノズルが溶液入口（２５）として設けられるので、ノズルから噴出する吸収液（２８）によって、ヘッダ（３２，３３）の周囲の吸収液（２８）を溶液出口（２３）側に移動する流れに巻込むことができ、発生器（２１）内を吸収液（２８）の加熱に有効に利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の一形態の概略的な構成を示す平面図である。
【図２】図１の切断面線ＩＩ−ＩＩから見た断面図である。
【図３】図１の仕切板（２６）の平面図である。
【図４】図１の溶液入口管（２２）の平面断面図である。
【図５】図１および図２の低温発生器（２１）を用いる吸収式冷凍機の冷媒配管系統図である。
【図６】従来からの低温発生器の簡略化した平面図である。
【図７】図６の切断面線ＶＩＩ−ＶＩＩから見た断面図である。
【図８】図６の切断面線ＶＩＩＩ−ＶＩＩＩから見た断面図である。
【符号の説明】
２０  容器
２１  低温発生器
２２  溶液入口管
２３  溶液出口
２４  底部シェル
２５  ノズル
２６  仕切板
２７  伝熱管
２８  吸収液
２９  せき
３０，３１  流線
３２  入口ヘッダ
３３  出口ヘッダ
【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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