JP2001174099A

JP2001174099A - 熱交換器、再生器及び吸収冷温水機

Info

Publication number: JP2001174099A
Application number: JP35268599A
Authority: JP
Inventors: Atsushi Shidara; 楽敦設; Naoki Osakabe; 部尚樹刑
Original assignee: Tokyo Gas Co Ltd
Current assignee: Tokyo Gas Co Ltd
Priority date: 1999-12-13
Filing date: 1999-12-13
Publication date: 2001-06-29
Anticipated expiration: 2019-12-13
Also published as: JP3849965B2

Abstract

(57)【要約】【課題】吸収冷温水機の系内で使用される熱交換器の
効率向上および再生器の効率向上を図った吸収冷温水機
の提供。【構成】吸収冷温水機の系内で使用される熱交換器
（１０）が、第１の熱交換部（１１）と第２の熱交換部
（２１）とで構成され、第１の熱交換部（１１）は第１
の液槽（１３）内の被加熱流体（Ｌ１）の中に第１の加
熱ライン（１５）が配置され、第２の熱交換部（２１）
は第２の液槽（２３）内の被加熱流体（Ｌ１）の液滴
（Ｄ１）の中に第２の加熱ライン（１８）が配置され、
第１の加熱ライン（１５）の出口と第２の加熱ライン
（１８）の入口が接続され、第１の液槽（２３）の底部
（２３ａ）と第２の液槽（２３）の頂部が接続されてい
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、熱交換器（本明細
書において、「熱交換器」なる文言は、蒸発、再生等の
相変化を伴う熱交換を行うタイプの熱交換器を意味して
おり、顕熱（液−液）熱交換器は含まれない）と、再生
器と、吸収冷温水機に関し、特に、熱交換器、再生器の
小型化を図る技術に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の吸収冷温水機Ｊ１における高温お
よび低温の２重効用の再生器を有する一般的なブロック
構成を図１３に示す。符号ＨＧｅは高温再生器、ＬＧｅ
は低温再生器、Ｃｎは凝縮器、Ｅｖは蒸発器、Ａｂは吸
収器、ＨＥｘは高温側熱交換器、ＬＨｘは低温側熱交換
器をそれぞれ示している。このような２重効用の再生器
による効率向上を図った構成であっても、まだ効率向上
の余地がある。

【０００３】図１４および図１５は、従来の熱交換器
（蒸気発生器或いは再生器）の構成を示している。図１
４において、ラインＡ１９から供給され、ラインＡ２０
から流出する被加熱流体Ｌ中に、内部に加熱流体が流れ
る加熱ラインＡ１５を配置して、当該加熱ラインＡ１５
を流れる加熱流体が保有する熱量により被加熱流体を加
熱する満液式熱交換器が示されている。この満液式熱交
換器における総括伝熱係数Ｋと温度差△Ｔとの特性は、
加熱ラインＡ１５内の温度と、被加熱流体Ｌとの温度差
を横軸、総括伝熱係数Ｋを縦軸に取った伝熱特性線図１
６においては、実線で示す特性線ＡＬとなる。

【０００４】この満液式熱交換の伝熱特性ＡＬは、蒸気
を発生して沸騰が起きる場合の特性として、温度差△Ｔ
に比例して総括伝熱係数Ｋが大になる。したがって、温
度差△Ｔが高い領域では総括伝熱係数Ｋが大きいが、温
度差△Ｔが低い領域では総括伝熱係数Ｋが小さくなって
しまう、という欠点がある。従って、再生器における溶
液濃度幅を大きくとるためには、大きな再生器を使用し
なければならない。即ち、満液式熱交換器を使用する吸
収冷温水機では上記による温度差△Ｔが低い領域での総
括伝熱係数Ｋの改善が必要である。

【０００５】一方、図１５においては、流下液膜式熱交
換器が示されている。この流下液膜式熱交換器によれ
ば、ラインＢ１９を介して供給され、ラインＢ２０から
流出する被加熱流体は、符号Ｄで示す様に液滴として滴
下されており、被加熱流体の液滴が滴下する空間内に配
置された加熱ラインＢ１５は、その表面に被加熱流体の
液膜が形成され、加熱ラインＢ１５内を流れる加熱流体
が保有する熱量が当該液膜に対して伝熱される。この流
下液膜式熱交換器において、加熱ラインＢ１５内の温度
と被加熱流体Ｄとの温度差△Ｔを横軸、総括伝熱係数Ｋ
を縦軸にした場合の伝熱特性線は、図１６の符号ＢＬで
示されている。

【０００６】この液膜式熱交換の伝熱特性ＢＬは、温度
差△Ｔに対して総括伝熱係数Ｋがあまり変わらない特性
を有している。したがって、温度差△Ｔが低い領域でも
総括伝熱係数Ｋが小にならない代わりに、温度差△Ｔが
高い領域でも総括伝熱係数Ｋが大きくならない欠点があ
る。そのため、再生器における溶液濃度幅を大きくとる
ためには大きな再生器を使用しなければならない。即
ち、液膜式熱交換器を使用する吸収冷温水機では、温度
差△Ｔが高い領域での総括伝熱係数Ｋの改善が必要であ
る。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】本発明は上記した従来
技術の問題点に鑑みて提案されたものであり、温度差△
Ｔとは無関係に常に良好な総括伝熱係数Ｋを維持すると
いう特性を備えている熱交換器、再生器、或いはその様
な再生器を具備する吸収冷温水機の提供を目的としてい
る。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明の熱交換器は、第
１の熱交換部と第２の熱交換部とを有し、第１の熱交換
部は第１の液槽を備え、第１の液槽内に貯留している被
加熱流体の中には加熱流体が流れる第１の加熱ラインが
配置されており（従って、満液式熱交換器としての構成
を具備しており）、前記第２の熱交換部は、第２の液槽
を備え、第２の液槽の上方には前記第１の熱交換部を経
由した被加熱流体を液滴として滴下する滴下機構が設け
られ、該滴下機構から被加熱流体の液滴が滴下される空
間内に第２の加熱ラインが配置され（従って、流下液膜
式熱交換器としての構成を具備しており）、前記第１の
加熱ラインの出口と前記第２の加熱ラインの入口が接続
され、前記第１の液槽の底部と前記滴下機構とが接続さ
れている。ここで、本明細書において、「熱交換器」な
る文言は、満液式熱交換器や流下液膜式熱交換器の様
に、蒸発、再生等の相変化を伴う熱交換を行うタイプを
意味しており、顕熱（液−液）熱交換器は含まれない。

【０００９】本発明の熱交換器によれば、第１の加熱ラ
インと被加熱流体との温度差が大きい領域では総括伝熱
係数の大きい満液式熱交換とし、第２の加熱ラインと被
加熱流体との温度差が小さい領域で総括伝熱係数の大き
い流下液膜式熱交換をして、総熱伝達量を大にしてい
る。これにより熱交換器を小型にできる。

【００１０】また本発明の再生器は、第１の熱交換部と
第２の熱交換部とを有し、第１の熱交換部は第１の液槽
を備え、第１の液槽内に貯留している吸収溶液の中には
加熱流体が流れる第１の加熱ラインが配置されており
（従って、満液式熱交換器としての構成を具備してお
り）、前記第２の熱交換部は、第２の液槽を備え、第２
の液槽の上方には前記第１の熱交換部を経由した吸収溶
液を液滴として滴下する滴下機構が設けられ、該滴下機
構から吸収溶液の液滴が滴下される空間内に第２の加熱
ラインが配置され（従って、流下液膜式熱交換器として
の構成を具備しており）、前記第１の加熱ラインの出口
と前記第２の加熱ラインの入口が接続され、前記第１の
液槽の底部と前記滴下機構とが接続されている。

【００１１】かかる構成を具備する本発明の再生器によ
れば、第１の熱交換部では満液式熱交換、第２の熱交換
部では流下液膜式熱交換を行い、全領域において総括伝
熱係数を大きくとることが出来るので、再生器における
熱伝達効率を向上して、小型化することが出来る。再生
器の効率を向上するためには、吸収溶液の濃度幅を広げ
なければならない。そして濃度幅を広げることにより、
再生器における稀溶液と濃溶液の飽和温度の差が大きく
なる。その結果、被加熱側（吸収溶液）と加熱源（一定
温度）との温度差ΔＴは、再生器の吸収溶液入口では大
きくなるが、吸収溶液出口では小さくなる。すなわち、
再生器の吸収溶液入口の温度差ΔＴは、吸収溶液出口の
ΔＴよりも大きくなる。本発明によれば、温度差が大き
い領域と、温度差が小さい領域に、それぞれ適した熱交
換方式を用いることにより、再生器をコンパクトにする
ことが出来るのである。換言すれば、同一伝熱面積で、
再生量を増加することが出来る。

【００１２】また、本発明の吸収冷温水機は、高温再生
器と、低温再生器と、凝縮器と、蒸発器と、吸収器とを
有し、前記低温再生器は、第１の熱交換部と第２の熱交
換部とを有し、第１の熱交換部は第１の液槽を備え、第
１の液槽内に貯留している吸収溶液の中には、高温再生
器で再生した冷媒蒸気が流れる第１の加熱ラインが配置
されており、前記第２の熱交換部は、第２の液槽を備
え、第２の液槽の上方には前記第１の熱交換部を経由し
た吸収溶液を液滴として滴下する滴下機構が設けられ、
該滴下機構から吸収溶液の液滴が滴下される空間内に第
２の加熱ラインが配置され、前記第１の加熱ラインの出
口と前記第２の加熱ラインの入口が接続され、前記第１
の液槽の底部と前記滴下機構とが接続されている。

【００１３】かかる構成を有する本発明によれば、吸収
溶液を昇温して再生し易い状態とせしめ、再生器におけ
る熱伝達効率を向上して、小型化することが出来る。換
言すれば、同一伝熱面積で、再生量を増加することが出
来るのである。

【００１４】また、本発明の吸収冷温水機は、高温再生
器と、低温再生器と、凝縮器と、蒸発器と、吸収器とを
有し、前記吸収器と前記高温再生器とを接続する稀溶液
ラインに排熱焚再生器を介装し、その排熱焚再生器は、
第１の熱交換部と第２の熱交換部とを有し、第１の熱交
換部は第１の液槽を備え、第１の液槽内に貯留している
吸収溶液の中には、外部熱源から供給される加熱流体
（例えば高温水等）が流れる第１の加熱ラインが配置さ
れており、前記第２の熱交換部は、第２の液槽を備え、
第２の液槽の上方には前記第１の熱交換部を経由した吸
収溶液を液滴として滴下する滴下機構が設けられ、該滴
下機構から吸収溶液の液滴が滴下される空間内に第２の
加熱ラインが配置され、前記第１の加熱ラインの出口と
前記第２の加熱ラインの入口が接続され、前記第１の液
槽の底部と前記滴下機構とが接続されている。かかる構
成を有する本発明によれば、再生器を小型化することが
出来る。すなわち、同一伝熱面積で、再生量を増加する
ことが出来るのである。

【００１５】本発明の吸収冷温水機は、高温再生器と、
低温再生器と、凝縮器と、蒸発器と、吸収器とを有し、
前記高温再生器は、第１の熱交換部と第２の熱交換部と
を有し、第１の熱交換部は第１の液槽を備え、第１の液
槽内に貯留している吸収溶液の中には、外部熱源から供
給される加熱流体（例えば高圧蒸気等）が流れる第１の
加熱ラインが配置されており、前記第２の熱交換部は、
第２の液槽を備え、第２の液槽の上方には前記第１の熱
交換部を経由した吸収溶液を液滴として滴下する滴下機
構が設けられ、該滴下機構から吸収溶液の液滴が滴下さ
れる空間内に第２の加熱ラインが配置され、前記第１の
加熱ラインの出口と前記第２の加熱ラインの入口が接続
され、前記第１の液槽の底部と前記滴下機構とが接続さ
れている。

【００１６】

【発明の実施の形態】以下図面を参照して本発明の実施
の形態を説明する。図１および図２に、本発明の第１の
実施形態である熱交換器１０を示す。熱交換器１０は、
第１の熱交換部１１（満液式の構成を有する部分）と、
第２の熱交換部２１（流下液膜式の構成を有する部分）
とで構成されている。第１の熱交換部１１は、その内部
を加熱流体（温水、蒸気等）が流れる第１の加熱ライン
１５が、被加熱流体Ｌ１中に配置された構造となってい
る。そして第２の熱交換部２１は、第２の加熱ライン１
８が、被加熱流体の液滴Ｄ１が滴下する領域中に配置さ
れた構造を有している。

【００１７】満液式熱交換器の構成を具備する第１の熱
交換部１１は、第１の液槽１３と、被加熱流体Ｌ１が導
入される流入ライン１９と、被加熱流体Ｌ１中に配置さ
れ且つ内部に加熱流体（蒸気、熱水等）が流れている複
数の第１の加熱ライン１５、とを備えている。第１の液
槽１３は、被加熱流体Ｌ１が極めて低速で流過する様に
複数の邪魔板１３ｂを有しており、加熱された被加熱流
体Ｌ１を第２の熱交換部２１に導く出口部１３ｃが設け
られている。ここで、第１の加熱ライン１５は、図示し
ない熱源から加熱流体（例えば熱水或いは高圧蒸気、そ
の他）が供給されている。

【００１８】流下液膜式熱交換器の構成を具備する第２
の熱交換部２１は、第２の液槽２３と、出口部１３ｃか
らの被加熱流体Ｌ１が導入される皿体１６と、皿体１６
から流下する（被加熱流体Ｌ１の）液滴Ｄ１中に配置さ
れ且つ内部に加熱流体が流れている複数の第２の加熱ラ
イン１８と、加熱後に貯留された被加熱流体Ｌ１を外部
に導く流出ライン２０、とを備えている。第２の液槽２
３は、その上端部が第１の液槽１３の底部と接続され、
上部に皿体１６を支持し、皿体１６の下方に流下液滴Ｄ
１が放散される空間を有し（すなわち、被加熱流体の液
滴を滴下する滴下機構を備えており）、第２の加熱ライ
ン１８の下方に加熱された被加熱流体Ｌ１が収納される
空間を有している。皿体１６の底部には複数の小孔１６
ａが穿孔されており、被加熱流体Ｌ１が液滴となって流
下するよう構成されている。そして、第１の加熱ライン
１５の出口と、第２の加熱ライン１８の入口は接続部１
７によって接続されている。

【００１９】次に、上記構成による熱交換器１０の作用
を説明する。図１および図２において、熱交換器１０の
第１の液槽１３上部からライン１９を介して被加熱流体
Ｌ１が導入され、第１の加熱ライン１５を介して加熱流
体が側方から導入される。被加熱流体Ｌ１は、液槽１３
内を非常に遅い速度で流過する。一方、貯留された被加
熱流体Ｌ１内に配置された第１の加熱ライン１５は、そ
のライン壁を介して、温度差△Ｔによる伝熱により、そ
の保有する熱量を被加熱流体Ｌ１に投入して、加熱・昇
温させる。第１の熱交換部１１における伝熱の形態は、
被加熱流体中に加熱ラインがあるので、上述した様にと
なる。即ち、図３において、折線Ａ０で示される総括伝
熱係数Ｋの特性において、符号「Ａ１」で示す領域の特
性となる。すなわち、第１の熱交換部１１においては、
効率の良い満液式熱交換（伝熱による熱交換）で、被加
熱流体Ｌ１は加熱される。ちなみに、点線ＢＬは、流下
液膜式の場合の総括伝熱係数Ｋで、こちらの形態を採用
すれば熱交換の効率は低くなる。

【００２０】このようにして、第１の熱交換部１１で加
熱された被加熱流体Ｌ１の温度は上昇すると共に、第１
の加熱ライン１５との温度差△Ｔは小さくなる。そして
被加熱流体Ｌ１は、出口部１３ｃを介して、第２の熱交
換部２１の上部に流入する。一方、第１の加熱ライン１
５内を流れる加熱流体の温度は降下して（後記のよう
に、加熱流体が蒸気であれば温度降下は小さく、加熱流
体が液体であれば温度降下は大きい）、接続部１７を介
して第２の加熱ライン１８に導かれる。

【００２１】第２の熱交換部２１に流入した被加熱流体
Ｌ１は、皿体１６の複数の小孔１６ａから液滴Ｄ１とな
って流下し、第２の加熱ライン１８のライン壁外周に液
膜となって付着し加熱される。この時の伝熱の形態は、
被加熱流体Ｌ１が液膜なので流下液膜式熱交換となる。
即ち、図３において、折線Ａ０で示される総括伝熱係数
Ｋの特性において、符号「Ａ２」で示す領域の特性とな
るので、効率の良好な伝熱による熱交換により、被加熱
流体Ｌ１は加熱される。ちなみに、点線ＡＬは、満液式
の場合の総括伝熱係数Ｋで、こちらの形態を採用すれば
熱交換の効率は低くなる。

【００２２】このように、加熱側と被加熱側との特定の
温度差△Ｔ０（図３）を分岐点として、温度差△Ｔが大
きい場合は満液式熱交換とし、温度差△Ｔが小さい場合
に流下液膜式熱交換として、総括伝熱係数Ｋを常に良好
となる様にしている。

【００２３】図５は、本発明を低温再生器に適用した実
施形態である第２実施形態にかかる吸収冷温水機２を示
している。以下、図１３に示した従来の吸収冷温水機Ｊ
１と異なる装置、部分を主体に説明する。なお、図１３
の吸収冷温水機Ｊ１と同様な機器については、同様な符
号を重複して使用する。図５および図６において、吸収
冷温水機２は所謂「シリーズフロータイプ」の吸収冷温
水機として構成されており、低温再生器２ＬＧｅは、第
１の熱交換部Ａ１１と、第２の熱交換部Ａ２１、とで構
成されている。第１の熱交換部Ａ１１は、満液式熱交換
器としての構成を具備しており、第１の加熱ライン３２
が、高温再生器ＨＧｅで発生した冷媒蒸気が流れるライ
ン３１に接続しており、被加熱流体である吸収溶液Ｌ１
中に配置されている。一方、第２の熱交換部Ａ２１は流
下液膜式熱交換器としての構成を具備しており、第２の
加熱ライン３４が吸収溶液Ｌ１の液滴Ｄ１中に配置され
ている。以下の細部については、図２をも参考にして説
明する。

【００２４】第１の熱交換部Ａ１１は、第１の液槽１３
と、吸収溶液Ｌ１中に配置された複数の第１の加熱ライ
ン３２、とを備えている。第１の液槽１３は、高温再生
器ＨＧｅから導かれた吸収溶液Ｌ１が非常に遅い流速で
流れる様に、複数の邪魔板１３ｂを有し、加熱された吸
収溶液Ｌ１を第２の熱交換部Ａ２１に導く出口部１３ｃ
が設けられている。第１の加熱ライン３２は、複数の直
ライン（その内部を、高温再生器ＨＧｅから導かれた冷
媒蒸気が加熱流体として流れている）となって、吸収溶
液Ｌ１を加熱するよう構成されている。

【００２５】第２の熱交換部Ａ２１は、第２の液槽２３
と、第１の熱交換部Ａ１１から導かれた吸収溶液Ｌ１が
導入される皿体１６と、皿体１６から流下する液滴Ｄ１
中に配置された複数の第２の加熱ライン３４と、加熱後
に貯留された吸収溶液Ｌ１を外部に導く流出ライン４
２、とを備えている。第２の液槽２３は、その上端部で
第１の液槽１３の底部と接続され、上部に皿体１６を支
持し、皿体１６の下方に流下液滴Ｄ１が放散される空間
を有し（すなわち、被加熱流体の液滴を滴下する滴下機
構を備えており）、第２の加熱ライン３４の下方に加熱
された吸収溶液Ｌ１が貯留される空間を有している。皿
体１６には、底部に複数の小孔１６ａが設けられ、吸収
溶液Ｌ１が液滴となって流下するよう構成されている。
第２の加熱ライン３４は、第１の加熱ライン３２の出口
に接続部３３で接続されて、複数の直ラインとなって液
滴Ｄ１中に配置されている。

【００２６】上記構成による低温再生器２ＬＧｅは、高
温再生器ＨＧｅ、凝縮器Ｃｎ、吸収器Ａｂは、以下の様
に接続されている。第１の液槽１３の上部に吸収溶液Ｌ
１を導くライン４１は高温再生器ＨＧｅに接続され、第
１の液槽１３下部の吸収溶液Ｌ１中に配置されている第
１の加熱ライン３２は、上述した様に、高温再生器ＨＧ
ｅで発生した冷媒蒸気が流れる冷媒蒸気ライン３１に接
続されている。第１の液槽１３の上部には、凝縮器Ｃｎ
に連通するライン３８が接続されており、第１の液槽１
３で発生（再生）した冷媒蒸気を導くよう接続されてい
る。第２の液槽２３に配置された第２の加熱ライン３４
は、ライン３５を介して凝縮器Ｃｎに連通する。第２の
液槽２３の底部２３ａと吸収器Ａｂとは、ライン４２を
介して接続されている。そして、第２の液槽２３の上部
はライン３８ａ（第２の液槽２３で発生・再生した冷媒
蒸気が流れる冷媒蒸気ライン）及びライン３８を介して
凝縮器Ｃｎに接続されている。

【００２７】上記構成による吸収冷温水機２の作用を、
低温再生器２ＬＧｅまわりに限定して説明する。高温再
生器ＨＧｅで加熱・濃縮された吸収溶液はライン４１を
介して、低温再生器２ＬＧｅの第１の熱交換部Ａ１１に
導かれる。そして、高温再生器ＨＧｅで発生・再生した
冷媒蒸気はライン３１を介して冷媒蒸気が、低温再生器
２ＬＧｅの第１の熱交換部Ａ１１に導かれる。吸収溶液
Ｌ１は、第１の液槽１３内で冷媒蒸気による加熱ライン
３２で加熱され昇温し、蒸発した冷媒蒸気はライン３８
を介して凝縮器Ｃｎに導かれる。この時の加熱ライン３
２と吸収溶液Ｌ１との熱交換の形態は、満液式の熱交換
である。

【００２８】第１の液槽１３で加熱され再生された吸収
溶液Ｌ１は、第２の熱交換部Ａ２１における第２の液槽
２３に入り、皿体１６の小孔１６ａから、液滴Ｄ１とな
って流下する。この液滴Ｄ１が第２の加熱ライン３４に
液膜となって接触し、第２の加熱ライン３４内を流れる
加熱流体が保有する熱量により加熱され、昇温して、冷
媒蒸気を発生（再生）させる。この時の加熱ライン３４
と液滴Ｄ１（即ち吸収溶液Ｌ１）との熱交換の形態は、
流下液膜式熱交換である。

【００２９】図７は、上記の伝熱形態を図式的に説明す
るもので、第１の加熱ライン３２および第２の加熱ライ
ン３４内を流れる冷媒蒸気の温度と、それに対する被加
熱流体Ｌ１の温度状態を示している。図７の左側の領域
（満液式）は、第１の熱交換部Ａ１１に対応しており、
温度差△Ｔが大きいので、満液式熱交換により吸収溶液
Ｌ１を加熱再生している。一方、図７の右側の領域（流
下液膜式）は、第２の熱交換部Ａ２１に対応しており、
温度差△Ｔが小さいので、流下液膜式熱交換により吸収
溶液Ｌ１を加熱再生させている。その結果、温度差△Ｔ
の大小に関り無く、総括伝熱係数Ｋが常に大きい状態で
低温再生器ＬＧｅで吸収溶液を加熱しているので、従来
の満液式熱交換のみに比べて、高い再生効率を維持する
ことが出来る。図４は、図５−図７で説明した吸収冷温
水機の作動を示すデューリング線図であり、満液式の低
温再生器の作動である点線で示す特性に対して、総括伝
熱係数Ｋを最良に選択した満液および流下液膜式の合成
では、熱伝達がＱＬｇとなって大きくなることがわか
る。

【００３０】図８に、本発明の第３の実施形態である吸
収冷温水機３を示す。図１３に示した従来の吸収冷温水
機Ｊ１と異なる装置、部分を主として説明する。なお、
同様な機器については同様な符号を重複して使用する。
図８および図９において、吸収冷温水器３を構成する排
熱焚再生器ＭＧｅが稀溶液ラインである稀溶液ライン５
４に介装されている。その排熱焚再生器ＭＧｅは、第１
の熱交換部Ｂ１１と、第２の熱交換部Ｂ２１、とで構成
されている。第１の熱交換部Ｂ１１は満液式熱交換器と
しての構成を具備しており、加熱流体が内部を流れる第
１の加熱ライン１５が、被加熱流体である稀溶液Ｋ中に
配置されている。一方、第２の熱交換部Ｂ２１は流下液
膜式熱交換器としての構成を具備しており、第２の加熱
ライン１８が稀溶液Ｋの液滴Ｄ１中に配置されて、構成
されている。以下の細部については、図２をも参照しつ
つ説明する。

【００３１】第１の熱交換部Ｂ１１は、第１の液槽１３
と、稀溶液Ｋ中に配置された複数の第１の加熱ライン１
５、とを備えている。第１の液槽１３は、吸収器Ａｂか
ら導かれる稀溶液Ｋが非常に遅い流速で流過するための
複数の邪魔板１３ｂを有し、加熱された稀溶液Ｋを第２
の熱交換部Ｂ２１に導く出口部１３ｃが設けられてい
る。第１の加熱ライン１５は、外部から供給される（加
熱流体である）高温水がその内部を流れており、複数の
直ラインとなって稀溶液Ｋを加熱する。

【００３２】第２の熱交換部Ｂ２１は、第２の液槽２３
と、第１の熱交換部Ｂ１１から流入した稀溶液Ｋが導入
される皿体１６と、皿体１６から流下する液滴Ｄ１中に
配置された複数の第２の加熱ライン１８と、加熱後に貯
留された稀溶液Ｋを外部に導く流出ライン５５、とを有
している。第２の液槽２３は、その上端部で第１の液槽
１３の底部と接続され、上部に皿体１６を支持してお
り、皿体１６の下方に流下液滴Ｄ１が滴下する空間を有
し、そして、第２の加熱ライン１８の下方には、加熱さ
れた稀溶液Ｋが貯留される空間を有している。皿体１６
の底部には複数の小孔１６ａが形成されており、稀溶液
Ｋが液滴となって流下するよう構成されている。第２の
加熱ライン１８は、接続部１７を介して、第１の加熱ラ
イン１５の出口に接続された複数の直ラインとなって、
液滴Ｄ１が滴下する空間中に配置されている。

【００３３】上記構成による排熱焚再生器ＭＧｅは、高
温再生器ＨＧｅ、凝縮器Ｃｎ、吸収器Ａｂは、つぎの様
に構成されている。第１の液槽１３に稀溶液Ｋを供給す
るライン５４は、吸収器Ａｂに接続され、第１の液槽１
３の稀溶液Ｋ中に配置されている第１の加熱ライン１５
は、外部の熱源である燃焼排熱源（図示せず）に接続さ
れている。また、第１の液槽１３から発生（再生）した
冷媒蒸気は、ライン５７を介して、凝縮器Ｃｎに供給さ
れている。

【００３４】第２の液槽２３に配置された第２の加熱ラ
イン１８（の出口側）は、図示しない燃焼排熱源に連通
している。排熱焚再生器ＭＧｅ或いは第２の液槽２３の
底部２３ａと、高温再生器ＨＧｅとは、第２の稀溶液ラ
イン５５を介して接続されている。また、第２の液槽２
３で発生（再生）した蒸気は、ライン５７ａを介してラ
イン５７に接続されて、凝縮器Ｃｎに連通している。

【００３５】上記構成による吸収冷温水機３の作用を、
排熱焚再生器ＭＧｅに関連する部分を主として説明す
る。吸収器Ａｂで冷媒蒸気を吸収して稀釈された吸収溶
液（稀溶液）Ｋは、第１の稀溶液ライン５４を介して、
排熱焚再生器ＭＧｅの第１の熱交換部Ｂ１１に流入す
る。また、外部の排熱焚熱源（図示せず）からは、加熱
流体（例えば高温水）が、第１の加熱ライン１５に導か
れる。稀溶液Ｋは、第１の液槽１３内で、加熱ライン１
５内を流れる加熱流体（例えば高温水）が保有する熱量
により加熱され昇温し、発生（再生）した冷媒蒸気はラ
イン５７を介して凝縮器Ｃｎに送出される。この時の加
熱ライン１５を流れる加熱流体（例えば高温水）と稀溶
液Ｋとの熱交換の形態は、満液式熱交換である。第１の
液槽１３で加熱された稀溶液Ｋは、第２の熱交換部Ｂ２
１における第２の液槽２３に入り、皿体１６の小孔１６
ａから液滴Ｄ１となって滴下される（すなわち、被加熱
流体の液滴を滴下する滴下機構を備えている）。この液
滴Ｄ１が第２の加熱ライン１８に液膜となって接触し、
第２の加熱ライン１８内を流れる加熱流体が保有する熱
量により加熱され、昇温して、冷媒蒸気が再生される。
この時の加熱ライン１８と液滴Ｄ１即ち稀溶液Ｋとの熱
交換の形態は、流下液膜式熱交換である。

【００３６】図１０は、上記の伝熱形態を図式的に説明
するもので、第１の加熱ライン１５および第２の加熱ラ
イン１８内を流れる高温水の温度変化と、被加熱流体で
ある稀溶液Ｋの温度変化とを比較して、温度差△Ｔと共
に示している。第１の熱交換部Ｂ１１においては、温度
差△Ｔが大きいので、満液式熱交換により稀溶液Ｋを加
熱再生させている。一方、第２の熱交換部Ｂ２１では温
度差△Ｔが小さいので、流下液膜式熱交換により稀溶液
Ｋを加熱再生させている。なお、加熱流体が温水の場合
は、蒸気の場合とは異なり、熱交換によって加熱流体の
温度が低下している。

【００３７】上記のようにして、高温再生器ＨＧｅにお
ける稀溶液Ｋの再生前に、予め稀溶液Ｋを外部熱源の高
温水により満液式および流下液膜式を併用して、加熱し
再生している。そのため、高温再生器ＨＧｅにおける加
熱量を節約することが出来、しかも、冷媒蒸気の再生量
も増加するので、吸収冷温水機の効率が向上するのであ
る。

【００３８】図１１は、本発明の第４の実施形態にかか
る吸収冷温水機４を示す。以下、図１１の実施形態にか
かる吸収冷温水機４について、図１３に示した従来の吸
収冷温水機Ｊ１と異なる装置、部分を主体に説明する。
なお、同様な機器については、同様な符号を重複して使
用する。図１１および図１２において、吸収冷温水機２
を構成する高温再生器４ＨＧｅは、第１の熱交換部Ｃ１
１と、第２の熱交換部Ｃ２１、とで構成されている。そ
して第１の熱交換部Ｃ１１は、満液式熱交換器として構
成されており、その内部に加熱流体が流れる第１の加熱
ライン１５が、被加熱流体である稀溶液Ｋ１中に配置さ
れている。一方、第２の熱交換部Ｃ２１は流下液膜式熱
交換器として構成されており、第１の熱交換部Ｃ１１を
経由した吸収溶液Ｌ２の液滴Ｄ１が滴下する空間中に、
第２の加熱ライン１８が配置された構成を具備してい
る。以下の細部については、図２をも参考にして説明す
る。

【００３９】第１の熱交換部Ｃ１１は、第１の液槽１３
と、稀溶液Ｋ１中に配置された複数の第１の加熱ライン
１５、とで主要構成がされている。第１の液槽１３に
は、稀溶液Ｋ１が非常に遅い流速にて流過するための複
数の邪魔板１３ｂと、加熱された稀溶液Ｋ１を第２の熱
交換部Ｃ２１に導く出口部１３ｃ、とが設けられてい
る。第２の熱交換部Ｃ２１は、第２の液槽２３と、第１
の熱交換部Ｃ１１から導かれた吸収溶液Ｌ２が導入され
る皿体１６と、皿体１６から流下する液滴Ｄ１中に配置
された複数の第２の加熱ライン１８と、加熱後に貯留さ
れた吸収溶液Ｌ２を外部に導く流出ライン４１、とを有
している。第２の液槽２３は、その上端部で第１の液槽
１３の底部と接続され、上部に皿体１６を支持し、皿体
１６の下方に流下液滴Ｄ１が滴下される空間を有し、第
２の加熱ライン１８の下方には、加熱された後の吸収溶
液Ｌ２が貯留される空間を有している。皿体１６には、
底部に複数の小孔１６ａが設けられ、吸収溶液Ｌ１が液
滴となって滴下するよう構成されている。第２の加熱ラ
イン１８は、接続部１７を介して第１の加熱ライン１５
に接続されており、複数の直ラインの形態で、液滴Ｄ１
が滴下する空間中に配置されている（すなわち、被加熱
流体の液滴を滴下する滴下機構を備えている）。

【００４０】上記構成による高温再生器４ＨＧｅ、低温
再生器ＬＧｅ、凝縮器Ｃｎ、吸収器Ａｂを有する吸収冷
温水機４は、次の様に接続されて、冷媒蒸気、吸収溶液
が循環している。第１の液槽１３には、吸収器Ａｂから
第１の稀溶液ライン５４を介して稀溶液Ｋ１が供給され
る。そして、第１の液槽１３の稀溶液Ｋ１中に配置され
ている第１の加熱ライン１５には、外部の図示しない熱
源より、加熱流体である高圧蒸気が供給されている。第
１の液槽１３で発生（再生）した冷媒蒸気は、ライン３
１を介して、凝縮器Ｃｎに供給されている。

【００４１】第２の液槽２３に配置された第２の加熱ラ
イン１８は、図示しない高圧蒸気源に戻されるよう接続
されている。第２の液槽２３の底部２３ａ（或いは高温
再生器４ＨＧｅ）と低温再生器ＬＧｅとは、吸収溶液ラ
イン４１により連通されている。また、第２の液槽２３
の上部はライン３１ａによってライン３１に接続されて
おり、第２の液槽２３で発生（再生）した冷媒蒸気が、
ライン３１ａ、ライン３１を介して、低温再生器ＬＧｅ
を経由して、凝縮器Ｃｎに連通する様に構成されてい
る。

【００４２】上記構成による吸収冷温水機４の作用を、
高温再生器４ＨＧｅに関連する構成を主として説明す
る。吸収器Ａｂで冷媒蒸気を吸収して稀釈された稀溶液
Ｋ１は、第１の稀溶液ライン５４を介して、高温再生器
４ＨＧｅの第１の熱交換部Ｃ１１に導かれる。また、外
部の高圧蒸気源から、第１の加熱ライン１５に高圧蒸気
が導かれる。稀溶液Ｋ１は第１の液槽１３内で、加熱ラ
イン１５を流れる高圧蒸気が保有する熱量により、加熱
され昇温し、再生される。再生した冷媒蒸気は、ライン
３１を介して凝縮器Ｃｎに供給される。この時の加熱ラ
イン１５と稀溶液Ｋ１との熱交換の形態は、満液式熱交
換である。第１の液槽１３で加熱され濃縮された稀溶液
Ｋ１は、第２の熱交換部Ｃ２１における第２の液槽２３
に入り、皿体１６の小孔１６ａから液滴Ｄ１となって滴
下する。この液滴Ｄ１が第２の加熱ライン１８に液膜と
なって接触し、第２の加熱ライン１８内を流れる加熱流
体により加熱されて、昇温し、再生される。この時の加
熱ライン１８と液滴Ｄ１即ち稀溶液Ｋ１との熱交換の形
態は、流下液膜式熱交換である。

【００４３】上記の伝熱形態を図式的に示すと図７と同
様になり、第１および第２の加熱ライン１５および１８
内の高圧蒸気は温度が一定どあるのに対し、被加熱流体
である稀溶液Ｋ１の温度は徐々に上昇する。図３で示す
のと同様に、第１の熱交換部Ｃ１１では温度差△Ｔが大
きいので、満液式熱交換により稀溶液Ｋ１を加熱再生さ
せる。一方、第２の熱交換部Ｃ２１では温度差△Ｔが小
さいので、流下液膜式熱交換により吸収溶液Ｌ２を加熱
再生させている。上記のようにして、高温再生器４ＨＧ
ｅでの稀溶液Ｋ１の再生を、従来の満液式熱交換のみに
比べて高い再生をさせている。

【００４４】

【発明の効果】本発明の作用効果を、以下に列記する。（１）第１の加熱ラインと被加熱流体との熱交換、す
なわち加熱流体と被加熱流体との温度差が大きい領域で
は満液式熱交換とし、第２の加熱ラインと被加熱流体と
の熱交換、すなわち加熱流体と被加熱流体との温度差が
小さい領域では流下液膜式熱交換をしているので、熱伝
達量が非常に大きい。（２）熱交換器を小型にできる。（３）再生器に利用すれば、被加熱側の吸収溶液と加
熱源との温度差が小さい領域まで熱交換を行うことが出
来るので、吸収溶液の濃度幅を大きく取ることができ
る。そのため、高効率となる。（４）低温再生器、排熱焚再生器に本発明を適用すれ
ば、加熱流体が保有する熱量が吸収溶液に対して効率的
に投入され、吸収溶液温度が上昇するので、高温再生器
で付加される熱量を減少することが出来るので、吸収冷
温水機の効率が向上する。（５）低温再生器、排熱焚再生器、高温再生器に本発
明を適用すれば、加熱流体が保有する熱量が効率的に吸
収溶液に投入される結果、冷媒蒸気の再生量が増加し、
吸収冷温水機の効率が向上する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施形態にかかる熱交換器の構
成図。

【図２】図１の熱交換器の斜視内部詳細図。

【図３】図１および図２に示す熱交換器の伝熱特性線
図。

【図４】従来の満液式と本発明とを比較して示すデュー
リング線図。

【図５】本発明の第２の実施形態にかかる吸収冷温水機
を示すブロック構成図。

【図６】図５で使用する低温再生器の構成図。

【図７】本発明で加熱源として蒸気を使用する場合の熱
交換器の特性線図。

【図８】本発明の第３の実施形態にかかる吸収冷温水機
を示すブロック構成図。

【図９】図８で使用する再生器の構成図。

【図１０】本発明で、加熱源として温水を使用する場合
の熱交換器の特性線図。

【図１１】本発明の第４の実施形態にかかる吸収冷温水
機を示すブロック構成図。

【図１２】図１１で使用する高温再生器の構成図。

【図１３】従来の吸収冷温水機を示すブロック構成図。

【図１４】満液式再生器の構成説明図。

【図１５】流下液膜式再生器の構成説明図。

【図１６】満液式再生器と流下液膜式再生器の総括伝熱
係数の比較線図。

【符号の説明】

Ａｂ・・・吸収器Ｃｎ・・・凝縮器Ｅｖ・・・蒸発器ＨＧｅ・・高温再生器ＬＧｅ・・低温再生器Ｌ１・・・被加熱流体Ｄ１・・・液滴１、２、３、４・・吸収冷温水機１０・・熱交換器１１・・第１の熱交換器１３・・第１の液槽１５・・第１の加熱ライン１７・・接続部１８・・第２の加熱ライン１９・・ライン２０・・流出ライン２１・・第２の熱交換部２３・・第２の液槽

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】第１の熱交換部と第２の熱交換部とを有
し、第１の熱交換部は第１の液槽を備え、第１の液槽内
に貯留している被加熱流体の中には加熱流体が流れる第
１の加熱ラインが配置されており、前記第２の熱交換部
は、第２の液槽を備え、第２の液槽の上方には前記第１
の熱交換部を経由した被加熱流体を液滴として滴下する
滴下機構が設けられ、該滴下機構から被加熱流体の液滴
が滴下される空間内に第２の加熱ラインが配置され、前
記第１の加熱ラインの出口と前記第２の加熱ラインの入
口が接続され、前記第１の液槽の底部と前記滴下機構と
が接続されていることを特徴とする熱交換器。
【請求項２】第１の熱交換部と第２の熱交換部とを有
し、第１の熱交換部は第１の液槽を備え、第１の液槽内
に貯留している吸収溶液の中には加熱流体が流れる第１
の加熱ラインが配置されており、前記第２の熱交換部
は、第２の液槽を備え、第２の液槽の上方には前記第１
の熱交換部を経由した吸収溶液を液滴として滴下する滴
下機構が設けられ、該滴下機構から吸収溶液の液滴が滴
下される空間内に第２の加熱ラインが配置され、前記第
１の加熱ラインの出口と前記第２の加熱ラインの入口が
接続され、前記第１の液槽の底部と前記滴下機構とが接
続されていることを特徴とする再生器。
【請求項３】高温再生器と、低温再生器と、凝縮器
と、蒸発器と、吸収器とを有し、前記低温再生器は、第
１の熱交換部と第２の熱交換部とを有し、第１の熱交換
部は第１の液槽を備え、第１の液槽内に貯留している吸
収溶液の中には、高温再生器で再生した冷媒蒸気が流れ
る第１の加熱ラインが配置されており、前記第２の熱交
換部は、第２の液槽を備え、第２の液槽の上方には前記
第１の熱交換部を経由した吸収溶液を液滴として滴下す
る滴下機構が設けられ、該滴下機構から吸収溶液の液滴
が滴下される空間内に第２の加熱ラインが配置され、前
記第１の加熱ラインの出口と前記第２の加熱ラインの入
口が接続され、前記第１の液槽の底部と前記滴下機構と
が接続されていることを特徴とする吸収冷温水機。
【請求項４】高温再生器と、低温再生器と、凝縮器
と、蒸発器と、吸収器とを有し、前記吸収器と前記高温
再生器とを接続する稀溶液ラインに排熱焚再生器を介装
し、その排熱焚再生器は、第１の熱交換部と第２の熱交
換部とを有し、第１の熱交換部は第１の液槽を備え、第
１の液槽内に貯留している吸収溶液の中には、外部熱源
から供給される加熱流体が流れる第１の加熱ラインが配
置されており、前記第２の熱交換部は、第２の液槽を備
え、第２の液槽の上方には前記第１の熱交換部を経由し
た吸収溶液を液滴として滴下する滴下機構が設けられ、
該滴下機構から吸収溶液の液滴が滴下される空間内に第
２の加熱ラインが配置され、前記第１の加熱ラインの出
口と前記第２の加熱ラインの入口が接続され、前記第１
の液槽の底部と前記滴下機構とが接続されていることを
特徴とする吸収冷温水機。
【請求項５】高温再生器と、低温再生器と、凝縮器
と、蒸発器と、吸収器とを有し、前記高温再生器は、第
１の熱交換部と第２の熱交換部とを有し、第１の熱交換
部は第１の液槽を備え、第１の液槽内に貯留している吸
収溶液の中には、外部熱源から供給される加熱流体が流
れる第１の加熱ラインが配置されており、前記第２の熱
交換部は、第２の液槽を備え、第２の液槽の上方には前
記第１の熱交換部を経由した吸収溶液を液滴として滴下
する滴下機構が設けられ、該滴下機構から吸収溶液の液
滴が滴下される空間内に第２の加熱ラインが配置され、
前記第１の加熱ラインの出口と前記第２の加熱ラインの
入口が接続され、前記第１の液槽の底部と前記滴下機構
とが接続されていることを特徴とする吸収冷温水機。