JP3240548B2 - 吸収式冷凍機及びその熱交換器 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、蒸発器及び凝縮器
等の熱交換器に蛇腹フィンを備えた吸収式冷凍機及びそ
の熱交換器に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の吸収式冷凍機においては、空気調
和装置等として広く利用されている。吸収式冷凍機の一
例の概要を、図５を参照しながら説明する。高温再生器
２１は内部に燃焼室が収められ、冷媒を吸収して濃度が
薄くなった稀溶液を加熱し、この稀溶液から冷媒蒸気を
発生する。分離器２２は冷媒蒸気を発生して濃度が濃く
なった中間濃溶液と冷媒蒸気とを分離し、前者を高温溶
液熱交換器２７へ後者を低温再生器２３へと送り込む。
低温再生器２３は高温溶液熱交換器２７により温度が低
下した中間濃溶液を分離器２２からくる冷媒蒸気で再加
熱し、中間濃溶液の中から更に冷媒蒸気を発生させ、こ
れを凝縮器２４へ送出しかつ中間濃溶液自身を濃溶液に
するとともに、分離器２２からきた冷媒蒸気を一部凝縮
し冷媒液にして凝縮器２４へと送り込む。凝縮器２４は
低温再生器２３で発生した冷媒蒸気と低温再生器２３で
冷媒液とならなかった冷媒蒸気を冷却水を用いて冷却液
化して冷媒液にし蒸発器２５へ送り込む。蒸発器２５は
内部に冷却すべき循環水が流れる伝熱管（冷水器）２５
Ａが配設され、伝熱管２５Ａに凝縮器２４から送られて
くる冷媒液を散布器２５Ｂを用いて散布し、冷媒液が冷
媒蒸気となるときの気化熱を利用して循環水を冷却して
冷水にする。吸収器２６は低温再生器２３から低温溶液
熱交換器２８を通ってきた濃溶液が導入され上部に設け
られた散布器２６Ｂを用いて散布・滴下され、この濃溶
液は蒸発器２５内で気化した冷媒蒸気を吸収する。吸収
器２６の吸収作用によって蒸発器２５内は高真空が確保
されており、蒸発器２５内の伝熱管２５Ａ上に散布され
た冷媒液は直ちに蒸発できるようになっている。

【０００３】また、吸収器２６には濃溶液が冷媒蒸気を
吸収して稀溶液となる際の冷却のための冷却手段２６Ａ
が配設されている。この冷却手段２６Ａはコイル状パイ
プまたは蛇腹フィン等で形成されており、凝縮器２４内
の冷却手段２４Ａとも連なっており、内部を冷却水が循
環するようになっている。高温溶液熱交換器２７は高温
の中間濃溶液と低温の稀溶液との間で熱交換し、また、
低温溶液熱交換器２８は高温の濃溶液と低温の稀溶液と
の間で熱交換を行い、高温側と低温側とに２段に設けて
熱交換効率の向上を図っている。溶液循環ポンプ２９は
吸収器２６において冷媒蒸気を吸収して稀溶液となった
ものを低温溶液熱交換器２８および高温溶液熱交換器２
７を介して高温再生器２１に送り、再び循環させるため
に設けられている。なお、符号３０は冷暖房切替弁であ
り、この冷暖房切替弁３０は分離器２２と蒸発器２５お
よび吸収器２６の間の配管の途中に設けられており、暖
房時には高温再生器２１で発生した高温の冷媒蒸気を分
離器２２を介して直接蒸発器２５へ導入し伝熱管（温水
器）２５Ａで循環水と熱交換して温水を得るようになっ
ている。

【０００４】蛇腹フィンは、吸収式冷凍機の例えば蒸発
器２５、吸収器２６、凝縮器２４、および低温再生器２
３等の熱交換器に備えているものである。本出願人は蛇
腹フィンを熱交換器に備えた吸収式冷凍機を特願平３−
１６９７５７号として、蛇腹フィンと所定の網を熱交換
器に設けた吸収式冷凍機を実願平３−５２５５９号とし
て提案している。このような吸収式冷凍機の蛇腹フィン
や網の構造の概要を図６及び図７を参照しながら説明す
る。側板３１と蛇腹フィン３２とで形成される密閉され
た一方の室３６には冷水入口３３から循環水（冷水）が
流入し、冷水出口３４から流出する。一方、他方の室３
７には冷媒液３５が滴下され、冷媒液３５が冷媒蒸気と
なるときの気化熱を利用して循環水を冷却する。そして
伝熱面を蛇腹フィンとすることにより、熱交換を行う冷
却水や溶液等が伝熱面に接触する面積が大きくなり熱交
換率を向上させることができる。この場合、伝熱性能の
向上のために蛇腹フィン３２の濡性を向上させる必要が
あり、かかる蒸発器２５のような熱交換器の濡性を、網
を設けることでさらに高めたのが図６に示す蒸発器２５
である。蒸発器２５は室３７に図６の矢印Ｂに示すよう
に、網３８を装填したものである。かかる網３８の装填
により、冷媒液の流下方向（矢印Ｃ方向）と垂直の方向
への濡れ広がり性を向上して伝熱効率がよくなり、冷水
と冷媒液間の熱交換率はさらに改良される。

【０００５】一方、濡性向上のためにサンドブラストに
より伝熱面の表面粗度を高くする、または図８に示すよ
うに、転造加工によるローレット加工によって表面粗度
を高めるようにすることもできるが、網３８を蛇腹フィ
ン３２にロー付けすると図９に示すようにロー材が網３
８のすき間に入り込み、冷媒液が拡散されない恐れがあ
る。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】従来の吸収式冷凍機に
おいては、熱交換器の蛇腹フィンに網を装填し熱交換率
を向上させるのに蛇腹フィンの伝熱面と網との密着度が
重要であり、蛇腹フィンと網とをロー付けにより接着す
ると、ロー材が網の隙間に入り込んでしまうため、毛細
管現象により冷媒液を拡散するのに有効な形状が得られ
なかった。また、低コスト化の実現が困難であった。さ
らに、サンドブラスト、ローレット加工によって加工を
加える材料の板厚がある程度必要で蛇腹フィンの薄板化
は充分に実現することはできず、その点で冷水と冷媒液
間等の熱交換率を高めることができない。そしてエッチ
ングによって伝熱面に直接溝加工をすると、濡れに有効
な溝形状が得られるものの、エッチング加工が一般的に
建材の装飾用に使われる技術であり高価なため、低コス
ト化が困難であった。

【０００７】本発明の目的は、低コストを実現しかつ冷
水と冷媒液間等の熱交換率が高い熱交換器を備えた吸収
式冷凍機及びその熱交換器を提供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】前記の目的を達成するた
め、本発明に係る吸収式冷凍機は、稀溶液を加熱源で加
熱する高温再生器と、高温再生器で加熱された溶液を冷
媒蒸気および中間濃溶液に分離する分離器と、分離器か
らの中間濃溶液を稀溶液と熱交換する高温溶液熱交換器
と、高温溶液熱交換器により温度が低下した中間濃溶液
を分離器からくる冷媒蒸気で再加熱し中間濃溶液の中か
らさらに冷媒蒸気を発生させ濃溶液とする低温再生器
と、低温再生器で発生した冷媒蒸気を冷却液化して冷媒
液にする凝縮器と、凝縮器からの冷媒液を冷却器に散布
して冷却器から冷水を得る蒸発器と、低温再生器から低
温溶液熱交換器を通って熱交換を行ってくる濃溶液が散
布され蒸発器で気化した冷媒蒸気を吸収する吸収器と、
吸収器で冷媒を吸収した稀溶液を低温溶液熱交換器およ
び高温溶液熱交換器を経由して高温再生器に送る溶液循
環ポンプとを有し、蒸発器および吸収器のうちの少なく
とも一つに、薄板の連続折り曲げにより加工した波形形
状の蛇腹フィンを備えた吸収式冷凍機において、蛇腹フ
ィンは、金網を接合して形成した伝熱面を有し、金網
は、この金網の各網線の伝熱面に接合される側の端面で
のみ接合されており、この接合された部分での各網線と
伝熱面との接触角が９０°以下である構成とする。

【０００９】このような構成とすれば、伝熱面を流下す
る溶液や冷媒等は伝熱面と金網との間のすき間にそって
拡散され、流下方向と直角方向にも拡り、伝熱面の広い
範囲で溶液や冷媒等が流下するため、伝熱面の濡性が向
上し、従来よりも熱交換率を高くできる。

【００１０】また、金網の各網線の端面と伝熱面とが焼
結により接合されており、この接合された部分が合金化
している構成とする。

【００１１】このような構成とすれば、金網の各網線の
端面と伝熱面との接合部分が合金化しているため、伝熱
面積が増加したことになり、従来よりも熱交換率をさら
に高くできる。

【００１２】さらに、第１の流体の流路と第２の流体の
流路とを蛇腹フィンにより形成し、この蛇腹フィンの伝
熱面を介して第１の流体と第２の流体とを熱交換させる
吸収式冷凍機用熱交換器において、伝熱面には、金網が
接合されており、この金網は、この金網の各網線の伝熱
面に接する端面でそれぞれの網線が伝熱面との接合点で
この伝熱面と９０°以下の接触角で接している構成の収
式冷凍機用熱交換器とする。

【００１３】

【発明の実施の形態】本発明の一実施例を図１及び図２
を参照しながら説明する。図１及び図２に示すように、
稀溶液を加熱源で加熱する高温再生器２１と、高温再生
器２１で加熱された溶液を冷媒蒸気および中間濃溶液に
分離する分離器２２と、分離器２２からの中間濃溶液を
稀溶液と熱交換する高温溶液熱交換器２７と、高温溶液
熱交換器２７により温度が低下した中間濃溶液を分離器
２２からくる冷媒蒸気で再加熱し中間濃溶液の中からさ
らに冷媒蒸気を発生させ濃溶液とする低温再生器２３
と、低温再生器２３で発生した冷媒蒸気を冷却液化して
冷媒液にする凝縮器２４と、凝縮器２４からの冷媒液を
冷却器に散布して冷却器から冷水を得る蒸発器４と、低
温再生器２３から低温溶液熱交換器２８を通って熱交換
を行ってくる濃溶液が散布され蒸発器４で気化した冷媒
蒸気を吸収する吸収器２６と、吸収器２６で冷媒を吸収
した稀溶液を低温溶液熱交換器２８および高温溶液熱交
換器２７を経由して高温再生器２１に送る溶液循環ポン
プ２９とを有し、蒸発器４、吸収器２６および低温再生
器２３のうちの少なくとも一つに、薄板の連続折り曲げ
により加工した波形形状の蛇腹フィン１を備えた吸収式
冷凍機であって、蛇腹フィン１は、金網３を接合して形
成した伝熱面２を有する構成とする。そして伝熱面２は
ステンレスで形成され、金網３のそれぞれの網線３ａの
端面と伝熱面２とは少なくとも焼結により接合され、そ
れぞれの網線３ａは接合点３ｂで、９０°以下の接触角
αで伝熱面２と接しているものとする。

【００１４】すなわち本実施例では吸収式冷凍機の熱交
換器のうち、蒸発器に設ける蛇腹フィンの場合を示す。
薄板の連続折り曲げにより加工した波形形状の蛇腹フィ
ン１の伝熱面２には金網３が焼結等で接合されている。
蛇腹フィン１の伝熱面２は板厚１ｍｍ以下のステンレス
薄板で形成されるとともに、金網３は線径Φ０．１〜Φ
１．０のステンレス等の網線３ａでメッシュ１５０〜１
０に形成され、伝熱面２と金網３の各網線３ａの端面と
は接合点３ｂで接合され完全に合金となっているため、
伝熱面２と網線３ａとのなすすき間３ｃがそのまま保持
されている。

【００１５】焼結による接合は、まず伝熱面と金網とを
密着させ、治具を使用して通常１Ｋｇ／ｃｍ²程度で両
者を押し付ける。ついで真空炉もしくは還元炉内で１２
５０℃前後で加熱し、１〜２Ｈｒ保持したのち急冷する
ことにより、接触部が分子レベルで拡散し、合金化して
完成する。図２では焼結による接合を示したが、他の接
合手段でもよく、例えばレーザー接合等も可能である。

【００１６】このように金網を接合して成形した伝熱面
に冷媒液を散布すると、伝熱面上で金網の各網線と伝熱
面との接触角が９０°以下となっているため、冷媒液が
金網のすき間に保持され、そのすき間にそって毛細管現
象により拡散される。そのため、伝熱面全体が有効に利
用され、伝熱効率が向上する。また金網の網線の端面が
伝熱面と接合し完全に合金になっているため、伝熱面積
の増加分となる。

【００１７】次に、本発明の他の実施例として吸収式冷
凍機用熱交換器を図３及び図４を参照しながら説明す
る。図３は一例として蒸発器４の一部切欠き側面図であ
り、図４は図３に示す蒸発器４のＡ・Ａ線の断面図であ
る。第１の流体の流路６と第２の流体の流路９とを蛇腹
フィン１により形成し、蛇腹フィン１の伝熱面２を介し
て第１の流体と第２の流体とを熱交換させる吸収式冷凍
機用熱交換器であって、図２に示すように、伝熱面２
は、ステンレスで形成されるとともに少なくとも焼結に
より金網３が接合されている構成とする。そして金網３
は、それぞれの網線３ａが伝熱面２との接合点３ｂで伝
熱面と９０°以下の接触角αで接しているものとする。

【００１８】金網３を接合した伝熱面２は室９に面し、
他の伝熱面２は室６に面している。蒸発器４内には、側
板５と蛇腹フィン１とで形成される密閉された第一の流
体の流路である一方の室６に、冷水入口７から第１の流
体である循環水（冷水）が流入し、冷水出口８から流出
する。一方、第２の流体の流路である他方の室９には第
２の流体である冷媒液１０が滴下され、冷媒液１０が冷
媒蒸気となるときの気化熱を利用して冷水を冷却する。
伝熱面２を流れる冷媒液１０は伝熱面２と金網３とのす
き間３ｃに保持され、すき間３ｃにそって毛細管現象に
より拡散し、両側の伝熱面２を濡らしながら流下してい
く。なお、本発明は前記実施例に限定されるものではな
く、金網３は室６，９のいずれに面していてもよい。

【００１９】本実施例によれば、伝熱面に金網を接合し
たので、従来の蛇腹フィンに比べ伝熱面の面積が広く、
また、伝熱面と金網とのすき間に保持された冷媒液は、
毛細管現象により拡散しながら両側の伝熱面を濡らしな
がら流下していくから伝熱面の濡性が向上し、従来の蛇
腹フィンに比べ熱交換率が高い。

【００２０】さらに、蛇腹フィンをサンドブラストまた
はローレット加工によって成形加工する場合は、材料の
板厚がある程度必要で蛇腹フィンの薄板化は充分に実現
することはできず、その点で冷水と冷媒液間等の熱交換
率を高めることはできないのに比べ、本実施例の蛇腹フ
ィンは板厚が1ｍｍ以下にまで薄肉化されているため、
プレスまたは絞り加工によって容易に成形加工されるも
のであり、熱抵抗を減少させてこの点でも熱交換率は高
まる。

【００２１】そのうえ、吸収式冷凍機の蒸発器または吸
収器等の熱交換器においては循環する溶液等による腐食
性が問題となることが多く、蛇腹フィンもこの点を考慮
して材料としてステンレスが使用されるが、材料として
銅を用いる場合に比べ伝熱性が悪く熱交換率が上がらな
い。しかしステンレス製の蛇腹フィンを用いる場合であ
っても、伝熱面に金網を接合した熱交換器を備えること
により、腐食に強く、かつ、熱交換率が高い吸収式冷凍
機を提供することができる。

【００２２】

【発明の効果】本発明によれば、蒸発器および吸収器の
うちの少なくとも一つは、蛇腹フィンの伝熱面に金網を
接合したため、伝熱面の面積が広くなり、また、伝熱面
と金網との間のすき間に保持された冷媒液が拡散し、両
側の伝熱面を濡らしながら流れるので伝熱面の濡性が向
上し、熱交換率が高くなる。さらに蛇腹フィンは板厚が
薄肉化されているため、プレスまたは絞り加工によって
容易に成形加工が可能であり、熱抵抗が減少して熱交換
率が高くなるとともに加工費が低減し、熱交換率を高く
維持した状態で低コスト化の実現が可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示す吸収式冷凍機の系統図
である。

【図２】図１の熱交換器に用いる蛇腹フィンの形状を示
す図である。

【図３】図２に示す蛇腹フィンを用いた蒸発器の一部断
面図である。

【図４】図３のＡ・Ａ線の断面図である。

【図５】従来の技術を示す吸収式冷凍機の系統図であ
る。

【図６】従来の技術を示す蒸発器の一部断面図である。

【図７】図６のＤ・Ｄ線の断面図である。

【図８】従来の蛇腹フィンの伝熱面を示す図である。

【図９】従来の蛇腹フィンの動作を説明する図である。

【符号の説明】

１ 蛇腹フィン ２ 伝熱面 ３ 金網

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平６−2989（ＪＰ，Ａ) 特開 昭49−52175（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−105097（ＪＰ，Ａ) 実開 平５−69568（ＪＰ，Ｕ) 実開 平５−45473（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) F28F 1/00 - 1/44 F25B 39/02 F25B 37/00

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 稀溶液を加熱源で加熱する高温再生器
   と、該高温再生器で加熱された溶液を冷媒蒸気および中
   間濃溶液に分離する分離器と、該分離器からの中間濃溶
   液を稀溶液と熱交換する高温溶液熱交換器と、該高温溶
   液熱交換器により温度が低下した中間濃溶液を前記分離
   器からくる冷媒蒸気で再加熱し中間濃溶液の中からさら
   に冷媒蒸気を発生させ濃溶液とする低温再生器と、該低
   温再生器で発生した冷媒蒸気を冷却液化して冷媒液にす
   る凝縮器と、該凝縮器からの冷媒液を冷却器に散布して
   冷却器から冷水を得る蒸発器と、前記低温再生器から低
   温溶液熱交換器を通って熱交換を行ってくる濃溶液が散
   布され前記蒸発器で気化した冷媒蒸気を吸収する吸収器
   と、該吸収器で冷媒を吸収した稀溶液を前記低温溶液熱
   交換器および前記高温溶液熱交換器を経由して前記高温
   再生器に送る溶液循環ポンプとを有し、前記蒸発器およ
   び前記吸収器のうちの少なくとも一つに、薄板の連続折
   り曲げにより加工した波形形状の蛇腹フィンを備えた吸
   収式冷凍機において、前記蛇腹フィンは、金網を接合し
   て形成した伝熱面を有し、前記金網は、該金網の各網線
   の前記伝熱面に接合される側の端面でのみ接合されてお
   り、該接合された部分での前記各網線と伝熱面との接触
   角が９０°以下であることを特徴とする吸収式冷凍機。
2. 【請求項２】 前記金網の各網線の端面と前記伝熱面と
   が焼結により接合されており、該接合された部分が合金
   化していることを特徴とする請求項１記載の吸収式冷凍
   機。
3. 【請求項３】 第１の流体の流路と第２の流体の流路と
   を蛇腹フィンにより形成し、該蛇腹フィンの伝熱面を介
   して前記第１の流体と前記第２の流体とを熱交換させる
   吸収式冷凍機用熱交換器において、前記伝熱面には、金
   網が接合されており、該金網は、該金網の各網線の前記
   伝熱面に接する端面でそれぞれの網線が伝熱面との接合
   点で該伝熱面と９０°以下の接触角で接していることを
   特徴とする吸収式冷凍機用熱交換器。