JP3756980B2 - 吸収式冷凍機のためのプレート型吸収器 - Google Patents
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Description
【発明が属する技術分野】
本発明は、吸収式冷凍機に用いるプレート型吸収器に関する。
【0002】
【従来の技術】
図1は、吸収式冷凍機1の原理を説明するための系統図である。再生器2では、加熱源たとえば都市ガスによって希吸収液3が加熱され、冷媒蒸気が分離されて濃吸収液が得られる。冷媒蒸気は凝縮器4で冷却凝縮され冷媒液5となる。冷媒液5は、減圧弁6で減圧され、蒸発器7で被冷却液、たとえば水を冷却し、冷媒液自身は蒸発する。蒸発器7を減圧に保ち、冷媒液の蒸発を促進するために冷媒蒸気は、吸収器8で再生器2からの濃吸収液で吸収される。濃吸収液は、冷媒蒸気を吸収して希吸収液9となり、溶液ポンプ10で加圧され、熱交換器11を介して再生器2へ送られる。再生器2からの濃吸収液3は、減圧弁12で減圧され、熱交換器11を介して吸収器8に送られる。吸収液が冷媒蒸気を吸収するときに発熱するので、吸収器8は冷却水で冷却される。蒸発器7には冷媒ポンプ11が設けられ、未蒸発の冷媒液12が循環される。
【0003】
従来技術の典型的な吸収器は、吸収液が上部から噴霧され、その下に水平多管式の冷却水管が設けられ、その冷却水管の外側を吸収液が滴下しながら冷媒蒸気を吸収するものである。この方式の吸収器では、伝熱面積を大きくするために冷却水管を密に設けねばならず、このため冷却水管の間隔を狭くする必要がある。一方、冷却水管の間は、蒸発器からの冷媒蒸気が流れる。冷媒蒸気の流速は、最も蒸発器寄りが最大で、一般に50m/sを超えると抵抗が増え、吸収器の性能が低下する。したがって冷却水管の間隔は、一般に蒸気流速が50m/sを超えないように設計されており、このため単位断面積当りの冷却水管の数が制限され、吸収器のコンパクト化が図れないという問題がある。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、吸収式冷凍機に用いる吸収効率が高くコンパクトなプレート型吸収器を提供することである。
【0005】
【課題を解決するための手段】
本発明は、希吸収液から冷媒蒸気を分離して濃吸収液を得る再生器と、前記冷媒蒸気を冷却し、冷媒液を得る凝縮器と、冷媒液を減圧下で蒸発させ、被冷却液を冷却する蒸発器と、蒸発器で発生した冷媒蒸気を濃吸収液で吸収する吸収器とを含み、吸収液を再生器と吸収器との間で熱交換器を介して循環する吸収式冷凍機において、
水平に波状の凹凸を有し、両側部を閉じられた垂直な2枚の波板で構成され、
上部に吸収液分散トレーが設けられ、吸収液分散トレーから吸収液が、前記2枚の波板の外面に沿って流下し、
2枚の波板で挟まれた内部に、冷却水が一方側下部から供給され、他方側上部から排出され、
前記2枚の波板が凹部同志および凸部同志が相対するように組合わされ、冷却水通路に心材が配置されていることを特徴とする吸収式冷凍機のためのプレート型吸収器である。
本発明に従えば、水平に波状の凹凸を有し、両側部を閉じられた2枚の波板で構成されたプレート型吸収器を用い、プレートを冷媒蒸気の流れ方向と平行にできるので、冷媒蒸気通路の吸収器入口の流速はどの部分も一定であり、この流速を50m/sに設計すれば、プレート間隔(隣接プレート型吸収器との間隔)を14mm程度と狭くできる。またプレートの外形が水平波状であるので、縦横同一の長さの平板と比較して20〜30%伝熱面積を増加できる。これらによって水平多管式の従来型吸収器に比して約1/2の大きさにできる。
【0006】
また、2枚の波板が凹部同志、凸部同志が相対し、内部に心材が配置されているので、冷却水の流れに乱流を起こさせ伝熱性能を向上することができる。また心材は、補強材としても作用し、吸収器内外面の大きい圧力差(たとえば外面0.01気圧、内面6〜8気圧)に耐える。
【0007】
また本発明は、前記吸収液分散トレーが樋状であり、両側面上部に多数のスリットが等間隔で上下方向に設けられていることを特徴とする。
本発明に従えば、吸収液分散の方法が樋状トレーであって、両側面上部に多数のスリットが等間隔に設けられている。この樋状トレーに吸収液が供給されるので、スリットから吸収液が均等に波板の外面に流下し、冷媒蒸気が効率よく吸収される。また従来技術のように吸収液が吸収器の上部から噴射されるものに比し、吸収液が蒸発器側へ流出することが防がれる。
【0008】
また本発明は、前記波板が、ピッチ2〜5mm、波の深さ0.5〜2mm、凸部の曲げ半径0.2〜2mmであることを特徴とする。
本発明に従えば、波板の好ましい形状が示されている。この形状は、本発明者らが実験の結果求めたもので、吸収効率を高く保ち、かつ加工のし易いものである。なお、この形状では、吸収液が波板の外面から離脱することがなく、外面全体が濡れ、吸収液が冷媒蒸気を吸収した際にその濃度差から生じるマランゴニ対流を阻害しない。このため熱貫流率が2000〜2500kcal/m2h℃に向上する(従来の水平多管式の熱貫流率は1500kcal/m2h℃程度である)。
【0009】
また本発明は、前記吸収液分散トレーには、0.5〜1.5mmのスリットが5〜20mm間隔で設けられることを特徴とする。
本発明に従えば、吸収液分散トレーの好ましい形状が示されている。この形状は、本発明者らが実験の結果求めたもので、この範囲で吸収液が水平方向に均等に波板外面を流下する。
吸収器の材質は、本発明では特に限定しないが、熱伝導率の高い金属製であることが好ましく、水平多管式の冷却管と同様に銅製であることが加工の面からも好ましい。
【0010】
【発明の実施の形態】
本発明を実施の形態によってより具体的に説明する。なお吸収式冷凍機の構成は、図1に基づいて従来技術で説明したものと同一である。
【0011】
図2は本発明のプレート型吸収器21の正面図、図3は平面図、図4は一部拡大断面図である。2枚の波板22a,22bは、凹部同志、凸部同志が対向するように設けられ、両側部23a,23bが閉じられている。また上部は冷却水出口ヘッダ24を形成しており、下部も同様の冷却水入口ヘッダ25を形成している。冷却水は、冷却水供給管26から冷却水入口ヘッダ25に入り、2枚の波板22a,22bの間を上昇し、冷却水出口ヘッダ24から冷却水排出管27へ導かれ、さらに凝縮器4を冷却する。
【0012】
一方、吸収液は、冷却水出口ヘッダ24の上部に設けられた樋状の吸収液分散トレー28に供給され、トレー28に設けられたスリット29から、波板の外側に沿って均一の厚さの膜状に流下する。
【0013】
吸収器21は、図3に示すように複数枚が矢符31で示す冷媒蒸気の流れる方向に平行に設けられる。吸収器21の大きさは、たとえば幅A=365mm、縦B=600mmとされ、1枚で1RT(冷凍トン)の吸収器として用いられる。したがって100RTの吸収式冷凍機に対しては、図3の5枚並べられたものが、その20倍の100枚並ぶことになる。
【0014】
図5は、本発明の吸収器21に用いる波板の形状を示す断面図である。2枚の波板22a,22bの内面を冷却水が上昇し、吸収液は波板22a,22bの外面を波板22a,22bに沿って流下する。図5では、波板22b上の吸収液膜は省略してある。一般の吸収式冷凍機の吸収液には、LiBrの濃厚水溶液(LiBr 約63%)が用いられる。この液の表面張力は86dyn/cmと高く、吸収液に吸収された冷媒が速やかに均一に混ざるのを防ぐ。このためn−オクチルアルコールのような表面活性剤が添加され、表面張力を20〜30dyn/cmに低下している。この表面張力の吸収液に対し波板22a,22bの上向きの部分32aと下向の部分32bとで略等しい厚さの吸収液の膜を作るために種々の形の波板について実験をして、波板のピッチP=2〜5mm、好ましくは3〜4mm、波の深さh=0.5〜2mm、好ましくは0.7〜1.5mm、山部曲げ半径r=0.2〜2mm、好ましくは1.0mmを得た。
【0015】
図6は、本発明の吸収器21に用いる吸収液分散トレーの溝の形状を示す正面図である。前記吸収液を用いて流下実験を行った結果、スリット幅W=0.5〜1.5mm、好ましくは1mm、スリット間隔S=5〜20mm、好ましくは10〜15mmのものが、吸収液が吸収器21の幅方向に均一な厚さの膜を作ることが判明した。
【0016】
図5に示すように、冷却水通路には、心材35が上下方向に設けられており、凹部同志が対向する部分には邪魔板36が設けられている。邪魔板36によって冷却水の上下方向の流れが制限される。図7は、図6の切断面線VII−VIIによる断面図である。心材35は、波板22a,22bの凸部が相対する部分で、ダンボール状に屈曲し、波板22a,22bの形を保持するとともに、冷却水の幅方向の流れを制限する。心材35と邪魔板36とによって冷却水は、その流れが制限され乱流となり伝熱効率を上昇する。
【0017】
また本発明の吸収器は、1RT当り1枚または2RT当り1枚という設計にでき、多量生産でコストダウンを図ることができる。
【0018】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、吸収式冷凍機の吸収器の大きさを、約半分にでき、吸収式冷凍機の大きさを大幅に縮小できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】吸収式冷凍機1の原理を説明するための系統図である。
【図2】本発明の一実施例の吸収式冷凍機のためのプレート型吸収器21の正面図である。
【図3】吸収器21の平面図である。
【図4】吸収器21の上部の部分断面図である。
【図5】吸収器21の波板22a,22bと心材35と邪魔板36との関係を示す拡大断面図である。
【図6】吸収液分散トレー28の拡大正面図である。
【図7】図5の切断面線VII−VIIによる断面図である。
【符号の説明】
1 吸収式冷凍機
2 再生器
4 凝縮器
7 蒸発器
8 吸収器
21 本発明の一実施例のプレート型吸収器
22 波板
23 側部
26 冷却水供給管
27 冷却水排出管
28 吸収液分散トレー
29 スリット
35 心材
36 邪魔板
Claims (4)
- 希吸収液から冷媒蒸気を分離して濃吸収液を得る再生器と、前記冷媒蒸気を冷却し、冷媒液を得る凝縮器と、冷媒液を減圧下で蒸発させ、被冷却液を冷却する蒸発器と、蒸発器で発生した冷媒蒸気を濃吸収液で吸収する吸収器とを含み、吸収液を再生器と吸収器との間で熱交換器を介して循環する吸収式冷凍機において、
水平に波状の凹凸を有し、両側部を閉じられた垂直な2枚の波板で構成され、
上部に吸収液分散トレーが設けられ、吸収液分散トレーから吸収液が、前記2枚の波板の外面に沿って流下し、
2枚の波板で挟まれた内部に、冷却水が一方側下部から供給され、他方側上部から排出され、
前記2枚の波板が凹部同志および凸部同志が相対するように組合わされ、冷却水通路に心材が配置されていることを特徴とする吸収式冷凍機のためのプレート型吸収器。 - 前記吸収液分散トレーが樋状であり、両側面上部に多数のスリットが等間隔で上下方向に設けられていることを特徴とする請求項1記載の吸収式冷凍機のためのプレート型吸収器。
- 前記波板が、ピッチ2〜5mm、波の深さ0.5〜2mm、凸部の曲げ半径0.2〜2mmであることを特徴とする請求項1または2記載の吸収式冷凍機のためのプレート型吸収器。
- 前記吸収液分散トレーには、0.5〜1.5mmのスリットが5〜20mm間隔で設けられることを特徴とする請求項2記載の吸収式冷凍機のためのプレート型吸収器。
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JPH09273828A JPH09273828A (ja) | 1997-10-21 |
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1996
- 1996-04-05 JP JP08344496A patent/JP3756980B2/ja not_active Expired - Fee Related
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