JP3836930B2 - 蒸発器 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、鉛直に立設された円筒の外面に液体冷媒を散布する構造の蒸発器に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、鉛直に立設された管の外面に液体冷媒を散布して蒸発させ、管内を流れる液体を冷却させるといった構造の蒸発器が知られている。このような構造では、蒸発器の大きさに対して液体冷媒の蒸発面積を広くとることができるため、蒸発器をコンパクトにすることができる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、液体冷媒が管の外面全体に散布されず、一部に偏って散布された場合には、蒸発面積を有効に利用することができず、十分な性能を得ることができない。こういった偏りを防ぐため液体冷媒をスプレーにより管外面に吹きつけるといった構成が知られているが、スプレーでの噴出力を得るためのポンプが必要になる等、構成が複雑になり機器の大型化やコストアップといった問題が生じる。
【０００４】
また、管が鉛直に立設されていることにより管の外面に散布された液体冷媒は真下に流れ落ちるため、下に流れ落ちるまでの時間が短く液体冷媒が十分に蒸発されず、十分な性能が得られないといった不具合があった。そのため管の外面全体に縦横方向の溝を形成した溝付パイプを用いた構成が知られているが、液体冷媒が流れる部分の近傍に広がるのみで、十分な効果を得ることができない。
本発明の蒸発器は上記課題を解決し、蒸発器の蒸発効率を上げることを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決する本発明の請求項１記載の蒸発器は、
吸収式空調機に設けられ、鉛直に立設された円筒の外面に液体冷媒を散布して蒸発させ、該円筒内を流れる液体を冷却させる蒸発器において、
螺旋状に巻いたコイルを上記円筒外面に装着したことを要旨とする。
【０００６】
上記課題を解決する本発明の請求項２記載の蒸発器は、
吸収式空調機に設けられ、鉛直に立設された円筒の外面に液体冷媒を散布して蒸発させ、該円筒内を流れる液体を冷却させる蒸発器において、
上記円筒の上部外周で上記液体冷媒を溜める滞留手段を備え、
上記滞留手段はその底面に上記円筒の外周に沿って均等に複数の散布孔を備えたことを要旨とする。
【０００７】
上記構成を有する本発明の請求項１記載の蒸発器は、鉛直に立設された円筒の外面に液体冷媒を散布して蒸発させ、円筒内を流れる液体を冷却させる。この円筒外面に、螺旋状に巻いたコイルを装着することで、散布した液体冷媒がコイルに沿って螺旋状に流れ落ちるため、管の外面を有効に利用することができると共に下に流れ落ちるまでの時間を長くすることができる。
【０００８】
上記構成を有する本発明の請求項２記載の蒸発器は、円筒の上部外周で液体冷媒を溜める滞留手段を備え、その底面には円筒の外周に沿って均等に複数の散布孔が設けられているため、溜まった液体冷媒を散布孔から円筒全周にほぼ均一に流すことができる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以上説明した本発明の構成・作用を一層明らかにするために、以下本発明の蒸発器の好適な実施例について説明する。
図１は、本発明の一実施例としての吸収式空調機の概略構成図である。この吸収式空調機は、バーナ１の燃焼熱によりフィンチューブ式熱交換器１０ａ内を流れる低濃度の臭化リチウム水溶液（以下、臭化リチウムの濃度に応じて単に低濃度溶液，中間濃度溶液，高濃度溶液と呼ぶ）を加熱する高温再生器１０と、高温再生器１０で加熱された低濃度溶液を水蒸気と中間濃度溶液とに分離する第１気液分離器１１と、フィンチューブ式熱交換器２０ａ内を流れる中間濃度溶液を第１気液分離器１１からの水蒸気により再加熱する低温再生器２０と、低温再生器２０で加熱された中間濃度溶液を水蒸気と高濃度溶液とに分離する第２気液分離器２１と、第２気液分離器２１からの水蒸気を冷却して液化させる凝縮器３０と、蒸発器と吸収器とを一体形成した二重管部４０とを備える。
尚、図示しないが、凝縮器３０と二重管部４０とに送風するためのファンを備える。
【００１０】
高温再生器１０と低温再生器２０とは、それぞれフィンチューブ式熱交換器１０ａ，２０ａを流れる臭化リチウム水溶液を加熱する瞬間加熱方式で、ボイラ方式に比べて装置内に必要な臭化リチウム水溶液の量を減少させることができるため、溶液を加熱する際の熱効率が良く、運転開始の立ち上がり時間が早い。
【００１１】
凝縮器３０は、内面全体に縦横方向の溝を形成した円筒パイプを複数鉛直に立設し、外部にフィンを設けて形成される。内面の溝により凝縮器３０内の表面積が広くなり、ファンからの送風により水蒸気を効率良く冷却することができる。
【００１２】
二重管部４０は、図２に示すように、図示しない室内機の冷媒（本実施例では水）を循環する冷水管４１と、冷水管４１の外側に形成された外管４２とにより構成される。冷水管４１と外管４２との間には蒸発吸収室４３が形成される。蒸発吸収室４３の冷水管４１外面には環状の水受皿４４が設けられ、その上部には凝縮器３０及び低温再生器２０から送られた水を滴下する水散布ノズル４５が設けられる。
【００１３】
水受皿４４の底面には、図３に示すように、底面を貫通する複数の散布孔４４ａが冷水管４１の外周に沿って均等に配設されている。この散布孔４４ａは、少量の水の場合には水自体の表面張力により下に流れ出ない程度の大きさであり、水受皿４４内の水位が高くなることでその水圧により水が押し出される。そのため散布孔４４ａから流れ出る水の量をほぼ安定させることができると共に、全ての散布孔４４ａからほぼ均等に水を流すことができる。また、冷水管４１の蒸発吸収室４３内の部分には、外面全体に縦横方向の溝を形成した溝付パイプを用いる。溝付パイプを用いることにより、外面に水を浸透しやすくして流れ落ちる速さを遅くすると共に広がりやすくしている。更にその外周には、螺旋状に巻いたコイル４８を冷水管４１外面に接するように装着する。このコイル４８により散布孔４４ａから散布された水の一部を螺旋状に導き、冷水管４１外面を有効利用すると共に下部に到達するまでの時間を更に長くすることで、散布された水を確実に蒸発させるようにしている。
【００１４】
同様に、蒸発吸収室４３の外管４２内面にも環状の溶液受皿４６が設けられ、その上部には第２気液分離器２１で分離した高濃度溶液を溶液受皿４６に滴下する溶液散布ノズル４７が設けられる。また溶液受皿４６の底面にも、底面を貫通する複数の散布孔４６ａが外管４２の内面に沿って均等に配設されている。また、外管４２内面はショットブラスト加工等により表面が粗く加工されている。このように表面を粗く加工することにより、溶液を浸透やすくして流れ落ちる速さを遅くすると共に広がりやすくしている。更に、円筒形状に丸めたラス網４９が外管４２内面に接するように挿入されており、散布された高濃度溶液を左右に広がらせると共に、保液性を高くしている。
【００１５】
蒸発吸収室４３から高温再生器１０への溶液循環路５０には、低濃度溶液を高温再生器１０に循環する循環ポンプ５１と、第２気液分離器２１から送られる高濃度溶液と熱交換するための低温熱交換器５２と、第１気液分離器１１から送られる中間濃度溶液と熱交換するための高温熱交換器５３とが設けられる。
【００１６】
第１気液分離器１１及び第２気液分離器２１にはそれぞれオーバーフロー管６０，７０が設けられ、溶液循環路５０に接続される。オーバーフロー管６０，７０には、それぞれの気液分離器１１，２１内の溶液温度が所定温度以上となった時に流路を閉じるサーマルバルブ６１，７１がそれぞれ設けられる。
【００１７】
次に、この吸収式空調機の動作について説明する。高温再生器１０でフィンチューブ式熱交換器１０ａ内を流れる低濃度溶液をバーナ１の燃焼熱により加熱すると、第１気液分離器１１で水蒸気と中間濃度溶液とに分離される。分離された中間濃度溶液は高温熱交換器５３で温度を下げられた後低温再生器２０に供給され、フィンチューブ式熱交換器２０ａ内を流れる際に第１気液分離器１１からの水蒸気により再加熱され、第２気液分離器２１で水蒸気と高濃度溶液とに分離される。高濃度溶液は低温熱交換器５２で温度を下げられた後、溶液散布ノズル４７から溶液受皿４６に滴下され、溶液受皿４６に設けられた複数の散布孔４６ａから外管４２の内面に沿って散布される。散布された高濃度溶液はラス網４９によって内面全体に広がる。
【００１８】
また水蒸気は、凝縮器３０で図示しないファンからの送風により冷却されて凝縮して水になり、低温再生器２０で凝縮した水と共に水散布ノズル４５から水受皿４４に滴下される。そして、水受皿４４内に水が溜まると、複数の散布孔４４ａから水が押し出されて冷水管４１の全周でほぼ均等に散布される。散布された水は下に流れ落ちると共に、その一部はコイル４８により螺旋状に導かれる。その際水が対流して水全体が冷水管４１に接触するため伝熱性が向上する。このように冷水管４１の外面全体に水が流れ、更に溝付パイプによりその近傍にも広がることで、外面全域を有効利用することができる。
【００１９】
このように蒸発した水により冷水管４１を流れる循環水から気化熱に相当する熱が奪われて冷却される。そして室内機では、冷水管４１に循環する循環水により冷房運転を行なう。また蒸発した水蒸気は外管４２内面の高濃度溶液に直ちに吸収される。その際外管４２の内面で高濃度溶液が吸収熱を発生するが、図示しないファンからの送風により冷却される。高濃度溶液は水蒸気を吸収して低濃度溶液となり、循環ポンプ５１により低温熱交換器５２，高温熱交換器５３へ送られて温度を上げられた後、高温再生器１０で加熱される。
【００２０】
以上説明したように、本実施例の吸収式空調機によれば、以下の様な効果を生ずる。
１．冷水管４１の外周に沿って均等に配設した複数の散布孔４４ａから水を散布することにより、水の蒸発面積を広くすることができるため、蒸発効率を上げることができる。また、水が溜まることにより押し出される構成のため、散布孔４４ａから流れ出る水の量をほぼ安定させることができると共に、散布孔４４ａ全体からほぼ均等に水を流すことができるため、安定した性能を得ることができる。しかも簡単な構成で実現できるため、コストを低減することができる。
２．コイル４８により散布孔４４ａから散布された水の一部を螺旋状に導き、冷水管４１外面を有効利用すると共に下部に到達するまでの時間を更に長くすることで、蒸発効率を上げることができる。また、コイル４８を冷水管４１の外面に設けるといった簡単な構成で実現できるため、コストを低減することができる。
３．冷水管４１と外管４２との間に形成される蒸発吸収室４３で蒸発及び吸収を行なうといった簡単な構成により、構造を簡単にすることができるため、装置を小さくして重量を小さくすることができ、コストを低減できる。また、蒸発吸収室４３の向い合った面で蒸発と吸収とを行なうことにより水蒸気が高濃度溶液によりスムーズに吸収され、更に冷水管４１を周りから冷却するため効率がよい。
４．高温再生器１０と低温再生器２０とがそれぞれフィンチューブ式熱交換器１０ａ，２０ａによる瞬間加熱方式で、ボイラ方式に比べて装置内に必要な臭化リチウム水溶液の量を減少させることができるため、運転開始の立ち上がり時間を短縮することができ、器具の重量を減らすことができる。また、フィンチューブ式熱交換器により、溶液を加熱する際の熱効率が良い。
【００２１】
以上本発明の実施例について説明したが、本発明はこうした実施例に何等限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、種々なる態様で実施し得ることは勿論である。
例えば、本実施例では冷房装置を用いて説明したが、例えば高濃度溶液と水との散布箇所を切替えることで暖房運転を行なうといった冷暖房装置であってもよい。
また、本実施例では冷水管４１に溝付パイプを用いたが、これに限ったものではなく、例えば平滑管を用いてもよい。
また、蒸発器は吸収器を一体化した二重管構造に限らず、鉛直に立設された円筒の外面に沿って液体冷媒を散布して蒸発させ、円筒内を流れる液体を冷却させるといった構成の蒸発器であれば適用できる。
また、冷媒と吸収液とは水と臭化リチウムとに限ったものではない。
【００２２】
【発明の効果】
以上詳述したように、本発明の請求項１記載の蒸発器によれば、管の外面を有効に利用すると共に液体冷媒の流れ落ちるまでの時間を長くすることで、液体冷媒の蒸発効率を高くすることができるため、冷却性能を高くすることができる。また、コイルを装着するといった簡単な構成のためコストを低減することができる。
【００２３】
更に、本発明の請求項２記載の蒸発器によれば、液体冷媒を円筒全周にほぼ均一に流すことで液体冷媒の蒸発効率を高くすることができるため、冷却性能を高くすることができる。また、簡単な構成のためコストを低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】一実施例としての吸収式空調機の概略構成図である。
【図２】二重管部の断面図である。
【図３】冷水管の斜視図である。
【符号の説明】
１０…高温再生器、 ２０…低温再生器、 ３０…凝縮器、 ４０…二重管部、
４１…冷水管、 ４２…外管、 ４３…蒸発吸収室、 ４４…水受皿、
４４ａ…散布孔、 ４８…コイル。

Claims (2)

1. 吸収式空調機に設けられ、鉛直に立設された円筒の外面に液体冷媒を散布して蒸発させ、該円筒内を流れる液体を冷却させる蒸発器において、
   螺旋状に巻いたコイルを上記円筒外面に装着したことを特徴とする蒸発器。
2. 吸収式空調機に設けられ、鉛直に立設された円筒の外面に液体冷媒を散布して蒸発させ、該円筒内を流れる液体を冷却させる蒸発器において、
   上記円筒の上部外周で上記液体冷媒を溜める滞留手段を備え、
   上記滞留手段はその底面に上記円筒の外周に沿って均等に複数の散布孔を備えたことを特徴とする蒸発器。

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