JPH06307735A

JPH06307735A - 吸収冷凍機

Info

Publication number: JPH06307735A
Application number: JP9741693A
Authority: JP
Inventors: Kenji Yokose; 横瀬賢次; Yoshitaka Nishino; 西野由高; Toshio Sawa; 俊雄沢; Takeshi Nakao; 剛中尾; Michihiko Aizawa; 相沢道彦; Tomihisa Ouchi; 大内富久
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1993-04-23
Filing date: 1993-04-23
Publication date: 1994-11-01

Abstract

(57)【要約】【目的】吸収冷凍機の吸収器の蒸気の流動抵抗を低減
するとともに、吸収器での不凝縮ガスの排出を容易にす
る。【構成】吸収器の伝熱管配列を伝熱管長手方向から見
た断面において、管群と壁面の間に空間を設け蒸気流路
２とし、この蒸気流路２の途中の壁面が蒸気流れの方向
に向って連続的に傾斜することで流路巾が狭くなってお
り、管群の外に抽気口７を設置し、圧力損失を低減する
と同時に不凝縮性ガスを効率良く排出する。図は吸収器
の伝熱管長手方向から見た断面の模式図で、蒸発器で発
生した蒸気は蒸気流入部３を通って流入し、蒸気流路２
を通って吸収器内全体に行きわたると同時に、各伝熱管
の外表面に吸収液散布装置４から散布された吸収液５に
よって吸収される。伝熱管１が密に配置した管群領域と
壁面との間の蒸気流路２の効果で、蒸気の流動抵抗を低
減でき、吸収液排出口を兼ねた抽気口６、または抽気口
７になるように整流し、不凝縮性ガスを高効率に排出で
きる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、冷暖房等に用いられる
吸収冷凍機に関するもので、特に吸収器の伝熱管配列に
関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に吸収冷凍機は、吸収器、蒸発器、
凝縮器、低温再生器、高温再生器およびこれらを結ぶポ
ンプ、熱交換器からなっている。図１１はその原理を示
す系統図である。蒸発器内の管群の管内には水を通水し
ており、管外には冷媒として水が散布され、その蒸発潜
熱によって管内の水を冷却し、冷水として冷房器等へ供
給する。蒸発器で発生した水蒸気は吸収器に流入し、吸
収器内の管群の管外面に散布された吸収液（リチウムブ
ロマイドなど）に吸収され、このとき発生する吸収熱は
管内を流れる冷却水によって冷却される。吸収器で水蒸
気を吸収した吸収液は濃度が低下し、吸収力が弱くな
る。そこでこれを熱交換器に通して予熱したのち、高温
再生器および低温再生器に送り、加熱濃縮する。高温再
生器の熱源には、ガス、油などを燃焼させた熱を用いる
のが一般的である。低温再生器の熱源には高温再生器で
発生した蒸気を用いる。低温再生器で発生した蒸気は、
最終的に凝縮器で冷却水によって冷却され凝縮する。凝
縮した水は蒸発媒体として、蒸発器に供給される。

【０００３】これらの吸収冷凍機の構成要素のうち吸収
冷凍機としての性能を左右する点で特に重要なのは吸収
器である。

【０００４】蒸発器および吸収器は低圧に保たれてい
る。そのため、蒸発器では前記の如く管外面に散布した
水などの蒸発冷媒を蒸発することで、その潜熱で管内を
流れる水などの冷房媒体を冷却できる。吸収器は、一般
に千鳥または格子配列の伝熱管群とその表面に吸収液を
散布するための散布装置とから構成される。一般的に
は、吸収液は臭化リチウム溶液を用い、伝熱管の外表面
に散布する。臭化リチウムの蒸気圧は水に比べるとはる
かに小さく、蒸発器から吸収器に流入する蒸気はその蒸
気圧差に基づいて吸収液に吸収される。その際、吸収熱
により吸収液の温度が上昇するため、伝熱管内に水など
の冷却媒体を流し冷却する。

【０００５】吸収冷凍機の性能を向上するためには、上
述の吸収サイクル作動原理から、蒸発器における蒸発媒
体の蒸気圧と吸収器における吸収液の蒸気圧との有効な
圧力差を大きくする必要がある。そのためには、まず、
第一に、吸収器および蒸発器の管群内での蒸気の流動抵
抗（圧力損失）を小さくし、吸収器内での蒸気の吸収に
利用できる圧力差を大きくすることである。第二には、
吸収器内の吸収伝熱特性を向上することである。そのた
めには、主に三つの方策がある。一つは本発明とは直接
関係しないが、伝熱管単管の吸収伝熱特性を向上させる
ために、特開昭６３−６３６３号公報に記載のように、
伝熱管の表面にフィンを形成し、伝熱面積を増大すると
ともに吸収液の保持量を増加させる方法である。他の方
策は、蒸気側の伝熱抵抗となる空気などの不凝縮性ガス
の溜りを防止することである。もう一つの方策は、吸収
液を吸収器内の各伝熱管に万遍なく供給散布し、吸収に
供されない無駄な伝熱管を無くすことである。

【０００６】これらの性能向上策に対する従来技術とし
ては、特公昭５８−１９０２１号公報に記載のように、
蒸発器の蒸気上流部をピッチの狭い格子配列の伝熱管配
列にし、蒸気流量の多い下流部をピッチの広い千鳥配列
にするとともに、吸収器では蒸気流量の多い蒸気上流部
でピッチの広い千鳥配列にし蒸気下流部ではピッチの狭
い格子配列の伝熱管群にすることで、管群内での蒸気の
流動抵抗を均一化する方法がある。また、特開昭６２−
１５５４８２号公報に記載のように、吸収器の伝熱管群
内に管列に平行な仕切り板を設けることで、不凝縮性ガ
スの溜りを防止し抽気する方法がある。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】上記従来技術では、吸
収器内の圧力損失低減と空気（不凝縮性ガス）の滞留抑
制を同時に満足することはできない。吸収器内での蒸気
の流動状態は大変複雑で、蒸気の流速、流れ方向または
空気滞留箇所などの実測は極めて困難である。そのため
経験的知見に基づいて配管列は設計されており、低圧損
と空気滞留抑制をともに満足する管群を得ることは大変
難しい。吸収器内の伝熱管を千鳥配列と格子（碁盤目）
配列を組合せ管ピッチを工夫し配置することで、圧力損
失は低減できたとしても、空気滞留を抑制することはで
きない。一方、吸収器の伝熱管群内に管列に平行な仕切
り板を設けることで、空気滞留は抑制できたとしても圧
力損失が大きくなってしまう。

【０００８】さらに、吸収器においては各伝熱管に吸収
液が供給されているかどうかが蒸気吸収性能に大きく影
響する。吸収液が供給されない伝熱管があると、その管
は蒸気の吸収に全く寄与しないことになる。

【０００９】上記問題点はともに吸収器の伝熱管の配
置、すなわち管群構造に密接に関係する。そこで、本発
明は伝熱管群内での圧力損失の低減と空気滞留の抑制の
両者を同時に達成できるように伝熱管を配置することを
目的とする。

【００１０】そこで、本発明者らは、さきに、伝熱管群
内での圧力損失の低減と空気滞留の抑制との両者を同時
に達成できるように伝熱管を配置することを目的とし、
該目的を達成する発明を完成して、すでに、特願平３−
３０１５３０号として出願している。

【００１１】

【先行発明の概要】上記出願に係る発明（以下「先行発
明」という）の構成の概要は、次のとおりである。

【００１２】すなわち、先行発明は、前記目的を達成す
るため、複数の伝熱管の表面の液を蒸発させて蒸気を発
生する蒸発器および蒸発器から流入する蒸気を複数の伝
熱管の表面の吸収液で吸収せしめる吸収器を有する吸収
冷凍機において、吸収器内の蒸気の流れの最終到達点に
抽気口を配置するものとした。

【００１３】また、吸収器内の伝熱管群内での蒸気の流
動抵抗（圧力損失）を低減するために、管群と吸収器壁
面との間に蒸気流路を形成する。この蒸気流路の幅、す
なわち、伝熱管長手方向から見た断面において壁面と壁
面に隣接する伝熱管との間の距離が管群内の管ピッチの
最大値以上に構成した。この蒸気流路の作用で圧力損失
を低減すると共に、管群の外側に抽気口を配置し、蒸気
流路に蒸気の整流板を配置することで、蒸気流の最終到
達点が抽気口近傍になるように整流するものとした。

【００１４】蒸気は管群内を流れるに従って、吸収液に
吸収され流量が少なくなり、蒸気流の最終到達点には吸
収液に吸収されない不凝縮性ガス（空気）が流れる。こ
の空気を冷凍機運転中に抽気口から排出することで、吸
収器内での伝熱特性の低下を防止する。この際の抽気口
は、管群下部に設け、エゼクタ構造などにすることで吸
収液の排出口を兼ねたものであってもよい。また、蒸気
流路や蒸気整流板を設置せずに、管群の中心部に抽気口
を配置し空気の抽気を行うものとしてもよい。

【００１５】さらに、管群の上部から蒸気が流入する吸
収器では、伝熱管長手方向から見た断面で、側壁面の少
なくとも一方が隣接する伝熱管と吸収器管群内の最大ピ
ッチ以上に離れている蒸気流路が形成され、かつ管群の
下部に抽気口を配置し、蒸気流路に蒸気整流板を配置
し、圧力損失の低減と空気の排出を同時に実現する。こ
の際の抽気口も、管群下部に設け、エゼクタ構造などに
することで吸収液の排出口を兼ねたものであってもよ
い。また、蒸気流路に蒸気整流板を設置せずに、管群の
中心部または蒸気流路が形成されていない方の側壁面に
抽気口を配置し空気の抽気を行う。

【００１６】また、蒸気が管群の上部より流入する吸収
器で伝熱管長手方向から見た断面で、伝熱管を碁盤目に
配列し、水平方向の伝熱管外表面間隔を１０ｍｍ以上に
し、かつ垂直方向の伝熱管外表面間隔を５ｍｍ以下にす
ることで、圧力損失を低減し、さらに蒸気流の最終到達
点を管群下部にし、そこに配置した抽気口から空気を排
出する。この際の抽気口も、エゼクタ構造などにするこ
とで吸収液の排出口を兼ねたものであってもよい。

【００１７】

【先行発明の作用】蒸気流路での蒸気の流動抵抗は、伝
熱管を密に配置した管群内での流動抵抗に比べるとはる
かに小さく無視できる。先行発明によると、吸収器内の
蒸気は主に蒸気流路を流れ、吸収器内全体の圧力損失は
大幅に低減できる。この蒸気流路に整流板を設置しない
場合は、管群の周り全体から管群の中心部に向かって蒸
気が流れ、蒸気流の最終到達点は管群中心付近になる。
蒸気は管群内を流れるに従って、吸収液に吸収され流量
が少なくなり、蒸気流の最終到達点には主に吸収液に吸
収されない不凝縮性ガス（空気）が到達する。そこで、
管群の中心部に抽気口を配置することで空気の抽気が可
能となる。また、蒸気流路に整流板を設置することは、
蒸気流の最終到達点をかえる作用を持つ。特に、管群下
部が蒸気流の最終到達点になるようにするには、管具の
上部から蒸気が流入し、側壁面と管群との間の蒸気流路
に流路内の蒸気流が管群内へ向かうように整流板を設置
し、吸収器全体としての蒸気流が管群上部から下部へ流
れるようにする。この場合、管群下部に配置する抽気口
は、エゼクタ構造などにすることで吸収液の排出口を兼
ねることもできる。

【００１８】吸収器での吸収液の供給は、まず管群の最
上部の伝熱管に散布され、伝熱管表面を流れ、その下に
配置された伝熱管へと、順次流下する。下部の伝熱管表
面が十分に吸収液でおおわれるためには、上下の伝熱管
の間隔が狭い方が良い。安定して下部の管へ吸収液が供
給されるには、上下の伝熱管表面の間隔を５ｍｍ以下に
する必要がある。伝熱管外径によらずこの条件を満足す
るためには、伝熱管を碁盤目配列にする。碁盤目配列の
管群での圧力損失は、蒸気の流入方向に対して垂直方向
の管間隔、すなわち、蒸気が流入できる断面積によって
決まる。管群の上部から蒸気が流入する場合には、水平
方向の管外表面間隔を１０ｍｍ以上にすることで圧力損
失を低減でき、さらに上下の伝熱管の間隔を５ｍｍ以下
にすると、流下する吸収液がカーテン状に上下の管を連
結し、蒸気はあたかも平板間を流れるが如く下へ向かっ
て流れ、蒸気流の最終到達点は管群下部になる。管群下
部に配置した抽気口から空気を排出することができる。

【００１９】

【先行発明の実施例】上記先行発明による吸収器の実施
例は、図５ないし図７の断面模式図に示すとおりであ
り、以下、これらの図について説明する。

【００２０】図５（ａ）、（ｂ）は、先行発明の吸収冷
凍機の吸収器の２つの実施例を、それぞれ伝熱管長手方
向から見た断面の模式図である。１は伝熱管、２は蒸気
流路、３は蒸発器から流入する蒸気の流入部、４は吸収
液散布装置、５は吸収液、６は吸収液排出口を兼ねた抽
気口、７は抽気口、８は吸収液排出口、９は蒸気流路に
設置した整流板を示す。蒸気流入部３には吸収液の飛散
を防止するためにエリミネータなどが設置されている場
合もあるが、何も設置されない開口部になっている場合
もある。（ａ）は蒸気が管群の上部から流入する吸収器
であり、（ｂ）は蒸気が管群の側面から流入する吸収器
である。吸収器内の圧力損失は管群と壁面との間に形成
された蒸気流路２の効果により低減される。（ａ）の吸
収器では、側壁面の蒸気流路２に整流板９が設置され、
蒸気流は上部から下部に向かって流れ、蒸気流の最終到
達点は管群下部になる。管群下部に配置した吸収液排出
口を兼ねた抽気口６から不凝縮性ガス（空気）を排出す
ることができる。（ｂ）の吸収器では、上下面と奥の側
壁面の蒸気流路に整流板が設置され、蒸気は水平方向に
流れ、管群の外の側壁面に設置した抽出口７から空気を
抽出できる。

【００２１】図６（ａ）、（ｂ）は、先行発明の吸収冷
凍機の吸収器の他の２つの実施例を示し、図５（ａ）、
（ｂ）とそれぞれ同様の吸収器の伝熱管長手方向から見
た断面の模式図を示す。本実施例では図５（ａ）、
（ｂ）の蒸気流路２に整流板９が設置されずに、それぞ
れ、管群のほぼ中央に抽気口７が設置されている。
（ａ）、（ｂ）ともに流入した蒸気は、蒸気流路２を流
れ管群の周囲全体から中心部へ向かって流れ、蒸気流の
最終到達点は管群中央になる。そのため、抽出口７から
空気を排出できる。８は吸収液排出口である。

【００２２】図７も、先行発明のさらに他の実施例によ
る吸収冷凍機の吸収器の伝熱管長手方向から見た断面の
模式図を示す。蒸気は管群上部から流入し、一方の側壁
面の蒸気流路２には整流板９が２枚設置されている。管
群内の伝熱管は碁盤目配列され、水平方向の管ピッチは
管径の２倍程度と広く、垂直方向の管ピッチは管表面間
隔が３ミリメートル程度とかなり狭い。

【００２３】本発明は、以上に述べた先行発明と同様に
伝熱管群内での圧力損失の低減と空気滞留の抑制の両者
を同時に達成できるように伝熱管を配置することを目的
とするものであるが、先行発明の実施例とは具体的構成
において若干異なる実施態様にて実施され、かつ、先行
発明と実質上同様の作用効果を奏する。

【００２４】

【課題を解決するための手段】吸収器内の伝熱管内での
蒸気の流動抵抗（圧力損失）を低減するために、管群と
吸収器壁面との間に蒸気流路を形成する。この蒸気流路
の幅、すなわち、伝熱管長手方向から見た吸収器断面に
おいて、壁面と壁面に隣接する伝熱管との間の距離が管
群内の管ピッチの最大値以上に離れた領域と最小ピッチ
以下の領域とで構成する。この蒸気流路は、管群の側面
に沿って蒸気流入側から流出側まで形成した場合に最も
圧力損失を低減できるが、蒸気流路を途中で無くして
も、管群の高さに対して形成した蒸気流路の長さにほぼ
比例した圧力損失低減効果がある。この蒸気流路の作用
で圧力損失を低減すると共に、蒸気流路の途中から蒸気
流れを強制的に管群内部に導くことで、蒸気流れの最終
到達点が抽気口近傍になるように整流することができ
る。すなわち、本発明による吸収冷凍機は、複数の伝熱
管の表面の液を蒸発させて蒸気を発生する蒸発器および
蒸発器から流入する蒸気を複数の伝熱管の表面の吸収液
で吸収せしめる吸収器を有する吸収冷凍機において、吸
収器は、伝熱管長手方向から見た断面において、壁面に
隣接する伝熱管と壁面との間の距離が吸収器管群内の最
大ピッチ以上に離れた領域と、最小ピッチ以下の領域と
で構成され、抽気口が管群の周囲或いは内部に配置され
たことを特徴とするものである。

【００２５】一つの実施態様として、上記吸収器は、伝
熱管長手方向から見た断面において、壁面に隣接する伝
熱管と壁面との間の距離が吸収器管群内の最大ピッチ以
上に離れた領域から、蒸気の流れる方向に沿って連続的
に最小ピッチ以下の領域につながる構成とし、管群の外
側に抽気口が配置されたことを特徴とするものである。

【００２６】もう一つの実施態様として、上記吸収器
は、伝熱管長手方向から見た断面において、壁面に隣接
する伝熱管と壁面との間の距離が吸収器管群内の最大ピ
ッチ以上に離れた領域から、蒸気の流れる方向に沿って
段階的に最小ピッチ以下の領域につながる構成とし、管
群の外側に抽気口が配置されたことを特徴とするもので
ある。

【００２７】また、別の実施態様として、上記吸収器
は、伝熱管長手方向から見た断面において、壁面が常に
鉛直とは限らない構造を採用することにより、壁面に隣
接する伝熱管と壁面との間の距離が吸収器管群内の最大
ピッチ以上に離れた領域から、蒸気の流れる方向に沿っ
て連続的に最小ピッチ以下の領域につながる構成とし、
管群の外側に抽気口が配置されたことを特徴とするもの
である。

【００２８】さらに、別の実施態様として、上記吸収器
は、伝熱管長手方向から見た断面において、鉛直面と水
平面のみで構成された面を主たる壁面とすることによ
り、壁面に隣接する伝熱管と壁面との間の距離が吸収器
管群内の最大ピッチ以上に離れた領域から、蒸気の流れ
る方向に沿って段階的に最小ピッチ以下の領域につなが
る構成とし、管群の外側に抽気口が配置されたことを特
徴とするものである。

【００２９】さらに、別の実施態様として、上記吸収器
は、伝熱管長手方向から見た断面において、壁面に隣接
する伝熱管と壁面との間の距離が吸収器管群内の最大ピ
ッチ以上に離れていて蒸気流路が形成され、左右の壁面
の水平面の間隔が蒸気流入側から蒸気流出側に沿って連
続的に減少し、抽気口が管群の周囲或いは内部に配置さ
れたことを特徴とするものである。

【００３０】以上に述べた本発明のすべての実施態様に
おいて、抽気口が抽気と吸収液排出の機能を併せもつ態
様で実施することもできる。

【００３１】

【作用】蒸気流路での蒸気の流動抵抗は、伝熱管を密に
配置した管群内での流動抵抗に比べるとはるかに小さく
無視できる。本発明によると、吸収器内の蒸気は主に蒸
気流路を流れ、吸収器内全体の圧力損失は大幅に低減で
きる。

【００３２】この蒸気流路には先行発明におけるような
整流板を設置していないが、管群の周り全体から管群の
中心部に向かって蒸気が流れ、蒸気流の最終到達点は管
群中心付近になる。蒸気は管群内を流れるに従って、吸
収液に吸収されて流量が少なくなり、蒸気流の最終到達
点には主に吸収液に吸収されない不凝縮性ガス（空気）
が到達する。そこで、管群の中心部に抽気口を配置すれ
ば空気の抽気が可能になる。この場合、管群下部に配置
する抽気口は、エゼクター構造などにすることで吸収液
の排出口を兼ねることもできる。

【００３３】さらに、蒸気流路を途中で切断することに
よっても、蒸気流の最終到達点を変えることができる。
したがって、管群下部が蒸気流の最終到達点になるよう
にするためには、管群の上部から蒸気が流入し、側壁面
と管群との間の蒸気流路に流路内の蒸気流が管群内に向
かうように蒸気流路を適切な位置で切断し、吸収器全体
としての蒸気流が管群上部から下部へ流れるようにす
る。この場合も、管群下部に配置する抽出口は、エゼク
ター構造などにすることで吸収液の排出口を兼ねること
もできる。

【００３４】吸収器での吸収液の供給は、まず管群の最
上部の伝熱管に散布され、伝熱管表面を流れ、その下に
配置された伝熱管へと順次流下する。下部の伝熱管表面
が十分に吸収液でおおわれるためには、上下の伝熱管の
間隔が狭い方が良い。安定して下部の管へ吸収液が供給
されるには、上下の伝熱管表面の間隔が５ミリメートル
以下にする必要がある。伝熱管外径によらずこの条件を
満足するためには、伝熱管を碁盤目配列にする。碁盤目
配列の管群での圧力損失は、蒸気の流入方向に対して垂
直方向の管間隔、すなわち、蒸気が流入できる断面積に
よって決まる。管群の上部から蒸気が流入する場合に
は、水平方向の管外表面間隔を１０ミリメートル以上に
することで圧力損失を低減でき、さらに上下の伝熱管の
間隔を５ミリメートル以上にすることで圧力損失を低減
でき、さらに上下の伝熱管の間隔を５ミリメートル以下
にすると、流下する吸収液がカーテン状に上下の管を連
結し、蒸気はあたかも平板間を流れるが如く下へ向かっ
て流れ、蒸気流の最終到達点は管群下部になる。管群下
部に配置した抽気口から空気を排出することができる。

【００３５】

【実施例】図１（ａ）、（ｂ）は、本発明の吸収冷凍機
の吸収器の２つの実施例を、それぞれ伝熱管長手方向か
ら見た断面の模式図である。蒸気流入部３には吸収液の
飛散を防止するためにエリミネータなどが設置されてい
る場合もあるが、何も設置されない開口部になっている
場合もある。（ａ）は蒸気が管群の上部から流入する吸
収器であり、（ｂ）は蒸気が管群の側壁から流入する吸
収器である。吸収器内の圧力損失は管群と壁面との間に
形成された蒸気流路２の効果により低減される。（ａ）
の吸収器では、側壁面に沿って形成された蒸気流路幅が
下方に行くに従って連続的に狭くなり、蒸気流路２を流
れる蒸気は上部から下部に向かって徐々に管群内部に導
かれる構造としている。この構造のため、蒸気流の最終
到達点は管群下部になる。管群下部に配置した吸収液排
出口を兼ねた抽出口６から不凝縮性ガス（空気）を排出
することができる。（ｂ）の吸収器では、上下面の側壁
面の蒸気流路幅が右側に行くに従って連続的に狭くな
り、蒸気は水平方向に流れ、管群の外の側壁面に設置し
た抽気口７から空気を抽出できる。

【００３６】図２（ａ）、（ｂ）は、本発明の吸収冷凍
機の吸収器の別の２つの実施例を、それぞれ伝熱管長手
方向から見た断面の模式図である。蒸気流入部３には吸
収液の飛散を防止するためにエリミネータなどが設置さ
れている場合もあるが、何も設置されない開口部になっ
ている場合もある。（ａ）は蒸気が管群の上部から流入
する吸収器であり、（ｂ）は蒸気が管群の側壁から流入
する吸収器である。吸収器内の圧力損失は管群と壁面と
の間に形成された蒸気流路２の効果により低減される。
（ａ）の吸収器では、側壁面に沿って形成された蒸気流
路幅が下方に行くに従って段階的に狭くなり、蒸気流路
２を流れる蒸気は上部から下部に向かって徐々に管群内
部に導かれる構造としている。この構造のため、蒸気流
の最終到達点は管群下部になる。管群下部に配置した吸
収液排出口を兼ねた抽出口６から不凝縮性ガス（空気）
を排出することができる。（ｂ）の吸収器では、上下面
と側壁面の蒸気流路幅が右側に行くに従って段階的に狭
くなり、蒸気は水平方向に流れ、管群の外の側壁面に設
置した抽気口７から空気を抽気できる。

【００３７】図３は、本発明の吸収冷凍機の吸収器の別
の実施例を、伝熱管長手方向から見た断面の模式図であ
る。蒸気流入部３には吸収液の飛散を防止するためにエ
リミネータなどが設置されている場合もあるが、何も設
置されない開口部になっている場合もある。蒸気が管群
の上部から流入する本吸収器では、吸収器内の圧力損失
は管群と壁面との間に形成された蒸気流路２の効果によ
り低減される。さらに、壁面が蒸気流れの方向に向かっ
て狭くなっており、即ち管群の断面が逆三角形型もしく
は台形型としている。蒸気流路２に設置した蒸気整流板
の効果により、蒸気流の最終到達点は管群下部になる。
管群下部に配置した吸収液排出口を兼ねた抽気口６から
不凝縮性ガス（空気）を排出することができる。さら
に、吸収液が伝熱管全体に有効に散布される特徴を有す
る。

【００３８】図４は、本発明の吸収冷凍機の吸収器のさ
らに別の実施例を、伝熱管長手方向から見た断面の模式
図である。蒸気流入部３には吸収液の飛散を防止するた
めにエリミネータなどが設置されている場合もあるが、
何も設置されない開口部になっている場合もある。蒸気
が管群の上部から流入する本吸収器では、吸収器内の圧
力損失は管群と壁面との間に形成された蒸気流路２の効
果により低減される。さらに、壁面が蒸気流れの方向に
向かって狭くなっており、管群の断面が逆三角形型もし
くは台形型としている。側壁面に沿って形成された蒸気
流路幅が下方に行くに従って段階的に狭くなり、蒸気流
路２を流れる蒸気は上部から下部に向かって徐々に管群
内部に導かれる構造としている。この構造のため、蒸気
流の最終到達点は管群下部になる。管群下部に配置した
吸収液排出口を兼ねた抽出口６から不凝縮ガス（空気）
を排出することができる。さらに、吸収液が伝熱管全体
に有効に散布される特徴を有する。

【００３９】次に、本発明および先行発明の原理が妥当
であることを、吸収器内での基本的な管群配置の数値解
析結果により説明する。この数値解析では、流れに関し
て質量と運動量の保存則を解き、伝熱管群における蒸気
の吸収量を実験式に基づいて求めている。この解析モデ
ルの詳細は、ＰｒｏｃｅｅｄｉｎｇｏｆｔｈｅＳｅ
ｃｏｎｄＩｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌＳｙｍｐｏｓ
ｉｕｍｏｎＣｏｎｄｅｎｓｅｒｓａｎｄＣｏｎ
ｄｅｎｓａｔｉｏｎ（１９９０），ｐ．２３５〜ｐ．２
４４に示されている。図８（ａ）、（ｂ）は、数値解析
を行なった２種の吸収器の伝熱管群の伝熱管長手方向か
ら見た断面を示すものである。２種の吸収器は全て同一
本数の伝熱管（外径１９．０５ｍｍ）１９８本が同一ピ
ッチで配置されている。蒸気は吸収器の上部から流入す
る。（ａ）は管群（同図中で斜線を付した）と壁面の間
に蒸気流路が形成されている吸収器である。（ｂ）は管
群と側壁面の間に蒸気流路が形成されていない吸収器で
ある。同図（ｃ）は、（ａ）と（ｂ）の図中に圧力プロ
ット位置での圧力分布の数値を示すものである。これよ
り、明らかに管群と壁面の間に蒸気流路を形成した方
が、圧力分布が均一化し圧力損失が小さくなっているこ
とがわかる。

【００４０】図９（ａ）、（ｂ）は、管群（同図中で点
線で囲まれた領域）と壁面の間に蒸気流路２が形成され
ている吸収器においての、それぞれ蒸気流速分布と空気
分圧分布の数値解析結果を示すものである。蒸気は管群
上部から流入する。（ａ）の蒸気流速分布からは、蒸気
流路２を流れて蒸気が吸収器全体に供給され、管群のほ
ぼ中央付近が蒸気流の最終到達点になることがわかる。
そのときの空気分圧分布を示すのが（ｂ）である。蒸気
流の最終到達点付近に空気が滞留し、分圧が高くなって
いることがわかる。そこで先行発明の実施例を示す図６
（ａ）のように管群のほぼ中央に抽気口を設けること
で、連続的に不凝縮ガスの空気を排出できる。

【００４１】図１０（ａ）、（ｂ）も、図９（ａ）、
（ｂ）と同様に、管群（同図中で点線で囲まれた領域）
と壁面の間に蒸気流路２が形成されている吸収器におい
ての、それぞれ蒸気流速分布と空気分圧分布の数値解析
結果を示すものである。但し、側壁面の蒸気流路２に６
枚の整流板９が設置されている。蒸気は管群上部から流
入し、管群下部にむかって流れる。（ａ）の蒸気流速分
布からは、管群下部付近が蒸気流の最終到達点になるこ
とがわかる。そのときの空気分圧分布を示すのが（ｂ）
である。蒸気流の最終到達点に空気が滞留し、分圧が高
くなっていることがわかる。そこで先行発明の実施例を
示す図５（ａ）のように管群下部に抽気口を設けること
で、連続的に不凝縮性ガスの空気を排出できる。

【００４２】

【発明の効果】本発明によれば、先行発明と同様に吸収
冷凍機の吸収器での蒸気の流動抵抗を低減でき、それと
同時に不凝縮性ガスを効率よく抽気でき、高性能な吸収
冷凍機を提供できる。また、吸収器内管群の垂直方向の
管ピッチを狭くすることで、管群下部の伝熱管へも吸収
液を確実に供給でき、無駄な管をなくすことができる。
以上のように、本発明は高性能な吸収冷凍機を提供で
き、小型の装置で従来技術以上の冷凍能力を発揮でき
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の２実施例による吸収冷凍機の吸収器の
伝熱管長手方向の断面模式図

【図２】本発明の他の２実施例による吸収冷凍機の吸収
器の伝熱管長手方向の断面模式図

【図３】本発明のさらに他の実施例による吸収冷凍機の
吸収器の伝熱管長手方向の断面模式図

【図４】本発明のさらに他の実施例による吸収冷凍機の
吸収器の伝熱管長手方向の断面模式図

【図５】先行発明の２実施例による吸収器の同様な断面
模式図

【図６】先行発明の他の２実施例による吸収冷凍機の吸
収器の伝熱管長手方向の断面模式図

【図７】先行発明のさらに他の実施例による吸収冷凍機
の吸収器の伝熱管長手方向の断面模式図

【図８】本発明および先行発明に共通する技術と従来技
術との圧力分布を示す数値解析例

【図９】蒸気流路をもつ吸収器内の蒸気流速分布（ａ）
と空気分圧分布（ｂ）の数値解析例

【図１０】蒸気流路をもち、蒸気流路に整流板を設置し
た吸収器内の蒸気流速分布（ａ）と空気分圧分布（ｂ）
の数値解析例

【図１１】吸収冷凍機の全体系統概念図

【符号の説明】

１…伝熱管２…蒸気流路３…蒸発器から流入する蒸気の流入部４…吸収液散布装置５…吸収液６…吸収液排出口をかねた抽気口７…抽気口８…吸収液排出口９…蒸気流路に配
置した蒸気整流板

フロントページの続き (72)発明者中尾剛茨城県土浦市神立町603番地株式会社日立製作所土浦工場内 (72)発明者相沢道彦茨城県土浦市神立町603番地株式会社日立製作所土浦工場内 (72)発明者大内富久茨城県土浦市神立町502番地株式会社日立製作所機械研究所内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】複数の伝熱管の表面の液を蒸発させて蒸
気を発生する蒸発器および蒸発器から流入する蒸気を複
数の伝熱管の表面の吸収液で吸収せしめる吸収器を有す
る吸収冷凍機において、吸収器は、伝熱管長手方向から
見た断面において、壁面に隣接する伝熱管と壁面との間
の距離が吸収器管群内の最大ピッチ以上に離れた領域
と、最小ピッチ以下の領域とで構成され、抽気口が管群
の周囲或いは内部に配置されたことを特徴とする吸収冷
凍機。
【請求項２】吸収器は、伝熱管長手方向から見た断面
において、壁面に隣接する伝熱管と壁面との間の距離が
吸収器管群内の最大ピッチ以上に離れた領域から、蒸気
の流れる方向に沿って連続的に最小ピッチ以下の領域に
つながる構成とし、管群の外側に抽気口が配置されたこ
とを特徴とする請求項１に記載の吸収冷凍機。
【請求項３】吸収器は、伝熱管長手方向から見た断面
において、壁面に隣接する伝熱管と壁面との間の距離が
吸収器管群内の最大ピッチ以上に離れた領域から、蒸気
の流れる方向に沿って段階的に最小ピッチ以下の領域に
つながる構成とし、管群の外側に抽気口が配置されたこ
とを特徴とする請求項１に記載の吸収冷凍機。
【請求項４】吸収器は、伝熱管長手方向から見た断面
において、壁面が常に鉛直とは限らない構造を採用する
ことにより、壁面に隣接する伝熱管と壁面との間の距離
が吸収器管群内の最大ピッチ以上に離れた領域から、蒸
気の流れる方向に沿って連続的に最小ピッチ以下の領域
につながる構成とし、管群の外側に抽気口が配置された
ことを特徴とする請求項２に記載の吸収冷凍機。
【請求項５】吸収器は、伝熱管長手方向から見た断面
において、鉛直面と水平面のみで構成された面を主たる
壁面とすることにより、壁面に隣接する伝熱管と壁面と
の間の距離が吸収器管群内の最大ピッチ以上に離れた領
域から、蒸気の流れる方向に沿って段階的に最小ピッチ
以下の領域につながる構成とし、管群の外側に抽気口が
配置されたことを特徴とする請求項３に記載の吸収冷凍
機。
【請求項６】吸収器は、伝熱管長手方向から見た断面
において、壁面に隣接する伝熱管と壁面との間の距離が
吸収器管群内の最大ピッチ以上に離れていて蒸気流路が
形成され、左右の壁面の水平面の間隔が蒸気流入側から
蒸気流出側に沿って連続的に減少し、抽気口が管群の周
囲或いは内部に配置されたことを特徴とする請求項１〜
５に記載の吸収冷凍機。
【請求項７】抽気口が抽気と吸収液排出の機能を持つ
ことを特徴とする請求項１〜６に記載の吸収冷凍機。