JPS61211673A - Cryogenic absorption type refrigerator - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。(57) [Summary] This bulletin contains application data before electronic filing, so abstract data is not recorded.

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、冷媒としてアンモニアを用い、吸収液として
アンモニア水溶液を用いる低温吸収式冷凍機に関するも
のである。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION Field of Industrial Application The present invention relates to a low-temperature absorption refrigerator that uses ammonia as a refrigerant and an ammonia aqueous solution as an absorption liquid.

従来の技術 ０℃以下の低温を得るための吸収式冷凍機の冷媒〜吸収
剤の組合せについては多くの種類のものが提案されてい
るが、アンモニア−水の組合せ（アンモニア蒸気をアン
モニア水溶液に吸収させるもの）が最も実用化が進んで
おり、また、本発明の主旨は冷媒〜吸収剤の組合せが変
っても本質的に変らないので、以下の説明はアンモニア
−水の組合せ（以下アンモニア吸収式と呼ぶ）の場合を
例として説明する。Conventional technology Many types of combinations of refrigerant and absorbent have been proposed for absorption refrigerators to obtain low temperatures below 0°C. The ammonia-water combination (hereinafter referred to as an ammonia absorption type ) will be explained as an example.

第６図に、従来のアンモニア吸収式冷凍機の系統図、機
器構成および機器形式を示す。この場合の冷凍の原理は
古くから知られているものであり、特に詳細な説明は不
要と考えられるが、念のために基本的な説明を行う。FIG. 6 shows a system diagram, equipment configuration, and equipment type of a conventional ammonia absorption refrigerator. The principle of refrigeration in this case has been known for a long time, and a particularly detailed explanation is not considered necessary, but a basic explanation will be given just in case.

先ず、冷熱（低ｍ）４９の発生は蒸発器５ｏで行われる
。蒸発器５０のアンモニア蒸発側が低圧（得たい低温の
程度によって圧力は異る。例えばアンモニア蒸発温度を
一３０℃にする場合には、〜１．２１ｋｏｆ　／ａＩａ
ｂｓ　）に維持されていれば、アンモニアの蒸発が起り
、そのｉｆｅのための潜熱として被冷却流体（塩化カル
シウムやポリエチレングリコ−−ル溶液などのプライン
又はフロン、あるいは冷凍の必要なプロセス流体そのも
の）の持込む熱を奪って低温とする。、Ｗ＆発器５Ｇ内
で低圧を維持してアンモニアの蒸発を継続させるために
は、発生したアンモニア蒸気５１を直ちに器外へ排！Ｉ
？、づる必要があるが、これは、吸収器５２において水
（実際にはアンモニア濃度の希いアンモニア水溶液、以
下弱溶液と呼ぶ）にアンモニア蒸気５１を吸収させるこ
とによって行う。アンモニアの吸収に際して吸収熱が発
生し、溶液の温度は上昇するが、あまり溶液温度が上押
４ると吸収能力が減じるので、吸収：器５２においては
、冷却水５３で溶液を冷部しながらアンモニア蒸気５１
の吸収を行わせる必要がある。First, cold heat (low m) 49 is generated in the evaporator 5o. The ammonia evaporation side of the evaporator 50 is at low pressure (the pressure varies depending on the degree of low temperature desired to be obtained. For example, when the ammonia evaporation temperature is -30°C, ~1.21kof/aIa
bs), evaporation of ammonia occurs, and the latent heat for the ife is released into the fluid to be cooled (prine or fluorocarbons such as calcium chloride or polyethylene glycol solution, or the process fluid itself that requires refrigeration). It takes away the heat brought in and makes it lower temperature. , In order to maintain a low pressure in the W&generator 5G and continue evaporating ammonia, the generated ammonia vapor 51 must be immediately discharged to the outside! I
? This is done by absorbing the ammonia vapor 51 into water (actually an ammonia aqueous solution with a dilute ammonia concentration, hereinafter referred to as a weak solution) in the absorber 52. Absorption heat is generated when ammonia is absorbed, and the temperature of the solution rises. However, if the solution temperature rises too much, the absorption capacity decreases, so in the absorption vessel 52, the solution is cooled with cooling water 53. Ammonia vapor 51
need to be absorbed.

また、吸収器５２の機能を一定に維持するためには、常
に弱溶液５４を吸収器５２に供給しながら、アンモニア
を吸収してアンモニア濃度の高くなった水溶液（以下強
溶液という）５５を取出す必要がある。In order to maintain the function of the absorber 52 at a constant level, while constantly supplying the weak solution 54 to the absorber 52, an aqueous solution (hereinafter referred to as a strong solution) 55 that has absorbed ammonia and has a high ammonia concentration is taken out. There is a need.

冷″ａ機を閉サイクルで動作させるためには、吸収器５
２から抜出した強溶液５５から、純粋に近いアンモニア
液５６を回収して、蒸発器５０に供給してやる必要があ
る。これを行う手段としては一般に精留塔５７が使用さ
れている。再生器５８は、このアンモニア′Ｆ８留塔５
７の再沸器（リボイラー）の役割を持つものである。精
留塔５Ｉの塔頂から出てくるほぼ純粋なアンモニア蒸気
５６は、凝縮器５９において、冷Ｆ！１水６０によって
冷部されて凝縮する。冷凍機が運転される条件において
得られる温度の冷却水６０で凝縮させるためには、再生
器５８〜精留塔５７〜凝縮器５９側の操作圧力はやや高
圧（例えば、アンモニア凝縮温度を４０℃とする場合に
は、〜１５．９ｋｇｆ／ｃ１１１ａｂｓ）とする必要が
ある。この操作圧力と、再生器内溶液濃度に対応して再
生器内溶液沸点が決まり、再生器５８の熱源に必要な温
度も定まる。In order to operate the cold "a" machine in a closed cycle, the absorber 5
It is necessary to recover a nearly pure ammonia solution 56 from the strong solution 55 extracted from 2 and supply it to the evaporator 50. A rectification column 57 is generally used as a means for doing this. The regenerator 58 uses this ammonia'F8 distillation column 5.
It has the role of a reboiler (reboiler). Almost pure ammonia vapor 56 emerging from the top of the rectification column 5I is converted into cold F! in a condenser 59. 1 is cooled by water 60 and condensed. In order to condense with the cooling water 60 at a temperature obtained under the conditions under which the refrigerator is operated, the operating pressure on the regenerator 58 - rectification column 57 - condenser 59 side is slightly high (for example, the ammonia condensation temperature is set to 40 ° C. In this case, it is necessary to set it to ~15.9 kgf/c111 abs). The boiling point of the solution in the regenerator is determined in accordance with this operating pressure and the concentration of the solution in the regenerator, and the temperature required for the heat source of the regenerator 58 is also determined.

凝縮器５９で凝縮したほぼ純粋なアンモニア液５６は一
部は精留塔５７へ還流５６ａされるが、大部分は膨張弁
６１を経由して蒸発器５０へ流入し、蒸発する。A part of the substantially pure ammonia liquid 56 condensed in the condenser 59 is refluxed 56a to the rectification column 57, but most of it flows into the evaporator 50 via the expansion valve 61 and is evaporated.

精留塔５７の塔底液６２は弱溶液５４として再生器５８
から抜出されて、吸収器５２から１１留塔５７へ来る強
溶液５５と熱交換されて吸収器５２へ送られる。以上が
基本的なサイクルであり、運転制御面と効率向上の面か
ら、受液器６３や強溶液タンク６４などのタンク類、付
加熱交換器類が付帯する場合がある。６５は減圧弁、６
６は強溶液ポンプ、６７は還流ポンプ、６８はブローダ
ウン、６９は廃熱を示す。The bottom liquid 62 of the rectification column 57 is sent to the regenerator 58 as a weak solution 54.
It is extracted from the absorber 52 and sent to the absorber 52 after exchanging heat with the strong solution 55 coming from the absorber 52 to the 11 distillation column 57. The above is the basic cycle, and tanks such as the liquid receiver 63 and the strong solution tank 64, and additional heat exchangers may be added in order to control operation and improve efficiency. 65 is a pressure reducing valve, 6
6 is a strong solution pump, 67 is a reflux pump, 68 is a blowdown, and 69 is a waste heat.

発明が解決しようとする問題点 従来、０℃以下の低温を得るための冷凍は、フロン等を
冷媒とする圧縮式冷凍機が圧倒的に多かった。しかし、
太陽熱、地熱、あるいは各種のプロセス廃熱や余剰熱を
利用する吸収冷凍機は省エネルギー性が高いので、今後
、大いに仲良すると考えられるが、そのためには、次の
３点の改善が不可欠である。Problems to be Solved by the Invention Conventionally, compression refrigerators using fluorocarbons or the like as a refrigerant have been overwhelmingly used for refrigeration to obtain low temperatures below 0°C. but,
Absorption refrigerators that use solar heat, geothermal heat, or waste heat or surplus heat from various processes are highly energy-saving, so it is thought that they will become very popular in the future, but in order to do so, the following three points need to be improved.

Ａ、熱効率を低下させることなく、出来るだけ低温の熱
源で駆動し得るようにすること。A. It should be possible to drive with a heat source as low as possible without reducing thermal efficiency.

Ｂ、熱効率を低下させることなく、設備コストを低廉な
らしめること。B. Lower equipment costs without reducing thermal efficiency.

Ｃ，ｌＩａコストを上昇させることなく、熱効率を向上
させこと。C.IIa Improving thermal efficiency without increasing cost.

このためには、（イ）機器構成およびその配置が出来る
だけシンプルで配管も最小であること、（ロ）各熱交換
器の温度差を小さく設計しても高い伝熱係数を与える熱
交換方式であること、〈ハ）熱交換器内で溶液側の混合
を起さず、有効温度差を最大とする熱交換方式であるこ
と、などが重要となる。このような観点から第６図の従
来例を見た時、上述の要求を満すものでないことは明ら
かである。To achieve this, (a) the equipment configuration and arrangement must be as simple as possible and the piping must be minimized, and (b) a heat exchange method that provides a high heat transfer coefficient even if the temperature difference between each heat exchanger is designed to be small. It is important that (c) the heat exchange method maximizes the effective temperature difference without causing mixing on the solution side within the heat exchanger. When looking at the conventional example shown in FIG. 6 from this perspective, it is clear that it does not meet the above requirements.

問題点を解決するための手段 上記問題点を解決すべく本発明における低温吸収式冷凍
機は、冷媒としてアンモニアを用い、吸収液としてアン
モニア水溶液を用いる低温吸収式冷凍機において、縦型
シェル・アンド・チューブ式蒸発器を設けると共に、こ
の蒸発器の直下に縦型シェル・アンド・チューブ式吸収
器を設け、前記Ｍ発器は、アンモニア液を受入れる上部
液室と、この上部液室からのアンモニア液で管内に流下
液膜を形成する伝熱管とを有すると共に、胴側に被冷凍
流体の導入部を形成し、前記吸収器は、吸収液を受入れ
る上部液室と、この上部液室からの吸収液で管内に流下
液膜を形成すると共に前記蒸発器からのアンモニア蒸気
および蒸発残液を受入れる伝熱管を有すると共に、胴側
に冷却水を下部より上方へ通す冷却水路を形成し、前記
蒸発器に並列する精留塔を設けると共に、この精留塔の
直下に［型シェル・アンド・チューブ式再生器を配設し
、前記再生器は、精留塔の底液で管内に流下液膜を形成
する伝熱管を有すると共に、胴側に熱源流体路を形成し
、この再生器の下部から吸収器の上部液室に弱溶液を供
給する弱溶液供給路と、前記吸収器の下部から精留塔へ
強溶液を供給する強溶液供給路との間に熱回ｌＩｌ器を
設け、前記精密塔塔頂より高い位置で且つ精留塔と蒸発
器との間に横型シェル・アンド・チューブ式凝縮器を配
設し、この凝縮器は、冷加水を横方向に流す伝熱管を有
すると共に、胴側に前記精留塔より出る精製アンモニア
蒸気の導入路を形成し、前記凝縮器で生じたアンモニア
液の一部を精留塔塔項に還流すると共に、残部を前記蒸
発器の上部液室に導入すべく構成している。Means for Solving the Problems In order to solve the above problems, the low temperature absorption refrigerator of the present invention uses ammonia as a refrigerant and an ammonia aqueous solution as an absorption liquid.・In addition to providing a tube-type evaporator, a vertical shell-and-tube type absorber is provided directly below this evaporator, and the M generator has an upper liquid chamber that receives ammonia liquid and ammonia from this upper liquid chamber. The absorber has a heat exchanger tube that forms a falling liquid film in the tube with liquid, and an introduction part for the fluid to be frozen is formed on the shell side, and the absorber has an upper liquid chamber that receives the absorbed liquid, and a heat transfer tube that forms a falling liquid film in the tube. It has a heat transfer tube that forms a falling liquid film in the tube with the absorption liquid and receives ammonia vapor from the evaporator and the evaporation residual liquid, and a cooling water channel that passes cooling water upward from the lower part on the shell side, and A rectification column is installed in parallel with the rectification column, and a shell-and-tube type regenerator is installed directly below the rectification column. It also has a heat transfer tube forming a heat source fluid path on the shell side, a weak solution supply path that supplies a weak solution from the lower part of the regenerator to the upper liquid chamber of the absorber, and a weak solution supply path that supplies a weak solution from the lower part of the absorber to the upper liquid chamber of the absorber. A thermal circulation device is provided between the strong solution supply line that supplies the strong solution to the distillation column, and a horizontal shell-and-tube type heat exchanger is provided at a position higher than the top of the precision column and between the rectification column and the evaporator. A condenser is provided, and this condenser has a heat exchanger tube that allows the chilled water to flow laterally, and also forms an introduction path for purified ammonia vapor coming out of the rectification column on the shell side, A portion of the ammonia liquid is refluxed to the rectification column, and the remainder is introduced into the upper liquid chamber of the evaporator.

作用 かかる本発明構成によると、縦型シェル・アンド・チュ
ーブ式蒸発器の伝熱管内導入されるアンモニア液はこの
伝熱管内で流下液膜を形成しながら流下する間に蒸発し
、胴側に導入した被冷凍流体を冷し１！する。そして蒸
発器の直下に配設した縦型シェル・アンド・チューブ式
吸収器の伝熱管内に導入された吸収液（弱溶液）は、こ
の伝熱管内で流下液膜を形成し、ざらに流下液膜となし
た吸収液は前記蒸発器からのアンモニア蒸気および蒸発
残液を受入れてアンモニア蒸気を吸収させ得る。According to the structure of the present invention, the ammonia liquid introduced into the heat transfer tube of the vertical shell-and-tube evaporator evaporates while flowing down while forming a falling liquid film in the heat transfer tube, and the ammonia liquid is evaporated on the shell side. Cool the introduced fluid to be frozen 1! do. The absorption liquid (weak solution) introduced into the heat transfer tube of the vertical shell-and-tube absorber placed directly below the evaporator forms a falling liquid film within the heat transfer tube and flows down roughly. The absorption liquid formed into a liquid film can receive the ammonia vapor and the evaporation residual liquid from the evaporator and absorb the ammonia vapor.

その際に発生する吸収熱は胴側下部より上方へ通す冷加
水に廃棄し得、また吸収器下部より抜出した強溶液は強
溶液ポンプで昇圧されたのち熱回収器を経由して精留塔
へ供給される。精留塔の塔底液は、再生器の伝熱管内に
流下′ａ膜を形成するように導入されると共に、再生器
の胴側に導入された熱源流体から熱を受けてアンモニア
と水蒸気混合蒸気を発生させ、この混合蒸気は、再生器
の伝熱管内を溶液と対向して上昇し、精留塔下部に導入
される。また再生器の下部液室にたまった弱溶液は熱回
収器とを経由して吸収器の上部液室に送られる。モして
精留塔４項より出る精製アンモニア蒸気は、横型シェル
・アンド・チューブ式凝縮器の胴側に導入され、凝縮器
の伝熱管内を流れる冷却水によって凝縮され、凝縮した
アンモニア液の一部は重力によって精留塔４項に還流さ
れると共に、残部分は蒸発器の上部液室に導入される。The absorbed heat generated at this time can be disposed of in the cooled water passed upward from the lower part of the shell side, and the strong solution extracted from the lower part of the absorber is pressurized by a strong solution pump and then passed through a heat recovery device to a rectification column. supplied to The bottom liquid of the rectification column is introduced into the heat exchanger tube of the regenerator to form a falling film, and is mixed with ammonia and steam by receiving heat from the heat source fluid introduced into the shell side of the regenerator. Steam is generated, and this mixed steam rises in the heat exchanger tube of the regenerator, facing the solution, and is introduced into the lower part of the rectification column. In addition, the weak solution accumulated in the lower liquid chamber of the regenerator is sent to the upper liquid chamber of the absorber via the heat recovery device. The purified ammonia vapor coming out of the rectification column No. 4 is introduced into the shell side of the horizontal shell-and-tube condenser, where it is condensed by cooling water flowing through the heat transfer tubes of the condenser, and the condensed ammonia liquid is A portion is returned to the rectification column 4 by gravity, and the remaining portion is introduced into the upper liquid chamber of the evaporator.

実施例 以下に本発明の一実施例を第１図〜第５図に基づいて説
明する。EXAMPLE An example of the present invention will be described below with reference to FIGS. 1 to 5.

第１図に本発明による低温吸収式冷凍機の機器構成、機
器配置および機器形式を示す。FIG. 1 shows the equipment configuration, equipment arrangement, and equipment type of a low-temperature absorption refrigerator according to the present invention.

先ず、蒸発器１は、縦型のシェル・アンド・チューブ形
の熱交換器とし、上部液π２にアンモニア液３を供給し
、伝熱管４の管内に液膜を形成させる液分重器５を管上
端に取付けている。アンモニア液３は伝熱管４の内面を
液膜として流下しながら、管外の流体６より熱を奪いな
がら低温で蒸発する。蒸発したアンモニアの蒸気７は、
伝熱管４の中心部を液と並流で下方へ流れ管下端部より
流出する。液膜として流下するアンモニア液３は蒸発が
進むにつれて流量が減少し、液膜厚さは次第に薄くなる
。管下方部での液膜の破断によって伝熱面の濡れが悪く
なることを避けるために、この場合の伝熱管４としては
、管内面を多孔質化した管、管長手方向又は円周方向に
多数の細溝を付けた管、管長手方向に溝を形成するよう
なひだを多数付けた管などを使用する。外部に冷熱を持
ち出すための流体６としては、エチレングリコール溶液
、塩化カルシウム溶液などを使用せず、発生させる低温
の温度条件に対して最適なフロンを使用する。第１図で
はフロンＲ−１２を使用するとしている。ユースポイン
トでプロセスより熱を奪って（プロセスを冷却して）蒸
発したフロン蒸気６Ａは、蒸発器１の胴側に流入し、低
温となっている伝熱管４の外面で凝縮し、凝縮潜熱を管
内のアンモニア液３に与える。フロンは清浄であり、伝
熱面を汚さないが、熱伝導率が小さいため凝縮伝熱係数
が小さくなる。このため、伝熱管４の外面はフロンの凝
縮伝熱を促進する形状とする必要がある。このような効
果を有する伝熱面形状としては、縦方向のひだを多数つ
けた形状がよい。管内面のアンモニア液３の液膜の偏流
を防ぎ、管外面におけるフロンの凝縮伝熱を促進する伝
熱管４として、第２図に示す両面ひだ付伝熱管４が最適
である。ここで６Ｂはフロン凝縮液、３ａはアンモニア
液流下液膜を示１　。First, the evaporator 1 is a vertical shell-and-tube heat exchanger, and is equipped with a liquid separator 5 that supplies ammonia liquid 3 to the upper liquid π2 and forms a liquid film inside the heat transfer tube 4. It is attached to the top end of the pipe. The ammonia liquid 3 flows down the inner surface of the heat transfer tube 4 as a liquid film and evaporates at a low temperature while taking heat from the fluid 6 outside the tube. Evaporated ammonia vapor 7 is
It flows downward through the center of the heat transfer tube 4 in parallel with the liquid and flows out from the lower end of the tube. The flow rate of the ammonia liquid 3 flowing down as a liquid film decreases as evaporation progresses, and the thickness of the liquid film gradually becomes thinner. In order to avoid poor wetting of the heat transfer surface due to breakage of the liquid film at the lower part of the tube, the heat transfer tube 4 in this case is a tube with a porous inner surface, or Use a tube with many thin grooves, a tube with many pleats that form grooves in the longitudinal direction of the tube, etc. As the fluid 6 for carrying out cold heat to the outside, an ethylene glycol solution, a calcium chloride solution, or the like is not used, but fluorocarbon, which is optimal for the low temperature conditions to be generated, is used. In FIG. 1, Freon R-12 is used. The fluorocarbon vapor 6A that has taken heat from the process (cooled the process) and evaporated at the point of use flows into the shell side of the evaporator 1, condenses on the outer surface of the heat transfer tube 4 which is at a low temperature, and releases latent heat of condensation. Add to ammonia solution 3 in the tube. Freon is clean and does not contaminate heat transfer surfaces, but its low thermal conductivity reduces the condensation heat transfer coefficient. Therefore, the outer surface of the heat transfer tube 4 needs to have a shape that promotes condensation heat transfer of the fluorocarbon. A heat transfer surface shape having such an effect is preferably a shape with a large number of vertical pleats. The double-sided pleated heat transfer tube 4 shown in FIG. 2 is optimal as the heat transfer tube 4 that prevents the liquid film of the ammonia liquid 3 on the inner surface of the tube from drifting and promotes condensation heat transfer of fluorocarbons on the outer surface of the tube. Here, 6B indicates a Freon condensate, and 3a indicates a falling ammonia liquid film.

このような、本発明による蒸発器１を第６図に示さてい
る従来の蒸発器５０と対比させて、その特長を説明づる
。第６図から明らかなＪ：うに、従来のアンモニア吸収
式冷凍機の蒸発器５０は、横型シェル・アンド・チュー
ブ形の熱交換器で、胴側でアンモニアを蒸発させ、管内
に被冷却流体（ブラインなど）を通づものとなっている
。この場合管内のブライン側の汚れ係数が大きくなるこ
と、設３１１度差を小さくした場合、胴側アモンニアの
沸騰伝熱係数が小さくなること、などの欠点がある。The features of the evaporator 1 according to the present invention will be explained by comparing it with the conventional evaporator 50 shown in FIG. 6. It is clear from FIG. brine, etc.). In this case, there are disadvantages such as the contamination coefficient on the brine side in the pipe becomes large, and when the 311 degree difference is made small, the boiling heat transfer coefficient of the ammonia on the shell side becomes small.

更に、一般に、蒸発器５０に流入覆るアンモニア液５６
はほぼ純粋に精留されているものであるが、なＪ３徴聞
の水分（例えば０．１％程・度）が残留しているため、
この水分が蒸発器５０内に蓄積して蒸発温度を上昇させ
ないように、蒸発器５０内からアンモニア液５６と共に
残留している水分を除去する必要がある。従来の方法に
よる蒸発器５ｏでは、胴側で蒸発する液体の混合が激し
いため、蒸発器５０内のアンモニア液５６中の水分はほ
ぼ均一となっており、蒸発温度に対する水分の影響を小
さくするためには、水分濃度の小さいアンモニア液５６
をそのままブローせざるを得す、一定量の水分除去のた
めにブローされるアンモニア液５６の流量が大となる。Additionally, an ammonia liquid 56 generally flows into the evaporator 50 and covers the evaporator 50.
Although it is almost pure rectified, it still contains some J3 water (e.g. about 0.1%).
In order to prevent this moisture from accumulating in the evaporator 50 and increasing the evaporation temperature, it is necessary to remove the remaining moisture from the evaporator 50 together with the ammonia liquid 56. In the evaporator 5o according to the conventional method, since the liquid evaporated on the shell side is intensively mixed, the moisture in the ammonia liquid 56 in the evaporator 50 is almost uniform, so that the influence of moisture on the evaporation temperature is reduced. For this, ammonia solution 56 with low water concentration is used.
However, in order to remove a certain amount of water, the flow rate of the ammonia solution 56 that is blown becomes large.

このことは、折角熱エネルギーを消費して精留されたア
ンモニア液５６のうち、蒸発（による冷凍）に利用され
ない６のの比率が大きくなることを意味しており、吸収
式冷凍機としての熱効率の低下をもたらす。一方、本発
明の吸収式冷凍機に使用する蒸発器１の場合には、流入
したアンモニア液３は伝熱管４内を液膜として流下しな
がら蒸発し。This means that of the ammonia liquid 56 that has been rectified by consuming thermal energy, the proportion of 6 that is not used for evaporation (refrigeration) increases, which increases the thermal efficiency of the absorption refrigerator. resulting in a decrease in On the other hand, in the case of the evaporator 1 used in the absorption refrigerator of the present invention, the ammonia liquid 3 that has flowed in is evaporated while flowing down as a liquid film inside the heat transfer tube 4.

含有される水分は管下方に行くに従って濃度が人となる
が、蒸発するアンモニア液３の上下方向の混合がないた
め、水分の影響による蒸発温度の、Ｆ昇は、管下端近く
に限定されることになる。また、設計上計画した水分濃
度〈蒸発温度）に達した少量の液は未蒸発のまま管下端
からしたたり落ち、自動的に最小量の液がブローされる
ことになる。The concentration of the contained moisture increases as it goes down the tube, but since there is no vertical mixing of the evaporating ammonia solution 3, the rise in evaporation temperature due to the influence of moisture is limited to near the bottom end of the tube. It turns out. Furthermore, a small amount of liquid that has reached the designed moisture concentration (evaporation temperature) drips from the lower end of the tube without being evaporated, and the minimum amount of liquid is automatically blown out.

即ち、本発明の場合は、水分が最も高くなった状態でブ
ローするため少量のブローですみ、冷凍機の熱効率に与
える影響も少く、平均蒸発温度に対する影響も少い。ま
た、伝熱性能的には、フロンの凝縮とアンモニアの流下
液膜蒸発の組合せであることから、汚れ係数が小さくな
り、設計１１度差の大小に係らず総括伝熱係数はほぼ一
定で、両面ひた付き伝熱管の作用により高い価をとるこ
とができる。That is, in the case of the present invention, since the blowing is performed when the water content is at its highest level, only a small amount of blowing is required, and the influence on the thermal efficiency of the refrigerator is small, and the influence on the average evaporation temperature is also small. In addition, in terms of heat transfer performance, since it is a combination of CFC condensation and ammonia falling liquid film evaporation, the fouling coefficient is small, and the overall heat transfer coefficient is almost constant regardless of the size of the design difference of 11 degrees. Due to the effect of double-sided heat exchanger tubes, high performance can be achieved.

次に吸収器８は、やはり縦型のシェル・アンド・チュー
ブ形の熱交換器とし、第１図に示すように、上述した蒸
発器１の下部に直接連結して、又は、短い配管を介して
連結して配置される。吸収器８の上部液室９には再生器
２１の下部液室２６から圧力差を利用して送られる弱溶
液１３が、吸収器８の下部液室１０から強溶液ポンプ１
１によって精留塔２０へ送られる強溶液１２と熱回収器
２８で熱交換し、温度を下げられた状態で供給される。Next, the absorber 8 is also a vertical shell-and-tube type heat exchanger, and as shown in FIG. are arranged in a connected manner. A weak solution 13 is sent to the upper liquid chamber 9 of the absorber 8 from the lower liquid chamber 26 of the regenerator 21 using the pressure difference, and the weak solution 13 is sent from the lower liquid chamber 10 of the absorber 8 to the strong solution pump 1.
1 exchanges heat with the strong solution 12 sent to the rectification column 20 by the heat recovery device 28, and is supplied in a lowered temperature state.

この弱溶液１３は、伝熱管１４の上端に取付けである液
分重器１５によって、伝熱管１４内向を流下りる液膜と
される。This weak solution 13 is turned into a liquid film flowing down the inside of the heat exchanger tube 14 by a liquid separator 15 attached to the upper end of the heat exchanger tube 14 .

一方、蒸発器１の下部より流出するアンモニア蒸気７お
よび少量のブローダウン液（水分をやや多く含むアンモ
ニア液）は、そのまま吸収器８の上部に流入し、ブロー
ダウン液は弱溶液１３と混合し、アンモニア蒸気７は伝
熱管１４内の中心部を液膜として流下する弱溶液１３と
並流に下方へ流れながら、次第に弱溶液１３に吸収され
、伝熱管１４下端に至るまでに全量吸収される。ブロー
ダウン液流量はアンモニア蒸気流量に比べて少量である
から、上部液室９において弱溶液１３に混合されても、
性能上全く問題ない。アンモニア蒸気７が弱溶液１３に
吸収される際には吸収熱が発生し、溶液温度は上昇しよ
うとするが、溶）ｌ［度が上昇しては吸収能力が低下す
るので、胴側に冷却水１６を通して冷ＵＪ　−’Ｊ。On the other hand, the ammonia vapor 7 and a small amount of blowdown liquid (ammonia liquid containing slightly more water) flowing out from the lower part of the evaporator 1 flow directly into the upper part of the absorber 8, and the blowdown liquid is mixed with the weak solution 13. The ammonia vapor 7 is gradually absorbed by the weak solution 13 while flowing downward in parallel with the weak solution 13 flowing down as a liquid film through the center of the heat transfer tube 14, and is completely absorbed by the time it reaches the lower end of the heat transfer tube 14. . Since the blowdown liquid flow rate is small compared to the ammonia vapor flow rate, even if it is mixed with the weak solution 13 in the upper liquid chamber 9,
There are no performance problems at all. When the ammonia vapor 7 is absorbed by the weak solution 13, absorption heat is generated and the solution temperature tries to rise, but as the temperature of the solution rises, the absorption capacity decreases, so it is cooled to the shell side. Cool UJ-'J through 16 ml of water.

る。弱溶液１３は管内を流下しながらアンモニア蒸気７
を吸収するので、溶液中のアンモニア濃度は増大し、管
下端では強溶液１２の組成となる。強溶液１２の組成に
近い管下端近くの溶液になおアンモニア吸収能力を充分
持たせるためには、より冷却を行うことが必要である。Ru. The weak solution 13 flows down inside the pipe and generates ammonia vapor 7.
, the ammonia concentration in the solution increases and the composition becomes a strong solution 12 at the lower end of the tube. In order to ensure that the solution near the bottom end of the tube, which has a composition similar to that of the strong solution 12, still has sufficient ammonia absorption capacity, it is necessary to perform further cooling.

即ち、吸収器８においては、下方程、溶液温度を下げる
ことが重要であるために、胴側に通す冷ｌ、ＩＩ水１Ｇ
は、下方より上方へ、管内溶液に対して対向流とするこ
とが重要である。That is, in the absorber 8, it is important to lower the solution temperature as it goes downward, so 1 G of cold l, II water is passed through the shell side.
It is important that the flow is opposite to the solution in the tube, from the bottom to the top.

伝熱管１４内の流下液膜によるアンモニア蒸気の吸収に
おいて、性能向上のうえで重要なことは、液膜流に乱れ
を与えることである。はぼ純粋なアンモニア蒸気７の吸
収であるので、気相側に物質移動抵抗はほとんどない。In the absorption of ammonia vapor by the falling liquid film in the heat transfer tube 14, what is important for improving performance is to give turbulence to the liquid film flow. Since the absorption is of almost pure ammonia vapor 7, there is almost no mass transfer resistance on the gas phase side.

液膜を形成しているのはアンモニア水溶液であって、粘
度も大きくなく、熱伝導率は大きいので、液膜における
熱の伝達はかなり大きい。しかし、液膜の表面に吸収さ
れたアンモニア３が液膜全体に拡散する過程での液相側
の物質移動抵抗はかなり大きく、液躾厚さ全体について
平均した濃度に比べて、液膜表面近くでのアンモニア濃
度がかなり高くなり、吸収の性能を低下させる。従って
液膜に乱れを与え吸収性能を向上させるために、伝熱管
１４として第３図に示すコルゲート管を使用することが
最も望ましい。The liquid film is formed by an ammonia aqueous solution, which does not have a high viscosity and high thermal conductivity, so heat transfer in the liquid film is quite large. However, the mass transfer resistance on the liquid phase side during the process in which ammonia 3 absorbed on the surface of the liquid film diffuses throughout the liquid film is quite large, and the concentration near the liquid film surface is quite large compared to the average concentration over the entire thickness of the liquid film. The ammonia concentration at the ammonia becomes considerably high, reducing the absorption performance. Therefore, it is most desirable to use a corrugated tube shown in FIG. 3 as the heat transfer tube 14 in order to improve absorption performance by imparting disturbance to the liquid film.

この場合、コルグー１−管につけられた内面の溝の深さ
トＩは１１〜３ＩｌｌＩ１１、溝のピッチＰは５Ｉｌ１
ｍ〜２０ａｕ＋が最適である。また、コルゲート管が使
用されない時には、第４図に示すように平滑管１４ａ内
に示１ねじれ板１４ｂを挿入したり、第５図に示すよう
にらせん状の線材１４ｃを挿入することも大いに有効で
ある。In this case, the depth I of the grooves on the inner surface of the Korgu 1 tube is 11 to 3IllI11, and the pitch P of the grooves is 5Ill1.
m~20au+ is optimal. Furthermore, when a corrugated pipe is not used, it is very effective to insert a twisted plate 14b shown in FIG. 1 into the smooth pipe 14a as shown in FIG. It is.

胴側については、一般には多数の欠円バッフルによって
、冷Ｎ１水１６の流速を上げ、伝熱管１４に実質的に直
交する流れとし、＠膜伝熱係数を上げる方法が採えられ
る。しかし、この場合、冷却水１６の水質にもよるが、
伝熱管１４の外面には冷却水１Ｇに起因する汚れが蓄積
するので、設計上、かなり大きな汚れ係数を見込まなけ
ればならず、又、定期点検時のクリーニングについても
胴側に対しては機械的な方法は採用され難いので化学洗
浄によらざるを骨ず、メインテナンス・コストの増大を
まねく。本発明では、この胴側を固液の流動層として、
冷却水流速が小さくても高い伝熱係数を得、また冷却水
１６に起因する汚れを蓄積させない方法としている。胴
側の下部冷却水入口のすぐ上に、粒子が通り抜けないよ
うな孔を多数あけた粒子支持用のバッフル１８を設ける
。その上方に、設計流速に対応させて密度、粒度を選定
した粒子を、管板間１１さの１／３程度充填しておく。On the shell side, a method is generally adopted in which a large number of circular baffles are used to increase the flow rate of the cold N1 water 16 so that the flow is substantially perpendicular to the heat transfer tubes 14, thereby increasing the membrane heat transfer coefficient. However, in this case, depending on the quality of the cooling water 16,
Since dirt caused by 1 G of cooling water accumulates on the outer surface of the heat transfer tube 14, a considerably large dirt coefficient must be expected in the design. Since it is difficult to adopt such a method, chemical cleaning has no choice but to be used, which increases maintenance costs. In the present invention, this shell side is made into a solid-liquid fluidized bed,
This method provides a high heat transfer coefficient even if the cooling water flow rate is low, and prevents dirt from accumulating in the cooling water 16. Immediately above the lower cooling water inlet on the shell side, a baffle 18 for supporting particles is provided with a number of holes to prevent particles from passing through. Above this, particles whose density and particle size are selected in accordance with the designed flow rate are filled to about ⅓ of the length of the tube plate space 11.

冷却水１６を通水した時、この粒子層１７は膨張して胴
側全体に広がり、流動層となる。粒子はおだやかに振動
しながら浮遊して伝熱管１４の表面にも接触する。この
ため、低流速においても伝熱係数は大となり、また汚れ
の蓄積も生じない。粒子の流出を防ぐために、上部冷却
水出１コのすぐ下方に、粒子の通過しない孔を多数あけ
た粒子流出防止用のバッフル１９を設ける。場合によっ
ては、冷却水出口配管途中に液体サイクロンを設けて流
出粒子を補集し、これを吸収器胴側に返す方法も有効で
ある。使用する粒子は、砂、ガラス、スチールボール、
鉛粒子など、ある程度強度がなるものであれば何でも利
用できる。粒子径としては０．５１Ｒ１〜５１位のもの
が適当で、個々の具体的な設計条件毎に、良好な流動状
態が１１られるものを選択する。When cooling water 16 is passed through, this particle layer 17 expands and spreads over the entire shell side, forming a fluidized bed. The particles float while vibrating gently and also come into contact with the surface of the heat exchanger tube 14. Therefore, the heat transfer coefficient is large even at low flow rates, and dirt does not accumulate. In order to prevent particles from flowing out, a baffle 19 for preventing particles from flowing out is provided immediately below one upper cooling water outlet, which has a number of holes through which particles do not pass. In some cases, it may be effective to provide a liquid cyclone in the middle of the cooling water outlet piping to collect outflow particles and return them to the absorber shell. The particles used are sand, glass, steel balls,
Anything that has some strength, such as lead particles, can be used. A suitable particle size is 0.51R1 to 51R, and one that provides a good fluidity is selected depending on each specific design condition.

以上説明した本発明の吸収式冷凍機の吸収器８を第６図
の従来の吸収器５２と比較する。従来のものは、横型シ
ェル・アンド・チューブ形熱交換器の胴側上部より弱溶
）ｌ！５４とアンモニア蒸気５１を流入させ、胴側管束
上部より降せて管束を濡しながら、したたり落ちる弱溶
液５４にアンモニア蒸気５１を吸収させ、管内に通す冷
却水５３によって吸収熱を除去するものである。従来の
ものの欠点としては（イ）管束の全体にわたって伝熱管
外面を均一に濡すように弱溶液５４を分散させることが
困難であること、（ロ）流下する弱溶液５４と管内の冷
却水５３の流れを対向流とすることが困難であること、
（ハ）吸収器５２に流入するアンモニア蒸気中の微量の
非１Ｉ２ｔＩＡガス（冷媒および吸収液の充填時に混入
する微量空気や、運転中に機器を構成する金属の湿ｌＩ
′ｌ！Ｉｌ！ＩＩ化などによって生じる水素など）が吸
収性能に悪影響を与えないように、これらをベントする
必要があるが、従来方式の吸収ｉ！ｓ５２では、この非
凝縮ガスが濃縮された状態でベントすることが困難であ
るａ胴側の気体の混合が起りやすく。The absorber 8 of the absorption refrigerator of the present invention explained above will be compared with the conventional absorber 52 shown in FIG. In the conventional type, the melt melts weakly from the upper part of the shell side of the horizontal shell-and-tube heat exchanger)l! 54 and ammonia vapor 51 are allowed to flow in, and the ammonia vapor 51 is absorbed by the weak solution 54 that drips down from the top of the tube bundle on the shell side while wetting the tube bundle, and the absorbed heat is removed by cooling water 53 passed through the tubes. It is. The disadvantages of the conventional method are (a) difficulty in dispersing the weak solution 54 so as to uniformly wet the outer surface of the heat exchanger tubes over the entire tube bundle, and (b) the weak solution 54 flowing down and the cooling water 53 inside the tubes. It is difficult to make the flow into a counterflow,
(c) A trace amount of non-1I2tIA gas in the ammonia vapor flowing into the absorber 52 (a trace amount of air mixed in when filling the refrigerant and absorption liquid, moisture of metal constituting the equipment during operation)
'l! Il! It is necessary to vent these to prevent the hydrogen (e.g., generated by II conversion, etc.) from adversely affecting the absorption performance, but the conventional absorption i! In s52, mixing of gas on the a-shell side, which is difficult to vent in a state where the non-condensable gas is concentrated, tends to occur.

非凝縮ガスは全体にわたって混合して蓄積してゆき、全
体の吸収性能に悪影響を与えやすく、この悪影響を防ぐ
ためには、多量のガスをベントする必要がある。Non-condensable gases tend to mix and accumulate throughout, adversely affecting the overall absorption performance, and in order to prevent this adverse effect, it is necessary to vent a large amount of gas.

本発明による吸収器８は、（イ）吸収液の全伝熱管１４
への均一な分配と、伝熱面全体にわたって吸収液による
濡れを良効にできること、（ロ）液上する溶液と管外冷
加水１６の流れを対向流とすることが容易であること、
（ハ）吸収器８に流入するアンモニア蒸気７中の微最の
非凝縮ガスは、管内を吸収液と並流で下方へ流れるに従
ってアンモニア蒸気７のみが選択的に吸収される結果、
徐々に非凝縮ガス濃度が高くなり、管下端部で最もその
分圧が高くなる。従って、非凝縮ガスの吸収性能に対す
る影響は管下端部に限定され、この影響を防ぐためのベ
ントは吸収器８の下部液室１ｏにおいて溶液液面より上
部の器壁に設けたノズルより行うことにより、比較的少
量のガスをベントすることで効果を上げることができる
。その他の特長である特殊伝熱管の使用による吸収性能
の向上、胴側を固液流動層とすることにより冷ｕ１水流
速が低流速の条件においても伝熱係数を高くＮ持し、汚
れを小さく紺持する点について既に述べた。また吸収器
８を蒸発器１の直下に配置して、アンモニア蒸気７と共
に蒸発器・伝熱管４の下端よりしたたり落ちるブローダ
ウン液を自動的に受入れる点についても前述した。The absorber 8 according to the present invention includes (a) all heat transfer tubes 14 for absorbing liquid;
(b) It is easy to make the rising solution and the external cooling water 16 flow in opposite directions;
(c) As the smallest non-condensable gas in the ammonia vapor 7 flowing into the absorber 8 flows downward in the pipe in parallel with the absorption liquid, only the ammonia vapor 7 is selectively absorbed.
The concentration of non-condensable gas gradually increases, and its partial pressure is highest at the lower end of the tube. Therefore, the influence of non-condensable gas on absorption performance is limited to the lower end of the tube, and to prevent this influence, venting should be performed through a nozzle installed on the wall above the solution level in the lower liquid chamber 1o of the absorber 8. Therefore, the effect can be increased by venting a relatively small amount of gas. Other features include improved absorption performance through the use of special heat transfer tubes, and a solid-liquid fluidized bed on the shell side that maintains a high heat transfer coefficient even under conditions of low cold U1 water flow rate and reduces fouling. I have already mentioned the point of maintaining the color. Further, as described above, the absorber 8 is disposed directly below the evaporator 1 to automatically receive the blowdown liquid dripping from the lower end of the evaporator/heat transfer tube 4 along with the ammonia vapor 7.

次にＩＩＩ留塔２０については、本発明において基本的
な技術改善を行うものではない。従来から一般の精留塔
２Ｇにおいて使用される泡鐘や多孔板などの棚段塔、あ
るいはラシヒリングやベルサドルなどの充填塔などで行
う。しかし、一般のｉｌｌ留塔に付帯するリボイラに相
当する再生器２１については精留塔２０の直下に配置し
、ｍ留塔２Ｇの回収部２２より流下する溶液を上部液室
２３に受入れ、垂直伝熱！！２４の管内に液膜を形成さ
せて流下させる。熱源流体２５は胴側に通す。第１図に
は、熱源流体２５が蒸気（水蒸気あるいはその他の有機
および無機のプロセス流体蒸気）である場合を示してい
る。、溶液は液膜て流下しながら受熱して蒸発する。蒸
発によって発生する蒸気の組成は、アンモニアが主成分
で水蒸気が１０〜２０％混ったものとなるが、この混合
蒸気は発生した点から反転して液膜で流下する溶液と対
向して伝熱管２４内の中心部を上昇し、伝熱管２４の上
端から上部液室２３を経由して精留塔２０の回収部２２
へ流下する。Next, regarding the III distillation column 20, no fundamental technical improvement is made in the present invention. Conventionally, this is carried out using a tray column such as a bubble bell or a perforated plate column used in a general rectification column 2G, or a packed column such as a Raschig ring or a bell saddle column. However, the regenerator 21, which corresponds to a reboiler attached to a general ill distillation column, is placed directly below the rectification column 20, receives the solution flowing down from the recovery section 22 of the m distillation column 2G into the upper liquid chamber 23, and vertically Heat transfer! ! A liquid film is formed in the tube 24 and allowed to flow down. The heat source fluid 25 is passed to the shell side. FIG. 1 shows the case where the heat source fluid 25 is steam (steam or other organic and inorganic process fluid steam). As the solution flows down the liquid film, it receives heat and evaporates. The composition of the vapor generated by evaporation is mainly ammonia mixed with 10 to 20% water vapor, but this mixed vapor reverses from the point where it is generated and travels opposite the solution flowing down in a liquid film. It ascends through the center of the heat transfer tube 24 and passes through the upper liquid chamber 23 from the upper end of the heat transfer tube 24 to the recovery section 22 of the rectification column 20.
flows down to

従来技術としての再生器５８は、横型シェル・アンド　
チューブ形熱交換喝のＰ側に溶液ヲ膳人し。The regenerator 58 as a prior art is a horizontal shell and
Place the solution on the P side of the tube heat exchanger.

管内に熱源流体を導入して溶液を加熱蒸発させるいわゆ
る満液式のものである。溶液と熱源流体との温度差が大
なる時は、沸騰が起って、伝熱係数が大きいが、廃熱利
用などの場合のように小さい温度差で設計する必要があ
る場合には、伝熱係数は極端に低下するので伝熱面積が
著しく増大する。This is a so-called flooded type in which a heat source fluid is introduced into the tube to heat and evaporate the solution. When the temperature difference between the solution and the heat source fluid is large, boiling will occur and the heat transfer coefficient will be large, but if it is necessary to design with a small temperature difference, such as in the case of waste heat utilization, Since the thermal coefficient is extremely reduced, the heat transfer area increases significantly.

また、胴側の溶液は混合し易いため、発生ずる蒸気は再
生型出口液濃度とほとんど平衡の組成のものとなるため
、どうしても水分分圧が高目となる。Furthermore, since the solution on the shell side is easy to mix, the vapor generated has a composition that is almost in equilibrium with the concentration of the regenerated outlet liquid, so the water partial pressure inevitably becomes high.

一方、本発明の吸収式冷凍機の再生器２１では、液膜と
して流下する溶液の混合がほとんどないため、発生する
蒸気組成は、再生器入口液に平衡なものから、再生品出
口（下部液室）液に平衡なものまで、伝熱１！２４内の
上端より順次変化するので、平均的には水分分圧が小と
なる。また、この蒸気は伝熱管２４内を溶液と対向して
上昇するので、１８　ｆｆｆ塔２０の回収部２２に入る
蒸気としては、再生型人口（上部液室）における溶液に
ほぼ平衡な組成のものとなり、従来技術によるものに比
べて水分分圧がかなり低くなる。このため、精留塔２０
の性能設計上は有利となり、また、再生器２１における
水の蒸発量が減り、再生器２１における必要熱量を減ら
すことができる。さらに流下液膜の方式であるため温度
差の如何に係らず、高い伝熱係数を得ることができる。On the other hand, in the regenerator 21 of the absorption refrigerator of the present invention, there is almost no mixing of the solution flowing down as a liquid film, so the generated vapor composition varies from one in equilibrium with the regenerator inlet liquid to the recycled product outlet (lower liquid Heat transfer 1!24 changes sequentially from the upper end until it reaches equilibrium with the liquid, so the water partial pressure becomes small on average. In addition, since this steam rises in the heat transfer tube 24 in opposition to the solution, the steam entering the recovery section 22 of the 18 fff column 20 has a composition that is almost in equilibrium with the solution in the regenerative population (upper liquid chamber). Therefore, the water partial pressure is considerably lower than that of the conventional technology. For this reason, the rectification tower 20
This is advantageous in terms of performance design, and the amount of water evaporated in the regenerator 21 is reduced, making it possible to reduce the amount of heat required in the regenerator 21. Furthermore, since it is a falling liquid film method, a high heat transfer coefficient can be obtained regardless of the temperature difference.

２７は凝縮水を示す。27 indicates condensed water.

また、伝熱管２４として、吸収器８の項で説明したコル
ゲート管を使用すること、又はねじれ板１４ｂやらせん
状線材１４ｃを平滑管１４ａ内に挿入することによって
、更に液膜を乱して性能を上げることができる。In addition, by using the corrugated tube explained in the section of the absorber 8 as the heat transfer tube 24, or by inserting the twisted plate 14b or the spiral wire 14c into the smooth tube 14a, the liquid film is further disturbed and the performance is improved. can be raised.

また、熱源流体２５が高温液体である場合には、胴側を
、吸収器８の場合について説明した固液流初層とする。Further, when the heat source fluid 25 is a high-temperature liquid, the shell side is made to be the initial layer of solid-liquid flow described in the case of the absorber 8.

更に、熱源流体２５が高湿気体である場合には、伝熱管
２４は管外にフィンをつけたフィンヂ１−ブとし、１４
側のガスのフローパターンを改善するように適当に仕切
板を設ける。再生器２１の下部液室２Ｇに流下した再生
液である弱溶液１３は吸収器８との間の圧力差を利用し
て、熱回収器２８で強溶液１２と熱交換して冷却され、
減圧弁２９を経て吸収器８に送られる。Furthermore, when the heat source fluid 25 is a high-humidity gas, the heat transfer tube 24 is a fin 1-b with fins attached to the outside of the tube.
Provide appropriate partition plates to improve the side gas flow pattern. The weak solution 13, which is the regeneration liquid that has flowed down to the lower liquid chamber 2G of the regenerator 21, is cooled by exchanging heat with the strong solution 12 in the heat recovery device 28, using the pressure difference between it and the absorber 8.
It is sent to the absorber 8 via the pressure reducing valve 29.

精留塔２０の濃縮部３０頂部より出る精製されたアンモ
ニア蒸気３３は、凝縮器３１の胴側に入り、伝熱管３２
内を流れる冷ｕ１水３５で冷Ｗされ凝縮する。凝縮器３
１の配置としては、精留塔刷部より微かに高い位置に置
き、凝縮したアンモニア液３の精留塔々頂への還流３４
はポンプを使用せず垂力によるものとし、システムを簡
略化４る。運転条骨の変化による系内作動溶液の組成変
化を許すように、凝縮器３１の胴側底部に少量のアンモ
ニア液３を保持させる。平均溶液組成の変化に対応して
、凝縮器３１内のアンモニア液量が変化づることになる
。凝縮したアンモニア液３は、負荷に対応して、膨張弁
３６を経由して蒸発器１に流入し、蒸発潜熱として、被
冷凍流体から熱を奪って低温で蒸発する。Purified ammonia vapor 33 exiting from the top of the concentration section 30 of the rectification column 20 enters the shell side of the condenser 31 and passes through the heat exchanger tube 32.
It is cooled and condensed by the cold water 35 flowing inside. Condenser 3
1 is placed at a position slightly higher than the rectification column plate, and the condensed ammonia liquid 3 is refluxed 34 to the top of the rectification column.
The system is simplified by using vertical force without using a pump. A small amount of ammonia solution 3 is held at the bottom of the body side of the condenser 31 so as to allow the composition of the working solution in the system to change due to changes in the operating shaft. The amount of ammonia liquid in the condenser 31 changes in response to changes in the average solution composition. The condensed ammonia liquid 3 flows into the evaporator 1 via the expansion valve 36 in accordance with the load, absorbs heat from the fluid to be frozen as latent heat of evaporation, and evaporates at a low temperature.

凝縮器３１は横型シェル・アンド・チューブ形とし、蒸
発器１と精留塔２０の間に配置し、精留塔２０側にアン
モニア蒸気流入口を設け、蒸発器１側にアンモニア凝縮
液出口を設けるので、装置全体の設置高さも過度に高く
ならず、流体の流れも極めて円滑となり配管長も最短と
なる。この場合、伝熱管３２として第３図の］ルゲーｉ
−管を使用すれば、凝縮器３１をコンパクト化できる。The condenser 31 is a horizontal shell-and-tube type, and is placed between the evaporator 1 and the rectification column 20, with an ammonia vapor inlet on the rectification column 20 side and an ammonia condensate outlet on the evaporator 1 side. Because of this, the installation height of the entire device does not become excessively high, fluid flow is extremely smooth, and piping length is minimized. In this case, the heat exchanger tube 32 is
- By using tubes, the condenser 31 can be made more compact.

発明の効果 上記した本発明構成によると、機器構成およびその配置
をシンプルにできると共に配管も最小にでき、また各熱
交換器の温度差を小さく設計しても高い伝熱係数を与え
る熱交換方式にでき、さらに熱交換器内で溶液側の混合
を起さず、有効温度差を最大とする熱交換方式にできる
。その結果、熱効率を低下させることなく、出来るだけ
低温の熱源で駆動し得るようにすることができ、また熱
効率を低下させることなく、設備コストを低廉ならしめ
ることができ、さらに設備コストを上昇さくｚることな
く、熱効率を向上させることができる。Effects of the Invention According to the configuration of the present invention described above, the equipment configuration and its arrangement can be simplified, the number of piping can be minimized, and the heat exchange method provides a high heat transfer coefficient even if the temperature difference between each heat exchanger is designed to be small. Furthermore, it is possible to create a heat exchange system that maximizes the effective temperature difference without causing mixing on the solution side within the heat exchanger. As a result, it is possible to drive with a heat source as low as possible without reducing thermal efficiency, and it is also possible to reduce equipment costs without reducing thermal efficiency, and furthermore to prevent equipment costs from increasing. Thermal efficiency can be improved without causing damage.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第１図〜第５図は本発明の一実施例を示し、第１図は一
部切欠ぎ正面図、第２図は要部の説明図、第３図〜第５
図は伝熱管の変形例を示す断面図、第６図しよ従来例の
説明図である。 １・・・蒸発器、２・・・上部液室、３・・・アンモニ
ア液、３ａ・・・アンモニア液流１；液膜、４・・・伝
熱管、６・・・流体、ＯＡ・・・フロン蒸気、７・・・
アンモニア蒸気、Ｅ３・・・吸収器、９・・・上部′ａ
室、１１・・・強溶液ポンプ、１３・・・弱溶液、１４
・・・伝熱管、１４ａ・・・平滑管、１４ｂ・・・ねじ
れ板、１４ｃ・・・線材、１Ｇ・・・冷却水、１７・・
・粒子層、２０・・・精留塔、２１・・・再生器、２２
・・・回収部、２４・・・伝熱管、２５・・・熱源流体
、２８・・・熱回収器、２９・・・減圧弁、３１・・・
凝縮器、３２・・・伝熱管、３３・・・アンモニア蒸気
、３４・・・還流、３５・・・冷７Ｊｌ水、３Ｇ・・・
膨張弁代理人　　　森　　本　　八　　弘 第２図 第３図 第４図 第５図1 to 5 show one embodiment of the present invention, in which FIG. 1 is a partially cutaway front view, FIG. 2 is an explanatory view of the main part, and FIGS.
The figure is a sectional view showing a modified example of the heat exchanger tube, and FIG. 6 is an explanatory view of a conventional example. DESCRIPTION OF SYMBOLS 1... Evaporator, 2... Upper liquid chamber, 3... Ammonia liquid, 3a... Ammonia liquid flow 1; Liquid film, 4... Heat exchanger tube, 6... Fluid, OA...・Freon vapor, 7...
Ammonia vapor, E3...absorber, 9...upper part'a
Chamber, 11...Strong solution pump, 13...Weak solution, 14
...Heat transfer tube, 14a...Smooth tube, 14b...Twisted plate, 14c...Wire rod, 1G...Cooling water, 17...
- Particle layer, 20... Rectification column, 21... Regenerator, 22
... recovery section, 24 ... heat transfer tube, 25 ... heat source fluid, 28 ... heat recovery device, 29 ... pressure reducing valve, 31 ...
Condenser, 32... Heat exchanger tube, 33... Ammonia vapor, 34... Reflux, 35... Cold 7Jl water, 3G...
Expansion valve representative Yahiro MorimotoFigure 2Figure 3Figure 4Figure 5

Claims (1)

【特許請求の範囲】 １、冷媒としてアンモニアを用い、吸収液としてアンモ
ニア水溶液を用いる低温吸収式冷凍機において、縦型シ
ェル・アンド・チューブ式蒸発器を設けると共に、この
蒸発器の直下に縦型シェル・アンド・チューブ式吸収器
を設け、前記蒸発器は、アンモニア液を受入れる上部液
室と、この上部液室からのアンモニア液で管内に流下液
膜を形成する伝熱管とを有すると共に、胴側に被冷凍流
体の導入部を形成し、前記吸収器は、吸収液を受入れる
上部液室と、この上部液室からの吸収液で管内に流下液
膜を形成すると共に前記蒸発器からのアンモニア蒸気お
よび蒸発残液を受入れる伝熱管を有すると共に、胴側に
冷却水を下部より上方へ通す冷却水路を形成し、前記蒸
発器に並列する精留塔を設けると共に、この精留塔の直
下に縦型シェル・アンド・チューブ式再生器を配設し、
前記再生器は、精留塔の底液で管内に流下液膜を形成す
る伝熱管を有すると共に、胴側に熱源流体路を形成し、
この再生器の下部から吸収器の上部液室に弱溶液を供給
する弱溶液供給路と、前記吸収器の下部から精留塔へ強
溶液を供給する強溶液供給路との間に熱回収器を設け、
前記精留塔塔項より高い位置で且つ精留塔と蒸発器との
間に横型シェル・アンド・チューブ式凝縮器を配設し、
この凝縮器は、冷却水を横方向に流す伝熱管を有すると
共に、胴側に前記精留塔より出る精製アンモニア蒸気の
導入路を形成し、前記凝縮器で生じたアンモニア液の一
部を精留塔塔項に還流すると共に、残部を前記蒸発器の
上部液室に導入すべく構成したことを特長とする低温吸
収式冷凍機。 ２、蒸発器の伝熱管として、管内面を多孔質化した管、
または管長手方向または円周方向に多数の細溝を付けた
管、または管長手方向に溝を形成するひだを多数付けた
管を使用することを特長とする特許請求の範囲第１項記
載の低温吸収式冷凍機。 ３、被冷凍流体としてフロンを用い、蒸発器胴側にこの
フロン蒸気を受入れて低温で凝縮させ、この低温のフロ
ン液を冷凍を必要とする外部プロヤスへ送り、このフロ
ン蒸発により外部プロセスを冷凍し、蒸発したフロン蒸
気を蒸発器胴側に再び受入れることを特長とする特許請
求の範囲第１項記載の低温吸収式冷凍機。 ４、蒸発器の伝熱管として、両面ひだ付き管を使用する
ことを特長とする特許請求の範囲第１項記載の低温吸収
式冷凍機。 ５、吸収器の伝熱管として、コルゲート管、またはねじ
れ板を挿入した平滑管、またはらせん状線材を挿入した
平滑管を用いることを特長とする特許請求の範囲第１項
記載の低温吸収式冷凍機。 ６、吸収器の胴側を、砂、ガラスビーズ、金属粒子など
を冷却水で流動化する固液流動層とすることを特長とす
る特許請求の範囲第１項記載の低温吸収式冷凍機。 ７、吸収器の冷却水出口配管に液体サイクロンを設け、
補集した粒子をサイクロンより抜出して吸収器の胴側へ
戻すことを特長とする特許請求の範囲第６項記載の低温
吸収式冷凍機。 ８、吸収器の下部液室における強溶液液面より上部に、
非凝縮ガス抽気弁の座を設けたことを特長とする特許請
求の範囲第１項記載の低温吸収式冷凍機。 ９、再生器の伝熱管として、コルゲート管、またはねじ
れ板を挿入した平滑管またはらせ ん状線材を挿入した平滑管を用いることを特長とする特
許請求の範囲第１項記載の低温吸収式冷凍機。 １０、再生器における熱源流体として高温液体を用い、
再生器胴側を砂、ガラスビーズ、金属粒子などを高温液
体で流動化させる固液流体層とすることを特長とする特
許請求の範囲第１項記載の低温吸収式冷凍機。 １１、再生器における熱源流体として高温ガスを用い、
再生器の伝熱管として外面にフィンを付けた伝熱管を用
い、胴側のガス流れを改善する仕切板を設けることを特
長とする特許請求の範囲第１項記載の低温吸収式冷凍機
。 １２、凝縮器の伝熱管としてコルゲート管を使用するこ
とを特長とする特許請求の範囲第１項記載の低温吸収式
冷凍機。[Claims] 1. In a low-temperature absorption refrigerator that uses ammonia as a refrigerant and an ammonia aqueous solution as an absorption liquid, a vertical shell-and-tube evaporator is provided, and a vertical shell-and-tube evaporator is provided directly below the evaporator. A shell-and-tube type absorber is provided, and the evaporator has an upper liquid chamber for receiving ammonia liquid, a heat transfer tube for forming a falling liquid film in the tube with the ammonia liquid from the upper liquid chamber, and a shell-and-tube absorber. An introduction part for the fluid to be frozen is formed on the side, and the absorber has an upper liquid chamber that receives the absorption liquid, and forms a falling liquid film in the pipe with the absorption liquid from the upper liquid chamber, and also absorbs ammonia from the evaporator. In addition to having a heat transfer tube for receiving steam and evaporation residual liquid, a cooling channel is formed on the shell side for passing cooling water upward from the lower part, and a rectification column is provided in parallel with the evaporator, and a rectification column is provided directly below the rectification column. A vertical shell-and-tube regenerator is installed,
The regenerator has a heat transfer tube that forms a falling liquid film in the tube with the bottom liquid of the rectification column, and also forms a heat source fluid path on the shell side,
A heat recovery device is installed between a weak solution supply path that supplies a weak solution from the lower part of the regenerator to the upper liquid chamber of the absorber and a strong solution supply route that supplies a strong solution from the lower part of the absorber to the rectification column. established,
A horizontal shell-and-tube condenser is disposed at a position higher than the rectification column and between the rectification column and the evaporator,
This condenser has a heat exchanger tube that allows cooling water to flow laterally, and also forms an introduction path for purified ammonia vapor coming out of the rectification column on the shell side, and purifies a part of the ammonia liquid produced in the condenser. A low-temperature absorption refrigerator characterized in that it is configured to reflux the liquid to the distillation column and introduce the remainder into the upper liquid chamber of the evaporator. 2. A tube with a porous inner surface as a heat transfer tube for an evaporator;
Alternatively, the method according to claim 1 is characterized in that a tube with a large number of thin grooves in the longitudinal direction or the circumferential direction, or a tube with a large number of pleats forming grooves in the longitudinal direction of the tube is used. Low temperature absorption refrigerator. 3. Using Freon as the fluid to be frozen, this Freon vapor is received in the evaporator shell side and condensed at a low temperature, and this low-temperature Freon liquid is sent to the external process that requires freezing, and the external process is frozen by this Freon evaporation. A low-temperature absorption refrigerator according to claim 1, characterized in that the evaporated fluorocarbon vapor is received again into the evaporator shell side. 4. The low-temperature absorption refrigerator according to claim 1, characterized in that a double-sided pleated tube is used as the heat transfer tube of the evaporator. 5. Low-temperature absorption refrigeration according to claim 1, characterized in that a corrugated tube, a smooth tube with twisted plates inserted, or a smooth tube with a spiral wire inserted is used as the heat transfer tube of the absorber. Machine. 6. The low-temperature absorption refrigerator according to claim 1, wherein the body side of the absorber is a solid-liquid fluidized bed in which sand, glass beads, metal particles, etc. are fluidized with cooling water. 7. Install a liquid cyclone in the cooling water outlet piping of the absorber,
A low-temperature absorption refrigerator according to claim 6, characterized in that the collected particles are extracted from the cyclone and returned to the shell side of the absorber. 8. Above the strong solution level in the lower liquid chamber of the absorber,
A low-temperature absorption refrigerator according to claim 1, characterized in that a seat for a non-condensable gas bleed valve is provided. 9. The low-temperature absorption refrigerator according to claim 1, characterized in that a corrugated tube, a smooth tube with a twisted plate inserted therein, or a smooth tube with a spiral wire inserted therein is used as the heat transfer tube of the regenerator. . 10. Using a high temperature liquid as a heat source fluid in the regenerator,
2. The low-temperature absorption refrigerator according to claim 1, wherein the regenerator body side is a solid-liquid fluid layer in which sand, glass beads, metal particles, etc. are fluidized with high-temperature liquid. 11. Using high temperature gas as the heat source fluid in the regenerator,
2. A low-temperature absorption refrigerator according to claim 1, characterized in that a heat transfer tube with fins on the outer surface is used as the heat transfer tube of the regenerator, and a partition plate is provided to improve gas flow on the shell side. 12. The low-temperature absorption refrigerator according to claim 1, characterized in that a corrugated tube is used as the heat transfer tube of the condenser.