JP2911107B2 - 吸収式冷凍機用再生器 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は吸収式冷凍機用再生
器に関し、特に、水等の冷媒の吸収溶液として臭化リチ
ウム水溶液のような吸湿性の高い物質を用い、該吸収溶
液を再生器と吸収器との間で循環させるようにした吸収
式冷凍機に用いられる改良された再生器に関する。

【０００２】

【従来の技術】上記の形式の吸収式冷凍機は、主に、吸
収器、溶液ポンプ、再生器、凝縮器、蒸発器から構成さ
れる。図４は二重効用吸収式冷凍機の作動原理を説明す
るシステムフロー図であり、蒸発器Ｅで発生した冷媒蒸
気は吸収器Ａにおいて吸収溶液（例えば臭化リチウム水
溶液）に吸収され、冷媒の吸収により低濃度となった吸
収溶液は溶液ポンプＳＰにより高温再生器ＨＧに送られ
る。高温再生器ＨＧはバーナーＢを有しており、該低濃
度の吸収溶液はバーナーＢからの熱により冷媒を蒸発し
て濃縮される。濃縮された吸収溶液は高温再生器ＨＧか
ら低温再生器ＬＧに流入し、そこで高温再生器ＨＧから
の冷媒蒸気と熱交換をして再度濃縮された後に吸収器Ａ
へ流入する。蒸発した冷媒は凝縮器Ｃで凝縮され蒸発器
Ｅに送られる。図中、ＲＰは冷媒循環用ポンプであり、
蒸発器Ｅ内の冷媒を循環させている。再生器を一個のみ
用い、当該再生器からの吸収溶液を吸収器Ａを直接送り
出すようにした単効用吸収式冷凍機も知られている。

【０００３】図５は、上記のような吸収式冷凍機で用い
られる再生器（高温再生器ＨＧ）の一例を示す断面図で
あり、本体ケーシング１は内部に伝熱室２を有し、伝熱
室２の一方の側端部には加熱源としてのバーナーＢが火
炎をほぼ水平方向に伝熱室２内に噴射するように取り付
けられており、伝熱室２の他方側端部には燃焼ガス排気
用の煙突４が配置される。伝熱室２の４周は、伝熱室の
下部に位置する下部吸収溶液溜まり５、上部に位置する
上部吸収溶液溜まり６、及び伝熱室の側部において上部
吸収溶液溜まり６と下部吸収溶液溜まり５とを連通する
連通部（図５には現れない）とで形成される吸収溶液室
１０とされている。そして、上下の吸収溶液溜まり５、
６は、前記した連通部に加えて、バーナーＢの火炎に接
しない位置において伝熱室２内にほぼ垂直方向に配置さ
れた複数本の伝熱管７により連通されている。また、下
部吸収溶液溜まり５は管路８及び前記溶液ポンプＳＰを
介して吸収器Ａに連通しており、冷媒を吸収して低濃度
となった吸収溶液が吸収器Ａから下部吸収溶液溜まり５
に送給される（特開平５−１８７７４０号公報等参
照）。

【０００４】溶液ポンプＳＰにより送給された吸収溶液
は送給圧及びバーナーＢの火炎と燃焼ガスによる加熱に
よる対流（自然対流）により、下部吸収溶液溜まり５か
ら複数の伝熱管７内を上昇して上部吸収溶液溜まり６に
達し、上部吸収溶液溜まり６に滞留した吸収溶液は該連
通部を通って下部吸収溶液溜まり５に流下し、再び、伝
熱管７を通って上昇する。吸収溶液に吸収された冷媒
（水）はバーナーＢの加熱によって蒸気化し、気化した
冷媒は前記のように低温再生器ＬＧ又は凝縮器Ｃに送ら
れ液化した後に蒸発器Ｅへ送られる。また、冷媒の蒸発
により濃縮された吸収溶液は吸収器Ａに送られ、再び冷
媒の吸収を行う。

【０００５】図６は吸収式冷凍機用再生器の他の例を示
す水平断面図であり、伝熱室２ａの一方側端部にはほぼ
水平方向に火炎を含む燃焼ガスを噴射するバーナーＢが
配置され、伝熱室２ａ内にはバーナーＢの燃焼ガスと交
叉するように比較的配置密度を密にして多数のほぼ垂直
状の伝熱管７ａが配置されている。そして、該伝熱管７
ａの少なくとも上流側の伝熱管７ａ’群は燃焼火炎部に
配置され、順次下流に行くに従い伝熱管の伝熱面密度を
高めるようされている（実開平７−２２３７１号公報参
照）。この構成により、サーマルＮＯ_x の発生が効果的
に抑制され、また、燃焼ガスの温度が徐々に低下してい
くためＣＯの発生も効果的に抑制されるというものであ
る。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】本発明者らは、吸収式
冷凍機用再生器についての研究と実験を継続して行って
きているが、その過程において、吸収溶液の濃度が低い
場合には格別の不都合は生じないが、冷媒の蒸発が進み
すぎて吸収溶液の濃度が高くなった場合に、特にバーナ
ーに近接する側に位置する伝熱管内に腐食及び晶析（水
等の溶媒が過剰蒸発して溶質（吸収溶液）の量が当該溶
媒に対する溶解度を越えてしまい、溶質が結晶となって
析出する現象）が生じることを経験した。その現象は図
６に示すバーナーの火炎に直接接する位置に伝熱管７
ａ’を配置した形式の再生器の場合、特に顕著であっ
た。これは、吸収溶液中に吸収されている水（冷媒）の
量が減少することにより、バーナーに近接して位置する
伝熱管群では、そこでの高い熱流束を吸収溶液が十分に
吸収できないことによると考えられる。腐食や晶析の発
生は伝熱管の有効寿命を短縮させ、結果として再生器そ
のものの有効使用期間を短くするので、このような晶析
及び腐食は発生は回避されねばならない。本発明の目的
は、簡単な構成の付加により、上記した従来の吸収式冷
凍機に用いられている再生器に生じている不都合、すな
わち、伝熱管内に晶析や腐食が起こる不都合を解消した
改良された再生器を得ることにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記の課題は、本発明に
よれば、吸収溶液室と伝熱室とを有し、該吸収溶液室内
に流入する吸収溶液を該伝熱室内に配置した伝熱管群を
通過させることにより加熱濃縮する形式の吸収式冷凍機
用再生器であって、該吸収溶液室には収容される吸収溶
液の上流側と下流側との移動を制限するための隔壁が設
けられており、かつ、冷媒蒸気を吸収して低濃度となっ
た吸収溶液は前記隔壁よりも上流側において前記吸収溶
液室内に流入するようにされていることを特徴とする吸
収式冷凍機用再生器、により解決される。

【０００８】本発明の好ましい態様においては、前記伝
熱管群はバーナーに近接する第１の伝熱管群とそれより
後流側の第２の伝熱管群とに区分けされており、前記隔
壁は前記第１の伝熱管群と第２の伝熱管群との間におい
て該吸収溶液室に配置され、かつ、冷媒蒸気を吸収して
低濃度となった吸収溶液は前記第１の伝熱管群に近接す
る位置において前記吸収溶液室内に流入するようにされ
ている。

【０００９】このような構成とすることにより、再生器
内の吸収溶液室に流入する冷媒蒸気を吸収して低濃度と
なった吸収溶液は、前記隔壁により区画される上流側の
吸収溶液室とそこに位置する伝熱管群とを先ず循環す
る。該上流側の吸収溶液室には順次低濃度の吸収溶液が
流入することにより、上流側に位置する伝熱管群を通過
する吸収溶液の濃度は、常時、低い濃度に維持される。
冷媒の蒸発により濃縮された吸収溶液は吸収溶液室の上
部側のみにおいて隔壁を超えて下流側の吸収溶液室に移
動し、そこにおいて、再度、伝熱管群を通過して循環
し、冷媒はさらに蒸発され濃縮される。

【００１０】上記のように、本発明による再生器では、
吸収溶液が循環する吸収溶液室は、隔壁によりバーナー
に近接する側すなわち上流側の吸収溶液室と、それより
も下流側の吸収溶液室とに実質的に区分され、上流側の
吸収溶液室では常に低濃度の吸収溶液が循環し、下流側
の吸収溶液室では濃縮され高濃度とされた吸収溶液が循
環する。それにより、熱流束の高い上流側伝熱管群での
晶析、腐食の発生は阻止することが可能となり、一方、
後流側伝熱管群では熱流束がそれほど高くないために高
濃度の吸収溶液が循環しても晶析、腐食は発生しない。

【００１１】本発明のさらに好ましい態様においては、
前記隔壁の下端部近傍、すなわち、下部吸収溶液溜まり
に位置する部分に、複数の小孔が形成される。この態様
の再生器においては、隔壁の上流側と下流側とに差圧が
生じた場合に、小孔を通して一方から他方に吸収溶液が
移動することができる。それにより、吸収式冷凍機の起
動時あるいは部分負荷運転時等に、運転制御の都合か
ら、バーナーＢは着火した状態で溶液ポンプＳＰを停止
させる場合が起こりうるが、その場合にも、吸収溶液の
自然対流による循環に必要な量の吸収溶液は、該小孔を
通して後流側の吸収溶液室から移動することができ、バ
ーナーに近接した伝熱各群の高い熱流束は相当程度に吸
収され、晶析や腐食は発生はほぼ抑制される。

【００１２】また、吸収式冷凍機の運転停止時には、通
常、バーナーを止めた状態で溶液ポンプを作動して吸収
溶液を循環させ、濃度の均一化を図るが、その際にも、
該小孔を通して吸収溶液は移動できることから、より短
時間で均一化処理を終えることが可能となる。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下、好ましい実施の態様を図面
と共に説明することにより、本発明をより詳細に説明す
る。図１は本発明による吸収式冷凍機用再生器の一実施
例の断面図、図２は図１のII-II 線による断面図、図３
は一部を破断した斜視図であり、以下、この再生器を二
重効用吸収式冷凍機の高温再生器ＨＧとして用いる場合
を例として説明する。この吸収式冷凍機用再生器ＨＧ
は、図５に基づき先に説明した従来知られた再生器と、
次に説明する吸収溶液の強制循環及び自然対流による循
環のための構成を除き他の構成は同じである。従って、
以下の説明において、同じ機能を奏する部材には同じ符
合を付するにとどめ詳細な説明は省略する。

【００１４】すなわち、再生器ＨＧは、本体ケーシング
１の内部に本体ケーシング１を貫通する伝熱室２を有
し、該伝熱室２の４周には、伝熱室２の下方に位置する
下部吸収溶液溜まり５と、伝熱室２の上方に位置する上
部吸収溶液溜まり６と、伝熱室の側部において上部吸収
溶液溜まり６と下部吸収溶液溜まり５とを連通する連通
部５ａとで形成される吸収溶液室１０が形成されてい
る。また、伝熱室２の内部にはバーナーＢに近接する位
置に第１の伝熱管群７１が、その後流側には第２の伝熱
管群７２が、それぞれ、下方の開放端を下部吸収溶液溜
まり５に、上方の開放端を上部吸収溶液溜まり６にそれ
ぞれ連通した状態で垂直方向に取り付けられている。ま
た、濃縮された吸収溶液を低温再生器ＬＧに送るための
管路９は、バーナーＢが位置する側とは反対側の端部に
設けられている。

【００１５】前記第１と第２の伝熱管群７１と７２との
間における吸収溶液室１０には隔壁１１が配置される。
この隔壁は好ましくは再生器と同じ素材で構成され、そ
の大きさは、図示されるように、下部吸収溶液溜まり５
と左右の連通部５ａの全面を閉鎖すると共に、その上端
が、上部吸収溶液溜まり６における通常の運転状態での
吸収溶液のレベルＬよりもやや低い位置まで達するよう
にされる。また、隔壁１１の下端部近傍、すなわち、下
部吸収溶液溜まり５を閉鎖している部位には多数の小孔
１２が穿設されている。

【００１６】さらに、吸収溶液室５、５ａの前記隔壁１
１よりも上流側、すなわち、第１の伝熱管群７１が位置
する側の吸収溶液室には、吸収器Ａに接続した管路８が
接続しており、好ましくはこの管路８は、図示されるよ
うに、第１の伝熱管群７１の下方位置にその開放端が位
置するように配置される。また、上部吸収溶液溜まり６
の上方部位であって該第１の伝熱管群７１の上方位置に
は遮蔽板３６が固設され、第１の伝熱管群７１の上方開
口から噴出する吸収溶液の上方への飛散を遮蔽する。

【００１７】次に、この吸収式冷凍機用再生器ＨＧの作
用を説明する。再生器ＨＧは図４、図５に基づき説明し
た従来知られた再生器と同様にして用いられる。すなわ
ち、運転時において、冷媒蒸気を吸収して低濃度となっ
た吸収器Ａからの吸収溶液は、ポンプＳＰにより、隔壁
１１よりも上流側において、好ましくは第１の伝熱管群
７１の直下位置において、管路８から下部吸収溶液溜ま
り５内に送り込まれる。送り込まれた低濃度の吸収溶液
は、第１の伝熱管群７１を通って上部吸収溶液溜まり６
に送給される。その時に、より下流側とは隔壁１１によ
り実質的に仕切られていることから、下流側（第２の伝
熱管群７２側）に滞留する濃縮された吸収溶液が混流す
ることはない。

【００１８】第１の伝熱管群７１を上昇した吸収溶液
は、左右の連通部５ａを通って下降して下部吸収溶液溜
まり５に至り、再度第１の伝熱管群７１を上昇する循環
を行なうか、隔壁１１を乗り越えて下流側の吸収溶液室
に至り、そこで循環を行なう。管路８から濃度の低い吸
収溶液が常時圧送されてくるので、一旦第１の伝熱管群
７１を上昇して冷媒を蒸発し濃縮された吸収溶液は下流
側の吸収溶液室に移動することとなり、第１の伝熱管群
７１内は低濃度の吸収溶液が通常循環する。

【００１９】そのために、バーナーＢに近接して位置す
る第１の伝熱管群７１内に生じる高い熱流束は確実に低
濃度の吸収溶液により吸収され、第１の伝熱管群７１に
腐食や晶析を発生するのは回避される。また、第２の伝
熱管群７２内は高濃度となった吸収溶液が循環すること
となるが、熱流束が比較的低いため、そこでも腐食や晶
析を発生するのは回避される。濃縮された吸収溶液は管
路９から低温再生器ＬＧに送られ、さらに吸収器Ａに送
給されて、再び冷媒の吸収を行う。一方、冷媒蒸気は凝
縮器Ｃに送られる。

【００２０】前記したように、吸収式冷凍機の起動時あ
るいは部分負荷運転時等に、運転制御の都合から、バー
ナーＢは着火した状態で溶液ポンプＳＰを停止させる場
合が起こりうる。その場合には、管路８から低濃度の吸
収溶液が供給されないために第１の伝熱管群７１を通過
する吸収溶液量が不足し熱流束を吸収できなくなり晶
析、腐食が発生しやすくなる。隔壁１１の下端部近傍に
穿設した小孔１２はそのような事態に対処するために形
成されている。すなわち、加熱により生じる自然対流の
循環に必要な量の吸収溶液が不足する場合は、差圧によ
り、該小孔を通して後流側の吸収溶液室の吸収溶液が上
流側の吸収溶液室に容易に移動することができ、バーナ
ーＢに近接した伝熱管群７１の高い熱流束は相当程度に
吸収され、晶析や腐食は発生はほぼ抑制される。

【００２１】上記の通りであり、本発明による吸収式冷
凍機用再生器によれば、伝熱室２の内部のほぼ全域に伝
熱管７１、７２を配置しても、従来の再生器のようにバ
ーナーに近接した伝熱管７１に腐食や晶析が発生するこ
とは回避される。従って、同じ能力を持つ再生器全体
を、従来よりもコンパクトに設計することが可能とな
り、寿命の短縮傾向も生じない。また、高温再生器ＨＧ
のバーナーＢのガス燃焼量と溶液ポンプＳＰでの吸収溶
液の流量（循環量）との間の制御も直接制御による精緻
さを必要とせず、従来通りの制御方法でもって吸収式冷
凍機の運転を支承なく行なうことができる。さらに、火
炎温度の低下及び燃焼ガスの高温場における滞留時間の
低下から低ＮＯ_x 燃焼が可能となり、また、未燃分の発
生も抑制される。

【００２２】なお、図示のものでは、低濃度の吸収溶液
を吸収溶液室１０内に送給する管路８の先端は本体ケー
シング１の底面に開放しているものとしたが、管路８の
先端を下部吸収溶液だまり５内まで延出させて、第１の
伝熱管群７１の下方開口端の直下に位置させるようにし
てもよい。その場合には、溶液ポンプＳＰより圧送され
てくる低濃度の吸収溶液が第１の伝熱管群７１へ効率的
に流れることが一層確実となり、第１の伝熱管群７１内
での晶析や腐食の発生をさらに有効に阻止することがで
きる。また、その際に、管路８の先端をノズル形状して
もよく、この場合には、配管８のノズル先端から低濃度
吸収溶液が噴出する際にエゼクター効果が生起され、さ
らに安定した状態でかつ量的にも多量に吸収溶液を第１
の伝熱管群７１内を通過させることができ、晶析や腐食
の発生はさらに確実に阻止される。

【００２３】また、第１の伝熱管群７１を何本とする
か、その総流路面積をどの程度にするか、第１の伝熱管
群７１をどの程度バーナーＢ側に接近させるか等は、実
機の設計条件に応じて最適な値が設定されるべきもので
あり、図示の例はあくまでも一例にすぎない。さらに、
本発明による技術手段は、図５に基づいて説明した従来
用いられている吸収式冷凍機用再生器にも等しく適用で
きることは容易に理解されよう。

【００２４】

【発明の効果】本発明によれば、従来の再生器と同じ能
力を持つ再生器を、寿命の短縮をもたらすことなく、従
来のものよりもコンパクトに設計することが可能とな
る。さらに、バーナーの低ＮＯ_x 燃焼が可能となり、ま
た未燃分の発生も抑制できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による吸収式冷凍機用再生器の一例を示
す断面図。

【図２】図１のII-II 線による断面図。

【図３】図１に示す吸収式冷凍機用再生器の一部破断し
た斜視図。

【図４】吸収式冷凍機の作動原理を説明するシステムフ
ロー図。

【図５】従来の吸収式冷凍機用再生器の一例を示す断面
図。

【図６】従来の吸収式冷凍機用再生器の他の例を示す断
面図。

【符合の説明】

１…本体ケーシング、２…伝熱室、４…煙突、５…下部
吸収溶液溜まり、６…上部吸収溶液溜まり、１１…隔
壁、１２…隔壁に設けた小孔、７１…第１の伝熱管群、
７２…第２の伝熱管群、Ｂ…バーナー

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 吸収溶液室と伝熱室とを有し、該吸収溶
   液室内に流入する吸収溶液を該伝熱室内に配置した伝熱
   管群を通過させることにより加熱濃縮する形式の吸収式
   冷凍機用再生器であって、該吸収溶液室には収容される
   吸収溶液の上流側と下流側との移動を制限するための隔
   壁が設けられており、かつ、冷媒蒸気を吸収して低濃度
   となった吸収溶液は前記隔壁よりも上流側において前記
   吸収溶液室内に流入するようにされている吸収式冷凍機
   用再生器において、前記伝熱管群はバーナーに近接する第１の伝熱管群とそ
   れより後流側の第２の伝熱管群とに区分けされていて、
   前記隔壁は前記第１の伝熱管群と第２の伝熱管群との間
   において該吸収溶液室に配置され、かつ、冷媒蒸気を吸
   収して低濃度となった吸収溶液は前記第１の伝熱管群に
   近接する位置において前記吸収溶液室内に流入するよう
   にされていることを特徴とする 吸収式冷凍機用再生器。
2. 【請求項２】 前記隔壁の下端部近傍には小孔が形成さ
   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
   用再生器。