JPH0330771Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本考案は、吸収式冷凍機や濃度差エンジン等の
吸収溶液サイクル系において作動流体の稀溶液へ
の管内吸収を行う吸収器の上流側に配設され、吸
収器に至る作動流体と稀溶液とを混合させる気液
混合器の改良に関するものである。

（従来技術） 一般に、この種の吸収溶液サイクル系は、第１
２図に示すように、濃溶液を加熱して高圧ガス状
の作動流体を発生させる発生器１と、稀溶液を冷
却して該稀溶液内にガス状の作動流体を吸収させ
る吸収器２と、上記作動流体を発生した後の高温
の稀溶液と作動流体を吸収した後の低温の濃溶液
との間で熱交換させる溶液熱交換器１１と、溶液
を上記発生器１と吸収器２との間で循環させる溶
液ポンプ７とを備えている。そして、吸収式冷凍
機になつては、同図ａに示す如く、上記発生器１
からの高圧ガス状の作動流体を凝縮器８で凝縮さ
せ、膨張弁９（減圧機構）で減圧した後に蒸発器
１０で蒸発させることにより冷凍能力を得るよう
にし、また、濃度差エンジンにあつては、図ｂに
示すように、上記高圧の作動流体の圧力によりタ
ービン３０を駆動して出力を得るようにしてい
る。

ところで、このような吸収溶液サイクル系にお
ける吸収器２として、作動流体の稀溶液への吸収
を管の内部で行わせる管内吸収式のものを用いた
ときには、該吸収器２上流側の稀溶液管路に気液
混合器を配設し、該気液混合器により吸収器２に
至るまでに作動流体と稀溶液とを十分に混合させ
て吸収器２での管内吸収を促進させる必要があ
る。

そして、上記気液混合器としては、例えば特開
昭56−108070号公報等に開示されているようにイ
ジエクタの原理を利用したものがよく知られてい
る。すなわち、このイジエクタ方式のものは、例
えば第１１図に示すように、稀溶液入口管ａに設
けられた小孔a₁，a₂から出口管ｂの開口部に向け
て稀溶液を噴出させ、この稀溶液のジエツトによ
つて作動流体入口管ｃからの作動流体を吸引して
出口管ｂ内に送り込むことにより、作動流体と稀
溶液とを混合させるようにしたものである。

しかるに、この従来のものでは、作動流体を稀
溶液のジエツトによつて効果的に吸引するために
は小孔a₁，a₁から稀溶液を大きな速度で噴射させ
なければならず、小孔a₁，a₁の開口面積を小さく
することを要し、その分稀溶液入口管ａでの通路
抵抗つまり気液混合器全体の流通抵抗が増大して
吸収器へ十分な量の気液混合流が流れ難くなり、
吸収器で吸収される作動流体量が低く抑制される
という欠点があつた。

（考案の目的） 本考案はかかる点に鑑みてなされたもので、そ
の目的は、上記の作動流体と稀溶液とを予め混合
の程度の粗い状態で粗混合しておき、その粗気液
混合流を流れの衝突を利用した攬拌作用によつて
混合程度の密な密気液混合流とするようにするこ
とにより、作動流体と稀溶液との混合を十分に行
いつつ、稀溶液側の通路抵抗を小さく保つて吸収
器への気液混合流量を増大させ得るようにするこ
とにある。

（考案の構成） 上記目的を達成するために、本考案の構成は、
吸収溶液サイクル系において、作動流体の稀溶液
への管内吸収を行う吸収器と、吸収器から発生器
に流れる濃溶液により作動流体及び稀溶液を冷却
して粗混合させる吸収器熱交換器との間の稀溶液
管路に配設される気液混合器として、直立密閉円
筒状の胴と、該胴の側面に接続され、上記吸収器
熱交換器から送り出された作動流体と稀溶液との
粗気液混合流を胴内に導入する入口管と、上記胴
内に直立状にかつ上端開口部を胴内の上部空間に
臨ましめて立設されているとともに、側面に多数
の小孔が形成され、胴内の気液混合流を外部に排
出する複数の出口管とを備えてなるものである。

このことにより、入口管から胴内に導入された
粗気液混合流のうちの一部に含まれる作動流体を
一旦胴内の上部空間に貯留させたのち上端開口部
から各出口管内に流入させて下降させる一方、残
りの粗気液混合流を多数の小孔から細分化して各
出口管内に流入させ、上記出口管内を下降する作
動流体と小孔から出口管内に流入した粗気液混合
流との直角方向の衝突により攬拌作用を生ぜしめ
て作動流体と稀溶液とを密に混合し、しかる後、
その密な気液混合流を管内吸収方式の吸収器に送
り出すようにしたものである。

（考案の効果） したがつて、本考案の吸収溶液サイクル系の気
液混合器によれば、入口管から胴内に流入した粗
気液混合流の一部の作動流体を各出口管内を流下
させ、残りの粗気液混合流を各小孔から細分化し
て各出口管内に流入させ、上記流下する作動流体
に側方から衝突させて作動流体と稀溶液との混合
を行わせるようにしたものであるので、上記作動
流体と稀溶液との衝突に伴う攬拌作用によつて両
者の混合を十分に行いつつ、稀溶液側の通路抵抗
を小さくして吸収器への気液混合流量を増大させ
ることができ、よつて吸収溶液サイクル系の吸収
器における作動流体の吸収を促進させることがで
きるものである。

（実施例） 以下、本考案の実施例を図面に基づいて詳細に
説明する。

第１図は本考案の実施例に係る吸収式冷凍機の
全体構成を示し、１は内蔵する熱源１ａにより濃
溶液を加熱して高圧の冷媒ガス（作動流体）を発
生させる発生器、２は稀溶液を冷却して該稀溶液
内に冷媒ガスを吸収させる吸収器であつて、該吸
収器２は、並列に配置された複数本（図では３
本）の配管３，３，…と、該配管３，３，…を送
風により冷却するフアン４とを備え、各配管３内
を流れる冷媒ガスと稀溶液との気液混合流をフア
ン４の送風により冷却して稀溶液内に冷媒ガスを
吸収させるものである。

上記発生器１と吸収器２とは稀溶液管路５によ
つて接続されている。該稀溶液管路５は、発生器
１側から吸収器２側に向かつて順に、稀溶液流部
５ａ、粗気液混合流部５ｂ、密気液混合流部５
ｃ，５ｃ，…の３つの部分に分けられており、上
記稀溶液流部５ａ内には上記冷媒ガスを発生した
後の発生器１内の高温高圧の稀溶液が、粗気液混
合流部５ｂ内には上記稀溶液中に後述する蒸発器
１０からの冷媒ガスが粗な程度に、つまり大きい
気泡状態となつて混合されている粗気液混合流
が、さらに各密気液混合流部５ｃ内には同じく稀
溶液中に冷媒ガスが密な程度につまり細かい多数
の気泡状態となつて混合されている密気液混合流
がそれぞれ流れるように構成されている。

また、上記発生器１と吸収器２とは、上記冷媒
ガスを吸収した後の吸収器２内の低温低圧の濃溶
液を発生器１に送給する濃溶液管管路６によつて
も接続され、該濃溶液管路６の途中には溶液ポン
プ７が配設されており、溶液ポンプ７の作動によ
り溶液を発生器１と吸収器２との間で循環させる
ようにしている。

一方、８は上記発生器１で発生した高温高圧の
冷媒ガスを冷却水伝熱管８ａ内の冷却水で冷却し
て凝縮させる凝縮器、９は該凝縮器８からの高圧
の冷媒液を所定圧に減圧する膨張弁、１０は該膨
張弁９で減圧された冷媒液を蒸発させる蒸発器で
あつて、該蒸発器１０は水が流れる冷水伝熱管１
０ａを内蔵しており、蒸発器１０内で蒸発する冷
媒液の気化熱によつて冷水伝熱管１０ａ内の水を
冷却することにより冷凍効果を得るように構成さ
れている。

そして、上記稀溶液管路５の稀溶液流部５ａお
よび濃溶液管路６の各一部は互いに重合されてそ
れぞれの内部を流れる稀・濃溶液間で熱交換させ
る溶液熱交換器１１が構成されている。

また、上記稀溶液管路５の稀溶液流部５ａと粗
気液混合流部５ｂとの接続部分には密閉状の吸収
器熱交換器１２が配設され、該吸収器熱交換器１
２の内部は上記蒸発器１０に連通され、かつ該内
部には上記溶液熱交換器１１よりも吸収器２側
（溶液ポンプ７側）の濃溶液管路６の一部が嵌挿
されており、吸収器熱交換器１２において発生器
１からの稀溶液と蒸発器１０からの冷媒ガスとを
濃溶液管路６内の濃溶液により冷却して粗混合さ
せるようにしている。

さらに、上記稀溶液管路５の粗気液混合流部５
ｂと密気液混合流部５ｃとの接続部分、換言すれ
ば上記吸収器熱交換器１２と上記冷媒ガスの管内
吸収を行う吸収器２との間の稀溶液管路５には本
考案の実施例としての気液混合器１３が配設され
ている。該気液混合器１３は、第２図に拡大詳示
するように、直立密閉円筒状の胴１４と、１本の
入口管１５と、複数本の出口管１６，１６，…と
を備えてなり、上記入口管１５の一端は上記胴１
４の下方側面に、他端は上記稀溶液管路５の粗気
液混合流部５ｂ下流端にそれぞれ接続されてお
り、吸収器熱交換器１２から送り出された冷媒ガ
スと稀溶液との粗気液混合流を入口管１５によつ
て胴１４内に導入する。

一方、上記複数本の出口管１６，１６，…は、
第４図に示すように胴１４内に環状に一列に配置
されて直立状に、かつ各上端開口部１６ａを胴１
４内の上部空間１４ａに臨ましめて立設され、各
出口管１６の下端部は胴１４の底面を貫通して胴
１４外部に導出されてそれぞれ上記吸収器２の各
配管３に接続されている。また、上記各出口管１
６の胴１４内に位置する部分の側面には出口管１
６内外を連通する多数の小孔１７，１７，…が開
口され、該多数の小孔１７，１７，…は第５図に
示すように出口管１６側面に管軸方向螺旋状に配
設されており、出口管１６，１６，…によつて胴
１４内の気液混合流を外部に排出するようにして
いる。

次に、上記実施例の作動について説明するに、
発生器１の熱源１ａを作動させ、かつ吸収器２の
フアン４を作動させた状態で溶液ポンプ７を作動
させると、吸収器２内の低圧濃溶液が濃溶液管路
６を通つて発生器１に圧送されて該発生器１で熱
源１ａにより加熱され、この加熱によつて該濃溶
液から高温高圧の冷媒ガスが発生する。そして、
この冷媒ガスが凝縮器８で凝縮されて冷媒液とな
り、次いで該冷媒液が蒸発器１０で蒸発して低圧
の冷媒ガスに戻ることにより冷媒効果が得られ
る。

一方、上記高圧の冷媒ガスを発生した後の発生
器１内の高温高圧の稀溶液はその圧力により稀溶
液管路５を通つて吸収器２内に還流され、その途
中の溶液熱交換器１１および吸収器熱交換器１２
にて上記濃溶液管路６内の低温の濃溶液と熱交換
されて低温になる。また、上記吸収器熱交換器１
２を稀溶液が通過する間に該稀溶液は上記蒸発器
１０からの低圧冷媒ガスを粗混合されて粗気液混
合流となり、この粗気液混合流は下流側の気液混
合器１３を通過する間に冷媒ガスが細かい多数の
気泡となつて稀溶液中に混合した密気液混合流に
変化し、この密気液混合流は吸収器２に流れて該
吸収器２でフアン４の送風により冷却され、この
冷却により稀溶液中に混合されていた冷媒ガスが
該稀溶液中に吸収されて稀溶液が濃溶液となる。
以上で溶液循環の１サイクルが終了し、以後、上
記と同様のサイクルが繰り返される。

この場合、第１図で示す溶液循環サイクルにお
ける各位置Ａ〜Ｆでの溶液濃度とエンタルピとの
関係は第６図に示すようになる。すなわち、Ｆ位
置（稀溶液管路５の粗気液混合流部５ｂ上流端位
置）からＡ位置（濃溶液管路６の上流端位置）ま
での間はほぼ等圧過程であり、気液混合器１３に
おける通路抵抗が小さい程吸収器２へ溶液が流れ
易くなる傾向がある。

そこで、この点を考慮しながら、上記気液混合
器１３における作用を詳述すれば、吸収器熱交換
器１２からの粗気液混合流が入口管１５から胴１
４内に導入されると、そのうちの一部の粗気液混
合流中の冷媒ガスが稀溶液から抜け出て胴１４内
の上部空間１４ａに溜り、その後、各出口管１６
の上端開口部１６ａから該各出口管１６内に流入
してその内部を下降する。一方、残りの粗気液混
合流は各出口管１６内にその多数の小孔１７，１
７，…から細分化されながら上記下降する冷媒ガ
ス流と直交する方向に流入する。この小孔１７，
１７，…から流入する粗気液混合流と下降する冷
媒ガスとが第３図に示すように衝突することによ
り、各出口管１６内では粗気液混合流の攬拌が行
われ、その際、上記多数の小孔１７，１７，…が
出口管１６側面に管軸方向螺旋状に開口され、該
小孔１７，１７，…からは粗気液混合流が螺旋状
に流入するために、上記各出口管１６内での攬拌
作用はさらに助長される。この攬拌作用により粗
気液混合流内の冷媒ガスの気泡は微粒化されてそ
の稀溶液への混合の程度が密となり、この密な気
液混合流は各出口管１６を流出したのち吸収器２
に流入するようになる。

したがつて、このように粗気液混合流を衝突さ
せて冷媒ガスと稀溶液とを混合させるために、該
冷媒ガスと稀溶液との混合を十分に行うことがで
きるとともに、気液混合器１３全体の流通抵抗を
も低く抑えて、上記説明の如く吸収器２へ十分な
量の溶液を流すことができ、よつて吸収器２での
冷媒ガスの吸収を有効に促進することができる。

また、気液混合器１３の胴１４内の液面が各出
口管１６の上端開口部１６ａよりも高い位置に異
常上昇すると、該上端開口部１６ａからも稀溶液
が出口管１６内に流入して、気液混合器１３から
流出する液量の増加により液面が低下し、一方、
逆に液面が胴１４内の底部付近まで異常低下する
と、溶液の排出面積が減少して、気液混合器１３
からの流出液量の減少により液面が上昇するた
め、液面は上記２つの抑制がバランスされた高さ
位置に落ち着くことになり、よつて胴１４内液面
高さの自己安定を図ることができる。

尚、本考案は上記実施例に限定されるものでは
なく、種々の変形例をも包含するものであり、例
えば上記実施例では、胴１４内における出口管１
６，１６，…の配置を第４図に示すように環状に
１列に配置したが、第７図に示すように同心状に
複数列に配置してもよく、また第８図に示すよう
に１列に配置した上で胴１４内の中心部にさらに
１本の出口管１６を配置してもよく、吸収式冷凍
機の冷凍能力等に応じて適宜変更することができ
る。

また、各出口管１６の側面に形成する小孔１
７，１７，…は、第９図に示すようにその２つを
１組として各組の小孔１７，１７が出口管１６の
直径方向に水平面内で対向するように、かつ上下
に隣接する各組の対向方向が互いに出口管１６の
円周方向に90゜の角度だけずれるように配置して
もよい。また、各出口管１６は、第１０図に示す
ように上端開口部１６ａが斜めに開口しているも
のを用いてもよく、上記実施例と同様の作用を奏
することができる。

さらに、上記実施例では、本考案を吸収式冷凍
機の気液混合器１３に適用した場合を説明した
が、本考案は、管内吸収を行う吸収器を備えた濃
度差エンジン（第１２図ｂ参照）の気液混合器に
も適用することができるのは勿論のことである。

【図面の簡単な説明】

第１図ないし第１０図は本考案の実施例を示
し、第１図は吸収式冷凍機の全体構成図、第２図
は気液混合器の拡大縦断面図、第３図は第２図の
一点鎖線円で囲んだ部分の拡大図、第４図は第２
図の−線断面図、第５図は出口管の正面図、
第６図は溶液循環サイクルの溶液濃度とエンタル
ピとの関係を示す説明図、第７図および第８図は
それぞれ気液混合器の胴内での出口管配置の変形
例を示す第４図相当図、第９図および第１０図は
それぞれ出口管の変形例を示す第５図相当図、第
１１図は気液混合器の従来例を示す断面図、第１
２図は吸収式冷凍機及び濃度差エンジンの概略構
成図である。 １……発生器、２……吸収器、５……稀溶液管
路、６……濃溶液管路、７……溶液ポンプ、８…
…凝縮器、９……膨張弁、１０……蒸発器、１１
……溶液熱交換器、１２……吸収器熱交換器、１
３，１３′，１３″……気液混合器、１４……胴、
１４ａ……上部空間、１５……入口管、１６，１
６′，１６″……出口管、１６ａ，１６′ａ，１
６″ａ……上端開口部、１７……小孔。

Claims (1)

1. 【実用新案登録請求の範囲】 (1) 濃溶液を加熱してガス状の作動流体を発生さ
   せる発生器１と、作動流体の稀溶液への管内吸
   収を行う吸収器２と、該吸収器２から発生器１
   に流れる濃溶液により作動流体及び稀溶液を冷
   却して粗混合させる吸収器熱交換器１２と、溶
   液ポンプ７とを備えた吸収溶液サイクル系にお
   いて上記吸収器２と吸収器熱交換器１２との間
   の稀溶液管路５に配設される気液混合器１３で
   あつて、 直立密閉円筒状の胴１４と、 該胴１４の側面に接続され、上記吸収器熱交
   換器１２から送り出された作動流体と稀溶液と
   の粗気液混合流を胴１４に導入する入口管１５
   と、 上記胴１４内に直立状にかつ上端開口部１６
   ａを胴１４内の上部空間１４ａに臨ましめて立
   設されているとともに、側面に多数の小孔１
   ７，１７，…が形成され、胴１４内の気液混合
   流を外部に排出する複数の出口管１６，１６，
   …とを備えてなることを特徴とする吸収溶液サ
   イクル系の気液混合器。 (2) 多数の小孔１７，１７，…は出口管１６側面
   に管軸方向螺旋状に配設されている実用新案登
   録請求の範囲第(1)項記載の吸収溶液サイクル系
   の気液混合器。 (3) 多数の小孔１７，１７，…は、その２つを１
   組として各組の小孔１７，１７が、出口管１６
   の直径方向に水平面内で対向するように、かつ
   上下に隣接する各組の対向方向が互いに出口管
   １６円周方向に90゜だけずれるように配設され
   ている実用新案登録請求の範囲第(1)項記載の吸
   収溶液サイクル系の気液混合器。