JPH0330772Y2 - - 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吸収
器熱交換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９
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
にあつては、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吸収
器熱交換器を配設し、該吸収器熱交換器により吸
収器２に至るまでに作動流体と稀溶液とを十分に
混合させて吸収器での管内吸収を促進させること
が行われている。

そして、上記吸収器熱交換器の一例として、例
えば、米国ブライアン社製の小型吸収式冷凍機モ
デル36−453Aのサービス指令書等に記載されて
いるようなシエルアンドコイル型のものが知られ
ている。すなわち、このシエルアンドコイル型の
ものは、例えば第８図に示すように、密閉容器よ
りなるシエルａと、該シエルａ内に配設され、吸
収器からの濃溶液が内部を流れるコイルｂと、発
生器から送り出された稀溶液をシエルａ内に導入
する稀溶液入口管ｃと、同じく発生器から送り出
された作動流体（冷媒ガス）をシエルａ内に導入
する作動流体入口管ｄと、シエルａの底面に接続
され、シエルａ内の作動流体と稀溶液との気液混
合流を外部に排出する出口管ｅ，ｅ，…とを備
え、シエルａ内に溜つた稀溶液中に作動流体入口
管ｄから作動流体を噴出させるとともに、該稀溶
液および作動流体をコイルｂ内の濃溶液で冷却す
ることにより、一部で作動流体の稀溶液への吸収
を行わせながら、作動流体を稀溶液中に気泡状態
で混入させて気液混合流を形成し、この気液混合
流を出口管ｅ，ｅ，…によつて吸収器に送り出す
ようにしたものである。

しかるに、この従来のものでは、作動流体入口
管ｃから稀溶液中に噴出された作動流体はその大
部分がシエルａ内を上昇してその上部空間に溜る
ために、各出口管ｅからは稀溶液への作動流体の
混合度の粗い、つまり作動流体の気泡の大きい気
液混合流が流れ出すようになり、その結果、吸収
器における作動流体の吸収量が少なくなるという
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、上記のシエルアンドコイル型の吸収器
熱交換器における出口管を改良して、該出口管に
て作動流体と稀溶液とを両者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
に変えるようにすることにより、吸収器熱交換器
での作動流体と稀溶液との混合を十分に行つて吸
収器におけるガス吸収を促進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
を行う吸収器と発生器との間の稀溶液管路に配設
され、作動流体と稀溶液とを吸収器からの濃溶液
で冷却するシエルアンドコイル型の吸収器熱交換
器として、密閉状のシエルと、該シエル内に配設
され、上記吸収器からの濃溶液が内部を流れるコ
イルと、上記発生器から送り出された稀溶液をシ
エル内に導入する稀溶液入口管と、発生器から送
り出され、エネルギーを取り出す機器（例えば蒸
発器やタービン）を経由した作動流体をシエル内
に導入する作動流体入口管とを備え、さらに直立
状にかつ上端開口部をシエル内の空間に臨ましめ
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、シエル内の作動流体と稀溶液との気液
混合流を外部に排出する出口管とを備えてなるも
のである。

このことにより、作動流体入口管からシエル内
に導入された作動流体を一旦シエル内の上部空間
に貯溜させたのち上端開口部から出口管内に流入
させて下降させる一方、稀溶液入口管からシエル
内に導入された稀溶液はシエル内下部に貯溜させ
た後、多数の小孔から細分化して出口管内に流入
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稀溶液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吸
収器熱交換器によれば、作動流体入口管からシエ
ル内に流入した作動流体を出口管内を流下させ、
シエル内下部に貯溜する稀溶液を各小孔から細分
化して出口管内に流入させて上記の流下する作動
流体に側方から衝突させることによつて、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
攬拌作用により両者の混合を十分に行つて、吸収
式冷凍機等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、よつて吸収式冷凍機又は濃
度差エンジン等の能力を向上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、気液混合流部５ｂ、密気液混合流部５ｃ，
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、また気液混合
流部５ｂ内には上記稀溶液中に後述する蒸発器１
０からの冷媒ガスが気泡状態となつて混合されて
いる気液混合流が、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。

さらに、上記稀溶液管路５の稀溶液流部５ａと
気液混合流部５ｂとの接続部分、換言すれば上記
発生器１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、上記蒸発器１０か
らの冷媒ガスおよび発生器１からの稀溶液を上記
吸収器２から発生器１に流れる濃溶液によつて冷
却する本考案の実施例としてのシエルアンドコイ
ル型の吸収器熱交換器１２が配設されている。該
吸収器熱交換器１２は、第２図に拡大詳示するよ
うに、内部の上部空間に皿状の受け部材１３が配
設された直立円筒状の密閉容器よりなるシエル１
４を備えるとともに、螺旋管よりなるコイル１
５、稀溶液入口管１６、冷媒ガス入口管１７およ
び出口管１８をそれぞれ１本ずつ備えてなり、上
記コイル１５はその螺旋中心軸を鉛直方向に配置
せしめてシエル１４内に嵌装され、その外表面に
は第３図に拡大詳示するようにワイヤーフイン１
９が巻付けにより取り付けられている。そして、
コイル１５の上下端部はシエル１４外部に導出さ
れてそれぞれ上記発生器１および吸収器２（溶液
ポンプ７）に通じる濃溶液管路６，６に接続され
ており、よつてこのコイル１５内を吸収器２から
発生器１に至る途中の濃溶液が流れるようになつ
ている。

また、上記稀溶液入口管１６の一端は上記受け
部材１３の直上位置のシエル１４上面に、他端は
上記稀溶液管路５の稀溶液流部５ａ下流端にそれ
ぞれ接続されており、発生器１から送り出された
稀溶液を稀溶液入口管１６からシエル１４内に導
入して受け部材１３にて受け、その後、該受け部
材１３から流下させてコイル１５に接触させなが
らシエル１４内下部に貯溜するようにしている。
また、上記冷媒ガス入口管１７の一端はシエル１
４の側面に、他端は上記蒸発器１０にそれぞれ接
続されており、蒸発器１０つまり発生器１から送
り出された冷媒ガスを冷媒ガス入口管１７からシ
エル１４内に導入するようにしている。

一方、上記出口管１８はシエル１４内に直立状
に、かつ斜めに開口する上端開口部１８ａをシエ
ル１４内の空間の下部に臨ましめて立設され、出
口管１８の下端部はシエル１４の底面を貫通して
シエル１４外部に導出され、上記稀溶液管路５の
気液混合流部５ｂ上流端に接続されている。ま
た、出口管１８のシエル１４内に位置する部分の
側面には出口管１８内外を連通する多数の小孔２
０，２０，…が開口され、該多数の小孔２０，２
０，…は、第５図に拡大詳示するように、その２
つを１組として各組の小孔２０，２０が出口管１
８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１
８円周方向に90゜だけずれるように配設されてお
り、出口管１８によつてシエル１４内の冷媒ガス
と稀溶液との気液混合流を外部に排出するように
している。

尚、上記稀溶液管路５の気液混合流部５ｂと密
気液混合流部５ｃとの接続部分には、上記吸収器
熱交換器１２からの気液混合流における冷媒ガス
と稀溶液との混合度をさらに密にする気液混合器
２１が配設されている。すなわち、該気液混合器
２１は直立密閉円筒状の胴２１ａと、一端が該胴
２１ａの側面に、他端が上記稀溶液管路５の気液
混合流部５ｂ下流端にそれぞれ接続された入口管
２１ｂと、上記胴２１ａ内に直立状に、かつ各上
端開口部を胴２１ａ内の上部空間に臨ましめて立
設され、下端部が胴２１ａの底面を貫通して胴２
１ａ外部に導出されてそれぞれ上記吸収器２の各
配管３に接続されているとともに、胴２１ａ内に
位置する部分の側面に多数の小孔（図示せず）が
開口された複数本の出口管２１ｃ，２１ｃ，…と
を備えてなり、上記吸収器熱交換器１２から送り
出された冷媒ガスと稀溶液との気液混合流を入口
管２１ｂを通して胴２１ａ内に導入し、該気液混
合流が各出口管２１ｃを通つて胴２１ａ外部に排
出される間に、各出口管２１ｃの小孔により気液
混合流に攬拌作用を発生させて混合度を密にする
ようにしたものである。

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混合されて稀溶液中に
冷媒ガスが多数の気泡となつて混じる粗気液混合
流となり、この粗気液混合流は下流側の気液混合
器２１を通過する間に冷媒ガスがさらに細かい多
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。

そして、上記吸収器熱交換器１２における作用
を詳述すれば、冷媒ガス入口管１７を通つてシエ
ル１４内に導入された蒸発器１０からの冷媒ガス
はシエル１４内の空間に溜り、その後、出口管１
８の上端開口部１８ａから該出口管１８内に流入
してその内部を下降する。一方、稀溶液入口管１
６を通つてシエル１４内に導入された発生器１か
らの稀溶液は、一旦受け部材１３に受けられた
後、該受け部材１３から流れ落ちてコイル１５に
接触し、該コイル１５との接触により冷却されて
上記冷媒ガスの一部を吸収しながらシエル１４内
の底部に溜り、しかる後、出口管１８内にその多
数の小孔２０，２０，…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２０，２０，…から出口管１８内に
流入する稀溶液と、出口管１８内を下降する冷媒
ガスとが第４図に示すように衝突することによ
り、冷媒ガスと稀溶液との攬拌が行われる。その
際、上記多数の小孔２０，２０，…はその２つを
１組として各組の小孔２０，２０が出口管１８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１８円
周方向に90゜だけずれるように配設されているた
め、出口管１８内の流れが乱れて上記攬拌作用は
さらに助長される。この攬拌作用により稀溶液に
冷媒ガスが気泡となつて混入して気液混合流とな
り、この気液混合流は各出口管１８を流出して気
液混合器２１に至り、該気液混合器２１でさらに
冷媒ガスと稀溶液との混合度がさらに密となつた
後、吸収器２に流入するようになる。

したがつて、この場合、冷媒ガスと稀溶液との
衝突に伴う攬拌作用によつて両者を混合させるた
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、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、吸収器熱交換器１２のシエル１４内の稀
溶液の液面が出口管１８の上端開口部１８ａより
も高い位置に異常上昇すると、該上端開口部１８
ａからも稀溶液が出口管１８内に流入して、出口
管１８から流出する液量の増加により液面が低下
し、一方、逆に液面がシエル１４内の底部付近ま
で異常低下すると、稀溶液の排出面積が減少し
て、出口管１８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
シエル１４内液面高さの自己安定を図ることがで
きる。

さらに、吸収器熱交換器１４におけるコイル１
５の外表面にワイヤーフイン１９が取り付けられ
ているために、受け部材１３からコイル１５に向
かつて落下する稀溶液とシエル１４内の冷媒ガス
との接触面積が増加して冷媒ガスの吸収が促進さ
れ、コイル１５外側における伝熱性能が良くなつ
て熱貫流率が増大する。この具体例を例示すれ
ば、例えば冷媒としてR22を、該冷媒ガスを吸収
する吸収剤としてテトラエチレングリコールジメ
チルエーテルをそれぞれ使用し、濃溶液の入口温
度が40゜Cでかつシエル１４内圧が６Kg／cm²・abs
にある条件下でのコイル１５内の濃溶液流速と熱
貫流率との関係は第７図に示すようになり、本実
施例の如くワイヤーフイン１９が取り付けられて
いるコイル１５は取り付けられていないものに比
べて熱貫流率が約50％程度増大する。この熱貫流
率の増大によりコイル１５の全長を短く設定でき
て吸収器熱交換器１２自体の大きさをコンパクト
にすることができる。しかも、このようにコイル
１５外側で稀溶液に冷媒ガスの一部が吸収され、
その際の吸収熱はコイル１５内の濃溶液に回収さ
れるので、発生器１での冷媒ガス発生のための加
熱エネルギーを低減することができる。

尚、本考案は上記実施例に限定されるものでは
なく、変形例を包含するものであり、例えば出口
管１８′は、第６図に示すように、その側面に形
成する小孔２０，２０，…を出口管１８′側面に
管軸方向螺旋状に配置してもよく、また上端開口
部１８ａが平坦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。

また、上記実施例では、本考案を吸収式冷凍機
の吸収器熱交換器１２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９図ｂ参照）の吸収器熱交換器
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７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図は吸
収器熱交換器の拡大縦断面図、第３図はコイルの
一部の拡大正面図、第４図は第２図の一点鎖線円
で囲んだ部分の拡大図、第５図は出口管の拡大斜
視図、第６図は出口管の変形例を示す正面図、第
７図はコイルにおける濃溶液流速と熱貫流率との
関係を示す説明図である。第８図は吸収器熱交換
器の従来例を示す断面図、第９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
４……シエル、１５……コイル、１６……稀溶液
入口管、１７……冷媒ガス入口管、１８，１８′
……出口管、１８ａ，１８′ａ……上端開口部、
１９……ワイヤーフイン、２０……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、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と発
   生器１との間の稀溶液管路５に配設され、上記
   作動流体および稀溶液を吸収器２から発生器１
   に流れる濃溶液によつて冷却するシエルアンド
   コイル型の吸収器熱交換器１２であつて、 密閉容器よりなるシエル１４と、 該シエル１４内に配設され、上記吸収器２か
   らの濃溶液が内部を流れるコイル１５と、 上記発生器１から送り出された稀溶液をシエ
   ル１４内に導入する稀溶液入口管１６と、 上記発生器１から送り出され、エネルギーを
   取り出す機器を経由した作動流体をシエル１４
   内に導入する作動流体入口管１７と、 直立状にかつ上端開口部１８ａをシエル１４
   内の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２０，２０，…が形成さ
   れ、シエル１４内の作動流体と稀溶液との気液
   混合流を外部に排出する出口管１８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吸
   収器熱交換器。 (2) 多数の小孔２０，２０，…は出口管１８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
   の吸収器熱交換器。 (3) 多数の小孔２０，２０，…は、その２つを１
   組として各組の小孔２０，２０が出口管１８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１
   ８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
   溶液サイクル系の吸収器熱交換器。