JPH0340308B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、伝熱管の外周に物質交換に供する
溶液を流し、この溶液に蒸気を吸収させて発熱さ
せ、この熱を伝熱管中を流れる流体に伝達する物
質移動熱交換装置に関するものである。

〔従来の技術〕

従来この種の装置の一例として第１図に示すも
のがあつた。図において、１は筐体、２は筐体１
内に水平に配した伝熱管、３は物質交換に供する
濃溶液１０を溜める散布トイ、４は散布トイ３の
下部に設けられた散布口、５は物質交換後の希溶
液１１を取り出す希溶液導出管、６は濃溶液１０
を散布トイ３に導入する濃溶液挿入管、７は筐体
１内に蒸気１２を導入する蒸気導入管、８はポン
プ、９は希溶液取出管である。

次に動作について説明する。筐体１に設けられ
た濃溶液導入管６から流入した濃溶液１０は散布
トイ３に溜まり、散布トイ３の下部に設けられた
散布口４から伝熱管２上に散布される。散布され
た濃溶液１０は、伝熱管２の外周面を流下する際
に蒸気導入管７より導入された蒸気１２を吸収
し、発熱を伴つて希溶液１１となる。この蒸気１
２が濃溶液１０に吸収される時に発生した熱は、
伝熱管２を介して管中の流体に伝達される。一
方、蒸気１２を吸収した溶液１１は、希溶液導出
管５からポンプ８によつて、希溶液取出管９を経
て装置外へ取り出される。

〔発明が解決使用とする課題〕

従来の物質移動熱交換装置は以上のように構成
されているので、水平に配された伝熱管２が軸方
向に長い場合、散布口４から散布された濃溶液１
０で伝熱管２の外周面を均一に濡らすことは困難
であり、特に下段の伝熱管２においてはこの傾向
が顕著である。また、上記のように伝熱管２を水
平に配置した場合、散布口４の数が多く必要とな
り、濃溶液１０の均一な分配が困難となる。さら
に、筐体１が傾いて設置された場合には、第２図
に示すように、伝熱管２の外周面に均一に濃溶液
１０が散布されない。また濃溶液導入管６から導
入される濃溶液１０の量が負荷変動等の外乱によ
つて変動する場合に、散布口４から散布される濃
溶液１０の流量を一定に確保できなかつた。すな
わち、濃溶液導入管６から導入される濃溶液１０
よりも、散布口４から散布される濃溶液１０の方
が多くなり、濃溶液１０の液切れを生ずることが
あつた。逆に濃溶液導入管６から導入される濃溶
液１０の量が多くなると、その結果過剰な濃溶液
１０が伝熱管２上を流れて必要以上の冷媒蒸気吸
収が行われ最適な物質移動特性が得られないこと
があつた。

以上のように、従来の物質移動熱交換装置は、
熱交換器筐体の傾きや負荷変動等の外的因子の影
響をうけ、安定な熱物質伝達特性が得られないと
いう問題点があつた。

この発明は以上のような問題点を解決するため
になされたもので、熱交換器筐体の傾きや負荷変
動などの外的因子の影響を受けることなく常に安
定な熱物質伝達特性の得られる信頼性の高い物質
移動熱交換装置を提供することを目的としてい
る。

〔問題点を解決するための手段〕

この発明に係る物質移動熱交換装置は、直立す
る伝熱管を収納する筐体、上記伝熱管が間隙を介
して貫通し、上記筐体を上室と下室とに分ける仕
切板、物質交換前の濃溶液を上記上室に導入する
濃溶液導入管、物質交換後の希溶液を上記下室よ
り導出し、その一部を上記上室に導入するポン
プ、上記上室と下室とに連通し、上室で余剰とな
つた希溶液と濃溶液とを混合した中間濃度溶液を
下室に送る回帰管および上記下室へ蒸気を導入す
る蒸気導入管を備え、上気上室の中間濃度溶液を
上気仕切板と伝熱管との間隙から伝熱管に沿わせ
て流下させ流下時に蒸気を吸収して発熱させ、そ
の熱を伝熱管中の流体に伝達するようにしたもの
である。

〔作用〕

この発明においては、直立した伝熱管の外周面
を中間濃度溶液が流下するため、筐体の若干の傾
きに対してもその影響が少なく、中間濃度溶液が
伝熱管外周面の全面に沿つて流下する。また、下
室内の希溶液はその一部が下室よりポンプを介し
て上室へ導入されるため、上室内の中間濃度溶液
の量が濃溶液導入管により上室へ導入される濃溶
液の量にのみ依存しない。さらには、回帰管が上
室と下室とを均圧して蒸気圧差をなくすので、仕
切板と伝熱管との間隙から伝熱管に沿つて流下す
る中間濃度溶液の流量が上室内の中間濃度溶液の
量（液面高さ）によつて決定される。また、何等
かの理由によつて上室内の中間濃度溶液の量（液
面高さ）が増加しても、回帰管がその一部を下室
へ導く。

〔実施例〕

第４図はこの発明の一実施例による物質移動熱
交換装置を示す構成図である。図において、２は
直立する伝熱管、１３は筐体１内を上室１ａと下
室１ｂとに分ける仕切板であり、伝熱管２は仕切
板１３を間隙１７を介して貫通している。なお、
間隙１７はこの場合伝熱管２の全周囲に亘つて設
けられている。６は上室１ａに濃溶液１０を導く
濃溶液導入管である。また、下室１ｂには下部に
希溶液１１を導出する希溶液導出管５が設けられ
ており、希溶液導出管５はポンプ８を介して希溶
液取出管９と希溶液導入管１４とに接続されてお
り、希溶液導入管１４の他端は上室１ａに接続し
ている。下室１ｂには蒸気１２を導入する蒸気導
入管１２が設けられている。１５は上室１ａと下
室１ｂを連通する回帰管で、上室１ａで余剰とな
つた希溶液１１と濃溶液１０とを混合した中間濃
度溶液１６を下室１ｂに導く。図中の矢印は流体
の流れる方向を示す。

次に動作について説明する。濃溶液導入管６よ
り導入された濃溶液１０は上室１ａに入り、仕切
板１３上に溜まる。上室１ａにはさらに、ポンプ
８により希溶液導入管１４を通つて導入された希
溶液１１も溜まり、上室１ａ内は濃溶液１０と希
溶液１１とが混合した中間濃度溶液１６となつて
いる。中間濃度溶液１６は、仕切板１３と伝熱管
２との間隙１７から伝熱管２の外周面に流下し、
蒸気導入管７より流入した蒸気１２を吸収し、発
熱して希溶液１１となる。蒸気１２が吸収される
際に発生した熱は伝熱管２を介して管中の流体に
伝達される。一方、蒸気１２を吸収した溶液１１
は希溶液導出管５よりポンプ８を介して希溶液取
出管９と希溶液導入管１４とに例えば１対１に分
配される。第３図には図示していないが、一般に
は希溶液取出管９を出た希溶液１１は再生器で再
生されて濃溶液１０となり再び濃溶液導入管６に
導入される。また、希溶液導入管１４を流れる溶
液は上室１ａへ流入する。

以上のように構成された物質移動熱交換装置に
おいては、伝熱管２を垂直に形成したので、流下
液が伝熱管２の外周面に均一に流れやすいなど、
従来のものに比べ伝熱管２上でより効率的な物質
伝達が行なわれることから性能が向上し、その結
果装置の小形化も可能となる。また、筐体１の若
干の傾きに対しても、直立した伝熱管２の外周面
を中間濃度溶液１６が流下する方式であるため、
その影響が少なく、従来装置のように濡れない伝
熱管２が生じることは無い。

また、上室１ａへの溶液流入量が定格値に近い
場合においては回帰管１５は上室１ａと下室１ｂ
間の蒸気圧力を均圧する役目を果たしており、間
隙１７を通つて伝熱管２に沿つて流れる中間濃度
溶液１６の流量は、仕切板１３上の溶液の液面高
さと間隙１７の寸法のみに依存する。したがつ
て、仕切板１３上の溶液の液面高さを安定させれ
ば、伝熱管２に沿つて流れる中間濃度溶液１６の
流量を安定させることができる。

ここで、濃溶液導入管６から上室１ａに流入す
る濃溶液１０、あるいは希溶液導入管１４から希
溶液１１の量が定格値より著しく増加した場合は
仕切板１３上の液面が上昇することになる。この
場合には、回帰管１５は均圧の効果とともに余剰
な溶液を下室１ｂにオーバーフローさせる機能を
果たす。このときオーバーフローする溶液は回帰
管１５の管内壁に沿つて流れる。これにより、下
室１ｂ内の溶液量減少にともなうポンプ８の空運
転を防止できる。また、オーバーフローしない中
間濃度溶液１６は安定した流量で間隙１７を通つ
て伝熱管２を流下し吸収発熱動作をする。

さらに、物質交換に供する溶液の落下量に見合
う分例えば、落下量の半分をポンプ８により希溶
液導入管１４を通つて帰還させているので、液切
れの心配が少ない。

以上のことから、この発明に係る物質移動熱交
換装置においては、仕切板１３上の溶液の量（液
面高さ）を所定の範囲内に維持でき、ひいては、
伝熱管２に沿つて流れる中間濃度溶液１６の流量
の安定化でき、常に安定な熱物質伝達特性が得ら
れる。

次に、第４図を用いてこの発明の他の実施例を
説明する。第４図は第３図に示す装置における伝
熱管の部分の他の実施例を示す構成図である。図
において、１８は針状または歯状のフインであ
り、伝熱管２の外周面にその先端を水平方向より
上向くように巻き付けるかあるいは切り起こしな
どにより形成されている。このように構成する
と、伝熱面積の増加やフイン１８の効果により流
下液が伝熱管２の外周面に均一に濡れやすいこと
などにより、物質伝達が促進されると共に、フイ
ン１８が流路抵抗となるため流下液の流下速度が
小さくなり物質伝達時間が長くなつて蒸気を良く
吸収する結果となる。また、筐体１が傾いてもフ
イン１８による液体保持力のため伝熱管２の外周
面が均一に濡れ、特性が垂直の場合と変わらない
ことはいうまでもない。

〔発明の効果〕

この発明においては、直立する伝熱管を収納す
る筐体、伝熱管が間隙を介して貫通し、筐体を上
室と下室とに分ける仕切板、物質交換前の濃溶液
を上室に導入する濃溶液導入管、物質交換後の希
溶液を下室より導出し、その一部を上室に導入す
るポンプ、上室と下室とに連通し、上室で余剰と
なつた希溶液と濃溶液とを混合した中間濃度溶液
を下室に送る回帰管、および下室へ蒸気を導入す
る蒸気導入管を備え、上室の中間濃度溶液を仕切
板と伝熱管との間隙から伝熱管に沿わせて流下さ
せ、流下時に蒸気を吸収して発熱させ、その熱を
伝熱管中の流体に伝達するようにしたので、熱交
換器筐体の傾きや負荷変動などの外的因子の影響
を受けることなく常に安定な熱物質伝達特性の得
られる信頼性の高い物質移動熱交換装置が得られ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の物質移動熱交換装置の一例を示
す構成図、第２図は第１図に示す装置において筐
体が傾いた場合の伝熱管と流下液の状態を示す構
成図、第３図はこの発明の一実施例による物質移
動熱交換装置を示す構成図、第４図は第３図に示
す装置における伝熱管の部分の他の実施例を拡大
して示す構成図である。 図において、１は筐体、１ａは上室、１ｂは下
室、２は伝熱管、６は濃溶液導入管、７は蒸気導
入管、８はポンプ、１０は濃溶液、１１は希溶
液、１２は蒸気、１３は仕切板、１５は回帰管、
１６は中間濃度溶液、１７は間隙である。なお、
図中同一符号は同一または相当部分を示す。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 直立する伝熱管を収納する筐体、上記伝熱管
   が間隙を介して貫通し、上記筐体を上室と下室と
   に分ける仕切板、物質交換前の濃溶液を上記上室
   に導入する濃溶液導入管、物質交換後の希溶液を
   上記下室より導出し、その一部を上記上室に導入
   するポンプ、上記上室と下室とに連通し、上室で
   余剰となつた希溶液と濃溶液とを混合した中間濃
   度溶液を下室に送る回帰管、および上記下室へ蒸
   気を導入する蒸気導入管を備え、上記上室の中間
   濃度溶液を上記仕切板と伝熱管との間隙から伝熱
   管に沿わせて流下させ、流下時に蒸気を吸収して
   発熱させ、その熱を伝熱管中の流体に伝達するよ
   うにした物質移動熱交換装置。 ２ 直立する伝熱管は、その外周面に複数の針状
   または歯状フインを上向きに傾斜させて固着した
   ものである特許請求の範囲第１項記載の物質移動
   熱交換装置。