JPH058249U - プレート式吸収凝縮器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 プレート式吸収凝縮器において、熱媒蒸気の
伝熱と吸収凝縮を活溌に行なわせるようにする。 【構成】 複数の伝熱プレート６間に交互に熱媒蒸気流
路８と冷媒流路を形成したプレート式吸収凝縮器におい
て、熱媒流路８を、水平方向に熱媒蒸気が流れ順次上段
から下段へ熱媒蒸気が流入する上下方向に段をなす流路
８ａ，８ｂ，８ｃに分割し、各段の流路８ａ，８ｂ，８
ｃに上下方向に配置された乱流促進体を設けた。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は、混合熱媒を作動流体としたボイラプラント，海洋温度差プラント， ヒートポンプ，吸収式冷凍機などに使用されるプレート式吸収凝縮器に関する。

【０００２】

【従来の技術】

従来技術のプレート式吸収凝縮器を、図５及び図６によって説明する。

【０００３】 ７は冷媒流路である。両端に位置する冷媒流路７の１方は熱交換器シェル１ 側壁と伝熱プレート６，他方は押え板９と伝熱プレート６および各々図示してい ない四周に設けられたシールパッキンにより形成されている。その他の冷媒流路 ７は、平行に間隔をおいて上下方向に配置された隣接する２枚の伝熱プレート６ 間に形成され、その周囲は図示していないシールパッキンによりシールされてい る。

【０００４】 ８は熱媒蒸気流路であり、隣接する２枚の伝熱プレート６の間に冷媒流路７と 交互に配置されており、冷媒流路７を形成している伝熱プレート６の裏２面と図 示していないスペーサにより形成されている。

【０００５】 前記各々の冷媒流路７は下部と上部で熱媒流路８を横切って連通されていて、 冷媒流路７の下部の冷媒入口管４から各冷媒流路７に冷媒が供給され、冷媒は各 冷媒流路７内を上方へ向って流れて、上部の冷媒出口管５から排出される。

【０００６】 シールパッキン、伝熱プレート６連通部の順に複数組重られたものが、図６に 示すように熱交換器シェル１側壁に固定された締付金具１０と押え板９により締 付けられ、冷媒が熱媒蒸気側に、又は逆に、熱媒蒸気が冷媒側に漏れ込まないよ うなシール構造になっている。

【０００７】 上部の熱媒蒸気入口管２から、図５中矢印に示すように、熱交換器シェル１に 入った熱媒蒸気は、矢印に示すように、周囲から熱媒蒸気流路８に入る。一方、 矢印に示すように、冷媒入口管４から入った冷媒は冷媒流路７下部から上部へと 流れる間に伝熱プレート６を介して熱媒蒸気と熱交換し、冷媒出口管５より流出 する。

【０００８】 前記のようにして冷媒と熱交換した熱媒蒸気は、伝熱プレート６の面上で凝縮 （又は一部凝縮）して、凝縮液（又は、一部凝縮液と熱媒蒸気）となり、矢印に 示すように熱交換器シェル１の下部の凝縮液出口管３より流出する。

【０００９】

【考案が解決しようとする課題】

図４は、前記のプレート式吸収凝縮器の伝熱面近傍の一断面における熱媒蒸気 の温度分布と濃度分布の説明図である。冷媒により冷された伝熱プレート６の熱 媒蒸気側伝熱面に、まず沸点の高い方の蒸気が凝縮し、次に沸点の低い蒸気が吸 収凝縮される。従って、伝熱面に近づく程、沸点の低い蒸気の濃度が高くなる。 すなわち濃度境界層が発達すると共に温度境界層も発達する。

【００１０】 混合熱媒蒸気の吸収凝縮では、これらの境界層が厚くなる程、熱抵抗が増すこ とは公知の事実である。また、伝熱面に凝縮液が存在しないと、沸点の低い蒸気 はほとんど吸収凝縮されないことも公知の事実である。

【００１１】 図５及び図６から分かるように、従来のプレート式吸収凝縮器では、熱媒蒸気 と凝縮液の流れ方向がほぼ同じであるために、凝縮液の流れを阻害せずに効率良 く熱媒蒸気側境界層を乱すのは難しい。また、熱媒蒸気は冷媒の流れに対してほ ぼ横方向へ向って流れ、効率がよい対向流熱交換が行なわれる構造とはなってい ない。

【００１２】 また，プレート式吸収凝縮器では、熱媒蒸気の吸収凝縮を促進するために希釈 液を投入する場合もあるが、この希釈液についても凝縮液におけると同様な前記 の問題点が発生する。

【００１３】 本考案は、以上の問題点を解決することができるプレート式吸収凝縮器を提供 しようとするものである。

【００１４】

【課題を解決するための手段】

本発明は、複数の伝熱プレートの間に熱媒蒸気流路と冷媒流路とを交互に形成 し、冷媒流路に下方から上方へ流れる冷媒を供給し、熱媒蒸気流路に熱媒蒸気を 供給し、伝熱プレートの熱媒蒸気流路側の面に熱媒蒸気を吸収凝縮させて落下さ せるようにしたプレート式吸収凝縮器において、前記熱媒蒸気流路を、ほぼ水平 方向に熱媒蒸気が流れ上段を出た熱媒蒸気が順次下段へ流入する複数の上下方向 の段に分割し、前記各段の熱媒蒸気通路に上下方向に配置された熱媒蒸気の流れ を乱す乱流促進体を配置したことを特徴とする。

【００１５】

【作用】

本考案では、熱媒蒸気は、上下方向の段に分割された各段の熱媒蒸気流路をほ ぼ水平に流れ、上段の熱媒蒸気流路からその下段の熱媒蒸気流路へ順次流入して 流れる。一方、冷媒は冷媒流路を下方から上方へ向って流れる。前記熱媒蒸気流 路の各段においては、熱媒蒸気は、冷媒の流れに直交するように流れるが、前記 のように、上段の熱媒蒸気流路から下段の熱媒蒸気流路へ流入して順次下方へ流 れることとなり、実質的には熱媒蒸気は冷媒と対向して流れる結果となる。従っ て、冷媒と熱媒蒸気との間に、プレートを介して効果のよい熱交換が行なわれる 。

【００１６】 また、前記上下方向に分割された熱媒蒸気流路の乱流促進体は上下方向に配置 されており、同流路をほぼ水平方向へ流れる熱媒蒸気の流れを乱して、プレート 上の凝縮液内の濃度及び温度の境界層が厚く発達することが防止される。更に、 乱流促進体は上下方向に配置されているために、上方から下方へ流れる凝縮液の 流路を遮断することがなく、プレートの伝熱面上に凝縮液の存在しない部分が生 ずることがなく、プレートの全面で吸収凝縮が行なわれる。従って、前記乱流促 進体によって、熱媒蒸気側の熱伝達と凝縮液による熱媒蒸気の吸収凝縮が促進さ れることになる。

【００１７】

【実施例】

本考案の一実施例を、図１ないし図３によって説明する。本実施例は、図５及 び図６に示す従来の吸収凝縮器と同様な構成をもつ熱交換器シェル１内に交互に 冷媒流路７と熱媒蒸気流路８を形成する間隔をおいて平行にかつ上下方向に配置 された複数の伝熱プレート６を有しており、熱交換器シェル１の上部と下部にそ れぞれ熱媒蒸気入口管２と凝縮液出口管３が接続されている。

【００１８】 隣接する伝熱プレート６の間に形成される熱媒蒸気流路８は、水平方向の複数 のトレイ１３によって上下方向の複数の段（図１に示す場合は３段）の流路８ａ ，８ｂ，８ｃに分割されている。同トレイ１３は、図１及び図２に示すように、 段をなす流路８ａ，８ｂ，８ｃ内の下部に設けられ、同流路８ａ，８ｂ，８ｃ内 の部分に多数の貫通孔１３′を有すると共に複数の熱媒蒸気流路８と冷媒通路７ を横切って水平方向に伝熱プレート６の存在する全領域にわたって延びている。 各トレイ１３の上下の面に対向する冷媒流路７の部分には、図２に示すように、 同冷媒流路７を閉鎖する上下の仕切板７′が設けられており、これによって熱媒 蒸気流路８と共に冷媒流路７も上下に段をなす複数の流路７ａ，７ｂ…に分割さ れている。

【００１９】 前記トレイ１３の１側部からは、熱交換器のシェル１の側壁へ至る仕切板１２ が設けられ、同仕切板は、図１に示すように、隣接する上下のトレイ１３から互 い違いにシェル１の対向する側壁へ向って延びており、段をなす熱媒蒸気の各通 路８ａ，８ｂ，８ｃでは熱媒蒸気は矢印で示すようにほぼ水平方向に流れ、上段 の通路を出た熱媒蒸気は反転して下段の通路をほぼ水平方向に逆方向に流れるよ うになっている。また、最上段の熱媒蒸気の流路８ａの上端は着脱自在な遮へい 板１１によって封鎖されている。

【００２０】 前記の段をなす各冷媒流路７ａ，７ｂ，…の下部には冷媒入口管４が、同流路 ７ａ，７ｂの上部には冷媒出口管５が設けられ、冷媒は冷媒入口管４を経て各冷 媒流路７ａ，７ｂ内に供給され、同流路７ａ，７ｂ内を上方へ向って流れ冷媒出 口管５から排出されるようになっている。また、下方の段の冷媒流路の冷媒出口 管５は隣接する上方の段の冷媒入口管４に接続されており、冷媒は下方の段の冷 媒流路から直上の段の冷媒流路へと、順次下方の段の冷媒流路から上方の段の冷 媒流路へ流れるようになっている。

【００２１】 また、前記の段をなす熱媒蒸気の流路８ａ，８ｂ，８ｃの内部には互いに上下 方向及び水平方向に間隔をおいて平行に、かつ、上下方向に配置された複数の板 状の乱流促進体１４が設けられており、その乱流促進体１４の間隔は、図３に示 すように、熱媒蒸気の流れる方向（ほぼ水平な方向）において千鳥状に配置され ている。

【００２２】 以上のように構成された本実施例では、熱媒蒸気入口管２から熱交換器シェル １内へ導入された熱媒蒸気は、図１中矢印で示すように、最上段の熱媒蒸気流路 ８ａをほぼ水平方向へ流れ、次いで次の段の熱媒蒸気流路８ｂをほぼ水平方向に 逆方向へ流れ、順次このような流れを繰り返しながら次第に下方の段の熱媒蒸気 流路内を流れる。これらの流路８ａ，８ｂ，８ｃに対応する冷媒流路７ａ，７ｂ ，…内を上方へ向って流れる冷媒と以上のように流れる熱媒蒸気との間に熱交換 が行なわれ、伝熱プレート６上で熱媒蒸気からの吸収凝縮が行なわれて凝縮液が 発生する。

【００２３】 前記の熱媒蒸気の流れは各段では上方へ向って流れる冷媒の流れとほぼ直交流 となるが、複数段の流路で前記のように順次上段から下段の流路を熱媒蒸気が流 れることによって、全体として見ると熱媒蒸気は冷媒に対して対向流をなした状 態で流れることとなる。従って、熱媒蒸気と冷媒との間で効率のよい熱交換が行 なわれる。

【００２４】 また、複数段の熱媒蒸気流路８ａ，８ｂ，８ｃの各々で、伝熱プレート６上で 冷媒と熱交換して吸収凝縮した凝縮液は、各流路下部のトレイ１３内に収容され て、その多数の貫通孔１３′から直下段の流路内へ降下して、伝熱プレート６の 表面を均一に濡らし、熱媒蒸気の吸収凝縮が伝熱プレート６の全表面において効 果的に行なわれる。

【００２５】 各段の熱媒蒸気流路８ａ，８ｂ，８ｃでは、乱流促進体１４によって、熱媒蒸 気の流れが乱され、これによって伝熱プレート６上の吸収凝縮液を乱して、その 濃度と温度の境界層の発達を防止し、熱伝熱を促進することができる。

【００２６】 更に、乱流促進体１４は、上下方向に配置されているために、落下する凝縮液 の流れを乱することがなく、凝縮液は伝熱プレート６上を均一に濡らしながら流 れることとなり、伝熱プレート６全面における吸収凝縮を確実に行なうことがで きる。

【００２７】 また更に、トレイ１３内においては、凝縮液の液位が維持されているために、 熱媒蒸気がトレイ１３を吹抜けて下方の段の熱媒蒸気流路に流入することがなく 、前記した各段の流路における熱媒蒸気の流れを確実にすることができる。

【００２８】 なお、以上は、熱媒蒸気からの凝縮液について説明したが、吸収凝縮を促進す るために、希釈液を熱交換器シェル１内へ投入する場合にも、本実施例は同様な 作用及び効果を奏することができる。この場合には、遮へい板１１を取外し、こ の位置にトレイ等の希釈液の投入設備を組込むようにする。

【００２９】 本実施例においては、熱媒蒸気の吸収凝縮に伴って、下流側の段の熱媒蒸気流 路ほど熱媒蒸気の量が減少することになるので、熱媒蒸気の速度を確保して乱流 促進体による乱れを大きくし、これによって熱伝達を活溌にするために、下流側 の段の熱媒蒸気流路の高さを順次低くすることが望ましい。

【００３０】

【考案の効果】

以上説明したように、本考案は実用新案登録請求の範囲に記載された構成を具 えたことによって、熱媒蒸気と冷媒を実質的に対向的に流すことができ、かつ、 乱流促進体によって凝縮液又は希釈液の流れを妨げることなく熱媒蒸気の流れを 乱すことができる。

【００３１】 従って、本考案では、熱媒蒸気の伝熱をより促進することができ、かつ、吸収 凝縮器をコンパクにすることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案の一実施例の正面断面図である。

【図２】同実施例の側面断面の部分拡大図である。

【図３】同実施例の正面断面の部分拡大図である。

【図４】従来のプレート式吸収凝縮器の伝熱面近傍一断
面における熱媒蒸気の温度と濃度分布の説明図である。

【図５】従来のプレート式吸収凝縮器の正面断面図であ
る。

【図６】同従来のプレート式吸収凝縮器の側面断面図で
ある。

【符号の説明】

１ 熱交換器シェル ２ 熱媒蒸気入口管 ３ 凝縮液出口管 ４ 冷媒入口管 ５ 冷媒出口管 ６ 伝熱プレート ７ 冷媒流路 ８ 熱媒蒸気流路 ８ａ，８ｂ，８ｃ 段をなす熱媒蒸気流路 １１ 遮へい板 １２ 仕切板 １３ トレイ １４ 乱流促進体

Claims (1)

1. 【実用新案登録請求の範囲】 【請求項１】 複数の伝熱プレートの間に熱媒蒸気流路
   と冷媒流路とを交互に形成し、冷媒流路に下方から上方
   へ流れる冷媒を供給し、熱媒蒸気流路に熱媒蒸気を供給
   し、伝熱プレートの熱媒蒸気流路側の面に熱媒蒸気を吸
   収凝縮させて落下させるようにしたプレート式吸収凝縮
   器において、前記熱媒蒸気流路を、ほぼ水平方向に熱媒
   蒸気が流れ上段を出た熱媒蒸気が順次下段へ流入する複
   数の上下方向の段に分割し、前記各段の熱媒蒸気通路に
   上下方向に配置された熱媒蒸気の流れを乱す乱流促進体
   を配置したことを特徴とするプレート式吸収凝縮器。