JPH0722371U - 吸収式冷凍装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 保有溶液量が少なくコンパクトで高効率の再
熱器を採用することにより、吸収式冷凍装置のイニシャ
ルコスト及びランニングコストを低減すること。 【構成】蒸発器６と、この蒸発器で発生した冷媒蒸気を
吸収した希溶液を加熱濃縮する再熱器１とを備える吸収
式冷凍装置において、互いに独立して構成される上部ヘ
ッダ３０及び下部ヘッダ３１と、略水平方向に火炎を含
む燃焼ガスを噴射するバーナ２５と、両ヘッダ間に連結
され燃焼ガスと交叉するように、且つ比較的配置密度を
密にして配置される多数の略垂直溶液管２２ａ、２３
ａ，２４ａからなり少なくとも上流側の溶液管群が燃焼
火炎部に配置される溶液管群とを有する再熱器１を具備
したことを特徴とする。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

この考案は、蒸発器と、この蒸発器で発生した冷媒蒸気を吸収した希溶液を加 熱濃縮する再熱器とを備える吸収式冷凍装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】

従来のこの種吸収式冷凍装置の直火型再熱器は炉筒煙管型のものか、特公昭６ ３−１４２７１号公報に示されるような炉筒水管型のものが一般的である。

【０００３】

【考案が解決しようとする課題】

こうした炉筒煙管型若しくは炉筒水管型の再熱器は保有溶液量が大きく、保有 溶液量が大きいと、溶液（吸収液）としてリチュウムブロマイド（LiBr）等のコ ストの高いものを用いた場合、装置のイニシャルコスト及びランニングコストが 高くなってしまうという課題があった。 本考案は保有溶液量が少なくコンパクトで高効率の再熱器を採用することによ り、吸収式冷凍装置のイニシャルコスト及びランニングコストを低減することを 目的とする。

【０００４】

【課題を解決するための手段】

本考案は、蒸発器と、この蒸発器で発生した冷媒蒸気を吸収した希溶液を加熱 濃縮する再熱器とを備える吸収式冷凍装置において、互いに独立して構成される 上部ヘッダ及び下部ヘッダと、略水平方向に火炎を含む燃焼ガスを噴射するバー ナと、前記両ヘッダ間に連結され前記燃焼ガスと交叉するように、且つ比較的配 置密度を密にして配置される多数の略垂直溶液管からなり少なくとも上流側の溶 液管群が燃焼火炎部に配置される溶液管群とを有する再熱器を具備したことを特 徴とする。

【０００５】

【作用】 上記の手段によれば、再熱器の溶液を封入する部分は主にヘッダと、溶液管群 であり、しかもバーナから噴出する火炎で水管群を直接的に加熱する構造を採用 しているので、高効率でコンパクトな構造とすることができ、従来の炉筒煙管型 のものや炉筒水管型のものと比較して保有溶液量が大幅に減少する。

【０００６】

【実施例】

以下、この考案の一実施例を図面に基づいて詳細に説明する。図１は同実施例 の冷凍サイクルの概略構成図、図２は同実施例の要部横断面図、図３は一部破断 の同実施例の要部正面図をそれぞれ示す。

【０００７】 図１において、１は後述する再熱器、２は揚液管、３は分離器、４は凝縮器、 ５ａ，５ｂは熱交換器、６は蒸発器、７は吸収器、８は冷媒Ｕ字管、９は冷却水 管、１０は冷水管、１１ａと１１ｂとは濃溶液導管、１２ａと１２ｂは希溶液導 管、１３は圧力調整管である。 こうした構成の吸収式冷凍装置の基本動作を説明するに、再熱器１から揚液管 ２を上昇してきた冷媒蒸気と濃溶液は分離器３で分離され、濃溶液は導管１１ａ を経て熱交換器濃溶液部５ａを通って希溶液と熱交換しながら導管１１ｂより吸 収器７内に流入し、冷却水管９上に落下して、冷媒蒸気を吸収しながら順次下段 へと降下してゆく。一方、上記分離器３で分離された冷媒蒸気は凝縮器４で凝縮 されて水となって冷媒Ｕ字管８を通って蒸発器６内へと流入し、冷水管１０上に 落下し、順次下段へと降下しながら再蒸発して周囲を冷却する。冷媒蒸気を吸収 して希溶液となった溶液は、導管１２ａを通って熱交換器希溶液部５ｂに流入し 、濃溶液と熱交換した後に導管１２ｂを経て再び再熱器１へ入り加熱凝縮される 。以後はこのサイクルを繰り返す。

【０００８】 次に、図２及び図３に従い、再熱器１の構造を説明する。この再熱器１は角型 多管式貫流ボイラーにおける缶体と同様な構造を有しており、その外郭を形成す る溶液管壁２１は、直管状の垂直溶液管２１ａを等間隔で配置してなるもので、 隣合う垂直溶液管２１ａ同志をフィン状部材２６で連結することにより、垂直溶 液管２１ａ同志の間隔を塞いだ状態としてあり、矩形状とした１枚の壁部材とし て構成されている。これにより、この溶液管壁２１は、缶体の外郭を画成すると ともに、伝熱面としての機能も具備している。 したがって、この溶液管壁２１は、ガス流速の低下に起因して熱伝達率が低下 する領域，いわゆる死水域が形成されない構成となっている。これは、有効な熱 伝達面積を充分に確保することになり、熱効率の向上に大きく寄与することにな る。

【０００９】 そして、このように構成した溶液管壁２１を２枚、所要の間隔を保持した状態 で対面させ、かつ両者が互いにほぼ平行をなすように配置し、一対となった溶液 管壁２１，２１をそれぞれ構成する各垂直溶液管２１ａ，２１ａ，…の上下端を 、上下のヘッダ３０，３１にそれぞれ連結してある。前記下部ヘッダ３１は図１ の熱交換器５ｂに連結され、上部ヘッダ３０は分離器３に連結され、溶液として のLiBrを下部ヘッダ３１、溶液管群３０と上部ヘッダ３０の途中まで満たすよう に充填される。 なお、この実施例における上下のヘッダ３０，３１は、図３に示すように、そ れぞれ上下で互いに独立していると共に、前記溶液管壁２１の長手方向に対して 左右に独立した構成となっており、これらの上部ヘッダ３０同志および下部ヘッ ダ３１同志をそれぞれ外部配管（図示省略）等によって連結し、それぞれ一体化 してある。勿論、左右に独立して構成ではなく、上下ヘッダをそれぞれ１つのヘ ッダ（図示しない）で構成してもよい。

【００１０】 前記一対の溶液管壁２１，２１の長手方向の一端部には、予混合バーナ等のバ ーナ２５が設けられており、また他端部には排ガス出口１８が設けられている。 この結果、前記一対の溶液管壁２１，２１と前記上下のヘッダ３０，３１とによ り、バーナ２５からの火炎を含む燃焼ガスが実質上直線的に通過するガス通路２ ９を形成している。

【００１１】 このガス通路２９内には、前記バーナ２５からの燃焼ガスの流通を許容する間 隔をもって、多数の垂直溶液管２２ａ，２２ａ，…，２３ａ，２３ａ，…，２４ ａ，２４ａ，…が挿設されている。この際、各垂直溶液管２２ａ，２３ａ，２４ ａの相互の間隔は、前記燃焼ガスと各垂直溶液管２２ａ，２３ａ，２４ａとの対 流伝熱効率を向上させるためには、なるべく狭く設定するのが好ましいが、極端 に狭くすると、各垂直溶液管２２ａ，２３ａ，２４ａ回りのガス流速が速くなり すぎて圧力損失が大きくなり、逆に極端に広くすると、ガス流速が遅くなって前 記対流伝熱効率が低下し、さらに挿設する垂直溶液管２２ａ，２３ａ，２４ａの 本数も減少せざるを得ず、これは伝熱面積が減少することとなり、したがって伝 熱量自体も減少することとなる。この点において、各垂直溶液管２２ａ，２３ａ ，２４ａの相互の間隔（隙間）は、図２に示すように、たとえば垂直溶液管（２ ２ａ，２３ａ，２４ａ）の直径と同等か，あるいはそれ以下として、配置密度を 密に構成する。

【００１２】 そして、前記各垂直溶液管２２ａ，２３ａ，２４ａは、前記間隔を保持して前 記ガス通路２９のほぼ全域に亘って挿設されている。このように、前記ガス通路 ２９内のほぼ全域に亘って挿設された各垂直溶液管２２ａ，２３ａ，２４ａの上 下端は、前記両溶液管壁２１，２１を構成する垂直溶液管２１ａ，２１ａ，…と 同様、前記上下のヘッダ３０，３１にそれぞれ連結してある。また、前記バーナ ２５と対面する垂直溶液管２２ａは、前記バーナ２５に比較的近接した位置に配 置されており、前記バーナ２５とこれに対面する垂直溶液管２２ａとの間隔もき わめて小さいものとなっている。

【００１３】 また、前記ガス通路２９内に挿設された各垂直溶液管２２ａ，２３ａ，２４ａ のうち、前記一対の溶液管壁２１，２１に隣接する各垂直溶液管は、図２に示す ように、前記両溶液管壁２１，２１を構成する垂直溶液管２１ａ，２１ａ，…と それぞれ千鳥状配列となるように配置してある。このような配列とすることによ り、前記両溶液管壁２１，２１と前記両ヘッダ３０，３１および前記各垂直溶液 管２２ａ，２３ａ，２４ａとにより構成される溶液管組立体４０の横幅（図２に おける左右方向の幅）を縮小することができる。

【００１４】 以上のように構成した溶液管組立体４０によれば、前記バーナ２５からの燃焼 ガスの流通経路，すなわち前記ガス通路２９を直線状に比較的長いものとして形 成することができ、前記燃焼ガスが最後尾の垂直溶液管２４ａを通過するまでに 要する時間が比較的長いものとなる。すなわち、前記溶液管組立体４０内におけ る前記燃焼ガスの滞留時間が比較的長くなり、前記燃焼ガスは前記ガス通路２９ 内において前記各垂直溶液管２１ａ，２２ａ，２３ａ，２４ａと順次対流伝熱を 行い、これによりその温度が徐々に低下する。したがって、前記ガス通路２９の 全体において局所的に高温となる箇所がなく、ＮＯ_X ，とくにサーマルＮＯ_X の 発生をより効果的に抑制することができるとともに、酸化したＣＯ₂ が熱解離に よりＣＯを再び生成することがない。

【００１５】 さて、図２に示した実施例についてさらに説明すると、前記各垂直溶液管２２ ａ，２３ａ，２４ａは、前記溶液管壁２１，２１間にその長手方向に沿って２列 状態で、前記バーナ２５側から前記排ガス出口２８側に向けて所定本数ずつ等間 隔で配列してあり、その各々の垂直溶液管は、上流側から裸管２２ａ，ヒレ付管 ２３ａ，エロフィン管２４ａとしている。そして、これらの各垂直溶液管２２ａ ，２３ａ，２４ａは、伝熱面密度の異なった３つの溶液管群２２，２３，２４を 構成し、これら第１〜第３溶液管群２２，２３，２４は、前記ガス通路２９内に おいて前記バーナ２５側から前記排ガス出口２８側に向けて、伝熱面密度（燃焼 ガスの単位流路長さ当りの伝熱面面積）の小なるものから大なるものの順に配置 している。

【００１６】 上記の如く構成される再熱器１においては、前記バーナ２５から噴出の火炎を 含む燃焼ガスは、前記ガス通路２９内を、裸管２２ａからなる第１溶液管群２２ ，ヒレ付管２３ａからなる第２溶液管群２３およびエロフィン管２４ａからなる 第３溶液管群２４に対して対流伝熱を行いながら通過し、前記排ガス出口２８か ら流出する。したがって、燃焼ガスは、前記のように、上流側では高温で体積も 大きいが、下流側では前記各垂直溶液管２２ａ，２３ａ，２４ａへの対流伝熱に より低温となり、体積が減少して伝熱効率も低下する。しかしながら、下流側ほ ど伝熱面密度を高めているため、前記各垂直溶液管２２ａ，２３ａ，２４ａにお ける伝熱量は、上流側の垂直溶液管２２ａから下流側の垂直溶液管２４ａに亘っ て低下することはなく、全体的にほぼ均一となり、燃焼ガスの温度も徐々に低下 することになる。

【００１７】 前記バーナ２５からの燃焼ガスは上流側、即ち第１溶液管群２２では火炎の存 在を伴う燃焼反応を継続し、途中、即ち第２溶液管群２３および第３溶液管群２ ４では火炎が消滅し、燃焼反応も略完結して排ガスとなっている。これにより、 上流側の伝熱面密度の小なる第１溶液管群２２においては、火炎の存在を伴う燃 焼ガスの温度が低く抑えられているため、ＮＯ_X ，とくにサーマルＮＯ_X の発生 がより一層効果的に抑制されることになる。また、下流側の伝熱面密度の大なる 第２溶液管群２３および第３溶液管群２４においては、燃焼ガスの温度が徐々に 低下していくため、酸化したＣＯ₂ が熱解離によりＣＯを再び生成することがな く、ＣＯの発生がより一層効果的に抑制されることになる。 そして、ガス通路２９の全体において局所的に高温となる箇所がなく、溶液を 比較的均一に加熱でき、局部的な温度上昇に伴って生ずる溶液（リチュウムブロ マイド）による金属腐食を防止できる。

【００１８】 尚、本考案は上記実施例に限定されるものではなく、再熱器１の構造としては 互いに独立して構成される上部ヘッダ及び下部ヘッダと、略水平方向に火炎を含 む燃焼ガスを噴射するバーナと、前記両ヘッダ間に連結され前記燃焼ガスと交叉 する方向に、且つ比較的配置密度を密にして配置される多数の略垂直溶液管から なり少なくとも上流側の溶液管群が燃焼火炎部に配置される溶液管群とを有する ものであれば良い。また、再熱器としては図２及び図３に示す構造のものを複数 台並列に併設して、負荷に応じて運転台数を制御するように構成してもよい。更 に、吸収式冷凍装置の冷凍サイクルは図１の構成のものに限定されないと共に、 溶液としてはアンモニアを用いてもよい。

【００１９】

【考案の効果】

上記の如く構成される本考案によれば、再熱器の溶液を封入する部分は上部ヘ ッダ及び下部ヘッダと、両者を連結する溶液管群であり、しかもバーナから噴出 する火炎で水管群を直接的に加熱する構造を採用しているので、高効率でコンパ クトな構造とすることができ、保有液量が従来の炉筒煙管型のものや炉筒水管型 のものと比較して大幅に減少し、吸収式冷凍装置の溶液に要するイニシャルコス ト及びランニングコストを大幅に削減できる等多大な効果を発揮する。

【図面の簡単な説明】

【図１】図は本考案の一実施例の冷凍サイクルの概略構
成図である。

【図２】図は同実施例の要部横断面図である。

【図３】図は一部破断の同実施例の要部正面図である。

【符号の説明】

１ 再熱器 ６ 蒸発器 ２１ａ，２２ａ，２３ａ２４ａ 溶液管 ３０ 上部ヘッダ ３１ 下部ヘッダ

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 蒸発器と、この蒸発器で発生した冷媒蒸
   気を吸収した希溶液を加熱濃縮する再熱器とを備える吸
   収式冷凍装置において、互いに独立して構成される上部
   ヘッダ及び下部ヘッダと、略水平方向に火炎を含む燃焼
   ガスを噴射するバーナと、前記両ヘッダ間に連結され前
   記燃焼ガスと交叉するように、且つ比較的配置密度を密
   にして配置される多数の略垂直溶液管からなり少なくと
   も上流側の溶液管群が燃焼火炎部に配置される溶液管群
   とを有する再熱器を具備したことを特徴とする吸収式冷
   凍装置。