JPS6314271B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、浸管型直焚高温再生器に係り、特に
吸収式冷凍サイクルに使用される浸管型直焚高温
再生器（以下単に再生器と称することがある）に
関する。

この種の再生器は、吸収式冷凍サイクルの蒸発
器で発生した冷媒蒸気を吸収した希リチウムブロ
マイド（以下、LiBrと称する）溶液を加熱濃縮
し濃縮LiBr溶液と冷媒蒸気とを得るためのもの
であり、第１図および第２図に示す如く、主に、
本体１と、該本体の一端に取付けられたバーナ１
０と、本体１内を貫通している炉筒１１と、該炉
筒に設けられた溶液管１２，１３と、炉筒１１の
側壁に取付けられた高温燃焼ガス案内用バツフル
１４と、本体１の他端に設けられた煙突１５とか
らなつている。バーナ１０でガス、灯油等を燃焼
して得られた高温燃焼ガス２０は、炉筒１１内を
水平に直進し、平滑溶液管１２及びフイン付溶液
管１３の周りを流過して熱交換した後、煙突１５
より排出される。一方、LiBr溶液２１は、炉筒
１１と溶液管１２，１３で加熱沸騰されて濃縮さ
れる。

このような構造の再生器は、直焚式であるため
小型コンパクトであるという長所を有するが、反
面、高温の燃焼ガスを直接再生器内へ送るため、
均一な加熱がむずかしく、温度の局部的な上昇を
生じやすいという欠点がある。この温度の局部的
な上昇は、吸収液として腐食作用が大である
LiBr液を使用する吸収式冷凍サイクルの再生器
にとつては非常に重要な問題である。

再生器においては、一般に液温を約160℃に加
熱し、LiBr濃度が60〜65％になるようにLiBr溶
液を濃縮する。第３図はLiBr溶液の温度と金属
の腐食速度の関係を示すグラフであり、図中ａ，
ｂはLiBr濃度がそれぞれ65％、62％のLiBr溶液
が停止状態の場合、ｃはLiBr濃度が65％のLiBr
溶液が流動状態の場合を示す。この図よりLiBr
濃度が60〜65％のLiBr溶液は特に停止状態の場
合、160〜175℃になると急激に金属に対する腐食
速度が増すことが明らかであり、従つて液温が
160℃以上となり、LiBr濃度が60〜65％となる再
生器は、器内の液流動が停滞すると停滞域におい
て著るしく腐食が発生することとなる。

上記の理由から、再生器においては、液温の局
部的な上昇を避け、液温を均一にして、一定温度
（例えば160℃）以下に保持する必要があり、また
液の停滞域の発生による局部濃縮を防止するた
め、液を均一に流動させることが必要となる。

そこで、本発明者らは、液温の上昇と関係が深
い燃焼ガスの流動とLiBr溶液の流動をそれぞれ
二次元水流モデルと二次元気泡モデルによつて観
察した。その結果、燃焼ガスの流動については、
第４図に示すように、燃焼ガス２０の大部分のガ
ス２３が溶液管群の領域３１を流れて次第に冷却
されるが、残りのガス２２は、溶液管群の端部管
３３とバツフル１４と炉筒側壁３２との間の領域
３０を、ほとんど冷却されずに流れ、端部管３３
と炉筒側壁３２の温度を局所的に上昇させること
が判明した。従つて、端部管３３の腐食が最も激
しく、かつ、炉筒側壁３２の温度上昇によつて、
炉筒側壁３２と本体１との間の側部流路内の
LiBr溶液が加熱されて水蒸気を発生することに
なる。

この側部流路５１内の水蒸気の発生がLiBr溶
液の流動に及ぼす影響を調べる目的で二次元気泡
モデル実験を行なつた結果、第５図に示すような
溶液流動不良が、特に平滑溶液管１２とフイン付
溶液管１３の境界領域に、発生することが判明し
た。即ち、溶液管５０内で沸騰した水蒸気４０を
携行したLiBr溶液４１は、両側の側部流路５１
より流下して再び溶液管５０の下方へ循環しよう
とするが、側部流路５１内で発生した前記の水蒸
気４０により、LiBr溶液の流下ができなくなる
ので、溶液管下方へLiBr溶液が供給されず、溶
液管５０の下部部分にLiBr溶液停滞域４２が発
生する。従つて、この停滞域のLiBr溶液の温度
が上昇し、その部分の腐食が激しくなる。

本発明の目的は、上記した従来の直焚高温再生
器において発生する燃焼ガス流動不良による局所
腐食を解消した新規な直焚高温再生器を提供する
ことにある。

本発明の容旨は、本体内部に炉筒と溶液管群を
配置し、炉筒側壁に高温燃焼ガス案内用バツフル
を取付けた浸管型直焚高温再生器ににおいて、炉
筒側壁に近接した溶液管群の端部管と相反する位
置で燃焼ガスの流れ方向にバツフルを配置し、こ
のバツフルをバツフル間と炉筒側壁と端部管との
間に燃焼ガスをさえぎつてその循環流を発生させ
る長さに設定したことを特徴とする浸管型直焚高
温再生器にある。と炉筒側壁と溶液管群の端部管
との間に燃焼ガスの循環流を発生するように、バ
ツフルと端部管を配置したことを特徴とする浸管
型直焚高温再生器にある。

以下、第６〜８図を参照して、本発明の実施例
を説明する。炉筒側壁３２に近接した溶液管群の
端部管３３と相反する位置で燃焼ガスの流れ方向
にバツフル１４を配置し、このバツフル１４をバ
ツフル１４間と炉筒側壁３２と端部管３３との間
に燃焼ガスをさえぎつてその循環流を発生させる
長さに設定した構成である。

溶液管群の端部管３３とバツフル１４と炉筒側
壁３２との間の領域を流れる高温燃焼ガスの流動
状態は、バツフル１４の間隔Ｐ、端部管３３と炉
筒側壁３２の間隔Ｈ等の構造因子と、ガス流速等
の流動面の因子に支配される。これらの因子と燃
焼ガスの流動状態の関係を、二次元水流モデル実
験と実機測定により検討した結果、ガス流速等の
流動面の因子の影響は少なく、構造因子でほぼ決
定されることが判明した。

この燃焼ガスの流動状態と構造因子の関係を示
す一例が、第６図のグラフに示されている。この
グラフにおいて、横軸は、端部管３３と炉筒側壁
３２の間隔Ｈ（mm）、縦軸はバツフル１４の間隔Ｐ
（mm）を表わしていて、グラフに示された曲線ａ
は、第４図に示されているような、炉筒側壁３２
に沿つた流れと、後述の第７図に示されている循
環流との境界を示している。その際、曲線ａの下
方の領域Ｉが前者の流れを、そして上方の領域
が後者の流れを示している。この曲線ａの値が、
構造を最もコンパクトにし、しかも循環流を発生
させる最適値である。

次に、バツフル１４および端部管３２の上記配
置構造により発生する燃焼ガスの循環流の作用に
ついて説明する。第７図には、燃焼ガス循環流の
形成状態が示されている。この循環流形成時には
領域３０を流れる燃焼ガス２２はバツフル１４を
通過した直後に、循環流６１の一部の低温ガス６
２と合流して冷却され、そして溶液管群内ガス２
３より更に冷却されるため、低温になる。従つ
て、端部管３３への高温ガスの接触が防止でき
る。また、ガス２２から炉筒側壁３２への伝熱
は、循環流６１が断熱層となるので少なくなる。
従つて第８図に示されているように、側部水路５
１内における水蒸気の発生や溶液管１２，１３内
におけるLiBr溶液の停滞がなくなり、溶液の流
動がスムーズとなる。なお、上記の循環流を平滑
溶液管１２とフイン付溶液管１３の境界領域に発
生させるようにすると、特に有利である。

以上説明したとおり、本発明は、バツフルと炉
筒側壁と溶液管群の端部管との間に燃焼ガスの循
環流を発生するように、バツフルと端部管を配置
したので、端部管と炉筒側壁の温度上昇を防止す
ることができる。従つて、LiBr溶液による端部
管の腐食、並びに、側部流路内の水蒸気発生によ
るLiBr溶液の流動不良を防ぐことができるとい
う優れた効果を有する。

本発明を再生器を例にとり説明してきたが、本
発明の応用分野はこれに限定されるものではなく
腐食性溶液を濃縮するための他の熱交換器、蒸発
器等にも本発明を適用できることはもちろんであ
る。

【図面の簡単な説明】

第１，２図は、従来の直焚高温再生器の縦断面
図と―線に沿つた断面図、第３図はLiBr溶
液の濃度及び温度と金属の腐食速度との関係を示
す図、第４，５図は従来の再生器の燃焼ガスと
LiBr溶液の流動状態を示す図、第６図は本発明
の実施例に係る再生器のバツフルの間隔、端部管
と炉筒側壁の間隔と燃焼ガス流動状態との関係を
示す図、第７，８図は本発明の実施例に係る再生
器の燃焼ガスとLiBr溶液の流動状態を示す図で
ある。 １……再生器本体、１１……炉筒、１２，１３
……溶液管、１４……バツフル、３３……端部
管。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 本体内部に炉筒と溶液管群を配置し、炉筒側
   壁に高温燃焼ガス案内用バツフルを取付けた浸管
   型直焚高温再生器において、前記炉筒側壁に近接
   した前記溶液管群の端部管と相反する位置で前記
   燃焼ガスの流れ方向に前記バツフルを配置し、こ
   のバツフルを該バツフル間と前記炉筒側壁と前記
   端部管との間に前記燃焼ガスをさえぎつてその循
   環流を発生させる長さに設定したことを特徴とす
   る浸管型直焚高温再生器。 ２ 平滑溶液管とフイン付溶液管との境界領域に
   跨るバツフルを該バツフル間と炉筒側壁と端部管
   との間に燃焼ガスをさえぎつてその循環流を発生
   させる長さに設定したことを特徴とする特許請求
   の範囲第１項記載の浸管型直焚高温再生器。