JP4043101B2 - 熱交換器及び再生器及び吸収冷凍機 - Google Patents
熱交換器及び再生器及び吸収冷凍機 Download PDFInfo
- Publication number
- JP4043101B2 JP4043101B2 JP14743398A JP14743398A JP4043101B2 JP 4043101 B2 JP4043101 B2 JP 4043101B2 JP 14743398 A JP14743398 A JP 14743398A JP 14743398 A JP14743398 A JP 14743398A JP 4043101 B2 JP4043101 B2 JP 4043101B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- heat transfer
- small
- pipe
- tube
- refrigerant
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 title claims description 29
- AMXOYNBUYSYVKV-UHFFFAOYSA-M lithium bromide Chemical compound [Li+].[Br-] AMXOYNBUYSYVKV-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 186
- 239000003507 refrigerant Substances 0.000 claims description 83
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims description 56
- 239000000567 combustion gas Substances 0.000 claims description 47
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 46
- 239000012530 fluid Substances 0.000 claims description 27
- 239000006096 absorbing agent Substances 0.000 claims description 26
- 238000004891 communication Methods 0.000 claims description 16
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 claims description 15
- 239000007789 gas Substances 0.000 claims description 13
- 238000001816 cooling Methods 0.000 claims description 12
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims description 10
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 claims description 9
- 238000007599 discharging Methods 0.000 claims description 5
- CPELXLSAUQHCOX-UHFFFAOYSA-M Bromide Chemical compound [Br-] CPELXLSAUQHCOX-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 2
- WHXSMMKQMYFTQS-UHFFFAOYSA-N Lithium Chemical compound [Li] WHXSMMKQMYFTQS-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 229910052744 lithium Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 238000005507 spraying Methods 0.000 claims description 2
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 104
- 239000000498 cooling water Substances 0.000 description 9
- 239000000446 fuel Substances 0.000 description 8
- 239000002737 fuel gas Substances 0.000 description 6
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 description 3
- 238000004904 shortening Methods 0.000 description 3
- 239000002250 absorbent Substances 0.000 description 2
- 230000002745 absorbent Effects 0.000 description 2
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 2
- 235000013399 edible fruits Nutrition 0.000 description 2
- 238000000034 method Methods 0.000 description 2
- 238000009834 vaporization Methods 0.000 description 2
- 230000008016 vaporization Effects 0.000 description 2
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000009833 condensation Methods 0.000 description 1
- 230000005494 condensation Effects 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 238000010790 dilution Methods 0.000 description 1
- 239000012895 dilution Substances 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 230000008020 evaporation Effects 0.000 description 1
- 230000005484 gravity Effects 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 230000000149 penetrating effect Effects 0.000 description 1
- 229920006395 saturated elastomer Polymers 0.000 description 1
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 1
- 238000003466 welding Methods 0.000 description 1
Images
Landscapes
- Heat-Exchange Devices With Radiators And Conduit Assemblies (AREA)
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、水を冷媒、臭化リチウム溶液を吸収剤とした吸収冷凍機、また、この吸収冷凍機などに低圧再生器や高圧再生器として適用される再生器、また、この再生器などに適用される熱交換器に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
吸収冷凍機は、水を冷媒、臭化リチウム溶液を吸収剤とし、ガス燃料または油燃料をエネルギー源とした冷凍機である。この吸収冷凍機は、蒸発器と吸収器と再生器と凝縮器を主要部材として構成されており、蒸発器及び吸収器の内部は、高真空（絶対圧力が６〜７mmHg）に保持されている。
【０００３】
この蒸発器では、冷媒ポンプにより送られてきた冷媒（水）を、冷水（１２℃）が流通する蒸発器チューブに向けて散布することにより、冷媒が加熱されて冷媒蒸気となる。つまり、蒸発器は高真空容器となっているので水（冷媒）は４〜６℃位で沸騰して蒸発気化するので、１２℃の冷水を熱源水とすることができるのである。
【０００４】
そして、冷水は、冷媒（水）に与えた蒸発潜熱分だけ温度低下（７℃になる）して蒸発器から出ていく。このように温度低下（７℃となる）した冷水は、ビルの冷房装置等（冷房負荷）に送られて冷房に利用される。冷房に利用された冷水は温度上昇（１２℃になる）して再び蒸発器の蒸発器チューブに流入してくる。
【０００５】
一方、吸収器では、蒸発器で発生した冷媒蒸気を、臭化リチウム溶液により吸収する。水分を吸収して濃度が低くなった臭化リチウム溶液（以下「臭化リチウム希溶液」と称する）は吸収器の底部に集められる。この吸収器では、冷媒蒸気が臭化リチウム溶液に吸収されて気体（水蒸気）から液体（水）に変化するときの凝縮潜熱と、臭化リチウム溶液が水分を吸収して濃度が薄くなるときの希釈熱が発生するので、冷却水（上記「冷水」とは別の系に流通している）によりこれらの熱を取り除いている。なお、臭化リチウム溶液は、その水蒸気分圧が水の飽和蒸気よりも低いので、吸湿性に富み、冷媒蒸気を吸収するのに好適な物質である。
【０００６】
そして、再生器では、吸収器から送られてくる臭化リチウム希溶液を加熱する。このため、臭化リチウム希溶液中の冷媒は一部が蒸発気化し、溶液は濃縮された臭化リチウム溶液（以下「臭化リチウム濃溶液」と称する）となる。濃度が元の状態まで高められた臭化リチウム濃溶液は、吸収器に送られ再び冷媒蒸気を吸収する。一方、蒸発した冷媒蒸気は、凝縮器に送られる。
【０００７】
なお、実機では、熱効率を上げ加熱エネルギーを減少させる目的で、再生器を２段に配置した二重効用型の吸収冷凍機が採用されている。この二重効用型の吸収冷凍機では、再生器として、供給された燃料を燃焼することにより臭化リチウム希溶液を加熱をする高圧再生器と、高圧再生器で発生した高温の冷媒蒸気を加熱源として臭化リチウム希溶液を加熱する低圧再生器とを備えている。
【０００８】
また、凝縮器では、再生器から送られてきた冷媒蒸気を冷却水により冷却して、凝縮液化する。この凝縮した水は冷媒（水）として再び蒸発器に供給される。
【０００９】
このように吸収冷凍機では、冷媒（水）が、水−水蒸気−水と変化（相の変化）をすると共に、臭化リチウム溶液が、濃溶液−希溶液−濃溶液と変化（濃度の変化）をする。吸収冷凍機は、上述した相の変化（冷媒）と濃度の変化（臭化リチウム溶液）の過程で、水の蒸発潜熱により冷水を製造し、臭化リチウム溶液の吸収能力により水蒸気を吸収する作用を、高真空密閉系内で繰り返し行わせる装置である。
【００１０】
かかる吸収冷凍機では、高圧再生器に供給する燃料の量を増加して加熱量を増大し、臭化リチウム溶液の濃度を濃くすることにより、蒸発器から出ていく冷水の温度を下げることができる。逆に、高圧再生器に供給する燃料の量を減少して加熱量を減少し、臭化リチウム溶液の濃度を薄くすることにより、蒸発器から出ていく冷水の温度を上げることができる。このように、臭化リチウム溶液の濃度調整をすることにより、冷水温度を制御して、蒸発器から出て行く冷水の温度を設定温度（７℃）にしている。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上述した吸収冷凍機の高圧再生器は、胴体に冷媒を吸収して低濃度となった臭化リチウム溶液を貯留する液槽を有し、一端に燃焼バーナが取付けられた炉筒にこの液槽を貫通する複数の伝熱管を連結し、各伝熱管に排気ガスを外部に排出する排出管を連結して構成されている。従って、液槽内に貯留された冷媒を吸収して低濃度となった臭化リチウム溶液は、燃焼バーナの燃焼ガスが炉筒を介して複数の伝熱管内を通過することにより、液槽内の臭化リチウム溶液中は冷媒の一部が蒸発気化し、臭化リチウム溶液が濃縮されて高濃度となる。
【００１２】
このような高圧再生器の複数の伝熱管は一般的に鋼管を使用し、内部を通過する燃焼ガスと外部の臭化リチウム溶液との間で熱交換、即ち、燃焼ガスによって臭化リチウム溶液を加熱して冷媒を蒸発気化している。この場合、燃焼ガスと臭化リチウム溶液との間での熱交換の効率は、伝熱管の表面積で決定されることとなり、熱交換の効率を上げるためには伝熱管の本数を増加したり、長さを長くしたりする必要があり、装置が大型化してしまうという問題がある。
【００１３】
本発明はこのような問題を解決するものであって、燃焼ガスと臭化リチウム溶液との間など流体同志での熱交換の効率を向上することで、装置の小型化を図った熱交換器及び再生器及び吸収冷凍機を提供することを目的とする。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
上述の目的を達成するための請求項１の発明の熱交換器は、第１の流体が貯留された液槽に第２の流体が流動する複数の伝熱管が水平に貫通して構成され、前記第１の流体と前記第２の流体との間で熱交換を行う熱交換器において、前記伝熱管内に端部が閉塞された小径管を配設すると共に、前記液槽と該小径管とを複数のバイパス管によって連通し、該小径管の外周部に前記伝熱管内を流動する前記第２の流体に乱流を発生させるようにフィンを設け、且つ、前記小径管は前記伝熱管内の下部に配置して前記伝熱管に溶着し、前記小径管の外周上部に扇状の前記フィンを固定し、前記小径管の上部は前記バイパス管によって前記液層に連通し、前記小径管の下部は前記小径管及び前記伝熱管に形成された連通孔によって前記液槽に連通した構成としたことを特徴とするものである。
【００１５】
また、請求項２の発明の再生器は、冷媒を吸収して低濃度となった臭化リチウム溶液を貯留する液槽と、燃焼バーナと、該燃焼バーナの燃焼ガスが流動する炉筒と、該炉筒に連結されると共に前記液槽を水平に貫通する複数の伝熱管と、該伝熱管に連結されて排気ガスを外部に排出する排出管とを具え、前記液槽内に貯留された冷媒を吸収して低濃度となった臭化リチウム溶液を前記複数の伝熱管内を通過する燃焼ガスによって加熱することで、この臭化リチウム溶液中の冷媒を蒸発させて臭化リチウム溶液を高濃度とする再生器において、前記伝熱管内に端部が閉塞された小径管を配設すると共に、前記液槽と該小径管とを複数のバイパス管によって連通し、該小径管の外周部に前記伝熱管内を流動する燃焼ガスに乱流を発生させるようにフィンを設け、且つ、前記小径管は前記伝熱管内の下部に配置して前記伝熱管に溶着し、前記小径管の外周上部に扇状の前記フィンを固定し、前記小径管の上部は前記バイパス管によって前記液層に連通し、前記小径管の下部は前記小径管及び前記伝熱管に形成された連通孔によって前記液槽に連通した構成としたことを特徴とするものである。
【００１６】
更に、請求項３の発明の吸収冷凍機は、冷房に利用して温度上昇した冷水が流通する蒸発器チューブに向けて冷媒を散布することによりこの冷媒を蒸発気化させて冷媒蒸気とする蒸発器と、該蒸発器で発生した冷媒蒸気を濃度の濃い臭化リチウム溶液により吸収させる吸収器と、冷媒を吸収して低濃度となった臭化リチウム溶液を燃焼ガスにより加熱して臭化リチウム溶液中の冷媒を蒸発させて臭化リチウム溶液を高濃度として前記吸収器に供給する再生器と、前記再生器で発生した冷媒蒸気を凝縮させて凝縮した冷媒を前記蒸発器に供給する凝縮器とを具えた吸収冷凍機において、前記再生器を、燃焼バーナの燃焼ガスが流動する炉筒に臭化リチウム溶液を貯留する液槽を水平に貫通する複数の伝熱管を連結し、該伝熱管に排気ガスを外部に排出する排出管を連結して構成し、前記伝熱管内に端部が閉塞された小径管を配設すると共に、前記液槽と該小径管とを複数のバイパス管によって連通し、該小径管の外周部に前記伝熱管内を流動する燃焼ガスに乱流を発生させるようにフィンを設け、且つ、前記小径管は前記伝熱管内の下部に配置して前記伝熱管に溶着し、前記小径管の外周上部に扇状の前記フィンを固定し、前記小径管の上部は前記バイパス管によって前記液層に連通し、前記小径管の下部は前記小径管及び前記伝熱管に形成された連通孔によって前記液槽に連通した構成としたことを特徴とするものである。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、図面に基づいて本発明の実施の形態を詳細に説明する。
【００１８】
図１に本発明の参考例に係る熱交換器としての伝熱管の概略、図２に伝熱管の断面、図３に本参考例の高圧再生器の概略断面、図４に図３のIV−IV断面、図５に本参考例の吸収冷凍機の概略構成を示す。
【００１９】
本参考例の吸収冷凍機において、図５に示すように、蒸発器１０と吸収器２０は、同一のシェル（高真空容器）内に構成されている。この蒸発器１０内には蒸発器チューブ１１が配置されている。この蒸発器チューブ１１には、冷水入口ラインＬ１を介して冷水Ｗ１が供給され、蒸発器チューブ１１を流通した冷水Ｗ１は冷水出口ラインＬ２を介して外部に排出される。また、冷媒ラインＬ１１を介して冷媒ポンプＰ１により汲み上げられた冷媒（水）Ｒは、蒸発器チューブ１１に向けて散布される。散布された冷媒Ｒは、蒸発器チューブ１１内を流通する冷水Ｗ１から気化の潜熱を奪って蒸発気化して冷媒蒸気ｒとなる。この冷媒蒸気ｒは吸収器２０側に流入していく。
【００２０】
この冷水Ｗ１は、１２℃の温度で蒸発器１０に入り、蒸発器チューブ１１にて冷却されて、蒸発器１０から７℃の温度で排出される。冷水出口ラインＬ２から出てくる７℃の冷水Ｗ１は、ビルの冷房や工場のプロセス用として用いられる。ビル冷房等の冷房負荷において冷房に供せられた冷水Ｗ１は、温度上昇し１２℃の温度となって再び蒸発器１０に流入してくる。
【００２１】
一方、吸収器２０内には吸収器チューブ２１が配置されている。この吸収器チューブ２１には、冷却水ラインＬ３を介して冷却水Ｗ２が供給される。そして、溶液ラインＬ２１を介して溶液ポンプＰ２により圧送されてきた臭化リチウム濃溶液Ｙ１は、吸収器チューブ２１に向けて散布される。このため、散布された臭化リチウム濃溶液Ｙ１は、吸収器２０側に流入してきた冷媒蒸気ｒを吸収して、濃度が薄くなる。濃度が薄くなった臭化リチウム希溶液Ｙ３は、吸収器２０の底部に集められる。なお、吸収器２０内で発生する熱は、吸収器チューブ２１内を流通する冷却水Ｗ２により冷却される。
【００２２】
この吸収器２０の底部に集められた臭化リチウム希溶液Ｙ３は、溶液ポンプＰ３により圧送され、バルブＶ５，低温熱交換器３０，溶液ラインＬ２２，高温熱交換器３１，溶液ラインＬ２３を介して、高圧再生器４０に供給される。
【００２３】
高圧再生器４０は、炉筒，伝熱管を胴内に収めると共にバーナを装備している。この高圧再生器４０は、ガスラインＬ３１及びバルブＶ２１及び燃料制御弁Ｖ２２を介して燃料ガスＧが供給されることにより、燃料ガスＧを燃焼して臭化リチウム希溶液Ｙ３を加熱する。高圧再生器４０に供給された臭化リチウム希溶液Ｙ３は、加熱され、冷媒の一部が蒸発気化して濃度が中程度の臭化リチウム中溶液Ｙ２となる。この臭化リチウム中溶液Ｙ２は、溶液ラインＬ２４，高温熱交換器３１を通って低圧再生器５０に供給される。
【００２４】
一方、高圧再生器４０にて蒸発した冷媒蒸気ｒは、冷媒ラインＬ１２を介して、低圧再生器５０の低圧再生器チューブ５１に供給され、更に、冷媒ラインＬ１３を介して凝縮器６０に供給される。なお、低圧再生器５０と凝縮器６０は、同一のシェル内に構成されている。
【００２５】
この低圧再生器５０では、溶液ラインＬ２４を介して臭化リチウム中溶液Ｙ２が供給されるとともに、溶液ラインＬ２５を介して溶液ラインＬ２２から分岐してきた臭化リチウム希溶液Ｙ３が低圧再生器チューブ５１に向けて散布される。この低圧再生器５０では、低圧再生器チューブ５１により溶液Ｙ２，Ｙ３が加熱され、冷媒の一部が蒸発して溶液の濃度が更に濃くなり、高濃度の臭化リチウム濃溶液Ｙ１が低圧再生器５０の底部に集められる。この臭化リチウム濃溶液Ｙ１は、溶液ポンプＰ２により、再び吸収器２０に供給される。
【００２６】
また、凝縮器６０には、冷却水ラインＬ４により冷却水Ｗ２が供給される凝縮器チューブ６１が配置されている。この凝縮器６０では、高圧再生器４０にて蒸発して冷媒ラインＬ１２，低圧再生器チューブ５１及び冷媒ラインＬ１３を介して供給されてきた冷媒蒸気ｒと、低圧再生器５０にて蒸発して凝縮器６０側に流入してきた冷媒蒸気ｒが、凝縮器チューブ６１にて冷却凝縮されて、冷媒（水）Ｒとなる。この冷媒Ｒは、重力及び圧力差により、冷媒ラインＬ１４を介して蒸発器１０に送られる。蒸発器１０の底部に集められた冷媒Ｒは、冷媒ポンプＰ１により再び冷媒ラインＬ１１を介して蒸発器チューブ１１に向けて散布される。
【００２７】
なお、上述した吸収冷凍機にて、冷房運転時には、バルブＶ１，Ｖ２，Ｖ３，Ｖ４は閉じており（図では黒塗りして示している）、バルブＶ５，Ｖ１１，Ｖ１２，Ｖ１３，Ｖ１４は開いている（図では白抜きして示している）。また、吸収冷凍機は暖房運転をすることもできるが、本発明には関係がないので、暖房運転時の動作説明は割愛する。
【００２８】
ここで、上述した本参考例の吸収冷凍機において、高圧再生器４０の構造を具体的に説明する。
【００２９】
図３及び図４に示すように、高圧再生器４０において、胴体４１の上部には冷媒を吸収して低濃度となった臭化リチウム溶液を貯留する液槽４２が形成されている。胴体４１の下部には円筒形状をなす炉筒４３がほぼ水平をなして形成されており、この炉筒４３の基端部には燃焼バーナ４４が固定されている。また、液槽４２を水平に貫通して熱交換器を構成する複数の伝熱管４５が設けられており、各伝熱管４５の基端部は連通路４６を介して炉筒４３の先端部に連結されている。そして、各伝熱管４５の先端部は排出管４７に連結されている。
【００３０】
このように構成された高圧再生器４０において、図１及び図２に示すように、伝熱管４５内のほぼ中心位置には各端部が閉塞された小径管７１が配設されており、軸方向における複数位置で上下部が液槽４２とバイパス管７２によって連通している。そして、この小径管７１の外周部には伝熱管４５内を流動する燃焼ガスＣに乱流を発生させるようにフィン７３が複数箇所に固定されている。本参考例では、第１の流体が液槽４２内に貯留された臭化リチウム希溶液Ｙ３であり、第２の流体が伝熱管４５内を流動する燃焼ガスＣである。
【００３１】
従って、図１乃至図５に示すように、高圧再生器４０に供給された臭化リチウム希溶液Ｙ３は、液槽４２に貯留される。一方、ガスラインＬ３１及びバルブＶ２１及び燃料制御弁Ｖ２２を介して燃料ガスＧが供給されており、この燃料ガスＧは燃焼バーナ４４によって燃焼し、燃焼ガスＣは炉筒４３を通って複数の伝熱管４５に流動する。すると、各伝熱管４５の内部を通過する燃焼ガスＣと外部、つまり、液槽４２に貯留されている臭化リチウム希溶液Ｙ３との間で熱交換が行われ、燃焼ガスＣによって臭化リチウム希溶液Ｙ３が加熱されて冷媒が蒸発気化する。
【００３２】
このとき、伝熱管４５内には小径管７１が配設されて液槽４２内の臭化リチウム希溶液Ｙ３が各バイパス管７２を通ってこの小径管７１内に流入している。そのため、燃焼ガスＣと臭化リチウム希溶液Ｙ３との伝熱面積が大きくなって熱交換効率が良くなる。また、小径管７１の外周部には伝熱管４５内に位置して複数のフィン７３が固定されている。そのため、燃焼ガスＣと臭化リチウム希溶液Ｙ３との伝熱面積が大きくなると共に、伝熱管４５内を流れる燃焼ガスＣはこのフィン７３によって乱流となり、燃焼ガスＣから臭化リチウム希溶液Ｙ３への伝熱が促進される。そして、液槽４２の臭化リチウム希溶液Ｙ３は冷媒の一部が蒸発気化して濃度が中程度の臭化リチウム中溶液Ｙ２となる。この臭化リチウム中溶液Ｙ２は、溶液ラインＬ２４，高温熱交換器３１を通って低圧再生器５０に供給される。
【００３３】
このように本参考例の高圧再生器４０を具えた吸収冷凍機にあっては、伝熱管４５内に端部が閉塞した小径管７１を配設して液槽４２とバイパス管７２によって連通すると共に、この小径管７１の外周部に伝熱管４５内を流動する燃焼ガスＣに乱流を発生させるようにフィン７３を複数固定したことで、燃焼ガスＣと臭化リチウム希溶液Ｙ３との伝熱面積が大きくなると共に、伝熱管４５内を流れる燃焼ガスＣが乱流となって燃焼ガスＣから臭化リチウム希溶液Ｙ３への伝熱が促進されて熱交換効率を向上でき、その結果、吸収冷凍機の能力を向上できる一方で、伝熱管４５の長さを短くしたり、本数を減少することで装置の小型化、コンパクトが図れる。
【００３４】
図６に本発明の実施形態に係る熱交換器の断面を示す。なお、前述した参考例で説明したものと同様の機能を有する部材には同一の符号を付して重複する説明は省略する。
【００３５】
高圧再生器において、図６に示すように、伝熱管４５内の下部には各端部が閉塞された小径管７１が配設されており、軸方向における複数位置で上部が液槽４２とバイパス管７２によって連通すると共に、下部が連通孔７４によって連通している。そして、この小径管７１の外周上部には伝熱管４５内を流動する燃焼ガスＣに乱流を発生させるように扇状のフィン７３が複数固定されている。
【００３６】
従って、液槽４２に貯留されている臭化リチウム希溶液Ｙ３に対して、燃焼ガスＣが各伝熱管４５に流動すると、この燃焼ガスＣと外部、つまり、液槽４２内の臭化リチウム希溶液Ｙ３との間で熱交換が行われ、燃焼ガスＣによって臭化リチウム希溶液Ｙ３が加熱されて冷媒が蒸発気化する。このとき、伝熱管４５内の小径管７１には液槽４２から臭化リチウム希溶液Ｙ３が各バイパス管７２及び連通孔７４を通って流入しているため、燃焼ガスＣと臭化リチウム希溶液Ｙ３との伝熱面積が大きくなって熱交換効率が良くなる。また、小径管７１の外周部には伝熱管４５内に位置して複数のフィン７３が固定されているため、燃焼ガスＣと臭化リチウム希溶液Ｙ３との伝熱面積が大きくなると共に、伝熱管４５内を流れる燃焼ガスＣはこのフィン７３によって乱流となり、燃焼ガスＣから臭化リチウム希溶液Ｙ３への伝熱が促進される。そして、液槽４２の臭化リチウム希溶液Ｙ３は冷媒の一部が蒸発気化して濃度が中程度の臭化リチウム中溶液Ｙ２となり、低圧再生器に供給される。
【００３７】
このように本実施形態の高圧再生器４０を具えた吸収冷凍機にあっては、伝熱管４５内に端部が閉塞した小径管７１を配設して液槽４２とバイパス管７２及び連通孔７４によって連通すると共に、この小径管７１の外周部に伝熱管４５内を流動する燃焼ガスＣに乱流を発生させるようにフィン７３を複数固定したことで、燃焼ガスＣと臭化リチウム希溶液Ｙ３との伝熱面積が大きくなると共に、伝熱管４５内を流れる燃焼ガスＣが乱流となって燃焼ガスＣから臭化リチウム希溶液Ｙ３への伝熱が促進されて熱交換効率を向上でき、その結果、吸収冷凍機の能力を向上できる一方で、伝熱管４５の長さを短くしたり、本数を減少することで装置の小型化、コンパクトが図れる。また、伝熱管４５内の下部に小径管７１を配設して上部をバイパス管７２によって液槽４２と連通すると共に、下部を連通孔７４によって液槽４２と連通しており、伝熱管４５内に小径管７１を溶着した後にバイパス管７２を取り付ければよく、前述した第１実施例に比べて熱交換器の加工性が良い。
【００３８】
なお、本発明では、伝熱管４５内に１つの小径管７１を配設したが、軸方向に複数の小径管７１を配設したり、径方向に複数の小径管７１を並設してもよく、この小径管７１の上下部をバイパス管７２によって液槽４２と連通したが、左右部を連通させてもよい。
【００３９】
【発明の効果】
以上、実施形態において詳細に説明したように請求項１の発明の熱交換器によれば、第１の流体が貯留された液槽に第２の流体が流動する複数の伝熱管が水平に貫通して構成され、前記第１の流体と前記第２の流体との間で熱交換を行う熱交換器において、前記伝熱管内に端部が閉塞された小径管を配設すると共に、前記液槽と該小径管とを複数のバイパス管によって連通し、該小径管の外周部に前記伝熱管内を流動する前記第２の流体に乱流を発生させるようにフィンを設け、且つ、前記小径管は前記伝熱管内の下部に配置して前記伝熱管に溶着し、前記小径管の外周上部に扇状の前記フィンを固定し、前記小径管の上部は前記バイパス管によって前記液層に連通し、前記小径管の下部は前記小径管及び前記伝熱管に形成された連通孔によって前記液槽に連通した構成としたので、第１の流体と第２の流体との伝熱面積が大きくなると共に、伝熱管内を流れる第２の流体が乱流となって伝熱が促進されて熱交換効率を向上することができ、伝熱管の長さを短くしたり本数を減少することで熱交換器の小型化、コンパクトを図ることができる。
【００４０】
また、請求項２の発明の再生器によれば、冷媒を吸収して低濃度となった臭化リチウム溶液を貯留する液槽と、燃焼バーナと、該燃焼バーナの燃焼ガスが流動する炉筒と、該炉筒に連結されると共に前記液槽を水平に貫通する複数の伝熱管と、該伝熱管に連結されて排気ガスを外部に排出する排出管とを具え、前記液槽内に貯留された冷媒を吸収して低濃度となった臭化リチウム溶液を前記複数の伝熱管内を通過する燃焼ガスによって加熱することで、この臭化リチウム溶液中の冷媒を蒸発させて臭化リチウム溶液を高濃度とする再生器において、前記伝熱管内に端部が閉塞された小径管を配設すると共に、前記液槽と該小径管とを複数のバイパス管によって連通し、該小径管の外周部に前記伝熱管内を流動する燃焼ガスに乱流を発生させるようにフィンを設け、且つ、前記小径管は前記伝熱管内の下部に配置して前記伝熱管に溶着し、前記小径管の外周上部に扇状の前記フィンを固定し、前記小径管の上部は前記バイパス管によって前記液層に連通し、前記小径管の下部は前記小径管及び前記伝熱管に形成された連通孔によって前記液槽に連通した構成としたので、第１の流体と第２の流体との伝熱面積が大きくなると共に、伝熱管内を流れる第２の流体が乱流となって伝熱が促進されて熱交換効率を向上することができ、伝熱管の長さを短くしたり本数を減少することで再生器の小型化、コンパクトを図ることができる。
【００４１】
また、請求項３の発明の吸収冷凍機によれば、冷房に利用して温度上昇した冷水が流通する蒸発器チューブに向けて冷媒を散布することによりこの冷媒を蒸発気化させて冷媒蒸気とする蒸発器と、該蒸発器で発生した冷媒蒸気を濃度の濃い臭化リチウム溶液により吸収させる吸収器と、冷媒を吸収して低濃度となった臭化リチウム溶液を燃焼ガスにより加熱して臭化リチウム溶液中の冷媒を蒸発させて臭化リチウム溶液を高濃度として前記吸収器に供給する再生器と、前記再生器で発生した冷媒蒸気を凝縮させて凝縮した冷媒を前記蒸発器に供給する凝縮器とを具えた吸収冷凍機において、前記再生器を、燃焼バーナの燃焼ガスが流動する炉筒に臭化リチウム溶液を貯留する液槽を水平に貫通する複数の伝熱管を連結し、該伝熱管に排気ガスを外部に排出する排出管を連結して構成し、前記伝熱管内に端部が閉塞された小径管を配設すると共に、前記液槽と該小径管とを複数のバイパス管によって連通し、該小径管の外周部に前記伝熱管内を流動する燃焼ガスに乱流を発生させるようにフィンを設け、且つ、前記小径管は前記伝熱管内の下部に配置して前記伝熱管に溶着し、前記小径管の外周上部に扇状の前記フィンを固定し、前記小径管の上部は前記バイパス管によって前記液層に連通し、前記小径管の下部は前記小径管及び前記伝熱管に形成された連通孔によって前記液槽に連通した構成としたので、第１の流体と第２の流体との伝熱面積が大きくなると共に、伝熱管内を流れる第２の流体が乱流となって伝熱が促進されて熱交換効率を向上することができ、伝熱管の長さを短くしたり本数を減少することで吸収冷凍機の小型化、コンパクトを図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の参考例に係る熱交換器としての伝熱管の概略図である。
【図２】伝熱管の断面図である。
【図３】 本参考例の高圧再生器の概略断面図である。
【図４】図３のIV−IV断面図である。
【図５】 本参考例の吸収冷凍機の概略構成図である。
【図６】 本発明の実施形態に係る熱交換器の断面図である。
【符号の説明】
１０ 蒸発器
２０ 吸収器
３０ 低温熱交換器
３１ 高温熱交換器
４０ 高圧再生器
４２ 液槽
４３ 炉筒
４４ 燃焼バーナ
４５ 伝熱管
４７ 排出管
４８ 凹部
５０ 低圧再生器
６０ 凝縮器
７１ 小径管
７２ バイパス管
７３ フィン
７４ 連通孔
Ｐ１ 冷媒ポンプ
Ｐ２，Ｐ３ 溶液ポンプ
Ｌ１ 冷水入口ライン
Ｌ２ 冷水出口ライン
Ｌ３，Ｌ４ 冷却水ライン
Ｌ１１〜Ｌ１５ 冷媒ライン
Ｌ２１〜Ｌ２５ 溶液ライン
Ｌ３１ ガス（燃料）ライン
Ｒ 冷媒（水）
ｒ 冷媒蒸気
Ｙ１ 臭化リチウム濃溶液
Ｙ２ 臭化リチウム中溶液
Ｙ３ 臭化リチウム希溶液
Ｗ１ 冷水
Ｗ２ 冷却水
Ｃ 燃焼ガス
Ｇ 燃料ガス
【発明の属する技術分野】
本発明は、水を冷媒、臭化リチウム溶液を吸収剤とした吸収冷凍機、また、この吸収冷凍機などに低圧再生器や高圧再生器として適用される再生器、また、この再生器などに適用される熱交換器に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
吸収冷凍機は、水を冷媒、臭化リチウム溶液を吸収剤とし、ガス燃料または油燃料をエネルギー源とした冷凍機である。この吸収冷凍機は、蒸発器と吸収器と再生器と凝縮器を主要部材として構成されており、蒸発器及び吸収器の内部は、高真空（絶対圧力が６〜７mmHg）に保持されている。
【０００３】
この蒸発器では、冷媒ポンプにより送られてきた冷媒（水）を、冷水（１２℃）が流通する蒸発器チューブに向けて散布することにより、冷媒が加熱されて冷媒蒸気となる。つまり、蒸発器は高真空容器となっているので水（冷媒）は４〜６℃位で沸騰して蒸発気化するので、１２℃の冷水を熱源水とすることができるのである。
【０００４】
そして、冷水は、冷媒（水）に与えた蒸発潜熱分だけ温度低下（７℃になる）して蒸発器から出ていく。このように温度低下（７℃となる）した冷水は、ビルの冷房装置等（冷房負荷）に送られて冷房に利用される。冷房に利用された冷水は温度上昇（１２℃になる）して再び蒸発器の蒸発器チューブに流入してくる。
【０００５】
一方、吸収器では、蒸発器で発生した冷媒蒸気を、臭化リチウム溶液により吸収する。水分を吸収して濃度が低くなった臭化リチウム溶液（以下「臭化リチウム希溶液」と称する）は吸収器の底部に集められる。この吸収器では、冷媒蒸気が臭化リチウム溶液に吸収されて気体（水蒸気）から液体（水）に変化するときの凝縮潜熱と、臭化リチウム溶液が水分を吸収して濃度が薄くなるときの希釈熱が発生するので、冷却水（上記「冷水」とは別の系に流通している）によりこれらの熱を取り除いている。なお、臭化リチウム溶液は、その水蒸気分圧が水の飽和蒸気よりも低いので、吸湿性に富み、冷媒蒸気を吸収するのに好適な物質である。
【０００６】
そして、再生器では、吸収器から送られてくる臭化リチウム希溶液を加熱する。このため、臭化リチウム希溶液中の冷媒は一部が蒸発気化し、溶液は濃縮された臭化リチウム溶液（以下「臭化リチウム濃溶液」と称する）となる。濃度が元の状態まで高められた臭化リチウム濃溶液は、吸収器に送られ再び冷媒蒸気を吸収する。一方、蒸発した冷媒蒸気は、凝縮器に送られる。
【０００７】
なお、実機では、熱効率を上げ加熱エネルギーを減少させる目的で、再生器を２段に配置した二重効用型の吸収冷凍機が採用されている。この二重効用型の吸収冷凍機では、再生器として、供給された燃料を燃焼することにより臭化リチウム希溶液を加熱をする高圧再生器と、高圧再生器で発生した高温の冷媒蒸気を加熱源として臭化リチウム希溶液を加熱する低圧再生器とを備えている。
【０００８】
また、凝縮器では、再生器から送られてきた冷媒蒸気を冷却水により冷却して、凝縮液化する。この凝縮した水は冷媒（水）として再び蒸発器に供給される。
【０００９】
このように吸収冷凍機では、冷媒（水）が、水−水蒸気−水と変化（相の変化）をすると共に、臭化リチウム溶液が、濃溶液−希溶液−濃溶液と変化（濃度の変化）をする。吸収冷凍機は、上述した相の変化（冷媒）と濃度の変化（臭化リチウム溶液）の過程で、水の蒸発潜熱により冷水を製造し、臭化リチウム溶液の吸収能力により水蒸気を吸収する作用を、高真空密閉系内で繰り返し行わせる装置である。
【００１０】
かかる吸収冷凍機では、高圧再生器に供給する燃料の量を増加して加熱量を増大し、臭化リチウム溶液の濃度を濃くすることにより、蒸発器から出ていく冷水の温度を下げることができる。逆に、高圧再生器に供給する燃料の量を減少して加熱量を減少し、臭化リチウム溶液の濃度を薄くすることにより、蒸発器から出ていく冷水の温度を上げることができる。このように、臭化リチウム溶液の濃度調整をすることにより、冷水温度を制御して、蒸発器から出て行く冷水の温度を設定温度（７℃）にしている。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上述した吸収冷凍機の高圧再生器は、胴体に冷媒を吸収して低濃度となった臭化リチウム溶液を貯留する液槽を有し、一端に燃焼バーナが取付けられた炉筒にこの液槽を貫通する複数の伝熱管を連結し、各伝熱管に排気ガスを外部に排出する排出管を連結して構成されている。従って、液槽内に貯留された冷媒を吸収して低濃度となった臭化リチウム溶液は、燃焼バーナの燃焼ガスが炉筒を介して複数の伝熱管内を通過することにより、液槽内の臭化リチウム溶液中は冷媒の一部が蒸発気化し、臭化リチウム溶液が濃縮されて高濃度となる。
【００１２】
このような高圧再生器の複数の伝熱管は一般的に鋼管を使用し、内部を通過する燃焼ガスと外部の臭化リチウム溶液との間で熱交換、即ち、燃焼ガスによって臭化リチウム溶液を加熱して冷媒を蒸発気化している。この場合、燃焼ガスと臭化リチウム溶液との間での熱交換の効率は、伝熱管の表面積で決定されることとなり、熱交換の効率を上げるためには伝熱管の本数を増加したり、長さを長くしたりする必要があり、装置が大型化してしまうという問題がある。
【００１３】
本発明はこのような問題を解決するものであって、燃焼ガスと臭化リチウム溶液との間など流体同志での熱交換の効率を向上することで、装置の小型化を図った熱交換器及び再生器及び吸収冷凍機を提供することを目的とする。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
上述の目的を達成するための請求項１の発明の熱交換器は、第１の流体が貯留された液槽に第２の流体が流動する複数の伝熱管が水平に貫通して構成され、前記第１の流体と前記第２の流体との間で熱交換を行う熱交換器において、前記伝熱管内に端部が閉塞された小径管を配設すると共に、前記液槽と該小径管とを複数のバイパス管によって連通し、該小径管の外周部に前記伝熱管内を流動する前記第２の流体に乱流を発生させるようにフィンを設け、且つ、前記小径管は前記伝熱管内の下部に配置して前記伝熱管に溶着し、前記小径管の外周上部に扇状の前記フィンを固定し、前記小径管の上部は前記バイパス管によって前記液層に連通し、前記小径管の下部は前記小径管及び前記伝熱管に形成された連通孔によって前記液槽に連通した構成としたことを特徴とするものである。
【００１５】
また、請求項２の発明の再生器は、冷媒を吸収して低濃度となった臭化リチウム溶液を貯留する液槽と、燃焼バーナと、該燃焼バーナの燃焼ガスが流動する炉筒と、該炉筒に連結されると共に前記液槽を水平に貫通する複数の伝熱管と、該伝熱管に連結されて排気ガスを外部に排出する排出管とを具え、前記液槽内に貯留された冷媒を吸収して低濃度となった臭化リチウム溶液を前記複数の伝熱管内を通過する燃焼ガスによって加熱することで、この臭化リチウム溶液中の冷媒を蒸発させて臭化リチウム溶液を高濃度とする再生器において、前記伝熱管内に端部が閉塞された小径管を配設すると共に、前記液槽と該小径管とを複数のバイパス管によって連通し、該小径管の外周部に前記伝熱管内を流動する燃焼ガスに乱流を発生させるようにフィンを設け、且つ、前記小径管は前記伝熱管内の下部に配置して前記伝熱管に溶着し、前記小径管の外周上部に扇状の前記フィンを固定し、前記小径管の上部は前記バイパス管によって前記液層に連通し、前記小径管の下部は前記小径管及び前記伝熱管に形成された連通孔によって前記液槽に連通した構成としたことを特徴とするものである。
【００１６】
更に、請求項３の発明の吸収冷凍機は、冷房に利用して温度上昇した冷水が流通する蒸発器チューブに向けて冷媒を散布することによりこの冷媒を蒸発気化させて冷媒蒸気とする蒸発器と、該蒸発器で発生した冷媒蒸気を濃度の濃い臭化リチウム溶液により吸収させる吸収器と、冷媒を吸収して低濃度となった臭化リチウム溶液を燃焼ガスにより加熱して臭化リチウム溶液中の冷媒を蒸発させて臭化リチウム溶液を高濃度として前記吸収器に供給する再生器と、前記再生器で発生した冷媒蒸気を凝縮させて凝縮した冷媒を前記蒸発器に供給する凝縮器とを具えた吸収冷凍機において、前記再生器を、燃焼バーナの燃焼ガスが流動する炉筒に臭化リチウム溶液を貯留する液槽を水平に貫通する複数の伝熱管を連結し、該伝熱管に排気ガスを外部に排出する排出管を連結して構成し、前記伝熱管内に端部が閉塞された小径管を配設すると共に、前記液槽と該小径管とを複数のバイパス管によって連通し、該小径管の外周部に前記伝熱管内を流動する燃焼ガスに乱流を発生させるようにフィンを設け、且つ、前記小径管は前記伝熱管内の下部に配置して前記伝熱管に溶着し、前記小径管の外周上部に扇状の前記フィンを固定し、前記小径管の上部は前記バイパス管によって前記液層に連通し、前記小径管の下部は前記小径管及び前記伝熱管に形成された連通孔によって前記液槽に連通した構成としたことを特徴とするものである。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、図面に基づいて本発明の実施の形態を詳細に説明する。
【００１８】
図１に本発明の参考例に係る熱交換器としての伝熱管の概略、図２に伝熱管の断面、図３に本参考例の高圧再生器の概略断面、図４に図３のIV−IV断面、図５に本参考例の吸収冷凍機の概略構成を示す。
【００１９】
本参考例の吸収冷凍機において、図５に示すように、蒸発器１０と吸収器２０は、同一のシェル（高真空容器）内に構成されている。この蒸発器１０内には蒸発器チューブ１１が配置されている。この蒸発器チューブ１１には、冷水入口ラインＬ１を介して冷水Ｗ１が供給され、蒸発器チューブ１１を流通した冷水Ｗ１は冷水出口ラインＬ２を介して外部に排出される。また、冷媒ラインＬ１１を介して冷媒ポンプＰ１により汲み上げられた冷媒（水）Ｒは、蒸発器チューブ１１に向けて散布される。散布された冷媒Ｒは、蒸発器チューブ１１内を流通する冷水Ｗ１から気化の潜熱を奪って蒸発気化して冷媒蒸気ｒとなる。この冷媒蒸気ｒは吸収器２０側に流入していく。
【００２０】
この冷水Ｗ１は、１２℃の温度で蒸発器１０に入り、蒸発器チューブ１１にて冷却されて、蒸発器１０から７℃の温度で排出される。冷水出口ラインＬ２から出てくる７℃の冷水Ｗ１は、ビルの冷房や工場のプロセス用として用いられる。ビル冷房等の冷房負荷において冷房に供せられた冷水Ｗ１は、温度上昇し１２℃の温度となって再び蒸発器１０に流入してくる。
【００２１】
一方、吸収器２０内には吸収器チューブ２１が配置されている。この吸収器チューブ２１には、冷却水ラインＬ３を介して冷却水Ｗ２が供給される。そして、溶液ラインＬ２１を介して溶液ポンプＰ２により圧送されてきた臭化リチウム濃溶液Ｙ１は、吸収器チューブ２１に向けて散布される。このため、散布された臭化リチウム濃溶液Ｙ１は、吸収器２０側に流入してきた冷媒蒸気ｒを吸収して、濃度が薄くなる。濃度が薄くなった臭化リチウム希溶液Ｙ３は、吸収器２０の底部に集められる。なお、吸収器２０内で発生する熱は、吸収器チューブ２１内を流通する冷却水Ｗ２により冷却される。
【００２２】
この吸収器２０の底部に集められた臭化リチウム希溶液Ｙ３は、溶液ポンプＰ３により圧送され、バルブＶ５，低温熱交換器３０，溶液ラインＬ２２，高温熱交換器３１，溶液ラインＬ２３を介して、高圧再生器４０に供給される。
【００２３】
高圧再生器４０は、炉筒，伝熱管を胴内に収めると共にバーナを装備している。この高圧再生器４０は、ガスラインＬ３１及びバルブＶ２１及び燃料制御弁Ｖ２２を介して燃料ガスＧが供給されることにより、燃料ガスＧを燃焼して臭化リチウム希溶液Ｙ３を加熱する。高圧再生器４０に供給された臭化リチウム希溶液Ｙ３は、加熱され、冷媒の一部が蒸発気化して濃度が中程度の臭化リチウム中溶液Ｙ２となる。この臭化リチウム中溶液Ｙ２は、溶液ラインＬ２４，高温熱交換器３１を通って低圧再生器５０に供給される。
【００２４】
一方、高圧再生器４０にて蒸発した冷媒蒸気ｒは、冷媒ラインＬ１２を介して、低圧再生器５０の低圧再生器チューブ５１に供給され、更に、冷媒ラインＬ１３を介して凝縮器６０に供給される。なお、低圧再生器５０と凝縮器６０は、同一のシェル内に構成されている。
【００２５】
この低圧再生器５０では、溶液ラインＬ２４を介して臭化リチウム中溶液Ｙ２が供給されるとともに、溶液ラインＬ２５を介して溶液ラインＬ２２から分岐してきた臭化リチウム希溶液Ｙ３が低圧再生器チューブ５１に向けて散布される。この低圧再生器５０では、低圧再生器チューブ５１により溶液Ｙ２，Ｙ３が加熱され、冷媒の一部が蒸発して溶液の濃度が更に濃くなり、高濃度の臭化リチウム濃溶液Ｙ１が低圧再生器５０の底部に集められる。この臭化リチウム濃溶液Ｙ１は、溶液ポンプＰ２により、再び吸収器２０に供給される。
【００２６】
また、凝縮器６０には、冷却水ラインＬ４により冷却水Ｗ２が供給される凝縮器チューブ６１が配置されている。この凝縮器６０では、高圧再生器４０にて蒸発して冷媒ラインＬ１２，低圧再生器チューブ５１及び冷媒ラインＬ１３を介して供給されてきた冷媒蒸気ｒと、低圧再生器５０にて蒸発して凝縮器６０側に流入してきた冷媒蒸気ｒが、凝縮器チューブ６１にて冷却凝縮されて、冷媒（水）Ｒとなる。この冷媒Ｒは、重力及び圧力差により、冷媒ラインＬ１４を介して蒸発器１０に送られる。蒸発器１０の底部に集められた冷媒Ｒは、冷媒ポンプＰ１により再び冷媒ラインＬ１１を介して蒸発器チューブ１１に向けて散布される。
【００２７】
なお、上述した吸収冷凍機にて、冷房運転時には、バルブＶ１，Ｖ２，Ｖ３，Ｖ４は閉じており（図では黒塗りして示している）、バルブＶ５，Ｖ１１，Ｖ１２，Ｖ１３，Ｖ１４は開いている（図では白抜きして示している）。また、吸収冷凍機は暖房運転をすることもできるが、本発明には関係がないので、暖房運転時の動作説明は割愛する。
【００２８】
ここで、上述した本参考例の吸収冷凍機において、高圧再生器４０の構造を具体的に説明する。
【００２９】
図３及び図４に示すように、高圧再生器４０において、胴体４１の上部には冷媒を吸収して低濃度となった臭化リチウム溶液を貯留する液槽４２が形成されている。胴体４１の下部には円筒形状をなす炉筒４３がほぼ水平をなして形成されており、この炉筒４３の基端部には燃焼バーナ４４が固定されている。また、液槽４２を水平に貫通して熱交換器を構成する複数の伝熱管４５が設けられており、各伝熱管４５の基端部は連通路４６を介して炉筒４３の先端部に連結されている。そして、各伝熱管４５の先端部は排出管４７に連結されている。
【００３０】
このように構成された高圧再生器４０において、図１及び図２に示すように、伝熱管４５内のほぼ中心位置には各端部が閉塞された小径管７１が配設されており、軸方向における複数位置で上下部が液槽４２とバイパス管７２によって連通している。そして、この小径管７１の外周部には伝熱管４５内を流動する燃焼ガスＣに乱流を発生させるようにフィン７３が複数箇所に固定されている。本参考例では、第１の流体が液槽４２内に貯留された臭化リチウム希溶液Ｙ３であり、第２の流体が伝熱管４５内を流動する燃焼ガスＣである。
【００３１】
従って、図１乃至図５に示すように、高圧再生器４０に供給された臭化リチウム希溶液Ｙ３は、液槽４２に貯留される。一方、ガスラインＬ３１及びバルブＶ２１及び燃料制御弁Ｖ２２を介して燃料ガスＧが供給されており、この燃料ガスＧは燃焼バーナ４４によって燃焼し、燃焼ガスＣは炉筒４３を通って複数の伝熱管４５に流動する。すると、各伝熱管４５の内部を通過する燃焼ガスＣと外部、つまり、液槽４２に貯留されている臭化リチウム希溶液Ｙ３との間で熱交換が行われ、燃焼ガスＣによって臭化リチウム希溶液Ｙ３が加熱されて冷媒が蒸発気化する。
【００３２】
このとき、伝熱管４５内には小径管７１が配設されて液槽４２内の臭化リチウム希溶液Ｙ３が各バイパス管７２を通ってこの小径管７１内に流入している。そのため、燃焼ガスＣと臭化リチウム希溶液Ｙ３との伝熱面積が大きくなって熱交換効率が良くなる。また、小径管７１の外周部には伝熱管４５内に位置して複数のフィン７３が固定されている。そのため、燃焼ガスＣと臭化リチウム希溶液Ｙ３との伝熱面積が大きくなると共に、伝熱管４５内を流れる燃焼ガスＣはこのフィン７３によって乱流となり、燃焼ガスＣから臭化リチウム希溶液Ｙ３への伝熱が促進される。そして、液槽４２の臭化リチウム希溶液Ｙ３は冷媒の一部が蒸発気化して濃度が中程度の臭化リチウム中溶液Ｙ２となる。この臭化リチウム中溶液Ｙ２は、溶液ラインＬ２４，高温熱交換器３１を通って低圧再生器５０に供給される。
【００３３】
このように本参考例の高圧再生器４０を具えた吸収冷凍機にあっては、伝熱管４５内に端部が閉塞した小径管７１を配設して液槽４２とバイパス管７２によって連通すると共に、この小径管７１の外周部に伝熱管４５内を流動する燃焼ガスＣに乱流を発生させるようにフィン７３を複数固定したことで、燃焼ガスＣと臭化リチウム希溶液Ｙ３との伝熱面積が大きくなると共に、伝熱管４５内を流れる燃焼ガスＣが乱流となって燃焼ガスＣから臭化リチウム希溶液Ｙ３への伝熱が促進されて熱交換効率を向上でき、その結果、吸収冷凍機の能力を向上できる一方で、伝熱管４５の長さを短くしたり、本数を減少することで装置の小型化、コンパクトが図れる。
【００３４】
図６に本発明の実施形態に係る熱交換器の断面を示す。なお、前述した参考例で説明したものと同様の機能を有する部材には同一の符号を付して重複する説明は省略する。
【００３５】
高圧再生器において、図６に示すように、伝熱管４５内の下部には各端部が閉塞された小径管７１が配設されており、軸方向における複数位置で上部が液槽４２とバイパス管７２によって連通すると共に、下部が連通孔７４によって連通している。そして、この小径管７１の外周上部には伝熱管４５内を流動する燃焼ガスＣに乱流を発生させるように扇状のフィン７３が複数固定されている。
【００３６】
従って、液槽４２に貯留されている臭化リチウム希溶液Ｙ３に対して、燃焼ガスＣが各伝熱管４５に流動すると、この燃焼ガスＣと外部、つまり、液槽４２内の臭化リチウム希溶液Ｙ３との間で熱交換が行われ、燃焼ガスＣによって臭化リチウム希溶液Ｙ３が加熱されて冷媒が蒸発気化する。このとき、伝熱管４５内の小径管７１には液槽４２から臭化リチウム希溶液Ｙ３が各バイパス管７２及び連通孔７４を通って流入しているため、燃焼ガスＣと臭化リチウム希溶液Ｙ３との伝熱面積が大きくなって熱交換効率が良くなる。また、小径管７１の外周部には伝熱管４５内に位置して複数のフィン７３が固定されているため、燃焼ガスＣと臭化リチウム希溶液Ｙ３との伝熱面積が大きくなると共に、伝熱管４５内を流れる燃焼ガスＣはこのフィン７３によって乱流となり、燃焼ガスＣから臭化リチウム希溶液Ｙ３への伝熱が促進される。そして、液槽４２の臭化リチウム希溶液Ｙ３は冷媒の一部が蒸発気化して濃度が中程度の臭化リチウム中溶液Ｙ２となり、低圧再生器に供給される。
【００３７】
このように本実施形態の高圧再生器４０を具えた吸収冷凍機にあっては、伝熱管４５内に端部が閉塞した小径管７１を配設して液槽４２とバイパス管７２及び連通孔７４によって連通すると共に、この小径管７１の外周部に伝熱管４５内を流動する燃焼ガスＣに乱流を発生させるようにフィン７３を複数固定したことで、燃焼ガスＣと臭化リチウム希溶液Ｙ３との伝熱面積が大きくなると共に、伝熱管４５内を流れる燃焼ガスＣが乱流となって燃焼ガスＣから臭化リチウム希溶液Ｙ３への伝熱が促進されて熱交換効率を向上でき、その結果、吸収冷凍機の能力を向上できる一方で、伝熱管４５の長さを短くしたり、本数を減少することで装置の小型化、コンパクトが図れる。また、伝熱管４５内の下部に小径管７１を配設して上部をバイパス管７２によって液槽４２と連通すると共に、下部を連通孔７４によって液槽４２と連通しており、伝熱管４５内に小径管７１を溶着した後にバイパス管７２を取り付ければよく、前述した第１実施例に比べて熱交換器の加工性が良い。
【００３８】
なお、本発明では、伝熱管４５内に１つの小径管７１を配設したが、軸方向に複数の小径管７１を配設したり、径方向に複数の小径管７１を並設してもよく、この小径管７１の上下部をバイパス管７２によって液槽４２と連通したが、左右部を連通させてもよい。
【００３９】
【発明の効果】
以上、実施形態において詳細に説明したように請求項１の発明の熱交換器によれば、第１の流体が貯留された液槽に第２の流体が流動する複数の伝熱管が水平に貫通して構成され、前記第１の流体と前記第２の流体との間で熱交換を行う熱交換器において、前記伝熱管内に端部が閉塞された小径管を配設すると共に、前記液槽と該小径管とを複数のバイパス管によって連通し、該小径管の外周部に前記伝熱管内を流動する前記第２の流体に乱流を発生させるようにフィンを設け、且つ、前記小径管は前記伝熱管内の下部に配置して前記伝熱管に溶着し、前記小径管の外周上部に扇状の前記フィンを固定し、前記小径管の上部は前記バイパス管によって前記液層に連通し、前記小径管の下部は前記小径管及び前記伝熱管に形成された連通孔によって前記液槽に連通した構成としたので、第１の流体と第２の流体との伝熱面積が大きくなると共に、伝熱管内を流れる第２の流体が乱流となって伝熱が促進されて熱交換効率を向上することができ、伝熱管の長さを短くしたり本数を減少することで熱交換器の小型化、コンパクトを図ることができる。
【００４０】
また、請求項２の発明の再生器によれば、冷媒を吸収して低濃度となった臭化リチウム溶液を貯留する液槽と、燃焼バーナと、該燃焼バーナの燃焼ガスが流動する炉筒と、該炉筒に連結されると共に前記液槽を水平に貫通する複数の伝熱管と、該伝熱管に連結されて排気ガスを外部に排出する排出管とを具え、前記液槽内に貯留された冷媒を吸収して低濃度となった臭化リチウム溶液を前記複数の伝熱管内を通過する燃焼ガスによって加熱することで、この臭化リチウム溶液中の冷媒を蒸発させて臭化リチウム溶液を高濃度とする再生器において、前記伝熱管内に端部が閉塞された小径管を配設すると共に、前記液槽と該小径管とを複数のバイパス管によって連通し、該小径管の外周部に前記伝熱管内を流動する燃焼ガスに乱流を発生させるようにフィンを設け、且つ、前記小径管は前記伝熱管内の下部に配置して前記伝熱管に溶着し、前記小径管の外周上部に扇状の前記フィンを固定し、前記小径管の上部は前記バイパス管によって前記液層に連通し、前記小径管の下部は前記小径管及び前記伝熱管に形成された連通孔によって前記液槽に連通した構成としたので、第１の流体と第２の流体との伝熱面積が大きくなると共に、伝熱管内を流れる第２の流体が乱流となって伝熱が促進されて熱交換効率を向上することができ、伝熱管の長さを短くしたり本数を減少することで再生器の小型化、コンパクトを図ることができる。
【００４１】
また、請求項３の発明の吸収冷凍機によれば、冷房に利用して温度上昇した冷水が流通する蒸発器チューブに向けて冷媒を散布することによりこの冷媒を蒸発気化させて冷媒蒸気とする蒸発器と、該蒸発器で発生した冷媒蒸気を濃度の濃い臭化リチウム溶液により吸収させる吸収器と、冷媒を吸収して低濃度となった臭化リチウム溶液を燃焼ガスにより加熱して臭化リチウム溶液中の冷媒を蒸発させて臭化リチウム溶液を高濃度として前記吸収器に供給する再生器と、前記再生器で発生した冷媒蒸気を凝縮させて凝縮した冷媒を前記蒸発器に供給する凝縮器とを具えた吸収冷凍機において、前記再生器を、燃焼バーナの燃焼ガスが流動する炉筒に臭化リチウム溶液を貯留する液槽を水平に貫通する複数の伝熱管を連結し、該伝熱管に排気ガスを外部に排出する排出管を連結して構成し、前記伝熱管内に端部が閉塞された小径管を配設すると共に、前記液槽と該小径管とを複数のバイパス管によって連通し、該小径管の外周部に前記伝熱管内を流動する燃焼ガスに乱流を発生させるようにフィンを設け、且つ、前記小径管は前記伝熱管内の下部に配置して前記伝熱管に溶着し、前記小径管の外周上部に扇状の前記フィンを固定し、前記小径管の上部は前記バイパス管によって前記液層に連通し、前記小径管の下部は前記小径管及び前記伝熱管に形成された連通孔によって前記液槽に連通した構成としたので、第１の流体と第２の流体との伝熱面積が大きくなると共に、伝熱管内を流れる第２の流体が乱流となって伝熱が促進されて熱交換効率を向上することができ、伝熱管の長さを短くしたり本数を減少することで吸収冷凍機の小型化、コンパクトを図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の参考例に係る熱交換器としての伝熱管の概略図である。
【図２】伝熱管の断面図である。
【図３】 本参考例の高圧再生器の概略断面図である。
【図４】図３のIV−IV断面図である。
【図５】 本参考例の吸収冷凍機の概略構成図である。
【図６】 本発明の実施形態に係る熱交換器の断面図である。
【符号の説明】
１０ 蒸発器
２０ 吸収器
３０ 低温熱交換器
３１ 高温熱交換器
４０ 高圧再生器
４２ 液槽
４３ 炉筒
４４ 燃焼バーナ
４５ 伝熱管
４７ 排出管
４８ 凹部
５０ 低圧再生器
６０ 凝縮器
７１ 小径管
７２ バイパス管
７３ フィン
７４ 連通孔
Ｐ１ 冷媒ポンプ
Ｐ２，Ｐ３ 溶液ポンプ
Ｌ１ 冷水入口ライン
Ｌ２ 冷水出口ライン
Ｌ３，Ｌ４ 冷却水ライン
Ｌ１１〜Ｌ１５ 冷媒ライン
Ｌ２１〜Ｌ２５ 溶液ライン
Ｌ３１ ガス（燃料）ライン
Ｒ 冷媒（水）
ｒ 冷媒蒸気
Ｙ１ 臭化リチウム濃溶液
Ｙ２ 臭化リチウム中溶液
Ｙ３ 臭化リチウム希溶液
Ｗ１ 冷水
Ｗ２ 冷却水
Ｃ 燃焼ガス
Ｇ 燃料ガス
Claims (3)
- 第１の流体が貯留された液槽に第２の流体が流動する複数の伝熱管が水平に貫通して構成され、前記第１の流体と前記第２の流体との間で熱交換を行う熱交換器において、前記伝熱管内に端部が閉塞された小径管を配設すると共に、前記液槽と該小径管とを複数のバイパス管によって連通し、該小径管の外周部に前記伝熱管内を流動する前記第２の流体に乱流を発生させるようにフィンを設け、
且つ、前記小径管は前記伝熱管内の下部に配置して前記伝熱管に溶着し、前記小径管の外周上部に扇状の前記フィンを固定し、前記小径管の上部は前記バイパス管によって前記液層に連通し、前記小径管の下部は前記小径管及び前記伝熱管に形成された連通孔によって前記液槽に連通した構成としたことを特徴とする熱交換器。 - 冷媒を吸収して低濃度となった臭化リチウム溶液を貯留する液槽と、燃焼バーナと、該燃焼バーナの燃焼ガスが流動する炉筒と、該炉筒に連結されると共に前記液槽を水平に貫通する複数の伝熱管と、該伝熱管に連結されて排気ガスを外部に排出する排出管とを具え、前記液槽内に貯留された冷媒を吸収して低濃度となった臭化リチウム溶液を前記複数の伝熱管内を通過する燃焼ガスによって加熱することで、この臭化リチウム溶液中の冷媒を蒸発させて臭化リチウム溶液を高濃度とする再生器において、前記伝熱管内に端部が閉塞された小径管を配設すると共に、前記液槽と該小径管とを複数のバイパス管によって連通し、該小径管の外周部に前記伝熱管内を流動する燃焼ガスに乱流を発生させるようにフィンを設け、
且つ、前記小径管は前記伝熱管内の下部に配置して前記伝熱管に溶着し、前記小径管の外周上部に扇状の前記フィンを固定し、前記小径管の上部は前記バイパス管によって前記液層に連通し、前記小径管の下部は前記小径管及び前記伝熱管に形成された連通孔によって前記液槽に連通した構成としたことを特徴とする再生器。 - 冷房に利用して温度上昇した冷水が流通する蒸発器チューブに向けて冷媒を散布することによりこの冷媒を蒸発気化させて冷媒蒸気とする蒸発器と、該蒸発器で発生した冷媒蒸気を濃度の濃い臭化リチウム溶液により吸収させる吸収器と、冷媒を吸収して低濃度となった臭化リチウム溶液を燃焼ガスにより加熱して臭化リチウム溶液中の冷媒を蒸発させて臭化リチウム溶液を高濃度として前記吸収器に供給する再生器と、前記再生器で発生した冷媒蒸気を凝縮させて凝縮した冷媒を前記蒸発器に供給する凝縮器とを具えた吸収冷凍機において、前記再生器を、燃焼バーナの燃焼ガスが流動する炉筒に臭化リチウム溶液を貯留する液槽を水平に貫通する複数の伝熱管を連結し、該伝熱管に排気ガスを外部に排出する排出管を連結して構成し、前記伝熱管内に端部が閉塞された小径管を配設すると共に、前記液槽と該小径管とを複数のバイパス管によって連通し、該小径管の外周部に前記伝熱管内を流動する燃焼ガスに乱流を発生させるようにフィンを設け、
且つ、前記小径管は前記伝熱管内の下部に配置して前記伝熱管に溶着し、前記小径管の外周上部に扇状の前記フィンを固定し、前記小径管の上部は前記バイパス管によって前記液層に連通し、前記小径管の下部は前記小径管及び前記伝熱管に形成された連通孔によって前記液槽に連通した構成としたことを特徴とする吸収冷凍機。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14743398A JP4043101B2 (ja) | 1998-05-28 | 1998-05-28 | 熱交換器及び再生器及び吸収冷凍機 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14743398A JP4043101B2 (ja) | 1998-05-28 | 1998-05-28 | 熱交換器及び再生器及び吸収冷凍機 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11337274A JPH11337274A (ja) | 1999-12-10 |
| JP4043101B2 true JP4043101B2 (ja) | 2008-02-06 |
Family
ID=15430226
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP14743398A Expired - Fee Related JP4043101B2 (ja) | 1998-05-28 | 1998-05-28 | 熱交換器及び再生器及び吸収冷凍機 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP4043101B2 (ja) |
-
1998
- 1998-05-28 JP JP14743398A patent/JP4043101B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH11337274A (ja) | 1999-12-10 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP3883838B2 (ja) | 吸収式冷凍機 | |
| KR20020035770A (ko) | 흡수식 냉동기 | |
| JPH11351696A (ja) | 熱交換器及び再生器及び吸収冷凍機 | |
| JP3935610B2 (ja) | 熱交換器及び吸収冷凍機 | |
| JP4043101B2 (ja) | 熱交換器及び再生器及び吸収冷凍機 | |
| JP2001082821A (ja) | 吸収ヒートポンプ装置 | |
| JP3935611B2 (ja) | 蒸発器及び吸収器及び吸収冷凍機 | |
| JPH11351694A (ja) | 再生器及び吸収冷凍機 | |
| JP3986122B2 (ja) | 排熱吸収型の吸収冷暖房機 | |
| KR100493598B1 (ko) | 흡수식 냉동기 | |
| JP4266697B2 (ja) | 吸収式冷凍機 | |
| JP2001041608A (ja) | 吸収冷凍機の蒸発器及び吸収器 | |
| JP2652416B2 (ja) | 潜熱回収器 | |
| JPH0445363A (ja) | 吸収式冷暖給湯機 | |
| JP2003021426A (ja) | コージェネ型吸収冷凍機 | |
| JP2003021427A (ja) | コージェネ型吸収冷凍機およびその運転方法 | |
| JP4201403B2 (ja) | 吸収式冷凍機 | |
| JPH11337233A (ja) | 吸収冷凍機 | |
| JP2000266476A (ja) | 熱交換器及び吸収冷凍機 | |
| JP2728362B2 (ja) | 吸収式冷凍装置 | |
| JP2001174100A (ja) | 排熱回収型吸収式冷温水機 | |
| JP4260099B2 (ja) | 吸収冷凍機 | |
| JP4322997B2 (ja) | 吸収式冷凍機 | |
| JP3938712B2 (ja) | 高温再生器及び吸収冷温水機 | |
| KR100261545B1 (ko) | 흡수식 냉동기 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20050215 |
|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20070702 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20070731 |
|
| A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20071001 |
|
| TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20071030 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20071113 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20101122 Year of fee payment: 3 |
|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |