吸收式制冷机

本发明涉及由管路连接蒸发器、吸收器、再生器和冷凝器并形成制冷循环 的吸收式制冷机。

设在吸收式制冷机的蒸发器上的传热管，例如有日本专利公报实公昭53 -40767号所揭示的型式，由制冷剂分散器散布到传热管外表面上的制 冷剂冷却流经传热管内的冷水。

在上述现有技术中，由于传热管的外表面和内面都是平滑的，流经管内的 冷水得不到充分的搅拌，冷水在管内顺畅地流过，所以冷水和传热管的热传 递系数低。为了确保热传递量而增加传热管的根数时，又导致了蒸发器容积 的增加。另外，将外表面和内面都平滑的传热管用于冷凝器或吸收器时，也 与蒸发器同样地，流经传热管内的冷却水得不到充分的搅拌，所以冷水和传 热管的热传递系数低。为了确保热传递量即在冷凝器的冷却能力而增加传热 管的根数时，导致冷凝器容量的增加，与上述蒸发器容量增加同样地，引发 吸收式制冷机大型化的问题。

为了解决上述问题，现有技术中采取的办法是在蒸发器内使用管内壁上形 成有连续突起的螺旋管。在上述螺旋管内，该连续突起的间距通常较狭窄， 约为传热管外径的0.4～0.5倍。该连续突起在管内产生紊流效果，增 加了管内的热传递系数，增加热交换量。但是，由于其间距较狭窄，传热管 上下设成为若干层的蒸发器的传热管群等，从上方散布制冷剂时，由于与该 连续突起对应的管外壁的槽的作用，制冷剂几乎都集中在热交换器的下部， 出现干的传热面，而引发传热性能降低和制冷能力降低的问题。另外，如果 螺旋槽的深度较深，则制冷剂进入槽内而不扩散到传热管外面，使得传热面 上的浸湿性不良。在吸收器上也同样地，当连续突起的间距狭窄时，在传热 管外表面吸收液集中而出现干的传热面，导致制冷剂蒸气吸收能力的恶化。

本发明的目的在于提供一种高性能和小型化的吸收式制冷机，该制冷机能 提高蒸发器的制冷能力及吸收器的制冷剂吸收能力。

为了实现上述目的，本发明权利要求1的发明是一种吸收式制冷机，由管 路连接蒸发器、吸收器、再生器和冷凝器并形成制冷循环；上述蒸发器通过 制冷剂的气化将冷水冷却并供给负荷；上述吸收器中流入来自蒸发器的制冷 剂蒸气，同时浓吸收液被散布，由该浓吸收液吸收制冷剂蒸气；上述再生器 对来自吸收器的稀吸收液加热并分离制冷剂蒸气；上述冷凝器中流入来自再 生器的制冷剂蒸气并冷凝该制冷剂蒸气；其特征在于，略水平向地设在该蒸 发器内的若干根传热管上，在管的内面设有沿着管轴方向且螺旋状延伸的连 续突起，在管的外面形成有与该连续突起对应的若干槽，该传热管的槽间距 与管外径尺寸之比为0.5至1.25，在传热管的上方设有散布制冷剂用 的散布装置，传热管的槽间距与散布装置的制冷剂散布间距之比为0.6至 1.4。

本发明权利要求2的发明是在权利要求1的发明中增加以下特征，即，传 热管的槽的宽度为0.5mm至5mm，槽的深度为0.3mm至0.7 mm，槽的曲率半径为0.5mm至1mm。

本发明权利要求3的发明是在权利要求1或2的发明中增加以下特征， 即，传热管内面的突起的突出高度为0.3mm至0.6mm。

本发明权利要求4的发明是在权利要求1、2或3的发明中增加以下特 征，即，用抛光机研磨传热管的外面，进行表面抛光加工。

本发明权利要求5的发明是一种吸收式制冷机，由管路连接蒸发器、吸收 器、再生器和冷凝器并形成制冷循环；上述蒸发器是通过制冷剂的气化将冷 水冷却并供给负荷；上述吸收器中流入来自蒸发器的制冷剂蒸气，同时浓吸 收液被散布，由该浓吸收液吸收制冷剂蒸气；上述再生器对来自吸收器的稀 吸收液加热并分离制冷剂蒸气；上述冷凝器中流入来自再生器的制冷剂蒸气 并冷凝该制冷剂蒸气；其特征在于，略水平向地设在该冷凝器内的、内部流 动着冷却水的若干根传热管上，在管的内面设有沿着管轴方向且螺旋状延伸 的连续突起，在管的外面形成有与该连续突起对应的若干槽，该传热管的槽 宽度为0.5mm至5mm，槽的深度为0.3mm至0.7mm，槽的曲 率半径为0.5mm至1mm，传热管的槽间距与管外径之比为0.5mm 至1.25mm。

本发明权利要求6的发明是一种吸收式制冷机，由管路连接蒸发器、吸收 器、再生器和冷凝器并形成制冷循环；上述蒸发器是通过制冷剂的气化将冷 水冷却并供给负荷；上述吸收器中流入来自蒸发器的制冷剂蒸气，同时浓吸 收液被散布，由该浓吸收液吸收制冷剂蒸气；上述再生器对来自吸收器的稀 吸收液加热并分离制冷剂蒸气；上述冷凝器中流入来自再生器的制冷剂蒸气 并冷凝该制冷剂蒸气；其特征在于，略水平向地设在该吸收器内的、内部流 动着冷却水的若干根传热管上，在管的内面设有沿着管轴方向且螺旋状延伸 的连续突起，在管的外面形成有与该连续突起对应的若干槽，在传热管的上 方设有散布浓吸收液用的散布装置，传热管的槽宽度为0.5mm至5mm， 槽的深度为0.3mm至0.7mm，槽的曲率半径为0.5mm至1mm， 传热管的槽间距与管外径之比为0.5mm至1.25mm，传热管的槽间 距与散布装置的吸收液散布间距之比为0.6mm至1.4mm。

在权利要求1的发明中，滴下到蒸发器传热管上的制冷剂中的一部分沿着 螺旋状连续槽流动，其余的制冷剂扩散到整个管外表面。在管内流动的冷水 因连续的突起而产生紊流。通过将连续槽的间距相对于管外形尺寸及制冷剂 散布间距之比设定为一定的比例，制冷剂适度地在传热管表面扩散。通过使 该槽的间距适度，与该槽对应地设置着的连续的突起能在传热管内部引起充 分的紊流效果。

在权利要求2的发明中，通过将槽的形状设定为上述的尺寸，制冷剂沿着 槽流动，可防止因流入槽中而引起的不易扩散。

在权利要求3的发明中，通过将传热管内面的突起的突出高度设定为一定 的尺寸，能得到充分的紊流效果，并且不大增加传热管的液流损失。

在权利要求4的发明中，更加提高了传热管的外面对制冷剂的可湿性。

在权利要求5的发明中，在冷凝器中，在传热管外面冷凝了的制冷剂集中 地在管外面的槽内流动，可避免制冷剂扩散到整个管外面。另外，形成在传 热管内面的连续突起使冷却水产生紊流，提高冷却水和传热管的热传递效 率。通过将槽的间距与管外形尺寸之比设定为一定的比例，制冷剂可在传热 管的表面适度地扩散。

在权利要求6的发明中，滴下到吸收器传热管上的吸收液在管外面全面地 扩散。在管内流动的冷却水因突起而产生紊流。通过将将连续槽的间距相对 于管外形尺寸和吸收液散布间距之比设定为一定的比例，吸收液可在传热管 的表面适度地扩散。通过使槽间距适度，与该槽对应设置着的突起能在传热 管内部引起充分的紊流效果。

图1是吸收式制冷机的管路构造图。

图2是说明蒸发器构造的侧面图。

图3是传热管的断面图。

图4是表示使槽间距发生变化时，蒸发器的传热管性能变化的图。

图5是说明冷凝器构造的侧面图。

图6是表示使槽间距与制冷剂散布间距之比发生变化时，蒸发器的传热管 性能变化的图。

图7是表示使槽间距发生变化时，冷凝器的性能变化的图。

图8是表示使槽间距与吸收液散布间距之比发生变化时，吸收器的传热管 性能变化的图。

下面，参照附图详细说明本发明的实施例。图1中，1代表低温蒸发吸收 器筒体(下筒体)，蒸发器2和吸收器3放在该蒸发吸收器筒体1内。4代 表备有煤气燃烧器5的高温再生器。在从吸收器3到高温再生器4的稀吸收 液配管6的途中，设有第1吸收液泵P、低温热交换器7和高温热交换器8。

10代表高温冷凝再生器筒体(上筒体)，低温再生器11和冷凝器12 放在该冷凝再生器筒体10内。13代表从高温再生器4到低温再生器11 的制冷剂蒸气管，14代表设在低温再生器11内的加热器，15代表从加 热器14到冷凝器12的制冷剂管。16代表从冷凝器12到蒸发器2的制 冷剂液流下管，17代表与蒸发器2连接的制冷剂循环管，18代表制冷剂 泵，19代表制冷剂的散布装置。21代表与蒸发器2连接的冷水管，21A 代表蒸发器热交换器。

22代表从高温再生器4到高温热交换器8的中间吸收液管，23代表从 高温热交换器8到低温再生器11的中间吸收液管，23A代表中间吸收液 的流入口，24代表设在中间吸收液管23上的第2吸收液泵。25代表从 低温再生器11到低温热交换器7的浓吸收液管，26代表从低温热交换器 7到吸收器3的浓吸收液管，27代表浓吸收液的散布装置。29代表冷却 水管，29A代表吸收器热交换器，29B代表冷凝器热交换器。

如图2所示，上述蒸发器热交换器21A由排成若干层的若干排蒸发器用 传热管30构成。这些传热管30…的内外两面例如用酒精脱脂，而且管的 外表面例如用抛光机研磨进行表面抛光。在传热管30…的两端形成有支承 部30A、30A，该支承部30A、30A的管外表面及管内面是平滑的。 支承部30A、30A由蒸发吸收器筒体1的两端管板1A、1A支承着。 传热管30…是圆形的，沿其全长直径例如为16mm。在这些传热管30… 的上方设置着散布装置(料盘)19，该散布装置19具有若干个散布制冷 剂用的滴孔19a…。上述传热管30是波纹管，具有螺旋形状，在外面形 成有螺旋状的连续的槽31。另外，在传热管内面形成有与该连续的槽31 对应的连续的突起32。

在连续的槽31和突起32的两端，形成不完全螺旋部31B、31B， 该不完全螺旋部31B、31B的槽31的深度和突起32的高度朝着支承 部30A、30A渐渐变小。该不完全螺旋部31B、31B的长度例如为 传热管30外周的1/2以下。在下文中，将上述连续的槽31和连续的突 起32分别仅称为“槽31”和“突起32”。

如果槽31的间距P过窄，则滴下的制冷剂中进入槽31的量增加，从而 制冷剂不往横向扩散；如果间距P过宽，则突起32引起的紊流效果降低。 因此，将间距P与传热管直径D之比P/D设定为0.5至1.25。

另外，槽31的间距P最好与散布装置19的制冷剂散布间距即散布孔的 间距P1约相同，至少与制冷剂散布间距之比为0.5至1.25。其原因 是，制冷剂从散布孔滴下，如果槽31的间距P过窄，则制冷剂不在传热管 30上扩散而直接落入槽31内。反之，如果间距P过宽，则与不设槽31 的平滑管相似，虽然传热管30易被制冷剂浸湿，但是与槽31对应地设在 传热管内面的突条32少，其结果，使传热管30内部产生紊流的紊流效果低。 为了满足上述对于槽31间距P的条件，本实施例中将间距P定为14mm。 通过这样设定P，经实验证明，与平滑管相比，总传热系数能提高20％以上。

如图3所示，槽31的深度H例如设定为0.4mm，至少设定为0.3 mm～0.7mm。设定为0.7mm以下的原因是，如果深度H过深，则 滴下的制冷剂进入槽31内，不在传热管30的外表面扩散便落下。即，设 定得这样浅，制冷剂容易从槽中扩散出来。另外，设定为0.3mm以上的 的原因是，如果槽31过浅，则与槽31对应的突条32引起的冷水紊流效 果降低。

槽31的宽度W例如设定为0.9mm。这里所说的槽31的宽度W是指 从槽31的曲面开始弯曲点33到曲面结束弯曲点34之间的宽度。如果宽 度W过宽，则滴下的制冷剂集中在槽31内，所以设定为0.5mm～5.0 mm。槽31的半径R设定为0.5mm～1.0mm，通过将R设定得较 窄，能防止制冷剂进入槽内而造成的不易扩散。

形成在传热管内面的突起32的突起高度，即突出于内面的尺寸，设定为 0.3mm～0.6mm。其原因是，如果突起高度过小，则引起的紊流效 果低，难以提高热交换率；如果突起高度过大，则传热管30内的液流阻力 增大，导致流态恶化。

图4表示设上述传热管30…的外径为16mm，当使槽31的间距变化 时，传热管30的总传热系数相对于平滑管的总传热系数的倍率。其中，槽 31的深度H和宽度W是一定的，分别为0.4mm和0.9mm。从图4 所示结果可见，当间距P为8mm至20mm时，即间距P与外径D之比为 0.5至1.25时，传热管30的总传热系数为平滑管的1.1倍以上。

图6表示槽31的间距P与制冷剂散布间距P1之比和总传热系数之比 的关系。从该图可见，当传热管30的槽31的间距P与制冷剂散布间距P1 大致相同时，总传热系数为峰值。当槽间距P与散布装置的制冷剂散布间距 P1之比P/P1为0.6～1.4时，总传热系数之比大于1.05，蒸 发器的传热管(波纹管)30的性能提高。如前所述，这是因为间距P不过 分窄也不过分宽，制冷剂在传热管上能适度地扩散，并且在传热管30内部 能得到充分的紊流效果的缘故。

当间距P在7mm以下时则过分窄，制冷剂在传热管上不充分扩散，总传 热系数降低。当间距P在21mm以上时则过分宽，得不到紊流效果，总传 热系数降低。

与上述蒸发器热交换器21A同样地，冷凝器12的冷凝器热交换器29B 由排成若干层的若干排传热管35…构成。如图5所示，与蒸发器用的传热 管30同样地，这些传热管35…也是波纹管，其两端由蒸发再生器筒体10 的管板10A、10A支承着。在其外表面上形成螺旋状的槽31。该槽31 也与上述蒸发器中的同样地，具有适当的尺寸。即槽31的宽度为0.5mm 至5mm，槽的深度为0.3mm至0.7mm，槽的曲率半径为0.5 mm至1mm。在传热管内面与槽31对应地形成有突起32。为了促进制 冷剂蒸气的冷凝，希望传热管35的浸湿性差，所以不研磨管外表面。

图7表示构成为冷凝器热交换器29B的传热管35的波纹管的性能。该 图的横轴表示波纹管的螺旋间距即槽的间距；纵轴表示ΔK/ΔP，ΔK是 表示相对于平滑管(裸管)的总传热系数的性能比，ΔP是表示相对于平滑 管的压力损失比。即，纵轴是用无量纲数表示波纹管的性能，如果大于1则 表示性能好，如果小于1则表示性能不好。波纹管的外径为16mm。从图 中可见，当槽的间距为8mm至20mm时，ΔK/ΔP大于1.05。也 就是说，传热管的槽间距与管外径尺寸之比为0.5至1.25时，该实施 例效果是好的。

另外，与上述蒸发器热交换器21A同样地，吸收器3的吸收器热交换器 19A由排成若干层的若干排传热管35…构成。其构造与上述图5所示的 相同，故不另行图示。与蒸发器用的传热管30同样地，这些传热管35… 也是波纹管，其两端由蒸发再生器筒体10的管板10A、10A支承着。 在其外表面形成有螺旋状的槽31。该槽31也与上述蒸发器中的同样地， 具有适当的尺寸。即槽31的宽度为0.5mm至5mm，槽的深度为0.3 mm至0.7mm，槽的曲率半径为0.5mm至1mm。在传热管内面与 槽31对应地形成有突起32。

槽31的间距即螺旋间距与总传热系数的关系，与在上述蒸发器中所说明 的图4所示关系相同。即，当间距P与传热管35的外径D之比为0.5至 1.25时，总传热系数为平滑管的1.1倍以上。

图8表示槽31的间距P与制冷剂散布间距P1之比和总传热系数之比 的关系。从该图可见，当P/P1为0.6至1.4(即槽31的间距P为 8mm至20mm)时，总传热系数之比为1.05以上，吸收器的传热管 35(波纹管)的性能提高。另外可见，当传热管30的槽31的间距P与 制冷剂散布间距P1约相同时，总传热系数为峰值。

具有上述构造的吸收式制冷机在运转时，高温再生器4的煤气燃烧器5燃 烧，从吸收器3流过来的例如溴化锂水溶液等的稀吸收液被加热，制冷剂从 上述稀吸收液分离。制冷剂蒸气经过制冷剂蒸气管13流向低温再生器11。 在低温再生器11加热来自高温再生器4的中间吸收液，冷凝了的制冷剂液 流向冷凝器12。在冷凝器12从低温再生器11流过来的制冷剂蒸气冷 凝，与从低温再生器11流过来的制冷剂液一起向下流到蒸发器2。在蒸发 器2，通过制冷剂泵18的运转，制冷剂液被散布到蒸发器热交换器21A。 被蒸发器热交换器21A冷却而降低了温度的冷水被供给到负荷。在蒸发器 2气化了的制冷剂蒸气流向吸收器3，被由吸收器热交换器29A散布的浓 吸收液吸收。

在高温再生器4制冷剂蒸气分离，温度上升了的中间吸收液经过中间吸收 液管22、高温热交换器8、中间吸收液管23及第2吸收液泵24流向低 温再生器11。在这里从高温再生器4来的中间吸收液被第2吸收液泵24 加速而流入。中间吸收液被加热器14加热，制冷剂从中间吸收液分离，吸 收液的浓度更加提高。在低温再生器11被加热冷凝的浓吸收液流入浓吸收 液管25，经过低温热交换器7和浓吸收液管26流向吸收3。从散布装置 27被散布到吸收器热交换器29A上。

吸收式制冷机如上述运转时，制冷剂从蒸发器2的散布装置19滴下到传 热管30。制冷剂在传热管30的外表面扩散，顺畅地流动，均匀地滴下到 下方的传热管30上，同时，一部分的制冷剂流入槽31。在传热管30内 流动的冷水因突起32而产生紊流，提高了冷水和传热管30的热传递。另 外，制冷剂也从上方的传热管30均匀地滴下到蒸发器2下部的传热管30 上，确保了制冷剂对传热管30表面的浸湿。

在冷凝器12的热交换器29B中，从低温再生器11流过来的制冷剂蒸 气在传热管35的外表面冷凝。制冷剂在传热管35的外表面流向下方，从 下端滴下到下方的传热管35上。在这里，管外表面的制冷剂集中到槽31 并向下方滴下。这样，在传热管35的外表面制冷剂不扩散，而顺着槽31 滴下，冷凝面积增加。在传热管内流动的冷水因突起32而产生紊流，提高 冷却水和传热管35的传递效率。

在吸收器3的热交换器29A中，被散布的浓吸收液由流经传热管30内 部的冷却水冷却，容易吸收制冷剂蒸气。被散布的浓吸收液滴下到传热管30 上。吸收液在传热管30的外表面向下方流，从下端滴下到下方的传热管30 上。这里，管外表面的吸收液沿着槽31向下方滴下。这样，在传热管30 的外表面吸收液不扩散而顺着槽31滴下，所以容易防止曾一度被吸收液吸 收的制冷剂蒸气再次气化。另外，在传热管30内流动的冷却水因突起32 而产生紊流，提高了冷却水和传热管30的传热效率。

根据上述实施例，对蒸发器2的传热管30，由于如上所述地设定了间距 P与外径D之比、槽的深度以及宽度等，所以将制冷剂滴下到传热管30… 上时，管外面的制冷剂不集中地流到槽31，而在管外全面扩散地流动，能 提高制冷剂和传热管30的热传递效率，同时可使制冷剂均匀地滴下到下方 的传热管上。在传热管30内流动的冷水因突起而产生紊流，该紊流提高冷 水和传热管30的热传递，可大幅度地提高传热管30的热交换率。其结果， 可大幅度地提高蒸发器2的性能，可减少传热管30的根数，使蒸发器2小 型化，使蒸发吸收器筒体1小型化。

当研磨传热管30外表面的情况下，可提高浸湿性，更加提高传热管30 的热交换效率。

冷凝器12的传热管35是波纹管，形成有螺旋状槽31和突起32，所 以，在管外面冷凝了的制冷剂集中在槽31内流动，可避免制冷剂扩散到整 个管外面，确保了冷凝面积，尤其可确保制冷剂从上方滴下来的下层传热管 35的冷凝面积。这里，在传热管35上，为了使制冷剂不在管外面扩散而 沿着槽31流下，槽31的间距最好小于传热管30的直径。另外，冷却水 因传热管35内面的突起32而产生紊流，提高冷却水和传热管35的热传 递，可大幅度地提高传热管35的热交换效率。其结果，可大幅度地提高冷 凝器12的性能，可减少传热管35的根数，使冷凝器12小型化，使冷凝 再生器筒体10小型化，可大幅度地使吸收式制冷机小型化。另外，由于吸 收式制冷机的小型化可减少吸收液的充填量。  

设在吸收器3的散布装置27下方的热交换器29A由若干根传热管30 构成，该若干根传热管30是与蒸发器2的传热管30同样的波纹管，其槽 的深度、间距及宽度与传热管30大体相等，所以，在吸收式制冷机运转时， 可防止从散布装置27滴下的浓吸收液集中地在槽内流动，浓吸收液能在管 外全面扩散地流动，能提高浓吸收液和传热管30的热传递，而且全面扩散 的浓吸收液吸收来自蒸发器2的制冷剂蒸气，能提高吸收能力，可向下方的 传热管30均匀地滴下浓吸收液。在传热管30内流动的冷却水因突起32 而产生紊流，该紊流使冷却水和传热管30的热传递提高，可大幅度地提高 传热管30的热传递效率。其结果，大幅度地提高了吸收器3的性能，可减 少传热管30的根数，使吸收器3小型化，使蒸发器2和冷凝器12小型化， 从而能大幅度地使吸收式制冷机小型化。

如上所述，根据权利要求1、2、3或4的发明，一部分制冷剂沿着螺旋 状的连续槽流动，其余的制冷剂扩散到传热管的全表面，提高了制冷剂和传 热管的热传递效率。传热管内的连续的突起产生紊流效果，该紊流效果提高 了冷水和传热管的热传递效率。另外，由于将槽的间距相对于管外形尺寸和 制冷剂散布间距设定为一定的尺寸，能得到制冷剂在传热外表面扩散以及在 传热管内部产生紊流这样两种效果。因此，大幅度地提高传热管的热效率， 提高蒸发器的性能。

根据权利要求2的发明，由于制冷剂沿着连续的槽流动，并且也能流出该 槽充分地扩散，所以更加提高了热传递效率。

根据权利要求3的发明，由于把传热管内面的突起的突起高度设定为一定 的尺寸，能得到充分的紊流效果，提高冷水和传热管的热传递效率，同时， 对于传热管的冷水的流动损失并不很大，使冷水流动的泵等装置不必大型 化。

根据权利要求4的发明，由于传热管的外面对于制冷剂的可湿性提高，所 以更加提高了传热管的对于制冷剂的传热效率。

根据权利要求5的发明，由于在冷凝器的传热管外面冷凝的制冷剂不扩散 到管的整个外面，所以可防止制冷剂的再次气化，提高冷凝能力。另外，由 于可提高传热管的对于制冷剂的热传递效率，所以可提高传热管的热交换效 率，提高冷凝器的性能。

根据权利要求6的发明，由于滴下到吸收器传热管上的浓吸收液沿着传热 管外面的连续槽全面地扩散，所以提高浓吸收液和传热管的热传递效率。与 该槽对应设置的连续突起使传热管内的冷却水产生紊流，该紊流提高了冷却 水和传热管的热传递效率。因此，提高了传热管的热交换率和冷凝器的性能。