專利名稱：吸收熱泵的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種產(chǎn)生蒸汽的吸收熱泵，特別涉及具備傳熱管根數(shù)較多的吸收器的吸收熱泵。
背景技術(shù)：
存在一種吸收熱泵，將由蒸發(fā)器產(chǎn)生的冷媒蒸汽引導(dǎo)至吸收器，在吸收器中通過吸收溶液吸收冷媒蒸汽時(shí)產(chǎn)生的吸收熱，對(duì)水進(jìn)行加熱而獲得水蒸汽(例如參照專利文獻(xiàn) 1)。近年，在這種吸收熱泵中，大型化的要求變得顯著。專利文獻(xiàn)1 日本特開2006-138614號(hào)公報(bào)然而，當(dāng)使吸收熱泵大型化時(shí)，吸收器的傳熱管根數(shù)勢必增多。于是，傳熱管內(nèi)的被加熱流體流量產(chǎn)生較大偏差，傳熱管的有效面積比例減少。特別是，當(dāng)上下方向配置的管級(jí)數(shù)增加時(shí)，該情況變得顯著。特別是在要獲得水蒸汽的吸收熱泵中，在管組的流動(dòng)方向在管板部反轉(zhuǎn)的多通道構(gòu)造中，在進(jìn)行回轉(zhuǎn)而進(jìn)入新的管組時(shí)，下部管組中液體較多而上部管組中蒸汽較多，當(dāng)換算為質(zhì)量流量時(shí)，在下部流動(dòng)較多流量而在上部蒸汽幾乎占據(jù)了全部比例，而存在傳熱變差的問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是鑒于上述問題而進(jìn)行的，其目的在于提供一種吸收熱泵，能夠使產(chǎn)生被加熱流體氣體的吸收器的傳熱管內(nèi)的被加熱流體流量不產(chǎn)生較大偏差，能夠抑制傳熱管的有效面積比例的減少。為了實(shí)現(xiàn)上述目的，例如圖1所示，本發(fā)明第一方式的吸收熱泵100A具備吸收器 Al，該吸收器Al通過吸收冷媒氣體而產(chǎn)生的吸收熱對(duì)被加熱流體液103進(jìn)行加熱，產(chǎn)生被加熱流體氣體；吸收器Al具有傳熱管組12，是由水平配置的多個(gè)傳熱管構(gòu)成的傳熱管組 12，由外側(cè)被散布吸收液、內(nèi)側(cè)流動(dòng)所述被加熱流體液的多個(gè)傳熱管構(gòu)成；和被加熱流體室 121，對(duì)傳熱管組12的被加熱流體液供給側(cè)供給所述被加熱流體液；被加熱流體室121具有間隔件122，將傳熱管組12在上下方向上分割成分別為均勻根數(shù)的分割傳熱管組12a、 12b ；和供給口 131a-l、131b-l，對(duì)各分割傳熱管組12a、12b均勻地供給所述被加熱流體液。當(dāng)如本方式那樣構(gòu)成時(shí)，吸收器具有傳熱管組，傳熱管組的被加熱流體室具有將傳熱管組在上下方向上分割成分別為均勻根數(shù)的分割傳熱管組的間隔件和對(duì)各分割傳熱管組均勻地供給所述被加熱流體液的供給口，因此，能夠使吸收器的傳熱管內(nèi)的被加熱流體流量不產(chǎn)生較大偏差，能夠抑制傳熱管的有效面積比例的減少。本發(fā)明第二方式的吸收熱泵為，在第一方式的吸收熱泵中，例如圖1所示，供給口 131a-l、131b-l具有對(duì)分割管組12a、12b均勻地分配所述被加熱流體液的分配機(jī)構(gòu)132a、 132b。當(dāng)如本方式那樣構(gòu)成時(shí)，供給口具有對(duì)分割管組均勻地分配所述被加熱流體液的分配機(jī)構(gòu)，因此能夠提供一種吸收熱泵，能夠進(jìn)一步可靠地使傳熱管內(nèi)的被加熱流體流量不產(chǎn)生較大偏差，能夠抑制傳熱管的有效面積比例的減少。本發(fā)明第三方式的吸收熱泵為，在第一方式或第二方式的吸收熱泵100AU00B 中，例如圖4、圖5所示，各分割傳熱管組12a、12b分別構(gòu)成為多通道(圖4、圖5中為3通道)。當(dāng)如本方式那樣構(gòu)成時(shí)，各分割傳熱管組分別構(gòu)成為多通道，因此能夠使吸收器的傳熱管內(nèi)的被加熱流體流量不產(chǎn)生較大偏差，能夠抑制傳熱管的有效面積比例的減少， 并且能夠?qū)鳠峁艿拈L度抑制得較短。換言之，由于是多通道，因此傳熱管的根數(shù)增加。并且，由于是多通道，因此在一個(gè)通道結(jié)束時(shí)流動(dòng)方向反轉(zhuǎn)，在下部和上部的傳熱管組中液體和氣體的分配具有變得不均勻的趨勢，但是由于具有分割成分割傳熱管組的間隔件和對(duì)各分割傳熱管組均勻地供給所述被加熱流體液的供給口，因此能夠使吸收器的傳熱管內(nèi)的被加熱流體流量不產(chǎn)生較大偏差，能夠抑制傳熱管的有效面積比例的減少。本發(fā)明第四方式的吸收熱泵為，在第一方式至第三方式的任一方式的吸收熱泵 100AU00B中，例如圖4、圖5所示，具備氣液分離器22，將在吸收器Al-1、A1-2中產(chǎn)生的被加熱流體氣體導(dǎo)入該氣液分離器22，對(duì)所述被加熱流體氣體和與所述被加熱流體氣體相伴的被加熱流體液進(jìn)行分離；以分割傳熱管組12a、12b整體浸在所述被加熱流體液中的方式，形成分割管組12a、Ub出口側(cè)的吸收器Α1-1、Α1-2與氣液分離器22的連接口 22a、22b、 或者分割管組12a、12b的被加熱流體出口側(cè)的被加熱流體室128。當(dāng)如本方式那樣構(gòu)成時(shí)，構(gòu)成為分割傳熱管組整體浸在所述被加熱流體液中，因此能夠抑制氣體從被加熱流體中竄氣。發(fā)明的效果根據(jù)本發(fā)明，能夠提供一種吸收熱泵，能夠使產(chǎn)生被加熱流體氣體的吸收器的傳熱管內(nèi)的被加熱流體流量不發(fā)生較大偏差，能夠抑制傳熱管的有效面積比例的減少。


圖1是本發(fā)明實(shí)施方式的單級(jí)升溫吸收熱泵的示意系統(tǒng)圖。圖2是本發(fā)明實(shí)施方式的二級(jí)升溫吸收熱泵的示意系統(tǒng)圖。圖3是將本發(fā)明實(shí)施方式的吸收熱泵的吸收器和氣液分離器提取表示的示意局部系統(tǒng)圖。圖4是說明本發(fā)明第一實(shí)施方式的吸收器的示意截面圖。圖5是說明本發(fā)明第二實(shí)施方式的吸收器的示意截面圖。圖6是說明本發(fā)明第一實(shí)施方式的吸收器的變形例的示意截面圖。圖7是對(duì)利用氣泡泵功能使被加熱流體在吸收器與氣液分離器之間循環(huán)的情況進(jìn)行說明的示意截面圖。圖8是設(shè)置了多個(gè)氣水分離器的情況的說明圖。圖9是一個(gè)氣水分離器中具有多個(gè)液面的情況的說明圖。
具體實(shí)施例方式以下，參照

本發(fā)明的實(shí)施方式。另外，在各圖中對(duì)相互相同或相當(dāng)?shù)牟考x予相同或類似的符號(hào)，并省略重復(fù)的說明。
首先，參照?qǐng)D1的示意系統(tǒng)圖來說明本發(fā)明第1實(shí)施方式的吸收熱泵100A。如圖所示，本吸收熱泵作為主要結(jié)構(gòu)設(shè)備而具備吸收器Al、蒸發(fā)器E1、再生器G、冷凝器C以及溶液熱交換器XI。在本實(shí)施方式中，典型的是使用溴化鋰水溶液作為吸收液(稀溶液、濃溶液)，使用水作為冷媒。所述主要結(jié)構(gòu)設(shè)備的作用如下所述。吸收器Al為，通過溶液吸收冷媒蒸汽時(shí)產(chǎn)生的吸收熱，對(duì)作為被加熱流體的水進(jìn)行加熱而使其蒸發(fā)。蒸發(fā)器El為，通過作為熱源的熱水102對(duì)作為冷媒液的水進(jìn)行加熱而使其蒸發(fā)，并向吸收器Al輸送作為冷媒蒸汽的水蒸汽。再生器G為，對(duì)在吸收器Al中吸收了冷媒蒸汽而濃度降低了的稀溶液進(jìn)行加熱，產(chǎn)生冷媒蒸汽，對(duì)溶液進(jìn)行再生(成為濃溶液)。冷凝器C為，通過冷卻水101對(duì)在再生器G中產(chǎn)生的冷媒蒸汽進(jìn)行冷卻、冷凝。溶液熱交換器Xl為，使來自吸收器Al的稀溶液與來自再生器G的濃溶液進(jìn)行熱交換。吸收熱泵100A還具備濃溶液管2，通過溶液泵1將來自再生器G的濃溶液引導(dǎo)至吸收器Al ；稀溶液管4，將來自吸收器Al的稀溶液弓I導(dǎo)至再生器G ；冷媒管6，通過冷媒泵 5將冷媒液從冷凝器C引導(dǎo)至蒸發(fā)器El ；以及冷媒管6a，使在蒸發(fā)器El中未蒸發(fā)的冷媒液返回至冷媒泵5的吸入側(cè)；這些管對(duì)各部件進(jìn)行連接。在冷媒管6和冷媒管6a上插入配置有熱交換器X2，使從冷凝器C向蒸發(fā)器El輸送的冷媒液與從蒸發(fā)器El向泵5的吸入側(cè)返回的冷媒液之間進(jìn)行熱交換。如此，將冷媒液從冷凝器C向蒸發(fā)器El輸送的泵5，兼作向蒸發(fā)器El噴射冷媒液的泵，因此能夠省略1臺(tái)泵。另外，冷媒管6a也可以與凝器C直接連接。此外，在蒸發(fā)器El與吸收器Al之間設(shè)置有將在蒸發(fā)器El中蒸發(fā)的冷媒蒸汽向吸收器 Al引導(dǎo)的流路7，在再生器G與冷凝器C之間設(shè)置有將由再生器G產(chǎn)生的冷媒蒸汽向冷凝器C引導(dǎo)的流路8。在冷凝器C中具備引導(dǎo)冷卻水101的冷卻水管9，在蒸發(fā)器El和再生器G中分別具備引導(dǎo)熱源熱水102的熱水管10、11，在吸收器Al中具備用于獲得所希望的高溫蒸汽的傳熱管(傳熱管組)12。另一方面，本實(shí)施方式的吸收熱泵100A具備氣液分離器22，該氣液分離器22將在吸收器Al中被加熱了的作為被加熱流體的水，分離為作為液體的水和水蒸汽。氣液分離器 22上連接有補(bǔ)給水管3。在補(bǔ)給水管3上配置有補(bǔ)給水泵16和補(bǔ)給水加熱器15。對(duì)補(bǔ)給水加熱器15供給熱水102而對(duì)作為被加熱流體液的水103進(jìn)行加熱(預(yù)熱)。氣液分離器22中設(shè)置有液位計(jì)L3，根據(jù)該液位計(jì)L3的檢測輸出來控制補(bǔ)給水泵 16，由此將氣液分離器22內(nèi)的液面的液位維持為規(guī)定水平。在吸收器Al的傳熱管12的入口連接有從氣液分離器22補(bǔ)給作為被加熱流體液的水103的補(bǔ)給管3a，在傳熱管12的出口側(cè)連接有使在吸收器Al中蒸發(fā)的水蒸汽返回到氣液分離器22的返回管3b(3b-l、3b-2、3b-3)。從氣液分離器22向吸收器Al的傳熱管12導(dǎo)入蒸發(fā)量的1 3倍(更優(yōu)選為 1. 5 2倍)程度的水103。如此，能夠提高作為被加熱流體的水側(cè)的傳熱系數(shù)。氣液分離器22具備壓力檢測器Pl和控制器C0NT?？刂破鰿ONT調(diào)節(jié)控制閥41的開度，以使由壓力檢測器Pl檢測出的氣液分離器22的內(nèi)部壓力維持為規(guī)定的設(shè)定值。在上述結(jié)構(gòu)的吸收熱泵中，通過對(duì)再生器G的熱水管11供給熱源熱水102，由此再生器G中的溶液蒸發(fā)而成為濃溶液。利用溶液泵1使該濃溶液經(jīng)過溶液熱交換器Xl而被加熱，輸送至吸收器Al并散布到傳熱管12的傳熱面上。另一方面，利用冷媒泵5輸送到蒸發(fā)器El的冷媒，由經(jīng)過熱水管10的熱源熱水102加熱而蒸發(fā)。該冷媒蒸汽經(jīng)由流路7到達(dá)吸收器Al，被所散布的所述濃溶液吸收，濃溶液成為稀溶液。通過此時(shí)的吸收熱濃溶液被加熱并成為高溫，對(duì)傳熱管12的傳熱面進(jìn)行加熱，對(duì)在傳熱管12中流通的水103進(jìn)行加熱，產(chǎn)生蒸汽104并從傳熱管12排出。吸收器Al的稀溶液經(jīng)過稀溶液管4，在溶液熱交換器Xl中對(duì)經(jīng)過濃溶液管2的濃溶液進(jìn)行加熱并返回再生器G。在再生器G中產(chǎn)生的蒸汽經(jīng)過流路8到達(dá)冷凝器C，由經(jīng)過冷卻水管9的冷卻水101冷卻而冷凝，并重復(fù)循環(huán)。在吸收器Al中設(shè)置有對(duì)積留在其底部的溶液的液面進(jìn)行檢測的液位計(jì)Li。在底部設(shè)置有溶液的出口。將液位計(jì)Ll的檢測輸出送到驅(qū)動(dòng)溶液泵1的變換器18，對(duì)該溶液泵1進(jìn)行控制。由此，對(duì)從再生器G向吸收器Al輸送的濃溶液的流量進(jìn)行控制，而將積留在吸收器Al底部的溶液的液面的液位維持為指定水平。此外，在蒸發(fā)器El中也設(shè)置有對(duì)積留在底部的冷媒液的液面進(jìn)行檢測的液位計(jì) L2。在底部設(shè)置有冷媒液的出口。將液位計(jì)L2的檢測輸出向控制閥20輸出，對(duì)該控制閥 20進(jìn)行控制，而對(duì)從冷凝器C供給的冷媒流量進(jìn)行控制，維持蒸發(fā)器El的冷媒液的液面。吸收器Al的具體構(gòu)造，將參照?qǐng)D3、圖4、圖5在之后詳細(xì)說明。參照?qǐng)D2對(duì)本發(fā)明的吸收熱泵的其他結(jié)構(gòu)例進(jìn)行說明。本吸收熱泵是二級(jí)升溫的例子。如本圖所示，設(shè)置有高溫吸收器AH和氣液分離器EHS。在此，與圖1的吸收器Al對(duì)應(yīng)的吸收器A2成為低溫吸收器，與蒸發(fā)器El對(duì)應(yīng)的蒸發(fā)器E2成為低溫蒸發(fā)器。此外，高溫蒸發(fā)器EH成為低溫吸收器A2的被加熱側(cè)。從冷凝器C經(jīng)過冷媒管6輸送的冷媒液，經(jīng)過控制閥32和冷媒分支管30被供給至氣液分離器EHS。另一方面，來自高溫蒸發(fā)器EH的冷媒蒸汽，經(jīng)過冷媒管34-1輸送至氣液分離器EHS。由此，在氣液分離器EHS中，來自冷凝器C的冷媒液被加熱蒸發(fā)。被氣液分離的冷媒液經(jīng)過冷媒管34-2返回低溫吸收器A2。在氣液分離器EHS內(nèi)設(shè)置有擋板33。通過使氣液與該擋板33碰撞，由此將冷媒液從冷媒氣體中分離，使冷媒液不會(huì)流入高溫吸收器AH。 通過溶液泵1，來自再生器G的濃溶液經(jīng)過溶液熱交換器Xl及熱交換器X3而被加熱(預(yù)熱)，并被輸送至高溫吸收器AH。在此，來自氣液分離器EHS的冷媒蒸汽被濃溶液吸收，濃溶液成為稀溶液。通過此時(shí)的吸收熱，濃溶液被加熱并成為高溫，對(duì)傳熱管35的傳熱面進(jìn)行加熱，經(jīng)過傳熱管35的水103被加熱而成為蒸汽。該水蒸汽被導(dǎo)入氣液分離器22， 被氣液分離，水蒸汽104從蒸汽管13排出。高溫吸收器AH的稀溶液經(jīng)過稀溶液管37，在熱交換器X3中對(duì)向高溫吸收器AH輸送的濃溶液進(jìn)行加熱，并經(jīng)過控制閥40流入低溫吸收器A2。根據(jù)對(duì)積留在低溫吸收器A2 底部的溶液的液面進(jìn)行檢測的液位計(jì)Ll的輸出，對(duì)控制閥40進(jìn)行控制，將低溫吸收器A2 底部的溶液的液面的液位維持為規(guī)定水平。此外，在高溫吸收器AH中設(shè)置有對(duì)底部的溶液的液面進(jìn)行檢測的液位計(jì)L4。將該液位計(jì)L4的檢測輸出送到驅(qū)動(dòng)溶液泵1的變換器18， 調(diào)節(jié)該溶液泵1的轉(zhuǎn)速，由此調(diào)節(jié)向高溫吸收器AH輸送的濃溶液的流量，將高溫吸收器AH 底部的溶液的液面的液位維持為規(guī)定水平。此外，在氣液分離器EHS中設(shè)置有對(duì)積留在底部的冷媒液的液面進(jìn)行檢測的液位計(jì)L5，根據(jù)該液位計(jì)L5的檢測輸出來調(diào)節(jié)控制閥32，將氣液分離器EHS的液面的液位維持為規(guī)定水平。此外，積留在低溫蒸發(fā)器E2底部的冷媒液的液面的液位，也是根據(jù)液位計(jì)L2 的檢測輸出來調(diào)節(jié)控制閥20，調(diào)整來自冷凝器C的冷媒液供給量，而維持為規(guī)定水平。另外，在圖1和圖2所示結(jié)構(gòu)的吸收熱泵100AU00B中，將蒸發(fā)器El、E2作為使來自冷凝器C的冷媒液散布到引導(dǎo)熱源熱水102的傳熱管上的散布式的蒸發(fā)器進(jìn)行了說明，但也可以構(gòu)成為將引導(dǎo)熱源熱水102的傳熱管配設(shè)在冷媒液中。前者適用于以比較低的溫度工作的蒸發(fā)器，后者適用于以比較高的溫度工作的蒸發(fā)器。在本實(shí)施方式那樣的升溫型吸收熱泵中，不同于吸收冷凍機(jī)，蒸發(fā)器以比較高的溫度工作，因此能夠使用后者的情況較多。當(dāng)如此構(gòu)成時(shí)，在二級(jí)升溫的吸收熱泵中，在高溫吸收器AH、低溫吸收器A2 中，產(chǎn)生被加熱流體氣體的吸收器的傳熱管內(nèi)的被加熱流體流量都不會(huì)發(fā)生較大偏差，因此作為能夠抑制兩個(gè)吸收器的傳熱管的有效面積比例減少的吸收熱泵、即吸收熱泵整體， COP (coefficient of performance 循環(huán)性能系數(shù))較高，并且容易獲得高溫的蒸汽。參照?qǐng)D3說明本發(fā)明實(shí)施方式具備的吸收器Al的結(jié)構(gòu)。在圖1、圖2中，吸收器 Al、AH的結(jié)構(gòu)，僅示出了足夠用于對(duì)其在吸收熱泵100AU00B的整體結(jié)構(gòu)中具有怎樣的作用進(jìn)行說明的程度，以下詳細(xì)說明具體構(gòu)造。圖2的高溫吸收器AH也具有與圖1的吸收熱泵100A的吸收器Al完全相同的構(gòu)造，以下作為吸收器Al進(jìn)行說明。另外，圖2的低溫吸收器A2也在傳熱管內(nèi)產(chǎn)生冷媒的蒸發(fā)，因此能夠應(yīng)用相同的結(jié)構(gòu)。適于本發(fā)明實(shí)施方式的吸收器Al，具體而言具備由水平配置的多個(gè)傳熱管構(gòu)成的傳熱管組12。傳熱管組12被均勻地分割為分割傳熱管組12a、12b、12c。在本圖中示出分割傳熱管組的數(shù)量為3的情況。然而，分割傳熱管組的數(shù)量也可以是2、也可以是4以上。 在傳熱管組12(Ua、12b、12C)中，向其外側(cè)散布吸收液，在各傳熱管的內(nèi)側(cè)流動(dòng)作為被加熱流體液的水。尤其當(dāng)在上下方向上配置的傳熱管根數(shù)增加時(shí)，被加熱流體的流量偏差變得顯著。因此，傳熱管組12的分割是在上下方向上分割為多個(gè)。參照?qǐng)D4說明吸收器Al的更具體的構(gòu)造。在此，作為第一實(shí)施方式，通過分割傳熱管組的數(shù)量為2時(shí)的吸收器Al-I進(jìn)行說明。在傳熱管組12的供給作為被加熱流體液的水的一側(cè)，具有供給該水的作為被加熱流體室的第一水室121。第一水室121具有將傳熱管組12在上下方向上分割為分別為均勻根數(shù)的分割傳熱管組12a、12b的間隔件122。在此， 將被加熱流體室具體地稱為水室。雖然存在該水室中僅積存蒸汽的情況，但為了方便在該情況下也稱作水室。在圖4中，通過間隔件122將第一水室121分為分割水室121a、121b，但它們也可以是完全獨(dú)立的水室。第二水室123也同樣。通過減小水室的內(nèi)容積，能夠容易提高水室的強(qiáng)度，進(jìn)而能夠緩和法規(guī)限制。在此，所謂均勻的根數(shù)典型地是指相同根數(shù)，但為大致相同數(shù)量即可。即，分割傳熱管組12a、12b的傳熱管的根數(shù)，只要不是分別過大、而是流入各傳熱管的作為被加熱流體的水的流量不產(chǎn)生較大偏差程度的均勻根數(shù)即可。例如假設(shè)如下情況當(dāng)超過170根時(shí)流量會(huì)產(chǎn)生偏差(根據(jù)縱和橫的分配、傳熱管的口徑、在吸收器中要得到的水蒸汽的溫度等的不同，產(chǎn)生還是不產(chǎn)生偏差的極限的根數(shù)或縱向級(jí)數(shù)也不同，在此通過根數(shù)來表現(xiàn))， 而所需要的吸收器的管根數(shù)為480根。
在該情況下，當(dāng)分割成2個(gè)分割傳熱管組時(shí)，各分割傳熱管組的管根數(shù)為240根。 這比流量不產(chǎn)生偏差的極限根數(shù)170根多。接著，當(dāng)分割成3個(gè)分割傳熱管組時(shí)，各分割傳熱管組的管根數(shù)為160根。這比流量不產(chǎn)生偏差的極限根數(shù)170根少。因此可知，分割為 3部分即可。在該情況下，均勻根數(shù)典型的是160根，但是也可以分割為150根、160根、170 根的3部分。這種情況也包含在均勻的根數(shù)的概念中。這是因?yàn)?，這是能夠發(fā)揮流量不產(chǎn)生偏差這種效果的范圍內(nèi)的根數(shù)。在此，對(duì)通過間隔件122進(jìn)行間隔、而將第一水室121分割成2個(gè)分割水室121a、 121b的情況進(jìn)行說明。分割水室121a、121b分別覆蓋分割傳熱管組12a、12b。2個(gè)分割水室121a、121b、進(jìn)而分割傳熱管組12a、12b，典型的是被分割成在上下方向上排列(3個(gè)以上的分割水室、分割傳熱管組的情況也同樣分割成在上下方向上排列)。當(dāng)如此進(jìn)行分割時(shí)，能夠避免各分割傳熱管組在縱向上較長地配列。并且，在分割水室121a、121b上分別設(shè)置有，向分割水室121a、121b均勻地供給水、進(jìn)而向分割傳熱管組12a、12b均勻地供給水的供給口 131a-l、131b-l。在該供給口 131a-l、131b-l上分別連接有供給管131a、131b。另外，供給管131a、131b是從供給管131 分支的。換言之，作為被加熱流體的水從供給管131經(jīng)由供給管131a和131b，并列且均勻地供給到分割水室121a、121b。在供給管131a、131b上，作為供給口 131a_l、131b_l的一部分，分別設(shè)置有作為向分割傳熱管組12a、12b均勻地分配水的分配機(jī)構(gòu)的小孔13h、132b。這些小孔的開口大小被調(diào)整為，使壓力損失與分割管組12a、12b的位置頭(及配管的流動(dòng)損失)之差抵消。因此，例如配置在下方的小孔132b的開口小于配置在上方的小孔13 的開口。這是因?yàn)椋路降奈恢妙^較大，因此通過相對(duì)小的開口即可。在兩個(gè)系統(tǒng)中引入小孔的理由為在配管及傳熱管組中的損失較小的情況下，有時(shí)由于兩個(gè)系統(tǒng)的壓力損失的微小差異(例如有無彎曲部)，流量分配會(huì)較大地變化，因此通過小孔來預(yù)先賦予某種程度的阻力，抑制其他壓力損失差異的影響。此時(shí)，如果需要考慮位置頭，則通過改變每個(gè)小孔的阻力來進(jìn)行調(diào)整。另外，作為對(duì)水均勻地進(jìn)行分配的分配機(jī)構(gòu)，即使不以小孔那樣的可以明確地目視的形式來設(shè)置該分配機(jī)構(gòu)，例如也可以根據(jù)配管的尺寸以及長度而將賦予同等效果的機(jī)構(gòu)作為分配機(jī)構(gòu)。此外，之前說明了分割為150根、160根、170根的3部分，而該情況也包含在均勻根數(shù)的概念中的情況，但是向分割傳熱管組均勻地供給被加熱流體液的供給口， 以與上述那樣被所謂均勻地分配的傳熱管組分別相配合的方式供給被加熱流體液即可。因此，如果分割管組的位置頭是不成為問題的程度，則只要簡單地使配管尺寸相等、或者設(shè)成多少存在差的與傳熱管組根數(shù)相配合的配管尺寸即可。另外，在不設(shè)置使被加熱水循環(huán)的泵而通過氣泡泵功能使其循環(huán)的情況下(參照?qǐng)D7)，不設(shè)置小孔，而分別設(shè)置從各分割水室出口向氣液分離器22的配管，并調(diào)整從出口到氣液分離器入口為止的高度(ha、hb、he)，由此進(jìn)行均勻分配。在難以進(jìn)行高度調(diào)節(jié)的情況下，如圖8所示，也可以作為氣液分離器22-a、22_b、 22-c而單獨(dú)設(shè)置多個(gè)氣液分離室(在本實(shí)施方式中為3個(gè))，來實(shí)現(xiàn)均勻分配。在該情況下，將各氣液分離器的蒸汽側(cè)連通，在各氣液分離器中對(duì)液面進(jìn)行調(diào)節(jié)。另外，氣泡泵能力根據(jù)液體的壓入和氣液二相部的高度來決定。如圖9所示，也可以使1個(gè)氣液分離器22具有與圖8所示的情況同等的功能。通過在該氣液分離器中設(shè)置高度不同的間隔件，能夠設(shè)定高度不同的多個(gè)(在本實(shí)施方式中為3級(jí))液面。由此，能夠任意地設(shè)定液面的高度(間隔件的高度)和從水室出口到氣液分離器入口為止的高度，因此能夠自由地設(shè)計(jì)氣泡泵的能力。在圖中，將氣液分離器22中設(shè)定成不同高度的液面，按照從低到高的順序通過液面a、液面b、液面c表示。在圖4的第一實(shí)施方式的吸收器中，傳熱管組12在上下方向上配置有12根(水平方向(圖中進(jìn)深方向)的根數(shù)未示出、例如為15根)。將該傳熱管組12在縱向(鉛垂方向)上2分割成分割傳熱管組1 和分割傳熱管組12b。第一水室121通過間隔件122被分割成分別覆蓋分割傳熱管組1 和分割傳熱管組12b的分割水室121a、121b。傳熱管組12的兩端在2張對(duì)置的管板125、1 處分別被擴(kuò)管，而構(gòu)成管殼式熱交換器。第一水室121與管板125焊接連接，而形成水室。在第一水室121的相反側(cè)，第二水室123與管板1 焊接連接，而形成水室。在縱向上配列了 12根的傳熱管組12，兩端分別由第一水室121和第二水室123覆蓋。在第二水室123中設(shè)置有與第一水室的間隔件122相對(duì)應(yīng)的間隔件124，第二水室被分割成分別覆蓋分割傳熱管組1 和分割傳熱管組12b的分割水室123a、123b。因此，通過間隔件122、124，能夠?qū)鳠峁芙M12分割成分割傳熱管組12a、12b。被分割為兩部分的分割傳熱管組12a、12b，分別將6根進(jìn)一步從下方分割成1根、2根、3根。如此，在本實(shí)施方式的吸收器Al-I中，分割管組12a、12b分別形成為3通道。對(duì)被分割成1根、2根、3根的傳熱管組的分割傳熱管組12b進(jìn)行著重說明。分割傳熱管組12b，通過分割水室121b內(nèi)的間隔件122-lb分割成下級(jí)的由1根構(gòu)成的傳熱管組、中級(jí)的由2根構(gòu)成的傳熱管組、上級(jí)的由3根構(gòu)成的傳熱管組，通過分割水室12 內(nèi)的間隔件124-lb分割成下級(jí)的由1根構(gòu)成的傳熱管組、中級(jí)的由2根構(gòu)成的傳熱管組、上級(jí)的由3根構(gòu)成的傳熱管組。S卩，在第一水室121b內(nèi)，下級(jí)的由1根構(gòu)成的傳熱管組由分割水室121b_l覆蓋， 中級(jí)的由2根構(gòu)成的傳熱管組和上級(jí)的由3根構(gòu)成的傳熱管組由分割水室121b-2覆蓋。此外，在第二水室12 內(nèi)，下級(jí)的由1根構(gòu)成的傳熱管組和中級(jí)的由2根構(gòu)成的傳熱管組由分割水室12北-1覆蓋，上級(jí)的由3根構(gòu)成的傳熱管組由分割水室12北-2覆蓋。換言之，傳熱管組12b通過分割水室121b內(nèi)的間隔件122-lb和分割水室12 內(nèi)的間隔件124-lb，分別被分割成下級(jí)的由1根構(gòu)成的傳熱管組、中級(jí)的由2根構(gòu)成的傳熱管組、上級(jí)的由3根構(gòu)成的傳熱管組。如此，吸收器Al-I的分割傳熱管組12b構(gòu)成為3通道的熱交換器。分割傳熱管組12b上方的分割傳熱管組1 也完全相同。第二水室的分割水室12 的分割水室12北_2通過配管13 與氣液分離器22的連接口 22b連接，第二水室的分割水室123a的分割水室123a_2通過配管133a與氣液分離器22的連接口 2 連接。連接口 22b配置在比分割水室123b-2的出口靠鉛垂方向上方、 并且比傳熱管組12b靠鉛垂方向上方，連接口 2 配置成比分割水室123a-2的出口靠鉛垂方向上方、并且比傳熱管組1 靠鉛垂方向上方。因此，不會(huì)從在傳熱管組12a、12b的最上級(jí)分割傳熱管組的最上部所配列的傳熱管(存在蒸汽集中的趨勢)，經(jīng)過配管133a、13 而僅竄氣蒸汽。氣液分離器22形成為縱長，在上部空間中沿縱向配設(shè)有擋板22e。連接口 22a、22b設(shè)置成與擋板2 對(duì)置。因此，從連接口 22a、22b向氣液分離器22內(nèi)噴入的混有液體水的水蒸汽與擋板2 碰撞，而對(duì)液體水進(jìn)行分離。在擋板2 下方具有與氣液分離器22底部的水面之間被開放的通路。因此，沿著擋板22e向下方流動(dòng)的水蒸汽和水，在此與水面碰撞而進(jìn)一步進(jìn)行氣液分離。完全從液體水中分離的水蒸汽，沿著擋板22e向上方流動(dòng)，從與氣液分離器22的最上部連接的蒸汽管13導(dǎo)出。與蒸汽分離的水集中在氣液分離器22的底部。參照?qǐng)D4說明在第一實(shí)施方式中使用的吸收器Al-I的作用。從供給管131供給的作為被加熱流體的液體水，分流到從供給管131分支的供給管131a和供給管131b。在供給管131a和供給管131b上分別插入配設(shè)有小孔132a、132b，因此分流的水均勻地流到供給管131a和供給管131b中。在此所謂的均勻是指，與傳熱不產(chǎn)生顯著偏差的程度相等。流入供給管131b的水，流入下級(jí)的在縱向上為1根(在水平方向上例如為15根) 的管組中。在該管組中，以來自傳熱管外側(cè)的吸收液(溶液)的吸收熱為主而作為顯熱賦予，作為被加熱流體的水的溫度上升。在此，一部分水蒸發(fā)。從下級(jí)的傳熱管組向分割水室12北_1流入的液狀水和水蒸汽，在分割水室 123b-l中反轉(zhuǎn)，向中級(jí)的縱向2根的傳熱管組流入。在該傳熱管組中，相當(dāng)大量的水成為水蒸汽。從中級(jí)的傳熱管組向分割水室121b_2流入的液狀水和水蒸汽，在分割水室 121b_2中反轉(zhuǎn)，向上級(jí)的縱向3根的傳熱管組流入。在該傳熱管組中，至此未蒸發(fā)的水蒸發(fā)成為水蒸汽。在本實(shí)施方式中，從供給管131供給的水量是應(yīng)蒸發(fā)的水量的1 3倍(更優(yōu)選為1.5 2倍)。即，供給水相對(duì)于蒸發(fā)水的供給水比為1 3倍或者1.5 2倍。在供給水比為1倍時(shí)，所供給的水幾乎全部在吸收器Al-I中蒸發(fā)，因此從上級(jí)的傳熱管組向氣液分離器22僅排出水蒸汽。在供給水比為2倍時(shí)，一半量的水向氣液分離器22排出，并且在3倍時(shí)，所供給的水的近70%量的水向氣液分離器22排出。無論如何在體積上都是水蒸汽壓倒性多的狀態(tài)。另外，使傳熱管組的根數(shù)按照下級(jí)1根、中級(jí)2根、上級(jí)3根的方式增加的原因?yàn)椋?如以上說明的那樣，隨著朝向上級(jí)方向蒸汽的比例增加，體積流量增加。如此，根據(jù)本實(shí)施方式，在上級(jí)、傳熱管組的縱向根數(shù)也為3根，因此能夠抑制流動(dòng)的混有水的水蒸汽的流動(dòng)偏差。在相同構(gòu)造的傳熱管組12a也具有相同的作用。在與本實(shí)施方式對(duì)應(yīng)的現(xiàn)有技術(shù)、即不分割為傳熱管組12a、12b的現(xiàn)有技術(shù)中，3 通道的上級(jí)的傳熱管組根數(shù)為6根。并且，管板125側(cè)的水室中的、覆蓋中級(jí)和上級(jí)的分割水室的縱向較長，因此由于重力的影響在該分割水室中氣液被分離，流入管組的6根管的氣液產(chǎn)生偏差。在較差情況下，在6根管組中，存在最上級(jí)的1根幾乎僅流動(dòng)水蒸汽的趨勢。 即，會(huì)產(chǎn)生竄氣。結(jié)果，在下方的管中流動(dòng)的氣液中，液體的比例變多，流動(dòng)變差。因此，吸收器整體的傳熱効率不得不變低。與此相對(duì)，根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方式，由于對(duì)傳熱管組進(jìn)行分割，因此能夠抑制在傳熱管內(nèi)流動(dòng)的混有水的水蒸汽的流動(dòng)偏差，能夠較高地維持吸收器Al-I整體的傳熱効率，進(jìn)而能夠較高地維持吸收熱泵的COP。此外，能夠使能夠生成的蒸汽溫度較高。另外，在以上的實(shí)施方式中，分別設(shè)置了從各分割水室出口向氣液分離器22的配管，但也能夠如圖6所示，將各出口室(就圖4的第一實(shí)施方式的吸收器而言為分割水室123a-2和分割水室12 - —體化，使從出口到氣液分離器入口為止成為共通的1根配管 13；3 在該情況下，為了均勻分配地供給被加熱水，優(yōu)選預(yù)先使小孔的阻力較大。接著，參照?qǐng)D5，對(duì)第二實(shí)施方式的吸收熱泵使用的吸收器A1-2的構(gòu)造和作用進(jìn)行說明。本實(shí)施方式的吸收器A1-2，除了第二水室128的構(gòu)造之外與第一實(shí)施方式的吸收器Al-I相同。在此，以與吸收器Al-I的不同點(diǎn)為中心進(jìn)行說明。第二水室128與管板1 焊接連接地設(shè)置。第二水室128以覆蓋傳熱管組12a、 12b雙方的方式形成一個(gè)空間。在第二水室128的內(nèi)部空間中設(shè)置有內(nèi)部水室U8a_l，該內(nèi)部水室128a-l覆蓋傳熱管組1 下級(jí)的縱向?yàn)?根的傳熱管組和中級(jí)的縱向?yàn)?根的傳熱管組。在其上部，鄰接地設(shè)置有覆蓋上級(jí)的縱向?yàn)?根的傳熱管組的內(nèi)部水室U8a-2。內(nèi)部水室128a_2的上部在第二水室128內(nèi)開放。內(nèi)部水室128a_2形成在此積留未蒸發(fā)的作為被加熱流體的水的液體積留部。在開放的上部形成有邊緣128c。開放的上部的邊緣128c形成為，積留的水越過該邊緣而溢流。邊緣的高度被決定為，積留的水完全覆蓋到縱向3根的最上部的傳熱管組。內(nèi)部水室128a_2如上所述那樣構(gòu)成，因此在此積留的水覆蓋上級(jí)的傳熱管組，能夠抑制蒸汽經(jīng)過在上級(jí)的傳熱管組中也位于上方的傳熱管而竄氣。在本實(shí)施方式中，由于將傳熱管組分割為分割傳熱管組，因此作為被加熱流體的水的流量不會(huì)產(chǎn)生較大偏差，而且通過形成內(nèi)部水室128a-2能夠更可靠地抑制竄氣。同樣，在第二水室128的內(nèi)部空間內(nèi)設(shè)置有與內(nèi)部水室128a_l對(duì)應(yīng)的內(nèi)部水室 128b-l，并設(shè)置有與內(nèi)部水室128a-2對(duì)應(yīng)的內(nèi)部水室128b_2。內(nèi)部水室128b_2具有與上部的邊緣128c對(duì)應(yīng)的上部的邊緣128d。在第二水室1 上方設(shè)置有朝向氣液分離器22輸送蒸汽的蒸汽通路133c，蒸汽通路133c通過供給口 22c與氣液分離器22連接。并且，在第二水室1 下方設(shè)置有朝向氣液分離器22輸送在吸收器A1-2中未蒸發(fā)的液體水的水通路133d，水通路133d通過供給口 22d與氣液分離器22連接。使積留在內(nèi)部水室128a_2中的水成為泡狀而經(jīng)過的水蒸汽，在排出到第二水室 1 的空間內(nèi)之后，經(jīng)過蒸汽通路133c被引導(dǎo)至氣液分離器22。從內(nèi)部水室128a-2的邊緣 128c溢流的高熱水，在排出到第二水室1 的空間內(nèi)之后，積留在其底部，經(jīng)過水通路133d 被引導(dǎo)至氣液分離器22。內(nèi)部水室128b-2也是同樣的。另外，在本實(shí)施方式中，第二水室 128具備作為氣液分離器的功能，因此能夠省略氣液分離器22或者使其成為簡易結(jié)構(gòu)。由于如上述那樣構(gòu)成，因此在吸收器A1-2中將傳熱管組分割為分割傳熱管組，因此作為被加熱流體的水的流量不會(huì)產(chǎn)生較大偏差，能夠抑制蒸汽的竄氣。并且，積留在內(nèi)部水室U8a-2、128b-2中的水分別覆蓋上級(jí)的傳熱管組，因此能夠更可靠地抑制蒸汽經(jīng)過在上級(jí)的傳熱管組中也位于上方的傳熱管而竄氣。在以上的實(shí)施方式中，說明了將分割傳熱管組分割成下級(jí)、中級(jí)、上級(jí)的3通道的情況，但是在兩通道的情況下也是同樣的。在該情況下，如果以吸收器Al-I進(jìn)行說明，則分割水室121b-2與氣液分離器22連接。此外，也能夠適用于4通道以上的情況。如以上所說明的那樣，當(dāng)吸收熱泵變?yōu)榇笕萘?、生成蒸汽的吸收器的傳熱管根?shù)增加時(shí)，傳熱管內(nèi)的被加熱流體流量產(chǎn)生較大偏差，傳熱管的有效面積比例減少。特別是， 當(dāng)上下方向配置的管的級(jí)數(shù)增加時(shí)，該情況變得顯著。特別在管組的流動(dòng)方向在管板部反轉(zhuǎn)的多通道構(gòu)造中，在進(jìn)行回轉(zhuǎn)而進(jìn)入新的管組時(shí)，下部管中液體增多而上部蒸汽增多，當(dāng)換算為質(zhì)量流量時(shí)，在下部流動(dòng)較多流量而在上部蒸汽幾乎占據(jù)了全部比例，傳熱變差。然而，根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方式，由于對(duì)吸收器的傳熱管組進(jìn)行分割，因此即使吸收器的傳熱管根數(shù)增多，也能夠抑制傳熱管內(nèi)的被加熱流體流量產(chǎn)生較大偏差，能夠抑制傳熱管的有效面積比例的減少。換言之，能夠抑制蒸汽占據(jù)傳熱管組的上部的情況，能夠良好地維持傳熱。附圖標(biāo)記說明1溶液泵2濃溶液管3補(bǔ)給水管3a補(bǔ)給管3b、3b-l、3b-b_3 返回管4稀溶液管5冷媒泵6冷媒管7、8 (冷媒蒸汽)流路9冷卻水管10、11 熱水管12傳熱管(傳熱管組)12a、12b、12c分割傳熱管組13蒸汽管15補(bǔ)給水加熱器16補(bǔ)給水泵18變換器20控制閥22氣液分離器22a、22b、22c、22d 連接口22-a.22-b.22-c單獨(dú)的氣液分離器22e 擋板30冷媒分支管32控制閥33 擋板34-1,34-2 冷媒管35傳熱管40,41 控制閥100AU00B 吸收熱泵101冷卻水102熱源熱水103被加熱流體(水)104蒸汽(水蒸汽)
121 第一水室121a、121b 分割水室121a-l、121a-2、121b-l、121b_2 分割水室122、122-la、122_lb 間隔件123 第二水室123a、123b 分割水室123a-l、123a-2、123b-l、123b_2 分割水室124、124-la、124_lb 間隔件125、126 管板131、131a、131b 供給管132a、132b 小孔133c蒸汽通路133d、133e 水通路A1、A2 吸收器AH高溫吸收器C冷凝器CONT 控制器E1、E2 蒸發(fā)器EH高溫蒸發(fā)器EHS氣液分離器G再生器L1、L2、L3、L4、L5 液位計(jì)Pl壓力檢測器X1、X2、X3 熱交換器
權(quán)利要求
1.一種吸收熱泵，其特征在于，具備吸收器，該吸收器通過吸收冷媒氣體而產(chǎn)生的吸收熱對(duì)被加熱流體液進(jìn)行加熱， 產(chǎn)生被加熱流體氣體， 所述吸收器具有傳熱管組，是由水平配置的多個(gè)傳熱管構(gòu)成的傳熱管組，由外側(cè)被散布吸收液、內(nèi)側(cè)流動(dòng)所述被加熱流體液的多個(gè)傳熱管構(gòu)成；和被加熱流體室，對(duì)所述傳熱管組的被加熱流體液供給側(cè)，供給所述被加熱流體液， 所述被加熱流體室具有間隔件，將所述傳熱管組在上下方向上分割成分別為均勻根數(shù)的分割傳熱管組；和供給口，對(duì)各所述分割傳熱管組均勻地供給所述被加熱流體液。
2.如權(quán)利要求1所述的吸收熱泵，其特征在于，所述供給口具有對(duì)所述分割管組均勻地分配所述被加熱流體液的分配機(jī)構(gòu)。
3.如權(quán)利要求1或2所述的吸收熱泵，其特征在于， 各所述分割傳熱管組分別構(gòu)成為多通道。
4.如權(quán)利要求1至3中任一項(xiàng)所述的吸收熱泵，其特征在于，具備氣液分離器，將在所述吸收器中產(chǎn)生的被加熱流體氣體導(dǎo)入該氣液分離器，對(duì)所述被加熱流體氣體和與所述被加熱流體氣體相伴的被加熱流體液進(jìn)行分離，以所述分割傳熱管組整體浸在所述被加熱流體液中的方式，形成所述分割管組出口側(cè)的所述吸收器與所述氣液分離器的連接口、或者所述分割管組的被加熱流體出口側(cè)的被加熱流體室。
全文摘要
一種吸收熱泵，使被加熱流體流量不產(chǎn)生較大偏差并且抑制傳熱管有效面積比例減少。吸收熱泵(100A)具備對(duì)被加熱流體液(103)加熱而產(chǎn)生被加熱流體氣體的吸收器(A1)，吸收器(A1)具有傳熱管組(12)，由水平配置、外側(cè)被散布吸收液而內(nèi)側(cè)流動(dòng)所述被加熱流體液的多個(gè)傳熱管構(gòu)成；和被加熱流體室(121)，對(duì)傳熱管組(12)的被加熱流體液供給側(cè)供給所述被加熱流體液；被加熱流體室(121)具備間隔件(122)，將傳熱管組(12)在上下方向上分割成分別為均勻根數(shù)的分割傳熱管組(12a、12b)；和供給口(131a-1、131b-1)，對(duì)各分割傳熱管組(12a、12b)均勻地供給所述被加熱流體液。
文檔編號(hào)F25B15/00GK102287951SQ20111016393
公開日2011年12月21日 申請(qǐng)日期2011年6月17日 優(yōu)先權(quán)日2010年6月18日
發(fā)明者井上修行, 福住幸大 申請(qǐng)人:荏原冷熱系統(tǒng)株式會(huì)社