專利名稱：吸收器的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種將氣相的工作流體吸收到液相的工作流體中的吸收器，特別涉及一種比較經濟，而且可提高設備熱效率的吸收器。
在溫差發電，或蒸氣動力等設備中，一般都是在工作流體與高溫流體以及低溫流體之間進行熱傳遞，通過讓工作流體進行壓縮、蒸發、膨脹與冷凝的一系列循環，取出動力。另一方面，在冷凍機與熱泵中，又讓工作流體進行工作，在壓縮、蒸發、膨脹與冷凝的一系列循環中，在工作流體與高溫流體以及低溫流體之間實現熱量的吸收或放出。
在這種動力循環系統或冷凍(熱泵)循環系統中，為了在高溫流體與低溫流體之間溫差不大的情況下，提高熱效率，歷來都是采用氨之類的低沸點流體與水之類的高沸點流體的混合流體作為工作流體。
特別是，在采用這種混合流體的動力循環系統中，為了適應抑制冷凝器的熱交換量、縮小冷凝器的傳熱面，同時減少低溫流體的供給流量，降低成本的要求，一般采取的方法是在循環系統中裝進吸收器，用該吸收器將從膨脹器(透平)出來的工作流體的蒸氣吸收到從蒸發器出來之后一時分離的液相工作流體中，同時用低溫流體或別的冷卻用流體回收吸收時的冷凝潛熱與吸收熱，將未被吸收的殘留工作流體蒸氣送到冷凝器，從而減少到達冷凝器的熱量。
圖9所示的是裝有這種吸收器的動力循環系統的一個實例。該圖9是含吸收器的動力循環系統的概略說明圖。
在上述圖9中，現有的動力循環系統，具有讓液相的工作流體與高溫流體進行熱交換、使一部分工作流體蒸發的蒸發器101，讓從蒸發器101出來的工作流體的氣相成份與液相成份分離的氣液分離器102，用氣液分離器102分離出來的液相工作流體對進入蒸發器101之前的工作流體進行預熱的再生器103，使從再生器103出來的液相工作流體壓力降低的減壓閥104，讓氣液分離器102分離出來的氣相工作流體流入、膨脹，取出動力的透平105，使從透平105出來的氣相工作流體與從減壓閥104出來的液相工作流體接觸的吸收器106，使從吸收器106出來的工作流體中的氣相工作流體冷凝的冷凝器107，貯留從冷凝器107出來的工作流體的儲存罐108，以及給從儲存罐108出來的工作流體加以一定壓力，送向再生器103以及在其前面的蒸發器101的送出泵109。
現有的吸收器，在化工、食品加工等各種設備中，用來將氣相工作流體吸收到液相工作流體中。
現有的動力循環系統具有上述的結構，通過利用吸收器106，將氣相工作流體吸收到液相工作流體中來，可以提高循 環系統的熱效率，這可以通過計算得到證明，但是如何將該吸收器106實際應用于動力循環系統設備中依然是個課題。
本發明的目的是提供一種能讓液相工作流體高效率地吸收氣相工作流體，從而能使利用含動力循環系統等吸收工序在內的循環系統的設備，或整個機器成本降低，熱效率提高的吸收器。
本發明的吸收器，是至少兩種以上不同沸點的物質混合而成的工作流體分別在液相與氣相狀態下被供給、氣相工作流體與液相工作流體接觸并被其吸收的吸收器，其特征是具有內部至少被兩個以上大致平行的分隔壁在上下方向分隔為至少三個以上區域的、大致呈箱形的機殼；由多個有大致平行、且相隔一定間隔相對向的兩面、兩端為開放狀態的大致呈筒形的筒體構成的濕筒部，上述濕筒部的結構是在上述機殼內、設置有多個上述大致呈筒形的筒體的筒軸方向與上下方向一致、且面與面大致平行相對向排列的上述大致呈筒形的筒體，大致呈筒形的筒體的兩端開口部分別位于機殼的最上部與最下部內；分別與上述多個濕筒部一邊的端部開口部連通、從外部向各濕筒部內供給冷卻用流體的冷卻用流體供給部；以及分別與上述多個濕筒部另一邊的端部開口部連通、從各濕筒部內回收冷卻用流體、將其取出到外部的冷卻用流體回收部；在面向上述機殼被分隔出的區域中兩邊分別存在其它區域的中間區域的上側及下側分隔壁與貫穿各分隔壁的上述濕筒部的外周面之間，形成有一定的間隙，冷卻用流體分別在上述的多個濕筒部內連續流下，液相工作流體從外部供給到與上述機殼的中間區域上側相鄰的區域，液相工作流體沿著各濕筒部外周從上述上側分隔壁與濕筒部之間的間隙中連續流下，液相工作流體通過上述下側的分隔壁與濕筒部之間的間隙流入與上述中間區域下側相鄰的區域，被取出到外部，同時，氣相工作流體從外部供給到上述機殼的中間區域，與沿各濕筒部外周流下的液相工作流體接觸。
這樣，在本發明中，由于在大致呈箱形的機殼內設置著多個大致呈筒形的濕筒部，冷卻用流體在該濕筒部內部通過，同時液相工作流體沿濕筒部的外周面流下，在工作流體與冷卻用流體通過濕筒部進行熱交換的同時，氣相工作流體供給到機殼內，氣相工作流體與液相工作流體接觸，被其吸收，因此，一部分氣相工作流體變成液相工作流體，減少了流向冷凝器的蒸氣量，同時在冷凝器中進行熱交換的熱量中有一部分可以作為使工作流體溫度上升的部分得到回收，可以減少冷凝器的傳熱面積，使冷凝器密集化，減少在冷凝器中轉移到冷卻用流體、廢棄到系統外的熱量，提高循環系統的熱效率。濕筒部的外周與分隔壁之間的間隙成為液相工作流體到機殼中間區域的入口與出口，讓適量的工作流體從間隙中沿濕筒部的外周流下，這樣，可以在可向冷卻用流體進行熱轉移的狀態下，最大限度地確保液相工作流體與氣相工作流體的接觸面積，優化吸收效率，同時使結構簡單，制造方便，成本降低。
本發明的吸收器，如有必要，可以在上述的濕筒部的各面形成在工作流體側與冷卻用流體側凹凸正好相反而共同構成的、在液相工作流體流下方向為連續凸條形或溝形、在與上述連續方向垂直相交的方向為相隔一定間距并立、橫截面為大致波浪形的凹凸形狀的凹凸花紋。
這樣，在本發明中，由于在濕筒部上形成了在液相工作流體流下方向的連續凹凸花紋，液相工作流體可沿該凹凸花紋流下，因此，可以確保擴大傳熱面積，并且讓液相工作流體順暢地流下，切實地與濕筒部接觸，提高熱量從吸收了氣相工作流體的液相工作流體通過濕筒部轉移到冷卻用流體的熱轉移效率，快速地進行熱轉移，防止進行了吸收的工作流體再蒸發，使工作流體的吸收更加高效率地進行。
本發明的吸收器，如有必要，可以讓氣相工作流體在上述機殼中間區域的供給口與中間區域下部連通，未吸收的殘留氣相工作流體的排出口與中間區域的上部連通。
這樣，在本發明中，由于氣相工作流體的供給口與排出口形成于機殼側面，分別與中間區域的下部與中間區域的上部連通，氣相工作流體流是向上的，因此，氣相工作流體在中間區域自下而上移動，與流下的液相工作流體對流，氣相工作流體向液相工作流體的熱轉移沒有浪費，可以提高熱效率，同時可讓氣相工作流體切實地與液相工作流體接觸，提高吸收效率。
下面結合附圖對本發明進行詳細說明。
圖1是本發明的一種實施方式的吸收器設置狀態的側視圖。
圖2是本發明的一種實施方式的吸收器的縱截面圖。
圖3是本發明的一種實施方式的吸收器的主要部分截面圖。
圖4是本發明的一種實施方式的吸收器上部的部分切口立體圖。
圖5是本發明的一種實施方式的吸收器下部的部分切口立體圖。
圖6是本發明的一種實施方式的吸收器主要部分切口立體圖。
圖7是本發明的另一種實施方式的吸收器主要部分切口立體圖。
圖8是采用本發明的一種實施方式的吸收器的動力循環系統的概略說明圖。
圖9是含吸收器的動力循環系統的概略說明圖。
下面，參照圖1～圖6，對本發明的一種實施方式的吸收器進行說明。本實施方式的吸收器是采用低沸點流體氨與高沸點流體水的混合物作為工作流體的動力循環系統的一個組成部分，構成動力循環系統的其它機器標注了與上述現有的機器一樣的符號，不再做說明。圖1是本實施方式的吸收器設置狀態的側視圖，圖2是本實施方式的吸收器的縱截面圖，圖3是本實施方式的吸收器的主要部分截面圖，圖4是本實施方式的吸收器上部的部分切口立體圖，圖5是本實施方式的吸收器下部的部分切口立體圖，圖6是本實施方式的吸收器主要部分切口立體圖。
如上述各圖所示，本實施方式的吸收器1具有金屬制的矩形箱形體形成的、在該箱形體內部分別設置著四個平行的分隔壁2a、2b、2c、2d，其內部被各分隔壁分隔成上側區域4、工作流體供給區域5、中間區域6、工作流體回收區域7以及下側區域8五個區域的機殼2；由多個有平行、且相隔一定間隔相對向的兩面、兩端為開放狀態的大致呈筒形的筒體構成的濕筒部3，上述濕筒部的結構是在上述機殼2內、設置有多個上述大致呈筒形的筒體的筒軸方向與上下方向一致、分別貫穿分隔壁2a、2b、2c、2d，且面與面大致平行相對向排列的上述大致呈筒形的筒體，大致呈筒形的筒體的兩端開口部分別位于上側區域4與下側區域8；在面向上述機殼2的中間區域6的分隔壁2b、2c與貫穿各分隔壁的上述濕筒部3的外周面之間，形成有一定寬度的間隙9。還有，分別與上述多個濕筒部3的上端開口部連通的上側區域4作為上述冷卻用流體供給部，將冷卻用流體10供給到各濕筒部3內，分別與上述多個濕筒部3的下端開口部連通的下側區域8作為上述冷卻用流體回收部，從各濕筒部3內回收冷卻用流體10。
上述機殼2，在一定的側面上部，分別形成從外部向構成冷卻用流體供給部的上側區域4供給冷卻用流體10的冷卻用流體入口4a，以及向工作流體供給區域5供給液相工作流體11的上部供給口5a，在一定的側面下部，分別形成從構成冷卻用流體回收部的下側區域8排出冷卻用流體10的冷卻用流體出口8a，以及從工作流體回收區域7排出液相工作流體11的下部供給口7a。在面向中間區域6的機殼2的一個側面下部，設置著供給氣相工作流體12的中間供給口6a，在面向中間區域6、與上述的一個側面相對向的另一個側面的上部一定部位，設置著取出氣相工作流體12用的中間排出口6b。
上述的濕筒部3是具有長寬比很大的矩形開口截面的金屬制筒形體，在貫穿各分隔壁2a、2b、2c、2d的狀態下，在機殼2內設置有許多個，其兩端部的外周面無間隙地密切固定于分隔壁2a、2d上，與分隔壁2b、2c則不是密切接觸的，而是存在有一定寬度的間隙9。由于濕筒部3與分隔壁2a、2b密切接觸，因此上側區域4與下側區域8同其它區域之間是不連通的，冷卻用流體10與工作流體11不會混合。此外，由于濕筒部3與分隔壁2b、2c之間存在間隙9，因此工作流體供給區域5與工作流體回收區域7同中間區域6之間是相互連通的。在該濕筒部3面向中間區域6的部分，形成有一定的凹凸花紋，目的是增加傳熱面積與提高強度。
該濕筒部3的凹凸花紋是在濕筒部3的外側與內側凹凸正好相反而共同形成的一定形狀的凹凸花紋。該凹凸花紋在上下方向呈連續凸條形或溝形、且在與上下方向垂直相交的方向呈相隔一定間距并立的、橫截面大致呈波浪形的凹凸形狀，在以氨、水混合物為工作流體，海水為冷卻用流體的條件下，由對工作流體的熱轉移率最好的0.5～1.5mm寬的溝形部3a(從工作流體側看的形狀)并立設置形成(參照圖6)。由于該凹凸花紋在工作流體11與冷卻用流體10的流動方向、即上下方向呈連續凸條形或溝形，因此可以對各流體進行控制，順暢地在上下方向引導各流體。
下面，對具有上述結構的吸收器的吸收動作進行說明。
事先由氣液分離器102分離出來的氣相工作流體(低沸點流體濃度高的混合蒸氣)12，在再生器103中進行熱交換，使溫度降低，再在減壓閥104中減壓至一定壓力而形成的液相工作流體(低沸點流體濃度低的混合液)11，由一定壓力，通過上部供給口5a供給到機殼2的工作流體供給區域5。
另外，冷卻用流體10由一定壓力，通過冷卻用流體入口4a供給到機殼2的上側區域4，在多個濕筒部3內部連續流下(參照圖3、圖4)。
工作流體供給區域5供給的液相工作流體11從分隔壁2b與濕筒部3之間的間隙9流出，并沿濕筒部3的外周連續流下(參照圖3、圖4)，并通過中間區域6。
另一方面，由氣液分離器102分離出來、經過透平105的氣相工作流體12，被從機殼2一個側面的中間供給口6a連續供給到中間區域6，與沿濕筒部3的外周面流下的液相工作流體11相對向地向上移動，到達各濕筒部3附近，與流下的液相工作流體11接觸。
在濕筒部3的外側，與流下的液相工作流體11接觸的氣相工作流體12，通過液相工作流體11與濕筒部3向內側的冷卻用流體10放出吸收熱與冷凝潛熱，被吸收到液相工作流體11中(參照圖3)。
這時，在濕筒部3內部流下的冷卻用流體10，從液相工作流體11汲取了一定的熱量，防止了因吸收而使溫度上升導致吸收后的液相工作流體被再蒸發。
吸收了氣相工作流體12的液相工作流體11，成為低沸點流體濃度高的狀態，在濕筒部3的外周面上向下方流下，經過濕筒部3與分隔壁2c之間的間隙，流入工作流體回收區域7(參照圖5)。到達工作流體回收區域7的液相工作流體11被從機殼2下部的下部排出口7a取出。被取出的液相工作流體(低沸點流體濃度高的混合液)11，被送到冷凝器107的工作流體出口側，與冷凝液成為一體。另一方面，未被吸收的殘留氣相工作流體12，成為低沸點流體濃度更低的狀態，被從機殼2的另一個側面的中間排出口6b回收，流向冷凝器107。冷卻用流體10在各濕筒部3內部從液相工作流體11汲取了熱量之后，從各濕筒部3內部流入下側區域8(參照圖5)，從該下側區域8通過冷卻用流體出口8a排出。
這樣，在本實施方式的吸收器中，由于在機殼2內設置了大致呈筒形的濕筒部3，冷卻用流體10在該濕筒部3內部通過，同時液相工作流體11沿濕筒部3的外周面流下，工作流體11與冷卻用流體10之間通過濕筒部3進行熱交換，氣相工作流體12被供給到機殼2內，氣相工作流體12與流下的液相工作流體11接觸，被其吸收，因此，可以減少流向冷凝器的氣相工作流體的量，減少冷凝器的傳熱面積，使冷凝器密集化，同時減少在冷凝器中轉移到冷卻用流體、廢棄到系統外的熱量，提高循環系統的熱效率。
由于在濕筒部3上形成了上下方向的連續凹凸花紋，因此，液相工作流體11可沿濕筒部3順暢地流下，切實地與濕筒部3接觸，因此，可以擴大傳熱面積，并且提高熱量從液相工作流體11通過濕筒部3轉移到冷卻用流體10的熱轉移效率，快速地進行熱轉移，防止進行了吸收的工作流體再蒸發。還有，由于濕筒部3的外周與分隔壁2b之間的間隙9成為液相工作流體11到中間區域6的入口與出口，讓適量的工作流體從間隙中沿濕筒部的外周流下，因此，可以在可向冷卻用流體10進行熱轉移的狀態下，最大限度地確保液相工作流體11與氣相工作流體12的接觸面積，優化吸收效率，同時使結構簡單，制造方便，成本降低。
在上述實施方式的吸收器中，濕筒部3是由一枚金屬制板狀體連接形成的、正規矩形開口截面的筒形體構成的，但是也可以由兩枚大致的板狀體，相隔一定空間連接成一體、形成的矩形開口截面的大致筒形體構成。
多個的濕筒部3是平行地組裝在一起的，由分隔壁2a、2d支承，但是也可以將濕筒部3相互隔開一定間隔，留出空間，用貼合、焊接等方法構成一體，恰當地設定濕筒部3的平行面的間隔及濕筒部3與濕筒部3之間的間隔，便可充分確保液相與氣相的工作流體能相互接觸的部分。
在上述實施方式的吸收器中，濕筒部3面向中間區域6的凹凸花紋，是溝形部3a并立設置、橫截面大致呈波浪形、在液相工作流體11流下的外側與冷卻用流體10流下的內側凹凸正好相反而共同形成的凹凸花紋，但是不限于此，也可以讓冷卻用流體10流下的內側為沒有構成溝形部3a的凹凸的平滑的形狀，這樣，在工作流體的熱轉移率處于最佳狀態的情況下，即使在冷卻用流體含雜質的情況下，這類雜質也不容易附著在濕筒部3里面，可確實地維持冷卻用流體的熱轉移率。
在上述實施方式的吸收器中，濕筒部3面向中間區域6的凹凸花紋，是寬度對液相工作流體11的熱轉移率最好的溝形部3a并立設置、橫截面大致呈波浪形的凹凸形狀，但是，也可以如圖7所示，改變溝形部的設置狀態，由與構成混合流體的各流體的不同表面張力相對應的寬度較窄的溝形部3b與寬度較寬的溝形部3c組合成一體構成橫截面為復合波浪形的凹凸形狀，溝形部3b與溝形部3c交互配置或按一定數目分別設置，這樣，可以對被混合的各流體均進行最佳的熱轉移。
另外，溝形部的寬度也不限于上述的情況，在所用的工作流體與冷卻用流體的種類不同的情況下，可以根據各流體的種類而采用適當的寬度。特別是在工作流體的表面張力較大，或濕筒部3的凹凸花紋設置尺寸較長的情況下，擴大凹凸形狀的間距，可以更好地提高熱轉移性能，凹凸的加工也比較容易。
在上述實施方式的吸收器中，在濕筒部3面向中間區域6的部分分別形成有一定的凹凸花紋，但是在濕筒部3兩側的工作流體11與冷卻用流體10之間存在壓力差的情況下，可以在濕筒部3平行的兩面與相鄰的兩個濕筒部3的相對向的面上的多個部位，讓一部分相對向的凹凸花紋中凸出部分與凸出部分接觸，依靠接觸部分的支承來防止因壓力差而造成凹凸反向，確保濕筒部3內部與各濕筒部3之間的間隙符合規定的尺寸。
上述實施方式的吸收器，如圖8所示，在上述動力循環系統(參照圖9)中，在吸收器106與冷凝器107后面設置有輔助冷凝器110的循環系統中，用作吸收器106，但是也可以用作上述的輔助冷凝器110，將冷凝器107未冷凝的氣相工作流體吸收到液相工作流體中，保證將液相工作流體送到儲存罐108中。上述實施方式的吸收器，不限于用于上述動力循環系統，也可以應用于冷凍機或熱泵，化工設備等各吸收工藝中。
如上所述，根據本發明，由于在大致呈箱形的機殼內設置著多個大致呈筒形的濕筒部，冷卻用流體在該濕筒部內部通過，同時液相工作流體沿濕筒部的外周面流下，在工作流體與冷卻用流體通過濕筒部進行熱交換的同時，氣相工作流體供給到機殼內，氣相工作流體與液相工作流體接觸，被其吸收，因此，一部分氣相工作流體變成液相工作流體，減少了流向冷凝器的蒸氣量，同時在冷凝器中進行熱交換的熱量中有一部分可以作為使工作流體溫度上升的部分得到回收，可以減少冷凝器的傳熱面積，使冷凝器密集化，減少在冷凝器中轉移到冷卻用流體、廢棄到系統外的熱量，提高循環系統的熱效率。濕筒部的外周與分隔壁之間的間隙成為液相工作流體到機殼中間區域的入口與出口，讓適量的工作流體從間隙中沿濕筒部的外周流下，這樣，可以在可向冷卻用流體進行熱轉移的狀態下，最大限度地確保液相工作流體與氣相工作流體的接觸面積，優化吸收效率，同時使結構簡單，制造方便，成本降低。
根據本發明，由于在濕筒部上形成了在液相工作流體流下方向的連續凹凸花紋，液相工作流體可沿該凹凸花紋流下，因此，在確保擴大傳熱面積的同時，讓液相工作流體順暢地流下，從而可切實地與濕筒部接觸，提高了熱量從吸收了氣相工作流體的液相工作流體通過濕筒部轉移到冷卻用流體的熱移效率，可快速地進行熱傳遞，防止吸收工作流體的再蒸發，進而提高工作流動體吸收的效率。
另外，根據本發明，由于氣相工作流體的供給口形成于與排出口形成于機殼側面，分別與中間區域的下部與中間區域的上部連通，氣相工作流體流是向上的，因此，氣相工作流體在中間區域自下而上移動，與流下的液相工作流體對流，氣相工作流體向液相工作流體的熱轉移沒有浪費，可以提高熱效率，同時可讓氣相工作流體切實地與液相工作流體接觸，提高吸收效率。
權利要求
1.一種至少兩種以上不同沸點的物質混合而成的工作流體分別在液相與氣相狀態下被供給、氣相工作流體與液相工作流體接觸并被其吸收的吸收器，其特征是，具有內部至少被兩個以上大致平行的分隔壁在上下方向分隔為至少三個以上區域的、大致呈箱形的機殼，由多個有大致平行、且相隔一定間隔相對向的兩面、兩端為開放狀態的大致呈筒形的筒體構成的濕筒部，上述濕筒部的結構是在上述機殼內、設置有多個上述大致呈筒形的筒體的筒軸方向與上下方向一致、且面與面大致平行相對向排列的上述大致呈筒形的筒體，大致呈筒形的筒體的兩端開口部分別位于機殼的最上部與最下部內，分別與上述多個濕筒部一邊的端部開口部連通、從外部向各濕筒部內供給冷卻用流體的冷卻用流體供給部，以及分別與上述多個濕筒部另一邊的端部開口部連通、從各濕筒部內回收冷卻用流體、將其取出到外部的冷卻用流體回收部，在面向上述機殼被分隔出的區域中兩邊分別存在其它區域的中間區域的上側及下側分隔壁與貫穿各分隔壁的上述濕筒部的外周面之間，形成有一定的間隙，冷卻用流體分別在上述的多個濕筒部內連續流下，液相工作流體從外部供給到與上述機殼的中間區域上側相鄰的區域，液相工作流體沿著各濕筒部外周從上述上側分隔壁與濕筒部之間的間隙中連續流下，液相工作流體通過上述下側的分隔壁與濕筒部之間的間隙流入與上述中間區域下側相鄰的區域，被取出到外部，同時，氣相工作流體從外部供給到上述機殼的中間區域，與沿各濕筒部外周流下的液相工作流體接觸。
2.根據權利要求1所述的吸收器，其特征是，上述的濕筒部的各面形成在工作流體側與冷卻用流體側凹凸正好相反而共同構成的、在液相工作流體流下方向為連續凸條形或溝形、在與上述連續方向垂直相交的方向為相隔一定間距并立、橫截面為大致波浪形的凹凸形狀的凹凸花紋。
3.根據權利要求1或2所述的吸收器，其特征是，氣相工作流體在上述機殼中間區域的供給口與中間區域下部連通，未吸收的殘留氣相工作流體的排出口與中間區域的上部連通。
全文摘要
本發明涉及一種將氣相的工作流體吸收到液相的工作流體中的吸收器,其具有被分隔壁分隔為至少三個以上區域的、大致呈箱形的機殼,在機殼內設置著多個大致呈筒形的濕筒部,分別與濕筒部一邊的端部開口部連通的冷卻用流體供給部,分別與濕筒部另一邊的端部開口部連通的冷卻用流體回收部;在面向機殼被分隔出的區域中兩邊分別存在其它區域的中間區域的上下側分隔壁與貫穿各分隔壁的濕筒部的外周面之間形成有一定間隙。
文檔編號F25B37/00GK1275707SQ0010741
公開日2000年12月6日 申請日期2000年5月12日 優先權日1999年5月31日
發明者上原春男 申請人:上原春男