JP2002243309A

JP2002243309A - 吸収冷凍機

Info

Publication number: JP2002243309A
Application number: JP2001044924A
Authority: JP
Inventors: Koichi Takagi; 浩一高木
Original assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Current assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority date: 2001-02-21
Filing date: 2001-02-21
Publication date: 2002-08-28

Abstract

(57)【要約】【課題】吸収器内の管群で均一な冷媒蒸気の吸収を可
能にし、吸収器管群の吸収効率を向上させて小型化でき
る吸収冷凍機の提供を目的とする。【解決手段】蒸発器１０内の管群に散布した液冷媒が
蒸発してなる冷媒蒸気ｒを吸収器２０内の臭化リチウム
濃溶液Ｙ１に吸収溶解させ、吸収器２０を出た希薄溶液
を再生器で加熱することにより高温の高濃度溶液として
再生し、この高濃度溶液を前記吸収器へ戻すと共に、再
生器で蒸発した冷媒蒸気を凝縮器の管群内を流れる液冷
媒で冷却する吸収冷凍機において、吸収器２０の内部に
配設される吸収器チューブ２１の管群Ｐを溶液排出板２
３で上下方向に複数段の管群Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３に仕切
り、各段毎に溶液散布管２２を設置した。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、冷媒の相変化と溶
液の濃度変化とを利用して冷水を製造する吸収冷凍機に
係り、特に、吸収冷凍機に用いられている吸収器の能力
を向上させる技術に関する。

【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、油燃料または蒸気を加熱
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と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
てきた液冷媒（水）を、冷水（たとえば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、液冷
媒が加熱されて冷媒蒸気（ガス）となる。つまり、蒸発
器は高真空容器となっているので液体である水（冷媒）
は４〜６℃位で沸騰して蒸発気化するので、たとえば１
２℃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、液冷媒（水）に与えた蒸
発潜熱分だけ温度低下（たとえば７℃になる）して蒸発
器から出ていく。このように温度低下（たとえば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（たとえば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、後述する凝縮器に送
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一般的に採用されている。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
燃料を燃焼させることにより、あるいは高温の蒸気を導
入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、液冷媒（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
する燃料や蒸気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や蒸気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（たとえば７℃）にしている。

【００１１】ここで、吸収冷凍機における熱交換器であ
る蒸発器、吸収器及び凝縮器について説明する。なお、
図６は、従来の吸収冷凍機の内部構造に係る概要を示す
断面図である。

【００１２】従来の吸収冷凍機において、図６に示すよ
うに、蒸発器１０１と吸収器１０２とは同一のシェル内
に配設され、両者の間には気液分離器１０３が配設され
ており、吸収器１０２の上部に低圧再生器１０４が、こ
の低圧再生器１０４に隣接して凝縮器１０５がそれぞれ
配設されている。箱形のケース本体１０７内の一側に
は、複数の伝熱管１１２が水平方向に配列されている。
一方、箱形のケース本体１０７内の他側には、複数の伝
熱管１１４が水平方向に配列されて管群を構成してい
る。

【００１３】従って、蒸発器１０１では、冷房に利用さ
れて温度上昇した冷水が蒸発器チューブとしての複数の
伝熱管１１２に流動しており、この伝熱管１１２に向け
て冷媒が散布されると、この冷媒が加熱されて冷媒蒸気
となり、気液分離器１０３を通して吸収器１０２に流動
する。この吸収器１０２では、冷却水が吸収器チューブ
としての複数の伝熱管１１４に流動しており、この伝熱
管１１４に向けて臭化リチウム溶液が散布されると共
に、蒸発器１０１で発生した冷媒蒸気が臭化リチウム溶
液によって吸収される。

【００１４】図７は、吸収器１０２の内部に配列された
多数の伝熱管１１４よりなる管群に臭化リチウム溶液Ｌ
を散布する従来構成を示している。この従来構成では、
吸収器１０２の上部に溶液散布管１１５が配置され、同
溶液散布管１１５に設けたノズルから臭化リチウムの高
濃度溶液を滴下させている。そして、冷媒蒸気を吸収し
た臭化リチウム溶液Ｌは、伝熱管１１４に接触すること
で内部を流れる冷却水により凝縮潜熱や希釈熱が取り除
かれ、低濃度となった臭化リチウム溶液Ｌはケース本体
１０７の底部に集められる。

【００１５】また、吸収冷凍機においては、たとえば特
開２０００−７４５２１号公報や特開２０００−２２７
２６２号公報などに開示されているように、蒸発器及び
吸収器を多段式にして成績係数（ＣＯＰ）を向上させる
ものが開発されている。この場合の各段の吸収器は、各
段毎に対応して設けられた異なる蒸発器からそれぞれ冷
凍蒸気の供給を受けるように構成されている。

【００１６】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上述した吸
収冷凍機において使用する臭化リチウム溶液Ｌには、濃
度が高いほど、そして温度が低いほど冷媒蒸気の吸収能
力が高いという性質がある。しかしながら、従来構造の
吸収冷凍機では、吸収器内で高濃度の臭化リチウム溶液
Ｌを管群の上部から滴下して散布するように構成されて
いるため、管群の上段部側で冷媒蒸気の吸収が進んで下
段部側ほど溶液の濃度が低下してしまうという傾向があ
る。また、管群の下段部側では、吸収熱（凝縮潜熱）及
び希釈熱の発生により溶液温度が上昇している。このた
め、管群の下段部側では上段部側に比べて溶液濃度が低
下し、しかも溶液温度も高くなっているため、上段側に
比べて冷媒蒸気の吸収能力が低下するという問題があっ
た。

【００１７】上述したように、管群の上段部側と下段部
側とで冷媒蒸気の吸収能力に差が生じると、吸収器（管
群）全体としての吸収効率が低下するため、必要な吸収
能力を確保するためには吸収器及びこれを備えた吸収冷
凍機が大型化する原因となっていた。このような問題
は、冷凍能力の大きい吸収冷凍機で吸収器における管群
の上下方向寸法が大きくなるほど顕著になる。また、吸
収効率が低いとその分溶液散布量を増加して吸収能力を
確保することになるため、特に下段側の伝熱管に付着す
る溶液の膜厚が厚くなってしまい、伝熱管内を流れる冷
却水との熱交換効率（溶液の冷却効率）を低下させるた
め、吸収能力がさらに低下するという問題もある。この
ため、管群における冷媒蒸気の吸収能力を均一化し、吸
収効率を向上させる技術の開発が望まれる。

【００１８】本発明は、上記の事情に鑑みてなされたも
ので、吸収器内の管群で均一な冷媒蒸気の吸収を可能に
し、吸収器管群の吸収効率を向上させて小型化できる吸
収冷凍機の提供を目的としている。

【００１９】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記課題を解
決するため、以下の手段を採用した。請求項１に記載の
吸収冷凍機は、蒸発器内の管群に散布した液冷媒が蒸発
してなる冷媒ガスを吸収器中の溶液に吸収溶解させ、該
吸収器を出た希薄溶液を再生器で加熱することにより高
温の高濃度溶液として再生し、この高濃度溶液を前記吸
収器へ戻すと共に、前記再生器で蒸発した冷媒ガスを凝
縮器の管群内を流れる液冷媒で冷却する吸収冷凍機にお
いて、前記吸収器の内部に配設される伝熱管の管群を溶
液排出板で上下方向に複数段に仕切り、各段毎に溶液散
布管を設置したことを特徴とするものである。

【００２０】このような吸収冷凍機によれば、管群の上
下方向を複数段に仕切り、各段毎に溶液散布管を設置し
て溶液を散布するようにしたので、上下方向における溶
液の散布（落下）領域を短くして濃度差や温度差を最小
限に抑えることができる。このため、下段部側での吸収
能力低下が防止され、吸収器全体の吸収能力を均一化す
ることができる。

【００２１】請求項２に記載の吸収冷凍機は、蒸発器内
の管群に散布した液冷媒が蒸発してなる冷媒ガスを吸収
器中の溶液に吸収溶解させ、該吸収器を出た希薄溶液を
再生器で加熱することにより高温の高濃度溶液として再
生し、この高濃度溶液を前記吸収器へ戻すと共に、前記
再生器で蒸発した冷媒ガスを凝縮器の管群内を流れる液
冷媒で冷却する吸収冷凍機において、前記吸収器の内部
に配設される伝熱管の管群を溶液排出板で上下方向に複
数段に仕切り、各段上部にそれぞれ溶液散布管を設置し
て前記溶液を滴下させたことを特徴とするものである。

【００２２】このような吸収冷凍機によれば、管群の上
下方向を複数段に仕切り、各段上部にそれぞれ設置した
溶液散布管から溶液を滴下させて散布するようにしたの
で、上下方向における溶液の散布（滴下）領域を短く
し、濃度差や温度差を最小限に抑えることができる。こ
のため、下段部側での吸収能力低下が防止され、吸収器
全体の吸収能力を均一化することができる。この場合、
前記溶液散布管を中空板状部材で構成し、該中空板状部
材の上面を前記溶液排出板として利用することで、溶液
排出板と溶液散布管とを一体化することができる。

【００２３】請求項４に記載の吸収冷凍機は、蒸発器内
の管群に散布した液冷媒が蒸発してなる冷媒ガスを吸収
器中の溶液に吸収溶解させ、該吸収器を出た希薄溶液を
再生器で加熱することにより高温の高濃度溶液として再
生し、この高濃度溶液を前記吸収器へ戻すと共に、前記
再生器で蒸発した冷媒ガスを凝縮器の管群内を流れる液
冷媒で冷却する吸収冷凍機において、前記吸収器の内部
に配設される伝熱管の管群を溶液排出板で上下方向に複
数段に仕切り、各段下部にそれぞれ溶液散布管を設置し
て前記溶液を上向きに噴出させたことを特徴とするもの
である。

【００２４】このような吸収冷凍機によれば、管群の上
下方向を複数段に仕切り、各段下部にそれぞれ設置した
溶液散布管から溶液を上向きに噴出させて散布するよう
にしたので、溶液が上下に往復することから滞留時間が
長くなり、かつ、上下方向における溶液の散布（落下）
領域を短くできるので、上下方向における溶液の濃度差
や温度差を最小限に抑えることができる。このため、下
段部側での吸収能力低下が防止され、吸収器全体の吸収
能力を均一化することができる。

【００２５】上述した吸収冷凍機においては、前記溶液
をミスト状に散布する噴霧ノズルを用いると、溶液の滞
留時間を長くすることができるため冷媒蒸気の吸収効率
が向上する。また、ミスト状の溶液は、管群を構成する
各伝熱管表面との接触状況も良好となるため、熱交換効
率の面でも有利になる。この場合、前記噴霧ノズルを前
記溶液散布管から分岐する枝管に取り付けることで、ミ
スト状の溶液を管群の全域にわたって均一に散布するこ
とができる。また、請求項４に記載の吸収冷凍機におい
ては、前記溶液散布管からの上向き噴射と前記噴霧ノズ
ルとを併用して、管群の全域にわたって溶液を均一に散
布してもよい。

【００２６】

【発明の実施の形態】以下、本発明に係る吸収冷凍機の
一実施形態を、図面に基づいて説明する。本実施形態の
吸収冷凍機に係る概略の全体構成を示す図５において、
蒸発器１０と吸収器２０は、同一のシェル（高真空容
器）内に配設されている。この蒸発器１０内には蒸発器
チューブ（伝熱管）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Ｗ
１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Ｐｗ１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い、蒸
発気化して冷媒蒸気ｒとなる。この冷媒蒸気ｒは、気液
分離器７０を通過して吸収器２０側に流入していく。

【００２７】この冷水Ｗ１は、たとえば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からたとえば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、たとえば１２℃の温度となって再び蒸発器１
０に流入してくる。

【００２８】一方、吸収器２０内には吸収器チューブ
（伝熱管）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
Ｐｗ２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。

【００２９】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。

【００３０】高圧再生器４０は、炉筒及び伝熱管を胴内
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、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３
１を通って低圧再生器５０に供給される。

【００３１】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、さらに、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、同一のシェル内に配設され
ている。

【００３２】この低圧再生器５０では、溶液ラインＬ２
４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さらに濃くな
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Ｐｗ２により、再び吸収器２０に供給され
る。

【００３３】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を配
置してある。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とが、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Ｐｗ１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。

【００３４】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，Ｖ１
１，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。

【００３５】以下では、本発明に係る吸収冷凍機の特徴
的な構成について、第１の実施形態を示す図１に基づい
て詳述する。上述した吸収冷凍機において、吸収器２０
の内部には水平方向に設置された吸収器チューブ（伝熱
管）２１が上下左右に多数配列され、これら多数の吸収
器チューブ２１によって管群Ｐを形成している。各吸収
器チューブ２１内は、上述した冷却水ラインＬ３より供
給される冷却水Ｗ２が流れている。また、この吸収器２
０は、気液分離器７０を介して蒸発器１０と隣接してお
り、同蒸発器１０内で蒸発気化して発生した冷媒蒸気ｒ
が、気液分離器７０を通過して吸収器２０に流入してく
る。

【００３６】本発明の構成では、上述した管群Ｐの上下
方向を溶液排出板２３で複数段に仕切って分割し、それ
ぞれの管群毎に溶液散布管２２を設置している。図１に
示す例では、管群Ｐが上下方向に３分割され、最上段の
管群Ｐ１と中段の管群Ｐ２との間及び中段の管群Ｐ２と
最下段管群Ｐ３との間にはそれぞれ溶液排出板２３が設
置されている。溶液散布管２２は、溶液ラインＬ２１か
らそれぞれ分岐したもので、溶液ポンプＰｗ２で圧送さ
れてきた臭化リチウム濃溶液Ｙ１を吸収器チューブ２１
へ散布するものである。溶液散布管２２には、適当なピ
ッチで溶液散布孔または溶液散布ノズル（不図示）が設
けられている。なお、この溶液散布管２２は、管群Ｐ
１，Ｐ２，Ｐ３に対して平面視で均等に溶液散布ができ
るようにするため、たとえば吸収器チューブ２１の長手
方向に等ピッチで多数並べて設けたり、あるいは格子状
に枝管を設けるなどしてある。

【００３７】溶液排出板２３は、各管群Ｐ１，Ｐ２，Ｐ
３の上部にそれぞれ設置されている溶液散布管２２から
滴下した臭化リチウム濃溶液Ｙ１が冷媒蒸気ｒを吸収し
て臭化リチウム希溶液Ｙ３となったものを受けて集め、
吸収器２０内の一側端部から底部に落下させる機能を有
している。このため、溶液排出板２３には、出口の一辺
を除いて上向きに折曲した止水板２３ａを設けてある。
また、溶液排出板２３は、止水板２３ａのない出口の一
辺側が最も低くなるように傾斜した状態で、設置されて
いる。すなわち、溶液排出板２３は、臭化リチウム希溶
液Ｙ３が下段側に位置する管群を通過することなく底部
に集まるようにするため、管群を複数に分割して仕切る
ように設けた部材である。なお、最下段の管群Ｐ３につ
いては、臭化リチウム希溶液Ｙ３を直接底部に落下させ
ても他の管群Ｐ１，Ｐ２に何ら影響がないため、溶液排
出板２３を省略することができる。

【００３８】このような構成とすれば、溶液散布管２２
から滴下して散布された臭化リチウム濃溶液Ｙ１は、溶
液排出板２３に分割されて上下方向が短い（低い）それ
ぞれの管群Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３内において、吸収器チュー
ブ２１を伝って降下しながら冷媒蒸気ｒを吸収する。こ
のため、溶液散布管２２に最も近い各管群内の最上段部
と、溶液排出板２３に最も近い各管群内の最下段部とを
比較した場合、臭化リチウム溶液の濃度差や温度差は上
下方向の降下距離が短縮されたことによって小さなもの
となる。換言すれば、溶液散布管２２から散布された臭
化リチウム膿溶液Ｙ１と、溶液排出板２３で回収される
臭化リチウム希溶液Ｙ３との濃度差や温度差は従来より
かなり小さなものとなる。このため、溶液散布管２２に
近い各管群内上部と溶液排出管２３に近い各管群内下部
との冷媒蒸気吸収能力の差が小さくなり、吸収器２０全
体としての吸収能力が上下方向で均一化されるので、吸
収器２０の管群Ｐでは吸収能力が上昇し、吸収効率の向
上に貢献することとなる。

【００３９】そして、このように管群Ｐの吸収能力が上
昇し吸収効率が向上すると、臭化リチウム濃溶液の散布
量を低減して最適化を図ることができるので、特に下段
側に位置する吸収器チューブ２１に付着する溶液の膜厚
も概ね１０分の１程度まで薄くして最適化して熱交換効
率を向上させることができる。この結果、吸収器チュー
ブ２１内を流れる冷却水Ｗ２による臭化リチウム溶液の
冷却（凝縮潜熱や希釈熱の除去）が促進されて低温とな
るので、冷媒蒸気ｒの吸収能力をさらに向上させること
ができる。

【００４０】続いて、上述した第１の実施形態の変形例
を図２に基づいて説明する。この変形例では、隣接する
管群の溶液排出板２３と溶液散布管２２、たとえば最上
段の管群Ｐ１から臭化リチウム希溶液Ｙ３を回収する溶
液排出板２３と中段の管群Ｐ２に臭化リチウム濃溶液Ｙ
１を散布する溶液散布管２２とを一体化してある。この
場合、溶液流路となる溶液散布管２２の代わりに中空板
状部材２２Ａを用い、その上面を溶液排出板２３として
利用している。そして、中空板状部材２２Ａの下面に
は、溶液散布ノズル（孔）２４が適当なピッチで多数配
設されている。また、中空板状部材２２Ａの上面周囲に
は、傾斜により最も低くなった出口の１辺を除いて、止
水板２３ａが設けられている。なお、最上段の管群Ｐ１
に臭化リチウム濃溶液Ｙ１を散布する溶液散布管につい
ては、上述した図１のものと同様の溶液散布管２２を採
用してもよいし、あるいは、止水板２３ａを設けない中
空板状部材２２Ａを採用してもよい。

【００４１】このように構成しても、上述した第１の実
施形態と同様に、中空板状部材２２Ａに近い各管群内上
部と溶液排出管２３に近い各管群内下部との冷媒蒸気吸
収能力の差が小さくなり、吸収器２０全体としての吸収
能力が上下方向で均一化される。また、中空板状部材よ
りなる溶液散布管と溶液排出板との一体化により部品点
数が低減されるので、吸収冷凍機の組立工数低減にも有
効である。

【００４２】次に、本発明による吸収冷凍機の第２の実
施形態を図３に基づいて説明する。この実施形態では、
上述した第１の実施形態と溶液散布管２２の設置位置が
異なっている。すなわち、図１及び図２に示した実施形
態では、溶液散布管２２あるいは中空板状部材２２Ａを
溶液排出板２３で仕切られた各管群Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３の
上部に設置していたが、この第２の実施形態では、各管
群の下部に設置してある。そして、臭化リチウム濃溶液
Ｙ１を溶液散布管２２から上向きに、各管群内の上部ま
で液柱や噴霧として噴出させることができるように、溶
液散布ノズルの散布形式やノズル孔の径などを選定する
と共に、必要に応じてブースターポンプＰｂを設置す
る。なお、ブースターポンプＰｂは、十分な吐出圧力を
得て噴出高さを確保するためのもので、その最適な設置
位置は、溶液ライン２１における低温熱交換器３０の下
流側となる。

【００４３】このような構成とすれば、溶液排出板２３
で仕切られた各管群Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３内において、それ
ぞれの溶液散布管２２から上向きに噴出した臭化リチウ
ム濃溶液Ｙ１がいったん上向きに管群内を通過した後、
上部より溶液散布管２２を伝って溶液排出板２３に落下
する。このため、臭化リチウム濃溶液Ｙ１は、上下の往
復で冷媒蒸気ｒを吸収することができる。すなわち、管
群内における滞留時間が長くなり、その分冷媒蒸気ｒを
均一にかつ効率よく吸収することができる。もちろん、
第１の実施形態と同様に管群が上下方向に区分されてい
るので、溶液の落下距離が短くなって濃度差や温度差が
小さくなり、管群全体としての均一な冷媒蒸気吸収を可
能にし、吸収能力も向上している。

【００４４】さて、上述した第１及び第２の実施形態で
は、溶液散布管２２を各管群Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３毎に、管
群内の上部または下部に設置するものとして説明した
が、溶液散布管２２の設置には、管群内における溶液の
均一散布という観点から種々の散布変形例が可能であ
る。以下、この散布変形例を図４に基づいて説明する。
図４（ａ）または（ｂ）に示す第１及び第２の散布変形
例では、溶液散布管２２から上下方向に枝管２２ａを設
け、同枝管２２ａから臭化リチウム濃溶液Ｙ１を散布す
るようにしてある。このような溶液散布方式は、区分さ
れた後の管群上下方向寸法が大きい場合はもちろんのこ
と、特に、溶液をミスト状に散布する噴霧ノズル２５を
用いる場合に有効である。

【００４５】上述した噴霧ノズル２５は、一般に粒子径
が小さくなるため、落下速度が遅くなって滞留時間を長
くとりやすいという利点を有している反面、吐出圧力を
高くしても射程を得にくいという問題がある。従って、
噴霧ノズル２５から管群内に噴霧を均一に散布するため
にはその設置位置や噴霧方向を考慮する必要があり、溶
液散布管２２に直接取り付けて設けることももちろん可
能ではあるが、所望の方向に分岐させた枝管２２ａに噴
霧ノズル２５を設けることは、短い射程を補う上で特に
有効な手段となる。なお、図示の例では単に上下方向の
枝管２２ａを設けてあるが、この枝管２２ａからさらに
水平方向などに分岐する枝管を設けてもよい。

【００４６】図４（ｃ）に示す第３の散布変形例は、溶
液散布管２２を管群の下部に設置したものへの適用例を
示している。この変形例では、第２の実施形態で説明し
た上向きの噴射と、枝管２２ａに取り付けた噴霧ノズル
２５とを組み合わせて、管群内の溶液散布を均一化して
いる。なお、本明細書における「溶液の均一散布」と
は、管群内の全領域において冷媒蒸気を均一に吸収でき
るように臭化リチウム濃溶液Ｙ１を散布することを意味
しており、従って、管群内に溶液を均一に散布すること
と必ずしも一致するものではない。

【００４７】上述したように、噴霧ノズル２５を用いた
り、あるいは枝管２２ａから溶液散布を行うようにすれ
ば、管群内における滞留時間が長くなり、その分冷媒蒸
気ｒを均一にかつ効率よく吸収することができる。そし
て、管群が上下方向に区分されているので、溶液の落下
距離が短くなって濃度差や温度差が小さくなるので、相
乗効果によって管群全体としてより均一な冷媒蒸気吸収
を可能にし、吸収能力をより一層向上させることができ
る。

【００４８】本発明の構成は上述した実施形態に限定さ
れるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内に
おいて適宜変更することができる。たとえば、管群Ｐの
分割段数や各管群内に配列される溶液散布管２２の本数
については、諸条件を考慮して最適値を適宜選択する設
計事項である。また、溶液散布管２２の設置位置につい
ても、必ずしも管群内の上部または下部に限定されるも
のではなく、中間位置への配置や枝管との組合せも含め
た最適位置の選択が可能である。さらに、吸収冷凍機の
構成についても図５に示した実施形態に限定されること
はなく、たとえば蒸発器及び吸収器を多段式にした構成
の吸収冷凍機において、各段毎に独立して設けられる吸
収器内の管群を上下に仕切るようにして、上述した本発
明の構成を適用することも可能である。

【００４９】

【発明の効果】上述した本発明の吸収冷凍機によれば、
以下の効果を奏する。（１）吸収器の管群を上下に仕切り、溶液が落下しなが
ら冷媒蒸気を吸収する領域を短く設定したので、領域内
における溶液の濃度差や温度差が小さくなり、均一な吸
収が可能となる。このため、吸収冷凍機の能力に最も大
きな影響を及ぼす吸収器において管群全体としての吸収
能力が上昇するので、吸収冷凍機の能力向上に大きな効
果を奏する。また、臭化リチウム溶液の散布量を最適化
して、吸収器チューブに付着する膜厚を薄くできるの
で、溶液を低温に保つことで吸収能力をさらに向上させ
ることもできる。（２）吸収器において管群の吸収能力が上昇するので、
必要な能力を確保しても吸収器管群容積を小さく設計す
ることが可能となる。従って、吸収冷凍機全体の小型化
を達成できる。（３）特に大型の吸収冷凍機の場合、管群を仕切ること
で管群全体の上部から下部まで吸収能力の分布を均一化
できるため、効率がよく無駄のない最適設計が可能とな
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る吸収冷凍機の第１の実施形態を
示す図で、吸収器の概略構成図である。

【図２】図１に示した第１の実施形態の変形例を示す
吸収器の概略構成図である。

【図３】本発明に係る吸収冷凍機の第２の実施形態を
示す図で、吸収器の概略構成図である。

【図４】第１及び第２の実施形態における散布変形例
を示す図で、（ａ）は第１の散布変形例、（ｂ）は第２
の散布変形例、（ｃ）は第３の散布変形例を示してい
る。

【図５】本発明に係る吸収冷凍機の概略構成を示す図
である。

【図６】従来の吸収冷凍機の内部構造に係る概要を示
す断面図である。

【図７】従来の吸収器における溶液散布の構成例を示
す図である。

【符号の説明】

１０蒸発器２０吸収器２１吸収器チューブ（管群）２２溶液散布管２２Ａ中空板状部材２３溶液排出板２３ａ止水板２４溶液散布ノズル（孔）２５噴霧ノズル７０気液分離器Ｐ，Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３管群Ｌ２１溶液ラインＰｗ２溶液ポンプＰｂブースターポンプＹ１臭化リチウム濃溶液Ｙ３臭化リチウム希溶液ｒ冷媒蒸気

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】蒸発器内の管群に散布した液冷媒が蒸
発してなる冷媒ガスを吸収器中の溶液に吸収溶解させ、
該吸収器を出た希薄溶液を再生器で加熱することにより
高温の高濃度溶液として再生し、この高濃度溶液を前記
吸収器へ戻すと共に、前記再生器で蒸発した冷媒ガスを
凝縮器の管群内を流れる液冷媒で冷却する吸収冷凍機に
おいて、前記吸収器の内部に配設される伝熱管の管群を溶液排出
板で上下方向に複数段に仕切り、各段毎に溶液散布管を
設置したことを特徴とする吸収冷凍機。
【請求項２】蒸発器内の管群に散布した液冷媒が蒸
発してなる冷媒ガスを吸収器中の溶液に吸収溶解させ、
該吸収器を出た希薄溶液を再生器で加熱することにより
高温の高濃度溶液として再生し、この高濃度溶液を前記
吸収器へ戻すと共に、前記再生器で蒸発した冷媒ガスを
凝縮器の管群内を流れる液冷媒で冷却する吸収冷凍機に
おいて、前記吸収器の内部に配設される伝熱管の管群を溶液排出
板で上下方向に複数段に仕切り、各段上部にそれぞれ溶
液散布管を設置して前記溶液を滴下させたことを特徴と
する吸収冷凍機。
【請求項３】前記溶液散布管を中空板状部材で構成
し、該中空板状部材の上面を前記溶液排出板として利用
したことを特徴とする請求項２に記載の吸収冷凍機。
【請求項４】蒸発器内の管群に散布した液冷媒が蒸
発してなる冷媒ガスを吸収器中の溶液に吸収溶解させ、
該吸収器を出た希薄溶液を再生器で加熱することにより
高温の高濃度溶液として再生し、この高濃度溶液を前記
吸収器へ戻すと共に、前記再生器で蒸発した冷媒ガスを
凝縮器の管群内を流れる液冷媒で冷却する吸収冷凍機に
おいて、前記吸収器の内部に配設される伝熱管の管群を溶液排出
板で上下方向に複数段に仕切り、各段下部にそれぞれ溶
液散布管を設置して前記溶液を上向きに噴出させたこと
を特徴とする吸収冷凍機。
【請求項５】前記溶液をミスト状に散布する噴霧ノ
ズルを用いたことを特徴とする請求項１から４のいずれ
かに記載の吸収冷凍機。
【請求項６】前記噴霧ノズルが、前記溶液散布管か
ら分岐する枝管に取り付けられたことを特徴とする請求
項５に記載の吸収冷凍機。
【請求項７】前記溶液散布管からの上向き噴射と前
記噴霧ノズルとを併用したことを特徴とする請求項４に
記載の吸収冷凍機。