JP2007248024A

JP2007248024A - 吸収式冷凍装置

Info

Publication number: JP2007248024A
Application number: JP2006076076A
Authority: JP
Inventors: Mitsushi Kawai; 満嗣河合
Original assignee: Daikin Industries Ltd
Current assignee: Daikin Industries Ltd
Priority date: 2006-03-20
Filing date: 2006-03-20
Publication date: 2007-09-27
Anticipated expiration: 2026-03-20
Also published as: JP4715574B2

Abstract

【課題】冷水出口温度（即ち、利用側温度）の低下を可能とするとともに、発生器での排熱温度を低下させ得るようにする。
【解決手段】吸収式冷凍装置において、蒸発器Ｅと吸収器Ａとを水平に並べて一体化してなるユニットＵ，Ｕ・・を上下方向に複数段積層し且つ該ユニットＵ，Ｕ・・における最下段の吸収器Ａの出口からの希溶液Ｌｄの大部分を空冷熱交換器Ｈにより過冷却した状態で吸収器Ａの上部に還流させる還流回路６を付設するとともに、該還流回路６に、前記発生器Ｇからの濃溶液Ｌｃを合流させる合流部７を設けて、上段側の蒸発器Ｅにおける蒸発温度を低くすることができるとともに、下段側の蒸発器Ｅにおける蒸発温度を高くすることができるようにし、冷凍能力を確保できるとともに、発生器Ｇでの加熱媒体（例えば、排温水）の温度が低くなって、発生器Ｇでの加熱量が増加するようにしている。
【選択図】図１

Description

本願発明は、吸収式冷凍装置に関するものである。

ＬｉＢｒ水溶液の濃度変化を利用したＬｉＢｒ式の吸収式冷凍装置は、従来からよく知られているが、この種の吸収式冷凍装置において、吸収器に入る溶液（濃溶液）を空冷熱交換器にて過冷却し、吸収器では、冷媒蒸気（水蒸気）を溶液に吸収させるだけとする間接空冷方式を採用しているものが既に提案されている（特許文献１参照）。

特開平７−９８１６３号公報。

ところで、上記特許文献１に開示されている間接空冷方式を採用した場合、冷媒蒸気の吸収という物質移動と冷却という熱移動とが分離されているため、吸収器を小型化することが可能であるが、冷媒蒸気の吸収熱を、過冷却された溶液の保有する顕熱だけで処理することとなっているため、吸収器出口における溶液温度が、従来の直接空冷方式の場合よりも高温となるおそれがあり、蒸発器における蒸発温度が上昇し、蒸発器における冷水出口温度（即ち、利用側温度）が低下しにくくなるという不具合が起きる。また、間接空冷方式を採用した場合、発生器における排熱温度も高くなり、発生器での交換熱量が減少するという不具合が起きる。

本願発明は、上記の点に鑑みてなされたもので、冷水出口温度（即ち、利用側温度）の低下を可能とするとともに、発生器での排熱温度を低下させ得るようにすることを目的としている。

本願発明では、上記課題を解決するための第１の手段として、発生器Ｇ、該発生器Ｇから得られた冷媒蒸気Ｒｓを凝縮液化する凝縮器Ｃ、該凝縮器Ｃで凝縮液化された冷媒Ｒｗを蒸発気化させる蒸発器Ｅおよび該蒸発器Ｅで蒸発気化された冷媒蒸気Ｒｓを前記発生器Ｇで得られた濃溶液Ｌｃに吸収して前記発生器Ｇへ供給される希溶液Ｌｄを生成する吸収器Ａを備えた吸収式冷凍装置において、前記蒸発器Ｅと前記吸収器Ａとを水平に並べて一体化してなるユニットＵ，Ｕ・・を上下方向に複数段積層し且つ該ユニットＵ，Ｕ・・における最下段の吸収器Ａの出口からの希溶液Ｌｄの大部分を空冷熱交換器Ｈａにより過冷却した状態で吸収器Ａの上部に還流させる還流回路６を付設するとともに、該還流回路６に、前記発生器Ｇからの濃溶液Ｌｃを合流させる合流部７を設けている。

上記のように構成したことにより、最下段の吸収器Ａの出口からの希溶液Ｌｄの大部分は、空冷熱交換器Ｈａで過冷却された後、吸収器Ａに還流されるが、最下段の吸収器Ａの出口からの希溶液Ｌｄの一部は、発生器Ｇにおいて濃縮されて濃溶液となり、該濃溶液Ｌｃは、還流回路６において前記希溶液Ｌｄと合流した後、吸収器Ａの上部に還流せしめられる。従って、ユニットＵ，Ｕ・・においては、上段側の吸収器Ａでは上段側の蒸発器Ｅで蒸発した冷媒蒸気Ｒｓが濃溶液Ｌｄに吸収され、冷媒蒸気Ｒｓの吸収により希釈された溶液は下段側の吸収器Ａに流入し、下段側の吸収器Ａでは下段側の蒸発器Ｅで蒸発した冷媒蒸気Ｒｓを吸収してさらに希釈され、それぞれの吸収熱は過冷却された溶液が保有する顕熱で取り去られることとなる。このことにより、上段側の蒸発器Ｅにおける蒸発温度を低くすることができるとともに、下段側の蒸発器Ｅにおける蒸発温度を高くすることができることとなり、冷凍能力を確保できるとともに、発生器Ｇでの加熱媒体（例えば、排温水）Ｗｈの温度が低くなって、発生器Ｇでの加熱量が増加する。

本願発明では、さらに、上記課題を解決するための第２の手段として、上記第１の手段を備えた吸収式冷凍装置において、前記合流部７を、前記空冷熱交換器Ｈａの入口側とすることもでき、そのように構成した場合、最下段の吸収器Ａからの溶液の大部分は、発生器Ｇにおいて冷媒蒸気Ｒｓを発生して濃縮された濃溶液Ｌｃと合流した後に空冷熱交換器Ｈａで過冷却された状態で吸収器Ａへ還流されることとなり、吸収器Ａに還流される溶液温度を低く抑えることができ、吸収熱の除去が容易となる。

本願発明では、さらに、上記課題を解決するための第３の手段として、上記第１の手段を備えた吸収式冷凍装置において、前記合流部７を、前記空冷熱交換器Ｈａの出口側とすることもでき、そのように構成した場合、最下段の吸収器Ａからの溶液の大部分は、空冷熱交換器Ｈａで過冷却された後に発生器Ｇにおいて冷媒蒸気Ｒｓを発生して濃縮された濃溶液Ｌｃと合流して吸収器Ａへ還流されることとなり、吸収器Ａへ還流される溶液の温度が少し高くなるが、発生器Ｇからの濃溶液Ｌｃの量が少ないので問題とはならない。

本願発明では、さらに、上記課題を解決するための第４の手段として、上記第１、第２又は第３の手段を備えた吸収式冷凍装置において、前記空冷熱交換器Ｈａおよび前記還流回路７を、前記ユニットＵ，Ｕ・・における吸収器Ａ，Ａ・・に対応させることもでき、そのように構成した場合、最下段の吸収器Ａからの溶液の大部分は、各吸収器Ａに対応した各空冷熱交換器Ｈａおよび各還流回路７を介して過冷却状態で各吸収器Ａに還流されることとなり、吸収熱の除去がより確実となる。

本願発明では、さらに、上記課題を解決するための第５の手段として、上記第１、第２又は第３の手段を備えた吸収式冷凍装置において、前記空冷熱交換器Ｈａの出口側の溶液を前記ユニットＵ，Ｕ・・における吸収器Ａ，Ａ・・にそれぞれ還流させるように構成することもでき、そのように構成した場合、各ユニットＵにおける吸収器Ａに、過冷却状態の溶液を還流させることが可能となり、各吸収器Ａにおける吸収熱の除去がより一層確実に行える。

本願発明の第１の手段によれば、発生器Ｇ、該発生器Ｇから得られた冷媒蒸気Ｒｓを凝縮液化する凝縮器Ｃ、該凝縮器Ｃで凝縮液化された冷媒Ｒｗを蒸発気化させる蒸発器Ｅおよび該蒸発器Ｅで蒸発気化された冷媒蒸気Ｒｓを前記発生器Ｇで得られた濃溶液Ｌｃに吸収して前記発生器Ｇへ供給される希溶液Ｌｄを生成する吸収器Ａを備えた吸収式冷凍装置において、前記蒸発器Ｅと前記吸収器Ａとを水平に並べて一体化してなるユニットＵ，Ｕ・・を上下方向に複数段積層し且つ該ユニットＵ，Ｕ・・における最下段の吸収器Ａの出口からの希溶液Ｌｄの大部分を空冷熱交換器Ｈにより過冷却した状態で吸収器Ａの上部に還流させる還流回路６を付設するとともに、該還流回路６に、前記発生器Ｇからの濃溶液Ｌｃを合流させる合流部７を設けて、ユニットＵ，Ｕ・・においては、上段側の吸収器Ａでは上段側の蒸発器Ｅで蒸発した冷媒蒸気Ｒｓが濃溶液Ｌｄに吸収され、冷媒蒸気Ｒｓの吸収により希釈された溶液は下段側の吸収器Ａに流入し、下段側の吸収器Ａでは下段側の蒸発器Ｅで蒸発した冷媒蒸気Ｒｓを吸収してさらに希釈され、それぞれの吸収熱は過冷却された溶液が保有する顕熱で取り去られるようにしたので、上段側の蒸発器Ｅにおける蒸発温度を低くすることができるとともに、下段側の蒸発器Ｅにおける蒸発温度を高くすることができることとなり、冷凍能力を確保できるとともに、発生器Ｇでの加熱媒体（例えば、排温水）の温度が低くなって、発生器Ｇでの加熱量が増加するという効果がある。

本願発明の第２の手段におけるように、上記第１の手段を備えた吸収式冷凍装置において、前記合流部７を、前記空冷熱交換器Ｈａの入口側とすることもでき、そのように構成した場合、最下段の吸収器Ａからの溶液の大部分は、発生器Ｇにおいて冷媒蒸気Ｒｓを発生して濃縮された濃溶液Ｌｃと合流した後に空冷熱交換器Ｈａで過冷却された状態で吸収器Ａへ還流されることとなり、吸収器Ａに還流される溶液温度を低く抑えることができ、吸収熱の除去が容易となる。

本願発明の第３の手段におけるように、上記第１の手段を備えた吸収式冷凍装置において、前記合流部７を、前記空冷熱交換器Ｈａの出口側とすることもでき、そのように構成した場合、最下段の吸収器Ａからの溶液の大部分は、空冷熱交換器Ｈａで過冷却された後に発生器Ｇにおいて冷媒蒸気Ｒｓを発生して濃縮された濃溶液Ｌｃと合流して吸収器Ａへ還流されることとなり、吸収器Ａへ還流される溶液の温度が少し高くなるが、発生器Ｇからの濃溶液Ｌｃの量が少ないので問題とはならない。

本願発明の第４の手段におけるように、上記第１、第２又は第３の手段を備えた吸収式冷凍装置において、前記空冷熱交換器Ｈａおよび前記還流回路７を、前記ユニットＵ，Ｕ・・における吸収器Ａ，Ａ・・に対応させることもでき、そのように構成した場合、最下段の吸収器Ａからの溶液の大部分は、各吸収器Ａに対応した各空冷熱交換器Ｈａおよび各還流回路７を介して過冷却状態で各吸収器Ａに還流されることとなり、吸収熱の除去がより確実となる。

本願発明の第５の手段におけるように、上記第１、第２又は第３の手段を備えた吸収式冷凍装置において、前記空冷熱交換器Ｈａの出口側の溶液を前記ユニットＵ，Ｕ・・における吸収器Ａ，Ａ・・にそれぞれ還流させるように構成することもでき、そのように構成した場合、各ユニットＵにおける吸収器Ａに、過冷却状態の溶液を還流させることが可能となり、各吸収器Ａにおける吸収熱の除去がより一層確実に行える。

以下、添付の図面を参照して、本願発明の幾つかの好適な実施の形態について説明する。

第１の実施の形態
図１には、本願発明の第１の実施の形態にかかる吸収式冷凍装置における吸収冷凍サイクルが示されている。

この吸収冷凍サイクルは、冷媒（例えば、水）を吸収する能力に優れた吸収剤（例えば、ＬｉＢｒ）の水溶液（以下、単に希溶液という）の冷媒吸収能力が増強するように該溶液を加熱媒体（例えば、排温水）Ｗｈで加熱して濃縮するための発生器Ｇと、該発生器Ｇにおいて溶液から分離した蒸気（冷媒）Ｒｓを導入してこれを冷却することによって液化させる凝縮器Ｃと、該凝縮器Ｃによって液化された冷媒Ｒｗを導入して低圧下で蒸発（気化）させる蒸発器Ｅと、該蒸発器Ｅで発生した蒸気（冷媒）Ｒｓを吸収するために前記発生器Ｇで濃縮された濃溶液Ｌｃを収容する吸収器Ａと、該吸収器Ａで蒸気（冷媒）Ｒｓを吸収したことによって希釈された溶液（希溶液）Ｌｄを濃縮するために再び発生器Ｇへ送り込むための溶液ポンプＰと、該溶液ポンプＰから吐出される希溶液Ｌｄの一部（大部分）を導入してこれを冷却する空冷熱交換器Ｈａとを備えて構成されている。符号Ｈｂは吸収器Ａから出た希溶液Ｌｄの一部（発生器Ｇへ供給される希溶液Ｌｄ）と発生器Ｇから出た濃溶液Ｌｃとを熱交換する溶液熱交換器、Ｆ₁は凝縮器Ｃを空冷する冷却ファン、Ｆ₂は空冷熱交換器Ｈａを空冷する冷却ファンである。

また、この吸収冷凍サイクルにおいては、前記蒸発器Ｅおよび吸収器Ａは一体化されてユニットＵを構成している。

上記ユニットＵは、図２に示すように、蒸発器Ｅと吸収器Ａとを水平に並べて一体化して構成されており、本実施の形態においては、前記ユニットＵ，Ｕは上下方向に２段積層されている。ここで、ユニットＵ，Ｕにおける蒸発器Ｅ，Ｅおよび吸収器Ａ，Ａはそれぞれ連通可能な構造とされている。なお、ユニットＵの積層段数は３段以上としてもよい。

前記各ユニットＵにおいては、左側に蒸発器Ｅを、右側に吸収器Ｅをそれぞれ形成してなる多数のプレート１，１・・を積層し、前記蒸発器Ｅにおいては、凝縮器Ｃから供給された凝縮水（液冷媒）が内部を流れる水と熱交換して蒸発気化するとともに、利用側の熱源として冷水Ｗｃが得られる一方、前記吸収器Ａにおいては、発生器Ｇから供給された濃溶液Ｌｃに蒸発器Ｅから得られた蒸気（冷媒）Ｒｓが吸収されることにより、溶液濃度が希釈されることとなっている。符号２はユニットＵの外郭を構成するケーシング、３は吸収器Ａに供給された溶液を均等に散布するための散布トレー、４は冷水通路、５は吸収器Ａを構成する多孔部材である。なお、前記各プレート１は、熱良導体（例えば、鋼板、ステンレス鋼等）により製作される。

そして、本実施の形態においては、下段側の吸収器Ａから出た希溶液Ｌｄの大部分を空冷熱交換器Ｈａで過冷却された後、上段側の吸収器Ａの上部に還流させる還流回路６が付設されており、該還流回路６には、発生器Ｇを出て溶液熱交換器Ｈｂにおいて下段側の吸収器Ａから出た希溶液Ｌｄの一部（即ち、還流回路４に流れた残りの溶液）と熱交換した濃溶液Ｌｄが合流部７が形成されるが、本実施の形態においては、この合流部７は、前記空冷熱交換器Ｈａの入口側に形成されている。

上記のように構成したことにより、下段側の吸収器Ａの出口からの希溶液Ｌｄの大部分は、空冷熱交換器Ｈで過冷却された後、上段側の吸収器Ａに還流されるが、下段側の吸収器Ａの出口からの希溶液Ｌｄの一部は、発生器Ｇにおいて濃縮されて濃溶液となり、該濃溶液Ｌｃは、還流回路６において前記希溶液Ｌｄと合流した後、上段側の吸収器Ａの上部に還流せしめられる。従って、ユニットＵ，Ｕにおいては、上段側の吸収器Ａでは上段側の蒸発器Ｅで蒸発した冷媒蒸気Ｒｓが濃溶液Ｌｄに吸収され、冷媒蒸気Ｒｓの吸収により希釈された溶液は下段側の吸収器Ａに流入し、下段側の吸収器Ａでは下段側の蒸発器Ｅで蒸発した冷媒蒸気Ｒｓを吸収してさらに希釈され、それぞれの吸収熱は過冷却された溶液が保有する顕熱で取り去られることとなる。このことにより、上段側の蒸発器Ｅにおける蒸発温度を低くすることができるとともに、下段側の蒸発器Ｅにおける蒸発温度を高くすることができることとなり、冷凍能力を確保できるとともに、発生器Ｇでの加熱媒体（例えば、排温水）の温度が低くなって、発生器Ｇでの加熱量が増加する。

しかも、前記還流回路６における合流部７を、前記空冷熱交換器Ｈａの入口側としたことにより、下段側の吸収器Ａからの溶液の大部分は、発生器Ｇにおいて冷媒蒸気Ｒｓを発生して濃縮された濃溶液Ｌｃと合流した後に空冷熱交換器Ｈで過冷却された状態で上段側の吸収器Ａへ還流されることとなり、吸収器Ａに還流される溶液温度を低く抑えることができ、吸収熱の除去が容易となる。

第２の実施の形態
図３には、本願発明の第２の実施の形態にかかる吸収式冷凍装置における吸収冷凍サイクルが示されている。

この場合、還流回路６における空冷熱交換器Ｈａの出口側の溶液を、前記ユニットＵ，Ｕにおける吸収器Ａ，Ａにそれぞれ還流させるように構成している。このようすると、各ユニットＵにおける吸収器Ａに、過冷却状態の溶液を還流させることが可能となり、各吸収器Ａにおける吸収熱の除去がより一層確実に行える。

その他の構成および作用効果は、第１の実施の形態におけると同様なので説明を省略する。

第３の実施の形態
図４には、本願発明の第３の実施の形態にかかる吸収式冷凍装置における吸収冷凍サイクルが示されている。

この場合、還流回路６における合流部７を、空冷熱交換器Ｈａの出口側としている。このようすると、下段側の吸収器Ａからの溶液の大部分は、空冷熱交換器Ｈａで過冷却された後に発生器Ｇにおいて冷媒蒸気Ｒｓを発生して濃縮された濃溶液Ｌｃと合流して上段側の吸収器Ａへ還流されることとなり、吸収器Ａへ還流される溶液の温度が少し高くなるが、発生器Ｇからの濃溶液Ｌｃの量が少ないので問題とはならない。

第４の実施の形態
図５には、本願発明の第４の実施の形態にかかる吸収式冷凍装置における吸収冷凍サイクルが示されている。

この場合、第３の実施の形態にかかる吸収式冷凍装置において、還流回路６における空冷熱交換器Ｈａの出口側の溶液を、前記ユニットＵ，Ｕにおける吸収器Ａ，Ａにそれぞれ還流させるように構成している。このようすると、各ユニットＵにおける吸収器Ａに、過冷却状態の溶液を還流させることが可能となり、各吸収器Ａにおける吸収熱の除去がより一層確実に行える。

その他の構成および作用効果は、第１および第３の実施の形態におけると同様なので説明を省略する。

第５の実施の形態
図６には、本願発明の第５の実施の形態にかかる吸収式冷凍装置における吸収冷凍サイクルが示されている。

この場合、空冷熱交換器Ｈａ，Ｈａおよび前記還流回路６，６を、前記ユニットＵ，Ｕにおける吸収器Ａ，Ａに対応させている。この場合、発生器Ｇからの濃溶液Ｌｃの合流部７は、上段側の吸収器Ａに対応する還流回路６における空冷熱交換器Ｈａの入口側に形成されている。このようすると、下段側の吸収器Ａからの溶液の大部分は、各吸収器Ａに対応した空冷熱交換器Ｈａ，Ｈａおよび還流回路６，６を介して過冷却状態で各吸収器Ａ，Ａに還流されることとなり、吸収熱の除去がより確実となる。

第６の実施の形態
図７には、本願発明の第６の実施の形態にかかる吸収式冷凍装置における吸収冷凍サイクルが示されている。

この場合、空冷熱交換器Ｈａ，Ｈａおよび前記還流回路６，６を、前記ユニットＵ，Ｕにおける吸収器Ａ，Ａに対応させている。この場合、発生器Ｇからの濃溶液Ｌｃの合流部７は、上段側の吸収器Ａに対応する還流回路６における空冷熱交換器Ｈａの出口側に形成されている。このようすると、下段側の吸収器Ａからの溶液の大部分は、各吸収器Ａに対応した空冷熱交換器Ｈａ，Ｈａおよび還流回路６，６を介して過冷却状態で各吸収器Ａ，Ａに還流されることとなり、吸収熱の除去がより確実となる。

本願発明は、上記実施の形態に限定されるものではなく、発明の要旨を逸脱しない範囲において適宜設計変更可能なことは勿論である（例えば、単効用以外の複数効用にも適用可能である）。

本願発明の第１の実施の形態にかかる吸収式冷凍装置における吸収冷凍サイクルを示す系統図である。本願発明の第１の実施の形態にかかる吸収式冷凍装置における蒸発器・吸収器ユニットの正面図である。本願発明の第２の実施の形態にかかる吸収式冷凍装置における吸収冷凍サイクルを示す系統図である。本願発明の第３の実施の形態にかかる吸収式冷凍装置における吸収冷凍サイクルを示す系統図である。本願発明の第４の実施の形態にかかる吸収式冷凍装置における吸収冷凍サイクルを示す系統図である。本願発明の第５の実施の形態にかかる吸収式冷凍装置における吸収冷凍サイクルを示す系統図である。本願発明の第６の実施の形態にかかる吸収式冷凍装置における吸収冷凍サイクルを示す系統図である。

符号の説明

６は還流回路
７は合流部
Ｇは発生器
Ｃは凝縮器
Ｅは蒸発器
Ａは吸収器
Ｈａは空冷熱交換器
Ｈｂは溶液熱交換器
Ｕはユニット
Ｌｃは濃溶液
Ｌｄは希溶液
Ｒｓは冷媒蒸気（水蒸気）
Ｒｗは液冷媒（凝縮水）
Ｗｈは加熱媒体（排温水）

Claims

発生器（Ｇ）、該発生器（Ｇ）から得られた冷媒蒸気（Ｒｓ）を凝縮液化する凝縮器（Ｃ）、該凝縮器（Ｃ）で凝縮液化された冷媒（Ｒｗ）を蒸発気化させる蒸発器（Ｅ）および該蒸発器（Ｅ）で蒸発気化された冷媒蒸気（Ｒｓ）を前記発生器（Ｇ）で得られた濃溶液（Ｌｃ）に吸収して前記発生器（Ｇ）へ供給される希溶液（Ｌｄ）を生成する吸収器（Ａ）を備えた吸収式冷凍装置であって、前記蒸発器（Ｅ）と前記吸収器（Ａ）とを水平に並べて一体化してなるユニット（Ｕ），（Ｕ）・・を上下方向に複数段積層し且つ前記ユニット（Ｕ），（Ｕ）・・における最下段の吸収器（Ａ）の出口からの希溶液（Ｌｄ）の大部分を空冷熱交換器（Ｈａ）により過冷却した状態で吸収器（Ａ）の上部に還流させる還流回路（６）を付設するとともに、該還流回路（６）には、前記発生器（Ｇ）からの濃溶液（Ｌｃ）を合流させる合流部（７）を設けたことを特徴とする吸収式冷凍装置。
前記合流部（７）を、前記空冷熱交換器（Ｈａ）の入口側としたことを特徴とする請求項１記載の吸収式冷凍装置。
前記合流部（７）を、前記空冷熱交換器（Ｈａ）の出口側としたことを特徴とする請求項１記載の吸収式冷凍装置。
前記空冷熱交換器（Ｈａ）および前記還流回路（６）を、前記ユニット（Ｕ），（Ｕ）・・における吸収器（Ａ），（Ａ）・・に対応させたことを特徴とする請求項１、２および３のいずれか一項記載の吸収式冷凍装置。
前記空冷熱交換器（Ｈａ）の出口側の溶液を前記ユニット（Ｕ），（Ｕ）・・における吸収器（Ａ），（Ａ）・・にそれぞれ還流させるように構成したことを特徴とする請求項１、２および３のいずれか一項記載の吸収式冷凍装置。