JP2023043360A - 吸収器ユニット、熱交換ユニット、及び吸収式冷凍機 - Google Patents
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Abstract
【課題】溶液を用いて複数の段階で溶液に気相冷媒を吸収させるときに、各段階において不凝縮ガスを含むガスを効率的に抽気する。【解決手段】吸収器ユニット１は、第一容器１１ａと、第一伝熱管群１２ａと、第一供給器１３ａと、第二容器１１ｂと、第二伝熱管群１２ｂと、第二供給器１３ｂと、貯留部１４と、ポンプ１５とを備えている。貯留部１４は、第二容器１１ｂの内部において、第三溶液を貯留する。吸収器ユニット１は、エジェクタ１６と、第一抽気路１７ａと、第二抽気路１７ｂとを備える。エジェクタ１６は、第三溶液を駆動流として用いることによって第一容器１１ａから不凝縮ガスを含む第一ガスを抽気する。第一抽気路１７ａは、第一容器１１ａとエジェクタ１６とに接続されている。第二抽気路１７ｂは、第二容器１１ｂの内部に存在する不凝縮ガスを含む第二ガスを第一容器１１ａの内部に導く。【選択図】図１
Description
本開示は、吸収器ユニット、熱交換ユニット、及び吸収式冷凍機に関する。
特許文献１には、器内ガス抽気手段を備えた吸収式冷凍装置が記載されている。この吸収式冷凍装置は、発生器と、凝縮器と、蒸発器と、吸収器と、溶液ポンプと、器内ガス抽気手段と、水素ガス処理手段と、冷媒溶液供給手段とを備える。発生器は、冷媒と吸収剤が溶存した希冷媒溶液を加熱して濃縮冷媒溶液と冷媒蒸気とに分離する。凝縮器は、発生器からの冷媒蒸気を冷却して凝縮させる。吸収器は、冷媒蒸気を濃縮冷媒溶液に吸収させる。溶液ポンプは、冷媒蒸気を吸収済みの希冷媒溶液を吸収器から発生器に圧送する。器内ガス抽気手段は、溶液ポンプで圧送された希冷媒溶液を駆動流体とするエゼクターを用いて吸収器から器内ガスを抽気する。水素ガス処理手段は、器内ガス抽気手段にて抽気された器内ガスを気液分離部にて冷媒溶液から分離し、分離された器内ガス中の水素ガスを酸化反応部にて酸化処理する。これにより、水素ガス発生による装置内の圧力上昇が防止され、吸収式冷凍装置の能力低下が防止される。
本開示は、複数の段階で溶液に気相冷媒を吸収させるときに、各段階において不凝縮ガスを含むガスを効率的に抽気する観点から有利な吸収器ユニットを提供する。
本開示における吸収器ユニットは、
第一容器と、
前記第一容器の内部に配置され、冷却水の流路を内部に有する第一伝熱管群と、
前記第一伝熱管群に向かって第一溶液を供給する第一供給器と、
第二容器と、
前記第二容器の内部に配置され、冷却水の流路を内部に有する第二伝熱管群と、
前記第二伝熱管群に向かって第二溶液を供給する第二供給器と、
前記第二容器の内部において、前記第二溶液が気相冷媒を吸収することによって生成され、前記第二溶液の溶質濃度よりも低い溶質濃度を有する第三溶液を貯留する貯留部と、
前記貯留部に貯留された前記第三溶液を圧送するポンプと、
前記ポンプによって圧送された前記第三溶液を駆動流として用いることによって前記第一容器から不凝縮ガスを含む第一ガスを抽気するエジェクタと、
前記第一容器と前記エジェクタとに接続され、前記第一ガスを前記エジェクタに導く第一抽気路と、
前記第一容器と前記第二容器とに接続され、前記第二容器の内部に存在する不凝縮ガスを含む第二ガスを前記第一容器の内部に導く第二抽気路と、を備える。
第一容器と、
前記第一容器の内部に配置され、冷却水の流路を内部に有する第一伝熱管群と、
前記第一伝熱管群に向かって第一溶液を供給する第一供給器と、
第二容器と、
前記第二容器の内部に配置され、冷却水の流路を内部に有する第二伝熱管群と、
前記第二伝熱管群に向かって第二溶液を供給する第二供給器と、
前記第二容器の内部において、前記第二溶液が気相冷媒を吸収することによって生成され、前記第二溶液の溶質濃度よりも低い溶質濃度を有する第三溶液を貯留する貯留部と、
前記貯留部に貯留された前記第三溶液を圧送するポンプと、
前記ポンプによって圧送された前記第三溶液を駆動流として用いることによって前記第一容器から不凝縮ガスを含む第一ガスを抽気するエジェクタと、
前記第一容器と前記エジェクタとに接続され、前記第一ガスを前記エジェクタに導く第一抽気路と、
前記第一容器と前記第二容器とに接続され、前記第二容器の内部に存在する不凝縮ガスを含む第二ガスを前記第一容器の内部に導く第二抽気路と、を備える。
本開示における吸収器ユニットによれば、第二容器の内部に存在する不凝縮ガスを含む第二ガスは第二抽気路を通って第一容器の内部に導かれ、第一容器から不凝縮ガスを含む第一ガスは第一抽気路を通ってエジェクタに導かれる。このため、第一容器及び第二容器の内部に存在する不凝縮ガスを含むガスを効率的に抽気できる。
（本開示の基礎となった知見等）
発明者らが本開示に想到するに至った当時、ハロゲン化塩の溶液等の溶液を吸収液とする吸収式冷凍機では、溶液と機器を構成する部材に含まれる鉄とが化学反応して水素ガス等の不凝縮ガスが発生する状況であった。そのため、当該業界では、不凝縮ガスの発生に伴って吸収器の伝熱性能が大幅に低下して冷凍能力が低下するということを課題として、真空ポンプ及び抽気エジェクタを用いて不凝縮ガスを含むガスを抽気する設計がなされることが一般的であった。特に、製造コスト及び信頼性の観点から、安価に作製でき、かつ、可動部を持たない抽気エジェクタを用いて不凝縮ガスを含むガスを抽気することが一般的であった。そうした状況下において、発明者らは、吸収式冷凍機において複数の段階で溶液に気相冷媒を吸収させる場合、各段階において不凝縮ガスを含むガスを効率的に抽気することが難しいという課題があることを発見した。例えば、エジェクタを用いて各段階における不凝縮ガスを含むガスを同時に抽気する場合、低圧の段階における不凝縮ガスを抽気できない。なぜなら、エジェクタの内部の圧力が低圧の段階の圧力と高圧の段階の圧力の中間の圧力になるからである。このため、各段階において不凝縮ガスを含むガスを効率的に抽気することが難しい。本発明者らは、その課題を解決するために本開示の主題を構成するに至った。
発明者らが本開示に想到するに至った当時、ハロゲン化塩の溶液等の溶液を吸収液とする吸収式冷凍機では、溶液と機器を構成する部材に含まれる鉄とが化学反応して水素ガス等の不凝縮ガスが発生する状況であった。そのため、当該業界では、不凝縮ガスの発生に伴って吸収器の伝熱性能が大幅に低下して冷凍能力が低下するということを課題として、真空ポンプ及び抽気エジェクタを用いて不凝縮ガスを含むガスを抽気する設計がなされることが一般的であった。特に、製造コスト及び信頼性の観点から、安価に作製でき、かつ、可動部を持たない抽気エジェクタを用いて不凝縮ガスを含むガスを抽気することが一般的であった。そうした状況下において、発明者らは、吸収式冷凍機において複数の段階で溶液に気相冷媒を吸収させる場合、各段階において不凝縮ガスを含むガスを効率的に抽気することが難しいという課題があることを発見した。例えば、エジェクタを用いて各段階における不凝縮ガスを含むガスを同時に抽気する場合、低圧の段階における不凝縮ガスを抽気できない。なぜなら、エジェクタの内部の圧力が低圧の段階の圧力と高圧の段階の圧力の中間の圧力になるからである。このため、各段階において不凝縮ガスを含むガスを効率的に抽気することが難しい。本発明者らは、その課題を解決するために本開示の主題を構成するに至った。
そこで、本開示は、複数の段階で溶液に気相冷媒を吸収させるときに、各段階において不凝縮ガスを含むガスを効率的に抽気する観点から有利な吸収器ユニットを提供する。
以下、図面を参照しながら、実施の形態を詳細に説明する。但し、必要以上に詳細な説明は省略する場合がある。例えば、既によく知られた事項の詳細説明、または、実質的に同一の構成に対する重複説明を省略する場合がある。これは、以下の説明が必要以上に冗長になるのを避け、当業者の理解を容易にするためである。なお、添付図面および以下の説明は、当業者が本開示を十分に理解するために提供されるのであって、これらにより特許請求の範囲に記載の主題を限定することを意図していない。
（実施の形態１）
以下、図１、図２、及び図３を用いて、実施の形態１を説明する。添付の図面においてＺ軸正方向が重力方向である。Ｘ軸、Ｙ軸、及びＺ軸は、互いに直交している。
以下、図１、図２、及び図３を用いて、実施の形態１を説明する。添付の図面においてＺ軸正方向が重力方向である。Ｘ軸、Ｙ軸、及びＺ軸は、互いに直交している。
［１－１．構成］
図１は、実施の形態１における熱交換ユニット５ａの概要図である。図１において、熱交換ユニット５ａは、吸収器ユニット１と、蒸発器ユニット２と、第一蒸気流路３１ａと、第二蒸気流路３１ｂとを備えている。蒸発器ユニット２は気相冷媒を生成する。吸収器ユニット１は、蒸発器ユニット２で生成された気相冷媒を吸収する。第一蒸気流路３１ａ及び第二蒸気流路３１ｂは、蒸発器ユニット２で生成された気相冷媒を吸収器ユニット１へ導く。
図１は、実施の形態１における熱交換ユニット５ａの概要図である。図１において、熱交換ユニット５ａは、吸収器ユニット１と、蒸発器ユニット２と、第一蒸気流路３１ａと、第二蒸気流路３１ｂとを備えている。蒸発器ユニット２は気相冷媒を生成する。吸収器ユニット１は、蒸発器ユニット２で生成された気相冷媒を吸収する。第一蒸気流路３１ａ及び第二蒸気流路３１ｂは、蒸発器ユニット２で生成された気相冷媒を吸収器ユニット１へ導く。
吸収器ユニット１は、第一吸収器１０ａと、第二吸収器１０ｂとを備えている。第一吸収器１０ａは、第一容器１１ａと、第一伝熱管群１２ａと、第一供給器１３ａとを備えている。第二吸収器１０ｂは、第二容器１１ｂと、第二伝熱管群１２ｂと、第二供給器１３ｂとを備えている。重力方向において、第一吸収器１０ａは上段に配置され、第二吸収器１０ｂは下段に配置されている。第一伝熱管群１２ａは、第一容器１１ａの内部に配置されている。第一伝熱管群１２ａは、その内部に冷却水の流路を有する。第二伝熱管群１２ｂは、第二容器１１ｂの内部に配置されている。第二伝熱管群１２ｂは、その内部に冷却水の流路を有する。第一伝熱管群１２ａ及び第二伝熱管群１２ｂのそれぞれは、例えば、複数段及び複数列に配列された複数の伝熱管を含む。
第一供給器１３ａは、第一伝熱管群１２ａに向かって第一溶液を供給する。第一供給器１３ａは、例えば、第一溶液を貯留するトレイを備え、そのトレイに貯留された第一溶液を第一伝熱管群１２ａに向かって滴下する。第二供給器１３ｂは、第二伝熱管群１２ｂに向かって第二溶液を供給する。第二溶液は、第一溶液が第一伝熱管群１２ａを流下することによって得られる。第二供給器１３ｂは、例えば、第二溶液を貯留するトレイを備え、そのトレイに貯留された第二溶液を第二伝熱管群１２ｂに向かって滴下する。
蒸発器ユニット２は、第一蒸発器２０ａと、第二蒸発器２０ｂとを備えている。第二蒸発器２０ｂは、第一蒸発器２０ａにおける圧力よりも高い圧力で気相冷媒を生成する。重力方向において、第一蒸発器２０ａは上段に配置され、第二蒸発器２０ｂは下段に配置されている。第一蒸発器２０ａは、第三伝熱管群２２ａと、第三供給器２３ａとを備えている。第二蒸発器２０ｂは、第四伝熱管群２２ｂと、第四供給器２３ｂとを備えている。第三伝熱管群２２ａ及び第四伝熱管群２２ｂのそれぞれは、例えば、複数段及び複数列に配列された複数の伝熱管を含む。
熱交換ユニット５ａにおいて、第一蒸発器２０ａで生成された気相冷媒は、第一吸収器１０ａで吸収される。換言すると、第一溶液は、第一容器１１ａの内部において、第一蒸発器２０ａで生成された気相冷媒を吸収する。第二蒸発器２０ｂで生成された気相冷媒は、第二吸収器１０ｂで吸収される。換言すると、第二溶液は、第二容器１１ｂの内部において、第二蒸発器２０ｂで生成された気相冷媒を吸収する。熱交換ユニット５ａにおいて、第二溶液は、第一吸収器１０ａから排出され、第二吸収器１０ｂに導かれる。
吸収器ユニット１は、貯留部（第一貯留部）１４を備えている。貯留部１４は、第二容器１１ｂの内部において、第三溶液を貯留する。第三溶液は、第二溶液が気相冷媒を吸収することによって生成され、第二溶液の溶質濃度よりも低い溶質濃度を有する。
吸収器ユニット１は、ポンプ１５を備えている。ポンプ１５は、貯留部１４に貯留された第三溶液を圧送する。ポンプ１５は、例えば、速度型のキャンドポンプである。
吸収器ユニット１は、第一抽気路１７ａを備えている。第一抽気路１７ａは、不凝縮ガスを含む第一ガスを抽気するための経路である。不凝縮ガスは、例えば、水素ガスである。第一抽気路１７ａは、第一入口１７ｊを有する。第一入口１７ｊは、例えば、第一伝熱管群１２ａにおける伝熱管同士の間に配置されている。第一入口１７ｊは、例えば、第一伝熱管群１２ａにおいて、重力方向に最も上に位置する伝熱管の上端と重力方向に最も下に位置する伝熱管の下端との間に位置する。第一入口１７ｊは、例えば、第一伝熱管群１２ａにおいて、重力方向に最も上に位置する伝熱管の下端と重力方向に最も下に位置する伝熱管の上端との間に位置していてもよい。第一入口１７ｊは、例えば、第一伝熱管群１２ａにおいて、重力方向及び伝熱管の長手方向に垂直な方向（Ｙ軸方向）における両端に位置する伝熱管の最外端同士の間に位置する。第一入口１７ｊは、第一伝熱管群１２ａにおいて、Ｙ軸方向における両端に位置する伝熱管の最内端同士の間に位置していてもよい。第一入口１７ｊは、例えば、第一容器１１ａの内部において、重力方向における第一伝熱管群１２ａの中心より上方に配置されている。第一入口１７ｊは、第一容器１１ａの内部において、重力方向における第一伝熱管群１２ａの中心に配置されていてもよいし、その中心より下方に配置されていてもよい。
吸収器ユニット１は、第二抽気路１７ｂを備えている。第二抽気路１７ｂは、第一容器１１ａと第二容器１１ｂとに接続され、第二容器１１ｂの内部に存在する不凝縮ガスを含む第二ガスを第一容器１１ａの内部に導く。換言すると、第二抽気路１７ｂは、第一吸収器１０ａの気相冷媒で満たされた空間と第二吸収器１０ｂの気相冷媒で満たされた空間とを連通させる。第二抽気路１７ｂは、第二入口１７ｋを有する。第二入口１７ｋは、例えば、第二伝熱管群１２ｂにおける伝熱管同士の間に配置されている。第二入口１７ｋは、例えば、第二伝熱管群１２ｂにおいて、重力方向に最も上に位置する伝熱管の下端と重力方向に最も下に位置する伝熱管の上端との間に位置していてもよい。第二入口１７ｋは、例えば、第二伝熱管群１２ｂにおいて、Ｙ軸方向における両端に位置する伝熱管の最外端同士の間に位置する。第二入口１７ｋは、第二伝熱管群１２ｂにおいて、Ｙ軸方向における両端に位置する伝熱管の最内端同士の間に位置していてもよい。第二入口１７ｋは、例えば、第二容器１１ｂの内部において、重力方向における第二伝熱管群１２ｂの中心より上方に配置されている。第二入口１７ｋは、第二容器１１ｂの内部において、重力方向における第二伝熱管群１２ｂの中心に配置されていてもよいし、その中心より下方に配置されていてもよい。
吸収器ユニット１は、エジェクタ１６を備えている。第一抽気路１７ａは、第一容器１１ａとエジェクタ１６とに接続されており、第一ガスをエジェクタ１６に導く。エジェクタ１６は、ポンプ１５によって圧送された第三溶液を駆動流として用いることによって第一容器１１ａから第一ガスを抽気する。
図２は、エジェクタ１６の概要図である。図２において、破線の矢印は第三溶液の流れを示し、一点鎖線の矢印は第一ガスの流れを示す。エジェクタ１６には、供給経路１８ａ及び戻し路１８ｂが接続されている。供給経路１８ａ及び戻し路１８ｂは、貯留部１４に接続されている。図２に示す通り、貯留部１４に貯留された第三溶液は、ポンプ１５によって圧送され、供給経路１８ａを通ってエジェクタ１６に供給される。エジェクタ１６は、例えば、オリフィス１６ａと、混合部１６ｂと、貯留部（第二貯留部）１６ｓとを備えている。エジェクタ１６に供給された第三溶液は、オリフィス１６ａを通過することによって混合部１６ｂにおいて噴射されて噴流Ｊが形成され、貯留部１６ｓに貯留される。これにより、噴流Ｊの動圧及び貯留部１６ｓに貯留された第三溶液の液面の乱れより混合部１６ｂに負圧が生じる。その結果、第一ガスが第一抽気路１７ａを通って第一容器１０ａの内部の不凝縮ガスが吸引される。貯留部１６ｓに貯留された第三溶液は、戻し路１８ｂを通って貯留部１６ｓに戻される。
図３は、実施の形態１における熱交換ユニット５ａの一例を示す。この例において、熱交換ユニット５ａは、冷却水入口１２ｃ及び冷却水出口１２ｄを有する。加えて、熱交換ユニット５ａは、第一カバー１０ｍ及び第二カバー１０ｎを備えている。第一カバー１０ｍの内部は２つの仕切りによって３つの空間に分かれている。第二カバー１０ｎの内部は１つの仕切りによって２つの空間に分かれている。冷却水は、冷却水入口１２ｃから第一カバー１０ｍの内部の最下の空間に供給され、第二伝熱管群１２ｂの一部の伝熱管の内部に供給される。冷却水は、一部の伝熱管の内部をＸ軸正方向に流れ、第二カバー１０ｎの内部の下方の空間に導かれる。この空間において冷却水の流れ方向が反転し、冷却水は、第二伝熱管群１２ｂの別の伝熱管の内部をＸ軸負方向に流れ、第一カバー１０ｍの内部の中央の空間に導かれる。この空間において、冷却水の流れ方向が反転し、冷却水は、第一伝熱管群１２ａの一部の伝熱管の内部をＸ軸正方向に流れ、第二カバー１０ｎの内部の上方の空間に導かれる。この空間において、冷却水の流れ方向が反転し、冷却水は、第一伝熱管群１２ａの別の伝熱管の内部をＸ軸負方向に流れ、第一カバー１０ｍの内部の最上の空間に導かれる。その後、冷却水は、冷却水出口１２ｄを通って熱交換ユニット５ａの外部に導かれる。
図３に示す通り、熱交換ユニット５ａにおいて第二抽気路１７ｂの出口１７ｎは、第一伝熱管群１２ａの伝熱管の長手方向（Ｘ軸方向）に延びる管の先端に形成されている。このような構成によれば、第二抽気路１７ｂは、第一容器１１ａの内部において、第一伝熱管群１２ａに含まれる伝熱管の長手方向及び重力方向に平行な面（ＸＺ平面）に沿って第二ガスを吐出させうる。第二抽気路１７ｂは、ＸＺ平面以外の平面に沿って第二ガスを吐出させるように構成されていてもよい。
第二抽気路１７ｂの出口１７ｎは、例えば、第一容器１１ａの内部において、重力方向における第一伝熱管群１２ａの中心より下方に位置する。このため、第二ガスは、重力方向における第一伝熱管群１２ａの中心より下方で吐出される。出口１７ｎは、例えば、第一容器１１ａの内部において第一伝熱管群１２ａの最下部より下方に位置している。第二抽気路１７ｂの出口１７ｎは、第一容器１１ａの内部において、重力方向における第一伝熱管群１２ａの中心に位置していてもよいし、その中心の上方に位置していてもよい。
熱交換ユニット５ａの内部には、冷媒及び吸収液が充填されている。冷媒は、例えば、ハイドロフルオロカーボン（ＨＦＣ）等のフロン系冷媒又は水及びアンモニア等の自然冷媒である。また、吸収液は、例えば、臭化リチウム水溶液又はイオン流体である。
蒸発器ユニット２における第一蒸発器２０ａ及び第二蒸発器２０ｂのそれぞれは、例えば、シェルアンドチューブ熱交換器である。例えば、水等の常温（２０℃±１５℃）での飽和蒸気圧が負圧である冷媒が用いられる場合、満液式のシェルアンドチューブ熱交換器では、液相冷媒の水位ヘッドが蒸発圧力に及ぼす影響が大きくなりやすい。このため、水等の冷媒が用いられる場合に、第一蒸発器２０ａ及び第二蒸発器２０ｂのそれぞれが噴霧式又は散布式のシェルアンドチューブ熱交換器であることが有利である。散布方式として、噴霧ノズルが採用されてもよい。
吸収器ユニット１における第一吸収器１０ａ及び第二吸収器１０ｂのそれぞれは、シェルアンドチューブ熱交換器である。吸収液を供給する方式としては、例えば、散布式が採用されうる。
第一伝熱管群１２ａ、第二伝熱管群１２ｂ、第三伝熱管群２２ａ、及び第四伝熱管群２２ｂのそれぞれにおいて、複数の伝熱管は、例えば、互いに平行に配置されており、重力方向に複数段をなしている。第一伝熱管群１２ａ、第二伝熱管群１２ｂ、第三伝熱管群２２ａ、及び第四伝熱管群２２ｂのそれぞれにおいて、複数の伝熱管は、例えば、伝熱管の長手方向（Ｘ軸方向）に垂直な平面（ＺＹ平面）において正方格子、長方形格子、又は平行四辺形格子をなすように配置されている。伝熱管は、例えば、銅又はステンレス製の管である。伝熱管の内面又は外面には溝が形成されていてもよい。複数の伝熱管は、伝熱管の長手方向（Ｘ軸方向）に垂直な平面（ＺＹ平面）において正方格子、長方形格子、又は平行四辺形格子を変則的になすように配置されていてもよい。
第一蒸発器２０ａは、第三供給器２３ａを備えている。第三供給器２３ａは、第三伝熱管群２２ａに向かって液相冷媒を供給する。第三供給器２３ａは、例えば、液相冷媒を貯留するトレイを備えており、そのトレイに貯留された液相冷媒が第三伝熱管群２２ａに向かって滴下される。第二蒸発器２０ｂは、第四供給器２３ｂを備えている。第四供給器２３ｂは、第四伝熱管群２２ｂに向かって液相冷媒を供給する。第四供給器２３ｂは、例えば、液相冷媒を貯留するトレイを備えており、そのトレイに貯留された液相冷媒が第四伝熱管群２２ｂに向かって滴下される。
第一容器１１ａ及び第二容器１１ｂのそれぞれは、例えば、断熱性及び耐圧性を有する容器である。第一容器１１ａ及び第二容器１１ｂのそれぞれにおいて、第一容器１１ａ及び第二容器１１ｂの内部の気相冷媒は大気圧の空気等の外気から隔離されている。
第一容器１１ａの内部には、第三伝熱管群２２ａ及び第三供給器２３ａが配置されている。第二容器１１ｂの内部には、第四伝熱管群２２ｂ及び第四供給器２３ｂが配置されている。第二容器１１ｂにおいて、第四伝熱管群２２ｂの下方には液相冷媒が貯留されている。
第一蒸気流路３１ａは、第一蒸発器２０ａで発生した気相冷媒を第一吸収器１０ａへ導く流路である。第二蒸気流路３１ｂは、第二蒸発器２０ｂで発生した気相冷媒を第二吸収器１０ｂへ導く流路である。第一蒸気流路３１ａ及び第二蒸気流路３１ｂのそれぞれを形成する部材は、断熱性及び耐圧性を有する鉄等の金属を含む材料によって構成されている。
熱交換ユニット５ａは、例えば、循環路２４、冷媒ポンプ２５、及び冷媒供給路２９を備えている。冷媒供給路２９は、蒸発器ユニット２に液相冷媒を供給するための経路である。冷媒供給路２９は、断熱性及び耐圧性を有する配管によって形成されている。循環路２４は、第二蒸発器２０ｂに貯留された液相冷媒を循環させるための経路である。冷媒ポンプ２５は、循環路２４に配置されている。第二蒸発器２０ｂに貯留された液相冷媒は、冷媒ポンプ２５の作動により圧送され、循環路２４を通って第一蒸発器２０ａの第三供給器２３ａに導かれる。冷媒ポンプ２５は、例えば、速度型のキャンドポンプである。
熱交換ユニット５ａは、例えば、溶液供給路１９を備えている。溶液供給路１９は、吸収器ユニット１に第一溶液を供給するための経路である。第一溶液は、溶液供給路１９を通って第一供給器１３ａに導かれる。溶液供給路１９は、断熱性及び耐圧性を有する配管によって形成されている。
熱交換ユニット５ａは、第一エリミネータ３２ａ及び第二エリミネータ３２ｂを備えている。第一エリミネータ３２ａ及び第二エリミネータ３２ｂは、蒸発器ユニット２の液相冷媒の液滴が気相冷媒の流れに引きずられて吸収器ユニット１に運ばれることを抑制する気液分離機構である。第一エリミネータ３２ａ及び第二エリミネータ３２ｂのそれぞれは、例えば、プレス加工されたステンレス板を溶接することによって作製されている。第一エリミネータ３２ａは、例えば、第一蒸気流路３１ａに配置されている。第二エリミネータ３２ｂは、例えば、第二蒸気流路３１ｂに配置されている。
熱交換ユニット５ａは、例えば、溶液排出路１８ｃを備えている。溶液排出路１８ｃは、吸収器ユニット１から第三溶液を排出するための経路である。溶液排出路１８ｃは、断熱性及び耐圧性を有する配管によって形成されている。溶液排出路１８ｃの一端は、供給経路１８ａに接続されている。ポンプ１５によって圧送された第三溶液の一部は、溶液排出路１８ｃを通って吸収器ユニット１の外部に導かれる。
［１－２．動作］
以上のように構成された熱交換ユニット５ａについて、以下その動作、作用を説明する。
以上のように構成された熱交換ユニット５ａについて、以下その動作、作用を説明する。
図１に基づいて、熱交換ユニット５ａの動作を説明する。熱交換ユニット５ａが夜間等の所定の期間に放置された場合、熱交換ユニット５ａの内部の温度は、ほぼ室温に等しく均一である。加えて、熱交換ユニット５ａの内部の圧力も均一になっている。例えば、室温が２６℃である場合、熱交換ユニット５ａの内部の温度もほぼ２６℃で均一である。
熱交換ユニット５ａの使用時に、第三伝熱管群２２ａ及び第四伝熱管群２２ｂの伝熱管の内部には、熱交換ユニット５ａの外部から熱を吸熱した水等の熱媒体が流れている。この熱媒体は、例えば、第四伝熱管群２２ｂに１２．５℃で流入する。第四伝熱管群２２ｂを通過した熱媒体は、第三伝熱管群２２ａに導かれる。第一伝熱管群１２ａ及び第二伝熱管群１２ｂの伝熱管の内部には、熱交換ユニット５ａの外部に熱を放熱した水等の冷却水が流れている。この冷却水は、例えば、第二伝熱管群１２ｂに３２℃で流入する。第二伝熱管群１２ｂを通過した冷却水は、第一伝熱管群１２ａに導かれる。
熱交換ユニット５ａの運転開始時に、冷媒供給路２９を通って液相冷媒が第一蒸発器２０ａに供給される。第一蒸発器２０ａに供給される液相冷媒の温度は、２６℃程度である。第一蒸発器２０ａに供給された液相冷媒は、第三供給器２３ａのトレイから第三伝熱管群２２ａに向かって滴下される。滴下された液相冷媒は、第三伝熱管群２２ａの伝熱管の外面を流下し、第一蒸発器２０ａの内部に貯留される。第一蒸発器２０ａに貯留された液相冷媒は、第二蒸発器２０ｂに導かれ、第四供給器２３ｂのトレイから第四伝熱管群２２ｂに向かって滴下される。滴下された液相冷媒は、第四伝熱管群２２ｂの伝熱管の外面を流下し、第二蒸発器２０ｂの内部に貯留される。第二蒸発器２０ｂの内部に貯留された液相冷媒は、冷媒ポンプ２５の作動により循環路２４を通って第一蒸発器２０ａの内部に導かれる。熱交換ユニット５ａが定格負荷で運転されている場合、冷媒ポンプ２５によって循環する液相冷媒の流量は、例えば３０リットル（Ｌ）／分程度である。第三供給器２３ａのトレイから滴下される液相冷媒の流量も冷媒ポンプ２５によって循環する液相冷媒の流量と同じ流量である。
次に、溶液供給路１９を通って第一溶液が第一吸収器１０ａに供給される。第一吸収器１０ａに供給される第一溶液の温度は５０℃であり、第一溶液の溶質濃度は６３重量％程度であり、第一容液の流量は１６リットル／分程度である。第一吸収器１０ａに供給された第一溶液は、第一供給器１３ａのトレイから第一伝熱管群１２ａに向かって滴下される。滴下された第一溶液は第一伝熱管群１２ａの伝熱管の外面を流下し、第二溶液が第一吸収器１０ａの下部に貯留される。第一吸収器１０ａの下部に貯留された第二溶液は、第二吸収器１０ｂに導かれ、第二供給器１３ｂのトレイから第二伝熱管群１２ｂに向かって滴下される。第二供給器１３ｂのトレイから滴下される第二溶液の温度は３５℃であり、第二溶液の溶質濃度は６３重量％程度であり、第二溶液の流量は１６リットル／分程度である。滴下された第二溶液は、第二伝熱管群１２ｂの伝熱管の外面を流下することによって第三溶液に変化し、第三溶液が第二吸収器１０ｂの下部に貯留され、貯留部１４が形成される。貯留部１４に貯留された第三溶液は、ポンプ１５の作動により溶液排出路１８ｃを通って熱交換ユニット５ａの外部に排出される。第二吸収器１０ｂから排出される第三溶液の温度は３３℃である。
第一溶液は、第一伝熱管群１２ａの伝熱管の外面を流下するときに第一蒸発器２０ａの内部に存在する気相冷媒を吸収する。加えて、第二溶液は、第二伝熱管群１２ｂの伝熱管の外面を流下するときに第二蒸発器２０ｂの内部に存在する気相冷媒を吸収する。第一溶液及び第二溶液が気相冷媒を吸収することによってそれらの溶液の温度は上昇する。同時に第一伝熱管群１２ａ及び第二伝熱管群１２ｂの伝熱管の内部を流れる冷却水によってそれらの溶液は冷却され、過冷却吸収が連続的に起こる。これにより、吸収器ユニット１及び蒸発器ユニット２の内部の圧力は低下する。吸収器ユニット１及び蒸発器ユニット２の内部の圧力の低下に伴い、第三伝熱管群２２ａ及び第四伝熱管群２２ｂの伝熱管の外面を流下する液相冷媒が蒸発する。液相冷媒の蒸発により液相冷媒の温度が低下する。同時に第三伝熱管群２２ａ及び第四伝熱管群２２ｂの伝熱管の内部を流れる熱媒体によって液相冷媒が加熱されるので、液相冷媒の蒸発が連続的に起こる。これにより、吸収器ユニット１及び蒸発器ユニット２の内部の圧力が所定の圧力に保たれ、定常状態となる。例えば、定常状態における第一蒸発器２０ａの液相冷媒の温度は７℃程度であり、第二蒸発器２０ｂの液相冷媒の温度は９．７５℃程度である。例えば、定常状態において、第一吸収器１０ａに供給される第一溶液の温度は５０℃であり、第一溶液の溶質濃度は６３重量％程度であり、第一溶液の流量は１７リットル／分程度である。例えば、定常状態において、第二吸収器１０ｂに供給される第二溶液の温度は４５℃であり、第二溶液の溶質濃度は６０重量％程度であり、第二溶液の流量は１６リットル／分程度である。例えば、定常状態において、第二吸収器１０ｂから排出される第三溶液の温度は３６℃であり、第三溶液の溶質濃度は５７重量％程度であり、第三溶液の流量は１６リットル／分程度である。例えば、定常状態において、第一吸収器１０ａにおける圧力は１．０ｋＰａ程度であり、第二吸収器１０ｂにおける圧力は１３ｋＰａ程度である。
次に、図２に基づいて、エジェクタ１６、第一抽気路１７ａ、及び第二抽気路１７ｂの動作について説明する。
図２に示す通り、貯留部１４に貯留された第三溶液は、ポンプ１５の作動により供給経路１８ａを通ってエジェクタ１６に供給される。エジェクタ１６に供給された第三溶液は、オリフィス１６ａによって噴流Ｊとして混合部１６ｂに噴射され、貯留部１６ｓに貯留される。これにより、噴流Ｊの動圧及び貯留部１６ｓに貯留された液面の乱れによって混合部１６ｂに負圧が生じる。その結果、第一容器１１ａの内部に存在する不凝縮ガスを含む第一ガスが第一抽気路１７ａを通って吸引される。混合部１６ｂにおける圧力は、０．９９５ｋＰａ程度であり、第一吸収器１０ａにおける圧力１．０ｋＰａに対して０．００５ｋＰａ程度低い。
第二抽気路１７ｂは、第一吸収器１０ａの内部と第二吸収器１０ｂの内部とを連通させるように第一容器１１ａ及び第二容器１１ｂに接続されている。このため、第二吸収器１０ｂにおける圧力１３ｋＰａと第一吸収器１０ａにおける圧力１．０ｋＰａとの差圧に起因する流速で、第二容器１１ｂの内部に存在する不凝縮ガスを含む第二ガスが第二抽気路１７ｂを通過する。これにより、第二吸収器１０ｂから第一吸収器１０ａに第二ガスが送られる。第二抽気路１７ｂにおける第二ガスの流速は、約２００ｍ／秒程度の速い流れになりうる。第二抽気路１７ｂは、例えば、３ｍｍ程度の内径の管によって形成されている。加えて、第二吸収器１０ｂの気相冷媒の密度は０．００８５１ｋｇ／ｍ3と非常に小さい。このため、第二抽気路１７ｂにおける気相冷媒の質量流量は１．３２×１０-5ｋｇ／秒程度であり、第二抽気路１７ｂにおける気相冷媒の流れは、冷凍能力に換算して３１Ｗ以下であり、０．０５Ｐａ程度の均圧作用を生じさせる。これらは、熱交換ユニット５ａを備えた吸収式冷凍機の冷凍能力及び第二吸収器１０ｂにおける圧力と第一吸収器１０ａにおける圧力との差圧に対して無視できるレベルである。
［１－３．効果等］
以上のように、本実施形態において、吸収器ユニット１は、第一容器１１ａと、第一伝熱管群１２ａと、第一供給器１３ａと、第二容器１１ｂと、第二伝熱管群１２ｂと、第二供給器１３ｂと、貯留部１４と、ポンプ１５とを備えている。第一伝熱管群１２ａは、第一容器１１ａの内部に配置され、冷却水の流路を内部に有する。第一供給器１３ａは、第一伝熱管群１２ａに向かって第一溶液を供給する。第二伝熱管群１２ｂは、第二容器１１ｂの内部に配置され、冷却水の流路を内部に有する。第二供給器１３ｂは、第二伝熱管群１２ｂに向かって第二溶液を供給する。貯留部１４は、第二容器１１ｂの内部において、第三溶液を貯留する。第三溶液は、第二溶液が気相冷媒を吸収することによって生成され、第二溶液の溶質濃度よりも低い溶質濃度を有する。ポンプ１５は、貯留部１４に貯留された第三溶液を圧送する。吸収器ユニット１は、エジェクタ１６と、第一抽気路１７ａと、第二抽気路１７ｂとをさらに備えている。エジェクタ１６は、ポンプ１５によって圧送された第三溶液を駆動流として用いることによって第一容器１１ａから不凝縮ガスを含む第一ガスを抽気する。第一抽気路１７ａは、第一容器１１ａとエジェクタ１６とに接続され、第一ガスをエジェクタ１６に導く。第二抽気路１７ｂは、第一容器１１ａと第二容器１１ｂとに接続され、第二容器１１ｂの内部に存在する不凝縮ガスを含む第二ガスを第一容器１１ａの内部に導く。
以上のように、本実施形態において、吸収器ユニット１は、第一容器１１ａと、第一伝熱管群１２ａと、第一供給器１３ａと、第二容器１１ｂと、第二伝熱管群１２ｂと、第二供給器１３ｂと、貯留部１４と、ポンプ１５とを備えている。第一伝熱管群１２ａは、第一容器１１ａの内部に配置され、冷却水の流路を内部に有する。第一供給器１３ａは、第一伝熱管群１２ａに向かって第一溶液を供給する。第二伝熱管群１２ｂは、第二容器１１ｂの内部に配置され、冷却水の流路を内部に有する。第二供給器１３ｂは、第二伝熱管群１２ｂに向かって第二溶液を供給する。貯留部１４は、第二容器１１ｂの内部において、第三溶液を貯留する。第三溶液は、第二溶液が気相冷媒を吸収することによって生成され、第二溶液の溶質濃度よりも低い溶質濃度を有する。ポンプ１５は、貯留部１４に貯留された第三溶液を圧送する。吸収器ユニット１は、エジェクタ１６と、第一抽気路１７ａと、第二抽気路１７ｂとをさらに備えている。エジェクタ１６は、ポンプ１５によって圧送された第三溶液を駆動流として用いることによって第一容器１１ａから不凝縮ガスを含む第一ガスを抽気する。第一抽気路１７ａは、第一容器１１ａとエジェクタ１６とに接続され、第一ガスをエジェクタ１６に導く。第二抽気路１７ｂは、第一容器１１ａと第二容器１１ｂとに接続され、第二容器１１ｂの内部に存在する不凝縮ガスを含む第二ガスを第一容器１１ａの内部に導く。
これにより、第二容器１１ｂの内部に存在する不凝縮ガスを含む第二ガスは第二抽気路１７ｂを通って第一容器１１ａの内部に導かれ、第一容器１１ａから不凝縮ガスを含む第一ガスが第一抽気路１７ａを通ってエジェクタ１６に導かれる。エジェクタ１６の混合部１６ｂにおける圧力が第二吸収器１０ｂにおける圧力と第一吸収器１０ａにおける圧力との中間の圧力となることを抑制でき、混合部１６ｂにおける圧力を第一吸収器１０ａにおける圧力より低くできる。例えば、第一吸収器１０ａにおける圧力が１．０ｋＰａの場合、混合部１６ｂにおける圧力は０．９９５ｋＰａ程度になる。このため、吸収器ユニット１において、第一容器１１ａ及び第二容器１１ｂの内部に存在する不凝縮ガスを含むガスを効率的に抽気できる。
本実施の形態のように、第二抽気路１７ｂは、第一容器１１ａの内部において、第一伝熱管群１２ａに含まれる伝熱管の長手方向及び重力方向に平行な面に沿って第二ガスを吐出させてもよい。これにより、第二抽気路１７ｂから吐出される第二ガスによって第一伝熱管群１２ａの伝熱管の外面を流下する第一溶液が吹き飛ばされにくい。このため、第一伝熱管群１２ａの伝熱管の外面を第一溶液が流下しやすい。
本実施の形態のように、第二抽気路１７ｂは、第一容器１１ａの内部において、重力方向における第一伝熱管群１２ａの中心より下方で第二ガスを吐出させてもよい。これにより、第二抽気路１７ｂからの第二ガスの吐出が気相冷媒の流れを乱しにくく、第一吸収器１０ａの性能に及ぼす影響が小さくなりやすい。
本実施の形態のように、第一抽気路１７ａは、第一容器１１ａの内部において、重力方向における第一伝熱管群１２ａの中心より上方に配置された第一入口１７ｊを有していてもよい。これにより、不凝縮ガスが第一抽気路１７ａに導かれやすい。なぜなら、重力方向における第一伝熱管群１２ａの中心より上方において第一溶液に吸収される気相冷媒の量が多く、重力方向における第一伝熱管群１２ａの中心より上方に向かってガスの流れが生じやすいからである。
本実施の形態のように、第二抽気路１７ｂは、第二容器１１ｂの内部において、重力方向における第二伝熱管群１２ｂの中心より上方に配置された第二入口１７ｋを有していてもよい。これにより、不凝縮ガスが第二抽気路１７ｂに導かれやすい。なぜなら、重力方向における第二伝熱管群１２ｂの中心より上方において第二溶液に吸収される気相冷媒の量が多く、重力方向における第二伝熱管群１２ｂの中心より上方に向かってガスの流れが生じやすいからである。
本実施の形態のように、熱交換ユニット５ａは、吸収器ユニット１と、第一蒸発器２０ａと、第二蒸発器２０ｂとを備えていてもよい。第二蒸発器２０ｂは、第一蒸発器２０ａにおける圧力よりも高い圧力で気相冷媒を生成する。熱交換ユニット５ａにおいて、第一溶液は、第一容器１１ａの内部において、第一蒸発器２０ａで生成された気相冷媒を吸収する。加えて、第二溶液は、第二容器１１ｂの内部において、第二蒸発器２０ｂで生成された気相冷媒を吸収する。
（実施の形態２）
以下、図４及び図５を用いて、実施の形態２を説明する。
以下、図４及び図５を用いて、実施の形態２を説明する。
［２－１．構成］
図４及び図５は、実施の形態２における熱交換ユニット５ｂの概要図である。熱交換ユニット５ｂは、特に説明する部分を除き熱交換ユニット５ａと同様に構成されている。熱交換ユニット５ａの構成要素と同一又は対応する熱交換ユニット５ｂの構成要素には同一の符号を付し、詳細な説明を省略する。熱交換ユニット５ａに関する説明は、技術的に矛盾しない限り、熱交換ユニット５ｂにもあてはまる。
図４及び図５は、実施の形態２における熱交換ユニット５ｂの概要図である。熱交換ユニット５ｂは、特に説明する部分を除き熱交換ユニット５ａと同様に構成されている。熱交換ユニット５ａの構成要素と同一又は対応する熱交換ユニット５ｂの構成要素には同一の符号を付し、詳細な説明を省略する。熱交換ユニット５ａに関する説明は、技術的に矛盾しない限り、熱交換ユニット５ｂにもあてはまる。
図４及び図５に示す通り、熱交換ユニット５ｂは、熱交換器４０を備えている。熱交換器４０は、第一伝熱管群１２ａ及び第二伝熱管群１２ｂの少なくとも１つに向かって流れる冷却水と、エジェクタ１６に向かって流れる第三溶液とを熱交換させる。
熱交換ユニット５ｂは、例えば、上流路１２ｐ及び下流路１２ｑを備えている。上流路１２ｐは、冷却水入口１２ｃに接続された流路から分岐して熱交換器４０に接続されている。これにより、第一伝熱管群１２ａ及び第二伝熱管群１２ｂの少なくとも１つに向かって流れる冷却水が熱交換器４０に導かれる。下流路１２ｑは、熱交換器４０と、冷却水出口１２ｄから熱交換ユニット５ｂの外部に延びる冷却水流路とに接続されている。これにより、熱交換器４０を通過した冷却水が冷却水出口１２ｄを通過した冷却水とともに熱交換ユニット５ｂの外部に導かれる。
熱交換器４０は、冷却水と第三溶液とを熱交換させることができる限り、特定の熱交換器に限定されない。熱交換器４０は、例えば、ステンレス製のブレージングプレート式熱交換器であってもよく、二重管熱交換器であってもよい。
［２－２．動作］
以上のように構成された熱交換ユニット５ｂについて、以下その動作、作用を説明する。熱交換ユニット５ｂが低外気温下において部分負荷域で運転されている場合、第一伝熱管群１２ａ及び第二伝熱管群１２ｂの伝熱管の内部に流入する冷却水の温度は低くなる。加えて、第一吸収器１０ａに供給される第一溶液の溶質濃度が低くなり、第一溶液の流量も低下する。例えば、熱交換ユニット５ｂが２５％負荷程度で運転されている場合、第一伝熱管群１２ａ及び第二伝熱管群１２ｂの伝熱管の内部を外気に放熱した水等の冷却水が流れており、この冷却水は、例えば、第二伝熱管群１２ｂに１８℃で流入する。加えて、第一吸収器１０ａに供給される第一溶液の温度は２７℃であり、第一溶液の溶質濃度は４８．３重量％程度であり、第一溶液の流量は４リットル／分程度である。第一吸収器１０ａに供給された第一溶液は、第一供給器１３ａのトレイから第一伝熱管群１２ａに向かって滴下される。滴下された第一溶液は第一伝熱管群１２ａの伝熱管の外面を流下して、第二溶液が第一吸収器１０ａの下部に貯留される。第一吸収器１０ａの下部に貯留された第二溶液は、第二吸収器１０ｂに導かれ、第二供給器１３ｂのトレイから第二伝熱管群１２ｂに向かって滴下される。第二供給器１３ｂのトレイから滴下される第二溶液の温度は２１℃であり、第二溶液の溶質濃度は４８．３質量％であり、第二溶液の流量は４リットル／分程度である。滴下された第二溶液は第二伝熱管群１２ｂの伝熱管の外面を流下して、第三溶液が貯留部１４に貯留される。貯留部１４に貯留された第三溶液は、ポンプ１５の作動により溶液排出路１８ｃを通って熱交換ユニット５ｂの外部に排出される。第二吸収器１０ｂから排出される第三溶液の温度は１９℃である。
以上のように構成された熱交換ユニット５ｂについて、以下その動作、作用を説明する。熱交換ユニット５ｂが低外気温下において部分負荷域で運転されている場合、第一伝熱管群１２ａ及び第二伝熱管群１２ｂの伝熱管の内部に流入する冷却水の温度は低くなる。加えて、第一吸収器１０ａに供給される第一溶液の溶質濃度が低くなり、第一溶液の流量も低下する。例えば、熱交換ユニット５ｂが２５％負荷程度で運転されている場合、第一伝熱管群１２ａ及び第二伝熱管群１２ｂの伝熱管の内部を外気に放熱した水等の冷却水が流れており、この冷却水は、例えば、第二伝熱管群１２ｂに１８℃で流入する。加えて、第一吸収器１０ａに供給される第一溶液の温度は２７℃であり、第一溶液の溶質濃度は４８．３重量％程度であり、第一溶液の流量は４リットル／分程度である。第一吸収器１０ａに供給された第一溶液は、第一供給器１３ａのトレイから第一伝熱管群１２ａに向かって滴下される。滴下された第一溶液は第一伝熱管群１２ａの伝熱管の外面を流下して、第二溶液が第一吸収器１０ａの下部に貯留される。第一吸収器１０ａの下部に貯留された第二溶液は、第二吸収器１０ｂに導かれ、第二供給器１３ｂのトレイから第二伝熱管群１２ｂに向かって滴下される。第二供給器１３ｂのトレイから滴下される第二溶液の温度は２１℃であり、第二溶液の溶質濃度は４８．３質量％であり、第二溶液の流量は４リットル／分程度である。滴下された第二溶液は第二伝熱管群１２ｂの伝熱管の外面を流下して、第三溶液が貯留部１４に貯留される。貯留部１４に貯留された第三溶液は、ポンプ１５の作動により溶液排出路１８ｃを通って熱交換ユニット５ｂの外部に排出される。第二吸収器１０ｂから排出される第三溶液の温度は１９℃である。
第一溶液は、第一伝熱管群１２ａの伝熱管の外面を流下するときに第一蒸発器２０ａの内部に存在する気相冷媒を吸収する。加えて、第二溶液は、第二伝熱管群１２ｂの伝熱管の外面を流下するときに第二蒸発器２０ｂの内部に存在する気相冷媒を吸収する。第一溶液及び第二溶液が気相冷媒を吸収することによってそれらの溶液の温度は上昇する。同時に第一伝熱管群１２ａ及び第二伝熱管群１２ｂの伝熱管の内部を流れる冷却水によってそれらの溶液は冷却され、過冷却吸収が連続的に起こる。これにより、吸収器ユニット１及び蒸発器ユニット２の内部の圧力は低下する。吸収器ユニット１及び蒸発器ユニット２の内部の圧力の低下に伴い、第三伝熱管群２２ａ及び第四伝熱管群２２ｂの伝熱管の外面を流下する液相冷媒が蒸発する。液相冷媒の蒸発により液相冷媒の温度が低下する。同時に第三伝熱管群２２ａ及び第四伝熱管群２２ｂの伝熱管の内部を流れる熱媒体によって液相冷媒が加熱されるので、液相冷媒の蒸発が連続的に起こる。これにより、吸収器ユニット１及び蒸発器ユニット２の内部の圧力が所定の圧力に保たれ、定常状態となる。例えば、定常状態における第一蒸発器２０ａの液相冷媒の温度は７℃程度であり、第二蒸発器２０ｂの液相冷媒の温度は８．４℃程度である。例えば、定常状態において、第一吸収器１０ａに供給される第一溶液の温度は２７℃であり、第一溶液の溶質濃度は４８．３重量％程度であり、第一溶液の流量は４リットル／分程度である。例えば、定常状態において、第二吸収器１０ｂに供給される第二溶液の温度は２２．５℃であり、第二溶液の溶質濃度は４５．４重量％程度であり、第二溶液の流量は４リットル／分程度である。例えば、定常状態において、第二吸収器１０ｂから排出される第三溶液の温度は１９．９℃であり、第三溶液の溶質濃度は４３重量％程度であり、第三溶液の流量は４リットル／分程度である。例えば、定常状態において、第一吸収器１０ａにおける圧力は１．０ｋＰａ程度であり、第二吸収器１０ｂにおける圧力は１．０５ｋＰａ程度である。
次に、図２に基づいて、エジェクタ１６、第一抽気路１７ａ、及び第二抽気路１７ｂの動作について説明する。
熱交換ユニット５ｂが２５％負荷程度の部分負荷で運転されている場合、エジェクタ１６に供給される第三溶液の流量が減少する。例えば、熱交換ユニット５ｂが２５％負荷程度で運転されている場合、第三溶液の流量も定格条件における第三溶液の流量の２５％程度になる。このような条件下における噴流Ｊの速度は定格条件における噴流Ｊの速度の２５％になる。このため、このような条件下における、エジェクタ１６の混合部１６ｂにおいて、第三溶液の噴流Ｊの動圧及び貯留部１６ｓの第三溶液の液面の乱れにより生じる負圧は、０．３Ｐａ程度まで減少する。負荷が１００％であり、かつ、第三溶液の流量が１００％である定格条件において混合部１６ｂで発生する負圧は５Ｐａ程度である。０．３Ｐａ程度の負圧は、５Ｐａ程度の負圧の６．３％程度である。一方、エジェクタ１６に供給される第三溶液の温度は、１８℃程度まで冷却されることによって第三溶液の飽和圧力は０．９３ｋＰａまで低下する。これにより、エジェクタ１６の混合部１６ｂの圧力０．９２９７ｋＰａ（＝０．９３ｋＰａ－０．０００３ｋＰａ）と第一吸収器１０ａの内部の圧力１．０ｋＰａとの差は、７０．３Ｐａになる。その結果、第一吸収器１０ａの内部から第一抽気路１７ａを通って不凝縮ガスを含む第一ガスが抽気される。
［２－３．効果等］
以上のように、本実施の形態においては、吸収器ユニット１ｂは、熱交換器４０をさらに備えている。熱交換器４０は、第一伝熱管群１２ａ及び第二伝熱管群１２ｂの少なくとも１つに向かって流れる冷却水と、エジェクタ１６に向かって流れる第三溶液とを熱交換させる。これにより、熱交換器４０において第三溶液が冷却されてエジェクタ１６に供給され、エジェクタ１６における圧力が低くなりやすい。このため、部分負荷条件等のエジェクタ１６に生じる負圧が小さい条件でも、第一吸収器１０ａから不凝縮ガスを含む第一ガスを抽気できる。
以上のように、本実施の形態においては、吸収器ユニット１ｂは、熱交換器４０をさらに備えている。熱交換器４０は、第一伝熱管群１２ａ及び第二伝熱管群１２ｂの少なくとも１つに向かって流れる冷却水と、エジェクタ１６に向かって流れる第三溶液とを熱交換させる。これにより、熱交換器４０において第三溶液が冷却されてエジェクタ１６に供給され、エジェクタ１６における圧力が低くなりやすい。このため、部分負荷条件等のエジェクタ１６に生じる負圧が小さい条件でも、第一吸収器１０ａから不凝縮ガスを含む第一ガスを抽気できる。
（実施の形態３）
以下、図６を用いて、実施の形態３を説明する。
以下、図６を用いて、実施の形態３を説明する。
［３－１．構成］
図６に示す通り、吸収式冷凍機１００は、例えば、熱交換ユニット５ａを備えている。吸収式冷凍機１００は、例えば、再生器８０及び凝縮器９０をさらに備えている。吸収式冷凍機１００は、例えば、一重効用サイクルの吸収式冷凍機である。吸収式冷凍機１００は、二重効用サイクル又は三重効用サイクルの吸収式冷凍機であってもよい。再生器８０の熱源としてガスバーナーを使用したとき、吸収式冷凍機１００は、ガス式チラーでありうる。
図６に示す通り、吸収式冷凍機１００は、例えば、熱交換ユニット５ａを備えている。吸収式冷凍機１００は、例えば、再生器８０及び凝縮器９０をさらに備えている。吸収式冷凍機１００は、例えば、一重効用サイクルの吸収式冷凍機である。吸収式冷凍機１００は、二重効用サイクル又は三重効用サイクルの吸収式冷凍機であってもよい。再生器８０の熱源としてガスバーナーを使用したとき、吸収式冷凍機１００は、ガス式チラーでありうる。
［３－２．動作］
以上のように構成された、吸収式冷凍機１００について、以下その動作、作用を説明する。吸収器ユニット１ａに貯留された第三溶液は、溶液排出路１８ｃを通過して再生器８０に導かれる。再生器８０において加熱により溶液の溶質の濃度が高められる。溶質の濃度が高められて第一溶液が調製され、第一溶液は、溶液供給路１９を通って吸収器ユニット１に導かれる。一方、再生器８０における溶液の加熱により気相冷媒が発生する。この気相冷媒は、凝縮器９０に導かれ、凝縮器９０において冷却されて凝縮し、液相冷媒が生成される。液相冷媒は、例えば、減圧された後、冷媒供給路２９を通って蒸発器ユニット２に導かれる。
以上のように構成された、吸収式冷凍機１００について、以下その動作、作用を説明する。吸収器ユニット１ａに貯留された第三溶液は、溶液排出路１８ｃを通過して再生器８０に導かれる。再生器８０において加熱により溶液の溶質の濃度が高められる。溶質の濃度が高められて第一溶液が調製され、第一溶液は、溶液供給路１９を通って吸収器ユニット１に導かれる。一方、再生器８０における溶液の加熱により気相冷媒が発生する。この気相冷媒は、凝縮器９０に導かれ、凝縮器９０において冷却されて凝縮し、液相冷媒が生成される。液相冷媒は、例えば、減圧された後、冷媒供給路２９を通って蒸発器ユニット２に導かれる。
［３－３．効果］
以上のように、本実施の形態においては、吸収式冷凍機１００は、熱交換ユニット５ａを備えている。これにより、第一容器１１ａ及び第二容器１１ｂの内部に存在する不凝縮ガスを含むガスを効率的に抽気できる。このため、吸収式冷凍機１００の冷凍能力が低下しにくい。
以上のように、本実施の形態においては、吸収式冷凍機１００は、熱交換ユニット５ａを備えている。これにより、第一容器１１ａ及び第二容器１１ｂの内部に存在する不凝縮ガスを含むガスを効率的に抽気できる。このため、吸収式冷凍機１００の冷凍能力が低下しにくい。
以上のように、本出願において開示する技術の例示として、実施の形態１、２、及び３を説明した。しかし、本開示における技術は、これに限定されず、変更、置き換え、付加、省略などを行った実施の形態にも適用できる。
本開示は、ビルのセントラル空調機及びプロセス冷却用のチラー等に適応された吸収式冷凍機に適用可能である。
１ 吸収器ユニット
５ａ、５ｂ 熱交換ユニット
１１ａ 第一容器
１１ｂ 第二容器
１２ａ 第一伝熱管群
１２ｂ 第二伝熱管群
１３ａ 第一供給器
１３ｂ 第二供給器
１４ 貯留部
１５ ポンプ
１６ エジェクタ
１７ａ 第一抽気路
１７ｂ 第二抽気路
１７ｊ 第一入口
１７ｋ 第二入口
２０ａ 第一蒸発器
２０ｂ 第二蒸発器
４０ 熱交換器
１００ 吸収式冷凍機
５ａ、５ｂ 熱交換ユニット
１１ａ 第一容器
１１ｂ 第二容器
１２ａ 第一伝熱管群
１２ｂ 第二伝熱管群
１３ａ 第一供給器
１３ｂ 第二供給器
１４ 貯留部
１５ ポンプ
１６ エジェクタ
１７ａ 第一抽気路
１７ｂ 第二抽気路
１７ｊ 第一入口
１７ｋ 第二入口
２０ａ 第一蒸発器
２０ｂ 第二蒸発器
４０ 熱交換器
１００ 吸収式冷凍機
Claims (8)
- 第一容器と、
前記第一容器の内部に配置され、冷却水の流路を内部に有する第一伝熱管群と、
前記第一伝熱管群に向かって第一溶液を供給する第一供給器と、
第二容器と、
前記第二容器の内部に配置され、冷却水の流路を内部に有する第二伝熱管群と、
前記第二伝熱管群に向かって第二溶液を供給する第二供給器と、
前記第二容器の内部において、前記第二溶液が気相冷媒を吸収することによって生成され、前記第二溶液の溶質濃度よりも低い溶質濃度を有する第三溶液を貯留する貯留部と、
前記貯留部に貯留された前記第三溶液を圧送するポンプと、
前記ポンプによって圧送された前記第三溶液を駆動流として用いることによって前記第一容器から不凝縮ガスを含む第一ガスを抽気するエジェクタと、
前記第一容器と前記エジェクタとに接続され、前記第一ガスを前記エジェクタに導く第一抽気路と、
前記第一容器と前記第二容器とに接続され、前記第二容器の内部に存在する不凝縮ガスを含む第二ガスを前記第一容器の内部に導く第二抽気路と、を備えた、
吸収器ユニット。 - 前記第二抽気路は、前記第一容器の内部において、前記第一伝熱管群に含まれる伝熱管の長手方向及び重力方向に平行な面に沿って前記第二ガスを吐出させる、請求項１に記載の吸収器ユニット。
- 前記第二抽気路は、前記第一容器の内部において、重力方向における前記第一伝熱管群の中心より下方で前記第二ガスを吐出させる、請求項１又は２に記載の吸収器ユニット。
- 前記第一抽気路は、前記第一容器の内部において、重力方向における前記第一伝熱管群の中心より上方に配置された第一入口を有する、請求項１から３のいずれか１項に記載の吸収器ユニット。
- 前記第二抽気路は、前記第二容器の内部において、重力方向における前記第二伝熱管群の中心より上方に配置された第二入口を有する、請求項１から４のいずれか１項に記載の吸収器ユニット。
- 前記第一伝熱管群及び前記第二伝熱管群の少なくとも１つに向かって流れる前記冷却水と、前記エジェクタに向かって流れる前記第三溶液とを熱交換させる熱交換器をさらに備えた、請求項１から５のいずれか１項に吸収器ユニット。
- 請求項１から６のいずれか１項に記載の吸収器ユニットと、
第一蒸発器と、
前記第一蒸発器における圧力よりも高い圧力で気相冷媒を生成する第二蒸発器と、を備え、
前記第一溶液は、前記第一容器の内部において、前記第一蒸発器で生成された気相冷媒を吸収し、
前記第二溶液は、前記第二容器の内部において、前記第二蒸発器で生成された気相冷媒を吸収する、
熱交換ユニット。 - 請求項７に記載の熱交換ユニットを備えた、吸収式冷凍機。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2021150932A JP2023043360A (ja) | 2021-09-16 | 2021-09-16 | 吸収器ユニット、熱交換ユニット、及び吸収式冷凍機 |
| CN202280060732.2A CN117916538A (zh) | 2021-09-16 | 2022-09-15 | 吸收器单元、热交换单元以及吸收式制冷机 |
| PCT/JP2022/034654 WO2023042896A1 (ja) | 2021-09-16 | 2022-09-15 | 吸収器ユニット、熱交換ユニット、及び吸収式冷凍機 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2021150932A JP2023043360A (ja) | 2021-09-16 | 2021-09-16 | 吸収器ユニット、熱交換ユニット、及び吸収式冷凍機 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2023043360A true JP2023043360A (ja) | 2023-03-29 |
Family
ID=85602985
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2021150932A Pending JP2023043360A (ja) | 2021-09-16 | 2021-09-16 | 吸収器ユニット、熱交換ユニット、及び吸収式冷凍機 |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2023043360A (ja) |
| CN (1) | CN117916538A (ja) |
| WO (1) | WO2023042896A1 (ja) |
Family Cites Families (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH08247574A (ja) * | 1995-03-08 | 1996-09-27 | Hitachi Ltd | 吸収器、吸収伝熱管及び吸収式冷凍機 |
| JP4034215B2 (ja) * | 2003-03-20 | 2008-01-16 | 川重冷熱工業株式会社 | 三重効用吸収式冷温水機 |
| JP4926794B2 (ja) | 2007-04-12 | 2012-05-09 | 大阪瓦斯株式会社 | 吸収式冷凍装置 |
| JP5202088B2 (ja) * | 2008-04-28 | 2013-06-05 | 荏原冷熱システム株式会社 | ガスの成分判定方法および装置 |
-
2021
- 2021-09-16 JP JP2021150932A patent/JP2023043360A/ja active Pending
-
2022
- 2022-09-15 CN CN202280060732.2A patent/CN117916538A/zh active Pending
- 2022-09-15 WO PCT/JP2022/034654 patent/WO2023042896A1/ja active Application Filing
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN117916538A (zh) | 2024-04-19 |
| WO2023042896A1 (ja) | 2023-03-23 |
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