JP2548789Y2 - 吸収式冷凍サイクルにおける冷却器構造 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本考案は、吸収式冷凍サイクルにおける冷却器構造に
関するものである。

（従来の技術） 一般に、この種の吸収式冷凍サイクルとしては、例え
ば発生管、精留管、凝縮器、冷却器、吸収器等を密閉環
状に順次接続し、その内部に、冷媒としてアンモニア、
吸収媒体として水、圧力平衡ガスとして水素ガスを充填
して構成されている。

従来より、この吸収式冷凍サイクルにおける冷却器の
構造は、冷却器の内壁に切削加工溝またはコイル状のス
プリングを設けるとともに、この冷却器に液管およびガ
ス管を配設していた。すなわち、この冷却器内に設けた
切削加工溝またはコイル状のスプリングによって、液管
より導入されるアンモニア液とガス管より導入される水
素ガスとの拡散が促進されるようになされていた。そし
て、ガス管より導入される水素ガスによって、液管より
導入されるアンモニア液の分圧を下げ、該アンモニア液
の蒸発温度を下げていた。

（考案が解決しようとする課題） しかし、アンモニア液が蒸発するに従って、水素ガス
中のアンモニアガスの占める成分が多くなり、その分圧
も上がってくる。そのため、冷却器内において、ガス管
近傍の水素ガス上流側と、蒸発後のガスを回収する水素
ガス下流側とでは、アンモニア液の蒸発温度が異なり、
水素ガス上流側のみが局部的に冷却能力に優れて低温に
なりやすいといった不都合を生じることとなる。

本考案は、係る実情に鑑みてなされたもので、冷却器
全体を均一な冷却能力として、その性能の向上を図るこ
とのできる吸収式冷凍サイクルにおける冷却器構造を提
供することを目的としている。

（課題を解決するための手段） 本考案の吸収式冷凍サイクルにおける冷却器構造は、
発生器、精留器、凝縮器、冷却器、吸収器等を順次接続
して構成されるとともに、その内部に、冷媒としてアン
モニア、吸収媒体として水、圧力平衡ガスとして水素ガ
スまたはヘリウムガスが充填され、冷却器を流れるアン
モニア液が圧力平衡ガスに拡散して蒸発することで、該
冷却器が冷却されるようになされた吸収式冷凍サイクル
であって、冷却器が、蒸発管の内部にガス管を配設した
二重管構造となされ、これら蒸発管とガス管との隙間
が、ガス流通部およびアンモニア液流通部を有する仕切
板によって全長に亘って複数の蒸発室に仕切られるとと
もに、これら各蒸発室の上流側のガス管の位置にガス供
給孔が穿孔されたものである。

（作用） 本考案の吸収式冷凍サイクルにおいては、冷却器を流
れるアンモニア液が圧力平衡ガスに拡散して蒸発するこ
とによって、冷却器から吸熱し、これによって冷却能力
が得られる。

この際、蒸発温度は、圧力平衡ガス雰囲気中でもっと
も低く、この雰囲気中のアンモニア液の分圧が上昇して
くると蒸発力温度が上昇してくることとなるが、冷却器
を、蒸発管の内部にガス管を配設した二重管構造とし、
これら蒸発管とガス管との隙間を、ガス流通部およびア
ンモニア液流通部を有する仕切板によって全長に亘って
複数の蒸発室に仕切るとともに、これら各蒸発室の上流
側のガス管の位置にガス供給孔を穿孔しているので、冷
却器の流れ方向に沿って形成された複数の蒸発室に圧力
平衡ガスが分散供給されることとなる。したがって、ア
ンモニア液の蒸発温度が局部的に低くなることなく、冷
却器全体にわたって均一に冷却されることとなる。

（実施例） 以下、本考案の一実施例を図面を参照して説明する。

〔第１実施例〕 第１図は、拡散式吸収冷凍サイクルの外観を示し、第
２図は同拡散式吸収冷凍サイクルにおける冷却器１の全
体構成の概略を示している。

すなわち、受液タンク２、発生器３、精留器４、凝縮
器５、冷却器１、吸収器６を順次接続して構成されると
ともに、その内部に、冷媒としてアンモニア、吸収媒体
として水、圧力平衡ガスとして水素ガスが充填された吸
収式冷凍サイクルであって、冷却器１に、水素ガスを分
散供給するようになされた複数の蒸発室11…が形成され
ている。

受液タンク２には、冷却器１でガス化したアンモニア
ガスと水素ガスとの混合ガスを回収する混合ガス回収管
21と、発生器３にアンモニア液を導くアンモニア液導入
管31と、吸収器６の下流側端部とが気密溶接されるとと
もに、冷媒を注入するバルブ22が設けられている。

受液タンク２に接続されたアンモニア導入管31は、発
生器３の内部を通り、発生器３の下流側まで二重管の内
管として導かれている。

発生器３は、発生管30の内部に前記アンモニア導入管
31を配設して構成されている。この発生管30の外側面に
は、電源ヒータ支持パイプ32とガスバーナの燃焼筒33が
溶接固定されている。この発生器３は、垂直になるよう
に固定される。

精留器４は発生器３の下流側に接続されている。ま
た、この精留器４の下流側には凝縮器５が接続されてい
る。そして、精留器４と凝縮器５とが略Ｕ字形に連結さ
れ、水平より２〜３°傾斜した状態で固定される。

凝縮器５は、凝縮管51の周囲に複数枚の放熱用フィン
52…を固定して構成されている。この凝縮管51の下流端
部には、液管53と均圧管54の２本の小径パイプが接続さ
れている。

冷却器１は、蒸発管10の中心部に水素管11を配設した
二重管構造となされている。この水素管11は、コイル17
によって蒸発管10内に保持されている。

そして、この水素管11の外周縁部には、複数枚の仕切
板12…が一定間隔で取付けられ、蒸発管10と水素管11と
の隙間が全長に渡って複数の蒸発室13…に区切られてい
る。この仕切板12…を取付けたすぐ下流側の水素管11の
位置（各蒸発室13…の上流側の位置）には、各蒸発室13
…に水素ガスが分散供給されるように、水素ガス供給孔
14…が、水素管11の下側に穿孔されている。

なお、仕切板12…の上部には、アンモニアガスと水素
ガスとの混合ガスが通過できるように、三日月形に切り
抜かれた混合ガス流通部15が形成されている。また仕切
板12…の下部には、未蒸発のアンモニア液が通過できる
ように、半径１〜2mmの半円状に切り抜かれたアンモニ
ア液流通部16…が形成されている。

このようになる冷却器１の蒸発管10の上流端部には、
液管53が接続されている。また、蒸発管10の下流端部上
方には均圧管54が接続され、この蒸発管10の下流端部下
方には混合ガス回収管21が接続されている。さらに、蒸
発管10の下流端部から水素管11のみが突出され、この突
出した水素管11に吸収器６の上流端部が接続されてい
る。

吸収器６は、螺旋状に巻かれた管体からなり、その上
流端部には、前記水素管11と希液管７とが接続されてい
る。この希液管７は、発生管30の上流端部との間を連結
している。

次に、このようになる吸収式冷凍サイクルの動作につ
いて説明する。

まず、吸収式冷凍サイクルの内部には、吸収剤として
水、冷媒としてアンモニア、圧力平衝ガスとして水素ガ
スをそれぞれ充填しているため、受液タンク２に溜まっ
てアンモニアを吸収した濃アンモニア水溶液は、アンモ
ニア導入管31を通り発生器３へ導入される。

そして、電源ヒータ支持パイプ32に入ったヒータまた
は燃焼筒33内のガス炎により、発生管30を加熱する。す
ると、内部にあるアンモニア導入管31内は気泡ポンプま
たは熱サイホンポンプの役割をなし、アンモニア導入管
31の内部で濃アンモニア水溶液から水蒸気とアンモニア
ガスの気泡が発生する。これらの気泡は、アンモニア導
入管31内を上昇して精留器４の方へ移動する。

精留器４では、蒸気混合ガスのうち、水蒸気だけが凝
縮され、液化した水滴は精留器４の傾斜した内壁面に沿
って発生管30の方に落下し、水蒸気とアンモニアガスと
が分離される。

精留器４で凝縮しなかったアンモニアガスは、凝縮器
５で凝縮されてアンモニア液となり、液管53を通って蒸
発管10の入口へ導入される。この際、液化しきれないア
ンモニアガスおよび液管53に流れきれない過分のアンモ
ニア液は、均圧管54を通って蒸発管10の出口へ導かれ
る。

蒸発管10の入口へ入ってきたアンモニア液は、コイル
17の効果により、その流れを乱されるか、細かい螺旋流
れとなり、水素管11を通ってきた水素ガスと効率よく拡
散する。その結果、アンモニア圧力は分圧となり、アン
モニア液は蒸発を開始する。

この際、アンモニア液は、まず、第１の蒸発室131（1
3）において、水素管11に穿孔された第１の水素ガス供
給孔141（14）から供給される水素ガス中に拡散し、蒸
発管10から気化潜熱を奪って蒸発する。未蒸発のアンモ
ニア液は、仕切板12に形成されたアンモニア液流通部16
を通って第２の蒸発室132（13）に流れる。第２の蒸発
室132（13）では、水素管11に穿孔された第２の水素ガ
ス供給孔142（14）から供給される新鮮な水素ガス中
に、未蒸発のアンモニア液が拡散し、蒸発管10から気化
潜熱を奪って蒸発する。

以後、第３の蒸発室133（13）、第４の蒸発室134（1
3）と、蒸発管10内を下流側に流れながら、各蒸発室13
…毎に新鮮な水素ガス雰囲気中で拡散して蒸発する。

なお、蒸発後のアンモニアガスと水素ガスとの混合ガ
スは、仕切板12に形成された混合ガス流通部15を通って
順次下流に流れる。

蒸発したアンモニアガスと水素ガスとの混合ガスは重
くなり、混合ガス回収管21を通って受液タンク２へ流
れ、吸収器６の内部へ吸引される。

一方、吸収器６の上流端部には、アンモニア導入管31
の外側を流れて、希液管７を通ってきた希アンモニア水
溶液が流入し、吸収器６の内部を下に流れて行く、その
結果、この希アンモニア水溶液は、吸収器６の内部に吸
引されるアンモニアガスと水素ガスとの混合ガスに対流
で流れることとなる。このうち、混合ガス中のアンモニ
アガスは、希アンモニア水溶液に吸収され、徐々にその
濃度を低くしながら上方へ向かい、残った水素ガスだけ
が軽くなり、水素管11を通り、再び蒸発管10へ流れる。
また、希アンモニア水溶液は、アンモニアガスを吸収し
て濃アンモニア水溶液となり、受液タンク２に溜まり、
再びアンモニア液導入管31へと導入される。

このようになる吸収式冷凍サイクルは、第３図に示す
ように、冷蔵庫ボックスの庫内８に冷却器１が配置する
ように取付けられる。

なお、18は冷却器１の周囲に取付けられた冷却フィ
ン、80は開閉ドアを示している。

〔第２実施例〕 本実施例を第４図に示す。

すなわち、本実施例は、上記第１実施例と冷却器１の
構成が異なるだけであるので、ここではその相違点につ
いてのみ説明し、その他の説明を省略する。なお、上記
第１実施例と同一部材には同符号を付す。

この冷却器９は、一括押出（プレス）成形した上板金
91と下板金92とを２枚組み合わせ、この両者をレーザま
たは電気溶接によって完全密封状態にシールすることに
よって構成されている。

同図において、93はアンモニア液通路、94は水素ガス
通路、95は蒸発ガス通路、96…は蒸発室である。

蒸発室96…は、４つに区切られた各蒸発室96…が、下
板金92に形成されたアンモニア液流通孔97…を通じて直
列に連通するようになされている。各蒸発室96…の下板
金92には、蛇行状の溝98が形成され、アンモニア液通路
93から流入するアンモニア液は、各蒸発室96の溝98を流
れ、アンモニア液流通孔97…を通じて順次各蒸発室96を
流れるようになされている。また、各蒸発室96の溝98の
上流側すなわちアンモニア液の供給源近傍には、水素ガ
スを供給する水素ガス通路94が連通している。また、各
蒸発室96の溝98の下流側近傍には、蒸発したアンモニア
ガスと水素ガスとの混合ガスを回収する蒸発ガス通路95
が連通している。

本実施例の冷却器９によると、冷却器９の部品点数が
少なくなり、組立性の向上と、外形のシンプル化が図れ
ることとなる。

（考案の効果） 以上述べたように、本考案によると、アンモニア液の
蒸発温度が局部的に低くなることなく、冷却器全体にわ
たって均一に冷却されることとなるので、製氷効果が向
上し、高い冷却性能が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図ないし第４図は、本考案に係る図面であって、第
１図（ａ）は吸収式冷凍サイクルの全体構成の概略を示
す部分破断正面図、第１図（ｂ）は同側面図、第２図
（ａ）は冷却器の内部構成を示す断面図、第２図（ｂ）
は同II-II線断面図、第３図（ａ）は吸収式冷凍サイク
ルを搭載した冷蔵庫の背面図、第３図（ｂ）は同側断面
図、第４図（ａ）は冷却器の内部構成の他の実施例を示
す断面図、第４図（ｂ）は同冷却器の側面図、第４図
（ｃ）は同IV-IV線断面図である。 １…冷却器 10…蒸発管 11…水素管（ガス管） 12…仕切板 13…蒸発室 14…水素ガス供給孔（ガス供給孔） 15…混合ガス流通部（ガス流通部） 16…アンモニア液流通部 ３…発生器 ４…精留器 ５…凝縮器 ６…吸収器 ９…冷却器 96…蒸発室

Claims (1)

(57)【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】発生器、精留器、凝縮器、冷却器、吸収器
   等を順次接続して構成されるとともに、その内部に、冷
   媒としてアンモニア、吸収媒体として水、圧力平衡ガス
   として水素ガスまたはヘリウムガスが充填され、冷却器
   を流れるアンモニア液が圧力平衡ガスに拡散して蒸発す
   ることで、該冷却器が冷却されるようになされた吸収式
   冷凍サイクルであって、 冷却器が、蒸発管の内部にガス管を配設した二重管構造
   となされ、これら蒸発管とガス管との隙間が、ガス流通
   部およびアンモニア液流通部を有する仕切板によって全
   長に亘って複数の蒸発室に仕切られるとともに、これら
   各蒸発室の上流側のガス管の位置にガス供給孔が穿孔さ
   れたことを特徴とする吸収式冷凍サイクルにおける冷却
   器構造。