JP2576893B2 - 吸収冷凍機 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、冷媒蒸気を溶液に吸収させる吸収器と、冷
媒蒸気を発生させる発生器と、冷媒蒸気を凝縮させる凝
縮器と、冷媒が蒸発して冷却作用を行なう蒸発器と、冷
媒蒸気を吸収した希溶液と発生器からの濃溶液とが熱交
換を行なう熱交換器と、これらの機器を接続する溶液経
路及び冷媒経路とを具備する吸収冷凍機に関するもので
ある。

なお、本明細書中で横形プレートフィン構造形熱交換
器とは、第２図に示した直交流形の横形プレートフィン
熱交換器や第３図に示した対向流や並流の横形プレート
フィン熱交換器を基本形状とし、色々なフィンの形状
（例えば、プレーン形、セレート形、ヘリボーン形、多
孔フィン形）を有する熱交換器を含むものとし、溶液や
冷媒が通過する通路又は冷媒流体が通過する通路にフィ
ンがなくてもよく、またフィンの代用としてプレートそ
のものにいろいろな模様が入っている熱交換器も含むも
のとする。なお、第２図，第３図において31はフィンを
示す。

また、本特許請求の範囲における“運転停止時に伝熱
面の一部に液を保持する構造となっていること”とは、
運転停止時、即ち蒸発がなければいつまでも伝熱面の一
部に液が保持される構造と定義し、本明細書中では単に
“液を保持する構造”と略称する。

〔従来技術〕

圧縮式冷凍機の作動媒体として用いられているフロン
（クロロフルオロカーボン）が大気成層圏のオゾン層を
破壊するという理由により、近年その使用を国際的に規
制しようとする検討が行なわれている。

大気成層圏のオゾン層では生物に有害な波長290〜320
nmの光を吸収する作用を有しており、フロン中に含まれ
る塩素Clがオゾンを分解し、このオゾン層を破壊すると
前記の有害な光が地表に到達してしまうので、このオゾ
ン層の破壊を防止しようとする議論がなされている。冷
凍機用のフロンとして最も多く用いられているフロン−
22はその分子に水素原子を含んでいるので、安定性が悪
く、成層圏に達する前に分解する可能性が大きいと考え
られている。しかしながら、フロン−22がオゾン層の破
壊に全く影響を与えないという証明もなされていないの
で、カナダのように全てのハロゲン化されたクロロフル
オロアルカンを規制すべきであると主張している国もあ
る。もし、全てのハロゲン化されたクロロフルオロアル
カンが規制されれば現在冷凍機に用いられている主要冷
媒のフロン−113、フロン−11、フロン−114、フロン−
12、フロン−22などは全て規制されることになる。その
ため現在主として大型冷凍機に用いられる水を冷媒とす
る吸収冷凍機が、中形冷凍機や小型冷凍機の分野にも使
用されるようになると予想される。

〔発明が解決しようとする課題〕

然るに、通常の吸収冷凍機は冷却水により吸収器内の
溶液を冷却したり、冷水により蒸発器内の冷媒を蒸発さ
せたりしているので、吸収器、蒸発器の構造は第４図に
示すようなシェルアンドチューブ形が多かった。

なお、第４図において、41は吸収器、42は蒸発器であ
る。蒸発器42においては、冷房用の水が配管43、チュー
ブ44、配管45を通って循環しており、凝縮器からの液冷
媒49がチューブ44上に散布されると共に、下部水槽部48
からもポンプ46を介して散水管47から散布される。これ
により、チューブ44を流れる冷房用水は冷却されると共
に、チューブ44から蒸気が発生する。この蒸気は矢印50
に示すように吸収器41に流れ、吸収器41内の濃溶液に吸
収される。図示しない発生器からの濃溶液は散水管51か
らチューブ53上に散布されており、該チューブ53には冷
却水が配管54,55を通って循環している。上記蒸気を吸
収した希溶液は配管52を通して発生器へ供給される。

このため、蒸発器や吸収器では液冷媒や濃溶液をいか
に伝熱面に一様に分布スプレーできるかが性能を左右す
る大きな課題である。しかしながら、中小容量の吸収冷
凍機では構造を簡単にするため、スプレーポンプを使用
しない場合が考えられ、この場合はスプレーする液冷媒
や濃溶液の量が少ないので伝熱面に一様に分布させるこ
とができず、吸収器、蒸発器の性能が極端に悪くなる。
そのため、従来の吸収冷凍機においては小形化が難しい
という問題があった。

本発明は上述の点に鑑みてなされたもので、分子中に
塩素Clを含むフロンを大気中に放出して成層圏オゾン層
を破壊する恐れがなく、且つ構造がコンパクトな小、中
形容量の吸収冷凍機を提供することにある。

〔課題を解決するための手段〕

上記課題を解決するため本発明は、冷媒蒸気を溶液に
吸収させる吸収器と、冷媒蒸気を発生させる発生器と、
冷媒蒸気を凝縮させる凝縮器と、冷媒が蒸発して冷却作
用を行なう蒸発器と、冷媒蒸気を吸収した希溶液と発生
器からの濃溶液とが熱交換を行なう熱交換器と、これら
の機器を接続する溶液経路及び冷媒経路とを備える吸収
冷凍機において、吸収器且つ／又は蒸発器が運転停止時
に吸収器且つ／又は蒸発器の伝熱面の一部に溶液且つ／
又は液冷媒を保持する構造とする。

また、小形機では通常吸収器且つ／又は蒸発器が横形
プレートフィン構造の熱交換器とし、更に吸収器且つ／
又は蒸発器が空気冷却式且つ／又は空気過熱式とする。

また、吸収器が水の気化熱により冷却されるように吸
収器の伝熱面上に水を散布する装置を設ける。

〔作用〕

吸収冷凍機を上記の如く構成することにより、通常、
冷媒と吸収剤の組合せには水とリチウムブロマイドやア
ンモニアと水などが用いられ、冷却は全て水又は空気に
よって行なわれるので、塩素Clを含むフロンを作動媒体
として使用する必要がない。

また、吸収器、蒸発器の構造が伝熱面に液を保持する
ようになっているので、濃溶液や液冷媒が伝熱面上に一
様に分布することになり、十分に熱伝達が行なわれるの
で、性能が良く従来の吸収冷凍機に比べて装置全体を非
常にコンパクトにすることができる。

〔実施例〕

以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。

第１図は本発明の吸収冷凍機をビルなどに設置するウ
ォールスルー形にまとめた場合の概略構造を示す図であ
る。本吸収冷凍機は冷媒蒸気をリチウムブロマイド水溶
液に吸収（溶解）させる吸収器１と、冷媒蒸気を発生さ
せる発生器２と、冷媒蒸気を凝縮させる凝縮器３と、冷
媒（水）が蒸発して所望の冷却を行なう蒸発器４と、リ
チウムブロマイド希溶液と濃溶液が熱交換を行なう熱交
換器５と、冷媒即ち水の経路（配管）及びリチウムブロ
マイド水溶液の経路（配管）と、水を散布する散水管
６、水槽７、ポンプ８から構成されている。

上記吸収冷凍機において、冷房時について説明する
と、発生器２中のリチウムブロマイド水溶液は、配管L1
を介して供給されるガスや灯油等の燃焼から得られる燃
焼エネルギー又は電気ヒータによって加熱され、冷媒で
ある水が蒸発して冷媒蒸気（水蒸気）を発生する。水が
蒸発した結果、濃度が濃くなったリチウムブロマイド水
溶液（濃溶液）は、配管L2を介して熱交換器５へ送出さ
れ、ここで配管L3を介して吸収器１から送られるリチウ
ムブロマイド水溶液（希溶液：吸収器１で水蒸気を吸収
して濃度が薄くなっている）を加熱する。この時、濃溶
液自身は冷却され、そして配管L4を介して吸収器１へ送
られる。一方、発生器２で発生した冷媒蒸気（水蒸気）
は、配管L5を通って凝縮器３へ送られる。凝縮器３内の
冷媒蒸気は、散水管６から凝縮器３の伝熱面上に散布さ
れる水が気化することによって冷却される。散水される
水は、水槽７から配管L6を介してポンプ８によって散水
管６まで揚水される。図示の実施例においては、凝縮器
３の伝熱面上に散布された水が気化するのを促進するた
め、送風機９を設け空気を空気入口10から空気出口11ま
で強制的に通風させている。なお、散水管６から散布さ
れる水の量、或いは水槽７の水位は、散布された水が気
化するので、時間と共に減少する。そのため、水槽７内
にボールタップ12を設け、水槽７内の水位が一定レベル
以下になると配管L7から水槽７内へ水が供給されるよう
になっている。

凝縮器３中の冷媒蒸気は、凝縮器３の伝熱面へ散布さ
れた水の気化熱によって冷却されて凝縮し、配管L8を通
過し、減圧装置13により減圧されて蒸発器４内へ噴霧さ
れる。噴霧された冷媒は、冷流体通路14内を流れる冷流
体によって加熱されて蒸発する。ここで、冷流体は噴霧
された冷媒によって蒸発熱を奪われ冷却され、冷房に用
いられる。蒸発した冷媒（水蒸気）は管15を介して吸収
器１に送られ、配管L4を介して、発生器２から送られた
リチウムブロマイド水溶液（濃溶液）に吸収される。

なお、蒸発器４と吸収器１は溶液又は液冷媒を保持す
る構造となっているので、減圧装置13より送られる冷媒
液や配管L4から送られる濃溶液は蒸発器４、吸収器１内
に十分に満たされ、伝熱面を有効に利用しつつ十分な熱
交換と吸収作用を行なった後に管15、配管L3に送られる
ので、性能がよく冷凍機全体の冷却効率が向上する。

前述のように、吸収器１においては配管L4を介して送
られた濃溶液が冷媒蒸気（水蒸気）を吸収し、その際に
発熱する。これを冷却するために、散水管６′より散布
される水が用いられる。即ち、水槽７からポンプ８、配
管L6を介して散水管６′より散布される水が、吸収器１
の伝熱面において気化される際に吸収器１の伝熱面から
気化熱を奪い、もって吸収器１を冷却するのである。冷
媒水蒸気（水蒸気）を吸収して濃度が薄くなったリチウ
ムブロマイド水溶液（希液）は、配管L3を流れ熱交換器
５で余熱されて発生器２に戻る。なお、室内の空気は吸
気取入口21から取り入れられ、蒸発器４を通過する際冷
却され、送風機22により、冷風ダクト23を通って室内に
送られる。

〔発明の効果〕

以上説明したように本発明の吸収冷凍機は、下記のよ
うなすぐれた効果を有する。

（１）冷媒の分子に塩素Clを含むフロンを使用する必要
がなく、成層圏オゾン層の破壊のおそれがないから、施
行が予想されるフロンガス規制によってその製造や使用
が制限される恐れがない。

（２）吸収器、蒸発器において、濃溶液や液冷媒が伝熱
面上に一様に分布するから、性能がよくなり、従来の吸
収冷凍機に比べて非常にコンパクトにすることができ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の吸収冷凍機の概略構造を示す図、第２
図は直交流形の横形プレートフィン熱交換器の構造を示
す図、第３図は対向流や並流の横形プレートフィン熱交
換器の構造を示す図、第４図は従来のシェルアンドチュ
ーブ形の吸収器，蒸発器の概略構造を示す図である。 図中、１……吸収器、２……発生器、３……凝縮器、４
……蒸発器、５……熱交換器、6,6′……散水管、７…
…水槽、８……ポンプ、９……送風器、10……空気入
口、11……空気出口、12……ボールタップ、13……減圧
装置、14……冷流体通路、15……管、21……空気取入
口、22……送風機、23……冷風ダクト、L1,L2,L3,L4,L
5,L6,L7,L8……配管。

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】冷媒蒸気を溶液に吸収させる吸収器と、該
   冷媒蒸気を発生させる発生器と、該冷媒蒸気を凝縮させ
   る凝縮器と、冷媒が蒸発して冷却作用を行なう蒸発器
   と、前記冷媒蒸気を吸収した希溶液と前記発生器からの
   濃溶液とが熱交換を行なう熱交換器と、これらの機器を
   接続する溶液経路及び冷媒経路とを備える吸収冷凍機に
   おいて、 前記吸収器且つ／又は前記蒸発器が運転停止時に溶液且
   つ／又は液冷媒を保持するフィン付き伝熱面を有する構
   造となっていることを特徴とする吸収冷凍機。
2. 【請求項２】前記吸収器且つ／又は前記蒸発器が横形プ
   レートフィン構造であることを特徴とする請求項（１）
   記載の吸収冷凍機。