JP2607038B2

JP2607038B2 - 吸収式冷凍装置

Info

Publication number: JP2607038B2
Application number: JP5337158A
Authority: JP
Inventors: 初彦河村; 克也大島; 慎介高橋; 泰成古川
Original assignee: Osaka Gas Co Ltd; Rinnai Corp
Current assignee: Osaka Gas Co Ltd; Rinnai Corp
Priority date: 1993-12-28
Filing date: 1993-12-28
Publication date: 1997-05-07
Anticipated expiration: 2012-05-07
Also published as: JPH07190558A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、吸収器または蒸発器
における吸収液または冷媒液の滴下手段を改良した吸収
式冷凍装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】吸収式冷凍装置では臭化リチウム水溶液
などの低濃度吸収液を再生器で加熱・沸騰させて、溶液
（冷媒）と高濃度吸収液（高濃度の臭化リチウム水溶
液）とに分離している。冷媒は低圧に維持された気密性
容器内に冷却コイルを配設してなる凝縮器で液化され
て、ほぼ真空状態の別の気密性容器内に設けた蒸発器に
供給され、蒸発コイルから蒸発熱を奪う。蒸発した冷媒
は前記冷却コイルが設けられている気密性容器内に蒸発
器に隣接して設けた吸収器に供給される。蒸発コイル内
には水（冷水）が循環しており、空調装置の室内器に供
給されて空調の冷熱源となっている。吸収器は、内部に
熱運搬流体としての冷却水が循環している冷却コイル
と、この冷却コイルに前記高濃度吸収液を滴下させる吸
収液散布具とからなる。吸収器で冷媒蒸気を吸収する際
に吸収熱を生じるため、吸収液を冷却コイルに確実に付
着させて吸収熱を冷却水に放熱させて吸収液の温度を下
げることが吸収液の吸収能力の低下を防止するために重
要である。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかるに、吸収器の冷
却コイルは一般に螺旋巻されているので、水平的に配さ
れた受皿の下端面からの距離が位置により変化してい
る。このため、滴下具の下端から距離が大きい場所で
は、滴下した吸収液が冷却コイルの上端に衝突して跳
ね、一部の吸収液が冷却コイルの表面に付着できない現
象が生じる。また、吸収器の構成は、ほぼ同一の構成を
有する蒸発器にもそのまま適用できる。この発明の目的
は、受皿から冷却コイルまたは蒸発コイルに滴下する吸
収液または冷媒液が冷却コイルまたは蒸発コイルの表面
に確実に付着でき、吸収液または冷水の冷却を円滑に行
って高い吸収効率または蒸発効率が得られる吸収式冷凍
装置の提供にある。

【０００４】

【課題を解決するための手段】この発明は、気密性容器
と、金属管を縦型筒状に螺旋巻してなり、前記容器内に
配置されるとともに内部に冷却水が循環する冷却コイル
と、前記容器内の前記冷却コイルの上方に配置され、該
冷却コイルの上端に吸収液を散布させる吸収液散布具と
からなる吸収器を備えた吸収式冷凍装置において、前記
吸収液散布具は、前記冷却コイルの上方に水平的に配さ
れた環状の受皿と、該受皿の底を貫通して垂直に固定さ
れるとともに、前記冷却コイルの上端に沿って列設され
前記受皿から吸収液を滴下させるパイプ群と、ほぼ水平
の同一面内に設定した該パイプ群の下端と前記冷却コイ
ルの上端との間に形成され、空中落下距離を短縮すると
ともに、該空中落下距離を均一にするスペーサーとから
なることを特徴とする。

【０００５】請求項２に記載の発明は、気密性容器と、
金属管を縦型筒状に螺旋巻してなり、前記容器内に配置
されるとともに内部に作動流体が循環する蒸発コイル
と、前記容器内の前記蒸発コイルの上方に配置され、該
蒸発コイルの上端に冷媒液を散布させる冷媒液散布具と
からなる蒸発器を備えた吸収式冷凍装置において、前記
冷媒液散布具は、前記蒸発コイルの上方に水平的に配さ
れた環状の受皿と、該受皿の底を貫通して垂直に固定さ
れるとともに、前記蒸発コイルの上端に沿って列設され
前記受皿から冷媒液を滴下させるパイプ群と、ほぼ水平
の同一面内に設定した該パイプ群の下端と前記蒸発コイ
ルの上端との間に形成され、空中落下距離を短縮すると
ともに、該空中落下距離を均一にするスペーサーとから
なることを特徴とする。

【０００６】

【発明の作用・効果】この発明では、吸収液が供給され
る環状の受皿に下端が同一水平平面内に位置するように
列設されたパイプ群を用いるとともに、パイプ群の下端
と冷却コイルとの間に生じる吸収液の液滴の空中落下距
離を、スペーサーにより短縮、均一化して、液滴の飛散
を阻止している。このため、受皿内の液面から、各パイ
プの下端までの距離が同じであり、水頭圧が同じである
ことにより、各パイプから滴下される液滴の流量を同一
に保ちながら液滴の飛散を阻止できるため、冷却コイル
の上端に全周に亘って均一に散布できる。また、散布さ
れた吸収液は、確実に冷却コイルの表面に付着でき、冷
媒蒸気を円滑に吸収しながら冷却水により冷却される。
これにより、吸収液の冷媒吸収能力の低下が防止できる
ため吸収式冷凍装置の運転効率が向上できる。この作用
・効果は吸収器とほぼ同一の構造を有する蒸発器におい
ても同様に得ることができる。

【０００７】

【実施例】図１は、吸収式冷凍装置を示し、高温再生器
１００および低温再生器３を備える。高温再生器１００
は、低濃度吸収液を加熱・沸騰させる吸収液沸騰部１の
上方に、球殻天井２Ａ付きで気密性の中濃度吸収液仕切
筒２２を有する気液分離部２を配置してなる。低温再生
器３は縦型円筒状を呈し、気液分離部２の外周に設けら
れ、隙間３Ａを有する天井３Ｂを備える。低温再生器３
の外周には、吸収器４を設置し、吸収器４の外周に蒸発
器５を設置してある。

【０００８】吸収液沸騰部１は、ガスバーナＢによって
加熱される吸収液加熱タンク１１を有し、加熱タンク１
１の頂部から揚液管１２が垂直に突設されている。揚液
管１２の上端には前記気液分離部２内に突出した上部揚
液管１３が連設され、上部揚液管１３の上端には急激な
沸騰吸収液の吹き上げを防止するとともに気液分離を促
進するためのバッフル１４が装着されている。気液分離
部２は、上部揚液管１３の外周に配された冷媒仕切筒２
１と、該冷媒仕切筒２１の外周に配された前記中濃度吸
収液仕切筒２２とからなる。

【０００９】吸収器４は、低温再生器３の外周に設けた
環状の気密性容器４０内の内側部分内に、金属管を縦型
円筒状に巻設した冷却コイル４１を配置し、その上方に
該冷却コイル４１に高濃度吸収液を散布するための吸収
液散布具７を装着してなる。吸収器４の底部と吸収液沸
騰部１との間は液体ポンプＰ等が介装された吸収液供給
路Ｌ4 で連結されている。吸収器４の上方には、凝縮器
６が設置してある。凝縮器６は、環状の気密性容器６０
の内部に冷却コイル６１を配設してなる。

【００１０】吸収液沸騰部１の上部は、上昇流路Ｌ1
（揚液管１２および上部揚液管１３）で連結され、沸騰
した吸収液（冷媒蒸気と冷媒の蒸発により中濃度となっ
た吸収液）を気液分離部２の内部に供給している。低温
再生器３の上部は気液分離部３１となっており、該気液
分離部３１は、凝縮器６と隙間３Ａ、６Ａを介して連通
している。凝縮器６の下部と蒸発器５の蒸発コイル５１
の上方に設置された冷媒液散布具５２とは、電磁弁Ｖ3
が介装された冷媒液供給路Ｌ6 で連通してある。冷媒仕
切筒２１内の底部は、中濃度吸収液供給路Ｌ2 で低温再
生器３の頂部または底部（この実施例では頂部）に連通
している。中濃度吸収液供給路Ｌ2 には、高温熱交換器
Ｈ2 とオリフィス付の電磁弁Ｖ1 とが装着されている。
冷媒仕切筒２１と中濃度吸収液仕切筒２２との間は冷媒
液受け部２６となっており、冷媒流路Ｌ5 で凝縮器６に
連通している。

【００１１】気液分離部２および低温再生器３の下部に
は底板３０が溶接等で接合され、低温再生器３の下部は
高濃度吸収液供給路Ｌ3 により吸収液散布具７へ連結さ
れている。吸収器４内の冷却コイル４１は凝縮器６内の
冷却コイル６１に接続し、さらに冷却塔４２と循環路Ｌ
7 で接続してあり、図示しないポンプにより冷却水が、
冷却塔４２→冷却コイル４１→冷却コイル６１→冷却塔
４２の順に循環している。吸収液は、吸収液沸騰部１→
気液分離部２→低温再生器３→吸収器４→液体ポンプＰ
→吸収液沸騰部１の順に循環する。

【００１２】図２はスペーサーの第１実施例を示す。冷
却コイル４１は、図２に示す如く、銅管を二重縦型円筒
状に螺旋巻してなる。このため冷却コイル４１の上端は
巻き始めの位置４Ａで最も高く、半回り変位した位置４
Ｂでは半ピッチだけ下位に位置し、１回りした位置４Ｃ
では１ピッチ分だけ下位に位置している。吸収液散布具
７は、水平に取付けられた円環状の受皿７１と、受皿７
１の底７２を貫通して垂直に固定されるとともに、二重
円形に列設された吸収液滴下具としてのパイプ群７０と
からなる。受皿７１内には、前記高濃度吸収液供給路Ｌ
3の出口管７３の先端が差し込まれている。なおパイプ
群７０は下端が冷却コイル４１上に対向しているならば
多少傾斜していてもよい。

【００１３】パイプ群７０は、波型の軸方向スリット７
５が形成されているスリット付きパイプ７６およびスリ
ットなしパイプ７７を一定の間隔で円周上に交互に配列
してなる。スリット付きパイプ７６は、スプリングピン
が好適に使用できる。なお、滴下具として例えばサイホ
ンパイプ等の他の手段を使用してもよい。この実施例で
は、冷却コイル４１の最上端の１周部分に、巻き始め部
分で高さが低く、周の終わり部分では、前記ピッチと同
等部分だけ高く設定されたスペーサー８が取付けられて
いる。スペーサー８は板金を折り曲げて成形され、下端
に切り欠き８１を有するとともに、高さが漸増する縦型
繭状断面を呈し、前記冷却コイル４１と同一径の円環状
を有する。すなわち、スペーサー８は、前記冷却コイル
４１の最上端の１周部分を挟持する下端に切り欠き８１
を備える基部８２と、高さが前記ピッチに対応して漸増
し、冷却コイル４１の最上端部への装着時において上端
面が水平となる筒部８３とを有する。

【００１４】これにより、スリット付きパイプ７６およ
びスリットなしパイプ７７の下端とスペーサー８の上端
との間に生ずる吸収液の空中落下距離が短縮され、散布
された吸収液が冷却コイル４１の上端で飛散することが
確実に防止できる。この結果、冷媒蒸気の吸収時に発生
する吸収液の吸収熱を冷却コイル４１に確実に吸熱さ
せ、吸収液の冷媒吸収能力の低下を防止できる。また、
全てのスリット付きパイプ７６および全てのスリットな
しパイプ７７の長さをそれぞれ同じにしたため、各パイ
プからの滴下流量の均一化が図れ、部品の共通化が可能
となる。吸収器４では、高濃度吸収液の流量が少量のと
きはスリット７５からパイプ７６内を通じて少量づつ散
布される。また、高濃度吸収液の流量が大量のときは受
皿７１内の高濃度吸収液のレベルが高位となるため、ス
リット付きパイプ７６に加えて、スリットなしパイプ７
７の上端からパイプ７７内を通って高濃度吸収液が散布
され、大量な散布となる。これによって全運転条件で冷
却コイル４１の全周に高濃度吸収液を均一に散布でき
て、冷媒蒸気の吸収が円滑となる。

【００１５】図３はスペーサーの第２実施例を示す。こ
の実施例では、スペーサー８０は図２に示すスペーサー
８０の筒部８３に窓８４を列設している。窓８４は、冷
却コイル４１の最上端部に高濃度吸収液を供給すること
ができる利点がある。なお、第１実施例および第２実施
例においては、基部８２を１ピッチの全周に沿って設け
ているが、筒部８３の上端面が水平となるようにスペー
サー８０を保持すれば良いので、例えば６０度の間隔で
６個の脚状基部としてもよい。とくにこの脚状基部は、
筒部８３の両端の連結部は外して設けることが望まし
い。

【００１６】図４はスペーサーの第３実施例を示す。こ
の実施例では、二重円形に配された多数のパイプ７６、
７７の、前記受皿７１の底７２から下方に突出している
部分の列間に挟むとともに、各パイプ７６、７７の下端
に接するようにして、スペーサー９を設けている。スペ
ーサー９は、前記底７２の底面に固定された環状板９１
と、環状板９１の内側縁および外側縁から下方に延設さ
れ、下端に前記冷却コイル４１の最上端の変位に対応し
て長さ（高さ）が漸増する突起９２が設けられているス
カート板９３、９４とからなる。この構成においては、
各パイプ７６、７７から滴下される吸収液はスペーサー
９のスカート板９３、９４の側面を伝って冷却コイル４
１上に落下するため、スペーサー９と冷却コイル４１の
上端との間に形成される空中落下距離が短縮できる。な
お、この実施例では突起９２は各パイプ７６、７７の配
設位置に対応して設けたが、必ずしも対応させる必要は
ない。

【００１７】図５はスペーサーの第４実施例を示す。こ
の実施例では、各スリット付きパイプ７６およびスリッ
トなしパイプ７７の下端からの長さ（高さ）が、前記冷
却コイル４１の最上端の変位に対応して漸増するスペー
サーである垂直棒９５を垂下させている。垂直棒９５は
上端にフック９６が形成されて、各パイプの上端に引っ
掛けられ、各パイプ内部を挿通して取付けられている。
各パイプ７６、７７からの吸収液は、垂直棒９５を伝っ
て冷却コイル４１上に落下し、垂直棒９５と冷却コイル
４１の上端との間に形成される空中落下距離が短縮され
る。第３実施例および第４実施例においても、図２に示
す第１実施例と同様の効果を有する。なお、垂直棒９５
の代わりに各スリット付きパイプ７６およびスリットな
しパイプ７７を下方に延長すると、長いパイプでは内部
を流下する吸収液の流速が大きくなり、散布の分布が偏
り、好ましくない。このことは先の実施例と同じであ
る。

【００１８】上記第１〜第４実施例では、冷却コイル４
１が二重円筒状に巻設され、これに対応してスリット付
きパイプ７６またはスリットなしパイプ７７も二重円状
に植設されているが、冷却コイル４１が一重円筒状、三
重円筒状の場合は、これに対応してスリット付きパイプ
７６またはスリットなしパイプ７７も一重円状または三
重円状に植設される。また、スリットなしパイプ７７の
代わりに、受皿７１の底７２に部分的に凸条に膨出させ
た上げ底部を所定の配列で列設し、該上げ底部にスリッ
ト付きパイプ７６を植設してもよい。この場合は、上げ
底部が上記実施例のスリットなしパイプ７７の上端と同
様な作用を果たす。

【００１９】この吸収式冷凍機では、冷媒（水）を多量
に含んだ低濃度吸収液（臭化リチウム水溶液）は、吸収
液沸騰部１で加熱されて吸収液に含まれた冷媒が沸騰
し、冷媒が一部分離され、中濃度となった吸収液は上昇
流路Ｌ1 の出口に設けられたバッフル１４により気液分
離部２の中濃度吸収液受け部２０に溜まる。また冷媒は
中濃度吸収液仕切筒２２で凝縮し、下方に流下する。

【００２０】気液分離部２内はほぼ大気圧程度となって
おり、低温再生器３内は７０ｍｍＨｇと低圧に維持され
ているため、中濃度の吸収液は供給路Ｌ2 を通じてオリ
フィス付の電磁弁Ｖ1 を介して低温再生器３の頂部３２
に供給される。このとき、中濃度の吸収液は高温熱交換
器Ｈ２で低温の低濃度吸収液によって液−液熱交換さ
れ、冷却されている。気液分離部２と低温再生器３とを
区隔する中濃度吸収液仕切筒２２は、気液分離部２内の
冷媒蒸気で低温再生器３内の吸収液を加熱するための伝
熱壁となっており、中濃度吸収液仕切筒２２の内面での
凝縮により発生した冷媒液を中濃度吸収液仕切筒２２と
冷媒仕切筒２１の間の冷媒液受け部２６に流下させる。

【００２１】低温再生器３内に入った中濃度の吸収液
は、気液分離部２の熱で中濃度吸収液仕切筒２２を介し
て再加熱されて再び沸騰し、低温再生器３の上部の気液
分離部３１で気化した冷媒を完全に分離させて濃液受け
部３６に流下する。この結果、高濃度となった吸収液は
供給路Ｌ3 を介して吸収器４の上部の吸収液散布具７に
供給される。このとき高濃度吸収液は供給路Ｌ3 に設け
られた前記低温熱交換器Ｈ1 で冷却されるとともに、前
記供給路Ｌ4 内の低濃度吸収液を加熱する。また、気液
分離部３１で分離された冷媒蒸気は隙間３Ａ、６Ａを介
して凝縮器６に入り、冷却コイル６１で冷却され液化す
る。

【００２２】前記凝縮器６内の液化冷媒は、供給路Ｌ6
を介して電磁式比例制御弁Ｖ3 で流量を要求冷凍能力に
応じて制御されながら、蒸発器５に供給される。蒸発器
５内は５ｍｍＨｇ程度のほぼ真空状態となっており、冷
媒液散布具５２から蒸発コイル５１の表面に散布された
冷媒は蒸発して蒸発コイル５１から蒸発熱を奪う。これ
により蒸発コイル５１の作動流体の冷却がなされて、冷
却された作動流体が空調装置の室内機５３に流れて冷房
を行うことができる。蒸発した冷媒は吸収液散布具７か
ら滴下された高濃度の吸収液に吸収されるため、蒸発器
５（吸収器４）内は低圧に維持される。

【００２３】この吸収時に吸収熱が発生するため、吸収
器４には冷却コイル４１が配され、吸収熱を冷却コイル
４１内の冷却水によって吸熱させた後、冷却塔４２で外
部に排出して前記吸収能力を持続させている。冷媒を吸
収して低濃度となった吸収液は、液体ポンプＰにより供
給路Ｌ４に設けた低温熱交換器Ｈ１及び高温熱交換器Ｈ
２で加熱されて吸収液沸騰部１へ循環される。この際、
ポンプＰと吸収液沸騰部１との間に設けた電磁式比例制
御弁Ｖ2 により、帰還する低濃度吸収液の流量が、設定
された要求冷凍能力など運転条件に応じて適性制御され
る。

【００２４】すなわち、この吸収式冷凍装置は、吸収液
沸騰部１で吸収液から発生した冷媒蒸気を低温再生器３
との熱交換により中濃度吸収液仕切筒２２の内面で凝縮
させ、凝縮器６に冷媒液を送る。また、低温再生器３で
吸収液から発生した冷媒蒸気を凝縮器６に送る。そし
て、凝縮器６において冷却コイル６１内の冷却水の作用
で冷媒蒸気を凝縮させ、凝縮器６から蒸発器５に送った
冷媒液を蒸発コイル５１の作用で蒸発させ、蒸発器５か
ら吸収器４に送られた冷媒蒸気を吸収液に吸収させ、そ
の吸収熱を冷却コイル４１内の冷却水の作用で取り出
し、該冷却水を冷却塔４２との間で循環させる。その結
果、空調室内機（冷却対象）５３からの入熱が、蒸発器
５から吸収器４に送られた後、冷却コイル４１の作用で
冷却水に付与されて冷却塔４２から外部放出される。

【００２５】この発明の構成は蒸発器５における蒸発コ
イル５１に冷媒液を散布する構成にもそのまま適用で
き、上記と同様に冷媒液の流量が少量の場合から大量の
場合まで、全運転条件で冷媒液を蒸発コイルの全域に均
一的に供給することができる。なお、スリット付きピン
とスリットなしピンを用いた実施例において、両者の配
列態様は１つずつの交互となっているが、複数ずつの交
互でも良い。さらには上記の様に同数での交互でなく、
異数での交互でも良く、受皿から全周均一に滴下する配
列であればどの様な配列も選択できるのはもちろんであ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の吸収式冷凍装置の概念図である。

【図２】第１実施例にかかる吸収器の要部断面図であ
る。

【図３】第２実施例にかかる吸収器の要部断面図であ
る。

【図４】第３実施例にかかる吸収器の要部断面図であ
る。

【図５】第４実施例にかかる吸収器の要部断面図であ
る。

【符号の説明】

１吸収液沸騰部２気液分離部３低温再生器４吸収器５蒸発器６凝縮器７吸収液散布具８、８０、９、９５スペーサー４０気密性容器４１冷却コイル５１蒸発コイル５２冷媒液散布具７０パイプ群（滴下具）７１受皿１００高温再生器

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者高橋慎介大阪市中央区平野町四丁目１番２号大阪瓦斯株式会社内 (72)発明者古川泰成大阪市中央区平野町四丁目１番２号大阪瓦斯株式会社内 (56)参考文献特開平５−172438（ＪＰ，Ａ) 実開平４−68970（ＪＰ，Ｕ)

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】気密性容器と、金属管を縦型筒状に螺旋
巻してなり、前記容器内に配置されるとともに内部に冷
却水が循環する冷却コイルと、前記容器内の前記冷却コ
イルの上方に配置され、該冷却コイルの上端に吸収液を
散布させる吸収液散布具とからなる吸収器を備えた吸収
式冷凍装置において、前記吸収液散布具は、前記冷却コイルの上方に水平的に
配された環状の受皿と、該受皿の底を貫通して垂直に固
定されるとともに、前記冷却コイルの上端に沿って列設
され前記受皿から吸収液を滴下させるパイプ群と、ほぼ
水平の同一面内に設定した該パイプ群の下端と前記冷却
コイルの上端との間に形成され、空中落下距離を短縮す
るとともに、該空中落下距離を均一にするスペーサーと
からなることを特徴とする吸収式冷凍装置。
【請求項２】気密性容器と、金属管を縦型筒状に螺旋
巻してなり、前記容器内に配置されるとともに内部に作
動流体が循環する蒸発コイルと、前記容器内の前記蒸発
コイルの上方に配置され、該蒸発コイルの上端に冷媒液
を散布させる冷媒液散布具とからなる蒸発器を備えた吸
収式冷凍装置において、前記冷媒液散布具は、前記蒸発コイルの上方に水平的に
配された環状の受皿と、該受皿の底を貫通して垂直に固
定されるとともに、前記蒸発コイルの上端に沿って列設
され前記受皿から冷媒液を滴下させるパイプ群と、ほぼ
水平の同一面内に設定した該パイプ群の下端と前記蒸発
コイルの上端との間に形成され、空中落下距離を短縮す
るとともに、該空中落下距離を均一にするスペーサーと
からなることを特徴とする吸収式冷凍装置。