JP2858908B2 - 吸収冷暖房機 - Google Patents

吸収冷暖房機

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JP2858908B2
JP2858908B2 JP2233263A JP23326390A JP2858908B2 JP 2858908 B2 JP2858908 B2 JP 2858908B2 JP 2233263 A JP2233263 A JP 2233263A JP 23326390 A JP23326390 A JP 23326390A JP 2858908 B2 JP2858908 B2 JP 2858908B2
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勝也 江原
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    • Y02PCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P80/00Climate change mitigation technologies for sector-wide applications
    • Y02P80/10Efficient use of energy, e.g. using compressed air or pressurized fluid as energy carrier
    • Y02P80/15On-site combined power, heat or cool generation or distribution, e.g. combined heat and power [CHP] supply

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は省エネルギーと空冷化に好適な吸収冷暖房機
に関する。
〔従来の技術〕
従来の装置は、外部熱源で吸収溶液を加熱して冷媒蒸
気を発生させて濃縮する高温再生器、発生した冷媒蒸気
の凝縮熱を熱源として吸収溶液を加熱し冷媒蒸気を発生
させて濃縮する低温再生器、低温再生器で発生した冷媒
蒸気を空気で冷却して凝縮液化させる空冷凝縮器、空冷
凝縮器で生成した液冷媒を蒸発させる蒸発器、蒸発器で
発生した冷媒蒸気を高温再生器または低温再生器から導
いた濃溶液に吸収させるとともに空気で冷却する空気吸
収器、高温再生器および低温再生器からの高温の濃溶液
と空冷吸収器で生成された低温の希溶液とを熱変換させ
る低温熱変換器及び高温熱交換器、空冷吸収器及び空冷
凝縮器に冷却空気を送る空冷フアン、溶液を循環させる
溶液ポンプ、冷媒を循環させる冷媒ポンプから構成され
ている。ここに冷房時は、蒸発器の伝熱管群内を流れる
冷水は電熱管群上を流下する冷媒の蒸発潜熱で冷却さ
れ、これによつて冷房能力を得る。また、暖房時は、高
温再生器で発生した高温冷媒蒸気を温水熱交換器に導い
て凝縮させて伝熱管群内を流れる温水を加熱し、これに
よつて暖房能力を得る。
結晶固化しない濃度及び大気圧力を越えないで冷房運
転できる空冷吸収冷凍サイクルを構成するために、空冷
吸収器の出口溶液の吸収剤濃度を水冷機と同じ程度に低
くする必要がある。そこで、特に空冷吸収器は複数個の
吸収ユニツトから構成し、冷却空気との熱交換は、入口
側の比較的低温の空気によつて空冷吸収器の溶液出口に
近い低温,低濃度の吸収ユニツトを冷却するようにし、
出口側の比較的高温の冷却空気によつて空冷吸収器に流
入する比較的高温,高濃度の溶液がある吸収ユニツトを
冷却するようにさせていた。このように、複数のユニツ
トから構成される空冷吸収器を使つて、冷却空気と溶液
の濃度による冷媒蒸気圧力平衡温度の違いを利用した多
パス直交向流熱交換サイクルを構成して、冷却空気と吸
収液との熱交換を理想的な向流熱交換器に近付けて温度
効率を高くすることによつて、水−臭化リチウム系の空
冷二重効用吸収冷凍サイクルを実現していた。凝縮器及
び吸収器の冷却媒体を空気から冷却水にした水冷の場合
もほぼ同じであり、サイクル中でもつとも吸収剤濃度の
薄い溶液は吸収器で生成されていた。
なお、この種装置として関連するものには例えば特開
昭59 83717号が挙げられる。
〔発明が解決しようとする課題〕
上記従来技術は、サイクル中最も低圧の吸収器におい
て最も吸収剤濃度の薄い吸収液を生成させるために吸収
液の圧力平衡温度が低く、このため冷却媒体との熱交換
温度差が小さく、吸収器の伝熱面積が大きくなつてい
た。
一方、吸収器を小形にするために冷却媒体の質量流量
を大きくして冷却媒体の出口温度を低温にし、吸収液と
熱交換温度差を大きくした吸収冷暖房機が実現されてい
るが、冷却媒体の輸送動力すなわち空冷フアンや冷却水
循環ポンプの電気入力が大きいものであつた。
さらに、従来の冷房サイクルでは低温再生器の温度レ
ベルより低い温度の廃熱源からの熱回収ができないもの
であつた。
また、高温再生器や低温再生器での濃縮度合い(濃度
幅)を大きくした溶液循環量の小さい省エネルギーサイ
クルを実現しようとする場合、サイクル中最も低圧の吸
収器において最も吸収剤濃度の薄い吸収液を生成させる
ために、大きな濃度幅では濃溶液が結晶線に近づき、結
晶の晶析が起こりやすくなつたり、高温再生器の作動温
度レベルが高温になつて腐食劣化が著しくなる恐れがあ
つた。
本発明の目的は、機器でもつとも大きい伝熱面積及び
占有面積を占める吸収器を小形にし、全体を小形化した
吸収冷暖房機を提供することにある。
また他の目的は、吸収器の冷却媒体の出入口温度差を
大きくすることで質量流量を少なくし、冷却媒体輸送動
力すなわち空冷フアンあるいは冷却水循環ポンプの電気
入力が小さく低騒音の吸収冷暖房機を提供することにあ
る。
さらに他の目的は、温度の低い排熱を有効に回収でき
る省エネルギーの吸収冷暖房機を提供することにある。
さらに他の目的は、高温再生器や低温再生器の濃縮度
合いの大きい、かつ結晶線から離れた結晶しにくい作動
温度の低い省エネルギーサイクルの吸収冷暖房機を提供
することにある。
〔課題を解決するための手段〕
上記目的を達成するために、本発明は吸収器で生成さ
れた希溶液の一部を加熱濃縮する再生室、この再生室で
発生した冷媒蒸気を吸収器から再生器に送る途中の希溶
液に吸収させる吸収室を配置したものである。
また、前記再生室に供給される希溶液と前記再生室で
生成された濃溶液を互いに熱交換させる液熱交換器を配
置したものである。
さらに、前記再生室の加熱源に、サイクルの高温流
体、再生器を加熱した後の排熱、あるいはまた、他の比
較的高温の排熱源等を利用できる熱交換器を前記再生室
に配置したものである。
〔作用〕
再生室は吸収器の希溶液の一部を再生室に導いて加熱
濃縮して冷媒蒸気を発生させる。再生室で濃縮された溶
液は再度吸収器に供給させる。吸収室は再生室で発生し
た冷媒蒸気を吸収器から送られた希溶液に吸収させ、希
釈してより薄い希溶液にするとともに温度を上げて再生
器に送る。液熱交換器は再生室に供給される希溶液と前
記再生室で生成された濃溶液を互いに熱交換させ、再生
室で加熱する熱エネルギー及び吸収器に捨てられる熱エ
ネルギーを節約する。再生室内の、熱交換器は再生室に
供給される希溶液と、排熱やサイクルの高温流体とを熱
交換させて溶液を加熱する。再生室で濃縮された溶液は
再度吸収器に供給されて蒸発器で発生した冷媒蒸気を吸
収する。
再生室の冷媒蒸発圧力は低温再生器や、高温再生器よ
りも低圧であり、且つ濃度レベルも低くできるから、再
生室の溶液温度レベルは低温再生器より低温であり、低
温再生器の温度レベルよりも低温度レベルの排熱を熱源
の一部として利用することが可能であり、省エネルギー
化を図れる。すなわち、再生室の熱交換器を介してサイ
クルに加えられた排熱は冷媒蒸気の形で吸収室の希溶液
に伝えられ、再生器の予熱に利用される。吸収室の希溶
液濃度が薄くなると再生器で発生可能な冷媒蒸気量が増
大できる。すなわち再生器側の溶液濃度差が拡大して、
サイクルの溶液循環化が小さくなるため、冷房サイクル
効率が高い吸収冷暖房機が実現できる。
〔実施例〕
以下、第1図及び第2図を用いて本発明の実施例を説
明する。第1図において、1は高温再生器、2は低温再
生器、3は凝縮器、4は蒸発器、5は吸収器、7は高温
熱交換器、9は溶液ポンプ、10は冷媒ポンプ、11は冷
水、12は温水熱交換器、13は温水、14は溶液ポンプ、15
は再生室、16は吸収室、17は液熱交換器、18は再生室15
の溶液を加熱する熱媒体が通過する熱交換器、19は溶液
ポンプ、20は吸収室16内の充填物、21は低温再生器2を
加熱した高温再生器1の冷媒の減圧手段である。ここ
に、再生室15と吸収室16とは冷媒蒸気流路22を介して接
続されている。
次に動作について説明する。高温再生器1は器内の吸
収溶液を外部熱源により加熱して冷媒蒸気を発生させて
凝縮する。発生した冷媒蒸気は蒸気ダクトを介して低温
再生器2内の熱交換器内に導入され、低温再生器2内の
溶液を加熱して自身は凝縮液化して管及び減圧手段21を
経由して凝縮器3に導入される。高温熱交換器7は高温
再生器1で生成された濃溶液と高温再生器1に流入する
希溶液とを熱交換させる。低温再生器2は高温再生器1
で発生した冷媒蒸気の凝縮潜熱を加熱源として器内の吸
収溶液を加熱して冷媒蒸気を発生させて濃溶液を生成す
る。凝縮器3は低温再生器2で発生した冷媒蒸気を器内
に導いて伝熱管群内を通過する冷却水39で冷却して凝縮
液化させるとともに、高温再生器1で発生した冷媒蒸気
が低温再生器2の熱交換器内で凝縮液化した冷媒を減圧
手段21を介して凝縮器3内に導いて、伝熱管群内を通過
する冷却水39でさらに冷却する。凝縮器3で生成された
液冷媒は位置のヘツド差または液輸送手段により導管及
びU字液シール等による減圧手段24を経由して蒸発器4
に導入され、蒸発器4内の伝熱管群上に冷媒ポンプ10に
よつて散布されて、伝熱管内を流れる冷水11と熱交換し
て蒸発気化する。この際の冷媒蒸発潜熱により冷水11が
冷却されて冷房能力を発揮する。蒸発器4で蒸発気化し
た冷媒蒸気は吸収器5に導かれる。吸収器5では、再生
室15及び高温再生器1及び低温再生器2で生成された濃
い吸収液が混合した濃溶液が溶液ポンプ19によつて吸収
器5の伝熱管群上に散布され、該濃溶液は吸収器5の伝
熱管群内を通過する冷却水38で冷却されるとともに蒸発
器4からの冷媒蒸気を吸収して希釈され、希溶液を生成
する。吸収器5で生成された希溶液は溶液ポンプ9によ
り一部は液熱交換器17で予熱されてから再生室15に導入
される。また、残りの希溶液は吸収室16内の充填物20上
に散布される。吸収室16内に散布された希溶液は、再生
室15で熱交換器18内を流れる熱媒体によつて加熱されて
発生した冷媒蒸気を吸収して、温度上昇するとともにさ
らに吸収剤濃度の薄い希溶液となる。なお、本実施例で
は熱交換器18内を流れる熱媒体は、高温熱交換器7の濃
溶液流路からの濃溶液と低温再生器2からの濃溶液とが
合流した濃溶液が導入されている。ここに、吸収室16内
には溶液表面積を増大させて気液接触面積を増大させ、
冷媒蒸気吸収を効率的にさせる充填物20が配置されてい
る。吸収室16で生成された熱い希溶液は、溶液ポンプに
より一部は低温再生器2へ、また残りは高温熱交換器7
を経由して高温再生器1へと輸送される。高温再生器1
で生成された濃溶液は高温熱交換器7を経由して低温再
生器2で生成された濃溶液と混合され、濃溶液となつ
て、再生室15内に配置された熱交換器18の管内側に導か
れ、管外を流下する希溶液を加熱し、冷媒蒸気を発生さ
せて濃縮して濃溶液を生成する。再生室15で生成された
濃溶液は、熱交換器18で冷却された濃溶液と混合され濃
溶液となつて、溶液ポンプ19により液熱交換器17を経由
して吸収器5に供給される。液熱交換器17は吸収器5に
送る濃溶液と再生室15に送る希溶液とを熱交換させて吸
収器5の溶液顕熱分の放熱量を削減するとともに再生室
15に送る希溶液を予熱して、再生室15での冷媒蒸気発生
量を増大させる効果がある。以上のように冷房サイクル
が構成され動作している。
次に暖房サイクルについて説明する。暖房時は、高温
再生器1で発生した高温冷媒蒸気を温水熱交換器12に導
き、凝縮させて伝熱管群内を流れる温水13を加熱し、こ
れによつて暖房能力を得る。温水熱交換器12で凝縮液化
した液冷媒はU字液シールを経由して高温再生器1内に
戻される。以上のように暖房サイクルが構成されてい
る。
なお、本実施例は吸収室16で生成された希溶液が高温
再生器1及び低温再生器2に並列的に供給され、並列的
に吸収器5に戻される。いわゆるパラレルフローで冷房
サイクル3を構成したため、高温熱交換器7,低温再生器
2,高温再生器1のそれぞれの溶液循環量が小さく、配管
などを小形化できるとともにサイクルの作動圧力を低く
できる利点がある。
第2図において、横軸は温度、縦軸は冷媒蒸気圧力か
ら換算した飽和温度、パラメータは溶液の吸収剤濃度、
右端の線は結晶晶析線のデユーリング線図に表わした冷
房サイクルである。
高温再生器1及び低温再生器2で生成される濃溶液及
び濃溶液は、吸収剤に例えば臭化リチウムを用い、冷媒
に水を用いると、結晶限界近くまで濃縮されており、も
はや高濃度側にサイクルをシフトできない。すなわち、
サイクルをさらに高濃度にすると結晶線に近づき結晶析
出して溶液が循環できなくなる。ところが、本実施例で
は高温再生器1や低温再生器2に送られる溶液は吸収室
16で生成された薄い希溶液であり、吸収器5で生成され
た希溶液よりも薄い濃度である。そのため、高温再生器
1及び低温再生器2での濃縮幅を従来よりも大きく、す
なわち濃溶液と希溶液との濃度差が大きくとれるため、
溶液循環量が少なくても必要な冷媒を生成できるため冷
房サイクル効果を高くでき、省エネルギーを実現できる
という効果がある。
ところで一般に、向流熱交換器は交換熱量をQ、冷却
媒体温度レベルをTC、吸収温度レベルをTA、熱通過率を
h、伝熱面積をAとすると、 で表示される。ここに、添字iは熱交換器への入り口、
添字oは熱交換器からの出口を示す。また、デユーリン
グ線図の関係は吸収剤濃度をξ、冷媒蒸気圧力をPとす
ると、吸収液の温度TAは関数関係にある。
TA=F(ξ,P) …(2) すなわち、冷媒蒸気圧力が一定では溶液の温度TAは吸
収剤濃度ξが濃い方が高い温度である。従つて、再生室
より濃い吸収液を再生器から供給される濃溶液よりも余
分に供給される上記本発明では、吸収温度と冷却媒体と
の温度差を大きくできる。よつて、式(1)の関係にお
いてTAOを特に高温にでき、熱交換温度差(TA−TC)を
大きくでき、伝熱面積Aを小さくできる。
また、吸収器は一般に流下液膜吸収タイプの熱交換器
であり、この場合単位幅当たりの液膜流量をΓ、冷媒蒸
気移動を考慮した吸収熱伝達率hAとすると hA∝Г …(3) の関係にあり、供給される濃溶液量が増大するのでΓが
増大し、吸収熱伝達率hAが性能向上する。よつて、式
(1)の関係において熱通過率が高くなり、小さい伝熱
面積Aで熱交換できる。
さらに、熱交換量Qは冷却媒体の質量流量をWC、比熱
をCPとすると、 Q=WC・CP・(TCo−TCi) …(4) である。吸収器の温度効率Φは である。熱移動単位数NTUは である。ここで、熱通過率hが増大するとNTUが大きく
なるので分母の質量流量WCを小さくしても同じ性能が得
られる。なお、(5)式に若干の影響があつて質量流量
WCを小さくすれば温度効率Φは若干、より高い値が要求
される。このように熱通過率hが増大できるので冷却媒
体の質量流量WCを小さくでき、冷却媒体輸送動力すなわ
ち空冷フアンの電気入力を小さくした吸収冷暖房機が実
現される。
したがつて、高温再生器1及び低温再生器2の濃溶液
と機溶液の温度差を従来と同じ程度にして運転した場合
は、吸収器5で生成すべき希溶液の濃度が濃いサイクル
が実現できる。すなわち、吸収器5の伝熱管群出口の溶
液濃度を濃くでき、前述の式(2)の関係から吸収溶液
の圧力平衡温度TAoを高くできる。それゆえ、式(1)
における冷却媒体38との熱交換温度差ΔT1nを大きくで
きる。すなわち、吸収器5の伝熱面積Aを小形化できる
効果が得られ、コンパクトな吸収冷暖房機を提供できる
効果がある。
さらに、本実施例では吸収器5は水平管群から構成さ
れた流下液膜形熱交換器であり、再生室15で生成した濃
度液分だけ濃溶液流量を増大できるため、流下液膜量Γ
を大きくできる。また、式(3)の関係より吸収の熱・
物質移動係数がΓのやく0.5〜0.8乗に比例して高くなる
ことから、式(1)の関係により、吸収器5の伝熱面積
Aを小さくできる効果がある。
なお、本実施例において、熱交換器18をシエルアンド
コイル型の熱交換器とし、管内に濃溶液を流通させ、管
外に希溶液を液膜状に散布流下させ、さらに、溶液ポン
プ19の吐出側に分岐管を設けて再度熱交換器18管群上に
散布する構成とする。こうすることにより再生室15内の
溶液を繰返し散布することができ、上述のように熱交換
器18上を流下する溶液の液膜流量を増加できるためより
高い熱通過率を実現でき、熱交換器18を小形化できる効
果が得られる。
次に、第3図を使つて本発明の他の実施例を説明す
る。本実施例は、前述の第1図の実施例と次の点が異な
る。
すなわち再生器群への溶液の循環はいわゆるシリーズ
フローである。すなわち、吸収室16で生成された希溶液
をポンプ14により低温熱交換器6,高温熱交換器7を経由
して、まず、全量を高温再生器1に送る。高温再生器1
で外部熱源により加熱されて半分濃縮された濃溶液を高
温熱交換器7を経由して低温再生器に導き、高温再生器
1で発生した冷媒空気により加熱してさらに濃縮する。
低温再生器2で生成した濃溶液は低温熱交換器6を経由
して溶液ポンプ19の吸入管に導かれ、再生室15で生成さ
れた濃溶液と混合されて濃溶液となつて溶液ポンプ19に
より吸収器5に送られる。このように本実施例では低温
再生器及び高温再生器の溶液を混合することはない。
再生室15の加熱源が低温再生器2を加熱して生成した
凝縮水、すなわち高温再生器1で発生した冷媒である。
本実施例では減圧手段21aを低温再生器2の伝熱管群内
から熱交換器18とを連絡する導管の途中に、また、減圧
手段21bを熱交換器18と凝縮器3とを連絡する導管の途
中に配置している。
以上のように構成したので、本実施例では低温再生器
2を加熱した冷媒の顕熱及び一部の凝縮できなかつた溶
媒の潜熱を回収でき、凝縮器3の放熱量を削減できると
ともにサイクルの効率を高くできる効果がある。
本実施例では低温再生器2の伝熱管群内から凝縮器3
に連絡する導管途中に減圧手段21aと減圧手段21bの2段
減圧にするとともにその間に熱交換器18を配置したの
で、それぞれの減圧レベルを制御することにより、熱交
換器18内に高温再生器1の冷媒蒸気を導入でき、凝縮す
る冷媒の圧力レベルを制御できる。すなわち、再生室15
の加熱量を制御でき、従つて吸収室16で生成される希溶
液の濃度が制御され、高温再生器1の溶液濃度レベルを
腐食にたいして安全にコントロールできる利点がある。
減圧手段21a単独、あるいは減圧手段21b単独でも熱交
換器18で冷媒から熱回収して冷房サイクルを実現でき
る。ただし、減圧手段21a単独の場合は凝縮器3の凝縮
圧力レベルによつて液冷媒が蒸発して逆に熱を覆う運転
状態になる場合もある。また、減圧手段21b単独の場合
は、高温再生器1が高圧になると熱交換器18に流入して
くる冷媒の量が増大して冷媒蒸気も混入してくるため再
生室15の溶液加熱が活発になり、吸収室16で生成される
希溶液への冷媒蒸気移動も活発になつてサイクル濃度を
薄くするように作用するため、高温再生器1の溶液濃度
レベルを腐食にたいして安全側にシフトできる利点があ
る。
以上の第3図の実施例において、第1図の濃溶液から
熱回収する熱交換器18aを併設すればさらに効果的に熱
回収できる。本実施例では低温熱交換器6を廃止し、濃
溶液を熱媒体とする熱交換器18aを再生室15内に併設す
れば良い。
さらに、本実施例で示した冷媒55より熱回収するサイ
クルは第1図のパラレルフローにも適用できる。
なお、第1図,第3図では再生室15で生成された濃溶
液を低温再生器又は高温再生器で濃縮された濃溶液と混
合させてからポンプ19により熱交換器17を経由して吸収
器5に送つていたが、それぞれ別々に送つても良い。そ
の場合、熱交換器17には再生室15で生成された濃溶液の
みを通過させると高い温度効率が得られるので機器をコ
ンパクトにできる利点がある。
次に、第4図により本発明のさらに他の実施例を説明
する。本実施例は、前述の二つの実施例とは次の点で異
なる。
すなわち、再生室15の加熱源が高温再生器1を加熱し
た後の燃焼ガスである。また、排ガス熱交換器36が高温
再生器1の排気ガス煙道に配置され、再生室15の熱交換
器18とヒートパイプまたはその他の手段で熱的に接続さ
れている。
以上のように構成したので、本実施例では排ガスの熱
エネルギーをサイクル内に有効に取り込め、冷房能力を
高くすることができる効果がある。
本実施例を応用して、第1図と同じパラレルフローサ
イクルでサイクルを構成でき、また、本実施例を応用変
形して熱交換器18をヒートパイプを用いること無く直接
的に熱回収できるサーモサイフオンリボイラタイプのボ
イラにすれば容易に排気ガス熱交換できる。
さらに、本実施例を応用して、再生室15の加熱媒体と
してその他の廃熱、例えば太陽熱温水器で加熱された温
水を補助熱源として用いることができる。この場合、太
陽熱温水器の温水生成温度レベルは従来の選択吸収膜を
使つたものや真空管式の太陽熱温水器で達成できる90℃
程度以上の高温度レベルである必要が無く、安価なプレ
ートタイプで集熱できる60℃程度の温度レベルの温水を
利用できる利点がある。太陽熱で加熱された温水の熱エ
ネルギーをサイクル内に有効に取り込め、冷房能力を高
くすることができる効果がある。なお、これら熱交換器
18で回収する熱エネルギーは単効用サイクルにわずかに
劣る効率で冷房能力増大に寄与する。したがつて、温度
レベルの高い廃熱は低温再生器2または高温再生器1の
熱源として利用すべきである。ただし、極めて易いコス
トの廃熱を利用でるため、省エネルギーサイクルとして
推奨されるべきサイクルであると考える。
次に、第5図により本発明のさらに他の実施例を説明
する。本実施例は、前述のいずれの実施例とも次の点が
異なる。
すなわち凝縮器3及び吸収器5が空冷フアン8で送風
される冷却空気で冷却される空冷タイプとなつている点
である。
空冷凝縮器3は蒸気ヘツダ及び液ヘツダとそれに接合
された複数本の伝熱管、この伝熱管の外側に嵌合された
複数枚の空冷フイン、及び冷却空気輸送手段である空冷
フアン40から構成されている。前記空冷フインには空気
流に直交した複数個のルーバーが設けられて空気との熱
交換を促進している。空冷凝縮器3は、低温再生器2で
発生した冷媒蒸気を蒸気ヘツダにより伝熱管群内に導い
て外側を通過する冷却空気で冷却して凝縮液化させると
ともに、高温再生器1で再生した冷媒蒸気が低温再生器
2の熱交換器内で凝縮液化した冷媒を減圧手段21を介し
て空冷凝縮器3の伝熱管群内に導いて空冷フインを通過
する空冷空気でさらに冷却する。なお、空冷フアン40に
より冷却空気は空冷凝縮器3の空冷フインに送風され
る。空冷凝縮器3で生成された液冷媒は液輸送手段によ
り管を経由して蒸発器4に導入される。
また、空冷吸収器41は、上部ヘツダ及び下部ヘツダと
それに接合された複数本の伝熱管、この伝熱管の外側に
嵌合された複数枚の空冷フインから構成されている。前
記伝熱管の内側には微細なフインが設けられて吸収液の
内熱・物質移動を促進する。また、前記空冷フインには
空気流に直交した複数個のルーバーが設けられて空気と
の熱交換を促進している。上部ヘツダには伝熱管内に濃
い吸収液を流下させる液散布装置及び吸収液を伝熱管群
に分配する溶液ダクトが配置されている。蒸発器4で発
生した冷媒蒸気は上部ヘツダより伝熱管内に導かれて、
溶液ダクト及び液散布装置により伝熱管内側流下させら
れる濃い吸収液に吸収される。その際の吸収熱は伝熱管
及び空冷フインを介して冷却空気に放熱する。なお、空
冷フアン40により冷却空気は空冷吸収器41の空冷フイン
に送風される。
以上のように構成したので、空冷吸収器40に散布され
る濃溶液の流量が多いこと、空冷吸収器40の出口溶液濃
度を濃くできるため、熱交換温度差を大きくでき空冷吸
収器40を小形化できる効果がある。
なお、本実施例は吸収室16で生成された希溶液が高温
再生器1及び低温再生器2に並列的に供給され、並列的
に吸収器40に戻される。いわゆるパラレルフローで冷房
サイクルを構成したため、高温熱交換器7,低温再生器2,
高温再生器1のそれぞれの溶液循環量が小さく、配管な
どを小形化できるとともにサイクルの作動圧力を低くで
きる利点がある。
次に、第6図により本発明のさらに他の実施例を説明
する。本実施例は、前述の第1図および第3図の実施例
と次の点が異なる。
吸収室16で生成された希溶液は溶液ポンプ14により管
106を経由して低温再生器2に送られる。管106から分岐
した分岐管107により吸収室16の充填物20上に希溶液が
再度散布される構造となつており、より希釈される。低
温再生器2で生成された半分濃縮された濃溶液は溶液ポ
ンプ14Bにより管108a,高温熱交換器7,管108bを経由して
高温再生器1に供給されさらに濃縮される。高温再生器
1で生成された濃溶液は管111a,高温熱交換器7,管111b
を経由して再生室15内の熱交換器18の管内を経由して吸
収器5の伝熱管群上に散布される。低温再生器2からの
オーバーフローは管122,U字液シール123を経由してポン
プ19のサクシヨン管115に接続されている。さらにポン
プ19により再生室15で生成された濃溶液とともに熱交換
器17を経由して吸収器5の伝熱管群上に散布されてい
る。また、分岐管114によつて一部再生室15の熱交換器1
8管群上に散布されている。
以上のように構成したので、本実施例では低温再生器
2の濃度レベルが第1図で説明したパラレルフローと同
様に薄いため、作動圧力(高温再生器1の圧力)を低く
でき、安全なサイクルを構成できる効果がある。また、
分岐管114によつて一部再生室15の熱交換器18管群上に
再循環されて散布されているため、熱交換器18の溶液の
熱・物質移動を促進でき、高性能化できる効果がある。
同様に、吸収室16においても分岐管107により溶液を吸
収室16に再循環して散布するため、気液接触の機会が増
大して溶液の熱・物質移動を促進でき、高性能化できる
効果がある。
第7図により本発明のさらに他の実施例を説明する。
第7図において、本実施例は、前に説明した第1図およ
び第3図と次の点が異なる。
溶液ポンプ9と吸収室16及び熱交換器17を経由して再
生室15に溶液を送る管121に逆止弁122を配置した。ま
た、溶液ポンプ19から液熱交換器17を経由して吸収器5
に濃溶液を送る管123に切り替え弁124を配置した。さら
に、冷媒管に切り替え弁1252及び冷媒の経路から分岐し
た蒸気管126とその途中に設けた切り替え弁127を設け
た。ポンプ14から高温熱交換器7に送る管106から分岐
して低温再生器2に溶液を送る管106bに切り替え弁128
を設けた。さらに、吸収室16内に熱交換器130を設け
た。
以上のように構成したので、熱交換器130の伝熱管内
に温水を流して暖房用の温水がえられる。すなわち、切
り替え弁124,切り替え弁125,切り替え弁128の3個が閉
止される。切り替え弁127が開放され、ポンプ,ポンプ1
0,ポンプ19が停止されて、ポンプ14のみ運転される。吸
収室16の溶液はポンプ14により管106,高温熱交換器7,管
108bを経由して高温再生器1に送られ、外部熱源により
加熱されて溶液は管111a,液熱交換器7,管111b,熱交換器
18,管115を経由して再生室15に逆流し、さらにオーバー
フローして吸収室16に戻る。なお、熱交換器130にはポ
ンプ14により分岐管107を経由して熱い溶液が散布され
る。また、高温再生器1で発生した冷媒蒸気は低温再生
器2の伝熱管内を経由して、管126を介して吸収室16に
供給されて熱交換器130上を流下する溶液に吸収され、
その際の吸収熱で暖房用温水13を加熱する。したがっ
て、温水熱交換器12は給湯器として作用させる。なお、
吸収器5へは逆止弁122及び切り替え弁124により溶液及
び蒸気が流入しないので空冷タイプにできる。同様に凝
縮器3には切り替え弁128により低温再生器2から冷媒
蒸気が発生しないし、冷媒も切り替え弁125により止め
られるので、凝縮器3も空冷タイプにしても、暖房時放
熱することは無い。
また、冷房時は切り替え弁124,切り替え弁125,切り替
え弁128の3個が開放され、切り替え弁127が閉止され
る。吸収器5の溶液は管121,逆止弁122を経由して、一
部は熱交換器17を経由して再生室15に送られ濃縮されて
ポンプ19,切り替え弁124,熱交換器17を経由して吸収器
5に散布される。また、切り替え弁125いつでも給湯し
て得られる。この時、残りの溶液は吸収室16に供給さ
れ、熱交換器130上に散布されて冷媒蒸気を吸収して薄
くなり、ポンプ14により管106を経て2分され、一方は
熱交換器7,管108bを経由して高温再生器1に供給され、
他方は切り替え弁128を経て低温再生器2に供給され
る。高温再生器1で生成した濃溶液は熱交換器7を経由
して、低温再生器2で生成された濃溶液と混合されて濃
溶液となり、熱交換器18を経由して再生室15の濃溶液と
混合し、ポンプ19,切り替え弁124,熱交換器17を経由し
て吸収器5に散布される。
高温再生器1で発生した冷媒蒸気は低温再生器2の熱
交換器内に導入されて凝縮液化し、切り替え弁125を経
て凝縮器3に送られる。凝縮器3で低温再生器2の発生
蒸気を凝縮液化して、管104を経由して蒸発器4に送ら
れ、冷水11と熱交換して蒸発気化して吸収器5に導かれ
る。以上のように冷房サイクルが構成されている。この
時、熱交換器130に温水を流すと約50〜60℃の温水が得
られ、冷房と同じに暖房を行うことができる。このよう
に本実施例では、冷房と暖房を同時に行うことができる
利点がある。
本実施例では冷暖房切り替えを行うサイクルを第1図
で説明したパラレルフローで説明したが、第3図で説明
したシリーズフロー、第6図で説明したリバースフロー
のいずれでも可能である。
次に、第8図により本発明のさらに他の実施例を説明
する。本実施例は、前述した第1図および第3図と次の
点が異なる。
低温再生器2の発生蒸気は、低温再生器2と凝縮器3
とを連絡する管136から分岐した管137で熱交換器18に導
かれ凝縮液化した後、凝縮器3に導かれる。なお、管13
6には、絞り138が設けられて管137に送る冷媒蒸気流量
を制御している。このように構成したので低温再生器2
で発生した蒸気から熱回収をでき、3重効用サイクルを
構成できるため、省エネルギが図れる利点がある。
なお、ポンプ9,ポンプ10,ポンプ19等には、液面検出
による保護スイツチなどの空転防止手段が施工されてい
るのはもちろんである。
以上説明した実施例のほか吸収液に吸収液を加熱して
発生した冷媒蒸気を吸収させて濃縮させる範囲での変形
は、例えば、吸収室16を複数個設置して吸収過程を実施
例の1段から2段,3段とすること、再生室15を複数個設
置して再生過程を実施例の1段から2段,3段とするこ
と、互いに蒸気圧力差を高くなるように配置したり、低
くなるように配置する向流熱・物質交換を図ることも効
果的である。
〔発明の効果〕
本発明は、以上説明したように構成されているので以
下に記載される効果を奏する。
再生室で濃縮された濃溶液を吸収器に供給して吸収器
の吸収溶液出口の濃度レベルを濃くできるので吸収温度
を高くでき、冷却媒体との熱交換温度差を大きくできる
ため、吸収器の伝熱面積を小さくでき、コンパクトな吸
収冷暖房器がえられる。また、吸収器に散布される濃溶
液流量を増大できるため、流下液膜形熱交換器では溶液
の熱・物質移動係数を高くでき、さらに、このため吸収
器の伝熱面積を小さくでき、コンパクトな吸収冷暖房器
をえることができる。吸収器の吸収溶液出口の濃度レベ
ルを濃くしても吸収室で生成される希溶液濃度が十分薄
いため、吸収冷凍サイクルの再生器の溶液濃度,温度,
圧力レベルは従来とは変わらず、腐食信頼性が高い。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の1実施例のサイクロフロー図、第2図
はそのデイユーリング線図に表した図、第3図は本発明
の他の実施例のサイクルフロー図、第4図は本発明のさ
らに他の実施例のサイクルフロー図、第5図は本発明の
さらに他の実施例のサイクルフロー図、第6図は本発明
のさらに他の実施例のサイクルフロー図、第7図は本発
明のさらに他の実施例のサイクルフロー図、第8図は本
発明のさらに他の実施例のサイクルフロー図である。 1……高温再生器、2……低温再生器、3……凝縮器、
4……蒸発器、5……吸収器、6……低温熱交換器、7
……高温熱交換器、9,14,19……溶液ポンプ、10……冷
媒ポンプ、11……冷水、12……温水熱交換器、13……温
水、15……再生室、16……吸収室、17……液熱交換器、
18……熱交換器、20……充填物、21,21a,21b,24……減
圧手段、22……冷媒蒸気流路、40……空冷フアン。
フロントページの続き (72)発明者 坂口 晴一郎 茨城県土浦市神立町502番地 株式会社 日立製作所機械研究所内 (72)発明者 功刀 能文 茨城県土浦市神立町502番地 株式会社 日立製作所機械研究所内 (72)発明者 相沢 道彦 茨城県土浦市神立町603番地 株式会社 日立製作所土浦工場内 (72)発明者 江原 勝也 東京都千代田区神田駿河台4丁目6番地 株式会社日立製作所内 (72)発明者 依田 裕明 茨城県土浦市神立町603番地 株式会社 日立製作所土浦工場内 (56)参考文献 特開 昭52−106146(JP,A) 特開 昭51−103052(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) F25B 15/00 303

Claims (11)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】蒸発器,吸収器,再生器,凝縮器及びこれ
    らを結ぶ管路と、互に蒸気通路で連絡された再生室及び
    吸収室と、前記再生室内にあつて希溶液を加熱する手段
    とを備えた吸収冷暖房機において、吸収器からでた希溶
    液の一部を前記再生室へ送る管路と、前記再生室内にお
    いて冷媒蒸気を発生し濃縮した溶液を再び前記吸収器に
    戻す管路と、吸収器からでた希溶液の残部を前記吸収室
    に導き前記再生室で発生した冷媒蒸気を前記残部希溶液
    に吸収させた後にこの希溶液を再生器に送る管路とを設
    けたことを特徴とする吸収冷暖房機。
  2. 【請求項2】請求項1記載の吸収冷暖房機において、吸
    収器の希溶液の一部を再生室に送り濃縮して再び吸収器
    に戻す管路途中に濃縮前後の液を互いに熱交換する液熱
    交換器を配置したことを特徴とする吸収冷暖房機。
  3. 【請求項3】請求項1記載の吸収冷暖房機において、再
    生室内の希溶液加熱手段が、サイクル内の高温流体であ
    ることを特徴とする吸収冷暖房機。
  4. 【請求項4】請求項1記載の吸収冷暖房機において、再
    生室内の希溶液加熱手段が、再生器加熱源からの排熱で
    あることを特徴とする吸収冷暖房機。
  5. 【請求項5】請求項3記載の吸収冷暖房機において、高
    温流体は再生器から吸収器に送られる濃溶液であること
    を特徴とする吸収冷暖房機。
  6. 【請求項6】請求項3記載の吸収冷暖房機において、高
    温流体は低温再生器を加熱した後の冷媒蒸気及び凝縮水
    であることを特徴とする吸収冷暖房機。
  7. 【請求項7】蒸発器,空冷吸収器,再生器及びこれらを
    結ぶ管路と、互に蒸気通路で連絡された再生室及び吸収
    室と、前記再生室内にあつて溶液を加熱する手段を備え
    た吸収冷暖房機において、空冷吸収器からでた希溶液の
    一部を前記再生室へ送る管路と、前記再生室内において
    冷媒蒸気を発生し濃縮した溶液を再び前記空冷吸収器に
    戻す管路と、空冷吸収器からでた希溶液の残部を前記吸
    収室に導き前記再生室で発生した冷媒蒸気を前記残部希
    溶液に吸収させた後この希溶液を低温再生器に送る管路
    とを設けたことを特徴とする吸収冷暖房機。
  8. 【請求項8】蒸発器,空冷吸収器,再生器及びこれらを
    結ぶ管路と、互に蒸気通路で連絡された再生室及び吸収
    室と、前記再生室内にあつて溶液を加熱する手段とを備
    えた吸収冷暖房機において、空冷吸収器からでた希溶液
    の一部を前記再生室へ送る管路と、前記再生室内におい
    て冷媒蒸気を発生し濃縮した希溶液を再び前記空冷吸収
    器に戻す管路と、空冷吸収器からでた希溶液の残部を前
    記吸収室に導き前記再生室で発生した冷媒蒸気を前記残
    部希溶液に吸収させた後この希溶液を高温再生器に送る
    管路とを設けたことを特徴とする吸収冷暖房機。
  9. 【請求項9】蒸発器,空冷吸収器,再生器及びこれらを
    結ぶ管路と、互に蒸気通路で連絡された再生室及び吸収
    室と、前記再生室内にあつて溶液を加熱する手段とを備
    えた吸収冷暖房機において、空冷吸収器からでた希溶液
    の一部を前記再生室へ送る管路と、前記再生室内におい
    て冷媒蒸気を発生し濃縮した希溶液を再び前記空冷吸収
    器に戻す管路と、空冷吸収器からでた希溶液の残部を前
    記吸収室に導き前記再生室で発生した冷媒蒸気を前記残
    部希溶液に吸収させた後この希溶液を低温再生器及び高
    温再生器に送る管路とを設けたことを特徴とする吸収冷
    暖房機。
  10. 【請求項10】蒸発器,吸収器,再生器,凝縮器及びこ
    れらを結ぶ管路と、互に蒸気通路で連絡された再生室及
    び吸収室と、前記再生室内にあつて希溶液を加熱する手
    段とを備えた吸収冷暖房機において、吸収器からでた希
    溶液の一部を前記再生室へ送る管路と、前記再生室内に
    おいて冷媒蒸気を発生し濃縮した溶液を再び前記吸収器
    に戻す管路と、吸収器からでた希溶液の残部を前記吸収
    室に導き前記再生室で発生した冷媒蒸気を前記残部希溶
    液に吸収させた後にこの希溶液を再生器に送る管路と、
    前記吸収室内溶液を冷却する手段とを設けたことを特徴
    とする吸収冷暖房機。
  11. 【請求項11】請求項10記載の吸収冷暖房機において、
    吸収室内溶液を冷却する手段は給湯または暖房用温水で
    あることを特徴とする吸収冷暖房機。
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