JP2899645B2

JP2899645B2 - 吸収式冷凍機

Info

Publication number: JP2899645B2
Application number: JP5053871A
Authority: JP
Inventors: 雅彦渥美
Original assignee: Yazaki Sogyo KK
Current assignee: Yazaki Corp
Priority date: 1993-03-15
Filing date: 1993-03-15
Publication date: 1999-06-02
Anticipated expiration: 2014-06-02
Also published as: JPH06265235A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、高温再生器内の溶液の
加熱を行なう加熱手段の加熱能力が低い場合や変動する
場合であっても駆動できる吸収冷凍機に関する。

【０００２】

【従来の技術】吸収式冷凍機で溶液の加熱を行なう熱源
をコジェネレーションシステムなどにより供給する場合
がある。すなわち、燃料電池で発電を行ない、その際生
じる排熱を利用して吸収式冷凍機の溶液の加熱を行なう
場合などである。

【０００３】以下では、このようなコジェネレーション
システムを用いた従来の吸収式冷凍機の構造の一例の概
要を、図７を参照しつつ説明する。以下の例では、低温
再生器、高温熱交換器、低温熱交換器などを備えた二重
効用吸収式冷凍機の例で説明している。図７はコジェネ
レーションシステムを用いた空気調和に用いられる二重
効用吸収式冷凍機の一例の系統図である。溶液、冷媒蒸
気、冷温水、冷却水、熱媒体の流れは、図中矢示により
示している。同図において、高温再生器１は内部に伝熱
管２が収められ、伝熱管２内には例えば図示しない燃料
電池などから排出される排熱を吸熱した熱媒体（通常は
高温蒸気）が熱媒体入口３より導入され、冷媒を吸収し
て濃度が薄くなった稀溶液を、この熱媒体の熱で加熱
し、沸騰させる。沸騰した稀溶液は冷媒蒸気を発生させ
ながら稀溶液となって揚液管４を上昇し、冷媒蒸気と冷
媒蒸気を発生して濃度が濃くなった中間濃溶液とは分離
器５で分離され、冷媒蒸気は冷媒蒸気導管２５を介して
低温再生器６に送られ、中間濃溶液は中間濃溶液導管７
を介して高温熱交換器８へ送られる。低温再生器６は高
温熱交換器８により温度が低下した中間濃溶液を高温再
生器１から送られてくる冷媒蒸気で再加熱し、中間濃溶
液の中から更に冷媒蒸気を発生させ、これを低温再生器
６と隣接する凝縮器９へ送出し、かつ中間濃溶液自身を
濃溶液にするとともに、高温再生器１からきた冷媒蒸気
を一部凝縮し冷媒液にして凝縮器９へと送り込む。凝縮
器９は低温再生器６で発生した冷媒蒸気と低温再生器６
で冷媒液とならなかった冷媒蒸気を冷却水を用いて冷却
液化して冷媒液にして蒸発器１０へ送り込む。１１は冷
却水を図示しない冷却塔から導く冷却水入口であり、１
２は該冷却水を図示しない冷却塔に戻す冷却水出口であ
る。蒸発器１０内部には冷却すべき冷温水が流れる伝熱
管（冷水器）１３が配設され、凝縮器９から伝熱管１３
に送られてくる冷媒液を図示しない散布器を用いて散布
し、冷媒液が冷媒蒸気となるときの気化熱を利用して冷
温水を冷却して冷水にする。１４は二重効用吸収式冷凍
機内に、この冷温水を導く冷温水入口であり、１５は冷
却又は加熱後の冷温水を二重効用吸収式冷凍機から取り
出す冷水出口である。吸収器１６は低温再生器６から低
温熱交換器１７を通ってきた濃溶液が導入され、上部に
設けられた図示しない散布器を用いて散布・滴下され、
この濃溶液は蒸発器１０内で気化した冷媒蒸気を吸収す
る。吸収器１６のこの吸収作用によって蒸発器１０内は
高真空が確保されており、蒸発器１０内の伝熱管１３上
に散布された冷媒液は直ちに蒸発できるようになってい
る。また、吸収器１６には濃溶液が冷媒蒸気を吸収して
稀溶液となる際の冷却のための冷却手段２４が配設され
ている。この冷却手段２４はコイル状パイプで構成され
ており、内部に冷却水が導入される。また、この冷却手
段２４は凝縮器９内の冷却手段１８とも連なっている。
高温熱交換器８は高温の中間濃溶液と低温の稀溶液との
間で熱交換し、また、低温熱交換器１７は高温の濃溶液
と低温の稀溶液との間で熱交換を行い、高温側と低温側
とに２段に設けて熱交換効率の向上を図っている。溶液
循環ポンプ１９は吸収器１６において冷媒蒸気を吸収し
て稀溶液となったものを、低温熱交換器１７および高温
熱交換器８を通り、稀溶液導管２６を介して高温再生器
１に送り、再び循環させるために設けられている。高温
再生器１を通過した熱媒体は、熱媒体導管２２を介して
排熱熱交換器２０に導かれ、該熱交換器２０内では熱媒
体と低温熱交換器１７を通過後の稀溶液との間で熱交換
をして稀溶液を加熱し、もって熱媒体が媒介する熱の有
効利用を図っている。排熱熱交換器２０を通過後の稀溶
液は熱媒体出口２１より排出される。蒸気トラップ２２
は熱媒体導管２３内で熱媒体（高温蒸気）が凝縮して生
じた凝縮水を排除する。

【０００４】熱を奪われて凝縮した熱媒体（高温蒸気凝
縮後のドレン）は、熱媒体出口２１から排出された後、
図示しないドレン回収タンクに送られるが、このドレン
回収タンクにドレンを導く図示しないドレン戻り配管の
高さが高くなってしまう場合は、ドレン戻り配管中の二
重効用吸収式冷凍機と図示しないドレン回収タンクとの
間にドレンを一時的に溜めておく図示しないドレンタン
クを設け、その出口に図示しないドレン回収ポンプを設
けている。

【０００５】なお、暖房運転時は、図示しない冷暖房切
換弁で高温再生器１からの高温の冷媒蒸気を直接蒸発器
１０へ導入し、伝熱管１３で冷温水と熱交換して冷水の
代わりに温水を得る。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】例えば上述のような従
来の吸収式冷凍機においては、上述のとおり溶液管４と
分離器５とを備えている。そのため、高温再生器１内で
溶液を沸騰させて溶液管４を上昇させ、分離器５に導く
ためには、ある程度以上の大きさの熱エネルギーを溶液
に与えて沸騰させる必要がある。

【０００７】しかし、例えば上述のコジェネレーション
システムにより、燃料電池などの排熱で溶液を加熱する
場合などにおいては、燃料電池の電力負荷が変動しうる
ため、燃料電池が排出する単位時間あたりの排熱エネル
ギーも変動しうる。従って、高温再生器１内の溶液を十
分に加熱するためには熱媒体の熱量が足らず（上述の例
では、高温蒸気の蒸気圧力が不足する）、吸収式冷凍機
の運転が不可能となる場合があり、また、上述の溶液と
しては一般に臭化リチウム水溶液が用いられ、この臭化
リチウムの晶析を防止する何らかの手段も必要となる。

【０００８】また、高温再生器１内の溶液の加熱を行な
う加熱手段の加熱能力が常時低い場合においては、まっ
たく吸収式冷凍機の運転が行なえなくなる。

【０００９】本発明は再生器内の溶液の加熱を行なう加
熱手段の加熱能力が変動しうる場合や常時加熱能力が低
い場合であっても駆動することができて、溶液に臭化リ
チウム水溶液を用いても臭化リチウムの晶析防止の手段
を講じる必要がない吸収式冷凍機を提供することを目的
とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】かかる課題を解決するた
めの本発明の要旨は、溶液が溜る溶液溜と該溶液溜中の
溶液を加熱する加熱手段とを有して前記加熱により前記
溶液を沸騰させて冷媒蒸気を発生させ濃度の濃くなった
前記溶液を規定液面から溢れ超えさせる再生器と、前記
の溢れ超えた溶液と吸収器側から導かれてきた稀溶液と
の間で熱交換する熱交換器とを備えた吸収式冷凍機にあ
る。

【００１１】また、前記再生器は前記熱交換器より高い
位置に配置された前記の吸収式冷凍機も要旨とする。

【００１２】

【作用】上記の手段によれば、溶液溜中の溶液を加熱手
段で加熱し、溶液を沸騰させて冷媒蒸気を発生させ、濃
度の濃くなった溶液は規定液面から溢れ超えさせること
で、従来の揚液管や分離器を設けなくても、溶液を沸騰
させて冷媒蒸気と濃度の濃くなった溶液とを夫々発生さ
せて分離することができる。しかも、溶液は沸騰すれば
規定液面を超えて溢れる。このように、溶液を揚液管を
伝って上昇させる必要がなく溶液を沸騰させるだけな
ら、それほど大きなエネルギーは必要としない。従っ
て、加熱手段は、溶液を沸騰させて冷媒蒸気と濃度が濃
くなった溶液とを夫々発生させて分離するために、従来
ほど大きな熱エネルギーを必要とはしない。また、この
ような小さな熱エネルギーでも、溶液として臭化リチウ
ム水溶液を用いても臭化リチウムの晶析を防止する手段
を講じる必要はない。

【００１３】また、従来、再生器は吸収式冷凍機の装置
全体の中でも比較的下部に配置されていたが、再生器
を、この再生器で溢れ超えた溶液と吸収器側から導かれ
てきた稀溶液との間で熱交換する前記の熱交換器より高
い位置に配置すれば、溶液管を廃止して本発明の再生器
を用いても、分離後の濃度が濃くなった溶液を前記の熱
交換器（例えば二重効用吸収式冷凍機に本発明を適用す
る場合であれば、この熱交換器は高温熱交換器であるの
が一般的である。）に導くためにポンプなどの溶液送出
のための手段を設ける必要はない。

【００１４】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面を参照しつつ説
明する。図１は、本発明の一実施例にかかる二重効用吸
収式冷凍機の系統図である。図７と同一符号の部材は、
図７を参照して説明した従来の二重効用吸収式冷凍機と
同様機能の部材であり、説明を省略する。

【００１５】本実施例の高温再生器３０は低温再生器
６、凝縮器９などの各熱交換器の中で最も高い位置に配
置されている。図２は本発明の一実施例にかかる二重効
用吸収式冷凍器の各熱交換器の配置の一例を示すもので
ある。なお、同図において高温再生器３０、低温再生器
６などの熱交換器は断面構造で示している。

【００１６】高温再生器３０の構造については図３乃至
６を参照して説明する。図３は、高温再生器３０の断面
図である。高温再生器３０は、稀溶液導管２６により導
かれた稀溶液が導入される溶液溜３１、該溶液溜３１内
に配置された伝熱管３２、溶液堤３８、３９などを備え
ている。図４は、溶液溜３１、伝熱管３２などの配置を
示す図である。図５は溶液溜３１、溶液堤内空洞３４な
どの構成を示す図である。伝熱管３２は、コイル状に形
成したものであり、熱媒体入口３から導かれた熱媒体
（高温蒸気）が熱媒体採り入れ口３６から導入される。
なお、この伝熱管３２は支持体３５により支えられてい
る。また、溶液溜３１の底板４２と伝熱管３２との間の
空間は従来の高温再生器に比べて比較的狭く形成し、溶
液溜３１の底部に滞溜する溶液量が多くならないように
している。伝熱管３２に導入された高温蒸気と稀溶液と
は熱交換を行ない、もって稀溶液は加熱される。加熱さ
れた稀溶液は沸騰して冷媒蒸気を発生させ、沸騰した溶
液は、中間濃溶液導管７の手前の規定液面を溢れ超え
て、中間濃溶液として中間濃溶液導管７に流れ落る。

【００１７】伝熱管３２内を一巡した高温蒸気は、熱媒
体取出口３３から排出され、熱媒体導管２３を介して排
熱熱交換器２０に導入される。

【００１８】高温再生器３０上部には蒸気導入ボックス
４０が配置され、その下部には邪魔板４１が形成されて
いる。希溶液の加熱により発生した冷媒蒸気は、蒸気導
入ボックス４０から冷媒蒸気導管２５を介して低温再生
器６に導かれる。邪魔板４１は、蒸気導入ボックス４０
側に中間濃溶液や希溶液が入り込まないようにしてお
り、その取付け構造は図６に示す。

【００１９】続いて本実施例の二重効用吸収式冷凍機の
作用について説明する。希溶液は希溶液導管２６を介し
て溶液溜３１内に導入され、伝熱管３２に導入された熱
媒体（高温蒸気）と熱交換して沸騰する。これにより発
生する冷媒蒸気は蒸気導入ボックス４０から冷媒蒸気導
管２５を介して低温再生器６に導かれる。沸騰した希溶
液は溶液堤３８、３９による規定液面を溢れ超えて、溶
液堤３８、３９を伝って中間濃溶液導管７に流れ落ち
る。その他の作用については図７を参照して説明した従
来の二重効用吸収式冷凍機と同様であり、説明を省略す
る。

【００２０】以上説明した本実施例の二重効用吸収式冷
凍機によれば、沸騰した溶液溜３１中の溶液を伝熱管３
２内を流通する熱媒体で加熱し、溶液を沸騰させて冷媒
蒸気を発生させ、中間濃溶液は、中間濃溶液導管７手前
の規定液面から溢れ超えさせることで、従来のように揚
液管や分離器を設けなくても、溶液を沸騰させて冷媒蒸
気と中間濃溶液とを夫々発生させて分離することができ
る。しかも、溶液は沸騰すれば規定液面を超えて溢れ
る。このように、溶液を揚液管を伝って上昇させる必要
がなく溶液を沸騰させるだけなら、それほど大きなエネ
ルギーは必要としない。従って、伝熱管３２に導入する
熱媒体は、溶液を沸騰させて冷媒蒸気と中間濃溶液とを
夫々発生させて分離するために、従来ほど大きな熱エネ
ルギーを必要とはしない。従って、図示しない燃料電池
の電力負荷が小さくなって、熱媒体たる高温蒸気の蒸気
圧力が小さくなっても二重効用吸収式冷凍機の駆動がで
き、溶液として臭化リチウム水溶液を用いても臭化リチ
ウムの晶析を防止する手段を講じる必要もない。

【００２１】また、従来、高温再生器は二重効用吸収式
冷凍機の装置全体の中でも比較的下部に配置されていた
が、本実施例においては高温再生器３０を高温熱交換器
８より高い位置に配置しているため、溶液管を廃止して
本実施例の高温再生器３０を用いても、分離後の中間濃
溶液を高温熱交換器８に導くためにポンプなどの溶液送
出のための手段を設ける必要はない。

【００２２】さらに、高温再生器３０を低温再生器６な
どより高い位置に配置したことから、熱媒体出口２１か
ら排出された熱媒体（高温蒸気凝縮後のドレン）を図示
しないドレン回収タンクに送るための図示しないドレン
回収ポンプなどを設ける必要がなくなる場合が多い。

【００２３】その上、溶液溜３１の底板４２と伝熱管３
２との間の空間は従来の高温再生器に比べて比較的狭く
形成し、溶液溜３１の底部に滞溜する溶液量が多くなら
ないようにしているから、高温再生器３０の効率（高温
再生器３０への熱媒体による入熱量と高温再生器３０で
発生する冷媒蒸気量などから求められる熱交換効率）を
従来の高温再生器に比べて10％程度アップすることがで
きる。

【００２４】

【発明の効果】以上説明した本発明の吸収式冷凍機によ
れば、溶液を加熱する加熱手段は、溶液を沸騰させて冷
媒蒸気と濃度が濃くなった溶液とを夫々発生させて分離
するために、従来ほど大きな熱エネルギーを必要とはし
ない。従って、前記の加熱手段の加熱能力が変動しうる
場合や常時加熱能力が低い場合であっても駆動すること
ができる吸収式冷凍機を提供することができる。

【００２５】また、このような小さな熱エネルギーで
も、溶液として臭化リチウム水溶液を用いても臭化リチ
ウムの晶析を防止する手段を講じる必要はない。

【００２６】さらに、再生器を、この再生器で溢れ超え
た溶液と吸収器側から導かれてきた稀溶液との間で熱交
換する前記の熱交換器より高い位置に配置すれば、溶液
管を廃止して本発明の再生器を用いても、分離後の濃度
が濃くなった溶液を前記の熱交換器（例えば二重効用吸
収式冷凍機に本発明を適用する場合であれば、この熱交
換器は高温熱交換器であるのが一般的である。）に導く
ためにポンプなどの溶液送出のための手段を設ける必要
はない。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例にかかる二重効用吸収式冷凍
機の系統図である。

【図２】本発明の一実施例にかかる二重効用吸収式冷凍
器の各熱交換器の配置の一例を示す図である。

【図３】本発明の一実施例にかかる二重効用吸収式冷凍
機の高温再生器の断面図である。

【図４】本発明の一実施例にかかる二重効用吸収式冷凍
機の高温再生器の溶液溜、熱交換器などの配置を示す図
である。

【図５】本発明の一実施例にかかる二重効用吸収式冷凍
機の高温再生器の溶液溜、中間濃溶液流路などの構成を
示す図である。

【図６】本発明の一実施例にかかる二重効用吸収式冷凍
機の高温再生器の邪魔板の取付け構造を示す図である。

【図７】従来の二重効用吸収式冷凍機の一例の構造を説
明する系統図である。

【符号の説明】

３０高温再生器３１溶液溜３２伝熱管３８溶液堤３９溶液堤

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) F25B 15/00 303 F25B 33/00

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】溶液が溜る溶液溜３１と該溶液溜３１中
の溶液を加熱する加熱手段とを有して前記加熱により前
記溶液を沸騰させて冷媒蒸気を発生させ濃度の濃くなっ
た前記溶液を規定液面から溢れ超えさせる再生器３０
と、前記の溢れ超えた溶液と吸収器側から導かれてきた
希溶液との間で熱交換する熱交換器８と、前記の溢れ超
えた溶液を前記再生器３０から前記熱交換器８へ導く溶
液導管７と、前記熱交換器８で加熱された希溶液を溶液
溜３１へ導く希溶液導管２６と、を備えてなる吸収式冷
凍機において、前記希溶液導管は希溶液を前記溶液溜の
底部に導くように構成されていることと、前記加熱手段
は前記溶液溜に内装され加熱用の熱媒体が流れる管路で
あることと、前記再生器の底面の上方に前記溶液溜の底
面が配置され、再生器の底面と溶液溜の底面の間に空洞
部が形成されていることと、を特徴とする吸収式冷凍
機。