JP3017051B2 - 吸収式冷凍装置の熱交換器 - Google Patents

吸収式冷凍装置の熱交換器

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JP3017051B2
JP3017051B2 JP7220921A JP22092195A JP3017051B2 JP 3017051 B2 JP3017051 B2 JP 3017051B2 JP 7220921 A JP7220921 A JP 7220921A JP 22092195 A JP22092195 A JP 22092195A JP 3017051 B2 JP3017051 B2 JP 3017051B2
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勤 丸橋
俊洋 古橋
紀夫 上殿
武 布施
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NHK Spring Co Ltd
Osaka Gas Co Ltd
Rinnai Corp
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NHK Spring Co Ltd
Osaka Gas Co Ltd
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    • Y02BCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
    • Y02B30/00Energy efficient heating, ventilation or air conditioning [HVAC]
    • Y02B30/62Absorption based systems

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  • Sorption Type Refrigeration Machines (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】この発明は、臭化リチウムな
どの水溶液を吸収液として用いた吸収式冷凍装置の熱交
換器に関する。
【0002】
【従来の技術】吸収式冷凍装置では、低濃度となってい
る臭化リチウムなどの水溶液(吸収液)を高温再生器で
加熱・沸騰させて、水など溶液(冷媒)と中濃度吸収液
(高濃度の臭化リチウム水溶液)とに分離している。さ
らに、低温再生器で中濃度吸収液から冷媒を再蒸発させ
て高濃度吸収液を生成させる。冷媒は冷却コイルを配設
した凝縮器で液化され、蒸発器に供給され、蒸発器内に
配された蒸発コイルから蒸発熱を奪う。
【0003】高温再生器に帰還する低濃度吸収液は低温
度となり、吸収器に供給される高濃度吸収液は中温度と
なり、低温再生器に供給される中濃度吸収液は高温度と
なっている。熱効率の観点から、できるだけ低濃度吸収
液は高温度、高濃度吸収液は低温度であることが望まし
い。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】この吸収式冷凍装置
は、大型で業務用のものは従来から使用されており、フ
ロンを用いない冷凍装置として小型化するとともに、熱
効率を向上させて家庭用の空調・給湯装置に適用する実
用化が望まれている。この発明の目的は、一つの熱交換
器で低濃度吸収液を高温度、高濃度吸収液を低温度に効
率よく熱交換できるとともに、コンパクトで装着性に優
れた吸収式冷凍装置の熱交換器の提供にある。
【0005】
【課題を解決するための手段】この発明の吸収式冷凍装
置の熱交換器は、低濃度吸収液流路は、ケーシングの一
端に入口、他端に出口を有し、ケーシングの全長に沿っ
て形成され、中濃度吸収液流路は、ケーシングの他端に
入口、中間に出口を有し、ケーシングの他端から中間に
沿って形成され、高濃度吸収液流路は、ケーシングの中
間に入口、一端に出口を有し、ケーシングの中間から一
端に沿って形成され、吸収式冷凍装置の定常運転時に、
前記高濃度吸収液の前記熱交換器への入口温度>前記中
濃度吸収液の前記熱交換器からの出口温度である吸収式
冷凍装置の熱交換器において、前記高濃度吸収液の前記
熱交換器への入口を、前記中濃度吸収液の出口より他端
側に設定したことを特徴とする。
【0006】
【発明の作用・効果】この吸収式冷凍装置の熱交換器
は、1つのケーシング内に3種の吸収液の流路を設け、
低濃度吸収液と高濃度吸収液との間、および低濃度吸収
液と中濃度吸収液との間で熱交換を行い、吸収式冷凍装
置の熱効率の向上を図っているので、2つの熱交換器を
用いる場合に比較し、コンパクトで装着性に優れる。
【0007】また、低濃度吸収液の流路は、ケーシング
の一端に入口、他端に出口を設けてケーシングの全長に
沿って形成し、中濃度吸収液の流路は、ケーシングの他
端に入口、中間に出口を設け、ケーシングの他端から中
間に沿って形成し、高濃度吸収液の流路は、ケーシング
の中間に入口、一端に出口を設け、ケーシングの中間か
ら一端に沿って形成した。
【0008】これにより、低濃度吸収液は一端→他端に
向かって次第に昇温するのに対し、中濃度吸収液は他端
→中間、高濃度吸収液は中間→一端に向かって次第に降
温する。この発明の吸収式冷凍装置の熱交換器では、吸
収式冷凍装置の定常運転時に、前記高濃度吸収液の前記
熱交換器への入口温度>前記中濃度吸収液の前記熱交換
器からの出口温度となっている。このため、この発明で
は、前記高濃度吸収液の前記熱交換器への入口を、前記
中濃度吸収液の出口より他端側に設定することにより、
熱交換効率を最大にできる。
【0009】
【発明の実施の形態】図1は、この発明にかかる熱交換
器Hを装着した吸収式冷凍装置100の冷凍機本体20
0を示し、図2、図3は熱交換器Hを示す。冷凍機本体
200は縦型円筒状を呈し、熱交換器Hは、冷凍機本体
200の外壁面に縦に締結されている。
【0010】吸収式冷凍装置100は、図4に示す如
く、冷凍機本体200とクーリングタワー(冷却塔)C
Tとからなり、室内器CUが付設され冷房・暖房装置を
構成している。吸収式冷凍装置100は、低濃度吸収液
を加熱・沸騰させ、中濃度吸収液と冷媒蒸気とに分離す
るための高温再生器1を備える。
【0011】高温再生器1は、下方に加熱源としてのガ
スバーナBが配置された加熱タンク11、加熱タンク1
1から上方に延設され上端が開口した円筒からなる中濃
度吸収液仕切筒12、および中濃度吸収液仕切筒12の
外周に配設された縦型円筒状容器からなる冷媒蒸気回収
筒10を備える。
【0012】中濃度吸収液仕切筒12は、下部121に
冷媒が蒸発して中濃度となった中濃度吸収液が滞留して
おり、上端開口122から沸騰した吸収液から分離した
冷媒蒸気が冷媒蒸気回収筒10の内部に吹き出してい
る。冷媒蒸気回収筒10の外周には、熱効率を向上させ
る作用を有する低温再生器2が設けられている。
【0013】低温再生器2は、縦型円筒状を呈し、天井
に冷媒蒸気出口21が開口した低温再生器ケース20を
備える。低温再生器ケース20には、中濃度吸収液仕切
筒12の下部121から、中濃度吸収液流路L2 により
熱交換器Hを介して中濃度吸収液が供給される。中濃度
吸収液は、前記冷媒蒸気回収筒10の外周面を熱源とし
て再蒸発し、高濃度吸収液と冷媒蒸気に分離される。
【0014】低温再生器2の外周には、気密性で縦型円
筒形の蒸発・吸収ケース30が同心的に設置されてい
る。蒸発・吸収ケース30内には、吸収器3が設けら
れ、吸収器3の外周には蒸発器4が設置されている。低
温再生器2の外周で、かつ蒸発・吸収ケース30の上方
には、気密性で縦型円筒形の凝縮器ケース50が低温再
生器2と同心的に設置され、内部に冷却コイル51を配
設した凝縮器5が設けられている。
【0015】吸収器3は、蒸発・吸収ケース30内の内
側部分に縦型円筒状に巻設した冷却コイル31を配置
し、その上方に該冷却コイル31に高濃度吸収液を散布
するための高濃度吸収液散布具32を装着してなる。蒸
発器4は、蒸発・吸収ケース30内の外側部分に、縦型
円筒状に巻設した蒸発コイル41を配置し、、その上方
に冷媒液散布具42を配してなる。
【0016】高温再生器1、低温再生器2、吸収器3、
蒸発器4および凝縮器5は、同心的に配されるととも
に、図1に示す如く、一体に溶接されて縦型円筒形の冷
凍機本体200を形成している。冷凍機本体200は、
スタンド201により支持されて縦に立設されている。
【0017】吸収器3の底部と加熱タンク11の底部と
の間は、吸収器3から排出された低濃度吸収液を、高温
再生器1の加熱タンク11に帰還させるための低濃度吸
収液流路L1 で連結されている。低濃度吸収液流路L1
には、熱交換器Hおよび吸収液ポンプP1 が介装されて
いる。
【0018】低温再生器2の上部は気液分離部22とな
っており、該気液分離部22は凝縮器5の上部と隙間5
Aを介して連通している。中濃度吸収液仕切筒12の下
部121は、前記中濃度吸収液流路L2 で低温再生器2
の頂部または底部(図では頂部)に連通している。
【0019】冷媒蒸気回収筒10と中濃度吸収液仕切筒
12との間は冷媒液受け部10aとなっており、冷媒流
路L3 で凝縮器5に連通している。低温再生器2の高濃
度吸収液受け部23は、熱交換器Hを介して高濃度吸収
液流路L4 により、高濃度吸収液散布具32へ連結され
ている。
【0020】凝縮器5の下部と蒸発器4の蒸発コイル4
1の上方に設置された冷媒液散布具42とは、オリフィ
ス付き電磁弁V1 が介装された冷媒液供給路L5 で連通
してある。冷媒は、蒸発コイル41の表面に散布されて
蒸発コイル41から蒸発熱を奪って蒸発し、内部を流れ
る冷温水を冷却し、吸収器3の冷却コイル31の表面で
高濃度吸収液散布具32から散布された高濃度吸収液に
吸収される。この際に発生する吸収熱は、冷却コイル3
1内を流れる冷却水に吸熱されて冷却塔CTで冷却水か
ら大気中に放熱される。
【0021】冷却コイル31は冷却コイル51に接続
し、さらに冷却塔CTと冷却水循環路33で接続してあ
り、冷却水ポンプP2 により冷却水が、冷却塔CT→冷
却コイル31→冷却コイル51→冷却塔CTの順に循環
している。蒸発コイル41は、冷温水ポンプP3 を有す
る冷却水循環路43で室内器CUに接続されている。
【0022】熱交換器Hは、細長い矩形断面のケーシン
グ6の一端部(図示上端部)の外側面(図示上面)の左
角に低濃度吸収液の入口61、他端部(図示下端部)の
右角に出口62を有し、ケーシング6の上端から下端ま
で低濃度吸収液流路L1 が設けられている。
【0023】ケーシング6の下端部の左側には中濃度吸
収液の入口63、中間部の右側には、中濃度吸収液の出
口64が設けられ、ケーシング6内の下端から中間に向
かって中濃度吸収液流路L2 が形成されている。ケーシ
ング6の中間部の左側には、高濃度吸収液の入口65、
上端部の右側には、高濃度吸収液の出口66が設けら
れ、ケーシング6内の中間から上端に向かって高濃度吸
収液流路L4 が形成されている。
【0024】吸収器3から排出された低温度の低濃度吸
収液は、吸収液ポンプP1 で熱交換器Hに供給され、高
濃度吸収液および中濃度吸収液と熱交換して加熱された
後、加熱タンク11に帰還され、再び加熱され沸騰す
る。中濃度吸収液仕切筒12内の中濃度吸収液は高温度
であり、熱交換器H内で低濃度吸収液と熱交換され、冷
却された後、圧力差により低温再生器2に供給される。
低温再生器2に生成した高濃度吸収液は、熱交換器Hで
低濃度吸収液と熱交換されて低温になり、高濃度吸収液
散布具32に圧力差で供給される。
【0025】従って、ケーシング6内は、図3に示す如
く、2つのブロックA、Bに分けられている。上端から
中間部までの上流側ブロックAは、内部が交互に配され
た2種の層群に区画されている。一方の層群内に供給さ
れた低濃度吸収液は、他方の層群に供給された高濃度吸
収液と熱交換を行い、加熱されて中間から下端までの下
流側ブロックBに入る。
【0026】このブロックA内では、低濃度吸収液の流
れ方向に対し、高濃度吸収液の流れ方向は反対であり、
上端から中間部に向かう温度分布は、低濃度吸収液およ
び高濃度吸収液のいずれも、図5に示す如く、中間部が
高い温度傾斜となるため、熱交換効率が高い。
【0027】ブロックBにおいては、中間部から下端ま
でが、内部が交互に配された2種の層群に区画されてい
る。前記ブロックAの低濃度吸収液の流れる一方の層群
と連通する一方の層群内に供給された低濃度吸収液は、
他方の層群に供給された中濃度吸収液と熱交換を行い、
更に加熱される。これは、通常は高濃度吸収液温度<中
濃度吸収液温度であり、高濃度吸収液の熱交換器への入
口温度<中濃度吸収液の熱交換器からの出口温度である
ことによる。
【0028】このブロックB内においても、低濃度吸収
液の流れ方向に対し、中濃度吸収液の流れ方向は反対で
あり、中間部から下端に向かう温度分布は、低濃度吸収
液および中濃度吸収液のいずれも、図5に示す如く、下
端が高い温度傾斜となるため、熱交換効率が高い。
【0029】なお、高濃度吸収液の熱交換器への入口温
度>中濃度吸収液の熱交換器からの出口温度である場合
には、図6に示す如く、中間部において、ブロックAの
他方の層群と、ブロックBの他方の層群とを交差させ、
3種の層群に形成すると熱交換効率が向上できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】吸収式冷凍装置の斜視図である。
【図2】吸収式冷凍装置の熱交換器の正面図である。
【図3】吸収式冷凍装置の熱交換器の左側面図である。
【図4】吸収式冷凍装置の概念図である。
【図5】熱交換器内の温度変化を示すグラフである。
【図6】他の実施例にかかる熱交換器内の温度変化を示
すグラフである。
【符号の説明】
100 吸収式冷凍装置 1 高温再生器 2 低温再生器 3 吸収器 4 蒸発器 5 凝縮器 6 ケーシング 10 冷媒蒸気回収筒 20 低温再生器ケース 30 蒸発・吸収ケース 50 凝縮器ケース 61 低濃度吸収液の入口 62 低濃度吸収液の出口 63 中濃度吸収液の入口 64 中濃度吸収液の出口 65 高濃度吸収液の入口 66 高濃度吸収液の出口 B バーナ H 熱交換器 L1 低濃度吸収液流路 L2 中濃度吸収液流路 L4 高濃度吸収液流路
フロントページの続き (72)発明者 古橋 俊洋 名古屋市中川区福住町2番26号 リンナ イ株式会社内 (72)発明者 上殿 紀夫 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 布施 武 神奈川県伊勢原市沼目2丁目1番49号 日本発条株式会社内 (56)参考文献 特開 平7−190554(JP,A) 実開 平2−147766(JP,U) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) F25B 15/00 303

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 加熱源により低濃度吸収液を沸騰させ冷
    媒蒸気と中濃度吸収液とに分離する高温再生器と、 該高温再生器の上方に配した気密性の冷媒蒸気回収筒
    と、 該冷媒蒸気回収筒の外周に設けられた低温再生器ケース
    と、 前記高温再生器から中濃度吸収液を、熱交換器を経て前
    記低温再生器ケースに導く中濃度吸収液流路と、 前記中濃度吸収液を、前記冷媒蒸気回収筒を熱源として
    再度冷媒を気化させて冷媒蒸気と高濃度吸収液とに分離
    する低温再生器と、 前記低温再生器ケースの外周に配された気密性の蒸発・
    吸収ケースと、 前記低温再生器ケースの外周で、かつ前記蒸発・吸収ケ
    ースの上方に配され、前記低温再生器ケースへの連通口
    を有する気密性の凝縮器ケースと、 前記蒸発・吸収ケース内に配された蒸発器および吸収器
    と、 前記凝縮器ケース内に配された凝縮器と、 前記低温再生器から熱交換器を経て前記蒸発・吸収ケー
    ス内に設けた吸収器に高濃度吸収液を導く高濃度吸収液
    流路と、 前記吸収器から排出される低濃度吸収液を熱交換器を介
    して前記高温再生器へ帰還させる低濃度吸収液流路とを
    有する吸収式冷凍装置の熱交換器において、 前記低濃度吸収液流路は、熱交換器のケーシングの一端
    に入口、他端に出口を有し、前記ケーシングの全長に沿
    って形成され、 前記中濃度吸収液流路は、前記ケーシングの他端に入
    口、中間に出口を有し、前記ケーシングの他端から中間
    に沿って形成され、 前記高濃度吸収液流路は、前記ケーシングの中間に入
    口、一端に出口を有し、前記ケーシングの中間から一端
    に沿って形成され、吸収式冷凍装置の定常運転時に、前記高濃度吸収液の前
    記熱交換器への入口温度>前記中濃度吸収液の前記熱交
    換器からの出口温度である吸収式冷凍装置の熱交換器に
    おいて、 前記高濃度吸収液の前記熱交換器への入口を、前記中濃
    度吸収液の出口より他端側に設定したことを特徴とする
    吸収式冷凍装置の熱交換器。
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