JP3193720B2 - 第２サイクルの発生器と第１サイクルの吸収器とを組み合わせた三重効用吸収熱交換装置 - Google Patents

第２サイクルの発生器と第１サイクルの吸収器とを組み合わせた三重効用吸収熱交換装置

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Description

【発明の詳細な説明】 （発明の属する技術分野） この発明は、概括すると、熱負荷からヒートシンクへ
熱を移送するための吸収熱交換装置に関し、特には複数
ループ型吸収熱交換装置に関するものである。
（従来の技術および発明が解決しようとする課題） 複合冷媒と単一冷凍ループとを採用している、吸収冷
凍機や、冷却機や、ヒートポンプや、同様の装置はよく
知られており、その冷凍ループは、発生器と、凝縮器
と、蒸発器と、吸収器とを含んでいる。かかる装置に
は、種々の複合冷媒システムを使用することができ、そ
れらのシステムの例としては例えば、アンモニア・水シ
ステムと、臭化リチウム・水システムとの二つがある。
外部のエネルギー源からの熱は、前記発生器内の前記
複合冷媒に加えられ、その発生器は、前記冷媒の、揮発
性の低い成分もしくは相を後に残して、より揮発性の高
い成分もしくは相の蒸気（例えばアンモニア・水冷媒の
場合のアンモニア蒸気や、臭化リチウム・水冷媒の場合
の水蒸気）を蒸留除去するために、液状の前記複合冷媒
を充分に加熱する。かかる低揮発性の冷媒成分は、（臭
化リチウム水溶液から水蒸気が蒸留除去される場合のよ
うに）前記複合冷媒よりもより濃縮されることができる
か、もしくは（アンモニア水溶液からアンモニアが追い
出される場合のように）元の冷媒よりもより希釈される
ことができ、この残りの低揮発性の冷媒成分は、前記吸
収器に移される。
前記凝縮器は、前記発生器から前記冷媒の蒸気相を受
け取ってそれを（既知の濃縮液のように）液状に凝縮さ
せる。この蒸気の凝縮によって放出された熱は、冷却塔
や、冷却水や、その他の何等かの外部ヒートシンクや、
前記装置の他の段階に廃棄される。
前記蒸発器は、前記凝縮された液状冷媒を熱負荷に直
接的あるいは間接的に接触させて蒸発させることで、そ
の熱負荷（すなわち、建物内の空気、冷蔵庫の内容物、
冷却水、もしくは他の流体、あるいはそのシステムが冷
却するように設計されている目的物）から熱を引き出
す。かくして前記蒸発器は、前記高揮発性の冷媒成分を
再び蒸発させる。
前記吸収器は、前記蒸発器を出た冷媒蒸気成分を前記
低揮発性の冷媒成分に接触させる。この接触過程は、前
記蒸気相が前記低揮発性の冷媒成分に再び吸収される際
に熱を発生させ、その熱は、冷却塔や、冷却水や、その
他の何等かのヒートシンクや、前記装置の他の段階に廃
棄される。一方、前記吸収器内で再構成された元の複合
冷媒は、次いで、前記サイクルを完結させるために前記
発生器へ戻される。
三重効用吸収熱交換装置は、（しばしば高温ループお
よび低温ループとして、あるいは高ループおよび低ルー
プとして、あるいは第１ループおよび第２ループとして
各々知られている）互いに別個であるが相互に作用し合
う二つの上述した種類の冷凍回路を有しており、それら
第１ループおよび第２ループは互いに連結されているの
で、そこでは熱が、前記第１ループの吸収器および凝縮
器から前記第２ループの発生器へ移される。また前記第
１ループおよび第２ループは共に、前記熱負荷から熱を
受け取る。そして前記第２ループは、その吸収器および
凝縮器から、熱を外部のヒートシンクへ廃棄される。
ある一つの型の三重効用装置では、前記第１ループの
凝縮器は、前記第２ループの発生器の容器内に配置され
たチューブ型熱交換器とされている。またその装置で
は、一つの容器内の、前記第１ループの吸収器からの熱
が、他の容器内の、前記第２ループの発生器に間接的に
伝えられ、この間接的な伝熱は、前記第１ループの吸収
器内の第１の熱交換器と前記低温発生器の容器内の第２
の熱交換器とを交互に通流して循環される熱交換流体を
介して行われている。かかる第１ループの吸収器と第２
ループの発生器とへの別個の熱交換器の使用は、非効率
的であるとともに、装置のコストを高め、構造を複雑に
し、そして装置に余分な熱を発生させる。
熱源として水蒸気を使用しているある既知の発生器
は、両端が閉じた外側容器とその外側容器内を貫通する
複数本の垂直チューブからなる内側容器とを具え、冷媒
ループの外部の熱源から水蒸気の形で前記外側容器に供
給された熱は、前記チューブ、ひいてはそれらのチュー
ブ内の冷媒を加熱する。これにより前記冷媒は、それら
のチューブ内で沸騰し、その蒸気およびそれに乗せられ
た液体は、上方へ運ばれて前記複数本のチューブの上端
から吐出される。
前記蒸発器を出た冷媒蒸気を吸収する際に冷媒の前記
低揮発性成分が熱交換器の実質的に水平な複数のコイル
にてコイルからコイルへと滴り落ちる、ある吸収器も既
知であり、その熱交換器は、前記吸収過程で発生した熱
を除去し、その熱は、冷却塔の如きヒートシンクに廃棄
される。
従って、この発明の一つの目的は、従来のシステムと
比較して、より少ない作用部品を有する複数ループ型吸
収冷凍装置を提供することにある。
この発明のもう一つの目的は、従来の装置と比較し
て、より効率的な吸収冷凍装置を提供することにある。
この発明のさらに一つの目的は、従来の装置と比較し
て、より低コストで、より軽量で、より省スペースで、
より余分な熱の発生が少ない吸収冷凍装置を提供するこ
とにある。
またこの発明のもう一つの目的は、単一の冷凍サイク
ルに固有の熱移送を除いて、複数ループ型吸収冷凍装置
内での一つの場所からもう一つの場所への熱の移送の必
要性を減らし、もしくは排除することにある。
この発明のさらに一つの目的は、低温側冷凍ループの
発生器と高温側冷凍ループの吸収器とを一つの外側容器
内で組み合わせることにある。
この発明のさらに他の目的は、当業者であれば、以下
の開示内容を考慮することで明らかになるであろう。
（課題を解決するための手段およびその作用・効果） この発明の一つの様相は、熱負荷から熱を受け入れる
ための吸収熱交換装置であり、この装置は、互いに連結
された第１熱交換ループおよび第２熱交換ループを具
え、前記第１熱交換ループは、互いに作用的に連結され
た、第１の発生器、第１の凝縮器、第１の蒸発器および
第１の吸収器を具えており、また前記第２熱交換ループ
は、互いに作用的に連結された、第２の発生器、第２の
凝縮器、第２の蒸発器および第２の吸収器を具えてい
る。
この発明では、前記第１の吸収器と、前記第２の発生
器の一部とは、直接的な熱交換関係にあり、この「直接
的な熱交換関係」とは、前記第１の吸収器と、前記第２
の発生器の一部とが、単一の熱伝導媒体のみによって分
離されていることを意味している。
この発明の、関連するもう一つの様相は、相互に作用
し合う少なくとも二つの冷凍ループを有する種類の吸収
熱交換冷凍装置のための、第２ループの二部分型発生器
であり、この発明では、第１熱交換ループの凝縮器と吸
収器が、前記第２段階の新規な発生器としての共通の内
容器にあって、前記第２段階の発生器を作用させるため
に必要な熱を直接的に提供する。好ましくは前記発生器
は、仕切りによって第１の室と第２の室とに分割された
第１の容器を具え、前記第１および第２の室内には、熱
伝導媒体から形成された少なくとも一つの第２の容器が
貫通している。これら第１および第２の容器は、前記熱
伝導媒体を介しての熱交換接触状態にある。また前記第
２の容器は、入口と出口とを一つづつ有し、その入口と
出口との間を遮られていない。前記第２の容器の内部
は、第２段階の発生器として機能し、前記第１および第
２の室のうちの一つ（典型的には前記第１の室）は、第
１段階の吸収器として機能し、そして前記第１および第
２の室のうちの他方（典型的には前記第２の室）は、第
１段階の凝縮器として機能する。
この発明は種々の利点を有しており、それらのうちの
主な利点は、前記第２ループの発生器と前記第１ループ
の吸収器とが一つのユニット内で組み合わされているの
で一つの容器内の第１ループの吸収器からもう一つの容
器内の第２ループの発生器へ熱を移送するためのメカニ
ズムが必要とされないという点にある。また前記第１ル
ープの吸収器を出た利用可能な熱は、前記第２ループの
発生器を間接的ではなく直接的に加熱する。かくしてこ
の発明は、より効率的な冷凍をもたらしつつ、複数の構
成要素を排除して、それらのためのコスト、重量および
スペースの要求を排除する。
（発明の実施の形態） 以下に、この発明の実施の形態を、図面に基づき詳細
に説明する。
冷媒の同一性はこの発明の一部ではないので、この説
明では特別な冷媒は参照されない。この装置に有用な冷
媒システムは、当業者であれば承知しており、それぞれ
のループ内では、同一の冷媒システムを使用すること
も、互いに異なる冷媒システムを使用することもでき
る。
この説明は、一般的に、典型的な吸収冷媒の成分に関
連するものであり、それらの成分は、より揮発性の高い
成分もしくは蒸気（液状の場合はしばしば凝縮された蒸
気として参照される）および、より揮発性の低い成分で
ある。それらの成分は、溶液として共存することがで
き、またそれらの成分は、その溶液に熱を加えることで
分離されることができ、そのようにしてより揮発性の高
い成分が蒸留除去され、そしてそれらの成分は、前記溶
液を再構成するとともに熱を棄てるために、再度組み合
わされることができる。前記蒸気もまた、熱を棄てるた
めに凝縮され得るとともに、熱を受け取るために蒸発す
ることができる。なお、他の方法で作用するが類似の装
置内で使用され得る何種類かの冷媒もまた、ここでの使
用を意図されている。
最初に図１を参照すると、そこには三重効用冷凍シス
テムの熱と冷媒との移送が図示されており、構成要素の
順序は、明確化のために再配列されている。図１に示す
複数の要素は、三本の縦列に分けて配置されており、左
側の列は、第１の冷凍ループ（第１ループ）に関し、ま
た中央の列は、熱源とヒートシンクとを示し、そして右
側の列は、第２の冷凍ループ（第２ループ）を示してい
る。
このシステム10は、熱負荷12からヒートシンク14へ熱
を移送するために使用され、周知のようにその熱の移送
は、ヒートシンク14に対し熱負荷12の温度が、より高い
温度でも、より低い温度でも、あるいは同じ温度でも、
行われることができる。
熱負荷12からの熱は、この装置の第１ループの蒸発器
16に、経路18を介して入る（前記両冷凍ループの一方か
ら、もしくは一方への、全ての熱の移送は、図１中、そ
の移送方向を示す矢印と並ぶ記号Ｑで示されている）。
なお、上記熱移送を達成するためここでは、その第１ル
ープの蒸発器16が熱負荷12に直接的に伝熱接触している
か、もしくは複数の熱交換器がその第１ループの蒸発器
16と熱負荷12とを連結している。
第１ループの蒸発器16に入った熱は、その第１ループ
の蒸発器16に経路20を介して入っている凝縮された冷媒
蒸気を蒸発させる。この第１ループの蒸発器16からの、
経路22を通って出る流出物は、冷媒蒸気であり、その冷
媒蒸気は、熱負荷12からの熱を運んでいる。
第１ループの吸収器24は、経路22を介して上記冷媒蒸
気を受け入れ、その冷媒蒸気を、経路28を介して第１ル
ープの発生器26から受け入れた揮発性の低い液状冷媒成
分に接触させる。この結果生ずるその低揮発性冷媒液中
への上記冷媒蒸気の吸収は、その冷媒蒸気からの蒸発熱
の放出を伴ってその冷媒蒸気を凝縮させるとともに、そ
の吸収過程の結果として溶解熱を放出させ、これらの結
果生じた熱は、経路30を介して第２ループの発生器32へ
棄てられる。そして再構成された複合冷媒は、経路34を
介して熱交換器35を通り、第１ループの発生器26へ向か
う。ここで、熱交換器35は、経路34を通って来た上記複
合冷媒を、それが発生器26へ入る以前に、その発生器26
から低揮発性冷媒成分経路28を介して逃げ出すであろう
熱を使用して予熱する。
第１ループの発生器26内では、上記複合冷媒が、上記
揮発性の高い冷媒蒸気を蒸留除去するためにヒーター36
によって充分加熱されて、上記低揮発性の冷媒成分を残
留させる。そして上記冷媒蒸気は、経路38を介して凝縮
器40へ配送され、この一方上記低揮発性の冷媒成分は、
（既に述べたように）経路28を介して第１ループの吸収
器24へ向かう。
第１ループの凝縮器40内では、経路38から入った上記
冷媒蒸気が凝縮され、その凝縮で生ずる熱は、第１ルー
プから棄てられて経路42を辿り、第２ループの発生器32
へ向かう。そして凝縮された冷媒蒸気は、経路20を通っ
てその第１ループの凝縮器40を出て、その第１ループの
サイクルを完結させるために上記第１ループの蒸発器16
へ戻る。
かくしてこの第１ループでは、熱負荷12およびヒータ
ー36からループ内へ熱が入り、吸収器24および凝縮器40
からループ外へ熱が出る。従って、失われる余分な熱を
除けば、熱負荷12およびヒーター36から得られた熱は全
て、第２ループの発生器32へ向かう。なお、発生器26を
出てゆく、経路28内の低揮発性冷媒成分から、発生器26
へ入ってゆく、経路34内の複合冷媒への熱の移送用に
も、一般的には熱交換器が設けられる。
次いで図１の右側部分を参照すると、第２の冷凍ルー
プの構成も、上記第１の冷凍ループのそれと基本的に同
一であり、それらの間の主な相違は、熱の出入りの点に
ある。
第２ループの構成部品は、第２ループの蒸発器44、第
２ループの吸収器46、第２ループの発生器32および第２
ループの凝縮器50であり、それらの構成部品は、冷媒蒸
気凝縮液経路52、冷媒蒸気経路54、複合冷媒経路56、低
揮発性冷媒成分経路58および冷媒蒸気経路60を介して、
互いに作用的な関係で連結されている。この第２ループ
における熱の出入りは以下の如きである。すなわち、第
２ループの発生器32を作用させるのに必要な熱は、既に
述べたように、第１ループの吸収器24および凝縮器40か
ら、経路30および42を介してもたらされる。また熱負荷
12からの余分な熱は、経路48を介して第２ループの蒸発
器44に受け入れられる。この一方、熱の廃棄は、第２ル
ープの吸収器46および凝縮器50から、経路62および64を
介して行われる。なお、ここでは経路62,64が、一つに
併合されるものとして示されているが、第２ループの吸
収器46および凝縮器50のために別個のヒートシンク14が
設けられても良いということは理解されるであろう。加
えて、再構成された複合冷媒は、経路56を介し熱交換器
65を通って、第２ループの発生器32へもたらされる。こ
こで、熱交換器65は、経路56を通って来た上記複合冷媒
を、それが発生器26へ入る以前に、その発生器26から低
揮発性冷媒成分経路58を介して逃げ出すであろう熱を使
用して予熱する。
次いで図２および図３を参照すると、そこには図１に
示すものと同様に機能するであろう装置が示されてお
り、図２および図３に示す幾つかの構成部品は、図１中
の複数の構成部品にそれぞれ相当し、従って図１中のも
のと同一の符号を与えられている。
図２および図３に示す実施態様では、第１ループの蒸
発器16、第１ループの吸収器24、第１ループの凝縮器4
0、第２ループの発生器32、および第２ループの凝縮器5
0が全て、内部を分割された単一の第１の容器70内に配
置されており、第１ループの発生器26は、別個の容器で
あり、第２ループの蒸発器44および第２ループの吸収器
46は各々、もう一つの容器72内にある。なお、この実施
態様では、第１ループの発生器26は変更を受けていな
い。
特に図３を参照すると、第１の容器70は、下部円筒状
壁74と、中央部円筒状壁76と、上部円筒状壁78とから形
成され、それらの円筒状壁74,76,78によって閉止された
空間により画成された上記第１の容器は、互いに直列に
配置された、第１の母管あるいは入口86と、第１ループ
の凝縮器（ここでは第２の室として知られる）40と、第
１ループの吸収器（ここでは第１の室として知られる）
24と、第２の母管あるいは出口92とに、下部隔壁80,中
央部隔壁82および上部隔壁84によって分割されている。
なお、それらの隔壁80,82および84は、上記第１の容器
を閉じて液密な分離壁をもたらすために、円筒状壁74,7
6,78に対しそれぞれ密に結合されている。
上記第１の母管86と第２の母管92との間は、実質的に
垂直な多数本のチューブ94によって連通され、それらの
チューブは各々、内表面96と外表面98とを画成する円筒
状壁を有しており、それらのチューブ94は、第１ループ
の凝縮器（第２の室として知られる）40と、第１ループ
の吸収器（第１の室として知られる）24とを貫通してい
る。そして隔壁80,82および84は、第１の母管86と、第
１ループの凝縮器40と、第１ループの吸収器24と、第２
の母管92とのそれぞれの間の液密な分離壁を維持するた
めに、上記各チューブ94の外表面98に、溶接もしくはろ
う付けされ、もしくはその他の方法で密に結合されてい
る。
上記多数本のチューブ94の壁は一緒になって、第１の
容器70（チューブ94の壁の外側であって隔壁80および84
の間に位置する）と、第２の容器（第１の容器70内のチ
ューブ94の壁の内側の全ての空間の和であって隔壁80お
よび84の間に位置する）との間の分離壁を画成してお
り、これらチューブ94の壁は、上記第１の容器70と第２
の容器との間の伝熱媒体としての役割を果たす。これら
チューブ94の壁は、銅合金もしくは、構造的に強固で容
易に腐食せずかつ本質的に液密および蒸気密で熱伝導が
良好な他の材料から作られる。
より詳細に説明すると、下部隔壁80より上で中央部隔
壁82より下に位置するとともにチューブ94の外側で下部
円筒状壁74の内側に位置する空間は、第１ループの凝縮
器（第２の室）40であり、また多数本のチューブ94の内
表面96によりそれぞれ囲繞されるとともに第１ループの
凝縮器40の範囲内に位置するそれぞれの空間は集合的
に、第２ループの発生器32の第１段階を画成する。そし
て各チューブ94の壁のうち、第１ループの凝縮器40内に
囲い込まれる部分は、図１に示す熱移送経路42を画成す
る。
中央部隔壁82より上で上部隔壁84より下に位置すると
ともにチューブ94の外側で中央部円筒状壁76の内側に位
置する空間は、第１ループの吸収器もしくは第１の室24
であり、また多数本のチューブ94の内表面96によりそれ
ぞれ囲繞されるとともに第１ループの吸収器24の範囲内
に位置するそれぞれの空間は集合的に、第２ループの発
生器32の第２段階を画成する。そして各チューブ94の壁
のうち、第１ループの吸収器24内に囲い込まれる部分
は、図１に示す熱移送経路30を画成する。
第１ループの凝縮器40は、冷媒蒸気を受け入れるため
の、概括的に符号38で示す入口を有しており、その蒸気
は、上記チューブ94の外表面98上で凝縮する。外表面98
上で形成された冷媒凝縮液の小滴は、重力の影響下でチ
ューブ94に沿って滑り落ちて、第１ループの凝縮器40の
底部の液溜め100内に凝縮液の液溜まりを形成し、その
凝縮液は冷媒経路20を介して第１ループの蒸発器16へ排
出される。なお、この実施態様では、その経路20は、冷
媒再循環経路102に合流する。
多数本のチューブ94の外表面98は凝縮のための多くの
場所をもたらす広い表面領域を提供するので、その第１
ループの凝縮器40内で凝縮する冷媒蒸気からの凝縮熱は
大部分それらのチューブ94に伝達されて、それらのチュ
ーブ94の内容物を加熱する。かくして、凝縮器40は、そ
の熱をチューブ94の内容物に伝達する。
第１ループの蒸発器16は、好ましくは、第１ループの
吸収器24を囲繞するように中央部円筒状壁76の領域内に
配置される環状の構体とされ、上記凝縮された冷媒蒸気
は、液溜め100から経路20を介して、および冷媒再循環
経路102を介してその蒸発器16に配送される。そしてそ
の凝縮液は、第１ループの蒸発器16を構成する、概括的
に符号106で示す熱交換表面の配列の全体に亘り、吹き
掛け器104によって吹き掛けられ、この一方、冷却され
るべき水（図１の熱負荷12に相当する）もしくは別個の
熱交換流体は、熱負荷12から上記凝縮された冷媒蒸気に
熱を移送するために、上記熱交換表面の配列106内を通
される。かくして、受け入れられた熱は上記冷媒凝縮液
を再び蒸発させ、第１ループの蒸発器16内で発生したそ
の蒸気は、第１ループの吸収器24内を満たして、中央部
隔壁82と上部隔壁84との間でチューブ94の外表面98と接
触する。
冷媒蒸気がチューブ94の外表面98と接触している一方
で、第１ループの吸収器24には低揮発性冷媒成分が経路
28を介して配送され、この低揮発性冷媒成分は、分配板
108の頂面に運ばれる。分配板108は、多数本のチューブ
94の外表面98上にその低揮発性冷媒成分を降ろし、その
低揮発性冷媒成分の液膜もしくは液滴は重力により、チ
ューブ94の外表面98に沿って流れ落ちる。
このように低揮発性冷媒成分が外表面98に沿って流れ
落ちることにより、その低揮発性冷媒成分（この冷媒成
分は上記高揮発性成分を放出するため直前に第１ループ
の発生器26内で沸騰させられている）中に既にある熱
は、チューブ94ひいてはその内容物に伝達される。同時
にここでは、第１ループの発生器26によって発生した冷
媒蒸気が、チューブ94に沿って流れ落ちる低揮発性冷媒
成分によって吸収され、元の複合冷媒が再構成されると
ともに、相当な量の吸収熱と凝縮熱とを放出する。この
熱は、チューブ94ひいてはその内容物に渡される。
上記新たに再構成された複合冷媒は、中央部隔壁82に
向かってチューブ94に沿って流れ落ちて、内側液溜め11
0に集まり、その内側液溜め110の内容物は、経路34によ
って排出され、熱交換器35を介して第１ループの発生器
26へ戻される。第１ループの蒸発器16はまた、外側液溜
め112を有し、その外側液溜め112内には、第１ループの
蒸発器16の上記熱交換表面の配列106上に吹き掛けられ
た液体のうち蒸発しそこなったものが集まる。この外側
液溜め112内の冷媒液は、上記冷媒再循環経路102を介し
て吹き掛け器104に再循環される。
次に、図示の実施態様における第２ループの発生器32
について、図３を参照するとともに図１および図２を適
宜参照して説明する。第２ループの複合冷媒（この冷媒
は第１ループの冷媒と同一でも良く、異なるものでも良
い）は、経路56を介して、第２ループの発生器32の第１
の母管86に入る。
この第２ループの発生器32の第１段階（上記第１ルー
プの凝縮器40内にある）では、第２ループの吸収器46を
出た複合冷媒が、ポンプ114（図２参照）によって、第
１の母管86内に送り込まれて、チューブ94の入口内まで
上げられる。そして、チューブ94の外表面98上で凝縮す
る第１ループの冷媒蒸気からの熱は、同じチューブ94の
内表面96内に配された第２ループの複合冷媒に伝達され
る。しかしてそれらのチューブ94内で形成された冷媒蒸
気の泡の対流と浮力との組み合わせによって、それらの
チューブ94内では第２ループの複合冷媒の上方への充填
が行われ、特に蒸気の泡は、チューブ94内で素早く上昇
する。
第２ループの発生器32の第２段階を囲繞している第１
ループの吸収器24内でのチューブ94の外表面98上では吸
収が行われており、それらのチューブ94の内表面96内の
第２ループの冷媒は、同じチューブの外表面98に隣接し
て行われている上記第１ループの吸収過程によってさら
に加熱される。この加熱は、より多くの冷媒蒸気を、そ
れらのチューブ94内の第２ループの冷媒の低揮発性冷媒
成分から蒸留除去する。チューブ94の内表面96内で形成
されて上昇する蒸気の泡は、それら自身と、一緒に運ば
れた低揮発性冷媒液との両方を、チューブ94の頂部116
を通して上記第２の母管92内に放出する。
次に図２および図３を参照すると、チューブ94を出た
第２ループの冷媒の蒸気成分は、第２の母管92内の上部
空間によって捕捉される。また同じチューブ94から放出
された第２ループの冷媒の低揮発性液状成分は、横に逸
れて、上部隔壁84の頂部によって画成される液溜め118
内に集まり、この低揮発性の第２ループ冷媒成分は、そ
の液溜め118から経路58によって第２ループの吸収器46
へ配送される。
この実施態様では、第２ループの凝縮器50もまた、上
記第２の母管92内に配置されており、その第２ループの
凝縮器50は、ヒートシンク14（図１参照）に熱を棄てつ
つ、経路52を介して第２ループの蒸発器44へ移送するた
めに、凝縮された第２ループの冷媒蒸気を集める。
図示の装置の幾つかの際立った特徴として、以下のも
のがある。すなわち、この装置における多数本のチュー
ブ94は、全体として広い壁領域を有していて、それらの
チューブ94の内表面96と外表面98との間で、高い程度の
熱交換をもたらしている。かくして、第１ループの吸収
器24と第２ループの発生器32との間のみならず、第１ル
ープの凝縮器40と第２ループの発生器32との間でも直接
的な熱交換が生じ、このことは、従来のシステムで示唆
されているように中間流体の連結ループを介して熱を間
接的に移送する場合に比較して、極めて効率の高い熱交
換をもたらす。
この装置のもう一つの特徴は、第１ループの凝縮器40
内での凝縮した蒸気の優勢な流れが下向きであり、また
第２ループの発生器32内でのチューブ94を介する冷媒の
流れが概して上向きであるので、第１ループの凝縮器40
の最も熱い部分が第２ループの発生器32の最も熱い部分
に接触して、チューブ94の外側の冷媒の最も冷たい部分
がチューブ94の内側の冷媒の最も冷たい部分と接触する
という点である。この対向流は、効率的な熱交換をもた
らす。
さらにこの装置内では、凝縮器のスペースは従来のシ
ステムにおけると同様にチューブ94の外側にあるもの
の、従来のシステムと異なって、第２ループの発生器の
スペースがそれらのチューブの内側にある。
また、第１ループの吸収器24に関していうと、一つの
相違点は、その吸収過程がチューブ94の外表面98上で行
われると同時に、同じチューブ94の内側に第２ループの
発生器32が配置されていて、多数本のチューブ94の全て
の壁が、吸収器24と発生器32とを隔てるものとなってい
る点にある。この装置は、第２ループの発生器32および
第１ループの吸収器24の第２および第３の熱交換媒体を
それぞれの壁が画成する二つの熱交換器の間で別の熱交
換流体が循環する別個の熱交換ループの必要性を排除す
る。
かくしてこのシステムは、第１ループの吸収器24と第
２ループの発生器32との間および、第１ループの凝縮器
40と第２ループの発生器32との間に、直接的な熱交換関
係（すなわち単一の熱交換媒体）をもたらし、このこと
は、媒体（チューブ壁）および冷媒（熱交換流体）の両
方を排除するとともに、その冷媒を循環させる手段をも
排除する。
この装置のもう一つの際立った特徴は、実質的に真っ
直ぐで、一般に垂直であるチューブ94の外側に沿う、吸
収のための低揮発性冷媒の流れにある（この「一般に」
という語は、当該装置が使用される向きに関係する）。
低揮発性冷媒は、極めて薄く極めて面積の広い膜状にな
ってチューブ94の外表面98を流れ落ち、このことは、そ
の冷媒の低揮発性液相と蒸気相との間の広い接触面積を
もたらす。なお、これらのチューブは、比較的低いコス
トでより大きな熱交換表面をもたらすために外部的拡張
部および内部的拡張部の少なくとも一方を有することが
できる。
チューブ94の壁の外表面98を流れ落ちる液体と、チュ
ーブ94の壁の内表面96内を上昇する内容物とは、対向流
になり、かくして熱伝達は、最も効率的なものとなる。
第２ループの蒸発器44と第２ループの吸収器46とを収
容している容器72は、第１ループの対応する構成部分と
ある程度類似している。この第２ループの蒸発器44は、
環状とされ得るとともに、その内部に第２ループの吸収
器46を収容することができ、それゆえ冷媒蒸気は、第２
ループの蒸発器44から第２ループの吸収器46内へ放出さ
れる。なお、図示の装置は、低揮発性液状冷媒成分を分
配するための吹き掛け器を有する一般的な第２ループの
吸収器46を示している。
多くの他の方策や変更が、それら自身を当業者に示唆
するであろう。そしてそれらの変更や追加は、この発明
の範囲から外れることなくなされ得るであろう。例え
ば、互いに組み合わされた上記第１ループの吸収器24お
よび第２ループの発生器32を、互いに組み合わされた上
記第１ループの凝縮器40および第２ループの発生器32と
は別個の容器内に設けることもでき、また採用される冷
媒と吸収剤との組み合わせによっては、第１ループの吸
収器24と第１ループの凝縮器40とを、第２ループの発生
器32をそのまま残して上下で入れ替えることもできる。
他の幾つかの例としては、以下のものがある。すなわ
ち、チューブ94の壁の外表面98上でそれぞれ行われてい
る凝縮作用と吸収作用とは、入れ替えることもできる。
またこの発明の範囲内では、三つもしくはそれ以上の数
の互いに連結された冷凍ループを採用することもでき
る。さらに、第１の母管86ひいてはその内部の冷媒を加
熱するために、追加の熱源を用いることもできる。
他の多くの方策も、上述した開示に基づいて、それら
自身を当業者に容易に示唆するであろう。
かくして、従来のシステムと比較してより少ない作用
部品を有する複数ループ型吸収冷凍装置が示された。こ
の装置は、従来の装置と比較して、典型的にはより効率
的であり、またより低コストであり、低重量であり、よ
り省スペースであり、熱の浪費がより少ないであろうこ
とが予想される。しかもここでは、複数ループ型吸収冷
凍装置内での一つの場所から他の場所への間接的な熱の
移送の必要性も排除され、さらに、低ループの発生器と
高ループの吸収器とが一つの外側容器内で組み合わされ
ている。かくしてこの発明の一もしくはそれ以上の目的
が、図示の装置によって満たされた。
すなわち、この発明の装置によれば、第２ループの発
生器と第１ループの吸収器とを単一のユニットに組み合
わせることにより、その第１ループの吸収器から第２ル
ープの発生器へ熱を移送するメカニズムが排除される。
第１ループの発生器で発生した熱は、第２ループの発生
器を直接的に加熱し、このことは、複数の構成部品を排
除し、コストとスペースの要求を引下げ、より効率的な
冷凍をもたらす。
図面の簡単な説明 図１は、この発明に基づく三重効用吸収熱交換装置の
構成の概要を示す流れ図である。
図２は、この発明に基づく前記装置を示す略線図であ
る。
図３は、図２に示す第２ループの発生器、第１ループ
の吸収器および第１ループの凝縮器をより詳細に示す略
線図である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 プルザク ウイリアム ジェイ アメリカ合衆国 ウイスコンシン州 55947 ラ クロス ノース パイン クリーク ロード 2350 (56)参考文献 実開 平５−10959（ＪＰ，Ｕ) 実公 昭60−14152（ＪＰ，Ｙ２) 実公 昭57−54631（ＪＰ，Ｙ２) 米国特許4732008（ＵＳ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) F25B 15/00 F25B 37/00 F25B 39/04

Claims (7)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】熱負荷（12）からヒートシンク（14）へ熱
    を移送するための装置であって、 互いに作用的に連結された、第１の発生器（26）と、第
    １の凝縮器（40）と、第１の蒸発器（16）と、第１の吸
    収器（24）とを有する第１ループと、 互いに作用的に連結された、第２の発生器（32）と、第
    ２の凝縮器（50）と、第２の蒸発器（44）と、第２の吸
    収器（46）とを有する第２ループと、を具え、 前記第１の吸収器（24）と、前記第２の発生器（32）と
    が、直接的な熱交換関係にあり、 前記第１の吸収器（24）と前記第２の発生器（32）と
    が、少なくとも部分的に、互いに熱伝導媒体（94）を横
    切る熱交換接触状態にある少なくとも一つの第１の通路
    と少なくとも一つの第２の通路とにその熱伝導媒体によ
    って分割された一つの容器（70）によって画成されてい
    る、装置。
  2. 【請求項２】互いに直接的に連通していない第１の室
    （24）と第２の室（40）とを画成するために分離壁によ
    って分割された第１の容器（70）と、熱交換媒体から形
    成された少なくとも一つの第２の容器と、を具える装置
    であって、 前記第２の容器が、入口（86）と出口（92）とを有し、
    それら入口（86）と出口（92）との間を遮られていず、
    かつ前記第１の室（24）と第２の室（40）とを貫通して
    延在しており、 前記第１の室が第１ループの吸収器（24）を具えるとと
    もに、前記第２の室が第１ループの凝縮器（40）を具
    え、前記第１ループの吸収器（24）および前記第１ルー
    プの凝縮器（40）と、第２ループの発生器（32）とが、
    少なくとも部分的に、直接的な熱交換関係にある、装
    置。
  3. 【請求項３】前記少なくとも一つの第２の容器（40）
    は、少なくとも一本のチューブ（94）を具えるものであ
    る、請求項２に記載の装置。
  4. 【請求項４】前記チューブ（94）は、外表面（98）と内
    表面（96）とを有し、前記第１の室（24）と前記第２の
    室（40）とは部分的に、前記チューブの前記外表面（9
    8）によって画成されている、請求項３に記載の装置。
  5. 【請求項５】前記第１ループの吸収器（24）は、低揮発
    性冷媒成分を前記チューブ（94）の外表面（98）に沿っ
    て流れ落ちさせるための手段と、前記チューブの前記外
    表面（98）に沿って流れ落ちる前記濃縮された液状冷媒
    を冷媒蒸気と接触させるための手段と、を具えるもので
    ある、請求項４に記載の装置。
  6. 【請求項６】前記第１の室（24）と前記第２の室（40）
    とを分離させる隔壁（82）を具えるものである、請求項
    ４に記載の装置。
  7. 【請求項７】前記チューブ（94）は、実質的に真っ直ぐ
    で一般に垂直なチューブである、請求項３に記載の装
    置。
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