JP3279468B2

JP3279468B2 - 吸収式冷凍装置

Info

Publication number: JP3279468B2
Application number: JP33078095A
Authority: JP
Inventors: 俊洋古橋
Original assignee: Rinnai Corp
Current assignee: Rinnai Corp
Priority date: 1995-12-19
Filing date: 1995-12-19
Publication date: 2002-04-30
Anticipated expiration: 2015-12-19
Also published as: JPH09170852A

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する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、再生器において、
バーナ等の熱源で加熱して低濃度吸収液を沸騰させ、高
濃度吸収液と冷媒とに分離する。この冷媒は液化を促進
させるための凝縮器で凝縮させ冷媒液を生成させる。凝
縮器内には内部を冷却水が流れる冷却コイルが配されて
おり、冷却コイルは排熱のための冷却塔（クーリングタ
ワー）に接続されている。

【０００３】冷媒液は、蒸発器において、内部を空調用
などの熱媒体としての冷温水が流れる蒸発コイルの表面
に散布される。散布された冷媒液は蒸発し、気化熱を奪
って冷温水を冷却する。蒸発器内には、蒸発コイルの上
方に凝縮器から供給された冷媒液を自己冷却させるため
の冷媒冷却器が設置される。冷媒冷却器の下方には、冷
媒液を蒸発コイルの上端に均等に適量ずつ滴下させるた
めの冷媒液散布具が設けられる。

【０００４】冷媒冷却器は、凝縮器内の冷却コイルの下
方に設けた冷媒液受け具と、定常運転時に冷媒液が流下
する定常冷媒液流路により接続されている。また、冷媒
冷却器は、凝縮器の底部と、始動時などに一時的に冷媒
液が流下する冷媒電磁弁付き臨時冷媒液流路により接続
している。

【０００５】吸収器には、内部を排熱用の冷却水が流れ
る冷却コイルおよび該冷却コイルに前記高濃度吸収液を
散布するための高濃度吸収液散布具が設置され、この冷
却コイルも排熱のための冷却塔（クーリングタワー）に
接続されている。蒸発器で蒸発した冷媒は、吸収器にお
いて冷却コイルの表面に散布された高濃度吸収液に吸収
される。この際に吸収熱が発生するため、排熱用の冷却
水をクーリングタワーに循環させて排熱する。冷媒を吸
収して低濃度化した吸収液は、吸収器の底と再生器とを
連通する低濃度吸収液流路に設けた吸収液ポンプにより
前記再生器に戻される。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】この吸収式冷凍装置
は、大型の機種が実用されているが、エネルギー源の多
様化の観点から小型化して家庭用の空調装置に適用させ
る要請が増大している。この発明の目的は、体格の小型
化が可能となる吸収式冷凍装置の提供にあり、特に、蒸
発器に装着される冷媒冷却器および冷媒液散布具のスペ
ースを縮小できるとともに、蒸発器で蒸発した冷媒を円
滑に吸収器に流動できる吸収式冷凍装置の提供にある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】この発明は、再生器にお
いて低濃度吸収液を加熱して高濃度吸収液と冷媒とに分
離し、凝縮器において前記再生器で分離した冷媒の液化
を促進させ、蒸発器において液化した前記冷媒の冷媒液
を蒸発させて冷温水を冷却し、吸収器において冷媒を前
記高濃度吸収液に吸収させ、冷媒蒸気を吸収して低濃度
化した吸収液を前記再生器に戻す吸収式冷凍装置であっ
て、前記蒸発器は、前記凝縮器から冷媒液流路を介して
冷媒液が供給される冷媒冷却器と、該冷媒冷却器の下方
に設置され、表面に冷媒液が散布されるとともに内部を
前記冷温水が流れる蒸発コイルと、前記冷媒冷却器と前
記蒸発コイルとの中間に設置され、前記冷媒冷却器から
流下した冷媒液を前記蒸発コイルの上端部に散布する冷
媒液散布具とを備えた吸収式冷凍装置において、円環筒
状を呈する前記冷媒冷却器の下位に、円環皿状を呈する
前記冷媒液散布具を一体に形成したことを特徴とする。

【０００８】請求項２に記載の構成では、前記冷媒冷却
器は、円環皿状の底板に円環蓋状の蓋体を接合して円環
筒状に形成されたことを特徴とする。請求項３に記載の
構成では、前記冷媒液散布具は、前記底板の下方に配さ
れるとともに外周縁または内周縁が前記底板の外周縁ま
たは内周縁に接合された円環皿状の容器からなることを
特徴とする。

【０００９】請求項４に記載の構成では、前記凝縮器
は、内部を冷却水が流れる冷却コイルと、該冷却コイル
の下方に設置した冷媒液受け具とを備え、前記冷媒液流
路は、前記冷媒液受け具と前記冷媒冷却器とを連結する
定常冷媒液流路と、前記凝縮器の底部と前記冷媒冷却器
を連結する冷媒電磁弁付き臨時冷媒液流路とからなるこ
とを特徴とする。

【００１０】

【発明の作用・効果】この吸収式冷凍装置では、蒸発器
の上部に設置した冷媒冷却器と、該冷媒冷却器の下方に
冷媒液散布具を一体に成形しているため、両者を別体で
形成した場合に比較し、装着性に優れるとともに装着ス
ペースをコンパクト化でき、冷凍装置の体格を小型化で
きる。

【００１１】請求項２の構成では、冷媒冷却器および冷
媒液散布具を円環状に形成することにより、上下方向の
寸法を最小限に小さくして形成できる。請求項３、４の
構成では、冷媒冷却器または冷媒液散布具の製造が容易
である。

【００１２】

【発明の実施の形態】図１は吸収式空調装置を示し、吸
収式冷凍装置（室外機）１００と、室内機２００と、制
御装置３００とからなる。室外機１００は、冷凍機本体
Ａおよびクーリングタワー（冷却塔）ＣＴを、偏平な箱
状のケーシングＫ内に並設してなる。冷凍機本体Ａは、
高温再生器１の上方に低温再生器２を連結した再生器Ｃ
を備え、高温再生器１の下方には、熱源としてのガスバ
ーナＢが配置されている。低温再生器２の外周には吸収
器３および蒸発器４が設けられ、蒸発器４の上方には凝
縮器５が設置されている。

【００１３】高温再生器１は、ガスバーナＢによって加
熱され、内部の低濃度吸収液を沸騰させる加熱タンク１
１と、該加熱タンク１１の頂部から上方に延長され、冷
媒蒸気と、該冷媒の蒸発により濃化した中濃度吸収液と
を分離する中濃度吸収液分離筒１２とを有する。中濃度
吸収液分離筒１２の外周には、冷媒蒸気を回収する縦型
円筒形の気密性冷媒回収タンク１０が設けられている。

【００１４】低温再生器２は、冷媒回収タンク１０の外
周に偏心して設置した縦型円筒形の低温再生器ケース２
０を有する。低温再生器ケース２０は、天井に冷媒蒸気
出口２１が設けられるとともに、頂部が中濃度吸収液分
離筒１２の底部１２１と中濃度吸収液流路Ｌ1 により連
結されている。低温再生器ケース２０内には、圧力差に
より底部１２１から熱交換器Ｈを介して中濃度吸収液が
供給され、冷媒回収タンク１０の外壁を熱源として再沸
騰し、冷媒蒸気と高濃度吸収液とに分離される。

【００１５】低温再生器ケース２０の外周には、縦型円
筒形で気密性の蒸発・吸収ケース３０が同心的に配さ
れ、蒸発・吸収ケース３０の上方には凝縮器ケース５０
が連設されている。冷媒回収タンク１０、低温再生器ケ
ース２０、蒸発・吸収ケース３０は、底板１３に一体に
溶接されてそれぞれ気密性容器を形成している。低温再
生器ケース２０の上部は、気液分離部２２となってお
り、冷媒蒸気出口２１および隙間５３を介して凝縮器ケ
ース５０内と連通している。

【００１６】吸収器３は、蒸発・吸収ケース３０内の内
側部分内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。吸
収器３は、冷房運転時に使用され、冷却コイル３１内に
は、冷却塔ＣＴで冷却された排熱用冷却水が循環してい
る。

【００１７】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Ｌ2 により、
高濃度吸収液散布具３２へ連結している。高濃度吸収液
散布具３２は、高濃度吸収液が圧力差により流入し、流
入した高濃度吸収液は、冷却コイル３１の上端に散布さ
れ、冷却コイル３１の表面に付着して膜状になり、重力
の作用で下方に流下して行く。吸収器３の底部３３と加
熱タンク１１の底部との間は、熱交換器Ｈおよび吸収液
ポンプＰ1 が装着された低濃度吸収液流路Ｌ3 で連結さ
れている。

【００１８】蒸発器４は、蒸発・吸収ケース３０内の冷
却コイル３１の外周に、縦型円筒形の仕切壁４０を設
け、該仕切壁４０の外周に、内部に冷暖房用の冷温水が
流れる縦型円筒形の蒸発コイル４１を配設した構成を有
する。蒸発コイル４１の上方には、冷媒冷却器６が設置
され、冷媒冷却器６の下方には冷媒液散布具７が取り付
けられている。

【００１９】蒸発器４の底部４Ａは、暖房用電磁弁４２
を有する暖房用吸収液流路Ｌ４により中濃度吸収液分離
筒１２の底部１２１と連通している。なお、仕切壁４０
は、高濃度吸収液散布具３２から冷却コイル３１上に吸
収液が滴下される際に、飛びはねて蒸発器４の蒸発コイ
ル４１に付着し蒸発能力を低下させることを防止する作
用を有する。このため、仕切壁４０の上端は、冷却コイ
ル３１および蒸発コイル４１の配設位置より高くなるよ
うに設定されている。

【００２０】蒸発コイル４１の両端は、冷温水流路４６
で室内機２００に連結され、冷暖房ポンプＰ3 により室
内機２００に冷暖房用の冷温水を循環させる。この実施
例では、仕切壁４０は、下端が底板１３に当接し、上端
の上方が、蒸発した冷媒が蒸発器４から吸収器３へ流動
する流動口４０ａとなっている。

【００２１】凝縮器５は、凝縮器ケース５０の内部に、
内部を冷却塔ＣＴで冷却された排熱用冷却水が循環して
いる冷却コイル５１を配設し、該冷却コイル５１の下方
に凝縮した冷媒液を受けるための冷媒液受け具５２を取
り付けてなる。凝縮器ケース５０は、冷媒液流路Ｌ5 に
より冷媒回収タンク１０の底部１０Ａと連通するととも
に、冷媒蒸気出口２１および隙間５３を介して低温再生
器２と連通しており、いずれも圧力差により冷媒が供給
される。供給された冷媒は、冷却コイル５１により冷却
されて液化する。

【００２２】冷媒液受け具５２と冷媒冷却器６とは、定
常運転時に定常冷媒液が流下している定常冷媒液流路Ｌ
6 により連結されている。また、凝縮器５の底部５Ａ
と、冷媒冷却器６とは、運転の開始時に一時的に冷媒液
を流下させるための臨時冷媒液流路Ｌ7 により連結され
ている。臨時冷媒液流路Ｌ7 には、冷媒電磁弁５４が設
けられており、制御装置３００の出力により開閉され
る。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３４で接続してある。

【００２３】冷媒冷却器６は、外周が蒸発・吸収ケース
３０の内周に沿い、内径が仕切壁４０の外径に近似した
寸法の円環状を呈する。図２〜図４に示す如く、冷媒冷
却器６は、外周側部６Ａが略矩形断面を有し、内周側部
６Ｂが内周に向かって高さが低減する略台形断面となっ
ている。この実施例では、冷媒冷却器６は、いずれもプ
レス成形された円環皿状の底板６１と円環蓋状の蓋体６
２とを突き合わせ、それぞれの外周縁と内周縁とを溶
接、ろう付けなどで接合した構造を有する。

【００２４】図３に示す如く、底板６１は、外周縁６１
１、内側に向かって深さが漸増する外周傾斜部６１２、
平板状の底部６１３、内側に向かって深さが漸減する内
周傾斜部６１４、および内周縁６１５からなる。図４に
示す如く、底部６１３には、後述する冷媒液の入口（６
２７、６２８）に対応する上方への膨出部６１６、６１
７が対向して設けられ、膨出部６１６、６１７の周方向
の中間には下方への膨出部の中心に冷媒液出口６１８、
６１９が形成されている。

【００２５】底部６１３は、膨出部６１６から冷媒液出
口６１８、６１９に向かって深さが漸増し、膨出部６１
７から冷媒液出口６１８、６１９に向かって深さが漸増
する傾斜面となっている。これにより、冷媒液は円滑に
冷媒液出口６１８、６１９に向かって流れる。

【００２６】蓋体６２は、外周縁６２１、外周筒面部６
２２、平板状の天井部６２３、テーパー状に高さが漸減
するテーパー面部６２４、内周筒面部６２５、および内
周縁６２６からなり、外周縁６２１と外周縁６１１、お
よび内周縁６２６と内周縁６１５とは、溶接、ろう付け
などにより接合されている。

【００２７】天井部６２３には、前記底板６１に設けた
上方への膨出部６１６に対応した位置に定常冷媒液流入
口管６２７が溶接、ろう付けなどで接合され、外周筒面
部６２２には、上方への膨出部６１７に対応した位置に
臨時冷媒液流入口管６２８が溶接、ろう付けなどで接合
されている。

【００２８】図３、図４に示す如く、冷媒液出口６１
８、６１９の上方に位置するテーパー面部６２４には、
コ字形に切り込んで折り曲げた冷媒蒸気流出窓６３が６
個ずつ列設されている。冷媒蒸気流出窓６３は、打抜き
穴であってもよく、形状は所望の形状が採用できる。

【００２９】このように、冷媒蒸気流出窓６３を冷媒液
出口６１８、６１９の上方に設けることによって冷媒液
流入口管６２７、６２８から流入した冷媒液が沸騰と自
己冷却を繰り返しながら冷媒液出口６１８、６１９に向
かって流れる間に降温して液相を保つ温度の低温冷媒液
が生成する。なお、冷媒蒸気流出窓６３を冷媒液流入口
管６２７、６２８に近接して設けると、沸騰した冷媒液
の冷媒蒸気は、冷媒液の冷却（自己冷却）を効率良く行
う前に蒸発・吸収ケース内に飛散してしまい、低温冷媒
液の生成効率が低下する。

【００３０】冷媒液散布具７は、円環皿状の容器７０
と、該容器７０の内周に分散して約３０個取り付けら
れ、容器７０内の冷媒液を表面張力により吸い上げ、蒸
発コイル４１の上端に滴下させるための冷媒液滴下板７
１とからなる（図２、図３参照）。円環皿状の容器７０
は、外周縁７２、外周筒面部７３、平板状の底板７４お
よび内側に向かって深さが漸減する内周傾斜部７５から
なる。底板６１の冷媒液出口６１８に対応した外周筒面
部７３には、冷媒液の温度を検出するための温度センサ
栓７６が取り付けられている。

【００３１】容器７０の冷媒冷却器６への取り付けは、
外周縁７２を冷媒冷却器６の底板６１の外周縁６１１の
下面に重ねて溶接、ろう付けなどにより接合してなされ
ている。この接合は、蓋体６２の外周縁６２１、底板６
１の外周縁６１１および外周縁７２を同時に溶接または
ろう付けを行ってもよい。外周縁７２と外周縁６１１、
６２１との接合方法および内周縁６１５と内周縁６２６
との接合方法は、折り曲げ、加締め、ネジなど締結手段
による締結など、所望の接合手段が採用できる。

【００３２】冷媒液滴下板７１は、中央に膨出溝が設け
られ、容器７０の最深底となる底板７４の上面から内周
縁７７を回って底板７４の下面に至り、さらに下方に垂
下する流路を形成している。冷媒液滴下板７１は、容器
７０内に冷媒液が存在するとき、冷媒液滴下板７１と内
周傾斜部７５との隙間の表面張力で冷媒液を吸い上げ、
中央に集めて重力で下方の蒸発コイル４１上に滴下させ
る。

【００３３】冷媒冷却器６および冷媒液散布具７は、次
のように作用する。凝縮器５で凝縮され液化した冷媒は
冷却コイル５１の下方に設置した冷媒液受け具５２に溜
まり、オーバーフローした分は凝縮器５の底部５Ａに溜
まる。冷媒液受け具５２の冷媒液は定常冷媒液流路Ｌ6
から蒸発器４内の冷媒冷却器６内に定常冷媒液流入口管
６２７から流下する。

【００３４】また、運転の開始時などに冷媒液受け具５
２内に冷媒液が溜まっていない場合は、一時的に冷媒電
磁弁を開弁して凝縮器５の底部５Ａに溜まっている冷媒
液を臨時冷媒液流路Ｌ7 を介して冷媒冷却器内に臨時冷
媒液流入口管６２８より流下させる。蒸発器４内の気圧
は、同じ蒸発・吸収ケース３０内に配置されている吸収
器３において冷媒蒸気の吸収が行われているため、凝縮
器５内より低圧となっている。運転開始時に凝縮器５の
底部５Ａの冷媒液を流下させるのは、吸収のみが行われ
て蒸発・吸収ケース３０内が低圧になり過ぎ、沸点が下
がり過ぎて蒸発器４内で冷媒が液相状態を保ち得なくな
ることを防止するためである。

【００３５】上述の如く、冷媒冷却器６内では流下した
冷媒液の一部が沸騰し、この気化熱で残りの冷媒液が冷
却されて低温になり液相を保つ。気化した冷媒は冷媒蒸
気流出窓６３から蒸発・吸収ケース３０内に放出され
る。冷却され液相を維持している低温冷媒液は、冷媒液
出口６１８、６１９から、下方の冷媒液散布具７に流下
し、冷却液滴下板７１から下方の蒸発コイル４１上に散
布される。

【００３６】冷媒液散布具７は、冷房運転時に冷媒液を
蒸発コイル４１の上に滴下させる。滴下された冷媒は、
表面張力で蒸発コイル４１の表面を濡らして膜状となり
重力の作用で下方に降下しながら、低圧となっている蒸
発・吸収ケース３０内で蒸発コイル４１から気化熱を奪
って蒸発し、蒸発コイル４１内を流れる冷暖房用の冷温
水を冷却する。

【００３７】気化した冷媒は、主に仕切壁４０の上端と
冷媒液散布具７の下面との隙間を通過して冷媒蒸気が吸
収されて低圧となっている吸収器３に流動する。この場
合、容器７０の内周傾斜部７５が傾斜しているため、前
記隙間が大きくでき、気化冷媒の流動が円滑にできる。

【００３８】冷房運転時には、冷却水ポンプＰ2 により
排熱用冷却水が、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。吸収液は、
吸収液ポンプＰ1 および圧力差により高温再生器１→低
温再生器２→吸収器３→吸収液ポンプＰ1 →高温再生器
１の順に循環する。

【００３９】図５は、冷媒液散布具７の他の実施例を示
す。この実施例では、冷媒液を滴下させるために、冷媒
液滴下板７１の代わりに、底板７４に所定の間隔で列設
したスプリングピン７８を採用している。この実施例で
も同様の作用、効果が得られる。

【００４０】上記実施例では、加熱源としてガスバーナ
Ｂを用いたが、電気ヒータ、石油バーナなど他の発熱源
または熱機関の排気熱を用いてもよい。また、冷媒冷却
器６の底板６１の外周縁６１１と冷媒液散布具７の外周
縁７２とを接合しているが、冷媒冷却器６の底板６１の
内周縁６１５と冷媒液散布具７の内周縁７７とを接合し
てもよい。

【００４１】図６は、他の実施例を示す。この実施例で
は、高温再生器１は、加熱タンク１１の頂部から揚液管
１４が上方に延設され、該揚液管１４の外周に中濃度吸
収液分離筒１２が設けられている。この発明の冷媒冷却
器一体型冷媒液散布具は、この型式の吸収式冷凍装置に
も適用できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】吸収式冷凍装置を用いた冷暖房装置の概念図で
ある。

【図２】冷媒冷却器および冷媒液散布具の斜視図であ
る。

【図３】冷媒冷却器および冷媒液散布具の断面図であ
る。

【図４】冷媒冷却器および冷媒液散布具の組付図であ
る。

【図５】他の実施例にかかる冷媒冷却器および冷媒液散
布具の斜視図である。

【図６】他の実施例にかかる吸収式冷凍装置を用いた冷
暖房装置の概念図である。

【符号の説明】

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冷媒冷却器７冷媒液散布具３１冷却コイル４１蒸発コイル５１冷却コイル５２冷媒液受け具５４冷媒電磁弁６１底板６２蓋体７０円環状の容器７２外周縁７４底板７７内周縁１００吸収式冷凍装置２００室内機３００制御装置Ｌ５冷媒液流路Ｌ６定常冷媒液流路Ｌ７臨時冷媒液流路

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】再生器において低濃度吸収液を加熱して
高濃度吸収液と冷媒とに分離し、凝縮器において前記再
生器で分離した冷媒の液化を促進させ、蒸発器において
液化した前記冷媒の冷媒液を蒸発させて冷温水を冷却
し、吸収器において冷媒を前記高濃度吸収液に吸収さ
せ、冷媒蒸気を吸収して低濃度化した吸収液を前記再生
器に戻す吸収式冷凍装置であって、前記蒸発器は、前記凝縮器から冷媒液流路を介して冷媒
液が供給される冷媒冷却器と、該冷媒冷却器の下方に設
置され、表面に冷媒液が散布されるとともに内部を前記
冷温水が流れる蒸発コイルと、前記冷媒冷却器と前記蒸
発コイルとの中間に設置され、前記冷媒冷却器から流下
した冷媒液を前記蒸発コイルの上端部に散布する冷媒液
散布具とを備えた吸収式冷凍装置において、円環筒状を呈する前記冷媒冷却器の下位に、円環皿状を
呈する前記冷媒液散布具を一体に形成したことを特徴と
する吸収式冷凍装置。
【請求項２】請求項１において、前記冷媒冷却器は、
円環皿状の底板に円環蓋状の蓋体を接合して円環筒状に
形成されたことを特徴とする吸収式冷凍装置。
【請求項３】請求項２において、前記冷媒液散布具
は、前記底板の下方に配されるとともに外周縁または内
周縁が前記底板の外周縁または内周縁に接合された円環
皿状の容器からなることを特徴とする吸収式冷凍装置。
【請求項４】請求項１において、前記凝縮器は、内部
を冷却水が流れる冷却コイルと、該冷却コイルの下方に
設置した冷媒液受け具とを備え、前記冷媒液流路は、前
記冷媒液受け具と前記冷媒冷却器とを連結する定常冷媒
液流路と、前記凝縮器の底部と前記冷媒冷却器を連結す
る冷媒電磁弁付き臨時冷媒液流路とからなることを特徴
とする吸収式冷凍装置。