JP3484142B2 - ２段２重効用吸収冷凍機 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は吸収冷凍機に係り、
特に、吸収器と蒸発器をそれぞれ２個づつ有する２段２
重効用吸収冷凍機に関する。

【０００２】

【従来の技術】氷温以下の冷熱を取り出せる利点を有す
る吸収器と蒸発器を2段に構成した2段蒸発吸収型の吸収
冷凍機の例が、特開昭５９―１８３５５号公報や特開平
１１―３０４２７７号公報に記載されている。これらの
公報に記載のものでは、水を冷媒とし、臭化リチウム水
溶液を吸収溶液に用いている。しかしながら、冷媒に水
を用いているので、冷媒が凍結する恐れがある。そこ
で、低温蒸発器内の冷媒に吸収剤を僅かに混入して、冷
媒温度が０℃以下になっても冷媒が凍結しないようにし
ている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】上記特開昭５９―２８
３５５号公報には、発生器を１個だけ有している単効用
吸収冷凍機が、そして上記特開平１１―３０４２７７号
公報には、再生器を２個有する２段２重効用吸収冷凍機
がそれぞれ記載されている。これらの吸収冷凍機は、０
℃以下の流体が得られるという利点を有しているが、吸
収冷凍機において重要な課題である不凝縮ガスの発生
と、その抽気方法については何等考慮されていない。

【０００４】一方、２段蒸発吸収型ではない通常の吸収
式冷凍機において、不凝縮ガスを抽気する方法が特開平
１０−３０６９５９号公報に記載されている。この公報
に記載の吸収式冷凍機では、吸収器内に他の領域より低
温の領域を形成し、この低温の領域に不凝縮ガスを集め
て集中的に抽気している。この吸収式冷凍機では、予め
吸収器内に他の領域より温度が低い領域を設ける必要が
あり、装置が複雑になる。また、抽気位置をその温度の
低い領域と一致させるためには、常に抽気位置の回りの
伝熱管内を流れる流体温度を、他の伝熱管内を流れる冷
却水温度より低温に制御しなければならず、制御が複雑
になる。

【０００５】本発明は、上記従来の技術の不具合に鑑み
なされたものでありその目的は、２段２重効用吸収冷凍
機において、簡単な構成で不凝縮ガスを抽気可能にする
ことにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
の本発明の特徴は、高温再生器、低温再生器、凝縮器、
下部に第１の液溜りが形成された高温吸収器、下部に第
２の液溜りが形成された低温吸収器、高温蒸発器及び低
温蒸発器とを備え、低温吸収器で発生した吸収熱を冷熱
媒体が吸収し、高温蒸発器で放熱する冷熱媒体の循環路
を形成した２段２重効用吸収冷凍機において、高温吸収
器の第１の液溜りより上部と低温吸収器の第２の液溜り
より上部とを連通する連通手段を設け、高温吸収器の不
凝縮ガスを低温吸収器に導くものである。

【０００７】そして、この特徴において、第２の液溜り
部の上方に前記低温吸収器内に散布される中間溶液の落
ち込み部を設け、連通配管の端部をこの中間溶液の落ち
込み部近傍に配置する；高温再生器の加熱源に蒸気を用
い、この蒸気が高温再生器で溶液を加熱して生成した凝
縮水と低温吸収器から流出した稀溶液とを熱交換するド
レンクーラを設ける；低温蒸発器の底部に複数の開口を
形成し、この複数の開口と高温蒸発器とを連通する他の
連通手段を設けて、高温再生器から低温再生器へ冷媒を
供給するようにしてもよい。また、冷媒には水を、吸収
溶液には臭化リチウム水溶液を用いるのが望ましい。

【０００８】

【発明の実施の形態】以下、本発明のいくつかの実施例
を図面を用いて説明する。図１に、本発明に係る２段２
重効用吸収冷凍機の一実施例の系統図を示す。高温再生
器１においては、蒸気配管１８内を流通し、外部熱源か
ら供給される蒸気が濃溶液を加熱して、冷媒蒸気を発生
する。高温再生器１で発生した冷媒蒸気は低温再生器２
に導かれ、後述する高温吸収器６及び低温吸収器７から
送られた稀溶液を加熱する。稀溶液を加熱して、高温再
生器から導かれた冷媒蒸気の一部が凝縮するが、その時
の凝縮潜熱が加熱に用いられる。加熱された稀溶液から
は、冷媒蒸気が発生する。

【０００９】低温再生器２で発生した冷媒蒸気は、低圧
に保たれた凝縮器３へ送られる。凝縮器３の内部には、
内部を冷却水が流通している凝縮器伝熱管１７ａが配置
されている。この伝熱管１７a内を流通する冷却水と低
温再生器から導かれた冷媒蒸気が伝熱管１７aの表面で
熱交換し、冷媒蒸気が凝縮されて液冷媒になる。

【００１０】凝縮器３において得られた液冷媒は、凝縮
器３の下部の液溜めに溜められた後、この液溜めの底部
から高温蒸発器４の下部に形成された冷媒タンク１３に
送られる。ここで、冷媒タンク１３を低温蒸発器５の下
部に形成した混合冷媒タンク１４に連通するため、冷媒
配管１５ａが設けられている。

【００１１】高温蒸発器４の冷媒タンク１３に溜められ
た液冷媒は、冷媒ポンプ１１により高温蒸発器４内の上
部に配置された散布手段に導かれる。そして、散布手段
から高温蒸発器４内に配置された伝熱管１７ｂの回りに
散布される。散布された液冷媒は、伝熱管１７b内を流
通する冷水と熱交換し、冷媒蒸気になる。蒸発しきれな
かった液冷媒は、冷媒タンク１３に溜められ、再び冷媒
ポンプ１１によって散布手段に導かれる。以降、これを
繰り返す。

【００１２】低温吸収器７には、伝熱管１７ｃが配置さ
れており、高温蒸発器４にも、伝熱管１７ｂが配置され
ている。これらの伝熱管１７ｂ、１７ｃは連結されてお
り、その内部を循環水が流れている。循環水は、高温蒸
発器４において伝熱管１７b外を流れる冷媒の蒸発潜熱
により冷却される。そして、低温吸収器７において、伝
熱管１７ｃ外に散布された中間溶液を冷却する。

【００１３】低温蒸発器５の下部には、混合冷媒タンク
１４が設けられている。この混合冷媒タンク１４には、
低温蒸発器５内で散布され未蒸発の混合冷媒が溜められ
ている。混合冷媒タンク１４に溜まった冷媒は、混合冷
媒ポンプ１２により低温蒸発器５内の上部に配置された
散布手段に導かれる。そして、この散布手段から低温蒸
発器５内に配置された伝熱管１７ｄの回りに散布され
る。伝熱管１７ｄ内には、ブラインが流れており、この
ブラインと熱交換することにより混合冷媒中の水が蒸発
する。一方、ブラインは冷却されて、氷温以下となる。

【００１４】混合冷媒から水分が蒸発したので、水分を
補給して混合冷媒濃度と混合冷媒量を制御する。そのた
め、混合冷媒タンク１４と高温蒸発器１３の冷媒タンク
１３とを配管１５aで連通する。この連通配管１５aを通
して冷媒タンク１３から混合冷媒タンク１４へ、冷媒で
ある水が補給される。その際、図示しない制御装置が配
管１５aに介在させた制御弁１６ａを制御して、予め定
められた混合冷媒濃度及び混合冷媒量にする。混合冷媒
濃度を検出するために、濃度検出手段２０を混合冷媒タ
ンク１４と散布手段５ｂを結ぶ配管中に配置している。
なお、図示は省略したが、混合冷媒量を検出するため
に、液面計を混合冷媒タンク１４またはその近傍に取付
けている。

【００１５】混合冷媒タンク１４へ水を補給するとき
は、低温蒸発器５の底部に設けた複数本の配管１４ａ，
１４ａ…を用いる。この理由は、以下の通りである。低
温蒸発器５内には高濃度の混合冷媒が散布されている。
そこで、複数本の配管から冷媒を分散して低温蒸発器５
内に流入させると、混合冷媒タンク１４内に溜まってい
る混合冷媒と新しく導かれた水との密度差により、対流
が生じる。この対流により冷媒と混合冷媒の混合が促進
され、流入した水が凍結することを防止できる。

【００１６】高温再生器１および低温再生器２で冷媒蒸
気を分離して発生した濃溶液は、溶液熱交換器８ａ、８
ｂで高温吸収器６から低温吸収器７に導かれて発生した
稀溶液と熱交換して低温になる。低温になった濃溶液
は、溶液熱交換器８ａと溶液熱交換器８ｂ間に配置した
溶液散布ポンプ９により、濃溶液配管１５ｂを経由して
高温吸収器６に送られる。高温吸収器６内の上部には溶
液散布手段が配置されており、濃溶液を溶液散布手段が
高温吸収器６内に配置した伝熱管１７ｅのまわりに散布
する。

【００１７】散布された濃溶液は、伝熱管１７ｅの内部
を流通する冷却水と熱交換して冷却される。それととも
に、高温蒸発器４で蒸発した冷媒蒸気を吸収して中間溶
液となる。高温吸収器６と低温吸収器７とは、中間溶液
配管１５ｃにより接続されている。この配管１５cに介
在させた溶液循環ポンプ１０ａが、高温吸収器６の下部
に設けた溶液タンクから溶液熱交換器８ｃへ中間溶液を
導く。溶液熱交換器８cでは、中間溶液が低温吸収器７
から送られた稀溶液と熱交換し、さらに温度が低下す
る。溶液熱交換器８cを出た中間溶液は、低温吸収器７
内の上部に配置された散布手段に導かれ、この散布手段
から低温吸収器７内に配置された伝熱管１７ｃの回りに
散布される。

【００１８】散布された中間溶液は、伝熱管１７ｃ内を
循環する循環水を加熱するとともに、低温蒸発器５で発
生した冷媒蒸気を吸収して稀溶液となり、低温吸収器７
の下部に設けられた溶液タンクに溜められる。溶液タン
ク内の稀溶液は、高温再生器１および低温再生器２に稀
溶液を導く稀溶液配管中に介在させた溶液循環ポンプ１
０ｂにより、溶液熱交換器８ｂ、８ａへと順次送られ
る。そして終には、高温再生器１と低温再生器２へ導か
れる。

【００１９】２段２重効用吸収冷凍機を運転していると
きは、低温蒸発器５で使用される混合冷媒のうち、水冷
媒のみが蒸発する。そして、蒸発した冷媒は、低温吸収
器７において中間溶液に吸収される。一方、溶質の臭化
リチウムは蒸発しないから、混合冷媒は次第に濃縮され
る。そこで、蒸発した水冷媒量だけ、高温蒸発器４の冷
媒タンク１３から冷媒を補給する。

【００２０】配管１５ｅに介在させた濃度検出手段２０
が検出した混合冷媒濃度が、所定濃度よりも高くなり、
予め設定した上限値を超えたときには、水冷媒供給配管
１５aに介在させた制御弁１６ａを予め定めた時間だけ
開く。これにより、高温蒸発器４から水冷媒を所定量だ
け供給でき、吸収冷凍機の混合冷媒濃度および混合冷媒
量が、許容値から変化することを防止できる。

【００２１】なお本実施例では、高温再生器１で稀溶液
を加熱した蒸気が凝縮して発生した凝縮水は、稀溶液配
管１５ｄに設置されたドレンクーラ１９において、稀溶
液と熱交換したのち、上記ボイラー等の外部加熱手段に
環水される。

【００２２】ところで、吸収冷凍機では経年変化等によ
り不凝縮ガスが発生することがある。この不凝縮ガス
は、冷凍能力の低下や吸収溶液の異常濃縮の原因とな
る。そのため、これまでも不凝縮ガスを吸収冷凍機外へ
抽気する抽気装置が設けられていた。そこで、本実施例
においては、高温吸収器６と低温吸収器７との間に、圧
力差があることを利用して高圧の高温吸収器６から低圧
の低温吸収器７へ不凝縮ガスを導き、低温吸収器７のみ
から、不凝縮ガスを抽気することにより、抽気装置を簡
素化している。

【００２３】具体的には、高温吸収器６の溶液タンクの
底面よりも上方に形成される気相部と、低温吸収器７の
溶液タンクの底面よりも上方に形成される気相部間を、
配管２２ｂで接続する。そして、配管２２ｂの両端部２
２ａ，２２ｃにガス流入出部を形成する。本実施例によ
れば、高温吸収器６と低温吸収器７の双方にただ穴２２
ａ、２２ｃをあけてその穴間を配管で接続するだけでよ
く、構成が非常に簡単であり、また配管の取付け作業も
容易である。

【００２４】次に本発明の変形例を、図２に示す。本変
形例が図１に示した実施例と異なる点は、不凝縮ガスを
抽気する抽気配管２２ｂの低温吸収器７側端部を、この
低温吸収器７に散布される中間溶液を受ける落ち込み部
２３近傍まで延ばしたことにある。高温吸収器から導か
れた不凝縮ガスを、散布される中間溶液に巻き込ませて
落ち込み部２３まで導くことにより、吸収冷凍機のの大
きさに無関係に、不凝縮ガスを確実に吸収冷凍機外部へ
放出することができる。

【００２５】本発明の他の変形例を、図３に示す。本変
形例が上記実施例と異なる点は、ドレンクーラ１９の位
置を変えた点にある。つまり、本変形例では、低温吸収
器７から低温再生器２及び高温再生器１へ稀溶液を送る
配管１５ｄから分岐して、高温再生器１に稀溶液を送る
配管１５ｆにドレンクーラ１９を介在させている。

【００２６】本変形例によれば、高温再生器１に送る稀
溶液と高温再生器１から流出した蒸気が熱交換するの
で、溶液散布ポンプ９に流入する溶液の異常な温度上昇
を防止できる。これにより、溶液散布ポンプ９の破損を
防止できる。なお、本変形例の代わりに、配管１５dか
ら分岐した、稀溶液を低温再生器２に導く配管１５ｇに
ドレンクーラ１９を設けても、同様の効果が得られる。

【００２７】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
高温吸収器内の不凝縮ガスを圧力差で低温吸収器へ移動
させているので、簡単な構成で確実に不凝縮ガスを吸収
冷凍機外に排出できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る２段２重効用吸収冷温水機の一実
施例のサイクル系統図である。

【図２】本発明に係る２段２重吸収効用冷温水機の変形
例のサイクル系統図である。

【図３】本発明に係る２段２重効用吸収冷温水機の他の
変形例のサイクル系統図である。

【符号の説明】

１…高温再生器、２…低温再生器、３…凝縮器、４…高
温蒸発器、５…低温蒸発器、６…高温吸収器、７…低温
吸収器、８ａ〜８ｃ… 溶液熱交換器、９…溶液散布ポ
ンプ、１０ａ、１０ｂ…溶液循環ポンプ、１１…冷媒ポ
ンプ、１２…混合冷媒ポンプ、１３…冷媒タンク、１４
…混合冷媒タンク、１４ａ…配管、１５ａ〜１５ｇ…配
管、１６ａ〜１６ｃ…弁、１７ａ〜１７ｅ…伝熱管、１
８…蒸気配管、１９…ドレンクーラ、２０…濃度検出手
段、２１…補助溶液タンク、２２a…流入口、２２ｂ…
配管、２２ｃ…流出口、２３…落ち込み部。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 西口 章 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 (56)参考文献 特開 昭61−259066（ＪＰ，Ａ) 特開 平８−313119（ＪＰ，Ａ) 特開 平８−247566（ＪＰ，Ａ) 特開 昭59−18355（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) F25B 43/04 F25B 15/00 303

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】高温再生器、低温再生器、凝縮器、下部に
   第１の液溜りが形成された高温吸収器、下部に第２の液
   溜りが形成された低温吸収器、高温蒸発器及び低温蒸発
   器とを備え、前記低温吸収器で発生した吸収熱を冷熱媒
   体が吸収し、前記高温蒸発器で放熱する冷熱媒体の循環
   路を形成した２段２重効用吸収冷凍機において、 前記高温吸収器の第１の液溜りより上部と前記低温吸収
   器の第２の液溜りより上部とを連通する連通配管を設
   け、さらに前記第２の液溜り部の上方に前記低温吸収器
   内に散布される中間溶液の落ち込み部を設け、前記連通
   配管の端部をこの中間溶液の落ち込み部近傍に配置し、
   前記高温吸収器の不凝縮ガスを前記低温吸収器に導くこ
   とを特徴とする２段２重効用吸収冷凍機。
2. 【請求項２】前記低温蒸発器の底部に複数の開口を形成
   し、この複数の開口と前記高温蒸発器とを連通する他の
   連通手段を設け、前記高温蒸発器から前記低温蒸発器に
   冷媒を供給することを特徴とする請求項１に記載の２段
   ２重効用吸収冷凍機。
3. 【請求項３】冷媒は水で、吸収溶液を臭化リチウム水溶
   液としたことを特徴とする請求項１ないし２のいずれか
   １項に記載の２段２重効用吸収冷凍機。