JP3883771B2 - 吸収式冷凍機 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、吸収式冷凍サイクルを用いた吸収式冷凍機に関するものであり、特にその吸収器および蒸発器、あるいは凝縮器をコンパクト化するための技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
吸収器および蒸発器をコンパクトにする技術として、特開平１１−２０１５８５号公報に開示された技術が知られている。この技術は、蒸発器の内部で出力用熱媒体を流すプレート型の熱交換器を多数積層して形成するとともに、吸収器の内部で冷却用熱媒体を流すプレート型の熱交換器を多数積層して形成し、それらを１つのシェルの内部に収納するものである。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかるに、上記公報に開示された技術では、各熱交換器を覆い、内部を真空に保つための独立したシェルが必要であり、このシェルによって大型化、重量化する不具合がある。
また、シェルの内部に独立した蒸発器と吸収器を配置していたため、蒸発器と吸収器の占めるスペースが大きく、大型化してしまう不具合もあった。
【０００４】
【発明の目的】
本発明は、上記の事情に鑑みてなされたもので、その目的は、吸収器および蒸発器、凝縮器をコンパクト化した吸収式冷凍機の提供にある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明の吸収式冷凍機は、上記の目的を達成するために、次の技術的手段を採用した。
〔請求項１の手段〕
吸収式冷凍機は、
吸収液を加熱させる加熱手段と、
この加熱手段で吸収液を加熱することによって吸収液の一部を気化させる再生器、この再生器で発生した気化冷媒を冷却して凝縮液化する凝縮器、この凝縮器で凝縮液化した液化冷媒を低圧下で蒸発させる蒸発器、この蒸発器で蒸発した気化冷媒を吸収液に吸収させる吸収器、この吸収器内の吸収液を前記再生器へ圧送する溶液ポンプを具備する吸収式冷凍サイクルとを備え、
前記吸収器は、前記冷却用熱媒体が内部を流れる冷却用壁体を構成要素としたケーシングを備え、このケーシングの内側における前記冷却用壁体によって吸収液が冷媒を吸収する際に生じる吸収熱を奪うものであり、
前記吸収器を構成する前記ケーシングで囲まれた内部空間には、前記蒸発器が配置されることを特徴とする。
【０００６】
〔請求項２の手段〕
吸収式冷凍機は、
吸収液を加熱させる加熱手段と、
この加熱手段で吸収液を加熱することによって吸収液の一部を気化させる再生器、この再生器で発生した気化冷媒を冷却して凝縮液化する凝縮器、この凝縮器で凝縮液化した液化冷媒を低圧下で蒸発させる蒸発器、この蒸発器で蒸発した気化冷媒を吸収液に吸収させる吸収器、この吸収器内の吸収液を前記再生器へ圧送する溶液ポンプを具備する吸収式冷凍サイクルとを備え、
前記凝縮器は、前記冷却用熱媒体が内部を流れる冷却用壁体を構成要素としたケーシングを備え、このケーシングの内側における前記冷却用壁体によって気化冷媒を凝縮液化させることを特徴とする。
【０００７】
〔請求項３の手段〕
吸収式冷凍機は、
吸収液を加熱させる加熱手段と、
この加熱手段で吸収液を加熱することによって吸収液の一部を気化させる再生器、この再生器で発生した気化冷媒を冷却して凝縮液化する凝縮器、この凝縮器で凝縮液化した液化冷媒を低圧下で蒸発させる蒸発器、この蒸発器で蒸発した気化冷媒を吸収液に吸収させる吸収器、この吸収器内の吸収液を前記再生器へ圧送する溶液ポンプを具備する吸収式冷凍サイクルとを備え、
前記凝縮器および前記吸収器は、前記冷却用熱媒体が内部を流れる冷却用壁体を構成要素としたケーシングを備え、
前記凝縮器を構成する前記ケーシングの内側の前記冷却用壁体は、気化冷媒を凝縮液化させるものであり、
前記吸収器を構成する前記ケーシングの内側の前記冷却用壁体は、吸収液が冷媒を吸収する際に生じる吸収熱を奪うものであり、
前記吸収器を構成する前記ケーシングで囲まれた内部空間には、前記蒸発器が配置されることを特徴とする。
【０００８】
〔請求項４の手段〕
請求項１または請求項３の吸収式冷凍機において、
前記蒸発器は、前記凝縮器で凝縮液化した液化冷媒が表面に散布され、内部に出力用熱媒体が流れるプレート型熱交換器を備え、このプレート型熱交換器が前記吸収器を構成する前記ケーシングの内側に配置されることを特徴とする。
【０００９】
〔請求項５の手段〕
請求項２または請求項３の吸収式冷凍機において、
前記凝縮器を構成する前記ケーシングで囲まれた内部空間には、前記再生器が配置されることを特徴とする。
【００１０】
〔請求項６の手段〕
請求項５の吸収式冷凍機において、
前記再生器は、吸収液が表面に散布され、内部に吸収液加熱用熱媒体が流れるプレート型熱交換器を備え、このプレート型熱交換器が前記凝縮器を構成する前記ケーシングの内側に配置されることを特徴とする。
【００１１】
【作用および発明の効果】
〔請求項１の作用および効果〕
吸収器は、ケーシングの内側における冷却用壁体によって吸収液が冷媒を吸収する際に生じる吸収熱を奪う。つまり、ケーシングによって吸収器が構成されるものであるため、従来のような吸収器および蒸発器を覆うための独立したシェルが不要になり、コンパクト化が可能になる。
また、従来のようなシェルが不要になるため、軽量化ができ、材料費の削減によって吸収器のコストを抑えることができる。
さらに、吸収器を構成するケーシングで囲まれた内部空間に蒸発器が配置されるため、吸収器および蒸発器の占めるスペースを小さくできる。
【００１２】
〔請求項２の作用および効果〕
凝縮器は、ケーシングの内側における冷却用壁体によって気化冷媒が凝縮液化される。つまり、ケーシングによって凝縮器が構成されるものであるため、従来のような凝縮器を覆うための独立したシェルが不要になり、コンパクト化が可能になる。また、従来のような独立したシェルが不要になるため、軽量化ができ、材料費の削減によって凝縮器のコストを抑えることができる。
【００１３】
〔請求項３の作用および効果〕
凝縮器および吸収器は、冷却用熱媒体が内部を流れる冷却用壁体によって内部を真空状態に保つケーシングを備え、凝縮器を構成する冷却用壁体によって気化冷媒を凝縮液化するとともに、吸収器を構成する冷却用壁体によって吸収液が冷媒を吸収する際に生じる吸収熱を奪う。このように、ケーシングによって吸収器や凝縮器が構成されるため、従来のような凝縮器や、吸収器および蒸発器を覆うための独立したシェルが不要になり、コンパクト化が可能になる。また、従来のような独立したシェルが不要になるため、軽量化ができ、材料費の削減によって吸収器のコストを抑えることができる。
さらに、吸収器を構成するケーシングの内側に蒸発器が配置されるため、吸収器および蒸発器の占めるスペースを小さくできる。
【００１４】
〔請求項４の作用および効果〕
蒸発器は、内部に出力用熱媒体が流れるプレート型熱交換器を備えるものであり、このプレート型熱交換器が吸収器を構成するケーシングで囲まれた内部空間に配置される構造を採用するものであるため、蒸発器を収納した吸収器の薄型化が可能になる。
【００１５】
〔請求項５の作用および効果〕
凝縮器を構成するケーシングの内側に再生器が配置されるため、再生器および凝縮器の占めるスペースを小さくできる。
【００１６】
〔請求項６の作用および効果〕
再生器は、内部に吸収液加熱用熱媒体が流れるプレート型熱交換器を備えるものであり、このプレート型熱交換器が凝縮器を構成するケーシングで囲まれた内部空間に配置される構造を採用するものであるため、再生器を収納した凝縮器の薄型化が可能になる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の実施の形態を、２つの実施例と変形例に基づいて説明する。
〔第１実施例の構成〕
図１は凝縮器、蒸発器、吸収器を一体化したユニットの断面図である。
例えば、空調用に用いられる吸収式冷凍機は、大別して、吸収液（例えば、臭化リチウム水溶液）を加熱する加熱手段と、吸収式冷凍サイクルと、吸収式冷凍サイクルで冷却または加熱された冷温水（出力用熱媒体に相当するものであり、例えば水）で室内を空調する室内空調手段と、吸収式冷凍サイクル内で主に気化冷媒（本実施例では水蒸気）を冷やすために用いられる冷却水（冷却用熱媒体に相当する）を冷却する冷却水冷却手段と、搭載された各電気機能部品を制御する制御装置とから構成される。
【００１８】
加熱手段は、例えば、燃料であるガスを燃焼して熱を発生させ、発生した熱によって吸収液を加熱するガス燃焼装置であり、焼却炉や内燃機関等より生じる燃焼熱等を利用しても良い。
【００１９】
吸収式冷凍サイクルは、加熱手段によって加熱される沸騰器を備え、この沸騰器内に供給された低液が加熱されることによって低液に含まれる冷媒（水）を気化（蒸発）させて中濃度吸収液（以下、中液）にする高温再生器と、この高温再生器内の気化冷媒の凝縮熱を利用して、高温再生器側から圧力差を利用して供給される中液を加熱し、中液に含まれる冷媒を気化させて中液を高濃度吸収液（以下、高液）にする低温再生器と、高温再生器および低温再生器からの気化冷媒（水蒸気）を冷却して凝縮液化する凝縮器１と、この凝縮器１で凝縮液化した液化冷媒（水）を真空に近い圧力下で蒸発させる蒸発器２と、この蒸発器２で蒸発した気化冷媒を低温再生器で得られた高液に吸収させる吸収器３とから構成される。
【００２０】
凝縮器１、蒸発器２、吸収器３は、図１に示されるように一体のユニットＡに設けられており、凝縮器１および吸収器３は、冷却水が内部を流れる冷却用壁体４によって内部を真空状態に保つケーシング５を備える。このケーシング５の内側における冷却用壁体４は、気化冷媒を凝縮液化させるとともに、吸収液が冷媒を吸収する際に生じる吸収熱を奪うものである。つまり、凝縮器１を構成する上側の冷却用壁体４（以下、上部冷却用壁体４Ａ）の内面は、高温再生器や低温再生器で発生した気化冷媒を凝縮液化させるものであり、吸収器３を構成する下側の冷却用壁体４（以下、下部冷却用壁体４Ｂ）の内面は、吸収液が冷媒を吸収する際に生じる吸収熱を奪うものである。
【００２１】
図１に示すユニットＡを説明する。このユニットＡは縦長、薄型の箱状を呈するものである。ユニットＡを構成するケーシング５は、その内部を真空状態に保つことができるものであり、大きな壁面を構成する左右の壁体は、その内部を冷却水が流れる冷却用壁体４によって構成される。冷却用壁体４は、薄い矩形の容器形状を呈するものであり、この冷却用壁体４の下部には、図示しない冷却水供給管が接続され、冷却用壁体４の上部には図示しない冷却水排出管が接続され、冷却用壁体４の下方から上方へ冷却水が流れるように設けられている。なお、冷却用壁体４を構成するプレートを波型にしたり、部分的にリブを設けたり、補強プレートを加えるなどして耐圧性を向上させても良い。
また、ケーシング５の上下には、比較的小さな表面積の壁面を構成するプレート６、７が配置されている。さらに、ケーシング５の前後にも、比較的小さな表面積の壁面を構成する図示しないプレートが配置されている。
【００２２】
上側の凝縮器１を構成する部分と、下側の吸収器３を構成する部分は、左右の冷却用壁体４の間に形成された絞り用凸部８によって区画されている。この絞り用凸部８は、上部冷却用壁体４Ａの内面で凝縮液化した液化冷媒を下方の蒸発器２に滴下させるために用いられるものである。
この実施例では、凝縮器１から滴下される液化冷媒を、下方の蒸発器２に的確に滴下させる手段として、冷媒ドリッパー９を用いている。この冷媒ドリッパー９は、凝縮器１から滴下される液化冷媒を蒸発器２の上方へ導く冷媒散布具９Ａと、この冷媒散布具９Ａで蒸発器２に滴下される液化冷媒を真空下で再沸騰させてから下方の蒸発器２へ案内するロート具９Ｂとから構成されている。
【００２３】
蒸発器２は、吸収器３を構成する左右の下部冷却用壁体４Ｂの間に配置される縦長、薄型の単板のプレート型熱交換器１０であり、その表面には凝縮器１で凝縮液化した液化冷媒が表面に散布され、内部には出力用熱媒体である冷温水が流れる。なお、プレート型熱交換器１０への冷温水の給排は、ケーシング５を構成する前後のプレートの一方から成されるものであり、例えばプレート型熱交換器１０の下方から上方へ冷温水が流れるように設けられている。
【００２４】
蒸発器２を収容するケーシング５の内部は、ほぼ真空に保たれるため、沸点が低く、プレート型熱交換器１０に散布された液化冷媒は大変蒸発しやすい。そして、プレート型熱交換器１０に散布された液化冷媒は、プレート型熱交換器１０の内部を流れる冷温水から気化熱を奪って蒸発する。この結果、プレート型熱交換器１０の内部を流れる冷温水が冷却される。そして、冷却された冷温水は、室内空調手段に導かれ、室内を冷房する。
なお、暖房時は、加熱手段で加熱された吸収液が蒸発器２を収容するケーシング５の下部に供給され、プレート型熱交換器１０の内部を流れる冷温水を加熱する。そして、プレート型熱交換器１０の内部を流れて加熱された冷温水が室内空調手段に導かれ、室内を暖房する。
【００２５】
吸収器３は、下部冷却用壁体４Ｂの内面に沿って上方から下方へ高液が流されるものであり、下部冷却用壁体４Ｂの内面の上部には、高液を下部冷却用壁体４Ｂに沿って滴下するための高液ドリッパー１１が設けられている。この高液ドリッパー１１への高液の供給は、ケーシング５を構成する前後のプレートの一方から成されるものである。
下部冷却用壁体４Ｂの内面に散布された高液は、下部冷却用壁体４Ｂの表面を伝わって下方へ落下する間に、蒸発器２としてのプレート型熱交換器１０において蒸発により生成された気化冷媒を吸収する。この結果、ケーシング５の底に落下した吸収液は、濃度が薄くなった低液となる。ケーシング５の底には、低液を加熱する沸騰器へ低液を導くための低液管１２が接続されている。この低液管１２には、ほぼ真空状態のケーシング５の内部から沸騰器に向けて低液を流すための溶液ポンプが設けられている。
【００２６】
（吸収式冷凍サイクルの作動）
吸収式冷凍サイクルは、加熱手段が沸騰器を加熱することにより、高温再生器と低温再生器で低液や中液から気化冷媒を取り出すとともに、低温再生器で中液から高液を取り出す。
【００２７】
高温再生器および低温再生器で取り出された気化冷媒は、上部冷却用壁体４Ａの内部を流れる冷却水によって冷却されて凝縮液化した後、蒸発器２としてのプレート型熱交換器１０に散布され、プレート型熱交換器１０の内部を流れる冷温水から気化熱を奪って蒸発する。このため、プレート型熱交換器１０を通過して冷却された冷温水は、室内空調手段に供給されて室内を冷房する。
【００２８】
前記蒸発器２で蒸発した気化冷媒は、吸収器３としての下部冷却用壁体４Ｂの内面に沿って流れる高液に吸収される。なお、気化冷媒が高液に吸収される際に発生する吸収熱は、冷却用壁体４の内部を流れる冷却水によって吸熱されて吸収能力の低下が防止される。
なお、気化冷媒を吸収した高液は低液となり、溶液ポンプの作動によって再び沸騰器内に戻され、上記のサイクルを繰り返す。
【００２９】
〔第１実施例の効果〕
凝縮器１、蒸発器２、吸収器３を構成するユニットＡは、上部冷却用壁体４Ａの内側によって気化冷媒を凝縮液化するとともに、下部冷却用壁体４Ｂの内側によって吸収液が冷媒を吸収する際に生じる吸収熱を奪う。このように、ケーシング５自体が凝縮器１や吸収器３を構成するものであるため、従来のような凝縮器１や、蒸発器２および吸収器３を覆うための独立したシェルが不要になり、コンパクト化が可能になる。また、従来のような独立したシェルが不要になるため、軽量化が図れるとともに、材料費の削減によって吸収器３のコストを抑えることができる。
また、吸収器３を構成するケーシング５の内側に蒸発器２が配置される構造であるため、蒸発器２と吸収器３の占めるスペースが小さく済む。
【００３０】
蒸発器２を構成する薄い単板のプレート型熱交換器１０が、吸収器３を構成するケーシング５で囲まれた内部空間に配置される構造を採用するものであるため、蒸発器２を収納した吸収器３の薄型化が可能になる。
暖房運転時は、冷却用壁体４内の冷却水を抜き、空にすることで冷却用壁体４を断熱層として利用できるため、暖房時の熱ロスを抑えることができる。
一方、ユニットＡを多数用いることで大能力の吸収式冷凍機に対応できる。つまり、ユニットＡ数を可変することで能力を容易に可変できるので、能力ごとに凝縮器１や、蒸発器２および吸収器３を新たに設計、作成する必要がなく、製作コストを抑えることができる。
【００３１】
〔第２実施例〕
図２は第２実施例を示す図面であり、凝縮器１、蒸発器２、吸収器３の他に、低温再生器１３を一体化したユニットＡの断面図である。
この実施例は、凝縮器１を構成する上側のケーシング５の内部空間に、低温再生器１３を配置したものである。
低温再生器１３は、高温再生器で発生した高温の冷媒蒸気（吸収液加熱用熱媒体に相当する）を利用して、高温再生器側から供給される中液を低圧下で加熱し、中液に含まれる冷媒を気化させて冷媒蒸気を得るとともに、中液を高液にするものである。
【００３２】
この実施例で示す低温再生器１３は、凝縮器１を構成する左右の上部冷却用壁体４Ａの間に配置される縦長、薄型を呈した２枚のプレート型熱交換器１４であり、各プレート型熱交換器１４の表面には高温再生器から供給される中液が散布され、内部には高温再生器で得られた高温の冷媒蒸気（吸収液加熱用熱媒体）が流れるものである。なお、各プレート型熱交換器１４の上部には、高温再生器から供給された中液を各プレート型熱交換器１４に的確に滴下させる手段として、中液ドリッパー１５が配置されている。
【００３３】
プレート型熱交換器１４は、上方が開放された略断面コ字形の仕切壁１６内に配置されるものであり、プレート型熱交換器１４の内部を通過した冷媒は仕切壁１６の外部の凝縮器１内へ排出される。また、各プレート型熱交換器１４の表面で中液から蒸発した冷媒蒸気は、仕切壁１６の上部開口から両側の凝縮器１内に供給されて凝縮する。
なお、仕切壁１６の底には、プレート型熱交換器１４から高液が滴下する。そしてその高液は、一端ユニットＡの外部に導かれた後、下部の吸収器３内に設けられている高液ドリッパー１１に供給され、下部冷却用壁体４Ｂの内面に沿って上方から下方へ流される。
【００３４】
〔第２実施例の効果〕
凝縮器１、蒸発器２、吸収器３、低温再生器１３を構成するユニットＡのケーシング５自体が凝縮器１、蒸発器２、吸収器３、低温再生器１３を覆うシェルの役目を果たすため、凝縮器１および低温再生器１３や、蒸発器２および吸収器３を覆うための独立したシェルが不要であり、コンパクト化が可能になる。また、独立したシェルが不要になることによって、軽量化が図れるとともに、材料費の削減によってコストを抑えることができる。
【００３５】
また、凝縮器１を構成するケーシング５の内側に低温再生器１３が配置される構造であるため、凝縮器１と低温再生器１３の占めるスペースが小さく済む。
さらに、この第２実施例では、低温再生器１３を構成する２枚の薄いプレート型熱交換器１４が、凝縮器１を構成するケーシング５で囲まれた内部空間に配置される構造を採用するものであるため、低温再生器１３を収納した凝縮器１の薄型化が可能になる。
【００３６】
〔変形例〕
上記の第１実施例では凝縮器１、蒸発器２、吸収器３を１つのユニットＡに設けた例を示したが、凝縮器１と、蒸発器２および吸収器３とを、別々に用いても良い。
また、第２実施例では凝縮器１、蒸発器２、吸収器３、低温再生器１３を１つのユニットＡに設けた例を示したが、凝縮器１および低温再生器１３と、蒸発器２および吸収器３とを、別々に用いても良い。
上記の実施例では、吸収式冷凍サイクルの一例として２重効用型の吸収式冷凍サイクルを例に示したが、１重効用型の吸収式冷凍サイクルでも良いし、３重以上の多重効用型の吸収式冷凍サイクルでも良い。
【００３７】
吸収液の一例として臭化リチウム水溶液を例に示したが、冷媒にアンモニア、吸収剤に水を利用したアンモニア水溶液など他の吸収液を用いても良い。
熱媒体の一例として、水を用いた例を示したが、不凍液やオイルなど他の熱媒体を用いても良い。
空調用に用いられる吸収式冷凍機を例に示したが、冷凍用や冷蔵用など他の吸収式冷凍機に適用しても良い。
【図面の簡単な説明】
【図１】凝縮器、蒸発器、吸収器を一体化したユニットの断面図である。
【図２】凝縮器、蒸発器、吸収器、低温再生器を一体化したユニットの断面図である。
【符号の説明】
１ 凝縮器
２ 蒸発器
３ 吸収器
４ 冷却用壁体
４Ａ 上部冷却用壁体（凝縮器を構成する冷却用壁体）
４Ｂ 下部冷却用壁体（吸収器を構成する冷却用壁体）
５ ケーシング
１０ 蒸発器を構成するプレート型熱交換器
１３ 低温再生器
１４ 低温再生器を構成するプレート型熱交換器
【発明の属する技術分野】
本発明は、吸収式冷凍サイクルを用いた吸収式冷凍機に関するものであり、特にその吸収器および蒸発器、あるいは凝縮器をコンパクト化するための技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
吸収器および蒸発器をコンパクトにする技術として、特開平１１−２０１５８５号公報に開示された技術が知られている。この技術は、蒸発器の内部で出力用熱媒体を流すプレート型の熱交換器を多数積層して形成するとともに、吸収器の内部で冷却用熱媒体を流すプレート型の熱交換器を多数積層して形成し、それらを１つのシェルの内部に収納するものである。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかるに、上記公報に開示された技術では、各熱交換器を覆い、内部を真空に保つための独立したシェルが必要であり、このシェルによって大型化、重量化する不具合がある。
また、シェルの内部に独立した蒸発器と吸収器を配置していたため、蒸発器と吸収器の占めるスペースが大きく、大型化してしまう不具合もあった。
【０００４】
【発明の目的】
本発明は、上記の事情に鑑みてなされたもので、その目的は、吸収器および蒸発器、凝縮器をコンパクト化した吸収式冷凍機の提供にある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明の吸収式冷凍機は、上記の目的を達成するために、次の技術的手段を採用した。
〔請求項１の手段〕
吸収式冷凍機は、
吸収液を加熱させる加熱手段と、
この加熱手段で吸収液を加熱することによって吸収液の一部を気化させる再生器、この再生器で発生した気化冷媒を冷却して凝縮液化する凝縮器、この凝縮器で凝縮液化した液化冷媒を低圧下で蒸発させる蒸発器、この蒸発器で蒸発した気化冷媒を吸収液に吸収させる吸収器、この吸収器内の吸収液を前記再生器へ圧送する溶液ポンプを具備する吸収式冷凍サイクルとを備え、
前記吸収器は、前記冷却用熱媒体が内部を流れる冷却用壁体を構成要素としたケーシングを備え、このケーシングの内側における前記冷却用壁体によって吸収液が冷媒を吸収する際に生じる吸収熱を奪うものであり、
前記吸収器を構成する前記ケーシングで囲まれた内部空間には、前記蒸発器が配置されることを特徴とする。
【０００６】
〔請求項２の手段〕
吸収式冷凍機は、
吸収液を加熱させる加熱手段と、
この加熱手段で吸収液を加熱することによって吸収液の一部を気化させる再生器、この再生器で発生した気化冷媒を冷却して凝縮液化する凝縮器、この凝縮器で凝縮液化した液化冷媒を低圧下で蒸発させる蒸発器、この蒸発器で蒸発した気化冷媒を吸収液に吸収させる吸収器、この吸収器内の吸収液を前記再生器へ圧送する溶液ポンプを具備する吸収式冷凍サイクルとを備え、
前記凝縮器は、前記冷却用熱媒体が内部を流れる冷却用壁体を構成要素としたケーシングを備え、このケーシングの内側における前記冷却用壁体によって気化冷媒を凝縮液化させることを特徴とする。
【０００７】
〔請求項３の手段〕
吸収式冷凍機は、
吸収液を加熱させる加熱手段と、
この加熱手段で吸収液を加熱することによって吸収液の一部を気化させる再生器、この再生器で発生した気化冷媒を冷却して凝縮液化する凝縮器、この凝縮器で凝縮液化した液化冷媒を低圧下で蒸発させる蒸発器、この蒸発器で蒸発した気化冷媒を吸収液に吸収させる吸収器、この吸収器内の吸収液を前記再生器へ圧送する溶液ポンプを具備する吸収式冷凍サイクルとを備え、
前記凝縮器および前記吸収器は、前記冷却用熱媒体が内部を流れる冷却用壁体を構成要素としたケーシングを備え、
前記凝縮器を構成する前記ケーシングの内側の前記冷却用壁体は、気化冷媒を凝縮液化させるものであり、
前記吸収器を構成する前記ケーシングの内側の前記冷却用壁体は、吸収液が冷媒を吸収する際に生じる吸収熱を奪うものであり、
前記吸収器を構成する前記ケーシングで囲まれた内部空間には、前記蒸発器が配置されることを特徴とする。
【０００８】
〔請求項４の手段〕
請求項１または請求項３の吸収式冷凍機において、
前記蒸発器は、前記凝縮器で凝縮液化した液化冷媒が表面に散布され、内部に出力用熱媒体が流れるプレート型熱交換器を備え、このプレート型熱交換器が前記吸収器を構成する前記ケーシングの内側に配置されることを特徴とする。
【０００９】
〔請求項５の手段〕
請求項２または請求項３の吸収式冷凍機において、
前記凝縮器を構成する前記ケーシングで囲まれた内部空間には、前記再生器が配置されることを特徴とする。
【００１０】
〔請求項６の手段〕
請求項５の吸収式冷凍機において、
前記再生器は、吸収液が表面に散布され、内部に吸収液加熱用熱媒体が流れるプレート型熱交換器を備え、このプレート型熱交換器が前記凝縮器を構成する前記ケーシングの内側に配置されることを特徴とする。
【００１１】
【作用および発明の効果】
〔請求項１の作用および効果〕
吸収器は、ケーシングの内側における冷却用壁体によって吸収液が冷媒を吸収する際に生じる吸収熱を奪う。つまり、ケーシングによって吸収器が構成されるものであるため、従来のような吸収器および蒸発器を覆うための独立したシェルが不要になり、コンパクト化が可能になる。
また、従来のようなシェルが不要になるため、軽量化ができ、材料費の削減によって吸収器のコストを抑えることができる。
さらに、吸収器を構成するケーシングで囲まれた内部空間に蒸発器が配置されるため、吸収器および蒸発器の占めるスペースを小さくできる。
【００１２】
〔請求項２の作用および効果〕
凝縮器は、ケーシングの内側における冷却用壁体によって気化冷媒が凝縮液化される。つまり、ケーシングによって凝縮器が構成されるものであるため、従来のような凝縮器を覆うための独立したシェルが不要になり、コンパクト化が可能になる。また、従来のような独立したシェルが不要になるため、軽量化ができ、材料費の削減によって凝縮器のコストを抑えることができる。
【００１３】
〔請求項３の作用および効果〕
凝縮器および吸収器は、冷却用熱媒体が内部を流れる冷却用壁体によって内部を真空状態に保つケーシングを備え、凝縮器を構成する冷却用壁体によって気化冷媒を凝縮液化するとともに、吸収器を構成する冷却用壁体によって吸収液が冷媒を吸収する際に生じる吸収熱を奪う。このように、ケーシングによって吸収器や凝縮器が構成されるため、従来のような凝縮器や、吸収器および蒸発器を覆うための独立したシェルが不要になり、コンパクト化が可能になる。また、従来のような独立したシェルが不要になるため、軽量化ができ、材料費の削減によって吸収器のコストを抑えることができる。
さらに、吸収器を構成するケーシングの内側に蒸発器が配置されるため、吸収器および蒸発器の占めるスペースを小さくできる。
【００１４】
〔請求項４の作用および効果〕
蒸発器は、内部に出力用熱媒体が流れるプレート型熱交換器を備えるものであり、このプレート型熱交換器が吸収器を構成するケーシングで囲まれた内部空間に配置される構造を採用するものであるため、蒸発器を収納した吸収器の薄型化が可能になる。
【００１５】
〔請求項５の作用および効果〕
凝縮器を構成するケーシングの内側に再生器が配置されるため、再生器および凝縮器の占めるスペースを小さくできる。
【００１６】
〔請求項６の作用および効果〕
再生器は、内部に吸収液加熱用熱媒体が流れるプレート型熱交換器を備えるものであり、このプレート型熱交換器が凝縮器を構成するケーシングで囲まれた内部空間に配置される構造を採用するものであるため、再生器を収納した凝縮器の薄型化が可能になる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の実施の形態を、２つの実施例と変形例に基づいて説明する。
〔第１実施例の構成〕
図１は凝縮器、蒸発器、吸収器を一体化したユニットの断面図である。
例えば、空調用に用いられる吸収式冷凍機は、大別して、吸収液（例えば、臭化リチウム水溶液）を加熱する加熱手段と、吸収式冷凍サイクルと、吸収式冷凍サイクルで冷却または加熱された冷温水（出力用熱媒体に相当するものであり、例えば水）で室内を空調する室内空調手段と、吸収式冷凍サイクル内で主に気化冷媒（本実施例では水蒸気）を冷やすために用いられる冷却水（冷却用熱媒体に相当する）を冷却する冷却水冷却手段と、搭載された各電気機能部品を制御する制御装置とから構成される。
【００１８】
加熱手段は、例えば、燃料であるガスを燃焼して熱を発生させ、発生した熱によって吸収液を加熱するガス燃焼装置であり、焼却炉や内燃機関等より生じる燃焼熱等を利用しても良い。
【００１９】
吸収式冷凍サイクルは、加熱手段によって加熱される沸騰器を備え、この沸騰器内に供給された低液が加熱されることによって低液に含まれる冷媒（水）を気化（蒸発）させて中濃度吸収液（以下、中液）にする高温再生器と、この高温再生器内の気化冷媒の凝縮熱を利用して、高温再生器側から圧力差を利用して供給される中液を加熱し、中液に含まれる冷媒を気化させて中液を高濃度吸収液（以下、高液）にする低温再生器と、高温再生器および低温再生器からの気化冷媒（水蒸気）を冷却して凝縮液化する凝縮器１と、この凝縮器１で凝縮液化した液化冷媒（水）を真空に近い圧力下で蒸発させる蒸発器２と、この蒸発器２で蒸発した気化冷媒を低温再生器で得られた高液に吸収させる吸収器３とから構成される。
【００２０】
凝縮器１、蒸発器２、吸収器３は、図１に示されるように一体のユニットＡに設けられており、凝縮器１および吸収器３は、冷却水が内部を流れる冷却用壁体４によって内部を真空状態に保つケーシング５を備える。このケーシング５の内側における冷却用壁体４は、気化冷媒を凝縮液化させるとともに、吸収液が冷媒を吸収する際に生じる吸収熱を奪うものである。つまり、凝縮器１を構成する上側の冷却用壁体４（以下、上部冷却用壁体４Ａ）の内面は、高温再生器や低温再生器で発生した気化冷媒を凝縮液化させるものであり、吸収器３を構成する下側の冷却用壁体４（以下、下部冷却用壁体４Ｂ）の内面は、吸収液が冷媒を吸収する際に生じる吸収熱を奪うものである。
【００２１】
図１に示すユニットＡを説明する。このユニットＡは縦長、薄型の箱状を呈するものである。ユニットＡを構成するケーシング５は、その内部を真空状態に保つことができるものであり、大きな壁面を構成する左右の壁体は、その内部を冷却水が流れる冷却用壁体４によって構成される。冷却用壁体４は、薄い矩形の容器形状を呈するものであり、この冷却用壁体４の下部には、図示しない冷却水供給管が接続され、冷却用壁体４の上部には図示しない冷却水排出管が接続され、冷却用壁体４の下方から上方へ冷却水が流れるように設けられている。なお、冷却用壁体４を構成するプレートを波型にしたり、部分的にリブを設けたり、補強プレートを加えるなどして耐圧性を向上させても良い。
また、ケーシング５の上下には、比較的小さな表面積の壁面を構成するプレート６、７が配置されている。さらに、ケーシング５の前後にも、比較的小さな表面積の壁面を構成する図示しないプレートが配置されている。
【００２２】
上側の凝縮器１を構成する部分と、下側の吸収器３を構成する部分は、左右の冷却用壁体４の間に形成された絞り用凸部８によって区画されている。この絞り用凸部８は、上部冷却用壁体４Ａの内面で凝縮液化した液化冷媒を下方の蒸発器２に滴下させるために用いられるものである。
この実施例では、凝縮器１から滴下される液化冷媒を、下方の蒸発器２に的確に滴下させる手段として、冷媒ドリッパー９を用いている。この冷媒ドリッパー９は、凝縮器１から滴下される液化冷媒を蒸発器２の上方へ導く冷媒散布具９Ａと、この冷媒散布具９Ａで蒸発器２に滴下される液化冷媒を真空下で再沸騰させてから下方の蒸発器２へ案内するロート具９Ｂとから構成されている。
【００２３】
蒸発器２は、吸収器３を構成する左右の下部冷却用壁体４Ｂの間に配置される縦長、薄型の単板のプレート型熱交換器１０であり、その表面には凝縮器１で凝縮液化した液化冷媒が表面に散布され、内部には出力用熱媒体である冷温水が流れる。なお、プレート型熱交換器１０への冷温水の給排は、ケーシング５を構成する前後のプレートの一方から成されるものであり、例えばプレート型熱交換器１０の下方から上方へ冷温水が流れるように設けられている。
【００２４】
蒸発器２を収容するケーシング５の内部は、ほぼ真空に保たれるため、沸点が低く、プレート型熱交換器１０に散布された液化冷媒は大変蒸発しやすい。そして、プレート型熱交換器１０に散布された液化冷媒は、プレート型熱交換器１０の内部を流れる冷温水から気化熱を奪って蒸発する。この結果、プレート型熱交換器１０の内部を流れる冷温水が冷却される。そして、冷却された冷温水は、室内空調手段に導かれ、室内を冷房する。
なお、暖房時は、加熱手段で加熱された吸収液が蒸発器２を収容するケーシング５の下部に供給され、プレート型熱交換器１０の内部を流れる冷温水を加熱する。そして、プレート型熱交換器１０の内部を流れて加熱された冷温水が室内空調手段に導かれ、室内を暖房する。
【００２５】
吸収器３は、下部冷却用壁体４Ｂの内面に沿って上方から下方へ高液が流されるものであり、下部冷却用壁体４Ｂの内面の上部には、高液を下部冷却用壁体４Ｂに沿って滴下するための高液ドリッパー１１が設けられている。この高液ドリッパー１１への高液の供給は、ケーシング５を構成する前後のプレートの一方から成されるものである。
下部冷却用壁体４Ｂの内面に散布された高液は、下部冷却用壁体４Ｂの表面を伝わって下方へ落下する間に、蒸発器２としてのプレート型熱交換器１０において蒸発により生成された気化冷媒を吸収する。この結果、ケーシング５の底に落下した吸収液は、濃度が薄くなった低液となる。ケーシング５の底には、低液を加熱する沸騰器へ低液を導くための低液管１２が接続されている。この低液管１２には、ほぼ真空状態のケーシング５の内部から沸騰器に向けて低液を流すための溶液ポンプが設けられている。
【００２６】
（吸収式冷凍サイクルの作動）
吸収式冷凍サイクルは、加熱手段が沸騰器を加熱することにより、高温再生器と低温再生器で低液や中液から気化冷媒を取り出すとともに、低温再生器で中液から高液を取り出す。
【００２７】
高温再生器および低温再生器で取り出された気化冷媒は、上部冷却用壁体４Ａの内部を流れる冷却水によって冷却されて凝縮液化した後、蒸発器２としてのプレート型熱交換器１０に散布され、プレート型熱交換器１０の内部を流れる冷温水から気化熱を奪って蒸発する。このため、プレート型熱交換器１０を通過して冷却された冷温水は、室内空調手段に供給されて室内を冷房する。
【００２８】
前記蒸発器２で蒸発した気化冷媒は、吸収器３としての下部冷却用壁体４Ｂの内面に沿って流れる高液に吸収される。なお、気化冷媒が高液に吸収される際に発生する吸収熱は、冷却用壁体４の内部を流れる冷却水によって吸熱されて吸収能力の低下が防止される。
なお、気化冷媒を吸収した高液は低液となり、溶液ポンプの作動によって再び沸騰器内に戻され、上記のサイクルを繰り返す。
【００２９】
〔第１実施例の効果〕
凝縮器１、蒸発器２、吸収器３を構成するユニットＡは、上部冷却用壁体４Ａの内側によって気化冷媒を凝縮液化するとともに、下部冷却用壁体４Ｂの内側によって吸収液が冷媒を吸収する際に生じる吸収熱を奪う。このように、ケーシング５自体が凝縮器１や吸収器３を構成するものであるため、従来のような凝縮器１や、蒸発器２および吸収器３を覆うための独立したシェルが不要になり、コンパクト化が可能になる。また、従来のような独立したシェルが不要になるため、軽量化が図れるとともに、材料費の削減によって吸収器３のコストを抑えることができる。
また、吸収器３を構成するケーシング５の内側に蒸発器２が配置される構造であるため、蒸発器２と吸収器３の占めるスペースが小さく済む。
【００３０】
蒸発器２を構成する薄い単板のプレート型熱交換器１０が、吸収器３を構成するケーシング５で囲まれた内部空間に配置される構造を採用するものであるため、蒸発器２を収納した吸収器３の薄型化が可能になる。
暖房運転時は、冷却用壁体４内の冷却水を抜き、空にすることで冷却用壁体４を断熱層として利用できるため、暖房時の熱ロスを抑えることができる。
一方、ユニットＡを多数用いることで大能力の吸収式冷凍機に対応できる。つまり、ユニットＡ数を可変することで能力を容易に可変できるので、能力ごとに凝縮器１や、蒸発器２および吸収器３を新たに設計、作成する必要がなく、製作コストを抑えることができる。
【００３１】
〔第２実施例〕
図２は第２実施例を示す図面であり、凝縮器１、蒸発器２、吸収器３の他に、低温再生器１３を一体化したユニットＡの断面図である。
この実施例は、凝縮器１を構成する上側のケーシング５の内部空間に、低温再生器１３を配置したものである。
低温再生器１３は、高温再生器で発生した高温の冷媒蒸気（吸収液加熱用熱媒体に相当する）を利用して、高温再生器側から供給される中液を低圧下で加熱し、中液に含まれる冷媒を気化させて冷媒蒸気を得るとともに、中液を高液にするものである。
【００３２】
この実施例で示す低温再生器１３は、凝縮器１を構成する左右の上部冷却用壁体４Ａの間に配置される縦長、薄型を呈した２枚のプレート型熱交換器１４であり、各プレート型熱交換器１４の表面には高温再生器から供給される中液が散布され、内部には高温再生器で得られた高温の冷媒蒸気（吸収液加熱用熱媒体）が流れるものである。なお、各プレート型熱交換器１４の上部には、高温再生器から供給された中液を各プレート型熱交換器１４に的確に滴下させる手段として、中液ドリッパー１５が配置されている。
【００３３】
プレート型熱交換器１４は、上方が開放された略断面コ字形の仕切壁１６内に配置されるものであり、プレート型熱交換器１４の内部を通過した冷媒は仕切壁１６の外部の凝縮器１内へ排出される。また、各プレート型熱交換器１４の表面で中液から蒸発した冷媒蒸気は、仕切壁１６の上部開口から両側の凝縮器１内に供給されて凝縮する。
なお、仕切壁１６の底には、プレート型熱交換器１４から高液が滴下する。そしてその高液は、一端ユニットＡの外部に導かれた後、下部の吸収器３内に設けられている高液ドリッパー１１に供給され、下部冷却用壁体４Ｂの内面に沿って上方から下方へ流される。
【００３４】
〔第２実施例の効果〕
凝縮器１、蒸発器２、吸収器３、低温再生器１３を構成するユニットＡのケーシング５自体が凝縮器１、蒸発器２、吸収器３、低温再生器１３を覆うシェルの役目を果たすため、凝縮器１および低温再生器１３や、蒸発器２および吸収器３を覆うための独立したシェルが不要であり、コンパクト化が可能になる。また、独立したシェルが不要になることによって、軽量化が図れるとともに、材料費の削減によってコストを抑えることができる。
【００３５】
また、凝縮器１を構成するケーシング５の内側に低温再生器１３が配置される構造であるため、凝縮器１と低温再生器１３の占めるスペースが小さく済む。
さらに、この第２実施例では、低温再生器１３を構成する２枚の薄いプレート型熱交換器１４が、凝縮器１を構成するケーシング５で囲まれた内部空間に配置される構造を採用するものであるため、低温再生器１３を収納した凝縮器１の薄型化が可能になる。
【００３６】
〔変形例〕
上記の第１実施例では凝縮器１、蒸発器２、吸収器３を１つのユニットＡに設けた例を示したが、凝縮器１と、蒸発器２および吸収器３とを、別々に用いても良い。
また、第２実施例では凝縮器１、蒸発器２、吸収器３、低温再生器１３を１つのユニットＡに設けた例を示したが、凝縮器１および低温再生器１３と、蒸発器２および吸収器３とを、別々に用いても良い。
上記の実施例では、吸収式冷凍サイクルの一例として２重効用型の吸収式冷凍サイクルを例に示したが、１重効用型の吸収式冷凍サイクルでも良いし、３重以上の多重効用型の吸収式冷凍サイクルでも良い。
【００３７】
吸収液の一例として臭化リチウム水溶液を例に示したが、冷媒にアンモニア、吸収剤に水を利用したアンモニア水溶液など他の吸収液を用いても良い。
熱媒体の一例として、水を用いた例を示したが、不凍液やオイルなど他の熱媒体を用いても良い。
空調用に用いられる吸収式冷凍機を例に示したが、冷凍用や冷蔵用など他の吸収式冷凍機に適用しても良い。
【図面の簡単な説明】
【図１】凝縮器、蒸発器、吸収器を一体化したユニットの断面図である。
【図２】凝縮器、蒸発器、吸収器、低温再生器を一体化したユニットの断面図である。
【符号の説明】
１ 凝縮器
２ 蒸発器
３ 吸収器
４ 冷却用壁体
４Ａ 上部冷却用壁体（凝縮器を構成する冷却用壁体）
４Ｂ 下部冷却用壁体（吸収器を構成する冷却用壁体）
５ ケーシング
１０ 蒸発器を構成するプレート型熱交換器
１３ 低温再生器
１４ 低温再生器を構成するプレート型熱交換器
Claims (6)
- 吸収液を加熱させる加熱手段と、
この加熱手段で吸収液を加熱することによって吸収液の一部を気化させる再生器、この再生器で発生した気化冷媒を、冷却用熱媒体によって冷却して凝縮液化させる凝縮器、この凝縮器で凝縮液化した液化冷媒を低圧下で蒸発させる蒸発器、この蒸発器で蒸発した気化冷媒を前記冷却用熱媒体によって冷却させて凝縮液化させるとともに、吸収液に吸収させる吸収器、この吸収器内の吸収液を前記再生器へ圧送する溶液ポンプを具備する吸収式冷凍サイクルと、
を備えた吸収式冷凍機において、
前記吸収器は、前記冷却用熱媒体が内部を流れる冷却用壁体を構成要素としたケーシングを備え、このケーシングの内側における前記冷却用壁体によって吸収液が冷媒を吸収する際に生じる吸収熱を奪うものであり、
前記吸収器を構成する前記ケーシングで囲まれた内部空間には、前記蒸発器が配置されることを特徴とする吸収式冷凍機。 - 吸収液を加熱させる加熱手段と、
この加熱手段で吸収液を加熱することによって吸収液の一部を気化させる再生器、この再生器で発生した気化冷媒を、冷却用熱媒体によって冷却して凝縮液化させる凝縮器、この凝縮器で凝縮液化した液化冷媒を低圧下で蒸発させる蒸発器、この蒸発器で蒸発した気化冷媒を前記冷却用熱媒体によって冷却させて凝縮液化させるとともに、吸収液に吸収させる吸収器、この吸収器内の吸収液を前記再生器へ圧送する溶液ポンプを具備する吸収式冷凍サイクルと、
を備えた吸収式冷凍機において、
前記凝縮器は、前記冷却用熱媒体が内部を流れる冷却用壁体を構成要素としたケーシングを備え、このケーシングの内側における前記冷却用壁体によって気化冷媒を凝縮液化させることを特徴とする吸収式冷凍機。 - 吸収液を加熱させる加熱手段と、
この加熱手段で吸収液を加熱することによって吸収液の一部を気化させる再生器、この再生器で発生した気化冷媒を、冷却用熱媒体によって冷却して凝縮液化させる凝縮器、この凝縮器で凝縮液化した液化冷媒を低圧下で蒸発させる蒸発器、この蒸発器で蒸発した気化冷媒を前記冷却用熱媒体によって冷却させて凝縮液化させるとともに、吸収液に吸収させる吸収器、この吸収器内の吸収液を前記再生器へ圧送する溶液ポンプを具備する吸収式冷凍サイクルと、
を備えた吸収式冷凍機において、
前記凝縮器および前記吸収器は、前記冷却用熱媒体が内部を流れる冷却用壁体を構成要素としたケーシングを備え、
前記凝縮器を構成する前記ケーシングの内側の前記冷却用壁体は、気化冷媒を凝縮液化させるものであり、
前記吸収器を構成する前記ケーシングの内側の前記冷却用壁体は、吸収液が冷媒を吸収する際に生じる吸収熱を奪うものであり、
前記吸収器を構成する前記ケーシングで囲まれた内部空間には、前記蒸発器が配置されることを特徴とする吸収式冷凍機。 - 請求項１または請求項３の吸収式冷凍機において、
前記蒸発器は、前記凝縮器で凝縮液化した液化冷媒が表面に散布され、内部に出力用熱媒体が流れるプレート型熱交換器を備え、このプレート型熱交換器が前記吸収器を構成する前記ケーシングの内側に配置されることを特徴とする吸収式冷凍機。 - 請求項２または請求項３の吸収式冷凍機において、
前記凝縮器を構成する前記ケーシングで囲まれた内部空間には、前記再生器が配置されることを特徴とする吸収式冷凍機。 - 請求項５の吸収式冷凍機において、
前記再生器は、吸収液が表面に散布され、内部に吸収液加熱用熱媒体が流れるプレート型熱交換器を備え、このプレート型熱交換器が前記凝縮器を構成する前記ケーシングの内側に配置されることを特徴とする吸収式冷凍機。
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