JPH0221167A - 空冷吸収式冷温水機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、無機、塩類吸収溶液を用い、冷媒蒸気吸収時
に発生する吸収熱を直接空気冷却する空冷吸収式冷温水
機に係り、吸収器・蒸発器を多段化させて熱交換を理想
的にするに好適な空冷吸収式冷温水機に関する。

〔従来の技術〕

従来の空冷吸収式冷温水機においては、特開昭６１−２
０９１７０号公報に示されるように、吸収器・蒸発器は
二重管構造で、外管が吸収管でその外側に空気冷却ファ
ンを設けている。内面には濃溶液が膜状に流れ落ちて冷
媒蒸気を吸収している。蒸発管は吸収管の内側に位置し
、その外面を冷媒が膜状に流れ落ち、蒸発管内部を流れ
る冷水より熱を奪い蒸発する。高温再生器、低温再生器
を経て、濃縮された濃溶液は熱交換器で冷却され、吸収
器上部で各吸収管に等分配され散布される。

散布された濃溶液は冷媒蒸気を吸収してａｍ液となり、
稀溶液溜めに、落下して集められ、溶液ポンプにより熱
交換器を経由して高温再生器に導かれる。冷媒蒸気の吸
収により発生する熱は、吸収管外面に設けられた、フィ
ンを介して冷却風によって奪い去られる。

一方、特開昭６２−２０２９７２号公報によると、第５
図に示されるように、吸収器は複数の吸収設に分けられ
、冷却風が順次通過するように配置されている。各吸収
段はそれぞれ吸収液散布装置と、吸収液受皿とが設けら
れている。濃溶液はまず冷却風出口に最も近い吸収段の
受皿に供給され、受皿にある吸収液と混合される。混合
された吸収液は、その段の吸収管群にポンプにより導入
され、吸収管内を冷媒蒸気を吸収しつつ落下し、もとの
受皿に戻る。吸収液の一部は次の段に供給され、同様の
過程を繰り返して順次上段の吸収段に運ばれ、除々に濃
度を薄くしていく。冷却風入口に最も近い吸収段では、
吸収により稀溶液となった吸収液の一部がポンプにより
熱交換器を経て再生器に運ばれ、濃溶液となり再度循環
する。

吸収器の冷却媒体に外気を用いる空冷式の吸収温水機の
場合、空気側の伝熱が悪いために大きな伝熱面積、ある
いは吸収温度と冷却温度との間に大きな温度差が必要と
なる。また、ファン動力の制限より、大量の外気が導入
できないと、冷却風の出入口温度差が大きくなるため、
−層高い吸収温度が必要となる。一般的には、吸収液の
濃度を高くして高い吸収温度を保っているが、その場合
、濃度を°高くすることによる晶析の危険性が大きくな
り５晶析温度が高い吸収液の開発や、新しい熱交換方法
の工夫が必要であった。

特開昭６１−２０９１７０号公報では、二重管構造の採
用により非常にコンパクトな吸収器・蒸発器の実現が可
能となり、また冷媒蒸気の流入抵抗による圧力損失が少
ない等の利点がある。しかしながら、冷却風との熱交換
については理想的とは言えない、つまり、濃溶液は高温
ですべての吸収段の吸収管に分配され、それぞれの吸収
管を出る時は、稀溶液となって比較的低温になっている
。

しかし冷却風は同温度で吸収管全域に対して直角に当た
るため、吸収管上部では温度差が大きくて吸収能力も大
きく、下部では温度差が小さくて、吸収能力に大きな違
いが発生する。また、蒸発器についても、冷水の流速を
ある程度大きくする必要から、直列に接続の必要があっ
た。このため、蒸発能力についても、冷水入口側付近の
蒸発管と出口付近の蒸発管では蒸発能力が異なり、同一
冷媒量の供給によって無効な冷媒の発生が起きる可能性
がある。

特開昭６２−２０２９９２号公報においては、熱交換方
法に工夫がなされている。吸収器は多段に分けて配置さ
れ、上段から下段に吸収液１度が除々に低くなっている
ため、吸収温度も除々に低くなっている。一方、冷却風
は吸収器の下段側より低温で供給され、除々に暖められ
て上段側より出ていく。そのため、冷却風と吸収器とは
向流熱交換に近い形となり、効率のよい熱交換が可能と
なる。また、それぞれの吸収段の吸収液は、その吸収段
を溶液循環比とは無関係に大きくすることができる。こ
れは吸収管の濡れ性を向上させることができると共に、
若干の液膜伝熱係数を向上させる可能性がある。しかし
一方で、吸収段で、吸収液散布器に運ばれる吸収液の濃
度は、供給量を多くすればする程薄くなり、吸収温度も
低下していしまうため、吸収温度差のメリットを充分に
生かしているとは言えない。また、冷媒蒸気は別に設け
られた蒸発器１０１より吸収器上部に供給され、吸収管
内を下がっていくが管径が一定であるため、吸収管上下
で蒸気流速に差が出て管内に圧力分布を発生する恐れが
ある。

すなわち、吸収器と冷却風の温度差に違いがあり理想的
でないとともに、冷水と冷媒蒸気との温度差が管によっ
て異なり、蒸発能力に差が出る。

また蒸発器が別体に設けられることで、冷媒蒸気の流入
抵抗の増加と機器容積の大型化の問題がある。そして従
来例はともに、ａ溶液の濃度を高くとする必要があって
晶析の危険性が増大する。

〔発明が解決しようとする課題〕

従来の空冷吸収式冷温水機にあっては、吸収器・蒸発器
内の冷水と冷媒蒸気との温度差が理想的でなく、溶液濃
度を高くするため晶析の危険性があり、また、蒸発器が
別体のために冷媒蒸気の流入抵抗の増加や、機器が大型
化する問題点があった。

本発明の目的は、多段化した吸収器・蒸発器のそれぞれ
の吸収段の内部圧力を独立させて外部流体と内部流体と
の温度を適正化し、コンパクトな吸収器・蒸発器を備え
た空冷吸収式冷温水機を提供することにある。

〔課題を解決するための手段〕

目的を達成するために、本発明に係る空冷吸収式冷温水
機は、再生器、凝縮器、吸収器・蒸発器及び熱交換器を
連通して冷媒及び吸収溶液をポンプにより循環し、吸収
器・蒸発器を垂直二重管に形成し吸収器に濃溶液を供給
して蒸発器で蒸発した冷媒蒸気を吸収させ、この吸収熱
を空冷除去する空冷吸収式冷温水機において、吸収器・
蒸発器を複数の吸収段に分割し、それぞれの吸収段に冷
媒を配分する冷媒散布管を配設し、それぞれの吸収段の
内部圧力を独立させるように構成されている。〔作用〕 本発明によれば、空冷吸収式冷温水機の複数段に分割し
た吸収器・蒸発器のそれぞれの吸収段を、仕切技で仕切
って内部圧力を独立させることによって、冷媒の蒸発温
度は、それぞれの蒸発管まわりの吸収液温度及び冷水温
度に応じて変化し、それぞれの流体の温度関係が理想的
になる。

〔実施例〕

本発明の一実施例値を第１図〜第４図を参照しながら説
明する。

第１図に示されるように、再生器（高温再生器１、低温
再生器５）、凝縮器（空冷凝縮器８）、吸収器・蒸発器
１００及び熱交換器（低温熱交換器６．高温熱交換器７
）を連通して冷媒及び吸収溶液をポンプ４３により循環
し、吸収器・蒸発器１００を垂直二重管に形成し吸収器
に濃溶液を供給して蒸発器で蒸発した冷媒蒸発を吸収さ
せ、この吸収熱を空冷除去する空冷吸収式冷温水機にお
いて、吸収器・蒸発器１００を複数の吸収段１０〜１３
に分割し、それぞれの吸収段に冷媒を配分する冷媒散布
管６０を配設し、それぞれの吸収段１０〜１３の内部圧
力を独立させるよに構成されており、それぞれの吸収段
１０〜１３は仕切板３１〜３３によって仕切られている
。

高温再生器１及び低温再生器２で濃縮されて気液分離器
２で分離され高温熱交換器７で降温された濃溶液は、濃
溶液導入管５０で空冷ファン９からの冷却風の出口に最
も近い吸収段１０に導かれて吸収段１０の吸収管内面を
膜状に流れ落ち、冷媒散布管６０から流入して内側の蒸
発管２０内を流れる冷水から熱を奪い蒸発した冷媒蒸発
を吸収し、溶液溜めに落下する。冷媒蒸気を吸収する時
に発生する熱は吸収管外側に設けられたフィンを介して
外気によって奪い去られる。冷媒蒸気吸収によって濃度
が薄くなった吸収液は、ポンプ４０〜４２により吸収液
導入管５１〜５３を経由して次段に供給され、吸収管内
で冷媒蒸気を吸収しさらに薄くなって落下する。各吸収
段で同様の操作を繰り返した後、冷却風入口に最も近い
吸収段１３で吸収液は最も濃度の低い稀溶液となり、ポ
ンプ４３により熱交換器７及び６を通過して、高温再生
器１に運ばれて再度循環する。空冷凝縮器８で凝縮した
液冷媒は冷媒散布管６０より各蒸発管２０〜２３に滴下
される。液冷媒の蒸発器入口にはフラッシュ蒸発を抜く
トラップが必要となるが、第１図では省略しである。蒸
発管２０〜２３の内部は冷水Ｃが冷却風出口側の蒸発管
２０から入り、各吸収段１０〜１３に設けである蒸発管
２１〜２３を順次直列に流れ、冷媒蒸発に熱を奪われ低
温になった後、冷却風入口側の蒸発管２３から出て、フ
ァンコイル等の空調器に送られる。そしてそれぞれの吸
収段１０〜１３の間は仕切板３１〜３３により隔てられ
ている。

次に本実施例の作用を説明する。

吸収器・蒸発器は、二重管構造のコンパクトなユニット
で二段以上の多段吸収過程を構成し、冷却風の温度変化
に応じて吸収段も配列されているため、向流熱交換に近
い熱交換形態を取る。吸収液はそれぞれの吸収管を１パ
スするのみであって流量は少ないが、吸収管の上下にお
ける温度変化が大きく、吸収管上部の温度がポンプで＠
環量を増やす場合に比べ高く計画することができて有利
である。また流量が少ないための濡れ性と吸収液膜の伝
熱係数の悪化は、吸収管内面の特殊加工と、界面活性剤
の使用により解決される。この発明の最大の特徴は、吸
収器の多段化のみならず、蒸発器の多段化にある。吸収
段は仕切板によってそれぞれ独立しているため、その吸
収膜独自の内部圧力を持つことができる。つまり、冷媒
の蒸発温度は各蒸発管まわりの溶液温度及び冷水温度に
応じて変えることができて、二重管式吸収器・蒸発器に
よってコンパクト化が達成される。

第２図は吸収器・蒸発器部分の状態の温度Ｔと圧力Ｐと
の関係がグラフ化してい示され、図は吸収器・蒸発器が
三段ある場合である。■は最も冷却風出口側に近い吸収
段であって、冷却風温度が上がって来ているため、高い
吸収温度が必要となってくるが、これは冷媒の温度を高
くすることによって達成できる。この吸収段の蒸発器で
は空調器から戻りの高い冷水温度を利用して、蒸発温度
を高く取ることができる。■は次の吸収段で、冷水温度
の下がり具合に応じて、若干蒸発温度を下げることがで
きるが従来より高めに設定できる。

■は冷却風入口側の吸収段であって、従来と同レベルの
温度における吸収、蒸発が起きる。合計の吸収温度はＢ
に示されるように、大きな温度差が得られることになり
、空冷式には有利となる。Ａは従来の吸収器の温度差で
ある。また、吸収ラインが階段状になることにより、晶
析ラインとの間に余裕ができ、吸収器における晶析の危
険性が少なくなる。また蒸発器の蒸発温度に温度差をつ
けることができるということは、空冷凝縮器から呂てく
る過熱状態の冷媒の冷却による非可逆損失が減少でき、
サイクル効率の改善にも寄与する。

本実施例の他の実施例が第３図に示される。

横に配列していた吸収段を縦に配列したこと特徴とし、
各段の吸収管は冷却風の温度変化の影響を受けないよう
に配列されている。濃溶液導入管５０により運ばれ濃溶
液は、各吸収段に等分配される目的の吸収液トレイ３５
より吸収管１５に入り、冷媒蒸気を吸収して吸収液受け
８０に落下し、次の吸収液トレイ３６に導かれて、同様
の作用を繰返し、最終的に稀溶液となって、吸収液受け
８２に至り、ポンプ４３により再循環される。冷媒は冷
媒散布管６０により蒸発器２０に滴下され蒸発するが、
蒸発し切れない冷媒は、冷媒受け７０に溜って次の蒸発
器に滴下され、最終段では完全に蒸発するように設定さ
れている。冷却風の縦の各段に設けられているファン９
１〜９３により駆動され、吸収熱を取り去っている。

吸収段を縦配列することにより、吸収液の吸収段間の移
動を重力に任せ、ポンプの数を減らして良いが、各段は
それぞれ独立しているため、独自の圧力を保っている。

空冷ファンは各段の吸収能力に応じ、自由に風量を変え
られため、省エネルギー効果もある。なお、動力消費は
ファン９１＞９２＞９３の順になる。

さらに、第４図は他の実施例が示される。縦の長い一本
の吸収管・蒸発管を用い、溶液トラップ４５．４６、冷
媒トラップ７５．７６により吸収管を隔絶し、多段化さ
せたことが前記の実施例と異なる。濃溶液導入管５０に
より運ばれてきた濃溶液は、容管に連通されている。濃
溶液トレイ５５に入り、吸収管１５の内面を冷媒蒸気を
吸収しつつ流れ、溶液トラップ４５に一旦溜り、下に流
れていく、冷媒も同様に冷媒散布管６０により蒸発管２
０に膜状に流され、冷媒トラップ７５で一旦溜り、下に
流れて行き、最終段で完全に蒸発するように吸収器ユニ
ット長さ、あるいは本数を調整する。冷却風は吸収器ユ
ニットの下部から入り、吸収管外面に設けられた縦型フ
ィンにより熱交換を行なって温度が上がった後、上部で
ファンにより外気に放散させられる。

前記の他の実施例同様に吸収段間を移動させるポンプが
不要となる。また、吸収器に入る冷却風と、吸収液とが
完全に向流熱交換を行なうことができる。

本発明によって、吸収器では、大きな温度差が得られる
ため、冷却風と、溶液との平均温度が高くでき、また、
向流熱交換に近い理想的な熱交換が行なえる。そして、
吸収器において吸収液は晶析ラインと操作ラインとの間
に余裕ができる。さらに、冷水と冷媒との熱交換も一定
の温度差に近くなって理想的な熱交換が可能となり、蒸
発温度を高くできることで、熱力学的なサイクル効率が
向上する。また、吸収器・蒸発器がコンパクトになり、
冷媒蒸気の圧力損失が少なくなる効果がある。

【発明の効果〕 本発明によれば、空冷吸収式冷温水機の吸収器・蒸発器
のそれぞれの吸収段を仕切ることによって。

それぞれの内部圧力が独立し、冷水と冷媒及び冷却風と
吸収液との間の温度差が理想的になり、熱交換性能が向
上するとともに、吸収液の晶析が起き難くなり、冷媒蒸
気の圧力損失が少なくなって吸収器・蒸発器がコンパク
トな容積となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示すフローチャート、第２
図は本発明の詳細な説明するグラフ、第３図及び第４図
は本発明の他の実施例を示すフローチャート、第５図は
従来の技術を示すフローチャートである。 １・・・高温再生器、５・・・低温再生器、６・・・低
温熱交換器、７・・・高温熱交換器、８・・・空冷凝縮
器、１０〜１３・・・吸収段、６０・・・冷媒散布管、
１００・・・吸収器・蒸発器。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、再生器、凝縮器、吸収器・蒸発器及び熱交換器を連
   通して冷媒及び吸収溶液をポンプにより循環し、前記吸
   収器・蒸発器を垂直二重管に形成し吸収器に濃溶液を供
   給して蒸発器で蒸発した冷媒蒸気を吸収させ、この吸収
   熱を空冷除去する空冷吸収式冷温水機において、前記吸
   収器・蒸発器を複数の吸収段に分割し、それぞれの吸収
   段に前記冷媒を配分する冷媒散布管を配設し、それぞれ
   の吸収段の内部圧力を独立させたことを特徴とする空冷
   吸収式冷温水機。