JPH06100402B2 - 吸収冷凍機 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、吸収冷凍機に係り、特に輻射空調方式を適用
するのに好適な吸収冷凍機に関する。

〔従来の技術〕

天井輻射空調方式は他の方式に比べて快適性、ペリメー
タ部の負荷処理、室内衛生面などの目的に適しているた
め近年、この空調方式を採用する建物が増加してきた。

この空調方式は、輻射パネルを天井面に設置し、人体・
壁・窓およびその他の顕熱負荷を輻射による熱移動によ
って処理を行なうものである。

したがって、冷房時は潜熱負荷を扱い、除湿を行う空調
方式と併用して行う必要がある。

一般に輻射パネルに供給する冷水温度は20℃程度であ
り、さらに潜熱負荷の処理を従来のファンコイルユニッ
ト方式のもので行うものとすると、上記20℃程度の冷水
に加え、さらに７℃以下の冷水が必要となる。

一方、吸収冷凍機で発生する冷水の温度は、冷水を生成
する蒸発器に対応する吸収器での作動流体（吸収液）の
濃度と温度で決定される。従来の吸収冷凍機は、第５図
に示すように、各一基の蒸発器１および吸収器２からな
り、単一温度の冷水を発生するので、２種類の温度の冷
水を同時に得ることができなかった。このため第６図に
示すようにそれぞれ異なる温度の冷水を供給する２台の
吸収冷凍機20を設けたシステムや、第７図に示すよう
に、１台の吸収冷凍機20と、それぞれ異なる温度の冷水
を供給する２基の蓄熱槽を用いるシステムが考案され
た。

〔発明が解決しようとする課題〕

吸収冷凍機を２台設置すると、クーリングタワー、燃料
供給設備を含むシステムの補助設備が２台分必要とな
り、コストが高くなる、装置の設置面積が増大するとい
う難点があった。また、蓄熱槽により、所望の温度の冷
水を供給すると、７℃の冷水を供給するには、吸収冷凍
機の供給冷水温度を７℃よりも低く（例えば４℃）する
必要があり、吸収冷凍機の効率低下が生ずる、蓄熱槽を
設けるため大きい設置面積を要する、蓄熱槽の熱容量の
ためにスタート遅れが生ずる、という難点があった。

本発明の課題は、１台の吸収冷凍機で、蓄熱槽を設ける
ことなく、２種類の温度の冷水を発生するにある。

〔課題を解決するための手段〕

上記の課題は、希溶液を加熱する高温再生器と、前記加
熱された希溶液から冷媒蒸気を分離させる分離器と、該
分離器に冷媒蒸気管で連通された冷媒蒸気を凝縮して液
冷媒とする凝縮器と、該液溶媒を蒸発させる蒸発器と、
該蒸発器に内装され前記蒸発により蒸発熱を奪われて冷
却される冷水コイルと、前記蒸発器で蒸発した冷媒蒸気
を吸収液に吸収させ希溶液を生成する吸収器と、前記分
離器で分離された冷媒蒸気を駆動熱源とするエゼクタ冷
凍装置と、を備えてなるた吸収冷凍機において、前記エ
ゼクタ冷凍装置を、一端を前記冷媒蒸気管に他端を前記
凝縮器にそれぞれ接続された加熱コイルを内装した第２
冷媒発生器と、該第２冷媒発生器に駆動流体入口を接続
されたエゼクタと、該エゼクタの吸引流体入口に接続さ
れ冷水コイルを内装した第２蒸発器と、前記エゼクタの
吐出口に接続して設けられた第２凝縮器と、吸入口を前
記第２凝縮器に接続し吐出口を前記第２冷媒発生器及び
前記第２蒸発器に接続された液冷媒ポンプと、を含んで
構成し、前記加熱コイルを分配調整可能な三方弁を介し
て前記冷媒蒸気管に接続し、該三方弁の他の出口を前記
凝縮器に接続することにより達成される。

〔作用〕

分離器で分離された冷媒蒸気の一部は、三方弁を経て第
２冷媒発生器に内装された加熱コイルに流入して、第２
冷媒蒸気を発生させ、自身は凝縮されて凝縮器に流入す
る。発生した第２冷媒蒸気は駆動流体入口を経て、エゼ
クタを駆動し、エゼクタの吸引流体入口側に接続された
第２蒸発器内の気体を吸引する。吸引された気体は、エ
ゼクタを駆動した第２冷媒蒸気と混合され、第２凝縮器
で凝縮され第２液冷媒となった後、液冷媒ポンプで、第
２蒸発器および第２冷媒発生器へ送給される。第２蒸発
器に送給された第２液冷媒は、第２蒸発器に内装された
冷水コイルに散布され、冷水コイル内を流れる冷房用の
流体から熱を奪って蒸発する。蒸発した第２冷媒蒸気
は、前述のように、エゼクタによって吸引され、第２蒸
発器内の圧力は、所要の蒸発温度に相当する圧力に保持
される。冷水コイル内の冷房用の流体は熱を奪われて冷
却され、冷房の用に供される。第２冷媒発生器に送給さ
れた第２液冷媒は、該第２冷媒発生器に内装された加熱
コイル内を流れる冷媒蒸気に加熱されて蒸発し、第２冷
媒蒸気となって上述のサイクルを繰り返す。

一方、分離器で分離された冷媒蒸気の残りは、前記三方
弁を経て凝縮器に流入し、凝縮器で凝縮されて液冷媒と
なり、前記加熱コイルで凝縮して凝縮器に流入する液冷
媒とともに、蒸発器に流入し、冷水コイル上で蒸発し
て、冷水コイル内を流れる冷房用の流体から熱を奪って
蒸発する。冷水コイル内を流れる冷房用の流体は熱を奪
われて冷却され、冷房の用に供される。蒸発した冷媒蒸
気は吸収器で吸収液に吸収され、希溶液となって、高温
再生器に還流する。高温再生器に流入した希溶液は加熱
されて分離器へ入り、上述のサイクルを繰り返す。

すなわち、蒸発器の冷水コイル中の冷房用流体および第
２蒸発器の冷水コイル中の冷房用流体が冷却されるの
で、蒸発器、第２蒸発器の内圧を違えることにより、そ
れぞれ異なる温度で冷媒を蒸発させ、冷水の温度を二種
類の温度とすることができる。

分離器で分離される高温の冷媒蒸気は、分配調整可能な
三方弁を介して凝縮器及び第２冷媒発生器に供給される
ようになっているから、第２冷媒発生器への熱入力を変
えてエゼクタの駆動力を変化させることができる。エゼ
クタの駆動力が変化すると、第２蒸発器での第２冷媒蒸
発量、蒸発温度を変化させることができる。

〔実施例〕

第１図により本発明の実施例を説明する。この二重効用
吸収冷凍機は、吸収システムとエゼクタシステムとから
なっている。吸収システムは従来知られているものと同
様に、希溶液を加熱する高温再生器３と、該高温再生器
３に接続され、加熱された希溶液から、冷媒蒸気と中間
濃溶液を分離する分離器13と、前記中間濃溶液と高温再
生器３に流入する前の希溶液とを熱交換させる溶液熱交
換器６と、該溶液熱交換器６を通過した中間濃溶液を分
離器13から冷媒蒸気管14を経て供給される冷媒蒸気で加
熱して新たに冷媒蒸気を発生させ濃溶液を生成する加熱
コイル4aを内装した低温再生器４と、該低温再生器４で
発生した冷媒蒸気および加熱コイル4aを通過した冷媒を
凝縮して液冷媒とする冷却コイル5aを内装した第１凝縮
器５と、該第１凝縮器５で生成された液冷媒を散布され
て蒸発させる冷水コイル1aを内装した第１蒸発器１と、
該第１蒸発器１に連通して設けられ濃溶液に冷媒蒸気を
吸収させて希溶液を生成する吸収器２と、前記低温再生
器４と前記吸収器２とを溶液熱交換器６を介して連通
し、吸収器２に濃溶液を供給する濃溶液管19と、吸収器
２の底部に接続して設けられ該吸収器２で生成された希
溶液を溶液熱交換器６を経て高温再生器３へ送給する溶
液ポンプ７とを備えている。

エゼクタシステムは、冷媒蒸気管14に介装された三方弁
15と、該三方弁15に接続して設けられた他端を前記第１
凝縮器５に接続された加熱コイル8aと、該加熱コイル8a
を内装する第２冷媒発生器８と、駆動流体入口であるノ
ズル10aを該第２冷媒発生器８に駆動流体管17で接続さ
れたエゼクタ10と、該エゼクタ10の吐出口であるディフ
ューザ末広部10dに接続して設けられ、冷却コイル11aを
内装する第２凝縮器11と、該第２凝縮器11底部に入口側
を接続して設けられた第２冷媒ポンプ12と、該第２冷媒
ポンプ12の出口と前記第２冷媒発生器８を連通する第２
冷媒管18と、前記エゼクタ10の吸引流体入口でもある混
合部10bに接続して設けられ冷水コイル9aを内装した第
２蒸発器９と、前記第２蒸発器９に内装された冷媒散布
器9bと前記第２冷媒管18を連通する第２冷媒分岐管18a
と、が設けられている。高温再生器３を含む配管経路
と、エゼクタ10を含む配管経路は分離されており、前者
には第１冷媒を含む吸収液が収容され、後者には第２冷
媒が収容されている。又、三方弁15は冷媒蒸気管14から
流入する冷媒蒸気を、加熱コイル4aと加熱コイル8aに振
り分け可能に形成されている。

次に、上記構成の吸収冷凍機の動作を説明する。外部か
らの熱で高温再生器３内の希溶液が加熱され、分離器13
で中間濃溶液と高温の第１冷媒蒸気が発生する。中間濃
溶液は溶液熱交換器６で降温されたのち低温再生器４へ
流れる。一方、高温の第１冷媒蒸気の一部は、三方弁15
を経て吸収システムの低温再生器４内の加熱コイル4aに
流入し、残りはエゼクタシステム内の第２冷媒発生器８
内の加熱コイル8aへ流入し、ともに潜熱を奪われて凝縮
し、液冷媒となって第１凝縮器５へ流入する。

まず、吸収サイクルから説明すると、低温再生器４内の
中間濃溶液は、高温の第１冷媒蒸気の潜熱により加熱さ
れて新たな第１冷媒蒸気を蒸発させ、より濃度の高い濃
溶液となる。この濃溶液は溶液熱交換器６で降温後吸収
器２へ流入する。低温再生器４で発生した第１冷媒蒸気
は第１凝縮器５へ流入し、冷却コイル5a内を流れる冷却
水により凝縮され、液冷媒となる。この液冷媒は、低温
再生器４で凝縮されて第１凝縮器５へ流入した液冷媒と
ともに、第１蒸発器１へ流入し、冷水コイル1a内を流れ
る冷水から熱を奪って蒸発し、吸収器２の濃溶液に吸収
されて希溶液となる。この希溶液は溶液ポンプ７により
溶液熱交換器６へ送給され、昇温された後、高温再生器
３へ流入して吸収サイクルが一巡する。

エゼクタサイクルでは、加熱コイル8a内を流れる高温の
第１冷媒蒸気の潜熱により、第２冷媒発生器８内の第２
冷媒が加熱され、第２冷媒蒸気が発生する。この高圧の
第２冷媒蒸気は駆動流体管17を経てエゼクタ10のノズル
10aへ流入し、エゼクタ駆動蒸気としてノズル10aより超
音速となって低圧の混合部10bに噴射される。このと
き、噴射される蒸気の運動量によって第２蒸発器９から
低圧の第２冷媒蒸気が誘引され、噴射された蒸気と誘因
された蒸気とが混合部10bで混合される。混合された冷
媒蒸気は、速度は下がるものの、依然として超音速でエ
ゼクタ10のディフューザのど部10cに達して衝撃波を発
生して昇圧し、さらにディフューザ末広部10dで徐々に
圧力を回復して第２凝縮器11の凝縮圧力に達する。この
第２冷媒の混合蒸気は第２凝縮器に流入し、冷却コイル
11a内を流れる冷却水により凝縮される。凝縮した第２
冷媒は、第２冷媒ポンプ12より圧送され、第２蒸発器９
と第２冷媒発生器８とに分配されて流入する。第２蒸発
器９に流入した第２冷媒は、冷水コイル9a内を流れる冷
水から熱を奪って蒸発し、前述のようにエゼクタ10の混
合部10bへと誘引され、第２冷媒発生器８に流入した第
２冷媒は、加熱コイル8a内を流れる高温の第１冷媒蒸気
によって加熱されて蒸発し、エゼクタ10の駆動蒸気とな
ってエゼクタサイクルが一巡する。

上述の動作により、吸収サイクルで輻射冷房用の冷水と
して用いられる20℃の冷水を発生され、エゼクタサイク
ルで除湿を目的とする冷水として７℃の冷水を発生させ
ることができる。

上述のサイクルの作動流体を、吸収サイクル用として水
−臭化リチウムの２成分混合液、エゼクタサイクル用と
して、フロン11の単一冷媒とした。第３図は吸収サイク
ルのデューリング線図を示し、比較的濃度の薄い流域で
の運転サイクルであることを示している。第４図はエゼ
クタサイクルのモリエル線図を示す。

高温再生器への熱入力を100とすると、高温再生器で得
られる冷媒による冷凍効果は、高温再生器の効率等から
63である。高温再生器で発生した高温の冷媒蒸気の分配
比を、低温再生器への再利用：エゼクタサイクル＝3:7
とすると、前記63×30％＝18.9が低温再生器への熱入力
となり、低温再生器の効率を考慮すると、前記18.9の熱
入力により低温再生器で発生する冷媒による冷凍効果
は、16となる。高温再生器で発生した冷媒蒸気は、エゼ
クタサイクルに利用されたものも、吸収サイクルに還流
して冷凍効果を生ずるから、吸収サイクルで得られる冷
凍効果は100の熱入力に対して、63＋16＝79となる。

一方、エゼクタサイクルで得られる冷凍効果は、高温再
生器で発生した冷媒蒸気の７割がエゼクタサイクルに分
配されるから、エゼクタサイクルの効率を0.35として、
63×70％×0.35≒15となる。

システム全体では、熱入力100に対して、冷凍効果は79
＋15＝94で成績係数は0.94となり、比較的高い値を得る
ことができる。尚、冷媒蒸気管に設けられた三方弁は分
配調整可能な三方弁であるから、分配比を変えることに
より、表１に示すように、20℃と７℃の冷水の発生量の
比を変えることができる。

表１の冷水発生効果の比は、分配比が3:7の場合、20℃
の冷水を発生する吸収サイクルの冷凍効果79を全体の冷
凍効果94で除して得た値84、および７℃の冷水を発生す
るエゼクタサイクルの冷凍効果15を全体の冷凍効果94で
除して得た値16で示してある。他の分配比の場合も同様
である。

本実施例においては、三方弁を設けて分配比を調整可能
とし、20℃と７℃の冷水の発生量の比を負荷の状態に応
じて変更可能としているが、負荷の割合が略一定の場合
は、三方弁を用いることなく、オリフィス等の固定的な
手段で、第１冷媒蒸気の分配比を設定してもよい。

第２図は、単効用吸収冷凍機に本発明を適用した参考例
であり、高温再生器で発生した第１冷媒蒸気を全て、エ
ゼクタサイクルへ供給するものである。従って、第１図
に示す実施例に比べ、第１凝縮器、低温再生器などが除
かれている。

サイクルは、吸収サイクルに低温再生器、第１凝縮器が
ないこと、したがって、第１冷媒蒸気は全量、第２蒸発
器８を経て第１蒸発器１へ流れることを除いて前記第１
の実施例と同じであり、高温再生器３への熱入力を100
とした時の冷凍効果は、吸収サイクルで得られる冷凍効
果63、エゼクタサイクルで得られる冷凍効果63×0.35＝
22となる。冷凍機の成績係数は、全体の冷凍効果63＋22
＝85から、0.85となるが、単効用吸収サイクルに構造の
簡単なエゼクタサイクルを利用することで、効率を挙げ
ることができる。

上述の第１の実施例及び参考例においては、いずれも、
７℃冷水の使用量よりも、20℃冷水の使用量が大きい負
荷を想定し、吸収サイクルで20℃の冷水を、エゼクタサ
イクルで７℃の冷水を発生させているが、エゼクタの形
状を変更して、エゼクタの吸引圧力すなわち第２蒸発器
の圧力を変更することや、冷水コイルの流量を調整する
ことあるいは吸収サイクルの冷却水温度の調整等によ
り、エゼクタサイクルで20℃の冷水を発生させ、吸収サ
イクルで７℃の冷水を発生されることも当然可能であ
る。

〔発明の効果〕

本発明によれば、吸収冷凍機の吸収冷凍サイクルで生成
される冷水と別の温度の冷水を生成することが可能とな
り、１台の吸収冷凍基で輻射冷房とファンコイル冷房と
を同時に行うことができる、第２蒸発器での第２冷媒蒸
発量、蒸発温度及び蒸発器での冷媒蒸発量を変化させる
ことが可能なので、冷房負荷の変化に追従することが容
易になる、第２蒸発器の冷水コイルに接続された冷房負
荷が無くなった場合でも、吸収冷凍サイクルを支障なく
運転できる、などの効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１の実施例を示す系統図、第２図は
本発明の参考例を示す系統図、第３図は本発明の実施例
の吸収サイクルを示すデューリング線図、第４図は本発
明の実施例のエゼクタサイクルを示すモリエル線図であ
り、第５図は従来の二重効用吸収冷凍機の系統図、第６
図、第７図は、従来技術の例を示すブロック図である。 １……蒸発器（第１蒸発器）、1a……冷水コイル、 ２……吸収器、３……高温再生器、４……低温再生器、 4a……加熱コイル、５……凝縮器（第１凝縮器）、 ８……第２冷媒発生器、8a……加熱コイル、 ９……第２蒸発器、9a……冷水コイル、 10……エゼクタ、10a……駆動流体入口（ノズル）、 10b……吸引流体入口（混合部）、 10d……エゼクタ吐出口（ディフューザ末広部）、 11……第２凝縮器、 12……液冷媒ポンプ、13……分離器、 14……冷媒蒸気管、15……三方弁。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】希溶液を加熱する高温再生器と、前記加熱
   された希溶液から冷媒蒸気を分離させる分離器と、該分
   離器に冷媒蒸気管で連通され冷媒蒸気を凝縮して液冷媒
   とする凝縮器と、該液冷媒を蒸発させる蒸発器と、該蒸
   発器に内装され前記蒸発により蒸発熱を奪われて冷却さ
   れる冷水コイルと、前記蒸発器で蒸発した冷媒蒸気を吸
   収液に吸収させ希溶液を生成する吸収器と、前記分離器
   で分離された冷媒蒸気を駆動熱源とするエゼクタ冷凍装
   置と、を備えてなる吸収冷凍機において、前記エゼクタ
   冷凍装置が、一端を前記冷媒蒸気管に他端を前記凝縮器
   にそれぞれ接続された加熱コイルを内装した第２冷媒発
   生器と、該第２冷媒発生器に駆動流体入口を接続された
   エゼクタと、該エゼクタの吸引流体入口に接続され冷水
   コイルを内装した第２蒸発器と、前記エゼクタの吐出口
   に接続して設けられた第２凝縮器と、吸入口を前記第２
   凝縮器に接続し吐出口を前記第２冷媒発生器及び前記第
   ２蒸発器に接続された液冷媒ポンプと、を含んでなり、
   前記加熱コイルは分配調整可能な三方弁を介して前記冷
   媒蒸気管に接続され、該三方弁の他の出口は前記凝縮器
   に接続されていることを特徴とする吸収冷凍機。