JPH0712849Y2

JPH0712849Y2 - 吸収式冷凍サイクル

Info

Publication number: JPH0712849Y2
Application number: JP1989029963U
Authority: JP
Inventors: 義昭大橋
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 1989-03-15
Filing date: 1989-03-15
Publication date: 1995-03-29
Anticipated expiration: 2004-03-15
Also published as: JPH02120672U

Description

【考案の詳細な説明】（イ）産業上の利用分野この考案は吸収式冷凍サイクルに関し、更に詳しくは、
冷蔵庫の庫内冷却用として使用する吸収式冷凍サイクル
の冷却管内（蒸発部）に特定のコイルを挿入使用し、性
能向上、低価格化を図ろうとするものである。

（ロ）従来の技術従来のこの種の吸収式冷凍サイクルとしては、例えば発
生管と、精溜管と、凝縮管と、冷却管と、吸収管とを密
閉循環接続し、内部に冷媒としてアンモニア、吸収媒体
として水、更に圧力平衡ガスとして水素ガスを充填して
構成される。そして冷却管（蒸発管）の形状は、管内壁
に機械加工（切削溝加工）でスパイラル状に凹凸を付け
ることによって冷媒であるアンモニアと、圧力平衡ガス
である水素ガスとの拡散を促している。

（ハ）考案が解決しようとする課題アンモニアガスは凝縮管（器）で冷却されると、等圧変
化で凝縮し、液化する。この液化したアンモニア液を、
圧力平衡ガスである不活性ガスの水素ガスが存在する蒸
発管（器）内に導き、アンモニア液の圧力を、その分圧
まで下げ、外部より熱を吸収して（周囲、例えば冷蔵庫
の庫内を冷却して）蒸発させる。このアンモニア液を、
効率よく分圧化し、蒸発させるために、上述のごとく蒸
発管内部に凹凸を付け、アンモニア液の表面を常に水素
ガスと接触するようにし、それによって蒸発したアンモ
ニアガスと水素との拡散を促している。又、外部より熱
を吸収しやすくするためにも、アンモニア液と外部との
接触面積を多くする必要がある。しかしながら現在は、
管の内部を、機械加工により凹凸状の起伏（凹凸）を設
けて、以上の要因の対処を行っているわけであるが、１）機械加工には、管の内面という特殊な場所の加工だ
けに、手間と時間がかかりコスト高になる。

２）起伏の高さには、肉厚（重量、コスト）との兼合で
限界がある。

等の欠点があった。

（ニ）課題を解決するための手段この考案は、発生管と、精溜管と、凝縮管と、冷却管
と、吸収管とを密閉循環接続し、内部に冷媒としてアン
モニア、吸収媒体として水、更に圧力平衡ガスとして水
素ガス又はヘリウムガスを充填した吸収式冷凍サイクル
であって、１本の線材を互いに非接触にて螺旋巻きして
構成され、水素ガス雰囲気中での凝縮したアンモニア液
の蒸発を促進するコイルを冷却管の内壁面に沿って、挿
入してなる吸収式冷凍サイクルである。

すなわち、この考案は、吸収式冷凍サイクルの冷却管
（蒸発管）内の内壁面に沿って特定のコイルを挿入する
点を構成上の特徴としている。

この考案で使用できるコイルは、１本の線材を互いに非
接触にて螺旋巻きして構成され、線材としては次の寸法
及び材料仕様のものが使用できる。もちろんこれらの仕
様は、冷却管の内径の大小に対応して選択される必要が
ある。

線径:0.5〜1.0mm コイル径（外径）:15〜20mm コイルピッチ:2〜5mm コイル長さ:300〜600mm 材質：鋼鉄、銅、アルミニウムなどの金属又は合成樹
脂、なお、接触するガスとして水素ガスが含まれる場合は、
水素ぜい性を防ぐ目的でカーボン含有量の少ない材料を
使用するのが好ましい。

この考案において、コイルを挿入する冷却管は、屈曲し
ている場合が多いが、この場合は、真っすぐの冷却管に
まずコイルを挿入し、次いで全体を屈曲させるのが好ま
しい。なお、コイルの外径と冷却管の内径（コイルと冷
却管との間隔）は、挿入の容易性を考慮して0.5mm程度
が好ましい。

（ホ）作用冷却管又は蒸発管（以下蒸発管ということもある）内に
おいて、凝縮管から送られるアンモニア液が水素ガス又
はヘリウムガス雰囲気中蒸発するが、その際冷却管内へ
挿入されたコイルによって、アンモニア液の流れに乱れ
が起こり、そのアンモニア液と水素ガス又はヘリウムガ
スとの拡散作用が促進される。要するにこの考案によれ
ば、加工がきわめて容易なコイルを挿入だけで上記作用
が得られるので、システム全体として性能向上、コスト
ダウンが図れるわけである。

更に上記作用を具体的に説明すれば次のとおりである。

凝縮管で冷却され、等圧変化で凝縮された液化アンモニ
アは、不活性ガスの存在する蒸発管へ導かれるが、蒸発
管の内部は、挿入されたコイルが、蒸発管内面に一様に
近接した状態にあり、管の中心部には吸収管から上がっ
て来る水素ガスを通す管がある。この管を通り、熱交換
された水素ガスとアンモニア液は、蒸発管の先端内部で
接触し、螺旋状に巻かれたコイルの上又はコイルと管内
壁との隙間を流れてくるが、アンモニア液の流れに波を
立たせ、表面積を大きくし、更に乱流又は螺旋状の流れ
を起こし、アンモニア液と水素ガスとの急激な拡散作用
を促す。又、蒸発したアンモニアガスも、コイルにより
水素ガスとの拡散混合が活発となり、水素ガスと十分に
混合して、水素ガスプラス蒸発したアンモニアガスの混
合ガスは、水素ガス単体に比べ比重が大となるため受液
タンクに向かって降下する循環作用も急激に促され、冷
凍効果が向上するに至る。

なお、アンモニアガス自体の蒸発に要する熱は周囲より
受ける熱、つまり冷蔵庫内等の熱負荷であるから、蒸発
及び循環がすみやかに行われることによって蒸発管自体
も急速に冷却され、かつ、冷蔵庫内も従来形式のものよ
り早く冷えることになる。

（ヘ）実施例以下この考案の一実施例について、図面を参照しながら
詳細に説明する。

第１図は、この考案に係る拡散吸収式冷凍サイクルの一
実施例の形状を示し、ａは正面図、ｂは左側面図であ
る。第２図は、その吸収式冷凍サイクルを搭載した冷蔵
庫の基本構成を示し、ａは背面図ｂは左側面図である。

受液タンク１には、冷却管としての蒸発管（蒸発器）９
でガス化したアンモニアガスと水素ガスとの混合したガ
スを帰す水素混合管２、発生管（発生器）５にアンモニ
ア溶液を導く、アンモニア液導入管４及び吸収管（吸収
器）３の３本と、冷媒を注入するバルブ14とが気密溶接
されている。

受液タンク１より出たアンモニア液導入管４は、発生管
５の内部を通り、発生管５の上部まで二重管の内管とし
て導かれている。発生管５の外側には、電源ヒータ支持
パイプ13とガスバーナの燃焼筒12が溶接固定されてい
る。この発生管５は、垂直になる様固定される。発生管
５の後には、精溜管（精溜器）15と凝縮管（凝縮器）７
とが図のように略Ｕ字形に連結されて、水平より２〜３
°傾斜して固定されている。

凝縮管７の周囲には、複数枚の放熱用フィン11が固定さ
れて、凝縮管７の冷却を行う。凝縮管７の先端から２本
の小径パイプ、つまり液管８と均圧管16が出ており、液
管８は、蒸発管９に沿って蒸発管９の先端まで導かれ接
続されている。一方均圧管16は一度上に上り再度下って
蒸発管９の管末に接続されている。第３図ａ、ｂはコイ
ルを挿入した蒸発管の断面図を示す。蒸発管９は、水素
管10を中心部に保有し、蒸発管９の内壁面に沿って密着
した小径のコイル30が入っており、蒸発管９、コイル30
及び水素管10の三重構造になっている。コイル30の寸法
・材質仕様は次のとおりである。

低カーボン含有ステンレス鋼線（SUS 304L,代わってSUS
316Lを用いてもよい）線径:0.7mm コイル径:17.5（＋0.3/−０）mm（ただし冷却管の内径
（do、第４図参照、以下同様）:18.0mm、同外径（Do）:
22mm）コイルピッチ（Ｐ）:2mm コイル長さ:500mm（ただし冷却管の長さ:720mm）蒸発管９の先端は密栓の手前に位置するよう固定されて
いる。蒸発管９の管末には、水素混合管２と均圧管16が
接続され、内部にある水素管10との隙間は密栓されてい
る。

水素管10は、吸収管３に接続されており、螺旋状に巻か
れた吸収管３の上部には、希液管６が接続され、希液管
６の他の端は、発生管５に図のように接続されている。

この密閉サイクル内部には、吸収剤として水、冷媒とし
てアンモニア、圧力平衡ガスとして水素ガスをそれぞれ
充填しており、受液タンク１に留まったアンモニアを吸
収した溶液（水）は、アンモニア導入管４を通り発生管
５へ導入される。

電源ヒータ支持パイプ13に入ったヒータ又は燃焼筒12内
のガス炎により、発生管５は、加熱され内部にあるアン
モニア導入管４内は気泡ポンプ又は熱サイホンポンプの
役割をなし、アンモニア導入管４内部でアンモニアの蒸
気が発生し、ガスと希溶液となった水とに分離し上昇す
る。アンモニア導入管４の出口でアンモニアのガス化し
た蒸気と水の蒸気とが精溜管15へ流れて希溶液となった
水は、発生管５とアンモニア導入管４との間を流れ落ち
る。精溜管15で一部冷却され水蒸気と希溶液である水滴
とは、アンモニアガスから分離され、発生管５側に戻さ
れる。

分離したアンモニアガスは、凝縮管７で冷却され、凝縮
し液化する。液化したアンモニアは、液管８を通り、蒸
発管９の入口へ更に冷却されながら流れていく。液化し
きれないアンモニアガス又は液管８に流れきれない過分
のアンモニア液は、均圧管16を通り蒸発管９の出口へ導
かれる。

蒸発管９の入口へ入った液化アンモニアは、コイル30の
効果により、その流れを乱されるか、細かい螺旋流れと
なり、水素管10を通ってきた水素ガスと効率よく拡散
し、アンモニア圧力は分圧となり低下し、液化アンモニ
アは蒸発を開始する。液化アンモニア（冷媒）が蒸発す
る時にその潜熱により蒸発管９から熱を奪い、表面温度
が低下する。蒸発したアンモニアガスと水素ガスの混合
ガスは重くなり混合管２を通り液タンク１へ流れ、吸収
管３の内部へ吸引される。吸収管３の上部へ、発生管５
の内部からアンモニア導入管４の外側を流れて、希液管
６を通ってきた希液（水）が入り、更にその希液は吸収
管３の内部を下に流れて行く。アンモニアガスはこの流
れ落ちる水に吸収され、徐々にその濃度を低くしながら
上へ向かい、残った水素ガスだけが軽くなり水素管10を
通り再び蒸発管９へ流れ去る。

アンモニアを吸収して濃溶液となったアンモニア水は液
タンク１に留まり再びアンモニア液導入管４へと入って
行く。

第２図は冷蔵庫ボツクスの庫内17に吸収式冷凍サイクル
18を取り付けた状態図で、19は開閉ドアを示し、庫内に
蒸発管９があり、その周囲に冷却フィン20が圧入されて
いる。

以上の実施例に対し、第４図のごとく比較例を挙げる。
いずれも、該当する形状仕様の冷却管を接続しなおした
冷凍システムを同一の冷蔵庫に組み込んで冷却効果（冷
凍能力）を調べたものである。

（ト）考案の効果この考案によれば、冷却管内部に特定のコイルを入れた
ことにより、冷却管の作成が簡単になり、低コスト化が
可能になり、更に冷却効果が上がり高い冷却性能が得ら
れる。

【図面の簡単な説明】

第１図a,bはこの考案に係る吸収式冷凍サイクルの一実
施例の説明用正面図と左側面図、第２図a,bはその吸収
式冷凍サイクルを搭載した冷蔵庫の背面図と、左側面断
面図であり。第３図ａ、ｂはこの実施例のコイルを挿入
した蒸発管の拡大断面図と、その先端断面詳細図であ
る。第４図は実施例と比較例とを比較説明する説明図で
ある。３……吸収管、５……発生管、７……凝縮管、９……蒸
発管（冷却管）、10……水素管、15……精溜管、30……
コイル。

Claims

【実用新案登録請求の範囲】

【請求項１】発生管と、精溜管と、凝縮管と、冷却管
と、吸収管とを密閉循環接続し、内部に冷媒としてアン
モニア、吸収媒体として水、更に圧力平衡ガスとして水
素ガス又はヘリウムガスを充填した吸収式冷凍サイクル
であって、１本の線材を互いに非接触にて螺旋巻きして構成され水
素ガス雰囲気中での凝縮したアンモニア液の蒸発を促進
するコイルを冷却管の内壁面に沿って、挿入してなる吸
収式冷凍サイクル。