JPH07332801A

JPH07332801A - 蒸気凝縮装置

Info

Publication number: JPH07332801A
Application number: JP6122474A
Authority: JP
Inventors: Mikio Goto; 幹雄後藤; Keiji Kubota; 恵二久保田
Original assignee: Takagi Industrial Co Ltd
Current assignee: Takagi Industrial Co Ltd
Priority date: 1994-06-03
Filing date: 1994-06-03
Publication date: 1995-12-22

Abstract

(57)【要約】【目的】本発明は蒸気凝縮装置に関し、空気調和装置
における熱交換用に使用し、小型で家庭用の吸収式エア
コン、冷凍器等に最適で、特に低温再生器の凝縮器本体
の圧力を所定の負圧に維持して蒸気を吸引せしめ、熱交
換を効率的に行い機械的強度に優れ、環境の悪化を防
ぎ、電力需要の低下の実現を目的とする。【構成】熱交換用の凝縮器本体２１の１つの導入口２
１ａ内に蒸気発生源から高温の冷媒蒸気３″ａを導入
し、前記凝縮器本体の周囲には冷却用の吸収液Ｌを導入
して熱交換し、凝縮させて排出口２１ｂから液冷媒３″
ｂを排出する構成にて凝縮器本体内を所望の圧力に維持
し、蒸気を効率的に吸引する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は空気調和装置における熱
交換用の蒸気凝縮装置に関し、小型にして例えば家庭用
の吸収式冷房機、冷凍機に最適であり、特に低温再生器
における熱交換用の凝縮器本体内の圧力を所定の負圧、
例えば真空に維持して蒸気を連続して吸引せしめ、熱交
換を効率的に行おうとする。

【０００２】

【従来の技術】従来、家庭用の空気調和装置、すなわち
家庭用のエアコン（エアー・コンディショナー）は、フ
ロンガスを冷媒として熱交換作用により室内の温度を調
整するものが使用されてきた。しかしこの従来の家庭用
エアコンは、フロンガスをコンプレッサーにより圧送し
なければならず、多大な電力が必要とされているので、
夏期の昼間等は消費電力量がピーク値に達する。従って
場所によっては停電が発生する等、夏期におけるエアコ
ンの使用に対する電力量の急激な増加が社会問題となっ
ている。また冷媒としてのフロンガスは、オゾン層等の
環境破壊をともなうことから、その使用を廃止すること
になる。そこで上記従来の家庭用エアコンに対して、低
電力であり、フロンガスを使用しないで済む空気調和装
置の開発が急務となっている。

【０００３】また従来、室内の冷房を行う空気調和装置
として図５に示すような吸収式ガス冷房機が知られてい
る。この冷房機は、内部を約１０torr程度の真空に維持
した蒸発器５０内に水などの液冷媒５２を散布器５１に
て散布して給水管５３の外面に付着させ、真空によって
液冷媒５２が蒸発するときの熱交換作用により、給水管
５３内を矢印方向に通過する水を冷却して各部屋の室内
機へ循環させ、室内機にて熱交換を行い、冷却された水
にて空気を冷却し、その空気を送風機にて室内に吹き出
して冷房を行うものである。

【０００４】そして蒸発器５０内で蒸発する液冷媒５２
により、蒸発器５０内の真空度が維持できなくなり、蒸
発力が低下するため、吸収器５４内に収容する吸収液と
しての臭化リチウム溶液５６により冷媒蒸気５２′を吸
収し、蒸発器５０内の真空度を維持して、液冷媒の蒸発
能力を維持させていた。

【０００５】また吸収器５４内の吸収液としての臭化リ
チウムは、冷媒蒸気５２′を吸収することにより臭化リ
チウム希溶液５６になり、蒸発器５０から冷媒蒸気５
２′に対する吸収能力が低下することになるので、この
冷媒蒸気５２′を吸収した臭化リチウム希溶液５６をポ
ンプ５７にて高温再生器５８に圧送する。そしてこの高
温再生器５８にて臭化リチウム希溶液５６を例えば石油
やガスを燃料とするバーナ５９により加熱して濃縮され
た臭化リチウム中溶液５６′と新たに生成される冷媒蒸
気５２ａ′とを分離させる。その後この冷媒蒸気５２
ａ′を低温再生器６０内に配設される熱交換用配管６１
に導入すると共に、高温再生器５８内において濃縮した
臭化リチウム中溶液５６′の一部を低温再生器６０内に
臭化リチウム供給管６２ａを介して導入する。そしてこ
の臭化リチウム中溶液５６′により高温再生器５８から
低温再生器６０内に導入する冷媒蒸気５２ａ′を冷却し
て液冷媒５２ａ″にすると共に、この冷媒蒸気５２ａ′
によって低温再生器６０内に導入される臭化リチウム中
溶液５６′に熱を与えることによって臭化リチウム中溶
液５６′から冷媒蒸気５２ｂ″を分離する。

【０００６】それからこの冷媒蒸気５２ｂ″を配管６３
ｂを通じて凝縮器６４に送り、吸収器５４と凝縮器６４
とを冷却するための冷却用管部５５を流れる冷却水によ
って凝縮器６４内の冷媒蒸気５２ｂ″を冷却して液冷媒
５２に戻し、先の低温再生器６０からの液冷媒５２ａ″
を合わせて配管６５を通じて再び蒸発器５０に送り、冷
房プロセスを完成させるものである。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら図５に示
す上記吸収式ガス冷房機は、蒸発器５０にて冷やされた
冷却水を給水管５３により各室内に循環させて、この冷
却水を室内の室内機にて熱交換して空気を冷却し送風す
ると共に、各冷房プロセスにて発生する熱を冷却するた
めに冷却水を循環させて各プロセスの熱量を奪い、そし
て室外に設けたチラーなどの放熱設備が必要になるな
ど、設備が大型になるので、一般的にビル等で使用する
集中冷房に使用する等の用途を満たすものであった。従
って、家庭用として供用しようとする場合、各プロセス
の冷却は冷却水を使用せずに空気を送風して熱量を奪う
必要が出てきた。さらに、室内の冷房にために循環させ
る冷却水も、家庭において冷房負荷の変動に対して追従
することができず、このため冷却水を循環せずに、空気
を冷却して室内に送風することによって冷房を行う必要
が出てきた。このため、家庭における冷房温度の変更な
どの冷房負荷の変動に伴い、吸収液からの冷媒分離能力
の効率を上げ、そして冷房負荷の変動に伴う冷房分離能
力の追従性を向上させ、冷却水を使用せずとも各プロセ
スの冷却を行うために、各プロセスが保有する吸収液の
量を少なくする必要が生じてきた。そして、各プロセス
を小型化するにあたり、吸収液から冷媒を分離するため
に高温度で加熱することから機械的強度を維持できない
等の各種の問題が生じてくることと、高温再生器などの
加熱のための燃焼量を減少させて燃料消費量を少なくす
る必要があるため、未だ小型にして家庭用の吸収式冷房
機は実用化されていない。

【０００８】そこで本発明は上記従来の問題点を解決
し、家庭において使用され、冷房負荷変動においても追
従性を発揮し、小型で機械的強度に優れ、燃料の使用量
を減少させ、環境の悪化を防ぎ、さらには省エネルギー
運転により電力需要の低下を実現し得る蒸気凝縮装置を
提供することを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明は上記課題を達成
するために、蒸気発生源より供給される高温の蒸気を導
入する熱交換用の凝縮器本体と、該凝縮器本体を周囲か
ら冷却する冷却手段とからなり、前記凝縮器本体は１つ
の導入口を有し、前記蒸気発生源からの高温の前記蒸気
を前記凝縮器本体に導入して前記冷却手段にて前記蒸気
を凝縮して凝縮液を生成し、前記凝縮液を前記導入口よ
り排出することにより、前記凝縮器本体内の圧力を前記
蒸気発生源からの蒸気圧力より負圧に維持するという手
段を採用した。

【００１０】

【作用】蒸気発生源から圧送される高温の蒸気は導入口
より凝縮器本体内に導かれる。蒸気の導入口は凝縮液の
排出口を兼用しており、この導入口にて凝縮器本体は片
持支持されることにより、蒸気の導入時および導入の停
止時における熱量の変化に伴う膨張・収縮圧力の応力を
導入口の支持部から凝縮器本体方向に導いて膨張・収縮
圧力の応力を緩和する。また蒸気発生源からの高圧力に
て凝縮器内は圧力が上昇するが、冷却手段にて凝縮器本
体を冷却することにより、凝縮器本体内の蒸気は凝縮液
となり導入口より外部に排出され、凝縮器本体内の蒸気
圧力が減少し、この蒸気発生源からの凝縮器本体内の圧
力が低下することにより、蒸気発生源からの蒸気は連続
して凝縮器本体に取り込まれ、凝縮液として外部へと排
出される。この結果、凝縮器本体は簡易に構成され、蒸
気の導入に伴う膨張・圧縮の応力を緩和し、小型で強固
な蒸気凝縮器が得られる。

【００１１】

【実施例】以下、図１乃至図４に従って本発明の一実施
例を吸収式冷房機として適用した場合を説明する。図１
において１は蒸発器であり、この蒸発器１は後記の蒸発
管部１ａとこれに接続される吸収管部６ａを５〜１０個
を配列したもので、この蒸発器１はその内部が約８．９
torr程度の低圧力に維持される。２は前記蒸発器１の内
部に設けられた液冷媒滴下装置であり、この液冷媒滴下
装置２から液冷媒３が滴下され、蒸発器１内で蒸発する
ことにより、後記冷却フィン５から熱を奪い、周囲の空
気を冷却するようになっている。４は蒸発器１の蒸発管
部１ａに対して設けられた送風ファンであり、この送風
ファン４により室内から導入される空気を前記蒸発器１
の蒸発管部１ａの外周に多数設けた冷却フィン５により
冷却し、室内に冷却した空気を送って室内の温度を下げ
るようにしている。

【００１２】６は吸収器であり、この吸収器６は、前記
蒸発管部１ａと連続する吸収管部６ａの途中に設けた吸
収液滴下装置７と、吸収管部６ａの下部に形成された回
収タンク８とにより形成され、前記吸収液滴下装置７か
ら吸収液として臭化リチウム濃溶液９（冷媒の吸収割合
が低い溶液）を吸収管部１ａ内に滴下して液冷媒３が蒸
発して生成された冷媒蒸気３′を吸収して蒸発器１内の
真空圧力が上昇することを防止するようになっている。
この回収タンク８は、各吸収管部６ａより流下してくる
吸収液を貯留するもので、運転停止時に各プロセスにあ
る吸収液が、各プロセスの圧力低下に伴う負圧によって
集まるため、空気調和装置全体に使用する吸収液を回収
するだけの容量を必要とし、本発明の回収タンク８は３
〜５リットルの容量を有している。５′は前記吸収管部
６ａに設けた前記吸収液滴下装置７より下方に位置して
前記吸収管部６ａの外周に多数設けた放熱フィンであ
り、この放熱フィン５′は液冷媒３の蒸発時に発生する
熱と吸収液として臭化リチウム濃溶液９が冷媒蒸気３′
を吸収した時に発生する熱を放熱して蒸発器１の冷却効
率を維持するものである。８Ａは冷却用ファンである。

【００１３】１０は前記回収タンク８の下方に接続され
た配管１１に設けられるポンプであり、このポンプ１０
は前記吸収器６の回収タンク８に蓄積される冷媒蒸気
３′を吸収した臭化リチウム希溶液９′（冷媒液を多量
に含んだ溶液をいう）を後段の高温再生器１２に移送す
るためのものである。

【００１４】１３Ａは前記回収タンク８と前記高温再生
器１２を接続する配管１１の途中に設けられた低温用の
熱交換器であり、この低温用の熱交換器１３Ａにより、
ポンプ１０が駆動して回収タンク８から高温再生器１２
へ移送される臭化リチウム希溶液９′の温度が当初約５
０℃であったものを出口側において約９５℃まで昇温す
るためのものである。この熱交換器１３Ａは例えば断面
波形の多数のプレートを積層し、このプレート間に温度
を異にする温液と冷液との２液を相対向する方向に流す
ことにより、熱交換を行うプレート式のものが使用され
る。

【００１５】１３Ｂは同様に高温再生器１２の手前に設
けた高温用の熱交換器であり、この熱交換器１３Ｂによ
り高温再生器１２内に導入する臭化リチウム希溶液９′
の入口側温度が約９５℃であるものが、出口側温度を熱
交換によって約１６０．７℃まで昇温させて高温再生器
１２に対する加熱の準備をするためのものである。これ
らの動作は、高温再生器１２および低温再生器１９によ
り通常は捨てられる熱量を利用して高温再生器１２での
燃料使用量を低減させるためのものである。

【００１６】前記高温再生器１２は、外容器１４と、該
外容器１４の内部下方に設けられた加熱用のバーナ１５
と、バーナ１５の上方に配置される高温再生用の熱交換
器１６を収納する燃焼排気室１７と、前記熱交換器１６
に隣接して前記外容器１４の上方一側に設けたオーバー
フロー壁１８Ａと、該オーバーフロー壁１８Ａを介して
前記燃焼排気室１７に隣接して設けた蒸発室１８とによ
り形成される。

【００１７】そして高温再生器１２の入口側温度が約１
６０．７℃まで昇温された吸収液としての臭化リチウム
希溶液９′は、バーナ１５により加熱されることにより
蒸発室１８内の温度が約１８２．２℃にまで加熱され
る。このバーナ１５は冷房負荷の変動によって供給する
燃料量を調節して燃焼量を可変し、冷房負荷に応じて冷
媒蒸気の分離能力を調整するものである。

【００１８】前記熱交換器１６は、加工性が良く且つ熱
伝導度が大きく、しかも耐熱性、および耐腐食性を有す
る材料、例えばステンレス鋼板をプレス成形した２枚の
略皿状の板材を略中空に重合して積層の上、その外縁部
をシーム加工した中空板体を複数個、重合することによ
り形成される。そしてこの中空板体相互は、連通孔１６
ｂ，１６ｃを設けることにより、臭化リチウム希溶液
９′を流通可能になしている。１６ａは前記ステンレス
鋼板の対向する表面に上下方向に多段に多数、突出した
半球状の突起部であり、この突起部１６ａ，１６ａは対
向する相互を衝合することにより剛性を発揮して熱交換
器１６が高温による膨張、収縮に耐えるような構造にす
るのと、熱交換器１６が約１３０４．７torr もの高真
空、高圧力に対して構造堅牢になすように形成される。
また下段の突起部１６ａが上段の突起部１６ａに対して
交互に正面左右方向に変位して配設されることにより、
下方に配置した前記バーナ１５からの熱を下方から上方
へと蛇行しながら臭化リチウム希溶液９′に効率良く且
つ万遍なく伝導するようになっている。そして前記ポン
プ１０が駆動されることにより高温再生器１２の熱交換
器１６内に移送された臭化リチウム希溶液９′は、バー
ナ１５により約１８２．２℃まで蒸発室１８内温度が上
昇するまで加熱される。

【００１９】１９は前記高温生器１２の後段に配置され
た低温再生器であり、この低温再生器１９は、加工性が
良く、耐熱性、耐腐食性を有する材料、例えばステンレ
ス鋼材で形成された略箱状の外容器２０と、該外容器２
０内に挿入され、外端部が前記外容器２０に固定される
ことにより片持支持され、前記高温再生器１４によって
生成される冷媒蒸気３″ａを導入するための１つの導入
口２１ａと、および高温再生器１２から低温再生器１９
内に導入される吸収液Ｌとの熱交換が行われ、凝縮され
た液冷媒３″ｂを排出するための前記導入口２１ａと単
一の排出口２１ｂとを前記外容器２０の一次側（高温再
生器１２の設置側）に設けた略袋小路状の熱交換用の凝
縮器本体２１とから形成される。この凝縮器本体２１は
内部に導入される冷媒蒸気３″ａが冷却されて凝縮さ
れ、液冷媒３″ｂになると自然に流れ落ちるように、導
入口２１ａに向けて緩傾斜、例えば約５度程度の角度を
もって横長に配置される（図１、図２、図４参照）。

【００２０】２１ｃは前記凝縮器本体２１に長手方向に
任意の間隔Ｋをあけて縦方向に配列し、半径方向に拡大
して設けられた多数の放熱室であり、この放熱室２１ｃ
により凝縮器本体２１に導入される冷媒蒸気３″ａの放
熱を効率良く行うとともに、凝縮器本体２１の周囲に導
入される吸収液Ｌにより凝縮器本体２１内に導入される
冷媒蒸気３″ａは冷却されるようになっている。この凝
縮器本体２１の放熱室２１ｃは縦方向に配列されている
が、これは内部で凝縮した液冷媒がスムーズに流下する
ようにしたもので、従来のように配管を蛇行して設けた
場合、配管内を伝って排出される液冷媒によって有効熱
交換面積が狭くなるため、凝縮した液冷媒はすぐに真下
に落下して排出することによって有効熱交換面積を広く
することができる。

【００２１】図２、図３、および図５において、２１ｃ
₁，２１ｃ₂は前記放熱室２１ｃの対向する外面に多数
設けられた適宜形状、例えば略半球状の凸部と凹部であ
り、この凸部２１ｃ₁と凹部２１ｃ₂は前記放熱室２１
ｃの放熱面積を増大して放熱を効率的に行うためのもの
である。またこの凸部２１ｃ₁と凹部２１ｃ₂とを放熱
室２１ｃの外面に相互に対向するように形成したのは、
この凸部２１ｃ₁と凹部２１ｃ₂が対向していなければ
凝縮器本体２１の放熱室２１ｃの内部空間が不均一にな
り、放熱室２１ｃの内部に導入された冷媒蒸気３″ａが
凝縮して液冷媒３″ｂになる時に、この凸部２１ｃ₁と
凹部２１ｃ₂の部分に表面張力による凝縮液の溜まりが
生じ、この凝縮液の溜まりの部分が有効熱交換面積を減
少させて熱交換効率が低下するからである。２１ｄは放
熱室２１ｃの外縁顎部をシーム加工により接合して形成
される放熱フィンである。

【００２２】また高温再生器１２からの冷媒蒸気３″ａ
の冷却に供するのに、低温再生器１９内に導入される吸
収液Ｌは、熱交換器１３Ｂにより約１１２℃にされて低
温再生器１９に導入されるのであるが、高温再生器１２
から低温再生器１９へ至る間の圧力の減少による自己蒸
発により低温再生器１９に入った時には約１０２℃に低
下して流入し、凝縮器本体２１により熱を与えられて冷
媒を含んだ吸収液の沸騰温度が１１２℃まで昇温され、
冷媒蒸気を放出しながらオーバーフロー壁２２を乗り越
えて出口付近の温度は約１１０℃にまで低下し、その
後、低温熱交換器３９にて熱交換器を行い、約６０．３
℃まで降温され、吸収器６の吸収液滴下装置７の滴下に
再利用できるようにする。

【００２３】２２は前記低温再生器１９内において凝縮
器本体２１内に導入する冷媒蒸気３″ａに対する熱交換
を行うのに一定量の前記吸収液Ｌを略一定温度を略維持
して貯留するために、前記外容器２０の下流側に設けた
オーバーフロー壁であり、このオーバーフロー壁２２は
低温再生器１９内に導入される吸収液Ｌが、一定の貯留
量を越すと、オーバーフロー壁２２から溢れ出ることに
より、低温再生器１９から外部に排出するためのもので
ある。

【００２４】しかしながら、吸収液Ｌの液位は外容器２
０内に横長に取付けられた凝縮器本体２１の下方部が、
熱交換器２１の高さＨの１／３〜２／３程度が浸される
ように維持されることにより凝縮器本体２１の上方部は
吸収液Ｌから露出される。これは、もし凝縮器本体２１
が全て吸収液Ｌに浸されるとすれば、吸収液Ｌとしての
臭化リチウム中溶液９″の下部の温度が約１０２℃程度
であるので、凝縮器本体２１によって受熱して吸収液Ｌ
の液面が約１１２℃まで昇温することになるが、この液
の昇温は液体同士が熱交換を行う対流熱交換に依存され
るものなので、非常に液体の昇温が遅くなって吸収液Ｌ
から冷媒が蒸発し難い不都合があるが、これに対処して
本実施例の場合には、図３に示すように吸収液Ｌの液面
が昇温して沸騰することにより液面から飛沫Ｆが盛んに
弾かれ、吸収液Ｌの液面から露出した凝縮器本体２１の
表面に飛沫Ｆが付着し、吸収液Ｌとしての臭化リチウム
中溶液９″に含まれる冷媒は瞬時に蒸発して冷媒蒸気
３″ｃになる。すなわち約１１２℃まで昇温させられた
飛沫Ｆが熱交換器２１内に導入される高温の冷媒蒸気
３″ａから熱を受けて昇温するという効率的な熱交換が
行われ、直ちに冷媒を蒸気として蒸発させて冷媒蒸気
３″ｃになる。この時の蒸発温度は、約１１０．２℃程
度である。前記吸収液Ｌの液位は、凝縮器本体２１の高
さＨの１／３〜２／３程度浸されると説明したが、この
数字は盛んに沸騰する飛沫が露出した凝縮器本体２１を
万遍なく濡らす高さであり、また吸収液Ｌにより凝縮器
本体２１内の冷媒蒸気３″ａを有効に凝縮させる範囲の
ものである。

【００２５】２３は前記外容器２０内の下流側に位置す
る冷却空間部２０ａ内の上部の前記凝縮器本体２１の近
傍に設けられた邪魔板であり、この冷却空間部２０ａと
邪魔板２３により液面から噴出する飛沫を落下させ、蒸
気冷媒の回収口から吸収液が共に出て行くのを良好に分
離するものである。従来は蒸気冷媒の回収口より吸収液
が共に出ていかないため、低温再生器１９の上部に蛇行
した回収室と蛇腹状の邪魔板を設けて吸収液の排出を妨
害していたが、この冷却空間部２０ａによる落下空間の
ため、邪魔板２３は簡単な板状のものに構成することが
でき、低温再生器の小型化に寄与される。

【００２６】２４は前記高温再生器１２によって生成さ
れた前記冷媒蒸気３″ａを前記導入口２１ａを通じて前
記凝縮器本体２１内に導入するための冷媒蒸気供給管で
あり、この冷媒蒸気供給管２４は一端が高温再生器１２
の前記蒸発室１８に接続され、他端が前記導入口２１ａ
に接続されている。

【００２７】２５は前記高温再生器１２によって生成さ
れた吸収液Ｌ（臭化リチウム希溶液９′から液冷媒があ
る程度分離されて濃縮された臭化リチウム中溶液をい
う）を低温再生器１９内の凝縮器本体２１の周囲に導入
するための吸収液供給管であり、この吸収液供給管２５
は、一端が前記高温再生器１２の蒸発室１８の底面に接
続され、他端が低温再生器１９の外容器２０の底面に接
続されることにより、外容器２０内に導入される吸収液
Ｌにより前記凝縮器本体２１を冷却して該凝縮器本体２
１内の前記冷媒蒸気３″ａを凝縮する。

【００２８】また高温再生器１２から前記冷媒蒸気供給
管２４を通じて凝縮器本体２１内に導入される冷媒蒸気
３″ａにより、凝縮器本体２１の周囲に導入される高温
再生器１２からの吸収液Ｌに放熱作用にて熱を与えて吸
収液Ｌとしての臭化リチウム中溶液９″の液面から、冷
媒を含んだ吸収液を沸騰させて飛沫Ｆを盛んに吹き出さ
せ、沸騰する飛沫Ｆが凝縮器本体２１を濡らすことによ
り凝縮器本体２１より熱を与え、吸収液Ｌの飛沫Ｆから
吸収液Ｌに含まれる冷媒を蒸発させて分離する。

【００２９】２６は図２に示すように前記吸収液供給管
２５の高温再生器１２側の一端に設けられた蒸気遮断器
であり、この蒸気遮断器２６は弁ケース２７の内部に蒸
発室１８から生成される冷媒蒸気３″ａの圧力により押
下げ可能になって冷媒蒸気３″ａの侵入を阻止するが、
高温再生器１２のオーバーフロー壁１８Ａから溢れた吸
収液Ｌの浮力が冷媒蒸気３″ａの前記圧力に優る場合に
開弁されて吸収液Ｌを低温再生器１９内に導入するため
のフロート弁２８を弁座２７ａに着座して形成される。

【００３０】２９は前記凝縮器本体２１の前記導入口２
１ａに一端が接続され、他端が凝縮器３０に接続された
液冷媒回収管であり、この液冷媒回収管２９により前記
凝縮器本体２１内に導入される冷媒蒸気３″ａが凝縮さ
れて凝縮器３０へ液冷媒３″ｂが回収されるようになっ
ている。

【００３１】３０は凝縮器であり、この凝縮器３０は冷
媒蒸気回収管４０からの冷媒蒸気３″を凝縮し、さらに
液冷媒回収管２９からの液冷媒３″ｂを冷却するための
ものである。Ｓは凝縮器３０に設けられた温度センサで
あり、この温度センサＳは冷媒凝縮用のファン３０Ａに
接続され、凝縮器３０内の温度を検知することにより前
記ファン３０ＡのモータＭの回転数を変化させて凝縮器
３０内の温度を約５０℃程度の一定に保つことにより、
凝縮器３０内の真空度を例えば約９２．５torr程度に一
定に維持して凝縮器３０の凝縮能力を一定に保つと共
に、低温再生器１９内の冷却空間部２０ａの圧力を低下
させて、冷媒を含んだ吸収液Ｌの沸騰温度を低下させ
て、冷媒の分離を促進し、低温再生器１９内に発生する
冷媒蒸気３″ｃを効率良く吸引して冷媒の回収効率の向
上をはかるものである。

【００３２】図１および図２において、３１は前記液冷
媒回収管２９の、前記導入口２１ａ側の一端に設けた液
冷媒回収用の蒸気遮断器であり、この蒸気遮断器３１は
弁ケース３２と、凝縮器本体２１の内部に導入される冷
媒蒸気３″ａの圧力により押下げ可能になって冷媒蒸気
３″ａの漏出を阻止するが、導入された冷媒蒸気３″ａ
が吸収液Ｌによって冷却されて凝縮後の液冷媒３″ｂの
浮力を受けることにより開弁されて液冷媒３″ｂを前記
液冷媒回収管２９を通じて凝縮器３３へ送出するために
弁座３２ａに着座されるフロート弁３４とから形成され
る。この蒸気遮断器３１により、高温再生器１２より低
温再生器１９の熱交換器２１に導入された冷媒蒸気３″
ａは外部に漏出しないため凝縮器本体２１内に蒸気圧力
が加えられ、この冷媒蒸気３″ａが凝縮することにより
この蒸気遮断器３１より外部に排出され、この結果、高
温再生器１２からの冷媒蒸気３″ａを連続的に吸引し、
取り込むようにしている。蒸気遮断器３１より外部に排
出された液冷媒３″ｂは高温再生器１２からの蒸気圧力
により押されて凝縮器３０に送り込まれる。

【００３３】３５は前記低温再生器１９の外容器２０の
下流側の底部に一端が接続されて他端が前記吸収液滴下
装置７に接続される吸収液回収管であり、この吸収液回
収管３５は前記低温再生器１９内に導入されてオーバー
フローした吸収液Ｌを回収して循環することにより冷媒
蒸気３′を吸収するために前記吸収液滴下装置７から滴
下するように再利用に供する。

【００３４】図１および図２において３６は低温再生器
１９側における前記吸収液回収管３５の一端に設けられ
た蒸気遮断器であり、この蒸気遮断器３６は弁ケース３
７と、吸収液Ｌから分離される冷媒蒸気３″ｃの圧力を
受けることにより押下げ可能になって冷媒蒸気３″ｃの
侵入を遮断するが、前記吸収液Ｌの浮力を受けることに
より開弁するフロート弁３８を弁ケース３７の弁座３７
ａ内に着座するようになっている。これは、吸収液Ｌか
ら分離された冷媒蒸気３″ａが外部に漏出するのを防い
で低温再生器２０内の圧力を維持させるもので、この蒸
気遮断器３６により冷媒蒸気３″ａが良好に凝縮器３０
に回収されることになる。この蒸気遮断器３６は低温再
生器１９内の圧力が低いことから、吸収液回収管３５を
Ｕ字型に変形させて、このＵ字部に吸収液が溜まるよう
に構成しても良いし、また吸収液回収管３５の途中を直
径１ｍｍ位の管径にして、液体だけが通過できるように
構成しても良い。

【００３５】３９は前記吸収液回収管３５に設けた降温
用の熱交換器である。

【００３６】４０は前記低温再生器１９と前記凝縮器３
３とを接続する蒸気冷媒回収管であり、この蒸気冷媒回
収管４０により、低温再生器１９からの冷媒蒸気３″ｃ
を凝縮器３０に供給する。

【００３７】本発明の一実施例は上記の構成からなり、
以下作用を運転の一例とともに説明する。運転停止時
は、空気調和装置内の吸収液は内部圧力の低下によりす
べて回収タンクに貯留している。従って、冷房に必要な
液冷媒のほとんどが回収タンク８内の臭化リチウム溶液
に含まれている。

【００３８】そして運転開始と共に、ポンプ１０が駆動
して回収タンク８内の臭化リチウム液を高温再生器１２
に送り込み、高温再生器１２のバーナ１５を点火して臭
化リチウム溶液から冷媒を分離して蒸発器１へ送り込む
プロセスを開始する。高温再生器１２と低温再生器２０
にて冷媒が分離して蒸発器１に送り込まれるまでの間
は、高温再生器１２と低温再生器２０にて冷媒が分離し
て蒸発器１に送り込まれるまでの間は、凝縮器３０また
は図示しない冷媒タンクより液冷媒が蒸発器１に送り込
まれることになる。

【００３９】先ず液冷媒滴下装置２から液冷媒３を蒸発
器１に滴下することにより蒸発器１内で蒸発させ、この
時の蒸発による熱交換作用により冷却フィン５が冷却さ
れる。そして室内からの空気を送風ファン４により導入
して、この室内からの空気を冷却フィン５により冷却し
て、室内へ冷却された空気を送り込み、この室内へ送ら
れる冷風により室内の空気は冷やされる。

【００４０】次いで吸収液滴下装置７から吸収液Ｌとし
ての臭化リチウム濃溶液９を吸収管部６ａ内に滴下する
ことにより、蒸発器１内で蒸発して生成された冷媒蒸気
３′を吸収して蒸発器１内の約８．９torrの真空度を維
持して蒸発器１の蒸発能力が変わらないように維持す
る。その後、冷媒を吸収した吸収液を吸収器６の回収タ
ンク８内からポンプ１０を駆動して高温再生器１２に送
って加熱して冷媒を分離する。

【００４１】しかしながら本実施例では、吸収器６はそ
の内部の真空度が約７．９torrに設定される。そして、
その液温が約５０℃であり、夏期の外気温の予想される
最高温度３５℃の空気でも冷却できる温度差を有してお
り、冷却ファンによって放熱させ、蒸発器１で蒸発によ
り発生した熱量を放出して蒸発器１の冷却能力を維持さ
せることができる。ポンプ１０により配管１１を送られ
る吸収液としての臭化リチウム希溶液９′は、先ず低温
用の熱交換器１３Ａにより約９５℃程の液温に昇温さ
れ、さらに高温用の熱交換器１３Ｂによって約１６０．
７℃程度に昇温される。これは、高温再生器１２および
低温再生器１９にて捨てる熱量を高温再生器１２の入力
側の吸収液に与えることにより、高温再生器１２の燃料
使用量を減少させるためである。

【００４２】そして高温再生器１２内に導入される液冷
媒を含んだ吸収液は、バーナ１５にて加熱されることに
より、冷媒蒸気３″ａを蒸発、分離して蒸発室１８内に
臭化リチウム中溶液９″を生成させる。この高温再生器
１２での蒸気分離能力は、温度設定の変更等の冷房負荷
の変化に対応してバーナの供給燃料量を可変し、燃焼能
力を変えることによって蒸発器１に滴下される液冷媒量
を変化させて冷房能力を調整する。そして、蒸発器１へ
の液冷媒供給量に伴い、吸収器６にはこの液冷媒量に相
当する吸収液が低温再生器から送られて来るため、蒸発
器１で発生する蒸気を回収することができる。そしてこ
の冷媒蒸気３″ａを蒸気冷媒供給管２４を通じて低温再
生器１９の凝縮器本体２１内へ導入口２１ａから導入す
る。この際、蒸発室１８内の温度は約１８２．２℃であ
り、またその内部圧力は約１３０４．７torrもの高圧力
まで上昇している。

【００４３】また高温再生器１２から冷媒蒸気３″ａが
分離された約１８２．２℃の吸収液として臭化リチウム
中溶液９″は、蒸気遮断器２６により蒸気の侵入が遮断
される下で吸収液供給管２５を通じ、高温用の熱交換器
１３Ｂにて高温再生器１２に導入される吸収液に熱を与
え、低温再生器１９にて冷媒蒸気３″を冷却でき、さら
に冷媒を含んだ時の沸騰温度を維持するように約１１
２．０℃まで降温されて低温再生器１９の凝縮器本体２
１の周囲に導入される。そして、約１３０４．７torrも
の高圧力から低温再生器１９の凝縮器本体２１の周囲の
約９２．５torrもの圧力減少に伴う自己蒸発作用によ
り、約１１２．０℃の吸収液は低温再生器１９に入ると
きには約１０２℃まで温度が低下する。

【００４４】そして凝縮器本体２１内に導入される高温
の冷媒蒸気３″ａは、凝縮器本体２１の周囲に貯留され
ている吸収液Ｌとしての臭化リチウム中溶液９″によっ
て冷却されて凝縮し、液冷媒３″ｂとして凝縮器本体２
１内を流下し、図４に示すように凝縮器本体２１の下面
部を伝って導入口２１ａと単一の排出口２１ｂから凝縮
器本体２１の外部に排出されて液冷媒回収管２９から回
収されて行く。

【００４５】このように、凝縮器本体２１内に導入され
る冷媒蒸気３″ａは、凝縮器本体２１の周囲に導入され
て接触する吸収液Ｌによって冷却されることにより凝縮
して、漸次凝縮器本体２１から排出されるので、凝縮器
本体２１内に送り込まれる約１３０４．７torrもの蒸気
圧力に対して蒸気を凝縮して減圧されるため、高温再生
器１２から圧送される蒸気を次々に凝縮器本体内に取り
込むことができる。

【００４６】これは、導入口２１ａ寄りの液冷媒回収管
２９の管端には蒸気遮断器３１が設けられているので、
高温再生器１２からの蒸気圧は外部に漏出せず、凝縮器
本体２１内に蒸気が導入されることになり、凝縮によっ
て生じる減圧により、連続して蒸気を凝縮器本体２１内
に吸引することができ、凝縮によって生じた液冷媒３″
ｂは蒸気遮断器３１内に導入されてフロート弁３４が液
冷媒３″ｂの浮力を受けて浮上することにより液冷媒回
収管２９の流路が開かれて、液冷媒３″ｂは蒸気圧力に
より押されて凝縮器３０へ供給されることになる。

【００４７】さて本実施例の凝縮器本体２１は、１つの
導入口２１ａを一側に設け、その外形が略袋小路状をな
して外容器２０に片持支持されて取付けられているの
で、高温の冷媒蒸気３″ａが導入口２１ａから内部に導
入され、臭化リチウム中溶液９″の加熱時と非加熱時と
の温度差により生じる膨張・収縮の応力を片側の支持さ
れていない方向に逃がすことにより緩和し、従来のよう
な頑丈で大型に構成する必要がなくなり、膨張・収縮に
よる応力による破損や亀裂が生じ難くなる。

【００４８】一方、低温再生器１９の凝縮器本体２１の
周囲に導入された吸収液Ｌとしての臭化リチウム中溶液
９″は、オーバーフロー壁２２によって一定の液位ｈに
貯留され、凝縮器本体２１内に導入される高温の冷媒蒸
気３″ａによって約９２．５torr程度の圧力下で加熱さ
れることにより、吸収液供給管２５から低温再生器１９
内に入る時の吸収液の温度は約１０２℃が冷媒を含んだ
時の吸収液の沸騰温度が約１１２℃まで加熱されて沸騰
し、新たな冷媒蒸気３″ｃを分離し、冷媒を分離された
臭化リチウム濃溶液は吸収液回収管３５により回収され
る。

【００４９】また低温再生器１９内に貯留される吸収液
Ｌとしての臭化リチウム中溶液９″は、オーバーフロー
壁２２によって、横長に配置された凝縮器本体２１の下
方が１／３〜２／３程度、浸る程度の一定の液位ｈに維
持され、凝縮器本体２１の上方部は吸収液Ｌから露出さ
せている。そしてオーバーフロー壁２２を越える臭化リ
チウム中溶液９″は、吸収液回収管３５へ溢れ落ちて回
収される。

【００５０】この際、吸収液回収管３５の低温再生器１
９側の管端には蒸気遮断器３６が設けられて弁ケース３
７内にはフロート弁３８が設けられているので、低温再
生器１９内に生ずる冷媒蒸気３″ｃが逃げ出すのが防止
され、低温再生器１９内の蒸気圧が低減することがなく
内圧力は維持される。そしてフロート弁３８が低温再生
器１９からオーバーフローした吸収液Ｌの浮力を受ける
と、開弁され、熱交換器３９により降温され、吸収液滴
下装置７に供給されて液冷媒３の吸収のために再利用さ
れる。

【００５１】そして凝縮器本体２１の下方部が吸収液Ｌ
によって１／３〜２／３程度、浸るようにしたのは、下
記の理由による。もし凝縮器本体２１が吸収液Ｌ内に全
て浸される場合には、吸収液Ｌとしての臭化リチウム中
溶液９″の下部の温度は約１０２℃程度であり、これが
冷媒蒸気３″ａを内部に導入する凝縮器本体２１によっ
て受熱することによって臭化リチウム中溶液９″の液面
温度が約１１２℃程度まで昇温される。

【００５２】ところがこの吸収液Ｌとしての臭化リチウ
ム中溶液９″としての昇温は、液体同士が熱交換を行う
対流熱交換に依存されるもので、非常に液体の昇温が遅
いものであることから、もし凝縮器本体２１が吸収液Ｌ
内に全て浸される場合には冷媒が蒸気として分離蒸発し
難いのに対して本実施例の場合には、吸収液Ｌの液面が
凝縮器本体２１内に導入される高温の冷媒蒸気３″ａか
ら受熱して沸騰することにより、飛沫Ｆが盛んに吹き上
がり、図４に示すように吸収液Ｌから露出されている凝
縮器本体２１の表面に、飛沫Ｆが付着すると、この飛沫
Ｆの臭化リチウム中溶液９″中に吸収されている冷媒が
瞬時に蒸発して冷媒蒸気３″ｃを放出する。すなわち約
１１２℃もの約９２．５torr程度の圧力下における冷媒
を含んだ吸収液の沸騰温度に昇温されている飛沫Ｆが、
凝縮器本体２１からの僅かな受熱により昇温することに
より、効率的な熱交換は行われ、冷媒を分離することが
できる。この時の熱交換作用により凝縮器本体２１内の
蒸気冷媒の凝縮も促進され、結果的に吸収液からの冷媒
の分離能力が向上することから、低温再生器１９を小型
に構成することができ、冷房の負荷変動に対して追従す
ることができる。この時の冷媒の分離状態は、鍋で水を
沸騰させる状態と加熱したフライパンに水をかけるのを
想起すると理解し易い。すなわち、鍋で水を沸騰させる
ことにより、フライパンに水をかける方が瞬時に蒸発さ
せることができ、大量に蒸発することができる。そして
フライパンにかける水が沸騰温度近辺のものであったな
ら、より蒸発が促進されることは明白であろう。

【００５３】そして熱交換により生ずる熱量は、下記式
１により得られる。

【数１】Ｑ＝Ｕ・Ａ・ΔＴこのうちＵ：総括熱伝達係数、Ａ：面積、ΔＴ：温度差
である。

【００５４】そして本実施例においては、例えば図５に
示す従来の空気調和装置における低温再生器６０の熱交
換器に較べると、上記式１により熱交換器の総括熱伝達
係数Ｕが飛躍的に向上する。このため凝縮器本体２１の
面積を縮小しても充分な熱量を得ることができる。この
結果、凝縮器本体２１の面積を小面積に形成することが
でき、また低温再生器１９内に貯留する吸収液Ｌとして
の臭化リチウム中溶液９″を凝縮器本体２１より露出す
るように貯留することと、熱効率の増大による効果によ
り大幅に貯留量を減少することができる。この結果、吸
収率の減少と熱効率の向上に対し、高温再生器もバーナ
などが小型化することができ、更に高温再生器にて加熱
する吸収液も減少することから回収タンク８も小型化さ
れる。そして吸収器６の冷却も容易になり、従来のよう
に冷却水を用いて冷却する必要が無くなり、実用的な空
冷を行うことができる。そして、吸収器自体に吸収され
ている冷媒量も少なくすることができるため、凝縮器３
０も空冷によってその目的を達成することができる。

【００５５】また凝縮器本体２１は半径方向に拡大され
た多数の放熱室２１ｃが併設され、この放熱室２１ｃの
内部は間隔Ｋにて間隔を一定になるようにしてある。ま
た各放熱室２１ｃの外縁部には放熱フィン部２１ｄが設
けられ、しかも各放熱室２１ｃには大きな表面積をなし
た略半球状の凸部２１ｃ₁と凹部２１ｃ₂とが、各放熱
室内の間隔Ｋを維持するように設けられており、この凸
部２１ｃ₁と凹部２１ｃ₂により熱交換が促進される。

【００５６】また縦状に併設された多数の放熱室２１ｃ
の内部は間隔Ｋを設けているので、放熱室２１ｃ内で凝
縮した液冷媒が表面張力によって下方に流下せずに滞留
するのを防止して熱交換効率が低下しないようにしてい
る。

【００５７】また低温再生器１９内において前述のよう
に、吸収液としての臭化リチウム中溶液９″から冷媒蒸
気３″ｃの分離を促進するために、低温再生器１９内を
冷媒の分離に好適な約９２．５torr程度の圧力に維持す
る必要があるが、このため凝縮器３０を冷却することに
より冷媒蒸気３″ｃを低温再生器１９から回収して冷媒
蒸気３″ｃを分離するために一定の圧力値を維持する必
要がある。これには凝縮器３０内に設けた温度センサＳ
によって凝縮器３０内の温度を検知し、この検知結果に
もとづいて冷媒凝縮用のファン３０ＡのモータＭの回転
数を制御して凝縮器３０の温度が所定の温度、例えば約
５０℃程度になるように維持し、凝縮器３０内の内圧力
が９２．５torr程度になるようにする。この結果、低温
再生器１９内に発生する冷媒蒸気３″ｃは効率良く回収
されて回収効率が向上されるとともに装置の簡素化が可
能になる。

【００５８】なお上記実施例において低温再生器１９内
に設けた凝縮器本体２１は、高温再生器１２からの冷媒
蒸気３″ａを導入するために、その一端に設けた導入口
２１ａと単一の排出口２１ｂを設けているが、凝縮器本
体２１の周囲に一定量の吸収液Ｌとしての臭化リチウム
濃溶液９″を導入して凝縮器本体２１に接触する構造の
ものであるならば、凝縮器本体２１には導入口２１ａと
は反対側の他端に排出口２１ｂを設けることにより、吸
収液Ｌと熱交換することにより凝縮される液冷媒３″ｂ
を排出するものであってもよい。

【００５９】なお上記実施例においては家庭用の吸収式
冷房機として説明をなしたが、本発明は家庭用の吸収式
冷凍機として適用することもでき、また上記説明では液
冷媒として水を使用し、冷媒蒸気の吸収液としては臭化
リチウム溶液を使用しているが、これに限ることなく液
冷媒としてアンモニアを使用し、吸収液として水を使用
する等の変更は容易である。

【００６０】

【発明の効果】以上のように本発明によると、導入口が
一方のきわめて簡単な構成の凝縮器が得られた。また凝
縮器の構成が簡単になることによる蒸気の導入または停
止に伴う熱量の変化による膨張・収縮の構成が簡単にな
ることによって蒸気の導入または停止に伴う熱量の変化
による膨張・収縮の応力による破損が防止され、小型に
して信頼性が高い凝縮器が得られた。この結果、空気調
和装置などの低温再生器の凝縮器などに適用が可能であ
り、装置の小型化と信頼性が向上するなどの効果があ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は本発明の一実施例の全体構成を示す正面
図である。

【図２】同じく低温再生装置を示す正面図である。

【図３】同じく熱交換プロセスを示す使用状態を示す縦
断面図である。

【図４】同じく熱交換プロセスを示す使用状態を示す水
平断面図である。

【図５】従来の吸収式ガス冷房器を示す概略図である。

【符号の説明】

１蒸発器２液冷媒滴下装置３液冷媒３′ 冷媒蒸気４送風ファン５放熱フィン５′ 放熱フィン６吸収器７吸収液滴下装置８回収タンク９臭化リチウム濃溶液９′ 臭化リチウム希溶液９″ 臭化リチウム中溶液１０ポンプ１２高温再生器１３Ａ熱交換器１３Ｂ熱交換器１４外容器１５バーナ１６熱交換器１７ファン１８Ａオーバーフロー壁１８蒸発室１９低温再生器２０外容器２０ａ冷却空間部２１凝縮器本体２１ａ導入口２１ｂ排出口２１ｃ放熱室２２オーバーフロー壁２３邪魔板２４蒸気冷媒供給管２５吸収液供給管２６蒸気遮断器２９液冷媒回収管３０凝縮器３０Ａ冷媒凝縮用のファン３１蒸気遮断器３６蒸気遮断器３５吸収液回収管４０冷媒蒸気回収管ＭモータＳ温度センサ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】蒸気発生源より供給される高温の蒸気を
導入する熱交換用の凝縮器本体と、該凝縮器本体を周囲
から冷却する冷却手段とからなり、前記凝縮器本体は１
つの導入口を有し、前記蒸気発生源からの前記高温の蒸
気を前記凝縮器本体に導入して前記冷却手段にて前記蒸
気を凝縮して凝縮液を生成し、前記凝縮液を前記導入口
より排出することにより、前記凝縮器本体内の圧力を前
記蒸気発生源からの蒸気圧力により負圧に維持すること
を特徴とする蒸気凝縮装置。
【請求項２】前記凝縮器本体は前記導入口にて支持固
定され、前記蒸気発生源からの高温の前記蒸気の導入お
よび停止に伴う熱量の変化による膨張・収縮による応力
を、前記導入口から凝縮器本体方向へ導くことを特徴と
する請求項１に記載の蒸気凝縮装置。
【請求項３】前記凝縮器本体の導入口の外部の凝縮液
回収管端に蒸気遮断手段を設け、前記蒸気発生源からの
圧送蒸気を前記凝縮器本体内に導入させ、前記凝縮器本
体内の蒸気を前記冷却手段にて凝縮し、前記凝縮器本体
内の圧力を前記蒸気発生源からの蒸気圧力より負圧に維
持することを特徴とする請求項１に記載の蒸気凝縮装
置。
【請求項４】前記蒸気遮断手段は、液体の蓄積より浮
上可能なフロート弁を内部に設けたことを特徴とする請
求項３に記載の蒸気凝縮装置。
【請求項５】前記凝縮器本体は排出口側へ所望角度傾
斜されて外容器内に挿入され、取付けられることを特徴
とする請求項１に記載の蒸気凝縮装置。
【請求項６】前記凝縮器本体は、低温再生器に設けら
れることを特徴とする請求項１、請求項２、請求項３、
または請求項５の何れかに記載の蒸気凝縮装置。