JPH0760030B2 - 吸収式冷凍機 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は空冷の吸収式冷凍機に関する。

〔従来の技術〕

まず、冷媒として水、吸収剤としてリチウムブロマイド
（LiBr）を使用した吸収式冷凍機を第１図により説明す
る（特公昭46−32384号）。

冷媒である水は、低圧に保たれた蒸発器１のシェル内に
あって、冷水管２内を流れる冷水から熱を奪って蒸発し
冷凍の目的を達する。蒸発した冷媒ガスは吸収器３に向
って流れる。吸収器３のシェル内には管４内を流れる冷
却水によって一定温度に保たれた臭化リチウムの水溶液
があり、蒸発した冷媒ガスは、この溶液中に吸収され、
希溶液となって溶液循環ポンプ５により低温熱交換器６
に送られる。ここを出た希溶液は二分され、そのうち一
方は直接低温再生器７に送られ、他方はさらに高温熱交
換器８を経て、高温再生器９に送られる。高温再生器９
の中には、ボイラ10があって、このボイラ10による加熱
によって希溶液から冷媒蒸気を蒸発させ濃溶液と冷媒蒸
気に分離する。冷媒蒸気は、低温再生器７の管内に供給
されシェル内に送られてきた希溶液を加熱して、濃溶液
と冷媒蒸気とに分離する。このようにして高温再生器９
および低温再生器７で溶液から分離された冷媒ガスは共
に凝縮器11に至り、冷却水管４内を通る冷却水により冷
却されて液冷媒にもどり、管12を経て蒸発器１に戻り、
冷媒サイクルを一巡する。また高温再生器９で冷媒を蒸
発したあとの濃溶液は高温熱交換器８を経て、低温再生
器７から来た濃溶液と合流したのち低温熱交換器６を経
て吸収器３にもどって再び蒸発器１からの冷媒蒸気を吸
収して希溶液となり溶液サイクルを一巡する。13は冷媒
ポンプで、蒸発器１内の冷媒を循環させるためのもので
ある。

第１図に示したように蒸発器１の温度は約４℃、吸収器
３を出る吸収液の温度は40℃、高温再生器９の温度は約
150℃である。

〔発明が解決しようとする課題〕

このうち特に重要な温度は吸収器３の動作温度であっ
て、リチウムブロマイド水溶液において結晶を発生しな
いためにはあまり高くない温度であることが必要であ
る。また二重効用吸収式冷凍機においては、高温再生器
の温度が高いと、腐食を考慮して耐用年数を十分長くで
きないことや、大気圧をこえない動作をさせるために
も、吸収器３や凝縮11の温度を高くすることは好ましく
ない。

これらの見地から、通常の構成では吸収器出口の吸収液
の温度と凝縮器の動作温度は40℃程度にとらねばならな
い。

一方、水−リチウムブロマイド吸収式冷凍機は従来、吸
収器および凝縮器は冷却水によって冷却されているもの
がほとんどであった。特に二重効用吸収式冷凍機では吸
収器および凝縮器を空気で冷却することは不可能であっ
た。これは盛夏期の冷却空気の条件によると空気冷却に
よる熱交換でえられる吸収器あるいは凝縮器の動作温度
は50℃程度であり、すでにのべたような40℃程度の動作
温度を実現することができなかったからである。

すなわち盛夏期にえられる外気温度は32〜35℃程度であ
り、したがって吸収器（あるいは凝縮器）を冷却した後
の空気の温度は40〜45℃となる。これに熱伝達のために
必要な温度差を加えると、吸収器（凝縮器）の動作温度
は約50℃となり、前述したような約40℃の動作温度は実
現できないからである。

吸収式冷凍機で冷却を必要とする部分は凝縮器の温度，
熱交換器から吸収器に流入する吸収液の温度，吸収器か
ら流出する吸収液の温度など10〜20℃異なった温度で動
作している。

また冷却空気を外気温度から、吸収器あるいは凝縮器を
冷却した後に放出される温度まで10℃程度の温度差があ
る。

本発明の目的は、冷却水で冷却される吸収式冷凍機と同
程度の低い吸収器および凝縮器の動作温度を実現する吸
収式冷凍機を提供することにある。

〔課題を解決するための手段〕

上記目的は、蒸発器、再生器、凝縮器及び複数の吸収器
を備え、吸収液を冷却空気で冷却する吸収式冷凍機にお
いて、前記複数の吸収器を実質的に垂直であって並列に
配列し、これら吸収器を上部で互いに連通するように配
列して前記蒸発器からの冷媒蒸気の導入部を形成し、冷
却空気を前記吸収器の吸収液の出口側から入口側へ導く
手段を設け、吸収液を前記吸収器の壁面を介して冷却す
る、ことによって達成される。

又上記目的は、蒸発器、再生器、凝縮器及び複数の吸収
器を備え、吸収液を冷却空気で冷却する吸収式冷凍機に
おいて、前記複数の吸収器を実質的に垂直に配列し、こ
れら吸収器を頂部で互いに連通するように配列して前記
蒸発器からの冷媒蒸気の導入部を形成し、吸収器を出た
吸収液を次段の吸収器に導く手段を吸収器の底部と次段
の吸収器の頂部との間に設け、前記冷却空気を吸収液の
下流側から上流側へ導く手段を設けて吸収液を壁面を介
して冷却する、ことによって達成される。

〔作用〕

複数の吸収器を実質的に垂直に配列し、これら吸収器を
上部で互いに連通するように配列して蒸発器からの冷媒
蒸気の導入部を形成しており、蒸発器からの冷媒蒸気は
全て複数の吸収器へほぼ均等に流入させることができ、
全ての吸収器において吸収器内を膜を形成しながら流下
する吸収液に蒸発器から導かれた冷媒蒸気が一様に接触
して吸収され、又冷却空気は吸収液の下流側から上流に
流れる流れを形成しているので、吸収液の流れの全ての
流域において冷却空気との温度差をほぼ等しくとれ、こ
のため吸収液を効果的に冷却することができる。

又吸収器を出た吸収液を次段の吸収器に導く手段を吸収
器の底部と次段の吸収器の頂部との間に設け、前記冷却
空気を吸収液の下流側から上流側へ導く手段を設けて吸
収液を壁面を介して冷却することによって、吸収液の全
量が複数の吸収器を直列に流れるために冷却流路が長く
なり、冷却効果が一層顕著になる。

〔実施例〕

以下本発明の一実施例を第２図〜第９図により説明す
る。

第２図はその一実施例であって、第１図の吸収器３を空
気冷却にしたもので、この吸収器３は垂直方向（もしく
は斜め方向）に配列される。低温再生器７、高温再生器
９から熱交換器8,6を通った温度が高くかつ濃度が濃い
吸収液23が吸収器27の被冷却側の上方に散布され壁面22
を伝わって流下する間に冷却され、又冷媒蒸気24を吸収
しながら下方に流れてゆく。一方伝熱壁を介した反対側
の面はフィン25などを備えた空気による冷却面であり、
冷却空気19は下の方（下流）から上の方（上流）へ、流
れてゆく。

このように構成すると、吸収器27の出口28の溶液の温度
は冷却空気の入口温度、すなわち外気温度に必要な伝熱
温度差（数℃〜10℃）を加えたものとなり、吸収液出口
28の温度は40℃程度とすることができる。

第３図は第２図の変形であって、吸収器27の冷媒蒸気を
吸収する部分と空気冷却熱交換器とを近設できない場合
に空気冷却器の壁面26と吸収器の冷却壁面22とをヒート
パイプ29でつないだものである。第４図は第３図と同じ
ように必要な場合にそれぞれの区間に強制的に、熱媒体
31を駆動するポンプ32を設けて、かつ、吸収器を冷却す
る側と空気によって冷却される側の小区分を中間熱媒体
31が循環するようにしたものであり、一種の変型的なヒ
ートパイプを用いた例である。第３図及び第４図のいず
れの例も中間の熱媒体が存在するだけで、ほぼ吸収液の
挙動と冷却空気の挙動に関しては、第２図の場合と同じ
関係が成り立っている。又、吸収器で冷却される吸収液
は第１図の熱交換器8,6を出てかなり高い温度で流入す
る溶液を単に顕熱的に冷却する作用をしている部分と、
冷媒蒸気を吸収しながら冷媒蒸気の吸収熱を主として冷
却している部分とが存在する。前者は非常に高い温度で
あって、この部分を別に冷却するならば、吸収器として
冷媒蒸気を吸収する本来の吸収器の作用をする部分はよ
り低い温度で作動させることができる。

第５図はその実施例であって、冷却空気19は、吸収器に
おいて、蒸気を吸収し、その吸収熱を冷却する区分34,
凝縮器を冷却する区分33,吸収器に流入する比較的高温
の吸収液の顕熱を冷却する配分35の順に熱交換するよう
になっている。このように構成すると、区分34および33
は、顕熱を冷却している区分35との熱交換のために生じ
る空気の温度上昇の温度差だけ、低い温度の空気で冷却
できる。吸収式冷凍機の動作温度は区分33,34で決定さ
れ、顕熱冷却の区分35に影響されないので冷却空気の温
度を有効に利用することができる。

空気と吸収液等の間に熱媒体を介して熱交換を行なう場
合、熱媒体として吸収液を用いると、構成を簡素化でき
るとともに熱媒体と吸収液の間の熱交換に必要な温度を
節減できる。

第６図はその実施例であって、空気熱交換器35（吸収液
の上流側）〜38（吸収液の下流側）で冷却された吸収液
を吸収器３の区分44〜47内に噴出することにより冷媒蒸
気24を吸収させる。前述の実施例と同じように、空気熱
交換器35〜38は多数に区分されている。第１図の吸収式
冷凍機で熱交換器６から、吸収器３に流入する吸収液が
もっとも温度が高いが、これが、まず第６図の空気熱交
換器の区分35で冷却される。空気熱交換器の区分35は最
も高い空気の温度で冷却される区分である。つづいて吸
収液は吸収器の区分44に噴出される。この部分は蒸発器
１から送られる冷媒蒸気24にみたされているので吸収液
は冷媒蒸気を吸収し、吸収熱によって温度が上昇する。
この吸収液をポンプ41によって空気熱交換器の次の区分
36に送り冷却するようになっている。

この区分36は、区分35より低い温度の空気で冷却されて
いるので、吸収液は吸収器の区分44より低い温度まで冷
却されて次の区分45に噴射される。このように吸収器の
区分44,45,46,47には順次低い温度に冷却される吸収液
が供給される。一方冷媒蒸気を吸収し、吸収液の濃度は
44〜47と順次低下するが（したがって吸収能力は同じ温
度においては低下する。）、温度もそれに応じて低下す
るので同程度の吸収作用がつづけられる。このような構
成にすると吸収器出口の溶液の温度は、空気熱交換器の
空気入口の空気温度との熱交換器できめられ、本発明の
基本的な関係である、空気の入口温度に熱伝達に必要な
温度差を加えた温度が吸収器出口の溶液の温度であると
いう関係を実現できる。

上記実施例において、それぞれの一つの区分で生じる吸
収熱は、かなり大きな吸収液の温度上昇をもたらす。た
とえば第７図に示すように全体の区分を一つの区分に
し、第１図に示したような吸収式冷凍機で採用されてい
る程度の溶液の流量で評価すると吸収器出口50の温度
は、吸収器内に流入する吸収液51の温度に対し吸収熱に
よって10℃〜20℃程度上昇する。

吸収器出口50の吸収液温度が空気熱交換器35の入口での
空気19の温度に熱伝達のために必要な温度を加え、さら
に前記10〜20℃を加えたとすると、40℃程度の吸収器出
口の吸収液温度は実現できない。

この解決策としてポンプ41による流量を通常採用されて
いる量にくらべ極端に大きくすることは容易に実施でき
ることであるが、吸収器出口50での吸収器の温度を40℃
程度にした場合、吸収液入口51での吸収液の温度が40℃
程度になるため、空気熱交換器35の出口52での空気温度
では吸収器入口51の吸収液を冷却できないことになる。
もちろんポンプ41の動力が非実用的な大きさになること
も大きな障害となる。第６図では区分を多数もうけるこ
とによりそれぞれの区分44,45等での区分内の吸収液の
温度上昇は第７図の50,51にくらべて区分の数に反比例
して減少し、またポンプの動力も従来から用いられてき
た水準で構成できる。これは第６図の構成の大きな効果
であるが、さらにそれぞれの区分44〜47における吸収熱
による吸収液の温度上昇を小さくするには、第６図に符
号49で示すようにそれぞれの区分を再循環する系路をも
うけることが有効である。

しかし第７図に示す構成のものでも、ポンプ41で送られ
る吸収液が吸収器３に流入する吸収液23より多量であ
り、再循環させている例は多い。これと区別するために
再循環が有効な範囲を限定すると、それぞれの区分での
吸収液の温度上昇で十分小さいためには吸収液の再循環
量は吸収する冷媒量の20倍以上であり、ポンプ41〜43の
動力が小さいためには吸収器３に流入する吸収液23の量
の10倍以下であることが望ましい。

第６図の実施例では、吸収液を空間に噴出させ、直接冷
媒を吸収させる構成になっているが、第３図，第４図の
実施例にみられるようにヒートパイプ（あるいは中間熱
媒体を用いた熱交換）においても、中間熱媒体に吸収液
（あるいは冷媒）を用い、全体のシステムを構成する流
体の種類を少なくすることも十分な効果がある。この構
成については第３図，第４図から十分に理解できるので
図示およびそれにもとづく詳細な説明は省略する。

第６図においては、多数のポンプを用いた多くの区分を
用いる系路再循環系路49は、吸収液を直接、冷媒を吸収
する空間に噴出させ吸収作用をさせる場合について説明
しているが、吸収作用を行なう区分と中間熱媒体が伝熱
壁を介して熱交換している場合でも全く同じ効果があ
る。

第８図がその実施例であって吸収器３のそれぞれの区分
44〜47を中間熱媒体53が順次吸収器の伝熱管群55〜58を
通っていくようになっている。ポンプ41〜43および吸収
器区分44〜47を吸収液の挙動は第６図とまったく同じで
ある。中間熱媒体53は空気熱交換器35〜38と順次熱交換
するようになっている。

以上にのべた多くの実施例だけでなく、本発明の本質的
な内容を実施するには他の多くの構成が考えられる。た
とえば第２図の実施例において、吸収器27の出口は正確
に空気の入口で冷却されている必要はなく、吸収式冷凍
機を実現できる程度の低い吸収器温度（たとえば40℃）
程度となるようになっていればよい。たとえば第２図の
実施例についていうと第９図のように変形できる。空気
19が吸収液の流れの中間に対応する部分61に導入され、
矢示62および63の方向の流れるようになっている。

第９図中の番号で示す部分は第２図の同じ番号の部分と
同一である。

このようにして構成しても、矢示62の部分が吸収器27の
出口に近ければ吸収器を出る吸収液の温度を低くするこ
とができるのは明らかである。

例えば空気と吸収液の流れを第２図，第３図，第４図，
第５図，第６図及び第８図の実施例を変更し、必ずしも
吸収液の流出部と空気入口部が対応しないように変形し
ても、吸収器を流出する吸収液の温度が冷却空気の入口
温度（例えば33℃）に伝熱温度差（例えば５℃）の1.5
倍を加えた程度であれば（この例では吸収液温度40.5℃
となる）、十分吸収冷凍サイクルを構成しえる。これら
の変形も明らかに本発明の有効な実施例ということがで
きる。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明によれば全ての吸収器にお
いて吸収器内を膜を形成しながら流下する吸収液に蒸発
器から導かれた冷媒蒸気が一様に接触して吸収され、又
冷却空気を吸収液の下流側から上流側へ流すので吸収液
の下流側から上流側の全流域において冷却空気との温度
差をほぼ等しくとれ、このため吸収液を効果的に冷却す
ることができ、吸収液の下流側（出口側）において水冷
と同程度の動作温度（40℃）を実現できる、という効果
がある。

全ての吸収液が複数の吸収液の全てを直列に流れるよう
に冷却流路を長く形成すると、冷却空気による冷却効果
は一層顕著になる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、一般の吸収式冷凍サイクルの系統図、第２図
は本発明の一実施例の要部を示す系統図、第３図、第４
図、第５図、第６図、第７図、第８図および第９図は本
発明の他の実施例の要部を示す系統図である。 １…蒸気器、２…冷水管、３…吸収器、４…管、５…溶
液循環ポンプ、６…低温熱交換器、７…低温再生器、８
…高温熱交換器、９…高温再生器、10…ボイラ、11…凝
縮器、12…管、23…吸収液、22…内壁面、24…冷媒蒸
気、25……フィン、19…冷却空気、27…空気吸収器、28
…吸収器出口溶液、26…外壁面、29…ヒートパイプ、32
…駆動用ポンプ、31……熱媒体、30…熱媒配管、34…吸
収冷却器、33…凝縮冷却器、35,36,37,38…溶液冷却
器、44,45,46,47……吸収器、49…再循環経路、50,51…
吸収液、52…冷却空気（出口）、53…中間熱媒体、55,5
6,57,58…伝熱管。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】蒸発器、再生器、凝縮器及び複数の吸収器
   を備え、吸収液を冷却空気で冷却する吸収式冷凍機にお
   いて、前記複数の吸収器を実質的に垂直であって並列に
   配列し、これら吸収器を上部で互いに連通するように配
   列して前記蒸発器からの冷媒蒸気の導入部を形成し、冷
   却空気を前記吸収器の吸収液の出口側から入口側へ導く
   手段を設け、吸収液を前記吸収器の壁面を介して冷却す
   ることを特徴とする吸収式冷凍機。
2. 【請求項２】蒸発器、再生器、凝縮器及び複数の吸収器
   を備え、吸収液を冷却空気で冷却する吸収式冷凍機にお
   いて、前記複数の吸収器を実質的に垂直に配列するとと
   もに、これら吸収器を頂部で互いに連通するように配列
   して前記蒸発器からの冷媒蒸気の導入部を形成し、吸収
   器を出た吸収液を次段の吸収器に導く手段を吸収器の底
   部と次段の吸収器の頂部との間に設け、前記冷却空気を
   吸収液の下流側から上流側へ導く手段を設けて吸収液を
   壁面を介して冷却することを特徴とする吸収式冷凍機。