JPH0835735A - 吸収式冷凍機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 熱交換器具の耐圧化による製品コストの上昇
を抑え、高温化するほど腐食性が高くなるＬｉＢｒ水溶
液等の吸収溶液の温度の上昇を防止する。 【構成】 冷媒加熱器２０、中温再生器２１、低温再生
器２２、気液分離器２３、冷媒凝縮器２４、冷媒蒸発器
２５および冷媒吸収器２６を溶液循環回路２７および冷
媒循環回路２８にて作動的に連結して冷媒加熱サイクル
５を構成した。そして、中温再生器２１内の希溶液をエ
ンジン排気排熱により加熱し、その中温再生器２１内で
発生した飽和蒸気を気液分離器２３を介して冷媒加熱器
２０内に供給し、５００℃のエンジン排気排熱により冷
媒加熱器２０内の冷媒を加熱して１７０℃、８ｋｇｆ／
ｃｍ² の飽和蒸気を発生させ、この飽和蒸気を冷媒潜熱
回収コイル２９内に導いて中温再生器２１内の希溶液を
加熱することにより、冷媒発生量を増加させて多重効用
吸収式冷凍機１を高効率化した。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、例えば２重効用以上
の多重効用吸収式冷凍サイクルを備えた吸収式冷凍機に
関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来例として、高温側の再生器内で発生
した蒸気冷媒を低温側の再生器の加熱源として利用する
ことにより、大量の蒸気冷媒を発生させて冷凍能力を増
大させるようにした吸収式冷凍機（例えば特開平４−２
９５５５５号公報等）が知られている。

【０００３】この従来例は、図５に示したように、吸収
式冷凍サイクルとして３重効用溶液加熱サイクル１００
を採用しており、高温再生器１０１、中温再生器１０
２、低温再生器１０３、冷媒凝縮器１０４、冷媒蒸発器
１０５および冷媒吸収器１０６を作動的に連結したもの
で、溶液循環回路１０７に高温、中温、低温溶液熱交換
器１０８〜１１０と溶液ポンプ１１１を配し、冷媒循環
回路１１２に減圧手段１１３を配している。

【０００４】そして、この従来例は、現在実用化されて
いる２重効用吸収式冷凍サイクルの高温再生器内の吸収
溶液（例えば１３０℃から１５０℃に昇温）を加熱する
加熱源より高温再生器１０１内の吸収溶液（例えば２０
０℃から２５０℃に昇温）を加熱する高温側の加熱源を
利用してその高温再生器１０１内で発生した高温（例え
ば１７０℃）の蒸気冷媒を中温再生器１０２内の吸収溶
液を加熱する中温側の加熱源とするもので、さらに中温
再生器１０２内で発生した高温の蒸気冷媒を低温再生器
１０３内の吸収溶液を加熱する低温側の加熱源とするも
のである。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところが、従来例にお
いては、従来の２重効用吸収式冷凍サイクルと比較して
高温再生器１０１の加熱源を高温化することにより、高
温再生器１０１内の吸収溶液の温度が２５０℃を越えて
しまう。

【０００６】したがって、吸収溶液の温度上昇に伴って
高温再生器１０１内の圧力も大気圧より高圧の７ｋｇｆ
／ｃｍ² 以上の圧力となるため、高温再生器１０１や高
温溶液熱交換器１０８等の熱交換器具の耐圧化が必要と
なるので、製品コストを上昇させてしまうという問題が
生じている。さらに、一般に吸収溶液として利用される
ＬｉＢｒ水溶液は高温になればなるほど高温再生器１０
１等の冷凍器具の腐食を進行させるという問題が生じて
いる。また、近年、省エネルギーの要望からエネルギー
効率を高効率化することが望まれている。

【０００７】この発明の目的は、熱交換器具の耐圧化に
よる製品コストの上昇を抑えることが可能な吸収式冷凍
機を提供することにある。また、この発明の目的は、高
温化するほど腐食性が高くなる吸収溶液の温度の上昇を
防止することが可能な吸収式冷凍機を提供することにあ
る。さらに、この発明の目的は、エネルギー効率を高効
率化することが可能な吸収式冷凍機を提供することにあ
る。

【０００８】

【課題を解決するための手段】請求項１に記載の発明
は、吸収溶液と低温側の加熱源とを熱交換させて吸収溶
液を加熱して吸収溶液より冷媒を発生させる再生器と、
この再生器より流入した冷媒のみと前記低温側の加熱源
より高温側の加熱源とを熱交換させて冷媒を加熱する冷
媒加熱器と、この冷媒加熱器に直列接続され、前記冷媒
加熱器より流入した冷媒と前記再生器内の吸収溶液とを
熱交換させて吸収溶液を加熱する溶液加熱手段とを備え
た技術手段を採用した。

【０００９】請求項２に記載の発明は、請求項１に記載
の吸収式冷凍機において、前記再生器と前記冷媒加熱器
との間に直列接続され、流入した冷媒を気液分離して蒸
気冷媒のみ前記冷媒加熱器へ供給する気液分離手段を有
する技術手段を採用した。請求項３に記載の発明は、請
求項１に記載の吸収式冷凍機において、前記冷媒加熱器
内に流入する冷媒は、腐食性の少ない水である技術手段
を採用した。なお、前記高温側の加熱源としてエンジン
の排気排熱を利用しても良い。

【００１０】

【作用】請求項１に記載の発明によれば、再生器内の吸
収溶液が低温側の加熱源および溶液加熱手段内の高温の
冷媒により加熱されると、吸収溶液から蒸気冷媒が発生
する。再生器内で発生した蒸気冷媒は、冷媒加熱器内に
流入して、低温側の加熱源より高温側の加熱源により加
熱されることにより、さらに昇温、昇圧する。そして、
昇温、昇圧した蒸気冷媒は、溶液加熱手段内に流入し
て、再生器内の吸収溶液を加熱することにより、再生器
内で吸収溶液より発生する蒸気冷媒の発生量が増加す
る。これにより、吸収式冷凍機全体の冷媒循環量が増加
することにより、吸収式冷凍機の冷凍能力が向上する。
このため、エネルギー効率の高効率な吸収式冷凍機の提
供が可能となる。

【００１１】請求項２に記載の発明によれば、再生器内
で発生した冷媒は、気液分離手段内に流入して気液分離
され、気液分離手段から蒸気冷媒のみが冷媒加熱器内に
流入する。請求項３に記載の発明によれば、冷媒加熱器
内には腐食性の少ない水のみしか流入せず、その水を高
温側の加熱源により高温化しても冷媒加熱器等の冷凍器
具の腐食が進行することはない。

【００１２】

【実施例】次に、この発明の吸収式冷凍機を図１ないし
図４に示した複数の実施例に基づいて説明する。

【００１３】〔実施例の構成〕図１はこの発明の実施例
を示したもので、多重効用吸収式冷凍機の冷媒加熱サイ
クルを示した図である。多重効用吸収式冷凍機１は、加
熱源としてのエンジン２、冷却水配管３、冷水配管４、
エンジン２の排気排熱と温水排熱とを有効に利用して室
内の冷房または暖房を行う多重効用吸収式冷凍サイクル
としての冷媒加熱サイクル５等から構成されている。

【００１４】エンジン２は、例えば発電機を回転駆動す
る駆動手段で、天然ガスまたはディーゼル油等の燃料を
燃焼することにより熱が発生するものである。このエン
ジン２は、排気管６および温水配管７を備えている。排
気管６は、エンジン２の燃焼時に発生した排気を、冷媒
加熱サイクル５内の伝熱管（以下排気排熱回収コイルと
呼ぶ）８、９を通して外部へ排出するものである。な
お、排気排熱回収コイル８は、本発明の高温側の加熱源
であって、後記する冷媒加熱器２０内の冷媒を加熱する
冷媒加熱手段である。また、排気排熱回収コイル９は、
本発明の低温側の加熱源であって、後記する中温再生器
２１内の希溶液を加熱する第２の冷媒溶液加熱手段であ
る。そして、高温側の加熱源と低温側の加熱源とが異な
っても良い。温水配管７は、エンジン２のウォータジャ
ケット（図示せず）よりウォータポンプ（図示せず）の
作用により吸入したエンジン冷却水（以下温水と呼ぶ）
を、冷媒加熱サイクル５内の伝熱管（以下温水排熱回収
コイルと呼ぶ）１０を通して再度ウォータジャケットへ
戻すエンジン冷却水回路を構成する。なお、温水排熱回
収コイル１０より上流側にてエンジン２の排気排熱を温
水に回収する熱交換器を設けても良い。

【００１５】冷却水配管３は、クーリングタワー等の室
外ユニット（図示せず）で冷却された冷却水を、図示し
ないウォータポンプの作用により、冷媒加熱サイクル５
内の伝熱管（以下冷却コイルと呼ぶ）１１、１２に循環
させる回路を構成する。冷水配管４は、冷媒加熱サイク
ル５内の伝熱管（以下冷水コイルと呼ぶ）１３を通過す
る際に冷却された利用冷水を、図示しないウォータポン
プの作用により、室内ファンと室内熱交換器よりなる室
内ユニット（図示せず）へ循環させる回路を構成する。
なお、室内ユニットは、百貨店、スーパーマーケット、
コンビニエンスストア等の建築物の室内の冷房（または
暖房）を行う。

【００１６】冷媒加熱サイクル５は、冷媒加熱器２０、
中温再生器２１、低温再生器２２、気液分離器２３、冷
媒凝縮器２４、冷媒蒸発器２５、冷媒吸収器２６、溶液
循環回路２７および冷媒循環回路２８等から構成されて
いる。なお、この実施例では、冷媒（水）が蒸発した吸
収溶液を希溶液「例えば臭化リチウム（ＬｉＢｒ）の溶
解度が５５重量％程度のＬｉＢｒ水溶液」と呼び、冷媒
（水）を吸収した吸収溶液を濃溶液「例えば臭化リチウ
ム（ＬｉＢｒ）の溶解度が６０重量％程度のＬｉＢｒ水
溶液」と呼ぶ。

【００１７】冷媒加熱器２０は、内部に、エンジン２の
排気管６の排気排熱回収コイル８を収容している。この
冷媒加熱器２０は、内部に流入した冷媒を、排気排熱回
収コイル８内を流れる排気排熱を利用して加熱すること
により、冷媒をさらに昇温、昇圧させて、高温、高圧の
蒸気冷媒（以下飽和蒸気と言う）を作り出す。この高
温、高圧の飽和蒸気は、中温再生器２１内の伝熱管（以
下冷媒潜熱回収コイルと呼ぶ）２９に供給される。この
冷媒潜熱回収コイル２９は、本発明の溶液加熱手段であ
って、中温再生器２１内の希溶液を加熱する第１の溶液
加熱手段である。

【００１８】中温再生器２１は、本発明の再生器であっ
て、内部に、エンジン２の排気管６の排気排熱回収コイ
ル８の下流側に直列接続された排気排熱回収コイル９お
よび冷媒潜熱回収コイル２９を収容している。この中温
再生器２１は、内部に供給された希溶液を、排気排熱回
収コイル９内を流れる排気排熱および冷媒潜熱回収コイ
ル２９内を流れる冷媒加熱器２０で加熱した飽和蒸気を
利用して加熱することにより濃縮し、且つ希溶液より中
温、中圧の飽和蒸気を発生させる第１の冷媒発生器、高
温側の再生器である。

【００１９】低温再生器２２は、エンジン２の温水配管
７の温水排熱回収コイル１０を収容している。この低温
再生器２２は、内部に供給された希溶液を、温水排熱回
収コイル１０内を流れる温水排熱を利用して加熱するこ
とにより濃縮し、且つ希溶液より低温、低圧の飽和蒸気
を発生させる第２の冷媒発生器、低温側の再生器であ
る。

【００２０】気液分離器２３は、本発明の気液分離手段
であって、中温再生器２１内で発生した中温、中圧の冷
媒を気液分離して、飽和蒸気を冷媒加熱器２０へ送り、
液冷媒（以下凝縮水と言う）を冷媒凝縮器２４へ送る容
器である。冷媒凝縮器２４は、内部に、冷却水配管３の
冷却コイル１２を収容している。この冷媒凝縮器２４
は、内部に供給された飽和蒸気を、冷却コイル１２内を
流れる冷却水を利用して凝縮液化させる冷媒凝縮手段で
ある。冷媒蒸発器２５は、内部に、冷水配管４の冷水コ
イル１３を収容している。この冷媒蒸発器２５は、冷水
コイル１３上に散布された凝縮水を、冷水コイル１３内
を流れる冷却水を利用して蒸発気化させる冷媒蒸発手段
である。

【００２１】冷媒吸収器２６は、内部に、冷却水配管３
の冷却コイル１２の上流側に直列接続された冷却コイル
１１を収容している。この冷媒吸収器２６は、冷却コイ
ル１１上に噴霧された濃溶液に、冷媒蒸発器２５で発生
した飽和蒸気を吸収させる冷媒吸収手段である。なお、
冷却コイル１１内を通過する冷却水は、冷媒吸収器２６
内の飽和蒸気が濃溶液に吸収される際に発生する吸収熱
を除熱すると共に、飽和蒸気が濃溶液に吸収され易くす
るため、冷媒吸収器２６内の雰囲気を冷却する。

【００２２】溶液循環回路２７は、吸収溶液を、中温再
生器２１、低温再生器２２および冷媒吸収器２６に循環
させる回路で、濃溶液配管３１、希溶液配管３２、溶液
ポンプ３３、中温溶液熱交換器３４および低温溶液熱交
換器３５等より構成されている。濃溶液配管３１は、中
温再生器２１内および低温再生器２２内より濃溶液を冷
媒吸収器２６へ供給する流路である。この濃溶液配管３
１の先端部には、濃溶液を冷媒吸収器２６内の冷却コイ
ル１１上に散布するノズル３６が設けられている。希溶
液配管３２は、溶液ポンプ３３の作用により、冷媒吸収
器２６内の希溶液を中温再生器２１内および低温再生器
２２内へ供給する流路である。

【００２３】溶液ポンプ３３は、例えばキャンドモータ
ポンプ等が使用され、図示しない電動モータにより回転
駆動され、溶液循環回路２７内に吸収溶液の流れを発生
させる溶液流発生手段である。中温、低温溶液熱交換器
３４、３５は、濃溶液を希溶液で冷却することにより冷
媒吸収器２６内での冷媒の吸収性能を高めると共に、希
溶液を濃溶液で加熱することにより中温再生器２１内お
よび低温再生器２２内での加熱性能を高める高温側の溶
液熱交換手段、低温側の溶液熱交換手段である。

【００２４】冷媒循環回路２８は、冷媒を、冷媒加熱器
２０、中温再生器２１、低温再生器２２、気液分離器２
３、冷媒凝縮器２４、冷媒蒸発器２５、冷媒吸収器２６
に循環させる回路で、低温冷媒配管４１、中温冷媒配管
４２、高温冷媒配管４３、気液冷媒配管４４〜４６、液
冷媒配管４７、４８、蒸気冷媒配管４９および減圧弁５
０等から構成されている。なお、冷媒循環回路２８中に
冷媒ポンプを設置しても良い。

【００２５】低温冷媒配管４１は、低温再生器２２内で
発生した低温、低圧の飽和蒸気を冷媒凝縮器２４内へ供
給する流路である。中温冷媒配管４２は、中温再生器２
１内で発生した中温、中圧の飽和蒸気を気液分離器２３
内へ供給する流路である。高温冷媒配管４３は、冷媒加
熱器２０内で昇温、昇圧した高温、高圧の飽和蒸気を中
温再生器２１の冷媒潜熱回収コイル２９内へ供給する流
路である。

【００２６】気液冷媒配管４４は、気液分離器２３内の
飽和蒸気と気液冷媒配管４５からの凝縮水とを冷媒加熱
器２０内へ供給する流路である。気液冷媒配管４５は、
気液分離器２３を迂回するように設けられ、気液冷媒配
管４６の途中から分岐して気液冷媒配管４４の途中に合
流する流路である。気液冷媒配管４６は、中温再生器２
１の冷媒潜熱回収コイル２９内で凝縮した冷媒を気液分
離器２３内へ供給する流路である。

【００２７】液冷媒配管４７は、気液分離器２３内の凝
縮水のみを冷媒凝縮器２４内へ供給する流路である。液
冷媒配管４８は、冷媒凝縮器２４内の凝縮水を減圧弁５
０を介して冷媒蒸発器２５内に供給する流路である。蒸
気冷媒配管４９は、冷媒蒸発器２５内の飽和蒸気を冷媒
吸収器２６内へ供給する流路である。減圧弁５０は、液
冷媒配管４８内を流れる冷媒を減圧させるオリフィス等
の固定絞り弁、可変絞り弁または流量調整弁等の減圧手
段である。

【００２８】〔実施例の作用〕次に、この実施例の多重
効用吸収式冷凍機１の作動を図１に基づいて簡単に説明
する。エンジン２を運転することにより発生した排気
は、排気管６を通って冷媒加熱器２０内の排気排熱回収
コイル８に流入する。

【００２９】そして、排気排熱回収コイル８内に流入し
た排気は、排気排熱回収コイル８を通過する際に冷媒加
熱器２０内の飽和蒸気を、高温（排気温度：例えば５０
０℃〜６００℃）で昇温、昇圧した後に、排気管６を通
って中温再生器２１の排気排熱回収コイル９内に流入す
る。さらに、排気排熱回収コイル９に流入した排気は、
排気排熱回収コイル９を通過する際に中温再生器２１内
の希溶液を、中温（排気温度：例えば２５０℃）で加熱
した後に大気へ放出される。

【００３０】また、エンジン２のウォータジャケット内
で温められた温水は、ウォータポンプの作用により、温
水配管７を通って低温再生器２２内の温水排熱回収コイ
ル１０に流入する。温水排熱回収コイル１０内に流入し
た温水は、温水排熱回収コイル１０を通過する際に低温
再生器２２内の希溶液を低温（温水温度：例えば９０
℃）で加熱した後に再度エンジン２のウォータジャケッ
ト内に戻る。

【００３１】一方、低温溶液熱交換器３５より流入した
低温再生器２２内の希溶液（流入時の溶液温度：例えば
６０℃）は、温水排熱回収コイル１０内を流れる温水排
熱を回収して加熱されて、低温（例えば５０℃）、低圧
（例えば４０mmＨｇ）の飽和蒸気が発生し、濃縮され
る。加熱されて濃縮された溶液温度（例えば８０℃）の
濃溶液は、濃溶液配管３１を通って低温溶液熱交換器３
５内で低温の希溶液と熱交換した後に冷媒吸収器２６へ
導かれる。

【００３２】また、中温溶液熱交換器３４より流入した
中温再生器２１内の希溶液（流入時の溶液温度：例えば
１３０℃）は、排気排熱回収コイル９内を流れる排気排
熱および冷媒潜熱回収コイル２９内を流れる飽和蒸気の
潜熱を回収して加熱されて中温、中圧（例えば１００℃
〜１１０℃、１ｋｇｆ／ｃｍ² ＝７６０mmＨｇ）の飽和
蒸気が発生し、濃縮される。加熱されて濃縮された溶液
温度（例えば１６０℃）の濃溶液は、濃溶液配管３１を
通って中温、低温溶液熱交換器３４、３５内で低温の希
溶液と熱交換した後に冷媒吸収器２６へ導かれる。

【００３３】そして、中温再生器２１内で発生した中
温、中圧の飽和蒸気は、中温冷媒配管４２を通って気液
分離器２３内へ導かれる。気液分離器２３内に送り込ま
れた冷媒は、気液分離器２３内で気液分離して気液分離
器２３内の下方側に飽和凝縮が溜り、気液分離器２３内
の上方側に飽和蒸気が溜まる。そして、気液分離器２３
内の飽和蒸気は、気液冷媒配管４４を通って冷媒加熱器
２０内に流入するときに気液冷媒配管４５から流入する
凝縮水と混合し、湿り蒸気（気液二相状態の冷媒）とな
り、冷媒加熱器２０内へ導かれる。

【００３４】冷媒加熱器２０内の気液二相状態の冷媒
は、排気管６の排気排熱回収コイル８内を流れる排気排
熱（排気温度：例えば５００℃〜６００℃）を回収して
加熱されて高温、高圧（例えば１７０℃、８ｋｇｆ／ｃ
ｍ² ）の飽和蒸気となる。そして、冷媒加熱器２０内の
飽和蒸気は、高温冷媒配管４３を通って中温再生器２１
内の冷媒潜熱回収コイル２９に流入する。冷媒潜熱回収
コイル２９内に流入した飽和蒸気は、中温再生器２１内
の希溶液を加熱して中温再生器２１内の希溶液からの蒸
気発生量を増大させて自身は凝縮する。この凝縮水は気
液冷媒配管４６を通って一部が冷媒凝縮器２４内へ送り
込まれ、残部が気液冷媒配管４５を通って気液分離器２
３から流出した飽和蒸気と上述のように混合する。

【００３５】一方、気液分離器２３内の飽和凝縮水は、
液冷媒配管４７を通って冷媒凝縮器２４内に流入する。
また、低温再生器２２内で発生した飽和蒸気は、低温冷
媒配管４１を通って冷媒凝縮器２４内へ導かれる。そし
て、冷媒凝縮器２４内に送り込まれた飽和蒸気や凝縮水
は、冷却水配管３の冷却コイル１２内を流れる冷却水に
冷却されて凝縮水となる。そして、冷媒凝縮器２４内で
発生した凝縮水は、液冷媒配管４８を通って減圧弁５０
を通過する。凝縮水は、減圧弁５０を通過する際に減圧
されて冷媒蒸発器２５内へ導かれる。

【００３６】冷媒蒸発器２５内に送り込まれた冷媒は、
冷水配管４の冷水コイル１３上に散布されてその冷水コ
イル１３内を流れる利用冷水から熱を奪って蒸発気化し
て飽和蒸気となる。ここで、利用冷水は凝縮水に熱を与
えることにより冷却されるので、この利用冷水を室内ユ
ニットに導くことにより百貨店、スーパーマーケット、
コンビニエンスストア等の建築物の室内が冷房される。

【００３７】そして、冷媒蒸発器２５内で発生した低温
（例えば５℃）、低圧（例えば６．５mmＨｇ）の飽和蒸
気は、蒸気冷媒配管４９を通って冷媒吸収器２６内へ導
かれる。冷媒吸収器２６内に送り込まれた飽和蒸気は、
冷却水配管３の冷却コイル１１上に散布されてその冷却
水配管３の冷却コイル１１内を流れる冷却水に冷却され
て凝縮水となる。この凝縮水は、濃溶液配管３１のノズ
ル３６から冷媒吸収器２６内の冷却コイル１１上に散布
された濃溶液に吸収される。これにより、濃溶液は冷媒
吸収器２６内で希薄化され希溶液となる。

【００３８】そして、冷媒吸収器２６内で生成された低
温（例えば３５℃）、低圧（例えば約６．５mmＨｇ）の
希溶液は、溶液ポンプ３３の作用により汲み上げられて
希溶液配管３２を通って低温、中温溶液熱交換器３５、
３４内に流入する。低温、中温溶液熱交換器３５、３４
内に流入した低温の希溶液は、低温、中温溶液熱交換器
３５、３４を通過する際に高温の濃溶液により加熱され
て中温再生器２１内に送り込まれる。なお、一部の希溶
液は、低温溶液熱交換器３５で熱交換された後に低温再
生器２２内に送り込まれる。

【００３９】〔実施例の効果〕以上のように、この実施
例の冷媒加熱サイクル５は、中温再生器２１内で発生し
た飽和蒸気を気液分離器２３で気液分離し、冷媒加熱器
２０でさらに昇温、昇圧して中温再生器２１内の冷媒潜
熱回収コイル２９に導いて中温再生器２１内の希溶液を
加熱しているので、中温再生器２１内の蒸気発生量を増
大させることができる。これにより、冷媒加熱サイクル
５全体の冷媒の循環量が増加するため、冷媒圧縮機を用
いることなく冷媒加熱サイクル５の冷凍能力を増大させ
ることができる。したがって、この実施例の冷媒加熱サ
イクル５を備える多重効用吸収式冷凍機１は、３重効用
吸収式冷凍機の冷凍能力（冷凍効率）を得ることができ
る。

【００４０】また、この実施例の冷媒加熱サイクル５に
おいては、吸収溶液としてＬｉＢｒ水溶液が利用され、
冷媒として水（Ｈ₂ Ｏ）を利用し、吸収剤として臭化リ
チウム（ＬｉＢｒ）を利用している。そして、冷媒加熱
器２０内では腐食性の少ない冷媒（水）のみを例えば１
７０℃程度まで加熱しているので、冷媒加熱器２０や高
温冷媒配管４３等の冷凍器具の腐食を進行させることは
ない。したがって、冷媒加熱器２０の加熱源としてエン
ジン２の排気排熱を利用効率の高い５００℃前後の温度
のまま高温側の加熱源として利用できるので、エネルギ
ー効率の高効率な多重効用吸収式冷凍機１を提供するこ
とができる。冷媒加熱器２０や中温溶液熱交換器３４を
耐圧化する必要はないので、製品コストを低減すること
ができる。

【００４１】〔実施例と従来例との比較〕次に、加熱源
としてエンジン２の排熱｛排気排熱、エンジン冷却水排
熱（温水排熱）｝を利用した場合の実施例（冷媒加熱サ
イクル５）と従来例（３重効用溶液加熱サイクル１０
０）との冷凍能力の相違を、図１、図５および表１に示
した。

【００４２】従来例の３重効用溶液加熱サイクル１００
は、図５に示したように、高温側の加熱源（エンジン排
気）により高温再生器１０１内の吸収溶液を加熱し、さ
らに高温再生器１０１内で発生した飽和蒸気（例えば１
７０℃）を中温再生器１０２の加熱源に利用するため、
高温再生器１０１内の吸収溶液の温度を約２５０℃前後
まで昇温させる必要がある。ところが、一般に吸収式冷
凍サイクルに用いるＬｉＢｒ水溶液は高温になるほど腐
食性を増してしまうので、従来例の３重効用溶液加熱サ
イクル１００内に不凝縮蒸気の発生や、腐食による冷凍
器具の寿命の低下を招くという問題が生じる。

【００４３】この従来例に対して、この実施例の冷媒加
熱サイクル５は、上述したように、高温側の再生器、つ
まり中温再生器２１内の吸収溶液の温度を高温化するこ
となく、冷媒加熱器２０内で腐食性の少ない冷媒（Ｈ₂
Ｏ）のみを高温化するようにしているので、冷媒加熱サ
イクル５内に不凝縮蒸気が発生したり、腐食による冷凍
器具の寿命が低下したりするという問題を解消すること
ができる。

【００４４】ここで、以下の表１は、実施例の冷媒加熱
サイクル５と従来例の３重効用溶液加熱サイクル１００
の各部の入熱に対する冷媒発生量（蒸気発生量）および
冷凍能力を概念的に示したものである。

【表１】 なお、表１に用いた記号は次の通りである。 Δγ：飽和蒸気の蒸発潜熱 Δｈ：ｈ−ｈｗ ｈ ：冷媒加熱器２０内の飽和蒸気のエンタルピ ｈｗ：冷媒加熱器２０内に流入する湿り蒸気のエンタル
ピ Ｑ1 ：冷媒加熱器２０の加熱量、高温再生器１０１の加
熱量 Ｑ2 ：中温再生器２１、１０２の加熱量 Ｑ3 ：低温再生器２２、１０３の加熱量

【００４５】そして、実施例の冷媒加熱サイクル５と従
来例の３重効用溶液加熱サイクル１００との冷凍能力を
比較してみると、実施例がＱ1 （Δγ／Δｈ）＋Ｑ2 ＋
Ｑ3に対し、従来例が３Ｑ1 ＋２Ｑ2 ＋Ｑ3 となる。こ
こで、冷媒加熱器２０の入口と出口のエンタルピ差Δｈ
がｈ−ｈｗであるので、例えば冷媒加熱器２０の入口の
湿り蒸気のエンタルピは乾き度を０．８程度にすると、
６５０ｋｃａｌ／ｈ前後の値となる。

【００４６】また、仮に各部の入熱量が等しいＱ1 ＝Ｑ
2 ＝Ｑ3 として、Δγ＝５００ｋｃａｌ／ｈとすると、
冷凍能力は実施例の場合７Ｑ1 、従来例の場合６Ｑ1 と
なり、実施例の方が従来例より冷凍能力が向上している
ことが分かる。したがって、実施例の場合Ｑ1 の入熱量
の比を大きくすれば冷凍能力の向上効果はさらに大とな
ることが分かる。さらに、同じエネルギー源を利用した
場合には、実施例の方が従来例より高効率な多重効用吸
収式冷凍機１を構成することができる。

【００４７】次に、上記実施例では、冷媒の流れが非常
に緩慢になるため、本発明をより具体化するための冷媒
の移送方法について、図２ないし図４に示した第１〜第
３実施例に基づいて詳細に説明する。

【００４８】〔第１実施例の構成〕図２はこの発明の第
１実施例を示したもので、多重効用吸収式冷凍機の主要
部を示した図である。この実施例では、電磁弁（バル
ブ）の開閉により間欠的に冷媒の移送を行うようにして
いる。

【００４９】冷媒加熱サイクル５の冷媒循環回路２８に
は、電磁弁５１、５２、逆止弁５３および圧力調整弁５
４が設置されている。また、電磁弁５１、５２は、ＣＰ
Ｕ、ＲＯＭ、ＲＡＭを含んで構成される制御装置５５に
より通電制御（開閉弁制御）される。

【００５０】電磁弁５１は、高温冷媒配管４３に取り付
けられ、高温冷媒配管４３を開閉する第１の開閉手段で
ある。電磁弁５２は、気液冷媒配管４４に取り付けら
れ、気液冷媒配管４４を開閉する第２の開閉手段であ
る。逆止弁５３は、気液冷媒配管４５を流れる凝縮水の
逆流を阻止するものである。圧力調整弁５４は、気液冷
媒配管４６に取り付けられ、減圧手段として働く。この
圧力調整弁５４は固定絞り等の減圧手段と代えても良
い。

【００５１】なお、この実施例の冷媒加熱器２０内に
は、気液冷媒配管４５から冷媒加熱器２０内に流入した
凝縮水を一時的に貯溜しておく冷媒液溜め部５６が設け
られている。そして、冷媒加熱器２０は、気液分離器２
３より上方（天方向）に設置されている。また、高温側
の加熱源である排気排熱回収コイル８は、エンジン２を
運転または運転停止するか、排気管６にバイパス管を設
ける等して、排気排熱回収コイル８内へエンジン２の排
気が供給または供給停止されることにより、冷媒加熱器
２０内の冷媒の加熱および加熱停止が制御可能となって
いる。

【００５２】制御装置５５は、冷媒加熱器２０内の冷媒
の温度（冷媒加熱器２０内の雰囲気温度）を検出する冷
媒温度センサ（冷媒温度検出手段）５７、および冷媒加
熱器２０内の冷媒の圧力（冷媒加熱器２０内の雰囲気圧
力）を検出する冷媒圧力センサ（冷媒圧力検出手段）５
８からのセンサ信号に基づいて、電磁弁５１、５２の開
弁および閉弁を制御する。

【００５３】〔第１実施例の作用〕次に、この実施例の
作動を図２に基づいて簡単に説明する。中温再生器２１
の冷媒潜熱回収コイル２９内で希溶液と熱交換すること
により凝縮液化した凝縮水の一部が気液冷媒配管４５を
通って冷媒加熱器２０内に導かれて冷媒液溜め部５６に
溜まる。この冷媒液溜め部５６よりオーバーフローした
分は自重により、開弁状態の電磁弁５２、気液冷媒配管
４４を通って気液分離器２３内に流入する。

【００５４】一方、中温再生器２１内で発生した中温、
中圧の飽和蒸気は、中温冷媒配管４２、圧力調整弁５４
を通って一旦気液分離器２３内に導かれ、上述した作動
により冷媒液溜め部５６への凝縮水の供給後に、排気管
６を遮断する等して排気排熱回収コイル８での冷媒の加
熱を停止する。すると、電磁弁５２が開弁状態のため、
冷媒加熱器２０内の圧力と気液分離器２３内の圧力とが
均圧されて気液分離器２３内の飽和蒸気が気液冷媒配管
４４を通って冷媒加熱器２０内に流入する。

【００５５】その後に、制御装置５５の制御により電磁
弁５１、５２を閉弁し、冷媒加熱器２０の排気排熱回収
コイル８にエンジン２の排気（排気温度：例えば５００
℃〜６００℃）を供給し、冷媒加熱器２０内の冷媒を昇
温、昇圧する。すなわち、冷媒加熱器２０内の凝縮水を
蒸発気化させ、且つ冷媒加熱器２０内の水蒸気をより飽
和蒸気とする。

【００５６】そして、制御装置５５は、冷媒温度センサ
５７で検出された冷媒温度が予め設定された設定温度
（例えば１７０℃）以上に上昇し、且つ冷媒圧力センサ
５８で検出された冷媒圧力が予め設定された設定圧力
（例えば７ｋｇｆ／ｃｍ² ）以上に上昇した際に、電磁
弁５１を開弁する。これにより、冷媒加熱器２０内の高
温、高圧の飽和蒸気は、高温冷媒配管４３を通って中温
再生器２１の冷媒潜熱回収コイル２９内に流入して、中
温再生器２１内の希溶液を加熱することによって冷媒発
生量を増大させる。

【００５７】そして、冷媒加熱器２０内の飽和蒸気が流
出した後に、排気管６を遮断する等して排気排熱回収コ
イル８での冷媒の加熱を停止する。その後に、冷媒圧力
センサ５８で検出された冷媒加熱器２０内の雰囲気圧力
が気液分離器２３内の雰囲気圧力（設定圧力より低く、
予め設定された所定圧力：例えば１ｋｇｆ／ｃｍ² 〜２
ｋｇｆ／ｃｍ² ）にほぼ等しくなった際、制御装置５５
により電磁弁５２を開弁する。以上のサイクルを繰り返
すことにより、中温再生器２１の冷媒潜熱回収コイル２
９内に間欠的に高温、高圧の飽和蒸気の供給が可能とな
る。

【００５８】〔第２実施例の構成〕図３はこの発明の第
２実施例を示したもので、多重効用吸収式冷凍機の主要
部を示した図である。この実施例は、冷媒加熱サイクル
（吸収式冷凍サイクル）５に２個の第１、第２の冷媒加
熱器２０ａ、２０ｂを配置しており、制御装置５５によ
り通電制御される複数の電磁弁（バルブ、開閉手段、切
替手段）６１〜７０の開閉により高温、高圧の飽和蒸気
を中温再生器２１の冷媒潜熱回収コイル２９内に連続的
に供給する冷媒移送方法を採用している。

【００５９】第１、第２の冷媒加熱器２０ａ、２０ｂ内
には、それぞれ冷媒液溜め部５６ａ、５６ｂが設けられ
ている。また、高温冷媒配管４３は、電磁弁６２、６３
をそれぞれ取り付けた冷媒流路４３ａ、４３ｂを有して
いる。気液冷媒配管４４は、電磁弁６５、６６をそれぞ
れ取り付けた冷媒流路４４ａ、４４ｂに分岐している。
気液冷媒配管４５は、電磁弁６１、６４をそれぞれ取り
付けた冷媒流路４５ａ、４５ｂに分岐している。

【００６０】エンジン２の排気管６は、入口側排気管７
１に電磁弁６９を取り付け、出口側排気管７２に電磁弁
７０を取り付けている。また、入口側排気管７１は、２
つの排気流路７１ａ、７１ｂに分岐している。なお、排
気流路７１ｂには、電磁弁６７が取り付けられている。
そして、出口側排気管７２は、２つの排気流路７２ａ、
７２ｂを有している。なお、排気流路７２ｂには、電磁
弁６８が取り付けられている。

【００６１】〔第２実施例の作用〕次に、この実施例の
作動を図３および表２に基づいて簡単に説明する。ここ
で、表２は、第１の冷媒加熱器２０ａから中温再生器２
１の冷媒潜熱回収コイル２９への供給時、および第２の
冷媒加熱器２０ｂから中温再生器２１の冷媒潜熱回収コ
イル２９への供給時の各電磁弁６１〜７０の開閉弁状態
を示したものである。

【表２】 なお、表２において、○、×の意味は次の通りである。 ○：電磁弁の開弁状態 ×：電磁弁の閉弁状態

【００６２】制御装置５５の制御により電磁弁６２、６
５を閉弁し、第１の冷媒加熱器２０ａの排気排熱回収コ
イル８ａにエンジン２の排気（排気温度：例えば５００
℃〜６００℃）を供給し、第１の冷媒加熱器２０ａ内の
冷媒を昇温、昇圧する。すなわち、冷媒液溜め部５６ａ
内の凝縮水を蒸発気化させ、且つ第１の冷媒加熱器２０
ａ内の水蒸気をより飽和蒸気とする。

【００６３】その後に、電磁弁６２を開弁させると、第
１の冷媒加熱器２０ａ内の高温、高圧の飽和蒸気は、冷
媒流路４３ａを通って中温再生器２１の冷媒潜熱回収コ
イル２９内に流入して、中温再生器２１内の希溶液を加
熱することによって冷媒発生量を増大させる。

【００６４】このとき、電磁弁６３が閉弁、電磁弁６６
が開弁されているので、気液分離器２３内の飽和蒸気
は、冷媒流路４４ｂを通って第２の冷媒加熱器２０ｂに
導かれ、所定の流量が流れた後に、電磁弁６３、６４、
６６を閉弁し、電磁弁６７、６８を開弁して、第２の冷
媒加熱器２０ｂの排気排熱回収コイル８ｂにエンジン２
の排気（排気温度：例えば５００℃〜６００℃）を供給
し、第２の冷媒加熱器２０ｂ内の冷媒を昇温、昇圧す
る。すなわち、冷媒液溜め部５６ｂ内の凝縮水を蒸発気
化させ、且つ第２の冷媒加熱器２０ｂ内の水蒸気をより
飽和蒸気とする。

【００６５】その後に、電磁弁６３を閉弁することによ
り第２の冷媒加熱器２０ｂ内の高温、高圧の飽和蒸気が
冷媒流路４３ｂを通って中温再生器２１の冷媒潜熱回収
コイル２９内に流入して、中温再生器２１内の希溶液を
加熱することによって冷媒発生量を増大させる。このよ
うな作動を行うことで、中温再生器２１の冷媒潜熱回収
コイル２９内への飽和蒸気の供給源を切り替えることが
できる。このため、以上のような作動を繰り返すことに
よって、ほぼ連続的に中温再生器２１内の希溶液を加熱
することが可能となる。

【００６６】〔第３実施例〕図４はこの発明の第３実施
例を示したもので、多重効用吸収式冷凍機の主要部を示
した図である。この実施例では、冷媒加熱サイクル５の
液冷媒配管４７に電磁弁７３を設置している。また、こ
の実施例の冷媒循環回路２８は、冷媒加熱器２０内と冷
媒凝縮器２４内とを連通する連通路７４、およびこの連
通路７４に取り付けられた電磁弁（開閉手段）７５を有
している。

【００６７】この実施例は、電磁弁５１を閉弁し、電磁
弁５２を開弁して、気液分離器２３内より気液分離した
飽和蒸気を冷媒加熱器２０内に導入する過程において、
電磁弁７５を開弁することにより、低圧の冷媒凝縮器２
４内と高圧の冷媒加熱器２０内との圧力差により、気液
分離器２３内で気液分離した分離蒸気（飽和蒸気）を電
磁弁５２を介して冷媒加熱器２０内に吸引するようにし
ている。そして、冷媒加熱器２０内に飽和蒸気が設定量
吸引されると電磁弁５２、７５を閉弁し、且つ冷媒加熱
器２０の排気排熱回収コイル８にエンジン２の排気（排
気温度：例えば５００℃〜６００℃）を供給し、冷媒加
熱器２０内の冷媒の加熱を開始する。

【００６８】〔変形例〕この実施例では、本発明を３重
効用の機能を有する多重効用吸収式冷凍機１に適用した
が、２重効用吸収式冷凍機や４重効用以上の多重効用吸
収式冷凍機に適用しても良い。また、本発明を、単効
用、２重効用併用型の吸収式冷凍機に適用しても良い。

【００６９】本発明を、多重効用吸収式冷温水機に利用
しても良い。この場合、暖房運転時には、冷却水配管３
を室内ユニットと接続し、冷水配管４を室外ユニットと
接続することにより、多重効用吸収式冷温水機にて室内
暖房を行うようにしても良い。

【００７０】高温側の加熱源と低温側の加熱源として、
エンジン２の排気排熱または温水排熱のみを用いても良
い。また、高温側の再生器と低温側の再生器の加熱源と
して、ガスバーナ、石油バーナ、電気ヒータ等の加熱源
を利用しても良い。但し、低温側の加熱源より高温側の
加熱源の方が高温である必要がある。

【００７１】冷媒加熱器２０、中温再生器２１、低温再
生器２２、冷媒凝縮器２４、冷媒蒸発器２５、冷媒吸収
器２６を構成する伝熱管としてコイルチューブを用いた
が、チューブアンドフィンや積層型チューブ等を用いて
も良い。なお、低温側の再生器と凝縮器とを１つの真空
容器（シェル）内に配置しても良く、冷媒蒸発器２５と
冷媒吸収器２６とを１つの真空容器（シェル）内に配置
しても良い。

【００７２】この実施例では、希溶液として臭化リチウ
ムの溶解度が５５重量％程度の水溶液を用い、濃溶液と
して臭化リチウムの溶解度が６０重量％程度の水溶液を
用いたが、臭化リチウム等の吸収剤の溶解度は自由に変
更しても良い。また、吸収溶液として臭化リチウム水溶
液以外に、ヨウ化リチウム水溶液、塩化リチウム水溶
液、アンモニア水溶液を用いても良い。なお、アンモニ
ア水溶液の場合は、吸収剤が水、冷媒がアンモニアとな
る。また、溶液循環回路２７を、図１に示したパラレル
フローに代えてシリーズフローを用いても良い。さら
に、気液分離器２３の代わりに遠心分離器等のその他の
気液分離手段を利用しても良い。

【００７３】

【発明の効果】請求項１の発明は、冷媒加熱器内の冷媒
の温度が高温化しても冷媒加熱器内の圧力の上昇は抑え
られるので、冷媒加熱器等の熱交換器具を耐圧化する必
要はない。請求項２に記載の発明によれば、冷媒加熱器
内に冷媒のみを供給することができるので、冷媒加熱器
内の圧力上昇が抑えられ、冷媒加熱器の腐食も完全に防
止できる。請求項３に記載の発明によれば、冷媒加熱器
等の冷凍器具の腐食が進行することはないので、耐久性
を向上でき、吸収式冷凍機の長寿命化を図れる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の実施例を示した構成図である。

【図２】この発明の第１実施例の主要部を示した構成図
である。

【図３】この発明の第２実施例の主要部を示した構成図
である。

【図４】この発明の第３実施例の主要部を示した構成図
である。

【図５】従来例を示した構成図である。

【符号の説明】

１ 多重効用吸収式冷凍機 ５ 冷媒加熱サイクル（多重効用吸収式冷凍サイクル） ８ 排気排熱回収コイル（高温側の加熱源） ９ 排気排熱回収コイル（低温側の加熱源） ２０ 冷媒加熱器 ２１ 中温再生器 ２２ 低温再生器 ２３ 気液分離器（気液分離手段） ２９ 冷媒潜熱回収コイル（溶液加熱手段）

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】（ａ）吸収溶液と低温側の加熱源とを熱交
   換させて吸収溶液を加熱して吸収溶液より冷媒を発生さ
   せる再生器と、 （ｂ）この再生器より流入した冷媒のみと前記低温側の
   加熱源より高温側の加熱源とを熱交換させて冷媒を加熱
   する冷媒加熱器と、 （ｃ）この冷媒加熱器に直列接続され、前記冷媒加熱器
   より流入した冷媒と前記再生器内の吸収溶液とを熱交換
   させて吸収溶液を加熱する溶液加熱手段とを備えた吸収
   式冷凍機。
2. 【請求項２】請求項１に記載の吸収式冷凍機において、 前記再生器と前記冷媒加熱器との間に直列接続され、流
   入した冷媒を気液分離して蒸気冷媒のみ前記冷媒加熱器
   へ供給する気液分離手段を有することを特徴とする吸収
   式冷凍機。
3. 【請求項３】請求項１に記載の吸収式冷凍機において、 前記冷媒加熱器内に流入する冷媒は、腐食性の少ない水
   であることを特徴とする吸収式冷凍機。