JPH10122702A - 空冷吸収式冷凍装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 空冷吸収器の空冷性能と冷媒吸収性能の向上
を図り、かつ可及的にコンパクト化を実現する。 【解決手段】 吸収液に冷媒蒸気を吸収させる空冷吸収
器本体１４ａを、内側に貫通空間Ｓを有する有底二重壁
構造の円筒体により形成し、その内側貫通空間Ｓを利用
して高温再生器５その他のユニットを設けるようにし
た。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本願発明は、吸収器部分で生
じる吸収熱を空気流によって冷却放熱させるようにした
空冷吸収式冷凍装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】一般に空冷吸収式冷凍装置の吸収器で
は、蒸発器から供給される冷媒蒸気の吸収に加え、該吸
収によって生じる吸収液の吸収熱の除去を行うことが必
要となる。そのため、一般に水冷式又は空冷式の吸収器
冷却手段が設けられるようになっているが、水冷式の冷
却手段を設けたものでは冷却効率は高いものの、冷却塔
を必要とするなどシステムが複雑、大型化し、コストが
高くなる欠点を有している。

【０００３】このような事情から、最近では空冷式の吸
収器構造が色々提案されるようになっている。

【０００４】その一つとして、例えば特開平３−１０５
１６９号公報に示されるように、ヘッダー部を介して上
方から下方に蒸発器からの冷媒蒸気とともに吸収液を流
す鉛直方向にストレートな複数本の伝熱管各々の外周部
に多数枚の放熱フィンを設けることによって吸収器をク
ロスフィン型の熱交換器構造に形成し、送風ファン等の
送風手段による空気流によって吸収器自体を空気冷却す
るようにした空冷吸収式冷凍装置がある。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上記のよう
に構成された空冷吸収式冷凍装置において、その吸収能
力を向上させようとすると、上記吸収作用に伴う吸収液
の冷却機能の向上に加え、吸収器内で冷媒蒸気と接触す
る吸収液の液膜面積を拡大し、できる限り多くの量の冷
媒蒸気と接触させることが必要である。一方、かと言っ
て単に吸収器の伝熱管部分の本数を増やしたり、大径化
したのでは装置自体の小型、低コスト化の要求に反する
こととなる。

【０００６】このような観点から見ると、上記従来の空
冷吸収式冷凍装置の構成では、吸収器における吸収液冷
却機能の向上並びに冷媒蒸気との接触面積の拡大を図ろ
うとすると、伝熱管の本数又は径の拡大等によって対応
せざる得ず、必然的に装置の大型化を招く問題があっ
た。

【０００７】また、上記吸収能力（吸収効率）の向上に
は、蒸発器から吸収器に到る冷媒蒸気の圧損をできる限
り小さくすることが必要である。特に吸収器出口部にお
ける圧力をできるだけ高くして蒸発器圧力に保つ必要が
ある。

【０００８】ところが、従来の構造では、蒸気を吸収器
の上部から径の小さい吸収器側伝熱管内に流入させるよ
うになっているので、冷媒蒸気の圧損が大きく、吸収器
出口部での圧力が蒸発器内の圧力に比べて大幅に低下
し、吸収能力（吸収効率）を大きく低下させていた。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本願発明は、上記の問題
を解決することを目的としてなされたものであって、次
のような課題解決手段を備えて構成されている。

【００１０】すなわち、本願発明の空冷吸収式冷凍装置
は、例えば図１及び図２に示されるように、吸収液に冷
媒蒸気を吸収させる空冷吸収器本体１４ａを、内側に貫
通空間Ｓを有する有底二重壁構造の円筒体により形成
し、その内側の貫通空間Ｓを利用して高温再生器５を設
けたことを特徴としている。

【００１１】そして、上記高温再生器５は、例えば下部
側加熱容器３と上部側気液分離器６とからなり、低温再
生器４は、例えばその気液分離器（６）の外周に一体化
されることにより高温再生器５に一体化され、上記空冷
吸収器本体１４ａの内側貫通空間Ｓに位置して設けられ
ている。

【００１２】

【発明の作用および効果】したがって、以上の構成によ
れば、次のような作用効果が実現される。

【００１３】（１） 空冷吸収器本体が半径方向に内外
二重の伝熱壁面を有することから、内部が中空の一重壁
構造の吸収器本体の場合に比べて放熱面積が略２倍にな
り、吸収熱の放熱効果が大きく向上する。

【００１４】また、同様の理由で、吸収液の液膜面積も
略２倍に拡大され、上記放熱効果の向上と相俟って冷媒
蒸気吸収能力が大きく向上する。

【００１５】（２） 吸収器自体が二重壁構造の円筒体
よりなり、その二重壁空間内に蒸発器を入れることがで
きるので、冷媒蒸気流入時の圧損が低下するとともに吸
収器出口部の圧力が蒸発器圧力に近くなり、吸収能力
（吸収効率）が大幅に向上する。

【００１６】（３） 上述の各効果を向上させるために
空冷吸収器本体の径を拡大したとしても、その円筒部内
側の貫通空間を高温、低温各再生器の設置空間として有
効に利用することができることから、装置全体を十分に
コンパクトに構成することができる。

【００１７】

【発明の実施の形態】図１および図２は、本願発明の実
施の形態に係る空冷吸収式冷凍装置の構成を示してい
る。

【００１８】本実施の形態では、吸収液として例えば臭
化リチウム溶液（ＬｉＢｒ溶液）、冷媒として水（Ｈ₂
Ｏ）が採用されている。

【００１９】図中、先ず符号１は下方側に加熱容器３
を、上方側に気液分離器６を備えた高温再生器である。
該高温再生器１の加熱容器３の底部には、ガスバーナ等
の加熱源２が設けられている。そして、後述する低温溶
液熱交換器４および高温溶液熱交換器５を介して順次可
及的に熱回収され、可能な限り昇温されて加熱容器３内
に供給されてくる吸収作用完了後の臭化リチウム希溶液
ｌを例えば６００〜７００ｍＨｇの圧力下で加熱沸騰さ
せて、上記上方側の気液分離器６で冷媒蒸気ａ（例えば
１６０℃）と臭化リチウム濃溶液ｂ（例えば１６０℃）
とに分離再生するようになっている。

【００２０】また符号７は低温再生器であり、上記気液
分離器６で分離再生された冷媒蒸気ａと、同じく上記気
液分離器６で分離再生された後、さらに高温溶液熱交換
器５部分で低温溶液熱交換器４を通して若干昇温された
上記吸収作用完了後の臭化リチウム希溶液ｋ（例えば９
０℃）と熱交換されて相当に温度が低下した臭化リチウ
ム濃溶液ｃ（例えば９５℃）とを相互に熱交換させるこ
とによって上記冷媒蒸気ａを凝縮させるとともに該熱交
換時に生じた上記臭化リチウム濃溶液ｃ中の蒸発水分ｄ
（例えば９８℃）を取り出すようになっている。

【００２１】さらに符号９は凝縮器であり、内部に冷媒
蒸気が流れる管状の伝熱器体９ａの外周に多数枚の放熱
フィン９ｂ，９ｂ・・・を設けたクロスフィン形の空冷
構造に形成されている。該凝縮器９は、上記低温再生器
７で凝縮した冷媒液ｅをフラッシュしたものと上記臭化
リチウム濃溶液ｃ中の蒸発水分ｄとを合わせて導入し、
例えば６０ｍｍＨｇ程度の圧力下で送風ファン１０から
の冷却風によって冷却することにより液相状態の冷媒
（水）ｈ（例えば４１℃）に凝縮させるようになってい
る。

【００２２】さらに、符号１１は蒸発器であり、内部を
冷水が通る螺旋状の蒸発コイル１２を中心として構成さ
れている。該蒸発器１２は、その蒸発コイル１２部分を
後述するドーナツ状二重壁構造の有底円筒体よりなる空
冷吸収器１４の伝熱器体１４ａ空間部中に上方から挿入
し当該空冷吸収器１４と一体に構成されており、真空に
近い低圧下で上記凝縮器９で凝縮された冷媒水ｈを、例
えば冷水循環式の蒸発コイル１２上に散水して約５℃で
蒸発させ、蒸発コイル１２内に供給される例えば１２℃
の冷水を７℃に効率良く冷却して図示しない空調用熱交
換器に供給するようになっている。

【００２３】そして、符号１４が空冷吸収器であり、該
空冷吸収器１４は内側に貫通空間Ｓを有する相当に大径
のドーナツ状二重壁構造の有底円筒体よりなる伝熱器体
１４ａの半径方向両外周面に多数枚の放熱フィン１４
ｂ，１４ｂ・・・を設けて構成されており、上述のよう
に蒸発器１１を一体に組込んでいるとともに、その上部
空間２１内周縁部両側の散液部には各々半径方向内外２
つの壁面方向に傾斜した溶液ガイド１３，１３が設けら
れている。

【００２４】また、上記貫通空間Ｓ部分には、低温再生
器７を一体化した上述の高温再生器１が上下に延びて設
けられている。低温再生器７は、高温再生器１の上部側
気液分離器６の外周部に環状に一体化して取付けられて
いる。そして、その下方に上述の高温溶液熱交換器５、
低温溶液熱交換器４が有効に空きスペースを活用して配
置されている。

【００２５】上記空冷吸収器１４は、上記低温再生器７
からの臭化リチウム濃溶液ｆ（例えば９５℃）を低温溶
液熱交換器４を介して空冷吸収器１４からの臭化リチウ
ム希溶液ｊ（例えば４０℃）と熱交換させることにより
所定温度以下に低温化させた臭化リチウム濃溶液ｉ（例
えば５０℃）を下部側液留め部２２に導入する一方、同
液留め部２２からの冷媒蒸気吸収後の臭化リチウム希溶
液ｊを上記溶液ガイド部１３，１３内側に導入し、溶液
ガイド１３，１３の斜面を利用して可及的に伝熱器体１
４ａの両内壁面に寄せて液膜状態で流下させる。上記液
留め部２２から導入される希溶液ｊは溶液ポンプ１６に
より管状の伝熱器体１５ａの外周に放熱フィン１５ｂ，
１５ｂ・・・を設けて構成したクロスフィン形空冷構造
の吸収液冷却器１５を介設した吸収液循環路３０を通し
て過冷却した後に導入される。

【００２６】そして、上述のように溶液ガイド１３，１
３を介して上記伝熱器体１４ａの両内壁面を伝わって上
方から下方に液膜状態で流下する臭化リチウム希溶液
は、該流下状態において上記蒸発器１１からの冷媒蒸気
（水蒸気）を効率良く吸収する。この時、上記冷媒蒸気
の吸収に伴って生じる吸収熱は、上記伝熱器体１４ａの
外周部に設けられている多数枚の放熱フィン１４ｂ，１
４ｂ・・・を介して外部に放熱され、送風ファン１０に
よる冷却風により効率良く冷却される。これにより、吸
収器部分での吸収能力の低下が可及的に防止されるよう
になっている。

【００２７】そして、この場合、上記送風ファン１０
は、上記一体構造の蒸発器１１および吸収器１４の上方
に設けられ、図示のように、それらを囲むように配設さ
れた凝縮器９および吸収液冷却器１５から空冷吸収器１
４を介して上方に吹き抜けるような送風系路を形成して
おり、該送風系路から見て空冷吸収器１４よりも空気流
上流側に位置するように吸収液冷却器１５が設けられて
いる。そして、それにより、吸収液循環路３０を介して
吸収器１４に供給される上記臭化リチウム希溶液ｊの過
冷却効率が十分に高くなるように構成されている。

【００２８】以上のようにして吸収液冷却器１５と空冷
吸収器１４を通って、吸収熱を放出した臭化リチウム希
溶液ｊの一部は、上記溶液ポンプ１６を介して、臭化リ
チウム希溶液戻し通路３１の低温溶液熱交換器４、高温
溶液熱交換器５で低温、高温各再生器７，１からの高温
の臭化リチウム濃溶液と順次熱交換されて例えば９０
℃，１４０℃と次第に温度が高められた後に、再び上記
高温再生器１の加熱容器３に戻されて加熱沸とうされ、
効率良く再生される。

【００２９】本実施の形態の空冷吸収式冷凍装置では、
以上のように低温再生器７からの冷媒蒸気ｄと同低温再
生器７からの冷媒液ｅをフラッシュしたものとの合流成
分ｇを凝縮する凝縮器９と、該凝縮器９で凝縮された冷
媒液ｈを蒸発させる蒸発器１１と、溶液ポンプ１６によ
り吸収液循環路３０を介して循環状態で供給される臭化
リチウム希溶液ｊおよび低温溶液熱交換器４から供給さ
れる臭化リチウム濃溶液ｉに対して上記蒸発器１１で蒸
発された冷媒蒸気を吸収させる吸収器１４と、該吸収器
１４に循環状態で供給される臭化リチウム希溶液ｊを冷
却する吸収液冷却器１５と、高温再生器１、低温再生器
７、高温溶液熱交換器５、低温溶液熱交換器４等の特に
冷却を要しないユニットとを備えてなる空冷吸収式冷凍
装置において、例えば図１に示すように上記凝縮器９、
吸収器１４、吸収液冷却器１５の各々を上述のように伝
熱器体１５ａと放熱フィン１５ｂ，１５ｂ・・・を有す
る空冷ユニット構造に形成する一方、図２に示すように
一体構造となった上記蒸発器１１および吸収器１４を中
心とし、それらの四方を囲んで外周囲に平板状の凝縮器
９、コ字状の吸収液冷却器１５を全体として方形状に連
接配置するとともに、ドーナツ状の２重壁構造の有底円
筒体よりなる空冷吸収器１４の伝熱器体１４ａの内側の
上下方向に延びる貫通空間部Ｓを利用して上記一体構造
の高温再生器１および低温再生器７を、またその下方か
ら側方の空間を利用して高温溶液熱交換器５、低温溶液
熱交換器４等の非空冷ユニットを各々組入れて構成して
いる。

【００３０】ところで、冷却効率を向上させて吸収性能
を高めようとすると、上記凝縮器９、空冷吸収器１４、
吸収液冷却器１５各部における熱負荷量を考慮した上
で、供給される空気流との温度差を可能な限り大きく取
ることができるような送風系路上のレイアウトにするこ
とが必要となる。しかも、それがコンパクト化の要請に
反しないだけでなく、むしろ積極的にコンパクト化の要
請にも対応できるものであることが望ましい。

【００３１】上記のように、凝縮器９、空冷吸収器１
４、吸収液冷却器１５の各々を上述のような空冷構造に
形成するとともに一体化された蒸発器１１および吸収器
１４を中心とし、その周囲を囲むように、平板状の凝縮
器９と、コ字状の吸収液冷却器１５とを設けた構成にす
ると、熱負荷量の大きい凝縮器９および吸収液冷却器１
５の空冷部の空気との熱交換面積を、図示のように周囲
の制約なく十分に大きく拡大することができるようにな
るとともに、それらの各々を共に空気流送風系路の最上
流側に位置させることができるようになることから、何
れにあっても空気流との温度差を十分に大きく取ること
ができる。その結果、空冷性能、空冷効率が向上し、空
冷吸収器１４部分では吸収作用を中心とした機能が実現
できれば良くなるので冷媒蒸気吸収性能も高くなる。

【００３２】そして、上記空冷吸収器１４の二重壁構造
の伝熱器体１４ａ内の空間中には蒸発器１１が一体に組
み込まれているので、冷媒蒸気の圧損が低下し、また、
吸収器出口部の圧力が蒸発器圧力に近くなって、吸収能
力（吸収効率）が大幅に向上する。その結果、吸収器部
分での冷媒蒸気吸収能力を大きく増大させることができ
る。

【００３３】しかも、上記のように蒸発器１１を一体化
した吸収器１４は、凝縮器９、吸収液冷却器１５等に囲
まれた内側の空き空間を有効に利用して設けられ、かつ
全体として一体化されているので、装置全体の構造も極
めてコンパクトになり、配管距離も短かくて済む。

【００３４】さらに、上記構成では、吸収液に冷媒蒸気
を吸収させる空冷吸収器１４の伝熱器体１４ａを、内側
に貫通空間Ｓを有する有底二重壁構造の円筒体により形
成し、その内側の上下方向に延びる貫通空間部Ｓを利用
して高温再生器５および低温再生器７を設けている。

【００３５】そして、高温再生器５は下部側加熱容器３
と上部側気液分離器６とからなり、低温再生器４は、例
えば上部側気液分離器６の外周に一体化して高温再生器
５に同軸状に取付けている。

【００３６】このようにすると、空冷吸収器１４の伝熱
器体１４ａが内外二重の壁伝熱壁面を有することから、
内部が中空の一重壁構造の吸収器本体の場合に比べて放
熱面積が略２倍になり、吸収熱の放熱効果が大きく向上
する。

【００３７】また、同様の理由で、吸収液の液膜面積も
略２倍に拡大され、上記放熱効果の向上と相俟って冷媒
蒸気吸収能力が大きく向上する。

【００３８】また同効果を向上させるために上記空冷吸
収器１４の伝熱器体１４ａの径を拡大したとしても、そ
の内側の貫通空間Ｓを高温、低温各再生器５，７の設置
空間として有効に利用することができるから、装置全体
を十分にコンパクトに構成することができる。

【００３９】また、空冷用の空気流を形成するファン１
０は、中央部の一体化された蒸発器１１および吸収器１
４の上方に設けられているので、１台のファン１０を各
空冷部に共用することができ、複数台のファンが不要と
なる分だけ、さらにコンパクト化に寄与することにな
る。

【００４０】以上の結果、上記本願発明の実施の形態に
係る空冷吸収式冷凍装置によると、極めてコンパクトで
ありながら蒸発器の蒸発性能、並びに凝縮器、吸収器、
吸収液冷却器各々の空冷効率が高く、かつ吸収性能の高
い空冷吸収式冷凍装置を提供することができるようにな
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本願発明の実施の形態に係る空冷吸収式冷凍装
置の構成を示すファン除去状態の平面図である。

【図２】同装置の縦断面図である。

【符号の説明】

１は高温再生器、７は低温再生器、９は凝縮器、９ａは
伝熱器体、９ｂは放熱フィン、１０は送風ファン、１１
は蒸発器、１２は冷水循環式の蒸発コイル、１４は吸収
器、１４ａは伝熱器体、１４ｂは放熱フィン、１５は吸
収液冷却器、１５ａは伝熱器体、１５ｂは放熱フィン、
１６は溶液ポンプである。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 吸収液に対して冷媒蒸気を吸収させる空
   冷吸収器本体（１４ａ）を、内側に貫通空間（Ｓ）を有
   する有底二重壁構造の円筒体により形成し、その内側の
   貫通空間（Ｓ）を利用して高温再生器（５）を設けたこ
   とを特徴とする空冷吸収式冷凍装置。
2. 【請求項２】 高温再生器（５）に低温再生器（４）が
   一体化されていることを特徴とする請求項１記載の空冷
   吸収式冷凍装置。
3. 【請求項３】 高温再生器（５）は下部側加熱容器
   （３）と上部側気液分離器（６）とからなり、低温再生
   器（４）は気液分離器（６）の外周に一体化されている
   ことを特徴とする請求項１又は２記載の空冷吸収式冷凍
   装置。