JPH1123086A - 空冷吸収式冷凍機及びその凝縮器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】空冷吸収式冷凍機に使用される空冷凝縮器の伝
熱管として一般空調機の室外機用熱交換器等に使用され
ているヘアピン型の伝熱管を使用することにより、部品
の調達コストを低減する。 【解決手段】 冷媒蒸気入口７１をそなえた入口ヘッダ
ー６１を上側に且つ冷媒凝縮液出口７２をそなえた出口
ヘッダー６２を下側に配置し、それらの入口ヘッダー６
１と出口ヘッダー６２とを多数のヘアピン型の伝熱管６
４で接続しさらに各伝熱管６４に伝熱用のフイン６３を
装着して空冷凝縮器１９を構成する。この凝縮器１９は
空冷吸収式冷凍機の装置本体１０内において水平又は傾
斜して設置される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本願発明は空冷式の吸収式冷
凍機と同冷凍機に使用される空冷式の凝縮器に関するも
のである。

【０００２】

【発明の背景】図１０は、本願発明者らが開発し、既に
特許出願している空冷吸収式冷凍機の概観図であり、同
図において符号１０は装置本体であり、その内部には吸
収器１７、蒸発器１８、空冷凝縮器１９、高温再生器２
１、冷媒ポンプ２２、溶液ポンプ２３、低温溶液熱交換
器２４、高温溶液熱交換器２５、気液分離器３１、低温
再生器３２等の空冷吸収式冷凍機を構成する各種機器が
収容されている。

【０００３】図１１は、図１０に示す空冷吸収式冷凍機
の冷凍回路図であり、同空冷吸収式冷凍機は概略以下の
ようにして冷凍サイクルを実行する。

【０００４】この図１１に示す空冷吸収式冷凍装置にお
いては、吸収液として例えば臭化リチウム水溶液（Ｌｉ
Ｂｒ水溶液）が採用され、また冷媒（被吸収液）として
水が採用されている。

【０００５】図１１において、先ず符号２１は高温再生
器であり、ガスバーナ等の加熱源を備えている。該高温
再生器２１の上方には、揚液管を介して連通された気液
分離器３１が設けられている。前記高温再生器２１にお
いては、吸収後の臭化リチウム希溶液ｃを加熱沸騰させ
て、揚液管を介して上方に位置する気液分離器３１に供
給し、ここで水蒸気ａと臭化リチウム中間濃溶液（中間
濃度吸収液）ｂとに分離再生するようになっている。

【０００６】前記臭化リチウム希溶液ｃは、後述する空
冷吸収器１７において吸収液である臭化リチウム濃溶液
ｅに冷媒である水蒸気ａを吸収して得られ、低温溶液熱
交換器２４および高温溶液熱交換器２５を経て予熱され
た後に高温再生器２１へ還流されるようになっている。

【０００７】上記気液分離器３１で分離された水蒸気ａ
は低温再生器３２に送られる。また臭化リチウム中間濃
溶液ｂの方は冷房時、前記高温溶液熱交換器２５におい
て前記臭化リチウム希溶液ｃと熱交換した上で前記低温
再生器３２へ供給される。

【０００８】前記低温再生器３２においては、冷房時に
おいて気液分離器３１から供給された水蒸気ａと臭化リ
チウム中間濃溶液ｂとを熱交換させることにより、水蒸
気ａを凝縮させるとともに臭化リチウム濃溶液ｂ中に含
まれる残余水分を蒸発させてさらに高濃度の臭化リチウ
ム溶液ｅをとりだす。

【０００９】また前記低温再生器３２において臭化リチ
ウム中間濃溶液ｂから蒸発分離された水蒸気ａは、空冷
凝縮器１９に送られて凝縮液化されて凝縮水ｄとなり、
前記低温再生器３５において凝縮液化された凝縮水ｄと
ともに冷媒ポンプ２２により蒸発器１８へ供給される。
また、前記低温再生器３２から取り出された臭化リチウ
ム濃溶液ｅは、低温溶液熱交換器２４において前記した
臭化リチウム希溶液ｃと熱交換した後に空冷吸収器１７
に供給される。蒸発器１８は、利用側熱交換器を含む二
次側冷媒サイクルを循環する冷媒（例えば、Ｒ４０７
Ｃ）と上記空冷凝縮器１９から送られる凝縮水ｄとを熱
交換させるものであり、冷房運転時の冷熱源となる。

【００１０】そして、前記空冷吸収器１７から取り出さ
れた臭化リチウム希溶液ｃは、冷媒ポンプ２３により前
述したように低温溶液熱交換器２４および高温溶液熱交
換器２５を経て高温再生器２１に戻される。

【００１１】前記空冷吸収器１７は、例えば吸収液ｅが
垂直に流される複数本の吸収伝熱管と、該吸収伝熱管の
外周部に設けられた放熱フィンと、前記吸収伝熱管の上
部に設けられ、それらの吸収伝熱管の上方から下方に吸
収液ｂを分配する吸収液分配容器とを備えて構成されて
いる。そして、前記吸収液分配容器内には、前記蒸発器
１８と該蒸発器１８における蒸発用伝熱管の外周部に冷
媒液ｄを供給する散布装置とが内蔵されている。

【００１２】一方、空冷凝縮器１９は、図１２に示すよ
うに、蒸気入口５１を有する入口ヘッダー４１と凝縮液
出口５２を有する出口ヘッダー４２の間に多数のフイン
４３つき伝熱管（直管）４４を接続して構成されてい
る。

【００１３】このような構造の空冷凝縮器は、傾斜させ
た配置では凝縮水は重力により排出されるし、水平配置
でも蒸気流速などにより排出されるため、凝縮器として
の性能上の問題は特にない。

【００１４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、図１２に示
すような構造の空冷凝縮器は、空調機用汎用部品からは
得られず、各部品を特別に設計して製作する必要があ
り、コスト上の問題点となっている。

【００１５】本願発明者らとしては、コスト低減のた
め、できるだけ一般空調機用の汎用部品を使用したいの
であるが、図１０に示すような空冷吸収式冷凍機の凝縮
器として、一般空調機の室外機用空冷熱交換器（又はそ
の部品）を用いる場合、伝熱管はヘアピン型となるた
め、冷媒蒸気入口と冷媒凝縮液出口の関係を考慮する必
要がある。

【００１６】本願発明は、上記のような技術的課題を背
景として、ヘアピン型伝熱管をそなえた熱交換器を空冷
吸収式冷凍機の凝縮器として使用する場合の技術上の問
題点を解決しようとしてなされたものである。

【００１７】

【課題を解決するための手段】本願発明は、上記のよう
な課題を解決することを目的としてなされたもので、該
目的を達成するために、次のように構成されている。

【００１８】本願発明の空冷吸収式冷凍機を構成する基
本的機器は、図１０の先開発例のものとほぼ同様であ
り、同吸収式冷凍機は、図１、図６及び図１０に例示す
るように、冷媒液を蒸発させる蒸発器１８と、冷媒蒸気
を溶液中に吸収する吸収器１７と、冷媒を吸収して稀釈
された溶液を加熱して冷媒蒸気を分離させる再生器（２
１，３２）と、分離された冷媒蒸気を冷却空気により冷
却して凝縮させる空冷式の凝縮器１９とを基本的にそな
えている。

【００１９】そして本願発明においては、空冷凝縮器１
９は、図２ないし図５及び図７ないし図９に例示するよ
うに、冷媒蒸気の入口７１をそなえた入口ヘッダー６１
を上側に且つ冷媒凝縮液の出口７２をそなえた出口ヘッ
ダー６２を下側に配置するとともにそれらの入口ヘッダ
ー６１と出口ヘッダー６２とを複数本のヘアピン型伝熱
管６４で接続しさらに各伝熱管６４に伝熱用のフイン６
３を装着する構造を基本的構成としている。

【００２０】図２ないし図５は凝縮器１９が水平に設置
される場合の同凝縮器の構造の例示であり、図７ないし
図９は凝縮器１９が傾斜して設置される場合の同凝縮器
の構造の例示である。図１は凝縮器１９を水平設置する
場合における空冷吸収式冷凍機全体内での同凝縮器１９
のレイアウト例を示しており、図６は凝縮器１９を傾斜
設置する場合における空冷吸収式冷凍機全体内での同凝
縮器１９のレイアウト例を示している。

【００２１】図１の例においては２個のファン１５ａ，
１５ｂが空気を装置本体１０の外方へ向って吹き出すよ
うにして運転され、その結果、凝縮器１９に対しては下
方から上方へ向けて冷却空気流が通過する。

【００２２】図２ないし図５及び図７ないし図９に示す
空冷凝縮器の例では、同凝縮器を水平設置の場合と傾斜
設置の場合の両方に兼用できるように、ヘアピン型の各
伝熱管６４の各折返し曲り部６４ｃが図４及び図９に例
示するようにそれぞれ同一方向に傾斜している。

【００２３】

【発明の効果】本願発明の空冷吸収式冷凍機及びその凝
縮器は、凝縮器の伝熱管として一般空調機の室外機用熱
交換器等に使用されているヘアピン型の伝熱管を使用す
ることができ、空冷吸収式冷凍機における部品の調達コ
ストが低減されるという効果がある。

【００２４】また、冷媒蒸気を導入する入口ヘッダーと
その蒸気入口が上側に、又冷媒凝縮液を排出する出口ヘ
ッダーとその凝縮液出口が下側になるようにしているの
で冷媒凝縮液は重力によって自然に流動し、圧損も小さ
いという効果がある。

【００２５】さらに、凝縮器に対しては下方から上方へ
向けて冷却空気を供給するようにしているので冷媒の流
れと空気の流れが対向流になって両者間の温度差を有効
に利用することができるという効果もある。

【００２６】

【発明の実施の形態】実施の形態１ 図１は本願発明の空冷吸収式冷凍機の実施の形態１を示
している。同図に記載の空冷吸収式冷凍機も図１０に記
載した先開発例の空冷吸収式冷凍機と同様、その装置本
体１０の内部に吸収器１７、蒸発器１８、空冷凝縮器１
９、高温再生器２１、冷媒ポンプ２２、溶液ポンプ２
３、低温溶液熱交換器２４、高温溶液熱交換器２５、気
液分離器３１、低温再生器３２等の空冷吸収式冷凍機を
構成する各種機器が収容されている。

【００２７】そして、図１に示す空冷吸収式冷凍機の冷
凍回路は図１１に示すものと同様であり、その説明もさ
きの先開発例の場合と全部同様であるのでその記述を省
略する。

【００２８】この実施の形態のものでは図２ないし図５
に示すような凝縮器を使用している。すなわち、この凝
縮器１９は、同凝縮器を構成する上、下２つのヘッダー
（上方位の入口ヘッダー６１及び下方位の出口ヘッダー
６２）が装置本体１０内で水平になるようにして設置さ
れるが、その場合にヘアピン型の各伝熱管６４，６４・
・・の直管部６４ｂ，６４ｄも水平方向に延びるように
位置決めされる。

【００２９】各伝熱管６４は２本の直管部６４ｂ，６４
ｄと折返し曲り部６４ｃをもつヘアピン型の１本の伝熱
管であり、その上端６４ａ側を入口ヘッダー６１の底部
に接続し、下端６４ｅ側を出口ヘッダー６２の頂部に接
続している。

【００３０】蒸気入口７１から冷媒蒸気が供給されると
該冷媒蒸気は入口ヘッダー６１によって各伝熱管６４に
分配され、下方の出口ヘッダー６２に到る間に空気流に
よって冷却されて凝縮する。その際、上方の直管部６４
ｂで凝縮した凝縮水は、管の曲がり部では重力によって
下段に流れ落ち、さらに凝縮量を増しながら出口に達す
るというスムーズな流れとなるとともに、凝縮器１９の
下方側から冷却空気を供給するようにしているので、圧
損により下流に行くほど凝縮温度が低下しても、空気の
流れとは対向流になっているので、温度差を有効に使う
ことができる。

【００３１】実施の形態２ 図６は本願発明の空冷吸収式冷凍機の実施の形態２を示
している。

【００３２】同図に記載の空冷吸収式冷凍機も図１０に
記載した先開発例の空冷吸収式冷凍機と同様、その装置
本体１０の内部に吸収器１７、蒸発器１８、空冷凝縮器
１９、高温再生器２１、冷媒ポンプ２２、溶液ポンプ２
３、低温溶液熱交換器２４、高温溶液熱交換器２５、気
液分離器３１、低温再生器３２等の空冷吸収式冷凍機を
構成する各種機器が収容されている。

【００３３】そして、図６に示す空冷吸収式冷凍機の冷
凍回路は図１１に示すものと同様であり、その説明もさ
きの先開発例の場合と全部同様であるのでその記述を省
略する。

【００３４】この実施の形態のものでは図７ないし図９
に示すような空冷凝縮器を使用している。すなわち、こ
の空冷凝縮器１９は、同凝縮器１９を構成する上、下２
つのヘッダー（上方位の入口ヘッダー６１及び下方位の
出口ヘッダー６２）が装置本体１０内で傾斜するように
して設置されるが、その場合にヘアピン型の各伝熱管６
４，６４・・・の折返し曲り部６４ｃ，６４ｃ・・・が
ほぼ鉛直方向に向くようにするために、各伝熱管６４，
６４・・・の折返し曲り部６４ｃ，６４ｃ・・・が同一
方向に同一角度で傾斜している（図９参照）。

【００３５】各伝熱管６４は２本の直管部６４ｂ，６４
ｄと折返し曲り部６４ｃをもつヘアピン型の１本の伝熱
管であり、その上端６４ａ側を入口ヘッダー６１の底部
に接続し、下端６４ｅ側を出口ヘッダー６２の頂部に接
続している。そして、凝縮器１９は２本の直管部６４
ｂ，６４ｄが水平方向に並列するようにして装置本体１
０内に設置される。

【００３６】蒸気入口７１は入口ヘッダー６１の長手方
向ほぼ中央部に設けられており、これに対して凝縮液出
口７２は出口ヘッダー６２の最低位部に設けられてい
る。

【００３７】この凝縮器１９は、その蒸気入口７１から
冷媒蒸気が供給されると該冷媒蒸気は入口ヘッダー６１
によって各伝熱管６４に分配され、下方の出口ヘッダー
６２に到る間に空気流によって冷却されて凝縮する。そ
の際、上方の直管部６４ｂで凝縮した凝縮水は、管の曲
がり部では重力によって下段に流れ落ち、さらに凝縮量
を増しながら出口に達するというスムーズな流れとなる
とともに、凝縮器１９の下方側から冷却空気を供給する
ようにしているので、圧損により下流に行くほど凝縮温
度が低下しても、空気の流れとは対向流になっているの
で、温度差を有効に使うことができる。

【００３８】なお、図６に示す装置本体（本体ハウジン
グ）１０は、全体として前後に薄く、かつ横に長いコン
パクトな形状のものとなっており、その前面側縦壁部１
０ａの中間部を上方から下方に台形面状に傾斜させるこ
とによって、上方側内部空間１２ａよりも下方側内部空
間１２ｂの方が前後方向に所定幅広くなるような構造に
形成されている。

【００３９】そして、該傾斜部によって形成された上下
方向中央の傾斜面部１３に位置して第１，第２の左右２
組の円形の空気吹出口１４ａ，１４ｂが左右両方向に所
定の間隔をおいて形成され、それらの内側（ファンガイ
ド内）に位置して第１，第２の左右２組のファン（プロ
ペラファン）１５ａ，１５ｂが、それぞれ吹出し回転可
能に設置されている。

【００４０】一方、上記装置本体１０の背面側縦壁部１
０ｂには、上下左右方向の略全体に亘って方形の空気吸
込口１６が形成されており、それによって該空気吸込口
１６から上記第１，第２の空気吹出口１４ａ，１４ｂに
向かう略ストレートな送風通路が形成されている。そし
て、上記空気吸込口１６の内側には略上記背面側縦壁部
１０ｂに近い大きさで扁平構造の空冷吸収器１７が、そ
の下方側に後述する溶液ポンプ２２等の設置スペースお
よび作業用開口２６ａを残して立設状態で配設され、さ
らに該空冷吸収器１７の上部には、上記前後幅の狭い上
方側内部空間１２ａを利用して蒸発器１８が左右両側の
幅方向全体に延びて設置されている。

【００４１】そして、上記のように背面側から前面側方
向に略ストレートに形成された単一系路よりなる送風通
路の上記空冷吸収器１７の下部側には、その空気排出側
（空気流下流側）に位置して左右方向の幅を空冷吸収器
１７の略１／２程度に小さくした空冷凝縮器１９が上記
空冷吸収器１７と同様に、その下方側に冷媒ポンプ２２
等の設置スペースを残して前面側縦壁部１０ａ背後から
空冷吸収器１７側に傾斜した状態で並設されている。

【００４２】また、上記装置本体１０内の上記下方側内
部空間１２ｂ底部には、高温再生器２１、上記空冷凝縮
器からの凝縮水を蒸発器１８へ供給するための冷媒ポン
プ２２、溶液ポンプ２３、その他の各種必要機器（低温
溶液熱交換器２４，高温溶液熱交換器２５等）が設置さ
れている。

【００４３】したがって、以上の構成では、上記第１，
第２のファン１５ａ，１５ｂが、駆動されると、上記作
業用開口２６ａを除く空気吸込口１６から吸い込まれた
空気が先ず上記空冷吸収器１７から、さらに空冷凝縮器
１９を通って、また作業用開口２６ａから吸込まれた空
気が空冷凝縮器１９を通って、それぞれ装置本体１０内
の略ストレートな送風路を均一に流れ、上記第１，第２
のファン１５ａ，１５ｂを介して上記第１，第２の空気
吹出口１４ａ，１４ｂからスムーズに外部に吹き出され
る。

【００４４】つまり、以上の構成では、空冷吸収器１７
と空冷凝縮器１９用の各吸込口を空気吸込口１６として
一部をメンテナンス作業用開口２６ａとしても兼用でき
るように単一面の装置本体１０の背面側縦壁部１０ｂ内
に集約させて共通に形成し、該単一面の空気吸込口１６
から略対向方向の同じく単一面である装置本体１０の前
面側縦壁部１０ａに形成した第１，第２の空気吹出口１
４ａ，１４ｂ方向に向かう略ストレートな送風通路を形
成し、該送風通路の空気流上流側に空冷吸収器１７を、
その下部下流側に空冷凝縮器１９を傾斜させて配設して
いる。そして、空冷吸収器１７および空冷凝縮器１９の
各熱交部を均一に空気が流れる。

【００４５】そのため、従来のように装置本体の方向の
異なる複数面（３面方向）にそれぞれ空気吸込口を設け
なければならない構成に比べて、装置本体を薄型のコン
パクトな形状に形成することができるようになり、それ
自体の占有面積が小さくなる。

【００４６】また、上記のように空冷凝縮器１９が空冷
吸収器１７の空気流下流側にあることから、従来例のよ
うに空冷凝縮器１９を空冷吸収器１７の空気流上流側に
設けた場合のように、空冷吸収器１７への吸込空気の温
度が空冷凝縮器１９を通過した熱交換によって上昇し、
吸収性能が低下するようなこともなくなる。その結果、
吸収式冷凍装置本体の小型化が可能となり、同装置の低
コスト化に寄与できる。

【００４７】なお、このように、本実施形態の構成では
空冷凝縮器１９が空気流下流側に位置することになる
が、空冷吸収器は、上方側から下方側にかけて吸収液を
流すことにより次第に吸収作用が進行し、下方側では吸
収作用が略完了した状態となる。そして、上記空冷凝縮
器１９は、そのように吸収作用が略完了した状態となる
空冷吸収器１７の下方部位置下流側に対応させて設置し
ている。したがって、空冷凝縮器１９に吸込まれる空気
の温度は、それほど上昇することはなく、凝縮性能には
余り影響を与えなくて済む。

【図面の簡単な説明】

【図１】本願発明の実施の形態１に係る空冷吸収式冷凍
機の構造概念図である。

【図２】図１に示す空冷吸収式冷凍機で使用される空冷
凝縮器の斜視図である。

【図３】図２に示す空冷凝縮器のIII矢視図である。

【図４】図２に示す空冷凝縮器のIV矢視図である。

【図５】図３に示す空冷凝縮器のＶ−Ｖ断面図である。

【図６】本願発明の実施の形態２にかかる空冷吸収式冷
凍機の構造概念図である。

【図７】図６に示す空冷吸収式冷凍機で使用される空冷
凝縮器の斜視図である。

【図８】図７に示す空冷凝縮器のVIII矢視図である。

【図９】図７に示す空冷凝縮器のIX矢視図である。

【図１０】本願発明者らの先開発にかかる空冷吸収式冷
凍機の構造概念図である。

【図１１】図１、図６及び図１０に示す各空冷吸収式冷
凍機の冷凍回路図である。

【図１２】図１０に示す空冷吸収式冷凍機で使用されて
いる空冷凝縮器の断面構造図である。

【符号の説明】

１０は装置本体、１４ａ及び１４ｂは空気吹出口、１５
ａ及び１５ｂはフアン、１６は空気吸込口、１７は吸収
器、１８は蒸発器、１９は空冷凝縮器、２１は高温再生
器、２２は冷媒ポンプ、２３は溶液ポンプ、２４は低温
溶液熱交換器、２５は高温溶液熱交換器、３１は気液分
離器、３２は低温再生器、６１は入口ヘッダー、６２は
出口ヘッダー、６３はフイン、６４は伝熱管、７１は蒸
気入口、７２は凝縮液出口である。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 奥田 則之 大阪府堺市金岡町1304番地 ダイキン工業 株式会社堺製作所金岡工場内 (72)発明者 竹内 一喜 大阪府堺市金岡町1304番地 ダイキン工業 株式会社堺製作所金岡工場内

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 冷媒液を蒸発させる蒸発器（１８）と、
   冷媒蒸気を溶液中に吸収する吸収器（１７）と、冷媒を
   吸収して稀釈された溶液を加熱して冷媒蒸気を分離させ
   る再生器（２１，３２）と、分離された冷媒蒸気を冷却
   空気により冷却して凝縮させる空冷式の凝縮器（１９）
   とをそなえた空冷吸収式冷凍機であって、前記空冷式の
   凝縮器（１９）が、冷媒蒸気の入口（７１）をそなえた
   入口ヘッダー（６１）を上側に且つ冷媒凝縮液の出口
   （７２）をそなえた出口ヘッダー（６２）を下側に配置
   するとともにそれらの入口ヘッダー（６１）と出口ヘッ
   ダー（６２）とを複数本のヘアピン型伝熱管（６４）で
   接続しさらに各伝熱管（６４）に伝熱用のフイン（６
   ３）を装着して構成されていることを特徴とする空冷吸
   収式冷凍機。
2. 【請求項２】 凝縮器（１９）の入口ヘッダー（６１）
   及び出口ヘッダー（６２）が水平に配置され且つ出口ヘ
   ッダー（６２）の最低位部に凝縮液出口（７２）が設け
   られていることを特徴とする請求項１記載の空冷吸収式
   冷凍機。
3. 【請求項３】 入口ヘッダー（６１）及び出口ヘッダー
   （６２）が傾斜するようにして凝縮器（１９）が設置さ
   れ且つ出口ヘッダー（６２）の最低位部に凝縮液出口
   （７２）が設けら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機。
4. 【請求項４】 凝縮器（１９）の傾斜設置状態において
   各伝熱管（６４）の折返し曲り部（６４Ｃ）がほぼ鉛直
   方向に向くようにされていることを特徴とする請求項３
   記載の空冷吸収式冷凍機。
5. 【請求項５】 凝縮器（１９）への冷却風が凝縮器（１
   ９）の下側から供給されることを特徴とする請求項１な
   いし４のいずれか１に記載の空冷吸収式冷凍機。
6. 【請求項６】 冷媒蒸気の入口（７１）をそなえた入口
   ヘッダー（６１）を上側に且つ冷媒凝縮液の出口（７
   ２）をそなえた出口ヘッダー（６２）を下側に配置する
   とともにそれらの入口ヘッダー（６１）と出口ヘッダー
   （６２）とを複数本のヘアピン型伝熱管（６４）で接続
   しさらに各伝熱管（６４）に伝熱用のフイン（６３）を
   装着して構成されていることを特徴とする空冷吸収式冷
   凍機の凝縮器。
7. 【請求項７】 各伝熱管（６４）の折返し曲り部（６４
   Ｃ）が同一方向に傾斜していることを特徴とする請求項
   ６記載の空冷吸収式冷凍機の凝縮器。