JPS5848821B2 - 吸収式冷凍機 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は新規な回路構成になる吸収式冷凍機に係り、特
に吸収溶液中の冷媒を分離し得る逆浸透形分離器を溶液
系中に設けて発生器の溶液濃度を低下させることができ
、その結果発生器熱源に温度の低いものが適用可能で低
温排熱や太陽熱の利用を容易ならしめる如くした吸収式
冷凍機に関する。

廃熱をエネルギー源として冷熱を得ることができ、省エ
ネルギーをはかる上に極めて有効である観点から、吸収
式冷凍機の利用が近時益々推進される傾向にあるが、単
純効用の吸収式冷凍機を空気調和用に使用するとき［は
、一般に１００℃以上の高温熱源しか利用出来ず、従っ
て低温廃熱や太陽熱等の利用が困難であることが問題と
されていた。

この１００℃以上の高温熱源しか利用できない点につい
て第１図釦よび第３図により以下説明すれば、空気調和
用吸収式冷凍機は水を冷媒とし、ｊチウムブロマイド水
溶液を吸収液として、凝縮器１膨脹弁２釦よび蒸発器３
を冷媒系に発生器４、吸収器５釦よび熱交換器６を溶液
系に備えた基本構造であって、第１図々示の各ｆｆＡ）
−｛Ｆ５に釦ける溶液状態は第３図に示す溶液サイクル
線図上に示されるが、濃溶液の変化０→０に釦いてＤ点
が結晶線１よりも下に下がると熱交換器６の出口で結晶
を起す不都合が生じるために、吸収釦よび再生の正常な
作動を行わせるＫは発生器４の熱源温度がＣ点の１０５
℃以上即ち１１０〜１２０℃程度必要とならざるを得な
いものである。

かかる問題があるために低温域廃熱や太陽熱の利用が省
エネルギーの観点から強く望寸れているにも拘わらず、
上述せる従来の吸収式冷凍機では１００℃以下の低域を
なす前記各熱源の利用が困難であった。

本発明は太陽熱や低温域廃熱を熱源として利用すること
が可能であり、しかも空気調和用として十分な冷凍能力
を発揮し得る新規な吸収式冷凍機を提供すべく威された
ものであって、特に吸収器と発生器を連絡する溶液系に
逆浸透膜形分離器を介設することによって、吸収器に必
要な溶液よりも濃度の低い溶液を発生器に訃いて使用で
き、かくして発生器熱源温度を８０℃〜９０ｔＪで低下
させて運転可能となした構成を特徴とする。

本発明を添付図面に示す具体的実施例を参照１，つつ以
下詳細に説明すれば、第２図に示す吸収式冷凍機は凝縮
器１、膨脹弁２釦よび蒸発器３を冷媒系に、かつ、発生
器４、吸収器５、熱交換器６釦よび分離器７を溶液系に
夫々備えて釦り、第２図は構造を原理的に示しているの
で具体的な装置形態は示していないが、例えば高圧側と
なる凝縮器１と発生器４とを単胴体内に上下の配置とな
してオとめる一方、低圧側となる吸収器５と蒸発器３と
を同様に単胴体内に上下の配置となして寸とめている。

凝縮器１は冷却水コイル９を内蔵して有しかつ、その内
底液相部は膨脹弁２と冷媒ポンプ２３を直列に介した液
管によって、蒸発器３内上部に設けたスプレーノズルと
連絡させてかリ、凝縮器１内で液化した冷媒を減圧した
後、蒸発器３の底部に溜っている冷媒とともに、前記ス
プレーノズルから蒸発器３内の冷水管々束表面に散布さ
せるようになっている。

一方、凝縮器１の下部に配設した発生器４は高温水が循
環流通する加熱用裸管コイル１１が内蔵され、上方部の
蒸気相は凝縮器１の上方蒸気相部と連通し−、かつ下方
部の濃溶液相を溶液ボンプ１７が介された配管によって
熱交換器６の一方の通路と連絡し７ている。

この発生器４の作用については、前記熱交換器６の他方
の通路を通って暖められた稀溶液を裸管コイル１１で加
熱して稀溶液中の冷媚＊を蒸発させることにより溶液の
再生を行うと同時に、水蒸気を凝縮器１に送って冷却水
コイル９Ｋより凝縮させるようになってかり、さらに再
生された濃溶液を熱交換器６の一方の通路に送り、ここ
で前記した稀溶液と熱交換を行わせるようになっている
。

蒸発器３は冷房負荷側に連続供給するための冷水を流通
させる裸管によるコイル１０を前記スプレーノズルの直
下部に内蔵して有すると共に、液相部を前記冷媒ポンプ
２３の吸込側と連絡させ、かつ気相部を吸収器５の蒸気
相部と連通させている。

この蒸発器３は膨脹弁２を経た液化冷Ｍと底部にた１っ
ている液化冷媒（ホ）とを冷媒ポンプ２３によって、上
部のスプレーノズルからコイル１０の管束表面に散布す
ることにより、該コイル内の被冷却水から蒸発潜熱を奪
ってこれを冷却する一方、熱交換によって蒸発した冷媒
を吸収器５ＬＩｃ送らせるようになっている。

蒸発器３の上部に配設した吸収器５ぱクーリングタワー
水等の冷却水を循環流通させる冷却水コイル１２を内蔵
１〜でいて、さらに該コイルの上部にスプレーノズルを
横設して有している。

さらに吸収器５ぱ下部の溶液相部をエジエクター２０の
吸上口ふ−よび吐出口を経て前記スプレーノズルと連絡
させている。

かかる構造と成した吸収器５は、蒸発器３から流入した
蒸発冷媒とスプレーノズルから噴霧された濃溶液とを混
和させて蒸発冷媒を濃溶液中に吸収させ、稀溶液として
下底部にためる一方、冷媒が液化するときに発生する凝
縮潜熱と濃溶液に吸収される際に発生する吸収熱は冷起
水コイル１２内を流れている冷却水に与えられるように
なっている。

次に溶液系中に設けた分離器Ｔの構造について説明すれ
ば、容器１３内を溶液中の吸収剤（リチウムプロマイド
）の透過可能な半透膜１４を介在壁とした２経路１５．
１６に区切らせてなる基本構造を成し、高圧側経路１５
を吸収器５の液相部と前記スプレーノズルとを連絡する
溶液管に対し並列回路となるように連絡して濃溶液送給
管に形成する一方、低圧側経路１６を発生器４の液溶側
および熱交換器６の一方の経路とによって溶液循環経路
を形或している。

なふ−、前記高圧側経路１５の流入口および流出口は、
タービンポンプ８のポンプ１８釦よびタービン１９を夫
々介して前記エジエクタ−２０の吸上口側と圧入口側と
に連絡させて、高圧側経路１５を低圧側経路１６に比１
−て所定の差圧を保持するようにしている。

上述せる基本構造をなす分離器７の具体的構造例として
は、芳香族系樹脂を素材とした外径４５μ、内径２４μ
の中空状合成繊維糸の所定長からなる中空糸半透膜１４
を、約１００万本の単位で、各中空糸半透膜１４が両糸
端を両側に揃わせるように引き揃えて集束すると共に、
この両糸端開口全部を片側毎に共通の各ヘツグーに対し
水密的に連通させ、さらに両ヘツダー間の中空糸半透膜
１４の群を容器で水密的に囲繞させたものが挙げられる
。

そしてこの分離器Ｉは中空糸半透膜１４の群の周囲に形
威された容器内空間を高圧側経路１５に、−１た両ヘツ
ダーと中空糸半透膜１４の群とによって形成された通路
を低圧側経路１６Ｋ夫々利用するのである。

此の場合の両経路１５．１６間の圧力差は前記半透膜１
４の浸透圧以上の植例えば２０〜３０ｋ〆ｄＧ程度が適
当とされる。

第２図中２１は減圧作用を有する電磁弁であり、発生器
４内に設けた液位検知器２２の指令によって発生器４内
液量が多くなると開かせて、発生器４内の濃溶液の量を
調節させるためのものである。

次に上記せる第２図々示装置の作動について説明する。

吸収器５内の稀溶液（リチウムブロマイド濃度６１％）
はイに至って一部がエジエクタ−２０の吸上口に至り、
残りはポンプ１８で加圧された後、分離器７の高圧側経
路１５ｖＣで含有冷媒即ち水を半透膜１４を介して低圧
側経路ＩＥ）ＶＣ分離することにより濃縮され、濃度６
３多の溶液となってタービン１９で減圧され口に送出さ
れる。

この圧力低下した濃溶液口はエジエクタ−２０を通って
、前述せる一部の稀溶液イと混合した後、吸収器５内で
スプレーノズルからスプレーされ、冷却水で冷却されな
がら沓蒸気（冷媒）を吸収して稀釈されてイに至り、以
下同様な流通を循環的に威すのである。

一方、発生器４からは高温（７７℃程度）の濃溶液が溶
液ポンプ１７を経て熱交換器６に送られ、ここで発生器
４Ｋ返される溶液と熱交換して冷却された後ハに至り、
分離器７の低圧側経路１６に釦いて分離された水と混合
し稀釈されて、濃度が５５〜５３％程度の稀溶液となり
、分離器７を出て二を通過後、熱交換器６Ｖ？ｃ至って
加熱された後ホに至り、発生器４に戻って加熱されるこ
とにより冷媒蒸気即ち水蒸気を発生して濃縮されへに至
る。

この濃縮された溶液は溶液ポンプ１７によって熱交換器
６に至り、以下サイクルを繰り返すのである。

以上説明した溶液サイクルに対して、冷媒側について説
明すれば、発生器４で生じた水蒸気は凝縮器１Ｉ／２：
至りクーリングタワー水等の冷却水と熱交換を行って冷
却され凝縮した後、膨脹弁２を経て蒸発器３Ｋ至り、負
荷側と熱交換させる冷水を５〜１０℃程度に冷却すると
共に蒸発して吸収器５Ｋ送られる。

この水蒸気は吸収器５内で前記スプレーノズルからスプ
レーされた濃溶液に吸収される。

かぐして冷水コイル１０からは５〜１０℃の冷水が連続
的に得られて、空調負荷を適温に冷却することができる
。

上述せる冷凍運転ＶＣ釦いて溶液系ＶＣ釦ける各部イ〜
への溶液状態は第３図の実線サイクル線図に示した通り
であって、発生器４のコイル１１内に送らせる高温水は
８０〜９０℃程度の温度を有していれば十分加熱の用に
供し得るものであり、しかも溶液濃度が５５〜５３％と
低いために溶液結晶が生ずる訃それは全くない。

な釦、第２図に例示した装置は分離器７を熱交換器６と
吸収器５との間の溶液系に介設させているが、本発明は
この例に限定されるものではなく分離器７を発生器４と
熱交換器６との間の溶液系に介設させるようにしても同
様な効果が得られるのであって、かかる変型も捷た本発
明に包含される。

叙上の説明から明らかなように、本発明は吸収式冷凍機
に釦いて、容器１３内が溶液中の吸収剤の透過可能な半
透膜１４を介在壁とした２経路１５．１６に区切られて
なる分離器７を前記溶液系に付設して、一方の経路１５
を、吸収器５の稀溶液を再び吸収器５ＶＣ送らせるため
の溶液管に形或し、かつ、他方の経路１６を、発生器４
とで循環回路に形成せしめると共に、前者の一方の経路
１５を後者の他方の経路１６に比して前記半透膜の浸透
圧以上の圧力差に常時保持させ、かつ減圧部を介して吸
収器５に連絡させた構或としたから、吸収器５内の稀溶
液を分離器７によって濃縮！７た後吸収器５Ｋ送らせ、
一方分離器７に釦いて分離した冷媒を発生器４から出た
溶液と混合させて再び発生器４に戻すことができ、従っ
て、吸収器５［ｉ−ける吸収溶液の濃度を下げることな
く、発生器４の溶液濃度を吸収器５の溶液濃度よりも低
く保持し得るので、発生器４の熱源温度を従来の吸収式
冷凍機に比して低温（１００℃以下）としても冷媒蒸気
を効率的に発生させ得る効果を奏する。

かくして従来のこの種冷凍機では使用が困難とされてい
た低温廃熱や太陽熱を冷凍機用熱源として有効に利用す
ることが可能となり、省エネルギーを果す上に極めて有
用な吸収式冷凍機を提供し得るものであって斯界に益す
る処多犬な発明である。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の吸収式冷凍機の装置回路図、第２図は本
発明吸収式冷凍機の１例の装置回路図、第３図は前記両
図に示す各冷凍機の特性比較線図である。 １・・・・・・凝縮器、２・・・・・・膨脹弁、３・・
・・・・蒸発器、４・・・・・・発生器、５・・・・・
・吸収器、７・・・・・・分離器、１４・・・・・・半
透膜、１５・・・・・・一方の高圧側経路、１６・・・
・・・他方の低圧側経路。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 凝縮器１、膨脹弁２釦よび蒸発器３を冷媒系に、発
   生器４釦よび吸収器５を溶液系に夫々備えた吸収式冷凍
   機に釦いて、容器１３内が溶液中の吸収剤の透過可能な
   半透膜１４を介在壁とした２経路１５．１６に区切られ
   てなる分離器７を前記溶液系に付設して、一方の経路１
   ５を、吸収器５の稀溶液を再び吸収器５に送らせるため
   の溶液管に形成し、かつ、他方の経路１６を、発生器４
   とで循環回路に形成せしめると共に、前者の一方の経路
   １５を後者の他方の経路１６Ｋ比して前記半透膜の浸透
   圧以上の圧力差に常時保持させ、かつ減圧部を介して吸
   収器５に連絡させたことを特徴とする吸収式冷凍機。