JPS5862467A - 二重効用吸収式冷却装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は一重効用吸収式冷却装置の改良に関するもので
ある。

二重効用吸収式冷却装置は入力熱エネルギーに対する冷
却出力の比（成績係数）を飛躍的に向上せしめ、省エネ
ルギーを達成する方法としてすぐれた特徴を持っており
、冷媒に水、吸収剤に臭化リチヱームが用いられている
。

二重効用の吸収式サイクルを組むにＦｉ、用いる媒体の
臨界温度が高く、かつそれ自体の耐熱性の高いものが必
要とされ、水は臨界温度３７４Ｃと高く、数百塵に加熱
しても分解する危険がないから、この目的には最適であ
る。

しかしながら少くとも吸収剤に臭化リチウムを使用した
系では、結晶析出の温度、濃度の条件などから、凝縮器
および吸収器を空気冷却とすることはむつかしく、又水
が冷媒であるため零度以下の温度を得ることも不可能で
あるなど使用条件が極めて制限される。

第１図について従来の二重効用吸収式冷凍サイクルの構
成とその機能について説明する。

１は第１発生器で、冷媒を多量に含んだ弱溶液２が配管
３より送り込まれ、バーナー４で加熱されると、冷媒を
放出し、冷媒の含有量の少い強溶液となる。冷媒蒸気は
配管５を経て第２発生器６内の熱交換器７に送られる。

一方第１発生器から配管８を経て強溶液は第２発生器６
に流入し、熱交換器７内で凝縮する冷媒の凝縮熱により
、この強溶液はさらに冷媒を蒸発させ、より冷媒含有量
の少いより強い溶液になる。第２発生器６で発生した冷
媒蒸気は、配管９を経て凝縮器１０に送られる。凝縮器
１０には冷却水配管１１があり、冷されているから、冷
媒蒸気は凝縮して液となる。

一方熱交換器７内で凝縮した冷媒液も配管１２を経て凝
縮器１０の底部に流入する。液化冷媒は次に配管１３を
経て、蒸発器１４に流入し冷熱取出し管１６に噴霧させ
る。冷熱取出し管１６内には水などの熱媒体が流れてお
り、噴霧された冷媒液の蒸発によって熱媒体の温度が下
げられる。この熱媒体は冷熱の必要とする所に送られて
放冷し、温度が上昇して再び帰って来る。蒸発器１４の
中で蒸発した冷媒蒸気は、配管１６を経て吸収器１７に
送られる。吸収器１７の中には冷却水管１８があり、又
第２発生器６で冷媒を放出した強溶液は配管１９を経て
吸収器１７中で冷却水管１８の上に噴霧する。強溶液は
冷媒含有量が少いので、これが冷却水によって冷却され
ると、冷媒を強く吸収する作用があり（その故に強溶液
という）、配管１６より送られてくる冷媒蒸気をどんど
ん吸収し、自らは冷媒含有量の多い弱溶液となり、配管
２０を経て溶液ポンプ２１により第１発生器に送られて
サイクルを閉じる。

以上が現在用いられている水、臭化リジュームの二重効
用吸収式冷凍機の骨子である。

このサイクルは成績係数が高くすぐれたものであるが、
先にも述べたごとく、空冷化が困難であるなど、使用条
件が限定されている。

この点に関し、使用媒体を変えることにより、対応しよ
うとする試みがあるが、水および無機塩の組合せ以外で
は常に耐熱性に問題を生じている。

本発明はこの点を改良するもので、高温に加熱する第１
のサイクルの冷媒には、耐熱性の高い。

臨界温度も高い水などの冷媒を用い、この第１のサイク
ルの凝縮熱を熱源に用いる第２のサイクルには、その目
的に応じて低温で蒸発せしめうる冷媒や、低い加熱温度
と高い凝縮温度でサイクルの組める冷媒溶媒の組み合せ
を用いるなど目的に応じて自由に選択しうるごとくした
ものである。

第２図は本発明の構成図であり、この図を用いてその機
能を説明する。

２２は第１発生器で、第１のサイクルに用いられる第１
の冷媒を多量に含んだ弱溶液２３が配管２４より送り込
まれ、バーナー２６で加熱されると、冷媒を放出し、冷
媒の含有量の少い強溶液となる。冷媒蒸気は配管２６を
経て第２発生器２７内の熱交換器２８に送られる。ここ
で第１の冷媒は凝縮し凝縮熱を放出する。従ってこの熱
交換器２８は第１の吸収式冷却サイクルの凝縮器である
。

凝縮した第１の冷媒は配管２９を経て、第１の蒸発器３
０に流入し冷熱取出し管３１に噴霧させる。冷熱取出し
ζ内には水などの熱媒体が流れており、噴霧された冷媒
液の蒸発によって温度が下げられる。第１蒸発器３ｏ内
で蒸発した第１の冷媒蒸気は、配管３２を経て第１の吸
収器３３に導かれる。一方第１の吸収器３３の中には冷
却水管３４があり、又第１発生器２２で冷媒を放出した
強溶液は配管３６を経て吸収器３３中で冷却水管３４の
上に噴霧する。強溶液は冷媒含有量が少いので、これが
冷却水によっ、て冷却されると、冷媒を強く吸収する作
用があり、配管３２より送られてくる冷媒蒸気をどんど
ん吸収し、自らは冷媒含有量の多い弱溶液となり、配管
３５を経て溶液ポンプ３６により第１発生器２２に送り
帰されて第１の吸収式冷却サイクルは完結する。

次に第２の発生器２７は第２のサイクルに用いられる第
２の冷媒を多量に含んだ第２の弱溶液３７が配管３８よ
り送り込まれ、先に述べた第１の吸収式冷却サイクルの
凝縮器である熱交換器２８における第１の冷媒の凝縮熱
で加熱され、第２の冷媒を放出し、第２の強溶液となる
。第２の冷媒蒸気は配管３８を経て第２の凝縮器３９に
送られる。

凝縮器３９には冷却水配管４ｏがあり、冷却されている
から、第２の冷媒蒸気は凝縮して液化する。液化した第
２冷媒は次に配管４１を経て、第２の蒸発器４２に流入
し、第２冷熱取出し管４３の上に噴霧させる。冷熱取出
し管４３内には水などの熱媒体が流れており、噴霧され
た冷媒液の蒸発によって熱媒体の温度が下げられる。第
２の蒸発器４２の中で蒸発した第２の冷媒蒸気は、配管
４４を経て第２の吸収器４５に送られる。第２の吸収器
４６の中には冷却水管４６があり、又第２発生器２７で
冷媒を放出した第２の強溶液は配管４７を経て第２の吸
収器４５中で冷却水管４６のｔ上に噴霧する。強溶液は
冷媒含有量が少ないので）（゛ ・、これが冷却水によって冷却されると冷媒を強く吸収
する作用があり、配管４４より送られてくる冷媒蒸気！
どんどん吸収し、自らは冷媒含有量の多い弱溶液となり
、配管４８を経て第２の溶液ポンプ４９により第２発生
器２７に送られて第２の吸収式冷却サイクルが完結する
。

以上が本発明の構成であるが１次にその作用および従来
の方法に対する利点について一実施例をもとに説明する
。

従来の二重効用吸収式冷却装置において、使用条件を、
凝縮温度４５ｒ　、吸収器２弱溶液出口温度４５Ｃ２冷
媒蒸発湛度６Ｃと設定すると、はぼ第３図に示すごとき
冷凍サイクルとなる。すなわち第３図は横軸に温度、縦
軸に冷媒圧力をとったいわゆるデユーリング線図である
。この結果から弱溶液濃度６３％２強溶液濃度６８％で
２強溶液は結晶域に極めて接近し、わづかな動作条件の
変化でも液が結晶化する危険が大きい。又平均濃度６５
．５％の結晶温度は３２Ｃ８度で夏期の運転停ているご
とく吸収式冷凍機の作動液の結晶化は、時々再使用不能
な程の事故を起す可能性があり。

きわめて危険であるから、結論的に、この条件では水・
臭化リチューム系の二重効用吸収式冷凍機は使えない。

所で上記条件は装置の冷却をクーリングタワーの水に依
らないで直接空冷化すると想定した場合の最低温度条件
であるから５節水省エネルギーおよび衛生的観点から望
まれている空冷化は不可能ということになる。

次に本発明を用いた場合について説明する。本発明によ
れば第１の冷却サイクルと第２冷却サイクルは前者の凝
縮器と後者の発生器が熱的に結合しているのみで、それ
以外は完全に分離しており。

蒸発器も第１．第２と２つ存在するため、この２つの蒸
発器の蒸発温度を異る値に設定することが可能である。

すなわち通常冷房などに用いる場合、８″Ｃの冷水が必
要であるため、蒸発温度は５０位に設定し。

冷水の帰り温度は１３Ｃ位に設計されているが、循環冷
水量を減らし、放冷端末器を幾分大きくすれば、冷水温
度８Ｃ２帰り温度１７［位の設計で１゜ もはソ同等な冷房効果かえられる。

令弟１の蒸発器と第２の蒸発器の冷水の通路を直列に接
続すれば、それぞれの蒸発温度が適当であれば、第１の
蒸発器の冷水出口温度（＝第２の蒸発器の冷水入口温度
）は、８Ｃと１７Ｃを２つの蒸発器の出力比で内分する
温度になるはずであり、第１の蒸発器の蒸発温度は、そ
の温度より３゜程低くすればよいであろう。この温度は
明らかに第２の蒸発器での蒸発温度より高い温度である
。

従って例えば第１の冷却サイクルの媒体に水−臭化リシ
ュームを用いたとして、その蒸発温度を例えば８Ｃに設
定し、凝縮温度を、第２の冷却サイクルの加熱上限を１
１０°にするとして、１２０Ｃに設定すればよいであろ
う。この場合第１吸収器の弱溶液出口温度は先の例と同
じ４５Ｃとした。

第４図はこの条件の冷却サイクルをデユーリング線図上
に示したもので弱溶液濃度６０．５％２強溶液濃度６３
％で先の例より大分結晶域から離れており、平均濃度６
１．７５％の結晶温度は２６ｐ位で夏期の運転停止中に
結晶析出の危険はない。

次に第２の冷却サイクルの方は例えばフロン２２を冷媒
とし、デメチルフォルムアミドを溶媒とした系とすれば
、このサイクルをこの系のデユーリング線図に記載する
と第５図のごとくである。

この場合、蒸発温度は５Ｃ，凝縮温度および弱液吸収器
出口温度はそれぞれ４５Ｃとした。

この場合弱溶液濃度（冷媒含有量）６１％２強溶液濃度
６３．５％となる。

第１のサイクルの冷媒蒸気１にりあたりの出力を５５５
Ｋｃａｌ／〜とす趙惧熱入力ははソ８８５Ｋｊ　であり
、第１凝縮器の熱出力は５５３に、、！であり、これに
よる第２の冷却サイクルの出力は２６７に−である。

従って全体の全体の成績係数はｏ、９３と高く、第１．
第２吸収器温度および第２凝縮器温度は４５ｐとしてい
るから、空冷化可能な条件となっており、空冷化した二
重効用吸収式冷却サイクルという極めて望ましい冷却の
サイクルが可能となる０ 又２つの蒸発器の温度が別々に選ばれ、例えば第２のサ
イクルを上側のごとくフロン２２−デメチルフォルムア
ミドにした場合、第２サイクルの蒸発温度は零度Ｃ以下
にすることも可能であり、冷凍庫と冷蔵庫をそれぞれ第
２と第１のサイクルで冷やすという使い方も可能であり
、その場合も二重効用の高効率性を失わない。

第１の冷却サイクルに用いる冷媒としては上側のごとく
水が最適であるが、フッ化アルコールの一種であるトリ
フルオロエタノールのごとき有機物も使用可能である。

又第２の冷却サイクルには、上側のフロン等のフッ化炭
化水素有機溶媒系以外に、アンモニアあるいはアンモニ
ア化合物−水系、アミン−水系。

アルコール無機塩系など目的によって使いわければよい
。

以上詳述したごとく、従来成績係数の高い二重効用吸収
式冷却サイクルは極めて限られた使用条、件、使用目的
にのみ使用可能であったが１本発明によればその使用可
能な範囲を大巾に拡大すると

【図面の簡単な説明】

３ 第１図Ｖ１従来の二重効用吸収式冷却装置の原理説明図
、第２図は本発明の一実施例の二重効用吸収式冷却装置
の原理説明図、第３図は従来の二重効用吸収式冷却装置
の冷凍サイクルを示すデユーリング線図、第４図はおよ
び第５図は各々本発明の一実施例の二重効用吸収式冷却
装置の第１および第２の冷凍サイクルの一例を示すデユ
ーリング線図である。 ２２−・・…第１発生器、２３　静・・・・弱溶液、２
４゜２６．２９，３２，３５，３８，４１．４４，４７
゜１蒸発器、３１・・・・・・第１冷熱取出管、３３・
・・・第１吸収器％３４．４０．４６・・・・・・冷却
水管。 ３７・・・・・弱溶液、３９・・・・・第２の凝縮器、
４２・・・・・・第２蒸発器、４３・・・・・・第２冷
熱取出管、４６・・・・・・第２吸収器。 代理人の氏名　弁理士　中　尾　敏　男　ほか１名＠１
図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）少くとも第１の発生器、第１の凝縮器、第１の蒸
   発器および第１の吸収器よりなる第１の吸収式冷却サイ
   クルと、第１の凝縮器における凝縮熱を熱源とする第２
   の発生器と、第２の凝縮器、第２の蒸発器、および第２
   の吸収器よりなる第２の吸収式冷却サイクルを有し、第
   １の冷却サイクルと第２の冷却サイクルに異る冷媒、溶
   媒の組み合せを用い、第１の冷却サイクルと第２の冷却
   サイクルの作動媒体が混り合うことがないように構成し
   た二重効用吸収式冷却装置。 （巧　特許請求範囲第１項に示す二重効用吸収式冷却装
   置において第１の蒸発器の冷媒蒸発温度と第（３）特許
   請求範囲第１項または第２項に示す二重効用吸収式冷却
   装置において、第１の蒸発器の蒸発潜熱と熱交換する第
   １の熱交換器と、第２の蒸成冷却装置。