JPS6040590B2 - 多重効用吸収冷凍機 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は特に小形、高性能で経済性に富んだ水を袷煤
とし、臭化リチウム等の塩類水溶液を吸収液とする多重
効用吸収冷凍機に関するものである。

一般に二重効用吸収冷凍機では、高圧側の高温再生器で
吸収液を加熱濃縮する際発生した冷媒蒸気を低圧側の低
温再生器で再び吸収液を加熱濃縮するのに使用する方式
、すなわち、加熱源の熱を２度にわたって利用している
が、安全性の面から高温再生器の圧力は０．鱗ｔａ程度
の真状状態に保たれており、この高温再生器より発生し
た冷煤蒸気によって加熱される低温再生器での経済的な
吸収液の濃縮範囲は６０．５％〜６２．５％程度とされ
ている。

一方、吸収器へ供給する濃吸収液の濃度は高い程吸収能
力が強いが、周知の溶解度曲線以下での結晶の問題があ
り、通常６４％〜６５％程度が好ましいとされている。

しかし、従来の二重効用吸収冷凍機においては、一番圧
力の低い吸収器よりの稀吸収液を第１熱交換器（低温側
）より第２熱交換器（高温側）を経て圧力を上げた高い
温度の高温再生器に供給し、これを冷煤が蒸発可能な状
態の吸収液温度に加熱し約半分の濃度にまで濃縮して、
この濃縮された中間濃度吸収液を第２熱交換器すなわち
高温熱交換器を通して低温再生器に導入し、この低温再
生器で前記高温再生器から発生した冷煤蒸気によって残
り半分を加熱濃縮後、第１熱交換器すなわち低温熱交換
器を通り吸収器へ循環させるような冷凍サイクルが行な
われている。従って、吸収器へ供蟻台される濃吸収液の
濃度は約６２．５％程度で不満足なものであり、濃吸収
液の濃度を約６４．５％程度にまで上げることができる
一重効用吸収冷凍機に比し著しく多くの吸収器伝熱面積
を必要とした。

さらに低温熱交換器の濃吸収液側では低温再生器出口と
その下方の吸収液散布袋贋の位置の差と、低温再生器と
吸収器の器内圧力差との合計の徴量な圧力差（約０．１
ｋ９／泳程度）を利用して濃吸収液を流す関係から許容
流路抵抗が制限されるので、熱交換器の内部流速を遅く
する必要があり、ために伝熱性能が悪く、いきおい大型
の熱交換器を必要とした。そこで、本願出願人は先に特
開昭５１−５３６５５号を以つて従釆方式の二重効用吸
収冷凍機と機内圧力条件が全く同じ状態に維持されて、
吸収液濃度をより高めて吸収器を小形化すると共に低温
及び高温の各熱交換器の器内抵抗が多くとれ、これによ
り内部流速を早めて各熱交換器の小形化を計った多重効
用吸収冷凍機を提案している。

すなわち、この多重効用吸収冷凍機は吸収器から稀吸収
液ポンプで送られた稀吸収液を低温再生器で中間濃度に
濃縮し、その低温再生器から中間濃度吸収液ポンピで送
られた中間濃度吸収液を高温再生器で高濃度に濃縮して
、この高濃度吸収液を吸収器へ循環させるようにしたも
のである。従って、吸収器や低温熱交換器、高温熱交換
器のある程度の小形化は計れるようになったが、自ら限
度があり、省資源、省エネルギーの見地からも未だ充分
満足すべきものであるとは言えない。

この発明は前記の観点にかんがみてなされたものであっ
て、低温再生器からの中間濃度吸収液の全部を高温再生
器に送らず、その一部を高温再生器から吸収器に戻す高
濃度吸収液循環系にバイパスさせ、その上流側にフラッ
シュ室を設け、そのフラッシュ室での自己蒸発作用によ
り発生する冷嫌蒸気を低温再生器への稀吸収液循環系に
設けた小形吸収器に導き、これにより吸収作用と同時に
稀吸収液の加熱作用を営ましめ吸収器の小形化を計るこ
とができ、低温及び高温の各熱交換器を不要とし、高価
な吸収液の保有量が少なくなり高性能で経済性に富むよ
うにしたものである。以下付図に示す実施例によって本
発明を説明する。

第１図において、１４は蒸発器で、蒸発器１４には規則
正しく配列され８同１３両端の管板の管孔にエキスバン
ドなどで固定されて、それぞれへッダを介して接続した
管路（図示省略）による流出入する冷却すべき冷水が内
部に流通し、管外表面に冷煤が流下する蒸発器管群１４
ａと、その上位に冷蝶を蒸発器管群１４ａ上に均一に分
布する分配装置１７とが収納され、さらにその分配装置
１７の上方には仕切板３１が円筒体よりなる胴１３の全
長にわたって設けられ、これにぐり８同１３内を上部の
高圧側と下部の低圧側とにそれぞれ区画している。蒸発
器１４の下位の吸収器１５には規則正しく配列され前記
同機に８同１３両端の管板に固定されて、図示しない管
路により流出入する冷却水が内部に流通して管外面に吸
収液が流下する吸収器管群１５ａと、その上部に吸収液
を吸収器管群１５ａの上に均一に分布する分配装置１８
とが収納されている。

胴１３の内部は高圧側、低圧側のいずれも高度の真空に
保たれているため、前記蒸発器管群１４ａの管表面を流
下する液状袷煤は低温で蒸発し、管壁を通じて管内部の
流体を所要の低温に冷却する。

従って、この流体、主として水は冷房、工業その他各種
冷却のために用途に向けられる。未蒸発袷煤は蒸発器管
群１４ａの最下端より冷煤液溜め３２に流下し、液出口
３３を出て冷煤ポンプ２２により管路２３を通り再び分
配装置１７に戻され、この動作を繰返えす。蒸発した冷
煤蒸気は通路に設けるェリミネータ（図示せず）にて綾
滴を分離し吸収器管群１５ａの管表面を流下する吸収液
により直ちに吸収されるため冷媒の蒸発は盛んに連続し
て行なわれる。

冷媒蒸気を吸収して吸収能力を失った稀吸収液は胴１３
の下部稀吸収液溜め１９より稀吸収液ポンプ２０１こよ
り管路９を経て本実施例ではその管路９に設けた小形吸
収器３７に汲上げられ、ここで後述する冷嬢蒸気を吸収
して液温の上った吸収液が管路１０から下方の低温再生
器１に流入する。そして低温再生器１には吸収液が所定
の液面を保つまで充填されており、低温再生器管群ｌａ
内を流れる後述する冷煤蒸気により加熱され、まず、作
動濃度条件の約半分の濃度つまり中間濃度に濃縮され、
この濃縮によって蒸発した冷煤蒸気は吸収液を含む液滴
の分離の役目を司るェリミネータ２６を経て液瓶を分離
し凝縮器１６へ流入して、外部より図示しない管路を通
り供給される冷却水が内部を通る規則正しく配列された
凝縮器管群１６ａの管外面に接触し、凝縮して滴下する
。低温再生器管群ｌａの内部で復水した袷煤は管路１２
を経て凝縮器管群１６ａの下位に設けられた仕切板２５
上に流入し、凝縮器管群１６ａの管表面上で凝縮して滴
下した冷媒と混合する。この冷嬢は管路２４を経て前記
管路２３を通る冷媒と合流して分配装置１７に戻される
。一方、低温再生器１で冷煤が蒸発分離して濃縮された
中間濃度吸収液は、管路２に設けた中間濃度吸収液ポン
プ２１によって管路３を経て高温再生器４に汲上げられ
る。

高温再生器４には中間濃度吸収液が所定の液面を保つま
で充填されており、この例では加熱媒体として燃焼ガス
が使用され、外部よりの燃料を燃焼させる燃焼室２９を
内蔵し、その上方に燃焼室２９で発生した燃焼ガスの通
路となる伝熱管群２８が配置されているが、この燃焼室
を廃止して伝熱管群２８に外部より蒸気や高温水、燃焼
ガスを導入してもよく、これらの加熱媒体の熱により中
間濃度吸収液を加熱沸騰させると、さきの低温再生器１
での未蒸発冷媒の一部が蒸発し、さらに濃度が上げられ
る。この蒸発した冷煤蒸気はヱーＪミネータ３０を通過
時吸収液を含んだ液滴を分離し、管路１１を経て低温再
生器１の規則正しく配列された低温再生器管群ｌａの管
内へ流入する。

一方、前記高温再生器４で高濃度に濃縮された吸収液は
高温再生器４より流出し、従来方式では重力の作用と高
温再生器４と吸収器１５と器内圧力差により高温熱交換
器を通り低温熱交換器と経て吸収器１５、すなわち、吸
収器管群１５ａの上位の分配装置１８へ流入し、吸収器
管群１５ａの管表面に滴下して吸収作用を行なっていた
。

本発明では前記の高温熱交換器や低温熱交換器は全く用
いずに高温再生器４から吸収器１５に戻す高濃度吸収液
の循環系にフラッシュ室３５を設け、そのフラッシュ室
３５の上部を管路３６によって前述の小形吸収器３７に
接続し、これにより高温高圧の高濃度吸収液を減圧して
自己蒸発冷却せしめ、しかる後フラッシュ室３５の下流
側に低温再生器１から高温再生器４に中間濃度吸収液ポ
ンプ２１により圧送される中間濃度吸収液の一部をバイ
パスさせるようにしてある。すなわち、高温再生器４か
らの高濃度吸収液を吸収器１５に送る途中の管路５，６
相互間に設けたフラッシュ室３５では自己蒸発作用によ
って高濃度吸収液から所定量の冷煤を蒸発させるのに必
要とする熱量が減少し、いきおい液温が低下すると同時
に濃度が上る。

そしてフラッシュ室３５内で高温度の吸収液中より発生
した過度に過熱の状態の冷嫌蒸気は、管路３６を通り低
温再生器１への稀吸収液循環系に設けた小形吸収器３７
での吸収作用によって吸収され、稀吸収液を加熱するた
めに利用される。一方、フラッシュ室３５から管路６に
流入した液温が下がり濃度の上った高濃度吸収液は、前
記低温再生器１からの中間濃度吸収液を高温再生器４に
送る管路２，３相互間に設けた中間濃度吸収液ポンプ２
１の吸込側の管路２より分岐した分岐管路３４より流入
する中間濃度吸収液を合流点７において合流せしめて所
定の高濃度吸収液とし、その混合液を管路８を経て吸収
器１５の分配装置１８へ送り、吸収器管群１５ａの管表
面に滴下して吸収作用を行なうものである。

尚、従来方式と同様に冷凍負荷が変動して蒸発器管群１
４ａより管路を経て流出する冷水の温度が所定値より変
わると、冷水出口に設けられた温度検出器が感知して温
度調節器が働き、加熱用の燃料、蒸気その他高温水等の
供給量を加減する制御弁を作動させ高温再生器４で蒸発
する冷媒蒸気量を加減して、冷凍負荷に相当した冷凍能
力を得ると同時に冷水温度を一定に保つように制御する
。

例えば冷水温度が高めのときは、吸収液濃度を高めてよ
り低くする作用が働き、又、冷水温度が低めのときは、
吸収液濃度を薄めて吸収能力を弱めることにより蒸発作
用を緩めより高くする作用が働く。尚また、場合によっ
ては稀吸収液ポンプ２０を設けた管路９と中間濃度吸収
液ポンプ２１を設けた管路３にそれぞれ流量制御弁を設
け、加熱用の燃料等の供給量調節と同時におのおの吸収
液循環量も調節して部分負荷時における冷凍効果を高め
ることもできる。

以上のとおり構成された本発明の冷凍機における冷凍サ
イクル線図は定性的に第２図に示すようになる。

すなわち、縦鞠に吸収液の飽和蒸気圧Ｐを、横軸に吸収
液濃度さ，〜多５をとると、吸収器１５での吸収過程に
おいて温度および濃度の下った稀吸収液は小形吸収器３
７を通って低温再生器１へ入ってゆくが、その間に促進
される過熱冷煤蒸気の吸収作用によって昇温し同時濃度
が下がり９から１点に変わり、ｆｏの濃度となる。そし
て低温再生器１内で加熱されて濃縮され、その濃度が半
分増加して１から２点に移り多２の濃度となる。濃度が
ぎ２の中間濃度吸収液は低温再生器１の出口２点から中
間濃度吸収液ポンプ２１にて加圧され管路を経て高圧基
生器４に入り加熱されて３点から飽和温度の状態４点に
達する。高温再生器４内でさらに加熱を受け冷煤の蒸発
によって濃縮され、高濃度ｆ４の吸収液となり４点から
５点に移り、高温再生器４の出口から管路を通す途中で
フラッシュ室３５において減圧による自己蒸発作用にて
液温が下ると同時に濃縮され、高濃度ｆ５ の吸収液と
なり５から６点に移る。フラッシュ室３５から管路６に
流入した高濃度吸収液は途中で分岐管路３４により低温
再生器１より高温再生器４に送られる中間濃度吸収液の
一部をバィパスして合流させるため前述の所要の濃度ぎ
３に薄められる。一方、バイパス中間濃度吸収液は合流
しつつ高濃度吸収液と混合してゆき一様の濃度および温
度に変わり、２および６からこれぞれ７点に移り、これ
ら混合液の高濃度吸収液は吸収器管群上へ散布され減圧
による自己蒸発作用により若干温度が下がり、７から８
点に変わる。８から９点が吸収器１５における吸収作用
過程での吸収液の圧力及び濃度の状態を示し、吸収器１
５に入って濃吸収液は、吸収器管群の管内を流れる冷却
水で冷やされながら管表面を流下する際に蒸発器１４か
らの冷煤蒸気を吸収することにより、濃度がｆ，まで下
がり下部の吸収液溜め１９に溜る。

又、同時に温度も下がる。以上の実施例についての説明
から明らかであるように、本発明の構成によれば、高温
再生器から吸収器に戻す高濃度吸収液の循環系にフラッ
シュ室を設け、そのフラッシュ室の下流側と低温再生器
からの中間濃度吸収液を高温再生器に送る管路に設けた
中間濃度吸収液ポンプの吸込側又は吐出側とを蓮通させ
た分岐管路を設け、更に吸収器から低温再生器に至る稀
吸収液循環系に小形吸収器を設けたから、フラッシュ室
で高濃度吸収液は減圧による自己蒸発作用にて冷却され
ると同時にさらに濃縮され、同時に蒸発する過度に過熱
な状態の冷煤蒸気を管路を通し小形吸収器に導き稀吸収
液の加熱に利用でき、また、通常熱損失の大きな高温再
生器系統での吸収液循環量を減少できるので、冷凍サイ
クルでの効率が著しく向上し、従来の高温及び高温の各
熱交換器を不要にできる。

また、吸収器からの稀吸収液を低温再生器で中間で濃度
に濃縮し、その中間濃度吸収液を高温再生器で高濃度に
濃縮して吸収器へ循環させるようにしたから、従来方式
に比して吸収器での濃度が高くなり、冷凍機全体を大中
に小型化できる。従って高価な吸収液の保有量や伝熱管
の使用量を大中に減少することができ、高性能で経済的
に有利で産業上きわめて有意義な発明と言える。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す系統図、第２図は第１
図の冷凍サイクル線図である。 １・・・・・・低温再生器、４・・・・・・高温再生器
、７・・・・・・低温熱交換器、１４・・・・・・蒸発
器、１５・…・・吸収器、１６・・・…凝縮器、１９…
・・・吸収液溜め、２０・・・・・・稀吸収液ポンプ、
２１・・・・・・中間濃度吸収液ポンプ、２２・・・・
・・袷煤ポンプ、３２・・・・・・袷煤液溜め、３４…
・・・分岐管、３５・・・・・・フラッシュ室、３７・
・・・・・小形吸収器。 第２図 第′図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 吸収器からの稀吸収液を低温再生器で中間濃度に濃
   縮し、その中間濃度吸収液を高温再生器で高濃度に濃縮
   して吸収器へ循環させる多重効用吸収冷凍機において、
   低温再生器へ稀吸収液循環系に小形吸収器を設け、高濃
   度吸収液循環系に設けたフラツシユ室の下流側に中間濃
   度吸収液循環系からの吸収液を一部バイパスさせると共
   にそのフラツシユ室で自己蒸発した冷媒蒸気を前記小形
   吸収器に導くようにしたことを特徴とする多重効用吸収
   冷凍機。 ２ 前記フラツシユ室での自己蒸発作用で液温が下り濃
   度の上つた高濃度吸収液に合流した低温再生器からの中
   間濃度吸収液との混合液を低温熱交換器を通さず直線に
   吸収器へ戻すようにしてある特許請求の範囲第１項に記
   載の多重効用吸収冷凍機。