JPS6119405Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 本考案は冷媒排熱を回収すると共に、小型にし
て熱損失を少なくした二重効用吸収式冷凍機に関
する。

臭化リチウム等の塩類の水溶液を吸収液とし、
水を冷媒とする二重効用吸収式冷凍機は、高温発
生器、低温発生器、凝縮器、蒸発器、吸収器、高
温熱交換器及び低温熱交換器を配管接続して冷凍
サイクルを形成している。従来の冷凍サイクルに
おいては、高温発生器で生じる高温の冷媒蒸気は
低温発生器に導かれ、ここで吸収液の加熱に供さ
れて凝縮するが、この冷媒が尚有する熱エネルギ
は凝縮器において冷却水に捨てられている。その
ため、特公昭56−1537号公報には、第１図の吸収
液の圧力−濃度線図に示すように、高温発生器
１、低温発生器２、吸収器４、高温熱交換器６及
び低温熱交換器７を含む吸収式冷凍機において、
吸収器からの低温の希吸収液を高温発生器へ戻す
過程で一部バイパスさせ、冷媒排熱回収熱交換器
８において低温発生器からの高温の冷媒と熱交換
させて後、低温発生器に循環させ、かくして、冷
媒の排熱を回収することにより冷凍サイクルの効
率を改善することが提案されている。しかし、こ
のような冷凍サイクルにおいては、冷媒排熱回収
熱交換器と低温熱交換器とが別々に分離して構成
されているために、これら熱交換器からの放熱損
失が大きいと共に冷凍機が大型化する欠点があ
る。更に、上記の冷凍サイクルにおいては、バイ
パスされた希吸収液は低温発生器から吸収器に循
環されるのみであるから、吸収器と低温発生器と
から一重効用冷凍サイクルを構成するにすぎず、
冷凍サイクルの効率改善は尚不十分である。

本考案は上記した問題を解決するためになされ
たものであつて、冷媒排熱を回収すると共に、小
型にして熱損失の少ない二重効用吸収式冷凍機を
提供することを目的とし、併せて、より冷凍サイ
クルの効率を改善し得るように冷媒排熱を回収す
る二重効用吸収式冷凍機を提供することを目的と
する。

本考案は、高温発生器、低温発生器、凝縮器、
吸収器、蒸発器、高温熱交換器及び低温熱交換器
を配管接続して冷凍サイクルを構成すると共に、
吸収器と低温熱交換器との間でバイパスさせた希
吸収液を低温発生器から凝縮器に至る冷媒と冷媒
排熱回収熱交換器において熱交換させて冷媒排熱
を回収する二重効用吸収式冷凍機において、容器
を軸方向に２室に区画し、両室に上記希吸収液を
一方向に流通させると共に、この希吸収液と熱交
換し得る液体通路を形成し、第１の室には吸収器
に至る濃吸収液を上記希吸収液と向流で流通させ
てこれを低温熱交換器となし、第２の室には低温
発生器から凝縮器に至る上記冷媒を上記希吸収液
と向流で流通させてこれを冷媒排熱回収熱交換器
となしたことを特徴とする。

以下に実施例を示す図面に基づいて本考案を説
明する。

第２図は本考案による二重効用吸収式冷凍機の
好ましい実施例を示し、高温発生器１、低温発生
器２、凝縮器３、吸収器４、蒸発器５、高温熱交
換器６、及び低温熱交換器７と冷媒排熱回収熱交
換器８とを兼ねるプレート式熱交換器が配管接続
されて構成されている。高温発生器１は低温発生
器２から供給される中間濃度の吸収液を加熱沸騰
させて高温の冷媒蒸気を発生させると共に、器内
の吸収液を濃縮する。高温発生器で発生した冷媒
蒸気は冷媒蒸気管９によつて低温発生器に導か
れ、吸収器４から送られてくる低温の希吸収液を
加熱し、これを中間濃度に濃縮する。この中間濃
度の吸収液は中間濃度吸収液ポンプ１０により高
温熱交換器６を経て中間濃度吸収液管１１により
高温発生器に送られる。

低温発生器２での希吸収液の加熱に供されて凝
縮した冷媒は冷媒排熱回収熱交換器８を経て凝縮
器３に戻され、一方、低温発生器で発生した冷媒
蒸気も凝縮器に入り、冷却水管１２を流れる冷却
水によつて冷却されて凝縮する。

凝縮器で凝縮した冷媒液はＵ字状の冷媒液管１
３を通つて蒸発器５に入る。蒸発器は未蒸発の冷
媒液を溜めるための冷媒液溜めを有し、冷媒液は
冷媒液ポンプ１４により冷媒液戻し管１５を経て
蒸発器内に循環され、冷媒液散布管１６から冷水
管１７上に散布される。このようにして散布され
た冷媒液は、一部が冷水管内を流れる冷水から熱
を奪つて蒸発し、冷水を冷却する。この冷水が系
外の冷凍負荷に接続される。

蒸発器５において生じた冷媒蒸気は吸収器４に
入る。吸収器４には高温発生器１から高温熱交換
器６及び低温熱交換器７を経て濃吸収液管１８に
より高温の濃吸収液が導かれる。この過程で濃吸
収液は高温熱交換器において前記中間濃度吸収液
と熱交換し、更に、低温熱交換器において吸収器
からの希吸収液と熱交換する。

吸収器に導かれた濃吸収液は濃吸収液散布管１
９により散布され、冷媒蒸気はこの濃吸収液によ
り吸収され、濃吸収液は希釈されて希吸収液とな
つて、希吸収液ポンプ２０により希吸収液管２１
を経て、低温熱交換器７で前記したように熱交換
した後、低温発生器２に送られる。濃吸収液が冷
媒蒸気を吸収する際の吸収熱は、吸収器内に導か
れた冷却水管１２内を流れる冷却水に放出され
る。冷却水はこの後、前記したよう凝縮器内に導
かれる。

高温発生器で発生し、低温発生器で凝縮した冷
媒は冷媒蒸気管９により凝縮器に導かれるが、こ
の過程で前記冷媒排熱回収熱交換器８に接続さ
れ、一方、希吸収液管２１からは希吸収液ポンプ
２０と低温熱交換器７との間でバイパス管２２が
分岐され、このバイパス管が冷媒排熱回収熱交換
器に接続されている。冷媒排熱回収熱交換器を出
た希吸収液は、図示したように、例えば、低温熱
交換器７の下流側の希吸収液管に合流させて、低
温発生器に導いてもよい。

第３図は第１図に対応する本考案の好ましい吸
収式冷凍機における吸収液の圧力−濃度線図を示
し、冷媒排熱回収熱交換器８において冷媒と熱交
換した後の希吸収液は低温発生器入口で希吸収液
管に合流されている。第３図から明らかなよう
に、本考案の好ましい吸収式冷凍機においては、
バイパスした希吸収液は低温発生器２と高温発生
器１を経て吸収器４に循環する二重効用冷凍サイ
クルを形成しており、バイパスした希吸収液が一
重効用冷凍サイクルを形成するにすぎない第１図
に比べて著しく有利である。

また、本考案においては、第４図に示すよう
に、バイパスした希吸収液を低温発生器出口と高
温熱交換器入口との間に合流させることもでき、
この場合もバイパスした希吸収液が二重効用冷凍
サイクルを構成することが明らかである。

更に、本考案においては、第５図に示すよう
に、低温発生器２からの中間濃度吸収液の一部を
高温熱交換器６からの濃吸収液にバイパスさせる
こともできる。この場合、冷媒排熱回収熱交換器
８からのバイパスした希吸収液は低温発生器出口
と高温熱交換器入口との間で希吸収液に合流させ
るのが有利である。即ち、バイパスした希吸収液
を高温発生器に送り、前記したように二重効用冷
凍サイクルを構成させるためである。

第６図は低温熱交換器７と冷媒排熱回収熱交換
器８を兼ねる単一の容器からなるプレート式熱交
換器の一例を示す。この熱交換器においては、容
器３１が仕切板３２により軸方向に２室に分割さ
れ、各室には仕切板に平行に多数の伝熱板が配設
されて、伝熱板間に液体通路が形成されている。
低温熱交換器及び冷媒排熱回収熱交換器のいずれ
においても、上記液体通路は一つ置きに希吸収液
通路とされて、希吸収液が所定方向に流通され
る。一方、この希吸収液通路に隣接する他の液体
通路は、低温熱交換器においては濃吸収液通路と
され、希吸収液と向流をなして流通される。同様
に、冷媒排熱回収熱交換器においては、希吸収液
通路に隣接する液体通路は冷媒通路とされ、希吸
収液と向流をなして流通される。

第７図は伝熱板３４によつて形成される液体通
路３５を示す。但し、軸方向の両端における開閉
状態を理解しやすいように、殻体をなす容器の上
下面の板部材を一部省略して図示してある。各伝
熱板は熱交換器の軸方向の両端において上下２段
に区画され、隣接する１対の伝熱板は上段におい
ては、その一端で閉じられて、次の１対の伝熱板
との間に液体通路のための開口３６を形成し、他
端においては上記とは互い違いに閉じ、又は開口
を形成する。下段においては、各伝熱板は上段の
伝熱板と互い違いに閉じ、又は開口する。かくし
て、希吸収液は第６図に示したように、ヘツダー
３３により熱交換器の前端下段より各通路に導か
れ、後端上段より流出し、一方、濃吸収液（又は
冷媒）は熱交換器後端下段より各通路に導かれ、
前端上段より流出する。このように希吸収液に向
流に濃吸収液（又は冷媒）が通路を流通して熱交
換が行なわれる。

尚、低温熱交換器及び冷媒排熱回収熱交換器に
流通させる希吸収液量を各熱交換器の流路断面積
に基づいて配分するのではなく、別に定めた割合
で配分する必要があるときは、例えば希吸収液ヘ
ツダーを２分割し、流量調節弁等を設ければよ
い。

本考案においては、低温熱交換器と冷媒排熱回
収熱交換器とを兼ねる熱交換器は、熱伝達係数が
大きく、通常、１パスで構成される上記のような
プレート式熱交換器を用いるのが有利である。し
かし、仕切板により分割された各室内に管を配設
してこれを希吸収液通路となし、管外の空間をそ
れぞれ濃吸収液通路及び冷媒通路とし、又はこれ
と通路を逆の構成にした多管式熱交換器をプレー
ト式熱交換器に代えて用いることもできる。

また、冷凍サイクルは第３図乃至第５図に示し
たサイクルによるのが好ましいが、しかし、第１
図に示したサイクルによることもできる。

以上のように、本考案によれば、従来は別々に
構成されていた低温熱交換器と冷媒排熱回収熱交
換器とを単一の熱交換器としたので、冷凍機を小
型化し得ると共に、熱交換器からの放熱損失を少
なくすることができ、また、この小型化に伴い、
冷凍機の所要保温面積も小さくすることができ
る。尚、通常の条件下においては、濃吸収液は希
吸収液との熱交換により約95℃から約55℃まで冷
却され、また、冷媒は希吸収液との熱交換により
約93℃から約55℃まで冷却されるが、このように
濃吸収液、冷媒共にほぼ同一の温度を有して希吸
収液に熱回収されるので、濃吸収液と冷媒との間
の熱交換による熱損失や濃吸収液の結晶化等の問
題も勿論起らない。

また、本考案においては前記した好ましい冷凍
サイクルによれば、吸収器からの低温の希吸収液
の一部を吸収器と低温熱交換器入口との間でバイ
パスさせ、一方、高温発生器で発生し、低温発生
器で凝縮した冷媒と冷媒排熱回収熱交換器で熱交
換して冷媒の有する熱エネルギを回収し、更に、
バイパスした希吸収液は高温発生器に至る希吸収
液に合流させるから、この吸収液は高温発生器に
おいて加熱濃縮されて冷媒蒸気を発生し、この冷
媒蒸気は低温発生器において再び吸収液の加熱に
供されるから、バイパスした希吸収液も二重効用
冷凍サイクルを構成し、従つて、冷媒排熱の回収
とバイパスした希吸収液の二重効用によつて、冷
凍機の全体効率が著しく高められるのである。

更に、一般に塩類水溶液を吸収液とし、水を冷
媒とする二重効用吸収式冷凍機においては、運
転、保安等の実際的な見地から、高温発生器の最
高圧力は大気圧以下に設定され、従つて高温発生
器で発生する冷媒蒸気の凝縮温度は100℃以下で
ある。低温発生器においてはこの冷媒蒸気を用い
て器内の吸収液を加熱沸騰させ、ここで発生した
冷媒蒸気を凝縮器において冷却水により冷却し、
凝縮させるので、低温発生器内の吸収液の温度
（又は圧力）及び濃度は自ずからある範囲に限定
されることになる。従つて、第１図に示したよう
な従来の冷凍サイクルによれば、低温発生器で得
る濃吸収液の最高濃度が自ずから限定されること
となり、吸収器へ供給する濃吸収液は、その濃度
が高い程吸収能力の点から好ましいにもかかわら
ず、実際には塩類水溶液の結晶化曲線の許容する
最高濃度よりは相当に小さい濃度を採用せざるを
得ないのが現状である。しかしながら、本考案に
従つて、第３図乃至第５図に示したような冷凍サ
イクルによれば、吸収器からの希吸収液は先ず低
温発生器で中間濃度に濃縮されて後に、高温発生
器で濃吸収液に濃縮されるので、低温発生器内の
吸収液の温度、濃度範囲に無関係に、高温発生器
での濃吸収液濃度を塩類水溶液の結晶化曲線の許
容する範囲内であれば任意に高くすることができ
る。

従つて、本考案によれば、冷媒の有する排熱を
バイパスした希吸収液によつて回収し、更に、こ
のバイパスした希吸収液についても二重効用冷凍
サイクルを構成させるので、従来の冷媒排熱を回
収する冷凍機に比べ、効率を更に改善できるのみ
ならず、吸収器に戻る吸収液の高濃度化によつて
吸収性能を向上させて、冷凍機を小型化すること
ができる相乗的な利点を有し、併せて前記したよ
うに低温熱交換器と冷媒排熱回収熱交換器とを一
体化することにより、二重効用吸収式冷凍機を一
層小型化し得るのである。

【図面の簡単な説明】

第１図は冷媒排熱を回収する従来の二重効用吸
収式冷凍機の冷凍サイクルを示す吸収液の圧力−
濃度線図、第２図は本考案による二重効用吸収式
冷凍機の一実施例を示す装置回路図、第３図乃至
第５図は本考案による好ましい吸収式冷凍機の冷
凍サイクルの実施例を示す吸収液の圧力−濃度線
図、第６図は低温熱交換器と冷媒排熱回収熱交換
器とを兼ねる１パスプレート式熱交換器を示す略
斜視図、第７図は第６図のプレート式熱交換器に
おける液体通路の詳細を示す要部斜視図である。 １……高温発生器、２……低温発生器、３……
凝縮器、４……吸収器、５……蒸発器、６……高
温熱交換器、７……低温熱交換器、８……冷媒排
熱回収熱交換器、９……冷媒蒸気管、１０……中
間濃度吸収液ポンプ、１１……中間濃度吸収液
管、１２……冷却水管、１７……冷水管、１８…
…濃吸収液管、２０……希吸収液ポンプ、２２…
…バイパス管、３４…伝熱板、３５……液体通
路、３６……開口。

Claims (1)

1. 【実用新案登録請求の範囲】 (1) 高温発生器、低温発生器、凝縮器、吸収器、
   蒸発器、高温熱交換器及び低温熱交換器を配管
   接続して冷凍サイクルを構成すると共に、吸収
   器と低温熱交換器との間でバイパスさせた希吸
   収液を低温発生器から凝縮器に至る冷媒と冷媒
   排熱回収熱交換器において熱交換させた冷媒排
   熱を回収する二重効用吸収式冷凍機において、
   容器を軸方向に２室に区画し、両室に上記希吸
   収液を一方向に流通させると共に、この希吸収
   液と熱交換し得る液体通路を形成し、第１の室
   には吸収器に至る濃吸収液を上記希吸収液と向
   流で流通させてこれを低温熱交換器となし、第
   ２の室には低温発生器から凝縮器に至る上記冷
   媒を上記希吸収液と向流で流通させてこれを冷
   媒排熱回収熱交換器となしたことを特徴とする
   吸収式冷凍機。 (2) 吸収器からの低温の希吸収液を低温熱交換器
   を経て低温発生器に送つて中間濃度に濃縮した
   後、高温熱交換器を経て高温発生器に送ると共
   に、高温発生器で発生させた冷媒蒸気を低温発
   生器及び冷媒排熱回収熱交換器を経て凝縮器に
   導き、且つ、吸収器と低温熱交換器との間でバ
   イパスさせ、前記冷媒排熱回収熱交換器で冷媒
   と熱交換させた希吸収液を低温熱交換器及び低
   温発生器を経て高温熱交換器に至る吸収液に合
   流させることを特徴とする実用新案登録請求の
   範囲第１項記載の吸収式冷凍機。