JPS6179961A - 吸収式冷凍サイクル - 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】 〔発明の利用分野〕 本発明は空冷の吸収式冷凍サイクルに関する。

〔発明の背景〕

まず、冷媒として水、吸収剤としてリチウムブロマイド
（ＬｉＢｒ）を使用した吸収式冷凍サイクルを第１図に
より説明する。

冷媒である水は、低圧に保たれた蒸発器１のシェル側に
あって、冷水管２内を流れる冷水から熱を奪って蒸発し
冷凍の目的を達する。蒸発した冷媒ガスは吸収器３に向
って流れる。吸収器３のシェル内には管４内を流れる冷
却水によって一定温度に保たれた臭化リチウムの水溶液
があυ、蒸発した冷媒ガスは、この溶液中に吸収され、
希溶液となって溶液循環ポンプ５によシ低温熱交換器６
に送られる。ここを出た希溶液は部分され、そのうち−
万は直接低温再生器７に送られ、他方はさらに高温熱交
換器８を経て、高温再生器９に送られる。高温再生器９
の中には、ボイラ１０があって、このボイラ１０による
加熱によって希溶液がら冷媒蒸気を蒸殆させ濃溶液と冷
媒蒸気に分離する。冷媒蒸気は、低温再生器７の管側に
供給されシェル側に送られてきた希溶液を加熱して、濃
溶液と冷媒蒸気とに分離する。このようにして高温再生
器９および低温再生器７で溶液から分離された冷媒ガス
は共に凝縮器１１に至り、冷却水管４内を遡る冷却水に
より冷却されて液冷媒にもどり、管１２を経て蒸発器１
に戻シ、冷媒サイクルを一巡する。また高温再生器９で
冷媒を蒸発したあとの濃溶液は高温熱交換器８を経て、
低温再生器７から来た＃溶液と合流したのち低温熱交換
器６を経て吸収器３にもどって再び蒸発器１からの冷媒
蒸気を吸収して希溶液となり溶液サイクルを一巡する。

１３は冷媒ポンプで、蒸発器１内の冷媒を傭槽させるた
めのものである。

第１図に示したように蒸発器１の温度は約４０吸収器３
を出る吸収液の温度４０℃、高温再生器９の温度は約１
５０℃である。

このうち荷に重要な温度は吸収器２の動作温度であって
、リチウムブロマイド水溶液において結晶を発生しない
ためにはあまり高くない温度であることが必要である。

また二重効用吸収サイクルにおいては、高温再生器の温
度が高いと、腐食を考慮した耐用年数が十分長くできな
いことや、大気圧をこえない動作をさせるためにも、吸
収器２や凝縮器１１の温度を高くすることは好ましくな
いＯ これらの見地から、通常の構成では吸収器出口の吸収液
の温度と凝縮器の動作温度は４０℃程度にとらねばなら
ないとされている。

−万、水−リチウムブロマイド吸収冷凍機は従来、吸収
器および凝縮器は冷却水によって冷却されているものが
ほとんどであった。特に二重効用吸収冷凍サイクルでは
吸収器および凝縮器を空気で冷却することは不可能であ
った。これは盛夏期の冷却空気の条件によると空気冷却
による熱交換で見られる、吸収器あるいは凝縮器の動作
温度は５０°Ｃ移度でろり、すでにのべたような４０″
Ｃ程度の動作温度を実現することができなかったからで
ある。

すなわち盛夏期に見られる外気温度は３２〜３５°Ｃ程
度であシ、したがって吸収器（あるいは凝縮器）を冷却
した後の空気の温度は４０〜４５℃となる。これに熱伝
達のために必要な温度差を加えると、吸収器（＃１縮器
）の動作温度を加えると、約５０℃となシ、前述したよ
うな約４０℃の動作温度は実現できないからである。

〔発明の目的〕

吸収冷凍サイクルで冷却を必要とする部分は凝縮器の温
度、熱交換器６から吸収器３に流入する吸収液の温度、
吸収器３から流出する吸収液の温度など１０〜２０’Ｃ
異なった温度で動作している。

また冷却空気も外気温度から、吸収器あるいは凝縮器を
冷却した後に放出される温度まで１０′Ｃ根度の温度差
がある。本発明は、これらの異なった温度レベル有効に
活用し、吸収冷凍サイクルにおいて、低い温度の必要な
部分を低い温度の空気で冷却することによって、冷却水
を介して冷却される吸収冷凍サイクルと同じ程度の、低
い吸収器およびＩｊｌ縮器の動作温度を実現することに
ある。

〔発明の概要〕

以上の目的を達成するため、冷却空気の比較的入口に近
い低い温度の部分と吸収液でもつとも低い冷却温度を必
要とする吸収器出口の吸収液を直接あるいは中間冷媒体
を介して熱交換するようにな 構成し、これによって必要は低い吸収器動作温度を実現
する。

〔発明の実施例〕

以下本発明の一実施例を第２図〜第９図によシ説明する
。

第２図はその実施例の１つであって、第１図の吸収器頌
を空気冷却にしたものである。再生器７゜９から熱交換
−ａｒ第１図の６，８を通った温度が高く温度が濃い吸
収液２３が熱交換器の被冷却側の上方に散布さん壁面２
２を伝わって冷却され、又、冷媒蒸気２４を吸収しなが
ら下方に流れてゆく。

一方伝熱壁を介した反対側の面はフイ？２５などを備え
た空気による冷却面であり冷却空気１９は下の方から上
の方へ流れてゆく。

このような方法によると、吸収器２７の出口溶液２８の
温度は冷却空気の入口温度、すなわち外気温度に必要な
伝熱温度差（数℃〜１０℃）を加えたものとなシ吸収液
出口２８の温度は４０℃程度とすることができる。第３
図は第２図変形であって、吸収器の冷媒蒸気を吸収する
部分と空気冷却熱交換器を近設できない場合に空気冷却
器の壁うに必要な場合にそれぞれの区間に強制的に、熱
媒体３１を駆動するポンプ３２などともうけて、かつ、
吸収器を冷却する側と空気によって冷却される側の小区
分を中間熱媒体が循環するようにしたものでａｌ）、−
遣の変型的なヒートパイプを用も いた例である。このいずれの例え中間の熱媒体が存在す
るだけで、はぼ吸収液の挙動と冷却空気の挙動に関して
は、第２図の場合と同じ関係が成シ立っている。又、吸
収器で冷却される吸収液は第１図の熱交換器６，８を出
てかなり高い温度で流入する溶液を単に顕熱的に冷却す
る作用をしている部分と冷媒蒸気を吸収しながら、冷媒
蒸気の吸収益を主として冷却している部分とが存在する
。

前者は非常に高い温度であって、この部分を別に冷却す
るならば、吸収器として冷媒蒸気を吸収する本来の吸収
器の作用をする部分はより低い温度で作動させることが
できる。

第５図８その実施例であって、冷却空気は、吸収器にお
いて、蒸気を吸収し、その吸収熱を冷却する部分３４．
凝縮器を冷却する区分３３．吸収器に流入する比較的高
温の吸収液の顕熱を冷却する区分３５の順に熱交換する
ようになっている。

このような方法によると、３４および３３は、顕熱を冷
却している区分３５との熱交換のために生じる空気の温
度上昇の温度差だけ、低い温度の空気で冷却できる。吸
収冷凍サイクルの動作温度は３３．３４の区分で決定て
れ、顕熱冷却の区分３５に影響されないので冷却空気の
温度を有効に利用することができる。

空気と吸収液等の間に熱媒体を介して熱交換を行なう場
合、熱媒体として吸収液を用いると、構成を簡素化でき
るとともに熱媒体と吸収液の間の熱交換に必要な温度を
節減できる。

第６図はその実施例であって、空気熱交換器３５〜３９
で冷却された吸収液を吸収器３０区分４４〜４７内に噴
出することにより冷媒蒸気２４を吸収させる。本発明の
他の実施例と同じように、空気冷却器３５〜３８は多数
に区分されている。

第１図のサイクルで熱交換器６から、吸収器に流入する
吸収液がもつとも温度が高いが、これが、まず第６図の
空気熱交換器の区分３５で冷却される。空気熱交換の区
分３５は最も高い空気の温度で冷却される区分である。

つづいて吸収液は吸収器の区分４４に噴出される。この
部分は蒸発器から送られる冷媒蒸″Ａ２４にみたされて
いるので吸収液は冷媒蒸気を吸収し、吸収熱によって温
度が上昇する。この吸収液をポンプ４１によって空気熱
交換器の次の区分３６に送シ冷却するようになっている
。

この区分３６は９区分３５より低い温度の空気で冷却さ
れているので、吸収液は吸収器の区分４４より低い温度
まで冷却されて次の区分４５に噴出される。このように
吸収器の区分４４．４５゜４６．４７には順次低い温度
に冷却された吸収液が供給される。一方冷媒蒸気を吸収
し、吸収液の濃度（シ念がって吸収能力は同じ温度にお
いては低下する。）は４４〜４７と順次低下するが、温
度もそれに応じて低下するので同程度の吸収作用がつづ
けられる。このような構成にかると吸収器出口の浴液の
温度は、空気熱交換器の空気入口の空気温度との熱交換
できめられ、本癒明の基本的な関係である、空気の入口
温度に熱伝達に必要な温度差を加えた温度が吸収器出口
の浴液の温度であるという関係を実現できる。

このような構成では次の問題点がある。その一つはそれ
ぞれの一つの区分で生じる吸収熱は、かなシ大きな吸収
液の温度上昇をもたらす。たとえば第７図に示すように
全体の区分を一つに区分にし、一般に図１に示したよう
なサイクルで採用されている程度の溶液の流量で評価す
ると吸収器出口５０の温度は、吸収器内に流入する吸収
液５１の温度に対し吸収熱によって１０℃〜２０℃程度
上昇する。

吸収器出口５０の吸収液温度が空気熱交換入口での空気
１９の温度に熱伝達のために必要な温度を力ａえ、さら
に前ｄ己１０〜２０℃を刀ａえたとすると、４０℃程度
の吸収器出口の吸収液温度は実現できない。

この解決策としてポンプ４１による流量を通常採用され
ている蓋にくらべ極端に大きくすることは容易に実施で
きることであるが、５０での温度を４０℃程度にした場
合、５１での温度がほとんど４０℃程度に近くなるため
、空気熱交換器３５の出口５２での空気温度では吸収液
５１の温度を冷却できないことになる。もちろんポンプ
４１の動力が非実用的な大きさになることを大きな障害
となる。第６図では区分を多数もうけることによりそれ
ぞれの区分４４．４５等での区分内の吸収液の温度上昇
は図７の５０〜４１にくらべて区分の数に反比例して減
少し、またポンプの動力も従来から用いられてきた水準
で構成できる。これは図６の構成の大きな効果でちるが
、さらにそれぞれの区分４４，４５，４６．４７等にお
ける吸収熱による吸収液の温度上昇を小さくするには第
６図に符号４９で示すようにそれぞれの区分を再循環す
る糸路をもうけることが有効である。

本発明のように多数に区分された吸収器において第６図
の再循環系路４９ｔ−設けることもちろん前記のように
大きな効果をもっている。

しかし第７図のような従来から知られている方法でもポ
ンプ４１で送られる吸収液が第７図の２３から吸収器２
に流入する吸収液より多量であり、再循環させている例
は多い。これと区別するために本発明での再循環が有効
な範囲を限定するとそれぞれの区分での吸収液の温度上
昇が十分小さいためには吸収液の再循環量は吸収する冷
媒量の２０倍以上であり、ポンプ４１．４２・・・・・
・の動力が小さいためには２３から吸収器３に流入する
吸収液の量の１０倍以下であることが望ましい。

第６図の実施例では、吸収液を空間に噴出させ、直接冷
媒を吸収させる構成になっているが、第３図、第４図の
実施例にすられるようにヒートパイプ（あるいは中間熱
媒体を用いた熱交換）においても、中間熱媒体に吸収液
（あるいは冷媒）を用い、全体の７ステムを構成する流
体の種類を少なくすることも十分な効果がある。この構
成については第３図、第４図から十分に理解で、きるの
で図示およびそれにもとづく詳細な説明は省略する。

第６図において、多数のポンプを用いた多くの区分を用
いる糸路再循環糸路４９は、吸収液を直接、冷媒を吸収
する空間に噴出させ吸収作用をさせる場合について説明
しているが、吸収作用を行なう区分と中間熱媒体が伝熱
壁を介して熱交換している場合でも全く同じ効果がある
。

第８図面の簡単な説明であって吸収器のそれぞれの区分
４４〜４６を中間熱媒体５３が順次吸収器の伝熱管群５
５〜５８を通っていくようになっている。ポンプ４１〜
４３および吸収器区分４４〜４７で吸収液の挙動は第６
図とまったく同じである。中間熱媒体５３は空気熱交換
器３５〜３８と順次熱交換するようになっている。

以上にのべた多くの実施例だけでなく、本発明の本質的
な内容を実施するには他の多くの構成が考えられる。た
とえば第２図の実施例において、吸収器の出口は正確に
空気の入口で冷却されている必要はなく吸収冷凍サイク
ルを実現できる程度の低い吸収器温度（たとえば）４０
℃程度となるようになっていればよい。たとえば第２図
の実施例についていうと第９図のように変形できる。空
気１９が吸収液の流れの中間に対応する部分６に導入さ
れ６２および６３の方向に流れるようになっている。

第９図中の番号で示す部分は第２図の同じ番号の部分と
同一である。

このように構成しても６２の点が吸収器２２の出口に近
ければ吸収器を出る吸収液の温度を低くすることができ
るのは明らかである。

例えば空気と吸収液の流れを第２図、第３図。

第４図、第５図、第６図１第８図の実施例と変更し、必
ずしも吸収液の流出部と空気人口部が対応しないように
変形しても、吸収器を流出する吸収液の温度が冷却空気
の入口温度（例えば３３°Ｃ）に伝熱温度差（例えば５
°Ｃ）の１．５倍を加えた程度であれば（この例では吸
収液温度４０．５℃となる）十分吸収冷凍サイクルを構
成しえる。これらの変形も明らかに本発明の有効な実施
例ということができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、一般の吸収式冷凍サイクルの系統図、第２図
は本発明の一実施例の要部を示す系統図、第３図、第４
図、第５図、第６図、第７図、第８図および第９図は本
発明の他の実施例の要部を示す系統図である。 １−蒸発器、２−冷水管、３−吸収器、４−ｆ。 ５−浴液循環ポンプ％　６−低温熱交換器、７−低温再
生器、８−高温熱交換器、９−高温再生器、１０−ボイ
ラ、１１−凝縮器、１２−管、２３−吸収液、２２−内
壁面、２４−冷媒蒸気、２５−フィン、１９−冷却空気
、２７−空冷吸収器、２８−吸収器出口溶液、２６−外
壁面、２９−ヒートパイプ、３２−駆動用ポンプ、３１
−熱媒体、３〇−熱媒配管、３４−吸収冷却器、３３−
凝縮冷却器、３５，３６，３７，３８−溶液冷却器、４
４，４５，４６，４７−吸収器、４９−再循環経路、５
０．５１−吸収液、５２−冷却空気（出口）、５３−中
間熱媒体、５５，５６，５７゜５８−伝熱管。 第１区 第２凶 第３凶 才５０ オ　６　凹 オフ目

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、空気で冷却される吸収器を用いた、吸収冷凍サイク
   ルにおいて、冷却空気の入口温度に近い部分と、吸収液
   の吸収器出口温度に近い部分が伝熱壁を介して熱交換す
   るように構成することを特徴とする吸収式冷凍サイクル
   。 ２、特許請求の範囲第１項において吸収器の出口の吸収
   液温度を冷却空気の入口温度に対し、熱量を伝熱面積と
   熱伝達で除した数値の１．５倍以下を加えた値以下とし
   たことを特徴とする吸収式冷凍サクル。 ３、特許請求の範囲第１項において空気で冷却される吸
   収器は、空気と吸収液を区分する伝熱壁の片側を吸収液
   が上方から下方（斜方向である場合を含む）に流れ、ま
   たその反対側では空気が下方から上方に流れるようにな
   つていることを特徴とする吸収式冷凍サイクル。 ４、特許請求の範囲第１項において空冷吸収器は、空気
   側に接する伝熱壁と吸収液に接する伝熱量とを有し、こ
   れら伝熱壁は離れて配置され、これらの伝熱壁間に熱移
   送手段が介在されていることを特徴とする吸収式冷凍サ
   イクル。 ５、特許請求の範囲第４項において、熱移送手段はヒー
   トパイプである吸収式冷凍サイクル。 ６、特許請求の範囲第４項において熱移送手段における
   熱媒体を強制循環させて熱交換を行なう場合、空気側の
   伝熱壁においては熱媒体が空気の高温部に接する部分か
   ら空気の低温部に接する部分に流れ、吸収液側の伝熱壁
   では、吸収液の低温部に接する部分から、吸収液の高温
   部に接する部分に流れるようにするしたことを特徴とす
   る吸収式冷凍サイクル。 ７、特許請求の範囲第４項において、熱移送手段におけ
   る熱媒体を強制循環させて熱交換を行なう場合、空気側
   の伝熱壁においては、熱媒体が空気の低温部に接する部
   分から空気の高温部に接する部分に向つて流れ、吸収液
   側の伝熱壁では、吸収液の高温部に接する部分から吸収
   液の低温部に接する部分に向つて流れるようにしたこと
   を特徴とする吸収式冷凍サイクル。 ８、特許請求の範囲第３項または第４項において、熱移
   送手段における熱媒体は、吸収液と同じものである吸収
   式冷凍サイクル。 ９、特許請求の範囲第４項、第５項、第６項、第７項の
   いずれかにおいて、空気側の区分と、吸収液側の区分を
   温度の順に多数の区画に区分し、温度の最も低い空気に
   接する区画と、温度の最も低い吸収液に接する区画とが
   互いに熱移送手段で連絡され、以下温度が高くなる区画
   ごとに区画同士が熱移送手段で連絡している吸収式冷凍
   サイクル。 １０、特許請求の範囲第８項において吸収液を直接、冷
   媒蒸気の存在する空間（ぬれ面積を拡大する構造物をも
   うけたものを含む）に流出させ吸収作用を行わせること
   を特徴とする吸収式冷凍サイクル。 １１、特許請求の範囲第９項において、それぞれの区分
   の吸収液循環量をその区分の冷媒蒸気吸収量と吸収液循
   環量の比を、１／２０以上とし、全体の吸収式冷凍サイ
   クルでの循環量（吸収器から再生器へ送られる吸収液の
   量）の１０倍以下とすることを特徴とする吸収式冷凍サ
   イクル。 １２、特許請求の範囲第８項において、空気あるいは熱
   媒体の温度の低い区分で、冷媒蒸気を吸収する吸収液を
   冷却し、必要ならば次に温度の低い区分で凝縮器を冷却
   し（この区分がない場合も含む）次に高温の吸収液を冷
   却する区分を冷却するようにすることを特徴とする吸収
   式冷凍サイクル。 １３、特許請求の範囲第９項または第１０項においてよ
   り高温の空気と熱交換している前の段階から吸収液に噴
   出した吸収液のうちある部分の吸収液はもとの熱交換器
   の区分にもどして、残りをつぎの区分に送るよりにする
   ことを特徴とする吸収式冷凍サイクル。 １４、特許請求の範囲第１項において、冷却空気が凝縮
   器を冷却した後、吸収液の顕熱を除去する区分に流れる
   ように構成されている吸収式冷凍サイクル。