JPS63201458A - 二重効用空冷吸収式冷温水機 - 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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、−型動用空冷吸収式冷温水機に係り、特に、
水を冷媒とし、リチウムブロマイドを吸収剤とし、外気
温が異常上昇したときにも運転するのに好適な二重効用
空冷吸収式冷温水機に関するものである。

〔従来の技術〕

従来、二重効用吸収式冷凍機の冷却は、クーリングタワ
ーの冷却水による水冷式が多かった。しかし、クーリン
グタワーの使用は、冷却水系装置および配管工事が必要
であること、大量の水の確保が必要であること、また冷
却水系の凍結や汚染を防止することなど、据付工事、保
守および水管理にコストがかかるという問題があった。

そこで、水を冷媒とし、リチウムブロマイドを吸収剤と
する空冷吸収式冷水機として、例えば、特開昭６１−４
９９７０号公報記載の技術が開発された。

すなわち、当該公報記載のものは、吸収器、凝縮器を、
ファンによる空気の流れで冷却するように、垂直管の管
外にフィンを設けた構成のものとし、一方、高温再生盤
温度を上昇させて凝縮器での冷媒の過冷却度を増大させ
、空冷吸収器を出た溶液または冷媒蒸気が混在する溶液
を、凝縮器で液化した前記過冷却冷媒で冷却するように
して　空冷吸収式冷水機を実現している。

一般に外気乾球温度は、夏期における日中最晶気温の月
別平均値では東京で３０．８℃であり、上記技術による
二重効用空冷吸収式冷温水機の運転は０Ｊ能である。乙
かし、夏期における外気温の最高値は、気象統計による
と東京で３８．４℃に上昇することになり、このように
外気温が異常に高くなると、もはや二重効用吸収式冷温
水機は、機内圧が大気圧以上になり、もつとも冷房の必
要なときに冷房運転ができないという不具合が発生する
ことになる。

〔発明が解決しようとする問題点〕

上記のように１例えば特開昭６１−４９９７０号公報記
載の技術では、吸収サイクルや、空冷吸収器。

空冷凝縮器に特別の工夫がなされているが、外気温が異
常に高くなったときの配慮がなされておらず、冷房がも
つとも必要なときに運転できないという問題があった。

ここで、外気温と吸収サイクルとの関係について説明す
る。

一般に、日本をはじめ世界の広い地域で空調機器を設計
する場合に、夏期の外気の湿球温度は、２７℃としてい
る。したがって、従来、冷却水の蒸発潜熱を利用して、
外気に熱を放出するクーリングタワーの設計におい又は
、人口側冷却水温を３７℃近辺にとり、出口を３２℃程
度にとることが広く行なわれ−いる。これ以上湿球温度
に近づけようとすると、クーリングタワーが極端に大き
くなつ工しまい、経済的でなくなり、一方これ以上湿球
温度から遠ざけた設計にすると、クーリングタワーは小
さくなるが、冷凍機側の動作条件が苛酷になり、省エネ
ルギーに反するばかりでなく。

機械によっては正常な運転の継続ができなくなってしま
う。

冷凍機の蛎作条件３２℃〜３７℃という温度は上記のよ
うな事情から決定されているものであってこれは簡単に
大きく夜えることはできない。

そこで、空冷形の吸収器、凝縮器に着目すると、まず空
冷形の場合には、外気の顕熱による冷却であるための、
一般には、クーリングタワーによる冷却水量に比較して
、数倍の風量を流す必要があり、その状態でもなおかつ
、空気の人口、出口温度差が１０℃を超えるような設計
にならざるを得ない。これは、例えば外気の湿球温度２
７℃、乾球温度３２℃というような種型的な大気条件の
場合には、空気側の人口、出口を１例えば３２℃〜４２
℃といった条件に設定せざるを得ないことを意味する。

それに加えｔ、空気側の熱伝達率は、一般的な水冷形の
熱交換器に比較して、熱交換媒体の流速にもよるが、２
衝程度小さくなる。これを換涌゛すると、熱媒と空気と
の温度差を、熱媒と水との温度差に等しくなるように設
計するためには、空気側の伝熱面積を水の場合の２術増
し、すなわち約１００倍以上にとらなけれ↓ｆならない
という結果を生じる。

現実に熱交換器を設計する場合には、無限に大きな熱伝
達面をもつ熱交換器を使用することはできないので、結
局、熱媒と空気との温度差を、水冷の場合よりはるかに
大きくとらざるを得ない。

これを実際のサイクル値で例をあげて説明すると１例え
ば水冷の場合、３２℃〜３７℃の冷却水温度条件に対し
、水冷吸収器、水冷凝縮器の吸収温度、凝縮温度は、そ
れぞれ約４０℃程度に設計されている。

これに対して空冷の場合には、前述の空気側温度３２℃
〜４２℃に対して、実際的な大きさの空冷吸収器、空冷
凝縮器を使用すると、その吸収温度、凝縮温度は、４８
℃程度にまで畠くなってしまう。

そこで、遠心圧縮機、往復動圧縮機の場合などでは、そ
の烏い圧縮比を実現する圧縮機を採用することにより比
較的容易に空冷化が４能であるが、吸収式冷温水機、特
に水を冷媒とし、リチウムブロマイドを吸収剤とする二
重効用の空冷吸収サイクルの機器では、上記の２点が基
本的な問題点となる。

第３図を参照して、この問題を説明する。

第３図は、従来の一般的な二重効用空冷吸収式冷温水機
の溶液濃度線図で、実線が水冷サイクル。

破線が空冷サイクルを示し、いずれも吸収溶液濃度をパ
ラメータとして刀（している。

第３図は、横軸に温度をとり、水冷吸収器、水冷凝縮器
の吸収温度９ｇ縮温度の設計値４０℃。

空冷凝縮器、空冷凝縮器の吸収温度、凝縮温度の設計値
４８℃を刀くしている。また、縦軸は圧力をとり、水冷
サイクルにおける蒸発圧力、凝縮圧力。

高温再生器圧力の各等圧レベルを矢印腺で示しτいる。

前記基本的な問題の第１は、吸収器内溶液濃度と結晶生
成の問題である。第３図に示すように。

一般的な水冷吸収サイクルに比較し、破線でボす空冷吸
収サイクルでは、前述の吸収温度が４８℃と畠くなった
分だけ吸収器内溶液濃度が濃い方へ移行し、結晶析出限
界線にきわめで接近し、運転中のわずかな状態変化で容
易に結晶が生じる。すなわち、吸収器出口溶液の温度が
高いとリチウムブロマイドの晶出の原因となる。

問題の第２は、高温再生器内圧力が大気圧を越えること
である。第３図に示すように、吸収器内濃度が濃いこと
に加え、凝縮温度が高くなると、低温再生器内溶液の飽
和温度が高くなり、これと熱交換関係にある高温再生器
からの蒸気の凝縮飽和温度が容易に１００℃を超える。

このことは単に、装置全体を圧力容器構成にしなければ
ならず経済的でないというだけでなく、圧力上昇に見合
って内部の溶液温度が高くなり、リチウムブロマイドに
よる腐食の問題が生じる。

本発明は、前述の従来技術の問題点を解決するためにな
されたもので、外気温が異常に上昇したときにも、空冷
と散水手段との併用によって吸収温度、凝縮温度をドげ
、高温再生盤圧力が大気圧を越えることなく運転が継続
でき、空冷吸収器。

空冷凝縮器を気温３２℃の大気条件で設計し工も支障の
ない経済的な大きさにできる二重効用空冷吸収式冷温水
機を提供することを、その目的としている。

〔問題点を解決するための手段〕

上記目的を達成するために、本発明に係る二重効用空冷
吸収式冷温水機の構成は、蒸発器、空冷吸収器、空冷凝
縮器、低温再生器、高温再生器。

溶液熱交換器、およびこれらの機器を作動的に接続する
配管系からなり、前記空冷吸収器、空冷凝縮器へ室外空
気を送風するファンを備えた一重効用空冷吸収式冷温水
機において、前記空冷吸収器。

空冷凝縮器の近傍に、前記ファンによる送風に合わせて
冷媒液を当該空冷吸収器、空冷凝縮器に噴霧状に吹きつ
けるための散水手段を設けたものである。

なお付記すると、散水手段は、少なくとも複数のスプレ
ーノズルと、冷媒供給系に設けた散水制御弁と、温度セ
ンサーの検知信号に従って作動し、散水制御弁を制御す
る温度調節計とを備えたものである。

〔作用〕

上記の技術手段では、空冷吸収器、空冷凝縮器の空冷フ
ィン部における放熱を、外気のｍ熱のみによって行うだ
けでなく、水などの冷媒液を噴霧状にフィン部に吹きつ
けることにより、冷媒液は蒸発し、冷却が冷媒液の蒸発
潜熱も合わせて行われるため、被冷却部である空冷吸収
器、空冷凝縮器の放熱効果が虐・シく向上し、吸収温度
または凝縮温度をドげ、高は再生器内圧力を低ドさせて
空冷サイクルが成立する。

本発明の散水手段を備え１いないと、大気温度が上昇す
るとそれにつれて吸収温度、凝縮温度も上昇してしまう
。

散水手段も備えれば、散水の蒸発潜熱によって吸収温度
、凝縮温度を制御することができる。外気温度が２０℃
程度の場合は、上記の散水手段を作動する必要はないが
、冷凍機の標準大気条件である３２℃を考慮すれば、本
発明の散水手段は不ロエ欠である。

以ド、本発明の各実施例を第１図および第２図を参照し
て説明する。

まず、第１図は、本発明の一実施例に係る二重効用空冷
吸収式冷温水機のサイクル系統図である。

第１図において、１は蒸発器、２は冷媒ポンプ、３は冷
水の通る冷水管を示す。

４は空冷吸収器で、この空冷吸収器４は、垂１＃Ｌ管４
ａの管外に冷却用のフィン４ｂが形成され、垂直管４ａ
の上部に蒸気通路５による上部ヘッダ、重点？＃４ａの
上部に上部ヘッダ４ｃを備えた構成である。６は溶液ポ
ンプを示す。

７は空冷凝縮機器で、この空冷凝縮器７は、垂直管７ａ
の管外に冷却用のフィン７ｂが形成され、垂直管７ａの
上部は蒸気通路９による上部ヘッダ、垂直管７　ａ　（
１）　＠部に上部ヘッダ７ｏを備えた構成である。

空冷吸収器４および空冷凝縮器７は、ファン８による室
外空気の流れによって空冷される。

１０は高温再生器、１１は低温再生器、１５は、溶液熱
交換器に係る低温熱交換器、１６は、溶液熱交換器に係
る高温熱交換器である。

上記の各機器は、冷媒配管、溶液配管によって作動的に
接続されｔサイクルが形成されている。

次に散水手段の構成を説明する。

３０は、冷媒供給系に係る冷媒液供給管で、一般には水
が供給される。３１は、冷媒供給系に設けられた複数の
スプレーノズルで、図では詳細を図示しないが、散水ス
プレーヘッドを介してスプレーノズルを設けるのが一般
的である。３２は、冷媒液供給管３０に設けた冷媒ポン
プである。

このような構成の一重効用空冷吸収式冷温水機について
、まず基本的なサイクルの作用を説明する。

蒸発器１内の冷媒（水）は、冷媒ポンプ２によって冷水
の通る冷水管３上に撒布され、冷水から蒸発熱を奪って
低圧の冷媒蒸気となり、蒸気通路５を経て空冷吸収器４
に流入する。空冷吸収器４は、ファン８によって外気に
より直接冷却されており、前記冷媒蒸気は、上部ヘッダ
から撒布され″′Ｃ垂直管４ａりを流トするリチウムブ
ロマイド濃溶液に吸収されて稀溶液となる。

この稀溶液は、溶液ポンプ６によって送り出され、稀溶
液管１４．低温熱交換器１５．稀溶液管１８を経て低温
再生器１１へ、さらに高温熱交換器１６．稀溶液管１７
を経て高温再生器１０へ送り込まれる。

高温再生器１０には外部熱源が供給され、炉ＬＯａで燃
焼するときに生じる熱により稀溶液を濃縮し、このとき
蒸気を発生する。この発生冷媒蒸気は、冷媒管路１２の
伝熱管部１２ａを介して低温再生器１１内の稀溶液を加
熱濃縮し、冷媒みずからは凝縮液化して液冷媒となり、
空冷凝縮器７に送られる。

低温再生器１１で濃縮された稀溶液から発生した蒸気は
、蒸気通路９を通って空冷凝縮器７の垂直管７ａに流入
し、ここでやはりファン８によって外部により冷却され
て液冷媒となり上部ヘッダ７ｃから冷媒管１３を経て蒸
発器１に戻る。

高温再生器１０で濃縮さｉｂた溶液は、濃溶液管１９、
高温熱交換器１６を介し、また低温再生器１１で濃縮さ
れた溶液は、濃溶液管２０．低温熱交換器１５を介し、
さらに濃溶液管２１を経て溶液ポンプ２２により空冷吸
収器４の上部ヘッダへ送られ撒布され、再び吸収過程が
くり返される。

次に、本実施例の散水手段の作用を説明する。

外気温すなわち大気温度が、例えば２０’Ｃ程度の場合
は散水手段を作動する必要はないが、冷凍機設計の種型
大気条件である３２℃など、ファン８による空冷のみで
は空冷吸収器４の溶液温度（以ト吸収温度という）ある
いは空冷凝縮器７の液冷媒温度（以ド凝縮温度という）
が高くなり、高温再生器の器内圧力が上昇する場合は、
冷媒液供給管３０の冷媒ポンプ３２を作動させ、スプレ
ーノズル３１から、空冷吸収器４のフィン４ｂ、空冷凝
縮器７のフィン７ｂに、水を噴霧状に吹きつける。

このスプレーされた水は、空冷吸収器４．空冷凝縮器７
の各フィン部４ｂ、７ｂで蒸発する際に辱う蒸発熱によ
って、前記吸収温度、凝縮温度を低ｉさせることができ
る。

本実施例によれば、空冷吸収器４．空冷凝縮器７の近傍
に、冷媒液供給管８ｏおよび複数のスプレーノズル３１
を設けて水を吹きつけ、吸収器および凝縮器の放熱を外
気の顕熱による空冷のみでなく、冷媒液（水）の蒸発潜
熱も利用することにより、空冷効果を向上させることが
可能であり、このため、空冷吸収器４．空冷凝縮器７の
動作内圧および動作温度を水冷吸収磯波みに低トさせる
ことがμｆ能となり、空冷吸収器４内の結晶析出が問題
ない範囲に動作点を移行させ、また、高温再生器１０内
の内圧も大気圧を越えない範囲に動作点を移行させるこ
とができる。

したがって、標準大気条件（３２℃）に才？いても経済
的な大きさの空冷吸収器、空冷凝縮器によって、空冷吸
収式冷温水機としてのサイクルを成立せしめうる効果が
ある。

次に、本発明の他の実施例を第２図を参照して説明する
。

第２図は、本発明の他の実施例に係る一重効用空冷吸収
式冷温水機のサイクル系統図であり、図中、第１図と同
一符号のものは、同等部分であるから、その説明を省略
する。

第２図の実施例が、第１図の実施例と井目違するところ
は、散水手段に制御機構を付加した点である。

第２図において、３３は、冷媒液供給管３０に設けた散
水制御弁、３４は空冷凝縮器７の凝縮温度を検知する温
度センサーで、冷媒４ｖ！１３に取付けでいる。３５は
、温度センサー３４の検知信号に従つ１作動する温度調
節計で、この温度調節計３５は、散水制御弁３３の弁開
度を制御し、また、口Ｊ変速ファン８Ａの回転速度を制
御するように電気的に接続されている。

散水量の制御は、温度センサー３４．温度調節計３５お
よび散水制御弁３３によって行われる。

温度調節計３５は、温度センサー３４が検知する凝縮温
度がある規定値以ドのときは作動しない。

外気温が」１昇した場合、それにともなって空冷凝縮器
７における凝縮温度も上昇する。凝縮温度があらかじめ
設定された値以上になると、それを検知する温度センサ
ー３４の検知信号に従って作動する。そして、温度調節
計３５は、凝縮温度が規定値になるように撒水制御弁３
３に指令信号を送り、撒水制御弁３３の弁開度を制御し
てスプレーノズル３１からの散水量を調節する。

外気温度がトリ、空冷凝縮器７における凝縮温度が規定
値以トにトると、温度調節計３５は散水制御弁３３は全
閉の信号を送ってスプレーノズル３１からの散水を停止
する。

また、散水手段が作動すると、スプレーの蒸発熱による
空冷吸収器４．空冷凝縮４４Ｆ＃７の冷却効果が大きい
ので、ファンを１ｌＩｆ変速フアン８Ａとし、温度調節
計３５の指令信号によって減速させ、風量を減らすこと
ができる。

第２図の実施例によれば、先の第１図の実施例と同様の
効果を、より的確に得られるほか、ファンの減速によっ
て低Ｓ行、省エネルギーの効果が期待される。

前記の実施例では、散水量を制御するために、湿度セン
サーを空冷凝縮器７の冷媒液出口に設けた例を説明した
が、温度検知は凝縮温度のみに限らない。

図ボして説明することを省略するが、外気温度を検知す
る温度センサーを設けて、その検知信号を温度調節計に
人力し、外気温度が規定値を越えたとき温度調節計の指
令信号によって散水制御弁を制御するとともに、ファン
を減速するようにしてもよいことはいうまでもない。

また、図示して説明することを省略するが、空冷吸収器
４の溶液温度すなわち吸収温度を検知する温度センサー
を設けて、その検知信号を温度調節計に人力し、吸収温
度が規定値を超えたとき温度調節計の指令信号によって
散水制御弁を制御するとともに、ファンを減速するよう
にしてもよい。

なお、第１図および第２図の実施例では、空冷吸収器４
および空冷凝縮Ｊａ７が立形の構造で、ファンｓ　（８
Ａ）による空冷を直列的に行う構成を図示しているが、
空冷吸収損、空冷凝縮器は横形でもよく、またファンに
よる空冷も個別に行なってもよいことはいうまでもない
。

〔発明の効果〕

以上述べたように、本発明によれば、外気温が異常に上
昇したときにも、空冷と散水手段との併用によって吸収
温度、凝縮温度をドげ、高温再生器圧力が大気圧を越え
ることなく運転が継続でき、空冷吸収器、空冷凝縮器を
気温３２℃の大気条件で設計しても支障のない経済的な
大きさになしうる二重効用空冷吸収式冷温水機を提供す
ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の一実施例に係る二重効用空冷吸収式
冷温水機のサイクル系統図、第２図は。 本発明の他の実施例に係る二重効用空冷吸収式冷温水機
のサイクル系統図、第３図は、従来の一般的な二重効用
空冷吸収式冷温水機の溶液濃度線図である。 １・・・蒸発器、４・・・空冷吸収器、７・・・空冷凝
縮器、８・・・ファン、８Ａ・・・可変速ファン、１０
・・・高温再生器、１１・・・低温再生器、１５・・・
低温熱交換器、１６・・・高温熱交換器、３０・・・冷
媒液供給管、３１・・・スプレーノズル１，３２・・・
冷媒ポンプ、３３・・・散水制御弁、３４・・・温度セ
ンサー、３５・・・温度調節計。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、蒸発器、空冷吸収器、空冷凝縮器、低温再生器、高
   温再生器、溶液熱交換器、およびこれらの機器を作動的
   に接続する配管系からなり、前記空冷吸収器、空冷凝縮
   器へ室外空気を送風するファンを備えた二重効用空冷吸
   収式冷温水機において、前記空冷吸収器、空冷凝縮器の
   近傍に、前記ファンによる送風に合わせて冷媒液を当該
   空冷吸収器、空冷凝縮器に噴霧状に吹きつけるための散
   水手段を設けたことを特徴とする二重効用空冷吸収式冷
   温水機。 ２、特許請求の範囲第１項記載のものにおいて、散水手
   段は、少なくとも、複数のスプレーノズルと、冷媒供給
   系に設けた散水制御弁と、温度センサーの検知信号に従
   つて作動する温度調節計とを備えたものである二重効用
   空冷吸収式冷温水機。 ３、特許請求の範囲第２項記載のものにおいて、温度調
   節計は、外気温度を検知する温度センサーに接続し、外
   気温度の検知結果に従つて散水制御弁を制御する指令信
   号を出力するものである二重効用空冷吸収式冷温水機。 ４、特許請求の範囲第２項記載のものにおいて、温度調
   節計は、空冷吸収器の溶液温度を検知する温度センサー
   に接続し、空冷吸収器の溶液温度の検知結果に従つて散
   水制御弁を制御する指令信号を出力するものである二重
   効用空冷吸収式冷温水機。 ５、特許請求の範囲第２項記載のものにおいて、温度調
   節計は、空冷凝縮器の冷媒温度を検知する温度センサー
   に接続し、空冷凝縮器の冷媒温度の検知結果に従つて散
   水制御弁を制御する指令信号を出力するものである二重
   効用空冷吸収式冷温水機。 ６、特許請求の範囲第１項ないし第５項記載のもののい
   ずれかにおいて、ファンを可変速ファンとし、散水手段
   の作動中は、温度調節計の出力信号によつてファンを減
   速する制御回路を備えたものである二重効用空冷吸収式
   冷温水機。