JPH01134174A - 吸収冷凍機あるいはヒートポンプ - 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、吸収サイクルによる冷凍機あるいはヒートポ
ンプの改良に関するものである。

［従来の技術と問題点］ 基本的冷凍サイクルには、蒸気圧縮、吸収、蒸気噴射、
空気膨張など種々あるが、吸収サイクルはエネルギー源
として電気によらずガスあるいは排熱利用が可能な上、
冷媒を高温高圧に圧縮する必要もないといった長所もあ
り、最近注目されるようになった。

なお、この種冷凍機は有効エネルギーを蒸発器の代りに
凝縮器で除去する場合にはヒートポンプとして機能する
が、単に負荷のために使用される部位が相違するのみで
構成にはなんらの差もないから、以下に冷凍機とくに空
気調和における冷房用の冷凍機を例にとり説明する。し
かし、これは当然ヒートポンプも包含する概念であるこ
とはいうまでもない。

まず、吸収冷凍機の動作について、第１図を援用して説
明すればつぎの通りである。

第１図において、１７は冷水入口であり１８はその出口
であって、入口１７より入った水は蒸発器２内の伝熱管
内を通過する際に滴下散布される冷媒９の蒸発により冷
却され出口１８より冷房負荷へ導かれる。

蒸発器２内で蒸発した冷媒９は、低温低圧のまま吸収器
１側へ移動する。吸収器１では、冷却水人口１５より出
口１６へ向って冷却水が流されている伝熱管の外周に濃
溶液吸収剤６が滴下散布されており、前記冷媒蒸気が濃
溶液吸収剤６により吸収されて稀溶液７となる。前記冷
却水は、この吸収時に発生する潜熱を取り除くためのも
のである。冷媒を吸収した稀溶液７はポンプ１１により
溶液熱交換器１０に送られて昇温され、第一発生器５に
送られ、吸収された冷媒の一部が気化分離されるが、な
お冷媒の残存する中間濃度溶液８は、空気バイブ１−９
およびガスパイプ２０により供給され燃焼するガス炎に
より加熱されることにより冷媒が分離気化されて凝縮器
４に向い、冷媒の分離された吸収剤は溶液熱交換器１０
において降温されて第二発生器３に送られ、第二発生器
３で残存冷媒をさらに分離気化せしめる一方、濃溶液６
となって集められる。かくして、凝縮器４において冷媒
は凝縮液化されて冷媒溶液９となり、元に戻って蒸発器
２に送られる一方、前記第二発生器３内の濃溶液６は圧
力差に依存して吸収器１に供給され吸収サイクルは元に
復する。

上記において説明のない１２は冷媒ポンプ、２１はオー
バーフロー管、１３および１４はこれより順次説明する
本発明に係る吸収剤取入れ通路である。

ところで、吸収器１における挙動をみると、吸収剤中へ
の冷媒の吸収という物質の移動と、吸収時の潜熱の冷却
水による除去という熱移動の両者が混在し、その現象は
、複雑な様相を呈し、未だ十分な解明には到っていない
が、機器の小形・高効率化を達成するなめには吸収器内
の現象をより深く解明し、熱・物質移動の改善を図るこ
とが重要である。

吸収器では、伝熱管の外側に吸収溶液が滴下散布され蒸
発器で発生した冷媒蒸気を吸収させるわけであるが、現
在空気調和機用としては吸収剤としてＬｉ　Ｂｒ水溶液
が、冷媒として水が主流となっており、Ｌｉ　Ｂｒ水溶
液中には微量の０−オクチルアルコール等の界面活性剤
が添加されている。

この界面活性剤は吸収時溶液中にいわゆるマランゴニ効
果による激しい界面撹乱を発生させ、これにより熱と物
質移動を大巾に向上せしめるものである。このときのｎ
−オクチルアルコールの添加量はＬｉ　Ｂｒ水溶液の溶
解度以上であり溶解しきれない０−オクチルアルコール
が溶液表面に液滴状となって分布する。熱・物質移動を
向上させるマランゴニ対流の発生機構は、このｎ−オク
チルアルコールによるＬｉＢｒ水溶液の表面張力の低下
と、溶解しきれない液滴がゲッターとなり発生するもの
と解されている。

しかし、実際の機器の場合、吸収器内に流入するＬｉ　
Ｂｒ水溶液は、発生器底部の取入れ通路から両者の圧力
差によって吸収器に供給されるように構成されており、
Ｌ＋　ｓｒ水溶液より比重の小さいｎ−オクチルアルコ
ールの溶解されなかった液滴は、発生器内にたまった溶
液の上部表面に分布してしまう。したがって、吸収器に
流入されるｔ、ｉ　Ｂｒ水溶液中にはｎ−オクチルアル
コールの液滴があまり多く含まれずマランゴニ対流の発
生があまり活発に行なわれなくなるといった実態にある
。

吸収器の性能は機器の性能を左右する重要なコンポーネ
ントであり、今後機器の小形、高効率化を図る上で吸収
器を高性能化することは、非常に重要な意味をもつ。

［発明の目的］ 本発明は、上記したような実情にかんがみてなされたも
のであり、吸収器における熱・物質移動を格段に向上さ
せることができる吸収溶液供給機構を有する新規な吸収
冷凍機を提供しようとするものである。

［発明の概要］ すなわち、本発明の要旨とするところは、吸収冷凍機の
発生器より吸収器に還流せしめる吸収剤の取入れを、溶
液の内方と溶液の上面近くの２通路より取入れ得るよう
に構成したことにあり、それにより上記未溶解の表面活
性剤の液滴をつねに積極的に取入れることを可能となし
、マランゴニ対流を活発化させることにより、熱・物質
移動をつねに最適条件に維持可能ならしめるものである
。

［実施例］ 以下に、本発明について実施例に基いて説明する。

第１図は、現在商用ベースにおいて最も一般的な二重効
用型吸収冷温水機に本発明を適用した具体例を示す吸収
サイクル系統図である。

その動作についてはすでに詳細に説明したので省略する
が、本発明が特徴とするところは、第１図中に１点鎖線
円内に示した構成である。本発明にあっては、先にみた
ようにして濃縮され第二発生器３にたまったｔ、、ｉ　
Ｂｒ水溶液６は、底面の通路１３と溶液の上面近くの通
路１４から二系統で吸収器１に取入れられ供給される。

これにより、第二発生器３内のＬｉ　Ｂｒ水溶液６上部
に溶解されずに浮いているｎ−オクチルアルコール等の
界面活性剤の液滴を通路１４を介して吸収器１へ供給す
ることができ、吸収時活発なマランゴニ対流の発生に寄
与せしめられる。したがって熱・物質移動が向上し高性
能な吸収器が実現されることとなるのである。

次に、本具体例の可能性について実際に行なった実験結
果により明らかにする。

第２図に実験に用いた性能測定装置を示す。装置は実際
の機器の吸収器、蒸発器を模擬したもので、両者とも外
径１９ｍｍ長さ３００ｍｍの平滑鋼管を３列８段、計２
４本設置し管群を構成している。

実験は、濃度５８質量％、温度４０℃のｔ、ｉ　Ｂｒ水
溶液２２を上部に設置されたタンク２４からヘッド差に
より吸収器１内の滴下管２７へ供給し、滴下管２７から
伝熱管２９群に一定流量散布される。また、伝熱管２９
の管内には温度２８℃、流速１ｍ／ｓｅｃの冷却水１５
が供給される。一方、蒸発器２内へは水９がタンク２５
から同様に供給され、伝熱管３０内に流される冷水１７
により蒸発し、吸収器１内でＬｉＢｒ水溶液２２に吸収
される。この際、水９の蒸発温度が１０℃一定となるよ
うに冷水１７の流量をコントロールした。また、上部の
溶液タンク２４から吸収器１への配管中には０−オクチ
ルアルコール２３添加用ホルダー３２が設けである。な
お、図において１６゜１８は水の出口、２６は稀溶液、
３１は流量計、３３はバルブである。

性能測定は、 Ｎｏ、１　：　Ｌｉ　Ｂｒ水溶液のみの場合、Ｎα２：
ｎ−オクチルアルコールを重量比で２５０１）ｌ）ｍ添
加したｔ、ｉ　Ｂｒ水溶液を溶液タンクから供給した場
合、 Ｎα３二Ｎα２に加えるに、ホルダーからｎ−オクチル
アルコール１００　Ｄｐｍを同時に供給した場合、 の３種類について、蒸発器での冷却能力を測定すること
で行なった。− 第３図は、その測定結果を示す線図である。

第３図より、ｎ−オクチルアルコールの添加されたＮα
２は、無添加の噛１よりも冷却能力が１．８倍向上して
いることがわかる。これはマランゴニ対流の発生による
ものであり、当該マランゴニ対流の発生は、肉眼によっ
ても可視的に確認できた。しかし、このＮα２の場合、
その対流は管群の上段側にしか発生しないことも確かめ
られた。

これに対し、さらにホルダーよりｎ−オクチルアルコー
ルを過剰に供給せしめたＮα３の場合には、冷却能力が
さらに１５％程度向上しており、しかもこの場合のマラ
ンゴニ対流は管群の全体にわたって発生していることも
観察できた。

この測定結果は、まさしく本発明に係る吸収冷凍機の高
性能化を端的に証明するものということができる。

［発明の効果］ 以上の通り、本発明に係る吸収冷凍機によれば、吸収器
に供給されるｔ、ｒ　Ｂｒ水溶液中に添加されたｎ−オ
クチルアルコール等の界面活性剤の効果を有効かつ最大
限に活用させることができ、機器の小形化・高効率化に
寄与するものであって、しかも本発明の実施においては
、現状機の大巾な設計変更やコストアップにつながらな
い簡単な部分改造で済むものであり、安価に性能向上を
図ることができる意義は特筆に値するというべきである
。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明に係る吸収冷凍機の吸収サイクル系統
図、第２図は吸収性能測定装置の説明図、第３図は吸収
性能測定結果を示す線図である。 １：吸収器、 ２：蒸発器、 ３．５：第一、第二発生器、 ６：吸収剤濃溶液、 ７：吸収剤稀溶液、 ９：冷媒、 １３．１４：吸収剤取入れ通路。 代理人　　弁理士　　佐　藤　不二雄 第２図

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）冷媒の蒸発器、これを吸収する吸収器、吸収した
   溶液より冷媒を分離せしめる発生器、発生器で分離気化
   した冷媒を凝縮せしめる凝縮器を有してなる吸収サイク
   ル構造において、発生器より吸収器に還流せしめる吸収
   剤の取入れを溶液の内方と溶液の上面近くの２通路より
   取入れ得るように構成してなる吸収冷凍機あるいはヒー
   トポンプ。
2. （２）冷媒が水であり、吸収剤がＬｉＢｒに界面活性剤
   が添加されたものである特許請求の範囲第１項記載の吸
   収冷凍機あるいはヒートポンプ。
3. （３）界面活性剤がｎ−オクチルアルコールである特許
   請求の範囲第２項記載の吸収冷凍機あるいはヒートポン
   プ。