JPH0353551B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は吸収冷凍サイクルを利用して冷房用冷
水や製氷或いはヒートポンプなどに利用される吸
収冷凍機（以下吸収冷熱機という）に関する。

従来から一般に使用されている吸収冷熱機は第
１図に示すようにエリミネータ１を蒸発器２と吸
収器３との間に設け、蒸発器２で気化した冷媒が
吸収器の熱交換器４の表面を流下する吸収液に吸
収される構成の器胴５を有している。そして、吸
収器３と蒸発器２とに内蔵された熱交換器４，６
は水平方向に配設された管群によつて構成され、
蒸発器２で気化した冷媒ガスが横方向の吸収器３
に流入し吸収される配置となつている。このよう
な従来の構造では、吸収器３における冷媒の吸収
効率、吸収液濃度と温度勾配との関係などは特に
考慮されていなかつた。

このような従来の吸収冷熱機の構造も、水−ハ
ロゲン化リチウム系吸収冷凍サイクルによる吸収
冷熱機など、吸収剤の蒸気圧が極く小さい冷媒吸
収剤の組み合わせにおいては問題ないが、吸収剤
に、蒸気圧が或程度高い有機系の吸収剤を使用し
た吸収冷熱機、例えば、冷媒と吸収剤との組み合
わせがフロン22−テトラエチレングリコールジメ
チルエーテル系、TFE（トリフルオロエタノー
ル）−Ｎメチル２ピロリドン系などを使用した吸
収冷熱機においては、冷媒ガスの流動に吸収剤ガ
スの混入を防ぎにくいのみならず、吸収液への冷
媒の吸収が進んだときは、温度条件によつては吸
収剤の気化、蒸気相への変化が起り、冷媒の吸収
能力の低下を伴なうものであつた。

このような点に鑑み成された本発明は、吸収冷
熱機の吸収器の中の各横断面における蒸気組成を
吸収液濃度と平衡状態に近づくようにするため、
吸収器の散布装置の下方に上部熱交換器を設け、
この熱交換器に温水を冷媒の流入口側から散布装
置側へ流し、かつ、上部熱交換器の下方に下部熱
交換器を設け、この熱交換器に蒸発器からの流体
を冷媒の流入口側から上部熱交換器側へ流すよう
にしたものであり、これにより、吸収器における
冷媒の吸収効率を向上させることを主な目的とし
たものである。

以下に本発明の一実施例を示す図面に従い説明
する。第２図において、７は灯油やガス等の燃焼
装置８を有し、冷媒を多量に吸収した吸収液（以
下濃液という）を加熱沸騰させることにより冷媒
をガス化して分離するようにした発生器、９は上
昇する冷媒ガスから吸収剤の成分を分離する精留
器、１０は該精留器９から送られてくるガス流を
熱交換器１１で冷却して吸収剤成分の最終分離を
行なう分縮器であり、該分縮器１０において分離
された液は液散布器１２に導びかれ、前記精留器
９の上部から散布されて冷媒と吸収剤との分離の
ための気液接触液の一部として使用される。１３
は精留器９の外周にラセン形にパイプが巻回され
た熱交換器１４を内蔵し、凝縮器１５で液化さ
れ、減圧弁１６で降圧し散布される液冷媒に熱交
換器１４から熱を与えて気化させる蒸発器、１７
は発生器７において冷媒が分離されて冷媒濃度の
低くなつた吸収液（以下稀液という）を減圧弁１
８で減圧して散布装置１９から散布することによ
り蒸発器１３で気化した冷媒ガスを吸収させ、こ
れにより蒸発器１３が熱交換器１４を流れる低温
度レベルの熱源流体から連続的に吸熱を行なうよ
うにした吸収器であり、蒸発器１３と吸収器１７
とは下部の開口流入口２０で連通され、蒸発器１
３の外周側又は内周側に吸収器１７が位置するよ
うな同心状の配置を有している。２１は吸収器１
７において冷媒を吸収した濃度を発生器７へ還流
する溶液ポンプであり、該溶液ポンプ２１を有す
る濃液管２２には、分縮器１０内を冷却する熱交
換器３９、発生器７から吸収器１７に送出される
稀液と熱交換して濃液を予熱する熱交換器２３が
配設されている。

また、精留器９は外周を断熱材２４で囲繞さ
れ、その外側に配された蒸発器及び吸収器と熱的
に分離されると共に、内部は散布器１２により散
布される液と発生器７から凝縮器１５側へ流れる
ガス流とを気液接触させる充填材２５の入つた濃
縮部２６と、同じくガス流と濃液との気液接触を
うながす充填材２７が入つた回収部２８とを鉛直
方向に立設し、濃縮部２６の充填材２５の間を経
て落下した液が散布器２９によつて充填材２７に
散布される濃液と共に回収部２８を流下して発生
器７に戻るようにしている。

また、凝縮器１５及び吸収器１７は内蔵する熱
交換器３０及び熱交換器（上部熱交換器）３１を
精留器９のまわりを周回するコイル状に形成し、
該熱交換器３０，３１へ水又はブラインを流通さ
せることにより吸収器１７及び／又は凝縮器１５
の熱が機外へ排出（ヒートポンプのときは利用）
できるようにしたものであり、熱交換器３０に連
続して形成されたコイル状の冷却器１１は分縮器
１０での冷却機能を有している。

而して、本発明の吸収器１７は中間部に吸収液
受３２を設け、上方から散布された吸収液を、一
旦、該吸収液受３２で集めた後、再び下方に滴下
する一方、該吸収液受３２より下方の熱交換器
（下部熱交換器）３３には、蒸発器１３を出た熱
源流体を下方から順次上方へ、即ち、開口２０側
から熱交換器３１側へ、又、吸収液受３２より上
方の熱交換器３１には、この吸収冷熱機によつて
加熱、昇温される温水を下方から上方へ即ち、開
口２０側から散布装置１９側へ流通させている。
これにより、吸収器１７の内部は、上方の吸収液
散布装置１９から下方にいくに従つて順次、吸収
液温度が下り吸収液の冷媒濃度が増す構造にする
ことができる。

以上のような機器構成となるように配管接続さ
れた冷媒と吸収剤との密閉循環サイクルを持つ本
発明の吸収冷熱機に、冷媒としてトルフルオロエ
タノール、吸収剤としてＮメチル−２ピロリドン
を使用し、ヒートポンプ運転した実施例について
説明すると、この場合のデユーリング線図は第３
図のようになる。

いま、吸収器１７への被加熱流体の流入点Ａの
温度が35℃で、出口Ｂの温度が45℃とするとき、
散布された吸収液の濃度（TFEwt％）は、吸収
器１７の上部では、液相30wt％、気相75wt％で
あり、吸収液受３２付近で液相44％、気相92％の
状態となり、吸収液受３２から下方では更に温度
及び吸収液濃度が順次低下して吸収器１７の開口
２０の付近では、蒸発器１３からの蒸発冷媒
（99.9％）に近い、気相99％程度までにすること
ができ、かつ、吸収器１７内部は、頂部から底部
まで、連続的な温度勾配、換言すれば、吸収器１
７は、蒸発器１３で気化した冷媒の流入側に向つ
て温度が低下していくような勾配を形成できる。

尚、３４な吸収器壁３５の内側に取り付けられ
たバツフルで、冷媒蒸気が吸収器内を偏りなく上
昇させるようにしたものであり、冷媒が吸収器１
７の器壁に沿つて流れるのを防ぐためのものであ
る。このようなバツフル３４は熱交換器３１の小
型化、吸収器１７の小型化をはかる上で好ましい
ものである。

このような構成のない従来の吸収冷熱機におい
て、例えば、上記のような冷媒−吸収剤系による
ヒートポンプ運転をするとき、吸収器１７の下部
の冷媒の流入口２０付近では、液相44wt％、気
相92wt％となる。この状態で吸収器１７に蒸発
器１３で気化した冷媒ガスが流入するとき、吸収
液によつて冷媒ガスが吸収されるに従つて、逆
に、吸収剤が気化する現象がおこり、吸収能力の
阻害、ひいては蒸発器１３における冷媒気化の停
止をもたらすこととなる。

しかし、本発明の吸収冷熱機によれば、吸収器
１７の熱交換器３１に温水を開口２０側から散布
装置１９側へ流し、熱交換器３３に蒸発器１３か
らの流体を開口２０側から熱交換器３１側へ流す
ので、吸収器１７が蒸発器１３に連通する開口２
０付近では、吸収液の気相側の濃度と吸収器１７
に流入する気化冷媒とがほぼ平衡状態にでき、か
つ、吸収器１７の内部に頂部から底面に向かつて
温度が低下していくような温度勾配を形成でき、
開口２０において、吸収剤が蒸発する現象は防ぐ
ことができ、蒸気圧が或程度高い吸収剤を使用し
た吸収冷熱機においても冷媒吸収の阻害、蒸発阻
害の原因を低減でき、吸収器での冷媒の吸収効率
を向上することができる。

上記のヒートポンプの実施例では、温度が数度
摂氏の熱源流体を供給して35℃の温水を60℃近く
にまで昇温して機外に供給できるものである。

尚、上記の説明においては、ヒートポンプを中
心に説明したが、吸収器の内部に、吸収液の散布
装置側から冷媒の流入口側に向つて温度勾配を形
成するように吸収器内に熱交換器を配設する思想
は、吸収冷熱機を冷房用冷水機或いは冷凍機、製
氷機などに使用する場合にも有効なものであり、
又、冷媒−吸収剤も、吸収剤の蒸気圧が特に低い
ものでない限り、上記のピロリドン系のみなら
ず、他の吸収剤においても本発明によつてその効
果を期待できるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の吸収冷熱機の蒸発吸収胴の一例
を示す構成図、第２図は本発明による吸収冷熱機
の一実施例を示す構成図、第３図は同じく使用さ
れる冷媒吸収剤のデユーリング線図である。 ７〜発生器、１０〜凝縮器、１３〜蒸発器、１
７〜吸収器、１９〜吸収液散布装置、２０〜開口
（流入口）、３１，３３〜熱交換器。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 吸収液を加熱して気化したガス流から吸収剤
   成分を分離して冷媒ガスにする発生器と、冷媒ガ
   スを冷却液化する凝縮器と、機外の流体から熱を
   得て液冷媒を気化させる蒸発器と、発生器からの
   吸収液を散布する散布装置及びこの散布装置の下
   方に設けられ蒸発器からの冷媒の流入口を有した
   吸収器とを備え、これらの発生器、凝縮器、蒸発
   器及び吸収器を気密に配管接続して冷媒と吸収剤
   との循環サイクルを形成した吸収冷熱機におい
   て、上記吸収器の散布装置の下方に設けられ、上
   記流入口側から散布装置側へ向け流体が流れる上
   部熱交換器と、この上部熱交換器の下方に設けら
   れ、上記流入口側から上部熱交換器側へ向け蒸発
   器からの流体が流れる下部熱交換器とを備えてい
   ることを特徴とする吸収冷熱機。