JPH0364784B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、冷媒としてアンモニアを用い、吸収
液としてアンモニア水溶液を用いる低温吸収式冷
凍機に関するものである。

従来の技術 ０℃以下の低温を得るための吸収式冷凍機の冷
媒〜吸収剤の組合せについては多くの種類のもの
が提案されているが、アンモニア〜水の組合せ
（アンモニア蒸気をアンモニア水溶液に吸収させ
るもの）が最も実用化が進んでおり、また、本発
明の主旨は冷媒〜吸収剤の組合せが変つても本質
的に変らないので、以下の説明はアンモニア〜水
の組合せ（以下アンモニア吸収式と呼ぶ）の場合
を例として説明する。

第６図に、従来のアンモニア吸収式冷凍機の系
統図、機器構成および機器形式を示す。この場合
の冷凍の原理は古くから知られているものであ
り、特に詳細な説明は不要と考えられるが、念の
ために基本的な説明を行う。

先ず、冷熱（低温）４９の発生は蒸発器５０で
行われる。蒸発器５０のアンモニア蒸発側が低圧
（得たい低温の程度によつて圧力は異る。例えば
アンモニア蒸発温度を−30℃にする場合には、
1.21Kgｆ／cm²abs）に維持されていれば、アンモ
ニアの蒸発が起り、その蒸発のための潜熱として
被冷却流体（塩化カルシウムやポリエチレングリ
コール溶液などのブライン又はフロン、あるいは
冷凍の必要なプロセス流体そのもの）の持込む熱
を奪つて低温とする。蒸発器５０内で低圧を維持
してアンモニアの蒸発を継続させるためには、発
生したアンモニア蒸気５１を直ちに器外へ排除す
る必要があるが、これは、吸収器５２において水
（実際にはアンモニア濃度の希いアンモニア水溶
液、以下弱溶液と呼ぶ）にアンモニア蒸気５１を
吸収させることによつて行う。アンモニアの吸収
に際して吸収熱が発生し、溶液の温度は上昇する
が、あまり溶液温度が上昇すると吸収能力が減じ
るので、吸収器５２においては、冷却水５３で溶
液を冷却しながらアンモニア蒸気５１の吸収を行
わせる必要がある。また、吸収器５２の機能を一
定に維持するためには、常に弱溶液５４吸収器５
２に供給しながら、アンモニアを吸収してアンモ
ニア濃度の高くなつた水溶液（以下強溶液とい
う）５５を取出す必要がある。冷凍機を閉サイク
ルで動作させるためには、吸収器５２から抜出し
た強溶液５５から、純粋に近いアンモニア液５６
を回収して、蒸発器５０に供給してやる必要があ
る。これを行う手段としては一般に精留塔５７が
使用されている。再生器５８は、このアンモニア
精留塔５７の再沸器（リボイラー）の役割を持つ
ものである。精留塔５７の塔項から出てくるほぼ
純粋なアンモニア蒸気５６は、凝縮器５９におい
て、冷却水６０によつて冷却されて凝縮する。冷
凍機が運転される条件において得られる温度の冷
却水６０で凝縮させるためには、再生器５８〜精
留塔５７〜凝縮器５９側の操作圧力はやや高圧
（例えば、アンモニア凝縮温度を40℃とする場合
には、15.9Kgｆ／cm²abs）とする必要がある。
この操作圧力と、再生器内溶液濃度に対応して再
生器内溶液沸点が決まり、再生器５８の熱源に必
要な温度も定まる。凝縮器５９で凝縮したほぼ純
粋なアンモニア液５６は、一部は精留塔５７へ還
流５６ａされるが、大部分は膨張弁６１を経由し
て蒸発器５０へ流入し、蒸発する。精留塔５７の
塔底液６２は弱溶液５４として再生器５８から抜
出されて、吸収器５２から精留塔５７へ来る強溶
液５５と熱交換されて吸収器５２へ送られる。以
上が基本的なサイクルであり、運転制御面と効率
向上の面から、受液器６３や強溶液タンク６４な
どのタンク類、付加熱交換器類が付帯する場合が
ある。６５は減圧弁、６６は強溶液ポンプ、６７
は還流ポンプ、６８はフローダウン、６９は廃熱
を示す。

発明が解決しようとする問題点 従来、０℃以下の低温を得るための冷凍は、フ
ロン等を冷媒とする圧縮式冷凍機が圧倒的に多か
つた。しかし、太陽熱、地熱、あるいは各種のプ
ロセス廃熱や余剰熱を利用する吸収冷凍機は省エ
ネルギー性が高いので、今後、大いに伸長すると
考えられるが、そのためには、次の３点の改善が
不可欠である。

Ａ 熱効率を低下させることなく、出来るだけ低
温の熱源で駆動し得るようにすること。

Ｂ 熱効率を低下させることなく、設備コストを
低廉ならしめること。

Ｃ 設備コストを上昇させることなく、熱効率を
向上させこと。

このためには、(イ)機器構成およびその配置が出
来るだけシンプルで配管も最小であること、(ロ)各
熱交換器の温度差を小さく設計しても高い伝熱係
数を与える熱交換方式であること、(ハ)熱交換器内
で溶液側の混合を起さず、有効温度差を最大とす
る熱交換方式であること、などが重要となる。こ
のような観点から第６図の従来例を見た時、上述
の要求を満すものでないことは明らかである。

問題点を解決するための手段 上記問題点を解決すべく本発明における低温吸
収式冷凍機は、冷媒としてアンモニアを用い、吸
収液としてアンモニア水溶液を用いる低温吸収式
冷凍機において、縦型シエル・アンド・チユーブ
式蒸発器を設けると共に、この蒸発器の直下に縦
型シエル・アンド・チユーブ式吸収器を設け、前
記蒸発器は、アンモニア液を受入れる上部液室
と、この上部液室からのアンモニア液で管内に流
下液膜を形成する伝熱管とを有すると共に、胴側
に被冷凍流体の導入部を形成し、前記吸収器は、
吸収液を受入れる上部液室と、この上部液室から
の吸収液で管内に流下液膜を形成すると共に前記
蒸発器からのアンモニア蒸気および蒸発残液を受
入れる伝熱管を有すると共に、胴側に冷却水を下
部より上方へ通す冷却水路を形成し、前記蒸発器
に並列する精留塔を設けると共に、この精留塔の
直下に縦型シエル・アンド・チユーブ式再生器を
配設し、前記再生器は、精留塔の底液で管内に流
下液膜を形成する伝熱管を有すると共に、胴側に
熱源流体路を形成し、この再生器の下部から吸収
器の上部液室に弱溶液を供給する弱溶液供給路
と、前記吸収器の下部から精留塔へ強溶液を供給
する強溶液供給路との間に熱回収器を設け、前記
精留塔塔項より高い位置で且つ精留塔と蒸発器と
の間に横型シエル・アンド・チユーブ式凝縮器を
配設し、この凝縮器は、冷却水を横方向に流す伝
熱管を有すると共に、胴側に前記精留塔より出る
精製アンモニア蒸気の導入路を形成し、前記凝縮
器で生じたアンモニア液の一部を精留塔塔項に還
流すると共に、残部を前記蒸発器の上部液室に導
入すべく構成している。

作 用 かかる本発明構成によると、縦型シエル・アン
ド・チユーブ式蒸発器の伝熱管内導入されるアン
モニア液はこの伝熱管内で流下液膜を形成しなが
ら流下する間に蒸発し、胴側に導入した被冷凍流
体を冷し得る。そして蒸発器の直下に配設した縦
型シエル・アンド・チユーブ式吸収器の伝熱管内
に導入された吸収液（弱溶液）は、この伝熱管内
で流下液膜を形成し、さらに流下液膜となした吸
収液は前記蒸発器からのアンモニア蒸気および蒸
発残液を受入れてアンモニア蒸気を吸収させ得
る。その際に発生する吸収熱は胴側下部より上方
へ通す冷却水に廃棄し得、また吸収器下部より抜
出した強溶液は強溶液ポンプで昇圧されたのち熱
回収器を経由して精留塔へ供給される。精留塔の
塔底液は、再生器の伝熱管内に流下液膜を形成す
るように導入されると共に、再生器の胴側に導入
された熱源流体から熱を受けてアンモニアと水蒸
気混合蒸気を発生させ、この混合蒸気は、再生器
の伝熱管内を溶液と対向して上昇し、精留塔下部
に導入される。また再生器の下部液室にたまつた
弱溶液は熱回収器とを経由して吸収器の上部液室
に送られる。そして精留塔々項より出る精製アン
モニア蒸気は、横型シエル・アンド・チユーブ式
凝縮器の胴側に導入され、凝縮器の伝熱管内を流
れる冷却水によつて凝縮され、凝縮したアンモニ
ア液の一部は重力によつて精留塔々項に還流され
ると共に、残部分は蒸発器の上部液室に導入され
る。

実施例 以下に本発明の一実施例を第１図〜第５図に基
づいて説明する。

第１図に本発明による低温吸収式冷凍機の機器
構成、機器配置および機器形式を示す。

先ず、蒸発器１は、縦型のシエル・アンド・チ
ユーブ形の熱交換器とし、上部液室２にアンモニ
ア液３を供給し、伝熱管４の管内に液膜を形成さ
せる液分布器５を管上端に取付けている。アンモ
ニア液３は伝熱管４の内面を液膜として流下しな
がら、管外の流体６より熱を奪いながら低温で蒸
発する。蒸発したアンモニアの蒸気７は、伝熱管
４の中心部を液と並流で下方へ流れ管下端部より
流出する。液膜として流下するアンモニア液３は
蒸発が進むにつれて流量が減少し、液膜厚さは次
第に薄くなる。管下方部での液膜の破断によつて
伝熱面の濡れが悪くなることを避けるために、こ
の場合の伝熱管４としては、管内面を多孔質化し
た管、管長手方向又は円周方向に多数の細溝を付
けた管、管長手方向に溝を形成するようなひだを
多数付けた管などを使用する。外部に冷熱を持ち
出すための流体６としては、エチレングリコール
溶液、塩化カルシウム溶液などを使用せず、発生
させる低温の温度条件に対して最適なフロンを使
用する。第１図ではフロンＲ−１２を使用すると
している。ユースポイントでプロセスより熱を奪
つて（プロセスを冷却して）蒸発したフロン蒸気
６Ａは、蒸発器１の胴側に流入し、低温となつて
いる伝熱管４の外面で凝縮し、凝縮潜熱を管内の
アンモニア液３に与える。フロンは清浄であり、
伝熱面を汚さないが、熱伝導率が小さいため凝縮
伝熱係数が小さくなる。このため、伝熱管４の外
面はフロンの凝縮伝熱を促進する形状とする必要
がある。このような効果を有する伝熱面形状とし
ては、縦方向のひだを多数つけた形状がよい。管
内面のアンモニア液３の液膜の偏流を防ぎ、管外
面におけるフロンの凝縮伝熱を促進する伝熱管４
として、第２図に示す両面ひだ付伝熱管４が最適
である。ここで６Ｂはフロン凝縮液、３ａはアン
モニア液流下液膜を示す。

このような、本発明による蒸発器１を第６図に
示さている従来の蒸発器５０と対比させて、その
特長を説明する。第６図から明らかなように、従
来のアンモニア吸収式冷凍機の蒸発器５０は、横
型シエル・アンド・チユーブ形の熱交換器で、胴
側でアンモニアを蒸発させ、管内に冷却流体（ブ
ラインなど）を通すものとなつている。この場合
管内のブライン側の汚れ係数が大きくなること、
設計温度差を小さくした場合、胴側アンモニアの
沸騰伝熱係数が小さくなること、などの欠点があ
る。更に、一般に、蒸発器５０に流入するアンモ
ニア液５６はほぼ純粋に精留されているものであ
るが、なお微量の水分（例えば0.1％程度）が残
留しているため、この水分が蒸発器５０内に蓄積
して蒸発温度を上昇させないように、蒸発器５０
内からアンモニア液５６と共に残留している水分
を除去する必要がある。従来の方法による蒸発器
５０では、胴側で蒸発する液体の混合が激しいた
め、蒸発器５０内のアンモニア液５６中の水分は
ほぼ均一となつており、蒸発温度に対する水分の
影響を小さくするためには、水分濃度の小さいア
ンモニア液５６をそのままブローせざるを得ず、
一定量の水分除去のためにブローされるアンモニ
ア液５６の流量が大となる。このことは、折角熱
エネルギーを消費して精留されたアンモニア液５
６のうち、蒸発（による冷凍）に利用されないも
のの比率が大きくなることを意味しており、吸収
式冷凍機としての熱効率の低下をもたらす。一
方、本発明の吸収式冷凍機に使用する蒸発器１の
場合には、流入したアンモニア液３は伝熱管４内
を液膜として流下しながら蒸発し、含有される水
分は管下方に行くに従つて濃度が大となるが、蒸
発するアンモニア液３の上下方向の混合がないた
め、水分の影響による蒸発温度の上昇は、管下端
近くに限定されることになる。また、設計上計画
した水分濃度（蒸発温度）に達した少量の液は未
蒸発のまま管下端からしたたり落ち、自動的に最
小量の液がブローされることになる。即ち、本発
明の場合は、水分が最も高くなつた状態でブロー
するため少量のブローですみ、冷凍機の熱効率に
与える影響も少く、平均蒸発温度に対する影響も
少い。また、伝熱性能的には、フロンの凝縮とア
ンモニアの流下液膜蒸発の組合せであることか
ら、汚れ係数が小さくなり、設計温度差の大小に
係らず総括伝熱係数はほぼ一定で、両面ひだ付き
伝熱管の作用により高い価をとることができる。

次に吸収器８は、やはり縦型のシエル・アン
ド・チユーブ形の熱交換器とし、第１図に示すよ
うに、上述した蒸発器１の下部に直接連結して、
又は、短い配管を介して連結して配置される。吸
収器８の上部液室９には再生器２１の下部液室２
６から圧力差を利用して送られる弱溶液１３が、
吸収器８の下部液室１０から強溶液ポンプ１１に
よつて精留塔２０へ送られる強溶液１２と熱回収
器２８で熱交換し、温度を下げられた状態で供給
される。この弱溶液１３は、伝熱管１４の上端に
取付けてある液分布器１５によつて、伝熱管１４
内面を流下する液膜とされる。一方、蒸発器１の
下部より流出するアンモニア蒸気７および少量の
ブローダウン液（水分をやや多く含むアンモニア
液）は、そのまま吸収器８の上部に流入し、ブロ
ーダウン液は弱溶液１３と混合し、アンモニア蒸
気７は伝熱管１４内の中心部を液膜として流下す
る弱溶液１３と並流に下方へ流れながら、次第に
弱溶液１３に吸収され、伝熱管１４下端に至るま
でに全量吸収される。ブローダウン液流量はアン
モニア蒸気流量に比べて少量であるから、上部液
室９において弱溶液１３に混合されても、性能上
全く問題ない。アンモニア蒸気７が弱溶液１３に
吸収される際には吸収熱が発生し、溶液温度は上
昇しようとするが、溶液温度が上昇しては吸収能
力が低下するので、胴側に冷却水１６を通して冷
却する。弱溶液１３は管内を流下しながらアンモ
ニア蒸気７を吸収するので、溶液中のアンモニア
濃度は増大し、管下端では強溶液１２の組成とな
る。強溶液１２の組成に近い管下端近くの溶液に
なおアンモニア吸収能力を充分持たせるために
は、より冷却を行うことが必要である。即ち、吸
収器８においては、下方程、溶液温度を下げるこ
とが重要であるために、胴側に通す冷却水１６
は、下方より上方へ、管内溶液に対して対向流と
することが重要である。

伝熱管１４内の流下液膜によるアンモニア蒸気
の吸収において、性能向上のうえで重要なこと
は、液膜流に乱れを与えることである。ほぼ純粋
なアンモニア蒸気７の吸収であるので、気相側に
物質移動抵抗はほとんどない。液膜を形成してい
るのはアンモニア水溶液であつて、粘度も大きく
なく、熱伝熱率は大きいので、液膜における熱の
伝達はかなり大きい。しかし、液膜の表面に吸収
されたアンモニア３が液膜全体に拡散する過程で
の液相側の物質移動抵抗はかなり大きく、液膜厚
さ全体について平均した濃度に比べて、液膜表面
近くでのアンモニア濃度がかなり高くなり、吸収
の性能を低下させる。従つて液膜に乱れを与え吸
収性能を向上させるために、伝熱管１４として第
３図に示すコルゲート管を使用することが最も望
ましい。この場合、コルゲート管につけられた内
面の溝の深さＨは１mm〜３mm、溝のピツチＰは５
mm〜20mmが最適である。また、コルゲート管が使
用されない時には、第４図に示すように平滑管１
４ａ内に示すねじれ板１４ｂを挿入したり、第５
図に示すようにらせん状の線材１４ｃを挿入する
ことも大いに有効である。

胴側については、一般には多数の欠円バツフル
によつて、冷却水１６の流速を上げ、伝熱管１４
に実質的に直交する上流れとし、境膜伝熱係数を
上げる方法が採えられる。しかし、この場合、冷
却水１６の水質にもよるが、伝熱管１４の下面に
は冷却水１６に起因する汚れが蓄積するので、設
計上、かなり大きな汚れ係数を見込まなければな
らず、又、定期点検時のクリーニングについても
胴側に対しては機械的な方法は採用され難いので
化学洗浄によらざるを得ず、メインテナンス・コ
ストの増大をまねく。本発明では、この胴側を固
液の流動層として、冷却水流速が小さくても高い
伝熱係数を得、また冷却水１６に起因する汚れを
蓄積させない方法としている。胴側の下部冷却水
入口のすぐ上に、粒子が通り抜けないような孔を
多数あけた粒子支持用のバツフル１８を設ける。
その上方に、設計流速に対応させて密度、粒度を
選定した粒子を、管板間高さの1/3程度充填して
おく。冷却水１６を通水した時、この粒子層１７
は膨張して胴側全体に広がり、流動層となる。粒
子はおだやかに振動しながら浮遊して伝熱管１４
の表面にも接触する。このため、低流速において
も伝熱係数は大となり、また汚れの蓄積も生じな
い。粒子の流出を防ぐために、上部冷却水出口の
すぐ下方に、粒子の通過しない孔を多数あけた粒
子流出防止用のバツフル１９を設ける。場合によ
つては、冷却水出口配管途中に液体サイクロンを
設けて流出粒子を補集し、これを吸収器胴側に返
す方法も有効である。使用する粒子は、砂、ガラ
ス、スチールボール、鉛粒子など、ある程度強度
がなるものであれば何でも利用できる。粒子径と
しては0.5mm〜５mm位のものが適当で、個々の具
体的な設計条件毎に、良好な流動状態が得られる
ものを選択する。

以上説明した本発明の吸収式冷凍機の吸収器８
を第６図の従来の吸収器５２と比較する。従来の
ものは、横型シエル・アンド・チユーブ形熱交換
器の胴側上部より弱溶液５４とアンモニア蒸気５
１を流入させ、胴側管束上部より降せて管束を濡
しながら、したたり落ちる弱溶液５４にアンモニ
ア蒸気５１を吸収させ、管内に通す冷却水５３に
よつて吸収熱を除去するものである。従来のもの
の欠点としては(イ)管束の全体にわたつて伝熱管外
面を均一に濡すように弱溶液５４を分散させるこ
とが困難であること、(ロ)流下する弱溶液５４と管
内の冷却水５３の流れを対向流とすることが困難
であること、(ハ)吸収器５２に流入するアンモニア
蒸気中の微量の非凝縮ガス（冷媒および吸収液の
充填時に混入する微量空気や、運転中に機器を構
成する金属の湿潤酸化などによつて生じる水素な
ど）が吸収性能に悪影響を与えないように、これ
らをベントする必要があるが、従来方式の吸収器
５２では、この非凝縮ガスが濃縮された状態でベ
ントすることが困難である。胴側の気体の混合が
起りやすく、非凝縮ガスは全体にわたつて混合し
て蓄積してゆき、全体の吸収性能に悪影響を与え
やすく、この悪影響を防ぐためには、多量のガス
をベントする必要がある。

本発明による吸収器８は、(イ)吸収液の全伝熱管
１４への均一な分配と、伝熱面全体にわたつて吸
収液による濡れを良効にできること、(ロ)液下する
溶液と管外冷却水１６の流れを対向流とすること
が容易であること、(ハ)吸収器８に流入するアンモ
ニア蒸気７中の微量の非凝縮ガスは、管内を吸収
液と並流で下方へ流れるに従つてアンモニア蒸気
７のみが選択的に吸収される結果、徐々に非凝縮
ガス濃度が高くなり、管下端部で最もその分圧が
高くなる。従つて、非凝縮ガスの吸収性能に対す
る影響は管下端部に限定され、この影響を防ぐた
めのベントは吸収器８の下部液室１０において溶
液液面より上部の器壁に設けたノズルより行うこ
とにより、比較的少量のガスをベントすることで
効果を上げることができる。その他の特長である
特殊伝熱管の使用による吸収性能の向上、胴側を
固液流動層とすることにより冷却水流速が低流速
の条件においても伝熱係数を高く維持し、汚れを
小さく維持する点について既に述べた。また吸収
器８を蒸発器１の直下に配置して、アンモニア蒸
気７と共に蒸発器・伝熱管４の下端よりしたたり
落ちるブローダウン液を自動的に受け入れる点に
ついても前述した。

次に精留塔２０については、本発明において基
本的な技術改善を行うものではない。従来から一
般の精留塔２０において使用される泡鐘や多孔板
などの棚段塔、あるいはラシヒリングやベルサド
ルなどの充填塔などで行う。しかし、一般の精留
塔に付帯するリボイラに相当する蒸発器２１につ
いては、精留塔２０の直下に配置し、精留塔２０
の回収器２２より流下する溶液を上部液室２３に
受入れ、垂直伝熱管２４の管内に液膜を形成させ
て流下させる。熱源流体２５は胴側に通す。第１
図には、熱源流体２５が蒸気（水蒸気あるいはそ
の他の有機および無機のプロセス流体蒸気）であ
る場合を示している。溶液は液膜で流下しながら
受熱して蒸発する。蒸発によつて発生する蒸気の
組成は、アンモニアが主成分で水蒸気が10〜20％
混つたものとなるが、この混合蒸気は発生した点
から反転して液膜で流下する溶液と対向して伝熱
管２４内の中心部を上昇し、伝熱管２４の上端か
ら上部液室２３を経由して精留塔２０の回収器２
２へ流下する。

従来技術としての再生器５８は、横型シエル・
アンド・チユーブ形熱交換器の胴側に溶液を導入
し、管内に熱源流体を導入して溶液を加熱蒸発さ
せるいわゆる満液式のものである。溶液と熱源流
体との温度差が大なる時は、沸騰が起つて、伝熱
係数が大きいが、廃熱利用などの場合のように小
さい温度差で設計する必要がある場合には、伝熱
係数は極端に低下するので伝熱面積が著しく増大
する。また、胴側の溶液は混合し易いため、発生
する蒸気は再生器出口液濃度とほとんど平衡の組
成のものとなるため、どうしても水分分圧が高目
となる。一方、本発明の吸収式冷凍機の再生器２
１では、液膜として流下する溶液の混合がほとん
どないため、発生する蒸気組成は、再生器入口液
に平衡なものから、再生器出口（下部液室）液に
平衡なものまで、伝熱管２４内の上端より順次変
化するので、平均的には水分分圧が小となる。ま
た、この蒸気は伝熱管２４内を溶液と対向して上
昇するので、精留塔２０の回収器２２に入る蒸気
としては、再生器入口（上部液室）における溶液
にほぼ平衡な組成のものとなり、従来技術による
ものに比べて水分分圧がかなり低くなる。このた
め、精留塔２０の性能設計上は有利となり、ま
た、再生器２１における水の蒸発量が減り、再生
器２１における必要熱量を減らすことができる。
さらに流下液膜の方式であるため温度差の如何に
係らず、高い伝熱係数を得ることができる。２７
は凝縮水を示す。

また、伝熱管２４として、吸収器８の項で説明
したコルゲート管を使用すること、又はねじれ板
１４ｂやらせん状線材１４ｃを平滑管１４ａ内に
挿入することによつて、更に液膜を乱して性能を
上げることができる。

また、熱源流体２５が高温液体である場合に
は、胴側を吸収器８の場合について説明した固液
流動層とする。更に、熱源流体２５が高温気体で
ある場合には、伝熱管２４は管外にフインをつけ
たフインチユーブとし、胴側のガスのフローパタ
ーンを改善するように適当に仕切板を設ける。再
生器２１の下部液室２６に流下した再生液である
弱溶液１３は、吸収器８との間の圧力差を利用し
て、熱回収器２８で強溶液１２と熱交換して冷却
され、減圧弁２９を経て吸収器８に送られる。

精留塔２０の濃縮部３０頂部より出る精製され
たアンモニア蒸気３３は、凝縮器３１の胴側に入
り、伝熱管３２内を流れる冷却水３５で冷却され
凝縮する。凝縮器３１の配置としては、精留塔頂
部より微かに高い位置に置き、凝縮したアンモニ
ア液３の精留塔々頂への還流３４はポンプを使用
せず重力によるものとし、システムを簡略化す
る。運転条件の変化による系内作動溶液の組成変
化を許すように、凝縮器３１の胴側底部に少量の
アンモニア液３を保持させる。平均溶液組成の変
化に対応して、凝縮器３１内のアンモニア液量が
変化することになる。凝縮したアンモニア液３
は、負荷に対応して、膨張弁３６を経由して蒸発
器１に流入し、蒸発潜熱として、被冷凍流体から
熱を奪つて低温で蒸発する。凝縮器３１は横型シ
エル・アンド・チユーブ形とし、蒸発器１と精留
塔２０の間に配置し、精留塔２０側にアンモニア
蒸気流入口を設け、蒸発器１側にアンモニア凝縮
液出口を設けるので、装置全体の設置高さも過度
に高くならず、流体の流れも極めて円滑となり配
管長も最短となる。この場合、伝熱管３２として
第３図のコルゲート管を使用すれば、凝縮器３１
をコンパクト化できる。

発明の効果 上記した本発明構成によると、機器構成および
その配置をシンプルにできると共に配管も最小に
でき、また各熱交換器の温度差を小さく設計して
も高い伝熱係数を与える熱交換方式にでき、さら
に熱交換器内で溶液側の混合を起さず、有効温度
差を最大とする熱交換方式にできる。その結果、
熱効率を低下させることなく、出来るだけ低温の
熱源で駆動し得るようにすることができ、また熱
効率を低下させることなく、設備コストを低廉な
らしめることができ、さらに設備コストを上昇さ
せることなく、熱効率を向上させることができ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図〜第５図は本発明の一実施例を示し、第
１図は一部切欠き正面図、第２図は要部の説明
図、第３図〜第５図は伝熱管の変形例を示す断面
図、第６図は従来例の説明図である。 １……蒸発器、２……上部液室、３……アンモ
ニア液、３ａ……アンモニア液流下液膜、４……
伝熱管、６……流体、６Ａ……フロン蒸気、７…
…アンモニア蒸気、８……吸収器、９……上部液
室、１１……強溶液ポンプ、１３……弱溶液、１
４……伝熱管、１４ａ……平滑管、１４ｂ……ね
じれ板、１４ｃ……線材、１６……冷却水、１７
……粒子層、２０……精留塔、２１……再生器、
２２……回収部、２４……伝熱管、２５……熱源
流体、２８……熱回収器、２９……減圧弁、３１
……凝縮器、３２……伝熱管、３３……アンモニ
ア蒸気、３４……還流、３５……冷却水、３６…
…膨張弁。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 冷媒としてアンモニアを用い、吸収液として
   アンモニア水溶液を用いる低温吸収式冷凍機にお
   いて、縦型シエル・アンド・チユーブ式蒸発器を
   設けると共に、この蒸発器の直下に縦型シエル・
   アンド・チユーブ式吸収器を設け、前記蒸発器
   は、アンモニア液を受入れる上部液室と、この上
   部液室からのアンモニア液で管内に流下液膜を形
   成する伝熱管とを有すると共に、胴側に被冷凍流
   体の導入部を形成し、前記吸収器は、吸収液を受
   入れる上部液室と、この上部液室からの吸収液で
   管内に流下液膜を形成すると共に前記蒸発器から
   のアンモニア蒸気および蒸発残液を受入れる伝熱
   管を有すると共に、胴側に冷却水を下部より上方
   へ通す冷却水路を形成し、前記蒸発器に並列する
   精留塔を設けると共に、この精留塔の直下に縦型
   シエル・アンド・チユーブ式再生器を配設し、前
   記再生器は、精留塔の底液で管内に流下液膜を形
   成する伝熱管を有すると共に、胴側に熱源流体路
   を形成し、この再生器の下部から吸収器の上部液
   室に弱溶液を供給する弱溶液供給路と、前記吸収
   器の下部から精留塔へ強溶液を供給する強溶液供
   給路との間に熱回収器を設け、前記精留塔塔項よ
   り高い位置で且つ精留塔と蒸発器との間に横型シ
   エル・アンド・チユーブ式凝縮器を配設し、この
   凝縮器は、冷却水を横方向に流す伝熱管を有する
   と共に、胴側に前記精留塔より出る精製アンモニ
   ア蒸気の導入路を形成し、前記凝縮器で生じたア
   ンモニア液の一部を精留塔塔項に還流すると共
   に、残部を前記蒸発器の上部液室に導入すべく構
   成したことを特長とする低温吸収式冷凍機。 ２ 蒸発器の伝熱管として、管内面を多孔質化し
   た管、または管長手方向または円周方向に多数の
   細溝を付けた管、または管長手方向に溝を形成す
   るひだを多数付けた管を使用することを特長とす
   る特許請求の範囲第１項記載の低温吸収式冷凍
   機。 ３ 被冷凍流体としてフロンを用い、蒸発器胴側
   にこのフロン蒸気を受入れて低温で凝縮させ、こ
   の低温のフロン液を冷凍を必要とする外部プロセ
   スへ送り、このフロン蒸発により外部プロセスを
   冷凍し、蒸発したフロン蒸気を蒸発器胴側に再び
   受入れることを特長とする特許請求の範囲第１項
   記載の低温吸収式冷凍機。 ４ 蒸発器の伝熱管として、両面ひだ付き管を使
   用することを特長とする特許請求の範囲第１項記
   載の低温吸収式冷凍機。 ５ 吸収器の伝熱管として、コルゲート管、また
   はねじれ板を挿入した平滑管、またはらせん状線
   材を挿入した平滑管を用いることを特長とする特
   許請求の範囲第１項記載の低温吸収式冷凍機。 ６ 吸収器の胴側を、砂、ガラスビーズ、金属粒
   子などを冷却水で流動化する固液流動層とするこ
   とを特長とする特許請求の範囲第１項記載の低温
   吸収式冷凍機。 ７ 吸収器の冷却水出口配管に液体サイクロンを
   設け、補集した粒子をサイクロンより抜出して吸
   収器の胴側へ戻すことを特長とする特許請求の範
   囲第６項記載の低温吸収式冷凍機。 ８ 吸収器の下部液室における強溶液液面より上
   部に、非凝縮ガス抽気弁の座を設けたことを特長
   とする特許請求の範囲第１項記載の低温吸収式冷
   凍機。 ９ 再生器の伝熱管として、コルゲート管、また
   はねじれ板を挿入した平滑管、またはらせん状線
   材を挿入した平滑管を用いることを特長とする特
   許請求の範囲第１項記載の低温吸収式冷凍機。 １０ 再生器における熱源流体として高温液体を
   用い、再生器胴側を砂、ガラスビーズ、金属粒子
   などを高温液体で流動化させる固液流体層とする
   ことを特長とする特許請求の範囲第１項記載の低
   温吸収式冷凍機。 １１ 再生器における熱源流体として高温ガスを
   用い、再生器の伝熱管として外面にフインを付け
   た伝熱管を用い、胴側のガス流れを改善する仕切
   板を設けることを特長とする特許請求の範囲第１
   項記載の低温吸収式冷凍機。 １２ 凝縮器の伝熱管としてコルゲート管を使用
   することを特長とする特許請求の範囲第１項記載
   の低温吸収式冷凍機。