JPH038465B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 (a) 産業上の利用分野 本発明は、真空タンク内に蒸発器、吸収器、低
温再生器および凝縮器が構成されている吸収式冷
凍機において、冷凍効率の向上と小型化を図ると
共に、天然エネルギーまたは廃熱エネルギーなど
を利用することができる一重二重効用組合せ吸収
式冷凍機に関する。

(b) 従来技術 従来、第１図に示すような二重効用吸収式冷凍
機１においては、吸収液ポンプ２を介して熱交換
器３に送液される吸収器４の稀吸収液５は、前記
熱交換器３の出口側分岐点６で分流され、一部は
低温再生器７に送液されて散布され、残部は高温
再生器８のバーナ９で加熱され、高温の冷媒蒸気
と濃吸収液となる。後者は気液分離器１０で冷媒
蒸気と濃吸収液に分離され、その冷媒蒸気は低温
再生器７の伝熱管１１に導入される。この冷媒蒸
気は低温再生器７内で散布されている稀吸収液を
加熱して冷媒を蒸発させると共に、冷媒蒸気は伝
熱管１１を流過する間に凝縮して凝縮器１２に導
出される。凝縮器１２では低温再生器７からの冷
媒蒸気が、冷却水の流過する伝熱管１３で凝縮さ
れ、これと前記伝熱管１１内の凝縮冷媒とが、蒸
発器１４に供給されかつ散布されるようになつて
いる。

このような吸収式冷凍機１は、常時、高温再生
器８のバーナ９を用いて高エネルギーを供給しな
ければ作動させることができず、無尽蔵にある太
陽の熱エネルギー、工場やビル内の廃熱エネルギ
ーなどを利用する省エネルギー運転をすることが
できない欠点がある。

このような欠点を解消するものとして、第２図
に示すような一重二重効用組合せ吸収式冷凍機２
０が提案されている。これは、低温熱交換器２１
から低温再生器７への管路に、太陽の熱エネルギ
ーなどを利用する低温熱源再生器２２を介在させ
たものであり、低温熱源再生器２２と高温再生器
８との組合せで一重二重効用組合せ運転させる場
合、高温再生器８のみで二重効用運転させる場合
または低温熱源再生器２２のみで一重効用運転さ
せる場合とが、可能となつている。

このような吸収式冷凍機２０において一重二重
効用組合せ運転させる場合は、吸収液ポンプ２を
介して低温熱交換器２１に送液される吸収器４の
稀吸収液５は、低温再生器７および低温熱源再生
器２２からの中間液と高温再生器８からの濃吸収
液との混合液により加熱された後、前記低温熱交
換器２１の出口の分岐点２３で分流され、その約
２／３の量の稀吸収液は次の分岐点２４に向けて送
液され、残部の約1/3は高温熱交換器２５の受熱
側に導入される。そして、分岐点２４へ送液され
た稀吸収液は、そこで低温熱源再生器２２に導入
されるものと低温再生器７に導入されるものとに
分流される。

上述の高温熱交換器２５に導入された稀吸収液
は、高温再生器８の戻りの高温濃吸収液で加熱さ
れた後、高温再生器８に導入され図示しないバー
ナの燃焼によつて冷媒を蒸発させ、稀吸収液は濃
吸収液となる一方、冷媒蒸気は低温再生器７の伝
熱管１１に導入される。低温熱源再生器２２に導
入された稀吸収液は、伝熱管２６内の太陽熱など
によつて加熱された温水により、冷媒を蒸発させ
て中間液となり、その冷媒蒸気は低温再生器７に
導入される。低温再生器７で散布される稀吸収液
は、伝熱管１１内の高温冷媒蒸気により加熱さ
れ、冷媒を蒸発させて中間液となる。なお、この
中間液は合流点２７で低温熱源再生器２２の中間
液と合流し、さらに、次の合流点２８で高温熱交
換器２５を通過した高温再生器８の濃吸収液と合
流した後、低温熱交換器２１の加熱側に導入され
る。その他の作動は前述した従来例と異なるとこ
ろはない。

上述の説明から判るように、高温再生器８のみ
で二重効用作動させる場合、つまり、天候が悪く
て太陽熱を利用することができないなどの理由
で、低温熱源再生器２２を作動させることができ
ない場合は、前記分岐点２４で分離された約1/3
の稀吸収液は、低温熱源再生器２２を通過するに
過ぎず、稀吸収液のまゝ合流点２７に戻される。
また、太陽の熱エネルギーやその他の廃熱エネル
ギーを十分利用できる場合は、低温熱源再生器２
２に導入される約1/3の稀吸収液から蒸発する冷
媒蒸気のみが凝縮器１２に送られ、高温再生器８
内は稀吸収液が通過するにすぎない。

このような一重二重組合せ吸収式冷凍機２０で
上述したような一重二重効用組合せ運転をする場
合、低温熱源再生器２２に導入される稀吸収液量
が約1/3と少なく、低温熱源再生器２２の中間液
の濃度、温度とも高くなり過ぎ、天然エネルギー
および廃熱エネルギーを低温度まで有効に利用で
きなくなる。また、低温熱源再生器２２の中間液
の温度が高くなり過ぎるため、この中間液に低温
再生器７からの中間液および高温再生器８からの
高温濃吸収液とを混合させて、低温熱交換器２１
で吸収器４からの低温の稀吸収液５に放熱しても
適正な温度に下がりきらない。したがつて、吸収
器４での散布濃液の温度が高くなり過ぎ、蒸発器
１４からの冷媒蒸気を吸収する効果が低下し、冷
却能力を十分に発揮できなくなる。したがつて、
これを回避するためには、吸収器４の伝熱管２９
内を流過する冷却水の温度を下げて運転する必要
があり、図示しない冷却塔が大型化する欠点があ
る。また、二重効用運転時稀吸収液５の一部は低
温熱源再生器２２を通過するだけで、そのまゝ吸
収器４へ戻るため冷凍サイクルを構成せず熱損失
が大きくなる。加えて、前記２つの分岐点２３，
２４における分流の適正な流量配分が難しく、低
負荷、低冷却水、低温水などのあらゆる運転状況
に応じて、稀吸収液の循環量が適正に追随して行
かず、高温再生器８の圧力変動が大きくなる。

また、一重効用運転をする場合、低温再生器７
から凝縮器１２へ送られる冷媒蒸気量が1/3と少
ないので、低温熱源再生器２２のみを作動させる
場合は冷凍能力が低下し、高温再生器８のみを作
動させる場合の、二重効用運転をする場合と同じ
冷凍能力をあげようとすると、その加熱量を増大
させるか、低温熱源再生器を大型化させなければ
ならない欠点がある。

(c) 発明の目的 本発明は上述の問題点を解決するためになされ
たもので、稀吸収液の分流を少なくしてその流量
配分を容易にすると共に、一重二重効用組合せ運
転時吸収器に帰還される散布濃液の温度を低下さ
せ、かつ、低温再生器における冷媒蒸気の発生を
より一層促進させ、冷凍効率の高い小型の一重二
重効用組合せ吸収式冷凍機を提供することを目的
とする。

(d) 発明の構成 本発明の特徴とするところは、熱交換器と低温
再生器との間の稀吸収液管路に、低温熱源を利用
して冷媒蒸気を発生させる低温熱源再生器を介在
させた一重二重効用組合せ吸収式冷凍機としたこ
とであり、さらに、第２の発明は上記の構成に加
えて、熱交換器と高温再生器との間の管路に、高
温再生器の高温濃吸収液により前記吸収器からの
稀吸収液を加熱することができる高温熱交換器を
介在させた一重二重効用組合せ吸収式冷凍機とし
たことである。

(e) 実施例 以下に本発明の一重二重効用組合せ吸収式冷凍
機を、その実施例に基づいて詳細に説明する。

第３図は本発明の一実施例である一重二重効用
組合せ吸収式冷凍機３０の系統図を示す。これは
第１図で説明した吸収式冷凍機に低温熱源再生器
３１を付加したものである。吸収器４からの稀吸
収液５を熱交換器３で加熱後、その一部を低温再
生器７へ残部を高温再生器８へ導くと共に、高温
再生器８からの濃吸収液と低温再生器７からの中
間液とを前記熱交換器３の加熱側に戻して混合
し、散布濃液として吸収器４に帰還させるように
なつていて、前記熱交換器３と低温再生器７との
間の稀吸収液管路３２に、外部から導入される太
陽熱などの天然または廃熱エネルギーなどを伝熱
管３３を介して利用し、冷媒蒸気を発生させる低
温熱源再生器３１が介在されている。なお、低温
熱源再生器３１内の冷媒蒸気および中間液をそれ
ぞれ凝縮器１２および低温再生器７とに導出する
２本の管路３４，３５が接続されている。

このような構成による一重二重効用組合せ運転
の作動は、次のようになる。

まづ、吸収器４の稀吸収液５は吸収液ポンプ２
により熱交換器３に導入され、加熱後その出口の
分岐点６で分流され、約1/2の稀吸収液は稀吸収
液管路３２を介して低温熱源再生器３１に導入さ
れる。そこで、伝熱管３３を介して加熱され、冷
媒を蒸発させて中間液となる。その冷媒蒸気は管
路３４を介して凝縮器１２に導入され、前記中間
液は管路３５を介して低温再生器７の散布装置３
６で散布される。前記分岐点６で分流された残り
の約1/2の稀吸収液は、管路３７を介して高温再
生器８に導入されて加熱され、高温の冷媒蒸気と
濃吸収液になり、気液分離器１０に導入される。
なお、稀吸収液の分岐点６における配分は実験な
どで予め確認した上で、管路３７あるいは稀吸収
液管路３２にオリフイスなどを介在させて流量の
調整がなされる。前記気液分離器１０で冷媒蒸気
と濃吸収液とが分離され、冷媒蒸気が低温再生器
７内の伝熱管１１に導入され、低温再生器７内で
散布される中間液はさらに冷媒を蒸気させる。前
記気液分離器１０内の濃吸収液は熱交換器３に戻
され、そこで前記低温再生器７から戻されてきた
中間液と混合され、前記稀吸収液５に放熱して冷
却された後、管路３８を介して散布濃液として吸
収器４の散布装置３９で散布される。

一方、低温熱源再生器３１のみを使用して高温
再生器８を使用しない一重効用の作動は、吸収器
４から稀吸収液の一部は単に高温再生器８を通過
し、残部の1/2の稀吸収液は低温熱源再生器３１
に導入される。また、高温再生器８のみを使用す
る二重効用の作動は、吸収器４からの稀吸収液の
一部は単に低温熱源再生器３１を通過し、残部の
１／２の稀吸収液は高温再生器８に導入される。

このような作動においては、前記低温熱源再生
器３１への稀吸収液の送液量を1/2とすることが
できるので、従来例のところで述べたような稀吸
収液量が1/3の場合に比べ、低温熱源再生器３１
内の中間液温度が高くなり過ぎることはなく、天
然エネルギーおよび廃熱エネルギーを低温度まで
有効に利用することができる。また、散布濃液の
温度が低くなるため、吸収器４における蒸発器１
４からの冷媒蒸気の散布濃液への吸収効果を向上
させることができ、図示しない冷却塔の容量を小
型化できる。また、二重効用専用運転時において
も、熱交換器３を通つた稀吸収液は全て冷凍サイ
クルを構成して循環するので、熱損失が少なくな
る。さらに、稀吸収液の分岐点を１個所にしたの
で、種々の負荷運転でも高温再生器８内の圧力変
動を小さく維持でき、適正な稀吸収液量に追随し
て運転することができる。

加えて、低温熱源再生器３１から導出される中
間液の量が多くその温度を従来例よりも低くする
ことができるので、対数平均温度差が大きくなり
伝熱管３３の伝熱面積も小さくできる。ちなみ
に、前記低温熱源再生器３１の伝熱面積の小さく
できることを理論的に説明すると、例えば、供給
される熱量が従来例と同じであれば、低温熱源再
生器３１の伝熱面積は、主に外部の熱エネルギー
を供給する液体の入口と出口の温度および稀吸収
液の入口温度と導出される中間液の温度との対数
平均温度差によつて決まる。すなわち、伝熱面積
を決める式は、 HS＝Ｑ／（Ｋ・Δtm） たゞし、 HS：伝熱面積 Ｋ：熱伝達率（ほゞ一定） Δtm：対数平均温度差 Ｑ：外部から供給される熱量（一定） となり、対数平均温度差Δtmが大きくなれば、
伝熱面積も小さくすることができるからである。
したがつて、低温熱源再生器３１を小型化するこ
とができる。

第４図は異なる発明の実施例である一重二重効
用組合せ吸収式冷凍機４０である。これは、上記
の発明の構成に加えて、吸収器４からの稀吸収液
が前記熱交換器３から高温再生器８に至るまでの
管路３７に、高温再生器８の高温濃吸収液により
稀吸収液５を加熱することができる高温熱交換器
４１を介在させたものである。

これによれば、熱交換器３からの稀吸収液５
は、高温再生器８に導入される前にさらに高温熱
交換器４１で、高温再生器８からの高温濃吸収液
により加熱されるので、冷媒蒸気を発生し易い状
態で高温再生器８に導入されることになる。その
後の作動は前述の発明と異なるところはない。

したがつて、冷凍効果の面では上述の発明と同
様であることに加えて、高温熱交換器４１を介在
させることによつて高温再生器８に導入される稀
吸収液の温度が一層高められるので、高温再生器
８で使用されるバーナ９の燃料消費量を減らすこ
とができると共に、高温再生器８で冷媒蒸気を多
く発生させることができ、冷凍効果の向上をより
一層図ることができる。

(f) 発明の効果 本発明は以上詳細に説明したように、熱交換器
と低温再生器との間の稀吸収液管路に、低温熱源
を利用して冷媒蒸気を発生させる低温熱源再生器
を介在させた一重二重効用組合せ吸収式冷凍機と
したので、低温熱源再生器の中間液温度を低くす
ることができ、コンパクトな低温熱源再生器とす
ることができる。また、冷却塔の容量を小型化す
ることができ、かつ、サイクル効率を上げること
により熱損失を少なくできると共に、稀吸収液系
統の分岐点が減るので種々の負荷運転においても
追随がよく、高い冷却効率で作動させることがで
きる。さらに、異なる発明は上記の構成に加え
て、熱交換器と高温再生器との間の管路に、高温
再生器の高温濃吸収液により前記吸収器からの稀
吸収液を加熱することができる高温熱交換器を介
在させたので、冷凍効果をさらに向上させること
ができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来例の二重効用吸収式冷凍機の系統
図、第２図は従来例の一重二重効用組合せ吸収式
冷凍機の系統図、第３図は本発明の一重二重効用
組合せ吸収式冷凍機の系統図、第４図は異なる発
明の系統図である。 ３……熱交換器、４……吸収器、５……稀吸収
液、７……低温再生器、８……高温再生器、３
０，４０……一重二重効用組合せ吸収式冷凍機、
３１……低温熱源再生器、３２……稀吸収液管
路、３７……管路、４１……高温熱交換器。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 吸収器からの稀吸収液を熱交換器で加熱後、
   その一部を低温再生器へ残部を高温再生器へ導く
   と共に、高温再生器からの濃吸収液と低温再生器
   からの中間液とを前記熱交換器の加熱側に戻して
   混合し、散布濃液として吸収器に帰還させる吸収
   式冷凍機において、 前記熱交換器と低温再生器との間の稀吸収液管
   路に、低温熱源を利用して冷媒蒸気を発生させる
   低温熱源再生器を介在させたことを特徴とする一
   重二重効用組合せ吸収式冷凍機。 ２ 吸収器からの稀吸収液を熱交換器で加熱後、
   その一部を低温再生器へ残部を高温再生器へ導く
   と共に、高温再生器からの濃吸収液と低温再生器
   からの中間液とを前記熱交換器の加熱側に戻して
   混合し、散布濃液として吸収器に帰還させる吸収
   式冷凍機において、 前記熱交換器と低温再生器との間の稀吸収液管
   路に、低温熱源を利用して冷媒蒸気を発生させる
   低温熱源再生器を介在させると共に、 前記熱交換器と高温再生器との間の管路に、高
   温再生器の高温濃吸収液により前記吸収器からの
   稀吸収液を加熱することができる高温熱交換器を
   介在させたことを特徴とする一重二重効用組合せ
   吸収式冷凍機。