JPH0712848Y2 - 吸収冷凍機 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本考案は、吸収冷凍機に係り、特に輻射空調方式を適用
するのに好適な吸収冷凍機に関する。

〔従来の技術〕

天井輻射空調方式は他の方式に比べて快適性、ペリメー
タ部の負荷処理、室内衛生面などの目的に適しているた
め近年、この空調方式を採用する建物が増加してきた。

この空調方式は、輻射パネルを天井面に設置し、人体・
壁・窓およびその他の顕熱負荷を輻射による熱移動によ
って処理を行なうものである。

したがって、冷房時は潜熱負荷を扱い、除湿を行う空調
方式と併用して行う必要がある。

一般に輻射パネルに供給する冷水温度は20℃程度であ
り、さらに潜熱負荷の処理を従来のファンコイルユニッ
ト方式のもので行うものとすると、上記20℃程度の冷水
に加え、さらに７℃以下の冷水が必要となる。

一方、吸収冷凍機で発生する冷水の温度は、冷水を生成
する蒸発器に対応する吸収器での作動流体（吸収液）の
濃度と温度で決定される。従来の吸収冷凍機は、各一基
の蒸発器および吸収器からなり、単一温度の冷水を発生
するので、２種類の温度の冷水を同時に得ることができ
なかった。このため第３図に示すようにそれぞれ異なる
温度の冷水を供給する２台の吸収冷凍機20を設けたシス
テムや、第４図に示すように、１台の吸収冷凍機20と、
それぞれ異なる温度の冷水を供給する２基の蓄熱槽を用
いるシステムが考案された。

〔発明が解決しようとする課題〕

吸収冷凍機を２台設置すると、クーリングタワー、燃料
供給設備を含むシステムの補助設備が２台分必要とな
り、コストが高くなる、装置の設置面積が増大するとい
う難点があった。また、蓄熱槽により、所望の温度の冷
水を供給すると、７℃の冷水を供給するには、吸収冷凍
機の供給冷水温度を７℃よりも低く（例えば４℃）する
必要があり、吸収冷凍機の効率低下が生ずる、蓄熱槽を
設けるため大きい設置面積を要する、蓄熱槽の熱容量の
ためにスタート遅れが生ずる、という難点があった。

本考案の課題は、１台の吸収冷凍機で、蓄熱槽を設ける
ことなく、２種類の温度の冷水を発生するにある。

〔課題を解決するための手段〕

上記の課題は、希溶液を加熱する高温再生器と、前記加
熱された希溶液から冷媒蒸気と中間濃溶液とを分離する
分離器と、該中間濃溶液を前記冷媒蒸気で加熱して新た
な冷媒蒸気を発生させる低温再生器と、該冷媒蒸気を凝
縮して液冷媒とする凝縮器と、該液冷媒を蒸発させる蒸
発器と、該蒸発器に内装され前記蒸発により蒸発熱を奪
われて冷却される冷水コイルと、前記蒸発器で蒸発した
冷媒蒸気を吸収液に吸収させ希溶液を生成する吸収器
と、を備えた吸収冷凍機に、前記分離器で分離された冷
媒蒸気および前記低温再生器で発生した冷媒蒸気を駆動
熱源とするエゼクタ冷凍装置を備えることにより達成さ
れる。

エゼクタ冷凍装置が、加熱コイルを内装し第２冷媒を収
容する第２冷媒発生器と、該第２冷媒発生器に駆動流体
入口を接続されたエゼクタと、該エゼクタの吸引流体入
口に接続され冷水コイルを内装した第２蒸発器と、前記
エゼクタの吐出口に接続して設けられた第２凝縮器と、
入口を前記第２凝縮器に接続し、吐出口を前記第２冷媒
発生器および前記第２蒸発器に接続された液冷媒ポンプ
と、を備え、前記加熱コイルの一端は冷媒蒸気管を介し
て分離器に他端は凝縮器にそれぞれ接続されてているこ
とと、凝縮器内に前記第２冷媒を加熱する第２冷媒加熱
コイルを設けたことと、を特徴とする請求項１に記載の
吸収冷凍機としてもよい。

また、冷媒蒸気管に分配調整可能な三方弁が設けられ、
該三方弁の一方の出口が低温再生器に、他方の出口が加
熱コイルに、それぞれ接続されている請求項２に記載の
吸収冷凍機としてもよい。

第２冷媒加熱コイルの入口側は液冷媒ポンプの吐出側に
接続され、出口側は第２冷媒発生器に接続されている請
求項２に記載の吸収冷凍機とすれば、効果的である。

〔作用〕

分離器で分離された冷媒蒸気の一部は、第２冷媒発生器
に内装された加熱コイルに流入して、第２冷媒蒸気を発
生させ、自身は凝縮されて凝縮器に流入する。発生した
第２冷媒蒸気は駆動流体入口を経て、エゼクタを駆動
し、エゼクタの吸引流体入口側に接続された第２蒸発器
内の気体を吸引する。吸引された気体は、エゼクタを駆
動した第２冷媒蒸気と混合され、第２凝縮器で凝縮され
第２液冷媒となった後、液冷媒ポンプで、第２蒸発器お
よび第２冷媒加熱コイルへ供給される。第２蒸発器に送
給された第２液冷媒は、第２蒸発器に内装された冷水コ
イルに散布され、冷水コイル内を流れる冷房用の流体か
ら熱を奪って蒸発する。蒸発した第２冷媒蒸気は、前述
のように、エゼクタによって吸引され、第２蒸発器内の
圧力は、所要の蒸発温度に相当する圧力に保持される。
冷水コイル内の冷房用の流体は熱を奪われて冷却され、
冷房の用に供される。第２冷媒加熱コイルに送給された
第２液冷媒は、低温再生器で発生して凝縮器に流入する
冷媒蒸気に加熱された後、第２冷媒発生器に流入し、該
第２冷媒発生器に内装された加熱コイル内を流れる冷媒
蒸気に再び加熱されて蒸発し、第２冷媒蒸気となって上
述のサイクルを繰り返す。

一方、分離器で分離された冷媒蒸気のうち、前記加熱コ
イルに送給されたあとの残りは、低温再生器に流入して
中間濃溶液を加熱し、新たに冷媒蒸気を発生させるとと
もに、自身は凝縮されて凝縮器に流入する。凝縮器に流
入した該冷媒は、低温再生器で発生して凝縮器に流入
し、前記第２冷媒加熱コイル内の第２冷媒を加熱して自
身は凝縮した液冷媒、および前記加熱コイルで凝縮して
凝縮器に流入する液冷媒とともに、蒸発器に流入し、蒸
発器に内装された冷水コイル上で蒸発して、冷水コイル
内を流れる冷房用の流体から熱を奪って蒸発する。冷水
コイル内を流れる冷房用の流体は熱を奪われて冷却さ
れ、冷房の用に供される。蒸発した冷媒蒸気は吸収器で
吸収液に吸収され、希溶液となって、高温再生器に還流
する。高温再生器に流入した希溶液は加熱されて分離器
へ入り、上述のサイクルを繰り返す。

すなわち、蒸発器の冷水コイル中の冷房用流体および第
２蒸発器の冷水コイル中の冷房用流体が冷却されるの
で、蒸発器、第２蒸発器の内圧を違えることにより、そ
れぞれ異なる温度で冷媒を蒸発させ、冷水の温度を二種
類の温度とすることができる。

分離器で分離される高温の冷媒蒸気を、分配調整可能な
三方弁を介して低温再生器および第２冷媒発生器に供給
すると、第２冷媒発生器への熱入力を変えてエゼクタの
駆動力を変化させることができる。エゼクタの駆動力が
変化すると、第２蒸発器での第２冷媒蒸発量、蒸発温度
を変化させることができる。

〔実施例〕

第１図により本考案の実施例を説明する。この二重効用
吸収冷凍機は、吸収システムとエゼクタシステムとから
なっている。吸収システムは従来知られているものと同
様に、希溶液を加熱する高温再生器３と、該高温再生器
３に接続され、加熱された希溶液から、冷媒蒸気と中間
濃溶液を分離する分離器13と、前記中間濃溶液と高温再
生器３に流入する前の希溶液とを熱交換させる溶液熱交
換器６と、該溶液熱交換器６を通過した中間濃溶液を分
離器13から冷媒蒸気管14を経て供給される冷媒蒸気で加
熱して新たに冷媒蒸気を発生させ濃溶液を生成する加熱
コイル4aを内装した低温再生器４と、該低温再生器４で
発生した冷媒蒸気および加熱コイル4aを通過した冷媒を
凝縮して液冷媒とする冷却コイル5aならびに第２冷媒加
熱コイル5bを内装した第１凝縮器５と、該第１凝縮器５
で生成された液冷媒を散布されて蒸発させる冷水コイル
1aを内装した第１蒸発器１と、該第１蒸発器１に連通し
て設けられ濃溶液に冷媒蒸気を吸収させて希溶液を生成
する吸収器２と、前記低温再生器４と前記吸収器２とを
溶液熱交換器６を介して連通し、吸収器２に濃溶液を供
給する濃溶液管19と、吸収器２の底部に接続して設けら
れ該吸収器２で生成された希溶液を溶液熱交換器６を経
て高温再生器３へ送給する溶液ポンプ７とを備えてい
る。

エゼクタシステムは、冷媒蒸気管14に介装された三方弁
15と、該三方弁15に接続して設けられ他端を前記第１凝
縮器５に接続された加熱コイル8aと、該加熱コイル8aを
内装する第２冷媒発生器８と、駆動流体入口であるノズ
ル10aを該第２冷媒発生器８に駆動流体管17で接続され
たエゼクタ10と、該エゼクタ10の吐出口であるディフュ
ーザ末広部10dに接続して設けられ、冷却コイル11aを内
装する第２凝縮器11と、該第２凝縮器11底部に入口側を
接続して設けられた第２冷媒ポンプ12と、該第２冷媒ポ
ンプ12の出口と前記第２冷媒発生器８を第２冷媒加熱コ
イル5bを介して連通する第２冷媒管18と、前記エゼクタ
10の吸引流体入口でもある混合部10bに接続して設けら
れ冷水コイル9aを内装した第２蒸発器９と、前記第２蒸
発器９に内装された冷媒散布器9bと前記第２冷媒管18を
連通する第２冷媒分岐管18aと、を含んでいる。高温再
生器３を含む配管経路と、エゼクタ10を含む配管経路は
分離されており、前者には第１冷媒を含む吸収液が収容
され、後者には第２冷媒が収容されている。又、三方弁
15は冷媒蒸気管14から流入する冷媒蒸気を、加熱コイル
4aと加熱コイル8aに振り分け調整可能に形成されてい
る。作動流体は、吸収サイクルに水−臭化リチウムの２
成分混合液、第２冷媒としてフロン11を用いた。

次に、上記構成の吸収冷凍機の動作を説明する。外部か
らの熱で高温再生器３内の希溶液が加熱され、分離器13
で中間濃溶液と高温の第１冷媒蒸気が発生する。中間濃
溶液は溶液熱交換器６で降温されたのち低温再生器４へ
流れる。一方、高温の第１冷媒蒸気の一部は、三方弁15
を経て吸収システムの低温再生器４内の加熱コイル4aに
流入し、残りはエゼクタシステム内の第２冷媒発生器８
内の加熱コイル8aへ流入し、ともに潜熱を奪われて凝縮
し、液冷媒となって第１凝縮器５へ流入する。

まず、吸収サイクルから説明すると、低温再生器４内の
中間濃溶液は、高温の第１冷媒蒸気の潜熱により加熱さ
れて新たな第１冷媒蒸気を蒸発させ、より濃度の高い濃
溶液となる。この濃溶液は溶液熱交換器６で降温後吸収
器２へ流入する。低温再生器４で発生した第１冷媒蒸気
は第１凝縮器５へ流入し、冷却コイル5a内を流れる冷却
水および第２冷媒加熱コイル内を流れる第２冷媒により
凝縮され、液冷媒となる。この液冷媒は、低温再生器４
で凝縮されて第１凝縮器５へ流入した液冷媒および加熱
コイル8aで凝縮されて第１凝縮器５へ流入した液冷媒と
ともに、第１蒸発器１へ流入し、冷水コイル1a内を流れ
る冷水から熱を奪って蒸発し、吸収器２の濃溶液に吸収
されて希溶液となる。この希溶液は溶液ポンプ７により
溶液熱交換器６へ送給され、昇温された後、高温再生器
３へ流入して吸収サイクルが一巡する。

エゼクタサイクルでは、加熱コイル8a内を流れる高温の
第１冷媒蒸気の潜熱により、第２冷媒発生器８内の第２
冷媒が加熱され、第２冷媒蒸気が発生する。この高圧の
第２冷媒蒸気は駆動流体管17を経てエゼクタ10のノズル
10aへ流入し、エゼクタ駆動蒸気としてノズル10aより超
音速となって低圧の混合部10bに噴射される。このと
き、噴射される蒸気の運動量によって第２蒸発器９から
低圧の第２冷媒蒸気が誘引され、噴射された蒸気と誘引
された蒸気とが混合部10bで混合される。混合された冷
媒蒸気は、速度は下がるものの、依然として超音速でエ
ゼクタ10のディフューザのど部10cに達して衝撃波を発
生して昇圧し、さらにディフューザ末広部10dで徐々に
圧力を回復して第２凝縮器11の凝縮圧力に達する。この
第２冷媒の混合蒸気は第２凝縮器に流入し、冷却コイル
11a内を流れる冷却水により凝縮される。凝縮した第２
冷媒は、第２冷媒ポンプ12より圧送され、第２蒸発器９
と第１凝縮器５に内装された第２冷媒加熱コイル5bとに
分配されて流入する。第２蒸発器９に流入した第２冷媒
は、冷水コイル9a内を流れる冷水から熱を奪って蒸発
し、前述のようにエゼクタ10の混合部10bへと誘引さ
れ、第２冷媒加熱コイル5bに流入した第２冷媒は、低温
再生器４で発生し、第１凝縮器に流入する冷媒蒸気によ
って加熱されたあと、第２冷媒発生器８へ流入して、加
熱コイル8a内を流れる高温の第１冷媒蒸気によって加熱
されて蒸発し、いずれもエゼクタ10の駆動蒸気となって
エゼクタサイクルが一巡する。

上述の動作により、吸収サイクルで輻射冷房用の冷水と
して用いられる20℃の冷水を発生され、エゼクタサイク
ルで除湿を目的とする冷水として７℃の冷水を発生させ
ることができる。

つまり、第１凝縮器５で、従来、冷却コイル5a内を流れ
る冷却水に捨てられていた、低温再生器で発生する冷媒
蒸気の潜熱を回収して、エゼクタサイクルへ利用し、冷
却に利用するのである。これは本システムの設計上、比
較的高い凝縮温度となっているため可能となる。フロン
11のモリエル線図である第２図を用いて更に説明する
と、吸収サイクルの低温再生器で発生する第１冷媒蒸気
が、第２冷媒加熱コイルを介して第２冷媒（フロン11）
に伝える熱量は図中ａ点からａ′点まで第２冷媒を加熱
するのに用いられ、第２冷媒発生器に内装された加熱コ
イル内を流れる第１冷媒蒸気が第２冷媒に伝える熱量
は、第２冷媒をａ′点からｂ点まで状態変化させるのに
用いられる。したがって、冷却コイル中を流れる冷却水
に捨てていた熱を回収して、冷凍に有効な第２冷媒蒸気
の量を増大させることができる。

本実施例においては、三方弁を設けて低温再生器と加熱
コイルへの分配比を調整可能とし、20℃と７℃の冷水の
発生量の比を負荷の状態に応じて変更可能としている
が、負荷の割合が略一定の場合は、三方弁を用いること
なく、オリフィス等の固定的な手段で、第１冷媒蒸気の
分配比を設定してもよい。

上述の実施例においては、７℃冷水の使用量よりも、20
℃冷水の使用量が大きい負荷を想定し、吸収サイクルで
20℃の冷水を、エゼクタサイクルで７℃の冷水を発生さ
せているが、エゼクタの形状を変更して、エゼクタの吸
引圧力すなわち第２蒸発器の圧力を変更することや、冷
水コイルの流量を調整することあるいは吸収サイクルの
冷却水温度の調整等により、エゼクタサイクルで20℃の
冷水を発生させ、吸収サイクルで７℃の冷水を発生され
ることも当然可能である。

〔考案の効果〕

請求項１に記載の本考案によれば、高温再生器で加熱さ
れた希溶液から分離された高温の冷媒蒸気及び低温再生
器で発生した冷媒蒸気を駆動熱源とするエゼクタ冷凍装
置が設けられたので、吸収冷凍機の吸収サイクルで生成
される冷水と別の温度の冷水を生成することが可能とな
り、１台の吸収冷凍機で２種類の温度の冷水を発生する
ことができる。

また、請求項２に記載の本考案によれば、請求項１に記
載の本考案において、エゼクタ冷凍装置の一部として、
分離器で生成された冷媒蒸気で第２冷媒を加熱する第２
冷媒発生器と、凝縮器内に配置されて第２冷媒を加熱す
る第２冷媒加熱コイルが設けられたので、凝縮器で外部
に放出されていた凝縮熱が回収され、請求項１に記載の
考案による効果に加え、冷凍に有効な第２冷媒蒸気の量
を増大させる効果がある。

また請求項３に記載の本考案によれば、請求項２に記載
の本考案において、高温の冷媒蒸気が分配調節可能な三
方弁を介して低温再生器及び第２冷媒発生器に供給され
るので、蒸発器での冷媒蒸発量、第２蒸発器での第２冷
媒蒸発量、蒸発温度を調整することが可能となり、請求
項２に記載の考案による効果に加え、輻射冷房とファン
コイル冷房の負荷の比率の変動に追従することが容易に
なるという効果がある。

さらに請求項４に記載の本考案によれば、請求項２に記
載の本考案において、液冷媒ポンプの吐出側が第２冷媒
加熱コイルを介して第２冷媒発生器に接続されるので、
第２冷媒加熱コイル内を流れる第２冷媒に十分な流速を
付与することが可能となり、請求項２に記載の考案によ
る効果に加え、凝縮器における冷媒から第２冷媒への熱
の移動に際し高い熱交換効率が得られ、成績係数が向上
する効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案の実施例を示す系統図、第２図はフロン
11のモリエル線図で、第３図、第４図は従来技術の例を
示す概念図である。 １……蒸発器（第１蒸発器）、1a……冷水コイル、２…
…吸収器、３……高温再生器、４……低温再生器、５…
…凝縮器（第１凝縮器）、5b……第２冷媒加熱コイル、
８……第２冷媒発生器、8a……加熱コイル、９……第２
蒸発器、9a……冷水コイル、10……エゼクタ、10a……
駆動流体入口（ノズル）、10b……吸引流体入口（混合
部）、10d……エゼクタの吐出口（エゼクタ末広部）、1
1……第２凝縮器、12……液冷媒ポンプ、13……分離
器、14……冷媒蒸気管、15……三方弁。

Claims (4)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】希溶液を加熱する高温再生器と、前記加熱
   された希溶液から冷媒蒸気と中間濃溶液とを分離する分
   離器と、該中間濃溶液を前記冷媒蒸気で加熱して新たな
   冷媒蒸気を発生させる低温再生器と、該冷媒蒸気を凝縮
   して液冷媒とする凝縮器と、該液冷媒を蒸発させる蒸発
   器と、該蒸発器に内装され前記蒸発により蒸発熱を奪わ
   れて冷却される冷水コイルと、前記蒸発器で蒸発した冷
   媒蒸気を吸収液に吸収させ希溶液を生成する吸収器と、
   を備えた吸収冷凍機において、前記分離器で分離された
   冷媒蒸気および前記低温再生器で発生した冷媒蒸気を駆
   動熱源とするエゼクタ冷凍装置を備えていることを特徴
   とする吸収冷凍機。
2. 【請求項２】エゼクタ冷凍装置が、加熱コイルを内装し
   第２冷媒を収容する第２冷媒発生器と、該第２冷媒発生
   器に駆動流体入口を接続されたエゼクタと、該エゼクタ
   の吸引流体入口に接続され冷水コイルを内装した第２蒸
   発器と、前記エゼクタの吐出口に接続して設けられた第
   ２凝縮器と、入口を前記第２凝縮器に接続し、吐出口を
   前記第２冷媒発生器および前記第２蒸発器に接続された
   液冷媒ポンプと、を備え、前記加熱コイルの一端は冷媒
   蒸気管を介して分離器に他端は凝縮器にそれぞれ接続さ
   れてていることと、凝縮器内に前記第２冷媒を加熱する
   第２冷媒加熱コイルを設けたことと、を特徴とする請求
   項１に記載の吸収冷凍機。
3. 【請求項３】冷媒蒸気管に分配調整可能な三方弁が設け
   られ、該三方弁の一方の出口が低温再生器に、他方の出
   口が加熱コイルに、それぞれ接続されていることを特徴
   とする請求項２に記載の吸収冷凍機。
4. 【請求項４】第２冷媒加熱コイルの入口側は液冷媒ポン
   プの吐出側に接続され、出口側は第２冷媒発生器に接続
   されていることを特徴とする請求項２に記載の吸収冷凍
   機。