JPH07133970A - 冷凍機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】吸収式冷凍機の小型化を図る。 【構成】再生器１は、内部に設けた再生器伝熱管４ａ，
再生器伝熱管４ａ上部に設置した溶液スプレヘッダ３，
下部に設けた溶液出口８より成る。凝縮器２は、内部に
設けた凝縮器伝熱管４ｂ，下部に設けた冷媒出口１１よ
り成る。この再生器１と凝縮器２の連絡通路に電動機に
より駆動する羽根車または圧縮機１２を設けてある。再
生器１で加熱源流体によって希溶液を濃縮する時に発生
した蒸気は、電動機により駆動する羽根車または圧縮機
１２により、昇圧され凝縮器２へ流入して、冷却源流体
に熱を奪われて凝縮液化して冷媒液になる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、冷凍機に係り、特に、
温熱源により溶液を濃縮し、この濃縮溶液を希釈する際
に、冷媒によって発生する冷熱を利用する吸収式冷凍機
に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の技術は再生器と凝縮器はほぼ同圧
力であった。再生器で加熱されて発生した蒸気は、凝縮
器へ微差圧圧力差により流入し、冷却水に熱を奪われて
凝縮，冷媒となっていた。この時の器内圧力は、冷却源
の温度により支配されている。

【０００３】また、蒸発器と吸収器もほぼ同圧力であっ
た。蒸発器で被冷却源の熱を奪い蒸発した蒸気，吸収器
へ微差圧圧力差により流入し、溶液に吸収されていた。
この時の器内圧力は、冷却源の温度および溶液の濃度に
より支配されている。

【０００４】関連する装置としては、カタログＮＯ．
「ＭＲ−３４１Ｘ，１９９０．５」「日立冷温水ユニッ
トコアラ」に記載の吸収式冷凍機がある。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】上記技術では、再生
器，凝縮器，蒸発器，吸収器の小型化を図るには、伝熱
管の伝熱性能の向上，溶液の濃度上昇が考えられる。し
かし、前者についてはある程度は可能であるが、大幅な
小型化は望めない。また、後者については、結晶の問題
があり、これも限界がある。

【０００６】上記技術では、再生器の加熱源温度の低温
度化，凝縮器，吸収器での冷却水温度の高温度化，蒸発
器での被冷却源の低温度化を図るには、伝熱管の伝熱性
能の向上，伝熱面積の向上が考えられる。しかし、前者
についてはある程度は可能であるが、大幅な向上は望め
ない。また、後者については、大型化，コストの増加を
伴い、これも限界がある。

【０００７】本発明の目的は、再生器と凝縮器の連絡通
路に圧縮機または電動機により駆動する羽根車を設ける
事により、再生器で溶液と加熱源の温度落差を大きくと
ると共に、凝縮器で冷媒と冷却源の温度落差を大きくと
り、小型化を図る。

【０００８】また、本発明の目的は、蒸発器と吸収器の
連絡通路に圧縮機または電動機により駆動する羽根車を
設ける事により、吸収器で、溶液と冷却源の温度落差を
大きくとると共に、蒸発器で冷媒と被冷却源の温度落差
を大きくとり、小型化を図る。

【０００９】また、本発明の目的は、再生器と凝縮器の
連絡通路に圧縮機または電動機により駆動する羽根車を
設ける事により、再生器で溶液と加熱源の温度落差を大
きくとり加熱源温度の低温度化を図ると共に、凝縮器で
冷媒と冷却源の温度落差を大きくとり冷却源の高温度化
を図る。

【００１０】また、本発明の目的は、蒸発器と吸収器の
連絡通路に圧縮機または電動機により駆動する羽根車を
設ける事により、吸収器で、溶液と冷却源の温度落差を
大きくとり冷却源の高温度化を図ると共に、蒸発器で冷
媒と被冷却源の温度落差を大きくとり被冷却源の低温度
化を図る。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記の問題点を解決する
ため、本発明は再生器と凝縮器の連絡通路に圧縮機また
は電動機により駆動する羽根車を設ける事により、強制
的に再生器の圧力を低下させ、かつ凝縮器の圧力を上昇
させる。こうする事により、再生器で溶液と加熱源の温
度落差を大きくとり、凝縮器で冷媒と冷却源の温度落差
を大きくとり、小型化を図る様にした。

【００１２】また、上記の問題点を解決するため、本発
明は蒸発器と吸収器の連絡通路に圧縮機または電動機に
より駆動する羽根車を設ける事により、強制的に蒸発器
の圧力を低下させ、かつ吸収器の圧力を上昇させる。こ
うする事により、吸収器で、溶液と冷却源の温度落差を
大きくとり、蒸発器で冷媒と被冷却源の温度落差を大き
くとり、小型化を図る様にした。

【００１３】また、上記の問題点を解決するため、本発
明は再生器と凝縮器の連絡通路に圧縮機または電動機に
より駆動する羽根車を設ける事により、強制的に再生器
の圧力を低下させ、かつ凝縮器の圧力を上昇させる。こ
うする事により、再生器で溶液と加熱源の温度落差を大
きくとり、凝縮器で冷媒と冷却源の温度落差を大きくと
り、加熱源温度の低温度化，冷却源の高温度化を図る様
にした。

【００１４】また、上記の問題点を解決するため、本発
明は蒸発器と吸収器の連絡通路に圧縮機または電動機に
より駆動する羽根車を設ける事により、強制的に蒸発器
の圧力を低下させ、かつ吸収器の圧力を上昇させる。こ
うする事により、吸収器で、溶液と冷却源の温度落差を
大きくとり、蒸発器で冷媒と被冷却源の温度落差を大き
くとり、冷却源の高温度化を図り、被冷却源の低温度化
を図る様にした。

【００１５】

【作用】再生器では、溶液が、器内圧力と加熱源温度と
交換熱量と伝熱面積のバランスからきまる溶液飽和温度
に相当する濃溶液の濃度まで濃縮され、蒸気を発生す
る。この時、再生器と凝縮器の連絡通路に設けた圧縮機
または電動機により駆動する羽根車により、強制的に再
生器の圧力は低下するため、同じ溶液飽和温度を得るに
は伝熱面積を小さくすればよい。つまり、交換熱量は一
定のまま、溶液飽和温度と加熱源温度の温度落差を大き
くとり、伝熱面積を小さくした事になる。

【００１６】凝縮器では、再生器で発生した蒸気が、器
内圧力と冷却源温度と交換熱量と伝熱面積のバランスか
らきまる蒸気飽和温度で凝縮して、冷媒になる。この
時、再生器と凝縮器の連絡通路に設けた圧縮機または電
動機により駆動する羽根車により、強制的に凝縮器の圧
力は上昇するため、同じ蒸気飽和温度を得るには伝熱面
積を小さくすればよい。つまり、交換熱量は一定のま
ま、蒸気飽和温度と冷却源温度の温度落差を大きくと
り、伝熱面積を小さくした事になる。

【００１７】吸収器では、溶液が、器内圧力と冷却源温
度と交換熱量と伝熱面積のバランスからきまる溶液飽和
温度に相当する希溶液の濃度まで希釈され、蒸気を吸収
する。この時、蒸発器と吸収器の連絡通路に設けた圧縮
機または電動機により駆動する羽根車により、強制的に
吸収器の圧力は上昇するため、同じ溶液飽和温度を得る
には伝熱面積を小さくすればよい。つまり、交換熱量は
一定のまま、溶液飽和温度と冷却源温度の温度落差を大
きくとり、伝熱面積を小さくした事になる。

【００１８】蒸発器では、伝熱管上へ散布された冷媒
が、器内圧力と被冷却源温度と交換熱量と伝熱面積のバ
ランスからきまる蒸気飽和温度で蒸発して、蒸気にな
る。この時、蒸発器と吸収器の連絡通路に設けた圧縮機
または電動機により駆動する羽根車により、強制的に蒸
発器の圧力は低下するため、同じ蒸気飽和温度を得るに
は伝熱面積を小さくすればよい。つまり、交換熱量は一
定のまま、蒸気飽和温度と被冷却源温度の温度落差を大
きくとり、伝熱面積を小さくした事になる。

【００１９】再生器では、溶液が、器内圧力と加熱源温
度と交換熱量と伝熱面積のバランスからきまる溶液飽和
温度に相当する濃溶液の濃度まで濃縮され、蒸気を発生
する。この時、再生器と凝縮器の連絡通路に設けた圧縮
機または電動機により駆動する羽根車により、強制的に
再生器の圧力は低下するため、同じ溶液飽和温度を得る
には加熱源温度を低下させれば良い。つまり、交換熱
量，伝熱面積，溶液飽和温度と加熱源温度の温度落差は
一定のまま、加熱源温度を低下した事になる。

【００２０】凝縮器では、再生器で発生した蒸気が、器
内圧力と冷却源温度と交換熱量と伝熱面積のバランスか
らきまる蒸気飽和温度で凝縮して、冷媒になる。この
時、再生器と凝縮器の連絡通路に設けた圧縮機または電
動機により駆動する羽根車により、強制的に凝縮器の圧
力は上昇するため、同じ蒸気飽和温度を得るには冷却源
温度を上昇させれば良い。つまり、交換熱量，伝熱面
積，蒸気飽和温度と冷却源温度の温度落差は一定のま
ま、冷却源温度を上昇した事になる。

【００２１】吸収器では、溶液が、器内圧力と冷却源温
度と交換熱量と伝熱面積のバランスからきまる溶液飽和
温度に相当する希溶液の濃度まで希釈され、蒸気を吸収
する。この時、蒸発器と吸収器の連絡通路に設けた圧縮
機または電動機により駆動する羽根車により、強制的に
吸収器の圧力は上昇するため、同じ溶液飽和温度を得る
には冷却源温度を上昇させればよい。つまり、交換熱
量，伝熱面積，溶液飽和温度と冷却源温度の温度落差は
一定のまま、冷却源温度を上昇した事になる。

【００２２】蒸発器では、伝熱管上へ散布された冷媒
が、器内圧力と被冷却源温度と交換熱量と伝熱面積のバ
ランスからきまる蒸気飽和温度で蒸発して、蒸気にな
る。この時、蒸発器と吸収器の連絡通路に設けた圧縮機
または電動機により駆動する羽根車により、強制的に蒸
発器の圧力は低下するため、同じ蒸気飽和温度を得るに
は被冷却源温度を低下させればよい。つまり、交換熱
量，伝熱面積，蒸気飽和温度と被冷却源温度の温度落差
は一定のまま、被冷却源温度を低下した事になる。

【００２３】

【実施例】以下、本発明の１実施例を図１および図２に
より説明する。

【００２４】図１は本発明の再生器，凝縮器の構造図で
ある。図２は本発明の再生器，凝縮器運転中のデューリ
ング線図である。再生器１は、内部に設けた再生器伝熱
管４ａ，再生器伝熱管４ａ上部に設置した溶液スプレヘ
ッダ３，下部に設けた溶液出口８より成る。凝縮器２
は、内部に設けた凝縮器伝熱管４ｂ，下部に設けた冷媒
出口１１より成る。再生器１と凝縮器２の連絡通路に電
動機により駆動する羽根車または圧縮機１２を設ける。

【００２５】加熱源流体入口５から加熱源流体を入れつ
つ、溶液入口７から希溶液を入れて溶液スプレヘッダ３
から再生器伝熱管４ａ上へ希溶液を散布する。希溶液は
加熱源流体により加熱され蒸気が発生し、希溶液は濃縮
され濃溶液に変化する。濃縮された濃溶液は、溶液出口
８から出ていく。加熱源流体は熱を奪われて温度が低下
し、加熱源流体出口６から流出する。発生した蒸気は、
電動機により駆動する羽根車または圧縮機１２により、
昇圧され凝縮器２へ流入する（入口蒸気１３，出口蒸気
１４）。一方、凝縮器伝熱管４ｂ内には冷却源流体が流
れており、蒸気は冷却源流体に熱を奪われて凝縮液化し
冷媒液になり冷媒出口１１から流出する。冷却源流体は
温度が上昇し冷却源流体出口１０から流出する。

【００２６】これを図２で説明する。図１の溶液入口７
の状態は反応前溶液（希）飽和点１９に相当し、図１の
濃縮したあとの溶液出口８の状態は反応後溶液（濃）飽
和点２０に相当する。この時の図１の加熱源流体入口５
は入口加熱源流体１７に相当し、図１の加熱源流体出口
６は出口加熱源流体１８に相当する。ここで発生した蒸
気は、羽根車または圧縮機で昇圧され凝縮器に入るが、
電動機により駆動する羽根車または圧縮機で昇圧される
ことによる揚程は、羽根車または圧縮機揚程３１に相当
する。この時の冷媒の凝縮液および図１の冷媒出口１１
の状態は、冷媒飽和点２７に相当する。図１のこの蒸気
を凝縮液化するための冷却源入口９は、入口冷却源流体
２５に相当し、図１の冷却源流体出口１０は出口冷却源
流体２６に相当する。ここで、電動機により羽根車また
は圧縮機が無いとすると、再生器側と凝縮器側の揚程分
の圧力差が生じなくなるため、反応前溶液（希）飽和点
と反応後溶液（濃）飽和点は、図２中の発明を適用しな
い場合の反応前溶液（希）飽和点２１，発明を適用しな
い場合の反応後溶液（濃）飽和点２２になり、冷媒飽和
点は図２中の発明を適用しない場合の冷媒飽和点２８に
なる。これからわかるように、本発明を適用する事によ
り、再生器側の反応後溶液（濃）と出口加熱源流体の温
度差が、適用しない場合の図２中の２４に比べて図２中
の２３になり、大きくなる。また、凝縮器側の冷媒と冷
却源出口流体の温度差が、適用しない場合の図２中の３
０に比べて図２中の２９になり、大きくなる。

【００２７】また、以下に本発明の第二の実施例を図３
および図４により説明する。

【００２８】図３は本発明の希釈器，蒸発器の構造図で
ある。図４は本発明の希釈器，蒸発器運転中のデューリ
ング線図である。希釈器３２は、内部に設けた希釈器伝
熱管３５ａ，希釈器伝熱管３５ａ上部に設置した溶液ス
プレヘッダ３４，下部に設けた溶液出口３９より成る。
蒸発器３３は、内部に設けた蒸発器伝熱管３５ｂ，蒸発
器伝熱管３５ｂ上部に設置した冷媒スプレヘッダ４０，
下部に設けた冷媒出口４２より成る。この希釈器３２と
蒸発器３３の連絡通路に電動機により駆動する羽根車ま
たは圧縮機４５を設けてある。

【００２９】被冷却源流体入口４３から被冷却源流体を
入れ、冷媒入口４１から冷媒を入れて冷媒スプレヘッダ
４０から蒸発器伝熱管３５ｂ上へ冷媒液を散布する。冷
媒液は被冷却源流体の熱を奪って蒸発し、被冷却源流体
は熱を奪われて温度が低下し、被冷却源流体出口４４か
ら流出する。発生した蒸気は、電動機により駆動する羽
根車または圧縮機４５により、昇圧され希釈器３２へ流
入する（入口蒸気４６，出口蒸気４７）。一方、希釈器
３２では、冷却源流体入口３６から冷却源流体を入れ、
溶液入口３８から濃溶液を入れて溶液スプレヘッダ３４
から希釈器伝熱管３５ａ上へ濃溶液を散布する。濃溶液
は流入してきた蒸気を吸収して、希釈され希溶液に変化
する。希釈された希溶液は、溶液出口３９から出てい
く。冷却源流体がこの時の反応熱を奪って温度が上昇
し、冷却源流体出口３７から流出する。

【００３０】これを図４で説明する。図３の溶液入口３
８の状態は反応前溶液（濃）飽和点５３に相当し、図３
の希釈したあとの溶液出口３９の状態は反応後溶液
（希）飽和点５４に相当する。この時の図３の冷却源流
体入口３６は入口冷却源流体５１に相当し、図３の冷却
源流体出口３７は出口冷却源流体５２に相当する。ここ
で発生した蒸気は、電動機により駆動する羽根車または
圧縮機で昇圧され凝縮器に入るが、電動機により駆動す
る羽根車または圧縮機で昇圧されることによる揚程は、
羽根車または圧縮機揚程４１に相当する。この時の図３
の蒸発器伝熱管35ｂ上へ散布された冷媒液および冷媒出
口４２の状態は、冷媒飽和点６１に相当する。図３の被
冷却源入口４３は、入口被冷却源流体５９に相当し、図
３の被冷却源流体出口４４は出口被冷却源流体６０に相
当する。ここで、電動機により駆動する羽根車または圧
縮機が無いとすると、希釈器側と蒸発器側の揚程分の圧
力差が生じなくなるため、反応前溶液（濃）飽和点と反
応後溶液（希）飽和点は、図４中の発明を適用しない場
合の反応前溶液（濃）飽和点５５，発明を適用しない場
合の反応後溶液（希）飽和点５６になり、冷媒飽和点は
図４中の発明を適用しない場合の冷媒飽和点６２にな
る。本発明を適用する事により、希釈器側の反応後溶液
（希）と出口冷却源流体の温度差が、適用しない場合の
図４中の５８に比べて図４中の５７になり、大きくな
る。また、蒸発器側の冷媒と被冷却源出口流体の温度差
が、適用しない場合の図４中の６４に比べて図４中の６
３になり、大きくなる。

【００３１】また、別の実施例として、吸収式冷凍機の
再生器と凝縮器の連絡通路、および蒸発器と吸収器の連
絡通路に電動機により駆動する圧縮機または羽根車を取
り付け、これによって再生器で、溶液と加熱源の温度落
差を大きくとると共に、凝縮器で冷媒と冷却源の温度落
差を大きくとり、かつ、これによって吸収器で、溶液と
冷却源の温度落差を大きくとり、蒸発器で冷媒と被冷却
源の温度落差を大きくとる事がある。これは、上記の二
つの実施例を組み合わせた例である。

【００３２】また、別の実施例として、吸収式冷凍機の
再生器と凝縮器の、連絡通路に圧縮機または電動機によ
り駆動する羽根車を取り付け、これによって再生器で、
加熱源の温度を低くできると共に、凝縮器で冷却源の温
度を高くする事がある。以下に図２により説明する。

【００３３】再生器と凝縮器の伝熱面積が発明適用前と
適用後で同じであるとする。まず、再生器側に注目する
と、伝熱面積が同じなので、反応後溶液（濃）と出口加
熱源流体の温度差は、発明適用前の２４と適用後の２３
が同じとなり、本発明を適用する事により発明適用前と
比べて、入口加熱源流体１７，出口加熱源流体１８共に
温度が低下する。次に、凝縮器側に注目すると、伝熱面
積が同じなので、冷媒と冷却源出口流体の温度差は、発
明適用前の３０と適用後の２９が同じとなり、本発明を
適用する事により発明適用前と比べて、入口冷却源流体
２５，出口冷却源流体２６共に温度が上昇する。

【００３４】また、別の実施例として、吸収式冷凍機の
蒸発器と吸収器の、連絡通路に圧縮機または電動機によ
り駆動する羽根車を取り付け、これによって吸収器で、
冷却源の温度を高くすると共に、蒸発器で被冷却源の温
度を低くする事がある。以下に図４により説明する。

【００３５】蒸発器と吸収器の伝熱面積が発明適用前と
適用後で同じであるとする。まず、吸収器側に注目する
と、伝熱面積が同じなので、反応後溶液（希）と出口冷
却源流体の温度差は、発明適用前の５８と適用後の５７
が同じとなり、本発明を適用する事により発明適用前と
比べて、入口冷却源流体５１，出口冷却源流体５２共に
温度が上昇する。次に、蒸発器側に注目すると、伝熱面
積が同じなので、冷媒と被冷却源出口流体の温度差は、
発明適用前の６４と適用後の６３が同じとなり、本発明
を適用する事により発明適用前と比べて、入口被冷却源
流体５９，出口冷却源流体６０共に温度が上昇する。

【００３６】また、別の実施例として、吸収式冷凍機の
再生器と凝縮器の連絡通路、および蒸発器と吸収器の連
絡通路に圧縮機または電動機により駆動する羽根車を取
り付け、これによって再生器で、加熱源の温度を低くで
きる、凝縮器で冷却源の温度を高くでき、かつ、これに
よって吸収器で、冷却源の温度と高くできると共に、蒸
発器で被冷却源の温度を低くする事がある。これは、上
記の二つの実施例を組み合わせた例である。

【００３７】

【発明の効果】本発明によれば、再生器，凝縮器，希釈
器，蒸発器の伝熱面積を小さくできる。これは、吸収式
冷凍機の小型化の効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の吸収式冷凍機の再生器，凝縮器の説明
図。

【図２】本発明の吸収式冷凍機の再生器，凝縮器のデュ
ーリング線図。

【図３】本発明の吸収式冷凍機の希釈器，蒸発器の説明
図。

【図４】本発明の吸収式冷凍機の希釈器，蒸発器のデュ
ーリング線図。

【符号の説明】

１…再生器、２…凝縮器、３…溶液スプレヘッダ、４ａ
…再生器伝熱管、４ｂ…凝縮器伝熱管、５…加熱源流体
入口、６…加熱源流体出口、７…溶液入口、８…溶液出
口、９…冷却源流体入口、１０…冷却源流体出口、１１
…冷媒出口、１２…電動機により駆動する羽根車または
圧縮機、１３…入口蒸気、１４…出口蒸気。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】吸収式冷凍機の再生器と凝縮器の、連絡通
   路に圧縮機または電動機により駆動する羽根車を取り付
   け、これによって前記再生器で、溶液と加熱源の温度落
   差を大きくとると共に、前記凝縮器で冷媒と冷却源の温
   度落差を大きくとることを特徴とする冷凍機。