JPH07139844A - 吸収冷凍機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】本発明の目的は、０℃程度の低温を必要とする
冷蔵に利用可能な吸収冷凍機を提供することにある。 【構成】伝熱管群を有する蒸発器３Ａ、３Ｂ、吸収器４
Ａ、４Ｂ、再生器１、凝縮器２、溶液循環ポンプ６、冷
媒スプレ−ポンプ７を接続する配管を備え、塩類水溶液
を吸収剤とする吸収冷凍機において、前記蒸発器３Ａ、
３Ｂの伝熱管群に吸収剤を混入した冷媒を散布するよう
構成したものである。 【効果】吸収剤混合手段により、蒸発器散布液冷媒に吸
収剤を混合することにより混合冷媒凍結温度を０℃以下
にすることが可能になり、冷蔵倉庫のなどの冷却熱源と
して吸収冷凍機の利用範囲が広くなる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は水冷媒の吸収冷凍機にか
かり、特に冷蔵倉庫や野菜の保存など、０℃〜５℃程度
の低温度利用に適した吸収冷凍機に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、０℃以下の低温を発生させる方法
としてはフロンＲ２２やアンモニアなど沸点が０℃以下
の冷媒を利用した吸収冷凍機がある。しかし、フロンＲ
２２はオゾン層の保護に不都合な冷媒で今後は使用が規
制されるべき冷媒であり、また、アンモニアは有毒な冷
媒である。さらに、再生器の圧力が大気圧よりも高圧で
丈夫な容器を必要とし、取扱いにも十分な注意が必要で
あるために、人口密集の狭い国土の日本では普及してい
ない。

【０００３】一方、水を冷媒とする吸収冷凍機は再生器
の圧力が真空のために極めて安全であり、ビル空調用熱
源機として広く普及している。その構成は基本的に、再
生器、凝縮器、蒸発器、吸収器、液熱交換器、溶液循環
ポンプなどを動作的に配管接続し、吸収剤には臭化リチ
ウムなどの吸湿性塩を用いている。再生器では吸収剤溶
液を都市ガスの燃焼ガスなどの熱源Ｈで加熱して沸騰さ
せ、発生した冷媒蒸気（水蒸気）を凝縮器２で冷却水で
冷却して凝縮液化させて液冷媒にする。このようにして
凝縮器で生成した液冷媒を蒸発器４に導き、伝熱管上に
散布して約４〜６℃で蒸発させその蒸発潜熱で管内を流
れる冷水を冷却して７℃程度の冷水を得て、冷房必要個
所に循環している。

【０００４】なお、この種のものとして関連するものに
は、たとえば特開平５−９３５５５号公報が挙げられ
る。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】上記従来の技術では冷
媒である水が凍結するために０℃程度の低温を必要とす
る冷蔵に利用できなかった。すなわち、０℃以下の蒸発
圧力のもとで冷媒である水を蒸発器４の管群上に散布す
る際に蒸発潜熱を冷媒自身から奪うために冷媒自身が凍
結してしまい、伝熱管上を流下しないためサイクルを構
成できなかった。

【０００６】本発明の目的は、０℃程度の低温を必要と
する冷蔵に利用可能な、低圧で安全に作動する吸収冷凍
機を提供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記目的は伝熱管群を有
する蒸発器、吸収器、再生器、凝縮器、溶液循環ポン
プ、冷媒スプレ−ポンプを動作的に接続した配管を備
え、塩類水溶液を吸収剤とする吸収冷凍機において、前
記蒸発器の伝熱管群に散布する冷媒は前記吸収剤を混入
する、ことによって達成される。

【０００８】また上記目的は、第１蒸発器、第２蒸発
器、第１吸収器、第２吸収器、再生器、凝縮器、溶液循
環ポンプ、冷媒スプレポンプを動作的に接続した配管を
備え、塩類水溶液を吸収剤とする吸収冷凍機において、
前記第１蒸発器で前記第２吸収器を冷却する熱交換関係
に配置するとともに、前記第２蒸発器で蒸発した冷媒蒸
気が前記第２吸収器に導入され、前記第１蒸発器で蒸発
した冷媒蒸気が冷却水で冷却される前記第１吸収器に導
入され、前記第２蒸発器に吸収剤混合手段を配置して、
散布冷媒が混合冷媒で熱媒体と熱交換させること、によ
って達成される。

【０００９】更に上記目的は、第１蒸発器、第２蒸発
器、第１吸収器、第２吸収器、再生器、凝縮器、液熱交
換器、溶液循環ポンプ、冷媒スプレ−ポンプを動作的に
接続した配管を備え、塩類水溶液を吸収剤とする吸収冷
凍機において、前記第１蒸発器の液冷媒で前記第２吸収
器を冷却する熱交換関係に配置するとともに、前記第２
蒸発器で蒸発した冷媒蒸気が前記第２吸収器に導入さ
れ、前記第１蒸発器で蒸発した冷媒蒸気が冷却水で冷却
される前記第１吸収器に導入され、前記第１蒸発器か
ら、前記第２蒸発器に送られる液冷媒流路に吸収剤混合
手段を配置して、前記第２蒸発器の散布冷媒が混合冷媒
で熱媒体と熱交換させること、によって達成される。

【００１０】更に上記目的は、第１蒸発器、第２蒸発
器、第１吸収器、第２吸収器、高温再生器、低温再生
器、凝縮器、液熱交換器、溶液循環ポンプ、冷媒スプレ
−ポンプを動作的に接続した配管を備え、塩類水溶液を
吸収剤とする吸収冷凍機において、前記第１蒸発器から
は冷水を生成させ、前記第２蒸発器からは前記第１蒸発
器で生成されるよりも低温のブラインを生成させ、２つ
の温度のことなる冷水を負荷側に接続すること、によっ
て達成される。

【００１１】更に上記目的は、第１蒸発器、第２蒸発
器、第１吸収器、第２吸収器、高温再生器、低温再生
器、凝縮器、液熱交換器、溶液循環ポンプ、冷媒スプレ
−ポンプを動作的に接続した配管を備え、塩類水溶液を
吸収剤とする吸収冷凍機において、前記第１蒸発器の液
冷媒または冷水で前記第２吸収器を冷却する熱交換関係
に配置するとともに、前記第２蒸発器で蒸発した冷媒蒸
気が前記第２吸収器に導入され、前記第１蒸発器で蒸発
した冷媒蒸気が冷却水で冷却される前記第１吸収器に導
入される構成にし、前記第１蒸発器から前記第２蒸発器
に送られる液冷媒流路に吸収剤混合手段を配置して、前
記第２蒸発器の散布冷媒が混合冷媒で熱媒体と熱交換さ
せ、前記第１蒸発器からは冷水を生成させ、前記第２蒸
発器からは前記第１蒸発器で生成されるよりも低温のブ
ラインを生成させること、によって達成される。

【００１２】

【作用】凝縮器で生成した液冷媒に吸収剤を混合して第
２蒸発器に導入すると、混合冷媒は沸点が上昇するが、
一方、凍結温度も低下するので０℃以下になっても凍結
しない性質になる。それ故、第２蒸発器において伝熱管
群上に散布された混合冷媒は蒸発温度が０℃以下になっ
ても凍結することなく伝熱管群上を流下して伝熱管内を
流れる被冷却媒体、例えば不凍液（ブライン）を冷却し
て約０℃の低温のブラインを供給できる。

【００１３】ここで、蒸発器の冷媒スプレ−ダクトに吸
収剤混合手段を配置したので、該混合冷媒の沸点及び凍
結温度検出手段により混合冷媒の凍結温度低下と沸点上
昇を把握し、被冷却媒体温度センサ−により把握した温
度と比較して、混合冷媒の吸収剤濃度を制御弁を開くこ
とにより薄くして機内圧力平衡温度を低温にするととも
に凍結温度を０℃に近付け、また、制御弁を開くことに
より濃度を濃くコントロ−ルして機内圧力平衡温度を高
温にするとともに凍結温度を０℃より低温側に下げ、混
合冷媒の沸点上昇による熱交換温度差が小さくなること
を制御して、交換熱量が多くなるようにコントロ−ルで
きる。

【００１４】第１蒸発器で第２吸収器を冷却する熱交換
関係に配置するとともに、第２蒸発器で蒸発した冷媒蒸
気が第２吸収器に導入され、また、第１蒸発器で蒸発し
た冷媒蒸気が冷却水で冷却される第１吸収器に導入され
る構成にし、第２蒸発器に吸収剤混合手段を配置して、
散布冷媒が混合冷媒で熱媒体と熱交換させたたので、第
１吸収器を冷却する冷却水は通常の冷却塔などでえられ
る約３２℃の冷却水で冷却できるようになり、また、吸
収剤濃度を結晶線付近まで高濃度に濃縮することなくサ
イクル構成が可能になる。すなわち、本発明の吸収冷凍
サイクルの一例を第３図のデュ−リング線図に表す。図
中の記号はサイクルの動作点で、構成機器に対応してい
る。図から明らかなように、本実施例のように第１蒸発
器の冷媒を純水冷媒にすると蒸発温度を約２０℃にで
き、第２吸収器の吸収温度約３５℃との熱交換温度差を
約１５Ｋに大きく取れる効果がある。なお、第１蒸発器
の散布冷媒が混合冷媒の場合では第１蒸発器の蒸発温度
が約２５℃であり、第２吸収器の吸収温度約３５℃とは
約１０Ｋの温度差となる。

【００１５】

【実施例】以下、本発明の実施例を図１，図２及び図３
によって説明する。

【００１６】吸収冷凍機は再生器１、凝縮器２、第１蒸
発器３Ａ、第２蒸発器３Ｂ、第１吸収器４Ａ、第２吸収
器４Ｂ、液熱交換器５、溶液循環ポンプ６などを動作的
に接続した配管を備えている。再生器１では吸収剤溶液
を蒸気や都市ガスの燃焼ガスなどで加熱沸騰させる加熱
手段Ｈが配置されている。再生器１で発生した冷媒蒸気
（水蒸気）は凝縮器２に導入され凝縮器伝熱管内を流れ
る冷却水ＣＷで冷却され凝縮液化されて液冷媒になる。
凝縮器２で生成された液冷媒は液冷媒導管１４を介して
第１蒸発器３Ａの第２吸収器４Ｂの冷却熱交換手段２０
上に散布されて蒸発し、冷媒蒸気は第１吸収器４Ａに導
かれる。また、該蒸発潜熱により冷却熱交換手段２０を
介して第２吸収器４Ｂが冷却される。第１蒸発器３Ａの
未蒸発冷媒は下部の冷媒タンク１５Ａに保持される。該
冷媒タンク１５Ａの底部と、冷媒スプレ−ポンプ７の吸
い込み管１６とは冷媒導管１７で連絡され、第２蒸発器
３Ｂに液冷媒が送られる。冷媒スプレポンプ７の吐出側
には冷媒スプレ−ダクト１８が接続され、また、吸収剤
混合手段９が配置されており、前記冷媒は混合冷媒とな
って第２蒸発器３Ｂの伝熱管群上には混合冷媒が散布さ
れる。未蒸発混合冷媒は混合冷媒タンク１５Ｂに貯えら
れ、再び冷媒スプレ−ポンプ７により吸引されて第２蒸
発器３Ｂの伝熱管群上に散布されて冷媒が蒸発し、その
際の蒸発潜熱により第２蒸発器３Ｂの伝熱管群内を流れ
るブラインを冷却する。該ブラインはポンプ１９により
冷蔵倉庫２１の空気ブライン熱交換手段２２へ送られ
て、冷蔵倉庫２１内の空気を冷却し、再び第２蒸発器３
Ｂの伝熱管群内に流入する。

【００１７】一方、再生器１で冷媒蒸気を発生して濃縮
された吸収液は溶液熱交換器５で希溶液と熱交換して低
温になり、まず、濃液導管２４を経由して第２吸収器４
Ｂの冷却熱交換手段２０上に散布されて第１蒸発器３Ａ
による冷媒の蒸発潜熱により冷却されるとともに第２蒸
発器３Ｂからの冷媒蒸気を吸収して薄くなる。この薄く
なった吸収液はさらに溶液スプレ−ポンプ８により第１
吸収器４Ａに送られ、第１吸収器４Ａの伝熱管群上に散
布されて管内を流れる冷却水に冷却されるとともに第１
蒸発器３Ａで蒸発した冷媒蒸気を吸収してさらに希釈さ
れて希溶液になり、ポンプサクション管２７を経由して
溶液循環ポンプ６により希溶液導管２５、溶液熱交換器
５を経由して再生器１に送られる。また、これらの冷凍
負荷情報は、冷凍機制御盤３０へ送られ、加熱源の制御
に用いる。すなわち、冷凍負荷が大きく、ブライン濃度
が高い時は熱入力を大きくし、ブライン濃度が低く、か
つ冷凍負荷が小さい場合は熱入力を制限するように制御
する。

【００１８】以上のようにサイクルは構成されている。
◆ここに、前記吸収剤混合手段９は希溶液導管２５と冷
媒スプレ−ダクト１８とを連絡する溶液導管２６と該溶
液導管２６に配置した流量制御弁１０、また、冷媒スプ
レ−ダクト１８と第１吸収器４Ａとを連絡する液冷媒ブ
ロ−管２８と該液冷媒ブロ−管２８に配置したブロ−量
制御弁１１，冷媒スプレ−ダクト１８に配置した液冷媒
の吸収剤濃度センサ−１２、ブライン出口温度センサ−
２９、演算制御装置１３から構成されている。

【００１９】また、冷却熱交換手段２０は第２吸収器４
Ｂと第１蒸発器３Ａとを熱交換させる手段で、水平なヒ
−トパイプ２３から構成され、第２吸収器４Ｂ側のヒ−
トパイプ２３管内で冷媒が凝縮し、その液冷媒が第１蒸
発器３Ａ側で蒸発してスム−スに熱交換させるものであ
る。

【００２０】次に作用について述べる。凝縮器２で生成
した液冷媒に吸収剤を混合して第２蒸発器３Ｂに導入す
ると、混合冷媒は沸点が上昇するが、一方、凍結温度も
低下するので０℃以下になっても凍結しない性質にな
る。それ故、第２蒸発器３Ｂにおいて伝熱管群上に散布
された混合冷媒は蒸発温度が０℃以下になっても凍結す
ることなく伝熱管群上を流下して伝熱管内を流れる被冷
却媒体、例えば不凍液（ブライン）を冷却して約０℃の
低温のブラインを供給できる効果を発揮する。

【００２１】ここで、第２蒸発器３Ｂの冷媒スプレ−ダ
クト１８に吸収剤混合手段９を配置したので、図２に示
すように、該混合冷媒の沸点及び凍結温度検出手段とし
て、吸収剤濃度センサ−１２と演算制御手段１３とによ
り混合冷媒の凍結温度低下と沸点上昇を把握し、被冷却
媒体温度センサ−２９により把握した温度と比較して、
混合冷媒の吸収剤濃度をブロ−量制御弁１１を開くこと
により薄くして凍結温度が０℃に近付くものの蒸発器内
圧力平衡温度が低温にでき、また、流量制御弁１０を開
くことにより濃度を濃くコントロ−ルして混合冷媒の凍
結温度を低温側に下げるとともに蒸発器内圧力平衡温度
が沸点上昇により熱交換温度差が小さくなることを制御
して、交換熱量が多くなるようにコントロ−ルできる。

【００２２】本実施例では弁１０、弁１１は電磁弁を利
用したが、電動弁による比例制御や小形ポンプによるコ
ントロ−ルによっても、混合冷媒の吸収剤濃度をコント
ロ−ルができることは明らかである。

【００２３】ここで、第１蒸発器３Ａで第２吸収器４Ｂ
を冷却する熱交換関係に配置するとともに、第２蒸発器
３Ｂで蒸発した冷媒蒸気が第２吸収器４Ｂに導入され、
また、第１蒸発器３Ａで蒸発した冷媒蒸気が冷却水で冷
却される第１吸収器４Ａに導入される構成にし、第２蒸
発器３Ｂに吸収剤混合手段９を配置して、散布冷媒が混
合冷媒で熱媒体と熱交換させたたので、第１吸収器４Ａ
を冷却する冷却水は通常の冷却塔などでえられる約３２
℃の冷却水で冷却できるようになり、また、吸収剤濃度
を結晶線付近まで高濃度に濃縮することなくサイクル構
成が可能になる。すなわち、本発明の吸収冷凍サイクル
の一例を図３のデュ−リング線図に表す。デュ−リング
線図は縦軸に純冷媒の圧力平衡飽和温度を取り、横軸に
である図中の記号はサイクルの動作点で、構成機器に対
応している。図から明らかなように、本実施例のように
第１蒸発器３Ａの冷媒を純水冷媒にすると蒸発温度を約
２０℃にでき、第２吸収器４Ｂの吸収温度約３５℃との
熱交換温度差を約１５Ｋに大きく取れる効果がある。な
お、第１蒸発器３Ａの散布冷媒が混合冷媒の場合では第
１蒸発器３Ａの蒸発温度が約２５℃であり、第２吸収器
４Ｂの吸収温度約３５℃とは約１０Ｋの温度差となるこ
とから、純冷媒を第１蒸発器３Ａで蒸発させる本実施例
は熱交換器の大きさを小形化する上で極めて効果があ
る。

【００２４】図４は本発明の他の実施例のサイクル系統
図である。図４において、図１と同じ記号の個所は同じ
機能を有するので説明を省略する。本実施例と図１に示
した実施例との違いは以下のとおりである。

【００２５】吸収冷凍サイクルの冷媒生成と吸収剤濃縮
過程をいわゆるパラレルフロ−２重効用吸収サイクルと
した点である。再生器１が高温再生器３１、該高温再生
器３１で発生した冷媒蒸気の凝縮潜熱を熱源とする低温
再生器３２の２個になり、それぞれに吸収溶液を並列
（パラレル）に供給して加熱し、冷媒蒸気を発生させて
濃縮させている。すなわち、高温再生器３１は外部熱源
Ｈにより吸収溶液を加熱して冷媒蒸気を発生し、低温再
生器３２の伝熱管内に導かれて凝縮液化し、凝縮器２に
流入する。低温再生器３２は高温再生器３１で発生した
冷媒蒸気の凝縮潜熱により吸収溶液を加熱して冷媒蒸気
を発生させ、発生した冷媒蒸気は凝縮器２に導かれて冷
却水で冷却されて凝縮液化し、低温再生器３２の伝熱管
内で凝縮した冷媒とともに第１蒸発器３Ａに送られる。
また、高温再生器３１の出入りの吸収溶液同士を熱交換
させる高温熱交換器３３が配置されて高温再生器３１へ
の加熱量を節約している。これらの冷媒生成と吸収剤濃
縮過程の改良により、高温再生器３１で発生した冷媒と
低温再生器３２で発生した冷媒が得られ、この冷媒を蒸
発器で冷凍作用に供することができるので、吸収冷凍機
を動作させるのに必要な熱エネルギ−を節約でき、効率
良く冷媒を生成できる。

【００２６】第１蒸発器３Ａは上部に液冷媒スプレ−装
置３４と下部に網状液冷媒跳上り防止板３５、３６、冷
媒液面スイッチ３８、冷媒スプレポンプ７Ａが配置さ
れ、前述の凝縮器２からの液冷媒導入管１４が接続さ
れ、エリミネ−タ３７を介して第１吸収器４Ａと接続さ
れている。第１蒸発器３Ａの液冷媒タンク１５Ａの低温
液冷媒は前記冷媒スプレ−ポンプ７Ａにより第２吸収器
４Ｂの伝熱管内を流れて管外の吸収液を冷却して温度が
上昇し、前記液冷媒スプレ−装置３４から第１蒸発器３
Ａ内の空間にスプレ−されて液冷媒の一部を蒸発させる
ことにより再び低温液冷媒になる。なお、冷媒液面スイ
ッチ３８は冷媒スプレ−ポンプ７Ａの液冷媒不足による
空転防止の安全スイッチである。第１蒸発器３Ａで蒸発
した冷媒はエリミネ−タ３７を介して第１吸収器４Ａの
吸収溶液に吸収される。

【００２７】以上のように第２吸収器４Ｂを冷却する構
成となっている。なお、冷媒スプレ−ポンプ７Ａの冷媒
サクション部に循環冷媒温度センサ−３９が配置されて
おり、該温度信号により冷媒スプレ−ポンプ７Ａの回転
数を制御して冷媒流量をコントロ−ルすることによって
第２吸収器４Ｂの冷却をコントロ−ルすることができる
ので、サイクルを安定して運転できる効果がある。

【００２８】第２蒸発器３Ｂは上部に液散布装置、その
下方に管内に被冷却媒体が流れる伝熱管群、混合冷媒タ
ンク１５Ｂ、混合冷媒液面検出手段３８Ｂ、混合冷媒ス
プレ−ポンプ７Ｂが配置されている。また、第１蒸発器
３Ａの液冷媒は冷媒スプレ−ポンプ７Ａの吐出管から分
岐した冷媒導管４０、冷媒流量制御弁４１を介して混合
冷媒スプレ−ポンプ７Ｂの吸入管部に連絡されている。
混合冷媒液面検出手段３８Ｂの制御信号により前記冷媒
流量制御弁４１が開閉されて、第１蒸発器３Ａの液冷媒
は第２蒸発器３Ｂに送られ、混合液冷媒と混合して混合
冷媒スプレ−ポンプ７Ｂによりスプレ−ダクト１８を経
由して液散布装置から伝熱管群に混合冷媒が散布され
る。また、スプレ−ダクト１８には吸収剤混合手段９が
配置され、第２蒸発器３Ｂを循環する混合冷媒の吸収剤
濃度をコントロ−ルしている。

【００２９】以上のように構成したので、まず、第１蒸
発器３Ａには伝熱管が不要になり、コスト低減が図れる
効果がある。また、第１蒸発器３Ａで生成した低温の液
冷媒を第２吸収器４Ｂの伝熱管内に流し、管外に流下す
る吸収溶液の冷却を管内強制対流冷却で効率良く冷却で
きるので、伝熱管量を節約するとともに第２吸収器４Ｂ
の吸収温度と第１蒸発器３Ａの冷媒温度との温度差を小
さくでき、高効率にサイクルを運転できる効果が得られ
る。また、第１蒸発器３Ａは純冷媒が蒸発し、第２蒸発
器３Ｂは混合冷媒が蒸発し、両者が混合しないので、高
効率で運転できる効果がある。

【００３０】図５は本発明の更に他の実施例のサイクル
系統図である。図５において、図４と同じ記号の個所は
同じ機能を有するので説明を省略する。本実施例と図４
に示した実施例との違いは以下のとおりである。

【００３１】第１蒸発器３Ａの冷媒ポンプ７により第２
吸収器４Ｂの伝熱管内を流して再度第１蒸発器３Ａに循
環するとともに、一部の液冷媒を分岐して流量制御機構
４１Ｂを経由し、さらに、吸収液混合手段９が配置され
た冷媒スプレ−ダクト１８を経由して第２蒸発器３Ｂの
伝熱管群上に散布される。第２蒸発器３Ｂの伝熱管群上
を流下して管内を流れる被冷却媒体と熱交換して蒸発す
るとともに、残った混合冷媒は第１蒸発器３Ａの冷媒ス
プレ−ポンプ７の吸入管へ冷媒導管４０を経由して戻
る。なお、第２蒸発器３Ｂを第１蒸発器３Ａよりも高い
位置に配置して冷媒タンク１５Ｂには液冷媒がほとんど
滞留することがない構造にすることにより、冷媒液面を
第１蒸発器３Ａの冷媒タンク１５Ａのみにした。これに
より吸収冷凍サイクルの循環溶液の吸収剤濃度が過濃縮
されて結晶化が心配される場合には第１蒸発器３Ａから
冷媒がオ−バ−フロ−して循環溶液を希釈するので吸収
溶液の結晶化を防止でき、安全に運転させることができ
る効果がある。なお、第１蒸発器３Ａの冷媒が混合冷媒
であるので吸収剤混合による沸点上昇分だけ熱交換温度
差が小さくなるものの、第２蒸発器３Ｂの混合冷媒スプ
レ−ポンプが不要になり、システムを簡略化できる効果
がある。また、第２蒸発器３Ｂからの冷媒オ−バ−フロ
−をオ−バ−フロ−配管（図示せず）の混合冷媒流量を
検出し、前記流量制御機構４１Ｂを絞ることによって混
合冷媒の過度の流出を防止する制御ができ、省エネルギ
−を図れる効果がある。図６は本発明の更に他の実施例
のサイクル系統図である。図６において、図４と同じ記
号の個所は同じ機能を有するので説明を省略する。本実
施例と図４に示した実施例との違いは以下のとおりであ
る。

【００３２】吸収冷凍サイクルの冷媒生成と吸収剤濃縮
過程をいわゆるシリ−ズフロ−２重効用吸収サイクルと
し、第２吸収器４Ｂの希溶液は液熱交換器５、高温熱交
換器３３を経由して高温再生器３１に流入して外部熱源
Ｈにより加熱され、濃縮されて高温熱交換器３３を経由
して、該高温再生器３１で発生した冷媒蒸気の凝縮潜熱
を熱源とする低温再生器３２の管群上に散布される。低
温再生器３２に散布された溶液は、高温再生器３１で発
生した冷媒蒸気の凝縮潜熱で加熱されて冷媒蒸気を発生
し、濃縮されて液熱交換器５を経由して第１吸収器４Ａ
に戻る。

【００３３】以上のように高温再生器３１、低温再生器
３２と順にシリ−ズに溶液を流す方式である。なお、逆
に低温再生器３２、高温再生器３１と溶液を循環させる
いわゆるリバ−スフロ−方式もあり、これら２重効用吸
収冷凍サイクルフロ−は前述のパラレルフロ−と同様
に、高温再生器３１の外部熱入力の省エネルギ−を図れ
る効果がある。

【００３４】第１蒸発器３Ａの冷媒ポンプ７により第２
吸収器４Ｂの伝熱管内を流して再度第１蒸発器３Ａに循
環するとともに、一部の液冷媒を分岐して、冷媒散布量
制御弁４１を介して吸収液混合手段９が配置された冷媒
スプレ−ダクト１８を経由して第２蒸発器３Ｂの伝熱管
群上に散布される。第２蒸発器３Ｂの伝熱管群上を流下
して管内を流れる被冷却媒体と熱交換して蒸発するとと
もに、残った混合冷媒は第２吸収器４Ｂに送られて溶液
に混合され、該溶液は溶液循環ポンプ６により再生器群
に送られる。

【００３５】ここで、第２蒸発器３Ｂに散布される冷媒
は被冷却媒体温度センサ−２９の信号により吸収剤混合
手段９である流量制御弁１０により吸収剤濃度がコント
ロ−ルされて散布される。また、第２蒸発器３Ａに散布
される冷媒量は冷凍負荷に応じて冷媒散布流量制御弁４
１によりコントロ−ルされて散布されるので、未蒸発冷
媒を多量に第２吸収器４Ｂに流出させて熱損失を大きく
することが無い。それ以上に吸収剤混合手段９の制御系
統システムを簡素化できる効果がある。

【００３６】本実施例では第２蒸発器３Ｂへの液冷媒供
給は第１蒸発器３Ａの液冷媒を冷媒スプレ−ポンプ７の
吐出側から分岐して供給したが、凝縮器２からの液冷媒
を分岐して、冷媒散布流量制御弁４１、吸収剤混合手段
９を経由してより簡素化する方法もある。さらに、吸収
剤混合手段９は単なるオリフィスとして、一定量の吸収
剤を冷媒に混合させて、混合冷媒中の吸収剤濃度をほぼ
一定にして対応させることが可能である。

【００３７】図７は本発明の更に他の実施例の蒸発器吸
収器の構成の１例である。図７において、図４と同じ記
号の個所は同じ機能を有するので説明を省略する。本実
施例と図４に示した実施例との違いは以下のとおりであ
る。

【００３８】図７において、第２蒸発器３Ｂは２列の伝
熱管群から構成され対向して２列の伝熱管群から構成さ
れる第２吸収器４Ａが配置されている。各列の伝熱管群
上には液滴下装置５１が配置され、蒸発器下部には受け
皿５２が配置されて、未蒸発冷媒を集めて再び循環滴下
できるように構成している。各２列の吸収器管群の中央
部には扁平管に孔を開けた抽気管５３Ａが配置され、抽
気管ヘッダ５３より抽気吸収器５４に導かれ、冷媒また
は低温冷却水で冷却され、気液混合管５６を不凝縮ガス
を混合して流下し、気液分離器５７で不凝縮ガスと液に
分け、液は立上り部を有する気液混合管５８により吸収
器の溶液に戻される。また分離した不凝縮ガスはガス上
昇管５９を経由して貯気タンク６０に貯気される。ま
た、抽気吸収器５４は第２蒸発器３Ｂの冷媒ポンプ７Ｂ
の吐出側から分岐させた液冷媒分岐管５５が接続されて
冷却されている。

【００３９】以上のように構成したので、蒸発器３から
吸収器４管群への冷媒蒸気流路を大きく確保でき蒸気流
動圧損を小さくでき、性能低下を防止できる効果があ
る。特に低温真空で作動する本吸収器の場合では、該蒸
気流動圧損が冷媒蒸発圧力に占める割合が大きくなり、
管群を大きくすると冷媒蒸気の移動を阻害するのでます
ます圧損が大きくなり、低温を生成する吸収冷凍サイク
ルが構成できない。図７で開示した、蒸発器と吸収器を
接近した配置とすることにより、蒸気流動圧損を小さく
できるので、低温吸収冷凍サイクルを実現できる。

【００４０】また、吸収器の不凝縮ガスの存在は冷媒蒸
気吸収を阻害する。極めて低圧の吸収器では効率的な抽
気が不可欠である。本実施例のように、管群内に抽気管
を張り巡らし、抽気吸収器に導くことにより、不凝縮ガ
スを効率的に抽気できるので、低温吸収冷凍サイクルを
実現できる効果がある。

【００４１】なお、図７において気液混合管５８を第１
吸収器４Ａの溶液ポンプのサクションに接続し、比較的
圧力が高くて、不凝縮ガスの影響を受けにくい第１吸収
器側に送り、第１吸収器で抽気処理することも有効であ
る。これにより、気液分離装置５７や貯気タンク６０を
省略してシステムを簡略化できる効果がある。

【００４２】図８は本発明の更に他の実施例のサイクル
系統図であり、図９は図８の実施例の吸収冷凍サイクル
のデュ−リング線図である。図８、図９において、図
４、図２と同じ記号の個所は同じ機能を有するので説明
を省略する。

【００４３】以下、本実施例を説明する。◆再生器１は
垂直管群と該管群に直交するフィンと下部ヘッダ及び上
部ヘッダからなるクロスフィンチュ−ブ熱交換器で構成
され、該再生器１の管群フィン部に高温排ガスが導か
れ、管内の吸収溶液と熱交換し、冷媒蒸気を発生させて
溶液を濃縮し、濃縮された溶液は溶液輸送手段６３によ
り再生室６１に送られる。再生室６１は、垂直管群と該
管群に直交するフィンと下部ヘッダ及び上部ヘッダから
なるクロスフィンチュ−ブ熱交換器で構成される。再生
室６１は再生器１の排ガス下流側に配置されている。ま
た、再生室６１の気相部は吸収室６２と接続されてい
る。ここに、吸収室６２は溶液散布装置と伝熱管群から
なり、該伝熱管内に第１吸収器４Ａ、凝縮器２を冷却し
て温度上昇した冷却水が通水される。一方、管外には第
２吸収器４Ｂから溶液循環ポンプ６により熱交換器５を
経由した希溶液が散布されて冷却され、再生室６１で発
生した冷媒蒸気を吸収して再生室６１の吸収液をさらに
濃縮する。吸収室６２で冷媒蒸気を吸収して薄くなった
溶液は液輸送手段６５により再生器１に送られる。ま
た、再生室６１で濃縮された吸収液は溶液輸送手段６４
により熱交換器５を経由して第１吸収器４Ａに流入し、
溶液スプレ−ポンプ８により第１吸収器４Ａ及び第２吸
収器４Ｂに散布されて冷媒蒸気を吸収する。一方、凝縮
器２で生成された液冷媒は第１蒸発器３Ａに導かれ、冷
媒循環ポンプ７Ａにより第２吸収器４Ｂの管内を流れて
第２吸収器４Ｂを冷却するするとともに、自己蒸発によ
り冷媒蒸気を発生し、第１吸収器４Ａの溶液に発生冷媒
蒸気は吸収される。また、第１蒸発器３Ａの液冷媒は第
２蒸発器３Ｂの混合冷媒流路に導かれ、混合冷媒散布ポ
ンプ７Ｂにより、第２蒸発器３Ｂ伝熱管群上に散布され
て管内を流れるブラインと熱交換して蒸発し、発生した
冷媒蒸気は第２吸収器４Ｂの吸収溶液に吸収される。な
お、第２蒸発器３Ｂの混合冷媒の吸収剤濃度は、吸収剤
濃度センサ−１２の信号により制御される、流量制御弁
１０とブロ−量制御弁１１とから構成される吸収剤混合
手段９により、最適にコントロ−ルされる。

【００４４】図９は上述の吸収冷凍サイクルを臭化リチ
ウム−水のデュ−リング線図に示したものである。再生
器は約８２℃で作動し、再生室６１は約６２℃で作動し
第１吸収器４Ａは４２℃で作動し、第２吸収器４Ｂは２
０℃で作動し吸収室６２は４５℃で作動している。ま
た、凝縮器２は４２℃で作動し、第１蒸発器３Ａは約１
０℃で作動し、第２蒸発器は−５℃で作動している。吸
収剤としては、臭化リチウムのほかに塩化リチウムほか
の吸収剤が利用でき、冷媒は２エチルヘキサノ−ル、メ
タノ−ルなどを混合させた水を主体とする冷媒も利用で
きる。

【００４５】以上のように、排ガスで加熱される再生室
６１と吸収室６２を配置したので、比較的低温の排ガ
ス、すなわち１５０℃程度の排ガスから１００℃程度ま
で熱回収して、０℃程度の冷凍作用を有する吸収冷凍サ
イクルを提供できる効果がある。なお、熱源としては、
排ガスのほかに廃温水などの廃熱、太陽熱なども利用で
きる。

【００４６】また、吸収室６２に冷却管を配置せず、散
布装置だけ配置した場合でも、散布吸収溶液の蒸気圧が
低いところでは、再生器１で発生した冷媒蒸気を吸収さ
せることができるので、前述とは若干異なる吸収冷凍サ
イクルではあるが、冷凍作用を提供できる吸収冷凍サイ
クルを提供できる効果がある。すなわち、吸収室６１で
は溶液が低温低圧で流入し、再生室６１とほぼ同じ圧力
まで温度上昇するとともに濃度が低下する。この際は、
熱交換器５を省略することもできる。

【００４７】更に、吸収室６２から再生器１に送られる
希溶液と、再生器１から再生室６１に送られる濃溶液と
を熱交換させる手段を設けると更に効率が高いサイクル
を実現できる。

【００４８】また、本実施例では再生室６１と吸収室６
２との組合せが１段の場合を示したが、２段３段と段数
を増やすに従って、排ガスからの熱回収量を増大させる
ことができ、より低温の排ガスで作動する吸収冷凍サイ
クルを実現できる。例えば、２段にすると１２０℃程度
の排ガスから７０℃程度まで熱回収して、０℃程度の冷
凍作用を有する吸収冷凍サイクルを提供できる効果があ
る。すなわち、本実施例ではより低温の熱源で低温を発
生する装置を提供できる効果がある。

【００４９】図１０は本発明の更に他の実施例のサイク
ル系統図である。図４の実施例と異なり、第１蒸発器３
Ａから冷房用の冷水が得られるように第１蒸発器３Ａ内
に熱交換器を配置した点が異なる。更に、第２蒸発器３
Ｂは真空蓄熱層７０となっている点が異なる。すなわ
ち、第１蒸発器３Ａには冷水の流れる伝熱管が配置され
て冷水を冷却するとともに、液冷媒は第２吸収器４Ｂを
冷却し、第１蒸発器３Ａ内で自己蒸発する。第１蒸発器
３Ａの液冷媒は冷媒流量制御弁７１を介して第２蒸発器
３Ｂと連絡されている。真空蓄熱層７０の上部は自己蒸
発方式の第２蒸発器３Ｂになり、冷媒ポンプ７Ｂの吐出
冷媒が該第２蒸発器３Ｂでスプレ−される。また、下部
には低温熱交換器７２が配置され、撹拌器７３も配置さ
れている。該低温熱交換器７２は第１蒸発器３Ａで冷却
された冷水が通水され、負荷に接続されている。

【００５０】冷房負荷が軽いときには第２吸収器４Ｂに
溶液を散布して第２蒸発器３Ｂの液冷媒を冷却し、更に
負荷が余った場合には真空蓄熱層７０の上部に散布され
る液冷媒は自己蒸発により氷結して、槽内に堆積する。
特に、エチレングリコ−ルなどをわずかに添加した水を
冷媒とすると、水分の一部が針状に凍結し、時間ととも
に真空蓄熱層７０の上部に堆積する。従って、低温熱交
換器７２の個所は０℃程度の低温となっており、冷水は
負荷戻りが１２℃でも負荷への供給を従来の７℃からよ
り低温の例えば２℃にして供給でき、行き戻りの温度差
を従来の５Ｋから２倍の１０Ｋにできるので、冷水循環
ポンプ動力をわずかにできるとともに、冷水配管サイズ
を小形化でき、設備コストを低減できる効果がある。

【００５１】また、冷房負荷の大きい場合は該真空蓄熱
層の氷の融解熱を利用できる。また、第２吸収器４Ｂを
作動させないので第１蒸発器３Ａは最大能力で運転でき
るので冷房効率が高い。すなわち、負荷の少ない夜間や
早朝の間に吸収冷温水機を運転して氷蓄熱することによ
り、負荷の過大な場合に対応できるシステムであり、設
備コストを低減できる効果がある。

【００５２】また、本システムは廃熱利用にも適してい
る。すなわち、時間的に不定な廃熱源を氷の形で蓄熱
し、必要な時間帯に提供できるので従来利用できなかっ
た間けつ的な廃熱の利用ができる効果がある。

【００５３】

【発明の効果】蒸発器散布液冷媒に吸収剤を混合するこ
とにより混合冷媒凍結温度を０℃以下にすることが可能
になり、冷蔵倉庫のなどの冷却熱源として吸収冷凍機の
利用範囲が広くなる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例のサイクル系統図。

【図２】図１の実施例の吸収冷凍サイクルのデュ−リン
グ線図。

【図３】図１の実施例の吸収剤混合装置の制御系統図。

【図４】本発明の他の実施例のサイクル系統図。

【図５】本発明の更に他の実施例のサイクル系統図。

【図６】本発明の更に他の実施例のサイクル系統図。

【図７】本発明の実施例の蒸発器と吸収器の伝熱管配置
断面図。

【図８】本発明の更に他の実施例のサイクル系統図。

【図９】図８の実施例の吸収冷凍サイクルのデュ−リン
グ線図。

【図１０】本発明の更に他の実施例のサイクル系統図。

【符号の説明】

１…再生器、 ２…凝縮器、 ３…蒸発器、３Ａ…第１蒸発器、３Ｂ…第２蒸発器、 ４…吸収器、４Ａ…第１吸収器、４Ｂ…第２吸収器、 ５…溶液熱交換器、 ６…溶液循環ポンプ、 ７、７Ａ、７Ｂ…冷媒スプレ−ポンプ、 ８…溶液スプレ−ポンプ、 ９…吸収剤混合手段、 １０…流量制御弁、 １１…ブロ−量制御弁、 １２…吸収剤濃度センサ−、 １３…演算制御装置 １４…冷媒導管 １５Ａ…冷媒タンク、１５Ｂ…混合冷媒タンク １６…吸い込み管 １７…冷媒導管 １８…冷媒スプレ−ダクト、 １９…ポンプ ２０…冷却熱交換手段 ２１…冷蔵倉庫、 ２２…空気ブライン熱交換器、 ２３…ヒ−トパイプ ２４…濃液導管 ２５…希溶液導管 ２６…溶液導管、 ２７…ポンプサクション管 ２８…冷媒ブロ−管、 ２９…ブライン温度センサ−、 ３０…冷凍機制御盤 ３１…高温再生器、 ３２…低温再生器、 ３３…高温熱交換器、 ３４…冷媒スプレ−装置、 ３５…液冷媒跳ね返り防止装置、 ３６…液表面積拡大手段、 ３７…エリミネ−タ、 ３８…冷媒液面スイッチ、 ３９…循環冷媒温度センサ− ４０…冷媒導管 ４１…冷媒散布流量制御弁、 ５１…液滴下装置、 ５２…受け皿、 ５３…抽気管ヘッダ、５３Ａ…抽気管、 ５４…抽気吸収器、 ５６…気液混合管、 ５７…気液分離器、 ５８…気液混合管、 ６０…抽気タンク ６１…再生室、 ６２…吸収室、 ６３、６４、６５…吸収液輸送手段、 ７０…真空蓄熱槽、 ７１…冷媒流量制御弁、 ７２…低温熱交換器、 ７３…撹拌器。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 功刀 能文 茨城県土浦市神立町502番地 株式会社日 立製作所機械研究所内 (72)発明者 相沢 道彦 茨城県土浦市神立町603番地 株式会社日 立製作所土浦工場内 (72)発明者 久島 大資 茨城県土浦市神立町502番地 株式会社日 立製作所機械研究所内 (72)発明者 藤居 達郎 茨城県土浦市神立町502番地 株式会社日 立製作所機械研究所内

Claims (12)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】伝熱管群を有する蒸発器、吸収器、再生
   器、凝縮器、溶液循環ポンプ、冷媒スプレ−ポンプを接
   続する配管を備え、塩類水溶液を吸収剤とする吸収冷凍
   機において、前記蒸発器の伝熱管群に吸収剤を混入した
   冷媒を散布するよう構成したことを特徴とする吸収冷凍
   機。
2. 【請求項２】蒸発器への冷媒散布配管途中に吸収剤混合
   手段を配置するとともに、散布混合冷媒の吸収剤濃度検
   出手段を配置したことを特徴とする請求項１記載の吸収
   冷凍機。
3. 【請求項３】第１蒸発器、第２蒸発器、第１吸収器、第
   ２吸収器、再生器、凝縮器、溶液循環ポンプ、冷媒スプ
   レ−ポンプを動作的に接続した配管を備え、塩類水溶液
   を吸収剤とする吸収冷凍機において、前記第１蒸発器で
   前記第２吸収器を冷却する熱交換関係に配置するととも
   に、前記第２蒸発器で蒸発した冷媒蒸気が前記第２吸収
   器に導入され、前記第１蒸発器で蒸発した冷媒蒸気が冷
   却水で冷却される前記第１吸収器に導入され、前記第２
   蒸発器に吸収剤混合手段を配置して、散布冷媒が混合冷
   媒で熱媒体と熱交換させることを特徴とする吸収冷凍
   機。
4. 【請求項４】第１蒸発器、第２蒸発器、第１吸収器、第
   ２吸収器、再生器、凝縮器、液熱交換器、溶液循環ポン
   プ、冷媒スプレ−ポンプを動作的に接続した配管を備
   え、塩類水溶液を吸収剤とする吸収冷凍機において、前
   記第１蒸発器の液冷媒で前記第２吸収器を冷却する熱交
   換関係に配置するとともに、前記第２蒸発器で蒸発した
   冷媒蒸気が前記第２吸収器に導入され、前記第１蒸発器
   で蒸発した冷媒蒸気が冷却水で冷却される前記第１吸収
   器に導入され、前記第１蒸発器から、前記第２蒸発器に
   送られる液冷媒流路に吸収剤混合手段を配置して、前記
   第２蒸発器の散布冷媒が混合冷媒で熱媒体と熱交換させ
   ることを特徴とする吸収冷凍機。
5. 【請求項５】第１蒸発器、第２蒸発器、第１吸収器、第
   ２吸収器、高温再生器、低温再生器、凝縮器、液熱交換
   器、溶液循環ポンプ、冷媒スプレ−ポンプを動作的に接
   続した配管を備え、塩類水溶液を吸収剤とする吸収冷凍
   機において、前記第１蒸発器からは冷水を生成させ、前
   記第２蒸発器からは前記第１蒸発器で生成されるよりも
   低温のブラインを生成させ、２つの温度のことなる冷水
   を負荷側に接続することを特徴とする吸収冷凍機。
6. 【請求項６】第１蒸発器、第２蒸発器、第１吸収器、第
   ２吸収器、高温再生器、低温再生器、凝縮器、液熱交換
   器、溶液循環ポンプ、冷媒スプレ−ポンプを動作的に接
   続した配管を備え、塩類水溶液を吸収剤とする吸収冷凍
   機において、前記第１蒸発器の液冷媒または冷水で前記
   第２吸収器を冷却する熱交換関係に配置するとともに、
   前記第２蒸発器で蒸発した冷媒蒸気が前記第２吸収器に
   導入され、前記第１蒸発器で蒸発した冷媒蒸気が冷却水
   で冷却される前記第１吸収器に導入される構成にし、前
   記第１蒸発器から前記第２蒸発器に送られる液冷媒流路
   に吸収剤混合手段を配置して、前記第２蒸発器の散布冷
   媒が混合冷媒で熱媒体と熱交換させ、前記第１蒸発器か
   らは冷水を生成させ、前記第２蒸発器からは前記第１蒸
   発器で生成されるよりも低温のブラインを生成させるこ
   とを特徴とする吸収冷凍機。
7. 【請求項７】蒸発器の散布冷媒への吸収剤混合手段によ
   る吸収剤混合量を混合冷媒の吸収剤濃度検出手段の信号
   でコントロ−ルすることを特徴とする請求項４記載の吸
   収冷凍機。
8. 【請求項８】蒸発器散布冷媒への吸収剤混合手段による
   吸収剤混合量を、フォトダイオ−ドと光ファイバ−と受
   光素子と演算素子とを備え、前記光ファイバ−の一端が
   混合冷媒中に浸漬され混合冷媒との屈折率差で反射光量
   の変化を検出して混合冷媒の吸収剤濃度を算出して信号
   を発生する混合冷媒の吸収剤濃度検出手段の信号でコン
   トロ−ルすることを特徴とする請求項４記載の吸収冷凍
   機。
9. 【請求項９】排熱源より熱回収する再生器群が少なくと
   も２個有し、その内の１台は凝縮器に連通し、該再生器
   の流出溶液を再加熱する再生器は濃縮用吸収器群に接続
   されていることを特徴とする請求項４記載の吸収冷凍
   機。
10. 【請求項１０】排熱源より熱回収する再生器群が少なく
    とも２個以上有し、その内の１台は凝縮器に連通し、該
    再生器の流出溶液を再加熱する再生器は濃縮用吸収器群
    に接続されているとともに、蒸発器に送られる液冷媒流
    路に吸収剤混合手段を配置して、該蒸発器の散布冷媒が
    混合冷媒で熱媒体と熱交換させることを特徴とする請求
    項４記載の吸収冷凍機。
11. 【請求項１１】混合冷媒が散布される蒸発器管群列と吸
    収器管群列とを交互に配置したことを特徴とする請求項
    ４記載の吸収冷凍機。
12. 【請求項１２】混合冷媒が散布される第２蒸発器の未混
    合蒸発冷媒を集めて配管で溶液ポンプ吸入管部に接続す
    ることを特徴とする請求項３もしくは４記載の吸収冷凍
    機。