JPS6149587B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は二重効用吸収式冷却装置の改良に関す
るものである。

二重効用吸収式冷却装置は入力熱エネルギーに
対する冷却出力の比（成績係数）を飛躍的に向上
せしめ、省エネルギーを達成する方法としてすぐ
れた特徴を持つており、冷媒に水、吸収剤に臭化
リチユームが用いられている。

二重効用の吸収式サイクルを組むには、用いる
媒体の臨界温度が高く、かつそれ自体の耐熱性の
高いものが必要とされ、水は臨界温度374℃と高
く、数百度に加熱しても分解する危険がないか
ら、この目的には最適である。

しかしながら少くとも吸収剤に臭化リチウムを
使用した糸では、結晶析出の温度、濃度の条件な
どから、凝縮器および吸収器を空気冷却とするこ
とはむづかしく、又水が冷媒であるため零度以下
の温度を得ることも不可能であるなど使用条件が
極めて制限される。

第１図について従来の二重効用吸収式冷凍サイ
クルの構成とその機能について説明する。

１は第１発生器で、冷媒を多量に含んだ弱溶液
２が配管３より送り込まれ、バーナー４で加熱さ
れると、冷媒を放出し、冷媒の含有量の少い強溶
液となる。冷媒蒸気は配管５を経て第２発生器６
内の熱交換器７に送られる。一方第１発生器から
配管８を経て強溶液は第２発生器６に流入し、熱
交換器７内で凝縮する冷媒の凝縮熱により、この
強溶液はさらに冷媒を蒸発させ、より冷媒含有量
の少いより強い溶液になる。第２発生器６で発生
した冷媒蒸気は、配管９を経て凝縮器１０に送ら
れる。凝縮器１０には冷却水配管１１があり、冷
されているから、冷媒蒸気は凝縮して液となる。
一方熱交換器７内で凝縮した冷媒液も配管１２を
経て凝縮器１０の底部に流入する。液化冷媒は次
に配管１３を経て、蒸発器１４に流入し冷熱取出
し管１５に噴霧させる。冷熱取出し管１５内には
水などの熱媒体が流れており、噴霧された冷媒液
の蒸発によつて熱媒体の温度が下げられる。この
熱媒体は冷熱の必要とする所に送られて放冷し、
温度が上昇して再び帰つて来る。蒸発器１４の中
で蒸発した冷媒蒸気は、配管１６を経て吸収器１
７に送られる。吸収器１７の中には冷却水管１８
があり、又第２発生器６で冷媒を放出した強溶液
は配管１９を経て吸収器１７中で冷却水管１８の
上に噴霧する。強溶液は冷媒含有量が少いので、
これが冷却水によつて冷却されると、冷媒を強く
吸収する作用があり（その故に強溶液という）、
配管１６より送られてくる冷媒蒸気をどんどん吸
収し、自らは冷媒含有量の多い弱溶液となり、配
管２０を経て溶液ポンプ２１により第１発生器に
送られてサイクルを閉じる。

以上が現在用いられている水、臭化リシユーム
の二重効用吸収式冷凍機の骨子である。

このサイクルは成績係数が高くすぐれたもので
あるが、先にも述べたごとく、空冷化が困難であ
るなど、使用条件が限定されている。

この点に関し、使用媒体を変えることにより、
対応しようとする試みがあるが、水および無機塩
の組合せ以外では常に耐熱性に問題を生じてい
る。

本発明はこの点を改良するもので、高温に加熱
する第１のサイクルの冷媒には、耐熱性の高い、
臨界温度も高い水などの冷媒を用い、この第１の
サイクルの凝縮熱を熱源に用いる第２のサイクル
には、その目的に応じて低温で蒸発せしめうる冷
媒や、低い加熱温度と高い凝縮温度でサイクルの
組める冷媒溶媒の組み合せを用いるなど目的に応
じて自由に選択しうるごとくしたものである。

第２図は本発明の構成図であり、この図を用い
てその機能を説明する。

２２は第１発生器で、第１のサイクルに用いら
れる第１の冷媒を多量に含んだ弱溶液２３が配管
２４より送り込まれ、バーナー２５で加熱される
と、冷媒を放出し、冷媒の含有量の少い強溶液と
なる。冷媒蒸気は配管２６を経て第２発生器２７
内の熱交換器２８に送られる。ここで第１の冷媒
は凝縮し凝縮熱を放出する。従つてこの熱交換器
２８は第１の吸収式冷却サイクルの凝縮器であ
る。

凝縮した第１の冷媒は配管２９を経て、第１の
蒸発器３０に流入し冷熱取出し管３１に噴霧させ
る。冷熱取出し管３１内には水などの熱媒体が流
れており、噴霧された冷媒液の蒸発によつて温度
が下げられる。第１蒸発器３０内で蒸発した第１
の冷媒蒸気は、配管３２を経て第１の吸収器３３
に導かれる。一方第１の吸収器３３の中には冷却
水管３４があり、又第１発生器２２で冷媒を放出
した強溶液は配管３５を経て吸収器３３中で冷却
水管３４の上に噴霧する。強溶液は冷媒含有量が
少いので、これが冷却水によつて冷却されると、
冷媒を強く吸収する作用があり、配管３２より送
られてくる冷媒蒸気をどんどん吸収し、自らは冷
媒含有量の多い弱溶液となり、配管３５ａを経て
溶液ポンプ３６により第１発生器２２に送り帰さ
れて第１の吸収式冷却サイクルは完結する。

次に第２の発生器２７は第２のサイクルに用い
られる第２の冷媒を多量に含んだ第２の弱溶液３
７が配管３８より送り込まれ、先に述べた第１の
吸収式冷却サイクルの凝縮器である熱交換器２８
における第１の冷媒の凝縮熱で加熱され、第２の
冷媒蒸気は配管３８を経て第２の凝縮器３９に送
られる。

凝縮器３９には冷却水配管４０があり、冷却さ
れているから、第２の冷媒蒸気は凝縮して液化す
る。液化した第２冷媒は次に配管４１を経て、第
２の蒸発器４２に流入し、第２冷熱取出し管４３
の上に噴霧させる。冷熱取出し管４３内には水な
どの熱媒体が流れており、噴霧された冷媒液の蒸
発によつて熱媒体の温度が下げられる。第２の蒸
発器４２の中で蒸発した第２の冷媒蒸気は、配管
４４を経て第２の吸収器４５に送られる。第２の
吸収器４５の中には冷却水管４６があり、又第２
発生器２７で冷媒を放出した第２の強溶液は配管
４７を経て第２の吸収器４５中で冷却水管４６の
上に噴霧する。強溶液は冷媒含有量が少ないので
これが冷却水によつて冷却されると冷媒を強く吸
収する作用があり、配管４４より送られてくる冷
媒蒸気をどんどん吸収し、自らは冷媒含有量の多
い弱溶液となり、配管４８を経て第２の溶液ポン
プ４９により第２発生器２７に送られて第２の吸
収式冷却サイクルが完結する。

以上が本発明の構成であるが、次にその作用お
よび従来の方法に対する利点について一実施例を
もとに説明する。

従来の二重効用吸収式冷却装置において、使用
条件を、凝縮温度45℃、吸収器、弱溶液出口温度
45℃、冷媒蒸発温度５℃と設定すると、ほぼ第３
図に示すごとき冷凍サイクルとなる。すなわち第
３図は横軸に温度、縦軸に冷媒圧力をとつたいわ
ゆるデユーリング線図である。この結果から弱溶
液濃度63％、強溶液濃度68％で、強溶液は結晶域
に極めて接近し、わづかな動作条件の変化でも液
が結晶化する危険が大きい。又平均濃度65.5％の
結晶温度は32℃程度で夏期の運転停止中でも結晶
化の危険性は十分ある。よく知られているごとく
吸収式冷凍機の作動液の結晶化は、時々再使用不
能な程の事故を起す可能性があり、きわめて危険
であるから、結論的に、この条件では水・臭化リ
チユーム系の二重効用吸収式冷凍機は使えない。

所で上記条件は装置の冷却をクーリングタワー
の水に依らないで直接空冷化すると想定した場合
の最低温度条件であるから、節水省エネルギーお
よび衛生的観点から望まれている空冷化は不可能
ということになる。

次に本発明を用いた場合について説明する。本
発明によれば第１の冷却サイクルと第２冷却サイ
クルは前者の凝縮器と後者の発生器が熱的に結合
しているのみで、それ以外は完全に分離してお
り、蒸発器も第１、第２と２つ存在するため、こ
の２つの蒸発器の蒸発温度を異る値に設定するこ
とが可能である。

すなわち通常冷房などに用いる場合、８℃の冷
水が必要であるため、蒸発温度は５℃位に設定
し、冷水の帰り温度は13℃位に設計されている
が、循環冷水量を減らし、放冷端末器を幾分大き
くすれば、冷水温度８℃、帰り温度17℃位の設計
でもほぼ同等な冷房効果がえられる。

今第１の蒸発器と第２の蒸発器の冷水の通路を
直列に接続すれば、それぞれの蒸発温度が適当で
あれば、第１の蒸発器の冷水出口温度（＝第２の
蒸発器の冷水入口温度）は、８℃と17℃を２つの
蒸発器の出力比で内分する温度になるはずであ
り、第１の蒸発器の蒸発温度は、その温度より３
℃程低くすればよいであろう。この温度は明らか
に第２の蒸発器での蒸発温度より高い温度であ
る。

従つて例えば第１の冷却サイクルの媒体に水―
臭化リシユームを用いたとして、その蒸発温度を
例えば８℃に設定し、凝縮温度を、第２の冷却サ
イクルの加熱上限を110゜にするとして、、120℃
に設定すればよいであろう。この場合第１吸収器
の弱溶液出口温度は先の例と同じ45℃とした。

第４図はこの条件の冷却サイクルをデユーリン
グ線図上に示したもので弱溶液濃度60.5％、強溶
液濃度63％で先の例より大分結晶域から離れてお
り、平均濃度61.75％の結晶温度は26℃位で夏期
の運転停止中に結晶析出の危険はない。

次に第２の冷却サイクルの方は例えばフロン２
２を冷媒とし、ヂメチルフオルムアミドを溶媒と
した系とすれば、このサイクルをこの系のデユー
リング線図に記載すると第５図のごとくである。

この場合、蒸発温度は５℃、凝縮温度および弱
液吸収器出口温度はそれぞれ45℃とした。

この場合弱溶液濃度（冷媒含有量）61％、強溶
液濃度53.5％となる。

第１のサイクルの冷媒蒸気１Kgあたりの出力を
555Kcal／Kgとすれば、熱入力はほぼ885Kcalで
あり、第１凝縮器の熱出力は553Kcalであり、こ
れによる第２の冷却サイクルの出力は267Kmm^３
である。

従つて全体の全体の成績係数は0.93と高く、第
１、第２吸収器温度および第２凝縮器温度は45℃
としているから、空冷化可能な条件となつてお
り、空冷化した二重効用吸収式冷却サイクルとい
う極めて望ましい冷却のサイクルが可能となる。

第１の冷却サイクルに用いる冷媒としては上例
のごとく水が最適であるが、フツ化アルコールの
一種であるトリフルオロエタノールのごとき有機
物も使用可能である。

又第２の冷却サイクルには、上例のフロン等の
フツ化炭化水素有機溶媒系以外に、アンモニアあ
るいはアンモニア化合物―水系、アミン―水系、
アルコール無機塩系など目的によつて使いわけれ
ばよい。

以上詳述したごとく、従来成績係数の高い二重
効用吸収式冷却サイクルは極めて限られた使用条
件、使用目的にのみ使用可能であつたが、本発明
によればその使用可能な範囲を大巾に拡大するこ
とが可能であり、極めて有用な発明である。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の二重効用吸収式冷却装置の原理
説明図、第２図は本発明の一実施例の二重効用吸
収式冷却装置の原理説明図、第３図は従来の二重
効用吸収式冷却装置の冷凍サイクルを示すデユー
リング線図、第４図はおよび第５図は各々本発明
の一実施例の二重効用吸収式冷却装置の第１およ
び第２の冷凍サイクルの一例を示すデユーリング
線図である。 ２２…第１発生器、２３…弱溶液、２４，２
６，２９，３２，３５，３８，４１，４４，４
７，４８…配管、２５…バーナー、２７…第２発
生器、２８…熱交換器（第１の凝縮器）３０…第
１蒸発器、３１…第１冷熱取出管、３３…第１吸
収器、３４，４０，４６…冷却水管、３７…弱溶
液、３９…第２の凝縮器、４２…第２蒸発器、４
３…第２冷熱取出管、４５…第２吸収器。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 少くとも第１の発生器、第１の凝縮器、第１
   の蒸発器および第１の吸収器よりなる第１の吸収
   式冷却サイクルと、第１の凝縮器における凝縮熱
   を熱源とする第２の発生器と、第２の凝縮器、第
   ２の蒸発器、および第２の吸収器よりなる第２の
   吸収式冷却サイクルを有し、第１の冷却サイクル
   と第２の冷却サイクルに異る冷媒、溶媒の組み合
   せを用い、第１の冷却サイクルと第２の冷却サイ
   クルの作動媒体が混り合うことがないように構成
   し、第１の蒸発器の冷媒蒸発温度と、第２の蒸発
   器の冷媒蒸発温度を異らしめ、第１の蒸発器の蒸
   発潜熱と熱交換する第１の熱交換器と、第２の蒸
   発器の蒸発潜熱と熱交換する熱交換器の熱搬送媒
   体の通路を直列に接続した二重効用吸収式冷却装
   置。