JPH0755285A - 吸収式冷凍機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 吸収液の加熱再生のための構成を合理的に改
善することにより、大気汚染の問題を解消するととも
に、安全管理上の取扱いを容易にし、しかも、再生器で
の吸収液加熱再生用の熱源として電気ヒータを使用する
場合に比してランニングコストを低減する。 【構成】 再生器７・凝縮器８・蒸発器５・吸収器６の
順に冷媒を循環させて、蒸発器５で冷熱を発生させる吸
収式冷凍機において、電力駆動の圧縮式ヒートポンプ１
を設け、再生器７での吸収液の加熱再生を圧縮式ヒート
ポンプ１の発生温熱により行う吸収液加熱手段Ｈを設け
た。又、その圧縮式ヒートポンプ１の発生冷熱により吸
収器６における吸収液の冷却、又は、凝縮器８における
冷媒の冷却を行う冷却手段Ｃを設けた。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、再生器・凝縮器・蒸発
器・吸収器の順に冷媒を循環させて、前記蒸発器で冷熱
を発生させる吸収式冷凍機に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、かかる吸収式冷凍機においては、
天然ガス、石油等の燃料を燃焼させることにより発生し
た燃焼熱、あるいは、その燃焼熱により生成した高温水
又は水蒸気を、再生器での吸収液の加熱再生を行うため
の熱源として使用していた。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、燃料を
燃焼させるものであるために、燃焼排ガスによる大気汚
染の問題がある。又、燃料を燃焼させる燃焼装置におけ
る燃焼関係の安全装置及び燃料供給関係の安全装置の点
検整備等、安全管理面での各種点検整備が必要であり、
又、燃焼装置を使用するため、消防法、大気汚染防止法
等の各種法規制が適用されるため、安全管理上の取扱い
が非常に難しいという問題がある。

【０００４】ちなみに、大気汚染の問題が無く、又、安
全管理上の取扱いが容易な電気ヒータを、再生器での吸
収液加熱再生用の熱源として使用することが想定される
が、電力を熱に変換する電気ヒータはロスが多いため熱
量単価が高く、ひいては、ランニングコストが高くなる
ため実用的でない。

【０００５】本発明は、かかる実情に鑑みて成されたも
のであり、その目的は、吸収液の加熱再生のための構成
を合理的に改善することにより、大気汚染の問題を解消
するとともに、安全管理上の取扱いを容易にし、しか
も、再生器での吸収液加熱再生用の熱源として電気ヒー
タを使用する場合に比してランニングコストを低減する
ことにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明による吸収式冷凍
機の第１の特徴構成は、電力駆動の圧縮式ヒートポンプ
を設け、前記再生器での吸収液の加熱再生を前記圧縮式
ヒートポンプの発生温熱により行う吸収液加熱手段を設
けた点にある。

【０００７】第２の特徴構成は、前記圧縮式ヒートポン
プの発生冷熱により前記吸収器における吸収液の冷却、
又は、前記凝縮器における冷媒の冷却を行う冷却手段を
設けた点にある。

【０００８】第３の特徴構成は、前記冷媒を水とし、前
記蒸発器において生成される氷・水スラリーを前記蒸発
器から取り出すスラリー導出手段と、冷媒循環系に冷媒
及び製氷原水としての水を供給する給水手段とを設けた
点にある。

【０００９】

【作用】第１の特徴構成による作用は以下の通りであ
る。吸収液加熱手段は、電力駆動の圧縮式ヒートポンプ
から発生する温熱により、再生器での吸収液の加熱再生
を行う。そして、吸収液加熱手段は、例えば、電力駆動
の圧縮式ヒートポンプにおける作動媒体が、再生器中の
吸収液と熱交換して凝縮するときの凝縮熱放出により吸
収液を加熱して吸収液の再生を行うように構成したり、
あるいは、電力駆動の圧縮式ヒートポンプにおける作動
媒体が水と熱交換して凝縮するときの凝縮熱放出により
温水を生成し、その温水により再生器中の吸収液を加熱
して吸収液の再生を行うように構成する。

【００１０】第２の特徴構成による作用は以下の通りで
ある。冷却手段は、電力駆動の圧縮式ヒートポンプから
発生する冷熱により、吸収器における吸収液の冷却、又
は、凝縮器における冷媒の冷却を行う。そして、冷却手
段は、例えば、電力駆動の圧縮式ヒートポンプにおける
作動媒体が気化するときの気化熱奪取により、吸収器に
おける吸収液の冷却、又は、凝縮器における冷媒の冷却
を行うように構成したり、あるいは、前記作動媒体が気
化するときの気化熱奪取により冷却水を冷却し、その冷
却水により、吸収器における吸収液の冷却、又は、凝縮
器における冷媒の冷却を行うように構成する。

【００１１】第３の特徴構成によれば、給水手段により
冷媒としての水を冷媒循環系に供給し、その水が蒸発器
において気化するときの気化熱奪取により、蒸発器の貯
留水を冷却して、貯留水に凍結を生じさせて氷・水スラ
リーを形成し、その氷・水スラリーをスラリー導出手段
により蒸発器から取り出す。そして、スラリー導出手段
により取り出した氷・水スラリーを冷熱媒体として各種
の冷熱消費設備に供給する。

【００１２】

【発明の効果】第１の特徴構成によれば、電力駆動の圧
縮式ヒートポンプから発生する温熱を再生器での吸収液
加熱再生用の熱源として使用するので、大気汚染の問題
を解消することができ、又、電力駆動の圧縮式ヒートポ
ンプでは、従来のように燃焼装置を使用する場合におけ
る燃焼関係の安全装置及び燃料供給関係の安全装置が不
要であり、燃焼装置に適用される各種法規制が適用され
ないので、安全管理上の取扱いを容易にすることができ
るようになった。しかも、電力駆動の圧縮式ヒートポン
プは、高効率に温熱が取り出せるので、電気ヒータを使
用する場合に比して熱量単価が大巾に安くなり、その結
果、ランニングコストを大巾に低減することができるよ
うになった。

【００１３】第２の特徴構成によれば、吸収器における
吸収液の冷却又は凝縮器における冷媒の冷却を、電力駆
動の圧縮式ヒートポンプから発生する冷熱により行うの
で、例えば、冷却塔にて生成した冷却水により冷却する
場合に比して、吸収液の吸収温度を低くして成績係数を
向上することができるので、特に、蒸発器において冷媒
としての水を凍結させて製氷する場合において、製氷を
一層効率的に行うことができるようになった。しかも、
圧縮式ヒートポンプにおいて温熱の発生と並行して発生
する冷熱を利用しているので、吸収器における吸収液の
冷却又は凝縮器における冷媒の冷却を行うための冷却水
生成用の冷却塔を設置する必要がなくなり、あるいは、
冷却塔を設けるにしても小能力のもので済むので、冷却
塔運転用の動力を低減できるようになり、ランニングコ
ストを一層低減することができるようになった。

【００１４】第３の特徴構成によれば、大気汚染の問題
を解消し、安全管理上の取扱いを容易し、しかも、電力
を使用するにしてもランニングコストを大巾に低減しな
がら、吸収式冷凍機で氷・水スラリーを製造し、この氷
・水スラリーを用いて冷房設備等の各種の冷熱消費設備
を効率良く運転できる。

【００１５】

【実施例】以下、冷媒水ｗ中に氷粒ａが分散する氷・水
スラリーを製造する吸収式冷凍機に本発明を適用した実
施例について、図面に基づいて説明する。

【００１６】図１において、Ｒは冷媒水ｗ中に氷粒ａが
分散する氷・水スラリー（以下、スラリー氷と称する）
を製造する吸収式冷凍機、２はこの吸収式冷凍機Ｒで製
造したスラリー氷を冷熱供給媒体として冷熱消費設備３
に送給するとともに、その冷熱消費設備３での冷熱消費
により氷分ａが融解した戻り冷媒水ｗを冷媒及び製氷原
水として再び吸収式冷凍機Ｒに戻す循環設備である。

【００１７】３ａは冷熱消費設備３の構成手段で、空気
等の冷却対象をスラリー氷と熱交換させて冷却する熱交
換手段を示し、例えば、エアハンドリングユニットやフ
ァンコイルユニット群等である。

【００１８】４は、循環設備２において、その循環経路
途中に介装した氷蓄熱槽であり、吸収式冷凍機Ｒから一
次側送給路２ａを介し供給されるスラリー氷を貯留し
て、その貯留スラリー氷を二次側送給路２ｂを介し冷熱
消費設備３の熱交換手段３ａに送給し、又、その熱交換
手段３ａから二次側還流路２ｃを介して戻る戻り冷媒水
ｗを受入れ貯留するとともに、その貯留冷媒水ｗを一次
側還流路２ｄを介し吸収式冷凍機Ｒへ戻す。

【００１９】Ｐ１は一次側循環ポンプ、Ｐ２は二次側循
環ポンプである。

【００２０】吸収式冷凍機Ｒは、スラリー氷の生成室と
して冷媒水ｗを貯留する蒸発器５、吸収液ｍとして吸湿
性水溶液を貯留する吸収器６、冷媒水蒸気を吸収した希
吸収液ｍを濃縮再生する再生器７、希吸収液ｍから分離
した冷媒水蒸気を凝縮させる凝縮器８、及び、発生温熱
により再生器７の希吸収液ｍを加熱を行い且つ発生冷熱
により吸収器６における吸収液ｍの冷却を行う電力駆動
の圧縮式ヒートポンプ１を備えている。

【００２１】蒸発器５の気相部と吸収器６の気相部と
は、蒸気排出路１２を介して連通させてあり、蒸発器５
で発生する冷媒水蒸気を蒸気排出路１２を通じて吸収器
６へ導く。

【００２２】再生器７の気相部と凝縮器８の気相部と
は、蒸気供給路２０にて連通させてあり、再生器７で発
生する冷媒水蒸気を蒸気供給路２０を通じて凝縮器８へ
導く。

【００２３】再生器７には器内に貯留する吸収液ｍを加
熱する再生用熱交換器１８を設け、この加熱により希吸
収液ｍ中の冷媒水ｗを蒸発させて吸収液ｍを濃縮する。

【００２４】吸収器６には、再生器７からの濃吸収液ｍ
を器内の気相部へ散布する散布ノズル１４と、散布ノズ
ル１４から散布される濃吸収液ｍを冷却する冷却用熱交
換器１６を設けてあり、再生器７と散布ノズル１４と
を、再生器７の濃吸収液ｍを吸収器６に送出する濃液路
１３ａにて接続し、吸収器６の下部の液溜め部と再生器
７とを、冷媒水蒸気を吸収した希吸収液ｍを再生器７へ
送出する希液路１３ｂにて接続してある。図中のＰ４
は、吸収器６の希吸収液ｍを再生器７へ送出する溶液ポ
ンプ、１７は、濃液路１３ａを通流する濃吸収液ｍと希
液路１３ｂを通流する希吸収液ｍとを熱交換させて濃吸
収液ｍを冷却するとともに希吸収液ｍを予熱する熱交換
器である。

【００２５】吸収器６での吸収液散布は、吸収液の表面
積（換言すれば冷媒水蒸気との接触面積）大きくして、
冷媒水蒸気の吸収を促進することを目的とする。

【００２６】凝縮器８には冷却水を冷却媒体とする凝縮
用熱交換器１９を設け、再生器７から蒸気供給路２０を
介し凝縮器８に導入される冷媒水蒸気を凝縮用熱交換器
１９で冷却することにより凝縮させる。

【００２７】蒸発器５には、前記の一次側送給路２ａ及
び一次側還流路２ｄを接続するとともに、凝縮器８から
凝縮冷媒水ｗを戻す凝縮水路９を接続し、又、貯留冷媒
水ｗを汲み上げて、その冷媒水ｗを散水ノズル１０から
器内の貯留水面上へ散水する散水循環路１１を設けてあ
る。

【００２８】この散水ノズル１０からの散水は、蒸発器
５においてスラリー氷を生成する上で冷媒水ｗの蒸発促
進と貯留冷媒水ｗの攪乱とを目的とする。

【００２９】Ｐ３は散水用の循環ポンプである。尚、２
１は吸収式冷凍機Ｒの初期運転の開始時に蒸発器５内の
気圧を所定圧以下にまで立ち下げる（真空化する）ため
の初期運転用真空ポンプである。

【００３０】つまり、上記構成の吸収式冷凍機Ｒにおい
ては、再生器７で発生した冷媒水蒸気が蒸気供給路２０
を通じて凝縮器８へ導かれ、凝縮器８においてその冷媒
水蒸気が凝縮し、その凝縮冷媒水ｗが凝縮水路９を通じ
て蒸発器５に導かれて散水ノズル１０にて器内に散水さ
れて蒸発し、その冷媒水蒸気が蒸気排出路１２を通じて
吸収器６に導かれて、散布ノズル１４から散布される濃
吸収液ｍに吸収されるのである。つまり、冷媒は、再生
器７、凝縮器８、蒸発器５、吸収器６の順に循環経路を
循環する。そして、濃吸収液ｍに冷媒水蒸気が吸収され
ることによる蒸発器５からの蒸気排出及び蒸発器５の気
圧低下により、蒸発器５の水蒸気圧を冷媒水ｗの氷点に
おける飽和水蒸気圧以下に保ち、これにより、蒸発器５
において貯留冷媒水ｗからの蒸発を継続させて、この蒸
発による気化熱奪取で貯留冷媒水ｗを氷点下に冷却し貯
留冷媒水ｗに凍結を生じさせるのである。

【００３１】同図１及び図２に示すように、蒸発器５は
円筒状の容器５Ａで形成し、これに対し、一次側還流路
２ｄの吐出口ｘは容器５Ａの周壁において戻り冷媒水ｗ
を周壁の接線方向を吐出するように配置形成し、この吐
出口ｘからの冷媒水吐出により蒸発器５内の貯留冷媒水
ｗを容器５Ａの中心軸芯周りで旋回流動させるようにし
てある。又、一次側送給路２ａへの送出口ｙは、容器５
Ａ内で形成される上記旋回流動の中心部に位置するよう
に配置してある。そして、この旋回流動により氷粒比率
が高くなる旋回中心部のスラリー氷を、その旋回中心部
に臨ませた送出口ｙから送出するようにしてある。

【００３２】次に、電力駆動の圧縮式ヒートポンプ１に
ついて説明を加える。ヒートポンプ１の凝縮器として機
能する凝縮用熱交換器を、再生器７内に配置して、再生
用熱交換器１８として機能させるようにしてあり、ヒー
トポンプ１はこの再生用熱交換器１８、蒸発器として機
能する蒸発用熱交換器２２、これら両熱交換器１８，２
２を結ぶ冷媒循環路２３、及び、冷媒循環路２３に介装
した圧縮器２４及び膨張弁２５を備えている。又、吸収
器６内に配置した冷却用熱交換器１６と蒸発用熱交換器
２２とを冷却水循環路２６にて接続してある。

【００３３】つまり、圧縮器２４で圧縮された冷媒（以
下、吸収式冷凍機Ｒにおける循環経路を循環する冷媒と
区別するために、ヒートポンプ冷媒と称する）が、再生
用熱交換器１８において再生器７中の吸収液ｍと熱交換
して凝縮するときの凝縮熱放出により吸収液ｍを加熱
し、又、再生器７中の吸収液ｍと熱交換することにより
凝縮した冷媒が膨張弁２５により減圧されて蒸発用熱交
換器２２で気化するときの気化熱奪取により、冷却水循
環路２６を通流する冷却水を冷却する。又、冷却用熱交
換器１６において、散布ノズル１４から冷却用熱交換器
１６表面に散布された濃吸収液ｍと冷却用熱交換器１６
を通流する冷却水とを熱交換させて、濃吸収液ｍを冷却
する。

【００３４】尚、再生器７での吸収液ｍ再生用の加熱量
を１００とすると、吸収器６での吸収液ｍ冷却用の冷却
量は８０〜１００となり、一方、ヒートポンプ１の温熱
取り出し量を１００とすると、冷熱取り出し量は７０程
度であり、冷熱量が不足する。そこで、冷却水循環路２
６を通流する冷却水と散水循環路１１を通流する冷媒水
ｗとを熱交換させて冷却水を冷却する熱交換器２７を設
けて、不足冷熱量を補うようにしてある。

【００３５】従って、再生用熱交換器１８は、ヒートポ
ンプ１の発生温熱により再生器７での吸収液の加熱再生
を行う吸収液加熱手段Ｈとして機能し、冷却用熱交換器
１６は、ヒートポンプ１の発生冷熱により吸収器６にお
ける吸収液ｍの冷却を行う冷却手段Ｃとして機能する。
又、一次側送給路２ａは蒸発器５において生成されるス
ラリー氷を蒸発器５から取り出すスラリー導出手段とし
て機能し、一次側還流路２ｄは、吸収式冷凍機Ｒにおけ
る冷媒循環系に冷媒及び製氷原水としての水を供給する
給水手段として機能する。

【００３６】又、凝縮用熱交換器１９には、冷却塔（図
示せず）にて冷却された冷却水を供給する。尚、吸収液
ｍとしては、エチレングリコール水溶液、臭化リチウム
水溶液、プロピレングリコール水溶液、塩化カルシウム
水溶液、食塩水など、結晶化や凍結を起こす温度以上の
温度において、溶液上の飽和水蒸気圧を蒸発器５におけ
る冷媒水ｗの氷点での飽和水蒸気圧よりも低くし得る液
であれば種々のものを適用できる。又、ヒートポンプ冷
媒としては、Ｒ１２，Ｒ２２等フロン系冷媒の他、アン
モニアを初めとする種々のフロン代替冷媒を適用でき
る。

【００３７】又、蒸発器５の低圧化（真空化）に対し、
蒸発器５と氷蓄熱槽４との高低差による一次側送給路２
ａ及び一次側還流路２ｄの静水頭をもって氷蓄熱槽４の
水位を所定水位に保つように、蒸発器５はその低圧化に
応じた高さだけ氷蓄熱槽４よりも高位に配置してあり、
これにより、氷蓄熱槽４を大気開放型で構成しながらも
その貯留水位を所定の適性水位に保ち得る。

【００３８】〔別実施例〕次に別実施例を列記する。 吸収液加熱手段Ｈの具体構成は、上記実施例に示し
た構成の他にも種々の構成が可能であり、例えば、圧縮
式ヒートポンプ１の凝縮器として機能する凝縮用熱交換
器により温水を生成し、その温水が通流する熱交換器を
再生器７に設けて、器内に貯留する吸収液ｍを加熱する
ように構成しても良い。

【００３９】 上記実施例では、圧縮式ヒートポンプ
１の蒸発器として機能する蒸発用熱交換器２２にて冷却
された冷却水が通流する冷却用熱交換器１６を吸収器６
内に配置する場合について例示したが、これに代えて、
冷却用熱交換器１６を凝縮器８内に配置しても良い。
又、冷却用熱交換器１６を吸収器内６及び凝縮器８内の
両方に配置しても良い

【００４０】 冷却手段Ｃの具体構成は、上記実施例
に示した構成の他にも種々の構成が可能であり、例え
ば、圧縮式ヒートポンプ１の蒸発器として機能する蒸発
用熱交換器を吸収器６に設け、その蒸発用熱交換器にお
いてヒートポンプ冷媒が気化するときの気化熱奪取によ
り、前記蒸発用熱交換器の表面に散布された吸収液ｍを
冷却するように構成しても良い。

【００４１】 上記実施例では、スラリー導出手段２
ａ及び給水手段２ｄを設けて、冷媒循環系に冷媒水を供
給し、その冷媒水により蒸発器５においてスラリー氷を
生成し、そのスラリー氷を蒸発器５から取り出して冷房
等を行うように構成する場合について例示したが、これ
に代えて、スラリー導出手段２ａ及び給水手段２ｄを設
けずに、蒸発器５に被冷却用流体が通流する熱交換器を
設け、冷媒循環系を循環する冷媒は外部に取り出さず
に、冷媒循環系を循環する冷媒の蒸発器５での蒸発によ
る気化熱奪取により前記熱交換器を通流する被冷却用流
体を冷却し、その被冷却用流体により冷房等を行うよう
に構成しても良い。

【００４２】尚、特許請求の範囲の項に図面との対照を
便利にするために符号を記すが、該記入により本発明は
添付図面の構成に限定されるものではない。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例にかかる吸収式冷凍機の設備構
成図

【図２】蒸発器の平面図

【符号の説明】

１ 圧縮式ヒートポンプ ２ａ スラリー導出手段 ２ｄ 給水手段 ５ 蒸発器 ６ 吸収器 ７ 再生器 ８ 凝縮器 Ｃ 冷却手段 Ｈ 吸収液加熱手段

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 再生器（７）・凝縮器（８）・蒸発器
   （５）・吸収器（６）の順に冷媒を循環させて、前記蒸
   発器（５）で冷熱を発生させる吸収式冷凍機であって、 電力駆動の圧縮式ヒートポンプ（１）を設け、前記再生
   器（７）での吸収液の加熱再生を前記圧縮式ヒートポン
   プ（１）の発生温熱により行う吸収液加熱手段（Ｈ）を
   設けた吸収式冷凍機。
2. 【請求項２】 前記圧縮式ヒートポンプ（１）の発生冷
   熱により前記吸収器（６）における吸収液の冷却、又
   は、前記凝縮器（８）における冷媒の冷却を行う冷却手
   段（Ｃ）を設けた請求項１記載の吸収式冷凍機。
3. 【請求項３】 前記冷媒を水とし、前記蒸発器（５）に
   おいて生成される氷・水スラリーを前記蒸発器（５）か
   ら取り出すスラリー導出手段（２ａ）と、冷媒循環系に
   冷媒及び製氷原水としての水を供給する給水手段（２
   ｄ）とを設けた請求項１又は２記載の吸収式冷凍機。