(57)【要約】【課題】空冷吸収器における伝熱管内での圧力降下を低減して小形化を図る。【解決手段】空冷吸収式冷凍機は、再生器１、空冷凝縮器４，８、蒸発器２６，２９、空冷吸収器１２，１９、溶液熱交換器４５、冷媒ポンプ４３、濃溶液ポンプ４４、稀溶液ポンプ４９を備えている。空冷吸収器１２は、上から上部ヘッダ１４、上段空冷熱交換器１５、中間ヘッダ１６、下段空冷熱交換器１７、下部ヘッダ１８の順に配置され、蒸発器からの冷媒蒸気を上部ヘッダに導くための冷媒蒸気配管３７と、この冷媒蒸気配管の途中から分岐して中間ヘッダに接続される分岐冷媒蒸気配管３７´を備える。中間ヘッダ内には仕切板を設け、該仕切板の上部空間は上段空冷熱交換器からの溶液が溜る中間タンク部とし、仕切板には中間タンク部の溶液を下段空冷熱交換器に散布する散布穴が形成され、分岐冷媒蒸気配管は、中間ヘッダ内の仕切板の下部空間に接続されている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
再生器、空冷凝縮器、蒸発器、空冷吸収器、溶液熱交換器、冷媒ポンプ、前記再生器で濃縮された溶液を前記空冷吸収器に供給するための濃溶液ポンプ、前記空冷吸収器で希釈された稀溶液を前記再生器に戻すための稀溶液ポンプを備えた空冷吸収式冷凍機において、
前記空冷吸収器は、上から上部ヘッダ、上段空冷熱交換器、中間ヘッダ、下段空冷熱交換器、下部ヘッダの順に配置され、
前記蒸発器からの冷媒蒸気を前記空冷吸収器の上部ヘッダに導くための冷媒蒸気配管と、
この冷媒蒸気配管の途中から分岐して前記空冷吸収器の中間ヘッダに接続される分岐冷媒蒸気配管を備え、
前記空冷吸収器の中間ヘッダには、該中間ヘッダ内を上下に分割する仕切板を設け、この仕切板の上部空間は前記上段空冷熱交換器からの溶液が溜る中間タンク部とし、且つ前記仕切板には前記中間タンク部に溜った溶液を前記下段空冷熱交換器に散布するための散布穴が形成され、前記分岐冷媒蒸気配管は、前記中間ヘッダ内の前記仕切板の下部の空間に接続されている
ことを特徴とする空冷吸収式冷凍機。
【請求項２】
請求項１に記載の空冷吸収式冷凍機において、
前記蒸発器は第１蒸発器と第２蒸発器で構成され、
前記空冷吸収器は第１空冷吸収器と第２空冷吸収器で構成されると共に、これら第１、第２の空冷吸収器は、それぞれ上から上部ヘッダ、上段空冷熱交換器、中間ヘッダ、下段空冷熱交換器、下部ヘッダの順に配置され、
前記第１、第２の空冷吸収器における前記中間ヘッダには、それぞれ、中間ヘッダ内を上下に分割する仕切板を設け、これらの仕切板の上部空間は溶液が溜る中間タンク部とし、且つ前記各仕切板には溶液を散布するための散布穴が形成され、
前記第１蒸発器からの冷媒蒸気を前記第１空冷吸収器の上部ヘッダに導くための冷媒蒸気配管と、この冷媒蒸気配管の途中から分岐して前記第１空冷吸収器の中間ヘッダ内の前記仕切板下部空間に接続される分岐冷媒蒸気配管を備えると共に、
前記第２蒸発器からの冷媒蒸気を前記第２空冷吸収器の上部ヘッダに導くための冷媒蒸気配管と、この冷媒蒸気配管の途中から分岐して前記第２空冷吸収器の中間ヘッダ内の前記仕切板下部空間に接続される分岐冷媒蒸気配管を備える
ことを特徴とする空冷吸収式冷凍機。
【請求項３】
請求項２に記載の空冷吸収式冷凍機において、
前記第１、第２の空冷吸収器におけるそれぞれの中間タンク部の気相部に溜った不凝縮ガスを抽気するための抽気装置を備えていることを特徴とする空冷吸収式冷凍機。
【請求項４】
請求項３に記載の空冷吸収式冷凍機において、
溶液が、前記再生器から、前記第１空冷吸収器、前記第２空冷吸収器の順に流れて再び前記再生器に戻るように溶液の循環回路が構成されると共に、前記第１空冷吸収器における中間ヘッダの中間タンク部の気相部と、下部ヘッダの気相部を連通管で接続していることを特徴とする空冷吸収式冷凍機。
【請求項５】
請求項３に記載の空冷吸収式冷凍機において、
前記抽気装置は、前記第２空冷吸収器で希釈された稀溶液を前記再生器に戻すための稀溶液ポンプの吐出側の稀溶液の一部を導いて駆動源としたエゼクタで構成し、該エゼクタの出口は前記稀溶液ポンプの吸込側の配管に接続されていることを特徴とする空冷吸収式冷凍機。
【請求項６】
請求項５に記載の空冷吸収式冷凍機において、
前記第１蒸発器の下部と前記第２蒸発器の下部とを接続する冷媒配管と、この冷媒配管の途中に設けられた冷媒タンクを備え、前記稀溶液ポンプの吐出側の稀溶液の一部を前記冷媒タンクに導いて冷媒タンク内の冷媒と熱交換させた後、この熱交換された稀溶液を前記エゼクタに導くように構成していることを特徴とする空冷吸収式冷凍機。
【請求項７】
請求項１〜６の何れかに記載の空冷吸収式冷凍機において、
前記空冷凝縮器は第１空冷凝縮器と第２空冷凝縮器で構成され、
これら第１、第２の空冷凝縮器は、それぞれ、上から上部ヘッダ、空冷熱交換器、下部ヘッダの順に配置され、
前記第１空冷凝縮器の下部ヘッダと前記第２空冷凝縮器の下部ヘッダを連通管で接続し、前記各下部ヘッダと前記連通管の少なくとも何れかに、前記稀溶液ポンプの吐出側の稀溶液の一部を導いて駆動源としたエゼクタにより構成された抽気装置を接続し、この抽気装置のエゼクタ出口を気液分離器に接続し、該気液分離器の液相部を前記稀溶液ポンプの吸込側の配管に接続すると共に、前記気液分離器の気相部を貯気タンクに接続し、該貯気タンクはバルブを介してアスピレータの吸引側に接続し、前記アスピレータの駆動側は前記蒸発器に通水する冷水の冷水配管にバルブを介して接続されている
ことを特徴とする空冷吸収式冷凍機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、吸収器と凝縮器の冷却を空冷で行う空冷吸収式冷凍機に関する。
【背景技術】
【０００２】
水冷吸収式冷凍機の場合、吸収器と凝縮器に冷却水を通水して冷却しているが、空冷吸収式冷凍機では、吸収器と凝縮器に外気を供給して冷却する。このため、前記吸収器と凝縮器は、外気と熱交換するための空冷フィンと伝熱管を備えた空冷吸収器と空冷凝縮器になる。吸収式冷凍機を空冷式とした場合、冷却塔などの冷却水設備が不要で、メンテナンスも容易となるが、空冷吸収器と空冷凝縮器が外気と熱交換するため、冷却水を使用した場合よりも熱交換温度差が小さくなる。このため、空冷式とした場合、水冷式と比較して必要な伝熱面積が増加する。従って、空冷吸収式冷凍機では小形化する技術が重要となる。
【０００３】
また、吸収式冷凍機では、使用する溶液（吸収液）として、一般に臭化リチウム水溶液が使用されるが、この臭化リチウム水溶液は腐食性があるため、腐食抑制剤が添加されている。この腐食抑制剤は、溶液と接触する鋼材表面に腐食防止皮膜を形成する働きがあるが、腐食防止皮膜を形成する際に、水素ガスが発生する。発生した水素ガスは不凝縮ガスのため、蒸発器と吸収器からなる低圧部では、より低圧となる吸収器に、再生器と凝縮器からなる高圧部では、より低圧となる凝縮器に導かれる。前記吸収器や凝縮器の伝熱面に前記不凝縮ガスが滞留すると、その箇所では熱交換ができず、熱交換性能の低下の要因となる。
【０００４】
以上のことから、空冷吸収式冷凍機では、小形化技術を実現しつつ、器内で発生する水素ガスなどの不凝縮ガスを、空冷吸収器や空冷凝縮器の伝熱面に滞留させないように抽気を行い、器外に効率よく排出することが求められる。
【０００５】
空冷吸収式冷凍機としては、特開２００４−１０８７４６号公報（特許文献１）に記載のものなどがある。この特許文献１のものでは、２組の蒸発器と空冷吸収器を備え、それらの作動圧力が異なる２段吸収サイクルとして構成されている。前記空冷吸収器は、上から上部ヘッダ、空冷吸収器Ａ１、連絡管を有する仕切板が組込まれた中間ヘッダ、空冷吸収器Ａ２及び下部ヘッダの順で配置された構成となっている。前記蒸発器は、上段側の蒸発器Ｅ１と下段側の蒸発器Ｅ２で構成され、上段側蒸発器Ｅ１は一つの冷媒蒸気配管で前記上部ヘッダと接続され、また下段側蒸発器Ｅ２は前記中間ヘッダ内の前記仕切板の下側と一つの冷媒蒸気配管で接続された構成となっている。そして、冷水は、前記下段側蒸発器Ｅ２、前記上段側蒸発器Ｅ１の順に通水され、溶液は前記空冷吸収器Ａ１、空冷吸収器Ａ２の順に流れるように構成されている。これにより、高圧側となる空冷吸収器Ａ２では、溶液の飽和温度を高くでき、外気との温度差を大きく取ることができる。
【０００６】
また、この特許文献１のものには、前記空冷吸収器において、管外に空冷フィンを設けた伝熱管を垂直配置して、空冷熱交換器としている構成が記載されている。前記空冷吸収器に流入する溶液は、垂直配置した伝熱管の上端から流入すると共に、蒸発器からの冷媒蒸気も伝熱管の上端から流入し、溶液が冷媒蒸気を吸収しながら流下する管内吸収となるように構成されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００４−１０８７４６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
空冷吸収式冷凍機では、特許文献１に記載されているように、蒸発器Ｅ１及び空冷吸収器Ａ１と、蒸発器Ｅ２及び空冷吸収器Ａ２とが異なる圧力になる２段吸収サイクルを採用することが一般的である。２段吸収サイクルとした場合、高圧側となる空冷吸収器Ａ２においては外気との熱交換温度差を大きくでき、その分伝熱面積を削減できる。一方、空冷吸収器の構造上、溶液と冷媒蒸気が垂直配置した伝熱管の上端から流入する管内吸収となる。このため、伝熱管への冷媒蒸気の入口流速や伝熱管の形状に応じて、伝熱管の上端から下端まで圧力降下が生じる。圧力降下が生じると、圧力降下分溶液の飽和温度が低下するため、空冷吸収器では外気との熱交換温度差が小さくなり、この熱交換温度差が小さくなった分、伝熱面積を増加させる必要がある。
【０００９】
即ち、空冷吸収器では、２段吸収サイクルにすることで、一定量の伝熱面積削減効果がある一方で、空冷吸収器の伝熱管内の圧力降下を見込んだ分の伝熱面積増加も必要である。このことから、空冷吸収式冷凍機では、サイクル的に性能向上を図ると共に、空冷吸収器の伝熱管内の圧力降下を必要最小限に抑えることが、小形化に有効である。
【００１０】
空冷吸収器の伝熱面積を増加させる手段の一つとしては、伝熱管本数を変えずに、垂直配置する伝熱管の高さを高くすることが考えられる。しかし、この場合、伝熱管への冷媒蒸気の入口流速が増加して圧力降下も増大するため、伝熱面積増加の効果が小さくなってしまう。
【００１１】
伝熱管内の圧力降下を抑えて伝熱面積を増加する手段としては、空気の流れ方向（列方向）に伝熱管を増加させることが考えられる。しかし、この場合、伝熱管の列方向の後流側では、空気側の温度が上昇し、熱交換温度差が徐々に小さくなるため、伝熱面積増加の効果を十分に得ることはできない。また、空気側の圧力損失が増加するため、大きな容量の空冷ファンを使用する必要があり、消費電力量も増加する課題がある。
【００１２】
また、空冷吸収器の伝熱面積を空気の流れに対して直角水平方向（段方向）に伝熱管を増加させることも考えられが、この場合でも、垂直配置する伝熱管の本数が増加する分、設置面積が大きくなってしまう課題がある。
【００１３】
更に、空冷吸収式冷凍機では、空冷吸収器における熱交換方式が管内吸収になるが、安定した冷凍能力を発揮するためには、前述した不凝縮ガスが伝熱管内の伝熱面に滞留させないように抽気を行い、不凝縮ガスを器外に効率よく排出する必要がある。しかし、上記特許文献１のものには、空冷吸収式冷凍機における抽気についての配慮は為されていない。
【００１４】
本発明の目的は、空冷吸収器における伝熱管内での圧力降下を低減して小形化を図ることのできる空冷吸収式冷凍機を得ることにある。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
上記目的を達成するため、本発明は、再生器、空冷凝縮器、蒸発器、空冷吸収器、溶液熱交換器、冷媒ポンプ、前記再生器で濃縮された溶液を前記空冷吸収器に供給するための濃溶液ポンプ、前記空冷吸収器で希釈された稀溶液を前記再生器に戻すための稀溶液ポンプを備えた空冷吸収式冷凍機において、前記空冷吸収器は、上から上部ヘッダ、上段空冷熱交換器、中間ヘッダ、下段空冷熱交換器、下部ヘッダの順に配置され、前記蒸発器からの冷媒蒸気を前記空冷吸収器の上部ヘッダに導くための冷媒蒸気配管と、この冷媒蒸気配管の途中から分岐して前記空冷吸収器の中間ヘッダに接続される分岐冷媒蒸気配管を備え、前記空冷吸収器の中間ヘッダには、該中間ヘッダ内を上下に分割する仕切板を設け、この仕切板の上部空間は前記上段空冷熱交換器からの溶液が溜る中間タンク部とし、且つ前記仕切板には前記中間タンク部に溜った溶液を前記下段空冷熱交換器に散布するための散布穴が形成され、前記分岐冷媒蒸気配管は、前記中間ヘッダ内の前記仕切板の下部の空間に接続されていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、空冷吸収器における伝熱管内での圧力降下を低減して小形化を図ることのできる空冷吸収式冷凍機を得ることができる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の空冷吸収式冷凍機の実施例１を示すサイクル系統図。
【図２】図１に示す中間ヘッダの詳細構造を説明する図。
【図３】中間ヘッダの別の例を説明する図で、図２に相当する図。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明の具体的実施例を、図面を用いて説明する。なお、各図において、同一符号を付した部分は同一或いは相当する部分を示している。
【実施例１】
【００１９】
本発明の空冷吸収式冷凍機の実施例１を図１及び図２により説明する。図１は本発明の実施例１を示すサイクル系統図、図２は図１に示す中間ヘッダの詳細構造を説明する図である。
【００２０】
図１により本実施例１の全体構成を説明する。空冷吸収式冷凍機は、再生器１、第１空冷凝縮器（空冷凝縮器）４、第２空冷凝縮器（空冷凝縮器）８、第１蒸発器（蒸発器）２６、第２蒸発器（蒸発器）２９、第１空冷吸収器（空冷吸収器）１２、第２空冷吸収器（空冷吸収器）１９、溶液熱交換器４５、第１溶液ポンプ（濃溶液ポンプ）４４、第２溶液ポンプ４７、第３溶液ポンプ（稀溶液ポンプ）４９、冷媒ポンプ４３などを備えている。
【００２１】
再生器１は、散布装置２と複数本の伝熱管からなる熱交換器３で構成され、熱交換器３内を加熱源から熱媒体配管７８を介して供給される加熱源媒体が流れ、溶液（稀溶液）が散布装置２から熱交換器３に向かって散布され、熱交換器３を構成する伝熱管外を流下する溶液を、加熱源媒体で加熱して冷媒蒸気を発生させ、濃度の薄い稀溶液を濃度の濃い濃溶液に濃縮して再生するものである。
【００２２】
再生器１には、前記加熱源媒体として、例えば９０℃の温水が供給され、熱交換器３の伝熱管外を流れる溶液を加熱することで、温水は８５℃まで冷却される。一方、溶液を加熱濃縮することで発生する冷媒蒸気は、前記第１空冷凝縮器４と第２空冷凝縮器８に流入する。前記第１空冷凝縮器４の上部ヘッダ５は再生器１と冷媒蒸気配管３２で接続され、前記第２空冷凝縮器８の上部ヘッダ９は冷媒蒸気配管３３で接続されている。
【００２３】
前記第１空冷凝縮器４は、前記上部ヘッダ５と、伝熱管と空冷フィンからなる空冷熱交換器６と、下部ヘッダ７で構成され、前記第２空冷凝縮器８は、前記上部ヘッダ９と、伝熱管と空冷フィンからなる空冷熱交換器１０と、下部ヘッダ１１で構成されている。前記再生器１からの冷媒蒸気は２分されて、一方が前記冷媒蒸気配管３２を介して前記第１空冷凝縮器４の上部ヘッダ５に導かれ、もう一方が前記冷媒蒸気配管３３を介して前記第２空冷凝縮器８の上部ヘッダ９に導かれる。前記空冷熱交換器６と前記空冷熱交換器１０においては、伝熱管内の冷媒蒸気が伝熱管外を流れる冷却空気で冷却され、凝縮液化して液冷媒（水）となる。
【００２４】
前記第１空冷凝縮器４で凝縮液化した液冷媒は冷媒配管３４を通り、また前記第２空冷凝縮器８で凝縮液化した液冷媒は冷媒配管３５を通って、これらの液冷媒は冷媒配管３６で合流し、その後冷媒タンク７６に導かれる。
【００２５】
前記第１蒸発器２６は、散布装置２７と複数の伝熱管からなる熱交換器２８で構成され、前記第２蒸発器２９は、散布装置３０と複数の伝熱管からなる熱交換器３１で構成されている。前記冷媒タンク７６に導かれた液冷媒は、冷媒ポンプ４３により冷媒配管４２を流れて、この冷媒配管４２の途中で分岐し、一方は前記第１蒸発器２６の散布装置２７に導かれて、前記熱交換器２８の伝熱管外に散布される。もう一方の液冷媒は、前記第２蒸発器２９の散布装置３０に導かれ、前記熱交換器３１の伝熱管外に散布される。
【００２６】
冷水配管２０から供給される冷水は、前記第２蒸発器２９の熱交換器３１、前記第１蒸発器２６の熱交換器２８の順に通水される。この冷水は、前記第２蒸発器２９の熱交換器３１の伝熱管外を流下する液冷媒を加熱して冷媒蒸気を発生させ、このときの蒸発潜熱を利用して冷却された後、前記第１蒸発器２６に導かれ、第１蒸発器２６の熱交換器２８の伝熱管外を流下する液冷媒を加熱して冷媒蒸気を発生させ、そのときの蒸発潜熱を利用して冷水は更に冷却される。
【００２７】
また、前記第１蒸発器２６で未蒸発の液冷媒は、Ｕシール部を備えた冷媒配管３９を介して前記冷媒タンク７６に戻され、前記第２蒸発器２９で未蒸発の液冷媒は、Ｕシール部を有する冷媒配管４０を介して前記冷媒タンク７６に戻される。また、前記冷媒タンク７６の気相部は、連通管４１を介して前記第１蒸発器２６の気相部に連通されている。従って、前記第１蒸発器２６内の圧力と前記冷媒タンク７６内の圧力は、ほぼ同一の圧力となるが、前記第２蒸発器２９では、未蒸発の液冷媒を冷媒配管４０のＵシール部に保持できるので、前記第１蒸発器２６に対して差圧を確保することができる。
【００２８】
例えば、前記第２蒸発器２９内の圧力を約１２００Ｐａとすればそのときの液冷媒（水）の飽和温度は約９．７℃となり、また前記第１蒸発器２６の圧力を約９００Ｐａとすればそのときの液冷媒の飽和温度は約５．５℃とすることができる。従って、前記冷水配管２０から、例えば１２℃で流入する冷水を、前記第２蒸発器２９から前記第１蒸発器２６の順で通水することにより、約７℃まで冷却できる。この冷水は冷熱として室内に配置されたファンコイルユニットなどに供給することにより冷房などに利用することができる。
【００２９】
一方、前記再生器１で濃縮された溶液（濃溶液）は、前記第１溶液ポンプ４４及び溶液配管４６により、前記溶液熱交換器４５を通過後、前記第１空冷吸収器１２に導かれる。この第１空冷吸収器１２は、上部ヘッダ１４、上段空冷熱交換器１５、中間ヘッダ１６、下段空冷熱交換器１７、下部ヘッダ１８から構成されている。前記上段空冷熱交換器１５と下段空冷熱交換器１７は、垂直配置された伝熱管と空冷フィンで構成されている。前記再生器１からの溶液は、前記第１空冷吸収器１２の上部ヘッダ１３内に設けられた散布装置１３を介して、前記上段空冷熱交換器１５の伝熱管内を流下し、前記中間ヘッダ１６を介して、下段空冷熱交換器１７の伝熱管内を流下し、下部ヘッダ１８に導かれる。
【００３０】
また、前記第１蒸発器２６からの冷媒蒸気は、冷媒蒸気配管３７を介して前記上部ヘッダ１４に供給されると共に、前記冷媒蒸気配管３７の途中から分岐する分岐冷媒蒸気配管３７´を介して、前記冷媒蒸気配管３７を流れる冷媒蒸気の一部を前記中間ヘッダ１６に導くように構成している。前記上部ヘッダ１４に導かれた冷媒蒸気は、前記上段空冷熱交換器１５に導かれ、この上段空冷熱交換器１５の伝熱管内を流下する溶液に吸収される。溶液が冷媒蒸気を吸収する際に発生する吸収熱は、空冷ファン（図示せず）により前記上段空冷熱交換器１５の伝熱管外に通風される冷却空気に前記空冷フィンを介して伝達され、外気へ放出される。
【００３１】
前記中間ヘッダ１６に導かれた前記冷媒蒸気は、中間ヘッダ１６から前記下段空冷熱交換器１７に導かれ、この下段空冷熱交換器１７の伝熱管内を流下する溶液に吸収される。溶液が冷媒蒸気を吸収する際に発生する吸収熱は、同様に、空冷ファンにより下段空冷熱交換器１７の伝熱管外に通風される冷却空気に空冷フィンを介して伝達され、外気へ放出される。
【００３２】
前記第１空冷吸収器１２の下部ヘッダ１８に溜った溶液は、第２溶液ポンプ４７により溶液配管４８を介して、前記第２空冷吸収器１９に導かれる。この第２空冷吸収器１９も前記第１空冷吸収器１２と同様に、上部ヘッダ２１、上段空冷熱交換器２２、中間ヘッダ２３、下段空冷熱交換器２４、下部ヘッダ２５から構成されている。前記上段空冷熱交換器２２と下段空冷熱交換器２４は、垂直配置された伝熱管と空冷フィンで構成されている。
【００３３】
前記第１空冷吸収器１２からの溶液は、前記第２空冷吸収器１９の上部ヘッダ２１内に設けられた散布装置２０を介して、前記上段空冷熱交換器２２の伝熱管内を流下し、前記中間ヘッダ２３を介して、下段空冷熱交換器２４の伝熱管内を流下し、下部ヘッダ２５に導かれる。
【００３４】
前記第２蒸発器２９からの冷媒蒸気は、冷媒蒸気配管３８を介して前記上部ヘッダ２１に供給されると共に、前記冷媒蒸気配管３８の途中から分岐する分岐冷媒蒸気配管３８´を介して、前記冷媒蒸気配管３８を流れる冷媒蒸気の一部を前記中間ヘッダ２３に導くように構成している。前記上部ヘッダ２１に導かれた冷媒蒸気は、前記上段空冷熱交換器２２に導かれ、この上段空冷熱交換器２２の伝熱管内を流下する溶液に吸収される。溶液が冷媒蒸気を吸収する際に発生する吸収熱は、空冷ファン（図示せず）により前記上段空冷熱交換器２２の伝熱管外に通風される冷却空気に前記空冷フィンを介して伝達され、外気へ放出される。
【００３５】
前記中間ヘッダ２３に導かれた前記冷媒蒸気は、中間ヘッダ２３から前記下段空冷熱交換器２４に導かれ、この下段空冷熱交換器２４の伝熱管内を流下する溶液に吸収される。溶液が冷媒蒸気を吸収する際に発生する吸収熱は、同様に、空冷ファンにより下段空冷熱交換器２４の伝熱管外に通風される冷却空気に空冷フィンを介して伝達され、外気へ放出される。
【００３６】
前記第２空冷吸収器１９の下部ヘッダ２５の溶液は、第三溶液ポンプ（稀溶液ポンプ）４９により溶液配管５０を介して前記溶液熱交換器４５を通過後、前記再生器１の散布装置２に導かれる。前記溶液熱交換器４５では、再生器１からの高温の溶液と第２空冷吸収器１９からの低温の溶液とが熱交換し、前記高温の溶液の顕熱を回収し、前記低温の溶液の温度上昇に利用される。  
なお、本実施例においては、前記溶液（吸収剤）として臭化リチウムを使用し、また前記冷媒として水を使用している。
【００３７】
本実施例では、上述したように、第１空冷吸収器１２では、中間ヘッダ１６を設けることにより、第１蒸発器２６からの冷媒蒸気が流入する伝熱管の入口面積を倍増することができる。また、第１蒸発器２６からの冷媒蒸気は、冷媒蒸気配管３７で分岐されて上部ヘッダ１４と中間ヘッダ１６に導かれるように構成しているので、上段空冷熱交換器１５と下段空冷熱交換器１７のそれぞれの伝熱管への冷媒蒸気の入口流速をほぼ半減することができ、その結果、圧力降下を大幅に低減できる効果がある。
【００３８】
第２空冷吸収器１９でも、上記第１空冷吸収器１２と同様に、中間ヘッダ２３を設けることにより、第２蒸発器２９からの冷媒蒸気が流入する伝熱管の入口面積を倍増することができる。また、第２蒸発器２９からの冷媒蒸気は、冷媒蒸気配管３８で分岐されて上部ヘッダ２１と中間ヘッダ２３に導かれるように構成しているので、上段空冷熱交換器２２と下段空冷熱交換器２４のそれぞれの伝熱管への冷媒蒸気の入口流速をほぼ半減することができ、圧力降下を大幅に低減できる効果がある。
【００３９】
次に、図１に示す第１空冷吸収器１２と第２空冷吸収器１９の中間ヘッダ１６，２３の構造を図２により説明する。図２は、第１空冷吸収器１２の中間ヘッダ１６の詳細構造を示す図（図１に楕円の点線で示す部分の詳細図）である。なお、第２空冷吸収器１９の中間ヘッダ２３の構造については図示しないが、図２と同様の構造になっている。
【００４０】
図２に示すように、中間ヘッダ１６には、該中間ヘッダ１６内を上下に分割する仕切板１０１を設け、この仕切板１０１の上部空間は前記上段空冷熱交換器１５からの溶液が溜る中間タンク部１０３とし、且つ前記仕切板１０１には前記中間タンク部１０３に溜った溶液を前記下段空冷熱交換器に散布するための散布穴１０２が形成され、前記分岐冷媒蒸気配管３７´は、前記中間ヘッダ１６内の前記仕切板１０１の下部空間に接続されている。
【００４１】
なお、前記上段空冷熱交換器１５は前述したように、伝熱管１５ａと空冷フィン１５ｂにより構成されている。また、前記中間ヘッダ１６の下部に接続される下段空冷熱交換器１７も伝熱管１７ａと空冷フィン１７ｂにより構成されている。
【００４２】
前記第１蒸発器２６からの冷媒蒸気を導く分岐冷媒蒸気配管３７´は、中間ヘッダ１６内の前記仕切板１０１よりも低い位置に接続される。前記散布穴１０２の位置は、下段空冷熱交換器１７における各伝熱管１７ａの中心線上に設けている。そして、運転中には、前記仕切板１０１上の中間タンク部１０３に、上段空冷熱交換器１５の伝熱管１５ａ内を流下した溶液が一旦溜められ、溶液の液ヘッドを利用して該仕切板１０１の散布穴１０２から、溶液が下段空冷熱交換器１７に散布できるように、前記散布穴１０２の穴径や数が設定されている。
【００４３】
また、前記中間タンク部１０３に、上段空冷熱交換器１５の伝熱管１５ａ内を流下した溶液を一旦溜めることができるので、分岐冷媒蒸気配管３７´から中間ヘッダ１６の仕切板１０１下部空間に導かれる冷媒蒸気を、全て前記下段空冷熱交換器１７に導くことができる。
【００４４】
これにより、第１空冷吸収器１２において、上部ヘッダ１４に冷媒蒸気が供給される側では、上段空冷熱交換器１５の伝熱管１５ａ内に生じる圧力降下により、中間タンク部１０３を最も低圧にできるので、この中間タンク部１０３に空冷吸収式冷凍機の器内で発生する水素ガスなどの不凝縮ガスを集めることができる。そこで、図１に示すように、中間ヘッダ１６内の中間タンク部１０３の気相部に、抽気用の溶液駆動エゼクタ５８を、抽気配管５９を介して接続することにより、前記中間タンク部１０３に集まる不凝縮ガスを、前記エゼクタ５８により抽気できるから、上段空冷熱交換器１５内に不凝縮ガスが滞留するのを防止或いは抑制することができる。
【００４５】
また、分岐冷媒蒸気配管３７´から冷媒蒸気が導かれる中間ヘッダ１６の下部空間から下部ヘッダ１８までの部分においては、下段空冷熱交換器１７の伝熱管内に生じる圧力降下により下部ヘッダ１８内が最も低圧になるので、空冷吸収式冷凍機の器内で発生する水素ガスなどの不凝縮ガスをこの下部ヘッダ１８内にも集めることができる。
【００４６】
ここで、前記中間タンク部１０３内と前記下部ヘッダ１８内の圧力を比較すると、中間タンク部１０３内の圧力の方が低くなる。これは、上段空冷熱交換器１５に流入する溶液の濃度よりも、下段空冷熱交換器１７へ流入する溶液の濃度の方が薄くなるので、下段空冷熱交換器１７内の溶液の飽和温度の方が低くなり、冷却空気との熱交換温度差が小さくなるためである。このため、下段空冷熱交換器１７の方が、交換熱量が減少し、供給される冷媒蒸気量も減少するので、上段空冷熱交換器１５への冷媒蒸気の入口流速より、下段空冷熱交換器１７への冷媒蒸気の入口流速が低下し、伝熱管１７ａ内の圧力降下が減少することによる。
【００４７】
そこで、図１に示すように、中間タンク部１０３の気相部と下部ヘッダ１８の気相部を連通管５７で接続することにより、下部ヘッダ１８内に溜った不凝縮ガスも、中間タンク部１０３に導くことができ、前記溶液駆動エゼクタ５８で抽気することが可能になる。この結果、下段空冷熱交換器１７内にも不凝縮ガスが滞留するのを防止或いは抑制できる。
【００４８】
前記溶液駆動エゼクタ５８の駆動溶液には、前記第三溶液ポンプ（稀溶液ポンプ）４９の吐出側配管５０からの稀溶液の一部を配管６０で分岐させ、この配管６０を介して前記冷媒タンク７６内を経由させることで、冷媒タンク７６内の冷媒７７により冷却して利用する。溶液駆動エゼクタ５８の出口は、配管６２を介して、前記第三溶液ポンプ４９の吸込側の配管に接続する。これにより第１空冷吸収器１２で抽気した不凝縮ガスを、第２空冷吸収器１９を経由せずに再生器１に導くことができる。従って、第１空冷吸収器１２で抽気された不凝縮ガスが、第２空冷吸収器１９の性能に及ぼす影響を最小限に抑えることができる。
【００４９】
一方、前記第２空冷吸収器１９においても、その中間ヘッダ２３の構造は図２と同様の構造になっている。また、図１に示すように、中間ヘッダ２３内の中間タンク部１０３´の気相部に、抽気用の溶液駆動エゼクタ６４を、抽気配管６５を介して接続することにより、前記中間タンク部１０３´に集まる不凝縮ガスを、前記エゼクタ６４により抽気できるから、上段空気熱交換器２２内に不凝縮ガスが滞留するのを防止或いは抑制できる。
【００５０】
前記溶液駆動エゼクタ６４の駆動溶液には、前記第三溶液ポンプ４９吐出側の稀溶液の一部を分岐させ、前記配管６０を介して冷媒タンク７６内に導き、該冷媒タンク７６内の冷媒７７で冷却した稀溶液の一部を配管６３で分岐させて利用する。この溶液駆動エゼクタ６４の出口は、配管６６を介して、前記第三溶液ポンプ４９の吸込側の配管に接続する。これにより第２空冷吸収器１９で抽気した水素ガスなどの不凝縮ガスを前記再生器１に導くことができる。
【００５１】
なお、第２空冷吸収器１９の下部ヘッダ２５にも、前記第１空冷吸収器１２における下部ヘッダ１８と同様に、水素ガスなどの不凝縮ガスが集まる。この不凝縮ガスは、前記第２空冷吸収器１９下部の溶液出口部で、溶液に巻込み随伴させて前記第３溶液ポンプ４９側に溶液と共に排出することができる。これにより、不凝縮ガスを前記下段空冷熱交換器２４内に滞留させることなく、再生器１に導くことができる。
【００５２】
なお、第２空冷吸収器１９においても、第１空冷吸収器１２と同様に、中間ヘッダ２３内の中間タンク１０３´の気相部と下部ヘッダ２５の気相部を連通管で接続するようにしても良い。
【００５３】
再生器１に導かれた水素ガスなどの不凝縮ガスは、図１に示すように、再生器１に冷媒蒸気配管３２を介して接続されている前記第１空冷凝縮器４と、同じく冷媒蒸気配管３３を介して接続されている第２空冷凝縮器８に導かれる。前記第１空冷凝縮器４では、空冷熱交換器６での圧力降下により、下部ヘッダ７が最も低圧になるので、空冷熱交換器６内に不凝縮ガスを滞留させることなく、前記下部ヘッダ７に前記不凝縮ガスを集めることができる。
【００５４】
同様に、第２空冷凝縮器８でも、空冷熱交換器１０での圧力降下により、下部ヘッダ１１が最も低圧になるので、空冷熱交換器１０内に不凝縮ガスを滞留させることなく、前記下部ヘッダ１１に不凝縮ガスを集めることができる。
【００５５】
前記下部ヘッダ７と前記下部ヘッダ１１は連通管５１により連通されており、また前記下部ヘッダ７には抽気用の溶液駆動エゼクタ５３が抽気配管５２を介して接続されている。このエゼクタ５３の駆動溶液としては、前記第３溶液ポンプ４９の吐出側配管５０から稀溶液の一部を配管５４で分岐させて利用する。また、前記溶液駆動エゼクタ５３の出口は配管５６を介して気液分離器６７に接続されている。この気液分離器６７の液相部は、配管６８を介して前記第３溶液ポンプ４９の吸込側の配管に接続され、また前記気液分離器６７の気相部は、配管７０を介して貯気タンク６９に接続されている。
【００５６】
これにより、空冷吸収式冷凍機の器内で発生した水素ガスなどの不凝縮ガスを、貯気タンク６９に導くことができる。この貯気タンク６９には、バルブ７３を有する抽気配管７２を介してアスピレータ７１に接続されている。このアスピレータ７１には、前記第２蒸発器２９に冷水配管２０により通水される冷水の一部を、バルブ７５を有する配管７４により導いて通水させることができるように構成されている。そして、前記貯気タンク６９内に溜められた不凝縮ガスは、前記気液分離器６７内に設けた圧力検出器（図示せず）により検出された圧力が設定圧力値以上となったときに、前記抽気配管７２のバルブ７３と、前記配管７４のバルブ７５を開くことにより、前記冷水の一部をアスピレーター７１に通水し、これを駆動源として前記貯気タンク６９内の不凝縮ガスを前記抽気配管７２を介して抽気する。これにより、前記抽気した不凝縮ガスを、最終的に、前記アスピレータ７１から冷水と共に器外に排出することができる。
【００５７】
なお、本実施例では、前記溶液駆動エゼクタ５３を、第１空冷凝縮器４の下部ヘッダ７に接続するようにしているが、前記エゼクタ５３を接続する箇所は、第１空冷凝縮器４の下部ヘッダ７に限定されるものではなく、前記第２空冷凝縮器８の下部ヘッダ１１や前記連通管５１であっても良く、同様の効果を奏することができる。
【００５８】
図３は、図２に示した中間ヘッダの他の例（変形例）を示す図で、図２に相当する図であり、図２と同一符号を付した部分は同一或いは相当する部分を示している。この図３に示す中間ヘッダは、第１空冷吸収器１２の中間ヘッダ１６を示しているが、第２空冷吸収器１９の中間ヘッダ２３についても同様に構成することができる。
【００５９】
図３に示す例では、中間タンク部１０３底部の仕切板１０１の中央部を凹状部１０１ａに形成し、この仕切板１０１の凹状部１０１ａに散布穴１０２を形成しているものである。このように構成しても、図２に示した中間ヘッダと同様の動作と効果が得られる。しかも、この図３に示す例では、中間タンク部１０３底部の仕切板１０１中央部を凹状部１０１ａに形成しているので、中間タンク部１０３に供給される溶液の量が少なくなった場合でも、前記凹状部１０１ａに溶液を確実に溜めることができ、散布穴１０２から下部空冷熱交換器１７に安定した散布を行うことができる。従って、この例によれば、中間タンク部１０３内の溶液の液位変動があったような場合でも、安定した散布が可能になる効果が得られる。  
第２空冷吸収器１９の中間ヘッダ２３を、図３のように構成しても、同様の動作と効果を得ることができる。
【００６０】
以上説明した本実施例によれば、上から上部ヘッダ、上段空冷熱交換器、中間ヘッダ、下段空冷熱交換器、下部ヘッダの順に配置して構成した空冷吸収器とし、蒸発器からの冷媒蒸気を、前記上部ヘッダに冷媒蒸気配管で導くと共に、この冷媒蒸気配管の途中から分岐する分岐冷媒蒸気配管を設けて、前記冷媒蒸気の一部を前記中間ヘッダにも導くように構成しているので、前記上段空冷熱交換器及び前記下段空冷熱交換器の各伝熱管入口部での冷媒蒸気の流速を低減することができる。これにより、各伝熱管内に生じる圧力降下を大幅に低減できるので、性能を向上することができる。また、前記伝熱管を垂直方向に長く（高く）しても圧力降下の上昇を低減できるので、冷凍能力が増大して空冷熱交換器の伝熱面積を増加させる場合でもより少ない伝熱管本数で対応できるから、設置面積を小さくでき、小形化を図ることができる。
【００６１】
また、前記空冷吸収器の中間ヘッダには、該中間ヘッダ内を上下に分割する仕切板を設け、この仕切板の上部空間は前記上段空冷熱交換器からの溶液が溜る中間タンク部とし、且つ前記仕切板には前記中間タンク部に溜った溶液を前記下段空冷熱交換器に散布するための散布穴が形成され、前記分岐冷媒蒸気配管は、前記中間ヘッダ内の前記仕切板の下部空間に接続されるように構成している。これにより、上段空冷熱交換器内を流下した溶液は、冷媒蒸気を吸収してその濃度が若干低下しているものの、体積はほとんど増加しない状態で中間タンク内に一旦溜められ、前記散布穴から下段空冷熱交換器の伝熱管内に散布される。一方、冷媒蒸気は前記中間ヘッダの仕切板下部空間に供給され、ここから前記下段空冷熱交換器に供給される。従って、下段空冷熱交換器における圧力降下を、前記上段空冷熱交換器における圧力降下とほぼ同様のレベルにすることができるから、上下の空冷熱交換器の伝熱管を合わせた垂直配置の伝熱管長さが長くなっても、圧力降下の増大を抑えることができる。従って、本実施例によれば、空冷熱交換器の伝熱面積を増加させても圧力降下の増大と設置面積の増大を抑えることができる。
【００６２】
更に、本実施例では、空冷吸収器を上記構成としているので、器内で発生する水素ガスを上段空冷熱交換器側では、最も低圧になる中間タンクの気相部に集めることができ、しかも前記中間タンク部の気相部に溜った不凝縮ガスを抽気するための抽気装置を備えているので、器内で発生する水素ガスなどの不凝縮ガスを抽気して器外に効率よく排出することができる。これにより、熱交換方式が管内吸収になる空冷吸収器の伝熱管内の伝熱面に、不凝縮ガスが滞留するのを抑制できるから、熱交換性能の低下を防止して安定した熱交換性能を有する空冷吸収器とすることができ、安定した冷凍能力を発揮させることができる。
従って、本実施例によれば、小形で性能の高い空冷吸収式冷凍機を得ることができる。
【００６３】
なお、本発明は上記した実施例に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、上記実施例では蒸発器、空冷吸収器、及び空冷凝縮器を２台づつ備えている２段蒸発吸収式の空冷吸収式冷凍機に適用した場合について説明したが、蒸発器、空冷吸収器、及び空冷凝縮器が１台づつ備えている単段空冷吸収式冷凍機にも同様に適用できるものである。  
更に、上記した実施例は本発明を分かり易く説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。
【符号の説明】
【００６４】
１：再生器、２：散布装置、３：熱交換器、
４：第１空冷凝縮器（空冷凝縮器）、
５：上部ヘッダ、６：空冷熱交換器、７：下部ヘッダ、
８：第２空冷凝縮器（空冷凝縮器）、
９：上部ヘッダ、１０：空冷熱交換器、１１：下部ヘッダ、
１２：第１空冷吸収器（空冷吸収器）、１３：散布装置、１４：上部ヘッダ、
１５：上段空冷熱交換器、１５ａ：伝熱管、１５ｂ：空冷フィン、１６：中間ヘッダ、
１７：下段空冷熱交換器、１７ａ：伝熱管、１７ｂ：空冷フィン、１８：下部ヘッダ、
１９：第２空冷吸収器（空冷吸収器）、２０：散布装置、２１：上部ヘッダ、
２２：上段空冷熱交換器、２３：中間ヘッダ、
２４：下段空冷熱交換器、２５：下部ヘッダ、
２６：第１蒸発器（蒸発器）、２７：散布装置、２８：熱交換器、
２９：第２蒸発器（蒸発器）、３０：散布装置、３１：熱交換器、
３２，３３，３７，３８：冷媒蒸気配管、３７´，３８´：分岐冷媒蒸気配管、
３４〜３６、３９，４０，４２：冷媒配管、
４１，５１，５７：連通管、
４３：冷媒ポンプ、４４：第１溶液ポンプ（濃溶液ポンプ）、
４５：溶液熱交換器、
４６，４８，５４，５６，６６，６８，７０，７４：配管、
４７：第２溶液ポンプ、４９：第３溶液ポンプ（稀溶液ポンプ）、
５０：吐出側配管、
５２，５９，６５，７２：抽気配管、
５３、５８、６４：溶液駆動エゼクタ（エゼクタ）、
６７：気液分離器、６９：貯気タンク、
７１：アスピレータ、７３，７５：バルブ、
７６：冷媒タンク、７７：冷媒、
７８：熱媒体配管、
１０１：仕切板、１０１ａ：凹状部、
１０２：散布穴、１０３，１０３´：中間タンク部。
【図１】
2014173810.tif 000003
【図２】
2014173810.tif 000004
【図３】
2014173810.tif 000005