(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
再生器、凝縮器、吸収器及び蒸発器を備え、臭化リチウム系水溶液を吸収液として用いると共に、吸収促進剤として高級アルコール系の界面活性剤を用いた吸収冷凍機において、冷媒経路又は吸収液経路中に形成した液溜り部より、冷媒液又は吸収液から分離した液状の界面活性剤を取り出し、これを加熱気化させて吸収器内又は吸収器の直前の冷媒経路内の冷媒蒸気に混入する手段を設けて成る吸収冷凍機。
【請求項２】
再生器、凝縮器、吸収器及び蒸発器を備え、臭化リチウム系水溶液を吸収液として用いると共に、吸収促進剤として高級アルコール系の界面活性剤を用いた吸収冷凍機において、冷媒経路又は吸収液経路中に形成した液溜り部より、冷媒液又は吸収液から分離した液状の界面活性剤を取り出し、これを蒸発器の直前の冷媒経路内の冷媒液に混入する手段を設け、上記液溜り部より冷媒液又は吸収液の上層の界面活性剤を取り出す手段として、フレキシブルチューブの先端を比重が冷媒液又は吸収液と界面活性剤との中間にある筒状乃至環状の浮子に連結し、該浮子の上部に液流入口を形成して成る吸収冷凍機。
【請求項３】
上記液溜り部より冷媒液又は吸収液の上層の界面活性剤を取り出す手段として、フレキシブルチューブの先端を比重が冷媒液又は吸収液と界面活性剤との中間にある筒状乃至環状の浮子に連結し、該浮子の上部に液流入口を形成して成る請求項１記載の吸収冷凍機。
【請求項４】
再生器、凝縮器、吸収器及び蒸発器を備え、臭化リチウム系水溶液を吸収液として用いると共に、吸収促進剤として高級アルコール系の界面活性剤を用いた吸収冷凍機において、凝縮器の下流側に設けた冷媒タンクの液取出し部を冷媒タンク内に立設した垂直管と、上記タンク内で上下に分離した界面活性剤層と冷媒液層とに亙って上記垂直管に形成された縦方向スリット又は小孔列により構成して成る吸収冷凍機。
【請求項５】
再生器、凝縮器、吸収器及び蒸発器を備え、臭化リチウム系水溶液を吸収液として用いると共に、吸収促進剤として高級アルコール系の界面活性剤を用いた吸収冷凍機において、凝縮器の下流側に冷媒タンクを、該冷媒タンクの下流側に冷媒ポンプをそれぞれ設け、更に冷媒ポンプの下流側から冷媒タンクへ冷媒液の一部を還流させる分岐配管を設けて、還流された冷媒液により冷媒タンク内を攪拌させるようにして成る吸収冷凍機。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、臭化リチウム系水溶液を吸収液として用いた吸収冷凍機に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図１は本発明方式及び従来方式に共通の吸収冷凍機の系統図を示したもので、高温再生器１に供給された希溶液は、加熱濃縮されて中濃度溶液と冷媒蒸気（水蒸気）とに分離され、中濃度溶液は途中で高温熱交換器８で希溶液を加熱しながら低温再生器２に供給される。低温再生器２では、中濃度溶液は高温再生器１からの冷媒蒸気による加熱で更に濃縮されて濃溶液と冷媒蒸気に分離され、濃溶液は途中で低温熱交換器９で希溶液を加熱しながら吸収器４に供給され、吸収器４を構成するフィン付きパイプ内に注入される。一方、高温再生器１及び低温再生器２から凝縮器３へ供給された冷媒蒸気は、凝縮器３を構成するフィン付きパイプ内でファンにより冷却されて冷媒液（水）となり、冷媒タンク６を経て蒸発器５へ送られ、被冷却コイル７の表面で蒸発し、冷媒蒸気ダクト１１を通って吸収器４へ送られて、濃溶液に吸収される。こうして吸収器４の下部に溜った希溶液は、途中で低温熱交換器９及び高温熱交換器８によって加熱されながら、溶液ポンプ１２により高温再生器１へ送られる。
【０００３】
一般に吸収液中には、吸収促進剤としてｎ−オクチルアルコールや２−エチルヘキサノールのような高級アルコール系の界面活性剤が添加されている。そして希溶液中に含まれていた界面活性剤の一部は、高温再生器１内で蒸発して冷媒蒸気中に混入するが、一方冷媒経路中には系内の所要冷媒量の変動を調整するための液溜り部（本例では冷媒タンク６であるが、凝縮器３の底部であってもよい）が形成されており、途中で液化した界面活性剤がこの液溜り部で冷媒液から分離する。従って従来は、この液溜り部６で分離した界面活性剤を回収し（図１のａ点）、これを吸収器４に戻す（同図のｂ点）ことによって吸収液中の界面活性剤の濃度を維持し、吸収能力の低下を防止していた。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしこの界面活性剤は、吸収促進効果を発揮するためには、通常溶液中の飽和濃度を遥かに超えて多量に添加する必要があり、それによる熱効率の低下が無視できない上に、溶液中では遊離した界面活性剤が表面張力により粒状に凝集するために、冷媒蒸気との界面において均一に分布せず、吸収促進効果が十分に発揮されていないという問題があった。また溶液と界面活性剤との比重差が大きいために、溶液の経路に各所に遊離した界面活性剤が付着し易く、そのために過剰の界面活性剤を添加しなければならない上に、有効に働いている界面活性剤の量が把握し難いという問題があった。本発明はかかる点に鑑み、界面活性剤の使用量を節減することができ、しかも従来方式よりも冷凍能力を向上することができるようなこの種の吸収冷凍機の構造を提供することを目的とするものである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明による吸収冷凍機は、図１に示したように、高温再生器１，低温再生器２，凝縮器３，吸収器４及び蒸発器５を備え、臭化リチウム系水溶液を吸収液として用いると共に、吸収促進剤として高級アルコール系の界面活性剤を用いた吸収冷凍機において、冷媒経路又は吸収液経路中の液溜り部の上層に分離した液状の界面活性剤を取り出し、これを加熱気化させて吸収器４内又は吸収器４の直前の冷媒経路内の冷媒蒸気に混入する（請求項１）か、あるいはこれを蒸発器５の直前の冷媒経路内の冷媒液に混入する（請求項２）手段を設けた点に特徴を有するものである。
【０００６】
【作用】
従来界面活性剤は、吸収液と冷媒蒸気とが接触する界面へ吸収液によってのみ搬送されており、高温再生器１から冷媒蒸気に混入した界面活性剤は、前述のように冷媒タンク６で分離されて吸収液へ戻されていたが、もし界面活性剤を冷媒蒸気によって界面へ搬送することが可能であれば、吸収液によって搬送する際の上述の種々の問題点を解消して、界面活性剤の添加量を節減すると共に、吸収能力の向上を図ることができると考えられる。そこで本発明者は、次のような実験を行った。
【０００７】
図７のグラフは、界面活性剤を冷媒蒸気によって搬送した場合の吸収能力への影響を測定したもので、実験は吸収器４及び蒸発器５の温度・圧力条件を定格状態に維持して、オクチルアルコールを冷媒タンク６へ供給し、一定時間毎に冷媒中のオクチル濃度と濃溶液中のオクチル濃度をサンプリングして、ガスクロマトグラフィで計測し、冷凍能力との関係を調べた。なお冷凍能力は、毎分毎の濃溶液及び希溶液の比重（超音波音速により測定）と温度及び流量から得られる冷媒蒸気の吸収量から演算で求めたものである。なお上記測定中は濃溶液中のオクチル濃度はほぼ一定（約５０ｐｐｍ）に保ったが、これを広範囲に変化させても、殆ど冷凍能力の変化はなかった。このグラフから明らかなように、冷媒中のオクチル濃度を変化させると、冷凍能力も追従して変化し、両者間に一定の相関関係が示されている。このことから冷媒蒸気により界面活性剤を界面まで搬送し吸収能力の促進に有効に寄与させることができ、しかも吸収液のみで界面活性剤を界面まで搬送していた従来方式に比し冷凍能力を約１０％程度向上し得ることが確認できた。
【０００８】
従って請求項１のように、液溜り部で分離した液状の界面活性剤を取り出し、これを加熱気化させて吸収器４内又は吸収器４の直前の冷媒経路中の冷媒蒸気に混入するようにすれば、界面活性剤を蒸気あるいは霧滴の形で界面まで運ぶことができ、それによって吸収能力を向上することができる。この構成によれば、従来界面活性剤が飽和している溶液中で遊離した界面活性剤が時間経過と共に大粒状に凝集して偏在し易いのに対して、冷媒蒸気に混入して供給された蒸気又は霧滴状の界面活性剤が界面に均一に分布して有効吸収面積が増加するので、冷凍能力を向上させることができ、また界面活性剤を加熱蒸発させるので粒状に遍在したり配管中に付着したりするおそれがなく、従って界面活性剤の使用量も節減することができる。また請求項２は、加熱による気化あるいは霧化の手段として蒸発器５を利用したものであって、特に液溜り部より冷媒液又は吸収液の上層の界面活性剤を取り出す手段に特徴を有している。
【０００９】
【実施例】
図１は本発明による吸収冷凍機の全体構造を示したもので、高温再生器１，低温再生器２，凝縮器３，吸収器４及び蒸発器５を備え、臭化リチウム系水溶液を吸収液として用いると共に、吸収促進剤としてオクチルアルコール等の高級アルコール系界面活性剤を用いたものであるが、その動作等は従来技術の項で説明したので省略する。図２は請求項１の一実施例を示したもので、冷媒経路中の液溜り部として冷媒タンク６が設けられ、この冷媒タンク６に凝縮器３から送られてきた冷媒液が一時的に貯蔵されるようになっている。この冷媒液の上層に分離する液状の界面活性剤を取り出す手段として、比重が冷媒液（比重：１）より小さく界面活性剤（比重：０．８）より大きいプラスチック等の材料によって筒状の浮子１３を構成し、この浮子１３の上部に液流入口１４を形成すると共に、浮子１３の下端にフレキシブルチューブ１５の一端を連結し、更にフレキシブルチューブ１５の他端を加熱容器１６に連結して、界面活性剤が自重によって加熱容器１６に流下してくるようにし、加熱容器１６に装着されたヒータ１７により液状の界面活性剤を加熱気化させて、これを吸収器４の直前の冷媒ダクト１１中の冷媒蒸気に混入（図１のｃ点）するようにしている。このヒータ１７の容量は小さなものでよく、例えば１００冷凍トンの吸収冷凍機の場合、５００Ｗ程度のもので十分である。
【００１０】
なお冷媒液と界面活性剤との分離は、液溜め部すなわち冷媒タンク６（タンク６を設けない場合には凝縮器３の底部等）に達する以前より始まり、冷媒タンク６での滞留期間の初期に完了するのが通常である。従って同図に示すように、タンク６の入口側と出口側を下部のみで連通した隔板１８により仕切っておけば、界面活性剤を入口側の狭い面積に囲い込むことができ、浮子１３による取り出しが容易になる。また図３は請求項１の他の実施例を示したもので、界面活性剤のみを取り出す手段として、高級アルコール等の分子量の大きい物質を透過しない膜よりなるフィルタ１９を設け、このフィルタ１９の上方から界面活性剤を取り出すようにしたものである。なお液溜め部として、上述の冷媒タンク６の代わりに吸収器４と溶液ポンプ１２との間に溶液タンクを設けて、希溶液から界面活性剤を分離し、これを冷媒蒸気中に混入するようにしても、図２あるいは図３と同等の効果を上げることができる。またその場合には、界面活性剤は高温再生器１には送られないので、それだけ燃料の節約になる。
【００１１】
次に図４は請求項２の一実施例を示したもので、液状の界面活性剤を加熱気化させる手段として蒸発器５の被冷却コイル７から与えられる熱を利用するものであり、冷媒タンク６で分離した上層部の界面活性剤と下層部の冷媒液を別々に取り出しておいて、強制的に混合するようにしたものであり、界面活性剤は冷媒ポンプ１０の上流側で冷媒配管に合流（図１のｂ点）される。界面活性剤の取り出しには、例えば前述の浮子１３を利用することができる。この場合浮子１３の流入口１４の面積は通常の変動範囲内でほぼ適量の界面活性剤が吸引されるように調整され、冷媒ポンプ１０は冷媒及び界面活性剤を一定割合で吸引して蒸発器５へ圧送する。
【００１２】
次に図５は請求項４の一実施例を示したもので、冷媒タンク６からの冷媒液取出し口を、同図（ｂ）に示すように、側面に縦方向のスリット２０を有する垂直管２１、あるいは同図（ｃ）に示すように、小孔群２２を設けた垂直管２１で形成し、このスリット２０若しくは小孔群２２が通常運転状態において、タンク６内で分離した上下液層をカバーするように構成したものである。こうして界面活性剤と冷媒液とは冷媒タンク６から常に一定の割合で蒸発器３へ送り出され、冷媒液と共に蒸発器３内に滴下された液状の界面活性剤は、被冷却コイル７の表面で蒸発し、あるいはコイル７の表面で沸騰気化された冷媒蒸気中に霧状に含まれて、吸収器４へ運ばれる。従ってこの構成によれば、図２の場合に比し、加熱容器１６とヒータ１７が省略できるという利点がある。
【００１３】
更に図６は請求項５の一実施例を示したもので、冷媒ポンプ１０の下流側から冷媒タンク６へ冷媒液の一部を分岐して還流させる還流配管２３を設けて、還流された冷媒液により冷媒タンク６内を攪拌させるようにしたものであり、冷媒液と界面活性剤とを一定の割合で蒸発器３へ送り込むことによって、図４あるいは図５の場合と同様に、蒸発器３を利用して界面活性剤を気化あるいは霧状にして吸収器４へ送るようにしたものである。なお冷媒配管の蒸発器５への入口付近には、還流配管２３に冷媒ポンプ１０の圧力が加わるようにオリフィスが設けられている。
【００１４】
【発明の効果】
本発明は上述のように、蒸気あるいは霧状の界面活性剤を冷媒蒸気に混在させることによって吸収器４の界面へ搬送させるようにしたので、溶液によって搬送していた従来方式に比し、界面活性剤が溶液中で大粒状に遍在したり、あるいは溶液との比重差のために溶液経路中の各所に滞留したり付着したりすることがなく、従って界面活性剤の所要添加量を節減し、またそれによって熱効率が向上するという利点があり、また界面活性剤が蒸気あるいは霧状であるために、吸収液と冷媒蒸気との界面へ均一に分布させることができ、それだけ冷凍能力を向上させることができるという利点がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来例及び本発明に共通の全体系統図。
【図２】本発明の一実施例の要部系統図。
【図３】本発明の他の実施例の要部系統図。
【図４】本発明の更に他の実施例の要部系統図。
【図５】本発明の更に他の実施例の要部系統図。
【図６】本発明の更に他の実施例の要部系統図。
【図７】本発明の効果を示すための実験結果のグラフ。
【符号の説明】
１  高温再生器
２  低温再生器
３  凝縮器
４  吸収器
５  蒸発器
６  冷媒タンクあるいは液溜め部
７  被冷却コイル
８  高温熱交換器
９  低温熱交換器
１０  冷媒ポンプ
１１  冷媒ダクト
１２  溶液ポンプ
１３  浮子
１４  液流入口
１５  フレキシブルチューブ
１６  加熱容器
１７  ヒータ
１８  隔板
１９  フィルタ
２０  スリット
２１  垂直管
２２  小孔
２３  還流配管
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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