JP6805473B2 - 吸収冷凍機 - Google Patents

Description

本発明は吸収冷凍機に関し、特に比較的低い温度の熱源流体を導入して作動させつつ構成が簡素な吸収冷凍機に関する。

吸収液と冷媒との吸収冷凍サイクルによって冷水を冷却する吸収冷凍機がある。吸収冷凍機には、発電機の冷却水等の排温水を熱源として作動させる温水焚き吸収冷凍機がある。温水焚き吸収冷凍機では、熱源である温水の温度が高い程、温水からの回収熱量が増大して、省エネルギーに貢献する。他方、排温水の温度は、排出元の特性の影響を受け、温水焚き吸収冷凍機に投入するには低い場合がある。このような事情を考慮して、熱源温度より高い温度の被加熱媒体を取り出す第２種吸収ヒートポンプと吸収冷凍機とを設け、排温水を熱源として第２種吸収ヒートポンプの吸収器で排温水よりも高い温度の温水を生成し、これを吸収冷凍機の熱源として用いるものがある（例えば、特許文献１参照。）。

特開昭５９−８９９６２号公報

しかしながら、特許文献１に記載された装置は、第２種吸収ヒートポンプと吸収冷凍機とを各々配管で連結したものであり、大型になってしまっていた。

本発明は上述の課題に鑑み、比較的低い温度の熱源流体を導入して作動させつつ構成が簡素な吸収冷凍機を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明の第１の態様に係る吸収冷凍機は、例えば図１に示すように、冷媒の液体Ｖｆが蒸発して冷媒蒸気Ｖｅ１となる際に必要な蒸発潜熱を冷却対象流体Ｗから奪うことで冷却対象流体Ｗを冷却する第１の蒸発器Ｅ１と；第１の蒸発器Ｅ１で発生した冷媒蒸気Ｖｅ１を導入して第１の吸収液Ｓａ１に吸収させる第１の吸収器Ａ１と；第１の吸収器Ａ１において冷媒蒸気Ｖｅ１を吸収したことにより濃度が低下した第１の吸収液Ｓｗ１を流す第１の吸収液流路１５が内部に設けられた第２の吸収器Ａ２であって、第２の吸収液Ｓａ２が冷媒の蒸気Ｖｅ２を吸収した際に放出した吸収熱によって、第１の吸収液流路１５を流れる第１の吸収液Ｓｗ１を加熱する第２の吸収器Ａ２と；第２の吸収器Ａ２に供給される冷媒の蒸気Ｖｅ２を生成するための冷媒の液体Ｖｆを直接又は間接的に加熱する熱源流体Ｈを導入し、導入した熱源流体Ｈが保有する熱で冷媒の液体Ｖｆを加熱して冷媒の蒸気Ｖｅ２を生成する第２の蒸発器Ｅ２と；第２の吸収器Ａ２において第１の吸収液Ｓｗ１が加熱されたことにより生成された、第１の吸収液Ｓｗ１から離脱した冷媒Ｖｓと、冷媒Ｖｓが離脱して濃度が上昇した第１の吸収液Ｓａ１と、を分離する気液分離部９０と；気液分離部９０で生成された濃度が上昇した第１の吸収液Ｓａ１を第１の吸収器Ａ１に導く第１の濃溶液流路９１とを備える。

このように構成すると、第２の吸収器で発生させた吸収熱で第１の吸収液を加熱再生することができ、比較的低い温度の熱源流体を導入して作動させつつ簡素な構成とすることができる。

また、本発明の第２の態様に係る吸収冷凍機は、例えば図３に示すように、上記本発明の第１の態様に係る吸収冷凍機１Ａにおいて、第２の吸収器Ａ２において冷媒の蒸気Ｖｅ２を吸収したことにより濃度が低下した第２の吸収液Ｓｗ２を導入し、導入した第２の吸収液Ｓｗ２を熱源流体Ｈが保有する熱で加熱することにより、第２の吸収液Ｓｗ２から冷媒Ｖｇを離脱させて第２の吸収液Ｓｗ２の濃度を上昇させる再生器Ｇ２と；再生器Ｇ２において第２の吸収液Ｓｗ２から離脱した冷媒の蒸気Ｖｇと、気液分離部９０で生成された冷媒の蒸気Ｖｓとを導入し、導入した冷媒の蒸気Ｖｇ、Ｖｓを凝縮させて冷媒液Ｖｆを生成する共通凝縮器Ｃｓとを備える。

このように構成すると、第１の吸収液から離脱した冷媒と第２の吸収液から離脱した冷媒とをまとめて凝縮させることができ、構成のさらなる簡素化を図ることができる。

また、本発明の第３の態様に係る吸収冷凍機は、例えば図５に示すように、上記本発明の第１の態様又は第２の態様に係る吸収冷凍機において、第２の吸収器Ａ２ａは、第１の吸収液流路を構成する加熱管１５を複数本有し；加熱管１５の内部を流れた第１の吸収液Ｓｗ１を、別の加熱管１５の内部を反対方向に流れるように別の加熱管１５に導く反転液室５４を備え；複数の加熱管１５は、反転液室５４によって複数のパスに構成され；複数のパスのそれぞれは、流路断面積が同程度になるように構成されている。

このように構成すると、流れの下流側に行くに連れて第１の吸収液から離脱した冷媒の蒸気の割合が増加したときに、流れの下流側に行くに連れて第１の吸収液の流速が増大することとなって、各加熱管に流入する第１の吸収液の流量が均一に近くなり、加熱管内における流れの不均一などに起因する伝熱効率の低下を抑制することができると共に、局部的に第１の吸収液の濃度及び温度が高くなる状況を抑制して、第１の吸収液の結晶化を回避することが可能となる。

また、本発明の第４の態様に係る吸収冷凍機は、上記本発明の第１の態様又は第２の態様に係る吸収冷凍機において、第２の吸収器は、第１の吸収液流路を構成する加熱管を１本又は複数本有し；１本又は複数本の加熱管に連通し、連通した加熱管に第１の吸収液を供給する入口液室と；１本又は複数本の加熱管に連通し、入口液室から加熱管に供給されたすべての第１の吸収液を、加熱管を流れた後に収集する出口液室とを備える。

このように構成すると、入口液室から加熱管に液体の状態の第１の吸収液が供給されて、加熱管内における流れの不均一などに起因する伝熱効率の低下を抑制することができると共に、局部的に第１の吸収液の濃度及び温度が高くなる状況を抑制して、第１の吸収液の結晶化を回避することが可能となる。

また、本発明の第５の態様に係る吸収冷凍機は、例えば図９に示すように、上記本発明の第１の態様乃至第４の態様のいずれか１つの態様に係る吸収冷凍機１において、第２の吸収器Ａ２に導入される第１の吸収液Ｓｗ１を第１の吸収液流路１５に押し込む第１の吸収液ポンプ９９を備える。

このように構成すると、第１の吸収液流路内における第１の吸収液の流量を増大させることができ、第１の吸収液流路内における流れの不均一などに起因する局部的に第１の吸収液の濃度及び温度が高くなる状況を抑制することができて、第１の吸収液の結晶化を回避して伝熱効率を向上させることが可能になる。

また、本発明の第６の態様に係る吸収冷凍機は、例えば図４に示すように、上記本発明の第１の態様乃至第５の態様のいずれか１つの態様に係る吸収冷凍機１Ｂにおいて、気液分離部９０は、第１の吸収液Ｓｗ１の入口が第１の吸収液流路１５の出口に隣接して配置されることで、第２の吸収器Ａ２と一体に構成されている。

このように構成すると、装置の大型化を抑制することができる。

また、本発明の第７の態様に係る吸収冷凍機は、例えば図５（及び図６）に示すように、上記本発明の第６の態様に係る吸収冷凍機において、第２の吸収器Ａ２ａ（Ａ２ｂ）の缶胴５７に沿って設けられ、第１の吸収液流路１５を流れた第１の吸収液Ｓａ１を一旦貯留する液相部５５ｑと、第１の吸収液Ｓｗ１から離脱した冷媒蒸気Ｖｓが通過する気相部５５ｇと、を有する出口液室５５（５５Ｂ）を備え；出口液室５５（５５Ｂ）は、気相部５５ｇにエリミネータ９６（９６Ｂ）が設けられて、気液分離部として機能するように構成されている。

このように構成すると、出口液室において第１の吸収液の気体と液体とを分離することができる。

また、本発明の第８の態様に係る吸収冷凍機は、例えば図７に示すように、上記本発明の第６の態様に係る吸収冷凍機において、第２の吸収器Ａ２ｃの缶胴５７に沿って設けられ、第１の吸収液流路１５を流れた第１の吸収液Ｓａ１を一旦貯留する液相部５５ｑと、第１の吸収液Ｓｗ１から離脱した冷媒蒸気Ｖｓが通過する気相部５５ｇと、を有する出口液室５５Ｃを備え；出口液室５５Ｃは、気相部５５ｇが水平に延びるように構成されると共に、気相部５５ｇを流れる冷媒蒸気Ｖｓを左右に蛇行させるように流路を制限する流路制限部材９８が気相部５５ｇの空間に複数設けられて、気液分離部として機能するように構成されている。

このように構成すると、簡便な構成で出口液室を気液分離部として機能させることができる。

また、本発明の第９の態様に係る吸収冷凍機は、例えば図８に示すように、上記本発明の第１の態様乃至第８の態様のいずれか１つの態様に係る吸収冷凍機１Ｃにおいて、第２の吸収器Ａ２Ｈに供給される冷媒Ｖの蒸気を生成する第２の高温蒸発器Ｅ２Ｈと；第２の吸収器Ａ２Ｈから直接又は間接的に導入した第２の吸収液Ｓ２が冷媒Ｖの蒸気を吸収した際に放出した吸収熱によって第２の高温蒸発器Ｅ２Ｈの冷媒Ｖｆを加熱する第２の低温吸収器Ａ２Ｌとを備える。

このように構成すると、第２の蒸発器に導入される熱源流体としてより低い温度のものが利用可能になる。

本発明によれば、第２の吸収器で発生させた吸収熱で第１の吸収液を加熱再生することができ、比較的低い温度の熱源流体を導入して作動させつつ簡素な構成とすることができる。

本発明の実施の形態に係る吸収冷凍機の模式的系統図である。 本発明の実施の形態に係る吸収冷凍機におけるデューリング線図である。 本発明の実施の形態の第１の変形例に係る吸収冷凍機の模式的系統図である。 本発明の実施の形態の第２の変形例に係る吸収冷凍機の模式的系統図である。 本発明の実施の形態の第２の変形例に係る吸収冷凍機が備える第２吸収器の第１の変形例の断面図である。 本発明の実施の形態の第２の変形例に係る吸収冷凍機が備える第２吸収器の第２の変形例の断面図である。 本発明の実施の形態の第２の変形例に係る吸収冷凍機が備える第２吸収器の第３の変形例の断面図である。 本発明の実施の形態の第３の変形例に係る吸収冷凍機の模式的系統図である。 本発明の実施の形態に係る吸収冷凍機に循環ポンプを設けた場合の構成を示す部分系統図である。

以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。なお、各図において互いに同一又は相当する部材には同一あるいは類似の符号を付し、重複した説明は省略する。

まず図１を参照して、本発明の実施の形態に係る吸収冷凍機１を説明する。図１は、吸収冷凍機１の模式的系統図である。吸収冷凍機１は、主要機器として、第１吸収器Ａ１と、第１蒸発器Ｅ１と、第１凝縮器Ｃ１と、第２吸収器Ａ２と、第２蒸発器Ｅ２と、第２再生器Ｇ２と、第２凝縮器Ｃ２と、気液分離器９０とを備えている。なお、吸収冷凍機１は、第１再生器を独立した構成として備えていない。吸収冷凍機１は、吸収液に対して冷媒が相変化をしながら循環することで熱移動を行わせ、冷却対象流体である冷水Ｗの温度を低下させる機器である。以下の説明において、吸収液に関し、吸収サイクル上における区別を容易にするために、性状や吸収サイクル上の位置に応じて、「第１希溶液Ｓｗ１」、「第２濃溶液Ｓａ２」等と呼称するが、性状等を不問にするときは総称して「吸収液Ｓ」ということとする。また、冷媒に関し、吸収サイクル上における区別を容易にするために、性状や吸収サイクル上の位置に応じて、「第１蒸発器冷媒蒸気Ｖｅ１」、「再生器冷媒蒸気Ｖｇ」、「冷媒液Ｖｆ」等と呼称するが、性状等を不問にするときは総称して「冷媒Ｖ」ということとする。本実施の形態では、吸収液Ｓ（吸収剤と冷媒との混合物）としてＬｉＢｒ水溶液が用いられており、冷媒Ｖとして水（Ｈ_２Ｏ）が用いられているが、これに限らず他の冷媒、吸収液（吸収剤）の組み合わせで使用してもよい。

第１吸収器Ａ１は、第１蒸発器Ｅ１で発生した第１蒸発器冷媒蒸気Ｖｅ１を第１濃溶液Ｓａ１で吸収する機器であり、第１の吸収器に相当する。第１吸収器Ａ１は、冷却水Ｙを流す冷却管１１と、第１濃溶液Ｓａ１を冷却管１１の外面に向けて散布する第１濃溶液散布ノズル１２とを、第１吸収器缶胴１７の内部に有している。第１濃溶液散布ノズル１２は、散布した第１濃溶液Ｓａ１が冷却管１１に降りかかるように、冷却管１１の上方に配設されている。第１吸収器Ａ１は、散布された第１濃溶液Ｓａ１が第１蒸発器冷媒蒸気Ｖｅ１を吸収することで濃度の低下した第１希溶液Ｓｗ１を第１吸収器缶胴１７の下部に貯留すると共に、第１濃溶液Ｓａ１が第１蒸発器冷媒蒸気Ｖｅ１を吸収した際に発生した吸収熱を冷却水Ｙが奪うように構成されている。第１吸収器缶胴１７の下部（典型的には底部）には、第１希溶液Ｓｗ１を第２吸収器Ａ２に導く第１希溶液管１８の一端が接続されている。第１希溶液管１８には、第１希溶液Ｓｗ１を圧送するための第１希溶液ポンプ１９が配設されている。

第１蒸発器Ｅ１は、冷水Ｗの熱で冷媒液Ｖｆを蒸発させて第１蒸発器冷媒蒸気Ｖｅ１を発生させることにより冷水Ｗを冷却する機器であり、第１の蒸発器に相当する。第１蒸発器Ｅ１は、冷水Ｗを流す蒸発管２１と、冷媒液Ｖｆを蒸発管２１の外面に向けて散布する冷媒液散布ノズル２２とを、第１蒸発器缶胴２７の内部に有している。冷媒液散布ノズル２２は、散布した冷媒液Ｖｆが蒸発管２１に降りかかるように、蒸発管２１の上方に配設されている。第１蒸発器Ｅ１は、第１蒸発器缶胴２７の下部に貯留されている冷媒液Ｖｆを冷媒液散布ノズル２２に導く冷媒液管２８と、冷媒液管２８内の冷媒液Ｖｆを冷媒液散布ノズル２２に送る第１冷媒ポンプ２９とを有している。第１蒸発器Ｅ１は、蒸発管２１の外面に散布された冷媒液Ｖｆが蒸発して第１蒸発器冷媒蒸気Ｖｅ１となるための気化熱を、蒸発管２１内を流れる冷水Ｗから奪うことで冷水Ｗを冷却し、散布された冷媒液Ｖｆのうち蒸発しなかった冷媒液Ｖｆが蒸発器缶胴２７の下部に貯留されるように構成されている。

本実施の形態では、第１吸収器Ａ１と第１蒸発器Ｅ１とは隣接して配置されており、第１吸収器缶胴１７の上部と第１蒸発器缶胴２７の上部とが連通している。このような構成により、第１蒸発器缶胴２７の内部で発生した第１蒸発器冷媒蒸気Ｖｅ１を第１吸収器缶胴１７の内部に導くことができるようになっている。

第１凝縮器Ｃ１は、気液分離器９０から分離冷媒蒸気Ｖｓを導入し冷却して凝縮させ、第１蒸発器Ｅ１に送る冷媒液Ｖｆを生成する機器である。第１凝縮器Ｃ１は、冷却水Ｙの流路を形成する凝縮管４１を、第１凝縮器缶胴４７の内部に有している。凝縮管４１は、分離冷媒蒸気Ｖｓを直接冷却することができるように、分離冷媒蒸気Ｖｓが凝縮した冷媒液Ｖｆに浸らないように配設されていることが好ましい。凝縮管４１の一端には、一端が冷却管１１に接続されている冷却水連絡管３４の他端が接続されている。凝縮管４１の他端及び冷却管１１の他端は、吸収冷凍機１外の冷却塔（不図示）に接続される配管に接続されている。このような構成により、凝縮管４１から流出した冷却水Ｙは、冷却塔（不図示）で冷却されて冷却管１１に供給されるように構成されている。第１凝縮器Ｃ１には、凝縮した冷媒液Ｖｆを第１蒸発器Ｅ１に導く冷媒液管４８が接続されている。冷媒液管４８は、第１凝縮器缶胴４７下部の冷媒液Ｖｆが貯留されている部分（典型的には底部）に一端が接続され、他端が第１蒸発器缶胴２７に接続されている。

第２吸収器Ａ２は、第２蒸発器Ｅ２で発生した第２蒸発器冷媒蒸気Ｖｅ２を第２濃溶液Ｓａ２で吸収する機器であり、第２の吸収器に相当する。第２吸収器Ａ２は、加熱管１５と、第２濃溶液Ｓａ２を加熱管１５の外面に向けて散布する第２濃溶液散布ノズル５２とを第２吸収器缶胴５７の内部に有している。加熱管１５は、第１吸収器Ａ１で生成された第１希溶液Ｓｗ１を流す流路を構成する管であり、第１の吸収液流路に相当する。第２濃溶液散布ノズル５２は、散布した第２濃溶液Ｓａ２が加熱管１５に降りかかるように、加熱管１５の上方に配設されている。第２吸収器Ａ２は、散布された第２濃溶液Ｓａ２が第２蒸発器冷媒蒸気Ｖｅ２を吸収することで濃度の低下した第２希溶液Ｓｗ２を第２吸収器缶胴５７の下部に貯留すると共に、第２濃溶液Ｓａ２が第２蒸発器冷媒蒸気Ｖｅ２を吸収した際に発生した吸収熱により加熱管１５の内部を流れる第１希溶液Ｓｗ１を加熱するように構成されている。第２吸収器缶胴５７の下部（典型的には底部）には、第２希溶液Ｓｗ２を第２再生器Ｇ２に導く第２希溶液管５８の一端が接続されている。

第２蒸発器Ｅ２は、第２吸収器Ａ２に供給する第２蒸発器冷媒蒸気Ｖｅ２を発生させる機器であり、第２の蒸発器に相当する。第２蒸発器Ｅ２は、熱源流体Ｈの流路を構成する熱源管６１を、第２蒸発器缶胴６７の内部に有している。第２蒸発器Ｅ２は、第２蒸発器缶胴６７の内部に冷媒液Ｖｆを散布するノズルを有していない。このため、熱源管６１は、第２蒸発器缶胴６７内に貯留された冷媒液Ｖｆに浸かるように配設されている（満液式蒸発器）。第２蒸発器Ｅ２は、熱源管２２周辺の冷媒液Ｖｆが熱源管２２内を流れる熱源流体Ｈの熱で蒸発して第２蒸発器冷媒蒸気Ｖｅ２が発生するように構成されている。第２蒸発器缶胴６７には、第２蒸発器缶胴６７内に冷媒液Ｖｆを供給する冷媒液管８８が接続されている。

本実施の形態では、第２吸収器Ａ２と第２蒸発器Ｅ２とは隣接して配置されており、第２吸収器缶胴５７の上部と第２蒸発器缶胴６７の上部とが連通している。このような構成により、第２蒸発器缶胴６７の内部で発生した第２蒸発器冷媒蒸気Ｖｅ２を第２吸収器缶胴５７の内部に導くことができるようになっている。

第２再生器Ｇ２は、第２吸収器Ａ２で生成された第２希溶液Ｓｗ２を加熱し濃縮して第２濃溶液Ｓａ２に再生する機器であり、再生器に相当する。第２再生器Ｇ２は、熱源流体Ｈの流路を構成する熱源管７１と、第２希溶液Ｓｗ２を散布する第２希溶液散布ノズル７２とを、第２再生器缶胴７７の内部に有している。第２希溶液散布ノズル７２には、第２希溶液管５８の他端が接続されている。第２再生器Ｇ２の熱源管７１を流れる熱源流体Ｈは、本実施の形態では、第２蒸発器Ｅ２の熱源管６１を流れる熱源流体Ｈと同じになっており、熱源管６１を流れた後に熱源管７１を流れるように熱源流体連絡管３７で接続されている。各熱源管６１、７１に異なる熱源媒体が流れることとしてもよい。第２希溶液散布ノズル７２は、散布した第２希溶液Ｓｗ２が熱源管７１に降りかかるように、熱源管７１の上方に配設されている。第２再生器Ｇ２は、散布された第２希溶液Ｓｗ２が熱源流体Ｈで加熱されることにより、第２希溶液Ｓｗ２から冷媒Ｖが蒸発して濃度が上昇した第２濃溶液Ｓａ２が生成される。第２再生器Ｇ２は、生成された第２濃溶液Ｓａ２が下部に貯留されるように構成されている。第２再生器Ｇ２には、生成された第２濃溶液Ｓａ２を第２吸収器Ａ２に導く第２濃溶液管７８が接続されている。第２濃溶液管７８は、第２再生器缶胴７７下部の第２濃溶液Ｓａ２が貯留されている部分（典型的には底部）に一端が接続されており、他端が第２濃溶液散布ノズル５２に接続されている。第２濃溶液管７８には、第２濃溶液Ｓａ２を圧送するための第２濃溶液ポンプ７９が配設されている。

第２凝縮器Ｃ２は、冷却水Ｙの流路を形成する冷却水管８１を、第２凝縮器缶胴８７の内部に有している。第２凝縮器Ｃ２は、第２再生器Ｇ２で発生した冷媒Ｖの蒸気である再生器冷媒蒸気Ｖｇを導入し、これを冷却水Ｙで冷却して凝縮させるように構成されている。冷却水管８１は、再生器冷媒蒸気Ｖｇを直接冷却することができるように、再生器冷媒蒸気Ｖｇが凝縮した冷媒液Ｖｆに浸らないように配設されていることが好ましい。第２凝縮器Ｃ２の冷却水管８１を流れる冷却水Ｙは、本実施の形態では、第１吸収器Ａ１の冷却管１１及び第１凝縮器Ｃ１の凝縮管４１を流れる冷却水Ｙと同じになっており、冷却管１１及び凝縮管４１に対して並列に流れるように構成されている。第２凝縮器Ｃ２には、凝縮した冷媒液Ｖｆを第２蒸発器Ｅ２に導く冷媒液管８８が接続されている。冷媒液管８８は、第２凝縮器缶胴８７下部の冷媒液Ｖｆが貯留される部分（典型的には底部）に一端が接続されており、他端が第２蒸発器缶胴６７に接続されている。冷媒液管８８には、冷媒液Ｖｆを圧送するための凝縮冷媒ポンプ８９が配設されている。

第２再生器Ｇ２と第２凝縮器Ｃ２とは、相互に連通している。第２再生器Ｇ２と第２凝縮器Ｃ２とが連通することにより、第２再生器Ｇ２で発生した再生器冷媒蒸気Ｖｇを第２凝縮器Ｃ２に供給することができるように構成されている。第２再生器Ｇ２と第２凝縮器Ｃ２とは、上部の気相部で連通している。また、第２再生器Ｇ２と第２凝縮器Ｃ２とは、連通していることにより、概ね同じ内部圧力となる。また、本実施の形態では、第２再生器Ｇ２及び第２凝縮器Ｃ２が、第１凝縮器Ｃ１と同じ高さで、第２吸収器Ａ２及び第２蒸発器Ｅ２の下方、かつ、第１吸収器Ａ１及び第１蒸発器Ｅ１の上方に設けられている。

気液分離器９０は、第２吸収器Ａ２の加熱管１５を通過して加熱された第１希溶液Ｓｗ１が沸騰して生成された混合流体Ｓｍ（第１濃溶液Ｓａ１と分離冷媒蒸気Ｖｓとが混合した流体）を導入し、第１濃溶液Ｓａ１と分離冷媒蒸気Ｖｓとに分離する機器であり、気液分離部に相当する。分離冷媒蒸気Ｖｓは、第１希溶液Ｓｗ１から離脱した冷媒Ｖの蒸気である。第１濃溶液Ｓａ１は、分離冷媒蒸気Ｖｓが離脱したことにより第１希溶液Ｓｗ１から濃度が上昇した吸収液Ｓである。気液分離器９０には、第１濃溶液Ｓａ１を第１吸収器Ａ１に導く第１濃溶液管９１と、分離冷媒蒸気Ｖｓを第１凝縮器Ｃ１に導く分離冷媒蒸気管９４と、第１濃溶液Ｓａ１を第２吸収器Ａ２の近傍の第１希溶液管１８に導く戻り管９５と、第２吸収器Ａ２から混合流体Ｓｍを導入する加熱後第１吸収液管１６とが接続されている。第１濃溶液管９１は、第１の濃溶液流路を構成し、気液分離器９０下部の第１濃溶液Ｓａ１が貯留されている部分（典型的には底部）に一端が接続され、他端が第１濃溶液散布ノズル１２に接続されている。分離冷媒蒸気管９４は、気液分離器９０上部の気相部（典型的には頂部）に一端が接続され、他端が第１凝縮器缶胴４７の上部に接続されている。戻り管９５は、気液分離器９０下部の第１濃溶液Ｓａ１が貯留されている部分（典型的には底部）に一端が接続され、他端が第２吸収器Ａ２の近傍の第１希溶液管１８に接続されている。加熱後第１吸収液管１６は、一端が第２吸収器Ａ２の加熱管１５に接続され、他端が気液分離器９０側部の気相部に接続されている。

吸収冷凍機１は、さらに、第１熱交換器３１と、第２熱交換器３２とを備えている。第１熱交換器３１は、第１希溶液管１８を流れる第１希溶液Ｓｗ１と第１濃溶液管９１を流れる第１濃溶液Ｓａ１とを熱交換させる機器である。第２熱交換器３２は、第２希溶液管５８を流れる第２希溶液Ｓｗ２と第２濃溶液管７８を流れる第２濃溶液Ｓａ２とを熱交換させる機器である。

引き続き図２を図１と併せて参照して、吸収冷凍機１の作用を説明する。図２は、吸収冷凍機１のデューリング線図である。図２のデューリング線図は、縦軸に冷媒（本実施の形態では水）の露点温度を、横軸に吸収液（本実施の形態ではＬｉＢｒ水溶液）の温度をとっている。右上がりの線は吸収液の等濃度線を表し、右に行くほど高濃度、左に行くほど低濃度となる。なお、縦軸が示す露点温度は飽和圧力と対応関係にあるため、冷媒の蒸気が飽和蒸気である本実施の形態の吸収サイクルでは、縦軸は主要構成部材（吸収器、蒸発器、再生器、凝縮器）の内部圧力を表していると見ることもできる。

第２凝縮器Ｃ２では、第２再生器Ｇ２で蒸発した再生器冷媒蒸気Ｖｇを受け入れて、冷却水管８１を流れる冷却水Ｙで冷却して凝縮させ、冷媒液Ｖｆとする。凝縮した冷媒液Ｖｆは、凝縮冷媒ポンプ８９で第２蒸発器Ｅ２の第２蒸発器缶胴６７内に送られる。第２蒸発器缶胴６７内に送られた冷媒液Ｖｆは、露点温度Ｔ２Ｈの元で熱源管６１内を流れる熱源流体Ｈによって加熱され、蒸発して第２蒸発器冷媒蒸気Ｖｅ２となる。第２蒸発器Ｅ２で発生した第２蒸発器冷媒蒸気Ｖｅ２は、第２蒸発器Ｅ２と連通する第２吸収器Ａ２へと移動する。このように、吸収冷凍機１では、第２吸収器Ａ２に供給される第２蒸発器冷媒蒸気Ｖｅ２となる冷媒液Ｖｆを熱源流体Ｈの熱で直接加熱している。

第２吸収器Ａ２では、第２濃溶液Ｓａ２が第２濃溶液散布ノズル５２から散布され、この散布された第２濃溶液Ｓａ２が第２蒸発器Ｅ２から移動してきた第２蒸発器冷媒蒸気Ｖｅ２を吸収する。第２蒸発器冷媒蒸気Ｖｅ２を吸収した第２濃溶液Ｓａ２は、濃度が低下して第２希溶液Ｓｗ２となる（Ａ２ａ〜Ａ２ｂ）。第２吸収器Ａ２では、第２濃溶液Ｓａ２が第２蒸発器冷媒蒸気Ｖｅ２を吸収する際に吸収熱が発生する。この吸収熱により、加熱管１５を流れる第１希溶液Ｓｗ１が加熱される。第２蒸発器冷媒蒸気Ｖｅ２を吸収して第２濃溶液Ｓａ２から濃度が低下した第２希溶液Ｓｗ２は、第２吸収器缶胴５７の下部に貯留される。貯留された第２希溶液Ｓｗ２は、重力及び第２吸収器Ａ２と第２再生器Ｇ２との内圧の差により第２再生器Ｇ２に向かって第２希溶液管５８を流れ、第２熱交換器３２で第２濃溶液Ｓａ２と熱交換して温度が低下して、第２再生器Ｇ２に至る。

第２再生器Ｇ２に送られた第２希溶液Ｓｗ２は、第２希溶液散布ノズル７２から散布され、熱源管７１を流れる熱源流体Ｈによって露点温度Ｔ２Ｌの元で加熱され、散布された第２希溶液Ｓｗ２中の冷媒が蒸発して第２濃溶液Ｓａ２となり（Ｇ２ａ〜Ｇ２ｂ）、第２再生器缶胴７７の下部に貯留される。他方、第２希溶液Ｓｗ２から蒸発した冷媒Ｖは再生器冷媒蒸気Ｖｇとして第２凝縮器Ｃ２へと移動する。第２再生器缶胴７７の下部に貯留された第２濃溶液Ｓａ２は、第２濃溶液ポンプ７９により、第２濃溶液管７８を介して第２吸収器Ａ２の第２濃溶液散布ノズル５２に圧送される。第２濃溶液管７８を流れる第２濃溶液Ｓａ２は、第２熱交換器３２で第２希溶液Ｓｗ２と熱交換して温度が上昇してから第２吸収器Ａ２に流入し、第２濃溶液散布ノズル５２から散布される。第２吸収器Ａ２に戻った第２濃溶液Ｓａ２は第２蒸発器冷媒蒸気Ｖｅ２を吸収し、以降同様のサイクルを繰り返す。

上述の第２吸収器Ａ２、第２蒸発器Ｅ２、第２再生器Ｇ２、第２凝縮器Ｃ２における吸収サイクルが行われるのと並行して、第１吸収器Ａ１等では以下のような吸収サイクルが行われる。分離冷媒蒸気管９４を介して気液分離器９０から第１凝縮器Ｃ１に導入された分離冷媒蒸気Ｖｓは、凝縮管４１を流れる冷却水Ｙによって露点温度Ｔ１Ｈの元で冷却されて凝縮し、冷媒液Ｖｆとなって第１凝縮器缶胴４７の下部に貯留される。第１凝縮器缶胴４７内の冷媒液Ｖｆは、冷媒液管４８を介して第１蒸発器缶胴２７内に導入される。

第１凝縮器缶胴４７から第１蒸発器缶胴２７に導入された冷媒液Ｖｆは、第１蒸発器缶胴２７の下部に貯留される。第１蒸発器缶胴２７内の冷媒液Ｖｆは、第１冷媒ポンプ２９により、冷媒液管２８を流れて冷媒液散布ノズル２２に至る。冷媒液散布ノズル２２に至った冷媒液Ｖｆは、蒸発管２１に向けて散布され、蒸発管２１を流れる冷水Ｗの熱を得て露点温度Ｔ１Ｌの元で一部が蒸発して第１蒸発器冷媒蒸気Ｖｅ１となり、第１吸収器缶胴１７に導入される。散布された冷媒液Ｖｆに熱を奪われた冷水Ｗは、温度が低下して蒸発管２１から流出し、空気調和機等の冷水Ｗの利用場所に供給される。冷媒液散布ノズル２２から散布されて蒸発しなかった冷媒液Ｖｆは、第１凝縮器缶胴４７から導入された冷媒液Ｖｆと混合して第１蒸発器缶胴２７の下部に貯留される。

冷媒液Ｖｆが冷水Ｗから熱を奪って生成された第１蒸発器冷媒蒸気Ｖｅ１は、上述のように、第１吸収器缶胴１７に流入する。第１吸収器Ａ１では、第１濃溶液散布ノズル１２から冷却管１１に向けて散布された第１濃溶液Ｓａ１が、第１蒸発器Ｅ１から移動してきた第１蒸発器冷媒蒸気Ｖｅ１を吸収し濃度が低下して第１希溶液Ｓｗ１となる（Ａ１ａ〜Ａ１ｂ）。第１吸収器缶胴１７内において、第１濃溶液Ｓａ１が第１蒸発器冷媒蒸気Ｖｅ１を吸収する際には吸収熱が発生する。この発生した吸収熱は、冷却管１１を流れる冷却水Ｙによって除去される。冷却管１１を流れる冷却水Ｙは、吸収熱を奪って温度上昇して冷却水連絡管３４に流出し、第１凝縮器Ｃ１の凝縮管４１に供給される。第１吸収器缶胴１７内で生じた第１希溶液Ｓｗ１は、第１吸収器缶胴１７内に貯留される。

第１吸収器缶胴１７内の第１希溶液Ｓｗ１は、第１希溶液ポンプ１９に圧送されることにより、第１希溶液管１８を流れ、第１熱交換器３１で第１濃溶液Ｓａ１と熱交換して温度が上昇する。その後、第１希溶液Ｓｗ１には、気液分離器９０の下部に貯留された第１濃溶液Ｓａ１のうち第１濃溶液管９１に流出した所定の量を除いた残りの量が戻り管９５を介して流入してきて、第１希溶液Ｓｗ１は流入してくる第１濃溶液Ｓａ１と合流する。第１濃溶液Ｓａ１と合流した第１希溶液Ｓｗ１は、第２吸収器Ａ２内の加熱管１５に導入される。第２吸収器Ａ２内の加熱管１５に導入された第１希溶液Ｓｗ１は、前述したように、第２濃溶液Ｓａ２が第２蒸発器冷媒蒸気Ｖｅ２を吸収した際に発生した吸収熱によって加熱される。このように、第１希溶液Ｓｗ１は、他の媒体を介さずに、加熱管１５内を流れたときに第２吸収器Ａ２において発生した吸収熱で直接加熱されるので、他の媒体を介して加熱する従来の場合よりも熱効率が優れている。また、第１希溶液Ｓｗ１の再生のための加熱を、第２吸収器Ａ２内に設けられた加熱管１５において行っているため、第１希溶液Ｓｗ１の再生のための再生器を別途設けなくて済み、装置構成を簡素にすることができて、装置の大型化を抑制することができる。

加熱管１５を流れて加熱された第１希溶液Ｓｗ１は、冷媒Ｖが離脱して濃度が上昇した第１濃溶液Ｓａ１となる（１５ａ〜１５ｂ）。加熱管１５を流出した吸収液は、第１希溶液Ｓｗ１から離脱した冷媒Ｖである分離冷媒蒸気Ｖｓと第１濃溶液Ｓａ１との混合流体Ｓｍとして、加熱後第１吸収液管１６を介して気液分離器９０に流入する。気液分離器９０では、分離冷媒蒸気Ｖｓと第１濃溶液Ｓａ１とが分離され、分離冷媒蒸気Ｖｓは上方の気相部に集まり、第１濃溶液Ｓａ１は下部に貯留される。気液分離器９０で分離された分離冷媒蒸気Ｖｓは、分離冷媒蒸気管９４を介して第１凝縮器Ｃ１に流入する。他方、気液分離器９０の下部に貯留された第１濃溶液Ｓａ１は、貯留された第１濃溶液Ｓａ１のうちの第１吸収器Ａ１における熱出力に適正な所定量が第１濃溶液管９１を流れ、第１熱交換器３１において第１希溶液Ｓｗ１と熱交換して温度が低下したうえで第１濃溶液散布ノズル１２に至る。気液分離器９０の下部に貯留された第１濃溶液Ｓａ１のうち第１濃溶液管９１に流出した所定の量を除いた残りの量は、戻り管９５及び一部の第１希溶液管１８を介して、第１希溶液ポンプ１９で圧送されてきた第１希溶液Ｓｗ１と合流したうえで加熱管１５に流入し、上述の吸収熱で加熱され、加熱後第１吸収液管１６を介して気液分離器９０に戻る。つまり、気液分離器９０の下部に貯留された第１濃溶液Ｓａ１のうちの第１濃溶液管９１に流出した所定の量を除いた残りの量は、加熱管１５と気液分離器９０との間を循環する。このとき、本実施の形態では、加熱管１５と気液分離器９０との間を循環する第１濃溶液Ｓａ１は、気液分離器９０と加熱管１５との間の位置ヘッド及び密度差に基づく気泡ポンプ作用によって自然循環する。このように、気泡ポンプ作用により第１濃溶液Ｓａ１を気液分離器９０と加熱管１５との間で自然循環させる場合には、気液分離器９０を、最上部に配置された加熱管１５よりも高い位置に設置すると、気泡ポンプ効果が旺盛になってよい。以降、同様のサイクルを繰り返す。

以上で説明したように、本実施の形態に係る吸収冷凍機１によれば、導入した熱源流体Ｈの温度よりも高温となる、第２吸収器Ａ２における第２濃溶液Ｓａ２が第２蒸発器冷媒蒸気Ｖｅ２を吸収した際に発生した吸収熱で、加熱管１５を流れる第１希溶液Ｓｗ１を加熱するので、導入した熱源流体Ｈが比較的低い温度でも冷水Ｗを製造することができる。また、加熱管１５を流れる第１希溶液Ｓｗ１が、第２吸収器Ａ２において発生した吸収熱で直接加熱されるので、熱効率に優れたものとなる。また、第１希溶液Ｓｗ１の再生のための加熱を、第２吸収器Ａ２内に設けられた加熱管１５において行っているため、第１希溶液Ｓｗ１の再生のための再生器を別途設けなくて済み、装置構成を簡素にすることができて、装置の大型化を抑制することができる。

次に、図３を参照して、本発明の実施の形態の第１の変形例に係る吸収冷凍機１Ａを説明する。図３は、吸収冷凍機１Ａの模式的系統図である。吸収冷凍機１Ａは、吸収冷凍機１（図１参照）と比較して、以下の点が異なっている。吸収冷凍機１Ａは、吸収冷凍機１（図１参照）における第１凝縮器Ｃ１及び第２凝縮器Ｃ２に代えて、共通凝縮器Ｃｓが設けられている。共通凝縮器Ｃｓは、第２再生器Ｇ２から再生器冷媒蒸気Ｖｇを導入すると共に気液分離器９０から分離冷媒蒸気Ｖｓを導入し、導入した冷媒蒸気Ｖｇ、Ｖｓを凝縮させて冷媒液Ｖｆを生成する機器である。共通凝縮器Ｃｓは、冷却水Ｙの流路を形成する共通冷却水管４８１を、共通凝縮器缶胴４８７の内部に有している。共通冷却水管４８１の一端には、一端が冷却管１１に接続されている冷却水連絡管３４の他端が接続されている。共通凝縮器Ｃｓは、第２再生器Ｇ２から再生器冷媒蒸気Ｖｇを導入することができるように、第２再生器Ｇ２と上部の気相部で連通している。共通凝縮器缶胴４８７の上部の気相部（典型的には頂部）には、分離冷媒蒸気管９４の一端が接続されている。共通凝縮器缶胴４８７の下部の液相部（典型的には底部）には、冷媒液Ｖｆを流出させる共通冷媒液管４８８の一端が接続されている。共通冷媒液管４８８の他端には、冷媒液Ｖｆを第１蒸発器Ｅ１に導く冷媒液管４８と、冷媒液Ｖｆを第２蒸発器缶胴６７に導く冷媒液管８８とが接続されている。冷媒液管８８には、冷媒液Ｖｆを圧送するための凝縮冷媒ポンプ８９が配設されている。吸収冷凍機１Ａの上記以外の構成は、吸収冷凍機１（図１参照）と同様である。上述のように構成された吸収冷凍機１Ａによれば、再生器冷媒蒸気Ｖｇと分離冷媒蒸気Ｖｓとを共通凝縮器Ｃｓにおいてまとめて凝縮させることができ、装置構成のさらなる簡素化を図ることができる。

次に、図４を参照して、本発明の実施の形態の第２の変形例に係る吸収冷凍機１Ｂを説明する。図４は、吸収冷凍機１Ｂの模式的系統図である。吸収冷凍機１Ｂは、吸収冷凍機１（図１参照）と比較して、気液分離器９０が第２吸収器Ａ２と一体に構成されている点が異なっている。吸収冷凍機１Ｂは、第２吸収器缶胴５７の内部に配設された加熱管１５の出口が、気液分離器９０に直接接続されていることで、気液分離器９０が第２吸収器缶胴５７の側壁に接して設けられている。このため、吸収冷凍機１Ｂでは、吸収冷凍機１（図１参照）で設けられていた加熱後第１吸収液管１６（図１参照）が設けられていない。つまり、吸収冷凍機１Ｂでは、気液分離器９０における混合流体Ｓｍの入口が、加熱管１５の出口に隣接して配置されることで、気液分離器９０と第２吸収器缶胴５７とが一体に構成されている。吸収冷凍機１Ｂでは、気液分離器９０は、第２吸収器Ａ２の出口液室が気液分離機能を備えたものと見ることができる。吸収冷凍機１Ｂの上記以外の構成は、吸収冷凍機１（図１参照）と同様である。上述のように構成された吸収冷凍機１Ｂによれば、気液分離器９０を第２吸収器Ａ２とは独立した缶胴にする必要がなく、装置の大型化を抑制することができる。なお、気液分離器９０の内圧は分離冷媒蒸気Ｖｓが流入する第２凝縮器Ｃ２の内圧と同様に大気圧未満と低く、分離冷媒蒸気Ｖｓの比容積が比較的大きいので気液分離器９０は大型になりやすいが、大型化を抑制するために以下のように構成するとよい。

図５は、変形例に係る第２吸収器Ａ２ａの断面図である。第２吸収器Ａ２ａは、加熱管１５と第２濃溶液散布ノズル５２とが第２吸収器缶胴５７内に収容され、第２吸収器缶胴５７の外側に液室形成部材５９が設けられて構成されている。液室形成部材５９は、第２吸収器缶胴５７の一端に設けられた液室形成部材５９Ａと、他端に設けられた液室形成部材５９Ｂとの総称である。液室形成部材５９は、各加熱管１５に第１希溶液Ｓｗ１を供給し、あるいは各加熱管１５から第１希溶液Ｓｗ１又は混合流体Ｓｍを収集する液室を内部に形成する部材である。本変形例では、液室は、便宜上、機能あるいは用途に応じて、入口液室５３、出口液室５５、これら以外の液室である反転液室５４とそれぞれ呼称して区別している。第２吸収器缶胴５７は、典型的には設置されたときに横長になるように形成されている。

加熱管１５は、本変形例では、直線状に形成されたものの複数が第２吸収器缶胴５７内に設けられている。各加熱管１５は、横長の第２吸収器缶胴５７の一端及びその反対側の他端に接合している。第２吸収器缶胴５７の、加熱管１５が接合する面は、加熱管１５を挿通することができる孔が形成された管板（加熱管プレート）として形成されている。第２吸収器缶胴５７の両端の管板に接合した加熱管１５は、内部が第２吸収器缶胴５７の内部と連通しないようになっている。換言すれば、加熱管１５内を流れる第１希溶液Ｓｗ１あるいは混合流体Ｓｍと、第２吸収器缶胴５７内に流出入して加熱管１５の外側に存在する流体（第２濃溶液Ｓａ２及び第２蒸発器冷媒蒸気Ｖｅ２）とが混合しないように構成されている。

各加熱管１５は、本変形例では、散布された第２濃溶液Ｓａ２を加熱管１５の外面に薄い液膜としてできるだけ多く接触させる観点から、軸線が水平になるように配置されている。しかしながら、各加熱管１５は、所望の吸収熱を得ることができる程度に第２濃溶液Ｓａ２が外表面に濡れ広がる範囲内で、軸線が先上り勾配がつく斜めになるように配置されていてもよい。第２吸収器缶胴５７内に設けられる加熱管１５のうち、鉛直方向最下部に配置される加熱管１５は、その下方に第２希溶液Ｓｗ２が貯留される空間が確保される位置に配置されている。他方、第２吸収器缶胴５７の最上部に配置される加熱管１５は、第２濃溶液散布ノズル５２が設置できる空間が確保される位置に配置されている。

液室形成部材５９は、各加熱管１５の端部が接合している第２吸収器缶胴５７の両面（管板）に取り付けられている。液室形成部材５９は、一面が開口した直方体状の部材であり、その開口した面が、第２吸収器缶胴５７の管板に取り付けられている複数の加熱管１５の一端を覆うように、第２吸収器缶胴５７の管板に取り付けられている。液室形成部材５９が第２吸収器缶胴５７の管板に取り付けられることにより、液室形成部材５９と第２吸収器缶胴５７の管板とに囲まれた空間が液室となる。液室形成部材５９の内部に仕切板５９ｓが設けられることにより、一方の液室形成部材５９Ａの内部は入口液室５３、反転液室５４、出口液室５５に区分され、他方の液室形成部材５９Ｂの内部は複数の反転液室５４に区分されている。各液室５３、５４、５５は、各加熱管１５の内部と連通している。つまり、液室５３、５４、５５には第１希溶液Ｓｗ１又は混合流体Ｓｍが流出入するようになっている。各液室５３、５４、５５には、その液室５３、５４、５５に流入する第１希溶液Ｓｗ１又は混合流体Ｓｍを流す加熱管１５の一端、及び／又は、その液室５３、５４、５５から流出した第１希溶液Ｓｗ１又は混合流体Ｓｍを流す加熱管１５の一端が連通している。

仕切板５９ｓは、ある１つの液室に第１希溶液Ｓｗ１又は混合流体Ｓｍを流出入させる１本又は２本以上の加熱管１５が、反対側の液室では異なる液室に連通するように設置されている。これにより、各加熱管１５及び液室を流れる第１希溶液Ｓｗ１又は混合流体Ｓｍは、最上流に位置する入口液室５３からこれに連通する加熱管１５を一方の向きに流れ、反対側の反転液室５４で流れの向きを変えてこれに連通する別の加熱管１５を一方の向きとは反対の向きに流れるというように、全体として向きを変えながら進む１つの流れとなって第２吸収器缶胴５７内を通過するように構成されている。また、仕切板５９ｓは、各加熱管１５及び液室５３、５４、５５を全体として１つの流れとして流れる第１希溶液Ｓｗ１又は混合流体Ｓｍが、第２吸収器缶胴５７内を全体として下方から上方に向かう流れとなるように液室５３、５４、５５を区画するべく設置されている。図５に示す例では、加熱管１５が４パスに構成されている。ここで、「パス」とは、ある加熱管１５内を流れる流体が、他の加熱管１５内の流体と合流することなく、流れる流路の単位である。

本変形例では、４つのパスそれぞれの流路断面積が同程度に構成されている。パスそれぞれの流路断面積が同程度とは、典型的には、各加熱管１５が全長にわたって流路断面積が一様に形成されていると共にすべての加熱管１５の径が同じになっていることと、各加熱管１５内を流れる流体が他の加熱管１５内の流体に対して分流も合流もしないこととを含む構成を前提として、パスそれぞれを構成する加熱管１５の本数が同程度ということを示しているが、パスによって加熱管１５の径及び／又は本数が異なってもパスそれぞれの流路断面積が同程度ならばよい。このように構成されていることで、下流に至るほど混合流体Ｓｍ中における第１希溶液Ｓｗ１から離脱した分離冷媒蒸気Ｖｓの量が増えて混合流体Ｓｍの体積流量が増えるのに対して、各パスの流路断面積は同程度に構成されているので、混合流体Ｓｍが加熱管１５内を流れる流速は下流に至るほど速くなり、各加熱管１５に流入する混合流体Ｓｍの流量は均一に近くなる。これによって、各加熱管１５内における流れの不均一などに起因する伝熱効率の低下を抑制することができると共に、各パスにおいて局部的に吸収液Ｓの濃度及び温度が高くなる状況を抑制して吸収液Ｓの結晶化を回避することが可能になる。なお、各パスの流路断面積が同程度であることには、等面積である均等の場合のほか、各パスの流路断面積の比が所定の範囲内であることを含む。各パスの流路断面積の比が所定の範囲内であるとは、第１希溶液Ｓｗ１又は混合流体Ｓｍが流入しない加熱管１５の出現又は流入する第１希溶液Ｓｗ１又は混合流体Ｓｍの流量が少なくて蒸発性能が低下する加熱管１５の出現を回避することができる程度の流速を第１希溶液Ｓｗ１又は混合流体Ｓｍに与えることができる流路断面積比の範囲内である。所定の範囲の例として、条件によっては、流路断面積が最小となるパスにおける断面積に対する流路断面積が最大となるパスにおける断面積の比（最大断面積／最小断面積）を１．５以下とすることが挙げられる。この比の範囲の流路断面積の各パスは上流から下流までの間で並ぶ順番に制約はなく、パスを並べる順番と流路断面積に関連はない。

なお、加熱管１５は、４パス以外の、例えば８パスや３パスや２パスに構成されていてもよく、１パスで構成されていてもよい。複数のパスに構成されている場合は、各パスの流路断面積が同程度に構成されているとよい。１パスで構成される場合は反転液室５４が省略されて入口液室５３と出口液室５５とが設けられることとなる。すなわち、１パスでは、１本又は２本以上の加熱管１５の一端が第１希溶液Ｓｗ１を供給する入口液室５３に接続され、他端が混合流体Ｓｍを収集する出口液室５５に接続されることとなり、換言すれば、加熱管１５に流入した第１希溶液Ｓｗ１が加熱管１５を流れた後に出口液室５５に流入し、１本又は２本以上の加熱管１５のそれぞれの内部を流れる流体が入口液室５３から出口液室５５に至る間に分流も合流もしないように構成されることとなる。このように構成されていることで、入口液室５３から各加熱管１５に液体状態の第１希溶液Ｓｗ１が供給されて、加熱管１５内における流れの不均一などに起因する伝熱効率の低下を抑制することができると共に、局部的に吸収液Ｓの濃度及び温度が高くなる状況を抑制して吸収液Ｓの結晶化を回避することが可能になる。

入口液室５３には、第１希溶液管１８が接続されている。入口液室５３は、第１希溶液管１８から第１希溶液Ｓｗ１を受け入れて、受け入れた第１希溶液Ｓｗ１を入口液室５３に連通している加熱管１５に導くように構成されている。なお、戻り管９５（図４参照）が第１希溶液管１８ではなく入口液室５３に接続されていてもよい。反転液室５４は、入口液室５３又は上流側の反転液室５４から加熱管１５を介して導入した第１希溶液Ｓｗ１又は混合流体Ｓｍを反転させて、導入した加熱管１５とは別の加熱管１５（他端で下流側の反転液室５４又は出口液室５５に連通している加熱管１５）に第１希溶液Ｓｗ１又は混合流体Ｓｍを流出するように構成されている。出口液室５５は、反転液室５４から加熱管１５を介して混合流体Ｓｍを導入するように構成されている。第２吸収器Ａ２ａでは、出口液室５５が、気液分離部として機能するように構成されている。

出口液室５５は、鉛直最上位にある加熱管１５よりも上方に延びている。第２吸収器Ａ２ａでは、出口液室５５を形成する部分の第２吸収器缶胴５７の管板が、第２吸収器缶胴５７の天板よりも上方に延びている。出口液室５５は、上方が主として気体で満たされる気相部５５ｇになっており、下方が液体で満たされる液相部５５ｑとなっている。気相部５５ｇには、エリミネータ９６が配設されている。エリミネータ９６は、細長い薄板を概ね直角に折り曲げて形成される形状の細長い部材を、長手方向が水平に延びるようにして（概ね直角の折れ線状が鉛直断面に現れるようにして）、長手方向に直交する水平方向に複数を所定の間隔で配列して構成されている。所定の間隔は、流体が概ね直角に沿って曲がりながらエリミネータ９６を通過することで、液滴を離脱させることができる間隔である。エリミネータ９６は、気相部５５ｇにおける流体の流路の全断面積を覆うように取り付けられている。出口液室５５の液相部５５ｑには、混合流体Ｓｍから分離された第１濃溶液Ｓａ１を流出する第１濃溶液管９１が接続されている。戻り管９５は、液相部５５ｑ又は第１濃溶液管９１に接続されている。エリミネータ９６を挟んで液相部５５ｑとは反対側の気相部５５ｇには、分離された分離冷媒蒸気Ｖｓを流出する分離冷媒蒸気管９４が接続されている。このように構成された出口液室５５を有する第２吸収器Ａ２ａは、大きくなりがちな気液分離部をコンパクトに構成することができる。なお、出口液室５５における気液分離効果を向上させるために、分離冷媒蒸気Ｖｓの流れ方向にエリミネータ９６を複数設けてもよい。

次に図６を参照して、別の変形例に係る第２吸収器Ａ２ｂを説明する。図６は、第２吸収器Ａ２ｂの断面図である。第２吸収器Ａ２ｂは、出口液室５５Ｂが、仕切板５９ｓから鉛直上方に延びた後、第２吸収器缶胴５７の天板の一部を覆うように水平方向に延びて構成されている点で、第２吸収器Ａ２ａ（図５参照）と異なっている。図６に示す例では、出口液室５５Ｂの水平に延びる部分が、第２吸収器缶胴５７の天板の長さの概ね１／３を覆っている。出口液室５５Ｂは、少なくとも第２吸収器缶胴５７の天板よりも高い部分が気相部５５ｇとなっており、気相部５５ｇよりも下方が液相部５５ｑとなっている。第２吸収器缶胴５７の天板の上方の部分の気相部５５ｇには、エリミネータ９６Ｂが配設されている。エリミネータ９６Ｂは、細長い薄板を概ね直角に折り曲げて形成される形状の細長い部材を、長手方向が鉛直に延びるようにして（概ね直角の折れ線状が水平断面に現れるようにして）、流路を横断する水平方向に複数を所定の間隔で配列して構成されている。エリミネータ９６Ｂは、気相部５５ｇにおける流体の流路の全断面積を覆うように取り付けられている。第２吸収器Ａ２ｂの上記以外の構成は、第２吸収器Ａ２ａ（図５参照）と同様である。このように構成された出口液室５５Ｂを有する第２吸収器Ａ２ｂは、入口液室５３や反転液室５４の大きさに影響を及ぼさずにエリミネータ９６Ｂの断面積を高さ方向に自在に変えることができるので、大容量の分離冷媒蒸気Ｖｓを気液分離することができる。なお、第２吸収器Ａ２ｂにおいても、気液分離効果を向上させるために、分離冷媒蒸気Ｖｓの流れ方向にエリミネータ９６Ｂを複数設けてもよく、また、出口液室５５Ｂの水平に延びる部分を第２吸収器缶胴５７の天板の長さの範囲で適宜変えてもよい。

次に図７を参照して、さらに別の変形例に係る第２吸収器Ａ２ｃを説明する。図７は、第２吸収器Ａ２ｃの断面図である。第２吸収器Ａ２ｃは、第２吸収器Ａ２ｂ（図６参照）と比較して、以下の点が異なっている。第２吸収器Ａ２ｃの出口液室５５Ｃは、気相部５５ｇの水平方向に延びた部分が、第２吸収器缶胴５７の天板の一部ではなく、第２吸収器缶胴５７の天板の全部を覆うように構成されている。出口液室５５Ｃの気相部５５ｇには、気相部仕切板９８が複数設けられている。気相部仕切板９８は、内部を流れる分離冷媒蒸気Ｖｓが左右に蛇行するように流路を制限する平板状の部材であり、流路制限部材に相当する。気相部仕切板９８は、上下はそれぞれ液室形成部材５９及び第２吸収器缶胴５７に接しており、左右は一方が液室形成部材５９に接して他方が液室形成部材５９との間に流路となる空間が形成されるように取り付けられている。気相部仕切板９８の左右の一方に形成される空間は、複数配列された気相部仕切板９８の１つおきに左右交互に形成されるように、気相部仕切板９８が設けられている。第２吸収器Ａ２ｃの上記以外の構成は、第２吸収器Ａ２ｂ（図６参照）と同様である。このように構成された出口液室５５Ｃを有する第２吸収器Ａ２ｃは、簡便な構成で出口液室５５Ｃを気液分離部として機能させることができる。なお、図７に示す第２吸収器Ａ２ｃでは、気相部５５ｇの水平方向に延びた部分が第２吸収器缶胴５７の天板の全部を覆うように構成されているとしたが、分離冷媒蒸気Ｖｓの気液分離を適切に行える範囲で、第２吸収器缶胴５７の天板の全長よりも短くてもよい。また、気相部５５ｇの水平方向に延びた部分が、第２吸収器缶胴５７の天板ではなく上部側壁に沿って設けられていてもよい。また、気相部５５ｇの水平方向に延びた部分は上り勾配がついていてもよい。また、図７に示す第２吸収器Ａ２ｃでは、気相部５５ｇにエリミネータが設けられていないが、エリミネータ９６Ｂ（図６参照）を組み合わせてもよい。

次に図８を参照して、本発明の実施の形態の第３の変形例に係る吸収冷凍機１Ｃを説明する。図８は、吸収冷凍機１Ｃの模式的系統図である。吸収冷凍機１Ｃは、吸収冷凍機１（図１参照）において単段であった第２吸収器Ａ２及び第２蒸発器Ｅ２が、二段昇温型となっている点が異なっている。すなわち、吸収冷凍機１Ｃは、図１に示されている吸収冷凍機１における第２吸収器Ａ２及び第２蒸発器Ｅ２が、高温側の第２高温吸収器Ａ２Ｈ及び第２高温蒸発器Ｅ２Ｈと、低温側の第２低温吸収器Ａ２Ｌ及び第２低温蒸発器Ｅ２Ｌとに分かれている。このとき、第２高温吸収器Ａ２Ｈが第２の吸収器に相当し、第２高温蒸発器Ｅ２Ｈが第２の高温蒸発器に相当し、第２低温吸収器Ａ２Ｌが第２の低温吸収器に相当し、第２低温蒸発器Ｅ２Ｌが第２の蒸発器に相当する。第２高温吸収器Ａ２Ｈは第２低温吸収器Ａ２Ｌよりも内圧が高く、第２高温蒸発器Ｅ２Ｈは第２低温蒸発器Ｅ２Ｌよりも内圧が高い。第２高温吸収器Ａ２Ｈと第２高温蒸発器Ｅ２Ｈとは、第２高温蒸発器Ｅ２Ｈの冷媒Ｖの蒸気を第２高温吸収器Ａ２Ｈに移動させることができるように上部で連通している。第２低温吸収器Ａ２Ｌと第２低温蒸発器Ｅ２Ｌとは、第２低温蒸発器Ｅ２Ｌの冷媒Ｖの蒸気を第２低温吸収器Ａ２Ｌに移動させることができるように上部で連通している。また、吸収冷凍機１Ｃでは、吸収冷凍機１（図１参照）における凝縮冷媒ポンプ８９が配設された冷媒液管８８が、第２高温蒸発器Ｅ２Ｈの系統に導く高温凝縮冷媒ポンプ８９Ｈが配設された高温冷媒液管８８Ｈと、第２低温蒸発器Ｅ２Ｌの系統に導く低温凝縮冷媒ポンプ８９Ｌが配設された低温冷媒液管８８Ｌとに分かれている。第１吸収器Ａ１から導入した第１希溶液Ｓｗ１は、第２高温吸収器Ａ２Ｈで加熱される。熱源流体Ｈは、第２低温蒸発器Ｅ２Ｌに導入される。第２低温吸収器Ａ２Ｌは、第２低温蒸発器Ｅ２Ｌから移動してきた冷媒Ｖの蒸気を、第２高温吸収器Ａ２Ｈから導入した第２吸収液Ｓ２が吸収する際の吸収熱で、第２高温蒸発器Ｅ２Ｈ内の冷媒液Ｖｆを加熱して、第２高温蒸発器Ｅ２Ｈ内に冷媒Ｖの蒸気を発生させ、発生した第２高温蒸発器Ｅ２Ｈ内の冷媒Ｖの蒸気は第２高温吸収器Ａ２Ｈに移動して第２高温吸収器Ａ２Ｈ内の第２濃溶液Ｓａ２に吸収される際の吸収熱で第１希溶液Ｓｗ１を加熱するように構成されている。つまり、第２吸収器Ａ２及び第２蒸発器Ｅ２が多段の場合は第２高温吸収器Ａ２Ｈ（第２の吸収器）に供給される冷媒蒸気となる冷媒液を、熱源流体Ｈの熱で生成された冷媒蒸気が吸収液に吸収されて発生した吸収熱を介して、熱源流体Ｈの熱で間接的に加熱することとなる。吸収冷凍機１Ｃでは、図５乃至図７に示す第２吸収器Ａ２ａ、Ａ２ｂ、Ａ２ｃまわりの構成が、典型的には第２高温吸収器Ａ２Ｈに適用される。第２吸収器Ａ２及び第２蒸発器Ｅ２が三段以上の場合であっても、図５乃至図７に示す第２吸収器Ａ２ａ、Ａ２ｂ、Ａ２ｃまわりの構成は、典型的には、内部温度及び内圧が最も高くなる第２吸収器に適用される。しかしながら、吸収冷凍機１Ｃでは、第１希溶液Ｓｗ１のほか、第２低温吸収器Ａ２Ｌ内の伝熱管（加熱管）内を流れる冷媒Ｖも、加熱対象流体に相当する。

以上の説明では、第２蒸発器Ｅ２及び第２低温蒸発器Ｅ２Ｌが満液式であるとしたが、散布式であってもよい。第２蒸発器Ｅ２及び／又は第２低温蒸発器Ｅ２Ｌを散布式とする場合は、第２蒸発器缶胴６７及び／又は第２低温蒸発器Ｅ２Ｌの缶胴の上部に冷媒液Ｖｆを散布する冷媒液散布ノズルを設け、満液式の場合に第２蒸発器缶胴６７及び／又は第２低温蒸発器Ｅ２Ｌの缶胴の下部に接続することとしていた冷媒液管８８及び／又は冷媒液管８８Ｌの端部を、冷媒液散布ノズルに接続すればよい。また、第２蒸発器缶胴６７及び／又は第２低温蒸発器Ｅ２Ｌの缶胴の下部の冷媒液Ｖｆを冷媒液散布ノズルに供給する配管及びポンプを設けてもよい。

以上の説明では、気液分離器９０の下部に貯留された第１濃溶液Ｓａ１のうちの所定の量が第１濃溶液管９１に流出し、残りの量が戻り管９５、一部の第１希溶液管１８、及び加熱後第１吸収液管１６を介して加熱管１５と気液分離器９０との間を気泡ポンプ作用により自然循環することとしたが、図９の部分系統図に示すように、戻り管９５との合流点よりも下流側の第１希溶液管１８に循環ポンプ９９を設けて強制的に循環させることとしてもよい。循環ポンプ９９は、第１濃溶液Ｓａ１と合流した第１希溶液Ｓｗ１（第１の吸収液Ｓ１）を加熱管１５に押し込むポンプであり、第１の吸収液ポンプに相当する。循環ポンプ９９によって第１の吸収液Ｓ１を加熱管１５に押し込むこととすると、加熱管１５内における第１の吸収液Ｓ１の流量を増大できると共に安定させることができ、加熱管１５内における流れの不均一などに起因する伝熱効率の低下を抑制することができると共に局部的に第１の吸収液Ｓ１の濃度及び温度が高くなる状況を抑制することができて、第１の吸収液Ｓ１の結晶化を回避して第１の吸収液Ｓ１への吸収熱の伝熱効率を向上させることが可能になる。また、循環ポンプ９９に加えて気液分離器９０の第１の吸収液Ｓ１の入口にオリフィスや弁等の絞り部を設けると、加熱管１５内の第１の吸収液Ｓ１の圧力を高めて加熱管１５内における第１の吸収液Ｓ１の沸騰を抑制して加熱管１５内での冷媒Ｖの蒸発を抑えることができるので、加熱管１５内における第１の吸収液Ｓ１の濃度の変化をなくして第１の吸収液Ｓ１を液体のまま加熱することができ、伝熱作用を安定させることができる。加圧された第１の吸収液Ｓ１は、吸収熱で加熱されて高温になり、気液分離器９０内で減圧されて分離冷媒蒸気Ｖｓを発生して第１濃溶液Ｓａ１となる。

１、１Ａ、１Ｂ、１Ｃ 吸収冷凍機
１５ 加熱管
５５ 出口液室
５５ｇ 気相部
５５ｑ 液相部
５７ 第２吸収器缶胴
９０ 気液分離器
９１ 第１濃溶液管
９６、９６Ｂ エリミネータ
９８ 気相部仕切板
９９ 循環ポンプ
Ａ１ 第１吸収器
Ａ２、Ａ２ａ、Ａ２ｂ、Ａ２ｃ 第２吸収器
Ａ２Ｌ 第２低温吸収器
Ｃｓ 共用凝縮器
Ｅ１ 第１蒸発器
Ｅ２ 第２蒸発器
Ｅ２Ｈ 第２高温蒸発器
Ｇ２ 第２再生器
Ｈ 熱源流体
Ｓａ１ 第１濃溶液
Ｓａ２ 第２濃溶液
Ｓｗ１ 第１希溶液
Ｓｗ２ 第２希溶液
Ｖｆ 冷媒液
Ｖｅ１ 第１蒸発器冷媒蒸気
Ｖｅ２ 第２蒸発器冷媒蒸気
Ｖｇ 再生器冷媒蒸気
Ｖｓ 分離冷媒蒸気
Ｗ 冷水

Claims (9)

1. 冷媒の液体が蒸発して冷媒蒸気となる際に必要な蒸発潜熱を冷却対象流体から奪うことで前記冷却対象流体を冷却する第１の蒸発器と；
   前記第１の蒸発器で発生した前記冷媒蒸気を導入して第１の吸収液に吸収させる第１の吸収器と；
   前記第１の吸収器において前記冷媒蒸気を吸収したことにより濃度が低下した前記第１の吸収液を流す第１の吸収液流路が内部に設けられた第２の吸収器であって、第２の吸収液が冷媒の蒸気を吸収した際に放出した吸収熱によって、前記第１の吸収液流路を流れる前記第１の吸収液を加熱する第２の吸収器と；
   前記第２の吸収器に供給される前記冷媒の蒸気を生成するための前記冷媒の液体を直接又は間接的に加熱する熱源流体を導入し、導入した前記熱源流体が保有する熱で冷媒の液体を加熱して冷媒の蒸気を生成する第２の蒸発器と；
   前記第２の吸収器において前記第１の吸収液が加熱されたことにより生成された、前記第１の吸収液から離脱した冷媒と、前記冷媒が離脱して濃度が上昇した前記第１の吸収液と、を分離する気液分離部と；
   前記気液分離部で生成された濃度が上昇した前記第１の吸収液を前記第１の吸収器に導く第１の濃溶液流路とを備える；
   吸収冷凍機。
2. 前記第２の吸収器において前記冷媒の蒸気を吸収したことにより濃度が低下した前記第２の吸収液を導入し、導入した前記第２の吸収液を熱源流体が保有する熱で加熱することにより、前記第２の吸収液から前記冷媒を離脱させて第２の吸収液の濃度を上昇させる再生器と；
   前記再生器において前記第２の吸収液から離脱した前記冷媒の蒸気と、前記気液分離部で生成された前記冷媒の蒸気とを導入し、導入した前記冷媒の蒸気を凝縮させて冷媒液を生成する共通凝縮器とを備える；
   請求項１に記載の吸収冷凍機。
3. 前記第２の吸収器は、前記第１の吸収液流路を構成する加熱管を複数有し；
   前記加熱管の内部を流れた前記第１の吸収液を、別の前記加熱管の内部を反対方向に流れるように前記別の加熱管に導く反転液室を備え；
   複数の前記加熱管は、前記反転液室によって複数のパスに構成され；
   前記複数のパスのそれぞれは、流路断面積が同程度になるように構成された；
   請求項１又は請求項２に記載の吸収冷凍機。
4. 前記第２の吸収器は、前記第１の吸収液流路を構成する加熱管を１本又は複数本有し；
   １本又は複数本の前記加熱管に連通し、連通した前記加熱管に前記第１の吸収液を供給する入口液室と；
   １本又は複数本の前記加熱管に連通し、前記入口液室から前記加熱管に供給されたすべての前記第１の吸収液を、前記加熱管を流れた後に収集する出口液室とを備える；
   請求項１又は請求項２に記載の吸収冷凍機。
5. 前記第２の吸収器に導入される前記第１の吸収液を前記第１の吸収液流路に押し込む第１の吸収液ポンプを備える；
   請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載の吸収冷凍機。
6. 前記気液分離部は、前記第１の吸収液の入口が前記第１の吸収液流路の出口に隣接して配置されることで、前記第２の吸収器と一体に構成された；
   請求項１乃至請求項５のいずれか１項に記載の吸収冷凍機。
7. 前記第２の吸収器の缶胴に沿って設けられ、前記第１の吸収液流路を流れた前記第１の吸収液を一旦貯留する液相部と、前記第１の吸収液から離脱した冷媒蒸気が通過する気相部と、を有する出口液室を備え；
   前記出口液室は、気相部にエリミネータが設けられて、前記気液分離部として機能するように構成された；
   請求項６に記載の吸収冷凍機。
8. 前記第２の吸収器の缶胴に沿って設けられ、前記第１の吸収液流路を流れた前記第１の吸収液を一旦貯留する液相部と、前記第１の吸収液から離脱した冷媒蒸気が通過する気相部と、を有する出口液室を備え；
   前記出口液室は、前記気相部が水平に延びるように構成されると共に、前記気相部を流れる前記冷媒蒸気を左右に蛇行させるように流路を制限する流路制限部材が前記気相部の空間に複数設けられて、前記気液分離部として機能するように構成された；
   請求項６に記載の吸収冷凍機。
9. 前記第２の吸収器に供給される前記冷媒の蒸気を生成する第２の高温蒸発器と；
   前記第２の吸収器から直接又は間接的に導入した前記第２の吸収液が冷媒の蒸気を吸収した際に放出した吸収熱によって前記第２の高温蒸発器の冷媒を加熱する第２の低温吸収器とを備える；
   請求項１乃至請求項８のいずれか１項に記載の吸収冷凍機。
   

Images