(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
容器本体（１０）の底部に位置する液溜部（１３）に貯留された冷媒と吸収液との混合溶液である作動液（Ｌ）を上記容器本体（１０）の容器壁（１０ａ）からの伝導熱により加熱して作動液蒸気（Ｇ）を発生させる一方、
上記液溜部（１３）の底部に液取出口（１５ａ）を開口させた希溶液取出管（１５）を備え、上記作動液（Ｌ）のうち上記作動液蒸気（Ｇ）の発生により冷媒濃度が希薄となった希溶液（Ｒｂ）を上記希溶液取出管（１５）を介して取り出してこれを吸収器（４）側へ供給するようにした吸収式冷凍装置用発生器であって、
上記希溶液取出管（１５）の上下方向において上記容器本体（１０）の上記液溜部（１３）に対応する位置に、上記容器壁（１０ａ）側の熱を熱伝導により上記希溶液取出管（１５）側へ伝達可能とされた熱伝導部材（２１）が備えられていることを特徴とする吸収式冷凍装置用発生器。
【請求項２】
請求項１において、上記熱伝導部材（２１）が、上記希溶液取出管（１５）の外周に接触配置された良熱伝導材からなる巻回材（２４）と、該巻回材（２４）と上記容器本体（１０）の容器壁（１０ａ）とにそれぞれ接触状態でこれらの間に跨がって延設配置された良熱伝導材からなる延設材（２５）とで構成されていることを特徴とする吸収式冷凍装置用発生器。
【請求項３】
請求項１において、上記熱伝導部材（２１）が、上記希溶液取出管（１５）の一部を上記容器本体（１０）の容器壁（１０ａ）に直接接触させてなる接触部（１５ｂ）で構成されていることを特徴とする吸収式冷凍装置用発生器。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本願発明は、吸収式冷凍装置に適用される発生器に関し、さらに詳しくはかかる発生器の液溜部に貯留される作動液の液面が常時所定範囲内に位置する如く液面位を自動的に制御するための構造に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図１には、一般的な吸収式冷凍装置のシステム構成を示している。この吸収式冷凍装置は、本願発明の対象である発生器１の他に、凝縮器２と蒸発器３と吸収器４と減圧弁５と膨張弁６とを備えて構成される。ここで本願発明の説明の都合上、吸収式冷凍装置を構成する上記各部材の作動等について簡単に説明しておく。
【０００３】
上記発生器１は、縦長の密閉容器状の容器本体１０を備え、該容器本体１０の底部を作動液Ｌ（例えば、冷媒としてのアンモニア溶液と吸収液としての水とが混合したアンモニア水溶液）を貯留する液溜部１３とするとともに、該液溜部１３の上方位置には精留器部１１と分縮器部１２とを設けている。また、上記液溜部１３部分には、該液溜部１３の底部に開口する希溶液取出管１５が設けられるとともに、該液溜部１３の下側位置にはガスバーナ等の加熱装置１４が配置されている。さらに、発生器１には、上記吸収器４から冷媒濃度の高い濃溶液Ｒａが供給される。
【０００４】
かかる構成をもつ発生器１においては、上記加熱装置１４により上記液溜部１３内の作動液Ｌを加熱して該作動液Ｌから冷媒と吸収液との作動液蒸気を発生させる。この作動液蒸気は、その上昇過程において、先ず上記精留器部１１で上記吸収器４からの濃溶液Ｒａと接触して濃縮されるとともに、上記分縮器部１２での冷却により水分が除去され、高濃度のガス冷媒Ｇａ１として上記凝縮器２側に供給される。一方、上記液溜部１３内の作動液Ｌは、加熱による作動液蒸気の発生に伴って次第に冷媒濃度が低下して希溶液Ｒｂとなるが、この希溶液Ｒｂは上記希溶液取出管１５を通して取り出されて上記吸収器４に供給される。また、上記液溜部１３内の作動液Ｌは、上記吸収器４から減圧弁５を介して還流される濃溶液Ｒａによりその液量が順次補充される。
【０００５】
上記凝縮器２においては、上記発生器１からのガス冷媒Ｇａ１を凝縮させてこれを液冷媒Ｇｂとし、膨張弁６を介して蒸発器３に送る。また、この液冷媒Ｇｂは、蒸発器３において蒸発して再度ガス冷媒Ｇａ２となる。さらに、このガス冷媒Ｇａ２は、上記吸収器４に供給され、上記発生器１から供給される希溶液Ｒｂに順次吸収されて濃溶液Ｒａとされ、再度上記発生器１に供給される。
【０００６】
ところで、かかる吸収式冷凍装置における上記発生器１においては、上述のように容器本体１０の液溜部１３に貯留された作動液Ｌから冷媒濃度の低い希溶液を順次上記希溶液取出管１５を介して吸収器４側に取り出すが、その場合、該液溜部１３内の作動液Ｌの液面位、即ち、作動液Ｌの貯留量は、俗に言う“空焚き”を防止して発生器１の信頼性を確保するとともに冷凍システムの円滑な運転を確保する等の観点から非常に重要であり、そのためには上記吸収器４から発生器１への濃溶液Ｒａの還流量と該発生器１から吸収器４への希溶液Ｒｂの取り出し量との均衡を図って作動液Ｌの液面位を常時所定範囲内に維持することが必要となる。
【０００７】
かかる観点から、従来は、図６に示すように、上記容器本体１０の液溜部１３に対応する部位の外側に液面計３１を取り付けるとともに、上記希溶液取出管１５に希溶液Ｒｂの流量調整を行う電磁制御弁３３を介装し、上記液面計３１からの検出信号をコントローラ３２に入力し、該コントローラ３２においてはこの入力信号に対応した開度信号を上記制御弁３３に出力し、該制御弁３３の開度を増減調整することで上記液溜部１３内の作動液Ｌの液面位を常時所定範囲内に維持するようにしていた。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、かかる従来の液面位維持方法によれば、液面計３１とコントローラ３２及び制御弁３３が共に高価であることから、装置全体としてのコストアップを招来するという問題があり、またこれら各部材がともに電気的に作動するものであることから電気回路の故障によって作動上の信頼性が損なわれるということも危惧されるところである。
【０００９】
そこで本願発明は、簡易且つ安価な構造でしかも作動上の信頼性が高い液面位維持機能をもった吸収式冷凍装置用発生器を提供せんとしてなされたものある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本願発明ではかかる課題を解決するための具体的手段として次のような構成を採用している。
【００１１】
本願の第１の発明では、図２〜図５に例示するように、容器本体１０の底部に位置する液溜部１３に貯留された冷媒と吸収液との混合溶液である作動液Ｌを上記容器本体１０の容器壁１０ａからの伝導熱により加熱して作動液蒸気Ｇを発生させる一方、上記液溜部１３の底部に液取出口１５ａを開口させた希溶液取出管１５を備え、上記作動液Ｌのうち上記作動液蒸気Ｇの発生により冷媒濃度が希薄となった希溶液Ｒｂを上記希溶液取出管１５を介して取り出してこれを吸収器４側へ供給するようにした吸収式冷凍装置用発生器において、上記希溶液取出管１５の上下方向において上記容器本体１０の上記液溜部１３に対応する位置に、上記容器壁１０ａ側の熱を熱伝導により上記希溶液取出管１５側へ伝達可能とされた熱伝導部材２１を備えたことを特徴としている。
【００１２】
本願の第２の発明では、図２及び図３に例示するように、上記第１の発明にかかる吸収式冷凍装置用発生器において、上記熱伝導部材２１を、上記希溶液取出管１５の外周に接触配置された良熱伝導材からなる巻回材２４と、該巻回材２４と上記容器本体１０の容器壁１０ａとにそれぞれ接触状態でこれらの間に跨がって延設配置された良熱伝導材からなる延設材２５とで構成したことを特徴としている。
【００１３】
本願の第３の発明では、図４及び図５に例示するように、上記第１の発明にかかる吸収式冷凍装置用発生器において、上記熱伝導部材２１を、上記希溶液取出管１５の一部を上記容器本体１０の容器壁１０ａに直接接触せしめられた接触部１５ｂで構成したことを特徴としている。
【００１４】
【発明の作用・効果】
本願発明ではかかる構成とすることにより次のような作用・効果が得られる。
【００１５】
▲１▼  本願の第１の発明にかかる吸収式冷凍装置用発生器によれば、希溶液取出管１５の上下方向において容器本体１０の液溜部１３に対応する位置に、容器壁１０ａ側の熱を熱伝導により上記希溶液取出管１５側へ伝達可能とされた熱伝導部材２１を備えている。
【００１６】
先ず、図２及び図４に示すように、熱伝導部材２１よりも作動液Ｌの液面Ｌａが高い場合、即ち、熱伝導部材２１が作動液Ｌ中に没している場合には、加熱装置１４により熱せられた容器本体１０の容器壁１０ａから熱伝導部材２１を介して希溶液取出管１５側に熱伝導により熱が伝達されるが、該熱伝導部材２１そのものが作動液Ｌ中に没しているため、伝導熱は希溶液取出管１５に伝達されずにそのまま作動液Ｌ側に放熱される。また、上記希溶液取出管１５そのものも作動液Ｌから冷却作用を受ける。従って、この場合には、希溶液取出管１５を通って液溜部１３側から取り出される希溶液は内部沸騰がないことから液のみの単相流となり、該希溶液取出管１５内における圧力損失が小さくその流量が増加する。このため、吸収器４から発生器１への濃溶液の還流量よりも該発生器１から希溶液取出管１５を介しての希溶液の取り出し量の方が多くなり、液溜部１３内の作動液Ｌの液面位は次第に低下せしめられる。
【００１７】
一方、希溶液取出管１５を通しての希溶液の取り出しの促進により作動液Ｌの液面位が低下し、これが図３及び図５に示すように、上記熱伝導部材２１より低下した場合、即ち、上記熱伝導部材２１が作動液Ｌからその上方へ露出した場合には、上記容器本体１０の容器壁１０ａから熱伝導部材２１側に熱伝導により伝達される熱は作動液Ｌへ放熱されることなく直接希溶液取出管１５に伝達されてこれを加熱する。従って、該希溶液取出管１５内を流通する希溶液は、該希溶液取出管１５側からの加熱によって内部で沸騰が起こりその流れが気体と液体との二相流となり、圧力損失の増大によってその流量が次第に低下する。このため、吸収器４から発生器１への濃溶液の還流量が該発生器１から希溶液取出管１５を介しての希溶液の取り出し量を上回り、液溜部１３内の作動液Ｌの液面位は次第に上昇せしめられる。
【００１８】
このように熱伝導部材２１が作動液Ｌ中に没した場合における該作動液Ｌの液面位の低下作用と、該熱伝導部材２１が作動液Ｌから露出した場合における該作動液Ｌの液面位の上昇作用とが交互に繰り返して行われることで、該作動液Ｌの液面位は常時所定の高さ範囲内に維持されることになる。
【００１９】
即ち、この第１の発明にかかる吸収式冷凍装置用発生器においては、上記容器本体１０の容器壁１０ａと上記希溶液取出管１５との間に上記熱伝導部材２１を配置するという極めて簡易で且つ安価な構造によって該発生器１内の作動液Ｌの液面位を常時所定範囲内に維持することができるものであり、例えば従来のように高価な液面計３１とコントローラ３２及び制御弁３３を設ける場合に比して、該発生器１の構造の簡略化及び低コスト化が図られるものである。また、上記熱伝導部材２１は熱伝導という物理的性状を利用して液面位の維持という初期の目的を達するものであって、電気的手段によって当該目的を達する従来の場合のような故障等による作動不良の発生ということがなく、それだけ作動上の信頼性が高められるものである。
【００２０】
▲２▼  本願の第２の発明にかかる吸収式冷凍装置用発生器によれば、上記▲１▼に記載の作用効果に加えて次のような特有の作用効果が得られる。即ち、上記熱伝導部材２１を、上記希溶液取出管１５の外周に接触配置された良熱伝導材からなる巻回材２４と、該巻回材２４と上記容器本体１０の容器壁１０ａとにそれぞれ接触状態でこれらの間に跨がって延設配置された良熱伝導材からなる延設材２５とで構成しているので、該巻回材２４と延設材２５の材質の選択によってより高精度且つ高感度の液面位制御が可能になると共に、該巻回材２４及び延設材２５の形状の選択により上記希溶液取出管１５の仕様変更を伴うことなく既存の発生器１にも適用可能である。
【００２１】
▲３▼  本願の第３の発明にかかる吸収式冷凍装置用発生器によれば、上記▲１▼に記載の作用効果に加えて次のような特有の作用効果が得られる。即ち、上記熱伝導部材２１を、上記希溶液取出管１５の一部を上記容器本体１０の容器壁１０ａに直接接触せしめられた接触部１５ｂで構成し、該希溶液取出管１５にそれ本来の機能の他に液面位制御機能をもたせているので、例えば熱伝導部材２１として専用の部材を設ける場合に比して部品点数の低減と構造の簡略化とが図れるものである。
【００２２】
【実施例】
以下、本願発明の吸収式冷凍装置用発生器を添付図面に基づいて具体的に説明する。
【００２３】
第１の実施例
図２及び図３には、本願発明の第１の実施例にかかる発生器１の要部を示している。この発生器１は、図１に示した発生器１と基本構造を同じにするものであって、容器本体１０の底部に液溜部１３を形成するとともに、この図２及び図３には図示を省略しているが、該液溜部１３の上方位置には精留器部１１と分縮器部１２とが設けられている。そして、この発生器１は、その下方側に配置した加熱装置１４によって容器本体１０の底部を加熱することで上記液溜部１３内に貯留された作動液Ｌを加熱し、これから作動液蒸気Ｇを発生させるとともに、該作動液蒸気Ｇの発生により冷媒濃度の低下した希溶液を該液溜部１３の底部近傍に開口する希溶液取出管１５の液取出口１５ａから吸収器４（図１参照）側へ取り出すようになっている。また、これと同時に、上記吸収器４から濃溶液Ｒａが供給され、この希溶液の取り出しと濃溶液の供給とがバランスすることで上記液溜部１３内の作動液Ｌの貯留量、即ち、液面位が常時適正範囲に維持され、システムの円滑な運転が確保されるものである。
【００２４】
かかる作動液Ｌの液面位の維持制御のために、この実施例においては上記希溶液取出管１５の上記液溜部１３に対応する部位に、上下方向に所定間隔をもって次述する３個の熱伝導部材２１，２１，２１を配置している。この熱伝導部材２１は、例えば銅、ステンレス鋼等の良熱伝導材により所定軸長の管体とされ且つ上記希溶液取出管１５の外側に接触状態で嵌挿される巻回材２４と、同じく銅等の良熱伝導材で板状に形成され且つその一旦が上記巻回材２４に、他端が上記容器本体１０の容器壁１０ａに、それぞれ溶接固着された延設材２５とで構成されている。
【００２５】
かかる構造の熱伝導部材２１，２１，２１を上記希溶液取出管１５の所定位置に取り付けることで、次述する如く、何ら格別な制御を行わずとも自動的に上記作動液Ｌの液面位が常時所定の高さ範囲内に維持されるものである。
【００２６】
先ず、図２に示すように、熱伝導部材２１よりも作動液Ｌの液面Ｌａが高く該熱伝導部材２１が作動液Ｌ中に没している高液面位時であるが、この場合、加熱装置１４により熱せられた容器本体１０の容器壁１０ａから上記熱伝導部材２１を介して希溶液取出管１５側に熱伝導により熱が伝達される。ところが、該熱伝導部材２１そのものが作動液Ｌ中に没しているため伝導熱は希溶液取出管１５に伝達されずにそのまま作動液Ｌ側に放熱される。また、上記希溶液取出管１５そのものも作動液Ｌに没しているので該作動液Ｌから冷却作用を受ける。従って、この場合には、希溶液取出管１５を通って液溜部１３側から取り出される希溶液には内部沸騰は生じず、その流れは液のみの単相流となる。従って、該希溶液取出管１５内における圧力損失が小さくなり、その流量が増加方向に変化する。このため、吸収器４から発生器１への濃溶液の還流量よりも該発生器１から希溶液取出管１５を介しての希溶液の取り出し量の方が多くなり、上記液溜部１３内の作動液Ｌの液面位は次第に低下傾向となる。
【００２７】
一方、希溶液取出管１５を通しての希溶液の取り出しの促進により作動液Ｌの液面位が低下し、図３に示すように液面Ｌａが上記熱伝導部材２１より低くなり該熱伝導部材２１が作動液Ｌからその上方へ露出した場合には、上記容器本体１０の容器壁１０ａから熱伝導部材２１側に熱伝導により伝達される熱は作動液Ｌへ放熱されることなく直接希溶液取出管１５に伝達されてこれを加熱する。従って、該希溶液取出管１５内を流通する希溶液は、該希溶液取出管１５側からの加熱によって内部で沸騰が起こりその流れが気体と液体との二相流となり、圧力損失の増大によってその流量が次第に低下することになる。このため、吸収器４から発生器１への濃溶液の還流量が該発生器１から希溶液取出管１５を介しての希溶液の取り出し量よりも多くなり、液溜部１３内の作動液Ｌの液面位は次第に上昇傾向となる。
【００２８】
このように熱伝導部材２１が作動液Ｌ中に没した場合における該作動液Ｌの液面位の低下作用と、該熱伝導部材２１が作動液Ｌから露出した場合における該作動液Ｌの液面位の上昇作用とが交互に繰り返して行われることで、該作動液Ｌの液面位は常時所定の高さ範囲内に維持されることになる。
【００２９】
従って、この実施例の発生器１においては、上記容器本体１０の容器壁１０ａと上記希溶液取出管１５との間に上記熱伝導部材２１を配置するという極めて簡易で且つ安価な構造によって該発生器１内の作動液Ｌの液面位を常時所定範囲内に維持することができるものであり、例えば従来のように高価な液面計３１とコントローラ３２及び制御弁３３を設ける場合に比して、該発生器１の構造の簡略化及び低コスト化が図られるものである。また、上記熱伝導部材２１は熱伝導という物理的性状を利用して液面位の維持という初期の目的を達するものであって、電気的手段によって当該目的を達する従来の場合のような故障等による作動不良の発生ということがなく、それだけ作動上の信頼性が高められるものである。
【００３０】
さらに、上記巻回材２４と延設材２５の材質の選択によって上記熱伝導部材２１の熱伝導性能を適宜設定することでより高精度且つ高感度の液面位制御が可能になる。また、上記巻回材２４及び延設材２５の形状を適宜選択することにより、上記希溶液取出管１５の仕様変更を伴うことなく既存の発生器１にも容易に適用可能であり、高い汎用性が確保されるものである。
【００３１】
尚、上記熱伝導部材２１の設置個数、設置間隔等は発生器１の能力等の条件に応じて適宜設定できるものである。
【００３２】
第２の実施例
図４及び図５には、本願発明の第２の実施例にかかる発生器１を示している。この実施例の発生器１は、上記第１の実施例における発生器１と同様の基本構造を有するものであって、これと異なる点は、上記第１実施例のものにおいては熱伝導部材２１を希溶液取出管１５とは別体に形成していたのに対して、この実施例においては該希溶液取出管１５そのものによって上記熱伝導部材２１を構成した点である。具体的には、上記希溶液取出管１５の上記液溜部１３に対応する部位１５ｂを略平坦山型状に屈曲させてこれを直接上記容器本体１０の容器壁１０ａに接触させることで該接触部１５ｂを上記熱伝導部材２１として機能させるようにしている。
【００３３】
この実施例のものにおいても、先ず、図４に示すように、上記熱伝導部材２１、即ち、接触部１５ｂが作動液Ｌ中に没している高液面位時には、容器本体１０の容器壁１０ａの熱は希溶液取出管１５側に伝達されずに上記接触部１５ｂにおいてそのまま作動液Ｌ側に放熱される。また、上記希溶液取出管１５そのものも作動液Ｌから冷却作用を受ける。従って、希溶液取出管１５内の希溶液は加熱されないのでその流れは液のみの単相流となり管内における圧力損失が小さくなり、その流量の増大変化によって上記液溜部１３内の作動液Ｌの液面位は次第に低下傾向となる。
【００３４】
一方、図５に示すように上記希溶液取出管１５の接触部１５ｂが作動液Ｌからその上方へ露出した場合には、上記容器本体１０の容器壁１０ａから該接触部１５ｂに熱伝導により伝達される熱は作動液Ｌへ放熱されることなく直接希溶液取出管１５を介してその内部の希溶液を加熱する。従って、希溶液取出管１５内を流通する希溶液は、その内部で沸騰が起こりその流れが気体と液体との二相流となり、管内の圧力損失の増大によってその流量が次第に低下し、液溜部１３内の作動液Ｌの液面位は次第に上昇傾向となる。
【００３５】
このように希溶液取出管１５の接触部１５ｂが作動液Ｌ中に没した場合における該作動液Ｌの液面位の低下作用と、これが作動液Ｌから露出した場合における該作動液Ｌの液面位の上昇作用とが交互に繰り返して行われることで、該作動液Ｌの液面位は常時所定の高さ範囲内に維持されることになる。
【００３６】
この場合、特にこの実施例のものにおいては、上記希溶液取出管１５の一部を屈曲させてこれを上記容器本体１０の容器壁１０ａに直接接触させることでこの接触部１５ｂを熱伝導部材２１として機能させるようにしているので、例えば熱伝導部材２１として専用の部材を設ける場合に比して部品点数の低減と構造の簡略化とが図れるものである。
【００３７】
尚、上記熱伝導部材２１を構成する接触部１５ｂの形成個数、形成間隔等は発生器１の能力等の条件に応じて適宜設定できるものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】吸収式冷凍装置の一般的なシステム構成図である。
【図２】本願発明の第１実施例にかかる発生器の要部断面図である。
【図３】図２に示した発生器の状態変化図である。
【図４】本願発明の第２状態にかかる発生器の要部断面図である。
【図５】図４に示した発生器の状態変化図である。
【図６】従来の発生器の要部断面図である。
【符号の説明】
１は発生器、２は凝縮器、３は蒸発器、４は吸収器、５は減圧弁、６は膨張弁、１０は容器本体、１１は精留器部１、１２は分縮器部、１３は液溜部、１４は加熱装置、１５は希溶液取出管、１６は減圧弁、２１は熱伝導部材、２４は巻回材、２５は延設材である。
【図１】
0003617110.tif 000002
【図２】
0003617110.tif 000003
【図３】
0003617110.tif 000004
【図４】
0003617110.tif 000005
【図５】
0003617110.tif 000006
【図６】
0003617110.tif 000007