(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１蒸発器、第１吸収器、第２蒸発器、第２吸収器、溶液循環ポンプを有し、前記第１吸収器を冷却する冷熱媒体よりも低温の冷熱媒体で第２吸収器を冷却する塩類水溶液を吸収液とする２段２重効用吸収冷凍機において、
前記第２吸収器の液溜部を第１吸収器の液溜部よりも上部に配置すると共に、
前記第２吸収器の液溜部に液面検出手段を設け、前記第２吸収器の液溜部の液面が所定以下になったとき前記第２吸収器の溶液循環ポンプを停止させることを特徴とする２段２重効用吸収冷凍機。
【請求項２】
第１蒸発器、第１吸収器、第２蒸発器、第２吸収器、溶液循環ポンプを有し、前記第１吸収器を冷却する冷熱媒体よりも低温の冷熱媒体で第２吸収器を冷却する塩類水溶液を吸収液とする２段２重効用吸収冷凍機において、
前記第２蒸発器の冷媒が吸収液を含む混合冷媒であって、該混合冷媒の濃度検出手段、第１蒸発器からの液冷媒供給制御手段を有し、
前記第２吸収器の液溜部を第１吸収器の液溜部よりも上部に配置すると共に、
前記第２吸収器の液溜部に液面検出手段を設け、前記第２吸収器の液溜部の液面が所定以下になったとき前記第２吸収器の溶液循環ポンプを停止させることを特徴とする２段２重効用吸収冷凍機。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、冷凍、空気調和に利用される水冷媒、塩類水溶液を吸収液とする２段２重効用吸収冷凍機に係り、特に、３℃ないし−１０℃程度の低温度利用に適する２段２重効用吸収冷凍機に関する。
【０００２】
【従来の技術】
２段２重効用吸収冷凍機は、高温再生器、低温再生器、凝縮器、第１蒸発器、第１吸収器、第２蒸発器、第２吸収器、液熱交換器、溶液循環ポンプ、冷媒ポンプ、溶液散布ポンプなどを動作的に配管接続してなり、第１または第２吸収器の希溶液を濃縮する際、高温再生器と低温再生器との２重効用吸収冷凍サイクルで濃縮している。ここで、第２吸収器は第１吸収器よりも低圧で作動し、第２蒸発器は第１蒸発器よりも低温の冷水またはブラインを生成する。低温発生が可能な２段２重効用吸収冷凍サイクルは、例えば特開平７−１３９８４４号公報に記載されている。第２蒸発器と第２吸収器とを有し、第２吸収器を第１蒸発器で生成した低温媒体で冷却するようにした２段２重効用吸収サイクルである。第２蒸発器には水冷媒の凍結防止を図るため、吸収液を混合した混合冷媒が使用されている。蒸発器内の冷媒中に吸収液を混入することにより凍結防止を図るものとして、例えば特公昭５８−１５７０３号公報、特開平７−１３９８４４号公報、特開昭５５−１６２５６５号公報、特開昭６０−１０３２６８号公報、特開昭６０−１０３２６９号公報などが挙げられる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来技術の２段２重効用吸収冷凍機において、第１吸収器及び第２吸収器の液溜部の配置関係については特に述べられていない。ここに、吸収冷凍機は、液保有量を増加させるとその吸収液濃度を適正にするための冷媒保有量も多くなり、冷媒溜部の容積が大きくなって大型化するばかりでなく、負荷応答性も低下する。また、吸収液である塩類水溶液、例えば臭化リチウム水溶液（ＬｉＢｒ水溶液）は高濃度に濃縮されたまま冷却すると結晶固化してしまうが、そのようなトラブル時でも運転継続できるサイクル循環構成が望まれている。
【０００４】
本発明の第１の目的は、機器を小型化でき、原価低減を図ることができる２段２重効用吸収冷凍機を提供することにある。
本発明の第２の目的は、負荷応答性が良く、サイクルの安定を早めることができる２段２重効用吸収冷凍機を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明に係る２段２重効用吸収冷凍機の発明の構成は、第１蒸発器、第１吸収器、第２蒸発器、第２吸収器、溶液循環ポンプを有し、前記第１吸収器を冷却する冷熱媒体よりも低温の冷熱媒体で第２吸収器を冷却する塩類水溶液を吸収液とする２段２重効用吸収冷凍機において、前記第２吸収器の液溜部を第１吸収器の液溜部よりも上部に配置すると共に、前記第２吸収器の液溜部に液面検出手段を設け、前記第２吸収器の液溜部の液面が所定以下になったとき前記第２吸収器の溶液循環ポンプを停止させるものである。
【０００６】
上記目的を達成するため、本発明に係る２段２重効用吸収冷凍機の他の発明の構成は、第２蒸発器の冷媒が吸収液を含む混合冷媒であって、該混合冷媒の濃度検出手段、第１蒸発器からの液冷媒供給制御手段を有し、前記第２吸収器の液溜部を第１吸収器の液溜部よりも上部に配置すると共に、前記第２吸収器の液溜部に液面検出手段を設け、前記第２吸収器の液溜部の液面が所定以下になったとき前記第２吸収器の溶液循環ポンプを停止させるものである。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図１ないし図４を参照して説明する。
図１は、本発明の２段２重効用吸収冷凍機に係る第１の実施例の系統図である。２段２重効用吸収冷凍機は、高温再生器１Ａ、低温低温再生器１Ｂ、凝縮器２、第１蒸発器３Ａ、第２蒸発器３Ｂ、第１吸収器４Ａ、第２吸収器４Ｂ、液熱交換器５Ａ、５Ｂ、５Ｃ、溶液散布ポンプ６Ａ、６Ｂ、溶液循環ポンプ６Ｃなどを配管接続し、冷媒及び吸収液の循環経路を形成している。
【００１１】
高温再生器１Ａには冷媒を吸収して濃度の薄くなった希溶液を都市ガスなどの燃焼ガス、排ガス、蒸気などで加熱沸騰させるための伝熱面ＨＡが配置されており、低温再生器１Ｂには高温再生器１Ａで発生した冷媒蒸気の凝縮潜熱を熱源として溶液を加熱沸騰させる伝熱面ＨＢが配置されている。高温再生器１Ａで発生した冷媒蒸気は、低温再生器１Ｂの吸収液を加熱して凝縮液化されて液冷媒になり、凝縮器２に導入される。低温再生器１Ｂで発生した冷媒蒸気も凝縮器２に導入され、伝熱面３２内を流れる例えば冷却塔等から送られて来る冷却水ＣＷで冷却され、凝縮液化されて液冷媒になる。
【００１２】
凝縮器２で生成された液冷媒は、冷媒導管１０を介して第１蒸発器３Ａの冷媒液溜部８Ａに導入される。この導入された冷媒液は、冷媒散布ポンプ７Ａにより伝熱管３１Ａ上に散布されて蒸発し、冷媒蒸気はエリミネ−タを経由して第１吸収器４Ａに導かれる。また、第１蒸発器３Ａで生成された温度の低い冷熱媒体によって第２吸収器４Ｂを冷却できるように、第１蒸発器３Ａの伝熱管３１Ａと第２吸収器４Ｂの伝熱管３０Ｂとを循環水ポンプ２７を介して熱的に連結している。このため、第１蒸発器３Ａで得られた低温の冷媒の蒸発潜熱により第２吸収器４Ｂ内の伝熱管３０Ｂが冷却される。
【００１３】
第１蒸発器３Ａの冷媒液溜部８Ａの液冷媒は、冷媒散布ポンプ７Ａにより流入量制御手段である電動弁１８を経由し、混合冷媒液溜部８Ｂの混合冷媒散布ポンプ７Ｂのポンプサクション側に導入される。流速の速い混合冷媒散布ポンプ７Ｂのポンプサクション側で冷媒を吸収液に混合させることにより、濃度差のある両媒体の混合が速やかに行われ、濃淡電池形成による腐蝕や氷の形成を防止している。
【００１４】
混合冷媒液溜部８Ｂ中の混合冷媒は、混合冷媒散布ポンプ７Ｂにより第２蒸発器３Ｂ中の伝熱管３１Ｂ上に散布されて蒸発し、該伝熱管３１Ｂ内を流れる水（もしくはブライン）を冷却する。なお、混合冷媒液溜部８Ｂの吸収液濃度は、濃度検出器２４により検出され演算されて電動弁１８の開閉を制御する。また、混合冷媒液溜部８Ｂの混合冷媒量は液面検出手段２８により検出されて演算され、適正濃度であるのに液保有量が少ないと判断された場合には、吸収液が何らかの原因で流出して不足している場合であるから、
▲１▼吸収液を補給するように警告表示する。もしくは、メンテナンス会社にデ−タを通信手段を介して連絡する。これにより、混合冷媒液溜部８Ｂに吸収液を補給する。または、
▲２▼吸収液、例えば溶液循環ポンプ６Ａの吐出側から分岐した溶液配管を混合冷媒散布ポンプ７Ｂのポンプサクション側に接続し、途中に溶液流量制御手段３４、フィルタ３５、銅イオン除去手段３６を配置して、サイクルの吸収液を導入することにより混合冷媒液溜部８Ｂに吸収液を補給する。
【００１５】
以上のようにして、混合冷媒液溜部８Ｂの液面を適正に保ち、かつ、混合冷媒濃度を適正に保つことができるので、冷媒凍結や混合冷媒散布ポンプ７Ｂの空転を防止でき、安全確実に運転を継続することができる。
【００１６】
一方、再生器１Ａ、１Ｂで冷媒蒸気を発生して濃縮された吸収液は、溶液熱交換器５Ａ、５Ｂで希溶液と熱交換して低温になり、濃溶液導管１２を経由して第１吸収器４Ａに送られ、溶液散布ポンプ６Ａにより第１吸収器４Ａの伝熱管３０Ａ上に散布され管内を流れる冷却水により冷却される。これとともに、吸収液は第１蒸発器３Ａで蒸発した冷媒蒸気を吸収して薄くなる。第１吸収器４Ａの薄くなった吸収液は液溜部２５Ａを流下し、溶液散布ポンプ６Ｂにより溶液導管１４、低温液熱交換器５Ｃを経由して第２吸収器４Ｂに送られ、伝熱管３０Ｂ上に散布されて第１蒸発器３Ａからの冷媒の蒸発潜熱により冷却される。また、第２蒸発器３Ｂからの冷媒蒸気を吸収して希釈されてさらに薄い希溶液となり、伝熱管３０Ｂの管群下部に配置した液流抽気手段２９を流下し、その際に不凝縮ガスを巻き込む。さらに、希溶液は溶液循環ポンプ６Ｃにより、低温液熱交換器５Ｃ、希溶液導管１３、溶液熱交換器５Ｂ、５Ａを経由して再生器１Ａ、１Ｂに送られる。
【００１７】
以上のように、２段２重効用吸収冷凍サイクルが構成さるが、本実施例では、第２吸収器４Ｂを第１吸収器４Ａよりも高い位置に配置しているので、第２吸収器３Ｂの液溜部２５Ｂは、負荷運転中のサイクルの吸収液濃度が高濃度になっている条件では、ほとんど溶液のない状態になる。これにより、
▲１▼希溶液を主として保有する液溜部を、第１吸収器４Ａの液溜部２５Ａにすることができる。液溜部２５Ａの吸収液濃度は、第２吸収器４Ｂで生成される溶液よりも濃い中間濃度なので、第２吸収器４Ｂの液溜部２５Ｂに溶液を保有するよりも冷媒の保有量が少なくてすむ。水（もしくはブライン）の温度を低く、あるいは冷却水ＣＷの温度が高い場合はサイクルを高濃度側にシフトさせ、冷媒液溜部８Ａに貯留する冷媒量を増大させる。その際、液溜部２５Ａの液保有量が減少して高濃度になる。もちろん、第２吸収器４Ｂの濃度も濃くなり液溜部２５Ｂにある濃度も濃くなるので、この分の冷媒も冷媒溜部８Ａに貯留させる。
【００１８】
このため、第２吸収器４Ｂの液溜部２５Ｂの液量は少なく、冷媒保有量を少なくできる。したがって、機器を小型化でき、負荷応答性を向上できるとともに、原価低減をできる、という効果がある。さらに、
▲２▼第１吸収器の液溜部２５Ａの下方に設置した液散布ポンプ６Ｂのポンプサクション側と第２吸収器の液溜部２５Ｂの下方に設置した液散布ポンプ６Ｃのポンプサクション側とを連通管１５でつなぐことにより、第２吸収器の液溜部２５Ｂがほとんど溶液がなくなった状態でも、液ポンプ６Ｃの空転を防止でき安定して運転をすることができる、という効果がある。
【００１９】
図２は、本発明の２段２重効用吸収冷凍機に係る第２の実施例の系統図である。図１の実施例と同様の構成要素には同一符合を付けて説明は省略する。
本実施例が図１の実施例と異なるところは、第２蒸発器及び第２吸収器を第１蒸発器及び第１吸収器の上方に設置したことである。
本実施例によれば、吸収冷凍機の設置面積を小さくすることができる。
【００２０】
図３は、本発明の２段２重効用吸収冷凍機に係る第３の実施例の系統図である。図１の実施例と同様の構成要素には同一符合を付けて説明は省略する。
本実施例が図１の実施例と異なるところは、図１の連通管１５に代えて、第２吸収器の液溜部２５Ｂに液面検出手段４０を配置し、所定の液面以上にあるように溶液散布ポンプ６Ｂを制御するものである。
本実施例によれば、溶液循環ポンプ６Ｃの空転を防止し、安定した運転をすることができる。
【００２１】
図４は、本発明の２段２重効用吸収冷凍機に係る第４の実施例の系統図である。図１の実施例と同様の構成要素には同一符合を付けて説明は省略する。
本実施例が図１の実施例と異なるところは、図１の溶液導管１５に代えて、第２吸収器の液溜部２５Ｂに液面検出手段４０を配置し、液面が所定の位置以下になったことを検出すると溶液循環ポンプ６Ｃを停止させるものである。
本実施例によれば、溶液循環ポンプ６Ｃの空転を防止し、安定した運転をすることができる。
【００２２】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、希溶液を主として保有する液溜部を、第１吸収器の液溜部にすることができ、濃度を中間濃度で保有することができるのでサイクル運転範囲に応じて冷媒保有量を少なくでき、このため、機器を小型化でき、原価低減を図ることができる２段２重効用吸収冷凍機を提供することができる。
また、本発明によれば、冷媒保有量を低減できるので、負荷応答性が良好になり、サイクルの安定を早めることができる２段２重効用吸収冷凍機を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の２段２重効用吸収冷凍機に係る第１の実施例の系統図である。
【図２】本発明の２段２重効用吸収冷凍機に係る第２の実施例の系統図である。
【図３】本発明の２段２重効用吸収冷凍機に係る第３の実施例の系統図である。
【図４】本発明の２段２重効用吸収冷凍機に係る第３の実施例の系統図である。
【符号の説明】
１Ａ…高温再生器、１Ｂ…低温再生器
２…凝縮器
３Ａ…第１蒸発器、３Ｂ…第２蒸発器
４Ａ…第１吸収器、４Ｂ…第２吸収器
５Ａ…高温液熱交換器、５Ｂ…中温液熱交換器、５Ｃ…低温液熱交換器
６Ａ…溶液散布ポンプ、６Ｂ…溶液散布ポンプ、６Ｃ…溶液循環ポンプ
７Ａ…冷媒散布ポンプ、７Ｂ…混合冷媒散布ポンプ
８Ａ…冷媒溜部、８Ｂ…混合冷媒溜部
１０、１１…冷媒導管
１２…濃溶液導管
１３…希溶液導管
１４…溶液導管
１５…連通管
１８…冷媒流量制御手段
２４…濃度検出器
２５Ａ…第１吸収器の液溜部、２５Ｂ…第２吸収器の液溜部
２７…循環水ポンプ
２８…液面検出器
２９…液流抽気手段
３０Ａ、３０Ｂ、３１Ａ、３１Ｂ、３２…伝熱管
３３…配管
３４…溶液流量制御手段
３５…フィルタ
３６…銅イオン除去手段
４０…液面検出器
ＨＡ、ＨＢ…伝熱面
ＣＷ…冷却水
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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