(57)【要約】    【課題】  吸収冷温水機において、溶液ポンプに必要な吸込みヘッドを小さくしても流量範囲を拡大することができ、安価に小形化が図れるようにする。    【解決手段】  吸収冷温水機は、高温再生器、低温再生器、凝縮器、蒸発器、吸収器、高温熱交換器、低温熱交換器、溶液ポンプを動作的に配管で接続して構成されている。吸収器１０７の底面部と溶液ポンプ１１０とは溶液吸込み配管１で接続し、溶液吸込み配管１の入口部の流路径は溶液吸込み配管１の溶液ポンプ側部の流路径よりも１.１４〜１.８５倍にすると共に、溶液ポンプ１１０の中心軸から吸収器の底部に溜められる溶液の液面までの吸込みヘッドＨは３３０ｍｍ〜４００ｍｍとしている。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも高温再生器、低温再生器、凝縮器、蒸発器、吸収器、高温熱交換器、低温熱交換器、溶液ポンプを動作的に配管で接続した吸収冷温水機において、
前記吸収器の底面部と前記溶液ポンプとを溶液吸込み配管で接続し、前記溶液吸込み配管の入口部の流路径を前記溶液吸込み配管の前記溶液ポンプ側部の流路径よりも１.１４〜１.８５倍にすると共に、前記溶液ポンプの中心軸から前記吸収器の底部に溜められる溶液の液面までの吸込みヘッドを３３０ｍｍ〜４００ｍｍとした
ことを特徴とする吸収冷温水機。
【請求項２】
前記吸収器に接続されたレデューサーと前記溶液ポンプに接続された配管とを接続して前記溶液吸込み配管を形成し、入口部の流路径が出口部の流路径よりも１.１４〜１.８５倍である前記レデューサーを用いたことを特徴とする請求項１に記載の吸収冷温水機。
【請求項３】
入口部から出口部側に滑らかに流路断面積が減少する円筒状の前記レデューサーを用いたことを特徴とする請求項２に記載の吸収冷温水機。
【請求項４】
前記低温再生器を２つで構成して三重効用サイクルとしたことを特徴とする請求項１から３の何れかに記載の吸収冷温水機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、空気調和装置等に用いられる吸収冷温水機に係り、特に安価に小形化が図れる吸収冷温水機に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の吸収冷温水機としては、特開平９−６８３６０号公報（特許文献１）に示されたものがある。この吸収冷温水機は、高温再生器、低温再生器、凝縮器、蒸発器、吸収器、高温熱交換器、低温熱交換器、溶液ポンプを動作的に配管で接続したものである。この特許文献１には、吸収器の底部と溶液ポンプとを接続する配管として、吸収器側の配管径が大きく溶液ポンプ側の配管径が小さい異径配管を用いることが図示されている。
【０００３】
【特許文献１】特開平９−６８３６０号公報（図１、図４）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
前記特許文献１では、吸収器側の配管径が大きく溶液ポンプ側の配管径が小さい異径配管を用いることが図示されているに過ぎず、この異径の配管を用いて吸収冷温水機の小形化を安価に図ることに関しては配慮されていない。即ち、吸収冷温水機の小形化を図るには、溶液ポンプに必要な吸込みヘッドを小さくし、流量範囲を拡大することが必要であるが、特許文献１にはかかる点に関して配慮されていない。
【０００５】
本発明の目的は、吸収器と溶液ポンプとを接続する溶液吸込み配管の流路径と溶液ポンプの吸込みヘッドとの関係を特定することにより、溶液ポンプに必要な吸込みヘッドを小さくしても流量範囲を拡大することができ、安価に小形化が図れる吸収冷温水機を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
前記目的を達成するために、本発明は、少なくとも高温再生器、低温再生器、凝縮器、蒸発器、吸収器、高温熱交換器、低温熱交換器、溶液ポンプを動作的に配管で接続した吸収冷温水機において、前記吸収器の底面部と前記溶液ポンプとを溶液吸込み配管で接続し、前記溶液吸込み配管の入口部の流路径を前記溶液吸込み配管の前記溶液ポンプ側部の流路径よりも１.１４〜１.８５倍にすると共に、前記溶液ポンプの中心軸から前記吸収器の底部に溜められる溶液の液面までの吸込みヘッドを３３０ｍｍ〜４００ｍｍとしたことを特徴とするものである。
【０００７】
前記発明において、好ましくは、前記吸収器に接続されたレデューサーと前記溶液ポンプに接続された配管とを接続して前記溶液吸込み配管を形成し、入口部の流路径が出口部の流路径よりも１.１４〜１.８５倍である前記レデューサーを用いたものである。
【０００８】
前記好ましい例において、さらに好ましくは、入口部から出口部側に滑らかに流路断面積が減少する円筒状の前記レデューサーを用いたものである。
【０００９】
前記発明及び好ましい例において、さらに好ましくは、低温再生器を２つで構成して三重効用サイクルとしたものである。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、前記溶液吸込み配管の入口部の流路径を前記溶液吸込み配管の前記溶液ポンプ側部の流路径よりも１.１４〜１.８５倍にすると共に、前記溶液ポンプの中心軸から前記吸収器の底部に溜められる溶液の液面までの吸込みヘッドを３３０ｍｍ〜４００ｍｍとしたしたので、安価に小形化が図れる吸収冷温水機を提供することができる。
【００１１】
また、前述した好ましい例によれば、前記吸収器に接続されたレデューサーと前記溶液ポンプに接続された配管とを接続して前記溶液吸込み配管を形成し、入口部の流路径が出口部の流路径よりも１.１４〜１.８５倍である前記レデューサーを用いたので、このようなレデューサーを製作することは極めて容易であると共に、広く市販されているものであり、安価に吸収冷温水機を組み立てることができる。
【００１２】
また、前述した好ましい例によれば、入口部から出口部側に滑らかに流路断面積が減少する円筒状の前記レデューサーを用いたので、レデューサーを簡単に安価に製作することができる。
【００１３】
また、前述した好ましい例に示すように、前記低温再生器を２つで構成して三重効用サイクルとしても、安価に小形化が図れる吸収冷温水機を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明の一実施の形態を、図面を用いて説明する。
【００１５】
まず、本実施形態の吸収冷温水機の全体に関して図１を参照しながら説明する。図１は本発明の一実施の形態の吸収冷温水機の構成図である。
【００１６】
図１に示すように、吸収冷温水機は、まず、大きくは、高温再生器１０１、気液分離器１０２、低温再生器１０３、凝縮器１０４、蒸発器１０５、吸収器１０７、低温熱交換器１０８、高温熱交換器１０９から構成されている。高温再生器１０１の略中央部には加熱用の外部熱源１１１が設けられている。高温再生器１０１、気液分離器１０２とは配管で連通されている。気液分離器１０２の上部壁面からは、冷媒蒸気を低温再生器１０３に導く蒸気配管が伸びている。この吸収冷温水機は、再生器を高温と低温の２つに分けた、いわゆる二重効用吸収冷温水機である。
【００１７】
低温再生器１０３は、その内部に、気液分離器１０２から蒸気配管により導かれた冷媒蒸気を管内で凝縮し、管外の溶液と熱交換するための管群１０３ａを配置し、かつ、低温再生器１０３内の上部には、溶液散布装置が設置されている。なお、この溶液散布装置には、吸収器１０７から低温熱交換器１０８を介して導かれる希溶液の一部が、低温再生器１０３へ導くための希溶液配管を介して導かれている。さらに、この低温再生器１０３の下部には、溶液溜めが設置されており、その底部からは、低温再生器１０３から溶液溜めを介して濃溶液を高温熱交換器１０９からの濃溶液とともに低温熱交換器１０８に導くための濃溶液配管が延びている。
【００１８】
かかる低温再生器１０３に連接して、凝縮器１０４が設けられている。この凝縮器１０４の内部には、低温再生器１０３で発生した冷媒蒸気が管外で凝縮する管群１０４ａと、冷媒タンクとが設けられ、さらに、その底部には、冷媒タンクから液冷媒を蒸発器１０５へ導く冷媒配管が設けられている。
【００１９】
次に、蒸発器１０５の下部には、冷媒ポンプ１０６が接続され、この冷媒ポンプ１０６から吐出される液冷媒は、蒸発器１０５内に導く冷媒散布配管を介して、蒸発器１０５内の上部に設置され、冷媒ポンプ１０６からの液冷媒を散布するための冷媒散布装置へ導かれる。また、この蒸発器１０５の内部において、冷媒散布装置の下方には、凝縮器１０４で凝縮した冷媒が管外で蒸発する管群１０５ａが配置されている。冷媒ポンプ１０６は蒸発器１０５内の冷媒を循環させるためのものである。
【００２０】
かかる蒸発器１０５に隣接して設けられた吸収器１０７の下部には、溶液ポンプ１１０が接続されている。この溶液ポンプ１１０から吐出される希溶液は、低温熱交換器１０８へ導かれる。また、吸収器１０７の内部の上方には、溶液散布配管を介して低温熱交換器１０８から導かれる濃溶液を散布するための溶液散布装置が設置されている。溶液ポンプ１１０は、吸収器１０７から低温再生器１０３と高温再生器１０１まで吸収溶液を循環するためのものである。
【００２１】
かかる吸収冷温水機の冷房運転の動作について説明する。冷房運転時には、外部熱源１１１により高温再生器１０１内の溶液が加熱され濃縮されて濃溶液と冷媒蒸気に分離される。分離された濃溶液と冷媒蒸気は気液分離器１０２に導かれる。
【００２２】
冷媒蒸気は、低温再生器１０３内の複数の伝熱管からなる管群１０３ａに導かれて低温再生器１０３内の溶液を加熱濃縮し冷媒蒸気を発生させて凝縮液化し凝縮器１０４に流入する。低温再生器１０３で発生した冷媒蒸気は凝縮器１０４に導かれ管群１０４ａ内に通水される冷却水で冷却されて凝縮液化し、高温再生器１０１からの冷媒とともに蒸発器１０５に送られる。
【００２３】
蒸発器１０５内の冷媒は、蒸発器１０５下部に溜められ冷媒ポンプ１０６で蒸発器１０５内の管群１０５ａに散布され、管群１０５ａ内を流れる冷水と熱交換する。このとき管群１０５ａ内へ、蒸発器１０５内の冷媒の飽和温度より高い温度の冷水が流し込まれるため、管群１０５ａ内を流れる冷水が管群１０５ａ表面を流下する冷媒を加熱して冷媒が蒸発気化する。その際の蒸発潜熱により冷房作用を発揮する。
【００２４】
また、蒸発器１０５内の圧力を一定に保つために、吸収器１０７内の管群１０７ａに高温再生器１０１と低温再生器１０３で濃縮された濃溶液を散布し、蒸発器１０５で蒸発気化した冷媒を吸収させる。このとき冷媒蒸気を吸収する際に発生する吸収熱を管群１０７ａ内を流れる冷却水で除去するとともに、蒸発器１０５からの冷媒蒸気を吸収して希釈された希溶液を溶液ポンプ１１０で低温熱交換器１０８を経由した後に、一方を低温再生器１０３に供給し、他方をさらに高温熱交換器１０９を経由させて高温再生器１０１に供給する。ここで溶液は再度外部熱源１１１で加熱濃縮され冷媒蒸気と分離される。以上のように冷房サイクルが構成される。
【００２５】
暖房運転の動作と冷房運転の動作との違いについて説明する。暖房運転時には、冷却水を吸収器１０７と凝縮器１０４に通水しない。また、冷暖切替弁１１２を開くことにより、高温再生器１０１から高温の溶液と冷媒蒸気が直接吸収器１０７に導かれる。吸収器１０７では冷媒蒸気は冷却されず蒸発器１０５に送られ、凝縮器１０４からの冷媒蒸気とともに、蒸発器１０５内の管群１０５ａ内を流れる温水を加熱する。以上のように暖房サイクルが構成される。
【００２６】
次に、吸収器１０７、溶液吸込み配管１及び溶液ポンプ１１０に関して図１及び図２を参照しながら説明する。図２は図１の破線部Ａで囲まれた部分の詳細図である。
【００２７】
吸収器１０７の底面部と溶液ポンプ１１０とは、図２に示すように、複数の溶液吸込み配管１で接続されている。溶液吸込み配管の入口部の流路径を溶液吸込み配管の前記溶液ポンプ側部の流路径よりも大きく形成されている。溶液吸込み配管１は、吸収器１０７の底面に接続されたレデューサー１ａと、溶液ポンプ１１０に接続された配管１ｂとを直列に接続することにより構成されている。レデューサー１ａは入口部の流路径が出口部の流路径よりも大きく、配管１ｂは入口部の流路径が出口部の流路径と同じに形成されている。従って、レデューサー１ａの入口部の流路径が異なるものを用いることにより、簡単に、溶液吸込み配管１の入口部の流路径のみが異なる構造とすることができる。また、レデューサー１ａは、円筒状に形成されると共に、入口部から出口部側に滑らかに流路断面積が減少するように形成されている。これによって、レデューサー１ａを簡単に安価に製作することができる。
【００２８】
図２において、ｈ１は吸収器１０７に溜められる溶液の液面高さ、ｈ２は溶液ポンプ１１０の中心軸から吸収器１０７底面までの高さ、Ｈは溶液ポンプ１１０の中心軸から吸収器１０７に溜められる溶液の液面までの吸込みヘッドを示す。
【００２９】
冷房運転の安定時には、吸収器１０７内の管群１０７ａに高温再生器１０１と低温再生器１０３で濃縮された溶液が散布され、吸収器１０７下部に溶液が溜められ、液面高さｈ１で保たれる。吸収器１０７下部に溜められた溶液は、溶液吸込み配管１のレデューサー１ａ、配管１ｂを通り溶液ポンプ１１０に導かれ、溶液ポンプ１１０の出口では所定の流量と揚程を得ることができる。
【００３０】
次に、溶液吸込み配管１の流路径及び溶液ポンプ１１０の吸込みヘッドに関して図２から図６を参照しながら説明する。図３は図２に用いるレデューサーを説明する図、図４は溶液ポンプの吸込みヘッドが３３０ｍｍの場合における図３に示す各レデューサーによる溶液流量−揚程特性図、図５は溶液ポンプの吸込みヘッドが４００ｍｍの場合における図３に示す各レデューサーによる溶液流量−揚程特性図、図６は溶液ポンプの吸込みヘッドに対する溶液流量拡大率に関する特性図である。
【００３１】
溶液吸込み配管１の異なる流路径を得るために、図３に示す４種類のレデューサー１ａを準備した。即ち、ＮＯ．１〜ＮＯ．４のレデューサー１ａは、出口部の流路径ｄ１を規準（＝１）とした場合に、入口部の流路径ｄ２が１.１４倍、１.２８倍、１.５７倍、１.８５倍のものである。ＮＯ．１〜ＮＯ．４のレデューサー１ａは、入口部の流路径ｄ２が２倍より小さく、このような形状のものを製作することは極めて容易であると共に、広く市販されているものである。従って、係るレデューサー１ａを用いれば安価に吸収冷温水機を組み立てることができる。なお、ＮＯ．２〜ＮＯ．４のｄ１欄における矢印は、左側（ＮＯ．１）と同じであることを表す。
【００３２】
これらの４種類のレデューサー１ａを実験装置（図示せず）に組込み、溶液流量−揚程特性を測定した実験結果を図４及び図５に示す。図４は溶液ポンプ１１０の吸込みヘッドＨを３３０ｍｍにした場合を示し、図５は溶液ポンプ１１０の吸込みヘッドＨを４００ｍｍとした場合を示す。横軸は溶液ポンプ１１０を使用する設計点を１００％としたときの溶液流量、縦軸は溶液ポンプ１１０を使用する設計点を１００％としたときの揚程を示す。また、図４及び図５に示す実験結果には、比較のために溶液吸込み配管１をレデューサー１ａのない配管１ｂのみで吸収器１０７下部と溶液ポンプ１１０を接続した場合についても示す。
【００３３】
吸込みヘッドＨが３３０ｍｍの場合の図４に示す実験結果によれば、レデューサー１ａなしに対して流路径ｄ２が１.１４倍、１.２８倍、１.５７倍、１.８５倍の場合に流量範囲が拡大することが分かる。例えば、溶液ポンプ１１０の揚程１００％で比較すると、レデューサー１なしに対して流路径ｄ２が１.１４倍で約１３％、１.２８倍で約３４％、１.５７倍で約５４％、１.８５倍で約７３％の流量範囲を拡大することができる。
【００３４】
吸込みヘッドＨが４００ｍｍの場合の図５に示す実験結果によれば、レデューサー１ａなしに対して流路径ｄ２が１.１４倍、１.２８倍、１.５７倍、１.８５倍の場合に流量範囲が拡大することが分かる。例えば、流路径ｄ２が１.８５倍の場合には、９．３％の流量範囲の拡大である。従って、吸込みヘッドＨの上昇に伴って、溶液流量の拡大率が減少することがわかる。
【００３５】
そこで、流路径ｄ２が１.８５倍の場合において、吸込みヘッドＨを横軸に、溶液流量拡大率を縦軸にしてその特性をグラフ化すると、図６に示すようになる。即ち、溶液ポンプ１１０の吸込みヘッドＨを現状の吸収冷温水機では４５０ｍｍ以上としているが、図６から明らかなように、溶液ポンプ１１０の吸込みヘッドＨを３３０ｍｍ〜４００ｍｍとしても、現状の吸込みヘッドＨが４５０ｍｍの場合よりも溶液流量を拡大することができる。従って、溶液ポンプ１１０の吸込みヘッドＨを３３０ｍｍ〜４００ｍｍとすることにより、吸収冷温水機の小型化を図ることができる。なお、溶液ポンプ１１０の吸込みヘッドＨを３３０ｍｍより低くすると、溶液ポンプ１１０にキャビテーションが発生する可能性が高くなってしまう。
【００３６】
以上説明したことから明らかなように、レデューサー１ａの流路径ｄ２を流路径ｄ１の１.１４〜１.８５倍にすると共に、溶液ポンプ１１０の吸込みヘッドＨを３３０〜４００ｍｍの範囲にすることにより、溶液ポンプ１１０に必要な吸込みヘッドを小さくしつつ流量範囲を拡大することができ、安価に小形化が図れる吸収冷温水機を提供することができる。
【００３７】
なお、図２及び図３に示すレデューサー１ａは、流路径ｄ１と流路径ｄ２が円形状で同心円状に配置され、流路径ｄ１と流路径ｄ２との間は軸方向には滑らかなカーブとしたが、製造コストに制約されなければ、これに限られるものではない。例えば、配管構成や要素機器配置の自由度を増す為に、図７に示すレデューサー１ａの入口部と出口部が偏心した場合、図８に示すレデューサー１ａの入口部から出口部にかけて軸方向に複数の段差がある場合や、流路径ｄ１と流路径ｄ２の間は軸方向に一つの段差がある場合（図示せず）や、さらに、レデューサー１ａの流路が入口部と出口部の両方或いはどちらかが矩形状の場合（図示せず）などであっても、レデューサー１ａの流路径ｄ２を流路径ｄ１の１．１４〜１.８５倍にすると共に、溶液ポンプ１１０の吸込みヘッドＨを３３０ｍｍ〜４００ｍｍの範囲にする構成を満足すれば、上述した本実施形態の効果を得ることができる。
【００３８】
本実施形態のサイクルでは、低温再生器１０３が１つであるが、低温側の再生器が２個の三重効用サイクル、あるいは３個以上の多重効用サイクルでも良い。三重効用サイクルの場合には、高温再生器１０１の圧力が大気圧を超えることから、溶液ポンプ１１０の高揚程化が必要になるが、溶液ポンプ１１０に必要な吸込みヘッドを小さくしつつ高揚程で溶液流量を増大できる本実施形態の構成の適用によって、これを満足させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】本発明の一実施の形態の吸収冷温水機の構成図である。
【図２】図１の破線部Ａで囲まれた部分の詳細図である。
【図３】図２に用いるレデューサーを説明する図である。
【図４】溶液ポンプの吸込みヘッドが３３０ｍｍの場合における図３に示す各レデューサーによる溶液流量−揚程特性図である。
【図５】溶液ポンプの吸込みヘッドが４００ｍｍの場合における図３に示す各レデューサーによる溶液流量−揚程特性図である。
【図６】溶液ポンプの吸込みヘッドに対する溶液流量拡大率に関する特性図である。
【図７】図１のＡ部の変形例を示す図である。
【図８】図１のＡ部の別の変形例を示す図である。
【符号の説明】
【００４０】
１…溶液吸込み配管、１ａ…レデューサー、１ｂ…配管、１０１…高温再生器、１０２…気液分離器、１０３…低温再生器、１０４…凝縮器、１０５…蒸発器、１０７…吸収器、１０８…低温熱交換器、１０９…高温熱交換器、１０６…冷媒ポンプ、１１０…溶液ポンプ、ｄ１…レデューサーの溶液ポンプ側の径、ｄ２…レデューサーの吸収器側の径、ｈ１…吸収器底面から溶液の液面までの高さ、ｈ２…溶液ポンプの中心軸から吸収器底面までの高さ、Ｈ…溶液ポンプの吸込みヘッド。
【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】
2005106445.tif 000009
【図８】
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