(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
冷媒液を収容する蒸発器と、前記蒸発器で発生した冷媒蒸気を吸収剤溶液で吸収する吸収器と、
前記吸収剤溶液の吸収剤濃度を回復させるため、前記吸収剤溶液を加熱して冷媒蒸気を抽出する再生器と、
前記再生器で抽出された冷媒蒸気を精留する精留器と、
前記精留器で精留された冷媒蒸気を凝縮させて前記蒸発器へ供給する凝縮器と、
前記蒸発器内の冷媒液を前記精留器で気液接触液として用いるため、前記冷媒液の一部を前記蒸発器から前記精留器上部に給送するブリード管路とを備え、
前記ブリード管路が、前記吸収器内部を通過して前記蒸発器から前記精留器へ至るように配管されていることを特徴とする吸収式冷凍装置。
【請求項２】
外気との熱交換を行うための顕熱交換器および該顕熱交換器に対向配置される冷却ファンからなる空冷部を備え、
前記再生器および前記精留器が、精留器を上に、再生器を下にした状態で、前記空冷部の側方に配置されるとともに、
前記空冷部の上に前記吸収器を配置し、該吸収器内端部から前記精留器内上部に前記ブリード管路を配管したことを特徴とする請求項１記載の吸収式冷凍装置。
【請求項３】
前記蒸発器が、前記空冷部に対して前記再生器とは反対側の側方に隣接して配置されるとともに、
前記蒸発器内部を通過させて該蒸発器内の冷媒液を上部に循環させる冷媒液循環管路を備え、
前記冷媒液循環管路が、蒸発器内上部で蒸発器内部への散布手段と前記ブリード管路とに分岐されていることを特徴とする請求項２記載の吸収式冷凍装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、吸収式冷凍装置に関し、特に、蒸発器内に収容されている冷媒液の純度を良好に維持することができる吸収式冷凍装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
吸収式冷凍装置において、吸収器で冷媒蒸気を吸収して希釈された吸収剤溶液（希液）は再生器に送り込まれる。再生器で冷媒が抽出されてその濃度が高められた吸収剤溶液は吸収器に還流される。一方、吸収剤溶液から抽出された冷媒蒸気は凝縮器で凝縮されて冷媒液となり蒸発器に送られる。蒸発器に送られる冷媒液は純度が高められているが、その中にわずかに混在する吸収剤が長期間の運転の間に蓄積され、徐々に蒸発器内の冷媒液の純度を低下させる。この冷媒液の純度低下を防止するために、蒸発器内の冷媒液を予定量ずつ抜き出して精留器へ送り込むことが一般に行われている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
冷媒液を蒸発器から精留器へ給送するための導管（ブリード管）は、少量の冷媒を給送するものであるから、比較的細管であるが、長さは長い。そのために、配置環境の温度の影響を受けやすく、断熱材を巻くなどして環境からの熱影響を排除する必要がある。
【０００４】
また、ブリード管を配管する環境つまり大気は、ブリード管内よりも相対的に高圧であることから、ブリード管を所定のリークレートに管理して、ブリード管内の真空度を維持する必要がある。例えば、５０ｍｍＨｇ以下の圧力を確保するために継手に工夫を凝らしたり、ブリード管自体のリークレートを厳しく管理したりする必要があった。
【０００５】
本発明は、上記のようなブリード管路に対する熱的影響とかリークレートの管理を容易にすることができる吸収式冷凍装置を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明は、冷媒液を収容する蒸発器と、前記蒸発器で発生した冷媒蒸気を吸収剤溶液で吸収する吸収器と、前記吸収剤溶液の吸収剤濃度を回復させるため、前記吸収剤溶液を加熱して冷媒蒸気を抽出する再生器と、前記再生器で抽出された冷媒蒸気を精留する精留器と、前記精留器で精留された冷媒蒸気を凝縮させて前記蒸発器へ供給する凝縮器と、前記蒸発器内の冷媒液を前記精留器で気液接触液として用いるため、前記冷媒液の一部を前記蒸発器から前記精留器上部に給送するブリード管路とを備え、前記ブリード管路が、前記吸収器内部を通過して前記蒸発器から前記精留器へ至るように配管されている点に第１の特徴がある。
【０００７】
また、本発明は、外気との熱交換を行うための顕熱交換器および該顕熱交換器に対向配置される冷却ファンからなる空冷部を備え、前記再生器および前記精留器が、精留器を上に、再生器を下にした状態で、前記空冷部の側方に配置されるとともに、前記空冷部の上に前記吸収器を配置し、該吸収器内端部から前記精留器内上部に前記ブリード管路を配管した点に第２の特徴がある。
【０００８】
さらに、本発明は、前記蒸発器が、前記空冷部に対して前記再生器とは反対側の側方に隣接して配置されるとともに、前記蒸発器内部を通過させて該蒸発器内の冷媒液を上部に循環させる冷媒液循環管路を備え、前記冷媒液循環管路が、蒸発器内上部で蒸発器内部への散布手段と前記ブリード管路とに分岐されている点に第３の特徴がある。
【０００９】
上記第１の特徴によれば、ブリード管路が、吸収器内の、低圧かつ安定した比較的高い温度環境下に置かれるので、ブリード管の温度管理が容易であるし、リークレートの管理も容易である。しかも、蒸発器からの冷媒液が吸収器内で熱交換により温度上昇されて精留器に給送されるので精留効率を阻害させることがなく、また吸収器を冷却させる効果も得られる。
【００１０】
また、第２の特徴によれば、吸収器から精留器へ短距離で冷媒液を給送できるので、外気の影響を受けにくいため、熱効率がよい。また、空冷部の周りにコンパクトに熱交換部品が配置される。
【００１１】
さらに第３の特徴によれば、蒸発器内上部の散布手段部分からブリード管を分岐させるため、吸収器内部へ至るまでのブリード管路を短くすることができる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下に、図面を参照して本発明を詳細に説明する。図２は本発明の一実施形態に係る吸収式冷凍装置の要部構成を示す系統ブロック図である。ここでは、吸収式冷凍装置の一実施形態として吸収式冷暖房装置を想定する。蒸発器１には冷媒としてトリフルオロエタノール（ＴＦＥ）等のフッ化アルコールが、吸収器２には吸収剤を含む溶液としてジメチルイミダゾリジノン（ＤＭＩ）またはその誘導体が収容されている。前記冷媒はフッ化アルコールに限らず非凍結範囲が広くとれるものであればよく、溶液についても、ＤＭＩ誘導体に限らず非結晶範囲が広く取れるものであり、かつ、ＴＦＥよりも高い常圧沸点を有し、ＴＦＥを吸収し得る吸収剤であればよい。
【００１３】
蒸発器１と吸収器２とは、図示しない蒸発（冷媒）通路を介して互いに流体的に連結されており、これらの空間を、例えば３０mmＨｇ程度の低圧環境下に保持すると蒸発器１内の冷媒が蒸発し、前記通路を介して吸収器２内に入る。冷媒蒸気中に残存するミスト（霧状の冷媒）を加熱して蒸気化させるとともに、凝縮器９から給送されるＴＦＥの温度を下げるために予冷器１８が設けられている。冷媒蒸気を吸収器２内の吸収剤溶液が吸収して吸収冷凍動作が行われる。
【００１４】
まずバーナ７が点火され、再生器３によって吸収器２内の溶液濃度が高められると（バーナおよび再生器ならびに溶液濃縮については後述する）、吸収器２内の溶液が冷媒蒸気を吸収し、該冷媒の蒸発による潜熱によって蒸発器１内が冷却される。蒸発器１内には冷水が通過する管路１ａが設けられる。管路１ａの一端（図では出口端）は第１の四方弁Ｖ１の＃１開口に、その他端（図では入口端）は第２の四方弁Ｖ２の＃１開口にそれぞれ連結される。
【００１５】
冷媒はポンプＰ１によって蒸発器１内に設けられた散布手段１ｂに導かれ、前記冷水が通過している管路１ａ上に散布される。前記冷媒は管路１ａ内の冷水から蒸発熱を奪って冷媒蒸気となり、前記蒸発通路を通って吸収器２に流入する。その結果、前記管路１ａ内の冷水の温度は降下する。蒸発器１内の冷媒は前記散布手段に導かれるほか、後述するように、その一部はフィルタ４を通り、気液接触液（以下、「ブリード」という）として精留器６に給送される。蒸発器１とフィルタ４との間には流量調節弁Ｖ５が設けられている。ブリードの供給量はポンプＰ１の吐出量の制御によって調整できるし、前記流量調節弁Ｖ５の開度を可変に（例えば、大小２段階の切替え）して、この切替えによって変化させることもできる。管路１ａを流れる冷水としてはエチレングレコール又はプロピレングレコ−ル水溶液を使用するのが好ましい。
【００１６】
前記フッ化アルコールの蒸気つまり冷媒蒸気が吸収器２の溶液に吸収されると、吸収熱によって該溶液の温度は上昇する。溶液の吸収能力は該溶液の温度が低いほど、また、溶液濃度が高いほど大きい。そこで、該溶液の温度上昇を抑制するため、吸収器２の内部には管路２ａが設けられ、該管路２ａには冷却水が通される。管路２ａの一端（図では出口端）は凝縮器９内を通過した後、ポンプＰ３を介して第１の四方弁Ｖ１の＃２開口に、管路２ａの他端（図では入口端）は第２の四方弁Ｖ２の＃２開口にそれぞれ連結される。管路２ａを通過する冷却水として、前記冷水と同じ水溶液を使用する。
【００１７】
溶液はポンプＰ２によって吸収器２内に設けられた散布手段２ｂに導かれ、管路２ａ上に散布される。その結果、溶液は管路２ａを通っている冷却水で冷却される。一方、冷却水は熱を吸収するのでその温度が上昇する。吸収器２内の溶液が冷媒蒸気を吸収し、その吸収剤濃度が低下すると吸収能力が低下する。そこで、再生器３および精留器６において吸収剤溶液から冷媒蒸気を分離発生させることにより、溶液の濃度を高めて吸収能力を回復させる。
【００１８】
吸収器２で冷媒蒸気を吸収して希釈された溶液つまり希液は前記散布手段２ｂに導かれるほか、ポンプＰ２により管路７ｂを通じて精留器６に給送され再生器３へと流下させられる。再生器３は吸収器２から供給される希液を加熱するバーナ７を有している。該バーナ７はガスバーナが好ましいが、他の型式のどのような加熱手段であってもよい。再生器３で加熱され、冷媒蒸気が抽出されて濃度が高められた溶液（濃液）は、管路７ａを介して前記吸収器２に戻される。管路７ａ上には開閉弁Ｖ４が設けられており、濃液は散布手段２ｃによって管路２ａに散布される。
【００１９】
再生器３に給送された希液がバーナ７で加熱されると、冷媒蒸気が発生する。この冷媒蒸気は精留器６に送られ、その中に混入された吸収剤溶液が分離される。こうして、一層純度を高められた冷媒蒸気は凝縮器９へ給送される。凝縮器９で冷却されて凝縮液化された冷媒は、前記予冷器１８および減圧弁１１を経由して蒸発器１に送られ、管路１ａ上に散布される。
【００２０】
凝縮器９から蒸発器１に供給される冷媒の純度は極めて高くなってはいるが、ごくわずかに吸収剤成分が混在する。この吸収剤成分が長時間の運転サイクルによって蓄積し、蒸発器１内の冷媒の純度が徐々に低下していくことは避けられない。そこで、上述のように、蒸発器１から冷媒のごく一部をフィルタ４を介して精留器６に給送し、再生器３から生じる冷媒蒸気と共に再び純度を上げるためのサイクルを経るようにしている。
【００２１】
再生器３から出た管路７ａ中の高温濃液は、吸収器２と精留器６を連結する管路の中間に設けられた熱交換器１２により、吸収器２から出た希液と熱交換して冷却された後、吸収器２に回収される。一方、熱交換器１２で予備的に加熱された希液は再生器３へ給送される。こうして熱効率の向上が図られているが、さらに、還流される前記濃液の熱を吸収器２または凝縮器９から出た管路２ａ内の冷却水に伝達するための熱交換器（図示せず）を設けることにより、吸収器２に還流される濃液の温度をより一層低下させ、冷却水温度はさらに上げることができるような構成をとってもよい。
【００２２】
前記冷水または冷却水を外気と熱交換するための顕熱交換器１４には管路４ａが通され、室内機１５には管路３ａが設けられている。管路３ａ、４ａの各一端（図では入口端）は第１の四方弁Ｖ１の＃３、４開口に、その他端（図では出口端）は第２の四方弁Ｖ２の＃３、４開口にそれぞれ連結される。室内機１５は冷暖房を行う室内に備えられるもので、冷風または温風の吹出し用ファン（両者は共通）１０と吹出し出口（図示せず）とが設けられる。前記顕熱交換器１４は室外に置かれ、ファン１９で強制的に外気との熱交換が行われる。
【００２３】
蒸発器１には冷媒の量を感知するレベルセンサＬ１、および冷媒の温度を感知する温度センサＴ１が設けられている。吸収器２には溶液の量を感知するレベルセンサＬ２が設けられている。凝縮器９には、凝縮された冷媒の量を感知するレベルセンサＬ９、冷媒の温度を感知する温度センサＴ９、および凝縮器９内の圧力を感知する圧力センサＰＳ９が設けられている。
【００２４】
顕熱交換器１４には外気温度を感知する温度センサＴ１４が、室内機１５には冷暖房をする部屋の温度を感知する温度センサＴ１５が、再生器３には溶液の温度を感知する温度センサＴ３がそれぞれ設けられている。さらに、精留器６の頂部には、その内部の雰囲気温度つまり精留器６で精留された冷媒蒸気の温度（塔頂温度）を感知する温度センサＴ６が設けられている。
【００２５】
冷房運転時には、前記第１および第２の四方弁Ｖ１，Ｖ２を、それぞれ＃１および＃３開口が連通され、＃２および＃４開口が連通されるような位置に切替える。これにより、管路１ａに冷媒が散布されて温度が下げられた冷水が、室内機１５の管路３ａへ導かれて室内の冷房が行われる。
【００２６】
暖房運転時には、前記第１および第２の四方弁Ｖ１，Ｖ２を、それぞれ＃１および＃４開口が連通され、＃２および＃３開口が連通されるような位置に切替える。これにより、管路２ａ内の暖められた冷却水が、室内機１５の管路３ａへ導かれて室内の暖房が行われる。
【００２７】
暖房運転時に外気温度が極端に低くなると、顕熱交換器１４を介して外気から熱を汲み上げ難くなり、暖房能力が低下する。このようなときのために、凝縮器９と再生器３（または精留器６）との間をバイパスする還流通路９ａおよび開閉弁１７を設けている。こうして、外気からの熱のくみ上げが困難なときには、吸収冷凍サイクル運転は停止して、再生器３で発生した蒸気を凝縮器９との間で環流させ、バーナ７による加熱熱量を凝縮器９内で効率よく管路２ａ内の冷却水に伝導させられる直火焚き運転により前記冷却水を昇温させて暖房能力を向上させるようにする。
【００２８】
吸収器２から再生器３へ給送される希液の濃度は外気条件や負荷状態によって変化する。したがって、精留器６の頂部での冷媒蒸気の純度を良好に維持し、蒸発器１に給送される冷媒液の純度を高度に維持するためには前記希液濃度の変化に伴って精留器６へのブリードの供給量を変化させることが必要となる。そこで、温度センサＴ６による精留器６の塔頂温度に基づいてポンプＰ１の吐出量を制御し、ブリードの供給量を調節することができる。ブリード供給量制御に関しては、特開２０００−５５５０３号公報の記載をここに統合して援用することとし、詳細な説明は省略する。
【００２９】
図３は、上記吸収式冷暖房装置の斜視図であり、要部の配置を観察できるよう部分的にカバーを取り外した状態を示す。同図において、図２と同符号は同一部分であり、かつ、支持部材や配管類は要部のみを図示した。この吸収式冷暖房装置は全体としてほぼ直方体をなし、直方体の筐体２０の中央部分には、矢印Ａで示すＦおよびＢ方向つまり筐体２０の前後方向に延びる軸を有するファン１９が配置される。ファン１９の後方つまり矢印Ａで示すＢ方向に隣接して前記顕熱交換機１４が配置される（図示せず）。ファン１９の周りは、ファン１９による風を顕熱交換器１４に導くための円筒状の導風路２１で囲まれる。
【００３０】
筐体２０の右側（矢印Ａで示すＲ方向）下部には再生器３が配置され、再生器３から上方には、筐体の右側壁面に沿って上方に延びる円筒状の精留器６が配置される。精留器６には熱交換器１２が抱き合わせられる。
【００３１】
一方、筐体２０の左側（矢印で示すＬ方向）の壁面には縦長に蒸発器１が配置される。蒸発器１の上方には、該蒸発器１の上部に隣接し、蒸発器１から筐体２０の右側に向かって延びる吸収器２が横たわるように配置される。吸収器２の上方つまり筐体２０の上面近傍には、吸収器２に沿って凝縮器９が横長に配置される。
【００３２】
精留器６の塔頂と凝縮器９の右側端部とは、精留器６から凝縮器９へ冷媒蒸気を導入するため、連結管２３で互いに連結される。また、蒸発器１からブリードとしての冷媒液を精留器６の塔頂に給送するための導管（ブリード管）２４が、吸収器２の内部を貫通して吸収器２の右側端部から突出し、精留器６に結合される。
【００３３】
筐体２０の左方向下部には冷却水循環用のポンプＰ３が設けられる。ポンプＰ３の後方には前記ポンプＰ４が配置される。さらに、蒸発器１の下方には溶液を循環させるためのポンプＰ１が配置される。ポンプＰ１から引き出される導管３０は蒸発器１内を通過して上方に延び、後述するように分岐して前記ブリード管２４に接続される。このように、ファン１９および顕熱交換器１４を中央に配置し、これらと筐体２０の壁面との間の空間に、各主要構成要素がコンパクトに収容されている。
【００３４】
図４は蒸発器１、吸収器２および凝縮器９を裏面つまり矢印ＡのＢ側から見た図（背面図）である。また、図１は、蒸発器１および吸収器２の斜視図であり、カバーを取りはずした状態を示す図である。両図において、蒸発器１、吸収器２および凝縮器９には熱交換用のコア２５，２６，２７が設けられる。コア２５，２６，２７は、薄板を多数枚配列してなり、この薄板を貫通して冷却水の管路が設けられる。これらコア２５，２６，２７の側部には、各冷却水管路の入口２５１，２６１，２７１、ならびに出口２５２，２６２，２７２が突出して設けられている。蒸発器２４のコア２５の上方には冷媒を再循環するための散布手段つまりスプレー１ｂが設けられ、吸収器２の上方には溶液を再循環するための散布手段つまりスプレー２ｂと、再生器２から環流する濃液をコア２６に散布する手段としてのスプレー２ｃとが設けられる。
【００３５】
蒸発器１の溶液出口２８にはポンプＰ１が接続され、ポンプＰ１の出口２９に接続される導管３０はコア２５に沿って上方に延び、分岐用のジョイント３１に接続される。ジョイント３１で分岐された導管３０の一方はスプレー１ｂに接続され、他方はブリード管２４として吸収器２内をコア２６に沿って吸収器２の端部に延び、図３に関して説明したように、精留器６の塔頂に至る。
【００３６】
蒸発器１の側部にはポンプＰ２が配置され、このポンプＰ２の入口には、吸収器２から溶液を導入する導管３２が接続される。ポンプＰ２の出口には上方へ延びる導管３３が接続され、この導管３３はジョイント３４でスプレー２ｂ側と、前記熱交換器１２へ延びる管路７ｂの一部である導管３５へと分岐される。
【００３７】
蒸発器１と吸収器２との間に予冷器１８が設けられる。凝縮器９から冷媒液を給送するための導管３６は吸収器２内を通過して予冷器１８に接続される。また、予冷器１８の出口側に接続された導管３７は、減圧弁１１を介して蒸発器１のコア２５上に延び、冷媒液を蒸発器１内に案内する。
【００３８】
【発明の効果】
本発明によれば、ブリード管路が吸収器内部の安定した温度環境下に置かれるので、断熱材を巻く等、外部環境からの熱影響に対する対策が不要である。また、冷媒液は、吸収器内の比較的高温の雰囲気で熱交換されて温度上昇するので、吸収器の冷却効果もある。さらに、ブリード管路は、例えば１０ｍｍＨｇ〜３０ｍｍＨｇの低圧環境である吸収器内に配管されるので配管の真空に近い状態での保持が容易である。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の実施形態に係る冷暖房装置の要部分解斜視図である。
【図２】  本発明の実施形態に係る冷暖房装置の構成を示す系統ブロック図である。
【図３】  本発明の実施形態に係る冷暖房装置の斜視図である。
【図４】  本発明の実施形態に係る冷暖房装置の要部背面図である。
【符号の説明】
１…蒸発器、  １ａ…冷水用管路、  ２…吸収器、  ２ａ…冷却水用管路  ３…再生器、  ４…フィルタ、  ６…精留器、  ９…凝縮器、  １２…熱交換器、  １４…顕熱交換器、  １９…ファン、  ２０…筐体、  ２１…導風路、  ２３…連結管、  ２４…ブリード管、  ２５，２６，２７…コア、  ２８…溶液出口
【図１】
0003966443.tif 000002
【図２】
0003966443.tif 000003
【図３】
0003966443.tif 000004
【図４】
0003966443.tif 000005