(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
蒸発器、吸収器、高温再生器、低温再生器、凝縮器を接続して冷凍サイクルを構成し、
前記高温再生器で発生した冷媒蒸気を前記低温再生器内に配置された伝熱管を通すことにより凝縮させ、この凝縮した冷媒を絞りを通して前記凝縮器に送る二重効用の吸収冷温水機において、
前記伝熱管の出口側に前記低温再生器を加熱した冷媒を液冷媒と冷媒蒸気とに分離する液溜め手段を設け、
前記液溜め手段の液冷媒を前記凝縮器に流出させる液冷媒流路を設け、
前記液冷媒流路に可変抵抗絞りを設け、
前記液溜め手段の液面高さが低くなった場合に前記可変抵抗絞りの抵抗値を大きくし、前記液面高さが高くなった場合に前記可変抵抗絞りの抵抗値を小さくして、前記液溜め手段内の液冷媒が前記液冷媒流路を通して前記凝縮器に送られるように制御する制御手段を設け、
前記液溜め手段内の冷媒蒸気を前記凝縮器に流出させる蒸気逃がし流路を設け、
前記蒸気逃がし流路に絞りを設け、
前記凝縮器内の冷媒蒸気中から不凝縮ガスを抽出して前記冷凍サイクルから除去する抽気装置を設けたことを特徴とする吸収冷温水機。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は一般空調あるいは産業用に用いられる二重効用の吸収冷温水機に関する。
【０００２】
【従来の技術】
本発明に関する吸収冷温水機の従来例としては、例えば特開平７−２９４０５６号公報に記載の吸収冷温水機が挙げられる。本従来例においては、高温再生器で発生した冷媒蒸気が低温再生器の伝熱管内で凝縮して液化し、絞りを通って凝縮器に送られる構成が開示されている（従来技術１）。
また、関連する技術として特開平１１−２３０６３２号公報に記載の吸収式冷凍機もある（従来技術２）。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来技術１においては、高温再生器で発生した冷媒蒸気は低温再生器の伝熱管内でほぼ高温再生器の圧力条件で凝縮液化し、高温再生器と凝縮器の圧力差により絞りを通過して凝縮器に流れ込むものである。すなわち、凝縮液化した冷媒は高温再生器と凝縮器との圧力差で流動している。しかし、定格運転条件で高温再生器の圧力が高い場合と低冷却水温度条件で高温再生器の圧力が低い場合とでは、高温再生器と凝縮器との圧力差は大きく異なるので、圧力差が小さい低冷却水温度条件でも冷媒が流れるように前記絞り抵抗を設定している。この場合、定格運転条件で高温再生器と凝縮器との圧力差が大きくなる時には、圧力差に比べて絞りの抵抗が小さくなっているので、凝縮した液冷媒以外に凝縮していない冷媒蒸気がこの絞りを通過して凝縮器に流入する。このため、冷媒蒸気の凝縮熱が低温再生器の加熱に使われず、性能低下を引き起こすおそれがあった。
【０００４】
一方、吸収冷温水機に用いられる臭化リチウム水溶液は腐食性の強い溶液であり、腐食防止のために腐食抑制剤が用いられているが、腐食発生の確率が高いのは高温高濃度となる高温再生器である。一旦腐食が発生すると不凝縮ガスが生成されてこれが低温再生器内の伝熱管内に滞留し、伝熱を阻害してサイクルの性能を低下させる。したがって、速やかに凝縮器等に送り、抽気装置により機外へ排出する必要がある。そのために、高温再生器から低温再生器の伝熱管内を通って凝縮器へ接続される通路から不凝縮ガスを凝縮器へ送り出す必要がある。このため、低温再生器の伝熱管内から凝縮器への冷媒流路の絞り抵抗は液冷媒だけを流すよりも小さくしておく必要があり、これにより凝縮していない冷媒蒸気の凝縮器への通過量がますます大きくなって、冷凍機の性能が低下する。
【０００５】
また、低温再生器で凝縮した液冷媒の顕熱を用いて、高温再生器あるいは低温再生器へ送る溶液を加熱するための熱交換器を備え、熱回収を行って吸収冷温水機の効率向上を図る場合に、低温再生器からの液冷媒中に凝縮していない冷媒蒸気が混入していると、熱回収熱交換器内でこの冷媒蒸気が凝縮するために液冷媒の冷却は充分行われず、結局液冷媒の温度が下がらないために熱回収が充分でなく、冷凍機の効率向上を阻害する。
従来技術２においては、固定オリフィスを有し定常運転状態において液冷媒の流れる配管と、立ち上げ時や負荷の急激な増大時に液冷媒を流すための配管とを備える必用がある。
【０００６】
本発明の目的は、低温再生器の伝熱管から凝縮器への液冷媒流路を通って流れる未凝縮冷媒蒸気の流出を防止して、性能の低下を抑えることができると共に、高温再生器で発生した不凝縮ガスを凝縮器に送って抽気装置から排出し、不凝縮ガスによるサイクルの性能低下を防止できる吸収冷温水機を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために本発明に係る吸収冷温水機は、蒸発器、吸収器、高温再生器、低温再生器、凝縮器を接続して冷凍サイクルを構成し、前記高温再生器で発生した冷媒蒸気を前記低温再生器内に配置された伝熱管を通すことにより凝縮させ、この凝縮した冷媒を絞りを通して前記凝縮器に送る二重効用の吸収冷温水機において、前記伝熱管の出口側に前記低温再生器を加熱した冷媒を液冷媒と冷媒蒸気とに分離する液溜め手段を設け、前記液溜め手段の液冷媒を前記凝縮器に流出させる液冷媒流路を設け、前記液冷媒流路に可変抵抗絞りを設け、前記液溜め手段の液面高さが低くなった場合に前記可変抵抗絞りの抵抗値を大きくし、前記液面高さが高くなった場合に前記可変抵抗絞りの抵抗値を小さくして、前記液溜め手段内の液冷媒が前記液冷媒流路を通して前記凝縮器に送られるように制御する制御手段を設け、前記液溜め手段内の冷媒蒸気を前記凝縮器に流出させる蒸気逃がし流路を設け、前記蒸気逃がし流路に絞りを設け、前記凝縮器内の冷媒蒸気中から不凝縮ガスを抽出して前記冷凍サイクルから除去する抽気装置を設けたものである。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面を用いて説明する。図１は、本発明に係る吸収冷温水機の実施例の系統図である。
吸収冷温水機の基本構成は、蒸発器１０、吸収器２０、高温再生器３０、低温再生器４０、凝縮器５０、溶液熱交換器６１、６２、冷媒ポンプ７１、溶液ポンプ７２、７３などからなっている。低温再生器４０には伝熱管４１が設置されており、この伝熱管４１の出口側一端に液冷媒出口ヘッダ４５、この冷媒出口ヘッダ４５からの液冷媒出口流路の途中には冷媒液溜め４７が設置され、この冷媒液溜め４７内の液面高さに応じて液冷媒の流動抵抗を変化させるフロート弁４８が設置されている。
【００１２】
冷房運転時のサイクルの動作は、下記のようになる。
蒸発器１０内には伝熱管１１が配置されており、凝縮器５０から冷媒配管５２を通って送られてくる冷媒を蒸発器１０の下部に配置された冷媒タンク１３に溜める。この冷媒を冷媒ポンプ７１により冷媒配管１４を通って散布装置１２に送り、伝熱管１１上に散布して伝熱管上で蒸発するときの蒸発潜熱により、伝熱管１１内を流れる冷水を冷却して需要側に送水する。一方、冷媒ポンプ７１の吐出側で冷媒配管１４の途中にはフロート弁１５が設置されており、冷媒タンク１３の液面高さが低下した場合に弁開度を小さくして冷媒流量を小さくする、あるいは冷媒流量を遮断するように動作し、冷媒ポンプ７１のキャビテーションを防止している。
【００１３】
吸収器２０内には冷却水が流れる伝熱管２１が配置されており、高温再生器３０及び低温再生器４０で加熱濃縮された濃溶液が溶液配管２４を通って吸収器２０内の散布装置２２に送られ、伝熱管２１上に散布される。ここで、蒸発器１０で蒸発した冷媒蒸気は蒸発器１０と吸収器２０との間に設置されたエリミネータ１９を通って吸収器内に流れ込み、伝熱管２１上を流下する溶液に吸収される。この時発生する吸収熱は伝熱管２１内を流れる冷却水に冷却される。また、冷媒蒸気を吸収して濃度が薄くなった溶液（以下、希溶液という）は、溶液タンク２３に溜められた後、溶液ポンプ７２により溶液熱交換器６１へ送られる。
【００１４】
希溶液は溶液熱交換器６１で高温再生器３０及び低温再生器４０からの濃度が濃くなった溶液（以下、濃溶液という）と熱交換して温度上昇した後、希溶液の一部は溶液管４３を通って低温再生器４０の散布装置４２へ送られる。残りの希溶液は、溶液熱交換器６２で高温再生器３０からの濃溶液と熱交換して温度上昇した後、高温再生器３０へ送られる。高温再生器３０に送られた希溶液は、燃焼器の燃焼ガスや蒸気等の加熱源３１により加熱されて沸騰し、分離された冷媒蒸気が蒸気配管３３を通って低温再生器４０に送られる。蒸気配管３３の途中には、蒸気配管３３から分岐して蒸発器１０に接続される蒸気配管３４が設けられており、この蒸気配管３４の途中には開閉弁３５が設けられている。この開閉弁３５は、冷房運転中は閉、暖房運転中は開となっている。一方、冷媒蒸気を分離して濃縮された溶液すなわち濃溶液は溶液流出部３２から流出し、溶液熱交換器６２に送られて、溶液熱交換器６１からの希溶液と熱交換する。
【００１５】
低温再生器４０内には伝熱管４１が配置されており、管内を高温再生器３０からの冷媒蒸気が流れる。低温再生器４０に送られた希溶液は散布装置４２から伝熱管４１上に散布され、伝熱管４１の内部を流れる蒸気により加熱されて沸騰し、分離された冷媒蒸気が凝縮器５０に送られる。冷媒蒸気を分離して濃縮された溶液すなわち濃溶液は溶液管４４を通って流出し、高温再生器３０から溶液熱交換器６２を通ってきた濃溶液と合流した後、溶液ポンプ７３により溶液熱交換器６１へ送られる。この濃溶液は溶液熱交換器６１で吸収器２０からの希溶液と熱交換した後、溶液管２４を通って吸収器２０の散布装置２２へ送られる。
【００１６】
一方、低温再生器４０の伝熱管４１内で溶液を加熱して凝縮した高温再生器３０からの冷媒は、冷媒出口ヘッダ４５に一旦溜められた後、冷媒出口配管４６（出口流路）を通って冷媒液溜め４７に送られる。冷媒液溜め４７内には、弁体の入口が冷媒液内に没するようにフロート弁４８が設置されており、冷媒液溜め４７の液面高さが高いときにはフロート弁４８の絞り抵抗が小さくなり、冷媒液溜め４７の液面高さが低くなったときにはフロート弁４８の絞り抵抗が大きくなるように動作する。そして、冷媒液溜め４７内の液冷媒はフロート弁４８、冷媒出口配管４９を通って凝縮器５０に送られる。また冷媒出口ヘッダ４５の蒸気部は、蒸気逃がし配管９１と絞り９２を介して凝縮器５０と接続されており、低温再生器４０を通る伝熱管４１内の冷媒蒸気の一部は凝縮器５０に流れ込み、低温再生器４０で発生し分離された冷媒蒸気と合流する。また、凝縮器５０には抽気装置９３が接続されており、不凝縮ガスが冷媒蒸気中から抽出されて、サイクル内から除去される。
【００１７】
凝縮器５０内には伝熱管５１が配置されており、吸収器２０の伝熱管２１からの冷却水が伝熱管５１内を流れている。低温再生器４０からの冷媒蒸気は伝熱管５１上で管内を流れる冷却水に冷却されて凝縮し、低温再生器４０の伝熱管４１内で凝縮した液冷媒と混合されて、冷媒配管５２を通って蒸発器１０に送られ、冷媒タンク１３に溜められる。
以上で、冷房運転時のサイクルが完結する。
【００１８】
ここで、低温再生器４０の冷媒出口ヘッダ４５から冷媒液溜め４７には一部冷媒蒸気も流れ込んでおり、冷媒液溜め４７の上部には冷媒蒸気部が存在する。この冷媒蒸気がフロート弁４８及び冷媒出口配管４９を通って凝縮器５０に流出すると、冷媒蒸気の凝縮潜熱が低温再生器４０内の溶液の加熱に使われることがないので、低温再生器４０での冷媒発生量が低下し、吸収冷温水機の性能は低下する。しかし、本実施例では、フロート弁４８（可変抵抗絞り）の絞り抵抗となる弁体の入口は液冷媒に没しており、液面高さが低くなった場合にはフロート弁４８の絞り抵抗が大きくなり、液冷媒の流出は抑制されて液面の低下が抑えられる。したがって、フロート弁４８の開口部が冷媒蒸気にさらされることはなく、冷媒蒸気がフロート弁４８及び冷媒出口配管４９を通って凝縮器側に流れ込むことを防ぎ、吸収冷温水機の性能低下を防止することができる。
【００１９】
また、高温再生器３０で発生した冷媒蒸気中に含まれる不凝縮ガスは、冷媒蒸気とともに低温再生器４０の冷媒出口ヘッダ４５から蒸気逃がし配管９１、絞り９２を通って凝縮器５０に送られる。不凝縮ガスは凝縮器５０において、抽気装置９３により速やかにサイクルから排除され、不凝縮ガスによるサイクルの性能低下を防止することができる。
【００２０】
以上説明したように本実施例においては、低温再生器を加熱した液冷媒の流れる出口流路に液溜めを設置し、この液溜めから液冷媒が流出する流路に可変抵抗絞りとしてフロート弁を設け、このフロート弁の絞りを、液溜めの液面高さが低くなった場合に抵抗値を大きくし、液面高さが高くなった場合にフロート弁絞りの抵抗値を小さくするように動作するようにしたので、低温再生器の伝熱管内から凝縮器への凝縮液冷媒の流路を通って流れる未凝縮冷媒蒸気の流出を防止して、性能の低下を抑えた吸収冷温水機を提供することができる。
また本実施例においては、低温再生器の冷媒出口ヘッダ（流路）の蒸気部と凝縮器とを絞りを介して流路で接続したので、高温再生器で発生した不凝縮ガスを速やかに凝縮器に送って抽気装置から排出し、不凝縮ガスによるサイクルの性能低下を防止できる吸収冷温水機を提供することができる。
【００２１】
次に、本発明の他の実施例を図２を用いて説明する。
図１の実施例と異なる点は、冷媒液溜め４７のフロート弁４８の替わりに冷媒出口配管４９の途中に流量調整弁９８（可変抵抗絞り）を設置するとともに、冷媒液溜め４７内には液面センサー９９を設置し、この液面センサー９９からの信号により前記流量調整弁９８を制御するように構成した点である。その他の構成は図１の実施例と同様である。
【００２２】
本実施例においては、液面センサーの信号により流量調整弁の開度を制御するようにしているので、液面高さに応じて流量調整弁の開度をより適正値に制御することが可能となり、冷媒蒸気の流出を防止するとともに必要以上に絞り抵抗を大きくして高温再生器の圧力を高くすることがなく、効率の高い吸収冷凍サイクルを構成できるという利点がある。
【００２３】
本発明の、さらに他の実施例を図３を用いて説明する。
図１の実施例と異なる点は、冷媒液溜め４７を低温再生器４０内の伝熱管４１の出口部に設置し、伝熱管４１内の凝縮冷媒液が液溜め４７内に直接流入するように配置するとともに、フロート弁４８の出口側の冷媒出口配管４６をドレン熱交換８１に接続し、ドレン熱交換器８１と凝縮器５０とが冷媒出口配管４９で接続されている点である。ドレン熱交換器８１には、溶液ポンプ７２から流出した希溶液が溶液熱交換器６１の手前で分岐して流入する。ドレン熱交換器８１の出口側溶液配管は溶液熱交換器６１の出口側配管に接続されており、ドレン熱交換器８１において低温再生器４０からの液冷媒と溶液ポンプ７２からの希溶液とが対向流で流れて熱交換する。さらに、冷媒液溜め４７の蒸気部は、蒸気逃がし配管９１と絞り９２を介して凝縮器５０と接続されている。その他の構成は図１の実施例と同様である。
【００２４】
本実施例においては、低温再生器で凝縮した液冷媒の顕熱を用いて、吸収器から高温再生器及び低温再生器へ送られる希溶液を加熱するように構成したので、吸収冷温水機の効率をより高くできるという利点がある。そして、フロート弁の作用によりドレン熱交換器内に未凝縮の冷媒蒸気が流入することないので、充分に液冷媒の顕熱を回収することができ、吸収冷温水機の効率向上を図ることができる。また本実施例においては、冷媒液溜めを低温再生器の液冷媒出口部に設置したので、冷媒出口ヘッダを省略することができて構造が簡素化され、コストダウンを図れるという利点がある。
【００２５】
本発明の、さらに他の実施例を図４を用いて説明する。
図３の実施例と異なる点は、冷媒液溜め４７をドレン熱交換器８１と凝縮器５０とを接続する冷媒出口配管４９の途中に設けた点である。また、低温再生器４０内の伝熱管４１の出口は直接冷媒出口配管４６に接続されている。その他の構成は図１の実施例と同様である。
【００２６】
本実施例においては、低温再生器内の伝熱管の出口を直接冷媒出口配管に接続しているので、冷媒出口ヘッダを省略することができ構造が簡素化され、コストダウンを図れるという利点がある。また、液冷媒がドレン熱交器で冷却された後に可変抵抗絞りであるフロート弁を通過するので、冷媒通過時にフラッシュによる蒸気の発生が少なく、フロート弁の動作がスムーズになり、安定した制御が行えるという利点がある。
なお上記実施例においては、二重効用の吸収冷温水機について説明したが、吸収式冷凍機に用いても同様の効果が得られることは勿論である。
【００２７】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、低温再生器の伝熱管から凝縮器への液冷媒流路を通って流れる未凝縮冷媒蒸気の流出を防止して、性能の低下を抑えることができると共に、高温再生器で発生した不凝縮ガスを凝縮器に送って抽気装置から排出し、不凝縮ガスによるサイクルの性能低下を防止できる吸収冷温水機を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る吸収冷温水機の実施例の系統図である。
【図２】本発明に係る吸収冷温水機の他の実施例の系統図である。
【図３】本発明に係る吸収冷温水機のさらに他の実施例の系統図である。
【図４】本発明に係る吸収冷温水機のさらに他の実施例の系統図である。
【符号の説明】
１０…蒸発器、２０…吸収器、３０…高温再生器、４０…低温再生器、４５…冷媒出口ヘッダ、４６、４９…冷媒出口配管（出口流路）、４７…冷媒液溜め、４８…フロート弁（可変抵抗絞り）、５０…凝縮器、６１、６２…溶液熱交換器、７１…冷媒ポンプ、７２、７３…溶液ポンプ、８１…ドレン熱交換器、９１…蒸気逃がし配管、９８…流量調整弁（可変抵抗絞り）。
【図１】
0004073219.tif 000002
【図２】
0004073219.tif 000003
【図３】
0004073219.tif 000004
【図４】
0004073219.tif 000005