(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
器体の内部を仕切板で２つの空間に仕切り、いずれか一方の空間を気液分離室、他方の空間を希溶液レシーバとしてなる吸収式冷凍装置用の気液分離器であって、高温再生器からの揚液管を上記気液分離室内に所定長さ挿入するとともに、該挿入部先端を所定の旋回角を有して水平方向に湾曲させ、その開口部を上記仕切板に対向させることにより、上記気液分離室底部において、所定の供給圧で供給される上記高温再生器からの沸騰気液を上記仕切板に衝突させた後、旋回させることにより気液分離するようにしたことを特徴とする吸収式冷凍装置用気液分離器。
【請求項２】
器体内気液分離室の上方には、パンチングプレートよりなるバッフル板が設けられていることを特徴とする請求項１記載の吸収式冷凍装置用気液分離器。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
【０００２】
本願発明は、吸収式冷凍装置用の気液分離器の構造に関するものである。
【従来の技術】
【０００３】
例えば冷媒として水、吸収液として臭化リチウム等を使用した吸収式冷凍装置では、吸収作用完了後の希溶液を高温再生器で加熱沸騰させた後に、気液分離器で冷媒蒸気と中間濃溶液とに分離するようになっている（例えば特公平６−２１７４３号公報参照）。
【０００４】
上記のように作動媒体として例えば水−臭化リチウム系のものを使用した吸収式冷凍装置の場合、精留器を必要とするアンモニア−水系のものに比べて一般に気液分離器自体の構造は比較的簡単なもので足り、冷凍装置自体の小型化、低コスト化の点でも有利である。
【０００５】
しかし、該気液分離器における気液分離効率は、以後の冷凍サイクルにおける吸収・冷凍性能に影響を与えることから、構造の簡略化、低コスト化を図りながらも、可能な限り分離効率を向上させるための種々の改善がなされてきている。
【０００６】
そのような気液分離器の従来例の一つとして、例えば特開平７−１９０５５４号公報に示されるものがある。
【０００７】
該従来例の構造では、有底筒状の外部器体の内側に所定高さの中間濃溶液仕切筒を、また同中間濃溶液仕切筒の内側に、それよりも高さの低い冷媒仕切筒を各々設けて、高温再生器からの希溶液を供給する揚液管を上記冷媒仕切筒の所定高さ位置まで導入するとともに、同揚液管の上方に所定の間隔を置いて所定幅の衝突板を傘状に設けて構成されている。
【０００８】
そして、上記揚液管から所定供給圧で吐出される高温再生器からの気液２相状態の高温希溶液（沸騰気液）を上記衝突板に衝突させて冷媒蒸気と中間濃溶液とを分離するようになっている。
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかし、上記構成の場合、次のような問題がある。
【００１０】
（１）  衝突板に衝突した後の中間濃溶液成分が飛散しやすく、気液分離効率が悪い。
【００１１】
（２）  また以上の結果、冷媒蒸気側に中間濃溶液が混入しやすい。冷媒蒸気に中間濃溶液が混入すると、凝縮器の凝縮能力および蒸発器の蒸発能力を低下させるとともに装置および系路各部の腐食の原因となる。
【００１２】
（３）  気液分離効率を向上させようとすると、気液分離器本体の大きさが大きくなり、コンパクト化に限界が生じる。
【００１３】
（４）  衝突板と仕切筒が別体になっているので、部品点数が多く、加工、組立にも作業工数が多くかかる。
【００１４】
本願発明は、このような問題を解決するためになされたもので、器体の内部を仕切板で２つの空間に仕切り、いずれか一方の空間を気液分離室、他方の空間を希溶液レシーバとして相互に一体化するとともに、同希溶液レシーバを一体化した気液分離器本体内底部において、沸騰気液を導入する揚液管の挿入部先端を水平方向に湾曲させて器体内の上記仕切板に対向させ、導入気液を同対向する上記仕切板に衝突させた後に旋回させて冷媒蒸気と中間濃溶液とを効率良く分離するようにすることにより、気液分離効率が高く、しかも構造が簡単で、低コストな吸収式冷凍装置用の気液分離器を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
本願発明は、該目的を達成するために、次のような課題解決手段を備えて構成されている。
【００１６】
すなわち、本願発明の吸収式冷凍装置用気液分離器は、器体の内部を仕切板で２つの空間に仕切り、いずれか一方の空間を気液分離室、他方の空間を希溶液レシーバとしてなる吸収式冷凍装置用の気液分離器であって、高温再生器からの揚液管を上記気液分離室内に所定長さ挿入するとともに、該挿入部先端を所定の旋回角を有して水平方向に湾曲させ、その開口部を上記仕切板に対向させることにより、上記気液分離室底部において、所定の供給圧で供給される上記高温再生器からの沸騰気液を上記仕切板に衝突させた後、旋回させることにより気液分離するようにしている。
【００１７】
すなわち、該構成では、先ず器体の内部を仕切板で２つの空間に仕切り、いずれか一方の空間を気液分離室、他方の空間を希溶液レシーバとして吸収式冷凍装置用の気液分離器を構成することによって、気液分離器と希溶液レシーバとを一体化している。
【００１８】
したがって、冷暖房運転の切換をその冷媒蒸気、中間濃溶液、希溶液各々の出入管路の開閉制御のみで容易に行えるようになり、高温再生器側で別途希溶液レシーバや液面制御手段を設ける構成の場合のような、高温再生器の構造を複雑にする問題が解消される。
【００１９】
そして、そのように構成した気液分離器において、高温再生器から所定の供給圧で供給される沸騰気液を器体内に導入して冷媒蒸気と中間濃溶液とに分離する揚液管を上記気液分離室内に所定長さ挿入するとともに、該挿入部先端を所定の旋回角を有して水平方向に湾曲させ、その開口部を上記仕切板に対向させることにより、上記気液分離室底部において、所定の供給圧で供給される上記高温再生器からの沸騰気液を上記仕切板に衝突させた後、旋回させることにより冷媒蒸気と中間濃溶液とを効率良く分離するようにしている。
【００２０】
したがって、同構成では、特に衝突板などを必要とせず、その分部品点数が減少し、構成、組付が簡単になり、低コスト化するとともに、分離時に中間濃溶液の飛散がなく、また冷媒蒸気と中間濃溶液とが確実に区分された状態で保存されるので、従来のように、冷媒蒸気中に中間濃溶液が混入するのを可及的に抑制することができる。
【００２１】
また、そのように構成された上記器体内の気液分離室上方にパンチングプレートよりなるバッフル板を設けるようにすると、上記のようにして効率良く分離された冷媒蒸気のみを上方側に確実に分離し、底部側の中間濃溶液と区分して効率良く取り出すことができる。
【発明の効果】
【００２２】
以上の結果、本願発明の吸収式冷凍装置用気液分離器によると、次のような有益な効果を得ることができる。
【００２３】
（１）  冷媒蒸気と中間濃溶液との気液分離効率が向上し、吸収性能が向上する。
【００２４】
（２）  冷媒蒸気中への中間濃溶液の混入が低減されるので、凝縮器での凝縮、蒸発器での蒸発能力の低下が各々防止されるとともに装置および系路各部の腐食が防止される。
【００２５】
（３）  衝突板等が不要になるので、部品点数が減少し、構成、組付が簡単になり、低コスト化される。
【００２６】
（４）  高温再生器の構造が簡単になる。
【発明の実施の形態】
【００２７】
以下、本願発明の実施の形態に係る気液分離器の構成について説明する。
【００２８】
本実施の形態における気液分離器１は、例えば次のような趣旨から図１および図２に示すように温熱器の温熱コイル２４および希溶液レシーバ１６とを一体化して構成されている。
【００２９】
例えば吸収器における吸収熱を空冷方式で冷却するようにした空冷吸収式冷凍装置の場合、冬季の暖房運転時にも、温熱取出しのために一般に冷房用の吸収・蒸発器を併用するようにしているが、そのままでは熱損失が大きくなるので、通常専用の温熱器を別に設けている。また、高温再生器に供給する吸収作用完了後の希溶液は、溶液ポンプによって搬送されるようになっているが、高温再生器内での空炊き防止や液面制御を容易にするために、通常高温再生器内に希溶液レシーバを設け、その中にフロート弁などの液面制御手段を設けるようにしている。
【００３０】
しかし、気液分離器とは別に温熱器を設ける構成の場合、高温冷媒や吸収液の熱損失が大きく、また高温再生器側で別途希溶液レシーバや液面制御手段を設ける構成の場合、高温再生器の構造を複雑にする問題がある。
【００３１】
そこで、本実施の形態では、該問題を解決するために、気液分離器１と温熱器の温熱コイル２４および希溶液レシーバ１６を相互に一体化することによって、冷暖房運転の切換をその冷媒蒸気、中間濃溶液、希溶液各々の出入管路の開閉制御のみで容易に行えるようにし、上記の問題を解決したことを特徴としている。
【００３２】
図中、先ず符号２は気液分離器１および希溶液レシーバ１６を一体構造で相互に並設形成するための本体ケーシングである有底筒状の密閉構造の器体である。該器体２の内部には、例えば当該器体２内の上端部のみを除く空間を略左右半分づつの断面半円形状の第１，第２の２つの縦長の空間４ａ，４ｂに仕切るように所定高さ上方に延びた仕切板３が設けられている。そして、該仕切板３によって形成された気液分離器１の気液分離室を形成する図示左側第１の空間４ａ内には、その底部５ａを貫通して図示しない高温再生器からの揚液管６の先端６ａが所定長さ挿入され、図２に詳細に示すように底部付近で水平方向に湾曲された後、その先端６ａ側開口部を器体内壁部の一部である上記仕切板３に向けて開口されている。
【００３３】
そして、それにより所定の供給圧で供給される高温再生器からの沸騰気液を当該仕切板３方向に所定の旋回角を有して衝突させた後、旋回渦流を形成することにより、中間濃溶液成分の飛散を生じさせることなく、上下方向に効果的に冷媒蒸気と中間濃溶液とを分離するようになっている。
【００３４】
一方、前記気液分離室を形成する第１の空間４ａの上方には多数のパンチング穴１５，１５・・・を有するパンチングプレートよりなるバッフル板１３が設けられ、その上方には前記分離後の冷媒蒸気を一時的に保存する冷媒蒸気保存室４ｃが形成されている。他方前記気液分離室を形成する第１の空間４ａの底部側方には、図示しない低温再生器側への中間濃溶液供給管７が導入され、略底部５ｂ面位置で開口されている。
【００３５】
前記仕切板３には、その上端部部分に希溶液レシーバ１６を形成する第２の空間４ｂ側への連通口３ａが形成され、前記冷媒蒸気保存室４ｃには、該連通口３ａから第２の空間４ｂを介して後述する冷媒蒸気供給管１２に連通するようになっている。
【００３６】
そして、このように構成された気液分離器１は、図示しない高温再生器からの沸騰気液を分離効率良く冷媒蒸気と中間濃溶液とに分離し、中間濃溶液を上記中間濃溶液供給管７の開口部の高さに応じた適切なレベルに保持するが、その場合において、特に本実施の形態の場合には、前記冷媒蒸気保存室４ｃとの間に多数のパンチング穴１５，１５・・・を備えたバッフル板１３が設けられており、分離された冷媒蒸気の方は、それを介して冷媒蒸気保存室４ｃ側に抽出されるので、冷媒蒸気中に対し、より中間濃溶液を混入しにくくすることができる。
【００３７】
一方、希溶液レシーバ１６は、前述のように第２の空間４ｂによって形成されているが、その上方側の側部には低温再生器への冷媒蒸気供給管１２が、また中間部位置の側部には高温溶液熱交換器からの希溶液供給管２１がそれぞれ連通開口されている。
【００３８】
そして、前記希溶液供給管２１の開口部には、希溶液レシーバ１６内の希溶液レベルに対応して当該開口部を開閉するフロート弁２２が設けられ、高温再生器への希溶液の供給量を制御するようになっている。
【００３９】
すなわち、前記第２の空間４ｂの底部５ｂには、高温再生器側への希溶液供給管２３の基端側が連通開口されており、当該第２の空間４ｂ内に貯留された希溶液を適宜高温再生器側に供給して加熱沸騰させて再生させるようになっており、その供給量が貯留量の変動に応じ当該フロート弁２２によって冷暖房運転状態に対応して自動的にコントロールされ、高温再生器側での空炊きを防止し、適切かつ容易な液量制御を実現できるようになっている。
【００４０】
また、２４は２次側冷凍サイクルを循環する加熱冷媒（Ｒ４０７Ｃ）を冬季の暖房運転時に矢印のように導入、導出することによって前記気液分離器１の冷媒蒸気保存室４ｃ部分を加熱昇温する温熱器の温熱コイルであり、前記仕切板３の気液分離器１上方部に対応する部分に隣接させて設けられている。これにより、冷媒蒸気の温度が上り、空冷方式を採用した吸収式冷凍装置における冬季の暖房運転時の冷房用吸収・蒸発器併用シテムの温熱量の不足が補われる。
【００４１】
そして、以上の構成において、前記冷媒蒸気供給管１２は、冷房運転時に開口される一方、暖房運転時には閉じられる。また、中間濃溶液供給管７は、冷房運転時には低温再生器へ、他方暖房運転時には高温再生器に連通される。
【００４２】
以上のように、本実施の形態の場合、先ず高温再生器からの沸騰気液を気液分離器１側第１の空間４ａにより形成される気液分離室内に導入して冷媒蒸気と中間濃溶液とに分離する揚液管６の挿入部先端６ａを湾曲させた上で、その開口部を器体２の内壁部の一部である仕切板３に対向させ、導入された希溶液が同仕切板３に衝突した後、旋回渦流を形成して効率良く気液分離するように構成されている。
【００４３】
したがって、冷媒蒸気と中間濃溶液との気液分離効率が向上し、吸収性能が向上する。また、特に衝突板などを必要とせず、その分部品点数が減少し、構成、組付が簡単になり、低コスト化するとともに分離時に中間濃溶液の飛散がなく、またバッフル板３を介して冷媒蒸気と中間濃溶液とが上下に確実に区分保存されるので、従来のように、冷媒蒸気中に中間濃溶液が混入するのを可及的に抑制することができる。
【００４４】
その結果、凝縮器での凝縮、蒸発器での蒸発能力の低下が各々防止されるとともに装置および系路各部の腐食が防止される。
【００４５】
また、本実施の形態では、そのようにしてコンパクト化した気液分離器１に対し、冬季の暖房運転時の熱損失を補うための温熱コイル２４を並設するとともに、それらと高温再生器への希溶液供給量制御機能をもった希溶液レシーバ１６とを同一の器体２内に一体化したので、高温冷媒並びに吸収液の熱損失が低減されるようになるとともに吸収式冷凍装置全体の構成もより一層コンパクト化することができる。
【００４６】
次に、このような温熱器および希溶液レシーバ一体構造の気液分離器を採用して構成した空冷吸収式冷凍装置の構成を図３に示す。
【００４７】
この図３に示す空冷吸収式冷凍装置においては、前述のように吸収液として例えば臭化リチウム水溶液（ＬｉＢｒ水溶液）が採用され、また冷媒（被吸収液）として水蒸気が採用されている。
【００４８】
図３において、先ず符号３０は高温再生器であり、ガスバーナ等の加熱源３１を備えている。該高温再生器３０の上方には、揚液管６を介して連通された気液分離器１が設けられている。前記高温再生器３０においては、臭化リチウム希溶液ｃを加熱沸騰させて、揚液管６を介して上方に位置する気液分離器１に供給し、ここで水蒸気ａと臭化リチウム中間濃溶液（中間濃度吸収液）ｂとに分離再生するようになっている。
【００４９】
前記臭化リチウム希溶液ｃは、後述する空冷吸収器３２において吸収液である臭化リチウム中間濃溶液ｂに冷媒である水ｄを吸収して得られ、低温溶液熱交換器３３および高温溶液熱交換器３４を経て予熱されて気液分離器１の希溶液レシーバ１６に供給され、その後高温再生器３０へ還流されることとなっている。
【００５０】
また、この気液分離器１には、前述のように、その外周側に利用側熱交換器４３を含む二次側サイクルＸを循環する冷媒（例えば、Ｒ４０７Ｃ）と気液分離後の水蒸気ａとが熱交換して冬季における暖房運転時の温熱源となる温熱コイル２４が並設されており、該温熱コイル２４と熱交換した後の水蒸気ａは低温再生器３５に送られ、凝縮した凝縮冷媒液（即ち、凝縮水）は希溶液とともに高温再生器３０へ還流される。さらに、前記気液分離器１において分離された臭化リチウム中間濃溶液ｂは、冷房時には前記高温溶液熱交換器３４において前記した臭化リチウム希溶液ｃと熱交換した後に前記低温再生器３０へ供給される一方、暖房時にはそのまま高温再生器３０に戻される。符号３６は排ガスを排出するための排ガス通路である。
【００５１】
前記低温再生器３５においては、冷房時において気液分離器１から供給された水蒸気ａと臭化リチウム濃溶液ｂとを熱交換させることにより、水蒸気ａを凝縮させるとともに臭化リチウム濃溶液ｂ中に含まれる残余水分を蒸発させてさらに高濃度の臭化リチウム溶液をとりだす。
【００５２】
また前記低温再生器３５において臭化リチウム濃溶液ｂから蒸発された水蒸気ａは、空冷凝縮器３７に送られて凝縮液化されて凝縮水ｄとなり冷媒タンク３８に溜められる。また、前記低温再生器３５において凝縮液化された凝縮水ｄも冷媒タンク３８に溜められる。
【００５３】
前記冷媒タンク３８に溜められた凝縮水ｄは、冷媒ポンプ３９により蒸発器４０の散布装置４１へ供給される。また、前記低温再生器３５から取り出された臭化リチウム濃溶液ｂは、低温溶液熱交換器３３において前記した臭化リチウム希溶液ｃと熱交換した後に空冷吸収器３２の吸収液分配容器４２に供給される。蒸発器４０は、利用側熱交換器４３を含む二次側冷媒サイクルＸを循環する冷媒（例えば、Ｒ４０７Ｃ）と冷媒タンク３８から送られる凝縮水ｄとを熱交換させるものであり、冷房運転時の冷熱源となる。
【００５４】
そして、前記空冷吸収器３２から取り出された臭化リチウム希溶液ｃは、溶液ポンプ４４により前述したように低温溶液熱交換器３３および高温溶液熱交換器３４を経て気液分離器１に戻される。
【００５５】
前記空冷吸収器３２は、吸収液ｂが垂直に流される複数本の吸収伝熱管４５，４５・・と、該吸収伝熱管４５，４５・・の外周部に設けられた放熱フィン４６，４６・・と、前記吸収伝熱管４５，４５・・の上部に設けられ、それらの吸収伝熱管４５，４５・・に吸収液ｂを分配する吸収液分配容器４２とを備えて構成されている。そして、前記吸収液分配容器４２内には、前記蒸発器４０と該蒸発器４０における蒸発用伝熱管４７，４７・・の外周部に冷媒液ｄを供給する散布装置４１とが内蔵されている。
【００５６】
また前記蒸発器４０は、前述したように利用側熱交換器４３を含む二次側サイクルＸを循環する冷媒が流通する蒸発用伝熱管４７，４７・・を備えており、該蒸発用伝熱管４７，４７・・が６列づつの水平多段となるように配置されている。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本願発明の実施の形態に係る吸収式冷凍装置用気液分離器の構成を示す斜視図である。
【図２】  同気液分離器の要部の作用を示す拡大斜視図である。
【図３】  同気液分離器を適用して構成した空冷吸収式冷凍装置の全体構成を示す冷凍システム図である。
【符号の説明】
１は気液分離器、２は器体、３は仕切板、６は揚液管、６ａは先端部、７は中間濃溶液供給管、１２は冷媒蒸気供給管である。
【図１】
0003731099.tif 000002
【図２】
0003731099.tif 000003
【図３】
0003731099.tif 000004