CN1115530C - 吸收式制冷机 - Google Patents
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Abstract
本发明的目的在于装置不大的情况能够有效利用能量。其特征在于在双重管单元40底面的以台阶而增高的内周部分上设置圆筒状壁47，形成了贮存沿冷水管41的外周落下的水的制冷剂贮罐48。在制冷剂贮罐48的底面连接制冷剂循环路49，其另一端连接制冷剂供给路31，泵P2将制冷剂贮罐48内的水输送到接水盘44内，再沿冷水管41喷淋。
Description
本发明涉及一种用双重管一体地形成蒸发器和吸收器的吸收式制冷机。
迄今为止，已经公知了这种将蒸发器和吸收器构成一体的吸收式制冷机，即通常沿垂直设立的双重管的内管外表面分散液态制冷剂，在其向下流运过程中逐渐蒸发，并由分散在外管内表面上的吸收液吸收蒸发的气态制冷剂。如果采用这样的结构，则由于将蒸发器和吸收器制成了一体，而能变得更为紧凑，因此可使装置小型化。
然而，在上述的构成中，在内管外表面上喷啉的液态制冷剂中，在向下流动过程中不能蒸发的部分与沿外管内表面流下的吸收液混合而不能发挥其制冷效果，因此该部分的能量被浪费掉。即使根据内管外表面的传热面积的散布理论求出的可蒸发量的液态制冷剂，对于使液态制冷剂沿垂直设置和内管外表面流下的结构，不能有效地利用整个内管外表面，也就不能使其全部蒸发。因此，如果要全部蒸发液态制冷剂，则除了理论上求得的传热面积外还要增加一些面积，因而必然带来装置大型化的问题。
本发明的吸收制冷机的目的就是要解决上述问题，在不会增大装置的情况下能够有效地利用能量。
解决上述问题，本发明的吸收式制冷包括：
使热制冷剂循环的循环管；
在部分上述循环管的外周上同轴地设置的外管；
在上述循环管和上述外管之间形成的室内向该循环管外表面分布液态制冷剂的制冷剂喷淋装置，
在上述室内向上述外管的内表面喷淋吸收制冷剂的吸收液的吸收液喷淋装置；
利用喷淋在上述循环管外表面上的液态制冷剂的蒸发来冷却在该循环管内循环的热介质，并由分布在上述外管内表面上的吸收液来吸收制冷剂蒸汽；
在与吸收液没有混合的状态下贮存虽然由上述制冷剂喷淋装置喷淋的但没有蒸发的液态制冷剂的制冷剂贮罐；
使上述制冷剂贮罐内的液态制冷剂流向上述制冷剂喷淋装置的制冷剂循环流路；和
设置在上述制冷剂循环流路上的用于将上述液态制冷剂输送到上述制冷剂喷淋装置的作为动力源的泵。
在上述的本发明的吸收式制冷机中，还具有：防止由上述吸收液喷淋装置喷淋的吸收液接触上述循环管的防循环管接触装置。
在上述的本发明的吸收式制冷机中，还具有：防止由上述吸收液喷淋装置喷淋的吸收液接触上述制冷剂贮罐的防接触制冷剂贮罐的装置。
在上述的本发明的吸收式制冷机中，使用上述泵作为将由冷凝器凝生成的液体制冷剂输送给上述制冷剂喷淋装置的动力源。
在上述的本发明的吸收式制冷机中，还具有：从吸收运行循环中分离出由冷凝器冷凝生成的部分液态制冷剂并贮存的制冷剂箱，和向上述制冷剂喷淋装置供给上述制冷剂箱内的液态制冷剂并使其返回到吸收运行循环的供给装置。
在上述的本发明的吸收式制冷机中，还具有：使用上述泵作为上述供给装置的动力源。
具有上述构成的本发明的吸收式制冷机向循环管外表面喷淋液态制冷剂，向外管内表面喷淋吸收液。液态制冷剂在循环管外表面上蒸发，其蒸发时从在循环管内循环的热介质中吸取热量而将其冷却。蒸发的制冷剂蒸汽被喷淋在外管内表面上的吸收液直接吸收。这样，利用双重管结构使蒸发器和吸收器构成一体，从而使装置小型化。虽然喷淋在循环管外表面上的但没有蒸发的液态制冷剂在没与吸收液混合的状态下贮存在制冷剂罐内，由泵通过制冷剂循环流路输送到制冷剂喷淋装置再次进行喷淋。因此，使没有蒸发的液态制冷剂反复喷淋，就能够防止能量浪费，显著地分布比可蒸发量更的液态制冷剂，因此提高了循环管外表面上的可湿性等，有效地利用了传热面积，设计比较紧凑但能得到足够的蒸发量。
具有上述构成的本发明的吸收式制冷机液在吸收制冷剂蒸汽之际吸收了蒸汽热量而升温，但因具备了防止喷淋吸收液与循环管接触的防循环管接触装置，因此吸收液的热量不易传给循环管，并能够防止冷却效率下降。
具有上述构成的本发明的吸收式制冷机，因具有防止吸收液接触制冷剂罐的防接触制冷剂罐装置，所以吸收液的热量不容易从制冷剂罐的液态制冷剂传递给循环管，另外，液态制冷剂在制冷剂罐内不容易蒸发，因此可防止冷却效率下降。
具有上述构成的本发明的吸收式制冷机，将在冷凝器内冷凝生成的液态制冷剂输送到制冷剂喷淋装置，然而向循环管外表面上喷淋。因为共用将制冷剂罐内的液态制冷剂输送到制冷剂喷淋装置的泵作为动力源，因此结构简单。
具有上述构成的本发明的吸收式制冷机，具有将由冷凝器冷凝生成的部分液态制冷剂从吸收运行循环中分离出并贮存的制冷剂箱。利用这样的构成，可改变吸收运行循环吸收液内所含的制冷剂的比例。因此，可根据例如环境温度或吸收液的温度改变该比例，能够维持与温度对应的最佳比例并提高冷冻性能。吸收运行中使用的吸收液中所含的制冷剂量比例增加时，就必须使制冷剂箱内的液体制冷剂返回吸收运行循环，当该液体制冷剂直接与吸收液混合时，就不能发挥冷却效果，从而将就浪费能量，利用向制冷剂喷淋装置供给并使其蒸发的构成，就能有效地利用能量。
具有上述构成的本发明的吸收式制冷机，共用的泵来作为供给装置的动力源，因此结构简单。
图1是一实施例的吸收式制冷机的概要图，
图2是双重管单元下部的透视图，
图3是双重管单元下部的断面图，
为使如上说明的本发明的构成更加清楚，下面，将描述本发明吸收式制冷机的优选实施例。
图1是本发明吸收式制冷机的一个实施例的概略结构图。该吸收式制冷机具有高温再生器10，该再生器10利用燃烧器11产生的燃烧放热加热低浓度溴化锂水溶液(以下，根据溴化锂浓度，称为低浓度溶液，中浓度溶液，高浓度溶渡)；第一气液分离器11，该第一气液分离器将被高温再生器10加热的低浓度溶液分离成水蒸汽和中浓度溶液；低温再生器20，该低温再生器20利用来自第一气液分离器11的水蒸汽再加热从第一气液分离器11输出经高温热交换器54的中浓度溶液；第二气液分离器21，该第二气液分离器21将来自由低温再生器20加热的中间浓度溶液分离成水蒸汽和高浓度溶液；冷凝器30，该冷凝器冷却第二气液分离器21输出的水蒸汽并使其液化；双重管单元40，该双重管单元蒸发冷凝器30输出的水，同时利用从第二气液分离器21通过低温热交换器53输送的高浓度溶液吸收这些水蒸汽。另外，在从双重管单元40通到高温再生器10的溶液循环管路50上设置有贮存低浓度溶液的稀溶液罐51、将稀溶液罐51内的低浓度溶液输送到高温再生器10的泵P1和防止逆流有逆止阀52。低浓度溶液在低温热交换器53和高温热交换器54内进行热交换，在其温度上升后由高温再生器10加热。
另外，虽然图中未示出，但还具有冷却冷凝器30及双重管单元40的风扇等。
高温再生器10及低温再生器20是翅管式热交换器用于加热流过管内的溴化锂水溶液。因此，与锅炉加热方式相比，能够减少装置内必要的溴化锂水溶液的容量。加热溶液时的加热效率更高，运行开始的起动时间更短。
在使来自第一气液分离器11及第二气液分离器21的溶液循环的溶液循环管路12，22上分别形成分流各自的管路并与稀溶液罐51连接的防溢流管13，23。在防溢流管13，23上分别设置开关流路的电磁阀V1，V2。在第一气液分离器11上设置检测中间浓度溶液温度的温度传感器T1。在稀溶液罐51上设置检测稀溶液罐51内的低浓度溶液的温度的温度传感器T3。
冷凝器30是多根直立带翅圆管，利用图中未示出的风扇冷却第二气液分离器21输送的水蒸汽并将其冷凝为水。在将由冷凝器30冷凝的水输送到双重管单元40的制冷剂供给管路31上设置了减压用的减压阀32和供给定量水的水泵P2。而且，在减压阀32的上游侧形成了分流的分流管管33在分流管路33上设置了制冷剂箱34，在该箱34的两端设置了电磁阀V3，V4，制冷剂箱34用于存贮从运行循环分离出的来自冷凝器30的水，并在减压阀32的下游侧汇合。在该制冷剂箱34上设置检测制冷剂箱34内的水量的液面检测传感器W。形成了稀释用流路35，在该稀释用流路35上设置了开关流路的电磁阀V5。
双重管单元40由冷水管和外管构成，冷水管构成使水在室内机内循环的流路，外管42同轴地套在冷水管局部外周上，并设置有多个翅片，在冷水管41和外管42之间形成蒸发吸收室43。在蒸发吸收室43上部的冷水管41外周上具有环状接水盘44，该接水盘44具有沿冷水管外表面喷淋水的多个喷淋孔，在其上方设置了向接水盘44内滴水的滴水喷嘴。同样，在外管42内周上具有环状溶液接受盘45，该接受盘45具有沿冷水管外表面喷淋高浓度溶液的多个喷淋孔，在其上方设置了向溶液接受盘45内下滴高浓度溶液的溶液喷淋喷嘴。
在冷水管41的蒸发吸收室43内的部分使用整个外表面上有纵横方向槽的带槽管。由于使用带槽管，因此水容易浸湿外表面且延迟下落并增加接触面积。同样在，对外管内表面进行喷砂加工使其表面更为粗糙，则溶液容易浸透下落速度放慢并增加的接触面积。
如图2的透视图及图3的截面图所示，双重管单元40的下部是这样构成的，其底面外周部分成台阶状降低，形成贮存沿外管内表面流下的低浓度溶液的溶液贮存腔46。该溶液贮存腔46上设置检测溶液温度的温度传感器T2。而且，该溶液贮存腔46的底面连接溶液循环路50，贮存的低浓度溶液流向稀溶液罐51内。另一方面，因台阶而增高的内周部分上设置了呈圆筒状的壁47，并形成贮存沿冷水管41的外周落下的水的制冷剂贮存腔48。制冷剂循环路49连接制冷剂贮腔48的底面上，而其另一端连接制冷剂供给路31，由泵P2将制冷剂贮腔48内的水输送到接水盘44内，再沿冷水管41外表面喷淋水。也就是说，由于形成了制冷剂贮腔38，因此没有蒸发的水不会与低浓度溶液混合，并可再次进行喷淋。这样，由于采用了能够使没有蒸发的水反复喷淋的构成，因为能够喷淋的水量显著地高于根据冷水管41外表面的传热面积从理论上求出的蒸发量多，所以能够提高冷水管41外表面上的可湿性等，有效地利用传热面积，提高蒸发效率。由于溶液罐46的低浓度溶液不直接与冷水管41接触，因此低浓度溶液的热量不容易传递给冷水管41，从而能防止冷却效率的下降。而且，由于溶液罐46的低浓度溶液不直接与制冷剂贮罐48接触，因此，低浓度溶液的热量也不容易传递给制冷剂贮罐48内的水。因此，低浓度溶液的热量低浓度溶液的热量不容易通过制冷剂贮罐48内的水传递给冷水管41，且能防止水在制冷剂贮罐48内蒸发。
另外，虽然图中未示出，但本实施例的吸收式制冷机具有多根双重管单元40。供给双重这单元40的水由分配器36分配，同样地，高浓度溶液由溶液分配器37分配。来自双重管单元40的水在水汇流部38汇合，同样地吸收了水蒸汽的低浓度溶液在溶液汇合器39内汇合。因此，泵P2就不需要了。
另外，还具有接受各种传感器的输入信号并同时向各种起动器输出驱动信号控制器60。下面描述控制器60所要完成的主要控制。
1)防溢流控制
因为制冷循环运行中的压力依第一气液分离器11，第二气液分离器21，蒸了吸收室43的顺序下降，所以由于该压力差使溴化锂水溶液顺利地循环。然而，运行刚刚开始之后，它们的压力基本上是一定的，因此溴化锂水溶液就不能顺利地循环，有可能出现溴化锂水溶液在第一气液分离器11及第二气液分离器21内溢流，并进入水蒸汽的流路内。为了防止这种现象的出现。在运行开始时，关闭电磁阀V1，V2，让第一气液分离器11及第二气液分离器21内的溶液入稀溶液箱51内。在温度传感器T3检测出稀溶液箱51内的溶液温度上升到规定的第一温度时刻，即在第一气液分离器11内的压力充分上升的时刻关闭电磁阀V1。此外，在溶液的温度上升到规定的第二温度的时刻，即第二气液分离器21内的压力充分上升的时刻关闭V2。因此，由于是在产生了足够的压力差之后进行循环，因此能够防止第一气液分离器11及第二气液分离器21的溢流。
2)温度控制
在装置内循环的溴化锂水溶液的平均浓度越高，越能提高制冷能力，因为在溶液温度较低的情况下，浓度增高时，溴化锂就会结晶析出，所以希望在溴化锂不结晶析出的高浓度下进行运转。因为溶液的温度随环境温度而变化，所以由温度传感器T2直接检测出溶液温度，根据检测了的出的温度，对改变装置内的溴化锂水溶液的平均浓度进行浓度控制。在本实施例中，与循环运转无关的水贮存在制冷剂箱34内，通过增减控制这些水量，来改变溶液的平均浓度。通过关闭电磁阀V4，打开电磁阀V3来增加制冷剂箱34的水量，同时关闭电磁阀V3，V4则水量保持一定，关闭电磁阀V3打开电磁阀V4，则可减少水量。而且，由液面检测传感器检测制冷剂箱34内的水位。例如，在温度传感器T2的检测温度高于基准温度时，由于处于最高水位，因此平均浓度增高，在未达到规定温度时，因处于中间水位，所以浓度变稀，因此即使环境温度变动，仍能将溴化锂水溶液保持在不结晶析出的高浓度状态下。
下面，说明本实施例的吸收式制冷机的动作。当运转开始时，泵P1，P2动作，燃烧器1点火开始燃烧。另外，打开电磁阀V1，V2，在温度传感器T3的检测温度上升到规定的第一温度的时刻关闭电源阀V1，在上升到规定的第二温度的时刻关闭电磁阀V2，对防溢流进行控制。
由高温再生器10加热的低浓度溶液在第一气液分离器11内被分离成水蒸汽和中浓度溶液。分离出的中浓度溶液在高温热交换器54内降温后，被供给到低温再生器20内，并被来自第一气液分离器11的水蒸汽再加热，在第二气液分离器21内分离成水蒸汽和高温度溶液。分离出的高浓度溶液在低温热交换器53内降温后由溶液喷淋喷嘴滴入溶液按受盘45内，从设置在溶液接受盘45上的多个喷淋孔沿外管42喷淋。
水蒸汽在冷凝器30内在受来自图中未示出的风扇送风作用而被冷却，冷凝成水。通过关闭电磁阀V3，使来自蒸发器30的水贮存在制冷剂贮罐34内，若液面检测传感器W检测出已贮存了规定的水量时，则关闭电磁阀V3。泵P2从冷凝器30将一定量的水输送至双重这单元40侧，并从水喷淋喷嘴下滴入按水盘44内，由设置在接水盘44上的多个喷淋孔沿冷水管外表面喷淋。这样，因为由泵P2输送一定流量的水，所以与压力变化无关，可由多个喷淋孔均匀地喷淋一定量的水。
喷淋在冷水管41外表面上的水下落时蒸发，从流过冷水管41内的循环吸收相当于气化潜热的热量后将其冷却。在图中未示出的室内机由在冷水管41内循环的循环水进行供冷运转。蒸发的水蒸汽直接被沿管外42内表面落下的高浓度溶液吸收。此时，虽然高浓度溶液在外管42内表面上产生吸收热，但由图中未示出的风扇的送风而冷却。吸收了水蒸汽成低浓度的溴化锂水溶液贮存在溶液罐46内，并流向稀溶液箱51。另一方面，没有蒸发的水贮存在制冷剂贮罐48内，由泵P2将其再次输送至接水盘44内。
另一方面，在温度传感器T2检测出的温度低于基准温度时，关闭电磁阀V4，泵P2将制冷剂箱34内的水供给双重管单元40而水量减少。在液面检测传感器W检测出水量减少到规定值时关闭电磁阀V4。这样，因制冷剂箱34内的水量减少，就能使溴化锂水溶液的平均浓度变稀。而且，因为从制冷剂箱34排出的水喷淋在冷水管41外表面上并蒸发，所以能够发挥制冷效果，与只和吸收液混合的构成相比，能够有效地利用能量。在温度传感器T2检测出的温度高于基准温度时关闭电磁阀V3，贮存来自蒸发器30的水。在液面检测传感器W检测出增加到规定量时关闭电磁阀V3。
运转停止后，进行以下的稀释运行，即关闭电磁阀V5，将制冷剂箱34内的水经稀释流路35被全部输送到稀溶液箱51内，而且，驱动泵P1使水循环，使装置内的溴化锂水溶液浓度变稀，但即使溶液的温度下降，仍不会出现结晶析出现象。
如上所述，采用本实施例的吸收式制冷机，就能够用双重管单元40作为蒸发器和吸收器，使装置小型化，而且，通过喷淋可蒸发量以上的水，没有蒸发的水再循环再喷淋，就可提高循环管外表面的可湿性等，有效地利用传热面积，在设计的余量小的情况下仍能得到足够的蒸发量，既能有效地利用能量又能使双重管更为紧凑而使装置更小。由于溶液罐46的溴化锂水溶液不直接接触冷水管41，因此能够确保溴化锂水溶液的热量不输送给冷水管41而防止冷却效率下降。此外，由于溶液罐46的溴化锂水溶液不直接接触制冷罐48，因此溴化锂水溶液的热量难以通过制冷剂贮罐48的水输送给冷水管41，同时，抑制了制冷剂贮罐48内水的蒸发，从而防止了制冷剂效率的下降。
由于其构成是利用共用的泵P2向接水盘44供给来自蒸发器30、制冷剂箱34、制冷剂贮罐48的水，因此不必设置多台水泵，从而可降低成本。而且，因为用代用的水泵P2控制流量，因此通过从多个喷淋孔均匀地喷淋定量的水。此外，由于通过水贮存在制冷剂箱34内来改变溴化锂水溶液的平均浓度，可以在溴化锂不结晶析出的高浓度下运行，因此能够提高冷却效率。而且，由于采用了将制冷剂箱34内的水向冷水管喷淋，发挥出制冷效果，能够有效地利用能量。
另外，在本实施例中，虽然运行过程中根据低浓度溶液的温度按二个阶段改变制冷剂箱34内的水量，但不限于此方法，例如也可按多阶段进行变化，或者连续地进行变化。另外不限低浓度溶液的温度，例如也可以根据环境温度来改变。
在本实施例中，虽然只进行供冷运行，但并不限于此运行。例如通过切换双重管单元40内的水和溴化锂水溶液的喷淋位置，则可以进行供暖运行。
在本实施例中，制冷剂用水，吸收液用溴化锂水溶液，但也可以用其它物质。
虽然以上说明了本发明的实施例，但本发明并不限这样的实施例，在不脱离本发明的范围内，可以采用各种不同的实施方式。
如上所述，根据本发明的吸收式制冷机，利用双重管构造使蒸发器和吸收器成一体，而使装置小型化，而且，喷淋的水量超过可蒸发的水量，而没有蒸发的水量反复循环和喷淋，就可以提高循环管外表面的可湿性等，有效地利用传热面积，因此在设计余量较小的情况下能够得到足够的蒸发量，既能有效地利用能量又可使装置更为小型。
此外，根据本发明的吸收式制冷机，由于采用使吸收液与循环管不接触的简单结构，从而能够防止冷却效率下降。
此外，根据本发明的吸收式制冷机，由于采用使吸收液与制冷剂贮罐不接触的简单结构，从而能够防止冷却效率下降。
根据本发明的吸收式制冷机，利用将制冷剂贮罐内的液态制冷剂输送到制冷剂喷淋装置的泵将由冷凝器冷凝生成的液态制冷剂输送到制冷剂喷淋装置，不必要设置多台泵，从而使结构简单、成本降低。用共用的泵控制流量能够使制冷剂喷淋装置的喷淋量保持稳定。
根据本发明的吸收制冷机，由于采用将制冷剂箱的液态制冷剂供给制冷剂喷淋装置并使其蒸发的构成，因此能够充分发挥制冷效果有效地利用能量。
根据本发明的吸收制冷机，由于共用泵，使结构简单，成本降低。用共用的泵控制流量，可以使制冷剂喷淋装置的喷淋量保持稳定。
Claims (8)
1、一种吸收式制冷机，包括：
使热制冷剂循环的循环管；
在部分上述循环管的外周上同轴地设置的外管；
在上述循环管和上述外管之间形成的在室内向该循环管外表面喷淋液态制冷剂的制冷剂喷淋装置，其特征在于还包括：
在上述室内向上述外管的内表面喷淋吸收制冷剂的吸收液的吸收液喷淋装置；
利用喷淋在上述循环管外表面上的液体制冷剂的蒸发来冷却在该循环管内循环的热介质，并由喷淋在上述外管内表面上的吸收液来吸收制冷剂蒸汽；
在与吸收液没有混合的状态下贮存虽然由上述制冷剂喷淋装置喷淋的但没有蒸发的液态制冷剂的制冷剂贮罐；
使上述制冷剂贮罐内的液态制冷剂流向上述制冷剂喷淋装置的制冷剂循环流路；和
设置在上述制冷剂循环流路上的用于将上述液态制冷剂输送到上述制冷剂喷淋装置的作为动力源的泵。
2、根据权利要求1所述的吸收式制冷机，其特征在于还具有：
防止由上述吸收液喷淋装置喷淋的吸收液接触上述循环管的防循环管接触装置。
3、根据权利要求2记载的吸收式制冷机，其特征在于还具有：
防止由上述吸收液喷淋装置喷淋的吸收液接触上述制冷剂贮罐的防接触制冷剂贮罐装置。
4、根据权利要求1-3中任一项记载的吸收式制冷机，其特征在于使用上述泵作为将由冷凝器冷凝生成的液态制冷剂输送给上述制冷剂喷淋装置的动力源。
5、根据权利要求1-3中任一项权利要求所述的吸收式制冷机，其特征在于还具有从吸收运行循环中分离出由冷凝器冷凝生成的部分液态制冷剂并贮存的制冷剂箱，和
6、根据权利要求4所述的吸收式制冷机，其特征在于还具有从吸收运行循环中分离出由冷凝器冷凝生成的部分液态制冷剂并贮存的制冷剂箱，和
向上述制冷剂喷淋装置供给上述制冷剂箱内的液体制冷剂并使其返回到吸收运行循环的供给装置。
7、根据权利要求5所述的吸收式制冷机，其特征在于还具有使用上述泵作为上述供给装置的动力源。
8、根据权利要求6所述的吸收式制冷机，其特征在于还具有使用上述泵作为上述供给装置的动力源。
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