CN1203284C

CN1203284C - 吸收式冷暖气装置

Info

Publication number: CN1203284C
Application number: CNB021035660A
Authority: CN
Inventors: 市川和马; 武藤刚
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 2001-02-14
Filing date: 2002-02-07
Publication date: 2005-05-25
Anticipated expiration: 2022-02-07
Also published as: EP1233240A2; CN1370967A; JP2002243302A; KR20020066984A; DE60206429D1; DE60206429T2; EP1233240A3; KR100745114B1; US6598415B2; EP1233240B1; JP4062479B2; US20020108390A1

Abstract

本发明的吸收式冷暖气装置，具有用于将在冷凝器9中冷凝了的制冷剂供给到蒸发器1的第1管路9b、用于将吸收器2内的吸收剂溶液送到再生器3的第2管路7b、及从第1管路分支的分支管路9a。具有用于选择性地将分支管路9a连通到第2管路7b的止回阀17。还具有容许从吸收器2向再生器3的流动的第2止回阀V3，止回阀V3、17相互在下游侧合流。止回阀V3、17一体形成，可用三通阀构成，该三通阀具有作为由压力差偏倚而对各阀孔进行开闭的阀体的球(自由球)。开始起动时和完全冷凝运行时，止回阀17打开，止回阀V3关闭。因此，冷凝器的制冷剂从管路9a经过热交换器12流入到再生器3。

Description

吸收式冷暖气装置

技术领域

本发明涉及一种可按冷气运行、热泵暖气运行、及直焰加热暖气运行这样3个模式运行的吸收式冷气装置，特别是涉及可迅速切换到直焰加热暖气运行并且可在最佳状态下进行冷气运行和热泵运行的吸收式冷暖气装置。

背景技术

近年来，对不仅能进行冷气运行而且可利用由吸收器吸取的热进行热泵暖气运行的吸收式冷暖气装置的需求日渐高涨。该热泵暖气具有随着外气温度下降而使从外气吸热的效率下降的特性。日本特公平6-97127号示出在外气温度较低的场合可进行直焰加热暖气运行以代替热泵暖气运行的装置。

本申请人提出的日本特开平10-197008号说明书中，公开了可简单地切换冷气运行、热泵暖气运行、及直焰加热暖气运行这样3种模式的吸收式冷暖气装置。在该作为参考的冷暖气装置中，构成制冷剂的闭循环回路，即，如在热泵暖气运行时产生暖气不足，则由再生器加热，将抽出的高温的制冷剂蒸汽送到冷凝器，使其与冷却水管接触而冷凝，然后，再环流到再生器。这样，由再生器抽出的制冷剂蒸汽由冷凝器完全冷凝，另一方面，冷凝后的制冷剂不从冷凝器返回到蒸发器，所以，停止热泵暖气运行，切换到直焰加热暖气运行。

另外，本申请人提出的日本特开平10-267448号说明书公开了一种吸收式冷暖气装置，其中，从冷凝器通过精馏器使制冷剂环流到再生器，所以，设置可使制冷剂从冷凝器自由落下到精馏器的专用环流路。

在设置了专用的环流路的上述吸收式冷暖气装置中，为使制冷剂环流增加了管路，还增加了接头部分，所以，对于确保真空度很重要的这种系统来说不理想。因此，可考虑到从冷凝器溢流的制冷剂直接倒流至精馏器上部。然而，需要使得在直焰加热暖气运行时以外不发生上述溢流地增大冷凝器内的制冷剂的存储量。为此，从切换到直焰加热暖气运行到产生溢流较费时间，在实际上开始直焰加热运行之前产生时间延迟。储存于冷凝器的制冷剂由于仅是储存，不对运行起作用，所以，在储存到溢流之前所耗费的能量被浪费掉。

另外，起动开始时，制冷剂溶液在冷凝器中储存了较多的量，但在产生某种程度的压力差之前该制冷液不流入到蒸发器。因此，此期间从吸收器循环到再生器的溶液的浓度较高，可能在再生器内使吸收剂溶液过度浓缩。即，在再生器中成为空烧状态。为此，必须投入多余的制冷剂溶液以在起动开始时在蒸发器内确保足够量的制冷剂液。

发明内容

本发明的目的在于提供一种吸收式冷暖气装置，该吸收式冷暖气装置可使冷气运行和热泵运行时的运行状态良好，同时，可迅速地切换到直焰加热暖气运行。

本发明提供一种吸收式冷暖气装置，具有收容制冷剂的蒸发器、由吸收剂溶液吸收在上述蒸发器中发生的制冷剂蒸汽的吸收器、对上述吸收剂溶液进行加热将制冷剂蒸汽抽出并使该吸收剂溶液中的吸收剂浓度恢复的再生器、从再生器将抽出的上述制冷剂蒸汽送到冷凝器的制冷剂蒸汽通道、及使上述制冷剂蒸汽冷凝后供给到上述蒸发器的冷凝器，可选择冷气运行、热泵暖气运行或直焰加热暖气运行；其特征在于：具有用于将由上述冷凝器冷凝后的制冷剂供给到上述蒸发器的第1管路、用于将上述吸收器内的吸收剂溶液送到上述再生器的第2管路、从上述第1管路分支的分支管路、设置在上述分支管路上并且容许从上述冷凝器经由上述分支管路向再生器的流动的第1止回阀、设置在上述第2管路上并且容许从上述吸收器到上述再生器的流动的第2止回阀，上述第1和第2止回阀相互在下游侧汇合。

按照第1特征，当由上述切换装置将上述分支管路连通到第2管路时，冷凝器内的制冷剂通过分支管路流入到第2管路，送到再生器。另外，当分支管路与第2管路的连通被切断时，制冷剂通过第1通道流入到蒸发器。

按照第1特征，当运行开始时和直焰加热暖气运行时等吸收器的压力比冷凝器侧低时，第2止回阀关闭，阻止了从吸收器向再生器的溶液的流入。另一方面，当热泵暖气运行时，在吸收器侧的压力比冷凝器侧高的运行状态下，第1止回阀关闭，防止了从冷凝器到再生器的制冷剂的流入。

另外，本发明的第2特征在于：上述第1和第2止回阀一体形成，同时，在该第1和第2止回阀的下游侧合流点配置单一的可动阀体，该可动阀体由分别连接到上述第1和第2止回阀的输入孔的流体压力差朝其可动范围两端中的任一方偏倚，当处于该可动范围的一端时，关闭上述第1止回阀，当处于另一端时，关闭上述第2止回阀。

按照第2特征，由于可共用第1和第2止回阀的阀体，所以，可使构造简化。另外，由流体的压力差使阀体偏倚，选择性地开放第1和第2止回阀，所以，不需要驱动阀体的执行机构。

附图说明

图1为示出构成本发明实施形式的冷暖气装置的构成的图。

图2A、图2B为设于从冷凝器将制冷剂送到再生器的管路的止回阀的断面图。

图3A、图3B为止回阀的变形例的断面图。

具体实施方式

下面参照附图详细说明本发明。图1为示出本发明一实施形式的吸收式冷暖气装置的要部构成的系统框图。在蒸发器1中作为制冷剂收容三氟乙醇(TFE)等氟化醇，在吸收器2作为包含吸收剂的溶液收容二甲基咪唑烷酮等的DMI衍生体。在该场合，上述制冷剂不限于氟化醇，只要是非冻结范围较宽的即可，溶液也不限于DMI衍生体，只要是非结晶范围宽的、具有比上述制冷剂高的常压沸点而且可将其吸收的即可。

蒸发器1和吸收器2通过蒸发(制冷剂)通道相互进行流体连接，当将其空间保持在例如30mmHg左右的低压环境下时，蒸发器1内的制冷剂蒸发，制冷剂蒸汽如图2中由双重箭头示出的那样，通过上述通道进入到吸收器2内。通过由吸收器2内的吸收剂溶液吸收该制冷剂蒸汽，进行吸收冷冻动作。在上述蒸发通道中配置冷却器(热交换器)18。

首先，当将燃烧器7点火，由再生器3提高吸收器2内的溶液浓度(燃烧器、再生器、及溶液浓缩将在后面说明)时，则吸收器2内的溶液吸收制冷剂蒸汽，由该制冷剂的蒸发所产生的潜热冷却蒸发器1内。在蒸发器1内设置由泵P4使冷水通过的管路1a。管路1a的一端(在图中为出口端)连接于第1四通阀V1的#1开口，其另一端(在图中为入口端)连接到第2四通阀V2的#1开口。制冷剂由泵P1引导至设于蒸发器1内的喷洒装置1b，喷洒到上述冷水通过的管路1a上。上述制冷剂从管路1a内的冷水吸走蒸发热，成为制冷剂蒸汽，另外，上述冷水的温度下降。制冷剂蒸汽通过配置于蒸发通道的冷却器18流入到吸收器2。蒸发器1内的制冷剂除由泵P1引导至上述喷洒装置1b外，其一部分还通过过滤器4送到精馏器6的顶部附近。在作为蒸发器1与过滤器4间的放泄管线的管路1c设置流量调节阀V5。作为流过管路1a的冷水，最好使用乙二醇或丙二醇水溶液。

当由吸收器2的吸收剂溶液吸收上述制冷剂蒸汽时，吸收热使该溶液的温度上升。上述溶液的温度越低、溶液中的吸收剂浓度越高，则该溶液的吸收能力越低。因此，为了控制该溶液的温度上升，在吸收器2的内部设置管路2a，在该管路2a流过冷却水。管路2a的一端(在图中为出口端)通过冷凝器9内后，通过泵P3连接到第1四通阀V1的#2开口，管路2a的另一端(在图中为输入端)连接到第2四通阀V2的#2开口。作为通过管路2a的冷却水，使用与上述冷水相同的水溶液。

溶液由泵P2引导至设于吸收器2内的喷洒装置2b，喷洒到管路2a上。结果，由通过管路2a的冷却水使溶液冷却，另一方面，冷却水的温度上升。吸收器2内的溶液吸收制冷剂蒸汽，使该吸收剂浓度下降，则吸收能力下降。因此，由再生器3和精馏器6从吸收剂溶液分离产生制冷剂蒸汽，提高溶液中的吸收剂溶液，使吸收能力恢复。为此，由吸收器2吸收制冷剂蒸汽而稀释的溶液即稀溶液由上述泵P2通过管路7b和止回阀(第2止回阀)V3送到精馏器6，并流下到再生器3。再生器3具有加热上述稀溶液的燃烧器7。该燃烧器7使用气体燃烧器，但也可为任何形式的加热装置。由再生器3加热而抽出制冷剂蒸汽从而提高了浓度的溶液(浓溶液)通过管路7a和控制阀V4返回到上述吸收器2，由上述喷洒装置2b喷洒到管路2a上。

由再生器3产生的上述制冷剂蒸汽通过在精馏器6内上升时与在精馏器6内流下的溶液充分接触，使混入的微量的吸收剂溶液成分充分分离，然后，送到冷凝器9。由冷凝器9冷却而冷凝后的制冷剂通过管路9b，经由冷却器18和减压阀(流量控制阀)11返回到蒸发器1，由喷洒装置1b喷洒到管路1a上。上述冷却器18为配置于上述蒸汽通道的1种热交换器，由从冷凝器9回流的暖的制冷剂加热混合于由蒸发器1产生的制冷剂蒸汽中的制冷剂雾，促进其气化，另一方面，使回流到蒸发器1的上述制冷剂的温度下降。

从冷凝器9将制冷剂返回到蒸发器1的管路9b分支到在止回阀V3的下游与管路7b汇合的管路9a。在分支管路9a上设置容许制冷剂从冷凝器9流入管路7b的止回阀(第1止回阀)17。管路9a形成在直焰加热暖气运行时制冷剂从冷凝器9环流到再生器3的回路的一部分。在各运行模式下的止回阀V3和止回阀17的作用如后所述。

从冷凝器9供给到蒸发器1的回流制冷剂的纯度极高，但在其中混入极少量的吸收剂成分由长时间的运行循环而累积，难以避免蒸发器1内的制冷剂的纯度逐渐下降。因此，如上述那样，从蒸发器1通过过滤器4将制冷剂的极少一部分供给到精馏器6，与从再生器3产生的制冷剂蒸汽一起再次经过用于提高纯度的循环。上述过滤器4起到防止混入到制冷剂中的灰尘和锈等堵塞精馏器6内的充填材料管路而成为功能下降的原因。

由设于连接吸收器2与精馏器6的管路7a、7b中间的热交换器12使从再生器3出来的管路7a中的高温浓液与从吸收器2出来的管路7b中的稀溶液进行热交换而冷却，然后，送到吸收器2进行喷洒。另一方面，由热交换器12预加热的稀溶液被送到精馏器6。这样，提高了热效率，但也可通过设置用于将回流的上述浓液的热传递到从吸收器2或冷凝器9出来的管路2a内的冷却水的热交换器(图中未示出)，进一步使回流到吸收器2的浓溶液的温度下降，进一步提高冷却水温度。

在用于使上述冷水或冷却水与外气进行热交换的显热交换器14设置管路4a，在室内机15设置管路3a。管路3a、4a的各一端(在图中为入口端)连接到第1四通阀V1的#3、4开口，其另一端(在图中为出口端)连接到第2四通阀V2的#3、4开口。室内机15设置在运行冷暖气的室内，设置有共用于冷风或热风的吹出的风扇10和吹出口(图中未示出)。上述显热交换器14设置于室外，由风扇19强制地进行与外气的热交换。图中的符号T1、T3、T9、T14、T15为温度传感器，符号L1、L2、L9为液面传感器，符号PS1、PS9为压力传感器。

在由热泵进行暖气运行时，使第1和第2四通阀V1、V2分别切换到连通各#1和#4开口、连通#2和#3开口那样的位置地进行控制。这样，由泵P3将在吸收器2和冷凝器9内被加热的管路2a内的冷却水引导至室内机15的管路3a，进行室内的暖气运行。

在由上述热泵进行暖气运行时，如外气温度极低，则不易从外气吸取热量，暖气能力降低。在这样的外气温度条件时，停止热泵循环运行，转移到使由再生器3产生的制冷剂蒸汽在与冷凝器9之间环流的直焰加热暖气运行。这样，由在冷凝器9内将燃烧器7的加热热量以良好的效率传递到管路2a的冷却水的直焰加热暖气运行，使上述冷却水升温，提高暖气能力。

当外气温度降低、暖气能力不足时，隔断从冷凝器9到达蒸发器1的制冷剂的管路9b和从再生器3到吸收器2的浓液的管路7a，使热泵循环停止。当使热泵循环停止时，由后述那样的止回阀17、V3的动作使由冷凝器9冷凝的制冷剂通过管路9b、9a、7b返回到再生器3。

从热泵运行向直焰加热暖气运行的切换即管路7a、9b的隔断，可通过在室内外的适当部位(例如显热交换器14的近旁)设置温度传感器T14而在检测到的温度在预定值以下时自动进行。外气温度下降到预定值以下可由暖气负荷的大小判定。关于暖气负荷的运算和向直焰加热运行的切换由本申请人提出的申请的日本特开平9-318183号和特开平10-185344号等说明书详细说明。这些内容记载在这里援用，包括到本说明书中。

下面，说明各运行模式的止回阀V3和止回阀17的动作。图2A、图2B为一体组装止回阀V3和止回阀17的三通阀的断面图，图2A示出热泵暖气运行时的状态，图2B示出直焰加热暖气运行时即完全冷凝时和运行开始时的状态。在图2A的热泵运行时，止回阀17的冷凝器9侧的压力PS1例如为350乇(Torr)。另一方面，加在止回阀V3的吸收器2侧的压力PS2例如为450乇。由于在压力PS2加上在热交换器12的压力损失量，压力PS2比压力PS1高。因此，在该场合，打开止回阀V3，容许从吸收器2到再生器3的稀溶液的流入，关闭止回阀17，禁止从冷凝器9向再生器3的制冷剂的流入。

与此不同，如图2B所示那样，当进行直焰加热暖气运行时和运行开始时，加在止回阀V3上游侧的压力PS2例如为20乇左右，与加在止回阀17的冷凝器9侧的压力PS1(例如350乇)相比时极低。这是压力PS2处于吸收器2的饱和压力或蒸发器1的饱和压力近旁的原因。因此，在该场合，止回阀V3关闭，禁止从吸收器2向再生器3的稀溶液的流入，止回阀17打开，容许从冷凝器9向再生器3的制冷剂的流入。

这样，当起动开始时，通过管路9a、7b将冷凝器9的制冷剂送到再生器3，如为稳定运行，则管路9a关闭，冷凝器9的制冷剂被送到蒸发器1。另外，如将运行模式从热泵运行切换到直焰加热暖气运行，则冷凝器9的制冷剂通过管路9a、7b送到再生器3。即，切换装置不使用驱动执行机构，由冷凝器9侧和吸收器2侧的压力差自动地打开分支管路9a，形成适合于各运行模式的制冷剂和吸收剂的回路。

切换上述制冷剂等的管路的装置如图2A、图2B那样，不限于通过一体组合具有作为可动部的阀体的止回阀V3和止回阀17而获得的装置。图3为由单一的可动部切换管路的阀装置的断面图，图3A和图3B分别为热泵暖气运行时和直焰加热暖气运行时即完全冷凝时和运行开始时的状态。在阀装置21收容作为可在该阀装置21内自由移动的阀体(可动阀体)的球即自由球22，该球22如图3A所示那样向左偏倚时，则闭锁与冷凝器9相连的孔21a，开放与吸收器2相连的孔21b。另外，如球22如图3B那样向右偏倚时，与吸收器2相连的孔21b关闭，开放与冷凝器9相连的孔21a。

即，如图3A、图3B所说明的那样，热泵运行时吸收器2侧的压力PS2比冷凝器9侧的压力PS1高，所以，球22朝孔21a侧偏倚，关闭孔21a。该移动容许来自吸收器2的稀溶液的流入，但防止制冷剂从冷凝器9通过分支管路9a流入到再生器3。另一方面，当直焰加热暖气运行时和运行开始时，由于吸收器2侧的压力PS2比冷凝器9侧的压力PS1低，所以，球22朝孔21b侧偏倚，关闭孔21b。由该移动阻止来自吸收器2的稀溶液的流入，代之，可使制冷剂从冷凝器9通过分支管路9a流入到再生器3。

按照第1-第2项发明，在运行开始时和直焰加热暖气运行时等吸收器的压力比冷凝器侧低时，第2止回阀关闭，阻止从吸收器到再生器的溶液的流入。另一方面，热泵暖气运行时，在吸收器的压力比冷凝器侧高的运行状态下，第1止回阀关闭，阻止从冷凝器向再生器的制冷剂的流入。

特别是按照第2发明，由系统内的压力差使阀体工作，切换管路，所以，不需要阀的驱动执行机构，构造简化。

由于由切换装置从冷凝器送到再生器，所以，与从冷凝器使制冷剂溢流的情形不同，具有以下优点。即，在直焰加热暖气运行中，由于处理比精馏操作时量大得多的溶液，所以，溢流多，当适应这一点地设定精馏器的尺寸等时，不能适合于精馏操作。与此不同，按照本发明，可仅考虑适合于精馏操作地构成精馏器。

由于没有必要在冷凝器中储存制冷剂直到溢流，所以，可使冷凝器小型化，减少系统内的制冷剂的量，防止溢流之前的能量的无效投入。

Claims

1.一种吸收式冷暖气装置，具有收容制冷剂的蒸发器、由吸收剂溶液吸收在上述蒸发器中发生的制冷剂蒸汽的吸收器、对上述吸收剂溶液进行加热将制冷剂蒸汽抽出并使该吸收剂溶液中的吸收剂浓度恢复的再生器、从再生器将抽出的上述制冷剂蒸汽送到冷凝器的制冷剂蒸汽通道、及使上述制冷剂蒸汽冷凝后供给到上述蒸发器的冷凝器，可选择冷气运行、热泵暖气运行或直焰加热暖气运行；其特征在于：具有用于将由上述冷凝器冷凝后的制冷剂供给到上述蒸发器的第1管路、用于将上述吸收器内的吸收剂溶液送到上述再生器的第2管路、从上述第1管路分支的分支管路、设置在上述分支管路上并且容许从上述冷凝器经由上述分支管路向再生器的流动的第1止回阀、设置在上述第2管路上并且容许从上述吸收器到上述再生器的流动的第2止回阀，上述第1和第2止回阀相互在下游侧汇合。

2.根据权利要求1所述的吸收式冷暖气装置，其特征在于：上述第1和第2止回阀一体形成，同时，在该第1和第2止回阀的下游侧汇合点配置单一的可动阀体，该可动阀体由分别连接到上述第1和第2止回阀的输入孔的流体压力差朝其可动范围两端中的任一方偏倚，当处于该可动范围的一端时，关闭上述第1止回阀，而当处于另一端时，关闭上述第2止回阀。