JP2001147053A - ２段２重効用吸収冷凍機 - Google Patents

２段２重効用吸収冷凍機

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Abstract

(57)【要約】 【課題】 液保有量を低減して小型化を図るとともに、
安全確実に液循環がなされて負荷応答性の良い２段２重
効用吸収冷凍機を提供する。 【解決手段】 高温再生器１Ａ、低温再生器１Ｂ、凝縮
器２、第１蒸発器３Ａ、第１吸収器４Ａ、第２蒸発器３
Ｂ、第２吸収器４Ｂ、液熱交換器、溶液循環ポンプ６
Ｃ、冷媒ポンプ７Ａ、７Ｂ、溶液散布ポンプ６Ｂなどを
動作的に配管接続してなり、第１吸収器４Ａを冷却する
冷熱媒体よりも低温の冷熱媒体で第２吸収器４Ｂを冷却
するようにしてなる塩類水溶液を吸収液とする２段２重
効用吸収冷凍機において、第２吸収器４Ｂの液溜部を第
１吸収器４Ａの液溜部よりも上部に配置する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、冷凍、空気調和に
利用される水冷媒、塩類水溶液を吸収液とする２段２重
効用吸収冷凍機に係り、特に、３℃ないし−１０℃程度
の低温度利用に適する２段２重効用吸収冷凍機に関す
る。
【０００２】
【従来の技術】２段２重効用吸収冷凍機は、高温再生
器、低温再生器、凝縮器、第１蒸発器、第１吸収器、第
２蒸発器、第２吸収器、液熱交換器、溶液循環ポンプ、
冷媒ポンプ、溶液散布ポンプなどを動作的に配管接続し
てなり、第１または第２吸収器の希溶液を濃縮する際、
高温再生器と低温再生器との２重効用吸収冷凍サイクル
で濃縮している。ここで、第２吸収器は第１吸収器より
も低圧で作動し、第２蒸発器は第１蒸発器よりも低温の
冷水またはブラインを生成する。低温発生が可能な２段
２重効用吸収冷凍サイクルは、例えば特開平７−１３９
８４４号公報に記載されている。第２蒸発器と第２吸収
器とを有し、第２吸収器を第１蒸発器で生成した低温媒
体で冷却するようにした２段２重効用吸収サイクルであ
る。第２蒸発器には水冷媒の凍結防止を図るため、吸収
液を混合した混合冷媒が使用されている。蒸発器内の冷
媒中に吸収液を混入することにより凍結防止を図るもの
として、例えば特公昭５８−１５７０３号公報、特開平
７−１３９８４４号公報、特開昭５５−１６２５６５号
公報、特開昭６０−１０３２６８号公報、特開昭６０−
１０３２６９号公報などが挙げられる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】上記従来技術の２段２
重効用吸収冷凍機において、第１吸収器及び第２吸収器
の液溜部の配置関係については特に述べられていない。
ここに、吸収冷凍機は、液保有量を増加させるとその吸
収液濃度を適正にするための冷媒保有量も多くなり、冷
媒溜部の容積が大きくなって大型化するばかりでなく、
負荷応答性も低下する。また、吸収液である塩類水溶
液、例えば臭化リチウム水溶液（ＬｉＢｒ水溶液）は高
濃度に濃縮されたまま冷却すると結晶固化してしまう
が、そのようなトラブル時でも運転継続できるサイクル
循環構成が望まれている。
【０００４】本発明の第１の目的は、機器を小型化で
き、原価低減を図ることができる２段２重効用吸収冷凍
機を提供することにある。本発明の第２の目的は、負荷
応答性が良く、サイクルの安定を早めることができる２
段２重効用吸収冷凍機を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明に係る２段２重効用吸収冷凍機の発明の構成
は、第１蒸発器、第１吸収器、第２蒸発器、第２吸収
器、溶液循環ポンプを有し、前記第１吸収器を冷却する
冷熱媒体よりも低温の冷熱媒体で第２吸収器を冷却する
塩類水溶液を吸収液とする２段２重効用吸収冷凍機にお
いて、前記第２吸収器の液溜部を第１吸収器の液溜部よ
りも上部に配置するものである。
【０００６】上記目的を達成するため、本発明に係る２
段２重効用吸収冷凍機の他の発明の構成は、第２蒸発器
の冷媒が吸収液を含む混合冷媒であって、該混合冷媒の
濃度検出手段、第１蒸発器からの液冷媒供給制御手段を
有し、前記第２吸収器の液溜部を第１吸収器の液溜部よ
りも上部に配置するものである。
【０００７】さらに好ましくは、前記第２吸収器の液溜
部に液面検出手段を設け、所定の液面以上にあるように
第１吸収器から第２吸収器へ流れる液流量を制御する制
御手段を設けるものである。
【０００８】また、前記第２吸収器の液溜部に液面検出
手段を設け、第２吸収器の液溜部の液面が所定以下にな
ったとき第２吸収器の溶液循環ポンプを停止させるもの
である。
【０００９】さらにまた、前記第２吸収器の液ポンプサ
クション側と第１吸収器の液ポンプサクション側とを連
通する連通管を配設するものである。
【００１０】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図１
ないし図４を参照して説明する。図１は、本発明の２段
２重効用吸収冷凍機に係る第１の実施例の系統図であ
る。２段２重効用吸収冷凍機は、高温再生器１Ａ、低温
低温再生器１Ｂ、凝縮器２、第１蒸発器３Ａ、第２蒸発
器３Ｂ、第１吸収器４Ａ、第２吸収器４Ｂ、液熱交換器
５Ａ、５Ｂ、５Ｃ、溶液散布ポンプ６Ａ、６Ｂ、溶液循
環ポンプ６Ｃなどを配管接続し、冷媒及び吸収液の循環
経路を形成している。
【００１１】高温再生器１Ａには冷媒を吸収して濃度の
薄くなった希溶液を都市ガスなどの燃焼ガス、排ガス、
蒸気などで加熱沸騰させるための伝熱面ＨＡが配置され
ており、低温再生器１Ｂには高温再生器１Ａで発生した
冷媒蒸気の凝縮潜熱を熱源として溶液を加熱沸騰させる
伝熱面ＨＢが配置されている。高温再生器１Ａで発生し
た冷媒蒸気は、低温再生器１Ｂの吸収液を加熱して凝縮
液化されて液冷媒になり、凝縮器２に導入される。低温
再生器１Ｂで発生した冷媒蒸気も凝縮器２に導入され、
伝熱面３２内を流れる例えば冷却塔等から送られて来る
冷却水ＣＷで冷却され、凝縮液化されて液冷媒になる。
【００１２】凝縮器２で生成された液冷媒は、冷媒導管
１０を介して第１蒸発器３Ａの冷媒液溜部８Ａに導入さ
れる。この導入された冷媒液は、冷媒散布ポンプ７Ａに
より伝熱管３１Ａ上に散布されて蒸発し、冷媒蒸気はエ
リミネ−タを経由して第１吸収器４Ａに導かれる。ま
た、第１蒸発器３Ａで生成された温度の低い冷熱媒体に
よって第２吸収器４Ｂを冷却できるように、第１蒸発器
３Ａの伝熱管３１Ａと第２吸収器４Ｂの伝熱管３０Ｂと
を循環水ポンプ２７を介して熱的に連結している。この
ため、第１蒸発器３Ａで得られた低温の冷媒の蒸発潜熱
により第２吸収器４Ｂ内の伝熱管３０Ｂが冷却される。
【００１３】第１蒸発器３Ａの冷媒液溜部８Ａの液冷媒
は、冷媒散布ポンプ７Ａにより流入量制御手段である電
動弁１８を経由し、混合冷媒液溜部８Ｂの混合冷媒散布
ポンプ７Ｂのポンプサクション側に導入される。流速の
速い混合冷媒散布ポンプ７Ｂのポンプサクション側で冷
媒を吸収液に混合させることにより、濃度差のある両媒
体の混合が速やかに行われ、濃淡電池形成による腐蝕や
氷の形成を防止している。
【００１４】混合冷媒液溜部８Ｂ中の混合冷媒は、混合
冷媒散布ポンプ７Ｂにより第２蒸発器３Ｂ中の伝熱管３
１Ｂ上に散布されて蒸発し、該伝熱管３１Ｂ内を流れる
水（もしくはブライン）を冷却する。なお、混合冷媒液
溜部８Ｂの吸収液濃度は、濃度検出器２４により検出さ
れ演算されて電動弁１８の開閉を制御する。また、混合
冷媒液溜部８Ｂの混合冷媒量は液面検出手段２８により
検出されて演算され、適正濃度であるのに液保有量が少
ないと判断された場合には、吸収液が何らかの原因で流
出して不足している場合であるから、 吸収液を補給するように警告表示する。もしくは、メ
ンテナンス会社にデ−タを通信手段を介して連絡する。
これにより、混合冷媒液溜部８Ｂに吸収液を補給する。
または、 吸収液、例えば溶液循環ポンプ６Ａの吐出側から分岐
した溶液配管を混合冷媒散布ポンプ７Ｂのポンプサクシ
ョン側に接続し、途中に溶液流量制御手段３４、フィル
タ３５、銅イオン除去手段３６を配置して、サイクルの
吸収液を導入することにより混合冷媒液溜部８Ｂに吸収
液を補給する。
【００１５】以上のようにして、混合冷媒液溜部８Ｂの
液面を適正に保ち、かつ、混合冷媒濃度を適正に保つこ
とができるので、冷媒凍結や混合冷媒散布ポンプ７Ｂの
空転を防止でき、安全確実に運転を継続することができ
る。
【００１６】一方、再生器１Ａ、１Ｂで冷媒蒸気を発生
して濃縮された吸収液は、溶液熱交換器５Ａ、５Ｂで希
溶液と熱交換して低温になり、濃溶液導管１２を経由し
て第１吸収器４Ａに送られ、溶液散布ポンプ６Ａにより
第１吸収器４Ａの伝熱管３０Ａ上に散布され管内を流れ
る冷却水により冷却される。これとともに、吸収液は第
１蒸発器３Ａで蒸発した冷媒蒸気を吸収して薄くなる。
第１吸収器４Ａの薄くなった吸収液は液溜部２５Ａを流
下し、溶液散布ポンプ６Ｂにより溶液導管１４、低温液
熱交換器５Ｃを経由して第２吸収器４Ｂに送られ、伝熱
管３０Ｂ上に散布されて第１蒸発器３Ａからの冷媒の蒸
発潜熱により冷却される。また、第２蒸発器３Ｂからの
冷媒蒸気を吸収して希釈されてさらに薄い希溶液とな
り、伝熱管３０Ｂの管群下部に配置した液流抽気手段２
９を流下し、その際に不凝縮ガスを巻き込む。さらに、
希溶液は溶液循環ポンプ６Ｃにより、低温液熱交換器５
Ｃ、希溶液導管１３、溶液熱交換器５Ｂ、５Ａを経由し
て再生器１Ａ、１Ｂに送られる。
【００１７】以上のように、２段２重効用吸収冷凍サイ
クルが構成さるが、本実施例では、第２吸収器４Ｂを第
１吸収器４Ａよりも高い位置に配置しているので、第２
吸収器３Ｂの液溜部２５Ｂは、負荷運転中のサイクルの
吸収液濃度が高濃度になっている条件では、ほとんど溶
液のない状態になる。これにより、 希溶液を主として保有する液溜部を、第１吸収器４Ａ
の液溜部２５Ａにすることができる。液溜部２５Ａの吸
収液濃度は、第２吸収器４Ｂで生成される溶液よりも濃
い中間濃度なので、第２吸収器４Ｂの液溜部２５Ｂに溶
液を保有するよりも冷媒の保有量が少なくてすむ。水
（もしくはブライン）の温度を低く、あるいは冷却水Ｃ
Ｗの温度が高い場合はサイクルを高濃度側にシフトさ
せ、冷媒液溜部８Ａに貯留する冷媒量を増大させる。そ
の際、液溜部２５Ａの液保有量が減少して高濃度にな
る。もちろん、第２吸収器４Ｂの濃度も濃くなり液溜部
２５Ｂにある濃度も濃くなるので、この分の冷媒も冷媒
溜部８Ａに貯留させる。
【００１８】このため、第２吸収器４Ｂの液溜部２５Ｂ
の液量は少なく、冷媒保有量を少なくできる。したがっ
て、機器を小型化でき、負荷応答性を向上できるととも
に、原価低減をできる、という効果がある。さらに、 第１吸収器の液溜部２５Ａの下方に設置した液散布ポ
ンプ６Ｂのポンプサクション側と第２吸収器の液溜部２
５Ｂの下方に設置した液散布ポンプ６Ｃのポンプサクシ
ョン側とを連通管１５でつなぐことにより、第２吸収器
の液溜部２５Ｂがほとんど溶液がなくなった状態でも、
液ポンプ６Ｃの空転を防止でき安定して運転をすること
ができる、という効果がある。
【００１９】図２は、本発明の２段２重効用吸収冷凍機
に係る第２の実施例の系統図である。図１の実施例と同
様の構成要素には同一符合を付けて説明は省略する。本
実施例が図１の実施例と異なるところは、第２蒸発器及
び第２吸収器を第１蒸発器及び第１吸収器の上方に設置
したことである。本実施例によれば、吸収冷凍機の設置
面積を小さくすることができる。
【００２０】図３は、本発明の２段２重効用吸収冷凍機
に係る第３の実施例の系統図である。図１の実施例と同
様の構成要素には同一符合を付けて説明は省略する。本
実施例が図１の実施例と異なるところは、図１の連通管
１５に代えて、第２吸収器の液溜部２５Ｂに液面検出手
段４０を配置し、所定の液面以上にあるように溶液散布
ポンプ６Ｂを制御するものである。本実施例によれば、
溶液循環ポンプ６Ｃの空転を防止し、安定した運転をす
ることができる。
【００２１】図４は、本発明の２段２重効用吸収冷凍機
に係る第４の実施例の系統図である。図１の実施例と同
様の構成要素には同一符合を付けて説明は省略する。本
実施例が図１の実施例と異なるところは、図１の溶液導
管１５に代えて、第２吸収器の液溜部２５Ｂに液面検出
手段４０を配置し、液面が所定の位置以下になったこと
を検出すると溶液循環ポンプ６Ｃを停止させるものであ
る。本実施例によれば、溶液循環ポンプ６Ｃの空転を防
止し、安定した運転をすることができる。
【００２２】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
希溶液を主として保有する液溜部を、第１吸収器の液溜
部にすることができ、濃度を中間濃度で保有することが
できるのでサイクル運転範囲に応じて冷媒保有量を少な
くでき、このため、機器を小型化でき、原価低減を図る
ことができる２段２重効用吸収冷凍機を提供することが
できる。また、本発明によれば、冷媒保有量を低減でき
るので、負荷応答性が良好になり、サイクルの安定を早
めることができる２段２重効用吸収冷凍機を提供でき
る。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の２段２重効用吸収冷凍機に係る第１の
実施例の系統図である。
【図２】本発明の２段２重効用吸収冷凍機に係る第２の
実施例の系統図である。
【図３】本発明の２段２重効用吸収冷凍機に係る第３の
実施例の系統図である。
【図４】本発明の２段２重効用吸収冷凍機に係る第３の
実施例の系統図である。
【符号の説明】
１Ａ…高温再生器、１Ｂ…低温再生器 ２…凝縮器 ３Ａ…第１蒸発器、３Ｂ…第２蒸発器 ４Ａ…第１吸収器、４Ｂ…第２吸収器 ５Ａ…高温液熱交換器、５Ｂ…中温液熱交換器、５Ｃ…
低温液熱交換器 ６Ａ…溶液散布ポンプ、６Ｂ…溶液散布ポンプ、６Ｃ…
溶液循環ポンプ ７Ａ…冷媒散布ポンプ、７Ｂ…混合冷媒散布ポンプ ８Ａ…冷媒溜部、８Ｂ…混合冷媒溜部 １０、１１…冷媒導管 １２…濃溶液導管 １３…希溶液導管 １４…溶液導管 １５…連通管 １８…冷媒流量制御手段 ２４…濃度検出器 ２５Ａ…第１吸収器の液溜部、２５Ｂ…第２吸収器の液
溜部 ２７…循環水ポンプ ２８…液面検出器 ２９…液流抽気手段 ３０Ａ、３０Ｂ、３１Ａ、３１Ｂ、３２…伝熱管 ３３…配管 ３４…溶液流量制御手段 ３５…フィルタ ３６…銅イオン除去手段 ４０…液面検出器 ＨＡ、ＨＢ…伝熱面 ＣＷ…冷却水
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｆ２５Ｂ 15/00 ３０６ Ｆ２５Ｂ 15/00 ３０６Ｒ Ｆターム(参考） 3L093 AA01 BB12 BB13 BB29 BB31 BB37 CC01 CC03 DD06 DD09 EE09 EE21 EE22 GG04 GG07 HH02 HH03 HH08 JJ02 JJ06 KK01 KK03 KK07 MM07

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 第１蒸発器、第１吸収器、第２蒸発器、
    第２吸収器、溶液循環ポンプを有し、前記第１吸収器を
    冷却する冷熱媒体よりも低温の冷熱媒体で第２吸収器を
    冷却する塩類水溶液を吸収液とする２段２重効用吸収冷
    凍機において、 前記第２吸収器の液溜部を第１吸収器の液溜部よりも上
    部に配置することを特徴とする２段２重効用吸収冷凍
    機。
  2. 【請求項２】 第１蒸発器、第１吸収器、第２蒸発器、
    第２吸収器、溶液循環ポンプを有し、前記第１吸収器を
    冷却する冷熱媒体よりも低温の冷熱媒体で第２吸収器を
    冷却する塩類水溶液を吸収液とする２段２重効用吸収冷
    凍機において、 前記第２蒸発器の冷媒が吸収液を含む混合冷媒であっ
    て、該混合冷媒の濃度検出手段、第１蒸発器からの液冷
    媒供給制御手段を有し、前記第２吸収器の液溜部を第１
    吸収器の液溜部よりも上部に配置することを特徴とする
    ２段２重効用吸収冷凍機。
  3. 【請求項３】 前記第２吸収器の液溜部に液面検出手段
    を設け、所定の液面以上にあるように第１吸収器から第
    ２吸収器へ流れる液流量を制御する制御手段を設けたこ
    とを特徴とする請求項１もしくは２に記載の２段２重効
    用吸収冷凍機。
  4. 【請求項４】 前記第２吸収器の液溜部に液面検出手段
    を設け、第２吸収器の液溜部の液面が所定以下になった
    とき第２吸収器の溶液循環ポンプを停止させることを特
    徴とする請求項１もしくは２に記載の２段２重効用吸収
    冷凍機。
  5. 【請求項５】 前記第２吸収器の液ポンプサクション側
    と第１吸収器の液ポンプサクション側とを連通する連通
    管を配設することを特徴とする請求項１もしくは２に記
    載の２段２重効用吸収冷凍機。
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