JP2522982B2 - 空冷式吸収冷凍機 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （イ）産業上の利用分野 本発明は空冷式吸収冷凍機の改良に関する。

（ロ）従来の技術 空冷式吸収冷凍機の従来の技術として、例えば実公昭
47-19967号公報や特開昭57-198969号公報などにみられ
るように、空冷式凝縮器から蒸発器へ至る冷媒液管路に
減圧弁〔膨張弁〕を備えたものがある。

（ハ）発明が解決しようとする課題 上記した従来の空冷式吸収冷凍機においては、外気温
が低いときに運転した場合〔例えば春や秋などに運転し
た場合〕、その起動時、凝縮器での冷媒の凝縮量は多く
なるため蒸発器での冷媒の必要量を十分に満たし得る冷
媒液が生成される反面、凝縮器内圧および発生器内圧の
上昇が遅くなるため発生器側から吸収器側へ吸収液が殆
んど流れないという弊害を招きやすく、その結果として
起動時の立上り性能が著しく悪くなる問題があった。ま
た、従来のものにおいては、外気温の変動に伴なう発生
器側から吸収器側への吸収液流量の変動が大きくなりや
すいため、冷凍性能の安定性に欠ける問題もあった。

本発明は、起動時の立上り性能に秀れ、かつ、冷凍性
能に対する外気温の変動による影響の度合を軽減し得る
空冷式吸収冷凍機の提供を課題としたものである。

（ニ）課題を解決するための手段 本発明は、吸収冷凍機の空冷式凝縮器から蒸発器へ至
る冷媒液管路の途中に制御弁を設け、この制御弁の開度
を凝縮器もしくは発生器内の圧力検出器の信号により調
節する構成としたものである。

（ホ）作用 本発明の吸収冷凍機においては、空冷式凝縮器内圧が
低いときには制御弁を閉方向へ制御して凝縮器内の冷媒
液位を高くする一方、内圧が高いときには制御弁を開方
向へ制御して凝縮器内の液位を低くする作用がある。そ
して、液位が高くなって凝縮器の外気との伝熱面積が減
るに伴ない冷媒蒸気の凝縮量が減ると共に凝縮器および
発生器の気相部の容積が小さくなることによりこれら器
内圧が上昇する一方、液位が低くなるに伴ない逆に器内
圧は降下する。それ故、吸収冷凍機の起動時に外気温が
低くて空冷式凝縮器の内圧が低い場合、制御弁を全閉す
ることにより、凝縮器および発生器内の圧力を急速に上
昇させて発生器から吸収器へ吸収液を、起動後、短時間
のうちに流すことができ、立上り性能を向上させること
ができる。

また、本発明の吸収冷凍機においては、外気温の変化
に伴なう空冷式凝縮器内の温度、蒸気圧の変化に対し、
凝縮器内圧を検出しつつ前記制御弁を制御して器内の液
位を上下させることにより、換言すれば、凝縮器と発生
器との気相部容積を増減させることにより、これら機器
の気相部の圧力を一定の範囲内に保つ作用がある。そし
て、本発明の空冷式吸収冷凍機においては、従来のもの
にくらべ、外気温の変動に伴なう空冷式凝縮器および発
生器内の圧力変動の幅を小さくすることができ、発生器
から吸収器への吸収液流量の変動幅も小さくすることが
できる。したがって、従来の空冷式吸収冷凍機にくら
べ、冷凍出力や冷凍温度などのハンチングを小さくで
き、安定した性能を発揮させることができる。

（ヘ）実施例 第１図は本発明による空冷式吸収冷凍機の一実施例を
示した概略構成説明図である。

第１図において、（１）は直焚発生器、（２），
（３）はそれぞれ第1,第２空冷式凝縮器、（４），
（５）はそれぞれ第1,第２空冷式吸収器、（６），
（７）はそれぞれ第1,第２空冷式蒸発器、（８）は溶液
熱交換器、（９）は気液分離器であり、（10）は希吸収
液用ポンプである。

第１吸収器（４）と第１蒸発器（６）は気状冷媒用ダ
クト（11）で結ばれる一方、第２吸収期（５）と第２蒸
発器（７）が気状冷媒用ダクト（12）で結ばれ、第１と
第２の蒸発器・吸収器ユニットが形成されている。

（13），（14）はそれぞれ吸収器（４），（５）の伝
熱管の水平部周縁に吸収液を滴下する散布器で、ここか
ら滴下された吸収液は伝熱管内壁に沿って流下しつつ管
内の気状冷媒を吸収する。そして、ポンプ（15）付きの
管路（16）で吸収器（４）の伝熱管底部と吸収器（５）
の散布器（14）とが結ばれ、また、希吸収液用ポンプ
（10）付きの管路（17）で吸収器（５）の伝熱管底部と
溶液熱交換器（８）の希液入口とが結ばれる一方、この
濃液出口と吸収器（４）の散布器（13）とが管路（18）
で結ばれている。なお、吸収器の伝熱管外壁にはフィン
が設けてある。

また、発生器（１）と気液分離器（９）とは揚液用管
路（19）で結ばれ、かつ管路（20）で発生器（１）の希
液入口と溶液熱交換器（８）の希液出口とが結ばれる一
方、この濃液入口と気液分離器（９）の濃液出口とが管
路（21）で結ばれ、気液分離器（９）の気相部と第1,第
２凝縮器（２），（３）とはダクト（22），（23）で結
ばれている。なおまた、凝縮器の伝熱管外壁にもフィン
が設けてある。

（24）は気液分離器（９）と第２吸収器（５）の底部
を結ぶＵ字状のオーバーフロー管であり、これと希吸収
液用ポンプ（10）吐出側の管路（17）とが開閉弁（V_A）
付きの管路（25）で結ばれて気液分離器（９）と第２吸
収器（５）との液封用の希吸収液がオーバーフロー管
（24）に供給できるようになっている。なお、オーバー
フロー管（24）は吸収器（５）底部と接続する代りに希
吸収液用ポンプ（10）吸込み側の管路（17）と接続して
も良い。

（26）は第１蒸発器（６）の下方であって第１吸収器
（４）底部の上方に配備した冷媒液溜であり、これと第
1,第２凝縮器（２），（３）の底部とが管路（27），
（28）および凝縮冷媒の合流用の管路（29）によって結
ばれる一方、冷媒液溜（26）と第1,第２蒸発器（６），
（７）の底部とがそれぞれ未気化冷媒の流下用の管路
（30）、Ｌ字状管路（31）によって結ばれている。な
お、管路（30）をＬ字状に形成しても良いことは勿論で
ある。また、（32）は第２蒸発器（７）の上方に配備し
た冷媒液用の小型タンクであり、これと第1,第２蒸発器
（６），（７）の冷媒液導入口とがそれぞれ冷媒液流下
用の管路（33），（34）で結ばれ、かつ、冷媒液溜（2
6）底部とタンク（32）とが冷媒液用ポンプ（35）付き
の管路（36）で結ばれている。なお、図示していない
が、管路（33），（34）には液封用のＵ字状部を形成し
ても良い。なおまた、（37）はタンク（32）内に設けた
堰であり、（38）はタンク（32）の気相部とダクト（1
2）とを連通させた管路である。尤も、管路（38）を設
けていなくても運転に大きな支障はない。

第1,第２蒸発器（６），（７）の伝熱管はほぼ水平に
配置されており、図示していないが、これら伝熱管内に
は網状のウィックが挿入されていてその毛管現象により
管内壁面に沿って冷媒液膜が形成されるようになってい
る。なお、これら伝熱管を冷媒液の上流側から下流側へ
下方に傾斜させても良い。また、蒸発器の伝熱管にはフ
ィンが設けてある。

なお、図示していないが、吸収器（４），（５）の伝
熱管にも、その管内壁面に沿う螺旋状の線材を挿入して
も良い。

（Ｂ）は発生器（１）のバーナー、（39）は発生器
（１）の燃焼ガス通路、（40）はバーナー（Ｂ）への燃
料供給路、（V_F）は燃料制御弁であり、この弁は例えば
蒸発器出口側の空気温度を検出するサーモスタット〔図
示せず〕などの信号で制御されるようになっている。ま
た、（Ｌ）は冷媒液溜（26）に備えた電極式液面リレー
などの液面制御器で、これにより冷媒液用ポンプ（35）
の発停制御や吐出制御が行われる。かつまた、（41）は
冷媒液溜（26）と第１吸収器（４）の液溜り部とを結ん
だ冷媒ブロー用管路であり、この管路には例えば吸収液
の希釈運転時に開かれる弁（V_R）が配備されている。な
お、（42），（43）はそれぞれダクト（11），（12）に
設けたエリミネーターであり、（44），（45），（46）
はそれぞれ管路（16），（17），（36）に設けたダンパ
ー型開閉弁である。

（47）は蒸発器側に配備した送風機で、これにより冷
房用空気が第２蒸発器（７）から第１蒸発器（６）へと
シリーズに流れるようになっている。また、（48）は吸
収器、凝縮器側に配備した送風機で、これにより第1,第
２吸収器（４），（５）へ同じ温度レベルの外気がパラ
レルに供給され、これら吸収器および凝縮器（２），
（３）を通過して合流した空気が再び外へ放出されるよ
うになっている。

（Ｓ）は発生器（１）および凝縮器（２），（３）の
気相部（49）に備えた圧力センサーであり、（Ｖ）は冷
媒液用の管路（29）に備えた制御弁である。（Ｃ）は制
御弁（Ｖ）および圧力センサー（Ｓ）と電気配線で結ん
だコントローラーで、このコントローラーは圧力センサ
ー（Ｓ）の信号を受けつつ制御弁（Ｖ）の開度調節の制
御信号を発する。ちなみに、センサー（Ｓ）の検出圧力
が下限設定値〔例えば70mmHg〕未満であるときには弁
（Ｖ）は全閉される一方、検出圧力が上限設定値〔例え
ば100mmHg〕以上であるときには弁（Ｖ）は全開され、
また、検出圧力が下限設定値〜上限設定値の範囲内にあ
るときには弁（Ｖ）の開度は０〜100％の範囲内で比例
制御される。

次に、発生器（１）および空冷式凝縮器（２），
（３）の気相部（49）に設けた圧力センサー（Ｓ）の信
号を受けつつ制御弁（Ｖ）の開度を上述のように制御す
るコントローラー（Ｃ）の備えられた空冷式吸収冷凍機
〔以下、本機という〕の運転動作例を説明する。

バーナー（Ｂ）を点火して本機の運転を開始したと
き、その直後において機内は外気温に近く、気相部（4
9）の圧力は70mmHgよりも低いので、弁（Ｖ）は全閉さ
れている。バーナー（Ｂ）は点火後、発生器（１）内で
吸収液は次第に昇温しつつ冷媒蒸気が発生し、この冷媒
蒸気は空冷式凝縮器（２），（３）へ流れ、外気と熱交
換して液化する。この冷媒液の流れは全閉されている弁
（Ｖ）でせき止められているため、凝縮器（２），
（３）内の冷媒液位が次第に上昇する。そのため、気相
部（49）の容積およびこの気相部内の冷媒蒸気と外気と
の熱交換面積が次第に減少する。一方、発生器（１）で
の冷媒蒸気の発生量は次第に増える。従って、気相部
（49）の圧力が急速に高くなる。それ故、本機において
は、バーナー（Ｂ）の点火後、短時間で吸収液が発生器
（１）から溶液熱交換器（８）を経由して第１吸収器
（４）へ流れるようになる。そして、気相部（49）の圧
力が70mmHgまで上昇すると弁（Ｖ）が開かれ、凝縮器
（２），（３）から蒸発器（６），（７）側へ冷媒液が
流されるようになり、本機の定常運転に移る。なお、図
示していないが、吸収液用のポンプ（15）の発停および
吐出量制御を弁（Ｖ）の制御と同様にコントローラー
（Ｃ）で行なっても良い。

このように、本機においては、その起動時、気相部
（49）の圧力が所定の値〔70mmHg〕に上昇するまで凝縮
器側から蒸発器側への冷媒液の流れをせき止める制御を
行うので、この制御を行なわない従来の空冷式吸収冷凍
機にくらべ、バーナー（Ｂ）の点火後、短時間で気相部
（49）の圧力を上昇させて発生器側から吸収器側へ吸収
液を流すことができ、定常運転への移行を早めることが
できる。特に、外気温が低いとき、従来のものにくらべ
立上り時間が大幅に短縮される。

また、本機においては、その定常運転中、外気温の変
化や冷房負荷の増減に対するバーナー（Ｂ）の燃焼量制
御などの影響で気相部（49）の温度、圧力が変化すると
き、その圧力を検出しつつコントローラー（Ｃ）で弁
（Ｖ）の開度を調節して気相部（49）の容積及び冷媒蒸
気と外気との熱交換面積を増減させることにより、気相
部（49）内の圧力変動を70〜100mmHgの範囲に保つ。こ
のため、発生器（１）と吸収器（４），（５）との間の
吸収液の循環量の変動が所定の範囲内に保たれる。ま
た、発生器（１）の冷媒再生温度のハンチングも小さ
い。

これに対し、気相部（49）の容積を増減させない従来
の空冷式吸収冷凍機においては、本機にくらべ、気相部
（49）の圧力変動の幅がはるかに大きくなり、吸収液循
環量のハンチングが大きくなる。特に、外気温が著しく
低くなったときやバーナー（Ｂ）の燃焼量を大幅に減ら
したときなどには、気相部（49）の圧力が過度に降下
し、発生器から溶液熱交換器を経て吸収器へ至る吸収液
の流れが止まり、冷凍サイクルを生成しなくなるケース
もある。

したがって、従来の空冷式吸収冷凍機においてはその
運転中の外気温の変化などの影響で冷凍出力や冷房用空
気の温度に大きなハンチングを生じる欠点があるのに対
し、本機においてはこれらハンチングを小さくでき、安
定した冷凍性能を発揮できる利点がある。

（ト）発明の効果 以上のとおり、本発明は、空冷式吸収冷凍機の発生器
および空冷式凝縮器の気相部の圧力を検出しつつ凝縮器
から蒸発器側への冷媒液流量を調節して凝縮器内の冷媒
液位を上下させることにより、発生器と空冷式凝縮器と
の気相部の容積および凝縮器内の冷媒蒸気と外気との熱
交換面積を変えて発生器内圧を所定の範囲内に保つよう
にしたものであるから、空冷式吸収冷凍機の運転中の吸
収液循環量の変動幅を小さくして冷凍出力や冷風温度の
ハンチングを小さくする効果をもつ。

また、空冷式吸収冷凍機の起動時には、発生器内圧を
短時間に所定の値まで高めて定常運転への移行を早め
得、立上り性能を向上させることもできる。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明の一実施例としての空冷式吸収冷凍機の概
略構成説明図である。 （１）……発生器、（２），（３）……第1,第２空冷式
凝縮器、（４），（５）……第1,第２空冷式吸収器、
（６），（７）……第1,第２蒸発器、（８）……溶液熱
交換器、（10），（15）……ポンプ、（16），（17），
（18），（19），（20），（21）……管路、（22），
（23）……ダクト、（26）……冷媒液溜、（27），（2
8），（29）……管路、（30），（31）……管路、（3
2）……タンク、（33），（34）……管路、（35）……
ポンプ、（36）……管路、（Ｓ）……圧力センサー、
（Ｃ）コントローラー、（Ｖ）……制御弁。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭63−176966（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−134178（ＪＰ，Ａ) 実開 昭58−188560（ＪＰ，Ｕ)

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】発生器、空冷式凝縮器、空冷式吸収器、蒸
   発器、溶液熱交換器などの機器を配管接続して冷媒およ
   び吸収液の循環路を形成した空冷式吸収冷凍機におい
   て、その凝縮器から蒸発器へ至る冷媒液流路の途中に制
   御弁を備えると共に、凝縮器もしくは発生器の気相部あ
   るいは発生器から凝縮器へ至る冷媒蒸気通路に圧力検出
   器を備え、かつ、この検出器の信号により上記制御弁の
   開度を調節する制御器を備えたことを特徴とする空冷式
   吸収冷凍機。