JP2592014B2 - 吸収冷温水機 - Google Patents

吸収冷温水機

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JP2592014B2 JP3073751A JP7375191A JP2592014B2 JP 2592014 B2 JP2592014 B2 JP 2592014B2 JP 3073751 A JP3073751 A JP 3073751A JP 7375191 A JP7375191 A JP 7375191A JP 2592014 B2 JP2592014 B2 JP 2592014B2
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孝志 藤原
智之 村山
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、夏期には二重効用吸収
冷凍機として、冬期には一重効用吸収ヒートポンプとし
て使用することの出来る吸収冷温水機に関する。
【0002】
【従来の技術】従来の二重効用吸収冷凍機としては、例
えば特公昭60−24380号公報、特開昭62−18
6178号公報、特開昭63−25464号公報などが
知られているが、何れも二重効用/一重効用の切り換え
手段を有する装置ではない。
【0003】二重効用吸収冷凍機では、高温熱交換器と
低温熱交換器とを備えており、吸収液は高温再生器、高
温熱交換器、低温再生器および低温熱交換器を経由して
吸収器へと還流しているが、熱交換器の抵抗が大きいた
め、最近は吸収器から濃度の低い稀液を高温再生器に送
るための稀液用ポンプの他に、低温再生器と低温熱交換
器との間に濃液用ポンプを設置しているものがある。
【0004】しかし、吸収液の循環回路に稀液用と濃液
用に二台のポンプを組み込んだ冷温水機であっても、一
重効用運転に切り換えると、熱交換器を通過する際の抵
抗が大き過ぎるためと、一重効用運転は二重効用運転に
比べて再生圧力が低くなるために、熱交換器の抵抗に打
ち勝って吸収液を安定に循環させることが出来ないと云
う問題点があった。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】したがって、一重効用
運転と二重効用運転とを切り換えても冷媒吸収液を無理
なく循環して運転することの出来る冷温水機の開発が強
く望まれていた。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明は上記した従来技
術の課題を解決するためになされたもので、高温再生
器、低温再生器、凝縮器、蒸発器、吸収器、高温熱交換
器および低温熱交換器を配管接続して構成する二重効用
吸収冷凍機において、高温再生器から低温再生器および
弁(V1)を経由して凝縮器に開口する冷媒蒸気管を設
けると共に、高温再生器または前記蒸気管の低温再生器
入口側と凝縮器とを開閉を前記弁(V1)と逆に行う弁
(V2)を介して連通可能に設け、高温再生器から高温
熱交換器および前記弁(V1)と同様に開閉する弁(V
3)を経由して低温再生器に開口する中間液管の高温熱
交換器入口側と、低温再生器から濃液ポンプおよび低温
熱交換器を経由して吸収器に開口する濃液管の濃液ポン
プ吸入口側とを、前記弁(V2)と同様に開閉する弁
(V4)を介して連通可能に設けたことを特徴とする吸
収冷温水機であり、中間液管の高温熱交換器出口側と、
吸収器から低温熱交換器および高温熱交換器を経由して
高温再生器に開口する稀液管の高温熱交換器への入口側
とを、前記弁(V2)・(V4)と同様に開閉する弁
(V5)を介して連通可能に設けたことを特徴をする吸
収冷温水機である。
【0007】
【作用】本発明になる吸収冷温水機において、例えば夏
期に弁(V1)・(V3)を開け、弁(V2)・(V
4)を閉じると通常の二重効用モードで効率の良い冷房
運転に供することが出来る。
【0008】一方、例えば冬季に弁(V1)・(V3)
を閉じ、弁(V2)・(V4)を開けると、高温再生器
から吐出する中間液は濃液ポンプによって高温熱交換器
および低温再生器を迂回して、中間液管、弁(V4)お
よび低温熱交換器を経由して吸収器に送られるため、熱
交換器の抵抗が問題になることがない。凝縮器には高温
再生器で発生する冷媒蒸気が弁(V2)を介して直接送
り込まれ、凝縮器に配管してある水管を加熱する。この
水管を流れる水は、先に吸収器において吸収液が冷媒蒸
気を吸収する際の吸収熱で加熱されているため、高温再
生器からの冷媒蒸気による単なる加熱より熱効率に優れ
た一重効用ヒートポンプとして機能する。
【0009】上記一重効用ヒートポンプモードで弁(V
5)を僅かに開けておくと、吸収器から高温再生器に向
かって送られる稀液の一部が低温再生器で加熱された
後、弁(V5)を経由して高温熱交換器に送られるた
め、該高温熱交換器で中間液が結晶することがない。
【0010】
【実施例】例示した図1に基づいて第1の実施例を説明
すると、1は高温再生器、2は低温再生器、3は凝縮
器、4は蒸発器、5は吸収器、6は高温熱交換器、7は
低温熱交換器である。これらの機器自体は従来周知の二
重効用吸収冷凍機に使用されているものと変わるもので
はない。
【0011】11は吸収器5の底部に溜った稀液B1を
高温再生器1に送るための稀液管であり、吸収器5の出
口側にはポンプP1が設けられている。稀液B1は、吸
収器5において吸収液(例えばLiBr)が多量の冷媒(例
えば水)を吸収して吸収液濃度が薄くなった溶液であ
る。
【0012】12は高温再生器1において吸収液から分
離した冷媒蒸気A1を凝縮器3に導くための冷媒蒸気管
である。この冷媒蒸気管12は下流側が二本に分岐し、
一方の冷媒蒸気管12aは低温再生器2の内部を通り、
電磁弁V1を介して凝縮器3に開口し、他方の冷媒蒸気
管12bは電磁弁V2を介して凝縮器3に直接開口して
いる。また、冷媒蒸気管12とは別に高温再生器1から
凝縮器3に至る冷媒蒸気管を、この冷媒蒸気管に電磁弁
を設けても良い。
【0013】13は液状の冷媒Aを蒸発器4に導くため
の冷媒液管であり、凝縮器3で凝縮した冷媒Aと蒸発器
4の下に溜った冷媒Aとを蒸発器4の手前で合流し、蒸
発器4の上部に設けた散布手段21に供給可能に配管さ
れている、P2は、蒸発器4の底部に溜った冷媒Aを散
布手段21に送るためのポンプである。
【0014】14は、高温再生器1において稀液B1か
ら濃縮された中間液B2を低温再生器2に導くための中
間液管であり、高温熱交換器6および電磁弁V3を途中
に設けてある。そして、高温熱交換器6の入口側で吸収
液管路15に分岐し、電磁弁V4を介して濃液管16に
連通可能となっている。
【0015】前記濃液管16は、低温再生器2でさらに
濃縮された濃液B3を吸収器5の散布手段22に導くた
めのものであり、途中にポンプP3と低温熱交換器7と
を設けている。
【0016】31と32は共に熱媒体としての水を流す
管であり、水管31は吸収器5および凝縮器3の内部を
通って循環可能に、水管32は蒸発器4の内部を通って
循環可能にそれぞれ配管されている。そして、水管31
の凝縮器3出口側と水管32の蒸発器4出口側に、それ
ぞれの水温を測定するための温度センサー41と42が
設けられている。温度センサー41と42とは同時に測
定可能に配線しても良いし、別々に測定するように接続
することも可能であるが、スイッチ51の切り換えによ
って何れかの測定データに基づいて、コントローラー5
4の指令により電磁弁などの制御弁52を開閉し、ガス
バーナ53へのガス供給量を調節して燃焼を制御する機
構となっている。
【0017】上記構成になる本発明装置を夏期の冷房運
転に使用する場合には、電磁弁V2とV4を閉じ、電磁
弁V1とV3とを開け、温度センサー42によって制御
弁52を制御してガスバーナー53の火力を調節可能に
スイッチ51をセットし、ポンプP1、P2およびP3
それぞれを駆動して運転する。
【0018】高温再生器1においては稀液B1が所定の
条件、例えば内圧を700mmHgに制御して加熱されるた
め、例えば液温155℃で冷媒蒸気A1が発生し、吸収
液の濃度が例えば58%から61%に濃縮され、中間液
B2として中間液管14に吐出する。
【0019】中間液管14に流れ出た中間液B2は、高
温熱交換器6において稀液管11を高温再生器1の方向
に流れている稀液B1を例えば70℃から120℃に加
熱し、中間液B2自身は熱を奪われて例えば85℃まで
冷却され、電磁弁V3を経由して低温再生器2に入る。
【0020】低温再生器2に運ばれた中間液B2は、冷
媒蒸気管12を通って来た98℃の冷媒蒸気A1によっ
て加熱され、冷媒蒸気A2を発生して吸収液濃度が例え
ば63.6%に高まった濃液B3として濃液管16に吐
出する。濃液B3が濃液管16に吐出する時の温度は例
えば91.3℃になっている。一方、中間液B2を加熱
した冷媒蒸気A1は熱を奪われて凝縮し、液状となって
電磁弁V1を通り凝縮器3に入る。なお、低温再生器2
の内部は冷媒が中間液B2から蒸発し易いように、例え
ば内圧が56mmHgに減圧されている。
【0021】低温再生器2で発生し、凝縮器3に入って
来た冷媒蒸気A2とが水管31の内部を流れている水を
例えば37.5℃に加熱する。このとき、冷媒蒸気A2
自身は熱を奪われて凝縮し、電磁弁V1から入って来た
液状の冷媒A1と混合される。そして、例えば40℃で
冷媒液管13に吐出し蒸発器4に送られる。
【0022】一方、低温再生器2から濃液管16に吐出
した濃液B3は、低温熱交換器7を経由して吸収器5に
送られる。低温再生器2の内圧は前記したように例えば
56mmHgと低いが、ポンプP3によって送っているため
濃液B3は低温熱交換器7を難なく経由して吸収器5に
送り込まれる。そして、低温熱交換器7を通過する際
に、濃液B3が稀液管11の内部を流れている稀液B1
を例えば36℃から70℃に加熱し、濃液B3自身は9
1.3℃から52℃まで冷却される。
【0023】蒸発器4においては液状の冷媒Aが散布手
段21から散布され、吸収器5においては濃液B3が散
布手段22から散布される。蒸発器4と吸収器5とは、
従来装置と同様に冷媒Aの蒸気を透過するが、冷媒Aの
液体粒子を透過することのない微小間隙を持つエリミネ
ータ23を介して隣接している。しかも、内部が例えば
6.1mmHgに減圧されているため、散布された冷媒Aは
盛んに蒸発して冷媒蒸気A3となり、吸収器5に入って
ここで散布された濃液B3に吸収され稀液B1となる。
【0024】このように、蒸発器4で発生する冷媒蒸気
A3はエリミネータ23を通って隣りの吸収器5に入
り、ここで濃液B3に吸収されるため飽和圧力に達する
ことがない。したがって、冷媒Aは蒸発器4で盛んに蒸
発し、気化熱を奪って周囲の温度を下げる。このため、
蒸発器4内に導かれている水管32が冷却され、内部を
流れている水が例えば12℃から設定温度、例えば7℃
に冷却されるので、この冷水が冷房用の熱媒体として使
用される。
【0025】一方、吸収器5においては、エリミネータ
23を通って入って来た冷媒蒸気A3を濃液B3が吸収
する際に吸収熱が発生し、水管31の内部にある水を加
熱する。この水は凝縮器3に送られ、前記したように例
えば37.5℃まで加熱されるため、クーリングタワー
などに導いて例えば32℃まで冷却し、循環して再び冷
却水として使用する。
【0026】運転中、冷房負荷が大きくて水管32の蒸
発器4出口側の水温が設定の7℃より高くなった時に
は、コントローラー54の指示によって制御弁52を大
きく開口してガス供給量を増やし、ガスバーナー53の
火力を上げ冷媒蒸気A1を増加させる。冷媒蒸気A1の
発生量が増加すると、蒸発器4では冷媒Aの蒸発量が増
加して多量の気化熱が奪われるため冷却効果が大とな
り、水管32の蒸発器4出口側水温が低下する。逆に、
冷房負荷が小さいときには、ガスバーナー53の火力を
適宜下げて運転すれば設定水温が得られる。
【0027】次に、本装置を冬期に一重効用のヒートポ
ンプとして使用する例を図2に基づいて説明すると、こ
の場合には電磁弁V1とV3とを閉じ、電磁弁V2とV
4とを開け、温度センサー41によって制御弁52を制
御可能にスイッチ51をセットする。なお、二重効用運
転の場合と同様に機能する機器の説明は省略する。
【0028】高温再生器1で発生した冷媒蒸気A1は、
電磁弁V2を経由して凝縮器3に直接入り水管31を加
熱する。この加熱によって水管31の中を流れる水は所
定温度、例えば45℃まで加熱され、冷媒蒸気A1自身
は凝縮して温水となる。したがって、この場合の凝縮器
3は外観上は温水器であり、該凝縮器3から取り出す温
水が暖房の熱源として使用される。そして、暖房に使用
された後の温水は、例えば40℃まで温度が下がって再
び吸収器5に還流する。
【0029】高温再生器1から中間液管14に吐出する
中間液B2は、吸収器5に送られる。この場合、冷媒蒸
気A1が凝縮器3に直接送られているので、高温再生器
1で稀液B1を例えば100℃に加熱しても内圧は例え
ば80mmHgと低い。このため、この内圧だけでは吸収器
5に中間液B2を送り難いが、高温熱交換器6および低
温再生器2を迂回するための吸収液管路15を設けると
共に、この管路の下流側に当たり、且つ、低温熱交換器
7の入口側の濃液管16にポンプP3を設けてあるため
容易に送ることが出来る。
【0030】水管31を通して凝縮器3から取り出され
る温水は、吸収器5においても高温再生器1から送られ
た中間液B2が冷媒蒸気A3を吸収する際の吸収熱によ
って加熱されているため、単に高温再生器1で発生した
冷媒蒸気A1によって加熱した場合より熱効率が高い。
例えば、単なるボイラー加熱の場合のCOPは一般に
0.85前後であるが、本発明装置ではヒートポンプ機
能を利用しているため、COPは約1.2と高い。
【0031】図3は第2の実施例を示すものであり、図
1に示した実施例の装置に中間液管14の高温熱交換器
6出口側と、稀液管11の高温熱交換器6への入口側と
を、電磁弁V5を介して連通可能に設けたものである。
したがって、電磁弁V1とV3を閉じ、電磁弁V2とV
4とを開けて一重効用モードで暖房運転する場合に、V
5を僅かに開けておくと、吸収器5から高温再生器1に
向かって送られる稀液B1の一部が低温熱交換器7で例
えば77℃に加熱されたのち、電磁弁V5を経由して高
温熱交換器6に送られるため、冬期使用時において高温
熱交換器6で中間液が結晶化するようなことがない。
【0032】
【発明の効果】以上説明したように本発明になる装置に
よれば、冷房負荷の大きい夏期には二重効用モードで運
転を行い、冷房負荷のない冬期には一重効用のヒートポ
ンプとして暖房に供することが出来る。しかも、通常の
温水器を使用する暖房ではCOPはボイラーと同様0.
85前後であるが、本装置ではヒートポンプ運転となる
ためCOPは約1.2と大幅に向上し、年間を通じて省
エネルギー化が図られる。また、一重効用の暖房運転時
においても吸収液の循環がスムースに行われ、且つ、高
温熱交換器内での中間液の結晶化を完全に防止すること
も可能になった。
【図面の簡単な説明】
【図1】第1の本発明装置を冷房運転する時の説明図で
ある。
【図2】第1の本発明装置を暖房運転する時の説明図で
ある。
【図3】第2の本発明装置を暖房運転する時の説明図で
ある。
【符号の説明】
1 高温再生器 2 低温再生器 3 凝縮器 4 蒸発器 5 吸収器 6 高温熱交換器 7 低温熱交換器 11 稀液管 12 冷媒蒸気管 13 冷媒液管 14 中間液管 15 吸収液管路 16 濃液管 21 散布手段 22 散布手段 31 水管 32 水管 41 温度センサー 42 温度センサー 51 スイッチ 52 制御弁 53 ガスバーナ 54 コントローラー A 冷媒 A1 冷媒蒸気 B1 稀液 B2 中間液 B3 濃液 P1 ポンプ V1 電磁弁 V2 電磁弁 V3 電磁弁 V4 電磁弁
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 村山 智之 大阪府守口市京阪本通2丁目18番地 三 洋電機株式会社内 (72)発明者 池田 澄雄 大阪府守口市京阪本通2丁目18番地 三 洋電機株式会社内 (56)参考文献 特開 昭58−31264(JP,A) 特開 昭63−25464(JP,A) 特開 昭58−140576(JP,A)

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 高温再生器、低温再生器、凝縮器、蒸発
    器、吸収器、高温熱交換器および低温熱交換器を配管接
    続して構成する二重効用吸収冷凍機において、高温再生
    器から低温再生器および弁(V1)を経由して凝縮器に
    開口する冷媒蒸気管を設けると共に、高温再生器または
    前記蒸気管の低温再生器入口側と凝縮器とを開閉を前記
    弁(V1)と逆に行う弁(V2)を介して連通可能に設
    け、高温再生器から高温熱交換器および前記弁(V1)
    と同様に開閉する弁(V3)を経由して低温再生器に開
    口する中間液管の高温熱交換器入口側と、低温再生器か
    ら濃液ポンプおよび低温熱交換器を経由して吸収器に開
    口する濃液管の濃液ポンプ吸入口側とを、前記弁(V
    2)と同様に開閉する弁(V4)を介して連通可能に設
    けたことを特徴とする吸収冷温水機。
  2. 【請求項2】 中間液管の高温熱交換器出口側と、吸収
    器から低温熱交換器および高温熱交換器を経由して高温
    再生器に開口する稀液管の高温熱交換器への入口側と
    を、弁(V2)・(V4)と同様に開閉する弁(V5)
    を介して連通可能に設けたことを特徴をする請求項1記
    載の吸収冷温水機。
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