JP3151448B2 - 冷媒管理装置 - Google Patents

冷媒管理装置

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Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、吸収式の空気調和
に関し、特に、吸収式の冷暖房機で用いられる冷媒管理
装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】周知のように、吸収式の冷暖房装置で
は、冷媒は、処理において適切に使用可能な溶液を提供
するように、多量の冷媒を吸収することができる吸収溶
液とともに用いられる。特定の運転条件において、装置
を効率的に運転するのに必要な冷媒の量は変動し得る。
通常は、このような運転のピーク時における需要に対応
することができるように、充分な量の冷媒が装置に蓄え
られている。利用可能な冷媒の量が減少してしまうと、
冷媒ポンプでキャビテーションが生ずるか、もしくは吸
収溶液の結晶化が起こるおそれがある。
【０００３】ピーク時の負荷要求を満たすように、吸収
式装置に冷媒を過剰に蓄えることもできるが、このよう
な方法は、空間を占有するだけでなく経済的にも実際的
ではない。
【０００４】東京都所在のエバラが有する未審査の昭和
６２年特許願第１７８８５８号には、装置の凝縮器と装
置の蒸発器との間の液体冷媒の重力流れが、吸収器から
出る溶液の温度などの装置に関連する特定の検出条件に
応じて制御される吸収器が開示されている。液体冷媒用
の貯水池が凝縮器内に設けられており、通常の運転条件
において、第１の流路を通じて冷媒が蒸発器へと供給さ
れる。通常の量以上の冷媒が要求される運転条件が検出
されると、貯水池内の第２の流路が開口し、凝縮器の貯
水が蒸発器まで導かれる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】この装置によって、吸
収式機械における冷媒管理に関連するいくつかの問題が
解決されるが、凝縮器ユニットにおいて比較的大きい冷
媒貯蔵領域が要求される。また、貯水が蒸発器へ導かれ
るように貯水池を設ける必要があるので、貯水池を装置
のより実際的で便利な位置に再配置することができる柔
軟性が少ない。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明の目的は、吸収式
冷暖房装置における冷媒管理を向上する装置によって達
成され、この装置では、凝縮器が蒸発器の上側に取り付
けられており、凝縮器で凝縮された液体冷媒が蒸発器の
噴射装置へと重力によって供給されるとともに、この噴
射装置を通して蒸発器管路上に噴射される。蒸発器サン
プから液体冷媒を導くとともに、この液体冷媒を供給管
路を通して蒸発器噴射装置へと送り戻すために冷媒ポン
プが配置されており、送り戻された液体冷媒は、蒸発器
で再使用される。受液タンクがブリード管路を通して冷
媒供給管路に接続されており、蒸発器噴射装置に供給さ
れる冷媒の一部がこのタンクに供給される。戻り管路が
タンクの上部に接続されており、この管路によって、戻
り管路の高さを超えてタンクに収集された冷媒が蒸発器
サンプに戻るようになっている。遠隔操作のパージバル
ブを含むドレン管路がタンクの底部に設けられており、
このパージバルブが開かれると、タンクの内容物が蒸発
器サンプに排出され、タンク内の冷媒が直ちに装置で利
用可能となる。弁の動作は、追加の冷媒が利用可能であ
ることが要求される特定の装置条件に従って配置された
マイクロプロセッサによって制御され、これにより、装
置の効率のよい運転が提供されると同時に装置のポンプ
のキャビテーションや吸収溶液の望ましくない結晶化が
防がれる。
【０００７】
【発明の実施の形態】まず、図１を参照すると、ニュー
ヨーク州、シラキュース所在のキャリアコーポレイショ
ンが現在製造しているタイプの二段式の吸収式冷暖房装
置１０の概略図が示されている。この機械は、より大き
い主要セクション１２と、この主要セクションの一方側
に隣接して配置された、より小さい第２のセクション１
３を含む。装置の主要セクション１２は、垂直に配置さ
れるとともに離間された一対のチューブシート１４，１
５を含み、これらのチューブシートは、装置の支持構造
体の重要な部分を構成する。第２のより小さいセクショ
ン１３は、高温の再生器とバーナとを含み、このバーナ
は、第２の低温の再生器、凝縮器、蒸発器、及び一対の
溶液熱交換器とともに装置の主要セクション１２内に収
容された装置の吸収器から再生器へと送られる溶液を加
熱する。種々のコンポーネントの熱交換器チューブは、
２つのチューブシート１４，１５と軸方向に整列するよ
うに固定されており、これらのチューブシートに溶接さ
れた漏れのない適切なシェル内に密閉される。
【０００８】次に、図２を参照すると、図１に示した装
置内に組み込まれた吸収式装置のコンポーネントが概略
的に示されている。装置の冷房モードでの運転に関して
サイクル動作を説明するが、サイクルを調整して装置を
暖房モードでも運転可能とすることができるのは当業者
には明らかであろう。本発明の装置は、水を冷媒として
用いるとともに、水に対して高い親和性を有する臭化リ
チウムを吸収溶液として用いる。
【０００９】装置は、共通のシェル２１内に並んで配置
された蒸発器１９と吸収器２０とを含む。処理で使用さ
れる液体冷媒は、蒸発器１９で蒸発し、冷却物質から熱
を吸収する。冷却物質は、冷却水管路２３を通って蒸発
器１９を通過する。蒸発器１９で蒸発した冷媒は、吸収
器２０に送られ、ここで処理での使用に適した溶液を形
成するように吸収溶液と混合される。吸収処理で生じた
熱は、水管路２４によって吸収器２０から取り除かれ
る。
【００１０】冷媒を多く含む希溶液は、溶液ポンプ２５
によって吸収器２０から導かれる。この希溶液は、吐出
管路２９を通って第１の低温の溶液熱交換器２７及び第
２の高温の溶液熱交換器２８を順に通過する。後でより
詳細に説明するが、希溶液は、装置で使用される２つの
再生器から吸収器２０に送り戻される濃溶液と熱交換を
行うように関連づけられ、再生器へと流れるに従って希
溶液の温度が上昇する。
【００１１】低温の溶液熱交換器２７から出た後に、希
溶液の一部は低温溶液管路３１を通って低温の再生器３
６へと送られる。残る希溶液は、吐出管路２９を通って
高温の溶液熱交換器２８を通過するとともに高温の再生
器１６まで送られる。図２には示していないが、高温の
再生器１６内の希溶液は、溶液から冷媒を蒸発させて除
去するためにバーナによって熱せられる。蒸発した水蒸
気は、蒸発器管路３５を通して、装置の凝縮器３８とと
もにシェル３７内に配置された低温の再生器３６へと送
られる。ここでは、残りの希溶液が加熱されて、その内
部に含まれる冷媒が高温の冷媒によって蒸発し、高温の
再生器１６の蒸気凝縮水とともに装置の凝縮器３８へと
送られる。凝縮器３８では、冷媒蒸気は、管路２４を通
過する冷却水と熱交換を行うように関連づけられ、冷媒
は、過冷却された液状となる。
【００１２】凝縮器３８で凝縮された液体冷媒は、蒸発
器１９の上部に設けられたヘッダ３９に重力供給され、
冷却を行うように冷却水管路上に噴射される。濃い吸収
溶液は、２つの再生器１６，３６から吸収器２０へと戻
るように流れ、吸収サイクルで再使用される。高温の再
生器１６からの濃溶液は、溶液戻り管路４０を通って戻
る途中に高温の溶液熱交換器２８を通過し、続いて、第
１の低温の溶液熱交換器２７を通過する。低温の再生器
３６を出る濃溶液は、供給管路４２によって溶液戻り管
路４０に接続され、供給管路４２は、第１の溶液熱交換
器２７の入口で戻り管路に入る。
【００１３】吸込管路４６によって装置の蒸発器１９の
サンプ４４に冷媒ポンプ４３が連結されており、この冷
媒ポンプ４３は、サンプ４４で収集された液体冷媒が吐
出管路４７を通して噴射ヘッダ３９まで戻るように設け
られている。
【００１４】更に、図３を参照すると、内部に組み込ま
れた冷媒管理装置５０を更に示す吸収式機械の主要セク
ション１２の断面図が示されている。機械の主要セクシ
ョン１２内で蒸発器サンプ４４よりも高い位置に受液タ
ンク６４が取り付けられている。このタンク６４は、ブ
リード管路５３によって供給管路４７に接続されてお
り、蒸発器噴射ヘッダ３９へと戻る液体冷媒の一部がこ
のタンク６４に流入する。
【００１５】戻り管路５５がタンク６４の上部に取り付
けられている。この戻り管路は、戻り管路の高さまで増
えた冷媒が、タンク６４から蒸発器サンプ４４へと戻る
ように配置されている。従って、通常の運転条件におい
て、冷媒ポンプのキャビテーションが起こったり、吸収
溶液が結晶化するおそれを有することなく、装置の運転
を維持するための充分な量の冷媒が装置で利用可能とな
っている。
【００１６】ドレン管路５４が受液タンク６４の底部に
設けられており、このドレン管路５４には、遠隔操作さ
れるドレンバルブ５８が含まれている。このドレンバル
ブ５８は、制御装置６０に電気的に接続されており、こ
の制御装置６０は、冷媒の供給が更に利用可能であるこ
とが要求される特定のシステム条件を検出した時点でバ
ルブを開いて受液タンク６４の内容物を蒸発器サンプ４
４内に排出するようにプログラムされている。ドレン管
路５４の断面は、ブリード管路の断面より相対的に大き
く、タンク６４内の冷媒は、蒸発器サンプ４４内に迅速
に排出可能となっている。図３に示したように、温度セ
ンサ６２が溶液ポンプ２５の吐出管路２９内に取り付け
られており、吸収器２０を出る希溶液に関する温度情報
を制御装置６０に送信するように設けられている。この
溶液の温度が所定値以下となり、装置が追加の冷媒を必
要としていることが示されると、制御装置６０によって
ドレンバルブが直ちに開かれ、最適な運転条件を維持す
るために必要とされている冷媒が装置に供給される。
【００１７】この制御装置は、ドレンバルブ５８の開口
が要求される可能性のある装置の他の条件をも監視する
ように設けられている。これらの条件には、装置の動作
モードの冷房から暖房への変更も含まれ得る。管路２４
内の冷却物質温度の状態も監視することができ、冷却水
温度が所定値以下に下がった場合にドレンバルブを開く
こともできる。同様に、蒸発器サンプ４４内の冷媒の高
さを監視して、サンプ４４内の冷媒量が低くなった場合
にドレンバルブを開くこともできる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る多段式の吸収式冷暖房装置の説明
図である。
【図２】図２の吸収式装置の動作を示した概略図であ
る。
【図３】図１の３−３線に沿った断面図である。
【符号の説明】
１２…主要セクション １９…蒸発器 ２０…吸収器 ２１…シェル ２５…溶液ポンプ ２７…低温の溶液熱交換器 ２８…高温の溶液熱交換器 ２９…吐出管路 ３６…低温の再生器 ３７…シェル ３８…凝縮器 ３９…ヘッダ ４３…冷媒ポンプ ４４…サンプ ４６…吸込管路 ４７…供給管路 ５０…冷媒管理装置 ５３…ブリード管路 ５４…ドレン管路 ５８…ドレンバルブ ６０…制御装置 ６２…温度センサ ６４…受液タンク
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭62−178858（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−251363（ＪＰ，Ａ) 特開 昭54−72549（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−221669（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) F25B 15/00 306 F25B 15/00 303

Claims (9)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 吸収式空調機用の冷媒管理装置であっ
    て、 吸収サイクルを提供するように相互に接続された蒸発器
    手段、吸収器手段、再生器手段、及び凝縮器手段を有
    し、 前記蒸発器手段は、該蒸発器手段内の熱交換器チューブ
    を通過した冷媒を収集するサンプを含み、 前記サンプに接続された吸込ポートと、前記蒸発器手段
    の前記熱交換器チューブの上側に取り付けられた噴射ヘ
    ッダに供給管路によって接続された吐出ポートと、を含
    む冷媒ポンプを有し、冷媒は、前記蒸発器手段の前記熱
    交換器チューブ上に噴射され、 ブリード管路によって前記供給管路に接続された冷媒受
    液タンクを有し、前記供給管路を通る冷媒の一部がこの
    受液タンクへと送られ、 前記受液タンクの上部に取り付けられた戻り管路を有
    し、前記受液タンクが該戻り管路の高さまで満たされた
    場合に、該戻り管路を通って冷媒が前記サンプへと戻
    り、 前記受液タンク内の冷媒を前記サンプ内へ直接排出する
    ために前記受液タンクの底部に取り付けられたドレン管
    路を有し、 前記ドレン管路内に取り付けられたドレンバルブを有
    し、このドレンバルブは、前記受液タンク内に溜まった
    冷媒が前記ドレン管路を通って前記サンプに送られる開
    位置と、冷媒が前記ドレン管路を通って前記受液タンク
    から前記サンプへと戻ることが制限される閉位置と、の
    間で動作可能となっていることを特徴とする冷媒管理装
    置。
  2. 【請求項２】 前記ドレンバルブは、遠隔操作されるバ
    ルブであることを特徴とする請求項１記載の冷媒管理装
    置。
  3. 【請求項３】 更に、前記ドレンバルブを遠隔操作によ
    って開閉する制御手段を含むことを特徴とする請求項２
    記載の冷媒管理装置。
  4. 【請求項４】 前記制御手段は、最大量の利用可能な冷
    媒が要求される吸収サイクル状態を検出するセンサ手段
    と、この検出された状態に応答して前記ドレンバルブを
    開く手段と、を含み、これにより、前記受液タンク内の
    冷媒が前記サンプへと排出されることを特徴とする請求
    項３記載の冷媒管理装置。
  5. 【請求項５】 前記ブリード管路の断面積は、前記ドレ
    ン管路の断面積よりも小さく、前記ドレンバルブが開く
    と、前記受液タンク内の冷媒が前記サンプへと迅速に排
    出されることを特徴とする請求項１記載の冷媒管理装
    置。
  6. 【請求項６】 前記センサ手段は、前記吸収器手段を出
    る希溶液の温度を測定するために溶液管路内に取り付け
    られていることを特徴とする請求項４記載の冷媒管理装
    置。
  7. 【請求項７】 前記センサ手段は、前記サンプ内の冷媒
    の高さを測定するために前記蒸発器手段のサンプ内に取
    り付けられていることを特徴とする請求項４記載の冷媒
    管理装置。
  8. 【請求項８】 前記センサ手段は、冷却物質の温度を検
    出するために前記吸収器と前記凝縮器とにこの冷却物質
    を運ぶ管路内に取り付けられていることを特徴とする請
    求項４記載の冷媒管理装置。
  9. 【請求項９】 前記センサ手段は、前記装置の動作モー
    ドが、冷房モードから暖房モードへと変更された時点を
    判断するように配置されていることを特徴とする請求項
    ４記載の冷媒管理装置。
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