JP3215248B2 - 吸収冷温水機・冷凍機における冷媒凍結防止装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、吸収冷温水機・冷凍機
における蒸発器内の冷媒戻し部内室の冷媒凍結防止装置
に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、吸収剤として例えば、臭化リチウ
ムを用い、冷媒として例えば、水を用いる吸収冷温水機
が一般に知られている。従来の吸収冷温水機は、一例と
して、図８に示すような構成である。１は上部低温胴
で、低温再生器２及び凝縮器３から構成され、さらに凝
縮器３内の下部には冷媒溜り４が設けられる。５は下部
低温胴で、蒸発器６及び吸収器７で構成される。８は高
温再生器で、燃焼室９、熱回収器１０、気液分離器１
１、排気筒１２及び燃焼装置１３から構成される。その
他に、低温熱交換器１４、高温熱交換器１５などが構成
機器となる。吸収器７内の下部の液溜り１６の希液は、
低温ポンプ１７により管路１８、１９、低温熱交換器１
４、管路２０を経て、低温再生器２に送られる。この希
液は管路２１から流入してきた高温の冷媒蒸気によって
加熱され、中間濃度まで濃縮される。この中間濃度の液
は二分される。二分された液の一方は、高温ポンプ２２
により管路２３、２４、高温熱交換器１５、管路２５を
経て高温再生器８に送られる。この中間濃度液は燃焼装
置１３によって加熱され、熱回収器１０を上昇し、気液
分離器１１に入り、冷媒蒸気と濃液とに分離される。こ
の濃液は高温再生器８内の圧力約６５０mmHgと、下部低
温胴５の内部の圧力約６mmHgとの差圧により、濃液管路
２６、高温熱交換器１５、管路２７を経て、先に分流し
てきた管路２８からの中間液（二分された液の他方）と
混合し、混合濃液になって低温熱交換器１４に入り、管
路２９を通り散布装置３０により、吸収器７の伝熱管上
に散布され、液溜り１６に戻る循環がなされる。

【０００３】一方、気液分離器１１で分離された冷媒蒸
気は、管路２１を経て低温再生器２に入り、液を加熱し
て凝縮・液化し、管路４６から凝縮器３に入る。また低
温再生器２において、希液が中間濃度液に濃縮されると
きに発生した冷媒蒸気は、上部空間から凝縮器３に入っ
て凝縮し、冷媒液となる。これらの凝縮した冷媒水は、
管路３１を経て蒸発器６に入り、下部溜り３２に蓄積さ
れる。この冷媒水は冷媒ポンプ３３により管路３４、３
５を経て、散布装置３６により蒸発器６の伝熱管上に散
布される。冷房に供するための冷水は、管路３７から蒸
発器６に入り、滴下する冷媒の蒸発潜熱により冷却さ
れ、管路３８から流出する。冷却水は管路３９、４０、
４１を経て流出し、途中の吸収器７では吸収熱を、凝縮
器３では凝縮熱を奪い系外に持ち出す。また、冷暖切替
弁６０を開き、さらに管路３９に供給する冷却水を止め
ることにより、管路３８から温水を得ることができる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上記のように、従来の
吸収冷温水機や吸収冷凍機は、円筒状の下部低温胴５内
に、蒸発器６と吸収器７とを横方向に配置し、一方、下
部低温胴５とは別体の上部低温胴１内に凝縮器３と低温
再生器２とを配置するものであった。このため、機械幅
が大きくなり、特に大容量機の場合、トレーラ等で輸送
する時は、低温胴と高温再生器８とを分割し、さらに下
部低温胴５と上部低温胴１とを切り離さなければならな
かった。低温胴（上部＋下部）と高温再生器、下部低温
胴５と上部低温胴１は真空配管で接続されており、これ
を切断し輸送して、現地で組み立て溶接した後、再び真
空テストを行なわなければならず、切断・溶接作業、真
空テスト装置の運搬作業、真空テスト作業等のために、
多大のコストがかかっていた。また、機械幅が大きいた
め、現地の機械室への搬入が困難であった。

【０００５】このように、従来のものは、機械が大きい
ので、とくに大容量機は低温胴（上部＋下部）と高温再
生器とに、また、場合によっては、上部低温胴、下部低
温胴、高温再生器に分割しなければならなかった。本発
明者らは、上記の諸点に鑑み、吸収器、蒸発器、低温再
生器、凝縮器を１つの略直方体状の箱型本体内に縦方向
に収納して、本体内の空間を有効に利用するとともに、
凝縮器の冷媒を冷媒戻し部を通して蒸発器に戻すように
し、かつ、蒸発器と吸収器との間の冷媒溜りの形状を冷
媒蒸気の流れ易い特定の形状にすること等により、本体
幅を縮小化した低温胴を構成し、この低温胴と高温再生
器等とを一体としてエレメントとし、これにより、本体
を切断・分離することなくトレーラ等で輸送することが
でき、かつ、機械室への搬入が容易にでき、現地で複数
個を横方向に並列設置するか、または横方向に並べ、か
つ上下方向に積んで設置することにより、容易に大型化
を図ることができる吸収冷凍機・冷温水機エレメント及
び吸収冷凍機・冷温水機を開発し、特許出願している
（特願平４−１８３１３３号）。

【０００６】しかし、上記のような、凝縮器の冷媒を冷
媒戻し部を通して蒸発器に戻す構造の吸収冷温水機・冷
凍機において、バーナの燃焼がＯＦＦとなった場合や、
加熱源蒸気の供給がＯＦＦとなるような制御状態では、
再生冷媒が発生せず、凝縮冷媒は冷媒戻し部の内室に流
れない。このような状態では、内室の冷媒は新しい冷媒
に入れ替わることなく、内部に滞留したままとなる。さ
らに、このような状態で低冷却水温度、低負荷時等、蒸
発器の圧力・温度が冷媒が凍結する程まで下がった場
合、冷媒戻し部の内室の冷媒は凍結してしまう。そし
て、次に燃焼がＯＮとなった場合、再生冷媒は内室を通
って蒸発器に流れることができず、凝縮器に多量に溜っ
てしまう。

【０００７】凝縮器に定格値以上冷媒が溜り、液・冷媒
量バランスがくずれると吸収器溜りの液量が減り、吸収
液ポンプの送液量が著しく減ったり送液できなくなった
りする。ひいては、吸収液濃度が上がって結晶したり、
高温胴の空釜運転といった重大トラブルに進んでしまう
ことがある。本発明の目的は、冷媒再循環管を設け、冷
媒戻し部の内室に少量の冷媒を常時流して、再生冷媒が
発生しない時でも、内部の冷媒を常に流動させて凍結を
防止するようにした吸収冷温水機・冷凍機における冷媒
凍結防止装置を提供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、本発明の装置は、図１〜図３に示すように、本体
５１内の底部に配置された吸収器５２と、この吸収器の
上側に配置された蒸発器５３と、この蒸発器の上側に仕
切板５６を介して配置された低温再生器５４及び凝縮器
５５と、蒸発器と吸収器との間に設けられた冷媒溜り５
７とから低温胴を構成し、蒸発器５３と冷媒溜り５７と
の間に、内室７３と外箱７４とからなり内室の長手方向
に多数の小孔７５を穿設するとともに、外箱の長手方向
に多数の小孔７６を穿設した冷媒戻し部７７を蒸発器全
長にわたって設け、内室７３と凝縮器底部の冷媒溜り６
０とを凝縮ドレン管８２を介して接続して、内室７３に
凝縮冷媒液を通し、外箱７４と内室７３との間をフラッ
シュ室７８とし、蒸発器底部の冷媒溜り５７と蒸発器上
部の冷媒散布管６１とを冷媒ポンプ６５を備えた散布用
冷媒循環管８４を介して接続し、この散布用冷媒循環管
８４と前記凝縮ドレン管８２とを冷媒再循環管８６を介
して接続したことを特徴としている。

【０００９】また、本発明の他の装置は、図４に示すよ
うに、本体５１内の底部に配置された吸収器５２と、こ
の吸収器の上側に配置された蒸発器５３と、この蒸発器
の上側に仕切板５６を介して配置された低温再生器５４
及び凝縮器５５と、蒸発器と吸収器との間に設けられた
冷媒溜り５７とから低温胴を構成し、蒸発器５３と冷媒
溜り５７との間に、内室７３と外箱７４とからなり内室
の長手方向に多数の小孔７５を穿設するとともに、外箱
の長手方向に多数の小孔７６を穿設した冷媒戻し部７７
を蒸発器全長にわたって設け、内室７３と凝縮器底部の
冷媒溜り６０とを凝縮ドレン管８２を介して接続して、
内室７３に凝縮冷媒液を通し、外箱７４と内室７３との
間をフラッシュ室７８とし、蒸発器底部の冷媒溜り５７
と蒸発器上部の冷媒散布管６１とを冷媒ポンプ６５を備
えた散布用冷媒循環管８４を介して接続し、吸収器底部
の吸収液溜り６３と低温熱交換器１４とを低温ポンプ６
４を備えた吸収液管路１９を介して接続し、この吸収液
管路１９と前記凝縮ドレン管８２とを切替弁８８を備え
た吸収液循環管９０を介して接続したことを特徴として
いる。

【００１０】

【実施例】以下、図面を参照して本発明の好適な実施例
を詳細に説明する。ただし、この実施例に記載されてい
る構成機器の形状、その相対配置などは、とくに特定的
な記載がない限りは、本発明の範囲をそれらのみに限定
する趣旨のものではなく、単なる説明例にすぎない。な
お、実施例では、一例として吸収冷温水機の場合につい
て説明する。

【００１１】図１は、本発明の冷媒凍結防止装置の一実
施例を示し、図２及び図３は、冷媒戻し部の一例を示
し、図５は図１における吸収冷温水機エレメント（モジ
ュール）の要部である低温胴５０の断面を示している。
５１は略直方体状の箱型本体で、この本体５１内の底部
に吸収器５２が配置され、この吸収器の上側に蒸発器５
３が配置される。さらにこの蒸発器５３の上側に仕切板
５６を介して低温再生器５４及び凝縮器５５が配置され
る。そして、蒸発器５３と吸収器５２との間に、略Ｖ字
型の冷媒溜り５７が設けられる。この冷媒溜りは略Ｕ字
型としても良い。

【００１２】本体５１内における真空度の高い部分の壁
面は、壁面に凹凸部５９を設けて補強している。このた
め、壁面の肉厚を従来の円筒型の場合と同程度に薄くす
ることができる。凹凸部５９は、本体の長手方向に設け
てもよく、またはスポット状に設けてもよい。５８はバ
ッフルプレート、６０は冷媒溜り、６１は冷媒散布管、
６２は吸収液散布管、６３は吸収液溜り、６４は低温ポ
ンプ、６５は冷媒ポンプである。蒸発器５３の伝熱管と
接触して蒸発した冷媒蒸気は、下降し、略Ｖ字型の冷媒
溜り５７の側面から底面に沿って流れ、吸収器５２内に
円滑に流入する。このように、略直方体状の箱型本体５
１内に、下から吸収器５２、蒸発器５３、低温再生器５
４及び凝縮器５５を配置し、冷媒溜り５７を略Ｖ字型又
は略Ｕ字型にすることにより、本体５１内の空間を有効
に使用できて、本体５１の幅を従来の円筒型とするより
も、大幅に小さくすることができる。

【００１３】また、蒸発器５３の側部には、図１、図５
及び図６に示すようなエリミネータ６６を、冷媒蒸気の
通路６９が上に行くにつれて狭くなるように、斜め方向
に配置している。このエリミネータ６６は、多数の傾斜
板６７と、傾斜板の上端に連設された、上方向に折れ曲
がった折り返し部６８と、傾斜板の上端に連設された、
下方向に湾曲した整流部６５′とからなり、蒸発器５３
の伝熱管と接触して蒸発した冷媒蒸気を図６に示す矢印
の方向に流し、液滴を折り返し部６８で止めて傾斜板６
７に沿って流下させるとともに、整流部６５′により冷
媒蒸気を下方に（吸収器に向けて）スムーズに流す。な
お、折り返し部６８は角ばった形状に図示しているが、
湾曲状にしても差し支えない。また、吸収器５２内の一
部、例えば中央部に、図１、図５及び図７に示すよう
に、上端が閉止した囲み部材７０を設けて、圧力のより
低い空間部７１を形成し、この空間部７１に抽気管７２
を接続している。このため、吸収器５２内の不凝縮ガス
を１箇所に効率良く集めて抽気することができる。

【００１４】さらに、蒸発器５３と冷媒溜り５７との間
に、図１、図２及び図５に示すように、内室７３と外箱
７４とからなり、内室及び外箱の長手方向に多数の小孔
７５、７６を穿設し、さらに外箱に切欠７６′を穿設し
た冷媒戻し部７７が設けられる。内室の小孔７５と外箱
の小孔７６とは、位置をずらして、例えば、小孔７５を
内室の上部に、小孔７６を外箱の下部に設けるのが望ま
しい。さらに、外箱の底面の両側に、斜め上方に向くガ
イド部材７４′が設けられる。そして、内室７３に凝縮
器からの凝縮冷媒液を通し、外箱と内室との間のフラッ
シュ室７８に小孔７５から噴出させ、冷媒蒸気と冷媒液
とを分離し、分離後の冷媒蒸気と冷媒液とを下方へ流し
て、冷媒蒸気を切欠７６′から流出させるようにし、冷
媒液は下方の外箱の小孔７６から流出させるようにして
いる。

【００１５】図８に示す従来の吸収冷温水機において
は、凝縮器３から蒸発器６に導かれた凝縮冷媒液は、蒸
発器６内でフラッシュする。そして、蒸発器６の一部で
冷媒蒸気の流速を落とすために、断面の大きな部屋とす
る必要があった。図２に示すように、２重構造の冷媒戻
し部７７とし、内室と外箱との間をフラッシュ室７８と
し、蒸発器５３の全長を使用するように構成することに
より、冷媒戻し部７７をコンパクトな断面形状にするこ
とができる。このように、図５に示す構造に加えて、図
２、図６、図７に示す構造を採用することにより、吸収
冷温水機エレメントの低温胴５０の幅を一層縮小するこ
とができるとともに、スリムで、かつコンパクトな形状
にすることができる。このため、低温胴５０と高温再生
器等とを一体化しても、全体としてスリムでコンパクト
な形状にすることができる。また、図３に示すように、
外箱７４を管状にして、冷媒戻し部７７を２重管構造と
することも可能である。

【００１６】再び図１及び図２において、冷媒戻し部７
７の内室７３と凝縮器底部の冷媒溜り６０とを凝縮ドレ
ン管８２を介して接続して、内室７３に凝縮冷媒液を流
通させ、外箱７４と内室７３との間をフラッシュ室７８
としている。また、蒸発器底部の冷媒溜り５７と蒸発器
内上部の冷媒散布管６１とを冷媒ポンプ６５を備えた散
布用冷媒循環管８４を介して接続している。そして、こ
の散布用冷媒循環管８４と前記凝縮ドレン管８２とを冷
媒再循環管８６を介して接続している。８７はオリフィ
スである。なお、オリフィス８７の代わりに弁を設ける
ことも可能である。

【００１７】冷媒ポンプ６５は、通常、常時作動してお
り、このため、冷媒液は常時凝縮ドレン管８２内に供給
されて、冷媒戻し部７７の内室７３に導入され、内室７
３内の凍結が防止される。再生冷媒の発生がなく、か
つ、冷媒ポンプ６５が停止した場合には、冷媒戻し部７
７の内室７３に溜った冷媒は、そのヘッド差により冷媒
再循環管８６を逆流するので、内室７３に冷媒は溜ら
ず、凍結することはない。なお、これらの作用は、実機
でテストし実証済みである。

【００１８】図４は、本発明の装置の他の実施例を示し
ている。すなわち、吸収器底部の吸収液溜り６３と低温
熱交換器１４とを低温ポンプ６４を備えた吸収液管路１
９を介して接続し、この吸収液管路１９と凝縮器からの
凝縮ドレン管８２とを切替弁８８を備えた吸収液循環管
９０を介して接続している。

【００１９】低冷却水温度、低負荷時等により、蒸発器
の圧力・温度が、冷媒が凍結する程度まで下がった場合
に、切替弁８８を開とし、吸収器底部の冷媒液溜り６３
の液を、低温ポンプ６４により吸収液循環管９０を介し
て凝縮ドレン管８２に供給して、冷媒戻し部７７の内室
７３に導入し、内室７３内の凍結を防止する。

【００２０】また、本発明の装置の他の実施例として、
図１に示す冷媒再循環管８６と、図４に示す吸収液循環
管９０との両方を設けることもある。また、本発明は、
図１及び図５に示すような吸収冷温水機の構造に限定さ
れるものではなく、凝縮器の冷媒を冷媒戻し部を通して
蒸発器に戻す構造のものであれば、これに適用すること
ができる。

【００２１】

【発明の効果】本発明は上記のように構成されているの
で、つぎのような効果を奏する。 （１）冷媒再循環管８６を設ける場合は、冷媒戻し部の
内室７３に少量の冷媒を常時流すことにより、再生冷媒
が発生しない時でも、内室７３の内部の冷媒を常に流動
させて、凍結を防止することができる。 （２）吸収液循環管９０を設ける場合は、冷媒戻し部の
内室７３に少量の吸収液を流すことにより、再生冷媒が
発生しない時でも、内室７３の内部の冷媒又は吸収液を
流動させて、凍結を防止することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の吸収冷温水機・冷凍機における冷媒凍
結防止装置の一実施例を示す説明図である。

【図２】図１における冷媒戻し部の一例を示す拡大断面
図である。

【図３】図１における冷媒戻し部の他の例を示す拡大断
面図である。

【図４】本発明の装置の他の実施例を示す説明図であ
る。

【図５】図１及び図４における吸収冷温水機エレメント
（モジュール）の要部である低温胴の一例を示す拡大断
面説明図である。

【図６】図１及び図５におけるエリミネータの一例の詳
細を示す拡大説明図である。

【図７】図１及び図５における抽気用の囲み部材の一例
を示す斜視図である。

【図８】従来の吸収冷温水機のフローを示す説明図であ
る。

【符号の説明】

１９ 吸収液管路 ４９ 吸収冷凍機・冷温水機エレメント ５０ 低温胴 ５１ 箱型本体 ５２ 吸収器 ５３ 蒸発器 ５４ 低温再生器 ５５ 凝縮器 ５６ 仕切板 ５７ 冷媒溜り ６０ 冷媒溜り ６１ 冷媒散布管 ６３ 吸収液溜り ６４ 低温ポンプ ６５ 冷媒ポンプ ６５′整流部 ６６ エリミネータ ６７ 傾斜板 ６９ 冷媒蒸気の通路 ７０ 囲み部材 ７１ 空間部 ７２ 抽気管 ７３ 内室 ７４ 外箱 ７４′ガイド部材 ７５ 小孔 ７６ 小孔 ７６′切欠 ７７ 冷媒戻し部 ７８ フラッシュ室 ８０ 高温再生器 ８２ 凝縮ドレン管 ８４ 散布用冷媒循環管 ８６ 冷媒再循環管 ８７ オリフィス ８８ 切替弁 ９０ 吸収液循環管

フロントページの続き (56)参考文献 特開 平５−215431（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−203166（ＪＰ，Ａ) 実開 平２−28051（ＪＰ，Ｕ) 実開 平４−36570（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) F25B 15/00 303 F25B 15/00 306 F25B 39/02

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 本体（５１）内の底部に配置された吸収
   器（５２）と、 この吸収器の上側に配置された蒸発器（５３）と、 この蒸発器の上側に仕切板（５６）を介して配置された
   低温再生器（５４）及び凝縮器（５５）と、 蒸発器と吸収器との間に設けられた冷媒溜り（５７）と
   から低温胴を構成し、 蒸発器（５３）と冷媒溜り（５７）との間に、内室（７
   ３）と外箱（７４）とからなり内室の長手方向に多数の
   小孔（７５）を穿設するとともに、外箱の長手方向に多
   数の小孔（７６）を穿設した冷媒戻し部（７７）を蒸発
   器全長にわたって設け、 内室（７３）と凝縮器底部の冷媒溜り（６０）とを凝縮
   ドレン管（８２）を介して接続して、内室（７３）に凝
   縮冷媒液を通し、外箱（７４）と内室（７３）との間を
   フラッシュ室（７８）とし、 蒸発器底部の冷媒溜り（５７）と蒸発器上部の冷媒散布
   管（６１）とを冷媒ポンプ（６５）を備えた散布用冷媒
   循環管（８４）を介して接続し、 この散布用冷媒循環管（８４）と前記凝縮ドレン管（８
   ２）とを冷媒再循環管（８６）を介して接続したことを
   特徴とする吸収冷温水機・冷凍機における冷媒凍結防止
   装置。
2. 【請求項２】 本体（５１）内の底部に配置された吸収
   器（５２）と、 この吸収器の上側に配置された蒸発器（５３）と、 この蒸発器の上側に仕切板（５６）を介して配置された
   低温再生器（５４）及び凝縮器（５５）と、 蒸発器と吸収器との間に設けられた冷媒溜り（５７）と
   から低温胴を構成し、 蒸発器（５３）と冷媒溜り（５７）との間に、内室（７
   ３）と外箱（７４）とからなり内室の長手方向に多数の
   小孔（７５）を穿設するとともに、外箱の長手方向に多
   数の小孔（７６）を穿設した冷媒戻し部（７７）を蒸発
   器全長にわたって設け、 内室（７３）と凝縮器底部の冷媒溜り（６０）とを凝縮
   ドレン管（８２）を介して接続して、内室（７３）に凝
   縮冷媒液を通し、外箱（７４）と内室（７３）との間を
   フラッシュ室（７８）とし、 蒸発器底部の冷媒溜り（５７）と蒸発器上部の冷媒散布
   管（６１）とを冷媒ポンプ（６５）を備えた散布用冷媒
   循環管（８４）を介して接続し、 吸収器底部の吸収液溜り（６３）と低温熱交換器（１
   ４）とを低温ポンプ（６４）を備えた吸収液管路（１
   ９）を介して接続し、 この吸収液管路（１９）と前記凝縮ドレン管（８２）と
   を切替弁（８８）を備えた吸収液循環管（９０）を介し
   て接続したことを特徴とする吸収冷温水機・冷凍機にお
   ける冷媒凍結防止装置。