JP3785743B2 - 吸収式冷凍装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
【０００２】
本願発明は、吸収式冷凍装置に関するものである。
【従来の技術】
【０００３】
例えば、冷媒として塩素原子を有しないＲ４０７ｃ等の代替冷媒を用い、吸収液として冷凍機油等を用いた吸収式冷凍装置は、図５に示すように、加熱手段（例えば、ガスバーナ１）により加熱され、高温冷媒蒸気ｇ1を発生させる発生器２と、該発生器２により発生された高温冷媒蒸気ｇ1中に含まれる吸収液を分離する気液分離器３と、冷房運転時において該気液分離器３から導かれる高温冷媒蒸気ｇ1を凝縮液化する凝縮器４と、該凝縮器４により凝縮液化された冷媒を減圧する減圧機構５と、該減圧機構５により減圧された冷媒を蒸発気化する蒸発器６と、該蒸発器６により蒸発気化された低温冷媒蒸気ｇ2を前記発生器２から導かれる希溶液ｌ1に吸収させる際に発生する吸収熱を回収する吸収熱交換器７と、該吸収熱交換器７から導かれる溶液にさらに冷媒蒸気を吸収させる空冷吸収器８と、該空冷吸収器８から前記発生器２に導かれる途中の濃溶液ｌ2に前記発生器２から前記吸収熱交換器７に導かれる途中の希溶液ｌ1の保有する熱を回収する熱回収用溶液熱交換器９とを備えて構成されている。符号１０は濃溶液ｌ2を圧送するためのポンプ、１１はポンプ１０を保護するために濃溶液ｌ2を過冷却する過冷却器、１２は発生器２からの希溶液ｌ1を減圧するための減圧機構である。
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、上記構成の吸収式冷凍装置の場合、冷房運転時において発生器２から凝縮器４に供給される高温冷媒蒸気ｇ1の保有する熱が凝縮器４において無駄に放熱されることとなっている。そこで、空冷吸収器８から熱回収用溶液熱交換器９へ供給される濃溶液ｌ2の一部に前記高温冷媒蒸気ｇ1の保有する熱を回収するための熱回収用気液熱交換器を設けることが考えられる。
【０００５】
ところが、上記のように構成した場合、熱回収用溶液熱交換器９へ供給されるべき濃溶液ｇ2の一部を熱回収用気液熱交換器へ分配することとなっているため、熱回収用溶液熱交換器９側へ供給される濃溶液ｇ2の流量が減少することとなり、その流量および希溶液Ｌ1との温度関係によっては、回収可能な熱量を完全に回収できない運転状態が生ずることとなって成績係数（即ち、ＣＯＰ）が低下するという不具合が生ずる。
【０００６】
本願発明は、上記の点に鑑みてなされたもので、熱回収用溶液熱交換器へ供給されるべき濃溶液の一部に高温冷媒蒸気の保有する熱量を有効に回収するとともに、全体としての熱回収量が最大値となるようにすることを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本願発明の基本構成（請求項１の発明）では、上記課題を解決するための手段として、加熱手段１により加熱され、高温冷媒蒸気ｇ1を発生させる発生器２と、該発生器２により発生された高温冷媒蒸気ｇ1を凝縮液化する凝縮器４と、該凝縮器４により凝縮液化された冷媒を減圧する減圧機構５と、該減圧機構５により減圧された冷媒を蒸発気化する蒸発器６と、該蒸発器６により蒸発気化された低温冷媒蒸気ｇ2を前記発生器２から導かれる希溶液ｌ1に吸収させる際に発生する吸収熱を回収する吸収熱交換器７と、該吸収熱交換器７から導かれる濃溶液ｌ2にさらに冷媒蒸気ｇ2を吸収させる吸収器８と、該吸収器８から前記発生器２に導かれる途中の濃溶液ｌ2に前記発生器２から前記吸収熱交換器７に導かれる途中の希溶液ｌ1の保有する熱を回収する熱回収用溶液熱交換器９とを備えた吸収式冷凍装置において、前記発生器２から導かれる高温冷媒蒸気ｇ1の保有する熱を前記吸収器８から前記発生器２に導かれる濃溶液ｌ2の一部であって前記熱回収用溶液熱交換器９をバイパスする濃溶液ｌ2に回収する熱回収用気液熱交換器１３と、前記熱回収用溶液熱交換器９の入口側における濃溶液ｌ 2 の温度を検出する濃溶液温度検出手段１９と、前記熱回収用溶液熱交換器９の出口側における希溶液ｌ 1 の温度を検出する希溶液温度検出手段２０と、前記熱回収用気液熱交換器１３の出口側における高温冷媒蒸気ｇ 1 の温度を検出する蒸気温度検出手段２１とを付設するとともに、前記濃溶液温度検出手段１９により検出された濃溶液入口温度が、前記希溶液温度検出手段２０により検出された希溶液出口温度より所定値だけ低く且つ前記蒸気温度検出手段２１により検出された出口蒸気温度より所定値だけ低くなるように、前記吸収器８から導かれる濃溶液の流量に対する前記熱回収用溶液熱交換器９へ分配される濃溶液の流量の流量比を０．２５〜０．７５とする流量制御手段を設けている。
【０００８】
上記のように構成したことにより、発生器２から導かれる高温冷媒蒸気ｇ1の保有する熱量を吸収器８から発生器２に導かれる濃溶液ｌ2の一部に回収することができるとともに、熱回収用溶液熱交換器９に供給される濃溶液ｌ2の流量と、前記熱回収用気液熱交換器１３に供給される濃溶液ｌ2の流量との流量比が流量制御手段により０．２５〜０．７５の間に制御されることとなり、両者における熱回収量を最大値に維持することができる。その結果、冷凍装置としての成績係数（即ち、ＣＯＰ）が向上することとなる。また、熱回収用熱交換器９において濃溶液ｌ 2 と希溶液ｌ 1 との温度差が殆どなくなるか、または温度差がつき過ぎるということがなくなり、効率的な熱回収を行うことができる。
【０００９】
請求項２の発明におけるように、前記流量制御手段を、前記熱回収用溶液熱交換器９および熱回収用気液熱交換器１３に至る流路１４，１５にそれぞれ介設された流量制御弁１６，１７と、該流量制御弁１６，１７の開度を制御する制御手段１８とにより構成した場合、流量制御弁１６，１７の開度制御により熱回収用溶液熱交換器９および熱回収用気液熱交換器１３への濃溶液ｌ2の分配比が制御できることとなり、確実な制御が得られる。
【発明の実施の形態】
【００１０】
以下、添付の図面を参照して、本願発明の幾つかの好適な実施の形態について詳述する。
【００１１】
第１の実施の形態（請求項１〜３に対応）
図１には、本願発明の第１の実施の形態にかかる吸収式冷凍装置の冷媒回路が示されている。
【００１２】
この吸収式冷凍装置は、冷媒として塩素原子を有しないＲ４０７ｃ等の代替冷媒を用い、吸収液としてジエチレングリコールジメチルエーテル等の有機溶剤または冷凍機油等を用いるものであり、従来技術の項において説明したものと同様に、加熱手段（例えば、ガスバーナ１）により加熱され、高温冷媒蒸気ｇ1を発生させる発生器２と、該発生器２により発生された高温冷媒蒸気ｇ1中に含まれる吸収液を分離する気液分離器３と、冷房運転時において該気液分離器３から導かれる高温冷媒蒸気ｇ1を凝縮液化する凝縮器４と、該凝縮器４により凝縮液化された冷媒を減圧する減圧機構５と、該減圧機構５により減圧された冷媒を蒸発気化する蒸発器６と、該蒸発器により蒸発気化された低温冷媒蒸気ｇ2を前記発生器２から導かれる希溶液ｌ1に吸収させる際に発生する吸収熱を回収する吸収熱交換器７と、該吸収熱交換器７から導かれる溶液にさらに冷媒蒸気を吸収させる空冷吸収器８と、該空冷吸収器８から前記発生器２に導かれる途中の濃溶液ｌ2に前記発生器２から前記吸収熱交換器７に導かれる途中の希溶液ｌ1の保有する熱を回収する熱回収用溶液熱交換器９とを備えて構成されている。符号１０は濃溶液ｌ2を圧送するためのポンプ、１１はポンプ１０を保護するために濃溶液ｌ2を過冷却する過冷却器、１２は発生器２からの希溶液ｌ1を減圧するための減圧機構である。
【００１３】
この吸収式冷凍装置は、減圧機構５および蒸発器６が室内ユニットＸを構成し、その他の諸機器が室外ユニットＹを構成することとなっている。なお、本実施の形態の場合、１台の室外ユニットＹに対して１台の室内ユニットＸを接続したものとされているが、図２に示すように、１台の室外ユニットＹに対して複数台（例えば、４台）の室内ユニットＸ，Ｘ・・を接続したマルチタイプとすることもできる。
【００１４】
しかして、この吸収式冷凍装置には、前記発生器２から導かれる高温冷媒蒸気ｇ1の保有する熱を前記吸収器８から前記発生器２に導かれる濃溶液ｌ2の一部であって前記熱回収用溶液熱交換器９をバイパスする濃溶液ｌ2に回収する熱回収用気液熱交換器１３が付設されている。
【００１５】
また、前記熱回収用溶液熱交換器９および熱回収用気液熱交換器１３に至る流路１４，１５には、流量制御弁１６，１７がそれぞれ介設されている。
【００１６】
さらに、熱回収用溶液熱交換器９の入口側における濃溶液ｌ2の温度を検出する濃溶液温度検出手段として作用する第１温度センサー１９と、前記熱回収用溶液熱交換器９の出口側における希溶液ｌ1の温度を検出する希溶液温度検出手段として作用する第２温度センサー２０と、前記熱回収用気液熱交換器１３の出口側における高温冷媒蒸気ｇ1の温度を検出する蒸気温度検出手段として作用する第３温度センサー２１が付設されている。
【００１７】
そして、前記第１ないし第３温度センサー１９〜２１により検出された検出データは、制御手段として作用するコントローラ１８に入力され、該コントローラ１８においては前記検出データに基づいて各種演算が実行され、該各種演算の結果は、制御信号として出力され、前記流量制御弁１６，１７の開度を制御することとなっている。つまり、前記流量制御弁１６，１７およびコントローラ１８は、特許請求の範囲における流量制御手段を構成することとなっているのである。
【００１８】
上記のように構成された吸収式冷凍装置は、次のように作用する。
【００１９】
ガスバーナ１により加熱された発生器２から高温冷媒蒸気ｇ1と冷媒濃度の薄い吸収液（即ち、高温希溶液ｌ1）との混合物が発生せしめられ、気液分離器３において高温冷媒蒸気ｇ1と高温の希溶液ｌ1とに分離される。かくして得られた高温冷媒蒸気ｇ1は、凝縮器４に供給されて外部冷却物質（例えば、空気あるいは水）により冷却されて凝縮液化するが、その前に熱回収用気液熱交換器１３において空冷吸収器８から導かれる濃溶液ｌ2の一部と熱交換し、濃溶液ｌ2の温度上昇に寄与する（即ち、高温冷媒蒸気ｇ1の保有する熱量が濃溶液ｌ2に熱回収される）。
【００２０】
一方、気液分離器３において分離された希溶液ｌ1は、熱回収用溶液熱交換器９を経て吸収熱交換器７に供給されて蒸発器６から供給される低温冷媒蒸気ｇ2を吸収する。
【００２１】
前述したように凝縮器４において凝縮液化された冷媒は、減圧機構５で減圧された後蒸発器６において室内空気と熱交換して蒸発気化されて低温冷媒蒸気ｇ2となり、前述したように吸収熱交換器７へ供給される。ここで、蒸発器６においては、室内空気が冷却されて冷房用に供される。
【００２２】
ところで、吸収熱交換器７においては、蒸発器６から供給された低温冷媒蒸気ｇ2が発生器２から熱回収用溶液熱交換器９を経て供給される希溶液ｌ1に吸収される。
【００２３】
なお、吸収熱交換器７のみでは低温冷媒蒸気ｇ2の希溶液ｌ1への吸収が不十分なので、吸収熱交換器７から出た冷媒蒸気および吸収液を空冷吸収器８に送り、さらに冷媒蒸気の吸収を行って濃溶液ｌ2を得るようにしている。
【００２４】
空冷吸収器８から出た濃溶液ｌ2は過冷却器１１により完全に液化された後、ポンプ１０により吸収熱交換器７に送られ、前述したように吸収熱を回収し、さらに熱回収用溶液熱交換器９および熱回収用気液熱交換器１３において高温の希溶液ｌ1および冷媒蒸気ｇ1から熱回収した後発生器２へ還流される。
【００２５】
ところで、本実施の形態の場合、前述したように、熱回収用溶液熱交換器９へ供給されるべき濃溶液ｇ2の一部を熱回収用気液熱交換器へ分配することとなっているため、熱回収用溶液熱交換器９側へ供給される濃溶液ｇ2の流量が減少することとなり、その流量および希溶液Ｌ1との温度関係によっては、回収可能な熱量を完全に回収できない運転状態が生ずることとなって成績係数（即ち、ＣＯＰ）が低下するという不具合が生ずるところから、第１ないし第３温度センサー１９〜２１からの検出データに基づいてコントローラ１８から流量制御弁１６，１７に対して開度制御信号が出力され、熱回収量が最大値を維持するように制御される。
【００２６】
例えば、第１温度センサー１９により検出された濃溶液入口温度が第２温度センサー２０により検出された希溶液出口温度より所定値だけ低くなり且つ第３温度センサー２１により検出された出口蒸気温度より所定値だけ低くなるように流量制御弁１６，１７は制御される。すると、図３に示すように、空冷吸収器８から導かれる濃溶液ｌ2の流量に対する熱回収用溶液熱交換器９へ分配された濃溶液ｌ2の流量との流量比Ｑ1／Ｑ0が０．２５〜０．７５の間において熱回収量が最大値を維持することとなる。従って、冷凍装置としての成績係数（即ち、ＣＯＰ）が向上することとなるのである。
【００２７】
第２の実施の形態（請求項１に対応）
図４には、本願発明の第２の実施の形態にかかる吸収式冷凍装置の冷媒回路が示されている。
【００２８】
この場合、流量制御手段として、熱回収用溶液熱交換器９および熱回収用気液熱交換器１３に至る流路１４，１５にそれぞれ介設され、定格運転時において各流路１４，１５における濃溶液ｌ2の流量比が最適となるように設定された固定絞り値を有する固定式流量制御機構（例えば、キャピラリチューブ２２，２３）が用いられている。このようにすると、定格運転に最適な濃溶液ｌ2の分配比が得られることとなり、複雑な制御が不要となる。その他の構成および作用効果は第１の実施の形態におけると同様なので説明を省略する。
【００２９】
なお、フロン系、アンモニア系の吸収式冷凍装置においては、濃溶液はフロンあるいはアンモニアを多く含み、希溶液はフロンあるいはアンモニアを少なく含む溶液を表現するが、ＬｉＢｒ／水系の吸収式冷凍装置の場合、濃溶液はＬｉＢｒを多く含み、希溶液はＬｉＢｒを少なく含む溶液を表現する。
【発明の効果】
【００３０】
本願発明（請求項１の発明）によれば、加熱手段１により加熱され、高温冷媒蒸気ｇ1を発生させる発生器２と、該発生器２により発生された高温冷媒蒸気ｇ1を凝縮液化する凝縮器４と、該凝縮器４により凝縮液化された冷媒を減圧する減圧機構５と、該減圧機構５により減圧された冷媒を蒸発気化する蒸発器６と、該蒸発器６により蒸発気化された低温冷媒蒸気ｇ2を前記発生器２から導かれる希溶液ｌ1に吸収させる際に発生する吸収熱を回収する吸収熱交換器７と、該吸収熱交換器７から導かれる濃溶液ｌ2にさらに冷媒蒸気ｇ2を吸収させる吸収器８と、該吸収器８から前記発生器２に導かれる途中の濃溶液ｌ2に前記発生器２から前記吸収熱交換器７に導かれる途中の希溶液ｌ1の保有する熱を回収する熱回収用溶液熱交換器９とを備えた吸収式冷凍装置において、前記発生器２から導かれる高温冷媒蒸気ｇ1の保有する熱を前記吸収器８から前記発生器２に導かれる濃溶液ｌ2の一部であって前記熱回収用溶液熱交換器９をバイパスする濃溶液ｌ2に回収する熱回収用気液熱交換器１３と、前記熱回収用溶液熱交換器９の入口側における濃溶液ｌ 2 の温度を検出する濃溶液温度検出手段１９と、前記熱回収用溶液熱交換器９の出口側における希溶液ｌ 1 の温度を検出する希溶液温度検出手段２０と、前記熱回収用気液熱交換器１３の出口側における高温冷媒蒸気ｇ 1 の温度を検出する蒸気温度検出手段２１とを付設するとともに、前記濃溶液温度検出手段１９により検出された濃溶液入口温度が、前記希溶液温度検出手段２０により検出された希溶液出口温度より所定値だけ低く且つ前記蒸気温度検出手段２１により検出された出口蒸気温度より所定値だけ低くなるように、前記吸収器８から導かれる濃溶液の流量に対する前記熱回収用溶液熱交換器９へ分配される濃溶液の流量の流量比を０．２５〜０．７５とする流量制御手段を設けているので、発生器２から導かれる高温冷媒蒸気ｇ1の保有する熱量を吸収器８から発生器２に導かれる濃溶液ｌ2の一部に回収することができるとともに、熱回収用溶液熱交換器９に供給される濃溶液ｌ2の流量と、前記熱回収用気液熱交換器１３に供給される濃溶液ｌ2の流量との流量比が流量制御手段により０．２５〜０．７５に制御されることとなり、両者における熱回収量を最大値に維持することができることとなり、冷凍装置としての成績係数（即ち、ＣＯＰ）を向上させることができるという優れた効果がある。また、熱回収用熱交換器９において濃溶液ｌ 2 と希溶液ｌ 1 との温度差が殆どなくなるか、または温度差がつき過ぎるということが なくなり、効率的な熱回収を行うことができるという効果もある。
【００３１】
請求項２の発明におけるように、前記流量制御手段を、前記熱回収用溶液熱交換器９および熱回収用気液熱交換器１３に至る流路１４，１５にそれぞれ介設された流量制御弁１６，１７と、該流量制御弁１６，１７の開度を制御する制御手段１８とにより構成した場合、流量制御弁１６，１７の開度制御により熱回収用溶液熱交換器９および熱回収用気液熱交換器１３への濃溶液ｌ2の分配比が制御できることとなり、確実な制御が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本願発明の第１の実施の形態にかかる吸収式冷凍装置の冷媒回路図である。
【図２】 本願発明の第１の実施の形態にかかる吸収式冷凍装置の他の例（マルチタイプ）を示すブロック図である。
【図３】 本願発明の第１の実施の形態にかかる吸収式冷凍装置における濃溶液流量制御状態を示す特性図である。
【図４】 本願発明の第２の実施の形態にかかる吸収式冷凍装置の冷媒回路図である。
【図５】 従来の吸収式冷凍装置の冷媒回路図である。
【符号の説明】
１は加熱手段（ガスバーナ）、２は発生器、４は凝縮器、５は減圧機構、６は蒸発器、７は吸収熱交換器、８は吸収器（空冷吸収器）、９は熱回収用溶液熱交換器、１３は熱回収用気液熱交換器、１４，１５は流路、１６，１７は流量制御弁、１８は制御手段（コントローラ）、１９は濃溶液温度検出手段（第１温度センサー）、２０は希溶液温度検出手段（第２温度センサー）、２１は冷媒蒸気温度検出手段（第３温度センサー）、２２，２３は固定式流量制御機構（キャピラリチューブ）、ｇ1は高温冷媒蒸気、ｇ2は低温冷媒蒸気、ｌ1は希溶液、ｌ2は濃溶液。
【発明の属する技術分野】
【０００２】
本願発明は、吸収式冷凍装置に関するものである。
【従来の技術】
【０００３】
例えば、冷媒として塩素原子を有しないＲ４０７ｃ等の代替冷媒を用い、吸収液として冷凍機油等を用いた吸収式冷凍装置は、図５に示すように、加熱手段（例えば、ガスバーナ１）により加熱され、高温冷媒蒸気ｇ1を発生させる発生器２と、該発生器２により発生された高温冷媒蒸気ｇ1中に含まれる吸収液を分離する気液分離器３と、冷房運転時において該気液分離器３から導かれる高温冷媒蒸気ｇ1を凝縮液化する凝縮器４と、該凝縮器４により凝縮液化された冷媒を減圧する減圧機構５と、該減圧機構５により減圧された冷媒を蒸発気化する蒸発器６と、該蒸発器６により蒸発気化された低温冷媒蒸気ｇ2を前記発生器２から導かれる希溶液ｌ1に吸収させる際に発生する吸収熱を回収する吸収熱交換器７と、該吸収熱交換器７から導かれる溶液にさらに冷媒蒸気を吸収させる空冷吸収器８と、該空冷吸収器８から前記発生器２に導かれる途中の濃溶液ｌ2に前記発生器２から前記吸収熱交換器７に導かれる途中の希溶液ｌ1の保有する熱を回収する熱回収用溶液熱交換器９とを備えて構成されている。符号１０は濃溶液ｌ2を圧送するためのポンプ、１１はポンプ１０を保護するために濃溶液ｌ2を過冷却する過冷却器、１２は発生器２からの希溶液ｌ1を減圧するための減圧機構である。
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、上記構成の吸収式冷凍装置の場合、冷房運転時において発生器２から凝縮器４に供給される高温冷媒蒸気ｇ1の保有する熱が凝縮器４において無駄に放熱されることとなっている。そこで、空冷吸収器８から熱回収用溶液熱交換器９へ供給される濃溶液ｌ2の一部に前記高温冷媒蒸気ｇ1の保有する熱を回収するための熱回収用気液熱交換器を設けることが考えられる。
【０００５】
ところが、上記のように構成した場合、熱回収用溶液熱交換器９へ供給されるべき濃溶液ｇ2の一部を熱回収用気液熱交換器へ分配することとなっているため、熱回収用溶液熱交換器９側へ供給される濃溶液ｇ2の流量が減少することとなり、その流量および希溶液Ｌ1との温度関係によっては、回収可能な熱量を完全に回収できない運転状態が生ずることとなって成績係数（即ち、ＣＯＰ）が低下するという不具合が生ずる。
【０００６】
本願発明は、上記の点に鑑みてなされたもので、熱回収用溶液熱交換器へ供給されるべき濃溶液の一部に高温冷媒蒸気の保有する熱量を有効に回収するとともに、全体としての熱回収量が最大値となるようにすることを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本願発明の基本構成（請求項１の発明）では、上記課題を解決するための手段として、加熱手段１により加熱され、高温冷媒蒸気ｇ1を発生させる発生器２と、該発生器２により発生された高温冷媒蒸気ｇ1を凝縮液化する凝縮器４と、該凝縮器４により凝縮液化された冷媒を減圧する減圧機構５と、該減圧機構５により減圧された冷媒を蒸発気化する蒸発器６と、該蒸発器６により蒸発気化された低温冷媒蒸気ｇ2を前記発生器２から導かれる希溶液ｌ1に吸収させる際に発生する吸収熱を回収する吸収熱交換器７と、該吸収熱交換器７から導かれる濃溶液ｌ2にさらに冷媒蒸気ｇ2を吸収させる吸収器８と、該吸収器８から前記発生器２に導かれる途中の濃溶液ｌ2に前記発生器２から前記吸収熱交換器７に導かれる途中の希溶液ｌ1の保有する熱を回収する熱回収用溶液熱交換器９とを備えた吸収式冷凍装置において、前記発生器２から導かれる高温冷媒蒸気ｇ1の保有する熱を前記吸収器８から前記発生器２に導かれる濃溶液ｌ2の一部であって前記熱回収用溶液熱交換器９をバイパスする濃溶液ｌ2に回収する熱回収用気液熱交換器１３と、前記熱回収用溶液熱交換器９の入口側における濃溶液ｌ 2 の温度を検出する濃溶液温度検出手段１９と、前記熱回収用溶液熱交換器９の出口側における希溶液ｌ 1 の温度を検出する希溶液温度検出手段２０と、前記熱回収用気液熱交換器１３の出口側における高温冷媒蒸気ｇ 1 の温度を検出する蒸気温度検出手段２１とを付設するとともに、前記濃溶液温度検出手段１９により検出された濃溶液入口温度が、前記希溶液温度検出手段２０により検出された希溶液出口温度より所定値だけ低く且つ前記蒸気温度検出手段２１により検出された出口蒸気温度より所定値だけ低くなるように、前記吸収器８から導かれる濃溶液の流量に対する前記熱回収用溶液熱交換器９へ分配される濃溶液の流量の流量比を０．２５〜０．７５とする流量制御手段を設けている。
【０００８】
上記のように構成したことにより、発生器２から導かれる高温冷媒蒸気ｇ1の保有する熱量を吸収器８から発生器２に導かれる濃溶液ｌ2の一部に回収することができるとともに、熱回収用溶液熱交換器９に供給される濃溶液ｌ2の流量と、前記熱回収用気液熱交換器１３に供給される濃溶液ｌ2の流量との流量比が流量制御手段により０．２５〜０．７５の間に制御されることとなり、両者における熱回収量を最大値に維持することができる。その結果、冷凍装置としての成績係数（即ち、ＣＯＰ）が向上することとなる。また、熱回収用熱交換器９において濃溶液ｌ 2 と希溶液ｌ 1 との温度差が殆どなくなるか、または温度差がつき過ぎるということがなくなり、効率的な熱回収を行うことができる。
【０００９】
請求項２の発明におけるように、前記流量制御手段を、前記熱回収用溶液熱交換器９および熱回収用気液熱交換器１３に至る流路１４，１５にそれぞれ介設された流量制御弁１６，１７と、該流量制御弁１６，１７の開度を制御する制御手段１８とにより構成した場合、流量制御弁１６，１７の開度制御により熱回収用溶液熱交換器９および熱回収用気液熱交換器１３への濃溶液ｌ2の分配比が制御できることとなり、確実な制御が得られる。
【発明の実施の形態】
【００１０】
以下、添付の図面を参照して、本願発明の幾つかの好適な実施の形態について詳述する。
【００１１】
第１の実施の形態（請求項１〜３に対応）
図１には、本願発明の第１の実施の形態にかかる吸収式冷凍装置の冷媒回路が示されている。
【００１２】
この吸収式冷凍装置は、冷媒として塩素原子を有しないＲ４０７ｃ等の代替冷媒を用い、吸収液としてジエチレングリコールジメチルエーテル等の有機溶剤または冷凍機油等を用いるものであり、従来技術の項において説明したものと同様に、加熱手段（例えば、ガスバーナ１）により加熱され、高温冷媒蒸気ｇ1を発生させる発生器２と、該発生器２により発生された高温冷媒蒸気ｇ1中に含まれる吸収液を分離する気液分離器３と、冷房運転時において該気液分離器３から導かれる高温冷媒蒸気ｇ1を凝縮液化する凝縮器４と、該凝縮器４により凝縮液化された冷媒を減圧する減圧機構５と、該減圧機構５により減圧された冷媒を蒸発気化する蒸発器６と、該蒸発器により蒸発気化された低温冷媒蒸気ｇ2を前記発生器２から導かれる希溶液ｌ1に吸収させる際に発生する吸収熱を回収する吸収熱交換器７と、該吸収熱交換器７から導かれる溶液にさらに冷媒蒸気を吸収させる空冷吸収器８と、該空冷吸収器８から前記発生器２に導かれる途中の濃溶液ｌ2に前記発生器２から前記吸収熱交換器７に導かれる途中の希溶液ｌ1の保有する熱を回収する熱回収用溶液熱交換器９とを備えて構成されている。符号１０は濃溶液ｌ2を圧送するためのポンプ、１１はポンプ１０を保護するために濃溶液ｌ2を過冷却する過冷却器、１２は発生器２からの希溶液ｌ1を減圧するための減圧機構である。
【００１３】
この吸収式冷凍装置は、減圧機構５および蒸発器６が室内ユニットＸを構成し、その他の諸機器が室外ユニットＹを構成することとなっている。なお、本実施の形態の場合、１台の室外ユニットＹに対して１台の室内ユニットＸを接続したものとされているが、図２に示すように、１台の室外ユニットＹに対して複数台（例えば、４台）の室内ユニットＸ，Ｘ・・を接続したマルチタイプとすることもできる。
【００１４】
しかして、この吸収式冷凍装置には、前記発生器２から導かれる高温冷媒蒸気ｇ1の保有する熱を前記吸収器８から前記発生器２に導かれる濃溶液ｌ2の一部であって前記熱回収用溶液熱交換器９をバイパスする濃溶液ｌ2に回収する熱回収用気液熱交換器１３が付設されている。
【００１５】
また、前記熱回収用溶液熱交換器９および熱回収用気液熱交換器１３に至る流路１４，１５には、流量制御弁１６，１７がそれぞれ介設されている。
【００１６】
さらに、熱回収用溶液熱交換器９の入口側における濃溶液ｌ2の温度を検出する濃溶液温度検出手段として作用する第１温度センサー１９と、前記熱回収用溶液熱交換器９の出口側における希溶液ｌ1の温度を検出する希溶液温度検出手段として作用する第２温度センサー２０と、前記熱回収用気液熱交換器１３の出口側における高温冷媒蒸気ｇ1の温度を検出する蒸気温度検出手段として作用する第３温度センサー２１が付設されている。
【００１７】
そして、前記第１ないし第３温度センサー１９〜２１により検出された検出データは、制御手段として作用するコントローラ１８に入力され、該コントローラ１８においては前記検出データに基づいて各種演算が実行され、該各種演算の結果は、制御信号として出力され、前記流量制御弁１６，１７の開度を制御することとなっている。つまり、前記流量制御弁１６，１７およびコントローラ１８は、特許請求の範囲における流量制御手段を構成することとなっているのである。
【００１８】
上記のように構成された吸収式冷凍装置は、次のように作用する。
【００１９】
ガスバーナ１により加熱された発生器２から高温冷媒蒸気ｇ1と冷媒濃度の薄い吸収液（即ち、高温希溶液ｌ1）との混合物が発生せしめられ、気液分離器３において高温冷媒蒸気ｇ1と高温の希溶液ｌ1とに分離される。かくして得られた高温冷媒蒸気ｇ1は、凝縮器４に供給されて外部冷却物質（例えば、空気あるいは水）により冷却されて凝縮液化するが、その前に熱回収用気液熱交換器１３において空冷吸収器８から導かれる濃溶液ｌ2の一部と熱交換し、濃溶液ｌ2の温度上昇に寄与する（即ち、高温冷媒蒸気ｇ1の保有する熱量が濃溶液ｌ2に熱回収される）。
【００２０】
一方、気液分離器３において分離された希溶液ｌ1は、熱回収用溶液熱交換器９を経て吸収熱交換器７に供給されて蒸発器６から供給される低温冷媒蒸気ｇ2を吸収する。
【００２１】
前述したように凝縮器４において凝縮液化された冷媒は、減圧機構５で減圧された後蒸発器６において室内空気と熱交換して蒸発気化されて低温冷媒蒸気ｇ2となり、前述したように吸収熱交換器７へ供給される。ここで、蒸発器６においては、室内空気が冷却されて冷房用に供される。
【００２２】
ところで、吸収熱交換器７においては、蒸発器６から供給された低温冷媒蒸気ｇ2が発生器２から熱回収用溶液熱交換器９を経て供給される希溶液ｌ1に吸収される。
【００２３】
なお、吸収熱交換器７のみでは低温冷媒蒸気ｇ2の希溶液ｌ1への吸収が不十分なので、吸収熱交換器７から出た冷媒蒸気および吸収液を空冷吸収器８に送り、さらに冷媒蒸気の吸収を行って濃溶液ｌ2を得るようにしている。
【００２４】
空冷吸収器８から出た濃溶液ｌ2は過冷却器１１により完全に液化された後、ポンプ１０により吸収熱交換器７に送られ、前述したように吸収熱を回収し、さらに熱回収用溶液熱交換器９および熱回収用気液熱交換器１３において高温の希溶液ｌ1および冷媒蒸気ｇ1から熱回収した後発生器２へ還流される。
【００２５】
ところで、本実施の形態の場合、前述したように、熱回収用溶液熱交換器９へ供給されるべき濃溶液ｇ2の一部を熱回収用気液熱交換器へ分配することとなっているため、熱回収用溶液熱交換器９側へ供給される濃溶液ｇ2の流量が減少することとなり、その流量および希溶液Ｌ1との温度関係によっては、回収可能な熱量を完全に回収できない運転状態が生ずることとなって成績係数（即ち、ＣＯＰ）が低下するという不具合が生ずるところから、第１ないし第３温度センサー１９〜２１からの検出データに基づいてコントローラ１８から流量制御弁１６，１７に対して開度制御信号が出力され、熱回収量が最大値を維持するように制御される。
【００２６】
例えば、第１温度センサー１９により検出された濃溶液入口温度が第２温度センサー２０により検出された希溶液出口温度より所定値だけ低くなり且つ第３温度センサー２１により検出された出口蒸気温度より所定値だけ低くなるように流量制御弁１６，１７は制御される。すると、図３に示すように、空冷吸収器８から導かれる濃溶液ｌ2の流量に対する熱回収用溶液熱交換器９へ分配された濃溶液ｌ2の流量との流量比Ｑ1／Ｑ0が０．２５〜０．７５の間において熱回収量が最大値を維持することとなる。従って、冷凍装置としての成績係数（即ち、ＣＯＰ）が向上することとなるのである。
【００２７】
第２の実施の形態（請求項１に対応）
図４には、本願発明の第２の実施の形態にかかる吸収式冷凍装置の冷媒回路が示されている。
【００２８】
この場合、流量制御手段として、熱回収用溶液熱交換器９および熱回収用気液熱交換器１３に至る流路１４，１５にそれぞれ介設され、定格運転時において各流路１４，１５における濃溶液ｌ2の流量比が最適となるように設定された固定絞り値を有する固定式流量制御機構（例えば、キャピラリチューブ２２，２３）が用いられている。このようにすると、定格運転に最適な濃溶液ｌ2の分配比が得られることとなり、複雑な制御が不要となる。その他の構成および作用効果は第１の実施の形態におけると同様なので説明を省略する。
【００２９】
なお、フロン系、アンモニア系の吸収式冷凍装置においては、濃溶液はフロンあるいはアンモニアを多く含み、希溶液はフロンあるいはアンモニアを少なく含む溶液を表現するが、ＬｉＢｒ／水系の吸収式冷凍装置の場合、濃溶液はＬｉＢｒを多く含み、希溶液はＬｉＢｒを少なく含む溶液を表現する。
【発明の効果】
【００３０】
本願発明（請求項１の発明）によれば、加熱手段１により加熱され、高温冷媒蒸気ｇ1を発生させる発生器２と、該発生器２により発生された高温冷媒蒸気ｇ1を凝縮液化する凝縮器４と、該凝縮器４により凝縮液化された冷媒を減圧する減圧機構５と、該減圧機構５により減圧された冷媒を蒸発気化する蒸発器６と、該蒸発器６により蒸発気化された低温冷媒蒸気ｇ2を前記発生器２から導かれる希溶液ｌ1に吸収させる際に発生する吸収熱を回収する吸収熱交換器７と、該吸収熱交換器７から導かれる濃溶液ｌ2にさらに冷媒蒸気ｇ2を吸収させる吸収器８と、該吸収器８から前記発生器２に導かれる途中の濃溶液ｌ2に前記発生器２から前記吸収熱交換器７に導かれる途中の希溶液ｌ1の保有する熱を回収する熱回収用溶液熱交換器９とを備えた吸収式冷凍装置において、前記発生器２から導かれる高温冷媒蒸気ｇ1の保有する熱を前記吸収器８から前記発生器２に導かれる濃溶液ｌ2の一部であって前記熱回収用溶液熱交換器９をバイパスする濃溶液ｌ2に回収する熱回収用気液熱交換器１３と、前記熱回収用溶液熱交換器９の入口側における濃溶液ｌ 2 の温度を検出する濃溶液温度検出手段１９と、前記熱回収用溶液熱交換器９の出口側における希溶液ｌ 1 の温度を検出する希溶液温度検出手段２０と、前記熱回収用気液熱交換器１３の出口側における高温冷媒蒸気ｇ 1 の温度を検出する蒸気温度検出手段２１とを付設するとともに、前記濃溶液温度検出手段１９により検出された濃溶液入口温度が、前記希溶液温度検出手段２０により検出された希溶液出口温度より所定値だけ低く且つ前記蒸気温度検出手段２１により検出された出口蒸気温度より所定値だけ低くなるように、前記吸収器８から導かれる濃溶液の流量に対する前記熱回収用溶液熱交換器９へ分配される濃溶液の流量の流量比を０．２５〜０．７５とする流量制御手段を設けているので、発生器２から導かれる高温冷媒蒸気ｇ1の保有する熱量を吸収器８から発生器２に導かれる濃溶液ｌ2の一部に回収することができるとともに、熱回収用溶液熱交換器９に供給される濃溶液ｌ2の流量と、前記熱回収用気液熱交換器１３に供給される濃溶液ｌ2の流量との流量比が流量制御手段により０．２５〜０．７５に制御されることとなり、両者における熱回収量を最大値に維持することができることとなり、冷凍装置としての成績係数（即ち、ＣＯＰ）を向上させることができるという優れた効果がある。また、熱回収用熱交換器９において濃溶液ｌ 2 と希溶液ｌ 1 との温度差が殆どなくなるか、または温度差がつき過ぎるということが なくなり、効率的な熱回収を行うことができるという効果もある。
【００３１】
請求項２の発明におけるように、前記流量制御手段を、前記熱回収用溶液熱交換器９および熱回収用気液熱交換器１３に至る流路１４，１５にそれぞれ介設された流量制御弁１６，１７と、該流量制御弁１６，１７の開度を制御する制御手段１８とにより構成した場合、流量制御弁１６，１７の開度制御により熱回収用溶液熱交換器９および熱回収用気液熱交換器１３への濃溶液ｌ2の分配比が制御できることとなり、確実な制御が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本願発明の第１の実施の形態にかかる吸収式冷凍装置の冷媒回路図である。
【図２】 本願発明の第１の実施の形態にかかる吸収式冷凍装置の他の例（マルチタイプ）を示すブロック図である。
【図３】 本願発明の第１の実施の形態にかかる吸収式冷凍装置における濃溶液流量制御状態を示す特性図である。
【図４】 本願発明の第２の実施の形態にかかる吸収式冷凍装置の冷媒回路図である。
【図５】 従来の吸収式冷凍装置の冷媒回路図である。
【符号の説明】
１は加熱手段（ガスバーナ）、２は発生器、４は凝縮器、５は減圧機構、６は蒸発器、７は吸収熱交換器、８は吸収器（空冷吸収器）、９は熱回収用溶液熱交換器、１３は熱回収用気液熱交換器、１４，１５は流路、１６，１７は流量制御弁、１８は制御手段（コントローラ）、１９は濃溶液温度検出手段（第１温度センサー）、２０は希溶液温度検出手段（第２温度センサー）、２１は冷媒蒸気温度検出手段（第３温度センサー）、２２，２３は固定式流量制御機構（キャピラリチューブ）、ｇ1は高温冷媒蒸気、ｇ2は低温冷媒蒸気、ｌ1は希溶液、ｌ2は濃溶液。
Claims (2)
- 加熱手段（１）により加熱され、高温冷媒蒸気（ｇ1）を発生させる発生器（２）と、該発生器（２）により発生された高温冷媒蒸気（ｇ1）を凝縮液化する凝縮器（４）と、該凝縮器（４）により凝縮液化された冷媒を減圧する減圧機構（５）と、該減圧機構（５）により減圧された冷媒を蒸発気化する蒸発器（６）と、該蒸発器（６）により蒸発気化された低温冷媒蒸気（ｇ2）を前記発生器（２）から導かれる希溶液（ｌ1）に吸収させる際に発生する吸収熱を回収する吸収熱交換器（７）と、該吸収熱交換器（７）から導かれる溶液にさらに冷媒蒸気（ｇ2）を吸収させる吸収器（８）と、該吸収器（８）から前記発生器（２）に導かれる途中の濃溶液（ｌ2）に該発生器（２）から前記吸収熱交換器（７）に導かれる途中の希溶液（ｌ1）の保有する熱を回収する熱回収用溶液熱交換器（９）とを備えた吸収式冷凍装置であって、前記発生器（２）から導かれる高温冷媒蒸気（ｇ1）の保有する熱を前記吸収器（８）から前記発生器（２）に導かれる濃溶液（ｌ2）の一部であって前記熱回収用溶液熱交換器（９）をバイパスする濃溶液（ｌ2）に回収する熱回収用気液熱交換器（１３）と、前記熱回収用溶液熱交換器（９）の入口側における濃溶液（ｌ 2 ）の温度を検出する濃溶液温度検出手段（１９）と、前記熱回収用溶液熱交換器（９）の出口側における希溶液（ｌ 1 ）の温度を検出する希溶液温度検出手段（２０）と、前記熱回収用気液熱交換器（１３）の出口側における高温冷媒蒸気（ｇ 1 ）の温度を検出する蒸気温度検出手段（２１）とを付設するとともに、前記濃溶液温度検出手段（１９）により検出された濃溶液入口温度が、前記希溶液温度検出手段（２０）により検出された希溶液出口温度より所定値だけ低く且つ前記蒸気温度検出手段（２１）により検出された出口蒸気温度より所定値だけ低くなるように、前記吸収器（８）から導かれる濃溶液の流量に対する前記熱回収用溶液熱交換器（９）へ分配される濃溶液の流量の流量比を０．２５〜０．７５とする流量制御手段を設けたことを特徴とする吸収式冷凍装置。
- 前記流量制御手段を、前記熱回収用溶液熱交換器（９）および熱回収用気液熱交換器（１３）に至る流路（１４），（１５）にそれぞれ介設された流量制御弁（１６），（１７）と、該流量制御弁（１６），（１７）の開度を制御する制御手段（１８）とにより構成したことを特徴とする前記請求項１記載の吸収式冷凍装置。
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| JPH10339515A (ja) | 1998-12-22 |
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