JP3887204B2 - ２段吸収冷温水機 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、蒸発器と吸収器とを２段に分けた２段吸収冷温水機に関する。
【０００２】
【従来の技術】
吸収冷温水機の性能を向上させるため、たとえば実公昭６１−１８３７１号公報に記載されるように、蒸発器と吸収器とを２段に分け、それぞれ低圧蒸発器と低圧吸収器、高圧蒸発器と高圧吸収器とにし、これらを対にして使用する２段吸収冷凍機が知られている。この場合、低圧吸収器で冷媒蒸気を吸収して濃度が低下し、飽和蒸気圧の上昇した吸収液は高圧吸収器に送られ、また、高圧蒸発器で冷却されて温度が低下し、蒸気圧が低下した冷水は低圧蒸発器に流れる流路構成となっている。高圧吸収器と連通する高圧蒸発器は、負荷から戻った温度の高い冷水が流れることにより蒸気圧は高くなり、高圧吸収器との蒸気圧差を十分にとることができる。また、低圧蒸発器と連通する低圧吸収器には、高温再生器で濃縮された高濃度の吸収液を散布することで蒸気圧が低くなり、低圧蒸発器との蒸気圧差を十分にとることができる。このようにして、低圧段及び高圧段の蒸発器及び吸収器で十分に蒸気圧差をとることができる構成になっている。
【０００３】
また、それぞれ２個の蒸発器及び吸収器を備え、混合冷媒を使用して凍結を防止するものとして、特開平１０−２０５９０９号公報に記載の技術が挙げられる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記実公昭６１−１８３７１号公報に記載のものは、蒸発器と吸収器とを２段に分け、それぞれを低圧蒸発器と低圧吸収器、高圧蒸発器と高圧吸収器とにして使用しているが、冷媒の凍結防止制御手段については配慮されていなかった。
また特開平１０−２０５９０９号公報に記載のものは、第１蒸発器と第２蒸発器とを接続する配管を第２吸収器の吸収溶液中を通すことにより冷媒の凍結防止をするものであり、構造的に必ずしも十分に配慮されているとは言えなかった。
【０００５】
本発明の目的は、的確な冷媒の凍結防止手段を備えた２段吸収冷温水機を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明の２段吸収冷温水機に係る発明の構成は、加熱源で加熱し冷媒蒸気を溶液から分離する再生器と、この再生器で分離した蒸気を凝縮する凝縮器と、この凝縮器で凝縮した冷媒を蒸発させて冷水を取り出す蒸発器と、この蒸発器で発生した冷媒蒸気を溶液に吸収させる吸収器とを備え、これら蒸発器及び吸収器を低圧蒸発器と高圧蒸発器及び低圧吸収器と高圧吸収器の２段にそれぞれ分けた２段吸収冷温水機において、前記低圧蒸発器の状態量を測定するために、前記低圧蒸発器の底と前記低圧蒸発器内の伝熱管下部との間に、この伝熱管から流下する冷媒を常時保持することのできる容器を設置して、この容器内に温度センサーを取り付け、この温度センサーからの信号をもとに、前記再生器の加熱源の加熱量を制御して凍結防止を図る制御装置を設けるものである。
【００１０】
【発明実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図を参照して説明する。
【００１１】
〔参考例１〕図１は、参考例１に係る２段吸収冷温水機の系統図である。まず冷房運転時のサイクル構成について説明する。
【００１２】
蒸発器１は、低圧蒸発器１ａと高圧蒸発器１ｂとに分かれており、低圧蒸発器１ａと高圧蒸発器１ｂとの圧力差は低圧蒸発器１ａの底に溜まる冷媒の液圧によってバランスがとられている。同様に、吸収器４においても低圧吸収器４ａと高圧吸収器４ｂとに分かれており、圧力差は低圧吸収器４ａの底に溜まる溶液の液圧によってバランスがとられている。
【００１３】
冷媒は冷媒ポンプ２によって冷媒配管１２を循環し、この冷媒は、負荷から戻り温度の高くなっている冷水が流通する低圧蒸発器１ａの低圧蒸発器伝熱管３ａの表面に散布される。これにより散布された冷媒は、低圧蒸発器伝熱管３ａ内の冷水と熱交換して蒸発し、冷媒蒸気を発生する。発生した冷媒蒸気は、低圧蒸発器１ａから低圧蒸発器１ａとほぼ同じ圧力の低圧吸収器４ａ（厳密には、若干低くなっている）内に流入する。
【００１４】
また、低圧蒸発器１ａにおいて蒸発せず低圧蒸発器１ａの底１ｃに溜まった冷媒は高圧蒸発器１ｂに送られ、散布装置（図示せず）によって高圧蒸発器伝熱管３ｂの表面に散布されて冷媒蒸気が発生する。この発生した冷媒蒸気は高圧蒸発器１ｂから高圧蒸発器１ｂとほぼ同じ圧力である高圧吸収器４ｂ（厳密には、若干低くなっている）内に流入し、流入した冷媒蒸気は、内部に冷却水が流通する高圧吸収器伝熱管６の表面に散布される溶液（一般に臭化リチウム水溶液）に吸収される。
【００１５】
さらに詳しく説明すれば、蒸発器伝熱管３の内部を流通する負荷から戻った温度の高い冷水は、はじめ高圧蒸発器１ｂの内部の高圧蒸発器伝熱管３ｂを流通して冷媒を蒸発させる。冷媒と熱交換した冷水は低圧蒸発器１ａに送られ、高圧蒸発器１ｂの内部より低圧で、かつ高圧蒸発器１ｂの内部に散布された冷媒より温度の低い冷媒とさらに熱交換を行う。低圧吸収器４ａでは、高温再生器１０で冷媒蒸気を分離して濃度のより濃くなった溶液（以下、濃溶液という）が低圧吸収器伝熱管６ａの表面に散布され、冷媒蒸気を吸収して濃度の薄い溶液となる（以下、稀溶液という）。この稀溶液は高圧吸収器４ｂに送られ散布装置（図示せず）によって高圧吸収器伝熱管６ｂの表面に散布され、溶液の蒸気圧が上昇し再び冷媒蒸気を吸収可能な状態になって冷媒蒸気を吸収する。
【００１６】
冷媒蒸気を吸収してさらに濃度の薄くなった稀溶液は、溶液ポンプ５により低温溶液熱交換器７を経て一部は低温再生器８へ、残りは高温溶液熱交換器９を経て高温再生器１０へ送られる。高温再生器１０においては、バーナの燃焼熱１５で稀溶液が加熱され、冷媒蒸気を分離する。低温再生器８においては、高温再生器１０で発生した冷媒蒸気を加熱源として稀溶液が加熱されて冷媒蒸気を発生する。高温再生器１０で冷媒を分離し濃くなった濃溶液は、高温溶液熱交換器９と低温溶液熱交換器７とを経て低圧吸収器４ａへ送られる。低温再生器８でも同様に冷媒を分離して濃くなった濃溶液は、低温溶液熱交換器７を経て低圧吸収器４ａへ送られる。低温再生器８で発生した冷媒蒸気は凝縮器１１へ送られ、この冷媒蒸気は内部に冷却水が流通する凝縮器１１内の伝熱管６ｃの表面で凝縮する。凝縮した冷媒は高圧蒸発器１ｂへ送られてサイクルを一巡する。
【００１７】
冷媒が最も凍結しやすいのは圧力が低く、温度の最も低い低圧蒸発器１ａ内である。参考例１では、冷媒が溜まる低圧蒸発器１ａの底１cに状態量測定手段としての温度センサー１３を取り付ける構造にしている。この温度センサー１３は冷媒の温度を測定し、その信号は制御装置１４へ送られる。制御装置１４には冷媒の凍結しない最低温度が設定されており、温度センサー１３から送られてくる冷媒の温度信号が設定値以下であればバーナ１５の燃焼を一時的に停止して（もしくは一時的に燃焼を弱めてもよい）冷凍能力の発生を停止させ（もしくは冷凍能力を低下させ）、凍結防止を図るように制御装置１４が過熱量を制御する。温度センサー１３としては、例えば測温抵抗体、熱電対、サーミスタなどを使用することができる。
【００１８】
次に暖房運転時のサイクル構成について説明する。暖房運転時は、冷暖切替バルブ１８を開けて高温再生器１０から発生する水蒸気を蒸発器へ送り込むが、蒸発器が高圧蒸発器と低圧蒸発器とに分かれているためいくつかの場合がある。ひとつは低圧蒸発器１ａに送り込む場合、ひとつは高圧蒸発器１ｂに送り込む場合、そしてもうひとつは低圧蒸発器１ａ及び高圧蒸発器１ｂの両方に送り込む場合がある。なお、これらの違いによって作用効果に差異はない。参考例１によれば、冷媒の最も凍結しやすい低圧蒸発器１ａ内に溜まる冷媒の温度を直接測定してバーナ１５の燃焼量を制御しているので、冷媒の凍結防止を的確に行うことができる。
【００１９】
〔実施例１〕図２は、本発明の一実施例に係る２段吸収冷温水機のサイクル系統図である。図中、図１と同一符号のものは同等部分であるから、その説明を省略する。図２の実施例が、図１の参考例１と異なる点は、低圧蒸発器１ａの底１ｃと低圧蒸発器伝熱管３ａの下部との間に、冷媒の一部を一時的に保持する容器１６を設け、この容器１６内に状態量測定手段としての温度センサー１３を取り付けたものである。容器１６は、上面が開放され散布された冷媒の一部を一時的に保持し、側面に開けた孔（図示せず）から冷媒を流下させる構造になっている。孔の大きさは、冷房運転時に冷媒が容器１６内に溜まる程度の孔径に考慮して開けられる。したがって、常時、低圧蒸発器伝熱管３ａから流下する冷媒を保持することになり、低圧蒸発器１ａの底１ｃに溜まる冷媒量の如何にかかわらず冷媒温度を確実に測定することができる。本実施例によれば、冷房負荷が小さいために循環する冷媒量が少なく、すなわち低圧蒸発器１ａの底１ｃに溜まる冷媒量が少なくなった場合でも、容器１６内には常時冷媒が保持され、冷媒循環量に左右されずに冷媒温度を確実に測定することができ、凍結防止の信頼性が向上する。
【００２０】
〔参考例２〕図３は、参考例２に係る２段吸収冷温水機のサイクル系統図である。図中、図１と同一符号のものは同等部分であるから、その説明を省略する。図３の参考例２が、図１の参考例１と異なる点は、低圧蒸発器１ａ内の状態量測定手段として低圧蒸発器１ａ内の圧力を利用するもので、圧力を測定するために圧力センサー１７を低温蒸発器１ａの壁面に取り付けたことにある。圧力センサー１７を取り付ける位置は、低温蒸発器１ａの側壁もしくは天井の壁面などに取り付けることができる。参考例２によれば、低圧蒸発器１ａ内の圧力を測定して低圧蒸発器１ａ内の温度を直接推定することができ、冷媒循環量に左右されずに冷媒温度を確実に推定することができ、実施例１と同様に凍結防止の信頼性が向上する。
【００２１】
【発明の効果】
以上、詳細に説明したように、本発明によれば、蒸発器及び吸収器を低圧蒸発器と高圧蒸発器及び低圧吸収器と高圧吸収器との２段に分けた２段吸収冷温水機において、低圧蒸発器内の冷媒の温度を直接測定し、もしくは低圧蒸発器内の圧力を測定して冷媒の温度を直接推定しているので、冷媒の凍結防止を的確に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】参考例１に係る２段吸収冷温水機のサイクル系統図である。
【図２】本発明の一実施例に係る２段吸収冷温水機のサイクル系統図である。
【図３】参考例２に係る２段吸収冷温水機のサイクル系統図である。

Claims (1)

1. 加熱源で加熱し冷媒蒸気を溶液から分離する再生器と、
   この再生器で分離した蒸気を凝縮する凝縮器と、
   この凝縮器で凝縮した冷媒を蒸発させて冷水を取り出す蒸発器と、
   この蒸発器で発生した冷媒蒸気を溶液に吸収させる吸収器とを備え、
   これら蒸発器及び吸収器を低圧蒸発器と高圧蒸発器及び低圧吸収器と高圧吸収器の２段にそれぞれ分けた２段吸収冷温水機において、
   前記低圧蒸発器の状態量を測定するために、前記低圧蒸発器の底と前記低圧蒸発器内の伝熱管下部との間に、この伝熱管から流下する冷媒を常時保持することのできる容器を設置して、この容器内に温度センサーを取り付け、
   この温度センサーからの信号をもとに、前記再生器の加熱源の加熱量を制御して凍結防止を図る制御装置を設ける
   ことを特徴とする２段吸収冷温水機。

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