JP4153149B2 - Absorption refrigerator - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、吸収式冷凍サイクルを用いた吸収式冷凍機に関するものであり、特に凝縮器で液化した液化冷媒を蒸発用熱交換器に滴下させる技術に関する。
【0002】
【従来の技術】
凝縮器で液化した液化冷媒を蒸発用熱交換器に滴下させる技術として、特開平9−60995号公報に開示されたものが知られている。この技術では、凝縮器で液化した液化冷媒を、ケーシングの内部に開放する蒸気逃がし口を備えた冷媒冷却器に供給して液化冷媒を自己冷却させ、液化冷媒の温度をケーシングの内部温度まで低下させる。そして、ケーシングの内部温度まで低下した液化冷媒を下方に配置した冷媒散布具に供給し、この冷媒散布具から上下方向に巻回された蒸発器の蒸発用熱交換器に、偏りなく均一に液化冷媒を滴下させるものである。
【0003】
ここで、冷媒散布具には、小型化のために上下方向への短縮が要求される吸収器の内部において、上下方向に巻回された蒸発器の蒸発用熱交換器に、偏りなく均一に吸収液を滴下させる技術が要求される。
具体的には、少量でも傾斜設置されると、液化冷媒の散布の偏りが生じてしまうため、それを補う冷媒散布具として、液化冷媒が内部に供給されるリングチューブの上端に多数の穴を設けるとともに、リングチューブに略輪状の滴下リングを取りつけたものが提案されている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、従来の冷媒散布具は、リングチューブに多数の滴下リングを装着するという複雑な構造を用いていたため、製造コストの上昇の大きな要因になっていた。
【0005】
また、冷媒散布具の上に配置される冷媒冷却器は、凝縮器で液化凝縮した例えば40℃の液化冷媒を、ケーシングの内部温度である例えば5℃まで温度低下させる必要があるため、冷媒冷却器が大型化してしまう。この容積の大きい冷媒冷却器が冷媒散布具の上に配置されていたため、蒸発器のケーシングの小型化の妨げになっていた。
【0006】
【発明の目的】
本発明は、上記の事情に鑑みてなされたもので、その目的は、コストを抑え、且つ蒸発器の小型化が図れる吸収式冷凍機の提供にある。
【0007】
【課題を解決するための手段】
本発明の吸収式冷凍機は、上記の目的を達成するために、次の技術的手段を採用した。
〔請求項1の手段〕
吸収式冷凍機は、
冷媒を含む吸収液を加熱して吸収液から冷媒を気化させて分離する再生器と、
この再生器によって分離した気化冷媒を冷却して凝縮液化させる凝縮器と、
この凝縮器で凝縮した液化冷媒を、熱運搬用熱媒体が通過する蒸発用熱交換器の表面に滴下させ、低圧下のケーシング内で蒸発させる蒸発器と、
前記蒸発器で蒸発した気化冷媒を吸収液に吸収させる吸収器と、
この吸収器内の吸収液を前記再生器へ圧送する溶液ポンプと、から構成される吸収式冷凍サイクルを備える。
【0008】
前記蒸発器に配置される前記蒸発用熱交換器は、上下方向に巻回されたコイル形状を呈する。
前記凝縮器で分離した液化冷媒を前記蒸発用熱交換器の表面に滴下する手段は、
コイル状を呈する前記蒸発用熱交換器の上方に略輪状に配置され、全周に亘って液化冷媒を流出するための絞り穴が多数形成されたリング状のリングチューブと、
このリングチューブの上方からそのリングチューブの内部へ液化冷媒を供給するための液化冷媒供給手段と、を具備する。
この液化冷媒供給手段の内部における液化冷媒液面位置を前記絞り穴より高く保つ部分を、前記ケーシングの外部に配置するとともに、
前記液面より上の空間部分を前記ケーシングの内部に連通して設けたことを特徴とする。
【0009】
また、請求項1の吸収式冷凍機の前記液化冷媒供給手段は、前記凝縮器で液化凝縮した液化冷媒の温度を、前記ケーシングの内部温度よりも数度高い温度の液化冷媒として前記リングチューブに供給する液化冷媒冷却手段を備えることを特徴とする。
【0010】
さらに、請求項1の吸収式冷凍機の前記液化冷媒冷却手段は、前記凝縮器で液化凝縮した液化冷媒と、前記蒸発用熱交換器を通過して温度低下した熱運搬用熱媒体とを熱交換する顕熱熱交換器であり、
前記凝縮器で液化した液化冷媒が前記顕熱熱交換器を通過することにより、前記リングチューブに供給される液化冷媒の温度が熱運搬用熱媒体によって冷却されて、前記ケーシングの内部温度よりも数度高い温度になることを特徴とする。
【0012】
〔請求項2の手段〕
請求項1の吸収式冷凍機において、
前記リングチューブには、前記多数の絞り穴から流出した液化冷媒を、下方に配置された前記蒸発用熱交換器へ滴下する滴下帯材が取り付けられたことを特徴とする。
【0013】
〔請求項3の手段〕
請求項2の吸収式冷凍機において、
前記滴下帯材は、前記リングチューブに接するように取り付けられる帯部と、この帯部から前記蒸発用熱交換器へ下垂する多数の下垂部とからなり、巻回によって傾斜配置される前記蒸発用熱交換器の上辺に対応して、前記下垂部の長さが異なって設けられたことを特徴とする。
【0014】
【作用および発明の効果】
〔請求項1の作用および効果〕
請求項1の手段を採用して、リングチューブへ吸収液を供給するための液化冷媒供給手段の内部における液面位置を、ケーシングの外に配置する構造であるため、ケーシング内の構造や高さに制約されることなく、液面位置を高く設定することができる。このように液面位置を高く保つことができることによって、傾斜設置等によりリングチューブにおける多数の絞り穴に傾斜が生じても、高い位置の絞り穴の液面ヘッド差(液面との距離)と、低い位置の絞り穴の液面ヘッド差との比率が小さくなるため、蒸発用熱交換器へ、偏りなく均一に液化冷媒を滴下させることができる。
このように、本発明によって従来のような複雑な冷媒散布具を廃止できるため、従来に比較して吸収式冷凍機の製造コストを抑えることができる。
【0015】
また、請求項1の手段を採用して、ケーシングの内部温度よりも数度高い温度の液化冷媒としてリングチューブに供給するように設けたため、ケーシングの内部蒸気圧と、液化冷媒冷却手段の内部蒸気圧とに差圧が生じ、その差圧によって液面位置を高く取ることができる。つまり、その差圧によって、液面ヘッド差を大きくすることができる。
【0016】
さらに、請求項1の手段を採用して、凝縮器で液化凝縮した液化冷媒と、蒸発用熱交換器を通過して温度低下した熱運搬用熱媒体とを熱交換する顕熱熱交換器によって、リングチューブに供給される液化冷媒の温度をケーシングの内部温度よりも数度高い温度まで冷却することにより、従来用いていた冷媒冷却器を廃止できる。このため、蒸発器のケーシングの小型化が可能になる。
また、顕熱熱交換器は、2重管のような単純な熱交換器で良いため、構造の複雑な冷媒冷却器に比較してコストを抑えることができる。
【0018】
〔請求項2の作用および効果〕
請求項2の手段を採用して、リングチューブに取りつけた滴下帯材によって、リングチューブの多数の絞り穴から流出した液化冷媒を下方の蒸発用熱交換器に滴下するようにしたことにより、多数の絞り穴から流出した液化冷媒を、下方の蒸発用熱交換器に偏りなく散布できる。なお、滴下帯材は、薄い金属板の打抜き等によって簡単に製造できるため、製造コストの上昇が抑えられる。
【0019】
〔請求項3の作用および効果〕
請求項3の手段を採用して、滴下帯材に設けた多数の下垂部を、蒸発用熱交換器の上辺に対応した長さに設けることにより、上辺が傾斜した蒸発用熱交換器に的確に液化冷媒を散布できる。
【0020】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の実施の形態を、複数の実施例および変形例に基づいて説明する。
〔第1実施例の構成〕
図1〜図5は第1実施例を示すもので、図2は吸収式冷凍機を用いて室内の空調を行う吸収式空調装置の概略構成図である。
【0021】
(吸収式空調装置の概略説明)
吸収式空調装置は、屋外機1と室内機2とからなり、屋外機1は冷凍機本体3とクーリングタワー4とから構成されるものであり、搭載された各電気機能部品は制御装置5によって制御される。
冷凍機本体3は、主にステンレスによって形成され、冷媒および吸収液として臭化リチウム水溶液を用いて吸収サイクルを形成するものであり、吸収液を加熱する加熱手段6と、2重効用型の吸収式冷凍サイクル7とを備える。
【0022】
(加熱手段6の説明)
本実施例の加熱手段6は、燃料であるガスを燃焼して熱を発生させ、発生した熱によって吸収液を加熱するガス燃焼装置で、ガスの燃焼を行うガスバーナ11、このガスバーナ11へガスの供給を行うガス供給手段12、ガスバーナ11へ燃焼用の空気を供給する燃焼ファン13などから構成される。
そして、ガスバーナ11のガス燃焼で得られた熱で、吸収式冷凍サイクル7の沸騰器14を加熱し、沸騰器14内に供給された低濃度吸収液(以下、低液)を加熱するように設けられている。
【0023】
(吸収式冷凍サイクル7の説明)
吸収式冷凍サイクル7は、加熱手段6によって加熱される沸騰器14を備え、この沸騰器14内に供給された低液が加熱されることによって低液に含まれる冷媒(水)を気化(蒸発)させて中濃度吸収液(以下、中液)にする高温再生器15と、この高温再生器15内の気化冷媒の凝縮熱を利用して、高温再生器15側から圧力差を利用して供給される中液を加熱し、中液に含まれる冷媒を気化させて中液を高濃度吸収液(以下、高液)にする低温再生器16と、高温再生器15および低温再生器16からの気化冷媒(水蒸気)を冷却して液化する凝縮器17と、この凝縮器17で液化した液化冷媒(水)を真空に近い圧力下で蒸発させる蒸発器18と、この蒸発器18で蒸発した気化冷媒を低温再生器16で得られた高液に吸収させる吸収器19とから構成される。
【0024】
(高温再生器15の説明)
高温再生器15は、加熱手段6によって低液を加熱する上述の沸騰器14、およびこの沸騰器14から上方へ延びる沸騰筒21を備える。この沸騰器14および沸騰筒21で沸騰して低液から気化した気化冷媒は、沸騰筒21から円筒容器形状の高温再生ケース22内に吹き出る。この高温再生ケース22内に吹き出た高温の気化冷媒は、高温再生ケース22の壁によって、低温再生器16内の中液の蒸発時の気化熱として熱が奪われて冷却されて液化冷媒(水)になる。
【0025】
この実施例の沸騰筒21の内部には、沸騰筒21内に吹き出て冷媒が気化した後の中液を蓄えるカップ状の仕切り容器21aが配置されており、その内部に溜められた中液が中液管23を通って低温再生器16に供給される。なお、中液管23には、オリフィスなどの絞り手段(図示しない)が設けられている。この絞り手段は、後述する冷暖切替弁53が閉じられると、高温再生器15と低温再生器16との圧力差を保った状態で中液を流し、後述する冷暖切替弁53が開かれると中液を殆ど流さない。
また、仕切り容器21aの上部分には、吸収液戻し板21bが設けられており、沸騰筒21内で吹き出した吸収液が仕切り容器21aの内部へ導かれるように設けられている。
【0026】
高温再生ケース22の内部には、沸騰器14で加熱されて低液内の冷媒が気化した後の沸騰筒21内の中液と、その周囲に溜められる液化冷媒(水)とを断熱するために、沸騰筒21の周囲に断熱隙間24が設けられている。
なお、高温再生ケース22で液化し、沸騰筒21の外側に分離された液化冷媒(水)は、下部に接続された液冷媒管25を通って凝縮器17に導かれる。
【0027】
(低温再生器16の説明)
低温再生器16は、高温再生ケース22を覆う筒状容器形状の低温再生ケース31を備える。この低温再生器16は、中液管23を通って供給される中液を高温再生ケース22の天井部分に向けて注入する。
低温再生ケース31内の温度は、高温再生ケース22の温度に比較して低いため、低温再生ケース31内の圧力は高温再生ケース22の圧力に比較して低い。このため、中液管23から低温再生ケース31内に供給された中液は蒸発し易い。そして、中液が高温再生ケース22の天井部分に注入されると、高温再生ケース22の壁によって中液が加熱され、中液に含まれる冷媒の一部が蒸発して気化冷媒になり、残りが高液になる。
【0028】
ここで、低温再生ケース31の上方は、環状容器形状の凝縮ケース32の上側と、連通部33を介して連通している。このため、低温再生ケース31内で蒸発した気化冷媒は、連通部33を通って凝縮ケース32内に供給される。
一方、高液は、低温再生ケース31の下部に落下し、低温再生ケース31の下部に接続された高液管34を通って吸収器19に供給される。
なお、低温再生ケース31内の上側には、天井板35が設けられ、この天井板35の外周端と低温再生ケース31との間には、気化冷媒が通過する隙間36が設けられている。
【0029】
(凝縮器17の説明)
凝縮器17は、環状容器形状の凝縮ケース32によって覆われている。この凝縮ケース32の内部には、凝縮ケース32内の気化冷媒を冷却して液化させる凝縮用熱交換器37が配置されている。この凝縮用熱交換器37は、環状のコイルで、内部には冷却水が流れる。そして、低温再生器16から凝縮ケース32内に供給された液化冷媒は、凝縮用熱交換器37によって冷却されて液化し、凝縮用熱交換器37の下方へ滴下する。
【0030】
一方、凝縮ケース32の下側には、上述の高温再生器15から液冷媒管25を通って冷媒が供給される。なお、この供給冷媒は、凝縮ケース32内に供給される際に、圧力の違い(凝縮ケース32内は約70mmHgの低圧)から、再沸騰し、気化冷媒と液化冷媒とが混合した状態で供給される。なお、凝縮ケース32内で液化した液化冷媒は、液冷媒供給管38を介して蒸発器18に導かれる。
【0031】
(蒸発器18の説明)
蒸発器18は、吸収器19とともに、凝縮ケース32の下部に設けられるもので、低温再生ケース31の周囲に設けられた環状容器形状の蒸発・吸収ケース41(蒸発器18と吸収器19の両方を収容するものであり、ケーシングに相当するものである)によって覆われている。この蒸発・吸収ケース41の内部の外側には、凝縮器17から供給される液化冷媒を蒸発させる蒸発用熱交換器42が配置されている。この蒸発用熱交換器42は、上下方向に巻回されたコイル形状を呈するもので、その内部には室内機2に供給される冷温水(熱運搬用熱媒体)が流れる。そして、凝縮器17から液冷媒供給管38を介して供給された液化冷媒は、環状の冷媒散布具43に供給され、その冷媒散布具43から蒸発用熱交換器42の上に散布される。
【0032】
蒸発・吸収ケース41内は、ほぼ真空(例えば6.5mmHg)に保たれるため、沸点が低く、蒸発用熱交換器42に散布された液化冷媒は、大変蒸発しやすい。そして、蒸発用熱交換器42に散布された液化冷媒は、蒸発用熱交換器42内を流れる熱媒体から気化熱を奪って蒸発する。
この結果、蒸発用熱交換器42内を流れる熱媒体が冷却される。そして、冷却された熱媒体は、室内機2に導かれ、室内を冷房する。
【0033】
(吸収器19の説明)
吸収器19は、上述のように、蒸発・吸収ケース41に覆われる。そして、吸収器19は、蒸発・吸収ケース41の内部の内側に、高液管34から供給される高液を冷却する吸収用熱交換器44が配置されている。この吸収用熱交換器44は、蒸発用熱交換器42の内側に隣接配置されるものであり、上下方向に巻回されたコイル形状を呈するもので、その内部には、高液が冷媒を吸収した際に発生する吸収熱を奪う冷却水が供給される。なお、吸収用熱交換器44を通過した冷却水は、凝縮器17の凝縮用熱交換器37を通過した後、クーリングタワー4に導かれて冷却される。そしてクーリングタワー4で冷却された冷却水は、再び吸収用熱交換器44に導かれる。
【0034】
一方、吸収用熱交換器44の上部には、高液管34から供給される高液を吸収用熱交換器44に散布する環状の吸収液散布具45が配置される。吸収用熱交換器44に散布された高液は、吸収用熱交換器44のコイル表面を伝わって上方から下方へ落下する間に、蒸発用熱交換器42において蒸発により生成された気化冷媒を吸収する。この結果、蒸発・吸収ケース41の底に落下した吸収液は、濃度が薄くなった低液となる。
【0035】
蒸発・吸収ケース41の内部には、蒸発用熱交換器42と吸収用熱交換器44との間に、筒状仕切壁46が配置されている。この筒状仕切壁46は、上方のみにおいて蒸発・吸収ケース41の内部を連通するもので、蒸発器18で生成された気化冷媒が筒状仕切壁46の上部を介して吸収器19内に導かれる。
【0036】
また、蒸発・吸収ケース41の底には、蒸発・吸収ケース41の底の低液を沸騰器14に供給するための低液管47が接続されている。この低液管47には、ほぼ真空状態の蒸発・吸収ケース41内から沸騰器14に向けて低液を流すために、溶液ポンプ48が設けられている。
【0037】
(吸収式冷凍サイクル7における上記以外の構成部品の説明)
図2に示す符号51は、沸騰筒21内から低温再生器16へ流れる中液と吸収器19から沸騰器14へ流れる低液とを熱交換する高温熱交換器51aと、低温再生器16から吸収器19へ流れる高液と吸収器19から沸騰器14へ流れる低液とを熱交換する低温熱交換器51bとを一体化した熱交換器である。
なお、高温熱交換器51aは、沸騰筒21から低温再生器16へ流れる中液を冷却し、逆に吸収器19から沸騰器14へ流れる低液を加熱するものである。また、低温熱交換器51bは、低温再生器16から吸収器19へ流れる高液を冷却し、逆に吸収器19から沸騰器14へ流れる低液を加熱するものである。
【0038】
また、本実施例の吸収式冷凍サイクル7には、上述の作動による冷房運転の他に、暖房運転を行うための暖房運転手段が設けられている。
暖房運転手段は、仕切り容器21aの下部から、温度の高い吸収液を蒸発器18の下部へ導く暖房管52と、この暖房管52を開閉する冷暖切替弁53とから構成される。この冷暖切替弁53は、暖房運転時に開弁して高温の吸収液を蒸発・吸収ケース41内へ導き、蒸発器18の蒸発用熱交換器42内を流れる冷温水を加熱するものである。
【0039】
(室内機2の説明)
室内機2は、室内に設置された室内熱交換器54、この室内熱交換器54を流れる蒸発器18を通過した冷温水と室内空気とを強制的に熱交換し、熱交換後の空気を室内に吹き出させるための室内ファン55とを備える。
室内熱交換器54には、冷温水を循環させる冷温水回路56が接続され、この冷温水回路56には、冷温水を循環させる冷温水ポンプ57が設けられている。なお、冷温水ポンプ57は、溶液ポンプ48を駆動する兼用のモータによって駆動される。
【0040】
(クーリングタワー4の説明)
クーリングタワー4は、吸収器19および凝縮器17を通過して昇温した冷却水を、上方から下方へ流し、流れている間に外気と熱交換して放熱するとともに、流れている間に一部蒸発させて気化熱を奪って冷却水を冷却するもので、冷却水の蒸発および冷却を促進する冷却水ファン61を備える。このクーリングタワー4には、冷却水を循環させる冷却水回路62が接続されており、冷却水は冷却水ポンプ63によって循環される。
【0041】
(吸収式冷凍サイクル7の作動による冷房運転の作動)
吸収式冷凍サイクル7は、加熱手段6が沸騰器14を加熱することにより、高温再生器15で、低液から気化冷媒が取り出されるとともに、低温再生器16で、中液から高液が取り出される。
高温再生器15および低温再生器16で取り出された気化冷媒は、凝縮器17で凝縮されて液化した後、蒸発器18の蒸発用熱交換器42に散布され、蒸発用熱交換器42内の冷温水から気化熱を奪って蒸発する。このため、蒸発用熱交換器42を通過し、冷却された冷温水は、室内機2の室内熱交換器54に供給されて室内を冷房する。
【0042】
蒸発器18内で蒸発した気化冷媒は、筒状仕切壁46の上方を通過して吸収器19内に流入する。
一方、吸収器19内では、低温再生器16で取り出された高液が吸収用熱交換器44に散布されており、この高液に蒸発器18から流入した気化冷媒が吸収される。なお、気化冷媒が高液に吸収される際に発生する吸収熱は、吸収用熱交換器44によって吸収されて吸収能力の低下が防止される。
なお、吸収器19で気化冷媒を吸収した高液は、低液となって溶液ポンプ48で吸い込まれ、再び沸騰器14内に戻され、上記のサイクルを繰り返す。
【0043】
(冷媒散布具43の周辺構造を図1を参照して説明する)
冷媒散布具43は、コイル状を呈する蒸発用熱交換器42の上方に略輪状に配置され、全周に亘って液化冷媒を流出するための絞り穴71(図3参照)が多数形成されたリング状のリングチューブ72と、多数の絞り穴71から流出した液化冷媒を、下方に配置された蒸発用熱交換器42の上方へ滴下する滴下帯材73とから構成される。
【0044】
リングチューブ72は、図3(a)〜(c)に示すように、断面略コ字形を呈したカップリング74と、図4(a)、(b)に示すように、カップリング74の上方の開口を塞ぐ蓋リング75とから構成されるものであり、多数の絞り穴71は、カップリング74の側面に等間隔に設けられている。
【0045】
滴下帯材73は、溶接やネジ等によってリングチューブ72の側面に取り付けられるもので、図5(a)、(b)に示すように、リングチューブ72に取り付けられる帯部73aと、この帯部73aから蒸発用熱交換器42へ下垂する多数の下垂部73bとからなる。この滴下帯材73は、例えばステンレスの薄板をプレス切断して形成したものであり、帯部73aには、多数の絞り穴71が塞がれるのを防ぐためのスリット73cが形成されている。また、多数の下垂部73bは、巻回によって傾斜配置される蒸発用熱交換器42の上辺に対して一定の距離を保つように設けられたものであり、巻回によって傾斜配置される蒸発用熱交換器42の上辺に対応して、それぞれが一定の距離を保つように、下垂部73bの長さが異なって設けられている。
【0046】
また、リングチューブ72には、その上方からそのリングチューブ72の内部へ液化冷媒を供給するための液化冷媒供給手段76が接続されている。
この液化冷媒供給手段76には、凝縮器17で液化凝縮した液化冷媒の温度を、蒸発・吸収ケース41の内部温度(例えば5℃)よりも数度高い温度(例えば7℃)の液化冷媒としてリングチューブ72に供給する顕熱熱交換器77(液化冷媒冷却手段に相当する)が設けられている。
【0047】
この顕熱熱交換器77は、凝縮器17で液化凝縮した液化冷媒と、蒸発用熱交換器42を通過して温度低下した冷温水(例えば7℃)とを熱交換するものであり、凝縮器17で液化した液化冷媒が顕熱熱交換器77を通過することにより、リングチューブ72に供給される液化冷媒の温度が、蒸発・吸収ケース41の内部温度(5℃)よりも数度高い温度(7℃)になるものである。なお、この顕熱熱交換器77は、凝縮器17で液化した液化冷媒をリングチューブ72に導く液冷媒供給管38の周囲に、蒸発用熱交換器42を通過した約7℃の冷温水を流す2重管型の液−液熱交換器である。
ここで、液化冷媒供給手段76に冷媒を供給する液冷媒供給管38の内部は、凝縮器17から供給される40℃の冷媒を7℃に冷却するものであり、その差圧によって液面高低差Bが生じる。
【0048】
また、この液化冷媒供給手段76は、顕熱熱交換器77から供給される液化冷媒をリングチューブ72の上方から供給するものであり、この液化冷媒供給手段76の内部において定常運転時の液化冷媒液面位置Aを多数の絞り穴71より高く保つように設けられている。この液面位置Aを高く保つ部分は、図1に示すように、蒸発・吸収ケース41の外部に配置されている。なお、この実施例の液化冷媒供給手段76は、凝縮器17で液化した液化冷媒をリングチューブ72に導く液冷媒供給管38と、液面位置Aの上側において蒸発・吸収ケース41の内部と連通させる連通管78とから構成されている。
【0049】
液面位置Aは、リングチューブ72の絞り穴71の穴径や数によって設定される。顕熱熱交換器77によって7℃まで冷却された冷媒は、連通管78から液化冷媒供給手段76に導かれる途中で自己冷却されて5℃になる。
【0050】
(実施例の効果)
上述したように、リングチューブ72へ供給される液化冷媒の液面位置Aを、蒸発・吸収ケース41の外に配置する構造であるため、蒸発・吸収ケース41内の構造や高さに制約されることなく、液面位置Aを高く設定することができる。このように液面位置Aを高く保つことができることによって、傾斜設置等によりリングチューブ72における多数の絞り穴71に傾斜が生じても、高い位置の絞り穴71の液面ヘッド差と、低い位置の絞り穴71の液面ヘッド差との比率を小さくできる。
このため、冷媒散布具43は、従来のような複雑で部品点数の多い高価なものを用いる必要がなく、リングチューブ72と滴下帯材73からなるシンプルな冷媒散布具43によって、蒸発用熱交換器42へ偏りなく液化冷媒を滴下させることができるようになり、吸収式冷凍機のコストを従来に比較して抑えることができる。
【0051】
凝縮器17で液化凝縮した液化冷媒と、蒸発用熱交換器42を通過して温度低下した冷温水とを熱交換する顕熱熱交換器77によって、リングチューブ72に供給される液化冷媒の温度を蒸発・吸収ケース41の内部温度よりも数度高い温度にしたことにより、従来用いていた冷媒冷却器を廃止できる。このため、蒸発・吸収ケース41の小型化が可能になる。なお、冷温水が顕熱熱交換器77を通過する際、液化冷媒と熱交換されて熱量の損失が発生するが、従来の冷媒冷却器の廃止によって冷媒冷却器での自己蒸発量の低下により、熱量の損失が相殺されるため、能力低下は招かない。
また、従来の冷媒冷却器に代わって用いられる顕熱熱交換器77は、2重管のような単純な熱交換器で済むため、構造の複雑な冷媒冷却器に比較してコストを抑えることができる。
【0052】
リングチューブ72に取りつけた滴下帯材73によって液化冷媒を蒸発用熱交換器42に滴下するようにしたことにより、多数の絞り穴71から流出した液化冷媒を蒸発用熱交換器42へ偏りなく散布できる。そして、用いられる滴下帯材73は、薄い金属板の打抜き等によって簡単に製造できるため、製造コストの上昇は小さい。
また、滴下帯材73に設けた多数の下垂部73bは、蒸発用熱交換器42の上辺に対応した長さに設けられているため、上辺が傾斜した蒸発用熱交換器42に偏りなく液化冷媒を滴下できる。
【0056】
〔変形例〕
上記の実施例では、吸収式冷凍サイクル7の一例として2重効用型を例に示したが、1重効用型でも良いし、3重以上の多重効用型でも良い。また、低温再生器16内に中液を注入する際、低温再生器16の上部から注入する例を示したが、下部から注入しても良い。
加熱手段6の加熱源としてガスバーナ11を用いたが、石油バーナや電気ヒータを用いたり、他の装置(例えば内燃機関など)の排熱を利用しても良い。
【0057】
吸収液の一例として臭化リチウム水溶液を例に示したが、冷媒にアンモニア、吸収剤に水を利用したアンモニア水溶液など他の吸収液を用いても良い。
熱媒体の一例として、水道水を用い、冷却水回路の冷却水と共用した例を示したが、冷却水回路の冷却水とは異なる不凍液やオイルなど他の熱媒体を用いても良い。
【図面の簡単な説明】
【図1】 冷媒散布具の周辺構造を示す図である(第1実施例)。
【図2】 吸収式空調装置の概略構成図である(第1実施例)。
【図3】 カップリングの上視図、断面図および要部断面図である(第1実施例)。
【図4】 蓋リングの断面図および上視図である(第1実施例)。
【図5】 滴下帯材の上視図および要部展開図である(第1実施例)。
【符号の説明】
6 加熱手段
7 吸収式冷凍サイクル
15 高温再生器
16 低温再生器
17 凝縮器
18 蒸発器
19 吸収器
41 蒸発・吸収ケース(ケーシング)
42 蒸発用熱交換器
43 冷媒散布具
48 溶液ポンプ
71 絞り穴
72 リングチューブ
73 滴下帯材
73a 帯部
73b 下垂部
76 液化冷媒供給手段
77 顕熱熱交換器(液化冷媒冷却手段)
78 連通管
A 液面位置[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an absorption chiller using an absorption refrigeration cycle, and more particularly to a technique for dripping liquefied refrigerant liquefied by a condenser onto an evaporation heat exchanger.
[0002]
[Prior art]
As a technique for dropping a liquefied refrigerant liquefied by a condenser onto an evaporating heat exchanger, one disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 9-60995 is known. In this technology, the liquefied refrigerant liquefied by the condenser is supplied to a refrigerant cooler having a steam escape opening that opens to the inside of the casing to self-cool the liquefied refrigerant, and the temperature of the liquefied refrigerant is lowered to the internal temperature of the casing. Let Then, the liquefied refrigerant that has been lowered to the internal temperature of the casing is supplied to the refrigerant disperser disposed below, and is uniformly liquefied from the refrigerant disperser to the evaporation heat exchanger of the evaporator wound up and down. The refrigerant is dropped.
[0003]
Here, the refrigerant spreader is uniformly distributed to the evaporation heat exchanger of the evaporator wound in the vertical direction inside the absorber that is required to be shortened in the vertical direction for miniaturization. A technique for dripping the absorbing liquid is required.
Specifically, if it is installed in a small amount even if it is installed in a small amount, it will cause uneven distribution of the liquefied refrigerant.Therefore, as a refrigerant spreader that compensates for this, a large number of holes are provided at the upper end of the ring tube to which liquefied refrigerant is supplied. In addition, a ring tube having a substantially ring-shaped dropping ring attached thereto has been proposed.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
However, since the conventional refrigerant | coolant dispersion | spreading tool used the complicated structure of attaching many dripping rings to a ring tube, it became a big factor of the raise of manufacturing cost.
[0005]
Further, the refrigerant cooler disposed on the refrigerant spreader needs to lower the temperature of the liquefied refrigerant, for example, 40 ° C. liquefied and condensed by the condenser to, for example, 5 ° C., which is the internal temperature of the casing. The vessel becomes larger. Since this large-capacity refrigerant cooler was arranged on the refrigerant sprinkler, it was an obstacle to miniaturization of the evaporator casing.
[0006]
OBJECT OF THE INVENTION
The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to provide an absorption refrigerating machine capable of reducing cost and reducing the size of an evaporator.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, the absorption refrigerator of the present invention employs the following technical means.
[Means of Claim 1]
Absorption refrigerator
A regenerator that heats the absorbing liquid containing the refrigerant to vaporize and separate the refrigerant from the absorbing liquid;
A condenser for cooling and condensing the vaporized refrigerant separated by the regenerator;
An evaporator for dripping the liquefied refrigerant condensed in the condenser on the surface of the evaporation heat exchanger through which the heat transfer heat medium passes, and evaporating in a casing under a low pressure;
An absorber that absorbs the vaporized refrigerant evaporated in the evaporator into an absorption liquid;
An absorption refrigeration cycle including a solution pump that pumps the absorption liquid in the absorber to the regenerator is provided.
[0008]
The evaporating heat exchanger disposed in the evaporator has a coil shape wound in the vertical direction.
Means for dropping the liquefied refrigerant separated by the condenser onto the surface of the evaporation heat exchanger,
A ring-shaped ring tube which is arranged in a substantially ring shape above the evaporating heat exchanger having a coil shape, and in which a large number of throttle holes for flowing out the liquefied refrigerant are formed over the entire circumference;
Liquefied refrigerant supply means for supplying the liquefied refrigerant from above the ring tube to the inside of the ring tube.
A portion that keeps the liquid level of the liquefied refrigerant inside the liquefied refrigerant supply means higher than the throttle hole is disposed outside the casing, and
A space portion above the liquid level is provided in communication with the inside of the casing.
[0009]
Further, the liquefied refrigerant supply means of the absorption refrigerator according to claim 1, wherein the temperature of the liquefied refrigerant liquefied and condensed by the condenser is set to the ring tube as a liquefied refrigerant having a temperature several degrees higher than the internal temperature of the casing. The liquid refrigerant cooling means to supply is provided.
[0010]
Furthermore, the liquefied refrigerant cooling means of the absorption refrigerator according to claim 1 heats the liquefied refrigerant liquefied and condensed by the condenser and the heat transporting heat medium whose temperature is lowered after passing through the evaporating heat exchanger. A sensible heat exchanger to replace,
When the liquefied refrigerant liquefied by the condenser passes through the sensible heat exchanger, the temperature of the liquefied refrigerant supplied to the ring tube is cooled by the heat transfer heat medium, so that it is lower than the internal temperature of the casing. The temperature is several degrees higher.
[0012]
[Means of claim 2 ]
The absorption refrigerator according to claim 1 ,
The ring tube is attached with a drip strip for dropping the liquefied refrigerant flowing out of the plurality of throttle holes to the evaporation heat exchanger disposed below.
[0013]
[Means of claim 3 ]
The absorption refrigerator according to
The dripping band material is composed of a band part attached so as to be in contact with the ring tube, and a large number of hanging parts hanging from the band part to the evaporating heat exchanger, and the evaporating band material is inclined and arranged by winding. Corresponding to the upper side of the heat exchanger, the length of the hanging part is provided differently.
[0014]
[Operation and effect of the invention]
[Operation and effect of claim 1]
By adopting the means of claim 1, the liquid level position inside the liquefied refrigerant supply means for supplying the absorbing liquid to the ring tube is arranged outside the casing, so the structure and height inside the casing The liquid surface position can be set high without being restricted by. Since the liquid level position can be kept high in this way, even if a large number of throttle holes in the ring tube are inclined due to an inclined installation or the like, the liquid level head difference (distance from the liquid level) of the high throttle hole is Since the ratio with the liquid level head difference of the throttle hole at the lower position becomes small, the liquefied refrigerant can be dropped evenly and uniformly on the evaporation heat exchanger.
As described above, according to the present invention, since the conventional refrigerant spreader can be eliminated, the manufacturing cost of the absorption chiller can be suppressed as compared with the conventional one.
[0015]
Further, since the means of claim 1 is adopted so as to supply the ring tube as a liquefied refrigerant having a temperature several degrees higher than the internal temperature of the casing, the internal vapor pressure of the casing and the internal vapor of the liquefied refrigerant cooling means are provided. A differential pressure is generated in the pressure, and the liquid level can be increased by the differential pressure. That is, the liquid level head difference can be increased by the differential pressure.
[0016]
Furthermore, by adopting the means of claim 1 , a sensible heat exchanger that exchanges heat between the liquefied refrigerant liquefied and condensed by the condenser and the heat transfer heat medium that has passed through the evaporating heat exchanger and the temperature has decreased. By cooling the temperature of the liquefied refrigerant supplied to the ring tube to a temperature several degrees higher than the internal temperature of the casing, the conventionally used refrigerant cooler can be eliminated. For this reason, the casing of the evaporator can be miniaturized.
Further, since the sensible heat exchanger may be a simple heat exchanger such as a double pipe, the cost can be reduced compared to a refrigerant cooler having a complicated structure.
[0018]
[Operation and effect of claim 2 ]
By adopting the means of
[0019]
[Operation and effect of claim 3 ]
By adopting the means of claim 3 and providing a number of drooping portions provided on the drip strip with a length corresponding to the upper side of the evaporating heat exchanger, the evaporating heat exchanger having an inclined upper side can be accurately obtained. Liquefied refrigerant can be sprayed on
[0020]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Next, embodiments of the present invention will be described based on a plurality of examples and modifications.
[Configuration of the first embodiment]
1 to 5 show a first embodiment, and FIG. 2 is a schematic configuration diagram of an absorption air conditioner that performs indoor air conditioning using an absorption refrigerator.
[0021]
(Outline explanation of absorption type air conditioner)
The absorption type air conditioner includes an outdoor unit 1 and an
The refrigerator main body 3 is mainly formed of stainless steel and forms an absorption cycle using a lithium bromide aqueous solution as a refrigerant and an absorption liquid. The heating means 6 for heating the absorption liquid and a double-effect absorption
[0022]
(Description of heating means 6)
The heating means 6 of this embodiment is a gas combustion device that burns gas as fuel to generate heat, and heats the absorbing liquid by the generated heat. The gas burner 11 performs gas combustion, and gas is supplied to the gas burner 11. It comprises a gas supply means 12 that supplies gas, a
Then, the heat obtained by the gas combustion of the gas burner 11 is used to heat the boiling device 14 of the
[0023]
(Description of absorption refrigeration cycle 7)
The
[0024]
(Description of high temperature regenerator 15)
The high-temperature regenerator 15 includes the above-described boiling device 14 that heats the low liquid by the heating unit 6, and the boiling
[0025]
Inside the boiling
Further, an absorption
[0026]
In order to insulate the inside of the high-
The liquefied refrigerant (water) liquefied in the high
[0027]
(Description of low temperature regenerator 16)
The
Since the temperature in the low
[0028]
Here, the upper side of the low-
On the other hand, the high liquid falls to the lower part of the low
A
[0029]
(Description of condenser 17)
The
[0030]
On the other hand, the refrigerant is supplied to the lower side of the condensing
[0031]
(Description of the evaporator 18)
The
[0032]
Since the inside of the evaporation /
As a result, the heat medium flowing in the
[0033]
(Description of absorber 19)
The
[0034]
On the other hand, on the upper part of the absorption heat exchanger 44, an annular absorption
[0035]
Inside the evaporation /
[0036]
Further, a low
[0037]
(Description of components other than the above in the absorption refrigeration cycle 7)
The high
[0038]
Further, the
The heating operation means includes a
[0039]
(Explanation of indoor unit 2)
The
The
[0040]
(Description of cooling tower 4)
The cooling tower 4 flows the cooling water that has been heated through the
[0041]
(Cooling operation by absorption refrigeration cycle 7)
In the
The vaporized refrigerant taken out by the high-temperature regenerator 15 and the low-
[0042]
The vaporized refrigerant evaporated in the evaporator 18 passes over the
On the other hand, in the
Note that the high liquid that has absorbed the vaporized refrigerant by the
[0043]
(The peripheral structure of the
The
[0044]
As shown in FIGS. 3A to 3C, the
[0045]
The dripping
[0046]
The
In this liquefied refrigerant supply means 76, the temperature of the liquefied refrigerant liquefied and condensed by the
[0047]
The
Here, the inside of the liquid
[0048]
The liquefied refrigerant supply means 76 supplies the liquefied refrigerant supplied from the
[0049]
The liquid surface position A is set according to the diameter and number of the throttle holes 71 of the
[0050]
(Effect of Example)
As described above, since the liquid level position A of the liquefied refrigerant supplied to the
For this reason, it is not necessary to use the expensive and complicated parts having a large number of parts as in the conventional
[0051]
The temperature of the liquefied refrigerant supplied to the
In addition, since the
[0052]
Since the liquefied refrigerant is dropped onto the evaporating
In addition, since many drooping
[0056]
[Modification]
In the above embodiment, a double effect type is shown as an example of the
Although the gas burner 11 is used as a heating source of the heating means 6, an oil burner or an electric heater may be used, or exhaust heat from another device (for example, an internal combustion engine) may be used.
[0057]
As an example of the absorbing liquid, an aqueous lithium bromide solution is shown as an example, but other absorbing liquids such as an ammonia aqueous solution using ammonia as a refrigerant and water as an absorbent may be used.
As an example of the heat medium, tap water is used and shared with the cooling water of the cooling water circuit. However, other heat medium such as antifreeze or oil different from the cooling water of the cooling water circuit may be used.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a view showing a peripheral structure of a refrigerant spreader (first embodiment).
FIG. 2 is a schematic configuration diagram of an absorption air conditioner (first embodiment).
FIG. 3 is a top view, a cross-sectional view, and a main-part cross-sectional view of a coupling (first embodiment).
FIG. 4 is a cross-sectional view and a top view of a lid ring (first embodiment).
FIG. 5 is a top view and a main part development view of a dripping band member (first embodiment) .
[Explanation of symbols]
6 Heating means 7 Absorption refrigeration cycle 15
42 Evaporating
78 communication pipe
A level position
Claims (3)
この再生器によって分離した気化冷媒を冷却して凝縮液化させる凝縮器と、
この凝縮器で凝縮した液化冷媒を、熱運搬用熱媒体が通過する蒸発用熱交換器の表面に滴下させ、低圧下のケーシング内で蒸発させる蒸発器と、
前記蒸発器で蒸発した気化冷媒を吸収液に吸収させる吸収器と、
この吸収器内の吸収液を前記再生器へ圧送する溶液ポンプと、から構成される吸収式冷凍サイクルを備えた吸収式冷凍機において、
前記蒸発器に配置される前記蒸発用熱交換器は、上下方向に巻回されたコイル形状を呈するものであり、
前記凝縮器で分離した液化冷媒を前記蒸発用熱交換器の表面に滴下する手段は、
コイル状を呈する前記蒸発用熱交換器の上方に略輪状に配置され、全周に亘って液化冷媒を流出するための絞り穴が多数形成されたリング状のリングチューブと、
このリングチューブの上方からそのリングチューブの内部へ液化冷媒を供給するための液化冷媒供給手段と、を具備し、
この液化冷媒供給手段の内部における液化冷媒液面位置を前記絞り穴より高く保つ部分を、前記ケーシングの外部に配置するとともに、
前記液面より上の空間部分を前記ケーシングの内部に連通して設け、
前記液化冷媒供給手段は、前記凝縮器で液化凝縮した液化冷媒の温度を、前記ケーシングの内部温度よりも数度高い温度の液化冷媒として前記リングチューブに供給する液化冷媒冷却手段を備え、
前記液化冷媒冷却手段は、前記凝縮器で液化凝縮した液化冷媒と、前記蒸発用熱交換器を通過して温度低下した熱運搬用熱媒体とを熱交換する顕熱熱交換器であり、
前記凝縮器で液化した液化冷媒が前記顕熱熱交換器を通過することにより、前記リングチューブに供給される液化冷媒の温度が熱運搬用熱媒体によって冷却されて、前記ケーシングの内部温度よりも数度高い温度になることを特徴とする吸収式冷凍機。A regenerator that heats the absorbing liquid containing the refrigerant to vaporize and separate the refrigerant from the absorbing liquid;
A condenser for cooling and condensing the vaporized refrigerant separated by the regenerator;
An evaporator for dripping the liquefied refrigerant condensed in the condenser on the surface of the evaporation heat exchanger through which the heat transfer heat medium passes, and evaporating in a casing under a low pressure;
An absorber that absorbs the vaporized refrigerant evaporated in the evaporator into an absorption liquid;
In an absorption refrigerator having an absorption refrigeration cycle composed of a solution pump that pumps the absorption liquid in the absorber to the regenerator,
The evaporating heat exchanger disposed in the evaporator exhibits a coil shape wound up and down,
Means for dropping the liquefied refrigerant separated by the condenser onto the surface of the evaporation heat exchanger,
A ring-shaped ring tube which is arranged in a substantially ring shape above the evaporating heat exchanger having a coil shape, and in which a large number of throttle holes for flowing out the liquefied refrigerant are formed over the entire circumference;
Liquefied refrigerant supply means for supplying the liquefied refrigerant from above the ring tube to the inside of the ring tube,
A portion that keeps the liquid level of the liquefied refrigerant inside the liquefied refrigerant supply means higher than the throttle hole is disposed outside the casing, and
Providing a space above the liquid level in communication with the interior of the casing ;
The liquefied refrigerant supply means includes liquefied refrigerant cooling means for supplying the temperature of the liquefied refrigerant liquefied and condensed in the condenser to the ring tube as a liquefied refrigerant having a temperature several degrees higher than the internal temperature of the casing,
The liquefied refrigerant cooling means is a sensible heat exchanger that exchanges heat between the liquefied refrigerant liquefied and condensed in the condenser and the heat transfer heat medium that has passed through the evaporating heat exchanger and has a temperature drop,
When the liquefied refrigerant liquefied by the condenser passes through the sensible heat exchanger, the temperature of the liquefied refrigerant supplied to the ring tube is cooled by the heat transfer heat medium, so that it is lower than the internal temperature of the casing. Absorption type refrigerator characterized by a high temperature of several degrees .
前記リングチューブには、前記多数の絞り穴から流出した液化冷媒を、下方に配置された前記蒸発用熱交換器へ滴下する滴下帯材が取り付けられたことを特徴とする。The absorption refrigerator according to claim 1 ,
The ring tube is attached with a drip strip for dropping the liquefied refrigerant flowing out of the plurality of throttle holes to the evaporation heat exchanger disposed below .
前記滴下帯材は、前記リングチューブに接するように取り付けられる帯部と、この帯部から前記蒸発用熱交換器へ下垂する多数の下垂部とからなり、巻回によって傾斜配置される前記蒸発用熱交換器の上辺に対応して、前記下垂部の長さが異なって設けられたことを特徴とする吸収式冷凍機。The absorption refrigerator according to claim 2,
The dripping band material is composed of a band part attached so as to be in contact with the ring tube, and a large number of hanging parts hanging from the band part to the evaporating heat exchanger, and the evaporating band material is inclined and arranged by winding. An absorption refrigerating machine in which the length of the hanging part is provided corresponding to the upper side of the heat exchanger .
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