JPH0447226B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、冷媒及び吸収溶液を用いて吸収冷凍
サイクルを行う吸収冷凍機であつて、冷却水温度
低下或いは不凝縮ガス侵入等による冷媒液の偏在
を確実に防止しうる吸収冷凍機に関するものであ
る。

〔従来の技術〕

例えば、冷媒に水、吸収剤にLiBr水溶液を使
用する吸収冷凍機では吸収器に通水される冷却水
温度が低い場合には吸収能力が過大となるため、
吸収溶液濃度は低い側で平衡する。この場合、蒸
発器側の冷媒が吸収溶液側に多量に移動するた
め、冷媒の液レベルが低下し、冷媒ポンプの吸い
込み楊程が低下してキヤビテーシヨンを生じポン
プが運転不能になり易い問題がある。

また冷却水温度が低下しなくても気密不良によ
る不凝縮ガスの侵入等により吸収能力が低下した
場合には、溶液濃度は比較的濃くかつ吸収熱低下
のために溶液温度が低くなり、溶液の結晶トラブ
ルを生じ易い状態になる問題があつた。このとき
に冷却水温度が低下すれば結晶を生ずる危険は一
層大となつた。

これらの問題に対処するため、従来、冷却水温
度を一定以上に保つべく冷却塔の能力制御をする
方法がとられることもあるが、冷凍能力及び効率
は冷却水温度が低い方が向上するので、このよう
に冷却水温度を一定以上に保つて運転することは
省エネルギー上好ましくない。従つて冷却水温度
を特に上げることなく低いままとして冷凍能力及
び効率を下げない状態で運転し、かつ前述のよう
にトラブルが生じた時に対応する装置が提案され
ている。

〔発明が解決しようとする問題点〕

その具体例を示すと、第４図において、１は蒸
発器、２は吸収器、３は凝縮器、４は発生器、５
は熱交換器、６は溶液ポンプ、７は冷媒ポンプで
ある。蒸発器１には液面検出器３１が設けられ、
冷媒レベルを該液面検出器３１で検出し、液面が
高い場合には冷媒を溶液側に移して結晶を防止
し、液面が低い場合には冷媒ポンプ７を停止する
ものである。

従つて、溶液の結晶は防止できるものの、冷媒
ポンプ７停止の時冷凍能力が急激に低下するため
冷水温度変化が大きく、系が安定しない問題があ
る。また、この例では、液面検出器３１を低温の
蒸発器１に設けるため、結露による誤作動の惧れ
があり、フロート式液面検出器を用いた場合は異
物混入による作動不良に対しても配慮しなければ
ならなかつた。

別の従来例である実公昭52−13646号公報の例
では、蒸発器液面が低下した場合にも冷媒ポンプ
を停止させないでポンプの連続運転を可能とする
ために、液面が低下した場合に別途設けた冷媒溜
から冷媒を蒸発器に流入させ、蒸発器の液面を冷
媒ポンプがキヤビテーシヨンを起こさない高さに
維持するようにしたものである。

しかし、この場合も冷媒溜から蒸発器への経路
中に設けた弁の制御は蒸発器の液面検出器によつ
て行われるため、前述と同様の誤作動などの問題
があつた。

また、この例では、溶液の結晶防止を行うの
に、冷却水温度を検出しているが、気密不良のた
め不凝縮ガスが侵入して吸収能力が低下し、溶液
温度が低下して結晶を生ずるような場合には、冷
却水温度は下がらなくとも結晶の危険を生ずるの
で、冷却水温度の検出によるのではこのような場
合の結晶防止には役立たなかつた。

以上の如く、従来の装置においては、冷却水温
度低下及び気密不良による不凝縮ガスの侵入等に
よる冷媒液の偏在の問題を共に解決する手段が見
られなかつた。

本発明は、上述の問題点を解決し、冷却水温度
低下及び気密不良による不凝縮ガスの侵入等によ
る冷媒液の偏在の問題を共に解決することができ
る吸収冷凍機を提供することを目的とするもので
ある。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明は、問題点を解決するための手段とし
て、吸収器、蒸発器、発生器、凝縮器熱交換器及
びこれらを接続する冷媒、溶液経路から構成され
る吸収冷凍機において、凝縮器からの冷媒を蓄え
うる冷媒貯室を設け、該冷媒貯室を開閉弁を有す
る冷媒導管で蒸発器に接続し、該蒸発器には冷媒
液を吸収器に溢流せしめるオーバーフロー部を備
え、吸収器内又はその出口側の希溶液経路の溶液
温度を検出する温度検出器を設け、該温度検出器
の信号により、溶液温度が所定温度以下になつた
時に前記開閉弁を開く信号を発する制御機構を有
することを特徴とする吸収冷凍機を提供せんとす
るものである。

〔実施例〕

本発明の実施例を図面を用いて説明する。

第１図において、１は蒸発器、２は吸収器、３
は凝縮器、４は発生器、５は熱交換器で、これら
を溶液経路、冷媒経路で接続して吸収冷凍サイク
ルを形成している。６は溶液ポンプ、７は冷媒ポ
ンプである。

凝縮器３と蒸発器１とは、通常運転時の冷媒経
路である冷媒戻り管８と、異常時に作動せしめる
冷媒導管９の、２本の配管で接続されている。冷
媒戻り管８の入口は凝縮器３の底部より高さｈを
隔てて開口させ、凝縮器３の底部に、高さｈの、
優先的に冷媒が貯留される冷媒貯室１０を形成し
てある。この冷媒貯室１０の底部に冷媒導管９の
入口は開口配備されている。また、冷媒戻り管８
の出口は冷水管上方に、冷媒導管９の出口は冷媒
溜直上部に開口させている。冷媒戻り管８には減
圧機構としてオリフイス１１が設けられている。

冷媒導管９には開閉弁１２が備えられている
が、この開閉弁１２は吸収器２出口の希溶液経路
に設けた、溶液温度の温度検出器１３からの信号
を受けて作動する制御機構としての制御器１４に
より開閉されるようにしてある。

制御器１４はサーモスタツトとし、開閉弁１２
は電磁弁として、予め定められた溶液温度にて
ON−OFFするよう構成してもよいが、開閉弁１
２を比例制御弁とし、制御器１４により溶液温度
に準じて開度設定できるよう構成すれば、より確
実な運転ができる。

開閉弁１２の位置は図示の如く凝縮器３と蒸発
器１の圧力ヘツドH_P及び液ヘツドH_Lを有効に使
用できるようH_PO以上の位置レベルH_PO＋H_Vの点
に設けると口径が小さくでき、コスト的に有利で
ある。

蒸発器１には冷媒液を吸収器２へ溢流させるオ
ーバーフロー部１５を、蒸発器１と吸収器２を区
画する仕切壁に設け、蒸発器１を経由して冷媒液
が吸収器２に移行するようにしてある。

この場合、冷媒貯室１０及び蒸発器１の冷媒溜
１６の大きさは次の(1)(2)式で求められる。

冷凍機への当初の溶液抽入量をξ_O％でＷKgと
し、冷却水温度低下時の溶液サイクルの平均濃度
をξ_L％、定格運転時の溶液平均濃度をξ_H％とする
と、凝縮器３における冷媒貯室１０の必要容積
V_Cは V_C＝（100／ξ_L−100／ξ_H）×Ｗ×ξ_O／100 ……(1) また、蒸発器１における冷媒溜１６の必要容積
V_Eは、冷媒ポンプ７のキヤビテーシヨン限界に
おける平均濃度をξ_C％として V_E＝（100／ξ_C−100／ξ_H）×Ｗ×ξ_O／100 ……(2) (1)(2)式中 ξ_C＜ξ_L＜ξ_H、V_E＞V_C である。

冷媒溜１６の、吸収器２へのオーバーフロー位
置は、正常な吸収サイクル平均濃度に比較し、式
(1)(2)で決まる条件よりも0.5〜1.0wt％程濃くなつ
た点でオーバーフローするように定めると効果的
である。

しかして、冷却水温度が急激に低下した場合、
溶液温度が低下して吸収能力の過剰をきたし、従
つて蒸発器１が冷媒不足となつて冷媒ポンプ７の
キヤビテーシヨンが発生する惧れがあるが、溶液
温度を温度検出器１３で検出し、所定温度まで低
下したら前記開閉弁１２を開き冷媒貯室１０の冷
媒を蒸発器１に流入させるので、即ち、蒸発器１
の冷媒量に関係なく冷媒不足となる可能性が高い
時に冷媒を蒸発器１に移行させるので、冷媒ポン
プ７のキヤビテーシヨンは確実に防止できる。

この場合、開閉弁１２は吸収器２の出口側の溶
液経路に温度検出器１３に拠つて制御されるの
で、従来のように蒸発器１の液面検出に拠る場合
に比べ、結露による誤作動や、フロート式液面検
出器を用いた時に起こる異物混入による作動不良
の惧れがなく、正確な検出が可能である。

また、冷媒貯室１０は通常の冷媒経路である冷
媒戻り管８への供給よりも優先して冷媒液の供給
を受ける優先貯留部なので常に満杯状態となつて
おり、異常時に直ちに確実に冷媒を蒸発器１に供
給することができる。

さらに、開閉弁１２が溶液経路に設けた温度検
出器１３によつて制御されるので、不凝縮ガスの
侵入などにより起こる溶液の結晶を防止できる。
即ち、従来、冷却水温度に拠つて冷媒を蒸発器に
流入させ、蒸発器から吸収器へオーバーフローさ
せて溶液濃度を低くすることが行われているが、
それでは第２図に示すような、気密不良による不
凝縮ガスの侵入等により、吸収能力不足をきたす
ような場合には溶液濃度が上昇して結晶を起こす
惧れがあるが、その場合は冷却水温度は変わらな
いので冷却水温度を検出したのでは、対処できな
い。しかし、その場合も溶液温度は吸収熱低下に
より低下しているので温度検出器１３で検出可能
であり、的確に開閉弁１２を作動せしめ、冷媒を
蒸発器１からオーバーフローさせて吸収器２に流
入させて溶液濃度を低くすることができるので、
結晶を確実に防止できる。

第３図は本発明の別の実施例で、冷媒貯室１０
はせき板１７で区画形成されている。せき板１７
の上方には、せき板１７で区画される一方の室を
優先的に冷媒が貯留される冷媒溜とするためにガ
イド板１８が設けられており、形成される優先冷
媒溜を冷媒貯室１０としてある。冷媒貯室１０の
底部には冷媒導管９の入口が設けられている。せ
き板１７で区画される他方の室１９の底部には冷
媒戻り管８の入口が設けられ、せき板１７を溢流
した冷媒の、蒸発器１への戻り流路となつてい
る。冷媒戻り管８及び冷媒導管９各々の出口は、
前述の実施例とは逆で、前者が冷媒溜１６直上部
に、後者が冷水管上方に、それぞれ設けられてい
る。

冷媒導管９には開閉弁１２が前述の実施例と同
様に備えられる。開閉弁１２の開口径は、凝縮器
３と蒸発器１の圧力差が利用できるため、圧力シ
ールを配慮した大きさで選択すればよいから流量
係数の小さな弁が使用できる。

蒸発器１に設けられるオーバーフロー部は配管
２０を用いて形成されている。

なお、凝縮器３からの冷媒移行は２点式として
第３図における冷媒貯室１０の高さh′の位置に開
口させた、開閉弁２１を備えた冷媒導管２２を用
いて、流入させるようにすれば、溶液温度低下の
度合によつて冷媒移行量を変えることができる。
このことは前述の比例弁によつて開閉弁１２の開
口径を制御したり、或いは、開口の時間を制御す
ることによつても可能である。

この実施例においても前述の実施例と同様に、
冷媒ポンプ７のキヤビテーシヨン防止及び溶液の
結晶防止を確実に行うことができる。

以上、単効用の吸収冷凍機で説明したが、発生
器を複数もつた多重効用の吸収冷凍機についても
同様に使用できるのは勿論である。

〔発明の効果〕

本発明により、冷却水温度低下や、気密不良等
による吸収能力の低下による、冷媒液の偏在に基
づく冷媒ポンプのキヤビテーシヨンや溶液の結晶
などのトラブルを確実に防止でき、実用上顕著な
効果を奏することができる。

【図面の簡単な説明】

第１〜３図は本発明の実施例を示し、第１図は
フロー図、第２図は異常時の温度変化の一例を示
す線図、第３図は別の実施例のフロー図、第４図
は従来例のフロー図である。 １……蒸発器、２……吸収器、３……凝縮器、
４……発生器、５……熱交換器、６……溶液ポン
プ、７……冷媒ポンプ、８……冷媒戻り管、９…
…冷媒導管、１０……冷媒貯室、１１……オリフ
イス、１２……開閉弁、１３……温度検出器、１
４……制御器、１５……オーバーフロー部、１６
……冷媒溜、１７……せき板、１８……ガイド
板、１９……室、２０……配管、２１……開閉
弁、２２……冷媒導管。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 吸収器、蒸発器、発生器、凝縮器、熱交換器
   及びこれらを接続する冷媒、溶液経路から構成さ
   れる吸収冷凍機において、凝縮器からの冷媒を蓄
   えうる冷媒貯室を設け、該冷媒貯室を開閉弁を有
   する冷媒導管で蒸発器に接続し、該蒸発器には冷
   媒液を吸収器に溢流せしめるオーバーフロー部を
   備え、吸収器内又はその出口側の希溶液経路の溶
   液温度を検出する温度検出器を設け、該温度検出
   器の信号により、溶液温度が所定温度以下になつ
   た時に前記開閉弁を開く信号を発する制御機構を
   有することを特徴とする吸収冷凍機。