JPH05272831A

JPH05272831A - 吸収式冷凍装置

Info

Publication number: JPH05272831A
Application number: JP7136992A
Authority: JP
Inventors: Yuji Watabe; 裕司渡部; Shiro Yakushiji; 史朗薬師寺; Katsuhiro Kawabata; 克宏川端
Original assignee: Daikin Industries Ltd
Current assignee: Daikin Industries Ltd
Priority date: 1992-03-27
Filing date: 1992-03-27
Publication date: 1993-10-22

Abstract

(57)【要約】（修正有）【目的】簡易な手段で冷媒間熱交換器の冷媒流通路を
液冷媒及びガス冷媒専用となし得るようにする。【構成】熱源側熱交換器２と利用側熱交換器３との間
に液冷媒とガス冷媒を熱交換させる冷媒間熱交換器３２
を設け、冷房時発生器１からのガス冷媒が熱源側熱交２
側への流通を許容し且つ冷媒間熱交３２からのガス冷媒
４側への流通を許容する一方、暖房時発生機１からのガ
ス冷媒が利用側熱交３側への流通を許容し且つ熱源側熱
交２からのガス冷媒が吸収器４側への流通を許容する第
１の四路切換弁３１と、冷房時利用側熱交３からのガス
冷媒が冷媒間熱交３２側への流通を許容し且つ冷媒間熱
交３２からのガス冷媒が吸収器４側への流通を許容する
一方、暖房時発生機１からのガス冷媒が利用側熱交３側
への流通を許容し且つ冷媒間熱交３２からのガス冷媒が
吸収器４側へ流通するのを許容する第２の四路切換弁３
６とを付設する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本願発明は、水ーアンモニア系あ
るいは水ーリチウムブロマイド系等の吸収式冷凍装置に
関するものである。

【０００２】

【従来の技術】吸収式冷凍装置は従来から良く知られて
おり、例えば水ーアンモニア系吸収式冷凍装置の場合、
高濃度のアンモニアガスを発生させる発生器と、該発生
器で得られたアンモニアガスを凝縮させる凝縮器と、該
凝縮器において得られたアンモニア液を蒸発させる蒸発
器と、該蒸発器で得られたアンモニアガスをアンモニア
希溶液に吸収させる吸収器とを備えた構成とされてい
る。

【０００３】ところで、上記のような構成の吸収式冷凍
装置を冷房用あるいは暖房用に共用できるようにしたも
のとしては、発生器、凝縮器、蒸発器および吸収器を流
れる冷媒(即ち、アンモニア)の流通方向を反対に切り換
えるようにする方法がある(例えば、特開平２ー２５１
０６１号公報参照)。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上記公知例には開示さ
れていないが、近年、冷房運転時に凝縮器として作用
し、暖房運転時に蒸発器として作用する熱源側熱交換器
と、冷房運転時に蒸発器として作用し、暖房運転時に凝
縮器として作用する利用側熱交換器との間に液冷媒とガ
ス冷媒とが熱交換する冷媒間熱交換器を介設して、蒸発
器として作用する熱交換器(即ち、冷房運転時における
利用側熱交換器あるいは暖房運転時における熱源側熱交
換器)へ供給される液冷媒を予冷し且つ吸収器へ供給さ
れるガス冷媒を予熱することによってサイクルとしての
熱効率を向上させる試みがなされてきている。

【０００５】ところが、上記のような構成とする場合、
従来公知な方法におけるように、１個の四路切換弁によ
り、冷媒流通方向を切り換えるようにすると、冷媒間熱
交換器において、冷房運転時に液冷媒が流通していた流
通路に暖房運転時にはガス冷媒が流通し、冷房運転時に
ガス冷媒が流通していた流通路に暖房運転時には液冷媒
が流通することとなる。すると、冷媒間熱交換器の流通
路(例えば、管内側および管外側)を、液冷媒・ガス冷媒
のどちらにも使える形状とする必要が生じ、熱交換器の
設計が面倒となるという不具合がある。

【０００６】本願発明は、上記の点に鑑みてなされたも
ので、極めて簡易な手段により冷媒間熱交換器の冷媒流
通路を液冷媒およびガス冷媒専用となし得るようにする
ことを目的とするものである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本願発明では、上記課題
を解決するための手段として、図面に示すように、発生
器１と、冷房運転時には凝縮器として作用し、暖房運転
時には蒸発器として作用する熱源側熱交換器２と、冷房
運転時には蒸発器として作用し、暖房運転時には凝縮器
として作用する利用側熱交換器３と、吸収器４とからな
る冷媒サイクルを備え、前記利用側熱交換器３において
流通冷媒と利用側熱媒体とを熱交換させるようにした吸
収式冷凍装置において、前記熱源側熱交換器２と利用側
熱交換器３との間に、液冷媒とガス冷媒とを熱交換させ
る冷媒間熱交換器３２を介設するとともに、冷房運転時
には前記発生器１からのガス冷媒が前記熱源側熱交換器
２側へ流通するのを許容し且つ前記冷媒間熱交換器３２
からのガス冷媒が前記吸収器４側へ流通するのを許容す
る一方、暖房運転時には前記発生器１からのガス冷媒が
前記利用側熱交換器３側へ流通するのを許容し且つ前記
熱源側熱交換器２からのガス冷媒が前記吸収器４側へ流
通するのを許容するように切り換えられる第１の四路切
換弁３１と、冷房運転時には前記利用側熱交換器３から
のガス冷媒が前記冷媒間熱交換器３２側へ流通するのを
許容し且つ前記冷媒間熱交換器３２からのガス冷媒が前
記吸収器４側へ流通するのを許容する一方、暖房運転時
には前記発生器１からのガス冷媒が前記利用側熱交換器
３側へ流通するのを許容し且つ前記冷媒間熱交換器３２
からのガス冷媒が前記吸収器４側へ流通するのを許容す
るように切り換えられる第２の四路切換弁３６とを付設
している。

【０００８】

【作用】本願発明では、上記手段によって次のような作
用が得られる。

【０００９】即ち、二つの四路切換弁３１,３６の切換
作動により、冷房運転時においても暖房運転時において
も、冷媒間熱交換器３２を流れる液冷媒およびガス冷媒
は、それぞれに専用の冷媒流通路(例えば、管内側流通
路および管外側流通路)を流れることとなる。

【００１０】

【発明の効果】請求項１の発明によれば、発生器１と、
冷房運転時には凝縮器として作用し、暖房運転時には蒸
発器として作用する熱源側熱交換器２と、冷房運転時に
は蒸発器として作用し、暖房運転時には凝縮器として作
用する利用側熱交換器３と、吸収器４とからなる冷媒サ
イクルを備え、発生器１と、冷房運転時には凝縮器とし
て作用し、暖房運転時には蒸発器として作用する熱源側
熱交換器２と、冷房運転時には蒸発器として作用し、暖
房運転時には凝縮器として作用する利用側熱交換器３
と、吸収器４とからなる冷媒サイクルを備え、前記利用
側熱交換器３において流通冷媒と利用側熱媒体とを熱交
換させるようにした吸収式冷凍装置において、前記熱源
側熱交換器２と利用側熱交換器３との間に、液冷媒とガ
ス冷媒とを熱交換させる冷媒間熱交換器３２を介設する
とともに、冷房運転時には前記発生器１からのガス冷媒
が前記熱源側熱交換器２側へ流通するのを許容し且つ前
記冷媒間熱交換器３２からのガス冷媒が前記吸収器４側
へ流通するのを許容する一方、暖房運転時には前記発生
器１からのガス冷媒が前記利用側熱交換器３側へ流通す
るのを許容し且つ前記熱源側熱交換器２からのガス冷媒
が前記吸収器４側へ流通するのを許容するように切り換
えられる第１の四路切換弁３１と、冷房運転時には前記
利用側熱交換器３からのガス冷媒が前記冷媒間熱交換器
３２側へ流通するのを許容し且つ前記冷媒間熱交換器３
２からのガス冷媒が前記吸収器４側へ流通するのを許容
する一方、暖房運転時には前記発生器１からのガス冷媒
が前記利用側熱交換器３側へ流通するのを許容し且つ前
記冷媒間熱交換器３２からのガス冷媒が前記吸収器４側
へ流通するのを許容するように切り換えられる第２の四
路切換弁３６とを付設して、二つの四路切換弁３１,３
６の切換作動により、冷房運転時においても暖房運転時
においても、冷媒間熱交換器３２を流れる液冷媒および
ガス冷媒が、それぞれに専用の冷媒流通路(例えば、管
内側流通路および管外側流通路)を流れるようにしたの
で、冷媒間熱交換器３２を設計するに際しては、液冷媒
用およびガス冷媒用の専用冷媒流通路を設計すればよく
なり、装置の軽量化およびコストダウンを図ることがで
きるという優れた効果がある。

【００１１】

【実施例】以下、添付の図面を参照して、本願発明の好
適な実施例を説明する。

【００１２】本実施例の吸収式冷凍装置は、水ーアンモ
ニア系のものとされており、符号１はアンモニアガスを
発生させる発生器、２は冷房運転時には凝縮器として作
用し、暖房運転時には蒸発器として作用する熱源側熱交
換器、３は冷房運転時には蒸発器として作用し、暖房運
転時には凝縮器として作用する利用側熱交換器、４は吸
収器を示している。

【００１３】本実施例においては、吸収式冷凍装置にお
ける熱源側熱交換器２と利用側熱交換器３(具体的に
は、減圧機構として作用するキャピラリチューブ３３)
との間には、液冷媒とガス冷媒とを熱交換させる冷媒間
熱交換器３２が介設されている。該冷媒間熱交換器３２
は、例えば内管３２aと外管３２bとからなる二重管式熱
交換器とされており、内管３２a内は液冷媒専用流通路
とされる一方、外管３２b内(即ち、内外管３２a,３２b
間の環状通路)はガス冷媒専用流通路とされている。

【００１４】また、この吸収式冷凍装置には、冷房運転
時には前記発生器１からのガス冷媒が前記熱源側熱交換
器２側へ流通するのを許容し且つ前記冷媒間熱交換器３
２の外管３２bからのガス冷媒が前記吸収器４側へ流通
するのを許容する一方、暖房運転時には前記発生器１か
らのガス冷媒が前記利用側熱交換器３側へ流通するのを
許容し且つ前記熱源側熱交換器２からのガス冷媒が前記
吸収器４側へ流通するのを許容するように切り換えられ
る第１の四路切換弁３１と、冷房運転時には前記利用側
熱交換器３からのガス冷媒が前記冷媒間熱交換器３２の
外管３２b側へ流通するのを許容し且つ前記冷媒間熱交
換器３２の外管３２bからのガス冷媒が前記吸収器４側
へ流通するのを許容する一方、暖房運転時には前記発生
器１からのガス冷媒が前記利用側熱交換器３側へ流通す
るのを許容し且つ前記冷媒間熱交換器３２の外管３２b
からのガス冷媒が前記吸収器４側へ流通するのを許容す
るように切り換えられる第２の四路切換弁３６とが付設
されている。

【００１５】ところで、吸収式冷凍サイクルの原理それ
自体は既に周知であるため、図１および図２の吸収式冷
凍装置において同冷凍サイクルがどのようにして実行さ
れるかについては以下簡略に説明する。

【００１６】(Ｉ) 冷房運転時(図１参照) 発生器１は、容器１１内に下方から順に蒸気発生部１
２、精溜部１３、分縮部１４を備えて構成されており、
加熱手段(本実施例では、バーナ)１９によって容器１１
の底部に形成された前記蒸気発生部１２に貯溜されてい
る作動液(この実施例ではアンモニア水溶液)を加熱する
と、該作動液から冷媒(アンモニア)と吸収液(水)の混合
蒸気が発生し、この混合蒸気が前記精溜部１３を通って
上昇する。

【００１７】この精溜部１３では、適宜段数(この実施
例では５段)の貯液部Ｄ₁〜Ｄ₅が形成されていて、後述
する吸収器４側から発生器１に供給される作動液(即
ち、アンモニア濃溶液)Ｂcが上段の貯液部Ｄ₅から順次
下段の貯液部Ｄ₄,Ｄ₃,Ｄ₂,Ｄ₁へ流下するようにされて
いる。

【００１８】前記精溜部１３では、下方から上昇するア
ンモニアと水の混合蒸気が各貯液棚(Ｄ₁〜Ｄ₅)を通過す
るたびに、温度降下と、上方からのアンモニア濃溶液と
の接触とにより同混合蒸気中のアンモニア濃度が上昇
し、そして該精溜部１３で濃縮されたアンモニア−水混
合蒸気は、さらに上段の分縮部(詳しくは後述する)１４
で水分が分離されて約99.8％のアンモニアガス(ガス冷
媒)となる。このガス冷媒は図１において矢印Ａ₁₁,Ａ₁₂
で示すように第１の四路切換弁３１を経て凝縮器として
作用する熱源側熱交換器２へ供給される。該熱源側熱交
換器２では、ファン６８により空冷されて凝縮熱を放出
しアンモニアガスが液化してアンモニア液(液冷媒)とな
る。

【００１９】この液冷媒は図１において矢印Ａ₁₃で示す
ように冷媒間熱交換器３２の内管３２aを通って減圧機
構として作用するキャピラリチューブ３３で減圧された
後、二重管構造の利用側熱交換器(蒸発器として作用す
る)３で室内機からポンプ５２の駆動により利用側熱媒
体流路３５を介して供給される利用側熱媒体(本実施例
では、水)と熱交換して蒸発し(水は冷却されて冷房用冷
熱源となる)、再度ガス冷媒(アンモニアガス)となる。
このガス冷媒は図１において矢印Ａ₁₄で示すように第２
の四路切換弁３６を通って冷媒間熱交換器３２の外管３
２bへ送られ、そこで熱源側熱交換器２からの液冷媒(内
管３２a内を通る)を予冷し且つ自らは予熱された後、前
述の第１の四路切換弁３１及び第２の四路切換弁３６を
経て(図１中の矢印Ａ₁₅、Ａ₁₆)、吸収器４へ送給され
る。

【００２０】該吸収器４は、このガス冷媒を発生器１か
ら供給される作動液中に再度吸収する作用を行うもの
で、次のような方法で同作用を実行する。

【００２１】すなわち、吸収器４の容器４１内の最上段
部には作動液の散布器４２が設けられており、該散布器
４２に対して矢印Ｌ₁で示すように発生器１の蒸気発生
部１２から精溜部内熱交換器２７および減圧機構として
作用するキャピラリチューブ２８を介して作動液(３％
アンモニア希溶液)Ｂaが供給される。このアンモニア希
溶液Ｂaは吸収器容器４１内で散布器４２から散布さ
れ、前記利用側熱交換器３から吸収器容器４１内に供給
されるガス冷媒を吸収して容器底部液溜り４９に落下す
る。

【００２２】この容器底部液溜り４９に貯留される作動
液(アンモニア濃溶液)Ｂcは、ポンプ５１により、図１
中の矢印Ｌ₂,Ｌ₃,Ｌ₄,Ｌ₅で示すように圧送され、その
間において分縮部熱交換器２９および熱回収用吸収器内
熱交換器４６で熱交換(吸熱)したあと、発生器１内の最
上段の貯液棚Ｄ₅へ供給される。

【００２３】(ＩＩ) 暖房運転時(図２参照) 図１に示す冷房運転時の冷凍回路のうち、第１および第
２の四路切換弁３１,３６が切換り、同冷凍回路を流通
するガス冷媒(アンモニアガス)の流れ方向が切換えられ
る(矢印Ａ₂₁〜Ａ₂₈)。

【００２４】そして、発生器１の分縮部１４で生成され
たガス冷媒(濃度99.8％)は、矢印Ａ₂₁〜Ａ₂₃で示すよう
に第１の四路切換弁３１および第２の四路切換弁３６を
通って凝縮器として作用する利用側熱交換器３へ流入
し、ここで利用側熱媒体流路３５を通って室内機から供
給される利用側熱媒体(本実施例では、水)と熱交換して
凝縮する。水はこれにより加熱され、室内機での暖房用
温熱源となる。

【００２５】前記利用側熱交換器３で液化した冷媒は、
矢印Ａ₂₄で示すようにキャピラリチューブ３３で減圧さ
れたあと、冷媒間熱交換器３２の内管３２aを通って、
蒸発器として作用する熱源側熱交換器２に供給されて蒸
発し、さらに第１の四路切換弁３１、冷媒間熱交換器３
２の外管３２b、第２の四路切換弁３６を経て吸収器４
へ供給される(矢印Ａ₂₅〜Ａ₂₈)。

【００２６】なお、発生器１での水−アンモニア混合蒸
気の発生・精溜・分縮作用と、吸収器４におけるアンモ
ニアガス冷媒の吸収作用とは、図１に示す冷房運転時の
場合と同様であり、又、その間の作動液(アンモニア濃
溶液とアンモニア希溶液)の流れも図１の場合と同様で
あるのでその説明は省略する。

【００２７】上記したように本実施例の場合、二つの四
路切換弁３１,３６の切換作動により、冷房運転時にお
いても暖房運転時においても、冷媒間熱交換器３２を流
れる液冷媒およびガス冷媒が、それぞれに専用の冷媒流
通路(例えば、内管３２aおよび外管３２b)を流れること
となり、冷媒間熱交換器３２を設計するに際しては、液
冷媒用およびガス冷媒用の専用冷媒流通路を設計すれば
よいこととなる。

【００２８】本実施例においては、前記吸収器４内に
は、前記熱回収用吸収器内熱交換器４６(吸収器４内で
発生する吸収熱の一部を作動液中に回収するための熱交
換器)のほかに、給湯熱源用吸収器内熱交換器４７およ
び冷暖兼用吸収器内熱交換器４８が設けられている。

【００２９】前記給湯熱源用熱交換器４７は、給湯タン
ク７１内に配設された給湯熱交換器７２にポンプ５４を
介して接続されて給湯サイクルを構成し、給湯サイクル
を循環する熱媒体(例えば、水)により給湯タンク７１内
の水を加熱して給湯用に供することとなっている。な
お、給湯運転中において、給湯タンク７１内の水の温度
が高くなると、給湯熱源用熱交換器４７での熱交換量が
減少して、冷凍サイクルの条件が崩れて能力が低下した
り、運転不能になるおそれがあるので、給湯熱源用熱交
換器４７に温度センサーを付設し、そこでの熱交換量を
算出して、ポンプ５４の流量を制御するようにしてい
る。

【００３０】前記冷暖兼用吸収器内熱交換器４８の入口
側と出口側とには、前記利用側熱交換器３の入口におけ
る利用側熱媒体流路３５から三方切換弁６１を介して分
岐された分岐往路６４aと、前記三方切換弁６１の下流
側に合流する分岐復路６４bとがそれぞれ接続されてい
る。

【００３１】また、放熱用熱交換器５およびポンプ５３
を接続する冷却水流路６０におけるポンプ５３の出口側
は、前記分岐往路６４aに対して三方切換弁６３を介し
て接続される一方、前記冷却水流路６０における放熱用
熱交換器５の入口側は、前記分岐復路６４bに対して三
方切換弁６２を介して接続されている。

【００３２】ここで、三方切換弁６２,６３は、冷房運
転時においては図１に示すように、冷却水流路６０側が
開、分岐往路６４aおよび分岐復路６４b側が閉となり、
暖房運転時においては図２に示すように、冷却水流路６
０側が閉、分岐往路６４aおよび分岐復路６４b側が開と
なるように制御されることとなっている。従って、冷房
運転時においては、冷暖兼用吸収器内熱交換器４８へは
利用側熱媒体は供給されず、放熱用熱交換器５からの冷
却水が供給され、暖房運転時においては、冷暖兼用吸収
器内熱交換器４５へは利用側熱媒体が供給され、放熱用
熱交換器５からの冷却水は供給されないこととなってい
るのである。

【００３３】本願発明は、上記実施例の構成に限定され
るものではなく、発明の要旨を逸脱しない範囲において
適宜設計変更可能なことは勿論である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本願発明の実施例にかかる吸収式冷凍装置の冷
房運転時における回路構成図である。

【図２】本願発明の実施例にかかる吸収式冷凍装置の暖
房運転時における回路構成図である。

【符号の説明】

１は発生器、２は熱源側熱交換器、３は利用側熱交換
器、４は吸収器、５は放熱用熱交換器、３１は第１の四
路切換弁、３２は冷媒間熱交換器、３２aは内管、３２b
は外管、３５は利用側熱媒体流路、３６は第２の四路切
換弁。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】発生器(１)と、冷房運転時には凝縮器と
して作用し、暖房運転時には蒸発器として作用する熱源
側熱交換器(２)と、冷房運転時には蒸発器として作用
し、暖房運転時には凝縮器として作用する利用側熱交換
器(３)と、吸収器(４)とからなる冷媒サイクルを備え、
前記利用側熱交換器(３)において流通冷媒と利用側熱媒
体とを熱交換させるようにした吸収式冷凍装置であっ
て、前記熱源側熱交換器(２)と利用側熱交換器(３)との
間には、液冷媒とガス冷媒とを熱交換させる冷媒間熱交
換器(３２)を介設するとともに、冷房運転時には前記発
生器(１)からのガス冷媒が前記熱源側熱交換器(２)側へ
流通するのを許容し且つ前記冷媒間熱交換器(３２)から
のガス冷媒が前記吸収器(４)側へ流通するのを許容する
一方、暖房運転時には前記発生器(１)からのガス冷媒が
前記利用側熱交換器(３)側へ流通するのを許容し且つ前
記熱源側熱交換器(２)からのガス冷媒が前記吸収器(４)
側へ流通するのを許容するように切り換えられる第１の
四路切換弁(３１)と、冷房運転時には前記利用側熱交換
器(３)からのガス冷媒が前記冷媒間熱交換器(３２)側へ
流通するのを許容し且つ前記冷媒間熱交換器(３２)から
のガス冷媒が前記吸収器(４)側へ流通するのを許容する
一方、暖房運転時には前記発生器(１)からのガス冷媒が
前記利用側熱交換器(３)側へ流通するのを許容し且つ前
記冷媒間熱交換器(３２)からのガス冷媒が前記吸収器
(４)側へ流通するのを許容するように切り換えられる第
２の四路切換弁(３６)とを付設したことを特徴とする吸
収式冷凍装置。