JPH0692855B2 - 吸収冷凍機 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （イ）産業上の利用分野 本発明は蒸発器の未気化冷媒を蒸発器に再循環させる冷
媒液用ポンプとこのポンプの発停制御用の液面リレーと
を備えた型式の吸収冷凍機の改良に関する。

（ロ）従来の技術 上記型式の吸収冷凍機の従来の技術として、例えば、特
開昭54−147549号公報にみられるように、凝縮器から蒸
発器への液化冷媒用管路の下端を蒸発器用液溜めもしく
はその上方に開口させ、かつ、この液溜めに設けた液面
リレーにより冷媒液用ポンプを発停制御するもの〔以
下、第１従来例という〕が知られている。また、別の従
来の技術として、実開昭58−93755号公報にみられるよ
うに、液化冷媒用管路の下端を冷媒液用ポンプの吐出口
から冷媒液散布器へ至る冷媒液還流路に接続し、かつ、
蒸発器用液溜めに設けた液面リレーにより冷媒液用ポン
プを発停制御するもの〔以下、第２従来例という〕が知
られている。

（ハ）発明が解決しようとする問題点 第１従来例においては、凝縮器からの液化冷媒が凝縮温
度に近い温度のままで低圧側の蒸発器内に流入してここ
で激しくフラッシュしつつ自己蒸発し、この自己蒸発の
分だけ蒸発器の熱交換器の冷媒との交換熱量が減るのに
加え、フラッシュに伴ない蒸発器の液溜めの液面が激し
く波立って多量の冷媒液が吸収器の溶液溜めへこぼれ落
ちるため、その分、発生器で溶液から冷媒を分離した熱
が無駄に消費されることとなり、吸収冷凍機の熱効率の
低下を招く問題点があった。また、このことは、吸収冷
凍機の運転中に液面リレーによって冷媒液用ポンプを停
止させている場合においても、同様である。

第２従来例においては、冷媒液用ポンプが作動している
場合、これにより送られて来た低温の未気化冷媒と液化
冷媒とが合流して蒸発器内に流入するため第１従来例程
には冷媒のフラッシュが激しくないものの、液化冷媒が
未気化冷媒と十分にミックスされずに高温のままで蒸発
器内に流入しやすいため間歇的なフラッシュ蒸発を生じ
やすい問題点があり、一方、冷媒液用ポンプが停止して
いる場合、高温の液化冷媒がそのまま蒸発器内に流入す
るため第１従来例と同様に激しいフラッシュを生じる問
題点があった。また、第２従来例においては、軽負荷時
や起動時などのように凝縮器と蒸発器との圧力差が小さ
くなったときに冷媒液用ポンプで吐出された未気化冷媒
の一部が凝縮器側へ逆流したり、液化冷媒が殆んど流下
しなくなるなどのケースもあり、圧力条件によって吸収
冷凍機の運転障害を引起こすという問題点もあった。

本発明は、これらの問題点に鑑み、冷媒の蒸発器内での
フラッシュ蒸発に伴なう熱効率の低下を軽減することの
可能な吸収冷凍機の提供を目的としたものである。

（ニ）問題点を解決するための手段 本発明は、上記の問題点を解決するための手段として、
液化冷媒を冷媒液用ポンプの吸込み口へ導く流路と蒸発
器の側壁へ導く補助流路とを配備し、この補助流路の途
中には冷媒液用ポンプの発停に応じて開閉される弁を備
え、かつ、補助流路の蒸発器側開口端には、ここから流
入した冷媒液をフラッシュさせた後に蒸発器の側壁に沿
って流下させるガイドを配備した吸収冷凍機を構成した
ものである。

（ホ）作用 本発明によれば、作動中の冷媒液用ポンプが温度の低い
多量の未気化冷媒と共に液化冷媒を主流路経由で吸込ん
でこれを均一にミックスして降温させる作用を発揮する
ため、蒸発器内へ送られた冷媒液のフラッシュ蒸発が著
しく緩和され、吸収冷凍機の熱効率の低下を軽減するこ
とができる。また、主流路を流下する液化冷媒の高い液
柱が冷媒液用ポンプの押込みヘッドとして作用するの
で、未気化冷媒の低い液柱が押込みヘッドとして作用す
る従来の吸収冷凍機にくらべ、ポンプ機能が高まって液
化冷媒の流下が促進され、吸収冷凍機の円滑な運転を続
けることもできる。一方、液面リレーにより冷媒液用ポ
ンプを停止させている場合、フラッシュ室付き冷媒液用
ガイドがフラッシュに伴う蒸発器用液溜めでの冷媒液の
波立ちや飛散の防止作用を発揮するため、冷媒液用ポン
プの停止中における吸収冷凍機の熱効率の低下も軽減す
ることができる。

（ヘ）実施例 図面は本発明による吸収冷凍機の一実施例を示した概略
構成説明図である。図において、（１）は高温発生器、
（２）は低温発生器、（３）は凝縮器、（４）は蒸発器
（５）および吸収器（６）より成る蒸発吸収器、
（７），（８）はそれぞれ低温、高温溶液熱交換器、
（P_R）は冷媒液用ポンプ、（P_A）は溶液用ポンプであ
り、これら機器を配管接続することにより冷媒〔水〕と
溶液〔臭化リチウム水溶液〕の循環路を形成して吸収冷
凍機が構成されている。

（９）は高温発生器（１）の燃焼加熱室、（10）は低温
発生器（２）の加熱器、（11）は凝縮器（３）の冷却
器、（12）は蒸発器（５）の熱交換器、（13）は吸収器
（６）の冷却器であり、（14），（14）…は燃焼ガスの
通路、（15）は燃焼ガスの排気路、（16），（17）は熱
交換器（12）と接続した冷温水用管路、（18），（1
9），（20）は冷却器（13），（11）を直列に接続した
冷却水用管路である。

（21），（22），（23），（24），（25），（26）はそ
れぞれ溶液用管路、（27）は高温発生器（１）の気相部
と加熱器（10）とを結んだ冷媒蒸気用管路、（28）は加
熱器（10）と凝縮器（３）の冷媒液溜め（29）とを結ん
だ冷媒ドレン用管路である。また、（30）は蒸発器
（５）の冷媒液溜め、（31）は蒸発器（５）内の熱交換
器（12）上方に配備した冷媒液散布器、（32）は冷媒液
溜め（30）と冷媒液用ポンプ（P_R）の吸込み口とを結ん
だ冷媒液用管路、（33）は冷媒液用ポンプ（P_R）吐出口
と冷媒液散布器（31）とを結んだ冷媒液用管路であり、
これら冷媒液用管路および冷媒液用ポンプ（P_R）によっ
て冷媒液再循環路が蒸発器（５）に形成されている。

そして、（34）は冷媒液溜め（30）から冷媒液用ポンプ
（P_R）吸込み口へ至る冷媒液再循環路即ち冷媒液用管路
（32）に下端を接続する一方で上端を凝縮器（３）の冷
媒液溜め（29）底部に接続した冷媒液流下用管路であ
る。また、（Lc）は蒸発器（５）の冷媒液溜め（30）に
備えた液面リレーであり、このリレーによって冷媒液用
ポンプ（P_R）が発停制御されるようになっている。かつ
また、（35）は冷媒液流下用管路（34）から分岐して蒸
発器（５）の側壁に開口したＵ字状の冷媒液用管路であ
り、この管路には冷媒液用ポンプ（P_R）の作動中に閉じ
られる一方で停止中に開かれる電磁弁（Vs）が備えてあ
る。すなわち、液面リレー（Lc）によって冷媒液用ポン
プ（P_R）の作動が止められている際にも凝縮器（３）か
らの液化冷媒が蒸発器（５）へ導かれるように、管路
（35）が冷媒液の補助流路としての役割を果しているの
である。一方、冷媒液流下用管路（34）がポンプ（P_R）
の作動中における冷媒液の主流路としての役割を果すこ
とは勿論である。なお、電磁弁（Vs）の開閉信号には液
面リレー（Lc）の信号を用いても良く、あるいは、冷媒
液用ポンプ（P_R）のモーターの通電、非通電による信号
などを用いるようにしても良い。

また、（Ｇ）はＵ字状の冷媒液用管路（35）の開口を包
むように形成したフラッシュ室（Ｆ）付きの冷媒液用ガ
イドで、このガイドにより、管路（35）の開口から流入
した冷媒液をフラッシュさせた後に蒸発器（５）の器胴
内側壁に沿って流下させるようにガイド（Ｇ）の下部が
上記側壁に沿って垂下形成されている。

なお、（MB），（PB）はそれぞれ高温発生器（１）のメ
インバーナー、パイロットバーナー、（36），（37）は
それぞれメインバーナー（MB）の燃料供給路、燃焼用空
気供給路、（F_A）は送風機、（V_F）は燃料制御弁であ
る。（38）は冷媒蒸気用管路（27）と蒸発吸収器（４）
とを結んだ冷温切替弁（V_CHV）付き蒸気用管路、（39）
は溶液用管路（23）と蒸発吸収器（４）とを結んだ冷温
切替弁（V_CHL）付き溶液用管路、（40）は溶液用管路
（23）と低温発生器（２）とを結んだ溶液オーバーフロ
ー用管路であり、この管路には例えばバケットや浮子な
どのフロートで開閉する弁の内蔵されたスチームトラッ
プ（ST）が備えてある。

次に、このように構成された吸収冷凍機（以下、本機と
いう）の運転動作例および作用を説明する。

本機から冷水を取出す際の通常の運転時〔この運転時に
は冷温切替弁（V_CHV），（V_CHL）は共に全閉されてお
り、また、蒸発器（５）の冷媒液溜め（30）は冷媒液で
十分に満たされていて冷媒液用ポンプ（P_R）は作動して
いる一方、電磁弁（Vs）は閉じられている。〕、凝縮器
（３）で液化した40℃程度の冷媒は流下用管路（34）を
流れつつこの冷媒よりもはるかに多量の４〜５℃程度の
未気化冷媒と共に冷媒液用ポンプ（P_R）に吸込まれ、こ
の中でミックスされた後、冷媒液散布器（31）へ送られ
る。その結果、冷媒液散布器（31）に流入する冷媒液の
温度は冷媒液溜め（30）の未気化冷媒のそれ、すなわ
ち、蒸発器（５）における冷媒の気化温度に近い値にな
る。また、冷媒液用ポンプ（P_R）内で液化冷媒と未気化
冷媒とが十分にミックスされるため、冷媒液用管路（3
3）の液流における温度分布は均一となり、冷媒液散布
器（31）に流入する冷媒液の温度が高くなったり、低く
なったりすることもない。

したがって、本機においては、冷媒液用ポンプ（P_R）の
作動中に冷媒液散布器（31）へ送られた冷媒液が蒸発器
（５）内で急激に沸騰してフラッシュ蒸発するようなこ
とは殆んどなく、また、間歇的なフラッシュ蒸発をする
ようなことも殆んどない。そして、冷媒液散布器（31）
から流下する液滴は飛散することなくそのほぼ全量が熱
交換器（12）へ至り、その伝熱管の外表面を濡らしつつ
冷水と熱交換して気化し、本機の冷凍作用に活用され
る。

一方、本機の冷水取出し運転中に例えば定格の20％以下
の冷房負荷となって冷媒液溜め（30）の液面が下限設定
液位まで降下し、液面リレー（Lc）により冷媒液用ポン
プ（P_R）の作動が中断された場合、電磁弁（Vs）が開か
れ、凝縮器（３）からの液化冷媒は補助流路としてのＵ
字状管路（35）経由で蒸発器（５）へ流れる。次いで、
液化冷媒は、ガイド（Ｇ）のフラッシュ室（Ｆ）内で一
部のフラッシュ蒸発を伴ないつつ降温し、器胴内壁に沿
って冷媒液溜め（30）まで流下する。その結果、冷媒液
溜め（30）での液化冷媒のフラッシュおよびこれによる
液面の波立ちが防止され、冷媒液の吸収器（６）側への
飛散が防止される。そして、冷媒液溜め（30）の液面が
所定のレベルまで上昇すると、冷媒液用ポンプ（P_R）の
作動が再開されるのである。

このように、本機は、冷媒液がフラッシュ蒸発しつつ冷
水と熱交換せずに飛散して吸収器（６）の溶液溜めへ落
下する従来の吸収冷凍機にくらべ、発生器（１），
（２）の熱源の無駄な消費すなわち熱ロースを軽減でき
るものであり、運転の熱効率を向上させ得るものであ
る。

また、本機においては、液化冷媒を冷媒液用ポンプ
（P_R）の吸込み口側へ流す構造となっているので、起動
時や軽負荷時など凝縮器（３）と蒸発器（５）との間の
圧力差が小さい際にも液化冷媒を十分に流下させること
ができる。かつまた、液化冷媒の液柱〔冷媒液流下用管
路（34）の液柱〕が冷媒液用ポンプ（P_R）の押込みヘッ
ドとして作用するので、このポンプを円滑に作動させて
その機能を高めることができる。このため、本機は、未
気化冷媒の液柱を冷媒液用ポンプの押込みヘッドとして
作用させている従来の吸収冷凍機にくらべ、安全でかつ
安定した運転を可能にするものである。

なお、本機において、Ｕ字状管路（35）のＵシール部の
垂下長Ｈは例えば290mm程度に設計される。尤も、この
垂下長Ｈは本機の容量などによって、適宜、選定される
ことも無論である。なおまた、図示していないが、燃料
制御弁（V_F）は冷温水用管路（17）の温度センサーによ
り制御されることも無論である。

（ト）発明の効果 本発明は、以上のとおり、蒸発器内での冷媒液のフラッ
シュ蒸発を著しく緩和して吸収冷凍機の運転中の熱効率
低下を大幅に軽減する効果と、冷媒液用ポンプの機能向
上および液化冷媒の流下促進の効果とを吸収冷凍機にも
たらすものであり、熱ロスの小さい安定した吸収冷凍機
の運転を可能にするものとして実用的価値の高いもので
ある。

なお、本発明は吸収冷凍機をヒートポンプとして運転す
る場合に適用しても同様の効果を期待できる。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明による吸収冷凍機の一実施例を示した概略
構成説明図である。 （１）…高温発生器、（２）…低温発生器、（３）…凝
縮器、（５）…蒸発器、（６）…吸収器、（P_R）…冷媒
液用ポンプ、（12）…熱交換器、（30）…冷媒液溜め、
（31）…冷媒液散布器、（32），（33）…冷媒液用管
路、（34）…冷媒液流下用管路、（35）…Ｕ字状管路、
（Lc）…液面リレー、（Vs）…電磁弁、（Ｇ）…ガイ
ド、（Ｆ）…フラッシュ室。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】蒸発器下部の冷媒液溜めの冷媒を蒸発器へ
   還流させる冷媒液用ポンプとこのポンプを発停制御する
   蒸発器用冷媒液溜めの液面リレーとを備えた吸収冷凍機
   において、凝縮器からの液化冷媒を冷媒液用ポンプの吸
   込み口へ導く冷媒液用主流路と蒸発器の器胴側壁へ導く
   Ｕ字状の冷媒液用補助流路とが備えられ、この冷媒液用
   補助流路の途中には冷媒液用ポンプの作動中に閉じられ
   る一方で停止中に開かれる弁が備えられ、かつ、冷媒液
   用補助流路の蒸発器側開口端には、ここから流入した冷
   媒液をフラッシュさせた後に蒸発器の器胴側壁に沿って
   流下させるフラッシュ室付き冷媒液用ガイドが配備され
   ていることを特徴とした吸収冷凍機。