JPS59158962A - 熱交換器バイパス装置を備えた吸収冷凍装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、吸収冷凍装置に関し、特に、吸収冷凍装置の
だめの熱交換器バイパス装置に関する。

吸収冷凍装置においては、比較的低温の弱吸収剤溶液が
、通常、吸収器から発生器へポンプ送りさ：ｈ　、、発
生器において加熱して弱吸収剤溶液から冷媒を沸騰放出
させ、強吸収剤溶液を生成する。発生器において生成さ
れた比較的高温の強吸収剤溶液は、吸収器へ戻されて冷
却され、冷媒蒸気を吸収して弱吸収剤溶液となる。この
弱吸収剤溶液は、ポンプにより発生器へ戻され、サイク
ルを繰返す。

吸収冷凍装置〆の効率を高めるだめに、発生器から吸収
器へ流れる比較的高温の強吸収剤溶液と吸収器から発生
器へポンプ送りされる比較的低温の弱吸収剤溶液との間
で熱交換させるための熱交換器が設けられるのが普通で
ある。この熱交換器は、発生器内で加熱すべき弱溶液を
予だ＼し２、吸収器内で冷却すべき強溶液を予備冷却す
る働きをする。

しかしながら、この種の吸収冷凍装置においては、上記
熱交換器において強吸収剤溶液がその凝固点より低い温
度に冷却されることがあるという難点がある。そのよう
な溶液の凝固は、例えば、発生器へ供給される熱が過多
であるか、あるいは、吸収器へ供給される冷却水が過度
に冷い場合に起る。熱交換器内で強吸収剤溶液の凝固が
生じると、熱交換器が閉塞され、強吸収剤溶液が発生器
から吸収器へ流れることができなくなる。その結果、弱
吸収剤溶液が吸収器内で過冷却され、その過冷却された
弱吸収剤溶液が熱交換器を通って発生器へ送られるので
、熱交換器内での強吸収剤溶液の凝固が一層促進される
ことになる。そして最終的には、吸収器内の溶液のレベ
ル（液面の高さ）が、低下し、弱吸収剤溶液を吸収器か
ら発生器へ送給する溶液ポンプが空転し、損傷すること
がある。更に、発生器内の強吸収剤溶液が増加し高いレ
ベルに脣で上ｙ１シて凝縮器内へ溢流し、蒸発器内へ流
入することがあるので、溶液熱交換器内の溶液が凝固を
解かれた後もしばらくの間冷凍装置の作動を阻害する。

熱交換器内の強溶液の凝固が冷凍装置を完全に作動不能
にするのを防止するために、発生器からの過剰の溶液を
、溶液熱交換器をバイパスして吸収器へ通流させるため
の熱交換器バイパス装置を設けることができる。それに
よって、熱交換器が閉塞されたとき、冷凍装置を少くと
も部分的（不完全な）容量および効率で作動させること
ができる。また、そのようなバイパス装置の使用は、発
生器内の過剰溶液が凝縮器に流入するのを防止し、溶液
ポンプの空運転を防止する。それとともに、バイパス装
置は、溶液熱交換器内の凝固の進行を抑止し、凝固の解
除を助成する。なせなら、吸収器から熱交換器の閉塞さ
れていない側２通って発生器内へ送られてきたＲｉ液は
、発生器内で加熱され、バイパス装置〃によって直接吸
収器へ戻され、吸収器内の弱吸収刑溶液を暖め、その暖
められた弱吸収剤溶液が熱交換器を通って発生器へ送ら
れる際熱交換器内の凝固している強吸収剤溶液を暖める
からである。

しかしながら、発生器は、常態では吸収器より高い圧力
で作動するので、熱交換器バイパス装置には、冷凍装置
の平常作動中は発生器と吸収器との間の直接連通を防止
するだめの何らかの手段を設けるのが普通である。例え
ば、バイバス装置行内に流体を満したトラップを設け、
トラップ内に液体−蒸気阻止バリヤを設定して発生器内
の冷媒蒸気が吸収器へ流れるのを防止することによって
発生器と吸収器との間の圧力差を維持するようにするこ
とができる。しかしながら、吸収器からの冷媒蒸気がト
ラップ内の液体と直接接触するので、若干の冷媒蒸気が
常時トラップ内の液体によって吸収され、従って冷媒装
置の効率が低下する。−まだ、液体トラップを備えたバ
イパス装置はその企図された１幾能は果すが、一旦（ｉ
：　ｉｔ・ｂ　ｔ、、’だ後は、トラップ内に残留した
強溶液がバイパス装置の不使用中冷却される傾向があり
、トラップ内に凝固が生じる場合がある。

冷凍・↓１・′Ｌが平常作動状態にある間は操作者はト
ラップ内に凝固が生じたことには気がつかないが、（′
δ液熱交換器内に再び凝固が生じたとき、トラップが凝
固し７た吸収剤溶液で閉塞されているためバイパス装置
がその所期の機能を果すことができ゛ないことを知る。

米国特許第５，２０６，９４７月に開示されているよう
に、トラップ内の強溶液の凝固は、トラップ内の強溶液
を稀釈するためにバイパス装置へ調量された量の弱０を
常時供給することによって防止することができる。

しかし、同特許に示されているように、バイパス装置へ
弱溶液を供給するためには副量器を有する特別の液体導
管を設けなければならない。

本発明は、冷凍装置の発生器内に延長させたグースネッ
ク（Ｕ字形の管）を有するバイパス導管を備えだ熱交換
器バイパス装置を設けることによって上記欠点を克服す
るものである。このグースネックは、発生器内に望まし
くないほどの−ｂｊ−の強溶液が溜ったときにのみ強溶
液が発生器からバイパス導管を通って吸収器へ流れるよ
うに、そして、冷凍装置の平常作動中は発生器内の冷媒
蒸気がバイパス導管内に流入するのを防止されるように
、発生器からバイパス装置内への流体の流れを制御する
ように発生器内に配置する。バイパス導管には、壕だ、
発生器と吸収器との間に液体による蒸気阻止バリヤを設
定するだめのトラップ部を設ける。冷凍装置のだめのパ
ージ装置からのパージ用戻し導管をトラップの発生器側
においてバイパス導管に接続することによってトラップ
内に溜っている強吸収剤溶液を稀釈する弱吸収剤溶液を
トラップへ流すように構成することにより、特別の部利
を設ける必要なしにトラップ内の強吸収剤溶液の凝固を
防止する。

以下に、添付図を参照して本発明の詳細な説明する。第
１図を参照すると、冷媒として水を使用し、吸収剤溶液
として臭化リチウムを使用する型式の吸収冷凍装置１が
示されている。

純粋の臭化リチウムは技術的には溶液ではないが、臭化
リチウム即ち吸収剤には冷媒が溶存するので、一般にこ
の吸収剤を溶液と称している。

従って、ここでも、吸収剤を表わすのに「溶液」という
用語が使用されている。まだ１強」溶液とは、純粋の臭
化リチウムのように島い吸収剤で・苫度を有する吸収剤
溶液のことをいう。「弱」溶液とは、その中に相当多量
の冷媒が溶存しているために吸収剤の濃度が薄められて
いる吸収剤溶液のことをいう。

本発明の範囲内で木取外の冷媒、および臭化リチウム以
外の吸収剤を使用することができ、そのような異る吸収
剤および冷媒に適応するように冷凍装置に改変を施すこ
とができることは当業者には明らかであろう。

第１図に示された空冷式吸収冷凍装置１は、吸収器２と
、発生器３と、凝縮器４と、蒸発器５と、パージ装置６
と、溶液熱交換器７を備えており、更に冷媒ポンプ９お
よび溶液ポンプ１０が設けられている。

凝縮器４内で凝縮した液体冷媒は、冷媒液導管１１を通
り、蒸発器５内の１個まだは複数個の冷媒スプレーノズ
ル１２へ送られる。一方、蒸発器５の溜め内に溜まった
液体冷媒は、冷媒ポンプ９によって導管１６を通して蒸
発器５内の１個または複数個の第２の冷媒スプレーノズ
ル１５ヘポンプ送シされる。このようにして、液体冷媒
の流れが蒸発器５内の熱交換Ｊｉ２７に対して連続的に
接触せしめられる。

冷却すべき水などのような流体媒体は、導入導管１５を
通して蒸発器５内の熱交換管２７内へ通さ：ｉ′１．、
外側の冷媒に対し熱を放出することによって自らは冷却
され、冷媒を蒸発させる。

かくして冷却された流体媒体は、熱交換管２７から排出
導管１４を通して適当な遠隔熱交換器（図７Ｊ＜せず）
へ送られ、該熱交換器で熱せら−ｈ。

た後、再び冷却するブζめに導入導管１３を通Ｉ５゜て
蒸発器５へ戻される。蒸発器５からの冷辱蒸気は、冷媒
蒸気通路１８を通って吸収器２の溜め２８へ流ねる。

一方、発生器５からの強吸収剤溶液は、溶液熱交換器７
を通り強情液導入導管１９を通って吸収器２の頂部に流
入し、吸収器２内の管内を流下し、その間に該管内を上
昇し、てくる、蒸発器５からの冷媒蒸気と接触せしめら
ｉｌ、冷媒によって千カ訳された弱吸収剤溶液となって
吸収器２の溜め２８に溜まる。この弱溶液は、吸収器２
の溜め２８から弱溶液排出導管２０を辿って流出し、浴
液ポンプ１０によって溶液熱交換器７を通して発生器３
へ戻される。

吸収器２内における吸収剤溶液への冷媒蒸気の吸収を促
進するために、例えば周囲空気などの１うな冷却媒体を
ファン（図示せず）によって吸収器２を覆うようにｌ〜
で通流させ、吸収器内の吸収剤溶液を冷却させる。所望
ならば、この同じ冷却媒体を凝縮器４の外周面へも通ｊ
７、凝縮器内の冷媒を凝縮させるとともできるが、凝ヤ
金４を冷却させるために別個のファンまだは他の適当な
手段を用いてもよい。

発生器３は、吸収器２から送給されてくる弱溶液から冷
媒を沸騰放出させるために該発生器内の管３１を通して
熱湯などの適当な熱を供給する熱源を備えている。発生
器５内で生じた冷媒蒸気は、排出導管２１を通って凝縮
器４内へ流入し、凝縮器内でその外面を覆って通る周囲
空気との熱交換によって冷却され凝縮せしめられる。一
方、発生器３の底部に溜まった強吸収剤溶液は、導管１
７を通って溶液熱交換器７・＼流れ、該熱交換器内で吸
収器２から導管２６を経て該熱交換器を通り発生器３へ
流れる比較的低温の弱吸収剤溶液によって予備冷却され
る。

熱交換器７からの予備冷却された強溶液は、強情液導入
導管１９を通って吸収器２へ流入し、吸収ザイクルを繰
返す。

バルジ装置６は、図に示されるように、吸収器２の頂部
から不凝縮性ガスを収集し、放逐するだめのパージ導管
２２と、該導管に配設されており、冷凍装置１の作動中
常態では開放しているパージ用ビック・アップ弁３３と
、吸収器２の頂部からパージ導管２２を通して不凝縮性
ガスを分離室２４内へポンプ送シする流体ジェットポン
プ２５を備えている。不凝縮性ガスは、分離室２４内で
浮上力によって分離され、パージ溜め２５内に収集され
る。液体ジェットポンプ２３を作動させるだめに弱吸収
剤溶液をパージ用供給導管６５を通してポンプ２３へ供
給スる。ポンプ２３から排出され、分離室２４内に収容
される吸収剤溶液は、吸収器２の頂部から不凝縮性ガス
と共にパージ装置６内へ吸引された冷媒蒸気を吸収する
。パージ装置６を通しての吸収剤溶液の連続した流れは
、分離室またはパージ室２４からパージ用戻し導管３７
およびバージ用戻シ弁３６を通して熱交換器バイパス装
置８へ再循環させることによって維持される。

′ゝ〜ジ用ピック・アップ弁３６と同様に、パージ用戻
し弁３６も、冷凍装置１の作動中常態では開放されてい
るが、不凝縮性ガスがパージ溜め２５および分子ｓ室２
４内に溜まってくると、分離室２４内の吸収剤溶液のレ
ベル（液面の高さ）に影響を及ぼし、室２４内のパージ
用吸収剤溶液レベル検出スイッチ３８を作動させる。

スイッチ３８は、作動されると、ランプまたはベル（図
示せず）などの警告器を付勢し、操作者にパージ用溜め
２５から不凝縮性ガスを放出させる必要性があることを
知らせる。そこで操作者は、ビック・アップ弁３３およ
び戻し弁３６を閉鎖し７、排出弁３９を開放して不凝縮
性ガスを放出させる。不凝縮性ガスが放出された後、操
作者は、排出弁５９を閉じ、ビック、アツブ弁６３およ
び戻し弁６６を開く。かくして、バージ処置６は、その
通常作動状態へ戻される。

図に示されるように、熱交換器パイ、＜ス装置８は、熱
交換器７内での強溶液の凝固または他の何らかの理由に
よシ熱交換器が閉鎖されたために強溶液が発生器３内に
望ましくないレベルにまで溜ったときその過剰の強溶液
を発生器６から熱交換器７をバイパスして吸収器２へ通
すための、グースネック部分４０、導入管部分４１、ト
ラップ部分４２および排出管部分４３を有するバイパス
導管である。冷凍装置のだめのパージ装置６からのパー
ジ用戻し４管６７をバイパス導管の導入管部分４１に接
続し、ノ（イパス導管のトラップ部分４２へ弱溶液を送
給することができるようにする。この弱溶液は、トラッ
プ部分４２に溜った強溶液を稀釈し、それによってトラ
ップ４２内の強溶液の凝固を防止するだめのものである
。

バイパス導管のグースネック部分４０の開口端４６は、
冷凍装置１の平常作動中発生器６内に溜まる強溶液中に
浸漬するように発生器内に位置づけする。グースネック
部分４０の頂部４７は、発生器内の溶液が所定のレベル
（高さ）にまで溜まったときにのみ溶液がバイパス導管
の導入管部分４１内へ流入するように位置づけする。こ
の所定のレベルは、グースネック４０の高さおよび断面
積、およびグースネックの発生器６内での位置づけによ
って定められる。

バイパス導管のトラップ部分４２は、常態において一定
号の液体を収容しておシ、それによって液体による蒸気
阻止バリヤを設定し、発生器３と吸収器２の間に存在す
る正常な圧力差を維持する。トラップ４２は、グースネ
ック４０の開口端４６が発生器３内の溶液から露出して
冷媒蒸気にさらされているときでも、発生器と吸収器と
の間の正常彦圧力差が維持されるようにするために必要
とされる。トラップ部分４２の、吸収器２より下方の垂
直方向の高さは、一つには、発生器と吸収器との間の正
常な圧力差を維持するのに必要とされる液体の量によっ
て定められる。図に示されるように、トラップ４２は吸
収器２のレベル（高さ）より下にあり、バイパス導管を
吸収器２に接続する上方に延長した排出導管部分４３に
終端している。

所望ならば、溶液がバイパス導管を流れている場合その
ことを操作者に知らせるだめの適当な信号手段（図示せ
ず）を設けることができる。

それによって操作者は、熱交換器７の閉塞を除去するか
、あるいは他の適当な処置をとることによってそのよう
な異常事態を直すための処置をすることができる。ある
いは、熱交換器７の閉塞を除去するか、またけ、他の適
当な処置をとるための自動制御装置を作動させるように
してもよい。ただし、通常の作動条件のもとでは、バイ
パス装置８が作動しているときは、熱交換器７内の強溶
液の凝固による閉塞は、吸収器２から熱交換器７を通っ
て発生器３へ流れる比較的暖い弱溶液により除去される
。

熱交換器バイパス装置８の作動態様は下記の通りである
。冷凍装置の平常作動においては、強溶液が発生器６か
も導管１７を通って溶液熱交換器７を通シ、強情液導入
導管１９を経て吸収器２へ流入する。発生器３内では強
溶液は導管１７の上端にまで溜まシ、バイパス導管のグ
ースネック４０の開口端より上にまで溜まるが、グース
ネックの頂部４７よシは下に位置する。

グースネックの開口端が発生器内の強溶液に浸漬してい
るので発生器内の冷媒蒸気がバイパス装置８内へ流入す
るのを防止される。従つズ、発生器６からバイパス装置
８への冷媒蒸気の望ましくない漏失が防止され、冷凍装
置の作動効率が筒められる。また、冷凍装置の平常作動
中は、グースネック４０の開口端４６が発生器３′内の
強溶液中に浸漬しており、差た、たとえ発生器６内の溶
液のレベルがグースネック４０の開口端４６よシ下に低
下したとしても、バイパス導管のトラップ部分４２内の
溶液が、発生器内の冷媒蒸気がバイパス装置８を通って
吸収器２へ流れるのを阻止するので、発生器３と吸収器
２との間の正常な圧力差が維持される。

先に述べたような何らかの原因により熱交換器７内の強
溶液がその凝固点以下に冷却されてしまうと、発生器６
から導管１７および１９を通り吸収器２へ至る強溶液の
通常の流路が閉塞され、その結果、発生器内の強溶液の
レベルがグースネック４０の頂部４７を越えるようにな
る。従って、発生器内の強溶液が熱交換器７を迂回する
バイパス導管を通って吸収器２の溜め２８へ流入する。

このようにして、たとえ熱交換器７が完全に閉塞された
としても、冷凍装置１は作動状態に維持され、装置４へ
の損傷が回避される。また、この間、比較的高温の強溶
液がバイパス装置８を通って吸収器２の溜め２８へ流れ
るので、溜め２８から溶液ポンプ１０により熱交換器７
を通して発生器５へ戻される弱溶液が暖められる。従っ
て、熱交換器７を通るこの比較的暖い弱溶液が、場合に
よっては熱交換器Ｚ内の凝固した強溶液を脱凝固させる
のに十分なだけ暖めることができ、それによって冷凍装
置を平常運転に戻すことができる。あるいは、先に述べ
たように、警報が発せられ、操作者が、冷凍装置を平常
運転に戻すだめの適切な処置をとるようにすることもで
きる。

冷凍装置の平常運転中は、弱溶液が、・・＜−ジ装置６
からパージ用戻し導管３７を通Ｌ７てバイパス装置８の
導入管部分４１内へ導入され、／（−ジ装置８の作動後
トラップ４２内に溜１つている強溶液を稀釈し７、強溶
液の凝固を防止する。

このパージ用戻し導管５７をバイパス導管の排出管部分
４５などの他の部位にではなく、導入管部分４１に接続
することにより、弱溶液がトラップ４２内の溶液と適正
に混合され、吸収器２へ戻される。パージ装置６からの
弱溶液は、冷凍装置系統へそのどこかの部位において戻
さなければならないので、上記構成は、その戻１７導管
３７を利用するものであるから、弱溶液をバイパス装置
８のトラップ４２へ供給するための追加の要素を設ける
必要がないという点で有利である。

以上、本発明の詳細な説明したが、本発明はこれに限定
されるものでなく、本発明の精神および範囲から逸脱す
ることなくいろいろな変型が可能であることは当業者に
は明らかであるう。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明による熱交換器バイノくス装置を備え
た吸収冷凍装置の概略図である。 図中、１は吸収冷凍装置、２は吸収器、５は発生器、４
は凝縮器、５は蒸発器、６は）く−ジ装置、７は熱交換
器、８は熱交換器ノ（イノくス装置、１０は溶液ポンプ
、３６はパージ用戻し弁、６７はパージ用戻し導管、４
０はグースネック部分、４１は導入管部分、４２はトラ
ップ部分、４３は排出管部分、４６は開口端、４７は頂
部。 （Ｔ− 特許出願人代理人　飯　１）伸　行１：パ・〔

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）弱吸収剤溶液を加熱することによって冷媒蒸気およ
   び強吸収剤溶液を生成するだめの発生器（３）と、該発
   生器から冷媒蒸気を受取り、該冷媒を液体に凝縮させる
   ための凝縮器（４）と、該凝縮器から液体冷媒を受取り
   、該液体冷媒を蒸発させて該冷媒との熱交換関係におか
   れる媒体を冷却させるだめの蒸発器（５）と、蒸発器（
   ５）から冷媒蒸気を受取り、発生器（３）から強吸収剤
   溶液を受取り、該冷媒蒸気と強吸収剤溶液とを接触させ
   て冷媒蒸気を強吸収剤溶液に吸収させ、弱吸収剤溶液を
   生成するようにするだめの吸収器（２）と、該吸収器に
   おいて生成された弱吸収剤溶液を発生器（３）へ供給す
   るだめの溶液ポンプ叫と、吸収器（２）から溶液ポンプ
   αＱによって発生器（３）ヘボンブ送りされる弱吸収剤
   溶液と発生器（３）から吸収器（２）へ流れる強吸収剤
   溶液との間で熱交換させるために吸収器（２）と発生器
   （３）との間に配置された熱交換器（７）とを有する吸
   収冷凍装置（１）において、 強情液が発生器（３）内で所定のレベルを越えて溜１つ
   だとき、強情液を前記熱交換器（７）をバイパスして吸
   収器（２）へ通ずためのバイパス装置（４１，４２，４
   ３，４６，４７）を設け、該バイパス装置は、発生器（
   ３）内の強情液が前記所定のレベルより低いときは発生
   器（３）内の強情液が該バイパス装置を通って吸収器（
   ２）へ流れるのを防止するように構成されていることを
   特徴とする吸収冷凍装置。 ２）前記バイパス装置は、発生器（３）内に位置するグ
   ースネック部分（３）を含むバイパス導管（４１゜４２
   ．４３）を備えており、該グースネック部分は、吸収冷
   凍装置（１）の平常作動中発生器（３）内に溜まる強情
   液のレベルより低い、該発生器内の位置に配置された開
   口端θゆを有しておシ、該グースネック部分は、発生器
   （３）内に溜まる強情液が前記所定のレベルを越えたと
   きにのみ発生器内の強溶液がグースネック部分の頂部０
   ７）内を越えてバイパス導管（４１，４２，４３）内へ
   流れるように寸法づけされ、発生器内に位置づけされて
   いる特許請求の範囲第１項記載の吸収冷凍装置。 ６）前記バイパス導管は、常態では発生器（３）と吸収
   器（２）との間に液体による蒸気阻止バリヤを設定する
   だめの一定量の液体を収容するトラップ部分＠２を有し
   ており、トラップ部分優に溜まる強溶液を稀釈するよう
   に゛該吸収冷凍装＠（１）のだめのパージ装置（６）か
   らトラップ部分（６）へ弱溶液を供給するだめの手段（
   ５６，５７）が設けられている特許請求の範囲第２項記
   載の吸収冷凍装置。