JPS5924770B2 - 吸収式冷暖房装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、冷媒液及び吸収溶液を用いて吸収冷凍サイク
ルを行う吸収式冷凍装置を用いて、冷房サイクルと暖房
サイクルとに切換え使用できる吸収式冷暖房装置に関す
るものである。

従来の吸収冷凍装置例えば、発生器を複数設けた２重効
用吸収冷凍装置にて暖房サイクルを行わせるためには配
管中の弁操作で冷房サイクルと暖房サイクルを行うこと
ができるようにしてあり、この暖房サイクルでは高温発
生器からの冷媒蒸気を直接凝縮器に入れ暖房に利用する
温水に凝縮熱を与えることや冷媒を溶液中に混入させて
運転することなどが知られている。

しかしながら吸収冷凍サイクルにおいては、高温発生器
を出入する溶液流量が多（なると効率が低下してい（こ
と、また、流量が少なくなると濃度幅が太き（なり結晶
化の危険のあることが知られている。

このため通常、吸収冷凍装置では、オリフィス、調節弁
等の流量制御機構を設け、結晶しないだけの流量を確保
すると共に、効率低下を防ぐため、最大流量を制限して
おり、成績係数を１．１〜１．３程度としている。

一方、暖房サイクルでは、高温発生器に加えられる熱源
からの熱を、冷媒蒸気の潜熱や、溶液の顕熱の形で温水
に与えるだけであり、成績係数は、溶液流量によって影
響されず、はぼ１．０である。

従って、冷凍容量と暖房容量とを熱量的に等しいとする
と、暖房時に高温発生器に加えられる熱源からの熱量は
冷房時の１．１〜１．３倍程度となり、もし、高温発生
器を出入する最大流量が、冷房時と暖房時とでほぼ一定
であると、暖房時に高温発生器内の濃度幅がつきすぎ、
結晶化のおそれがある。

特に稀溶液を高温発生器と低温発生器に分配するサイク
ル（所謂、並列フローサイクル）であるときには、高温
発生器内の濃度幅が太き（なりすぎ、高温発生器出口で
結晶する危険が非常に太き（なる傾向がある。

このため、従来の吸収冷暖房装置でをζ暖房時の結晶を
さけるように、暖房時に合わせて溶液流量を多めにした
り、（流量を多（することにより、冷房時の効率は低下
する）または、冷暖房装置に大きな冷媒タンクを備えて
、冷房時にこのタンクに冷媒を貯えて運転し、暖房時に
この冷媒でサイクルの濃度を下げるようなことをしてき
た。

本発明＆ζこれら従来の不便を適確に除去しようとする
もので、暖房時に高温発生器に出入する流量を冷房時に
は流量制御機構により適量の所定の溶液流量となし、暖
房時には流量制御機構をバイパスして溶液流量を増加さ
せることにより暖房サイクル中における溶液の結晶現象
発生を皆無として安全に運転することを可能とすると共
に暖房並びに冷房サイクル何れの場合にも最適の溶液流
量を与えて、効率をも向上させることを目的としている
。

本発明は、高温発生器、低温発生器、凝縮器、蒸発器、
吸収器、低温熱交換器、高温熱交換器を配管接続して吸
収冷凍サイクルを構成する機構と前記の配管中に冷暖房
切換弁とを備えて冷房サイクルと暖房サイクルとを行う
装置において、暖房サイクル時に前記高温発生器に出入
する溶液流量を冷房時の溶液流量よりも多くする手段を
設は前記溶液流量を多くする手段が、高温発生器の出入
溶液配管の少なくとも一つに流量を制限できる流量制御
機構を設け、且つこの流量制御機構をバイハスさせて発
生器へ流入させるための弁であって暖房サイクル時に開
、冷房サイクル時に閉となる弁を有するバイパス配管を
配備した構造であることを特徴とする吸収式冷暖房装置
である。

また本発明の他の重要な特徴の一つとして前記特徴に組
み合わせて、冷房サイクル時に吸収器からの稀溶液を高
温発生器と低温発生器とに導（ようにすると共に、低温
発生器に稀溶液を導（配管中に暖房時に全閉若しくは絞
られる弁を設けたことにあり、特に前記バイパス配管の
ほかにさらに低温発生器に吸収器からの稀溶液を導く配
管が備えられこの配管中に暖房時に全閉若しくは絞られ
る弁を設けたことを特徴とするものである。

本発明を実施例につき図面を参照して説明すると、高温
発生器１、低温発生器２、凝縮器３、蒸発器４、吸収器
５、低温熱交換器６、高温熱交換器１を配管接続して吸
収冷凍サイクルを構成する機構と前記の配管中に冷暖房
切換弁８，９とを備えて冷房サイクルと暖房サイクルと
を行う装置において、凝縮器３より導出され、蒸発器４
に入る凝縮液の戻り配管１８に弁８を設けると共に、弁
９を有する冷媒液バイパス配管１９の一端を前記戻り配
管１８に連結し、他端を低温発生器２に連結しである。

そして前記弁８を開き、弁９を閉じて運転すれば、冷房
サイクルを行う。

即ち稀溶液は溶液ポンプ２５により低温熱交換器６、高
温熱交換器１を経て高温発生器１に送られ、ここで高温
まで加熱されて冷媒蒸気を放出し、濃縮されて中間溶液
となる。

この溶液は高温熱交換器７に入り、吸収器５からの稀溶
液との熱交換により温度が低下し、次で低温発生器２に
入りここで先に高温発生器１で発生した冷媒蒸気により
加熱されて、冷媒蒸気を更に放出し、溶液は濃度を増し
て濃溶液となる。

一方、低温発生器２で発生した冷媒蒸気は凝縮器３に入
り、冷却水により冷却されて凝縮する。

凝縮器３に溜った冷媒は凝縮液戻り配管１８を経て弁８
を通り蒸発器４に還る。

また高温発生器１で発生した冷媒蒸気は低温発生器２で
溶液との熱交換により凝縮して蒸発器４に入る。

さらに前記低温発生器２を出た濃溶液は、配管１６を経
て低温熱交換器６で稀溶液と熱交換をして、吸収器５に
入り内部に冷却水の通る伝熱管の吸収器チューブ５嘗に
スプレーされる。

スプレーされた濃溶液は、冷却水によって冷却されると
共に、蒸発器４にて蒸発した冷媒蒸気を吸収して稀溶液
となり、この蒸発器４では冷水は冷媒の蒸発により熱を
奪われて低温となる。

稀溶液は前述のようにして、低温熱交換器６、高温熱交
換器７を経て高温発生器１に送りこまれ冷房サイクルを
行う。

更に暖房サイクル時においては、前記弁８を閉、弁９を
開とし、凝縮器３に溜った冷媒液を低温発生器２に入れ
る。

低温発生器２を出た溶液は低温熱交換器６を経て吸収器
５に入って冷却水（温水）に熱を与える。

こうすると、低温発生器２の溶液濃度は低くなり、濃度
低下のために発生蒸気圧は高くなり、凝縮温度が上昇す
る。

従って凝縮器３を出て（る冷却水（温水）の温度は高（
なり暖房等に使用できるようになる。

本発明の装置では第１図に示すように、暖房サイクル時
に前記高温発生器１に出入する溶液量を冷房時の溶液流
量よりも多くするため高温発生器１の出入溶液配管即ち
溶液送給配管１０と溶液戻り配管１１の少なくとも一つ
に流量を制限できる流量制御機構１２又は１３を設け、
且つこの流量制御機構１２又は１３をバイパスさせて弁
１４又は１４′を有するバイパス配管１５又は１５′を
配備しであるので、例えば暖房時にバイパス配管１５の
弁１４を開とすることで高温発生器１に送り込まれる溶
液量を冷房時より多（し、或いはバイパス配管１５′の
弁１４′を開（ことによって高温発生器１の溶液流出量
を多（し、高温発生器１内の濃度幅を小さくして、高温
発生器１出口で結晶の心配は皆無となる。

なお前記バイパス配管１５ 、１５’の弁１４゜１４′
の操作は暖房時に全開とするが開きぎみでも可能であり
一方冷房時には全閉とするか閉つぎみでも可能である。

しかして流量制御機構１２．１３は熱交換器、配管など
の機器と別に絞りを選定することができ、その絞りを冷
暖房の容量差に応じて適宜設定することができるので、
冷房暖房両サイクルに対し何れも最適の溶液流量を与え
ることができ、効率を向上せしめ、結晶発生を防止して
安全な運転を行うことができる。

第１図の実施例では高温発生器１の溶液送給配管１０と
溶液戻り配管１１との両者にバイパス配管１５ 、１５
’が各配管１０，１１に設げられる溶液流量制御機構１
２．１３（例えばオリフィス若しくは調節オリフィス又
は調節弁又はオリフィスと調節弁と組み合わせた絞り）
をバイパスして設けられているが、いずれか一方でもよ
く、該バイパス配管１５ 、１５’に設けられる弁１４
、１４’も全開としないで流量調節弁として用いるよ
うにすることもでき、いずれにしても暖房時に前記高温
発生器１に出入する溶液流量を増加させ効果的な運転が
可能なるようになっている。

なお前記バイパス配管１５及び１５′は流量制限機構１
２，１３の他に高温熱交換器７、低温熱交換器６のいず
れをもバイパスさせたり、又はその一方をバイパスさせ
ることもでき、以下各実施例でも示すように適宜有効な
個所へ連結させることもできる。

また暖房サイクルのために冷媒を溶液中に混入する構成
を弁８，９、配管１８．１９で示しであるが、他の連結
構成とすることも選んでできるし、混入しない形態とす
ることも可能である。

図中１’、２’は発生器チューブ、３′は凝縮器チュー
ブ、４′は蒸発器チューブ、５′は吸収器チューブ、２
４は冷媒ポンプである。

なお第１図の具体例では並列フローサイクルの例で、溶
液送給配管１０に高温発生器１へ流入する流量を制限し
ている絞り機構のオリフィス１２をバイパスさせるバイ
パス配管１５を溶液送給配管１０中に設けて、バイパス
配管１５にある開閉弁１４で流入量を調整できるように
し、且つ前記溶液送給配管１０から低温発生器２又は低
温発生器２に入る配管１１に稀溶液を導く配管２０を設
け、この配管２０に必要に応じ弁２１を設は暖房時に絞
って用いられ並列フローサイクルとなるようにしである
。

また高温発生器１からの流出量を制限している絞り装置
として溶液戻り配管１１には開閉弁１３が用いられてい
るが、この開閉弁１３をバイパスさせるバイパス配管１
５′は溶液戻り配管１１中に設けることも可能である。

この場合流入量に相当する量を流出させ得るタイプに構
成しているときは省略してもよい。

また前記開閉弁１３は高温発生器１の溶液溜１７のフロ
ート２７で操作できるようにし、液面検出によって自動
的に調整できる形態とすることもできるし、場合によっ
てはこの構成とすることで前記バイパス配管１５′を省
略することもできる。

例えば流出量を制御するフロート弁の容量が太きければ
バイパス配管１５′を設けなくてもよくなる。

なお高温発生器１に導（溶液量を増加させた場合に溶液
ポンプ２５の流量が増加してキャビテーションを起すお
それもあるが、並列フローサイクルでは低温発生器２に
導く稀溶液のラインに弁２１を設は暖房時に絞ったり全
閉とすることで溶液ポンプの流量を抑え適確にこの支障
を防止することが可能である。

第２図の実施例では、前記高温発生器１への稀溶液流量
を制限している流量制御機構１２（例えば手動弁、自動
弁又はオリフィス）と高温熱交換器７、低温熱交換器６
をそれぞれバイパスする弁１４のあるバイパス配管１５
を設けて用いた例で、冷房時に弁１４が閉で暖房時に弁
１４を開とすると冷房時の流量と弁１４を通る流量が高
温発生器１への流入量となり有効に作用する。

この場合、前記熱交換器６，７は通常、冷房時の熱回収
の目的で用いられているものであり、冷房サイクル時の
流量で設計されているので暖房時流量を多くすると流速
が速くなり、熱交換器の圧力損失増加や腐蝕もしやす（
なるので多くする分をバイパスすることが考慮されてい
る。

このことは熱交換器の加熱側にも言えることで、図のよ
うにバイパス配管１５ζ弁１４′で、高温熱交換器７と
バイパスさせても良い。

熱交換器バイパスは特に並列フローサイクルに有効であ
る。

しかも高温発生器１人口への流入溶液が熱交換器をバイ
パスすると、高温発生器１に入る液温は低（なり高温発
生器熱源からの熱量の多くを顕熱の形でもらうことにも
なり、同一の流量を熱交換器を介して導いたときの濃度
幅よりも小さくすることができる。

（暖房時の温水への熱量は「暖房熱量中高温発生器への
入熱量」であり、熱交換器による熱回収の必要は特にな
い。

）また出口濃度が低（なることにより、出口温も低くな
って、熱源からの熱をより低い温度まで使えることにな
って、効率上昇にもつながるものである。

また第３図例では、冷房サイクル時に、吸収器からの稀
溶液を高温発生器と低温発生器に導く吸収式冷暖房装置
において高温発生器１に流入される溶液を絞り装置など
の溶液流量制御機構１２及び高温熱交換器７をバイパス
させる方法として、低温発生器２への稀溶液配管２０よ
り高温発生器１に導くようにしてもよいことを示してい
る。

またこの例では、高温発生器１の出口のバイパスは図の
ように、高温発生器１より、高温熱交換器Ｉ及び絞り装
置の溶液流量制御機構１３をバイパスするように結んで
もよいことを示している。

このときの流れを説明すると、高温発生器１の出口絞り
装置の溶液戻し能力を越えて高温発生器１に溶液が流入
し、高温発生器１の液面が上昇、バイパス配管１５′の
管接続口まで液面が上るとここから溶液が流れ出し、戻
し能力を補うこと（通常の高温発生器１の液面より上部
に配管１５′を接続すること）となる。

また図示破線のように液面下部で接続したときは、暖房
サイクル中、常に溶液戻し能力を補うこととなる。

なおバイパス配管１５′を流れる流体は液面状態により
蒸気液体又は気液二相となる。

さらに第４図の実施例では高温発生器１の流入量を制限
調節（フロート２６で操作）できるフロート弁１２を流
入量制限絞り装置として溶液送給配管１０に設け、この
フロート弁１２をバイパスするように弁１４のあるバイ
パス配管１５を配管１０に備えである。

これは冷房時の流入量調節にフロート弁で制御する方法
に応用したものであるが、この流入量調節法は他の手段
を用いることも可能である。

また、この実施例で＆’３高温発生器１の流出量制限機
構１３をバイパスさせるバイパス配管１５′は、一端を
高温発生器１又は高温発生器出口配管１１に有し他端は
低温発生器２にあるが、蒸発器４、凝縮器３などにあっ
てもよいのである。

そして図示例では、高温熱交換器Ｉ、制御機構１３をバ
イパスしており、且つ高温発生器１の液面が高いときに
はバイパス配管１５′には溶液が流れ、低（なると蒸気
が流れるようになっているが高温発生器１の溶液側と接
続できることは選んでできる。

第５図例では高温発生器１の液面をほぼ一定に保つよう
に高温発生器１への流入量を制御するものにおいては高
温発生器１の溶液戻り配管１１中に存在する溶液流量制
御機構１３をバイパスさせたバイパス配管１５′とこの
バイパス配ｔ１５’に弁１４′とを設けるだけで前例と
同様な機能を持たせることができることを示したもので
ある。

なお前記各実施例での、暖房サイクル時の冷却水（温水
）の流し方＆Ｌ吸収器５を経て凝縮器３に導く方法の他
に、凝縮器３を先にしてもよ（、また二系統の温水を得
るため、吸収器５を通すものと凝縮器３を通すものと分
けてもよい。

特に凝縮器３の方を先に通しその後吸収器５に通す方法
を採用すると、凝縮器３と吸収器５との圧力差を小さく
することができると共に、凝縮器３の潜熱を利用して温
度を上昇させ、吸収器５の顕熱でさらに温度を上昇させ
ることができて便利である。

さらに本発明は温水の流し方を吸収器５と凝縮器３に限
定するものではな（、蒸発器４などから温水を取り出す
暖房サイクルにも適用できるものである。

前記弁８及び９或いは前記弁１４及び２１等は三方弁−
個で切替えが行える構成とすることもできるし、手動操
作又は電磁弁などで自動的操作できるものを任意に選べ
る。

また暖房時の冷媒液の溶液への混入場所は発生器本体中
に限らず循環系路の有効な個所を選んで構成してもよい
し、また冷媒と溶液を蒸発器内で混ぜその後溶液中に混
入してもよく、本発明の適用は暖房サイクルの方法によ
って、特に規制されることはない。

本発明により、冷房時、暖房時ともに最適の溶液流量を
設定することができ暖房時には高温発生器での溶液濃度
幅を小さくして結晶による支障をな（し安定した運転を
行なうことができる。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明の実施例を示し、第１図は系統説明図、第
２図乃至第５図は他の実施例の系統説明図である。 １・・・高温発生器、２・・・低温発生器、１’、２’
・・・発生器チューブ、３・・・凝縮器、３′・・・凝
縮器チューブ、４・・・蒸発器、４′・・・蒸発器チュ
ーブ、５・・・吸収器、５′・・・吸収器チューブ、６
・・・低温熱交換器、６′・・・ヘッダー、７・・・高
温熱交換器、８，９・・・冷暖房切換機構、１０・・・
溶液送給配管、１１・・・溶液戻り配管、１２．１３・
・・溶液流量制御機構、１４ 、１４’−・・弁、ｉ
ｓ 、 １５’・・・バイパス配管、１６・・・配管、
１７・・・溶液溜、１８．１９・・・配管、２０・・・
配管、２１・・・弁、２２・・・流量調節弁、２３・・
・流量調節弁、２４・・・冷媒ポンプ、２５・・・溶液
ポンプ、２６．２７・・・フロート。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 高温発生器、低温発生器、凝縮器、蒸発器、吸収器
   、低温熱交換器、高温熱交換器を配管接続して吸収冷凍
   サイクルを構成する機構と前記の配管中に冷暖房切換弁
   とを備えて冷房サイクルと暖房サイクルとを行う装置に
   おいて、暖房サイクル時に前記高温発生器にｂ人する溶
   液流量を冷房時の溶液流量よりも多くする手段を設は前
   記溶液流量を多くする手段が、高温発生器の出入溶液配
   管の少なくとも一つに流量を制限できる流量制御機構を
   設け、且つこの流量制御機構をバイパスさせて発生器へ
   流入させるための弁であって暖房サイクル時に開、冷房
   サイクル時に閉となる弁を有するバイパス配管を配備し
   た構造であることを特徴とする吸収式冷暖房装置。 ２ 前記バイパス配管が、高温発生器に送られる稀溶液
   の流量を制限している溶液流量制御機構をバイパスさせ
   たものであって、冷房時に閉、暖房時に開とする弁を該
   バイパス配管に備えている特許請求の範囲第１項記載の
   吸収式冷暖房装置。 ３ 前記バイパス配管が、高温発生器から出る溶液の流
   量を制限している溶液流量制御機構をバイパスさせたも
   のであって、冷房時に閉、暖房時に開とする弁を該バイ
   パス配管に備えている特許請求の範囲第１項記載の吸収
   式冷暖房装置。 ４ 前記バイパス配管が、高温発生器に送られる稀溶液
   の流量を制限している溶液流量制御機構をバイパスさせ
   たものと、高温発生器から出る溶液の流量を制限してい
   る溶液流量制御機構をバイパスさせたものとであって、
   冷房時に閉、暖房時に開とする弁を該バイパス配管にそ
   れぞれ備えている特許請求の範囲第１項記載の吸収式冷
   暖房装置。 ５ 前記バイパス配管が、低温熱交換器の被加熱側と、
   高温熱交換器の被加熱側との少なくとも一方から送給溶
   液の一部を高温発生器に導いた配管である特許請求の範
   囲第１項記載の吸収式冷暖房装置。 ６ 前記バイパス配管が、低温熱交換器の被加熱側から
   送給溶液の一部を前記高温熱交換器を介して又は直接高
   温発生器に導（配管である特許請求の範囲第２項、第４
   項又は第５項記載の吸収式冷暖房装置。 １ 前記バイパス配管が、高温発生器に送られる稀溶液
   の流量を制限している溶液流量制御機構をバイパスさせ
   たものであって、そのバイパスさせた溶液を高温発生器
   と低湿発生器とに分配する配管である特許請求の範囲第
   ２項、第４項、第辱項又は第６項記載の吸収式冷暖房装
   置。 ８ 前記バイパス配管が、高温発生器から出る溶液の流
   量を制限している溶液流量制御機構をバイパスさせたも
   のであってそのバイパスさせた溶液を低温発生器に導（
   配管である特許請求の範囲第３項又は第４項記載の吸収
   式冷暖房装置。 ９ 高温発生器、低温発生器、凝縮器、蒸発器、吸収器
   、低温熱交換器、高温熱交換器を配管接続して吸収冷凍
   サイクルを構成する機構と、前記の配管中に冷暖房切換
   弁とを備えて冷房サイクルと暖房サイクルとを行う装置
   において、暖房サイクル時に前記高温発生器に出入する
   溶液流量を冷房時の溶液流量よりも多くするため高温発
   生器の出入溶液配管の少な（とも一つに流量を制限でき
   る流量制御機構を設け、且つこの流量制御機構をバイパ
   スさせて発生器へ流入させるための弁であって暖房サイ
   クル時に開、冷房サイクル時に閉となる弁を有するバイ
   パス配管を配備すると共に、前記バイパス配管のほかに
   さらに低温発生器に吸収器からの稀溶液を導（もので暖
   房時に全閉若しくは絞られる弁を設けた配管が備えられ
   ていることを特徴とする吸収式冷暖房装置。 １０ 前記バイパス配管が、高温発生器に送られる稀
   溶液の流量を制限している溶液流量制御機構をバイパス
   させたものであって、冷房時に閉、暖房時に開とする弁
   を該バイパス配管に備えている特許請求の範囲第９項記
   載の吸収式冷暖房装置。 １１ 前記バイパス配管が、高温発生器から出る溶液
   の流量を制限している溶液流量制御機構をバイパスさせ
   たものであって、冷房時に閉、暖房時に開とする弁を該
   バイパス配管に備えている特許請求の範囲第９項記載の
   吸収式冷暖房装置。 １２ 前記バイパス配管が、高温発生器に送られる稀
   溶液の流量を制限している溶液流量制御機構をバイパス
   させたものと、高温発生器から出る溶液の流量を制限し
   ている溶液流量制御機構をバイパスさせたものとであっ
   て、冷房時に閉、暖房時に開とする弁を該バイパス配管
   に備えている特許請求の範囲第９項記載の吸収式冷暖房
   装置。 １３ 前記バイパス配管が、低温熱交換器の被加熱側
   、高温熱交換器の被加熱側との少な（とも一方から送給
   溶液の一部を高温発生器に導いた配管である特許請求の
   範囲第９項又は第１０項記載の吸収式冷暖房装置。 １４ 前記バイパス配管のほかにさらに設けられた吸
   収器から低温発生器への稀溶液へ導（配管が、その稀溶
   液を低温発生器と高温発生器とに分配する配管である特
   許請求の範囲第９項又は第１３項記載の吸収式冷暖房装
   置。