JPS599037B2 - 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
ルを行なう単効用又は二重効用吸収式冷凍機を用いて、
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。

従来の吸収冷凍機を用いて暖房サイクルを行なわせるた
め温水を取り出すには吸収冷凍機の吸収器や凝縮器から
温水を取り出す方式が知られているが、この方式では冷
房時冷却水を通し、暖房時温水を通すので冷暖切換時冷
却水と温水とを切換えるための大きな弁が必要で、弁の
数も多く構成並びに操作が煩雑となる。

また、発生器（二重効用では高温発生器）からの冷媒蒸
気を凝縮器で凝縮させるので、発生器の温度は溶液の沸
点上昇分だけ凝縮温度より高くなるため高効率とならな
い欠点がある。

また温水器を別に設ける方式もあるが、これは二重効用
吸収冷凍装置に温水器を取り付けたものでそれだけ高価
になり、前例と同様、沸点上昇分だけ高温発生器の溶液
温は高くなって不経済である。

さらに蒸発器より温水を取り出す方式も試みられている
が、これら従来機では蒸発器にて発生器で発生した冷媒
蒸気を凝縮させて温水を得る方式で、この方式を用い、
例えば温水出口温度６０℃を得るようにすると、蒸発器
での凝縮温度は約６５℃程度（冷媒蒸気圧約１ ９ ０
ｍｒｔｔＨｇ ）となり、このとき、吸収器下部の溶
液ポンプを通る溶液温（冷媒蒸気圧１ ９ ０ ｍｍＨ
ｇと平衡する溶液としては）約９５°Ｃ〜１００℃程度
となる。

溶液の沸点上昇３０〜３５℃）。

従って溶液を吸収器から発生器に送るのに機械的なポン
プ、例えばキャンドポンプを使おうとすると、温度が高
いため、モータ絶縁のグレードが高くなり、且つ耐腐触
性の点から高級材料を必要とするなどの理由により、非
常に高価なキャンドポンプとなって経済的に不利となる
。

従って従来のこの方式を用いる冷暖房装置では、気泡ポ
ンプが利用されてきた。

しかし気泡ポンプの効率は悪く、また形も大きく、さら
に構成機器の配置にいろいろな制約があるばかりでなく
発生器での溶液温度は、蒸発器での凝縮温度に沸点上昇
分を加えた値以上、即ち１００℃以上となり、高効率の
運転は期待できなくなり、安全運転に支障をきたす欠点
がある。

，本発明は、これら従来の欠点を適確に除去しようとす
るもので、暖房時に蒸発器伝熱管に吸収溶液を散布し、
発生器（二重効用の場合は高温発生器）で発生する冷媒
蒸気を吸収させ、少なくともこのときの吸収熱で温水を
加熱することにより、暖房サイクル中における熱源を有
効に利用して安全に運転することを可能とし暖房並びに
冷房両サイクルの効率をも著しく向上させることを目的
としている。

また本発明の他の目的は、冷暖房サイクルの切換えを著
しく簡易なものとし取扱い並びに製造が容易であって構
成機器の配置に制約を受けることなく且つ安価につくよ
うな型式の冷暖房装置とすることにあり、高効率な暖房
サイクルを容易に行なわせる装置を提供しようとするに
ある。

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、溶液ポンプ、冷
媒ポンプを配管接続して吸収冷凍サイクルを構成する二
重効用吸収冷凍装置と前記の配管中に冷暖房切換機構と
を備えて冷房サイクルと暖房サイクルとを行なう装置に
おいて、暖房サイクル時に、溶液経路中より取出した吸
収溶液を前記蒸発器の伝熱管上に散布すると共に、前記
高温発生器で発生した冷媒蒸気を前記吸収溶液の取出位
置と別個の位置より取出し、吸収器及び／又は蒸発器に
導き前記吸収溶液に吸収させ、蒸発器より温水を取り出
すようにしたことを特徴とする吸収式冷暖房装置、 及び、 発生器、凝縮器、蒸発器、吸収器、溶液熱交換器、溶液
ポンプ、冷媒ポンプを配管接続して吸収冷凍サイクルを
構成する単効用吸収冷凍装置と前記の配管中に冷暖房切
換機構とを備えて冷房サイクルと暖房サイクルとを行な
う装置において、暖房サイクル時に、溶液経路中より取
出した吸収溶液を前記蒸発器の伝熱管上に散布すると共
に、前記発生器で発生した冷媒蒸気を前記吸収溶液の取
出位置と別個の位置より取出し、吸収器及び／又は蒸発
器に導き前記吸収溶液に吸収させ、蒸発器より温水を取
り出すようにしたことを特徴とする吸収式冷暖房装置で
ある。

本発明は単効用にも適用できるが例えば二重効用吸収冷
凍装置に適用した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Ｉを配管接
続して吸収冷凍サイクルを構成する機構と、吸収溶液の
循環系から吸収溶液を選択的に前記蒸発器４の伝熱管た
る蒸発器チューブ４′に散布するための弁８を備えた配
管１８と、前記高温発生器１で発生した冷媒蒸気を選択
的に蒸発器４及び／又は吸収器５部分に導くための弁９
を備えた配管１９を設け前記弁８及び弁９を開にしたと
きに蒸発器４より温水を取り出すようにしてある。

運転に当たっては、前記弁８及び弁９を閉じて運転すれ
ば、冷房サイクルを行なう。

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７を経て配管１１で高温発生器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。

この溶液は配管１２で高温熱交換器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。

また高温発生器１で発生した冷媒蒸気も低温発生器２で
溶液との熱交換により凝縮して凝縮器３に入る。

該凝縮器３に溜った冷媒は凝縮液戻り管１３を経て蒸発
器４に還る。

前記低温発生器２を出た濃溶液は、配管１４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′群にスプ
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に送り込まれ冷房サイクルを
行なう。

一方、暖房サイクル時においては、前記弁８及び弁９を
開とし、吸収溶液は配管１８を経て蒸発器４に入れ蒸発
器チューブ４′に散布する。

このときの吸収熱で蒸発器４を出てくる温水の温度は高
くなり暖房等に使用できるようになる。

さらに第１図に示す実施例においては、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１１と溶液戻り配管１２の少なくとも一
つに、流量を制限できる流量制御機構１５又は１６とし
て、例えば発生器液面にてコントロールされる流量コン
トロール弁、手動弁、自動弁、又はオリフイスを設け、
高温発生器１の溶液量を多くし、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
となるように考慮してある。

該流量制御機構１５．１６の操作は暖房時に全開とする
が開きぎみでも可能である。

第１図の実施例では高温発生器１から低温発生器２の経
路から吸収溶液が蒸発器チューブ４′に導かれるように
配管１８が設けられているが、二重効用サイクルの溶液
循環系統のどこから取出してもよい。

また、冷媒蒸気は高温発生器１の気相部から取出されて
いるが、冷媒経路の他の部分からでもよＧ）。

いずれにもせよ、この吸収溶液と冷媒蒸気とは別個の位
置から取出される。

例えば吸収溶液は、吸収器５にスプレーする溶液（濃溶
液）或いは高温発生器１又は低温発生器２の出口の濃溶
液でも、稀溶液系統からの稀溶液でも、蒸発器スプレ一
部に導入する形態とすることができる。

また冷媒蒸気は直接高温発生器１から、又は低温発生器
２のチューブ２′からバイパスさせることができる。

なお前記蒸発器４の冷媒液を吸収器に戻す方式として蒸
発器４と吸収器５との隔壁をオーバーフローさせるのが
合理的であるが、オーバーフローパイプ２０と配管２１
で溶液ポンプ２５の吸込側に連結したり或いは吸収器５
と蒸発器４との間の・隔壁をオーバーフローさせるとき
に蒸発器４内に溶液がたまりすぎて溶液循環が悪くなる
ようなら、両者間に弁３２を備えた配管３１を設けるこ
とも可能である。

（第３図及び第４図参照）なお前記冷凍サイクルは二重
効用サイクルの例で説明されているが単効用サイクルに
適用することも有効であり、以下各実施例においても同
様なことがいえる。

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、１
０は溶液溜、１７は並列フロー用の配管で必要に応じ制
御弁２７を設ける。

２２，２３は配管、２４は冷媒ポンプ、２９は冷媒蒸気
配管である。

第２図は吸収溶液を吸収器５のスプレー配管からバイパ
スさせた配管１８で蒸発器チューブ４′に導入するよう
にしたもので、必要に応じ吸収器４のスプレ一部へ溶液
が行かないように弁２６を設けてもよく、また配管１８
中の弁８と一体化し三方弁としたり、連動するタイプに
セットすることもできる。

この場合暖房時には溶液ポンプ２５のみ運転することも
可能で冷媒ポンプ２４は運転しなくてもよいし、溶液ス
プレーポンプ（図示せず）があるときも冷媒ポンプ２４
は運転する必要はない。

さらに冷媒ポンプ２４を含む冷媒循環系配管中には弁２
８を必要に応じ設け、冷媒ポンプ２４を運転しない場合
閉じておくのが冷房時運転切換時に便利である。

なお冷媒蒸気の導入用の配管１９は弁９を備え高温発生
器１と吸収器５とを連結して冷媒蒸気が間接的に蒸発器
４の蒸発器チューブ４′に散布される吸収溶液に吸収さ
せるようにしてある。

第３図の具体例は並列フローサイクルの例で、溶液送給
配管１１が高温発生器１に流入する流量をバイパスさせ
るバイパス配管１７を持ち、このバイパス配管１７に必
要に応じ設けられる制御弁２７で流入量を低温発生器２
に振り分け導入する調整ができるようにし、且つ前記バ
イパス配管１７と連結して配管１８を設けて吸収溶液が
蒸発器チューブ４′に散布されるようにし、この配管１
８に設けた弁８を暖房時に絞って又は全開で用いられる
ようにしてある。

なお低温発生器２に分岐する稀溶液を全量スプレーする
ため弁２７を閉じる型式のものでは弁８と一体化し弁２
７は三方弁としてもよい。

また高温発生器１からの冷媒蒸気の取り出しは低温発生
器２との間の配管２９からとし吸収器５又は蒸発器４に
連結して用いられている。

また前記制御弁２７は高温発生器１の溶液溜１０にフロ
ート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。

−第４図の実施例では、前記高温発生器１出口の濃溶液
を配管１・８で蒸発器４のスプレ一部に導入するもので
、高温発生器１を出た溶液を全量蒸発器スプレ一部に導
くため、配管１２に弁３０、例えば手動弁、自動弁を設
けてもよく、この場合弁８と一体化し三方弁とすること
もできる。

この場合、冷媒蒸気の取り出しは弁９のある配管１９で
低温発生器２の出口部から行ない蒸発器４に連結されて
いる。

また溶液を戻すのは蒸発器４と吸収器５とを結ぶ配管３
１と弁３２とで行なわれる。

また第５図例では、吸収器からの稀溶液系統中に溶液ス
プレーポンプ３５を配管３３．３４で設け、吸収溶液を
バイパス配管１８で蒸発器４のスプレ一部に導くもので
弁８が吸収器スプレ一部へ溶液が導かれないように三方
弁を用いているが三方弁をそれぞれの配管中に振り分け
て設けることもできる。

さらに第６図の実施例では蒸発器４に導く溶液が溶液循
環系統のどこからもってきてもよく、その導入部は蒸発
器４と上下、側面どこでもよいし蒸発器４への配管でも
よいことを示す一例で蒸発器４の下部に導入する構成で
冷媒ポンプ２４で蒸発器チューブ４′に散布するもので
ある。

この実施態様では配管１８，１９の弁８，９は暖房時に
開で溶液ポンプ２５と冷媒ポンプ２４とを運転するタイ
プであり、第５図のように溶液スプレーポンプがある場
合には冷媒ポンプは停止してもかまわないようになるが
高温発生器１の溶液側と接続できる位置は適宜選ぶこと
ができる。

第７図例は低温熱交換器６及び高温熱交換器７をもバイ
パスさせて吸収溶液を蒸発器４の冷媒液に混入し、冷媒
ポンプ２４にて蒸発器チューブ４′に散布する実施例で
あり、弁８のある配管１８が溶液ポンプ２５の吐出側か
ら冷媒ポンプ２４の吸込側に連結したもので、前例と同
様な機能を持たせることができる。

また蒸発器４から吸収器に溶液を戻す方式として前例の
ほかに冷媒ポンプ２４の吐出圧を利用して高温発生器１
と低温発生器２との間の配管１２や熱交換器などに導く
配管３６と弁３７の構成を備えることも有効である。

また第８図乃至第１１図の実施例のように蒸発器チュー
ブ４′に導かれ散布される吸収溶液の配管１８及び冷媒
蒸気の配管１９とが合流連結させた構成とすることもで
き、両配管１８．１９の取り出し位置は、それぞれ別個
に取出す位置であれば、第８図乃至第１１図の例に限ら
ず前例と同様に適宜選んで連結することが可能である。

第９図、第１０図及び第１１図例では暖房時には高温発
生器１の内圧が低下（冷房サイクルに比べ）するので、
溶液循環が悪くなる傾向を防ぐために溶液循環の確保に
有効な手段として高温発生器１と蒸発器４との間に溶液
通路として配管１８を設けた。

（連結位置は高温熱交換器７の前後どちらでもよい） なお高温発生器１と吸収器５との間に溶液通路を設けて
も循環確保はできるが、ここでは蒸発器４に溶液を導く
管路と循環確保とを兼用させた構成としてある。

第１０図では第４図例と同様に配管１２に吸収溶液が全
量蒸発器４に導くため弁３０を設けることもできる。

また１１図のように配管１８の弁８を三方弁として配管
１２中に介在させバイパスさせる構成とすることも有効
な実施態様である。

以上の実施例においては、蒸発器の伝達管に吸収溶液を
散布し、高温発生器で発生して蒸発器に導かれた冷媒蒸
気を吸収させて、このときの吸収熱で温水を得ることに
より溶液の沸点上昇にもとづく高温溶液とはならず、低
い溶液温度で運転でき例えば、温水温度６０゜Ｃを得る
場合、蒸発器伝熱管上の溶液温度は約６５゜Ｃ（このと
きの蒸気圧はｉ４ ５ 〜５ ０ｍｉＨｇ ）程度、吸
収器下部の溶液ポンプを通る溶液も６５゜Ｃ程度となる
。

従って、キャンドポンプは冷房だけを行なうものと同一
でよく、高価になることはなく、また、発生器での溶液
温も、蒸発器に、５０ｍｉＨｇ以上の冷媒蒸気を送り込
める温度でよく、約７０℃程度で良いことになる。

従って吸収器や凝縮器からの温水を取り出す場合に比べ
、約３０゜Ｃ程度低くて良く、この分だけ、高温発生器
への熱源を有効に利用でき、高効率となると共に冷房又
は暖房運転を簡単な操作で切換えることができ、しかも
極めて安定した運転を確保すると共に、その保守保安も
らくで取扱い上の不便もなく、構成上でも冷房専用の吸
収冷凍機を用いて暖房サイクルを効率よく行なわせるこ
とが可能となり、冷暖房サイクルの切換えも小型の弁の
開閉で簡単に行なえ、高価な複雑な設備を要することな
く装置の設備費並びに運転経費の節減に役立つ有用性が
ある。

本発明により、冷暖房サイクルの切換えも小型の弁の開
閉で簡単に行なうことができ、発生器内の溶液温度を低
く保つことができ、高効率が得られ、その上蒸発器に導
くべき吸収溶液と冷媒蒸気とをそれぞれ別個に取り出し
ているので、弁などの機器に蒸気と溶液とが高温で気液
二相で流れることにより生ずる弁などの損傷を防ぎ、ま
た、蒸気取入口が液でふさがれるために液ハンマーをお
こすようなこともなく、安定した運転を行ない、高性能
の吸収式冷暖房装置を提供することができ実用上極めて
犬なる効果を有する。

【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１１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、７・・・・・・高温熱
交換器、８，９・・・・・・弁、１０・・・・・・溶液
溜、１１・・・・・・溶液送給配管、１２・・・・・・
溶液戻り配管、１３・・・・・・凝縮液戻り管、１４・
・・・・・配管、１５．１６・・・・・・流量制御機構
、１７，１８，１９・・・・・・バイパス配管、２０・
・・・・・オーバーフローパイプ、２１，２２．２３・
・・・・・配管、２４・・・・・・冷媒ポンプ、２５・
・・・・・溶液ポンプ、２６・・・・・・弁、２７・・
・・・・制御弁、２８・・・・・・弁、２９・・・・・
・冷媒蒸気配管、３０・・・・・・弁、３１・・・・・
・配管、３２・・・・・・弁、３３，３４・・・・・・
配管、３５・・・・・・溶液スプレーポンプ、３６・・
・・・・配管、３７・・・・・・弁。

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、溶液ポンプ、冷媒ポン
   プを配管接続して吸収冷凍サイクルを構成する二重効用
   吸収冷凍装置と前記の配管中に冷暖房切換機構とを備え
   て冷房サイクルと暖房サイクルとを行なう装置において
   、暖房サイクル時に、溶液経路中より取出した吸収液を
   前記蒸発器の伝熱管上に散布すると共に、前記高温発生
   器で発生した冷媒蒸気を前記吸収溶液の取出位置と別個
   の位置より取出し、吸収器及び／又は蒸発器に導き前記
   吸収溶液に吸収させ、蒸発器より温水を取り出すように
   したことを特徴とする吸収式冷暖房装置。 ２ 前記高温発生器で発生した冷媒蒸気を吸収器及び／
   又は蒸発器に導くための弁を備えた配管を設けると共に
   、吸収溶液を蒸発器伝熱管に散布するため前記蒸発器に
   導くための弁を備えた配管を設け、前記二つの弁を開に
   したときに、蒸発器より温水を取り出すようにした特許
   請求の範囲第１項記載の装置。 ３ 前記吸収溶液の蒸発器伝熱管への散布が、冷媒液中
   に吸収溶液を混入せしめた混合液を冷媒ポンプにより蒸
   発器伝熱管に散布することにより行なわれる特許請求の
   範囲第１項記載の装置。 ４ 前記吸収溶液を蒸発器に導くための配管が高温発生
   器出口溶液配管と蒸発器又は蒸発器に継がる配管との間
   に設けた特許請求の範囲第１項記載の装置。 ５ ＠記蒸発器伝熱管上に吸収溶液を散布し、発１ 生
   器で発生する冷媒蒸気を吸収させるための吸収溶液及び
   冷媒蒸気が高温発生器からそれぞれ別個に取出されてい
   る特許請求の範囲第１項記載の装置。 ６ 前記蒸発器の伝熱管上に散布される吸収溶液が低温
   発生器から導かれる構成となっている特許請求の範囲第
   １項記載の装置。 ７ 前記蒸発器の伝熱管上に散布される吸収溶液が吸収
   器から発生器に導かれる経路から配管される構成となっ
   ている特許請求の範囲第１項記載の・ 装置。 ８ 前記蒸発器の伝熱管上に散布される吸収溶液が、高
   温熱交換器と低温熱交換器との間から導かれる構成とな
   っている特許請求の範囲第１項記載の装置。 ９ 前記蒸発器の伝熱管上に散布される吸収溶液が、高
   温熱交換器と低温熱交換器との間から低温発生器に導か
   れる経路からバイパスされて導かれる構成となっている
   特許請求の範囲第１項記載の装置。 １ １０発生器、凝縮器、蒸発器、吸収器、溶液熱交換
   器、溶液ポンプ、冷媒ポンプを配管接続して吸収冷凍サ
   イクルを構成する単効用吸収冷凍装置と前記の配管中に
   冷暖房切換機構とを備えて冷房サイクルと暖房サイクル
   とを行なう装置において、暖房サイクル時に、溶液経路
   中より取出した吸収溶液を前記蒸発器の伝熱管上に散布
   すると共に、前記発生器で発生した冷媒蒸気を前記吸収
   溶液の取出位置と別個の位置より取出し、吸収器及び／
   又は蒸発器に導き前記吸収溶液に吸収させ、蒸発器より
   温水を取り出すようにしたことを特徴とする吸収式冷暖
   房装置。