JPS6225946B2 - - Google Patents

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
凍装置のた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
され、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。

吸収冷凍装置の効率を高めるために、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熱し、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つて
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
高いレベルにまで上昇し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。それによつて、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。なぜなら、
吸収器から熱交換器の閉塞されていない側を通つ
て発生器内へ送られてきた溶液は、発生器内で加
熱され、バイパス装置によつて直接吸収器へ戻さ
れ、吸収器内の弱吸収剤溶液を暖め、その暖めら
れた弱吸収剤溶液が熱交換器を通つて発生器へ送
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ための何らかの手段を
設けるのが普通である。例えば、バイパス装置内
に流体を満したトラツプを設け、トラツプ内に液
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つて発
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
媒蒸気がトラツ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ツプ内の液体によつて
吸収され、従つて冷媒装置の効率が低下する。ま
た、液体トラツプを備えたバイパス装置はその企
図された機能は果すが、一旦作動した後は、トラ
ツ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、トラツプ内に凝固が生
じる場合がある。冷凍装置が平常作動状態にある
間は操作者はトラツプ内に凝固が生じたことには
気がつかないが、溶液熱交換器内に再び凝固が生
じたとき、トラツプが凝固し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
3206947号に開示されているように、トラツプ内
の強溶液の凝固は、トラツ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溶液を
常時供給することによつ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調量器を有
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
ースネツク（Ｕ字形の管）を有するバイパス導管
を備えた熱交換器バイパス装置を設けることによ
つて上記欠点を克服するものである。このグース
ネツクは、発生器内に望ましくないほどの量の強
溶液が溜つたときにのみ強溶液が発生器からバイ
パス導管を通つ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、また、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ためのトラツプ部を
設ける。冷凍装置のためのパージ装置からのパー
ジ用戻し導管をトラツ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つてトラツプ内に溜
つている強吸収剤溶液を稀釈する弱吸収剤溶液を
トラツプへ流すように構成することにより、特別
の部材を設ける必要なしにトラツプ内の強吸収剤
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実施例を説
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。従つて、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。また「強」溶液とは、純粋の臭
化リチウムのように高い吸収剤濃度を有する吸収
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。

本発明の範囲内で水以外の冷媒、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個または複数個の冷
媒スプレーノズル１２へ送られる。一方、蒸発器
５の溜め内に溜まつた液体冷媒は、冷媒ポンプ９
によつて導管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へポン
プ送りされる。このようにして、液体冷媒の流れ
が蒸発器５内の熱交換器２７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１３を通して蒸発器５内の熱交換管２７内へ通
され、外側の冷媒に対し熱を放出することによつ
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（図示せず）
へ送られ、該熱交換器で熱せられた後、再び冷却
するために導入導管１３を通して蒸発器５へ戻さ
れる。蒸発器５からの冷媒蒸気は、冷媒蒸気通路
１８を通つて吸収器２の溜め２８へ流れる。

一方、発生器３からの強吸収剤溶液は、溶液熱
交換器７を通り強溶液導入導管１９を通つて吸収
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れ、冷媒によつて稀
釈された弱吸収剤溶液となつて吸収器２の溜め２
８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を通つて流出し、溶液ポ
ンプ１０によつて溶液熱交換器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よ
うな冷却媒体をフアン（図示せず）によつて吸収
器２を覆うようにして通流させ、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の外周面へも通し、凝縮器内の冷
媒を凝縮させることもできるが、凝縮器４を冷却
させるために別個のフアンまたは他の適当な手段
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３内で生じた冷媒蒸気
は、排出導管２１を通つて凝縮器４内へ流入し、
凝縮器内でその外面を覆つて通る周囲空気との熱
交換によつて冷却され凝縮せしめられる。一方、
発生器３の底部に溜まつた強吸収剤溶液は、導管
１７を通つて溶液熱交換器７へ流れ、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
よつて予備冷却される。熱交換器７からの予備冷
却された強溶液は、強溶液導入導管１９を通つて
吸収器２へ流入し、吸収サイクルを繰返す。

パージ装置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、放逐するた
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
ージ用ピツク・アツプ弁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内へポンプ送りする流体ジエツトポンプ２
３を備えている。不凝縮性ガスは、分離室２４内
で浮上力によつて分離され、パージ溜め２５内に
収集される。液体ジエツトポンプ２３を作動させ
るために弱吸収剤溶液をパージ用供給導管３５を
通してポンプ２３へ供給する。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およびパージ用戻し弁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つて
維持される。

パージ用ピツク・アツプ弁３３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２
５および分離室２４内に溜まつてくると、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
ル検出スイツチ３８を作動させる。スイツチ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、ピツク・ア
ツプ弁３３および戻し弁３６を閉鎖し、排出弁３
９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３９を
閉じ、ピツク・アツプ弁３３および戻し弁３６を
開く。かくして、パージ装置６は、その通常作動
状態へ戻される。

図に示されるように、熱交換器バイパス装置８
は、熱交換器７内での強溶液の凝固または他の何
らかの理由により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
つたときその過剰の強溶液を発生器３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
スネツク部分４０、導入管部分４１、トラツプ部
分４２および排出管部分４３を有するバイパス導
管である。冷凍装置のためのパージ装置６からの
パージ用戻し管３７をバイパス導管の導入管部分
４１に接続し、バイパス導管のトラツプ部分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、トラツプ部分４２に溜つた強溶液を
稀釈し、それによつてトラツプ４２内の強溶液の
凝固を防止するためのものである。

バイパス導管のグースネツク部分４０の開口端
４６は、冷凍装置１の平常作動中発生器３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。グースネツク部分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
つ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、グースネツク４０の高さおよび断面
積、およびグースネツクの発生器３内での位置づ
けによつて定められる。

バイパス導管のトラツプ部分４２は、常態にお
いて一定量の液体を収容しており、それによつて
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。トラツプ４２は、グースネツク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
の正常な圧力差が維持されるようにするために必
要とされる。トラツプ部分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つて定められる。図に示され
るように、トラツプ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ための適当な信
号手段（図示せず）を設けることができる。それ
によつて操作者は、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つて
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、または、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
つて発生器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３から導管１７を通つて溶液熱交換器
７を通り、強溶液導入導管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
端にまで溜まり、バイパス導管のグースネツク４
０の開口端より上にまで溜まるが、グースネツク
の頂部４７よりは下に位置する。グースネツクの
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。従つて、発生器３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高められる。また、冷
凍装置の平常作動中は、グースネツク４０の開口
端４６が発生器３内の強溶液中に浸漬しており、
また、たとえ発生器３内の溶液のレベルがグース
ネツク４０の開口端４６より下に低下したとして
も、バイパス導管のトラツプ部分４２内の溶液
が、発生器内の冷媒蒸気がバイパス装置８を通つ
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３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ツ
ク４０の頂部４７を越えるようになる。従つて、
発生器内の強溶液が熱交換器７を迂回するバイパ
ス導管を通つて吸収器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を通つて吸
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３
へ戻される弱溶液が暖められる。従つて、熱交換
器７を通るこの比較的暖い弱溶液が、場合によつ
ては熱交換器７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、それによつ
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ための適切な処
理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、パージ装
置６からパージ用戻し導管３７を通してバイパス
装置８の導入管部分４１内へ導入され、パージ装
置８の作動後トラツプ４２内に溜まつている強溶
液を稀釈し、強溶液の凝固を防止する。このパー
ジ用戻し導管３７をバイパス導管の排出管部分４
３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、弱溶液がトラツプ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、その戻し導管３７を利用するも
のであるから、弱溶液をバイパス装置８のトラツ
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、本発明の実施例を説明したが、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ろう。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明による熱交換器バイパス装置
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、３は発
生器、４は凝縮器、５は蒸発器、６はパージ装
置、７は熱交換器、８は熱交換器バイパス装置、
１０は溶液ポンプ、３６はパージ用戻し弁、３７
はパージ用戻し導管、４０はグースネツク部分、
４１は導入管部分、４２はトラツプ部分、４３は
排出管部分、４６は開口端、４７は頂部。

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つて冷媒蒸
   気および強吸収剤溶液を生成するための発生器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た
   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
   ようにするための吸収器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へ供給するた
   めの溶液ポンプ１０と、吸収器２から溶液ポンプ
   １０によつて発生器３へポンプ送りされる弱吸収
   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、 強溶液が発生器３内で所定のレベルを越えて溜
   まつたとき、強溶液を前記熱交換器７をバイパス
   して吸収器２へ通すためのバイパス装置４１，４
   ２，４３，４６，４７を設け、該バイパス装置
   は、発生器３内の強溶液が前記所定のレベルより
   低いときは発生器３内の強溶液が該バイパス装置
   を通つて吸収器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
   グースネツク部分４０を含むバイパス導管４１，
   ４２，４３を備えており、該グースネツク部分
   は、吸収冷凍装置１の平常作動中発生器３内に溜
   まる強溶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４６を有しており、該グース
   ネツク部分は、発生器３内に溜まる強溶液が前記
   所定のレベルを越えたときにのみ発生器内の強溶
   液がグースネツク部分の頂部４７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。 ３ 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
   するための一定量の液体を収容するトラツプ部分
   ４２を有しており、トラツプ部分４２に溜まる強
   溶液を稀釈するように該吸収冷凍装置１のための
   パージ装置６からトラツプ部分４２へ弱溶液を供
   給するための手段３６，３７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。