JP3429906B2 - 吸収式冷凍機 - Google Patents

吸収式冷凍機

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唯人 小林
和也 広瀬
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    • Y02B30/62Absorption based systems

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  • Sorption Type Refrigeration Machines (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、吸収式冷凍機に関する
ものであり、特に詳しくは2種類の作動媒体系からなる
熱効率の高い吸収式冷凍機に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、この種の吸収式冷凍機としては、
例えば図2に示した構成の装置が知られている。
【0003】図2において、1は高温発生器、2は低温
発生器3と精留塔4とを備えた低温発生器胴、5は蒸発
器6と吸収器7とからなる第1の蒸発器・吸収器胴、8
は蒸発器9と吸収器10とからなる第2の蒸発器・吸収
器胴、11は分縮器12と凝縮器13とからなる分縮器
・凝縮器胴、14・15・16・17・18はポンプ、
21・22・23は熱交換器であり、吸収液配管31・
32・33・34と冷媒配管41・42・43・44・
45とを介して配管接続され、高温発生器1と低温発生
器3と第1の蒸発器・吸収器胴5とによる、例えば水を
冷媒、臭化リチウム水溶液を吸収液とする第1の冷凍サ
イクルと、低温発生器胴2と分縮器・凝縮器胴11と第
2の蒸発器・吸収器胴8とによる、例えばトリフルオロ
エタノールを冷媒、n−メチルピロリドンを吸収液とす
る第2の冷凍サイクルとを構成し、蒸発器6・9の内部
を経由して配管した冷水配管51により図示しない室内
機などに、冷水を循環供給して冷房運転ができるように
構成されている。
【0004】なお、52は高温高圧の水蒸気を高温発生
器1に供給する熱源配管、53は吸収器7・10の内部
と分縮器・凝縮器胴11の内部を順次経由するように設
けられた冷却水配管である。
【0005】すなわち、図2に例示した吸収式冷凍機に
おける冷房運転では、吸収器7の稀液が熱交換器21・
22を経由して高温発生器1に流入し、高温発生器1で
熱源配管52を流れる蒸気の加熱作用によって冷媒を蒸
発分離して濃縮された濃液が熱交換器22を経由して吸
収器9に流入し、高温発生器1において発生分離した冷
媒蒸気が低温発生器3・熱交換器21を経由して凝縮し
て蒸発器6に流入し、蒸発時の吸熱作用によって冷水配
管51の内部を流れる水が冷却される。
【0006】また、吸収器10の稀液が熱交換器23を
経由して低温発生器胴2に流入し、低温発生器胴2で冷
媒を蒸発分離して濃縮された濃液が熱交換器23を経由
して吸収器10に流入し、低温発生器3において発生分
離した冷媒蒸気が精留塔4で精留された後、分縮器12
に流入する。
【0007】分縮器12で凝縮した液は冷媒配管44を
通って精留塔4に戻り、分縮器12では凝縮せず、凝縮
器13に入って凝縮した液状冷媒が蒸発器9に流入し、
蒸発時の吸熱作用によって冷水配管51の内部を流れる
水がさらに冷却され、図示しない室内機に循環供給され
て冷房作用を行う。
【0008】なお、熱源配管52には、例えば電磁式の
開閉弁61・62が気液分離器52aと共に図のように
設置されていて、これらの開閉弁を開閉することによ
り、熱源である高温高圧の水蒸気の高温発生器1への供
給/停止を制御し、冷媒の発生分離が制御できるように
なっている。
【0009】また、吸収器7・10で冷媒が吸収液に吸
収される際に発生する熱は、冷却水配管53を流れる冷
却水によって図示しない室外機や冷却塔に運ばれ、外気
に放熱される。
【0010】上記構成の吸収式冷凍機の場合、冷水配管
51から蒸発器6・9に河川水などを供給し、冷却水配
管53を室内機に接続して暖房運転を行うことも可能で
あるが、河川水の温度が7℃程度と低い場合に、低温発
生器3でも冷媒を蒸発分離させようとすると、高温発生
器1の温度と圧力を極めて高く保つ必要がある。
【0011】このため、例えば図3に示したように、蒸
発器9における冷媒の蒸発熱源として、低温の河川水な
どを冷水配管51aを介して蒸発器9に供給すると共
に、吸収器7と分縮器・凝縮器胴11との内部を経由し
て冷却水配管53aを配管し、蒸発器6と吸収器10と
をポンプ19を備えた熱交換配管55により熱的に関係
させ、吸収器10の発熱を蒸発器6の入熱として運転す
るように構成した吸収式冷凍機が、暖房運転時の機内の
圧力上昇が抑制できるとして提案されている。
【0012】
【発明が解決しようとする課題】しかし、図2に示した
構成の吸収式冷凍機においては、第1の冷凍サイクルに
おける蒸発器への入熱が低温熱源からの熱回収に利用で
きないだけでなく、第2の冷凍サイクルにおける吸収器
の冷却に用いられるので、第1の冷凍サイクルにおける
高温発生器からの冷媒蒸気を第2の冷凍サイクルにおけ
る低温発生器の加熱に用いる二重効用運転をしても、全
体のCOPが低い値となると云った問題点があり、低温
熱源として使用する河川水などの温度が低い場合にCO
Pを高めてヒートポンプ運転することのできる吸収式冷
凍機の提案が期待されていた。
【0013】
【課題を解決するための手段】本発明は上記従来技術の
課題を解決するためになされたもので、高温発生器と、
低温発生器と、第1の蒸発器と第1の吸収器とからなる
第1の蒸発器・吸収器胴とを配管接続して第1の冷凍サ
イクルを構成すると共に、前記低温発生器と、分縮器と
凝縮器とからなる分縮器・凝縮器胴と、第2の蒸発器と
第2の吸収器とからなる第2の蒸発器・吸収器胴とを配
管接続して第2の冷凍サイクルを構成する、2種類の作
動媒体系からなる吸収式冷凍機において、
【0014】前記低温発生器と連通して吸収液の加熱容
器を設けた第1の構成と、
【0015】前記第1の構成において、低温発生器また
は加熱容器の上方に精留塔が設けられると共に、第2の
吸収器から前記精留塔を備える側の機器・前記精留塔を
備えない側の機器の順に吸収液が循環可能に配管接続さ
れた第2の構成と、
【0016】前記第2の構成において、低温発生器と加
熱容器の気相部とが、精留塔の下方で連通するように構
成された第3の構成と、
【0017】前記第2の構成において、精留塔を備えな
い側の機器から第2の吸収器にポンプを備えた吸収液配
管によって吸収液が循環可能に配管接続されると共に、
前記精留塔を備える側の機器から前記精留塔を備えない
側の機器へは液面レベル差による圧力差によって吸収液
が循環可能に配管接続された第4の構成と、
【0018】前記第4の構成において、精留塔を備えな
い側の機器内における吸収液の液面レベルを計測し、そ
の液面レベルが所定レベルより低下したとき、前記精留
塔を備えない側の機器と第2の吸収器とを配管接続する
吸収液配管に設けたポンプの運転を停止する保護装置を
有するように構成された第5の構成と、を提供するもの
である。
【0019】
【作用】蒸発器における冷媒の蒸発熱源として河川水な
どを蒸発器に供給すると共に、吸収器と分縮器・凝縮器
胴との内部を経由して配管した冷却水配管を流れる温水
を室内機に循環供給して行う暖房運転時に、蒸発器に供
給する低温熱源の温度が7℃程度に低下し、高温発生器
で生成した冷媒蒸気を低温発生器に熱源として供給し、
低温発生器でも冷媒を蒸発させようとすると、高温発生
器の機内圧力が異常に高くなるが、低温発生器と連通す
る加熱容器を備えているので、第1の冷凍サイクルを停
止し、第2の冷凍サイクルのみの単効用運転を行ないな
がら、加熱容器で冷媒を加熱して蒸発分離することで、
機内を大気圧以下に保ってCOPに優れた暖房運転が行
える。
【0020】
【実施例】以下、本発明の実施例を図1に基づいて説明
する。なお、図1において前記図2・図3の符号と同一
符号で示した部分は、図2・図3で説明したものと同様
の機能を持つ部分であり、本発明の理解を妨げない範囲
で説明は省略した。
【0021】図中3Aは、低温発生器3と連通して設け
た吸収液の加熱容器であり、低温発生器3と略同レベル
に設置され、吸収液と蒸気とがそれぞれ出入可能となっ
ている。そして電磁式の、開閉弁63・64を開閉する
ことにより、熱源配管54を介して加熱容器3Aに供給
する熱量が制御できるようになっている。
【0022】また、途中に熱交換器23を有して加熱容
器3Aの底部と吸収器10の気相部とを接続している吸
収液配管35に、ポンプ20を設けてある。
【0023】また、71は加熱容器3Aの内部にある吸
収液の液面レベル(図示せず)を検出する液面計であ
り、この液面計が作動して吸収液の液面が所定レベルよ
り低下したとき、ポンプ20の運転が停止するように構
成してある。
【0024】したがって、上記構成の本発明になる吸収
式冷凍機においては、冷水配管51を室内機に接続する
と共に、冷却水配管53を室外機や冷却塔に接続し、開
閉弁61・62を開け、開閉弁63・64を閉じ、ポン
プ14・15・16・17・20を起動させると、図1
で説明した冷房運転時と同様に吸収液と冷媒が循環する
ので、図1と同様の二重効用吸収冷凍機として動作す
る。
【0025】そして、冷却水配管53を室内機に接続
し、冷水配管51を介して蒸発器に供給する低温熱源水
の温度が、例えば7℃程度と低いときの暖房運転では、
開閉弁61・62を閉じ、開閉弁63・64を開け、ポ
ンプ14・15を停止し、ポンプ16・17・20を運
転する単効用の暖房運転を行う。
【0026】したがって、この場合は吸収器10の稀液
が熱交換器23・低温発生器胴2・加熱容器3A・熱交
換器23を経由して吸収器10に還流する循環を行い、
加熱容器3Aにおいて、熱源配管54を流れる高温高圧
の蒸気により加熱されて、冷媒蒸気を発生させる。
【0027】加熱容器3Aで発生した冷媒蒸気は、低温
発生器3の気相部と精留塔4とを経由して分縮器・凝縮
器胴11に流入し、冷却水配管53を流れる温水を加熱
し、自身は冷却されて凝縮する。そして、分縮器12で
生じた吸収液濃度の比較的高い凝縮液は冷媒配管44を
通って精留塔4に戻り、分縮器12では凝縮せず、凝縮
器13に入って凝縮した液状冷媒が蒸発器9に流入し、
冷水配管51の内部を流れる熱源水により加熱されて蒸
発し、低温の熱源水から熱を汲み上げる。
【0028】蒸発器9で低温熱源水から熱を汲み上げた
冷媒は、吸収器10に流入して吸収液に吸収され、低温
熱源から汲み上げた熱と、吸収液に吸収されるときに出
る熱で冷却水配管53を流れる温水を加熱する。
【0029】なお。精留塔4は低温発生器3の上方では
なく、加熱容器3Aの上方に設置しても、図1と同様の
作用効果を奏することができる。この場合、ポンプ16
が吸収器10から送液する稀液は先ず加熱容器3A(精
留塔4)に流入し、その後低温発生器3を経てポンプ1
8によって吸収器10に戻るように配管接続する。
【0030】ところで、本発明は上記実施例に限定され
るものではないので、特許請求の範囲に記載の趣旨から
逸脱しない範囲で各種の変形実施が可能である。
【0031】
【発明の効果】以上説明したように本発明の吸収式冷凍
機によれば、蒸発器における冷媒の蒸発用熱源として河
川水などを蒸発器に供給すると共に、吸収器と分縮器・
凝縮器胴との内部を経由して配管した冷却水配管を流れ
る温水を室内機に循環供給して行う暖房運転時に、蒸発
器に供給する低温熱源の温度が7℃程度に低下し、高温
発生器で生成した冷媒蒸気を低温発生器に熱源として供
給し、低温発生器でも冷媒を蒸発させようとすると、高
温発生器の機内圧力が異常に高くなるが、低温発生器と
連通する加熱容器を備えているので、第1の冷凍サイク
ルを停止し、第2の冷凍サイクルのみの単効用運転を行
ないながら、加熱容器で冷媒を加熱して蒸発分離するこ
とで、機内を大気圧以下に保ってCOPに優れた暖房運
転が行える。
【図面の簡単な説明】
【図1】実施例1の説明図である。
【図2】従来技術の説明図である。
【図3】従来技術の説明図である。
【符号の説明】
1 高温発生器 2 低温発生器胴 3 低温発生器 3A 加熱容器 4 精留塔 5 第1の蒸発器・吸収器胴 6 蒸発器 7 吸収器 8 第2の蒸発器・吸収器胴 9 蒸発器 10 吸収器 11 分縮器・凝縮器胴 12 分縮器 13 凝縮器 14・15・16・17・18・19・20 ポンプ 21・22・23 熱交換器 31・32・33・34・35 吸収液配管 41・42・43・44・45 冷媒配管 51・51a 冷水配管 52 熱源配管 52a 気液分離器 53・53a 冷却水配管 54 熱源配管 55 熱交換配管 61・62・63・64 開閉弁 71 液面計
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 田中 貴雄 大阪府守口市京阪本通2丁目5番5号 三洋電機株式会社内 (72)発明者 小林 唯人 大阪府守口市京阪本通2丁目5番5号 三洋電機株式会社内 (72)発明者 広瀬 和也 大阪府守口市京阪本通2丁目5番5号 三洋電機株式会社内 (56)参考文献 特開 昭62−37650(JP,A) 特開 平1−98862(JP,A) 特開 平6−18115(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) F25B 15/00 F25B 15/00 303 F25B 15/00 306 F25B 33/00

Claims (5)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 高温発生器と、低温発生器と、第1の蒸
    発器と第1の吸収器とからなる第1の蒸発器・吸収器胴
    とを配管接続して第1の冷凍サイクルを構成すると共
    に、前記低温発生器と、分縮器と凝縮器とからなる分縮
    器・凝縮器胴と、第2の蒸発器と第2の吸収器とからな
    る第2の蒸発器・吸収器胴とを配管接続して第2の冷凍
    サイクルを構成する、2種類の作動媒体系からなる吸収
    式冷凍機において、前記低温発生器と連通して吸収液の
    加熱容器を設けたことを特徴とする吸収式冷凍機。
  2. 【請求項2】 低温発生器または加熱容器の上方に精留
    塔が設けられると共に、第2の吸収器から前記精留塔を
    備える側の機器・前記精留塔を備えない側の機器の順に
    吸収液が循環可能に配管接続された請求項1記載の吸収
    式冷凍機。
  3. 【請求項3】 低温発生器と加熱容器の気相部とが、精
    留塔の下方で連通した請求項2記載の吸収式冷凍機。
  4. 【請求項4】 精留塔を備えない側の機器から第2の吸
    収器にポンプを備えた吸収液配管によって吸収液が循環
    可能に配管接続されると共に、前記精留塔を備える側の
    機器から前記精留塔を備えない側の機器へは液面レベル
    差による圧力差によって吸収液が循環可能に配管接続さ
    れた請求項2記載の吸収式冷凍機。
  5. 【請求項5】 精留塔を備えない側の機器内における吸
    収液の液面レベルを計測し、その液面レベルが所定レベ
    ルより低下したとき、前記精留塔を備えない側の機器と
    第2の吸収器とを配管接続する吸収液配管に設けたポン
    プの運転を停止する保護装置を有する請求項4記載の吸
    収式冷凍機。
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