JPH0414262B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の利用分野〕 本発明は空気調和装置等に用いられる吸収式冷
温水機に係り、特に冷水と温水を蒸発器から共通
配管で取出すのに好適な吸収式冷温水機に関す
る。

〔発明の背景〕

従来のこの種冷温水機の温水取出し方法として
は、 (a) 再生器で発生した冷媒蒸気を弁を介して直接
蒸発器又は吸収器に導入し、蒸発器管群内を流
通する温水と熱交換させ、その蒸発器管群より
温水を取出す方法。この種の装置として関連す
るものには例えば特開昭58−96963号、実開昭
57−116076が挙げられる。

(b) 再生器の蒸気配管を分岐して別個に設けた温
水用熱交換器に導入し、この温水用熱交換器よ
り温水を取出す方法。この種の装置として関連
するものには例えば、特開昭49−78251が挙げ
られる。

(c) 暖房時に再生器の溶液濃度をきわめて薄くし
て、沸点上昇を抑制し、再生器で発生した冷媒
蒸気を直接或いは低温再生器での凝縮、再蒸発
を行つて凝縮器に導入し、凝縮器管群内を流通
する温水と熱交換させ、凝縮器管群より温水を
取出す方法。この種の装置として関連するもの
には、例えば、特開昭57−73367、特開昭57−
136066、特開昭57−136063が挙げられる。

しかし、上記(a)の方法では大口径の切換弁を必
要とし、かつ、該切換弁は高温の溶液と冷媒空気
が流通することから、耐久性のある高価な弁を必
要とする欠点がある。

また、(b)の方法では、別設の熱交換器を必要と
し、コスト高、占有空間大という欠点がある。(c)
の方法は吸収式冷温水機としては構造が簡単であ
るが、冷房時と暖房時に負荷の配管接続を蒸発器
管群から凝縮溶器管群に切換える必要があり、冷
暖房の切換操作が複雑化する欠点がある。

〔発明の目的〕

本発明の目的は、前記従来技術の有する種々の
欠点に鑑み為したもので、冷媒液柱ヘツドによる
差圧維持機能を利用し、冷房時に凝縮器で凝縮さ
せる冷媒蒸気を、暖房時に蒸発器で凝縮させるこ
とにより、冷房と暖房の切換操作が簡単で、かつ
配管接続の切換えなしに冷暖房が行えるととも
に、切換用の弁などを使用しないため信頼性を向
上せしめる吸収式温水機を提供することにある。

〔発明の概要〕

本発明はメタノールなどのアルコールを冷媒と
する吸収式冷温水機において、冷房時に凝縮器と
蒸発器との差圧が、冷媒液の液柱ヘツドで保持で
き、そのため、凝縮器と蒸発器との間を前記差圧
を液柱ヘツドで閉塞しうるだけの高さ（深さ）を
有するＵ字状配管（以下Ｕ字シール管と呼ぶ）に
よつて、凝縮器と蒸発器とを接続するとともに、
冷房時にその閉塞を確実なものとするため、冷媒
スプレポンプの吐出管から前記Ｕ字シール管に冷
媒液を供給することを主な特徴とする。

〔発明の実施例〕

以下、本発明の一実施例を第１図により説明す
る。第１図において、１は高温再生器、２は低温
再生器、３は凝縮器、４は蒸発器、５は吸収器、
６は低温熱交換器、７は高温熱交換器、８は循環
ポンプ、９は冷媒スプレポンプ、１０は凝縮器３
の凝縮冷媒液を蒸発器４にＵ字シール、絞り１９
を介して導く冷媒液導管、１１は凝縮器３の気相
部と蒸発器４とを連絡するＵ字シール管、１２は
冷媒ポンプ９の吐出とスプレヘツダ２２とをフロ
ート弁１３を介して連絡するスプレ管、１４は蒸
発器の冷媒タンク、１５は前記スプレ管より分岐
して低温の冷媒液をＵ字シール管１１に導く分岐
管、１６は冷媒タンク１４の冷媒液を吸収器５に
排出する冷媒ブロー管、１７は該ブロー操作を制
御するブロー弁である。

次に上記のような構成から成る本実施例の作用
について説明する。

冷房運転の場合には、ブロー弁１７を閉にして
冷媒液をＵ字シール管１１に送り込みながら運転
する。

高温再生器１で発生した冷媒蒸気は低温再生器
２の伝熱管２ａ内に導かれ、管外を流下する溶液
と熱交換して凝縮液化し、絞り１８を経由して凝
縮器３に流入する。低温再生器２で発生した冷媒
蒸気は凝縮器３に導かれ、伝熱管へ群内を流通す
る冷却水３ａにより冷却されて凝縮液化する。こ
れらの冷媒液は冷媒管導管１０、絞り１９を経由
して蒸発器４に流入する。蒸発器４では、冷媒ス
プレポンプ９により伝熱管群上に冷媒液が強制散
布されて、管群内を流通する冷水４ａと熱交換し
て蒸発し、蒸発潜熱として冷水４ａから熱を奪
い、冷凍作用が得られる。この蒸発した冷媒は吸
収器５へ流出して吸収器管群内の冷却水５ａによ
り冷却された管外の吸収液に吸収される。

なお、吸収器５の溶液は循環ポンプ８により、
１部は低温熱交換器６を経由して低温再生器２
へ、残りは低温熱交換器６、高温熱交換器７、流
量制御機構（図示せず）を経由して高温再生器１
へ供給され、それぞれ冷媒蒸気を発生して冷媒濃
度がうすくなつて、吸収器５に戻る。高温再生器
１と低温再生器２に並列的に溶液を供給する構成
となつている。

上記動作で冷房サイクルを実現するためには、
凝縮器３から、Ｕ字シール管１１を経由して冷媒
蒸気が蒸発器４へ流通するのを抑止する必要があ
る。

水やメタノールなどのアルコールを冷媒とする
吸収式冷温水機においては冷房時の凝縮器３と蒸
発器４との差圧は小さく、冷媒液の液柱ヘツドで
十分差圧を維持できる。例えば、水を冷媒とし、
通常使用される運転条件では前記差圧はたかだか
0.7mAq程度であり、吸収式冷温水機全体の高さ
は大略1.5m以上あるので、凝縮器３の気相部と
蒸発器４とを連通させたＵ字シール管１１に冷媒
液を満たせば液柱ヘツドによる差圧維持機能によ
り凝縮器３から、Ｕ字シール管１１を経由して蒸
発器４へ冷媒蒸気が流通することを抑止できる。
しかしながら、単に冷媒液を満たしただけでは、
凝縮器３からの冷媒蒸気がＵシールを形成する冷
媒液面で凝縮液化し、徐々に冷媒液が加熱され、
Ｕシールの蒸発器４側において再沸騰し、差圧維
持機能が破壊されてしまう可能性がある。

本発明では、冷房時に冷媒スプレポンプ９の運
転により蒸発器４内の圧力とほぼ同一の飽和圧力
を有する冷却された冷媒液が分岐管１５よりＵ字
シール管１１へ連続して供給されるので、再沸と
うを起すことなく液柱ヘツドによる差圧維持機能
を保持でき、凝縮器３から、Ｕ字シール管１１を
経由して蒸発器４へ冷媒蒸気が流通せず、冷房サ
イクルを実現できる。

さらに、分岐管１５とＵ字シール管の接続個所
をＵ字シール管１１の底部より蒸発器４側に接続
すれば、Ｕ字シール管１１の底部より凝縮器３側
の冷媒液はほとんど動かない。この場合、凝縮器
３側の冷媒液の表面温度は略々凝縮温度、底部は
略々蒸発温度となり、いわゆる温度成層が形成さ
れ、凝縮器３側の冷媒液面で冷媒蒸気がほとんど
凝縮液化することなく、性能低下を抑止できる効
果がある。

暖房運転の場合には、凝縮器３の冷却水３ａ、
吸収器５の冷却水５ａを止めて、ブロー弁１７を
開にして運転すると、冷媒ポンプ９により冷媒タ
ンク１４の冷媒液がブロー管１６、ブロー弁１７
を経由して吸収器５に排出され吸収溶液中の冷媒
濃度を高めるとともに、ブロー管１６より高い位
置に設けた分岐管１５へは冷媒液がほとんど供給
されなくなり、Ｕ字シール管１１には冷媒液が供
給されなくなる。高温再生器１で発生した冷媒蒸
気は低温再生器２の伝熱管２ａ内に導かれ、管外
を流下する溶液と熱交換して冷媒液化し、絞り１
８を経由して凝縮器３に流入する。低温再生器２
で発生した冷媒蒸気は凝縮器３に導かれるが、凝
縮器３の伝熱管群内に冷却水３ａが通水されてい
ないため、凝縮液化できず、Ｕ字シール管１１に
流入する。Ｕ字シール管１１の蒸発器４側の配管
高さを略々1m程度にすれば凝縮器３内の冷媒蒸
気圧で容易にＵ字シール管１１に形成される液柱
ヘツドによる差圧維持機能を破壊し、冷媒蒸気が
蒸発器４内に流入し、蒸発器４の伝熱管群の表面
で凝縮し、管群内を流通する温水４ａを加熱し暖
房作用を発生する。

分岐管１５から冷媒液が多少流入しても気泡ポ
ンプ作用で冷媒蒸気とともに冷媒液が蒸発器４に
流出し、暖房作用に支障を起さない。

さらに、ブロー弁１７を流通する冷媒はたかだ
か60℃程度の液であり、機能的には小流量である
ため、小口径の安価な弁を使用できる。

冷媒スプレポンプ９の吐出量は冷媒循環量より
多いので、フロート弁１３の働きで、冷媒液面が
冷媒タンク１４の下部に形成されるため、ポンプ
のキヤビテーシヨンを防止できる。また、吸収溶
液の冷媒濃度が高くなるので、溶液の沸点上昇が
冷房時より小さくなり、したがつて蒸発器４の凝
縮圧力が冷房時の凝縮器３の凝縮圧力より多少高
くても高温再生器１の圧力が大気圧を越えないよ
うにできる。

本発明の第２実施例を第２図により説明する。
第２図において、１１は凝縮器３の気相部と気液
分離器２８とを連絡するＵ字と逆Ｕ字を組合せた
Ｕ字シール管、２７は気液分離器２８内に設けた
Ｕ字シール管１１の逆Ｕ字部の頂上部に設けた小
口径のガス抜き穴、２５は一端をＵ字シール管１
１に接続し、他端を気液分離器２８に開放された
気泡ポンプ管、２９は気液分離器２８と蒸発器４
とを連通する配管、３０は気泡ポンプ２５と冷媒
タンク１４の底部とを連通させる配管、気液分離
器２８と吸収器５とを連通する配管で、３１は気
泡ポンプ管２５が気液分離器２８に開放された位
置より下部において吸収器５と接続されている。
他の構成は第１図と同一であるので説明は省略す
る。

かかる構成において、冷房時の冷房サイクルそ
のものは第１図の説明と同一である。かかる冷房
サイクルを実現するためには、凝縮器３から、Ｕ
字シール管１１、気泡ポンプ２５、気液分離器２
８、配管２９を経由して蒸発器４へ冷媒蒸気が流
通するのを抑止する必要がある。

本実施例では、冷房時に冷媒スプレポンプ９の
運転により、蒸発器４内の圧力とほぼ同一の飽和
圧力を有する冷却された冷媒液が、分岐管１５よ
りＵ字シール管１１へ連続して供給され、ガス抜
き穴２７の作用も加わつて、第１図の説明と同一
の原理により、再沸とうと起すことなく液柱ヘツ
ドによる差圧維持機能を保持でき、凝縮器３か
ら、Ｕ字シール管１１を経て蒸発器４に冷媒蒸気
が流通することなく、冷房サイクルを実現でき
る。ガス抜き穴２７がない場合、Ｕ字シール管１
１内に冷媒液が充満する可能性があり、その場
合、気泡ポンプ２５の開放端の位置とＵ字シール
管１１のＵ字部１１ａの底部位置との高さに見合
う液柱ヘツドが確保できるだけで、この液柱ヘツ
ドだけでは差圧維持機能が保持できず、液シール
が破壊され、結果的に凝縮器３から蒸発器４へ冷
媒蒸気が流出してしまう可能性がある。

暖房運転の場合には、凝縮器３の冷却水３ａ、
吸収器５の冷却水５ａを止めるとともに冷媒ポン
プ９の運転を止める。高温再生器１で発生した冷
媒蒸気は低温再生器２の伝熱管２ａ内に導かれ、
管外を流下する溶液と熱交換して凝縮液化し、絞
り１８を経て凝縮器３に流入する。低温再生器２
で発生した冷媒蒸気は凝縮器３に導かれるが、冷
却水３ａが通水されていないため、凝縮液化でき
ず、Ｕ字シール管１１に流入する。ガス抜き穴２
７とＵ字部１１ａとの高さを略々1mAq程度にす
れば、凝縮器３内の冷媒蒸気圧で容易にＵ字シー
ル管１１に形成される液柱ヘツドによる差圧維持
機能を破壊し、冷媒蒸気がガス抜き穴２７を介し
て気液分離器２８に流通するとともに、大部分の
冷媒蒸気は気泡ポンプ２５に流入し、該冷媒蒸気
を駆動源とした気泡ポンプ作用により、冷媒導管
３０を経由して冷媒タンク１４の冷媒液を揚液
し、冷媒蒸気は気液分離器より配管２９を介して
蒸発器４へ、冷媒液は配管３１を介して吸収器５
へ流入する。蒸発器４内に流入した冷媒蒸気は蒸
発器４の伝熱管群の表面で凝縮し、管群内を流通
する温水４ａを加熱し暖房作用を発生する。一
方、暖房時は吸収器５に流入した冷媒液により吸
収溶液の冷媒濃度は冷房時より高くなるので、溶
液の沸点上昇が冷房時より小さくなり、したがつ
て、蒸発器４の凝縮圧力が冷房時の凝縮器３の凝
縮圧力より多少高くても高温再生器１の圧力が大
気圧を超えないようにできる。

以上説明したように、第２の実施例では、冷媒
スプレポンプを運転することなく暖房ができるの
で省エネルギがはかれるだけでなく、第１の実施
例で必要としたブロー弁１７が不用となり、何ら
機械的操作なしに暖房ができるので信頼性を向上
できる効果がある。

以上のように本発明の実施例によれば、Ｕ字シ
ール管１１を用いた、液柱ヘツドの差圧維持機能
を効果的に活用することにより、冷媒蒸気を流通
させるための大口径の切換弁を必要とせず、或い
は暖房専用の熱交換器を必要とせず、或いは冷房
時と暖房時に負荷配管の接続を切換える操作を必
要とせずに、蒸発器４に流通する冷水（温水）４
ａにより冷房或いは暖房が行えるので、冷房と暖
房の切換操作が簡単で、操作性が向上し、信頼性
が向上し、さらに安価な効果がある。

また、第２の実施例によれば、冷媒ポンプの運
転動力が不用で、ブロー弁１７も不用にできるの
で、さらに信頼性、操作性が向上するだけでな
く、省エネルギがはかれる効果がある。

〔発明の効果〕

以上のように本発明によれば、配管の切換えや
流路開閉のための弁類を設置することなく、冷房
運転と暖房運転との切換えを行うことができる吸
収式冷温水機を提供できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例のサイクルクロー
図、第２図は本発明の他の実施例のサイクルフロ
ー図である。 １…高温再生器、２…低温再生器、３…凝縮
器、４…蒸発器、５…吸収器、６…低温熱交換
器、７…高温熱交換器、８…循環ポンプ、９…冷
媒スプレポンプ、１０…冷媒液導管、１１…Ｕ字
シール管、１２…冷媒スプレ導管、１３…フロー
ト弁、１４…冷媒タンク、１６…冷媒ブロー管、
１７…弁、１５…分岐管、１８，１９…絞り、２
０，２１…ミストセパレータ、２２，２３，２４
…スプレヘツダ、２５…気泡ポンプ管、２６…蒸
気導管、２７…ガス抜き穴、２８…気液分離器、
２９…蒸気導管。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 複数の再生器、凝縮器、蒸発器、吸収器、熱
   交換器、溶液循環ポンプ、冷媒スプレポンプを配
   管接続して成る吸収式冷温水機において、 前記凝縮器の気相部と蒸発器とをＵ字シール管
   を介して接続するとともに、該Ｕ字シール管に、
   蒸発器冷媒散布ポンプの吐出側から分岐した分岐
   管を接続したことを特徴とする吸収式冷温水機。 ２ 再生器で発生した冷媒蒸気を駆動源とする気
   泡ポンプを蒸発器に設け、リフトされた液冷媒を
   吸収器に導いたことを特徴とする特許請求の範囲
   第１項記載の吸収式冷温水機。