JPH0429951B2

JPH0429951B2 -

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Publication number: JPH0429951B2
Application number: JP59118317A
Authority: JP
Priority date: 1984-06-11
Filing date: 1984-06-11
Publication date: 1992-05-20
Also published as: JPS60263058A

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、特に暖房時冷媒スプレポンプの運
転が不要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号が挙げられる。

(b) 再生器の蒸気配管を分岐して別個に設けた温
水熱交換器に導入し、この温水用熱交換器より
温水を取り出す方法。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
蒸気を凝縮器に直接、ある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
群より温水を取り出す方法。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蒸気
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。高温再生器から低温再生器
に直列的に溶液が循環するため、暖房時には、溶
液を吸収器にバイパスさせる必要があり、そのた
めの切換弁が必要である。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
荷を配管の接続を蒸発器管群から凝縮器管群に切
換える必要があり、冷暖房の操作が複雑化する欠
点があるが大形機には向いている。

また、暖房時、蒸発器の冷媒液を吸収器に流出
させるために冷媒スプレポンプを運転する必要が
あり、(a)、(b)の方式に比べ省電力の点に配慮され
ていなかつた。

〔発明の目的〕

本発明の目的は、冷房時の溶液循環径路を暖房
時も同一にして構成の簡略化、信頼性向上を図る
とともに、暖房時の冷媒スプレポンプ運転を停止
して省電力を図つた吸収式冷温水機を提供するこ
とにある。

〔発明の概要〕水−臭化リチウム系吸収式冷温水機は、冷房時
液化した冷媒を凝縮器または蒸発器にある程度貯
めて、溶液濃度が濃い条件で運転され、運転停止
に際しては溶液を冷媒で希釈して、結晶晶折が起
ることを防止している。この溶液濃度が薄いと溶
液の沸点上昇が小さいため、再生器での熱交換が
効率良く行われる。すなわち、燃料ガス、灯油な
どを熱源とする吸収式冷温水機では、前記溶液の
沸点上昇を小さくすることでボイラ効率を向上で
きる。

したがつて、冷房運転時には、蒸発器又は凝縮
器に冷媒を貯え、暖房運転時には、これら液冷媒
を排出して溶液に混入させることが良いことが分
る。なお、凝縮器に液冷媒を貯えて、蒸発器に貯
めない方式では冷房運転時の希釈時に、暖房運転
時と同じ濃度まで希釈されるので、再起動時に溶
液を濃縮させるため多大の熱エネルギを要し、時
間がかかるという欠点がある。

ここで、吸収器に排出される液冷媒量が多い方
が溶液濃度を薄くでき、沸点上昇を小さくできる
ので良いが、従来の回転式ポンプでは回転翼先端
のキヤビテーシヨン防止のため、吸込揚程
（NPSH）がおよそ0.5ｍと高く、冷媒タンクを低
い位置にもつてくることができない。ところが、
エゼクタポンプ、気泡ポンプは回転ポンプに比べ
著しく低いNPSHで動作する。

本発明は、上記の点にかんがみ、なされたもの
で、高温、高圧の冷媒を使つて、蒸発器の液冷媒
を気泡ポンプ作用で吸収器に送液したことを特徴
とする。

〔発明の実施例〕

以下、本発明の一実施例を第１図〜第５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の凝縮液冷媒を蒸発器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吐出とスプレヘツダ２１とをフロー
ト弁１３を介して連絡するスプレ液導管、１４は
冷媒タンク、１５はスプレ液導管１２より分岐し
てＵ字シール管１１に液冷媒を逆Ｕ字シールを介
して連絡する分岐管、１６は冷媒ブロー管、２４
は気泡ポンプ管、２５は気液分離器、２６は蒸気
導管、２７は冷媒液導管、２８は蒸気管である。

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。

まず、冷房運転の場合について説明する。高温
再生器で発生した冷媒蒸気は低温再生器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に流入し、冷
却水３ａで冷却される。低温再生器２で発生した
冷媒蒸気はミストセパレータ２０を経由して凝縮
器３に導かれ、伝熱管群内を流通する冷却水３ａ
と熱交換して凝縮液化し、前記高温再生器１から
の冷媒とともに、液冷媒導管１０、絞り１７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液冷媒が散布
されて、管群内を流通する冷水４ａと熱交換して
蒸発し、蒸発潜熱を冷水４ａから奪うので、冷凍
作用が得られる。この蒸発した冷媒は吸収器５に
流出し、吸収器管群内の冷却水５ａによる冷却さ
れた管群を流下する吸収剤溶液に吸収される。吸
収器５の溶液は循環ポンプ８により、低温熱交換
器６を経由し、分割されて一部は低温再生器２へ
供給され、残りはさらに高温熱交換器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濃縮さ
れる。高温再生器１で濃縮された溶液は、高温熱
交換器７を経由して、低温再生器２の濃縮された
溶液とともに低温熱交換器６を経由して、吸収器
５に戻される。

この際、循環ポンプ８の吐出液の一部を駆動源
とするエゼクタポンプにより、スプレヘツダ２２
より吸収器伝熱管群上に散布される。

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側において再沸とうし、
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内の圧力を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
うを起こ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１
１、気泡ポンプ管２４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側の冷媒液の表面濃度は略々凝縮温度、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。

なお、Ｕ字シール管１１と蒸気導管２６とは、
二重管構成で液路を構成すれば、コンパクトにつ
くれる。ただし、Ｕ字シール管１１の凝縮器３に
連絡している側は、液冷媒がふりかかつたとする
と、管内凝縮して熱ロスとなるので、吸収器−蒸
発器シエル内にこれら装置を内蔵させる場合に
は、この点の注意が必要である。

次に暖房運転の場合について説明する。この場
合は、冷媒スプレポンプ９の運転を停止する。す
ると、Ｕ字シール管１１の液シールが破れ、一部
はガス抜き穴ｂより蒸発器４に冷媒蒸気が流出す
るが、残りは蒸気管２６を経由して、気泡ポンプ
管２４に流入し、冷媒導管２７を経由した冷媒タ
ンク１４の冷媒と混合し、二相流となつて気泡ポ
ンプ管２４を上昇し、気液分離器２５に送られ、
冷媒蒸気は蒸発器４へ、液冷媒はブロー管１６を
経由して吸収器５へ流出する。

吸収器５に送られた液冷媒は溶液と混合して、
サイクル循環溶液の濃度を薄くする。したがつて
暖房時に低温再生器２における蒸発圧力が高くな
つても、沸点は100℃以下にでき、よつて、高温
再生器１の圧力は大気圧を超えなくできる。

低温再生器２で発生した冷媒蒸気はＵ字シール
管１１、蒸気導管２６、気泡ポンプ２４、気液分
離器２５、蒸気導管２８を経由して蒸発器４に流
出し、蒸発器管群内を流通する温水４ａと熱交換
して凝縮し、冷媒タンク１４に流入する。この際
の冷媒の凝縮潜熱により暖房作用を得る。

蒸発器４で液化した冷媒は、気泡ポンプ２４に
より吸収器５に排出される。

また、溶液は、冷房運転時と同様に循環する。

したがつて、何ら特別な流路を設ける必要がな
い。

以上のように構成したので、本発明において
は、 (1) 冷水と温水の取り出し口が蒸発器管群であ
り、共通なため、負荷と冷温水機との配管接続
の切換が不要で、操作性がよい。

(2) 冷媒ポンプを暖房中停止できるので、省電力
にできる。一方、冷房中は、冷媒スプレポンプ
９により強力に冷媒液を伝熱管群上に散布で
き、熱伝熱率が散布量の1/2〜1/3乗に比例する
ことから、蒸発器の伝熱面積を節約できる。

(3) サイクル中に切換弁がまつたくないので、信
頼性が向上し、コスト低減できる。

(4) 溶液の循環系が冷房、暖房と同一であり、弁
で閉塞された箇所がないので、溶液の滞留がな
く、腐食環境上おだやかになり、局部腐食劣化
の心配がない。

(5) 暖房運転が、きわめて濃度の薄いサイクルを
構成するので結晶晶折し難いという効果がある。

なお、溶液循環ポンプ８の空転防止のため吸収
器５の底部に液面検出器４０を設け、吸収器５の
底部に滞留する液量が極端に少なくなつた場合に
循環ポンプ８、冷媒ポンプ９、バーナ３０、冷却
水ポンプ４１を止める安全装置を設ける。該液面
検出器４０が作動する場合としては、再生器から
の溶液戻り流路で結晶晶折したことが考えられ、
その際には、前記気泡ポンプ２４が作動して、自
動的に溶液を希釈する。液面検出器４０が復帰し
ても、冷媒ポンプ９のみ、タイマー等を使つてし
ばらく動作させないと、その間、解晶運転が行わ
れる。

以上のように自動解晶運転が行なわれるので、
冷温水機の信頼性が高く、操作性がよいという効
果がある。

なお、気泡ポンプ管２４の特性は、揚液量Ｇ、
風量Ｑ、サクシヨンヘツドH_sで評価できる。

H_s一定で、Ｑが増加すると、Ｇは増大するが、
ある限界があり、それ以上Ｑを増加すると漸減す
る。またＱ一定でH_sを高くするとＧが増大する。

このH_sがキヤビテーシヨン限界のある回転ポ
ンプに比較して、著しく小さくできるので冷媒タ
ンク１４の位置を下げられる。また、冷媒タンク
１４は暖房サイクル用として別設し、蒸発器シエ
ル下部に配設できるので、スペースフアクタが良
くなり、冷温水機のコンパクト化が図れるという
利点がある。

また、低温再生器２を散布式熱交換器とする
と、液の滞留量が少ないため、溶液量を削減する
だけでなく、冷媒タンク１４にためるべき冷媒量
も少なくできるので、コンパクト化が図れるとい
う効果がある。

第２図は本発明の他の実施例を示す説明図で、
Ｕ字シール管１１ａとＵ字シール管１１ｂの２本
あり、一方のＵ字シール管１１ａは気泡ポンプ管
２４を経由せず直接蒸発器に接続され、他方のＵ
字シール管１１ｂは気泡ポンプ管２４に接続さ
れ、該気泡ポンプ管２４が直接吸収器５の気相部
に開孔した点が第１の実施例と異なる。

本実施例では、気液分離器２５が省略されて、
コスト低減が図れるが、暖房時エリミネータ１９
の冷媒蒸気の流れが冷房時の逆になるため、蒸発
器４に溶液ミストが流入し易くなるという欠点も
ある。

なお、Ｕ字シール管１１ａのＵ字シールを気泡
ポンプ管２４に接続されたＵ字シール管１１ｂよ
り若干小さく構成すると、冷房から暖房に切換え
る際に冷房タンク１４の冷媒を吸収器５に排出す
る際に、気泡ポンプ管２４が小形になつても、十
分排出ができるようにすることができる。

また、気泡ポンプ管２４を小形にできるので冷
温水機をコンパクトにできる利点がある。

なお、２本のＵ字シール管１１ａと１１ｂに流
す流量割合を気泡ポンプ管２４に接続された１１
ａと同程度にすると部分負荷時に冷媒蒸気が気泡
ポンプ管１１ａに供給されなくなり冷媒液を排出
できなくなる可能性もあるが、設計上の確認から
は配管サイズを小さくできる利点もあり、全体と
してコンパクトにできるという効果がある。

第３図は本発明の他の実施例を示す説明図で、
気泡ポンプ管２４に駆動蒸気源として低温再生器
２で熱交換した冷媒液を絞り１８の前で分岐し、
弁２９を介して接続した点が第２の実施例と異な
る。

本実施例では、弁２９を操作するという欠点が
あるが、冷房運転中でも蒸発器の冷媒液を吸収器
へブローでき、再生器で発生した蒸気に随半する
溶液ミストによる蒸発器の冷媒の溶液化を防止す
る操作ができるという効果がある。また、本実施
例では、気泡ポンプ管２４は高温冷媒液のインゼ
クタ作用、該高温冷媒液の自己沸騰に伴う気泡ポ
ンプ作用、とで揚液するので、サイズを小さくで
きるという利点がある。

第４図は本発明の他の実施例の説明図で、気泡
ポンプ管２４と高温再生器１の気相部とを蒸気導
管２６、弁２９を介して接続し、Ｕ字シール管１
１が無い点が他の実施例と異なる。

暖房時、弁２９を開くと、冷媒タンク１４の冷
媒が吸収器５に排出される点は同じだが、Ｕ字シ
ール管１１がない分だけコンパクトにできる効果
がある。

以上の説明では、冷温水が蒸発器４の管群から
取出すように、再生器の冷媒蒸気を (i) Ｕ字シール管 () 気泡ポンプ等を経由して送つた。

第５図は本発明の他の実施例で、温水取出しを
吸収器−凝縮器管群から取り出すようにした点が
第１図と異なる。すなわち、暖房時も吸収器５が
再生器１，２より圧力が低いので、気泡ポンプを
作動させることができ、蒸発器４の冷媒液を吸収
器５に送れる。本実施例では、気泡ポンプ管２４
は単に冷媒液排出ポンプとして利用するが、この
排出量は２重効用機で８Kg／RTで、冷房中の冷
媒循環量5.5Kg／RT（1RT＝3.5KW、冷媒トン）
より多い。

また、第４図において吸収器５に液面検出器４
０を設けて、吸収器５の液面が低下した際に作動
させる。該液面検出器４０が作動することによ
り、循環ポンプ８を停止させキヤビテーシヨン発
生や空転を防止できる。冷房時に該液面検出器４
０が作動する場合は、溶液結晶であり、前記弁２
９を開くと蒸発器４の液冷媒を吸収機５に排出で
き、希釈できるので解晶運転ができるという効果
がある。

なお、第３図、第４図において前記弁２９を、
冷媒スプレポンプ９の吐出圧力を利用したピスト
ン弁にすると、冷媒ポンプ９を停止するだけで該
ピストン弁が開き、自動解晶運転ができるという
効果がある。

また、該ピストン弁はシールを持たないので、
真空で作動する吸収式冷凍機の空気漏れ要因を削
除でき、信頼性が向上し、操作性も向上する。

〔発明の効果〕

以上のように、本発明によれば、気泡ポンプで
蒸発器の液冷媒を吸収器に排出できるので、 (1) 冷暖房時に溶液循環流路の切換がないので、
信頼性、操作性のたかい冷温水機を供給でき
る。

(2) 吸収器へ冷媒液を排出する手段に冷媒蒸気に
よる気泡ポンプを使用したので、暖房運転中、
冷媒スプレポンプを停止でき、省電力がはかれ
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フロー
図、第２図、第３図、第４図および第５図は、そ
れぞれ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、１５……分岐管、１６……冷媒ブロー管、１
７，１８……絞り、１９，２０……エリミネー
タ、２１，２２，２３……スプレヘツダ、２４…
…気泡ポンプ、２５……気液分離器、２６……冷
媒ブロー管、２７……冷媒導管、２８……蒸気導
管、２９……弁、３０……バーナ、３１……貫流
ボイラ、３２……気液分離器、３３……バイパス
管、３４……フロートボツクス、３５……フロー
ト弁。

Claims

【特許請求の範囲】１吸収式冷温水機において、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設け、揚液
された蒸発器の液冷媒を吸収器に導いたことを特
徴とする吸収式冷温水機。２凝縮器と前記気泡ポンプとを連絡する蒸気導
管にＵ字シール管を設け、該Ｕ字シール管に冷媒
スプレポンプ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特許請求の範囲第１項記載の
吸収式冷温水機。３吸収器に液面検出器を設け、吸収器の溶液が
過小になつた際に、前記冷媒スプレポンプと冷却
水ポンプとを停止させ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。