JPH0810090B2 - 二重効用空冷吸収式冷温水機 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、二重効用空冷吸収式冷温水機に係り、特
に、水を冷媒とし、リチウムブロマイドを吸収剤とし、
外気温が異常上昇したときにも運転するのに好適な二重
効用空冷吸収式冷温水機に関するものである。

〔従来の技術〕

従来、広く用いられていた水冷式の二重効用吸収式冷
凍機は、クーリングタワーを始めとする冷却水系の据付
工事，保守および水管理にコストがかかるという問題が
あり、二重効用空冷吸収式冷凍機の開発が急速に進めら
れるに至つた。

そこで、水を冷媒とし、リチウムブロマイドを吸収剤
とする空冷吸収式冷水機として、例えば、特開昭61−49
970号公報記載の技術が開発された。すなわち、当該公
報記載のものは、吸収器，凝縮器を、フアンによる空気
の流れで冷却するように、垂直管の管外にフインを設け
た構成のものとし、一方、高温再生器温度を上昇させて
凝縮器での冷媒の過冷却度を増大させ、空冷吸収器を出
た溶液または冷媒蒸気が混在する溶液を、凝縮器で液化
した前記過冷却冷媒で冷却するようにして、空冷吸収式
冷水機を実現している。

すなわち、外気乾球温度が33℃程度においては、機内
圧力が大気圧以下となり、溶液温度も実用的な範囲にお
さまつて運転できる二重効用空冷吸収式冷温水機が提供
された。

〔発明が解決しようとする問題点〕

上記のように、例えば特開昭61−49970号公報記載の
技術では、吸収サイクルや、空冷吸収器，空冷凝縮器に
特別の工夫がなされているが、外気温が異常に高くなつ
たときの配慮がなされていなかつた。

一般に外気乾球温度は、夏期における日中最高気温の
月別平均値では東京で30.8℃であり、上記技術による二
重効用空冷吸収式冷温水機の運転は可能である。しか
し、夏期における外気温の最高値は、気象統計によると
東京で38.4℃に上昇することになり、このように外気温
が異常に高くなると、空冷吸収器内溶液温度が高くな
り、機内（特に高圧再生器内）の圧力が大気圧以上とな
り、もつとも冷房の必要なときに冷凍運転ができないと
いう不具合が発生する問題があつた。また、高圧再生器
内の溶液温度が高くなり、リチウムブロマイドによる腐
食の問題も生じる。

本発明は、前述の従来技術の問題点を解決するために
なされたもので、外気温が異常に上昇したときにも、空
冷吸収器内溶液温度を下げ、高温再生器内圧力が大気圧
を超えることがなく運転が継続できる二重効用空冷吸収
式冷温水機を提供することを、その目的としている。

〔問題点を解決するための手段〕

上記目的を達成するために、本発明に係る二重効用空
冷吸収式冷温水機の構成は、蒸発器、空冷吸収器、空冷
凝縮器、低温再生器、高温再生器、溶液熱交換器、溶液
ポンプ、冷媒ポンプ、およびこれらを作動的に接続する
配管系からなり、前記空冷吸収器，空冷凝縮器へ冷却空
気を供給するファンを備えた二重効用空冷吸収式冷温水
機において、前記高温再生器に対する熱源供給系に加熱
量制御弁を設け、 前記冷却空気の温度の上昇に応じて前記高温再生器の加
熱量を絞る方向に前記加熱量制御弁を制御する制御手段
を設けたものである。

なお、本発明を開発した考え方を付記すると、次のと
おりである。

水を冷媒とし、リチウムブロマイドを吸収剤とする二
重効用空冷吸収式冷凍機の機内圧力、特に高温再生器内
圧力を決定するのは、低温再生器内の溶液温度であり、
この溶液温度は空冷凝縮器内の冷媒凝縮温度により決定
される。

また、空冷式は、冷却空気の出入口温度差が大きく、
冷却量が若干減ると大巾に圧力，温度が低下する。した
がつて、高温再生器内の加熱量をわずかに絞ることによ
り冷却空気温度の出入口温度差が小さくなる。その結
果、空冷吸収器内溶液温度が下ることと、空冷凝縮器内
の凝縮温度が下ることのため、機内圧力の低下が２重に
効き、機内圧力（高温再生器内圧力）が大幅に低下す
る。

〔作用〕

上記の動作を、第４図の溶液濃度線図を参照して説明
する。

第４図は、二重効用空冷吸収式冷温水機の溶液濃度線
図であり、吸収溶液濃度をパラメータとして、空冷吸収
サイクルを示したものであり、加熱量制御弁を制御しな
かつた場合を破線，加熱量制御弁を制御し加熱量を絞つ
た場合を実線で示している。

第４図は、横軸に温度をとり、基準となる外気温度，
空気吸収器溶液温度を示している。また、縦軸には圧力
をとり、空冷サイクルにおける蒸発圧力，凝縮圧力，高
温再生器圧力の各等圧レベルを二点鎖線で示している。
斜めの一点鎖線は冷媒の水飽和曲線を示す。

加熱量制御弁を制御しなかつた場合、外気温度が高く
なると、空冷凝縮器圧力は凝縮圧力レベル水飽和曲線と
の交点ａとなり、これに対応する低温再生器内の溶液温
度はｂとなる。これより、Δｔだけ高い温度で低温再生
器加熱蒸気が凝縮することになり、その圧力がｃ点とな
るため、高温再生器内圧力が大気圧を超える。

一方、加熱量制御弁を設けて高温再生器の加熱量を絞
つた場合、空冷吸収器，空冷凝縮器の交換熱量が減る。
その結果、冷却空気温度の出入口温度差が小さくなり、
空冷吸収器，空冷凝縮器の出入口温度が低くなる。この
ことにより、空冷吸収器内部の溶液温度が低下し、凝縮
圧力が第４図のａ′に低下し、これに対応する低温再生
器内の溶液温度がｂ′に低下する。このように、高温再
生器の加熱量を絞ると、空冷吸収器内の溶液濃度の低下
と、凝縮温度の低下の相乗効果で、低温再生器加熱蒸気
の凝縮圧力がｃからｃ′に大幅に低下し、高温再生器の
圧力が大気圧以下に下る。

高温再生器加熱量を制御する加熱量制御弁は、高温再
生器内の発生蒸気をコントロールするもので、適当な絞
りを与えることによつて低温再生器加熱蒸気の凝縮圧力
が低下し、機内圧力を大気圧以下に保持することができ
る。

加熱量制御弁を制御する手段としては、高温再生器内
圧力，凝縮冷媒液温度，外気温度などの検知信号に従つ
て制御信号を出力する圧力調節器，温度調節器などが用
いられる。

〔実施例〕

以下、本発明の各実施例を第１図ないし第３図を参照
して説明する。

まず、第１図は、本発明の一実施例に係る二重効用空
冷吸収式冷温水機のサイクル系統図である。

第１図において、１は蒸発器、２は冷媒ポンプ、３は
冷水の通る冷水管を示す。

４は空冷吸収器で、この空冷吸収器４は、垂直管4aの
管外に冷却用のフイン4bが形成され、垂直管4aの上部に
蒸気通路５による上部ヘツダ、垂直管4aの下部に下部ヘ
ツダ4cを備えた構成である。

６は溶液ポンプ、７は溶液熱交換器、10は高温再生
器、11は低温再生器である。

15は空冷凝縮器で、この空冷凝縮器15は、垂直管15a
の管外に冷却用のフイン15bが形成され、垂直管15aの上
部は蒸気通路14による上部ヘツダ、垂直管15aの下部に
下部ヘツダ15cを備えた構成である。

空冷吸収器４および空冷凝縮器15は、フアン20による
室外空気の流れによつて空冷されるもので、図中の太い
矢印は冷却空気の流れ方向を示している。

上記の各機器は、冷媒配管，溶液配管によつて作動的
に接続されてサイクルが形成されている。

21は、冷水管３に設けた、冷水の温度を検知する温度
検出器、22は、高温再生器10に対する外部熱源12の供給
管路に設けた加熱量制御弁、23は、高温再生器10内の冷
媒蒸気圧を検知する圧力検出器、24は、加熱量制御弁に
制御信号を送るためのローセレクター、25は、温度検出
器21の検知結果に従つて制御信号を出力する温度調節
器、26は、圧力検出器23の検知結果に従つて制御信号を
出力する圧力調節器である。これら温度検出器21,23,圧
力検出器23,温度調節器25,圧力調節器26、およびローセ
レクター24は、加熱量制御弁22の開閉を制御する制御手
段を構成しており、その電気的接続を図では破線をもつ
て示している。

このような構成の二重効用空冷吸収式冷温水機につい
て、まず基本的なサイクルの作用を説明する。

蒸発器１内の冷媒（水）は、冷媒ポンプ２によつて冷
水の通る冷水管３上に撒布され、冷水から蒸発熱を奪つ
て低圧の冷媒蒸気となり、蒸気通路５を経て空冷吸収器
４に流入する。空冷吸収器４は、フアン20によつて外気
により直接冷却されており、前記冷媒蒸気は、上部ヘツ
ダから撒布されて垂直管4a内を流下するリチウムブロマ
イド濃溶液に吸収されて稀溶液となる。

この稀溶液は、溶液ポンプ６によつて送り出され、溶
液熱交換器７を経て稀溶液管8,9を介して高温再生器10,
低温再生器11に送り込まれる。

高温再生器10には外部熱源12が供給され、炉10aで燃
焼するときに生じる熱により稀溶液を濃縮し、このとき
蒸気を発生する。この発生冷媒蒸気は、冷媒管路13の伝
熱管部13aを介して低温再生器11内の稀溶液を加熱濃縮
し、冷媒みずからは凝縮液化して液冷媒となり、空冷凝
縮器15の下部ヘツダ15cに送られる。

低温再生器11で濃縮された稀溶液から発生した蒸気
は、蒸気通路14を通つて空冷凝縮器15の垂直管15aに流
入し、ここでやはりフアン20によつて外部により冷却さ
れて液冷媒となり下部ヘツダ15cから冷媒管16を経て蒸
発器１に戻る。

高温再生器10,低温再生器11でそれぞれ濃縮された溶
液は、濃溶液管17,18により溶液熱交換器７を経たのち
濃溶液管19を介して空冷吸収器４の上部ヘツダへ送られ
撒布され、再び吸収過程がくり返される。

次に、加熱量制御弁およびその制御手段の作用を説明
する。

通常の運転時は、冷水管３における温度検出器21の検
知信号を受け、温度調節器25の制御信号で、高温再生器
10の熱源供給管路にある加熱量制御弁22を制御し、冷水
温度を一定に保持するようにしている。

外気温度が特別高い場合は、空冷吸収器４における溶
液温度が上り、溶液濃度が上昇するとともに、空冷濃縮
器温度が上昇し、低温再生器11内の溶液温度が上昇する
ため、高温再生器10の内圧が上昇する。

高温再生器10の内圧、すなわち冷媒蒸気圧が上昇する
と、圧力検出器23の検知信号を受けて圧力調節器26は、
加熱量制御弁22を閉方向へ制御する信号を出力する。ロ
ーセレクター24は、この信号と、温度調節器25の信号と
を比較して、高温再生機10の加熱量を絞る方向の信号を
選択して前記加熱量制御弁22に出力する。

高圧再生器10に対する加熱量が絞られると、空冷吸収
器4,空冷凝縮器15の交換熱量が減る。そこで空冷吸収器
４内部の溶液温度が低下し、これに対応する低温再生器
11内の溶液温度が低下する。空冷吸収器４内の溶液濃度
の低下と凝縮温度の低下との相乗効果で、低温再生器加
熱蒸気の凝縮圧力が大幅に低下し、高温再生器10の内圧
が大気圧以下に下る。

本実施例によれば、外気温が特別高い場合でも、空冷
吸収器４内溶液温度を低下し、高温再生器10内圧力が大
気圧以下に保持することができ、冷凍運転が継続でき
る。

次に、本発明の他の実施例を第２図を参照して説明す
る。

ここに第２図は、本発明の他の実施例に係る二重効用
空冷吸収式冷温水機のサイクル系統図であり、図中、第
１図と同一符号のものは、先の実施例と同等のものであ
るから、その説明を省略する。

第２図において、27は、低温再生器11の溶液を加熱す
る伝熱管部13aの、低温再生器出口における凝縮冷媒温
度を検知する温度検出器、28は、温度検出器27の検知結
果に従つて制御信号を出力する温度調節器である。

冷媒管路13における凝縮冷媒温度と高温再生器10にお
ける冷媒蒸気圧とは１対１で対応するものであるから、
温度検出器27の検知結果に従つて作動する温度調節器28
の出力信号によつて加熱量制御弁22を制御するようにし
ても、先の第１図の実施例と全く同様の効果が期待でき
る。

同様に、図示しないが、空冷凝縮器内の凝縮冷媒圧力
を検知する圧力検出器を設け、その検知結果に従つて作
動する圧力調節器の出力信号によつて、加熱量制御弁を
制御するようにしてもよい。

次に、第３図を参照して、本発明のさらに他の実施例
を説明する。

第３図は、本発明のさらに他の実施例に係る二重効用
空冷吸収式冷温水機のサイクル系統図であり、図中、第
１図と同一符号のものには、第１図の実施例と同等のも
のであるから、その説明を省略する。

第３図において、29は、外気温度を検知する温度検出
器である。

外気温が異常に高くなつたときは、温度検出器29は、
外気温を検知し、特定温度を越えたときに高温再生機10
の加熱量を絞る方向の信号を加熱量制御弁22に出力す
る。

本実施例によれば、フアン20による冷却空気に相当す
る外気温度に対応して高温再生器10に対する加熱量を制
御するので、先の第１図，第２図の各実施例と全く同様
の効果が期待できる。

〔発明の効果〕

以上述べたように、本発明によれば、外気温が異常に
上昇したときにも、空冷吸収器内溶液温度を下げ、高温
再生器内圧力が大気圧を超えることがなく運転が継続で
きる二重効用空冷吸収式冷温水機を提供することができ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の一実施例に係る二重効用空冷吸収式
冷温水機のサイクル系統図、第２図は、本発明の他の実
施例に係る二重効用空冷吸収式冷温水機のサイクル系統
図、第３図は、本発明のさらに他の実施例に係る二重効
用空冷吸収式冷温水機のサイクル系統図、第４図は、二
重効用空冷吸収式冷温水機の溶液濃度線図である。 １……蒸発器、２……冷媒ポンプ、４……空冷吸収器、
６……溶液ポンプ、７……溶液熱交換器、10……高温再
生器、11……低温再生器、15……空冷凝縮器、20……フ
アン、22……加熱量制御弁、23……圧力検出器、25,28
……温度調節器、26……圧力調節器、21,27,29……温度
検出器。

フロントページの続き (72)発明者 永岡 義一 東京都世田谷区上祖師谷５−22−４ 上祖 師谷ハイツ302号 (72)発明者 閑納 真一 大阪府羽曳野市高鷲４丁目９−４−303 (72)発明者 竹本 貞寿 愛知県名古屋市千種区豊年町11−８ (72)発明者 杉本 滋郎 茨城県土浦市神立町603番地 株式会社日 立製作所土浦工場内 (72)発明者 大内 富久 茨城県土浦市神立町502番地 株式会社日 立製作所機械研究所内 (56)参考文献 特開 昭55−95073（ＪＰ，Ａ) 特開 昭58−136957（ＪＰ，Ａ)

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】蒸発器、空冷吸収器、空冷凝縮器、低温再
   生器、高温再生器、溶液熱交換器、溶液ポンプ、冷媒ポ
   ンプ、およびこれらを作動的に接続する配管系からな
   り、 前記空冷吸収器，空冷凝縮器へ冷却空気を供給するファ
   ンを備えた二重効用空冷吸収式冷温水機において、 前記高温再生器に対する熱源供給系に加熱量制御弁を設
   け、 前記冷却空気の温度の上昇に応じて前記高温再生器の加
   熱量を絞る方向に前記加熱量制御弁を制御する制御手段
   を設けたことを特徴とする二重効用空冷吸収式冷温水
   機。
2. 【請求項２】特許請求の範囲第１項記載のものにおい
   て、加熱量制御弁を制御する制御手段は、少なくとも、
   高温再生器内の冷媒蒸気圧を検知する圧力検出器と、そ
   の検知結果に従って作動する圧力調節器とを備えたもの
   であることを特徴とする二重効用空冷吸収式冷温水機。
3. 【請求項３】特許請求の範囲第１項記載のものにおい
   て、加熱量制御弁を制御する制御手段は、少なくとも、
   空冷凝縮器内の凝縮冷媒圧力を検知する圧力検出器と、
   その検知結果に従って作動する圧力調節器とを備えたも
   のであることを特徴とする二重効用空冷吸収式冷温水
   機。
4. 【請求項４】特許請求の範囲第１項記載のものにおい
   て、加熱量制御弁を制御する制御手段は、少なくとも、
   低温再生機出口の凝縮冷媒温度を検知する温度検出器
   と、その検知結果に従って作動する温度調節器とを備え
   たものであることを特徴とする二重効用空冷吸収式冷温
   水機。
5. 【請求項５】特許請求の範囲第１項記載のものにおい
   て、加熱量制御弁を制御する制御手段は、少なくとも、
   ファンによる冷却空気の温度を検知する温度検出器と、
   その検知結果に従って作動する温度調節器とを備えたも
   のであることを特徴とする二重効用空冷吸収式冷温水
   機。