JPH10246539A - 吸収式冷凍装置用気液分離器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 吸収式冷凍装置における気液分離器の気液分
離効率を向上させ、かつ構成を簡略化する。 【解決手段】 高温再生器で加熱された希溶液を揚液管
を介して導入し、冷媒蒸気と中間濃溶液に分離する吸収
式冷凍装置用の気液分離器であって、上記揚液管を当該
気液分離器内に所定長さ挿入し、該挿入部先端を底部に
おいて湾曲させて器体内壁部に対向させることにより、
器体内底部に旋回渦流を形成して気液分離するようにし
た。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本願発明は、吸収式冷凍装置
用の気液分離器の構造に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】例えば冷媒として水、吸収液として臭化
リチウム等を使用した吸収式冷凍装置では、吸収作用完
了後の希溶液を高温再生器で加熱沸騰させた後に、気液
分離器で冷媒蒸気と中間濃溶液とに分離するようになっ
ている（例えば特公平６−２１７４３号公報参照）。

【０００３】上記のように作動媒体として例えば水−臭
化リチウム系のものを使用した吸収式冷凍装置の場合、
精留器を必要とするアンモニア−水系のものに比べて一
般に気液分離器自体の構造は比較的簡単なもので足り、
冷凍装置自体の小型化、低コスト化の点でも有利であ
る。

【０００４】しかし、該気液分離器における気液分離効
率は、以後の冷凍サイクルにおける吸収・冷凍性能に影
響を与えることから、構造の簡略化、低コスト化を図り
ながらも、可能な限り分離効率を向上させるための種々
の改善がなされてきている。

【０００５】そのような気液分離器の従来例の一つとし
て、例えば特開平７−１９０５５４号公報に示されるも
のがある。

【０００６】該従来例の構造では、有底筒状の外部器体
の内側に所定高さの中間濃溶液仕切筒を、また同中間濃
溶液仕切筒の内側に、それよりも高さの低い冷媒仕切筒
を各々設けて、高温再生器からの希溶液を供給する揚液
管を上記冷媒仕切筒の所定高さ位置まで導入するととも
に、同揚液管の上方に所定の間隔を置いて所定幅の衝突
板を傘状に設けて構成されている。そして、上記揚液管
から所定供給圧で吐出される高温再生器からの気液２相
状態の高温希溶液（沸騰気液）を上記衝突板に衝突させ
て冷媒蒸気と中間濃溶液とを分離するようになってい
る。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記構成の場
合、次のような問題がある。

【０００８】（１） 衝突板に衝突した後の中間濃溶液
成分が飛散しやすく、気液分離効率が悪い。

【０００９】（２） また以上の結果、冷媒蒸気側に中
間濃溶液が混入しやすい。冷媒蒸気に中間濃溶液が混入
すると、凝縮器の凝縮能力および蒸発器の蒸発能力を低
下させるとともに装置および系路各部の腐食の原因とな
る。

【００１０】（３） 気液分離効率を向上させようとす
ると、気液分離器本体の大きさが大きくなり、コンパク
ト化に限界が生じる。

【００１１】（４） 衝突板と仕切筒が別体になってい
るので、部品点数が多く、加工、組立にも作業工数が多
くかかる。

【００１２】本願発明は、このような問題を解決するた
めになされたもので、気液分離器本体内底部において、
希溶液を導入する揚液管の挿入部先端を湾曲させて器体
内壁部に対向させることにより、導入気液に旋回渦流を
形成して冷媒蒸気と中間濃溶液とを効率良く分離するよ
うにすることにより、気液分離効率が高く、しかも構造
が簡単で低コストな吸収式冷凍装置用の気液分離器を提
供することを目的とするものである。

【００１３】

【課題を解決するための手段】本願発明は、該目的を達
成するために、次のような課題解決手段を備えて構成さ
れている。

【００１４】すなわち、本願発明の吸収式冷凍装置用気
液分離器は、高温再生器で加熱された希溶液を揚液管を
介して導入し、冷媒蒸気と中間濃溶液とに分離する吸収
式冷凍装置用の気液分離器であって、上記揚液管を当該
気液分離器の気液分離室内に所定長さ挿入し、該挿入部
先端を上記気液分離室底部において湾曲させ、その開口
部を器体内壁部に対向させることにより、器体内気液分
離室底部に旋回渦流を形成して気液分離するようにして
いる。

【００１５】すなわち、該構成では、まず高温再生器か
らの沸騰気液を器体内の気液分離室内に導入して冷媒蒸
気と中間濃溶液とに分離する揚液管の挿入部先端を底部
位置で湾曲させた上で、その開口部を器体内の内壁部に
対向させ、導入された希溶液が該内壁部に衝突した後、
旋回渦流を形成して効率良く気液分離するように構成さ
れている。

【００１６】したがって、特に衝突板などを必要とせ
ず、その分部品点数が減少し、構成、組付が簡単にな
り、低コスト化するとともに分離時に中間濃溶液の飛散
がなく、また冷媒蒸気と中間濃溶液とが確実に区分保存
されるので、従来のように、冷媒蒸気中に中間濃溶液が
混入するのを可及的に抑制することができる。

【００１７】また、そのように構成された上記器体内の
気液分離室上方にパンチングプレートよりなるバッフル
板を設けるようにすると、分離された冷媒蒸気のみを上
方側に確実に分離し、底部側の中間濃溶液と区分して取
り出すことができる。

【００１８】

【発明の効果】以上の結果、本願発明の吸収式冷凍装置
用気液分離器によると、次のような有益な効果を得るこ
とができる。

【００１９】（１） 冷媒蒸気と中間濃溶液との気液分
離効率が向上し、吸収性能が向上する。

【００２０】（２） 冷媒蒸気中への中間濃溶液の混入
が低減されるので、凝縮器での凝縮、蒸発器での蒸発能
力の低下が各々防止されるとともに装置および系路各部
の腐食が防止される。

【００２１】（３） 衝突板等が不要になるので、部品
点数が減少し、構成、組付が簡単になり、低コスト化さ
れる。

【００２２】

【発明の実施の形態】以下、本願発明の実施の形態に係
る気液分離器の構成について説明する。

【００２３】本実施の形態における気液分離器１は、例
えば次のような趣旨から図１および図２に示すように温
熱器の温熱コイル２４および希溶液レシーバ１６とを一
体化して構成されている。

【００２４】例えば吸収器における吸収熱を空冷方式で
冷却するようにした空冷吸収式冷凍装置の場合、冬季の
暖房運転時にも、温熱取出しのために一般に冷房用の吸
収・蒸発器を併用するようにしているが、そのままでは
熱損失が大きくなるので、通常専用の温熱器を別に設け
ている。また、高温再生器に供給する吸収作用完了後の
希溶液は、溶液ポンプによって搬送されるようになって
いるが、高温再生器内での空炊き防止や液面制御を容易
にするために、通常高温再生器内に希溶液レシーバを設
け、その中にフロート弁などの液面制御手段を設けるよ
うにしている。

【００２５】しかし、気液分離器とは別に温熱器を設け
る構成の場合、高温冷媒や吸収液の熱損失が大きく、ま
た高温再生器側で別途希溶液レシーバや液面制御手段を
設ける構成の場合、高温再生器の構造を複雑にする問題
がある。

【００２６】そこで、本実施の形態では、該問題を解決
するために、気液分離器１と温熱器の温熱コイル２４お
よび希溶液レシーバ１６を相互に一体化することによっ
て、冷暖房運転の切換をその冷媒蒸気、中間濃溶液、希
溶液各々の出入管路の開閉制御のみで容易に行えるよう
にし、上記の問題を解決したことを特徴としている。

【００２７】図中、先ず符号２は気液分離器１および希
溶液レシーバ１６を一体構造で相互に並設形成するため
の本体ケーシングである有底筒状の密閉構造の器体であ
る。該器体２の内部には、例えば当該器体２内の上端部
のみを除く空間を略左右半分づつの断面半円形状の第
１，第２の２つの縦長の空間４ａ，４ｂに仕切るように
所定高さ上方に延びた仕切板３が設けられている。そし
て、該仕切板３によって形成された気液分離器１の気液
分離室を形成する図示左側第１の空間４ａ内には、その
底部５ａを貫通して図示しない高温再生器からの揚液管
６の先端６ａが所定長さ挿入され、図２に詳細に示すよ
うに底部付近で水平方向に湾曲された後、その先端６ａ
側開口部を器体内壁部の一部である上記仕切板３に向け
て開口されている。

【００２８】そして、それにより所定の供給圧で供給さ
れる高温再生器からの沸騰気液を当該仕切板３方向に所
定の旋回角を有して衝突させた後、旋回渦流を形成する
ことにより、中間濃溶液成分の飛散を生じさせることな
く、上下方向に効果的に冷媒蒸気と中間濃溶液とを分離
するようになっている。

【００２９】一方、前記気液分離室を形成する第１の空
間４ａの上方には多数のパンチング穴１５，１５・・・
を有するパンチングプレートよりなるバッフル板１３が
設けられ、その上方には前記分離後の冷媒蒸気を一時的
に保存する冷媒蒸気保存室４ｃが形成されている。他方
前記気液分離室を形成する第１の空間４ａの底部側方に
は、図示しない低温再生器側への中間濃溶液供給管７が
導入され、略底部５ｂ面位置で開口されている。

【００３０】前記仕切板３には、その上端部部分に希溶
液レシーバ１６を形成する第２の空間４ｂ側への連通口
３ａが形成され、前記冷媒蒸気保存室４ｃには、該連通
口３ａから第２の空間４ｂを介して後述する冷媒蒸気供
給管１２に連通するようになっている。

【００３１】そして、このように構成された気液分離器
１は、図示しない高温再生器からの沸騰気液を分離効率
良く冷媒蒸気と中間濃溶液とに分離し、中間濃溶液を上
記中間濃溶液供給管７の開口部の高さに応じた適切なレ
ベルに保持するが、その場合において、特に本実施の形
態の場合には、前記冷媒蒸気保存室４ｃとの間に多数の
パンチング穴１５，１５・・・を備えたバッフル板１３
が設けられており、分離された冷媒蒸気の方は、それを
介して冷媒蒸気保存室４ｃ側に抽出されるので、冷媒蒸
気中に対し、より中間濃溶液を混入しにくくすることが
できる。

【００３２】一方、希溶液レシーバ１６は、前述のよう
に第２の空間４ｂによって形成されているが、その上方
側の側部には低温再生器への冷媒蒸気供給管１２が、ま
た中間部位置の側部には高温溶液熱交換器からの希溶液
供給管２１がそれぞれ連通開口されている。

【００３３】そして、前記希溶液供給管２１の開口部に
は、希溶液レシーバ１６内の希溶液レベルに対応して当
該開口部を開閉するフロート弁２２が設けられ、高温再
生器への希溶液の供給量を制御するようになっている。

【００３４】すなわち、前記第２の空間４ｂの底部５ｂ
には、高温再生器側への希溶液供給管２３の基端側が連
通開口されており、当該第２の空間４ｂ内に貯留された
希溶液を適宜高温再生器側に供給して加熱沸騰させて再
生させるようになっており、その供給量が貯留量の変動
に応じ当該フロート弁２２によって冷暖房運転状態に対
応して自動的にコントロールされ、高温再生器側での空
炊きを防止し、適切かつ容易な液量制御を実現できるよ
うになっている。

【００３５】また、２４は２次側冷凍サイクルを循環す
る加熱冷媒（Ｒ４０７Ｃ）を冬季の暖房運転時に矢印の
ように導入、導出することによって前記気液分離器１の
冷媒蒸気保存室４ｃ部分を加熱昇温する温熱器の温熱コ
イルであり、前記仕切板３の気液分離器１上方部に対応
する部分に隣接させて設けられている。これにより、冷
媒蒸気の温度が上り、空冷方式を採用した吸収式冷凍装
置における冬季の暖房運転時の冷房用吸収・蒸発器併用
シテムの温熱量の不足が補われる。

【００３６】そして、以上の構成において、前記冷媒蒸
気供給管１２は、冷房運転時に開口される一方、暖房運
転時には閉じられる。また、中間濃溶液供給管７は、冷
房運転時には低温再生器へ、他方暖房運転時には高温再
生器に連通される。

【００３７】以上のように、本実施の形態の場合、先ず
高温再生器からの沸騰気液を気液分離器１側第１の空間
４ａにより形成される気液分離室内に導入して冷媒蒸気
と中間濃溶液とに分離する揚液管６の挿入部先端６ａを
湾曲させた上で、その開口部を器体２の内壁部の一部で
ある仕切板３に対向させ、導入された希溶液が同仕切板
３に衝突した後、旋回渦流を形成して効率良く気液分離
するように構成されている。

【００３８】したがって、冷媒蒸気と中間濃溶液との気
液分離効率が向上し、吸収性能が向上する。また、特に
衝突板などを必要とせず、その分部品点数が減少し、構
成、組付が簡単になり、低コスト化するとともに分離時
に中間濃溶液の飛散がなく、またバッフル板３を介して
冷媒蒸気と中間濃溶液とが上下に確実に区分保存される
ので、従来のように、冷媒蒸気中に中間濃溶液が混入す
るのを可及的に抑制することができる。

【００３９】その結果、凝縮器での凝縮、蒸発器での蒸
発能力の低下が各々防止されるとともに装置および系路
各部の腐食が防止される。

【００４０】また、本実施の形態では、そのようにして
コンパクト化した気液分離器１に対し、冬季の暖房運転
時の熱損失を補うための温熱コイル２４を並設するとと
もに、それらと高温再生器への希溶液供給量制御機能を
もった希溶液レシーバ１６とを同一の器体２内に一体化
したので、高温冷媒並びに吸収液の熱損失が低減される
ようになるとともに吸収式冷凍装置全体の構成もより一
層コンパクト化することができる。

【００４１】次に、このような温熱器および希溶液レシ
ーバ一体構造の気液分離器を採用して構成した空冷吸収
式冷凍装置の構成を図３に示す。

【００４２】この図３に示す空冷吸収式冷凍装置におい
ては、前述のように吸収液として例えば臭化リチウム水
溶液（ＬｉＢｒ水溶液）が採用され、また冷媒（被吸収
液）として水蒸気が採用されている。

【００４３】図３において、先ず符号３０は高温再生器
であり、ガスバーナ等の加熱源３１を備えている。該高
温再生器３０の上方には、揚液管６を介して連通された
気液分離器１が設けられている。前記高温再生器３０に
おいては、臭化リチウム希溶液ｃを加熱沸騰させて、揚
液管６を介して上方に位置する気液分離器１に供給し、
ここで水蒸気ａと臭化リチウム中間濃溶液（中間濃度吸
収液）ｂとに分離再生するようになっている。

【００４４】前記臭化リチウム希溶液ｃは、後述する空
冷吸収器３２において吸収液である臭化リチウム中間濃
溶液ｂに冷媒である水ｄを吸収して得られ、低温溶液熱
交換器３３および高温溶液熱交換器３４を経て予熱され
て気液分離器１の希溶液レシーバ１６に供給され、その
後高温再生器３０へ還流されることとなっている。

【００４５】また、この気液分離器１には、前述のよう
に、その外周側に利用側熱交換器４３を含む二次側サイ
クルＸを循環する冷媒（例えば、Ｒ４０７Ｃ）と気液分
離後の水蒸気ａとが熱交換して冬季における暖房運転時
の温熱源となる温熱コイル２４が並設されており、該温
熱コイル２４と熱交換した後の水蒸気ａは低温再生器３
５に送られ、凝縮した凝縮冷媒液（即ち、凝縮水）は希
溶液とともに高温再生器３０へ還流される。さらに、前
記気液分離器１において分離された臭化リチウム中間濃
溶液ｂは、冷房時には前記高温溶液熱交換器３４におい
て前記した臭化リチウム希溶液ｃと熱交換した後に前記
低温再生器３０へ供給される一方、暖房時にはそのまま
高温再生器３０に戻される。符号３６は排ガスを排出す
るための排ガス通路である。

【００４６】前記低温再生器３５においては、冷房時に
おいて気液分離器１から供給された水蒸気ａと臭化リチ
ウム濃溶液ｂとを熱交換させることにより、水蒸気ａを
凝縮させるとともに臭化リチウム濃溶液ｂ中に含まれる
残余水分を蒸発させてさらに高濃度の臭化リチウム溶液
をとりだす。

【００４７】また前記低温再生器３５において臭化リチ
ウム濃溶液ｂから蒸発された水蒸気ａは、空冷凝縮器３
７に送られて凝縮液化されて凝縮水ｄとなり冷媒タンク
３８に溜められる。また、前記低温再生器３５において
凝縮液化された凝縮水ｄも冷媒タンク３８に溜められ
る。

【００４８】前記冷媒タンク３８に溜められた凝縮水ｄ
は、冷媒ポンプ３９により蒸発器４０の散布装置４１へ
供給される。また、前記低温再生器３５から取り出され
た臭化リチウム濃溶液ｂは、低温溶液熱交換器３３にお
いて前記した臭化リチウム希溶液ｃと熱交換した後に空
冷吸収器３２の吸収液分配容器４２に供給される。蒸発
器４０は、利用側熱交換器４３を含む二次側冷媒サイク
ルＸを循環する冷媒（例えば、Ｒ４０７Ｃ）と冷媒タン
ク３８から送られる凝縮水ｄとを熱交換させるものであ
り、冷房運転時の冷熱源となる。

【００４９】そして、前記空冷吸収器３２から取り出さ
れた臭化リチウム希溶液ｃは、溶液ポンプ４４により前
述したように低温溶液熱交換器３３および高温溶液熱交
換器３４を経て気液分離器１に戻される。

【００５０】前記空冷吸収器３２は、吸収液ｂが垂直に
流される複数本の吸収伝熱管４５，４５・・と、該吸収
伝熱管４５，４５・・の外周部に設けられた放熱フィン
４６，４６・・と、前記吸収伝熱管４５，４５・・の上
部に設けられ、それらの吸収伝熱管４５，４５・・に吸
収液ｂを分配する吸収液分配容器４２とを備えて構成さ
れている。そして、前記吸収液分配容器４２内には、前
記蒸発器４０と該蒸発器４０における蒸発用伝熱管４
７，４７・・の外周部に冷媒液ｄを供給する散布装置４
１とが内蔵されている。

【００５１】また前記蒸発器４０は、前述したように利
用側熱交換器４３を含む二次側サイクルＸを循環する冷
媒が流通する蒸発用伝熱管４７，４７・・を備えてお
り、該蒸発用伝熱管４７，４７・・が６列づつの水平多
段となるように配置されている。

【図面の簡単な説明】

【図１】本願発明の実施の形態に係る吸収式冷凍装置用
気液分離器の構成を示す斜視図である。

【図２】同気液分離器の要部の作用を示す拡大斜視図で
ある。

【図３】同気液分離器を適用して構成した空冷吸収式冷
凍装置の全体構成を示す冷凍システム図である。

【符号の説明】

１は気液分離器、２は器体、３は仕切板、６は揚液管、
６ａは先端部、７は中間濃溶液供給管、１２は冷媒蒸気
供給管である。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 高温再生器で加熱された希溶液を揚液管
   を介して導入し、冷媒蒸気と中間濃溶液とに分離する吸
   収式冷凍装置用の気液分離器であって、上記揚液管を当
   該気液分離器の気液分離室内に所定長さ挿入し、該挿入
   部先端を上記気液分離室底部において湾曲させ、その開
   口部を器体内壁部に対向させることにより、器体内気液
   分離室底部に旋回渦流を形成して気液分離するようにし
   たことを特徴とする吸収式冷凍装置用気液分離器。
2. 【請求項２】 器体内気液分離室の上方には、パンチン
   グプレートよりなるバッフル板が設けられていることを
   特徴とする請求項１記載の吸収式冷凍装置用気液分離
   器。