JPS586858B2 - キユウシユウレイトウソウチノ セイギヨ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は冷凍装置および方法と題する米国特許第３６４
００８４号明細書に記載された発明の改良に関する。

該明細書には通常の吸収冷凍サイクルを正常時には行う
形式の冷凍装置が記載されている。

例えば冷却塔の水の如き冷却媒体が冷凍負荷を満足する
温度以下で利用可能であるならば発生機に対する熱の供
給を中止して冷凍サイクルを中断することができる。

このとき吸収器は蒸発器内の冷媒を液化する凝縮器とし
て作用する。

この自由冷却モードへの正常運転からの切替時に前述明
細書においてブライン（通常は臭化リチウム等の塩の吸
湿性溶液となされる）は吸収器から汲み出されて容器に
貯えられる。

この切替には通常１０〜１５分間を必要とし、ブライン
を移送貯蔵するために複雑な配管と収容タンク装置が必
要であり、高価である。

一般に吸収冷凍装置において配管、ポンプ弁その他の流
体処理装置はこれらが著しく低圧（例えば水銀柱絶対圧
力ｌＯ〜１００ｍｍ）で運転されるから特に重要である
。

すなわち各装置類は大気圧空気の侵入がないように注意
深く封止しなければならない。

空気の侵入は装置内の圧力を上昇せしめて正常な運転を
妨げ、非凝縮性ガス（主として空気）の除去のために設
けられる除去装置の負荷を増大させる。

蒸発器吸収器シェルの内部に自由冷却モード時に冷媒の
流れを受取って冷媒循環回路に戻す受け皿を設けること
が提案されている。

本明細書において自由冷却という用語は、発生器への熱
の供給が中断されて（但し冷媒の移動（ミグレーンヨン
）を制御するためおよび後述する吹き払い作用のため若
干の例外がある）任意の供給源から比較的低温の水が吸
収器に供給され蒸発器で蒸発した蒸気が吸収器で凝縮す
るような代替的な冷凍サイクルを示すものである。

受け皿は正常な冷凍運転時には溶液の通過を許し自由冷
却モードにおいては冷媒の通過を阻止するようになって
いる。

すなわち自由冷却モードにおいて受け皿装置は冷媒が吸
収性溶液中に流れることを実質的に遮断するものとする
。

冷媒が冷媒回路から溶液回路へ移動する傾向を防止する
ために極めて小量の熱を供給して溶液を冷媒温度よりも
約３３℃（６０°Ｆ）高くする。

このために小量の溶液を吸収器から発生器に圧送し吸収
器サンプに循環させ、発生器の熱量を冷媒の移動を防止
するに十分な量に制限する。

本発明によれば、吸収器内の溶液の液位を検知する浮子
制御によって、又は自由冷却モードにおいて作動する冷
媒溢流装置によってこれが制御され、蒸発器受け皿の中
の冷媒の液位と溶液回路内における溶液の液位と濃度と
を自由冷却モードにおける負荷に対して最適状態に維持
する。

発生器回路に与えられる熱は冷媒回路から溶液回路への
冷媒の移動を防止するに必要な熱よりも僅かに過剰なも
のとし、その結果冷媒受け皿内における冷媒液位が、冷
媒が溶液回路から移動せしめられることによって次第に
蓄積されるようにする。

従って常に溢流が生じて小量の冷媒流が溶液回路に向っ
て存在して最適の液位が維持されるようになされ、さら
に、冷媒回路から溶液回路への吹き払い作用として残留
塩を取除く効果がある。

米国特許第３２７６２１７号明細書に示す発明は本発明
に関連がある。

該明細書において吸収器区画の内部に配置された受け皿
が示されており、溶液を直接に溶液配管内に排出してい
る。

この場合受け皿の目的は本発明によるものと全く異って
おり、シェルの下方部分のサンプ部分は正常運転時に低
負荷状態において過剰の溶液を蓄積するために使用され
る。

本発明の実施例を示す添付図而を参照して以下に本発明
を説明する。

第１図において上方シエル１０が、冷却回路１４の一部
を形成する熱交換器１２（以下凝縮器コイルと名付ける
）を取囲んでいる。

凝縮器コイル１２の下方に受け皿１６として示す収容手
段が配置され、これが凝縮器コイル１２とシエル１０の
上方部分と共働して凝縮器１８を形成する。

シエル１０の下方部分には発生器コイルと名付ける別の
熱交換器２０が設けられ、その中の加熱媒体例えば水蒸
気又は高温の水の流れは主蒸気弁２２によって制御され
、流れの方向は矢によって示されている。

発生器コイル２０は加熱回路の一部を形成するもので、
加熱回路は必要なポンプ装置および適宜の熱源を含むが
共に図示しない。

シエル１０の下方部分と発生器コイル２０とは共働して
発生器２４を形成する。

発生器サンプ２５がシエル１０の最下方部分によって形
成されている。

破線２３は凝縮器１８と発生器２４との境界をなす仮想
の平面を示している。

下方のシエル２６は、全体を２７として示す冷凍回路の
一部を形成する熱交換器２８（蒸発器コイルと名付ける
）を有している。

冷凍回路２７は冷却された流体を例えば一つ以上の空気
調和ユニットの如き冷凍負荷（ブロックとして示してあ
る）に循環させるもので、ポンプ２９を含んでいる。

冷凍回路２７内の流体の流れの方向は矢で示してある。

蒸発器コイル２８の上方には冷媒をコイル２８上に散布
してこれと熱交換関係を与える多数の噴霧ノズルを有す
る噴霧ヘツダ３０の形式の冷媒散布手段が設けられてい
る。

蒸発器コイル２８の下方には受け皿３２の形の収容手段
が設けられて液体冷媒を収集する。

蒸発器コイル２８と噴霧ヘツダ３０と受け皿３２とンエ
ル２６の上方部分とは蒸発器３４を形成する。

受げ皿３２の下方に吸収器コイルと名付ける熱交換器３
６が設けられている。

これは冷却回路１４の一部を形成していて凝縮器コイル
１２と直列に配置されている。

吸収器コイル３６の上方には多数の噴霧ノズルを有する
噴霧ヘツダ３８が配置されている。

噴霧ヘツダ３８とシエル２６の下方部分と冷却コイル３
６とは共働して吸収器４０を形成し、噴霧ヘツダ３８の
ノズルは吸収性溶液を吸収器４０の上方部分に散布する
。

破線４１は蒸発器３４と吸収器４０とを境界づける仮想
の平面を示す。

凝縮器１８と発生器２４と蒸発器３４と吸収器４０とは
冷媒と吸収性溶液とを吸収冷凍装置内に循環せしめる閉
じた回路を作るように連結されている。

この閉じた回路は濃縮溶液通路装置４２と稀薄溶液通路
装置４４と凝縮液配管４６と冷媒通路装置４８とを含む
。

数字５０で示すシェルおよび管形式の熱交換器（溶液熱
交換器と名付ける）が濃縮溶液通路装置４２に連るシエ
ル側５２と、稀薄溶液通路装置４４の一部を形成する管
側５４とを含んでいる。

濃縮溶液通路装置４２は、発生器２４に連通する濃縮溶
液収容部５６と、濃縮溶液収容部５６と熱交換器５０の
シェル側５２とを連結する配管５８さを含んでいる。

稀薄溶液は熱交換器５０のシェル側５２から配管５７を
経て吸収器４０のサンプ７０に流れる。

中間濃度の溶液はサンプ７０から吸収器ポンプ７２によ
って引抜かれて配管７１を経て噴霧ヘツダ３８に送られ
る。

稀薄吸収性溶液はサンプ７０から間隔をおかれてシェル
２６の下方部分に設けられたサンプ７３に集められ、配
管７５を通って発生器ポンプ７４の入口側に送られる。

溶液は溶液熱交換器５０の管側５４と稀薄溶液通路装置
４４とを通って発生器２４に流れる。

凝縮液配管４６が受け皿１６と蒸発器３４とを連結して
凝縮した冷媒を蒸発器３４に送る。

冷媒通路装置４８が受け皿３２と噴霧ヘツダ３０とを連
結するが、その際に受け皿３２と連通する冷媒収容部９
０が配管９４を介して冷媒ポンプ９２の入口に連結され
、冷媒ポンプ９２の出口が配管９５を介して冷媒通路装
置４８に連結されている。

一端が吸収器４０に連通している吹き出し配管９６が設
げられている。

正常時に閉の吹き出し弁９７が吹き出し配管９６を通る
流れを制御する。

冷却回路１４には凝縮器コイル１２と吸収器コイル３６
以外に冷却媒体を吸収器コイル３６から凝縮器コイル１
２に導く配管（図示しない）を含んでいる。

冷却水は例えば冷却塔の如き任意適当の供給源から供給
され、その温度は制御されたものであっても制御されな
いものであってもよい。

冷媒受け皿３２の液位制御が自由冷却運転時のために設
けられており、冷媒受げ皿３２内に溢流高さｈの液位を
維持する配管１７９と自由冷却モードにおいて開いて正
常の冷却運転時に閉じる自動的弁１７１とがこのために
設けられている。

自由冷却モードにおいては蒸発器受け皿３２から溢流し
て配管１１９内に流れて吸収器サンプ内の溶液内に流入
する小量の冷媒流がある。

この冷媒流は主蒸気弁２２のまわりに配置されて自由冷
却モード時には閉鎖されている側路弁１７３によって与
えられるもので、弁１７３を通る流体流は所定の大きさ
のオリフイス１８０によって制御される。

オリフイス１８０の大きさは冷媒蒸気が冷媒回路から溶
液回路に移動することを防止するに十分なものであって
、蒸気の反対方向への移動すなわち溶液回路から冷媒回
路への移動は許すものである。

蒸気は吸収器又は凝縮器回路内で凝縮するか又は水とし
て蒸発器受け皿３２に流れて溶液回路内に溢流して小量
の清浄化吹き下し流れを与える。

一般的には上述した構造の多くは大多数の従来の吸収冷
凍装置と同等のものである。

これら公知の装置には上述以外のいくつかの装置が設け
られているが説明のために省略されている。

例えば凝縮しないガスの除去のための駆逐装置、比較的
濃度の高い条件下において熱交換器のシェル側から析出
する塩を非結晶化する装置、稀薄溶液通路装置４４に関
連して設けられて減少した出力状態において該通路装置
内の流量を減少せしめる溶液弁等が設けられる。

上述の米国特許３６４００８４号明細書に示す装置にお
いて自由冷却モードへの切替は、はじめに吸収器内の吸
収性溶液を汲み出して補助容器内に貯える。

吸収器内の溶液が空になったならば吸収器蒸発器シェル
の下方部分は吸収器熱交換器上で凝縮した冷媒を受取可
能となされる。

冷媒は冷媒再循環回路内に導入され、蒸発器熱交換器上
に散布されてそこで熱を冷水回路から受取る。

この手順は連続的に行われるもので蒸発器内で沸騰した
冷媒蒸気は吸収器部分内で凝縮して蒸発器内へ戻される
。

本発明においては補助容器の使用が省略され、吸収性溶
液は吸収器蒸発器シェルのサンプ部分内に保持される。

吸収器コイル３６の最下方の管の部分の下方に受け皿１
５０が設けられ、該受け皿１５０には望ましくは吸収器
ポンプ７２の吸入側に供給するサンプ７０の上方に位置
決めされた排出開口１５２（第２図）が設けられる。

受け皿１５０から吸収器ポンプ７２へ通過する溶液流通
路内に溶液流をさえぎるとい１５４（第２図）等の手段
が介挿されて溶液流を中断する。

とい１５４は導管１５８，１６０によって冷媒再循環回
路に連結される。

装置が自由冷却モードで運転しているとき冷媒は後述の
如くとい１５４に集められてエジエクタ１６４により冷
媒収容部９０に導かれた後冷媒ポンプ９２によって蒸発
器３４の噴霧ヘツダ３８に送られる。

正常状態すなわち正常冷却モードに戻ると、といの冷媒
配管は閉鎖されて溶液はとい１５４を溢流して吸収器シ
ェル２６の下方部分内に流れて吸収器ポンプ７２および
発生器ポンプ７４によって循環せしめられて吸収器４０
の噴霧ヘツダ３８と発生器２４とに送られる。

第２図に示す如く正常の吸収サイクルすなわち冷却モー
ドの運転において吸収器のコイル３，６の管列の下方に
縦方向に受け皿１５０が、吸収器ンエル２６の下方部分
内に予期される最高の溶液液位よりも上方で且つ吸収器
コイル３６の管列の最下方の管よりも下方に配置される
。

受け皿１５０はシエル２６の両端から中央に向って下方
に傾斜し、中央部には吸収器ポンプ７２の入口側へ送る
ために溶液を集めるサンプ７０の上方に開口１５２が設
けられている。

開口１５２を増囲んで隣接してといすなわち集収部１５
４が設けられており、受け皿１５０を流れる溶液は開口
１５２に達する以前に必ずとい１５４を通らなければな
らないようになっている。

望ましい実施例において、開口１５２の上方に覆い板１
５６が設けられてとい１５４を経ないで直接に開口１５
２に流れることを防止しているが、その理由は後述する
。

とい１５４は望ましくは略円形の連続的な形状とするの
が望ましいが任意適当なものであってもよい。

とい１５４は導管１ ５８，１６０によって冷媒回路に
連結され、導管１６０はエジエクタ１６４の吸入側に連
結される。

エジエクタ１６４の起動用流体は冷媒ポンプ９２の排出
側からの取出し管１６６から供給され、エジエクタ１６
４の出口流すなわち混合流は配管１６７を通って、蒸発
器の熱交換器２８の管列に隣接する冷媒収容部９０の上
方部分に送られる。

取出し管１６６内の弁１７０は正常冷却モードにおいて
閉じており、エジエクタ１６４は作用しない。

従って溶液はとい１５４を溢流してサンプ７０内に流れ
、吸収器ポンプ７２によって圧送される。

この運転状態において冷凍装置は通常の吸収冷凍装置と
全く同様に作動する。

第３図は第２図と同様な図であるが自由冷却モードのと
きの状態を示している。

自由冷却モードにおいて吸収器サンプ７０内の溶液は中
間液位にある。

この中間液位は高濃度低液位状態と低濃度高液位状態と
の中間にある。

溶液液位を中間値に維持することは冷媒回路内における
冷媒の適正な作動を与えるもので溶液が結晶化する危険
がない。

吸収器ポンプ７２は自由冷却モードにおいて運転を中断
され液位は比較的静的に維持され、溶液はサンプ１０と
吸収器ポンプ１２に至る配管とに充満する。

取出し管１６６の弁１７０は開いてエジエクタ１６４が
作用し、エジエクタは吸収器のコイル３６上で凝縮して
受け皿１５０を流れる冷媒を吸引する。

冷媒は受け皿１５０の中央開口１５２に向って流れるが
とい１５４によって中断されて配管１５８，１６０を通
ってエジエクタ１６４に流れる。

エジエクタ１６４から冷媒は配管１６７を経て冷媒収容
部９０に入り冷媒ポンプ９２により冷媒再循環回路内に
導入される。

受け皿１５０が吸収器コイル３６上で凝縮した冷媒のす
べてを集収することは必ずしも必要でない。

実際上いくらかの冷媒はシェル２６の下方部分に貯えら
れた吸収性溶液内に飛沫によって入りこむ。

しかし運転効率を高めるためにはこの入りこみ量を最小
とすることが望ましい。

覆い板１５６を設けることは或る程度このことに役立つ
ものであり、受け皿１５０の周囲に遮蔽装置（図示しな
い）を設けることも場合によって必要となる。

本発明の一つの重要な点は自由冷却モードで運転してい
るとき冷媒回路から冷媒が吸収器回路に移動することを
防止する制御装置を設けることである。

これは小量の吸収性溶液を吸収器から発生器に圧送し、
冷媒のこの望ましくない移動を防止するに十分な小量の
熱を発生器に供給することによって行われる。

このために吸収器４０内に浮子スイッチを設け又は冷媒
回路内に液位応答スイッチを設ける。

別法として小量の制御された熱入力を自由冷却モード時
に発生器に供給するが、この熱入力は冷媒回路から溶液
回路への冷媒の移動を防止するに十分であるのみでなく
、反対方向への移動を与えて蒸発器受け皿３２内に冷媒
の蓄積を徐々に与えるものとする。

冷媒の受け皿３２の溢流はこの蓄積を適正な点に維持す
る。

第１図に示す如く加熱媒体は制御主蒸気弁２２を介して
発生器コイル２０に送られる。

弁２２は制御ライン１０２と三路弁１０４と空気圧制御
器１０６と制御ライン１１０と温度応答検知部１０８と
を介する通常の空気圧作動器１１０によって操作される
。

検知部１０８は蒸発器コイル２８に連結された冷凍回路
２１内に配置されている。

冷凍回路２７内の温度が低下して負荷の減少を指示する
と、弁２２は水蒸気又はその他の加熱媒体の発生器に送
られる量を減少するために閉鎖して自由冷却モードとな
る。

この状態において冷媒回路から吸収器４０への冷媒の望
ましくない移動を防止するに十分な小量の熱入力を供給
することが望ましい。

本発明によれば浮子スイッチ１１２が三路弁１０４を作
動して温度検知部１０８からの制御作用を一定圧力源（
第１図において三路弁１０４のすぐ左方に示されている
）に移管する。

空気圧制御圧力が制御ライン１０２により減圧弁を介し
て作動器１００に供給されて弁２２を通る水蒸気の量を
冷媒の望ましくない移動を防止するために必要とされる
熱量に従って制御する。

上述した溢流装置が自由冷却モードにおいて使用される
とき弁２２を閉じて弁１７３を開き、弁１７３とオリフ
ィス１８０を通る制御さわた水蒸気によって所望の熱を
発生器に与えるようにしてもよい。

作動の説明 正常作動時にはエジエクメ１６４を通る冷媒に排出圧力
を与える弁１７０は閉鎖されている。

加熱用主蒸気弁２２は冷凍回路２７の温度検知部１０８
の制御下にある。

この状態で吸収器４０は第２図に示す状態で作動し、溶
液はとい１５４を溢流して吸収器サンプ７０内に入る。

吸収器ポンプ７２が作動して吸収性溶液は噴霧ヘツダ３
８に送られ、連続的に吸収器コイル３６上に噴霧される
。

運転状態を自由冷却モードに変えることが望まれる場合
にはソレノイド１１６が遠隔的に作動せしめられて弁１
７０を開き、加圧流体がエジエクタ１６４を作動せしめ
る。

吸収器ポンプ７２は断となってシエル２６内の液位は上
昇しはじめる。

予め定められた液位に達すると浮子スイッチ１１２が作
動して弁２２の制御を冷水温度に応答する制御から移し
ζ予め定めた一定の量の水蒸気が発生器２４に送られる
ようにするが、この値は正常運転時に必要とされる量よ
りも著しく少い量である。

同時に発生器ポンプ７４が連続的に運転せしめられて吸
収性溶液の予め定めた流れを発生器２４に供給する。

いくらかの冷媒が発生器２４内で蒸発し、凝縮器コイル
１２上で凝縮して冷媒回路内に戻る。

自由冷却モードで運転しているとき吸収器コイル３６内
を流れる水の温度は冷水回路の蒸発器コイル２８で蒸発
した冷媒を凝縮せしめるに十分低温であって、凝縮した
冷媒は受け皿１５０上に滴下し、とい１５４で集められ
、エジエクタ１６４の入口側を経て冷媒収容部９０に戻
される。

本発明は特定実施例に関連して詳述されたが、当業者に
は特許請求の範囲によって限定される本発明の範囲内に
おいて各種の変形、改造を行うことが可能であることが
明かであろう。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に基く吸収冷凍装置の実施例を示す概略
断面図、第２図は正常冷却モードにおける蒸発器吸収器
シェルの下方部分の状態を示す断面図。 第３図は第２図と同様な図であるが自由冷却モードで運
転されているときの状態を示す図。 図において、１０は上方シェル、１８は凝縮器、１２は
凝縮器コイル、２４は発生器、２０は発生器コイル、３
４は蒸発器、２８は蒸発器の熱交換器、４０は吸収器、
３６は吸収器コイル、２６は下方シェルすなわち蒸発器
吸収器シェル、７０，７３はシェル２６に設けたサンプ
、３２，１５０は受け皿、７２は吸収器ポンプ、９２は
冷媒ポンプ、２２は発生器に加熱媒体を供給する弁、１
００は弁２２を制御する作動器、１０８は冷凍回路２７
に設けた温度検知部、１１２は溶液液位を検知する浮子
スイッチ、１０４は作動器１００の制御を温度検知部１
０８から一定空気圧源に切替える三路弁、１５４は受げ
皿１５０に設げたとい、１６４はさい１５４から冷媒収
容部９０に冷媒を送るエジエクタ、７４は自由冷却モー
ドにおいて小量の溶液を発生器２０に送る発生器ポンプ
。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 正常時に冷媒と吸収性溶液とに吸収冷凍サイクルを
   行わせる如く閉じた回路内に連結された蒸発器と吸収器
   とを有し、該吸収器は該閉じた回路内において蒸発器内
   で気化した冷媒を受取り且つ正常時には該気化した冷媒
   の吸収のため吸収性溶液が与えられるようになされてい
   るとともに、冷凍負荷と熱交換関係を持って冷却された
   流体を循環させる冷凍回路を形成し、熱を該流体から抽
   出して冷媒に放出し、該流体を冷却して冷媒を気化させ
   るため蒸発器内に設けられた熱交換用蒸発器コイルを含
   む装置と、冷却媒体を循環させる冷却回路を形成し、正
   常時に吸収性溶媒から熱を抽出して冷却媒体に放出する
   ため吸収器内に設けられた熱交換用吸収器コイルを含む
   装置と、吸収性溶液から冷媒を蒸発させるため加熱媒体
   を供給される発生器とを有する形式の冷凍装置を制御す
   る方法において、冷凍負荷を満足させる冷却された流体
   の温度よりも低い温度の冷却媒体を吸収器コイル内に循
   環させることによって前記気化した冷媒を凝縮させる如
   く吸収器を作動させ、吸収器内で凝縮した冷媒を蒸発器
   に循環させ、冷媒が吸収性溶液に移動することを防止す
   るに十分な減少した割合の加熱媒体を発生器に供給する
   諸段階を含むことを特徴とする冷凍装置の制御方法。 ２ 閉じた吸収冷凍回路内に連結された発生器と凝縮器
   と蒸発器と吸収器と、蒸発器と吸収器とを取囲み下端に
   サンプを形成する共通のシェルと、蒸発器に組合される
   。 熱交換用蒸発器コイルと、冷媒を蒸発器コイル上に循環
   させて該蒸発器コイル内を流れる流体から熱を抽出する
   冷凍回路と、吸収器に組合されて設けられその中を冷却
   媒体が循環されるに適しており前記サンプの上方に位置
   する熱交換用吸収器コイルと、前記サンプに集収された
   吸収性溶液を吸引して少くともその一部を吸収器コイル
   上に循環させる如く移送する装置とを有し、前記シェル
   の下方部分は正常運転時に吸収性溶液が前記吸収器コイ
   ル上を通って前記サンプに導く第一の流体流通路を形成
   するようになっており、さらに自由冷却モード時に前記
   吸収器コイル表面から流れる凝縮した冷媒を途中でさえ
   ぎってこれを前記冷媒回路に指向させ、これによって吸
   収器コイル上で冷媒が凝縮する運転状態において溶液が
   前記サンプ内に貯えられるようにする第二の代替的流体
   流通路を形成する受け皿およびとい装置と、発生器に組
   合される熱交換用発生器コイルと、蒸発器コイル内を循
   環する前記流体の温度に応答して発生器コイルに加熱媒
   体を供給する弁装置とを含む吸収冷凍装置において、自
   由冷却モードにおいて前記加熱媒体を供給する弁装置２
   ２の制御を切り離して該発生器コイル２０に冷媒回路か
   ら吸収性溶液への望ましくない移動を防止するに十分な
   予め定めた加熱媒体の流れを供給する制御装置１１２，
   １０４が設けられていることを特徴とする吸収冷凍装置
   。