JPS6342181B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、冷媒液及び吸収溶液を用いて吸収冷
凍サイクルを行なう吸収式冷凍装置を用いて、冷
房サイクルと暖房サイクルとに切換え使用できる
吸収式冷暖房装置に関するものである。

従来の吸収冷凍装置例えば発生器を複数設けた
２重効用吸収冷凍装置にて暖房サイクルを行わせ
るためには配管中の弁操作で冷房サイクルと暖房
サイクルを行うことができるようにしてあり、こ
の暖房サイクルでは高温発生器からの冷媒蒸気を
直接凝縮器に入れ暖房に利用する温水に凝縮熱を
与えることや冷媒を溶液中に混入させて運転する
ことなどが知られている。

しかしながら吸収冷凍サイクルにおいては、高
温発生器を出入する溶液流量が多くなると効率が
低下していくこと、また、流量が少なくなると濃
度幅が大きくなり結晶化の危険のあることが知ら
れている。このため通常、吸収冷凍装置では、オ
リフイス、調節弁等の流量制御機構を設け、結晶
しないだけの流量を確保すると共に、効率低下を
防ぐため、最大流量を制限しており、成積係数を
1.1〜1.3程度としている。

一方、暖房サイクルでは、高温発生器に加えら
れる熱源からの熱を、冷媒蒸気の潜熱や、溶液の
顕熱の形で温水に与えるだけであり、成積係数は
溶液流量によつて影響されずほぼ1.0である。従
つて、冷凍容量と暖房容量とを熱量的に等しいと
すると、暖房時に高温発生器に加えられる熱源か
らの熱量は冷房時の1.1〜1.3倍程度となり、も
し、高温発生器内を出入する最大流量が、冷房時
と暖房時とでほぼ一定であると、暖房時に高温発
生器内の濃度幅がつきすぎ、結晶化のおそれがあ
る。特に稀溶液を高温発生器と低温発生器に分配
するサイクル（所謂、並列フローサイクル）であ
るときには、高温発生器内の濃度幅が大きくなり
すぎ、高温発生器出口で結晶する危険が非常に大
きくなる。

このため、従来の吸収冷暖房装置では、暖房時
の結晶をさけるように、暖房時に合わせて溶液流
量を多めにしたり、（流量を多くすることにより、
冷房時の効率は低下する。）または、冷暖房装置
に大きな冷媒タンクを備えて、冷房時にこのタン
クに冷媒を貯えて運転し、暖房時にこの冷媒でサ
イクルの濃度を下げるようなことをしてきた。

本発明は、これら従来の不便を適確に除去しよ
うとするもので、暖房時に高温発生器に出入する
流量を増加させることにより暖房サイクル中にお
ける溶液の結晶現象発生を皆無として安全に運転
することを可能とすると共に暖房並びに冷房両サ
イクルの効率をも向上させることができる冷暖房
装置を提供することを目的としたものである。

本発明は、高温発生器、低温発生器、凝縮器、
蒸発器、吸収器、低温熱交換器、高温熱交換器を
配管接続して吸収冷凍サイクルを構成する機構と
前記の配管中に冷暖房切換機構とを備えて冷房サ
イクルと暖房サイクルとを行う装置において、暖
房サイクル時に前記高温発生器に出入する溶液量
を冷房時の溶液流量よりも多くするため高温発生
器の流入側の溶液配管で高温熱交換器に接続する
溶液路に前記高温発生器の液面変動によつて作動
されるフロート弁を設けると共に、前記高温発生
器から流出して低温発生器又は低温熱交換器加熱
側に導かれる溶液配管と、この溶液配管に設けら
れた絞り装置と、該絞り装置をバイパスさせ、そ
のバイパス溶液が高温発生器から吸収器に至る溶
液系路に導かれるバイパス配管とを備え、さらに
前記バイパス配管に流量調節弁を配備したことを
特徴とするものである。

また本発明の他の重要な特徴の一つとして前記
特徴に組み合せて弁のある補助バイパス配管を設
けて暖房サイクル時に吸収器からの稀溶液を前記
フロート弁及び溶液送給配管にある絞り装置をバ
イパスさせて高温発生器又はこれと低温発生器と
に導くようにすることを特徴とするものである。

本発明を実施例につき図面を参照して説明する
と、高温発生器１、低温発生器２、凝縮器３、蒸
発器４、吸収器５、低温熱交換器６、高温熱交換
器７を配管接続して吸収冷凍サイクルを構成する
機構と、前記の配管中に冷暖房切換機構８，９と
を備えて冷房サイクルと暖房サイクルとを行う装
置において、凝縮器３より導出され、蒸発器４に
入る凝縮液の戻り配管１８に弁８を設けると共
に、弁９を有する冷媒液バイパス配管１９の一端
を前記戻り配管１８に連結し、他端を低温発生器
２に連結される系路及び／又は低温発生器２に直
接連結してある。

そして前記弁８を開き、弁９を閉じて運転すれ
ば、冷房サイクルを行なう。即ち稀溶液は溶液ポ
ンプ２５により低温熱交換器６、高温熱交換器７
を経て高温発生器１に送られ、ここで高温まで加
熱されて冷媒蒸気を放出し、濃縮されて中間溶液
となる。この溶液は高温熱交換器７に入り、吸収
器５からの稀溶液との熱交換により温度が低下
し、次で低温発生器２に入りここで先に高温発生
器１で発生した冷媒蒸気により加熱されて、冷媒
蒸気を更に放出し、溶液は濃度を増して濃溶液と
なる。

一方、低温発生器２で発生した冷媒蒸気は凝縮
器３に入り、冷却水により冷却されて凝縮する。
また高温発生器１で発生した冷媒蒸気も低温発生
器２で溶液との熱交換により凝縮して凝縮器３に
入る。凝縮器３に溜つた冷媒は凝縮液戻り管１８
を経て弁８を通り蒸発器４に還る。さらに前記低
温発生器２を出た濃溶液は、配管１６を経て低温
熱交換器６で稀溶液と熱交換をして、吸収器５に
入り内部に冷却水の通る伝熱管の吸収器チユーブ
５′群にスプレーされる。スプレーされた濃溶液
は、冷却水によつて冷却されると共に、蒸発器４
にて蒸発した冷媒蒸気を吸収して稀溶液となり、
この蒸発器４では冷水は冷媒の蒸発により熱を奪
われて低温となる。稀溶液は前述のようにして、
低温熱交換器６、高温熱交換器７を経て高温発生
器１に送りこまれ冷房サイクルを行なう。

更に暖房サイクル時においては、前記弁８を
閉、弁９を開とし、凝縮器３に溜つた冷媒液を低
温発生器２に入れる。低温発生器２を出た溶液は
低温熱交換器６を経て吸収器５に入つて冷却水
（温水）に熱を与える。こうすると、低温発生器
２の溶液濃度は低くなり、濃度低下のために発生
蒸気圧は高くなり、凝縮温度が上昇する。従つて
凝縮器３を出てくる冷却水（温水）の温度は高く
なり暖房等に使用できるようになる。

本発明の装置では第１図に示すように、暖房サ
イクル時に前記高温発生器１に出入する溶液量を
冷房時の溶液流量よりも多くするため高温発生器
１の流入側の溶液配管１０で高温熱交換器７に接
続された溶液路に前記高温発生器１の液面変動に
よつて作動されるフロート弁１２を設けると共
に、前記高温発生器１から流出して低温発生器２
に導かれる溶液戻り配管１１と、この溶液戻り配
管１１に設けられた絞り装置１３と、該絞り装置
１３をバイパスさせ、そのバイパス溶液が高温発
生器１から吸収器５に至る溶液系路に導かれるバ
イパス配管１５とを備えさらに前記バイパス配管
１５に流量調節弁１４を配備してあるので、フロ
ート弁１２で高温発生器１の液面をほぼ一定に保
つ形態でも例えばバイパス配管１５の弁１４を開
とすることで高温発生器１に送り込まれる溶液量
を冷房時より多くでき高温発生器１の溶液量を多
くし、高温発生器１内の濃度巾を小さくして、冷
媒を溶液中に混入する方式をとつても高温発生器
１出口で結晶の心配は皆無となる。

なお前記バイパス配管１５、の弁１４、の操作
は暖房時に全開とするが開きぎみでも可能であり
一方冷房時には全閉とするか閉りぎみでも可能で
ある。

第１図の実施例では高温発生器１の溶液戻り配
管１１の絞り装置１３としては例えばオリフイス
若しくは調節オリフイス又は調節弁が用いられこ
れをバイパスしてバイパス配管１５が設けられて
いるが、その連結位置はフロート弁１２のフロー
ト部１２′より下部でまたその終点は前記絞り装
置１３の下流側にするのがよく点線でも示すよう
に低温発生器２又は低温発生器の前後の溶液配管
に選んで接続することができ、いずれにしても前
記高温発生器１に出入する溶液流量を増加させ効
果的な運転が可能なるようになつている。

なお前記バイパス配管１５は高温熱交換器７の
加熱側、低温熱交換器６の加熱側のいずれをもバ
イパスさせたり、又はその一方をバイパスさせる
こともでき、以下各実施例でも示すように適宜有
効な個所へ連結させることもできる。

また暖房サイクルのために冷媒を溶液中に混入
する構成を弁８，９、配管１８，１９で示してあ
るが、他の連結構成とすることも選んでできる
し、混入しない形態とすることも可能である。

図中１′，２′は発生器チユーブ、３′は凝縮器
チユーブ、４′は蒸発器チユーブ、５′は吸収器チ
ユーブ、１２′はフロート、１７は溶液溜、２０
は低温発生器２に吸収器５からの稀溶液を導く配
管２１は弁で暖房時に閉め又は閉りぎみにする。
２４は冷媒ポンプである。

第２図の具体例では並列フローサイクルの例で
はあるが、溶液送給配管１０に高温発生器１へ流
入する流量を制限しているオリフイスなどの絞り
装置２２をフロート弁１２のほかに設け、バイパ
ス配管１５は溶液戻り配管１１中にある絞り装置
１３のみをバイパスするようにし、且つ前記溶液
送給配管１０中の絞り装置２２と低温熱交換器６
との間から低温発生器２又は低温発生器２に入る
配管１１に稀溶液を導く配管２０を設け、この配
管２０に必要に応じ弁２１を設け暖房時に絞つて
用いられ、並列フローサイクルとなるようにして
ある。

なお並列フローサイクルで高温発生器１に導く
溶液量を増加させた場合に溶液ポンプ２５の流量
が増加してキヤビテーシヨンを起すおそれもある
が低温発生器２に導く稀溶液のライン即ち配管２
０に弁２１を設け暖房時に絞つたり全閉とするこ
とで適確にこの支障を防止することが可能であ
る。

第３図の実施例では、前記フロート弁１２のほ
かに高温発生器１への稀溶液流量を制限している
絞り装置２２（例えば手動弁、自動弁又はオリフ
イス）と、少なくとも、高温熱交換器７、低温熱
交換器６のいずれかをバイパスする弁２３のある
バイパス配管１０′とを溶液送給配管１０に設け
て用いた例で、冷房時に弁２３が閉で暖房時に弁
２３を開とすると冷房時の流量と弁２３を通る流
量が高温発生器１への流入量となり有効に作用す
る。

この場合、前記熱交換器６，７は通常、冷房時
の熱回収の目的で用いられているものであり、冷
房サイクル時の流量で設計されているので暖房時
流量を多くすると流速が速くなり、熱交換器の圧
力損失増加や腐蝕もしやすくなるので、多くする
分をバイパスすることが考慮されている。このこ
とは熱交換器の加熱側にも言えることで、図のよ
うにバイパス配管１５は高温熱交換器７をバイパ
スさせても良く、この熱交換器バイパスは特に並
列フローサイクル、即ち冷房サイクル時に吸収器
５からの稀溶液を高温発生器１と低温発生器２に
導くために絞り装置２１のある配管２０を附加し
た構成に有効である。

しかも高温発生器１入口への流入溶液が熱交換
器をバイパスすると、高温発生器１に入る液温は
低くなり高温発生器熱源からの熱量の多くを顕熱
の形でもらうことにもなつて濃度巾（暖房熱量≒
高温発生器への入熱量）を大きくしすぎないよう
に働くのにも役立ち有意義なものである。

また第４図例では、冷房サイクル時に、吸収器
からの稀溶液を高温発生器と低温発生器に導く吸
収式冷暖房装置において高温発生器１に流入され
る溶液がフロート弁１２及び高温熱交換器７をバ
イパスさせる方法として低温熱交換器６と高温熱
交換器７との間から低温発生器２へバイパスさせ
た流量調節弁２１′のある配管２０のラインより
高温発生器１に導くバイパス配管１０′を設けた
もので、該バイパス配管１０′中の弁２３で操作
できるようにしてある。

この場合高温発生器１の出口のバイパスとして
のバイパス配管１５は図のように、高温発生器１
より、高温熱交換器７及び絞り装置１３をバイパ
スするように結んでもよく、必要に応じ通常の高
温発生器１の液面より上部又は液面下部で接続で
き、いずれにしてもバイパス配管１５を流れる流
体は蒸気、液体又は気液二相の場合いずれでも用
いることができる。

さらにこの実施例では、第３図例と同様にバイ
パス配管１５は高温発生器１と吸収器５とを結ぶ
溶液配管例えば吸収器５への戻り配管１６或いは
吸収器５低温発生器２に直接連結することもでき
るし、低温発生器２から吸収器へのＪ型ライン２
６に連結することもできる。そしてこのＪ型ライ
ン２６に連結する例では、絞り機構１３、高温熱
交換器７及び低温熱交換器６すべてをバイパスす
ることとなり、効果的な構成となる。

なお前記各実施例での、暖房サイクル時の冷却
水（温水）の流し方は、吸収器５を経て凝縮器３
に導く方法の他に、凝縮器３を先にしてもよく、
また二系統の温水を得るため、吸収器５を通すも
のと凝縮器３を通すものと分けてもよい。特に凝
縮器３の方を先に通しその後吸収器５に通す方法
を採用すると、凝縮器３と吸収器５との圧力差を
小さくすることができると共に、凝縮器３の潜熱
を利用して温度を上昇させ、吸収器５の顕熱でさ
らに温度を上昇させることができて便利である。

前記弁８及び９等は三方弁一個で切替えが行な
える構成とすることもできるし、手動操作又は電
磁弁などで自動的操作できるものを任意に選べる
し、また冷媒液の全部に限らずその一部を濃溶液
中に混入したり、この混入場所も発生器本体中に
限らず循環系路の有効な個所を選んで構成するこ
ともできるほか、暖房サイクル時の冷媒の混入も
冷媒と溶液を蒸発器内で混ぜその後溶液中に混入
することもできる。

本発明は、吸収式冷凍装置で、冷房サイクルと
暖房サイクルとを行うもの特に冷房時に二重効用
サイクルを行う吸収式冷房装置において、暖房時
に高温発生器に出入する溶液量を、冷房時の溶液
流量よりも多くするようにしたことで高温発生器
での溶液濃度巾を小さくし、結晶による支障をな
くすことが容易にできて高効率に運転することを
可能にすると共に冷房または暖房運転を簡単な操
作で切換えることができ、しかも極めて安定した
運転を確保すると共に、その保守保安もらくで取
扱上の不便もなく、構成上でも冷房専用の吸収冷
凍機を用いて暖房サイクルを効率よく行わせるこ
とが可能となり、そのために高価な設備を要する
ことなく、また二重効用式の冷凍機で低温発生器
が休止することに生じやすい結晶による支障も低
温発生器を冬期に動作サイクルに含めたことで暖
房サイクル中のこの部分の溶液の停止による結晶
を適確に防止でき、常に安全に切換運転操作する
ことが保証され得て、更に既存装置においても容
易に利用することができ著しく汎用性に富み装置
の設備費並びに運転経費の節減に役立つ有用性が
ある。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明の実施例を示し、第１図は系統説
明図、第２図乃至第４図は他の実施例の系統説明
図である。 １…高温発生器、２…低温発生器、１′，２′…
発生器チユーブ、３…凝縮器、３′…凝縮器チユ
ーブ、４…蒸発器、４′…蒸発器チユーブ、５…
吸収器、５′…吸収器チユーブ、６…低温熱交換
器、７…高温熱交換器、８，９…冷暖房切換機
構、１０…溶液送給配管、１０′…バイパス配管、
１１…溶液戻り配管、１２…フロート弁、１３…
絞り機構、１４…弁、１５…バイパス配管、１６
…配管、１７…溶液溜、１８，１９…配管、２０
…配管、２１，２２…絞り機構、２３…流量調節
弁、２４…冷媒ポンプ、２５…溶液ポンプ、２６
…Ｊ型配管。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 高温発生器、低温発生器、凝縮器、蒸発器、
   吸収器、低温熱交換器、高温熱交換器を配管接続
   して吸収冷凍サイクルを構成する機構と、前記配
   管中に冷暖房切換機構とを備えて冷房サイクルと
   暖房サイクルとを行う装置において、暖房サイク
   ル時に前記高温発生器に出入する溶液量を冷房時
   の溶液流量よりも多くするため高温発生器の流入
   側の溶液配管路に前記高温発生器の液面変動によ
   つて作動されるフロート弁を設けると共に、前記
   高温発生器から流出して低温発生器又は低温熱交
   換器加熱側に導かれる溶液配管と、この溶液配管
   に設けられた絞り装置と、該絞り装置をバイパス
   させ、そのバイパス溶液が高温発生器から低温発
   生器を経て吸収器に至る溶液系路に導かれるバイ
   パス配管とを備え、さらに前記バイパス配管に流
   量調節弁を配備したことを特徴とする吸収式冷暖
   房装置。 ２ 前記バイパス配管が、その始点をフロート弁
   のフロート部より下部の高温発生器から流出する
   溶液配管又は高温発生器出口部に接続されている
   ものである特許請求の範囲第１項記載の吸収式冷
   暖房装置。 ３ 前記バイパス配管が、その始点を前記高温熱
   交換器を出た後の溶液戻り配管に接続されている
   ものである特許請求の範囲第１項又は第２項記載
   の吸収式冷暖房装置。 ４ 前記バイパス配管が、前記高温発生器から出
   る溶液の流量を制限している絞り機構をバイパス
   させたものであつて、そのバイパスさせた溶液を
   前記低温発生器に導く配管である特許請求の範囲
   第１項第２項又は第３項記載の吸収式冷暖房装
   置。 ５ 前記バイパス配管が、前記高温発生器から出
   る溶液の流量を制限している溶液流量制御機構を
   バイパスさせたものであつて、そのバイパスさせ
   た溶液を前記吸収器に導く配管である特許請求の
   範囲第１項、第２項又は第３項記載の吸収式冷暖
   房装置。 ６ 前記バイパス配管が、前記高温発生器から出
   る溶液の流量を制限している溶液流量制御機構を
   バイパスさせたものであつて、そのバイパスさせ
   た溶液の一部又は全部を前記低温発生器から吸収
   器への溶液配管系に導く配管である特許請求の範
   囲第１項、第２項、第３項又は第４項記載の吸収
   式冷暖房装置。 ７ 前記バイパス配管が、前記高温発生器から出
   る溶液の流量を制限している溶液流量制御機構を
   バイパスさせたものであつて、そのバイパスさせ
   た溶液を前記低温発生器と吸収器との両者へ分配
   する配管である特許請求の範囲第１項、第２項又
   は第３項記載の吸収式冷暖房装置。 ８ 高温発生器、低温発生器、凝縮器、蒸発器、
   吸収器、低温熱交換器、高温熱交換器を配管接続
   して吸収冷凍サイクルを構成する機構と、前記の
   配管中に冷暖房切換機構とを備えて冷房サイクル
   と暖房サイクルとを行う装置において、暖房サイ
   クル時に前記高温発生器に出入する溶液量を冷房
   時の溶液流量よりも多くするため流入側の溶液配
   管路に前記高温発生器の液面変動によつて作動さ
   れるフロート弁を設けると共に、前記高温発生器
   から流出して低温発生器又は低温熱交換器加熱側
   に導かれる溶液配管と、この溶液配管に設けられ
   た絞り装置と、該絞り装置をバイパスさせ、その
   バイパス溶液が高温発生器から低温発生器を経て
   吸収器に至る溶液系路に導かれるバイパス配管と
   を備え、さらに前記バイパス配管に流量調節弁を
   配備すると共に、前記バイパス配管のほかにさら
   に暖房時に開けられる弁を設けた補助バイパス配
   管を前記フロート弁をバイパスさせて溶液送給配
   管にある絞り装置の前と、高温発生器又はこれに
   流入する溶液配管とに連結して設けたことを特徴
   とする吸収式冷暖房装置。 ９ 前記補助バイパス配管が、低温熱交換器又は
   高温熱交換器の被加熱側の少なくとも一方から送
   給溶液の一部を高温発生器に導いた配管である特
   許請求の範囲第８項記載の吸収式冷暖房装置。 １０ 前記補助バイパス配管が、前記高温熱交換
   器の被加熱側の稀溶液を低温発生器と高温発生器
   との両者に分配する配管である特許請求の範囲第
   ８項又は第９項記載の吸収式冷暖房装置。