JPS5812508B2 - キユウシユウレイトウソウチ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は冷凍システムおよび方法と題する米国特許第３
６４００８４号明細書に示す発明の改良に関する。

該明細書においては、正常時には通常の吸収令凍サイク
ルによって運転される形式の冷凍システムが記載されて
いる。

例えば冷却塔の水の如き冷却媒体が冷凍負荷の要求を満
足する温度より低い温度において利用可能であるならば
、発生器に対する熱の供給は溶液を冷媒温度以上約３３
℃（６０’Ｆ）に維持し従って溶液中への蒸気の混入が
防止できる程度に減少せしめることができる。

このとき吸収器は蒸発器内において冷媒を液化せしめる
凝縮器として作用するようになる。

前述特許明細書に示すごとく転換時において、ブライン
（通常臭化リチウム等の塩の吸収性溶液が使用される）
は吸収器から汲み出されて収容器内に収容される。

この転換時間は通常１０〜１５分間かゝり、ブラインの
移送と貯蔵とのためには複雑且つ高価な配管と収容タン
クが必要である。

一般に吸収冷凍装置において配管、ポンプ、弁、その他
関連する流体処理装置は、全システムが著しく低圧（１
０〜１００ｍｍ水銀柱絶体圧力）で作動するから特に重
要である。

すなわちこれら各部品および装置は大気圧空気の侵入を
防止するために慎重に封止されなければならず、さもな
いとシステムの圧力が上昇するのみでなく凝縮しないガ
ス（主さして空気である）を除去するための除去装置に
大きい負荷がかゝることになる。

本発明によれば、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これを冷媒循環シス
テム内に配送可能の受け皿を有する吸収器を提供するの
である。

この場合用語”自由冷却”とは発生器が断とされて（後
述するように混入制御と吹き払い作用のための例外があ
る）適宜の供給源からの比較的低温の水が吸収器に供給
されて蒸発器内で解放された蒸気が吸収器で凝縮可能と
なされた運転モードであって正常の吸収冷凍モードと異
った状態を云う。

受け皿は正常の冷凍モードにおいては溶液の通過を許す
が自由冷却モードでは冷媒の通過を阻止するようになさ
れる。

すなわちこれは自由冷却モードにおいて実質上すべての
冷媒流が吸収性溶液へ流れることを防止する。

冷媒が冷媒回路から溶液回路に混入する傾向を防止する
ために小量の熱を使用して溶液を冷媒温度以上約３３℃
（６０″Ｆ）に加熱する。

このため小量の溶液を吸収器から発生器に送り、吸収器
サンプに循環させ、発生器の熱量を制御して冷媒の混入
（ミグレーション）を制御する。

これによって、小量の水蒸気が連続的に溶液流から蒸発
せしめられて凝縮器又は吸収器回路内で凝縮し冷媒回路
内の冷媒容積に加えられる。

蒸発器受け皿内での溢流によって蒸発器回路から吸収器
溶液内への小量の水の吹き下しが存在し、冷媒内に残留
する塩の容量を減少せしめる手段さして役立つ。

例えば正常の冷凍モードにおいては、或る量の塩が冷媒
中に存在する傾向がある。

自由冷却モードにおいてはこの塩の量を減少せしめるこ
とが望ましく、吹下し手段において小量の過剰な熱が発
生器に与えられることによってこのことが達成される。

米国特許第３２７６２１７号明細書においては吸収器区
画の内部に受け皿が配置されて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、シェルのサンプ部分は正常の運転時に低負荷状態
において過剰の溶液を貯蔵する目的に使用される。

本発明の実施例を添附図面について説明する。

第１図において、上方シエル１０が熱交換器１２を取囲
んでいる。

熱交換器１２は冷却回路１４の一部を形成するもので凝
縮器コイルと名付ける。

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が配置され、その中の加熱媒体例えば水蒸
気又は高温の水の流れは弁２２によって制御され、その
流れの方向は矢に示されている。

弁２２は制御ライン２２ｃによって制御装置２２ａに連
結され、制御装置２２ａには任意適当な方法で温度検知
素子２２ｂが連結されている。

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内には蒸発器コイルと名付けられる熱
交換器２８が設けられ、これが全体として２７として示
す冷凍回路の一部を形成する。

冷凍回路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あって、ポンプ２９を含んでいる。

冷凍回路２７内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複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の形式の収容手
段が液体冷媒を集収するために配置される。

蒸発器コイル２８と噴霧ヘツダ３０と受け皿３２とシエ
ル２６の上方部分とは共働して蒸発器３４を形成する。

受け皿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の一部を形成しており、凝縮器コイ
ル１２と吸収器コイル３６とは直列に配置されている。

吸収器コイル３６の上方に配置された噴霧ヘツダ３８に
は多数の噴霧ノズルが設けられている。

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
ように配置される。

図において破線４１は蒸発器３４と吸収器４０とを分割
する仮想の平面を表わす。

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
。

シェルおよび管形式の全体として５０として示す熱交換
器（以下溶液熱交換器と名付ける）が設けられており、
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と連通する濃縮溶
液受け５６と、該濃縮溶液受け５６と熱交換器５０のシ
ェル側５２とを連結する配管５８とを含む。

濃縮溶液通路装置４２は抽出装置６０が設けられ、抽出
装置６０は出口６４と入口６２とを持っており、入口６
２はシェル側５２と連通している。

抽出装置出口６４と噴霧ヘツダ３８とを連結する配管６
６が濃縮溶液通路装置４２の一部をなしている。

シエル２６の下方に設けたサンプ７０内に吸収溶液が集
められ、配管７４を通って溶液ポンプ７２の入口側に配
送される。

ポンプ排出圧力を持つ流体が配管６３を通って抽出装置
６０を駆動する。

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

冷媒通路装置４８は受け皿３２を噴霧ヘツダ３０に連結
しており、受け皿３２と連通する冷媒受け９０、冷媒ポ
ンプ９２、冷媒受け９０と冷媒ポンプ９２の入口とを連
結する配管９４、冷媒ポンプ９２の出口と噴霧ヘツダ３
０とを連結する配管９５を含む。

一端が配管９５に連通し他端が吸収器４０に連通する吹
出し配管９６が設けられている。

正常時閉の吹出し弁９７が配管９６を通る流れを制御す
る。

凝縮器コイル１２と吸収器コイル３６以外に冷却回路１
４は、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１０４、三路弁１０６、冷却塔１０８、ポ
ンプ１１２、凝縮器コイル１２と三路弁１０６とを連結
する配管１１４、三路弁１０６から冷却塔１０８への配
管１１６、冷却塔１０８からポンプ１１２への配管１１
８、ポンプ１１２から吸収器コイル３６への配管１２０
、三路弁１０６から配管１２０への側路配管１２２を含
む。

矢印は冷却回路１４内の流れの方向を特に凝縮器コイル
１２、吸収器コイル３６、側路配管１２２について示し
ている。

三路弁１０６は制御ライン１０６ｃによって制御装置１
０６ａに連結されている。

制御装置には温度検知素子１０６ｂが任意適当な方法で
連結されている。

冷却塔１０８は代表的には、ハウジング１２４と、配管
１１６に連通して多数の噴霧ノズルを持つ噴霧ヘツダ１
２６と、サンプ１３０を形成する冷水槽１２８の形状の
収容手段と、サンプ１３０と連通し且つ配管１１８と連
る冷却媒体容器１３２と、複数のファン１３４とを含ん
でおり、ファン１３４は図示の如く電気モータ１３５に
よって直接に駆動してもよく又は中間減速機構（図示し
ない）を介して駆動してもよい。

モータ１３５は制御ライン１３５ｃによって制御装置１
３５ａに連結される。

制御装置１３５ａは任意適宜の手段によって配管１１８
内の水の温度を検知する温度検知素子１３５ｂに連結さ
れる。

ハウジング１２４には多数のよろい戸型の入口開口１３
６と多数の排気開口１３８とファン１３４およびモータ
１３５のための適当な装架用支持部１４０とが設けられ
ている。

自由冷却モード時には小量の吸収溶液を吸収器サンプ７
０から発生器２４に循環させることが必要である。

弁１７５が閉じ、小量の溶液が溶液ポンプ７２の出口か
ら配管１７８を通って発生器２４へ流れるようにこの自
由冷却モード時には弁１７４が開かれる。

（他の時期には弁１７４は閉じている。

）すなわち溶液ポンプ７２はこの自由冷却モード中も作
動している。

溶液が発生器から戻って吸収器４０の表面に流れること
を防止するために自動的の弁１７６を備えた側路配管１
７７が設けられ、弁１７６は自由冷却モード時に開いて
温い溶液を発生器から吸収溶液サンプＴＯに吸収器表面
を経由することなく排出する。

この自由冷却モード時に溶液サンプ７０における溶液濃
度は中間濃度とする必要がある。

すなわち、正常冷却モード時における最大冷却能力時に
対応する６４％程度ほど高いものであってはならず、正
常冷却モード時の低負荷時に対応する約５３％ほど低い
ものであってもならない。

このときの濃度を例えば約５８％とすることによって冷
媒回路内に十分な冷媒容積を与え且つ吸収溶液サンプ７
０の中の溶液量を中間値に維持することができる。

この溶液濃度と溶液量の制御とは蒸発器受け皿３２の排
出配管１７９内の冷媒によって行われるが、これには自
由冷却モード時に開き正常の冷却モード時に閉じる自動
的弁１７１が設けられている。

排出配管１７９は図示する如く蒸発器受け皿３２内に溢
流液位ｈを限定し、冷媒液位がこの値に達することを許
容するが、発生器２４に過剰の熱が与えられると、対応
する量の冷媒は排出配管１７９を通って排出される。

すなわちこれは自由冷却モード時に適正な溶液濃度と溶
媒液位を維持するもので、少量の吹き払いを許すことに
よって冷媒回路内における残留塩を減少せしめる。

主水蒸気弁２２の近くに自動的蒸気弁１７３が設けられ
ている。

自由冷却モード時において主弁２２は閉じており弁１７
３は小さい側路弁として開く。

側路蒸気配管中にはこの機能を維持するに必要な側路蒸
気の量を与えるための大きさを持つオリフイス１８０が
設けられている。

一般的に云えば上述した構造の大部分は従来の吸収冷凍
装置と共通のものである。

従来装置と同様に上述以外の各種附加的な諸装置、各種
変形を持つものとしてもよいが、それらは本発明に対し
て無関係であるから、理解を容易とするために省略した
。

例えば凝縮しないガスを取除くための取除き装置、比較
的高い濃度状態のとき熱交換器のシェル側の溶液から塩
が沈澱することを防止するための装置、低出力時に溶液
の流量を減少せしめるため希薄溶液通路装置と関連して
設ける溶液弁等がある。

本発明は抽出装置が省略されている場合にも、又は抽出
装置の代りに第二の溶液ポンプが設けられて吸収器４０
に溶液を循環させ分布を改善するようにしている場合に
も同様に適用可能である。

冷却水制御装置を全く省略することもできる。

前述米国特許明細書に示す冷凍装置においては、自由冷
却モードへの切替は、始めに吸収器の吸収溶液を汲み出
して補助容器に貯えることによって行われる。

吸収器内が空になると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入れ可能となる。

この冷媒は冷媒再循環系統内に送られ、蒸発器熱交換器
上に噴霧散布せしめられて冷水回路から熱を奪い取る。

これは連続的に行われるものであって、蒸発器内で沸謄
した冷媒蒸気は吸収器部分内で凝縮し、そこで再び蒸発
器内へ戻される。

本発明において補助容器が省略され、吸収溶液は吸収器
蒸発器シェルのサンプ７０に保持される。

吸収器コイル３６の最下方の管部分の下方に受け皿１５
０が設けられ、該受け皿１５０には溶液ポンプ７２の吸
入側に供給する排出開口１５２（第２図）が望ましくは
前記サンプ７０の上方位置に設けられている。

溶液流の経路内にとい１５４（第２図）又は類似の装置
を介挿し、溶液ポンプ７２に流れる溶液をさえぎるよう
になしている。

とい１５４は導管１５８，１６０およびエジエクタ１６
４によって冷媒再循環系統に連結する。

この再循環系統が自由冷却モード時に作用しているとき
、冷媒はとい１５４に集められて冷媒ポンプ９２を経て
蒸発器３４の噴霧ヘツダ３０に送られる。

正常冷凍モード運転が再開されると、とい１５４のため
の冷媒配管は閉となり、溶液は単純にとい１５４を溢れ
て吸収器シエル２６の下方部分のサンプ７０に流れ、溶
液ポンプ７２によって循環せしめられて吸収器噴霧ヘツ
ダ３８と発生器２４とに送られる。

第２図は正常の吸収冷凍モード時を示すもので、吸収器
４０の吸収器コイル３６の下方に縦方向に受け皿１５０
が伸長しており、その位置は吸収器シエル２６の下方部
分内で予期される最高の溶液の液位よりも上方に定めら
れる。

受け皿１５０はシエル２６の両端部間に伸長し中央部に
向って下方に傾斜しており、中央部には開口１５２が、
溶液ポンプ７２の吸入側への溶液を集収するサンプ７０
の上方に設けられている。

開口１５２のすぐ周縁には集収部すなわちとい１５４が
設けられ、受け皿１５０に集められた溶液は開口１５２
に達するに先立ってとい１５４に入るようになっている
。

とい１５４は上から見た時にと連続的な略円形の形状と
するのが望ましいが受け皿１５０の溶液を集めるに適し
た任意適宜の形状のものとしもよい。

図示例においては覆い板１５６が開口１５２の上方に配
置されて直接に開口１５２を通る流れを遮断しているが
、これについては後述する。

とい１５４は導管１５８，１６０によって冷媒再循環系
統に連結されており、導管１６０はエジエクタ１６４の
吸入側に連結されている。

エジエクタ１６４の作動流体は冷媒ポンプ９２の排出側
からの取出管１６６を経て供給され、エジエクタ１６４
の出口は管１６７によって蒸発器コイル２８に隣接する
冷媒受け９０の上部に導かれる。

取出管１６６には弁１７０があって正常の吸収冷凍モー
ド時には閉じており、エジエクタ１６４は作用しない。

従って溶液はとい１５４を溢れてサンプ７０内に入り、
溶液ポンプ７０によって循環せしめられる。

この状態で全装置は通常の吸収冷凍機械と全く同様に作
動する。

第３図は第２図と同様な部分断面図であるが、自由冷却
モード時の溶液の流れを示している。

吸収器シエル２６内の溶液の液位は第２図に示す場合よ
りも著しく高くなっている。

これは吸収溶液の大部分がこの吸収器シエル２６内に集
められていることによる。

溶液ポンプ７２は小量の溶液を弁門４および配管１７８
を経て発生器２４に戻すに足りる程度に運転されており
、溶液はこの自由冷却モード時には溶液ポンプ７２に至
る配官とサンプ７０とに充満し、液位は略定常となって
いる。

取出管１６６の弁１７０は開いており、エジエクタ１６
４の動力側に流体が流れる。

吸収器コイル３６上で凝縮して受け皿１５０上に滴下し
て中央部に向って流れる冷媒はとい１５４、導管１５８
，１６０を経てエジエクタ１６４によって吸い出され、
従って開口１５２には達しない。

エジエクタ１６４からの混合流は導管１６７によって冷
媒受け９０に導かれ、冷媒再循環系統内に送りこまれる
。

吸収器コイル３６で凝縮したすべての冷媒を受け皿１５
０が集収することは必ずしも必要ではない。

実際にいくらかの冷媒は飛沫によってシエル２６の下方
部分に貯溜している吸収性溶液中に入りこむ。

この量は通常運転時に発生器２４において蒸発すること
によって補償される。

併し最も能率的な運転のためにはこの量を最小とするこ
とが望ましい。

覆い板１５６を設けることはこの入りこみ量を減少させ
るに役立つものであり、受け皿１５０の周囲に附加的な
覆い板（図示しない）を設けることも有効である。

本発明において自由冷却という用語を使用したが、勿論
絶体的な自由冷却が行われるものではないが動力入力が
著しく少い状態で運転されるものである。

発生器にはいくらかの熱が供給されて前述の如く冷媒の
望ましくない移動を防止しており、いくつかのポンプは
運転されなければならないので動力が使用される。

本発明は特定実施例について詳細説明を行ったが、これ
は例示を目的とするものであり、特許請求の範囲の記載
は公知技術が許すかぎり広く解釈さるべきものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による吸収冷凍装置の実施例を示す概略
図。 第２図は正常の冷却運転時における蒸発器吸収器シェル
の下半部の状態を示す部分断面図。 第３図は第２図と同様な図であるが自由冷却モードにお
ける状態を示す図。 図において、１０は上方シェルすなわち凝縮器と発生器
とを取囲むシェル、１８は凝縮器、１２は凝縮器コイル
すなわち熱交換器、２４は発生器、２０は発生器コイル
すなわち熱交換器、３４は蒸発器、２８は蒸発器コイル
すなわち熱交換器、４０は吸収器、３６は吸収器コイル
すなわち熱交換器、２６は下方シェルすなわち蒸発器と
吸収器とを取囲むシェル、７０はサンプ、７２は溶液ポ
ンプ、１５０は吸収器の下方に設けられた受け皿、１５
４は受け皿１５０に集められた溶液を収容するとい、１
５８，１６０は導管、１６４はエジエクタ。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 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、前記蒸発器と吸収器とを取囲み且
   つその下端にサンプを形成する共通のシェルと、前記蒸
   発器に組合された熱交換用蒸発器コイルと、冷媒を前記
   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媒回路と、前記吸収器に組合さ
   れて前記サンプの上方に配置されてその内部を冷却媒体
   が循環される熱交換用吸収器コイルと、前記サンプ内に
   集められた吸収性溶液を引出して少なくともその一部を
   前記吸収器コイル上に移送する装置とを含み、前記シェ
   ルの下方部分が前記吸収器コイル上を通る吸収性溶液を
   冷凍装置の正常運転時に前記サンプに向わせる第一の流
   体流通路を形成するようになされている吸収冷凍装置に
   おいて、前記吸収器コイル３６の表面からの凝縮冷媒を
   途中で捕捉して該冷凍装置の自由冷却モード時にはこれ
   を前記令媒回路１６４，１６６，１６７に指向される第
   二の流体流通路１５０，１５４，１５８が設けられ、こ
   れによって前記吸収器コイル３６上に冷媒が凝縮される
   運転状態で溶液がサンプ内に貯溜され得るようになされ
   ていることを特徴とする吸収冷凍装置。