JPH0823455B2

JPH0823455B2 - 吸収式冷温水機

Info

Publication number: JPH0823455B2
Application number: JP62032371A
Authority: JP
Inventors: 茂吉黒沢; 義一永岡; 真一閑納; 貞寿竹本; 富久大内; 能文功刀; 浩伸川村; 恭二河野; 健司町沢
Original assignee: Hitachi Ltd; Osaka Gas Co Ltd; Tokyo Gas Co Ltd; Toho Gas Co Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd; Osaka Gas Co Ltd; Tokyo Gas Co Ltd; Toho Gas Co Ltd
Priority date: 1987-02-17
Filing date: 1987-02-17
Publication date: 1996-03-06
Anticipated expiration: 2011-03-06
Also published as: JPS63201460A

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕本発明は、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、溶液中に界面活
性剤を添加したものの、界面活性剤の分離および循環に
好適な吸収式冷温水機に関するものである。

〔従来の技術〕

従来、吸収式冷凍機において溶液中にオクチルアルコ
ール等の界面活性剤を添加して溶液と冷却水管群との熱
伝達率をよくすることが一般的に行われている。すなわ
ち、界面活性剤によって溶液の表面張力が小さくなり、
吸収器内の冷却水管群の表面が全面にわたって濡れるた
め熱伝達率がよくなり、溶液が充分に冷却されて、冷媒
蒸気が溶液に吸収されやすくなる。このような特質を生
かすためには、界面活性剤の分離および循環が十分にな
されなければならない。

従来の装置は、例えば、特公昭56−1543号公報、特公
昭55−39740号公報記載のように、凝縮器から蒸発器へ
冷媒液を送る通路の途中に、冷媒中に混入している界面
活性剤を分離する分離器を設け、界面活性剤を吸収器に
戻すようになっていた。

〔発明が解決しようとする課題〕

上記従来技術は、界面活性剤の分離器を吸収器より高
い位置に設置してあり、分離器を吸収器と同一水準に置
く配置構成について配慮されておらず、分離器が吸収器
と同一水準にある場合、吸収液が分離器に逆流し、冷媒
に溶液が混入して液冷媒の沸点が上昇し、性能が低下
し、溶液が過濃縮されて結晶化する問題点があった。

しかるに、本発明に係る吸収式冷温水機では、凝縮器
を冷却した冷却空気を冷却媒体として吸収器を冷却する
構成として、装置をコンパクト化している。

そこで、凝縮器、吸収器、分離器の各液面を同一水準
としても、吸収液が分離器に逆流しないようにすべき課
題が生じた。

本発明は、前述の問題点を解決するためになされたも
ので、凝縮器と吸収器との各液面がほぼ同一水準にある
配置構成の吸収式冷温水機について、界面活性剤分離器
への吸収器からの溶液逆流を防止し、溶液混入による冷
媒沸点の上昇にともなう性能低下、溶液の過濃縮による
結晶化を防止しうる吸収式冷温水機を提供することを、
その目的としている。

〔課題を解決するための手段〕

上記目的を達成するために、本発明に係る吸収式冷温
水機の構成は、再生器、凝縮器、蒸発器、吸収器、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、前記凝縮器と蒸発器と
を連絡する流路の途中に界面活性剤を分離する分離器
を、前記吸収器と同等水準またはそれよりも低い位置に
設けた吸収式冷温水機において、前記分離器内に分離さ
れた界面活性剤層と前記吸収器とを、吸収器から分離器
への逆流防止手段を介して接続したものである。

なお付記すると、上記目的は、下記の技術手段により
達成される。

すなわち、界面活性剤分離器は、凝縮器の底部と連絡
する液冷媒導管と、吸収器の気相部との連絡導管とが分
離器内で連絡され、下部にもぐり堰を介して分離された
純液冷媒は、Ｕ字シール管および絞りを介して蒸発器に
送られ、上部に分離された界面活性剤は、Ｕ字シール管
を介して、吸収器液面より高い位置に立ち上げられた導
管を経て、吸収器のスプレポンプ吸入側に連絡されるも
のである。

〔作用〕

界面活性剤は吸収器の伝熱性能向上に効果が大で、約
0.1〜0.5％程度、溶液に混入されているが、高温再生器
で加熱されて蒸発し、液冷媒に混入するため、凝縮器ま
たは蒸発器で分離して吸収器に戻す必要がある。

界面活性剤分離器は、２液の比重差を利用して浮力に
より自然分離させる分離器で、上部に界面活性剤が分離
され、下部に純液冷媒がもぐり堰を介して分離される。
界面活性剤はＵシール部で凝縮器と吸収器との差圧変動
を吸収して、冷媒蒸気を流出させることがない。立ち上
げ部が液シール不足分をカバーするので、凝縮器を吸収
器と同等の低い位置に設置することができ、しかも、吸
収器の溶液が分離器に逆流することがない。その理由
は、立ち上げ部から下がる液柱が、溶液逆流を防止でき
ることによる。

本吸収冷温水機は、このような溶液逆流防止手段を設
けたため、液冷媒に溶液が混入しないので、冷媒の沸点
上昇に伴う能力低下や、溶液の高濃度化や結晶化が防止
でき、安全かつ確実に運転できる。

〔実施例〕

以下、本発明の各実施例を第１図および第２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空冷吸収式
冷温水機のサイクル系統図である。

第１図に示す空冷吸収式冷温水機は、高温再生器１、
低温再生器２、空冷凝縮器（以下単に凝縮器という）
３、蒸発器４、空冷吸収器（以下単に吸収器という）
５、低温熱交換器６、高温熱交換器７、溶液循環ポンプ
（以下単に溶液ポンプという）８、冷媒スプレポンプ
（以下単に冷媒ポンプという）９、界面活性剤分離器
（以下単に分離器という）10、およびこれらを作動的に
接続する配管系からなり、前記凝縮器３および吸収器５
へ冷却空気を白い矢印方向に供給する冷却ファン13を備
えている。

吸収器５および凝縮器３は、複数の螺旋状の溝（図示
せず）を管内に加工し、管外に多数の水平方向のフィン
12を具備した複数の垂直管11により構成されている。

吸収器５は、前記のような垂直管11が冷却空気の流れ
方向に沿って複数個（第１図では４個）並列させた複数
の垂直管流路（以下パスという）をもつものである。

吸収器５は、スプレポンプ14（14a〜14dの総称）を４
台有し、第１パスの第１スプレポンプ14a、第２パスの
第２スプレポンプ14b、第３パスの第３スプレポンプ14
c、第４パスの第４スプレポンプ14dがそれぞれ下部ヘッ
ダ15（15a〜15dの総称）に連絡されている。下部ヘッダ
15は、第１パスの下部ヘッダ15a、第２パスの下部ヘッ
ダ15b、第３パスの下部ヘッダ15c、第４パスの下部ヘッ
ダ15dに仕切られている。各パスの垂直管上部に散布装
置16a、16b、16c、16dが設けられ、各パス上部は蒸発器
４からの冷媒蒸気供給ダクト17に接続されている。

凝縮器３は、吸収器５の第４パスと第３パスとの中間
に配設されており、このため冷却空気の温度利用効率が
高い。凝縮器３の上部は、低温再生器２からの冷媒蒸気
供給ダクト18に接続され、凝縮器３の下部ヘッダ19は、
連通管20により分離器10の中間部に接続されている。

分離器10は、もぐり堰に係る隔壁21を介して界面活性
剤層22と液冷媒層23に仕切られ、上部気相部および下部
液相部において両者は連通している。上部気相部と凝縮
器３とは均圧管24で連通され、液冷媒層23の液面に開孔
した液冷媒導管25は蒸発器へＵ字シールを形成し、蒸発
器４開孔部近くに絞り25a（または細管等の減圧手段）
を介して連絡されている。この液冷媒導管25を経由して
液冷媒は蒸発器４に送られる。

一方、界面活性剤層22に開孔した界面活性剤導管26は
Ｕ字シール部27を経て、一度吸収器５の下部ヘッダ15よ
りも高い位置まで立上げ部28が形成され、２方向に分岐
して、一方は吸収器５上部に均圧管29で接続され、他方
は第１スプレポンプ14aの吸入管30に導管31により接続
されている。

分離器10内に、凝縮器３から界面活性剤と液冷媒との
混合液が導管20を経て導入され、密度の小さい界面活性
剤は上部の界面活性剤層22に分離され、密度の大きい液
冷媒は隔壁21の下部連通部を経て液冷媒層23に導入され
る。液冷媒導管25と界面活性剤導管26とは、分離器10内
での開孔高さに違いがあり、界面活性剤導管26の開孔部
が高い位置にあり、必ず界面活性剤が滞留しないと導管
26からは流出しない構造になっている。そのため、導管
26から液冷媒は排出されない。

界面活性剤は導管26とＵ字シール27との液柱ΔH₁と立
上がり部28の液柱ΔH₂と均圧管29内に生じる液柱ΔH₃と
により、以下の関係にある。

ΔPcA＝（ΔH₂＋ΔH₃−ΔH₁）・ζ・・・（１）ここに、ΔPcAは凝縮器３と吸収器５との差圧、ζは界
面活性剤の密度である。

また、吸収器５の第１パス下部ヘッダ15aと導管31と
の溶液液柱ΔH₄と導管31内の界面活性剤液柱ΔH₅とは ΔH₄・ζ≦（ΔH₅＋ΔH₃）・ζ・・・（２）の関係にあって、界面活性剤が第１スプレポンプ14aの
吸入管30に流入する。

運転停止時は、溶液が希釈され、スプレ等のために液
面上に持上げられていた溶液が流下することもあって、
吸収器５の各パス下部ヘッダ15の液面が高くなる。この
場合、導管31に溶液が逆流して、界面活性剤も界面活性
剤層22に逆流する。しかし、立ち上げ部28があって、前
記下部ヘッダ15の液面よりも十分高い位置まで立ち上げ
られているため、導管31内の溶液はバランスする高さま
でしか上昇せず、溶液が立ち上げ部28に流入することを
防止できる。

以上のように構成したので、吸収器５と凝縮器３とを
同一レベルの下部ヘッダ15および19にコンパクトに構成
でき、しかも、界面活性剤分離器10に溶液が逆流するこ
とを防止できる。

本実施例によれば、界面活性剤の分離器10と吸収器５
との間に溶液逆流防止手段を配設したので、吸収器液面
変動および凝縮器３と吸収器５の差圧変動にともなう吸
収器溶液が分離器10に流入することが防止できる。した
がって、液冷媒に溶液が混入しないので、溶液混入によ
る冷媒沸点上昇にともなう性能低下や溶液の過濃縮によ
る結晶化を防止して、安全かつ確実に冷房運転できる効
果がある。

また、本実施例では、特に導管31に逆止弁や電磁弁な
どの弁を使わない逆流防止手段であるため、信頼性が高
いという効果がある。

なお、吸収器と凝縮器とを分離した構成でもよい。

次に、本発明の他の実施例を第２図を参照して説明す
る。

第２図は、本発明の他の実施例に係る空冷吸収式冷温
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、先の実施例と同一部分であるから、その説明
を省略する。

第２図の実施例が、第１図の実施例と異なるところ
は、１）隔壁21のかわりに選択透過膜33を採用した点、２）均圧管29をやめて、逆Ｕ字シール32を設けた点の２点である。

選択透過膜33は、冷媒（例えば水）を通すが分子量の
大きい界面活性剤（例えばｎ−オクチルアルコール、２
エチルヘキシルアルコール）を通さない膜であり、効率
良く分離器10Aを小形にできる利点がある。

また、逆Ｕ字シール32は、この部分にわずかの冷媒蒸
気層を生成させることにより、溶液の逆流を防止でき
る。

第２図の実施例では、この逆Ｕ字シール32に不凝縮ガ
スが流入すると作動不良を起こす場合もあるが、均圧管
29を除く利点があり、コスト低減の効果がある。

本発明のさらに他の実施例としては、特に図示はしな
いが、導管26と導管31とを逆止弁を介して接続してもよ
い。

この場合は、逆止弁により、吸収器５から分離器10へ
の溶液の逆流を防止できる。しかし、長期停止中などの
間に逆止弁からの漏れにより若干逆流する場合があり、
信頼性の点で前述の実施例より若干劣る。

さらに他の実施例としては、特に図示しないが前記逆
止弁の代わりに電磁弁を導管26と導管31との間に設けて
もよい。

運転開始後一定時間経過したら電磁弁を開き、停止時
閉めることにより、吸収器５から分離器10への溶液の逆
流を防止できる。

以上のように、溶液逆流防止手段を設けたので、凝縮
器３と吸収器５の下部ヘッダ15および19を同一レベルに
配設できる。また、このため、空冷熱交換器を一体構成
することが可能でもあり、原価低減と装置のコンパクト
化とが期待される。

なお、前述の各実施例は、空冷吸収式冷温水機につい
て説明したが、本発明は、第１、２図に示す空冷吸収式
冷温水機に限定されるものではなく、同様の効果が期待
される範囲において他の吸収式冷温水機にも適用できる
ものである。

〔発明の効果〕

以上述べたように、本発明によれば、凝縮器と吸収器
との各液面がほぼ同一水準にある配置構成の吸収式冷温
水機について、界面活性剤分離機への吸収器からの溶液
逆流を防止し、溶液混入による冷媒沸点の上昇にともな
う性能低下、溶液の過濃縮による結晶化を防止しうる吸
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
る空冷吸収式冷温水機のサイクル系統図である。１……高温再生器、２……低温再生器、３……凝縮器、
４……蒸発器、５……吸収器、６……低温熱交換器、７
……高温熱交換器、８……溶液ポンプ、９……冷媒ポン
プ、10,10A……分離器、22……界面活性剤層、23……液
冷媒層、25……液冷媒導管、26……界面活性剤導管、27
……Ｕ字シール部、28……立ち上げ部、29……均圧管、
31……導管、32……逆Ｕ字シール。

───────────────────────────────────────────────────── 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 (72)発明者功刀能文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 (72)発明者川村浩伸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 (72)発明者河野恭二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)発明者町沢健司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 (56)参考文献特公昭56−1543（ＪＰ，Ｂ２)

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】再生器、凝縮器、蒸発器、吸収器、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、前記凝縮器と蒸発器とを
連絡する流路の途中に界面活性剤を分離する分離器を、
前記吸収器と同等水準またはそれよりも低い位置に設け
た吸収式冷温水機において、前記分離器内に分離された界面活性剤と前記吸収器と
を、吸収器から分離器への逆流防止手段を介して接続し
たことを特徴とする吸収式冷温水機。
【請求項２】特許請求の範囲第１項記載のものにおい
て、逆流防止手段は、分離器と吸収器とを接続する導管
が、少なくとも吸収器の溶液面より高い位置に立ち上げ
部を有することを特徴とする吸収式冷温水機。
【請求項３】特許請求の範囲第２項記載のものにおい
て、導管の立ち上げ部は、その上端を吸収器の気相部に
連通したことを特徴とする吸収式冷温水機。
【請求項４】特許請求の範囲第２項記載のものにおい
て、導管の立ち上げ部を、逆Ｕ字状に形成したことを特
徴とする吸収式冷温水機。