CN1238441A - 吸收式制冷机 - Google Patents

Abstract

吸收式制冷机在运行后进行稀释操作时，通过循环管K6将溶液泵P1和吸收器A直接连接，使低浓度溶液循环，将高浓度溶液稀释成低浓度溶液。由于与路径的压力差无关，可在必要时随时进行稀释操作。而且，由于不必考虑压损，所以不需增加装置的高度。因此，不会引起设置空间增大和装置成本的增加。另外，由于可将在正常运行时使用的溶液泵用于稀释操作，所以不必新设专用泵，可以低成本地进行稀释操作。

Description

吸收式制冷机

本发明涉及一种吸收式制冷机，该制冷机用作吸收式空调机的室外机，对设置在室内的空调机本体的冷气机在制冷工作中使用的载热体进行冷却。

以往，作为吸收式制冷机，已知的有例如日本特开平10-26473号公报所示的适用于吸收式空调机的制冷机。在这种吸收式制冷机中，是用水作制冷剂，用溴化锂作吸收剂，如图3所示，包括：具有翅片管型热交换器112的高温再生器110，该翅片管型热交换器通过燃烧器111的燃烧热对由溶液泵150供给的，为低浓度吸收液的溴化锂水溶液(以下，根据溴化锂的浓度只记为低浓度溶液，中间浓度溶液和高浓度溶液)进行加热；将由高温再生器110加热的低浓度溶液分离成水蒸气和中间浓度溶液的高温再生器气液分离器113(以下，只记为高温分离器)；利用高温分离器113分离的水蒸气对送往翅片管式热交换器121的中间浓度溶液进行加热的低温再生器120；将被加热的中间浓度溶液分离成水蒸气和高浓度溶液的低温再生器气液分离器122(以下，只记为低温分离器)；对来自低温分离器112的水蒸气进行冷却使其液化的冷凝器130；使由冷凝器130和低温再生器120冷凝的水蒸发的蒸发器141和利用高浓度溶液吸收来自蒸发器141的水蒸气的吸收器142。

蒸发器141和吸收器142一体化地设置在蒸发吸收室143中，在从图中未示出的室内冷气机延伸出来的冷水管160的外侧同轴设置有外管140，形成双层管，该蒸发吸收室形成于冷水管160和外管140之间。在从吸收器142到高温再生器110的溶液循环路K中设置有将低浓度溶液循环供给高温再生器110的上述溶液泵150，与从低温分离器122供给的高浓度溶液进行热交换的低温热交换器151和与从高温分离器113供给的中间浓度溶液进行热交换的高温热交换器152，另外，在从高温热交换器152到低温再生器120的溶液循环路中设置有减压阀114。

以下，对这种吸收式空调机的冷却工作进行说明。溶液泵150开始工作，通过燃烧器111的点火对在高温再生器110的翅片管式热交换器内流动的低浓度溶液进行加热而产生水蒸气，由高温分离器113分离成蒸气和中间浓度溶液。中间浓度溶液在高温热交换器152中温度降低后，供给到低温再生器120，当在翅片管式热交换器内流动时，通过来自高温分离器113的水蒸气进行再加热，再由低温分离器122分离成水蒸气和高浓度溶液。高浓度溶液在低温热交换器151中温度降低后，滴落在外管140的内面。另外，水蒸气在冷凝器130中被冷却而冷凝，滴落在蒸发吸收室143的冷水管160的外面。由于蒸发吸收室143内为低压，所以滴落的水蒸发，从在冷水管160中流动的水获得相当于气化热的热量而冷却，因此，在冷水管160中循环的冷水被导入室内机，进行制冷运行。高浓度溶液吸收蒸发的水蒸气而成为低浓度溶液，在经过低温热交换器151，高温热交换器152将温度提升后，通过溶液泵150送往高温再生器110。

但是，在上述吸收式冷冻机中，运行停止后，特别是因为从低温分离器122到吸收器142的前端存留有高浓度溶液，由于外气温度和溶液温度的降低使溴化锂结晶而有可能使内部堵塞。为了防止溴化锂的结晶，就必须使低浓度溶液在溴化锂水溶液的流通路径中循环进行稀释，但要使低浓度溶液循环，在路径内就必须要有压力差，因此，最好在运行停止后立刻进行。但是，如果运行停止后立刻进行稀释工作，当运行再次开始时，路径内的溶液要达到以规定的浓度配置，并具有规定的压力差的正常工作状态就需要时间。

与此相反，虽然也可能通过溶液的自重而使低浓度溶液循环进行稀释工作，但在这种情况下，由于增加吸收式制冷机的高度，不设法克服由路径内设置的节流孔等引起的压损，溴化锂水溶液就会流入气体通路而有可能失去制冷机的功能。因此，虽然有必要增加制冷机的高度使整体变大，但就会导致由于制冷机设置空间的增大而带来设置复杂，和由于制冷机的大型化引起的价格增加。

本发明的目的是提供一种解决上述问题的吸收式制冷机，在必要的时候可进行运行停止后的吸收液的稀释操作，同时也可顺利进行运行的再开始，而且不会随之使装置大型化。

为达到上述目的，本发明在结构上的特征为：吸收式制冷机包括加热制冷剂比率高的吸收液，并从中分离出制冷剂比率低的吸收液和制冷剂蒸气的再生部；通过使由制冷蒸汽液化而成的制冷液蒸发来冷却载热体的冷却部；喷洒由再生部供给的制冷剂比率低的吸收液，吸收在冷却部蒸发的制冷剂蒸气的吸收部；和将在吸收部吸收了制冷剂蒸气的、制冷剂比率高的吸收液输送到再生部的泵，在这种制冷机中设置使泵的下流侧的吸收液流路与通往吸收部的吸收液供给路直接相连的稀释流路，和开闭稀释流路的开闭方法。

根据上述本发明的结构，在运行后进行稀释操作时，根据开闭方法打开稀释流路，可以直接连结泵下流侧的吸收液流路和通往吸收部的吸收液供给路，由于泵的作用，可以容易地使低浓度溶液循环，将高浓度溶液稀释成低浓度溶液。在这种情况下，由于与路径的压力差无关，就不必在运行停止后立刻进行稀释操作，而可在必要的时候进行稀释操作。而且，由于不必考虑压损，所以也不必增加制冷机的高度。

图1为简略表示本发明的一实施例的吸收式制冷机的结构图。

图2为表示控制吸收式制冷机电气动作的控制装置的简略回路结构的框图。

图3为表示现有例的吸收式空调机的简略结构的结构图。

以下，参照附图对本发明的实施例进行说明，图1表示冷却相同实施例中室内制冷装置的载热体的吸收式制冷机的简略结构。

在这种吸收式制冷机中，作为基本要素，包括通过燃烧器12的燃烧热加热为低浓度吸收液的溴化锂水溶液的高温再生器10；将由高温再生器10加热了的低浓度溶液分离成水蒸气和中间浓度溶液的高温分离器14；由从高温分离器14输送来的水蒸气对从高温分离器14经高温热交换器17输送来的中间浓度溶液进行再加热的低温再生器20；将由低温再生器20加热了的中间浓度溶液分离成水蒸气和高浓度溶液的低温分离器23；冷却来自低温分离器23的水蒸气使其液化的冷凝器30；通过使来自冷凝器30的水蒸发来冷却冷气机用载热体，同时由从低温分离器23经低温热交换器26输送来的高浓度溶液吸收水蒸气的双层管组件40；冷却双层管组件40和冷凝器30的冷却风扇50；使来自双层管组件40的低浓度溶液在低温热交换器26和高温热交换器17中通过热交换而升温，再送往高温再生器10的溶液泵P1，这些要素之间分别通过配管相连接。以下对各个要素进行更具体地说明。

高温再生器10容纳于外壳11内，具有由加热器12加热的翅片管式热交换器13(以下，记为热交换器)，可有效地对在管内流动的溴化锂水溶液进行加热。在通过循环管K1与高温再生器10相连接的高温分离器14中，设置有检测液面下限的下限浮子开关15a，检测液面上限的上限浮子开关15b和设置在上限浮子开关15b上、检测极限液面的停止浮子开关15c。通过该停止浮子开关的接通，使加热器12的加热自动停止，从而停止运行。而且设置有检测存留在高温分离器14内的中间浓度溶液温度的液温检测器16。

使来自高温分离器14的溶液循环的循环管K2，通过高温热交换器17与低温再生器20的后面叙述的翅片管式热交换器22(以下，记为热交换器)相连接。高温热交换器17为来自流经(附图的)外侧的高温分离器14的高温溶液和由来自流经(附图的)内侧的上述溶液泵P1供给的低温低浓度溶液进行热交换的装置。高温热交换器17和低温热再生器20之间的循环管K2中并列设置有节流孔18和浮子连动阀V1。节流孔18降低通过溶液的压力，将高温分离器14的液面保持在可进行液密封的适当高度。浮子连动阀V1为与高温分离器14内的浮子开关15a，15b连动的电磁阀，当内部的中间浓度溶液的液面达到下限，下限浮子开关15a为断开时关闭，液面达到上限，上限浮子开关15b为接通时打开。

在循环管K2的高温热交换器17的上流侧(以下，溶液流过来的一侧表示为上流侧，溶液流过去的一侧表示为下流侧)，设置有由循环管K2分支而来，与后述的循环管K8合流连接的溢流防止管K3。在溢流防止管K3中设置有开闭管路的溢流阀V2，通过溢流阀V2的开闭可以解除高温分离器14内溶液的溢流状态。

低温再生器20具有容纳于外壳21中的翅片管式热交换器22，外壳21上连接有来自高温分离器14的水蒸气路径的流通管Q1。而且，热交换器22内流动的溴化锂水溶液由从高温分离器14经流通管Q1供给的水蒸气进行加热的同时，水蒸气通过与溴化锂水溶液的热交换而液化，存留于外壳21的底部。在外壳21的底部设置有将外壳21的内部存留的水分输送到冷凝器30底部的流通管Q2，为使低温再生器20和冷凝器30之间产生压差，在流通管Q2中加装有起节流功能的阀V3。

低温分离器23通过循环管K4与热交换器22的下流侧相连接。低温分离器23中也设置有下限浮子开关24a，上限浮子开关24b和停止浮子开关24c，分别用于液面控制。而且，低温分离器23内设置有检测存留的高浓度溶液温度的液温检测器25。在使来自低温分离器23的溶液循环的循环管K5中依次加装有低温热交换器26和开闭管路的电磁阀V4，循环管K5在电磁阀V4的下流侧与循环管K6合流，并与后述的吸收器A相连接。低温热交换器26为来自流经外侧的低温分离器23的高温溶液和来自流经内侧的、由上述溶液泵P1供给的低温低浓度溶液进行热交换的装置。

在循环管K5的低温热交换器26的上流侧，设置有从循环管K5分支而来并与后述的循环管K8合流连接的溢流防止管K7。在溢流防止管K7中设置有开闭管路的溢流阀V5，通过溢流阀V5的开闭可以解除低温分离器23内溶液的溢流。

冷凝器30由数个垂直设置的圆筒管贯穿数片散热片而形成，上端部通过流通管Q3与低温分离器23相连接，通过冷却风扇50的送风对从低温分离器23输送来的水蒸气进行冷却，使其冷凝成水。而且，由低温再生器20液化的水通过连接在底部的上述流通管Q2流入冷凝器30中，与在冷凝器30内冷凝的水合流。在冷凝器30的下部连接有制冷剂罐31，由冷凝器30冷凝的水流入其中暂时存留。制冷剂罐31内设置有检测液面下限的下限浮子开关32a和检测液面上限的上限浮子开关32b。从制冷剂罐31的底端延伸设置有流通管Q4，与后述的蒸发器E相连接。在流通管Q4中加装有制冷剂泵P2，制冷剂泵P2根据制冷剂罐31的液面达到上限，上限浮子开关接通而开始运行，根据液面达到下限，下限浮子开关断开而停止运行，在防止气体混入流通管Q4内的同时进行系统整体的浓度管理。

双层管组件40为垂直设置，包括用于图中未示出的室内制冷机载热体流路的冷水管41和在其外周同轴配置的外管42。冷水管41与从室内制冷机一侧流入载热体的流入管W1整体连接，由在其下端密封的蒸发管部41a在和蒸发管部41a的内部同轴配置的内侧管部41b构成双层管结构。内侧管部41b，其下端在蒸发管部41a的下端附近开口，同时上端以贯通蒸发管部41a的上端且突出的状态液体密封地固定在蒸发管部41a上，前端与向室内制冷机流出载热体的流出管W2整体连接。并且在流入管W1中加装有冷水循环泵Pw，在流出管W2中设置有检测管内循环的载热体温度的水温检测器Tw。

外管42的上下端为密封的，外周面上同轴设置有数个冷却用的散热片42a。而且，上述冷水管41以贯通外管42的上端面、下端配置在距外管42的下端有一定间隔的位置上的状态，液体密封地固定安装在外管42的上端面上。因此，形成双层管组件40，在蒸发管部41a和外管42之间设置有蒸发吸收室43。

在冷水管41的蒸发管部41a中，蒸发吸收室43内的上端附近位置上设置有包住外周面的环状承水盘44，在承水盘44的内周位置上设置有用于沿蒸发管部41a洒水的数个洒水孔(图中未示出)。通过设置在从制冷剂罐31延伸出来的上述流通管Q4的前端的分配器45进行分配的洒水管46贯通外管42的顶面，配置在承水盘44的上部。由这些洒水管46，承水盘44和蒸发管部41a的外周面构成蒸发器E。另外，蒸发管部41a采用在外周部上纵横向地形成有槽的带槽管。因此，水容易浸透于外周面，在降低其落下速度的同时使之易于扩散，有效地使在外周面流动的水蒸发。

而且，在外管42的内周面上，承水盘44的稍下侧，沿内周面设置有环状的承溶液盘47，在承溶液盘47的外周位置上设置有用于沿外管42的内周面喷洒溶液的数个喷洒孔(图中未示出)。通过设置在伸出的上述循环管K6前端的分配器48分配的溶液喷洒管49贯通外管42的顶面地配置在承溶液盘47的上部。由这些溶液喷洒管49，承溶液盘47和外管42的内周面构成吸收器A。在外管42的内周面，由于施加了喷砂除锈等加工而使表面粗糙，溶液容易浸透于内周面，在降低其落下速度的同时使之易于扩散。另外，也可以在内周面上设置钢丝网等板材。在此，虽然图中未示出，但与由上述分配器45分配的洒水管46和由分配器48分配的溶液喷洒管49相对应，并列设置有数个双层管组件40。

从双层管组件40的底壁延伸出有循环管K8，形成将低浓度溶液供给到高温再生器10的溶液循环路，在循环管K8的中途设置有溶液泵P1。在循环管K8的溶液泵P1的上流侧依次合流连接有溢流防止管K7,K3。在循环管K8中隔着溶液泵P1设置有分流管K9，分流管K9中设置有分流阀V，可以调节溶液的流量。而且，在循环管K8中设置有检测溶液温度的液温检测器51，用于稀释操作的控制等。在循环管K8的溶液泵P1的下流侧加装有流量检测器52，根据燃烧器12的点火控制和低浓度溶液的流量对供给到燃烧器12的燃气量进行控制。而且，在低温热交换器26的入口附近设置有开闭管路的电磁阀V6。低温热交换器26的内管和高温热交换器17的内管之间通过循环管K10连接，并且，高温热交换器17的内管通过循环管K11与高温再生器10的热交换器13相连接。

另外，在循环管K8的电磁阀V6的上流侧设置有从循环管K8分支而来，与循环管K6合流的稀释液循环管KD。在稀释液循环管KD中加装有开闭管路的稀释阀VD。通过打开稀释阀VD，稀释液循环管KD经循环管K6将设置有溶液泵P1的循环管K8与直接吸收器A相连接。

接着，对吸收式制冷机的动作进行电气控制的控制装置加以说明。控制装置60由例如CPU,ROM,RAM，定时器，I/O等组成的微型计算机构成，对上述各结构要素内的溴化锂溶液的循环进行控制，和控制双层管组件40中载热体的冷却工作。控制装置60，如图2所示，在输入侧连接有上述下限浮子开关15a，上限浮子开关15b，停止浮子开关15c，液温检测器16，液温检测器25，下限浮子开关32a，上限浮子开关32b，液温检测器51和流量检测器52，同时还连接有检测外气温度的外气温检测器TG，检测水温的水温检测器TW和运行开关SW。而且，在输出侧连接有上述浮子连动阀V1，溢流阀V2,V5，电磁阀V4,V6，稀释阀VD，溶液泵P1，制冷剂泵P2，冷水循环泵PW，燃烧器的燃烧控制装置12A和冷却风扇50。

接着，将上述结构的实施例的运行分成冷却载热体的正常运行和正常运行停止时进行高浓度溶液稀释的稀释操作，分别加以说明。

(1)正常运行

通过接通室内制冷机的运行开关SW，冷水循环泵PW开始向双层管组件40供给载热体，但在冷水温度未到设定温度(例如7℃)的情况下，制冷机不运行。当冷水温度超过设定温度时，电磁阀V4,V6和溢流阀V2打开，并且溶液泵P1开始工作。经流量检测器52确认溶液流动时，燃烧器12开始燃烧，对低浓度溶液进行加热。进而冷却风扇50也开始运行。因此，由高温再生器10加热的低浓度溴化锂溶液中的水分蒸发，由高温分离器14分离成水蒸气和中浓度溶液。而且，溶液通过连接循环管K1,K2，溢流防止管K3，循环管K8,K10和K11的短路径循环，其温度急速上升。

而且，当液温检测器16检测到高温分离器14内的液温超过设定温度(例如70℃)时，溢流阀V2关闭，溢流阀V5打开。因此，高温分离器14的中间浓度溶液由高温热交换器17冷却后，由低温再生部20的热交换器22加热，由低温分离器23分离成水蒸气和高浓度溶液。而且，通过连接循环管K1,K2,K4,K3，溢流防止管K7，循环管K8,K10和K11的短路径，溶液的温度急速上升。在此，由下限、上限浮子开关15a、15b和浮子连动阀V1对高温分离器14的液面进行控制，防止水蒸气和溶液混合。

当液温检测器25检测到低温分离器23内的液温超过设定温度(例如70℃)时，溢流阀V5关闭。因此，低温分离器23的高浓度溶液通过低温热交换器26而冷却，经循环管K5和K6，由分配器48分配，从各溶液喷洒管49的喷洒孔滴落到承溶液盘47，沿外管42的内壁流下。与此同时，在作为载热体的水蒸气被高浓度溶液吸收时所产生的热，有效地被冷却风扇50冷却。

另一方面，来自低温分离器23的流通管Q3的水蒸气由冷凝器30冷凝而液化，经制冷剂罐31，通过制冷剂泵P2供给到蒸发器E的分配器45。由分配器45分配的水从洒水管46滴落到承水盘44，从承水盘44的喷洒孔沿蒸发管部41a的外周面流下。这时，由于蒸发吸收室43内保持低压，使流下的水蒸发，通过其蒸发热冷却蒸发管部41a，使流入蒸发管部41a的载热体被冷却，经过内侧管部41b流回室内冷气机。通过这种载热体进行室内冷气机的制冷运行。而且，蒸发的水被在外管42内壁流下的高浓度溶液吸收，因此将高浓度溶液稀释成低浓度，从外管42底部排出到循环管K8中。通过上述工作的连续进行，有效地对冷水管41中循环的载热体进行冷却，可维持室内冷气机的制冷运行。

在要求能力低于设定的情况下或断开运行开关SW，运行停止，阻断通往燃烧器12的燃气供给路，并且冷却风扇50停止，进而通过控制装置60的控制，减少由溶液泵P1提供的溶液供给量。而且，当低温分离器23的液温下降到设定温度以下时，溶液泵P1停止工作，而且室内冷气机的冷水循环泵PW也停止工作，吸收式制冷机停止运行。

(2)稀释操作

运行停止后，如果由于循环管K8内的溶液温度降低或外气温度降低，有可能产生从路径内的高浓度溶液中结晶出溴化锂，这时就必须进行稀释操作，以防止结晶。在这种情况下，通过控制装置60的控制，首先打开浮子连动阀V1和溢流阀V2、V5，在这一状态下保持一定时间，以排出高温分离器14和低温分离器23内的中间浓度和高浓度溶液。之后，再打开稀释阀VD，关闭电磁阀V4和V6，使溶液泵P1开始运行。因此，通过稀释液循环管KD使循环管K8和K6直接连结，循环管K8内的低浓度溶液不受差压地被送往吸收器A的溶液喷洒管49中，排出循环管K6和吸收器A内的高浓度溶液，可用低浓度溶液充满这一部分。因此，即使温度再降低，也能可靠地防止从高浓度溶液结晶出溴化锂。稀释操作在进行了充分排出中间浓度溶液和高浓度溶液所需的规定时间后，通过停止溶液泵P1的工作，关闭溢流阀V2、V5，关闭浮子连动阀V1，稀释阀VD而结束，返回到制冷机的初期状态。

如上所述，在本实施例的吸收式制冷机中，当运行停止后进行稀释操作时，通过稀释阀VD打开稀释液循环管KD的管路，可以通过循环管K6将溶液泵P1和吸收器A直接连接，通过溶液泵P1的运行，可容易地使低浓度溶液循环，而稀释高浓度溶液。在这种情况下，由于与路径的压力差无关，运行后不必立刻进行稀释操作，可在必要的时候进行稀释操作。因此，再运行开始时，可以使制冷机的运行状态在短时间内恢复到正常运行状态。而且，由于不必考虑压损，也不需增加装置的高度。因此，不会产生制冷机的设置空间增大和由装置的大型化而引起成本的增加。

另外，在溶液喷洒管49的前端形成有喷嘴，且由于具有通过溶液泵P1强制地输送低浓度溶液的结构，可以获得可靠地防止高浓度溶液因表面张力等而不能通过喷嘴而残留下来的效果。而且，正常运行时，由于采用从双层管组件40向高温再生器10输送低浓度溶液的溶液泵P1得到稀释操作时的溶液循环动力的结构，所以不必新设稀释操作专用泵，而可以低成本地进行稀释操作。

另外，在本实施例中，虽然除了高温再生器10和高温分离器14之外还设置有低温再生器20和低温分离器23，但也可以省略低温再生器和低温分离器。而且，在上述实施例所示的制冷机中，并不仅限于此，例如，可以使用检测液面的浮子开关以外的检测器，改变双层管组件的结构和将蒸发器和吸收器分离等，在不脱离本发明主题的范围内进行各种变更。

根据本发明，由于不必在运行停止后立刻进行稀释操作，可在必要的时候进行稀释操作，所以在再运行开始时，可在短时间内恢复到正常运行状态。而且，由于不必考虑压损，所以不必增加装置的高度，也不会产生由于制冷机的大型化而引起设置空间增大和装置成本的增加。另外，在正常运行时，由于采用从吸收部向再生部输送溶液的泵得到稀释操作时的溶液循环动力的结构，所以不必新设专用的泵，可以低成本地进行稀释操作。

Claims (1)

1．一种吸收式制冷机，包括再生部，冷却部，吸收部和泵，该再生部加热制冷剂比率高的吸收液，并从该吸收液中分离出制冷剂比率低的吸收液和制冷剂蒸气，该冷却部通过蒸发上述制冷剂蒸气液化后的制冷剂液，以便冷却载热体，该吸收部喷洒由上述再生部供给的制冷剂比率低的吸收液，以便吸收在上述冷却部蒸发的制冷剂蒸气，该泵将在上述吸收部中，吸收了制冷剂蒸气的、制冷剂比率高的吸收液输送到上述再生部，其特征在于：在这种吸收式制冷机中设置了稀释流路和开闭该稀释流路的开闭方法，该稀释流路直接连接上述泵的下流侧的吸收流路和上述吸收部的吸收液供给路。

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