ITMI990921A1 - Macchina refrigerante ad assorbimento - Google Patents

Description

Descrizione dell'invenzione industriale dal titolo:

Macchina refrigerante ad assorbimento'

STATO DELL'ARTE.

1. Campo dell’invenzione.

La presente invenzione si riferisce ad una macchina refrigerante ad assorbimento, usata come elemento esterno di un condizionatore d'aria ad assorbimento, per raffreddare un mezzo riscaldante utilizzato per un'operazione di raffreddamento di un elemento interno di un condizionatore d’aria.

2. Descrizione della tecnica anteriore.

Una macchina refrigerante ad assorbimento come, ad esempio, quella relativa ad un condizionatore d’aria ad assorbimento descritta nella domanda di brevetto giapponese pubblicata No. 10-26437, era già nota in precedenza. In questa macchina refrigerante ad assorbimento, si usa l’acqua come refrigerante ed il bromuro di litio come mezzo assorbente. Come mostrato in figura 3, questa macchina comprende: un recuperatore ad alta temperatura 110 avente uno scambiatore di calore a tubo alettato 112 per riscaldare, mediante il calore di combustione di un bruciatore 111, una soluzione acquosa di bromuro di litio (detta semplicemente ne! seguito, a seconda della concentrazione del bromuro di litio, una soluzione a bassa concentrazione, a concentrazione intermedia oppure ad alta concentrazione) che è una soluzione assorbente a bassa concentrazione fornita da una pompa della soluzione 150; un recuperatore ad alta temperatura atto a separare il vapore dal liquido 113 (detto nel seguito, semplicemente, un separatore ad alta temperatura) per separare la soluzione a bassa concentrazione riscaldata dal recuperatore ad alta temperatura 110 in vapore acqueo e soluzione a concentrazione intermedia; un recuperatore a bassa temperatura 120 per riscaldare mediante il vapore acqueo risultante dalla separazione effettuata dal separatore ad alta temperatura 113 la soluzione a concentrazione intermedia inviata ad uno scambiatore di calore a tubo alettato 121; un recuperatore a bassa temperatura atto a separare il vapore dal liquido 122 (detto nel seguito, semplicemente, un separatore a bassa temperatura) per separare la soluzione a concentrazione intermedia riscaldata in vapore acqueo e soluzione ad alta concentrazione; un condensatore 130 per raffreddare e far liquefare il vapore acqueo uscente dal separatore a bassa temperatura 122; un evaporatore 141 per far evaporare l’acqua condensata dal condensatore 130 e dal recuperatore a bassa temperatura 120; ed un assorbitore 142 per assorbire il vapore acqueo dall’evaporatore 141 mediante la soluzione ad alta concentrazione.

L’evaporatore 141 e l'assorbitore 142 sono integrati in una camera di evaporazione ed assorbimento 143, formata tra un tubo dell’acqua fredda 160 ed un tubo esterno 140. Il tubo dell'acqua fredda 160 ha una struttura a doppio tubo comprendente il tubo esterno 140 disposto all’esterno del tubo dell’acqua fredda 160 (cui è coassiale) che proviene da una macchina di raffreddamento interna (non mostrata). Un circuito della soluzione K che collega l'assorbitore 142 al recuperatore ad alta temperatura 110 comprende la pompa della soluzione 150 precedentemente descritta per far circolare la soluzione a bassa concentrazione e fornirla al recuperatore ad alta temperatura 110; uno scambiatore di calore a bassa temperatura 151 per scambiare calore con la soluzione ad alta concentrazione inviata dal separatore a bassa temperatura 122; ed uno scambiatore di calore ad alta temperatura 152 per scambiare calore con la soluzione a concentrazione intermedia inviata dal separatore ad alta temperatura 113. Inoltre, il circuito della soluzione che collega lo scambiatore di calore ad alta temperatura 152 al recuperatore a bassa temperatura 120 comprende una valvola di riduzione della pressione 114.

Si descriverà ora l’operazione di raffreddamento di questo condizionatore d’aria ad assorbimento. La pompa della soluzione 150 incomincia a funzionare. A causa dell'accensione del bruciatore 111, la soluzione a bassa concentrazione che fluisce attraverso lo scambiatore di calore a tubo aiettato del recuperatore ad alta temperatura 110 viene riscaldata e viene così generato il vapore acqueo. La soluzione a bassa concentrazione riscaldata viene allora separata dal separatore ad alta temperatura 113 in vapore acqueo e soluzione a concentrazione intermedia. La temperatura della soluzione a concentrazione intermedia viene ridotta dallo scambiatore di calore ad alta temperatura 152. Allora, la soluzione a concentrazione intermedia viene inviata al recuperatore a bassa temperatura 120. Quando la soluzione a concentrazione intermedia fluisce attraverso lo scambiatore di calore a tubo alettato, viene nuovamente riscaldata dal vapore acqueo proveniente dal separatore ad alta temperatura 113. Il separatore a bassa temperatura 122 separa la soluzione a concentrazione intermedia in vapore acqueo e soluzione ad alta concentrazione. La temperatura della soluzione ad alta concentrazione viene ridotta dallo scambiatore di calore ad bassa temperatura 151. Allora, la soluzione ad alta concentrazione viene fatta cadere sulla superficie interna del tubo esterno 140. Allo stesso tempo, il vapore acqueo viene raffreddato e fatto condensare dal condensatore 130 e viene fatto cadere sulla superficie esterna del tubo dell’acqua fredda 160 della camera di evaporazione ed assorbimento 143. L’acqua caduta viene fatta evaporare da un bassa pressione nella camera di evaporazione ed assorbimento 143. Il calore corrispondente al calore di evaporazione viene rimosso dall’acqua che fluisce nel tubo dell’acqua fredda 160 e l’acqua viene così raffreddata. In questo modo l’acqua fredda che circola nel tubo dell’acqua fredda 160 viene portata ad un elemento interno. Si è così effettuata l’operazione di raffreddamento. La soluzione ad alta concentrazione assorbe il vapore acqueo fatto evaporare e diventa così una soluzione a bassa concentrazione. La pompa della soluzione 150 fa passare la soluzione a bassa concentrazione attraverso lo scambiatore di calore a bassa temperatura 151 e lo scambiatore di calore ad alta temperatura 152 e così la sua temperatura si alza. La soluzione a bassa concentrazione viene allora inviata al recuperatore ad alta temperatura 110.

Nella suddetta macchina refrigerante ad assorbimento, dopo l’arresto del funzionamento la soluzione ad alta concentrazione rimane (più in particolare) tra il separatore a bassa temperatura 122 e l’estremità lontana dell’assorbitore 142. Il bromuro di litio viene fatto cristallizzare perciò da una caduta della temperatura dell’aria esterna o della temperatura della soluzione. Di conseguenza, l’interno della macchina può essere intasato dal bromuro di litio cristallizzato. Per prevenire tale cristallizzazione del bromuro di litio si richiede un’operazione di diluizione per far circolare la soluzione a bassa concentrazione in un percorso chiuso in cui circola la soluzione acquosa di bromuro di litio. La circolazione della soluzione a bassa concentrazione richiede una differenza di pressione all’interno del percorso chiuso. Preferibilmente l’operazione di diluizione viene effettuata perciò subito dopo l’arresto del funzionamento. Tuttavia, effettuare l’operazione di diluizione subito dopo il funzionamento causa un problema: quando il funzionamento riprende, si richiede un tempo lungo per recuperare una condizione operativa stabile quando, nel percorso chiuso, la soluzione è disposta secondo un profilo di concentrazione prefissato e si crea una differenza di pressione predeterminata.

D’altra parte, la soluzione a bassa concentrazione può essere fatta circolare dal suo stesso peso in modo da effettuare l’operazione di diluizione. Tuttavia, in questo caso la macchina refrigerante ad assorbimento è realizzata più alta per superare in tal modo una caduta di pressione dovuta ad un restringimento o simili nel percorso chiuso.

D’altra parte, la soluzione acquosa di bromuro di litio fluisce in un passaggio di gas. Di conseguenza, la macchina refrigerante potrebbe non funzionare quando è fredda. E’ perciò necessario aumentare le dimensioni dell’intera macchina refrigerante facendola più alta. Tuttavia ciò comporta problemi nell'installazione a causa dell’aumento dello spazio in cui la macchina refrigerante è installata. Anche il prezzo aumenta a causa dell’aumento delle dimensioni della macchina refrigerante.

La presente invenzione ha lo scopo di risolvere i suddetti problemi. Uno scopo della presente invenzione è fornire una macchine refrigerante ad assorbimento che può effettuare (quando necessario) l’operazione di diluire una soluzione assorbente dopo l'arresto del funzionamento, che può far ripartire facilmente il funzionamento e che non comporta un aumento delle dimensioni dell'apparecchiatura.

SOMMARIO DELL’INVENZIONE.

Per conseguire il suddetto scopo, l’invenzione secondo la rivendicazione 1 è caratterizzata da una macchina refrigerante ad assorbimento che comprende: una sezione di recupero per riscaldare una soluzione assorbente avente un alto contenuto di refrigerante e separarla in una soluzione assorbente avente un contenuto di refrigerante minore di quello della suddetta soluzione assorbente ed in un vapore refrigerante; una sezione di raffreddamento per raffreddare un mezzo riscaldante facendo evaporare una soluzione refrigerante ottenuta facendo liquefare il vapore refrigerante; una sezione di assorbimento per spruzzare la soluzione di assorbimento a basso contenuto di refrigerante fornita dalla sezione di recupero e per assorbire il vapore refrigerante fatto evaporare dalla sezione di raffreddamento; ed una pompa per inviare dalla sezione di assorbimento alla sezione di recupero la soluzione assorbente ad alto contenuto di refrigerante che risulta daH’assorbimento del vapore refrigerante, dove la macchina include: un percorso chiuso di diluizione per fornire, in un punto a valle della pompa, un collegamento diretto tra un percorso chiuso della soluzione assorbente ed un circuito per fornire la soluzione assorbente alla sezione di assorbimento; e mezzi di apertura/chiusura per aprire/chiudere il percorso chiuso di diluizione. L’invenzione di rivendicazione 1 è realizzata come descritto in precedenza. Così, per l’operazione di diluizione dopo il funzionamento, il percorso chiuso di diluizione viene aperto dai mezzi di apertura/chiusura, tramite i quali il percorso chiuso della soluzione assorbente può essere connesso direttamente, in un punto a valle della pompa, al circuito per fornire la soluzione assorbente alla sezione di assorbimento. Il funzionamento della pompa consente di far circolare la soluzione a bassa concentrazione e consente perciò alla soluzione ad alta concentrazione di essere facilmente diluita a bassa concentrazione. Poiché questo fatto non ha nulla a che fare con la differenza di pressione nel circuito, non è necessaria un’operazione di diluizione immediatamente dopo l’arresto del funzionamento. Quando necessario, si può effettuare l'operazione di diluizione. Poiché non è inoltre necessario tenere conto della caduta di pressione, non è necessario aumentare l’altezza della macchina refrigerante.

BREVE DESCRIZIONE DELLE FIGURE

La figura 1 mostra schematicamente la struttura di una macchina refrigerante ad assorbimento secondo una forma di realizzazione della presente invenzione;

La figura 2 è uno schema a blocchi che mostra schematicamente la struttura di un'unità di controllo per controllare un funzionamento elettrico della macchina refrigerante ad assorbimento,

La figura 3 mostra schematicamente la struttura di un condizionatore d'aria ad assorbimento appartenente alla tecnica nota.

DESCRIZIONE DETTAGLIATA DELLA FORMA DI REALIZZAZIONE PREFERITA

Una forma di realizzazione della presente invenzione sarà descritta qui di seguito con riferimento alle figure allegate. La figura 1 mostra schematicamente la struttura di una macchina refrigerante ad assorbimento secondo tale forma di realizzazione per raffreddare un mezzo riscaldante in un apparato di raffreddamento interno.

Questa macchina refrigerante ad assorbimento comprende come elementi base: un recuperatore ad alta temperatura 10 per riscaldare, mediante il calore di combustione di un bruciatore 12, una soluzione assorbente a bassa concentrazione (una soluzione acquosa di bromuro di litio); un separatore ad alta temperatura 14 per separare la soluzione a bassa concentrazione riscaldata dal recuperatore ad alta temperatura 10 in vapore acqueo e soluzione a concentrazione intermedia; un recuperatore a bassa temperatura 20 per riscaldare nuovamente, mediante il vapore acqueo inviato dal separatore ad alta temperatura 14, la soluzione a concentrazione intermedia inviata dal separatore ad alta temperatura 14 attraverso uno scambiatore di calore ad alta temperatura 17; un separatore a bassa temperatura 23 per separare in vapore acqueo e soluzione ad alta concentrazione la soluzione a concentrazione intermedia riscaldata dal recuperatore a bassa temperatura 20; un condensatore 30 per raffreddare e far liquefare il vapore acqueo inviato dal separatore a bassa temperatura 23; un’unità a doppio tubo 40 per raffreddare il mezzo riscaldante che condiziona l'aria facendo evaporare l'acqua inviata dal condensatore 30 e per assorbire il vapore acqueo mediante la soluzione ad alta concentrazione inviata dal separatore a bassa temperatura 23 attraverso uno scambiatore di calore a bassa temperatura 26; un ventilatore di raffreddamento 50 per raffreddare l’unità a doppio tubo 40 ed il condensatore 30; ed una pompa della soluzione P1 per inviare, dall’unità a doppio tubo 40 al recuperatore ad alta temperatura 10, la soluzione a bassa concentrazione la cui temperatura è alzata dallo scambio di calore nello scambiatore di calore a bassa temperatura 26 e nello scambiatore di calore ad alta temperatura 17. Questi elementi sono collegati tra loro mediante tubi. Gli elementi saranno descritti più in dettaglio nel seguito. Il recuperatore ad alta temperatura 10 è contenuto in un involucro 11. Il recuperatore ad alta temperatura 10 ha uno scambiatore di calore a tubo alettato 13 (detto nel seguito “uno scambiatore di calore”) riscaldato dal bruciatore 12 in modo che la soluzione acquosa di bromuro di litio che fluisce attraverso il tubo possa essere riscaldata efficacemente, li separatore ad alta temperatura 14 è collegato al recuperatore ad alta temperatura 10 tramite un tubo di circolazione K1. Il separatore ad alta temperatura 14 comprende un interruttore a galleggiante del limite inferiore 15a per rilevare il limite inferiore del livello del liquido; un interruttore a galleggiante del limite superiore 15b per rilevare il limite superiore del livello del liquido ed un interruttore a galleggiante di arresto 15c, posto sopra l'interruttore a galleggiante del limite superiore 15b, per rilevare un livello critico. Quando l’interruttore a galleggiante di arresto 15c è chiuso, il riscaldamento da parte del bruciatore 12 viene arrestato automaticamente ed il funzionamento viene perciò arrestato. Nel separatore ad alta temperatura 14 è inserito un sensore della temperatura del liquido 16 per rilevare la temperatura della soluzione a concentrazione intermedia immagazzinata.

Un tubo di circolazione K2 per far circolare la soluzione dal separatore ad alta temperatura 14 è collegato (tramite lo scambiatore di calore ad alta temperatura 17) ad una scambiatore di calore a tubo alettato 22 descritto in seguito (detto nel seguito: “lo scambiatore di calore") appartenente al recuperatore a bassa temperatura 20. Lo scambiatore di calore ad alta temperatura 17 viene usato per scambiare calore tra la soluzione ad alta temperatura uscente dal separatore ad alta temperatura 14 (che, in figura, fluisce all’esterno) e la soluzione a bassa temperatura e bassa concentrazione, fornita dalla suddetta pompa della soluzione P1, che (in figura) fluisce all’interno. Il tubo di circolazione K2 tra lo scambiatore di calore ad alta temperatura 17 ed il recuperatore a bassa temperatura 20 comprende, in parallelo tra loro, un foro 18 ed una valvola di asservimento a galleggiante V1. Il foro 18 viene utilizzato per ridurre la pressione della soluzione che lo attraversa, mantenendo perciò il livello del liquido nel separatore ad alta temperatura 14 ad un’altezza adeguata perché si possa formare un sigillo liquido. La valvola di asservimento a galleggiante V1 è una valvola a solenoide asservita agli interruttori a galleggiante 15a e 15b del separatore ad alta temperatura 14. La valvola di asservimento a galleggiante V1 è chiusa quando il livello del liquido della soluzione a concentrazione intermedia nel separatore ad alta temperatura 14 raggiunge il limite inferiore e quindi l’interruttore a galleggiante del limite inferiore 15a è aperto. La valvola di asservimento a galleggiante V1 è aperta quando il livello del liquido raggiunge il limite superiore e quindi l’interruttore a galleggiante del limite superiore 15b è chiuso.

Nel lato a monte dello scambiatore di calore ad alta temperatura 17 (nel seguito il lato da cui defluisce la soluzione è detto lato a monte ed il lato verso cui affluisce la soluzione è detto lato a valle) il tubo di circolazione K2 comprende un tubo per impedire il "troppo pieno" K3 che si dirama dal tubo di circolazione K2 e che si unisce ad un tubo di circolazione K8 descritto in seguito. Il tubo per prevenire il “troppo pieno” K3 comprende una valvola di “troppo pieno" V2 per aprire e chiudere il tubo. L’apertura della valvola di “troppo pieno” permette di eliminare lo situazione di “troppo pieno” della soluzione nel separatore ad alta temperatura 14. Il recuperatore a bassa temperatura 20 ha lo scambiatore di calore a tubo alettato 22 contenuto in un involucro 21. All’involucro 21 è collegato un collegamento per il vapore acqueo dal separatore ad alta temperatura 14, ossia un tubo di deflusso Q1. La soluzione acquosa di bromuro di litio che attraversa lo scambiatore di calore 22 viene riscaldata dal vapore acqueo fornito dal separatore ad alta temperatura 14 tramite il tubo di deflusso Q1 Inoltre, il vapore acqueo viene fatto liquefare dallo scambio di calore con la soluzione acquosa di bromuro di litio. L’acqua che ne deriva viene allora raccolta nella zona inferiore dell’involucro 21, dove è presente un tubo di deflusso Q2 per inviare l’acqua raccolta nell’involucro 21 alla zona inferiore del condensatore 30. Sul tubo di deflusso Q2 è montata una valvola V3 avente funzione di foro per creare una differenza di pressione tra il recuperatore a bassa temperatura 20 ed il condensatore 30.

Il separatore a bassa temperatura 23 è collegato al lato a valle dello scambiatore di calore 22 tramite un tubo di circolazione K4. Il separatore a bassa temperatura 23 comprende inoltre un interruttore a galleggiante del limite inferiore 24a, un interruttore a galleggiante del limite superiore 24b ed un interruttore a galleggiante di arresto 24c. Gli interruttori vengono usati per controllare il livello del liquido. Nel separatore ad bassa temperatura 23 è inserito un sensore della temperatura del liquido 25 per rilevare la temperatura della soluzione ad alta concentrazione immagazzinata. Lo scambiatore di calore a bassa temperatura 26 ed una valvola a solenoide V4 per aprire e chiudere la tubazione sono montati in serie sui tubo di circolazione K5 per far circolare la soluzione dal separatore a bassa temperatura 23. Il tubo di circolazione K5 è collegato ad un tubo di circolazione K6 nel lato a valle della valvola a solenoide V4. Il tubo di circolazione K5 è collegato ad un assorbitore A che sarà descritto in seguito. Lo scambiatore di calore a bassa temperatura 26 viene usato per scambiare calore tra la soluzione ad alta temperatura uscente dal separatore a bassa temperatura 23 (che fluisce all’esterno) e la soluzione a bassa temperatura e bassa concentrazione, fornita dalla suddetta pompa della soluzione P1 , che fluisce all’interno. Nel lato a monte dello scambiatore di calore a bassa temperatura 26 il tubo di circolazione K5 comprende un tubo per impedire il "troppo pieno” K7 che si dirama dal tubo di circolazione K5 e si unisce al tubo di circolazione K8 descritto in seguito. Il tubo per prevenire il "troppo pieno" K7 comprende una valvola di “troppo pieno” V5 per aprire e chiudere la tubazione. L’apertura della valvola di “troppo pieno” V5 permette di eliminare la situazione di “troppo pieno” della soluzione nel separatore a bassa temperatura 23.

Il condensatore 30 comprende una pluralità di tubi cilindrici disposti verticalmente che attraversano una pluralità di alette. L'estremità superiore del condensatore 30 è collegata al separatore a bassa temperatura 23 tramite un tubo di deflusso Q3. Il condensatore 30 condensa in acqua il vapore acqueo raffreddando il vapore acqueo fornito dal separatore a bassa temperatura 23 mediante aria proveniente dal ventilatore di raffreddamento 50. L’acqua liquefatta dal recuperatore a bassa temperatura 20 fluisce nel condensatore 30 attraverso il suddetto tubo di deflusso Q2 collegato alla zona inferiore del condensatore 30. Questa acqua viene così aggiunta all'acqua condensata nel condensatore 30. Un serbatoio del refrigerante 31 è collegato alla zona inferiore del condensatore 30. L'acqua condensata nel condensatore 30 fluisce nel serbatoio del refrigerante 31 e vi viene immagazzinata temporaneamente. Il serbatoio del refrigerante 31 comprende un interrutore a galleggiante del limite inferiore 32a per rilevare il limite inferiore del livello del liquido ed un interrutore a galleggiante del limite superiore 32b per rilevare il limite superiore del livello del liquido. Un tubo di deflusso Q4 si estende dall’estremità inferiore del serbatoio del refrigerante 31, che è collegato ad un evaporatore E descritto in seguito tramite il tubo di deflusso Q4 su cui è montata una pompa del refrigerante P2. Quando il livello del liquido nel serbatoio del refrigerante 31 raggiunge il livello superiore, l'interruttore a galleggiante del limite superiore 32b si chiude e la pompa del refrigerante P2 entra perciò in funzione. Quando il livello del liquido raggiunge il livello inferiore l'interruttore a galleggiante del limite inferiore 32a si apre e la pompa del refrigerante P2 cessa perciò di funzionare. La pompa del refrigerante P2 impedisce ad un gas di miscelarsi nel tubo di deflusso Q4. Inoltre, la pompa del refrigerante P2 controlla la concentrazione in tutto il sistema.

L’unità a doppio tubo 40 comprende un tubo dell’acqua fredda 41 che è un percorso chiuso per il mezzo riscaldante da usare in una macchina refrigerante interna (non mostrata) ed un tubo esterno 42 disposto coassiale alla superficie esterna del tubo dell’acqua fredda 41. L’unità a doppio tubo 40 è montata in posizione verticale. Il tubo dell’acqua fredda 41 è rigidamente collegato ad un tubo d’ingresso W1 in cui fluisce dalla macchina refrigerante interna il mezzo riscaldante. Il tubo dell'acqua fredda 41 ha una strutura a doppio tubo comprendente un tratto di tubo di evaporazione 41 a la cui estremità inferiore è sigillata ed un tratto di tubo interno 41 b che è posto all’interno del tratto di tubo di evaporazione 41 a, cui è coassiale. L'estremità inferiore del tratto di tubo interno 41 b è aperta vicino all’estremità inferiore del tratto di tubo di evaporazione 41 a. L’estremità superiore del tratto di tubo interno 41 b sporge dall'estremità superiore del tratto di tubo di evaporazione 41 a. In questa situazione, il tratto di tubo interno 41 b è fissato a tenuta di liquido al tratto di tubo di evaporazione 41 a. L’estremità lontana del tratto di tubo interno 41 b è rigidamente collegata ad un tubo di uscita W2 da cui il mezzo riscaldante fluisce verso la macchina refrigerante interna. Sul tubo d’ingresso W1 è montata una pompa di circolazione dell'acqua fredda PW. Nel tubo di uscita W2 è disposto un sensore della temperatura dell’acqua TW per rilevare la temperatura del mezzo riscaldante che circola nel tubo.

Le estremità superiore ed inferiore del tubo esterno 42 sono sigillate. Molte alette di raffreddamento 42a sono montate coassialmente sulla superfìcie esterna del tubo esterno 42. Il suddetto tubo dell'acqua fredda 41 attraversa l’estremità superiore del tubo esterno 42 e la sua estremità inferiore è posta ad una distanza prefissata rispetto all'estremità inferiore del tubo esterno 42. In questa situazione, il tubo dell’acqua fredda 41 è fissato a tenuta di liquido all'estremità superiore del tubo esterno 42. L’unità a doppio tubo 40 è costituita in modo da realizzare una camera di evaporazione ed assorbimento 43 tra il tratto di tubo di evaporazione 41 a ed il tubo esterno 42.

Il tratto di tubo di evaporazione 41 a del tubo dell’acqua fredda 41 comprende un piattello circolare dell'acqua 44 che circonda la superficie esterna del tratto di tubo di evaporazione 41 a vicino all'estremità superiore della camera di evaporazione ed assorbimento 43. Sulla periferìa interna del piattello dell'acqua 44 è disposta una pluralità di ugelli spruzzatori (non mostrati) per spruzzare l’acqua lungo il tratto di tubo di evaporazione 41 a. Sopra il piattello dell’acqua 44 c’è un tubo 46 per spruzzare l’acqua distribuita tramite un distributore 45 disposto in corrispondenza dell'estremità lontana del suddetto tubo di deflusso Q4 uscente dal serbatoio del refrigerante 31. Il tubo 46 per spruzzare l’acqua attraversa l’estremità superiore del tubo esterno 42. L'evaporatore E comprende il tubo 46 per spruzzare l’acqua, il piattello dell’acqua 44 e la superfìcie esterna del tratto del tubo di evaporazione 41 a. Come tratto di tubo di evaporazione 41 a si usa un tubo scanalato la cui superficie esterna è scanalata trasversalmente. Questo facilita la penetrazione dell’acqua nella superficie esterna in modo da rallentare la velocità di caduta dell'acqua e da facilitare la diffusione dell'acqua. In tal modo, l’acqua che fluisce lungo la superficie esterna viene fatta evaporare in modo efficiente.

Sulla superficie interna del tubo esterno 42, subito sotto il piattello dell’acqua 44, è disposto un piattello circolare della soluzione 47. Sulla periferìa esterna del piattello della soluzione 47 è disposta una pluralità di ugelli spruzzatori (non mostrati) per spruzzare la soluzione lungo la superficie interna del tubo esterno 42. Sopra il piattello della soluzione 47 c'è un tubo 49 per spruzzare la soluzione distribuita tramite un distributore 48 disposto in corrispondenza dell’estremità lontana del suddetto tubo di circolazione K6. Il tubo 49 per spruzzare la soluzione attraversa l’estremità superiore del tubo esterno 42. L’assorbitore A comprende il tubo 49 per spruzzare la soluzione, il piattello della soluzione 47 e la superficie interna del tubo esterno 42, che viene inoltre resa ruvida mediante sabbiatura o simili. Questo facilita la penetrazione della soluzione nella superficie interna in modo da rallentare la velocità di caduta e facilitare la diffusione della soluzione. Un materiale piatto, come ad esempio una rete metallica, può essere disposto sulla superficie interna. Una pluralità di unità a doppio tubo 40, non mostrate, sono disposte in parallelo in accordo con il tubo 46 per spruzzare l'acqua distribuita dal distributore 45 e con il tubo 49 per spruzzare la soluzione distribuita dal distributore 48.

Il tubo di circolazione K8 che determina un circuito della soluzione per fornire la soluzione a bassa concentrazione al recuperatore ad alta temperatura 10 si estende dalla parete di fondo dell’unità a doppio tubo 40. La pompa della soluzione P1 è disposta al centro del tubo di circolazione K8. I suddetti tubi per impedire il "troppo pieno” K7 e K3 sono collegati in serie al lato a monte della pompa della soluzione P1 del tubo di circolazione K8, che comprende un tubo di by-pass K9 che consente di "by-passare” la pompa della soluzione P1. Il tubo di by-pass K9 comprende una valvola di by-pass V per poter regolare la portata della soluzione. Il tubo K8 comprende un sensore della temperatura del liquido 51 per rilevare la temperatura della soluzione. Il sensore della temperatura del liquido 51 è usato per controllare un’operazione di diluizione, eccetera. Un sensore di portata 52 è montato sul lato a valle della pompa della soluzione P1 del tubo di circolazione K8 ed è usato per controllare l’accensione del bruciatore 12 e per controllare, mediante la portata della soluzione a bassa concentrazione, l'afflusso del gas inviato al bruciatore 12 o simili. Inoltre, una valvola a solenoide V6 per aprire e chiudere il tubo è posta vicino ad una porta d’ingresso dello scambiatore di calore a bassa temperatura 26. E’ previsto un collegamento tramite un tubo di circolazione K10 tra il tubo interno dello scambiatore di calore a bassa temperatura 26 ed il tubo interno dello scambiatore di calore ad alta temperatura 17. Il tubo interno dello scambiatore di calore ad alta temperatura 17 è collegato allo scambiatore di calore 13 del recuperatore ad alta temperatura 10 mediante un tubo di circolazione K11.

Sul lato subito a monte della valvola a solenoide V6 del tubo di circolazione K8 è disposto un tubo per la circolazione della soluzione diluita KD che si diparte dal tubo di circolazione K8 e si collega al tubo di circolazione K6. Sul tubo per la circolazione della soluzione diluita KD sono montati mezzi di apertura/chiusura per aprire e chiudere il tubo, costituiti da una valvola di diluizione VD. Quando la valvola di diluizione VD è aperta, il tubo per la circolazione della soluzione diluita KD può collegare direttamente il tubo di circolazione K8 comprendente la pompa della soluzione P1 all'assorbitore A tramite il tubo di circolazione K6. Sarà ora descritta un’unità di controllo per controllare elettricamente il funzionamento della macchina refrigerante ad assorbimento. Un’unità di controllo 60 comprende un microprocessore comprendente, ad esempio, un’unità logica (CPU), memorie ROM e RAM, un temporizzatore, unità d'ingresso/uscita e simili. L’unità di controllo 60 controlla la circolazione della soluzione di bromuro di litio negli elementi descritti in precedenza in modo da controllare il funzionamento per raffreddare il mezzo riscaldante nell'unità a doppio tubo 40. Come mostrato in figura 2 l'interruttore a galleggiante del limite inferiore 15a* l'interruttore a galleggiante del limite superiore 15b, l'interruttore a galleggiante di arresto 15c, il sensore della temperatura del liquido 16, il sensore della temperatura del liquido 25, l'interruttore a galleggiante del limite inferiore 32a, l’interruttore a galleggiante del limite superiore 32b, il sensore della temperatura del liquido 51 ed il sensore della portata del liquido 52 sono collegati ad un ingresso dell'unità di controllo 60. Un sensore della temperatura deH’aria esterna TG per rilevare la temperatura dell’aria esterna, il sensore della temperatura dell’acqua TW per rilevare la temperatura dell’acqua ed un interruttore di funzionamento SW sono inoltre collegati all’ingresso dell’unità di controllo 60. La valvola di asservimento a galleggiante V1, le valvole di “troppo pieno’’ V2 e V5, le valvole a solenoide V4 e V6, la valvola di diluizione VD, la pompa della soluzione P1, la pompa del refrigerante P2, la pompa di circolazione dell’acqua fredda PW, un’unità di controllo 12A della combustione del bruciatore ed il ventilatore di raffreddamento 50 sono collegati ad un’uscita dell’unità di controllo 60.

Il funzionamento della forma di realizzazione realizzata come descritto in precedenza è distinto in un funzionamento normale per raffreddare il mezzo riscaldante ed in un’operazione di diluizione per diluire la soluzione ad alta concentrazione durante l’arresto del funzionamento normale. Queste operazioni saranno descritte qui di seguito.

(1) Funzionamento normale.

L’interruttore di funzionamento SW della macchina refrigerante interna è chiuso e perciò la pompa di circolazione dell’acqua fredda PW si awia inviando il mezzo riscaldante all’unità a doppio tubò 40. Quando la temperatura dell’acqua fredda non supera una prima temperatura prefissata (ad esempio: 7°C), la macchina refrigerante non viene fatta funzionare. Quando la temperatura dell’acqua fredda raggiunge (o supera) la prima temperatura prefissata, le valvole a solenoide V4, V6 e la valvola di “troppo pieno" V2 vengono aperte e la pompa della soluzione P1 incomincia a funzionare. Quando il sensore della portata 52 rileva il flusso della soluzione, il bruciatore 12 incomincia a bruciare e così la soluzione a bassa concentrazione viene riscaldata. In tal modo, l’acqua viene fatta evaporare dalla soluzione di bromuro di litio a bassa concentrazione riscaldata dal recuperatore ad alta temperatura 10. Questa soluzione viene separata in vapore d’acqua e soluzione a concentrazione intermedia dal separatore ad alta temperatura 14. Allora, la soluzione circola attraverso il percorso breve che collega i tubi di circolazione K1 e K2, il tubo per impedire il "troppo pieno" K3 ed i tubi di circolazione K8, K10 e K11, per mezzo del quale la temperatura della soluzione viene aumentata rapidamente.

Allora, quando il sensore della temperatura del liquido 16 rileva che la temperatura del liquido nel separatore ad alta temperatura 14 raggiunge (o supera) un secondo valore prefissato (ad esempio 70°C), viene chiusa la valvola di "troppo pieno” V2 e viene aperta la valvola di "troppo pieno" V5. Così, la soluzione a concentrazione intermedia nel separatore ad alta temperatura 14 è raffreddata dallo scambiatore di calore ad alta temperatura 17. Dopo di che, questa soluzione viene riscaldata dallo scambiatore di calore 22 del recuperatore a bassa temperatura 20 così da essere separata in vapore d’acqua e soluzione ad alta concentrazione dal separatore a bassa temperatura 23. Allora, la soluzione passa attraverso il percorso breve che collega i tubi di circolazione K1, K2, K4 e K5, il tubo per impedire il ‘troppo pieno" K7 ed i tubi di circolazione K8, K10 e K11 , in cui la temperatura della soluzione aumenta rapidamente. Il livello del liquido nel separatore a temperatura elevata 14 è controllato dagli interruttori a galleggiante del limite inferiore e del limite superiore (15a, 15b) e dalla valvola di asservimento a galleggiante V1, impedendo al vapore acqueo ed alla soluzione di mescolarsi.

Quando il sensore della temperatura del liquido 25 rileva che la seconda temperatura del liquido nel separatore a bassa temperatura 23 raggiunge o supera il secondo valore prefissato (ad esempio 70°C), viene chiusa la valvola di “troppo pieno” V5. La soluzione ad alta concentrazione nel separatore a bassa temperatura 23 passa perciò attraverso lo scambiatore di calore a bassa temperatura 26 e così viene raffreddata. La soluzione viene distribuita dal distributore 48 dell'assorbitore A tramite i tubi di circolazione K5 e K6. La soluzione viene fatta cadere nel piattello della soluzione 47 dai fori di spruzzo del tubo di spruzzo della soluzione 49. La soluzione fluisce verso il basso lungo la parete interna del tubo esterno 42. Cosi, il calore che viene generato quando il mezzo riscaldante, ossia il vapore acqueo, viene assorbito nella soluzione ad alta concentrazione viene asportato in modo efficace dal ventilatore di raffreddamento 50.

D’altro canto, il vapore d'acqua proveniente dal tubo di deflusso Q3 del separatore a bassa temperatura 23 viene condensato e raffreddato dal condensatore 30. L’acqua che ne risulta passa attraverso il serbatoio del refrigerante 31 e viene inviata al distributore 45 dell'evaporatore E dalla pompa del refrigerante P2. L'acqua distribuita dal distributore 45 viene fatta cadere nel piattello dell’acqua 44 dal tubo di spruzzo dell’acqua 46. L’acqua fluisce verso il basso lungo la superfìcie esterna della zona del tubo di evaporazione 41 a dai fori di spruzzo del piattello dell’acqua 44. Nello stesso tempo, una bassa pressione viene mantenuta nella camera di evaporazione ed assorbimento 43. Di conseguenza, l’acqua che fluisce viene fatta evaporare. La zona del tubo di evaporazione 41 a è raffreddata dal calore di evaporazione. Il mezzo riscaldante che fluisce nella zona del tubo di evaporazione 41 a viene raffreddato e viene fatto rifluire alla macchina refrigerante interna tramite la zona di tubo interno 41 b. Questo mezzo riscaldante consente il funzionamento refrigerante della macchina refrigerante interna. Così, l’acqua evaporata viene assorbita nella soluzione ad alta concentrazione che fluisce verso il basso lungo la parete interna del tubo esterno 42. In tal modo, la soluzione ad alta concentrazione viene diluita a soluzione a bassa concentrazione. La soluzione viene scaricata dalla parte inferiore del tubo uscente 42 nel tubo di circolazione K8. Il suddetto funzionamento viene effettuato continuamente, cosicché il mezzo riscaldante che circola attraverso il tubo dell’acqua fredda 41 viene raffreddato efficacemente e cosi il funzionamento refrigerante della macchina refrigerante interna può essere mantenuto.

Il funzionamento viene arrestata quando una capacità richiesta è inferiore alla capacità prefissata oppure aprendo l’interruttore di funzionamento SW. Il collegamento per portare il gas al bruciatore 12 viene chiuso ed il ventilatore di raffreddamento 50 viene arrestato. Inoltre, la quantità di soluzione mandata dalla pompa della soluzione P1 viene ridotta sotto il controllo dell’unità di controllo 60. Quando la temperatura del liquido nel separatore a bassa temperatura 23 raggiunge (o scende sotto) la prima temperatura prefissata, la pompa della soluzione P1 viene fermata. Anche la pompa di circolazione dell’acqua fredda PW della macchina di raffreddamento interna viene fermata. Di conseguenza, viene arrestato il funzionamento della macchina refrigerante ad assorbimento.

(2) Operazione di diluizione.

Dopo l'arresto del funzionamento, quando diminuisce la temperatura della soluzione nel tubo di circolazione K8 oppure quella dell 'aria esterna, il bromuro di litio potrebbe cristallizzare dalla soluzione ad alta concentrazione presente nel circuito. In questo momento è necessario prevenire la cristallizzazione mediante l’operazione di diluizione. In questo caso, la valvola di asservimento a galleggiante V1 e le valvole di “troppo pieno” V2 e V5 vengono per prima cosa aperte sotto il controllo dell’unità di controllo 60. La macchina viene lasciata come si trova per un tempo prefissato. Le soluzioni a concentrazione intermedia e ad alta concentrazione vengono scaricate dal separatore ad alta temperatura 14 e dal separatore a bassa temperatura 23. Allora viene aperta la valvola di diluizione VD, vengono chiuse le valvole a solenoide V4 e V6 e si avvia la pompa della soluzione P1. Così i tubi di circolazione K8 e K6 sono accoppiati direttamente tra loro tramite il tubo per la circolazione della soluzione diluita KD. La_soluzione a bassa concentrazione nel tubo di circolazione K8 è mandata al tubo di spruzzo della soluzione 49 dell’assorbitore A senza applicare alla soluzione una differenza di pressione. Si scarica la soluzione ad alta concentrazione dal tubo di circolazione K6 e dall’assorbitore A. Questa parte può essere riempita con la soluzione a bassa concentrazione. Così, anche se la temperatura scende ulteriormente, si può sicuramente evitare la cristallizzazione del bromuro di litio dalla soluzione ad alta concentrazione. L'operazione di diluizione viene conclusa come sarà descritto in seguito. La pompa della soluzione P1 viene arrestata dopo un tempo predeterminato sufficiente per scaricare la soluzione a concentrazione intermedia e la soluzione ad alta concentrazione. Vengono allora chiuse le valvole di “troppo pieno" V2 e V5, la valvola di asservimento a galleggiante V1 e la valvola di diluizione VD. In questo modo l’operazione di diluizione è completata. Di conseguenza, la macchina refrigerante è riportata ad una condizione iniziale.

Come più sopra descritto, nella macchina refrigerante ad assorbimento secondo il trovato per effettuare l’operazione di diluizione dopo l’arresto del funzionamento il tubo KD per la circolazione della soluzione diluita viene aperto mediante la valvola di diluizione VD. In tal modo, la pompa della soluzione P1 e l’assorbitore A possono essere collegati direttamente tramite il tubo di circolazione K6. Il funzionamento della pompa della soluzione P1 può facilitare la circolazione della soluzione a bassa concentrazione e, di conseguenza, la diluizione della soluzione ad alta concentrazione. Poiché questo fatto non ha nulla a che fare con la differenza di pressione nel circuito, non c’è bisogno dell’operazione di diluizione subito dopo il funzionamento. Quando necessario, si può effettuare l'operazione di diluizione. Perciò, quando riprende il funzionamento la condizione operativa della macchina refrigerante può essere riportata per un breve periodo alla condizione operativa stabile, inoltre, poiché non è necessario tenere conto della caduta di pressione non è necessario aumentare l’altezza dell’apparato. Di conseguenza, lo spazio per la macchina refrigerante non è aumentato. Non si ha un aumento di costo a causa dell'aumento delle dimensioni dell'apparato. Viene inoltre creato un ugello all’estremità lontana del tubo di spruzzo della soluzione 49.

Si ottiene comunque un risultato: la soluzione a bassa concentrazione è obbligata ad essere inviata dalla pompa della soluzione P1. Si evita perciò sicuramente che la soluzione ad alta concentrazione non sia completamente rimossa dall 'ugello e che vi rimanga a causa di una tensione superficiale o simili. Inoltre, durante il funzionamento normale l’energia per far circolare la soluzione durante l’operazione di diluizione viene ottenuta usando la pompa della soluzione P1 per inviare la soluzione a bassa concentrazione dall’unità a doppio tubo 40 al recuperatore ad alta temperatura 10. Non si richiede perciò una pompa addizionale per la sola operazione di diluizione: l'operazione di diluizione può essere perciò effettuata a basso costo.

In questa forma di realizzazione sono previsti il recuperatore a bassa temperatura 20 ed il separatore a bassa temperatura 23, nonché il recuperatore ad alta temperatura 10 ed il separatore ad alta temperatura 14. Tuttavia il recuperatore a bassa temperatura 20 ed il separatore a bassa temperatura 23 possono essere eliminati. Inoltre, la macchina refrigerante precedentemente descritta non è limitata a tale forma di realizzazione. Per esempio, si possono usare sensori diversi dagli interruttori a galleggiante per rilevare il livello del liquido. La struttura dell'unità a doppio tubo può essere cambiata. L’evaporatore può essere separato dall’assorbitore. Varie modifiche possono essere effettuate senza uscire dall’ambito del trovato.

Secondo la presente invenzione, non è necessaria un’operazione di diluizione subito dopo l’arresto del funzionamento. Quando necessario, si può effettuare l'operazione di diluizione. Perciò, quando riprende il funzionamento la condizione operativa può essere riportata per un breve periodo alla condizione operativa stabile. Inoltre, poiché non è necessario tenere conto della caduta di pressione non è necessario aumentare l’altezza dell’apparato. Dì conseguenza, non aumentano né lo spazio per installare la macchina refrigerante né il costo dell'apparecchiatura a causa dell’aumento delle dimensioni della macchina refrigerante. Inoltre, durante il funzionamento normale l’energia per far circolare la soluzione durante l’operazione di diluizione viene ottenuta usando la pompa per inviare la soluzione dalla sezione di assorbimento alla sezione di recupero. Non si richiede perciò una pompa addizionale per la sola operazione di diluizione, che può essere perciò effettuata a basso costo.

Claims (1)

1. RIVENDICAZIONE 1. Una macchina refrigerante ad assorbimento che comprende: - una sezione di recupero per riscaldare e separare una soluzione assorbente avente un alto contenuto di refrigerante in una soluzione assorbente avente un contenuto di refrigerante minore di quello della suddetta soluzione assorbente ed in un vapore refrigerante; - una sezione di raffreddamento per raffreddare un mezzo riscaldante facendo evaporare una soluzione refrigerante ottenuta facendo liquefare detto vapore refrigerante; - una sezione di assorbimento per spruzzare la soluzione assorbente a basso contenuto di refrigerante fornita da detta sezione di recupero e per assorbire il vapore refrigerante fatto evaporare da detta sezione di raffreddamento; ed - una pompa per inviare da detta sezione di assorbimento a detta sezione di recupero la soluzione assorbente ad alto contenuto di refrigerante che risulta dall’assorbimento del vapore refrigerante, dove detta macchina comprende: - un percorso chiuso di diluizione per fornire un collegamento diretto tra un percorso chiuso della soluzione assorbente in un punto a valle di detta pompa ed un circuito per fornire la soluzione assorbente a detta sezione di assorbimento; e - mezzi di apertura/chiusura per aprire/chiudere il percorso chiuso di diluizione.