JP2013064574A - 吸収式冷凍機 - Google Patents

Abstract

【課題】溶液タンクを大型化することなく、溶液の逆オーバーフローを防止できる吸収式冷凍機を得る。
【解決手段】吸収式冷凍機は、蒸発器１０、吸収器２０、凝縮器５０及び再生器３０，４０を備え、前記吸収器において前記再生器から送られた溶液を散布し、この溶液に前記蒸発器で蒸発した冷媒蒸気を吸収させ、この冷媒蒸気を吸収した溶液を前記吸収器内に設けられた溶液タンク２３に溜まるように構成されている。また、前記再生器で再生された溶液が前記吸収器に送られる経路に設けられ、前記溶液を貯留するための溶液貯留部８０と、前記溶液貯留部に溜められた溶液を前記吸収器に送るための溶液管８２と、この溶液管に設けられた弁手段８３とを備えている。
【選択図】図１

Description

本発明は、吸収式冷凍機に関し、特に高温再生器と低温再生器を有し、冷房運転と暖房運転が可能な二重効用の吸収式冷温水機などに好適なものである。

加熱源を備えた高温再生器、低温再生器、凝縮器、蒸発器、吸収器、低温溶液熱交換器、高温溶液熱交換器、溶液ポンプ（吸収液ポンプ）、冷媒ポンプなどを溶液管（吸収液管）と冷媒管とで連結し、高温再生器と低温再生器で加熱した溶液（吸収液）から蒸発分離した冷媒蒸気を凝縮器に送って冷却水管内を流れる冷却水で冷却して凝縮させ、その凝縮した冷媒液を蒸発器に送って蒸発させ、冷媒の蒸発熱により冷却した冷水を冷／温水管を介して冷却負荷に循環供給して行う冷房運転と、高温再生器で加熱した溶液から蒸発分離した冷媒蒸気と、冷媒を蒸発分離した溶液とを、蒸発器と吸収器から成る低温胴に直接送って、主に冷媒の凝縮熱により加熱した温水を冷／温水管を介して加熱負荷に循環供給して行う暖房運転とを、選択実施できるように構成した吸収冷温水機などの吸収式冷凍機は特許文献１（特開２００３−３４３９４０号公報）などに記載されている。

上記構成の吸収冷温水機においては、一般的な冷却水温度３２℃、冷水温度７℃の冷房定格条件では、溶液の濃度は再生器でおよそ６０％以上に濃縮され、この濃溶液が吸収器内の伝熱管に散布され、蒸発器からの冷媒蒸気を吸収して冷房運転を行っている。

ここで、前記冷却水温度が低い場合や冷房負荷が小さい場合には吸収能力が過大となるため、溶液の濃度は低くなる。例えば、冷却水温度２０℃、冷房負荷が２５％程度の場合には、溶液の濃度は約５０％に低下する。この溶液の濃度低下は、溶液が冷媒液で希釈されることによって達成され、このためサイクル内の溶液の体積は増加することになる。

また、暖房運転時に６０℃の温水を供給する場合、蒸発器と吸収器の圧力は約２０kPaと高くなる。このため、溶液の温度を、銅チューブの耐熱温度である８０〜９０℃にするには、溶液の濃度を４５％程度まで下げる必要があり、この場合にも冷媒液による溶液の希釈により、溶液の体積は増加することになる。

従来のものでは、上述したように体積増加した溶液を保持するために、十分大きな溶液タンクを吸収器内下部に設けるようにしている。また、溶液を必要濃度まで希釈するために十分な量の冷媒液を保持しておく必要もあり、このため従来のものでは、冷媒液タンクも蒸発器内下部に設けていた。

前記溶液タンクの大きさが不十分な場合、溶液が蒸発器側に流れ込む逆オーバーフローが起こり、冷媒に溶液が混入することにより、冷媒の飽和蒸気圧が上昇して沸騰温度も上がってしまう。このため、十分な冷却能力が得られなくなる。
前記冷媒液タンクの大きさが不十分な場合には、低負荷・低冷却水温度条件や、暖房時に、冷媒液が枯渇し、冷媒ポンプがキャビテーションを起こして損傷する虞があった。

特開２００３−３４３９４０号公報

前記冷媒液の枯渇を防ぐために、前記特許文献１のものでは、凝縮器に冷媒液貯留部を設け、冷媒液の枯渇が起こりそうになると、前記冷媒液貯留部に貯留していた冷媒液を蒸発器の冷媒液タンクに流入させるようにし、これにより蒸発器内下部に設けている前記冷媒液タンクを大型化することなく、冷媒液の枯渇を防ぐことができるようにしている。

この特許文献１のものでは、凝縮器の前記冷媒液貯留部にも冷媒液を貯留するため、その冷媒液の分だけ前記溶液タンクを大型化しなければ、前述した溶液の逆オーバーフローの危険性は高まることになる。しかし、前記溶液タンクの大型化は、吸収冷温水機全体の大型化、特に機器の高さに直結するため、輸送や搬入設置において不利になり、コスト面でも高くなってしまう。

本発明の目的は、溶液タンクを大型化することなく、溶液の逆オーバーフローを防止できる吸収式冷凍機を得ることにある。

上記の課題を解決するため、本発明は、蒸発器、吸収器、凝縮器及び再生器を備え、前記吸収器において前記再生器から送られた溶液を散布し、この溶液に前記蒸発器で蒸発した冷媒蒸気を吸収させ、この冷媒蒸気を吸収した溶液を前記吸収器内に設けられた溶液タンクに溜めるように構成した吸収式冷凍機において、前記再生器で再生された溶液が前記吸収器に送られる経路に設けられ、前記溶液を貯留するための溶液貯留部と、前記溶液貯留部に溜められた溶液を前記吸収器に送るための溶液管と、この溶液管に設けられた弁手段とを備えることを特徴とする。

以上説明したように本発明によれば、吸収器内に設けられている溶液タンクの容量を大型化することなく、溶液の逆オーバーフローを防止することのできる吸収式冷凍機が得られる効果がある。

本発明の吸収式冷凍機の実施例１を示すシステム構成図である。 本発明の吸収式冷凍機の実施例２を示すシステム構成図である。 本発明の吸収式冷凍機の実施例３を示すシステム構成図である。 本発明の吸収式冷凍機の実施例４を示すシステム構成図である。 本発明の吸収式冷凍機の実施例５を示すシステム構成図である。 本発明の吸収式冷凍機の実施例６を示すシステム構成図である。

以下、本発明の具体的実施例を図面に基づき説明する。各図において、同一符号を付した部分は同一或いは相当する部分を示している。また、以下説明する実施例は何れも、吸収式冷凍機としての吸収冷温水機に本発明を適用した場合の例を示している。

本発明の吸収式冷凍機の実施例１を、図１に示す吸収式冷凍機としての吸収冷温水機を示すシステム構成図により説明する。
吸収式冷凍機の一つの形態としての吸収冷温水機は、図１に示すように、基本的には、蒸発器１０、吸収器２０、高温再生器３０、低温再生器４０、凝縮器５０、低温溶液熱交換器６１、高温溶液熱交換器６２、冷媒ポンプ７１、溶液ポンプ７２，７３などから構成されている。前記蒸発器１０内下部には冷媒タンク１３が、また前記吸収器２０内下部には溶液タンク（吸収液タンク）２３が設けられている。

前記溶液タンク２３に溜められた稀溶液は、前記溶液ポンプ（稀溶液ポンプ）７２により、前記低温溶液熱交換器６１、前記高温溶液熱交換器６２を経由して前記高温再生器３０と前記低温再生器４０に並列に送られ（パラレルフロー）、それぞれの再生器３０，４０で濃縮される。前記高温再生器３０で濃縮された濃溶液は、溶液管３２を介して前記高温溶液熱交換器６２に流入して前記稀溶液と熱交換した後、前記低温再生器４０で濃縮され溶液管４４を流れる濃溶液と合流した後、前記溶液ポンプ（濃溶液ポンプ）７３の吸込側に流入する。この溶液ポンプ７３から吐出された濃溶液は、前記低温溶液熱交換器６１で稀溶液と熱交換した後、溶液管２４を介して前記吸収器２０の上部に設けられている溶液散布装置２２に送られ、この溶液散布装置２２により前記吸収器２０内に散布される。

本実施例では、前記高温溶液熱交換器６２と前記溶液管４４との間に、溶液を貯留するための溶液貯留部８０が設けられている。この溶液貯留部８０は、その上部が前記高温溶液熱交換器６２に溶液管８８で接続され、その底部は溶液管８２を介して低温再生器４０からの前記溶液管４４に接続されている。前記溶液管８２には流量制御が可能な制御弁（流量調整弁）（弁手段）８３が設けられている。また、前記溶液貯留部８０の上部と前記溶液管８２の前記制御弁８３下流側（二次側）とは溶液管（オーバーフロー管）８１で接続されている。
Ｃはマイコンなどにより構成される制御器（制御手段）であり、この制御器Ｃの記憶部に格納された制御プログラムによって、前記制御弁８３はその開度が制御される。即ち、前記制御弁８３は、負荷に応じてその開度が制御されることにより、溶液貯留部８０への溶液の貯留の制御と、前記溶液ポンプ７３への濃溶液の供給が制御されるように構成されている。

なお、本実施例では、作動媒体として、前記冷媒は水、前記溶液（吸収液）は臭化リチウム水溶液が用いられている。

本実施例における冷房運転時のサイクル動作を説明する。
前記蒸発器１０内には、伝熱管（冷／温水管）１１が設置されており、凝縮器５０から冷媒配管５２を通って送られてくる冷媒は、前記蒸発器１０内下部に配置された冷媒タンク１３に一旦保持される。この冷媒は、前記冷媒ポンプ７１により冷媒配管１４を通って冷媒散布装置１２に送られ、ここから前記伝熱管１１上に散布されて、該伝熱管１１上で蒸発する。このときの蒸発潜熱により、前記伝熱管１１内を流れる冷水を冷却して、この冷水は需要側に送水される。

なお、前記冷媒配管１４の途中（冷媒ポンプ７１の下流側）から冷媒ブロー配管１６が分岐されており、この冷媒ブロー配管１６は前記吸収器２０内下部に設けられている前記溶液タンク２３に接続されており、このブロー配管１６の途中には開閉弁１７が設けられている。この開閉弁１７は通常の冷房運転中は閉にされる。

前記吸収器２０内には、冷却水が流れる伝熱管（冷却水管）２１が設置されており、前記高温再生器３０及び前記低温再生器４０で加熱濃縮された濃溶液が、前記溶液ポンプ（濃溶液ポンプ）７３で昇圧された後、前記溶液管２４を介して吸収器２０内の上部に設けられている前記溶液散布装置２２に送られ、ここから前記伝熱管２１上に散布される。一方、蒸発器１０で蒸発した冷媒蒸気は、蒸発器１０と吸収器２０との間に設置されたエリミネータ１９を通って吸収器２０内に流れ込み、前記伝熱管２１上を流下する溶液に吸収される。この時発生する吸収熱は、前記伝熱管２１内を流れる冷却水により溶液が冷却されることにより、前記冷却水に吸収される。また、冷媒蒸気を吸収して濃度が薄くなった稀溶液は、溶液タンク２３に保持された後、溶液ポンプ（稀溶液ポンプ）７２により低温溶液熱交換器６１へ送られる。

この稀溶液は、低温溶液熱交換器６１で高温再生器３０及び低温再生器４０からの溶液と熱交換して温度上昇した後、溶液の一部は溶液管４３を通って低温再生器４０の溶液散布装置４２へ送られ、残りは高温溶液熱交換器６２で高温再生器３０からの溶液と熱交換して温度上昇した後、高温再生器３０へ送られる。高温再生器３０に送られた溶液は、燃焼器の燃焼ガスや蒸気等の加熱源３１により加熱されて沸騰し、分離された冷媒蒸気は、蒸気配管３３を通って前記低温再生器４０に送られる。

前記蒸気配管３３には、該蒸気配管３３から分岐して前記蒸発器１０に接続される蒸気配管３４が設けられており、この蒸気配管３４の途中には開閉弁３５が設置されている。この開閉弁３５は、冷房運転中は閉、暖房運転中は開とされる。
一方、高温再生器３０で冷媒蒸気を分離して濃縮された濃溶液は、該高温再生器３０から高温溶液熱交換器６２に送られて、低温溶液熱交換器６１からの溶液と熱交換する。

前記低温再生器４０内には伝熱管４１が設置されており、この伝熱管４１内を前記高温再生器３０からの冷媒蒸気が流れる。前記溶液管４３から前記溶液散布装置４２に送られた稀溶液は、前記低温再生器４０内の前記伝熱管４１上に散布され、前記伝熱管４１内部を流れる前記冷媒蒸気により加熱されて沸騰し、前記稀溶液から分離された冷媒蒸気は前記凝縮器５０に送られる。

前記低温再生器４０内で冷媒蒸気を分離して濃縮された濃溶液は、前記溶液管４４を通って流出し、前記高温再生器３０から前記高温溶液熱交換器６２を通ってきた濃溶液と合流した後、前記溶液ポンプ７３により前記低温溶液熱交換器６１へ送られる。この低温溶液熱交換器６１で、前記濃溶液は吸収器２０からの稀溶液と熱交換した後、溶液管２４を通って吸収器２０の溶液散布装置２２へ送られる。

前記低温再生器４０内で溶液を加熱して凝縮した前記伝熱管４１内を流れる冷媒（液冷媒）は、凝縮器５０に送られる。
凝縮器５０内には伝熱管（冷却水管）５１が設置されており、この伝熱管５１内を、前記吸収器２０内に設置されている前記伝熱管２１からの冷却水が流れるように構成されている。また、前記低温再生器４０からの冷媒蒸気は、前記伝熱管５１上で該伝熱管５１内を流れる冷却水により冷却されて凝縮し、低温再生器４０内の前記伝熱管４１内で凝縮した液冷媒と混合した後、冷媒配管５２を通って蒸発器１０に送られ、前記冷媒タンク１３に保持される。

本実施例では、前記溶液タンク２３内の液面の高さは液面センサ（液面検出手段）２５によって検知されるように構成されており、この液面センサ２５の信号を基に、前記制御器Ｃにより、前記制御弁８３の開度が制御されるように構成されている。

次に、本実施例における制御動作を説明する。
吸収式冷凍機においては、運転条件に応じて、サイクル内の溶液濃度や溶液量が変化する。これらの変化に伴う制御動作は次のようになる。

溶液タンク２３内の液面の高さを検知する前記液面センサ２５により、前記溶液タンク２３内の溶液の液面を検知する。この液面センサ２５の信号を基に前記制御器Ｃにより前記制御弁８３の開度は制御され、溶液タンク２３の液面が上昇するにつれて前記制御弁８３の開度が小さくなり、予め定めた高さまで上昇すると開度が０（閉）となる。前記制御弁８３の開度が０或いは小さくなると、前記溶液貯留部８０に貯留される溶液量が増加し、溶液貯留部８０が満杯になると、溶液管（オーバーフロー管）８１からも溶液が溶液ポンプ７３の吸込側に流れる。このように本実施例によれば、溶液タンク２３内の液位に応じて前記制御弁８３の開度を制御して前記溶液貯留部８０に溶液を溜めるように構成しているので、溶液タンク２３内の溶液の液位が上昇して逆オーバーフローするのを防止できる。

また、前記溶液タンク２３の液面が低下するにつれて前記制御弁８３の開度は大きくなるように制御され、予め定めた高さまで低下すると制御弁８３の開度は全開となり、溶液貯留部８０に貯留されていた溶液が前記吸収器２０に流入するから、前記溶液タンク２３の溶液の枯渇や、前記溶液ポンプ７２のキャビテーションを防止することができる。

例えば、冷房定格の運転条件においては、溶液が濃縮されてサイクル内を循環する溶液の体積は減少する。このため、溶液タンク２３内の溶液の液面高さは低くなるから、前記制御弁８３の開度は大きくなり、前記溶液貯留部８０には溶液は貯留されない。

一方、定格条件より冷房負荷が小さい場合や冷却水温度が低い場合には、サイクル内を循環する溶液の濃度は薄くなるため、溶液の体積は増加する。従って、前記溶液タンク２３内の液面高さは上昇する。溶液タンク２３内の液面高さが上昇すると前記液面センサ２５からの信号により、前記制御器Ｃは前記制御弁８３の開度を小さくするように制御する。これにより、前記溶液貯留部８０には溶液が貯留されるようになる。
このように、本実施例では、サイクル内に保持すべき溶液量を、前記溶液貯留部８０と前記溶液タンク２３の両方で分担するため、溶液タンク２３の容量を小さくできる。

本実施例における前記溶液貯留部８０の容量と、削減できる前記溶液タンク２３の容量を比較する。溶液貯留部８０には溶液タンク２３より高濃度の溶液を貯留することになる。溶質である臭化リチウムを同量含む溶液の場合、高濃度の溶液（濃溶液）の方が低濃度の溶液（稀溶液）よりも体積が小さくなるため、濃溶液を溜める溶液貯留部８０の容量の増加分よりも、稀溶液を溜める溶液タンク２３の容量削減分の方が大きくなり、全体として溶液を溜める溶液タンク２３と溶液貯留部８０を合わせた容量（体積）を小さくできる。

本実施例の吸収式冷凍機は吸収冷温水機となっており、暖房運転も可能な構成となっている。この暖房運転においては、蒸気配管３４の開閉弁３５と、冷媒ブロー配管１６の開閉弁１７を開とし、吸収器２０内の伝熱管２１及び凝縮器５０内の伝熱管５１には冷却水を流さずに運転を行う。高温再生器３０からの冷媒蒸気は、蒸気配管３３，３４を通って蒸発器１０に流れ込み、伝熱管（冷／温水管）１１上で凝縮して管内を流れる温水を加熱する。この冷媒蒸気で加熱された前記温水は需要側に供給される。蒸発器１０で凝縮した液冷媒は、伝熱管１１を流下して、蒸発器１０内下部の冷媒タンク１３に一旦保持される。

この冷媒タンク１３に溜まった液冷媒は、冷媒ポンプ７１により冷媒配管１４から冷媒ブロー配管１６及び開閉弁１７を通って、吸収器２０内下部の溶液タンク２３に送られ、溶液タンク２３内の溶液に混合される。溶液タンク２３内の溶液は液冷媒が混合されることにより希釈され、濃度が低くなるので、溶液タンク２３の液面は上昇する。この液面上昇は前記液面センサ２５により検出されてその信号が前記制御器Ｃに送られる。この制御器Ｃは、前記液面センサ２５で検出された液面ダンク２３内の液面高さに応じて前記制御弁８３の開度が制御される。

前記溶液タンク２３内の溶液は、溶液ポンプ７２により、低温溶液熱交換器６１を通過後、一部は低温再生器４０に、残りは高温溶液熱交換器６２を通した後、高温再生器３０に送られる。高温再生器３０に送られた溶液はガスバーナ（燃焼器）の燃焼ガスや蒸気等の加熱源３１により加熱されて沸騰し、分離された冷媒蒸気が前記蒸気配管３３及び前記蒸気配管３４を通って蒸発器１０に送られる。一方、冷媒蒸気を分離して濃縮された濃溶液は、高温溶液熱交換器６２に送られ、低温溶液熱交換器６１通過後の稀溶液と熱交換した後、前記溶液貯留部８０に流入する。

この溶液貯留部８０に流入した濃溶液は、前記制御弁８３の開度が小さい場合や開度が０（閉）となっている場合、前記溶液貯留部８０内に貯留されていく。この溶液貯留部８０に溶液が満杯に貯留されると、オーバーフローした溶液は溶液管８１から流出して溶液ポンプ７３の吸込側に送られる。

一方、前記低温再生器４０に送られた溶液は、溶液管４３から溶液散布装置４２を通って伝熱管４１に散布される。しかし、暖房運転時には、伝熱管４１内に冷媒蒸気を通水していないため、前記散布装置４２から散布された溶液は低温再生器４０をそのまま通過して溶液管４４を通って流出し、溶液貯留部８０から、溶液管８１或いは８２を通って流出した溶液と合流後、溶液ポンプ７３により低温溶液熱交換器６１に送られる。

この低温溶液熱交換器６１に送られた溶液は、溶液管２４から溶液散布装置２２を通って吸収器２０内に送られ、前記溶液タンク２３に貯留される。
このように本実施例では、暖房運転時においても、前記溶液貯留部８０に濃溶液が貯留される分、溶液タンク２３で保持する溶液量を減少させることができるため、溶液タンク２３の容量を小さくできる。

以上説明したように本実施例によれば、吸収器２０内に設けられている溶液タンク２３の容量を大型化することなく、溶液の枯渇や溶液ポンプ７２のキャビテーションを防止することができると共に、溶液の逆オーバーフローも防止でき、更に吸収式冷凍機全体の小型化を図ることもできる。即ち、本実施例では溶液貯留部８０を設けているが、濃溶液を溜める前記溶液貯留部８０の容量増加分よりも、稀溶液を溜める溶液タンク２３の容量削減分の方が大きくなるから、溶液を溜める溶液タンク２３と溶液貯留部８０を合わせた容量（体積）を全体として小さくできる。従って、溶液タンク２３を従来のものより大幅に小さくできるだけでなく、吸収式冷凍機全体の小型化、特に高さの縮小を図ることができるから、小型、低コストの吸収式冷凍機（吸収冷温水機など）を得ることができる。

上記の実施例では、溶液貯留部８０に溶液を貯留する手段として、開度を連続的に制御して流量調整が可能な制御弁８３を用い、溶液タンク２３の液面高さに比例して前記制御弁８３の開度を制御する例について説明したが、本実施例では、流量調整が可能な制御弁８３を用いているので、ＰＩＤ制御等により前記制御弁８３を制御することにより、溶液タンク２３の液面を或る高さで一定に保つようにすることも可能となる。

本実施例によれば、前記制御弁８３により、高温再生器３０から溶液ポンプ７３に送る溶液量を連続的に制御できるから、吸収器２０への溶液散布量に急激な変動が起こらず、溶液タンク２３の液面のハンチングが起きにくいという効果も得られる。また、前記制御弁８３を用いてその開度を制御し、溶液貯留部８０から溶液がオーバーフローしないように制御すれば、溶液貯留部８０の上部に設けている前記溶液管（オーバーフロー管）８１をなくすことも可能となる。

なお、上記実施例においては、前記溶液貯留部８０に溶液を溜め、また前記溶液ポンプ７３側へ供給する前記溶液貯留部８０内の溶液の供給量を制御するために、前記溶液管８２には弁手段として、流量制御が可能な前記制御弁８３を用いた例で説明したが、前記弁手段は必ずしも流量制御が可能な制御弁とする必要はなく、通常の開閉弁（例えば電磁弁）とすることも可能である。即ち、前記制御弁８３に代えて開閉弁を使用した場合には、前記液面センサ２５により前記溶液タンク２３内の液面が予め定めた高さまで上昇したことを検知すると、前記制御器Ｃにより前記開閉弁を閉じ、前記液面が予め定めた高さまで低下すると前記開閉弁を開くように制御器Ｃで制御するようにすれば良い。

このように、前記制御弁８３に代えて開閉弁を使用した場合でも、溶液貯留部８０に溶液を溜めることができるので、溶液タンク２３の液位が上昇して逆オーバーフローするのを防止でき、溶液タンク２３の液位が低下した場合には前記溶液貯留部８０に溜めた溶液を吸収器２０に供給できるから、溶液タンク２３での溶液の枯渇や溶液ポンプ７２でのキャビテーションを防止することができる。

但し、前記弁手段として開閉弁を用いた場合には、溶液貯留部８０に溶液が溜まり始めてから該溶液貯留部８０の上部に設けた溶液管８１から溶液がオーバーフローして流出するまでの間、高温再生器３０側から溶液ポンプ７３に送られる溶液量が０になってしまう。このため、吸収器２０に戻される溶液量は前記低温再生器４０側からの溶液量だけとなり、溶液タンク２３の液位は低下し易くなる。前記液位が低下すると、前記弁手段８３としての開閉弁が制御器Ｃにより開に制御されるので、前記溶液タンク２３の液位は急激に上昇し易くなり、ハンチングを起こし易くなる課題はある。

更に、上記の実施例では、溶液タンク２３の液位を検知するための液面検知手段として液面センサ２５を用いているが、この液面センサ２５に代えて液面スイッチを用いても良い。即ち、前記液面スイッチを所定の高さに設置し、液面スイッチのＯＮ−ＯＦＦにより、前記溶液管８２に設けた弁手段８３を制御するようにしても良い。前記液面スイッチを一つだけ設ける場合には、前記弁手段８３は開閉弁で良い。前記液面スイッチを複数設けて溶液タンク２３の液位を段階的に検出するようにした場合は、前記弁手段８３は液位に応じて流量制御のできる制御弁とすることが好ましい。

前記弁手段８３として開閉弁を用いたり、前記液面検出手段として液面スイッチを使用するようにすれば、図１に示す実施例とほぼ同様の効果が得られると共に、安価に製作できる効果がある。

本発明の吸収式冷凍機の実施例２を図２に示すシステム構成図で説明する。
図２の実施例でも、図１に示した実施例１と同様に、高温溶液熱交換器６２と溶液管４４との間に溶液貯留部８０が設けられている。また、前記溶液貯留部８０は、その上部が前記高温溶液熱交換器６２に溶液管８８で接続され、その底部は弁手段８３を備える溶液管８２を介して前記溶液管４４に接続されている。更に、前記溶液貯留部８０の上部と前記溶液管８２の前記弁手段８３下流側（二次側）とは溶液管（オーバーフロー管）８１で接続されている。

本実施例２では、前記弁手段８３は開閉弁としている。更に、前記溶液貯留部８０の高さの異なる位置に、開閉弁（弁手段）８５を介在させた溶液管８４と、開閉弁（弁手段）８７を介在させた溶液管８６のそれぞれの一端側を接続している。前記溶液管８４，８６の他端側は、前記溶液管８１と同様に、前記溶液管８２に設けた開閉弁（弁手段）８３の二次側に接続されている。

本実施例における制御動作を説明する。液面センサ２５で検出された溶液タンク２３の液面が低い場合、前記液面センサ２５からの信号が制御器Ｃに送られ、前記開閉弁８３，８５，８７は全て開に制御される。これにより溶液貯留部８０に貯留された溶液を全て吸収器２０側に供給することができる。前記溶液タンク２３の液面が上昇していくと、前記液面センサ２５からの信号により前記制御器Ｃは、前記溶液タンク２３の液面の上昇に応じて、段階的に、まず開閉弁８３を閉とする。前記溶液タンク２３の液面が更に上昇すると、次に開閉弁８５も閉に制御し、それより高い液面まで更に上昇すると、開閉弁８７も閉とするような制御を行うことで、前記溶液貯留部８０に段階的に溶液を溜めることができる。

本実施例によれば、上記実施例１とほぼ同様の効果を得ることができる。なお、本実施例では、前記溶液貯留部８０の出口側の溶液管８２，８４，８６に設ける弁手段を開閉弁８３，８５，８７としているため、これらの開閉弁を順次閉止して前記前記溶液貯留部８０に溶液が溜めている間は、吸収器２０へ戻る溶液量が減少することになる。しかし、本実施例では、前記開閉弁８３，８５，８７を順次閉止させていくので、吸収器２０へ戻る溶液量が減少する時間も短くすることができる。従って、吸収器２０での溶液散布量の急変動を低減することができる効果も得られる。

本発明の吸収式冷凍機の実施例３を図３に示すシステム構成図で説明する。
図３に示す実施例３も、図１に示した実施例１と同様に、高温溶液熱交換器６２と溶液管４４との間に溶液貯留部８０が設けられ、この溶液貯留部８０の底部は弁手段８３を備える溶液管８２を介して前記溶液管４４に接続されている。また、前記溶液貯留部８０の上部が前記高温溶液熱交換器６２に溶液管８８で接続されている点でも同様である。

しかし、本実施例３においては、実施例１に示す、溶液貯留部８０の上部と溶液管８２を接続する溶液管８１は備えられておらず、代わりに、前記溶液管８８の途中の部分から分岐して前記溶液管４４に接続させた溶液管９０を備えているものである。この溶液管９０は前記溶液管８８の途中から分岐されているため、この分岐部で、溶液管８８を流れる溶液は二方向に分岐され、一方は前記溶液貯留部８０に流れ、他方は前記溶液管４４側に流れて溶液管４４を流れる溶液と合流後、溶液ポンプ７３により溶液管２４及び溶液散布装置２２を介して吸収器２０へ散布される。

従って、本実施例によれば、溶液貯留部８０に溶液を溜めている間も、溶液管８８から溶液管９０を介して溶液管４４へ溶液の一部がバイパスされるので、高温再生器３０からの吸収器２０への戻り溶液量が無くなることを防止でき、吸収器２０内下部に設けた溶液タンク２３内の液面の変動をより小さく抑えてハンチングも低減できる。

また、前記溶液貯留部８０が満杯になると、前記高温溶液熱交換器６２を出た溶液は溶液管８８から溶液管９０を介して溶液管４４へ全量バイパスされるようになる。従って、本実施例３では実施例１や実施例２に示すような溶液管８１を設けなくて良い。

本実施例において、前記溶液管８２に設けている弁手段８３については、実施例１と同様に流量制御が可能な制御弁でも良いが、開閉弁としても、吸収器２０での溶液散布量の急変動を低減することができる。従って、開閉弁を使用することでコスト低減効果も図れる。

なお、上記実施例３において、前記溶液管９０の途中にも弁手段（開閉弁或いは流量制御可能な制御弁）を設けるようにしても良い。この弁手段を設けた場合、前記溶液貯留部８０に保有する溶液量をより精密に制御できる。

以上述べた実施例１〜３では、前記溶液貯留部８０を、高温溶液熱交換器６２と溶液管４４との間に設けているが、前記溶液貯留部８０を、高温再生器３０と高温溶液熱交換器６２の間の溶液管３２の途中に設けるようにしても良い。また、高温溶液熱交換器６２からの溶液と低温再生器４０からの溶液との合流後で前記溶液ポンプ７３の入口部までの溶液管の経路に、前記溶液貯留部８０を設けるようにすることもできる。

本発明の吸収式冷凍機の実施例４を図４に示すシステム構成図で説明する。
上記実施例１〜３では、前記溶液ポンプ７３の上流側に前記溶液貯留部８０を設けるようにしたが、本実施例４では、溶液ポンプ７３の下流側の溶液管２４の経路に、前記溶液貯留部を設けるようにしたものである。

即ち、図４に示すように、溶液ポンプ７３から吐出された溶液が低温溶液熱交換器６１を通過して吸収器２０に至る配管経路である溶液管２４の途中から、開閉弁８９を有する溶液管９１を分岐させて溶液貯留部９２の上部に接続し、前記溶液貯留部９２の底部は、開閉弁９３を有する溶液管９４を介して、前記溶液ポンプ７３の吸込側である溶液管４４に接続するようにしたものである。

本実施例の制御動作を説明する。通常時は、前記開閉弁８９，９３は閉じられており、溶液ポンプ７３からの溶液は低温溶液熱交換器６１を通過後、溶液管２４を介して全量が吸収器２０に供給される。

液面センサ２５で検出された溶液タンク２３内の液面が高くなると、前記液面センサ２５からの信号が制御器Ｃに送られ、前記開閉弁８９は開かれ、前記開閉弁９３は閉じたままに制御される。これにより、前記溶液管２４を流れる溶液の一部が前記溶液貯留部９２に溜められる。この結果、吸収器２０内下部に設けた溶液タンク２３の液面が次第に低下するから、溶液タンク２３内の溶液が蒸発器１０側に流れ込む逆オーバーフローが起こるのを防止することができる。なお、前記溶液タンク２３内の液面が適正な高さになると、前記開閉弁８９は閉じられる。

一方、前記溶液タンク２３内の液面が所定の高さまで低下すると、前記液面センサ２５からの信号が制御器Ｃに送られ、前記開閉弁９３は開に制御される。これにより溶液貯留部９２内に貯留されている溶液は溶液管９４を介して前記溶液ポンプ７３の吸込側の溶液管４４に送られ、再生器３０，４０側の溶液と合流後、前記溶液ポンプ７３及び溶液管２４を介して吸収器２０に供給される。これにより、溶液タンク２３内の液面が上昇し適正な高さになると前記開閉弁９３は閉じられる。

本実施例においても、前述した実施例１と同様の効果を得ることができる。
なお、図４に示した実施例では、低温溶液熱交換器６１と吸収器２０の間に溶液貯留部９２を設けるようにしたが、溶液ポンプ７３から低温溶液熱交換器６１までの溶液経路の途中に前記溶液貯留部９２を設けるようにしても良い。また、前記開閉弁８９及び９３に代えて流量制御が可能な制御弁を使用すれば、溶液タンク２３内の液面のハンチングを起こし難くできるという効果も得られる。

本発明の吸収式冷凍機の実施例５を図５に示すシステム構成図で説明する。
上記実施例１〜４では、前記溶液貯留部８０，９２が、再生器３０，４０からの溶液を吸収器２０に供給する溶液管の途中に設けた例について説明したが、本実施例５では、前記溶液貯留部８０，９２に代えて溶液貯留部４５を低温再生器４０内下部に設けるようにしたものである。

前記溶液貯留部４５の底部には、弁手段（流量制御が可能な制御弁或いは開閉弁）４６を有する溶液管４４が接続されている。また、前記溶液貯留部４５の上部と、前記溶液管４４の前記弁手段４６下流側（二次側）とを接続する溶液管（オーバーフロー管）４７も設けられている。前記弁手段４６を閉じることで前記溶液貯留部４５に溶液を貯留でき、また前記溶液貯留部４５に一定量の溶液が貯留されると溶液がオーバーフローし、前記溶液管４７を介して前記溶液管４４に流出するように構成されている。

他の構成は図１の実施例と同様である。また、実施例１と同様に、溶液タンク２３内の液面高さを液面センサ２５により検出し、制御器Ｃにより前記弁手段４６の開度或いは開閉を制御することにより、吸収器２０に流入する溶液の量を調節するようにしている。

本実施例のように構成しても、上記実施例１とほぼ同様の効果を得ることができる。また、本実施例によれば、今まで利用していなかった低温再生器４０の下部スペースを利用するため、図１の実施例１のように、新たなスペースを確保して溶液貯留部８０を設ける必要が無いという効果も得られる。

なお、本実施例５では、低温再生器４０内に溶液貯留部４５を設けるようにしたが、前記低温再生器４０の外部に前記溶液貯留部４５を設け、この溶液貯留部４５を、図１に示す実施例１の溶液貯留部８０と同様に、前記溶液管４４の経路の途中に設けるようにすることもできる。

また、図２に示す実施例２と同様に、溶液貯留部４５の高さの異なる位置に弁手段を有する溶液管を複数設けるようにしても良い。更に、低温再生器４０内に前記溶液貯留部４５を設ける場合には、前記低温再生器４０内下部に長手方向の仕切りを設けることにより前記溶液貯留部４５を形成するようにしても良い。

前記溶液貯留部４５を前記低温再生器４０の外部に設ける場合には、図３に示す実施例３の溶液貯留部８０と同様に、前記溶液管４４からバイパスするように前記溶液貯留部４５を設けるように構成しても良い。

本発明の吸収式冷凍機の実施例６を図６に示すシステム構成図で説明する。
本実施例は、図６に示すように、図１に示す実施例１と図５に示す実施例５を組み合わせたものである。即ち、低温再生器４０内下部には、図５に示す実施例と同様に、溶液貯留部４５を設けると共に、高温再生器３０からの溶液戻りラインにも、図１に示す実施例と同様に、溶液貯留部８０を設けるようにしたものである。他の構成については、図１や図５に示す実施例と同様である。

なお、本実施例の場合、溶液タンク２３内の液面を液面センサ２５で検出して、制御器Ｃにより、弁手段４６及び８３を制御するが、前記液面センサ２５からの高さ信号は少なくとも２段階に分けて、前記液面が１段階目の高さになれば前記弁手段８３と４６のうちのどちらか一方を閉じ、前記液面が２段階目の高さになれば前記弁手段８３と４６のうちの他方も閉じるように制御する。前記液面が２段階目の高さになって他方の弁手段も閉じる場合には、既に閉じられている前記一方側の弁手段が設けられている側の溶液貯留部からは溶液がオーバーフローして一定量の溶液が溶液ポンプ７３側に流れている状態で行うように制御する。これにより、溶液ポンプ７３のキャビテーションや、溶液タンク２３の液面低下によるハンチングを防ぐことができる。

本実施例によれば、溶液貯留部が２か所、即ち溶液貯留部４５及び８０が設けられているため、吸収器２０内に設けられている溶液タンク２３の容量を大幅に低減することができる。

なお、上述した実施例１〜６では、溶液貯留部４５，８０，９２に溶液を貯留或いは放出するための弁手段４６，８３，８９，９３の制御を、溶液タンク２３内の液面を液面センサ２５で直接検出することにより行うことで説明したが、溶液タンク２３の液面を直接検出する代わりに、冷媒タンク１３内の冷媒液面（冷媒量）を検出し、この検出された冷媒液面に基づいて前記弁手段４６，８３，８９，９３を制御することも可能である。即ち、溶液に多量の冷媒が吸収された状態では、冷媒タンク１３の冷媒液面が低下する。反対に溶液の濃度は低下して溶液量は増大するから、溶液タンク２３内の液面は上昇する。従って、冷媒タンク１３の液面が下がるほど、前記溶液貯留部４５，８０，９２に溶液が貯留されるように、前記弁手段４６，８３，８９，９３を適宜制御するようにすれば、前記溶液タンク２３内の液面が上昇して逆オーバーフローするのを防止することができる。

また、本発明は上述した実施例に限定されるものではなく、本発明の趣旨から逸脱しない範囲で種々の変形や応用が可能である。
例えば、上記実施例ではパラレルフロー方式の二重効用吸収冷温水機に本発明を適用した例について説明したが、冷水及び温水を製造する吸収冷温水機には限られず、冷水のみの製造を行う吸収冷凍機にも同様に適用可能である。また、一重効用への応用、及びシリーズフローやリバースフローへの応用も同様に可能である。

以上説明した本発明の各実施例によれば、吸収器内に設けられている溶液タンクの容量を大型化することなく、溶液の逆オーバーフローを防止することのできる吸収式冷凍機を得ることができる。即ち、溶液貯留部を設けることにより、前記溶液タンクを従来のものより小さくして吸収式冷凍機の特に高さの縮小を図ることができ、更に吸収式冷凍機全体の小型化も図れるから、小型、低コストの吸収式冷凍機（例えば吸収冷温水機）を得ることができる。

１０…蒸発器、
１１…伝熱管（冷／温水管）、
１２…冷媒散布装置、
１３…冷媒タンク、
１４、１６、５２…冷媒管、
１７、３５…開閉弁、
１９…エリミネータ、
２０…吸収器、
２１、５１…伝熱管（冷却水管）、
２２、４２…溶液散布装置、
２３…溶液タンク、
２４、３２、４３、４４、８２、８４、８６、８８、９０、９１、９４…溶液管、
４７、８１…溶液管（オーバーフロー管）、
２５…液面センサ（液面検知手段）、
３０…高温再生器、３１…加熱源（ガスバーナ）、
３３、３４…蒸気配管、
４０…低温再生器、
４１…伝熱管、
４５、８０、９２…溶液貯留部、
４６、８３、８５、８７、８９、９３…弁手段（開閉弁または制御弁）、
５０…凝縮器、
６１…低温溶液熱交換器、６２…高温溶液熱交換器、
７１…冷媒ポンプ、
７２、７３…溶液ポンプ（７２：稀溶液ポンプ、７３：濃溶液ポンプ）、
Ｃ…制御器（制御手段）。

Claims (11)

1. 蒸発器、吸収器、凝縮器及び再生器を備え、前記吸収器において前記再生器から送られた溶液を散布し、この溶液に前記蒸発器で蒸発した冷媒蒸気を吸収させ、この冷媒蒸気を吸収した溶液を前記吸収器内に設けられた溶液タンクに溜めるように構成した吸収式冷凍機において、
   前記再生器で再生された溶液が前記吸収器に送られる経路に設けられ、前記溶液を貯留するための溶液貯留部と、前記溶液貯留部に溜められた溶液を前記吸収器に送るための溶液管と、この溶液管に設けられた弁手段と、
   を備えることを特徴とする吸収式冷凍機。
2. 請求項１に記載の吸収式冷凍機において、前記溶液貯留部は、前記再生器から前記吸収器への溶液の経路をバイパスするように設けられていることを特徴とする吸収式冷凍機。
3. 請求項１または２に記載の吸収式冷凍機において、前記溶液貯留部に溜められた溶液を前記吸収器に送るための前記溶液管は、前記溶液貯留部の底部に接続されていることを特徴とする吸収式冷凍機。
4. 請求項３に記載の吸収式冷凍機において、前記吸収器内の溶液タンクの溶液量を検知するための液面検知手段と、前記液面検知手段からの信号を基に前記弁手段を制御する制御手段とを備えることを特徴とする吸収式冷凍機。
5. 請求項４に記載の吸収式冷凍機において、前記溶液管に設けられた弁手段は流量を調節可能な制御弁であり、前記液面検知手段からの溶液タンク内の液面高さに基づいて前記弁手段を制御することで、前記溶液貯留部に溜められた溶液の前記吸収器へ送る量を制御することを特徴とする吸収式冷凍機。
6. 請求項４または５に記載の吸収式冷凍機において、前記液面検知手段は前記吸収器内に設けられた液面センサであることを特徴とする吸収式冷凍機。
7. 請求項３に記載の吸収式冷凍機において、前記蒸発器内の冷媒タンクの冷媒量を検知し、この検知された冷媒量に基づいて、前記弁手段を制御する制御手段を備えることを特徴とする吸収式冷凍機。
8. 請求項１に記載の吸収式冷凍機において、前記再生器は高温再生器と低温再生器から構成され、前記吸収器からの稀溶液を、低温溶液熱交換器を経て分岐させ、その一方を前記低温再生器へ、他方は高温溶液熱交換器を経て前記高温再生器に送る構成にすると共に、前記高温再生器からの濃溶液と前記低温再生器からの濃溶液を合流後、この濃溶液を前記吸収器に送るための溶液ポンプを備えることを特徴とする吸収式冷凍機。
9. 請求項８に記載の吸収式冷凍機において、前記高温溶液熱交換器の下流側の濃溶液の経路に前記溶液貯留部が設けられ、この溶液貯留部に溜められた溶液を前記吸収器に送るための前記溶液管の一方は溶液貯留部の底部に接続され、他方は前記低温再生器からの濃溶液が流れる溶液管に接続されていることを特徴とする吸収式冷凍機。
10. 請求項９に記載の吸収式冷凍機において、前記溶液貯留部の上部と、溶液貯留部の底部に接続されている前記溶液管の弁手段よりも下流側とを接続する溶液管（オーバーフロー管）を設けていることを特徴とする吸収式冷凍機。
11. 請求項８に記載の吸収式冷凍機において、前記溶液貯留部は前記低温再生器の下部に形成され、この溶液貯留部に溜められた溶液を前記吸収器に送るための前記溶液管は、前記溶液貯留部の底部に接続され、且つ前記溶液管に設けられた弁手段は流量を調節可能な制御弁で構成し、更に前記吸収器内の溶液タンクの溶液量を検知するための液面検知手段と、前記液面検知手段からの信号を基に前記弁手段を制御する制御手段とを備えていることを特徴とする吸収式冷凍機。

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