JP2000179977A

JP2000179977A - 多重効用吸収冷凍機

Info

Publication number: JP2000179977A
Application number: JP10356838A
Authority: JP
Inventors: Osayuki Inoue; 修行井上
Original assignee: Ebara Corp
Current assignee: Ebara Corp
Priority date: 1998-12-16
Filing date: 1998-12-16
Publication date: 2000-06-30
Anticipated expiration: 2018-12-16
Also published as: JP3883313B2

Abstract

(57)【要約】【課題】冷凍能力の変動が少なく、低温熱交換器の性
能低下もなく、熱効率が良く経済的な多重効用吸収冷凍
機を提供する。【解決手段】少なくとも高温再生器ＧＨと低温再生器
ＧＬとを有し、吸収器Ａから高温再生器に希溶液を送る
希溶液ポンプＰ１と、低温再生器ＧＬから低温熱交換器
の入口を結ぶ濃溶液流路に設けた濃溶液ポンプＰ３とを
有する多重効用吸収冷凍機において、前記希溶液ポンプ
及び濃溶液ポンプに回転速度を調節する回転速度調節器
２１，２２を備えると共に、該回転速度調節を制御する
高温再生器の圧力を検出するセンサー２０を設けたもの
であり、前記多重効用は、二重又は三重効用であり、前
記圧力を検出するセンサーは、高温再生器と低温再生器
との間の差圧、高温再生器と中温再生器との間の差圧又
は高温再生器と吸収器との間の差圧か、又は、圧力に関
連する物理量の検出で代用できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、多重効用吸収冷凍
機に係り、特に、低温再生器から低温熱交換器を経由
し、吸収器へ至る溶液ラインを改良した多重効用吸収冷
凍機に関する。

【０００２】

【従来の技術】高温再生器と低温再生器又は高温再生器
と中温再生器と低温再生器とを有し、凝縮器、吸収器、
蒸発器、熱交換器類等を主要構成機器とする二重効用又
は三重効用吸収冷凍機の効率向上には、各熱交換器類の
性能向上（熱回収の向上）が大きく寄与するのである
が、熱交換器の性能向上のため、熱交換器の伝熱面積の
増大あるいは熱通過率の改良等を行うと、熱交換器の圧
力損失（流動抵抗）が増大してしまい、特に、低温再生
器から吸収器への流れが悪くなり、吸収サイクル形成が
できなくなる。そこで、低温再生器から低温熱交換器へ
の濃溶液ライン中に、濃溶液ポンプを設け、圧力損失に
打ち勝てるようにしている。このような濃溶液ポンプを
備えた吸収冷凍機では、低温再生器の溶液流量の変動に
かかわらず、濃溶液ポンブが一定速度で回転しており、
ほぼ一定流量で運転することになり、冷凍機の運転条件
によって低温再生器からの流出量が少なくなった場合
に、濃溶液ポンプはキャビテーションを生じてポンプ故
障を招く欠点があった。

【０００３】この欠点を解消するための従来技術とし
て、低温再生器から低温熱交換器までの間に液面リレー
を設けて、液面低下時に濃溶液ポンプを停止させて、キ
ャビテーション防止をするものが提案されている。ま
た、この欠点を解消するための別の従来技術として、低
温熱交換器から吸収器への濃溶液ラインと、低温再生器
から濃溶液ポンプまでのラインの間に、流路を設け、低
温再生器からの流量が減少した場合、吸収器側から低温
再生器側に溶液を流入させて、濃溶液ポンプのキャビテ
ーション防止をするものが提案されている。前記の濃溶
液ポンプを液面リレーで発停させる方式では、濃溶液ポ
ンプのキャビテーションを防ぐことはできるものの、濃
溶液ポンプの発停に伴い、吸収器への濃溶液流量変動が
大きく、冷凍能力の変動を大きくしてしまい、不安定な
運転になる問題点を持っている。

【０００４】一方、低温熱交換器から吸収器への濃溶液
ラインと、低温再生器から濃溶液ポンプまでのラインの
間に、流路を設ける方式では、低温再生器流量が少ない
ときは、吸収器側の、低温の濃溶液が低温再生器側に入
り、低温熱交換器に入る濃溶液の温度を低下させ、熱交
換器の能力を低下させてしまう。また、低温再生器から
の流出量が多いときは、低温再生器側から吸収器側に直
接流れてしまう濃溶液があって、吸収器側濃溶液の温度
を高め、低温熱交換器の能力を低下させてしまう。この
方式では、せっかく、低温熱交換器の性能を改善させよ
うと大容量化しても、その効果を十分発揮できず、場合
によっては、性能低下を招くこともあった。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、前述の問題
点を解決し、冷凍能力の変動が少なく、低温熱交換器の
性能低下もなく、熱効率もよく、経済的な多重効用吸収
冷凍機を提供することを課題とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明では、再生器が少なくとも高温再生器と低温
再生器を有し、吸収器から高温再生器に希溶波を送る希
溶液ポンプと、低温再生器から低温熱交換器類の入口を
結ぶ濃溶液流路に設けた濃溶液ポンプとを有する多重効
用吸収冷凍機において、前記希溶液ポンプ及び濃溶液ポ
ンプに回転速度を調節する回転速度調節器を備えると共
に、回転速度調節器を制御する高温再生器の圧力を検出
するセンサーを設けることとしたものである。

【０００７】前記吸収冷凍機は、再生器が高温再生器と
低温再生器又は高温再生器と中温再生器と低温再生器と
からなる二重又は三重効用吸収冷凍機とすることがで
き、前記高温再生器の圧力を検出するセンサーは、高温
再生器の圧力を直接検出する代りに、高温再生器と低温
再生器との間の差圧、高温再生器と中温再生器との間の
差圧又は高温再生器と吸収器との間の差圧か、又は、圧
力に関連する物理量を検出することもできる。また、前
記回転速度調節器は、ポンプ電源の周波数を調節するイ
ンバータ制御装置とすることができ、一つの制御装置で
希溶液ポンプと濃溶液ポンプの両方を制御することがで
きる。

【０００８】

【発明の実施の形態】本発明は、多重効用吸収冷凍機に
おいて、高温再生器の圧力を検出するセンサーと、吸収
器から高温再生器に希溶液を送る希溶液ポンプ及び低温
再生器からの濃溶液流路に設けた濃溶液ポンプに、回転
速度を調節する回転速度調節器とを設けたものであっ
て、高温再生器の圧力を検出するセンサーを基に、希溶
液ポンプの回転速度を調節すると共に、低温再生器から
の流路に設けた濃溶液ポンプの回転速度を調節するよう
にしたものである。本発明による多重効用吸収冷凍機で
は、高温再生器の溶液流出量を支配する高温再生器圧力
を基に、高温再生器への溶液流入を流出量に対応させる
ように、希溶液ポンプの回転速度を調整しており、サイ
クル全体の溶液循環量が高温再生器圧力に支配され、低
温再生器からの濃溶液流出量も高温再生器圧力に関連し
て増減する。したがって、濃溶液ポンプの回転速度を高
温再生器圧力を基に調節することで、低温再生器からの
濃溶液流量に見合わせて、濃溶液ポンプを連続運転させ
ることができる。また、低温熱交換器をバイパスさせる
こともなく、濃溶液ポンプのキャビテーション防止を図
ることができる。

【０００９】次に、図面を参照にして本発明を具体的に
説明する・図１は、本発明の吸収冷凍機の一例を示す概
略工程図で、二重効用の例である。図1において、Ａは
吸収器、ＧＬは低温再生器、ＧＨは高温再生器、Ｃは凝
縮器、Ｅは蒸発器、ＸＬは低温熱交換器、ＸＨは高温熱
交換器、Ｐ１は希溶液ポンプ、Ｐ２は冷媒ポンプ、Ｐ３
は濃溶液ポンプ、ＪはＪラインであり、１〜９は溶液回
路で、１０〜１３は冷媒回路である。また、希溶液ポン
プＰ１を制御するため、圧力センサー２０と調節器２１
を設け、濃溶液ポンプＰ３を制御するため、調節器２２
を設けており、ａ１〜ａ４は濃溶液レベルを示す。

【００１０】この装置の冷房運転において、冷媒を吸収
した希溶液は、吸収器Ａから溶液ポンプＰ１により低温
熱交換器ＸＬの被加熱側を通り、分岐して一部は高温熱
交換器ＸＨの被加熱側を通り回路２から高温再生器ＧＨ
に導入される。高温再生器ＧＨでは希溶液は加熱熱源に
より加熱されて、冷媒を蒸発して濃縮され、濃縮された
濃溶液は回路３を通り高温熱交換器ＸＨで熱交換され、
回路６を通り低温再生器ＧＬからの濃溶液と回路５で合
流する。一方、低温熱交換器ＸＬの被加熱側を通った希
溶液の残部は、回路４から低温再生器ＧＬに導入され、
低温再生器ＧＬは高温再生器ＧＨからの冷媒蒸気により
加熱濃縮された後、回路５から濃溶液ポンプＰ３によ
り、高温熱交換器ＸＬの加熱側を通った濃溶液と合流し
て、低温熱交換器ＸＬの加熱側を通り，回路９から吸収
器Ａに導入される。

【００１１】高温再生器ＧＨで発生した冷媒ガスは、冷
媒回路１３を通り、低温再生器ＧＬの熱源として用いら
れた後、凝縮器Ｃに導入される。凝縮器Ｃでは、低温再
生器ＧＬからの冷媒ガスと共に冷却水により冷却されて
凝縮し、回路１２から蒸発器Ｅに入る。蒸発器Ｅでは、
冷媒が冷媒ポンプＰ２により、回路１０、１１により循
環されて蒸発し、その際に蒸発熱を付加側の冷水から奪
い、冷水を冷却し、冷房に供される。蒸発した冷媒蒸気
は、吸収器Ａで濃溶液により吸収されて、希溶液となり
希溶液ポンプＰ１で循環されるサイクルとなる。濃溶液
ポンプＰ３は、低温再生器ＧＬからの濃溶液流量を低温
熱交換器ＸＬに導いている。そして、希溶液ポンプＰ１
と濃溶液ポンプＰ３とは、圧力センサー２０の信号によ
り、調節器２１、２２により制御されている。

【００１２】ａ１、ａ２は、高温再生器の濃溶液の溶液
レベルで、ａ１は高位、ａ２は低位を示す。また、ａ
３、ａ４は低温再生器の濃溶液の溶液レベルで、ａ３は
オーバーフロー限界、ａ４は、キャビティ限界を示す。
オーバーフロー限界ａ３は、低温再生器の溶液が凝縮器
Ｃに入り込む限界か、又は、Ｊラインの作動（溶液が低
温熱交換器ＸＬ内で結晶した場合、Ｊラインを通して吸
収器Ａに戻す）を示す。具体的な溶液循環の制御につい
ては、図２〜図４を用いて説明する。吸収剤／冷媒にＬ
ｉＢｒ／Ｈ₂Ｏ系を用いる二重効用吸収冷凍機の場合、
各機器の圧力は概略下記の通りである。圧力は、負荷状
態、冷却水温度などで変動するので、幅を持たせて表示
している。蒸発器、吸収器：５〜１０ｍｍＨｇＡ、凝縮器、低温再生器：２０〜５０ｍｍＨｇＡ、高温再生器：２００〜７００ｍｍＨｇＡ、

【００１３】図２〜図４は、図1に対応する流量関係を
示している。希溶液循環量の内、低温再生器に５０％、
残り５０％を高温再生器に流す場合を例示している。図
２は、高温再生器圧力と希溶液ポンプ流量の関係及び、
高温再生器から低温再生器側に戻る量（圧力差を駆動力
として戻るので、その戻り能力）を示している。正確に
は、高温再生器と低温再生器との差圧を駆動力として流
動するのであるが、低温再生器側の圧力が小さく、高温
再生器の圧力を基に考えても差し支えない。図中、２本
の線により、低温再生器側圧力が２０ｍｍＨｇの場合
（ｂ）と、５０ｍｍＨｇの場合（ｃ）とを示している。
なお、高温再生器への希溶液流量ＶＧＨに対し、高温再
生器からの濃溶液流量は概略０．８５〜０．９５ＶＧＨ
程度となる。また、希溶液ポンプの流量ＶＰに対し、吸
収器に戻ってくる濃溶液流量は概略０．８５〜０．９５
ＶＰ程度となる。

【００１４】図３は、希溶液ポンプの特性と、吸収冷凍
機運転時の軌跡を示す。横軸には流量の他、ポンプ流量
に対応する図２の高温再生器圧力（平均）を括弧内に示
している。この例では、下記の表１を基に希溶液ポンプ
の周波数を設定している。途中については、比例配分と
している。より詳細には、高温再生器の出口部に液面セ
ンサーを設け、液面が高位ａ１になったときは、周波数
を減少させてポンプ送り量を減らし、液面を回復させ、
また、液面が低位ａ２になったときは、周波数を増加さ
せてポンプ送り量を増し、液面を回復させるように制御
している。

【表１】

【００１５】図４は、濃溶液ポンプの特性と、吸収冷凍
機運転時の軌跡を示す。破線で示す運転軌跡は低温再生
器側の配管内液面位置（図1の高さh）をパラメータにし
た運転可能範囲であり、ａ４のキャビティション限界ｆ
とａ３のオーバーフロー限界ｇを示す。高温再生器圧力
に対応して、表２にて濃溶液ポンプの回転速度を決めた
場合の運転軌跡を太い実線ｄで示す。中間は、比例配分
とする。

【表２】

【００１６】運転可能範囲はかなり大きく、ある程度周
波数設定がラフであっても、運転可能である。例えば、
濃溶液ポンプを、希溶液ポンプと同じ電源周波数で運転
すると、太い二点鎖線ｅのようになり、インバ−タ等の
共用化は可能である。但し、別電源としておけば、表の
修正で運転点をかなり自由に変更できるメリットがあ
る。なお、低温再生器の出口部に液面センサーを設け、
液面が高位になったときは、周波数を増加させてポンプ
送り量を増加させ、また、液面が低位になったときは周
波数を減少させてポンプ送り量を減少させ、液面がセン
サー間にあるように、液面を回復させるように制御して
も差し支えない。

【００１７】図５から図７は、本発明の他の吸収冷凍機
の概略工程図を示し、図５と図６は二重効用、図７は三
重効用の例である。符号はすべて図１と同じ意味を有す
る。図５においては希溶液は、吸収器Ａから溶液ポンプ
Ｐ１により低温熱交換器ＸＬと高温熱交換器ＸＨの被加
熱側を通り回路２から高温再生器ＧＨに導入され、濃縮
された濃溶液は回路３通り高温熱交換器ＸＨで熱交換さ
れ、回路４から低温再生器ＧＬに導入され、濃縮された
後、回路５から濃溶液ポンプＰ３により、低温熱交換器
ＸＬの加熱側を通り、回路９を通り吸収器Ａに導入され
る。他は図１と同様である。

【００１８】図６では、希溶液は、吸収器Ａから溶液ポ
ンプＰ１を通り分岐され、一部は高温熱交換器ＸＨの被
加熱側を通り、回路２から高温再生器ＧＨに導入されて
濃縮され、濃溶液回路３から高温熱交換器ＸＨ加熱側を
通り、回路６から吸収器Ａに導入される。一方、分岐さ
れた残部は低温熱交換器ＸＬの被加熱側を通り、低温再
生器ＧＬに導入されて濃縮された後、回路５から濃溶液
ポンプ３により、低温熱交換器ＸＬの加熱側を通り、吸
収器Ａに導入される。他は、図１と同様である。図７
は、三重効用であり、図１において高温再生器ＧＨと低
温再生器ＧＬの間に中温再生器ＧＭが配備され、同様に
熱交換器も高温と低温の間に中温熱交換器ＸＭが備えら
れ、中温熱交換器ＸＭの被加熱側を通った希溶液は分岐
され、一部が中温再生器に残部が高温熱交換器の被加熱
側に導入され、図１と同様に順次流れていく。このよう
に、図５〜図７の吸収冷凍機においても、図１と同様の
効果を奏することができる。

【００１９】

【発明の効果】本発明によれば、前記のように、冷凍機
の効率改善のため、熱交換器の伝熱面積増大あるいは熱
通過率の改良等を行い、熱交換器の圧力損失（流動抵
抗）が増大しても、濃溶液ポンプの回転速度制御によ
り、低温再生器からの濃溶液を、連続的に吸収器に戻す
ことができ、安定運転が可能である。また、低温熱交換
器にて再循環、あるいはバイパスする濃溶液もなく、低
温熱交換器の能力を最大限に生かすことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の吸収冷凍機の一例を示す概略工程図。

【図２】図１における高温再生器圧力と流量の関系を示
すグラフ。

【図３】図１における希溶液ポンプ特性を示すグラフ。

【図４】図１における濃溶液ポンプ特性を示すグラフ。

【図５】本発明の二重効用吸収冷凍機の別の例を示す概
略工程図。

【図６】本発明の二重効用吸収冷凍機の他の例を示す概
略工程図。

【図７】本発明の三重効用吸収冷凍機の一例を示す概略
工程図。

【符号の説明】

Ａ：吸収器、Ｅ：蒸発器、Ｃ：凝縮器、ＧＨ：高温再生
器、ＧＭ：中温再生器、ＧＬ：低温再生器、ＸＨ：高温
熱交換器、ＸＭ：中温熱交換器、ＸＬ：低温熱交換器、
Ｐ１：希溶液ポンプ、Ｐ２：冷媒ポンプ、Ｐ３：濃溶液
ポンプ、Ｊ：Ｊライン、１〜９：溶液回路、１０〜１
３：冷媒回路、１８：冷却水、１９：冷水、２０：圧カ
センサー、２１，２２：回転速度調節器、ａ１〜ａ４：
液面レベル

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】再生器が少なくとも高温再生器と低温再
生器を有し、吸収器から高温再生器に希溶液を送る希溶
液ポンプと、低温再生器から低温熱交換器の入口を結ぶ
濃溶液流路に設けた濃溶液ポンプとを有する多重効用吸
収冷凍機において、前記希溶液ポンプ及び濃溶液ポンプ
に回転速度を調節する回転速度調節器を備えると共に、
該回転速度調節器を制御する高温再生器の圧力を検出す
るセンサーを設けたことを特徴とする多重効用吸収冷凍
機。
【請求項２】前記再生器が、高温再生器と低温再生器
又は高温再生器と中温再生器と低温再生器とからなる二
重又は三重効用であることを特徴とする多重効用吸収冷
凍機。
【請求項３】前記高温再生器の圧力を検出するセンサ
ーが、高温再生器と低温再生器との間の差圧、高温再生
器と中温再生器との間の差圧又は高温再生器と吸収器と
の間の差圧か、又は、圧力に関連する物理量を検出する
ことを特徴とする請求項２記載の多重効用吸収冷凍機。
【請求項４】前記回転速度調節器が、ポンプ電源の周
波数を調節するインバータ制御装置であることを特徴と
する請求項１，２又は３記載の多重効用吸収冷凍機。
【請求項５】前記インバータ制御装置は、一つで希溶
液ポンプと濃溶液ポンプの両方を制御することを特徴と
する請求項４記載多重効用吸収冷凍機。