JP2002081785A - 吸収式冷凍機とその制御方法 - Google Patents

吸収式冷凍機とその制御方法

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JP2002081785A
JP2002081785A JP2000263311A JP2000263311A JP2002081785A JP 2002081785 A JP2002081785 A JP 2002081785A JP 2000263311 A JP2000263311 A JP 2000263311A JP 2000263311 A JP2000263311 A JP 2000263311A JP 2002081785 A JP2002081785 A JP 2002081785A
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Hiroki Nakamura
宏樹 中村
Sunao Kera
素直 計良
Teruo Shiraishi
照雄 白石
Akiyoshi Suzuki
晃好 鈴木
Yoshiharu Tanaka
祥治 田中
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Ebara Corp
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Ebara Corp
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    • Y02B30/62Absorption based systems

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Abstract

(57)【要約】 【課題】 プレート式熱交換器にも適用でき、より簡便
迅速に解晶され、完全に結晶を防止できる吸収式冷凍機
とその制御方法を提供する。 【解決手段】 蒸発器1、吸収器2、溶液熱交換器6、
7、凝縮器3、再生器4、5、溶液ポンプ8及び冷媒ポ
ンプ10を有し、それらを配管経路で接続した吸収式冷
凍機において、前記溶液熱交換器6の被加熱側と再生器
5とを接続する希溶液配管経路11と、前記再生器5と
溶液熱交換器6の加熱側とを接続する濃溶液配管経路1
3とを接続する濃溶液バイパス経路16を設けるか、又
は、溶液ポンプ8と溶液熱交換器7の被加熱側とを接続
する希溶液配管経路11と、前記溶液熱交換器7の加熱
側と吸収器2とを接続する濃溶液配管経路15とを接続
する希溶液バイパス経路18を設けたものであり、前記
バイパス経路には、オリフィス又は制御弁等を配備する
のがよい。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、吸収式冷凍機に係
り、特に、溶液熱交換器にプレート式熱交換器を用いて
も、該熱交換器内への結晶の生成を防止できる吸収式冷
凍機とその制御方法に関する。
【0002】
【従来の技術】従来から吸収式冷凍機は、その作動媒体
である吸収溶液として、一般にリチウムブロマイト(L
iBr)溶液を使用しており、このLiBr溶液は濃度
と温度の関係で結晶化する領域があり、濃度が濃く、温
度が低下すると結晶化する方向となる。通常は、吸収式
冷凍機において、高濃度で低温となる部位は、溶液熱交
換器の濃溶液出口側であるが、吸収式冷凍機の効率を上
昇させるためには、この出口側の濃溶液温度を下げる必
要がある。従って、溶液熱交換器の効率を上昇させる
と、溶液熱交換器の濃溶液出口側の温度が低下し、結晶
が生じてしまうという問題があった。
【0003】結晶した場合、シェルアンドチューブ型の
熱交換器の場合は、外側から直接バーナで炙って溶かし
たり、熱交換器に取付けてあるソケットから冷媒を注入
して溶かしたりしていたが、プレート式熱交換器の場合
は、直接バーナで炙ったり、熱交換器自体にソケットを
取付けることが構造的にできない。特に、プレート式熱
交換器の場合は、伝熱性能が良いことと、コンパクトで
あるため、伝熱面積を増加させることが比較的容易であ
るため、効率上昇による結晶の防止対策が重要となる。
そこで、本出願人は、先にプレート式熱交換器におい
て、該熱交換器内で希溶液側流路と濃溶液側流路を連通
させる連通部を設けたり、熱交換器近傍の濃溶液経路に
冷媒注入口を設けることを提案しているが、より簡便
で、完全に結晶を防止する方法が望まれていた。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記既知技
術に鑑み、溶液熱交換器、特にプレート式熱交換器にも
適用でき、より簡便に解晶させ、完全に結晶を防止する
ことができる吸収式冷凍機とその制御方法を提供するこ
とを課題とする。
【0005】上記課題を解決するために、本発明では、
蒸発器、吸収器、溶液熱交換器、凝縮器、再生器、溶液
ポンプ及び冷媒ポンプを有し、それらを配管経路で接続
して冷凍サイクルを構成する吸収式冷凍機において、前
記溶液熱交換器の被加熱側と再生器とを接続する希溶液
配管経路と、前記再生器と溶液熱交換器の加熱側とを接
続する濃溶液配管経路とを接続する濃溶液バイパス経路
を設けることとしたものである。前記濃溶液バイパス経
路には、オリフィス又は逆止弁を配備することができ
る。
【0006】また、本発明では、蒸発器、吸収器、溶液
熱交換器、凝縮器、再生器、溶液ポンプ及び冷媒ポンプ
を有し、それらを配管経路で接続して冷凍サイクルを構
成した吸収式冷凍機において、前記溶液ポンプと溶液熱
交換器の被加熱側とを接続する希溶液配管経路と、前記
溶液熱交換器の加熱側と吸収器とを接続する濃溶液配管
経路とを接続する希溶液バイパス経路を設けることとし
たものである。前記希溶液バイパス経路には、流量制御
機構又はバルブを配備することができる。さらに、本発
明では、上記の吸収式冷凍機の制御方法において、前記
溶液熱交換器内の加熱側濃溶液の結晶状態を検知し、前
記再生器内に設けられた液レベル検知手段により溶液ポ
ンプの運転又は停止を行いながら、前記濃溶液バイパス
経路又は希溶液バイパス経路を経て、濃溶液又は希溶液
を溶液熱交換器に導入し、該溶液熱交換器内の濃溶液の
加熱と希釈を進行させて、結晶の進行を制御することと
したものである。
【0007】
【発明の実施の形態】本発明の吸収式冷凍機は、蒸発
器、吸収器、溶液熱交換器、凝縮器、再生器、溶液ポン
プ及び冷媒ポンプを有し、それらを配管経路で接続して
冷凍サイクルを構成するものであれば、二重効用、三重
効用等の多重効用の吸収冷凍機にもすべて適用すること
ができる。そして、吸収器にて冷媒を吸収し、温度、濃
度共に低い希溶液(弱溶液)と、再生器にて加熱・濃縮
された濃溶液(強溶液)との溶液熱交換器を有する吸収
式冷凍機において、吸収溶液の結晶進行を回避、又は解
晶を容易にする吸収式冷凍機と、その制御方法である。
本発明の吸収溶液の結晶進行を回避、又は解晶させる吸
収式冷凍機には、次の二つの方式がある。
【0008】一つは、前記溶液熱交換器の被加熱側と再
生器とを接続する希溶液配管経路と、前記再生器と溶液
熱交換器の加熱側とを接続する濃溶液配管経路とを接続
する濃溶液バイパス経路を設ける方式であり、この方式
によれば、前記濃溶液バイパス経路には、オリフィス又
は逆止弁が配備されており、溶液ポンプの運転を停止す
ると、再生器内の濃溶液の一部は、前記バイパス経路か
ら溶液熱交換器の希溶液流路に導入されて、該溶液熱交
換器の濃溶液流路を加熱し、該流路中の結晶の進行を回
避し、解晶できる。他の一つは、前記溶液ポンプと溶液
熱交換器の被加熱側とを接続する希溶液配管経路と、前
記溶液熱交換器の加熱側と吸収器とを接続する濃溶液配
管経路とを接続する希溶液バイパス経路を設ける方式で
あり、この方式によれば、前記希溶液バイパス経路に
は、流量制御機構又はバルブが配備されており、溶液ポ
ンプの運転中に、該流量制御機構又はバルブを操作する
ことにより、希溶液が溶液熱交換器出口の濃溶液配管経
路に直接導入されて、該熱交換器内の濃溶液を熱交換に
より冷却させることなく希釈を進行させて、該濃溶液流
路中の結晶の進行を回避し、解晶することができる。
【0009】これら2つの方式は、単独で或いは組み合
せて使用することができ、前記溶液熱交換器内の加熱側
濃溶液の結晶状態を検知し、前記再生器内に設けられた
液レベル検知手段により溶液ポンプの運転又は停止を行
いながら、前記濃溶液又は希溶液バイパス経路に濃溶液
又は希溶液を導入し、該溶液熱交換器内の濃溶液の加熱
と希釈を進行させて、結晶の進行を制御することができ
る。前記の溶液熱交換器内の吸収溶液の結晶状態の検知
は、高温再生器の出口溶液温度を検出する出口溶液温度
センサと入口溶液温度を検出する入口溶液温度センサを
設け、該両温度センサの出力から該出口溶液温度と入口
溶液温度の温度差△tを演算して行い、該演算値が所定
の範囲から外れた場合に、結晶状態と判断する。
【0010】即ち、吸収式冷凍機の溶液濃度及び温度か
ら一番結晶し易いのは、濃溶液側の溶液熱交換器の溶液
出口付近であり、ここで結晶すると溶液流路が狭くな
り、溶液の戻りが悪くなり、溶液熱交換器の熱交換機能
が著しく低下する。このとき、高温再生器の溶液出口温
度は、保温などにより急激には下がらないが、高温再生
器の入口の溶液温度は急激に低下し、高温再生器出口温
度と高温再生器入口温度の温度差△tが急激に大きくな
る。従って、上記のように温度差△tを演算し、該演算
値が所定の範囲から外れた場合に、結晶を生じたものと
判断することができる。
【0011】次に、図面を用いて本発明を詳細に説明す
る。図1は、本発明の吸収式冷凍機の一例を示すフロー
構成図である。図1において、1は蒸発器、2は吸収
器、3は凝縮器、4は低温再生器、5は高温再生器、6
は高温溶液熱交換器、7は低温溶液熱交換器、8は溶液
ポンプ、9は液レベル検知手段、10は冷媒ポンプ、1
1は希溶液配管、12は高温再生器出口ヘッダー、13
〜15は濃溶液配管、16は濃溶液バイパス配管、17
はオリフィス、18は希溶液バイパス配管、19はバル
ブ、20は冷却塔、21は熱交換器内希溶液流路、22
は熱交換器内濃溶液流路である。ここで、本発明では、
高温熱交換器6の出口と高温再生器を結ぶ希溶液配管1
1と、高温再生器5の出口と高温熱交換器6を結ぶ濃溶
液配管13との間に、オリフィス17を有する濃溶液バ
イパス配管16を設け、また、溶液ポンプ8と低温熱交
換器7を結ぶ希溶液配管11と、低温熱交換器7と吸収
器2とを結ぶ濃溶液配管15との間に、バルブ19を有
する希溶液バイパス配管18を設けている。
【0012】この吸収式冷凍機の冷房運転について説明
すると、通常、冷媒が冷媒ポンプ10で蒸発器1の内部
にスプレーされ、蒸発して、冷水ポンプで送られる水か
ら熱を奪い冷水を製造する。蒸発器1で蒸発した冷媒蒸
気は、吸収器2で吸収液に吸収され、薄くなった吸収液
は溶液ポンプ8により、希溶液配管11を流れて、溶液
熱交換器6、7で熱交換して、高温再生器5と低温再生
器4に送られ、それぞれ加熱され、濃い溶液になって、
濃溶液配管13、又は、濃溶液配管14から、濃溶液配
管15を経由して、吸収器2に戻って吸収作用を行な
う。高温再生器5での加熱濃縮は、バーナを用いて行な
い、低温再生器4での加熱は、高温再生器5で発生した
冷媒蒸気で行なう。低温再生器4で発生した冷媒蒸気
は、凝縮器3で冷却されて冷媒液となって、また高温再
生器5で発生した冷媒蒸気は、低温再生器4で液化して
冷媒液となって、蒸発器1に戻って冷凍サイクルを継続
する。
【0013】本発明では、再生器出口濃溶液配管13と
再生器入口希溶液配管11とを、濃溶液バイパス配管1
6で連結し、一部濃溶液を希溶液配管11中に導入する
構造とし、溶液ポンプ8停止時には、再生器5内の高温
溶液を希溶液経路11中を流れる構造としたことを特徴
とする。吸収溶液の結晶は通常、溶液熱交換器7内の濃
溶液最終流路部分22で発生する。結晶発生を検知し、
溶液ポンプ8を停止することにより、高温溶液が溶液熱
交換器7内の希溶液流路21に流入し、吸収溶液の結晶
を加熱することができる。該バイパス配管16には、オ
リフィス17等の適当な流量制御機構を設けても良い
し、逆止弁等のバルブを設け、制御しても良い。溶液ポ
ンプ8の運転と停止は、例として再生器5内に設けられ
た液レベル検知手段9を用いて制御する。また、再生器
内溶液温度、圧力等の物理量から制御することも可能で
ある。
【0014】また、本発明では、溶液熱交換器7の希溶
液入口配管11と濃溶液出口配管15とを、希溶液バイ
パス配管18で連絡し、吸収器2からの希溶液の一部を
直接濃溶液出口配管15に導入する構造としたことを特
徴とする。吸収溶液の結晶は、主に溶液熱交換器7内の
濃溶液流路22で発生するが、希釈を行う際、溶液熱交
換器7内の希溶液流路21を流れる低温希溶液により冷
却され、結晶は進行する。結晶発生を検知し、前記希溶
液バイパス配管18に配備した適当な流量制御機構、又
はバルフ等を介し、溶液ポンプ8の運転により、両流体
間の熱交換無しに希溶液で濃溶液の希釈を進行させ、場
合に応じて希釈の割合を制御する。これら二つのバイパ
ス配管16、18において、濃溶液バイパス配管16で
は、溶液ポンプ8の停止により濃溶液が希溶液経路に導
入され、一方、希溶液バイパス18では、溶液ポンプ8
の運転中に該配管18に配備したバルブ等を操作するこ
とにより、希溶液を濃溶液経路に導入することになるた
め、溶液経路中の結晶の進行を回避・解晶するために、
溶液ポンプ8は運転と停止を繰返すことにより、迅速な
解晶と完全な結晶の防止ができる。
【0015】
【発明の効果】本発明によれば、上記のような構成とし
たことにより、溶液熱交換器、特にプレート式熱交換器
を使用した場合でも、簡便迅速に解晶でき、結晶の進行
を制御できると共に、完全に結晶を防止することができ
る吸収式冷凍機を提供することができた。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の吸収式冷凍機の一例を示すフロー構成
図。
【符号の説明】
1:蒸発器、2:吸収器、3:凝縮器、4:低温再生
器、5:高温再生器、6:高温溶液熱交換器、7:低温
溶液熱交換器、8:溶液ポンプ、9:液レベル検知手
段、10:冷媒ポンプ、11:希溶液配管、12:高温
再生器出口へッダー、13〜15:濃溶液配管、16:
濃溶液バイパス配管、17:オリフィス、18:希溶液
バイパス配管、19:バルブ、20:冷却塔、21:熱
交換器内希溶液流路、22:熱交換器内濃溶液流路
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 白石 照雄 東京都大田区羽田旭町11番1号 株式会社 荏原製作所内 (72)発明者 鈴木 晃好 東京都大田区羽田旭町11番1号 株式会社 荏原製作所内 (72)発明者 田中 祥治 東京都大田区羽田旭町11番1号 株式会社 荏原製作所内 Fターム(参考) 3L093 BB37 CC01 DD06 EE25 GG02 HH02 HH04 JJ04 KK05 LL03

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 蒸発器、吸収器、溶液熱交換器、凝縮
    器、再生器、溶液ポンプ及び冷媒ポンプを有し、それら
    を配管経路で接続して冷凍サイクルを構成する吸収式冷
    凍機において、前記溶液熱交換器の被加熱側と再生器と
    を接続する希溶液配管経路と、前記再生器と溶液熱交換
    器の加熱側とを接続する濃溶液配管経路とを接続する濃
    溶液バイパス経路を設けたことを特徴とする吸収式冷凍
    機。
  2. 【請求項2】 前記濃溶液バイパス経路には、オリフィ
    ス又は逆止弁が配備されていることを特徴とする請求項
    1記載の吸収式冷凍機。
  3. 【請求項3】 蒸発器、吸収器、溶液熱交換器、凝縮
    器、再生器、溶液ポンプ及び冷媒ポンプを有し、それら
    を配管経路で接続して冷凍サイクルを構成した吸収式冷
    凍機において、前記溶液ポンプと溶液熱交換器の被加熱
    側とを接続する希溶液配管経路と、前記溶液熱交換器の
    加熱側と吸収器とを接続する濃溶液配管経路とを接続す
    る希溶液バイパス経路を設けたことを特徴とする吸収式
    冷凍機。
  4. 【請求項4】 前記希溶液バイパス経路には、流量制御
    機構又はバルブが配備されていることを特徴とする請求
    項3記載の吸収式冷凍機。
  5. 【請求項5】 請求項1〜4記載の吸収式冷凍機の制御
    方法において、前記溶液熱交換器内の加熱側濃溶液の結
    晶状態を検知し、前記再生器内に設けられた液レベル検
    知手段により溶液ポンプの運転又は停止を行いながら、
    前記濃溶液バイパス経路又は希溶液バイパス経路を経
    て、濃溶液又は希溶液を溶液熱交換器に導入し、該溶液
    熱交換器内の濃溶液の加熱と希釈を進行させて、結晶の
    進行を制御することを特徴とする吸収式冷凍機の制御方
    法。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010096374A (ja) * 2008-10-15 2010-04-30 Ebara Refrigeration Equipment & Systems Co Ltd 吸収ヒートポンプ
JP2011252704A (ja) * 2011-09-21 2011-12-15 Sanyo Electric Co Ltd 吸収式冷凍機

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JP2010096374A (ja) * 2008-10-15 2010-04-30 Ebara Refrigeration Equipment & Systems Co Ltd 吸収ヒートポンプ
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