JP2002213836A - アンモニア吸収冷凍機の制御方法及びアンモニア吸収冷凍機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 発生器１で生成するアンモニア稀水溶液Ｓｗ
を貯留する液溜部３からアンモニア稀水溶液Ｓｗを吸収
器８に導く稀液管路１５に減圧機構１６を備え、吸収器
８と発生器１との間を接続する濃液管路１８に、アンモ
ニア濃水溶液Ｓｓを還流供給する濃液供給ポンプ９を備
えるアンモニア吸収冷凍機に対して、安価な設備機器を
用いながら、発生器と吸収器との間のアンモニア水溶液
の循環ループが安定し、正確に作動させる制御を可能と
する。 【解決手段】 液溜部３の所定液位の高さ位置に接続し
たフロート式トラップ２０を、稀液管路１５に設けてあ
り、フロート式トラップ２０の弁座２３をオリフィスと
して機能するように構成し、又は、フロート式トラップ
２０と吸収器８との間の稀液管路１５にオリフィスを設
けて、減圧機構１６を構成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、発生器で生成する
アンモニア稀水溶液を貯留する液溜部からアンモニア稀
水溶液を稀液管路を経て減圧した後吸収器に供給し、前
記吸収器からのアンモニア濃水溶液を濃液供給ポンプに
より前記発生器に還流供給するアンモニア吸収冷凍機及
びその制御方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】上記従来のアンモニア吸収冷凍機におい
ては、例えば図５に示すように、発生器１の加熱部２で
熱源蒸気Ｓにより加熱されて主としてアンモニアからな
る蒸気を放出したアンモニア稀水溶液Ｓｗを前記蒸気と
共に液溜部３及びその上部空間に供給するように構成し
てある。前記アンモニア稀水溶液Ｓｗを貯留する前記液
溜部３の底部から前記アンモニア稀水溶液Ｓｗを吸収器
８に導く稀液管路１５には減圧機構１６として絞り弁１
６Ｃを備えている。また、前記吸収器８と前記液溜部３
の上方に設けられた精留部４の回収段４ａとの間を接続
する濃液管路１８には、アンモニア濃水溶液Ｓｓを還流
供給する濃液供給ポンプ９を備えており、アンモニア濃
水溶液Ｓｓを前記回収段４ａを経て前記発生器１に循環
供給するように構成されている。一方、前記精留部４の
上部に備える濃縮段４ｂで濃縮され、さらに上昇しなが
ら精留されて分縮段４ｃから放出された冷媒蒸気である
アンモニア蒸気Ａｖを冷媒蒸気管路１０を経て冷却水管
を備える凝縮器５に導き、この凝縮器５で冷却水Ｗ１に
より冷却されて凝縮した濃アンモニア液Ａｌは、アンモ
ニア液流路１１から膨張弁６を介して減圧した後蒸発器
７に導き、減圧した低温の濃アンモニア液Ａｌをブライ
ンＢと熱交換させて前記ブラインＢを冷却し、その冷却
過程で前記濃アンモニア液Ａｌが気化したアンモニア蒸
気Ａｖを前記吸収器８に供給するように構成されてい
る。前記吸収器８には、前記蒸発器７で蒸発したアンモ
ニア蒸気Ａｖを前記吸収器８に導くするアンモニア蒸気
流路１４を接続してあり、また、前記稀液管路１５の終
端部を器内に導入して、器内のアンモニア蒸気Ａｖ中に
前記アンモニア稀水溶液Ｓｗを噴霧するように構成して
ある。前記アンモニア稀水溶液Ｓｗは、系内においては
吸収液として機能する。前記吸収器８には冷却水Ｗ２を
通流する冷却管が配置されており、前記アンモニア稀水
溶液Ｓｗがアンモニア蒸気Ａｖを吸収してアンモニア濃
水溶液Ｓｓを生成する際に発生する吸収熱を前記冷却水
Ｗ２に吸収させて系外に放出している。

【０００３】前記精留部４においては、前記発生器１で
放出されるアンモニアを主体とする蒸気も供給され、前
記回収段４ａ、前記濃縮段４ｂ及び前記分縮段４ｃを経
て濃縮精留された後、前記分縮段４ｃから前記冷媒蒸気
管路１０に放出される。この過程でアンモニア蒸気Ａｖ
を分離したアンモニア稀水溶液Ｓｗは、前記濃縮段４ｂ
から前記回収段４ａを経て流下し、前記回収段４ａに循
環供給されるアンモニア濃水溶液Ｓｓと共に前記発生器
１に戻される。前記濃液管路１８には溶液熱交換器１７
が介装されており、その高温側流路には前記稀液管路１
５を通流するアンモニア稀水溶液Ｓｗを通流させて熱回
収を図っている。また、前記凝縮器５からの濃アンモニ
ア液Ａｌを前記蒸発器７に導くアンモニア液流路１１に
は、前記アンモニア蒸気流路１４のアンモニア蒸気Ａｖ
により前記濃アンモニア液Ａｌを過冷却する過冷却器１
３を配置して、前記膨張弁６に至る前の濃アンモニア液
Ａｌが前記アンモニア液流路１１内で部分蒸発するフラ
ッシングを抑制し、前記膨張弁６で減圧される濃アンモ
ニア液Ａｌの流量を安定化し、冷却効率の向上を図って
いる。この系においては、アンモニア水溶液及び濃アン
モニアの流体循環は、前記濃液供給ポンプ９による低圧
側の吸収器８から高圧側の発生器１へのアンモニア濃水
溶液Ｓｓの還流供給の外は、各流路の両端部間の圧力差
により行われる。この系における高圧側を構成する精留
部４内の圧力、即ち発生器圧力は、通常約１．５ＭＰａ
である。

【０００４】上述のアンモニア吸収冷凍機を制御する制
御機構３０には、生成するブラインＢの温度を基に冷凍
容量を制御する冷凍容量制御部３１と、液溜部３の液面
を所定の液位に維持する発生器液面制御部３２と、冷媒
即ちアンモニアの凝縮圧力を制御する凝縮圧力制御部３
３と、冷媒即ちアンモニアの循環流量を制御する冷媒流
量制御部３４と、冷媒蒸気管路１０に放出される冷媒濃
度、即ちアンモニア蒸気Ａｖのアンモニア濃度を制御す
る冷媒濃度制御部３５と、発生器１でアンモニア蒸気を
分離したアンモニア稀水溶液Ｓｗのアンモニア濃度を制
御する発生器入熱量制御部３６とを備えている。

【０００５】前記冷凍容量制御部３１は、前記ブライン
Ｂの温度を所定温度に維持するように、系内の溶液の循
環量を調節するもので、前記蒸発器７出口におけるブラ
インＢの温度を検出するブライン温度検出器７ａを備
え、検出するブライン温度に応じて前記濃液管路１８に
設けた濃液供給ポンプ９の回転数を、その揚程を所要範
囲内に維持しながら変化し、同時にその下流側に備える
流量調節弁１８ａの開度を調節し、前記濃液管路１８か
ら前記回収段４ａへのアンモニア濃水溶液Ｓｓの還流供
給量を調節するように構成されている。つまり、後述の
冷媒流量制御部３４と連係し、前記蒸発器７における冷
凍負荷を間接的に検出して、冷凍能力を調節するのであ
る。

【０００６】前記発生器液面制御部３２は、前記液溜部
３におけるアンモニア稀水溶液Ｓｗの液面を所定レベル
に維持するもので、前記液溜部３における液面を検出可
能な液位検出機構３ａを備え、検出した液位に応じて前
記稀液管路１５に備える絞り弁１６Ｃの開度を制御し
て、前記吸収器８へのアンモニア稀水溶液Ｓｗの供給量
を調節するように構成されている。つまり、前記液溜部
３からのアンモニア稀水溶液Ｓｗの前記吸収器８への供
給と、前記吸収器８からの前記発生器１へのアンモニア
濃水溶液Ｓｓの還流供給との均衡を維持し、系の安定化
を図っているのである。また、従来のシステムにおいて
は、前記濃液供給ポンプ９としてタービンポンプを用い
ている関係上、ポンプ内でのキャビテーションを起こし
やすく、これを防止するために、前記冷凍容量制御手段
３１の制御動作と協調して前記吸収器８におけるアンモ
ニア濃水溶液Ｓｓの液面を所定液位以上に維持すること
も図っている。前記絞り弁１６Ｃは、空気圧作動式のも
のを用い、液位検出機構３ａからの差圧信号を前記発生
器液面制御部３２に入力し、前記絞り弁１６Ｃに対する
開度設定信号を基に設定した制御量を、電空変換器を介
して前記絞り弁１６Ｃに伝達して開度調節するように構
成されている。

【０００７】前記凝縮圧力制御部３３は、前記冷媒蒸気
管路１０から前記凝縮器５に供給されるアンモニア蒸気
Ａｖの凝縮圧力を調節して、系内に供給する冷媒、即ち
前記吸収器８に供給するアンモニア蒸気Ａｖを生成する
濃アンモニア液Ａｌの凝縮量を所定の量に維持するもの
で、前記凝縮器５内の圧力を検出して、その凝縮器５に
供給する冷却水Ｗ１の水量を調節するものである。前記
精留部４から供給されるアンモニア蒸気Ａｖの純度に対
応して、適正な凝縮温度を維持するものである。ここで
生成する濃アンモニア液Ａｌの温度により系の冷媒とし
てのアンモニアの純度が決まり、その低温側温度がほぼ
定まる。前記冷却水Ｗ１の流量を調節する制水弁には、
空気圧作動の流量調節弁を用いており、前記凝縮器５内
で圧力を検出した検出信号を前記凝縮圧力制御部３３に
入力し、前記圧力検出信号に基づいて設定される制水弁
の開度調節量を、電空変換器を介して前記制水弁に伝達
し、その開度を調節するように構成されている。

【０００８】前記冷媒流量制御部３４は、前記アンモニ
ア蒸気流路１４における前記過冷却器１３出口のアンモ
ニア蒸気Ａｖの温度を所定温度に維持するもので、前記
アンモニア蒸気流路１４の過冷却器１３出口にアンモニ
ア気体温度計１４ａを配置してその検出温度に基づき、
前記膨張弁６の開度を調節するようにしてある。つま
り、前記蒸発器７における前記ブラインＢとの交換熱量
を間接的に検出し、冷凍負荷に合わせて冷媒供給量を調
節するのである。この膨張弁６も空気圧作動のものが用
いられており、前記アンモニア気体温度計１４ａからの
温度信号を前記冷媒流量制御部３４に入力し、前記膨張
弁６の開度を設定し、その開度設定信号を、電空変換器
を介して前記膨張弁６に伝達するように構成されてい
る。

【０００９】前記冷媒濃度制御部３５は、冷媒であるア
ンモニア蒸気Ａｖの濃度を目標濃度に維持するもので、
前記凝縮器５出口の低圧のアンモニア液流路１１から分
岐して、高圧の前記分縮段４ｃに濃アンモニア液Ａｌを
一部還流するリフラックスポンプ１２ａを備える冷媒還
流路１２と、前記分縮段４ｃ出口の前記冷媒蒸気管路１
０におけるアンモニア蒸気Ａｖの温度を検出する蒸気温
度計１０ａとを備えており、前記蒸気温度計１０ａで検
出する温度に応じて前記リフラックスポンプ１２ａの出
口に備える流量制御弁１２ｂの開度を調節するように構
成してある。つまり、一旦凝縮させた濃アンモニア液Ａ
ｌを前記精留部４の分縮段４ｃに一部還元することで、
前記冷媒蒸気管路１０におけるアンモニア蒸気の濃度を
極力高く維持するのである。前記流量制御弁１２ｂも空
気圧作動式のものであり、前記蒸気温度計１０ａで検出
した検出温度は前記冷媒濃度制御部３５に入力され、前
記検出温度に基づき設定される前記流量制御弁１２ｂの
開度信号も、一旦電空変換器で空気圧信号に変換された
後、前記流量制御弁１２ｂに伝達される。

【００１０】前記発生器入熱量制御部３６は、前記発生
器１の加熱部２に備える加熱蒸気管１９への熱源蒸気の
供給量を調節するもので、前記稀液管路１５に通流する
前記液溜部３からのアンモニア稀水溶液Ｓｗの温度を検
出する稀液温度計１５ａを前記稀液管路１５に配置し
て、検出した温度を所定温度範囲内に維持するように、
前記加熱蒸気管１９に付設した蒸気調節弁１９ａの開度
を調節するように構成してある。熱源蒸気の温度変動に
よっても前記発生器１からのアンモニア蒸気Ａｖの濃度
を変化させないようにするのである。

【００１１】以上のように構成して、前記制御機構３０
は、前記冷凍容量制御部３１、前記発生器液面制御部３
２、前記凝縮圧力制御部３３、前記冷媒流量制御部３
４、前記冷媒濃度制御部３５、前記発生器入熱量制御部
３６の間の調和を図り、各制御機構の協同により、アン
モニア吸収冷凍機の冷凍能力と、ブライン温度を目標範
囲に維持する。これは、アンモニア吸収冷凍機の運転が
安定し、且つ、所定の性能が発揮されるためには、前記
液溜部３と前記吸収器８における液面の変動をできるだ
け小さくするための制御が必要である点に鑑みて構成さ
れたものである。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来のアンモニア吸収冷凍機においては、高圧側と低圧側
との間の圧力差が約１．５ＭＰａであり、前記アンモニ
ア濃水溶液Ｓｓを前記発生器１に還流供給する濃液供給
ポンプ９には、それ以上の揚程を確保する必要がある。
しかも、その圧力差は、運転条件によって変化しやす
く、タービンポンプ等の非容積型ポンプを採用した前記
濃液供給ポンプ９では、回転数を変化させれば、その吐
出量と揚程とが同時に変化するため、吐出圧力と吐出量
とを同時に制御できないという問題を有していた。その
ために、前記アンモニア濃水溶液Ｓｓの前記発生器１へ
の還流供給量を調節するのに、前記濃液供給ポンプ９を
必要な揚程を維持できる以上の回転数に維持しながら、
下流側に設けた流量調節弁１８ａの弁開度を調整する必
要があり、精密な制御を行うには複雑な制御を必要と
し、装置のコストアップを招くという問題も有してい
た。つまり、前記濃液供給ポンプ９として、高圧タービ
ンポンプで構成されたキャンドポンプを用いたり、液溜
部３の液面検出機構３ａとしての差圧発信器や、その差
圧信号を受信して開度調節する絞り弁１６Ｃ等が必要に
なり、これらが何れも高価なものであるために、殊に、
小型のアンモニア吸収冷凍機であれば、そのコストアッ
プ要因として大きな割合を占めるのである。

【００１３】そこで、本発明に係るアンモニア吸収冷凍
機の制御方法及びアンモニア吸収冷凍機は、安価な設備
機器を用いながら、発生器と吸収器との間のアンモニア
水溶液の循環ループが安定し、正確に作動させる制御を
可能とする手段を提供することを目的とする。

【００１４】

【課題を解決するための手段】

【００１５】〔本発明の特徴手段〕

【００１６】本発明に係るアンモニア吸収冷凍機及びそ
の制御方法の第１特徴手段は、請求項１に記載のごと
く、発生器からのアンモニア稀水溶液を貯留する液溜部
からアンモニア稀水溶液を稀液管路を経て減圧した後吸
収器に供給し、前記吸収器からのアンモニア濃水溶液を
濃液供給ポンプにより前記発生器に還流供給するアンモ
ニア吸収冷凍機の制御方法において、前記液溜部の所定
液位の高さ位置に前記稀液管路を接続し、前記液溜部に
おける液面が前記所定液位を下回った場合に、前記吸収
器へのアンモニア稀水溶液の供給を停止する点にある。

【００１７】本発明に係るアンモニア吸収冷凍機の制御
方法の第２特徴手段は、請求項２に記載のごとく、発生
器からのアンモニア稀水溶液を貯留する液溜部からアン
モニア稀水溶液を稀液管路を経て減圧した後吸収器に供
給し、前記吸収器からのアンモニア濃水溶液を濃液供給
ポンプにより前記発生器に還流供給するアンモニア吸収
冷凍機の制御方法において、前記稀液管路にオリフィス
を介装すると共に、前記液溜部上方における発生器圧力
若しくは前記吸収器における濃液液面を検出して、前記
検出結果に基づいて、前記発生器への前記アンモニア濃
水溶液の還流供給量を調節する点にある。

【００１８】〔特徴手段の作用及び効果〕

【００１９】上記本発明に係るアンモニア吸収冷凍機の
制御方法の第１特徴手段によれば、簡単な機構で液溜部
の液面が所定の液位より下に低下することを防止でき、
複雑且つ高価な制御機構を用いることなく、発生器から
吸収器を経て発生器に戻るアンモニア水溶液の循環ルー
プを安定化させ、且つ正確に系を機能させることができ
るようになる。つまり、所定液位の高さ位置に稀液管路
を接続したから、液溜部における液面が、その所定液位
以下になれば、アンモニア稀水溶液が前記稀液管路に流
出することを防止できる。

【００２０】例えば、前記液面が前記所定液位よりも低
くなれば、その上部の気体空間と前記稀液管路が連通す
る状態になるから、前記稀液管路にアンモニア蒸気が流
入して前記吸収器に至ることを防止するために、前記吸
収器への前記アンモニア稀水溶液の供給を停止するので
ある。この間に、前記吸収器内で生成したアンモニア濃
水溶液が濃液管路を介して前記発生器に還流し、前記発
生器からアンモニア稀水溶液が前記液溜部に補充される
から、前記液溜部内の液面が再び上昇して所定液位に達
すれば、前記稀液管路から前記アンモニア稀水溶液を前
記吸収器に再び供給することが可能になる。その結果、
前記液溜部の液面は、極めて安定した液位に維持される
のである。

【００２１】上記本発明に係るアンモニア吸収冷凍機の
制御方法の第２特徴手段によっても、簡単な機構で液溜
部の液面が所定の液位より下に低下することを防止で
き、複雑且つ高価な制御機構を用いることなく、発生器
から吸収器を経て発生器に戻るアンモニア水溶液の循環
ループを安定化させ、且つ正確に系を機能させることが
できるようになる。つまり、系内においては、アンモニ
ア稀水溶液とアンモニア濃水溶液とを総合したアンモニ
ア水溶液の総量はほぼ一定である。これは、冷媒である
アンモニアがアンモニア蒸気及び濃アンモニア液として
発生器と吸収器との間の経路を循環するが、その総量
が、定常運転時にはあまり変化しないからである。そこ
で、前記稀液管路にオリフィスを介装しておけば、前記
液溜部から前記吸収器に流入するアンモニア稀水溶液の
流量は、前記液溜部と前記吸収器との間の圧力差によっ
て定まるようになる。

【００２２】こうした構成において、仮に前記液溜部上
方において検出される発生器圧力が増大する場合には、
前記液溜部から前記吸収器へのアンモニア稀溶液の流量
が増大し、前記液溜部における液面の低下を招きやすく
なるから、前記発生器へのアンモニア濃水溶液の還流供
給量を増せばよく、前記発生器圧力が低下する場合に
は、前記液溜部における液面が上昇しようとするから、
前記発生器へのアンモニア濃水溶液の還流供給量を減ず
ればよいのである。これにより、濃液供給ポンプがアン
モニア蒸気を吸入することも防止できる。

【００２３】また、前記液溜部における液面が低下する
場合には、前記吸収器におけるアンモニア濃水溶液の液
面が上昇するから、前記液面の吸収器における所定液位
との偏差に応じて前記アンモニア濃水溶液の前記発生器
への還流供給量を調節すればよいのである。前記吸収器
における液面を所定液位以上に維持することによって
も、前記濃液供給ポンプがアンモニア蒸気を吸入するこ
とを防止できる。従って、冷凍負荷が変化しても系全体
を安定して、且つ正確に制御することが可能になる。

【００２４】〔本発明の特徴構成〕

【００２５】本発明に係るアンモニア吸収冷凍機の第１
特徴構成は、請求項３に記載のごとく、発生器からのア
ンモニア稀水溶液を貯留する液溜部から前記アンモニア
稀水溶液を吸収器に導く稀液管路に減圧機構を備え、前
記吸収器と前記発生器との間を接続する濃液管路に、ア
ンモニア濃水溶液を還流供給する濃液供給ポンプを備え
るアンモニア吸収冷凍機において、前記液溜部の所定液
位の高さ位置に接続したフロート式トラップを、前記稀
液管路に設けてある点にある。

【００２６】本発明に係るアンモニア吸収冷凍機の第２
特徴構成は、請求項４に記載のごとく、上記第１特徴構
成における減圧機構を、フロート式トラップの弁座をオ
リフィスとして機能するように構成し、又は、前記フロ
ート式トラップと吸収器との間の稀液管路にオリフィス
を設けて構成してある点にある。

【００２７】本発明に係るアンモニア吸収冷凍機の第３
特徴構成は、請求項５に記載のごとく、発生器からのア
ンモニア稀水溶液を貯留する液溜部から前記アンモニア
稀水溶液を吸収器に導く稀液管路に減圧機構を備え、前
記吸収器と前記発生器との間を接続する濃液管路に、ア
ンモニア濃水溶液を還流供給する濃液供給ポンプを備え
るアンモニア吸収冷凍機において、前記液溜部上方にお
ける発生器圧力を検出する圧力検出器を設け、又は、前
記吸収器における濃液液面を検出する液面検出機構を設
けて、前記検出した発生器圧力又は濃液液面に基づき前
記濃液供給ポンプの濃液供給量を調節する制御機構を設
けてある点にある。

【００２８】〔特徴構成の作用及び効果〕

【００２９】上記本発明に係るアンモニア吸収冷凍機の
第１特徴構成によれば、上記各特徴手段におけると同様
に、簡単な機構で液溜部の液面が所定の液位より下に低
下することを防止でき、複雑且つ高価な制御機構を用い
ることなく、発生器から吸収器を経て発生器に戻るアン
モニア水溶液の循環ループを安定化させ、且つ正確に系
を機能させることができるようになる。つまり、上記第
１特徴手段におけると同様の作用効果を奏するもので、
液溜部の所定高さ位置にフロート式トラップを接続し、
これに稀液管路を接続してあることで、前記液溜部にお
ける液面が前記フロート式トラップの接続位置よりも低
下すれば、前記フロート式トラップには前記液面上のア
ンモニア蒸気が流入するから、フロートが下降し、弁座
に着座して、前記稀液管路を閉塞するようになる。従っ
て、この構成だけで前記液溜部の液面が所定液位以下に
低下することを防止でき、且つ、前記稀液管路への前記
アンモニア蒸気の流入も防止できるのである。前記稀液
管路が閉塞された状態で前記液溜部内の液面が上昇し
て、前記フロート式トラップの接続部よりも高くなれ
ば、前記フロートの上方からアンモニア稀水溶液が補給
されるから、前記フロートは再び浮上して前記アンモニ
ア稀水溶液を前記稀液管路に再び供給することが可能に
なる。

【００３０】上記本発明に係るアンモニア吸収冷凍機の
第２特徴構成によれば、前記第１特徴構成の作用効果に
加えて、構成をさらに簡素化できながら、系の制御をさ
らに安定化させることができる。つまり、フロート式ト
ラップの弁座を小口径にしてオリフィスとして機能さ
せ、或いは、前記フロート式トラップの下流側の稀液管
路にオリフィスを設けて、減圧機構とすることで、前記
フロート式トラップによる前記稀液管路の閉塞がない状
態では、前記稀液管路における絞り開口が一定口径とな
り、前記稀液管路を通流するアンモニア稀水溶液の流量
は、液溜部における発生器圧力と吸収器における器内圧
力との間の差圧によりほぼ決定されるから、前記発生器
圧力が安定しておれば、そのままで系の安定化を図る制
御が可能になる。

【００３１】上記本発明に係るアンモニア吸収冷凍機の
第３特徴構成によっても、簡単な機構で液溜部の液面が
所定の液位より下に低下することを防止でき、複雑且つ
高価な制御機構を用いることなく、発生器から吸収器を
経て発生器に戻るアンモニア水溶液の循環ループを安定
化させ、且つ正確に系を機能させることができるように
なる。つまり、濃液供給ポンプの濃液供給量を調節する
制御機構を設けて、その制御機構により、液溜部上方に
おける発生器圧力を検出する場合には、圧力検出器で検
出した発生器圧力の高低に応じて、また、吸収器におけ
る濃液液面を検出する場合には、液面検出機構で検出し
た濃液液面の高低に応じて、前記濃液供給量を増大減少
するのである。

【００３２】例えば前記圧力検出器で検出した発生器圧
力が高くなれば、前記吸収器における器内圧力は殆ど変
化しないから、前記発生器圧力と前記器内圧力との差圧
が増大し、稀液管路を通流するアンモニア稀水溶液の流
量が増大する傾向を有するから、アンモニア水溶液が前
記吸収器に偏らないように前記濃液供給量を増大するの
である。逆に前記発生器圧力が低下すれば、前記稀液管
路を通流するアンモニア稀水溶液の流量が減少するか
ら、前記アンモニア水溶液が前記液溜部に偏らないよう
に前記濃液供給量を減少するのである。

【００３３】また、液溜部における液面と前記吸収器に
おける濃液液面とは互いに逆の変化を示すものであるか
ら、前記液面検出機構で検出した濃液液面が上昇すれ
ば、前記液溜部における液面は低下の傾向を有してお
り、前記吸収器側にアンモニア水溶液が偏ろうとしてい
ることが判るから、前記濃液供給量を増大するのであ
る。逆に前記濃液液面が下降する場合には、前記液溜部
における液面が上昇する傾向を有しており、前記液溜部
側に前記アンモニア水溶液が偏ろうとしていることが判
るから、前記濃液供給量を減少するのである。

【００３４】

【発明の実施の形態】以下、本発明に係るアンモニア吸
収冷凍機及びその制御方法に関する実施の形態の一例つ
いて図面を参照しながら説明する。尚、先に従来の技術
の項で説明した内容と重複する点に関しては、図５に示
した符号と同一若しくは対応する符号を要素に付して、
詳細の説明の一部を省略する。

【００３５】本発明に係るアンモニア吸収冷凍機は、基
本的には、図５に示した系と同様に、アンモニア濃水溶
液Ｓｓを加熱して冷媒であるアンモニア蒸気Ａｖを分離
してアンモニア稀水溶液Ｓｗを生成する発生器１と、前
記発生器１内で分離したアンモニア蒸気Ａｖを精留濃縮
して、冷媒蒸気を生成する精留部４と、精留濃縮した冷
媒蒸気であるアンモニア蒸気Ａｖを凝縮させて、濃アン
モニア液Ａｌを生成する凝縮器５と、前記濃アンモニア
液Ａｌをアンモニア蒸気Ａｖとして蒸発させると共に、
その蒸発潜熱を奪ってブラインＢを冷却する蒸発器７
と、その蒸発器で蒸発した冷媒蒸気であるアンモニア蒸
気Ａｖを、吸収液である前記発生器１で生成したアンモ
ニア稀水溶液Ｓｗに吸収させて、アンモニア濃水溶液Ｓ
ｓを生成する吸収器８と、その吸収器８で生成したアン
モニア濃水溶液Ｓｓを前記精留部４の回収段４ａを介し
て前記発生器１の加熱部２に還流供給する濃液供給ポン
プ９とを備えている。

【００３６】また、上記各機器の間夫々を接続する流路
として、前記精留部４と前記凝縮器５とを流路接続して
前記アンモニア蒸気Ａｖを導く冷媒蒸気管路１０と、前
記凝縮器５と前記蒸発器７との間を開度調節可能な膨張
弁６を介して流路接続し、前記濃アンモニア液Ａｌを導
くアンモニア液流路１１と、前記蒸発器７と前記吸収器
８とを流路接続して、前記蒸発器７で生成した冷媒蒸気
であるアンモニア蒸気Ａｖを導くアンモニア蒸気流路１
４と、前記発生器１で生成したアンモニア稀水溶液Ｓｗ
を貯留する液溜部３と前記吸収器８とを流路接続して、
前記アンモニア稀水溶液Ｓｗを吸収液として前記吸収器
８に供給する稀液管路１５と、前記濃液供給ポンプ９を
流路に備えて前記吸収器８と前記回収段４ａとを流路接
続し、前記アンモニア濃水溶液Ｓｓを前記発生器１に還
流供給する濃液管路１８と、前記アンモニア液流路１１
から分岐して前記精留部４の分縮段４ｃに接続し、前記
分縮段４ｃに前記濃アンモニア液Ａｌを一部供給する冷
媒還流路１２とを備えている。そして、前記アンモニア
液流路１１と前記アンモニア蒸気流路１４とに過冷却器
１３を介装し、前記稀液管路１５と前記濃液供給ポンプ
９の下流側における前記濃液管路１８とに溶液熱交換器
１７を介装してある。

【００３７】本発明に係るアンモニア吸収冷凍機におい
ては、例えば図１に示すように、前記液溜部３の所定液
位の高さ位置にフロート式トラップ２０を接続し、その
フロート式トラップ２０を介在させて前記稀液管路１５
を、前記液溜部３の所定液位の位置に接続する。そし
て、前記濃液供給ポンプ９及び前記リフラックスポンプ
１２ａは、交流電動機で駆動される容積型ポンプで構成
する。図示の例においては、前記発生器１では、前記精
留部４と前記液溜部３とを上下に配置して一体に形成
し、前記加熱部２を外側に配置して流路連結するように
構成する。また、前記濃液供給ポンプ９及び前記リフラ
ックスポンプ１２ａは何れも容積型ポンプであり、この
システムのために開発されたダイアフラムポンプで構成
し、両ポンプ９，１２ａは共に、インバータを駆動電源
に備える交流電動機で駆動し、回転数制御を可能に構成
する。さらに、前記膨張弁６を感温式膨張弁で構成す
る。

【００３８】前記フロート式トラップ２０は、図２に示
すように、浮体で形成された球形の浮体弁球２１を、上
側に蓋体２６を取り付けた本体ケーシング２２内の空間
部Ｖに収容し、その本体ケーシング２２には、前記空間
部Ｖの上方に連通する液流入部２４と、前記空間部Ｖの
下方に設けた前記浮体弁球２１が接当自在な弁座２３
と、前記弁座２３の外側の空間に連通する液流出部２５
とを設けたものである。前記液流入部２４は、前記液溜
部３の所定液位の位置に接続し、前記液流出部２５に前
記稀液管路１５を接続する。そして、前記弁座２３の弁
座開口１６Ｂを、前記液流入部２４及び前記稀液管路１
５の流路断面積に比して十分に小さい流路断面積となる
ように小さな開口径とし、固定開度のオリフィス１６Ａ
として機能するように減圧機構１６として構成する。ま
た、前記蓋体２６には、貫通孔を備えるガス抜き部２７
を形成し、このガス抜き部２７を前記液溜部３の上方空
間に連通させて、前記空間部Ｖ内へのアンモニア稀水溶
液Ｓｗの流入の円滑化を図る。

【００３９】そして、前記制御機構３０においては、図
１に示したように、冷凍容量制御部３１において、前記
蒸発器７に付設したブライン温度検出器７ａで検出する
ブライン温度を入力し、そのブライン温度に基づき濃液
供給ポンプ９を駆動するインバータの周波数を設定す
る。また、前記発生器液面制御部３２には、前記発生器
１における前記液溜部３上方の空間に設けられ、アンモ
ニア蒸気Ａｖの発生器圧力を検出する圧力検出器１ａの
検出信号を入力し、前記発生器圧力の高低に応じて前記
冷凍容量制御部３１で設定する周波数に対する制御補正
量を設定する。前記凝縮器５における冷却水量の制御に
関しては従来と同様にして制水弁を調節するが、検出し
た前記凝縮器５内の圧力を前記凝縮圧力制御部３３に入
力して、前記制水弁を直接駆動する。また、前記冷媒流
量制御部３４においては、前記膨張弁６に前記アンモニ
ア蒸気流路１４の過冷却器出口温度をそのまま入力する
ように構成する。さらに、冷媒濃度制御部３５において
は、前記冷媒蒸気管路１０で前記蒸気温度計１０ａによ
り検出した検出温度に基づき前記リフラックスポンプ１
２ａを駆動するインバータの周波数を設定する。

【００４０】上記のように構成したアンモニア吸収冷凍
機は、前記制御機構３０において前記濃液供給ポンプ９
及び前記リフラックスポンプ１２ａを回転数制御する
が、両ポンプ９，１２ａが容積型ポンプであり、定量ポ
ンプとして機能するから、系内における高圧側の圧力が
変動しても支障なく、その回転数に応じた液量を吐出す
る。従って、制御における操作量の数も少なく、且つ、
プロセス値も安定したものとすることができる。

【００４１】また、前記稀液管路１５を前記液溜部３の
所定水位の位置に接続し、前記稀液管路１５の入口に前
記フロート式トラップ２０を備えさせたから、前記液溜
部３内の液面が前記所定水位より低くなることがなく、
前記発生器１における液面を安定させることができる。
さらに、前記液溜部３における液面が前記所定液位を下
回った場合に、前記フロート式トラップ２０の空間部に
おける液面が下がり、前記浮体弁球２１が前記弁座２３
に接当するようになれば、そこで閉弁するから、前記吸
収器８への前記アンモニア稀水溶液の供給を停止するこ
とができる。これと同時に、前記圧力検出器１ａで検出
した発生器圧力の昇降変化に応じて、前記冷凍容量制御
部３１に対する濃液供給ポンプ９の回転数を増減補正す
るから、冷凍負荷の変化或いは熱源蒸気による入熱量の
変化が生じても、前記液溜部３における液面を常に良好
な位置に維持できる。

【００４２】以上説明したように、本発明に係るアンモ
ニア吸収冷凍機においては、従来のように発生器液面制
御に対して影響を及ぼす絞り弁１６Ｃと流量調節弁１８
ａとの開度と、濃液供給ポンプ９の回転数とを組み合わ
せた状態で系の調整を行うのではなく、アンモニア濃水
溶液Ｓｓの還流供給量を、前記濃液供給ポンプ９の回転
数のみによって調節するようにし、冷凍負荷に応じて設
定される前記アンモニア濃水溶液Ｓｓの還流供給量を、
前記液溜部３の液面の上下に応じて増減補正するように
したから、制御のロジックが単純化され、その機構も簡
素化されて、計装設備のコストも低減されておりなが
ら、従来よりも制御応答が良好な冷凍システムを構築で
きた。

【００４３】〔別実施形態〕上記実施の形態において示
さなかった本発明に係るアンモニア吸収冷凍機及びその
制御方法の他の実施の形態について以下に説明する。

【００４４】〈１〉 上記実施の形態に於いては、稀液
管路１５を、液溜部３の所定液位の位置にフロート式ト
ラップ２０を介在させて接続する例について説明した
が、前記稀液管路１５を直接前記所定液位の位置で前記
液溜部３に接続してもよい。この場合においては、前記
液溜部３の液面にフロートを浮かべるボールタップ弁を
前記稀液管路１５に配置してもよく、また、前記稀液管
路１５における前記液溜部３に近い位置に管径膨大部を
設けてその位置にフロートバルブを配置してもよい。要
するに、前記稀液管路１５を前記液溜部３の所定液位の
位置に接続した場合には、前記液溜部３の液面が前記所
定液位よりも低くなった際に、前記液面上の蒸気が前記
稀液管路１５内に吸引されることを防止できればよいの
である。

【００４５】〈２〉 上記実施の形態に於いては、フロ
ート式トラップ２０の弁座２３にオリフィスとして機能
する弁座開口１６Ｂを形成する例について説明したが、
稀液管路１５の下流側に従来と同様の減圧機構１６を備
えていてもよい。尚、前記減圧機構１６として、前記稀
液管路１５の何れかの位置にオリフィスを介装してある
ことが好ましい。これは、オリフィスによるアンモニア
稀水溶液Ｓｗに対する抵抗により、前記稀液管路１５を
吸収器８に向けて通流するアンモニア稀水溶液Ｓｗの流
量が、液溜部３又はその上方における発生器圧力にほぼ
依存するようになるからである。このアンモニア稀水溶
液Ｓｗの流量を制御することなく、アンモニア濃水溶液
Ｓｓの発生器１への還流供給量を制御すれば、系の安定
運転が容易に実現できるからである。

【００４６】〈３〉 上記実施の形態に於いては、フロ
ート式トラップ２０を稀液管路１５に設けると共に、発
生器圧力を検出する圧力検出器１ａを設けて、検出した
発生器圧力に基づき、冷凍容量制御部３１で設定する濃
液供給ポンプ９の回転数を補正する例について説明した
が、前記圧力検出器１ａを設けず、前記濃液供給ポンプ
９の回転数を補正することなく前記冷凍容量制御部３１
で設定するようにしてもよい。

【００４７】〈４〉 上記実施の形態に於いては、液溜
部３上方における発生器圧力を検出する圧力検出器１ａ
を設け、前記検出した発生器圧力に基づき前記濃液供給
ポンプ９の濃液供給量を調節する例について説明した
が、例えば図３に示すように、前記吸収器８における濃
液液面を検出する液面検出機構８ａを設けて、前記検出
した濃液液面に基づき前記濃液供給ポンプ９の濃液供給
量を調節する制御機構３０を構成してもよい。

【００４８】〈５〉 上記実施の形態に於いては、稀液
管路１５を、液溜部３の所定液位の位置にフロート式ト
ラップ２０を介在させて接続し、前記稀液管路１５にオ
リフィス１６Ａを備えさせる例について説明したが、例
えば図４に示すように、前記稀液管路１５は、従来と同
様に前記液溜部３の底部に接続し、前記液溜部３上方に
おける発生器圧力を検出する圧力検出器１ａを設けて、
前記検出した発生器圧力に基づき前記濃液供給ポンプ９
の濃液供給量を調節するように制御機構３０を構成して
もよい。この構成であれば、例えば前記制御機構３０の
発生器液面制御部３２を、上記実施の形態において説明
したと同様に、前記液溜部３上方における発生器圧力を
検出して、前記検出結果に基づいて、冷凍容量制御部３
１において設定するアンモニア濃水溶液の還流供給量を
増減補正する補正量を、前記発生器圧力の目標圧力との
偏差に比例するように設定すればよい。

【００４９】〈６〉 上記〈５〉に於いては、液溜部３
上方における発生器圧力を検出する圧力検出器１ａを設
け、前記検出した発生器圧力に基づき冷凍容量制御部３
１において設定するアンモニア濃水溶液の還流供給量を
増減補正する補正量を設定する例について説明したが、
前記圧力検出器１ａに代えて、図３に示したと同様に、
吸収器８における濃液液面を検出する液面検出機構８ａ
を設けて、前記検出した濃液液面の高低に基づいて前記
冷凍容量制御部３１において設定する前記濃液供給ポン
プ９の回転数に対して補正するようにしてもよい。例え
ば、前記濃液液面の標準水位を設定しておき、検出した
濃液液面の前記標準水位に対する偏差に比例する補正量
を求めて、前記冷凍容量制御部３１に対して補正を加え
るようにしてもよい。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係るアンモニア吸収冷凍機につき構成
の一例を示す説明図

【図２】フロート式トラップの構成を説明する概念図

【図３】制御系統の他の例を示す系統図

【図４】本発明に係るアンモニア吸収冷凍機の他の構成
例を示す説明図

【図５】従来のアンモニア吸収冷凍機の構成を示す説明
図

【符号の説明】

１ 発生器 ３ 液溜部 ８ 吸収器 ８ａ 液面検出機構 ９ 濃液供給ポンプ １５ 稀液管路 １６ 減圧機構 １６Ａ オリフィス １８ 濃液管路 ２０ フロート式トラップ ２３ 弁座 ３０ 制御機構

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 発生器で生成するアンモニア稀水溶液を
   貯留する液溜部からアンモニア稀水溶液を稀液管路を経
   て減圧した後吸収器に供給し、前記吸収器からのアンモ
   ニア濃水溶液を濃液供給ポンプにより前記発生器に還流
   供給するアンモニア吸収冷凍機の制御方法であって、 前記液溜部の所定液位の高さ位置に前記稀液管路を接続
   し、前記液溜部における液面が前記所定液位を下回った
   場合に、前記吸収器への前記アンモニア稀水溶液の供給
   を停止するアンモニア吸収冷凍機の制御方法。
2. 【請求項２】 発生器で生成するアンモニア稀水溶液を
   貯留する液溜部からアンモニア稀水溶液を稀液管路を経
   て減圧した後吸収器に供給し、前記吸収器からのアンモ
   ニア濃水溶液を濃液供給ポンプにより前記発生器に還流
   供給するアンモニア吸収冷凍機の制御方法であって、 前記稀液管路にオリフィスを介装すると共に、前記液溜
   部上方における発生器圧力若しくは前記吸収器における
   濃液液面を検出して、前記検出結果に基づいて、前記発
   生器へのアンモニア濃水溶液の還流供給量を調節するア
   ンモニア吸収冷凍機の制御方法。
3. 【請求項３】 発生器で生成するアンモニア稀水溶液を
   貯留する液溜部から前記アンモニア稀水溶液を吸収器に
   導く稀液管路に減圧機構を備え、前記吸収器と前記発生
   器との間を接続する濃液管路に、アンモニア濃水溶液を
   還流供給する濃液供給ポンプを備えるアンモニア吸収冷
   凍機であって、 前記液溜部の所定液位の高さ位置に接続したフロート式
   トラップを、前記稀液管路に設けてあるアンモニア吸収
   冷凍機。
4. 【請求項４】 前記フロート式トラップの弁座をオリフ
   ィスとして機能するように構成し、又は、前記フロート
   式トラップと前記吸収器との間の稀液管路にオリフィス
   を設けて、前記減圧機構を構成してある請求項３記載の
   アンモニア吸収冷凍機。
5. 【請求項５】 発生器で生成するアンモニア稀水溶液を
   貯留する液溜部から前記アンモニア稀水溶液を吸収器に
   導く稀液管路に減圧機構を備え、前記吸収器と前記発生
   器との間を接続する濃液管路に、アンモニア濃水溶液を
   還流供給する濃液供給ポンプを備えるアンモニア吸収冷
   凍機であって、 前記液溜部上方における発生器圧力を検出する圧力検出
   器を設け、又は、前記吸収器における濃液液面を検出す
   る液面検出機構を設けて、前記検出した発生器圧力又は
   濃液液面に基づき前記濃液供給ポンプの濃液供給量を調
   節する制御機構を設けてあるアンモニア吸収冷凍機。