JP2002349986A - 吸収冷凍機とその運転方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】低負荷域の効率を向上でき、作り勝手が良く運
搬及び納入等も容易で省スペースで設置でき、かつ、運
転モードの切換えに伴う過度的な運転の乱れを抑制でき
る吸収冷凍機を得ることにある。 【解決手段】蒸発器、吸収器、再生器6、7、及び凝縮器
３を備える吸収冷凍機を前提とする。蒸発器11、41、両
蒸発器の冷媒ノズル20、40に冷媒を供給する冷媒ポンプ1
3、43、吸収器12、42、及び両吸収器内の低濃度の臭化リ
チウム溶液を再生器側に供給する溶液ポンプ14、44を有
する蒸発器・吸収器系統1、2を設ける。両系統の内の１
系統のみ運転する片肺運転と両系統を運転する両肺運転
とを、コントローラ67で切換える構成とする。この運転
切換えに伴いコントローラ67で、再生器7への熱源蒸気
の投入ライン70に設けた蒸気流量調節弁72の開度を制御
して、再生器７の定格蒸気消費量以上に熱源蒸気を再生
器７に過剰投入する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、吸収冷凍機に係
り、特に、大容量機を構成するのに好適な吸収冷凍機と
その運転方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】吸収冷凍機は、水を冷媒、臭化リチウム
溶液を吸収剤とし、熱を駆動源とした冷凍機であって、
排熱利用に有効な冷凍機である。この吸収冷凍機は、蒸
発器、吸収器、再生器、及び凝縮器を主要機器として構
成され、蒸発器及び吸収器の内部は高真空（絶対圧力で
６〜７mmＨｇ）に保持されている。そして、従来の吸収
冷凍機では蒸発器及び吸収器が夫々単機備えられてい
て、これらは吸収冷凍機の冷凍能力に合わせた大きさに
形成されている。

【０００３】ところで、従来の吸収冷凍機の冷凍能力は
最大でも２５００ＲＴであるが、この吸収冷凍機の冷凍
能力を例えば５０００ＲＴに高めるには、それに応じて
単機構成の蒸発器及び吸収器の能力も向上させなければ
ならない。そのためには、蒸発器及び吸収器を夫々大型
化することで対応できるが、単に蒸発器及び吸収器を夫
々大型にすることは、それに応じて大きな設置スペース
が必要となる。

【０００４】しかし、吸収冷凍機の設置スペースには制
限があることが多いので、既述のように単機を大形にす
ることは、設置上不適当となる場合が多いと考えられ
る。しかも、蒸発器及び吸収器が大型になるほど、その
作り勝手が悪くなるとともに、運搬及び設置場所への納
入等も行いずらくなる。

【０００５】図３は従来の吸収冷凍機の蒸気消費率と負
荷との関係を示す特性図であって、この図中符号Ａは吸
収冷凍機の仕様によって定められる定格点であり、この
定格点Ａでの負荷は略１００％である。又、定格点Ａを
通って図３中下側に凸となる円弧を描いた特性曲線Ｂか
ら分かるように略４０％以下の負荷域では、定格点Ａの
レベルＣを上回る蒸気消費率となっている。この図３か
ら理解されるように吸収冷凍機は、特性曲線Ｂと前記レ
ベルＣとの交点Ｄと定格点Ａとの間の負荷域の中でも、
前記特性曲線Ｂが最も下がった領域、つまり略６０〜８
０％の負荷域で蒸気消費率が低く最も効率良く運転でき
るが、負荷が約４０％以下の低負荷域になると、蒸気消
費率が定格点Ａでの蒸気消費率を上回って必要となり、
冷凍機全体の効率が低下するという傾向がある。

【０００６】吸収冷凍機は、部分負荷域での運転の効率
が定格条件での効率を上回る等、部分負荷特性が他の冷
凍機に比較して良好な冷凍機であるが、それでも既述の
ように低負荷域での効率は定格条件での効率より低下す
る。その理由は、低負荷域での運転においては冷凍機内
を流れる臭化リチウム溶液の流量が減り過ぎ、特に、単
機構成の吸収器での臭化リチウム溶液の流量が減り過ぎ
て、この吸収器が有する吸収器チューブが乾いて、その
伝熱面を有効に使用できなくなることにあると考えられ
ている。その結果、低負荷域では、その負荷に対して吸
収器の伝熱面積が過剰になって、吸収性能が低下し、そ
れに伴って冷凍機全体の効率低下がもたらされる。この
ような事情から、吸収冷凍機を例えば大容量化するに際
しては、以上のような低負荷域での運転においても効率
を向上させることが要請されている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】本発明が解決しようと
する第１の課題は、低負荷域での効率を向上できるとと
もに、運転モードの切換えに伴う過度的な運転の乱れを
抑制できる吸収冷凍機の運転方法を得ることにある。
又、本発明が解決しようとする第２の課題は、低負荷域
での効率を向上できるとともに、運転モードの切換えに
伴う過度的な運転の乱れを抑制でき、しかも、作り勝手
が良く運搬及び納入等も容易で省スペースで設置できる
吸収冷凍機を得ることにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明の吸収冷凍機の運
転方法は、冷媒を散布する冷媒ノズルを有した蒸発器、
前記ノズルに冷媒を供給する冷媒ポンプ、前記蒸発器で
発生した冷媒蒸気に濃度の濃い臭化リチウム溶液を散布
する溶液ノズルを有した吸収器、及びこの吸収器内の低
濃度の臭化リチウム溶液を再生器側に供給する溶液ポン
プを夫々有する蒸発器・吸収器系統を複数備える吸収冷
凍機の運転方法を前提とする。

【０００９】そして、前記第１の課題を解決するため
に、所定負荷以下では複数の前記蒸発器・吸収器系統の
内の一部の系統を使用するとともに他の系統を休止して
運転し、前記所定負荷より大きい負荷域では、前記一部
の系統と、前記休止した系統の内の少なくとも一部の系
統とを共に使用して運転し、かつ、前記運転モードの切
換えに伴って前記再生器に投入される熱源量を、一時的
に前記再生器での定格熱源消費量以上に過剰投入するこ
とを特徴としている。

【００１０】又、本発明の吸収冷凍機は、冷媒ノズルを
有し冷水が流通する蒸発器チューブに前記冷媒ノズルか
ら冷媒を散布することにより前記冷媒を蒸発気化させて
冷媒蒸気とする蒸発器と、溶液ノズルを有し前記蒸発器
で発生した冷媒蒸気を前記溶液ノズルから散布される濃
度の濃い臭化リチウム溶液に吸収させる吸収器と、前記
冷媒蒸気を吸収して低濃度となった臭化リチウム溶液を
加熱してこの溶液中の冷媒を蒸発させて濃度が濃くなっ
た臭化リチウム溶液を前記吸収器に供給する再生器と、
この再生器で発生した冷媒蒸気を凝縮させて凝縮液化し
た冷媒を前記蒸発器に供給する凝縮器とを備えた吸収冷
凍機を前提とする。

【００１１】そして、前記第２の課題を解決するため
に、前記蒸発器、前記冷媒ノズルに冷媒を供給する冷媒
ポンプ、前記吸収器、及び前記吸収器内の低濃度の臭化
リチウム溶液を前記再生器側に供給する溶液ポンプを有
する複数の蒸発器・吸収器系統と、所定負荷以下では複
数の前記蒸発器・吸収器系統のうちの一部を使用すると
ともに他の系統を休止して運転させ、かつ、前記所定負
荷より大きい負荷域では、前記一部の系統と、前記休止
した系統の内の少なくとも一部の系統とを共に使用して
運転させる切換え弁と、前記蒸発器・吸収器系統から冷
房負荷に送られる冷水の出口温度を検出する冷水温度セ
ンサと、このセンサが検出する前記出口温度に基づいて
前記切換え弁を開閉させて運転モードを切換えるととも
に、この切換えに伴って前記再生器に投入される熱源量
を、一時的に前記再生器での定格熱源消費量以上に過剰
投入させるコントローラと、を備えたことを特徴として
いる。

【００１２】なお、本発明において、所定負荷は任意に
定めることができるとともに、蒸発器・吸収器系統は２
系統以上あれば実施でき、しかも、これらの蒸発器・吸
収器系統の冷凍能力は同じでなくても良い。又、本発明
の運転方法において、運転モードの切換え、及びこの切
換えに伴う熱源量の過剰投入は、自動又は手動で行なう
ことができる。又、本発明において再生器に供給される
熱源としては、再生器がバーナを備える構成では、この
バーナで燃焼される燃料ガスして用いることができると
ともに、地域冷暖房用のボイラが生成する熱源蒸気の一
部を用いることができる。したがって熱源量の過剰投入
は、前者の場合には再生器のバーナに投入される燃料ガ
スの投入ラインに設けた燃料流量調節弁の開度を大きく
することで行なえ、又、後者の場合には再生器に投入さ
れる熱源蒸気の投入ラインに設けた蒸気流量調節弁の開
度を大きくすることで行なうことができる。更に、再生
器への熱源量の過剰投入は、投入ラインにその流量調節
弁をバイパスするバイパス流路を設けるとともに、この
流路に通常は閉じ状態を保持する開閉弁を設けて、この
開閉弁をコントローラで全開することで行なうこともで
きる。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下、図１及び図２を参照して本
発明の一実施形態を説明する。

【００１４】図１は一実施形態に係る吸収冷凍機の概略
構成図である。この図１に示されるように吸収冷凍機
は、同一冷凍能力を発揮できる第１、第２の蒸発器・吸
収器系統１、２と、再生器と、凝縮器３と、低温熱交換
器４と、高温熱交換器５とを主要機器として備えてお
り、水を冷媒とし、臭化リチウム溶液を吸収剤とし、か
つ、地域冷暖房用の蒸気を熱源とするものであって、大
容量機、例えば５０００ＲＴの冷凍能力を発揮するよう
に構成されている。

【００１５】再生器には、熱効率を上げ加熱エネルギー
を減少させる目的で再生器を２段に配置してなる二重効
用型のものが使用されている。つまり、再生器には、臭
化リチウム希溶液を加熱する高圧再生器６と、この再生
器６で発生した高温の冷媒蒸気を加熱源として臭化リチ
ウム希溶液を更に加熱する低圧再生器７とを備えてい
る。

【００１６】第１蒸発器・吸収器系統１は、蒸発器１１
と、吸収器１２と、冷媒ポンプ１３と、溶液ポンプ１４
とを備えている。蒸発器１１と吸収器１２とは同一のシ
ェル（高真空容器）内に構成されている。蒸発器１１内
には蒸発器チューブ１５（多段の伝熱管群の使用が好ま
しい。）が配置されている。このチューブ１５には膜蒸
発促進管が好適に用いられている。蒸発器チューブ１５
には冷水入口ライン（冷水流通配管）１６を通って冷水
が供給され、蒸発器チューブ１５を流通した冷水は、冷
水出口ライン（冷水流通配管）１７を通って、このライ
ン１７に取付けた冷水ポンプ１８を経た後に調節弁１９
を通って外部に流出される。冷水入口ライン１６に与え
られる冷水は、ビルの冷房装置等（冷房負荷）に利用さ
れたものであり、その利用により約１３℃に温度上昇し
ている。冷水入口ライン１６（又は冷水出口ライン１７
でもよい。）には、その流路を開閉できる操作弁２２が
取付けられている。

【００１７】蒸発器１１内には蒸発器チューブ１５と対
向して冷媒ノズル２０が配置されており、蒸発器１１の
底部に開閉弁を介して連通された冷媒ポンプ１３によっ
て汲み上げられた冷媒（水）は、冷媒ライン（冷媒配
管）２１を流通して冷媒ノズル２０に供給される。この
蒸発器１１は、既述のように高圧真空容器内に構成され
ているから、スプレー膜蒸発方式により冷媒ノズル２０
から蒸発器チューブ１５に向けて散布された冷媒は、４
℃〜６℃位で沸騰して蒸発気化する。そのため、蒸発器
チューブ１５内を流れる冷水は、冷媒に与えた蒸発潜熱
分に応じて温度低下し、例えば６℃の冷水となって流出
される。この冷水は冷房負荷に送られて利用され、それ
により、約１３℃に温度上昇して冷水入口ライン１６、
４６に戻される。

【００１８】吸収器１２内には、吸収器チューブ２５
（多段の伝熱管群の使用が好ましい。）が配置されてい
る。このチューブ２５にも膜蒸発促進管が好適に用いら
れている。吸収器チューブ２５には冷却水入口ライン
（冷却水入口配管）２６により導かれる約３２℃の冷却
水が調節弁２７を通って供給され、吸収器チューブ２５
を流通した冷却水は冷却水出口ライン（冷却水出口配
管）２８を通って外部に流出される。冷却水にはクーリ
ングタワー水又は他の水源よりの水が利用され、その入
口温度は例えば略３２℃である。吸収器１２内には吸収
器チューブ２５と対向して溶液ノズル２９が配置されて
おり、このノズル２９には、濃溶液ポンプ３０、６０の
少なくとも一方により圧送される臭化リチウム濃溶液が
供給される。この供給は、濃溶液ポンプ３０、６０から
操作弁３１、６１を経て低温熱交換器４を通った後、溶
液ライン（溶液配管）３２を経由して、このライン３２
に設けた操作弁３３を通って導かれる。

【００１９】吸収器１２に供給された臭化リチウム濃溶
液は吸収器チューブ２５に向けて散布される。こうして
散布された臭化リチウム濃溶液は、蒸発器１１で形成さ
れて吸収器１２に流入してきた冷媒蒸気を吸収して、そ
の濃度が希釈され、吸収器１２の底部に集められる。
又、この吸収に伴う反応熱は、吸収器チューブ２５内を
流通する冷却水によって外部に取出される。そのため、
この熱交換により冷却水出口ライン２８に吐出される冷
却水の温度は例えば約４０℃となる。

【００２０】そして、濃度が薄くなって吸収器１２の底
部に集められた臭化リチウム希溶液は、前記底部に開閉
弁を介して連通された溶液ポンプ１４により吸収器１２
外に圧送され、溶液ライン（溶液配管）３５を介して低
温熱交換器４に供給され、更に、この熱交換器４から高
温熱交換器５に供給される。高温熱交換器５を流通した
臭化リチウム希溶液は、溶液ライン（溶液配管）３６を
通って高圧再生器６内に供給される。

【００２１】第２蒸発器・吸収器系統２は、前記第１蒸
発器・吸収器系統１と同じ構成である。つまり、蒸発器
４１と、吸収器４２と、冷媒ポンプ４３と、溶液ポンプ
４４とを備えている。蒸発器４１と吸収器４２とは同一
のシェル（高真空容器）内に構成されている。蒸発器３
１内には蒸発器チューブ４５（多段の伝熱管群の使用が
好ましい。）が配置されている。このチューブ４５には
膜蒸発促進管が好適に用いられている。蒸発器チューブ
４５にも冷水入口ライン（冷水流通配管）４６を通って
冷水が供給され、蒸発器チューブ４５を流通した冷水
は、冷水出口ライン（冷水流通配管）４７を通って、こ
のライン４７に取付けた冷水ポンプ４８を経た後に調節
弁４９を通って外部に流出される。冷水入口ライン４６
は前記第１蒸発器・吸収器系統１の冷水入口ライン１６
から分岐されている。そのため、この冷水入口ライン４
６にも冷房負荷に利用されて約１３℃に温度上昇した冷
水が与えられる。冷水入口ライン４６（又は冷水出口ラ
イン４７でもよい。）には、その流路を開閉できる操作
弁５２が取付けられている。

【００２２】互いに並設された冷水ポンプ１８、４８の
吐出し口は、操作弁１９又は４９を個別に介した後に合
流され、冷房負荷に接続されている。前記合流点より下
流側の合流ライン（流通配管）６５には、これを通る冷
水の出口温度を検出する冷水温度センサ６６が取付けら
れている。このセンサ６６の検出情報は、吸収冷凍機全
般の制御を担うコントローラ６７に供給される。コント
ローラ６７は冷水温度センサ６６の検出情報を基に、吸
収冷凍機の負荷が所定負荷以下で運転されているのか、
それともこの所定負荷よりも大きい負荷で運転されてい
るのかを判定する運転負荷判定手段を有している。又、
コントローラ６７は、前記冷水出口温度を基に吸収冷凍
機の再生器に与える熱源量（本実施形態では熱源蒸気
量）を適正に調節するようになっている。

【００２３】図２は本実施形態に係る吸収冷凍機の蒸気
消費率と負荷との関係を示す特性図であって、この図中
符号Ａは吸収冷凍機の仕様によって定められる定格点で
あり、この定格点Ａでの負荷は略１００％である。又、
本実施形態では、通常言われている低負荷域の上限、つ
まり、略４０％の負荷よりも多少大きい負荷、例えば略
５０％の負荷を所定の負荷であるかどうかの基準値とし
て設定し、この略５０％の負荷が前記運転負荷判定手段
により自動的に判定されるようになっている。なお、図
２中Ｅは略４０％以下の低負荷域を示しており、Ｈは略
５０％の負荷点から定格点Ａにわたる負荷域を示してい
る。更に、図２中Ｇは本実施形態に係る吸収冷凍機の特
性曲線を示しており、この曲線Ｇは、前記略５０％の負
荷を境に、負荷域Ｆでの曲線部Ｇ１と、低負荷域Ｅでの
曲線部Ｇ２とからなる。そして、図２中点線で示す曲線
部Ｇ３とこれに連続する曲線部Ｇ１とで表される特性曲
線は、本実施形態の吸収冷凍機が後述のように両肺運転
された場合における特性を示し、曲線部Ｇ２は本実施形
態の吸収冷凍機が後述のように低負荷域Ｅ側で片肺運転
された場合における特性曲線を示している。

【００２４】又、蒸発器４１内には蒸発器チューブ４５
と対向して冷媒ノズル５０が配置されており、蒸発器４
１の底部に開閉弁を介して連通された冷媒ポンプ４３に
よって汲み上げられた冷媒（水）は、冷媒ライン（冷媒
配管）５１を流通して冷媒ノズル５０に供給される。し
たがって、この蒸発器４１においても、スプレー膜蒸発
方式により冷媒ノズル５０から蒸発器チューブ４５に向
けて散布された冷媒が、４℃〜６℃位で沸騰して蒸発気
化するため、蒸発器チューブ４５内を流れる冷水は、冷
媒に与えた蒸発潜熱分に応じて温度低下し、例えば６℃
の冷水となって流出される。この冷水は冷房負荷に送ら
れて冷房に利用され、それにより約１３℃に温度上昇し
て冷水入口ライン１６、４６に戻される。

【００２５】吸収器４２内には、吸収器チューブ５５
（多段の伝熱管群の使用が好ましい。）が配置されてい
る。このチューブ５５にも膜蒸発促進管が好適に用いら
れている。吸収器チューブ５５には前記冷却水入口ライ
ン２６により導かれる約３２℃の冷却水が調節弁５７を
介して供給され、吸収器チューブ５５を流通した冷却水
は前記冷却水出口ライン２８を通って外部に流出され
る。吸収器４２内には吸収器チューブ５５と対向して溶
液ノズル５９が配置されており、このノズル５９には、
濃溶液ポンプ３０、６０の少なくとも一方により圧送さ
れる臭化リチウム濃溶液が供給される。この供給は、濃
溶液ポンプ３０、６０から操作弁３１、６１を経て低温
熱交換器４を通った後、前記溶液ライン３２から分岐さ
れた溶液ライン（溶液配管）６２を経由して、このライ
ン６２に設けた操作弁６３を通って導かれる。

【００２６】吸収器４２に供給された臭化リチウム濃溶
液は吸収器チューブ４５に向けて散布される。こうして
散布された臭化リチウム濃溶液は、蒸発器４１で形成さ
れて吸収器４２に流入してきた冷媒蒸気を吸収して、そ
の濃度が希釈され、吸収器４２の底部に集められる。
又、この吸収に伴う反応熱は、吸収器チューブ５５内を
流通する冷却水によって外部に取出される。そのため、
この熱交換により冷却水出口ライン２８に吐出される冷
却水の温度は例えば約４０℃となる。

【００２７】そして、濃度が薄くなって吸収器４２の底
部に集められた臭化リチウム希溶液は、前記底部に開閉
弁を介して連通された溶液ポンプ４４により吸収器４２
外に操作弁６４を介して圧送された後、前記溶液ライン
３５に合流して、このライン３５を通って低温熱交換器
４に供給され、更に、この熱交換器４から高温熱交換器
５に供給される。互いに並設された濃溶液ポンプ３０、
６０の吐出し口は、操作弁３１又は６１を個別に経た後
に合流されて低温熱交換器４に接続されている。

【００２８】前記高圧再生器６が有した伝熱管７１に
は、図示しない地域冷暖房用の図示しないボイラから高
温の蒸気（熱源蒸気）を導く投入ライン７０が接続され
ており、このライン７０には蒸気流量調節弁７２が取付
けられている。蒸気流量調節弁７２はモータを動力とし
て開度調節されるもので、この弁７２はコントローラ６
７により第１開度と第２開度とのいずれかに開度調節さ
れる。第１開度は吸収冷凍機が定格運転状態にある時に
選択される開度であり、この場合には高圧再生器６での
定格蒸気消費量に見合う量の熱源蒸気の流通が許され
る。第２開度は吸収冷凍機の運転が後述の片肺運転から
両肺運転へと、或はこの逆に切換わった場合等に選択さ
れる開度であり、この場合には高圧再生器６に前記定格
蒸気消費量以上に過剰投入される多量の熱源蒸気の流通
が許される。なお、第１開度は固定ではなく、後述する
冷水出口温度の検出に基づいて、冷房負荷に対する冷水
温度を設定温度（６℃）を保持するための開度調節を含
んでいる。

【００２９】高圧再生器６の伝熱管７１は、高圧再生器
６に供給された臭化リチウム希溶液を加熱するもので、
その加熱により前記希溶液から一部の冷媒を蒸発気化さ
せて、濃度が中程度の臭化リチウム中溶液を作る。こう
して得られた臭化リチウム中濃度溶液は溶液ライン（溶
液配管）７３を通って高温熱交換器５に供給された後、
この熱交換器５を通って低温熱交換器４に供給される。

【００３０】高温熱交換器５では、そこに溶液ライン７
３から戻された高温の臭化リチウム中濃度溶液を用い
て、低温熱交換器４側から供給された臭化リチウム希溶
液が加熱される。それにより、溶液の濃度を高める一方
で、臭化リチウム中濃度溶液を冷却する熱回収を行な
う。そして、熱回収された臭化リチウム中濃度溶液は低
圧再生器７から流出する高濃度の臭化リチウム濃溶液と
合流して、前記溶液ポンプ３０又は６０により低温熱交
換器４に供給され、ここで再び冷却された後に、吸収器
１２又は４２のいずれか少なくとも一方に供給されて、
溶液ノズル２９又は５９から散布される。

【００３１】一方、高圧再生器６にて蒸発した冷媒蒸気
は、冷媒ライン（溶液配管）７５を通って低圧再生器７
の再生器チューブ７６に供給され、更にこのチューブ７
６から冷媒ライン７７を通って前記凝縮器３の上部に配
設された冷媒ノズル７８に供給される。低圧再生器７と
この上側に配置される凝縮器３とは同一のシェル（高圧
真空容器）内に構成されている。

【００３２】低圧再生器７は、その再生器チューブ７６
の上方に対向して配置された溶液ノズル７９を有してお
り、このノズル７９には低温熱交換器４と高温熱交換器
５との間から引出された溶液ライン（溶液配管）８０を
通って低温熱交換器４を流通した臭化リチウム中濃度溶
液が供給される。溶液ノズル７９は臭化リチウム中濃度
溶液を再生器チューブ７６の外表面に散布する。そのた
め、高圧再生器６で発生した高温の冷媒蒸気が流れてい
る再生器チューブ７６によって、散布された臭化リチウ
ム中濃度溶液が加熱される。それにより、この中濃度溶
液に含まれている冷媒の一部が蒸発して、高濃度の臭化
リチウム濃溶液が作られて、この濃溶液は低圧再生器７
の底部に溜められる。この低圧再生器７内の臭化リチウ
ム濃溶液は、溶液合流ライン８１を通って前記溶液ポン
プ３０又は６０に吸込まれ、低温熱交換器４に供給され
る。

【００３３】又、高圧再生器６の溶液出口６ａを通って
高温熱交換器５を経て溶液合流ライン８１（低圧再生器
６で得た濃度の濃い臭化リチウム溶液が導かれる。）に
合流する溶液ライン９０には、第１流量調節弁９１が設
けられている。そして、この溶液ライン９０には、第１
流量調節弁９１をバイパスするバイパス流路９２が設け
られている。なお、溶液ライン９０は１本であり、これ
にバイパス流路９２の本数を足した数と、前記複数の蒸
発器・吸収器系統の系統数とは同じであり、したがって、
バイパス流路９２は蒸発器・吸収器系統の系統数に応じ
て１以上設けられる。そして、バイパス流路９２には、
第２流量調節弁９３と自動開閉弁９４とが夫々取付けら
れている。第１、第２の調節弁９１、９３の開度調節は
前記コントローラ６７からの指示に基づいて実行され、
その調節によって冷凍機内を流れる冷媒流量が適当とな
るように調節される。自動開閉弁９４の開閉もコントロ
ーラ６７からの指示に基づいて実行される。

【００３４】この自動開閉弁９４は、前記所定負荷（例
えば既述のように同一冷凍能力の蒸発器・吸収器系統が
２系統の場合には５０％の負荷が好ましい。）以下の低
負荷域側で吸収冷凍機が片肺運転される場合には閉じて
使用され、又、前記所定負荷から前記定格点Ａに至る負
荷域Ｈで吸収冷凍機が両肺運転される場合には開いて使
用される。片肺運転では、前記蒸発器・吸収器系統１、
２の内のいずれか一方を使用するとともに他方を休止し
て吸収冷凍機が運転される。前記所定負荷から前記定格
点Ａにわたる負荷域Ｈでは両肺運転が行われ、この両肺
運転では両蒸発器・吸収器系統１、２を共に使用して吸
収冷凍機が運転される。

【００３５】前記凝縮器３内には前記冷却水入口ライン
２６により冷却水が供給される凝縮機チューブ８２が設
けられている。凝縮器３は、絶対圧力５５mmＨｇ（約１
／１４気圧）のもとで作動される。この凝縮器３では、
冷媒ライン７７を通して供給される冷媒と、低圧再生器
７で蒸発して凝縮器３内に流入してきた冷媒蒸気とが、
凝縮器チューブ８２を流通する冷却水との熱交換により
冷却凝縮して、冷媒（水）となる。この冷媒は、重力及
び圧力差によって冷媒ライン（冷媒配管）８３に送出さ
れる。

【００３６】冷媒ライン８３は図１に示すように２系統
に分岐されている。一方の分岐冷媒ライン８３ａは、そ
の途中に蒸発器への冷媒供給弁としての操作弁８４を設
けて一方の蒸発器１１に接続され、他方の冷媒ライン８
３ｂは、その途中に蒸発器への冷媒供給弁としての操作
弁８５を設けて他方の蒸発器４１に接続されている。し
たがって、凝縮器３で冷却水によって凝縮液化された冷
媒は、蒸発器１１、４１の少なくとも一方に供給された
後、冷媒ポンプ１３又は４３によって蒸発器１１、４１
内の蒸発器チューブ１５又は４５の外表面に向けて散布
される。

【００３７】以上の構成を備えた吸収冷凍機において、
操作弁２２、３１、３３、３４、５２、６１、６３、６
４、８４、８５は、いずれもモータを動力として開閉動
作されて片肺運転と両肺運転を切換えるために使用され
る切換え弁であって、又、流量調節用の調節弁１４、４
９も片肺運転と両肺運転を切換える切換え弁として使用
される。又、自動開閉弁９４もモータを動力として開閉
動作される。なお、この吸収冷凍機は暖房運転をするこ
ともできるが、本発明においては関係がないので、暖房
運転時の動作説明は省略する。

【００３８】前記構成の吸収冷凍機で、冷水温度センサ
６６が検出する流出ライン６５を流通する冷水の出口温
度が所定温度よりも高い時には、吸収冷凍機の負荷が所
定負荷（５０％）より高いとコントローラ６７が判定し
て、このコントローラ６７での指令に基づいて吸収式冷
凍機は両肺運転モードで運転される。

【００３９】この両肺運転モードでは、各操作弁２２、
３１、３３、３４、５２、６１、６３、６４、８４、８
５、及び自動開閉弁９４等がいずれも開いた状態に保持
されるので、各ポンプ１３、１４、１８、３０、４３、
４４、４８、６０、及び凝縮器３、再生器６、７等の運
転に伴い、第１、第２の蒸発器・吸収器系統１、２が共
に用いられて、冷媒及び吸収剤の冷凍機内に対する既述
の循環が繰返される。このように全ての蒸発器・吸収器
系統１、２を使用する両肺運転では、図２中の曲線部Ｇ
１と、これに負荷５０％のところで変曲点Ｊを形成する
ことなく滑らかに連続する曲線部Ｇ３とがなす特性曲線
にしたがって運転され、最大で５０００ＲＴの冷凍能力
を発揮する。なお、この場合、負荷が略６０〜８０％の
領域で最も効率良く運転できる。

【００４０】そして、冷水温度センサ６６が検出する冷
水の出口温度が所定温度よりも低い時には、吸収冷凍機
の負荷が所定負荷（５０％）より低いとコントローラ６
７が判定して、このコントローラ６７での指令に基づい
て吸収式冷凍機は、複数の蒸発器・吸収器系統の内の一
部のみを使用し、他の蒸発器・吸収器系統を休止する片
肺運転モードで運転される。

【００４１】この片肺運転モードでは、第１蒸発器・吸
収器系統１に係る各操作弁２２、３３、３４、８４、調
節弁１９、２７、及び自動開閉弁９４が、コントローラ
６７からの指示に基づいて閉じられるとともに、各ポン
プ１３、１４、１８、及び３０が停止される。その一方
で、第２蒸発器・吸収器系統２に係る各操作弁５２、６
１、６３、６４、８５、及び調節弁４９、５７は、閉い
たままの状態を保持するとともに、各ポンプ４３、４
４、４８、及び６０は運転状態のままに保持される。そ
れにより、第１蒸発器・吸収器系統１が休止されるとと
もに、第２蒸発器・吸収器系統２が使用される片肺運転
が実行される。

【００４２】なお、これに代えて、コントローラ６７で
の指令に基づいて第１蒸発器・吸収器系統１を使用する
とともに、第２蒸発器・吸収器系統２を休止させる片肺
運転を行なうこともできる。又、第１、第２の蒸発器・
吸収器系統１、２の内のいずれかの系統についての各操
作弁及び調節弁を省略しても、以上の片肺運転と両肺運
転とを切換えることが可能であり、この場合には弁の使
用数が削減され、冷凍機構成の簡素化とコストダウンが
可能である。しかし、本実施形態のように各蒸発器・吸
収器系統の全てに各操作弁及び調節弁を設けて運転モー
ドを切換えるようにした構成では、低負荷運転をするた
びに第１、第２の蒸発器・吸収器系統１、２を交互に使
用可能であるから、一部の蒸発器・吸収器系統のみが常
に使用されてそれが他の系統より早く劣化することがな
く、冷凍機全体の耐久性が高い点で優れている。

【００４３】以上のように負荷が５０％を下回った負荷
域では片肺運転が実行されるから、この時、再生器６、
７側から第１、第２の蒸発器・吸収器系統１、２に向け
て還流する冷媒は、第２蒸発器・吸収器系統２のみに供
給される。それに伴い、蒸発器４１に戻される冷媒の散
布量が一定に保持されるから、この蒸発器４１の性能低
下がないばかりでなく、蒸発器４１と対をなす吸収器４
２に対する臭化リチウム溶液の循環量が増加される。

【００４４】すなわち、吸収冷凍機では、負荷が減少す
ると吸収冷凍機内の臭化リチウム溶液の循環量が減少す
るとともに、吸収器の伝熱面積も減少することが知られ
ている。吸収器の管群（吸収器チューブ）は負荷１００
％で臭化リチウム溶液の循環量が最適となるように設計
されているので、この設計において既述のように５０％
の負荷以下に臭化リチウムの溶液循環量が下がった時に
片肺運転となって、この運転で使用されない片方の吸収
器１２への臭化リチウム溶液の供給が停止される。その
ため、冷凍機内を循環する全ての臭化リチウム溶液が片
肺運転において使用される方の吸収器４２の管群一個に
流されるから、この吸収器４２の管群一個に対する臭化
リチウム溶液の循環量を倍増できる。

【００４５】したがって、吸収器４２の吸収器チューブ
５５が乾くことが抑制され、その伝熱面を有効に使用で
きるようになるから、吸収器４２の吸収性能の低下が抑
制されて、低負荷域（定格点ＡのレベルＣを上回る蒸気
消費率を要する負荷域であって、図２中負荷約４０％以
下の負荷域Ｆ。）での冷凍機の効率を向上できる。

【００４６】なお、以上の運転モード変更に際しては、
例えば４５％から５５％の負荷変動が掛った時には、両
肺運転から片肺運転への移行、又はこの逆への移行が繰
返されて制御上の安定性を欠く恐れがある。そこで、実
際的には、例えば負荷が５０％以上に増加した時には両
肺運転とするとともに、この両肺運転を負荷が４０％以
下となっても過度的には維持し、負荷が４０％以下にな
ってはじめて片肺運転に移行するようにコントローラ６
７で制御する構成とすることが望ましい。このように構
成することにより、制御上のチャタリングを解消して安
定した制御が可能である。

【００４７】ところで、以上の低負荷域での片肺運転に
おいては、両肺運転時に比較して使用される蒸発器・吸
収器系統の伝熱面積が半分になるに伴い、この片肺運転
時に使用される第２蒸発器・吸収器系統２に流通する臭
化リチウム溶液が増加して、その濃度が濃い目になるこ
とが実証試験の結果判明した。しかし、前記構成の吸収
冷凍機は、高圧再生器６の溶液出口６ａに連通して設け
られて溶液合流ライン８１に合流する溶液ライン９０を
バイパスするバイパス流路９２の自動開閉弁９４を、片
肺運転時には閉じて溶液流量を適正に絞って、冷凍機内
の循環流特性を部分負荷（低負荷）に合わせることがで
きる。つまり、溶液合流ライン８１に導かれる臭化リチ
ウム濃溶液に対して、濃度が中程度の臭化リチウム中濃
度溶液の合流量が少なくなり、それに応じて濃溶液ポン
プ６０により吸収器４２に送り込まれる臭化リチウム溶
液の濃度を薄めることができる。このような臭化リチウ
ム溶液の循環量の減少に伴う濃度調節により、片肺運転
時に使用されている第２蒸発器・吸収器系統２に対する
臭化リチウム溶液の量を、冷凍機内の臭化リチウム溶液
の濃度バランスに適合するように改善できる。それによ
り、吸収冷凍機の効率を向上できる。

【００４８】以上のように前記構成の吸収冷凍機は、低
負荷域では両肺運転から片肺運転に移行することによっ
て、その時に使用される蒸発器・吸収器系統の蒸発器４
１及び吸収器４２の性能低下を防止して、蒸気消費率の
悪化を防止できる。こうした部分負荷時の蒸気消費率の
改善は図２中曲線部Ｇ２で示される。

【００４９】そして、前記のように両肺運転から片肺運
転への移行、又はこの逆への移行は、既述のように合流
ライン６５に取付けた冷水温度センサ６６で、合流ライ
ン６５を通る冷水の温度を検出し、その検出温度に基づ
いて低負荷域であるかどうかを判定して行なう。そのた
め、運転切換えの基準として設定される所定負荷を簡単
に判定できるとともに、それに基づいて負荷に応じた両
肺運転又は片肺運転をすることができる。

【００５０】ところで、前記のように負荷に応じて運転
モードが自動的に切換わる吸収冷凍機では、蒸発器・吸
収器系統を複数備えているために、運転モードが切換わ
ることに伴う過度的な運転の乱れ、つまり、冷凍能力の
低下を来たして、冷水出口温度が上昇し易いという現象
が、本発明者によって見出された。

【００５１】すなわち、この吸収冷凍機での臭化リチウ
ム溶液の配分は、定格時にバランスが取れるように調節
して合わせてある。しかし、既述のように低負荷域で片
肺運転となった時には、その時の負荷状態や冷却水温度
の影響を受けて臭化リチウム溶液の濃度が均一にならな
いことによって、片肺運転で使用される一方の蒸発器・
吸収器系統が備える吸収器内の臭化リチウム溶液の濃度
と、片肺運転で休止している他方の蒸発器・吸収器系統
が備える吸収器内の臭化リチウム溶液の濃度とが異なり
易い。

【００５２】そのため、片肺運転から両肺運転に切換わ
った段階では、それまで休止していた方の蒸発器・吸収
器系統での冷凍能力が低いので、運転モードの切換えに
伴って冷凍能力の低下を来たし易い。その結果、冷水出
口温度が所定温度より上昇して、冷房負荷に見合った冷
水供給が損なわれることがある。

【００５３】又、両肺運転では、両系統１、２での臭化
リチウム溶液の濃度は適正であるが、この段階において
再生器６、７での臭化リチウム溶液の濃度は低くなって
いるため、両肺運転から片肺運転に切換わった段階で
は、希釈運転となってしまう。そのため、この運転モー
ドの切換えに伴っても冷凍能力の低下を来たし、その結
果として冷水出口温度が所定温度より上昇して、冷房負
荷に見合った冷水供給が損なわれることがある。

【００５４】しかし、前記構成の吸収冷凍機では、運転
モードの切換えに伴う過度的な冷凍能力の低下を防止し
て、冷水出口温度の上昇を短時間にできる。

【００５５】すなわち、冷水出口温度の検出に基づいて
両肺運転から片肺運転に、又はこの逆に運転モードがコ
ントローラ６７により切換えられた時、コントローラ６
７は同時に蒸気流量調節弁７２を第２開度となるように
制御して、投入ライン７０を通って高圧再生器７に与え
られる熱源量、つまり熱源蒸気の量を一時的に増やす。
この過剰投入は本実施形態の構成では高圧再生器７の定
格蒸気消費量の略２５％増しとするとよい。なお、こう
した熱源量の過剰投入の程度は、吸収冷凍器の特性や前
記ボイラの特性などを考慮して適宜決定される。

【００５６】このようにして自動的に高圧再生器６に一
時的に熱源蒸気を過剰に投入することにより、吸収冷凍
機の内部サイクルに多量の熱量を与えて、臭化リチウム
溶液の濃度を一時的に高めることができる。そのため、
いずれの運転モード切換えにおいても、それに伴う冷凍
能力の過度的な低下を抑制できる。したがって、運転モ
ード切換えに伴う冷水出口温度の上昇現象はなくならな
いが、上昇した冷水出口温度が定常温度（６℃）に復す
るまでの時間を短縮できる。ちなみに、本実施形態では
略５分以下（これは冷房負荷側で実質的な問題を生じな
い程度である。）にできた。

【００５７】なお、冷水出口温度は冷水温度センサ６６
で検出されているから、前記過剰投入により冷水出口温
度が定常温度に復すると、その時点でコントローラ６７
は、蒸気流量調節弁７２を第２開度から第１開度に戻す
制御を行なって、熱源蒸気が無闇に過剰投入されないよ
うにする。

【００５８】更に、前記コントローラ６７はその内部に
熱源量の過剰投入の最大時間を限るためのタイマを備え
ており、このタイマは運転モードの切換えと同時に所定
の限時時間（例えば３０分）のカウントを始める。その
ため、熱源蒸気の過剰投入にも拘らず、何らかの事情で
冷水出口温度が定常温度に下がらない場合にも、タイマ
が前記限時時間がカウントした時点で、コントローラ６
７が蒸気流量調節弁７２を第２開度から第１開度に戻す
制御を行なうので、熱源蒸気がいたずらに長く過剰投入
されるという不具合はない。

【００５９】又、以上のように負荷の大きさに応じて運
転モードを切り換えて使用される前記構成の吸収冷凍機
は、その蒸発器・吸収器系統を２系統に分けて、冷凍能
力が５０００ＲＴとなるように大容量化した構成であ
る。そのため、単機構成の蒸発器及び吸収器を夫々大型
化して冷凍能力を５０００ＲＴに向上させる場合に比較
して、両蒸発器・吸収器系統１、２の蒸発器１１、４
１、及び吸収器１２、４２を小型にでき、それに伴い第
１、第２の蒸発器・吸収器系統１、２を小型に作ること
ができる。

【００６０】したがって、単機構成の蒸発器及び吸収器
を夫々大型化して能力を向上させる場合に比較して冷凍
機全体の設置スペースが小さくて済む。ちなみに、冷凍
能力５０００ＲＴの本実施形態に係る吸収冷凍機の設置
面積は７４．１ｍ²であり、これは従来機対比で約２５
％の省スペース化を図ることができた。

【００６１】更に、既述のように第１、第２の蒸発器・
吸収器系統１、２を、単機構成の蒸発器及び吸収器を夫
々大型化して能力を向上させる場合に比較して小型に作
ることができるので、これら蒸発器・吸収器系統１、２
の作り勝手が良くなるとともに、その運搬及び設置場所
への納入等も容易にできる。

【００６２】

【発明の効果】本発明は、以上説明したような形態で実
施され、以下に記載されるような効果を奏する。

【００６３】蒸発器・吸収器系統を複数備える吸収冷凍
機の運転方法であって、所定負荷以下では複数の前記蒸
発器・吸収器系統のうちの一部の系統を使用するととも
に他の系統を休止して運転し、前記所定負荷より大きい
負荷域では、前記一部の系統と、前記休止した系統の内
の少なくとも一部の系統とを共に使用して運転するよう
にした発明方法によれば、低負荷域において運転される
一部の蒸発器・吸収器系統に流れる臭化リチウム溶液の
流量を多く確保できる。それにより、特に、使用される
吸収器が有する吸収器チューブが乾くことを防止して、
吸収器の吸収性能の低下を抑制できるので、低負荷域で
の冷凍機全体の効率を向上できる。更に、本発明方法で
は、再生器に与える熱源量を、運転モードの切換えに伴
い定格熱源消費量以上に過剰投入して吸収冷凍機内の臭
化リチウム溶液の濃度を高めて冷凍能力が低下すること
を防止したから、運転モードの切換えに伴う過度的な運
転の乱れを抑制できる。

【００６４】又、本発明の吸収冷凍機は、蒸発器、吸収
器、再生器、及び凝縮器を備え、水を冷媒とするととも
に臭化リチウム溶液を吸収剤として用い、かつ、熱を駆
動源をとした吸収冷凍機において、蒸発器、この蒸発器
が有した冷媒ノズルに冷媒を供給する冷媒ポンプ、吸収
器、及びこの吸収器内の低濃度の臭化リチウム溶液を前
記再生器側に供給する溶液ポンプを有する蒸発器・吸収
器系統を複数設けるとともに、所定負荷以下では複数の
前記蒸発器・吸収器系統のうちの一部を使用するととも
に他の系統を休止して運転させ、かつ、前記所定負荷よ
り大きい負荷域では、前記一部の系統と、前記休止した
系統の内の少なくとも一部の系統とを共に使用して運転
させる切換え弁を設けたので、低負荷域において運転さ
れる一部の蒸発器・吸収器系統に流れる臭化リチウム溶
液の流量を多く確保できる。それにより、特に、使用さ
れる吸収器が有する吸収器チューブが乾くことを防止し
て、吸収器の吸収性能の低下を抑制できるので、低負荷
域での冷凍機全体の効率を向上できる。更に、本発明の
吸収冷凍機では、再生器に熱源量調節弁を介して投入さ
れる熱源の量を、コントローラによる制御で運転モード
の切換えに伴い再生器での定格熱源消費量以上に過剰投
入して、吸収冷凍機内の臭化リチウム溶液の濃度を高め
て冷凍能力が低下することを防止したから、運転モード
の切換えに伴う過度的な運転の乱れを抑制できる。しか
も、本発明の吸収冷凍機では、蒸発器・吸収器系統を複
数備えて、単機構成の蒸発器及び吸収器を夫々大型化し
て能力を向上させるのと同等以上の能力を複数の蒸発器
・吸収器系統で得ることができるから、個々の蒸発器・
吸収器系統を小型に作ることができるに伴って、単機構
成の蒸発器及び吸収器を夫々大型化して能力を向上させ
る場合に比較して冷凍機全体の設置スペースが小さくて
済むとともに、個々の蒸発器・吸収器系統を小型に作る
ことができるので、これら蒸発器・吸収器系統の作り勝
手が良くなるとともに、その運搬及び設置場所への納入
等も容易になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態に係る吸収冷凍機の概略構
成図。

【図２】図１の吸収冷凍機における蒸気消費率と負荷と
の関係を示す特性図。

【図３】従来の吸収冷凍機における蒸気消費率と負荷と
の関係を示す特性図。

【符号の説明】

１、２…蒸発器・吸収器系統 ３…凝縮器 ４…低温熱交換器 ５…高温熱交換器 ６…高圧再生器 ７…低圧再生器 １１、４１…蒸発器 １２、４２…吸収器 １３、４３…冷媒ポンプ １４、４４…溶液ポンプ １６、４６…冷水入口ライン（冷水の流通配管） １７、４７…冷水出口ライン（冷水の流通配管） １８、４８…冷水ポンプ １９、４９…調節弁（切換え弁） ２０、５０…冷媒ノズル ２２、５２…操作弁（切換え弁） ２９、５９…溶液ノズル ３０、６０…濃溶液ポンプ ３１、６１…操作弁（切換え弁） ３２、６２…溶液ライン ３３、６３…操作弁（切換え弁） ６４…操作弁（切換え弁） ６６…冷水温度センサ ６７…コントローラ ７０…投入ライン（熱源投入ライン） ７２…蒸気流量調節弁

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 山内 信明 兵庫県高砂市荒井町新浜２丁目１番１号 三菱重工業株式会社高砂製作所内 (72)発明者 中里 央 兵庫県高砂市荒井町新浜２丁目１番１号 三菱重工業株式会社高砂製作所内 Ｆターム(参考） 3L093 AA01 BB11 BB18 MM07

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 冷媒を散布する冷媒ノズルを有した蒸発
   器、前記ノズルに冷媒を供給する冷媒ポンプ、前記蒸発
   器で発生した冷媒蒸気に濃度の濃い臭化リチウム溶液を
   散布する溶液ノズルを有した吸収器、及びこの吸収器内
   の低濃度の臭化リチウム溶液を再生器側に供給する溶液
   ポンプを夫々有する蒸発器・吸収器系統を複数備える吸
   収冷凍機の運転方法であって、 所定負荷以下では複数の前記蒸発器・吸収器系統の内の
   一部の系統を使用するとともに他の系統を休止して運転
   し、前記所定負荷より大きい負荷域では、前記一部の系
   統と、前記休止した系統の内の少なくとも一部の系統と
   を共に使用して運転し、 かつ、前記運転モードの切換えに伴って前記再生器に投
   入される熱源量を、一時的に前記再生器での定格熱源消
   費量以上に過剰投入することを特徴とする吸収冷凍器の
   運転方法。
2. 【請求項２】 冷媒ノズルを有し冷水が流通する蒸発器
   チューブに前記冷媒ノズルから冷媒を散布することによ
   り前記冷媒を蒸発気化させて冷媒蒸気とする蒸発器と、
   溶液ノズルを有し前記蒸発器で発生した冷媒蒸気を前記
   溶液ノズルから散布される濃度の濃い臭化リチウム溶液
   に吸収させる吸収器と、前記冷媒蒸気を吸収して低濃度
   となった臭化リチウム溶液を加熱してこの溶液中の冷媒
   を蒸発させて濃度が濃くなった臭化リチウム溶液を前記
   吸収器に供給する再生器と、この再生器で発生した冷媒
   蒸気を凝縮させて凝縮液化した冷媒を前記蒸発器に供給
   する凝縮器とを備えた吸収冷凍機において、 前記蒸発器、前記冷媒ノズルに冷媒を供給する冷媒ポン
   プ、前記吸収器、及び前記吸収器内の低濃度の臭化リチ
   ウム溶液を前記再生器側に供給する溶液ポンプを有する
   複数の蒸発器・吸収器系統と、 所定負荷以下では複数の前記蒸発器・吸収器系統のうち
   の一部を使用するとともに他の系統を休止して運転さ
   せ、かつ、前記所定負荷より大きい負荷域では、前記一
   部の系統と、前記休止した系統の内の少なくとも一部の
   系統とを共に使用して運転させる切換え弁と、 前記蒸発器・吸収器系統から冷房負荷に送られる冷水の
   出口温度を検出する冷水温度センサと、 このセンサが検出する前記出口温度に基づいて前記切換
   え弁を開閉させて運転モードを切換えるとともに、この
   切換えに伴って前記再生器に投入される熱源量を、一時
   的に前記再生器での定格熱源消費量以上に過剰投入させ
   るコントローラと、を備えたことを特徴とする吸収冷凍
   機。