JP2003307359A

JP2003307359A - アンモニア吸収式冷凍機

Info

Publication number: JP2003307359A
Application number: JP2002111428A
Authority: JP
Inventors: Toshio Nishida; 利雄西田; Yukio Hiranaka; 幸男平中; Hiroshi Fujimoto; 洋藤本; Terubumi Matsuda; 光史松田; Masaru Fujita; 優藤田; Kiyoshi Shiraishi; 清白石
Original assignee: Hitachi Zosen Corp; Osaka Gas Co Ltd
Current assignee: Hitachi Zosen Corp; Osaka Gas Co Ltd
Priority date: 2002-04-15
Filing date: 2002-04-15
Publication date: 2003-10-31

Abstract

(57)【要約】【課題】冷凍負荷が減少した場合でも、コンプレッサに
サージングが生じないアンモニア吸収式冷凍機を提供す
る。【解決手段】アンモニア蒸気を発生させて被冷却流体を
冷却する蒸発器からのアンモニア蒸気を吸収器に移送す
る第１アンモニア蒸気移送管１１の途中に、アンモニア
蒸気のコンプレッサ７を具備させたアンモニア吸収式冷
凍機において、途中に流量制御弁９が設けられるととも
にコンプレッサ７の出口側から出たアンモニア蒸気をそ
の入口側に戻すためのアンモニア蒸気戻し管８を設け、
上記コンプレッサ７に供給されるアンモニア蒸気量を検
出するとともにコンプレッサ７に供給されるアンモニア
蒸気量が、当該コンプレッサ７にてサージングが発生し
ないアンモニア蒸気量となるように流量制御弁９を制御
する蒸気量制御装置１０を設けたものである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、アンモニア吸収式
冷凍機に関するもので、特にコンプレッサを備えたハイ
ブリッド・アンモニア吸収式冷凍機に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】アンモニア吸収式冷凍機においては、冷
媒であるアンモニア液を蒸発器に導き、その蒸発潜熱に
より当該蒸発器に供給される被冷却流体の冷却が行われ
ていた。

【０００３】ところで、吸収式冷凍機においては、冷媒
の蒸発→吸収→再生→凝縮という一連のサイクルが行わ
れるが、例えばコンプレッサを用いた機械式冷凍機に比
べて成績係数（ＣＯＰ）が低かった。

【０００４】そこで、成績係数の向上を図るために、蒸
発器にて蒸発されたアンモニア蒸気を吸収器に移送する
移送経路の途中に、アンモニア蒸気を吸収器に送り込む
（圧送する）コンプレッサを設けたものが提案されてい
る。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところで、コンプレッ
サを設けた構成によると、冷凍負荷が減少した場合、蒸
発器にて発生する蒸気が減少してコンプレッサに供給さ
れる蒸気量が減少し、そのため、コンプレッサにサージ
ングが発生するという問題がある。

【０００６】そこで、本発明は、冷凍負荷が減少した場
合でも、コンプレッサにサージングが生じないアンモニ
ア吸収式冷凍機を提供することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明の請求項１に係るアンモニア吸収式冷凍機
は、アンモニア蒸気を発生させて被冷却流体を冷却する
蒸発器からのアンモニア蒸気を吸収器に移送するアンモ
ニア蒸気移送経路の途中に、アンモニア蒸気の圧縮機を
具備したアンモニア吸収式冷凍機において、途中に流量
制御弁が設けられるとともに圧縮機の出口側から出たア
ンモニア蒸気を当該圧縮機の入口側に戻すためのアンモ
ニア蒸気戻し経路を設け、且つ上記圧縮機に供給される
アンモニア蒸気量を検出するとともに圧縮機に供給され
るアンモニア蒸気量が、当該圧縮機にてサージングが発
生しないアンモニア蒸気量となるように上記流量制御弁
を制御する蒸気量制御装置を設けたものである。

【０００８】また、請求項２に係るアンモニア吸収式冷
凍機は、請求項１に記載の冷凍機における蒸気量制御装
置を、アンモニア蒸気移送経路における圧縮機の前後に
配置された入口側および出口側圧力計と、これら両圧力
計からの圧力値を入力して圧縮機にてサージングが発生
する最小流量を求めるとともにこの最小流量よりも大き
い流量を目標流量に設定する目標流量設定手段と、蒸発
器からアンモニア蒸気移送経路を介して圧縮機に供給さ
れているアンモニア蒸気量を計測するアンモニア蒸気量
計測手段と、上記目標流量設定手段およびアンモニア蒸
気量計測手段にて得られた両流量を入力して少なくとも
計測される蒸気量が目標流量を超えるように流量制御弁
を制御する制御手段とから構成したものである。

【０００９】また、請求項３に係るアンモニア吸収式冷
凍機は、請求項１または２に記載の冷凍機における圧縮
機の駆動装置として、電動機またはアンモニア蒸気によ
り駆動されるタービンを用いたものである。

【００１０】上記請求項１〜３に係る各構成によると、
蒸発器からのアンモニア蒸気を圧縮機を介して吸収器に
供給する際に、圧縮機から出たアンモニア蒸気を蒸気戻
し管を介して圧縮機の入口側に戻すようにしたので、冷
凍負荷が減少して蒸発器で発生するアンモニア蒸気量が
減少した場合でも、圧縮機でのサージングの発生を防止
することができる。

【００１１】さらに、本発明の請求項４に係るアンモニ
ア吸収式冷凍機は、アンモニア蒸気を発生させて被冷却
流体を冷却する蒸発器からのアンモニア蒸気を吸収器に
移送するアンモニア蒸気移送経路の途中に、アンモニア
蒸気の圧縮機を具備するアンモニア吸収式冷凍機であっ
て、蒸発器に被冷却流体を供給する被冷却流体供給経路
の途中に、冷凍負荷付与用熱交換器が配置されたバイパ
ス経路を設けるとともに、被冷却流体を蒸発器側および
冷凍負荷付与用熱交換器側のいずれかに供給するための
切換手段を設け、且つ上記切換手段を、蒸発器に供給さ
れる被冷却流体の温度が所定温度以上となるように制御
するようにしたものである。

【００１２】また、請求項５に係るアンモニア吸収式冷
凍機は、アンモニア蒸気を発生させて被冷却流体を冷却
する蒸発器からのアンモニア蒸気を吸収器に移送するア
ンモニア蒸気移送経路の途中に、アンモニア蒸気の圧縮
機を具備するアンモニア吸収式冷凍機であって、蒸発器
に被冷却流体を供給する被冷却流体供給経路における供
給路の途中に、冷凍負荷付与用熱交換器が配置されたバ
イパス経路を設けるとともに、被冷却流体を、当該供給
路側およびバイパス経路のいずれかに供給するための切
換手段を設け、上記被冷却流体供給経路における供給路
内の被冷却流体温度を検出する温度検出手段を設け、且
つ上記切換手段を、温度検出手段にて検出され検出温度
が所定温度以上となるように制御する制御手段を設けた
ものである。

【００１３】また、請求項６に係るアンモニア吸収式冷
凍機は、請求項４または５に記載の冷凍機における圧縮
機の駆動装置として、電動機またはアンモニア蒸気によ
り駆動されるタービンを用いたものである。

【００１４】上記請求項４〜６に係る各構成によると、
蒸発器からのアンモニア蒸気を圧縮機を介して吸収器に
供給するようにしたものにおいて、蒸発器に供給する被
冷却流体供給経路の蒸発器への供給路側に冷凍負荷発生
用熱交換器を設けて、冷凍負荷が減少した場合に、当該
冷凍負荷発生用熱交換器にて冷凍負荷を付与するように
したので、蒸発器で発生するアンモニア蒸気量が減るこ
とがなく、したがって圧縮機でのサージングの発生を防
止し得る。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下、本発明の第１の実施の形態
に係るアンモニア吸収式冷凍機を図１および図２に基づ
き説明する。

【００１６】このアンモニア吸収式冷凍機は、圧縮機
（以下、コンプレッサという）を有するハイブリッド型
のもので、図１に示すように、アンモニア蒸気を発生さ
せるとともにその蒸発潜熱により被冷却流体供給配管２
１にて導かれる被冷却流体（冷媒であり、ブラインとも
いう）を冷却するための蒸発器１と、この蒸発器１にて
発生したアンモニア蒸気を第１アンモニア蒸気移送管
（アンモニア蒸気移送経路）１１を介して導き吸収液で
ある濃度の薄い稀アンモニア水溶液に吸収させる吸収器
２と、この吸収器２にてアンモニア蒸気を吸収して濃度
が濃くなった濃アンモニア水溶液を、途中に溶液ポンプ
５が設けられた濃アンモニア水溶液移送管１２を介して
導き加熱してアンモニア蒸気を再生させる再生器３と、
この再生器３にて得られたアンモニア蒸気を第２アンモ
ニア蒸気移送管１３を介して導き冷却して凝縮させる凝
縮器４と、上記第１アンモニア蒸気移送管１１の途中に
設けられるとともに電動機６により駆動されてアンモニ
ア蒸気を圧縮し吸収器２に供給するためのコンプレッサ
７と、上記第１アンモニア蒸気移送管１１におけるコン
プレッサ７の下流側と上流側とを接続して下流側のアン
モニア蒸気を上流側に戻す（供給する）ための蒸気戻し
管（蒸気戻し経路）８と、この蒸気戻し管８の途中に設
けられた流量制御弁（勿論、開閉機能も有するものであ
る）９と、この流量制御弁９を制御して上記コンプレッ
サ７に供給されるアンモニア蒸気量を、当該コンプレッ
サ７がサージングを起こさないような流量とするための
蒸気量制御装置（図２にだけ示す）１０とから構成され
ている。

【００１７】なお、再生器３にてアンモニア蒸気が分離
された後の稀アンモニア水溶液は稀アンモニア水溶液移
送管１４を介して吸収器２に戻されるとともに、凝縮器
４にて凝縮されたアンモニア液はアンモニア液移送管１
５を介して蒸発器１に供給される。また、再生器３に
は、加熱流体供給配管２２を介して、熱源の加熱流体と
して、例えば温水が供給されるとともに、吸収器２およ
び凝縮器４には、冷却水供給配管２３を介して冷却水が
供給される。

【００１８】ところで、図２に示すように、上記蒸気量
制御装置１０は、第１アンモニア蒸気移送管１１のコン
プレッサ７より上流側位置の圧力すなわちコンプレッサ
７の入口側圧力を検出する入口側圧力計３１と、コンプ
レッサ７より下流側位置の圧力すなわちコンプレッサ７
の出口側圧力を検出する出口側圧力計３２と、同じくコ
ンプレッサ７より下流側でのアンモニア蒸気量（流量）
すなわちコンプレッサ７の入口側に供給されるアンモニ
ア蒸気量を計測するアンモニア蒸気流量計３３と、上記
両圧力計３１，３２からの検出圧力を入力してコンプレ
ッサ７がサージングを起こす（発生する）最小流量を求
めるとともにこの最小流量よりも所定流量だけ大きい
（多い）流量を目標流量（目標値）とする目標流量設定
手段３４と、これらアンモニア蒸気流量計３３にて計測
されたアンモニア蒸気量および目標流量設定手段３４に
て設定された目標流量を入力して、常に、目標流量より
もアンモニア蒸気量の方が多くなるように、流量制御弁
９を制御する制御手段３５とから構成されている。

【００１９】また、上記目標流量設定手段３４には、コ
ンプレッサ７の入口側圧力と出口側圧力とから圧縮比を
計算するとともに、この圧縮比から、所定の演算式また
は参照テーブルなどを用いて、サージングを起こす最小
流量を求める演算回路が具備され、またこの求められた
最小流量に所定流量が加算されて目標流量を求める目標
流量算出回路が具備されている。

【００２０】さらに、上記制御手段３５には、アンモニ
ア蒸気流量計３３からのアンモニア蒸気量と目標流量と
を比較する比較回路が具備されるとともに、この比較回
路にて比較されて目標流量の方が大きい場合には、流量
制御弁９を開くか（流量制御弁が閉じている場合）、ま
たは開度を大きくする制御指令を出力する指令出力回路
が具備されている。

【００２１】以下、上記構成に係るアンモニア吸収式冷
凍機の動作について説明するが、本発明の要旨は、蒸発
器１にて発生したアンモニア蒸気を吸収器２に供給する
際に、コンプレッサ７を用いて、より多くのアンモニア
蒸気を吸収器２に供給することにあるため、この部分に
だけ着目して説明する。

【００２２】すなわち、蒸発器１にて冷却された被冷却
流体が冷熱需要箇所に供給されて冷却に供されるが、冷
熱需要箇所での冷凍負荷が減少すると、蒸発器１にて発
生するアンモニア蒸気量が減り、したがってコンプレッ
サ７に供給されるアンモニア蒸気量も減ることになる
が、アンモニア蒸気量が減り過ぎると、当該コンプレッ
サ７にてサージングが発生することになる。

【００２３】しかし、このアンモニア吸収式冷凍機にお
いては、入口側および出口側圧力計３１，３２にてコン
プレッサ７の入口側圧力および出口側圧力が検出される
とともに、これら検出された各圧力が目標流量設定手段
３４に入力される。ここで、圧縮比が求められ、この圧
縮比に基づき所定の演算式からまたは参照テーブルを参
照することにより、当該コンプレッサ７がサージングを
起こす最小流量が求められ、そしてこの最小流量よりも
所定流量だけ多い流量が目標流量として設定される。

【００２４】一方、アンモニア蒸気流量計３３におい
て、コンプレッサ７に供給されているアンモニア蒸気量
が計測されており、この計測されたアンモニア蒸気量お
よび上記目標流量設定手段３４にて設定された目標流量
が制御手段３５に入力される。

【００２５】ここで、両流量が比較されて、常に、アン
モニア蒸気量の方が大きく（多く）なるように、蒸気戻
し管８に設けられた流量制御弁９の開度が調節される。
例えば、計測されたアンモニア蒸気量の方が目標流量よ
りも小さくなると、制御手段３５から流量制御弁９に、
当該流量制御弁９が開いている場合にはその開度を大き
くするように、また当該流量制御弁９が閉じている場合
には開くような、制御指令が出力される。

【００２６】したがって、コンプレッサ７から出たアン
モニア蒸気が、蒸気戻し管８を介してコンプレッサ７の
入口側に戻されるため、当該コンプレッサ７に供給され
るアンモニア蒸気量が増加し、コンプレッサ７でのサー
ジングの発生が防止される。

【００２７】なお、蒸発器１にて発生されるアンモニア
蒸気量がサージングを起こさないような十分な量である
場合には、流量制御弁９が閉じられる。このように、蒸
発器１からのアンモニア蒸気を吸収器２に移送する第１
アンモニア蒸気移送管１１の途中にコンプレッサ７を設
けて、強制的にアンモニア蒸気を吸収器２に供給するよ
うにしてその成績係数を向上させるようにした吸収式冷
凍機において、当該コンプレッサ７の出口側のアンモニ
ア蒸気を、その入口側に戻すための蒸気戻し管８を設け
るとともに、コンプレッサ７の入口側および出口側圧力
を入力して当該コンプレッサ７のサージングを起こすよ
うな最小流量を求め且つこの最小流量より多い目標流量
を設定する目標流量設定手段３４を設け、さらにこの目
標流量が入力される制御手段３５にて蒸気戻し管８途中
に設けられた流量制御弁９を制御して、コンプレッサ７
に供給されるアンモニア蒸気量を、常に、目標流量より
も大きく（多く）なるようにしたので、コンプレッサ７
において、サージングが発生するのを防止することがで
きる。

【００２８】次に、本発明の第２の実施の形態について
説明するが、第１の実施の形態においてはコンプレッサ
を駆動するのに電動機を使用したが、この第２の実施の
形態においては、アンモニア蒸気にて駆動されるタービ
ンを使用したものであり、以下の説明においては、第１
の実施の形態と異なる箇所に着目して説明するととも
に、第１の実施の形態と同一の構成部材については、同
一の番号を付してその説明を省略する。

【００２９】本第２の実施の形態に係るアンモニア吸収
式冷凍機は、図３に示すように、コンプレッサ７を回転
させるアンモニア蒸気タービン４１を設けるとともに、
濃アンモニア水溶液移送管１２内を流れる濃アンモニア
水溶液を濃アンモニア水溶液取出管４２を介して導き加
熱してアンモニア蒸気を発生させるボイラ４３とを具備
し、このボイラ４３にて発生したアンモニア蒸気を、駆
動用アンモニア蒸気移送管４４を介してアンモニア蒸気
タービン４１に供給するようにしたものである。なお、
アンモニア蒸気タービン４１から排出されたアンモニア
蒸気は、アンモニア蒸気排出管４５を介して吸収器２に
移送され、また上記ボイラ４３には、熱源の加熱流体と
して、例えば蒸気が加熱流体供給管４６を介して供給さ
れるとともに、再生器３には、熱源の加熱流体として、
例えば温水が加熱流体供給管２２を介して供給されてい
る。

【００３０】この構成によると、第１の実施の形態と同
様の効果に加えて、コンプレッサ７を回転させる駆動装
置として、当該吸収冷凍サイクルでの冷媒であるアンモ
ニアを利用したものを使用することができる。

【００３１】次に、本発明の第３の実施の形態について
説明するが、上記第２の実施の形態においては、コンプ
レッサの回転用タービンを駆動させるアンモニア蒸気を
発生させるボイラの熱源として、例えば蒸気を使用した
が、本第３の実施の形態においては、廃熱を利用したも
のである。勿論、本第３の実施の形態においても、第１
および第２の実施の形態と同一の構成部材については同
一の番号を付して、その説明を省略する。

【００３２】本第３の実施の形態に係るアンモニア吸収
式冷凍機は、図４に示すように、当該冷凍機が設置され
た施設内に設けられたガスエンジン５１からの排気ガス
を使用したものであり、したがってアンモニア蒸気ター
ビン４１を駆動するアンモニア蒸気を発生させるボイラ
として排熱ボイラ５２を用いるとともに、この排熱ボイ
ラ５２には、熱源の加熱流体として、ガスエンジン５１
からの高温の排気ガスを導く排ガス導入管（加熱流体供
給管である）５３が設けられたものである。

【００３３】また、加熱流体として、ガスエンジン５１
の冷却水がエンジン冷却水供給配管（加熱流体供給管で
もある）５４を介して再生器３に供給され、冷却水が熱
源として利用される。

【００３４】この構成においても、第１および第２の実
施の形態にて得られる効果に加えて、ガスエンジン５１
から排出される廃熱を利用して、施設全体としての熱の
有効利用を図り得るという効果を有している。

【００３５】また、ガスエンジン５１での冷却水を再生
器３に加熱流体として、すなわち熱源として供給するよ
うにしているので、冷却水の冷却設備を必要とせず、し
たがって施設全体としてのコストダウンを図ることがで
きる。

【００３６】次に、本発明の第４の実施の形態に係るア
ンモニア吸収式冷凍機を、図５に基づき説明する。上記
第１〜第３の実施の形態に係るアンモニア吸収式冷凍機
においては、コンプレッサから出たアンモニア蒸気を、
蒸気戻し管を介してコンプレッサの入口側に戻すように
したが、本第４の実施の形態に係るアンモニア吸収式冷
凍機においては、冷凍負荷を或る所定値以上に保持する
ようにしたものである。

【００３７】なお、基本的なアンモニア吸収式冷凍機の
構成については、第１の実施の形態にて説明したものと
同一ではあるが、再度、説明する。すなわち、図５に示
すように、アンモニア蒸気を発生させるとともにその蒸
発潜熱により被冷却流体供給配管（被冷却流体供給経
路）８１にて導かれる被冷却流体（冷媒であり、ブライ
ンともいう）を冷却するための蒸発器６１と、この蒸発
器６１にて発生したアンモニア蒸気を第１アンモニア蒸
気移送管（アンモニア蒸気移送経路）７１を介して導き
吸収液である濃度の薄い稀アンモニア水溶液に吸収させ
る吸収器６２と、この吸収器６２にてアンモニア蒸気を
吸収して濃度が濃くなった濃アンモニア水溶液を、途中
に溶液ポンプ６５が設けられた濃アンモニア水溶液移送
管７２を介して導き加熱してアンモニア蒸気を再生させ
る再生器６３と、この再生器６３にて得られたアンモニ
ア蒸気を第２アンモニア蒸気移送管７３を介して導き冷
却して凝縮させる凝縮器６４と、上記第１アンモニア蒸
気移送管７１の途中に設けられるとともに電動機６６に
より駆動されてアンモニア蒸気を圧縮し吸収器６２に供
給するためのコンプレッサ（圧縮機）６７と、上記被冷
却流体供給配管８１の途中、特に蒸発器６１に冷媒を供
給する供給管８１ａの途中に設けられたバイパス管（バ
イパス経路）８４と、このバイパス管８４の途中に設け
られた冷凍負荷付与用熱交換器８５と、上記供給管８１
ａのバイパス管８４との上流側接続部分に設けられて、
被冷却流体を本来の供給管８１ａ側とバイパス管８４の
いずれかに供給するための三方切換弁（切換手段）８６
と、蒸発器６１の手前位置の供給管８１ａ内の被冷却流
体の温度を検出する温度検出器（温度検出手段）８７
と、この温度検出器８７からの検出温度を入力して、当
該被冷却流体の温度が予め設定された設定温度（所定温
度）以下である場合に、被冷却流体をバイパス管８４側
に導くように、また設定温度を超えている場合に、被冷
却流体を供給管８１ａ側に導くように、切換指令を出力
する制御器（制御手段）８８とから構成されている。勿
論、バイパス管８４の下流側端部は供給管８１ａ側に接
続されている。

【００３８】なお、再生器６３にてアンモニア蒸気が分
離された後の稀アンモニア水溶液は稀アンモニア水溶液
移送管７４を介して吸収器６２に戻されるとともに、凝
縮器６４にて凝縮されたアンモニア液はアンモニア液移
送管７５を介して蒸発器６１に供給される。また、再生
器６３には、熱源の加熱流体として、例えば温水が加熱
流体供給配管８９を介して供給されるとともに、吸収器
６２および凝縮器６４には、冷却水供給配管９０を介し
て冷却水が供給され、さらに上記冷凍負荷付与用熱交換
器８５には、第２被冷却流体供給配管９１が接続され
て、他の被冷却流体（冷媒であり、ブラインともいう）
を所定の冷熱需要箇所に供給するようにしている。

【００３９】以下、上記構成に係るアンモニア吸収式冷
凍機の動作について説明するが、本発明の要旨は、蒸発
器６１にて発生したアンモニア蒸気を吸収器６２に供給
する際に、コンプレッサ６７を用いて、より多くのアン
モニア蒸気を吸収器６２に供給することにあるため、こ
の部分にだけ着目して説明する。

【００４０】すなわち、蒸発器６１にて冷却された被冷
却流体が冷熱需要箇所に供給されて冷却に供されるが、
冷熱需要箇所での冷凍負荷が減ると蒸発器６１にて発生
するアンモニア蒸気量が減り、したがってコンプレッサ
６７に供給されるアンモニア蒸気量も減ることになる
が、アンモニア蒸気量が減り過ぎると、当該コンプレッ
サ６７にてサージングが発生することになる。

【００４１】しかし、このアンモニア吸収式冷凍機にお
いては、冷凍負荷が減った場合には、当然、蒸発器６１
に供給される被冷却流体の温度が低下することになる
が、制御器８８にて、その温度の低下が検出されると、
冷凍負荷付与用熱交換器８５にて冷凍負荷が与えられ
る。

【００４２】すなわち、温度検出器８７からの検出温度
が制御器８８に入力されると、ここで設定温度と比較さ
れて、検出温度の方が設定温度よりも低い場合には、制
御器８８から三方切換弁８６に切換指令が出力されて、
被冷却流体の経路がバイパス管８４側に切り換えられ
る。

【００４３】したがって、被冷却流体が冷凍負荷付与用
熱交換器８５に入り、ここで、冷却需要施設から供給さ
れる他の被冷却流体を冷却することにより、被冷却流体
自身の温度が上昇する。この温度が上昇した被冷却流体
が蒸発器６１に供給されるため、たとえ被冷却流体供給
配管８１に接続された冷却需要施設側での冷凍負荷が減
少したとしても、冷凍機負荷付与用熱交換器８５側で発
生する冷凍負荷により、蒸発器６１での加熱用熱量が十
分に確保される。すなわち、アンモニア蒸気の発生量が
減ることがないので、コンプレッサ６７でのサージング
の発生を防止することができる。

【００４４】また、コンプレッサ６７でのサージングの
発生を防止するために、例えば電動機６６をオン・オフ
制御またはインバータ制御をするようなものに比べて、
蒸発器１に供給する被冷却流体の温度が所定値（一定温
度でもある）となるように、すなわちこの冷凍機に与え
る冷凍負荷が常に所定値（一定の冷凍負荷であるが、具
体的には、全負荷運転が行われる）となるようにしてい
るので、冷凍機全体における制御の簡素化を図ることが
できる。

【００４５】ところで、上記第４の実施の形態において
は、蒸発器６１に供給される被冷却流体供給配管８１の
供給管８１ａでの被冷却流体の温度が設定温度以上とな
るように三方切換弁８６を制御したが、例えば蒸発器６
１から出た排出管８１ｂ内の被冷却流体の温度が設定温
度（勿論、供給管８１ａにおける設定温度よりも低い温
度である）以上となるように三方切換弁８６を制御して
もよい。この場合も、被冷却流体が設定温度以上となる
ように制御される。

【００４６】次に、第５および第６の実施の形態につい
て説明する。第５および第６の実施の形態についても、
第１の実施の形態に対する第２および第３の実施の形態
と同様に、第４の実施の形態におけるコンプレッサの駆
動装置として、アンモニア蒸気タービンを使用したもの
であるため、第４の実施の形態に係るアンモニア吸収式
冷凍機と異なる部分に着目して説明する。

【００４７】まず、第５の実施の形態に係るアンモニア
吸収式冷凍機を、図６に基づき簡単に説明するが、第４
の実施の形態と同一の構成部材については、同一の番号
を付してその説明を省略する。

【００４８】すなわち、コンプレッサ６７を回転させる
アンモニア蒸気タービン１０１を設けるとともに、濃ア
ンモニア水溶液移送管７２内を流れる濃アンモニア水溶
液を濃アンモニア水溶液取出管１０２を介して導き加熱
してアンモニア蒸気を発生させるボイラ１０３とを具備
し、このボイラ１０３にて発生したアンモニア蒸気を、
駆動用アンモニア蒸気移送管１０４を介してアンモニア
蒸気タービン１０１に供給するようにしたものである。
なお、アンモニア蒸気タービン１０１から排出されたア
ンモニア蒸気は、アンモニア蒸気排出管１０５を介して
吸収器６２に移送され、また上記ボイラ１０３には、熱
源の加熱流体として、例えば蒸気が加熱流体供給管１０
６を介して供給されるとともに、再生器６３には、熱源
の加熱流体として、例えば温水が加熱流体供給管１０７
を介して供給されている。

【００４９】この構成によると、第４の実施の形態と同
様の効果に加えて、コンプレッサ６７を回転させる駆動
装置として、当該吸収冷凍サイクルでの冷媒であるアン
モニアを利用したものを使用することができる。

【００５０】次に、本発明の第６の実施の形態について
説明するが、上記第５の実施の形態においては、コンプ
レッサの回転用タービンを駆動させるアンモニア蒸気を
発生させるボイラの熱源として例えば蒸気を使用した
が、本第６の実施の形態においては、廃熱を利用したも
のである。本第６の実施の形態においても、第４および
第５の実施の形態と同一の構成部材については同一の番
号を付して、その説明を省略する。

【００５１】すなわち、図７に示すように、アンモニア
吸収式冷凍機が設置された施設内に設けられたガスエン
ジン１１１からの排気ガスを利用したものであり、した
がってアンモニア蒸気タービン１０１を駆動するアンモ
ニア蒸気を発生させるボイラとして、排熱ボイラ１１２
を用いるとともに、この排熱ボイラ１１２には、熱源の
加熱流体として、ガスエンジン１１１からの高温の排気
ガスを導く排ガス導入管（加熱流体供給管でもある）１
１３が設けられたものである。

【００５２】また、加熱流体として、ガスエンジン１１
１の冷却水がエンジン冷却水供給配管（加熱流体供給管
でもある）１１４を介して再生器６３に供給され、冷却
水が熱源として利用される。

【００５３】この構成においても、第１および第２の実
施の形態にて得られる効果と同様の効果に加えて、ガス
エンジン１１１から排出される廃熱を利用することがで
きるため、施設全体としての熱の有効利用を図ることが
できる。

【００５４】

【発明の効果】以上のように本発明の請求項１〜３に記
載のアンモニア吸収式冷凍機の構成によると、蒸発器か
らのアンモニア蒸気を圧縮機を介して吸収器に供給する
際に、圧縮機から出たアンモニア蒸気を蒸気戻し管を介
して圧縮機の入口側に戻すようにしたので、冷凍負荷が
減少して蒸発器で発生するアンモニア蒸気量が減少した
場合でも、圧縮機でのサージングの発生を防止すること
ができる。

【００５５】また、請求項４〜６に記載のアンモニア吸
収式冷凍機の構成によると、蒸発器からのアンモニア蒸
気を圧縮機を介して吸収器に供給するようにしたものに
おいて、蒸発器に供給する被冷却流体供給経路の蒸発器
への供給路側に冷凍負荷発生用熱交換器を設けて、冷凍
負荷が減少した場合に、当該冷凍負荷発生用熱交換器に
て冷凍負荷を付与するようにしたので、蒸発器で発生す
るアンモニア蒸気量が減ることがなく、したがって圧縮
機でのサージングの発生を防止することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施の形態に係るアンモニア吸
収式冷凍機の概略構成を示す図である。

【図２】同アンモニア吸収式冷凍機の要部構成を示す図
である。

【図３】本発明の第２の実施の形態に係るアンモニア吸
収式冷凍機の概略構成を示す図である。

【図４】本発明の第３の実施の形態に係るアンモニア吸
収式冷凍機の概略構成を示す図である。

【図５】本発明の第４の実施の形態に係るアンモニア吸
収式冷凍機の概略構成を示す図である。

【図６】本発明の第５の実施の形態に係るアンモニア吸
収式冷凍機の概略構成を示す図である。

【図７】本発明の第６の実施の形態に係るアンモニア吸
収式冷凍機の概略構成を示す図である。

【符号の説明】

１蒸発器２吸収器６電動機７コンプレッサ８蒸気戻し管９流量制御弁１０蒸気量制御装置１１第１アンモニア蒸気移送管３１入口側圧力計３２出口側圧力計３３アンモニア蒸気流量計３４目標流量設定手段３５制御手段４１アンモニア蒸気タービン４２濃アンモニア水溶液取出管４３ボイラ４４駆動用アンモニア蒸気移送管５１ガスエンジン５２排熱ボイラ５３排ガス導入管６１蒸発器６２吸収器６６電動機６７コンプレッサ６８蒸気戻し管６９流量制御弁７１第１アンモニア蒸気移送管８１被冷却流体供給配管８１ａ供給管８１ｂ排出管８４バイパス管８５冷凍機負荷付与用熱交換器８６三方切換弁８７温度検出器１０１アンモニア蒸気タービン１０２濃アンモニア液取出管１０３ボイラ１０４駆動用アンモニア蒸気移送管１１２排ガスボイラ１１３排ガス導入管

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者平中幸男大阪府大阪市中央区平野町四丁目１番２号大阪瓦斯株式会社内 (72)発明者藤本洋大阪府大阪市中央区平野町四丁目１番２号大阪瓦斯株式会社内 (72)発明者松田光史大阪府大阪市住之江区南港北１丁目７番89 号日立造船株式会社内 (72)発明者藤田優大阪府大阪市住之江区南港北１丁目７番89 号日立造船株式会社内 (72)発明者白石清大阪府大阪市住之江区南港北１丁目７番89 号日立造船株式会社内Ｆターム(参考） 3L093 BB01 BB26 DD04 EE07 HH07 JJ02 LL11

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】アンモニア蒸気を発生させて被冷却流体を
冷却する蒸発器からのアンモニア蒸気を吸収器に移送す
るアンモニア蒸気移送経路の途中に、アンモニア蒸気の
圧縮機を具備したアンモニア吸収式冷凍機において、途中に流量制御弁が設けられるとともに圧縮機の出口側
から出たアンモニア蒸気を当該圧縮機の入口側に戻すた
めのアンモニア蒸気戻し経路を設け、且つ上記圧縮機に供給されるアンモニア蒸気量を検出す
るとともに圧縮機に供給されるアンモニア蒸気量が、当
該圧縮機にてサージングが発生しないアンモニア蒸気量
となるように上記流量制御弁を制御する蒸気量制御装置
を設けたことを特徴とするアンモニア吸収式冷凍機。
【請求項２】蒸気量制御装置を、アンモニア蒸気移送経
路における圧縮機の前後に配置された入口側および出口
側圧力計と、これら両圧力計からの圧力値を入力して圧
縮機にてサージングが発生する最小流量を求めるととも
にこの最小流量よりも大きい流量を目標流量に設定する
目標流量設定手段と、蒸発器からアンモニア蒸気移送経
路を介して圧縮機に供給されているアンモニア蒸気量を
計測するアンモニア蒸気量計測手段と、上記目標流量設
定手段およびアンモニア蒸気量計測手段にて得られた両
流量を入力して少なくとも計測される蒸気量が目標流量
を超えるように流量制御弁を制御する制御手段とから構
成したことを特徴とする請求項１に記載のアンモニア吸
収式冷凍機。
【請求項３】圧縮機の駆動装置として、電動機またはア
ンモニア蒸気により駆動されるタービンを用いたことを
特徴とする請求項１または２に記載のアンモニア吸収式
冷凍機。
【請求項４】アンモニア蒸気を発生させて被冷却流体を
冷却する蒸発器からのアンモニア蒸気を吸収器に移送す
るアンモニア蒸気移送経路の途中に、アンモニア蒸気の
圧縮機を具備するアンモニア吸収式冷凍機であって、蒸発器に被冷却流体を供給する被冷却流体供給経路の途
中に、冷凍負荷付与用熱交換器が配置されたバイパス経
路を設けるとともに、被冷却流体を蒸発器側および冷凍
負荷付与用熱交換器側のいずれかに供給するための切換
手段を設け、且つ上記切換手段を、蒸発器に供給される被冷却流体の
温度が所定温度以上となるように制御するようにしたこ
とを特徴とするアンモニア吸収式冷凍機。
【請求項５】アンモニア蒸気を発生させて被冷却流体を
冷却する蒸発器からのアンモニア蒸気を吸収器に移送す
るアンモニア蒸気移送経路の途中に、アンモニア蒸気の
圧縮機を具備するアンモニア吸収式冷凍機であって、蒸発器に被冷却流体を供給する被冷却流体供給経路にお
ける供給路の途中に、冷凍負荷付与用熱交換器が配置さ
れたバイパス経路を設けるとともに、被冷却流体を、当
該供給路側およびバイパス経路のいずれかに供給するた
めの切換手段を設け、上記被冷却流体供給経路における供給路内の被冷却流体
温度を検出する温度検出手段を設け、且つ上記切換手段を、温度検出手段にて検出され検出温
度が所定温度以上となるように制御する制御手段を設け
たことを特徴とするアンモニア吸収式冷凍機。
【請求項６】圧縮機の駆動装置として、電動機またはア
ンモニア蒸気により駆動されるタービンを用いたことを
特徴とする請求項４または５に記載のアンモニア吸収式
冷凍機。