JP2009085508A - 吸収式冷凍機 - Google Patents

Abstract

【課題】冷媒ドレン配管を流れる冷媒液の流量を調節することによって、特に低負荷時に冷媒液の循環量を低減できるようにした吸収式冷凍機を提供する。
【解決手段】高温再生器１、低温再生器２、凝縮器３、蒸発器４、吸収器５を含む二重効用吸収式冷凍機において、低温再生器２を通過する管路Ｒ１のうち低温再生器２より下流側に、流量制御弁１０と、この流量制御弁１０を挟むようにして並設したバイパス管路１１とからなる流量可変手段１２を設ける。この流量可変手段１２の流量制御弁１０により前記凝縮器３の底部に導入する冷媒液量を制御する。前記流量制御弁１０は、高負荷時には全開して冷媒液流量を増加させ、低負荷時には全閉又は開度を絞ることで冷媒液流量を減少させる制御を行う。
【選択図】図１

Description

本発明は、二重効用吸収式冷凍機に係り、特に低負荷運転時における冷媒液流量を制御するようにした吸収式冷凍機に関する。

一般に、二重効用吸収式冷凍機は、吸収剤として臭化リチウム、冷媒として水を用いて運転し、吸収器から高温再生器に戻される低濃度吸収液は加熱して冷媒蒸気を分離し、この冷媒蒸気の分離により中濃度となった吸収液は低温再生器に導入し、分離された冷媒蒸気は管路を介して低温再生器を通過させた後に凝縮器に導入する。低温再生器で冷媒蒸気が再分離されて高濃度となった吸収液は、濃液ポンプによって吸収器に導入し、中濃度吸収液から分離された冷媒蒸気は凝縮器に導入し、管路を介して当該凝縮器を通過する冷却水により凝縮して冷媒液となり、前記低温再生器を通過する際に凝縮して冷媒液となったものと凝縮器の底部で合流し、蒸発器に導入すると共に冷媒ポンプを介して蒸発器上部の散布装置から散布し、管路を介して当該蒸発器を通過する冷温水（作用水）と熱交換して蒸発する。これにより冷温水は冷却され、負荷等に導入して冷房作用を行う。一方、蒸発器で蒸発した冷媒蒸気は吸収器に導入し、前記低温再生器から導入すると共に、吸収器上部の散布装置から散布する高濃度吸収液に吸収される。そして、冷媒蒸気を吸収して低濃度となった吸収液は、稀液ポンプによって前記高温再生器に戻される（例えば、特許文献１）。
特開２０００−７４５２１

上記従来の吸収式冷凍機においては、高温再生器での加熱は負荷状態に合わせてバーナによる加熱を制御しており、低負荷時には循環量を減らして高温再生器でのバーナの加熱量を抑えることにより成績係数（ＣＯＰ）を向上させることができる。

しかしながら、高負荷時と低負荷時とでは高温再生器の圧力が大きく異なるため、これに対応させて冷媒ドレン配管にもその圧力差に見合う分の可変抵抗が必要となる。従来の吸収式冷凍機では、冷媒ドレン配管には何ら流量可変手段が設けられておらず、特に低負荷時には冷媒液の循環量を低減する事ができない不都合があった。

本発明は、上記のような従来技術を鑑みてなされたものであり、冷媒ドレン配管を流れる冷媒液の流量を調節することによって、特に低負荷時に冷媒液の循環量を低減できるようにした吸収式冷凍機を提供することを目的とする。

上記の目的を達成するための手段として、本発明の請求項１は、吸収器で冷媒蒸気を吸収して低濃度となった吸収液は高温再生器に戻され、この高温再生器で加熱することにより低濃度吸収液から冷媒蒸気が分離され、中濃度となった吸収液は低温再生器に導入されると共に、前記低濃度吸収液から分離された冷媒蒸気は管路を介して低温再生器を通過し、前記中濃度吸収液を再加熱した後冷媒液となって凝縮器の底部に導入され、低温再生器で冷媒蒸気が再分離されて高濃度となった吸収液は濃液ポンプを介して吸収器に導入され、前記再分離された冷媒蒸気は凝縮器に導入されると共に、管路を介してこの凝縮器を通過する冷却水により凝縮して冷媒液となり、この冷媒液は前記凝縮器底部の冷媒液と合流して蒸発器に導入されると共に、冷媒ポンプを介して蒸発器の散布装置から伝熱管に散布され、この伝熱管を通過する冷温水と熱交換することにより冷媒蒸気となり、この冷媒蒸気は前記吸収器に導入され、この吸収器で前記低温再生器から導入される高濃度吸収液が散布装置から散布されて冷媒蒸気を吸収し、低濃度となった吸収液は稀液ポンプを介して前記高温再生器に戻される二重効用の吸収式冷凍機において、
前記高温再生器から前記低温再生器を通過して前記凝縮器の底部へと導入される冷媒液が流通する管路の前記凝縮器の手前に流量可変手段を設け、この流量可変手段を制御することにより前記管路を流れる冷媒液量を制御することを特徴とする吸収式冷凍機を要旨とする。

本発明の請求項２は、請求項１に記載の吸収式冷凍機において、前記流量可変手段は、前記管路の前記凝縮器の手前に設けられた流量制御弁であることを特徴とする。

本発明の請求項３は、請求項１に記載の吸収式冷凍機において、前記流量可変手段は、前記管路の前記凝縮器の手前に設けられた電磁開閉弁及び当該電磁開閉弁の前後の管路をバイパスするバイパス管路であることを特徴とする。

本発明の請求項４は、請求項１乃至請求項３いずれかに記載の吸収式冷凍機において、前記流量可変手段は、高負荷時には開度を全開として前記冷媒液の流量を増加させ、低負荷時には全閉又は開度を絞ることにより、前記冷媒液の流量を減少させることを特徴とする。

本発明の請求項５は、請求項１乃至請求項４いずれかに記載の吸収式冷凍機において、前記流量可変手段は、前記高温再生器の内部温度と、前記稀液ポンプのインバータ周波数とに基づいて、その開度が制御されることを特徴とする。

上記請求項１の発明によれば、吸収器、高温再生器、凝縮器、蒸発器を備え、高温再生器で低濃度吸収液が加熱されて冷媒蒸気が分離され、この冷媒蒸気は管路を介して低温再生器を通過し、当該低温再生器で中濃度吸収液を再加熱した後、冷媒液となって凝縮器の底部に導入される構成の二重効用吸収式冷凍機において、前記高温再生器から前記低温再生器を通過して前記凝縮器の底部へと導入される冷媒液が流通する管路の前記凝縮器の手前に流量可変手段を設けたので、この流量可変手段によって前記管路を流れる冷媒液量を制御することができる。これにより、低負荷時に冷媒液管路を通過する冷媒液量を減少させることができる。

上記請求項２の発明によれば、前記流量可変手段として、前記管路の前記凝縮器の手前に設けた流量制御弁で実施することができる。

上記請求項３の発明によれば、前記流量可変手段は、前記管路の前記凝縮器の手前に設けた電磁開閉弁、及び当該電磁開閉弁の前後の管路をバイパスするバイパス管路で構成することができる。

上記請求項４の発明によれば、前記流量可変手段は、高負荷時には開度を全開として前記冷媒液の流量を増加させ、低負荷時には全閉又は開度を絞ることにより、前記冷媒液の流量を減少させることができる。これにより、高負荷用と低負荷用に分けてそれぞれの系統で冷媒液を適量循環して運転することができる。

上記請求項５の発明によれば、前記流量可変手段は、前記高温再生器の内部温度と、前記稀液ポンプのインバータ周波数とに基づいて、その開度が制御される。これにより、前記冷媒液の流量を減少させることができる。

以下、本発明に係る吸収式冷凍機の実施形態に付いて、添付図面に基づいて説明する。
図１は、本発明に係る吸収式冷凍機の構成図であり、１は高温再生器、２は低温再生器、３は凝縮器、４は蒸発器、５は吸収器であり、吸収剤として臭化リチウム、冷媒として水がそれぞれ用いられる二重効用の吸収式冷凍機である。

この吸収式冷凍機は、吸収器５で冷媒蒸気を吸収した低濃度吸収液が稀液ポンプ６により前記高温再生器１に戻されるが、その管路Ｒ４の途中で低温熱交換器７と高温熱交換器８とを通過する。

高温再生器１においては、吸収器５から戻された低濃度吸収液をバーナ１ａにより加熱して冷媒蒸気を分離する。そして、高温再生器１で分離された冷媒蒸気は、管路Ｒ１を介して低温再生器２内を通過すると共に、冷媒ドレン熱回収器９を経て凝縮器３の底部に導入されるが、冷媒ドレン熱回収器９より下流側に流量制御弁１０と、この流量制御弁１０を挟むようにして並設したバイパス管路１１とからなる流量可変手段１２が設けられている。

低温再生器２においては、高温再生器１で冷媒蒸気が分離された中濃度吸収液が、管路Ｒ２を介して前記高温熱交換器８を通過して低温再生器２に導入され、前記低温再生器２内を通過する冷媒蒸気により加熱されて冷媒蒸気を再分離する。そして、低温再生器２で再分離された冷媒蒸気は凝縮器３に導入し、管路Ｒ３を介して凝縮器３内を通過する冷却水により冷却されて凝縮し、冷媒液となって底部に溜まる。

前記管路Ｒ１を介して低温再生器２を通過する冷媒蒸気は、低温再生器２での中濃度吸収液との熱交換により冷却され、大部分は冷媒液となるが一部は蒸気のまま低温再生器２を通過する。この蒸気のまま低温再生器２を通過した一部の冷媒蒸気は、前記冷媒ドレン熱回収器９において、前記管路Ｒ４から分岐された管路Ｒ５を通る低濃度吸収液と熱交換することにより冷却されて冷媒液となる。

本実施形態では、管路Ｒ１のうち冷媒ドレン熱回収器９の下流側に設けた流量可変手段１２の流量制御弁１０を制御することにより、凝縮器３の底部に導入する冷媒液量を調節することができる。

流量制御弁１０の制御に関しては、高負荷運転時には流量制御弁１０を開く。この時、冷媒液は流量制御弁１０側の管路とバイパス管路１１との双方の管路を流れる。これにより、高負荷運転に見合った冷媒液量を凝縮器３の底部に導入することができる。一方、低負荷運転時には流量制御弁１０を閉じる。この時、冷媒液はバイパス管路１１側のみを流れる。これにより、低負荷運転に見合った冷媒液量を凝縮器３の底部に導入することができる。このようにして、冷媒液量を高負荷用と低負荷用とに制御して適量の冷媒液を循環させ、延いては最適な吸収液循環量制御を行うことが可能となる。そして、その吸収液循環量制御によって部分負荷効率の向上に繋がる。

凝縮器３においては、前記のように低温再生器２で再分離された冷媒蒸気が導入し、管路Ｒ３を介して凝縮器３内を通過する冷却水により冷却されて冷媒液になると共に、流量可変手段１２を通って凝縮器３の底部に導入する冷媒液と合流して底部に溜まる。

蒸発器４においては、凝縮器３の底部に溜まった冷媒液が管路Ｒ６を介して導入し、冷媒ポンプ１３により蒸発器４内の上部に配設された散布器４ａから散布され、管路Ｒ７を介して蒸発器４内を通過する冷温水と熱交換する。これにより、冷媒液は蒸発して冷温水を冷却し、この冷却された冷温水が負荷に導入されて冷房作用を行う。

吸収器５においては、前記のように低温再生器２から高濃度吸収液が濃液ポンプ１４により管路Ｒ８を介して低温熱交換器７を通過した後に、吸収器５の散布器５ａから散布される。この散布器５ａから散布される高濃度吸収液は、管路Ｒ３を介して吸収器５内を通過する冷却水と熱交換して冷却され、蒸発器４から導入する冷媒蒸気を吸収する。冷媒蒸気を吸収した低濃度吸収液は、前記のように稀液ポンプ６により管路Ｒ４を介して低温熱交換器７、高温熱交換器８を通過した後に高温再生器１に導入される。

前記流量制御弁１０の代わりに電磁開閉弁を用いて実施することが可能である。この電磁開閉弁は前記高温再生器１の内部温度と、稀液ポンプ６のインバータモータの周波数とに基づいて開閉するように制御する。例えば、冷房時には運転を開始して３０分経過した後に、図２（ａ）、（ｂ）のように高温再生器温度と稀液ポンプのインバータ周波数を見て、閉時は両図のＡＮＤ条件が３０分間連続することにより成立し、開時は両図のＯＲ条件にて成立するように制御する。ここで、ＲＯＰ＝９０〜１４０℃、ＲＤＦ＝０〜３０℃、ＲＯＴ＝２０〜４０Ｈｚ、ＤＦＴ＝１〜１０Ｈｚとする。これらの数値は初期値として任意に設定し、又変更値として設定することが可能である。

低負荷時の初期値としては、例えばＲＯＰ＝１２０℃、ＲＤＦ＝１５℃、ＲＯＴ＝２９Ｈｚ、ＤＦＴ＝５Ｈｚを選択することができる。一方、暖房時には起動後３０分間は電磁開閉弁を全開し、運転を開始して高温再生器１のバーナの着火後は全閉とする。

尚、冷凍機内のパラメータ例えば高温再生器１の内部温度により演算し、高負荷と低負荷の判定を行い、電磁開閉弁を開閉することで低負荷時と高負荷時とにそれぞれ対応させることもできる。

本発明は、二重効用吸収式冷凍機に適用することができ、特に低負荷時に冷媒液の循環量を低減することにより、部分負荷効率の向上を図ることが可能となる。

本発明に係る吸収式冷凍機の実施形態を説明するための構成図である。 本発明に係る吸収式冷凍機において、電磁開閉弁を用いて冷媒液量を制御する実施例を示すもので、（ａ）は高温再生器温度に基づく開閉状態、（ｂ）は稀液ポンプのインバータ周波数に基づく開閉状態をそれぞれ示す説明図である。

符号の説明

１ 高温再生器
２ 低温再生器
３ 凝縮器
４ 蒸発器
５ 吸収器
６ 稀液ポンプ
７ 低温熱交換器
８ 高温熱交換器
９ 冷媒ドレン熱回収器
１０ 流量制御弁
１１ バイパス管路
１２ 流量可変手段
１３ 冷媒ポンプ
１４ 濃液ポンプ

Claims (5)

1. 吸収器で冷媒蒸気を吸収して低濃度となった吸収液は高温再生器に戻され、この高温再生器で加熱することにより低濃度吸収液から冷媒蒸気が分離され、中濃度となった吸収液は低温再生器に導入されると共に、前記低濃度吸収液から分離された冷媒蒸気は管路を介して低温再生器を通過し、前記中濃度吸収液を再加熱した後冷媒液となって凝縮器の底部に導入され、低温再生器で冷媒蒸気が再分離されて高濃度となった吸収液は濃液ポンプを介して吸収器に導入され、前記再分離された冷媒蒸気は凝縮器に導入されると共に、管路を介してこの凝縮器を通過する冷却水により凝縮して冷媒液となり、この冷媒液は前記凝縮器底部の冷媒液と合流して蒸発器に導入されると共に、冷媒ポンプを介して蒸発器の散布装置から伝熱管に散布され、この伝熱管を通過する冷温水と熱交換することにより冷媒蒸気となり、この冷媒蒸気は前記吸収器に導入され、この吸収器で前記低温再生器から導入される高濃度吸収液が散布装置から散布されて冷媒蒸気を吸収し、低濃度となった吸収液は稀液ポンプを介して前記高温再生器に戻される二重効用の吸収式冷凍機において、
   前記高温再生器から前記低温再生器を通過して前記凝縮器の底部へと導入される冷媒液が流通する管路の前記凝縮器の手前に流量可変手段を設け、この流量可変手段を制御することにより前記管路を流れる冷媒液量を制御することを特徴とする吸収式冷凍機。
2. 前記流量可変手段は、前記管路の前記凝縮器の手前に設けられた流量制御弁であることを特徴とする請求項１に記載の吸収式冷凍機。
3. 前記流量可変手段は、前記管路の前記凝縮器の手前に設けられた電磁開閉弁及び当該電磁開閉弁の前後の管路をバイパスするバイパス管路であることを特徴とする特徴とする請求項１に記載の吸収式冷凍機。
4. 前記流量可変手段は、高負荷時には開度を全開として前記冷媒液の流量を増加させ、低負荷時には全閉又は開度を絞ることにより、前記冷媒液の流量を減少させることを特徴とする請求項１乃至請求項３に記載の吸収式冷凍機。
5. 前記流量可変手段は、前記高温再生器の内部温度と、前記稀液ポンプのインバータ周波数とに基づいて、その開度が制御されることを特徴とする請求項１乃至請求項４に記載の吸収式冷凍機。

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