JP2011033262A - 吸収式冷凍機 - Google Patents

Abstract

【課題】冷媒ポンプの保護を図りつつ、ブライン温度の変動を抑制できる吸収式冷凍機を提供すること。
【解決手段】高温再生器５、低温再生器６、凝縮器７、蒸発器１及び吸収器２を備える吸収式冷温水機１００において、蒸発器１は、冷媒溜り１Ｂに溜まった冷媒を汲み上げる冷媒ポンプＰ３と、この冷媒ポンプＰ３と冷／温水管１４の伝熱管１４Ａの上方に配置された散布器１Ｃとを繋ぐ冷媒管３４と、この冷媒管３４に設けられ、弁開度を無段階に調整可能な比例弁６１とを備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、蒸発器内に溜まった冷媒の液面レベル制御技術に関する。

一般に、冷媒を含む吸収液を加熱して吸収液から冷媒を気化させて分離する再生器と、この再生器によって分離した冷媒を冷却して凝縮させる凝縮器と、この凝縮器で凝縮した冷媒を、ブラインが通過する伝熱管に散布させて、低圧下のケーシング内で蒸発させる蒸発器と、前記蒸発器で蒸発した冷媒を吸収液に吸収させる吸収器とを備えた吸収式冷凍機が知られている（例えば、特許文献１参照）。この種の吸収式冷凍機では、ケーシング内の冷媒溜りに溜まった冷媒を汲み上げる冷媒ポンプを備え、この冷媒ポンプを継続して運転することにより、蒸発器内で冷媒とブラインとの熱交換を行い、このブラインを熱負荷（例えば空気調和装置）に循環供給することにより、吸収式冷凍機で発生した冷熱及び温熱を室内空調に利用している。
特公平０３−８４６５号公報

しかしながら、蒸発器内の冷媒の液面高さは、吸収液濃度等に起因して大きく変動する傾向にあり、従来の構成では、蒸発器内の冷媒の液面高さが低下すると、冷媒ポンプの保護の観点から当該冷媒ポンプの運転を停止していた。このため、冷媒ポンプが停止している間は、冷媒とブラインとの熱交換が行われず、ブライン温度が変動するため、ブラインの温度変動を抑えて熱負荷に当該ブラインを安定的に供給することが難しいといった問題があった。

本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであり、冷媒ポンプの保護を図りつつ、ブライン温度の変動を抑制できる吸収式冷凍機を提供することを目的とする。

上記課題を解決するため、本発明は、冷媒を含む吸収液を加熱して吸収液から冷媒を気化させて分離する再生器と、この再生器によって分離した冷媒を冷却して凝縮させる凝縮器と、この凝縮器で凝縮した冷媒を、ブラインが通過する伝熱管に散布させて、低圧下のケーシング内で蒸発させる蒸発器と、前記蒸発器で蒸発した冷媒を吸収液に吸収させる吸収器とを備えた吸収式冷凍機において、前記蒸発器は、前記ケーシング内の冷媒溜りに溜まった冷媒を汲み上げる冷媒ポンプと、この冷媒ポンプと前記伝熱管の上方に配置された散布器とを繋ぐ冷媒管と、この冷媒管に設けられ、弁開度を無段階に調整可能な比例弁とを備えたことを特徴とする。
この構成によれば、冷媒管に弁開度を無段階に調整可能な比例弁を設けたことにより、例えば、冷媒管を流通する冷媒流量を減少するように、比例弁の弁開度を縮小することにより、伝熱管での熱交換による冷媒の蒸発が抑えられるため、蒸発器内の冷媒の液面高さが必要以上に低下することが防止され、冷媒ポンプの発停頻度を少なくすることができる。このため、ブライン温度の変動を抑えて熱負荷に当該ブラインを安定的に供給することができる。また、蒸発器内の液面高さが必要以上に低下しないため、冷媒ポンプを強制的に停止することなく当該冷媒ポンプの保護を十分に実現できる。

この構成において、前記ケーシング内の冷媒溜りの液面高さを検知する液面検知センサーと、この液面検知センサーの検知結果に応じて前記比例弁を制御する弁制御手段とを備える構成としても良い。この構成によれば、液面検知センサーの検知結果によって、比例弁の弁開度を調整することにより、冷媒管を流通する冷媒流量を精度良く調整することができ、より簡単かつ正確に冷媒溜りの冷媒の液面高さの管理ができる。

また、前記吸収器の吸収液溜りに溜まった吸収液の濃度を検知する濃度検知手段と、この濃度検知手段の検知結果に応じて、前記比例弁を制御する弁制御手段とを備える構成としても良い。この構成によれば、吸収液の濃度から蒸発器の冷媒溜りの冷媒の液面高さを推定することができるため、蒸発器の冷媒溜りに別個液面検知センサーを設けることなく、冷媒溜りの冷媒の液面高さの管理ができる。

また、本発明は、冷媒を含む吸収液を加熱して吸収液から冷媒を気化させて分離する再生器と、この再生器によって分離した冷媒を冷却して凝縮させる凝縮器と、この凝縮器で凝縮した冷媒を、ブラインが通過する伝熱管に散布させて、低圧下のケーシング内で蒸発させる蒸発器と、前記蒸発器で蒸発した冷媒を吸収液に吸収させる吸収器とを備えた吸収式冷凍機において、前記蒸発器は、前記ケーシング内の冷媒溜りに溜まった冷媒を汲み上げる冷媒ポンプと、この冷媒ポンプと前記伝熱管の上方に配置された散布器とを繋ぐ冷媒管と、前記冷媒ポンプの回転数を調整する回転数調整手段とを備えることを特徴とする。
この構成によれば、冷媒ポンプの回転数を調整する回転数調整手段を設けたことにより、例えば、冷媒管を流通する冷媒流量を減少するように、冷媒ポンプの回転数を低減させることにより、伝熱管での熱交換による冷媒の蒸発が抑えられるため、蒸発器内の冷媒の液面高さが必要以上に低下することが防止され、冷媒ポンプの発停頻度を少なくすることができる。このため、ブライン温度の変動を抑えて熱負荷に当該ブラインを安定的に供給することができる。また、蒸発器内の液面高さが必要以上に低下しないため、冷媒ポンプを強制的に停止することなく当該冷媒ポンプの保護を十分に実現できる。

この構成において、前記ケーシング内の冷媒溜りの液面高さを検知する液面検知センサーを備え、前記回転数調整手段は、検知された液面高さが低くなるにつれ、前記冷媒ポンプの回転数を低減するように調整する構成としても良い。この構成によれば、液面高さが低い場合には、汲み上げる冷媒量を減少させることにより、伝熱管での熱交換による冷媒の蒸発が抑えられるため、冷媒ポンプを継続的に運転させることができ、ブライン温度の変動を抑えて熱負荷に当該ブラインを安定的に供給することができる。

また、前記吸収器の吸収液溜りに溜まった吸収液の濃度を検知する濃度検知手段を備え、前記回転数調整手段は、検知された吸収液濃度が低くなるにつれ、前記冷媒ポンプの回転数を低減するように調整する構成としても良い。この構成によれば、吸収液の濃度から推定された蒸発器の冷媒溜りの冷媒の液面高さが低い場合には、汲み上げる冷媒量を減少させることにより、伝熱管での熱交換による冷媒の蒸発が抑えられるため、冷媒ポンプを継続的に運転させることができ、ブライン温度の変動を抑えて熱負荷に当該ブラインを安定的に供給することができる。さらに、吸収液の濃度から蒸発器の冷媒溜りの冷媒の液面高さを推定することで、蒸発器の冷媒溜りに別個液面検知センサーを設けることなく、冷媒溜りの冷媒の液面高さの管理ができる。

本発明によれば、冷媒管に弁開度を無段階に調整可能な比例弁を設けたことにより、例えば、冷媒管を流通する冷媒流量を減少するように、比例弁の弁開度を縮小することにより、伝熱管での熱交換による冷媒の蒸発が抑えられるため、蒸発器内の冷媒の液面高さが必要以上に低下することが防止され、冷媒ポンプの発停頻度を少なくすることができる。このため、ブライン温度の変動を抑えて熱負荷に当該ブラインを安定的に供給することができる。また、蒸発器内の液面高さが必要以上に低下しないため、冷媒ポンプを強制的に停止することなく当該冷媒ポンプの保護を十分に実現できる。

以下、図面を参照して本発明の一実施形態を説明する。
図１は、本実施形態にかかる吸収式冷温水機（吸収冷凍機）１００の概略構成図である。吸収式冷温水機１００は、冷媒に水を、吸収液に臭化リチウム（ＬｉＢｒ）水溶液を使用した二重効用型の吸収式冷温水機である。
吸収式冷温水機１００は、図１に示すように、蒸発器１と、この蒸発器１に並設された吸収器２と、これら蒸発器１及び吸収器２を収納した蒸発器吸収器胴（ケーシング）３と、ガスバーナ４を備えた高温再生器（再生器）５と、低温再生器（再生器）６と、この低温再生器６に並設された凝縮器７と、これら低温再生器６及び凝縮器７を収納した低温再生器凝縮器胴８と、低温熱交換器１２と、高温熱交換器１３と、冷媒ドレン熱交換器１６と、稀吸収液ポンプＰ１と、濃吸収液ポンプＰ２と、冷媒ポンプＰ３とを備え、これらの各機器が吸収液管２１〜２５及び冷媒管３１〜３６などを介して配管接続されている。
また、符号１４は、蒸発器１内で冷媒と熱交換したブラインを、図示しない熱負荷（例えば空気調和装置）に循環供給するための冷／温水管であり、この冷／温水管１４の一部に形成された伝熱管１４Ａが蒸発器１内に配置されている。符号１５は、吸収器２及び凝縮器７に順次冷却水を流通させるための冷却水管であり、この冷却水管１５の一部に形成された各伝熱管１５Ａ、１５Ｂがそれぞれ吸収器２及び凝縮器７内に配置されている。符号５０は、吸収式冷温水機１００全体の制御を司る制御装置である。

吸収器２は、蒸発器１で蒸発した冷媒蒸気を吸収液に吸収させ、蒸発器吸収器胴３内の圧力を高真空状態に保つ機能を有する。この吸収器２の下部には、冷媒蒸気を吸収して稀釈された稀吸収液が溜る稀吸収液溜り２Ａが形成され、この稀吸収液溜り２Ａには、稀吸収液ポンプＰ１及び溶液制御弁４０が設けられた稀吸収液管２１の一端が接続されている。溶液制御弁４０は、制御装置５０によって開度が調整される開度調整弁であり、当該溶液制御弁４０の開度を調整することにより、稀吸収液ポンプＰ１を介して吸収器２から高温再生器５へと圧送される稀吸収液の流量を調整することができる。
稀吸収液管２１は、稀吸収液ポンプＰ１及び溶液制御弁４０の下流側で第１稀吸収液管２１Ａと第２稀吸収液管２１Ｂとに分岐され、第１稀吸収液管２１Ａは冷媒ドレン熱交換器１６を経由し、第２稀吸収液管２１Ｂは低温熱交換器１２を経由した後に再び合流する。そして、稀吸収液管２１の他端は、高温熱交換器１３を経由した後、高温再生器５内に形成された熱交換部５Ａの上方に位置する気層部５Ｂに開口している。

高温再生器５は、ガスバーナ４の火炎を熱源として熱交換部５Ａに溜った吸収液を加熱再生するものであり、熱交換部５Ａの側方には、この熱交換部５Ａで加熱再生された中間吸収液が溜る中間吸収液溜り５Ｃが形成されている。この中間吸収液溜り５Ｃには、中間吸収液溜り５Ｃ（高温再生器５内）に溜った吸収液の液面レベルを検知する液面センサー５２が設けられている。

中間吸収液溜り５Ｃの下端には、中間吸収液管２２の一端が接続され、この中間吸収液管２２の他端は、高温熱交換器１３を介して、低温再生器６内の上部に形成された気層部６Ａに開口している。高温熱交換器１３は、中間吸収液溜り５Ｃから流出した高温の吸収液の温熱で稀吸収液管２１を流れる吸収液を加熱するものであり、高温再生器５におけるガスバーナ４の燃料消費量の低減を図っている。また、中間吸収液管２２の高温熱交換器１３上流側と吸収器２とは開閉弁Ｖ１が介在する吸収液管２３により接続されている。

低温再生器６は、高温再生器５で分離された冷媒蒸気を熱源として、気層部６Ａの下方に形成された吸収液溜り６Ｂに溜った吸収液を加熱再生するものであり、吸収液溜り６Ｂには、高温再生器５の上端部から凝縮器７の底部への延びる冷媒管３１の一部に形成される伝熱管３１Ａが配置されている。この冷媒管３１に冷媒蒸気を流通させることにより、上記伝熱管３１Ａを介して、冷媒蒸気の温熱が吸収液溜り６Ｂに溜った吸収液に伝達され、この吸収液が更に濃縮される。
低温再生器６の吸収液溜り６Ｂには、濃吸収液管２４の一端が接続され、この濃吸収液管２４の他端は、濃吸収液ポンプＰ２及び低温熱交換器１２を介して、吸収器２の気層部２Ｂ上部に設けられる濃液散布器２Ｃに接続されている。低温熱交換器１２は、低温再生器６の吸収液溜り６Ｂから流出した濃吸収液の温熱で第２稀吸収液管２１Ｂを流れる稀吸収液を加熱するものである。また、濃吸収液ポンプＰ２の上流側には、この濃吸収液ポンプＰ２及び低温熱交換器１２をバイパスするバイパス管２５が設けられており、濃吸収液ポンプＰ２の運転が停止している場合には、低温再生器６の吸収液溜り６Ｂから流出した吸収液は、バイパス管２５通じて低温熱交換器１２を経由することなく吸収器２内に供給される。

上述のように、高温再生器５の気層部５Ｂと凝縮器７の底部とは、低温再生器６の吸収液溜り６Ｂに配管された伝熱管３１Ａ及び冷媒ドレン熱交換器１６を経由する冷媒管３１により接続され、この冷媒管３１の伝熱管３１Ａ上流側と吸収器２の気層部２Ｂとは開閉弁Ｖ２が介在する冷媒管３２により接続されている。また、凝縮器７の底部と蒸発器１の気層部１ＡとはＵシール部３３Ａが介在する冷媒管３３により接続されている。また、蒸発器１の下方には、液化した冷媒が溜る冷媒液溜り（冷媒溜り）１Ｂが形成され、この冷媒液溜り１Ｂと蒸発器１の気層部１Ａ上部に配置される散布器１Ｃとは冷媒ポンプＰ３が介在するに冷媒管３４により接続されている。また、冷却水管１５の伝熱管１５Ｂ出口側との冷／温水管１４の伝熱管１４Ａの出口側とは、開閉弁Ｖ３が介在する冷媒管３６により接続されている。

吸収式冷温水機１００は、制御装置５０の制御により、冷／温水管１４から冷水を取り出す冷房運転が実行される。冷房運転時には、冷／温水管１４を介して図示しない熱負荷に循環供給されるブライン（例えば冷水）の蒸発器１出口側温度が所定の設定温度、例えば７℃になるように吸収式冷温水機１００に投入される熱量が制御装置５０により制御される。具体的には、制御装置５０は、すべての開閉弁Ｖ１〜Ｖ３を閉じ、すべてのポンプＰ１〜Ｐ３を起動し、且つ、ガスバーナ４においてガスを燃焼させ、温度センサーＳ１が計測するブラインの温度が所定の７℃となるようにガスバーナ４の火力を制御する。

吸収器２から稀吸収液管２１を介して、稀吸収液ポンプＰ１により高温再生器５に搬送された稀吸収液は、この高温再生器５でガスバーナ４による火炎および高温の燃焼ガスにより加熱されるため、この稀吸収液中の冷媒が蒸発分離する。高温再生器５で冷媒を蒸発分離して濃度が上昇した中間吸収液は、高温熱交換器１３を経由して低温再生器６へ送られる。この低温再生器６において、中間吸収液は、高温再生器５から冷媒管３１を介して供給されて伝熱管３１Ａに流入する高温の冷媒蒸気により加熱され、さらに冷媒が分離して濃度が一段と高くなり、この濃吸収液が濃吸収液ポンプＰ２及び低温熱交換器１２を経由して吸収器２へ送られ、濃液散布器２Ｃの上方から散布される。

一方、低温再生器６で分離生成した冷媒は凝縮器７に入って凝縮する。そして、凝縮器７で生成された冷媒液は冷媒管３３を経由して蒸発器１に入り、冷媒ポンプＰ３の運転により揚液されて散布器１Ｃから冷／温水管１４の伝熱管１４Ａの上に散布される。
伝熱管１４Ａの上に散布された冷媒液は、伝熱管１４Ａの内部を通るブラインから気化熱を奪って蒸発するので、伝熱管１４Ａの内部を通るブラインは冷却され、こうして温度を下げたブラインが冷／温水管１４から熱負荷に供給されて冷房等の冷却運転が行われる。
そして、蒸発器１で蒸発した冷媒は吸収器２へ入り、低温再生器６より供給されて上方から散布される濃吸収液に吸収されて、吸収器２の稀吸収液溜り２Ａに溜り、稀吸収液ポンプＰ１によって高温再生器５に搬送される循環を繰り返す。なお、吸収液が冷媒を吸収する際に発生する熱は、吸収器２内に配置される冷却水管１５の伝熱管１５Ａにより冷却される。

ところで、上述のように、吸収式冷温水機１００の冷房運転時には、蒸発器１の冷媒液溜り１Ｂに溜まった冷媒液が、冷媒ポンプＰ３の運転により汲み上げられて散布器１Ｃから冷／温水管１４の伝熱管１４Ａの上に散布される。この伝熱管１４Ａの上に散布された冷媒液は、伝熱管１４Ａの内部を通るブラインから気化熱を奪って蒸発することにより、伝熱管１４Ａの内部を通るブラインが冷却される。
一方、蒸発器１内の冷媒液溜り１Ｂの液面高さは、例えば、冷却水の温度が低下に伴って低下するように、外乱の影響に起因して大きく変動する傾向にある。
このため、冷媒の液面高さが低下した際に、冷媒ポンプＰ３の保護の観点から冷媒ポンプＰ３の運転を停止すると、冷媒ポンプＰ３が停止している間は、冷媒とブラインとの熱交換が行われず、ブライン温度が変動するため、ブラインの温度変動を抑えて熱負荷に当該ブラインを安定的に供給することが困難になる。

本実施形態では、蒸発器１は、冷媒管３４に設けられた比例弁６１と、蒸発器１内の冷媒液溜り１Ｂの液面高さを検知する液面検知センサー６２と、この液面検知センサー６２の検知結果によって比例弁６１の開度を調整する制御装置（弁制御手段）５０とを備える構成としている。
比例弁６１は、弁開度を無段階に調整可能に構成された電動弁であり、制御装置５０の制御に従って動作する。液面検知センサー６２は、例えば、磁歪式センサーのように液面を無段階に計測可能なセンサーであり、その検知結果を制御装置５０に出力する。
制御装置５０は、液面検知センサー６２の検知結果に応じて比例弁６１の弁開度を制御する。具体的には、図２に示すように、検知された液面高さ（液面レベル）がα（本実施形態では２０％）よりも低い場合には、比例弁６１の弁開度を所定開度Ｘ％（本実施形態では２０％）に制御し、液面高さがβ（本実施形態では１００％）よりも高い場合には、比例弁６１の弁開度を全開（１００％）に制御する。また、液面高さがαとβとの間では、この検知された液面高さに応じて比例弁６１の弁開度を所定開度Ｘ％と全開との間で比例的に制御する。
この所定開度Ｘ％は、比例弁６１の弁開度を縮小した際に、冷媒ポンプＰ３に過剰な負荷がかかることなく、更に、蒸発器１の冷媒液溜り１Ｂの液面高さが低減しない程度の流量を確保できる開度をいう。また、液面高さ１００％とは、通常の運転時における基準の液面高さをいい、液面高さ２０％とは、この基準の高さに対する冷媒液溜り１Ｂの底面からの高さをいう。

本実施形態によれば、制御装置５０は、液面検知センサー６２が検知した液面高さが低下すると、この液面高さに応じて比例弁６１の弁開度を縮小するため、冷媒管３４を流通して、散布器１Ｃから散布される冷媒量が減少する。このため、冷／温水管１４の伝熱管１４Ａでの熱交換による冷媒の蒸発が抑制され、蒸発器１内の冷媒液溜り１Ｂの液面高さＨが必要以上に低下することが防止される。従って、冷媒ポンプＰ３の発停頻度を最小限に抑えることができ、ブライン温度の変動を抑えて熱負荷に当該ブラインを安定的に供給することができる。また、蒸発器１内の冷媒液溜り１Ｂの液面高さＨが必要以上に低下しないため、冷媒ポンプＰ３を強制的に停止することなく当該冷媒ポンプＰ３の保護を十分に実現できる。
この場合、散布器１Ｃから散布される冷媒量が減少することにより、熱負荷に供給されるブラインの温度は上昇する傾向にあるが、その上昇幅は、冷媒ポンプＰ３が停止した場合に比べると十分に小さく、例えば、冷房運転を阻害するものとはならない。
一方、冷媒液溜り１Ｂの液面高さＨが上昇すると、制御装置５０は、比例弁６１の弁開度を拡大することにより、散布器１Ｃから散布される冷媒量を増加させる。これによれば、冷／温水管１４の伝熱管１４Ａでの熱交換による冷媒の蒸発が促進され、十分に冷却された温度のブライン熱負荷に安定的に供給することができる。
また、本実施形態によれば、制御装置５０は、液面高さに応じて当該比例弁６１の弁開度を調整するため、冷媒管３４を流通する冷媒流量を精度良く調整することができ、より簡単かつ正確に冷媒液溜り１Ｂの冷媒の液面高さの管理ができる。

次に、別の実施形態について説明する。
図３は、別の実施形態にかかる吸収式冷温水機（吸収冷凍機）２００の概略構成図である。この吸収式冷温水機２００は、吸収器２内の稀吸収液溜り２Ａに溜まった稀吸収液濃度を検知する濃度検知センサー（濃度検知手段）６３と、この濃度検知センサー６３の検知結果によって比例弁６１の開度を調整する制御装置（弁制御手段）５０とを備える点で、上記した吸収式冷温水機１００と構成を異にする。その他の構成は吸収式冷温水機１００と同一であるため、同一の符号を付して説明を省略する。

濃度検知センサー６３は、吸収液中の臭化リチウム濃度を無段階に計測可能なセンサーであり、その検知結果を制御装置５０に出力する。
制御装置５０は、濃度検知センサー６３の検知結果に応じて比例弁６１の弁開度を制御する。具体的には、図４に示すように、検知された吸収液中の臭化リチウム濃度（稀液濃度）がＡ（本実施形態では５０％）よりも低い場合には、比例弁６１の弁開度を所定開度Ｘ％（本実施形態では２０％）に制御し、臭化リチウム濃度がＢ（本実施形態では５１％）よりも高い場合には、比例弁６１の弁開度を全開（１００％）に制御する。また、臭化リチウム濃度がＡとＢとの間では、この検知された液面高さに応じて比例弁６１の弁開度を所定開度Ｘ％と全開との間で比例的に制御する。

ここで、上述のように、吸収器２では、蒸発器１で蒸発した冷媒蒸気を吸収液に吸収させるため、吸収器２の稀吸収液溜り２Ａには、冷媒蒸気を吸収して稀釈された稀吸収液が溜るようになっている。また、吸収式冷温水機では、冷媒が循環する経路は閉じているため、この経路を循環する冷媒量は一定である。
このため、稀吸収液溜り２Ａに溜まった稀吸収液の濃度を計測することにより、蒸発器１の冷媒液溜まり１Ｂの冷媒の液面高さＨを推定することが可能となる。即ち、稀吸収液濃度が低くなると、吸収液に多量の冷媒が吸収されているため、冷媒液溜まり１Ｂの液面高さＨは低下する。また、稀吸収液濃度が高くなると、吸収液に吸収される冷媒量が減少するため、冷媒液溜まり１Ｂの液面高さＨは上昇すると推定される。稀吸収液濃度と冷媒液溜まり１Ｂの液面高さＨとの関係は、実験的に求められたものであり、本構成では、この関係を用いて冷媒液溜まり１Ｂの液面高さＨを管理している。
具体的には、吸収器２に充填される吸収液充填量及び蒸発器１に充填される冷媒充填量は既知な値であり、これら吸収液及び冷媒の初期充填量は、吸収液を設計運転濃度（例えば５７％）とした時に、蒸発器１の冷媒液溜まり１Ｂの液面高さＨがβ（１００％）になるような値に設計されている。従って、稀吸収液の濃度が分かれば、計算上どれだけの冷媒が吸収液に吸収されているかが分かるため、蒸発器１の冷媒液溜まり１Ｂの容積（既知）から、あとどれだけ冷媒が残っているか、すなわち冷媒液溜まり１Ｂの液面高さＨを推定することができる。

この別の実施形態によれば、制御装置５０は、濃度検知センサー６３が検知した稀吸収液濃度が低下すると、冷媒液溜まり１Ｂの液面高さＨが低下すると推定されるため、この稀吸収液濃度に応じて比例弁６１の弁開度を縮小することにより、散布器１Ｃから散布される冷媒量を減少させる。これにより、冷／温水管１４の伝熱管１４Ａでの熱交換による冷媒の蒸発が抑制され、蒸発器１内の冷媒液溜り１Ｂの液面高さＨが必要以上に低下することが防止される。従って、冷媒ポンプＰ３の発停頻度を最小限に抑えることができ、ブライン温度の変動を抑えて熱負荷に当該ブラインを安定的に供給することができる。また、蒸発器１内の冷媒液溜り１Ｂの液面高さＨが必要以上に低下しないため、冷媒ポンプＰ３を強制的に停止することなく当該冷媒ポンプＰ３の保護を十分に実現できる。
この場合、散布器１Ｃから散布される冷媒量が減少することにより、熱負荷に供給されるブラインの温度は上昇する傾向にあるが、その上昇幅は、冷媒ポンプＰ３が停止した場合に比べると十分に小さく、例えば、冷房運転を阻害するものとはならない。

一方、制御装置５０は、濃度検知センサー６３が検知した稀吸収液濃度が上昇すると、冷媒液溜まり１Ｂの液面高さＨが上昇すると推定されるため、この稀吸収液濃度に応じて比例弁６１の弁開度を拡大することにより、散布器１Ｃから散布される冷媒量を増加させる。これによれば、冷／温水管１４の伝熱管１４Ａでの熱交換による冷媒の蒸発が促進され、十分に冷却された温度のブライン熱負荷に安定的に供給することができる。
また、本実施形態によれば、制御装置５０は、液面高さに応じて当該比例弁６１の弁開度を調整するため、冷媒管３４を流通する冷媒流量を精度良く調整することができ、より簡単かつ正確に冷媒液溜り１Ｂの冷媒の液面高さの管理ができる。

また、この別の実施形態では、濃度検知手段として濃度検知センサー６３を用いて稀吸収液濃度を検知する構成としているが、これに限るものではなく、例えば、蒸発器１の冷媒液溜まり１Ｂ及び吸収器２の吸収液溜まり２Ｂに、それぞれ冷媒温度センサー及び稀液温度センサー（図示略）を設け、これら温度センサーが検知した各冷媒温度及び稀吸収液温度に基づいて、稀吸収液濃度を算出する構成としても良い。
具体的には、吸収液（ＬｉＢｒ水溶液）の物性値は一般化されており、その近似式も作成されている。吸収器２における稀吸収液は、飽和状態と考えることができ、この稀吸収液濃度は、圧力と温度との関数となります。圧力は、吸収器２内圧力＝蒸発器１内圧力＝冷媒飽和圧力Ｐとなります。ここで、冷媒飽和圧力Ｐは、冷媒温度から求めることができるため、この冷媒温度から求めた圧力と稀吸収液温度とを、ＬｉＢｒ水溶液の濃度算出近似式に代入すれば、稀吸収液濃度を算出することができる。
この構成によれば、冷媒液溜まり１Ｂ及び吸収液溜まり２Ｂに、それぞれ温度センサーを設けるといった簡単な構成で稀吸収液濃度を検知することができるため、濃度検知センサーを設けるものに比べて低コストで簡易な構成とすることができる。

次に、別の実施形態について説明する。
図５は、別の実施形態にかかる吸収式冷温水機（吸収冷凍機）３００の概略構成図である。この吸収式冷温水機３００は、冷媒管３４に比例弁６１を設けておらず、冷媒ポンプＰ３の運転周波数を調整するインバーター５１を備え、このインバーター５１を介して冷媒ポンプＰ３の回転数を制御する構成とする点で上記した吸収式冷温水機１００と構成を異にする。その他の構成は吸収式冷温水機１００と同一であるため、同一の符号を付して説明を省略する。また、この実施形態では、インバーター５１と制御装置５０とを備えて回転数調整手段が構成される。

制御装置５０は、液面検知センサー６２の検知結果に応じて冷媒ポンプＰ３の回転数を調整する。具体的には、図６に示すように、検知された液面高さ（液面レベル）がα（本実施形態では２０％）よりも低い場合には、制御装置５０は、インバーター５１を介して、冷媒ポンプＰ３の回転数を所定回転数Ｙ％（本実施形態では２０％）に制御し、液面高さがβ（本実施形態では１００％）よりも高い場合には、冷媒ポンプＰ３の回転数を定格回転数（１００％）に制御する。また、液面高さがαとβとの間では、この検知された液面高さに応じて冷媒ポンプＰ３の回転数を所定回転数Ｙ％と定格回転数との間で比例的に制御する。
この所定回転数Ｙ％は、冷媒ポンプＰ３の回転数を低減した際に、蒸発器１の冷媒液溜り１Ｂの液面高さが低減しない程度の流量を確保できる回転数をいい、定格回転数に対する割合で表示されている。また、液面高さ１００％とは、通常の運転時における基準の液面高さをいい、液面高さ２０％とは、この基準の高さに対する冷媒液溜り１Ｂの底面からの高さをいう。

この別の実施形態によれば、制御装置５０は、液面検知センサー６２が検知した液面高さが低下すると、この液面高さに応じて冷媒ポンプＰ３の回転数を低減するため、冷媒管３４を流通して、散布器１Ｃから散布される冷媒量が減少する。このため、冷／温水管１４の伝熱管１４Ａでの熱交換による冷媒の蒸発が抑制され、蒸発器１内の冷媒液溜り１Ｂの液面高さＨが必要以上に低下することが防止される。従って、冷媒ポンプＰ３の発停頻度を最小限に抑えることができ、ブライン温度の変動を抑えて熱負荷に当該ブラインを安定的に供給することができる。また、蒸発器１内の冷媒液溜り１Ｂの液面高さＨが必要以上に低下しないため、冷媒ポンプＰ３を強制的に停止することなく当該冷媒ポンプＰ３の保護を十分に実現できる。
この場合、散布器１Ｃから散布される冷媒量が減少することにより、熱負荷に供給されるブラインの温度は上昇する傾向にあるが、その上昇幅は、冷媒ポンプＰ３が停止した場合に比べると十分に小さく、例えば、冷房運転を阻害するものとはならない。
一方、冷媒液溜り１Ｂの液面高さＨが上昇すると、制御装置５０は、冷媒ポンプＰ３の回転数を上昇させることにより、散布器１Ｃから散布される冷媒量を増加させる。これによれば、冷／温水管１４の伝熱管１４Ａでの熱交換による冷媒の蒸発が促進され、十分に冷却された温度のブライン熱負荷に安定的に供給することができる。
また、本実施形態によれば、制御装置５０は、液面高さに応じて冷媒ポンプＰ３の回転数を無段階に調整するため、冷媒管３４を流通する冷媒流量を精度良く調整することができ、より簡単かつ正確に冷媒液溜り１Ｂの冷媒の液面高さの管理ができる。

次に、別の実施形態について説明する。
図７は、別の実施形態にかかる吸収式冷温水機（吸収冷凍機）４００の概略構成図である。この吸収式冷温水機４００は、液面検知センサー６２の代わりに稀吸収液溜り２Ａに溜まった稀吸収液の濃度を検知する濃度検知センサー６３を備え、この稀吸収液濃度に基づいて、冷媒ポンプＰ３の回転数を制御する構成とする点で吸収式冷温水機３００と構成を異にする。その他の構成は、上記した吸収式冷温水機１００と同一であるため、同一の符号を付して説明を省略する。また、この実施形態では、インバーター５１と制御装置５０とを備えて回転数調整手段が構成される。

制御装置５０は、濃度検知センサー６３の検知結果に応じて冷媒ポンプＰ３の回転数を調整する。具体的には、図８に示すように、検知された吸収液中の臭化リチウム濃度（稀液濃度）がＡ（本実施形態では５０％）よりも低い場合には、制御装置５０は、インバーター５１を介して、冷媒ポンプＰ３の回転数を所定回転数Ｙ％（本実施形態では２０％）に制御し、臭化リチウム濃度がＢ（本実施形態では５１％）よりも高い場合には、冷媒ポンプＰ３の回転数を定格回転数（１００％）に制御する。また、液面高さがαとβとの間では、この検知された液面高さに応じて冷媒ポンプＰ３の回転数を所定回転数Ｙ％と定格回転数との間で比例的に制御する。
この所定回転数Ｙ％は、冷媒ポンプＰ３の回転数を低減した際に、蒸発器１の冷媒液溜り１Ｂの液面高さが低減しない程度の流量を確保できる回転数をいい、定格回転数に対する割合で表示されている。また、液面高さ１００％とは、通常の運転時における基準の液面高さをいい、液面高さ２０％とは、この基準の高さに対する冷媒液溜り１Ｂの底面からの高さをいう。

この別の実施形態によれば、制御装置５０は、濃度検知センサー６３が検知した稀吸収液濃度が低下すると、上述のように、冷媒液溜まり１Ｂの液面高さＨが低下すると推定されるため、この稀吸収液濃度に応じて冷媒ポンプＰ３の回転数を低減するため、冷媒管３４を流通して、散布器１Ｃから散布される冷媒量が減少する。このため、冷／温水管１４の伝熱管１４Ａでの熱交換による冷媒の蒸発が抑制され、蒸発器１内の冷媒液溜り１Ｂの液面高さＨが必要以上に低下することが防止される。従って、冷媒ポンプＰ３の発停頻度を最小限に抑えることができ、ブライン温度の変動を抑えて熱負荷に当該ブラインを安定的に供給することができる。また、蒸発器１内の冷媒液溜り１Ｂの液面高さＨが必要以上に低下しないため、冷媒ポンプＰ３を強制的に停止することなく当該冷媒ポンプＰ３の保護を十分に実現できる。
この場合、散布器１Ｃから散布される冷媒量が減少することにより、熱負荷に供給されるブラインの温度は上昇する傾向にあるが、その上昇幅は、冷媒ポンプＰ３が停止した場合に比べると十分に小さく、例えば、冷房運転を阻害するものとはならない。
一方、制御装置５０は、濃度検知センサー６３が検知した稀吸収液濃度が上昇すると、冷媒液溜まり１Ｂの液面高さＨが上昇すると推定されるため、この稀吸収液濃度に応じて冷媒ポンプＰ３の回転数を上昇させることにより、散布器１Ｃから散布される冷媒量を増加させる。これによれば、冷／温水管１４の伝熱管１４Ａでの熱交換による冷媒の蒸発が促進され、十分に冷却された温度のブライン熱負荷に安定的に供給することができる。
また、この実施形態によれば、制御装置５０は、検知した稀吸収液濃度に応じて冷媒ポンプＰ３の回転数を無段階に調整するため、冷媒管３４を流通する冷媒流量を精度良く調整することができ、より簡単かつ正確に冷媒液溜り１Ｂの冷媒の液面高さの管理ができる。

上記した実施形態は本発明を適用した一態様を示すものであって、本発明は上記実施形態に限定されない。例えば、上記実施形態では、吸収式冷温水機は二重効用型であるが、一重効用型を始め、一重二重効用型及び三重効用型の吸収式冷温水機及び吸収式ヒートポンプ装置の蒸発器に適用可能なことは勿論である。

本実施形態に係る吸収式冷温水機の概略構成図である。 本実施形態における蒸発器内の液面レベルと比例弁開度との関係を示す図である。 別の実施形態に係る吸収式冷温水機の概略構成図である。 この別の実施形態における稀吸収液濃度と比例弁開度との関係を示す図である。 別の実施形態の係る吸収式冷温水機の概略構成図である。 この別の実施形態における蒸発器内の液面レベルと冷媒ポンプの回転数との関係を示す図である。 別の実施形態の係る吸収式冷温水機の概略構成図である。 この別の実施形態における稀吸収液濃度と冷媒ポンプの回転数との関係を示す図である。

１ 蒸発器
１Ｂ 冷媒液溜まり
２ 吸収器
３ 蒸発器吸収器胴（ケーシング）
５ 高温再生器（再生器）
６ 低温再生器（再生器）
７ 凝縮器
Ｐ１ 稀吸収液ポンプ
Ｐ２ 濃吸収液ポンプ
Ｐ３ 冷媒ポンプ
１４ 冷／温水管
１４Ａ 伝熱管
３４ 冷媒管
３５ 分岐管（バイパス管）
４０ 溶液制御弁
５０ 制御装置（弁制御手段、回転数調整手段）
５１ インバーター（回転数調整手段）
６１ 比例弁
６２ 液面検知センサー
６３ 濃度検知センサー（濃度検知手段）
１００ 吸収式冷温水機（吸収式冷凍機）
２００ 吸収式冷温水機（吸収式冷凍機）
３００ 吸収式冷温水機（吸収式冷凍機）
４００ 吸収式冷温水機（吸収式冷凍機）

Claims (6)

1. 冷媒を含む吸収液を加熱して吸収液から冷媒を気化させて分離する再生器と、この再生器によって分離した冷媒を冷却して凝縮させる凝縮器と、この凝縮器で凝縮した冷媒を、ブラインが通過する伝熱管に散布させて、低圧下のケーシング内で蒸発させる蒸発器と、前記蒸発器で蒸発した冷媒を吸収液に吸収させる吸収器とを備えた吸収式冷凍機において、
   前記蒸発器は、前記ケーシング内の冷媒溜りに溜まった冷媒を汲み上げる冷媒ポンプと、この冷媒ポンプと前記伝熱管の上方に配置された散布器とを繋ぐ冷媒管と、この冷媒管に設けられ、弁開度を無段階に調整可能な比例弁とを備えたことを特徴とする吸収式冷凍機。
2. 前記ケーシング内の冷媒溜りの液面高さを検知する液面検知センサーと、この液面検知センサーの検知結果に応じて前記比例弁を制御する弁制御手段とを備えることを特徴とする請求項１に記載の吸収式冷凍機。
3. 前記吸収器の吸収液溜りに溜まった吸収液の濃度を検知する濃度検知手段と、この濃度検知手段の検知結果に応じて、前記比例弁を制御する弁制御手段とを備えることを特徴とする請求項１に記載の吸収式冷凍機。
4. 冷媒を含む吸収液を加熱して吸収液から冷媒を気化させて分離する再生器と、この再生器によって分離した冷媒を冷却して凝縮させる凝縮器と、この凝縮器で凝縮した冷媒を、ブラインが通過する伝熱管に散布させて、低圧下のケーシング内で蒸発させる蒸発器と、前記蒸発器で蒸発した冷媒を吸収液に吸収させる吸収器とを備えた吸収式冷凍機において、
   前記蒸発器は、前記ケーシング内の冷媒溜りに溜まった冷媒を汲み上げる冷媒ポンプと、この冷媒ポンプと前記伝熱管の上方に配置された散布器とを繋ぐ冷媒管と、前記冷媒ポンプの回転数を調整する回転数調整手段とを備えることを特徴とする吸収式冷凍機。
5. 前記ケーシング内の冷媒溜りの液面高さを検知する液面検知センサーを備え、前記回転数調整手段は、検知された液面高さが低くなるにつれ、前記冷媒ポンプの回転数を低減するように調整することを特徴とする請求項４に記載の吸収式冷凍機。
6. 前記吸収器の吸収液溜りに溜まった吸収液の濃度を検知する濃度検知手段を備え、前記回転数調整手段は、検知された吸収液濃度が低くなるにつれ、前記冷媒ポンプの回転数を低減するように調整することを特徴とする請求項４に記載の吸収式冷凍機。

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