JP2016061449A - 吸収冷温水機 - Google Patents

Abstract

【課題】吸収冷温水機の希釈運転を短時間で完了させること、及び本体の長寿命化を図ること。
【解決手段】蒸発器１１、吸収器１２及び高温再生器１５を備え、機内を循環する液体の流量制御にフロート弁２１を使用し、希釈運転が必要となった場合に、蒸発器１１又は吸収器１２から高温再生器１５内の濃溶液を希釈するための冷媒を供給し、強制希釈運転を行う吸収冷温水機において、希釈配管５４内の冷媒の流出を制御する希釈バルブ５３ａ（制御手段）を備え、冷媒ポンプ１６の吐出側の圧力と高温再生器１５内の圧力とを比較して高温再生器１５内の圧力が低い場合には、希釈バルブ１６（制御手段）によって冷媒を流出させ、強制希釈運転を行う。
【選択図】図１

Description

本発明は、再生器にフロート弁型の流量制御装置を用いる吸収冷凍機及び吸収冷温水機に関する。なお、本明細書では、吸収冷凍機も吸収冷温水機の概念に含まれるとして、両者を合わせて吸収冷温水機と称する。

この種の技術として、例えば、特開平５−２６５３３号公報（特許文献１）、特開２０００−２８３５８９号公報（特許文献２）、特開平５−２３１７４３号公報（特許文献３）及び特開平４−３６３５６２号公報（特許文献４）等に記載された発明が公知である。

このうち特許文献１には、吸収器からの稀溶液を高温再生器と低温再生器とに並列に送液する並列溶液循環方式をとる吸収式冷凍機において、高温再生器から吸収器に還流する溶液循環系の循環量に比例して開閉する弁手段を設け、その弁開度により吸収器から高温，低温両再生器に送液される稀溶液循環量を制御することが記載されている。

また、特許文献２には、高温再生器から吸収器に送られる濃溶液によって吸収器から高温再生器及び低温再生器に送られる稀溶液を制御するため、分岐前の配管系に設けられた制御手段を高温再生器に取り付け、吸収器から高温再生器及び低温再生器に送られる稀溶液と高温再生器を加熱後の蒸気とを熱交換するドレンクーラを、分岐前の配管系に設け、制御手段の前後において稀溶液と冷媒を分離した濃溶液とをそれぞれ熱交換する低温溶液熱交換器及び高温溶液熱交換器とを設けることが記載されている。

また、特許文献３には、高温再生器壁温度サーミスタと低温再生器ドレン温度サーミスタにより検出した温度によりＭＣＵのＲＯＭに書かれている溶液濃度を取り出し、この溶液濃度により希釈時間を演算し、その時間だけ希釈運転を実施することが記載されている。

さらに、特許文献４には、結晶事故を回避するために結晶の危険が高い再生器濃溶液系統を直接監視することと、結晶の危険が生じた場合は結晶が起きかけている濃溶液系統だけを効果的に希釈するため、結晶を感知する手段として、最も結晶の危険が高い再生器濃溶液出口系統の温度を連続的に計測することにより、その温度変化から流動変化を調べ、流動変化より結晶の進行を感知するようにしたことが記載されている。

特開平５−２６５３３号公報 特開２０００−２８３５８９号公報 特開平５−２３１７４３号公報 特開平４−３６３５６２号公報

特許文献１及び２に記載された技術では、吸収冷温水機は効率向上と安定した運転を維持するために、機内を循環する液体の流量制御に浮き作動型弁の流量制御装置（以後：フロート弁）を用いている。このフロート弁が再生器に使用されている場合、通常の運転中には流量制御装置として働き、大掛かりな装置を用いなくとも、高負荷から部分負荷まで広範囲にわたり優れた運転特性を得ることができる。

一方、冷力発生運転の終了時に行われる吸収液を希釈する工程（以後：希釈運転）では、このフロート弁が流路抵抗となり、円滑な吸収液の希釈を阻害する。吸収冷温水機において希釈運転は機内で濃縮された吸収液を薄めるために必要不可欠な工程であり、希釈運転が十分に行われなければ機内は吸収液の主成分が析出・結晶し、流路閉塞状態となる。流路閉塞状態となると、次回の運転は行えなくなる。このため吸収式冷凍機では、機械停止時に希釈運転を行う制御が組み込まれている。

しかし、希釈運転を行う制御で、吸収液を循環させるポンプを運転し続けても、短時間で再生器内部が満液になってフロート弁が閉まり、その後の稀溶液の補充量が激減する。そのため、希釈運転は、概ね３０分、長いものでは１時間ほどの時間を要している。この希釈運転の間は吸収冷温水機の冷却と冷水系の凍結防止のため、機外の付帯設備である冷水や冷却水を循環させ続けている場合が大半で、非常に不経済である。

これに対し、特許文献３記載の発明では、必要最低限の希釈時間を演算する方法を提案している。しかし、この技術では、過剰な希釈運転は避けられるが、最低限必要な時間の短縮は見込めない。 希釈運転にかかる時間は冷力を発生するわけではなく可能な限り短縮したいものであるが、特許文献３記載の技術では、この短縮化の要望には応えていない。

さらに、特許文献４記載の発明では、蒸発器から高温再生器へ冷媒を流入させ希釈運転を行うように構成されているが、この公知技術では、高濃度吸収液に冷媒を投入ずる箇所及び近傍が細狭箇所のため、高濃度吸収液と冷媒の混合による吸収熱の影響により局所的な過熱や配管内沸騰が発生し、本来の目的を果たせないだけでなく、本体の短命化に繋がる可能性もあった。

そこで、本発明が解決しようとする課題は、吸収冷温水機の希釈運転を短時間で完了させること、及び本体の長寿命化を図ることにある。

前記課題を解決するため、本発明は、蒸発器、吸収器及び高温再生器を備え、機内を循環する液体の流量制御に浮き作動型弁を使用し、希釈運転が必要となった場合に、前記蒸発器又は吸収器から前記高温再生器内の濃溶液を希釈するための冷媒を供給し、強制希釈運転を行う吸収冷温水機において、前記蒸発器から冷媒を前記高温再生器に流入させる希釈配管と、前記蒸発器から前記希釈配管へ向けて冷媒を吐出させる冷媒ポンプと、前記希釈配管内の冷媒の流出を制御する制御手段と、を備え、前記冷媒ポンプの吐出側の圧力と前記高温再生器内の圧力とを比較して前記高温再生器内の圧力が低い場合には、前記制御手段によって前記冷媒を流出させ、強制希釈運転を行うことを特徴とする。なお、前記以外の課題、構成及び効果は、以下の実施形態の説明によって明らかにされる。

本発明によれば、吸収冷温水機の希釈運転を短時間で完了させることができる。また、本体の長寿命化を図ることができる。

本発明の実施形態における実施例１に係る吸収冷温水機の構成を概念的に示す図である。 実施例２に係る吸収冷温水機の構成を概念的に示す図である。 実施例３に係る吸収冷温水機の構成を概念的に示す図である。

以下、図面を参照し、複数の実施例を挙げ、本発明の実施形態について説明する。

図１は本実施形態における実施例１に係る吸収冷温水機の構成を概念的に示す図である。本実施例に係る吸収冷温水機は、蒸発器１１、吸収器１２、凝縮器１３、低温再生器１４、高温再生器１５、冷媒ポンプ１６、溶液循環ポンプ１７及びこれらを接続する複数の配管から基本的に構成されている。

蒸発器１１内には冷水伝熱管２４が配管されている。また、蒸発器１１内の上部には冷媒スプレー配管２２の一端（散水口）が設置されている。冷却スプレー配管２２には、蒸発器１１内の冷媒を冷媒スプレー配管２２に供給する冷媒ポンプ１６の出力側の配管が接続されている。また、前記冷媒ポンプ１６の出力側の配管の接続部１６ａの下流側には、冷媒ポンプ吐出圧力計５２が接続され、冷媒ポンプ１６から吐出される冷媒の圧力を計測することができる。

冷媒スプレー配管２２の他端側は前記接続部１６ａで希釈配管５４の一端側に接続されている。希釈配管５４は、他端側が高温再生器１５内に開放され、冷媒を高温再生器１５内に供給できるようになっている。また、希釈配管５４には、希釈バルブ５３ａと逆止弁５０が設置されている。なお、希釈バルブ５３ａは冷媒スプレー配管２２側に、逆止弁５０は高温再生器１５側にそれぞれ配置されている。

吸収器１２は蒸発器１１に隣接して設けられ、吸収器１２内の上部には濃溶液スプレー配管２３の一端（散水口）が設置されている。濃溶液スプレー配管２３の他端は高温再生器１５のフロート室２０に接続されている。吸収器１２と高温再生器１５の間の濃溶液スプレー配管２３は、高温熱交換器１９及び低温熱交換器１８を通っている。一方、吸収器１２の底部からフロート室２０を通って高温再生器１５に戻る稀溶液配管１７ａは、低温熱交換器１８及び高温熱交換器１９を通っており、両熱交換１８，１９において、濃溶液スプレー配管２３との間で熱交換が行われる。また、吸収器１２内にも冷水伝熱管２５が配管されている。

低温再生器１４には、高温再生器１５からの高再（高温再生）蒸気配管２６が接続され、高再蒸気配管２６には、高再圧力計５１が設置されている。また、低温再生器１４の底部から高温熱交換器１９と低温熱交換機１８との間の濃溶液スプレー配管２３に低温再生された濃溶液を供給する濃溶液配管１４ａが接続されている。他方、高温熱交換器１９と低温熱交換機１８との間の稀溶液配管１７ａには、低温再生器１４内に散水口が設定された稀溶液配管１４ｂが接続されている。稀溶液配管１７ａはフロート室２０内においてフロート弁２１に接続されている。フロート弁２１は、フロート室２０の溶液の液面の高さに応じて弁の開閉が制御され、ひいては高温再生器１５内の液量が制御される。凝縮器１３で凝縮され、液化した溶液は蒸発器１１側に凝縮液配管１３ａを介して供給される。

このように構成された吸収冷温水器の冷凍サイクルでは、冷媒は冷媒ポンプ１６によって循環し、蒸発器１１内の冷水伝熱管２４の表面に散布される。冷媒は冷水と熱交換して蒸気に変化する。発生した冷媒蒸気は吸収器１２に送られ、吸収器１２内の冷却水伝熱管２５の表面に散布された溶液に吸収される。冷媒蒸気を吸収した稀溶液は、溶液循環ポンプ１７により稀溶液配管１７ａによって低温熱交換器１８を経て、一部は稀溶液配管１４ｂから低温再生器１４に、残りは稀溶液配管１７ａから高温熱交換器１９を経て高温再生器１５に送られる。

高温再生器１５においては、蒸気や燃焼装置による入熱を加熱源１０として、冷媒蒸気を分離する。冷媒蒸気が分離された濃溶液は、高温再生器１５から濃溶液スプレー配管２３に導かれ、高温熱交換器１９、低温熱交換器１８で熱交換した後、吸収器１２に送られ、散布される。低温再生器１４において、稀溶液は高温再生器１５で発生した冷媒蒸気を加熱源として冷媒蒸気を分離する。冷媒蒸気が分離された濃溶液は、濃溶液配管１４ａから濃溶液スプレー配管２３と低温熱交換機１８を経て吸収器１２に送られ、散布される。低温再生器１４で発生した冷媒蒸気は、凝縮器１３へ送られ、冷却水伝熱管２５の表面で凝縮する。凝縮した冷媒は前述のようにして蒸発器１１に送られる。

なお、本実施形態では、冷媒又は希釈溶液をフロート弁２１の備わった高温再生器１５に流入させる希釈配管５４の高温再生器１５への接続先が、逆止弁５０から高温再生器１５内部へ繋がる配管としているが、高温再生器１５の内部であれば直接液層部に投入しても、気層部となる高再蒸気配管２６を接続先としてもよい。逆止弁５０は、本実施形態において必須ではないが、制御不良時の安全装置として設けたものである。

前述のように、本実施形態に係る吸収冷温水機では、希釈配管５４を冷媒スプレー配管２２から分岐させ、希釈配管５４の途中に冷媒ポンプ吐出圧力計５２と希釈バルブ５３ａを設置している。また、高温再生器１５から低温再生器１４に至る高再蒸気配管２６には、高再（高温再生器）圧力計５１が設けられている。

さらに、本実施形態では、希釈運転を行うため、冷媒ポンプ１６、溶液循環ポンプ１７の運転を制御し、希釈バルブ５３ａの開閉を制御する図示しない制御装置を備えている。この制御装置は、希釈運転を行う際に、冷媒ポンプ吐出圧力計５２と高再圧力計５１で検出した圧力の差に基づいて希釈バルブ５３ａの開閉も制御する。すなわち、希釈運転が必要となった場合は、高温再生器１５の圧力と冷媒ポンプ５２の吐出圧力を比較し、高温再生器１５側の圧力が冷媒ポンプ５２側の圧力よりも低い場合のみ希釈バルブ５３を開とし、強制希釈運転を行う。

本実施例によれば、高温再生器１５と冷媒ポンプ側の圧力差を検出し、高濃度の冷媒を直接、高温再生器１５内に流入させることによって、希釈運転時間の短縮化を図ることができる。ただし、吸収冷温水機の起動時では、高温再生器１５の圧力が低い状態で、冷媒がまだ圧力の低い高温再生器１５に流入すると運転効率を下げるため、所定時間以上の連続運転後の運転停止中に上記希釈運転を行うことが望ましい。

図２は実施例２に係る吸収冷温水機の構成を概念的に示す図である。実施例２は、実施例１に対して高再圧力計５１と冷媒ポンプ吐出圧力計５２を削除し、冷媒ポンプ１６の出力側の配管が冷媒スプレー配管２２と接続された接続点１６ａよりも下流側の冷媒スプレー配管２２に希釈バルブ５３ｂを配置したものである。その他の各部は、実施例１と同様に構成されている。

このように構成すると、希釈運転が必要となった場合は、希釈バルブ５３ｂを閉とすることにより、冷媒ポンプ１６の吐出圧力を高温再生器１５に送り込むのに十分な圧力とし、その状態で強制希釈を行う。これにより希釈運転時間の短縮化を図ることができる。

図３は実施例３に係る吸収冷温水機の構成を概念的に示す図である。実施例３は、実施例１に対して高再圧力計５１と冷媒ポンプ吐出圧力計５２を削除し、希釈配管５４の一端を冷媒スプレー配管２２ではなく、溶液循環ポンプ１７の下流側の稀溶液配管１７ａに接続し、その接続点の下流側に希釈バルブ５３ａを配置したものである。その他の各部は、実施例１と同様に構成されている。すなわち、この実施例３は、実施例１において、何らかの理由で冷媒の分流ができない場合は、稀溶液を用いるべく、希釈配管５４を溶液循環ポンプ１７の吐出側に接続し、逆止弁５０との間に希釈バルブ５３ｃを設けたものである。

このように構成すると、溶液（吸収液）循環ポンプ１７の吐出圧は、ポンプ運転中は常に高温再生器１５の圧力より高いため、実施例１のような圧力制御を行う必要なく、希釈運転を行うことができる。これにより、希釈運転時間の短縮化を図ることができる。ただし、冷媒スプレー配管２２に接続して冷媒を用いて希釈運転を行う場合よりも希釈運転の時間は長くなる。

なお、本実施形態では、希釈の終了を判定する方法は特に限定していない。そのため、従来から実施されているように温度で判断し、あるいは、前記特許文献３に記載されているように、希釈時間を計算し、その計算された希釈時間に基づいて希釈運転を行うようにすることもできる。

以上のように構成された本実施形態によれば、次のような効果を奏する。なお、以下の実施形態における効果の説明では、本実施形態の各部について、特許請求の範囲における各構成要素をかっこ書きで示し、若しくは参照符号を付し、両者の対応関係を明確にした。

（１）蒸発器１１、吸収器１２及び高温再生器１５を備え、機内を循環する液体の流量制御にフロート弁２１（浮き作動型弁）を使用し、希釈運転が必要となった場合に、前記蒸発器１１又は吸収器１２から前記高温再生器１５内の濃溶液を希釈するための冷媒を供給し、強制希釈運転を行う吸収冷温水機において、蒸発器１１から冷媒を高温再生器１５に流入させる希釈配管５４と、蒸発器１１から希釈配管５４へ向けて冷媒を吐出させる冷媒ポンプ１６と、希釈配管５４内の冷媒の流出を制御する希釈バルブ５３ａ（制御手段）を含み、冷媒ポンプ１６の吐出側の圧力と高温再生器１５内の圧力とを比較して高温再生器１５内の圧力が低い場合には、希釈バルブ５３ａ（制御手段）によって冷媒を流出させ、希釈運転を行うので、高濃度の高温再生器１５内に冷媒を直接投入することにより、短時間で吸収冷温水機の希釈運転を完了させることができる。また、短時間で希釈運転を完了させることができるので、局所的な過熱あるいは配管内沸騰の発生を回避することが可能となり、本体の超寿命化を図ることもできる。

また、希釈配管に希釈バルブ５３ａを制御手段として取り付けているので、希釈バルブ５３ａを開動作させることにより容易に冷媒を流出させることができる。

さらに、冷媒ポンプ１６の吐出側の圧力と高温再生器１５内の圧力を比較するために、圧力検出手段として冷媒ポンプ吐出圧力計５２を冷媒ポンプ１６の吐出側に、高再圧力計５１を高温再生機１５出口側の高再蒸気配管２６に設けたので、両者の検出圧の比較により、強制希釈運転の是非を容易に判定することができる。

（２）（１）と同様の前提の吸収冷温水機において、蒸発器１１から冷媒を高温再生器１５に流入させる希釈配管５４と、蒸発器か１１から希釈配管５４へ向けて冷媒を吐出させる冷媒ポンプ１６と、冷媒ポンプ１６から吐出された冷媒を蒸発器１１に散布する冷媒スプレー配管２２（配管）と、蒸発器１１に散布する冷媒スプレー配管２２内の冷媒の流出を制御する希釈バルブ５３ｂ（制御手段）と、を含み、希釈バルブ５３ｂ（制御手段）によって冷媒の流出を停止させ、冷媒ポンプ１６の吐出圧力を高温再生器１５に送り込むのに十分な圧力にして希釈運転を行うので、高濃度の高温再生器１５内に冷媒を直接投入することにより、短時間で吸収冷温水機の希釈運転を完了させることができる。また、短時間で希釈運転を完了させることができるので、局所的な過熱あるいは配管内沸騰の発生を回避することが可能となり、本体の超寿命化を図ることもできる。

また、冷媒スプレー配管２２に希釈バルブ５３ｂを制御手段として取り付けているので、希釈バルブ５３ｂを閉動作させることにより容易に冷媒を高温再生器１５側に流出させることができる。

（４）（１）と同様の前提の吸収冷温水機において、吸収器１２から稀溶液を高温再生器１５及び低温再生器１４に流入させる溶液循環ポンプ１７が設置された稀溶液配管１７ａと、稀溶液配管１７ａの溶液循環ポンプ１７の吐出側に接続され、稀溶液を高温再生器１５に流入させる希釈配管５４と、希釈配管５４内の稀溶液の流出を制御する希釈バルブ５３ｃ（制御手段）と、を含み、希釈バルブ５３ｃ（制御手段）により稀溶液を流出させ、希釈運転を行うので、高濃度の高温再生器１５内に稀溶液を直接投入することにより、短時間で吸収温水器の希釈運転を完了させることができる。また、短時間で希釈運転を完了させることができるので、局所的な過熱あるいは配管内沸騰の発生を回避することが可能となり、本体の超寿命化を図ることもできる。

さらに、希釈配管５４に希釈バルブ５３ｃを制御手段として取り付けているので、希釈バルブ５３ｃを開動作させることにより容易に稀溶液を高温再生器１５側に流出させることができる。

なお、本発明は前述した実施形態に限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変形が可能であり、特許請求の範囲に記載された技術思想に含まれる技術的事項の全てが本発明の対象となる。前記各実施例は、好適な例を示したものであるが、当業者ならば、本明細書に開示の内容から、各種の代替例、修正例、変形例あるいは改良例を実現することができ、これらは添付の特許請求の範囲に記載された技術的範囲に含まれる。

１０ 加熱源
１１ 蒸発器
１２ 吸収器
１５ 高温再生器
１６ 冷媒ポンプ
１７ 溶液循環ポンプ
１７ａ 稀溶液配管
２１ フロート弁
２６ 高再蒸気配管（高温再生蒸気配管）
５１ 高再圧力計（高温再生圧力計）
５２ 冷媒ポンプ吐出圧力計
５３ａ，５３ｂ，５３ｃ 希釈バルブ
５４ 希釈配管

Claims (7)

1. 蒸発器、吸収器及び高温再生器を備え、機内を循環する液体の流量制御に浮き作動型弁を使用し、希釈運転が必要となった場合に、前記蒸発器又は吸収器から前記高温再生器内の濃溶液を希釈するための冷媒を供給し、強制希釈運転を行う吸収冷温水機において、
   前記蒸発器から冷媒を前記高温再生器に流入させる希釈配管と、
   前記蒸発器から前記希釈配管へ向けて冷媒を吐出させる冷媒ポンプと、
   前記希釈配管内の冷媒の流出を制御する制御手段と、
   を備え、
   前記冷媒ポンプの吐出側の圧力と前記高温再生器内の圧力とを比較して前記高温再生器内の圧力が低い場合には、前記制御手段によって前記冷媒を流出させ、強制希釈運転を行うことを特徴とする吸収冷温水機。
2. 請求項１に記載の吸収冷温水機において、
   前記制御手段が前記希釈配管に取り付けられた弁であり、当該弁を開動作させることにより前記冷媒を流出させることを特徴とする吸収冷温水機。
3. 請求項１又は２に記載の吸収冷温水機において、
   冷媒ポンプの吐出側の圧力と高温再生器内の圧力を比較するために、冷媒ポンプの吐出側と高温再生機の出口側の高再蒸気配管に圧力検出手段を設けたことを特徴とする吸収冷温水機。
4. 蒸発器、吸収器及び高温再生器を備え、機内を循環する液体の流量制御に浮き作動型弁を使用し、希釈運転が必要となった場合に、前記蒸発器又は吸収器から前記高温再生器内の濃溶液を希釈するための冷媒を供給し、強制希釈運転を行う吸収冷温水機において、
   前記蒸発器から冷媒を前記高温再生器に流入させる希釈配管と、
   前記蒸発器から前記希釈配管へ向けて冷媒を吐出させる冷媒ポンプと、
   前記冷媒ポンプから吐出された冷媒を前記蒸発器に散布する配管と、
   前記蒸発器に散布する配管内の冷媒の流出を制御する制御手段と、
   を備え、
   前記制御手段によって前記冷媒の流出を停止させ、前記冷媒ポンプの吐出圧力を高温再生器に送り込むのに十分な圧力にして強制希釈運転を行うことを特徴とする吸収冷温水機。
5. 請求項４に記載の吸収冷温水機において、
   前記制御手段が前記冷媒を前記蒸発器に散布する配管に取り付けられた弁であり、当該弁を閉動作させることにより前記冷媒を高温再生器側に流出させることを特徴とする吸収冷温水機。
6. 蒸発器、吸収器及び高温再生器を備え、機内を循環する液体の流量制御に浮き作動型弁を使用し、希釈運転が必要となった場合に、前記蒸発器又は吸収器から前記高温再生器内の濃溶液を希釈するための冷媒を供給し、強制希釈運転を行う吸収冷温水機において、
   前記吸収器から稀溶液を前記高温再生器及び低温再生器に流入させる溶液循環ポンプが設置された稀溶液配管と、
   前記稀溶液配管の前記溶液循環ポンプの吐出側に接続され、前記稀溶液を前記高温再生器に流入させる希釈配管と、
   前記希釈配管内の稀溶液の流出を制御する制御手段と、
   を備え、
   前記制御手段により前記稀溶液を流出させ、強制希釈運転を行うことを特徴とする吸収冷温水機。
7. 請求項６に記載の吸収冷温水機において、
   前記制御手段が前記希釈配管に取り付けられた弁であり、当該弁を開動作させることにより前記稀溶液を高温再生器側に流出させることを特徴とする吸収冷温水機。