JP2019027627A - Solution component measuring apparatus of absorption freezing machine, and solution component measuring method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、吸収冷凍機における液組成計測装置及び液組成計測方法に関する。 The present invention relates to a liquid composition measuring device and a liquid composition measuring method in an absorption refrigerator.
吸収力の高い作動媒体に水などの冷媒を吸収させる際に発生する低圧によって、別の容器にある冷媒を気化させて低温を得る吸収冷凍機が知られている。特に空調用の吸収冷凍機では、作動媒体として臭化リチウム(水溶性塩)水溶液が用いられる。 There is known an absorption refrigerator that obtains a low temperature by vaporizing a refrigerant in another container by a low pressure generated when a refrigerant such as water is absorbed by a working medium having a high absorption capacity. Particularly in an absorption refrigerator for air conditioning, an aqueous solution of lithium bromide (water-soluble salt) is used as a working medium.
この臭化リチウム水溶液を用いた吸収冷凍機では、臭化リチウム水溶液を加熱し、水を蒸発させる再生器と、再生器から供給された水蒸気を冷却及び凝縮して水を生成する凝縮器と、凝縮器から供給された水を減圧蒸発させ、その気化熱で低温冷熱を得る蒸発器と、蒸発器から供給された水蒸気を臭化リチウム水溶液に吸収させて、蒸発器内を低圧にする吸収器とを有している。 In the absorption refrigerator using this lithium bromide aqueous solution, a regenerator that heats the lithium bromide aqueous solution to evaporate water, a condenser that cools and condenses the water vapor supplied from the regenerator, and generates water, An evaporator that evaporates the water supplied from the condenser under reduced pressure and obtains low-temperature cooling by the heat of vaporization, and an absorber that absorbs the water vapor supplied from the evaporator into the lithium bromide aqueous solution and lowers the pressure inside the evaporator. And have.
この種の吸収冷凍機では、蒸発器内で水を減圧蒸発させるため、蒸発器において、水の凝固点(0℃)よりも低温の冷熱を得ることができない。 In this type of absorption refrigerator, since water is evaporated under reduced pressure in the evaporator, it is not possible to obtain cold heat at a temperature lower than the freezing point of water (0 ° C.) in the evaporator.
特許文献1には、水に1.4ジオキサン(水溶性有機液体)を混合した混合液を用いることで、蒸発器における混合液の凝固点を0℃以下に下げることができる吸収冷凍機が開示されている。
ここで、従来の吸収冷凍機では、再生器と蒸発器で蒸発する成分は水だけであるので、再生器と蒸発器とで蒸気組成が異なることはない。そのため、従来の吸収冷凍機では、再生器と蒸発器での蒸気流量が等しくなるように運用することで安定した運用がなされる。 Here, in the conventional absorption refrigerator, since the only component that evaporates in the regenerator and the evaporator is water, the vapor composition does not differ between the regenerator and the evaporator. Therefore, the conventional absorption refrigerator is operated stably by operating the regenerator and the evaporator so that the vapor flow rates are equal.
一方、特許文献1に開示されている吸収冷凍機では、水に1.4ジオキサンを混合した混合液を用いているため、再生器と蒸発器での蒸気組成と蒸気流量とがそれぞれ等しくなるように運用する必要がある。
On the other hand, since the absorption refrigerator disclosed in
しかし、このような混合液を用いた吸収冷凍機では、再生器での液組成が経時的に変化するため、安定した運用が困難となる。 However, in an absorption refrigerator using such a mixed liquid, since the liquid composition in the regenerator changes with time, stable operation becomes difficult.
したがって本発明は、上記課題に鑑みてなされたもので、液組成の計測結果に基づいて、吸収冷凍機を安定して運用することを目的とする。 Therefore, the present invention has been made in view of the above problems, and an object thereof is to stably operate an absorption refrigerator based on the measurement result of the liquid composition.
上記課題を解決するため、水と水溶性塩と水溶性有機液体とを含むm種類の液体を混合して作動媒体とし、当該作動媒体を加熱して水と水溶性有機液体とを蒸発させる再生器と、当該再生器で蒸発した第1の混合蒸気を冷却して凝縮する凝縮器と、当該凝縮器で凝縮された凝縮液を減圧蒸発させ、その気化熱で低温冷熱を得る蒸発器と、当該蒸発器で発生した第2の混合蒸気を水溶性塩に吸収させる吸収器と、を有する吸収冷凍機で用いられる混合液の液組成を計測する液組成計測装置において、m種類の液体を混合した作動媒体の液濃度または液組成を、m−1種類の異なる物理的性質に基づいて算出する吸収冷凍機における液組成計測装置とした。 In order to solve the above problem, m kinds of liquids containing water, a water-soluble salt and a water-soluble organic liquid are mixed to form a working medium, and the working medium is heated to evaporate water and the water-soluble organic liquid. A condenser that cools and condenses the first mixed vapor evaporated in the regenerator, an evaporator that evaporates the condensate condensed in the condenser under reduced pressure, and obtains low-temperature cold with the heat of vaporization, Mixing m kinds of liquids in a liquid composition measuring device for measuring a liquid composition of a mixed liquid used in an absorption refrigerator having an absorber that absorbs a second mixed vapor generated in the evaporator by a water-soluble salt A liquid composition measuring device in an absorption refrigerator that calculates the liquid concentration or liquid composition of the working medium based on m-1 different physical properties was used.
本発明によれば、吸収冷凍機を安定して運用することができる。 According to the present invention, the absorption refrigerator can be stably operated.
以下、本発明の実施の形態にかかる吸収冷凍機1を説明する。
図1は、実施の形態にかかる吸収冷凍機1の構成とその系統を説明する模式図である。
Hereinafter, the
[吸収冷凍機の構成]
図1に示すように、吸収冷凍機1は、作動媒体を加熱し、所定の成分を蒸発させる再生機10と、再生器10から供給された蒸気を冷却及び凝縮して液体を生成する凝縮器20と、凝縮器20から供給された液体を減圧蒸発させ、その気化熱で低温冷熱を得る蒸発器30と、蒸発器30から供給された蒸気を臭化リチウム水溶液に吸収させて、蒸発器30内を低圧にする吸収器40と、吸収冷凍機1の全体制御を行う制御装置50とを備える。
[Configuration of absorption refrigerator]
As shown in FIG. 1, an
吸収器40には、ジオキサン供給装置60と、水供給装置70と、インヒビター供給装置73とが設けられている。吸収器40には、ジオキサン供給装置60により1.4ジオキサンが供給され、水供給装置70により水が供給され、インヒビター供給装置73によりインヒビターが供給される。
The
ジオキサン供給装置60は、ジオキサン供給管61と、バルブ62とを有している。バルブ62の開閉は、制御装置50(後述する操作処理装置53)により制御される。
The
水供給装置70は、水供給管71と、バルブ72とを有している。バルブ72の開閉は、制御装置50(後述する操作処理装置53)により制御される。
The
インヒビター供給装置73もまた、インヒビター供給管とバルブとを有しており、バルブの開閉は、制御装置50(後述する操作処理装置53)により制御される。
このインヒビター供給装置73から供給されるインヒビターは、主に水酸化リチウムが用いられ、吸収器40内の臭化リチウム水溶液に添加されることで防食機能を発揮する。
The
As the inhibitor supplied from the
吸収器40では、臭化リチウム水溶液に1.4ジオキサンを混合した3成分系の作動媒体が用いられており、この3成分系の作動媒体は、ポンプ80により再生器10に供給される。
The
再生器10では、吸収器40から供給された3成分系の作動媒体が加熱されるようになっている。再生器10での加熱により、3成分系の作動媒体のうち水と1.4ジオキサンとが蒸発して高濃度の臭化リチウム水溶液が生成される。この再生器10における作動媒体の加熱は、工場での排熱などが利用される。
In the
再生器10で蒸発した水と1.4ジオキサンの混合蒸気は、管101を介して凝縮器20に供給される。また、再生器10で生成された高濃度の臭化リチウム水溶液は、管102を介して吸収器40に戻されるようになっている。
The mixed vapor of water and 1.4 dioxane evaporated in the
ここで、管102における再生器10と吸収器40との間には、熱交換器90が設けられている。この熱交換器90では、ポンプ80により再生器10に供給される前の常温(約15℃〜40℃)の3成分系の作動媒体と、再生器10で生成された高温の臭化リチウム水溶液との間で熱交換が行われる。
Here, a
これにより、吸収器40における3成分系の作動媒体は、常温よりも高い温度に加熱されたのち再生器10に供給されるので、再生器10での加熱に要する熱エネルギーを少なくすることができる。
As a result, the three-component working medium in the
また、再生器10で生成された高温の臭化リチウム水溶液は、常温近くまで冷却されたのち吸収器40に戻される。その結果、吸収器40での高濃度の臭化リチウム水溶液の冷却に要する熱エネルギーを少なくすることができる。
The high-temperature lithium bromide aqueous solution generated by the
熱交換器90の下流側には、バルブ85が設けられており、このバルブ85の開閉により再生器10から吸収器40に戻される高濃度の臭化リチウム水溶液の量が調整される。バルブ85の開閉は、制御装置50(後述する操作処理装置53)により制御される。
A
凝縮器20では、内部が冷却されるようになっており、再生器10から供給された水と1.4ジオキサンの混合蒸気は冷却及び凝縮されて、水と1.4ジオキサンが混合したジオキサン水溶液が生成される。このジオキサン水溶液は、管103を介して蒸発器30に供給される。
In the
凝縮器20と蒸発器30との間を接続する管103には、バルブ86が設けられており、蒸発器30に供給されるジオキサン水溶液の量は、バルブ86により調整される。このバルブ86の開閉は、制御装置50(後述する操作処理装置53)により制御される。
The
また、凝縮器20には、当該凝縮器20の底部に残ったジオキサン水溶液を排出する排出管95が設けられており、バルブ87によりジオキサン水溶液の排出量が調整される。このバルブ87の開閉もまた、制御装置50(後述する操作処理装置53)により制御される。
Further, the
蒸発器30では、当該蒸発器30内が低圧となるように維持されており、凝縮器20から供給されたジオキサン水溶液が低温で蒸発するようになっている。蒸発器30で発生した水と1.4ジオキサンの混合蒸気は、管108を介して吸収器40に供給される。
In the
蒸発器30では、ジオキサン水溶液が蒸発する過程で、気化熱により冷熱が得られるようになっている。この冷熱は、蒸発器30での冷媒との熱交換により、冷熱取出部96から取り出される。
In the
冷熱取出部96には、温度センサ91が設けられており、この温度センサ91により冷熱取出部96から取り出された冷媒の温度を計測する。温度センサ91は、制御装置50(後述する温度データ処理装置52)に接続されており、温度センサ91で計測された温度情報は制御装置50(後述する温度データ処理装置52)に送信される。
The
ここで、蒸発器30内のジオキサン水溶液は、水よりも凝固点が低くなり、水と1.4ジオキサンを混合させた実施の形態のジオキサン水溶液(作動媒体)では、凝固点が0℃よりも低くなる。よって、蒸発器30では、0℃以下の冷熱が、冷熱取出部96から取り出される。
Here, the dioxane aqueous solution in the
前述した再生器10、凝縮器20、蒸発器30及び吸収器40には、それぞれ液位計11、21、31及び41が設置されている。液位計11、21、31及び41は、再生器10、凝縮器20、蒸発器30及び吸収器40内に残留する液体の底部からの高さ位置(液位)を計測するものである。
In the
それぞれの液位計11、21、31及び41は、制御装置50(後述する液位データ処理装置51)に接続されており、液位計で計測された各容器の液位情報は、制御装置50(後述する液位データ処理装置51)に送信される。
Each of the liquid level gauges 11, 21, 31, and 41 is connected to a control device 50 (a liquid level
ここで、再生器10と吸収器40との間には、液組成計測装置65が設けられている。液組成計測装置65は、再生器10で生成された高濃度の臭化リチウム水溶液の液組成(又は/及び濃度)を計測する。液組成計測装置65は、制御装置50(後述する液組成データ処理装置55)に接続されており、計測した臭化リチウム水溶液の液組成(又は/及び濃度)を制御装置50(後述する液組成データ処理装置55)に送信する。
Here, a liquid
液組成計測装置65で計測された後の、高濃度の臭化リチウム水溶液は、管104を介して吸収器40に供給されるようになっている。これにより、液組成計測装置65は、再生器10から抜き出した高濃度の臭化リチウム水溶液の組成を計測すると共に、計測後の臭化リチウム水溶液をそのまま吸収器40に戻すようになっている。これにより、液組成計測装置65は、吸収冷凍機1の運転サイクルの中で、臭化リチウム水溶液の液組成を連続して計測することができる。
The high concentration lithium bromide aqueous solution after being measured by the liquid
液組成計測装置65と再生器10との間を接続する管105には、ポンプ81が接続されており、このポンプ81により、再生器10内に貯留した高濃度の臭化リチウム水溶液を含む3成分系の作動媒体が液組成計測装置65に供給される。このポンプ81の駆動は、制御装置50(後述する操作処理装置53)により制御される。
A
実施の形態では、液組成計測装置65の供給側には、恒温槽66が設けられている。高濃度の臭化リチウム水溶液は、恒温槽66で一定の温度にされた後、液組成計測装置65で液組成が計測されるようになっている。
In the embodiment, a
また、蒸発器30にも、管106を介して液組成計測装置67が設けられている。液組成計測装置67は、蒸発器30で蒸発した水と1.4ジオキサンの混合蒸気(2成分系の混合蒸気)を、管106を介して抜き出して、その組成を計測する。そして、液組成計測装置67は、計測した水と1.4ジオキサンの混合蒸気を、管107を介してそのまま凝縮器20に供給するようになっている。このように、液組成計測装置67は、吸収冷凍機1の運転サイクルの中で混合蒸気を連続して計測することができる。
The
蒸発器30と液組成計測装置67との間を接続する管106には、ポンプ82が設けられており、このポンプ82により、蒸発器30内の水と1.4ジオキサンの混合蒸気が液組成計測装置67に供給される。このポンプ82の駆動は、制御装置50(後述する操作処理装置53)により制御される。
The
実施の形態では、液組成計測装置67の供給側には、恒温槽68が設けられている。水と1.4ジオキサンの混合蒸気は、恒温槽68で一定の温度にされた後、液組成計測装置67で液組成が計測されるようになっている。
In the embodiment, a
次に、制御装置50を説明する。
図1に示すように、制御装置50は、液位データ処理装置51と、温度データ処理装置52と、操作処理装置53と、モニタ54と、液組成データ処理装置55とを有する。
Next, the
As shown in FIG. 1, the
液位データ処理装置51は、液位計11、21、31及び41から送信された液位データを取り込み、演算処理する装置である。
The liquid level
温度データ処理装置52は、温度センサ91から送信された温度データを取り込み、演算処理する装置である。
The temperature
操作処理装置53は、液位データ処理装置51、温度データ処理装置52、液組成データ処理装置55での各データの処理結果に基づいて、バルブ62、72、85、86、87、及びポンプ80、81、82を制御する装置である。
The
モニタ54は、送信された液位データ、温度データ、各バルブの開閉状態などを表示する装置である。
The
液組成データ処理装置55は、液組成計測装置65、67の液組成データを取り込み、演算処理する装置である。実施の形態では、液組成データ処理装置55は、再生器10と蒸発器30の液組成データを演算処理する。
The liquid composition
[液組成計測方法]
次に、液組成データ処理装置55における、液組成の計測方法を説明する。
図2は、液組成計測方法を説明する図である。
本願発明者は、鋭意研究の結果、被計測媒体(例えば、再生器10内の3成分系の作動媒体、蒸発器30内の2成分系の混合蒸気)の異なる2以上の物理的性質に基づいて、被計測媒体における水のモル分率Xc、被計測媒体における水と臭化リチウムの重量分率ξを算出する演算式を構築した。
[Liquid composition measurement method]
Next, a method for measuring the liquid composition in the liquid composition
FIG. 2 is a diagram for explaining a liquid composition measuring method.
As a result of earnest research, the inventor of the present application is based on two or more physical properties of different measured media (for example, a three-component working medium in the
以下、液組成計測装置65と、液組成計測装置65で計測された被測定媒体の物理的性質に基づいて演算を行う液組成データ処理装置55とを、液組成データ処理装置55で算出した演算式の算出方法と共に説明する。
[0000]
図2に示すように、液組成計測装置65は、被計測媒体(再生器10内の高濃度の臭化リチウム水溶液:3成分系の作動媒体)の組成を、異なる方法でそれぞれ計測するための複数の計測部(実施の形態では、第1計測部651、第2計測部652、第3計測部653)を有している。
Hereinafter, the liquid composition
[0000]
As shown in FIG. 2, the liquid
ここで、第1計測部651、第2計測部652、第3計測部653は、被計測媒体のそれぞれ異なる物理的性質を利用して、被計測媒体の組成を測定する装置である。
Here, the
第1計測部651は、光学的性質を利用して被計測媒体の組成を計測する装置である。光学的性質とは、例えば、被計測媒体の透過度、旋光度、屈曲率、濁度、色度などが挙げられる。
The
第2計測部652は、電気的性質を利用して被計測媒体の組成を計測する装置である。電気的性質とは、例えば、被計測媒体のpH、電気導電率、酸化還元電位、イオンメータなどが挙げられる。
The
第3計測部653は、流体としての性質を利用して被計測媒体の組成を計測する装置である。流体としての性質とは、例えば、密度、粘度などが挙げられる。
The
図2に示すように、実施の形態の液組成計測装置65には、再生器10で生成された高濃度の臭化リチウム水溶液(被計測媒体)の一部が導入される。
As shown in FIG. 2, a part of the high-concentration lithium bromide aqueous solution (measuring medium) generated by the
高濃度の臭化リチウム水溶液は、再生器10での加熱により高温になっている。そのため、高濃度の臭化リチウム水溶液は、液組成計測装置65に導入される前に、液組成計測装置65の供給側に設けられた恒温槽66で、常温に近い一定の温度まで冷却される。
The high-concentration lithium bromide aqueous solution is heated to a high temperature by heating in the
そして、高濃度の臭化リチウム水溶液は所定の流路で分岐して、液組成計測装置65の第1計測部651と第2計測部652と第3計測部653の何れか2以上に供給される。
The high-concentration lithium bromide aqueous solution branches in a predetermined flow path and is supplied to any two or more of the
このように、m種類の被計測媒体が混合されている場合、m−1種類の計測装置に導入して、液組成を計測する。実施の形態では、再生器10から導入された臭化リチウム水溶液は、水と臭化リチウムと1.4ジオキサンの3種類の成分が含まれた混合液であるので、前述した第1計測部651から第3計測部653のうちの何れか2(3−1種)種類の計測部に導入して、異なる2種類の物理的性質の計測を行う。
Thus, when m types of measurement media are mixed, they are introduced into m-1 types of measuring devices and the liquid composition is measured. In the embodiment, the aqueous solution of lithium bromide introduced from the
計測後の被計測媒体(高濃度の臭化リチウム水溶液)は、そのまま吸収器40へ戻される。
The measured medium after measurement (high-concentration lithium bromide aqueous solution) is returned to the
液組成計測装置65で計測された被計測媒体の液組成データは、制御装置50の液組成データ処理装置55に送信される。
The liquid composition data of the measured medium measured by the liquid
制御装置50の液組成データ処理装置55では、液組成計測装置65(第1計測部651、第2計測部652、第3計測部653)で計測された複数の異なる性質の液組成データを取得すると共に、この液組成データに所定の重み係数f、g、r、sを加えて、臭化リチウム水溶液(3成分系の作動媒体)の水モル分率Xcと、臭化リチウムの重量分率ξの演算を行う。
In the liquid composition
例えば、臭化リチウム水溶液(被計測媒体)の水モル分率Xcと、臭化リチウムの重量分率ξは、第1計測部651で計測した臭化リチウム水溶液の屈折率n、第2計測部652で計測した臭化リチウム水溶液の電気伝導率σに重み係数をf、g、r、sを加えて、次の数式(1)、(2)で表すことができる。
For example, the water mole fraction Xc of the lithium bromide aqueous solution (measuring medium) and the weight fraction ξ of lithium bromide are the refractive index n of the lithium bromide aqueous solution measured by the
Xc=(n、σ、fi(i=1〜4)、gi(i=1〜4)) ・・・・ (1) Xc = (n, σ, fi (i = 1 to 4), gi (i = 1 to 4)) (1)
ξ=(n、σ、ri(i=1〜4)、si(i=1〜4)) ・・・・ (2) ξ = (n, σ, ri (i = 1 to 4), si (i = 1 to 4)) (2)
ここで、重み係数f、g、r、sは、それぞれ4個(i=1〜4)、合計16個あり、複数の温度に対してそれぞれ設定することが好ましい。特に、実施の形態のように、被計測媒体を恒温槽66で一定の温度に設定している場合には、重み係数f、g、r、sは、一定の温度の1つの設定値(パターン)だけでよくなるので、演算式の構築時間を短縮化することができる。
Here, there are four weight coefficients f, g, r, and s (i = 1 to 4), respectively, and a total of 16 weight coefficients are preferably set for a plurality of temperatures. In particular, when the medium to be measured is set to a constant temperature in the
次に、水、臭化リチウム、及び1.4ジオキサンを含む3成分系の作動媒体の凝固点の変化を説明する。
図3は、水、臭化リチウム、及び1.4ジオキサンを含む3成分系の作動媒体の凝固点を説明する図(以下、凝固点図と表記する)である。
Next, changes in the freezing point of a three-component working medium containing water, lithium bromide, and 1.4 dioxane will be described.
FIG. 3 is a diagram for explaining the freezing point of a three-component working medium containing water, lithium bromide, and 1.4 dioxane (hereinafter referred to as a freezing point diagram).
図3に示す凝固点図では、横軸に作動媒体の水モル分率Xc、縦軸に凝固点「℃」が設定されており、臭化リチウムの重量分率ξに対して示されている。水モル分率Xc=1は、作動媒体に1.4ジオキサンが全く含まれない場合、すなわち水と臭化リチウムのみの混合液を表している。 In the freezing point diagram shown in FIG. 3, the horizontal axis indicates the water mole fraction Xc of the working medium, and the vertical axis indicates the freezing point “° C.”, which is shown with respect to the lithium bromide weight fraction ξ. The water mole fraction Xc = 1 represents a case where the working medium does not contain 1.4 dioxane at all, that is, a mixture of water and lithium bromide alone.
臭化リチウムの重量分率ξ=0、すなわち作動媒体に臭化リチウムが全く含まれない場合、水モル分率Xc=1での作動媒体の成分は水であり、この場合の凝固点は0℃である。 When the weight fraction of lithium bromide ξ = 0, that is, when the working medium does not contain any lithium bromide, the component of the working medium at the water molar fraction Xc = 1 is water, and in this case the freezing point is 0 ° C. It is.
水モル分率Xcが1から減少すると(1.4ジオキサンの濃度が高くなると)、ある一定の水モル分率Xcまでは凝固点は下がるが、ある一定の水モル分率Xcよりも下がるとそれ以上は凝固点が下がらず、反対に凝固点が上がってしまうことが分かる。 When the water mole fraction Xc decreases from 1 (1.4 dioxane concentration increases), the freezing point decreases to a certain water mole fraction Xc, but when it falls below a certain water mole fraction Xc, From the above, it can be seen that the freezing point does not decrease and the freezing point increases.
また、臭化リチウムの重量分率ξが増加すると(臭化リチウムの濃度が高くなると)、凝固点は下がることが分かる。 Further, it can be seen that as the weight fraction ξ of lithium bromide increases (the concentration of lithium bromide increases), the freezing point decreases.
ここで、臭化リチウムは水溶性塩であり、臭化リチウムの濃度が高くなると凝固点が下がる一方、沸点を高めることとなる。臭化リチウムが高濃度になると、蒸発器30での臭化リチウム水溶液の蒸発が阻害されると共に、蒸発器30内の伝熱管に臭化リチウムの結晶が析出することにより伝熱が阻害され冷熱が得られにくくなる。
Here, lithium bromide is a water-soluble salt, and as the concentration of lithium bromide increases, the freezing point decreases while the boiling point increases. When the concentration of lithium bromide becomes high, evaporation of the lithium bromide aqueous solution in the
このため、蒸発器30では、凝固点の降下、沸点の上昇、及び結晶化を起こさないように最適な水と臭化リチウムの重量分率ξを設定する必要がある。ここで、凝固点の最小値は、重量分率ξが大きいほど水モル分率Xcが高くなる側(図3の右側)へシフトしており、凝固点と沸点と結晶化温度を考慮した上で、蒸発器30で必要な冷熱温度と、その冷熱温度を得るための混合液の組成を設定することとなる。
For this reason, in the
吸収冷凍機1では、冷媒と作動媒体とを、再生器10〜吸収器40との間で循環させる閉サイクルを形成している。例えば、吸収器40において、1.4ジオキサンを添加しない臭化リチウム水溶液の場合、再生器10と蒸発器30で水だけが蒸発するため、再生器10と蒸発器30とで蒸気組成が異なることはない。したがって、吸収冷凍機を安定して継続して運転するためには、再生器10と蒸発器30とで水の蒸発流量を等しくすればよい。
In the
一方、実施の形態の吸収冷凍機1では、吸収器40において、水、臭化リチウムに1.4ジオキサンを加えた3成分系の作動媒体としている。このような場合、再生器10と蒸発器30とで水と1.4ジオキサンの両成分が蒸発するため、再生器10と蒸発器30の蒸気組成と蒸気流量を同時に等しくする必要がある。
On the other hand, in the
次に、再生器10と蒸発器30における水と1.4ジオキサンの蒸気組成の温度依存性図を説明する。
図4は、図3において水モル分率Xc=Cの位置での再生器10と蒸発器30における水と1.4ジオキサンの蒸気組成の温度依存性図である。
図5は、図3において水モル分率Xc=Aの位置での再生器10と蒸発器30における水と1.4ジオキサンの蒸気組成の温度依存性図である。
図6は、図3において水モル分率Xc=Bの位置での再生器10と蒸発器30における水と1.4ジオキサンの蒸気組成の温度依存性図である。
なお、水モル分率Xcは、C>A>Bの関係となっている(図3参照)。
Next, a temperature dependence diagram of the vapor composition of water and 1.4 dioxane in the
FIG. 4 is a temperature dependence diagram of the vapor composition of water and 1.4 dioxane in the
FIG. 5 is a temperature dependence diagram of the vapor composition of water and 1.4 dioxane in the
FIG. 6 is a temperature dependence diagram of the vapor composition of water and 1.4 dioxane in the
The water mole fraction Xc has a relationship of C>A> B (see FIG. 3).
図4〜図6に示す蒸気組成の温度依存性図では、横軸に温度℃、縦軸に蒸気(液)組成「mol%」を設定している。 In the temperature dependence diagrams of the vapor composition shown in FIGS. 4 to 6, the horizontal axis represents temperature ° C. and the vertical axis represents the vapor (liquid) composition “mol%”.
図4に示すように、水モル分率Xc=Cの場合の蒸気組成は、再生器10と蒸発器30の何れの容器でも、1.4ジオキサンよりも水の量が多くなっている。これは、水モル分率Xc=Cでは、混合蒸気中の水の濃度が高いためである。
As shown in FIG. 4, the vapor composition in the case of the water molar fraction Xc = C has a larger amount of water than 1.4 dioxane in both the
また、再生器10の方が、蒸発器30よりも蒸気組成における水の量が少なく、1.4ジオキサンの量が多い。よって、水モル分率Xc=Cでは、再生器10と蒸発器30とで、各容器内の液組成(濃度)が異なっていることが分かる。
Further, the
図5に示すように、水モル分率Xc=Aの場合の蒸気組成は、再生器10と蒸発器30の何れの容器でも、1.4ジオキサンよりも水の量が多くなっている。水モル分率Xc=Aもまた、混合蒸気中の水の濃度が高いためである。
As shown in FIG. 5, the vapor composition in the case of the water molar fraction Xc = A has a larger amount of water than 1.4 dioxane in both the
ここで、水モル分率Xc=Aでは、再生器10と蒸発器30とで、蒸気組成における水の量がほぼ同じとなり、1.4ジオキサンの量もほぼ同じとなる。これは、水モル分率Xc=Aの方が、Xc=Cの場合よりも混合液中の水の濃度が低くなる代わりに、1.4ジオキサンの濃度が高くなっているからである。
Here, at the water mole fraction Xc = A, the amount of water in the vapor composition is substantially the same in the
図6に示すように、水モル分率Xc=Bの場合の蒸気組成は、低温の蒸発器30では、水の量は1.4ジオキサンよりも少なく、高温の再生器10では、水の量は1.4ジオキサンよりも多くなっている。各容器での、水と1.4ジオキサンの液組成(濃度)が異なっていることが分かる。
As shown in FIG. 6, the vapor composition when the water molar fraction Xc = B is less than 1.4 dioxane in the
図7は、各容器内での液組成図であり、液組成の重量分率の経時変化を示している。 FIG. 7 is a liquid composition diagram in each container, and shows a change over time in the weight fraction of the liquid composition.
図7では、横軸に時間、縦軸に液組成の重量分率としている。また、初期状態で、再生器10内の水モル分率Xc=B(図3参照)、吸収器40内の臭化リチウムの重量分率ξ=0.55とする。
In FIG. 7, the horizontal axis represents time, and the vertical axis represents the weight fraction of the liquid composition. In the initial state, the water mole fraction Xc in the
再生器10内には、吸収器40から、水と1.4ジオキサンと臭化リチウムの混合液(3成分系の作動媒体)が供給される。再生器10では、この混合液が加熱されて、水と1.4ジオキサンが蒸発し、臭化リチウムは蒸発せずに残る。
In the
そのため、図7の右上図に示すように、再生器10内では、時間の経過と共に、1.4ジオキサンが減少し、低い値で一定の値となる。これは、再生器10には、1.4ジオキサンを含む混合液が吸収器40から供給されるが、水モル分率Xc=Bでの1.4ジオキサンの量が少ないためである。
Therefore, as shown in the upper right diagram of FIG. 7, in the
凝縮器20内には、再生器10から、水と1.4ジオキサンの混合蒸気が供給される。凝縮器20では、この混合蒸気が冷却されて、水と1.4ジオキサンが凝縮される(ジオキサン水溶液が生成される)。
A mixed vapor of water and 1.4 dioxane is supplied from the
図7の左上図に示すように、凝縮器20内の混合蒸気は、所定時間経過後に水と1.4ジオキサンの量は一定となる。
As shown in the upper left diagram of FIG. 7, the amount of water and 1.4 dioxane of the mixed steam in the
蒸発器30内には、凝縮器20で生成されたジオキサン水溶液が供給される。蒸発器30では、このジオキサン水溶液が蒸発する。
The dioxane aqueous solution generated by the
図7の左下図に示すように、蒸発器30では、1.4ジオキサンが減少したのち、水モル分率Xc=Aで一定となる。水は増加後に一定の値となる。蒸発器30内のジオキサン水溶液は、水と1.4ジオキサンの混合液であり、臭化リチウムが含まれていないため、図3のξ=0を見ると初期状態のXc=Bでは凝固点は低い状態にあるが、Xc=Aでは凝固点は高くなることが分かる。
As shown in the lower left diagram of FIG. 7, in the
吸収器40内には、蒸発器30から供給された水と1.4ジオキサンと、臭化リチウムとの混合液が貯留されている。
In the
図7の右下図に示すように、吸収器40では、最終的に水と臭化リチウムと1.4ジオキサンの量は一定の値となる。
As shown in the lower right diagram of FIG. 7, in the
次に、図8は、1.4ジオキサンをさらに加えた場合の、再生器10、凝縮器20、蒸発器30、吸収器40内の液組成図であり、液組成の重量分率の経時変化を示している。
Next, FIG. 8 is a liquid composition diagram in the
図8では、横軸に時間、縦軸に液組成の重量分率としている。また、初期状態で、再生器10内の水モル分率Xc=D(図3参照)、吸収器40内の臭化リチウムの重量分率ξ=0.55としている。
In FIG. 8, the horizontal axis represents time, and the vertical axis represents the weight fraction of the liquid composition. In the initial state, the water mole fraction Xc in the
図8の右上図に示すように、再生器10では、1.4ジオキサンの量は時間の経過と共に減少する。しかし、図8に示す再生器10では、図7の場合よりも混合液中の1.4ジオキサンの量が多いため、1.4ジオキサンの重量分率は、図7の場合よりも多い値で一定の値となった。また、再生器10では、混合液中の1.4ジオキサンの重量分率が増加した分、水と臭化リチウムの重量分率ξは、図7の場合よりも減少する。
As shown in the upper right diagram of FIG. 8, in the
次に、図8の左上図に示すように、凝縮器20では、図7の場合よりも、再生器10から供給された水と1.4ジオキサンの混合蒸気に含まれる1.4ジオキサンの量が多くなっている。そのため、凝縮器20では、1.4ジオキサンと水の量が時間の経過とともに一定となるが、図7の場合よりも、1.4ジオキサンの量が増加し、その分、水の量が減少する。
Next, as shown in the upper left diagram of FIG. 8, in the
図8の左下図に示すように、蒸発器30では、吸収冷凍機1の稼働初期に1.4ジオキサンの量が減少したのち、Xc=B(<A)で一定の値となる。水の量は、吸収冷凍機1の稼働初期に増加したのち、一定の値となる。蒸発器30内の水と1.4ジオキサンの混合液には、臭化リチウムが含まれていないため、図3のξ=0を見ると初期状態のXc=Dでは、1.4ジオキサンが過剰に含まれているため凝固点は高い状態にあるが、次第に1.4ジオキサンの含まれる割合が低下してXc=Bになり、凝固点が降下する。
As shown in the lower left diagram of FIG. 8, in the
図8の右下図に示すように、吸収器40では、蒸発器30から供給された混合蒸気における1.4ジオキサンの重量分率が増加した分、水と臭化リチウムの重量分率ξがそれぞれ減少する。
As shown in the lower right diagram of FIG. 8, in the
図7及び図8に示すように、凝縮器20内の混合液中の1.4ジオキサンの重量分率は、時間と共に増加したのち、一定の値となった。吸収冷凍機1の稼働直後は、1.4ジオキサンが凝縮器20に蓄積されるが、十分に時間が経てばそれ以上は蓄積しないことを表している。
As shown in FIG.7 and FIG.8, the weight fraction of 1.4 dioxane in the liquid mixture in the
ここで、実施の形態では、吸収冷凍機1において、1.4ジオキサンの濃度が適切か否かの判断、及び定常状態になっているか否かの判断方法として、再生器10内の1.4ジオキサンの濃度を基準として判断している。そのため、再生器10内の1.4ジオキサンが減少している間は、定常状態になっていないことを表しており、また、1.4ジオキサンの濃度が0(ゼロ)、又は0(ゼロ)に近ければ混合液中の1.4ジオキサンの添加量が足りないことを表している。
Here, in the embodiment, in the
このように吸収冷凍機1では、再生器10内の1.4ジオキサンの濃度を計測することで、吸収冷凍機1を安定して継続して運用することができる。
Thus, in the
ここで、吸収冷凍機1における再生器10内の水と1.4ジオキサンの混合液の水モル分率Xcと、蒸発器30内の水と1.4ジオキサンの混合液の水モル分率Xcの関係を説明する。
図9は、吸収冷凍機1における再生器10内の混合液の水モル分率Xcと、蒸発器30内の混合液の水モル分率Xcの関係を説明する図である。図9の横軸は再生器10内の混合液の水モル分率Xc、縦軸は蒸発器30内の混合液の水モル分率Xcである。
Here, the water molar fraction Xc of the mixed solution of water and 1.4 dioxane in the
FIG. 9 is a diagram for explaining the relationship between the water molar fraction Xc of the liquid mixture in the
図9において、領域Kと領域Mは、再生器10内の混合液の水モル分率Xcの変化に対して蒸発器30内の混合液の水モル分率Xcの変化が大きい。これに対して、領域Lでは、再生器10内の混合液の水モル分率Xcが変化しても蒸発器30内の混合液の水モル分率Xcの変化が小さい。この領域Lは、蒸発器30内での凝固点の変化が小さく、1.4ジオキサンの添加量に対して尤度を有し、吸収冷凍機1の運用を行う上で好ましい範囲である。
In FIG. 9, in the region K and the region M, the change in the water mole fraction Xc of the liquid mixture in the
この図9に示す再生器10内の混合液の水モル分率Xcと蒸発器30内の混合液の水モル分率Xcとの関係(領域L)を、液組成データ処理装置55に予め組み込んでおき、図9における領域Lの範囲で、再生器10と蒸発器30の運用を行えばよい。
The relationship (region L) between the water molar fraction Xc of the mixed solution in the
吸収冷凍機1では、吸収器40に1.4ジオキサンを供給するジオキサン供給装置60(図1参照)を有しているので、再生器10内又は蒸発器30内の1.4ジオキサンが不足している場合、このジオキサン供給装置60により、1.4ジオキサンを吸収器40に供給する。これにより、吸収器40で吸収された高濃度の1.4ジオキサンを含む混合液が再生器10に供給されるので、再生器10の1.4ジオキサンの濃度を高めることができる。
Since the
その結果、吸収冷凍機1では、高濃度の1.4ジオキサンを含む混合蒸気が、再生器10から凝縮器20に供給されたのち、凝縮器20で凝縮された高濃度の1.4ジオキサンを含む混合液が蒸発器30に供給されて、蒸発器30内の1.4ジオキサンの濃度を高めることができる。
As a result, in the
また、吸収冷凍機1では、再生器10又は蒸発器30の1.4ジオキサンが過剰の場合、凝縮器20の高濃度の1.4ジオキサンを含む混合液を排出管95から排出すると共に、吸収器40に設けられた水供給装置70により、吸収器40に水を供給するようになっている(図1参照)。
Further, in the
この結果、凝縮器20内の高濃度の1.4ジオキサンを含む混合液が排出されて、水で薄められた低濃度の1.4ジオキサンを含む混合液が、再生器10に供給される。
As a result, the liquid mixture containing high concentration 1.4 dioxane in the
再生器10では、低濃度の1.4ジオキサンを含む混合蒸気が発生すると共に、この混合蒸気が凝縮器20に供給される。
In the
凝縮器20では、低濃度の1.4ジオキサンを含む混合蒸気が冷却及び凝縮されて、低濃度の1.4ジオキサンを含む混合液が生成される。この低濃度の1.4ジオキサンを含む混合液が、蒸発器30に供給されて、蒸発器30内の1.4ジオキサンの濃度が低くなる。
In the
前述した凝縮器20内の混合液の抜き出し、吸収器40内への1.4ジオキサン又は水の供給の判断は、液位データ処理装置51が、液位計21、41で計測された各容器の液位に基づいて行う。
The determination of the extraction of the liquid mixture in the
以上の通り、実施の形態では、
(1)水と臭化リチウム(水溶性塩)と1.4ジオキサン(水溶性有機液体)とを混合した液体を3成分系の作動媒体とし、当該作動媒体を加熱して水と1.4ジオキサンを蒸発させる再生器10と、当該再生器10で蒸発した水と1.4ジオキサンの混合蒸気(第1の混合蒸気)を冷却して凝縮する凝縮器20と、当該凝縮器20で凝縮された水と1.4ジオキサンの混合液(凝縮液)を減圧蒸発させ、その気化熱で低温冷熱を得る蒸発器30と、当該蒸発器30で発生した水と1.4ジオキサンの混合蒸気(第2の混合蒸気)を臭化リチウムに吸収させる吸収器40と、を有する吸収冷凍機1で用いられる混合液の液組成を計測する液組成計測装置65において、
m−1種類の異なる物理的性質を測定する第1測定部651、第2測定部652及び第3測定部653と、をさらに有し、
液組成計測装置65は、
m種類の液体を混合した作動媒体の液濃度または液組成を、第1測定部651〜第3測定部653で測定したm−1種類の異なる物理的性質に基づいて演算する構成とした。
As described above, in the embodiment,
(1) A liquid obtained by mixing water, lithium bromide (water-soluble salt) and 1.4 dioxane (water-soluble organic liquid) is used as a three-component working medium, and the working medium is heated to produce 1.4 A
a
The liquid
The liquid concentration or the liquid composition of the working medium in which m kinds of liquids are mixed is calculated based on m−1 different physical properties measured by the
このように構成すると、m種類の液体を混合した作動媒体の液濃度又は液組成を、m−1種類の異なる物理的性質に基づいて演算するので、作動媒体の液濃度又は液組成を安定して測定することができる。よって、この液組成の測定結果に基づいて、再生器の作動媒体の液組成を調整することで、吸収冷凍機1を安定して運転することができる。
If comprised in this way, since the liquid density | concentration or liquid composition of the working medium which mixed m types of liquid will be calculated based on m-1 types of different physical properties, the liquid concentration or liquid composition of a working medium will be stabilized. Can be measured. Therefore, the
(2)第1測定部651〜第3測定部653は、異なる複数の物理的性質の測定結果を組み合わせて、m種類の液体を混合した作動媒体の液濃度または液組成を演算する構成とした。
(2) The
このように構成すると、m種類の液体を混合した作動媒体の液濃度又は液組成を、複数の異なる物理的性質に基づいて演算するので、作動媒体の液濃度又は液組成を安定して測定することができる。よって、この液組成の測定結果に基づいて、再生器の作動媒体の液組成を調整することで、吸収冷凍機1を安定して運転することができる。
With this configuration, since the liquid concentration or liquid composition of the working medium in which m kinds of liquids are mixed is calculated based on a plurality of different physical properties, the liquid concentration or liquid composition of the working medium is stably measured. be able to. Therefore, the
(3)m−1種類の異なる物理的性質は、被測定物(作動媒体)の光学的性質、被測定物(作動媒体)の電気的性質、被測定物(作動媒体)の流体的性質であり、第1測定部651〜第3測定部653は、これらの異なる物理的性質のうち何れか2以上を組み合わせて作動媒体の液濃度または液組成を計測する構成とした。
(3) The m-1 different physical properties are the optical properties of the measured object (working medium), the electrical properties of the measured object (working medium), and the fluid properties of the measured object (working medium). The
このように構成すると、第1測定部651〜第3測定部による光学的性質、電気的性質、流体的性質の何れかの測定結果の組み合わせにより、作動媒体の液濃度又は液組成を測定するので、作動媒体の液濃度又は液組成を安定して測定することができる。よって、この液組成の測定結果に基づいて、再生器の作動媒体の液組成を調整することで、吸収冷凍機1を安定して運転することができる。
If comprised in this way, since the liquid density | concentration or liquid composition of a working medium is measured by the combination of the measurement result in any one of the optical property by the 1st measurement part 651-3rd measurement part, an electrical property, and a fluid property. The liquid concentration or liquid composition of the working medium can be stably measured. Therefore, the
(4)第1測定部651〜第3測定部653の作動媒体の供給側に、恒温槽66、68を設けた構成とした。
(4) The
このように構成すると、作動媒体は、第1測定部651〜第3測定部653に供給される前に一定の温度になるので、温度のバラつきを考慮する必要がない。よって、作動媒体の液濃度又は液組成の算出に用いる計算式を簡便にすることができる。
With this configuration, the working medium reaches a certain temperature before being supplied to the
(5)第1測定部651〜第3測定部653で測定したm−1種類の物理的性質の測定データを取得する制御装置50を有し、制御装置50に接続されると共に、作動媒体のm種類の液体の成分と、m−1種類の物理的性質の測定データとを表示するモニタ54(表示装置)を有する構成とした。
(5) It has the
このように構成すると、第1測定部651〜第3測定部653で測定した測定データと、作動媒体のm種類の液体の成分をモニタ54で容易に視認することができる。このため、計測した作動媒体の液濃度や液組成の目視での確認が容易となる。
If comprised in this way, the measurement data measured by the 1st measurement part 651-the
(6)再生器10と吸収器40内の作動媒体は、水と臭化リチウム(水溶性塩)と1.4ジオキサン(水溶性有機液体)とを含み、凝縮器20と蒸発器30の作動媒体は、水と1.4ジオキサン(水溶性有機液体)とを含む構成とした。
(6) The working medium in the
このように構成すると、再生器10と吸収器40では、3成分系の作動媒体となり、第1測定部651〜第3測定部653の何れか2つの測定部により2種類の異なる物理的性質を測定すればよい。また、凝縮器20と蒸発器30では、2成分系の作動媒体となり、第1測定部651〜第3測定部653の何れか1つの測定部により1種類の異なる物理的性質を測定すればよい。
If comprised in this way, in the
(7)また、再生器10内の作動媒体の液組成を吸収器40に戻す管102(作動媒体戻し機構)を有し、管102の吸収器40側に、第1測定部651〜第3測定部653が接続されている構成とした。
(7) Moreover, it has the pipe | tube 102 (working medium return mechanism) which returns the liquid composition of the working medium in the
このように構成すると、第1測定部651〜第3測定部653により、再生器10から吸収器40に戻される前の、再生器10内の高濃度の臭化リチウム水溶液(作動媒体)の液濃度又は液組成を計測することができる。よって、液組成測定装置65は、再生器10内の作動媒体の液濃度又は液組成を確実に測定することができる。
If comprised in this way, the liquid of the high concentration lithium bromide aqueous solution (working medium) in the
(8)また、第1測定部651〜第3測定部653で測定した作動媒体を、吸収器40に戻す機構を有する構成とした。
(8) Further, the working medium measured by the
このように構成すると、再生器10で測定した作動媒体を、そのまま吸収器40で利用できるので、液組成計測装置65では、吸収冷凍機1の運転サイクルの中で、再生器10内の作動媒体の液濃度又は液組成を連続して測定することができる。
If comprised in this way, since the working medium measured with the
(9)また、再生器10と、吸収器40と、蒸発器30内の作動媒体が、少なくとも水と、臭化リチウムと、1.4ジオキサンとを含む構成とした。
(9) Further, the
このように構成すると、再生器10と、吸収器40と、蒸発器30内の作動媒体が、3成分系の作動媒体となり、第1測定部651〜第3測定部653の何れか2つの測定部で、異なる物理的性質を確実に測定することができる。
With this configuration, the working medium in the
(10)蒸発器30内の作動媒体を、当該蒸発器30に接続された管106を介して液組成測定装置67(測定部)に連続的に供給すると共に、液組成測定装置67は、作動媒体を連続して計測する構成とした。
(10) The working medium in the
このように構成すると、液組成計測装置67により、蒸発器30内の作動媒体の液濃度又は液組成を連続して計測することができる。
With this configuration, the liquid
(11)また、水溶性塩は臭化リチウムであり、水溶性有機液体が1.4ジオキサンまたはアルコールである構成とした。 (11) The water-soluble salt is lithium bromide, and the water-soluble organic liquid is 1.4 dioxane or alcohol.
このように構成すると、蒸発器30での凝固点を0℃以下とすることができ、作動媒体が水のみの場合に比べて、より低温の冷熱を得ることができる。
If comprised in this way, the freezing point in the
<第2実施形態>
次に、本発明に係る第2の実施形態を説明する。
図10は、第2の実施形態にかかる吸収冷凍機1Aの構成とその系統を説明する模式図である。
この第2の実施形態の吸収冷凍機1Aは、蒸発器30の作動媒体として、水と臭化リチウムと1.4ジオキサンの3成分系の作動媒体を用いている点が、前述した実施形態の蒸発器30の作動媒体として、水と1.4ジオキサンの2成分系の作動媒体を用いていた点と異なる。
Second Embodiment
Next, a second embodiment according to the present invention will be described.
FIG. 10 is a schematic diagram illustrating the configuration and system of an absorption refrigerator 1A according to the second embodiment.
The absorption refrigerator 1A according to the second embodiment uses a three-component working medium of water, lithium bromide, and 1.4 dioxane as the working medium of the
この第2の実施形態は、前述した実施の形態に対して、(1)吸収器40に臭化リチウム供給装置75を有している点、(2)吸収器40内の水、臭化リチウム、1.4ジオキサンの3成分の混合液の液組成を計測する液組成計測装置94及び恒温槽69を有している点、(3)吸収器40内の3成分の作動媒体を蒸発器30に供給する作動媒体供給装置120を有している点、(4)蒸発器30内の3成分系の凝縮液を吸収器40に供給する凝縮液供給装置121を有している点、(5)吸収器40内の圧力を測定する圧力センサ92を有している点が異なり、その他の構成及び機能は、前述した実施の形態と同一である。
そのため、以下の説明では、前述した実施形態と異なる部分を主に説明し、同一の構成については同一の番号を付し、詳細な説明は省略する。
The second embodiment is different from the above-described embodiment in that (1) the
Therefore, in the following description, portions different from the above-described embodiment will be mainly described, the same configurations will be denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof will be omitted.
吸収冷凍機1Aでは、吸収器40内の水と臭化リチウムと1.4ジオキサンの3成分を含んだ混合液を、蒸発器30に供給する作動媒体供給装置120が設けられている。これにより蒸発器30内の混合液を、臭化リチウムを含む3成分の混合液とすることができる。
The
3成分の混合液の吸収器40から蒸発器30への供給は、吸収器40から再生器10へ混合液を供給するためのポンプ93を利用し、バルブ98の開閉により調整される。このポンプ93とバルブ98は、制御装置50(操作処理装置53)により制御される。
The supply of the three-component mixed liquid from the
これにより、蒸発器30に混合液に臭化リチウムを入れることで、蒸発器30内の混合液の凝固点を、混合液が水と1.4ジオキサンの2成分のみの混合液の場合よりも、より低い温度にすることができる。よって、吸収冷凍機1Aでは、冷熱取出部96からより低い冷熱を取り出すことができる。
Thereby, by putting lithium bromide into the mixed solution in the
また、吸収器40には、臭化リチウム供給装置75と、圧力センサ92とが設けられている。
Further, the
臭化リチウム供給装置75は、臭化リチウム供給管76と、バルブ77とを有している。臭化リチウムは、バルブ77が開かれた場合、臭化リチウム供給管76を介して、吸収器40に供給される。バルブ77の開閉は、制御装置50(操作処理装置53)により制御される。
The lithium bromide supply device 75 has a lithium
圧力センサ92は、吸収器40内に設けられており、吸収器40内の圧力を計測すると共に、計測した圧力値を温度データ処理装置52に送信するようになっている。
The
吸収冷凍機1Aでは、吸収器40内の3成分の混合液が蒸発器30に供給される構成となっているため、吸収器40内の臭化リチウム濃度が徐々に減少して、吸収器40の吸収能力が低下する恐れがある。
In the absorption refrigerator 1A, the three-component mixed liquid in the
そのため、吸収冷凍機1Aでは、吸収器40内の圧力(吸収器40の吸収能力)を圧力センサ92で監視する。そして、制御装置50(操作処理装置53)は、圧力センサ92の計測結果に基づいて、臭化リチウムの濃度が所定値よりも低くなった(吸収器40の吸収能力が低下した)と判断した場合、バルブ77を開いて、臭化リチウム供給管76を介して吸収器40に臭化リチウムを供給する。
Therefore, in the
一方、制御装置50(操作処理装置53)は、圧力センサ92の計測結果に基づいて、臭化リチウムの濃度が所定値よりも高い(吸収器40の吸収能力が適切に保たれている)と判断した場合、バルブ77を閉じて、吸収器40への臭化リチウムの供給を停止する。
On the other hand, the control device 50 (operation processing device 53) indicates that the concentration of lithium bromide is higher than a predetermined value based on the measurement result of the pressure sensor 92 (the absorption capacity of the
このように、吸収冷凍機1Aでは、圧力センサ92による吸収器40内の圧力の計測結果に基づいて、吸収器40内の臭化リチウムの濃度を適切に制御することができる。
Thus, in the
吸収冷凍機1Aには、吸収器40内の混合液の液組成を計測する液組成計測装置94と恒温槽69が設けられている。これにより、制御装置50では、液組成計測装置94により計測した液組成データと、前述した数式(1)、(2)を用いて、吸収器40内の混合液の水モル分率Xcと、臭化リチウムの重量分率ξが算出できる。
1 A of absorption refrigerators are provided with the liquid
特に、液組成計測装置94の混合液の供給側には、恒温槽69が設けられており、計測前の混合液を一定の温度にすることができ、制御装置50による数式(1)、(2)を用いた演算を、温度を固定した簡単な数式で演算をすることができる。
In particular, a
実施の形態では、吸収器40内の混合液は、水と臭化リチウムと1.4ジオキサンの3成分を含む混合液であるので、液組成計測装置94は、異なる2種類の物理的性質(例えば、光学的性質の透過度と電気的性質の電気伝導率)を計測するようになっている。
In the embodiment, since the liquid mixture in the
臭化リチウムは、低温で高濃度ほど結晶化し易い性質を有する。このため、吸収冷凍機1Aでは、液組成計測装置94及び制御装置50による臭化リチウムの重量分率ξの算出結果に基づいて、吸収器40内の臭化リチウムの濃度を適切な値に制御する。
Lithium bromide has the property of being easily crystallized at higher temperatures and at higher concentrations. Therefore, in the absorption refrigerator 1A, the concentration of lithium bromide in the
なお、吸収器40から液組成計測装置94への混合液の供給は、ポンプ83により行われる。ポンプ83の駆動は、制御装置50(操作処理装置53)により制御される。
The liquid mixture is supplied from the
ここで、吸収冷凍機1Aは、蒸発器30内の水と臭化リチウムと1.4ジオキサンの3成分系の凝縮液を吸収器40に供給する凝縮液供給装置121を有している。
Here, the
凝縮液供給装置121は、ポンプ84とバルブ97とを有しており、このポンプ84とバルブ97により、蒸発器30内の3成分系の凝縮液を吸収器40に供給/停止が決められる。ポンプ84とバルブ97とは、制御装置50(操作処理装置53)により制御される。
The
これにより、吸収冷凍機1Aでは、蒸発器30内の臭化リチウムを含む3成分系の作動媒体が吸収器40に供給され、吸収器40での臭化リチウムの濃度の低下を防止している。
Thereby, in the absorption refrigerator 1A, the three-component working medium containing lithium bromide in the
次に、第2の実施形態における各容器内での液組成を説明する。
図11は、第2の実施形態における各容器内での液組成図であり、液組成の重量分率の経時変化を示している。
Next, the liquid composition in each container in 2nd Embodiment is demonstrated.
FIG. 11 is a liquid composition diagram in each container in the second embodiment, and shows a change with time in the weight fraction of the liquid composition.
図11では、横軸に時間、縦軸に液組成の重量分率としている。また、初期状態で、再生器10内の水モル分率Xc=B(図3参照)、吸収器40内の臭化リチウムの重量分率ξ=0.55、蒸発器30内の作動媒体の臭化リチウムの重量分率ξ=0.2とした。
In FIG. 11, the horizontal axis represents time and the vertical axis represents the weight fraction of the liquid composition. Further, in the initial state, the water molar fraction Xc = B in the regenerator 10 (see FIG. 3), the lithium bromide weight fraction ξ = 0.55 in the
第2の実施形態では、蒸発器30内の作動媒体は、水と、1.4ジオキサンと、臭化リチウムを含む3成分系の作動媒体である。このため、蒸発器30では、臭化リチウムがほぼ一定の値で含まれており、蒸発器30では、作動媒体の臭化リチウムは蒸発しないため、臭化リチウムの重量分率ξ=0.2でほぼ一定となる。また、蒸発器30での、作動媒体の水モル分率Xc=Aで一定となる。
In the second embodiment, the working medium in the
初期状態では、蒸発器30における水モル分率Xc=Bであり、作動媒体の凝固点は低い状態にあるが、時間の経過と共に、蒸発器30における水モル分率Xc=Aとなり、作動媒体の凝固点が上昇する。
In the initial state, the water mole fraction Xc = B in the
また、蒸発器30では、作動媒体に臭化リチウムが一定の値で含まれている分、作動媒体中の水と1.4ジオキサンの量は、水と1.4ジオキサンの2成分系の作動媒体の場合よりも全体的に低下する。
Further, in the
また、再生器10、凝縮器20、吸収器40での液組成図は、図7に示す液組成図とほぼ同様となる。
Moreover, the liquid composition diagram in the
次に、蒸発器30の作動媒体を、水と臭化リチウムと1.4ジオキサンの3成分系の作動媒体とし、1.4ジオキサンの量をさらに多く加えた場合の各容器での液組成を説明する。
Next, the working medium of the
図12は、蒸発器30の3成分系の作動媒体に、1.4ジオキサンをさらに加えた場合の各容器内での液組成図であり、液組成の重量分率の経時変化を示している。
図12では、横軸に時間、縦軸に液組成の重量分率としている。また、初期状態で、再生器10内の水モル分率Xc=D(図3参照)、吸収器40内の臭化リチウムの重量分率ξ=0.55、蒸発器30内の作動媒体の臭化リチウムの重量分率ξ=0.2とした。
FIG. 12 is a liquid composition diagram in each container when 1.4 dioxane is further added to the three-component working medium of the
In FIG. 12, the horizontal axis represents time and the vertical axis represents the weight fraction of the liquid composition. In the initial state, the water mole fraction Xc = D (see FIG. 3) in the
図12に示すように、再生器10内の混合液は、時間の経過に伴って、1.4ジオキサンの量が減少したのち、所定の値で一定となった。この場合、蒸発器30での1.4ジオキサンの量が多い分、再生器10での1.4ジオキサンの所定の値は、図11に示した再生器10内での所定の値よりも大きな値となっている。
As shown in FIG. 12, the mixed liquid in the
蒸発器30では、1.4ジオキサンの量が増加し、水モル分率Xc=Bで一定の値となった。蒸発器30内での3成分系の作動媒体中の水モル分率Xc=Dであり、1.4ジオキサンが過剰に含まれているため、蒸発器30における作動媒体の凝固点は高い状態になっているが、最終的には水モル分率Xc=Bになり凝固点が低下する。
In the
凝縮器20では、混合液中の1.4ジオキサンの量が時間の経過と共に増加し、その後、所定の値で安定した。吸収冷凍機1Aの稼働直後は、1.4ジオキサンが凝縮器20に蓄積されるが、十分に時間が経過すると、それ以上は蓄積しないからである。
In the
図12に示すように、吸収器40では、蒸発器30での1.4ジオキサンの量が増加した分、吸収器40での1.4ジオキサンの量も所定の値まで増加する。
As shown in FIG. 12, in the
次に、第2の実施形態の吸収冷凍機1Aにおける再生器10内の混合液の水モル分率Xcと、蒸発器30内の混合液の水モル分率Xcの関係を説明する。
Next, the relationship between the water mole fraction Xc of the liquid mixture in the
図13は、吸収冷凍機1Aにおける再生器10内の混合液の水モル分率Xcと、蒸発器30内の混合液の水モル分率Xcの関係を説明する図である。図13の横軸は再生器10内の混合液の水モル分率Xc、縦軸は蒸発器30内の混合液の水モル分率Xcである。
FIG. 13 is a diagram for explaining the relationship between the water mole fraction Xc of the mixed solution in the
図13において、前述した図9と同様に、領域Qと領域Sは、再生器10内の混合液の水モル分率Xcの変化に対して蒸発器30内の混合液の水モル分率Xcの変化が大きい。これに対して、領域Rでは、再生器10内の混合液の水モル分率Xcが変化しても蒸発器30内の混合液の水モル分率Xcの変化が小さい。この領域Rは、蒸発器30内での凝固点の変化が小さく、1.4ジオキサンの添加量に対して尤度を有し、吸収冷凍機1Aの運用を行う上で好ましい範囲である。
In FIG. 13, similarly to FIG. 9 described above, the region Q and the region S have a water mole fraction Xc of the mixed solution in the
よって、この図13に示す再生器10内の混合液の水モル分率Xcと蒸発器30内の混合液の水モル分率Xcとの関係(領域R)を、液組成データ処理装置55に予め組み込んでおき、図13における領域Rの範囲で、再生器10と蒸発器30の運用を行えばよい。
Therefore, the relationship (region R) between the water mole fraction Xc of the mixed solution in the
以上の通り、第2の実施の形態では、
(12)液組成計測装置65、67、94で計測した作動媒体を、凝縮器20または吸収器40または蒸発器30または再生器10の何れか一つに戻す構成とした。
As described above, in the second embodiment,
(12) The working medium measured by the liquid
このように構成すると、液組成計測装置65、67、94では、吸収冷凍機1、1Aの運転サイクルの中で、作動媒体を連続して測定することができる。
If comprised in this way, in a liquid
なお、前述では、水溶性有機液体として、1.4ジオキサンを用いる場合を例示して説明したが、水溶性有機液体として、アルコール類又はアルコール類の混合液でもよい。例えば、アルコール類として、メタノール、エタノール、1プロパノール、2プロパノール、1ブタノール、2ブタノールが適用できる。 In the above description, the case where 1.4 dioxane is used as the water-soluble organic liquid has been described as an example. However, the water-soluble organic liquid may be an alcohol or a mixture of alcohols. For example, methanol, ethanol, 1 propanol, 2 propanol, 1 butanol, and 2 butanol can be applied as alcohols.
なお、前述では、水溶性塩として、臭化リチウムを用いる場合を例示して説明したが、水溶性塩であれば、臭化リチウムに限定されるものではない。 In the above description, the case where lithium bromide is used as an example of the water-soluble salt has been described. However, the water-soluble salt is not limited to lithium bromide.
なお、前述した実施形態では、吸収器40に水供給装置70、ジオキサン供給装置60、臭化リチウム供給装置75を設け、吸収器40内の混合液の液組成を調整することで、再生器10と蒸発器30内での液組成を調整する場合を例示して説明した。しかし、水供給装置70、ジオキサン供給装置60、臭化リチウム供給装置75を設ける位置は、吸収器40に限定されるものではなく、再生器10、凝縮器20、蒸発器30の何れか1つまたは複数に設けても良い。
In the embodiment described above, the
また、前述した実施形態では、液組成計測装置65、67、94は、それぞれ再生器10、蒸発器30、吸収器40に対応させて設けたが、これに限定されるものではない。液組成計測装置は、少なくとも、再生器10、凝縮器20、蒸発器30、吸収器40の何れか一つに対応させて設けていればよく、特に、再生器10に対応させて設けるのが好ましい。
In the above-described embodiment, the liquid
1:吸収冷凍機、10:再生器、11:液位計、20:凝縮器、21:液位計、30:蒸発器、31:液位計、40:吸収器、41:液位計、50:制御装置、51:液位データ処理装置、52:温度データ処理装置、53:操作処理装置、54:モニタ、55:液組成データ処理装置、60:ジオキサン供給装置、61:ジオキサン供給管、62:バルブ、65、67:液組成計測装置、66、68:恒温槽、70:水供給装置、71:水供給管、72:バルブ、73:インヒビター供給装置、80〜82:ポンプ、85〜87:バルブ、90:熱交換器、91:温度センサ、95:排出管、96:冷熱取出部、101〜108:管
1: absorption refrigerator, 10: regenerator, 11: liquid level meter, 20: condenser, 21: liquid level meter, 30: evaporator, 31: liquid level meter, 40: absorber, 41: liquid level meter, 50: Control device, 51: Liquid level data processing device, 52: Temperature data processing device, 53: Operation processing device, 54: Monitor, 55: Liquid composition data processing device, 60: Dioxane supply device, 61: Dioxane supply pipe, 62: Valve, 65, 67: Liquid composition measuring device, 66, 68: Thermostatic bath, 70: Water supply device, 71: Water supply pipe, 72: Valve, 73: Inhibitor supply device, 80-82: Pump, 85- 87: Valve, 90: Heat exchanger, 91: Temperature sensor, 95: Discharge pipe, 96: Cold extractor, 101-108: Pipe
Claims (16)
m−1種類の異なる物理的性質を測定する測定部をさらに有し、
前記液組成計測装置は、
前記m種類の液体を混合した作動媒体の液濃度または液組成を、前記測定部で測定した前記m−1種類の異なる物理的性質に基づいて演算する吸収冷凍機における液組成計測装置。 A regenerator that mixes m kinds of liquids including water, a water-soluble salt, and a water-soluble organic liquid to form a working medium, heats the working medium to evaporate the water and the water-soluble organic liquid, and the regeneration A condenser that cools and condenses the first mixed vapor evaporated by the evaporator, an evaporator that condenses the condensate condensed by the condenser under reduced pressure, and obtains low-temperature cold heat by the heat of vaporization, and is generated by the evaporator In the liquid composition measuring apparatus for measuring the liquid composition of the mixed liquid used in the absorption refrigerator having the second mixed vapor absorbed by the water-soluble salt,
It further has a measuring part for measuring m-1 different physical properties,
The liquid composition measuring device is
A liquid composition measuring device in an absorption refrigerator that calculates a liquid concentration or a liquid composition of a working medium in which the m kinds of liquids are mixed based on the m-1 different physical properties measured by the measuring unit.
前記制御装置に接続されると共に、
前記作動媒体のm種類の液体の成分と、前記m−1種類の物理的性質の測定データとを表示する表示装置を有する請求項4に記載の吸収冷凍機における液組成計測装置。 A control device that acquires measurement data of m-1 types of physical properties measured by the measurement unit;
Connected to the control device;
The liquid composition measuring device in an absorption refrigerator according to claim 4, further comprising a display device for displaying m kinds of liquid components of the working medium and the m−1 kinds of physical property measurement data.
前記作動媒体戻し機構の前記吸収器側に、前記計測部が接続されている請求項6に記載の吸収冷凍機における液組成計測装置。 A working medium return mechanism for returning the liquid composition of the working medium in the regenerator to the absorber;
The liquid composition measuring device in an absorption refrigerator according to claim 6, wherein the measuring unit is connected to the absorber side of the working medium return mechanism.
m−1種類の異なる物理的性質を測定する測定ステップと、
前記m種類の液体を混合した作動媒体の液濃度または液組成を、前記測定ステップで測定した前記m−1種類の異なる物理的性質に基づいて演算する演算ステップと、を有する吸収冷凍機における液組成計測方法。 A regenerator that mixes m kinds of liquids including water, a water-soluble salt, and a water-soluble organic liquid to form a working medium, heats the working medium to evaporate the water and the water-soluble organic liquid, and the regeneration A condenser that cools and condenses the first mixed vapor evaporated by the evaporator, an evaporator that condenses the condensate condensed by the condenser under reduced pressure, and obtains low-temperature cold heat by the heat of vaporization, and is generated by the evaporator In the liquid composition measuring method for measuring the liquid composition of the mixed liquid used in the absorption refrigerator having the second mixed vapor absorbed by the water-soluble salt,
measuring steps for measuring m-1 different physical properties;
A liquid in an absorption refrigerator having a calculation step of calculating a liquid concentration or a liquid composition of the working medium in which the m kinds of liquids are mixed based on the m-1 different physical properties measured in the measurement step. Composition measurement method.
The liquid composition measuring method in an absorption refrigerator according to claim 15, further comprising a constant temperature step for setting the working medium to a constant temperature before the measuring step.
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