JP2940787B2 - 二重効用吸収冷凍機 - Google Patents

二重効用吸収冷凍機

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JP2940787B2
JP2940787B2 JP6057154A JP5715494A JP2940787B2 JP 2940787 B2 JP2940787 B2 JP 2940787B2 JP 6057154 A JP6057154 A JP 6057154A JP 5715494 A JP5715494 A JP 5715494A JP 2940787 B2 JP2940787 B2 JP 2940787B2
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唯人 小林
和也 広瀬
貴雄 田中
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    • Y02B30/62Absorption based systems

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  • Sorption Type Refrigeration Machines (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、冷暖房運転などに用い
る二重効用吸収冷凍機に係わり、特に詳しくは部分負荷
運転時の制御特性の改善と、吸収液循環ポンプの動力低
減を図ったものである。
【0002】
【従来の技術】従来から図2に例示したような、高温再
生器1・低温再生器2・凝縮器3・蒸発器4・吸収器5
・低温熱交換器6・高温熱交換器7を配管接続して、冷
媒(例えば、水)と吸収液(例えば、臭化リチウム水溶
液)とを循環して冷凍サイクルを形成する二重効用吸収
冷凍機が知られている。なお、図中P1とP2は、それ
ぞれ冷媒と吸収液とを循環させるためのポンプであり、
8は高温再生器1内の吸収液の液面レベルを検出する液
面レベルセンサ、9はこの液面レベルセンサが出力する
信号を受けて流量制御弁V1の開度を制御する制御器で
ある。
【0003】吸収器5で冷媒を吸収して稀液となった吸
収液を、1台の吸収液ポンプP2によって高温再生器1
と低温再生器2とに同時に循環供給する上記構成の二重
効用吸収冷凍機においては、蒸発器4における冷媒の蒸
発熱により伝熱管21aを介して冷却された水が冷水管
21の内部を流れて循環供給される負荷10の変動や、
冷却水管22を流れて吸収器5に流入する冷却水の温度
に変動が生じると、低温再生器2内の圧力変動は高々数
百Pa程度に過ぎないが、高温再生器1内の圧力変動は
数十kPaに及ぶことがあるので、高温再生器1の運転
状態に合わせて吸収液ポンプP2の回転数を制御する
と、低温再生器2への吸収液の循環量が大きく変動して
しまい、吸収冷凍機の制御特性が低下すると云った問題
点があった。また、吸収液ポンプP2の揚程は、高温再
生器1の内部圧力および低温熱交換器6・高温熱交換器
7それぞれにおける圧力損失も考慮して選定するため、
この所要動力が大きくなり経済的でないと云った問題点
もあった。
【0004】また、特開昭60−2862号公報には図
3に示したように、2台の吸収液ポンプP4、P5によ
って、吸収器5と高温再生器1との間で吸収液が循環す
る高温吸収液回路23と、吸収器5と低温再生器2との
間で吸収液が循環する低温吸収液回路24とを有する吸
収冷凍機が開示されているが、この構成の二重効用吸収
冷凍機においては、低温吸収液回路24の吸収液は低温
熱交換器6のみで熱交換し、高温吸収液回路23の吸収
液は高温熱交換器7のみで熱交換し、図2に例示した二
重効用吸収冷凍機のように、吸収器5から高温再生器1
に供給される吸収液が、低温熱交換器6および高温熱交
換器7の両方で熱交換する構成となっていないため、全
体の熱効率(COP)が低いと云った問題点があった。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】このため、二重効用吸
収冷凍機としての高い熱効率が維持でき、しかも部分負
荷運転時の制御特性が改善でき、且つ、吸収液循環ポン
プ動力の低減が図れる吸収冷凍機の開発が課題となって
いた。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明は上記した従来技
術の課題を解決するためになされたもので、吸収器・蒸
発器・凝縮器・高温再生器・低温再生器・低温熱交換器
・高温熱交換器などを配管接続して冷媒と吸収液の循環
サイクルを形成する二重効用吸収冷凍機において、吸収
器の内部で冷媒を吸収した吸収液が低温熱交換器を経由
したのち高温再生器と低温再生器とに別れて流入可能に
吸収液管を分岐配管すると共に、この吸収液管の、前記
吸収器と前記低温熱交換器との間に第1の吸収液循環ポ
ンプを設け、分岐部と前記高温再生器との間に第2の吸
収液循環ポンプを設け、且つ、前記高温再生器の状態検
出センサが検出して出力する信号に基づいて前記第2の
吸収液循環ポンプの回転数を制御する制御器を設けたこ
とを特徴とする
【0007】
【0008】
【作用】高温再生器内部の数十kPaに及ぶ圧力変動に
は、吸収器の内部で冷媒を吸収した吸収液が低温熱交換
器を経由したのち高温再生器と低温再生器とに別れて流
入可能に分岐配管した吸収液管の分岐部と、前記高温再
生器との間に設けた第2の吸収液循環ポンプの回転数制
御によって容易に対応することができる。
【0009】また、前記吸収液管の前記吸収器と前記低
温熱交換器との間に設けた第1の吸収液循環ポンプによ
って、前記吸収器から前記低温再生器に吸収液を循環供
給するので、前記低温再生器への送液量に及ぼす前記高
温再生器の圧力変動の影響は極めて小さく、したがって
吸収冷凍機の制御特性が向上する。さらに、この第1の
吸収液循環ポンプの揚程は、圧力の小さい前記低温再生
器に合わせて選定することができるので、ポンプ動力の
低減が図れる。
【0010】
【実施例】以下、図1に基づいて本発明の一実施例を詳
細に説明する。なお、理解を容易にするため、この図1
においても前記図2・図3において説明した機能と同様
の機能を有する部分には同一の符号を付した。
【0011】本発明の吸収冷凍機は、吸収器5から高温
再生器1への吸収液の循環供給が、直接的には図示した
ように吸収液管11の分岐部11aから二股に分岐した
一方の吸収液管12の途中に設けた吸収液ポンプP3の
駆動力によって行われる構成である。そして、この吸収
液ポンプP3の回転数が、高温再生器1の状態を検出す
るセンサ、例えば液面レベルセンサ8が検出して出力す
る吸収液の液面レベルデータに基づいて制御器9により
制御される。
【0012】また、低温熱交換器6は、吸収器5から高
温再生器1または低温再生器2に向かって吸収液管11
の内部を流れている吸収液と、高温再生器1または低温
再生器2で加熱され、吸収器5に向かって吸収液管16
の内部を流れている吸収液とが熱交換する熱交換器であ
り、高温熱交換器7は、吸収液ポンプP3により高温再
生器1に向かって吸収液管12の内部を流れている吸収
液と、高温再生器1で加熱され、吸収液管15との合流
部15aに向かって吸収液管14の内部を流れている吸
収液とが熱交換する熱交換器である。
【0013】すなわち、上記構成の本発明の吸収冷凍機
においては、吸収器5の吸収液、すなわち蒸発器4から
蒸発して入ってくる冷媒を吸収し冷媒濃度が高まった吸
収液は、吸収器5から吸収液ポンプP2の駆動力によっ
て吸収液管11に吐出し、高温再生器1または低温再生
器2で加熱され、吸収器5に向かって吸収液管16を流
れている高温の吸収液と低温熱交換器6において熱交換
して加熱される。そして、吸収液管11の分岐部11a
から吸収液管12と13とに分かれて流入し、一方の吸
収液管12を流れる吸収液は、高温再生器1で加熱され
て吸収液管14を流れている高温の吸収液と高温熱交換
器7で熱交換してさらに加熱されたのち高温再生器1に
流入し、もう一方の吸収液管13を流れる吸収液は低温
再生器2に直接流入する。
【0014】吸収液管12から高温再生器1に流入した
吸収液は、バーナなどの加熱手段1aによって加熱さ
れ、吸収液に吸収されている冷媒を蒸発分離し、吸収液
(臭化リチウム)濃度の高まった吸収液が吸収液管14
に流れ出て高温熱交換器7に流入し、吸収液管12を流
れている相対的に温度の低い前記吸収液と熱交換してこ
れを加熱し、自身の温度を下げる。その後、低温再生器
2に吸収液管13から流入して加熱され、吸収液管15
に吐出した吸収液と合流部15aにおいて合流し、低温
熱交換器6に入って吸収液管11を流れる相対的に温度
の低い前記吸収液と熱交換してこれを加熱し、自身の温
度をさらに下げて吸収器5に戻る。
【0015】一方、加熱手段1aによる加熱を高温再生
器1で受けて吸収液から蒸発分離した冷媒蒸気は、冷媒
蒸気管17を通って低温再生器2に流入し、ここで吸収
液管13から流入した前記吸収液と熱交換してこれを加
熱し、自身は冷却されて凝縮する。低温再生器2から凝
縮器3へは、低温再生器2にて凝縮した冷媒がスチーム
トラップ19aを途中に有する冷媒管19を介して流入
し、冷媒蒸気管18またはスチームトラップ19aを途
中に有する冷媒管19を介して冷媒蒸気が流入し、ここ
で冷却水管22の内部を通って供給される冷却水と熱交
換して凝縮する。
【0016】凝縮器3で凝縮した冷媒液は、途中にU字
状部20aを有する冷媒液管20を通って低圧に維持さ
れた蒸発器4に流入し、上部に設けた散布器4aから冷
水管21の伝熱管21a上に冷媒ポンプP1の駆動力に
より散布され、伝熱管21a内を流れる水と熱交換して
これを冷却し、自身は水から熱を奪って蒸発する。冷媒
の気化熱により伝熱管21aの管壁を介して冷却された
水が、冷水管21を通って負荷10に循環供給され、冷
房運転に供される。
【0017】そして、制御器9が液面レベルセンサ8が
検出して出力する吸収液の液面レベルデータに基づい
て、液面レベルが所定のレベルより例えば50mm高く
なった時には、吸収液ポンプP3に印加する電圧を下げ
て回転数を減らすことで高温再生器1への吸収液の循環
供給量を絞り、逆に液面レベルが所定のレベルより例え
ば50mm低くなった時には、吸収液ポンプP3に印加
する電圧を上げて回転数を増やすことで高温再生器1へ
の吸収液の循環供給量を増加させ、液面レベルの変動を
一定の範囲内に抑える制御が行われる。
【0018】上記機能を有する制御器9を備えた吸収冷
凍機においては、負荷10が減少し、冷水管21を循環
して蒸発器4に戻ってくる水の温度上昇幅が所定値より
小さくなると、伝熱管21aを介して冷媒に放熱できる
熱量の減少→蒸発器4内での冷媒の蒸発量が減少→吸収
器5内の圧力と温度が低下→冷却水管22の伝熱管22
aを通って吸収器5から出る冷却水の温度上昇幅が縮小
→この冷却水が流入する凝縮器3内の圧力と温度の上昇
幅が縮小→低温再生器2内の圧力と温度が低下→高温再
生器1内の圧力と温度が低下→吸収液ポンプP3による
液送圧が低下、これにより吸収液ポンプP3による高温
再生器1への送液量が増加して高温再生器1での吸収液
の液面レベルが上昇するが、液面レベルセンサ8が検出
して出力する吸収液の液面レベルデータに基づいて制御
器9により吸収液ポンプP3が低速回転で駆動されるの
で、高温再生器1での吸収液の液面が所定の範囲内に収
まり、且つ、低温再生器2への吸収液の供給は吸収液ポ
ンプP2により行われていて大きく変動することがない
から、装置全体の制御特性が改善される。
【0019】なお、本発明は上記実施例に限定されるも
のではないので、特許請求の範囲に記載の趣旨にそって
各種の変形実施が可能である。
【0020】例えば、制御器9による吸収液ポンプP3
の回転数制御は、液面レベルセンサ8に代えて高温再生
器1の蒸気圧を検出する圧力センサを高温再生器1に設
けるか、高温再生器1の蒸気圧を間接的に検出すること
になる圧力センサを冷媒蒸気管17に設けておき、この
圧力センサが検出して出力する圧力データに基づいて、
前記蒸気圧が所定圧より低くなる部分負荷運転時には吸
収液ポンプP3の回転数を減らして高温再生器1への吸
収液の供給量を絞り、所定圧より高くなった時には吸収
液ポンプP3の回転数を上げて高温再生器1への吸収液
の循環供給量を増やすように制御することも可能であ
る。
【0021】また、高温再生器1から吸収液管14に吐
出する吸収液または吸収液管14に吐出した吸収液の温
度を検出する温度センサを設けておき、この温度センサ
が検出して出力する温度データに基づいて、前記温度が
所定温度より低くなる部分負荷運転時には吸収液ポンプ
P3の回転数を減らして高温再生器1への吸収液の循環
供給量を絞り、所定温度より高くなった時には吸収液ポ
ンプP3の回転数を上げて高温再生器1への吸収液の循
環供給量を増加させる制御とすることも可能である。
【0022】また、前記吸収液の温度に代えて、この温
度と相関関係にある冷媒蒸気管17を流れている冷媒蒸
気の温度を検出して、吸収液ポンプP3の回転を制御す
るように構成することも可能である。
【0023】また、高温再生器1の運転状態を示す、前
記液面レベル・圧力・温度などの物理量が複数検出でき
るように所要の状態検出センサを複数個設けておき、こ
れらセンサが検出したデータの何れか一つ、または複数
のデータが同時に所定値を外れて部分負荷運転となった
時に、吸収液ポンプP3の回転数を減らして高温再生器
1への吸収液の循環供給を絞る構成とすることもでき
る。
【0024】また、吸収液ポンプP3の回転数は、印加
電圧制御に代えて、周波数制御とすることも可能であ
る。
【0025】また、高温再生器1の加熱によって生じる
冷媒蒸気が蒸発器4・吸収器5の低圧胴に直接流入可能
に冷媒蒸気管17を分岐配管し、冷媒蒸気が保有する熱
で伝熱管21a内を流れる水を加熱し、この温水を負荷
10に循環供給して暖房や給湯運転が可能にすることも
可能である。
【0026】
【発明の効果】以上説明したように本発明になる二重効
用吸収冷凍機によれば、高温再生器内部の数十kPaに
及ぶ圧力変動には、吸収器の内部で冷媒を吸収した吸収
液が低温熱交換器を経由したのち高温再生器と低温再生
器とに別れて流入可能に分岐配管した吸収液管の分岐部
と、前記高温再生器との間に設けた第2の吸収液循環ポ
ンプの回転数制御によって容易に対応することが可能で
あり、
【0027】また、前記吸収液管の前記吸収器と前記低
温熱交換器との間に設けた第1の吸収液循環ポンプによ
って、前記吸収器から前記低温再生器に吸収液を循環供
給するので、前記低温再生器への送液量に及ぼす前記高
温再生器の圧力変動の影響は極めて小さく、吸収冷凍機
の制御特性が向上する。さらに、この第1の吸収液循環
ポンプの揚程は、圧力の小さい前記低温再生器に合わせ
て選定することができるので、ポンプ動力の低減が図れ
るなど、顕著な効果を奏するものである。
【図面の簡単な説明】
【図1】一実施例を示す説明図である。
【図2】従来例を示す説明図である。
【図3】他の従来例を示す説明図である。
【符号の説明】
1 高温再生器 1a 加熱手段 2 低温再生器 3 凝縮器 4 蒸発器 5 吸収器 6 低温熱交換器 7 高温熱交換器 8 液面レベルセンサ 9 制御器 10 負荷 11・12・13・14・15・16 吸収液管 11a 分岐部 15a 合流部 17・18 冷媒蒸気管 19 冷媒管 19a スチームトラップ 20 冷媒液管 20a U字状部 21 冷水管 21a 伝熱管 22 冷却水管 P1 冷媒循環ポンプ P2・P3・P4・P4 吸収液循環ポンプ V1 流量制御弁
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭57−210262(JP,A) 特開 昭62−37653(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) F25B 15/00 306 F25B 15/00 303

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 吸収器・蒸発器・凝縮器・高温再生器・
    低温再生器・低温熱交換器・高温熱交換器などを配管接
    続して冷媒と吸収液の循環サイクルを形成する二重効用
    吸収冷凍機において、吸収器の内部で冷媒を吸収した吸
    収液が低温熱交換器を経由したのち高温再生器と低温再
    生器とに別れて流入可能に吸収液管を分岐配管すると共
    に、この吸収液管の、前記吸収器と前記低温熱交換器と
    の間に第1の吸収液循環ポンプを設け、分岐部と前記高
    温再生器との間に第2の吸収液循環ポンプを設け、且
    つ、前記高温再生器の状態検出センサが検出して出力す
    る信号に基づいて前記第2の吸収液循環ポンプの回転数
    を制御する制御器を設けたことを特徴とする二重効用吸
    収冷凍機。
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