JP3280261B2 - 吸収冷凍装置 - Google Patents

吸収冷凍装置

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JP3280261B2
JP3280261B2 JP01480797A JP1480797A JP3280261B2 JP 3280261 B2 JP3280261 B2 JP 3280261B2 JP 01480797 A JP01480797 A JP 01480797A JP 1480797 A JP1480797 A JP 1480797A JP 3280261 B2 JP3280261 B2 JP 3280261B2
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貞一 望月
勝 江寺
由美 竹内
雅博 岡
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Ebara Corp
Tokyo Gas Co Ltd
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    • Y02BCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
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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】
【発明の属する技術分野】本発明は、吸収冷凍装置に係
り、特に希溶液流路に温水熱交換器を設け、高ポテンシ
ャルエネルギを用いない運転を可能にした吸収冷凍装置
に関する。
【0002】
【従来の技術】従来から冷凍機の効率(COP:成績係
数)を上げるには、熱交換器での熱回収率を上げる必要
があったが、この際、熱交換器での圧力損失が大きくな
りがちである。たとえば、低温熱交換器の圧力損失が大
きくなると、溶液が吸収器に戻りきらなくなるので、低
温再生器から吸収器に直接戻すJラインを設けておき、
ここから、吸収器に戻すことが多いが、効率は著しく落
ちる。また、通常の吸収冷凍機において、熱源熱量を調
整するのは、冷水負荷信号又は冷水温度信号に基づいて
いる。二重効用吸収冷凍機において、高温再生器と吸収
器との差圧及び位置ヘッドが、高温再生器から吸収器に
溶液を流す駆動力となる。一般に、定格条件における駆
動力にて、必要な流量となるように、流路抵抗を調整
し、オリフィス等を入れている。このように、高温再生
器の圧力が変化すると、前記駆動力が変化するので、高
温再生器の流出量が変化する。この流出量に見合うよう
に流入量を調整している。
【0003】従来から、高温再生器出口部の液位を検出
し、液位がある範囲で保持できるように、高温再生器へ
の流入量を調整したり、あるいは流出量を調整したりし
ており、種々の溶液流路が提案されている(例えば、特
公昭58−23541号公報参照)。また、稀溶液ライ
ンに、吸収冷凍機外部の単一排熱源から供給される流体
と稀溶液ラインを流れる吸収剤稀溶液とを熱交換する排
熱回収用熱交換器を介装した複合冷房装置も提案されて
いる(特開平7−218015号あるいは特開平7−2
18018号公報参照)。コージェネレーションシステ
ムでは、電気と共に、比較的温度の低い温水が供給され
る。この温水は、温度があまり高くなく、低ポテンシャ
ルエネルギに分類され、給湯または暖房に利用されるこ
とが多い。最近は、吸収冷凍機の熱源として冷房に利用
することも多くなってきている。
【0004】コージェネレーションシステムの中で、こ
の温水は、エンジンの冷却(ジャケット温水)あるいは
エンジン排気からの熱回収、あるいは、燃料電池の場合
の冷却用として得られる。低ポテンシャルエネルギ単独
で、吸収冷凍機を運転する場合もあるが、前述の複合冷
房装置のように、高ポテンシャルエネルギと共に用い、
必要とする高ポテンシャルエネルギの量を減らそうとい
う使い方も提案され、採用され出している。ところで、
これらの吸収冷凍装置は、いずれも、冷水負荷が小さ
く、高ポテンシャルエネルギが不要となるような負荷状
態でも、通常は、高ポテンシャルエネルギを用いないと
高温再生器の内圧が低く、高温再生器から吸収器に溶液
を戻すことができないため、高ポテンシャルエネルギと
低ポテンシャルエネルギの同時使用が必要で、両者同時
の発停となり、単独使用ができないという問題点があっ
た。(特開平7−218015号) この問題を解決するものとして、特開平7−21801
8号が提案されているが、溶液の流れを三方弁で選択的
に切替えているため、切替時の変動が大きくなりがちで
ある。特に、高ポテンシャルエネルギを止め、低ポテン
シャル単独運転に移る時には、高温熱交換器、高温再生
器の濃度を低下させ、流動停止中の結晶防止をする必要
があり、移行のための時間がかかる等の問題点があっ
た。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記従来技
術の問題点を解決し、冷水負荷が小さく、高ポテンシャ
ルエネルギが不要となるような負荷状態のときに、低ポ
テンシャルエネルギの単独使用を可能にする吸収冷凍装
置を提供することを課題とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明では、吸収器、低温再生器、高ポテンシャル
エネルギ(ガス、油、蒸気)を用いて加熱する高温再生
器、凝縮器、蒸発器、低温溶液熱交換器、高温溶液熱交
換器、低ポテンシャルエネルギ(温水)を用いて希溶液
を加熱する温水熱交換器、溶液ポンプ、冷媒ポンプ及び
これらの機器を接続する溶液流路と冷媒流路とを備え、
希溶液は、前記吸収器から溶液ポンプにより、順次低温
熱交換器及び温水熱交換器の被加熱側を経た後、希溶液
分岐点より、一部は低温再生器に、残部は高温熱交換器
の被加熱側を経由して高温再生器に導く流路とし、希溶
液を分岐点から高温再生器に導く流路中に、溶液循環
量を制御する弁を設けた吸収冷凍装置において、前記溶
液ポンプをインバータにより回転数可変とし、高ポテン
シャルエネルギを使用する場合には、高温再生器の液面
制御を溶液ポンプのインバータによる回転数調節で行
い、高ポテンシャルエネルギを使用しない場合には、高
温再生器の液面制御を前記循環量制御弁の調節で行う
御機構を有することを特徴とする吸収冷凍装置としたも
のである。
【0007】前記吸収冷凍装置において、高ポテンシャ
ルエネルギを使用する場合には、溶液制御弁を全開又は
定格時とほぼ同一開度とし、一方、高ポテンシャルエネ
ルギを使用しない場合には、溶液ポンプのインバータに
よる回転数調節を冷房負荷に対応させて(負荷少で、回
転数減)制御をする制御機構を有するのがよい。
【0008】
【発明の実施の形態】前記のように、本発明は、低温熱
交換器と高温熱交換器との間の希溶液流路に分岐点を有
し、一部の溶液を低温再生器に、残部を高温熱交換器を
経由して高温再生器に導くサイクルの分岐フローにて、
低温熱交換器と分岐点の間に、温水熱交換器を設けた吸
収冷凍装置の高温再生器への吸収液の循環量を制御する
制御機構に関する発明である。次に、本発明を、図1に
示す本発明の吸収冷凍装置のフロー構成図を用いて説明
する。図1において、Aは吸収器、GLは低温再生器、
GHは高温再生器、Cは凝縮器、Eは蒸発器、XLは低
温熱交換器、XHは高温熱交換器、XWは温水熱交換
器、SPは溶液ポンプ、RPは冷媒ポンプ、Fはフロー
ト、1は冷房負荷に接続する冷水配管、2、3は冷却水
配管、4は熱源配管、5は温度センサ、6は制御器、7
は熱源熱量調整弁、8は循環量制御弁、9はインバータ
回転数制御器、10〜13は冷媒流路、21、23、2
8は希溶液流路、22は分岐点、24〜27は濃溶液流
路、29は温水配管である。
【0009】この装置の通常の高ポテンシャルエネルギ
を用いて加熱する冷房運転においては、冷媒を吸収した
希溶液は、吸収器Aから溶液ポンプSPにより低温熱交
換器XLと温水熱交換器XWの被加熱側を経た後、希溶
液分岐点22より、一部は低温再生器GLに、残部は高
温熱交換器XHの被加熱側を通り流路23から高温再生
器GHに導入される。高温再生器GHでは希溶液は加熱
熱源により加熱されて冷媒を蒸発して濃縮され、濃縮さ
れた濃溶液は流路26を通り高温熱交換器XHで熱交換
され、流路27から低温再生器GLからの濃溶液24と
合流する。低温再生器では、高温再生器からの冷媒蒸気
により加熱濃縮された後、流路24で高温再生器からの
濃溶液と合流した後、低温熱交換器XLの加熱側を通
り、流路25から吸収器Aに導入される。
【0010】高温再生器GHで蒸発した冷媒ガスは、冷
媒流路13を通り、低温再生器GLの熱源として用いら
れたのち凝縮器Cに導入される。凝縮器Cでは低温再生
器GLからの冷媒ガスと共に冷却水により冷却されて凝
縮し流路12から蒸発器Eに入る。蒸発器Eでは冷媒が
冷媒ポンプRPにより、流路10、11により循環され
て蒸発し、その際に蒸発熱を負荷側の冷水から奪い、冷
水を冷却し、冷房に供される。蒸発した冷媒は吸収器A
で濃溶液により吸収されて、希溶液となり溶液ポンプで
循環されるサイクルとなる。
【0011】このような吸収冷凍装置において、吸収器
Aから高温再生器GHに溶液を送る溶液ポンプSPをイ
ンバータ9により、回転数可変とし、さらに、温水熱交
換器XWから高温再生器GHまでの希溶液ライン中に、
溶液制御弁8を設ける。通常の運転では、高温再生器G
Hへの溶液制御弁8を全開(あるいは所定の開度)と
し、高温再生器GHの液面をフロートFで検出し、制御
するように溶液ポンプSPの回転数を調節する。溶液ポ
ンプの回転数は、基本回転数を高温再生器の冷媒飽和温
度(又は相当温度、あるいは圧力)で決め、これにフロ
ートFで微調整するなどの方法もとられる。
【0012】温度センサー5の検出値が所定値より低下
したとき、負荷が小さいと判断して、高ポテンシャルエ
ネルギの供給を停止し、低ポテンシャルの単独運転とす
る。また、低ポテンシャルエネルギ単独運転中、温度セ
ンサー5の検出値が所定値より上昇したとき、負荷が大
きくなったと判断して、高ポテンシャルエネルギの供給
を再開し、低ポテンシャル、高ポテンシャルエネルギの
併用に戻る。(図2) なお、低ポテンシャルエネルギ(温水)の供給温度によ
り、単独運転による冷凍能力が変化する(温水温度上昇
で能力大。温水温度下降で能力小)ので、前述の判断に
用いる所定値を、温水温度の関数としてもよい。この場
合、低ポテンシャルのエネルギが無い場合(高ポテンシ
ャル単独運転)も含め、単一のロジックで、高ポテンシ
ャルの供給停止の制御ができる。
【0013】負荷の大小は、図示していないが、冷水出
入口温度差の所定値との比較、あるいは、直接冷水負荷
(冷水出入口温度差×冷水流量)を算出し所定値と比較
する等の方法がとられる。冷房負荷を温度センサー5で
検出して小さく高ポテンシャルエネルギを使用せずに低
ポテンシャルエネルギを単独で使用する場合には、溶液
制御弁8を全閉あるいは閉止近くとし、高温再生器GH
への流量を、高温再生器GHから吸収器Aに溶液を戻せ
る流量(通常、アクチュアルヘッドのみとなる)以下と
して、運転する。この際、低温再生器GLには、溶液流
量を多く流したいので、溶液ポンプSPの回転数制御を
高温再生器の液面ではなく、所定の回転数にする。ま
た、冷水負荷に応じて、溶液ポンプの回転数を調節する
こともできる。このように、本発明では、温水熱交換器
XWを設けると共に、溶液制御弁を設けているので、高
温再生器GHと切り離して低温再生器GLのみを単独で
運転することができるようになった。
【0014】
【発明の効果】前記のように、本発明では、低温再生器
のみの単独運転が可能となったので、吸収冷凍装置の低
負荷の場合の効率的な運転ができ、エネルギ的にも経済
的にも効率のよい吸収冷凍装置が提供できた。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の吸収冷凍装置のフロー構成図。
【図2】本発明による高ポテンシャルエネルギの制御
図。
【符号の説明】
A:吸収器、GL:低温再生器、GH:高温再生器、
C:凝縮器、E:蒸発器、XL:低温熱交換器、XH:
高温熱交換器、XW:温水熱交換器、SP:溶液ポン
プ、RP:冷媒ポンプ、F:フロート、1:冷水配管、
2、3:冷却水配管、4:熱源、5:温度センサ、6:
制御器、7:熱源熱量調整弁、8:循環量制御弁、9:
インバータ回転数制御器、10〜13:冷媒流路、2
1、23、28:希溶液流路、22:分岐点、24〜2
7:濃溶液流路、29:温水配管
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 江寺 勝 東京都足立区花畑7−10−209 (72)発明者 竹内 由美 埼玉県大宮市三橋2−425−702 (72)発明者 岡 雅博 東京都江戸川区南小岩7−14−7 (56)参考文献 特開 平7−218018(JP,A) 特開 昭55−162567(JP,A) 特開 平8−152223(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) F25B 15/00 306 F25B 15/00 F25B 15/00 303

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 吸収器、低温再生器、高ポテンシャルエ
    ネルギを用いて加熱する高温再生器、凝縮器、蒸発器、
    低温溶液熱交換器、高温溶液熱交換器、低ポテンシャル
    エネルギを用いて希溶液を加熱する温水熱交換器、溶液
    ポンプ、冷媒ポンプ及びこれらの機器を接続する溶液流
    路と冷媒流路とを備え、希溶液は、前記吸収器から溶液
    ポンプにより、順次低温熱交換器及び温水熱交換器の被
    加熱側を経た後、希溶液分岐点より、一部は低温再生器
    に、残部は高温熱交換器の被加熱側を経由して高温再生
    器に導く流路とし、希溶液を分岐点から高温再生器に導
    く流路中には、溶液循環量を制御する弁を設けた吸収冷
    凍装置において、前記溶液ポンプをインバータにより回
    転数可変とし、高ポテンシャルエネルギを使用する場合
    には、高温再生器の液面制御を溶液ポンプのインバータ
    による回転数調節で行い、高ポテンシャルエネルギを使
    用しない場合には、高温再生器の液面制御を前記循環量
    制御弁の調節で行う制御機構を有することを特徴とする
    吸収冷凍装置。
  2. 【請求項2】 前記高ポテンシャルエネルギを使用する
    場合には、溶液制御弁を全開又は定格時とほぼ同一開度
    とし、一方、高ポテンシャルエネルギを使用しない場合
    には、溶液ポンプのインバータによる回転数調節を冷房
    負荷に対応させて制御をする制御機構を有することを特
    徴とする請求項記載の吸収冷凍装置。
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