JP3434279B2 - 吸収冷凍機とその起動方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、吸収冷凍機に係
り、特に、再生器での熱源として蒸気を用いた蒸気熱源
式の吸収冷凍機とその起動方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】吸収冷凍機は、水を冷媒、臭化リチウム
溶液を吸収剤とし、熱を駆動源とした冷凍機であって、
排熱利用に有効な冷凍機である。この吸収冷凍機は、蒸
発器、吸収器、再生器、及び凝縮器を主要機器として構
成され、その蒸発器及び吸収器が夫々単機備えられてい
て、これらは吸収冷凍機の冷凍能力に合わせた大きさに
形成されている。

【０００３】そして、駆動源として蒸気熱源を用いる吸
収冷凍機の再生器には、蒸気生成器で生成された蒸気が
投入される。蒸気生成器には地域冷暖房用のボイラ等が
使用されるため、この蒸気生成器が生成した蒸気の一部
が再生器に投入される。この種の吸収冷凍機は、蒸発器
から冷房負荷に供給される冷水の温度を検出し、この検
出温度が設定値より高い場合には再生器に与える熱源蒸
気量を増やして臭化リチウム溶液を濃くすることで前記
冷水の温度を下げ、又、前記検出温度が設定値より低い
場合には再生器に与える熱源蒸気量を減らして臭化リチ
ウム溶液を薄くすることで前記冷水の温度を上げるよう
に構成されている。

【０００４】この種の吸収冷凍機は一般的に動特性が遅
い機械であることは知られており、その起動時間につい
ても、所定の冷凍能力、例えば定格冷凍能力の略９０％
の冷凍能力を発揮するまでに通常３０分ないし４０分の
時間を要している。ところで、吸収冷凍機で作られる冷
水が供給される地域冷暖房設備の側には、例えば７℃以
上の冷水を３０分以上流してはいけない等の熱供給規定
が定められている場合がある。こうした使用条件に対し
ては、従来の起動時間が長い蒸気熱源式吸収冷凍機では
対応することができず、その改善（例えば１５分程度の
起動時間とすること）が求められている。

【０００５】そこで、本発明者は、既述の通常の温度制
御の手法に着目して、起動時に再生器に過剰に熱源蒸気
を投入することにより、吸収冷凍機の内部サイクルに多
量の熱を与えて、吸収冷凍機の起動時間を短縮すること
を試みた。

【０００６】しかし、従来の吸収冷凍機は、再生器への
熱源蒸気投入量を蒸発器から冷房負荷に供給される冷水
の出口温度に基づいて制御しているだけで、既述の過剰
な蒸気投入に適合するようには構成されていない。その
ため、起動時に熱源蒸気の過剰投入を適正に制御するこ
とは困難であり、熱源蒸気の過剰投入に過不足を生じ易
く、それにより、以下の不具合を生じることが分かっ
た。

【０００７】つまり、熱源蒸気の過剰投入量が更に過ぎ
る場合には、地域冷暖房用ボイラの圧力が下がり過ぎる
ので、地域への蒸気供給に問題を生じるとともに、再生
器内で臭化リチウム溶液の異常沸騰が起き、それに伴い
キャリオーバを生じる不具合を招く。この逆に、熱源蒸
気の過剰投入量が不足する場合には、前記不具合は改善
されるが、再生器での臭化リチウム溶液の濃縮速度が低
下するので、起動時間を大幅に短縮することはできず、
既述の要請を満足できない。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】本発明が解決しようと
する課題は、地域への蒸気供給不足やキャリオーバを防
止しつつ起動時間を短くできる吸収冷凍機とその起動方
法を得ることにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明は、冷媒ノズルを
有し冷水が流通する蒸発器チューブに前記冷媒ノズルか
ら冷媒を散布することにより前記冷媒を蒸発気化させて
冷媒蒸気とする蒸発器と、溶液ノズルを有し前記蒸発器
で発生した冷媒蒸気を前記溶液ノズルから散布される濃
度の濃い臭化リチウム溶液に吸収させる吸収器と、前記
冷媒蒸気を吸収して低濃度となった臭化リチウム溶液を
加熱してこの溶液中の冷媒を蒸発させて濃度が濃くなっ
た臭化リチウム溶液を前記吸収器に供給する再生器と、
この再生器で発生した冷媒蒸気を凝縮させて凝縮液化し
た冷媒を前記蒸発器に供給する凝縮器とを備え、かつ、
蒸気生成器で生成される蒸気の一部が熱源として前記再
生器に投入される吸収冷凍機又はその起動方法を前提と
する。

【００１０】そして、前記課題を解決するために、本発
明の吸収冷凍機の起動方法は、前記再生器への熱源蒸気
の投入ラインを通る蒸気流量を調節する蒸気流量調節弁
の開度を、単位時間当たりの蒸気投入量が前記再生器で
の定格蒸気消費量以上に過剰投入される開度とし、この
開度下での前記再生器への投入蒸気量が予め定められた
最大蒸気量に達した段階以降は、前記蒸気流量調節弁の
開度を前記定格蒸気消費量に見合う開度とすることを特
徴としている。

【００１１】又、前記課題を解決するために、本発明の
吸収冷凍機は、前記再生器への熱源蒸気の投入ラインを
通る蒸気流量を測定する蒸気流量センサと、前記投入ラ
インを通る蒸気流量を調節する蒸気流量調節弁と、起動
時に前記再生器に投入する熱源蒸気の最大量が予め設定
されており、前記蒸気流量調節弁の開度を、単位時間当
たりの蒸気投入が前記再生器での定格蒸気消費量以上に
過剰投入される開度とするとともに、この開度下で前記
蒸気流量センサが検出した前記再生器への投入蒸気量が
前記最大蒸気量に達した段階以降は、前記蒸気流量調節
弁の開度を前記定格蒸気消費量に見合う開度とするコン
トローラと、を具備したことを特徴としている。

【００１２】なお、本発明は、蒸発器、この蒸発器の冷
媒ノズルに冷媒を供給する冷媒ポンプ、吸収器、及びこ
の吸収器内の低濃度の臭化リチウム溶液を再生器側に供
給する溶液ポンプを有する蒸発器・吸収器系統が、１系
統又は複数系統ある吸収冷凍機に適用できる。又、本発
明の起動方法において、再生器に過剰投入される蒸気量
が予め定められた最大蒸気量に達した段階、言い換えれ
ば過剰投入される熱源蒸気量の上限は、例えば再生器へ
の熱源蒸気の投入ラインに蒸気流量センサを設けて、そ
れにより蒸気量を検出することで、或はコントローラの
タイマーに過剰蒸気投入時間を定めて、この設定時間の
間だけ熱源蒸気を過剰投入を行なわせることなどにより
知ることができる。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下、図１から図３を参照して本
発明の一実施形態を説明する。

【００１４】図１は一実施形態に係る吸収冷凍機の概略
構成図である。この図１に示されるように吸収冷凍機
は、同一冷凍能力の第１、第２の蒸発器・吸収器系統
１、２と、再生器と、凝縮器３と、低温熱交換器４と、
高温熱交換器５とを主要機器として備えており、水を冷
媒とし、臭化リチウム溶液を吸収剤とし、かつ、地域冷
暖房用の蒸気を熱源とするものであって、大容量機、例
えば５０００ＲＴの冷凍能力を発揮するように構成され
ている。

【００１５】再生器には、熱効率を上げ加熱エネルギー
を減少させる目的で再生器を２段に配置してなる二重効
用型のものが使用されている。つまり、再生器には、臭
化リチウム希溶液を加熱する高圧再生器６と、この再生
器６で発生した高温の冷媒蒸気を加熱源として臭化リチ
ウム希溶液を更に加熱する低圧再生器７とを備えてい
る。

【００１６】第１蒸発器・吸収器系統１は、蒸発器１１
と、吸収器１２と、冷媒ポンプ１３と、溶液ポンプ１４
とを備えている。蒸発器１１と吸収器１２とは同一のシ
ェル（高真空容器）内に構成されている。蒸発器１１内
には蒸発器チューブ１５（多段の伝熱管群の使用が好ま
しい。）が配置されている。このチューブ１５には膜蒸
発促進管が好適に用いられている。蒸発器チューブ１５
には冷水入口ライン（冷水流入配管）１６を通って冷水
が供給され、蒸発器チューブ１５を流通した冷水は、冷
水出口ライン（冷水流出配管）１７を通って、このライ
ン１７に取付けた冷水ポンプ１８を経た後に調節弁１９
を通って外部に流出される。冷水入口ライン１６に与え
られる冷水は、ビルの冷房装置等（冷房負荷）に利用さ
れたものであり、その利用により約１３℃に温度上昇し
ている。冷水入口ライン１６（又は冷水出口ライン１７
でもよい。）には、その流路を開閉できる操作弁２２が
取付けられている。

【００１７】蒸発器１１内には蒸発器チューブ１５と対
向して冷媒ノズル２０が配置されており、蒸発器１１の
底部に開閉弁を介して連通された冷媒ポンプ１３によっ
て汲み上げられた冷媒（水）は、冷媒ライン（冷媒配
管）２１を流通して冷媒ノズル２０に供給される。この
蒸発器１１は、既述のように高圧真空容器内に構成され
ているから、スプレー膜蒸発方式により冷媒ノズル２０
から蒸発器チューブ１５に向けて散布された冷媒は、４
℃〜６℃位で沸騰して蒸発気化する。そのため、蒸発器
チューブ１５内を流れる冷水は、冷媒に与えた蒸発潜熱
分に応じて温度低下し、例えば６℃の冷水となって流出
される。この冷水は冷房負荷に送られて利用され、それ
により、約１３℃に温度上昇して冷水入口ライン１６に
流入される。

【００１８】吸収器１２内には、吸収器チューブ２５
（多段の伝熱管群の使用が好ましい。）が配置されてい
る。このチューブ２５にも膜蒸発促進管が好適に用いら
れている。吸収器チューブ２５には冷却水入口ライン
（冷却水入口配管）２６により導かれる約３２℃の冷却
水が調節弁２７を通って供給され、吸収器チューブ２５
を流通した冷却水は冷却水出口ライン（冷却水出口配
管）２８を通って外部に流出される。冷却水にはクーリ
ングタワー水又は他の水源よりの水が利用され、その入
口温度は例えば略３２℃である。吸収器１２内には吸収
器チューブ２５と対向して溶液ノズル２９が配置されて
おり、このノズル２９には、濃溶液ポンプ３０、６０の
少なくとも一方により圧送される臭化リチウム濃溶液が
供給される。この供給は、濃溶液ポンプ３０、６０から
操作弁３１、６１を経て低温熱交換器４を通った後、溶
液ライン（溶液配管）３２を経由して、このライン３２
に設けた操作弁３３を通って導かれる。

【００１９】それにより、臭化リチウム濃溶液が吸収器
チューブ２５に向けて散布される。こうして散布された
臭化リチウム濃溶液は、蒸発器１１で形成されて吸収器
１２に流入してきた冷媒蒸気を吸収して、その濃度が希
釈され、吸収器１２の底部に集められる。又、この吸収
に伴う反応熱は、吸収器チューブ２５内を流通する冷却
水によって外部に取出される。そのため、この熱交換に
より冷却水出口ライン２８に吐出される冷却水の温度は
例えば約４０℃となる。

【００２０】そして、濃度が薄くなって吸収器１２の底
部に集められた臭化リチウム希溶液は、前記底部に開閉
弁を介して連通された溶液ポンプ１４により吸収器１２
外に圧送され、溶液ライン（溶液配管）３５を介して低
温熱交換器４に供給され、更に、この熱交換器４から高
温熱交換器５に供給される。高温熱交換器５を流通した
臭化リチウム希溶液は、溶液ライン（溶液配管）３６を
通って高圧再生器６内に供給される。

【００２１】第２蒸発器・吸収器系統２は、前記第１蒸
発器・吸収器系統１と同じ構成である。つまり、蒸発器
４１と、吸収器４２と、冷媒ポンプ４３と、溶液ポンプ
４４とを備えている。蒸発器４１と吸収器４２とは同一
のシェル（高真空容器）内に構成されている。蒸発器４
１内には蒸発器チューブ４５（多段の伝熱管群の使用が
好ましい。）が配置されている。このチューブ４５には
膜蒸発促進管が好適に用いられている。蒸発器チューブ
４５にも冷水入口ライン（冷水流入配管）４６を通って
冷水が供給され、蒸発器チューブ４５を流通した冷水
は、冷水出口ライン（冷水流出配管）４７を通って、こ
のライン４７に取付けた冷水ポンプ４８を経た後に調節
弁４９を通って外部に流出される。冷水入口ライン４６
は前記第１蒸発器・吸収器系統１の冷水入口ライン１６
から分岐されている。そのため、この冷水入口ライン４
６にも冷房負荷に利用されて約１３℃に温度上昇した冷
水が与えられる。冷水入口ライン４６（又は冷水出口ラ
イン４７でもよい。）には、その流路を開閉できる操作
弁５２が取付けられている。

【００２２】前記冷水出口ライン１７、４７は合流され
ている。つまり、互いに並設された冷水ポンプ１８、４
８の吐出し口は、操作弁１９又は４９を個別に介した後
に合流されている。この合流点より下流側の流出ライン
（冷水合流配管）６５は冷房負荷に接続されている。流
出ライン６５にはこれを通る冷水の温度（出口温度）を
検出する冷水温度センサ６６が取付けられている。この
センサ６６の検出情報（前記出口温度）は、吸収冷凍機
全般の制御を担うコントローラ６７に供給される。コン
トローラ６７は、冷水温度センサ６６の検出情報を基
に、吸収冷凍機の負荷が所定負荷以下で運転されている
のか、それともこの所定負荷よりも大きい負荷で運転さ
れているのかを判定する運転負荷判定手段を有してい
る。又、コントローラ６７は、吸収冷凍機の起動時に
は、熱源蒸気を過剰投入して起動し、起動後の定格運転
時には、前記出口温度を基に吸収冷凍機の再生器に与え
る熱源蒸気の投入量を調節するようになっている。

【００２３】図２は本実施形態に係る吸収冷凍機の蒸気
消費率と負荷との関係を示す特性図であって、この図中
符号Ａは吸収冷凍機の仕様によって定められる定格点で
あり、この定格点Ａでの負荷は略１００％である。又、
本実施形態では、通常言われている低負荷域の上限、つ
まり、略４０％の負荷よりも多少大きい負荷、例えば略
５０％の負荷を所定の負荷であるかどうかの基準値とし
て設定し、この略５０％の負荷が前記運転負荷判定手段
により自動的に判定されるようになっている。なお、図
２中Ｅは略４０％以下の低負荷域を示しており、Ｈは略
５０％の負荷点から定格点Ａにわたる負荷域を示してい
る。更に、図２中Ｇは本実施形態に係る吸収冷凍機の特
性曲線を示しており、この曲線Ｇは、前記略５０％の負
荷を境に、負荷域Ｆでの曲線部Ｇ１と、低負荷域Ｅでの
曲線部Ｇ２とからなる。そして、図２中点線で示す曲線
部Ｇ３とこれに連続する曲線部Ｇ１とで表される特性曲
線は、本実施形態の吸収冷凍機が後述のように両肺運転
された場合における特性を示し、曲線部Ｇ２は本実施形
態の吸収冷凍機が後述のように低負荷域Ｅ側で片肺運転
された場合における特性曲線を示している。

【００２４】又、蒸発器４１内には蒸発器チューブ４５
と対向して冷媒ノズル５０が配置されており、蒸発器４
１の底部に開閉弁を介して連通された冷媒ポンプ４３に
よって汲み上げられた冷媒（水）は、冷媒ライン（冷媒
配管）５１を流通して冷媒ノズル５０に供給される。し
たがって、この蒸発器４１においても、スプレー膜蒸発
方式により冷媒ノズル５０から蒸発器チューブ４５に向
けて散布された冷媒が、４℃〜６℃位で沸騰して蒸発気
化するため、蒸発器チューブ４５内を流れる冷水は、冷
媒に与えた蒸発潜熱分に応じて温度低下し、例えば６℃
の冷水となって流出される。この冷水は冷房負荷に送ら
れて冷房に利用され、それにより約１３℃に温度上昇し
て冷水入口ライン１６、４６に戻される。

【００２５】吸収器４２内には、吸収器チューブ５５
（多段の伝熱管群の使用が好ましい。）が配置されてい
る。このチューブ５５にも膜蒸発促進管が好適に用いら
れている。吸収器チューブ５５には前記冷却水入口ライ
ン２６により導かれる約３２℃の冷却水が調節弁５７を
介して供給され、吸収器チューブ５５を流通した冷却水
は前記冷却水出口ライン２８を通って外部に流出され
る。吸収器４２内には吸収器チューブ５５と対向して溶
液ノズル５９が配置されており、このノズル５９には、
濃溶液ポンプ３０、６０の少なくとも一方により圧送さ
れる臭化リチウム濃溶液が供給される。この供給は、濃
溶液ポンプ３０、６０から操作弁３１、６１を経て低温
熱交換器４を通った後、前記溶液ライン３２から分岐さ
れた溶液ライン（溶液配管）６２を経由して、このライ
ン６２に設けた操作弁６３を通って導かれる。

【００２６】それにより、臭化リチウム濃溶液が吸収器
チューブ４５に向けて散布される。こうして散布された
臭化リチウム濃溶液は、蒸発器４１で形成されて吸収器
４２に流入してきた冷媒蒸気を吸収して、その濃度が希
釈され、吸収器４２の底部に集められる。又、この吸収
に伴う反応熱は、吸収器チューブ５５内を流通する冷却
水によって外部に取出される。そのため、この熱交換に
より冷却水出口ライン２８に吐出される冷却水の温度は
例えば約４０℃となる。

【００２７】そして、濃度が薄くなって吸収器４２の底
部に集められた臭化リチウム希溶液は、前記底部に開閉
弁を介して連通された溶液ポンプ４４により吸収器４２
外に操作弁６４を介して圧送された後、前記溶液ライン
３５に合流して、このライン３５を通って低温熱交換器
４に供給され、更に、この熱交換器４から高温熱交換器
５に供給される。互いに並設された濃溶液ポンプ３０、
６０の吐出し口は、操作弁３１又は６１を個別に経た後
に合流されて低温熱交換器４に接続されている。

【００２８】図１中９６は地域冷暖房用の蒸気生成器と
してのボイラであり、その蒸気ヘッダ９７には地域冷暖
房用の蒸気供給配管９８が接続されている。更に蒸気ヘ
ッダ９７には、高圧再生器６にその熱源として蒸気を供
給する投入ライン（蒸気投入配管）９９が接続されてい
る。この投入ライン９９の先端は高圧再生器６が有した
伝熱管７１に接続されている。

【００２９】投入ライン９９には、このライン９９を通
る熱源蒸気の流量を調節する蒸気流量調節弁７２が取付
けられているとともに、この弁７２より例えば上流側
（下流側でもよい。）に位置して投入ライン９９を通る
熱源蒸気の流量を測定する蒸気流量センサ７０が取付け
られている。蒸気流量センサ７０の検出流量はコントロ
ーラ６７に供給される。蒸気流量調節弁７２は、高圧再
生器６での定格蒸気消費量に見合う熱源蒸気の流通を許
す第１開度と、吸収冷凍機の起動時にのみ高圧再生器６
に前記定格蒸気消費量以上に過剰投入される多量の熱源
蒸気の流通を許す第２開度とのいずれかに、モータを動
力として開度調節される。なお、第１開度は固定ではな
く、後述するように冷水出口温度の検出に基づいて、冷
房負荷に対する冷水温度を設定温度（例えば６℃）を一
定に保持するための開度調節を含んでいる。

【００３０】コントローラ６７には、吸収冷凍機の起動
時に高圧再生器に過剰投入する熱源蒸気の最大量が予め
設定されている。このコントローラ６７は、吸収冷凍機
の起動時に蒸気流量調節弁７２を第２開度に保持すると
ともに、この後、蒸気流量センサ７０が検出する蒸気流
量が前記蒸気最大量に達した段階以降は、蒸気流量調節
弁７２を第１開度に保持させるようになっている。

【００３１】高圧再生器６の伝熱管７１は、高圧再生器
６に供給された臭化リチウム希溶液を加熱するもので、
その加熱により前記希溶液から一部の冷媒を蒸発気化さ
せて、濃度が中程度の臭化リチウム中溶液を作る。こう
して得られた臭化リチウム中溶液は溶液ライン（溶液配
管）７３を通って高温熱交換器５に供給された後、この
熱交換器５を通って低温熱交換器４に供給される。

【００３２】高温熱交換器５では、そこに溶液ライン７
３から戻された高温の臭化リチウム中濃度溶液を用い
て、低温熱交換器４側から供給された臭化リチウム希溶
液が加熱される。それにより、溶液の濃度を高める一方
で、臭化リチウム中溶液を冷却する熱回収を行なう。そ
して、熱回収された臭化リチウム中濃度溶液は低圧再生
器７から流出する高濃度の臭化リチウム濃溶液と合流し
て、前記溶液ポンプ３０又は６０により低温熱交換器４
に供給され、ここで再び冷却された後に、吸収器１２又
は４２のいずれか少なくとも一方に供給されて、溶液ノ
ズル２９又は５９から散布される。

【００３３】一方、高圧再生器６にて蒸発した冷媒蒸気
は、冷媒ライン（溶液配管）７５を通って低圧再生器７
の再生器チューブ７６に供給され、更にこのチューブ７
６から冷媒ライン７７を通って前記凝縮器３の上部に配
設された冷媒ノズル７８に供給される。低圧再生器７と
この上側に配置される凝縮器３とは同一のシェル（高圧
真空容器）内に構成されている。

【００３４】低圧再生器７は、その再生器チューブ７６
の上方に対向して配置された溶液ノズル７９を有してお
り、このノズル７９には低温熱交換器４と高温熱交換器
５との間から引出された溶液ライン（溶液配管）８０を
通って低温熱交換器４を流通した臭化リチウム中濃度溶
液が供給される。溶液ノズル７９は臭化リチウム中溶液
を再生器チューブ７６の外表面に散布する。そのため、
高圧再生器６で発生した高温の冷媒蒸気が流れている再
生器チューブ７６によって、散布された臭化リチウム中
濃度溶液が加熱される。それにより、この中濃度溶液に
含まれている冷媒の一部が蒸発して、高濃度の臭化リチ
ウム濃溶液が作られて、この濃溶液は低圧再生器７の底
部に溜められる。この低圧再生器７内の臭化リチウム濃
溶液は、溶液合流ライン８１を通って前記溶液ポンプ３
０又は６０に吸込まれ、低温熱交換器４に供給される。

【００３５】又、高圧再生器６の溶液出口６ａを通って
高温熱交換器5を経て溶液合流ライン８１（低圧再生器
６で得た濃度の濃い臭化リチウム溶液が導かれる。）に
合流する溶液ライン９０には、第１流量調節弁９１が設
けられている。そして、この溶液ライン９０には、第１
流量調節弁９１をバイパスするバイパス流路９２が設け
られている。なお、溶液ライン９０は１本であり、これ
にバイパス流路９２の本数を足した数と、前記複数の蒸
発器・吸収器系統の系統数とは同じであり、したがって、
バイパス流路９２は蒸発器・吸収器系統の系統数に応じ
て１以上設けられる。そして、バイパス流路９２には、
第２流量調節弁９３と自動開閉弁９４とが夫々取付けら
れている。第１、第２の調節弁９１、９３の開度調節は
前記コントローラ６７からの指示に基づいて実行され、
その調節によって冷凍機内を流れる冷媒流量が適当とな
るように調節される。自動開閉弁９４の開閉もコントロ
ーラ６７からの指示に基づいて実行される。

【００３６】この自動開閉弁９４は、前記所定負荷（例
えば既述のように蒸発器・吸収器系統が２系統の場合に
は５０％の負荷が好ましい。）以下の低負荷域側で吸収
冷凍機が片肺運転される場合には閉じて使用され、又、
前記所定負荷から前記定格点Ａに至る負荷域Ｈで吸収冷
凍機が両肺運転される場合には開いて使用される。片肺
運転では、前記蒸発器・吸収器系統１、２の内のいずれ
か一方を使用するとともに他方を休止して吸収冷凍機が
運転される。前記所定負荷から前記定格点Ａにわたる負
荷域Ｈでは両肺運転が行われ、この両肺運転では両蒸発
器・吸収器系統１、２を共に使用して吸収冷凍機が運転
される。

【００３７】前記凝縮器３内には前記冷却水入口ライン
２６により冷却水が供給される凝縮機チューブ８２が設
けられている。凝縮器３は、絶対圧力５５mmＨｇ（約１
／１４気圧）のもとで作動される。この凝縮器３では、
冷媒ライン７７を通して供給される冷媒と、低圧再生器
７で蒸発して凝縮器３内に流入してきた冷媒蒸気とが、
凝縮器チューブ８２を流通する冷却水との熱交換により
冷却凝縮して、冷媒（水）となる。この冷媒は、重力及
び圧力差によって冷媒ライン（冷媒配管）８３に送出さ
れる。

【００３８】冷媒ライン８３は２系統設けられるか、図
１に示すように２系統に分岐されている。一方の冷媒ラ
イン８３ａは、その途中に操作弁８４を設けて一方の蒸
発器１１に接続され、他方の冷媒ライン８３ｂは、その
途中に操作弁８５を設けて他方の蒸発器４１に接続され
ている。したがって、凝縮器３で冷却水によって凝縮液
化された冷媒は、蒸発器１１、４１の少なくとも一方に
供給された後、冷媒ポンプ１３又は４３によって蒸発器
１１、４１内の蒸発器チューブ１５又は４５の外表面に
向けて散布される。

【００３９】以上の構成を備えた吸収冷凍機において、
操作弁２２、３１、３３、３４、５２、６１、６３、６
４、８４、８５は、いずれもモータを動力として開閉動
作されて片肺運転と両肺運転を切換えるために使用され
る切換え弁であって、又、流量調節用の調節弁１４、４
９も片肺運転と両肺運転を切換える切換え弁として使用
される。又、自動開閉弁９４もモータを動力として開閉
動作される。なお、この吸収冷凍機は暖房運転をするこ
ともできるが、本発明においては関係がないので、暖房
運転時の動作説明は省略する。

【００４０】前記構成の吸収冷凍機を起動する時には、
投入ライン９９を経てボイラ９６の蒸気ヘッダ９７から
導かれる一部の蒸気（熱源蒸気）が所定量過剰投入され
る。すなわち、コントローラ６７によって蒸気流量調節
弁７２が第２開度、例えば全開に保持されるので、投入
ライン９９を通って高圧再生器６に投入される熱源蒸気
の単位時間当たりの蒸気投入量は、吸収冷凍機の定格運
転時における高圧再生器６での定格蒸気消費量以上に多
量に過剰投入される。この過剰投入は、前記定格蒸気消
費量の１．５倍程度が本実施形態の吸収冷凍機では好ま
しい。なお、この過剰投入の程度は、ボイラ９６の地域
への蒸気供給能力を大幅に損なうことなく、かつ、吸収
冷凍機でキャリオーバを生じないように、吸収冷凍機の
特性やボイラ９６の動特性を考慮して決定される。

【００４１】こうして高圧再生器６に投入される熱源蒸
気の過剰投入量は、投入ライン９９に設けられている蒸
気流量センサ７０により検出され、その検出情報は逐一
コントローラ６７に供給される。そして、高圧再生器６
に過剰投入された熱源蒸気量が、コントローラ６７に予
め設定してある最大蒸気量に達すると、この時点以降は
蒸気流量調節弁７２の開度が前記第２開度よりも開度が
絞られた第１開度を保持するようにコントローラ６７で
制御される。それにより、高圧再生器６での定格蒸気消
費量に見合った量の熱源蒸気が高圧再生器６に投入され
て、吸収冷凍機は定格運転に移行する。こうした熱源蒸
気の投入の推移は図３中点線の特性曲線で示される。

【００４２】以上のように起動時に蒸気流量センサ７２
の検出情報に基づいて予め定められた熱源蒸気流量の最
大値を超えないようにコントローラ６７で蒸気流量調節
弁７２の開度を制御するから、高圧再生器６に熱源蒸気
に過剰投入される熱源蒸気の投入量が適正に制御され、
熱源蒸気の過剰投入に過不足を生じることを防止しつつ
吸収冷凍機を起動できる。

【００４３】そのため、熱源蒸気の過剰投入量が過ぎ、
それに応じた地域冷暖房用ボイラ９６の圧力の下がり過
ぎがなくなるから、蒸気供給配管９８を介しての地域へ
の蒸気供給に問題を生じることを防止できる。さらに、
以上のように熱源蒸気の過剰投入量が過ぎることがない
ので、高圧再生器６内で臭化リチウム溶液の異常沸騰が
起きることが防止されるに伴い、両蒸発器・吸収器系統
１、２でキャリオーバを生じることを防止しつつ、吸収
冷凍機を起動できる。

【００４４】そして、以上のように熱源蒸気流量の上限
を超えないように制御された熱源蒸気の過剰投入によ
り、起動時における高圧再生器６での臭化リチウム溶液
の濃縮速度が速められ、臭化リチウム溶液の濃度が最適
化されるため、起動開始から定格運転に移行するまでの
起動時間を大幅に短縮できる。ちなみに、本実施形態の
構成では、図３に示すように略１５分の起動時間で定格
冷凍能力の略９０％に到達できることが実証試験により
確かめられた。したがって、冷房を行なう前記構成の吸
収冷凍機は、例えば７℃以上の冷水を３０分以上流して
はいけない等の熱供給規定が定められている使用条件で
も対応して使用できる。

【００４５】又、以上の起動後には、高圧再生器６に供
給される熱源蒸気量を増加することで、臭化リチウム溶
液の加熱量を増大してこの溶液の濃度を濃くして、蒸発
器１１、４１から出て負荷に供給される冷水の温度を下
げることができる。この逆に、高圧再生器６に供給する
熱源蒸気量を減少することで、臭化リチウム溶液の加熱
量を減少してこの溶液の濃度を薄くして、蒸発器１１、
４１から出て負荷に供給される冷水の温度を上げること
ができる。それによって、冷房負荷に対する冷水温度を
設定温度（例えば６℃）に保持できる。

【００４６】このような再生器への熱源蒸気の供給量制
御はコントローラ６７による蒸気流量調節弁７２の第１
開度の調節で実現しており、この制御は冷水出口温度の
検出に基づいて行われている。なお、この定格運転下で
の熱源蒸気供給量制御の基データである冷水出口温度の
検出は、第１、第２の蒸発器・吸収器系統１、２を備え
て情況に応じて両肺運転と片肺運転とを切換える構成の
吸収冷凍機においては、その両系統１、２の冷水出口ラ
イン１７、４７が合流された流出ライン６５に取付けた
冷水温度センサ６６が担っており、流出ライン６５で混
合されて温度が平均化された冷水の出口温度を検出す
る。

【００４７】なお、蒸発器・吸収器系統を２系統備えた
本実施形態の吸収冷凍機は以下の点で優れている。すな
わち、冷水温度センサ６６が検出する流出ライン６５を
流通する冷水の出口温度が所定温度よりも高い時には、
吸収冷凍機の負荷が所定負荷（５０％）より高いとコン
トローラ６７が判定して、このコントローラ６７での指
令に基づいて吸収式冷凍機は両肺運転モードで運転され
る。

【００４８】この両肺運転モードでは、各操作弁２２、
３１、３３、３４、５２、６１、６３、６４、８４、８
５、及び自動開閉弁９４等がいずれも開いた状態に保持
されるので、各ポンプ１３、１４、１８、３０、４３、
４４、４８、６０、及び凝縮器３、再生器６、７等の運
転に伴い、第１、第２の蒸発器・吸収器系統１、２が共
に用いられて、冷媒及び吸収剤の冷凍機内に対する既述
の循環が繰返される。このように全ての蒸発器・吸収器
系統１、２を使用する両肺運転では、図２中の曲線部Ｇ
１と、これに負荷５０％のところで変曲点Ｊを形成する
ことなく滑らかに連続する曲線部Ｇ３とがなす特性曲線
にしたがって運転され、最大で５０００ＲＴの冷凍能力
を発揮する。なお、この場合、負荷が略６０〜８０％の
領域で最も効率良く運転できる。

【００４９】そして、冷水温度センサ６６が検出する冷
水の出口温度が所定温度よりも低い時には、吸収冷凍機
の負荷が所定負荷（５０％）より低いとコントローラ６
７が判定して、このコントローラ６７での指令に基づい
て吸収式冷凍機は、複数の蒸発器・吸収器系統の内の一
部のみを使用し、他の蒸発器・吸収器系統を休止する片
肺運転モードで運転される。

【００５０】この片肺運転モードでは、第１蒸発器・吸
収器系統１に係る各操作弁２２、３３、３４、８４、調
節弁１９、２７、及び自動開閉弁９４が、コントローラ
６７からの指示に基づいて閉じられるとともに、各ポン
プ１３、１４、１８、及び３０が停止される。その一方
で、第２蒸発器・吸収器系統２に係る各操作弁５２、６
１、６３、６４、８５、及び調節弁４９、５７は、閉い
たままの状態を保持するとともに、各ポンプ４３、４
４、４８、及び６０は運転状態のままに保持される。そ
れにより、第１蒸発器・吸収器系統１が休止されるとと
もに、第２蒸発器・吸収器系統２が使用される片肺運転
が実行される。

【００５１】以上のように負荷が５０％を下回った負荷
域では片肺運転が実行されるから、この時、再生器６、
７側から第１、第２の蒸発器・吸収器系統１、２に向け
て還流する冷媒は、第２蒸発器・吸収器系統２のみに供
給される。それに伴い、蒸発器４１に戻される冷媒の散
布量が一定に保持されるから、この蒸発器４１の性能低
下がないばかりでなく、蒸発器４１と対をなす吸収器４
２に対する臭化リチウム溶液の循環量が増加される。

【００５２】すなわち、吸収冷凍機では、負荷が減少す
ると吸収冷凍機内の臭化リチウム溶液の循環量が減少す
るとともに、吸収器の伝熱面積も減少することが知られ
ている。吸収器の管群（吸収器チューブ）は負荷１００
％で臭化リチウム溶液の循環量が最適となるように設計
されているので、この設計において既述のように５０％
の負荷以下に臭化リチウムの溶液循環量が下がった時に
片肺運転となって、この運転で使用されない片方の吸収
器１２への臭化リチウム溶液の供給が停止される。その
ため、冷凍機内を循環する全ての臭化リチウム溶液が片
肺運転において使用される方の吸収器４２の管群一個に
流されるから、この吸収器４２の管群一個に対する臭化
リチウム溶液の循環量を倍増できる。

【００５３】したがって、吸収器４２の吸収器チューブ
５５が乾くことが抑制され、その伝熱面を有効に使用で
きるようになるから、吸収器４２の吸収性能の低下が抑
制されて、低負荷域（定格点ＡのレベルＣを上回る蒸気
消費率を要する負荷域であって、図２中負荷約４０％以
下の負荷域Ｆ。）での冷凍機の効率を向上できる。

【００５４】なお、以上の運転モード変更に際しては、
例えば４５％から５５％の負荷変動が掛った時には、両
肺運転から片肺運転への移行、又はこの逆への移行が繰
返されて制御上の安定性を欠く恐れがある。そこで、実
際的には、例えば負荷が５０％以上に増加した時には両
肺運転とするとともに、この両肺運転を負荷が４０％以
下となっても過度的には維持し、負荷が４０％以下にな
ってはじめて片肺運転に移行するようにコントローラ６
７で制御する構成とすることが望ましい。このように構
成することにより、制御上のチャタリングを解消して安
定した制御が可能である。

【００５５】ところで、以上の低負荷域での片肺運転に
おいては、両肺運転時に比較して使用される蒸発器・吸
収器系統の伝熱面積が半分になるに伴い、この片肺運転
時に使用される第２蒸発器・吸収器系統２に流通する臭
化リチウム溶液が増加して、その濃度が濃い目になるこ
とが実証試験の結果判明した。しかし、前記構成の吸収
冷凍機は、高圧再生器６の溶液出口６ａに連通して設け
られて溶液合流ライン８１に合流する溶液ライン９０を
バイパスするバイパス流路９２の自動開閉弁９４を、片
肺運転時には閉じて溶液流量を適正に絞って、冷凍機内
の循環流特性を部分負荷（低負荷）に合わせることがで
きる。つまり、溶液合流ライン８１に導かれる臭化リチ
ウム濃溶液に対して、濃度が中程度の臭化リチウム中濃
度溶液の合流量が少なくなり、それに応じて濃溶液ポン
プ６０により吸収器４２に送り込まれる臭化リチウム溶
液の濃度を薄めることができる。このような臭化リチウ
ム溶液の循環量の減少に伴う濃度調節により、片肺運転
時に使用されている第２蒸発器・吸収器系統２に対する
臭化リチウム溶液の量を、冷凍機内の臭化リチウム溶液
の濃度バランスに適合するように改善できる。それによ
り、吸収冷凍機の効率を向上できる。

【００５６】以上のように前記構成の吸収冷凍機は、低
負荷域では両肺運転から片肺運転に移行することによっ
て、その時に使用される蒸発器・吸収器系統の蒸発器４
１及び吸収器４２の性能低下を防止して、蒸気消費率の
悪化を防止できる。こうした部分負荷時の蒸気消費率の
改善は図２中曲線部Ｇ２で示される。

【００５７】そして、両肺運転から片肺運転への移行、
又はこの逆への移行は、既述のように両系統１、２から
冷房負荷に供給される冷水を合流する流出ライン６５に
取付けた冷水温度センサ６６で、この流出ライン６５を
通る冷水の温度を検出し、その検出温度に基づいて低負
荷域であるかどうかを判定して行なう。そのため、運転
切換えの基準として設定される所定負荷を簡単に判定で
きるとともに、それに基づいて負荷に応じた両肺運転又
は片肺運転をすることができる。

【００５８】又、以上のように負荷の大きさに応じて運
転モードを切り換えて使用される前記構成の吸収冷凍機
は、その蒸発器・吸収器系統を２系統に分けて、冷凍能
力が５０００ＲＴとなるように大容量化した構成であ
る。そのため、単機構成の蒸発器及び吸収器を夫々大型
化して冷凍能力を５０００ＲＴに向上させる場合に比較
して、両蒸発器・吸収器系統１、２の蒸発器１１、４
１、及び吸収器１２、４２を小型にでき、それに伴い第
１、第２の蒸発器・吸収器系統１、２を小型に作ること
ができる。

【００５９】したがって、単機構成の蒸発器及び吸収器
を夫々大型化して能力を向上させる場合に比較して冷凍
機全体の設置スペースが小さくて済む。ちなみに、冷凍
能力５０００ＲＴの本実施形態に係る吸収冷凍機の設置
面積は７４．１ｍ²であり、これは従来機対比で約２５
％の省スペース化を図ることができた。

【００６０】更に、既述のように第１、第２の蒸発器・
吸収器系統１、２を、単機構成の蒸発器及び吸収器を夫
々大型化して能力を向上させる場合に比較して小型に作
ることができるので、これら蒸発器・吸収器系統１、２
の作り勝手が良くなるとともに、その運搬及び設置場所
への納入等も容易にできる。

【００６１】

【発明の効果】以上説明したように本発明の起動方法に
よれば、地域冷暖房用の蒸気生成器から吸収冷凍機の再
生器に投入される熱源蒸気を、起動時に過剰投入すると
きに、予め定めた上限を超えないように制限したから、
起動時の熱源蒸気過剰投入に伴って蒸気生成器から地域
への蒸気供給に実質的な影響を与えたり、吸収冷凍機で
キャリオーバを起こすことを防止しつつ、起動時間を短
縮することができる。

【００６２】又、本発明の吸収冷凍機によれば、域冷暖
房用の蒸気生成器から吸収冷凍機の再生器に投入される
熱源蒸気を導く投入ラインに、蒸気流量センサと開度調
節可能な蒸気流量調節弁とを設けて、前記蒸気流量セン
サの出力に基づいてコントローラにより前記蒸気流量調
節弁の開度調節を行なって、前記起動方法を実行するか
ら、起動時に、蒸気生成器から地域への蒸気供給に実質
的な影響を与えたり、吸収冷凍機でキャリオーバを起こ
すことを防止しつつ、起動時間を短縮できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態に係る吸収冷凍機の概略構
成図。

【図２】図１の吸収冷凍機における蒸気消費率と負荷と
の関係を示す特性図。

【図３】図１の吸収冷凍機における冷凍能力、熱源蒸気
流量、及び冷水出口温度と時間との関係を示す特性図。

【符号の説明】

１、２…蒸発器・吸収器系統 ３…凝縮器 ４…低温熱交換器 ５…高温熱交換器 ６…高圧再生器 ７…低圧再生器 １１、４１…蒸発器 １２、４２…吸収器 １５、４５…蒸発器チューブ ２０、５０…冷媒ノズル ２９、５９…溶液ノズル ３０、６０…濃溶液ポンプ ６７…コントローラ ７０…蒸気流量センサ ７２…蒸気流量調節弁 ９６…ボイラ（蒸気生成器） ９７…蒸気ヘッダ ９９…投入ライン

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 山内 信明 兵庫県高砂市荒井町新浜２丁目１番１号 三菱重工業株式会社高砂製作所内 (72)発明者 小野 仁意 兵庫県高砂市荒井町新浜２丁目１番１号 三菱重工業株式会社高砂研究所内 (56)参考文献 特開 平９−14785（ＪＰ，Ａ) 特開2000−329420（ＪＰ，Ａ) 特開 平11−257780（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−139360（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) F25B 15/00 303 F25B 15/00 306

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 冷媒ノズルを有し冷水が流通する蒸発器
   チューブに前記冷媒ノズルから冷媒を散布することによ
   り前記冷媒を蒸発気化させて冷媒蒸気とする蒸発器と、
   溶液ノズルを有し前記蒸発器で発生した冷媒蒸気を前記
   溶液ノズルから散布される濃度の濃い臭化リチウム溶液
   に吸収させる吸収器と、前記冷媒蒸気を吸収して低濃度
   となった臭化リチウム溶液を加熱してこの溶液中の冷媒
   を蒸発させて濃度が濃くなった臭化リチウム溶液を前記
   吸収器に供給する再生器と、この再生器で発生した冷媒
   蒸気を凝縮させて凝縮液化した冷媒を前記蒸発器に供給
   する凝縮器とを備え、かつ、蒸気生成器で生成される蒸
   気の一部が熱源として前記再生器に投入される吸収冷凍
   機の起動方法であって、 前記再生器への熱源蒸気の投入ラインを通る蒸気流量を
   調節する蒸気流量調節弁の開度を、単位時間当たりの蒸
   気投入量が前記再生器での定格蒸気消費量以上に過剰投
   入される開度とし、この開度下での前記再生器への投入
   蒸気量が予め定められた最大蒸気量に達した段階以降
   は、前記蒸気流量調節弁の開度を前記定格蒸気消費量に
   見合う開度とすることを特徴とする吸収冷凍機の起動方
   法。
2. 【請求項２】 冷媒ノズルを有し冷水が流通する蒸発器
   チューブに前記冷媒ノズルから冷媒を散布することによ
   り前記冷媒を蒸発気化させて冷媒蒸気とする蒸発器と、
   溶液ノズルを有し前記蒸発器で発生した冷媒蒸気を前記
   溶液ノズルから散布される濃度の濃い臭化リチウム溶液
   に吸収させる吸収器と、前記冷媒蒸気を吸収して低濃度
   となった臭化リチウム溶液を加熱してこの溶液中の冷媒
   を蒸発させて濃度が濃くなった臭化リチウム溶液を前記
   吸収器に供給する再生器と、この再生器で発生した冷媒
   蒸気を凝縮させて凝縮液化した冷媒を前記蒸発器に供給
   する凝縮器とを備え、かつ、蒸気生成器で生成される蒸
   気の一部が熱源として前記再生器に投入される吸収冷凍
   機において、 前記再生器への熱源蒸気の投入ラインを通る蒸気流量を
   測定する蒸気流量センサと、 前記投入ラインを通る蒸気流量を調節する蒸気流量調節
   弁と、 起動時に前記再生器に投入する熱源蒸気の最大量が予め
   設定されており、前記蒸気流量調節弁の開度を、単位時
   間当たりの蒸気投入が前記再生器での定格蒸気消費量以
   上に過剰投入される開度とするとともに、この開度下で
   前記蒸気流量センサが検出した前記再生器への投入蒸気
   量が前記最大蒸気量に達した段階以降は、前記蒸気流量
   調節弁の開度を前記定格蒸気消費量に見合う開度とする
   コントローラと、を具備したことを特徴とする吸収冷凍
   機。