JP3434282B2 - 吸収冷凍機 - 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、大容量機を構成するのに好適な吸収冷凍機に
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、蒸発器及び吸収器の内部は高真空（絶対圧力で
６〜７mmＨｇ）に保持されている。そして、従来の吸収
冷凍機では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】ところで、従来の吸収冷凍機の冷凍能力は
最大でも２５００ＲＴであるが、この吸収冷凍機の冷凍
能力を例えば５０００ＲＴに高めるには、それに応じて
単機構成の蒸発器及び吸収器の能力も向上させなければ
ならない。そのためには、蒸発器及び吸収器を夫々大型
化することで対応できるが、単に蒸発器及び吸収器を夫
々大型にすることは、それに応じて大きな設置スペース
が必要となる。 【０００４】しかし、吸収冷凍機の設置スペースには制
限があることが多いので、既述のように単機を大形にす
ることは、設置上不適当となる場合が多いと考えられ
る。しかも、蒸発器及び吸収器が大型になるほど、その
作り勝手が悪くなるとともに、運搬及び設置場所への納
入等も行いずらくなる。 【０００５】図３は従来の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、定格点Ａを
通って図３中下側に凸となる円弧を描いた特性曲線Ｂか
ら分かるように略４０％以下の負荷域では、定格点Ａの
レベルＣを上回る蒸気消費率となっている。この図３か
ら理解されるように吸収冷凍機は、特性曲線Ｂと前記レ
ベルＣとの交点Ｄと定格点Ａとの間の負荷域の中でも、
前記特性曲線Ｂが最も下がった領域、つまり略６０〜８
０％の負荷域で蒸気消費率が低く最も効率良く運転でき
るが、負荷が約４０％以下の低負荷域になると、蒸気消
費率が定格点Ａでの蒸気消費率を上回って必要となり、
冷凍機全体の効率が低下するという傾向がある。 【０００６】吸収冷凍機は、部分負荷域での運転の効率
が定格条件での効率を上回る等、部分負荷特性が他の冷
凍機に比較して良好な冷凍機であるが、それでも既述の
ように低負荷域での効率は定格条件での効率より低下す
る。その理由は、低負荷域での運転においては冷凍機内
を流れる臭化リチウム溶液の流量が減り過ぎ、特に、単
機構成の吸収器での臭化リチウム溶液の流量が減り過ぎ
て、この吸収器が有する吸収器チューブが乾いて、その
伝熱面を有効に使用できなくなることにあると考えられ
ている。その結果、低負荷域では、その負荷に対して吸
収器の伝熱面積が過剰になって、吸収性能が低下し、そ
れに伴って冷凍機全体の効率低下がもたらされる。この
ような事情から、吸収冷凍機を例えば大容量化するに際
しては、以上のような低負荷域での運転においても効率
を向上させることが要請されている。 【０００７】 【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、低負荷域での効率を向上できるとともに、
作り勝手が良く運搬及び納入等も容易で省スペースで設
置でき、しかも、蒸発器の冷媒量のアンバランスを自動
修正して運転できる吸収冷凍機を得ることにある。 【０００８】 【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た吸収冷
凍機を前提とする。 【０００９】そして、前記課題を解決するために、前記
蒸発器、前記冷媒ノズルに冷媒を供給する冷媒ポンプ、
前記吸収器、及び前記吸収器内の低濃度の臭化リチウム
溶液を前記再生器側に供給する溶液ポンプを有する複数
の蒸発器・吸収器系統と、これらの系統と同数分岐され
て前記各蒸発器に個別に前記凝縮器から供給される冷媒
を導く分岐冷媒ラインに設けられた切換え弁を含んで、
所定負荷以下では複数の前記蒸発器・吸収器系統のうち
の一部を使用するとともに他の系統を休止して運転さ
せ、かつ、前記所定負荷より大きい負荷域では、前記一
部の系統と、前記休止した系統の内の少なくとも一部の
系統とを共に使用して運転させる切換え弁と、前記各蒸
発器・吸収器系統の蒸発器に夫々設けられた冷媒レベル
センサと、これらレベルセンサが検出した各蒸発器内の
冷媒の液面高さに基づいて、前記分岐冷媒ラインの切換
え弁を介してこのラインを通る冷媒量を制御するコント
ローラと、を備えたことを特徴としている。 【００１０】なお、本発明において、所定負荷は任意に
定めることができるとともに、蒸発器・吸収器系統は２
系統以上あればよいとともに、各系統は同一冷凍能力で
あることが好ましいが、冷凍能力に差があってもよい。
又、本発明において、冷媒レベルセンサには、蒸発器内
の冷媒に対して設定される各冷媒液面高さを個別に検出
する複数のものを用いることができるとともに、一台で
前記各冷媒液面高さの夫々を検出できる構成のレベルセ
ンサを用いることができる。又、本発明において、各分
岐冷媒ラインを通る冷媒量を制御する切換え弁には、開
閉又は開度変更を行なうものを使用できる。 【００１１】 【発明の実施の形態】以下、図１及び図２を参照して本
発明の一実施形態を説明する。 【００１２】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。 【００１３】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。 【００１４】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（冷水流通配管）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（冷水流通配管）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。 【００１５】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、
４６に戻される。 【００１６】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。 【００１７】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。 【００１８】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。 【００１９】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３
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（冷水流通配管）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（冷水流通配管）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。 【００２０】互いに並設された冷水ポンプ１８、４８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、冷房負荷に接続されている。前記合流点より下
流側のライン（流通配管）６５には、これを通る冷水の
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。 【００２１】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。 【００２２】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。 【００２３】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。 【００２４】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。 【００２５】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。 【００２６】前記高圧再生器６が有した伝熱管７１に
は、図示しない地域冷暖房設備から高温の蒸気が調節弁
７２を介して供給される。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濃度溶液は溶液ライン（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。 【００２７】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
液を加熱し、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２
９又は５９から散布される。 【００２８】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。 【００２９】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は臭化リチウム中濃度
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３０又は６０に吸込まれ、低温熱交換器４に供給され
る。 【００３０】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。 【００３１】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。 【００３２】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。 【００３３】冷媒ライン８３は図１に示すように２系統
に分岐されている。一方の分岐冷媒ライン８３ａは、そ
の途中に蒸発器への冷媒供給弁としての操作弁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８
３ｂは、その途中に蒸発器への冷媒供給弁としての操作
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。 【００３４】又、各蒸発器１１、４１の夫々には、溜ま
った冷媒の液面高さを検出する冷媒レベルセンサ６８又
は６９が取付けられている。レベルセンサ６８、６９に
は、電極棒式、フロート式、超音波式のものなどを採用
できる。本実施形態では、取分け、最も長いコモン電極
棒及びこれよりも短く互いに高さが異なる複数例えば４
本のセンサ電極棒を備えて、冷媒を介してセンサ電極棒
の上端部とコモン電極棒とが導通するかどうかで冷媒の
液面の高さを例えば４段階に検出する電極棒式のレベル
センサを使用している。このセンサは、真空に対する確
実なシール性が保証されて安定した測定ができる点で好
ましい。これらレベルセンサ６８、６９により測定され
る蒸発器１１、４１内の冷媒のレベル情報は、夫々コン
トローラ６７に供給される。コントローラ６７は、前記
操作弁８４、８５を開閉制御するための記憶テーブルを
有し、各レベルセンサ６８、６９から供給されたレベル
情報に応じて、前記テーブルに予め記憶されている弁開
閉制御データにしたがって操作弁８３、８４を自動開閉
させるようになっている。 【００３５】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。 【００３６】前記構成の吸収冷凍機で、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。 【００３７】すなわち、この運転モードでは、各操作弁
２２、３１、３３、３４、５２、６１、６３、６４、８
４、８５、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Ｇ１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６０〜８
０％の領域で最も効率良く運転できる。 【００３８】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。 【００３９】すなわち、この運転モードでは、第１蒸発
器・吸収器系統１に係る各操作弁２２、３３、３４、８
４、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５
２、６１、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４
３、４４、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。 【００４０】なお、これに代えて、コントローラ６７で
の指令に基づいて第１蒸発器・吸収器系統１を使用する
とともに、第２蒸発器・吸収器系統２を休止させる片肺
運転を行なうこともできる。又、第１、第２の蒸発器・
吸収器系統１、２の内のいずれかの系統についての各操
作弁及び調節弁を省略しても、以上の片肺運転と両肺運
転とを切換えることが可能であり、この場合には弁の使
用数が削減され、冷凍機構成の簡素化とコストダウンが
可能である。しかし、本実施形態のように各蒸発器・吸
収器系統の全てに各操作弁及び調節弁を設けて運転モー
ドを切換えるようにした構成では、低負荷運転をするた
びに第１、第２の蒸発器・吸収器系統１、２を交互に使
用可能であるから、一部の蒸発器・吸収器系統のみが常
に使用されてそれが他の系統より早く劣化することがな
く、冷凍機全体の耐久性が高い点で優れている。 【００４１】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。 【００４２】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。 【００４３】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。 【００４４】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。 【００４５】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。 【００４６】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。 【００４７】そして、前記のように両肺運転から片肺運
転への移行、又はこの逆への移行は、既述のように流出
ライン６５に取付けた冷水温度センサ６６で、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。 【００４８】ところで、本発明者は、前記のように負荷
に応じて運転モードが自動的に切換わる吸収冷凍機で
は、蒸発器・吸収器系統を複数備えているために、その
能力を十分に発揮させるのに未だ改善の余地があること
を見出すに至った。 【００４９】すなわち、この吸収冷凍機での臭化リチウ
ム溶液の配分は、定格時にバランスが取れるように調節
して合わせてある。しかし、既述のように低負荷域で片
肺運転となった時には、その時の負荷状態や冷却水温度
の影響を受けて冷媒量が変化するから、片肺運転で使用
される一方の蒸発器・吸収器系統が備える蒸発器内の冷
媒量は、片肺運転で休止している他方の蒸発器・吸収器
系統が備える蒸発器内の冷媒量とは異なり易い。例え
ば、片肺運転で使用される蒸発器の蒸発器チューブを流
れる冷水流量が少な過ぎたり、冷却水温度が高い場合に
は、冷媒量が過多となり、この逆の条件の場合には冷媒
量が過少となる。 【００５０】そのため、片肺運転から両肺運転に移行す
ると、両蒸発器１１、４１内の冷媒量にアンバランスを
生じる。それにより、冷媒量が過多になった蒸発器を備
えた方の蒸発器・吸収器系統では、その蒸発器と対で設
けられている吸収器に冷媒が溢れて流れ込み、冷凍能力
が大幅に低下することがある。この逆に、蒸発器の冷媒
量が過少になった蒸発器を備えた方の蒸発器・吸収器系
統では、その蒸発器に接続されている冷媒ポンプを正常
に運転するのに必要な冷媒の量が不足して、このポンプ
を止めざるを得なくなって両肺運転ができなくなる。な
お、以上のように冷媒量の違いにより両蒸発器１１、４
１が同じ能力を発揮できないという事態は、片肺運転か
ら両肺運転への移行に伴って特に起こり易いが、それ以
外にも蒸発器１１、４１に至る冷媒ライン８３の取り廻
し長さの違い等に基づく流路抵抗の違い等により、両肺
運転の最中にも起こり得る可能性がある。 【００５１】しかし、前記吸収冷凍機は、凝縮器３から
流出する冷媒を蒸発器１１に導く分岐冷媒ライン８３ａ
に設けられた操作弁８４と、同じく凝縮器３から流出す
る冷媒を蒸発器４１に導く分岐冷媒ライン８３ｂに設け
られた操作弁８５を自動開閉させて、両系統１、２の蒸
発器１１、４１に対する冷媒の供給量配分制御を自動的
に行なうことができる構成を備えている。 【００５２】つまり、両蒸発器１１、４１の夫々に個別
に取付けられた冷媒レベルセンサ６８、６９のレベル検
出情報をコントローラ６７に供給し、このコントローラ
６７で操作弁８４、８５が開閉が制御される。この制御
では、例えば前記系統１の蒸発器１１の冷媒の液面高さ
が前記系統２の蒸発器４１の冷媒の液面高さより低い時
には、操作弁８５を閉めるとともに操作弁８４を開けた
ままとする。それにより、凝縮器３から戻される冷媒の
全量を蒸発器１１に供給できる。この逆に、蒸発器１１
の冷媒の液面高さが前記系統２の蒸発器４１の冷媒の液
面高さより高い時には、操作弁８５を開けたままで操作
弁８４を閉める。それにより、凝縮器３から戻される冷
媒の全量を蒸発器４１に供給できる。又、両蒸発器１
１、４１の冷媒の液面高さが略同じで低い時、及び両蒸
発器１１、４１の冷媒の液面高さが略同じで高い時に
は、両操作弁８４、８５を共に開いた状態のままに保持
する。それにより、両蒸発器１１、４１内に溜まる冷媒
の高さを同様に保持できる。 【００５３】このように冷媒レベルセンサ６８、６９で
両蒸発器１１、４１内に溜められている冷媒の液面高さ
を検出することに基づくコントローラ６８の指示で、両
操作弁８４、８５を開閉して、凝縮器３から両蒸発器１
１、４１に向けて戻されようとしている冷媒の流れを制
御することによって、両蒸発器１１、４１内での冷媒量
のアンバランスを自動的に修正できる。それにより両蒸
発器１１、４１に略同じ能力を発揮させて吸収冷凍機を
運転できるので、蒸発器の冷媒量が過多となって吸収器
へ冷媒が溢れて冷凍能力を大幅に低下させたり、蒸発器
の冷媒量が過少となって冷媒ポンプの運転が停止される
ということも防止でき、適正に運転を継続できる。 【００５４】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凝縮器を夫々大型
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。 【００５５】したがって、単機構成の蒸発器及び凝縮器
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。 【００５６】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凝縮器を夫
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。 【００５７】 【発明の効果】以上説明したように本発明は、蒸発器、
吸収器、再生器、及び凝縮器を備え、水を冷媒とすると
ともに臭化リチウム溶液を吸収剤として用い、かつ、熱
を駆動源をとした吸収冷凍機において、蒸発器、この蒸
発器が有した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
を前記再生器側に供給する溶液ポンプを有する蒸発器・
吸収器系統を複数設けるとともに、所定負荷以下では複
数の前記蒸発器・吸収器系統のうちの一部を使用すると
ともに他の系統を休止して運転させ、かつ、前記所定負
荷より大きい負荷域では、前記一部の系統と、前記休止
した系統の内の少なくとも一部の系統とを共に使用して
運転させる切換え弁を設けたので、低負荷域において運
転される一部の蒸発器・吸収器系統に流れる臭化リチウ
ム溶液の流量を多く確保できる。それにより、特に、使
用される吸収器が有する吸収器チューブが乾くことを防
止して、吸収器の吸収性能の低下を抑制できるので、低
負荷域での冷凍機全体の効率を向上できる。しかも、本
発明では、蒸発器・吸収器系統を複数備えて、単機構成
の蒸発器及び凝縮器を夫々大型化して能力を向上させる
のと同等以上の能力を複数の蒸発器・吸収器系統で得る
ことができるから、個々の蒸発器・吸収器系統を小型に
作ることができるに伴って、単機構成の蒸発器及び凝縮
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。更に、本発明
では、単機構成の蒸発器及び凝縮器を夫々大型化して能
力を向上させる場合に比較して、既述のように個々の蒸
発器・吸収器系統を小型に作ることができるので、これ
ら蒸発器・吸収器系統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なる。その
上、本発明では、各蒸発器に対する冷媒供給を制御する
切換え弁を、各蒸発器に設けられた冷媒レベルセンサが
検出する各蒸発器の冷媒の液面高さに基づきコントロー
ラで自動制御するから、使用される複数の蒸発器内の冷
媒量にアンバランスを生じても、それを自動的に修正し
ながら運転を継続することができる。

【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】従来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。 【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 １３、４３…冷媒ポンプ １４、４４…溶液ポンプ １６、４６…冷水入口ライン（冷水の流通配管） １７、４７…冷水出口ライン（冷水の流通配管） １８、４８…冷水ポンプ １９、４９…調節弁（切換え弁） ２０、５０…冷媒ノズル ２２、５２…操作弁（切換え弁） ２９、５９…溶液ノズル ３０、６０…濃溶液ポンプ ３１、６１…操作弁（切換え弁） ３３、６３、６４…操作弁（切換え弁） ６７…コントローラ ６８、６９…冷媒レベルセンサ ８３…冷媒ライン ８３ａ…分岐冷媒ライン ８３ｂ…分岐冷媒ライン ８４、８５…操作弁（切換え弁）

───────────────────────────────────────────────────── 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 中里 央 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 (56)参考文献 特開 平３−233266（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−139360（ＪＰ，Ａ) 特開 平11−159906（ＪＰ，Ａ) 特開 昭57−108560（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) F25B 15/00 303 F25B 15/00 306

Claims (1)

1. (57)【特許請求の範囲】 【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た吸収冷凍機において、 前記蒸発器、前記冷媒ノズルに冷媒を供給する冷媒ポン
   プ、前記吸収器、及び前記吸収器内の低濃度の臭化リチ
   ウム溶液を前記再生器側に供給する溶液ポンプを有する
   複数の蒸発器・吸収器系統と、 これらの系統と同数分岐されて前記各蒸発器に個別に前
   記凝縮器から供給される冷媒を導く分岐冷媒ラインに設
   けられた切換え弁を含んで、所定負荷以下では複数の前
   記蒸発器・吸収器系統のうちの一部を使用するとともに
   他の系統を休止して運転させ、かつ、前記所定負荷より
   大きい負荷域では、前記一部の系統と、前記休止した系
   統の内の少なくとも一部の系統とを共に使用して運転さ
   せる切換え弁と、 前記各蒸発器・吸収器系統の蒸発器に夫々設けられた冷
   媒レベルセンサと、 これらレベルセンサが検出した各蒸発器内の冷媒の液面
   高さに基づいて、前記分岐冷媒ラインの切換え弁を介し
   てこのラインを通る冷媒量を制御するコントローラと、
   を備えたことを特徴とする吸収冷凍機。