JP3554858B2 - 吸収冷凍機 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、吸収冷凍機に関する。さらに詳しくは、リバースサイクルを形成するように接続された低温度、中温度および高温度の３段階の再生器を備える三重効用形吸収冷凍機であって、効率が向上されてなる三重効用形吸収冷凍機に関する。ここに、吸収冷凍機には吸収冷温水機も含むものとする。
【０００２】
【従来の技術】
従来、吸収冷凍機においては、吸収液を昇温・昇圧して冷媒を蒸発させるための再生器を１段階または２段階に設けた一重効用形あるいは二重効用形の吸収冷凍機が主流である。ところが近年、冷却能力・能率のさらなる向上のために再生器を３段階に設けた三重効用形の吸収冷凍機が種々提案（特開２０００−１７１１２３号公報および日本国特許第３０４０４７５号公報参照）・実用化されるようになってきている。
【０００３】
図３に、特開２０００−１７１１２３号公報提案の三重効用形吸収冷凍機を示す。この吸収冷凍機１００は、吸収器１０１と、低温度再生器１０２と、中温度再生器１０３と、高温度再生器１０４と、凝縮器１０５と、蒸発器１０６と、熱交換器類１０７〜１０９と、溶液ポンプ１１０と、冷媒ポンプ１１１とを備え、高温度再生器１０４に圧力センサ１１２を設けるとともに、この高温度再生器１０４の出口部に液面センサ１１３、１１３′を設けて、回転速度制御装置１２０が圧力センサ１１２の出力に基づき溶液ポンプ１１０の基本回転速度を設定し、設定した回転速度を液面センサ１１３の出力信号に基づいて修正するようにしている。
【０００４】
ところが、吸収冷凍機の負荷が高いときには外部から供給される熱量が増加され各再生器内部の圧力が高くなり、この状態で前記吸収冷凍機１００のように、圧力センサ１１２および液面センサ１１３の出力に基づき溶液ポンプ１１０により循環される吸収液流量を設定すると、低負荷時に高温度再生器１０４内の液位の上昇が抑えられなくなり、吸収冷凍機１００の運転が安定しない。逆に、負荷が低く外部からの供給熱量が少ないときには各再生器内部の圧力が低くなり、この状態で溶液ポンプ１１０による循環流量を設定すると、高負荷時に高温度再生器１０４内の液位低下が抑えられなくなるという問題がある。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明はかかる従来技術の課題に鑑みなされたものであって、効率が向上されたリバースサイクル式の三重効用形吸収冷凍機であり、かつ負荷変動がある場合にも所望の冷却能力で安定的に運転することができる吸収冷凍機を提供することを目的としている。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明の吸収冷凍機は、シリーズに接続された低温度、中温度および高温度の３段階の再生器を備えた吸収冷凍機であって、負荷を検出する負荷検出手段と、前記高温度再生器に加熱源としての熱量を供給する熱量供給手段と、熱量供給手段により高温度再生器に供給される熱量を負荷検出手段により検出された負荷に基づいて制御する供給熱量制御手段と、吸収器にて吸収液に冷媒を吸収させて得られる稀吸収液を前記低温度再生器に送給する稀液ポンプと、前記低温度再生器にて稀吸収液を加熱濃縮して得られる中間吸収液を前記中温度再生器に送給する中間液ポンプと、前記中温度再生器にて中間吸収液を加熱濃縮して得られる濃吸収液を前記高温度再生器に送給する濃液ポンプと、前記低温度再生器にて得られた中間吸収液の所定割合のみを前記中間液ポンプにより中温度再生器に送給するように、その残部の中間吸収液を直接的に吸収器に戻す中間液バイパス管と、前記中温度再生器にて得られた濃吸収液の所定割合のみを前記濃液ポンプにより高温度再生器に送給するように、その残部の濃吸収液を直接的に吸収器に戻す濃液バイパス管と、前記稀液ポンプ、中間液ポンプおよび濃液ポンプの回転数を、前記低温度再生器にて得られた中間吸収液の所定割合のみを中温度再生器に送給し、かつ前記中温度再生器にて得られた濃吸収液の所定割合のみを高温度再生器に送給し、かつ前記吸収器にて冷媒を吸収した稀吸収液を、同吸収器から低温度再生器に所定割合を送給するように制御する回転数制御手段とを備えてなることを特徴とする。
【０００８】
本発明の吸収冷凍機においては、前記冷媒は例えば水とされ、前記吸収液は、例えば主成分がリチウムブロマイドとされる。
【０００９】
また、本発明の吸収冷凍機においては、前記中間液ポンプにより中温度再生器に送給される中間吸収液の所定割合が、低温度再生器の送出量の８０％以上９０％以下とされ、前記濃液ポンプにより高温度再生器に送給される濃吸収液の所定割合が、中温度再生器の送出量の５０％以上６５％以下とされ、定格運転時の濃液ポンプを送出量が稀液ポンプの送出量の４０％以上５８％以下となるよう初期定格循環量の割合を定めてなるのが好ましい。
【００１０】
さらに、本発明の吸収冷凍機においては、前記高温度再生器にて発生する冷媒蒸気の温度あるいは圧力を検出する蒸気温度検出手段あるいは蒸気圧力検出手段を備え、前記蒸気温度検出手段あるいは蒸気圧力検出手段により検出される冷媒蒸気の温度あるいは圧力が所定温度あるいは圧力を超えた場合、回転数制御手段が、濃液ポンプの回転数を上げるように制御するのが好ましく、また蒸気温度検出手段あるいは蒸気圧力検出手段により検出される冷媒蒸気の温度あるいは圧力が所定温度あるいは圧力を下回った場合、回転数制御手段が、濃液ポンプの回転数を下げるように制御するのが好ましい。
【００１１】
さらに、本発明の吸収冷凍機においては、高温度再生器から中温度再生器に中間吸収液を加熱濃縮するための加熱源として供給された、冷媒蒸気の中温度再生器加熱後の冷媒ドレンの温度を検出するドレン温度検出手段を備え、前記ドレン温度検出手段により検出される冷媒ドレンの温度が所定温度を超えた場合、回転数制御手段が、濃液ポンプの回転数を上げるように制御するのが好ましく、またドレン温度検出手段により検出される冷媒ドレンの温度が所定温度を下回った場合、回転数制御手段が、濃液ポンプの回転数を下げるように制御するのが好ましい。
【００１２】
さらに、本発明の吸収冷凍機においては、高温度再生器内の吸収液の液位を検出する液面検出手段を備え、回転数制御手段が、前記液面検出手段により検出される高温度再生器内の吸収液の液位が上側基準液位を超えたときに濃液ポンプの回転数を下げ、前記液面検出手段により検出される高温度再生器内の吸収液の液位が下側基準液位を下回ったときに濃液ポンプの回転数を上げるように制御するのが好ましい。
【００１３】
さらに、本発明の吸収冷凍機においては、液面検出手段により検出される高温度再生器内の吸収液の液位が安全のために設定される下限設定値を下回ったときに、警報を発するとともに熱量供給手段による熱量の供給を停止する警報・緊急停止手段を備えてなるのが好ましい。
【００１４】
さらに、本発明の吸収冷凍機においては、回転数制御手段が液面検出手段の検出結果に応じて濃液ポンプの回転数を増減させる際に、予め定められた各回転数の間で、濃液ポンプの回転数を段階的に変更するようにされていてもよく、濃液ポンプの回転数を連続的に変化させるようにされていてもよい。
【００１５】
さらに、本発明の吸収冷凍機においては、回転数制御手段が、蒸気温度検出手段、蒸気圧力検出手段および液位検出手段の検出結果に応じて濃液ポンプの回転数を増減させる際に、稀液ポンプおよび中間液ポンプの少なくとも一方の回転数も同時に調整するように制御するようにされてもよい。
【００１６】
さらに、本発明の吸収冷凍機においては、回転数制御手段が、濃液ポンプの回転数と、同時に制御する稀液ポンプおよび／または中間液ポンプとの組合を予め設定し、この組合の中から適宜組合を選択可能とされてもよい。
【００１７】
その上、本発明の吸収冷凍機においては、高温度再生器が、発生した冷媒蒸気と吸収液とを分離する気液分離器を有してなるのが好ましい。
【００１８】
【作用】
本発明の吸収冷凍機は、前記の如く構成されているので、各ポンプの回転数を調整して、各再生器への吸収液の循環量を最適化し効率の向上を図ることができるとともに、負荷変動がある場合にも所望の冷却能力で安定的に運転することが可能となる。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面を参照しながら本発明を実施形態に基づいて説明するが、本発明はかかる実施形態のみに限定されるものではない。
【００２０】
実施形態１
図１に、本発明の実施形態１に係る吸収冷凍機の概略構成を示し、この吸収冷凍機Ａは、水などの冷媒をＬｉＢｒ（リチウムブロマイド）を主成分とする吸収液に吸収させる吸収器１と、吸収器１で冷媒を吸収して濃度が低下した稀吸収液を加熱しこの稀吸収液から一部冷媒を蒸発させ、これによって稀吸収液が濃縮された中間吸収液を得る低温度再生器２と、低温度再生器２で得られた中間吸収液を加熱しこの中間吸収液からさらに一部冷媒を蒸発させることによって、中間吸収液がさらに濃縮された濃吸収液を得る中温度再生器３と、中温度再生器３で得られた濃吸収液を加熱しこの濃吸収液からさらに一部冷媒を蒸発させることによって、濃吸収液がさらに濃縮された超濃吸収液を得る高温度再生器４とを備えるリバースサイクル式三重効用形吸収冷凍機を前提とする。
【００２１】
ここで、高温度再生器４は、再生された冷媒蒸気と超濃吸収液とを分離する気液分離器（不図示である）を備えてなるものとされる。この気液分離器は従来より熱交換器において汽水を分離するために用いられている気液分離器を好適に用いることができる。また、吸収液には、熱伝達促進剤として２エチルヘキサノールなどのアルコール類が少量含まれるものとされる。
【００２２】
本実施形態の吸収冷凍機Ａは、高温度再生器４にて濃吸収液を加熱するための加熱源として、冷凍機Ａ外部から熱量を供給する熱量供給装置５を備えてなるものとされる。この熱量供給装置５からの供給熱量を加熱源として高温度再生器４で発生した冷媒蒸気が中温度再生器３にて中間吸収液を加熱濃縮するための加熱源として利用され、この中温度再生器３加熱後の冷媒蒸気（以下、冷媒ドレンと称する）および中温度再生器３で発生した冷媒蒸気が低温度再生器２にて稀吸収液を加熱するための加熱源として利用される。
【００２３】
また、低温度再生器２加熱後の冷媒ドレンおよび低温度再生器２で発生した冷媒蒸気は凝縮器６に送られ、この凝縮器６にて冷却水により冷却されて液体として、つまり冷媒とされて蒸発器７に送られる。蒸発器７に送られた冷媒は、この蒸発器７内で散布され、水などの冷却対象物から気化熱を奪って気化する一方、これにより冷却対象物としての冷水が冷却される。また、吸収液に熱伝達促進剤として添加されたアルコール類は、凝縮器６にて冷媒とともに凝縮され、蒸発器７の冷媒溜まり（不図示である）に送られ、この冷媒溜まりに設けられるオーバーフロー堰により冷媒から分離されて吸収器１に戻される。
【００２４】
また、本吸収冷凍機Ａは、吸収器１から低温度再生器２に稀吸収液を送給する稀液ポンプ１１と、低温度再生器２から中温度再生器３に中間吸収液を送給する中間液ポンプ１２と、中温度再生器３から高温度再生器４に濃吸収液を送給する濃液ポンプ１３と、蒸発器７で気化しない冷媒を循環させる冷媒ポンプ１４と、前記各ポンプ１１、１２、１３による吸収液の送給量を制御するとともに、熱量供給装置５により供給される熱量を吸収冷凍機Ａの運転条件（冷水の設定温度）および負荷（冷水の温度変化）の変動に応じて制御する制御装置２０とを備えるものとされる。
【００２５】
ここで、熱量供給装置５は、ガスタービンやガスエンジンなどの外部機器で発生した排熱、またはボイラなどにより発生させた燃焼熱を制御装置２０の制御にしたがって高温度再生器４に供給するものとされる。
【００２６】
さらに、高温度再生器４と熱量供給装置５はそれらを一体としてなる貫流ボイラとしても良い。
【００２７】
さらにまた、本吸収冷凍機Ａは、高温度再生器４にて再生された冷媒蒸気の温度を検出する蒸気温度センサ３１と、中温度再生器３加熱後の冷媒ドレンの温度を検出するドレン温度センサ３２と、蒸発器７で冷却された冷水などの冷却対象物の温度を検出する冷水温度センサ（負荷検出手段）３３と、高温度再生器４内の吸収液の液位を検出する液面検出センサ（液位検出手段）３４とを備えてなるものとされ、そしてこれら各センサ３１、３２、３３、３４の検出信号は制御装置２０に入力される。なお、蒸気温度センサ３１に代えて蒸気圧力センサが設けられてもよい。
【００２８】
以下、本吸収冷凍機Ａにおける吸収液の循環サイクルを説明する。
【００２９】
吸収液は、吸収器１にて冷媒蒸気を吸収して所定濃度（例えば、５４〜５６重量％）の稀吸収液とされ、稀液ポンプ１１により稀液送給管４１を介して低温度再生器２に送給される。低温度再生器２に送給された稀吸収液は、低温度再生器２にて加熱濃縮されて所定濃度（例えば、５５〜５７重量％）の中間吸収液とされ、この中間吸収液の所定割合（例えば、８０〜９０％）が中間液ポンプ１２により中間液送給管４２を介して中温度再生器３に送給される一方、その残部は中間液送給管４２が中間液ポンプ１２と低温度再生器２との間で分岐する中間液バイパス管４３を介して、吸収液を吸収器１に戻す戻り配管４４に送られる。
【００３０】
中温度再生器３に送給された中間吸収液は、中温度再生器３にて加熱濃縮されて所定濃度（例えば、５７〜５９重量％）の濃吸収液とされる。この濃吸収液の所定割合（例えば、５０〜６５％）は濃液ポンプ１３により濃液送給管４５を介して高温度再生器４に送給され、その残部は、濃液送給管４５が濃液ポンプ１３と中温度再生器３との間で分岐する濃液バイパス管４６を介して、吸収液を吸収器１に戻す戻り配管４４に送られる。
【００３１】
高温度再生器４に送給された濃吸収液は、高温度再生器４にて加熱濃縮されて所定濃度（例えば、６０〜６２重量％）の超濃吸収液とされる。この超濃吸収液は戻り配管４４を介して吸収器１に送られる。戻り配管４４を介して吸収器１に戻される超濃吸収液は、下流側で中温度再生器３からの濃吸収液が濃液バイパス管４６を介して合流されて濃度が所定濃度（例えば、５９〜６１重量％）まで低下する。さらに下流側で、低温度再生器２からの中間吸収液が中間液バイパス管４３を介して合流されて濃度が所定濃度（例えば、５８．５〜６０．５重量％）まで低下した後、吸収器１に送られる。
【００３２】
次に、冷媒の循環サイクルを説明する。
【００３３】
高温度再生器４にて濃吸収液から蒸発した冷媒蒸気は、高温度蒸気戻し配管４７を介して中温度再生器３に加熱源として送られる。中温度再生器３にて中間吸収液から蒸発した冷媒蒸気は、中温度蒸気戻し配管４８を介して低温度再生器２に加熱源として送られる。また、中温度再生器３加熱後の冷媒ドレンは第１冷媒ドレン配管４９を介して中温度蒸気戻し配管４８に合流される。
【００３４】
低温度再生器２にて稀吸収液から蒸発した冷媒蒸気は、低温度蒸気戻し配管５０を介して凝縮器６に送られる。また、低温度再生器２加熱後の冷媒ドレンは第２冷媒ドレン配管５１を介して低温度蒸気戻し配管５０に合流される。
【００３５】
凝縮器６に送られた冷媒蒸気は、冷却水により冷却され液体とされ、つまり冷媒とされて配管５２を介して蒸発器７に送られる。蒸発器７に送られた冷媒は、この蒸発器７内で気化され、蒸気配管５３を介して吸収器１に戻され、吸収液に吸収される。
【００３６】
ここで、蒸気温度センサ３１は高温度蒸気戻し配管４７における高温度再生器４の出口近傍に設けられ、ドレン温度センサ３２は第１冷媒ドレン配管４９における中温度再生器３の出口近傍に設けられ、冷水温度センサ３３は蒸発器７を通して冷水を送給する冷水配管５４における蒸発器７の出口近傍に設けられる。
【００３７】
次に、制御装置２０が実行する制御について説明する。
【００３８】
本実施形態においては、稀液ポンプ１１、中間液ポンプ１２および濃液ポンプ１３の各回転数を調整することによって、吸収器１から低温度再生器２に送給される稀吸収液の流量、中間液ポンプ１２により低温度再生器２から中温度再生器３に送給される中間吸収液の流量および濃液ポンプ１３により中温度再生器３から高温度再生器４に送給される濃吸収液の流量が制御される。つまり、制御装置２０には、図示はされていないが、回転数制御手段が設けられていて、各ポンプ１１、１２、１３の回転数制御をなすようにされている。
【００３９】
より具体的には、吸収冷凍機Ａにおいては、各ポンプ１１、１２、１３の出口部に適当な孔径のオリフィス（図示せず）を設けて定格運転時に各送給管４１，４２，４５を介して流れる吸収液の流量が所定流量になるように調整されるとともに、負荷が変化するなど吸収液の循環量を再調整する必要がある場合には、各ポンプ１１、１２、１３の回転数を変えることによって吸収液の流量を調整するようにしている。これは、例えば各ポンプ１１、１２、１３の回転数を一定とし各配管４１，４２，４５に制御弁を設けて吸収液の流量を制御しようとしても、３段構成された再生器２、３、４に吸収液を供給する関係上、各ポンプ１１、１２、１３による送給圧が高いために流量を充分に絞れないことによる。つまり、吸収冷凍機Ａにおいては、シリーズに接続された低温度、中温度および高温度の３段階の再生器２、３、４を備えた構成とされているため、吸収器１における圧力と高温度再生器４における圧力との差が大きくなり、各ポンプ１１、１２、１３の揚程（ヘッド）も非常に大きなものとなる。このため、従来の一重効用形冷凍機や二重効用形冷凍機におけるような制御弁による制御では適正な流量制御を行うことができず、したがって各ポンプ１１、１２、１３の回転数を調整するようにして、適正な流量制御を実現可能としている。
【００４０】
さらにまた、負荷が安定している場合には熱量供給装置５による供給熱量も一定であり特に問題は生じないが、負荷が変動したときには熱量供給装置５による供給熱量も調整される。このため、高温度再生器４内部の温度および圧力が大きく変化して、吸収液流量のアンバランスや高温度再生器４内部の吸収液液面の変動が引き起こされ、安定的な運転が継続しにくくなる。この場合にも、従来の一重効用形冷凍機や二重効用形冷凍機におけるような制御弁による制御では適正な流量制御を行うことができず、したがって各ポンプ１１、１２、１３の回転数を調整することで、流量制御を行うことが重要となる。
【００４１】
以下、制御装置２０が行う各ポンプ１１、１２、１３の回転数制御をより具体的に説明する。
【００４２】
負荷、すなわち冷水温度センサ３３により検出される冷水温度が変化すると、制御装置２０は供給熱量制御手段（図示省略）によりこの負荷の変化を打ち消すように熱量供給装置５による供給熱量を調整する。つまり、負荷が増大すると供給熱量が増加され、負荷が低下すると供給熱量は減少される。
【００４３】
このようにして、熱量供給装置５による供給熱量が調整されると、それにともなって高温度再生器４内部の圧力・温度が変化して高温度再生器４にて発生する冷媒蒸気の圧力・温度が変化する。この冷媒蒸気温度の変化は蒸気温度センサ３１およびドレン温度センサ３２で検出され制御装置２０に入力される。制御装置２０は冷媒蒸気温度の変化に応じて、以下のような態様で濃液ポンプ１３の回転数を制御する。
【００４４】
例えば、負荷が増大して、熱量供給装置５による供給熱量が増加されたときには、高温度再生器４内部の圧力・温度および高温度再生器４にて発生する冷媒蒸気の圧力・温度が上昇する。このとき制御装置２０は、安全のために、濃液ポンプ１３の回転数を上げ、それにより吸収液流量を増加させて高温度再生器４の内部圧を下げるように制御する。
【００４５】
その逆に、負荷が低下して熱量供給装置５による供給熱量が減少されたときには、高温度再生器４内部の圧力・温度および高温度再生器４にて発生する冷媒蒸気の圧力・温度は低下する。このとき制御装置２０は、濃吸収液ポンプ１３の回転数を下げ、それにより吸収液流量を減少させて高温度再生器４の内部圧が上がるように制御する。その結果、冷凍機Ａの連続運転に適した温度範囲と圧力範囲で安定した運転が継続できるようにすることが可能となる。
【００４６】
また、制御装置２０は、高温度再生器４の吸収液液位を所定範囲に制御するために、液面検出センサ３４の検出信号に応じて濃液ポンプ１３の回転数を調整する。すなわち、液面検出センサ３４が所定の高液位を検出したときには濃液ポンプ１３の回転数を低下させ吸収液流量を減少させて液位が下がるように制御する一方、液面検出センサ３４が所定の低液位を検出したときには濃液ポンプ１３の回転数を上昇させ吸収液流量を増大させて液位が上がるように制御する。
【００４７】
また、高温度再生器４の吸収液液位が冷凍機Ａの安全運転を考慮して設定される所定の下限値を下回ったときには警報手段（不図示である）により警報を発するとともに、熱量供給装置５による熱量の供給を停止するように制御する。
【００４８】
なお、液面検出センサ３４の検出結果に応じて濃液ポンプ１３の回転数を調整する際には、運転条件および熱量供給装置５による供給熱量に応じて予め段階的に設定された各回転数の間で濃液ポンプ１３の回転数を切り替えるように制御してもよく、例えば、ポンプの制御周波数を６０Ｈｚ、５７Ｈｚ，４８Ｈｚ、４５Ｈｚのように変え、それにより濃液ポンプ１３の回転数を上げたり下げたりして段階的に制御してもよく、あるいは運転条件、負荷および熱量供給装置５による供給熱量に応じて連続的に回転数を変化させるようにしてもよい。
【００４９】
また、蒸気温度センサ３１、ドレン温度センサ３２および液面検出センサ３４の検出結果に応じて濃液ポンプ１３の回転数を制御する際には、下記表１に示すような組合の中から適当な組合を選択して他のポンプ１１，１２の制御を実行することも可能である。
【００５０】
【表１】
【００５１】
なおこの場合は、冷凍機Ａの運転効率を高めるように各ポンプ１１，１２，１３による吸収液の送給量を調整するとともに、各ポンプ１１，１２，１３の回転数が吸収液の送給量不足や、揚程不足を起こさない回転数を確保するように制御される。
【００５２】
このように、本実施形態の吸収冷凍機Ａは、制御装置２０により、負荷が変化したときに適切に熱量供給装置５による供給熱量を調整するとともに、この供給熱量の変化による再生器内の吸収液量の変化を抑えるように稀液ポンプ１１、中間液ポンプ１２および濃液ポンプ１３の回転数が制御されるので、いわゆる三重効用形の吸収冷凍機において大きな負荷変動がある場合にも所望温度の冷水を継続して安定的に供給することが可能となる。
【００５３】
また、高温度再生器４に液面センサ３４を設けて、再生器４内部の吸収液液量が常に所定範囲にあるか否かを監視し、所定範囲を逸脱したときには、再生器４内部の吸収液液量が所定範囲となるように濃液ポンプ１３の回転数を調整する。これにより、中温度再生器３から高温度再生器４に送給される吸収液流量と、濃液バイパス管４６を介して戻り配管４４に送られる吸収液量との比を定格運転時におけるものから一時的に変更することも可能となる。すなわち、負荷の変化に応じて高温度再生器４における加熱量を調整する一方で、高温度再生器４における冷媒蒸気温度および液位を検出し、前記加熱量の調整により引き起こされる液位変化を抑制するように濃液ポンプ１３の回転数を制御することによって、いわゆる三重効用形の吸収冷凍機において安定的に冷水温度制御を行うことが可能となる。
【００５４】
また、濃液ポンプ１３の故障などを原因として吸収液の送給量が減少し液面検出センサ３４により検出される高温度再生器４内部の吸収液液量が所定の下限値を下回ったときには、前記警報手段により警報を発すると同時に加熱を停止して安全のため吸収冷凍機Ａの動作を停止するようにしている。これにより、高温度再生器４が過熱して損傷を受けるなど連続運転に支障を生じさせる事態の発生を防止することができる。また、このような液面検出センサ３４の検出結果に基づく安全停止制御に代えて、吸収液減少による過熱を検知するための空缶防止用吸収液温度センサを高温度再生器４に設けるようにして、この検出結果にしたがって前記内容の安全停止制御を実行するようにしてもよい。
【００５５】
また、吸収液は、吸収器１から低温度再生器２、中温度再生器３および高温度再生器４と順次送られていくもの、いわゆるリバースサイクルとされる上に、各バイパス管４３，４６を介して全体の所定割合（例えば、４０％以上６０％以下）の吸収液が低温度再生器２または中温度再生器３から直接的に吸収器１に戻されるので、高温度再生器４に送給される吸収液から熱伝達促進物として含ませたアルコール類を取り除くための分離装置（特許第３０４０４７５号公報第７図参照）などを特別に設ける必要もなく、装置の低コスト化を図ることが容易となる。
【００５６】
さらに、前記の如く吸収液の一部をバイパスさせているので、中間液ポンプ１２および濃液ポンプ１３を小型化でき、それにより消費動力の低減が図られるとともに、送路途中における熱損失の低減も図られる。
【００５７】
実施形態２
実施形態２の吸収冷凍機は、図２に示すように、実施形態１の吸収冷凍機Ａにおける熱交換系を改変してなるものであって、その余の構成は同一とされる。
【００５８】
すなわち、吸収冷凍機Ａ２は、高温度再生器４から戻り配管４４を介して吸収器１に戻される超濃吸収液と濃吸収液送給管４５を介して高温度再生器４に送給される濃吸収液との間で熱量を交換する高温度熱交換器６１と、この熱交換後の超濃吸収液と濃液バイパス管４６を介して配管４４に合流される濃吸収液との混合液と中間液送給管４２を介して中温度再生器３に送給される中間吸収液との間で熱量を交換する中温度熱交換器６２と、この熱交換後の吸収液混合液と中間液バイパス管４３を介して配管４４に合流される中間吸収液との混合液と稀吸収液送給管４１を介して低温度再生器２に送給される稀吸収液との間で熱量を交換する低温度熱交換器６３とを備えてなるものとされる。
【００５９】
この構成により、熱量供給装置５を介して供給される熱量をより有効に利用して吸収液の再生を行うことができ、省エネを図ることが可能となる。
【００６０】
以上、本発明を実施形態に基づいて説明してきたが、本発明はかかる実施形態に限定されるものではなく、種々改変が可能である。例えば、実施例においては、高温度再生器にて発生する冷媒蒸気の温度を検出してポンプの回転数の制御を行なうものとされているが、この冷媒蒸気圧力に基づきポンプの回転数の制御を行なうものとしてよい。
【００６１】
【発明の効果】
本発明は、低温度、中温度および高温度の３段階の再生器を備えたいわゆる三重効用形とすることによって、従来の一重効用形あるいは二重効用形の吸収冷凍機よりも飛躍的に冷却能力を向上させることが可能となるとともに、高温度側の再生器に循環させる吸収液の割合を減少させることによって、効率の向上をも容易とすることができるという優れた効果を奏するものである。
【００６２】
また、負荷や運転条件の変化に応じて高温度再生器における加熱量を調整すると同時に、高温度再生器内部の圧力・温度および液量を検出しその検出結果に基づいて、吸収液を循環させるポンプ回転数を調整するようにして吸収液循環量を制御しているので、いわゆる三重効用形の吸収冷凍機において負荷変動がある場合にも高温再生器における液量制御を安定的に行い、所望の冷却効果を継続して得ることができるという効果も奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態１に係る吸収冷凍機の概略図である。
【図２】本発明の実施形態２に係る吸収冷凍機の要部概略図である。
【図３】従来の吸収冷凍機の概略図である。
【符号の説明】
Ａ 吸収冷凍機
１ 吸収器
２ 低温度再生器
３ 中温度再生器
４ 高温度再生器
５ 熱量供給装置
６ 凝縮器
７ 蒸発器
１１ 稀液ポンプ
１２ 中間液ポンプ
１３ 濃液ポンプ
２０ 制御装置
３１ 蒸気温度センサ
３２ ドレン温度センサ
３３ 冷水温度センサ
３４ 液面検出センサ
４３ 中間液バイパス管
４６ 濃液バイパス管
【発明の属する技術分野】
本発明は、吸収冷凍機に関する。さらに詳しくは、リバースサイクルを形成するように接続された低温度、中温度および高温度の３段階の再生器を備える三重効用形吸収冷凍機であって、効率が向上されてなる三重効用形吸収冷凍機に関する。ここに、吸収冷凍機には吸収冷温水機も含むものとする。
【０００２】
【従来の技術】
従来、吸収冷凍機においては、吸収液を昇温・昇圧して冷媒を蒸発させるための再生器を１段階または２段階に設けた一重効用形あるいは二重効用形の吸収冷凍機が主流である。ところが近年、冷却能力・能率のさらなる向上のために再生器を３段階に設けた三重効用形の吸収冷凍機が種々提案（特開２０００−１７１１２３号公報および日本国特許第３０４０４７５号公報参照）・実用化されるようになってきている。
【０００３】
図３に、特開２０００−１７１１２３号公報提案の三重効用形吸収冷凍機を示す。この吸収冷凍機１００は、吸収器１０１と、低温度再生器１０２と、中温度再生器１０３と、高温度再生器１０４と、凝縮器１０５と、蒸発器１０６と、熱交換器類１０７〜１０９と、溶液ポンプ１１０と、冷媒ポンプ１１１とを備え、高温度再生器１０４に圧力センサ１１２を設けるとともに、この高温度再生器１０４の出口部に液面センサ１１３、１１３′を設けて、回転速度制御装置１２０が圧力センサ１１２の出力に基づき溶液ポンプ１１０の基本回転速度を設定し、設定した回転速度を液面センサ１１３の出力信号に基づいて修正するようにしている。
【０００４】
ところが、吸収冷凍機の負荷が高いときには外部から供給される熱量が増加され各再生器内部の圧力が高くなり、この状態で前記吸収冷凍機１００のように、圧力センサ１１２および液面センサ１１３の出力に基づき溶液ポンプ１１０により循環される吸収液流量を設定すると、低負荷時に高温度再生器１０４内の液位の上昇が抑えられなくなり、吸収冷凍機１００の運転が安定しない。逆に、負荷が低く外部からの供給熱量が少ないときには各再生器内部の圧力が低くなり、この状態で溶液ポンプ１１０による循環流量を設定すると、高負荷時に高温度再生器１０４内の液位低下が抑えられなくなるという問題がある。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明はかかる従来技術の課題に鑑みなされたものであって、効率が向上されたリバースサイクル式の三重効用形吸収冷凍機であり、かつ負荷変動がある場合にも所望の冷却能力で安定的に運転することができる吸収冷凍機を提供することを目的としている。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明の吸収冷凍機は、シリーズに接続された低温度、中温度および高温度の３段階の再生器を備えた吸収冷凍機であって、負荷を検出する負荷検出手段と、前記高温度再生器に加熱源としての熱量を供給する熱量供給手段と、熱量供給手段により高温度再生器に供給される熱量を負荷検出手段により検出された負荷に基づいて制御する供給熱量制御手段と、吸収器にて吸収液に冷媒を吸収させて得られる稀吸収液を前記低温度再生器に送給する稀液ポンプと、前記低温度再生器にて稀吸収液を加熱濃縮して得られる中間吸収液を前記中温度再生器に送給する中間液ポンプと、前記中温度再生器にて中間吸収液を加熱濃縮して得られる濃吸収液を前記高温度再生器に送給する濃液ポンプと、前記低温度再生器にて得られた中間吸収液の所定割合のみを前記中間液ポンプにより中温度再生器に送給するように、その残部の中間吸収液を直接的に吸収器に戻す中間液バイパス管と、前記中温度再生器にて得られた濃吸収液の所定割合のみを前記濃液ポンプにより高温度再生器に送給するように、その残部の濃吸収液を直接的に吸収器に戻す濃液バイパス管と、前記稀液ポンプ、中間液ポンプおよび濃液ポンプの回転数を、前記低温度再生器にて得られた中間吸収液の所定割合のみを中温度再生器に送給し、かつ前記中温度再生器にて得られた濃吸収液の所定割合のみを高温度再生器に送給し、かつ前記吸収器にて冷媒を吸収した稀吸収液を、同吸収器から低温度再生器に所定割合を送給するように制御する回転数制御手段とを備えてなることを特徴とする。
【０００８】
本発明の吸収冷凍機においては、前記冷媒は例えば水とされ、前記吸収液は、例えば主成分がリチウムブロマイドとされる。
【０００９】
また、本発明の吸収冷凍機においては、前記中間液ポンプにより中温度再生器に送給される中間吸収液の所定割合が、低温度再生器の送出量の８０％以上９０％以下とされ、前記濃液ポンプにより高温度再生器に送給される濃吸収液の所定割合が、中温度再生器の送出量の５０％以上６５％以下とされ、定格運転時の濃液ポンプを送出量が稀液ポンプの送出量の４０％以上５８％以下となるよう初期定格循環量の割合を定めてなるのが好ましい。
【００１０】
さらに、本発明の吸収冷凍機においては、前記高温度再生器にて発生する冷媒蒸気の温度あるいは圧力を検出する蒸気温度検出手段あるいは蒸気圧力検出手段を備え、前記蒸気温度検出手段あるいは蒸気圧力検出手段により検出される冷媒蒸気の温度あるいは圧力が所定温度あるいは圧力を超えた場合、回転数制御手段が、濃液ポンプの回転数を上げるように制御するのが好ましく、また蒸気温度検出手段あるいは蒸気圧力検出手段により検出される冷媒蒸気の温度あるいは圧力が所定温度あるいは圧力を下回った場合、回転数制御手段が、濃液ポンプの回転数を下げるように制御するのが好ましい。
【００１１】
さらに、本発明の吸収冷凍機においては、高温度再生器から中温度再生器に中間吸収液を加熱濃縮するための加熱源として供給された、冷媒蒸気の中温度再生器加熱後の冷媒ドレンの温度を検出するドレン温度検出手段を備え、前記ドレン温度検出手段により検出される冷媒ドレンの温度が所定温度を超えた場合、回転数制御手段が、濃液ポンプの回転数を上げるように制御するのが好ましく、またドレン温度検出手段により検出される冷媒ドレンの温度が所定温度を下回った場合、回転数制御手段が、濃液ポンプの回転数を下げるように制御するのが好ましい。
【００１２】
さらに、本発明の吸収冷凍機においては、高温度再生器内の吸収液の液位を検出する液面検出手段を備え、回転数制御手段が、前記液面検出手段により検出される高温度再生器内の吸収液の液位が上側基準液位を超えたときに濃液ポンプの回転数を下げ、前記液面検出手段により検出される高温度再生器内の吸収液の液位が下側基準液位を下回ったときに濃液ポンプの回転数を上げるように制御するのが好ましい。
【００１３】
さらに、本発明の吸収冷凍機においては、液面検出手段により検出される高温度再生器内の吸収液の液位が安全のために設定される下限設定値を下回ったときに、警報を発するとともに熱量供給手段による熱量の供給を停止する警報・緊急停止手段を備えてなるのが好ましい。
【００１４】
さらに、本発明の吸収冷凍機においては、回転数制御手段が液面検出手段の検出結果に応じて濃液ポンプの回転数を増減させる際に、予め定められた各回転数の間で、濃液ポンプの回転数を段階的に変更するようにされていてもよく、濃液ポンプの回転数を連続的に変化させるようにされていてもよい。
【００１５】
さらに、本発明の吸収冷凍機においては、回転数制御手段が、蒸気温度検出手段、蒸気圧力検出手段および液位検出手段の検出結果に応じて濃液ポンプの回転数を増減させる際に、稀液ポンプおよび中間液ポンプの少なくとも一方の回転数も同時に調整するように制御するようにされてもよい。
【００１６】
さらに、本発明の吸収冷凍機においては、回転数制御手段が、濃液ポンプの回転数と、同時に制御する稀液ポンプおよび／または中間液ポンプとの組合を予め設定し、この組合の中から適宜組合を選択可能とされてもよい。
【００１７】
その上、本発明の吸収冷凍機においては、高温度再生器が、発生した冷媒蒸気と吸収液とを分離する気液分離器を有してなるのが好ましい。
【００１８】
【作用】
本発明の吸収冷凍機は、前記の如く構成されているので、各ポンプの回転数を調整して、各再生器への吸収液の循環量を最適化し効率の向上を図ることができるとともに、負荷変動がある場合にも所望の冷却能力で安定的に運転することが可能となる。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面を参照しながら本発明を実施形態に基づいて説明するが、本発明はかかる実施形態のみに限定されるものではない。
【００２０】
実施形態１
図１に、本発明の実施形態１に係る吸収冷凍機の概略構成を示し、この吸収冷凍機Ａは、水などの冷媒をＬｉＢｒ（リチウムブロマイド）を主成分とする吸収液に吸収させる吸収器１と、吸収器１で冷媒を吸収して濃度が低下した稀吸収液を加熱しこの稀吸収液から一部冷媒を蒸発させ、これによって稀吸収液が濃縮された中間吸収液を得る低温度再生器２と、低温度再生器２で得られた中間吸収液を加熱しこの中間吸収液からさらに一部冷媒を蒸発させることによって、中間吸収液がさらに濃縮された濃吸収液を得る中温度再生器３と、中温度再生器３で得られた濃吸収液を加熱しこの濃吸収液からさらに一部冷媒を蒸発させることによって、濃吸収液がさらに濃縮された超濃吸収液を得る高温度再生器４とを備えるリバースサイクル式三重効用形吸収冷凍機を前提とする。
【００２１】
ここで、高温度再生器４は、再生された冷媒蒸気と超濃吸収液とを分離する気液分離器（不図示である）を備えてなるものとされる。この気液分離器は従来より熱交換器において汽水を分離するために用いられている気液分離器を好適に用いることができる。また、吸収液には、熱伝達促進剤として２エチルヘキサノールなどのアルコール類が少量含まれるものとされる。
【００２２】
本実施形態の吸収冷凍機Ａは、高温度再生器４にて濃吸収液を加熱するための加熱源として、冷凍機Ａ外部から熱量を供給する熱量供給装置５を備えてなるものとされる。この熱量供給装置５からの供給熱量を加熱源として高温度再生器４で発生した冷媒蒸気が中温度再生器３にて中間吸収液を加熱濃縮するための加熱源として利用され、この中温度再生器３加熱後の冷媒蒸気（以下、冷媒ドレンと称する）および中温度再生器３で発生した冷媒蒸気が低温度再生器２にて稀吸収液を加熱するための加熱源として利用される。
【００２３】
また、低温度再生器２加熱後の冷媒ドレンおよび低温度再生器２で発生した冷媒蒸気は凝縮器６に送られ、この凝縮器６にて冷却水により冷却されて液体として、つまり冷媒とされて蒸発器７に送られる。蒸発器７に送られた冷媒は、この蒸発器７内で散布され、水などの冷却対象物から気化熱を奪って気化する一方、これにより冷却対象物としての冷水が冷却される。また、吸収液に熱伝達促進剤として添加されたアルコール類は、凝縮器６にて冷媒とともに凝縮され、蒸発器７の冷媒溜まり（不図示である）に送られ、この冷媒溜まりに設けられるオーバーフロー堰により冷媒から分離されて吸収器１に戻される。
【００２４】
また、本吸収冷凍機Ａは、吸収器１から低温度再生器２に稀吸収液を送給する稀液ポンプ１１と、低温度再生器２から中温度再生器３に中間吸収液を送給する中間液ポンプ１２と、中温度再生器３から高温度再生器４に濃吸収液を送給する濃液ポンプ１３と、蒸発器７で気化しない冷媒を循環させる冷媒ポンプ１４と、前記各ポンプ１１、１２、１３による吸収液の送給量を制御するとともに、熱量供給装置５により供給される熱量を吸収冷凍機Ａの運転条件（冷水の設定温度）および負荷（冷水の温度変化）の変動に応じて制御する制御装置２０とを備えるものとされる。
【００２５】
ここで、熱量供給装置５は、ガスタービンやガスエンジンなどの外部機器で発生した排熱、またはボイラなどにより発生させた燃焼熱を制御装置２０の制御にしたがって高温度再生器４に供給するものとされる。
【００２６】
さらに、高温度再生器４と熱量供給装置５はそれらを一体としてなる貫流ボイラとしても良い。
【００２７】
さらにまた、本吸収冷凍機Ａは、高温度再生器４にて再生された冷媒蒸気の温度を検出する蒸気温度センサ３１と、中温度再生器３加熱後の冷媒ドレンの温度を検出するドレン温度センサ３２と、蒸発器７で冷却された冷水などの冷却対象物の温度を検出する冷水温度センサ（負荷検出手段）３３と、高温度再生器４内の吸収液の液位を検出する液面検出センサ（液位検出手段）３４とを備えてなるものとされ、そしてこれら各センサ３１、３２、３３、３４の検出信号は制御装置２０に入力される。なお、蒸気温度センサ３１に代えて蒸気圧力センサが設けられてもよい。
【００２８】
以下、本吸収冷凍機Ａにおける吸収液の循環サイクルを説明する。
【００２９】
吸収液は、吸収器１にて冷媒蒸気を吸収して所定濃度（例えば、５４〜５６重量％）の稀吸収液とされ、稀液ポンプ１１により稀液送給管４１を介して低温度再生器２に送給される。低温度再生器２に送給された稀吸収液は、低温度再生器２にて加熱濃縮されて所定濃度（例えば、５５〜５７重量％）の中間吸収液とされ、この中間吸収液の所定割合（例えば、８０〜９０％）が中間液ポンプ１２により中間液送給管４２を介して中温度再生器３に送給される一方、その残部は中間液送給管４２が中間液ポンプ１２と低温度再生器２との間で分岐する中間液バイパス管４３を介して、吸収液を吸収器１に戻す戻り配管４４に送られる。
【００３０】
中温度再生器３に送給された中間吸収液は、中温度再生器３にて加熱濃縮されて所定濃度（例えば、５７〜５９重量％）の濃吸収液とされる。この濃吸収液の所定割合（例えば、５０〜６５％）は濃液ポンプ１３により濃液送給管４５を介して高温度再生器４に送給され、その残部は、濃液送給管４５が濃液ポンプ１３と中温度再生器３との間で分岐する濃液バイパス管４６を介して、吸収液を吸収器１に戻す戻り配管４４に送られる。
【００３１】
高温度再生器４に送給された濃吸収液は、高温度再生器４にて加熱濃縮されて所定濃度（例えば、６０〜６２重量％）の超濃吸収液とされる。この超濃吸収液は戻り配管４４を介して吸収器１に送られる。戻り配管４４を介して吸収器１に戻される超濃吸収液は、下流側で中温度再生器３からの濃吸収液が濃液バイパス管４６を介して合流されて濃度が所定濃度（例えば、５９〜６１重量％）まで低下する。さらに下流側で、低温度再生器２からの中間吸収液が中間液バイパス管４３を介して合流されて濃度が所定濃度（例えば、５８．５〜６０．５重量％）まで低下した後、吸収器１に送られる。
【００３２】
次に、冷媒の循環サイクルを説明する。
【００３３】
高温度再生器４にて濃吸収液から蒸発した冷媒蒸気は、高温度蒸気戻し配管４７を介して中温度再生器３に加熱源として送られる。中温度再生器３にて中間吸収液から蒸発した冷媒蒸気は、中温度蒸気戻し配管４８を介して低温度再生器２に加熱源として送られる。また、中温度再生器３加熱後の冷媒ドレンは第１冷媒ドレン配管４９を介して中温度蒸気戻し配管４８に合流される。
【００３４】
低温度再生器２にて稀吸収液から蒸発した冷媒蒸気は、低温度蒸気戻し配管５０を介して凝縮器６に送られる。また、低温度再生器２加熱後の冷媒ドレンは第２冷媒ドレン配管５１を介して低温度蒸気戻し配管５０に合流される。
【００３５】
凝縮器６に送られた冷媒蒸気は、冷却水により冷却され液体とされ、つまり冷媒とされて配管５２を介して蒸発器７に送られる。蒸発器７に送られた冷媒は、この蒸発器７内で気化され、蒸気配管５３を介して吸収器１に戻され、吸収液に吸収される。
【００３６】
ここで、蒸気温度センサ３１は高温度蒸気戻し配管４７における高温度再生器４の出口近傍に設けられ、ドレン温度センサ３２は第１冷媒ドレン配管４９における中温度再生器３の出口近傍に設けられ、冷水温度センサ３３は蒸発器７を通して冷水を送給する冷水配管５４における蒸発器７の出口近傍に設けられる。
【００３７】
次に、制御装置２０が実行する制御について説明する。
【００３８】
本実施形態においては、稀液ポンプ１１、中間液ポンプ１２および濃液ポンプ１３の各回転数を調整することによって、吸収器１から低温度再生器２に送給される稀吸収液の流量、中間液ポンプ１２により低温度再生器２から中温度再生器３に送給される中間吸収液の流量および濃液ポンプ１３により中温度再生器３から高温度再生器４に送給される濃吸収液の流量が制御される。つまり、制御装置２０には、図示はされていないが、回転数制御手段が設けられていて、各ポンプ１１、１２、１３の回転数制御をなすようにされている。
【００３９】
より具体的には、吸収冷凍機Ａにおいては、各ポンプ１１、１２、１３の出口部に適当な孔径のオリフィス（図示せず）を設けて定格運転時に各送給管４１，４２，４５を介して流れる吸収液の流量が所定流量になるように調整されるとともに、負荷が変化するなど吸収液の循環量を再調整する必要がある場合には、各ポンプ１１、１２、１３の回転数を変えることによって吸収液の流量を調整するようにしている。これは、例えば各ポンプ１１、１２、１３の回転数を一定とし各配管４１，４２，４５に制御弁を設けて吸収液の流量を制御しようとしても、３段構成された再生器２、３、４に吸収液を供給する関係上、各ポンプ１１、１２、１３による送給圧が高いために流量を充分に絞れないことによる。つまり、吸収冷凍機Ａにおいては、シリーズに接続された低温度、中温度および高温度の３段階の再生器２、３、４を備えた構成とされているため、吸収器１における圧力と高温度再生器４における圧力との差が大きくなり、各ポンプ１１、１２、１３の揚程（ヘッド）も非常に大きなものとなる。このため、従来の一重効用形冷凍機や二重効用形冷凍機におけるような制御弁による制御では適正な流量制御を行うことができず、したがって各ポンプ１１、１２、１３の回転数を調整するようにして、適正な流量制御を実現可能としている。
【００４０】
さらにまた、負荷が安定している場合には熱量供給装置５による供給熱量も一定であり特に問題は生じないが、負荷が変動したときには熱量供給装置５による供給熱量も調整される。このため、高温度再生器４内部の温度および圧力が大きく変化して、吸収液流量のアンバランスや高温度再生器４内部の吸収液液面の変動が引き起こされ、安定的な運転が継続しにくくなる。この場合にも、従来の一重効用形冷凍機や二重効用形冷凍機におけるような制御弁による制御では適正な流量制御を行うことができず、したがって各ポンプ１１、１２、１３の回転数を調整することで、流量制御を行うことが重要となる。
【００４１】
以下、制御装置２０が行う各ポンプ１１、１２、１３の回転数制御をより具体的に説明する。
【００４２】
負荷、すなわち冷水温度センサ３３により検出される冷水温度が変化すると、制御装置２０は供給熱量制御手段（図示省略）によりこの負荷の変化を打ち消すように熱量供給装置５による供給熱量を調整する。つまり、負荷が増大すると供給熱量が増加され、負荷が低下すると供給熱量は減少される。
【００４３】
このようにして、熱量供給装置５による供給熱量が調整されると、それにともなって高温度再生器４内部の圧力・温度が変化して高温度再生器４にて発生する冷媒蒸気の圧力・温度が変化する。この冷媒蒸気温度の変化は蒸気温度センサ３１およびドレン温度センサ３２で検出され制御装置２０に入力される。制御装置２０は冷媒蒸気温度の変化に応じて、以下のような態様で濃液ポンプ１３の回転数を制御する。
【００４４】
例えば、負荷が増大して、熱量供給装置５による供給熱量が増加されたときには、高温度再生器４内部の圧力・温度および高温度再生器４にて発生する冷媒蒸気の圧力・温度が上昇する。このとき制御装置２０は、安全のために、濃液ポンプ１３の回転数を上げ、それにより吸収液流量を増加させて高温度再生器４の内部圧を下げるように制御する。
【００４５】
その逆に、負荷が低下して熱量供給装置５による供給熱量が減少されたときには、高温度再生器４内部の圧力・温度および高温度再生器４にて発生する冷媒蒸気の圧力・温度は低下する。このとき制御装置２０は、濃吸収液ポンプ１３の回転数を下げ、それにより吸収液流量を減少させて高温度再生器４の内部圧が上がるように制御する。その結果、冷凍機Ａの連続運転に適した温度範囲と圧力範囲で安定した運転が継続できるようにすることが可能となる。
【００４６】
また、制御装置２０は、高温度再生器４の吸収液液位を所定範囲に制御するために、液面検出センサ３４の検出信号に応じて濃液ポンプ１３の回転数を調整する。すなわち、液面検出センサ３４が所定の高液位を検出したときには濃液ポンプ１３の回転数を低下させ吸収液流量を減少させて液位が下がるように制御する一方、液面検出センサ３４が所定の低液位を検出したときには濃液ポンプ１３の回転数を上昇させ吸収液流量を増大させて液位が上がるように制御する。
【００４７】
また、高温度再生器４の吸収液液位が冷凍機Ａの安全運転を考慮して設定される所定の下限値を下回ったときには警報手段（不図示である）により警報を発するとともに、熱量供給装置５による熱量の供給を停止するように制御する。
【００４８】
なお、液面検出センサ３４の検出結果に応じて濃液ポンプ１３の回転数を調整する際には、運転条件および熱量供給装置５による供給熱量に応じて予め段階的に設定された各回転数の間で濃液ポンプ１３の回転数を切り替えるように制御してもよく、例えば、ポンプの制御周波数を６０Ｈｚ、５７Ｈｚ，４８Ｈｚ、４５Ｈｚのように変え、それにより濃液ポンプ１３の回転数を上げたり下げたりして段階的に制御してもよく、あるいは運転条件、負荷および熱量供給装置５による供給熱量に応じて連続的に回転数を変化させるようにしてもよい。
【００４９】
また、蒸気温度センサ３１、ドレン温度センサ３２および液面検出センサ３４の検出結果に応じて濃液ポンプ１３の回転数を制御する際には、下記表１に示すような組合の中から適当な組合を選択して他のポンプ１１，１２の制御を実行することも可能である。
【００５０】
【表１】
なおこの場合は、冷凍機Ａの運転効率を高めるように各ポンプ１１，１２，１３による吸収液の送給量を調整するとともに、各ポンプ１１，１２，１３の回転数が吸収液の送給量不足や、揚程不足を起こさない回転数を確保するように制御される。
【００５２】
このように、本実施形態の吸収冷凍機Ａは、制御装置２０により、負荷が変化したときに適切に熱量供給装置５による供給熱量を調整するとともに、この供給熱量の変化による再生器内の吸収液量の変化を抑えるように稀液ポンプ１１、中間液ポンプ１２および濃液ポンプ１３の回転数が制御されるので、いわゆる三重効用形の吸収冷凍機において大きな負荷変動がある場合にも所望温度の冷水を継続して安定的に供給することが可能となる。
【００５３】
また、高温度再生器４に液面センサ３４を設けて、再生器４内部の吸収液液量が常に所定範囲にあるか否かを監視し、所定範囲を逸脱したときには、再生器４内部の吸収液液量が所定範囲となるように濃液ポンプ１３の回転数を調整する。これにより、中温度再生器３から高温度再生器４に送給される吸収液流量と、濃液バイパス管４６を介して戻り配管４４に送られる吸収液量との比を定格運転時におけるものから一時的に変更することも可能となる。すなわち、負荷の変化に応じて高温度再生器４における加熱量を調整する一方で、高温度再生器４における冷媒蒸気温度および液位を検出し、前記加熱量の調整により引き起こされる液位変化を抑制するように濃液ポンプ１３の回転数を制御することによって、いわゆる三重効用形の吸収冷凍機において安定的に冷水温度制御を行うことが可能となる。
【００５４】
また、濃液ポンプ１３の故障などを原因として吸収液の送給量が減少し液面検出センサ３４により検出される高温度再生器４内部の吸収液液量が所定の下限値を下回ったときには、前記警報手段により警報を発すると同時に加熱を停止して安全のため吸収冷凍機Ａの動作を停止するようにしている。これにより、高温度再生器４が過熱して損傷を受けるなど連続運転に支障を生じさせる事態の発生を防止することができる。また、このような液面検出センサ３４の検出結果に基づく安全停止制御に代えて、吸収液減少による過熱を検知するための空缶防止用吸収液温度センサを高温度再生器４に設けるようにして、この検出結果にしたがって前記内容の安全停止制御を実行するようにしてもよい。
【００５５】
また、吸収液は、吸収器１から低温度再生器２、中温度再生器３および高温度再生器４と順次送られていくもの、いわゆるリバースサイクルとされる上に、各バイパス管４３，４６を介して全体の所定割合（例えば、４０％以上６０％以下）の吸収液が低温度再生器２または中温度再生器３から直接的に吸収器１に戻されるので、高温度再生器４に送給される吸収液から熱伝達促進物として含ませたアルコール類を取り除くための分離装置（特許第３０４０４７５号公報第７図参照）などを特別に設ける必要もなく、装置の低コスト化を図ることが容易となる。
【００５６】
さらに、前記の如く吸収液の一部をバイパスさせているので、中間液ポンプ１２および濃液ポンプ１３を小型化でき、それにより消費動力の低減が図られるとともに、送路途中における熱損失の低減も図られる。
【００５７】
実施形態２
実施形態２の吸収冷凍機は、図２に示すように、実施形態１の吸収冷凍機Ａにおける熱交換系を改変してなるものであって、その余の構成は同一とされる。
【００５８】
すなわち、吸収冷凍機Ａ２は、高温度再生器４から戻り配管４４を介して吸収器１に戻される超濃吸収液と濃吸収液送給管４５を介して高温度再生器４に送給される濃吸収液との間で熱量を交換する高温度熱交換器６１と、この熱交換後の超濃吸収液と濃液バイパス管４６を介して配管４４に合流される濃吸収液との混合液と中間液送給管４２を介して中温度再生器３に送給される中間吸収液との間で熱量を交換する中温度熱交換器６２と、この熱交換後の吸収液混合液と中間液バイパス管４３を介して配管４４に合流される中間吸収液との混合液と稀吸収液送給管４１を介して低温度再生器２に送給される稀吸収液との間で熱量を交換する低温度熱交換器６３とを備えてなるものとされる。
【００５９】
この構成により、熱量供給装置５を介して供給される熱量をより有効に利用して吸収液の再生を行うことができ、省エネを図ることが可能となる。
【００６０】
以上、本発明を実施形態に基づいて説明してきたが、本発明はかかる実施形態に限定されるものではなく、種々改変が可能である。例えば、実施例においては、高温度再生器にて発生する冷媒蒸気の温度を検出してポンプの回転数の制御を行なうものとされているが、この冷媒蒸気圧力に基づきポンプの回転数の制御を行なうものとしてよい。
【００６１】
【発明の効果】
本発明は、低温度、中温度および高温度の３段階の再生器を備えたいわゆる三重効用形とすることによって、従来の一重効用形あるいは二重効用形の吸収冷凍機よりも飛躍的に冷却能力を向上させることが可能となるとともに、高温度側の再生器に循環させる吸収液の割合を減少させることによって、効率の向上をも容易とすることができるという優れた効果を奏するものである。
【００６２】
また、負荷や運転条件の変化に応じて高温度再生器における加熱量を調整すると同時に、高温度再生器内部の圧力・温度および液量を検出しその検出結果に基づいて、吸収液を循環させるポンプ回転数を調整するようにして吸収液循環量を制御しているので、いわゆる三重効用形の吸収冷凍機において負荷変動がある場合にも高温再生器における液量制御を安定的に行い、所望の冷却効果を継続して得ることができるという効果も奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態１に係る吸収冷凍機の概略図である。
【図２】本発明の実施形態２に係る吸収冷凍機の要部概略図である。
【図３】従来の吸収冷凍機の概略図である。
【符号の説明】
Ａ 吸収冷凍機
１ 吸収器
２ 低温度再生器
３ 中温度再生器
４ 高温度再生器
５ 熱量供給装置
６ 凝縮器
７ 蒸発器
１１ 稀液ポンプ
１２ 中間液ポンプ
１３ 濃液ポンプ
２０ 制御装置
３１ 蒸気温度センサ
３２ ドレン温度センサ
３３ 冷水温度センサ
３４ 液面検出センサ
４３ 中間液バイパス管
４６ 濃液バイパス管
Claims (15)
- シリーズに接続された低温度、中温度および高温度の３段階の再生器を備えた吸収冷凍機であって、
負荷を検出する負荷検出手段と、
前記高温度再生器に加熱源としての熱量を供給する熱量供給手段と、
熱量供給手段により高温度再生器に供給される熱量を負荷検出手段により検出された負荷に基づいて制御する供給熱量制御手段と、
吸収器にて吸収液に冷媒を吸収させて得られる稀吸収液を前記低温度再生器に送給する稀液ポンプと、
前記低温度再生器にて稀吸収液を加熱濃縮して得られる中間吸収液を前記中温度再生器に送給する中間液ポンプと、
前記中温度再生器にて中間吸収液を加熱濃縮して得られる濃吸収液を前記高温度再生器に送給する濃液ポンプと、
前記低温度再生器にて得られた中間吸収液の所定割合のみを前記中間液ポンプにより中温度再生器に送給するように、その残部の中間吸収液を直接的に吸収器に戻す中間液バイパス管と、
前記中温度再生器にて得られた濃吸収液の所定割合のみを前記濃液ポンプにより高温度再生器に送給するように、その残部の濃吸収液を直接的に吸収器に戻す濃液バイパス管と、
前記稀液ポンプ、中間液ポンプおよび濃液ポンプの回転数を、前記低温度再生器にて得られた中間吸収液の所定割合のみを中温度再生器に送給し、かつ前記中温度再生器にて得られた濃吸収液の所定割合のみを高温度再生器に送給し、かつ前記吸収器にて冷媒を吸収した稀吸収液を、同吸収器から低温度再生器に所定割合を送給するように制御する回転数制御手段
とを備えてなることを特徴とする吸収冷凍機。 - 前記冷媒が水とされ、前記吸収液の主成分がリチウムブロマイドとされてなることを特徴とする請求項１記載の吸収冷凍機。
- 前記中間液ポンプにより中温度再生器に送給される中間吸収液の所定割合が、低温度再生器の送出量の８０％以上９０％以下とされ、前記濃液ポンプにより高温度再生器に送給される濃吸収液の所定割合が、中温度再生器の送出量の５０％以上６５％以下とされ、定格運転時の濃液ポンプの送出量が稀液ポンプの送出量の４０％以上５８％以下となるよう初期定格循環量の割合を定めてなることを特徴とする請求項１記載の吸収冷凍機。
- 前記高温度再生器にて発生する冷媒蒸気の温度を検出する蒸気温度検出手段を備え、
前記蒸気温度検出手段により検出される冷媒蒸気の温度が所定温度を超えた場合、回転数制御手段が、濃液ポンプの回転数を上げるように制御し、
前記蒸気温度検出手段により検出される冷媒蒸気の温度が所定温度を下回った場合、回転数制御手段が、濃液ポンプの回転数を下げるように制御することを特徴とする請求項１記載の吸収冷凍機。 - 前記高温度再生器にて発生する冷媒蒸気の圧力を検出する蒸気圧力検出手段を備え、
前記蒸気圧力検出手段により検出される冷媒蒸気の圧力が所定圧力を超えた場合、回転数制御手段が、濃液ポンプの回転数を上げるように制御し、
前記蒸気圧力検出手段により検出される冷媒蒸気の圧力が所定圧力を下回った場合、回転数制御手段が、濃液ポンプの回転数を下げるように制御することを特徴とする請求項１記載の吸収冷凍機。 - 高温度再生器から中温度再生器に中間吸収液を加熱濃縮するための加熱源として供給された、冷媒蒸気の中温度再生器加熱後の冷媒ドレンの温度を検出するドレン温度検出手段を備え、
前記ドレン温度検出手段により検出される冷媒ドレンの温度が所定温度を超えた場合、回転数制御手段が、濃液ポンプの回転数を上げるように制御することを特徴とする請求項１記載の吸収冷凍機。 - ドレン温度検出手段により検出される冷媒ドレンの温度が所定温度を下回った場合、回転数制御手段が、濃液ポンプの回転数を下げるように制御することを特徴とする請求項６記載の吸収冷凍機。
- 高温度再生器内の吸収液の液位を検出する液面検出手段を備え、
回転数制御手段が、前記液面検出手段により検出される高温度再生器内の吸収液の液位が上側基準液位を超えたときに濃液ポンプの回転数を下げ、前記液面検出手段により検出される高温度再生器内の吸収液の液位が下側基準液位を下回ったときに濃液ポンプの回転数を上げるように制御することを特徴とする請求項１ないし請求項７のいずれか一項に記載の吸収冷凍機。 - 液面検出手段により検出される高温度再生器内の吸収液の液位が安全のために設定される下限設定値を下回ったときに、警報を発するとともに熱量供給手段による熱量の供給を停止する警報・緊急停止手段を備えてなることを特徴とする請求項８記載の吸収冷凍機。
- 回転数制御手段が液面検出手段の検出結果に応じて濃液ポンプの回転数を増減させる際に、予め定められた各回転数の間で濃液ポンプの回転数を段階的に変更することを特徴とする請求項８または９記載の吸収冷凍機。
- 回転数制御手段が液位検出手段の検出結果に応じて濃液ポンプの回転数を増減させる際に、濃液ポンプの回転数を連続的に変化させることを特徴とする請求項８または９記載の吸収冷凍機。
- 回転数制御手段が、蒸気温度検出手段、蒸気圧力検出手段、ドレン温度検出手段および液位検出手段の少なくとも一つの検出結果に応じて濃液ポンプの回転数を増減させる際に、稀液ポンプおよび中間液ポンプの少なくとも一方の回転数も同時に調整するように制御することを特徴とする請求項４ないし請求項１１のいずれか一項に記載の吸収冷凍機。
- 回転数制御手段が、濃液ポンプの回転数と、同時に制御する稀液ポンプおよび／または中間液ポンプとの組合を予め設定し、この組合の中から適宜組合を選択可能としたことを特徴とする請求項１２記載の吸収冷凍機。
- 高温度再生器が、発生した冷媒蒸気と吸収液とを分離する気液分離器を有してなることを特徴とする請求項１ないし請求項１３のいずれか一項に記載の吸収冷凍機。
- 高温再生器として貫流ボイラを用いることを特徴とする請求項１ないし請求項１４のいずれか一項に記載の吸収冷凍機。
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