JP6096049B2 - フロート、液面センサ、及び吸収式冷凍機 - Google Patents

Description

本発明は、フロート、液面センサ、及び吸収式冷凍機に関する。

磁石を内蔵したフロートを液体収容容器内の液面に浮かべ、該フロートの磁石から発する磁力線に基づいて該液体収容容器内の該フロートの位置、つまり該液体収容容器内の液面位置を検出する液面センサが知られている。例えば、特許文献１には、吸収式冷凍機における再生器内の臭化リチウム溶液の液面位置を検出する液面検出装置が開示されている。

特開２００３−２１４７２０号公報

特許文献１には液面センサ向けのフロートの材質について言及されていないが、フロートの筐体は一般的にステンレス（比重が約７．７〜８．０）などの比重の大きい金属によって成形されている。このため、液面センサの検出対象とする液体の比重とフロートの比重との関係で、フロートの浮力を得るためには、フロートの筐体内に体積の大きい空洞部を設ける必要があった。この結果として、フロートの軽量化や小型化が困難という課題があった。

特に、特許文献１に開示されているように、吸収式冷凍機における再生器内の臭化リチウム溶液（比重が約１．４〜１．８）の液面の位置を検出する場合には、再生器の出口部に配設された気液分離器に上部液出入り管及び下部液出入り管を介して細長形状の金属製の液面検出管を接続し、この液面検出管内の臭化リチウム溶液の液面にフロートを浮かべるようにしている。ここで、液面検出管が細長形状である点や、吸収式冷凍機の高機能化に伴う小型化の要請を鑑みれば、フロートの軽量化や小型化は吸収式冷凍機において取り組むべき課題の一つである。さらに、吸収式冷凍機における再生器向けのフロートとしては、臭化リチウム溶液に対する耐腐食性が求められ、且つ吸収式冷凍機内は真空保持する必要があるので運用時のメンテナンスは困難であり、長期間（理想的には、吸収式冷凍機の一般的な寿命である１５年程度）に亘って劣化や溶解しないといった特性が求められる。

本発明は、このような課題を解決するためになされたもので、その目的は、液面センサの検出対象とする液体やその収容容器との関係で適した形態（規模，重量，形状，特性など）を有するフロートを提供することである。

前記の課題を解決するために、本発明のある形態に係るフロートは、液面に浮かべて該液面の位置を検出するために用いられるフロートであって、該フロートの筐体は、ポリイミドにより成形されたポリイミド成形体である。なお、ポリイミドとは、繰り返し単位にイミド結合を含む高分子の総称のことである。

前記構成によれば、ポリイミド成形体の比重は約１．４〜１．５であり、ステンレスなどの金属の比重と比べると非常に小さいため、フロートの軽量化が図られる。さらに、ポリイミド成形体は機械加工性が高いので、軽量化や小型化に適した様々なフロートの形状（筒状，球状，楕円体など）に容易に加工することができる。

前記ポリイミド成形体の平衡吸水率（浸漬によりフロートに発生する吸水が上限に達し、これ以上吸水できない状態の際の吸水率）は１．５％以下である、としてもよい。

前記構成によれば、フロートを実際に液面に浮かべて使用する際に、吸水してフロート重量が増加することを抑制できるため、フロートとして適した構成を実現できる。なお、素材（粉体）の比重と比較して成形体の比重が小さい材質は、吸水率が高くなるので、フロートとしては適さない。したがって、フロートを成形する成形体は、平衡吸水率が低いほど望ましく、具体的には平衡吸水率を１．５％以下にしておけば、浮力を得るためにフロートの素材（粉体）の比重を小さくしなければならないという設計上の配慮が不要となる。

前記フロートの筐体内には、液面の位置を磁力線として筐体外に出力する磁石が内蔵される、としてもよい。

前記構成によれば、軽量化や小型化が図られた磁石内蔵フロートを容易に実現できる。

前記フロートの筐体内には、浮力を得るための空洞部が配設される、としてもよい。

前記構成によれば、浮力を得るためにフロートの筐体内に空洞部が必要となる場合において、該空洞部の体積が小さくて済むので、フロートの小型化がより一層容易となる。また、フロートの小型化を実現することにより、フロートを浮かべる液体収容容器の小型化も併せて実現することができる。なお、磁石と空洞部との位置関係は、空洞部の一部に磁石が埋設された場合や、空洞部と磁石との間にポリイミド成形体による仕切り部が配設された場合などが挙げられる。

前記空洞部には、ポリイミドを発泡させて得られたポリイミド発泡体及び／又は非磁性の金属体が配設される、としてもよい。

前記構成によれば、磁石を内蔵する物質がポリイミド成形体のみで形成された稠密なフロートであっても、液体収容容器内の液体の比重がポリイミド成形体の比重よりも大きい場合には、該液体収容容器内の液面に該稠密なフロートが浮遊することとなる。この場合において、ポリイミド成形体内に空洞部を設けた上で、比重が約０．００６〜０．０１１と小さいポリイミド発泡体がその量が調整されて配設されることにより、フロートの比重の微調整（浮力の微調整）が容易となる。なお、空洞部にポリイミド発泡体が配設される態様としては、空洞部の全てにポリイミド発泡体が充填されている場合や、空洞部の一部にポリイミド発泡体が充填されている場合などが挙げられる。

また、フロートの浮力調整の目的で、ポリイミド成形体内の空洞部には、ポリイミド発泡体の代わりに、ポリイミド発泡体よりも比重が大きい非磁性の金属体（例えば、アルミニウム）がその量が調整されて配設されてもよいし、ポリイミド発泡体及び非磁性の金属体がそれらの量が調整されて配設されてもよい。

なお、金属の熱伝導率が数十〜数百Ｗ/(ｍ・Ｋ)であるのに対し、ポリイミド発泡体の熱伝導率は０．０３４〜０．０５４Ｗ/(ｍ・Ｋ)と小さいので、ポリイミド発泡体は断熱性を有している。なお、ポリイミド成形体の熱伝導率は０．２８〜０．３４Ｗ/(ｍ・Ｋ)であるので、ポリイミド発泡体はポリイミド成形体と比較しても熱伝導率が小さい。したがって、ポリイミド成形体内に空洞部を設けた上で、該空洞部にポリイミド発泡体が配設されることで、フロート全体の熱伝導を抑制することができる。特に、高温環境下の液体にフロートを浮かべる場合において、フロートの筐体内に内蔵される磁石に伝搬される熱を低減することができる。これにより、高温環境下における磁石の磁性が消失すること（所謂、キュリー効果）を防ぐことができ、高温環境下の液面の位置検出制御に適したフロートとなる。

前記の課題を解決するために、本発明の他の形態に係る液面センサは、前記フロートの筐体外に前記フロートの浮遊軸方向とは垂直な方向に磁力線を出力するように、前記フロートの筐体内に前記磁石が固定配置されている前記フロートと、前記フロートの筐体内の前記磁石から前記フロートの筐体外に出力された磁力線を検出する磁気抵抗素子と、を有するものである。

前記構成によれば、ポリイミド成形体を筐体としたフロートを用いることで軽量化や小型化が可能な液面センサを容易に実現できる。また、液面センサの構成要素の一つであるフロートの小型化が図られることにより、フロートを浮かべる液体収容容器の小型化が併せて実現される。

前記液面センサは、臭化リチウム溶液又はアンモニア溶液の液面の位置検出に用いられる、としてもよい。

前記構成によれば、臭化リチウム溶液の比重は約１．４〜１．８程度であり、フロートの筐体であるポリイミド成形体の比重（約１．４〜１．５）と同程度であるため、臭化リチウム溶液の液面検出に適した液面センサを実現できる。また、臭化リチウム溶液及びポリイミド成形体の比重と同程度の比重であるアンモニア溶液についても、該アンモニア溶液の液面検出に適した液面センサを実現できる。

前記の課題を解決するために、本発明のさらにその他の形態に係る吸収式冷凍機は、真空下で冷媒を蒸発することで冷水を得る蒸発器と、吸収液を収容し、前記蒸発器で生じた冷媒蒸気を該吸収液で吸収する吸収器と、前記吸収器から供給された濃度が薄くなった前記吸収液を収容し、前記濃度が薄くなった吸収液を加熱濃縮することにより濃度が回復した前記吸収液と前記冷媒蒸気とに分離して前記吸収器へと帰還させる再生器と、前記再生器において加熱濃縮により発生した前記冷媒蒸気を凝縮液化することで冷媒を得て、該冷媒を前記蒸発器に供給する凝縮器と、前記蒸発器、前記吸収器、前記再生器、及び前記凝縮器の少なくともいずれか１つの機器と前記吸収液又は前記冷媒の液面が等しくなるように連通した液面検出管と、前記液面検出管内の前記吸収液又は前記冷媒の液面の位置を検出する液面センサと、前記液面センサにより検出された前記液面検出管内の前記吸収液又は前記冷媒の液面の位置に基づいて前記液面検出管と連通した機器内の前記吸収液又は前記冷媒の液面の位置を制御する制御器と、を備え、前記液面センサは、前記液面検出管内の前記吸収液又は前記冷媒の液面に浮かべられ、前記液面検出管の外部に浮遊軸方向とは垂直な方向に磁力線を出力するように磁石が内蔵されているフロートと、前記フロートの前記磁石から前記液面検出管の外部に出力された磁力線を検出する磁気抵抗素子と、を備え、前記フロートの筐体は、ポリイミドにより成形されたポリイミド成形体である。

前記構成によれば、ポリイミド成形体を筐体としたフロートを用いることで軽量化や小型化が可能な液面センサを搭載する吸収式冷凍機を実現できる。また、液面センサの構成要素の一つであるフロートの小型化が図られることにより、フロートを浮かべる液面検出管の小型化、ひいては吸収式冷凍機の小型化が図られる。

前記再生器及び前記液面検出管内に収容される前記吸収液は臭化リチウム又はアンモニア溶液であり、前記液面センサは前記液面検出管内に収容される臭化リチウム又はアンモニア溶液の液面の位置検出に用いられる、としてもよい。

前記構成によれば、吸収式冷凍機の循環サイクルにおいて特に必要な再生器内の液面の位置検出制御を、軽量化や小型化が可能な液面センサを用いて実施することができる。また、臭化リチウム溶液の比重は約１．４〜１．８程度であり、フロートの筐体であるポリイミド成形体の比重（約１．４〜１．５）と同程度であるため、液面検出管内の臭化リチウム溶液の液面検出に適した液面センサを容易に実現できる。

本発明によれば、液面センサの検出対象とする液体やその液体を収容する液体収容容器との関係で適した形態（規模，重量，形状，特性など）を有したフロートを提供することである。

図１は本発明の実施の形態１に係る液面センサを用いた液面検出制御装置の構成例を示す図である。 図２は図１に示すフロートの構造例を模式的に示した該フロートの鉛直断面図である。 図３は図１に示すフロートのその他の構造例を模式的に示した該フロートの鉛直断面図である。 図４は本発明の実施の形態２に係る吸収式冷凍機の構成例を模式的に示した図である。 図５は本発明の実施の形態２に係る吸収式冷凍機のその他の構成例を模式的に示した図である。

以下、本発明の好ましい実施の形態を、図面を参照しながら説明する。なお、以下では全ての図を通じて同一又は相当する要素には同一の参照符号を付して、その重複する説明を省略する。

（実施の形態１）
［液面検出制御装置の構成例］
図１は本発明の実施の形態１に係る液面センサを用いた液面検出制御装置の構成例を示す図である。

図１に示す液面検出制御装置１００は、液体１０を収容する液体収容容器１と、液体収容容器１と同じ液体１０を収容し、且つ液体収容容器１と液体１０の液面レベルが等しくなる液面検出管３と、液体収容容器１の内部空間と液面検出管３の内部空間とを連通する連通管２ａと、液体収容容器１の内部空間と液面検出管３の内部空間とを連通する連通管２ｂと、を備えている。なお、連通管２ａは、液体収容容器１及び液面検出管３内の液体１０の液面の上限位置よりも上方に位置する、液体収容容器１及び液面検出管３の互いに対向した側面において、溶接又はフランジ固定されており、連通管２ｂは、液体１０の液面の下限位置よりも下方に位置する、液体収容容器１及び液面検出管３の互いに対向した側面において、溶接又はフランジ固定されている。

また、液面検出制御装置１００は、液面検出管３内の液体１０の液面に浮かべられ該液面の変位に呼応して浮遊する、磁石４１をその筐体内に内蔵したフロート４と、フロート４の筐体内に内蔵される磁石４１からフロート４の筐体外に出力された磁力線を抵抗値の変化として検出する磁気抵抗素子５と、磁気抵抗素子５に電源ケーブル６０を介して電源電圧を印加する電源６と、を備えている。

また、液面検出制御装置１００は、磁気抵抗素子５により検出された抵抗値の変化を信号ケーブル７０を介して受け取り、この抵抗値の変化に基づいて液面検出管３内のフロート４の位置、ひいては液面検出管３及び液体収容容器１内の液体１０の液面の位置を識別し、該識別した液面の位置に基づいて所望の制御を遂行する制御器７を備えている。

なお、液体収容容器１、連通管２ａ，２ｂ、及び液面検出管３は、鉄（比重が７．８５、透磁率が５０００×４π×１０^−７（Ｈ／ｍ））、オーステナイト系のステンレス（比重が約７．７〜８．０、透磁率が約１２．６〜１２．８×１０^−７（Ｈ／ｍ））などの金属により成形されている。その他、液体収容容器１、連通管２ａ，２ｂ、及び液面検出管３は、プラスチックにより成形されてもよいし、後述のフロート４の筐体４０と同様にポリイミドにより成形されてもよい。

なお、液面検出管３については、ポリイミド等の透磁率の低い材料で成形されることが好ましい。ポリイミドは、ステンレスなどの金属と比べると透磁率が低いことが知られている。透磁率が低いほど、フロート４内の磁石４１から出力された磁力線が、液面検出管３の筐体内に吸収されにくくなり、液面検出管３外に設置された磁気抵抗素子５に到達する量が多くなる。したがって、ポリイミドのような透磁率が低い材料を用いて液面検出管３が成形されることにより、液面検出管３と磁気抵抗素子５との間の距離を長くすることが可能となる。

磁気抵抗素子５は、磁気抵抗効果を利用する磁気センサ素子の一種であり、例えばその他の磁気センサ素子であるホール効果を利用したホール素子と比べると高温環境下での出力電圧が高いという特性を有している。言い換えると、磁気抵抗素子５は、ホール素子と比べると出力電圧特性の温度依存性が低いといえる。したがって、出力電圧特性の温度依存性を考慮に入れる必要がなければ、磁気抵抗素子５の代わりにホール素子が用いられてもよい。

制御器７は、少なくともＣＰＵとメモリとからなる。なお、単独の制御器７の他に、所望の制御内容毎に複数の制御器が設けられてもよい。

［フロートの構造例］
図２は、図１に示すフロート４の構造例を模式的に示したフロート４の鉛直断面図である。

図２に示すフロート４の筐体４０はポリイミドにより成形されたポリイミド成形体である。なお、ポリイミドとは、繰り返し単位にイミド結合を含む高分子の総称のことである。また、フロート４の筐体４０外にフロート４の浮遊軸方向（液面検出管３の長手方向）とは垂直な方向に磁力線を出力するように、フロート４の筐体４０内には磁石４１が固定配置されている。磁石４１は、フロート４が浮かべられた液面の位置を磁力線として筐体４０外（磁気抵抗素子５）に通知する役割を果たす非常に強い磁性体である。磁石４１は、フロート４の筐体４０内に収容可能な形状であり、且つフロート４の浮遊軸方向とは垂直な方向に磁力線を出力するように成形された形状を呈する。本実施の形態の場合、フロート４の筐体４０の形状は円柱体状であり、磁石４１の形状は直方体状である。

前記構成によれば、ポリイミド成形体の比重は約１．４〜１．５であり、ステンレスなどの金属の比重と比べると非常に小さいため、フロート４の軽量化が図られる。また、ポリイミド成形体は機械加工性が高いので、軽量化や小型化に適した様々なフロート４の形状（筒状，球状，楕円体など）へと容易に加工することができる。

また、図２に示すフロート４の筐体内４０には、フロート４の浮力を得るための空洞部４２が配設されている。なお、図２に示すフロート４の構造例では、空洞部４２と磁石４１とが浮遊軸方向に連設されているが、空洞部４２と磁石４１との間にポリイミド成形体（４０）である仕切り部が配設されてもよい。また、空洞部４２の形状は、図２に示すような円柱体に限られず、浮力を得るために必要な体積を持つ形状であればよい。なお、浮力を得るためにポリイミドの粉体から成形体を製造する際に、成形体の体積に占めるポリイミド素材（粉体）の割合（これを以下、充填率という。）を調整することが可能であるが、その際に充填率が低いと、吸水率が上昇する傾向にある。したがって、充填率が低い成形体は吸水率が高く、使用する際に吸水してフロート重量が増加するため、フロートとしては適さないことになる。具体的には、上記充填率はポリイミド成形体の比重と比例関係にあるため、比重に基づいて充填率を得ることができる。例えば、素材（粉体）の比重が１．４のポリイミドから成形体を製造した場合、その成形体の比重が１．４であれば充填率は１００％となる。その吸水率は、フロート平衡時で１．３％である。この程度の重量増加率なら、フロートとしての機能に影響は及ぼさないものと考えられる。これに対し、素材（粉体）の比重が１．４のポリイミドから比重が１．２のポリイミド成形体を製造した場合、充填率は８５．７％となるが、その吸水率は２４時間の水中浸漬で１０％程度となる。このように、素材（粉体）の比重と比較して成形体の比重が小さい材質は吸水率が高くなるのでフロートとしては適さない。以上より、フロートを成形する成形体は、平衡吸水率が低いほど望ましいが、計測対象、すなわちフロートが浮遊する液体の比重より大きくなる程の変動がなければ、ある程度は許容されるものと考えてよい。具体的には、フロートの材質であるポリイミド成形体の平衡吸水率は１．５％以下であることが好ましい。以上のように、吸水率が高くなるおそれがあるので、浮力を得るためには、フロートの素材（粉体）の比重を小さくすることよりも、フロートに空洞部を設けることの方が望ましい。

このように、フロート４の筐体４０内に空洞部４２が必要となる場合において、フロート４の筐体４０は比重が小さいポリイミド成形体であるので、空洞部４２の体積が小さくて済む。この結果、フロート４の小型化がより一層容易となる。

フロート４の浮力が十分であれば、フロート４の筐体４０内に空洞部４２が配設されなくてもよい。

液体収容容器１に収容される液体１０は後述のとおり臭化リチウム溶液であってもよいしアンモニア溶液であってもよい。いずれの場合においても、上記のように空洞部４２を設ける等の手段を用いることでフロート４の比重調整が可能となる。

図３は、図１に示すフロート４のその他の構造例を模式的に示したフロート４の鉛直断面図である。

図３に示すフロート４は、図２に示すフロート４と同様に、フロート４の筐体４０はポリイミド成形体である。また、フロート４の筐体４０外にフロート４の浮遊軸方向（液面検出管３の長手方向）とは垂直な方向に磁力線が出力されるように、フロート４の筐体４０内には磁石４１が固定配置されている。但し、図３に示すフロート４は、図２に示すフロート４の筐体４０内の空洞部４２において、ポリイミドを発泡させて得られたポリイミド発泡体４３が充填されている。なお、ポリイミド発泡体４３の比重は約０．００６〜０．０１１である。

なお、図３に示すフロート４の構造例の他に、図２に示す空洞部４２の一部にポリイミド発泡体４３が充填されてもよい。また、図３に示すフロート４の構造例では、ポリイミド発泡体４３と磁石４１とが浮遊軸方向に連設されているが、ポリイミド発泡体４３と磁石との間にポリイミド成形体（４０）である仕切り部が配設されてもよい。

前記構成によれば、磁石４１を内蔵したポリイミド成形体（４０）の比重と液体収容容器１内の液体の比重との関係で、フロート４を液体収容容器内の液面に浮かせるのが困難な場合にあって、ポリイミド成形体（４０）の空洞部４２において比重が小さいポリイミド発泡体４３がその量が調整されて充填されることにより、フロート４の比重の微調整（浮力の微調整）が容易となる。具体的には、空洞部４２の体積をある程度確保しつつ、その空洞部４２に充填されるポリイミド発泡体４３の量を微調整することにより、フロート４を液面の変位に呼応して安定的に浮遊させるようなフロート４の比重調整が容易となる。

なお、フロート４の比重調整の目的で、ポリイミド成形体内の空洞部４２には、ポリイミド発泡体４３の代わりに、ポリイミド発泡体４３よりも比重が大きい非磁性の金属体（例えば、アルミニウム）が配設されてもよいし、ポリイミド発泡体４３及び非磁性の金属体が共に配設されてもよい。

なお、金属の熱伝導率が数十〜数百Ｗ／（ｍ・Ｋ）であるのに対し、ポリイミド発泡体４３の熱伝導率は０．０３４〜０．０５４Ｗ/(ｍ・Ｋ)と小さいので、ポリイミド発泡体４３は断熱性を有している。なお、ポリイミド成形体（４０）の熱伝導率は０．２８〜０．３４Ｗ/(ｍ・Ｋ)である。したがって、ポリイミド成形体（４０）内の空洞部４２にポリイミド発泡体４３が配設されることで、高温環境下の液体にフロート４を浮かべる場合において、フロート４の筐体４０内に内蔵される磁石４１に伝搬される熱を低減することができる。これにより、高温環境下における磁石の磁性が消失すること（所謂、キュリー効果）を防ぐことができ、高温環境下の液面の位置検出制御に適したフロート４となる。

（実施の形態２）
図４は本発明の実施の形態２に係る吸収式冷凍機の構成例を模式的に示した図である。

図４に示す吸収式冷凍機２００は、冷媒が水であり且つ吸収液が臭化リチウム溶液である水−臭化リチウム吸収式冷凍機とするが、これに限られず、例えば、冷媒がアンモニアであり且つ吸収液が水であるアンモニア−水吸収式冷凍機であってもよい。

また、図４に示す吸収式冷凍機２００は、単効用の吸収式冷凍機とするが、これに限られず、ｎ（ｎは１以上の自然数。以下同様）重効用の吸収式冷凍機であればよい。なお、ｎ重効用の吸収式冷凍機は、１個以上の凝縮器、吸収器、蒸発器および溶液熱交換器とｎ個の再生器Ｇｋ（ｋ＝１〜ｎ）を基本要素とし、これらの機器間を溶液配管や冷媒配管で作動的に結合して循環サイクルを構成する機器である。この循環サイクルは、各再生器に冷媒を含む吸収液が供給されており、燃料や蒸気等の外部熱源を用いて最も高温の再生器Ｇｎを加熱沸騰せしめて冷媒蒸気を発生し、つぎにその冷媒蒸気の熱を用いて再生器Ｇｎの直近の低温側の再生器Ｇｎ−１を加熱して蒸気を発生する、という流れを最も低温の再生器Ｇ１まで順に繰り返すものである。ｎ重効用の吸収式冷凍機において、特に液面の位置検出制御をする必要がある機器は、最も高温の再生器Ｇｎである。

図４に示す単効用の吸収式冷凍機２００は、再生器２３の液面の位置検出制御をするための構成を備えている。具体的には、吸収式冷凍機２００は、後述の凝縮器２４から配管２６を介して送られた冷媒を真空且つ低温下で蒸発させることにより室外機３０のループ配管３１内を循環する水を冷やして冷水を得る蒸発器２１と、蒸発器２１と一体的に互いの内部空間が連通しており、吸収液を収容し、蒸発器２１で生じた冷媒蒸気を吸収液で吸収する吸収器２２と、吸収器２２から配管２７ａ、ポンプ５１及び配管２７ｂを介して供給された濃度が薄くなった吸収液を収容し、濃度が薄くなった吸収液を加熱源２３０（例えばバーナー、高温蒸気等）により加熱濃縮することにより冷媒蒸気と吸収液とに気液分離し、この気液分離により濃度が回復した吸収液を配管２８を介して吸収器２２へと帰還させる再生器２３と、再生器２３から配管２９を介して供給された気液分離後の冷媒蒸気を冷却塔２５のループ配管２５０内を循環する冷却水により凝縮液化することで冷媒を得て、該冷媒を配管２６を介して蒸発器２１へと帰還させる凝縮器２４と、を備える。

以上が冷房モードにおける循環サイクルであり、この循環サイクルにより、室外機３０において冷風が継続的に発生する。なお、冷房モードから暖房モードに切り替えられる場合、冷却塔２５が機能しないように切り替えられる。

なお、冷却塔２５のループ配管２５０は、凝縮器２４の内部空間の他に吸収器２２の内部空間を通過しており、ループ配管２５０内を循環する冷却水は、再生器２３から配管２９を介して凝縮器２４へと供給された冷媒蒸気を凝縮液化させる役割の他に、再生器２３から配管２８を介して吸収器２２へ帰還させた気液分離後の吸収液を冷却させる役割を果たしている。

また、再生器２３は、貫流方式ボイラ又はこれと同等の機能や構造を有するボイラが用いられる。

また、蒸発器２１、吸収器２２、再生器２３、及び凝縮器２４全ての内部空間は、配管２７ａ，２７ｂ、２９，２６等により連通しており、蒸発器２１における沸点を下げるなどの目的のために、全ての内部空間は真空引きされた状態となっている。このため、吸収式冷凍機２００の運用場所への設置以降ではメンテナンスが困難な状態となっている。

また、図４に示す吸収式冷凍機２００は、再生器２３内の吸収液の液面は吸収式冷凍機２００の起動時／停止時／負荷時に上下に変位するので、再生器２３内の吸収液の液面の位置を制御すべく、図１に示す液面検出制御装置１００と同様の構成を備えている。具体的には、再生器２３内の吸収液の液面と等しくなるよう再生器２３と連通管２ａ，２ｂを介して接続された液面検出管３と、液面検出管３内の吸収液の液面の位置を検出する液面センサ（４，５）と、液面センサ（４，５）により検出された液面検出管３内の吸収液の液面の位置に基づいて再生器２３内の吸収液の液面の位置を制御する制御器７と、を備えている。

なお、制御器７は、液面センサ（４，５）により検出された液面検出管３内の吸収液の液面の位置が一定となるように、吸収器２２から再生器２３へと配管２７ａ，２７ｂを介して濃度が薄くなった吸収液を供給するポンプ５１の吐出量を制御している。

また、液面センサ（４，５）は、液面検出管３内の吸収液の液面に浮かべられ、液面検出管３の外部に浮遊軸方向とは垂直な方向に磁力線を出力するように磁石４１が内蔵されるフロート４と、フロート４内の磁石４１から液面検出管３の外部に出力された磁力線を検出する磁気抵抗素子５と、を備えている。そして、フロート４の筐体は、ポリイミドにより成形されたポリイミド成形体である。

なお、フロート４の構造例としては、図２に示すようにフロート４の筐体４０内に空洞部４２が配設されてもよいし（実施の形態２）、図３に示すようにフロート４の筐体４０内の空洞部４２にポリイミド発泡体４３及び／又は非磁性の金属体（図示せず）が配設されてもよい（実施の形態３）。また、実施の形態２及び実施の形態３それぞれで説明した変形例であってもよい。

前記構成によれば、ポリイミド成形体の比重は約１．４〜１．５であり、ステンレスなどの金属の比重と比べると非常に小さいため、フロート４の軽量化が図られる。さらに、ポリイミド成形体は機械加工性が高いので、軽量化や小型化に適した様々なフロート４の形状（筒状，球状，楕円体など）に容易に加工することができる。

また、浮力を得るためにフロート４の筐体４０内に空洞部４２が必要となる場合において、ポリイミド成形体の比重が小さいことにより、空洞部４２の体積が小さくて済むので、フロート４の小型化がより一層容易となる。そして、フロート４の小型化を実現することにより、フロート４を浮かべる液面検出管３の小型化、ひいては吸収式冷凍機２００の小型化も併せて実現することができる。

また、フロート４の筐体４０内に空洞部４２が設けられておらず、磁石を内包した物質がポリイミド成形体のみから成る稠密なフロート４であっても、液面検出管３内の臭化リチウム溶液の比重の方が一般的にポリイミド成形体の比重よりも大きいため、臭化リチウム溶液内で浮遊する場合もある。この場合、ポリイミド成形体の内部に空洞部４２を設けた上で、その空洞部４２にポリイミド発泡体４３が充填されることにより、フロート４の比重の微調整（つまり液面検出管３内でのフロート４の浮力の微調整）が容易となる。具体的には、ポリイミド発泡体４３の比重は約０．００６〜０．０１１と小さい。そこで、ポリイミド成形体（４０）の空洞部４２に充填されるポリイミド発泡体４３の量を微調整することにより、液面検出管３内で適切なフロート４の浮力を得ることが容易となる。

なお、臭化リチウム溶液の比重は約１．４〜１．８程度であり、フロート４の筐体４０であるポリイミド成形体の比重（約１．４〜１．５）と同程度である。したがって、フロート４の比重調整を特に実行しなくても、液面検出管３内での適切なフロート４の浮力が得られる場合もある。

また、フロート４は臭化リチウム溶液の液面センサの用途に限られず例えばアンモニア溶液の液面センサの用途としても用いることができる。アンモニア溶液の場合においても、臭化リチウム溶液の場合と上記と同じ手段を使用してフロート４の比重調整を行うことができる。

また、フロート４に磁石４１が内蔵されることで臭化リチウム溶液の比重から離れる場合であっても、ポリイミド成形体（４０）の空洞部４２に充填されるポリイミド発泡体４３の量を微調整することにより、液面検出管３内での適切なフロート４の浮力を容易に得ることができる。また、ポリイミド発泡体４３の量の微調整のみでは液面検出管３内での適切なフロート４の浮力が得られない場合には、ポリイミド成形体（４０）内の空洞部４２に、ポリイミド発泡体４３の代わりに、ポリイミド発泡体４３よりも比重が大きい非磁性の金属体（例えば、アルミニウム）がその量が調整されて配設されてもよいし、ポリイミド発泡体４３及び非磁性の金属体が共にそれらの量が調整されて配設されてもよい。

なお、金属の熱伝導率が数十〜数百Ｗ／（ｍ・Ｋ）であるのに対し、ポリイミド発泡体４３の熱伝導率は０．０３４〜０．０５４Ｗ/(ｍ・Ｋ)と小さいので、ポリイミド発泡体４３は断熱性を有している。なお、ポリイミド成形体（４０）の熱伝導率は０．２８〜０．３４Ｗ/(ｍ・Ｋ)であり、ポリイミド発泡体４３はポリイミド成形体（４０）と比較しても熱伝導率が小さい。したがって、ポリイミド成形体（４０）内に空洞部４２を設けた上で、該空洞部４２にポリイミド発泡体４３が配設されることで、フロート４全体の熱伝導を抑制することができる。特に、吸収式冷凍機２００の再生器２３内の吸収液などの高温環境下の液体にフロート４を浮かべる場合において、フロート４の筐体４０内に内蔵される磁石４１に伝搬される熱を低減することができる。これにより、高温環境下における磁石４１の磁性が消失すること（所謂、キュリー効果）を防ぐことができ、再生器２３内の吸収液の液面の位置検出制御に適したフロート４を実現することができる。

また、臭化リチウム溶液の濃度は吸収式冷凍機２００の用途に応じて異なる場合があるが、ポリイミド成形体の機械加工性の高さにより、浮力を得るための空洞部４２の体積を容易に変更することができるので、フロート４の比重調整が容易となる。

また、ポリイミド成形体は、耐摩耗性が高いことから、金属製の液面検出管３内での摺動特性が高くなり、フロート４自身及びフロート４が昇降する金属製の液面検出管３の摩耗が抑制される。

また、ポリイミド成形体は、耐薬品性が高いことから、液面検出管３及び再生器２３内の臭化リチウム溶液内でのフロート４の劣化や溶解といった現象が抑制される。

また、ポリイミド成形体は、耐熱性が高いことから、液面検出管３及び再生器２３内の臭化リチウム溶液が高温（最高約２００℃）の場合であっても、フロート４の劣化や溶解といった現象が抑制される。なお、液面センサ（４，５）が高温環境下で使用されるという観点から、出力電圧の温度依存性が低い磁気抵抗素子５が採用されている。

以上により、再生器２３内の吸収液（臭化リチウム溶液）の液面の位置を制御するのに適しており、且つ軽量化や小型化が図られた液面センサ（４，５）を搭載した吸収式冷凍機２００を実現することができる。

なお、液面センサ（４，５）を利用して、再生器２３内の吸収液の液面の位置検出制御に限らず、吸収式冷凍機２００を構成する機器（蒸発器２１、吸収器２２、再生器２３、及び凝縮器２４）のうち少なくともいずれか１つの液面の位置検出制御を行うようにしてもよい。また、ｎ重効用の吸収式冷凍機の場合、液面センサ（４，５）を利用して、１個以上の凝縮器、吸収器、蒸発器および溶液熱交換器とｎ個の再生器Ｇｋ（ｋ＝１〜ｎ）とのうち少なくともいずれか１つの液面の位置検出制御を行うようにしてもよい。
（その他の実施の形態）
図４に示した吸収式冷凍機２００の他に、前述の実施の形態に係るフロート４を、ボイラのように内部が高温且つ高圧となる密閉式の液体収容容器内の液面の位置検出に適用することができる。

また、前述した実施の形態に係るフロート４は磁石４１が内蔵されたタイプであるが、例えば液面の変化に応じて上下に変位するフロートの重力及び浮力によりマイクロスイッチの開閉を行う液面センサの場合には、フロート４の筐体内には磁石４１が内蔵されていない。このような磁石４１が内蔵されないタイプの液面センサ向けのフロートについても前述した実施の形態を適用することができる。

また、図４に示した吸収式冷凍機のさらなる他の実施の形態としては、蒸発器２１に設けられている冷媒溜りの液面センサ向けの用途が挙げられる。図５は、再生器２３内の吸収液（臭化リチウム溶液）向けの液面センサ（４，５）の他に、蒸発器２１に設けられている冷媒溜りの液面センサ（４’，５’）が設けられた吸収式冷凍機を示した図である。

図５の吸収式冷凍機は、蒸発器２１の底部に貯留している冷媒を配管５３を介して冷媒ポンプ５２で汲み上げ、配管５４を介して蒸発器２１に配列された伝熱管上（３１）に散布する。このことによって、伝熱管内で液体から気化熱を奪うことで冷房が行われている。ところで、この蒸発器２１に貯留している冷媒は定格運転状態から部分負荷になるほど吸収液系に移行するので、蒸発器２１内の冷媒溜りの液位が低下する。

蒸発器２１の冷媒ポンプ５２においては、この冷媒溜りの液位低下によるＮＰＳＨ（Net Positive Suction Head）不足により冷媒ポンプ５２がキャビテーションを起こしてしまい、最悪の場合には冷媒ポンプ５２の故障が起こり得る。そこで、上記実施の形態のフロート４を蒸発器２１の冷媒溜りの液面センサ（４’，５’）として用いて、当該液面センサ（４’，５’）により検出された液位に基づいて冷媒ポンプ５２をオン／オフさせるように制御することが好ましい。図５には、液面センサ（４’，５’）により検出された液位に基づいて冷媒ポンプ５２のオン／オフ制御を行う制御器７’が示されている。以上のような冷媒ポンプ５２に係る仕組みが設けられることにより、冷媒ポンプ５２のキャビテーションによる不具合が解消し、より高品質な吸収式冷凍機の提供が可能となる。

上記説明から、当業者にとっては、本発明の多くの改良や他の実施形態が明らかである。従って、上記説明は、例示としてのみ解釈されるべきであり、本発明を実行する最良の態様を当業者に教示する目的で提供されたものである。本発明の精神を逸脱することなく、その構造及び／又は機能の詳細を実質的に変更できる。

本発明は、吸収式冷凍器を構成する機器やボイラ等のように、密閉式の液体収容容器内で液面の位置検出制御が必要となる機器にとって有益である。

１…液体収容容器
２ａ，２ｂ…連通管
３…液面検出管
４，４’…フロート
４０…筐体
４１…磁石
４２…空洞部
４３…ポリイミド発泡体
５，５’…磁気抵抗素子
６…電源
６０…電源ケーブル
７，７’…制御器
７０…信号ケーブル
１０…液体
２１…蒸発器
２２…吸収器
２３…再生器
２３０…加熱源
２４…凝縮器
２５…冷却塔
２５０…ループ配管
２６，２７ａ，２７ｂ，２８，２９，５３，５４…配管
３０…室外機
３１…ループ配管
５１…ポンプ
５２・・・冷媒ポンプ
１００…液面検出制御装置
２００…吸収式冷凍機

Claims (8)

1. 液面に浮かべて該液面の位置を検出するために用いられるフロートであって、内部空間を形成する筐体を含み、該筐体は、ポリイミドにより成形されたポリイミド成形体であり、
   前記筐体の前記内部空間内には、液面の位置を磁力線として筐体外に出力する磁石が収容され、これにより、前記内部空間の前記磁石を除く部分が浮力を得るための空洞部となっている、フロート。
2. 前記ポリイミド成形体の平衡吸水率は１．５％以下である、請求項１に記載のフロート。
3. 前記空洞部には、ポリイミドを発泡させて得られたポリイミド発泡体が配設される、請求項１又は２に記載のフロート。
4. 前記空洞部には、非磁性の金属体が配設される、請求項１乃至３のいずれか１項に記載のフロート。
5. 前記フロートの筐体外に前記フロートの浮遊軸方向とは垂直な方向に磁力線を出力するように前記フロートの筐体内に前記磁石が固定配置されている請求項１乃至４のいずれか
   １項に記載の前記フロートと、
   前記フロートの筐体内の前記磁石から前記フロートの筐体外に出力された磁力線を検出する磁気センサ素子と、
   を有する液面センサ。
6. 臭化リチウム溶液又はアンモニア溶液の液面の位置検出に用いられる、請求項５に記載の液面センサ。
7. 真空下で冷媒を蒸発することで冷水を得る蒸発器と、
   吸収液を収容し、前記蒸発器で生じた冷媒蒸気を該吸収液で吸収する吸収器と、
   前記吸収器から供給された濃度が薄くなった前記吸収液を収容し、前記濃度が薄くなった吸収液を加熱濃縮することにより濃度が回復した前記吸収液と前記冷媒蒸気とに分離して前記濃度が回復した吸収液を前記吸収器へと帰還させる再生器と、
   前記再生器において加熱濃縮により発生した前記冷媒蒸気を凝縮液化することで冷媒を得て、該冷媒を前記蒸発器に供給する凝縮器と、
   前記蒸発器、前記吸収器、前記再生器、及び前記凝縮器の少なくともいずれか１つの機器と前記吸収液又は前記冷媒の液面が等しくなるように連通した液面検出管と、
   前記液面検出管内の前記吸収液又は前記冷媒の液面の位置を検出する液面センサと、
   前記液面センサにより検出された前記液面検出管内の前記吸収液又は前記冷媒の液面の位置に基づいて前記液面検出管と連通した機器内の前記吸収液又は前記冷媒の液面の位置を制御する制御器と、
   を備え、
   前記液面センサは、
   前記液面検出管内の前記吸収液又は前記冷媒の液面に浮かべられる、内部空間を形成する筐体を含むフロートであって、前記筐体の前記内部空間内に、前記液面検出管の外部に浮遊軸方向とは垂直な方向に磁力線を出力する磁石が収容され、これにより、前記内部空間の前記磁石を除く部分が浮力を得るための空洞部となっている、フロートと、
   前記フロートの前記磁石から前記液面検出管の外部に出力された磁力線を検出する磁気抵抗素子と、
   を備え、
   前記筐体は、ポリイミドにより成形されたポリイミド成形体である、吸収式冷凍機。
8. 前記再生器及び前記液面検出管内に収容される前記吸収液は臭化リチウム又はアンモニア溶液であり、前記液面センサは前記液面検出管内に収容される臭化リチウム又はアンモニア溶液の液面の位置検出に用いられる、請求項７に記載の吸収式冷凍機。

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