JP7372197B2 - 吸収式熱源装置 - Google Patents

Description

本発明は吸収式熱源装置に関し、特に複数の再生器における溶液の液位を制御する吸収式熱源装置に関する。

吸収式の熱源装置の１つである吸収冷凍機は、希溶液を導入し加熱することで冷媒を蒸発させて濃溶液を生成する再生器、冷媒蒸気を凝縮する凝縮器、凝縮した冷媒液を蒸発させる蒸発器、蒸発した冷媒を濃溶液で吸収する吸収器を主要構成機器として備えている。また、吸収冷凍機には、効率の向上を図るために、再生器として高温再生器と低温再生器とを設け、高温再生器で分離した冷媒蒸気の凝縮熱で低温再生器を動作させる二重効用吸収冷凍サイクルを用いるものがある。二重効用吸収冷凍機において、高温再生器及び低温再生器のそれぞれで、内部の溶液の液位があらかじめ定められた高液位と低液位との間を維持するように溶液ポンプの流量を制御するものがある（例えば特許文献１参照。）。

特開２０１４－１９９１５０号公報

吸収冷凍機における溶液の流れに関し、各再生器から吸収器に戻る溶液量は、主として、両者の配置で決まる位置ヘッド及び再生器の圧力と吸収器の圧力との差を駆動源として、高温再生器と低温再生器との配置に起因する位置ヘッド及び内圧の差並びに配管等の抵抗分とバランスした溶液量となる。二重効用吸収冷凍機等の、複数の再生器を有する多重効用吸収冷凍機では、例えば小型のものは各再生器間に高さの差を十分に設けることができず、吸収冷凍機の負荷の低下や冷却水温度の低下等に起因して各再生器間の差圧が小さくなると、高温側の再生器から流出した溶液が低温側の再生器から流出した溶液に阻害されて、溶液が吸収器に戻りにくくなる場合があった。

本発明は上述の課題に鑑み、複数の再生器間の内圧の差が小さくなった場合でも溶液の流動阻害を抑制する吸収式熱源装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明の第１の態様に係る吸収式熱源装置は、例えば図１に示すように、冷媒Ｖｅを吸収した溶液Ｓｗを導入し加熱することで溶液Ｓｗから冷媒Ｖａを蒸発させて溶液Ｓｗの濃度が上昇した第１の濃溶液Ｓａを生成する第１の再生器３０Ａであって、内部の溶液Ｓの第１の高液位と第１の高液位よりも低位の第１の低液位とを検知する第１の液位検知部５６Ａを有する第１の再生器３０Ａと；冷媒Ｖｅを吸収した溶液Ｓｗを導入し加熱することで溶液Ｓｗから冷媒Ｖｂを蒸発させて溶液Ｓｗの濃度が上昇した第２の濃溶液Ｓｂを生成する第２の再生器３０Ｂであって、第１の再生器３０Ａよりも内部の圧力が低くなるように構成されていると共に、内部の溶液Ｓの第２の高液位と第２の高液位よりも低位の第２の低液位とを検知する第２の液位検知部５６Ｂを有する第２の再生器３０Ｂと；第１の再生器３０Ａに溶液Ｓｗを送る供給ポンプ１９と；溶液Ｓｃで冷媒蒸気Ｖｅを吸収して溶液Ｓｃの濃度を低下させる吸収器１０に向けて、第１の濃溶液Ｓａと第２の濃溶液Ｓｂとが合流した合流濃溶液Ｓｃを送る戻りポンプ３５と；第１の再生器３０Ａの内部圧力と第２の再生器３０Ｂの内部圧力との差圧を直接又は間接的に検知する圧力検知部５５Ａ、５５Ｂ、６５と；通常運転モードのときは第１の再生器３０Ａ内の溶液Ｓが第１の高液位と第１の低液位との間の液位を維持するように供給ポンプ１９の吐出流量を調節すると共に第２の再生器３０Ｂ内の溶液Ｓが第２の高液位と第２の低液位との間の液位を維持するように戻りポンプ３５の吐出流量を調節し、圧力検知部５５Ａ、５５Ｂ、６５で検知した値が第１の所定の値よりも小さくなったときに第１の再生器３０Ａ内の溶液Ｓの液位と第２の再生器３０Ｂ内の溶液Ｓの液位との差が大きくなるように供給ポンプ１９の吐出流量及び戻りポンプ３５の吐出流量の少なくとも一方を調節する低圧モードに移行させる制御装置６０とを備える。

このように構成すると、圧力検知部で検知した値が第１の所定の値よりも小さくなったときに第１の再生器内の溶液と第２の再生器内の溶液との液位差が大きくなるようにするので、第１の再生器の内圧で第１の濃溶液を第２の濃溶液に合流させることが困難な場合でも液位差をつけることで第１の濃溶液を第２の濃溶液に合流させることができる。

また、本発明の第２の態様に係る吸収式熱源装置は、例えば図１を参照して示すと、上記本発明の第１の態様に係る吸収式熱源装置１において、制御装置６０は、低圧モードのときに、第１の再生器３０Ａ内の溶液Ｓが第１の高液位を維持するように供給ポンプ１９の吐出流量を調節する。

このように構成すると、第１の再生器内の溶液の液位を第１の高液位に維持することで第２の再生器内の溶液の液位と差をつけることができ、第１の濃溶液を第２の濃溶液に合流させることができる。

また、本発明の第３の態様に係る吸収式熱源装置は、例えば図１を参照して示すと、上記本発明の第１の態様又は第２の態様に係る吸収式熱源装置１において、制御装置６０は、低圧モードのときに、第２の再生器３０Ｂ内の溶液Ｓが第２の低液位を維持するように戻りポンプ３５の吐出流量を調節する。

このように構成すると、第２の再生器内の溶液の液位を第２の低液位に維持することで第１の再生器内の溶液の液位と差をつけることができ、第１の濃溶液を第２の濃溶液に合流させることができる。

また、本発明の第４の態様に係る吸収式熱源装置は、例えば図１に示すように、上記本発明の第１の態様乃至第３の態様のいずれか１つの態様に係る吸収式熱源装置１において、制御装置６０は、圧力検知部５５Ａ、５５Ｂ、６５で検知した値が第１の所定の値よりも大きい第２の所定の値以上になったときに通常運転モードに移行するように構成されている。

このように構成すると、低圧モードと通常モードとの頻繁な切り替えを抑制することができる。

本発明によれば、圧力検知部で検知した値が第１の所定の値よりも小さくなったときに第１の再生器内の溶液と第２の再生器内の溶液との液位差が大きくなるようにするので、第１の再生器の内圧で第１の濃溶液を第２の濃溶液に合流させることが困難な場合でも液位差をつけることで第１の濃溶液を第２の濃溶液に合流させることができる。

本発明の実施の形態に係る吸収冷凍機の模式的系統図である。 高温再生器及び低温再生器における溶液の液位変化のタイムチャートである。

以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。なお、各図において互いに同一又は相当する部材には同一あるいは類似の符号を付し、重複した説明は省略する。

本明細書において、「吸収式熱源装置」は、再生器に加熱源を供給することによって、再生器、凝縮器、吸収器、蒸発器などによる吸収サイクルを構成し、温度調節対象流体の冷却又は加熱を行う装置であり、加熱源を再生器に供給して吸収冷凍サイクルを構成し、冷水（冷却された温度調節対象流体）を供給する機械である吸収冷凍機、加熱源を再生器に供給して吸収サイクルを構成し、冷水（冷却された温度調節対象流体）及び／又は温水（加熱された温度調節対象流体）を供給する機械である吸収冷温水機を含むものである。以下、吸収式熱源装置は、その一形態である吸収冷凍機であるとして説明する。

まず図１を参照して、本発明の実施の形態に係る吸収式熱源装置としての吸収冷凍機１を説明する。図１は、吸収冷凍機１の模式的系統図である。吸収冷凍機１は、二重効用吸収冷凍機であり、吸収冷凍サイクルを行う主要構成機器として、吸収器１０と、蒸発器２０と、高温再生器３０Ａと、低温再生器３０Ｂと、凝縮器４０とを備えていると共に、制御装置６０を備えている。吸収冷凍機１は、溶液に対して冷媒が相変化をしながら循環することで熱移動を行わせ、温度調節対象流体（冷却対象流体）である冷水Ｃの温度を低下させる機器である。吸収冷凍機１では、再生器が高温再生器３０Ａ及び低温再生器３０Ｂの２つに分割されている。以下の説明において、溶液に関し、吸収冷凍サイクル上における区別を容易にするために、性状や吸収冷凍サイクル上の位置に応じて、「希溶液Ｓｗ」、「濃溶液Ｓａ」、「中間濃度溶液Ｓｂ」等と呼称するが、性状等を不問にするときは総称して「溶液Ｓ」ということとする。また、冷媒に関し、吸収冷凍サイクル上における区別を容易にするために、性状や吸収冷凍サイクル上の位置に応じて、「蒸発器冷媒蒸気Ｖｅ」、「高温冷媒蒸気Ｖａ」、「低温冷媒蒸気Ｖｂ」、「冷媒液Ｖｆ」等と呼称するが、性状等を不問にするときは総称して「冷媒Ｖ」ということとする。本実施の形態では、溶液Ｓ（吸収剤と冷媒との混合物）としてＬｉＢｒ水溶液が用いられており、冷媒Ｖとして水（Ｈ_２Ｏ）が用いられているが、これに限らず他の冷媒、溶液（吸収剤）の組み合わせで使用してもよい。

吸収器１０は、蒸発器２０で発生した蒸発器冷媒蒸気Ｖｅを合流濃溶液Ｓｃで吸収する機器である。吸収器１０は、冷却水Ｄを流す冷却水流路としての冷却管１１と、合流濃溶液Ｓｃを冷却管１１の外面に向けて散布する濃溶液散布ノズル１２とを、吸収器缶胴１７の内部に有している。濃溶液散布ノズル１２は、散布した合流濃溶液Ｓｃが冷却管１１に降りかかるように、冷却管１１の上方に配設されている。吸収器１０は、散布された合流濃溶液Ｓｃが蒸発器冷媒蒸気Ｖｅを吸収することで濃度の低下した希溶液Ｓｗを吸収器缶胴１７の下部の貯留部１３に貯留すると共に、合流濃溶液Ｓｃが蒸発器冷媒蒸気Ｖｅを吸収した際に発生した吸収熱を冷却水Ｄが奪うように構成されている。

蒸発器２０は、冷水Ｃの熱で冷媒液Ｖｆを蒸発させて蒸発器冷媒蒸気Ｖｅを発生させることにより冷水Ｃを冷却する機器である。蒸発器２０は、冷水Ｃを流す冷水流路としての蒸発管２１と、冷媒液Ｖｆを蒸発管２１の外面に向けて散布する冷媒液散布ノズル２２とを、蒸発器缶胴２７の内部に有している。冷媒液散布ノズル２２は、散布した冷媒液Ｖｆが蒸発管２１に降りかかるように、蒸発管２１の上方に配設されている。蒸発器２０は、蒸発器缶胴２７の下部の貯留部２３に貯留されている冷媒液Ｖｆを冷媒液散布ノズル２２に導く冷媒液管２８と、冷媒液管２８内の冷媒液Ｖｆを冷媒液散布ノズル２２に送る冷媒ポンプ２９とを有している。蒸発器２０は、蒸発管２１の外面に散布された冷媒液Ｖｆが蒸発して蒸発器冷媒蒸気Ｖｅとなるための気化熱を、蒸発管２１内を流れる冷水Ｃから奪うことで冷水Ｃを冷却し、散布された冷媒液Ｖｆのうち蒸発しなかった冷媒液Ｖｆが蒸発器缶胴２７の貯留部２３に貯留されるように構成されている。

本実施の形態では、吸収器１０と蒸発器２０とは隣接して配置されており、吸収器缶胴１７の上部と蒸発器缶胴２７の上部とが連通している。このような構成により、蒸発器缶胴２７の内部で発生した蒸発器冷媒蒸気Ｖｅを吸収器缶胴１７の内部に導くことができるようになっている。冷却管１１には、冷却水Ｄを導入する冷却水入口管１１ａが一端に接続されている。冷却管１１の他端には、冷却水連絡管１４が接続されている。冷却水入口管１１ａには、吸収冷凍機１外の冷却塔（不図示）から吸収器１０に冷却水Ｄを導く冷却水往管（不図示）が接続される。蒸発管２１には、冷水Ｃを導入する冷水入口管２１ａが一端に接続され、冷水Ｃを流出させる冷水出口管２１ｂが他端に接続されている。冷水入口管２１ａから蒸発管２１を介して冷水出口管２１ｂへと流れる冷水Ｃは、吸収冷凍機１外に設けられた冷水ポンプ（不図示）の稼働によって流動するように構成されている。

高温再生器３０Ａは、希溶液Ｓｗを導入し、加熱することで、希溶液Ｓｗ中の冷媒Ｖを離脱させ、第１の濃溶液としての高温濃溶液Ｓａを生成する機器である。高温再生器３０Ａにおいて、希溶液Ｓｗから離脱した冷媒Ｖは蒸気の状態であり、この冷媒Ｖの蒸気を高温冷媒蒸気Ｖａということとする。高温再生器３０Ａは、希溶液Ｓｗを加熱する加熱部３６と、導入した溶液Ｓを貯留する高温再生器缶胴３７Ａとを有している。加熱部３６は、高温再生器缶胴３７Ａの内部に配設されている。加熱部３６は、典型的には、バーナーの燃焼熱、外部から導入した蒸気や温水等の熱で、溶液Ｓを加熱することができるように構成されている。高温再生器３０Ａには、高温再生器缶胴３７Ａの内部の気相部の圧力を検知する高温再生器圧力計５５Ａが設けられている。また、高温再生器３０Ａには、高温再生器缶胴３７Ａの内部の溶液Ｓの第１の高液位及び第１の低液位を検知する高温液位計５６Ａが設けられている。高温再生器缶胴３７Ａには、希溶液Ｓｗを導入する高温希溶液管１８Ａが底部に、生成された高温濃溶液Ｓａを流出する高温濃溶液管３８Ａが上部側面に、生成された高温冷媒蒸気Ｖａを流出する高温冷媒蒸気管３９Ａが上面に、それぞれ接続されている。高温再生器３０Ａは、高温再生器缶胴３７Ａの底部から流入した希溶液Ｓｗが、加熱部３６で加熱されて上昇しながら徐々に濃縮して高温濃溶液Ｓａとなり、高温濃溶液管３８Ａの液位に達した高温濃溶液Ｓａが高温再生器缶胴３７Ａから流出するように構成されている。高温再生器３０Ａとして、貫流式再生器や煙管型再生器、液管型再生器等を用いることができる。

低温再生器３０Ｂは、吸収器１０から希溶液Ｓｗを導入し、高温再生器３０Ａで発生した高温冷媒蒸気Ｖａで希溶液Ｓｗを加熱し冷媒を蒸発させて濃度が上昇した低温濃溶液Ｓｂを生成する機器である。低温再生器３０Ｂにおいて、希溶液Ｓｗから蒸発した冷媒Ｖは蒸気の状態であり、この冷媒Ｖの蒸気を低温冷媒蒸気Ｖｂということとする。低温再生器３０Ｂは、高温冷媒蒸気Ｖａを内部に流す加熱蒸気管３１と、希溶液Ｓｗを加熱蒸気管３１の外面に向けて散布する希溶液散布ノズル３２とを、低温再生器缶胴３７Ｂの内部に有している。希溶液散布ノズル３２は、散布した希溶液Ｓｗが加熱蒸気管３１に降りかかるように、加熱蒸気管３１の上方に配設されている。低温再生器３０Ｂは、散布された希溶液Ｓｗから低温冷媒蒸気Ｖｂが蒸発して残った低温濃溶液Ｓｂが、低温再生器缶胴３７Ｂの貯留部３３に貯留されるように構成されている。低温再生器３０Ｂは、希溶液Ｓｗを導入する低温希溶液管１８Ｂが希溶液散布ノズル３２に接続されており、生成された低温濃溶液Ｓｂを流出する低温濃溶液管３８Ｂが貯留部３３の部分の低温再生器缶胴３７Ｂに接続されている。低温再生器３０Ｂには、低温再生器缶胴３７Ｂの内部の気相部の圧力を検知する低温再生器圧力計５５Ｂが設けられている。また、低温再生器３０Ｂには、低温再生器缶胴３７Ｂの内部の溶液Ｓの第２の高液位及び第２の低液位を検知する低温液位計５６Ｂが設けられている。

凝縮器４０は、低温再生器３０Ｂで希溶液Ｓｗから蒸発した低温冷媒蒸気Ｖｂを導入し冷却して凝縮させ、蒸発器２０に送る冷媒液Ｖｆを生成する機器である。凝縮器４０は、冷却水Ｄの流路を形成する部材である凝縮管４１を、凝縮器缶胴４７の内部に有している。凝縮器４０は、生成した冷媒液Ｖｆを、凝縮器缶胴４７の下部の貯留部４３に貯留するように構成されている。凝縮管４１の一端には、一端が冷却管１１に接続されている冷却水連絡管１４の他端が接続されている。凝縮管４１の他端には、冷却水Ｄを流出させる冷却水出口管４１ｂが接続されている。冷却水出口管４１ｂには、吸収冷凍機１外の冷却塔（不図示）に冷却水Ｄを導く冷却水還管（不図示）が接続される。このような構成により、冷却水還管（不図示）を流れる冷却水Ｄは、冷却塔（不図示）で冷却されて冷却水往管（不図示）に供給されるように構成されている。

本実施の形態では、低温再生器３０Ｂと凝縮器４０とは隣接して配置されており、低温再生器缶胴３７Ｂの上部と凝縮器缶胴４７の上部とが連通している。このような構成により、低温再生器缶胴３７Ｂの内部で発生した低温冷媒蒸気Ｖｂを凝縮器缶胴４７に導くことができるようになっている。低温再生器３０Ｂの加熱蒸気管３１の一端には、一端が高温再生器缶胴３７Ａに接続された高温冷媒蒸気管３９Ａの他端が接続されている。加熱蒸気管３１の他端には、凝縮冷媒管５９の一端が接続されている。凝縮冷媒管５９の他端は凝縮器缶胴４７の底部に接続されており、加熱蒸気管３１内で高温冷媒蒸気Ｖａが凝縮した冷媒液Ｖｄを凝縮器缶胴４７へと導くことができるように構成されている。高温再生器缶胴３７Ａは、低温再生器缶胴３７Ｂよりもやや高い位置で、低温再生器缶胴３７Ｂの近傍に配置されている。特に吸収冷凍機１が小型の場合は、高温再生器缶胴３７Ａと低温再生器缶胴３７Ｂとの高さの差が小さくなる傾向にある。本実施の形態では、凝縮器缶胴４７及び低温再生器缶胴３７Ｂは、蒸発器缶胴２７及び吸収器缶胴１７の上方に配設されている。凝縮器缶胴４７の貯留部４３と蒸発器缶胴２７とは、凝縮冷媒液管４８で接続されており、凝縮器缶胴４７内の冷媒液Ｖｆを位置ヘッド及び両者の内圧の差で蒸発器缶胴２７内に導くことができるように構成されている。

吸収器缶胴１７の底部には、貯留部１３の希溶液Ｓｗを高温再生器３０Ａ及び低温再生器３０Ｂに導く希溶液管１８が接続されている。希溶液管１８には、希溶液Ｓｗを高温再生器３０Ａ及び低温再生器３０Ｂに圧送する希溶液ポンプ１９が配設されている。希溶液ポンプ１９は供給ポンプに相当する。希溶液ポンプ１９は、インバータ１９ｖにより、電動機の回転速度を調節することが可能なように構成されており、冷凍負荷に応じた流量の希溶液Ｓｗを圧送することができるように構成されている。すなわち、希溶液ポンプ１９は、吐出流量が調節可能に構成されている。希溶液ポンプ１９の下流側の希溶液管１８には、希溶液Ｓｗと合流濃溶液Ｓｃとの間で熱交換を行わせる低温溶液熱交換器８１Ｂが配設されている。低温溶液熱交換器８１Ｂには、また、合流濃溶液Ｓｃを流す合流濃溶液管３８が接続されている。低温溶液熱交換器８１Ｂは、典型的にはプレート型熱交換器が用いられるがシェルアンドチューブ型やその他の熱交換器であってもよい。希溶液管１８は、低温溶液熱交換器８１Ｂの下流側で、高温再生器３０Ａに接続される高温希溶液管１８Ａと、低温再生器３０Ｂに接続される低温希溶液管１８Ｂとに分岐している。高温希溶液管１８Ａには、希溶液Ｓｗと高温濃溶液Ｓａとの間で熱交換を行わせる高温溶液熱交換器８１Ａが配設されている。高温溶液熱交換器８１Ａには、また、高温濃溶液Ｓａを流す高温濃溶液管３８Ａが接続されている。高温溶液熱交換器８１Ａは、典型的にはプレート型熱交換器が用いられるがシェルアンドチューブ型やその他の熱交換器であってもよい。

高温再生器缶胴３７Ａの高温濃溶液Ｓａが流出する部分には高温濃溶液管３８Ａの一端が接続されている。低温再生器缶胴３７Ｂの低温濃溶液Ｓｂが流出する部分には低温濃溶液管３８Ｂの一端が接続されている。高温濃溶液管３８Ａの他端は、高温溶液熱交換器８１Ａの下流側で、低温濃溶液管３８Ｂの他端と共に、合流濃溶液管３８の一端に接続されている。このような構成により、高温濃溶液管３８Ａを流れる高温濃溶液Ｓａと低温濃溶液管３８Ｂを流れる低温濃溶液Ｓｂとは、合流して合流濃溶液Ｓｃとなって合流濃溶液管３８を流れるようになっている。合流濃溶液管３８は、低温溶液熱交換器８１Ｂの下流側で、吸収器１０の濃溶液散布ノズル１２に接続されている。合流濃溶液管３８には、合流濃溶液Ｓｃを吸収器１０に圧送する濃溶液ポンプ３５が配設されている。濃溶液ポンプ３５は戻りポンプに相当する。濃溶液ポンプ３５は、インバータ３５ｖにより、電動機の回転速度を調節することができるように構成されている。つまり、濃溶液ポンプ３５は吐出流量が調節可能に構成されている。

上述のように構成された吸収冷凍機１は、典型的には制御装置６０によってその動作が制御されるようになっている。制御装置６０は、希溶液ポンプ１９のインバータ１９ｖ及び濃溶液ポンプ３５のインバータ３５ｖと、それぞれ有線又は無線で電気的に接続されており、希溶液ポンプ１９及び濃溶液ポンプ３５の回転速度を調節（発停を含む）することができるように構成されている。また、制御装置６０は、冷媒ポンプ２９と有線又は無線で電気的に接続されており、発停を制御することができるように構成されている。また、制御装置６０は、高温再生器圧力計５５Ａ及び低温再生器圧力計５５Ｂと、それぞれ有線又は無線で電気的に接続されており、検知された圧力を信号として受信することができるように構成されている。また、制御装置６０は、高温再生器圧力計５５Ａで検知された圧力及び低温再生器圧力計５５Ｂで検知された圧力から、両者の差圧を求める差圧検知部６５を有している。高温再生器圧力計５５Ａ、低温再生器圧力計５５Ｂ、差圧検知部６５を含んで圧力検知部を構成している。なお、説明の便宜上、差圧検知部６５を、これ以外の制御装置６０の部分と区別しているが、実際は差圧検知部６５が制御装置６０の一部として制御装置６０と渾然一体に構成されていてもよい。また、制御装置６０は、高温液位計５６Ａ及び低温液位計５６Ｂと、それぞれ有線又は無線で電気的に接続されており、検知された液位を信号として受信することができるように構成されている。

また、制御装置６０は、吸収冷凍機１の運転状態を、通常運転モードと低圧モードとで切り換えることができるように構成されている。通常運転モードと低圧モードとでは、希溶液ポンプ１９及び濃溶液ポンプ３５それぞれの吐出流量の制御が、以下のように異なる。通常運転モードにおける希溶液ポンプ１９の吐出流量は、高温再生器缶胴３７Ａ内の溶液Ｓの液位が、高温液位計５６Ａで検知される第１の高液位と第１の低液位との間の液位を維持するように調節する。通常運転モードにおける濃溶液ポンプ３５の吐出流量は、低温再生器缶胴３７Ｂ内の溶液Ｓの液位が、低温液位計５６Ｂで検知される第２の高液位と第２の低液位との間の液位を維持するように調節する。低圧モードにおける希溶液ポンプ１９の吐出流量は、高温再生器缶胴３７Ａ内の溶液Ｓの液位が、高温液位計５６Ａで検知される第１の高液位の近辺を維持するように調節する。低圧モードにおける濃溶液ポンプ３５の吐出流量は、低温再生器缶胴３７Ｂ内の溶液Ｓの液位が、低温液位計５６Ｂで検知される第２の低液位の近辺を維持するように調節する。つまり、低圧モードでは、高温再生器缶胴３７Ａ内の溶液Ｓの液位と低温再生器缶胴３７Ｂ内の溶液Ｓの液位との差が大きくなるように、希溶液ポンプ１９及び濃溶液ポンプ３５の吐出流量が制御される。

引き続き図１を参照して、吸収冷凍機１の作用を説明する。まず、吸収冷凍機１の通常運転モードの作用を説明する。吸収冷凍機１の通常運転時は、制御装置６０からの指令により、希溶液ポンプ１９、濃溶液ポンプ３５、及び冷媒ポンプ２９がそれぞれ稼働している。冷媒Ｖ側のサイクルについて見ると、低温再生器３０Ｂから凝縮器４０に導入された低温冷媒蒸気Ｖｂは、凝縮管４１を流れる冷却水Ｄに冷却されて凝縮し、冷媒液Ｖｆとなって凝縮器缶胴４７の貯留部４３に貯留される。低温冷媒蒸気Ｖｂを冷却した冷却水Ｄは、温度が上昇して冷却水出口管４１ｂから流出し、冷却塔（不図示）に供給される。凝縮器缶胴４７内の貯留部４３には、低温冷媒蒸気Ｖｂが凝縮した冷媒液Ｖｆのほか、加熱蒸気管３１内で高温冷媒蒸気Ｖａが凝縮した冷媒液Ｖｆも凝縮冷媒管５９を介して導入されて貯留される。凝縮器缶胴４７内の冷媒液Ｖｆは、凝縮冷媒液管４８を介して蒸発器缶胴２７内に導入される。

凝縮器缶胴４７から蒸発器缶胴２７に導入された冷媒液Ｖｆは、冷媒液散布ノズル２２から散布されて蒸発しなかった冷媒液Ｖｆと混合して蒸発器缶胴２７の貯留部２３に貯留される。蒸発器缶胴２７内の冷媒液Ｖｆは、冷媒ポンプ２９により、冷媒液管２８を流れて冷媒液散布ノズル２２に至る。冷媒液散布ノズル２２に至った冷媒液Ｖｆは、蒸発管２１に向けて散布され、蒸発管２１を流れる冷水Ｃの熱を得て一部が蒸発して蒸発器冷媒蒸気Ｖｅとなり、吸収器缶胴１７に導入される。散布された冷媒液Ｖｆに熱を奪われた冷水Ｃは、温度が低下して冷水出口管２１ｂから流出し、空気調和機等の冷水Ｃの利用場所に供給される。冷媒液散布ノズル２２から散布されて蒸発しなかった冷媒液Ｖｆは、凝縮器缶胴４７から導入された冷媒液Ｖｆと混合して、蒸発器缶胴２７の貯留部２３に貯留される。

次に吸収冷凍機１の溶液Ｓ側のサイクルを見ると、吸収器缶胴１７内の貯留部１３に貯留されている希溶液Ｓｗは、希溶液ポンプ１９により、希溶液管１８を流れ、低温溶液熱交換器８１Ｂで合流濃溶液Ｓｃと熱交換して温度が上昇した後に、高温希溶液管１８Ａと低温希溶液管１８Ｂとに分流する。高温希溶液管１８Ａを流れる希溶液Ｓｗは、高温溶液熱交換器８１Ａで高温濃溶液Ｓａと熱交換して温度が上昇した後に、高温再生器缶胴３７Ａに導入される。他方、低温希溶液管１８Ｂを流れる希溶液Ｓｗは、低温再生器３０Ｂの希溶液散布ノズル３２に導入される。制御装置６０は、高温再生器缶胴３７Ａ内に設けられた高温液位計５６Ａで検知される液位が第１の高液位と第１の低液位との間の液位を維持するように、インバータ１９ｖを介して、希溶液ポンプ１９の吐出流量を調節する。高温再生器缶胴３７Ａに導入された希溶液Ｓｗは、加熱部３６によって加熱され、冷媒Ｖが離脱して高温濃溶液Ｓａとなる。希溶液Ｓｗから離脱した冷媒Ｖは、高温冷媒蒸気Ｖａとして、高温冷媒蒸気管３９Ａを介して低温再生器３０Ｂ内の加熱蒸気管３１に送られる。高温再生器缶胴３７Ａ内で生成された高温濃溶液Ｓａは、高温濃溶液管３８Ａを流れ、高温溶液熱交換器８１Ａにおいて希溶液Ｓｗと熱交換して温度が低下したうえで合流濃溶液管３８に流入する。

低温再生器３０Ｂでは、低温希溶液管１８Ｂから低温再生器３０Ｂ内に流入した希溶液Ｓｗが、希溶液散布ノズル３２から散布される。希溶液散布ノズル３２から散布された希溶液Ｓｗは、加熱蒸気管３１を流れる高温冷媒蒸気Ｖａによって加熱され、低温再生器缶胴３７Ｂ内の希溶液Ｓｗ中の冷媒が蒸発して低温濃溶液Ｓｂとなる。他方、希溶液Ｓｗから蒸発した冷媒Ｖは低温冷媒蒸気Ｖｂとして凝縮器４０へと送られる。低温再生器缶胴３７Ｂ内で生成された低温濃溶液Ｓｂは、低温濃溶液管３８Ｂを流れ、合流濃溶液管３８に流入する。なお、加熱蒸気管３１を流れる高温冷媒蒸気Ｖａは、希溶液Ｓｗに熱を奪われ凝縮して冷媒液Ｖｄとなり、凝縮冷媒管５９を流れて凝縮器缶胴４７に導入される。合流濃溶液管３８には、高温濃溶液管３８Ａを流れてきた高温濃溶液Ｓａと低温濃溶液管３８Ｂを流れてきた低温濃溶液Ｓｂとが合流して流入する。合流した高温濃溶液Ｓａと低温濃溶液Ｓｂとは、合流濃溶液Ｓｃとして、濃溶液ポンプ３５に圧送され、合流濃溶液管３８を流れる。制御装置６０は、低温再生器缶胴３７Ｂ内に設けられた低温液位計５６Ｂで検知される液位が第２の高液位と第２の低液位との間の液位を維持するように、インバータ３５ｖを介して、濃溶液ポンプ３５の吐出流量を調節する。合流濃溶液管３８を流れる合流濃溶液Ｓｃは、低温溶液熱交換器８１Ｂにおいて希溶液Ｓｗと熱交換して温度が低下したうえで濃溶液散布ノズル１２に至る。

濃溶液散布ノズル１２に至った合流濃溶液Ｓｃは、冷却管１１に向けて散布され、蒸発器２０から導入された蒸発器冷媒蒸気Ｖｅを吸収し濃度が低下して希溶液Ｓｗとなる。吸収器缶胴１７内において、濃溶液Ｓａが蒸発器冷媒蒸気Ｖｅを吸収する際には吸収熱が発生する。この発生した吸収熱は、冷却水入口管１１ａから導入されて冷却管１１を流れる冷却水Ｄによって除去される。冷却管１１を流れる冷却水Ｄは、吸収熱を奪って温度上昇して冷却水連絡管１４に流出し、凝縮器４０の凝縮管４１に供給される。吸収器缶胴１７内で生じた希溶液Ｓｗは、吸収器缶胴１７内の貯留部１３に貯留される。

上述のような吸収冷凍機１の通常モードによる運転を行っている際、制御装置６０は、随時、高温再生器圧力計５５Ａで検知された値及び低温再生器圧力計５５Ｂで検知された値を受信し、差圧検知部６５において両者の圧力差を演算している。通常は、高温再生器３０Ａの内部圧力が低温再生器３０Ｂの内部圧力に比べて十分高いため、制御装置６０で演算された圧力差が比較的大きな値で維持され、吸収冷凍機１内での溶液Ｓの循環が適切に行われる。しかし、吸収冷凍機１の負荷が小さい場合や、冷却水Ｄの温度が低い場合などの状況では、高温再生器３０Ａの内部圧力が低下して、高温再生器３０Ａと低温再生器３０Ｂとの内部圧力差が十分確保できず、高温再生器３０Ａから流出した高温濃溶液Ｓａが合流濃溶液管３８に流入しにくくなる場合がある。そこで、吸収冷凍機１では、差圧検知部６５で演算された圧力差が第１の所定の値よりも小さくなったときに、低圧モードでの運転に切り換えることとしている。なお、第１の所定の値は、典型的には、高温再生器缶胴３７Ａ内の溶液Ｓの液位と低温再生器缶胴３７Ｂ内の溶液Ｓの液位との差が最小となった場合でも高温濃溶液Ｓａを合流濃溶液管３８に流入させることができる（両者の内圧の差の）最小値に、必要に応じて余裕分を加算した値である。

低圧モードでは、前述のように、制御装置６０は、高温再生器缶胴３７Ａ内の溶液Ｓの液位が、高温液位計５６Ａで検知される第１の高液位の近辺を維持するように、希溶液ポンプ１９の吐出流量を制御すると共に、低温再生器缶胴３７Ｂ内の溶液Ｓの液位が、低温液位計５６Ｂで検知される第２の低液位の近辺を維持するように、濃溶液ポンプ３５の吐出流量を制御する。すると、高温再生器缶胴３７Ａ内の溶液Ｓが第１の高液位近辺になり、低温再生器缶胴３７Ｂ内の溶液Ｓが第２の低液位近辺になるため、両者の液位差が大きくなり、この液位差によって、高温再生器缶胴３７Ａから流出した高温濃溶液Ｓａを合流濃溶液管３８に流入させることができ、必要な溶液Ｓの循環を確保することができる。

低圧モードは、制御装置６０の差圧検知部６５で演算された圧力差が小さいときの暫定的な措置であるため、圧力差が大きくなったら通常運転モードに戻すことが好ましい。そこで、吸収冷凍機１では、低圧モードで運転している状況において、差圧検知部６５で演算された圧力差が第２の所定の値以上になったときに、通常運転モードに移行することとしている。第２の所定の値は、第１の所定の値よりも大きい値であって、第１の所定の値との差は、低圧モードと通常運転モードとの頻繁な切り替えを抑制する観点から適宜決定するとよい。

図２に、高温再生器３０Ａ及び低温再生器３０Ｂにおける溶液Ｓの液位変化のタイムチャートを示す。図２では、時刻ｔ１までは、通常運転モードで運転しており、高温再生器３０Ａ及び低温再生器３０Ｂが、それぞれ個別に、高液位と低液位との間の液位を維持するように液位が制御されている。通常運転モードでは、各再生器３０Ａ、３０Ｂでの液位制御が個別に行われるので、時刻ｔｎに見られるように、高温再生器缶胴３７Ａ内の液位が第１の低液位近辺となる一方で低温再生器缶胴３７Ｂ内の液位が第２の高液位近辺となるような、両再生器３０Ａ、３０Ｂにおける液位差が最小となる場合が生じ得る。両再生器３０Ａ、３０Ｂにおける液位差が最小となっても、差圧検知部６５で演算された圧力差が第１の所定の値以上であれば、高温濃溶液Ｓａは吸収器１０に向かって適切に流れる。そして、時刻ｔ１において差圧検知部６５で演算された圧力差が第１の所定の値よりも小さくなると、低圧モードに移行している。低圧モード（時刻ｔ１以降）では、図２に示すように、高温再生器３０Ａでは、第１の高液位付近を維持するように液位が制御されており、低温再生器３０Ｂでは、第２の低液位付近を維持するように液位が制御されている。このため、低圧モードでは、高温再生器３０Ａの液位と低温再生器３０Ｂの液位との差が最大付近で維持されることとなる。このように、低圧モードでは、高温濃溶液Ｓａの駆動力となり得る液位差を設けることができ、差圧検知部６５で演算された圧力差が第１の所定の値より小さい場合であっても、高温濃溶液Ｓａを吸収器１０に向けて適切に流すことができる。

以上で説明したように、本実施の形態に係る吸収冷凍機１によれば、差圧検知部６５で演算された圧力差が第１の所定の値よりも小さくなったときに、通常運転モードから低圧モードに移行するので、高温再生器３０Ａと低温再生器３０Ｂとの内部圧力の差が小さい場合であっても、両者の液位差を大きく保つことができ、高温濃溶液Ｓａを適切に流すことができる。また、低圧モードにおいて、制御装置６０で演算された圧力差が第２の所定の値以上になったときに通常運転モードに移行するので、低圧モードと通常運転モードとの頻繁な切り替えを抑制することができる。

以上の説明では、高温再生器圧力計５５Ａで高温再生器３０Ａの内部圧力を検知し、低温再生器圧力計５５Ｂで低温再生器３０Ｂの内部圧力を検知して、高温再生器３０Ａの内部圧力と低温再生器３０Ｂの内部圧力との差圧を直接検知することとしたが、高温再生器３０Ａ及び低温再生器３０Ｂそれぞれの内部圧力は概ね同様の割合で変化するため、内部圧力を実際に検知するのは一方の再生器とし、他方の再生器の内部圧力は当該一方の再生器の内部圧力から推定することとして、両再生器の内部圧力の差を間接的に検知することとしてもよい。典型的には、高温再生器圧力計５５Ａで高温再生器３０Ａの内部圧力を検知し、この検知した値から低温再生器３０Ｂの内部圧力を推定して、高温再生器３０Ａの内部圧力と低温再生器３０Ｂの内部圧力との差圧を間接的に検知することとしてもよい。あるいは、低温再生器圧力計５５Ｂで低温再生器３０Ｂの内部圧力を検知し、この検知した値から高温再生器３０Ａの内部圧力を推定して、高温再生器３０Ａの内部圧力と低温再生器３０Ｂの内部圧力との差圧を間接的に検知することとしてもよい。この、一方の再生器の内部圧力を実測して他方の再生器の内部圧力を推定することで間接的に両者の差圧を検知することは、両方を実測した場合の結果に対する誤差を許容できる場合に特に有用である。なお、一方の再生器の内部圧力を実測して他方の再生器の内部圧力を推定することで間接的に両者の差圧を検知する場合において、上述のように、推定する内部圧力は実測した内部圧力に対して概ね同様の割合で変化するので、実質的に実測した内部圧力のみから第１の所定の値を検知することとしてもよく、このような場合も両再生器の内部圧力の差を間接的に検知することに含まれることとする。

以上の説明では、高温再生器圧力計５５Ａで高温再生器３０Ａの内部圧力を検知し及び／又は低温再生器圧力計５５Ｂで低温再生器３０Ｂの内部圧力を検知することとしたが、各再生器３０Ａ、３０Ｂの内部圧力を直接検知することに代えて、各再生器３０Ａ、３０Ｂの内部圧力に関連する物理量を検知することとして、高温再生器３０Ａの内部圧力と低温再生器３０Ｂの内部圧力との差圧を間接的に検知することとしてもよい。高温再生器３０Ａ（低温再生器３０Ｂ）の内部圧力に関連する物理量として、例えば、冷媒Ｖの露点温度に相当する高温冷媒蒸気Ｖａ（低温冷媒蒸気Ｖｂ）の温度、高温濃溶液Ｓａ（低温濃溶液）の温度や濃度、などが挙げられる。各流体の温度や濃度を検知するには、温度や濃度を直接検知する計器（温度計や濃度計）を適宜設置することとしてもよく、検知したい物理量とは別の１又は２以上の物理量を計測した値から演算によって間接的に求めることとしてもよい。

以上の説明では、低圧モードのときに、高温再生器缶胴３７Ａ内の溶液Ｓの液位が第１の高液位の近辺を維持するように、希溶液ポンプ１９の吐出流量を制御すると共に、低温再生器缶胴３７Ｂ内の溶液Ｓの液位が第２の低液位の近辺を維持するように濃溶液ポンプ３５の吐出流量を制御することとしたが、高温再生器缶胴３７Ａ内の液位が第１の高液位の近辺を維持すること、及び、低温再生器缶胴３７Ｂ内の液位が第２の低液位の近辺を維持することのいずれか一方を実行すれば足りる場合は、いずれか一方を液位差が大きくなる制御とし、他方は高液位と低液位との間の液位を維持するように制御することとしてもよい。

以上の説明では、吸収器１０から流出した希溶液Ｓｗが分流して高温再生器３０Ａと低温再生器３０Ｂとに並列に供給されること（パラレルフロー）としたが、吸収器１０から流出した希溶液Ｓｗを低温再生器３０Ｂに供給して低温再生器３０Ｂで生成された低温濃溶液Ｓｂの一部（吸収器１０に戻る分以外の部分）を高温再生器３０Ａに供給すること（リバースフロー）としてもよく、吸収器１０から流出した希溶液Ｓｗを高温再生器３０Ａに供給して高温再生器３０Ａで生成された高温濃溶液Ｓａの一部（吸収器１０に戻る分以外の部分）を低温再生器３０Ｂに供給すること（シリーズフロー）としてもよい。

以上の説明では、冷却水Ｄが、吸収器１１に導入された後に凝縮器４０に導入される構成を例示したが、凝縮器４０に導入された後に吸収器１１に導入される構成であってもよく、吸収器１０と凝縮器４０とに並列に導入される構成であってもよい。

以上の説明では、吸収冷凍機１の吸収サイクルがいわゆる二重効用であるとしたが、三重効用以上の多重効用の吸収サイクルとしてもよい。例えば、三重効用の吸収サイクルとする場合は、高温再生器３０Ａの作動温度と低温再生器３０Ｂの作動温度との間の温度で作動する中温再生器であって、導入した溶液を高温冷媒蒸気Ｖａの熱で加熱して、加熱された溶液から離脱した冷媒蒸気を低温再生器３０Ｂの加熱蒸気管３１に供給するように構成された中温再生器を設けることで実現することができる。中温再生器を設ける場合は、中温再生器で溶液が濃縮されて生成された中温濃溶液が合流濃溶液Ｓｃに含まれることとしてもよい。なお、多重効用の吸収サイクルは、動作圧力の異なる複数の蒸発器／吸収器を有する吸収冷凍機にも適用することができる。

１ 吸収冷凍機
１０ 吸収器
１９ 希溶液ポンプ
３０Ａ 高温再生器
３０Ｂ 低温再生器
３５ 濃溶液ポンプ
５５Ａ 高温再生器圧力計
５５Ｂ 低温再生器圧力計
５６Ａ 高温液位計
５６Ｂ 低温液位計
６０ 制御装置
Ｓａ 高温濃溶液
Ｓｂ 低温濃溶液
Ｓｃ 合流濃溶液
Ｓｗ 希溶液
Ｖａ 高温冷媒蒸気
Ｖｂ 低温冷媒蒸気
Ｖｅ 蒸発器冷媒蒸気

Claims (4)

1. 冷媒を吸収した溶液を導入し加熱することで前記溶液から前記冷媒を蒸発させて前記溶液の濃度が上昇した第１の濃溶液を生成する第１の再生器であって、内部の溶液の第１の高液位と前記第１の高液位よりも低位の第１の低液位とを検知する第１の液位検知部を有する第１の再生器と；
   冷媒を吸収した溶液を導入し加熱することで前記溶液から前記冷媒を蒸発させて前記溶液の濃度が上昇した第２の濃溶液を生成する第２の再生器であって、前記第１の再生器よりも内部の圧力が低くなるように構成されていると共に、内部の溶液の第２の高液位と前記第２の高液位よりも低位の第２の低液位とを検知する第２の液位検知部を有する第２の再生器と；
   前記第１の再生器に前記溶液を送る供給ポンプと；
   溶液で冷媒蒸気を吸収して溶液の濃度を低下させる吸収器に向けて、前記第１の濃溶液と前記第２の濃溶液とが合流した合流濃溶液を送る戻りポンプと；
   前記第１の再生器の内部圧力と前記第２の再生器の内部圧力との差圧を直接又は間接的に検知する圧力検知部と；
   通常運転モードのときは前記第１の再生器内の溶液が前記第１の高液位と前記第１の低液位との間の液位を維持するように前記供給ポンプの吐出流量を調節すると共に前記第２の再生器内の溶液が前記第２の高液位と前記第２の低液位との間の液位を維持するように前記戻りポンプの吐出流量を調節し、前記圧力検知部で検知した値が第１の所定の値よりも小さくなったときに前記第１の再生器内の溶液の液位と前記第２の再生器内の溶液の液位との差が大きくなるように前記供給ポンプの吐出流量及び前記戻りポンプの吐出流量の少なくとも一方を調節する低圧モードに移行させる制御装置とを備える；
   吸収式熱源装置。
2. 前記制御装置は、前記低圧モードのときに、前記第１の再生器内の溶液が前記第１の高液位を維持するように前記供給ポンプの吐出流量を調節する；
   請求項１に記載の吸収式熱源装置。
3. 前記制御装置は、前記低圧モードのときに、前記第２の再生器内の溶液が前記第２の低液位を維持するように前記戻りポンプの吐出流量を調節する；
   請求項１又は請求項２に記載の吸収式熱源装置。
4. 前記制御装置は、前記圧力検知部で検知した値が前記第１の所定の値よりも大きい第２の所定の値以上になったときに前記通常運転モードに移行するように構成された；
   請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の吸収式熱源装置。
   

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