JPH0198865A - 吸収冷凍機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は吸収冷凍機に関し、詳しくは、稀吸収液ポンプ
および中間濃度吸収液ポンプを備えた吸収冷凍機に関す
るものである。

〔従来技術〕

臭化リチウム水溶液が蒸発や凝縮を繰り返す間に発生す
る熱の授受により、冷水を得ることができる吸収冷凍機
には加熱源を備えた高温再生器を有するものがある。こ
のような吸収冷凍機では、臭化リチウムの稀吸収液から
多量の蒸気と高濃度吸収液が得られるので、吸収冷凍機
の性能を向上させることができるＪその一例として、特
公昭５３−３０５３４号公報に記載された多重効用吸収
冷凍機がある。この種の吸収冷凍機にあっては、第４図
に示すように、高温再生器５から吸収器２に供給される
濃吸収液が散布されると、蒸発器１より吸収器２に送ら
れてくる冷媒蒸気を吸収し、稀吸収液となって底部から
稀吸収液ポンプ１３によって管路２２を経て第一熱交換
器６で加熱された後、低温再生器４に送られる。その低
温再生器４で、さらに、加熱されることにより冷媒が蒸
発して中間濃度吸収液に濃縮された吸収液は、中間濃度
吸収液ポンプ１４によって管路２４を経て第二熱交換器
８で加熱された後、高温再生器５に送られる。

その中間濃度吸収液は高温再生器５でさらに加熱され、
冷媒を蒸発させて高濃度に濃縮され、冷媒蒸気を吸収す
る機能が高められる。そして、高温再生器５から真空に
近い低圧の吸収器２へ、濃吸収液が圧力差や泣面落差を
利用して送られる。その濃吸収液は蒸発器１からの冷媒
蒸気を吸収して稀吸収液となり、一方、蒸発器１では、
凝縮器３で凝縮された冷媒が蒸発して冷水から蒸発熱を
奪って冷水を冷却する。

このような吸収液の循環を繰り返す冷凍サイクルで稼働
する吸収冷凍機にあっては、その吸収器２や熱交換器６
，８の伝熱性能の向上が図られ、伝熱に必要な面積を狭
小化することができて小型化を図ることができると共に
、熱交換器６，８における吸収液間での熱エネルギ授受
が有効に行なわれる。さらに、吸収冷凍機が部分負荷に
なると、蒸発器１から取り出される冷水の温度を検出す
る温度検出器３１の信号により、高温再生器５における
燃料制御弁３２の開度が調整され、燃料油や燃料ガスの
供給量が変えられるので、吸収冷凍機の省エネルギ化を
図ることができる。

〔発明が解決しようとする問題点〕

上述の吸収冷凍機では、全負荷あるいは部分負荷のいず
れにおいても、冷水温度を検出した温度検出器３１の信
号で高温再生器５の燃料供給量が増減される。ところで
、吸収冷凍機の稼働が部分負荷の場合でも、稀吸収液ポ
ンプ１３や中間濃度吸収液ポンプ１４の吐出量は維持さ
れている。これは、安価な誘導電動機を採用しているこ
とと、従来特に回転数を変える制御を必要としなかった
ことに基づく。したがって、ポンプの回転数は常時同一
であり、負荷に対応して増減されることはない。このよ
うにして、両ポンプの吐出量を変化させないでおくと、
部分負荷時にも同一の吐出量となり、結果的には部分負
荷時に過剰な量の吸収液が流れることになる。そのため
、ポンプ駆動に無駄なエネルギが消費され、吸収冷凍機
の部分負荷時の省エネルギ化が阻害される問題がある。

ところが、冷凍機は一般に部分負荷で運転されることが
多く、それは概ね４０〜５０％程度であると言われてい
る。この点に着目すると、部分負荷における冷凍性能の
向上や省エネルギ化は、吸収冷凍機自体の性能や燃料消
費率の向上を意味することになる。それを実現するため
に、流量制御弁４１．４２を管路２２．２４に設け、上
述した温度検出器３１の信号により開度調整し、管路２
２゜２４の吸収液の循環量を調整するようにした運転が
挙げられる。しかし、稀吸収液ポンプ１３や中間濃度吸
収液ポンプ１４の回転数は上述のように不変であること
から、両ポンプ１３．１４の駆動に消費されるエネルギ
を大きく低減させることはできない問題が残る。

さらに、流量制御弁４１．４２を設けると、その接続の
ためのフランジ部や弁体のステム部にシール処理を施す
必要があり、その介装されるシール部材が吸収液の影響
を受けて早期に劣化する場合がある。吸収冷凍機の蒸発
器１、吸収器２、凝縮器３および低温再生器４を備える
冷凍機胴部は、真空に近い低圧に保持されることから、
シール部材の劣化によって真空度が損なわれて冷凍性能
の低下を招いたり、長期間の稼（すＪに耐えられない問
題が生じる。

本発明は上述の問題が解決するためになされたもので、
その目的は、負荷に応じて稀吸収液ポンプおよび中間濃
度吸収液ポンプの吐出量の増減・調整が廉価・簡便に行
なわれ、この循環量の調整によって熱交換性能の向上や
省エネルギ化が図れると共に、継手個所の数を減らして
シール対策も軽減でき、長期間にわたって安定に稼働さ
せることができる吸収冷凍機を提供することである。

〔発明の構成〕

本発明の吸収冷凍機の特徴を、第１図を参照して説明す
る。吸収器２、低温再生器４、凝縮器３、蒸発器１およ
び加熱源７を備えた高温再生器５を有し、吸収器２内の
稀吸収液を稀吸収液ポンプ１３で低温再生器４へ送り、
この低温再生器４で中間濃度に濃縮された吸収液を中間
濃度吸収液ポンプ１４で高温再生器５へ送り、この高温
再生器５で高濃度に濃縮された吸収液を、吸収器２へ循
環させるようにした吸収冷凍機である。そして、稀吸収
液ポンプ１３と中間濃度吸収液ポンプ１４との２台のポ
ンプを、冷凍機の稼働状態が部分負荷であるときの冷水
温度などの負荷信号を基に、吐出量制御する１台のイン
バータ３０が設けられている。

〔作　　　用〕

吸収冷凍機が負荷の大小にかかわらず、吸収器２内の稀
吸収液は稀吸収液ポンプ１３で低温再生器４へ送られ、
この低温再生器４で中間濃度に濃縮された吸収液が中間
濃度吸収液ポンプ１４で高温再生器５へ送られる。この
高温再生器５で高濃度に濃縮された吸収液は、吸収器２
へ循環される。

高温再生器５の加熱源７から、中間濃度吸収液を濃吸収
液に濃縮するに必要な熱エネルギが供給される。この吸
収液の循環によって、吸収器２、低温再生器４、凝縮器
３、蒸発器１における冷媒の蒸発や吸収が行なわれ、冷
水は所望の温度に冷却される。吸収冷凍機が部分負荷運
転にあるときは、１台のインバータ３０が、冷凍機の部
分負荷時の冷水温度などの負荷信号を基に、稀吸収液ポ
ンプ１３と中間濃度吸収液ポンプ１４との２台のポンプ
の吐出量を減少させるべく、回転数低下指令する。その
結果、吸収液の循環量が制御され、吸収器や高温再生器
における熱交換性能の向上が図られ、省エネルギ化を実
現することができる。さらに、両ポンプにあっては、部
分負荷に適合した回転数となり、ポンプ駆動のための電
力消費量も節減することができる。

〔発明の効果〕

本発明は、稀吸収液ポンプと中間濃度吸収液ポンプとの
２台のポンプを、冷凍機の部分負荷にあるときの冷水温
度などの負荷信号を基に吐出量制御する１台のインバー
タが設けられているので、負荷に応じて吸収液ポンプお
よび中間濃度吸収液ポンプの回転数が簡便に増減される
。その結果、ポンプ吐出量が例えば減少され、吸収冷凍
機の部分負荷運転において過剰な吸収液が流過せず、熱
交換器や高温再生器での熱交換率が向上され、吸収冷凍
機の冷凍性能の向上および加熱源における省エネルギ化
を図ることができる。もちろん、ポンプ駆動用の電力消
費量をも節減することができる。

加えて、２台のポンプを１台のインバータで制御するこ
とから、それぞれのポンプにインバータを設ける場合よ
りは安価となる。それのみならず、１台でも異なる２つ
のポンプを負荷に応じたそれぞれの吐出量にできるのが
確認され、部分負荷運転における成績係数を高めること
ができる。そのインバータによる吐出量制御によれば、
管路に流量制御弁を設置することもないので、管路の接
続個所が少なくなり、冷凍機胴部の真空の保持が容易で
、長期間の稼働が実現される。

〔実　施　例〕

以下に本発明をその実施例に基づいて詳細に説明する。

第１図は本発明の一実施例である吸収冷凍機の系統図を
示すもので、下部低圧室には蒸発器１および吸収器２が
、上部高圧室には凝縮器３および低温再生器４が内蔵さ
れ、いずれも所要の流体を管内に流通させる管群が設置
されている。

５は高温再生器、６は吸収器２から低温再生器４への稀
吸収液供給管路２１に設けた第一熱交換器、８は第二熱
交換器、１２は冷媒ポンプ、１３は稀吸収液ポンプ、１
４は中間濃度吸収液ポンプ、１５は冷媒液溜め、１６は
稀吸収液溜めである。

本図において、蒸発器１で冷却作用を行なって蒸発した
冷媒蒸気が吸収器２で吸収液に吸収され、吸収液は濃度
が低下して吸収力を失い下部の稀吸収液溜め１６に溜め
られる。この稀吸収液を稀吸収液ポンプ１３で管路２２
、第一熱交換器６および稀吸収液供給管路２１を経て低
温再生器４に送り、その送られた稀吸収液は、低温再生
器４において、高温再生器５で発生された冷媒蒸気が導
入される加熱管４ａで加熱される。低温再生器４で稀吸
収液を加熱して冷媒を蒸発分離すると、稀吸収液の濃度
が上昇する一方、蒸発した冷媒は凝縮器３で凝縮器管３
ａの冷却水により凝縮される。

濃度の上昇した稀吸収液は中間濃度吸収液となり、中間
濃度吸収液ポンプ１４により、管路２３、管路２４を流
過し、第二熱交換器８でさらに昇温された後、管路２５
を流過して高温再生器５に導入される。そのとき、高温
再生器５に備えられた加熱源７で、外部から供給された
燃料が燃焼され、その排ガスが排気筒９から排出される
ようになっており、中間濃度吸収液は加熱されて冷媒が
蒸発し、吸収液は圧力上昇と共に高濃度に濃縮され、濃
吸収液となって吸収力を高める。高温再生器５で蒸発し
た冷媒蒸気は上述のように、低温再生器４で加熱に用い
られ、自らは凝縮して冷媒液となって凝縮器３に導かれ
、冷却水で冷却されてさらに温度が下がり、前述の冷媒
液と共に管路２６を経て蒸発器１に戻り、そこで蒸発す
ることによって冷却作用する。

一方、高温再生器５で濃縮された濃吸収液は、真空に近
い低圧の吸収器２に向け、その圧力差および位置落差を
利用して、管路２７、第二熱交換器８、管路２８、第一
熱交換器６、管路２９を経て移動し、その間に熱交換器
８，６で放熱して、散布装置から散布され、吸収器２に
戻、って吸収作用を行なう。なお、蒸発器１の蒸発器管
ｌａ内には冷やされる液体が流されており、蒸発器管出
口部に設けられた温度検出器３１の信号により高温再生
器５の加熱を調節して、冷水の冷却を調整するようにな
っている。すなわち、温度検出器３１などからの信号が
調整器４０を経て燃料制御弁３２に入力されることによ
り、燃料制御弁３２が適正な開度に調整され、外部から
供給される加熱源７の可燃ガス量や重油量の増減が行な
われる。

吸収器２の吸収器管２ａ内には矢示のごとく冷却水３３
が流され、吸収器２の管表面に散布される吸収液が低温
なほど吸収能力が大きいので、吸収液を冷却させつ＼蒸
発器１で発生した冷却蒸気を吸収する。また、凝縮器３
の凝縮器管３ａ内にも冷却水が流されており、低温再生
器４がらの冷媒蒸気や冷媒ドレーンを冷却する。ちなみ
に、吸収冷凍１機の吸収器２の下部は著しく低い圧力に
なるため、不凝縮性ガスが溜りやす（、吸収器２の下部
より抽気装置によって不凝縮性ガスを外部に排出するこ
とができるようになっている。３４はその排出用の抽気
ポンプである。

このような吸収冷凍機には、前述した第一熱交換器６に
供給される前の稀吸収液の一部を分流する分岐管路３５
が設けられ、その分岐管路３５に設けられた止め弁３６
を開閉することにより、稀吸収液ポンプ１３の全吐出量
を低温再生器４に供給したり、必要に応じて、はぼ１／
２の吐出量を供給できるようになっている。一方、冷媒
ポンプ１２により冷媒溜め１５の冷媒液が管路３７およ
び管路３８を通り、散布装置によって散布されて蒸発が
促進され、その蒸発熱を蒸発器管１ａ表面を介して冷水
から奪うことにより、冷水は冷却されることなる。この
冷媒による冷却作用により発生した冷媒蒸気は吸収器２
に流入して、そこで散布中の濃吸収液に吸収され、その
濃吸収液は稀吸収液となる。

本例にあっては、稀吸収液ポンプ１３および中間濃度吸
収液ポンプ１４よりなる２台のポンプが、それぞれ誘導
電動機で駆動され、冷凍機が部分負荷のとき、冷水温度
などの負荷信号を基に各ポンプの吐出量が１台のインバ
ータ３０で制御されるようになっている。上述した温度
検出器３１がらの負荷信号である信号が調整器４０を経
てインバータ３０に入力されると、インバータ３０は、
両型動機に供給される電力周波数を増減させるようにな
っており、その電力周波数に比例する電動機回転数とす
ることができる。その結果、この各電動機で駆動される
稀吸収液ポンプ１３および中間濃度吸収液ポンプ１４の
吐出量が少なくてよいとき、例えば５０％の吐出量が要
求される場合には、両ポンプ１３．ｊ４は同時に５０％
の吐出量となるような回転数に調整される。部分負荷時
に両ポンプ１３．１４に要求される回転数の低減率が異
なるなら、両ポンプ１３．１４にそれぞれインバータを
必要とすることになるが、本発明者らの研究によれば、
負荷に応じて変化させる両ポンプの回転数低減率は同じ
でよいことが確認された。例えば両方の回転数を一律に
５０％にしても、５０％負荷での運転に何ら支障がない
のである。したがって、吸収液循環量の調整を目的とす
るインバータ３゜の設置台数は１台でよ（，２台設ける
場合には過剰品質を招きかつ不経済となるのを回避する
ことができる。そのようなインバータ３０により部分負
荷時にポンプ吐出量が減少されると、熱交換器６．８や
高温再生器５における熱交換性能の向上が図られる。

なお、上述の分岐管路３５が設けられられていない場合
や、破線で示した分岐管路４４が設けられているような
場合の吸収冷凍機にも、本発明を適用することができる
。上述した高温再生器５における加熱源７は、例えば都
市ガスなどのガスを燃焼させる場合や油を焚く場合など
であるが、それらに代えて蒸気を高温再生器に導入する
場合にも適用でき、その場合には上述した燃焼制御弁３
２は蒸気量調整弁が採用されることになる。

このような構成の吸収冷凍機にあっては、以下のように
、作動させて冷凍性能の向上および省エネルギ化を図る
ことができる。

所望の負荷で稼働している吸収冷凍機の蒸発器１におい
て、蒸発器管ｌａ内を冷水が流過する一方、冷媒ポンプ
１２によって冷媒溜め１５の冷媒が循環中に散布されて
冷媒が蒸発する。このとき、冷媒が冷水から蒸発熱を奪
うので、冷水は所定の温度に下降して取り出される。そ
の際、冷媒蒸気は吸収器２に流入するが、高温再生器５
で濃縮された濃吸収液は、第二熱交換器８や第一熱交換
器６で放熱した後、吸収器２に散布される。吸収力が高
められた濃吸収液は、流入した冷媒蒸気を吸収して稀吸
収液となり、吸収器管２ａで冷却されて稀吸収液溜り１
６に貯留され、さらに、稀吸収液ポンプ１３により、第
一熱交換器６で加熱された後、低温再生器４で加熱管４
ａで加熱される。

この加熱により稀吸収液は中間濃度の中間濃度吸収液と
され、中間濃度吸収液ポンプ１４により第二熱交換器８
へ移動され、そこで加熱された後高温再生器５に導入さ
れ、加熱源７の発生熱で加熱されることによって、高濃
度に濃縮されて濃吸収液となり、上述のように、吸収器
２に導入・散布される。

このように吸収液が冷凍機内を循環する際、稀吸収液ポ
ンプ１３および中間濃度吸収液ポンプ１４は電動機で駆
動されており、蒸発器１の蒸発器管１ａの出口側では、
冷水の温度を検出する温度検出器３１が負荷信号である
温度信号を発信する。

その温度信号が調整器４０を介して燃料制御弁３２およ
び１台のインバータ３０に入力される。その信号により
、インバータ３０が電動機に供給する電力周波数を制御
し、その温度に応じて回転数を決定するので、両ポンプ
１３．１４は周波数に比例した回転数で駆動され、他方
、燃料制御弁３２は所定の開度で所望する燃料量を加熱
源７に供給する。温度検出器３１の検出する冷水の温度
が低すぎるときは、その温度信号が調整器４０で処理さ
れ、所望の温度にするに必要な信号がインバータ３０お
よび燃料制御弁３２に入力される。燃料制御弁３２はそ
の開度を小さくして燃料供給量を抑制する。このため、
吸収冷凍機における燃料の無駄な燃焼が回避され、省エ
ネルギ化が図られる。インバータ３０は、調整器４０を
介した信号で、両ポンプ１３．１４の駆動電動機に供給
する電力周波数を減少させるので、１つの信号で同時に
、両方のポンプを低い回転数で回転させることができ、
その吐出量が抑えられる。この吐出量の減少によって、
吸収液の循環量は部分負荷に適した量となり、外部から
与えられる少ない熱エネルギで効率よく加熱できるので
、冷凍性能の向上が図られる。加えて、吸収液制御弁を
使用することなく吐出量制御できるので、冷凍機胴部の
真空が維持され、長期間の稼働が可能となる。

第２図は、吸収冷凍機の冷凍負荷（％）の変化に対する
エネルギ消費量比（％）の関係を示すもので、Ａ線は本
発明の吸収冷凍機のもの、Ｂ線は従来の吸収冷凍機のも
のである。ポンプ吐出量がインバータにより制御されて
少なくなっているので、加熱源７でのガスや油による加
熱もしくは供給蒸気量が減少し、エネルギ消費量が低減
するのである。冷凍負荷４０〜５０％におけるエネルギ
消費量比の改善率は１５〜２０％にもなっていることが
判る。第３図は、冷凍負荷（％）の変化に対する稀吸収
液ポンプと中間濃度吸収液ポンプ両者の消費電力比（％
）の関係を示すもので、Ｃ線はインバータを用いた本発
明の吸収冷凍機もの、Ｄ線は従来の吸収冷凍機のもので
ある。冷凍負荷４０〜５０％における消費電力比の改善
率は４５〜５０％にもなることが理解できるであろう。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の吸収冷凍機の一実施例における系統図
、第２図は冷凍負荷とエネルギ消費量比のグラフ、第３
図は冷凍負荷と消費電力比のグラフ、第４図は吸収冷凍
機の全体系統図である。 １−蒸発器、２・・−吸収器、３−凝縮器、４−低温再
生器、５−高温再生器、７−加熱源、１３−稀吸収液ポ
ンプ、１４−中間濃度吸収液ポンプ、３０−　インバー
タ。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）吸収器、低温再生器、凝縮器、蒸発器および加熱
   源を備えた高温再生器を有し、吸収器内の稀吸収液を稀
   吸収液ポンプで低温再生器へ送り、この低温再生器で中
   間濃度に濃縮された吸収液を中間濃度吸収液ポンプで高
   温再生器へ送り、この高温再生器で高濃度に濃縮された
   吸収液を、前記吸収器へ循環させるようにした吸収冷凍
   機において、 上記稀吸収液ポンプと中間濃度吸収液ポンプとの２台の
   ポンプを、冷凍機の稼働状態が部分負荷であるときの冷
   水温度などの負荷信号を基に、吐出量制御する１台のイ
   ンバータが設けられていることを特徴とする吸収冷凍機
   。