JPH04151468A - 低温度冷却媒体対応型吸収式冷凍装置とその制御方法 - 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］ 本発明は冷却媒体温度か低下した際でも運転か可能な吸
収式冷凍装置およびその運転制御方法に関するしのであ
る。

「従来の技術］ 従来の吸収式冷凍装置は、ＬｉＢｒ（臭化リチウム）溶
液の濃縮と希釈の吸収式冷凍サイクルを利用し冷房等を
行う被冷却媒体を冷却するものであり、その種類として
ＬｉＢｒ溶液の濃縮を行う再生器を二重に備える二重効
用吸収式冷凍装置と、再生器か−っである単効用吸収式
冷凍装置からり、前者はしｌ＼ルの高い高温熱源を駆動
源とし、後者は比較的レベルの低い高温熱源を駆動源と
してＬ）る。

第２図に、吸収式冷凍装置の従来例の構成を示す。この
従来例は単効用吸収式冷凍装置の構成を示しており、ｌ
は吸収式冷凍機本体、２は再生器、３は凝縮器、４は吸
収器、５は蒸発器、６は高温水循環回路、７は被冷却媒
体循環回路、８は凝縮器および吸収器の冷却回路（冷却
媒体循環回路）、１０は冷媒ポンプ、１１は溶液熱交換
器、１５は室内熱交換器、１９は軌供給源、２０は被冷
却媒体循環用ポンプ、２１は室外熱交換器、２２は冷却
媒体循環用ポンプ、２３は高温水循環用ポンプ、２５は
溶液ポンプを示して（する。

吸収式冷凍機本体１の内部は、通常の大気圧よりも低０
状態に保たれており、主として、凝縮器３と再生器２と
からなる高圧側冷凍器Ａ（７０ｍｍ　ｌ−（ｇ程度）と
、蒸発器５と吸収器４とからなる低圧側冷凍器Ｂ（７ｍ
ｍＨｇ程変）と、溶液熱交換器１１とから構成されてい
る。まｆ二、高圧側冷凍器Ａ及び低圧側冷凍器Ｂは各々
気槽と液槽とからなり、更に液槽は高圧側冷凍器Ａにお
いては凝縮器側液槽３Ａと再生器側液槽２Ａとに、低圧
側冷凍器Ｂにおいては蒸発器側液槽５Ｂと吸収器側液槽
４Ｂとに分割されている。凝縮器側液槽３Ａと蒸発器側
液槽５Ｂには冷媒（水）か封入されており、凝縮器側液
槽３Ａの冷媒（水）の温度は例えば４５℃程度、蒸発器
側液槽５Ｂの冷媒（水）の温度は例えば５℃程度に保た
れている。また、再生器側液槽２Ａと吸収器側液槽４Ｂ
とにはＬ　ｉ　Ｂｒ水溶液が封入されており、再生器側
液Ｗｊ２Ａ。

Ｌ　ｉＢｒ水溶液の温度は例えば９０℃程度、吸収器側
液槽４日のＬｉＢｒ水溶液の温度は例えば４０℃程度に
保たれており、冷媒を吸収して濃度の薄くなった吸収器
側液槽４ＢのＬ　］Ｂｒ水溶に１７こ較へ、加熱・再生
された再生器側液槽２ＡのＬ】Ｂｒ水溶液の方が数％濃
度か濃くなってＬ）る。ここで、各種の液温は上記温度
に限定されているものではなし）ことは言うまでもない
。

次に、冷却媒体、被冷却媒体、冷媒（水）及びＬｉＢｒ
水溶液の循環回路について述べる。

まず、冷却媒体は室外熱交換器２１がら凝縮器および吸
収器冷却回路８を経て冷却媒体循環用ポンプ２２により
吸収器４および凝縮器３に送り込まれる。吸収器４に送
り込まれた冷却媒体は、ＬｉＢｒ水溶液の冷媒吸収反応
に伴う熱を奪い、凝縮器３から冷媒の凝縮潜熱を奪った
冷却媒体と合流して室外熱交換器２１に循環され、外気
と熱交換して冷却される。

また、被冷却媒体は、被冷却媒体循環ポツプ２０により
被冷却媒体循環回路７を通って室内熱交換器Ｉ５と蒸発
器５０間を循環する。ここで冷却媒体及び被冷却媒体と
してｊよ、通常、水が使用されて０る。

蒸発器５ｊこは凝縮器側液１１Ｆ３Ａから送り出さメ−
た冷媒（水）と、蒸発器側ｍ　１！５　Ｂから冷媒ポツ
プ１０により送り出された冷媒（水）が上部から滴下さ
れ蒸発するため、室内を冷却し温められた被冷却媒体は
この蒸発潜熱により冷却されて室内熱交換器１５に戻り
再び室内を冷却し、このサイクルか繰り返される。上述
したように、凝縮器側液槽３Ａの冷媒（水）の温度は蒸
発器側液槽５Ｂの冷媒（水）の温度よりも高いが、圧力
の低下により蒸発器側液槽５Ｂの水温程度まで低下する
。

これら冷媒（水）は蒸発器５て被冷却媒体より熱を吸収
して蒸発し、蒸発しきらなかった冷媒（水）は蒸発器側
液槽５Ｂに溜まる。

蒸発器５て蒸発した冷媒（水蒸気）は吸収器４に移動し
、吸収器４の上部から再生器側液槽２Ａより送出され溶
液熱交換器ＩＩで冷やされて滴下されたＬ　ｉＢｒ濃溶
液に吸収される。このＬｉＢｒ濃溶液への冷媒（水蒸気
）の吸収は発熱反応となり、この熱は吸収器４を通る冷
却回路８の冷却媒体によって除去される。この際、Ｌ　
ｉＢｒ濃溶液は冷媒（水蒸気）を吸収して薄くなり、Ｌ
ｉＢｒ希溶液となって吸収器側液槽４Ｂに溜まる。吸収
器側液槽４Ｂから溶液ポンプ２５により送出された低温
のＬ　ｉ　Ｂ　ｒ希溶液は溶液熱交換器１１にて再生器
側液槽２Ａからの高温のＬｉＢｒ濃溶液と熱交換して温
められ、高圧側冷凍器Ａの上部から再生器側液槽２Ａに
滴下さｒる。また、再生器側液槽２ＡのＬｉＢｒ濃溶液
の温度は、高温水循環回路６を高温水循環用ポンプ２３
により循環する高温水（エンジン等の熱供給源１９によ
り常に温められている）により熱を与えられ、高温に保
持されている。

再生器側液槽２Ａの高温のＬｉＢｒ濃溶液から蒸発した
冷媒（水蒸気）は、凝縮器３側に移動し、冷却回路８に
より凝縮器３を循環する冷却媒体に熱を与え、自らは凝
縮して凝縮器側液槽３Ａに溜まる。

以上のようにして吸収式冷凍装置か構成され、蒸発器５
には常に低温で冷媒（水）か蒸発する１こぬ、蒸発器５
を循環する被冷却媒体を冷却することかでき、それに伴
い室内熱交換器１５により室内を連続冷房運転すること
か可能となっている。

「発明か解決しようとする課題二 しかしなから、上記従来の技術における吸収式冷凍装置
では、室外熱交換器２１により外気と熱交換して冷却さ
れる冷却媒体の温度か外気温の低下とともに低下した場
合、蒸発器５内の冷媒量を制御し、冷媒保有量に応じた
冷凍機体積か必要であるにめ、その限度を越えた場合は
室外熱交換器２１のファンを停止させるなどによって冷
却媒体の温度低下を抑えて対処する必要がある。このた
め、吸収式冷凍装置の運転可能な冷凍媒体温度の下限温
度が高くなる問題点があった。

本発明は、上記問題点を解決する１こめに提案するもの
で、低い冷却媒体温度での運転を可能にする高効率な低
温度冷却媒体対応型吸収式冷凍装置とその制御方法を提
供することを目的とする。

二課題を解決するための手段： 上記の目的を達成するための本発明の低温度冷却媒体対
応型吸収式冷凍装置の構成は、＃Ｖ源より軌を与えられ
希溶液から冷媒を蒸発させて濃溶液とする再生器と、冷
却媒体により冷却されて前記蒸発された冷媒を凝縮する
凝縮器と、被冷却媒体より軌を得て前記凝縮器から流入
する冷媒を蒸発させて該被冷却媒体に冷熱を与える蒸発
器と、前記冷却媒体に吸熱されて前記再生器からの濃溶
液に前記蒸発器で蒸発した冷媒を吸収させて希溶液とし
前記再生器へ送り出す吸収器と、を有する吸収式冷凍装
置において、前記蒸発器内の冷媒量を制御する冷媒タン
クと、前記再生器から得られる濃溶液の一部を貯える溶
液タンクと、前記凝縮器と前記蒸発器を循環する冷媒量
を検出する検出手段と、前記再生器から流入する濃溶液
を前記吸収器に通す回路と前記溶液タンクに通す回路と
に切り替える流量調節三方弁と、前記検出手段により得
られに循環冷媒量に応じて前記流量調節三方弁を操作し
前記再生器とＩｆｆｆｆ酸吸収器環する溶液量を制御す
る制御装置と、を有することを特徴とする。

また、上記の目的を達成するための本発明の低温度冷却
媒体対応型吸収式冷凍装置の制御方法の構成は、 熱源より熱を与えられ希溶液から冷媒を蒸発させて濃溶
液とする再生器と、冷却媒体により冷却されて前記蒸発
された冷媒を凝縮する凝縮器と、被冷却媒体より熱を得
て前記凝縮器から流入する冷媒を蒸発させて該被冷却媒
体に冷熱を与える蒸発器と、前記冷却媒体に吸執されて
前記再生器からの濃溶液に前記蒸発器で蒸発した冷媒を
吸収させて希溶液とし前記再生器へ送り出す吸収器と、
を有する吸収式冷凍装置において、前記冷却媒体の温度
が低下した時に前記吸収式冷凍装置を運転するのに必要
な冷媒量を補充により確保する過程と、さらに前記冷却
媒体の温度が低下して前記冷媒の補充量では不足するこ
とを検出して前記再生器からの濃溶液の一部を一時的に
貯蔵する過程と、逆に前記冷却媒体温度が上昇し前記冷
媒量か減少した際には前記一時的に貯蔵された濃溶液を
前記吸収器内に補充する過程と、を有して前記吸収器内
溶液濃度を制御することを特徴とする。

［作用コ 本発明は、凝縮器と蒸発器の間を循環する冷媒量の調節
とともに、再生器から吸収器に流入する濃溶液の一部を
溶液タンクに一時的に貯蔵可能にすることによって、吸
収器内の溶液濃度の制御範囲を拡大することにより、冷
却媒体温度の低下域を低くするとともに、熱利用効率を
高める。

［実施例］ 以下、本発明の実施例を図面に基づいて詳細に説明する
。

第１図に本発明の一実施例の構成を示す。本実施例は、
第２図に示した単効用温水利用吸収式冷凍装置に適用し
た場合の例である。本実施例の構成において、ｌは吸収
式冷凍機本体、２は再生器、３は凝縮器、４は吸収器、
５は蒸発器、６は高温水循環回路、７は被冷却媒体循環
回路、８は凝縮器および吸収器の冷却回路（冷却媒体循
環回路）、ｌＯは冷媒ポンプ、１１は溶液熱交換器、１
２は冷媒タンク、１３は水位センサ、１５は室外熱交換
器、１６は流量調節三方弁、１８は仕切り弁、１９は鵬
供給源、２０は被冷却媒体循環用ポツプ、２１は室外熱
交換器、２２は冷却媒体循環用ポンプ、２３は高温水循
環用ポンプ、２４は溶液夕／り、２５は溶液ポンプ、２
６は結晶防＋ｈ用加軌器である。

本実施例は、第２図の従来例に対し、蒸発器５内の冷媒
量を制御する冷媒タンク１２と、再生器２から得られる
ＬｉＢｒ濃溶液の一部を貯える溶液タンク２４と、この
溶液タンク２４の仕切り弁１８と、凝縮器３と蒸発器５
を循環する冷媒量を計測する水位センサ１３と、再生器
２から流入するＬｉＢｒ濃溶液を吸収器４に導く回路と
溶液タンク１２を導く回路とに切り替える流量調節三方
弁１６と、水位センサ１３により得られた信号に応じて
流量調節三方弁１６と仕切り弁１８とを操作するｆ二め
の制御装置とを設ける。

冷媒タック１２は、その人口か冷媒ポツプ１０の出口に
接続され、その出口か凝縮器３の出口に合流されて、蒸
発器５内に冷却媒体を補充可能にする。水位セッサ１３
は、冷媒の循環量を検出するための手段の一例であり、
本実施例は、冷媒タンク１２の水位を計測可能に取り付
ノナ、その計測信号は制御装置１＋４へ入力する。流量
調節三方弁１６は再生器２の濃溶液を吸収器４内に導び
く回路の溶液熱交換器】ｊと吸収器４の間に設けられ、
この流！調節三方弁１６の切り替え側を溶液タンク２４
の入口に接続する。溶液タンク２４の出口は、制御装置
１４て制御される仕切り弁１８を通して吸収器４の気槽
内に導く。また、溶液タック２４内には、結晶防止用加
軌器２６を設け、これに高温水循環回路６の一部を分岐
して導びき、その熱源とする。本実施例の冷却媒体循環
回路系でよ、室外熱交換器２１の出口から冷却媒体循環
用ポンプ２２を経て、始めに吸収器４内を通り、次に凝
縮器３を通って室外熱交換器２１の入口に戻る経路で構
成されているか、第２図のように冷却媒体循環用ポツプ
２２を出ｆコ後、凝縮器３と吸収器４に並列に分岐され
る横５にであっても良い。被冷却媒体の循環回路系なら
びに基本的な冷媒の循環回路系および基本Ｄ′ノな高温
水の循Ｆ；回路系については、従来例の通りである。

以上のように構成した実施例の動作および作用を述へる
。

本実施例の基本的な動作は、従来例と同様である。すな
わち、再生器２におけるＬ　ｉＢｒ希溶液からの冷媒の
蒸発（ＬｉＢｒ希溶液の濃縮）と、吸収器４におけるＬ
ｉＢｒ濃溶液の冷媒吸収（ＬｉＢｒ濃溶液の希釈）とか
ら成る吸収式冷凍サイクルにおいて、凝縮器３における
再生器２からの冷媒（水蒸気）の凝縮と、蒸発器５にお
ける吸収器４への供給冷媒の蒸発から成る冷媒循環の過
程で、蒸発器５の冷媒の蒸発潜熱により室内の冷房等を
行う室内熱交換器１５を循環する被冷却媒体に冷熱を与
えるものである。このような吸収式冷凍サイクルにおい
て、冷却媒体は、吸収器４に循環されてＬ　ｉ　Ｂ　ｒ
濃溶液の冷媒吸収反応熱を奪い、また、凝縮器３に循環
されて冷媒の凝縮潜熱を奪つ０ このような冷媒およびＬｉＢｒ溶液の流れに着目すると
、外気温が低下して冷却媒体の温度か低下した場合にお
ける本実施例の動作および作用は以下のようになる。冷
却媒体の温度低下は、吸収式冷凍サイクルをＬ　ｉＢｒ
溶液濃度の低い方に移行させるので、吸収式冷凍機本体
ｌの運転を続けるために冷媒タンク１２は、その液面レ
ヘルの低下により成り行きて冷媒を蒸発器に供給して、
蒸発器５内の冷媒量を制御し、ＬｉＢｒ溶液の濃度を下
げる。さらに、冷却媒体温度が低下して、蒸発器内の冷
媒液面レベルが冷媒タンクの冷媒保有量では対応しきれ
ないような変化を生じた場合、制御装置１４は水位セン
サ１３からの信号でその変化を検出し、流量調節三方弁
１６および仕切り弁１８を制御して今度は、再生器２か
ら吸収器４に流入するＬｉＢｒ濃溶液の一部を溶液タン
ク２４に一時的に貯蔵することによりＬｉＢｒ溶液濃度
の低下に対処する。また、逆に冷却媒体温度が上昇した
場合には、その一時的に貯蔵されたＬｉＢｒ濃溶液を吸
収器４内に戻す。

以上の制御方法によって、冷却媒体のより広範囲な温度
低下に対応することができるようになる。

また、冷却媒体のより低い温度低下に対応てきることは
、それだけＬｉＢｒ溶液濃度の低い領域で吸収式冷凍サ
イクルを組めるようになることを意味し、低温熱源を有
効に利用可能となって、その利用により吸収式冷凍装置
としての熱利用効率を高めることができる。これより明
らかなように、従来の技術では冷凍機の体積の制約から
冷媒保有量が限定さねていたのに比べて、本実施例では
ＬｉＢｒ濃溶液を調節することにより運転可能な冷却媒
体温度の下限をこれまでよりも低く設定することか可能
となる。

なお、本発明は二重効用吸収式冷凍装置や種々の熱源を
利用する吸収式冷凍装置など種々の形式の吸収式冷凍装
置に適用可能であることは明らかである。また、本発明
の冷媒量の検出手段としては、水位センサに限らず、温
度センサを使用して吸収器入口での冷却媒体温度を計測
し、この冷却媒体温度と冷媒量との相関関係を予め制御
装置等に記憶しておいて、その対応関係により検出する
ようにしてし良い。このように、本発明は、その主旨に
沿って種々に応用され、種々の実施態様を取り得るもの
である。

［発明の効果口 以上の説明で明らかなように、本発明の低温度冷却媒体
対応型吸収式冷凍装置とその制御方法によれば、従来よ
りも低い温度の冷却媒体による運転が可能となり、低温
熱源を有効に利用することが可能になって吸収式冷凍装
置としての熱利用効率を高めることができるとともに、
外気温が低下する冬期でも運転が可能となり、年間を通
して冷房負荷の生じる建物に効率よく対応することがで
きる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明を単効用温水利用吸収式冷凍装置に適用
した一実施例の構成図、第２図は単効用温水利用吸収式
冷凍装置の従来例を示す構成図である。 ｌ・吸収式冷凍機本体、２　再生器、３・凝縮器、４・
・吸収器、５・蒸発器、６　・高温水循環回路、７　・
被冷却媒体循環回路、８・−凝縮器および吸収器の冷却
回路（冷却媒体循環回路）、ＩＯ・冷媒ポンプ、１１・
・溶液執交換器、１２　冷媒タンク、１３・・水位セン
サ、１５　室内熱交換器、ＩＯ・・・流量調節三方弁、
Ｉ８−仕切り弁、１９熱供給源、２０・・被冷却媒体循
環用ポンプ、２１・・・室外熱交換器、２２・・冷却媒
体循環用ポンプ、２３・・高温水循環用ポンプ、 溶液タンク、 ２５・・溶液ポンプ、 ２６・・結晶防止用加熱器。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）熱源より熱を与えられ希溶液から冷媒を蒸発させ
   て濃溶液とする再生器と、冷却媒体により冷却されて前
   記蒸発された冷媒を凝縮する凝縮器と、被冷却媒体より
   熱を得て前記凝縮器から流入する冷媒を蒸発させて該被
   冷却媒体に冷熱を与える蒸発器と、前記冷却媒体に吸熱
   されて前記再生器からの濃溶液に前記蒸発器で蒸発した
   冷媒を吸収させて希溶液とし前記再生器へ送り出す吸収
   器と、を有する吸収式冷凍装置において、 前記蒸発器内の冷媒量を制御する冷媒タンクと、前記再
   生器から得られる濃溶液の一部を貯える溶液タンクと、 前記凝縮器と前記蒸発器を循環する冷媒量を検出する検
   出手段と、 前記再生器から流入する濃溶液を前記吸収器に通す回路
   と前記溶液タンクに通す回路とに切り替える流量調節三
   方弁と、 前記検出手段により得られた循環冷媒量に応じて前記流
   量調節三方弁を操作し前記再生器と前記吸収器を循環す
   る溶液量を制御する制御装置と、を有することを特徴と
   する低温度冷却媒体対応型吸収式冷凍装置。
2. （２）熱源より熱を与えられ希溶液から冷媒を蒸発させ
   て濃溶液とする再生器と、冷却媒体により冷却されて前
   記蒸発された冷媒を凝縮する凝縮器と、被冷却媒体より
   熱を得て前記凝縮器から流入する冷媒を蒸発させて該被
   冷却媒体に冷熱を与える蒸発器と、前記冷却媒体に吸熱
   されて前記再生器からの濃溶液に前記蒸発器で蒸発した
   冷媒を吸収させて希溶液とし前記再生器へ送り出す吸収
   器と、を有する吸収式冷凍装置において、 前記冷却媒体の温度が低下した時に前記吸収式冷凍装置
   を運転するのに必要な冷媒量を補充により確保する過程
   と、 さらに前記冷却媒体の温度が低下して前記冷媒の補充量
   では不足することを検出して前記再生器からの濃溶液の
   一部を一時的に貯蔵する過程と、逆に前記冷却媒体温度
   が上昇し前記冷媒量が減少した際には前記一時的に貯蔵
   された濃溶液を前記吸収器内に補充する過程と、 を有して前記吸収器内溶液濃度を制御することを特徴と
   する低温度冷却媒体対応型吸収式冷凍装置の制御方法。