JPH05256534A - 吸収式冷凍機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 吸収冷凍機の冷却水温の変化に対して、吸収
溶液の濃度の調整により対応し、凍結事故を防止するに
あたり、その応答性を改善する。 【構成】 凝縮器から蒸発器までの冷媒経路に、冷媒液
を一時的に貯蔵する冷媒貯蔵室と、冷媒貯蔵室から流出
する冷媒液の流量を制御するバルブを設けると共に、冷
媒貯蔵室に水位センサを、冷却水入口に冷却水温センサ
をそれぞれ設けて、現在水位を冷却水温で定まる目標水
位に近付けるようにバルブを制御するようにした。 【効果】 現在の冷却水温と貯蔵室水位とから、冷却水
温に対応した最適溶液濃度（貯蔵室の水位）を目標とし
て冷媒を供給するので、制御の時間遅れがなく凍結の発
生を確実に防止し得る上に、徒に溶液を薄め過ぎて冷却
能力がダウンするのを防止できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は吸収式冷凍機に関するも
のである。

【０００２】

【従来の技術】まずこの種の吸収冷凍機の構造を図３に
よって説明すると、１は室内冷房ユニット等に冷水を循
環させる負荷配管、２は屋外クーリングタワー等から冷
却水を導入する冷却水配管であり、バーナ３の加熱によ
り高温再生器４で発生する冷媒蒸気（水蒸気）と吸収剤
（リチウム塩類）の中濃度溶液とが分離器５で分離し、
冷媒蒸気は低温再生器６の加熱管を通って溶液を加熱し
たのち、溶液から放出された冷媒蒸気と共に凝縮器７で
冷却されて冷媒液（水）に戻り、更に蒸発器８の管束上
に散布されて、負荷回路１の冷水を冷却すると共に自身
は蒸発し、吸収器９で冷却されて溶液に吸収される。一
方、中濃度溶液は分離器５から高温熱交換器１０を通っ
て低温再生器６へ送られ、上記冷媒蒸気による加熱で高
濃度に濃縮されたのち、更に低温熱交換器１１を通って
吸収器９へ送られ、蒸発器８からの冷媒蒸気を吸収して
稀溶液となる。この稀溶液は、低温熱交換器１１及び高
温熱交換器１０で加熱されながら、溶液ポンプ１２によ
って高温再生器４へ圧送される。

【０００３】図４は、上記吸収冷凍機の動作特性を示し
たもので、〜は図１の同一符号を付した箇所におけ
る溶液の温度、圧力及び濃度の状態を示しており、→
及び→は稀溶液（約６２％）の低温熱交換器１１
及び高温熱交換器１０における温度上昇、→は高温
再生器４による加熱、→は高温再生器４による濃
縮、→は中濃度溶液（約６０％）の高温熱交換器１
０における温度降下、→は低温再生器６による濃
縮、→は高濃度溶液（約５８％）の低温熱交換器１
１における温度降下、→は吸収器９内での冷却水に
よる冷却、→は吸収器９内での冷媒の吸収を表わし
ている。

【０００４】通常運転時の冷却水の入口温度は約３２
℃、出口温度は約３９℃で、冷却用ファンの回転数を制
御することにより入口温度を維持している。この冷却水
温が下がると、吸収器内の溶液温度が図４の破線に沿っ
てＴaからＴbに下がり、→の吸収行程の蒸気圧もＰ
1からＰ2に、蒸発器の蒸発温度もＴ1からＴ2にそれぞれ
下がり、従って最も温度の下がる冷水管の表面や冷媒噴
霧口付近などにおいて冷媒の凍結の危険が生じる。そこ
で図３に示すように、冷媒の循環経路内に冷媒貯蔵室１
３とバルブ１４とを設け、冷却水温が外気温まで下がる
運転開始時に備えて、運転終了時にこの貯蔵冷媒を放出
して系全体の冷媒（水）の量を増やしておき、運転再開
後にバルブを絞って溶液の濃度を正常に戻すという方法
を採っている。これは吸収サイクル曲線を左方へ平行移
動（図４に鎖線で示した）したことに相当し、このよう
にすれば、溶液温度がＴaからＴbに下がっても、蒸気圧
及び蒸発温度はそれぞれＰ1及びＴ1のまま変わらず、凍
結を防止することができる。

【０００５】また初夏などには、気温が低く運転中に冷
却水温が設定値以下になる場合がある。そのような場合
の凍結防止対策として、従来は図３に示すように、蒸発
器８の冷媒蒸発温度を監視する温度センサ１５を設け、
冷媒蒸発温度が一定値以下となった時に、バルブ１４の
開度を大きくして、冷媒貯蔵室１３から冷媒液を放出す
るようにしていた。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】上述のように、蒸発器
８の温度低下を温度センサ１５が検出してバルブ１４を
開き、溶液の晶析防止のために冷媒液を放出すると、図
４の吸収サイクル曲線が全体に左側にずれ、それだけ冷
凍能力が低下する。従って冷却水温が正常に復したのち
は、溶液濃度をできるだけ早く元に戻すのが望ましい。
しかし上記の従来構成では、冷却水の温度が低下してか
ら、溶液の温度が下がって蒸発器８内の蒸気圧が下が
り、それにより冷媒の蒸発温度が低下して、これを温度
センサ１５が検知するまでに時間がかかるために、冷却
水温が正常に復したのちも、バルブ１４が復帰して冷却
能力が正常に復するまでには相当の時間がかかり、その
間は正常な冷房運転を行うことができないという問題が
あった。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は、図１に示すよ
うに、凝縮器７から蒸発器８までの冷媒経路に、冷媒液
を一時的に滞留させる冷媒貯蔵室１３と、この冷媒貯蔵
室１３から流出する冷媒液の流量を制御するバルブ１４
を設けると共に、冷媒貯蔵室１３に水位センサ１６を、
冷却水入口に冷却水温センサ１７をそれぞれ設け、現在
水位を冷却水温で定まる目標水位に近付けるようにバル
ブ１４を制御せしめた点を特徴とするものである。

【０００８】

【作用】冷却水温を用いてバルブを制御する上でまず問
題となるのは、負荷の変動が検知できないという点であ
るが、蒸発器内の蒸気圧は溶液の濃度及び温度のみで決
まり、それによって冷水管表面の蒸発温度も決まる。従
ってもし負荷が変動して冷水管の温度が低下しても、そ
のために蒸発量が減少して冷却機能が抑制されることに
なるので、負荷の変動を無視できるのである。また冷却
水温が低下した場合、必要最小限の希釈で済ませること
ができれば、再び気温が上昇したときに冷却能力が落ち
るのを防止することができるが、そのためには常に系全
体の冷媒の含有量を検知して、これが必要量に達したと
きに冷媒液の放出を停止する必要がある。本発明におけ
る水位センサはその役目を果たしているのである。

【０００９】

【実施例】図１は本発明の一実施例を示したもので、図
３の従来例と異なるところは、温度センサ１５を廃し
て、冷却水入口に冷却水温センサ１７を設けると共に、
冷媒貯蔵室１３に水位センサ１６を設けて、現在水位を
冷却水温で定まる目標水位に近付けるようにバルブ１４
を制御せしめた点であり、その他の構造は図３で説明し
た通りである。バルブ１４としては、開度を３段階以上
に調節できる比例弁を使用しているが、オンオフ弁を使
用して、そのデューティ比を変化させるようにしてもよ
い。水位センサ１６は、例えば水位を７〜８段階に分
け、同数の近接スイッチあるいは光電スイッチで浮子の
位置を検出するなどの方法で簡単に構成できる。

【００１０】図２は、上記バルブの制御装置の動作をフ
ローチャートで示したもので、まず冷却水温を測定し
て、演算式又は較正テーブルにより目標水位を求め、次
に現在水位を測定して目標水位と比較し、差があれば現
在水位を目標水位に近付けるようにバルブの開度を変え
て流量を調節する。この場合、目標水位と現在水位との
差が、水位センサの２段階以上あるときには、バルブの
開度も２段階以上変化するように構成すれば、応答性が
一層よくなる。

【００１１】

【発明の効果】本発明は上述のように、現在の冷却水温
と現在の溶液濃度（貯蔵室水位）とから直ちに目標貯蔵
室水位を求めて、バルブの開度を制御するものであるか
ら、例えば数分後に検出される冷水の温度の変化によっ
て初めて冷却水温の変化に対応できるような従来方式に
比して遥かに応答性がよく、従って凍結の発生を確実に
防止し得る上に、溶液を薄め過ぎて冷却能力がダウンす
ることもないという利点がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例の系統図。

【図２】同上の動作説明図。

【図３】従来例の系統図。

【図４】同上の動作特性図。

【符号の説明】

１ 負荷配管 ２ 冷却水配管 ３ バーナ ４ 高温再生器 ５ 分離器 ６ 低温再生器 ７ 凝縮器 ８ 蒸発器 ９ 吸収器 １３ 冷媒貯蔵室 １４ バルブ １６ 水位センサ １７ 冷却水温センサ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 谷 英樹 大阪市中央区平野町四丁目１番２号 大阪 瓦斯株式会社内 (72)発明者 石橋 敏宏 静岡県湖西市梅田941−16 (72)発明者 内藤 佐登志 静岡県湖西市新所4494−24

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 再生器、凝縮器、蒸発器及び吸収器を備
   えた吸収式冷凍機において、凝縮器から蒸発器に至る冷
   媒経路に、冷媒液を一時的に貯蔵する冷媒貯蔵室と、冷
   媒貯蔵室から流出する冷媒液の流量を制御するバルブを
   設けると共に、冷媒貯蔵室に水位センサを、冷却水入口
   に冷却水温センサをそれぞれ設け、現在水位を冷却水温
   で定まる目標水位に近付けるようにバルブを制御させる
   ようにしたことを特徴とする吸収式冷凍機。