JPH07109332B2 - 吸収式冷凍機の溶液濃度検出装置及び同監視方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、吸収式冷凍機に使用されている溶液の濃度を
検出する装置、および、該溶液の濃度を検出して監視す
る方法に関するものである。

〔従来の技術〕

溶液サイクルと冷媒サイクルとが形成されている吸収式
冷凍機においては、溶液（例えば臭化リチウム溶液）の
濃度が性能に大きい影響を与える。

その上、濃度と温度とによって定まる結晶ラインに近い
状態になると腐食を生じるという問題が有るので、該溶
液の濃度を検出すること、並びに、濃度と温度との関係
において溶液の状態を監視することが、吸収式冷凍機の
保守・管理の上で非常に重要である。

このため、従来一般に、溶液を定期的に抜き取って濃度
測定が行われている。

上記の濃度測定に関しては、溶液による光の屈折率を測
定する方法、超音波の伝播速度を測定する方法、および
電気伝導度を測定する方法などが公知であり、この種の
濃度測定装置については特開昭60−2858号に記載された
技術が公知である。

〔発明が解決しようとする課題〕

前記公知技術に係る溶液の濃度測定は、測定装置をその
都度冷凍機設置個所に持ち込み、溶液を抜き取って濃度
を測定しなければならないので煩わしく、定期的な測定
が励行されにくい。

さらに、吸収式冷凍機の溶液は使用に伴って汚濁するた
め光の屈折を利用した濃度測定が困難になる。

また、上記の溶液の腐食防止用の添加剤や、伝熱性向上
用の添加剤が混入されるので電気伝導度や超音波伝播速
度を利用した濃度測定に大きい誤差を生じ、実用されて
いない。

本発明は上述の事情に鑑みて為されたもので、 冷凍機から溶液を抽出する手数を要せず、 自動的に、かつ連続的に、 添加剤の影響を受けることなく、 溶液の濃度を算定し得る検出装置、および、 簡単な装置を用いて溶液の濃度を自動的に、かつ継続的
に、正確に測定して監視する方法を提供しようとするも
のである。

〔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装置および本発明方
法の基本的原理は、比重測定による濃度算出法を応用し
たものである。ただし、単に比重を測定するだけでは、
従来技術におけると同様に誤差混入という問題が有るの
で、本発明においては測定対象である溶液をオーバーフ
ローさせながら、該溶液に円錐状の浮子を浮かべ、該円
錐状の浮子の頂部に設けた水平なターゲット面の高さ
を、その上方から非接触式の距離センサで検出し、温度
補正を加えて溶液の濃度を算出する。

〔作用〕

吸収式冷凍機の溶液を浮子室に導いて、該溶液の流速を
小さくして僅かにオーバーフローさせると、溶液に添加
されている各種の薬液の内で低比重の薬液が表層に浮上
してオーバーフローして除かれる。

また、添加されている薬液の内で高比重の薬液は底部に
沈降する。

このようにして、表層近傍の浅い部分は略純粋の溶液
（測定対象物）となる。この個所に比重計を浮かべる
と、低比重添加剤や高比重添加剤の影響を受けずに比重
を測定することができる。前記の比重計が円錐状をなし
ているので、溶液の比重変化に応じて敏感に浮沈する上
に、低比重の添加薬液が溶液の液面付近に薄層をなして
いても該薄層が円錐状浮子と交わる円形の面積が小さい
ので該低比重添加薬液に因る測定誤差が微小である。

前記比重計の浮沈の程度を、その上方から非接触式の距
離センサで観察すると、溶液が透明であるか否かに拘ら
ず比重測定が可能であり、しかもこの比重測定は自動的
かつ継続的に行うことができる。上記距離センサによる
距離の検出を、浮子に設けられたターゲット面の上方か
ら行なうので、その検出値は換算を要せず、そのまま浮
子の上下動の量をリニアに表す。

特に、前記のように比重・温度−濃度の関係を検出，監
視する場合、例えば濃度をパラメータとした比重−温度
図表の上に溶液の結晶ラインが現われる。而して吸収式
冷凍機の溶液保守管理において、溶液から結晶を析出さ
せないことは最も重要な項目であり、結晶ラインに接近
したときに事前対処が必要である。

こうした観点から本発明の検出装置，監視方法は「溶液
の条件が結晶ラインとの比較において何のような状態に
あるか」ということを、目的に直結して検出，監視する
ものであって、吸収式冷凍機の溶液を保守管理する技術
の向上に貢献するところ多大である。

〔実施例〕

次に、本発明に係る濃度検出装置の１実施例を用いて、
本発明に係る溶液濃度の監視方法を実施した１例につい
て、図面を参照しつつ説明する。

第２図は溶液温度と比重計浮子の上下方向位置との関係
を示す図表である。ただし本図の縦軸は測定基準位置か
ら比重計浮子までの距離をとってある。

ラインＡは臭化リチウム水溶液のWt％56を、ラインＢは
同じく58％，ラインＣは同じく60％を示している。ライ
ンＤは結晶ラインであって吸収式冷凍機の溶液管理にお
いては上記ラインＤの左下方領域に入らないよう警戒し
なければならない。本発明を実施する場合、この第２図
に示した図表は予め実測して作成しておくとともに、結
晶ラインＤから適宜に離れた警戒ラインＥを設定してお
くことが望ましい。

第１図は本発明に係る濃度検出装置の１実施例の断面図
に制御系統ブロック図を付記した説明図である。

浮子室１に連通管２を接続し、吸収式冷凍機の溶液サイ
クルの配管（図示せず）の適宜の個所から溶液を導入す
る。

上記の浮子室１にはオーバーフロー管３が設けられてい
て、浮子室内の溶液の液面４を一定レベルに保ってい
る。

前記浮子室１内に円錐状の浮子５を収納する。この浮子
５は、溶液の比重に応じて若干浮上・沈降する。その浮
沈動を垂直上下方向に案内するため、浮子５の底面には
円錐形の中心線に沿った案内穴5aが設けられ、浮子室１
の底面に植設した垂直な案内柱６に対して摺動自在に嵌
合している。

この案内手段は、浮子５の上下動を案内するとともに、
該浮子５の中心軸を垂直に保持せしめるよう姿勢制御の
機能を有している。

溶液中の低比重添加薬液はオーバーフロー管３から流出
し、高比重添加薬液は下方に沈降するので、浮子５は添
加薬液の影響を受けることなく溶液の比重に応じて吃水
位置を変化させる。

特に、該浮子５が円錐状であるため、 （ｉ）高精度測定を必要とする比重範囲で敏感に吃水位
置を変化させ、比重計としての感度が良い。

（ii）オーバーフローして流出する低比重添加薬液が液
面４付近に薄層をなしていても、液面４と浮子５とが交
わる円形の面積が小さいので、該低比重添加薬液の影響
は微小であって実用上無視できる。

前記案内柱６の上端に温度センサ７を設ける。これによ
り、浮子室１内の溶液に温度勾配が有っても、該温度セ
ンサ７は浮子５近傍の液温の平均値を検出する。

前記浮子５の浮沈の状態（即ち上下方向の位置）を検出
するため、浮子室１の頂面に、非接触式距離センサ９を
設置して、上記浮子５との間の距離を検出する。これに
より、浮子室内の溶液が汚濁したり、電気伝導度が変化
したりしていても、その影響を被らずに比重を検出でき
る。

前記温度センサ７は、温度検出回路10を介して濃度算出
回路12に接続される。

前記距離センサ９は比重算出回路11に接続され、測定距
離（即ち浮子５の上下方向位置）を比重に換算され、換
算した比重は濃度算出回路12に入力される。

前記の浮子５は円錐形に構成されていて、その頂点が点
状であるため距離センサ９による測定のターゲット（目
標）として不適当であるから、本例では浮子５の上端に
板状のターゲット８を固着して、水平なターゲット面を
形成した。

前記の濃度算出回路12は、第２図に示した実測データを
記憶している（本図を変形，換算して記憶しておくこと
も可能である。）そして、入力された比重（浮子５の上
下位置）と液温とから溶液の濃度を算出し、表示器14に
表示するとともに、記録13に記録させる。

前記の濃度算出回路は、さらに、第２図に示した警戒ラ
インＥを記憶していて、算出値がこの警戒ライン右上方
の領域から該警戒ラインＥに達すると警報器15を作動さ
せる。

例えば、温度130℃、距離40mmであれば第２図から、こ
の状態はラインＣ上の点c₁であって、濃度60Wt％であ
り、安全圏内に在ることが解る。

また、温度40℃，距離30mmであればラインＡ上の点a₁の
状態であって、濃度56Wt％で、警戒ラインＥ上であるこ
とが解る。この場合濃度算出回路12は警報器15を作動さ
せる。

〔発明の効果〕

以上に説明したように、本発明に係る液体濃度検出装置
によれば、吸収式冷凍機において、 冷凍機から溶液を抽出する手数を要せず 自動的，かつ連続的に、 添加剤の影響を受けることなく、 溶液の濃度を算定することができる。

また、本発明の濃度監視方法によれば、簡単な装置を用
いて溶液の濃度を自動的に、かつ連続的に、正確に測定
して監視することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る濃度検出装置の模式的な断面図に
制御系統ブロック図を付記した説明図である。 第２図は溶液温度と浮子の位置（検出距離）との関係を
示す図表である。 １……浮子室、２……連通管、３……オーバーフロー
管、５……浮子、5a……案内穴、６……案内柱、７……
温度センサ、８……ターゲット、９……距離センサ。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】吸収式冷凍機の溶液を注入される浮子室
   と、上記の浮子室に設けられたオーバーフロー管と、上
   記の浮子室内に収納されている円錐状の浮子と、上記円
   錐状の浮子の頂部に設けられた距離検出用の水平なター
   ゲット面と、上記の浮子を垂直方向に案内する手段と、
   上記浮子の頂部に設けられた水平なターゲット面の上方
   に位置せしめて浮子室に固定され、浮子との間の距離を
   検出する非接触式の距離センサと、上記の浮子室内の温
   度を検出する温度センサと、前記の距離センサの検出出
   力信号を入力されて溶液の比重を算出する比重算出回路
   と、上記比重算出回路および前記温度センサの出力信号
   を入力されて溶液の濃度を算出する濃度算出回路と、を
   具備していることを特徴とする、吸収式冷凍機の溶液濃
   度検出装置。
2. 【請求項２】前記の浮子を垂直方向に案内する手段は、
   該浮子の中心軸に沿ってその底面に設けられた案内穴
   と、前記の浮子室の底面に垂直に植設された案内柱とよ
   りなるものであることを特徴とする、請求項１に記載し
   た吸収式冷凍機の溶液濃度検出装置。
3. 【請求項３】前記の温度センサが、上記案内柱の上端付
   近に設けられていることを特徴とする、請求項２に記載
   した吸収式冷凍の溶液濃度検出装置。
4. 【請求項４】吸収式冷凍機の溶液の濃度を検出して常時
   監視する方法であって、 監視対象である溶液を浮子室に導いてオーバーフローさ
   せることにより、該溶液に添加されている薬液の内で表
   層に浮上する低比重の薬液を除去するとともに、前記溶
   液に添加されている薬液の内で高比重の薬液を浮子室の
   底部に沈降させ、 頂部に水平なターゲット面を有する円錐状の浮子を前記
   の溶液に浮かべて、 上記浮子のターゲット面の高さをその上方から非接触式
   距離センサで検出するとともに、上記の高さの測定値に
   基づいて前記溶液の比重を算出し、 上記の比重算出と平行して該溶液の温度を検出し、 上記溶液の比重算出値と、該溶液の温度検出値とに基づ
   いて該溶液の濃度を算出することを特徴とする、吸収式
   冷凍機の溶液濃度監視方法。