(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
蒸発器と、吸収器と、再生器と凝縮器とを有し、前記蒸発器の冷媒は塩類の吸収剤を含む水である吸収冷凍機において、
前記蒸発器の下部に設けた混合冷媒タンクと、前記蒸発器に接続され第１の流量制御手段を有する水供給路と、前記蒸発器の外部に設けられた溶液タンクから前記蒸発器に接続された第２の流量制御手段を有する吸収剤を含む溶液の供給路と、前記混合冷媒タンクに設けられた混合冷媒の液面高さを検出する液面高さ検出手段と混合冷媒の濃度を検出する濃度検出手段と、前記混合冷媒濃度検出手段からの信号に基づいて前記第1の流量制御手段を制御するとともに、前記液面高さ検出手段からの信号と前記濃度検出手段からの信号に基づいて前記第２の流量制御手段を制御する制御装置とを備えたことを特徴とする吸収冷凍機。
【請求項２】
高温蒸発器と高温吸収器と低温蒸発器と低温吸収器と再生器と凝縮器とを備え、前記低温蒸発器の冷媒は塩類の吸収剤を含む水である吸収冷凍機において、
前記低温蒸発器の下部に設けた混合冷媒タンクと、前記低温蒸発器の混合冷媒タンクと前記高温蒸発器の下部に設けた冷媒タンクとに接続され第１の流量制御手段を有する水供給路と、前記低温蒸発器の外部に設けられた溶液タンクから前記低温蒸発器との間に第２の流量制御手段を有する吸収剤を含む溶液の供給路とを設け、前記混合冷媒タンクに設けられた混合冷媒の液面高さを検出する液面高さ検出手段と混合冷媒の濃度を検出する濃度検出手段と、前記混合冷媒濃度検出手段からの信号に基づいて前記第１の流量制御手段を制御するとともに、前記液面高さ検出手段からの信号と前記濃度検出手段からの信号に基づいて前記第２の流量制御手段を制御する制御装置とを備えたことを特徴とする吸収冷凍機。
【請求項３】
冷媒に水を、吸収剤に塩類を用い少なくとも１個の蒸発器を有する吸収式冷凍機の制御方法であって、
前記蒸発器のなかで最も低温で作動する蒸発器には吸収剤を含む水を冷媒に用い、この蒸発器の下部に設けた冷媒タンクに溜まる冷媒の液面高さの下限許容値Ｈ１と、冷媒濃度の目標値Ｘ０と、前記目標値よりも大きい所定値Ｘ１とを予めこの吸収冷凍機の制御装置に記憶させ、前記冷媒濃度が目標値Ｘ０より低い場合に、前記冷媒タンクに供給する水の供給を停止し、前記冷媒タンクに設けた冷媒の液面高さ検出手段が検出した液面高さが前記下限許容値Ｈ１よりも小さく、かつ前記冷媒タンクに設けた冷媒の濃度検出手段が検出した冷媒濃度が前記所定値Ｘ１よりも小さいときは、冷媒タンクに所定時間だけ吸収剤を含む溶液を供給することを特徴とする吸収冷凍機の制御方法。
【請求項４】
冷媒に水を、吸収剤に塩類を用い少なくとも１個の蒸発器を有する吸収式冷凍機の制御方法であって、
前記蒸発器のなかで最も低温で作動する蒸発器には吸収剤を含む水を冷媒に用い、この蒸発器の下部に設けた冷媒タンクに溜まる冷媒に含まれる吸収剤の下限許容値Ｗ１及び冷媒濃度の目標値Ｘ０を記憶させ、前記冷媒濃度の検出値に応じて冷媒濃度が目標値Ｘ０になるように制御し、前記冷媒タンクに設けた冷媒の液面高さ検出手段が検出した液面高さと前記冷媒タンクに設けた濃度検出手段が検出した冷媒濃度から求めた吸収剤の量が前記吸収剤の許容下限値Ｗ１よりも小さいときには、所定時間だけ吸収剤を含む溶液を前記冷媒タンクに供給することを特徴とする吸収冷凍機の制御方法。
【請求項５】
冷媒に水を、吸収剤に塩類を用い少なくとも１個の蒸発器を有する吸収式冷凍機の制御方法であって、
前記蒸発器のなかで最も低温で作動する蒸発器には吸収剤を含む水を冷媒に用い、この蒸発器の下部に設けた冷媒タンクに溜まる冷媒に含まれる吸収剤の目標値Ｗ０と冷媒濃度の目標値Ｘ０を記憶させ、前記冷媒濃度の検出値に応じて冷媒濃度が目標値Ｘ０になるように制御し、前記冷媒タンクに設けた冷媒の液面高さ検出手段が検出した液面高さと前記冷媒タンクに設けた濃度検出手段が検出した冷媒濃度から求めた吸収剤の量が前記吸収剤の目標値Ｗ０になるように吸収剤を含む溶液を前記冷媒タンクに供給制御することを特徴とする吸収冷凍機の制御方法。
【請求項６】
冷媒に水を、吸収剤に塩類を用い少なくとも１個の蒸発器を有する吸収式冷凍機の制御方法であって、
前記蒸発器のなかで最も低温で作動する蒸発器には吸収剤を含む水を冷媒に用い、この蒸発器の下部に設けた冷媒タンクに溜まる冷媒の液面高さの下限許容値Ｈ１と冷媒濃度の所定値Ｘ１とこの所定値Ｘ１より小さい目標値Ｘ０とを予めこの吸収冷凍機の制御装置に記憶させ、前記冷媒タンクに設けた冷媒の濃度検出手段が検出した冷媒濃度が前記目標値Ｘ０になるように前記蒸発器に供給する水の供給量を制御し、前記冷媒タンクに設けた冷媒の液面高さ検出手段が検出した液面高さが前記下限許容値Ｈ１よりも小さく、かつ前記濃度検出手段が検出した冷媒濃度が前記所定値Ｘ１よりも小さいときは、冷媒タンクに所定時間だけ吸収剤を含む溶液を供給することを特徴とする吸収冷凍機の制御方法。
【請求項７】
前記混合冷媒濃度検出手段は、混合冷媒密度検出手段及び混合冷媒温度検出手段を含むことを特徴とする請求項3ないし6のいずれか1項に記載の吸収冷凍機の制御方法。
【請求項８】
吸収剤を含む溶液を所定時間前記冷媒タンクに供給した後の予め定められた時間だけは、吸収剤を含む溶液を前記冷媒タンクに供給しないことを特徴とする請求項3ないし6のいずれか1項に記載の吸収冷凍機の制御方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は吸収冷凍機及びその制御方法に係り、特に、冷媒を水、吸収媒体を塩類水溶液としたときに好適な吸収冷凍機及びその制御方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
混合冷媒を蒸発器に導くことにより、低温の冷熱を取り出せるという利点を有する吸収冷凍機が注目されている。この混合冷媒を用いる吸収冷凍機では、蒸発器に純水冷媒を供給する経路と吸収媒体を供給する経路が設けられている。そして、混合冷媒の液面高さと混合冷媒の比重を検出して、吸収冷凍機の作動を制御している。
【０００３】
また、混合冷媒の比重を求める代わりに、混合冷媒の濃度を検出するものも知られている。この例が、特開平１１−２６４６２３号公報に記載されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来の技術に記載のものの中で、混合冷媒の比重を検出して吸収媒体の流入量を制御し、混合冷媒の液面高さを検出して純水冷媒の流入量を制御するものにおいては、純粋冷媒の流入量を増加させるように制御すると、冷媒濃度が薄くなって、冷媒の比重が小さくなり、溶液が必要以上に流入するという不具合があった。溶液が過剰に流入すると、混合冷媒の濃度が高くなって蒸発伝熱性能が低下する。その結果、吸収冷凍機の効率が低下するという不具合が生じる。また、混合冷媒の濃度が高くなると、混合冷媒を吸収器側にブローして冷媒濃度が一定になるよう制御手段が制御するので、ブローした冷媒が無駄になる。
【０００５】
これに対して、上記特開平１１−２６４６２３号公報に記載のものは、混合冷媒の濃度を検出して蒸発器へ流入する純水冷媒量を制御し、混合冷媒の液面高さを検出して、吸収媒体の流入量を制御している。つまり、混合冷媒濃度が薄くなると純粋冷媒流入量を減少させ、混合冷媒濃度が濃くなると純粋冷媒流入量を増加させている。そして、混合冷媒の液面が低下したら、吸収媒体を流入させている。
【０００６】
この方法においては、冷凍サイクルが変動したり応答遅れがあると、冷媒の蒸発量が増大したときや冷媒の流入量が減少したときに、混合冷媒の液面が低下するので、必要以上に溶液が流入することがあり、溶液を無駄に消費するおそれがある。この現象は、特に起動時に発生し易い。起動時には冷媒の発生量が充分でないので、低温蒸発器に供給される冷媒量が減少し、液面が低下しやすい。液面が低下すると溶液が流入するが、混合冷媒濃度が一定値でバランスするように溶液に見合った量だけ純粋冷媒が流入し、溶液の流入量が過剰であれば、混合冷媒の量も過剰となる。その結果、混合冷媒の液面高さが上昇し、サイクル内の液量バランスが偏り、過剰なところでは冷媒ブローやオーバーフローにより、サイクル内の混合冷媒の循環量を調整することになる。また、液量のアンバランスによって、冷媒を自動希釈する制御が働かず、吸収剤が結晶化するおそれがあった。
【０００７】
また、混合冷媒中に流入させる溶液を別タンクから供給するようにしたものにおいては、無駄に溶液を補給してしまうために、冷凍サイクルに供給する溶液量が増大するので、タンクへの補給メンテナンスの頻度が増大したり、大きなタンクを設置する必要がある。
【０００８】
本発明は上記従来の技術の不具合に鑑みなされたものであり、その目的は、蒸発器に補給する吸収剤の量を制御して、効率の高い吸収冷凍機を実現することにある。本発明の他の目的は、蒸発器に補給する吸収剤の量を制御して、過剰な溶液の供給を防ぐことにある。本発明のさらに他の目的は、蒸発器に補給する吸収剤の量を制御して、溶液補給用のタンクを小さくすることにある。なお、吸収剤量の制御は最適に制御することが望ましいが、必ずしもそれに限るものではない。また、これらの目的は、いずれかが達成されればよい。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するための本発明の第１の特徴は、蒸発器と、吸収器と、再生器と凝縮器とを有し、蒸発器の冷媒は塩類の吸収剤を含む水である吸収冷凍機において、蒸発器の下部に設けた混合冷媒タンクと、蒸発器に接続され第１の流量制御手段を有する水供給路と第２の流量制御手段を有する吸収剤を含む溶液の供給路と、混合冷媒タンクに設けられた混合冷媒の液面高さを検出する液面高さ検出手段と混合冷媒の濃度を検出する濃度検出手段と、混合冷媒濃度検出手段からの信号に基づいて第１の流量制御手段を制御するとともに、液面高さ検出手段からの信号と濃度検出手段からの信号に基づいて第２の流量制御手段を制御する制御装置とを備えたものである。
【００１０】
上記目的を達成するための本発明の第２の特徴は、高温蒸発器と高温吸収器と低温蒸発器と低温吸収器と再生器と凝縮器とを備え、低温蒸発器の冷媒は塩類の吸収剤を含む水である吸収冷凍機において、低温蒸発器の下部に設けた混合冷媒タンクと、低温蒸発器に接続され第１の流量制御手段を有する水供給路と第２の流量制御手段を有する吸収剤を含む溶液の供給路と、混合冷媒タンクに設けられた混合冷媒の液面高さを検出する液面高さ検出手段と混合冷媒の濃度を検出する濃度検出手段と、混合冷媒濃度検出手段からの信号に基づいて第１の流量制御手段を制御するとともに、液面高さ検出手段からの信号と濃度検出手段からの信号に基づいて第２の流量制御手段を制御する制御装置とを備えたものである。
【００１１】
上記目的を達成するための本発明の第３の特徴は、冷媒に水を、吸収剤に塩類を用い少なくとも１個の蒸発器を有する吸収式冷凍機の制御方法であって、蒸発器のなかで最も低温で作動する蒸発器には吸収剤を含む水を冷媒に用い、この蒸発器の下部に設けた冷媒タンクに溜まる冷媒の液面高さの下限許容値Ｈ１と冷媒濃度の所定値Ｘ１とを予めこの吸収冷凍機の制御装置に記憶させ、冷媒タンクに設けた冷媒の液面高さ検出手段が検出した液面高さが下限許容値Ｈ１よりも小さく、かつ冷媒タンクに設けた冷媒の濃度検出手段が検出した冷媒濃度が所定値Ｘ１よりも小さいときは、冷媒タンクに所定時間だけ吸収剤を含む溶液を供給するものである。
【００１２】
上記目的を達成するための本発明の第４の特徴は、冷媒に水を、吸収剤に塩類を用い少なくとも１個の蒸発器を有する吸収式冷凍機の制御方法であって、蒸発器のなかで最も低温で作動する蒸発器には吸収剤を含む水を冷媒に用い、この蒸発器の下部に設けた冷媒タンクに溜まる冷媒に含まれる吸収剤の下限許容値Ｗ１を記憶させ、冷媒タンクに設けた冷媒の液面高さ検出手段が検出した液面高さと冷媒タンクに設けた濃度検出手段が検出した冷媒濃度から求めた吸収剤の量が吸収剤の許容下限値Ｗ１よりも小さいときには、所定時間だけ吸収剤を含む溶液を冷媒タンクに供給するものである。
【００１３】
上記目的を達成する本発明の第５の特徴は、冷媒に水を、吸収剤に塩類を用い少なくとも１個の蒸発器を有する吸収式冷凍機の制御方法であって、蒸発器のなかで最も低温で作動する蒸発器には吸収剤を含む水を冷媒に用い、この蒸発器の下部に設けた冷媒タンクに溜まる冷媒に含まれる吸収剤の目標値Ｗ０を記憶させ、前記冷媒タンクに設けた冷媒の液面高さ検出手段が検出した液面高さと前記冷媒タンクに設けた濃度検出手段が検出した冷媒濃度から求めた吸収剤の量が吸収剤の目標値Ｗ０になるように吸収剤を含む溶液の冷媒タンクへの供給を制御するものである。
【００１４】
上記目的を達成するための本発明の第６の特徴は、冷媒に水を、吸収剤に塩類を用い少なくとも１個の蒸発器を有する吸収式冷凍機の制御方法であって、蒸発器のなかで最も低温で作動する蒸発器には吸収剤を含む水を冷媒に用い、この蒸発器の下部に設けた冷媒タンクに溜まる冷媒の液面高さの下限許容値Ｈ１と冷媒濃度の所定値Ｘ１とこの所定値より小さい目標値Ｘ０とを予めこの吸収冷凍機の制御装置に記憶させ、冷媒タンクに設けた冷媒の濃度検出手段が検出した冷媒濃度が目標値Ｘ０になるように蒸発器に供給する水の供給量を制御し、冷媒タンクに設けた冷媒の液面高さ検出手段が検出した液面高さが下限許容値Ｈ１よりも小さく、かつ濃度検出手段が検出した冷媒濃度が所定値Ｘ１よりも小さいときは、冷媒タンクに所定時間だけ吸収剤を含む溶液を供給するものである。
【００１５】
そして、混合冷媒濃度検出手段は、混合冷媒密度検出手段及び混合冷媒温度検出手段を含むとか、吸収剤を含む溶液を所定時間冷媒タンクに供給した後の予め定められた時間だけは、吸収剤を含む溶液を冷媒タンクに供給しないようにするかしてもよい。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施例を、図１を用いて説明する。吸収冷凍機は、高温蒸発器１１、低温蒸発器１２、高温吸収器２１、低温吸収器２２、高温再生器３１、低温再生器３５、凝縮器４１、溶液熱交換器５１、５２、５３、冷媒ポンプ６１、６２、溶液ポンプ７１、７２、７３および循環ポンプ２０を備えている。ここで、吸収冷凍機の冷媒は水であり、吸収剤は臭化リチウムである。この臭化リチウムを含む水溶液を吸収溶液という（以下、単に溶液という）。なお、低温の冷熱を取り出すために、低温蒸発器１２の冷媒として、水に溶液を混合した混合冷媒を用いている。このように構成した吸収冷凍機の動作を、以下に述べる。
【００１７】
高温蒸発器１１内には、伝熱管１５が配置されている。凝縮器４１から高温蒸発器１１に送られてきた冷媒液は、高温蒸発器１１の下部に設けられた冷媒タンク１７に溜められる。冷媒タンク１７に溜まった冷媒液は、冷媒ポンプ６１により高温蒸発器１１内の上部に配置された散布装置１３に送られ、伝熱管１５上に散布される。散布された冷媒液は、伝熱管１５上で蒸発する際に蒸発潜熱により伝熱管１５内を流れる流体を冷却する。
【００１８】
高温吸収器２１には、内部を冷却水が流れる伝熱管２５が配置されている。高温再生器３１または低温再生器３５で加熱濃縮された濃溶液は、溶液ポンプ７３により高温吸収器２１内の上部に配置された溶液散布装置２３に送られる。そして、溶液散布装置２３から伝熱管２５上に散布される。その際、蒸発器１１で蒸発した冷媒蒸気を吸収する。この溶液の吸収作用により、蒸発器１１内の圧力は低圧に保たれ、高温蒸発器１１の伝熱管１５上に散布された冷媒は継続的に蒸発する。
【００１９】
溶液が冷媒蒸気を吸収するときに発生した吸収熱は、伝熱管２５内を流れる冷却水により冷却される。冷媒蒸気を吸収して濃度が薄くなった溶液は、溶液タンク２７に溜められた後、溶液ポンプ７１により溶液熱交換器５１を経由して低温吸収器２２に送られる。
【００２０】
低温蒸発器１２内には、内部を冷水あるいはブラインが流れる伝熱管１６が配置されている。高温蒸発器１１の冷媒ポンプ６１が高温蒸発器１１内の散布装置１３へ冷媒を送る配管の途中から、低温蒸発器１２の冷媒タンク１８に接続された配管４８が分岐している。この配管４８の一端部は、液冷媒が溜まっている冷媒タンク１８の底面に開口している。この配管４８により、高温蒸発器１１の冷媒タンク１７から低温蒸発器１２の冷媒タンク１８へ冷媒が送られる。
【００２１】
配管４８内を流れる冷媒の流量は、この配管４８の途中に設けられた制御弁９３により制御される。低温蒸発器１２の冷媒タンク１８の冷媒は、溶液が混合された混合冷媒である。この混合冷媒の濃度制御については後述する。低温蒸発器１２の冷媒タンク１８の冷媒液は、冷媒ポンプ６２により低温蒸発器１２内の上部に配置された散布装置１４に送られ、低温蒸発器１２内の伝熱管１６上に散布される。そして、伝熱管１６の表面で蒸発するときの蒸発潜熱により内部を流れる冷水あるいはブラインを冷却する。
【００２２】
冷媒ポンプ６２の吐出配管と吸込み配管を、バイパス配管８２で接続し、このバイパス配管８２に濃度検出手段９１を設ける。冷媒タンク１８に、混合冷媒の液面高さを検出する液面高さ検出手段９２を設ける。ここで、溶液タンク１０１は低温蒸発器１２の冷媒タンク１８よりも上方に設置されている。また、溶液タンク１０１と低温蒸発器１２とは、連通配管１０２及び溶液流入配管１０３で接続されている。連通管１０２は溶液タンク１０１の上部と低温蒸発器１２の上部を接続しており、溶液流入配管１０３は溶液タンク１０３の下部と冷媒タンク１８の上部に接続している。溶液流入配管１０３の途中には、流量制御弁９４が設けられている。
【００２３】
低温吸収器２２内には、伝熱管２６が配置されている。溶液は、溶液熱交換器５１からフロート弁９８を経由して低温吸収器２２内の上部に配置された溶液散布装置２４に送られる。そして、低温吸収器２２内の伝熱管２６上に散布される。低温吸収器２２の下部にはフロート弁９８が配置されており、このフロート弁９８の先端部に取付けたフロートの上下運動により、溶液の流量が制御される。これにより、溶液タンク２８の液面高さは、所定範囲内に制御される。
【００２４】
低温吸収器２２内の伝熱管２６上に散布された溶液は、伝熱管２６内を流れる流体により冷却され、低温蒸発器１２で蒸発した冷媒蒸気を吸収する。この溶液の吸収作用により、蒸発器の圧力は低圧に保たれ、伝熱管１６に散布された冷媒が継続的に蒸発できる。
【００２５】
低温吸収器２２内の伝熱管２６と高温蒸発器１１内の伝熱管１５とを配管８３、８４で接続し、閉ループを形成する。そして、この閉ループの途中には循環ポンプ２０を設ける。循環ポンプ２０の吸い込み配管は、低温吸収器２２内の伝熱管２６の出口側に接続されている。循環ポンプ２０は、低温吸収器２２内の伝熱管２６と高温蒸発器１１内の伝熱管１５内に、冷却流体を循環させる。
【００２６】
低温吸収器２２に配置された伝熱管２６内の流体は、加熱されて温度上昇する。その後、高温蒸発器１１内の伝熱管１５に導かれて冷却される。高温蒸発器１１に配置された伝熱管１５内の流体は、冷却されて温度低下する。その後、低温吸収器２２内の伝熱管２６に導かれる。これにより、低温吸収器２２の吸収熱は、高温蒸発器１１に運ばれ放熱される。
【００２７】
膨張タンク１０７は、低温吸収器２２と高温蒸発器１１の双方よりも上部に配置されている。膨張タンク１０７の下部は、循環ポンプ２０の吸い込み側配管に、閉ループの最も高い位置で配管接続されている。これにより、温度変化があったときに、循環流体が膨張や収縮しても循環流体の体積変化分を吸収できる。
【００２８】
低温吸収器２２で冷媒蒸気を吸収して濃度が薄くなった溶液は、溶液タンク２８に溜められる。その後、溶液ポンプ７２により溶液熱交換器５１に送られる。溶液熱交換器５１で、高温吸収器２１からの溶液と熱交換して温度上昇した稀溶液は、溶液熱交換器５２に導かれる。溶液熱交換器５２で高温再生器３１及び低温再生器３５から送られた溶液と熱交換して温度上昇した稀溶液の一部は、溶液流入管３７を介して低温再生器３５に導かれる。稀溶液の残りは、溶液熱交換器５３および溶液流入管３３を経て高温再生器３１に送られる。
【００２９】
高温再生器３１に導かれた溶液は、ガスや石油焚きの燃焼器３２で発生した熱で加熱されて沸騰する。溶液が沸騰して分離生成された冷媒蒸気は、低温再生器３５に送られる。冷媒蒸気を分離して濃縮された溶液は、高温再生器３１の溶液流出部３４から流出し、溶液熱交換器５３に送られる。溶液熱交換器５３に導かれた濃溶液は、溶液熱交換器５２から導かれた稀溶液と熱交換する。
【００３０】
低温再生器３５内には伝熱管３６が配置されている。伝熱管３６の管内を、高温再生器３１から導かれた冷媒蒸気が流れる。溶液熱交換器５２を経て低温再生器３５に送られた溶液は、伝熱管３６の内部を流れる蒸気により加熱されて沸騰する。溶液が沸騰して分離生成された冷媒蒸気は、凝縮器４１に送られる。
【００３１】
冷媒蒸気を分離して濃縮された溶液は、低温再生器３５と溶液ポンプ７３の吸込み側とを接続する溶液流出管３８に導かれ、高温再生器３１から溶液熱交換器５３を通ってきた溶液と合流する。その後、溶液ポンプ７３により溶液熱交換器５２へ送られる。合流した濃溶液は、溶液熱交換器５２において溶液熱交換器５１から導かれた稀溶液と熱交換する。熱交換した濃溶液は、高温吸収器２１内の上部に配置された散布装置２３へ送られる。低温再生器３５に配置した伝熱管３６内を流通する、高温再生器３１から導かれた冷媒は、低温再生器３５内で溶液を加熱して凝縮する。凝縮した冷媒は、絞り３９を介して凝縮器４２の冷媒タンク４３に導かれる。
【００３２】
凝縮器４１内には、内部を吸収器２５から導かれた冷却水が流れている伝熱管４２が配置されている。低温再生器３５から導かれた冷媒蒸気は、この伝熱管４２上で管内を流れる冷却水に冷却されて凝縮する。凝縮した冷媒は、凝縮器４２下部に設けた冷媒タンク４３に溜められる。この液冷媒は低温再生器３５から導かれた液冷媒と混合する。そして、冷媒配管４４及び絞り４５を通って高温蒸発器１１に送られ、高温蒸発器１１の下部に設けた冷媒タンク１７に溜められる。
【００３３】
以上のように構成した２段吸収冷凍機が備える低温蒸発器１２において、混合冷媒の濃度を制御する制御方法について以下に説明する。低温蒸発器１２内には混合冷媒が散布されているので、冷媒凍結温度が低下する。そのため、通常の吸収冷凍機よりも低い温度で冷媒が蒸発できる。これにより、低温度の冷水を取り出すことが可能になる。
【００３４】
混合冷媒濃度を濃くすればするほど凍結温度が低下するので、０℃以下のブラインを取り出すことも可能である。ただし、必要以上に濃度を濃くすると蒸発伝熱性能は低下するから、混合冷媒の濃度を必要充分な目標値に制御しなければならない。低温蒸発器１２で混合冷媒が蒸発するときには、純水の冷媒は蒸発するが、吸収剤である臭化リチウムは蒸発しない。そこで、高温蒸発器からの冷媒流入量を制御して、混合冷媒の濃度を目標値に制御する。
【００３５】
ところで、混合冷媒中の臭化リチウムの量が不変であれば、混合冷媒濃度を目標濃度に維持するのに必要な冷媒量は一定となり、混合冷媒の液面高さも変化しない。しかし実際には、伝熱管上に散布される混合冷媒の液滴が飛散したり、冷媒蒸気の流れとともに冷媒液滴が低温蒸発器から低温吸収器へ流れ込むので、混合冷媒中の臭化リチウム量が減少する。このような場合には、目標濃度に混合冷媒量を制御しても、混合冷媒の絶対量が減少して液面高さが低下する。この不足量が所定量以下になれば、溶液の補給が必要になる。
【００３６】
ただし起動時等の場合であって、冷媒が充分に生成されておらず、低温蒸発器に純粋冷媒が補給されていないときには、臭化リチウム量が減少していないにもかかわらず、混合冷媒中の純粋冷媒が蒸発して液面が低下することがある。このような場合には、溶液を補給する必要はない。したがって、液面が所定値よりも低くなっていても混合冷媒濃度が高くなっているときには、溶液を補給しない。この理由は以下の通りである。
【００３７】
液面が所定値より低く、混合冷媒濃度が十分高いときに溶液を補給すると、混合冷媒中の臭化リチウム量が過剰となる。そして、混合冷媒濃度を目標値に維持するために、多量の冷媒を供給するように制御装置が制御する。冷媒量を増量すると液面高さが増大し、吸収サイクル内での溶液のバランスが崩れる。溶液のバランスが崩れたので、混合冷媒を吸収器へオーバーフローさせる。混合冷媒のオーバーフローを可能にするために、低温蒸発器と低温吸収器の下部に設けられた仕切りの上部は堰９６になっている。混合冷媒のオーバーフローは、冷媒が無駄に消費されることを意味するから、冷凍機の効率低下につながる。
【００３８】
これとは逆に、低温吸収器内の液滴が飛散したりして、低温蒸発器の混合冷媒中に溶液が流入すると、混合冷媒中の臭化リチウム量が増加する。臭化リチウム量が増加して混合冷媒濃度が上昇すると、制御装置は目標濃度になるように冷媒量を増加させる。この場合にも、低温蒸発器内の混合冷媒量が増加して、液面高さが増加するので、吸収器へ混合冷媒をオーバーフローさせる。この場合も、上記と同様の理由で冷媒が無駄に消費される。
【００３９】
上記いずれの例でも、冷媒が無駄に消費される恐れがあった。そこで、制御装置９７は、濃度検出手段９１及び液面高さ検出手段９２からの信号を入力して、制御弁９３及び制御弁９４を制御する。すなわち、低温蒸発器１２の混合冷媒濃度の目標値Ｘ０とこの目標値Ｘ０より大きい所定値Ｘ１を、予め制御装置９７に記憶させる。また、低温蒸発器１２の下部に設けた冷媒タンク１８の液面高さの下限値Ｈ１も、制御装置９７に記憶させる。
【００４０】
冷媒の濃度が目標値Ｘ０よりも低い場合には制御弁９３を閉じて、純水冷媒流入量を停止させる。低温蒸発器１２では冷媒の蒸発が継続しているので、次第に混合冷媒濃度は上昇し、目標値Ｘ０に近づく。これに対して、冷媒の濃度が目標値Ｘ０よりも高い場合には制御弁９３を開き、純水冷媒の流入量を増大させる。純水冷媒量が増えるので、冷媒タンク１８の冷媒濃度は低下し、目標値Ｘ０に近づく。これにより、冷媒タンク１８の混合冷媒の濃度は、目標値に制御される。なお本実施例では、制御弁９３を開閉制御しているが、制御弁の開度をＰＩＤ制御で変化させれば、より高精度に混合冷媒濃度を目標値に制御できる。
【００４１】
混合冷媒の液面高さが下限値Ｈ１よりも低く、かつ混合冷媒濃度が所定値Ｘ１よりも低い場合には、制御弁９４を定められた時間だけ開く。これにより、混合冷媒中の臭化リチウムが減少しても、的確に臭化リチウムを補給できる。
【００４２】
本実施例においては、混合冷媒の温度検出手段９５を、混合冷媒の循環系路に設けている。そして、検出した冷媒温度が予め定めた混合冷媒濃度に対する凍結温度に近づいたら、凍結を防止するようにサイクルを制御している。これに代えて、混合冷媒濃度検出手段からの信号に基づいて混合冷媒の凍結温度を求め、この凍結温度に応じて凍結防止制御の動作限界温度を変化させてもよい。この場合には、より高精度に凍結を防止でき、信頼性の高い冷凍機が得られる。
【００４３】
本実施例においては、混合冷媒に溶液を補給するために、混合冷媒の液面高さと混合冷媒濃度という２つの基準を用いているが、混合冷媒中の臭化リチウム量を基準にしてもよい。具体的には、制御装置９７に混合冷媒中の臭化リチウムの下限値Ｗ１を記憶させる。混合冷媒の液面高さ検出手段からの信号と混合冷媒濃度検出手段からの信号を用いて、混合冷媒中の臭化リチウム量を演算し、その量が下限値Ｗ１より少ない場合には、制御弁９４を所定時間開く。
【００４４】
この場合、混合冷媒中の臭化リチウム量を高精度に制御できるので、無駄に溶液を追加したり、混合冷媒量が少ないまま運転を続けてサイクルの液量バランスが崩れ冷媒をオーバーフローさせるなどの不具合を防止できる。
【００４５】
以上の各実施例において、混合冷媒中に、すなわち冷媒タンク１８に溶液を補給したすぐ後には、冷媒タンク内の冷媒濃度が均一ではなく、濃度検出手段が検出した濃度の検出値も低いままである。また、濃度を所定値に維持するように純水冷媒を補給しようとしても制御が追いつかない。その結果、冷媒の液面高さが低いままとなる恐れがある。このような状態で、さらに溶液を補給すると、過剰な溶液補給となり、上述したように効率が低下する。したがって、混合冷媒に溶液を補給してから予め定めた時間が経過するまでは、溶液を補給しないようにする。これにより、無駄な溶液補給や冷凍機の効率低下を防止できる。
【００４６】
以上の各実施例において、濃度検出手段９１に密度計を用いてもよい。また、密度計と温度計を用いて濃度を求めてもよい。この場合、濃度の検出がより高精度になる。また、吸収冷凍サイクルは蒸発器と吸収器を２組備えた２段吸収冷凍サイクルを例に取ったが、１段の吸収冷凍サイクルであっても同様の構成を採用できる。その場合、蒸発器の混合冷媒に混入する純粋冷媒を保持するタンクを凝縮器または凝縮器から蒸発器に至る冷媒経路に設置すればよい。さらに、上記各実施例では二重効用吸収冷凍機としているが、単効用吸収冷凍機であっても同様にできることは言うまでもない。
【００４７】
また、以上の実施例では、臭化リチウムの許容量を記憶させたが、臭化リチウムの許容水溶液量を記憶させてもよく、その際濃度毎の許容量を記憶させてもよいことは言うまでもない。、
【００４８】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、吸収冷凍機において、蒸発器の混合冷媒に補給する吸収剤または冷媒の量を最低限に制御して、蒸発器内の混合冷媒の濃度を所定濃度にすることが可能になったので、吸収冷凍サイクル内の吸収剤の量を減少させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る吸収冷凍機の一実施例の系統図。
【符号の説明】
１１…高温蒸発器、１２…低温蒸発器、２１…高温吸収器、２２…低温蒸発器、３１…高温再生器、３５…低温再生器、４１…凝縮器、５１、５２、５３…溶液熱交換器、６１、６２…冷媒ポンプ、７１、７２、７３…溶液ポンプ、２０…循環ポンプ、９１…冷媒濃度検出手段、９２…冷媒液面高さ検出手段、９３、９４…制御弁、９７…制御装置、１０１…溶液タンク、１０７…膨張タンク。
【図１】
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