(57)【要約】【課題】吸収冷凍装置の立ち上げ時において、発生器を温めて吸収溶液に吸収された冷媒を蒸発させる。このため、発生器を温めるのに時間が掛かり、蒸発器への液体冷媒の供給が滞り、被冷却媒体を十分に冷却できない、という課題があった。【解決手段】吸収冷凍装置であって、吸収溶液に吸収された冷媒を加熱して、冷媒蒸気と冷媒濃度の低い吸収溶液とを発生させる発生器と、発生器に接続され冷媒蒸気を凝縮して液体冷媒とする凝縮器と、凝縮器で生成された液体冷媒を蒸発させて対象物を冷却する蒸発器と、凝縮器と蒸発器に接続され、冷媒が流れる経路をなす冷媒搬送管と、蒸発器に接続され、冷媒蒸気を冷媒濃度の低い吸収溶液に吸収させて冷媒濃度の高い吸収溶液とする吸収器と、発生器と吸収器に接続される第一吸収溶液搬送管および第二吸収溶液搬送管と、冷媒搬送管に設けられ液体冷媒を貯留する冷媒用バッファタンクと、を備える。【選択図】図１
2015145740.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
冷媒濃度の高い吸収溶液を収容し、前記吸収溶液に吸収された前記冷媒を加熱して、冷媒蒸気と冷媒濃度の低い吸収溶液とを発生させる発生器と、
前記発生器に接続され、前記冷媒蒸気を凝縮して液体冷媒とする凝縮器と、
前記凝縮器で生成された液体冷媒を蒸発させて対象物を冷却する蒸発器と、
前記凝縮器と前記蒸発器に接続され、冷媒が流れる経路をなす冷媒搬送管と、
前記蒸発器に接続され、冷媒蒸気を前記冷媒濃度の低い吸収溶液に吸収させて前記冷媒濃度の高い吸収溶液とする吸収器と、
前記発生器と前記吸収器に接続され、前記冷媒濃度の高い吸収溶液が流れる経路をなす第一吸収溶液搬送管と、
前記発生器と前記吸収器に接続され、前記冷媒濃度の低い吸収溶液が流れる経路をなす第二吸収溶液搬送管と、
前記冷媒搬送管に設けられ、前記液体冷媒を貯留する冷媒用バッファタンクと、
を備える吸収冷凍装置。
【請求項２】
前記吸収溶液搬送管に設けられ、前記吸収溶液を搬送する溶液ポンプを更に備え、
前記対象物の冷却を停止した後において、予め定められた量の前記液体冷媒が前記冷媒用バッファタンクに貯留されるまで、前記溶液ポンプが駆動される請求項１に記載の吸収冷凍装置。
【請求項３】
前記第二吸収溶液搬送管に設けられ、前記冷媒濃度の低い吸収溶液を貯留する吸収溶液用バッファタンクを更に備える請求項２に記載の吸収冷凍装置。
【請求項４】
前記対象物の冷却を停止した後において、予め定められた量の前記冷媒濃度の低い吸収溶液が前記吸収溶液用バッファタンクに貯留されるまで、前記溶液ポンプが駆動される請求項３に記載の吸収冷凍装置。
【請求項５】
前記凝縮器と前記発生器は、前記発生器に供給される排熱の供給側に設けられ、
前記蒸発器と前記吸収器は、冷却された前記対象物の出力側に設けられ、
前記凝縮器と前記発生器は、前記蒸発器と前記吸収器から離間されて設けられる請求項１から４の何れか１項に記載の吸収冷凍装置。
【請求項６】
前記液体冷媒は、前記冷媒搬送管を通じて前記凝縮器から前記蒸発器へ、前記凝縮器と前記冷媒用バッファタンクとの内圧の差によって搬送される請求項５に記載の吸収冷凍装置。
【請求項７】
互いに異なる内圧を有する複数の前記蒸発器を備え、前記複数の蒸発器は、複数の前記対象物を異なる温度に冷却する請求項６に記載の吸収冷凍装置。
【請求項８】
前記吸収器は、前記蒸発器の内圧に対応して複数設けられる請求項７に記載の吸収冷凍装置。
【請求項９】
複数の前記吸収器の排出口を連結する連結部を有し、前記連結部の前記吸収器側には、逆止弁がそれぞれ設けられる請求項８に記載の吸収冷凍装置。
【請求項１０】
前記発生器は、前記発生器に前記排熱を供給する側の数に対応してそれぞれ設けられる請求項５から９の何れか１項に記載の吸収冷凍装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、吸収冷凍装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
吸収冷凍装置は、発生器で蒸発させた冷媒蒸気を凝縮器で液化させた液体冷媒を蒸発器まで搬送して、当該蒸発器で液体冷媒を蒸発させて被冷却媒体を冷却していた（例えば、特許文献１参照）。
特許文献１  特開２０００−３３７７３２
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
吸収冷凍装置の立ち上げ時において、発生器を温めて吸収溶液に吸収された冷媒を蒸発させる。このため、発生器を温めるのに時間が掛かり、蒸発器への液体冷媒の供給が滞り、被冷却媒体を十分に冷却できない、という課題があった。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本発明の態様における吸収冷凍装置は、冷媒濃度の高い吸収溶液を収容し、前記吸収溶液に吸収された前記冷媒を加熱して、冷媒蒸気と冷媒濃度の低い吸収溶液とを発生させる発生器と、前記発生器に接続され、前記冷媒蒸気を凝縮して液体冷媒とする凝縮器と、前記凝縮器で生成された液体冷媒を蒸発させて対象物を冷却する蒸発器と、前記凝縮器と前記蒸発器に接続され、冷媒が流れる経路をなす冷媒搬送管と、前記蒸発器に接続され、冷媒蒸気を前記冷媒濃度の低い吸収溶液に吸収させて前記冷媒濃度の高い吸収溶液とする吸収器と、前記発生器と前記吸収器に接続され、前記冷媒濃度の高い吸収溶液が流れる経路をなす第一吸収溶液搬送管と、前記発生器と前記吸収器に接続され、前記冷媒濃度の低い吸収溶液が流れる経路をなす第二吸収溶液搬送管と、前記冷媒搬送管に設けられ、前記液体冷媒を貯留する冷媒用バッファタンクと、を備える。
【０００５】
なお、上記の発明の概要は、本発明の特徴の全てを列挙したものではない。また、これらの特徴群のサブコンビネーションもまた、発明となりうる。
【図面の簡単な説明】
【０００６】
【図１】本実施形態に係る吸収冷凍装置の模式図を示す。
【図２】冷媒用バッファタンクの断面模式図を示す。
【図３】立ち上げ時における吸収冷凍装置の模式図を示す。
【図４】（ａ）立ち上げ時における冷媒用バッファタンクの状態を示す断面模式図である。（ｂ）動作時における冷媒用バッファタンクの状態を示す断面模式図である。
【図５】対象物の冷却を停止した場合における吸収冷凍装置の模式図を示す。
【図６】（ａ）冷却を停止した場合における冷媒用バッファタンクの状態を示す断面模式図である。（ｂ）吸収冷凍装置を停止した場合における冷媒用バッファタンクの状態を示す断面模式図である。
【図７】本実施形態に係る他の吸収冷凍装置の部分模式図を示す。
【図８】本実施形態に係る他の冷媒用バッファタンクの断面模式図を示す。
【発明を実施するための形態】
【０００７】
以下、発明の実施の形態を通じて本発明を説明するが、以下の実施形態は特許請求の範囲にかかる発明を限定するものではない。また、実施形態の中で説明されている特徴の組み合わせの全てが発明の解決手段に必須であるとは限らない。
【０００８】
図１は、本実施形態に係る吸収冷凍装置１０の模式図を示す。図１において、白抜きバルブおよび弁は、開いたバルブおよび弁を示す。
【０００９】
吸収冷凍装置１０は、供給側装置１２と出力側装置１４を含む。本実施形態において、供給側装置１２と出力側装置１４は離間して設けられており、供給側装置１２と出力側装置１４は、冷媒搬送管１００と、第一吸収溶液搬送管１０２と、第二吸収溶液搬送管１０４により接続されている。
【００１０】
吸収冷凍装置１０に用いる冷媒としては、アンモニア液を用いることができ、その場合、吸収剤としてアンモニア水溶液が用いられる。なお、冷媒として水を用いることもでき、その場合、吸収剤として臭化リチウムが用いられる。本実施形態においては、低温時においても結晶化しないことから、冷媒としてアンモニア液、吸収剤としてアンモニア水溶液を用いた例を示すが、これに限られず、冷媒として水、吸収剤として臭化リチウムを用いてもよい。
【００１１】
供給側装置１２は、発生器５０および５２と、精留器５４および５６と、凝縮器６０と、熱交換器７０と、リフラックスポンプ９４と、冷却装置１２０とを含む。発生器５０は、精留器５４に接続されて設けられ、発生器５２は、精留器５６に接続されて設けられる。発生器５２と精留器５６は、発生器５０および精留器５４と同じ構成であるので、発生器５２と精留器５６の説明は、発生器５０および精留器５４の説明で代用する。なお、発生器５２は、再生器と呼ぶこともある。
【００１２】
発生器５０は、アンモニアを多く含む高濃度のアンモニア水溶液を収容する。発生器５０は、収容した高濃度のアンモニア水溶液を、排熱１１６を用いて加熱して、アンモニアガスを発生させる。アンモニアと水との沸点差は小さいので、発生器５０から生じるアンモニアガスには、水蒸気が多く含まれ、アンモニアと水の混合蒸気となる。なお、アンモニアガスが発生された残りのアンモニア水溶液は、アンモニア濃度の低いアンモニア水溶液となる。
【００１３】
アンモニアと水の混合蒸気は、発生器５０に接続された精留器５４の下部に搬送される。精留器５４は、発生器５０から搬送されるアンモニアと水との混合蒸気を高純度のアンモニアガスに濃縮する。精留器５４は、例えば、バブルキャップ式のトレイを有する。精留器５４には、当該トレイが多段に設置されている。各トレイでは、高純度のアンモニア濃溶液とアンモニアおよび水の混合蒸気とが気液接触して、混合蒸気中の水蒸気は、アンモニア濃溶液に吸収される。そして、吸収時に発生する凝縮熱で、濃溶液中のアンモニアがガス化する。このような過程が各段のトレイで繰り返されることによって、混合蒸気が高純度のアンモニアガスに濃縮される。
【００１４】
精留器５４は、精留により高純度のアンモニアガスを抽出した残りの低濃度のアンモニア水溶液を発生器５０に戻す。発生器５０に戻された低濃度のアンモニア水溶液は、発生器５０および精留器５４によって加熱されるので、高温となっている。高温となった低能度のアンモニア水溶液は、熱交換器７０を経て、低濃度のアンモニア水溶液が流れる経路をなす第二吸収溶液搬送管１０４を通じて出力側装置１４へと搬送される。熱交換器７０は、発生器５０から出力側装置１４へ搬送される高温となった低濃度のアンモニア水溶液の熱を、出力側装置１４から発生器５０へ搬送される高濃度のアンモニア水溶液に与える。そして、温められた高濃度のアンモニア水溶液は、発生器５０にて加熱されるので、発生器５０での加熱量を少なくすることができる。このように熱交換器７０を設けることによって、発生器５０における、排熱１１６の利用効率を向上できる。
【００１５】
本実施形態において、発生器５０は、排熱１１６を用いて高濃度のアンモニア水溶液を加熱する例を示したが、高濃度のアンモニア水溶液の加熱は、排熱１１６を用いる場合に限られない。発生器５０は、排熱１１６に代えて、加熱装置を備え、当該加熱装置の熱を用いて高濃度のアンモニア水溶液を加熱してもよい。また、排熱１１６と加熱装置の熱を併用して、高濃度のアンモニア水溶液を加熱してもよい。
【００１６】
また、本実施形態において、精留器５４および５６を備えた例を示した。しかしながら、冷媒として水、吸収剤として臭化リチウムを用いた場合においては、臭化リチウムの沸点と水の沸点との差は大きいので、精留器５４および５６を設けなくてもよい。
【００１７】
また、発生器５０および精留器５４には排熱１１６が、発生器５２および精留器５６には排熱１１８がそれぞれ供給されるので、発生器５０および精留器５４は排熱１１６の供給される工場等に近接して設けられ、発生器５２および精留器５６は排熱１１８が供給される工場等に近接して設けられてよい。これにより、排熱１１６および１１８を有効に利用できるとともに、排熱１１６および１１８を搬送する管の断熱設備を少なくすることができる。また、その発生器と精留器の組み合わせの数は、吸収冷凍装置１０の必要排熱量の合計と、排熱供給側の排熱供給量に対応して定められてよい。なお、「排熱」という用語は、工場等から排出され、利用される熱という意味で用いているが、同じ意味で「廃熱」という用語を用いてもよい。
【００１８】
凝縮器６０は、高純度のアンモニアガスを、冷却装置１２０で冷却された冷却水１１４を用いて冷却することによって凝縮させてアンモニア液とする。凝縮されたアンモニア液は、冷媒搬送管１００を用いて、出力側装置１４に搬送される。また、凝縮されたアンモニア液の一部は、リフラックスポンプ９４を用いて精留器５４に搬送されて、アンモニアガスの精留に使用される。
【００１９】
供給側装置１２を構成する発生器５０および５２、精留器５４および５６、凝縮器６０の内圧は、おおよそ同じ内圧となっている。なお、本実施形態において、内圧は１５気圧としている。発生器５０および５２、精留器５４および５６、凝縮器６０の内圧は、出力側装置１４から発生器５０および５２へ搬送される高濃度のアンモニア水溶液の搬送圧により調整される。
【００２０】
出力側装置１４は、冷媒用バッファタンク２０と、互いに内圧が異なり高圧蒸発器３０および低圧蒸発器３２と、吸収器４０および４２と、溶液ポンプ９２と、冷却装置１２０とを含む。冷媒用バッファタンク２０は、冷媒搬送管１００の出力側装置１４側に設けられ、冷媒であるアンモニア液を貯留する。冷媒用バッファタンク２０は、冷媒搬送管１００を通じて、供給側装置１２と接続されているので、冷媒搬送管１００による圧力損失はあるものの、冷媒用バッファタンク２０の内圧は、供給側装置１２の内圧とおおよそ同じとなる。したがって、供給側装置１２の内圧が１５気圧である場合においては、冷媒用バッファタンク２０の内圧もおおよそ１５気圧となる。冷媒用バッファタンク２０よりも上流側の冷媒搬送管１００には、バルブ８０が設けられ、バルブ８０のＯＮ、ＯＦＦが制御されることによって、供給側装置１２から冷媒用バッファタンク２０へのアンモニア液の供給が制御される。
【００２１】
高圧蒸発器３０は、低圧蒸発器３２と比較して、高い内圧を有する。なお、本実施形態において、高圧蒸発器３０の内圧は、４気圧であり、低圧蒸発器３２の内圧は、３気圧である。高圧蒸発器３０の入り口には、膨張弁８２が設けられており、膨張弁８２によって、高圧蒸発器３０内の圧力が維持される。また、高圧蒸発器３０へのアンモニア液の供給量は、膨張弁８２の開口径を調整することによって制御される。
【００２２】
膨張弁８２が開いて、アンモニア液は、１５気圧の冷媒用バッファタンク２０から４気圧の高圧蒸発器３０に搬送される。アンモニア液は、対象物１１０に向けて噴出され、対象物１１０から熱を奪い、蒸発してガス化する。対象物１１０は、温度計３４により入力温度が検知され、温度計３６により出力温度が検知される。そして、検知された入力温度および出力温度に基づいて、アンモニア液の供給量が制御される。
【００２３】
対象物１１０が冷却される場合において、対象物１１０の入力温度が予め想定された温度より高い場合に、アンモニア液の供給量は増加され、対象物１１０の入力温度が予め想定された温度より低い場合に、アンモニア液の供給量は減少される。また、同じく対象物１１０が冷却される場合において、求められる温度より対象物１１０の出力温度が高い場合に、アンモニア液の供給量は増加され、求められる温度より対象物１１０の出力温度が低い場合に、アンモニア液の供給量は減少される。対象物１１０は、搬送されて、居住空間における空調または冷凍庫等の冷却に用いられる。なお、対象物１１０としては、空気、水、アンモニア液等を用いてよい。
【００２４】
膨張弁８４が開いて、アンモニア液は、１５気圧の冷媒用バッファタンク２０から３気圧の低圧蒸発器３２に搬送される。アンモニア液は、対象物１１２に向けて噴出され、対象物１１２から熱を奪い、蒸発してガス化する。低圧蒸発器３２は、高圧蒸発器３０よりも内圧が低いので、蒸発して生成したアンモニアガスの断熱膨張により、対象物１１２は、対象物１１０よりも低温に冷却される。このように、高圧蒸発器３０と低圧蒸発器３２は、対象物１１０および１１２を互いに異なる温度に冷却する。
【００２５】
低圧蒸発器３２の入り口には、膨張弁８４が設けられており、当該膨張弁８４により低圧蒸発器３２内の圧力が維持される。また、低圧蒸発器３２へのアンモニア液の供給量は、膨張弁８４の開口径を調整することによって制御される。なお、対象物１１２としては、対象物１１０同様に、空気、水、アンモニア液等が用いられる。
【００２６】
吸収器４０は、高圧蒸発器３０に接続されて設けられ、吸収器４２は、低圧蒸発器３２に接続されて設けられる。このように、吸収器４０および４２は、高圧蒸発器３０および低圧蒸発器３２の内圧に対応して複数設けられる。内圧が異なる複数の蒸発器を有する場合においては、蒸発器の内圧に対応して吸収器を複数設けることにより、高圧蒸発器３０で発生したアンモニアガスを吸収器４０へ、低圧蒸発器３２で発生したアンモニアガスを吸収器４２へ滞ることなく搬送できる。なお、高圧蒸発器３０と低圧蒸発器３２との内圧が同じである場合においては、共通の容量の大きい吸収器を、高圧蒸発器３０と低圧蒸発器３２に接続して設けてもよい。
【００２７】
高圧蒸発器３０で発生したアンモニアガスは、吸収器４０へ搬送される。吸収器４０は、アンモニアガスを発生器５０から搬送された低濃度のアンモニア水溶液に吸収させて高濃度のアンモニア水溶液とする。高圧蒸発器３０と吸収器４０は接続されているので、高圧蒸発器３０と吸収器４０の内圧は等しいが、アンモニアガスが吸収されると、その分の体積が減少することにより、吸収器４０内の内圧が減少する。アンモニアガスの吸収によって発生した内圧差により、高圧蒸発器３０から吸収器４０へアンモニアガスが搬送される。
【００２８】
また、低濃度のアンモニア水溶液は、アンモニアガスを吸収するとアンモニアの凝縮熱により温度が上がる。吸収器４０は、冷却装置１２０で冷却された冷却水１１４を用いて低濃度のアンモニア水溶液を冷却する。これにより、低濃度のアンモニア水溶液は冷却され、アンモニアガスの吸収が促進される。溶液ポンプ９２は、吸収器４０に貯留されたアンモニアガスを吸収した高濃度のアンモニア水溶液を、高濃度のアンモニア水溶液が流れる経路をなす第一吸収溶液搬送管１０２を通じて、供給側装置１２へ搬送する。
【００２９】
低圧蒸発器３２で発生したアンモニアガスも同様の圧力差によって、吸収器４２へ搬送される。吸収器４２においても、低圧蒸発器３２で発生したアンモニアガスを、発生器５０から搬送された低濃度のアンモニア水溶液に吸収させて、高濃度のアンモニア水溶液とする。なお、吸収器４２においても、冷却装置１２０で冷却された冷却水１１４を用いて、低濃度のアンモニア水溶液は冷却される。
【００３０】
溶液ポンプ９２は、第一吸収溶液搬送管１０２に設けられ、吸収器４２に貯留された高濃度のアンモニア水溶液を、第一吸収溶液搬送管１０２を通じて、供給側装置１２へ搬送する。吸収器４０および４２から送り出された高濃度のアンモニア水溶液は、連結部１０６で合流して、供給側装置１２の発生器５０および５２へ搬送される。発生器５０および５２、精留器５４および５６、凝縮器６０の内圧は、溶液ポンプ９２の高濃度のアンモニア水溶液の搬送圧によって制御される。また、発生器５０および５２で発生した低濃度のアンモニア水溶液は、第二吸収溶液搬送管１０４を通じて吸収器４０および４２へ搬送される。低濃度のアンモニア水溶液は、溶液ポンプ９２により生じた発生器５０と吸収器４０との圧力差、または発生器５２と吸収器４２との圧力差により搬送されてもよく、供給側装置１２側の第二吸収溶液搬送管１０４に別途溶液ポンプを設け、当該溶液ポンプを用いて低濃度のアンモニア水溶液を吸収器４０および４２へ搬送させてもよい。
【００３１】
本実施形態に示した吸収冷凍装置１０のように、内圧の異なる吸収器４０および４２が設けられる場合において、第一吸収溶液搬送管１０２の吸収器４０および４２と連結部１０６との間には、逆止弁８８がそれぞれ設けられる。これにより、吸収器４２より内圧の高い吸収器４０から、吸収器４０より内圧の低い吸収器４２へ、排出されたアンモニア水溶液が逆流することを防止できる。また、第二吸収溶液搬送管１０４の吸収器４０および４２側の端部には、減圧弁８６がそれぞれ設けられている。これにより、吸収器４０および吸収器４２の内圧が維持される。なお、出力側装置１４側であって、溶液ポンプ９２の下流側に、第二吸収溶液搬送管１０４に接続する分岐管を設けてもよい。当該分岐管には、流量調整バルブが設けられ、当該流量調整バルブにより、高圧蒸発器３０における対象物１１０の出力および低圧蒸発器３２における対象物１１２の出力に応じて、第一吸収溶液搬送管１０２に流れる高濃度のアンモニア水溶液の量が制御されてもよい。
【００３２】
本実施形態において、出力側装置１４は、冷却された対象物の出力側であって、当該出力が利用される都市部等に設けられる。これにより、出力される冷却された対象物を有効に利用できるとともに、対象物を搬送する搬送管の断熱設備を少なくできる。
【００３３】
また、本実施形態において、出力側装置１４は、蒸発器と吸収器の組み合わせを二つ含む例を示したがこれに限られない。出力側装置１４は、対象物の出力温度に応じて、蒸発器と吸収器の組み合わせを三つ以上含んでもよく、また、一つであってもよい。さらに、出力側装置１４が複数の蒸発器と吸収器の組み合わせを含む場合において、同じ内圧の蒸発器と吸収器の組み合わせを複数含んでもよい。
【００３４】
図２は、冷媒用バッファタンク２０の断面模式図を示す。なお、図２において、膨張弁８４を有する冷媒搬送管への分岐部１０９は、図の簡略化のため省略してある。冷媒用バッファタンク２０は、アンモニア液を貯留するバッファ容器２４と、バッファ容器２４内のアンモニア液の液面を検知する液面センサ２６とを有する。
【００３５】
アンモニア液は、膨張弁８２を閉じた状態でバルブ８０を開けることで、冷媒用バッファタンク２０に貯留される。そして、膨張弁８２を開けることで、冷媒用バッファタンク２０に貯留されたアンモニア液が使用される。
【００３６】
図３は、立ち上げ時における吸収冷凍装置１０の模式図を示す。図３において、図１と同じ要素には同じ参照番号を付して、重複する説明を省略する。また、図３において、黒塗りバルブおよび弁は、閉じたバルブおよび弁を示す。図３に示すように、吸収冷凍装置１０の立ち上げ時においてバルブ８０は閉じられている。したがって、高圧蒸発器３０および低圧蒸発器３２で使用されるアンモニア液は、冷媒用バッファタンク２０に貯留されたアンモニア液が使用される。これにより、吸収冷凍装置１０の立ち上げ時においても、高圧蒸発器３０および低圧蒸発器３２へアンモニア液が十分に供給され、対象物１１０および１１２を十分に冷却できる。そして、冷媒用バッファタンク２０に貯留されたアンモニア液は、吸収冷凍装置１０内に拡散された状態となる。
【００３７】
図４（ａ）は、立ち上げ時における冷媒用バッファタンク２０の状態を示す断面模式図であり、図４（ｂ）は、動作時における冷媒用バッファタンク２０の状態を示す断面模式図である。立ち上げ時において、冷媒用バッファタンク２０は、図４（ａ）に示したように、冷媒であるアンモニア液が貯留されている。なお、アンモニア液の液面は、液面センサ２６により検知される予め定められた位置となっている。なお、予め定められた位置は、供給側装置１２の立ち上げ準備にかかる時間と、立ち上げ準備にかかる時間の間、出力側装置１４を最大出力で動作させた場合におけるアンモニア液の使用量に安全率を乗じたアンモニア液の量に対応する容積を確保できる位置としてよい。
【００３８】
立ち上げ時において、冷媒用バッファタンク２０に貯留されたアンモニア液は、高圧蒸発器３０および低圧蒸発器３２へ搬送される。一方、供給側装置１２の立ち上げ準備が完了するまでバルブ８０は閉じられている。バルブ８０が閉じられている場合においては、凝縮器６０で凝縮されたアンモニア液を、リフラックスポンプ９４で精留器５４および５６に戻すとしてもよい。なお、供給側装置１２の立ち上げ準備とは、例えば、発生器５０および５２、５４および５６が過熱されてアンモニアガスが発生し、当該アンモニアガスが凝縮器６０にて凝縮されてアンモニア液となり、凝縮器６０内で予め定められた量のアンモニア液が貯留されるまでの工程をいう。
【００３９】
動作時において、図４（ｂ）に示したように、バルブ８０が開かれ、供給側装置１２から冷媒用バッファタンク２０にアンモニア液が供給される。バルブ８０は、例えば、吸収冷凍装置１０に備えられた制御部により、予め定められた時間プロファイルに従って自動的に開かれる。なお、バルブ８０は、凝縮器６０内のアンモニア液の凝縮量を計測して、予め定められた閾値を越えることを条件として開かれるとしてもよく、作業員によって手動で開かれるとしてもよい。
【００４０】
アンモニア液は、冷媒用バッファタンク２０内に貯留されたアンモニア液が排出されることによる冷媒用バッファタンク２０内の圧力の減少により生じた圧力差によって、供給側装置１２から冷媒用バッファタンク２０へ搬送される。なお、供給側装置１２の凝縮器６０内の温度を冷媒用バッファタンク２０内の温度より高くして、当該温度の差により、凝縮器６０と冷媒用バッファタンクとに圧力差を生じさせてもよい。そして、生じた圧力差により、供給側装置１２から冷媒用バッファタンク２０にアンモニア液を供給させてもよい。また、供給側装置１２側の冷媒搬送管１００に別途溶液ポンプを設け、当該溶液ポンプを用いて、アンモニア液を冷媒用バッファタンク２０へ搬送させてもよい。
【００４１】
アンモニア液は、冷媒用バッファタンク２０内に一旦貯留された後、膨張弁８２から、高圧蒸発器３０に供給される。なお、供給側装置１２からのアンモニア液の供給速度は、出力側装置１４を最大出力で動作させた場合におけるアンモニア液の使用速度に対応した量のアンモニア液を供給できるようにしてよい。なお、動作時における吸収冷凍装置１０の模式図は、図１と同じであり、バルブ８０および膨張弁８２および膨張弁８４が開いた状態となる。
【００４２】
図５は、対象物１１０および１１２の冷却を停止した場合における吸収冷凍装置の模式図を示す。対象物１１０および１１２の冷却を停止した後においては、バルブ８０が開いた状態で、膨張弁８２および膨張弁８４が閉じられる。その状態で、溶液ポンプ９２が駆動され、予め定められた量のアンモニア液が冷媒用バッファタンク２０に貯留される。
【００４３】
図６（ａ）は、対象物１１０および１１２の冷却を停止した場合における冷媒用バッファタンク２０の状態を示す断面模式図であり、図６（ｂ）は、吸収冷凍装置１０を停止した場合における冷媒用バッファタンク２０の状態を示す断面模式図である。対象物１１０および１１２の冷却を停止した場合において、図６（ａ）に示すように、バルブ８０を開き、膨張弁８２を閉じた状態で溶液ポンプ９２を駆動する。これにより、吸収冷凍装置１０内に拡散したアンモニア液は、再び冷媒用バッファタンク２０内に貯留され、冷媒用バッファタンク２０内のアンモニア液の液面は上昇する。
【００４４】
図６（ｂ）に示したように、冷媒用バッファタンク２０内のアンモニア液の液面が、液面センサ２６に接する位置に到達すると、バルブ８０が閉じられ、溶液ポンプ９２が停止される。そして、溶液ポンプ９２が停止された後に、吸収冷凍装置１０が停止される。このように、吸収冷凍装置１０において、吸収冷凍装置１０が停止する前に、冷媒用バッファタンク２０に予め定められた量のアンモニア液が貯留される。これにより、立ち上げ時において、アンモニア液が一定時間供給されない場合においても、アンモニア液の供給を滞らせることなく、高圧蒸発器３０および低圧蒸発器３２にアンモニア液を供給できる。
【００４５】
以上説明したように、本実施形態に係る吸収冷凍装置１０は、吸収冷凍装置１０の立ち上げ時に高圧蒸発器３０および低圧蒸発器３２で使用されるアンモニア液を貯留する冷媒用バッファタンク２０を含む。これにより、吸収冷凍装置１０の立ち上げ時においても、アンモニア液を滞ることなく高圧蒸発器３０および低圧蒸発器３２に供給でき、対象物１１０および１１２を十分に冷却できる。
【００４６】
また、吸収冷凍装置１０は、供給側装置１２と出力側装置１４とを離間して設けられ、供給側装置１２と出力側装置１４の間を、冷媒であるアンモニア液と、高濃度のアンモニア水溶液と、低濃度のアンモニア水溶液とがそれぞれ搬送される。搬送される冷媒であるアンモニア液、高濃度のアンモニア水溶液および低濃度のアンモニア水溶液の温度は任意の温度でよいので、長距離搬送しても熱エネルギーの損失はなく、冷媒搬送管１００、第一吸収溶液搬送管１０２および第二吸収溶液搬送管１０４の断熱設備を設けなくてもよい。さらに、吸収冷凍装置１０は、潜熱変化を含む熱エネルギー変換を利用しているので、顕熱変化に比べて、熱媒体の輸送量が少なくできる。これにより、同じ冷却出力を出力する場合における冷水輸送に比べて、冷媒搬送管１００、第一吸収溶液搬送管１０２および第二吸収溶液搬送管１０４をコンパクトにできる。さらに、熱媒体の輸送量が少なくできるので、同じ冷却出力を出力する場合における冷水輸送に比べて、輸送するための溶液ポンプ動力を小さくできる。
【００４７】
また、供給側装置１２の過剰能力による過剰設備を抑制することを目的として、供給側装置１２の供給能力を出力側装置１４の出力実績に合わせて調整する場合においては、冷媒用バッファタンク２０がバッファの役割を果たす。例えば、高圧蒸発器３０における冷却された対象物の出力が、供給側装置１２の供給能力を超え、一時的に多くなった場合でも、冷媒用バッファタンク２０に貯留されたアンモニア液を高圧蒸発器３０に供給して対応できる。このように、供給側装置１２の供給能力を出力側装置１４の出力実績に合わせて調整する場合においては、冷媒用バッファタンク２０を設けることによって、供給側装置１２の過剰能力による過剰設備を抑制しながら、冷媒であるアンモニア液が足りなくなるリスクを低減できる。
【００４８】
図７は、本実施形態に係る他の吸収冷凍装置１６の部分模式図を示す。図７において、図１と同じ要素には共通の参照番号を付して重複する説明を省略する。図７に示した吸収冷凍装置１６は、第二吸収溶液搬送管１０４に設けられ、アンモニア濃度の低いアンモニア水溶液を貯留する二つの吸収溶液用バッファタンク２２と、二つのバルブ８０をさらに含む。
【００４９】
二つの吸収溶液用バッファタンク２２は、第二吸収溶液搬送管１０４における減圧弁８６と吸収器４０との間と、減圧弁８６と吸収器４２との間にそれぞれ設けられる。さらに、二つのバルブ８０は、吸収溶液用バッファタンク２２と吸収器４０との間と、吸収溶液用バッファタンク２２と吸収器４２との間にそれぞれ設けられる。吸収溶液用バッファタンク２２の構成は、冷媒用バッファタンク２０と同じ構成となっており、図２に示したバッファ容器２４と、液面センサ２６とを有する。
【００５０】
吸収溶液用バッファタンク２２においても、立ち上げ時においては、減圧弁８６を閉じた状態で、バルブ８０を開き、吸収溶液用バッファタンク２２内に貯留されている低濃度のアンモニア水溶液をそれぞれの吸収器４０および４２に供給する。これにより、吸収溶液用バッファタンク２２内に貯留されている低濃度のアンモニア水溶液は、吸収冷凍装置１６内に拡散する。そして、空気の冷却を停止した後においては、減圧弁８６を開きバルブ８０を閉じた状態で、溶液ポンプ９２を駆動させて、供給側装置１２を動作させることによって、吸収冷凍装置１６内に拡散していた予め定められた量の低濃度のアンモニア水溶液は、再び、吸収溶液用バッファタンク２２内に貯留される。
【００５１】
高圧蒸発器３０、低圧蒸発器３２、吸収器４０および吸収器４２内でアンモニアガスが滞留すると、高圧蒸発器３０または低圧蒸発器３２内のアンモニアガスによって内圧が高くなり、アンモニア液のガス化が抑制される。これにより、対象物１１０および１１２の冷却が阻害される恐れがある。
【００５２】
本実施形態に係る吸収冷凍装置１６は、吸収冷凍装置１６の立ち上げ時に高圧蒸発器３０および低圧蒸発器３２で発生したアンモニアガスを吸収する低濃度のアンモニア水溶液を貯留する吸収溶液用バッファタンク２２を含む。それぞれの吸収溶液用バッファタンク２２は、吸収冷凍装置１６の立ち上げ時において、高圧蒸発器３０および低圧蒸発器３２で発生したアンモニアガスを吸収する低濃度のアンモニア水溶液を吸収器４０および吸収器４２に供給する。これにより、高圧蒸発器３０、低圧蒸発器３２、吸収器４０および吸収器４２内でアンモニアガスが滞留することを防ぐことができ、高圧蒸発器３０および低圧蒸発器３２は、対象物１１０および１１２を十分に冷却することができる。
【００５３】
図８は、本実施形態に係る他の冷媒用バッファタンク２８の断面模式図を示す。図８において、図２と同じ要素には共通の参照番号を付して重複する説明を省略する。図８に示した冷媒用バッファタンク２８は、溶液ポンプ９６と、バッファ容器２４内に入り込む冷媒搬送管１０８をさらに含む。
【００５４】
冷媒搬送管１０８は、一端がバッファ容器２４内に入り込み、他端が高圧蒸発器３０および低圧蒸発器３２に接続される。溶液ポンプ９６は、冷媒搬送管１０８であって、冷媒用バッファタンク２８と高圧蒸発器３０および低圧蒸発器３２との分岐部１０９との間に設けられる。溶液ポンプ９６は、バッファ容器２４内に貯留したアンモニア液を高圧蒸発器３０および低圧蒸発器３２へ搬送する。このように溶液ポンプ９６を設けて、冷媒用バッファタンク２８内に貯留したアンモニア液を高圧蒸発器３０および低圧蒸発器３２へ搬送する。これにより、高圧蒸発器３０および低圧蒸発器３２へのアンモニア液を安定して供給できる。
【００５５】
本実施形態において、供給側装置１２と出力側装置１４とは離間して設けられる例を示した。しかし、供給側装置１２と出力側装置１４とは離間していなくてもよく、例えば、供給側装置１２と出力側装置１４とが同じ部屋に設けられる場合にも適用できる。
【００５６】
以上、本発明を実施の形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施の形態に記載の範囲には限定されない。上記実施の形態に、多様な変更または改良を加えることが可能であることが当業者に明らかである。その様な変更または改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、特許請求の範囲の記載から明らかである。
【００５７】
特許請求の範囲、明細書、および図面中において示した装置、システム、プログラム、および方法における動作、手順、ステップ、および段階等の各処理の実行順序は、特段「より前に」、「先立って」等と明示しておらず、また、前の処理の出力を後の処理で用いるのでない限り、任意の順序で実現しうることに留意すべきである。特許請求の範囲、明細書、および図面中の動作フローに関して、便宜上「まず、」、「次に、」等を用いて説明したとしても、この順で実施することが必須であることを意味するものではない。
【符号の説明】
【００５８】
１０、１６  吸収冷凍装置、１２  供給側装置、１４  出力側装置、２０、２８  冷媒用バッファタンク、２２  吸収溶液用バッファタンク、２４  バッファ容器、２６  液面センサ、３０  高圧蒸発器、３２  低圧蒸発器、３４、３６  温度計、４０、４２  吸収器、５０、５２  発生器、５４、５６  精留器、６０  凝縮器、７０  熱交換器、８０  バルブ、８２、８４  膨張弁、８６  減圧弁、８８  逆止弁、９２、９６  溶液ポンプ、９４  リフラックスポンプ、１００、１０８  冷媒搬送管、１０２  第一吸収溶液搬送管、１０４  第二吸収溶液搬送管、１０６  連結部、１０９  分岐部、１１０、１１２  対象物、１１４  冷却水、１１６、１１８  排熱、１２０  冷却装置
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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