(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
希吸収液を加熱して中間吸収液と第1の冷媒蒸気とを得る高温再生器と、前記第１の冷媒蒸気により前記中間吸収液を加熱して第２の冷媒蒸気と濃吸収液とを得る低温再生器と、前記第１・第２の冷媒蒸気を冷却して冷媒液を得る凝縮器と、冷却負荷に循環させる水を前記冷媒液と熱交換させて第３の冷媒蒸気を得る蒸発器と、前記第３の冷媒蒸気を前記濃吸収液に吸収させて前記希吸収液を得る吸収器と、前記吸収器からの前記希吸収液と前記濃吸収液とを熱交換させる前記低温熱交換器と、前記低温熱交換器を経由した前記希吸収液と前記高温再生器からの前記中間吸収液とを熱交換させる前記高温熱交換器などを設けた吸収冷凍機において、
前記高温熱交換器を経由後の前記中間吸収液の吸収液濃度と、前記希吸収液の吸収液濃度との差または比が所定値以内になっていることに基づいて、前記高温熱交換器の伝熱面の開口を検知する破損検知手段
を設けたことを特徴とする吸収冷凍機。
【請求項２】
希吸収液を加熱して中間吸収液と第1の冷媒蒸気とを得る高温再生器と、前記第１の冷媒蒸気により前記中間吸収液を加熱して第２の冷媒蒸気と濃吸収液とを得る低温再生器と、前記第１・第２の冷媒蒸気を冷却して冷媒液を得る凝縮器と、冷却負荷に循環させる水を前記冷媒液と熱交換させて第３の冷媒蒸気を得る蒸発器と、前記第３の冷媒液を前記濃吸収液に吸収させて前記希吸収液を得る吸収器と、前記吸収器からの前記希吸収液と前記濃吸収液とを熱交換させる前記低温熱交換器と、前記低温熱交換器を経由した前記希吸収液と前記高温再生器からの前記中間吸収液とを熱交換させる前記高温熱交換器などを設けた吸収冷凍機において、
前記低温再生器から前記低温熱交換器に与えている前記濃吸収液の吸収液濃度と、前記中間吸収液の吸収液濃度との差または比が所定値以内になっていることに基づいて、前記高温熱交換器の伝熱面の開口を検知する破損検知手段
を設けたことを特徴とする吸収冷凍機。
【請求項３】
希吸収液を加熱して中間吸収液と第1の冷媒蒸気とを得る高温再生器と、前記第１の冷媒蒸気により前記中間吸収液を加熱して第２の冷媒蒸気と濃吸収液とを得る低温再生器と、前記第１・第２の冷媒蒸気を冷却して冷媒液を得る凝縮器と、冷却負荷に循環させる水を前記冷媒液と熱交換させて第３の冷媒蒸気を得る蒸発器と、前記第３の冷媒液を前記濃吸収液に吸収させて前記希吸収液を得る吸収器と、前記吸収器からの前記希吸収液と前記濃吸収液とを熱交換させる前記低温熱交換器と、前記低温熱交換器を経由した前記希吸収液と前記高温再生器からの前記中間吸収液とを熱交換させる前記高温熱交換器となどを設けた吸収冷凍機において、
前記低温再生器から前記低温熱交換器に与えている前記濃吸収液の吸収液濃度と、前記希吸収液の吸収液濃度との差または比が所定値以内になっていることに基づいて、前記高温熱交換器の伝熱面の開口を検知する破損検知手段
を設けたことを特徴とする吸収冷凍機。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、冷房などの冷却運転に使用する吸収冷凍機に係わるものである。
【０００２】
【従来の技術】
この種の吸収冷凍機として、例えば高温再生器、低温再生器、凝縮器、蒸発器、吸収器、高温熱交換器、低温熱交換器などを接続し、吸収器で冷媒を吸収し、吸収液の濃度が低下した稀吸収液が、低温熱交換器、高温熱交換器を経由して高温再生器に至り、高温再生器における加熱により冷媒を蒸発分離して得られた中間吸収液が高温熱交換器を経由して低温再生器に至り、低温再生器における加熱により冷媒を蒸発分離して得られた濃吸収液が低温熱交換器を経由して吸収器に還流するように構成された二重効用吸収冷凍機が周知である。
【０００３】
かかる吸収冷凍機においては、吸収器から高温再生器に搬送されている稀吸収液と、高温再生器で加熱再生して得られた中間吸収液とを高温熱交換器で熱交換し、高温再生器に流入する稀吸収液の温度を高めて、稀吸収液に吸収されている冷媒を蒸発分離するために高温再生器に投入する熱量の削減を図っている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、前記従来の二重効用吸収冷凍機においては、高温熱交換器の伝熱面に腐食孔などができても、その発見が困難であったため、吸収液の濃度が低い吸収器の稀吸収液が高温再生器を迂回して低温再生器に直接供給され、吸収液の再生が不十分なまま吸収器に戻されることがあった。
【０００５】
そのため、吸収器においては冷媒蒸気が吸収液に速やかに吸収されなくなり、その結果として蒸発器における冷媒の蒸発が抑制され、蒸発器で冷却して冷房などの冷却負荷に供給する冷水の冷却が十分に行えなくなる、と云った問題点があった。
【０００６】
また、冷房などの冷却負荷に供給する冷水の温度が十分に低下しないため、高温再生器に添設したガスバーナなどの加熱手段の火力を強めると、吸収器の稀吸収液は前記したように高温再生器を迂回して低温再生器に直接供給されるものもあるので、高温再生器の吸収液は正常時より減少しており、その状態で前記加熱手段の火力を強めると高温再生器の内部温度は異常に高くなり、安全装置が作動して装置が緊急停止する、と云った問題点もあり、これら問題点の解決が課題となっていた。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記課題を解決するための構成として、
希吸収液を加熱して中間吸収液と第1の冷媒蒸気とを得る高温再生器と、上記の第１の冷媒蒸気により上記の中間吸収液を加熱して第２の冷媒蒸気と濃吸収液とを得る低温再生器と、上記の第１・第２の冷媒蒸気を冷却して冷媒液を得る凝縮器と、冷却負荷に循環させる水を上記の冷媒液と熱交換させて第３の冷媒蒸気を得る蒸発器と、上記の第３の冷媒蒸気を上記の濃吸収液に吸収させて上記の希吸収液を得る吸収器と、上記の吸収器からの上記の希吸収液と上記の濃吸収液とを熱交換させる上記の低温熱交換器と、上記の低温熱交換器を経由した上記の希吸収液と上記の高温再生器からの上記の中間吸収液とを熱交換させる上記の高温熱交換器などを設けた吸収冷凍機において、
【０００８】
上記の低温再生器から上記の低温熱交換器に与えている上記の濃吸収液の吸収液濃度と、上記の中間吸収液の吸収液濃度との差または比が所定値以内になっていることに基づいて、上記の高温熱交換器の伝熱面の開口を検知する破損検知手段
を設けるようにした第１の構成の吸収冷凍機と、
【０００９】
上記の低温再生器から上記の低温熱交換器に与えている上記の濃吸収液の吸収液濃度と、上記の中間吸収液の吸収液濃度との差または比が所定値以内になっていることに基づいて、上記の高温熱交換器の伝熱面の開口を検知する破損検知手段
を設けるようにした第２の構成の吸収冷凍機と、
【００１０】
上記の低温再生器から上記の低温熱交換器に与えている上記の濃吸収液の吸収液濃度と、上記の希吸収液の吸収液濃度との差または比が所定値以内になっていることに基づいて、上記の高温熱交換器の伝熱面の開口を検知する破損検知手段
を設けるようにした第３の構成の吸収冷凍機と
を提供するようにしたものである。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。
〔第１の実施形態〕
本発明の第１の実施形態を、図１と図２に基づいて詳細に説明する。
図中１はガスバーナ１Ａを備えた高温再生器、２は低温再生器、３は凝縮器、４は蒸発器、５は吸収器、６は低温熱交換器、７は高温熱交換器、８と９は吸収液ポンプ、１０冷媒ポンプであり、それぞれは図示したように接続され、冷媒とその冷媒を吸収する吸収液とがそれぞれ循環可能に構成されている。
【００１２】
また、１１は蒸発器４に通された冷水管、１２は吸収器５と凝縮器３に直列に通されている冷却水管、Ｍ１は吸収器５で冷媒を吸収し、吸収液の濃度が低下して吸収液管に流れ出、低温熱交換器６と高温熱交換器７とを経由して高温再生器１に搬送されている稀吸収液の吸収液濃度Ｎ１を検出する濃度検出手段、Ｍ２はガスバーナ１Ａで燃焼させる天然ガスなどの燃焼熱による加熱により、冷媒を蒸発分離して再生され、高温再生器１から吸収液管に流れ出た中間吸収液の高温熱交換器７経由後の吸収液濃度Ｎ２を検出する濃度検出手段、Ｍ４は冷媒の気化熱により冷却され、蒸発器４から冷水管１１に流れ出た冷水の温度Ｔ１を検出する温度検出手段であり、Ｃはこれら検出手段が検出した検出データに基づいて、稀吸収液と中間吸収液とが熱交換する高温熱交換器７における伝熱面の開口を検知するマイコンなどからなる破損検知手段である。
【００１３】
上記第１の実施形態の吸収冷凍機においては、高温再生器１内にある吸収液がガスバーナ１Ａで燃焼させる天然ガスなどの燃焼熱により加熱され、吸収液から蒸発分離した冷媒蒸気と、濃縮された吸収液、すなわち、中間吸収液とが得られる。
【００１４】
高温再生器１で生成された高温の冷媒蒸気は、冷媒蒸気管を介して低温再生器２に入り、低温再生器２内にある吸収液、すなわち高温再生器１における前記加熱により既に吸収液濃度が１度高められ、高温熱交換器７を経由して高温再生器１から供給された中間吸収液を加熱して冷媒を蒸発させる。
【００１５】
低温再生器２で吸収液から蒸発分離した冷媒蒸気は凝縮器３に入り、冷却水管１２内を流れる冷却水に放熱して凝縮し、低温再生器２で吸収液に放熱して凝縮し、低温再生器２から流入する冷媒液と一緒になって蒸発器４に入る。
【００１６】
蒸発器４に入って底部に溜まった冷媒液は、冷媒ポンプ１０により上方から散布され、冷水管１１の内部を流れる水と熱交換して蒸発し、冷水管１１の内部を流れる水を冷却する。
【００１７】
蒸発器４で蒸発した冷媒は吸収器５に入り、低温再生器２で加熱されて冷媒を蒸発分離し、吸収液の濃度が一層高まった吸収液、すなわち低温熱交換器６を経由して低温再生器２から供給され、上方から散布される濃吸収液に吸収される。
【００１８】
吸収器５で冷媒を吸収し、吸収液濃度を低下させて吐出した稀吸収液は、吸収液ポンプ８の運転により低温熱交換器６と高温熱交換器７とで熱交換して温度を低下させて高温再生器１に戻される。
【００１９】
上記のように吸収冷凍機が運転されると、冷水管１１の内部を流れて蒸発器４に入った冷水は、蒸発器４内において冷媒の気化熱により冷却され、その冷却された冷水が冷水管１１を介して図示しない冷却負荷に循環供給できるので、冷房などの冷却運転が行える。
【００２０】
上記構成の吸収冷凍機は、各部が正常に動作すると吸収液濃度検出手段Ｍ１は例えば５７．０％を検出し、吸収液濃度検出手段Ｍ２は例えば６０．０％を検出し、 温度検出手段Ｍ４は例えば６３．０℃を検出する。しかし、稀吸収液と中間吸収液とが熱交換する高温熱交換器７の伝熱面に腐食孔などの開口が生じると、高圧 側から低圧側に、すなわち吸収液ポンプ８により吸収器５から高温再生器１に搬送されている稀吸収液が、高温再生器１から低温再生器２に搬送されている中間 吸収液の側に漏れ出るので、吸収液濃度検出手段Ｍ１が検出する稀吸収液の吸収液濃度Ｎ１は変化しないが、吸収液濃度検出手段Ｍ２が検出する吸収液濃度Ｎ２ は低下し、６０．０％より低くなる。
【００２１】
したがって、例えば吸収液濃度検出手段Ｍ１が検出する稀吸収液の吸収液濃度Ｎ１と、吸収液濃度検出手段Ｍ２が検出する中間吸収液の吸収液濃度Ｎ２とを比較することで、高温熱交換器７における伝熱面の開口の有無が判断できるので、例えばに示した演算プログラムを破損検知手段Ｃの図示しない記憶手段に備えて、高温熱交換器７の伝熱面の開口の有無を検知するようにしてある。
【００２２】
すなわち、ステップＳ１においては吸収器５から高温再生器１に搬送されている稀吸収液の吸収液濃度Ｎ１と、高温再生器１から低温再生器２に搬送されている中間吸収液の高温熱交換器７経由後の吸収液濃度Ｎ２と、冷却されて蒸発器４から流れ出た冷水の温度Ｔ１とを、それぞれの検出手段により検出し、ステップＳ２においては計時を開始する。
【００２３】
ステップＳ３においては、温度検出手段Ｍ４が検出した冷水の温度Ｔ１の変動幅ΔＴ１が所定値、例えば±０．１℃／５分以内に収まっているか否かを判定する。
【００２４】
そして、ステップＳ３においてノーと判定されたときには、ステップＳ２で開始した計時をリセットしてステップＳ１に戻り、イエスと判定されたときにはステップＳ４に移行する。
【００２５】
ステップＳ４においては、吸収液濃度検出手段Ｍ２が検出した中間吸収液の吸収液濃度Ｎ２と吸収液濃度検出手段Ｍ１が検出した稀吸収液の吸収液濃度Ｎ１との差（Ｎ２−Ｎ１）が所定値α（例えば２質量％）以内に収まっているか否かを判定する。
【００２６】
そして、ステップＳ４においてノーと判定されたときには、ステップＳ２で開始した計時をリセットしてステップＳ１に戻り、イエスと判定されたときにはステップＳ５に移行する。
【００２７】
ステップＳ５においては、ステップＳ１で開始した計時の経過時間ｔが所定値ρ（例えば５分間）に到達したか否かを判定する。
【００２８】
そして、ステップＳ５においてノーと判定されたときには、ステップＳ２で開始した計時をリセットすることなくステップＳ１に戻り、イエスと判定されたときにはステップＳ６に移行し、警報手段１３を動作させて警報を発する。
【００２９】
〔第２の実施形態〕
本発明の第２の実施形態を、図３と図４に基づいて説明する。この第２の実施形態の吸収冷凍機は、前記図１に示した第１の実施形態の吸収冷凍機が備えていた吸収液濃度検出手段Ｍ１に代えて、低温再生器２で加熱濃縮されて吸収液管に流れ出た濃吸収液の吸収液濃度Ｎ３を検出する吸収液濃度検出手段Ｍ３を備えている。
【００３０】
なお、理解を容易にするため、この第２の実施形態の吸収冷凍機においても、前記図１に示した第１の実施形態の吸収冷凍機と同様の機能を有する部分には同一の符号を付した（後述する第３の実施形態の吸収冷凍機も同じ）。
【００３１】
前記したように稀吸収液が高温熱交換器７で中間吸収液側に漏れ出ると、低温再生器２に供給される中間吸収液の温度と吸収液の濃度が低下する。そのため、低温再生器２の吸収液に対する加熱再生の能力に変化がない場合でも、低温再生器２で蒸発分離する冷媒の量は減少し、低温再生器２に流入する中間吸収液を、所定の３質量％だけ吸収液濃度を濃縮することができなくなる。
【００３２】
したがって、破損検知手段Ｃの図示しない記憶手段に備えておく演算プログラムとしては、例えばに示した演算プログラムであっても、高温熱交換器７における伝熱面の開口の有無が検知できる。
【００３３】
図４に示した演算プログラムを説明すると、ステップＳ１１においては中間吸収液の吸収液濃度Ｎ２と、濃吸収液の吸収液濃度Ｎ３と、冷水の温度Ｔ１とを、それぞれの検出手段により検出し、ステップＳ１２においては計時を開始する。
【００３４】
ステップＳ１３においては、温度検出手段Ｍ４が検出した冷水の温度Ｔ１の変動幅ΔＴ１が所定値、例えば±０．１℃／５分以内に収まっているか否かを判定する。
【００３５】
そして、ステップＳ１３においてノーと判定されたときには、ステップＳ１２で開始した計時をリセットしてステップＳ１１に戻り、イエスと判定されたときにはステップＳ１４に移行する。
【００３６】
ステップＳ１４においては、吸収液濃度検出手段Ｍ３が検出した濃吸収液の吸収液濃度Ｎ３と吸収液濃度検出手段Ｍ２が検出した中間吸収液の吸収液濃度Ｎ２との差（Ｎ３−Ｎ２）が所定値β（例えば２質量％）以内に収まっているか否かを判定する。
【００３７】
そして、ステップＳ１４においてノーと判定されたときには、ステップＳ１２で開始した計時をリセットしてステップＳ１１に戻り、イエスと判定されたときにはステップＳ１５に移行する。
【００３８】
ステップＳ１５においては、ステップＳ１１で開始した計時の経過時間ｔが所定値ρ（例えば５分間）に到達したか否かを判定する。
【００３９】
そして、ステップＳ１５においてノーと判定されたときには、ステップＳ１２で開始した計時をリセットすることなくステップＳ１１に戻り、イエスと判定されたときにはステップＳ１６に移行し、警報手段１３を動作させて警報を発する。
【００４０】
〔第３の実施形態〕
本発明の第３の実施形態を、とに基づいて説明する。この第３の実施形態の吸収冷凍機は、前記図１に示した第１の実施形態の吸収冷凍機が備えていた吸収液濃度検出手段Ｍ２に代えて、前記図３に示した第２の実施形態の吸収冷凍機が備えていた吸収液濃度検出手段Ｍ３を備えている、
【００４１】
そして、破損検知手段Ｃの図示しない記憶手段に備えておく演算プログラムとして、例えばに示した演算プログラムを採用し、高温熱交換器７における伝熱面の開口の有無を検知している。
【００４２】
図６に示した演算プログラムを説明すると、ステップＳ２１においては稀吸収液の吸収液濃度Ｎ１と、濃吸収液の吸収液濃度Ｎ３と、冷水の温度Ｔ１とを、それぞれの検出手段により検出し、ステップＳ２２においては計時を開始する。
【００４３】
ステップＳ２３においては、温度検出手段Ｍ４が検出した冷水の温度Ｔ１の変動幅ΔＴ１が所定値、例えば±０．１℃／５分以内に収まっているか否かを判定する。
【００４４】
そして、ステップＳ２３においてノーと判定されたときには、ステップＳ２２で開始した計時をリセットしてステップＳ２１に戻り、イエスと判定されたときにはステップＳ２４に移行する。
【００４５】
ステップＳ２４においては、吸収液濃度検出手段Ｍ３が検出した濃吸収液の吸収液濃度Ｎ３と吸収液濃度検出手段ンＭ１が検出した稀吸収液の吸収液濃度Ｎ１との差（Ｎ３−Ｎ１）が所定値γ（例えば４質量％）以内に収まっているか否かを判定する。
【００４６】
そして、ステップＳ２４においてノーと判定されたときには、ステップＳ２２で開始した計時をリセットしてステップＳ２１に戻り、イエスと判定されたときにはステップＳ２５に移行する。
【００４７】
ステップＳ２５においては、ステップＳ２１で開始した計時の経過時間ｔが所定値ρ（例えば５分間）に到達したか否かを判定する。
【００４８】
そして、ステップＳ２５においてノーと判定されたときには、ステップＳ２２で開始した計時をリセットすることなくステップＳ２１に戻り、イエスと判定されたときにはステップＳ２６に移行し、警報手段１３を動作させて警報を発する。
【００４９】
なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではないので、特許請求の範囲に記載の趣旨から逸脱しない範囲で各種の変形実施が可能である。
【００５０】
例えば、図３に示した第２の実施形態の吸収冷凍機において高温熱交換器７の伝熱面の開口の判定に用いる中間吸収液の吸収液濃度Ｎ２は、高温熱交換器７を経由する前の中間吸収液の吸収液濃度であっても良い。
【００５１】
吸収液濃度Ｎ２を、高温熱交換器７を経由する前の中間吸収液の吸収液濃度とするときには、例えばＮ３−Ｎ２が≦１．５質量％となったときに、高温熱交換器７の伝熱面に開口ができていると判定する。
【００５２】
また、吸収液の濃度を検出する吸収液濃度検出手段Ｍ１〜Ｍ３は、温度を検出する温度センサや圧力を検出する圧力センサより遥かに高価な検出手段であるので、吸収液濃度検出手段Ｍ１が検出する稀吸収液の吸収液濃度Ｎ１は、蒸発器４における冷媒の蒸発温度と、冷媒を吸収して吸収器５から吸収液管に流れ出た吸収液の温度とに基づく実験式により算出し、高温再生器１から吸収液管に流れ出、吸収液濃度検出手段Ｍ２により検出する中間吸収液の吸収液濃度Ｎ２は、高温再生器１の気相部の圧力と、高温再生器１から流れ出た中間吸収液の温度とを予め記憶してあるデューリング線図に当てはめて算出し、吸収液濃度検出手段Ｍ３が検出する低温再生器２から吸収液管に流れ出た濃吸収液の吸収液濃度Ｎ３は、低温再生器２から流れ出た濃吸収液の温度と、凝縮器３で凝縮し、冷媒液管に流れ出た冷媒液の温度とに基づく実験式などにより求めるようにすることもできる。
【００５３】
また、吸収液濃度Ｎ１、Ｎ２、Ｎ３の差に基づいて、高温熱交換器７の伝熱面の開口を判定するほか、前記濃度の比の大きさに基づいて判定することもできる。
【００５４】
また、吸収冷凍機の構成としては、高温再生器における加熱により蒸発分離した冷媒蒸気と、冷媒を蒸発分離して吸収液濃度が高まった吸収液を吸収器５と蒸発器４とに直接供給できるようにも配管し、冷水管１１を介して流入する水を加熱して負荷に供給、暖房などの加熱運転も可能な吸収冷凍機であっても良い。
【００５５】
また、警報動作を所定時間行った後、運転が自動的に停止されるように構成することも可能である。
【００５６】
【発明の効果】
以上説明したように、本明の吸収冷凍機によれば、高温熱交換器の伝熱面の開口の有無が確実に判別できる。そのため、従来技術の問題点、すなわち吸収器から高温再生器に供給されている温度の低い稀吸収液の一部が低温再生器に直接流入し、吸収液が十分には再生されない状態で吸収器に戻され、蒸発器における冷媒の蒸発を抑制して冷凍能力が不足すると云ったことが解決できる。
【００５７】
また、熱効率が低下した状態で所定の冷凍能力を出そうとして、高温再生器に投入する熱量を無理やり増加して再生温度が異常に高くなり、緊急停止すると云ったこともなくなる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１の実施形態の構成を示す説明図である。
【図２】第１の実施形態における制御例を示す説明図である。
【図３】第２の実施形態の構成を示す説明図である。
【図４】第２の実施形態における制御例を示す説明図である。
【図５】第３の実施形態の構成を示す説明図である。
【図６】第３の実施形態における制御例を示す説明図である。
【符号の説明】
１  高温再生器
１Ａ  ガスバーナ
２  低温再生器
３  凝縮器
４  蒸発器
５  吸収器
６  低温熱交換器
７  高温熱交換器
８、９  吸収液ポンプ
１０冷媒ポンプ
１１  冷水管
１２  冷却水管
１３  警報手段
Ｃ  破損検知手段
Ｍ１、Ｍ２、Ｍ３  吸収液濃度検出手段
Ｍ４  温度検出手段
【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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