(57)【要約】【課題】吸収式冷凍機において、特に高濃度吸収液が通過する低温熱交換器での臭化リチウムの結晶化を防止する。【解決手段】吸収器１、高温再生器３、低温再生器５、凝縮器９、蒸発器１０等を備えた二重効用吸収式冷凍機において、低温再生器５で生成された高濃度吸収液は、濃液ポンプ６により管路Ｌ３を介して低温熱交換器７を通過して吸収器１に導入される。前記低温熱交換器７の出口側に温度センサＴｓを設け、当該低温熱交換器７の出口側での高濃度吸収液の温度を計測し、この計測温度と高濃度吸収液の結晶化温度とに基づいて高濃度吸収液の濃度又は／及び熱交換量を制御する。これにより、低温熱交換器７での臭化リチウムの結晶化を防止することができる。【選択図】図１
2009085509.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
吸収剤として臭化リチウム、冷媒として水を用い、吸収器で冷媒蒸気を吸収して低濃度となった吸収液は高温再生器に戻され、この高温再生器で加熱することにより低濃度吸収液から冷媒蒸気が分離され、中濃度となった吸収液は低温再生器に導入されると共に、前記低濃度吸収液から分離された冷媒蒸気は管路を介して低温再生器を通過し、その際前記中濃度吸収液を加熱することにより冷媒蒸気を再分離した後冷媒液となって凝縮器の底部に導入され、低温再生器で冷媒蒸気が再分離されて高濃度となった吸収液は濃液ポンプにより低温熱交換器を通過し、この低温熱交換器で吸収器から高温再生器に戻る低濃度吸収液と熱交換した後に吸収器に導入され、この濃液ポンプの上流側と低温熱交換器の下流側とを結ぶバイパス管路が設けられ、前記中濃度吸収液から再分離された冷媒蒸気は凝縮器に導入されると共に、管路を介してこの凝縮器内を通過する冷却水により凝縮して冷媒液となり、この冷媒液は前記凝縮器底部の冷媒液と合流して蒸発器に導入されると共に、冷媒ポンプを介して蒸発器の散布装置から伝熱管に散布され、この伝熱管内を通過する冷温水と熱交換することにより冷媒蒸気となり、この冷媒蒸気は前記吸収器に導入され、この吸収器で前記低温再生器から導入される高濃度吸収液が吸収器の散布装置から散布されて冷媒蒸気を吸収し、低濃度となった吸収液は稀液ポンプを介して前記高温再生器に戻される構成の吸収式冷凍機において、
前記低温熱交換器の出口側に温度センサを設け、当該低温熱交換器の出口側での高濃度吸収液の温度を計測し、この計測温度と高濃度吸収液の結晶化温度とに基づいて高濃度吸収液の濃度又は／及び熱交換量を制御することを特徴とする吸収式冷凍機における低温熱交換器での高濃度吸収液結晶化防止方法。
【請求項２】
前記高濃度吸収液の計測温度と高濃度吸収液の結晶化温度とに基づいて、高濃度吸収液が結晶する前に前記濃液ポンプのインバータモータ周波数を増やすことを特徴とする請求項１に記載の吸収式冷凍機における低温熱交換器での高濃度吸収液結晶化防止方法。
【請求項３】
前記高濃度吸収液の計測温度と高濃度吸収液の結晶化温度とに基づいて、高濃度吸収液が結晶する前に前記稀液ポンプのインバータモータ周波数を増やすことを特徴とする請求項１に記載の吸収式冷凍機における低温熱交換器での高濃度吸収液結晶化防止方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、吸収式冷凍機に係り、特に低温熱交換器での高濃度吸収液結晶化防止方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、例えば臭化リチウム溶液を吸収液とし、水を冷媒として高温再生器と低温再生器とを備えた二重効用の吸収式冷凍機が周知である。この二重効用吸収式冷凍機は、例えば図３に示すように吸収器１で冷媒蒸気を吸収して低濃度となった吸収液は稀液ポンプ２により高温再生器３に戻され、この高温再生器３においてバーナ４で加熱することにより冷媒蒸気を分離する。冷媒蒸気が分離されて中濃度となった吸収液は、管路Ｌ１を介して低温再生器５に導入されると共に、前記高温再生器３で分離された冷媒蒸気は管路Ｌ２を介して低温再生器５内を通過し、この低温再生器５において前記中濃度吸収液を加熱することにより冷媒蒸気が再分離される。冷媒蒸気が再分離されて高濃度となった吸収液は、濃液ポンプ６により管路Ｌ３を介して低温熱交換器７を通過して前記吸収器１に導入される。管路Ｌ３においては、濃液ポンプ６の上流側と低温熱交換器７の下流側とを結ぶバイパス管路８が設けられている。
【０００３】
一方、前記低温再生器５において、中濃度吸収液から再分離された冷媒蒸気は凝縮器９に導入されると共に、管路Ｌ４を介してこの凝縮器９内を通過する冷却水により凝縮して冷媒液となり、低温再生器５で冷媒蒸気を再分離した後冷媒液となって凝縮器９の底部に導入される冷媒液と合流する。合流した冷媒液は、管路Ｌ５を介して蒸発器１０に導入されると共に、冷媒ポンプ１１により蒸発器１０上部の散布装置１２から伝熱管１３に散布され、この伝熱管１３内を通過する冷温水と熱交換することにより冷媒蒸気となる。そして、この冷媒蒸気は前記吸収器１に導入され、この吸収器１において前記低温再生器５から導入される高濃度吸収液が上部の散布装置１４から散布されて冷媒蒸気を吸収し、これにより低濃度となった吸収液は前記稀液ポンプ２により管路Ｌ６を介して前記高温再生器３に戻される構成となっている。このような二重効用の吸収式冷凍機は、例えば特許文献１や特許文献２等に開示されている。
【特許文献１】特開２００５−２８２９６８
【特許文献２】特開２００５−３００１２６
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記のような吸収式冷凍機において、吸収剤として用いられる臭化リチウムは、濃度と温度の条件によっては結晶化するという特性がある。例えば、高温再生器でバーナの過熱により吸収液の濃度が濃くなりすぎて臭化リチウムの結晶化が生じたり、或は低温再生器から吸収器に管路を介して導入される高濃度吸収液が、その管路の途中で通過する低温熱交換器で結晶化が生じたりすることがある。このように、吸収液中の臭化リチウムが結晶化すると、吸収式冷凍機内で沈澱して吸収液の循環が悪くなり、効率低下を引き起こしたり故障や破損の原因になったりする。
【０００５】
本発明は、このような従来の吸収式冷凍機の不都合を解消するためになされ、特に高濃度吸収液が通過する低温熱交換器での臭化リチウムの結晶化を防止することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記の目的を達成するための手段として、本発明の請求項１は、吸収剤として臭化リチウム、冷媒として水を用い、吸収器で冷媒蒸気を吸収して低濃度となった吸収液は高温再生器に戻され、この高温再生器で加熱することにより低濃度吸収液から冷媒蒸気が分離され、中濃度となった吸収液は低温再生器に導入されると共に、前記低濃度吸収液から分離された冷媒蒸気は管路を介して低温再生器を通過し、その際前記中濃度吸収液を加熱することにより冷媒蒸気を再分離した後冷媒液となって凝縮器の底部に導入され、低温再生器で冷媒蒸気が再分離されて高濃度となった吸収液は濃液ポンプにより低温熱交換器を通過し、この低温熱交換器で吸収器から高温再生器に戻る低濃度吸収液と熱交換した後に吸収器に導入され、この濃液ポンプの上流側と低温熱交換器の下流側とを結ぶバイパス管路が設けられ、前記中濃度吸収液から再分離された冷媒蒸気は凝縮器に導入されると共に、管路を介してこの凝縮器内を通過する冷却水により凝縮して冷媒液となり、この冷媒液は前記凝縮器底部の冷媒液と合流して蒸発器に導入されると共に、冷媒ポンプを介して蒸発器の散布装置から伝熱管に散布され、この伝熱管内を通過する冷温水と熱交換することにより冷媒蒸気となり、この冷媒蒸気は前記吸収器に導入され、この吸収器で前記低温再生器から導入される高濃度吸収液が吸収器の散布装置から散布されて冷媒蒸気を吸収し、低濃度となった吸収液は稀液ポンプを介して前記高温再生器に戻される構成の吸収式冷凍機において、
前記低温熱交換器の出口側に温度センサを設け、当該低温熱交換器の出口側での高濃度吸収液の温度を計測し、この計測温度と高濃度吸収液の結晶化温度とに基づいて高濃度吸収液の濃度又は／及び熱交換量を制御するようにした吸収式冷凍機における低温熱交換器での高濃度吸収液結晶化防止方法を要旨とする。
【０００７】
本発明の請求項２は、請求項１に記載の吸収式冷凍機における低温熱交換器での高濃度吸収液結晶化防止方法において、前記高濃度吸収液の計測温度と高濃度吸収液の結晶化温度とに基づいて、高濃度吸収液が結晶する前に前記濃液ポンプのインバータモータ周波数を増やすことを特徴とする。
【０００８】
本発明の請求項３は、請求項１に記載の吸収式冷凍機における低温熱交換器での高濃度吸収液結晶化防止方法において、前記高濃度吸収液の計測温度と高濃度吸収液の結晶化温度とに基づいて、高濃度吸収液が結晶する前に前記稀液ポンプのインバータモータ周波数を増やすことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
上記請求項１の発明によれば、高温再生器、低温再生器、凝縮器、蒸発器、吸収器を備え、吸収剤として臭化リチウム、冷媒として水が用いられ、低温再生器で冷媒蒸気が再分離されて高濃度となった吸収液が、濃液ポンプにより管路を介して低温熱交換器を通過し、この低温熱交換器で吸収器から高温再生器に戻る低濃度吸収液と熱交換して吸収器に導入される二重効用吸収式冷凍機において、前記低温熱交換器の出口側に温度センサを設け、当該低温熱交換器の出口側での高濃度吸収液の温度を計測し、この計測温度と高濃度吸収液の臭化リチウムが結晶する時の結晶化温度とに基づいて高濃度吸収液の濃度又は／及び熱交換量を制御することにより、低温熱交換器での高濃度吸収液の結晶化を防止することができる。
【００１０】
上記請求項２の発明によれば、前記低温熱交換器の出口側での高濃度吸収液の計測温度と、高濃度吸収液の臭化リチウムが結晶する時の結晶化温度とに基づいて、高濃度吸収液が結晶する前に前記濃液ポンプのインバータモータ周波数を増やすことにより、低温熱交換器に流れる高濃度吸収液の液量が増え、この増えた液量の分だけ低温熱交換器の出口温度が高くなるため、当該高濃度吸収液の結晶化を防止することができる。
【００１１】
上記請求項３の発明によれば、前記低温熱交換器の出口側での高濃度吸収液の計測温度と、高濃度吸収液の臭化リチウムが結晶する時の結晶化温度とに基づいて、高濃度吸収液が結晶する前に前記稀液ポンプのインバータモータ周波数を増やすことにより、吸収器から高温再生器へ供給される低濃度吸収液量は増加し、前記高温再生器から低温再生器へと供給される中濃度吸収液の循環量が増加すると共に、その濃度は低下するものとなるため、前記低温熱交換器を通過する高濃度吸収液の濃度も低下して臭化リチウムの結晶化を防止することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
次に、本発明の実施形態を添付図面に基づいて説明する。図１は、本発明に係る吸収式冷凍機における低温熱交換器での高濃度吸収液結晶化防止方法の実施形態を説明するための概略構成図である。図１では、前記従来例と同一又は実質的に同一部材は、前記と同じ符号を付ける。図中１は吸収器、３は高温再生器、５は低温再生器、９は凝縮器、１０は蒸発器であり、吸収剤として臭化リチウム、冷媒として水がそれぞれ用いられる二重効用の吸収式冷凍機である。この吸収式冷凍機は、吸収器１で冷媒蒸気を吸収した低濃度吸収液が稀液ポンプ２により高温再生器３に戻されるが、その管路Ｌ６の途中で低温熱交換器７と高温熱交換器１５とを通過する。
【００１３】
高温再生器３において、吸収器１から戻された低濃度吸収液をバーナ４により加熱して冷媒蒸気を分離する。この高温再生器３で分離された冷媒蒸気は、管路Ｌ２を介して低温再生器５内を通過すると共に、冷媒ドレン熱回収器１６を経て冷媒液となり、凝縮器９の底部に導入される。尚、１７は凝縮器９に導入される冷媒液量を制御するために、冷媒ドレン熱回収器１６の下流側に設けられた流量可変手段であり、分岐路を有すると共に電磁弁又は流量調整弁等の制御弁１８を備えている。
【００１４】
低温再生器５において、前記高温再生器３で生成された中濃度吸収液が、管路Ｌ１を介して高温熱交換器１５を通過して導入され、この低温再生器５内を通過する前記冷媒蒸気により加熱されて冷媒蒸気が再分離される。この低温再生器５で再分離された冷媒蒸気は凝縮器９に導入し、管路Ｌ４を介して凝縮器９内を通過する冷却水により冷却されて凝縮し、冷媒液となって凝縮器９の底部に溜まる。
【００１５】
低温再生器５で冷媒蒸気が再分離されて高濃度となった吸収液は、濃液ポンプ６により管路Ｌ３を介して低温熱交換器７を通過した後に吸収器１に導入される。尚、管路Ｌ３には濃液ポンプ６の上流側と低温熱交換器７の下流側とを結ぶバイパス管路８が設けられている。このバイパス管路８は、濃液ポンプ６のキャビテーションを防止すると共に、濃液ポンプ６での臭化リチウムの結晶化を防止する。
【００１６】
本発明では、前記濃液ポンプ６により低温再生器５で生成された高濃度吸収液を、低温熱交換器７を通過して吸収器１に導入する際に、低温熱交換器７で高濃度吸収液の結晶化が生じないように制御する。この制御方法の概要を説明すると、低温熱交換器７の出口側に温度センサＴｓを設け、この低温熱交換器７の出口側での高濃度吸収液の温度を計測し、当該計測温度と高濃度吸収液の結晶化温度とに基づいて高濃度吸収液の濃度又は／及び熱交換量を制御する。
【００１７】
高濃度吸収液の濃度を制御する場合は、低温熱交換器７の出口側での高濃度吸収液の計測温度が、結晶化温度に至る前の段階で、濃液ポンプ６のインバータモータ周波数を増大させる。これにより、低温熱交換器７を通過する高濃度吸収液の液量を増加させると共に、前記低温熱交換器７での当該高濃度吸収液の通過時間を短くすることにより、高濃度吸収液が結晶化する温度まで低下してしまうことを抑えることで臭化リチウムの結晶化を防止することができる。
【００１８】
図２は、結晶余裕度の変化に伴う濃液ポンプ６のインバータモータ周波数制御の一例を示すものである。ここで、結晶余裕度（℃）＝（低温熱交換器出口での高濃度吸収液の温度）−（結晶温度）と定義する。結晶温度は高濃度吸収液の濃度より算出することが可能であり、この結晶温度を算出し、低温熱交換器出口温度と結晶温度との差により高濃度吸収液循環量を制御する。例えば（結晶余裕度）≦（結晶余裕度設定値）＋（結晶回避温度幅）となった場合には、前回の濃液ポンプのインバータモータ周波数演算値から５Ｈｚ増加させて運転を継続する。（結晶余裕度）≧（結晶余裕度設定値）＋（結晶回避温度幅）＋１℃となった場合には、濃液ポンプのインバータモータ周波数はその時点の正常な演算値にする。尚、結晶余裕度設定値はその設定範囲を２．０〜１０．０℃とし、結晶回避温度幅はその設定範囲を１．０〜５．０℃とする。
【００１９】
従来では、同じように結晶余裕度を算出しても、結晶化の回避方法としては高温再生器のバーナの燃焼を停止させることで行っていた。このため、冷水出口温度などにも大きく影響していた。
【００２０】
一方、低温熱交換器７における高濃度吸収液の熱交換量を制御することで結晶化防止を図る場合は、前記稀液ポンプ２により吸収器１から高温再生器３に戻す低濃度吸収液が低温熱交換器７を通過する際の液量を制御することで行う。このため、稀液ポンプ２のインバータモータ周波数を制御し、低濃度吸収液の循環量を変えることで低温熱交換器７での高濃度吸収液の熱交換量を制御する。
【００２１】
この方法による場合は、低温熱交換器７の出口側での高濃度吸収液の温度に基づき、結晶化が始まる前段階で稀液ポンプ２のインバータモータ周波数を増大させる。これにより、
吸収器１から高温再生器３へと供給される低濃度吸収液量が増加し、当該高温再生器３から低温再生器５へと供給される中濃度吸収液も増加するものとなるが、バーナ４による加熱量は増加させないため、当該中濃度吸収液の濃度は低下し、低温再生器５から前記低温熱交換器７を通過する高濃度吸収液の濃度を低下させることができ、結晶化を防止することができる。尚、この方法と前記の方法とを併用して、臭化リチウムの結晶化を防止することも可能である。
【００２２】
前記凝縮器９において、低温再生器５で中濃度吸収液から再分離された冷媒蒸気が導入し、管路Ｌ４を介して凝縮器９内を通過する冷却水により冷却されて冷媒液になると共に、前記可変抵抗手段１７を通って凝縮器９の底部に導入する冷媒液と合流して底部に溜まる。
【００２３】
蒸発器１０において、凝縮器９の底部に溜まった冷媒液が管路Ｌ５を介して導入し、冷媒ポンプ１１により蒸発器１０内の上部に配設された散布装置１２から散布され、伝熱管１３を介して蒸発器１０内を通過する冷温水と熱交換する。これにより、冷媒液は蒸発して冷温水を冷却し、この冷却された冷温水が負荷に導入されて冷房作用を行う。
【００２４】
吸収器５において、前記のように低温再生器５から高濃度吸収液が濃液ポンプ６により管路Ｌ３を介して低温熱交換器７を通過した後に、吸収器１の散布装置１４から散布される。この散布装置１４から散布される高濃度吸収液は、管路Ｌ４を介して吸収器１内を通過する冷却水と熱交換して冷却され、蒸発器１０から導入する冷媒蒸気を吸収する。冷媒蒸気を吸収して濃度の低くなった低濃度吸収液は、前記のように稀液ポンプ２により管路Ｌ６を介して低温熱交換器７、高温熱交換器８を通過した後に高温再生器３に導入される。
尚、管路Ｌ６において、低温熱交換器７の上流側で分岐された管路Ｌ７は、前記冷媒ドレン熱回収器１６を通過して低温熱交換器７の下流側に連結している。
【００２５】
以上、本発明について、二重効用吸収式冷凍機を一実施の形態として説明したが、上記した実施の形態はあくまでも本発明の一態様を示すものであり、本発明の範囲内で任意に変形及び応用が可能である。
例えば、本発明は、三重効用吸収式冷凍機にも適用可能である。又、冷媒ドレン熱交換器１６や、流量可変手段１７を備えていない吸収式冷凍機であっても適用でき、高濃度吸収液の結晶化を防止することができるものである。
【産業上の利用可能性】
【００２６】
本発明は、二重効用吸収式冷凍機に適用することができ、濃液ポンプによって低温再生器から吸収器に高濃度吸収液を導入する管路の途中に設けられた低温熱交換器で、高濃度吸収液の濃度又は／及び熱交換量を制御することにより臭化リチウムの結晶化を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明に係る吸収式冷凍機における低温熱交換器での高濃度吸収液結晶化防止方法の実施形態を説明するための概略構成図である。
【図２】本発明に係る吸収式冷凍機における低温熱交換器での高濃度吸収液結晶化防止方法の実施形態であって、結晶余裕度の変化に伴う濃液ポンプのインバータモータ周波数制御の一例を示す説明図である。
【図３】従来の吸収式冷凍機を示す概略構成図である。
【符号の説明】
【００２８】
１  吸収器
２  稀液ポンプ
３  高温再生器
４  バーナ
５  低温再生器
６  濃液ポンプ
７  低温熱交換器
８  バイパス管路
９  凝縮器
１０  蒸発器
１１  冷媒ポンプ
１２  散布装置
１３  伝熱管
１４  散布装置
１５  高温熱交換器
１６  冷媒ドレン熱回収器
１７  流量可変手段
１８  制御弁
【図１】
2009085509.tif 000003
【図２】
2009085509.tif 000004
【図３】
2009085509.tif 000005