JP2000320920A - アンモニア吸収冷凍機 - Google Patents

アンモニア吸収冷凍機

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JP2000320920A
JP2000320920A JP11132067A JP13206799A JP2000320920A JP 2000320920 A JP2000320920 A JP 2000320920A JP 11132067 A JP11132067 A JP 11132067A JP 13206799 A JP13206799 A JP 13206799A JP 2000320920 A JP2000320920 A JP 2000320920A
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JP
Japan
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valve opening
ammonia
valve
opening
evaporator
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Pending
Application number
JP11132067A
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English (en)
Inventor
Keiichi Tanaka
啓一 田中
Takashi Onishi
尚 大西
Yukio Hiranaka
幸男 平中
Noboru Tsubakihara
昇 椿原
Masaharu Kodera
雅晴 古寺
Masaru Fujita
優 藤田
Terubumi Matsuda
光史 松田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Osaka Gas Co Ltd
Kanadevia Corp
Original Assignee
Hitachi Zosen Corp
Osaka Gas Co Ltd
Hitachi Shipbuilding and Engineering Co Ltd
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Publication date
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    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02ATECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE
    • Y02A30/00Adapting or protecting infrastructure or their operation
    • Y02A30/27Relating to heating, ventilation or air conditioning [HVAC] technologies
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02BCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
    • Y02B30/00Energy efficient heating, ventilation or air conditioning [HVAC]
    • Y02B30/62Absorption based systems

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  • Sorption Type Refrigeration Machines (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】冷凍負荷が小さい場合でも、蒸発器の伝熱管内
に、水分が残留するのを防止し得るアンモニア吸収冷凍
機を提供する。 【解決手段】アンモニア液を伝熱管1a内に導き蒸発さ
せる直膨式の蒸発器1と、アンモニア蒸気を吸収する吸
収器2と、燃焼器3により吸収液を加熱して再生を行う
再生部4と、アンモニア蒸気の凝縮を行う凝縮器5と、
途中に膨張弁15を有して凝縮器5からのアンモニア液
を蒸発器1の伝熱管1aに移送するための冷媒液移送管
16とを有するアンモニア吸収冷凍機において、燃焼器
3に燃料を供給する燃料供給弁21の弁開度を検出する
弁開度検出器23を設けるとともに、この検出器により
検出された弁開度を入力してその弁開度と設定開度とを
比較して、設定開度より小さい弁開度が設定時間以上継
続した場合、膨張弁15の弁開度を一時的に大きくする
制御信号を出力する制御器24を設けたものである。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、直膨式蒸発器を有
するアンモニア吸収冷凍機に関するものである。
【0002】
【従来の技術】一般に、アンモニア吸収冷凍機では、濃
度が99.8%(水分が0.2%)のアンモニア液を蒸
発器に移送して蒸発を行わせるが、0.2%の水分が、
運転中に除々に蓄積されて、蒸発器内のアンモニア液の
濃度が低下して、冷凍能力が低下する。
【0003】この冷凍能力の低下を防止するために、通
常、蒸発器の底部に溜まっているアンモニア液を取り出
すとともに、凝縮器から蒸発器に移送される温度の高い
アンモニア液の熱を利用して、アンモニア液中の水分を
蒸発させて冷媒の再生を行う冷媒再生器が具備されてい
た。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】ところで、上述したよ
うなアンモニア吸収冷凍機の蒸発器として、アンモニア
液を膨張弁により減圧させて蒸発器内に配置された伝熱
管に導き蒸発させるようにした直膨式のものを使用する
場合には、蒸発器内に配置される伝熱管は蛇行状に設け
られており、すなわち伝熱管の出口部と吸収器側とが、
冷媒蒸気移送管により接続されることになり、従来のよ
うに、蒸発器の底部からアンモニア液を直接取り出して
冷媒再生器に導くことができなくなる。
【0005】したがって、蒸発器の伝熱管内には、水分
を多く含むアンモニア液が蓄積されることになり、冷凍
負荷が大きい場合には、多量のアンモニアが流れるた
め、水分が蒸発器内に蓄積されるのを防止することがで
きるが、冷凍負荷が小さい低負荷時においては、伝熱管
内に溜まった水分を持ち去ることができないため、冷凍
性能が低下するだけではなく、運転が不可能になる場合
も生じるという問題があった。
【0006】そこで、本発明は、冷凍負荷が小さい場合
でも、蒸発器の伝熱管内に、水分が残留するのを防止し
得るアンモニア吸収冷凍機を提供することを目的とす
る。
【0007】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明のアンモニア吸収冷凍機は、アンモニア液を
伝熱管内に導き蒸発させる直膨式の蒸発器と、アンモニ
ア蒸気を吸収液に吸収する吸収器と、アンモニア蒸気を
吸収した吸収液を加熱して再生を行う再生部と、再生部
で加熱蒸発されたアンモニア蒸気を凝縮させる凝縮器
と、途中に膨張弁を有するとともに上記凝縮器で得られ
たアンモニア液を蒸発器内の伝熱管に移送するための冷
媒液移送管と、上記蒸発器内の伝熱管にて蒸発されたア
ンモニア蒸気を吸収器に移送する冷媒蒸気移送管とを有
するアンモニア吸収冷凍機において、冷凍サイクルでの
状態量を検出する状態量検出手段と、この状態量検出手
段からの検出状態量を入力するとともにその継続時間に
基づき冷凍負荷の大小を判断し、かつ冷凍負荷が小さい
場合に、上記膨張弁の弁開度を一時的に大きくする制御
信号を出力する制御手段とを具備したものであり、また
上記アンモニア吸収冷凍機において、状態量検出手段と
して、再生部における燃焼器への燃料供給弁の弁開度を
検出する弁開度検出器を使用し、かつ制御手段により、
上記弁開度を入力してその弁開度と設定開度とを比較し
て、設定開度より小さい弁開度が設定時間以上継続した
場合には、上記膨張弁の弁開度を一時的に大きくする制
御信号を出力するように構成したものであり、さらに上
記アンモニア吸収冷凍機において、状態量検出手段とし
て、冷媒液移送管の途中に設けられた膨張弁の弁開度を
検出する弁開度検出器を使用し、かつ制御手段により、
上記弁開度を入力してその弁開度と設定開度とを比較し
て、設定開度より小さい弁開度が設定時間継続した場合
に、上記膨張弁の弁開度を一時的に大きくする制御信号
を出力するように構成したものである。
【0008】上記の各構成によると、吸収冷凍機での冷
凍負荷に応じて、すなわち冷凍負荷が設定負荷よりも小
さい場合には、例えば再生部における燃料供給弁の弁開
度または冷媒液を蒸発器に供給する冷媒液移送管の途中
に設けられた膨張弁の弁開度が、設定開度よりも小さい
状態が設定時間以上継続した場合には、制御器により、
一時的に、膨張弁が大きく開かれて、凝縮器からのアン
モニア液が蒸発器の伝熱管内に一度に供給され、したが
ってこの膨張した大量のアンモニア蒸気の流れにより、
伝熱管内に溜まっている水分混じりのアンモニア液が勢
いよく排出される。
【0009】
【発明の実施の形態】以下、本発明の第1の実施の形態
におけるアンモニア吸収冷凍機を、図1に基づき説明す
る。このアンモニア吸収式冷凍機は、図1に示すよう
に、冷媒液であるアンモニア液を導く伝熱管1aを有す
るとともにこの伝熱管1a内でアンモニア液を蒸発させ
てその蒸発潜熱により被冷却流体(例えば、空気、ガス
など)を冷却する蒸発器1と、この蒸発器1で蒸発され
た冷媒蒸気であるアンモニア蒸気を吸収液であるアンモ
ニア水溶液に吸収する吸収器2と、燃焼器(例えば、燃
焼バーナ)3が設けられた加熱再生器4aおよび精留塔
4bから成るとともに上記吸収器2でアンモニア蒸気を
吸収したアンモニア水溶液を導き加熱再生を行う再生部
4と、この再生部4で再生されたアンモニア蒸気を凝縮
させる凝縮器5と、蒸発器1の伝熱管1a内のアンモニ
ア蒸気を吸収器2に移送する第1冷媒蒸気移送管11
と、途中に液移送用ポンプ12を有するとともに吸収器
2にてアンモニア蒸気を吸収したアンモニア水溶液を再
生部4に移送する吸収液移送管13と、再生部4の精留
塔4b側から出たアンモニア蒸気を凝縮器5に移送する
第2冷媒蒸気移送管14と、途中に駆動部15aにより
弁開度が制御される膨張弁15を有するとともに凝縮器
5で凝縮されたアンモニア液を蒸発器1の伝熱管1aに
移送する冷媒液移送管16と、途中に還流ポンプ17を
有するとともに上記冷媒液移送管16を流れるアンモニ
ア液の一部を再生部4の精留塔4b側に還流させる還流
管18と、上記第1冷媒蒸気移送管11と冷媒液移送管
16との間に設けられて凝縮器5からのアンモニア液の
持つ熱を蒸発器1からのアンモニア蒸気に与えて熱効率
を向上させるための過冷却器19と、途中に、駆動部2
1aにより弁開度が制御される燃料供給弁21を有する
とともに上記再生部4の加熱再生器4aに設けられた燃
焼器3に燃料を供給するための燃料供給管22とが具備
されている。
【0010】また、このアンモニア吸収冷凍機には、燃
料の供給量を時間とともに検出することにより、冷凍負
荷の大小を判断し、冷凍負荷が小さいときに、膨張弁1
5を一時的に大きく開いて、伝熱管1a内に、一度に多
量のアンモニア液を流すようにしている。すなわち、燃
料供給弁21の弁開度(状態量)を検出する弁開度検出
器(状態量検出手段)23が設けられるとともに、この
弁開度検出器23により検出された弁開度を入力して膨
張弁15の駆動部15aにその弁開度の制御信号を出力
する制御器(制御手段)24が設けられている。
【0011】そして、この制御器24においては、上記
弁開度検出器23からの弁開度を入力するとともに、こ
の弁開度が所定の設定開度より小さくかつ設定開度より
小さい弁開度における継続時間を検出し、この継続時間
が所定の設定時間を超えた場合に、膨張弁15の駆動部
15aに、一時的に、例えば2〜3秒程度、全開となる
ような制御信号が出力される。
【0012】上記構成において、冷凍サイクルの作動状
態では、蒸発器1の伝熱管1aに、冷媒液移送管16を
介して膨張弁15にて減圧されたアンモニア液が供給さ
れるとともに蒸発が行われ、蒸発器1内に供給される被
冷却流体が冷却されている。ところで、冷却負荷が小さ
くなった場合には、燃料調節弁21の弁開度が絞られ
て、加熱再生器4aに設けられた燃焼器3に供給される
燃料量が少なくなる。
【0013】常時、燃料供給弁21の弁開度が弁開度検
出器23により検出されて制御器24に入力されてい
る。そして、この制御器24において、入力された弁開
度と予め設定されている設定開度とが比較され、弁開度
が設定開度より小さい場合には、その小さい弁開度にお
ける継続時間が検出される。すなわち、設定開度よりも
小さい弁開度における継続時間が検出される。
【0014】この継続時間が、所定の設定時間を超えた
場合には、冷凍負荷の小さい状態が長く続いたと判断し
て、膨張弁15の駆動部15aに、一時期だけ、例えば
2〜3秒程度、弁を全開させる制御信号が出力される。
このように、膨張弁15が全開されると、多量のアンモ
ニア液が伝熱管1a内に一度に供給されるため、伝熱管
1a内に溜まっている水分混じり(水分リッチ)のアン
モニア液が勢いよく、伝熱管1aから第1アンモニア蒸
気移送管11内に吹き出されて膨出し、この膨張した大
量のアンモニア蒸気により、伝熱管1aおよび第1アン
モニア蒸気移送管11内に溜まっている水分を一掃する
ことができる。
【0015】すなわち、冷凍負荷が小さくなった際に、
管内に溜まり易い水分を、アンモニア液とともに強制的
に排除することができる。次に、本発明の第2の実施の
形態におけるアンモニア吸収冷凍機を、図2に基づき説
明する。上記第1の実施の形態においては、再生部の加
熱再生器に設けられた燃焼器への燃料供給弁の弁開度に
基づき、冷凍負荷の大小を判断するようにしたが、本第
2の実施の形態では、膨張弁の弁開度に基づき判断する
ようにしたものである。なお、両実施の形態において、
互いに異なる箇所は、膨張弁周辺の機器であるため、本
第2の実施の形態においては、第1の実施の形態と同一
部品には、同一番号を付してその説明を省略する。
【0016】すなわち、図2に示すように、冷媒液移送
管16の途中に設けられる膨張弁15の弁開度(状態
量)を検出する弁開度検出器(状態量検出手段)31を
設けるとともに、この弁開度検出器31により検出され
た弁開度が制御器32に入力されて、第1の実施の形態
と同様に、この弁開度が設定開度より小さい場合の継続
時間が検出され、この継続時間と設定時間とが比較され
て、継続時間が設定時間を超えた場合には、やはり、2
〜3秒程度でもって膨張弁15が全開にされて、伝熱管
1aおよび第1冷媒蒸気移送管11内に溜まっている水
分が除去される。
【0017】ところで、上記第1の実施の形態において
は、冷凍駆動部(吸収器、再生部、凝縮器など)側での
冷凍負荷の大きさを検出するのに、燃焼器への燃料供給
弁の弁開度に基づき判断するようにしたが、例えば精留
器底部の出口部における濃度が薄い希アンモニア水溶液
の温度、または蒸発器における被冷却流体の出口温度に
基づき判断するようにしてもよい。例えば、これらの各
温度が所定の設定温度範囲より超えている状態が、どの
程度、継続するか否かで判断を行う。
【0018】また、上記第2の実施の形態においては、
蒸発器側での冷凍負荷の程度(大小)を検出するのに、
膨張弁の弁開度に基づき判断するようにしたが、膨張弁
における設定温度(すなわち、蒸発器でのアンモニア温
度が所定温度に、例えば−30℃となるような温度)と
アンモニアの蒸発器での実際の出口温度との差に基づ
き、また膨張弁における設定温度(すなわち、蒸発器で
のアンモニア温度が所定温度に、例えば−30℃となる
ような温度)での飽和圧力と蒸発器における蒸発圧力と
の差に基づき、さらに蒸発器の出口部でのアンモニア蒸
気のガス流量が所定の設定流量に比べて多いか少ないか
により判断するようにしてもよい。
【0019】
【発明の効果】以上のように本発明の各構成によると、
吸収冷凍機での冷凍負荷に応じて、すなわち冷凍負荷が
設定負荷よりも小さい場合には、例えば再生部における
燃料供給弁の弁開度または冷媒液を蒸発器に供給する冷
媒液移送管の途中に設けられた膨張弁の弁開度が、設定
開度よりも小さい状態が設定時間以上継続した場合に
は、制御器により、一時的に、膨張弁が大きく開かられ
て、凝縮器からのアンモニア液が蒸発器の伝熱管内に一
度に供給される。したがって、伝熱管内に溜まっている
水分混じりのアンモニア液が勢いよく、伝熱管からアン
モニア蒸気移送管側に吹き出されて、少なくとも伝熱管
内に溜まっている水分を一掃することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施の形態におけるアンモニア
吸収冷凍機の概略構成を示す図である。
【図2】本発明の第2の実施の形態におけるアンモニア
吸収冷凍機の概略構成を示す図である。
【符号の説明】
1 蒸発器 1a 伝熱管 2 吸収器 3 燃焼器 4 再生部 4a 加熱再生器 4b 精留塔 5 凝縮器 11 第1冷媒蒸気移送管 15 膨張弁 15a 駆動部 16 冷媒液移送管 21 燃料供給弁 21a 駆動部 22 燃料供給管 23 弁開度検出器 24 制御器 31 弁開度検出器 32 制御器
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 大西 尚 大阪府大阪市中央区平野町4丁目1−2 大阪瓦斯株式会社内 (72)発明者 平中 幸男 大阪府大阪市中央区平野町4丁目1−2 大阪瓦斯株式会社内 (72)発明者 椿原 昇 大阪府大阪市中央区平野町4丁目1−2 大阪瓦斯株式会社内 (72)発明者 古寺 雅晴 大阪府大阪市住之江区南港北1丁目7番89 号 日立造船株式会社内 (72)発明者 藤田 優 大阪府大阪市住之江区南港北1丁目7番89 号 日立造船株式会社内 (72)発明者 松田 光史 大阪府大阪市住之江区南港北1丁目7番89 号 日立造船株式会社内 Fターム(参考) 3L093 DD08 EE12 GG00 HH04 JJ02 KK03 LL05

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】アンモニア液を伝熱管内に導き蒸発させる
    直膨式の蒸発器と、アンモニア蒸気を吸収液に吸収する
    吸収器と、アンモニア蒸気を吸収した吸収液を加熱して
    再生を行う再生部と、再生部で加熱蒸発されたアンモニ
    ア蒸気を凝縮させる凝縮器と、途中に膨張弁を有すると
    ともに上記凝縮器で得られたアンモニア液を蒸発器内の
    伝熱管に移送するための冷媒液移送管と、上記蒸発器内
    の伝熱管にて蒸発されたアンモニア蒸気を吸収器に移送
    する冷媒蒸気移送管とを有するアンモニア吸収冷凍機に
    おいて、 冷凍サイクルでの状態量を検出する状態量検出手段と、
    この状態量検出手段からの検出状態量を入力するととも
    にその継続時間に基づき冷凍負荷の大小を判断し、かつ
    冷凍負荷が小さい場合に、上記膨張弁の弁開度を一時的
    に大きくする制御信号を出力する制御手段とを具備した
    ことを特徴とするアンモニア吸収冷凍機。
  2. 【請求項2】状態量検出手段として、再生部における燃
    焼器への燃料供給弁の弁開度を検出する弁開度検出器を
    使用し、かつ制御手段により、上記弁開度を入力してそ
    の弁開度と設定開度とを比較して、設定開度より小さい
    弁開度が設定時間以上継続した場合には、上記膨張弁の
    弁開度を一時的に大きくする制御信号を出力するように
    構成したことを特徴とする請求項1記載のアンモニア吸
    収冷凍機。
  3. 【請求項3】状態量検出手段として、冷媒液移送管の途
    中に設けられた膨張弁の弁開度を検出する弁開度検出器
    を使用し、かつ制御手段により、上記弁開度を入力して
    その弁開度と設定開度とを比較して、設定開度より小さ
    い弁開度が設定時間継続した場合に、上記膨張弁の弁開
    度を一時的に大きくする制御信号を出力するように構成
    したことを特徴とする請求項1記載のアンモニア吸収冷
    凍機。
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