JP2005282968A

JP2005282968A - 吸収式冷凍機

Info

Publication number: JP2005282968A
Application number: JP2004098754A
Authority: JP
Inventors: Shuji Ishizaki; 修司石崎; Takahiro Kobayashi; 崇浩小林
Original assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Current assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Priority date: 2004-03-30
Filing date: 2004-03-30
Publication date: 2005-10-13

Abstract

【課題】運転開始から設定された冷水・温水温度を発生させるまでの時間（起動時間）を短縮して、高効率化を更に進めた吸収式冷凍機を提供する。
【解決手段】高温再生器と、低温再生器と、凝縮器と、蒸発器と、吸収器と、高温熱交換器と、低温熱交換器とを備え、これら高温再生器、低温再生器、凝縮器、蒸発器、吸収器等へ吸収液を循環させて冷凍運転を行う吸収式冷凍機において、一端が前記高温再生器の吸収液管に接続され、他端が前記第２吸収液ポンプの上流側に接続されたバイパス弁を備えるバイパス管を設け、前記運転開始から、前記高温再生器の温度、または、前記吸収器から流出する前記吸収液の温度が所定温度に達するまで、或いは、所定時間が経過するまでの間、前記バイパス弁を開放させて、前記高温再生器内を循環する前記吸収液の循環量を増加させる。
【選択図】図１

Description

本発明は、高温熱交換器や低温熱交換器等を備え、高効率化された吸収式冷凍機に関するものである。

従来より吸収式冷凍機では、機器本体の効率を向上させるため、高温熱交換器や低温熱交換器を設け、前記機器内で循環する吸収液同士での熱交換を行わせてきた。また、近年、吸収器から高温再生器へと循環する希液管に配設した吸収液ポンプをインバータ制御したり、高温再生器から大気へと排出される排気ガスから熱回収する排ガス熱回収器やバーナで燃焼させる燃焼空気の予熱器を備えて、更なる機器本体の効率を向上させている（例えば、特許文献１参照）。

これにより、前記高温再生器も小型化され、吸収式冷凍機本体の小型化も行なうことができている。
特開２００３−３０２１１９号公報

しかしながら、上記吸収式冷凍機では、定常運転時の高効率化させた運転が行えることに対して、運転開始時、設定された温度の冷水または温水が発生できるまでの時間、つまり、起動時間が長くなる傾向にあり、この起動時間を短縮することがユーザーから切望されている。

そこで、本発明は、係る課題を解決するために成されたものであり、運転開始から設定された冷水・温水温度を発生させるまでの時間（起動時間）を短縮して、高効率化を更に進めた吸収式冷凍機を提供するものである。

第１の発明は、高温再生器と、低温再生器と、凝縮器と、蒸発器と、吸収器と、高温熱交換器と、低温熱交換器とを備え、前記吸収器の吸収液を第１吸収液ポンプで前記高温再生器へと供給し、前記高温再生器で生成した冷媒蒸気を冷媒管を介して前記凝縮器へ供給するとともに、前記冷媒蒸気を分離された吸収液を吸収液管を介して前記冷温再生器へと供給して、この低温再生器で濃縮された吸収液を第２吸収液ポンプで前記吸収器へと供給し、前記凝縮器の前記冷媒蒸気を前記蒸発器で蒸発させ、前記吸収器の前記吸収液へと吸収させて前記吸収液を循環させる吸収式冷凍機において、この吸収式冷凍機の運転開始時に、高温再生器で加熱された前記吸収液の一部を、この高温再生器から強制的に流出させて、前記高温再生器内を循環する前記吸収液の循環量を増加させる起動手段を備えたことを特徴とするものである。

第２の発明は、第１の発明において、前記起動手段は、一端が前記高温再生器の吸収液管に接続され、他端が前記第２吸収液ポンプの上流側に接続されたバイパス弁を備えるバイパス管を設け、前記運転開始から、前記高温再生器の温度、または、前記吸収器から流出する前記吸収液の温度が所定温度に達するまで、或いは、所定時間が経過するまでの間、前記バイパス弁を開放させて、前記高温再生器内を循環する前記吸収液の循環量を増加させることを特徴とするものである。

第３の発明は、第１の発明において、前記起動手段は、一端が前記高温再生器の吸収液管に接続され、他端が吸収器へと接続されるバイパス弁を備えるバイパス管を設け、前記運転開始から、前記高温再生器の温度、または、前記吸収器から流出する前記吸収液の温度が所定温度に達するまで、或いは、所定時間が経過するまでの間、前記バイパス弁を開放させて、前記高温再生器内を循環する前記吸収液の循環量を増加させることを特徴とするものである。

第４の発明は、第１の発明において、前記起動手段は、前記高温再生器と前記低温再生器とを接続する吸収液管に第３吸収液ポンプを設けるとともに、この第３吸収液ポンプの入口側と出口側とを接続するバイパス弁を備えたバイパス管を設け、前記運転開始から所定時間が経過するまで、前記バイパス弁を閉じて、この第３吸収液ポンプの運転を開始させ、前記高温再生器の温度が所定温度に達した、或いは、前記第１吸収液ポンプの運転周波数が所定周波数に達したら、前記第３吸収液ポンプを停止させ、前記バイパス弁を開放させる手段であることを特徴とするものである。

本発明によれば、高温再生器から流出する中間液の流出が促されることから、当該吸収式冷凍機内を循環する吸収液の温度を全体的に短時間で加温することができ、運転開始から短時間で設定された所定の冷水・温水温度を発生させることができる。

以下、本発明の実施形態を、水を冷媒とし、臭化リチウム（ＬｉＢｒ）溶液を吸収液とした吸収式冷凍機を例に挙げて説明する。

図１は、本発明の吸収式冷凍機１００の一実施形態を示す構成図である。

この吸収式冷凍機１００は、例えば、ブラインに水、吸収液に臭化リチウム（ＬｉＢｒ）溶液を用いた二重効用吸収式冷凍機であり、ガスバーナ２を加熱手段として備え、このガスバーナ２で都市ガスなどの燃料を燃焼させ、希吸収液（以下希液と言う。）を加熱することによって冷媒蒸気を発生させて中間吸収液（以下中間液と言う。）に濃縮する高温再生器１と、前記蒸気冷媒により前記中間液を加熱して濃吸収液（以下濃液と言う。）にする低温再生器３と、前記低温再生器３から供給される冷媒蒸気を冷却水と熱交換させて冷却し、凝縮させる凝縮器４と、前記凝縮器４から供給された凝縮した前記冷媒蒸気を、真空中で前記ブラインが流通するブライン管２５に散布蒸発させて前記ブラインの冷却を行う蒸発器６と、真空中で前記ブラインに散布され、再度蒸発した前記冷媒蒸気を前記低温再生器３から供給された濃液へと吸収させる吸収器７とを備えている。

高温再生器１には、ガスバーナ２で燃焼させた燃焼ガスを排気する排気管９が設けられており、この排気管９には、排ガス熱回収器１０と空気予熱器１１とが設けられている。

排気管９を流通する排気ガスは、排ガス熱回収器１０で、第１吸収液ポンプ１６の運転により吸収器７から流出した希液を前記燃焼ガスで加熱し、次に、空気予熱器１１で、前記ガスバーナ２で燃焼させる燃焼用空気の予熱を行って大気へと排出されるものとなっている。

また、高温再生器１には、前記ガスバーナ２での加熱により、前記希液から蒸発分離された蒸気冷媒を凝縮器４へと供給する、冷媒ドレン熱回収器１２が介装された冷媒管１３と、前記希液から前記冷媒蒸気が分離されて中間濃度となった中間液を低温再生器３へと供給する、高温熱交換器１５が介装された吸収液管１４とが設けられており、冷媒管１３内を流通する前記冷媒蒸気は、低温再生器３内を経由して、前記高温再生器１からこの低温再生器３へと供給された中間液を更に加熱し、濃度を高めて濃液とするとともに、冷媒ドレン熱回収器１２で第１吸収液ポンプ１６の運転により吸収器７から流出した希液の一部を高温熱交換器１５の上流側で加熱し、凝縮液化して凝縮器４へと流入する。吸収液管１４内を流通する前記中間液は、前記冷媒ドレン熱回収器１２、および、後述する低温熱交換器１６で加熱された前記希液を前記高温熱交換器１５で更に加熱して低温再生器３へと流入する。

低温再生器３には、冷媒管１３を流通する冷媒蒸気で再度加熱された中間液から蒸発分離された冷媒蒸気が、隣接して設けられた凝縮器４へと流入するエリミネータ２０と、前記冷媒蒸気が分離されて濃液となった吸収液を吸収器７内の上部に設けられた散布器７Ａへと流通させる吸収液管１９が設けられており、この吸収液管１９には、吸収器７から流出して高温再生器１へと戻る希液の一部を加熱する低温熱交換器１７と、この吸収液管１９へ低温再生器３の下部に貯留された前記濃液を流通させる第２吸収液ポンプ１８が設けられている。

そして、凝縮器４には、この凝縮器４の下部から蒸発器６へ、途中にＵ字部を備えた冷媒管２１が設けられ、重力の作用により冷媒管２１を介して流化する凝縮器４内の冷媒液が蒸発器６内に流入するようになっている。また、この凝縮器４には、冷却水管２２が設けられており、前記低温再生器３で生成され、エリミネータ２０を流通して来た冷媒蒸気を凝縮液化させ、高温再生器１から冷媒管１３を流通して供給される冷媒液と混合し貯留されている。

また、蒸発器６には、その底部から上部に設けられた散布器６Ａへと前記冷媒液を循環させる冷媒ポンプ２３を備えた冷媒管２４が設けられており、この散布器６Ａから前記冷媒液がブライン管２５へと散布され、このブライン管２５内を流通する水などのブラインを冷却するとともに、蒸発してエリミネータ２６を流通し、隣接して設けられた吸収器７へと流入する。

そして、吸収器７には、その底部から高温再生器１へと接続され、第１吸収液ポンプ１６を備えた希液管２７が設けられており、希液管２７は、この吸収器７内の上部の設けられた散布器７Ａの下方を経由したあと、第１希液管２７Ａと第２希液管２７Ｂとに分岐され、第１希液管２７Ａは冷媒管１３に設けられた冷媒ドレン熱回収器１２を、第２希液管２７Ｂは吸収液管１９に設けられた低温熱交換器１７を、それぞれ経由して再度合流し、希液管２７となって高温再生器１へと接続されている。また、前記吸収器７内の散布器７Ａの下方には、前記希液管２７が配設され、更にその下方に冷却水管２２が配設されており、この冷却水管２２は、この吸収器７内を経由して前記凝縮器４内を経由するように配設されている。

なお、ここで、前記第１吸収液ポンプ１６は、後述する制御装置３０からの運転信号により図示しないインバータ装置から周波数可変に制御されるものとなっており、この第１吸収液ポンプ１６の運転周波数は、後述する高温再生器１の温度センサＴ１で検出される温度と、冷却水管２２内を流通する冷却水の温度を検出する図示しない冷却水温度センサからの温度信号に基づいて制御装置３０で演算されて決定されるものとなっている。

また、この吸収式冷凍機１００には、高温再生器１の温度を検出する温度センサＴ１と、吸収液ポンプ１６の運転により吸収器７から流出する希液の温度を検出する温度センサＴ２とが設けられており、これら温度センサＴ１、Ｔ２は、吸収式冷凍機１００の制御を行う制御装置３０へ接続されている。

この制御装置３０には、図２に示すように、この吸収式冷凍機１００を制御するための演算等を行うＣＰＵ３１と、制御用プログラムが収録されたＲＯＭ３２と、各種データを一時保管するＲＡＭ３３と、温度センサＴ１、Ｔ２からの温度信号入力や、図示しない遠隔操作盤等からの運転信号を受信する入力部３４と、前記制御用プログラムでの処理に連動して各種時間をカウントするタイマ３５と、冷媒ポンプ２３、第１吸収液ポンプ２３、第２吸収液ポンプ１８等の発停などを行う出力部３６とが収納されている。

そして、本発明の吸収式冷凍機１００では、図１に示すように、前記高温再生器１から吸収液が流出する吸収液管１４と、低温再生器３から吸収器７内に設けられた散布器７Ａへと接続された吸収液管１９の低温熱交換器１８の上流側とに渡り、バイパス弁３７を備えたバイパス管３８が設けられており、前記高温再生器１で生成された中間液の一部を、この高温再生器１から強制的に流出させる強制流出手段を備えている。

この強制流出手段について、図３のフローチャートを参照しながら以下に詳述する。

まず、上記図示しない遠隔操作盤等からの運転信号が受信されたか否かの判断が行われ（ステップＳ１）、前記運転信号が受信されていなければ、このステップＳ１の判断を繰り返し、運転信号が受信されていれば、制御装置３０のタイマ３５のカウントを開始させ（ステップＳ２）、燃焼信号がＯＮとなっているか否かを判断して（ステップＳ３）、前記燃焼信号がＯＮとなっていなければ、このステップＳ３の判断を繰り返し、燃焼信号がＯＮとなっていれば、バイパス弁３７を開放する（ステップＳ４）。

そして、高温再生器１に設けた温度センサＴ１の温度が、所定温度ｔ１（例えば、１００℃）以上になったか否かを判断し（ステップＳ５）、前記所定温度ｔ１以上となっていれば、ステップＳ８へと進み、前記所定温度ｔ１以下であれば、希液管２７を流通する希液の温度、つまり、温度センサＴ２で検出される温度が、所定温度ｔ２（例えば、５０℃）以上になったか否かを判断する（ステップＳ６）。前記希液の温度が、前記所定温度ｔ２以上となっていれば、ステップＳ８へと進み、前記所定温度ｔ２以下であれば、タイマ３５のカウント時間が所定時間ｓ１（例えば、１５分）経過したか否かを判断する（ステップＳ７）。

タイマ３５の間カウント時間が、前記所定時間ｓ１を経過していなければ、ステップＳ５へと戻り、前記所定時間ｓ１を経過していれば、バイパス弁３７を閉じて（ステップＳ８）、このフローチャートを終了する。

これにより、吸収式冷凍機１の運転開始時、高温再生器１で加熱された希液（吸収液）の一部を、この高温再生器１から強制的に流出させて、当該高温再生器１内を循環する希液の循環量を増加させて吸収液全体の昇温速度を早めることができ、前記吸収式冷凍機１００の起動時間を短縮することができる。

この起動手段としては、図４に示すように、高温再生器１で再生された中間液が流通する吸収液管１４と吸収器７とに渡り、バイパス弁３７を備えたバイパス管３８を設けた吸収式冷凍機１０１とすることもできる。

そして、このバイパス弁３７を上記図３のフローチャートのように制御しても良い。

また、この起動手段としては、図５の吸収式冷凍機１０２に示すように、高温再生器１から低温再生器３へ中間液が流通する吸収液管１４に設けられた高温熱交換器１５の下流側に第３吸収液ポンプ３９を設けるとともに、この第３吸収液ポンプ３９の入口側と出口側とを接続するバイパス弁４０を備えたバイパス管４１を設け、この吸収式冷凍機１０２の運転開始時に、第３吸収液ポンプ３９の発停およびバイパス弁４０の開閉を、図６のフローチャートに示すように制御するものとしても良い。

図６のフローチャートを参照して、まず、上記図示しない遠隔操作盤等からの運転信号が受信されたか否かの判断が行われ（ステップＳ１１）、前記運転信号が受信されていなければ、このステップＳ１１の判断を繰り返し、運転信号が受信されていれば、制御装置３０のタイマ３５のカウントを開始させ（ステップＳ１２）、燃焼信号がＯＮとなっているか否かを判断して（ステップＳ１３）、前記燃焼信号がＯＮとなっていなければ、このステップＳ１３の判断を繰り返し、燃焼信号がＯＮとなっていれば、前記タイマ３５のカウント時間が所定時間ｔ３（例えば、５分）を経過しているか否かを判断する（ステップＳ１４）。

前記タイマ３５のカウント時間が前記所定時間ｔ３を経過していなければ、このステップＳ１４を繰り返し、前記所定時間ｔ３を経過していれば、バイパス弁４０を閉じて、第３吸収液ポンプ３９の運転を開始させ（ステップＳ１５）、高温再生器１に設けた温度センサＴ１の温度が、所定温度ｓ３（例えば、１２０℃）以上になったか否かを判断し（ステップＳ１６）、前記所定温度ｓ３以上となっていれば、ステップＳ１８へと進み、前記所定温度ｓ３以下であれば、第１吸収液ポンプ１６の運転周波数Ｆが、所定の運転周波数Ｆ１（例えば、４０Ｈｚ）以上となっているか否かを判断する（ステップＳ１７）。

前記運転周波数Ｆが、前記所定の運転周波数Ｆ１以下となっていれば、ステップＳ１６へと戻り、上記ステップＳ１６およびステップＳ１７の判断を繰り返し、前記所定の運転周波数Ｆ１以上となっていれば、タイマ３５をリセットして再スタートさせ（ステップＳ１８）、このタイマ３５が所定時間ｔ４を経過しているか否かを判断し（ステップＳ１９）、前記所定時間ｔ４を経過していなければ、このステップＳ９を繰り返し、前記所定時間ｔ４を経過していれば、前記バイパス弁４０を開放し、第３吸収液ポンプ３９を停止させて（ステップＳ２０）、このフローチャートを終了する。

このように、高温再生器１に接続される吸収液管１４に第３吸収液ポンプ３９を設け、吸収式冷凍機１の運転開始時、高温再生器１で加熱された希液（吸収液）の一部を、この高温再生器１から強制的に流出させても、当該高温再生器１内を循環する希液の循環量を増加させられるため、上記２つの実施例と同様、吸収液全体の昇温速度を早めることができ、前記吸収式冷凍機１０２の起動時間を短縮することができる。

尚、実施例で示した各設定値や配管構成はそれに限定されるものでは無く、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。

本発明を適用した吸収式冷凍機の一実施形態を示す構成図である。本発明の吸収式冷凍機の制御装置について示したブロック図である。本発明の起動手段の一実施例を示すフローチャートである。本発明の図１とは異なる一実施形態を示す構成図である。本発明の図１および図３とは異なる一実施形態を示す構成図である。図５の起動手段の一実施例を示すフローチャートである。

符号の説明

１高温再生器
３低温再生器
４凝縮器
６蒸発器
７吸収器
１４吸収液管
１５高温熱交換器
１６第１吸収液ポンプ
１７低温熱交換器
１８第２吸収液ポンプ
１９吸収液管
２７Ａ第１希液管
２７Ｂ第２希液管
３０制御装置
３５タイマ
３７バイパス弁
３８バイパス管
３９第３吸収液ポンプ
４０バイパス弁
４１バイパス管
１００〜１０２吸収式冷凍機

Claims

高温再生器と、低温再生器と、凝縮器と、蒸発器と、吸収器と、高温熱交換器と、低温熱交換器とを備え、前記吸収器の吸収液を第１吸収液ポンプで前記高温再生器へと供給し、前記高温再生器で生成した冷媒蒸気を冷媒管を介して前記凝縮器へ供給するとともに、前記冷媒蒸気を分離された吸収液を吸収液管を介して前記冷温再生器へと供給して、この低温再生器で濃縮された吸収液を第２吸収液ポンプで前記吸収器へと供給し、前記凝縮器の前記冷媒蒸気を前記蒸発器で蒸発させ、前記吸収器の前記吸収液へと吸収させて前記吸収液を循環させる吸収式冷凍機において、
この吸収式冷凍機の運転開始時に、高温再生器で加熱された前記吸収液の一部を、この高温再生器から強制的に流出させて、前記高温再生器内を循環する前記吸収液の循環量を増加させる起動手段を備えたことを特徴とする吸収式冷凍機。
前記起動手段は、一端が前記高温再生器の吸収液管に接続され、他端が前記第２吸収液ポンプの上流側に接続されたバイパス弁を備えるバイパス管を設け、前記運転開始から、前記高温再生器の温度、または、前記吸収器から流出する前記吸収液の温度が所定温度に達するまで、或いは、所定時間が経過するまでの間、前記バイパス弁を開放させて、前記高温再生器内を循環する前記吸収液の循環量を増加させることを特徴とする請求項１に記載の吸収式冷凍機。
前記起動手段は、一端が前記高温再生器の吸収液管に接続され、他端が吸収器へと接続されるバイパス弁を備えるバイパス管を設け、前記運転開始から、前記高温再生器の温度、または、前記吸収器から流出する前記吸収液の温度が所定温度に達するまで、或いは、所定時間が経過するまでの間、前記バイパス弁を開放させて、前記高温再生器内を循環する前記吸収液の循環量を増加させることを特徴とする請求項１に記載の吸収式冷凍機。
前記起動手段は、前記高温再生器と前記低温再生器とを接続する吸収液管に第３吸収液ポンプを設けるとともに、この第３吸収液ポンプの入口側と出口側とを接続するバイパス弁を備えたバイパス管を設け、前記運転開始から所定時間が経過するまで、前記バイパス弁を閉じて、この第３吸収液ポンプの運転を開始させ、前記高温再生器の温度が所定温度に達した、或いは、前記第１吸収液ポンプの運転周波数が所定周波数に達したら、前記第３吸収液ポンプを停止させ、前記バイパス弁を開放させる手段であることを特徴とする請求項１に記載の吸収式冷凍機。