JPH06201211A - 吸収式冷凍機の液面制御方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 高温再生器内の吸収液の液面レベルを計測す
ることにより、吸収液ポンプの回転数制御を可能とし、
オン／オフ回数を減じてポンプ寿命を伸ばし、且つ液面
レベル計測器を汚れに強くしてメンテナンスを容易にす
る。 【構成】 高温再生器１の内部と連通可能に設けた液面
検出ボックス２５に、磁歪線３１・基準マグネット３２
・フロートマグネット３３を有する磁歪式液面計３０を
設置し、基準マグネット３２とフロートマグネット３３
との距離を求めてフロートマグネット３３が浮いている
吸収液２７の液面２８のレベルを求め、この液面レベル
に応じた制御信号を制御装置４１から吸収液ポンプ１６
に出力して回転数を制御し、高温再生器１の吸収液液面
レベルを制御する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、吸収式冷凍機における
高温再生器の吸収液量、具体的には液面レベルを制御す
る方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】この種の技術として、複数の電極棒を使
用する図４に示した装置が、特公昭６０−２２２５５号
公報に提案されている。

【０００３】図４において、１はガスあるいはオイルな
どの燃焼加熱室２と、この加熱室に連なる複数の排熱管
３を有し、稀液より冷媒を加熱分離する（直焚式）高温
再生器、４はこの高温再生器から送出された冷媒蒸気を
熱源として中間液の冷媒をさらに加熱分離する低温再生
器、５は前記両再生器１・４から流入する冷媒を冷却器
６によって凝縮し、且つ冷却する凝縮器、７は前記凝縮
器５からの冷媒液を散布し、気化させる際の潜熱を利用
して冷水器８から冷房用冷水を得るようにした蒸発器、
９は前記低温発生器４で冷媒が分離された濃液を散布し
て器内の冷媒蒸気を吸収することにより、蒸発器７の内
部を低圧に維持し、連続して冷水の供給を行えるように
した吸収器、１０および１１は低温熱交換器と高温熱交
換器であり、これらは冷媒導管１２、冷媒液流下管１
３、冷媒ポンプ１４を有した冷媒循環路１５、吸収液ポ
ンプ１６を有した稀液配管１７、１８、１９、中間液配
管２０、２１、および濃液配管２２、２３により接続し
て冷凍サイクルを構成しており、２４は前記高温再生器
１に付設した温水器である。

【０００４】そして、高温再生器１の内部と連通して設
けた液面検出ボックス２５に、異なる長さの電極棒
（Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ）４本を設置し、電極棒Ｄの位置に吸
収液２７の液面２８が来ると、電極棒Ｄに電流が流れて
リレー接点２６が切れ、吸収液ポンプ１６の運転を停止
し、復帰用の電極棒Ｃの位置まで液面２８が低下して来
ると、吸収液ポンプ１６の運転を再開し、最低液面検出
用の電極棒Ｂの位置まで液面２８が低下すると、高温再
生器１の吸収液２７は量が少ないため、温度が急上昇す
る危険があるので、吸収式冷凍機を緊急停止させるよう
になっている。なお、電極棒Ａはアース用の電極棒であ
る。

【０００５】しかし、上記構成の装置においては、吸収
液２７の液面２８を検知して吸収液ポンプ１６の運転を
単にオン／オフする制御であるため、オン／オフ回数が
多くなり、吸収液ポンプ１６の劣化が早くから起こって
寿命が短い。吸収液２７の液面２８がリニアな信号とし
て取り出せないので、吸収液ポンプ１６による吸収液２
７の循環量制御ができず、部分負荷運転時の性能が悪
い。電極棒の数が多いので、電極棒・液面検出ボックス
の取り付け箇所から空気が漏れ込むと云った機械的故障
が多い。電極棒とアース電極棒との間に電圧を印加して
吸収液２７に電流を流すため、電極棒や装置が腐食する
危険がある、などと云った多くの問題点があった。

【０００６】上記特公昭６０−２２２５５号公報におけ
る問題点を解決する技術として、吸収液２７の液面２８
を静電容量型の液面計により検出し、吸収液ポンプの回
転数制御する技術として、図５に示した特開平４−２８
３３６５号公報がある。

【０００７】この特開平４−２８３３６５号公報の技術
は、高温再生器１に付設した液面検出ボックス２５に静
電容量型の液面計２９を取り付け、この液面計が吸収液
２７の液面２８を計測して出力する値に応じて吸収液ポ
ンプ１６の回転数を制御するので、吸収液ポンプ１６の
オン／オフ回数が減少し、吸収液ポンプ１６の劣化が防
止できる。液面２８のレベルがリニアな信号として取り
出せるので、吸収液ポンプ１６による吸収液２７の循環
量制御が可能であり、部分負荷運転時の性能が向上す
る。多数の電極棒に代えて一つの液面計を設置するだけ
で良いので、設置部から空気が漏れ込むと云った機械的
故障が減少する。また、吸収液２７に電流を流すことが
ないため、腐食の危険がないなど多くの利点がある。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかし、この静電容量
型の液面計を用いた吸収式冷凍機は、液面計が吸収液な
どによって汚れると、液面が実際には低下して吸収液が
少なくなっていても、静電容量が実際より大きく計測さ
れるので、使用時間が長くなるにつれて液面が高い側に
ずれて出力されると云った問題点があり、汚れに強くて
メンテナンスの容易な吸収式冷凍機の開発が期待されて
いた。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明は上記従来技術の
課題を解決するためになされたもので、高温再生器、低
温再生器、凝縮器、蒸発器、吸収器、熱交換器などを配
管接続して冷凍サイクルを構成する吸収式冷凍機におい
て、高温再生器の壁部に、高温再生器内部と連通して吸
収液と冷媒蒸気とが共に出入することのできる液面検出
ボックスを設け、この液面検出ボックスに、磁歪線と基
準マグネットとフロートマグネットとを有する磁歪式液
面計を設置し、この磁歪式液面計の基準マグネットとフ
ロートマグネットとの離間距離を求めてフロートマグネ
ットが浮いている吸収液の液面レベルを求め、この検出
した液面レベルにより、吸収器と高温再生器との間に設
置した吸収液ポンプの回転数を制御して、高温再生器の
液面レベルを制御することを特徴とする吸収式冷凍機の
液面制御方法と、

【００１０】液面検出ボックスに吸収液の温度を検出す
る温度センサを設置し、磁歪式液面計の出力に、温度セ
ンサの出力値に応じた温度補正を行うことを特徴とする
前記記載の吸収式冷凍機の液面制御方法と、を提供し、
前記従来技術の課題を解決するものである。

【００１１】

【作用】磁歪線にパルス電流が流れると、このパルス電
流が基準マグネット、フロートマグネットの側を流れた
時に、それぞれの位置で磁歪線に瞬間的な力が作用して
捩じれが生じ、この捩じれが音速で磁歪線の内部を伝播
する。このため、基準マグネットとフロートマグネット
の位置で生じた捩じれ現象の到達時間差を計測すること
により、基準マグネットとフロートマグネットとの離間
距離が計測され、これから吸収液の液面レベルを求めて
吸収液ポンプの回転数を制御する。

【００１２】

【実施例】以下、本発明の一実施例を図面に基づいて詳
細に説明する。なお、図４・図５に示した従来装置と同
一の機能を持つ部分には同一の符号を付し、本発明の理
解を妨げない範囲で説明を省略した。

【００１３】図１は装置構成の要部を示したもので、３
０は液面検出ボックス２５の天板部に固定して垂設した
磁歪式液面計、４０は液面検出ボックス２５に流入して
いる吸収液２７の温度を計測する温度センサ、４１はマ
イクロコンピュータなどを備えた制御装置であり、磁歪
式液面計３０と温度センサ４０が検出して出力するデー
タに基づいて、吸収液ポンプ１６の回転数を制御するよ
うになっている。

【００１４】磁歪式液面計３０は、強磁性体の軸方向に
電流を流し、これに平行に磁場を加えると、電流による
磁場と外部磁場の合成が螺旋状の磁場を与え、これによ
る磁化に伴って磁歪が起こる現象（ヴィーデマン効果）
を利用したものであって、

【００１５】強磁性体からなる磁歪線３１の回りに基準
マグネット３２とフロートマグネット３３とを配設し、
電流にパルス電流を流すと、パルス電流が基準マグネッ
ト３２、フロートマグネット３３の近くを流れる度に、
それぞれの位置で磁歪線３１に瞬間的な力が作用して捩
じれが生じ、この捩じれが音速で磁歪線３１の内部を伝
播するので、基準マグネット３２とフロートマグネット
３３の位置で生じた捩じれ現象の到達時間差を計測して
音速を乗じることにより、基準マグネット３２とフロー
トマグネット３３との離間距離を測定するものである。

【００１６】この場合、磁歪式液面計３０の表面が吸収
液２７によって汚れても、磁歪線３１にパルス電流が流
れて捩じれが起きるまでの時間や、磁歪線３１を捩じれ
が伝播する速度は影響を受けることがないので、磁歪式
液面計３０の吸収液２７による汚れは、液面２８を計測
する上で全く問題となることがない。

【００１７】具体的には、上部側に固定した基準マグネ
ット３２の近くをパルス電流が通過する時に発生する第
１の捩じれと、下側に位置するフロートマグネット３３
の近くをパルス電流が通過する時に発生する第２の捩じ
れとが、所定位置、例えば上端部のパルス発信／検出部
３４に到達する時間差を計測することにより、基準マグ
ネット３２とフロートマグネット３３との離間距離が精
確に求まるので、基準マグネット３２のレベルが判って
いると、フロートマグネット３３のレベル、すなわち吸
収液２７の液面２８のレベルを精度良く検出することが
できる。

【００１８】磁歪式液面計３０を設置する液面検出ボッ
クス２５は、高温再生器１の外壁部に設けられ、高温再
生器１の内部と連通して吸収液２７と冷媒蒸気（図示せ
ず）とが自由に出入りすることができるように、隔壁部
の上下二箇所に液孔２５Ａと蒸気孔２５Ｂとを備えてい
る。

【００１９】液面検出ボックス２５を上記のように設置
することにより、高温再生器１の吸収液２７と液面検出
ボックス２５の吸収液２７とは殆ど同程度の温度にな
り、しかも燃焼加熱室２でガスやオイルを燃焼して、高
温再生器１の吸収液２７を加熱沸騰させ、冷媒を蒸発分
離する際には、液面検出ボックス２５にある吸収液２７
は殆ど泡立つことがない。このため、磁歪式液面計３０
のフロートマグネット３３の浮力が一定し、吸収液２７
の液面２８のレベルが正確に検知できる。また、こうし
て求めた液面２８は、高温再生器１内の沸騰して泡立っ
ている吸収液２７の実質的な液面レベル（図示せず）に
等しく、吸収液ポンプ１６の回転数を制御して、吸収液
２７の高温再生器１への供給量を制御する上で好都合で
ある。

【００２０】図１においては、基準マグネット３２は磁
歪線３１に対して不動に固定され、フロートマグネット
３３は比重の小さい素材、例えばテフロンをＳＵＳ３１
６で被覆した浮力部材に取り付けられ、吸収液２７の液
面２８の上下動にしたがって上下するように設けられて
いて、パルス発信／検出部３４からパルス電流を送信
し、このパルス電流が基準マグネット３２の近くを通過
した時に発生する第１の捩じれと、フロートマグネット
３３の近くをパルス電流が通過した時に発生する第２の
捩じれとが、パルス発信／検出部３４に到達する時間差
ΔＴを計測し、この時間差ΔＴに磁歪線３１を捩じれが
伝播する速度（音速）を乗じることにより、基準マグネ
ット３２とフロートマグネット３３との離間距離が計測
される。

【００２１】制御装置４１は、磁歪式液面計３０が出力
する液面２８のレベルデータを、例えば１〜５Ｖ、４〜
２０ｍＡなどの電気信号に変換して出力し、吸収液ポン
プ１６の回転数を制御するものである。

【００２２】なお、吸収液２７は温度が上昇すると比重
が小さくなるので、フロートマグネット３３の浮力は減
少する。したがって、実際の液面２８のレベルが同じで
あっても、吸収液の温度が高いほど基準マグネット３２
とフロートマグネット３３との離間距離は大きくなり、
図２に示したように小さい電気信号が出力される。この
ため、磁歪式液面計３０が出力するデータを、温度セン
サ４０が検出する吸収液２７の温度データに基づいて、
補正することが望ましい。

【００２３】図３は、吸収液２７が臭化リチウム水溶液
である時の補正係数αを実測して求めた一例（２０℃の
時、α＝１）であり、この実施例においては、吸収液２
７の温度Ｔが１４０℃であると、この時の補正係数αは
１．０８であるので、磁歪式液面計３０が出力する液面
出力に１．０８を乗じた値が実際の液面の位置であると
補正して制御装置４１から出力し、吸収液ポンプ１６の
回転数が制御される。

【００２４】なお、本発明は上記実施例に限定されるも
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。例えば、基
準マグネット３２とフロートマグネット３３とは上下を
逆にして取り付けることも可能である。基準マグネット
３２を下に、フロートマグネット３３を上に設置する
と、パルス発信／検出部３４で計測する時間差の大小
が、液面２８のレベルの高低として直接表示できるメリ
ットがある。

【００２５】

【発明の効果】以上説明したように本発明は、高温再生
器、低温再生器、凝縮器、蒸発器、吸収器、熱交換器な
どを配管接続して冷凍サイクルを構成する吸収式冷凍機
において、高温再生器の壁部に、高温再生器内部と連通
して吸収液と冷媒蒸気とが共に出入することのできる液
面検出ボックスを設け、この液面検出ボックスに、強磁
性体からなる磁歪線と基準マグネットとフロートマグネ
ットとを有する磁歪式液面計を設置し、この磁歪式液面
計の基準マグネットとフロートマグネットとの離間距離
を求めてフロートマグネットが浮いている吸収液の液面
レベルを求め、この検出した液面レベルにより、吸収器
と高温再生器との間に設置した吸収液ポンプの回転数を
制御して、高温再生器の液面レベルを制御することを特
徴とする吸収式冷凍機の液面制御方法であり、

【００２６】液面検出ボックスに吸収液の温度を検出す
る温度センサを設置し、磁歪式液面計の出力に、温度セ
ンサの出力値に応じた温度補正を行う前記記載の吸収式
冷凍機の液面制御方法であるので、

【００２７】吸収液ポンプのオン／オフ回数が極めて少
なくなり、吸収液ポンプの寿命が長くなる。また、吸収
液の液面レベルをリニアな信号として出力することがで
きるので、吸収液ポンプの回転数を制御することによ
り、吸収液の循環量制御が可能になり、部分負荷時の運
転性能が向上する。また、液面計を一つの部品から構成
したので、設置部から空気が漏れ込むと云った機械的な
故障が減少する。また、電極棒とアース電極棒間に電圧
を印加して吸収液に電流を流すことを行わないので、液
面検出器や吸収式冷凍機の本体部を腐食する危険が少な
くなる。また、吸収液により汚れることがあっても、液
面を検出する上で影響を受けることがないので、メンテ
ナンスが極めて容易であるなど、顕著な効果を奏するも
のである。

【図面の簡単な説明】

【図１】一実施例の装置構成（要部）を示す説明図であ
る。

【図２】液面レベルに対する磁歪式液面計の出力を示す
説明図である。

【図３】吸収液温度と補正係数の関係を示す説明図であ
る。

【図４】従来技術を示す説明図である。

【図５】他の従来技術を示す説明図である。

【符号の説明】

１ 高温再生器 ２ 燃焼加熱室 ４ 低温再生器 ５ 凝縮器 ７ 蒸発器 ９ 吸収器 １０ 低温熱交換器 １１ 高温熱交換器 １６ 吸収液ポンプ ２５ 液面検出ボックス ２５Ａ 液孔 ２５Ｂ 蒸気孔 ２７ 吸収液 ２８ 液面 ２９ 静電容量型液面計 ３０ 磁歪式液面計 ３１ 磁歪線 ３２ 基準マグネット ３３ フロートマグネット ３４ パルス発信／検出部 ４０ 温度センサ ４１ 制御装置

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 高温再生器、低温再生器、凝縮器、蒸発
   器、吸収器、熱交換器などを配管接続して冷凍サイクル
   を構成する吸収式冷凍機において、高温再生器の壁部
   に、高温再生器内部と連通して吸収液と冷媒蒸気とが共
   に出入することのできる液面検出ボックスを設け、この
   液面検出ボックスに、磁歪線と基準マグネットとフロー
   トマグネットとを有する磁歪式液面計を設置し、この磁
   歪式液面計の基準マグネットとフロートマグネットとの
   離間距離を求めてフロートマグネットが浮いている吸収
   液の液面レベルを求め、この検出した液面レベルによ
   り、吸収器と高温再生器との間に設置した吸収液ポンプ
   の回転数を制御して、高温再生器の液面レベルを制御す
   ることを特徴とする吸収式冷凍機の液面制御方法。
2. 【請求項２】 液面検出ボックスに吸収液の温度を検出
   する温度センサを設置し、磁歪式液面計の出力に、温度
   センサの出力値に応じた温度補正を行うことを特徴とす
   る請求項１記載の吸収式冷凍機の液面制御方法。