JPH10185346A - 吸収式冷凍装置の運転停止方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 運転停止後の再起動の迅速な立ち上げを実現
する。 【解決手段】 運転停止指示が入力されたとき、減圧弁
１１は開放し、ポンプＰ２はそのまま継続運転する。こ
れによって吸収器２の吸収剤溶液は再生器３に移送さ
れ、凝縮器９の冷媒は蒸発器１に移送される。制御部１
９は運転停止指示入力後、レベルセンサＬ２とＬ９を監
視し、溶液および冷媒の移送が終了したと判断されたな
らばポンプＰ２を停止させ、減圧弁１１を閉じて運転を
停止する。こりによって運転停止中は停止前の濃度を維
持した溶液が再生器３に保存され、冷媒は蒸発器１に確
保されるので運転開始時は直ちに定常運転を立ち上げる
ことができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、吸収式冷凍装置の
運転停止方法に関し、特に、運転停止後の再起動時に運
転の立上がりを速やかに行うことができる吸収式冷凍装
置の運転停止方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】水を冷媒とし、臭化リチウムを吸収剤と
する空冷式吸収式冷凍機では、運転停止中に溶液中の吸
収剤が結晶化することがある。そのため、運転停止操作
が行われた際、直ちに運転を停止させず、一定時間継続
して溶液循環ポンプや冷媒液循環ポンプ等を運転し、吸
収器に冷媒蒸気を吸収させて吸収剤の濃度低下を図った
り、濃溶液と希溶液とを混合攪拌して溶液を希釈したり
して結晶化を防止するのが一般的である。例えば、特開
平８−２２６７２２号公報には、それまでの単なるタイ
マ設定による希釈運転に代え、冷媒の温度がある程度低
下したときに希釈運転を終了するようにして無駄な運転
を抑え、それによって電力消費量を削減して運転コスト
を低減するようにした吸収冷凍機の運転停止方法が記載
されている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】上記従来の運転停止方
法では次のような問題点があった。従来の運転停止方法
によれば、運転停止状態では吸収剤溶液が容易に結晶化
しないように十分に希釈されて保存されている。したが
って、起動時にはまず低濃度に希釈された吸収剤溶液
を、所望の性能を十分発揮できる濃度の吸収剤溶液と冷
媒とに分離する必要がある。したがって、起動してから
正常動作するまでに長時間を要するという問題点があ
る。また、時間がかるというだけでなく、運転中の正常
濃度の溶液にエネルギを投入してこれを希釈し、再びエ
ネルギを投入して正常な濃度に戻すという無駄な動作を
しなければならないという問題点がある。

【０００４】本発明は、上記問題点に鑑み、運転を停止
させた後の再起動を迅速に行え、無駄なエネルギの投入
を回避することができる吸収式冷凍装置の運転停止方法
を提供することを目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記の課題を解決し、目
的を達成するための本発明は、冷媒を貯留する蒸発器
と、吸収剤を含む溶液を貯留し、前記蒸発器で発生した
冷媒蒸気を前記溶液で吸収して吸収熱を発生する吸収器
と、前記溶液の吸収剤濃度を回復させるため、該溶液を
加熱して冷媒蒸気を抽出する再生器と、前記再生器で抽
出された冷媒蒸気を凝縮させて前記蒸発器へ供給するた
めの凝縮器とを有する吸収式冷凍装置において、運転停
止時には、前記凝縮器内の冷媒を前記蒸発器へ移送する
とともに、前記吸収器内の溶液を前記再生器へ移送する
点に第１の特徴があり、前記移送において、前記冷媒お
よび溶液のほぼ全量を移送する点に第２の特徴がある。

【０００６】また、本発明は、運転停止の際、凝縮器か
ら予定量の冷媒がなくなるまで該凝縮器および前記蒸発
器間に設けられた減圧弁を運転中よりも大きく開く点に
第３の特徴がある。さらに、運転停止の際、吸収器から
ほぼ全量の溶液がなくなるまで前記吸収器および再生器
間に設けられたポンプを継続して運転させる点に第４の
特徴がある。またさらに、本発明は、前記冷媒としてト
リフルオロエタノールを使用し、該冷媒と吸収剤とを組
み合わせた媒体ペアによって吸収冷凍サイクルを実現し
ている点に第５の特徴がある。

【０００７】第１〜第５の特徴によれば、運転停止中，
冷媒は蒸発器に、吸収剤溶液は再生器に、それぞれ分離
して収容される。特に第２の特徴によれば、運転中に冷
媒が吸収剤に吸収されることがなく、運転停止前の濃い
状態で溶液が保存される。

【０００８】また、第３の特徴によれば、減圧弁が開放
されると、凝縮器から蒸発器へ、互いの圧力差によって
冷媒が移送される。第４の特徴によればポンプの運転を
短時間継続するだけで再生器に溶液が移送され、特に、
減圧弁を開いた状態ではポンプ負荷を小さくできる。さ
らに、第５の特徴によれば、トリフルオロエタノールは
広い非結晶範囲を有しているので、再生器に濃度が濃い
状態で保存された溶液が結晶化されにくい。

【０００９】

【発明の実施の形態】以下に、図面を参照して本発明を
詳細に説明する。図１は本発明の一実施形態に係る吸収
式冷凍装置の要部構成を示す系統ブロック図である。な
お、ここでは、吸収式冷凍装置の一実施態様として吸収
式冷暖房装置を想定している。蒸発器１には冷媒として
トリフルオロエタノール（ＴＦＥ）等のフッ化アルコー
ルが、吸収器２には吸収剤を含む溶液としてＤＭＩ誘導
体（ジメチルイミダゾリジノン）が収容されている。こ
の場合、前記冷媒はフッ化アルコールに限らず非凍結範
囲が広くとれるものであればよい。溶液についてはＤＭ
Ｉ誘導体に限らず非結晶範囲が広く取れるものであり、
ＴＦＥよりも高い常圧沸点を有し、ＴＦＥを吸収しうる
吸収剤であればよい。例えば、水と臭化リチウムの組み
合わせは、外気温度が零度近くになった状態での暖房運
転時において、溶液の温度低下によって冷媒である水が
凍結するおそれがあるので、本実施形態の系統に好適と
は言い難い。

【００１０】蒸発器１と吸収器２とは、図示しない蒸発
（冷媒）通路を介して互いに流体的に連結されており、
これらの空間を、例えば３０mmＨｇ程度の低圧環境下に
保持すると蒸発器１内の冷媒が蒸発し、前記通路を介し
て吸収器２内に入る。なお、前記蒸発通路には予冷器１
８が設けられている。予冷器１８は、冷媒蒸気中に残存
するミスト（霧状の冷媒）を加熱して蒸気化させるとと
もに、凝縮器９から送給されるＴＦＥの温度を下げる働
きをする。冷媒蒸気を吸収器２内の吸収剤溶液が吸収し
て吸収冷凍動作が行われる。

【００１１】まずバーナ７が点火され、再生器３によっ
て吸収器２内の溶液濃度が高められると（バーナおよび
再生器ならびに溶液濃縮については後述する）、吸収器
２内の溶液が冷媒蒸気を吸収し、該冷媒の蒸発による潜
熱によって蒸発器１内が冷却される。蒸発器１内には冷
水が通過する管路１ａが設けられる。管路１ａの一端
（図では出口端）は第１の四方弁Ｖ１の＃１開口に、そ
の他端（図では入口端）は第２の四方弁Ｖ２の＃１開口
にそれぞれ連結される。

【００１２】冷媒はポンプＰ１によって蒸発器１内に設
けられた散布手段１ｂに導かれ、前記冷水が通過してい
る管路１ａ上に散布される。前記冷媒は管路１ａ内の冷
水から蒸発熱を奪って冷媒蒸気となり、蒸発通路を通っ
て吸収器２に流入する。その結果、前記管路１ａ内の冷
水の温度は降下する。蒸発器１内の冷媒は前記散布手段
１ｂに導かれるほか、後述するように、その一部はフィ
ルタ４を通って精留器６にも給送される。蒸発器１とフ
ィルタ４との間には流量調節弁Ｖ５が設けられている。
なお、管路１ａを流れる冷水としてはエチレングレコー
ル又はプロピレングレコ−ル水溶液を使用するのが好ま
しい。

【００１３】前記フッ化アルコールの蒸気つまり冷媒蒸
気が吸収器２の溶液に吸収されると、吸収熱によって該
溶液の温度は上昇する。溶液の吸収能力は該溶液の温度
が低いほど、また、溶液濃度が高いほど大きい。そこ
で、該溶液の温度上昇を抑制するため、吸収器２の内部
には管路２ａが設けられ、該管路２ａには冷却水が通さ
れる。管路２ａの一端（図では出口端）は凝縮器９内を
通過した後、ポンプＰ３を介して第１の四方弁Ｖ１の＃
２開口に、管路２ａの他端（図では入口端）は第２の四
方弁Ｖ２の＃２開口にそれぞれ連結される。管路２ａを
通過する冷却水として、前記冷水と同じ水溶液を使用す
る。

【００１４】溶液はポンプＰ２によって吸収器２内に設
けられた散布手段２ｂに導かれ、管路２ａ上に散布され
る。その結果、溶液は管路２ａを通っている冷却水で冷
却される。一方、冷却水は熱を吸収するのでその温度が
上昇する。吸収器２内の溶液が冷媒蒸気を吸収し、その
吸収剤濃度が低下すると吸収能力が低下する。そこで、
再生器３および精留器６によって吸収剤溶液から冷媒蒸
気を分離発生させることにより、溶液の濃度を高めて吸
収能力を回復させる。

【００１５】吸収器２で冷媒蒸気を吸収して希釈された
溶液つまり希液は前記散布手段２ｂに導かれるほか、ポ
ンプＰ２により管路７ｂを通じて精留器６に給送され再
生器３へと流下する。ポンプＰ２と再生器３とをつなぐ
管路７ｂには開閉弁Ｖ３が設けられている。再生器３は
吸収器２から供給される希液を加熱するバーナ７を有し
ている。該バーナ７はガスバーナが好ましいが、他の型
式のどのような加熱手段であってもよい。再生器３で加
熱され、冷媒蒸気が抽出されて濃度が高められた溶液
（濃液）は、管路７ａを通って吸収器２に戻される。管
路７ａ上には開閉弁Ｖ４が設けられている。このとき、
温度が比較的高い濃液は散布手段２ｃによって管路２ａ
に散布される。

【００１６】再生器３に給送された希液がバーナ７で加
熱されると、冷媒蒸気が発生する。前記冷媒蒸気に混入
された吸収剤溶液は精留器６によって分離され、より一
層純度を高められた冷媒蒸気が凝縮器９へ給送される。
そこで冷却されて凝縮液化された冷媒は、前記予冷器１
８、減圧弁１１を経由して蒸発器１に戻され、散布され
る。

【００１７】なお、凝縮器９から蒸発器１に供給される
蒸気の純度は極めて高くなってはいるが、還流冷媒中に
ごくわずかに混在する吸収剤成分が長時間の運転サイク
ルによって蓄積し、蒸発器１内の冷媒の純度が徐々に低
下することは避けられない。そこで、上述のように、蒸
発器１から冷媒のごく一部をフィルタ４を介して精留器
６に給送し、再生器３から生じる冷媒蒸気と共に再び純
度を上げるためのサイクルを経るようにするのが望まし
い。

【００１８】再生器３から出た管路７ａ中の高温濃液
は、吸収器２と精留器６を連結する管路の中間に設けら
れた熱交換器１２により、吸収器２から出た希液と熱交
換して冷却された後、吸収器２内に散布される。一方、
熱交換器１２で予備的に加熱された希液は精留器６へ給
送される。こうして熱効率の向上が図られているが、さ
らに、還流される前記濃液の熱を吸収器２または凝縮器
９から出た管路２ａ内の冷却水に伝達するための熱交換
器（図示せず）を設けることにより、吸収器２に還流さ
れる濃液の温度をより一層低下させ、冷却水温度はさら
に上げることができるような構成をとってもよい。

【００１９】前記冷水または冷却水を外気と熱交換する
ための顕熱交換器１４には管路４ａ、室内機１５には管
路３ａが設けられている。管路３ａ、４ａの各一端（図
では入口端）は第１の四方弁Ｖ１の＃３および＃４開口
に、その他端（図では出口端）は第２の四方弁Ｖ２の＃
３および＃４開口にそれぞれ連結される。室内機１５は
冷暖房を行う室内に備えられるもので、冷風または温風
の吹出し用ファン（両者は共通）１０と吹出し出口（図
示せず）とが設けられる。前記顕熱交換器１４は室外に
置かれ、ファン１９で強制的に外気との熱交換が行われ
る。

【００２０】蒸発器１には冷媒の量を感知するレベルセ
ンサＬ１、冷媒の温度を感知する温度センサＴ１、およ
び蒸発器１内の圧力を感知する圧力センサＰＳ１が設け
られている。吸収器２には溶液の量を感知するレベルセ
ンサＬ２が設けられている。凝縮器９には、凝縮した冷
媒の量を感知するレベルセンサＬ９、冷媒の温度を感知
する温度センサＴ９、および凝縮器９内の圧力を感知す
る圧力センサＰＳ９が設けられている。また、顕熱交換
機１４、再生器３、および室内機１５にはそれぞれ温度
センサＴ１４、Ｔ３およびＴ１５が設けられている。顕
熱交換機１４の温度センサＴ１４は外気温度を感知し、
室内機１５の温度センサＴ１５は冷暖房をする室内の温
度を感知する。また、再生器３の温度センサＴ３は溶液
の温度を感知する。

【００２１】以上の構成において、冷房運転時には、前
記第１および第２の四方弁Ｖ１、Ｖ２をそれぞれの＃１
および＃３開口が連通され、＃２および＃４開口が連通
されるような位置に切替え制御する。これにより、管路
１ａに冷媒が散布されて温度が下げられた冷水が室内機
１５の管路３ａへ導かれて室内の冷房が行われる。

【００２２】一方、暖房運転時には、前記第１および第
２の四方弁Ｖ１、Ｖ２をそれぞれの＃１および＃４開口
が連通され、＃２および＃３開口が連通されるような位
置に切替え制御する。これにより、管路２ａ内の暖めら
れた冷却水が室内機１５の管路３ａへ導かれて室内の暖
房が行われる。

【００２３】なお、暖房運転時に、外気温度が極端に低
くなると、顕熱交換器１４を介して外気から熱を汲み上
げ難くなり、暖房能力が低下する。このようなときのた
めに、凝縮器９と再生器３（または精留器６）との間を
バイパスする環流通路９ａおよび開閉弁１７を設けてい
る。すなわち、外気からの熱の汲み上げが困難なときに
は、吸収冷凍サイクル運転は停止して、再生器３で発生
した蒸気を凝縮器９との間で環流させ、バーナ７による
加熱熱量を凝縮器９内で効率よく管路２ａ内の冷却水に
伝導させられる直火焚き運転により前記冷却水を昇温さ
せて暖房能力を向上させるようにする。

【００２４】続いて、上記冷暖房運転を停止させる手順
を説明する。本実施形態では、ユーザにより運転終了の
操作がなされたならば、凝縮器９内の冷媒をほぼ全量蒸
発器１に送給する一方、吸収器２内の溶液をほぼ全量再
生器３に送給し、その後、すべての運転を停止する。こ
れによって、運転停止中に凝縮器１で発生した冷媒蒸気
が再生器３に吸収されることがないので、再生器３内部
の溶液の濃度が下がるのを防止できる。また、蒸発器１
内の冷媒が吸収器２に吸収されるのを防止することがで
きる。

【００２５】まず、冷媒を蒸発器１に送給する場合に
は、減圧弁１１を開く。凝縮器９と蒸発器１とでは凝縮
器９側の圧力が高いため、減圧弁１１を開くことによ
り、凝縮器９内の冷媒を蒸発器１へ容易に送給すること
ができる。減圧弁１１はほぼ全開にするのがよい。冷媒
の送給を終了させるためには、例えば減圧弁１１を開い
てからの時間が予定時間経過したのをタイマ等により検
出し、これをきっかけに該減圧弁１１を閉じもよいし、
レベルセンサＬ９で冷媒のレベル（量）が予定値以下に
低下したのを検出し、これをきっかけとして減圧弁１１
を閉じるようにしてもよい。

【００２６】一方、吸収器２内の溶液を再生器３に送給
するためには、熱交換器１２と吸収器２間に設けた開閉
弁Ｖ４を閉じるとともに、ポンプＰ２を駆動する。溶液
の送給を終了させるきっかけは、凝縮器９からの冷媒の
送給を終了させるのと同様、ポンプＰ２起動後の経過時
間または吸収器２内の溶液のレベルで管理すればよい。
なお、ポンプＰ２を起動することによって溶液の一部は
吸収器２の散布手段２ａに送給される。したがって、ポ
ンプＰ２と散布手段２ａとの間に開閉弁（図示せず）を
設け、運転停止時にはこの開閉弁を閉じて吸収器２内の
溶液を短時間で再生器３に移送できるようにするのがよ
い。

【００２７】上述のようにして停止した装置を起動する
手順は次のとおりである。冷房運転の例を説明する。ま
ず、バーナ７に点火して再生器３内の圧力を上昇させ
る。次に、蒸発器１のポンプＰ１と冷水循環用のポンプ
Ｐ４を起動する。ポンプＰ１の起動により精留器６内へ
散布される冷媒が確保され、ポンプＰ４の起動により、
冷水が室内機１５に送給される。そして、再生器３の圧
力が上がったところで開閉弁Ｖ４を開いて吸収器２へ濃
液を送給する。続いて、冷却水系のポンプつまりポンプ
Ｐ３を起動し、凝縮熱、吸収熱を顕熱交換器１４より放
熱してサイクルを立ち上げる。

【００２８】次に、上述の手順によって運転停止させる
ための制御手段の要部機能を、ブロック図を参照して説
明する。図２において、制御部１９はマイクロコンピュ
ータで構成することができる。該制御部１９には吸収器
２および凝縮器９内の溶液および冷媒の量を検出するレ
ベルセンサＬ２，Ｌ９から感知信号が入力される。移送
開始指示部２０はユーザ等から運転停止の指示が入力さ
れると、減圧弁１１を全開するための指示をするととも
にポンプＰ２の継続運転指示を出力する。減圧弁１１は
全開指示に応答して開度を大きくするし、ポンプＰ２は
動作を継続する。その後、制御部１９はレベルセンサＬ
２，Ｌ９からのレベル信号を監視し、それぞれが「空」
ないしほぼ「空」を示したときに、移送終了指示部２１
は減圧弁１１を閉じる指示およびポンプＰ２を停止させ
る指示をそれぞれに出力する。

【００２９】また、溶液や冷媒の移送開始からの時間に
よって該移送を終了するようにするためにカウンタ２２
を設け、前記移送開始指示部２０が指示を出力したとき
に該カウンタ２２を始動し、予定のカウンタ値を計数し
たときにカウントアップ信号を出力する。カウントアッ
プ信号は前記移送終了指示部２１に入力され、該移送終
了指示部２１はカウントアップ信号に応答してポンプＰ
２および減圧弁１１のそれぞれに停止指示を出力する。
なお、カウンタ２２は冷媒の移送の終了確認用と溶液の
移送終了確認用に別個に設けてもよい。

【００３０】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、請求項
１ないし請求項５の発明によれば、運転停止時に吸収剤
溶液と冷媒とをほぼ運転停止時点の濃度状態で、それぞ
れを分離して保存できる。このため、溶液を希釈して保
存していた従来技術と比較した場合、起動時に吸収剤溶
液と冷媒とを分離して濃度を回復させるための立ち上げ
のための運転が必要なくなり、速やかに定常運転に立ち
上げることができる。特に、吸収器への冷媒の吸収は停
止され、溶液が希釈されることがないので上記効果は特
に顕著である。

【００３１】また、請求項３の発明によれば、減圧弁を
開放することによって、凝縮器と蒸発器との圧力差を利
用して凝縮器から蒸発器へ冷媒を送給すことができる。
特に、減圧弁を開放することによって請求項４の発明に
おけるポンプの負荷を小さくすることができる。

【００３２】さらに、請求項５の発明によれば、再生器
に収容した溶液に吸収されているトリフルオロエタノー
ルとの組み合わせにより、吸収剤溶液は運転中のままの
濃さであっても結晶化しにくいので取扱いが容易であ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の実施形態に係る吸収式冷暖房装置の
構成を示す系統図である。

【図２】 本発明の実施形態に係る吸収式冷暖房装置の
制御機能を示す機能ブロック図である。

【符号の説明】

１…蒸発器、 ２…吸収器、 ３…再生器、 ９…凝縮
器、 １１…減圧弁、１４…顕熱交換器、 １５…室内
機、 １９…制御部

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 冷媒を貯留する蒸発器と、 吸収剤を含む溶液を貯留し、前記蒸発器で発生した冷媒
   蒸気を前記溶液で吸収して吸収熱を発生する吸収器と、 前記溶液の吸収剤濃度を回復させるため、該溶液を加熱
   して冷媒蒸気を抽出する再生器と、 前記再生器で抽出された冷媒蒸気を凝縮させて前記蒸発
   器へ供給するための凝縮器とを有する吸収式冷凍装置に
   おいて、 運転停止時には、前記凝縮器内の冷媒を前記蒸発器へ移
   送するとともに、前記吸収器内の溶液を前記再生器へ移
   送することを特徴とする吸収式冷凍装置の運転停止方
   法。
2. 【請求項２】 前記蒸発器および再生器への冷媒および
   溶液の移送においては、該冷媒および溶液のほぼ全量を
   移送することを特徴とする請求項１記載の吸収式冷凍装
   置の運転停止方法。
3. 【請求項３】 運転停止の際、凝縮器から予定量の冷媒
   がなくなるまで該凝縮器および前記蒸発器間に設けられ
   た減圧弁を運転中よりも大きく開くことを特徴とする請
   求項１または２記載の吸収式冷凍装置の運転停止方法。
4. 【請求項４】 運転停止の際、吸収器から予定量の溶液
   がなくなるまで前記吸収器および再生器間に設けられた
   ポンプを継続して運転させることを特徴とする請求項３
   記載の吸収式冷凍装置の運転停止方法。
5. 【請求項５】 前記冷媒としてトリフルオロエタノール
   を使用し、該冷媒と吸収剤とを組み合わせた媒体ペアに
   よって吸収冷凍サイクルを実現していることを特徴とす
   る請求項１〜４のいずれかに記載の吸収式冷凍装置の運
   転停止方法。