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排気ガス・天然ガス吸収冷凍機
2.1 動作原理
日常生活で、アルコールを肌に垂らすと涼しく感じることがあるのは、蒸発時に皮膚から熱を奪うためです。アルコールだけでなく、あらゆる液体は蒸発する際に周囲の熱を奪います。そして、気圧が低いほど、蒸発温度も低くなります。例えば、1気圧では水の沸騰温度は100℃ですが、気圧が0.00891まで下がると、水の沸騰温度は5℃になります。つまり、真空状態では水は非常に低い温度で蒸発できるのです。
これが臭化リチウム吸収冷凍機の基本的な動作原理です。水（冷媒）は高真空吸収器内で蒸発し、冷却対象となる水から熱を吸収します。その後、冷媒蒸気は臭化リチウム溶液（吸収剤）に吸収され、ポンプによって循環されます。このプロセスが繰り返されます。
2.2 フロー図
チラーの動作原理は図2-1に示されています。吸収器から送られた希釈溶液は、溶液ポンプによって低温熱交換器（LTHE）と高温熱交換器（HTHE）を通過し、高温発生器（HTG）に入ります。ここで高温の排気ガスと天然ガスによって沸騰し、高圧・高温の冷媒蒸気が生成されます。希釈溶液は中間溶液へと変化します。
中間溶液はHTHEを経由して低温発生器（LTG）に流入し、そこでHTGからの冷媒蒸気によって加熱され、冷媒蒸気が発生します。中間溶液は濃縮溶液となります。
HTGで発生した高圧・高温の冷媒蒸気は、LTG内の中間溶液を加熱した後、凝縮して冷媒水となります。凝縮された水は、LTGで発生した冷媒蒸気と共に絞り込まれ、凝縮器に入り、冷却水によって冷却されて冷媒水となります。
凝縮器で生成された冷媒水はU字管を通過して蒸発器に流入します。蒸発器内の低圧により冷媒水の一部は蒸発しますが、大部分は冷媒ポンプによって駆動され、蒸発器の管束に噴霧されます。管束に噴霧された冷媒水は、管束内を流れる水から熱を吸収して蒸発します。
LTGからの濃縮液はLTHEを経由して吸収器に流入し、管束に噴霧されます。その後、管束を流れる水によって冷却された濃縮液は、蒸発器から発生した冷媒蒸気を吸収して希釈液となります。このように、濃縮液は蒸発器で発生した冷媒蒸気を継続的に吸収し、蒸発プロセスを継続します。その間、希釈液は溶液ポンプによってHTGに送られ、そこで再び沸騰・濃縮されます。こうして冷却サイクルが完了し、サイクルが繰り返されます。
図2-1 プロセスフロー図
2.3 主なコンポーネントと機能
1. ジェネレータ
HTG 機能: 高温の煙道ガスまたはバーナーの熱で溶液を沸騰させて一次冷媒蒸気を生成し、これが LTG に入り、溶液を中間溶液に濃縮して HTHE に流れます。
LTG 機能: 中間溶液を一次冷媒蒸気とともに濃縮溶液に濃縮し、冷媒水にして二次冷媒蒸気を生成します。
2. コンデンサー
コンデンサー機能: LTG からの二次冷媒蒸気を水に凝縮し、HTG からの一次冷媒水を冷却し、冷却水によって熱を奪います。
3. 蒸発器
蒸発器機能：冷媒水を蒸発させることにより、空調システムを流れる水から熱を吸収します。
4. 吸収体
吸収機能: 濃縮溶液が蒸発器からの冷媒蒸気を吸収し、熱は冷却水によって奪われます。
5. 熱交換器
高温熱交換器機能: HTG からの中間溶液から熱を回収します。
低温熱交換器機能: LTG の濃縮溶液から熱を回収します。
6. 自動エアパージシステム
システム機能：エアパージシステムは、ヒートポンプ内の非凝縮性空気を排出し、高真空状態を維持します。運転中は、希釈溶液が高速で流れ、エジェクターノズルの周囲に局所的な低圧領域を形成します。これにより、非凝縮性空気がヒートポンプから排出されます。このシステムはヒートポンプと同時に作動します。ヒートポンプの運転中は、自動システムが内部の高真空を維持し、システム性能と耐用年数の最大化を保証します。
エアパージシステムは、エジェクタ、クーラ、オイルトラップ、エアシリンダ、バルブから構成されるシステムです。
7. ソリューションポンプ
溶液ポンプは、LiBr 溶液を送出するとともに、ヒートポンプ内の液体作動媒体の正常な流れを確保するために使用されます。
ソリューションポンプは、液漏れゼロ、低騒音、高防爆性能、最小限のメンテナンス、長寿命を特徴とする全密閉型缶入り遠心ポンプです。
8. 冷媒ポンプ
冷媒ポンプは冷媒水を送出する目的で使用され、蒸発器への冷媒水の正常な噴霧を確実にします。
冷媒ポンプは、液漏れゼロ、低騒音、高防爆性能、最小限のメンテナンス、長寿命を特徴とする全密閉型缶入り遠心ポンプです。
9. 真空ポンプ
真空ポンプは起動時の真空引きと運転時のエア抜きに使用します。
真空ポンプは回転式ベーンホイールを備えています。その性能の決め手は真空オイル管理です。オイルの乳化を防ぐことで、エアパージ性能に明らかにプラスの影響を与え、寿命を延ばします。
10. 電気キャビネット
LiBr ヒートポンプの制御センターである電気キャビネットには、主要な制御装置と電気部品が収納されています。
廃熱回収。省エネと排出削減
火力発電、石油掘削、石油化学分野、鉄鋼エンジニアリング、化学処理分野などでの低温廃温水または低圧蒸気の回収に適用できます。河川水、地下水、その他の天然水源を利用し、低温温水を高温温水に変換して地域暖房またはプロセス暖房に使用できます。
インテリジェント制御と簡単な操作
全自動制御により、ワンボタンのオン/オフ、負荷調整、溶液濃度制限制御、リモート監視を実現できます。
人工知能制御システム AI (V5.0)
■全自動制御機能
制御システム (AI、V5.0) は、ワンキー起動/シャットダウン、タイミングオン/オフ、成熟した安全保護システム、複数の自動調整、システムインターロック、エキスパートシステム、ヒューマンマシンダイアログ (多言語)、ビルディングオートメーションインターフェースなどの強力で完全な機能を備えています。
■ユニット異常自己診断・保護機能完備
制御システム（AI、V5.0）は、34の異常自己診断・保護機能を搭載しています。異常レベルに応じてシステムが自動的に対応策を講じます。これにより、事故の防止、人的負荷の軽減、そしてチラーの持続的かつ安全で安定した運転を実現します。
■独自の荷重調整機能
制御システム（AI、V5.0）には独自の負荷調整機能が搭載されており、実際の負荷に応じてチラー出力を自動調整します。この機能は、起動・停止時間や希釈時間の短縮に役立つだけでなく、アイドル運転やエネルギー消費量の削減にも貢献します。
■独自の溶液循環量制御技術
制御システム（AI、V5.0）は、革新的な三元制御技術を採用し、溶液循環量を調整します。従来、溶液循環量の制御には生成器内の液位パラメータのみが使用されていました。この新技術は、濃縮溶液の濃度と温度、そして生成器内の液位という2つのパラメータを統合しています。また、溶液ポンプには高度な周波数可変制御技術を適用し、最適な溶液循環量を実現します。この技術により、運転効率が向上し、起動時間と消費電力が削減されます。
■溶液濃度制御技術
制御システム（AI、V5.0）は、独自の濃度制御技術を採用し、濃縮液の濃度と量、および温水量をリアルタイムで監視・制御します。このシステムにより、高濃度環境下でもチラーを安全かつ安定した状態に保ち、チラーの運転効率を向上させ、結晶化を防止します。
■インテリジェント自動エアパージ機能
制御システム（AI、V5.0）は、真空状態のリアルタイム監視と非凝縮性空気の自動排出を実現します。
■独自の希釈停止制御
この制御システム（AI、V5.0）は、濃縮液濃度、周囲温度、冷媒残水量に応じて、希釈運転に必要な各種ポンプの運転時間を制御することができます。これにより、チラー停止後も最適な濃度を維持できます。結晶化を防止し、チラーの再起動時間を短縮します。
■作業パラメータ管理システム
この制御システム（AI、V5.0）のインターフェースを介して、オペレーターはチラーの性能に関連する12の重要なパラメータについて、リアルタイム表示、補正、設定などの操作を行うことができます。また、過去の運転イベントの記録を保存することもできます。
■ユニット故障管理システム
操作インターフェースに突発的な障害の警告が表示された場合、この制御システム（AI、V5.0）は障害箇所を特定し、詳細を報告し、解決策やトラブルシューティングのガイダンスを提案します。過去の障害の分類と統計分析を実施することで、オペレーターによる保守サービスを容易にします。
