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排気ガス・天然ガス吸収式チラー
2.1 動作原理
日常生活で誰もが知っているように、アルコールを肌に垂らすとひんやりと感じますが、これはアルコールが蒸発する際に肌から熱を吸収するためです。アルコールだけでなく、他のあらゆる種類の液体も蒸発する際に周囲の熱を吸収します。そして、気圧が低いほど蒸発温度は低くなります。例えば、1気圧下では水の沸点は100℃ですが、気圧が0.00891気圧まで下がると、水の沸点は5℃になります。そのため、真空状態では水は非常に低い温度で蒸発します。
これがLiBr吸収式冷凍機の基本的な動作原理です。高真空吸収器内で水（冷媒）が蒸発し、冷却対象の水から熱を吸収します。その後、冷媒蒸気はLiBr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
チラーの動作原理を図2-1に示す。吸収器からの希釈溶液は溶液ポンプによって送られ、低温熱交換器（LTHE）と高温熱交換器（HTHE）を通過した後、高温発生器（HTG）に入る。そこで高温の排ガスと天然ガスによって沸騰させられ、高圧・高温の冷媒蒸気が生成される。希釈溶液は中間溶液に変化する。
中間溶液は高温熱交換器（HTHE）を経由して低温発生器（LTG）に流れ込み、そこで高温熱交換器からの冷媒蒸気によって加熱され、冷媒蒸気を生成する。中間溶液は濃縮溶液となる。
HTGで発生した高圧・高温の冷媒蒸気は、LTGで中間溶液を加熱した後、凝縮して冷媒水となる。この水は、LTGで発生した冷媒蒸気とともに絞り弁で流量が調整された後、凝縮器に入り、冷却水によって冷却されて冷媒水となる。
凝縮器で生成された冷媒水はU字管を通って蒸発器に流れ込みます。蒸発器内の圧力が非常に低いため、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送液され、蒸発器のチューブ束に噴霧されます。チューブ束に噴霧された冷媒水は、チューブ束内を流れる水から熱を吸収して蒸発します。
LTGからの濃縮溶液はLTHEを経由して吸収器に流れ込み、チューブバンドルに噴霧されます。その後、チューブバンドル内を流れる水によって冷却された濃縮溶液は、蒸発器からの冷媒蒸気を吸収して希釈溶液となります。このようにして、濃縮溶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させます。一方、希釈溶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 主要構成要素と機能
1. 発電機
HTGの機能：高温の排ガスまたはバーナーからの熱で溶液を沸騰させ、一次冷媒蒸気を生成します。この蒸気はLTGに入り、溶液を濃縮して中間溶液にし、HTHEに流れます。
LTGの機能：中間溶液を一次冷媒蒸気と混合して濃縮溶液にし、それが冷媒水となり、さらに二次冷媒蒸気を生成する。
2. コンデンサー
凝縮器の機能：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ます。この冷却水によって熱が奪われます。
3. 蒸発器
蒸発器の機能：冷媒水を蒸発させることで、空調システム内を流れる水から熱を吸収します。
4. 吸収体
吸収器の機能：濃縮液が蒸発器から冷媒蒸気を吸収し、その熱は冷却水によって奪われます。
5. 熱交換器
高温熱交換器の機能：HTGからの中間溶液から熱を回収します。
低温熱交換器の機能：LTGから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、高真空状態を維持するように設計されています。運転中、希釈液が高速で流れ、エジェクタノズル周辺に局所的な低圧領域を形成します。これにより、ヒートポンプから非凝縮性空気が排出されます。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、自動システムは内部の高真空状態を維持し、システムの性能向上と耐用年数の最大化に貢献します。
エアパージシステムは、エジェクター、クーラー、オイルトラップ、エアシリンダー、およびバルブで構成されるシステムです。
7. 溶液ポンプ
溶液ポンプは、臭化リチウム溶液を供給し、ヒートポンプ内部における作動液体の正常な流れを確保するために使用される。
この溶液ポンプは、液漏れゼロ、低騒音、高い防爆性能、最小限のメンテナンス、そして長い耐用年数を特長とする、完全密閉型の缶入り遠心ポンプです。
8. 冷媒ポンプ
冷媒ポンプは、冷媒水を供給し、蒸発器への冷媒水の正常な噴霧を確保するために使用されます。
この冷媒ポンプは、液漏れゼロ、低騒音、高い防爆性能、最小限のメンテナンス、そして長い耐用年数を特長とする、完全密閉型の缶入り遠心ポンプです。
9. 真空ポンプ
真空ポンプは、起動段階での真空パージと運転段階での空気パージに使用されます。
この真空ポンプは回転羽根車を採用しています。その性能を左右するのは真空オイル管理です。オイルの乳化を防ぐことで、エアパージ性能が明らかに向上し、耐用年数も長くなります。
10. 電気キャビネット
LiBrヒートポンプの制御センターとして、電気キャビネットには主要な制御装置と電気部品が収容されています。
廃熱回収。省エネルギーと排出量削減
火力発電、石油掘削、石油化学、鉄鋼、化学処理などの分野における低温廃温水や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て、低温温水を高温温水に変換し、地域暖房やプロセス加熱に利用できます。
インテリジェント制御＆簡単操作
完全自動制御により、ワンボタンでのオン/オフ、負荷調整、溶液濃度制限制御、遠隔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/停止、タイマーによるオン/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、ヒューマンマシン対話（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、強力かつ包括的な機能を備えています。
■ユニット異常の自己診断および保護機能を完全に搭載
制御システム（AI、V5.0）は、34種類の異常自己診断・保護機能を備えています。異常レベルに応じてシステムが自動的に対策を講じることで、事故を未然に防ぎ、人的労力を最小限に抑え、チラーの持続的かつ安全で安定した運転を実現します。
■独自の負荷調整機能
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の出力を自動調整できます。この機能は、起動・停止時間や希釈時間を短縮するだけでなく、待機電力とエネルギー消費量の削減にも貢献します。
■独自の循環量制御技術
制御システム（AI、V5.0）は、革新的な三値制御技術を用いて溶液循環量を調整します。従来、溶液循環量の制御には発生器の液面レベルのみが用いられていました。この新技術は、濃縮溶液の濃度と温度、そして発生器内の液面レベルという3つの要素の利点を組み合わせます。さらに、溶液ポンプには高度な周波数可変制御技術を適用することで、最適な循環溶液量を実現します。この技術により、運転効率が向上し、起動時間とエネルギー消費量が削減されます。
■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、濃縮溶液の濃度と量、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、高濃度条件下でもチラーを安全かつ安定的に稼働させ、チラーの運転効率を向上させ、結晶化を防止することができます。
■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、真空状態をリアルタイムで監視し、非凝縮性空気を自動的に排出することができます。
■独自の希釈停止制御
この制御システム（AI、V5.0）は、希釈運転に必要な各種ポンプの運転時間を、濃縮液濃度、周囲温度、残存冷媒水量に応じて制御できます。そのため、チラー停止後も最適な濃度を維持できます。結晶化が防止され、チラーの再起動時間が短縮されます。
■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通して、オペレーターはチラーの性能に関する12の重要なパラメータについて、リアルタイム表示、補正、設定といった操作を実行できます。また、過去の運転履歴を記録することも可能です。
■ユニット故障管理システム
操作インターフェースに一時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て詳細を解析し、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。また、過去の障害履歴を分類・統計分析することで、オペレーターによる保守サービスを容易にします。
