CN100410597C - 单重双重效用吸收式冷冻机的运转方法 - Google Patents

Abstract

一种单重双重效用吸收式冷冻机的运转方法，将由蒸发器冷却而供给热负载的冷水的温度变动减小。比较设于与燃气燃烧器(4)连接的燃料供给管(17)中的燃料控制阀(V2)的阀开度，即：阀开度Vp，其通过以温度传感器(S1)计量检测的冷水温度、即被由蒸发器(1)蒸发的制冷剂吸取热而冷却并且从蒸发器(1)排出，在冷/温水管(14)内流动的冷水的出口温度(t)为变量的比例运算求得；阀开度Vpid，其通过以上述冷水的出口温度(t)为变量的PID运算求得，选择较小的阀开度，控制燃气燃烧器(4)的火力。

Description

单重双重效用吸收式冷冻机的运转方法

技术领域

本发明涉及单重双重效用吸收式冷冻机(含有吸收冷温水机)的运转方法。

背景技术

作为这种吸收式冷冻机，公知有如下结构的单重双重效用的吸收式冷冻机100X，例如图6所示，包括：高温再生器5，其将由燃气燃烧器4生成的燃烧热作为热源，加热吸热液并将制冷剂蒸发分离；低温再生器6，其为双重效用再生器，将从上述高温再生器5供给的制冷剂蒸汽作为热源，加热吸收液并将制冷剂蒸发分离；冷凝器7，其为双重效用冷凝器，与上述低温再生器6并列设置，并且将从低温再生器6供给的制冷剂蒸汽冷凝；低热源再生器9，其为单重效用再生器，将从热电联供装置等经由低热源供给管16供给的例如80℃左右的较低温度的温排水作为热源，加热吸收液并将制冷剂蒸发分离；冷凝器10，其为单重效用冷凝器，与上述低热源再生器9并列设置，将从低热源再生器9供给的制冷剂蒸汽冷凝；蒸发器1，其使从冷凝器7及冷凝器10供给的制冷剂液蒸发；吸收器2，其将由上述蒸发器1蒸发的制冷剂蒸汽吸收到从低温再生器6供给的浓吸收液内；稀吸收液泵P1；中间吸收液泵P2；制冷剂泵P3等(例如参照专利文献1)。

另外，图中符号3是收纳有蒸发器1和吸收器2的蒸发器吸收器壳体，8是收纳有低温再生器6和冷凝器7的低温再生器冷凝器壳体，11是收纳有低热源再生器9和冷凝器10的低热源再生器冷凝器壳体，12是低温热交换器，13是高温热交换器，14是在内部流动有向未图示的热负载循环供给冷或温热而用于进行制冷采暖等的冷水或温水的冷/温水管，15是冷却水管。

在上述结构的吸收式冷冻机100X中，优先使用从未图示的热电联供装置等其它设备经由低热源供给管16供给低热源再生器9的温排水，期待提高整体的省能源化。

因此，当由蒸发器1冷却，经由冷/温水管14向热负载循环供给的冷水的蒸发器出口温度降低到小于或等于设定温度时，停止向燃气燃烧器4供给燃料，仅将经由低热源供给管16供给的温排水作为热源而进行运转。

专利文献1：特开平6-341729号公报

但是，在上述现有的控制方法中，虽然能够优先使用从热电联供装置等其它设备供给的排热，但也有从高燃烧一下子变为燃烧停止状态的情况，向热负载供给的冷水的蒸发器出口温度可能会较大波动。

发明内容

因此，本发明要解决的课题在于，使可节能运转的温排水的使用优先，并且使循环供给热负载的冷水的出口温度不较大地变动。

一种单重双重效用吸收式冷冻机，其通过将如下部件等配管连接而构成，即：收纳有蒸发器和吸收器的蒸发器吸收器壳体；收纳有低温再生器和冷凝器的低温再生器冷凝器壳体；收纳有以从其它设备供给的温排水等为热源的低热源再生器和冷凝器的低热源再生器冷凝器壳体；具有吸收液加热用燃烧器的高温再生器；低温热交换器；高温热交换器；制冷剂泵；吸收液泵，其中，比较如下的阀开度，即通过以被蒸发器蒸发的制冷剂吸取热并且冷却而从蒸发器排出的冷水的出口温度作为变量的比例运算求得的阀开度、以所述冷水的出口温度作为变量的PID运算求得的阀开度，对供给所述燃烧器的燃料的量进行调节的燃料控制阀的阀开度选择较小的阀开度来控制所述燃烧器的火力。

根据本发明，由于燃烧量不急剧地变动，故可将温度变动小的冷水供给热负载。另外，本发明第二方面，燃烧控制阀的开阀操作限定在控制温排水流量的阀的开度为100％的全开时进行，由此能够最大限度地利用从其它设备供给的排热而进行运转。

附图说明

图1是表示本发明的吸收式冷冻机的结构的说明图；

图2是表示燃料控制阀的阀开度决定要领的说明图；

图3是表示设于燃料供给管中的开关阀的控制要领的说明图；

图4是表示中间吸收液泵的控制要领的说明图；

图5是表示中间吸收液泵的其它控制要领的说明图；

图6是表示现有技术的说明图。

符号说明

1：蒸发器；2：吸收器；3：蒸发器吸收器壳体；4：燃气燃烧器；5：高温再生器；6：低温再生器；7：冷凝器；8：低温再生器冷凝器壳体；9：低热源再生器；10：冷凝器；11：低热源再生器冷凝器壳体；12：低温热交换器；13：高温热交换器；14：冷/温水管；15：冷却水管；16：低热源供给管；17：燃料供给管；21～26：吸收液管；31～35：制冷剂管；C：控制器；P1：稀吸收液泵；P2：中间吸收液泵；P3：制冷剂泵；S1：温度传感器；V1：三通阀；V2：燃料控制阀；V3～V7：开关阀；100、100X：吸收式冷冻机。

具体实施方式

单重双重效用吸收式冷冻机将如下的部件等配管连接而构成，即：收纳有蒸发器和吸收器的蒸发器吸收器壳体、收纳有低温再生器和冷凝器的低温再生器冷凝器壳体、收纳有以从其它设备供给的温排水等作为热源的低热源再生器和冷凝器的低热源再生器冷凝器壳体、具有吸收液加热用燃烧器的高温再生器、低温热交换器、高温热交换器、制冷剂泵、吸收液泵等，在该吸收式冷冻机中，比较如下的阀开度，即，通过以被蒸发器蒸发的制冷剂吸取热并冷却而从蒸发器排出的冷水的出口温度作为变量的比例运算求取的阀开度、通过以上述冷水的出口温度作为变量的PID运算求取的阀开度，对供给上述燃烧器的燃料的量进行调节的燃料控制阀的阀开度选择较小的阀开度来控制上述燃烧器的火力，燃料控制阀的开阀操作限定在对从其它设备供给的温排水流量进行控制的阀的开度为100％的全开时进行，另外，在燃料控制阀的全闭操作后，随着高温再生器温度的降低或随着经过时间，将吸收液向高温再生器的循环供给量逐渐减少。

实施例1

下面，参照图1～图4详细说明本发明一实施例。另外，为了便于理解，在这些图中，具有与上述图6中所说明的部分相同功能的部分使用同一符号，在不影响理解的范围内省略说明。

图1所示例的本发明的吸收式冷冻机100是将水用作制冷剂，将溴化锂(LiBr)水溶液用作吸收液的单重双重效用的吸收式冷温水机，其具有：收纳有蒸发器1和吸收器2的蒸发吸收器壳体3、具有作为吸收液加热装置的燃气燃烧器4的高温再生器5、低温再生器6、与低温再生器6并列设置的冷凝器7、收纳有低温再生器6和冷凝器7的低温再生器冷凝器壳体8、以从其它设备供给的温排水等作为热源的低热源再生器9、与低热源再生器9并列设置的冷凝器10、收纳有低热源再生器9和冷凝器10的低热源再生器冷凝器壳体11、低温热交换器12、高温热交换器13、稀吸收液泵P1、中间吸收液泵P2、制冷剂泵P3、三通阀V1、燃料控制阀V2、开关阀V3～V7等，如图所示，它们通过吸收液管21～26、制冷剂管31～35等配管连接。另外，符号14是用于将冷水或温水循环供给向未图示的热负载的冷/温水管，15是冷却水管，16是低热源供给管，17是燃料供给管，18是均压管，C是控制器。

而且，在上述结构的吸收式冷冻机100进行制冷等冷却运转时，由控制器C控制投入吸收式冷冻机100的热量，以使经由冷/温水管14循环供给未图示的热负载的冷水的蒸发器1出口侧温度为规定的设定温度，例如7℃上述出口侧温度是，利用由制冷剂泵P3抽取而从喷淋器1A喷淋到传热管1B之上的制冷剂液蒸发时的汽化热，在传热管1B内流动时冷却并从蒸发器1排出而由温度传感器S1计量检测的冷水的蒸发器出口温度t。

具体地说，在例如控制器C的未图示的存储部存储有如下的程序，即：如图2所示，首先通过以上述冷水的出口温度t为变量的不同的两个方式运算出燃气燃烧器4的燃料控制阀V2的开度，选择并调节其中较小的开度的控制程序；在使燃气在燃气燃烧器4内燃烧并在高温再生器5内加热吸收液时，将低热源供给管16的三通阀V1的低热源再生器9侧开度(在低热源供给管16中流动的温排水相对于流向低热源再生器9侧的最大流量的流量比率。下面简单称为三通阀V1的开度)设为100％、即全开，在燃气燃烧器4中不存在燃气的燃烧时，以上述冷水的出口温度t为变量的其自身由以往公知的PID控制进行控制的程序。

另外，在控制器C的存储部也存储有如下的控制程序，其基于上述冷水的出口温度t，如图3所示地控制位于与燃气燃烧器4连接的燃料供给管17的燃料调节阀V2上游侧的开关阀V3的开闭。

因此，在将由蒸发器1冷却的冷水经由冷/温水管14循环供给向热负载而进行制冷等的冷却运转时，利用存储于控制器C的存储部的控制程序如下地调节燃料控制阀V2的阀开度，即，在由温度传感器S1计量检测到的冷水的蒸发器1出口侧温度t高于8℃时，由于Vp＝Vpid＝100％，故调整为100％，即全开，在上述冷水的出口温度t低于8℃且高于设定温度即7℃时，由于Vpid≤Vp＝100％，故调整为由以上述冷水的出口温度t为变量的P1D运算方式算出的阀开度Vpid，在上述冷水的出口温度t低于设定温度即7℃且高于6℃时，将由以上述冷水的出口温度t为变量的比例运算方式算出的阀开度Vp和由以上述冷水的出口温度t为变量的PID运算方式算出的阀开度Vpid进行比较，将燃料控制阀V2的阀开度调整为较小的阀开度，在上述冷水的出口温度t低于6℃时，由于Vp＝Vpid＝0％，故使燃料控制阀V2的阀开度为0％，即全部关闭，同时也关闭开关阀V3。

另外，存储于控制器C的上述控制程序仅在经由低热源供给管16供给低热源再生器9的温排水温度超过规定温度，例如85℃时，进行上述三通阀V1的阀开度控制，由低热源再生器9的温排水进行吸收液的加热。

另外，上述程序也限制在低热源再生器9流动的温排水的量，以使经由低热源再生器9和三通阀V1回流的温排水的温度不降低到规定温度，例如小于或等于70℃。

因此，在高于规定的85℃的温排水经由低热源供给管16供给的状态下，冷却水在冷却水管15中流动并且开始冷却运转，由于热负载大，因此，在温度传感器S1计量检测的冷水的出口温度t例如高于8℃时，由控制器C将设于燃料供给管17中的开关阀V3打开，燃料控制阀V2的阀开度调整为100％，即全开，由燃气燃烧器4燃烧气体，因此，将三通阀V1的阀开度也调整为100％的全开，向吸收式冷冻机100投入通常运转时最大的热量。

即，在该状态下，高温再生器5内的吸收液通过燃气燃烧器4加热，且低热源再生器9内的吸收液通过经由低热源供给管16供给的温排水加热。

对此时的吸收液和制冷剂的动作进行说明，从吸收器2经由吸收液管21由稀吸收液泵P1输送到低热源再生器冷凝器壳体11的低热源再生器9的稀吸收液，通过从热电联供装置等其它设备经由低热源供给管16供给的温排水在容器内经由传热管9B的管壁加热，将制冷剂蒸发分离。

将制冷剂蒸发分离，使吸收液浓度升高的中间吸收液通过吸收液管22的中间吸收液泵P2而经由高温热交换器13加热，送向高温再生器5。

输送到高温再生器5的中间吸收液在此被燃气燃烧器4的火焰及高温的燃烧气体加热，将制冷剂蒸发分离。由高温再生器5将制冷剂蒸发分离而使浓度上升的中间吸收液与现有的双重效用吸收式冷冻机相同，经由高温热交换器13送向低温再生器6。

而且，中间吸收液在低温再生器6中，被从高温再生器5经由制冷剂蒸汽管31供给而在传热管6A内流动的高温的制冷剂蒸汽加热，进而将制冷剂分离，使浓度进一步升高，将该浓吸收液经由低温热交换器12送向吸收器2从上方的喷淋器2A喷淋到传热管2B之上。

由低热源再生器9分离生成的制冷剂进入冷凝器10，向在冷却水管15内部流动的冷却水散热冷凝，由低温再生器6分离生成的制冷剂进入冷凝器7而同样地冷凝。而且，由冷凝器7生成的制冷剂液经由制冷剂管32进入蒸发器1，由冷凝器10冷凝生成的制冷液经由制冷剂管33进入蒸发器1，由制冷剂泵P3的运转而抽取，从喷淋器1A喷淋到传热管1B之上。

喷淋到传热管1B之上的制冷液由于从在传热管1B内部流动的水吸取汽化热而蒸发，故在传热管1B内部流动的水被冷却，这样生成的冷水从冷/温水管14供给热负载，进行制冷等冷却运转。

而且，由蒸发器1蒸发的制冷剂反复进行如下的循环，即，进入吸收器2，被从低温再生器6供给而从上方的喷淋器2A喷淋到传热管2B之上的浓吸收液吸收，积存于吸收器2的吸收液槽内，通过烯吸收液泵P1输送到低热源再生器冷凝器壳体11的低热源再生器9。

通过继续进行上述单重双重效用运转，使温度传感器S1计量检测的冷水的出口温度t降低，在为小于或等于8℃、大于或等于7℃时，开关阀V3维持开阀状态，燃料控制阀V2的阀开度被调整为由图2(B)所示的PID运算方式算出的阀开度Vpid的阀开度，在冷水的出口温度t降低到设定温度即7℃之前，抑制燃气燃烧器4进行的吸收液的加热，但由于燃气燃烧器4继续燃烧气体，因此，三通阀V1维持阀开度为100％的全开状态，且基于经由低热源供给管16供给的温排水得到的吸收液的加热作用一直维持最大。

即使继续进行抑制高温再生器5中的吸收液的加热的运转，在温度传感器S1计量检测的冷水出口温度t为设定温度即小于或等于7℃、大于或等于6℃时，燃料控制阀V2的阀开度被调整为由图2(A)所示的比例运算方式算出的阀开度Vp和由图2(B)所示的PID运算方式算出的阀开度Vpid中较小的阀开度，高温再生器5中的加热被进一步抑制，但由于燃气燃烧器4继续燃烧气体，因此，三通阀V1维持阀开度为100％的全开状态，且基于经由低热源供给管16供给的温排水得到的吸收液的加热作用一直维持最大。

而且，即使由高温再生器5进行的吸收液的加热被进一步抑制，当上述冷水的出口温度t低于规定的6℃时，燃料控制阀V2的阀开度为0％，即被全部关闭，同时，开关阀V3关闭，燃气燃烧器4停止燃烧气体，且三通阀V1的阀开度通过以上述冷水的出口温度t为变量的PID控制进行控制，且对吸收液的加热作用不会急剧降低，因此，经由冷/温水管14循环供给热负载的冷水的温度稳定。

另外，在将燃气燃烧器4进行的气体的燃烧停止，将高温再生器5中的吸收液的加热停止时，将由例如图4所示的关系式求出的电力的频率向中间吸收液泵P2的未图示的电动机供给，控制中间吸收液泵P2的转速。

即，上述控制程序如下构成，在将高温再生器5中的吸收液的加热停止时，将制冷剂的一部分蒸发分离，从高温再生器5排出，并将由以温度传感器S2计量检测的吸收液的高温再生器出口温度T为变量而设定的关系式求出的电力的频率向中间吸收液泵P2的未图示的电动机供给，控制中间吸收液泵P2的转速。

因此，中间吸收液泵P2的转速随高温再生器5内的吸收液的温度降低而连续逐渐减小，当上述吸收液的出口温度T降低到100℃时，中间吸收液泵P2以最小的转速旋转，因此，可防止吸收液循环量的急剧变动。

另外，上述程序也如下构成，在由设于高温再生器5内的未图示的液面检测装置检测到超出规定高度的液面高度时，中间吸收液泵P2停止旋转。

而且，在燃气燃烧器4进行的吸收液的加热和中间吸收液泵P2的运转都停止时，吸收液通过从低热源供给管16供给的温排水仅在低热源再生器9内加热，将制冷剂蒸发分离。而且，吸收液浓度变高的吸收液经由旁通管26、低温热交换器12而返回吸收器2。

另一方面，由低热源再生器9分离生成的制冷剂蒸汽进行如下的循环，即，进入冷凝器10而冷凝，并经由制冷剂管33进入蒸发器1内，由制冷剂泵P3的运转而从喷淋器1A喷淋到传热管1B之上，从通过传热管B内的冷水吸取热而蒸发，进入吸收器2内，被从上方喷淋的吸收液吸收。

然后，即使增大热负载，使上述冷水的出口温度为大于或等于6℃、小于或等于7℃，开关阀V3和燃料控制阀V2也继续关闭，且不进行基于燃气燃烧器4的气体燃烧，因此，继续基于上述冷水出口温度t来PID控制三通阀V1的阀开度，将基于经由低热源供给管16供给的温排水进行的吸收液的加热加强。

另外，在热负载增大，上述冷水的出口温度t为大于或等于7℃、小于或等于8℃时，开关阀V3开阀，燃料控制阀V2的阀开度被调整为由图2(A)所示的比例运算方式算出的阀开度Vp和由图2(B)所示的PID运算方式算出的阀开度Vpid中较小的阀开度，再次开始由燃气燃烧器4燃烧气体，同时，再次开始通过使三通阀V1的阀开度为100％即全开而最大限度地利用从低热源供给管16供给的温排水来加热吸收液，因此，避免吸收液被迅速加热，且经由冷/温水管14向热负载循环供给的冷水的温度稳定。

而且，在热负载进一步增大，上述冷水的出口温度t上升到大于或等于8℃时，开关阀V3维持开阀，三通阀V1和燃料控制阀V2的阀开度都被调整为100％，即全开，向吸收式冷冻机100投入的热量回复到通常运转时的最大热量。

另外，在热负载大，但经由低热源供给管16供给低热源再生器9的温排水的温度未达到规定的85℃时，在经由低热源再生器9和三通阀V1而回流的温排水的温度未达到70℃时，切换三通阀V1，以使温排水不从低热源供给管16供给低热源再生器9，同时，将全部的泵启动，且在燃气燃烧器4内燃烧气体，进行双重效用运转。此时，也由控制器C控制燃气燃烧器4的火力，以使温度传感器S1计量检测的冷水的出口温度达到规定温度即7℃。

在该双重效用运转中，吸收器2的吸收液槽中的稀吸收液通过稀吸收液泵P1输送到低热源再生器9，但不向传热管9B供给作为热源的温排水，因此，在不加热的状态下，通过中间吸收液泵P2的运转，经由高温热交换器13输送到高温再生器5，然后，与上述单重双重效用运转时同样，循环并加热，由高温再生器5和低温再生器6进行吸收液的浓缩再生和制冷剂的分离生成。

在上述结构的本发明的单重双重效用吸收式冷冻机100中，由于燃气燃烧器4中的燃烧的停止和再次开始不在燃料控制阀V2的阀开度大的状态下进行，故从蒸发器1经由冷/温水管14向热负载循环供给的冷水的出口温度稳定。

另外，本发明不限于上述实施例，因此，在不脱离权利要求所记载的主旨的范围内，可进行各种变形的实施。

例如，停止由燃气燃烧器4加热吸收液时的中间吸收液泵P2的旋转，除如上地控制之外，还可以如图5所示地进行控制。

即，在停止由燃气燃烧器4加热高温再生器5的吸收液时，也可以改变存储于控制器C的存储部内的控制程序，以将如下得到频率供给中间吸收液泵P2的电动机，控制中间吸收液泵P2的转速，上述频率是将随着从燃烧停止经过时间而减少的适当的系数与向燃烧停止时的中间吸收液泵P2的电动机供给的电力频率相乘而得到的。即使这样控制中间吸收液泵P2，也可以防止吸收液循环量的急剧变动。

Claims (3)

1. 一种单重双重效用吸收式冷冻机的运转方法，其中，该单重双重效用吸收式冷冻机通过将如下的部件进行配管连接而构成，即：收纳有蒸发器和吸收器的蒸发器吸收器壳体、收纳有低温再生器和冷凝器的低温再生器冷凝器壳体、收纳有以从其它设备供给的温排水作为热源的低热源再生器和冷凝器的低热源再生器冷凝器壳体、具有吸收液加热用燃烧器的高温再生器、低温热交换器、高温热交换器、制冷剂泵、吸收液泵，其中，比较如下的阀开度，即，通过以被蒸发器蒸发的制冷剂吸取热并冷却而从蒸发器排出的冷水的出口温度为变量的比例运算而求得的阀开度、和通过以所述冷水的出口温度为变量的PID运算而求得的阀开度，对向所述燃烧器供给的燃料的量进行调节的燃料控制阀的阀开度选择较小的阀开度，控制所述燃烧器的火力。

2. 如权利要求1所述的单重双重效用吸收式冷冻机的运转方法，其特征在于，燃料控制阀的开阀操作限定在对从其它设备供给的温排水流量进行控制的阀的开度为100％的全开时进行。

3. 如权利要求1或2所述的单重双重效用吸收式冷冻机的运转方法，其特征在于，在燃料控制阀的全闭操作后，随着高温再生器温度的降低或时间的经过，吸收液向高温再生器的循环供给量逐渐减少。

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