CN100533009C - 吸收式冷冻机 - Google Patents

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Abstract

一种吸收式冷冻机，根据温度检测器(42)测量的冷却水的余热冷凝器出口侧温度(A)计算出向冷却水泵(12)供给的电源的频率(αHz)，在开度检测器测量的流量控制阀(13)的传热管(3A)侧开度(X)在例如95%以上传热管(3A)侧处在全开或接近全开的开阀状态时，根据温度检测器(43)测量的余热流体的出口温度(B)计算出向冷却水泵(12)供给的电源的频率(βHz)，在α≥β时向冷却水泵(12)供给αHz的电源，在不是这种情况时，供给βHz的电源，在流量控制阀(13)的传热管(3A)侧的开度(X)不十分大时，不需要将利用余热流体的吸收液的加热增加到当前值以上，也不需要使冷却水量增加。最好设置供给αHz的电源的控制器(50)。

Description

吸收式冷冻机
技术领域
本发明涉及也利用从其它设备供给的余热等作为通过加热吸收液来蒸发分离制冷剂的再生器的热源的吸收式冷冻机。
背景技术
作为这种吸热式冷冻机，例如图5所示那样，下述的吸热式冷冻机100X是公知的，该冷冻机包括：高温再生器1、把从高温再生器1供给的制冷剂蒸气作为吸收液的加热源的低温再生器2、和从热电联供给系统等其它设备供给的余热流体作为加热源的余热再生器3，其中高温再生器1通过加热吸收液使其沸腾来蒸发分离送入蒸发器6中的制冷剂，并且作为浓缩再生吸收液的再生器把在煤气燃烧器1A中产生的燃烧热作为吸收液的加热源(例如参考专利文件1)。
另外，图中的4是以使在低温再生器2内从吸收液蒸发分离的制冷剂蒸气能流入的方式与低温再生器2并排设置的冷凝器，5是以使在余热再生器3内从吸收液中蒸发分离的制冷剂蒸气能流入的方式与余热再生器3并排设置的余热冷凝器，7是以使在蒸发器6内蒸发的制冷剂蒸气能流入的方式与蒸发器6并排设置的吸收器。8是低温热交换器，9是高温热交换器，10是制冷剂泵，11A和11B是吸收液泵，13是由三通阀组成的流量控制阀，14-17是开闭阀，18-23是吸收液管，24-29是制冷剂管，30是余热流体供给管，31是旁通管，32是冷温水管，33是冷却水管，34是均压管，如图5所示那样通过配管连接，构成能使通过设置在蒸发器6内的传热管6A的管壁冷却/或加热到预定温度的水通过冷温水管32循环供给图中未示出的热负载的结构。
在上述构成的吸收式冷冻机100X中，因为把在煤气燃烧室1A中燃烧天然气等时放出的燃烧热、和通过余热流体供给管30从热电联供给系统等其它的设备供给的余热流体作为热源加热吸收液，在通过从吸收液中蒸发分离生成制冷剂的同时进行浓缩再生吸收液，所以热效率高。因此有所谓能节省资源，并且可以减少二氧化碳的排放量的优点。
专利文件：特开平8-54153号公报
发明内容
然而在专利文件1中公开的吸收式冷冻机中，因为设置在冷却水管上的冷动水泵是以恒速运行的，所以在热负载小时虽然有通过降低冷却水泵的转数减少动能的余地，但因为在进行冷却水的变流量控制时从余热流体中吸收得到的热量减少，所以实际上没有实现冷却水变流量控制(在热源中不使用余热流体的吸收式冷冻机中，根据从蒸发器供给热负载的冷水和冷却水的状态控制冷却水泵的转数的技术是公知的。例如特开平8-159596号公报等)。
因此有必要通过尽可能地不使从余热流体回收得到的热量减少来降低冷却水泵的动能。并且必需尽量不使控制复杂化地实现。
本发明为了解决上述现有技术的课题而提供一种吸收式冷冻机，该冷冻机使用通过与余热供给管相连从其它设备供给的余热流体作为对吸收制冷剂后的吸收液进行加热蒸发分离制冷剂对吸收液进行浓缩再生的余热再生器的热源的一部分或全部，并且通过变频调速电动机对冷却水泵进行转数控制，该冷却水泵位于经由吸收器和冷凝器配管的冷却水管之中，其特征在于：把存储在控制装置的存储器中所述的控制程序包括：根据通过在蒸发器中冷却后向热负载循环供给的载冷剂或流过冷却水管的冷却水的状态决定向变频调速电动机供给的电源频率的工序、根据从其它设备供给的余热流体的状态决定向变频调速电动机供给的电源频率的工序、选择上述决定的频率内的高的频率的工序、和通过将该选择的频率的电源供给变频调速电动机控制冷却水泵的转数的工序。
在本发明的吸收式冷冻机中，因为根据载冷剂、冷却水和从其它设备中供给的余热流体的状态控制冷却水泵的转数，所以可以减少用于冷却水运送的动力，并通过简单的控制就能实现上述控制。
附图说明
图1是本发明的吸收式冷冻机的说明图。
图2是表示存储在控制器的存储器中的基础数据的说明图，其中图(A)是表示冷却水的余热冷凝器出口侧温度与供给冷却水泵的电源频率的关系的说明图，图(B)是表示余热流体出口侧温度与供给冷却水泵的电源频率的关系的说明图。
图3是表示存储在控制器的存储器中的控制程序的说明图。
图4是表示存储在控制器中的其它控制程序的说明图。
图5是现有技术的说明图。
具体实施方式
本发明提供一种吸收式冷冻机，该冷冻机使用通过与余热供给管相连从其它设备供给的余热流体作为对吸收制冷剂后的吸收液进行加热蒸发分离制冷剂对吸收液进行浓缩再生的热源的一部分或全部，并且通过变频调速电动机进行转数控制介于经由吸收器和冷凝器配管的冷却水管之间的冷却水泵，该吸收式冷冻机具有控制装置，该控制装置装备有控制程序，所述的控制程序包括：根据通过在蒸发器中冷却向热负载循环供给的载冷剂或流过冷却水管的冷却水的状态决定供给变频调速电动机的电源频率的工序、根据从其它设备供给的余热流体的状态决定向变频调速电动机供给的电源频率的工序、选择上述决定的频率内的高的频率的工序、和通过将该选择的频率的电源供给变频调速电动机控制冷却水泵的转数的工序。
实施例1
下面根据图1-图4详细说明本发明的实施方式。在图1中所例示的本发明的吸收式冷冻机100使用水作为制冷剂，使用溴化锂(LiBr)水溶液作为吸收液，并且是能向未示出的热负载循环供给作为载冷剂的冷水或温水的吸收式冷冻机。另外，为了容易理解起见而将图1中凡与上述图5中已说明的部分具有相同功能的零部件，附加相同的符号。
从上述图中不难看出，在图1中所示出的本发明的吸收式冷冻机100在机器的连接上是与上述图5中所示的吸收式冷冻机100X相同的。并且具有能通过设置在冷温水管32的蒸发器6出口侧的温度检测器41测量通过蒸发器6内的传热管6A的管壁与制冷剂热交换后被制冷剂蒸发时的潜热冷却后从蒸发器6排出的冷温水的温度的构成。
另外，具有能通过设置在冷却水管33的余热冷凝器5出口侧上的温度检测器42测量分别在吸收器7、冷凝器4、余热冷凝器5中完成冷却作用后从余热冷凝器5中排出的冷却水的出口温度的构成。
另外，能通过设置在余热流体供给管30上的温度检测器43测量通过由余热再生器3加热吸收液体蒸发分离制冷剂后通过浓缩吸收液从余热再生器3中排出的余热流体与经由旁通管31来的余热流体合流后流出的余热流体的出口温度的构成。
另外，具有能通过设置在高温再生器1上的温度检测器44测量由煤气燃烧器1A加热蒸发分离制冷剂后进行浓缩的吸收液的温度的构成。
另外，也设置用于根据温度检测器41-44的温度等控制煤气燃烧器1A，制冷剂泵10、吸收液泵11A和11B、冷却水泵12以及流量控制阀13等的控制器50。
在上述构成的吸收式冷冻机100中，在开关阀14-17关闭的状态下，将冷却水排放到冷却水管33中，使天然气等在煤气燃烧器1A中燃烧，同时一边使通过余热流体供给管30把从热电串联供给系统等供给的高温、高压的水蒸气、高温水等余热流体排放到设置在余热再生器3内的传热管3A中，一边通过使吸收液泵11A、11B运行，将在吸收器7中吸收制冷剂并积存在吸收液积存处的吸收液输送给余热再生器3，再从余热再生器3输送给高温再生器1时，便在余热再生器3和高温再生器1中得到从吸收液中蒸发分离的制冷剂蒸气和分离制冷剂蒸气后吸收液浓度变高的吸收液。
在高温再生器1中生成的高温制冷剂蒸气通过制冷剂管24进入低温再生器2，加热被在高温再生器1浓缩后通过吸收液管20经由高温热交换器9进入低温再生器2中的吸收液，放热冷凝后进入冷凝器4。
另外，通过在低温再生器2中的加热从吸收液中分离的制冷剂蒸气进入冷凝器4与流过冷却水管33内的冷却水热交换后冷凝液化，与从制冷剂管24冷凝后供给的制冷剂一起通过制冷剂管26进入蒸发器6。
在余热蒸发器3中生成的高温制冷剂蒸气也进入余热冷凝器5，与流经冷却水管33内的冷却水热交换并冷凝液化后通过制冷剂管27、26进入蒸发器6。
进入蒸发器6后存留在制冷剂液存留处的制冷剂液通过制冷剂泵10的运行喷撒在连接有冷温水管32的传热管6A的上面，与通过冷温水管32循环供给的水进行热交换并蒸发冷却流经传热管6A的内部的水。
然后，在蒸发器6中蒸发的制冷剂进入吸收器7，被低温再生器2加热使制冷剂蒸发分离后使吸收液的浓度进一步提高地再生的吸收液，即通过吸收液管21经由低温热交换器8供给并从上方散布的浓吸收液所吸收。
在吸收器7中吸收制冷剂后浓度变稀的吸收液，即稀的吸收液通过吸收液泵11A的运行经由低温热交换器8输送给余热再生器3，如上所述那样，被从余热流体管30供给的余热流体蒸发分离制冷剂浓缩后，通过吸收液泵11B的运行输送给高温再生器1。
当像上述那样进行运行时，因为在蒸发器6内的传热管6A中被制冷剂的气化热冷却的冷水能通过冷温水管32循环供给图中未示出的热负载，所以可以进行冷气等的冷却运行。
另外，从余热流体供给管30向传热管3A的余热流体供给，优先于在煤气燃烧器1A中的天然气等的燃烧。也就是说，在控制器50中的未示出的存储器中，首先控制流量控制阀13以使温度检测器41所测量的冷温水的温度降低到所设定温度例如7℃，在即使流到传管3A中的余热流体的量达到最大，温度检测器41所测量的冷温水的温度仍没有下降到设定温度7℃时，就利用煤气燃烧器1A对吸收液进行加热。并进行控制，以使在高温再生器1中也进行制冷剂蒸气的生成和吸收液的浓缩再生，使被蒸发器6冷却后排出到冷温水管32中的冷温水的温度变成设定的温度7℃，即使把利用煤气燃烧器1A的加热量减少到最小，如温度检测器41测量的冷温水的温度仍上升不到设定温度7℃，则就停止利用煤气燃烧器1A的加热，并存储用于通过控制流量控制阀13减少向传热管3A的余热流体的供给量并使被蒸发器6冷却后排出到冷温水管32中的冷温水的温度达到设定温度7℃的控制程序。
另外，在控制器50中未示出的存储器中存储例如图2(A)中所示的关系式(可采用函数、表等适合的方法)和例如图2(B)中所示的关系式(可采用函数、表等适合的方法)，其中图2(A)中所示的关系式是在温度检测器42测量的冷却水的余热冷凝器出口侧温度比设定温度(例如37.5℃)高时就通过提高向冷却水泵12供给的电源的频率来增加冷却水流量，而在比上述设定温度低时就通过降低向冷却水泵12供给的电源的频率来减少冷却水流量，以便使冷却水的余热冷凝器出口侧温度一定，而图2(B)中所示的关系式是在温度检测器43测量的温度，即通过由余热再生器3加热吸收液蒸发分离制冷剂后浓缩吸收液从余热再生器3中排出的余热流体与经由旁通管31来的余热流体合流后流动的余热流体的温度比设定温度(例如80℃)高时就通过提高向冷却水泵12供给的电源的频率来增加冷却水流量，而在比上述设定温度低时就通过降低向冷却水泵12供给的电源的频率来减少冷却水量，以便使余热流体出口侧温度保持一定。
另外，在控制器50未示出的存储器中也存储图3中所示的控制程序。从而在吸收式冷冻机100的运行中通过温度检测器42测量冷却水的余热冷凝器出口侧温度(A)(步骤S1)，根据所测量的冷却水的余热冷凝器出口侧温度(A)和图2(A)所示的关系式计算出向冷却水泵12供给的电源的频率(αHz)(步骤S2)。
另外，通过未示出的开度检测器测量流量控制阀13的传热管3A侧开度(X)(步骤S3)，判定所测量的开度(X)是否在例如95％以上(步骤S4)。
在步骤S4中为YES，即流量控制阀13的传热管3A侧的开度为全开或接近全开的开阀状态时，就转移到步骤S5，通过温度检测器43测量余热流体的出口侧温度(B)，根据所测量的余热流体的出口侧温度(B)和图2(B)中所示的关系式，计算向冷却水泵12供给的电源的频率(βHz)(步骤S6)。
然后在步骤S7中，比较在步骤S2中计算出的频率(αHz)与在步骤S6中计算出的频率(βHz)，当α≥β时就转移到步骤S8，向冷却水泵12供给αHz的电源，在不是这样时，就转移到步骤S10，向冷却水泵12供给βHz的电源。
另外，在步骤S4中为NO，即在流量控制阀13的传热管3A侧的开度不十分大时，因为没有必要将利用余热流体的吸收液的加热增加到当前值以上，所以也没有必要使冷却水量增加。因此，由于即使把根据余热流体的状态求出的向冷却水泵12供给的电源的频率变成最低也可以，所以可以向冷却水泵12供给把安全率估计在内在步骤S2中计算出的αHz的电源。
因而，在本发明的吸收式冷冻机100中，例如因热负载小而停止利用煤气燃烧器1A的加热并且在只用通过余热流体供给管30向传热管3A供给的余热流体的加热进行制冷剂的生成和吸收液的浓缩再生时，通过冷温水管32从热负载回流到蒸发器6的冷水温上升也少，因在传热管6A中被制冷剂的气化热冷却而使排出到冷温水管32中的冷却水的温度也下降。
因此，由于温度检测器41测量出比设定温度7℃低的温度，所以可以通过控制器50抑制投入给余热再生器3的热量。也就是说，将流量控制阀13的传热管3A侧的开度减到不足95％，以绕过余热再生器3而使通过旁通管31的余热流体量增加。
因为在上述低负载时经吸收器7、冷凝器4、余热冷凝器5的冷却起作用而使流过冷却水管33的冷却水的温度，即温度检测器42测量的余热冷凝器出口侧温度(A)也降低，所以根据该冷却水的余热冷凝器出口温度(A)决定的向冷却水泵12供给的电源的频率αHz也降低。
另外，因为通过如图3所示的控制程序向冷却水泵12供给频率低的αHz的电源进行驱动，所以可以减少冷却水泵12所消耗的电功率。
而且，因为向冷却水泵12供给根据冷却水的余热冷凝器出口侧温度(A)决定的电源频率(αHz)和在流量控制阀13的传热管3A侧的开度为95％以上并且在传热管3A侧全开或接近全开状态时根据余热流体的出口侧温度(B)决定的电源频率(βHz)中的大的频率的电源，而流量控制阀13的传热管3A侧的开度为不足95％且不需要将利用余热流体的吸收液的加热增加到当前值以上，并且也不需要使冷却水量增加时，向冷却水泵12供给根据因供给充分必要的量而温度也变低的冷却水的余热冷凝器出口侧温度(A)决定的电源频率(αHz)，所以冷却水的余热冷凝器出口侧温度(A)和余热流体出口侧温度(B)都不会变得比设定温度高。
另外，在控制器50中未示出的存储器中，也存储图4中所示的控制程序，从而，因为当温度检测器44测量的高温再生器1内的吸收液的温度超过设定温度(例如155℃)时，冷却水泵12就以最大转数运行，冷却水流量被强制恢复到100％的流量，所以可以回避因高温再生器1的异常高温引起的频繁的安全停止(虽然没有详细描述，但因为为了在温度检测器44测量出超过设定温度时回避危险而装备的从来的公知的安全装置照原样装备，所以即使通过把冷却水流量强制地变成100％流量进行运行，在温度检测器44测量出超过设定温度的高度时，也能通过使从来的公知的安全装置动作，安全地停止冷却水泵12。)，于是可以通过步进数10左右的简单的控制达到上述良好的效果。
另外，因为本发明不限于上述的实施方式，所以在不超出权利要求书的宗旨的范围的各种变型的实施例都是可能的。
例如即使用温度检测器45测量的冷凝器出口侧的冷却水温度代替温度检测器42测量的冷却水的余热冷凝器出口侧温度(A)，与上述同样地求出向冷却水泵12供给的电源的频率，然后把由该电源频率和根据余热流体出口侧温度(B)计算出的电源频率(βHz)决定的频率的电源作为向冷却水泵12供给的冷却水的变流量控制，也能获得与上述同样的作用效果。
还有，即使用该冷却水余热冷凝器出口侧温度(A)与设置在吸收器入口侧的温度检测器46测量的吸收器入口侧的冷却水温度的温度差代替温度检测器42测量的冷却水的余热冷凝器出口侧温度(A)，与上述同样地求出向冷却水泵12供给的电源频率，然后把由该电源频率和根据余热流体出口侧温度(B)计算出的电源频率(βHz)决定的频率的电源作为向冷却水泵12供给的冷却水的变流量控制，也能获得与上述同样的作用效果。
另外，即使用用温度检测器41测量的冷温水的蒸发器出口侧温度与设置在冷温水管32的蒸发器入口侧的温度检测器47测量的蒸发器入口侧的冷温水温度的温度差、或者用适宜的手段测量通过冷温水管32供给冷水循环的并且图中未示出的热负载的大小所得到其中的某个数据，代替温度检测器42测量的冷却水的余热冷凝器出口侧温度(A)，与上述同样地求出向冷却水泵12供给的电源的频率，然后把由该电源频率和根据余热流体出口侧温度(B)计算出的电源频率(βHz)决定的频率的电源作为供给冷却水泵12的冷却水的变流量控制也能获得与上同样的作用效果。
用设置在余热再生器3的入口侧的温度检测器48测量的余热流体的入口侧温度代替温度检测器43测量的余热流体出口侧温度(B)，也能进行上述冷却水的变流量控制。
用与温度检测器44同样设置的未示出的压力检测器测量的高温再生器1内的压力代替温度检测器44测量高温再生器1内的吸收液的温度也能进行上述冷却水的变流量控制。
也可以通过配管安装吸收液管，以使通过由吸收器7吸收制冷剂而浓度降低的稀的吸收液先输送给余热再生器3进行浓缩，然后把该浓缩的吸收液输送给低温再生器2进行浓缩，最后输送给高温再生器1进行浓缩；也可以通过配管安装吸收液管，以使由吸收器7吸收制冷剂而浓度降低的稀的吸收液分支到高温再生器1和余热再生器3中输送，再把由高温再生器1和余热再生器3浓缩后的吸收液输送给低温再生器2进行浓缩。
也可以把夹着开闭阀17的冷却管29设置在制冷剂管28的制冷剂泵10的下游侧与吸收器7之间。
另外，也可以把流量控制阀13设置在余热流体入口侧的余热流体供给管30与旁通管31的分支位置上。

Claims (2)

1.一种吸收式冷冻机，该冷冻机使用通过与余热供给管相连从其它设备供给的余热流体作为对吸收制冷剂后的吸收液进行加热蒸发分离制冷剂对吸收液进行浓缩再生的余热再生器的热源的一部分或全部，并且通过变频调速电动机对冷却水泵进行转数控制，该冷却水泵位于经由吸收器和冷凝器配管的冷却水管之中，其特征在于：把控制程序存储在控制装置的存储器中，所述的控制程序包括：根据通过在蒸发器中冷却后向热负载循环供给的载冷剂或流过冷却水管的冷却水的状态决定向变频调速电动机供给的电源频率的工序、根据从其它设备供给的余热流体的状态决定向变频调速电动机供给的电源频率的工序、选择上述决定的频率内的高的频率的工序、和通过将该选择的频率的电源供给变频调速电动机控制冷却水泵的转数的工序。
2.如权利要求1所述的吸收式冷冻机，其特征在于：所述吸收式冷冻机还设有高温再生器，设置测量所述高温再生器内的温度或压力的装置，控制装置具有在该测量装置测量的数据达到预定值时通过向变频调速电动机供给最大频率的电源使冷却水泵以最大转数运行的机能。
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