CN1151007A

CN1151007A - 吸收式冷冻机

Info

Publication number: CN1151007A
Application number: CN96112855A
Authority: CN
Inventors: 内田修一郎
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Appliances Inc
Priority date: 1995-09-20
Filing date: 1996-09-19
Publication date: 1997-06-04
Anticipated expiration: 2016-09-19
Also published as: JP2985747B2; JPH0989409A; KR100193333B1; US5819546A; KR970016410A; CN1133052C

Abstract

一种具有高温和低温发生器的吸收式冷冻机包括检测高温发生器中压力的压力检测装置；控制高温或低温发生器的溶液浓度的浓度固定控制装置，接收来自压力检测装置和浓度固定控制装置的两输出信号作为输入，选择并输出其中较高一个的选择转换器，和通过选择转换器的输出信号控制溶液泵的转速的转速控制装置。吸收溶液的循环量按照该吸收式冷冻机的从低负载范围至高负载范围的负载得到适当控制，使溶液即使在低负载范围也不结晶并改善了部分负载时的效率。

Description

吸收式冷冻机

本发明涉及一种吸收式冷冻机，它能够在高负载范围和低负载范围适当地控制溶液的循环量。

大家知道，在普通的吸收式冷冻机中，为了控制从吸收器向低温发生器和高温发生器供送的吸收溶液量，在低温发生器或高温发生器中的液面、压力或温度被检测并使用变频器进行频率控制以便控制用于向每个发生器供送吸收溶液的泵的转速。

详细来说，从吸收器向低温发生器和向高温发生器供送的溶液量，即由于冷冻剂的吸收而稀释的吸收溶液量只是通过冷却水的温度或只是通过发生器中的液面、压力或温度而被控制，或者，控制是通过检测发生器中溶液的压力和温度而进行的，这只是为了维持溶液浓度恒定。

在日本未审定的专利申请公开文本第3-84371号中公开了一种上述的控制。

但是，在通过发生器中的液面、压力或温度，或者只通过维持在发生器中的浓度的恒定而进行的控制中，存在的问题是当反复遇到不良状态时溶液可能会结晶。

也就是说，在设有多个吸收式冷冻机的工厂中或在一年到头需要冷却的房间中，即使当一年中户外大气温度低，以及在吸收式冷冻机入口处的冷却水的温度变得较低的时间，特别是在春季或秋季，加在吸收式冷冻机上的也可能是100％的负载。例如，在这种状态下，当吸收溶液量只由高温发生器中的压力控制时，由于冷却水的入口温度下降，使冷凝器内的压力下降，然后是高温发生器内的压力下降。因此，尽管是完全负载，溶液的循环量也下降。但是，在高温发生器中，由于输入热量保持恒定，且溶液的温度保持较高，溶液的浓度变得较高而引起结晶。

另外，当进行控制只是为了保持发生器中溶液浓度恒定时，由于在低温区中的控制正好是在其结晶线附近进行的，因而溶液结晶就不难理解了。

本发明旨在解决上述现有技术中的问题，其目的是提供一种吸收式冷冻机，它能够在从高负载范围至低负载范围的工作中，防止结晶化，改善性能系数。

为了实现上述目的提供一种吸收式冷冻机，它包括一个冷却冷水的蒸发器；一个用于从蒸发器吸收冷冻剂蒸汽的吸收器；一个高温发生器和一个低温发生器，其用于将来自吸收器的，由于吸收了冷冻剂蒸汽而处于吸收能力下降状态的吸收溶液分离成冷冻剂和已恢复其吸收能力的吸收溶液；一个用于冷凝在高温发生器和低温发生器中产生的冷冻剂蒸汽的冷凝器；一个用于循环溶液的溶液泵；以及一个用于使上述装置相互连接的流道，吸收式冷冻机还包括一个用于检测高温发生器中压力的压力检测装置；一个用于控制高温发生器或低温发生器中溶液浓度，使其保持恒定的浓度固定控制装置；一个用于从压力检测装置和浓度固定控制装置接收两个输出信号作为输入的选择转换器，其选择并输出上述输入信号中较高的一个信号；以及一个用于通过选择转换器的输出信号控制溶液泵的转速的转速控制装置。

在上述吸收式冷冻机中，用于从吸收器向低温发生器和高温发生器供送吸收溶液的溶液泵，其转速受到转速控制装置的控制。在上述转速控制方法中，溶液的循环量由选择转换器控制于一个适当的值，选择转换器从两个信号中选择一个具有较大输出的信号，这两个信号包括从高温发生器的压力和温度获得的信号，其用于控制高温发生器中的溶液浓度以保持恒定，以及一个在高温发生器中的压力信号，选择转换器将选择的信号输出至转速控制装置。

由于高温发生器中的压力通常是预先设定以便被选择为控制信号的，因而溶液泵的转速由转速控制装置控制，以便当高温发生器中的压力较高时增加吸收溶液泵的转速，而当其中的压力较低时则减小溶液泵的转速。因此，从低负载范围至高负载范围的整个工作范围上，吸收溶液的循环量相应于负载而受到控制，从而使溶液甚至在低负载范围中也不结晶，并且使部分负载期间的效率得到改善。

另外，在高负载范围中，例如当冷却水的温度降低时，高温发生器中的压力被减小，其中的压力信号被输出以减小溶液泵的转速。另一方面，当高温发生器中的溶液浓度接近超过一个设定的极限浓度时，从高温发生器中的压力和温度获得的，用于控制溶液浓度以保持恒定的信号增大其输出，以便将浓度保持在设定的极限浓度内。但是，当用于控制溶液浓度以保持恒定的信号被选择转换器选择时，由于该信号被输出至转速控制装置以增加溶液泵的转速，从而工作可以稳定地继续，溶液不会结晶。

附图的简要说明：

图1是按照本发明一实施例的两级吸收式冷冻机的系统图。

图2是用于说明在图1的实施例中在高温发生器中控制溶液浓度以保持恒定的曲线图。

图3是用于说明在图1的实施例中控制吸收溶液的循环量的工作的曲线图。

图4是在图1的实施例中，冷冻剂、弱溶液和强溶液的流动示意图。

现在对照图1至4描述本发明的一个实施例。

图1表示一个两级吸收式冷冻机，该吸收式冷冻机包括一个高温发生器1，一个低温发生器2，一个冷凝器3，一个蒸发器4，一个吸收器5，一个用于循环冷冻剂的冷冻剂泵6，一个用于循环吸收溶液的溶液泵7和一个热交换器8。

上述各装置的分别有下述功能；冷冻剂、弱溶液和作为吸收溶液的强溶液的流动如图4所示。

(A)蒸发器(4)

冷水10流过蒸发器4的蒸发管束9的管，被冷冻剂泵6循环的冷冻剂从喷淋管11喷淋在管束9的管上，因此，热量被冷冻剂的蒸发潜热从流过蒸发管束9的冷水除去。

(B)吸收器(5)

溴化锂吸收溶液在同一温度下具有显著低于水的蒸发压力，并具有在低温(大约5℃)下吸收从蒸发器4产生的冷冻剂的功能。因此，在吸收器5中，蒸发器4中蒸发的冷冻剂蒸汽被喷在吸收器5的冷却管12外表面的溴化锂吸收溶液吸收，此时产生的吸收热量由流过冷却管12的冷却水13冷却。

(C)高温发生器(1)和低温发生器(2)

浓度已被吸收器5中的冷冻剂的吸收降低的吸收溶液，其吸收能力降低(吸收能力已降低的吸收溶液下文中称为弱溶液)。一部分弱溶液由溶液泵7送往高温发生器1，并由加热蒸汽14加热而蒸发并分离出冷冻剂蒸汽15。弱溶液在高温发生器中浓缩并作为强溶液返回吸收器5，强溶液即吸收能力已恢复的吸收溶液。

从吸收器5流出的一部分弱溶液被溶液泵7送至低温发生器2，以便被高温发生器1产生的高温冷冻剂蒸汽15加热而浓缩，变为吸吸能力已恢复的吸收溶液。在热交换器8中，该吸收溶液与来自高温发生器1的吸收溶液相结合，然后返回吸收器5。

(D)冷凝器(3)

在高温发生器1中分离的高温冷冻剂蒸汽15在低温发生器中释放其一部分热量，然后进入冷凝器3，在那里由流过冷却管12的冷却水13冷却，以便被冷凝并液化成送回蒸发器4的冷冻剂。

(E)热交换器(8)

热交换器8的作用是通过从高温发生器1和低温发生器2流向吸收器5的高温吸收溶液预热从吸收器5流向高温发生器1和低温度发生器2的低温弱溶液，以便提高热效率。

(F)冷冻剂泵(6)和溶液泵(7)

冷冻剂泵(6)循环冷冻剂(一般用水，在本实施例中也使用水)，溶液泵(7)循环吸收溶液(溴化锂溶液)。

控制系统的布置如下。

压力检测传感器16布置在高温发生器1中用作压力检测装置，从该压力检测传感器16发出的信号用作温度控制器(TIC)17的需要值外部设定信号(RSP)。

现在详述需要值外部设定信号，在高温发生器1中的压力和溶液温度被检测以保持高温发生器1中溶液浓度的恒定，在每个时刻溶液温度的每个设定点要连续变化，从而在高温发生器1的压力信号的基础上使浓度在Deuhring′s图上变得恒定，这样使溶液温度受到温度控制器的控制，从而变成其设定的温度(需要温度)，这在下文中将详述。需要值外部设定信号是高温发生器1的压力信号，用于为温度控制器设定高温发生器1的溶液温度。

另外，来自压力检测传感器16的信号也用作功能转换器18的输入信号。

另一方面，为了测量从高温发生器1返回吸收器5的吸收溶液的温度，一个温度检测传感器19装在从高温发生器1至吸收器5的通路上以便为温度控制器17提供输入信号。在两个输入信号中选择较大信号的选择转换器(HS)20连接于温度控制器17和功能转换器18的外侧。从选择转换器20的输出信号输入用于设定转换频率的转速控制器21。从转速控制器21发出的信号输入用于将吸收溶液从吸收器5循环至高温发生器1和低温发生器2的溶液泵7，以便用作控制溶液泵7转速的转速设定信号。

下面对照图2和3描述具有上述结构的两级吸收式冷冻机的控制操作。

图2表示上述用于控制高温发生器1中浓度，使其保持恒定的布置。在这种控制中，当高温发生器1中的温度增高时，进行标度(scaling)以便将温度控制器17的设定点提高至预定的高设定点。在这种情形中，在高温发生器1中吸收溶液的浓度维持恒定是按照下述方式完成的，即，借助一个预定的功能改变高温发生器1中吸收溶液的需要温度设定值，按照高温发生器1的压力使浓度变得恒定。现在用实例详述这一点，溴化锂溶液通常用作吸收冷冻剂的吸收溶液，它具有下述特性，在深度保持恒定的情况下，当决定与其相当的蒸汽饱和压力时，使用上述单一因素决定与其相应的溶液温度。因此，如图2的右侧的图所示，当溶液的浓度受控保持恒定，例如保持为65％，以防止在吸收式冷冻机工作中溴化锂溶液的结晶时，如图2的左侧的图所示，高温发生器1的压力信号通过使用温度控制器(TIC)17的需要值外部设定信号(RSP)而被转化成相应于65％浓度的温度信号。该温度信号变成需要温度以便在高温发生器1中将溴化锂溶液的浓度设定在65％。当变频器21的输出频率被温度控制器17改变，溶液的循环量被溶液泵7增、减而使高温发生器1中的溶液温度达到需要温度时，可以在高温发生器1中形成该溶液浓度。

如图3的右上图所示，虽然吸收溶液的循环量通常是由设定至一个预定功能的值控制，以便按照高温发生器1的压力信号变成一个适当的值，但是通过从高温发生器1至功能转换器18的压力信号与来自温度控制器17的信号的比较，当来自温度控制器17的输出信号变得大于来自高温发生器1的压力信号时，来自温度控制器17的输出信号即被选择转换器20选择。因此，例如当高温发生器1内的压力增加时，转速控制装置21受到控制(这种控制在本实施例中是由带有变频器的转速控制装置进行的)以便增加溶液泵7的转动频率，从而在从高负载范围至低负载范围的整个负载范围上都可稳定地进行这种控制。当冷却水的进口温度下降时，例如在高负载操作条件下，由于高温发生器1内的压力下降，因而功能转换器18的输出降低。一方面，高温发生器1中的溶液温度将被保持在高的状态，也就是说，即使冷却水温度下降，负载也保持在高负载状态，这意味着输入高温发生器1的热量不变。例如在蒸汽型的两级吸收式冷冻机中，饱和蒸汽在8kg/cm²G的一般规格的情况下，由于蒸汽的饱和温度是174℃且蒸汽量不变，因而在与蒸汽进行热交换的高温发生器1中的溶液温度也不改变。因此，在高温发生器1中的吸收溶液的温度将被保持在高的状态。

如果这种状态继续，那么，溶液的浓度容易接近结晶浓度。因此，比较由温度控制器17检测的实际温度和上述新设定的值(RSP)，由于实际温度高于该设定的值，因而在图3的左上图中，相对于RSP存在+向状态。此后，温度控制器17的转换器频率设定信号的输出增加。然后，温度控制器17的输出被选择转换器20选择。

因此，频率受到控制，以便以温度控制器17的输出为基础，按照高温发生器1中的溶液温度，由转速控制器21增加吸收溶液泵7的转速。由于通过上述控制，增加了送入高温发生器1的低浓度溶液的供送量，因而可以进行稳定的控制，使高温发生器1中的吸收溶液的浓度降低，从而不使吸收溶液结晶。

另外，在从低负载范围至高负载范围的整个工作范围上可以适当地控制吸收溶液的循环量，因此，溶液不会结晶，也改善了吸收式冷冻机的性能系数。

Claims

1.一种吸收式冷冻机，它包括一个用于冷却冷水的蒸发器；一个用于从蒸发器吸收冷冻剂蒸汽的吸收器；一个高温发生器和一个低温发生器，其用于将来自吸收器的，吸收冷冻剂蒸气而减小了其吸收能力状态下的吸收溶液分离成冷冻剂和已恢复其吸收能力的吸收溶液；一个用于冷却和冷凝在上述高温发生器和低温发生器中生成的冷冻剂蒸汽的冷凝器；一个用于循环溶液的溶液泵和一条相互连接上述装置的流道，所述吸收式冷冻机还包括一个用于检测所述高温发生器中压力的压力检测装置；一个用于控制所述高温发生器或低温发生器中溶液浓度使其恒定的浓度固定控制装置；一个用于接收两个来自所述压力检测装置和所述浓度固定控制装置的输出信号作为输入，选择并输出上述输入信号中较高的一个的选择转换器；以及一个用于通过所述选择转换器的输出信号控制所述溶液泵的转速的转速控制器，因此，在高负载范围和低负载范围中溶液的循环量得到适当的控制。

2.如权利要求1所述的吸收式冷冻机，其特征在于：所述浓度固定控制装置包括一个温度控制器，所述压力检测装置的和一个来自所述发生器的溶液的温度检测装置的输出信号输入所述温度控制器，当用来自所述压力检测装置的信号检测到压力增加时，所述温度控制器具有将一个设定值增加至一个预定高温的功能。

3.如权利要求1所述的吸收式冷冻机，其特征在于：在所述压力检测装置和所述选择转换器之间设有一个功能转换器，其用于将所述压力检测装置的输出信号转换至预定功能。

4.如权利要求1所述的吸收式冷冻机，其特征在于：所述转速控制装置一个通过一变频器(inverter)控制转速的装置。

5.一种吸收式冷冻机，它包括一个用于冷却冷水的蒸发器，一个用于从蒸发器吸收冷冻剂蒸汽的吸收器；一个高温发生器和一个低温发生器，其用于将由于吸收冷冻剂蒸汽而减小了其吸收能力状态下的，来自吸收器的吸收溶液分离成冷冻剂和已恢复其吸收能力的吸收溶液；一个用于冷却和冷凝在上述高温发生器和低温发生器中产生的冷冻剂蒸汽的冷凝器；一个用于循环溶液的溶液泵；以及一条相互连接上述装置的流道，所述吸收式冷冻机还包括一个用于检测所述高温发生器中压力的压力检测装置；一个用于控制所述高温发生器或所述低温发生器中的溶液浓度，使其恒定的浓度固定控制装置；一个用于作为输入接收来自所述压力检测装置和浓度固定控制装置的两个输出信号，选择并输出上述两输入信号中较高的一个的选择转换器；以及一个用于通过所述选择转换器的输出信号控制所述溶液泵的转速的转速控制器，所述浓度固定控制装置包括一个温度控制器，所述压力检测装置的和来自所述发生器的溶液的温度检测装置的输出信号输入所述温度控制器，当用来自所述压力检测装置的信号检测出压力增加时，所述温度控制器具有将一设定值增加至一预定高温的功能，在所述压力检测装置和所述选择转换器之间设有一个功能转换器，其用于将所述压力检测装置的输出信号转换至一预定功能，所述转速控制装置是一个通过一变频器(inverter)控制转速的装置，因此，在高负载范围和低负载范围内溶液的循环量得到适当的控制。

6.一种吸收式冷冻机，它包括一个用于冷却冷水的蒸发器，一个用于从蒸发器吸收冷冻剂蒸汽的吸收器；一个高温发生器和一个低温发生器，其用于将来自吸收器的，由于吸收了冷冻剂蒸汽而处于吸收能力下降状态的吸收溶液分离成冷冻剂和已恢复其吸收能力的吸收溶液；一个用于冷却和冷凝在上述高温发生器或低温发生器中产生的冷冻剂蒸汽的冷凝器；一个用于循环溶液的溶液泵；以及一条用于相互连接上述装置的流道，所述吸收式冷冻机还包括一个用于检测所述高温发生器中的压力的压力检测装置，一个用于检测来自所述高温发生器的溶液温度的温度检测装置，一个用于通过接受上述压力检测装置和温度检测装置的信号作为输入，以便控制溶液浓度使其保持恒定的温度控制器，一个用来将来自所述压力检测装置的信号转换至一预定功能的功能转换器，一个用于接收来自上述功能转换器的信号和来自所述温度控制器的信号作为输入，并输出上述输入信号的较高的一个的选择转换器，以及一个用于通过所述选择转换器的输出信号控制所述溶液泵的转速的变频控制器，因此，溶液的循环量得到适当的控制，使其在高负载范围和低负载范围不致于结晶。

7.一种吸收式冷冻机，它包括一个用于冷却冷水的蒸发器，一个用于从蒸发器吸收冷冻剂蒸汽的吸收器；一个高温发生器和一个低温发生器，其用于将来自吸收器的，由于吸收冷冻剂蒸汽而处于减小了吸收能力的状态下的吸收溶液分离成冷冻剂和已恢复其吸收能力的吸收溶液；一个用于冷却和冷凝在上述高温发生器或低温发生器中产生的冷冻剂蒸汽的冷凝器；一个用于循环溶液的溶液泵；以及一条用于相互连接上述装置的流道，所述吸收式冷冻机还包括一个用于检测所述高温发生器中的压力的压力检测装置；一个用于检测来自所述高温发生器的溶液温度的温度检测装置，一个用于通过接收来自上述压力检测装置和温度检测装置的信号作为输入，而控制溶液浓度使其保持恒定的温度控制器，一个用于将来自所述压力检测装置的信号转换至一预定功能的功能转换器，一个用于接收来自所述功能转换器的信号和来自所述温度控制器的信号作为输入并输出上述输入信号的较高一个的选择转换器；一个用于通过所述选择转换器的输出信号控制所述溶液泵的转速的变频器；以及一个用于在来自所述吸收器的溶液分流入通向所述高温发生器和低温发生器的平行铺设的流道之前，在来自所述吸收器的，由于吸收所述冷冻剂蒸汽而处于吸收能力降低状态的溶液和来自所述发生器的溶液之间进行热交换的热交换器，因此，溶液的循环量得到适当控制，在高负载范围和低负载范围内使溶液不致于结晶。