JP2006084061A - 吸収冷凍機の運転方法 - Google Patents

Abstract

【課題】加熱手段のバーナが低負荷運転時にも頻繁にオン／オフしないようにして、バーナの寿命を延ばすと共に、熱負荷に循環供給するブラインの温度変動を小さくし快適な空調などが行えるようにする。
【解決手段】冷房運転時にブラインの蒸発器出口側温度が所定の７℃より高いときには、ブラインの前記温度が７℃になるように燃料制御弁２１の開度をそれ自体は従来周知のＰＩＤ制御などにより制御し、ブラインの前記温度が７℃以下になると燃料制御弁２１の開度を零以外の所定の最低開度に絞り、ブラインの前記温度が５.５℃以下になると燃料制御弁２１を閉弁し、その閉弁中にブラインの前記温度が６.０℃以上になると燃料制御弁２１を開弁して燃焼を再開し、ブラインの前記温度が５.７５℃以下になると冷媒管１８に介在する開閉弁Ｖ３を開弁して蒸発器４から吸収器５に冷媒液を流し、開閉弁Ｖ３の開弁中にブラインの前記温度が６.２５℃以上になると開閉弁Ｖ３を閉弁するようにした。
【選択図】 図２

Description

本発明は、吸収冷凍機（吸収冷温水機を含む）に係わるものである。

この種の吸収冷凍機としては、例えば図５に示したようにガスバーナＢで生成する燃焼熱を熱源として吸収液を加熱し冷媒を蒸発分離する高温再生器１、その高温再生器１から供給される冷媒蒸気を熱源として吸収液を加熱し冷媒を蒸発分離する低温再生器２、その低温再生器２に並設され、低温再生器２から供給される冷媒蒸気を凝縮する凝縮器３、凝縮器３から供給される冷媒液を蒸発させる蒸発器４、その蒸発器４で蒸発した冷媒蒸気を低温再生器２から供給される濃吸収液に吸収させる吸収器５、吸収液ポンプＰ１、冷媒ポンプＰ２、制御装置３１、リモコン４０などを備えた吸収冷凍機１００Ｘが周知である（例えば、特許文献１参照。）。

そして、吸収冷凍機１００Ｘにおいては、蒸発器４で蒸発する冷媒により冷却されてブライン管２２に流れ出たブラインの蒸発器出口側温度を温度センサ３２により検出し、その検出した温度が所定の温度以下になったときに、燃料供給管２０に設けた燃料制御弁２１を制御装置３１が出力する制御信号に基づいて閉じてガスバーナＢの燃焼を停止し、それにより高温再生器１での吸収液の加熱を中断し、吸収液から蒸発分離して低温再生器２、凝縮器３で放熱・凝縮し、蒸発器４に供給する冷媒液の量を減らすようにしている。

なお、図中６は低温熱交換器、７は高温熱交換器、２３は冷却水管、４Ａはブライン管に介在する蒸発器熱交換器、３Ａ、５Ａは冷却水管２３に直列に介在する凝縮器熱交換器と吸収器熱交換器、Ｖ１、Ｖ２、Ｖ３は開閉弁であり、開閉弁Ｖ１〜Ｖ３は蒸発器４で冷却したブラインをブライン管２２を介して図示しない熱負荷に循環供給する冷却運転時には開弁され、蒸発器４で加熱したブラインをブライン管２２を介して熱負荷に循環供給する加熱運転時には開弁される。
特開平０８−３２０１６８号公報

上記構成の吸収冷凍機においては、高温再生器に設けたガスバーナが低負荷運転時に頻繁にオン／オフを繰り返すため、イ）ガスバーナの寿命が短い、ロ）熱負荷に循環供給するブラインの温度変動が大きく快適な空調などを行うことができない、などと云う問題点があり、その解決が課題となっていた。

本発明は、蒸発器と、吸収器と、再生器と、凝縮器とが熱交換器、冷媒ポンプ、吸収液ポンプなどを介して配管接続され、蒸発器で蒸発する冷媒により冷却されて熱負荷に循環供給されるブラインの温度に基づいて再生器に供給する熱量が制御される吸収冷凍機において、ブラインの温度が所定の温度範囲内にあるときには再生器に供給する熱量をブラインの温度に基づいて比例的に制御し、ブラインの温度が所定の温度範囲内を超えて低温側に外れたときには再生器に供給する熱量を零以外の所定の最低値とすると共に、蒸発器に貯留されている冷媒液を吸収器に供給するか、凝縮器に貯留されている冷媒液を蒸発器または吸収器に供給することを主要な特徴とする吸収冷凍機の運転方法である。

蒸発器で冷却して熱負荷に循環供給しているブラインの温度が所定の温度範囲内を超えて低温側に外れたときには、再生器に供給する熱量を零以外の所定の最低値とすると共に、蒸発器に貯留されている冷媒液が吸収器に供給されるか、凝縮器に貯留されている冷媒液が蒸発器または吸収器に供給されるので、吸収器にある吸収液の冷媒濃度が上がり、吸収液の冷媒を吸収する能力が低下する。

そのため、蒸発器では冷媒が蒸発する量が減少し、蒸発器で冷却して熱負荷に循環供給するブラインの温度は上昇するので、バーナなどの加熱手段の頻繁なオン／オフが解消され、温度変動の小さいブラインによる安定した冷却運転が可能になると共に、バーナなどの加熱手段の寿命を延ばすことができる。

蒸発器と、吸収器と、再生器と、凝縮器とが熱交換器、冷媒ポンプ、吸収液ポンプなどを介して配管接続され、蒸発器で蒸発する冷媒により冷却されて熱負荷に循環供給されるブラインの温度に基づいて再生器に設けたバーナの加熱量が制御される吸収冷凍機において、ブラインの温度が所定の温度範囲内にあるときにはバーナの加熱量をブラインの温度に基づいて比例的に制御し、ブラインの温度が所定の温度範囲内を超えて低温側に外れたときにはバーナの加熱量を零以外の所定の最低値とすると共に、蒸発器に貯留されている冷媒液を吸収器に供給するか、凝縮器に貯留されている冷媒液を蒸発器または吸収器に供給する。

以下、本発明の第１の実施例を図１、図２に基づいて詳細に説明する。なお、理解を容易にするため、これらの図においても前記図５において説明した部分と同様の機能を有する部分には同一の符号を付し、理解を妨げない範囲で説明は省略した。

図１は本発明の第１の実施例により制御される吸収冷凍機１００の構成を示す説明図であり、この吸収冷凍機１００においても、ガスバーナＢで生成する燃焼熱を熱源として吸収液を加熱し冷媒を蒸発分離する高温再生器１、その高温再生器１から供給される冷媒蒸気を熱源として吸収液を加熱し冷媒を蒸発分離する低温再生器２、その低温再生器２に並設され、低温再生器２から供給される冷媒蒸気を冷却水管２３を介して供給される冷却水により冷却して凝縮させる凝縮器３、その凝縮器３から供給される冷媒液を蒸発させ、ブライン管２２を介して熱負荷に循環供給するブラインを冷却する蒸発器４、その蒸発器４で蒸発した冷媒蒸気を低温再生器２から供給される濃吸収液に吸収させる吸収器５、低温熱交換器６、高温熱交換器７、吸収液ポンプＰ１、冷媒ポンプＰ２、開閉弁Ｖ１〜Ｖ３、制御装置３１などを備えている。

そして、第１の実施例の吸収冷凍機１００においては、凝縮器３の内部に冷媒液貯留部３Ｂが設けられている。この冷媒液貯留部３Ｂは、冷却水管２３に介在する凝縮器熱交換器３Ａの下方に設けられ、その底には低温再生器熱交換器２Ａと冷媒／吸収液熱交換器１４Ａとが途中に介在し、一端が高温再生器１の気相部に連結された冷媒管１４の他端と、凝縮器３の底部と蒸発器４とを連結している冷媒管１６に一端が連結され、途中に濃度調整弁Ｖ４が介在している冷媒管１６Ａの他端とが連結されている。

また、吸収液ポンプＰ１、低温熱交換器６、高温熱交換器７が途中に介在し、一端が吸収器５の吸収液貯留部に連結され、他端が高温再生器１に連結された吸収液管８の低温熱交換器６入口側と、低温熱交換器６と高温熱交換器７との間とを連結し、途中に冷媒／吸収液熱交換器１４Ａが介在する吸収液管８Ａと、途中に低温熱交換器６が介在し、一端が低温熱交換器２に連結され、他端が吸収器５内の吸収液散布器に接続された吸収液管１０の低温熱交換器６の出入口部を連結する吸収液管１０Ａが設けられている。また、一端が吸収器５に連結され、途中に開閉弁Ｖ３が介在する冷媒管１８の他端は、途中に冷媒ポンプＰ２が介在する冷媒管１７の冷媒ポンプＰ２出口側に連結されている。

そして、制御装置３１により、温度センサ３２が検出するブラインの蒸発器出口側温度が所定の設定温度となるように、燃料供給管２０に設けた燃料制御弁２１の開度が制御される。

例えば、開閉弁Ｖ１〜Ｖ３を閉弁し、天然ガスなどをガスバーナＢにより燃焼して生成する燃焼熱により高温再生器１で吸収液から蒸発分離した冷媒蒸気が冷媒管１４を介して低温再生器熱交換器２Ａと冷媒／吸収液熱交換器１４Ａとを経由して凝縮器３に至り、吸収液と冷却水とに放熱して凝縮し、その凝縮した冷媒液が蒸発器４で蒸発する際の潜熱により冷却した蒸発器熱交換器４Ａ内のブラインをブライン管２２を介して図示しない熱負荷に循環供給して行う冷房運転においては、温度センサ３２が検出するブラインの蒸発器出口側温度が所定の設定温度、例えば７℃より高いときには、図２に示したようにブラインの蒸発器出口側温度がその所定温度の７℃となるように、制御装置３１の図示しない記憶手段に格納された制御プログラムに基づいて、燃料供給管２０に介在する燃料制御弁２１の開度がそれ自体は従来周知のＰＩＤ制御などにより制御される。

また、制御装置３１の記憶手段には、上記冷房運転中に温度センサ３２が検出するブラインの蒸発器出口側温度が、例えば７℃以下になると燃料制御弁２１の開度を零以外の所定の最低開度、例えば２０％に絞り、さらに温度センサ３２が検出するブラインの蒸発器出口側温度が、例えば５.５℃以下になると燃料制御弁２１を閉じてガスバーナＢへのガスの供給を停止して燃焼を中断し、その燃焼中断中に温度センサ３２が、例えば６.０℃以上の温度を検出すると燃料制御弁２１を開弁して燃焼を再開するための制御プログラムも格納してある。

また、制御装置３１の記憶手段には、上記冷房運転中に温度センサ３２が検出するブラインの蒸発器出口側温度が、例えば５.７５℃以下になると冷媒管１８に介在する開閉弁Ｖ３を開弁し、開閉弁Ｖ３の開弁中に温度センサ３２が、例えば６.２５℃以上の温度を検出すると開閉弁Ｖ３を閉弁するための制御プログラムも格納してある。

したがって、蒸発器４で冷媒が蒸発する際の潜熱により所定の７℃に冷却したブラインを、例えば空調負荷に循環供給する冷房運転中に冷房負荷が低下し、空調負荷から蒸発器４に還流するブラインの温度上昇が少なく、蒸発器熱交換器４Ａで冷却されてブライン管２２に吐出したブラインの温度が５．７５℃以下になると開閉弁Ｖ３は開弁される。

そのため、冷媒ポンプＰ２により蒸発器熱交換器４Ａの上に散布されている蒸発器４の冷媒液の一部は吸収器５に流入し、吸収器５の吸収液濃度が薄まる。その結果、吸収器５では吸収液による冷媒の吸収作用が弱まり、吸収器５内部の圧力が上昇するので、蒸発器４では冷媒の蒸発が抑制され、蒸発器熱交換器４Ａの内部を通過する際にブラインが受ける冷媒の冷却作用は弱まり、ブラインの蒸発器出口側温度は次第に上昇する。そして、温度センサ３２が６．２５℃以上の温度を検出すると、開閉弁Ｖ３は閉じられ、蒸発器４から吸収器５への冷媒液の供給がなくなる。

しかし、開閉弁Ｖ３を開弁し、蒸発器４の冷媒液を吸収器５に流入させても、温度センサ３２が検出するブラインの蒸発器出口側温度は上昇しないばかりか、温度センサ３２が５．５℃より低い温度を検出したときには、燃料制御弁２１を全閉してガスバーナＢによる加熱は中断されるので、蒸発器４からブライン管２２に吐出するブラインの温度は上昇する。そして、温度センサ３２が６．０℃以上の温度を検出すると、燃料制御弁２１は零以外の所定の最低開度に開弁され、ガスバーナＢによる吸収液の加熱が再開される。

本発明の第２の実施例を、図１、図３に基づいて説明する。この第２の実施例においては、冷媒管１８には開閉弁Ｖ３に代えて開度調節が可能な濃度調整弁Ｖ３Ａを設置し、制御装置３１により濃度調整弁Ｖ３Ａと燃料調整弁２１とを図３に示したように制御する。

すなわち、燃料制御弁２１は前記第１の実施例と同様に制御し、冷媒管１８に設置した濃度調整弁Ｖ３Ａは、温度センサ３２が検出するブラインの蒸発器出口側温度が、例えば６．２５℃のときには全閉（開度０％）、前記温度が例えば５．７５℃のときには全開（開度１００％）、その間は比例的に開度を制御するための制御プログラムを、制御装置３１の記憶手段に格納しておく。

したがって、蒸発器４で冷媒が蒸発する際の潜熱により所定の７℃に冷却したブラインを、例えば空調負荷に循環供給する冷房運転中に冷房負荷が低下し、空調負荷から蒸発器４に還流するブラインの温度上昇が少なく、温度センサ３２が検出するブラインの蒸発器出口側温度が６．２５℃以下になると濃度調整弁Ｖ３Ａは開弁される。

そのため、この実施例２の場合においても、冷媒ポンプＰ２により蒸発器熱交換器４Ａの上に散布されている蒸発器４の冷媒液の一部は吸収器５に流入し、吸収器５の吸収液濃度が薄まる。その結果、吸収器５では吸収液による冷媒の吸収作用が弱まり、吸収器５内部の圧力が上昇するので、蒸発器４では冷媒の蒸発が抑制され、蒸発器熱交換器４Ａの内部を通過するブラインが受ける冷媒の冷却作用は弱まり、ブラインの蒸発器出口側温度は次第に上昇する。そして、温度センサ３２が６．２５℃以上の温度を検出すると、濃度調整弁Ｖ３Ａは閉じられ、蒸発器４から吸収器５への冷媒液の供給がなくなる。

しかし、濃度調整弁Ｖ３Ａを開弁し、蒸発器４の冷媒液を吸収器５に流入させても、温度センサ３２が検出するブラインの蒸発器出口側温度は上昇しないばかりか、５．５℃より低い温度を検出したときには、燃料制御弁２１を全閉してガスバーナＢによる加熱は中断されるので、蒸発器４からブライン管２２に吐出するブラインの温度は上昇する。そして、温度センサ３２が６．０℃以上の温度を検出すると、燃料制御弁２１は零以外の所定の最低開度に開弁されて、ガスバーナＢによる吸収液の加熱が再開される。

本発明の第３の実施例を、図１、図４に基づいて説明する。この第３の実施例においては、制御装置３１により冷媒管１６Ａに介在する濃度調整弁Ｖ４と、燃料調整弁２１とを図４に示したように制御する。

すなわち、燃料供給管２０の燃料制御弁２１は前記第１、第２の実施例と同様に、冷媒管１６Ａの濃度調整弁Ｖ４は前記実施例２における濃度調整弁Ｖ３Ａと同様に制御するための制御プログラムを、制御装置３１の記憶手段に格納しておく。

したがって、蒸発器４で冷媒が蒸発する際の潜熱により所定の７℃に冷却したブラインを、例えば空調負荷に循環供給する冷房運転中に冷房負荷が低下し、空調負荷から蒸発器４に還流するブラインの温度上昇が少なく、ブラインの蒸発器出口側温度が、例えば６．２５℃以下になると濃度調整弁Ｖ４が開弁される。

そのため、この実施例３の場合においては、凝縮器３の冷媒液貯留部３Ｂに溜まっている冷媒液は冷媒管１６Ａ、１６を経由して蒸発器４に流入し、蒸発器４から溢れて蒸発器４の冷媒液の一部は吸収器５に入り、吸収器５の吸収液濃度が薄まる。

その結果、吸収器５では吸収液による冷媒の吸収作用が弱まり、吸収器５内部の圧力が上昇するので、蒸発器４では冷媒の蒸発が抑制され、蒸発器熱交換器４Ａの内部を通過するブラインが受ける冷媒の冷却作用は弱まり、ブラインの蒸発器出口側温度は次第に上昇する。そして、温度センサ３２が６．２５℃以上の温度を検出すると、濃度調整弁Ｖ４は閉じられ、蒸発器４から吸収器５への冷媒液の供給がなくなる。

しかし、濃度調整弁Ｖ４を開弁し、凝縮器３の冷媒液を蒸発器４に流入させても、温度センサ３２が検出するブラインの蒸発器出口側温度は上昇しないばかりか、５．５℃より低い温度を検出したときには、燃料制御弁２１を全閉してガスバーナＢによる加熱は中断されるので、蒸発器４からブライン管２２に吐出するブラインの温度は上昇する。そして、温度センサ３２が６．０℃以上の温度を検出すると、燃料制御弁２１は零以外の所定の最低開度に開弁されて、ガスバーナＢによる吸収液の加熱が再開される。

なお、上記構成の吸収冷凍機１００においては、冷却水管２３に冷却水を流すことなく開閉弁Ｖ１〜Ｖ３を開弁し、天然ガスなどをガスバーナＢにより燃焼して生成する燃焼熱により高温再生器１で吸収液を加熱し、吸収液から蒸発分離した冷媒蒸気と、冷媒を蒸発分離した吸収液とを吸収器５に供給すれば、吸収器５に並設された蒸発器４の蒸発器熱交換器４Ａ内のブラインが加熱されるので、そのブラインをブライン管２２を介して図示しない熱負荷に循環供給することで、暖房などの加熱運転に供することができる。

ところで、本発明は上記実施例に限定されるものではないので、特許請求の範囲に記載の趣旨から逸脱しない範囲で各種の変形実施が可能である。

例えば、冷媒管１６Ａには開度調整が可能な濃度調整弁Ｖ４ではなく、単に開閉のみの制御が可能な弁を設け、その開閉弁を図２に示した開閉弁Ｖ３のように制御しても良い。

また、冷媒管１８に介在する弁を図２または図３のように制御するときには、濃度調整弁Ｖ４が介在する冷媒管１６Ａを設ける必要はないし、冷媒管１８は冷媒ポンプＰ２の吐出側でなく吸込み側の冷媒管１７に連結されても良い。

第１の実施例により制御される吸収冷凍機の構成を示す説明図である。 第１の実施例の制御要領を示す説明図である。 第２の実施例の制御要領を示す説明図である。 第３の実施例の制御要領を示す説明図である。 従来技術を示す説明図である。

符号の説明

１ 高温再生器
２ 低温再生器
３ 凝縮器
３Ｂ 冷媒液貯留部
４ 蒸発器
５ 吸収器
６ 低温熱交換器
７ 高温熱交換器
８〜１１ 吸収液管
１４〜１８ 冷媒管
２０ 燃料供給管
２１ 燃料制御弁
２２ ブライン管
２３ 冷却水管
３１ 制御装置
３２ 温度センサ
Ｂ バーナ
Ｐ１ 吸収液ポンプ
Ｐ２ 冷媒ポンプ
Ｖ１〜Ｖ３ 開閉弁
Ｖ４ 濃度調整弁
１００、１００Ｘ 吸収冷凍機

Claims (3)

1. 蒸発器と、吸収器と、再生器と、凝縮器とが熱交換器、冷媒ポンプ、吸収液ポンプなどを介して配管接続され、蒸発器で蒸発する冷媒により冷却されて熱負荷に循環供給されるブラインの温度に基づいて再生器に供給する熱量が制御される吸収冷凍機において、ブラインの温度が所定の温度範囲内にあるときには再生器に供給する熱量をブラインの温度に基づいて比例的に制御し、ブラインの温度が所定の温度範囲内を超えて低温側に外れたときには再生器に供給する熱量を零以外の所定の最低値とすると共に、蒸発器に貯留されている冷媒液を吸収器に供給することを特徴とする吸収冷凍機の運転方法。
2. 蒸発器と、吸収器と、再生器と、凝縮器とが熱交換器、冷媒ポンプ、吸収液ポンプなどを介して配管接続され、蒸発器で蒸発する冷媒により冷却されて熱負荷に循環供給されるブラインの温度に基づいて再生器に供給する熱量が制御される吸収冷凍機において、ブラインの温度が所定の温度範囲内にあるときには再生器に供給する熱量をブラインの温度に基づいて比例的に制御し、ブラインの温度が所定の温度範囲内を超えて低温側に外れたときには再生器に供給する熱量を零以外の所定の最低値とすると共に、凝縮器に貯留されている冷媒液を蒸発器または吸収器に供給することを特徴とする吸収冷凍機の運転方法。
3. バーナで発生させる燃焼熱が再生器に供給されることを特徴とする請求項１または２記載の吸収冷凍機の運転方法。

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