JP2006183959A - 吸収式冷温水機における冷却水温度制御方法及び吸収式冷温水機 - Google Patents

Abstract

【課題】 吸収式冷温水機において、冷却水温度を制御してシステム全体の省エネルギーを図る。
【解決手段】 吸収液を加熱する構造の再生器、凝縮器１６、吸収器１８、蒸発器２０、熱交換器類、溶液ポンプ、冷媒ポンプ、冷却水ポンプ２２、冷温水ポンプ２４、冷却塔２６及び冷却塔ファンモータ２８を少なくとも有する吸収式冷温水機において、外気温度又は外部負荷の影響を受けて変化する吸収式冷温水機を循環する冷水温度と、外気で冷却されて吸収式冷温水機を循環する冷却水の温度を検知して、定格負荷運転時の冷却水温度設定値を変更する制御を行う。
【選択図】 図１

Description

本発明は、吸収式冷温水機の冷房負荷制御運転に連動させて冷却水温度及び冷水温度を制御することにより、システム全体の省エネルギーを図ることができる吸収式冷温水機制御方法及びこの方法を実施する吸収式冷温水機に関するものである。なお、吸収式冷凍機と記載している箇所もあるが、吸収式冷凍機には吸収式冷温水機をも含むものとする。

従来から、蒸気式二重効用吸収冷凍機として、図５に例示したようなものが知られている。この吸収冷凍機は、吸収液（例えば、臭化リチウム水溶液）が吸収器ａから低温再生器ｃを経て高温再生器ｅに流されるというリバースサイクルを構成している。この吸収冷凍機における吸収サイクルを説明すると、まず、吸収器ａで多量の冷媒蒸気を吸収して濃度が薄められた吸収液（稀吸収液）が吸収器ａから低温熱交換器ｂに送給され、この低温熱交換器ｂにより加熱された後に低温再生器ｃに送給される。前記稀吸収液は、この低温再生器ｃにおいて低温再生され、吸収している冷媒の一部を放出し濃度がその分高くなって中間濃度の吸収液（中間吸収液）となる。次に、この中間吸収液は、低温再生器ｃから高温熱交換器ｄに送給され、この高温熱交換器ｄにより加熱された後に高温再生器ｅに送給される。

前記中間吸収液は、この高温再生器ｅにおいて高温再生され、吸収している冷媒（例えば、水蒸気）の一部を放出し濃度がさらに高くなって高濃度の吸収液（濃吸収液）となる。そして、この濃吸収液が前記高温熱交換器ｄの加熱側に前記中間吸収液を加熱する加熱源として戻され、さらに、低温熱交換器ｂの加熱側に前記稀吸収液を加熱する加熱源として戻された後、前記吸収器ａに帰還する。この帰還した濃吸収液は吸収器ａにおいて伝熱管上に散布され、冷却水により冷却されながら再び冷媒蒸気を吸収して前記稀吸収液となる。

このような蒸気式二重効用吸収冷凍機においては、前記高温再生器ｅには蒸気ボイラｆから高温の蒸気（スチーム）が加熱源として供給されるようになっており、この蒸気により中間吸収液が加熱されて吸収していた冷媒が放出され、この放出された冷媒蒸気は、低温再生器ｃにこの低温再生器ｃでの加熱源として利用された後、凝縮器ｇに戻されて凝縮する。凝縮器ｇからの冷媒液（例えば、水）は蒸発器ｈに入り、この凝縮した冷媒液が冷媒ポンプにより蒸発器ｈの伝熱管（水が流通している）に散布され蒸発潜熱により冷却されて冷水が得られる。
また、低温再生器ｃからの吸収液配管ｉと、高温熱交換器ｄと低温熱交換器ｂとの間の加熱側の吸収液配管ｊとを接続するバイパス管ｋが設けられ、低温再生器ｃを出て高温再生器ｅへ供給される中間濃縮吸収液の一部を、吸収器ａへ戻る濃吸収液配管にバイパスさせるように構成されている。

ボイラは通常、単独で運転する場合の制御は、外部の負荷変化によって変化するボイラ出口部の蒸気圧力変化を検出して、蒸気圧力が定められた圧力範囲内に入るように燃焼量を制御している。また、運転中はボイラ内の保有水が定められた水位の範囲内に入るよう給水ポンプを発停制御して水位を制御している。
一方、図５に示すような従来の吸収冷凍機においては、外部の負荷変化によって変化する冷凍機出口部又は入口部の冷水温度変化を検出して、冷凍機出口部又は入口部の温度が定められた温度になるよう、供給される熱源の量を制御している。

上記のボイラと吸収冷凍機については、インターロックを組んで連動運転をするなどの運転システムがあるが、制御はそれぞれ独立しているのが通常の運転システムである。ボイラは内部圧力が大気圧を越える圧力容器に該当し、吸収冷凍機は内部圧力が大気圧力以下の真空容器に該当する。このため、従来は両者を一体にして運転、制御することなどは無理なこととしてあきらめられていた。
しかし、環境問題などから、さらに省エネルギーとなる冷凍機の開発が求められており、今回開発された本発明における冷凍機は、時代の要請に応えたものとなっている。
吸収冷凍機は、内部を循環し熱エネルギーの交換をする媒体として、例えば臭化リチウム水溶液を保有している。一般的には吸収液と呼ばれ、冷媒となる水を吸収、蒸発させることによって冷房効果を発揮するように構成されている。

従来から、吸収冷温水機において、冷却水流量を冷温水機出口温度を判断条件として制御し、省エネルギーを図る冷却水流量制御方法が知られている（例えば、特許文献１参照）。また、三重効用形吸収冷温水機において、貫流ボイラ方式の高温再生器の液面を最適に制御する方式が知られている（例えば、特許文献２参照）。さらに、吸収式冷凍機において、再生器の温度、圧力、濃度を検出し、最も大きい制御値から冷却水流量を決定する省エネルギー運転方法が知られている（例えば、特許文献３参照）。
特開２００４−３６９５７号公報（第２頁、図２） 特開２００３−２１４７２０号公報（第２頁、図１） 特開２００２−５５３８号公報（第２頁、図１）

しかし、上記の特許文献１においては、冷却水流量を減少させると吸収冷温水機出口部での冷却水出口温度が上昇し、当然吸収冷温水機内の吸収液温度が上がって再生器の圧力があがるので、連続して運転を継続するためには吸収冷温水機内の再生器温度・圧力も同時に監視し、制御する必要がある。しかし、それらを監視・制御して、かつ運転を継続する方法については、この特許文献１に述べられていない。すなわち、冷却水流量の制御に主眼が置かれ、冷温水機の制御は安全監視程度で、省エネルギー運転を継続する方法については述べられていない。
また、上記の特許文献２においては、主に、安全面から見た制御を中心とした液面制御方法が記載されているが、省エネルギー運転の面から液面を制御する方法については述べられていない。

また、上記の特許文献３においては、再生器の温度、圧力、濃度を検出しても吸収液を加熱濃縮する再生器の液溜り量又は液面を無視して冷却水の循環量を増減することは、高温再生器本体の過熱及び空缶運転をする恐れがある。安全に連続して運転を継続するためには、再生器の温度、圧力濃度の検出よりも先に、再生器の液溜り量又は液面を維持する制御と監視が必要になる。省エネルギー運転のための検出条件として効果があるが、連続して安全な運転を継続するための制御については述べられていない。また、負荷が高いが冷却水温度（外気温度）が低い場合の制御については述べられていない。

一般的な空調では、起動から停止までの間の冷房運転のほとんどが部分負荷で運転している。性能を落とさずに省エネルギー運転をする有効策として、部分負荷運転時の省エネルギーを図ることが有効と考えられる。特に電力消費量を削減する運転制御方法、及び部分負荷効率を改善する制御システムを構築することが有効になる。ガス、油、蒸気などを熱源とする吸収式冷凍機は多重効用の原理を採用したサイクルで運転され、成績係数は１を越えているが、ポンプなど周辺の動力機器は効率１００％を越えることはない。そこで、定格負荷運転時以外は負荷に合わせて冷却水循環量を変流量運転することが、電力削減につながり省エネルギー効果が大きい。

吸収式冷凍機の省エネルギーもさることながら、周辺の動力機器の省エネルギーを図りながら運転する方が、システムとして効率が上がり、省エネルギー効果が上がることに着目し、省エネルギー運転方案を提案する。しかし一方で、吸収式冷凍機の部分負荷運転時に冷却水流量などを制御してしまうと、吸収式冷凍機本体の省エネルギー性が薄れてしまうデメリットもある。
そこで、本発明では、吸収式の部分負荷運転時に、吸収式冷凍機からの制御信号で冷却塔ファンモータの運転を制御し、外気による冷却効果を利用して冷却水温度を吸収式の部分負荷運転に最適となるように温度設定を変えて運転することができるようにした制御方法及び吸収式冷凍機を提案する。冷房負荷と冷却水温度の一般的な関係は表１に示すごとくである。

また、負荷が変動する運転条件での吸収式冷凍機と周辺機器の一般的な制御動作は、表２に示すごとくである。

夏期の最盛期１週間程度は冷房負荷、冷却水温度ともに最高となる日が続くが、それ以外の夏期、中間期は、用途により若干の差異はある。しかし、負荷が高い日であっても冷却水温度は最盛期より低くなる。特に朝晩の温度は低く、ほぼ全ての用途で冷却水温度制御を行っている。この制御は、吸収式冷凍機の制御とは別回路で独立した制御方式として採られている。
冷却水温度制御では、ファン発停のみの場合や三方弁制御の場合、又はその両者を併用する場合などがあるが、そのいずれの場合でも、冷却水温度の冷え過ぎを防止するための制御で、吸収式冷凍機の負荷率による加熱量制御とは分離した制御を行っている。なお、夏の最盛期に、冷却水を定格温度まで冷却する能力を有する冷却塔と吸収式冷凍機が１対１の組合せの場合を想定している。

冷却水の温度は、従来の制御ではあらかじめ設定した温度近辺で一定になるように制御されている。それは、冷却塔ファンモータの発停制御、又はそれに加えて冷却塔へ行く冷却水量の一部をバイパスさせる三方弁制御などの手段を用いている。冷却水の温度制御は外気による冷却効果を利用しているため、冷却水温度が一定になるよう制御しており、負荷が高いが外気温度が低い時や、冷房負荷が低いが外気温度が高い時などいろいろな運転パターンでも単純な冷却水温度一定の制御を採用している。
最近の制御方式の中には、負荷の増減に合わせて、冷却水流量を変化させる変流量制御や、同時に冷水流量を変化させる変流量制御を組み合せて制御する方法が、冷却塔ファンモータによる冷却水温度制御に加えて採用される場合もある。また、冷却水流量の変化及び冷水流量の変化は、吸収式冷凍機の制御信号を利用して、吸収冷温水機の加熱量制御による冷水出口温度制御と併用されることが知られている。

解決しようとする問題点は、従来、負荷変化や再生器温度を検知して冷却水流量を制御する発明はなされているが、負荷条件の変化と冷却水温度の変化によって冷却水温度の設定値及び冷水温度の設定温度を変えて運転効率を上げることにはなっていない点にある。

本発明は、外気温度に影響を受ける冷房負荷と外気で冷却された冷却水の温度を検知して、定格運転時の冷却水温度設定値を変更する制御機能を有し、部分負荷運転時に冷水温度設定値を変更する制御機能を有すること、詳しくは、負荷が低下した時は吸収式冷温水機に循環する冷却水の設定温度を下げ、吸収式冷温水機の低冷却水温度特性を生かして運転効率を上げて省エネルギー運転を行い、同様に冷房負荷が低下した時には冷却水流量を減少させて循環ポンプのエネルギー消費量を減らし、さらに、冷房負荷が低下した時には冷水の設定温度を上げ、吸収式冷温水機の冷え過ぎを防止して運転効率を上げて省エネルギー運転を行い、高負荷から低負荷まで高効率な運転を実現することを最も主要な特徴としている。

本発明の吸収式冷温水機における冷却水温度制御方法は、吸収液を加熱する構造の再生器、凝縮器、吸収器、蒸発器、熱交換器類、溶液ポンプ、冷媒ポンプ、冷却水ポンプ、冷温水ポンプ、冷却塔及び冷却塔ファンモータを少なくとも有する吸収式冷温水機において、外気温度又は外部負荷の影響を受けて変化する吸収式冷温水機を循環する冷水温度と、外気で冷却されて吸収式冷温水機を循環する冷却水の温度を検知して、定格負荷運転時の冷却水温度設定値を変更する制御を行う制御機能を有することを特徴としている。

この方法において、負荷が低下した時は、吸収式冷温水機を循環する冷却水の設定温度を負荷率に応じて下げ、吸収式冷温水機の低冷却水温度特性を生かして運転効率を上げるようにしている。
また、これらの方法において、冷却水温度設定値の変化に対応して、冷却塔ファンモータの回転数制御信号及び発停制御信号を出力するようにしている。

また、これらの方法において、冷房負荷が低下した時には吸収液循環流量を減少させる制御機能により吸収液循環流量を減少させ、循環ポンプのエネルギー消費量を減らし、同時に濃度の濃い吸収液と濃度が薄い吸収液が対交流となって熱交換する熱交換器内の吸収液温度差を大きく取って、熱交換効率を向上させるようにしている。

また、これらの方法において、冷房負荷が低下した時には冷却水循環流量を減少させる制御機能により冷却水循環流量を減少させ、循環ポンプのエネルギー消費量を減らすようにしている。また、これらの方法において、冷房負荷が低下した時には冷水循環流量を減少させる制御機能により冷水循環流量を減少させ、冷水出入口温度差が一定となるように冷水ポンプの回転数を制御し、循環ポンプのエネルギー消費量を減らすようにしている。

また、これらの方法において、低負荷、低冷却水運転が長時間継続すると、吸収液の濃度を調節して冷水の冷え過ぎを防止したり、吸収液の結晶を防止するのに必要な、胴内に保有する冷媒が不足して冷媒を循環させる冷媒ポンプがキャビテーションを起こし、ポンプ軸受などポンプ部品を損傷してしまう恐れがあるので、冷媒溜りに保有する冷媒量が減って、冷媒ポンプのキャビテーションや部品の損傷を起こす恐れが生じる前に、冷媒ポンプのキャビテーションを防止するため冷水、冷却水、冷媒の温度条件を定め、それらの温度があらかじめ設定した条件に達した時は冷媒ポンプを止め、冷水温度が上昇し燃焼を開始した後、再び冷媒ポンプを起動するようにしている。

さらに、これらの方法において、冷房負荷が低下した時には、燃焼停止時間又は加熱エネルギーの供給停止時間と冷却水温度及び冷水出入り口温度差を判断条件として自動的に冷水の設定温度を上げる制御機能を有し、冷水の冷え過ぎを防止して運転効率を上げて、高負荷から低負荷まで高効率で省エネルギーとなる運転を行うようにしている。

本発明の吸収式冷温水機は、吸収液を加熱する構造の高温再生器、低温再生器、凝縮器、吸収器、蒸発器、熱交換器類、溶液ポンプ、冷媒ポンプ、冷却水ポンプ、冷温水ポンプ、冷却塔及び冷却塔ファンモータを主構成機器として有する二重効用形吸収式冷温水機において、冷温水の入口温度センサ、冷温水の出口温度センサ、冷却水の入口温度センサ、冷却水の出口温度センサ及び燃料供給系の加熱・制御装置と、運転・制御盤とを接続し、この運転・制御盤を動力制御盤に接続し、さらに、この動力制御盤と、冷温水ポンプの回転制御装置、冷却水ポンプの回転制御装置及び冷却塔ファンモータの回転制御装置とを接続し、外気温度又は外部負荷の影響を受けて変化する吸収式冷温水機を循環する冷水温度と、外気で冷却されて吸収式冷温水機を循環する冷却水の温度を検知して、定格負荷運転時の冷却水温度設定値を変更する制御機能を有するようにしたことを特徴としている。

また、本発明の吸収式冷温水機は、吸収液を加熱する構造の高温再生器、中温再生器、低温再生器、凝縮器、吸収器、蒸発器、熱交換器類、溶液ポンプ、冷媒ポンプ、冷却水ポンプ、冷温水ポンプ、冷却塔及び冷却塔ファンモータを主構成機器として有する三重効用形吸収式冷温水機において、冷温水の入口温度センサ、冷温水の出口温度センサ、冷却水の入口温度センサ、冷却水の出口温度センサ及び燃料供給系の加熱・制御装置と、運転・制御盤とを接続し、この運転・制御盤を動力制御盤に接続し、さらに、この動力制御盤と、冷温水ポンプの回転制御装置、冷却水ポンプの回転制御装置及び冷却塔ファンモータの回転制御装置とを接続し、外気温度又は外部負荷の影響を受けて変化する吸収式冷温水機を循環する冷水温度と、外気で冷却されて吸収式冷温水機を循環する冷却水の温度を検知して、定格負荷運転時の冷却水温度設定値を変更する制御機能を有するようにしたことを特徴としている。

吸収冷凍機においては、冷房負荷により吸収冷凍機の入口温度と出口温度が変化する。冷水温度が低下すれば、冷え過ぎを防止するために制御装置が働き、吸収液を加熱、再生する加熱エネルギー量を調節する。一般的に、加熱エネルギー量を調節する信号は、冷水出口温度の変化率（量）や冷水出入り口温度差を検知して負荷率（制御量）を演算し、制御信号を電流値や抵抗値に変換して出力する。
この時、冷却水温度は冷却塔のファン発停や三方弁制御により、吸収冷凍機入口温度が一定になるように制御されている。一般的には、冷房負荷が外気温度とほぼ一致して変化するので大きな問題はないが、デパートやスーパーなどのように、外気温度の他に人間の出入数で負荷が決まるような商業施設やプロセス冷却施設の場合には、冷房負荷は外気温度、すなわち冷却水温度には関係なく変化する。

このような運転をする場合には、吸収冷凍機運転盤の制御機能、データ記憶機能を利用して、吸収冷凍機の制御信号データ及び温度データから、その時その時の運転条件に最適となる冷却水温度設定値を算出して新たな設定値とすれば、吸収冷凍機の省エネルギー運転が非常に効果的に、また容易に実施することができる。
負荷が変化した時は、変更後の設定温度を基準として冷房能力（負荷率）に連動して比例的に冷却水の温度が変化するように制御すれば、全負荷領域において吸収冷凍機に最適な冷却水温度条件による省エネルギー運転が可能となる。

また、夏期の冷房運転のピークを過ぎた後で、冷却水温度が低下し、加えて冷房負荷が低下し、低負荷運転が長時間に及ぶ場合には、冷水の設定温度を、通常７℃で設定している場合には８℃、９℃、１０℃と順次上げるように、事前に設定した演算基準と温度テーブルにより、吸収冷凍機の負荷制御・運転装置による演算結果から冷水の設定温度を変え、加熱エネルギーの使用量を制限するようにして冷え過ぎを防止し、省エネルギー運転を行うことができるようにする。

この時、低負荷、低冷却水運転が長時間継続すると、吸収液の濃度を調節して冷水の冷え過ぎを防止したり、吸収液の結晶を防止するのに必要な、胴内に保有する冷媒が不足して冷媒を循環させる冷媒ポンプがキャビテーションを起こし、ポンプ軸受などポンプ部品を損傷してしまう恐れがある。
そこで、冷媒溜りに保有する冷媒量が減って、冷媒ポンプのキャビテーションや部品の損傷を起こす恐れが生じる前に、それらを防止するため冷水、冷却水、冷媒の温度条件を定め、それらの温度があらかじめ設定した条件に達した時は冷媒ポンプを止め、冷水温度が上昇し燃焼を開始した後、再び冷媒ポンプを起動する制御機能を吸収冷凍機の運転・制御盤内の制御回路に組み込む。

本発明は上記のように構成されているので、つぎのような効果を奏する。
（１） 外気温度に影響を受ける冷房負荷と外気で冷却された冷却水の温度を検知して、定格運転時の冷却水温度設定値を変更する制御機能を有し、部分負荷運転時に冷水温度設定値を変更する制御機能を有するように吸収式冷温水機を構成し、負荷が低下した時は吸収式冷温水機に循環する冷却水の設定温度を下げ、吸収式冷温水機の低冷却水温度特性を生かして運転効率を上げ、同様に冷房負荷が低下した時には冷却水流量を減少させ、さらに、冷房負荷が低下した時には冷水の設定温度を上げ、吸収式冷温水機の冷え過ぎを防止して運転効率を上げることにより、省エネルギー運転を行うことができ、高負荷から低負荷まで高効率な運転を実現することができる。

吸収式冷温水機におけるシステム全体の省エネルギー運転という目的を、吸収式冷温水機の冷房負荷制御運転に連動させて冷却水温度の制御及び冷水温度の制御を行い、吸収式冷温水機の制御だけでなく、周辺機器である冷却水ポンプ動力の制御と冷却塔ファンの制御を行うように構成することにより実現した。

以下、本発明の実施の形態について説明するが、本発明は下記の実施の形態に何ら限定されるものではなく、適宜変更して実施することができるものである。
図１は、本発明の実施の第１形態による吸収式冷温水機の一例として、二重効用形吸収式冷温水機と周辺システム、すなわち、周辺設備（装置）との組合せを示している。なお、本明細書では、これらを併わせて吸収式冷温水機と称している。図２は、図１に示す二重効用形吸収冷温水機における制御フローを示している。

図１に示す二重効用形吸収冷温水機は、燃料の燃焼、水蒸気又は温水により吸収液を間接的に加熱する構造の高温再生器１０、低温再生器１４、凝縮器１６、吸収器１８、蒸発器２０、熱交換器類、溶液ポンプ、冷媒ポンプ、冷却水ポンプ２２、冷温水ポンプ２４、冷却塔２６及び冷却塔ファンモータ２８を主構成機器として有するように構成した二重効用形吸収式冷温水機である。

そして、このように構成された吸収式冷温水機（周辺設備を含む）において、冷温水の入口温度センサ３０、冷温水の出口温度センサ３２、冷却水の入口温度センサ３４、冷却水の出口温度センサ３６及び燃料供給系の加熱・制御装置４０と、吸収式冷温水機の運転・制御盤３８とを接続し、この運転・制御盤３８を動力制御盤５２に接続し、さらに、この動力制御盤５２と、冷温水ポンプ２４の回転制御装置４２、冷却水ポンプ２２の回転制御装置４４及び冷却塔ファンモータ２８の回転制御装置５０とを接続している。４６は三方制御弁、４８は冷却塔ファンである。

上記のように構成された吸収冷凍機においては、冷房負荷により吸収冷凍機の入口温度と出口温度が変化する。冷水温度が低下すれば、冷え過ぎを防止するために制御装置が働き、吸収液を加熱、再生する加熱エネルギー量を調節する。一般的に、加熱エネルギー量を調節する信号は、冷水出口温度の変化率（量）や冷水出入り口温度差を検知して負荷率（制御量）を演算し、制御信号を電流値や抵抗値に変換して出力する。
この時、冷却水温度は冷却塔２６のファン４８の発停や三方弁制御４６により、吸収冷凍機入口温度が一定になるように制御されている。一般的には、冷房負荷が外気温度とほぼ一致して変化するので大きな問題はないが、デパートやスーパーなどのように、外気温度の他に人間の出入数で負荷が決まるような商業施設やプロセス冷却施設の場合には、冷房負荷は外気温度、すなわち冷却水温度には関係なく変化する。

このような運転をする場合には、吸収冷凍機の運転・制御盤３８の制御機能、データ記憶機能を利用して、吸収冷凍機の制御信号データ及び温度データから、その時その時の運転条件に最適となる冷却水温度設定値を算出して新たな設定値とすれば、吸収冷凍機の省エネルギー運転が非常に効果的に、また容易に実施することができる。
例えば、冷房負荷１００％の場合に、冷却塔２６の水槽の温度（外気温度）が３２℃近辺の時は、冷却水設定温度は３２℃のままでよいが、冷房負荷１００％の場合に、冷却塔水槽の温度（外気温度）が２２℃近辺まで低下するような温度まで外気温度が低下した時は、冷却水設定温度を２７℃（吸収液の結晶防止を考慮して温度を決める）に変更する等の事前に設定した演算基準と温度テーブルにより、吸収冷凍機運転中は、吸収冷凍機の負荷制御・運転装置による演算結果から、冷却水温度の設定温度を変える信号を出力して、冷却塔２６のファン４８の発停やファンモータ２８の回転数制御などによる冷却水温度調節を行うようにする。
負荷が変化した時は、変更後の設定温度を基準として冷房能力（負荷率）に連動して比例的に冷却水の温度が変化するように制御すれば、全負荷領域において吸収冷凍機に最適な冷却水温度条件による省エネルギー運転が可能となる。

また、夏期の冷房運転のピークを過ぎた後で、冷却水温度が低下し、加えて冷房負荷が低下し、低負荷運転が長時間に及ぶ場合には、冷水の設定温度を、通常７℃で設定している場合には８℃、９℃、１０℃と順次上げるように、事前に設定した演算基準と温度テーブルにより、吸収冷凍機の負荷制御・運転装置による演算結果から冷水の設定温度を変え、加熱エネルギーの使用量を制限するようにして冷え過ぎを防止し、省エネルギー運転を行うことができるようにする。

この時、低負荷、低冷却水運転が長時間継続すると、吸収液の濃度を調節して冷水の冷え過ぎを防止したり、吸収液の結晶を防止するのに必要な、胴内に保有する冷媒が不足して冷媒を循環させる蒸発器２０の下部に接続された冷媒ポンプがキャビテーションを起こし、ポンプ軸受などポンプ部品を損傷してしまう恐れがある。
そこで、蒸発器２０冷媒溜りに保有する冷媒量が減って、冷媒ポンプのキャビテーションや部品の損傷を起こす恐れが生じる前に、それらを防止するため冷水、冷却水、冷媒の温度条件を定め、それらの温度があらかじめ設定した条件に達した時は冷媒ポンプを止め、冷水温度が上昇し燃焼を開始した後、再び冷媒ポンプを起動する制御機能を吸収冷凍機の運転・制御盤３８内の制御回路に組み込んでいる。

冷媒ポンプを停止する条件として下記の温度を判断条件とする。
（１） 吸収冷凍機の冷水入口、冷水出口の温度差が設定値以下になった時（例えば、設定条件は出入口温度差１℃とする）
（２） 吸収冷凍機の冷水出口温度と冷却水入口温度の温度差が設定範囲を越えた時（例えば、温度差の範囲は１５℃から２５℃の間とする）
（３） 吸収冷凍機の冷水出口温度が設定値以下になった時（例えば、設定温度は３℃とする）
（４） 吸収冷凍機の冷媒溜りの冷媒温度が設定値以下になった時（例えば、設定温度は１℃とする）
そして、（１）〜（４）のいずれかの温度条件を検知した時に、冷媒ポンプを保護するために制御動作に入るようにする。なお、図２における破線内は、独立した制御システムとして組むことも可能である。

図３は、図１に示す吸収式冷温水機において、冷房負荷変化及び外気温度変化による冷却水温度変化を省エネルギー運転に利用する制御、すなわち、冷却水設定温度を運転条件の変化により自動的に変更する制御を示す説明図であり、図４はこの場合の冷却水温度テーブルの一例を示している。

図３（ａ）、（ｂ）に示すように、冷房負荷１００％の時に、冷却塔水槽の温度（外気温度）が３２℃近辺の時は循環する冷却水設定温度は３２℃のままでよいが、冷房負荷１００％の時に、冷却塔水槽の温度（外気温度）が２２℃近辺まで低下するような温度まで外気温度が低下した時は、循環する冷却水設定温度を２７℃（吸収液の結晶防止を考慮して温度を決める）に変更する等、事前に設定した演算基準と、図４に示す冷却水温度テーブルにより、吸収式冷温水機運転中は、吸収式冷温水機の負荷制御・運転装置による演算結果から、循環する冷却水の設定温度を変える信号を出力して、冷却塔２６のファン４８の発停やファンモータ２８の回転数制御などによる冷却水温度調節を行うようにする。
負荷が変化した時は、変更後の設定温度を基準として冷房能力（負荷率）に連動して比例的に冷却水の温度が変化するように制御すれば、全負荷領域において吸収式冷温水機に最適な冷却水温度条件による省エネルギー運転が可能となる。同様に冷房負荷が低下した時には冷却水循環流量を減少させる制御機能を有し、外部信号出力により冷却水循環ポンプ１００の回転数を減らし、循環水量を減らして循環ポンプのエネルギー消費量を減らす。

また、夏期の冷房運転のピークを過ぎた後で、冷却水温度が低下し、加えて冷房負荷が低下し、低負荷運転が長時間に及ぶ場合には、冷水の設定温度を、通常７℃で設定している場合には８℃、９℃、１０℃のように、事前に設定した演算基準と冷却水温度テーブルにより、吸収式冷温水機の負荷制御・運転装置による演算結果から冷水の設定温度を変え、加熱エネルギーの使用量を制限するようにして冷え過ぎを防止し、省エネルギー運転が行えるようにする。この場合、冷却水温度設定値の変化に対応して、冷却塔ファンモータ２８の回転数制御信号及び発停制御信号を出力するように構成することもできる。

本実施形態においては、吸収式冷温水機として二重効用機の場合について説明したが、二重効用機に限ることなく、吸収式冷温水機として、一重効用機、中温再生器を備えた三重効用機等を用いることができ、さらに、これらにおいて、ガス直焚き式、蒸気加熱式、温水加熱式等を適用することができる。また、リバースフロー式、パラレルフロー式、シリーズフロー式のいずれにも適用することができる。

本発明の実施の第１形態による吸収式冷温水機の系統的概略構成図である。 図１における冷温水機の制御フロー説明図である。 冷房負荷変化及び外気温度変化による冷却水温度変化を省エネルギー運転に利用する制御、すなわち、冷却水設定温度を運転条件の変化により自動的に変更する制御を行う場合を示しており、図３（ａ）は従来の制御と動作を示す冷房負荷率と冷却水温度との関係を示すグラフ、図３（ｂ）は変更後（本発明）の制御と動作を示す冷房負荷範囲と冷却水温度との関係を示すグラフである。 冷房負荷率と冷却水温度との関係の冷却水温度テーブルの一例を示す説明図である。 従来の吸収式冷温水機の一例を示す系統的概略構成図である。

符号の説明

１０ 高温再生器
１４ 低温再生器
１６ 凝縮器
１８ 吸収器
２０ 蒸発器
２２ 冷却水ポンプ
２４ 冷温水ポンプ
２６ 冷却塔
２８ 冷却塔ファンモータ
３０、３４ 入口温度センサ
３２、３６ 出口温度センサ
３８ 運転・制御盤
４０ 加熱・制御装置
４２、４４、５０ 回転制御装置
４６ 三方制御弁
４８ 冷却塔ファン
５２ 動力制御盤

Claims (10)

1. 吸収液を加熱する構造の再生器、凝縮器、吸収器、蒸発器、熱交換器類、溶液ポンプ、冷媒ポンプ、冷却水ポンプ、冷温水ポンプ、冷却塔及び冷却塔ファンモータを少なくとも有する吸収式冷温水機において、外気温度又は外部負荷の影響を受けて変化する吸収式冷温水機を循環する冷水温度と、外気で冷却されて吸収式冷温水機を循環する冷却水の温度を検知して、定格負荷運転時の冷却水温度設定値を変更する制御を行うことを特徴とする吸収式冷温水機における冷却水温度制御方法。
2. 負荷が低下した時は、吸収式冷温水機を循環する冷却水の設定温度を負荷率に応じて下げ、吸収式冷温水機の低冷却水温度特性を生かして運転効率を上げる請求項１記載の吸収式冷温水機における冷却水温度制御方法。
3. 冷却水温度設定値の変化に対応して、冷却塔ファンモータの回転数制御信号及び発停制御信号を出力する請求項１又は２記載の吸収式冷温水機における冷却水温度制御方法。
4. 冷房負荷が低下した時には吸収液循環流量を減少させて、循環ポンプのエネルギー消費量を減らし、同時に濃度の濃い吸収液と濃度が薄い吸収液が対交流となって熱交換する熱交換器内の吸収液温度差を大きく取って、熱交換効率を向上させる請求項１、２又は３記載の吸収式冷温水機における冷却水温度制御方法。
5. 冷房負荷が低下した時には冷却水循環流量を減少させて、循環ポンプのエネルギー消費量を減らす請求項１〜４のいずれかに記載の吸収式冷温水機における冷却水温度制御方法。
6. 冷房負荷が低下した時には冷水循環流量を減少させて、冷水出入口温度差が一定となるように冷水ポンプの回転数を制御し、循環ポンプのエネルギー消費量を減らす請求項１〜５のいずれかに記載の吸収式冷温水機における冷却水温度制御方法。
7. 低負荷、低冷却水運転が長時間継続する時の冷媒ポンプのキャビテーションを防止するために、冷水、冷却水、冷媒の温度条件を定め、それらの温度があらかじめ設定した条件に達した時は冷媒ポンプを止め、冷水温度が上昇し燃焼を開始した後、再び冷媒ポンプを起動する請求項１〜６のいずれかに記載の吸収式冷温水機における冷却水温度制御方法。
8. 冷房負荷が低下した時には、燃焼停止時間又は加熱エネルギーの供給停止時間と冷却水温度及び冷水出入り口温度差を判断条件として自動的に冷水の設定温度を上げ、冷水の冷え過ぎを防止して運転効率を上げて、高負荷から低負荷まで高効率で省エネルギーとなる運転を行う請求項１〜７のいずれかに記載の吸収式冷温水機における冷却水温度制御方法。
9. 吸収液を加熱する構造の高温再生器、低温再生器、凝縮器、吸収器、蒸発器、熱交換器類、溶液ポンプ、冷媒ポンプ、冷却水ポンプ、冷温水ポンプ、冷却塔及び冷却塔ファンモータを主構成機器として有する二重効用形吸収式冷温水機において、冷温水の入口温度センサ、冷温水の出口温度センサ、冷却水の入口温度センサ、冷却水の出口温度センサ及び燃料供給系の加熱・制御装置と、運転・制御盤とを接続し、この運転・制御盤を動力制御盤に接続し、さらに、この動力制御盤と、冷温水ポンプの回転制御装置、冷却水ポンプの回転制御装置及び冷却塔ファンモータの回転制御装置とを接続し、外気温度又は外部負荷の影響を受けて変化する吸収式冷温水機を循環する冷水温度と、外気で冷却されて吸収式冷温水機を循環する冷却水の温度を検知して、定格負荷運転時の冷却水温度設定値を変更する制御機能を有するようにしたことを特徴とする吸収式冷温水機。
10. 吸収液を加熱する構造の高温再生器、中温再生器、低温再生器、凝縮器、吸収器、蒸発器、熱交換器類、溶液ポンプ、冷媒ポンプ、冷却水ポンプ、冷温水ポンプ、冷却塔及び冷却塔ファンモータを主構成機器として有する三重効用形吸収式冷温水機において、冷温水の入口温度センサ、冷温水の出口温度センサ、冷却水の入口温度センサ、冷却水の出口温度センサ及び燃料供給系の加熱・制御装置と、運転・制御盤とを接続し、この運転・制御盤を動力制御盤に接続し、さらに、この動力制御盤と、冷温水ポンプの回転制御装置、冷却水ポンプの回転制御装置及び冷却塔ファンモータの回転制御装置とを接続し、外気温度又は外部負荷の影響を受けて変化する吸収式冷温水機を循環する冷水温度と、外気で冷却されて吸収式冷温水機を循環する冷却水の温度を検知して、定格負荷運転時の冷却水温度設定値を変更する制御機能を有するようにしたことを特徴とする吸収式冷温水機。

Images