JP2017125653A - 吸収式冷凍機 - Google Patents
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Abstract
Description
このような吸収式冷凍機においては、従来、例えば、排熱再生器に供給される温水を熱源として吸収液を加熱する一重効用運転と、当該吸収液を高温再生器が備えるガスバーナを熱源として加熱する一重二重効用運転とを可能に構成し、各運転の運転モードを切り替えるモード切替スイッチを備え、このモード切替スイッチにより、一重二重効用運転から一重効用運転に運転モードが切り換えられた場合、制御装置は、ガスバーナを停止するとともに、高温再生器内の吸収液の温度が、該吸収液が十分に希釈される所定温度以下に低下した場合に一重効用運転に移行するように制御するようにした技術が開示されている(例えば、特許文献1参照)。
そのため、運転モードを自動的に切り替えることのできる吸収式冷凍機が要望されていた。
図1は、本実施形態に係る吸収式冷凍機の概略構成図である。吸収式冷凍機100は、冷媒に水を、吸収液に臭化リチウム(LiBr)水溶液を使用し、この吸収液を、熱源発生装置(例えば太陽熱温水器やコージェネレーション装置)で生成された比較的低温(例えば約80℃程度)の温水で加熱する排熱再生器を備える排熱回収型(いわゆるジェネリンク)の吸収式冷温水機である。
本実施形態では、低温再生器凝縮器胴8と排熱再生器胴11とは一体に連結して形成され、排熱再生器9および低温再生器6間で気体(蒸気)が連通可能となっている。
また、吸収式冷凍機100は、低温熱交換器12と、高温熱交換器13と、冷媒ドレン熱回収器17と、稀吸収液ポンプ45と、中間吸収液ポンプ46と、濃吸収液ポンプ47と、冷媒ポンプ48とを備え、これらの各機器が吸収液管21〜25および冷媒管31〜35などを介して配管接続されて循環経路が構成されている。
吸収器2および凝縮器7には、吸収器2および凝縮器7に順次冷却水を流通させるための冷却水管15が設けられており、この冷却水管15の一部に形成された各伝熱管15A、15Bがそれぞれ吸収器2および凝縮器7内に配置されている。
排温水供給管16の排温水の入口側には、排温水温度センサ37が設けられている。
この分岐稀吸収液管21Aは冷媒ドレン熱回収器17を経由した後に、稀吸収液管21の低温熱交換器12下流側で再び稀吸収液管21に合流する。この稀吸収液管21の他端には、排熱再生器9内に設けられる散布器9Aに接続される。
また、排熱再生器9の下部には、散布器9Aを通じて散布された吸収液が溜る吸収液溜りが形成され、この吸収液溜りには、中間吸収液ポンプ46を有する第1中間吸収液管22の一端が接続される。この第1中間吸収液管22の他端は、高温熱交換器13を経由した後、高温再生器5内に形成された熱交換部5Aの上方に位置する気層部5Bに開口している。
また、第1中間吸収液管22は、中間吸収液ポンプ46の下流側で第1分岐管22Aおよび第2分岐管22Bに分岐され、第1分岐管22Aは、高温熱交換器13を経由しないで、排気経路40に設けられた排ガス熱交換器41を経由した後、高温再生器5内の気層部5B内に開口している。第2分岐管22Bは低温再生器6内に開口している。
また、高温再生器5には、シェル60内に溜まった吸収液の温度を測定する吸収液温度センサ38が設けられている。
第2中間吸収液管23の他端は、低温再生器6と吸収器2とを繋ぐ濃吸収液管25に接続されている。また、第2中間吸収液管23の高温熱交換器13上流側と吸収器2とは開閉弁V1が介在する吸収液管24により接続されている。
低温再生器6の吸収液溜り6Aには、濃吸収液管25の一端が接続され、この濃吸収液管25の他端は、吸収器2の気層部2B上部に設けられる濃液散布器2Cに接続されている。濃吸収液管25には濃吸収液ポンプ47および低温熱交換器12が設けられている。この低温熱交換器12は、低温再生器6の吸収液溜り6Bから流出した濃吸収液の温熱で第2稀吸収液管21Cを流れる稀吸収液を加熱するものである。
中間吸収液ポンプ46の運転が停止している場合には、排熱再生器9の吸収液溜りから流出した吸収液は、第1中間吸収液管22、第1バイパス管26、濃吸収液ポンプ47、低温熱交換器12および濃吸収液管25を通じて、吸収器2内に供給される。さらに、濃吸収液ポンプ47の運転が停止した場合には、排熱再生器9の吸収液溜りから流出した吸収液は、第1中間吸収液管22、第1バイパス管26、第2バイパス管27および濃吸収液管25を通じて吸収器2内に供給される。
また、凝縮器7の冷媒液溜り7Aには、この冷媒液溜り7Aから流出した冷媒が流れる冷媒管34の一端が接続され、この冷媒管34の他端は、下方に湾曲したUシール部34Aを介して蒸発器1の気層部1Aに接続されている。
蒸発器1の下方には、液化した冷媒が溜る冷媒液溜り1Bが形成され、この冷媒液溜り1Bと蒸発器1の気層部1A上部に配置される散布器1Cとは冷媒ポンプ48が介在するに冷媒管35により接続されている。
図2は、本実施形態の制御構成を示すブロック図である。
図2に示すように、本実施形態の吸収式冷凍機1は、コントローラ50を備えており、コントローラ50は、制御装置51を備えている。制御装置51は、吸収式冷凍機100の各部を中枢的に制御するものであり、演算実行部としてのCPU、このCPUによって実行可能な基本制御プログラムや所定のデータ等を不揮発的に記憶するROM、RAM、その他の周辺回路などを備えている。
また、制御装置51には、排温水温度センサ37、冷水出口温度センサ33および吸収液温度センサ38の検出信号がそれぞれ入力されるように構成されている。
また、コントローラ50は、メモリ52と、タイマ53と、操作部54と、運転表示部55とをそれぞれ備えている。
具体的には、制御装置51は、本実施形態においては、あらかじめ設定された排温水の戻り設定温度T1と、排温水温度センサ37により検出される排温水入口温度T1’とを比較する。
そして、排温水入口温度T1’≧排温水戻り設定温度T1になった状態が所定時間(例えば、3分間)継続しているか否かを判断する(第1の条件)。
そして、冷水出口温度T2’が冷水設定温度T2以下になった状態が所定時間(例えば、3分間)継続しているか否を判断する(第2の条件)。本実施形態においては、冷水設定温度T2は、例えば、7℃に設定されている。
制御装置51は、前述の第1の条件、第2の条件および第3の条件のうち少なくとも2つの条件あるいはすべての条件を満たしているか否かを判断する。そして、各条件のうち少なくとも2つの条件あるいはすべての条件を満たしていると判断した場合は、運転モードを一重効用運転に切り替え、ガスバーナ4による追い焚きを停止するように制御する。
ただし、一重効用運転に切り替えた後、所定時間(例えば、5分間)が経過するまでは、制御装置51は、冷水出口温度T2’が冷水設定温度T2+所定温度になった状態が所定時間継続したと判断した場合でも運転の切換えは行わない。
なお、所定時間の計測はタイマ53により行う。
このように制御することで、運転モードを自動的に切り替えることが可能となる。
冷房などの冷却運転時においては、冷水管14を介して図示しない熱負荷にブライン(例えば、冷水)が循環供給される。制御装置51は、ブラインの蒸発器1の出口側温度(冷水出口温度センサ36にて検出される温度)が所定の設定温度、例えば7℃になるように吸収式冷凍機100に投入される熱量が制御される。
具体的には、制御装置51は、例えば、熱負荷が大きく、かつ、排温水供給管16を介して排熱再生器9に供給する温水の温度が所定温度(例えば、85℃)に達している時には、排温水供給管16から排熱再生器9に温水を定格量供給すると共に、全てのポンプ45〜48を起動し、かつ、ガスバーナ4においてガスを燃焼させる一重二重効用運転を行い、冷水出口温度センサ36が計測するブラインの温度が所定の7℃となるようにガスバーナ4の火力を制御する。
高温再生器5に送られた中間吸収液は、この高温再生器5でガスバーナ4による火炎および高温の燃焼ガスにより加熱されるため、この中間吸収液中の冷媒が蒸発分離する。高温再生器5で冷媒を蒸発分離して濃度が上昇した中間吸収液は、高温熱交換器13を経由して濃吸収液管25に送られ、低温再生器6を経由した吸収液と合流する。
伝熱管14Aの上に散布された冷媒液は、伝熱管14Aの内部を通るブラインから気化熱を奪って蒸発するため、伝熱管14Aの内部を通るブラインは冷却され、こうして温度を下げたブラインが冷水管14から熱負荷に供給されて冷房などの冷却運転が行われる。
そして、蒸発器1で蒸発した冷媒は吸収器2に入り、低温再生器6より供給されて上方から散布される濃吸収液に吸収されて、吸収器2の稀吸収液溜り2Aに溜り、稀吸収液ポンプ45によって排熱再生器9に搬送される循環を繰り返す。
一方、排熱再生器9で分離生成した冷媒蒸気は、低温再生器6を経由して凝縮器7の冷媒液溜り7Aに入り、冷媒管34を経由して蒸発器1に流入する。
蒸発器1内に流入した冷媒液は、冷媒ポンプ48の運転により散布器1Cから冷水管14の伝熱管14Aの上に散布され、伝熱管14A内を通るブラインから熱を奪って蒸発し、吸収器2に入って上方から散布される吸収液に吸収される循環が行われる。なお、吸収液が冷媒を吸収する際に発生する熱は、吸収器2内に配置される冷却水管15の伝熱管15Aにより冷却される。
制御装置51は、高温再生器5が備えるガスバーナ4を熱源として加熱する一重二重効用運転もしくは二重効用運転を行っている場合に(ST1)、排水入口温度センサによる検出値に基づいて、あらかじめ設定された排温水の戻り温度と、排温水の入口温度とを比較する。そして、排温水入口温度T1’が排温水戻り設定温度T1以上になった状態が所定時間(例えば、3分間)継続しているか否かを判断する(ST2)。
そして、制御装置51は、冷水出口温度T2’が冷水設定温度T2以下になった状態が所定時間(例えば、3分間)継続していると判断した場合は(ST3:YES)、さらに、ガスバーナ4の燃焼信号がOFFとなった状態が所定時間(例えば、3分間)継続しているか否かを判断する(ST4)。
一重効用運転においては、制御装置51は、冷水出口温度センサ36により検出される冷水出口温度T2’に基づいて、排温水供給管16の三方弁28の開度M1を調整することで、排温水供給管16を流れる温水の熱を利用した運転を行う。
制御装置51は、一重効用運転に切り替えた後、タイマ53により運転時間を計測し、所定時間(例えば、5分間)が経過したか否かを判断する(ST7)。所定時間が経過するまでは(ST7:NO)、冷水出口温度T2’が冷水設定温度T2+所定温度になった状態が所定時間継続したと判断した場合でも運転の切換えは行わない。
そして、一重効用運転が所定時間経過したと判断した場合は、一重二重効用運転もしくは二重効用運転に切り替えるように制御する(ST8)。
これによれば、制御装置51により、運転モードを一重二重効用運転もしくは二重効用運転から一重効用運転に自動的に切り替えることができる。
これによれば、制御装置51により、運転モードを一重二重効用運転もしくは二重効用運転から一重効用運転に自動的に切り替えることができる。
これによれば、冷水出口温度T2’に基づいて、一重効用運転から一重二重効用運転もしくは二重効用運転に自動的に切り替えることができる。
これによれば、運転モードを切り替えた後、すぐに運転を再度切り替えることによる不安定な動作を防止することができる。
例えば、本実施形態では、高温再生器にて吸収液を加熱する加熱手段として燃料ガスを燃焼させて加熱を行うガスバーナ4を備える構成について説明したが、これに限定されるものではなく、例えば、灯油やA重油を燃焼させるガスバーナを備える構成や、蒸気や排気ガスなどの温熱を用いて加熱する構成としてもよい。
2 吸収器
4 ガスバーナ(加熱手段)
5 高温再生器
6 低温再生器
7 凝縮器
9 排熱再生器
12 低温熱交換器
13 高温熱交換器
14 冷水管
15 冷却水管
16 排温水供給管
21 稀吸収液管
36 冷水出口温度センサ
37 排温水温度センサ
38 吸収液温度センサ
45 稀吸収液ポンプ
46 中間吸収液ポンプ
47 濃吸収液ポンプ
48 冷媒ポンプ
50 コントローラ
51 制御装置
52 メモリ
53 タイマ
100 吸収式冷凍機
Claims (4)
- 排熱再生器、高温再生器、低温再生器、蒸発器、凝縮器および吸収器を備え、これらを配管接続して吸収液および冷媒の循環経路をそれぞれ形成し、前記排熱再生器に供給される温水を熱源として吸収液を加熱する一重効用運転と、当該吸収液を前記高温再生器が備える加熱手段を熱源として用いる一重二重効用運転もしくは二重効用運転とを可能に構成された吸収式冷凍機において、
排温水入口温度が排温水戻り設定温度以上になった状態が所定時間継続した場合および前記蒸発器における冷水出口温度が冷水設定温度以下になった状態が所定時間継続した場合に、前記加熱手段による追い焚きを停止して、前記排熱再生器に供給する温水のみによる運転を行う一重効用運転に切り替えるように制御する制御装置を備えていることを特徴とする吸収式冷凍機。 - 排熱再生器、高温再生器、低温再生器、蒸発器、凝縮器および吸収器を備え、これらを配管接続して吸収液および冷媒の循環経路をそれぞれ形成し、前記排熱再生器に供給される温水を熱源として吸収液を加熱する一重効用運転と、当該吸収液を前記高温再生器が備える加熱手段を熱源として用いる一重二重効用運転もしくは二重効用運転とを可能に構成された吸収式冷凍機において、
前記蒸発器における冷水出口温度が冷水設定温度以下になった状態が所定時間継続した場合および前記加熱手段の燃焼信号がOFFとなった状態が所定時間継続した場合に、前記加熱手段による追い焚きを停止して、前記排熱再生器に供給する温水のみによる運転を行う一重効用運転に切り替えるように制御する制御装置を備えていることを特徴とする吸収式冷凍機。 - 前記制御装置は、一重効用運転を行っている状態で、冷水出口温度が冷水設定温度+所定温度になった状態が所定時間継続した場合、前記加熱手段を熱源として加熱する一重二重効用運転もしくは二重効用運転に切り替えるように制御することを特徴とする請求項1または請求項2に記載の吸収式冷凍機。
- 前記制御装置は、一重効用運転に切り替えた後、所定時間が経過するまでは、冷水出口温度が冷水設定温度+所定温度になった状態が所定時間継続したと判断した場合でも運転の切換えは行わないように制御することを特徴とする請求項3に記載の吸収式冷凍機。
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