JP2664436B2 - 吸収冷凍機の制御方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （イ）産業上の利用分野 本発明は高温再生器と低温再生器とを備えた吸収冷凍
機の制御方法に関する。

（ロ）従来の技術 例えば実開昭56−63951号公報、特公昭61−48062号公
報、又は特開昭60−133279号公報には、溶液（吸収液）
の循環量を冷水温度、高温再生器液面、高温再生器溶液
温度、高温再生器内圧力、吸収器内液面、蒸発器冷媒液
面等に基づいて制御する吸収冷凍機が開示されている。

（ハ）発明が解決しようとする課題 上記従来の技術において、冷水温度、高温再生器液面
等の物理量は吸収器及び凝縮器を流れる冷却水の温度変
化、吸収冷凍機内の不凝縮ガスの滞留等により変化し、
吸収冷凍機の高温再生器の加熱量に合った溶液循環量制
御を行うことができなくなる虞れがあった。

本発明は加熱量に合った吸収液の循環量を冷却水の温
度変化等に関係なく得ることができる吸収冷凍機を提供
することを目的とする。

（ニ）課題を解決するための手段 本発明は上記課題を解決するために、高温再生器
（１）、低温再生器（２）、凝縮器（６）、蒸発器
（７）、吸収器（３）、低温熱交換器（５）、及び高温
熱交換器（４）をそれぞれ配管接続し、吸収器（３）で
冷媒を吸収した稀吸収液が低温熱交換器（５）、及び高
温熱交換器（４）で熱交換して昇温し、高温再生器
（１）へ送られ、加熱濃縮されて中間液になり、高温熱
交換器（４）で降温し、低温再生器（２）へ送られ、高
温再生器（１）で発生した冷媒蒸気で中間液が加熱濃縮
され濃吸収液になり、低温熱交換器（５）で降温し吸収
器（３）に散布され、且つ、蒸発器（７）を流れる冷水
温度に応じて高温再生器（１）の加熱量が制御される吸
収冷凍機において、稀吸収液と濃吸収液との濃度差、又
は稀吸収液と中間液との濃度差が高温再生器（１）の加
熱量の増加に伴ない小さくなるように高温再生器（１）
へ送られる稀吸収液の量を制御する吸収冷凍機の制御方
法を提供するものである。

又、濃吸収液の濃度を凝縮器（６）での冷媒凝縮温度
と、低温再生器（２）の濃吸収液の温度より求め、稀吸
収液の濃度を蒸発器（７）の冷媒液温度と稀吸収液の温
度より求め、中間液の濃度を低温再生器での冷媒凝縮温
度と高温再生器（１）の中間液温度から求める吸収冷凍
機の制御方法を提供するものである。

又、濃吸収液の濃度を凝縮器（６）内又は低温再生器
（２）内圧力と濃吸収液の温度とから求め、稀吸収液の
濃度を蒸発器（７）内又は吸収器（３）内の圧力と稀吸
収液の温度とから求め、中間液の濃度を高温再生器
（１）内の圧力と高温再生器（１）の中間液の温度とか
ら求める吸収冷凍機の制御方法を提供するものである。

さらに、濃吸収液、稀吸収液、及び中間吸収液の濃度
をそれぞれの液の比重と温度とから求める吸収冷凍機の
制御方法を提供するものである。

（ホ）作用 吸収冷凍機の運転時、稀吸収液と濃吸収液との濃度
差、又は、稀吸液と中間液との濃度差が加熱量の増加に
伴ない小さくなり、且つ、加熱量の減少に伴ない大きく
なるように、高温再生器（１）へ送られる稀吸収液の量
が制御されるため、加熱量が減少したときには、濃度差
が一定の場合より高温再生器（１）へ送られる稀吸収液
の量が減少し、加熱量に合った量の稀吸収液が高温再生
器へ流れ、実効効率の向上を図ることが可能になる。
又、冷却水温度の変化、吸収器（３）への不凝縮ガスの
滞留等の外乱が発生した場合にも、上記濃度差が設定値
になるように吸収器（３）から高温再生器（１）へ流れ
る稀吸収液の量が制御され、加熱量に合った量の稀吸収
液が高温再生器（１）へ送られ、外乱による実効効率の
低下を僅かに抑えることが可能になる。

又、濃吸収液、中間液、稀吸収液の濃度を温度のみに
基づいて求めた場合には、冷凍サイクルに温度検出器を
設ければ良く、安価に濃度を求めることが可能になる。

又、各濃度を低温再生器内圧力、蒸発器内圧力、高温
再生器内圧力等に基づいて求めた場合、又は、比重等に
基づいて求めた場合には、正確に各濃度を求めることが
でき、高温再生器へ送られる稀吸収液の量を一層正確に
制御することが可能になる。

（ヘ）実施例 以下本発明の一実施例を図面に基づいて詳細に説明す
る。

第１図において、（１）は高温再生器、（２）は低温
再生器、（３）は吸収器、（４）は高温熱交換器、
（５）は低温熱交換器、（６）は凝縮器、（７）は蒸発
器であり、それぞれは配管により接続されている。又、
（８）は高温再生器（１）に設けられたバーナ、（10）
は凝縮、低温再生器胴、（11）は蒸発，吸収器胴であ
る。さらに、（12）は吸収器（３）と高温再生器（１）
との間に配管された稀液管であり、この稀液管（12）の
途中には第１ポンプ（13）と流量制御弁（14）とが設け
られている。（15）は低温再生器（２）から流出した濃
吸収液の温度を検出する第１温度検出器、（16）は凝縮
器（６）での凝縮冷媒温度を検出する第２温度検出器で
あり、第1,第２温度検出器（15），（16）からの信号に
基づいて濃吸収液の濃度演算回路（以下第１演算回路と
いう）（17）が動作して濃吸収液の濃度が求められる。

（18）は蒸発器（７）にて冷却された冷水の温度を検
出する第３温度検出器であり、この第３温度検出器（1
8）は冷水管（19）に接続されている。又、（20）は蒸
発器（７）に配管された冷媒管であり、この冷媒管（2
0）の途中には第２ポンプ（21）と、蒸発器（７）の蒸
発冷媒温度を検出する第４温度検出器（22）とが設けら
れている。さらに、（23）は稀液管（12）の途中に設け
られた第５温度検出器であり、この第５温度検出器（2
3）により吸収器（３）の稀吸収液の温度が検出され
る。（24）は稀吸収液の濃度演算回路（以下第２演算回
路という）であり、この第２演算回路（24）が第4,第５
温度検出器（22），（23）からの信号に基づいて動作
し、稀吸収液の濃度が求められる。

（25）は制御器であり、この制御器（25）は第３温度
検出器（18）からの信号に基づいて動作し、制御器（2
5）からの信号に基づいてバーナ制御弁（26）の開度が
調整され、バーナ（８）の燃焼量が変化し、高温再生器
（１）の加熱量が調整される。又、制御器（25）は第１
演算回路（17）、及び第２演算回路（24）からの信号に
基づいて動作し、濃吸収液の濃度と稀吸収液の濃度との
差が高温再生器（１）での加熱量に応じて予め設定され
た値になるように流量制御弁（14）へ信号を出力する。
又、（34）及び（35）は吸収液管、（27）、及び（28）
は冷媒管、（30）は冷却水管である。

以下、上記吸収冷凍機の運転動作について説明する。
第１ポンプ（13）の運転に伴ない稀吸収液が吸収器
（３）から稀液管（12）を介して高温再生器（１）へ送
られる。そして、稀吸収液は高温再生器（１）で加熱さ
れ、蒸発した冷媒は冷媒管（27）を通り低温再生器
（２）を経て凝縮器（６）に入る。凝縮器（６）に入っ
た冷媒と、低温再生器（２）から凝縮器（６）へ流れ冷
却水管（30）内と水と熱交換して凝縮した冷媒とは共に
冷媒管（28）を通り蒸発器（７）へ流れる。そして、第
２ポンプ（21）の運転により冷媒が冷水管（19）の上方
から散布され、冷水管（19）内の水と熱交換して蒸発
し、このときに奪う熱により冷水管（19）内の水の温度
が低下する。

蒸発器（７）にて蒸発した冷媒は吸収器（３）にて濃
吸収液により吸収され、稀吸収液が第１ポンプ（13）の
運転により低温熱交換器（５）、及び高温熱交換器
（４）を経て高温再生器（１）へ送られる。そして、高
温再生器（１）での冷媒の蒸発により濃度が高くなった
中間液が高温熱交換器（４）を経て低温再生器（２）へ
送られる。低温再生器（２）にて中間液は冷媒管（27）
を流れる冷媒蒸気と熱交換し、中間液からさらに冷媒が
蒸発する。そして、濃度が高くなった濃吸収液が吸収液
管（34）、低温熱交換器（５）を介して吸収器（３）へ
送られ、散布される。

上記のように吸収冷凍機が運転されているとき、冷水
管（19）を流れる冷水の温度が例えば低下したときには
第３温度検出器（18）からの信号に基づいて制御器（2
5）が動作し、バーナ制御弁（26）の開度が小さくな
り、加熱量が減少する。又、上記冷水の温度が例えば上
昇したときには、第３温度検出器（18）からの信号に基
づいて制御器（25）が動作し、バーナ制御弁（26）の開
度が大きくなり、加熱量が増加する。

一方、第２温度検出器（16）から凝縮冷媒温度の信号
を入力した第１演算回路（17）は、入力信号と水の飽和
特性とから凝縮，低温再生器胴（10）内の圧力（P₁）を
計算する。そして、圧力（P₁）と第１温度検出器（15）
からの濃吸収液の温度（T₁）とから吸収液の濃度曲線に
基づいて濃吸収液の濃度が演算される。さらに、第４温
度検出器（22）から蒸発器（７）の冷媒液温度の信号を
入力した第２演算回路（24）は入力信号と水の飽和特性
とから蒸発，吸収器胴（11）内の圧力（P₂）を計算す
る。そして、圧力（P₂）と第５温度検出器（23）からの
稀吸収液の温度（T₂）とから吸収液の濃度曲線に基づい
て稀吸収液の濃度が演算される。そして、制御器（25）
が第１演算回路（17）、及び第２演算回路（24）から濃
吸収液の濃度信号、及び、稀吸収液の濃度信号を入力す
る。制御器（25）には、高温再生器（１）の加熱量、即
ち、制御器（25）からバーナ制御弁（26）へ出力される
信号に応じた濃吸収液の濃度と稀吸収液の濃度との差が
予め設定されている。ここで、第２図に示したように、
上記濃度差は例えば加熱量が最大、即ち100％のときに
は5.5％、80％のときには6.6％、60％のときには7.7
％、40％のときには8.8％、30％のときには9.3％にな
り、加熱量の減少に伴ない濃度差が大きくなるように設
定されている。

吸収冷凍機の運転時、冷水温度の変化に応じて制御器
（25）からバーナ制御弁（26）へ出力される信号が変化
し、バーナ（８）の加熱量が例えば80％から60％に低下
した場合には、それに応じて、濃吸収液と稀吸収液との
濃度差が加熱量＝80％のときより大きい7.7％になるよ
う制御器（25）から流量制御弁（14）へ信号が出力され
る。そして、例えば稀吸収液の濃度が第２図に示したよ
うに56％のとき、濃吸収液の濃度が56＋7.7の63.7％よ
り高く、濃度差が設定値より大きい場合には流量制御器
（25）からの信号に基づいて流量制御弁（14）の開度が
大きくなる。すると、高温再生器（１）へ流れる稀吸収
液の量が増え、濃吸収液の濃度が低下して濃度差が減少
する。又、濃度差が設定値より小さい場合には制御器か
らの信号に基づいて流量制御弁（14）の開度が小さくな
る。すると、高温再生器（１）へ流れる稀吸収液の量が
減少し、濃吸収液の濃度が高くなり、濃度差が大きくな
る。そして、加熱量の変化に関係なく濃度差を一定に保
つ場合に比べ高温再生器（１）へ送られる稀吸収液の量
が減少する。

又、バーナ（８）の加熱量が例えば60％よりさらに低
下すると、それに伴ない制御器（25）に設定された濃吸
収液と稀吸収液との濃度差が増加し、加熱量の変化に関
係なく濃度差を一定に保つ場合に比べ流量制御弁（14）
の開度が小さくなり、高温再生器（１）へ送られる稀吸
収液の量が減少する。

さらに、バーナ（８）の加熱量が増加した場合には、
制御器（25）に設定された濃吸収液と稀吸収液との濃度
差が減少する。そして、高温再生器（１）へ送られる稀
吸収液の量が増加する。

又、吸収冷温水機の運転中に冷却水管（30）を流れる
冷却水の温度が変化した場合には、吸収器（３）から高
温再生器（１）へ流れる稀吸収液の温度が変化する。こ
こで、稀吸収液の温度が変化すると、第２演算回路（2
4）にて求められる稀吸収液の濃度が変化する。そし
て、濃度変化に応じて制御器（25）が動作し、濃吸収液
と稀吸収液との濃度差が設定値になるように高温再生器
（１）へ流れる稀吸収液の量が制御される。

又、吸収器（３）に水素等の不凝縮ガスが滞留した場
合にも、第２演算回路（24）にて求められる稀吸収液
と、濃吸収液との濃度差がそのときの加熱量に対応した
設定値になるように高温再生器（１）へ流れる稀吸収液
の量が制御される。

上記本発明の実施例によれば、第1,第２温度検出器
（15），（16）からの信号に基づいて求められた濃吸収
液の濃度と、第4,第５温度検出器（22），（23）からの
信号に基づいて求められた稀吸収液の濃度との差が、第
２図に示したように高温再生器（１）での加熱量が減少
するのに伴ない大きくなるように吸収器（３）から高温
再生器（１）へ流れる稀吸収液の量が制御されるため、
加熱量が減少したときに、濃度差が一定の場合と比較し
て濃吸収液の濃度を高めるように吸収器（３）から高温
再生器（１）へ流れる稀吸収液の量が減少するため、加
熱量に合った稀吸収液を高温再生器（１）へ流すことが
でき、高温再生器（１）での熱ロス、即ち、高温再生器
（１）での稀吸収液の蒸発に必要な熱量を少なくするこ
とができ、この結果、第２図に示したようにC.O.P（実
効効率）を従来より向上させることができる。

又、冷却水温度の変化、又は吸収器（３）への不凝縮
ガスの滞留等の外乱が発生した場合にも、濃吸収液と稀
吸収液との濃度差が加熱量に応じた設定値になるよう
に、吸収器（３）から高温再生器（１）へ流れる稀吸収
液の量が制御されるため、加熱量に合った量の稀吸収液
を吸収器（３）から高温再生器（１）へ流すことがで
き、この結果、外乱による実効効率の低下を僅かに抑え
ることができる。

尚、上記実施例において、濃吸収液と稀吸収液との濃
度差が設定値になるように流量制御弁（14）の開度を調
整して高温再生器（１）へ流れる稀吸収液の量を変化さ
せるようにしたが、第１ポンプ（13）の回転数を制御し
て高温再生器（１）へ流れる稀吸収液の量を変化させる
ようにしても良い。

又、第１図において（32）は高温再生器（１）の中間
液温度を検出する第６温度検出器、（33）は低温再生器
（２）の凝縮冷媒温度を検出する第７温度検出器であ
る。そして、第6,第７温度検出器（32），（33）からの
温度信号に基づいて第３演算回路（６）にて中間液の濃
度を求め、中間液の濃度と稀吸収液の濃度との差が略設
定値になるように制御器（25）から流量制御弁（14）へ
信号を出力し、吸収器（３）から高温再生器（１）へ送
られる稀吸収液の量を制御しても同様の作用効果を得る
ことができる。

又、第１圧力検出器（41）を凝縮，低温再生器胴（1
0）に設け、第１圧力検出器（41）にて直接凝縮，低温
再生器胴（10）内の圧力を検出し、この圧力と第１温度
検出器（15）が検出した濃吸収液の温度とから吸収液の
濃度曲線に基づいて濃吸収液の濃度を演算することによ
り、第２温度検出器（16）の検出温度に基づいて凝縮，
低温再生器胴（10）内の圧力を求める場合と比較して正
確に濃吸収液の濃度を求めることができ、高温再生器
（１）へ流れる稀吸収液の量を加熱量に応じて一層正確
に制御することができる。

さらに、蒸発，吸収器胴（11）内の圧力を検出する第
２圧力検出器（42）を設け、検出した圧力と第５温度検
出器（23）が検出した稀吸収液の温度とから稀吸収液の
濃度を演算する。又、高温再生器（１）内の圧力を検出
する第３圧力検出器（43）を設け、検出した圧力と第６
温度検出器（32）が検出した中間液の温度とから中間液
の濃度を演算する。そして、各濃度に基づいて高温再生
器（１）へ送られる稀吸収液の量を制御することによ
り、中間液と稀吸収液との濃度差を設定値に一層正確に
保つことができる。

又、第１図に示したように第1,第2,第３比重計（5
1），（52），（53）をそれぞれ吸収液管（34），（1
2），（35）に設け、各比重計が検出し濃吸収液、稀吸
収液、及び中間液の比重と第１温度検出器（15）、第５
温度検出器（26）、及び第６温度検出器（32）が検出し
た濃吸収液、中間液、及び稀吸収液の温度とから、それ
ぞれの濃度を求め、濃吸収液と稀吸収液の濃度差又中間
液と稀吸収液との濃度差に基づいて高温再生器（１）へ
送られる稀吸収液の量を制御することにより、加熱量に
合った循環量制御を一層正確に行うことができる。

（ト）発明の効果 本発明は以上のように構成された吸収冷凍機の制御方
法であり、稀吸収液と濃吸収液との濃度差、あるいは稀
吸収液と中間液との濃度差が高温再生器の加熱量の増加
に伴ない小さくなるように高温再生器へ送られる稀吸収
液の量を制御するため、加熱量に合った稀吸収液を高温
再生器へ送ることができ、又、実効効率の向上を図るこ
とができる。又、冷却水温度の変化、又は不凝縮ガスの
発生等の外乱が発生した場合にも、高温再生器の加熱量
に合った量の稀吸収液を吸収器から高温再生器へ流すこ
とができ、この結果、外乱による実効効率の低下を僅か
に抑えることができる。

又、濃吸収液、中間液、稀吸収液の濃度を各吸収液の
温度等から求める場合には、冷凍サイクルに温度検出器
を設ければ良く、比較的安価に濃度を求めることができ
る。

又、濃吸収液の濃度を凝縮器内又は低温再生器内圧力
と濃吸収液の温度とから求め、稀吸収液の濃度を蒸発器
内又は吸収器内の圧力と稀吸収液の温度とから求め、中
間液の濃度を高温再生器内の圧力と中間液の温度とから
求めることにより、濃吸収液、稀吸収液、及び中間液の
濃度を正確に求めることができ、この結果、高温再生器
へ流れる稀吸収液の量を加熱量に応じて一層正確に制御
することができる。

又、濃吸収液、稀吸収液、及び中間液の濃度を、それ
ぞれの液の比重と温度とから求めることにより、それぞ
れの液の濃度をさらに正確に求めることができ、この結
果、高温再生器へ流れる稀吸収液の量を加熱量に応じて
一層正確に制御することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図及び第２図は本発明の一実施例を示したものであ
り、第１図は吸収冷凍機の冷凍サイクル図、第２図は高
温再生器の加熱量に対する各液の濃度及び効率特性図で
ある。 （１）……高温再生器、（２）……低温再生器、（３）
……吸収器、（４）……高温熱交換器、（５）……低温
熱交換器、（６）……凝縮器、（７）……蒸発器。

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】高温再生器、低温再生器、凝縮器、蒸発
   器、吸収器、低温熱交換器、及び高温熱交換器をそれぞ
   れ配管接続し、吸収器で冷媒を吸収した稀吸収液が低温
   熱交換器、及び高温熱交換器で熱交換して昇温し、高温
   再生器へ送られ、加熱濃縮されて中間液になり、高温熱
   交換器で降温し、低温再生器へ送られ、高温再生器で発
   生した冷媒蒸気で中間液が加熱濃縮され濃吸収液にな
   り、低温熱交換器で降温し吸収器に散布され、且つ、蒸
   発器を流れる冷水温度に応じて高温再生器の加熱量が制
   御される吸収冷凍機において、稀吸収液と濃吸収液との
   濃度差、又は稀吸収液と中間液との濃度差が高温再生器
   の加熱量の増加に伴ない小さくなるように高温再生器へ
   送られる稀吸収液の量を制御することを特徴とする吸収
   冷凍機の制御方法。
2. 【請求項２】濃吸収液の濃度を凝縮器での冷媒凝縮温度
   と低温再生器の濃吸収液の温度より求め、稀吸収液の濃
   度を蒸発器の冷媒液温度と稀吸収液の温度より求め、中
   間液の濃度を低温再生器での冷媒凝縮器と高温再生器の
   中間液温度から求めることを特徴とする特許請求の範囲
   第１項記載の吸収冷凍機の制御方法。
3. 【請求項３】濃吸収液の濃度を凝縮器内又は低温再生器
   内圧力と濃吸収液の温度とから求め、稀吸収液の濃度を
   蒸発器内又は吸収器内の圧力と稀吸収液の温度とから求
   め、中間液の濃度を高温再生器内の圧力と高温再生器の
   中間液の温度とから求めることを特徴とする特許請求の
   範囲第１項記載の吸収冷凍機の制御方法。
4. 【請求項４】濃吸収液、稀吸収液、及び中間吸収液の濃
   度をそれぞれの液の比重と温度とから求めることを特徴
   とする特許請求の範囲第１項記載の吸収冷凍機の制御方
   法。