JP3081462B2

JP3081462B2 - 吸収式冷凍機

Info

Publication number: JP3081462B2
Application number: JP06214907A
Authority: JP
Inventors: 豪夫石河; 雅彦池森
Original assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Current assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Priority date: 1994-09-08
Filing date: 1994-09-08
Publication date: 2000-08-28
Anticipated expiration: 2015-08-28
Also published as: JPH0875296A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は吸収式冷凍機に関し、特
に、再生器の加熱源に蒸気などを使用する吸収式冷凍機
の制御装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】例えば特開平３−１３７４６１号公報に
は、再生器に接続された加熱源供給配管と、この加熱源
供給配管に接続されて再生器を側路するバイパス配管
と、このバイパス配管或いは加熱源供給配管に設けられ
た制御弁と、冷水出口温度が設定値より高い場合には、
制御弁の開度を加熱源の戻り温度により制御し、かつ、
冷水出口温度が設定値以下の場合には冷水出口温度に基
づいて制御弁の開度を制御し、加熱源の戻り温度の大幅
な上昇を回避するとともに、冷水温度が設定値以下の場
合にも冷水温度の下がり過ぎを防止して、冷水を安定し
て供給できるようにした再生器の制御装置が開示されて
いる。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】上記再生器の制御装置
において、加熱源の熱量が十分あり、吸収式冷凍機の例
えば起動時に冷水出口温度が設定値より高いため、加熱
源の戻り温度により制御弁の開度が制御され、このとき
加熱量が十分あり、制御弁が急激に開き短時間で全開に
なったときには、起動時で再生器の缶体が冷えていて圧
力が低いため、再生器へ大量の加熱源が流れ、吸収液が
急激に加熱され、吸収液が発泡状態になり、冷媒蒸気と
一緒に凝縮器へ流れ、冷媒に混入するという問題が発生
する。

【０００４】この問題を解決するために、従来吸収式冷
凍機の起動時には、制御弁を所定時間（例えば１０分）
かけて徐々に開く、いわゆるスローオープン制御を行っ
ている。しかしながら、制御弁では一般に弁を閉じたと
き弁体を弁座に押しつける力が働いているためスローオ
ープン制御を吸収式冷凍機の起動時に行った場合には、
制御弁が開信号を入力してから実際に弁が弁座から離れ
るまで、即ち制御弁が開くまでに時間が経過し、起動時
間が長くなるという問題が発生する。

【０００５】

【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、請求項１の発明は、吸収器、再生器、凝縮
器、及び蒸発器を配管接続し、吸収液と冷媒との循環路
を形成した吸収式冷凍機において、再生器に接続された
加熱源供給配管と、この加熱源供給配管の途中に接続さ
れた制御弁と、この制御弁の開度を蒸発器の冷水出口温
度に基づいて制御し、かつ、再生器の起動時に所定時間
かけて制御弁の開度を全開にする制御装置とを備え、こ
の制御装置は再生器の起動時に制御弁を短時間で所定開
度まで開き、その後前記所定開度まで制御弁を開いたと
きよりゆっくりと制御弁を開く吸収式冷凍機を提供する
ものである。

【０００６】また、請求項２の発明は、吸収器、再生
器、凝縮器、及び蒸発器を配管接続し、吸収液と冷媒と
の循環路を形成した吸収式冷凍機において、吸収器及び
凝縮器に接続された冷却水配管と、再生器に接続された
加熱源供給配管と、この加熱源供給配管の途中に接続さ
れた制御弁と、この制御弁の開度を蒸発器の冷水出口温
度に基づいて制御し、かつ、再生器の起動時に所定時間
かけて制御弁の開度を全開にする制御装置とを備え、こ
の制御装置は再生器の起動時に制御弁を冷却水配管の冷
却水温度に応じて予め決められた所定開度まで短時間で
開き、その後前記所定開度まで制御弁を開いたときより
ゆっくりと制御弁を開く吸収式冷凍機を提供するもので
ある。

【０００７】

【作用】請求項１の発明によれば、吸収式冷凍機の起動
時、制御装置が出力する制御弁の開度信号が短時間で所
定の開度まで増加し、制御弁が所定開度まで短時間で開
き、その後スローオープン制御によって徐々に制御弁の
開度が増加するので、再生器へ大量の蒸気が流入するこ
とを回避でき、吸収液の発泡を防止して冷媒への吸収液
の混入を回避することが可能になる。

【０００８】また、起動時に制御弁が短時間で所定開度
まで開くので、スローオープン制御を行う場合にも、起
動開始から制御弁が実際に開くまでの時間を大幅に短縮
することができ、この結果、スローオープン制御を行う
場合にも、起動時間を短縮して速やかに負荷へ冷水を供
給することが可能になる。また、請求項２の発明によれ
ば、起動時冷却水温度が高いほど短時間で制御弁の開度
は大きくなり、夏期などの冷却水温度が高くなった場合
にも、吸収液の冷媒への混入を回避しつつ起動時間を短
縮することが可能になる。

【０００９】

【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。図１は冷媒に例えば水、吸収液（溶液）
に臭化リチウム（ＬｉＢｒ）溶液を用いた吸収式冷凍機
の概略構成図であり、１は蒸発器、２は吸収器、３は蒸
発器１及び吸収器２を収納した蒸発器吸収器胴（以下、
下胴という）、４は例えば高温蒸気を熱源流体（加熱
源）とする高温再生器、５は高温再生器４に接続され高
温蒸気が流れる加熱源供給配管（以下、熱源流体配管と
いう）、５Ａは熱源流体配管５の途中に設けられるとと
もに高温再生器４に収納された加熱器、６は低温再生
器、７は凝縮器、８は低温再生器６及び凝縮器７を収納
した低温再生器凝縮器胴（以下、上胴という）、９は低
温熱交換器、１０は高温熱交換器、１１ないし１５は吸
収液配管、１６Ａは吸収液ポンプ、１６Ｂは濃液ポン
プ、１７及び１８は冷媒配管、１９は冷媒循環配管、２
０は冷媒ポンプ、２０Ａは冷媒タンク、２１は熱源流体
配管５の途中に設けられた熱源流体の制御弁、２２は熱
回収器、２３は途中に蒸発器熱交換器２４が設けられた
冷水配管であり、それぞれは図１に示したように配管接
続されている。また、２５は冷却水配管であり、この冷
却水配管２５の途中に吸収器熱交換器２６及び凝縮器熱
交換器２７が設けられている。

【００１０】３１は冷水配管２３の蒸発器１の出口側に
設けられ冷水の出口温度を検出する第１温度検出器、３
２は冷却水配管２５の吸収器入口側に設けられた冷却水
の温度を検出する第２温度検出器である。また、３３は
例えばマイコンにより構成された制御装置であり、この
制御装置３３は第１、第２温度検出器３１、３２から温
度信号を入力して動作し、制御弁２１に開度信号を出力
する。

【００１１】３５は不凝縮ガスの抽気用の容器、３６は
容器３５の上部に形成された不凝縮ガスの抽気室、３７
は容器３５の下部に形成された気液分離室である。ま
た、３８は容器３５の中間部に形成された不凝縮ガスの
貯室、４０は一端が抽気室３６に開口して接続し他端が
気液分離室３７の吸収液中に開口した筒状の気液流下
管、４１、４２はそれぞれ一端が吸収器２、凝縮器７の
気相部に開口し他端が抽気室３６に接続した抽気管、４
３は一端が吸収液配管１１に接続され他端が抽気室３６
内にて流下管４０の上方気相部に開口した吸収液送り
管、４４は一端が気液分離室３７の底部に接続され他端
が吸収液溜め２の上方の気相部に開口し吸収器１に接続
した吸収液戻し管である。また、図１において、４５は
不凝縮ガスの排出管、４６は真空ポンプである抽気ポン
プ、４７、４８、及び４９は開閉弁、５０は不凝縮ガス
の貯室３８に配管接続された水素排出用のパラジウムセ
ルである。

【００１２】以下、制御装置３３の構成について説明す
る。５１は第１、第２温度検出器３１、３２から信号を
入力して信号変換して中央演算処理装置（以下ＣＰＵと
いう）５２へ出力する入力インタ−フェ−ス、５３は本
発明に関する制御プログラムなどが記憶されている記憶
装置（以下ＲＯＭという）、５４はＣＰＵ４７からの信
号を入力して制御弁２１に信号を出力する出力インタ−
フェ−ス、５５は所定時間毎に信号を出力する信号発生
器（以下ＣＬＯＣＫという）、５６は各温度検出器が検
出した温度を記憶する読み込み消去可能な記憶装置（以
下ＲＡＭという）である。

【００１３】上記ＲＯＭ５３には、図２に示したような
起動時のスローオープン制御である起動後の時間経過と
制御弁２１の開度との関係による制御弁２１の開度の制
御のプログラム、冷水出口温度に基づく制御弁２１の開
度の比例制御、積分制御、微分制御を組み合わせた制御
即ち、ＰＩＤ制御のプログラム、及び上記スローオープ
ン制御とＰＩＤ制御とを切換えるためのプログラム（以
下切換えプログラムという。）などが記憶されている。

【００１４】ＰＩＤ制御のプログラムにおいては、第１
温度検出器３１が検出した冷水出口温度が入力インタ−
フェ−ス５１及びＣＰＵ５２を介してＲＡＭ５６に一時
記憶される。そして、ＣＬＯＣＫ５５からの信号に基づ
いて所定時間毎にＲＡＭ５６に記憶されている冷水出口
温度がＣＰＵ５２へ読み込まれる。そして、ＣＰＵ５２
にて、検出された冷水出口温度と設定温度とからＰＩＤ
制御による制御弁２１の開度が算出される。

【００１５】以下、上記吸収式冷凍機の冷水供給の起動
時の制御動作について説明する。起動時には、制御装置
３３は吸収液ポンプ１６Ａ、冷媒液ポンプ２０へ運転信
号を出力し、濃液ポンプ１６Ｂへはキャビテーションを
防止するために起動後例えば５分経過してから運転信号
を出力する。また、起動信号をＣＰＵ５２が入力する
と、ＣＰＵ５２はＲＯＭ５３から起動時の制御弁２１の
スローオープン制御のプログラム、ＰＩＤ制御のプラグ
ラム、及び切換えプログラムを入力する。そして、図３
に示した起動信号入力後即ち、起動後切換えプログラム
によってスローオープン制御による制御弁２１の開度と
ＰＩＤ制御による制御弁２１の開度とを比較し、スロー
オープン制御による制御弁２１の開度がＰＩＤ制御によ
る制御弁２１の開度より大きくなるまで、制御装置３３
はスローオープン制御に基づく、制御弁２１の開度信号
を出力する。

【００１６】起動直後は、冷水出口温度が高く例えば設
定温度である７℃より大幅に高い例えば１０℃以上であ
り、ＰＩＤ制御による制御弁２１の開度は例えば最大開
度の１００％であり、スローオープン制御による制御弁
２１の開度は０％から次第に増加するため、スローオー
プン制御による制御弁２１の開度がＰＩＤ制御による制
御弁２１の開度より小さい。この結果、スローオープン
制御がＰＩＤ制御より優先し、制御装置３３から制御弁
２１へ出力される開度は、スローオープン制御によって
予め設定された所定時間である例えば５秒で１０％まで
増加する。このため、制御弁２１は起動後短時間で開
き、制御弁２１を介して図２に１点鎖線にて示したよう
に高温再生器４に流れる蒸気の量は起動後短時間で増加
する。

【００１７】その後、即ち時刻Ｔ１以後制御装置３３は
スローオープン制御のために、制御弁２１への開度信号
を徐々に増加させる。このため、図３に示したように制
御弁２１の開度は起動直後と比較してゆっくりと増加
し、蒸気流量は時間の経過とほぼ比例して増加する。高
温再生器４への蒸気の供給によって吸収液から冷媒蒸気
が分離し、従来の吸収式冷凍機と同様に吸収液及び冷媒
が循環する。そして、冷水出口温度は次第に低下する。
ここで、例えば冷水負荷が大きく、設定温度と冷水出口
温度との差が大きく、冷水の低下が僅かづつのときに
は、ＰＩＤ制御による制御弁２１の開度の算出値は１０
０％のままである。そして、起動後、例えば約９分で時
刻Ｔ２にて制御弁２１の開度は１００％になる。

【００１８】その後も制御弁２１の開度は制御装置３３
によって制御される。即ち、制御装置３３は第１温度検
出器３１が検出した冷水出口温度に基づくＰＩＤ制御に
よる制御弁２１の開度とスローオープン制御による制御
弁２１の開度とを継続して比較する。そして、冷水出口
温度が一層低下してＰＩＤ制御による制御弁２１の開度
が時刻Ｔ３にて１００％より低下すると、制御装置３３
はスローオープン制御からＰＩＤ制御に切り換わり、Ｐ
ＩＤ制御により算出した開度に制御弁２１の開度を制御
する。

【００１９】そして、ＣＰＵ３５にて、検出された冷水
出口温度と設定温度とから制御弁２１の開度即ち、高温
再生器４の加熱量が制御され、冷水出口温度は設定温度
に維持される。一方、例えば起動時の負荷が小さく、設
定温度と冷水出口温度との差が小さいときで、例えば図
３の時刻Ｔ４以後、冷水出口温度が一層低下してＰＩＤ
制御による制御弁２１の開度がスローオープン制御によ
る制御弁２１の開度より低下すると、制御装置３３はス
ローオープン制御からＰＩＤ制御に切り換わる。そし
て、図３に２点鎖線にて示したようにＰＩＤ制御により
算出した制御弁２１の開度に制御弁２１を制御する。

【００２０】そして、ＣＰＵ３５にて、検出された冷水
出口温度と設定温度とから制御弁２１の開度即ち、高温
再生器４の加熱量が制御され、冷水出口温度はほぼ設定
温度に維持される。吸収式冷凍機の冷水供給の運転時、
従来の吸収式冷凍機と同様に高温再生器４で蒸発した冷
媒蒸気は低温再生器６で凝縮して凝縮器７へ流れ、低温
再生器６で吸収液から分離した冷媒蒸気は凝縮器熱交換
器２７を流れる冷却水と熱交換して凝縮液化し、冷媒が
冷媒配管１８を介して蒸発器１へ流れる。そして、冷媒
が蒸発器熱交換器２４を流れる水と熱交換して蒸発し、
気化熱によって蒸発器熱交換器２４を流れる水が冷却さ
れる。そして、冷水が負荷に循環する。また、蒸発器１
で蒸発した冷媒は吸収器２で吸収液に吸収される。冷媒
を吸収して濃度が薄くなった吸収液が吸収液ポンプ１６
の運転によって低温熱交換器９及び高温熱交換器１０を
経て高温再生器４へ送られる。高温再生器４へ送られた
吸収液は加熱されて冷媒が蒸発し、中濃度の吸収液が高
温熱交換器１０を経て低温再生器６は流れる。低温再生
器６で吸収液は高温再生器１０から冷媒配管１７を流れ
てきた冷媒蒸気によって加熱され、さらに冷媒蒸気が分
離され濃度が高くなる。高濃度になった吸収液は低温熱
交換器９を経て温度低下して吸収器２へ送られ、散布さ
れる。

【００２１】以下、上記のように構成された吸収式冷凍
機の不凝縮ガスの抽気時及び排出時の動作を説明する。
不凝縮ガスの吸収器２及び凝縮器７からの抽気運転時に
は、各開閉弁４７、４８及び４９が閉じており、吸収液
ポンプ１６Ａから流出した吸収液の一部が吸収液送り管
４３を流れ、抽気室３６へ噴射される。そして、噴射さ
れた吸収液のエゼクタ作用によって吸収器２及び凝縮器
７内の冷媒蒸気（例えば水蒸気）及び不凝縮ガスが抽気
管４１、４２経由で抽気室３６に吸引される。吸引され
た冷媒蒸気は噴出された吸収液に吸収され、冷媒蒸気を
吸収した吸収液は流下管４０を流下して気液分離室３７
及び吸収液戻し管４４経由で吸収器２へ戻る。また、不
凝縮ガスは貯室３８に集まる。

【００２２】抽気運転が進むと、貯室３８に集まった不
凝縮ガスの量は時間の経過に伴い増加して貯室３８内の
圧力が次第に上昇し、圧力検出器６０の検出圧力が所定
圧力以上になったとき、あるいは前回の不凝縮ガスの排
出運転が終わってから所定時間経過したときには、例え
ば制御装置３３は各開閉弁４７、４８び４９に閉信号を
出力している状態で抽気ポンプ４６へ運転信号を出力す
る。

【００２３】抽気ポンプ４６が運転を開始すると、開閉
弁４９の下流の不凝縮ガスの排出路に残っていたガスが
排出され、前記排出路の圧力が次第に低下する。時間が
経過して開閉弁４９と抽気ポンプ４６との間の排出路内
の圧力が低下すると制御装置３３は動作して開閉弁４７
に開信号を出力する。上記開信号によって開閉弁４７が
開くと貯室３８の不凝縮ガスが抽気ポンプ１７に引かれ
て外部へ排出される。

【００２４】開閉弁４７が開いて不凝縮ガスの排出が開
始されてから所定時間（例えば２０分）経過するか、貯
室３８の圧力が所定の圧力以下になると、制御装置３３
は各開閉弁４７に閉信号を出力し、各開閉弁は閉じる。
その後、所定時間、例えば１０分経過すると制御装置３
３は抽気ポンプ４６に停止信号を出力し、抽気ポンプ４
６は停止する。

【００２５】抽気ポンプ１７の停止後、時間が経過して
貯室３８内の圧力が所定圧力以上になったとき、あるい
は抽気ポンプ４６の運転停止後所定時間経過したときに
は、圧力検出器６０の検出圧力と第１の設定圧力とが比
較される。そして、不凝縮ガスの抽気運転によって貯室
３８内の圧力が上昇して第１の設定圧力より高くなる
と、上記と同様に不凝縮ガスの排出運転が開始される。

【００２６】また、吸収式冷凍機の運転停止時、即ち吸
収液ポンプ１６Ａの停止時、開閉弁４７が閉じた状態で
開閉弁４８及び４９の開閉と抽気ポンプ４６の運転が制
御装置３３によって制御され、吸収器２内から不凝縮ガ
ス等が直接排出される。上記実施例によれば、吸収式冷
凍機の起動時、制御装置３３が出力する制御弁２１の開
度信号が短時間で所定の開度まで増加し、制御弁２１が
所定開度まで短時間で開き、その後スローオープン制御
によって徐々に制御弁２１の開度が増加するので、高温
再生器４へ大量の蒸気が流入することを回避でき、吸収
液の発泡を防止して冷媒への吸収液の混入を回避でき
る。この結果、吸収式冷凍機の起動後の運転効率を維持
し、運転を安定することができる。

【００２７】また、起動時に制御弁２１が短時間で所定
開度まで開くので、スローオープン制御を行う場合に
も、起動開始から制御弁２１が実際に開くまでの時間を
大幅に短縮することができ、この結果、起動開始直後か
ら蒸気を高温再生器４へ供給することができ、蒸気をス
ローオープン制御を行う場合にも起動時間を短縮して速
やかに負荷へ冷水を供給することができる。

【００２８】以下本発明の他の実施例について説明す
る。制御装置３３は第１温度検出器３１及び冷却水配管
２５の第２温度検出器３２から信号を入力する。そし
て、制御装置３３のＲＯＭ５３には上記実施例と同様に
冷水出口温度に基づく制御弁２１のＰＩＤ制御のプログ
ラム、冷却水温度に基づくスローオープン制御のプログ
ラム、及び切換え制御のプログラムが記憶されている。

【００２９】冷却水温度に基づくスローオープン制御の
プログラムは、図４に示したものであり、例えば冷却水
温度が高くなるのに応じて図４に破線、１点鎖線及び２
点鎖線にて示したようにスローオープン制御初期の制御
弁２１開度の増加開度が大きくなるように予め設定す
る。このため、起動時の冷却水温度が高いほど短時間で
制御弁２１の開度は大きくなり、夏期などで起動時の冷
却水温度が高くなった場合にも、吸収液の冷媒への混入
を回避しつつ起動時間を短縮することができる。また、
第２温度検出器３２は図１に示したように凝縮器７の出
口側冷却水配管２５に設けても良い。

【００３０】なお本発明は上記実施例に限定されるもの
ではなく、本願発明の主旨を逸脱しない範囲で種々の実
施が可能である。

【００３１】

【発明の効果】本発明は上記実施例のように構成された
吸収式冷凍機であり、請求項１の発明によれば、制御装
置は再生器の起動時に所定時間かけて加熱源供給配管の
制御弁の開度を全開にするとともに、再生器の起動時に
制御弁を短時間で所定開度まで開き、その後前記所定開
度まで制御弁を開いたときよりゆっくりと制御弁を開く
ので、起動時に再生器へ大量の蒸気が急激に流入するこ
とを回避でき、吸収液の発泡を防止して冷媒への吸収液
の混入を回避できるにはもちろん、起動時に制御弁が短
時間で所定開度まで開くので、その後スローオープン制
御を行う場合にも、起動開始から制御弁が実際に開くま
での時間を大幅に短縮することができ、この結果、起動
時間を短縮して速やかに負荷へ冷水を供給することがで
きる。

【００３２】また、請求項２の発明によれば、再生器の
起動時に所定時間かけて加熱源供給配管の制御弁の開度
を全開にするとともに、再生器の起動時に制御弁を冷却
水配管の冷却水温度に応じて予め決められた所定開度ま
で短時間で開き、その後前記所定開度まで制御弁を開い
たときよりゆっくりと制御弁を開くので、起動時冷却水
温度が高いほど短時間で制御弁の開度は大きくなり、冷
却水温度が高くなった場合にも、吸収液の冷媒への混入
を回避しつつ起動時間を短縮することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例を示す吸収式冷凍機の概略構成
図である。

【図２】本願発明の実施例を示すスローオープン制御の
説明図である。

【図３】本願発明の吸収式冷凍機の起動時の制御弁の開
度制御の説明図である。

【図４】本願発明の他の実施例を示すスローオープン制
御の説明図である。

【符号の説明】

１蒸発器２吸収器４高温再生器５熱源供給配管６低温再生器７凝縮器１６Ａ吸収液ポンプ２１制御弁３３制御装置

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) F25B 15/00 306

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】吸収器、再生器、凝縮器、及び蒸発器を
配管接続し、吸収液と冷媒との循環路を形成した吸収式
冷凍機において、再生器に接続された加熱源供給配管
と、この加熱源供給配管の途中に接続された制御弁と、
この制御弁の開度を蒸発器の冷水出口温度に基づいて制
御し、かつ、再生器の起動時に所定時間かけて制御弁の
開度を全開にする制御装置とを備え、この制御装置は再
生器の起動時に制御弁を短時間で所定開度まで開き、そ
の後前記所定開度まで制御弁を開いたときよりゆっくり
と制御弁を開くことを特徴とする吸収式冷凍機の制御装
置。
【請求項２】吸収器、再生器、凝縮器、及び蒸発器を
配管接続し、吸収液と冷媒との循環路を形成した吸収式
冷凍機において、吸収器及び凝縮器に接続された冷却水
配管と、再生器に接続された加熱源供給配管と、この加
熱源供給配管の途中に接続された制御弁と、この制御弁
の開度を蒸発器の冷水出口温度に基づいて制御し、か
つ、再生器の起動時に所定時間かけて制御弁の開度を全
開にする制御装置とを備え、この制御装置は再生器の起
動時に制御弁を冷却水配管の冷却水温度に応じて予め決
められた所定開度まで短時間で開き、その後前記所定開
度まで制御弁を開いたときよりゆっくりと制御弁を開く
ことを特徴とする吸収式冷凍機。