JP3210765B2 - 吸収式冷凍機 - Google Patents

吸収式冷凍機

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JP3210765B2
JP3210765B2 JP08705893A JP8705893A JP3210765B2 JP 3210765 B2 JP3210765 B2 JP 3210765B2 JP 08705893 A JP08705893 A JP 08705893A JP 8705893 A JP8705893 A JP 8705893A JP 3210765 B2 JP3210765 B2 JP 3210765B2
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薫 河本
徹 福知
勝彦 上西
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、吸収器と、気液分離器
を備えた再生器と、前記吸収器内の吸収液を前記再生器
に供給する第1吸収液路と、前記気液分離器にて分離さ
れた吸収液を前記吸収器に供給する第2吸収液路と、前
記第2吸収液路を通流する加熱側吸収液により前記第1
吸収液路を通流する被加熱側吸収液を加熱する熱交換部
と、前記加熱側吸収液の流量と前記被加熱側吸収液の流
量との比を調整する流量比調整手段とが設けられた吸収
式冷凍機に関する。
【0002】
【従来の技術】かかる吸収式冷凍機では、吸収器及び気
液分離器夫々に滞留している吸収液により、吸収器と再
生器との間及び気液分離器と吸収器との間の夫々を気密
的にシールして、吸収器の圧力が再生器の圧力よりも低
くなる状態で維持している。この吸収器と再生器との間
の圧力差(以下、単に圧力差と称する場合もある)は、
外乱(例えば、吸収器内を通流させている冷却水の温度
の変化)により変動するが、その圧力差に応じて吸収器
及び気液分離器夫々における吸収液の滞留量(以下、滞
留液量と称する場合もある)も変動する。そして、吸収
器における滞留液量が過小となると、再生器に供給する
吸収液の液量が不足して再生器における吸収液の液量が
過小となり、再生器が空焚状態になる虞がある。又、気
液分離器における滞留液量が過小となると、再生器で発
生した冷媒蒸気が第2吸収液路に洩れ出し、その洩れ出
した冷媒蒸気が再び吸収液に吸収されるため、蒸発器に
供給される冷媒量が減少し、その結果、冷凍能力が低下
することになる。又、気液分離器における滞留液量が過
大となると、吸収液と冷媒液との分離不良を起こして、
冷媒液に吸収液が混入し、その結果、冷凍能力が低下す
ることになる。
【0003】そこで、上記の如く、再生器が空焚状態に
なったり、冷凍能力が低下するのを防止するために、従
来は、吸収器及び気液分離器夫々に、滞留している吸収
液の液面を検出する液面センサを設け、それら液面セン
サの検出情報に基づいて、流量比調整手段を制御して、
吸収器及び気液分離器夫々における滞留液量を適正範囲
に維持するようにしていた。即ち、吸収器における滞留
液量が適正範囲より小さくなると、被加熱側吸収液の流
量が小になるように、適正範囲より大きくなると、被加
熱側吸収液の流量が大になるように流量比調整手段を制
御していた。又、気液分離器における滞留液量が適正範
囲より小さくなると、被加熱側吸収液の流量が大になる
ように、適正範囲より大きくなると、被加熱側吸収液の
流量が小になるように流量比調整手段を制御していた。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、気液分
離器は高温高圧状態であるので、気液分離器に設ける液
面センサの性能劣化が速く、耐久性の面で改善が望まれ
ていた。又、気液分離器の吸収液は沸騰状態であり、液
面センサの検出バラツキが大きい。従って、気液分離器
における吸収液の滞留量が適正範囲から外れるのを回避
するための処置が遅れるのを防止するために、前記適正
範囲を敢えて狭く設定しているので、不必要に前記処置
を講じてしまう場合があるという問題があった。又、液
面センサを設置するに当たっては、検出部分は吸収器及
び気液分離器夫々の内部に設け且つ検出情報を外部に導
出する状態で設けなければならないので、液面センサを
設置するためのコストが高くなるという欠点がある。
【0005】ちなみに、吸収器及び気液分離器における
吸収液の滞留量が適正範囲から外れる前兆として、第1
吸収液路を通流する被加熱側吸収液の流量と第2吸収液
路を通流する加熱側吸収液の流量とがアンバランスにな
るので、第1吸収液路及び第2吸収液路夫々に流量セン
サを設けて、それら流量センサの検出情報に基づいて、
被加熱側吸収液の流量と加熱側吸収液の流量とが同程度
になるように流量比調整手段を制御して、吸収器及び気
液分離器夫々における滞留液量を適正範囲に維持するも
のが想定される。しかしながら、流量センサは高価であ
り、しかも、流量センサを設置するに当たっては、検出
部分は流路内に設け且つ検出情報を流路外に導出する状
態で設けなければならないので、全体として、流量セン
サを設置するためのコストが高くなるという欠点があ
る。
【0006】本発明は、かかる実情に鑑みて成されたも
のであり、その目的は、安価で且つ耐久性の優れた構成
で、しかも、確実に、吸収器及び気液分離器夫々におけ
る吸収液の滞留量を適正範囲に維持することができる吸
収式冷凍機を提供することにある。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明による吸収式冷凍
機の特徴構成は、前記熱交換部に対する前記被加熱側吸
収液の流入温度と流出温度との温度差と、前記熱交換部
に対する前記加熱側吸収液の流入温度と流出温度との温
度差との比を検出する検出手段が設けられ、その検出手
段の検出情報に基づいて、前記比が設定値よりも大にな
ると、前記被加熱側吸収液の流量が大になるように、且
つ、前記比が前記設定値よりも小になると、前記被加熱
側吸収液の流量が小になるように、前記流量比調整手段
を制御する制御手段が設けられている点にある。
【0008】
【作用】上記特徴構成による作用は、以下の通りであ
る。加熱側吸収液よりも被加熱側吸収液の流量が小にな
ると、即ち、被加熱側吸収液の流量Rtと加熱側吸収液
の流量Rgとの比Rt/Rgが小さくなると、それらの
流量が同程度のときに比して、熱交換部における被加熱
側吸収液の温度上昇が大きくなる、即ち、熱交換部に対
する被加熱側吸収液の流入温度Ttiと流出温度Tto
との温度差(以下、被加熱側温度差と称する)dTt
(=Tto−Tti)が大きくなるので、その被加熱側
温度差dTtと熱交換部に対する加熱側吸収液の流入温
度Tgiと流出温度Tgoとの温度差(以下、加熱側温
度差と称する)dTg(=Tgi−Tgo)との比dT
t/dTgは大きくなる。逆に、加熱側吸収液よりも被
加熱側吸収液の流量が大になると、即ち、前記流量の比
Rt/Rgが大きくなると、それらの流量が同程度のと
きに比して、熱交換部における被加熱側吸収液の温度上
昇が小さくなる、即ち、被加熱側温度差dTtが小さく
なるので、前記温度差の比dTt/dTgは小さくな
る。従って、前記流量の比Rt/Rgと前記温度差の比
dTt/dTgは、逆比例の関係にある。
【0009】本特徴構成は、上述の如き見地に基づくも
のである。即ち、前記温度差の比dTt/dTgを検出
する検出手段の検出情報に基づいて、制御手段は、前記
温度差の比dTt/dTgが設定値よりも大になると、
被加熱側吸収液の流量が大になるように、且つ、前記温
度差の比dTt/dTgが前記設定値よりも小になる
と、被加熱側吸収液の流量が小になるように、流量比調
整手段を制御する。
【0010】尚、検出手段の具体構成としては、例え
ば、第1吸収液路を通流する被加熱側吸収液の熱交換部
に対する流入温度及び流出温度夫々を検出する温度セン
サ、及び、第2吸収液路を通流する加熱側吸収液の熱交
換部に対する流入温度及び流出温度夫々を検出する温度
センサを設け、それら温度センサ夫々の検出情報に基づ
いて、前記温度差の比dTt/dTgを演算するように
構成する。温度センサは、第1吸収液路及び第2吸収液
路夫々の流路を形成するための管路の外周部の温度を検
出するように設けることができる。
【0011】
【発明の効果】従って、吸収器及び気液分離器における
吸収液の滞留量が適正範囲から外れる前兆、即ち、第1
吸収液路を通流する被加熱側吸収液の流量と第2吸収液
路を通流する加熱側吸収液の流量とがアンバランスにな
るのを、上述のように、検出手段により前記温度差の比
を検出することで、確実に検出することができるように
なった。又、検出手段を具体的に構成する温度センサ
は、安価であり、しかも、第1吸収液路及び第2吸収液
路夫々の流路を形成するための管路の外部に設けるの
で、簡単に設けることができ、又、性能劣化もほとんど
無い。その結果、安価で且つ耐久性の優れた構成で、し
かも、確実に、吸収器及び気液分離器夫々における吸収
液の滞留量を適正範囲に維持することができるようにな
った。
【0012】
【実施例】以下、図1に基づいて、本発明を二重効用吸
収式冷凍機に適用した実施例について説明する。先ず、
二重効用吸収式冷凍機の全体構成について説明する。
【0013】バーナBにより吸収液を加熱する高温再生
器1の上方に、縦型円筒形に形成した高温再生器気液分
離器2を配置し、その高温再生器気液分離器2の周部に
縦型の低温再生器3を配置し、その低温再生器3の上方
に低温再生器気液分離器4を配置し、低温再生器3の周
部に縦型の吸収器5を配置し、その吸収器5の周部で下
方に蒸発器6を、且つ、上方に凝縮器7を配置してあ
る。
【0014】冷媒蒸気と吸収液の上昇流路8で高温再生
器1に高温再生器気液分離器2を接続し、低温再生器3
の上部と低温再生器気液分離器4とを連通させてある。
吸収器5から高温再生器1に低濃度の吸収液(以下、稀
液と称する場合もある)を供給すべく、吸収器5の下部
の吸収液貯留部5aと高温再生器1とを溶液ポンプ9を
介装した稀液供給路10で接続し、高温再生器1から低
温再生器3へ中濃度の吸収液(以下、中液と称する場合
もある)を供給すべく、高温再生器気液分離器2と低温
再生器3の下部とを中液供給路11で接続し、低温再生
器3から吸収器5へ高濃度の吸収液(以下、濃液と称す
る場合もある)を供給すべく、低温再生器気液分離器4
と吸収器5の上部の吸収液散布具12とを濃液供給路1
3で接続してある。
【0015】中液供給路11を通流する中液により稀液
供給路10を通流する稀液を加熱する高温熱交換器14
を設け、濃液供給路13を通流する濃液により稀液供給
路10を通流する稀液を加熱する低温熱交換器15を設
けてある。
【0016】高温再生器気液分離器2と低温再生器3と
を区画する隔壁16を、高温再生器気液分離器2内の冷
媒蒸気で低温再生器3内の吸収液を加熱するための伝熱
壁に形成し、隔壁16の内面での凝縮により発生した冷
媒液を隔壁16と内筒17との間の冷媒液貯留部2aに
流下させるように構成してある。
【0017】高温再生器気液分離器2の冷媒液貯留部2
aと凝縮器7とを冷媒液供給路18で接続し、低温再生
器気液分離器4と凝縮器7とを冷媒蒸気供給路19で接
続し、凝縮器7の下部の冷媒液貯留部7aと蒸発器6の
冷媒液散布具20とを冷媒液供給路21で接続してあ
る。又、蒸発器6と吸収器5とは、連通させてある。
【0018】冷却水供給源22からの冷却水を吸収器5
内の冷却コイル23から凝縮器7内の冷却コイル24へ
と供給するように、冷却コイル23と冷却コイル24と
を接続するとともに、それらに冷却水供給路25を接続
してある。蒸発器6内の被冷却コイル26からの冷水を
冷却対象27に供給するように、被冷却コイル26と冷
却対象27とをポンプを介装した冷水供給路28で接続
してある。
【0019】つまり、高温再生器1で吸収液から発生し
た冷媒蒸気を高温再生器気液分離器2で凝縮させ、その
冷媒液を凝縮器7に供給し、低温再生器3で吸収液から
発生した冷媒蒸気を凝縮器7に供給して、その冷媒蒸気
を冷却コイル24の作用で凝縮させるようにしてある。
そして、冷媒液貯留部7aに貯留されている冷媒液を、
冷媒液散布具20にて蒸発器6内に散布し、その散布冷
媒液を被冷却コイル26の作用で蒸発させ、その気化熱
により、被冷却コイル26を通流する水を冷却するよう
に構成してある。
【0020】一方、低温再生器気液分離器4からの吸収
液を吸収液散布具12にて吸収器5内に散布して、その
散布吸収液に蒸発器6で発生した冷媒蒸気を吸収させ、
その冷媒蒸気を吸収した吸収液を高温再生器1、高温再
生器気液分離器2、低温再生器3、低温再生器気液分離
器4に順次供給して冷媒を分離し、その冷媒を分離した
吸収液を吸収液散布具12にて吸収器5内に散布するよ
うに構成してある。つまり、吸収液を高温再生器1、高
温再生器気液分離器2、低温再生器3、低温再生器気液
分離器4、吸収器5、高温再生器1の順に循環する循環
サイクルを循環させるように構成してある。吸収器5内
で吸収液が冷媒蒸気を吸収することにより生じた吸収熱
を、冷却コイル23を通流する水に与えて外部に取り出
すようにしてある。
【0021】次に、本発明の特徴構成である、吸収器及
び気液分離器夫々における吸収液の滞留量を適正範囲に
維持するための構成について説明する。
【0022】稀液供給路10を通流する稀液の流量を調
整する稀液流量調整弁V1 、中液供給路11を通流する
中液の流量を調整する中液流量調整弁V2 、バーナBに
供給する天然ガス等の燃料のインプット量を調整する流
量調整弁V3 を設けてある。
【0023】又、稀液供給路10を通流する稀液の高温
熱交換器14に対する流入温度Tti(h)及び流出温
度Tto(h)夫々を検出する温度センサS1 及び
2 、中液供給路11を通流する中液の高温熱交換器1
4に対する流入温度Tgi(h)及び流出温度Tgo
(h)夫々を検出する温度センサS3 及びS4 を設けて
ある。又、稀液供給路10を通流する稀液の低温熱交換
器15に対する流入温度Tti(l)を検出する温度セ
ンサS5 、低温熱交換器15に対する濃液供給路13を
通流する濃液の流入温度Tgi(l)及び流出温度Tg
o(l)夫々を検出する温度センサS6 及びS7 を設け
てある。尚、温度センサS1 の検出温度Tti(h)
を、稀液供給路10を通流する稀液の低温熱交換器15
に対する流出温度Tto(l)として使用するので、以
下の説明では、説明を明瞭にするために、温度センサS
1 の検出温度をTti(h)とTto(l)との両方で
記載する。
【0024】更に、冷却コイル23に流入する冷却水の
温度Twを検出する冷却水温度センサS8 を設けてあ
る。
【0025】図中のCはマイクロコンピュータを利用し
た制御部を示し、その制御部Cは、吸収液の循環量を制
御する循環量制御、及び、稀液供給路10を通流する稀
液の流量と中液供給路11を通流する中液の流量との
比、及び、稀液供給路10を通流する稀液の流量と濃液
供給路13を通流する濃液の流量との比を制御する流量
比制御を実行する。
【0026】先ず、循環量制御について説明する。制御
部Cには、前記インプット量及び冷却水温度Twに応じ
て予め設定した稀液流量調整弁V1 及び中液流量調整弁
2 夫々の目標開度を記憶させてある。そして、要求さ
れる冷凍能力に応じて前記インプット量を調整すべく、
流量調整弁V3 を制御する。又、前記インプット量及び
冷却水温度センサS8 の検出冷却水温度Twに基づい
て、稀液流量調整弁V1 及び中液流量調整弁V2 夫々の
開度を前記目標開度に制御して、吸収液の循環量を制御
する。
【0027】次に、流量比制御について説明する。温度
センサS1 の検出温度Tti(h)と温度センサS2
検出温度Tto(h)との温度差dTt(h)=Tto
(h)−Tti(h)と、温度センサS3の検出温度T
gi(h)と温度センサS4 の検出温度Tgo(h)と
の温度差dTg(h)=Tgi(h)−Tgo(h)と
の比dTt(h)/dTg(h)を演算する。そして、
演算した比dTt(h)/dTg(h)が設定値よりも
大になると、即ち、中液よりも稀液の流量が小となる
と、設定値に戻るまで、設定時間毎に中液流量調整弁V
2 の開度を設定開度だけ小にする(中液の流量を設定量
だけ小にする)制御を実行し、又、演算した比dTt
(h)/dTg(h)が設定値よりも小になると、即
ち、中液よりも稀液の流量が大となると、設定値に戻る
まで、設定時間毎に中液流量調整弁V2 の開度を設定開
度だけ大にする(中液の流量を設定量だけ大にする)制
御を実行する。
【0028】又、温度センサS5 の検出温度Tti
(l)と温度センサS1 の検出温度Tto(l)との温
度差dTt(l)=Tto(l)−Tti(l)と、温
度センサS6 の検出温度Tgi(l)と温度センサS9
の検出温度Tgo(l)との温度差dTg(l)=Tg
i(l)−Tgo(l)との比dTt(l)/dTg
(l)を演算する。そして、演算した比dTt(l)/
dTg(l)が設定値よりも大になると、即ち、濃液よ
りも稀液の流量が小となると、設定値に戻るまで、設定
時間毎に稀液流量調整弁V1 の開度を設定開度だけ大に
する(稀液の流量を設定量だけ大にする)制御を実行
し、又、演算した比dTt(l)/dTg(l)が設定
値よりも小になると、即ち、濃液よりも稀液の流量が大
となると、設定値に戻るまで、設定時間毎に稀液流量調
整弁V1 の開度を設定開度だけ小にする(稀液の流量を
設定量だけ小にする)制御を実行する。
【0029】従って、稀液供給路10は、吸収器5内の
吸収液を高温再生器1に供給する第1吸収液路として機
能する。中液供給路11は、高温再生器気液分離器2に
て分離された中液を低温再生器3を経て吸収器5に供給
するものであり、従って、第2吸収液路として機能し、
又、濃液供給路13は、低温再生器気液分離器4で分離
された濃液を吸収器5へ供給するものであり、従って、
第2吸収液路として機能する。
【0030】又、高温熱交換器14は、中液供給路11
を通流する中液(加熱側吸収液)により稀液供給路10
を通流する稀液(被加熱側吸収液)を加熱する熱交換部
として機能し、又、低温熱交換器15は、濃液供給路1
3を通流する濃液(加熱側吸収液)により稀液供給路1
0を通流する稀液(被加熱側吸収液)を加熱する熱交換
部として機能する。又、中液流量調整弁V2 は、中液供
給路11を通流する加熱側吸収液の流量と稀液供給路1
0を通流する被加熱側吸収液の流量との比を調整する流
量比調整手段として機能し、稀液流量調整弁V1 は、濃
液供給路13を通流する加熱側吸収液の流量と稀液供給
路10を通流する被加熱側吸収液の流量との比を調整す
る流量比調整手段として機能する。
【0031】又、温度センサS1 ,S2 ,S3 ,S4
及び、制御部Cは、高温熱交換器14に対する被加熱側
吸収液の流入温度と流出温度との温度差dTt(h)
と、高温熱交換器14に対する加熱側吸収液の流入温度
と流出温度との温度差dTg(h)との比dTt(h)
/dTg(h)を検出する高温熱交換器側の検出手段D
hとして機能し、又、温度センサS5 ,S1 ,S6 ,S
7 、及び、制御部Cは、低温熱交換器15に対する被加
熱側吸収液の流入温度と流出温度との温度差dTt
(l)と、低温熱交換器15に対する加熱側吸収液の流
入温度と流出温度との温度差dTg(l)との比dTt
(l)/dTg(l)を検出する低温熱交換器側の検出
手段Dlとして機能する。
【0032】又、制御部Cは、高温熱交換器側の検出手
段Dhの検出情報に基づいて、中液流量調整弁V2 を制
御し、又、低温熱交換器側の検出手段Dlの検出情報に
基づいて、稀液流量調整弁V1 を制御する制御手段とし
て機能する。
【0033】〔別実施例〕次に別実施例を列記する。 上記実施例では、高温熱交換器側の検出手段Dh及
び低温熱交換器側の検出手段Dlの両方を設けて、稀液
供給路10を通流する稀液の流量と中液供給路11を通
流する中液の流量との比、及び、稀液供給路10を通流
する稀液の流量と濃液供給路13を通流する濃液の流量
との比の両方を制御するように構成する場合について例
示したが、高温熱交換器側の検出手段Dh及び低温熱交
換器側の検出手段Dlのうちのいずれか一方のみを設け
て、稀液供給路10を通流する稀液の流量と中液供給路
11を通流する中液の流量との比、及び、稀液供給路1
0を通流する稀液の流量と濃液供給路13を通流する濃
液の流量との比のうちのいずれか一方のみを制御するよ
うに構成しても良い。尚、高温熱交換器側の検出手段D
hを設けない場合は、中液流量調整弁V2 も設ける必要
がない。
【0034】 溶液ポンプ9及び稀液流量調整弁V1
に代えて、吐出量の調整が可能なインバータ式ポンプを
設け、このインバータ式ポンプにより、濃液供給路13
を通流する加熱側吸収液の流量と稀液供給路10を通流
する被加熱側吸収液の流量との比を調整する流量比調整
手段として機能させてもよい。この場合は、制御部Cに
より前記インバータ式ポンプを制御することにより、前
記比を調整する。
【0035】 吸収器5、蒸発器6及び凝縮器7を、
高温再生器気液分離器2、低温再生器3及び低温再生器
気液分離器4とは別体で別置にしても良い。
【0036】 冷媒や吸収液は公知のものから適当に
選定することができる。
【0037】 上記実施例では、本発明を二重効用吸
収式冷凍機に適用する場合について例示したが、単効用
吸収式冷凍機に適用することも可能である。
【0038】尚、特許請求の範囲の項に図面との対照を
便利にするために符号を記すが、該記入により本発明は
添付図面の構成に限定されるものではない。
【図面の簡単な説明】
【図1】二重効用吸収式冷凍機の構成図
【符号の説明】
1,3 再生器 2,4 気液分離器 5 吸収器 10 第1吸収液路 11,13 第2吸収液路 14,15 熱交換部 dTt,dTg 温度差 dTt/dTg 比 C 制御手段 Dh,Dl 検出手段 V1 ,V2 流量比調整手段
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 谷 英樹 大阪府大阪市中央区平野町四丁目1番2 号 大阪瓦斯株式会社内 (56)参考文献 特開 昭63−118571(JP,A) 特開 昭58−99664(JP,A) 特開 平4−203859(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) F25B 15/00 306

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 吸収器(5)と、気液分離器(2),
    (4)を備えた再生器(1),(3)と、前記吸収器
    (5)内の吸収液を前記再生器(1),(3)に供給す
    る第1吸収液路(10)と、前記気液分離器(2),
    (4)にて分離された吸収液を前記吸収器(5)に供給
    する第2吸収液路(11),(13)と、前記第2吸収
    液路(11),(13)を通流する加熱側吸収液により
    前記第1吸収液路(10)を通流する被加熱側吸収液を
    加熱する熱交換部(14),(15)と、前記加熱側吸
    収液の流量と前記被加熱側吸収液の流量との比を調整す
    る流量比調整手段(V2 ),(V1 )とが設けられた吸
    収式冷凍機であって、 前記熱交換部(14),(15)に対する前記被加熱側
    吸収液の流入温度と流出温度との温度差(dTt)と、
    前記熱交換部(14),(15)に対する前記加熱側吸
    収液の流入温度と流出温度との温度差(dTg)との比
    (dTt/dTg)を検出する検出手段(Dh),(D
    l)が設けられ、その検出手段(Dh),(Dl)の検
    出情報に基づいて、前記比(dTt/dTg)が設定値
    よりも大になると、前記被加熱側吸収液の流量が大にな
    るように、且つ、前記比(dTt/dTg)が前記設定
    値よりも小になると、前記被加熱側吸収液の流量が小に
    なるように、前記流量比調整手段(V2 ),(V1 )を
    制御する制御手段(C)が設けられている吸収式冷凍
    機。
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