JP3292763B2

JP3292763B2 - 吸収冷凍機の制御方法及び装置

Info

Publication number: JP3292763B2
Application number: JP15342393A
Authority: JP
Inventors: 教之西山; 立本間; 広記脇水
Original assignee: Tokyo Gas Co Ltd
Current assignee: Tokyo Gas Co Ltd
Priority date: 1993-06-24
Filing date: 1993-06-24
Publication date: 2002-06-17
Anticipated expiration: 2017-06-17
Also published as: JPH0712419A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、低温熱源と高温熱源と
を有し、冷房負荷の変動に応答して高温熱源による入熱
量が変動する吸収冷凍機の制御方法及び装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】このような吸収冷凍機の概要が図４に示
されている。図４において全体を符号１で示す吸収冷凍
機は、低温熱源として温水（の熱量）２、高温熱源とし
てガス（より詳細にはガスの燃焼熱：以下同じ）３を用
いている。

【０００３】近年の省エネルギの要請に基づいて、例え
ば図５で示す様に、吸収冷凍機１とガスエンジン５とを
組み合わせて所謂コージェネレーションシステムを形成
し、低温熱源である温水２としてガスエンジン５の温水
排熱を利用することが提案されている。すなわち、温排
水ライン６によってガスエンジン５の温排水を吸収冷凍
機１の温水焚再生器７ａに供給し、一方、冷凍機１の作
動に必要な熱量に対して温排水からの熱量が不足してい
る場合には、その不足分をガス３（の燃焼熱）を高温再
生器８ａへ供給することによりバックアップするシステ
ムが従来技術において提案されている。この（図５で示
すような）システムにおける吸収冷凍機１の温水入口温
度、入熱量、冷房能力の関係は、図６において示されて
いる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ここで図５で示すシス
テムにおいては、図６の上段で点線により示されている
ように、温水入口温度は一定である。しかし、発明者に
よる種々の実験及び観察の結果、温水入口温度が一定の
状態でガスによるバックアップ量（ガスの燃焼による熱
量）が増加すると、温水の入熱量が減少して、ガスエン
ジン５の温排水の熱量が有効利用されなくなるという問
題が生じることが分かった。

【０００５】ここで、温水からの入熱量が減少するの
は、冷房負荷が増大してガスによるバックアップ量が増
加すると、吸収液の液温が上昇して温水入口温度との温
度差が小さくなるためである。

【０００６】さらに図６を参照して、上述した問題を説
明する。冷房負荷７で要求される冷房能力が増大してガ
スのバックアップ量が増加し、図６において特性が右方
向へ移動すると、温水による入熱量は減少する。換言す
れば、図６の中段においては点線Ｈ_iwが温水２による入
熱量を示しているが、この点線Ｈ_iwはガスのバックアッ
プを必要とする点より右下がりとなるのである。

【０００７】ここで、吸収冷凍機１の作動に必要な熱量
を図６の中段においては点線Ｈ_rwで示しており、Ｈ_iwと
Ｈ_rwとの差に該当する熱量（ハッチングで示す箇所の上
下方向長さに対応：矢印Ｈ１の長さ）がガスによりバッ
クアップされなければならない。そして、点線Ｈ_iwが右
下がりとなれば、すなわちガスエンジン温排水２からの
入熱量が冷房負荷が増加するのに対して減少すれば、図
６の中段を参照すれば明らかな様に、ガスによりバック
アップするべき熱量は増加するのである。この事は、ガ
スエンジン温排水２に含有される熱量を有効利用してい
ないことを意味するのみならず、バックアップのために
必要なガス、比較的高価な燃料、を大量に消費してしま
うことを意味している。

【０００８】このことを図６の下段を用いてさらに説明
する。図６の下段において、冷房負荷７（図５）に対応
して必要とされる冷房能力を直線Ｌ_rで示し、その冷房
能力Ｌ_rの内で温排水２により得られる分の冷房能力を
点線Ｌ_iwで示している。図６の中段において説明したの
と同様に、冷房能力が増大するのに対して温排水２が分
担するべき冷房能力が低下するため、Ｌ_rとＬ_iwとの差
に相当するバックアップであるガスが負担するべき冷房
能力（矢印Ｌ１の長さ）は増大して、ガスの使用量も増
大するのである。

【０００９】本発明は上記した従来技術の問題点に鑑み
て提案されたものであり、冷房負荷の変動に伴い冷房能
力が増加しても、温排水からの入熱量を減少させずに且
つガスのバックアップ量を可能な限り節約することが出
来る吸収冷凍機の制御方法及び装置の提供を目的として
いる。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明の吸収冷凍機の制
御方法は、低温熱源と高温熱源とを有し、冷房負荷の変
動に応答して高温熱源による入熱量が変動する吸収冷凍
機の制御方法において、冷房負荷の変動を検出する工程
と、冷房負荷の変動に応答して高温熱源による入熱量を
変動する工程と、高温熱源による入熱量の変動に応答し
て低温熱源からの入熱量を変動する工程、とを含んでい
る。

【００１１】また本発明の吸収冷凍機の制御方法は、低
温熱源と高温熱源とを有し、冷房負荷の変動に応答して
高温熱源による入熱量が変動する吸収冷凍機の制御装置
において、冷房負荷の変動を検出する検出手段と、冷房
負荷の変動に応答して高温熱源による入熱量を変動する
高温熱源入熱量変動手段と、高温熱源による入熱量の変
動に応答して低温熱源からの入熱量を変動する低温熱源
入熱量変動手段、とを含んでいる。

【００１２】ここで、低温熱源としては例えばコージェ
ネレーションシステムにおける温排水が好ましいがこれ
に限定されるものではない。また、高温熱源としてはガ
ス（の燃焼による熱）のみならず、高温蒸気、液体或い
は流体燃料等、種々のものが適用可能である。

【００１３】本発明の実施に際して、吸収冷凍機に供給
されるガスエンジンの温排水のラインに、該ラインに介
装されたラジエターをバイパスするバイパスラインと、
該バイパスラインを流れる温排水流量を調節するための
三方弁とを設ける事により、低温熱源からの入熱量を変
動するための手段（低温熱源入熱量変動手段）を構成す
るのが好ましい。

【００１４】その様な低温熱源入熱量変動手段を構成し
た場合には、温排水がガスエンジンへ戻る際における温
度（温排水のガスエンジン入口温度）が所定温度よりも
高い場合には、ラジエターにより冷却される温排水流量
を増加して温排水ラインの温度を低下し、以てシステム
におけるオーバーヒートを防止することが好ましい。或
いは、冷却システムにおいて所謂「沸騰冷却」方式を採
用するか、吸収冷凍機の設定温度を比較的低温に設定す
るか、使用される各種オイルやメタル等を耐熱性の高い
材質のものを用いるか、コージェネレーションシステム
を構成する各種機器を耐熱性の高い構造にする、等の措
置を講じるのが好ましい。

【００１５】さらに、冷房負荷の変動に応答して高温熱
源による入熱量を変動する構造や、高温熱源による入熱
量の変動に応答して低温熱源からの入熱量を変動する構
造は、検出手段の出力を直接取り入れて作動するタイプ
のものを用いても良い。或いは、検出手段の出力を中央
制御ユニット（ＣＰＵ）に送出し、該ＣＰＵが高温熱源
入熱量変動手段及び低温熱源入熱量変動手段を制御する
ように構成しても良い。

【００１６】

【作用】上記したような構成を具備する本発明の吸収冷
凍機の制御方法によれば、冷房負荷の変動を検出し、そ
の冷房負荷の変動に応答して高温熱源による入熱量を変
動すると共に、その高温熱源による入熱量の変動に応答
して低温熱源からの入熱量を変動している。そのため、
本発明においては吸収冷凍機の温水入口温度は一定では
なく、図６の上段において実線で示す様に、冷房負荷
（冷房能力）の増加に比例して高温となる。その結果、
図６の中段及び下段で示す様に、本発明によれば冷房負
荷或いは冷房能力が増加しても入熱量は減少せず（直線
Ｈ_ip：図６中段）、必要とされる冷房能力の内で温水
（温排水）が分担する能力も減少しない（直線Ｌ_ip：図
６下段）。すなわち、従来は無駄に捨てられていた温排
水熱量が有効利用されることとなる。

【００１７】また、ガスのバックアップによる熱量（図
６中段における矢印Ｈ２）或いはバックアップによる冷
房能力（図６上段における矢印Ｌ２）は、従来に比較し
て節約されるので、比較的高価な高熱源用燃料の消費量
が節約される。

【００１８】

【実施例】以下、本発明の実施例を説明する。

【００１９】図１において、吸収冷凍機１は図４で示す
ような構造をしており、ガスエンジン５の温排水（の
熱）２を低温熱源として利用して、所謂「コージェネレ
ーションシステム」を構成している。なお、吸収冷凍機
１と冷房負荷７とは冷水ライン８により結合されてお
り、吸収冷凍機１と冷却塔９とは冷却水ライン１０によ
り結合されている。そして冷水ライン８には、吸収冷凍
機１への入口温度を測定するための冷水入口温度測定用
のセンサ１１（冷房負荷の変動を検出する検出手段に相
当）が介装されている。

【００２０】この吸収冷凍機１の高温熱源としては、矢
印３で示すガスの燃焼熱が用いられており、そのガスは
図示しない供給源から燃料制御弁１２を介して高温再生
器８ａ（図４）のバーナ（明確には図示せず）に供給さ
れて燃焼する。

【００２１】吸収冷凍機１の低温熱源である温排水を供
給する温排水ライン６にはラジエター１４が介装されて
おり、ライン６はラジエター１４を通過する冷却ライン
６Ｒ（流線ｔ１）と、ラジエター１４をバイパスするバ
イパスライン６Ｂ（流線ｔ２）とに分岐している。そし
て、冷却ライン６Ｒとバイパスライン６Ｂとの分岐点に
は三方弁１６が設けられている。ここで三方弁１６は、
高温熱源による入熱量の変動に応答して低温熱源からの
入熱量を変動する低温熱源入熱量変動手段として作動す
る。さらに、この温排水ライン６には、ガスエンジン５
の入口温度を測定するためのガスエンジン入口温度計測
用センサ１８が介装されている。

【００２２】ここで、センサ１１の出力は信号伝達ライ
ンＣＬ１を介して燃料制御弁１２へ送出され、該制御弁
１２はセンサ１１の出力に応答して、その開度を変化せ
しめる。なお、吸収冷凍機１への入口温度或いは冷水入
口温度測定用センサ１１の出力と、それに対して好適な
燃料制御弁１２の開度或いはバックアップ用のガス量と
の関係を示す数式、チャート、テーブル等は、図１の実
施例の場合には、正確には図示されていないが燃料制御
弁１２に内蔵されている。

【００２３】燃料制御弁１２の開度の出力信号、すなわ
ちバックアップ用のガス量に関する情報は、信号伝達ラ
インＣＬ２を介して三方弁１６へ伝達される。そして、
燃料制御弁１２の開度或いはバックアップ用のガス量に
対応して、三方弁１６の開度が変動して、ラジエター１
４を流れる温排水（或いはバイパスライン６Ｂを流れる
温排水）流量が変動し、温排水ライン６の温度が変化す
る。

【００２４】さらに、ガスエンジン入口温度計測用セン
サ１８の出力信号が信号伝達ラインＣＬ３を介して三方
弁１６に送出される。後述するように、センサ１８の計
測結果或いは出力信号は、主としてオーバーヒートの防
止に用いられる。

【００２５】次に図２及び図６も参照して、図１の実施
例の作動をより詳細に説明する。

【００２６】先ず、冷房負荷に直接関係する情報とし
て、冷水ライン８を流れる冷水の温度、より具体的には
吸収冷凍機１への入口温度、を冷水入口温度測定用のセ
ンサ１１により測定する（図２：ステップＳ１）。この
温度が以前に測定した冷水温度に対して上昇していれば
（ステップＳ１が「高」）冷房負荷が増大しているの
で、燃料制御弁１２の開度を増加してバックアップ用の
ガスの供給量を増加する（ステップＳ２）。

【００２７】燃料制御弁１２の開度或いはバックアップ
ガス量が増加した旨は、信号伝達ラインＣＬ２を介して
三方弁１６へ伝達され、三方弁１６は冷房負荷或いは冷
房能力が増大した状態にあると判断する。本発明におい
ては、冷房負荷或いは冷房能力が増大した状態にあると
きは（図６で特性が右方向に変化する場合）、図６の上
段で示す様に温排水が吸収冷凍機１に供給される入口温
度を上昇させるが、そのためには温排水ライン６（図
１）を流れる温排水液温を上昇する必要がある。そし
て、温排水液温を上昇するために、三方弁１６はラジエ
ター１４により冷却される温排水流量（冷却ライン６Ｒ
の流量）を減少せしめる方向に開度を変動する（ステッ
プＳ３）。

【００２８】冷却ライン６Ｒの流量が減少してバイパス
ライン６Ｂの流量が増大すれば、温排水６内の温度は上
昇する（ステップＳ４）ので、吸収冷凍機１の入口温度
は図６上段において実線で示されるように変化する。そ
の結果、図６の中段で示す様に、ガス（のバックアッ
プ）による入熱量（矢印Ｈ２）が従来（矢印Ｈ１）より
も減少する。同時に、図６の下段で示す様に、ガスが分
担すべき冷房能力（矢印Ｌ２）も従来（矢印Ｌ１）より
も節約されるのである。そして、この一連の処理は、ガ
スエンジン入口温度計測用センサ１８の計測結果が所定
の温度（図２のステップＳ５では「Ｍａｘ」と表現され
ている）よりも高温にならない限り続けられる（ステッ
プＳ５が「Ｙｅｓ」のループ）。

【００２９】冷水入口温度測定用センサ１１の測定結果
が直前のループに比較して低下していれば（ステップＳ
１が「低」）、冷房負荷は減少している。その場合には
燃料制御弁１２の開度を減少して、バックアップ用のガ
スの供給量も減少する（ステップＳ６）。

【００３０】燃料制御弁１２の開度或いはバックアップ
ガス量が減少すると、三方弁１６は冷房負荷或いは冷房
能力が減少する状態にあると判断する。この様な場合
は、図６で特性が左方向に変化していることになるの
で、温排水が吸収冷凍機１に供給される入口温度を下降
させる、すなわち、温排水ライン６を流れる温排水液温
を低下させる必要がある。そのため、三方弁１６は冷却
ライン６Ｒの流量を増加してバイパスライン６Ｂの流量
を減少する方向に開度を変動する（ステップＳ７）。冷
却ライン６Ｒの流量が増加してバイパスライン６Ｂの流
量が減少すれば、温排水６内の温度は低下する（ステッ
プＳ８）。ステップＳ６−Ｓ８の処理は、ステップＳ１
が「高」となるまで行われる。

【００３１】再び、ステップＳ５において、ガスエンジ
ン入口温度計測用センサ１８の計測結果が所定温度Ｍａ
ｘよりも高温となった場合には（ステップＳ５が「Ｎ
ｏ」）、ガスエンジン５が過熱する危険が存在するの
で、温排水液温を低下せしめる必要がある。そのため、
信号伝達ラインＣＬ３を介して伝達されるセンサ１８の
出力に基づいて、三方弁１８は冷却ライン６Ｒの流量が
増加してバイパスライン６Ｂの流量を減少せしめる（ス
テップＳ７）。以下、ステップＳ１が「低」である場合
のループを繰り返す。

【００３２】図３は本発明の第２実施例を示している。
図１の実施例においては、燃料制御弁１２と三方弁１６
はそれぞれが判断手段を内蔵していたが、図３の第２実
施例では中央制御ユニット（ＣＰＵ）２０が燃料制御弁
１２及び三方弁１６の開度を制御している。すなわち、
冷水入口温度測定用センサ１１の出力は信号伝達ライン
ＣＬ４を介してＣＰＵ２０に送出され、ＣＰＵ２０はセ
ンサ１１の計測結果に対応して、図２で示す処理に基づ
いて、燃料制御弁１２及び三方弁１６の開度を制御す
る。ここで、信号伝達ラインＣＬ５は燃料制御弁１２の
制御信号を出力するためのラインであり、信号伝達ライ
ンＣＬ６は三方弁１６の制御用のラインである。

【００３３】なお、ガスエンジン５の過熱防止のため
に、ガスエンジン入口温度計測用センサ１８の計測結果
は、信号伝達ラインＣＬ７を介してＣＵＰ２０に出力さ
れている。

【００３４】その他の構成、作用効果については図１の
実施例と図３の実施例とは概略同様であるため、説明は
省略する。

【００３５】図１−３の実施例はあくまでも例示のため
のものであり、本発明の技術的範囲を限定するために記
載されているものではない。換言すれば、図１−３の実
施例は種々の変更が可能である。例えば、ガスエンジン
の過熱防止のための手段であるセンサ１８、信号伝達ラ
インＣＬ３、ＣＬ７を設ける代わりに、冷却システムに
おいて所謂「沸騰冷却」方式を採用する、吸収冷凍機の
設定温度を比較的低温に設定する、使用される各種オイ
ルやメタル等を耐熱性の高い材質のものを用いる、コー
ジェネレーションシステムを構成する各種機器を耐熱性
の高い構造にする、等の措置を講じる事が可能である。

【００３６】

【発明の効果】本発明の作用効果を以下に列挙する。

【００３７】（１）従来は無駄に捨てられていた温排
水熱量が有効利用される。

【００３８】（２）比較的高価な高熱源用燃料の消費
量が節約される。

【００３９】（３）排熱である温水（温排水）が優先
的に利用される。

【００４０】（４）省エネルギに寄与する。

【００４１】（５）在来のコージェネレーションシス
テムに直ちに適用出来る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の１実施例を示すブロック図。

【図２】図１の実施例の制御フローチャートを示す図。

【図３】本発明の第２実施例を示すブロック図。

【図４】二熱源駆動吸収冷凍機のサイクルフローを示す
ブロック図。

【図５】従来のコージェネレーションシステムを示すブ
ロック図。

【図６】吸収冷凍機の温水入口温度、入熱量、冷房能力
の関係を示す特性図。

【符号の説明】

１・・・吸収冷凍機５・・・ガスエンジン２・・・ガスエンジンの温排水（の熱）７・・・冷房負荷８・・・冷水ライン９・・・冷却塔１０・・・冷却水ライン１１・・・冷水入口温度測定用のセンサ３・・・ガスの燃焼熱１２・・・燃料制御弁８ａ・・・高温再生器６・・・温排水ライン１４・・・ラジエター６Ｒ・・・冷却ラインｔ１、ｔ２・・・流線６Ｂ・・・バイパスライン１６・・・三方弁１８・・・ガスエンジン入口温度計測用センサＣＬ１−ＣＬ７・・・信号伝達ライン

フロントページの続き (56)参考文献特開昭55−158453（ＪＰ，Ａ) 特開昭58−85074（ＪＰ，Ａ) 特開昭58−29023（ＪＰ，Ａ) 特開平６−341728（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) F25B 15/00 306 F25B 15/00 303

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】低温熱源と高温熱源とを有し、冷房負荷
の変動に応答して高温熱源による入熱量が変動する吸収
冷凍機の制御方法において、冷房負荷の変動を検出する
工程と、冷房負荷の変動に応答して高温熱源による入熱
量を変動する工程と、高温熱源による入熱量の変動に応
答して低温熱源からの入熱量を変動する工程、とを含む
ことを特徴とする吸収冷凍機の制御方法。
【請求項２】低温熱源と高温熱源とを有し、冷房負荷
の変動に応答して高温熱源による入熱量が変動する吸収
冷凍機の制御装置において、冷房負荷の変動を検出する
検出手段と、冷房負荷の変動に応答して高温熱源による
入熱量を変動する高温熱源入熱量変動手段と、高温熱源
による入熱量の変動に応答して低温熱源からの入熱量を
変動する低温熱源入熱量変動手段、とを含むことを特徴
とする吸収冷凍機の制御装置。