JP3700346B2

JP3700346B2 - アンモニア吸収式冷凍機の制御装置

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Publication number: JP3700346B2
Application number: JP27916297A
Authority: JP
Inventors: 宏和林
Original assignee: Daikin Industries Ltd
Current assignee: Daikin Industries Ltd
Priority date: 1997-10-13
Filing date: 1997-10-13
Publication date: 2005-09-28
Anticipated expiration: 2017-10-13
Also published as: JPH11118283A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、アンモニアを冷媒とし、水を吸収剤として吸収式冷凍サイクルを構成するアンモニア吸収式冷凍機の制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、図５に示すような配管系統を有するアンモニア吸収式冷凍機が、０〜−６０℃程度の冷凍分野に使用されている。アンモニア吸収式冷凍機では、冷媒にアンモニア、吸収剤に水を使用する。冷媒にアンモニアを使用するので、冷媒に水を使用する臭化リチウムなどを吸収剤として用いる吸収式冷凍機に比較し、０℃以下の低温まで冷却することができる。発生器（１）では、アンモニア水溶液を加熱し、発生するアンモニアと水の混合水蒸気が精留塔（２）に送られる。精留塔（２）は、発生器（１）から送られてくる純度の低い冷媒ガス、たとえば５０〜６０％の純度のアンモニアガスを、高純度の９９．８％のアンモニアガスに濃縮するために設けられる。精留塔（２）内には、たとえばバブルキャブ式のトレイ（２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄ，２ｅ）が多段設置されて、各トレイ（２ａ〜２ｅ）でアンモニア純度の高い濃溶液とアンモニアおよび水の混合蒸気とが気液接触し、混合蒸気中の水蒸気が濃溶液中に吸収され、そのときに発生する凝縮熱で濃溶液中のアンモニアがガス化する。各段のトレイ（２ａ〜２ｅ）毎にこれを繰返すことによって、高純度のアンモニアガスが得られる。
【０００３】
凝縮器（３）は、精留塔（２）から送られる９９．８％のアンモニアガスを冷却・凝縮する。凝縮されたアンモニア液の一部は精留塔（２）に戻される。発生器（１）で、冷媒のアンモニアが気化した後のアンモニア水溶液（４）は、溶液熱交換器（５）を介して吸収器（６）に送られる。吸収器（６）で、アンモニアを吸収した濃溶液は、濃溶液制御弁（７）を介して精留塔（２）に戻される。
【０００４】
凝縮器（３）からは、凝縮された暖かい冷媒液が、冷媒過冷却器（８）での熱交換によって過冷却され、冷凍効率の向上が図られる。過冷却された冷媒液は、ブリード熱交換器（９）で、さらに過冷却され、蒸発器（１０）に供給される。
蒸発器（１０）では、アンモニア液が蒸発・ガス化し、蒸発した冷媒は、ブリード熱交換器（９）および冷媒過冷却器（８）に供給される。冷媒過冷却器（８）に供給される冷媒は、凝縮器（３）からの暖かい冷媒と熱交換して冷媒液の過冷却を行い、冷媒ガスの方は吸収器（６）に送られてアンモニアの稀溶液に吸収される。吸収器（６）でアンモニアガスを吸収してアンモニアの濃度が高い濃溶液となったアンモニア水溶液は、溶液ポンプ（１１）によって濃溶液制御弁（７）から溶液熱交換器（５）を介して精留塔（２）に戻される。溶液熱交換器（５）では、発生器（１）からの高温の稀溶液と、吸収器（６）からの低温の濃溶液とが熱交換するので、発生器（１）の必要熱量が低減されるとともに、吸収器（６）へ低温の稀溶液を送ることができ、吸収器（６）での吸収性能が向上する。吸収器（６）では、冷媒ガスの吸収力の強い稀溶液を吸収器伝熱管上に散布し、伝熱管上の溶液フィルムで冷媒ガスを吸収させる。溶液ポンプ（１１）は、吸収器（６）で冷媒を吸収した濃溶液を高圧側の発生器（２１）に送るために、高揚程のヘッドを必要とする。溶液ポンプ（１１）としては、一般に多段タービンポンプが使用される。
【０００５】
溶液ポンプ（１１）と溶液熱交換器（５）との間に設けられる濃溶液制御弁（７）は、アンモニア濃溶液の循環流量を調整する。冷凍負荷に比例した溶液循環量となるようにするため、比例制御によって弁開度を調整する。なお、凝縮器（３）から精留塔（２）に高純度冷媒液を戻すために、リフラックスポンプ（１２）が設けられる。蒸発器（１０）内では、アンモニア冷媒液が被冷却媒体である冷却ブライン（１３）から熱を奪い、蒸発してガス化する。ガス化した冷媒の純度は１００％であるので、沸騰している冷媒液（１０ａ）側の純度は９９．８％より低くなる。蒸発器（１０）内での冷媒液純度を９６〜９８％に保つため、蒸発器（１０）内の冷媒液（１０ａ）のうち冷媒循環流量の４〜５％をブリード冷媒として、ブリード熱交換器（９）に放出する。ブリード熱交換器（９）では、ブリード冷媒の冷熱回収を図るため、冷媒過冷却器（８）からの冷媒液をさらに過冷却する。この熱交換によってガス化したブリード冷媒は、吸収器（６）で稀溶液に吸収される。
【０００６】
蒸発器（１０）で冷却される冷却ブライン（１３）の温度は、温度検出器（１４）によって検出され、コントローラ（１５）が検出温度に従って濃溶液制御弁（７）の弁開度を比例制御によって調整する。蒸発器（１０）の圧力も、蒸発温度に対応するので、蒸発器（１０）の圧力に従って濃溶液制御弁（７）を制御することもできる。発生器（１）の加熱装置（１６）は、燃料制御弁（１７）を用いて発熱量が調整される。温度検出器（１８）によって検出される発生器（１）からの稀溶液の温度に基づき、冷凍負荷に応じた入熱量を供給するために、比例制御による弁開度の調整がコントローラ（１９）によって行われる。凝縮器（３）および吸収器（６）には、冷却水（２０ａ，２０ｂ）がそれぞれ供給される。
【０００７】
アンモニア吸収式冷凍機に関する先行技術には、特開平２−２７５２６２や特開平３−１１７８６１などが存在する。これらの先行技術では、アンモニア（ＮＨ₃）から発生する水素ガス（Ｈ₂）の排出に関連する事項が取扱われている。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
図５に示すように、アンモニア吸収式冷凍機では、冷凍サイクルを構成する主要な要素として、発生器（１）、精留塔（２）、凝縮器（３）、吸収器（６）、蒸発器（１０）、溶液ポンプ（１１）、リフラックスポンプ（１２）および加熱装置（１６）などが含まれ、それらの制御用に濃溶液制御弁（７）や燃料制御弁（１７）が含まれている。これらの要素は相互に関連して動作し、１つの要素を調整すればその影響は他の要素にも及んでしまう。特に溶液ポンプ（１１）は低圧の吸収器（６）内でアンモニアガスを吸収した濃溶液を、高圧の精留塔（２）側に送り込む必要があるので、濃溶液中からアンモニアガスが発生するキャビテーション現象が生じやすい。特に、常温から冷却を開始するアンモニア吸収式冷凍機の起動時には、各要素の動作条件が安定していないので、溶液ポンプ（１１）内で冷媒が気化するキャビテーションが発生しやすい。このため、アンモニア吸収式冷凍機では、熟練した作業者が慎重に起動運転を行わないと、安定した運転条件に達することが困難である。また、冷却ブライン温度制御を安定して行うことも困難である。
【０００９】
本発明の目的は、円滑かつ確実な起動と温度制御とを自動的に行うことができるアンモニア吸収式冷凍機の制御装置を提供することである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明は、アンモニアを冷媒とし、水を吸収剤として、発生器（２１）、精留塔（２２）、凝縮器（２３）、蒸発器（３０）および吸収器（２６）を含む吸収式冷凍サイクルを構成し、吸収器（２６）からアンモニア濃溶液を精留塔（２２）に戻す溶液ポンプ（３１）を備え、蒸発器（３０）でブライン（３３）を設定温度に冷却するアンモニア吸収式冷凍機の制御装置（６０）において、
溶液ポンプ（３１）の吐出側、および精留塔（２２）の間に設けられ、濃溶液の流量を制御する第１の溶液制御弁（４１）と、
溶液ポンプ（３１）の吐出側、および発生器（２１）から吸収器（２６）への稀溶液供給経路の間に設けられ、濃溶液の流量を制御する第２の溶液制御弁（４２）と、
吸収器（２６）内の冷媒圧力を検出する低圧検出器（５３）と、
起動時に、予め定める準備条件が成立した後、第１の溶液制御弁（４１）および第２の溶液制御弁（４２）を閉じた状態で溶液ポンプ（３１）を起動し、予め定める時間経過後に第１の溶液制御弁（４１）を予め定める開度とし、第２の溶液制御弁（４２）を全開とした状態で、低圧検出器（５３）によって検出される吸収器（２６）内の冷媒圧力降下が予め定める変化率以下となるように制御しながら、吸収器（２６）内の冷媒圧力を設定値以下に低下させ、ブライン（３３）が設定温度に冷却されるように第１の溶液制御弁（４１）を通過する濃溶液の流量を制御し、第１の溶液制御弁（４１）の開度に対応して、溶液ポンプ（３１）の吐出流量が一定になるように、第２の溶液制御弁（４２）を流れる濃溶液の流量を制御する制御手段（６１）とを含むことを特徴とするアンモニア吸収式冷凍機の制御装置である。
【００１１】
本発明に従えば、溶液ポンプ（２１）の吐出側には第１の溶液制御弁（４１）と、第２の溶液制御弁（４２）とが設けられる。第１の溶液制御弁（４１）は冷却ブライン（３３）が設定温度に冷却されるように流量制御され、第２の溶液制御弁（４２）は第１の溶液制御弁（４１）の開度に対応して溶液ポンプ（３１）の流量が一定となる方向に制御されるので、溶液ポンプ（３１）の吐出流量の変化が少なく、冷却ブライン（３３）を設定温度となるように安定して制御することができる。制御手段（６１）は、起動時には予め定める準備条件が成立した後で、一旦第１および第２の溶液制御弁（４１，４２）を閉じて溶液ポンプ（３１）を起動し、予め定める時間の経過後に第１の溶液制御弁（４１）を予め定める開度として、第２の溶液制御弁（４２）を全開状態に制御するので、溶液ポンプ（３１）の起動時に吐出側の圧力を確実に高め、キャビテーションなどの発生を防ぐことができる。さらに制御手段（６１）は、吸収器（２６）内の冷媒圧力降下が予め定める変化率以下となるように制御しながら吸収器（２６）内の冷媒圧力を設定値以下に低下させるので、急激な圧力低下を避け、溶液ポンプ（３１）内でキャビテーションが発生しにくく安定な起動が行えるように制御することができる。
【００１２】
また本発明で前記制御手段（６１）は、前記吸収器（２６）内の冷媒圧力が設定値以下に低下しているか否かを、前記溶液ポンプ（３１）を停止させて、予め定める時間の経過後に判定することを特徴とする。
【００１３】
本発明に従えば、吸収器（２６）内の冷媒圧力が設定値以下に低下しているか否かを、溶液ポンプ（３１）の停止後予め定める時間経過後に判定するので、充分に安定した状態で圧力の判定を行うことができる。
【００１４】
また本発明で前記制御手段（６１）は、前記冷媒圧力降下が予め定める変化率を超えるときには直ちに前記溶液ポンプ（３１）を停止させ、冷媒圧力降下が予め定める変化率以下のときには予め定める時間経過後に溶液ポンプ（３１）を停止させ、前記冷媒圧力の判定後に、冷媒圧力が前記設定値以下に低下していないと判定されるとき、前記予め定める準備条件が成立した後の制御を繰返すことを特徴とする。
【００１５】
本発明に従えば、制御手段（６１）は、冷媒圧力降下が予め定める変化率を超えて大きいときには、直ちに溶液ポンプを停止させ、冷媒圧力降下が予め定める変化率以下のときでも予め定める時間経過後には溶液ポンプ（３１）を停止させ、予め定める時間経過後圧力判定で、冷媒圧力が設定値以下に低下していないと判定されるときには、溶液ポンプ（３１）の起動以下の手順を繰返して行うので、吸収器（２６）内での冷媒圧力を、急激な変化を避けて確実に低下させることができる。
【００１６】
また本発明で前記制御手段（６１）は、前記吸収器（２６）内の冷媒圧力が設定値以下に低下したことの判定後に、前記第１および第２の溶液制御弁（４１，４２）を全閉とし、前記溶液ポンプ（３１）を起動して、予め定める時間経過後に、第２の溶液制御弁（４２）を前記自動制御によって第１の溶液制御弁（４１）の開度に対応させることを特徴とする。
【００１７】
本発明に従えば、制御手段（６１）は、吸収器（２６）内の冷媒圧力の判定を溶液ポンプ（３１）を停止させて行った後、冷媒圧力が設定値以下に低下していれば、第１および第２の溶液制御弁（４１，４２）を一旦全閉とした後で溶液ポンプ（３１）を起動し、予め定める時間経過後に第２の溶液制御弁（４２）を自動制御によって第１の溶液制御弁（４１）の開度に対応させるように制御するので、溶液ポンプ（３１）の吐出側の圧力が確実に高くなる状態で溶液ポンプ（３１）を起動し、起動後の溶液ポンプ（３１）の運転状態を安定化させることができる。
【００１８】
また本発明は、前記蒸発器（３０）からのブライン出側の温度を検出する温度検出器（３４）を備え、
前記制御手段（６１）は、前記吸収器（２６）内の冷媒圧力を設定値以下に低下させても、温度検出器（３４）によって検出されるブライン（３３）の温度が設定値を超えているとき、前記第１の溶液制御弁（４１）の開度を、予め定める増加率で緩やかに増大するようにスローオープン制御することを特徴とする。
【００１９】
本発明に従えば、制御手段（６１）は、吸収器（２６）内の冷媒圧力が設定値以下に低下させた後、温度検出器（３４）によって検出されるブライン（３３）の温度が設定値を超えているときには、第１の溶液制御弁（４１）の開度を予め定める増加率でスローオープン制御するので、急激な弁開度の変化による圧力の変動を避け、安定した起動を行わせることができる。
【００２０】
また本発明は、前記発生器（２１）の液面を検出する液面検出器（４６）と、
前記精留塔（２２）の出側の圧力を検出する高圧検出器（５２）とを備え、
前記制御手段（６１）は、準備条件として、
前記発生器（２１）の加熱開始前に、液面検出器（４６）によって検出される発生器（２１）内の液面が設定値以上であることを確認し、
発生器（２１）の加熱開始後に、高圧検出器（５２）によって検出される圧力が予め定める圧力に達した後、液面検出器（４６）によって検出される発生器（２１）内の液面が予め定める上限以下となっていることを確認することを特徴とする。
【００２１】
本発明に従えば、制御手段（６１）は、準備条件として液面検出器（４６）によって検出される発生器（２１）内の液面が設定値以上あることを確認するので、発生器（２１）内にアンモニア水溶液が不足している状態で加熱を開始する空焚きを防ぐことができる。準備条件として、加熱開始後には、高圧検出器（５２）によって検出される圧力が予め定める圧力に達した後、液面検出器（４６）によって検出される発生器（２１）内の液面が予め定める上限以下となっていることを確認するので、発生器（２１）内でアンモニア水溶液がオーバし、精留塔（２２）からの溶液の受け入れなどができなくなる状態を避けることができる。
【００２２】
また本発明で前記発生器（２１）は、加熱状態の調整手段（３７）を備え、
前記制御手段（６１）は、前記加熱開始後の予め定める時間、加熱を抑制するように調整手段（３７）を制御することを特徴とする請求項６記載のアンモニア吸収式冷凍装置の制御装置である。
【００２３】
本発明に従えば、制御手段６１は、発生器（２１）の加熱開始後に、予め定める時間加熱状態を調整手段（３７）によって抑制するように制御するので、発生器（２１）から急激に多量の冷媒ガスが発生し、不安定な制御状態となることを避けることができる。
【００２４】
また本発明は、前記精留塔（２２）の出側で冷媒ガスの温度を検出する温度検出器（４９）と、
前記凝縮器（２３）の出側から冷媒液を精留塔（２２）に戻す管路に設けられるリフラックスポンプ（３２）およびリフラックス制御弁（５１）とを備え、
前記制御手段（６１）の準備条件の一つとして、
温度検出器（４９）によって検出される冷媒ガスの温度が、予め設定される温度以上となってから、リフラックス制御弁（５１）を閉じた状態でリフラックスポンプ（３２）を起動し、予め定める時間経過後にリフラックス制御弁（５１）の自動的な制御が開始されていることを特徴とする。
【００２５】
本発明に従えば、冷媒ガス温度が予め定める温度に上昇するまでは、リフラックスポンプ（３２）を起動しないので、温度が低くて充分な精留効果を生じないような冷媒液が精留塔（２２）に戻されることはなく、安定した起動を行うことができる。
【００２６】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明の実施の一形態のアンモニア吸収式冷凍装置冷媒配管系統を示す。アンモニア吸収式冷凍サイクルは、発生器（２１）、精留塔（２２）、凝縮器（２３）、冷媒受液器（２４）、溶液熱交換器（２５）、吸収器（２６）、溶液受液器（２７）、冷媒過冷却器（２８）、ブリード熱交換器（２９）、蒸発器（３０）、溶液ポンプ（３１）およびリフラックスポンプ（３２）を主な要素として含む。
【００２７】
蒸発器（３０）は、冷却ブライン（３３）を０〜−６０℃のうちから設定される所定の温度に冷却する。この温度は温度検出器（３４）によって検出され、コントローラ（３５）に入力される。本実施形態では、発生器（２１）からアンモニアガスを発生させるための熱源としてバーナ（３６）を用いている。バーナ（３６）はガス焚きであり、燃料制御弁（３７）によって火力の調整が可能である。熱源は、油の燃焼やコージェネレーションシステムのなどから供給される蒸気などであってもよく、燃焼量や蒸気の供給量を調整することによって、発生器（２１）での加熱量を調整することができる。燃焼制御弁（３７）の調整は、温度検出器（３８）が検出する発生器（２１）からの稀溶液の温度に従い、コントローラ（３９）によって行われる。凝縮器（２３）および吸収器（２６）へは、冷却水（４０ａ，４０ｂ）が供給される。
【００２８】
溶液ポンプ（３１）の吐出側と、溶液熱交換器（２５）を介する精留塔（２２）ヘの濃溶液供給経路との間には、第１の溶液制御弁（４１）が設けられる。溶液ポンプ（３１）の吐出側と、発生器（２１）から溶液熱交換器（２５）を介して吸収器（２６）へ稀溶液を送る配管路との間には、第２の溶液制御弁（４２）が設けられる。発生器（２１）内の液面の位置は、液面検出器（４３）によって検出され、コントローラ（４４）に入力される。発生器（２１）からの稀溶液は、溶液熱交換器（２５）で、吸収器（２６）からの濃溶液と熱交換して冷却され、液面制御弁（４５）を介して吸収器（２６）の稀溶液入側に供給される。液面制御弁（４５）は、液面検出器（４３）が検出する発生器（２１）の液面高さに対応して、コントローラ（４４）によって開度が制御される。
【００２９】
本実施形態では、凝縮器（２３）によって凝縮される冷媒を、一旦冷媒受液器（２４）に貯留し、吸収器（２６）で冷媒を吸収した濃溶液を、溶液受液器（２７）で一旦貯留する。蒸発器（３０）内の液面は、液面検出器（４６）によって検出され、液面の水位が一定になるように、コントローラ（４７）を介して蒸発器膨張弁（４８）が制御される。
【００３０】
発生器（２１）から精留塔（２２）を介して凝縮器（２３）に供給される冷媒の温度は、温度検出器（４９）によって検出され、コントローラ（５０）に入力される。コントローラ（５０）は、起動時に冷媒ガス温度が設定値以上となると、リフラックスポンプ（３２）およびリフラックス制御弁（５１）の制御を開始する。また精留塔（２２）の出側には、冷媒圧力を検出する高圧検出器（５２）が設けられ、吸収器（２６）の冷媒入側には低圧検出器（５３）が設けられる。
凝縮器（２３）への冷却水（４０ａ）の流量は、冷却水制御弁（５４）によって調整可能である。
【００３１】
図１のアンモニア吸収式冷凍サイクルでは、通常運転状態で、吸収器（２６）および蒸発器（３０）に関連する部分が低圧となる。低圧部分と高圧部分との境界には、溶液ポンプ（３１）、第２の溶液制御弁（４２）、液面制御弁（４５）、および蒸発器制御弁（４８）が要素としてそれぞれ配置される。アンモニア吸収式冷凍サイクルの動作を停止させるときには、これらの要素を閉じた状態として圧力差をできるだけ保つようにする。しかしながら、停止時間が長くなるようなときには、圧力差はほとんどなくなっている状態から起動しなければならない。
【００３２】
図２は、図１のアンモニア吸収式装置の制御を行う制御装置（６０）の概略的な電気的構成を示す。中央処理装置（以下「ＣＰＵ」と略称する）６１は、読出し専用メモリ（以下「ＲＯＭ」と略称する）６２に予め格納されているプログラムに従って動作し、ランダムアクセスメモリ（以下「ＲＡＭ」と略称する）６３をワークエリアなどとして使用しながら起動時や運転中の動作を制御する。タイマ（６４）は、種々の動作タイミングを設定するために使用する。制御手段であるＣＰＵ（６１）には、電源スイッチ（６５）、運転ボタン（６６）、保安スイッチ（６７）などの設定状態に反映する入力が与えられ、冷却水（４０ａ，４０ｂ）を供給するための冷却水ポンプ（６８）、溶液ポンプ（３１）、リフラックスポンプ（３２）、コントローラ（３５，３９，４４，４７，５０）などの制御を行う。
【００３３】
図３は、図１の実施形態で電源投入後に正常な運転を開始するまでの制御手順を示す。ステップａ１で電源スイッチ（６５）を操作して操作電源投入を行う。
ステップａ２では、運転ボタン（６６）を押圧して、ＯＮ状態とする。ステップａ３では、保安スイッチ（６７）が正常状態となっているか否かを判断する。正常であれば、ステップａ４で、冷却水ポンプ（６８）の運転を開始する。ステップａ５では、発生器（２１）内の液面を、液面検出器（４３）によって検出し、液面の水位が設定値以上であるか否かを判断する。設定値以上であれば、ステップａ６で、バーナ（３６）に着火し、加熱を開始する。
【００３４】
バーナ（３６）に着火して加熱を開始すると、発生器（２１）からアンモニア蒸気が発生し始め、高圧検出器（５２）によって検出される圧力が上昇する。ステップａ１０では、高圧検出器（５２）によって検出される圧力が予め設定される値である１０ｋｇ／ｃｍ²になるまで待つ。次にステップａ１１で、液面検出器（４３）によって検出される発生器（２１）の液面が、予め設定される上限以下であることを確認する。上限は、ステップａ５で確認される設定水位より高い位置に設定される。発生器（２１）の液面が上限を超えると、精留塔（２２）から戻る溶液がオーバし、精留塔（２２）における精留作用が阻害されてしまう。
したがって水位が上限を超えているときには、ステップａ１２で発生器（２１）内の液面を下げる回復処理を行い、再びステップａ１１で水位の確認を行う。ステップａ１１で、発生器（２１）内の液面の水位が上限以下であることが確認されると、ステップａ１３で濃溶液自動制御を開始する。
【００３５】
本実施形態では、ステップａ６でのバーナ着火の後、ステップａ１０からステップａ１３までの手順と平行して、ステップａ２０で燃焼制御弁（３７）の開度を限定し、たとえば５分間５０％で運転させた後、ステップａ２０で温度検出器（３８）の検出値に基づく自動運転に移行する。ステップａ２０で、一旦バーナ（３６）の弁開度を限定するのは、一種の暖気運転として、急激な温度上昇を避けるためである。たとえば冬場などでは、アンモニア水溶液の温度は０℃付近まで低下している状態から１００〜２００℃に立上げる必要があり、急激な温度上昇は不安定な制御状態を招くからである。
【００３６】
ステップａ６のバーナ着火後、ステップａ１０からステップａ１３までの溶液ポンプ（３１）の起動制御と、ステップａ２０からステップａ２１までのバーナ（３６）の起動制御とともに、ステップａ３０からリフラックスポンプ（３２）関係の起動制御が行われる。ステップａ３０では、温度検出器（４９）によって、精留塔（２２）の出側での冷媒ガス温度が検出され、冷媒ガス温度が４０℃以上となるのを待つ。ステップａ３１では、リフラックス制御弁（５１）を全閉にした状態で、リフラックスポンプ（３２）の起動を行う。ステップａ３２で、予め定める時間、たとえば３秒の経過を待ち、ステップａ３３でリフラックス制御弁（５１）の自動制御を開始する。
【００３７】
ステップａ１３の濃溶液自動制御、ステップａ２１の燃焼制御弁自動制御およびステップａ３３のリフラックス制御弁（５１）の自動制御のすべてが開始されると、ステップａ４０で、アンモニア吸収式冷凍装置全体としての自動制御が開始される。なおステップａ３で、保安スイッチ（６７）が異常であると判断されるときには、ステップａ４１で起動を停止する。ステップａ５で、発生器（２１）の液面が設定値未満であると判断されるときには、ステップａ４２で水位回復処理を行い、ステップａ５に戻る。
【００３８】
図４は、図３のステップａ１３における濃溶液自動制御の手順を示す。ステップｂ１から制御を開始し、ステップｂ２では、第１および第２の溶液制御弁（４１，４２）を全閉状態とした後で、溶液ポンプ（３１）を起動する。ステップｂ３で、予め定める時間、たとえば３秒の経過を待つ。これによって、溶液ポンプ（３１）の吐出側の圧力が確実に吸入側より高くなり、キャビテーションなどの発生を防ぐことができる。ステップｂ４では、第１の溶液制御弁（４１）を予め定める開度、たとえば１０％開き、第２の溶液制御弁（４２）は全開である１００％の開度とし、液面制御弁（４５）は液面検出器（４３）によって検出される液面が一定に保たれるようにコントローラ（４４）によって自動制御する状態とする。
【００３９】
ステップｂ５では、低圧検出器（５３）が検出する圧力の降下量が、たとえば２０秒の所定時間に０．４ｋｇｆ／ｃｍ²以下であるか否かを判断する。圧力の降下量が小さいときには、ステップｂ６で起動後２０秒の時間が経過しているか否かを判断する。ステップｂ５で圧力降下が所定値よりも大きいと判断されるとき、またはステップｂ６で設定時間が経過していると判断されるときにはステップｂ７に移る。ステップｂ７では、溶液ポンプ（３１）を停止させ、ステップｂ８で予め設定される時間たとえば１分の経過を待つ。次にステップｂ９で、低圧検出器（５３）によって検出される低圧が設定値以下になっているか否かを判断する。設定値を超えていると判断されるときには、ステップｂ２に戻り、ステップｂ８までの溶液ポンプ（３１）の起動手順を繰返して行う。このような手順で、圧力降下が瞬間的にも予め設定される変化率である０．４ｋｇｆ／ｃｍ²を越えることがないように、小刻みに低圧を確認しながら低下させることができる。
なお、圧力の降下量の算出は、ＲＡＭ（６３）に低圧の検出データを蓄積して、ＲＯＭ（６２）に格納されているプログラムに従って行われる。
【００４０】
ステップｂ９で、低圧検出器（５３）が検出する圧力が設定値以下となることが確認されると、ステップｂ１０で第１および第２の溶液制御弁（４１，４２）を全閉状態とし、溶液ポンプ（３１）を起動する。ステップｂ１１では、予め設定される時間、たとえば３秒経過するのを待ち、ステップｂ１２で、第２の溶液制御弁（４２）を自動運転し、液面制御弁（４５）も自動運転する。第２の溶液制御弁（４２）は、第１の溶液制御弁（４１）がこの時点ではステップｂ１０で全閉状態となっているので、全開状態となる。第１および第２の溶液制御弁（４１，４２）は、溶液ポンプ（３１）の吐出する濃溶液の流量が一定となるように制御され、第１の溶液制御弁（４１）の流量が大きくなれば第２の溶液制御弁（４２）の流量が小さくなるように制御される。
【００４１】
ステップｂ１３では、温度検出器（３４）が検出する冷却ブライン（３３）の温度が設定値以下に下がっているか否かを判断する。下がっているときには、ステップｂ１４で、第１の溶液制御弁（４１）を冷却ブライン（３３）の温度が設定値を保つように自動制御する。このとき第２の溶液制御弁（４２）は、第１の溶液制御弁（４１）の開度に対応して自動制御される。ステップｂ１３で、冷却ブライン（３３）の出口温度が設定値を超えているときには、ステップｂ１５で、第１の溶液制御弁（４１）のスローオープン制御を行う。スローオープン制御は、たとえば開度を６０秒当たり３％ずつ増加させる制御を行い、急激な変化を避けて、キャビテーションなどの発生を防ぐ。以下ステップｂ１３とステップｂ１５とを繰返し、冷却ブライン（３３）の出口温度が設定値以下となったら、ステップｂ１４の自動運転に入る。
【００４２】
以上のように本実施形態では、電源スイッチ（６５）を投入した後、運転ボタン（６６）を押圧すれば、アンモニア吸収式冷凍装置を自動的に起動し、冷却ブライン（３３）を設定温度に円滑に温度制御することができる。アンモニア吸収式冷凍サイクルを構成する多くの要素を確実に制御して起動を行うことができるので、円滑な立上げと安定な温度制御とを自動的に行うことができる。人が起動運転を行う場合には、誤操作などでもキャビテーションなどが起こりにくくするため、各要素はある程度の余裕を見込んで設計する必要があるけれども、自動的な起動および温度制御を前提とすることによって、各要素をユニット化したり小形化することができ、コストの削減と信頼性の向上とを図ることが可能となる。
【００４３】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、溶液ポンプ（３１）の起動をキャビテーションなどの発生しにくいような状態で確実に行うことができ、起動後の温度制御も安定に行うことができる。温度制御が自動的に行われるので、起動を急いで安定な立上げに失敗したり、時間をかけすぎたりする事態を防ぎ、迅速かつ確実にアンモニア吸収式冷凍装置の起動運転を行うことができる。
【００４４】
また本発明によれば、起動運転時に、吸収器（２６）内での冷媒圧力の検出を、溶液ポンプ（３１）を停止させた状態で行うので、確実に吸収器（２６）内での低圧を検出することができる。
【００４５】
また本発明によれば、吸収器（２６）内での圧力の降下が予め定める変化率以下となるように、確実に制御することができる。
【００４６】
また本発明によれば、溶液ポンプ（３１）の起動時に、吐出側に設けられる第１および第２の溶液制御弁（４１，４２）を一旦全閉状態としてから溶液ポンプ（３１）を起動し、予め定める時間経過後に第２の溶液制御弁（４２）の自動制御を行うので、溶液ポンプ（３１）の吐出側の圧力を高めた状態で、確実かつ安定に溶液ポンプ（３１）を運転させ、キャビテーションなどの発生を抑制することができる。
【００４７】
また本発明によれば、ブライン（３３）の冷却温度が設定値を超えているときには、第１の溶液制御弁（４１）の開度を予め定める増加率でスローオープン制御するので、急激な変化を避け、キャビテーションなどの発生を防いで安定した起動運転を行うことができる。
【００４８】
また本発明によれば、液面検出器（４６）によって、加熱開始前の発生器（２１）内の液面が設定値以上であり、加熱開始後に予め定める上限以下となっていることを確認するので、空焚きを防ぎ、かつオーバフローも防ぐことができ、確実な吸収式冷凍サイクルを立上げることができる。
【００４９】
また本発明によれば、発生器（２１）の加熱開始時には、調整手段（３７）を制御して加熱を抑制するので、急激な蒸気の発生を防ぎ、安定した起動を行うことができる。
【００５０】
また本発明によれば、冷媒ガス温度が確実に上昇してからリフラックスポンプ（３２）を起動するので、精留塔（２２）での精留を有効に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の一形態の概略的な配管系統図である。
【図２】図１のアンモニア吸収式冷凍装置の制御のための概略的な電気的構成を示すブロック図である。
【図３】図１の制御装置（６０）のＣＰＵ（６１）による起動動作手順を示すフローチャートである。
【図４】図３のステップａ１３における濃溶液自動制御の手順を示すフローチャートである。
【図５】従来からのアンモニア吸収式冷凍装置の概略的な配管系統図である。
【符号の説明】
２１発生器
２２精留塔
２３凝縮器
２６吸収器
３０蒸発器
３１溶液ポンプ
３２リフラックスポンプ
３３冷却ブライン
３４，３８，４９温度検出器
３５，３９，４４，４７，５０コントローラ
３６バーナ
３７燃焼制御弁
４０ａ，４０ｂ冷却水
４１第１溶液制御弁
４２第２溶液制御弁
４３，４６液面検出器
４５液面制御弁
４８蒸発器膨張弁
５１リフラックス制御弁
５２高圧検出器
５３低圧検出器
６０制御装置
６１ＣＰＵ
６３ＲＡＭ
６４タイマ
６５電源スイッチ
６６運転スイッチ
６８冷却水ポンプ

Claims

アンモニアを冷媒とし、水を吸収剤として、発生器（２１）、精留塔（２２）、凝縮器（２３）、蒸発器（３０）および吸収器（２６）を含む吸収式冷凍サイクルを構成し、吸収器（２６）からアンモニア濃溶液を精留塔（２２）に戻す溶液ポンプ（３１）を備え、蒸発器（３０）でブライン（３３）を設定温度に冷却するアンモニア吸収式冷凍機の制御装置（６０）において、
溶液ポンプ（３１）の吐出側、および精留塔（２２）の間に設けられ、濃溶液の流量を制御する第１の溶液制御弁（４１）と、
溶液ポンプ（３１）の吐出側、および発生器（２１）から吸収器（２６）への稀溶液供給経路の間に設けられ、濃溶液の流量を制御する第２の溶液制御弁（４２）と、
吸収器（２６）内の冷媒圧力を検出する低圧検出器（５３）と、
起動時に、予め定める準備条件が成立した後、第１の溶液制御弁（４１）および第２の溶液制御弁（４２）を閉じた状態で溶液ポンプ（３１）を起動し、予め定める時間経過後に第１の溶液制御弁（４１）を予め定める開度とし、第２の溶液制御弁（４２）を全開とした状態で、低圧検出器（５３）によって検出される吸収器（２６）内の冷媒圧力降下が予め定める変化率以下となるように制御しながら、吸収器（２６）内の冷媒圧力を設定値以下に低下させ、ブライン（３３）が設定温度に冷却されるように第１の溶液制御弁（４１）を通過する濃溶液の流量を制御し、第１の溶液制御弁（４１）の開度に対応して、溶液ポンプ（３１）の吐出流量が一定になるように、第２の溶液制御弁（４２）を流れる濃溶液の流量を制御する制御手段（６１）とを含むことを特徴とするアンモニア吸収式冷凍機の制御装置。
前記制御手段（６１）は、前記吸収器（２６）内の冷媒圧力が設定値以下に低下しているか否かを、前記溶液ポンプ（３１）を停止させて、予め定める時間の経過後に判定することを特徴とする請求項１記載のアンモニア吸収式冷凍機の制御装置。
前記制御手段（６１）は、前記冷媒圧力降下が予め定める変化率を超えるときには直ちに前記溶液ポンプ（３１）を停止させ、冷媒圧力降下が予め定める変化率以下のときには予め定める時間経過後に溶液ポンプ（３１）を停止させ、前記冷媒圧力の判定後に、冷媒圧力が前記設定値以下に低下していないと判定されるとき、前記予め定める準備条件が成立した後の制御を繰返すことを特徴とする請求項２記載のアンモニア吸収式冷凍機の制御装置。
前記制御手段（６１）は、前記吸収器（２６）内の冷媒圧力が設定値以下に低下したことの判定後に、前記第１および第２の溶液制御弁（４１，４２）を全閉とし、前記溶液ポンプ（３１）を起動して、予め定める時間経過後に、第２の溶液制御弁（４２）を前記自動制御によって第１の溶液制御弁（４１）の開度に対応させることを特徴とする請求項３記載のアンモニア吸収式冷凍機の制御装置。
前記蒸発器（３０）からのブライン出側の温度を検出する温度検出器（３４）を備え、
前記制御手段（６１）は、前記吸収器（２６）内の冷媒圧力を設定値以下に低下させても、温度検出器（３４）によって検出されるブライン（３３）の温度が設定値を超えているとき、前記第１の溶液制御弁（４１）の開度を、予め定める増加率で緩やかに増大するようにスローオープン制御することを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載のアンモニア吸収式冷凍機の制御装置。
前記発生器（２１）の液面を検出する液面検出器（４６）と、
前記精留塔（２２）の出側の圧力を検出する高圧検出器（５２）とを備え、
前記制御手段（６１）は、準備条件として、
前記発生器（２１）の加熱開始前に、液面検出器（４６）によって検出される発生器（２１）内の液面が設定値以上であることを確認し、
発生器（２１）の加熱開始後に、高圧検出器（５２）によって検出される圧力が予め定める圧力に達した後、液面検出器（４６）によって検出される発生器（２１）内の液面が予め定める上限以下となっていることを確認することを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載のアンモニア吸収式冷凍機の制御装置。
前記発生器（２１）は、加熱状態の調整手段（３７）を備え、
前記制御手段（６１）は、前記加熱開始後の予め定める時間、加熱を抑制するように調整手段（３７）を制御することを特徴とする請求項６記載のアンモニア吸収式冷凍装置の制御装置。
前記精留塔（２２）の出側で冷媒ガスの温度を検出する温度検出器（４９）と、
前記凝縮器（２３）の出側から冷媒液を精留塔（２２）に戻す管路に設けられるリフラックスポンプ（３２）およびリフラックス制御弁（５１）とを備え、
前記制御手段（６１）の準備条件の一つとして、
温度検出器（４９）によって検出される冷媒ガスの温度が、予め設定される温度以上となってから、リフラックス制御弁（５１）を閉じた状態でリフラックスポンプ（３２）を起動し、予め定める時間経過後にリフラックス制御弁（５１）の自動的な制御が開始されていることを特徴とする請求項１〜７のいずれかに記載のアンモニア吸収式冷凍装置の制御装置。