JP3868763B2 - 吸収式冷凍機 - Google Patents

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、吸収式冷凍機に関し、特に冷水温度を再生器の加熱量及び吸収器に散布する溶液流量を制御することで制御する吸収式冷凍機に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
従来この種の吸収式冷凍機では、冷水(冷房)負荷変動が生じた際冷水出口温度が変化し、その変化に応じ再生器の加熱量を変更する制御方法を採用していた。例えば、任意の冷水出口温度を目標温度としてPID(比例,積分、微分)制御等により加熱量の制御を行っていた。しかしながら、上記の制御では冷水負荷変動に対して加熱量の制御しか行っていないため(該加熱量の変更により、吸収器へ散布する溶液の濃度が変わって始めて吸収式冷凍機の容量が変わるため)応答性が悪く、冷水出口温度の安定性、制御性があまりよいとはいえなかった。なお、上記制御時の溶液循環量は、再生器内の溶液量がほぼ一定となるように制御するのが一般的である。また、溶液スプレーポンプが設けられている場合は、該溶液スプレーポンプにより、常に溶液の散布性能を保つために定格運転を行なうのが一般的である。
【0003】
このため、上記再生器の加熱量のほかに、冷水・冷却水・溶液循環量等も制御して、冷水負荷変動に対する冷水出口温度の安定性、制御性を改善することも提案されている(特公平7−52041号公報)。しかし、上記のように制御対象が複数になると、制御構成機器が増加し、制御プログラムも複雑となるため、吸収式冷凍機の機能追加・構造変更を必要とするという問題がある。
【0004】
また、一般的に溶液の循環量は再生器内の圧力で決定されるため、再生器内の圧力が高い(冷水負荷が大きい)場合には、多くの濃縮された溶液が再生器から吸収器へ送られる。したがって、上記状態で溶液の循環量を減少させると溶液が過濃縮となり、結晶事故や再生器内が空になるために起こる再生器の焼損事故等のおそれがある。一方、再生器内の圧力が低い(冷水負荷が小さい)場合には、上記と逆になり、この状態で溶液の循環量を増加させると再生器内が溶液で満たされ、冷媒配管に溶液が流れ込み冷媒に溶液が混ざり吸収式冷凍機の能力低下の原因となる。
【0005】
また、再生器の加熱量の制御とともに、吸収器へ溶液を散布する領域(伝熱面積)を変化させることで冷水負荷変動に対する冷水出口温度の安定性、制御性を改善することも提案されている(特開平7−48038号公報)。しかし、散布する領域を変化させるためには散布装置自体の構造が複雑となり、吸収式冷凍機の構造変更を必要とするという問題がある。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は上述の点に鑑みてなされたもので、吸収式冷凍機の大幅な機能追加・構造変更を必要とせず、冷水温度の安定性、制御性を改善できる吸収式冷凍機を提供することを目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】
上記問題点を解決するため請求項1に記載の発明は、少なくとも蒸発器、吸収器、凝縮器、再生器、熱交換器、溶液ポンプ、溶液スプレーポンプ、冷媒ポンプ及びこれらを配管接続して冷凍サイクルを構成する吸収式冷凍機であって、冷房負荷の変動により変化する冷水温度を検出する温度検出手段と前記吸収器に散布する溶液流量を制御する溶液流量制御手段とを具備し、溶液流量制御手段により、温度検出手段の検出温度が所定の目標温度となるよう溶液流量を制御するとともに、温度検出手段の検出温度が前記所定の目標温度より高い目標温度になるよう再生器の加熱量を制御することを特徴とする。
【0008】
上記のように溶液流量制御手段により、温度検出手段の検出温度が所定の目標温度となるよう溶液流量を制御するので、既存の吸収式冷凍機に大幅な機能追加・構造変更を加えることなく散布する溶液流量を制御する溶液量制御手段を設けるのみで冷水温度の安定性、制御性を改善できる。また、再生器の加熱量を制御する制御の温度検出手段の目標検出温度を吸収器に散布する溶液流量を制御する制御の目標検出温度よりも高く設定することにより、両者の制御動作が干渉することなく冷水温度の安定性、制御性をさらに改善できる。
【0011】
請求項に記載の発明は、請求項に記載の吸収式冷凍機において、吸収器に散布する溶液流量を制御する溶液流量制御手段は、溶液スプレーポンプによる流量制御であり、溶液スプレーポンプの吸込溶液は、熱交換器内の溶液及び吸収器内の溶液の一部であることを特徴とする。
【0012】
上記のように吸収器に散布する溶液流量を制御する溶液流量制御手段を溶液スプレーポンプによる流量制御とすることにより、既存の吸収式冷凍機に例えばインバータ制御装置等を追加するのみで冷水温度の安定性、制御性を改善できる。また、溶液スプレーポンプの吸込溶液を熱交換器内の溶液及び吸収器内の溶液の一部とすることにより、吸収器に散布するのに必要最低限の溶液流量を確保することができる。
【0013】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態例を図面に基いて説明する。図1は本発明にかかる吸収式冷凍機の構成例を示す図である。図1において、1は蒸発器、2は吸収器、3は凝縮器、4は低温再生器、5は高温再生器、6は低温熱交換器、7は高温熱交換器、8は溶液ポンプ、9は溶液スプレーポンプ、10は冷媒ポンプ、11は加熱量制御弁、12は冷水出口温度センサー、13はインバータ、14は制御装置、15は冷水配管、16、17は冷却水配管、18〜21、31は冷媒配管、22〜25は希溶液配管、26〜29は濃溶液配管、30は熱源である。
【0014】
上記構成の吸収式冷凍機は通常、冷媒が冷媒ポンプ10で冷媒配管19を通り冷媒スプレー管1aに送られ、蒸発器1内で冷水配管15の伝熱面に散布され蒸発し、冷水配管15内の水から熱を奪い冷水を製造する。蒸発器1内で蒸発した冷媒蒸気は吸収器2で冷却水配管16内の冷却水により冷却され、吸収液に吸収される。該冷媒蒸気を吸収して薄くなった(濃度の低い)希溶液は溶液ポンプ8で希溶液配管22を通って低温熱交換器6に送られる。該低温熱交換器6で熱交換した希溶液の一部は希溶液配管24を通って低温再生器4に、残りの希溶液は高温熱交換器7に送られる。該高温熱交換器7で熱交換した希溶液は希溶液配管23を通り高温再生器5に送られる。
【0015】
高温再生器5に送られた希溶液は、熱源30により加熱され冷媒が蒸発し、濃くなった(濃度の高い)濃溶液は濃溶液配管29を通り高温熱交換器7で熱交換され濃溶液配管27を通り、低温再生器4から濃溶液配管26を通ってきた濃溶液と合流して低温熱交換器6に送られる。該濃溶液は低温熱交換器6で熱交換され溶液スプレーポンプ9より濃溶液配管28を通り、吸収器2内の溶液スプレー管2aに送られ、吸収器2内で散布され吸収作用を行う。なお、吸収器2の希溶液の一部は希溶液配管25を通って、溶液スプレーポンプ9に吸い込まれる濃溶液と合流する。これは、溶液循環量のみでは溶液スプレー管2aにより散布する溶液量が不足する場合に、吸収器2の溶液を混合して冷却水配管16の全面を有効に使用するためである。
【0016】
高温再生器5内で発生した冷媒蒸気は冷媒配管21を通って、低温再生器4に送られる。該冷媒蒸気は希溶液配管24から送られてきた希溶液と熱交換をした後凝縮器3に送られる。該凝縮器3に送られた冷媒と低温再生器4で発生した冷媒蒸気が冷却水配管17を通る冷却水により冷却され、冷媒配管20により冷媒配管19を通る冷媒と合流する。冷媒スプレー管1aに送られ、蒸発器1内で散布され蒸発しなかった冷媒は冷媒配管18に送られ、冷媒ポンプ10によって循環する。なお、31は低温再生器4で発生した冷媒蒸気の一部を吸収器2内に導入する冷媒配管である。
【0017】
吸収器2内の溶液スプレー管2aに濃溶液を送る溶液スプレーポンプ9は制御装置14からの運転信号でインバータ13の出力周波数を可変とすることにより回転数を可変できるようになっている。これにより、冷水負荷が減少した場合に溶液スプレーポンプ9の回転数を下げることにより吸収器2に散布される溶液の流量(吸収器2の有効伝熱面積)を減少させ冷凍能力を減少させることが可能となる。一方、冷水負荷が増加した場合は、溶液スプレーポンプ9の回転数を上げることにより冷凍能力を増加させることが可能となる。
【0018】
冷水出口温度センサー12の出力は制御装置14に入力され、該制御装置14は冷水出口温度センサー12の出力が所定の温度となるように加熱量制御弁11の開度及び溶液スプレーポンプ9の回転数を制御する。
【0019】
図2は溶液流量及び加熱量の制御量と目標温度の関係を示す図である。同図に示すように、本発明では高温再生器5の加熱量を制御するための目標温度を吸収器2に散布する溶液流量を制御するための目標温度よりも高く設定している。例えば、加熱量を制御するための目標温度を7.0℃と設定した場合は、溶液流量を制御するための目標温度を6.8℃と設定する。これは、両者の目標温度を同じにしてしまうと、互いの制御が干渉してしまい、かえって冷水負荷変動に対する安定性・制御性が悪くなるからである。また、溶液スプレーポンプ9は一般的には定格運転をしていることを考慮すると、吸収器2に散布する溶液流量を制御するための目標温度は、高温再生器5の加熱量を制御するための目標温度よりも小さくすることが好ましいからである。
【0020】
上記のように目標温度を設定した場合、冷水負荷が小さくなり高温再生器5の加熱量の減少のみでは冷水負荷変動に追従できず、冷水出口温度が7.0℃から6.7℃に変化したとき、溶液流量を制御するための目標温度が6.8℃であるため溶液スプレーポンプ9の回転数が下がり、すなわち吸収器2に散布する溶液流量は減少するのでさらに冷水出口温度が低下することはない。
【0021】
また、冷水負荷が大きく高温再生器5の加熱量の増加のみでは冷水負荷変動に追従できず、冷水出口温度が7.0℃から7.3℃に変化したとき、溶液流量を制御するための目標温度が6.8℃であるため溶液スプレーポンプ9の回転数が上がり、すなわち吸収器2に散布する溶液流量は増加するのでさらに冷水出口温度が増加することはない。
【0022】
なお、上記実施形態では、二重効用の吸収式冷凍機について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく単効用・多効用の吸収式冷凍機であってもよい。また、上記実施形態では,冷水温度の検出手段を出口側に設けたが、冷水の入り口側に設けてもよい。
【0023】
【発明の効果】
以上、説明したように各請求項に記載の発明によれば下記のような優れた効果が得られる。
【0024】
請求項1に記載の発明によれば、溶液流量制御手段により、温度検出手段の検出温度が所定の目標温度となるよう溶液流量を制御するので、既存の吸収式冷凍機に大幅な機能追加・構造変更を加えることなく散布する溶液流量を制御する溶液量制御手段を設けるのみで冷水温度の安定性、制御性を改善できる。また、再生器の加熱量を制御する制御の温度検出手段の目標検出温度を吸収器に散布する溶液流量を制御する制御の目標検出温度よりも高く設定することにより、両者の制御動作が干渉することなく冷水温度の安定性、制御性をさらに改善できる。
【0026】
請求項に記載の発明によれば、吸収器に散布する溶液流量を制御する溶液流量制御手段を溶液スプレーポンプによる流量制御とすることにより、既存の吸収式冷凍機に例えばインバータ制御装置等を追加するのみで冷水温度の安定性、制御性を改善できる。また、溶液スプレーポンプの吸込溶液を熱交換器内の溶液及び吸収器内の溶液の一部とすることにより、吸収器に散布するのに必要最低限の溶液流量を確保することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明にかかる吸収式冷凍機の構成例を示す図である。
【図2】溶液流量及び加熱量の制御量と目標温度の関係を示す図である。
【符号の説明】
1 蒸発器
2 吸収器
3 凝縮器
4 高温再生器
5 低温再生器
6 低温熱交換器
7 高温熱交換器
8 溶液ポンプ
9 溶液スプレーポンプ
10 冷媒ポンプ
11 加熱量制御弁
12 冷水出口温度センサー
13 インバータ
14 制御装置
15 冷水配管
16、17 冷却水配管
18〜21 冷媒配管
22〜25 希溶液配管
26〜29 濃溶液配管
30 熱源
31 冷媒配管

Claims (2)

  1. 少なくとも蒸発器、吸収器、凝縮器、再生器、熱交換器、溶液ポンプ、溶液スプレーポンプ、冷媒ポンプ及びこれらを配管接続して冷凍サイクルを構成する吸収式冷凍機であって、
    冷房負荷の変動により変化する冷水温度を検出する温度検出手段と前記吸収器に散布する溶液流量を制御する溶液流量制御手段とを具備し、
    前記溶液流量制御手段により、前記温度検出手段の検出温度が所定の目標温度となるよう溶液流量を制御するとともに、
    前記温度検出手段の検出温度が前記所定の目標温度より高い目標温度になるよう前記再生器の加熱量を制御することを特徴とする吸収式冷凍機。
  2. 請求項に記載の吸収式冷凍機において、
    前記吸収器に散布する溶液流量を制御する溶液流量制御手段は、前記溶液スプレーポンプによる流量制御であり、溶液スプレーポンプの吸込溶液は、熱交換器内の溶液及び吸収器内の溶液の一部であることを特徴とする吸収式冷凍機。
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