JP3986122B2 - 排熱吸収型の吸収冷暖房機 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、排熱吸収型の吸収冷暖房機に関し、高圧再生器にて消費する燃料を節減することができるように工夫したものである。
【０００２】
【従来の技術】
吸収冷暖房機は、水を冷媒、臭化リチウム溶液を吸収剤とし、ガス燃料または油燃料をエネルギー源とした冷暖房機である。この吸収冷暖房機は、蒸発器と吸収器と再生器と凝縮器を主要部材として構成されている。前記蒸発器及び吸収器の内部は、高真空（絶対圧力が６〜７mmHg）に保持されている。
【０００３】
前記蒸発器では、冷媒（水）が冷水（１２℃）により加熱されて冷媒蒸気となる。つまり、蒸発器は高真空容器となっているので水（冷媒）は４〜６℃位で沸騰して蒸発気化するので、１２℃の冷水を熱源水とすることができるのである。そして冷水は、冷媒（水）に与えた蒸発潜熱分だけ温度低下（７℃になる）して、蒸発器から出ていく。
【０００４】
吸収器では、蒸発器で発生した冷媒蒸気を、臭化リチウム溶液により吸収する。水分を吸収して濃度が薄くなった臭化リチウム溶液（以下「臭化リチウム希溶液」と称する）は吸収器の底部に集められる。この吸収器では、冷媒蒸気が臭化リチウム溶液に吸収されて気体（水蒸気）から液体（水）に変化するときの凝縮潜熱と、臭化リチウム溶液が水分を吸収して濃度が薄くなるときの希釈熱が発生するので、冷却水（上記「冷水」とは別の系に流通している）によりこれらの熱を取り除いている。なお、臭化リチウム溶液は、その水蒸気分圧が水の飽和蒸気よりも低いので、吸湿性に富み、冷媒蒸気を吸収するのに好適な物質である。
【０００５】
再生器では、吸収器から送られてくる臭化リチウム希溶液を加熱する。このため、臭化リチウム希溶液中の冷媒は一部が蒸発気化し、溶液は濃縮された臭化リチウム溶液（以下「臭化リチウム濃溶液」と称する）となる。濃度が元の状態まで高められた臭化リチウム濃溶液は、吸収器に送られ再び冷媒蒸気を吸収する。一方、蒸発した冷媒蒸気は、凝縮器に送られる。
【０００６】
凝縮器では、再生器から送られてきた冷媒蒸気を冷却水により冷却して、凝縮液化する。凝縮した水は冷媒（水）として再び蒸発器に供給される。
【０００７】
なお、熱効率を上げ加熱エネルギーを減少させる目的で、再生器を２段に配置した二重効用型の吸収冷暖房機がある。この二重効用型では、再生器として、燃焼装置等により外部から加熱をする高圧再生器と、高圧再生器で発生した高温の冷媒蒸気を加熱源とする低圧再生器とを備えている。
【０００８】
このように、吸収冷暖房機では、冷媒（水）が、水−水蒸気−水と変化（相の変化）をすると共に、臭化リチウム溶液が、濃溶液−希溶液−濃溶液と変化（濃度の変化）をする。吸収冷暖房機は、上述した相の変化（冷媒）と濃度の変化（臭化リチウム溶液）の過程で、水の蒸発潜熱により冷水を製造し、臭化リチウム溶液の吸収能力により水蒸気を吸収する作用を、高真空密閉系内で繰り返し行わせる装置である。
【０００９】
一方、吸収冷暖房機を設置する施設には、ボイラ装置やコ・ジェネレーション・システム等により生じた排温水が存在する場合がある。この排温水を利用して、吸収冷暖房機の熱源の一部として運用することが行われている。例えば、特開平８−１８９７２０号「吸収冷温水機及びその運転方法」や、特開平７−２１８０１８号「吸収冷凍機及びその運転制御方法」や、特開平７−２１８０１７号「吸収冷凍機」等に、排熱を利用して熱効率を向上させる技術が開示されている。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記各公報に開示された技術では、排温水を、吸収冷暖房機の熱源の一部として利用するだけであり、排温水の熱を十分に有効利用しているとは言えなかった。また、吸収冷暖房機の運転状況に応じて適切に排温水を利用しているわけではなかった。
ちなみに、詳細は後述するが、本発明では、三方弁を比例制御することにより吸収冷暖房機の能力を２５パーセントまで絞ることができるが、上記公報の技術では、三方弁を単純なＯＮ・ＯＦＦ制御をしているだけであるため、吸収冷暖房機の能力を５０パーセントまでしか絞ることができなかった。
本発明は、上記状況に鑑み、吸収冷暖房機の運転状況に応じて排温水の熱を有効に利用して、吸収冷暖房機の燃料節減をすることのできる、排熱吸収型の吸収冷暖房機を提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決する本発明の構成は、
冷水により冷媒を蒸発気化させて冷媒蒸気とする蒸発器と、
前記蒸発器で発生した冷媒蒸気を濃度の濃い臭化リチウム溶液により吸収させる吸収器と、
燃料が供給されて燃焼することにより、冷媒を吸収して濃度が薄くなった臭化リチウム溶液を加熱し、臭化リチウム溶液中の冷媒を蒸発させて臭化リチウム溶液の濃度を濃くして前記吸収器に供給する再生器と、
前記再生器で発生した冷媒蒸気を凝縮させ凝縮した冷媒を前記蒸発器に供給する凝縮器とを有する吸収冷暖房機において、
濃度が薄くなった臭化リチウム溶液を前記吸収器から前記再生器に供給する溶液ラインに介装した熱交換器と、
前記熱交換器内に導かれるように配置されると共に排温水が流通される熱交換器ライン及び前記熱交換器を回避して配置されると共に排温水が流通されるバイパスラインと、
前記熱交換器ラインに流す排温水の量と、前記バイパスラインに流す排温水の量の割合を変化させることのできる三方弁と、
前記再生器に供給する燃料の供給量を変化させることのできる燃料制御弁と、
前記排温水の温度である排温水温度を検出する第１の温度センサ及び前記蒸発器から出ていく前記冷水の温度である冷水出口温度を検出する第２の温度センサと、
前記排温水温度及び前記冷水出口温度をもとに、前記三方弁及び前記燃料制御弁を制御する制御部とを備え、
前記制御部は、
前記排温水温度が熱交換器作動判定温度よりも小さいときには、前記三方弁を制御して、排温水を前記バイパスライン側にのみ流通させるとともに、前記冷水出口温度を予め設定した設定温度にするように、前記燃料制御弁の開度をＰＩＤ制御して再生器に供給する燃料量を制御し、
前記排温水温度が熱交換器作動判定温度よりも大きく、冷房運転時のときに、前記燃料制御弁の開度が最小開度になった状態が連続して設定時間継続していないときには、前記三方弁を制御して、排温水を前記交換器ライン側にのみ流通させるとともに、前記冷水出口温度を予め設定した設定温度にするように、前記燃料制御弁の開度をＰＩＤ制御して再生器に供給する燃料量を制御し、
前記排温水温度が熱交換器作動判定温度よりも大きく、冷房運転時のときに、前記燃料制御弁の開度が最小開度になった状態が連続して設定時間継続したときには、前記燃料制御弁の開度を最小開度にするとともに、前記冷水出口温度を予め設定した設定温度にするように前記三方弁を制御して、前記交換器ライン側に流通させる排温水の流量と前記バイパスライン側に流通させる排温水の流量を比例制御すると共に、前記比例制御をしているときに、前記三方弁により前記交換器ライン側にのみ排温水を流通させる状態が連続して設定時間継続した場合には、前記三方弁を制御して、排温水を前記交換器ライン側にのみ流通させるとともに、前記冷水出口温度を予め設定した設定温度にするように、前記燃料制御弁の開度をＰＩＤ制御して再生器に供給する燃料量を制御するモードに復帰させ、
前記排温水温度が熱交換器作動判定温度よりも大きく、暖房運転時のときに、前記燃料制御弁の開度が最小開度になった状態が連続して設定時間継続していないときには、前記三方弁を制御して、排温水を前記交換器ライン側にのみ流通させるとともに、前記冷水出口温度を予め設定した設定温度にするように、前記燃料制御弁の開度をＰＩＤ制御して再生器に供給する燃料量を制御し
前記排温水温度が熱交換器作動判定温度よりも大きく、暖房運転時のときに、前記燃料制御弁の開度が最小開度になった状態が連続して設定時間継続したときには、、前記燃料制御弁の開度を最小開度にするとともに、前記冷水出口温度を予め設定した設定温度にするように前記三方弁を制御して、前記交換器ライン側に流通させる排温水の流量と前記バイパスライン側に流通させる排温水の流量を比例制御すると共に、前記比例制御をしているときに、前記三方弁により前記交換器ライン側にのみ排温水を流通させる状態が連続して設定時間継続した場合には、前記三方弁を制御して、排温水を前記交換器ライン側にのみ流通させるとともに、前記冷水出口温度を予め設定した設定温度にするように、前記燃料制御弁の開度をＰＩＤ制御して再生器に供給する燃料量を制御するモードに復帰させることを特徴とする。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明の実施の形態にかかる排熱吸収型の吸収冷暖房機を、図面に基づき詳細に説明する。
【００１３】
まずはじめに、図１を参照して、本実施の形態にかかる排熱吸収型の吸収冷暖房機の構成のうち、従来装置と同様な部分を、冷房運転時の動作と共に説明する。冷房運転時には、バルブＶ１，Ｖ２，Ｖ３，Ｖ４は閉じており（図では黒塗りして示している）、バルブＶ５，Ｖ１１，Ｖ１２，Ｖ１３，Ｖ１４は開いている（図では白抜きして示している）。
【００１４】
図１に示すように、蒸発器１０と吸収器２０は、同一のシェル（高真空容器）内に構成されている。
【００１５】
蒸発器１０内には蒸発器チューブ１１が配置されている。この蒸発器チューブ１１には、冷水入口ラインＬ１を介して冷水Ｗ１が供給され、蒸発器チューブ１１を流通した冷水Ｗ１は冷水出口ラインＬ２を介して外部に排出される。また、冷媒ラインＬ１１を介して冷媒ポンプＰ１により汲み上げられた冷媒（水）Ｒは、蒸発器チューブ１１に向けて散布される。散布された冷媒Ｒは、蒸発器チューブ１１内を流通する冷水Ｗ１から気化の潜熱を奪って蒸発気化して冷媒蒸気ｒとなる。この冷媒蒸気ｒは吸収器２０側に流入していく。
【００１６】
前記冷水Ｗ１は、１２℃の温度で蒸発器１０に入り、蒸発器チューブ１１にて冷却されて、蒸発器１０から７℃の温度で排出される。冷水出口ラインＬ２から出てくる７℃の冷水Ｗ１は、ビルの冷房や工場のプロセス用として用いられる。ビル冷房等の負荷において冷房に供せられた冷水Ｗ１は、温度上昇し１２℃の温度となって再び蒸発器１０に流入してくる。
【００１７】
吸収器２０内には吸収器チューブ２１が配置されている。この吸収器チューブ２１には、冷却水ラインＬ３を介して冷却水Ｗ２が供給される。そして、溶液ラインＬ２１を介して溶液ポンプＰ２により圧送されてきた臭化リチウム濃溶液Ｙ１は、吸収器チューブ２１に向けて散布される。このため、散布された臭化リチウム濃溶液Ｙ１は、吸収器２０側に流入してきた冷媒蒸気ｒを吸収して、濃度が薄くなる。濃度が薄くなった臭化リチウム希溶液Ｙ３は、吸収器２０の底部に集められる。なお、吸収器２０内で発生する熱は、吸収器チューブ２１内を流通する冷却水Ｗ２により冷却される。
【００１８】
吸収器２０の底部に集められた臭化リチウム希溶液Ｙ３は、溶液ポンプＰ３により圧送され、バルブＶ５，低温熱交換器３０，溶液ラインＬ２２，高温熱交換器３１，溶液ラインＬ２３を介して、高圧再生器４０に供給される。
【００１９】
高圧再生器４０は、炉筒，伝熱管を胴内に収めると共にバーナを装備している。この高圧再生器４０は、ガスラインＬ３１及びバルブＶ２１を介して燃料ガスＧが供給されることにより、燃料ガスＧを燃焼して臭化リチウム希溶液Ｙ３を加熱する。高圧再生器４０に供給された臭化リチウム希溶液Ｙ３は、加熱され、冷媒の一部が蒸発気化して濃度が中程度の臭化リチウム中溶液Ｙ２となる。この臭化リチウム中溶液Ｙ２は、溶液ラインＬ２４，高温熱交換器３１を通って低圧再生器５０に供給される。
【００２０】
一方、高圧再生器４０にて蒸発した冷媒蒸気ｒは、冷媒ラインＬ１２を介して、低圧再生器５０の低圧再生器チューブ５１に供給され、更に、冷媒ラインＬ１３を介して凝縮器６０に供給される。なお、低圧再生器５０と凝縮器６０は、同一のシェル内に構成されている。
【００２１】
低圧再生器５０では、溶液ラインＬ２４を介して臭化リチウム中溶液Ｙ２が供給されるとともに、溶液ラインＬ２５を介して溶液ラインＬ２２から分岐してきた臭化リチウム希溶液Ｙ３が低圧再生器チューブ５１に向けて散布される。この低圧再生器５０では、低圧再生器チューブ５１により溶液Ｙ２，Ｙ３が加熱され、冷媒の一部が蒸発して溶液の濃度が更に濃くなり、高濃度の臭化リチウム濃溶液Ｙ１が低圧再生器５０の底部に集められる。この臭化リチウム濃溶液Ｙ１は、溶液ポンプＰ２により、再び吸収器２０に供給される。
【００２２】
凝縮器６０には、冷却水ラインＬ４により冷却水Ｗ２が供給される凝縮器チューブ６１が配置されている。この凝縮器６０では、高圧再生器４０にて蒸発して冷媒ラインＬ１２，低圧再生器チューブ５１及び冷媒ラインＬ１３を介して供給されてきた冷媒蒸気ｒと、低圧再生器５０にて蒸発して凝縮器６０側に流入してきた冷媒蒸気ｒが、凝縮器チューブ６１にて冷却凝縮されて、冷媒（水）Ｒとなる。この冷媒Ｒは、重力及び圧力差により、冷媒ラインＬ１４を介して蒸発器１０に送られる。蒸発器１０の底部に集められた冷媒Ｒは、冷媒ポンプＰ１により再び冷媒ラインＬ１１を介して蒸発器チューブ１１に向けて散布される。
【００２３】
なお、暖房運転時には、バルブＶ１，Ｖ２，Ｖ３，Ｖ４，Ｖ５は全て開放している。そして臭化リチウム溶液は、溶液ポンプＰ２→吸収器２０→溶液ポンプＰ３→高圧再生器４０または低圧再生器５０→溶液ポンプＰ２の経路に沿い循環移動する。この時、吸収器２０には熱い臭化リチウム溶液が流通するのでその内部空間は熱くなっている。このため、吸収器２０に連通した蒸発器１０内の空間も熱くなっている。この結果、蒸発器チューブ１１内を流通する冷水（温水）Ｗ１は加熱されることになる。この加熱された冷水（温水）Ｗ１をビルの暖房等に利用する。一方、高圧再生器４０にて蒸発した冷媒蒸気ｒは、バルブＶ１→冷媒ラインＬ１５を介して蒸発器１０に戻ってくる。
【００２４】
かかる構成となっている吸収連暖房機では、高圧再生器４０に供給する燃料ガスＧの量を増加することにより、冷房時における冷房能力と、暖房時における暖房能力が増加する。
【００２５】
ここまでの構成及び動作は、従来の吸収冷暖房機と同様である。次に、本実施の形態において新たに採用した構成と、その動作を説明する。
【００２６】
溶液ラインＬ２２（溶液ポンプＰ３により、吸収器２０から再生器４０，５０に臭化リチウム希溶液Ｙ３を送るライン）には、温水熱交換器１００が取り付けられている。またボイラ等により生じた排温水Ｗ３を流通させる排温水入口ラインＬ１０１は、途中でバイパスラインＬ１０２と熱交換器ラインＬ１０３に２分岐しており、バイパスラインＬ１０２の下流側と熱交換器ラインＬ１０３の下流側は、三方弁１０１の２つの入力ポートに接続されている。三方弁１０１の１つの出力ポートには排温水出口ラインＬ１０４が接続されている。
【００２７】
前記熱交換器ラインＬ１０３は、温水熱交換器１００内に導かれるように配置されており、この熱交換器ラインＬ１０３に排温水Ｗ３が流入すると、温水熱交換器１００にて熱交換が行われ、溶液ラインＬ２２中を流通する臭化リチウム希溶液Ｙ３を加熱することができる。一方、バイパスラインＬ１０２は、熱交換器１００を回避して配置されている。
【００２８】
前記三方弁１０１は、バイパスラインＬ１０２に流通させる排温水Ｗ３の量と、熱交換器ラインＬ１０３に流通させる排温水Ｗ３の量との割合を変化させることができる。
【００２９】
温度センサ１０２は、排温水入口ラインＬ１０１に設置されており、流通している排温水Ｗ３の排温水温度ＴＨを検出する。検出された排温水温度ＴＨは制御部１０３に送られる。温度センサ１０４は、冷水出口ラインＬ２に設置されており、蒸発器１０からビルの冷房設備等の負荷に送られる冷水Ｗ１の冷水出口温度を検出する。検出された冷水出口温度は制御部１０３に送られる。
【００３０】
ガスラインＬ３１には、燃料制御弁１０５が介装されており、この燃料制御弁１０５は、制御部１０３の制御により開度調整されて、高圧再生器４０のバーナに供給する燃料ガスＧの供給量を調節する。なお、制御部１０３から燃料制御弁１０５に全閉指令がくると燃料制御弁１０５は全閉状態となるが、このような全閉状態となっても、燃料制御弁１０５の開度は２５％になっており、物理的に開度が０％（全閉）になるわけではない。即ち、燃料制御弁１０５の開度を最大限に絞っても２５％であり、これ以上開度を小さくすることはできない。結局、最小開度である２５％にすることを、全閉状態としている。
【００３１】
次に、制御部１０３を中心とした吸収冷暖房機の容量制御について、図１および、図２のフローチャートを参照しつつ、説明する。
【００３２】
制御部１０３は、温度センサ１０２から排温水温度ＴＨを取り込むと共に、温度センサ１０４から冷水出口温度を取り込む。そして、排温水温度ＴＨが予め設定した熱交換器作動判定温度ＴＨSET よりも大きいかどうかを判定する。この比較判定においてはヒステリシスをもたせて判定しており、排温水温度ＴＨが下降してくるときには熱交換器作動判定温度ＴＨSET を７８℃にしており、排温水温度ＴＨが上昇してくるときには熱交換器作動判定温度ＴＨSET を８３℃にしている。
【００３３】
排温水温度ＴＨが熱交換器作動判定温度ＴＨSET よりも小さいときには、ガス焚きモードとなる。
【００３４】
上記ガス焚きモードになった場合には、温水熱交換器１００内の熱交換器ラインＬ１０３に排温水Ｗ３を流通しても、溶液ラインＬ２２中を流通する臭化リチウム希溶液Ｙ３を加熱することはできないので、制御部１０３は、三方弁１０１を制御して、排温水Ｗ３をバイパスラインＬ１０２側のみに流し、熱交換器ラインＬ１０３側には流さないようにする。更に制御部１０３は、冷水出口温度が予め設定した温度（この温度は冷房時には７℃であり暖房時には６０℃である）になるように、燃料制御弁１０５の開度をＰＩＤ制御して、高圧再生器４０のバーナに供給する燃料ガスＧの供給量を制御する。
【００３５】
結局、上記排温水温度ＴＨが熱交換器作動判定温度ＴＨSET よりも小さくて、ガス焚きモードとなった場合には、熱交換器が無い従来の吸収冷暖房機において、冷水出口温度を設定温度にするよう、燃料ガスＧの供給量を制御していた従来の制御方法と同じである。
【００３６】
排温水温度ＴＨが熱交換器作動判定温度ＴＨSET よりも大きいときには、冷房運転モードか暖房運転モードであるかを判定する。
【００３７】
排温水温度ＴＨが熱交換器作動判定温度ＴＨSET よりも大きく、且つ、冷房運転モードであるときには、燃料制御弁１０５が低燃焼リミットスイッチをＯＮしてた状態が連続して６０秒継続したかどうかを判定する。なお、低燃焼リミットスイッチは、燃料制御弁１０５の開度が最小開度になったときにＯＮ状態になる。
【００３８】
排温水温度ＴＨが熱交換器作動判定温度ＴＨSET よりも大きく、且つ、冷房運転モードであり、しかも、燃料制御弁１０５が低燃焼リミットスイッチをＯＮしてた状態が連続して６０秒継続していないときには、温水ガス焚きモードとなる。
【００３９】
上記温水ガス焚きモードになった場合には、温水熱交換器１００内の熱交換器ラインＬ１０３に排温水Ｗ３を流通することにより、溶液ラインＬ２２中を流通する臭化リチウム希溶液Ｙ３を加熱して、迅速に冷水出口温度が設定冷水温度に近づくようする。即ち、制御部１０３は、三方弁１０１を制御して、排温水Ｗ３を熱交換器ラインＬ１０３側のみに流し、バイパスラインＬ１０２側には流さないようにする。更に制御部１０３は、冷水出口温度が予め設定した温度（この温度は冷房時には７℃である）になるように、燃料制御弁１０５の開度をＰＩＤ制御して、高圧再生器４０のバーナに供給する燃料ガスＧの供給量を制御する。かかる温水ガス焚きモードでは、温水熱交換器１００によっても加熱をしているので、高圧再生器４０に供給する燃料ガスＧを節約することができる。具体的には、従来技術に比べて、燃料ガスＧを１０％節減することができる。
【００４０】
排温水温度ＴＨが熱交換器作動判定温度ＴＨSET よりも大きく、且つ、冷房運転モードであり、しかも、燃料制御弁１０５が低燃焼リミットスイッチをＯＮしか状態が連続して６０秒継続したときには、温水制御モードとなる。このときには、冷房負荷が小さいので燃料制御弁１０５を全閉まで絞ってしまうのである。
【００４１】
上記温水制御モードになったときには、制御部１０３は、燃料制御弁１０５に全閉信号を送って燃料制御弁１０５を全閉状態にする（開度を最小開度である２５パーセントにする）。更に、制御部１０３は、冷水出口温度が設定温度になるように、三方弁１０１を制御して、熱交換器ラインＬ１０３側に流す排温水Ｗ３の流量と、バイパスラインＬ１０２側に流す排温水Ｗ３の流量の割合を、比例制御する。このように、熱交換器ラインＬ１０３側に流す排温水Ｗ３の流量と、バイパスラインＬ１０２側に流す排温水Ｗ３の流量の割合を、比例制御することにより、冷房負荷が小さくても安定した運転ができる。
なお、上記温水制御モードにおいて、三方弁１０１により熱交換器ラインＬ１０３側にのみ排温水Ｗ３を流通させる状態が連続して６０秒継続したときには、温水制御モードから温水ガス焚モードに復帰する。
【００４２】
排温水温度ＴＨが熱交換器作動判定温度ＴＨSET よりも大きく、且つ、暖房運転モードであるときには、燃料制御弁１０５が低燃焼リミットスイッチをＯＮした状態が連続して６０秒継続したかどうかを判定する。
【００４３】
排温水温度ＴＨが熱交換器作動判定温度ＴＨSET よりも大きく、且つ、暖房運転モードであり、しかも、燃料制御弁１０５が低燃焼リミットスイッチをＯＮした状態が連続して６０秒継続していないときには、温水ガス焚きモードとなる。
【００４４】
上記温水ガス焚きモードになった場合には、温水熱交換器１００内の熱交換器ラインＬ１０３に排温水Ｗ３を流通することにより、溶液ラインＬ２２中を流通する臭化リチウム希溶液Ｙ３を加熱して、迅速に冷水出口温度ＴＬが設定温水温度に近づくようにする。即ち、制御部１０３は、三方弁１０１を制御して、排温水Ｗ３を熱交換器ラインＬ１０３側のみに流し、バイパスラインＬ１０２側には流さないようにする。更に制御部１０３は、冷水出口温度ＴＬが予め設定した温度（この温度は暖房時には６０℃である）になるように、燃料制御弁１０５の開度をＰＩＤ制御して、高圧再生器４０のバーナに供給する燃料ガスＧの供給量を制御する。かかる温水ガス焚きモードでは、温水熱交換器１００によっても加熱をしているので、高圧再生器４０に供給する燃料ガスＧを節約することができる。具体的には、従来技術に比べて、燃料ガスＧを１０％節減することができる。
【００４５】
排温水温度ＴＨが熱交換器作動判定温度ＴＨSET よりも大きく、且つ、暖房運転モードであり、しかも、燃料制御弁１０５が低燃焼リミットスイッチをＯＮした状態が連続して６０秒継続したときには、温水制御モードとなる。このときには、暖房負荷が小さいの燃料制御弁１０５が全閉となっている。
【００４６】
上記温水制御モードになったときには、制御部１０３は、燃料制御弁１０５に全閉信号を送って燃料制御弁１０５を全閉状態にする（開度を最小開度である２５パーセントにする）。更に、制御部１０３は、冷水出口温度が設定温度になるように、三方弁１０１を制御して、熱交換器ラインＬ１０３側に流す排温水Ｗ３の流量と、バイパスラインＬ１０２側に流す排温水Ｗ３の流量の割合を、比例制御する。このように、熱交換器ラインＬ１０３側に流す排温水Ｗ３の流量と、バイパスラインＬ１０２側に流す排温水Ｗ３の流量の割合を、比例制御することにより、暖房負荷が小さくても安定した運転ができる。
なお、上記温水制御モードにおいて、三方弁１０１により熱交換器ラインＬ１０３側にのみ排温水Ｗ３を流通させる状態が連続して６０秒継続したときには、温水制御モードから温水ガス焚モードに復帰する。
【００４７】
なお、本発明は、高圧再生器の燃料として、油を用いるタイプの吸収冷暖房機にも適用することができる。
【００４８】
【発明の効果】
以上実施の形態とともに具体的に説明したように、本発明では、蒸発器と、吸収器と、再生器と、凝縮器とを有する吸収冷暖房機において、
濃度が薄くなった臭化リチウム溶液を前記吸収器から前記再生器に供給する溶液ラインに介装した熱交換器と、
前記熱交換器内に導かれるように配置されると共に排温水が流通される熱交換器ライン及び前記熱交換器を回避して配置されると共に排温水が流通されるバイパスラインと、
前記熱交換器ラインに流す排温水の量と、前記バイパスラインに流す排温水の量の割合を変化させることのできる三方弁と、
前記再生器に供給する燃料の供給量を変化させることのできる燃料制御弁と、
前記排温水の温度である排温水温度を検出する第１の温度センサ及び前記蒸発器から出ていく前記冷水の温度である冷水出口温度を検出する第２の温度センサと、
前記排温水温度及び前記冷水出口温度をもとに、前記三方弁及び前記燃料制御弁を制御する制御部とを備え、
前記制御部は、
前記排温水温度が熱交換器作動判定温度よりも小さいときには、前記三方弁を制御して、排温水を前記バイパスライン側にのみ流通させるとともに、前記冷水出口温度を予め設定した設定温度にするように、前記燃料制御弁の開度をＰＩＤ制御して再生器に供給する燃料量を制御し、
前記排温水温度が熱交換器作動判定温度よりも大きく、冷房運転時のときに、前記燃料制御弁の開度が最小開度になった状態が連続して設定時間継続していないときには、前記三方弁を制御して、排温水を前記交換器ライン側にのみ流通させるとともに、前記冷水出口温度を予め設定した設定温度にするように、前記燃料制御弁の開度をＰＩＤ制御して再生器に供給する燃料量を制御し、
前記排温水温度が熱交換器作動判定温度よりも大きく、冷房運転時のときに、前記燃料制御弁の開度が最小開度になった状態が連続して設定時間継続したときには、前記燃料制御弁の開度を最小開度にするとともに、前記冷水出口温度を予め設定した設定温度にするように前記三方弁を制御して、前記交換器ライン側に流通させる排温水の流量と前記バイパスライン側に流通させる排温水の流量を比例制御すると共に、前記比例制御をしているときに、前記三方弁により前記交換器ライン側にのみ排温水を流通させる状態が連続して設定時間継続した場合には、前記三方弁を制御して、排温水を前記交換器ライン側にのみ流通させるとともに、前記冷水出口温度を予め設定した設定温度にするように、前記燃料制御弁の開度をＰＩＤ制御して再生器に供給する燃料量を制御するモードに復帰させ、
前記排温水温度が熱交換器作動判定温度よりも大きく、暖房運転時のときに、前記燃料制御弁の開度が最小開度になった状態が連続して設定時間継続していないときには、前記三方弁を制御して、排温水を前記交換器ライン側にのみ流通させるとともに、前記冷水出口温度を予め設定した設定温度にするように、前記燃料制御弁の開度をＰＩＤ制御して再生器に供給する燃料量を制御し
前記排温水温度が熱交換器作動判定温度よりも大きく、暖房運転時のときに、前記燃料制御弁の開度が最小開度になった状態が連続して設定時間継続したときには、、前記燃料制御弁の開度を最小開度にするとともに、前記冷水出口温度を予め設定した設定温度にするように前記三方弁を制御して、前記交換器ライン側に流通させる排温水の流量と前記バイパスライン側に流通させる排温水の流量を比例制御すると共に、前記比例制御をしているときに、前記三方弁により前記交換器ライン側にのみ排温水を流通させる状態が連続して設定時間継続した場合には、前記三方弁を制御して、排温水を前記交換器ライン側にのみ流通させるとともに、前記冷水出口温度を予め設定した設定温度にするように、前記燃料制御弁の開度をＰＩＤ制御して再生器に供給する燃料量を制御するモードに復帰させる構成とした。
【００４９】
かかる構成としたことにより、排温水の温度が熱交換器作動判定温度よりも大きい場合には、熱交換器によっても臭化リチウム溶液を加熱することができ、再生器に供給する燃料を削減することができる。更に、冷房負荷や暖房負荷が小さいときであっても、安定した運転ができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態にかかる排熱吸収型の吸収冷暖房機を示す構成図。
【図２】本実施の形態における容量制御方法を示すフローチャート。
【符号の説明】
１０ 蒸発器
１１ 蒸発器チューブ
２０ 吸収器
２１ 吸収器チューブ
３０ 低温熱交換器
３１ 高温熱交換器
４０ 高圧再生器
５０ 低圧再生器
５１ 低圧再生器チューブ
６０ 凝縮器
６１ 凝縮器チューブ
１００ 温水熱交換器
１０１ 三方弁
１０２，１０４ 温度センサ
１０３ 制御部
１０５ 燃料制御弁
Ｐ１ 冷媒ポンプ
Ｐ２，Ｐ３ 溶液ポンプ
Ｌ１ 冷水入口ライン
Ｌ２ 冷水出口ライン
Ｌ３，Ｌ４ 冷却水ライン
Ｌ１１〜Ｌ１５ 冷媒ライン
Ｌ２１〜Ｌ２５ 溶液ライン
Ｌ３１ ガス（燃料）ライン
Ｌ１０１ 排温水入口ライン
Ｌ１０２ バイパスライン
Ｌ１０３ 熱交換器ライン
Ｌ１０４ 排温水出口ライン
Ｒ 冷媒（水）
ｒ 冷媒蒸気
Ｙ１ 臭化リチウム濃溶液
Ｙ２ 臭化リチウム中溶液
Ｙ３ 臭化リチウム希溶液
Ｗ１ 冷水
Ｗ２ 冷却水
Ｇ 燃料ガス
ＴＨ 排温水温度
ＴＨSET 熱交換器作動判定温度
【発明の属する技術分野】
本発明は、排熱吸収型の吸収冷暖房機に関し、高圧再生器にて消費する燃料を節減することができるように工夫したものである。
【０００２】
【従来の技術】
吸収冷暖房機は、水を冷媒、臭化リチウム溶液を吸収剤とし、ガス燃料または油燃料をエネルギー源とした冷暖房機である。この吸収冷暖房機は、蒸発器と吸収器と再生器と凝縮器を主要部材として構成されている。前記蒸発器及び吸収器の内部は、高真空（絶対圧力が６〜７mmHg）に保持されている。
【０００３】
前記蒸発器では、冷媒（水）が冷水（１２℃）により加熱されて冷媒蒸気となる。つまり、蒸発器は高真空容器となっているので水（冷媒）は４〜６℃位で沸騰して蒸発気化するので、１２℃の冷水を熱源水とすることができるのである。そして冷水は、冷媒（水）に与えた蒸発潜熱分だけ温度低下（７℃になる）して、蒸発器から出ていく。
【０００４】
吸収器では、蒸発器で発生した冷媒蒸気を、臭化リチウム溶液により吸収する。水分を吸収して濃度が薄くなった臭化リチウム溶液（以下「臭化リチウム希溶液」と称する）は吸収器の底部に集められる。この吸収器では、冷媒蒸気が臭化リチウム溶液に吸収されて気体（水蒸気）から液体（水）に変化するときの凝縮潜熱と、臭化リチウム溶液が水分を吸収して濃度が薄くなるときの希釈熱が発生するので、冷却水（上記「冷水」とは別の系に流通している）によりこれらの熱を取り除いている。なお、臭化リチウム溶液は、その水蒸気分圧が水の飽和蒸気よりも低いので、吸湿性に富み、冷媒蒸気を吸収するのに好適な物質である。
【０００５】
再生器では、吸収器から送られてくる臭化リチウム希溶液を加熱する。このため、臭化リチウム希溶液中の冷媒は一部が蒸発気化し、溶液は濃縮された臭化リチウム溶液（以下「臭化リチウム濃溶液」と称する）となる。濃度が元の状態まで高められた臭化リチウム濃溶液は、吸収器に送られ再び冷媒蒸気を吸収する。一方、蒸発した冷媒蒸気は、凝縮器に送られる。
【０００６】
凝縮器では、再生器から送られてきた冷媒蒸気を冷却水により冷却して、凝縮液化する。凝縮した水は冷媒（水）として再び蒸発器に供給される。
【０００７】
なお、熱効率を上げ加熱エネルギーを減少させる目的で、再生器を２段に配置した二重効用型の吸収冷暖房機がある。この二重効用型では、再生器として、燃焼装置等により外部から加熱をする高圧再生器と、高圧再生器で発生した高温の冷媒蒸気を加熱源とする低圧再生器とを備えている。
【０００８】
このように、吸収冷暖房機では、冷媒（水）が、水−水蒸気−水と変化（相の変化）をすると共に、臭化リチウム溶液が、濃溶液−希溶液−濃溶液と変化（濃度の変化）をする。吸収冷暖房機は、上述した相の変化（冷媒）と濃度の変化（臭化リチウム溶液）の過程で、水の蒸発潜熱により冷水を製造し、臭化リチウム溶液の吸収能力により水蒸気を吸収する作用を、高真空密閉系内で繰り返し行わせる装置である。
【０００９】
一方、吸収冷暖房機を設置する施設には、ボイラ装置やコ・ジェネレーション・システム等により生じた排温水が存在する場合がある。この排温水を利用して、吸収冷暖房機の熱源の一部として運用することが行われている。例えば、特開平８−１８９７２０号「吸収冷温水機及びその運転方法」や、特開平７−２１８０１８号「吸収冷凍機及びその運転制御方法」や、特開平７−２１８０１７号「吸収冷凍機」等に、排熱を利用して熱効率を向上させる技術が開示されている。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記各公報に開示された技術では、排温水を、吸収冷暖房機の熱源の一部として利用するだけであり、排温水の熱を十分に有効利用しているとは言えなかった。また、吸収冷暖房機の運転状況に応じて適切に排温水を利用しているわけではなかった。
ちなみに、詳細は後述するが、本発明では、三方弁を比例制御することにより吸収冷暖房機の能力を２５パーセントまで絞ることができるが、上記公報の技術では、三方弁を単純なＯＮ・ＯＦＦ制御をしているだけであるため、吸収冷暖房機の能力を５０パーセントまでしか絞ることができなかった。
本発明は、上記状況に鑑み、吸収冷暖房機の運転状況に応じて排温水の熱を有効に利用して、吸収冷暖房機の燃料節減をすることのできる、排熱吸収型の吸収冷暖房機を提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決する本発明の構成は、
冷水により冷媒を蒸発気化させて冷媒蒸気とする蒸発器と、
前記蒸発器で発生した冷媒蒸気を濃度の濃い臭化リチウム溶液により吸収させる吸収器と、
燃料が供給されて燃焼することにより、冷媒を吸収して濃度が薄くなった臭化リチウム溶液を加熱し、臭化リチウム溶液中の冷媒を蒸発させて臭化リチウム溶液の濃度を濃くして前記吸収器に供給する再生器と、
前記再生器で発生した冷媒蒸気を凝縮させ凝縮した冷媒を前記蒸発器に供給する凝縮器とを有する吸収冷暖房機において、
濃度が薄くなった臭化リチウム溶液を前記吸収器から前記再生器に供給する溶液ラインに介装した熱交換器と、
前記熱交換器内に導かれるように配置されると共に排温水が流通される熱交換器ライン及び前記熱交換器を回避して配置されると共に排温水が流通されるバイパスラインと、
前記熱交換器ラインに流す排温水の量と、前記バイパスラインに流す排温水の量の割合を変化させることのできる三方弁と、
前記再生器に供給する燃料の供給量を変化させることのできる燃料制御弁と、
前記排温水の温度である排温水温度を検出する第１の温度センサ及び前記蒸発器から出ていく前記冷水の温度である冷水出口温度を検出する第２の温度センサと、
前記排温水温度及び前記冷水出口温度をもとに、前記三方弁及び前記燃料制御弁を制御する制御部とを備え、
前記制御部は、
前記排温水温度が熱交換器作動判定温度よりも小さいときには、前記三方弁を制御して、排温水を前記バイパスライン側にのみ流通させるとともに、前記冷水出口温度を予め設定した設定温度にするように、前記燃料制御弁の開度をＰＩＤ制御して再生器に供給する燃料量を制御し、
前記排温水温度が熱交換器作動判定温度よりも大きく、冷房運転時のときに、前記燃料制御弁の開度が最小開度になった状態が連続して設定時間継続していないときには、前記三方弁を制御して、排温水を前記交換器ライン側にのみ流通させるとともに、前記冷水出口温度を予め設定した設定温度にするように、前記燃料制御弁の開度をＰＩＤ制御して再生器に供給する燃料量を制御し、
前記排温水温度が熱交換器作動判定温度よりも大きく、冷房運転時のときに、前記燃料制御弁の開度が最小開度になった状態が連続して設定時間継続したときには、前記燃料制御弁の開度を最小開度にするとともに、前記冷水出口温度を予め設定した設定温度にするように前記三方弁を制御して、前記交換器ライン側に流通させる排温水の流量と前記バイパスライン側に流通させる排温水の流量を比例制御すると共に、前記比例制御をしているときに、前記三方弁により前記交換器ライン側にのみ排温水を流通させる状態が連続して設定時間継続した場合には、前記三方弁を制御して、排温水を前記交換器ライン側にのみ流通させるとともに、前記冷水出口温度を予め設定した設定温度にするように、前記燃料制御弁の開度をＰＩＤ制御して再生器に供給する燃料量を制御するモードに復帰させ、
前記排温水温度が熱交換器作動判定温度よりも大きく、暖房運転時のときに、前記燃料制御弁の開度が最小開度になった状態が連続して設定時間継続していないときには、前記三方弁を制御して、排温水を前記交換器ライン側にのみ流通させるとともに、前記冷水出口温度を予め設定した設定温度にするように、前記燃料制御弁の開度をＰＩＤ制御して再生器に供給する燃料量を制御し
前記排温水温度が熱交換器作動判定温度よりも大きく、暖房運転時のときに、前記燃料制御弁の開度が最小開度になった状態が連続して設定時間継続したときには、、前記燃料制御弁の開度を最小開度にするとともに、前記冷水出口温度を予め設定した設定温度にするように前記三方弁を制御して、前記交換器ライン側に流通させる排温水の流量と前記バイパスライン側に流通させる排温水の流量を比例制御すると共に、前記比例制御をしているときに、前記三方弁により前記交換器ライン側にのみ排温水を流通させる状態が連続して設定時間継続した場合には、前記三方弁を制御して、排温水を前記交換器ライン側にのみ流通させるとともに、前記冷水出口温度を予め設定した設定温度にするように、前記燃料制御弁の開度をＰＩＤ制御して再生器に供給する燃料量を制御するモードに復帰させることを特徴とする。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明の実施の形態にかかる排熱吸収型の吸収冷暖房機を、図面に基づき詳細に説明する。
【００１３】
まずはじめに、図１を参照して、本実施の形態にかかる排熱吸収型の吸収冷暖房機の構成のうち、従来装置と同様な部分を、冷房運転時の動作と共に説明する。冷房運転時には、バルブＶ１，Ｖ２，Ｖ３，Ｖ４は閉じており（図では黒塗りして示している）、バルブＶ５，Ｖ１１，Ｖ１２，Ｖ１３，Ｖ１４は開いている（図では白抜きして示している）。
【００１４】
図１に示すように、蒸発器１０と吸収器２０は、同一のシェル（高真空容器）内に構成されている。
【００１５】
蒸発器１０内には蒸発器チューブ１１が配置されている。この蒸発器チューブ１１には、冷水入口ラインＬ１を介して冷水Ｗ１が供給され、蒸発器チューブ１１を流通した冷水Ｗ１は冷水出口ラインＬ２を介して外部に排出される。また、冷媒ラインＬ１１を介して冷媒ポンプＰ１により汲み上げられた冷媒（水）Ｒは、蒸発器チューブ１１に向けて散布される。散布された冷媒Ｒは、蒸発器チューブ１１内を流通する冷水Ｗ１から気化の潜熱を奪って蒸発気化して冷媒蒸気ｒとなる。この冷媒蒸気ｒは吸収器２０側に流入していく。
【００１６】
前記冷水Ｗ１は、１２℃の温度で蒸発器１０に入り、蒸発器チューブ１１にて冷却されて、蒸発器１０から７℃の温度で排出される。冷水出口ラインＬ２から出てくる７℃の冷水Ｗ１は、ビルの冷房や工場のプロセス用として用いられる。ビル冷房等の負荷において冷房に供せられた冷水Ｗ１は、温度上昇し１２℃の温度となって再び蒸発器１０に流入してくる。
【００１７】
吸収器２０内には吸収器チューブ２１が配置されている。この吸収器チューブ２１には、冷却水ラインＬ３を介して冷却水Ｗ２が供給される。そして、溶液ラインＬ２１を介して溶液ポンプＰ２により圧送されてきた臭化リチウム濃溶液Ｙ１は、吸収器チューブ２１に向けて散布される。このため、散布された臭化リチウム濃溶液Ｙ１は、吸収器２０側に流入してきた冷媒蒸気ｒを吸収して、濃度が薄くなる。濃度が薄くなった臭化リチウム希溶液Ｙ３は、吸収器２０の底部に集められる。なお、吸収器２０内で発生する熱は、吸収器チューブ２１内を流通する冷却水Ｗ２により冷却される。
【００１８】
吸収器２０の底部に集められた臭化リチウム希溶液Ｙ３は、溶液ポンプＰ３により圧送され、バルブＶ５，低温熱交換器３０，溶液ラインＬ２２，高温熱交換器３１，溶液ラインＬ２３を介して、高圧再生器４０に供給される。
【００１９】
高圧再生器４０は、炉筒，伝熱管を胴内に収めると共にバーナを装備している。この高圧再生器４０は、ガスラインＬ３１及びバルブＶ２１を介して燃料ガスＧが供給されることにより、燃料ガスＧを燃焼して臭化リチウム希溶液Ｙ３を加熱する。高圧再生器４０に供給された臭化リチウム希溶液Ｙ３は、加熱され、冷媒の一部が蒸発気化して濃度が中程度の臭化リチウム中溶液Ｙ２となる。この臭化リチウム中溶液Ｙ２は、溶液ラインＬ２４，高温熱交換器３１を通って低圧再生器５０に供給される。
【００２０】
一方、高圧再生器４０にて蒸発した冷媒蒸気ｒは、冷媒ラインＬ１２を介して、低圧再生器５０の低圧再生器チューブ５１に供給され、更に、冷媒ラインＬ１３を介して凝縮器６０に供給される。なお、低圧再生器５０と凝縮器６０は、同一のシェル内に構成されている。
【００２１】
低圧再生器５０では、溶液ラインＬ２４を介して臭化リチウム中溶液Ｙ２が供給されるとともに、溶液ラインＬ２５を介して溶液ラインＬ２２から分岐してきた臭化リチウム希溶液Ｙ３が低圧再生器チューブ５１に向けて散布される。この低圧再生器５０では、低圧再生器チューブ５１により溶液Ｙ２，Ｙ３が加熱され、冷媒の一部が蒸発して溶液の濃度が更に濃くなり、高濃度の臭化リチウム濃溶液Ｙ１が低圧再生器５０の底部に集められる。この臭化リチウム濃溶液Ｙ１は、溶液ポンプＰ２により、再び吸収器２０に供給される。
【００２２】
凝縮器６０には、冷却水ラインＬ４により冷却水Ｗ２が供給される凝縮器チューブ６１が配置されている。この凝縮器６０では、高圧再生器４０にて蒸発して冷媒ラインＬ１２，低圧再生器チューブ５１及び冷媒ラインＬ１３を介して供給されてきた冷媒蒸気ｒと、低圧再生器５０にて蒸発して凝縮器６０側に流入してきた冷媒蒸気ｒが、凝縮器チューブ６１にて冷却凝縮されて、冷媒（水）Ｒとなる。この冷媒Ｒは、重力及び圧力差により、冷媒ラインＬ１４を介して蒸発器１０に送られる。蒸発器１０の底部に集められた冷媒Ｒは、冷媒ポンプＰ１により再び冷媒ラインＬ１１を介して蒸発器チューブ１１に向けて散布される。
【００２３】
なお、暖房運転時には、バルブＶ１，Ｖ２，Ｖ３，Ｖ４，Ｖ５は全て開放している。そして臭化リチウム溶液は、溶液ポンプＰ２→吸収器２０→溶液ポンプＰ３→高圧再生器４０または低圧再生器５０→溶液ポンプＰ２の経路に沿い循環移動する。この時、吸収器２０には熱い臭化リチウム溶液が流通するのでその内部空間は熱くなっている。このため、吸収器２０に連通した蒸発器１０内の空間も熱くなっている。この結果、蒸発器チューブ１１内を流通する冷水（温水）Ｗ１は加熱されることになる。この加熱された冷水（温水）Ｗ１をビルの暖房等に利用する。一方、高圧再生器４０にて蒸発した冷媒蒸気ｒは、バルブＶ１→冷媒ラインＬ１５を介して蒸発器１０に戻ってくる。
【００２４】
かかる構成となっている吸収連暖房機では、高圧再生器４０に供給する燃料ガスＧの量を増加することにより、冷房時における冷房能力と、暖房時における暖房能力が増加する。
【００２５】
ここまでの構成及び動作は、従来の吸収冷暖房機と同様である。次に、本実施の形態において新たに採用した構成と、その動作を説明する。
【００２６】
溶液ラインＬ２２（溶液ポンプＰ３により、吸収器２０から再生器４０，５０に臭化リチウム希溶液Ｙ３を送るライン）には、温水熱交換器１００が取り付けられている。またボイラ等により生じた排温水Ｗ３を流通させる排温水入口ラインＬ１０１は、途中でバイパスラインＬ１０２と熱交換器ラインＬ１０３に２分岐しており、バイパスラインＬ１０２の下流側と熱交換器ラインＬ１０３の下流側は、三方弁１０１の２つの入力ポートに接続されている。三方弁１０１の１つの出力ポートには排温水出口ラインＬ１０４が接続されている。
【００２７】
前記熱交換器ラインＬ１０３は、温水熱交換器１００内に導かれるように配置されており、この熱交換器ラインＬ１０３に排温水Ｗ３が流入すると、温水熱交換器１００にて熱交換が行われ、溶液ラインＬ２２中を流通する臭化リチウム希溶液Ｙ３を加熱することができる。一方、バイパスラインＬ１０２は、熱交換器１００を回避して配置されている。
【００２８】
前記三方弁１０１は、バイパスラインＬ１０２に流通させる排温水Ｗ３の量と、熱交換器ラインＬ１０３に流通させる排温水Ｗ３の量との割合を変化させることができる。
【００２９】
温度センサ１０２は、排温水入口ラインＬ１０１に設置されており、流通している排温水Ｗ３の排温水温度ＴＨを検出する。検出された排温水温度ＴＨは制御部１０３に送られる。温度センサ１０４は、冷水出口ラインＬ２に設置されており、蒸発器１０からビルの冷房設備等の負荷に送られる冷水Ｗ１の冷水出口温度を検出する。検出された冷水出口温度は制御部１０３に送られる。
【００３０】
ガスラインＬ３１には、燃料制御弁１０５が介装されており、この燃料制御弁１０５は、制御部１０３の制御により開度調整されて、高圧再生器４０のバーナに供給する燃料ガスＧの供給量を調節する。なお、制御部１０３から燃料制御弁１０５に全閉指令がくると燃料制御弁１０５は全閉状態となるが、このような全閉状態となっても、燃料制御弁１０５の開度は２５％になっており、物理的に開度が０％（全閉）になるわけではない。即ち、燃料制御弁１０５の開度を最大限に絞っても２５％であり、これ以上開度を小さくすることはできない。結局、最小開度である２５％にすることを、全閉状態としている。
【００３１】
次に、制御部１０３を中心とした吸収冷暖房機の容量制御について、図１および、図２のフローチャートを参照しつつ、説明する。
【００３２】
制御部１０３は、温度センサ１０２から排温水温度ＴＨを取り込むと共に、温度センサ１０４から冷水出口温度を取り込む。そして、排温水温度ＴＨが予め設定した熱交換器作動判定温度ＴＨSET よりも大きいかどうかを判定する。この比較判定においてはヒステリシスをもたせて判定しており、排温水温度ＴＨが下降してくるときには熱交換器作動判定温度ＴＨSET を７８℃にしており、排温水温度ＴＨが上昇してくるときには熱交換器作動判定温度ＴＨSET を８３℃にしている。
【００３３】
排温水温度ＴＨが熱交換器作動判定温度ＴＨSET よりも小さいときには、ガス焚きモードとなる。
【００３４】
上記ガス焚きモードになった場合には、温水熱交換器１００内の熱交換器ラインＬ１０３に排温水Ｗ３を流通しても、溶液ラインＬ２２中を流通する臭化リチウム希溶液Ｙ３を加熱することはできないので、制御部１０３は、三方弁１０１を制御して、排温水Ｗ３をバイパスラインＬ１０２側のみに流し、熱交換器ラインＬ１０３側には流さないようにする。更に制御部１０３は、冷水出口温度が予め設定した温度（この温度は冷房時には７℃であり暖房時には６０℃である）になるように、燃料制御弁１０５の開度をＰＩＤ制御して、高圧再生器４０のバーナに供給する燃料ガスＧの供給量を制御する。
【００３５】
結局、上記排温水温度ＴＨが熱交換器作動判定温度ＴＨSET よりも小さくて、ガス焚きモードとなった場合には、熱交換器が無い従来の吸収冷暖房機において、冷水出口温度を設定温度にするよう、燃料ガスＧの供給量を制御していた従来の制御方法と同じである。
【００３６】
排温水温度ＴＨが熱交換器作動判定温度ＴＨSET よりも大きいときには、冷房運転モードか暖房運転モードであるかを判定する。
【００３７】
排温水温度ＴＨが熱交換器作動判定温度ＴＨSET よりも大きく、且つ、冷房運転モードであるときには、燃料制御弁１０５が低燃焼リミットスイッチをＯＮしてた状態が連続して６０秒継続したかどうかを判定する。なお、低燃焼リミットスイッチは、燃料制御弁１０５の開度が最小開度になったときにＯＮ状態になる。
【００３８】
排温水温度ＴＨが熱交換器作動判定温度ＴＨSET よりも大きく、且つ、冷房運転モードであり、しかも、燃料制御弁１０５が低燃焼リミットスイッチをＯＮしてた状態が連続して６０秒継続していないときには、温水ガス焚きモードとなる。
【００３９】
上記温水ガス焚きモードになった場合には、温水熱交換器１００内の熱交換器ラインＬ１０３に排温水Ｗ３を流通することにより、溶液ラインＬ２２中を流通する臭化リチウム希溶液Ｙ３を加熱して、迅速に冷水出口温度が設定冷水温度に近づくようする。即ち、制御部１０３は、三方弁１０１を制御して、排温水Ｗ３を熱交換器ラインＬ１０３側のみに流し、バイパスラインＬ１０２側には流さないようにする。更に制御部１０３は、冷水出口温度が予め設定した温度（この温度は冷房時には７℃である）になるように、燃料制御弁１０５の開度をＰＩＤ制御して、高圧再生器４０のバーナに供給する燃料ガスＧの供給量を制御する。かかる温水ガス焚きモードでは、温水熱交換器１００によっても加熱をしているので、高圧再生器４０に供給する燃料ガスＧを節約することができる。具体的には、従来技術に比べて、燃料ガスＧを１０％節減することができる。
【００４０】
排温水温度ＴＨが熱交換器作動判定温度ＴＨSET よりも大きく、且つ、冷房運転モードであり、しかも、燃料制御弁１０５が低燃焼リミットスイッチをＯＮしか状態が連続して６０秒継続したときには、温水制御モードとなる。このときには、冷房負荷が小さいので燃料制御弁１０５を全閉まで絞ってしまうのである。
【００４１】
上記温水制御モードになったときには、制御部１０３は、燃料制御弁１０５に全閉信号を送って燃料制御弁１０５を全閉状態にする（開度を最小開度である２５パーセントにする）。更に、制御部１０３は、冷水出口温度が設定温度になるように、三方弁１０１を制御して、熱交換器ラインＬ１０３側に流す排温水Ｗ３の流量と、バイパスラインＬ１０２側に流す排温水Ｗ３の流量の割合を、比例制御する。このように、熱交換器ラインＬ１０３側に流す排温水Ｗ３の流量と、バイパスラインＬ１０２側に流す排温水Ｗ３の流量の割合を、比例制御することにより、冷房負荷が小さくても安定した運転ができる。
なお、上記温水制御モードにおいて、三方弁１０１により熱交換器ラインＬ１０３側にのみ排温水Ｗ３を流通させる状態が連続して６０秒継続したときには、温水制御モードから温水ガス焚モードに復帰する。
【００４２】
排温水温度ＴＨが熱交換器作動判定温度ＴＨSET よりも大きく、且つ、暖房運転モードであるときには、燃料制御弁１０５が低燃焼リミットスイッチをＯＮした状態が連続して６０秒継続したかどうかを判定する。
【００４３】
排温水温度ＴＨが熱交換器作動判定温度ＴＨSET よりも大きく、且つ、暖房運転モードであり、しかも、燃料制御弁１０５が低燃焼リミットスイッチをＯＮした状態が連続して６０秒継続していないときには、温水ガス焚きモードとなる。
【００４４】
上記温水ガス焚きモードになった場合には、温水熱交換器１００内の熱交換器ラインＬ１０３に排温水Ｗ３を流通することにより、溶液ラインＬ２２中を流通する臭化リチウム希溶液Ｙ３を加熱して、迅速に冷水出口温度ＴＬが設定温水温度に近づくようにする。即ち、制御部１０３は、三方弁１０１を制御して、排温水Ｗ３を熱交換器ラインＬ１０３側のみに流し、バイパスラインＬ１０２側には流さないようにする。更に制御部１０３は、冷水出口温度ＴＬが予め設定した温度（この温度は暖房時には６０℃である）になるように、燃料制御弁１０５の開度をＰＩＤ制御して、高圧再生器４０のバーナに供給する燃料ガスＧの供給量を制御する。かかる温水ガス焚きモードでは、温水熱交換器１００によっても加熱をしているので、高圧再生器４０に供給する燃料ガスＧを節約することができる。具体的には、従来技術に比べて、燃料ガスＧを１０％節減することができる。
【００４５】
排温水温度ＴＨが熱交換器作動判定温度ＴＨSET よりも大きく、且つ、暖房運転モードであり、しかも、燃料制御弁１０５が低燃焼リミットスイッチをＯＮした状態が連続して６０秒継続したときには、温水制御モードとなる。このときには、暖房負荷が小さいの燃料制御弁１０５が全閉となっている。
【００４６】
上記温水制御モードになったときには、制御部１０３は、燃料制御弁１０５に全閉信号を送って燃料制御弁１０５を全閉状態にする（開度を最小開度である２５パーセントにする）。更に、制御部１０３は、冷水出口温度が設定温度になるように、三方弁１０１を制御して、熱交換器ラインＬ１０３側に流す排温水Ｗ３の流量と、バイパスラインＬ１０２側に流す排温水Ｗ３の流量の割合を、比例制御する。このように、熱交換器ラインＬ１０３側に流す排温水Ｗ３の流量と、バイパスラインＬ１０２側に流す排温水Ｗ３の流量の割合を、比例制御することにより、暖房負荷が小さくても安定した運転ができる。
なお、上記温水制御モードにおいて、三方弁１０１により熱交換器ラインＬ１０３側にのみ排温水Ｗ３を流通させる状態が連続して６０秒継続したときには、温水制御モードから温水ガス焚モードに復帰する。
【００４７】
なお、本発明は、高圧再生器の燃料として、油を用いるタイプの吸収冷暖房機にも適用することができる。
【００４８】
【発明の効果】
以上実施の形態とともに具体的に説明したように、本発明では、蒸発器と、吸収器と、再生器と、凝縮器とを有する吸収冷暖房機において、
濃度が薄くなった臭化リチウム溶液を前記吸収器から前記再生器に供給する溶液ラインに介装した熱交換器と、
前記熱交換器内に導かれるように配置されると共に排温水が流通される熱交換器ライン及び前記熱交換器を回避して配置されると共に排温水が流通されるバイパスラインと、
前記熱交換器ラインに流す排温水の量と、前記バイパスラインに流す排温水の量の割合を変化させることのできる三方弁と、
前記再生器に供給する燃料の供給量を変化させることのできる燃料制御弁と、
前記排温水の温度である排温水温度を検出する第１の温度センサ及び前記蒸発器から出ていく前記冷水の温度である冷水出口温度を検出する第２の温度センサと、
前記排温水温度及び前記冷水出口温度をもとに、前記三方弁及び前記燃料制御弁を制御する制御部とを備え、
前記制御部は、
前記排温水温度が熱交換器作動判定温度よりも小さいときには、前記三方弁を制御して、排温水を前記バイパスライン側にのみ流通させるとともに、前記冷水出口温度を予め設定した設定温度にするように、前記燃料制御弁の開度をＰＩＤ制御して再生器に供給する燃料量を制御し、
前記排温水温度が熱交換器作動判定温度よりも大きく、冷房運転時のときに、前記燃料制御弁の開度が最小開度になった状態が連続して設定時間継続していないときには、前記三方弁を制御して、排温水を前記交換器ライン側にのみ流通させるとともに、前記冷水出口温度を予め設定した設定温度にするように、前記燃料制御弁の開度をＰＩＤ制御して再生器に供給する燃料量を制御し、
前記排温水温度が熱交換器作動判定温度よりも大きく、冷房運転時のときに、前記燃料制御弁の開度が最小開度になった状態が連続して設定時間継続したときには、前記燃料制御弁の開度を最小開度にするとともに、前記冷水出口温度を予め設定した設定温度にするように前記三方弁を制御して、前記交換器ライン側に流通させる排温水の流量と前記バイパスライン側に流通させる排温水の流量を比例制御すると共に、前記比例制御をしているときに、前記三方弁により前記交換器ライン側にのみ排温水を流通させる状態が連続して設定時間継続した場合には、前記三方弁を制御して、排温水を前記交換器ライン側にのみ流通させるとともに、前記冷水出口温度を予め設定した設定温度にするように、前記燃料制御弁の開度をＰＩＤ制御して再生器に供給する燃料量を制御するモードに復帰させ、
前記排温水温度が熱交換器作動判定温度よりも大きく、暖房運転時のときに、前記燃料制御弁の開度が最小開度になった状態が連続して設定時間継続していないときには、前記三方弁を制御して、排温水を前記交換器ライン側にのみ流通させるとともに、前記冷水出口温度を予め設定した設定温度にするように、前記燃料制御弁の開度をＰＩＤ制御して再生器に供給する燃料量を制御し
前記排温水温度が熱交換器作動判定温度よりも大きく、暖房運転時のときに、前記燃料制御弁の開度が最小開度になった状態が連続して設定時間継続したときには、、前記燃料制御弁の開度を最小開度にするとともに、前記冷水出口温度を予め設定した設定温度にするように前記三方弁を制御して、前記交換器ライン側に流通させる排温水の流量と前記バイパスライン側に流通させる排温水の流量を比例制御すると共に、前記比例制御をしているときに、前記三方弁により前記交換器ライン側にのみ排温水を流通させる状態が連続して設定時間継続した場合には、前記三方弁を制御して、排温水を前記交換器ライン側にのみ流通させるとともに、前記冷水出口温度を予め設定した設定温度にするように、前記燃料制御弁の開度をＰＩＤ制御して再生器に供給する燃料量を制御するモードに復帰させる構成とした。
【００４９】
かかる構成としたことにより、排温水の温度が熱交換器作動判定温度よりも大きい場合には、熱交換器によっても臭化リチウム溶液を加熱することができ、再生器に供給する燃料を削減することができる。更に、冷房負荷や暖房負荷が小さいときであっても、安定した運転ができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態にかかる排熱吸収型の吸収冷暖房機を示す構成図。
【図２】本実施の形態における容量制御方法を示すフローチャート。
【符号の説明】
１０ 蒸発器
１１ 蒸発器チューブ
２０ 吸収器
２１ 吸収器チューブ
３０ 低温熱交換器
３１ 高温熱交換器
４０ 高圧再生器
５０ 低圧再生器
５１ 低圧再生器チューブ
６０ 凝縮器
６１ 凝縮器チューブ
１００ 温水熱交換器
１０１ 三方弁
１０２，１０４ 温度センサ
１０３ 制御部
１０５ 燃料制御弁
Ｐ１ 冷媒ポンプ
Ｐ２，Ｐ３ 溶液ポンプ
Ｌ１ 冷水入口ライン
Ｌ２ 冷水出口ライン
Ｌ３，Ｌ４ 冷却水ライン
Ｌ１１〜Ｌ１５ 冷媒ライン
Ｌ２１〜Ｌ２５ 溶液ライン
Ｌ３１ ガス（燃料）ライン
Ｌ１０１ 排温水入口ライン
Ｌ１０２ バイパスライン
Ｌ１０３ 熱交換器ライン
Ｌ１０４ 排温水出口ライン
Ｒ 冷媒（水）
ｒ 冷媒蒸気
Ｙ１ 臭化リチウム濃溶液
Ｙ２ 臭化リチウム中溶液
Ｙ３ 臭化リチウム希溶液
Ｗ１ 冷水
Ｗ２ 冷却水
Ｇ 燃料ガス
ＴＨ 排温水温度
ＴＨSET 熱交換器作動判定温度
Claims (1)
- 冷水により冷媒を蒸発気化させて冷媒蒸気とする蒸発器と、
前記蒸発器で発生した冷媒蒸気を濃度の濃い臭化リチウム溶液により吸収させる吸収器と、
燃料が供給されて燃焼することにより、冷媒を吸収して濃度が薄くなった臭化リチウム溶液を加熱し、臭化リチウム溶液中の冷媒を蒸発させて臭化リチウム溶液の濃度を濃くして前記吸収器に供給する再生器と、
前記再生器で発生した冷媒蒸気を凝縮させ凝縮した冷媒を前記蒸発器に供給する凝縮器とを有する吸収冷暖房機において、
濃度が薄くなった臭化リチウム溶液を前記吸収器から前記再生器に供給する溶液ラインに介装した熱交換器と、
前記熱交換器内に導かれるように配置されると共に排温水が流通される熱交換器ライン及び前記熱交換器を回避して配置されると共に排温水が流通されるバイパスラインと、
前記熱交換器ラインに流す排温水の量と、前記バイパスラインに流す排温水の量の割合を変化させることのできる三方弁と、
前記再生器に供給する燃料の供給量を変化させることのできる燃料制御弁と、
前記排温水の温度である排温水温度を検出する第１の温度センサ及び前記蒸発器から出ていく前記冷水の温度である冷水出口温度を検出する第２の温度センサと、
前記排温水温度及び前記冷水出口温度をもとに、前記三方弁及び前記燃料制御弁を制御する制御部とを備え、
前記制御部は、
前記排温水温度が熱交換器作動判定温度よりも小さいときには、前記三方弁を制御して、排温水を前記バイパスライン側にのみ流通させるとともに、前記冷水出口温度を予め設定した設定温度にするように、前記燃料制御弁の開度をＰＩＤ制御して再生器に供給する燃料量を制御し、
前記排温水温度が熱交換器作動判定温度よりも大きく、冷房運転時のときに、前記燃料制御弁の開度が最小開度になった状態が連続して設定時間継続していないときには、前記三方弁を制御して、排温水を前記交換器ライン側にのみ流通させるとともに、前記冷水出口温度を予め設定した設定温度にするように、前記燃料制御弁の開度をＰＩＤ制御して再生器に供給する燃料量を制御し、
前記排温水温度が熱交換器作動判定温度よりも大きく、冷房運転時のときに、前記燃料制御弁の開度が最小開度になった状態が連続して設定時間継続したときには、前記燃料制御弁の開度を最小開度にするとともに、前記冷水出口温度を予め設定した設定温度にするように前記三方弁を制御して、前記交換器ライン側に流通させる排温水の流量と前記バイパスライン側に流通させる排温水の流量を比例制御すると共に、前記比例制御をしているときに、前記三方弁により前記交換器ライン側にのみ排温水を流通させる状態が連続して設定時間継続した場合には、前記三方弁を制御して、排温水を前記交換器ライン側にのみ流通させるとともに、前記冷水出口温度を予め設定した設定温度にするように、前記燃料制御弁の開度をＰＩＤ制御して再生器に供給する燃料量を制御するモードに復帰させ、
前記排温水温度が熱交換器作動判定温度よりも大きく、暖房運転時のときに、前記燃料制御弁の開度が最小開度になった状態が連続して設定時間継続していないときには、前記三方弁を制御して、排温水を前記交換器ライン側にのみ流通させるとともに、前記冷水出口温度を予め設定した設定温度にするように、前記燃料制御弁の開度をＰＩＤ制御して再生器に供給する燃料量を制御し、
前記排温水温度が熱交換器作動判定温度よりも大きく、暖房運転時のときに、前記燃料制御弁の開度が最小開度になった状態が連続して設定時間継続したときには、前記燃料制御弁の開度を最小開度にするとともに、前記冷水出口温度を予め設定した設定温度にするように前記三方弁を制御して、前記交換器ライン側に流通させる排温水の流量と前記バイパスライン側に流通させる排温水の流量を比例制御すると共に、前記比例制御をしているときに、前記三方弁により前記交換器ライン側にのみ排温水を流通させる状態が連続して設定時間継続した場合には、前記三方弁を制御して、排温水を前記交換器ライン側にのみ流通させるとともに、前記冷水出口温度を予め設定した設定温度にするように、前記燃料制御弁の開度をＰＩＤ制御して再生器に供給する燃料量を制御するモードに復帰させることを特徴とする排熱吸収型の吸収冷暖房機。
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