JP4283616B2 - 排熱回収器を有する三重効用形吸収式冷温水機 - Google Patents

Description

本発明は、排熱回収器を有する三重効用形吸収式冷温水機、詳しくは、吸収器、低温再生器、中温再生器、高温再生器、蒸発器、凝縮器、溶液熱交換器などを有し、三重効用の効果を有する三重効用形吸収式冷温水機に、外部からの排熱を回収する排熱回収器を設け、高級な加熱用燃焼エネルギー（都市ガス、ＬＰＧ、灯油、重油など）の使用量を減らして、外部から供給される排熱を有効に利用し、効率をより高めるようにした外部排熱を回収する回収器組み込み方式の、排熱回収器を有する三重効用形吸収式冷温水機に関するものである。

従来から、蒸気式二重効用形吸収式冷温水機として、図１０に例示したようなものが知られている（図１０は一例として、冷水を得る場合を示している）。この吸収式冷温水機は、吸収液（例えば、臭化リチウム水溶液）が吸収器ａから低温再生器ｃを経て高温再生器ｅに流されるというリバースサイクルを構成している。この吸収式冷温水機における吸収サイクルを説明すると、まず、吸収器ａで多量の冷媒蒸気を吸収して濃度が薄められた吸収液（稀吸収液）が吸収器ａから低温熱交換器ｂに送給され、この低温熱交換器ｂにより加熱された後に低温再生器ｃに送給される。前記稀吸収液は、この低温再生器ｃにおいて低温再生され、吸収している冷媒の一部を放出し濃度がその分高くなって中間濃度の吸収液（中間吸収液）となる。次に、この中間吸収液は、低温再生器ｃから高温熱交換器ｄに送給され、この高温熱交換器ｄにより加熱された後に高温再生器ｅに送給される。

前記中間吸収液は、この高温再生器ｅにおいて高温再生され、吸収している冷媒（例えば、水蒸気）の一部を放出し濃度がさらに高くなって高濃度の吸収液（濃吸収液）となる。そして、この濃吸収液が前記高温熱交換器ｄの加熱側に前記中間吸収液を加熱する加熱源として戻され、さらに、低温熱交換器ｂの加熱側に前記稀吸収液を加熱する加熱源として戻された後、前記吸収器ａに帰還する。この帰還した濃吸収液は吸収器ａにおいて伝熱管上に散布され、冷却水により冷却されながら再び冷媒蒸気を吸収して前記稀吸収液となる。

このような蒸気式二重効用形吸収式冷温水機においては、前記高温再生器ｅには蒸気ボイラｆから高温の蒸気（スチーム）が加熱源として供給されるようになっており、この蒸気により中間吸収液が加熱されて吸収していた冷媒が放出され、この放出された冷媒蒸気は、低温再生器ｃにこの低温再生器ｃでの加熱源として利用された後、凝縮器ｇに戻されて凝縮する。凝縮器ｇからの冷媒液（例えば、水）は蒸発器ｈに入り、この凝縮した冷媒液が冷媒ポンプにより蒸発器ｈの伝熱管（水が流通している）に散布され蒸発潜熱により冷却されて冷水が得られる。
また、低温再生器ｃからの吸収液配管ｉと、高温熱交換器ｄと低温熱交換器ｂとの間の加熱側の吸収液配管ｊとを接続するバイパス管ｋが設けられ、低温再生器ｃを出て高温再生器ｅへ供給される中間濃縮吸収液の一部を、吸収器ａへ戻る濃吸収液配管にバイパスさせるように構成されている。

ボイラは通常、単独で運転する場合の制御は、外部の負荷変化によって変化するボイラ出口部の蒸気圧力変化を検出して、蒸気圧力が定められた圧力範囲内に入るように燃焼量を制御している。また、運転中はボイラ内の保有水が定められた水位の範囲内に入るよう給水ポンプを発停制御して水位を制御している。
一方、図１０に示すような従来の吸収式冷温水機においては、外部の負荷変化によって変化する冷温水機出口部又は入口部の冷水温度変化を検出して、冷温水機出口部又は入口部の温度が定められた温度になるよう、供給される熱源の量を制御している。

上記のボイラと吸収式冷温水機については、インターロックを組んで連動運転をするなどの運転システムがあるが、制御はそれぞれ独立しているのが通常の運転システムである。ボイラは内部圧力が大気圧を越える圧力容器に該当し、吸収式冷温水機は内部圧力が大気圧力以下の真空容器に該当する。このため、従来は両者を一体にして運転、制御することなどは無理なこととしてあきらめられていた。しかし、環境問題などから、さらに省エネルギーとなる冷温水機の開発が求められている。
吸収式冷温水機は、内部を循環し熱エネルギーの交換をする媒体として、例えば臭化リチウム水溶液を保有している。一般的には吸収液と呼ばれ、冷媒となる水を吸収、蒸発させることによって冷房効果を発揮するよう構成されている。

図１０に示すような、蒸気ボイラｆを組み合わせた従来の蒸気式二重効用吸収式冷温水機においては、以下のような不都合がある。
蒸気ボイラｆはそれ自体が大型であり吸収式冷温水機全体の大型化を招くことになる。しかも、その蒸気ボイラｆを運転させるには吸収式冷温水機の系とは別の系の給水、加熱後の蒸気ドレンの回収、および薬品の注入等が必要になるなど省エネルギーの要請に反する上に、それらのための付随設備が必要になり装置の大型化を助長している。しかるに、前記蒸気ボイラｆが吸収式冷温水機に対し貢献するのは単に加熱源を供給するという役割をのみ果たすに止まっており、蒸気ボイラｆでの燃焼のための燃料消費に見合う効果を充分に得ているとは言い難い。その上、法規制上も、取り扱い者として所定の有資格者や検査等が必要になるという煩わしさを伴うものとなる。

吸収式冷温水機とボイラを一体化して安定した運転を行うためには、ボイラとして必要な安全装置と、吸収式冷温水機として必要な、例えば、冷水温度制御装置を結合させ、安定して安全な運転が継続できるようにする必要がある。
吸収式冷温水機とボイラを一体化して運転を行う場合には、蒸気の圧力制御はあまり重要な条件にはならない。それよりも、吸収式冷温水機として求められている冷水温度を安定して供給することが重要になり、例えば、冷水温度が安定して供給できるよう加熱源のコントロールを十分に行うことが重要になる。
一方、ボイラでは吸収式冷温水機が負荷変化などにより冷水温度が変化し加熱源の量をコントロールする信号が出て、蒸気圧力が変動したり、内部保有水の水位が急激に変動しても連続して運転ができるように制御されなくてはならない。

そこで、吸収式冷温水機の冷水温度制御とボイラの燃焼量制御を一対の制御とすると、別にボイラの蒸気圧変化、水位変化を検出して、吸収式冷温水機に装備されている吸収液ポンプの回転数を制御して吸収液の循環量を制御する制御システムを構築して、ボイラの運転中の影響を少なくする制御を行うことにより、吸収式冷温水機とボイラを一体化しても、ボイラの安定して安全な燃焼コントロールと吸収式冷温水機としての安定した冷水温度制御が可能になる。
そのための制御として、蒸気温度もしくは圧力検出による吸収液ポンプの回転数制御、又は運転液面検出による吸収液ポンプの回転数制御が重要な要件になる。
しかし、その際にもボイラとして要求される安全弁、低水位燃焼遮断装置、給水装置は装備しておかなければならない。

本出願人は、貫流方式ボイラ又は貫流方式ボイラと同等の構造を持つ高温再生器、中温再生器、低温再生器、凝縮器、吸収器、蒸発器、熱交換器類、溶液ポンプ、冷媒ポンプ及び排ガス熱交換器を有する三重効用形吸収式冷温水機を開発しているが、この三重効用形吸収式冷温水機において、液面検出器が正常に作動しないと高温再生器の空缶運転などによる重大な事故を引き起こす恐れがある。
その為には、液面検出器が正常に作動していることを容易に監視、チェックできることが重要になり、監視、チェックが容易に行える機能が運転制御装置に備えられていなければならない。
通常、吸収式冷温水機の起動時は内部の圧力バランスが取れていないために吸収液の循環量は安定せず、高温再生器には多量の吸収液が供給される。そのため、吸収式冷温水機を起動すると吸収液の液面は、必ず通常の運転中液面より高くなる。

貫流タイプのボイラを高温再生器として、このボイラと吸収式冷温水機とを一体化し、ボイラ側でこれらの装置に異常が生じた場合には、ボイラの燃焼遮断と連動して吸収冷凍機も安全停止する制御回路を組み込むようにした連続運転の可能な省エネルギー形の安全確認機能を有する吸収式冷温水機を開発し、既に特許出願している。

従来、三重効用形吸収式冷温水機、外部排熱を利用する吸収式冷温水機などは既に発明されているが、外部排熱を熱回収した後の排熱温水温度の低下により、その他の機器（排温水の戻り側）に与える影響を考慮した吸収式冷温水機、装置の開発事例は少なく、特に三重効用形での例は見当たらない。

冷房負荷が低く高級な加熱用燃焼エネルギーの使用量制御をしている場合には、吸収式冷温水機の運転サイクル中の温度レベルが低くなる。この時、外部排熱を供給し吸収式運転サイクルの熱源として利用すると、運転サイクルの温度が低いので、外部排熱の熱回収量が増え熱の有効利用の観点からは好ましい効果が得られる。この時、排熱温水（排温水）の出口温度は運転サイクルの温度低下に対応して低下し、熱回収量は増加する。
しかし、熱回収量が増えることは熱の有効利用の観点から好ましいことであるが、戻りの排熱温水温度が低下することは、他の機器に悪影響を与える場合がある。特に、外部の熱源システム機器がガスエンジンであり、このガスエンジンのジャケット冷却水の熱を排熱源として利用している場合には、ガスエンジンの効率を低下させる原因になる。

その一方、冷房負荷が極端に低下して排熱を回収する必要がなくなった場合には、排熱回収熱交換器をバイパスさせて温水をガスエンジンのジャケット側に戻すため、戻りの温水温度が高くなり、ガスエンジンの冷却が十分行われなくなり、効率の低下やオーバーヒートなどの問題が生じる。
そのため、ガスエンジンと組み合わせる排熱利用のシステム・装置では排熱を回収する熱回収熱交換器の入口側の温度と流量を制御する制御装置と同時に、ガスエンジンに戻す戻りの温水温度についても何らかの制御を行って、排熱回収量の調節・制御をする制御装置が必要になり、排熱温水温度を排熱回収熱交換器の出入口で制御する複雑な制御装置が必要になる。
吸収式冷温水機における冷房負荷及び、ガスエンジンなどの外部の熱源システム機器の発電負荷と、冷温水機への排熱温水温度、冷温水機における燃料削減率への影響について、大まかにまとめると、表１のようになる。

この表１に示されるように、冷房負荷と発電負荷のバランスが変わると運転条件が変わり、特に吸収式冷温水機側の内部を循環する吸収液の温度条件が変わる。そのため、一部の温度条件だけを監視する制御では、効率の良い熱回収と吸収式冷温水機の省エネルギー運転を行い難いことが分かる。

従来、二重効用形吸収式冷温水機としては、冷水出口温度又は冷水入口温度を検知して、加熱量を制御する制御であって、排熱温水が排熱回収器へ入る際の入口温度を制御して吸収式冷温水機の熱回収量を制御する制御方式が発明されている（例えば、特許文献１、特許文献２参照）。しかし、吸収式冷温水機の負荷制御及び排熱回収制御に加えて、戻りの温度を検知して排熱を発生する設備側（例えば、ガスエンジン）への影響を考慮した制御回路（方式）は提案されていない。

また、コージェネ型吸収冷凍機として、蒸発器、吸収器、高圧再生器及び低圧再生器とを備え、蒸発器で蒸発した冷媒ガスを吸収器中の溶液に吸収溶解させ、吸収器を出た希薄溶液を高圧再生器及び低圧再生器で加熱することにより高温の高濃度溶液とし、この高濃度の溶液を吸収器へ戻す吸収冷凍機と、発電装置とを備え、該発電装置の排熱を回収して吸収冷凍機によって冷房又は暖房に利用されるコージェネ型吸収冷凍機において、吸収器内の希薄溶液が高圧再生器を介さずに低圧再生器に送られる低圧再生器側希薄溶液流路が設けられ、該低圧再生器側希薄溶液流路には、発電装置の冷却水であるジャケット温水と希薄溶液とを熱交換することにより、低圧再生器側希薄溶液流路内の希薄溶液を、流路終端において前記低圧再生器内に流入する際に前記希薄溶液から蒸気が分離される温度にまで加熱するシャケット温水熱交換器が設けられた構成のものが知られている（例えば、特許文献３参照）。
特開平１１−８３２２８号公報（第２頁、図２） 特開２０００−６５４３６号公報（第２頁、図１） 特開２００３−２１４２６号公報（第２頁、図１）

解決しようとする問題点は、二重効用形吸収式冷温水機よりもさらに高効率で、かつ省エネルギーを図ることができる三重効用形吸収式冷温水機、詳しくは、排熱回収器を設け、高温再生器でのガス量を削減する三重効用機において、排熱を最大限利用することができる制御システムを備えた三重効用形吸収式冷温水機を得ることにある。

外部排熱を利用して熱回収する吸収式冷温水機の制御では、通常は、吸収式冷温水機の冷温水出口温度を検出して外部から供給される排熱量の制御と、冷温水機自身が持つ燃焼機器の燃焼量の制御が行われる。すなわち、冷房負荷が高い時は排熱を全量回収し、燃焼量を増減して冷温水出口温度が一定になるように制御し、冷暖房負荷が減り排熱だけで運転が可能になると、燃焼機器への燃料供給を遮断して排熱だけを熱源として冷暖房運転を行う。
吸収式冷温水機単体で見ると、通常の冷暖房負荷の増減に対応する制御で何ら問題がない。しかし、排熱を発生し、この排熱を吸収式冷温水機に供給する設備側の負荷、すなわち、発電機とセットで運転しているガスエンジンなど排熱源の負荷の影響も、同時に検討しないと最適な制御とは言えず、運転も不安定なものになりやすい。
しかしながら、これらの点を考慮し、二重効用形吸収式冷温水機よりもさらに効率を上げて省エネルギー化を進めた三重効用形吸収式冷温水機及びその制御装置は提案されていない。

本発明は外部排熱再生器を組み込んだ三重効用形吸収式冷温水機において、外部排熱を有効に回収し、かつ、戻りの排熱温水の温度低下によるその他の熱源機器（コージェネレーションシステムの例ではガスエンジンなど）への影響を減らすように考慮したもので、従来から知られている熱回収方法に加えて、排熱回収時の制御性と回収効率を高め、さらに、排温水の戻り側の機器（排温水を発生する熱源機でもあるガスエンジンなどの機器）の効率を高めるよう配慮した排熱回収器を設け、排熱供給側に熱源機への影響を考慮して、かつ三重効用機の効率を高めるように、排熱回収量のピークカット制御、冷媒温度制御を行うようにしたことを最も主要な特徴としている。

本発明の排熱回収器を有する三重効用形吸収式冷温水機は、貫流方式ボイラ又は貫流方式ボイラと同等の構造を持つボイラを高温再生器として、この高温再生器と二重効用形吸収式冷温水機とを一体化した三重効用形吸収式冷温水機であって、高温再生器、中温再生器、低温再生器、凝縮器、吸収器、蒸発器、熱交換器類、溶液ポンプ及び冷媒ポンプを少なくとも有し、吸収器の吸収液を低温再生器から中温再生器へ、ついで高温再生器へ導くリバースフロー式の三重効用形吸収式冷温水機において、外部からの排熱を回収し加熱源として利用し、吸収液を加熱し吸収液に吸収されている冷媒を加熱蒸発させて吸収液の濃度を上げるための排熱回収器を、低温再生器の手前に設け、低温再生器で吸収液を加熱し吸収液の濃度を上げる加熱熱量の割合を、外部から回収する排熱量を制御して減少させることにより、低温再生器の熱交換量を低減させて、高温再生器及び中温再生器で発生させ吸収液を加熱・濃縮し低温再生器の加熱源となる冷媒蒸気の発生量を減らしても冷暖房負荷変化に応じた排熱回収運転ができるようにして、高温再生器での加熱に使用する高級な加熱用燃料の消費量を減らし、省エネルギーを図るようにしたことを特徴としている。

この三重効用形吸収式冷温水機において、低温再生器で吸収液を加熱し吸収液の濃度を上げる加熱熱量の割合を、外部から回収する排熱量を制御して、冷暖房負荷が１００〜０％の範囲で変動する場合に、１５〜１００％減らすように構成されている。
また、排熱回収器を設けない場合の三重効用形吸収式冷温水機に比べ、排熱回収器を設けることにより高温再生器での加熱に使用する高級な加熱用燃料の消費量を定格負荷運転時で１５〜３０％減らし、低負荷（部分負荷）運転時には１５〜１００％減らして、省エネルギーを図るようにしている。また、外部排熱を回収して排熱回収器の熱源とするための排温水制御弁、排温水管路及び排温水制御器が設けられている。

また、排熱回収器入口の排温水温度が排熱回収器内で加熱させる吸収液温度より所定の温度（例えばプラス３℃）高い時に、排温水制御弁を制御して排温水が排熱回収器に流入し、吸収液を加熱するように構成されている。
さらに、排温水の温度が、外部排熱を発生する熱源となっている熱源システム機器（例えばガスエンジン）の運転条件及び効率に悪影響を与えない温度（例えば６０℃以上）になるように、戻りの排温水温度を三方弁開度上限ピークカット制御を用いて制御し、排温水が排熱回収器に所定量流入し、吸収液を加熱するように構成されている。また、排熱回収器入口に排熱温水の流量制御を行う三方弁を設け、この三方弁の上限ピークカット制御は比例制御式とされている。

また、排熱回収器へ入る排温水流量制御を行い、排温水のピークカット制御を行った場合で、冷暖房負荷の要求に対し加熱量が不足した場合には、燃焼量を増やし制御するように構成されている。また、負荷制御演算により、負荷に比べて加熱量が少ない場合は、燃焼制御量を増やして排温水量の不足分を補正する制御を行うように構成されている。また、外部排熱による加熱がない場合には、起動時に燃焼制御運転から運転に入るように、運転モードの切替を行えるように選択仕様を設けた構成となっている。
吸収器の吸収液ポンプ出口と蒸発器とを、流量調節弁を有する吸収液分配管を介して接続し、蒸発器の冷水出口管又は冷水入口管に設けた温度センサーとこの流量調節弁とを制御装置（制御盤）を介して、冷水温度センサーで検出された温度により蒸発器に注入させる吸収液量を制御可能とし、さらに、蒸発器冷媒溜りに溜まった冷媒と流入した吸収液を、蒸発器に設けたオーバーフロー用堰又はオーバーフロー管から吸収器液溜りに流下させるか、又は戻すように構成されている。

さらに、蒸発器で散布する冷媒温度、又は蒸発器冷媒溜りの冷媒温度及び冷水出口温度を監視し、吸収液注入前の冷媒温度と吸収液注入後の冷媒温度又は冷水出口温度のどちらか一方又は両方の温度差を比較し、温度差（Δｔ℃）が設定値以上にならないように注入量を吸収液流量調節弁で制御するように構成されている。
また、排熱回収器に排温水を流し、排熱を回収する燃焼熱量削減運転中で、かつ、高温再生器の燃焼装置で追い焚き燃焼運転をする必要がない部分負荷運転時は、排熱回収量をできるだけ多くするように、吸収液ポンプの運転は定格運転にして吸収液循環量を増やすように制御し、負荷が増えて追い焚き燃焼運転が必要になった場合には負荷に応じて効率良く運転する吸収液循環量となるように、吸収液ポンプの吐出量を制御するように構成されている。
また、排熱回収器に排温水を流し、排熱を回収する燃焼熱量削減運転中で、かつ、高温再生器の燃焼装置で追い焚き燃焼運転をする部分負荷運転時、負荷変動などにより高温再生器内の溶液液面が変動して空缶運転や液面低による安全停止を起さないように、吸収液ポンプの吐出量を制御して高温再生器への吸収液循環量を確保し、連続して安定した運転が出きるように構成されている。

排熱回収器が、チューブ内を加熱流体である排温水が流れ、チューブ外を稀吸収液が流れるプール沸騰方式のシェル・アンド・チューブ型熱交換器であるように構成されている。
この場合、プール沸騰方式のシェル・アンド・チューブ型熱交換器の稀吸収液流出口が、シェル・アンド・チューブ型熱交換器を構成している伝熱管群の最上段近傍に設けられ、前記伝熱管群の最上段とその下の段の伝熱管の配置が、吸収液に添加されている表面活性剤の前記稀吸収液流出口からの流出を阻害しないようになっている。
また、排熱回収器の最上段とその下の段の伝熱管の配置が、碁盤目配列とされている。さらに、排熱回収器から低温再生器への冷媒蒸気ラインに、蒸発器の加熱側に接続する分岐ラインを設けるとともに、該分岐ラインに冷房用と暖房用とに切り替える冷暖切替手段を設け、該冷暖切替手段を暖房用に切り替えて前記排熱回収器からの冷媒蒸気を蒸発器に導いて、蒸発器内の伝熱管内を流れる温水を加熱するように構成されている。

上記のように、外部から供給される排熱を有効に回収して省エネルギー化を図る三重効用形吸収式冷温水機において、この外部排熱を有効に回収し、かつ、排熱を発生する設備側への影響を無くす理想的な運転を可能とするために、吸収式冷温水機の冷水出口（入口）温度を検知して加熱量を制御する従来の負荷制御に加え、外部排熱をできるかぎり回収し、かつ、排熱を発生する設備側への影響を無くすように、排熱の戻り温度を外部負荷の変化により冷温水機を循環する吸収液温度の変化（高低）に応じて変化させながら制御するピークカット制御を行い、排熱回収量をより多く回収する効果と排熱回収制御装置の制御動作のハンチングを防止して安定した運転ができるように制御する排熱回収量制御回路と、冷水出口（入口）温度の下がり過ぎを防止するために吸収液を蒸発器（冷媒溜り）へ注入させるよう接続する吸収液配管と、その配管途中に装備する吸収液制御弁を設ける。 この時、図７に示すように、蒸発器で散布する冷媒の温度又は冷水出口温度を監視し、吸収液注入前の冷媒温度と吸収液注入後の冷媒温度又は冷水出口温度どちらか一方又は両方の温度差を比較し、温度差（Δｔ℃）が設定値以上にならないように混入量を吸収液制御弁で制御する。注入する吸収液は、低温吸収液ポンプの吐出口から分岐した配管により導く。

これらの三重効用形吸収式冷温水機において、負荷（冷温水）の温度変化によって燃焼装置の燃焼量（加熱量）を増減するのと同時に、ボイラ内部の蒸気圧が上昇し温度が上昇して、蒸気で加熱される吸収冷凍機の中温再生器出口部の蒸気ドレン温度センサで検出する温度が上昇した場合には、安全のため吸収液供給ポンプの回転数を上げて、液循環量を増加させてその結果蒸気圧を下げるようにし、ドレン温度が低下すれば吸収液供給ポンプの回転数を下げて液循環量を減らして蒸気圧を上げるようにし、連続運転に適した温度範囲と圧力範囲で安定した運転が継続できるようにした制御機能を持つように構成する。

また、負荷（冷温水）の温度変化によって燃焼装置の燃焼量（加熱量）を増減するのと同時に、ボイラ内部の蒸気圧が上昇し温度が上昇して、ボイラ出口部の蒸気配管で検出される、蒸気圧力又は温度センサで検出する温度が上昇した場合には、安全のため吸収液供給ポンプの回転数を上げて、液循環量を増加させてその結果蒸気圧を下げるようにし、蒸気圧力又は温度が低下すれば吸収液供給ポンプの回転数を下げて液循環量を減らして蒸気圧を上げるようにし、連続運転に適した温度範囲と圧力範囲で安定した運転が継続できるようにした制御機能を持つように構成する。

これらの冷温水機において、ボイラの運転中の液面を液面検出装置により検出して、液面が上昇した場合にはポンプの回転数を減らし、液循環量を減らして液面が下がるようにし、液面が低下した場合には、ポンプの回転数を増やして液循環量を増やし液面が上がるように制御し、また、運転液面が安全運転の下限設定値よりさらに低下した場合には警報を発し燃焼を遮断して安全停止動作に入るようにした安全制御機能を持つように構成する。
また、運転中の蒸気ドレン温度、蒸気温度、蒸気圧力又はボイラの運転液面を検出して、ポンプの回転数を制御する場合に、制御は低温吸収液ポンプ、高温吸収液ポンプ、水・吸収液供給ポンプの各ポンプを同時に、もしくは単独に、又は低温吸収液ポンプと水・吸収液供給ポンプの２台だけのような組合せの中から選択した運転方法から１方式を又は複数の方式を切り替えられるようにして、回転数制御をして水を含む吸収液の供給量（循環量）を制御し運転効率を高めるようにして、かつ各ポンプが供給量（循環量）不足や揚程不足を起こさない回転数を確保するように制御するように構成する。

これらの冷温水機において、運転中に、ボイラへの水・吸収液を供給する供給装置が故障して、供給量が減少した場合には、ボイラ内部に保有する水・吸収液量が減少して連続運転に支障を生じるので、警報を発すると同時に燃焼を遮断して、安全停止動作に入るようにした安全制御機能を持つ構成とする。
また、運転中に、ボイラへの水・吸収液供給量が減少した場合や、ボイラ内部に保有する水・吸収液量が減少して各部の温度が安全運転の設定値を越えた場合には、ボイラに設けた吸収液温度センサや空缶防止吸収液温度センサにより警報を発すると同時に燃焼を遮断して、安全停止動作に入るようにした安全制御機能を持つ構成とする。

さらに、ボイラが、加熱されて蒸発した蒸気、蒸発しなかった吸収液及びボイラに再循環する水を含む吸収液をそれぞれ分離して連続運転が可能となるよう蒸気、吸収液を分配する気液分離器を備えるボイラである構成とする。

上記の吸収式冷温水機の制御方法は、ボイラと吸収冷凍機とを一体化した吸収式冷温水装置において、冷温水温度センサから負荷側の温度変化を検出し、その温度変化を運転制御・安全制御用運転盤（運転盤）からの制御信号によりボイラに供給される燃料（ガス、油、廃熱）を増減し、燃焼装置の燃焼量を増減してボイラの効率的な運転を行い、同時に吸収冷凍機の各吸収液ポンプを運転して、水の含有割合の異なる吸収液を安定的に供給（循環）して連続運転を可能とし、低温再生器から上位の再生器に液を供給する吸収液ポンプに流入する吸収液の一部を分岐して戻り配管にバイパスさせ、同時に中温再生器から水・吸収液供給ポンプに流入する液の一部を分岐して戻り配管にバイパスさせ、水・吸収液（吸収液）の供給量（循環量）を調整して、ポンプに掛かる動力負荷を調整して、省エネルギと安定した連続運転を行うものである。

この方法において、負荷（冷温水）の温度変化によって燃焼装置の燃焼量（加熱量）を増減するのと同時に、ボイラ内部の蒸気圧が上昇し温度が上昇して、蒸気で加熱される吸収冷凍機の高温再生器出口部の蒸気ドレン温度センサで検出する温度が上昇した場合には、安全のため吸収液供給ポンプの回転数を上げて、液循環量を増加させてその結果蒸気圧を下げ、ドレン温度が低下すれば吸収液供給ポンプの回転数を下げて液循環量を減らして蒸気圧を上げ、連続運転に適した温度範囲と圧力範囲で安定した運転が継続できるように制御するように構成する。

また、負荷（冷温水）の温度変化によって燃焼装置の燃焼量（加熱量）を増減するのと同時に、ボイラ内部の蒸気圧が上昇し温度が上昇して、ボイラ出口部の蒸気配管で検出される、蒸気圧力又は温度センサで検出する温度が上昇した場合には、安全のため吸収液供給ポンプの回転数を上げて、液循環量を増加させてその結果蒸気圧を下げ、蒸気圧力又は温度が低下すれば吸収液供給ポンプの回転数を下げて液循環量を減らして蒸気圧を上げ、連続運転に適した温度範囲と圧力範囲で安定した運転が継続できるように制御するように構成する。

これらの方法において、ボイラの運転中の液面を液面検出装置により検出して、液面が上昇した場合にはポンプの回転数を減らし、液循環量を減らして液面を下げ、液面が低下した場合には、ポンプの回転数を増やして液循環量を増やし液面を上げるように制御し、また、運転液面が安全運転の下限設定値よりさらに低下した場合には警報を発し燃焼を遮断して安全停止動作に入るように制御する。

この方法において、ボイラの運転中の液面を液面検出装置により検出して、ポンプの回転数を制御する方法として、運転条件、制御信号を受けて、あらかじめ定めた回転数に段階的に変化させるようにした段階制御式を用いる方法としたり、又は、ボイラの運転中の液面を液面検出装置により検出して、ポンプの回転数を制御する方法として、運転条件、負荷信号、制御信号を受けて、連続的に回転数を変化させるようにした連続制御式を用いる方法とする。

これらの方法において、運転中の蒸気ドレン温度、蒸気温度、蒸気圧力又はボイラの運転液面を検出して、ポンプの回転数を制御する場合に、制御は低温吸収液ポンプ、高温吸収液ポンプ、水・吸収液供給ポンプの各ポンプを同時に、もしくは単独に、又は低温吸収液ポンプと水・吸収液供給ポンプの２台だけのような組合せの中から選択した運転方法から１方式を又は複数の方式を切り替えられるようにして、回転数制御をして水を含む吸収液の供給量（循環量）を制御し運転効率を高め、かつ各ポンプが供給量（循環量）不足や揚程不足を起こさない回転数を確保するように制御する。

これらの方法において、運転中に、ボイラへの水・吸収液を供給する供給装置が故障して、供給量が減少した場合には、ボイラ内部に保有する水・吸収液量が減少して連続運転に支障を生じるので、警報を発すると同時に燃焼を遮断して、安全停止動作に入るように制御する。
また、運転中に、ボイラへの水・吸収液供給量が減少した場合や、ボイラ内部に保有する水・吸収液量が減少して各部の温度が安全運転の設定値を越えた場合には、ボイラに設けた吸収液温度センサや空缶防止吸収液温度センサにより警報を発すると同時に燃焼を遮断して、安全停止動作に入るように制御する。

これらの方法において、ボイラとして、加熱されて蒸発した蒸気、蒸発しなかった吸収液及びボイラに再循環する水を含む吸収液をそれぞれ分離して連続運転が可能となるよう蒸気、吸収液を分配する気液分離器を備えるボイラを用いるように構成する。

本発明はつぎのような効果を奏する。
（１） 排熱回収器における排熱回収量のピークカット制御及び冷媒温度制御を行うことにより、排熱回収量を増やし効率を上げることができる。
（２） 吸収器からの吸収液の一部を冷媒溜まりの冷媒に混入させること、及び冷媒と吸収液を吸収器の吸収液溜まりにこぼす（戻す）ことにより、冷水出口（入口）温度の下がり過ぎと安全装置の作動を防止し、かつ、排温水を流し続けることにより排温水の戻り温度が安定してガスエンジンなどの外部の熱源機器側への悪影響を軽減することができる。（３） 排温水と熱交換する吸収液は排温水の熱により吸収液温度が下がり過ぎることがなく、運転を継続中に負荷が増加した時の立ち上がりが早く、燃料を燃焼させる追い焚きも低減させることができるので、排熱を有効に利用して省エネルギー効果を上げることができる。
（４） 起動時に液面検出・制御装置が「高」スイッチの作動を確認しなければ、液面検出・制御装置が異常であると運転制御・安全制御用運転盤が判断して、運転に入らず警報を出し、また燃焼運転に入らないようにする制御機能を有する制御回路を備えているので、高温再生器の空缶運転を防止することができる。
（５） 運転で液面が下がっても異常警報を発しない場合は、液面検出・制御装置が異常と判断することができる安全点検機能を備えているので、この点検操作により液面検出・制御装置の異常による高温再生器の空缶運転を防止することができる。

排熱回収器を備えた三重効用形吸収式冷温水機において、排熱を最大限利用し、効率を高めるという目的を、排熱回収量のピークカット制御、冷媒温度制御を行なう構成とすることにより実現した。

以下、本発明の実施の形態について説明するが、本発明は下記の実施の形態に何ら限定されるものではなく、適宜変更して実施することができるものである。
図１は、本発明の実施の第１形態による吸収式冷温水機を示し、図２は液面検出・制御装置まわりを示し、図３は液面検出・制御装置の詳細を示している。高温再生器としては、貫流方式ボイラ又はこれと同等の機能、構造を有するボイラが用いられるが、本実施形態では、高温再生器として貫流式ボイラ形のものを用いる場合を示している。１０は貫流式ボイラ構造の高温再生器で、上部と下部に環状の上部管寄せ（上部ヘッダー）１２及び下部管寄せ（下部ヘッダー）１４を有し、これらの管寄せ１２、１４間に鉛直方向の多数の上昇管１６を略円筒状に配設し、上部中央部に燃焼装置１８、例えばバーナーを有し、稀吸収液を下部管寄せ１４に導入して加熱濃縮し、上部管寄せ１２から気液混合物を取り出すことができるように構成されている。２０は燃焼室である。

この高温再生器１０に気液混合物導管２４を介して気液分離器２６が接続されている。気液分離器２６の上部には冷媒蒸気管２８が接続され、気液分離器２６の下側部には吸収液抜出導管３０が接続されている。
気液分離器２６の下部と高温再生器１０の下部管寄せ１４とは、吸収液循環導管３６を介して接続されている。吸収液循環導管３６又は下部管寄せ１４には、吸収液供給管４２が接続されている。４３は気液分離器２６の液面検出装置である。また、下部管寄せ１４の下面又は側面には、空缶防止用の吸収液温度センサ（図示略）が設けられている。

本実施形態は、吸収器８１、低温吸収液ポンプ８２、低温熱交換器８３、低温再生器８４、中間吸収液ポンプ８５、中温熱交換器８６、中温再生器８７、凝縮器８８、蒸発器８９、冷媒ポンプ９０及びこれらの機器を接続する吸収液配管、冷媒配管等を構成要素とするリバースサイクル式の二重効用形吸収式冷凍機に対し、貫流式ボイラ構造の高温再生器１０、溶液供給手段としての高温吸収液ポンプ９３、高温熱交換器９４等を組み合わせて一体化したものである。４８は吸収式冷温水機である。なお、図１において、実線に付した矢印は吸収液、冷媒液又は水の流れ方向を示し、破線に付した矢印は冷媒蒸気、又は冷媒蒸気と凝縮冷媒（冷媒ドレン）との混合物の流れ方向を示す。

９５は第一バイパス管で、低温再生器８４からの吸収液の一部を中温熱交換器８６からの濃吸収液配管にバイパスさせるためのものである。また、９６は第二バイパス管で、中温再生器８７からの吸収液の一部を高温熱交換器９４からの戻り濃吸収液配管にバイパスさせるためのものである。９９は冷温水ポンプ、１００は冷却水ポンプ、１５１は第一冷暖切替弁である。なお、中温再生器８７と高温再生器１０との間に別の濃縮器を設置することも可能である。

さらに、低温吸収液ポンプ８２の出口管は分岐し、一方の分岐吸収液管１６０は、蒸発器８９の冷媒液溜まり１６２に接続され、この分岐吸収液管１６０に吸収液流量制御弁１６４が設けられ、この弁１６４は運転制御・安全制御用運転盤１１４に接続されている。

低温吸収液ポンプ８２からの他方の分岐吸収液管１６６は低温熱交換器８３に接続され、吸収液はこの低温熱交換器８３で加熱された後、排熱回収器１６８に導入され、この排熱回収器１６８には、ガスエンジン、ガスタービン、焼却炉などの外部の熱源機器の排熱により発生させられた排温水が熱源として供給されている。

そして、排温水入口管１７０及び排温水出口管１７２には、それぞれ温水温度センサー１７４、１７６が設けられ、これらのセンサー１７４、１７６と運転盤１１４とが接続されている。また、排水温度入口管１７０又は／及び排水温度出口管１７２に、例えば三方制御弁である排温水流量制御弁１７８が設けられ、この制御弁１７８と運転盤１１４とが接続されている。さらに、排熱回収器１６８の入口の吸収液管１８０には吸収液温度センサー１８２が設けられ、このセンサー１８２と運転盤１１４とが接続されている。１８４は第二冷暖切替弁、１８６は冷媒ドレン熱交換器、１８８は排ガス熱交換器である。１９０は蒸発器８９の冷媒液溜まり１６２に設けられたオーバーフロー用堰である。なお、堰の代りにオーバーフロー管を用いることも可能である。

つぎに、上記のように構成された吸収式冷温水機において、吸収液の循環サイクルについて順に説明する。まず、吸収器８１で多量の冷媒蒸気を吸収して濃度が薄められた稀吸収液が、低温吸収液ポンプ８２の出口管は分岐しており、一方は吸収器８１から低温熱交換器８３に送給され、この低温熱交換器８３により加熱された後に、排熱回収器１６８に導入され、一方は蒸発器８９の冷媒液溜り１６２に接続されている。排熱回収器１６８に供給された稀吸収は、排温水により加熱されて再生され、吸収している冷媒の一部を放出し濃度がその分高くなって、吸収液管１９２を介して低温再生器８４へ送られる。排熱回収器１６８からの冷媒蒸気は吸収液を含み、冷媒蒸気管１９４、１９６を介して低温再生器８４及び蒸発器８９へ送られる。蒸発器への冷媒蒸気管１９６には第二冷暖切替弁１８４が設けられている。

低温再生器８４において低温再生された中間濃縮吸収液の大部分は、低温再生器８４から中温吸収液ポンプ８５によって中温熱交換器８６に送給され、この中温熱交換器８６により加熱された後に中温再生器８７に送給される。この中間濃縮吸収液は、この中温再生器８７において再生され、吸収している冷媒の一部を放出し濃度がさらに高くなって高濃度の濃吸収液となる。
低温再生器８４からの中間濃縮吸収液の残部は、吸収器８１へ戻る濃吸収液配管にバイパス管９５を経てバイパス供給される。

中温再生器８７からの濃吸収液の一部又は全部は、高温吸収液ポンプ９３により高温熱交換器９４へ送給され、ここで、高温再生器１０からの濃吸収液と熱交換して加熱された後、高温再生器１０に供給される。中温再生器８７からの濃吸収液の残部（零の場合もあり得る）は、第二バイパス管９６を経て高温熱交換器９４からの加熱側の吸収液配管に合流する。

高温再生器１０において、ガス燃料などの燃料の燃焼熱により加熱濃縮された濃吸収液は、高温熱交換器９４の加熱側に導入されて中温再生器８７からの濃吸収液を加熱した後、中温熱交換器８６の加熱側に導入される。中温再生器８７からの濃吸収液の残部（零の場合もあり得る）は、第二バイパス管９６を経て高温熱交換器９４からの加熱側の吸収液配管に合流する。
高温再生器１０からの冷媒蒸気は冷媒蒸気管２８を経て中温再生器８７へ導入され、ここで吸収液を加熱濃縮させた後、冷媒ドレンは低温再生器８４へ導入される。

中温再生器８７からの冷媒蒸気は冷媒蒸気管９７を経て、中温再生器８７からの冷媒ドレンとともに低温再生器８４に送られ、ここで吸収液を加熱濃縮させる。
低温再生器８４からの冷媒蒸気は冷媒蒸気管９８を経て凝縮器へ、低温再生器８４からの冷媒ドレンは冷媒ドレン熱交換器１８６で、排熱回収器へ送給される稀吸収液の一部を加熱した後、凝縮器８８に導入される。なお、高温再生器１０からの燃焼排ガスを排ガス熱交換器（図示略）に導入して、吸収液又は冷媒を加熱し、排ガスの保有熱を回収するように構成している。

また、冷温水取出管に冷温水温度センサー１０２が設けられ、中温再生器８７からの蒸気ドレン管に蒸気ドレン温度センサー（図示略）が設けられ、気液分離器２６からの吸収液抜出導管３０に吸収液温度センサー（図示略）が設けられ、冷媒蒸気管２８に蒸気温度センサー（図示略）、圧力計（圧力センサー（図示略））が設けられている。蒸気ドレン温度センサー、蒸気温度センサー、蒸気圧力センサーは同時に設けるのではなく、どれか１つを選択して設ければよい。また、２つ以上設けてもよい。また、前述のように、高温再生器１０の下部管寄せ１４の下面に空缶防止用の吸収液温度センサー（図示略）が設けられている。

また、前述のように、運転制御・安全制御用運転盤１１４が設けられ、この運転盤１１４と、吸収液流量制御弁１６４、温水温度センサー１７４、１７６、排温水流量制御弁１７８、吸収液温度センサー１８２、冷温水温度センサー１０２、蒸気ドレン温度センサー、気液分離器の液面検出装置４３、燃焼装置１８、気液分離器出口の吸収液温度センサー、空缶防止用の吸収液温度センサー、低温吸収液ポンプ８２、中温吸収液ポンプ８５、高温吸収液ポンプ９３、冷媒蒸気管２８の蒸気温度センサー、圧力計（圧力センサー）、排ガス温度センサーとが連動接続されて、これら各部の温度、圧力、流量等が制御できるように構成されている。なお、蒸気ドレン温度センサー、蒸気温度センサー、蒸気圧力センサーは同時に設けるのではなく、どれか１つを選択して設ける。また、２つ以上設けてもよい。

さらに、前述のように、高温再生器１０の排ガス通路に排ガス熱交換器が設けられ、この排ガス熱交換器に、例えば、低温再生器から中温再生器に液を供給する吸収液ポンプからの吸収液の一部を導入して排ガスで加熱するように構成される。なお、吸収液の代りに燃焼用空気を導入し排ガスで加熱するように構成することも可能である。この排ガス熱交換器の出口の排ガス通路に排ガス温度センサー（図示略）が設けられている。
この排ガス温度センサーと前記運転制御・安全制御用運転盤１１４とは制御ラインで連動接続され、前記高温再生器１０の気液混合物導管２４に接続された気液分離器２６に、高温再生器１０の液面を制御するための液面検出・制御装置４４が設けられている。

液面検出・制御装置４４は、図２及び図３に示すように、気液分離器２６に上部液出入り管１２８及び下部液出入り管１３０を介して接続された鉛直管１３２（例えば、金属管）内の液面１３４に、マグネット１３６を内蔵したフロート１３８を浮かべ、鉛直管１３２の外面に高位液面検出スイッチ１４０及び低位液面検出スイッチ１４２を取り付け、この高位液面検出スイッチ１４０は高温再生器の上部管寄せ１２の管板面１２６の高さ近傍に位置しており、これらのスイッチ１４０、１４２がフロート１３８に内蔵されたマグネット１３６の磁力により作動し、液面変化を電気信号として検出し、該信号を前記運転制御・安全制御用運転盤１１４へ液面を知らせる制御信号として伝達されるように構成されている。

さらに、前記運転制御・安全制御用運転盤１１４が、起動時に液面検出・制御装置４４が「高」スイッチの作動を確認しなければ、液面検出・制御装置４４が異常であると運転制御・安全制御用運転盤１１４が判断して、運転に入らず警報を出し、また燃焼運転に入らないように制御する制御回路を備えて構成されている。

また、前記運転制御・安全制御用運転盤１１４に点検用のテスト運転モードを設け、このテスト運転モードに切り換えてから起動すると、自動運転制御回路により運転を開始しボイラ圧力または蒸気温度が設定値に上がるまで自動運転を行い、設定値に達すると安全のため先に燃焼を止める。燃焼停止確認後、自動的に循環量を減らすか循環ポンプを止める。その結果、ボイラ液面が下がり「液面低」の状態を作る。この時に「液面低」スイッチが正常に作動すれば「液面低」を確認して警報をだし、安全停止動作へ進むので「液面低」スイッチが正常であると容易に確認できる。このような安全点検機能を備えるように構成されることもある。

さらに、上記の２つの機能を備え、運転制御・安全制御用運転盤１１４が液面の「高」と「低」を容易に確認して安全を確認する機能を備えるように構成することがある。
なお、鉛直管１３２の中間部に液面制御用検出スイッチを設けた構成とする場合がある。

図４〜図６は液面検出・制御装置４４の動作状態を示している。液面１３４が鉛直管１３２の中間位置にあるときは、図４に示すように、高位液面検出スイッチ１４０及び低位液面検出スイッチ１４２は開である。液面１３４が高位液面検出スイッチ１４０近傍まで上昇すると、図５に示すように、高位液面検出スイッチ１４０がフロートのマグネット１３６の作用により閉となり、電気信号が制御盤１１４へ制御信号として伝達される。液面１３４が低位液面検出スイッチ１４２近傍まで降下すると、図６に示すように、低位液面検出スイッチ１４２がフロートのマグネット１３６の作用により閉となり、電気信号が制御盤１１４へ制御信号として伝達される。

通常、吸収冷温水機の起動時は内部の圧力バランスが取れていないために、吸収液の循環量は安定せず、高温再生器には多量の吸収液が供給される。そのため、吸収冷温水機を起動すると吸収液の液面は必ず通常の運転中液面より高くなる。液面検出・制御装置が正常に作動することを日常の点検項目に加える手段として、本発明では、この起動時の液面変化を利用する。すなわち、起動時に液面検出・制御装置４４が「高」スイッチの動作を確認しなければ、液面検出・制御装置４４が異常であると運転制御・安全制御用運転盤１１４が判断して、運転に入らず警報を出し、また燃焼運転に入らないようにする制御回路を持っている。このように、起動時に液面検出・制御装置４４のスイッチが「液面高」の作動を確認しなければ、運転に入れないように制御する運転制御・安全制御用運転盤１１４が設けられている。

また、運転制御・安全制御用運転盤１１４に定期点検用のテスト運転モードを設け、定期点検時に液面検出・制御装置４４が「液面低」を検出する運転状態に切り換えることが出来るようにする。テスト運転モードに切り換えてから起動すると、自動運転制御回路により運転を開始しボイラ圧力または蒸気温度が設定値に上がるまで自動運転を行い、設定値に達すると安全のため先に燃焼を止める。燃焼停止確認後、自動的に循環量を減らすか循環ポンプを止める。その結果、ボイラ液面が下がり「液面低」の状態を作る。この時に「液面低」スイッチが正常に作動すれば「液面低」を確認して警報をだし、安全停止動作へ進むので「液面低」スイッチが正常であると容易に確認できる。テスト運転モードでの運転状況は下記の通りである。
（１） テスト運転モードに切り換える。通常は運転停止中の点検時に行う。（運転中に切り換えることも可能）
（２） 通常の起動操作を行う。通常は起動ボタン押すだけである。
（３） 自動運転制御信号により運転を開始し燃焼を開始する。ボイラ圧力または蒸気温度が設定値以上になるまで自動運転を行い、設定値以上に達すると安全のため、まず燃焼停止動作に入る。
（４） 燃焼停止確認後、自動的に吸収液循環量を減らすか吸収液ポンプを停止する。通常、テストモードでない時は吸収液ポンプ異常または吸収液温度異常など他の安全スイッチが先に動作してしまう可能性がある。
（５） ボイラ液面が下がり「液面低」の状態を作る。この時に「液面低」スイッチが正常に作動すれば「液面低」を確認して警報をだし、安全停止動作へ進むので、「液面低」スイッチが正常であると容易にかつ安全に確認できる。安全停止させずに液面低スイッチ動作確認ＯＫの信号を出すようにしてもよい。
（６） 「液面低」を確認して警報をだし、安全停止動作へ進むと、通常の停止動作と同様に自動的に吸収液の稀釈運転に入り稀釈運転時間経過後停止する。
以上のような点検・動作確認は、通常は機械操作に慣れた運転マンが安全状況を確認しながら動作確認を行うことであるが、本発明では、この一連の動作を制御回路に組み込んで「テスト運転モード」とすることで、あまり時間をかけずに、また比較的専門知識のない人でも容易にかつ安全に安全装置の動作確認ができるようにすることを意図している。 この運転で液面が下がっても異常警報を発しない場合は、液面検出・制御装置４４が異常と判断できる。この点検操作により液面検出・制御装置４４の異常による高温再生器１０の空缶運転を防止できる。本発明の吸収冷温水機は、このような安全点検機能を装備することもある。さらに、本発明の吸収冷温水機は、上記２つの機能を持ち、液面の高と低を容易に確認して安全を確認する運転制御・安全制御用運転盤を持つように構成することがある。

本実施形態では、密閉構造のサイクルを対象としているので、フロート１３８による液面検出について説明している。液面を検出する方法として、他の方式、例えば電極式のものを用いることも可能である。
図３〜図６に示す液面検出・制御装置４４においては、筒状の液面検出管（鉛直管１３２）内を強い磁性体（マグネット１３６）を装着したフロート１３８が液面の変動に合わせて上下する。筒状の液面検出管内を強い磁性体を装着したフロート１３８が上昇して上限に達すると、筒の外に設けたスイッチ１４０が磁力により作動（励磁）する。筒状の液面検出管内を強い磁性体を装着したフロート１３８が下降して下限に達すると、筒の外に設けたスイッチ１４２が磁力により作動（励磁）する。
スイッチを作動させる方法として、フロートが上昇した時に上部スイッチを押し上げる方式、下降した時に下部スイッチを押し作動させる方式などがある。また、テコ式フロートスイッチによりテコの力でスイッチを作動させる方式がある。

このように構成された本発明の吸収冷温水機において、蒸発器８９からの冷温水取出管に設けられた冷温水温度センサ１０２から負荷側の温度変化を検出し、その温度変化を運転制御・安全制御運転盤１１４からの制御信号を燃焼装置１８又は燃料流量調節弁（図示略）に導入することにより高温再生器１０に供給される燃料を増減し、燃焼装置１８の燃焼量を増減して高温再生器１０の効率的な運転を行う。
同時に各吸収液ポンプ８２、８５、９３を運転して、水の含有割合の異なる吸収液を安定的に供給・循環して連続運転を行う。すなわち、低温再生器８４から中温再生器８７に液を供給する吸収液ポンプ８５に流入する吸収液の一部を分岐させてバイパス管９５により戻り配管にバイパスさせ、同時に中温再生器８７から高温吸収液ポンプ９３に流入する液の一部を分岐させてバイパス管９６によりバイパスさせ、水・吸収液の供給・循環量を調整して、ポンプ８５、９３に掛かる動力負荷を調整して、省エネルギと安定した連続運転を行う。

また、負荷（冷温水）の温度を冷温水温度センサ１０２で検知し、運転盤１１４を介して燃焼装置１８の燃焼量（加熱量）を増減すると同時に、高温再生器１０内部の蒸気圧が上昇し温度が上昇して、蒸気で加熱される吸収冷凍機の高温再生器出口部の蒸気ドレン温度センサーで検出する温度が上昇した場合には、安全のため、運転盤１１４を介して高温吸収液ポンプ９３の回転数を上げて、液循環量を増加させてその結果蒸気圧を下げ、蒸気ドレン温度センサーで検出するドレン温度が低下すれば、運転盤１１４を介して高温吸収液ポンプ９３の回転数を下げて循環液量を減らして蒸気圧を上げ、連続運転に適した温度範囲と圧力範囲で安定した運転が継続できるようにする。ポンプ９３と同時にポンプ８２を回転数制御すると、さらに対応速度を速める効果がある。ポンプ８５は、回転数を変えずに一定速度で運転しても、バイパス管９５で流量が調整されるので、回転数を制御しなくても、問題は生じない。

又は、負荷（冷温水）の温度変化によって燃焼装置１８の燃焼量（加熱量）を増減するのと同時に、高温再生器１０内部の蒸気圧が上昇し温度が上昇して、高温再生器出口部の蒸気配管で検出される、蒸気圧又は温度センサーで検出する温度が上昇した場合には、安全のため高温吸収液ポンプの回転数を上げて、液循環量を増加させて、その結果蒸気圧を下げ、蒸気圧力又は温度が低下すれば、高温吸収液ポンプ９３の回転数を下げて液循環量を減らして蒸気圧を上げ、連続運転に適した温度範囲と圧力範囲で安定した運転が継続できるようにする。ポンプ９３の回転数を上げ下げするのと同時に、ポンプ８２の回転数を上げ下げすると、応答速度が速まり制御性がよくなるという効果がある。

また、高温再生器１０の運転中の液面を液面検出・制御装置４４により検出して、気液分離器２６の液面が上昇した場合には、高温吸収液ポンプ９３の回転数を減らし、液循環量を減らして液面を下げる。一方、液面が降下した場合には、ポンプ９３の回転数を増やして液循環量を多くし液面を上げるように制御して、管板面１２６より上昇することがないようにすることが好ましい。また、高温再生器１０の運転液面が安全運転の下限設定値よりさらに低下した場合には、運転盤１１４を介して、警報を発し燃焼を遮断して安全停止動作に入るようにする。

この場合、高温再生器１０の運転中の液面を液面検出・制御装置４４により検出して、ポンプ９３の回転数を制御する方法として、運転条件、制御信号を受けて予め定められた回転数に段階的に変化させるようにした段階制御式を用いる方法や、運転条件、負荷信号、制御信号を受けて連続的に回転数を変化させるようにした連続制御式を用いる方法等が採用される。

運転中の蒸気ドレン温度、蒸気温度、蒸気圧力又はボイラの運転液面を、蒸気ドレン温度センサー、蒸気温度センサー、蒸気圧力計又は液面検出装置４４で検出して、ポンプの回転数を制御する場合に、制御方式としては、低温吸収液ポンプ８２、中温吸収液ポンプ８５、高温吸収液ポンプ９３の各ポンプを同時にもしくは単独に、又は低温吸収液ポンプ８２と高温吸収液ポンプ９３の２台だけ等の組合せの中から選択した運転方法から、１方式又は複数の方式に切り替えられるようにして、回転数制御をして水を含む吸収液の供給量（循環量）を制御し運転効率を高め、かつ各ポンプが供給量（循環量）不足や揚程（ヘッド）不足を起こさない回転数を確保するように制御される。

また、運転中に、高温再生器１０への水・吸収液を供給する供給装置、例えば高温吸収液ポンプ９３が故障して、供給量が減少した場合には、高温再生器１０内部に保有する水・吸収液量が減少して連続運転に支障が生じるので、警報を発すると同時に燃焼を遮断して、安全停止動作に入るように制御する。

また、運転中に、高温再生器１０への水・吸収液供給量が減少した場合や、高温再生器１０内部に保有する水・吸収液量が減少して各部の温度が安全運転の設定値を越えた場合には、高温再生器１０又は高温再生器１０の吸収液出口部に設けた吸収液温度センサーや空缶防止用の吸収液温度センサーにより運転盤１１４を介して警報を発すると同時に燃焼を遮断して、安全停止動作に入るように制御する。

つぎに、制御フローについて、さらに詳しく説明する。まず、冷水出口（入口）温度Ｔｃ１検出→負荷制御演算→排温水入口温度Ｔｈ１と排熱回収器入口吸収液温度Ｔｗ１の温度検出、排熱回収器出口温水温度Ｔｈ２を検出する。
判定条件（１）：Ｔｈ１−Ｔｗ１＞設定値のとき
排温水の三方制御弁１７８の排熱回収器側への流量制御開度を全開とし、全量排熱回収器１６８へ流す。制御弁１７８の開度１００％を確認した後、冷水出口（入口）温度Ｔｃ１に応じて通常の燃焼制御を行う。ついで、負荷制御演算を行い、燃焼操作出力制御及び排温水の三方制御弁１７８の操作出力制御を行う。

図８、図９において、外部負荷の変化により冷温水機を循環する吸収液温度が変化し、排熱回収器１６８入口の吸収液温度Ｔｗ１が変化して、排熱回収器１６８の出口温水温度Ｔｈ２が変化した場合は、出口温度に応じて三方制御弁１７８の開度を制御して排熱回収器１６８へ流す排温水量とバイパスさせる排温水量とを変える。そして、つぎの（ａ）、（ｂ）、（ｃ）の制御を行う。上記のように、出口温水温度Ｔｈ２は固定値ではなく、可変値である。
（ａ） 排温水出口温度により、排温水の三方制御弁１７８の上限ピークカット制御を行う。
（ｂ） ピークカット値は排温水出口温度による比例制御とする。
（ｃ） 排温水のピークカットによる熱量不足分は、燃焼量を増加・制御する。なお、負荷制御演算により、負荷に比べて加熱量が少ない場合は、燃焼制御量を増やして排温水量の不足分を補正する。

また、負荷に比べて加熱量が多い場合は、燃焼制御量を減らして冷温水機冷水出口（入口）温度Ｔｃ１が設定温度で安定するよう制御する。燃焼熱量をゼロにしても、負荷より加熱量（排熱回収量）が多く、冷水出口（入口）温度Ｔｃ１が低下し設定温度に安定しない時は、吸収液を蒸発器８９に流入させる吸収液流量調節弁１６４を開けて、吸収液を蒸発器８９の冷媒溜り１６２に流入させ、この蒸発器の冷媒溜り１６２に溜まった冷媒と流入した吸収液を、蒸発器に設けたオーバーフロー用堰１９０から吸収器８１の吸収液溜り２０２にこぼす（戻す）。
吸収液流量調節弁１６４は、例えば５秒間開けた後全閉にして冷水温度Ｔｃ１を確認して再度弁１６４を開けるかどうかの判断をする、時間経過と冷水温度Ｔｃ１の変化を確認する機能を制御装置に組み込み、吸収液を必要以上に冷媒溜まりに流入させない制御を含むため、冷水温度が上昇し過ぎることも防止している。そのため、外部熱源機器側の悪影響を軽減するとともに、冷房負荷側への悪影響も軽減することになりエネルギーロスを防止している。

吸収液を冷媒溜り１６２の冷媒に混入させること、及び冷媒と吸収液を吸収液溜り２０２にこぼす（戻す）ことにより、冷水出口（入口）温度の下がり過ぎと安全装置の作動を防止し、かつ、排温水を流し続けることにより排温水の戻り温度が安定して外部熱源機器、例えばガスエンジン側への悪影響を軽減する。また、排温水と熱交換する吸収液は、排温水の熱により吸収液温度が下がり過ぎることがなく、運転を継続中に負荷が増加した時の立ち上がりが早く、燃料を燃焼させる追い焚きも低減させることができるので、排熱を有効に利用して省エネルギー効果を上げることができる。

判定条件（２）：Ｔｈ１−Ｔｗ１＜設定値のとき、又はＴｈ１−Ｔｗ１＝設定値のとき
排温水の三方制御弁１７８の排熱回収器１６８側への流量制御回路を全閉とし、全量排熱回収器１６８をバイパスさせる。この時、冷房負荷があって加熱源への燃焼操作出力信号がある場合は、通常の燃料燃焼制御を行う。
その他の条件としては、起動時、温水制御可能の場合、燃焼開始前に排温水制御弁１７８を全開とした後、燃焼制御動作が可能となる制御動作とする。停止時には、排温水の三方制御弁１７８は全閉とし、排熱回収器１６８へ排温水を送ることはせず、全量バイパスさせる。

発電機の負荷が大きく排熱量が多い場合で、冷房負荷が少ない場合には、冷温水機で回収する熱量が減るので、ガスエンジン側に戻る排温水の温度が上昇する。また、冷温水機で冷却する冷水温度が下がり過ぎる恐れもある。この場合、前述の吸収液を冷媒に注入させる制御で冷水温度の下がり過ぎを防止することは可能であるが、排温水温度を完全にコントロールすることはできない。そのため、従来のシステムでも採用されていたように、排熱を大気へ放出する冷却装置が別に必要となることは当然のことである。
本発明の冷温水機を設けることにより、冷温水機停止中にガスエンジンを単独で運転し排温水が発生する場合にも対処できるようになり、設備の重要性から考えて当然装備しなくてはならない装置といえる。

本発明の実施の第１形態による排熱回収器を有する三重効用形吸収式冷温水機の系統的概略構成図である。 図１の冷温水機における貫流方式の高温再生器及び液面検出・制御装置を示す概略構成図である。 図２における液面検出・制御装置の詳細を示す構成図である。 液面検出・制御装置においてフロートが中間位置にあるときの構成図である。 液面検出・制御装置においてフロートが上昇したときの構成図である。 液面検出・制御装置においてフロートが降下したときの構成図である。 本発明の冷温水機における制御方法を説明するためのもので、時間と冷水出口温度及び冷媒温度との関係を示すグラフである。 本発明の冷温水機における制御方法を説明するためのもので、排温水出口温度と排温水の三方制御弁開度との関係を示すグラフである。 排熱回収器及び排熱温水の三方制御弁まわりの拡大説明図である。 従来の吸収式冷温水機の一例を示す系統的概略構成図である。

符号の説明

１０ 高温再生器
１２ 上部管寄せ
１４ 下部管寄せ
１６ 上昇管
１８ 燃焼装置
２０ 燃焼室
２４ 気液混合物導管
２６ 気液分離器
２８ 冷媒蒸気管
３０ 吸収液抜出導管
３６ 吸収液循環導管
４２ 吸収液供給管（水・吸収液供給管）
４３ 液面検出装置
４４ 液面検出・制御装置
４８ 吸収式冷温水機
８１ 吸収器
８２ 低温吸収液ポンプ
８３ 低温熱交換器
８４ 低温再生器
８５ 中温吸収液ポンプ
８６ 中温熱交換器
８７ 中温再生器
８８ 凝縮器
８９ 蒸発器
９０ 冷媒ポンプ
９３ 高温吸収液ポンプ
９４ 高温熱交換器
９５、９６ バイパス管
９７、９８ 冷媒蒸気管
９９ 冷温水ポンプ
１００ 冷却水ポンプ
１０２ 冷温水温度センサー
１１４ 運転制御・安全制御用運転盤
１２６ 管板面
１２８ 上部液出入り管
１３０ 下部液出入り管
１３２ 鉛直管
１３４ 液面
１３６ マグネット
１３８ フロート
１４０ 高位液面検出スイッチ
１４２ 低位液面検出スイッチ
１５１ 第一冷暖切替弁
１６０、１６６ 分岐吸収液管
１６２ 冷媒液溜り
１６４ 吸収液流量制御弁
１６８ 排熱回収器
１７０ 排温水入口管
１７２ 排温水出口管
１７４、１７６ 温水温度センサー
１７８ 排温水流量制御弁（三方制御弁）
１８０ 吸収液管
１８２ 吸収液温度センサー
１８４ 第二冷暖切替弁
１８６ 冷媒ドレン熱交換器
１８８ 排ガス熱交換器
１９０ オーバーフロー用堰
１９２ 排熱再生器からの吸収液管
１９４、１９６ 冷媒蒸気管
２００ 排温水熱交換器
２０２ 吸収液溜り

Claims (16)

1. 貫流方式ボイラ又は貫流方式ボイラと同等の構造を持つボイラを高温再生器として、この高温再生器と二重効用形吸収式冷温水機とを一体化した三重効用形吸収式冷温水機であって、高温再生器、中温再生器、低温再生器、凝縮器、吸収器、蒸発器、熱交換器類、溶液ポンプ及び冷媒ポンプを少なくとも有し、吸収器の吸収液を低温再生器から中温再生器へ、ついで高温再生器へ導くリバースフロー式の三重効用形吸収式冷温水機において、外部からの排熱を回収し加熱源として利用し、吸収液を加熱し吸収液に吸収されている冷媒を加熱蒸発させて吸収液の濃度を上げるための排熱回収器を、低温再生器の手前に設け、低温再生器で吸収液を加熱し吸収液の濃度を上げる加熱熱量の割合を、外部から回収する排熱量を制御して減少させることにより、低温再生器の熱交換量を低減させて、高温再生器及び中温再生器で発生させ吸収液を加熱・濃縮し低温再生器の加熱源となる冷媒蒸気の発生量を減らしても冷暖房負荷変化に応じた排熱回収運転ができるようにし、前記排熱回収器に排温水を流し、排熱を回収する燃焼熱量削減運転中で、かつ、高温再生器の燃焼装置で追い焚き燃焼運転をする必要がない部分負荷運転時は、排熱回収量をできるだけ多くするように、吸収液ポンプの運転は定格運転にして吸収液循環量を増やすように制御し、負荷が増えて追い焚き燃焼運転が必要になった場合には負荷に応じて効率良く運転する吸収液循環量となるように、吸収液ポンプの吐出量を制御するようにして、高温再生器での加熱に使用する高級な加熱用燃料の消費量を減らし、省エネルギーを図るようにしたことを特徴とする排熱回収器を有する三重効用形吸収式冷温水機。
2. 貫流方式ボイラ又は貫流方式ボイラと同等の構造を持つボイラを高温再生器として、この高温再生器と二重効用形吸収式冷温水機とを一体化した三重効用形吸収式冷温水機であって、高温再生器、中温再生器、低温再生器、凝縮器、吸収器、蒸発器、熱交換器類、溶液ポンプ及び冷媒ポンプを少なくとも有し、吸収器の吸収液を低温再生器から中温再生器へ、ついで高温再生器へ導くリバースフロー式の三重効用形吸収式冷温水機において、外部からの排熱を回収し加熱源として利用し、吸収液を加熱し吸収液に吸収されている冷媒を加熱蒸発させて吸収液の濃度を上げるための排熱回収器を、低温再生器の手前に設け、低温再生器で吸収液を加熱し吸収液の濃度を上げる加熱熱量の割合を、外部から回収する排熱量を制御して減少させることにより、低温再生器の熱交換量を低減させて、高温再生器及び中温再生器で発生させ吸収液を加熱・濃縮し低温再生器の加熱源となる冷媒蒸気の発生量を減らしても冷暖房負荷変化に応じた排熱回収運転ができるようにし、前記排熱回収器に排温水を流し、排熱を回収する燃焼熱量削減運転中で、かつ、高温再生器の燃焼装置で追い焚き燃焼運転をする部分負荷運転時、負荷変動などにより高温再生器内の溶液液面が変動して空缶運転や液面低による安全停止を起さないように、吸収液ポンプの吐出量を制御して高温再生器への吸収液循環量を確保し、連続して安定した運転ができるようにして、高温再生器での加熱に使用する高級な加熱用燃料の消費量を減らし、省エネルギーを図るようにしたことを特徴とする排熱回収器を有する三重効用形吸収式冷温水機。
3. 低温再生器で吸収液を加熱し吸収液の濃度を上げる加熱熱量の割合を、外部から回収する排熱量を制御して、冷暖房負荷が１００〜０％の範囲で変動する場合に、１５〜１００％減らすようにした請求項１又は２記載の排熱回収器を有する三重効用形吸収式冷温水機。
4. 排熱回収器を設けない場合の三重効用形吸収式冷温水機に比べ、排熱回収器を設けることにより高温再生器での加熱に使用する高級な加熱用燃料の消費量を定格負荷運転時で１５〜３０％減らし、低負荷運転時には１５〜１００％減らして、省エネルギーを図るようにしたことを特徴とする請求項１、２又は３記載の排熱回収器を有する三重効用形吸収式冷温水機。
5. 外部排熱を回収して排熱回収器の熱源とするための排温水制御弁、排温水管路及び排温水制御器を設けた請求項１〜４のいずれかに記載の排熱回収器を有する三重効用形吸収式冷温水機。
6. 排熱回収器入口の排温水温度が排熱回収器内で加熱させる吸収液温度より所定の温度高い時に、排温水制御弁を制御して排温水が排熱回収器に流入し、吸収液を加熱するようにした請求項５記載の排熱回収器を有する三重効用形吸収式冷温水機。
7. 排温水の温度が、外部排熱を発生する熱源となっている熱源システム機器の運転条件及び効率に悪影響を与えない温度になるように、戻りの排温水温度を三方弁開度上限ピークカット制御を用いて制御し、排温水が排熱回収器に所定量流入し、吸収液を加熱するようにした請求項６記載の排熱回収器を有する三重効用形吸収式冷温水機。
8. 排熱回収器入口に排熱温水の流量制御を行う三方弁を設け、この三方弁の上限ピークカット制御は比例制御式とした請求項７記載の排熱回収器を有する三重効用形吸収式冷温水機。
9. 排熱回収器へ入る排温水流量制御を行い、排温水のピークカット制御を行った場合で、冷暖房負荷の要求に対し加熱量が不足した場合には、燃焼量を増やし制御するようにした請求項７記載の排熱回収器を有する三重効用形吸収式冷温水機。
10. 外部排熱による加熱がない場合には、起動時に燃焼制御運転から運転に入るように、運転モードの切替を行えるように選択仕様を設けた請求項１〜９のいずれかに記載の排熱回収器を有する三重効用形吸収式冷温水機。
11. 吸収器の吸収液ポンプ出口と蒸発器とを、流量調節弁を有する吸収液分配管を介して接続し、蒸発器の冷水出口管又は冷水入口管に設けた温度センサーとこの流量調節弁とを制御装置を介して、冷水温度センサーで検出された温度により蒸発器に注入させる吸収液量を制御可能とし、さらに、蒸発器冷媒溜りに溜まった冷媒と流入した吸収液を、蒸発器に設けたオーバーフロー用堰又はオーバーフロー管から吸収器液溜りに流下させるか、又は戻すようした請求項１〜１０のいずれかに記載の排熱回収器を有する三重効用形吸収式冷温水機。
12. 蒸発器で散布する冷媒温度、又は蒸発器冷媒溜りの冷媒温度及び冷水出口温度を監視し、吸収液注入前の冷媒温度と吸収液注入後の冷媒温度又は冷水出口温度のどちらか一方又は両方の温度差を比較し、温度差（Δｔ℃）が設定値以上にならないように注入量を吸収液流量調節弁で制御するようにした請求項１１記載の排熱回収器を有する三重効用形吸収式冷温水機。
13. 排熱回収器が、チューブ内を加熱流体である排温水が流れ、チューブ外を稀吸収液が流れるプール沸騰方式のシェル・アンド・チューブ型熱交換器である請求項１〜１２のいずれかに記載の排熱回収器を有する三重効用形吸収式冷温水機。
14. プール沸騰方式のシェル・アンド・チューブ型熱交換器の稀吸収液流出口が、シェル・アンド・チューブ型熱交換器を構成している伝熱管群の最上段近傍に設けられ、前記伝熱管群の最上段とその下の段の伝熱管の配置が、吸収液に添加されている表面活性剤の前記稀吸収液流出口からの流出を阻害しないようにされている請求項１３記載の排熱回収器を有する三重効用形吸収式冷温水機。
15. 排熱回収器の最上段とその下の段の伝熱管の配置が、碁盤目配列とされている請求項１４記載の排熱回収器を有する三重効用形吸収式冷温水機。
16. 排熱回収器から低温再生器への冷媒蒸気ラインに、蒸発器の加熱側に接続する分岐ラインを設けるとともに、該分岐ラインに冷房用と暖房用とに切り替える冷暖切替手段を設け、該冷暖切替手段を暖房用に切り替えて前記排熱回収器からの冷媒蒸気を蒸発器に導いて、蒸発器内の伝熱管内を流れる温水を加熱するようにした請求項１〜１５のいずれかに記載の排熱回収器を有する三重効用形吸収式冷温水機。

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