JPH037859A - 吸着式冷凍機の制御方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、複数の吸着塔を有する吸着式冷凍機における
冷凍出力の制御方法に係り、詳しくは、利用側の負荷減
少に対応して、前記吸着式冷凍機の冷凍出力を効率的に
減少させ、出力／入力の特性を最大限に利用する制御方
法に関するものである。

（従来の技術） 吸着式冷凍機は、一般にシリカゲル、ゼオライト、活性
炭、活性アルミナ等の固体吸着剤を収設した吸着塔を２
基並列に設置し、両吸着塔に吸着剤加熱用熱媒および冷
却水を一定時間毎に交互に供給し、吸脱着工程を反復さ
せることにより、連続して冷凍出力が得られるようにシ
ステムが組まれている。

そして、上記吸着式冷凍機の運転中における利用側負荷
の軽減等に伴って、冷凍出力を減少させる場合には、通
常、吸着剤が加熱用熱媒の流量を制御することが行われ
ている。一般に加熱用熱媒としては、前記固体吸着剤の
加熱脱着が可能なように８５°Ｃ前後の温水が使用され
ていることを考慮し、この方法は、負荷の低下に応じて
この温水の供給弁を絞ったり、あるいは供給ポンプの回
転数を下げたりしている。

また、他の制御方法としては、負荷が低下したとき、一
定時間、冷凍機自身の運転を停止する、いわゆるＯＮ、
ＯＦＦ制御がある。

（発明が解決しようとする課題） ところが、前者の方法では供給弁の開度を制御するため
の複雑な機構が必要であったり、ポンプの回転数を変更
するための補機の併設を余儀無くされ、また、後者の方
法では運転再開に伴う動力損失が大きいという問題があ
る。

しかも、上記の方法はいずれも、吸着式冷凍機の特性を
考慮するとき、充分にそれが生かされたものとは云えな
かった。

即ち、第３図に示すように、吸着式冷凍機においては一
般に入力がなされると、直ちに出力を得、しかる後、入
力が急速に消滅するにもかかわらず出力はかなりの時間
をかけて低下するという特性を有している。

そのため、通常にあっては所定の時点、例えば（Ｔ）で
吸、脱着工程が切り換わり、（Ｔ）以降の低出力は切り
捨てられるが、これは高負荷運転に際しては、低出力の
ため、支障のないものであるが、前述の制御方法では、
同様のことが低負荷時にも起こり、吸、脱着が切り換わ
ったとき、あるいは運転が停止した時に低負荷に充分見
合うだけの低出力が残っているにもかかわらず、それを
廃棄しなければならないという不都合を生じる。

本発明は、上記の如き実状に鑑み、吸着式冷凍機の特性
を十二分に利用して、前記吸着式冷凍機の負荷に応じた
出力制御を効率的に行うことを目的とするものである。

（課題を解決するための手段） 即ち、上記課題に適合するための本発明の特徴は、固体
吸着剤および伝熱管を内蔵した吸着塔を複数基使用し、
各吸着塔の胴体を冷媒が循環可能なる如く凝縮器および
蒸発器に接続すると共に、前記蒸発器には利用側熱媒を
循環せしめ、また前記複数基の吸着塔のうち、少（とも
一つが他と異なる工程となる如く、吸着、脱着工程の切
り換え運転がなされる吸着式冷凍機において、冷凍出力
を制御するため、蒸発器入口の利用側熱媒の状態を検知
し、吸着、脱着工程の切り換えを停止することによって
負荷が少なくなったとき、出力も亦、小さいものとさせ
ることにある。

ここで、上記吸脱着工程の切り換えの停止は、吸着式冷
凍機内の冷却水および熱源側熱媒更には冷媒の配管中の
バルブの開閉動作を全て現状で停止させることによる。

また、検知する利用側熱媒の蒸発器入口直前の状態とし
ては、該熱媒が、利用側負荷に冷熱を与え、自身は温度
を上昇させて、再び循環してきた時の温度の検知が最も
容易であり、利用側の負荷が大きいときは温度は高く、
逆に利用側負荷の小さいときは温度は低く表示される。

しかし、これに限らず、他にも圧力または出口温度を検
知して蒸発器入口直前の利用側熱媒の状態を検知するこ
ともできる。

そして、例えば、温度を検知する場合には、利用側熱媒
の配管中、蒸発器入口手前に温度感知器を設置すること
で、負荷の状況を知らしめると共に、前記吸、脱着工程
の切り換え停止機構と連動させて、効率的な吸着式冷凍
機の制御を行わしめる。

（作用） 以上のような制御方法によれば、吸着式冷凍機において
、利用側負荷の減少を蒸発器入口状態により感知した際
、前述の如くバルブを全て現状で固定し、これによって
吸、脱着工程の切り換えを停止すると、第３図の出力側
における通常の切り換え時（Ｔ）以降の比較的低出力部
分を出力され、これを利用側の低負荷の冷凍に利用する
。

しかも、蒸発器入口手前の利用側熱媒の状態を感知する
ことによって、利用側の負荷状況を判断できるため、前
記感知状態が所定以下の場合、前記バルブを全て固定す
るように設定された制御装置を用いれば、前述の制御運
転の状態を自動的に行わせることが可能となる。

（実施例） 以下、本発明方法を第１図および第２図に示す吸着式冷
凍機で温度検知により制御する場合について説明する。

第１図および第２図は本発明方法が適用可能な吸着式冷
凍機の一例を示す概要図である。なお、熱媒または冷媒
が流れている流路は実線で、流れていない流路は破線で
示している。

これら図において０１）及び（ＩＩ）　′は真空容器０
２）及び０２）′内に太陽熱収集器あるいは工場廃熱な
どの低等級熱源から、熱交換器を介し、又は介さずして
供給される温水と、クーリングタワー等の冷却水発生器
等で生成された冷却水を交互に通過させるフィンチュー
ブ０３）０３）’を内蔵し、該フィンチューブ面側′の
フィン間隙にシリカゲル、ゼオライト。

活性炭、活性アルミナ等の固体吸着剤（Ｓ）を充填して
なる２基の吸着塔、圓は両吸着塔（ＩＩ）０１）　’の
胴体θ２）０２）”にバルブ０ω０５）′を備えたダク
ト０６）ｑＯ′を介して接続された凝縮器、０７）は該
凝縮器０４）の胴体（１４ａ）の底部にトラップ形状の
配管０８）を介して接続された蒸発器であって、該蒸発
器０７）のケーシング（１７ａ）と前記第１．第２の吸
着塔（＋１）（１１）　′の真空容器（１２）０２）’
とは、途中にバルブ０９）Ｑ９）’を備えたダクト１２
ωＱΦ′により互いに接続され、真空容器０２）０２）
内に封入された所定量の水などの冷媒が前記バルブＱ５
）０５）　′０９）０９）　’の開閉に伴ってこの間を
循環し得るようになワている。

前記凝縮器＜１４）は、胴体（１４ａ）の内部に、クロ
スフィンチューブあるいはエロフィンチューブ等のフィ
ン付伝熱管（２１）を収設したもので、該伝熱管（２１
）内に常時供給される冷却水により、前記吸着塔（１１
）（Ｉｔ）　’内の固体吸着剤（Ｓ）から吐き出された
冷媒蒸気を凝縮液化して胴体（１４ａ）の底部に貯留し
、配管０８）を通じて前記蒸発器θつへ供給するように
なっている。

一方、上記蒸発器ａ′７）は、横長のケーシング（１７
ａ）内に利用側熱媒を通過させる伝熱管（２２）を挿通
し、該伝熱管（２２）の下部に設けた蒸発皿（図示せず
）に前記凝縮器側から導入された冷媒液を貯留して伝熱
管（２２）の表面で蒸発気化させ、前記利用側熱媒から
蒸発潜熱を奪い、これを冷却する。

また前記利用側熱媒は、前記蒸発器θ〕と利用側の負荷
（図示せず）とを循環するように配管され、そして、蒸
発器ｑ′７）入口手前では、その配管中に設けられた温
度感知器（２７）によって、蒸発器０７）流入温度が計
測される。

図中、（Ｖｌ）　（ＶＺ）　（Ｖ３）　・・・（Ｖｅ）
が、前記吸着塔（１１０１１）　′の伝熱管０３）（１
３）　′、凝縮器側の伝熱管（２１）、冷却水入口（２
３）　、冷却水出口（２４）、熱源側熱媒入口（２５）
ならびに熱源側熱媒出口（２６）を繋ぐ管路に設けられ
たバルブであって、各バルブ（Ｖｌ）　（ＶＺ）　（Ｖ
、）・・・（ＶＩＩ）は、通常、順序的に開閉動作をす
ると共に、前記温度怒知器（２７）の温度にもとづき、
その開閉動作を停止することができるようになっている
。

また、前記吸着塔０１）０１）　′と凝縮器側及び蒸発
器ａ”ｎ　トラ繋ぐダク）　Ｑ６）０６）　”　ｅ（Ｈ
ｅ　′ニ設けられるバルブＱ５）０５）　’　０９）０
９）　’も上記同様、順序的に開閉すると共に、その開
閉動作を止めることも可能である。

次いで、上記の吸着式冷凍機の通常の高負荷運転時の作
動状況を説明する。

第１図は第１の吸着塔０１）に冷却水を供給し、吸着運
転を行うと共に、第２の吸着塔（ＩＩ３　′に熱源側熱
媒を供給し、脱着運転を行っている場合である即ち、入
口（２５）から逆出された熱源側熱媒は、バルブ（Ｖ６
）を通じて第２の吸着塔（ＩＩ）　′の伝熱管０３）゛
に入り、固体吸着剤（Ｓ）を加熱脱着し、バルブ（ｖ２
）を介して熱源側熱媒出口（２６）から熱源に還流する
。

吸着塔（ＩＩ）’内で加熱脱着された冷媒蒸気は、バル
ブ０５）を通って凝縮器側に入り、伝熱管（２１）内を
通過する冷却水で冷却されて液化し、胴体（１４ａ）の
底部に貯留され、圧力差等により配管０８）を通じて蒸
発器０′７）に送られる。

また、この間、第１の吸着塔（Ｉ　＋）においては、凝
縮器側の伝熱管（２１）からバルブ（Ｖ、）を通じて伝
熱管０３）に冷却水が導入され、固体吸着剤（Ｓ）が冷
却されて冷媒蒸気を吸着するため、蒸発器θ′ｆ）内の
冷媒液が伝熱管（２２）内を流れる利用側熱媒から蒸発
潜熱を奪って冷却するため、該利用側熱媒を空調対象域
に設置したファンコイルユニット等ノ利用側負荷（図示
せず）に供給すれば一般的な空調システムの温度条件（
例えば、冷却水に温度３０゛Ｃ１利用側熱媒入ロ温度１
２°Ｃ９同出ロ温度７°Ｃ）を満足させることができる
。

次に、上記の運転状態から２基の吸着塔（Ｉ＋）（Ｉ＋
）　′の吸、脱着工程を切り換えて運転した状況を第２
図に示す。

先ず、バルブ（Ｖｌ）（ＶＺ）（Ｖ３）　・・・（ｖｓ
）及びバルブ０ω０５）′θ９）θ９）を−斉に切り換
えると、入口（２５）から入った熱源側熱媒は、バルブ
（Ｖ、）を通じて第１の吸着塔０１）′へ流入し、該第
１の吸着塔（Ｉ＋）　’内で固体吸着剤（Ｓ）の加熱脱
着をした後、バルブ（ｖ７）を通って熱源側熱媒出口（
２６）へ向かう。一方、入口（２３）から流入した冷却
水は、凝縮器側を経て、バルブ（ｖ３）を通り、第２の
吸着塔（Ｉ＋）　′へ入り、ここで固定吸着剤（Ｓ）を
冷却した後、バルブ（ＶＳ）を通って出口（２４）へ向
かう。

かくして、第１の吸着塔（１１）は脱着、第２の吸着塔
は吸着運転へと反転すると共に、第１図の場合と同様の
作用によって、利用側熱媒を冷却し、吸着式冷凍機の連
続運転を可能にしている。

以上のように作動する吸着式冷凍機において、利用側ｆ
ｔ荷が減少した際の、本発明６ご係る制御方法を次に説
明する。

利用側負荷の減少は、利用側負荷に冷熱を与えて、再び
蒸発器０′７）へ還流する利用側熱媒の温度の低下とな
って表われる。（例えば今の場合は前記の１２°Ｃ以下
の値となる。） 従って、この場合は、先ず、前記利用側熱媒の蒸発器θ
力流入前の温度を、前記温度感知器（２７）によって計
測し、利用側貞荷の状況を把握し、次いで、その結果が
所定温度より低く、低負荷と判断する場合は、全バルブ
の開閉動作を現状で停止させて、吸、脱着工程の切り換
えを停止する。

以上の操作によって、冷凍出力は第３図の吸。

脱着切り換え時点（Ｔ）においても切り換わらず入力が
殆ど無いにもかかわらず、低出力を放出し続ける。

次いで、（Ｔ）以降の出力が低くなり過ぎ、もはや利用
側の低負荷に対応できなくなったときは前記温度感知器
（２７）の温度が再び所定温度基−ヒに上昇し、これを
表示する。このとき、再び吸、脱着運転を始めるべく、
バルブの開閉動作を開始することによって通常の出力を
得る。

本発明は、上記の方法を繰り返すことによって低負荷に
対応する低出力を得ることが可能であるが、さらにこれ
を自動運転すべく、前記温度感知器（２７）の所定温度
での信号に応答する制御装置を設け、該制御装置によっ
て、全バルブの開閉動作を制御すれば、より本発明方法
を実効ならしめることができる。

なお、以上は吸着塔を２基並設した吸着式冷凍機につい
て説明したが、本発明方法は何らこれに限定されるもの
ではなく、吸着塔を３基以上並設し、連続した冷凍出力
を得るように構成された吸着式冷凍機にも適用可能なこ
とは云う迄もない。

（発明の効果） 以上述べた如く、本発明は、利用側の負荷が減少したと
き、吸着式冷凍機の吸着及び脱着の工程切り換えを一時
、停止し、これによって従来、廃棄されていた低出力を
排出せしめ、これを利用側の低負荷に適用せしめるもの
であるから、複雑な機構を必要としないことは勿論、吸
着式冷凍機の出力及び人力特性に鑑みた場合、入力が殆
ど無い時点での出力を利用するという効率的な資源の利
用方法であり、本発明方法を適用することによってＣＯ
Ｐの向上も果たすことができる。

また、利用側熱媒の状態を蒸発器入口手前で計測するこ
とによって、負荷の変化を正確に素早く把握でき、前記
の制御方法をより効果的ならしめ、更にはバルブの開閉
機構と、前記の状態を検知する検知器どの間に制御装置
等を設け、両者を連動させることによって効率的な自動
制御運転をも可能とするものである。

【図面の簡単な説明】

第１図及び第２図は本発明方法を適用可能な吸示すグラ
フである。 （１１）（１１）　′・・・吸着塔 （１２）　（１２）　”・・・胴体（真空容器）。 （１３）　（１３）　’・・・伝熱管。 （１４）・ （２７）・ ・凝縮器、　　（１７）　　・・・ ・固体吸着剤 ・温度感知器（検知器） 蒸発器。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、固体吸着剤および伝熱管を内蔵した吸着塔を複数基
   使用し、各吸着塔の胴体を冷媒が循環可能なる如く凝縮
   器及び蒸発器に接続すると共に、前記蒸発器には利用側
   熱媒を循環せしめ、また前記複数基の吸着塔のうち、少
   なくとも一つが他と異なる工程となる如く、吸着、脱着
   工程の切り換え運転がなされる吸着式冷凍機において、
   蒸発器入口の利用側熱媒の状態を検知し、利用側負荷が
   減少したとき、前記吸着、脱着の工程切り換えを一時停
   止することによって、高負荷運転時に廃棄される低出力
   を前記低負荷に適用せしめる前記吸着式冷凍機の制御方
   法。