JPH0480567A - 吸収冷凍機・冷温水機における冷温水・冷却水の変流量制御装置 - 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〕 本発明は吸収冷凍機・冷温水機における冷温水・冷却水
の変流量制御法および装置に係り、詳しくは、吸収冷凍
機・冷温水機内を流通する冷温水・冷却水の流量を加熱
装置での加熱量に応して変化させることができるように
した変流量制御に関するものである。

〔従来の技術〕

吸収冷凍機や吸収冷温水機などは、機内を循環する吸収
液の濃度変化により冷水をとり出すことができるように
なっている。例えば二重効用型の吸収冷温水機なとでは
、第３図に示すように、胴肉に蒸発器ｌ、吸収器２．低
温再生器３．凝縮器４があり、その胴外に高温再生器５
が設けられている。

蒸発器１には、その内部に蒸発器管ＩＡが配置され、高
真空下で蒸発器管ＩＡの外面に流下された冷媒液に蒸発
潜熱を奪われて、蒸発器管ＩＡ内を流れる冷水２５を冷
却するようになっている。

その冷水２５ａは冷房を必要とする室に設置された所定
の熱交換器に送出され、受熱して昇温した冷水２５ｂは
冷温水ポンプ１２によって蒸発器管ＩＡへ戻される。

一方、吸収器２には、その内部に吸収器管２Ａが配置さ
れ、蒸発器１で発生した冷媒蒸気を吸収器管２Ａ内を流
れる冷却水２６で冷却することにより、散布された吸収
液２７に吸収させると共に胴肉を高い真空に保持するよ
うになっている。凝縮器４には、その内部に凝縮器管４
Ａが配置され、再生器３，５で蒸発した冷媒蒸気を、凝
縮器管４Ａ内を流れる冷却水２６で冷却凝縮するように
なっている。なお、低温再生器３は、高温再生器５の気
液分離器２０で分離蒸発した冷媒蒸気２０ａの潜熱で吸
収液２７ａを加熱濃縮し、冷媒を分離蒸発させ、高温再
生器５では、吸収液２７ｂを真空中で加熱し、冷媒の一
部を蒸発分離させている。

上記の吸収器管２Ａと凝縮器管４Ａとは一般に連通され
ており、冷却水２６が吸収器２を通過した後に凝縮器４
へ供給される。その冷却水はクーリングタワーなとで降
温され、冷却水ポンプ１３を介して吸収器管２Ａへ戻さ
れる。

このような動作を行う吸収冷凍機・冷温水機としての機
械系では、高温再生器５の加熱装置９における加熱量調
整弁１０の開度か、冷水出口に設けられた温度センサ８
からの信号で調整されるようになっている。冷房のため
に設定された温度を得るに十分なように冷水出口温度が
低くなっていなければ、加熱量調整弁１０の開度が増大
されて加熱が促進され、吸収冷凍機・冷温水機が全負荷
もしくはそれに近い状態で運転される。なお、吸収冷凍
機は主として冷房機能のみを有するが、吸収冷温水機の
場合は、冷房運転のみならず暖房運転をもすることがで
きる。いずれの場合も二重効用型吸収機の場合は、高温
再生器５においてガスや油を焚くか高温の蒸気を導入し
て吸収液を加熱し、−重効用型吸収機の場合は、再生器
（口承の例では低温再生器３にあたる部分）において高
温の蒸気を導入するようにしている。

ところで、蒸発器管ＩＡを流通する冷温水２５や、吸収
器２．凝縮器４を流通する冷却水２６は上述したように
それぞれのポンプ１２．１３によって送出されるが、吸
収冷凍機・冷温水機が低負荷運転にあるときは、その吐
出流量を必要限度に留めておけば十分である。すなわち
、冷温水２５や冷却水２６の変流量調整すれば、各ポン
プ１２゜１３での消費動力も節減することができる。

そのために、従来は、以下のような制御形態を採用して
いる。例えば、蒸発器管１Ａの入口および出口に温度計
８Ａ、８Ｂを設け、冷温水の入口温度ｔＩＮおよび出口
温度ｔ。７を検出し、その温度差ｔｌＮ　　ｔｏｙが小
さければ、冷温水ポンプ１２および冷却水ポンプ１３の
吐出流量を減少させるようにしている。すなわち、冷水
の入口温度ｔｌ）Ｉが冷水の出口温度ｔ。Ｔに近ければ
、冷房を必要としている室での熱交換がさほど要求され
ていないということを意味するから、あえて各ポンプ１
２１３での吐出量を多くしておく必要がないと判断し、
省エネルギを優先させるようにしている。

しかし、吸収冷凍機・冷温水機が例えば全負荷運転して
いるにもかかわらず、何らかの原因でたまたま上記の温
度差ｔｌＮ　　ｔｏｙが小さい場合がある。そのような
場合に、冷温水ポンプ１２や冷却水ポンプ１３の吐出量
が、吸収冷凍機・冷温水機の運転状態に関係なく減少さ
れると、とりわけ冷却水量が減らされると、吸収器２や
凝縮器４での冷却不足が生じ、吸収器２での冷媒蒸気の
吸収機能が低下し、胴肉の高い真空が確保されなくなる
。

その場合には、胴肉の圧力が異常に上昇して安全装置が
働き、吸収冷凍機・冷温水機の作動が停止してしまう事
態が生じ、好ましくない。

そこで、このような事態の発生を防止するために、従来
では、冷温水ポンプ１２や冷却水ポンプ１３などを含む
補機動力系と吸収冷凍機・冷温水機などの機械系との間
にインターロックをとり、吸収冷凍機・冷温水機の加熱
熱量が減らされていることを確認した後に、各ポンプ１
２．１３の吐出量減少を許容させている。すなわち、冷
温水ポンプ１２や冷却水ポンプ１３の吐出量を減らそう
とするとき、その信号りを機械系へ送り、それを受けて
、吸収冷凍機・冷温水機側では加熱装置９での加熱状態
を検出するようにしている。

例えば、高温再生器５にガス、油もしくは蒸気を供給し
ている加熱量調整弁１０にリミットスイッチ２８などを
設けておき、その加熱量調整弁１０の開度が例えば５０
％以下であれば、リミットスイッチ２８が動作するよう
にしている。したがって、リミットスイッチ２８が動作
していない場合には、上記各ポンプ１２．１３の吐出量
減少を禁止し、動作していれば可能であるという信号ｋ
を、補機動力系の制御装置２９へ送り返すようにしてい
る。後者の場合は吸収冷凍機・冷温水機が低負荷運転状
態にあるので、冷温水や冷却水の量を減らされても差し
支えないという信号を受けて、各ポンプ１２．１３の作
動状態の変更を許容する。

各ポンプが一台の場合には、温度差に基づいてそれを駆
動する電動機の回転数がインバータ制御され、同一機能
のポンプが二台以上設けられている場合には通数台の作
動を段階的に停止させるといったようにすることになる
。

〔発明が解決しようとする課題〕

このように補機動力系と機械系との間でインターロック
をとるようにしているのは、冷却水ポンプおよび冷温水
ポンプか補機動力系に属しており、補機動力系はその建
物全体の電気系統や冷暖房系統さらには各種計装などを
とりまとめる設備関係者の取り扱い範晴となっているか
らである。すなわち、吸収冷？ＴＡ機・冷温水機は機械
提供者か設置するもので、その機械に取り付けられてい
るポンプは、冷凍機・冷温水機の動作に必要な吸収液ポ
ンプ１９や冷媒ポンプ２１程度までであり、上記の冷温
水ポンプ１２や冷却水ポンプ１３は、機械系での取扱の
範囲外となっていることに基づいている。

したがって、冷温水ポンプ１２や冷却水ポンプ１３の吐
出量を調整するには、機械系とインターロックをとるこ
とが必要であり、そのために、信号のやりとりすること
が必要とされ、制御系全体が複雑化し、また、その信号
伝達も煩雑化する問題がある。

本発明は上記した問題に鑑みなされたもので、その目的
は、補機動力系と機械系との間でインターロックをとる
ことなく、冷温水ポンプおよび冷却水ポンプの駆動を調
整する制御系を簡略化できること、上記各ポンプを機械
系の動作に支配させておき、その吐出量変更を逐−行わ
せることで各ポンプにおける動力消費の節減をより一層
確実に図ることができるようにすること、を実現する吸
収冷凍機・冷温水機における冷温水・冷却水の変流量制
御法および装置を提供することである。

〔課題を解決するための手段〕

本発明は、吸収冷凍機・冷温水機における蒸発器管を流
通する冷温水および吸収器管・凝縮器管を流過する冷却
水の流量を変化させる制御方法に適用される。

その特徴とするところは、吸収冷凍機・冷温水機におけ
る加熱装置での加熱熱量の割合に応じて、冷温水を送り
出す冷温水ポンプおよび冷却水を送り出す冷却水ポンプ
の少なくともいずれか一方の吐出流量を変化させるよう
にしたことである。

装置の発明においては、上記の制御を可能とするために
、第１図を参照して、冷温水の出口温度ｔｏｙを検出す
る冷温水温度検出手段８、その冷温水温度検出手段８か
らの温度信号に基づいて、加熱装置９における加熱熱量
を調整する加熱量調整弁１０、その加熱量調整弁１０の
開度を検出する加熱度検出手段１１、その加熱度検出手
段１１からの信号により冷温水ポンプ１２および冷却水
ポンプ１３における吐出流量を演算する送水量演算手段
１４、その送水量演算手段１４からの信号により冷温水
量を変化させる冷温水ポンプ駆動調整手段１５および冷
却水量を変化させる冷却水ポンプ駆動調整手段１６を設
けている。

（作　　　用〕 加熱装置９が安定した燃焼状態に入った後、冷温水温度
検出手段８により冷温水の出口温度Ｔ。Ｔが検出され、
そこからの温度信号に基づいて加熱量調整弁１０が開度
調整される。出口温度Ｔ。、か冷房のために別途設定さ
れた室温に対応する制御設定温度Ｔｃ、よりも低ければ
、加熱量調整弁１００開度が減少される。供給油量が減
らされ燃焼度が下げられると、吸収冷？ｊＩ！機・冷温
水機における吸収冷凍作用は弱められ、部分負荷運転に
入る。

そのときの加熱量調整弁１０の開度が加熱度検出手段１
１によって検出され、その信号により冷温水ポンプ１２
および冷却水ポンプ１３における吐出流量が送水量演算
手段１４で演算される。その送水量演算手段１４からの
信号により冷温水ポンプ駆動調整手段１５および冷却水
ポンプ駆動調整手段１６が動作して、もしくはいずれか
一方のポンプ駆動調整手段が動作して、冷温水ポンプ１
２および冷却水ポンプ１３、もしくは少なくともいずれ
か一方の吐出流量が減少される。

蒸発器管ＩＡには部分負荷運転に相応しい量の冷温水が
流通され、吸収器管２Ａおよび凝縮器管４Ａには吸収冷
凍作用に相応しい量の冷却水が流過される。このような
冷温水ポンプ１２および冷却水ポンプＩ３の運転が軽減
されると、それぞれのポンプ１２．１３における動力消
費が節減される。

〔発明の効果〕

本発明によれば、加熱装置に燃料を供給している加熱量
調整弁の開度に基づき冷温水ポンプおよび冷却水ポンプ
、または少なくともいずれか一方の運転を制御するよう
にしたので、従来技術のところで述べたように吸収冷凍
機・冷温水機などの機械系と補機動力系との間でインタ
ーロックをとる必要がなく、また、機械系および両ポン
プの作動を調整する制御系も簡単なものとなる。しかも
、両ポンプの運転状態の変化を補機動力系で判断して必
要とする場合に比べ、機械系が両ポンプの運転を支配す
るので、吸収冷凍機・冷温水機における吸収冷凍作用を
阻害させることなく、両ポンプの運転が常に機械系の運
転負荷状態に応してなされ、ポンプ動力の消費を抑制す
る省エネルギがより一層確実になされる。したがって、
補機動力系でポンプの吐出流量を一方的に変えることに
より、吸収冷凍機・冷温水機側の運転を阻害するような
ことは回避される。加えて、補機動力系で吐出流量を減
少させる必要がないと判断するような場合でも、機械系
からの指令で調整がなされることになり、省エネルギの
観点からは好ましい吐出流量制御がなされる。

〔実　施　例〕

以下に、本発明を実施例に基づいて、詳細に説明する。

第１図は、二重効用型の吸収冷温水機の一例の構成図で
ある。冷房および暖房機能を有する吸収冷温水機のみな
らず、冷房機能を有する吸収冷凍機などでは、循環する
吸収液の濃度変化により、蒸発器１内に配置された蒸発
器管ＩＡから、冷水を取り出すことができる。そのため
に、真空状態とされた胴肉には、蒸発器ｌ、吸収器２．
低温再生器３および凝縮器４が設けられ、その胴外には
、吸収器２や低温再生器３に連なる高温再生器５、さら
には、吸収液の熱交換を行うための低温熱交換器６や高
温熱交換器７が設けられる。なお、以下の説明では吸収
冷温水機における冷房運転をとりあげ、同様に機能する
暖房運転や吸収冷凍機における冷房運転については、そ
の説明を省く。

蒸発器１の内部に配置された蒸発器管ＩＡには冷温水を
取り出す配管が接続され、それに冷温水出口温度を検出
する冷温水温度検出手段としての温度センサ８が設けら
れる。高温再生器５にはガスや油を焚く加熱装置９が設
置されるが、それには、温度センサ８からの信号に基づ
いて高温再生器５での加熱熱量を調整する加熱量調整弁
１０が付設されている。これにより、吸収冷凍作用によ
る冷温水の出口温度が制御設定値と相違する場合、その
出口温度として制御設定値が得られるように、供給熱源
量が加熱量調整弁１０の弁開度で調整される。

その加熱量調整弁１０には、その開度を電気的に検出す
る加熱度検出手段としての開度センサ１１が取り付けら
れている。これにより、吸収冷温水機が全負荷運転して
いるのか、どの程度の部分負荷運転状態なのかを検出す
ることができるようになっている。この開度センサ１１
からの信号により、冷温水ポンプ１２および冷却水ポン
プ１３における吐出量を演算する送水量演算手段１４が
設けられている。これは、マイクロコンピュータなどで
あり、開度センサ１１から入力された電流信号をもとに
して、冷温水ポンプ１２および冷却水ポンプ１３の吐出
流量をも演算するようになっている。

その送水量演算手段１４からの信号により冷温水量を変
化させる冷温水ポンプ駆動調整手段１５や、冷却水量を
変化させる冷却水ポンプ駆動調整手段１６が設けられ、
それぞれのポンプ１２，１３を駆動している電動機１７
．１８の回転数を制御卸する。

制御形態の一例を述べると、冷温水ポンプ１２および冷
却水ポンプ１３の制御流量は、１００％から５０％の範
囲で任意に設定できるようにしている。

そのような流量制御は、加熱装置９における燃焼が安定
した後すなわち着火５分後から開始され、起動直後の不
安定な作動時期を外すように配慮されている。

いま、冷温水ポンプ１２および冷却水ポンプ１３の制御
流量比率をＷとし、加熱量調整弁１０の開度をφとする
。そして、設定された制御下限流量比率をＷ　′（Ｗｍ
ｉｎ≦Ｗ′≦１、ただしＷ　ｍ　ｉ　ｎは例えば０．５
　）　、制御下限流量比率がＷ′のときの加熱量調整弁
１０の開度をφ′とする。そのときの標準設定値を、例
えば、 直焚きの場合には、　Ｗ’−０，５，φ′−〇と設定し
ておく。ちなみに、蒸気加熱の場合は、Ｗ′＝０．５．
φ′−０，３などとしておけばよい。

そこで、制御方法として、 （ｉ）０≦φ≦φ′のとき　　　　　　ｗ＝ｗ　’（ｉ
ｉ　）φ′〈φ≦１のとき、 とする（第２図参照）。そして、制御信号ｉとして、Ｗ
＝１　　のとき、　　　　　　２０ｍＡＷ＝０　のとき
、　　　　　　　４ｍＡＱ＜Ｗ＜１のとき、　　　　（
１６ＸＷ＋４）ｍＡの電流値を出力させるようにしてお
く。

なお、冷水出口温度が異常に低いとか、冷水流量が異常
に少ないときは、制御信号を２０ｍＡとして、冷温水ポ
ンプ１２および冷却水ポンプ１３を１００％流量で運転
する。また、制御回路が異常なときは、変流量制御保護
用信号（ＣＦＱＡＲ）により、１００％流量運転に切り
替えられるようにしておく。

このような制御形態を採用する吸収冷温水機によれば、
以下のように作動させることができる。

吸収冷温水機が運転されると、高温再生器５における加
熱装置９に例えば油が供給され、その燃焼によって、吸
収液を真空中で加熱し冷媒の一部を蒸発分離する。なお
、その吸収液は吸収器２から吸収液ポンプ１９で導出さ
れたものであり、低温熱交換器６で昇温された後に低温
再生器６へ供給され、そこで、高温再生器５の気液分離
器２０で分離蒸発した冷媒蒸気の潜熱により冷媒を分離
蒸発させた後の液であって、その後に高温熱交換器７で
さらに加熱されて高温再生器５へ導入されたものである
。

凝縮器４では、低温再生器３で蒸発した冷媒蒸気および
再生型置３Ａ内を通過する間に冷媒液となり得なかった
冷媒蒸気を凝縮させる。凝縮器管４Ａには吸収器管２Ａ
を流過した後の冷却水が流れており、それによって冷媒
液が生成される。その冷媒液は蒸発器１へ導出され、冷
媒ポンプ２１で汲み上げ散布されると、高真空下で蒸発
器管ＩＡの外面に流下された冷媒液に蒸発潜熱を奪われ
て、蒸発器管ＩＡ内を流れる冷水を冷却する。吸収器２
では、蒸発器１で発生した冷媒蒸気が吸収器管２Ａ内を
流れる冷却水で冷却され、散布された吸収液に吸収され
ると、胴肉は高い真空状態に維持される。

このような作動の間に、冷却水はクーリングタワーで冷
却されて、冷却水ポンプ１３によって吸収器２．凝縮器
４を流過する。冷水は蒸発器１から冷房を必要とする室
の熱交換器へ導出された後、少し昇温した状態で冷温水
ポンプ１２によって蒸発器管ＩＡへ戻される。

このような冷房作用が安定して行われていることが確認
された時点、すなわち、運転を開始して５分以上が経過
して、安定した燃焼状態に入った後に、温度センサ８に
より冷温水出口温度Ｔ。、が検出される。この検出温度
信号によって、高温再生器５における加熱装置９へ油な
どを供給する加熱量調整弁１０が開度調整される。例え
ば、出口温度Ｔ。、が冷房のために別途設定された室温
に対応する制御設定温度ＴｃＳに等しければ、その弁開
度はそのままとされる。もし、その制御設定温度Ｔｃｓ
よりも低ければ、吸収冷凍作用は過剰であるので、加熱
量調整弁１０の開度が減少され、吸収冷温水機は部分負
荷運転に入る。このとき、供給油量が減少され、加熱装
置９での燃焼度は低下される。

以下、直焚きの場合を例にしで、部分負荷運転における
制御を説明する。部分負荷運転に入ると、吸収器２や凝
縮器４を流過する冷却水量が少なくなっても、また、蒸
発器１から導出される冷水量が減っても、その時点では
吸収冷温水機の運転には差し支えがない。そこで、加熱
量調整弁１０の開度φが小さくなったことを開度センサ
１１が検出すると、送水量演算手段１４ては、その開度
信号を制御下限流量比率Ｗ′のときの開度φ゛と対比す
べく演算される。開度φかφ′に等しいかそれより小さ
いと、冷温水ポンプ１２および冷却水ポンプ１３の流量
比率Ｗは予め決められているＷ−０，５とされ、そのと
きの制御信号ｉは（１６Ｘ０．５十４　）　ｍＡ−１２
ｍＡとなる。それが、冷温水ポンプ駆動調整手段１５お
よび冷却水ポンプ駆動調整手段１６に送出される。冷温
水ポンプ駆動調整手段１５および冷却水ポンプ駆動調整
手段１６はその制御信号ｉに応じて、冷温水ポンプ１２
を駆動する電動機１７や冷却水ポンプ１３を駆動する電
動機１８の回転数をインバータ制御して、それぞれにお
ける吐出流量を抑制する。蒸発器管ＩＡには、そのとき
の部分負荷運転に相応しい量の冷温水が流通され、吸収
器管２人および凝縮器管３Ａには吸収冷凍作用に相応し
い量の冷却水が流過されることになる。このように冷温
水ポンプ１２および冷却水ポンプ１３の運転が軽減され
ると、それぞれのポンプにおける動力消費は節減される
。

一方、加熱量調整弁ｌＯの開度φが小さくなったが、送
水量演算手段１４で、その開度信号が制御下限流量比率
Ｗ′のときの開度φ′より大きいと判定されたときは、 で求められる流量比率とされる。例えば、上記のように
φ’−０．Ｗ′＝０．５で、φ＝０．６とすれば、Ｗ＝
０．８となる。制御信号ｉは、（１６Ｘ　０．８＋　４
　）　ｍＡ＝１６．８　ｍＡとなって、冷温水ポンプ駆
動調整手段１５および冷却水ポンプ駆動調整手段１６へ
入力される。その制御信号ｉに応じて電動機１７．１８
がインバータ制御され、このときの状態に相応しい吐出
流量が冷温水ポンプ１２および冷却水ポンプ１３から送
出され、省エネルギが図られる。

なお、作動の説明では、加熱装置での加熱熱量の割合に
応じて、冷温水を送り出す冷温水ポンプおよび冷却水を
送り出す冷却水ポンプを同時に吐出量調整させるように
したが、いずれか一方について調整するようにしてもよ
い。また、上記の例は油を焚く場合であるが、都市ガス
や天然ガスを焚く場合も同様であり、また、高温再生器
５の加熱装置９として蒸気を導入する装置の場合にも、
本発明を適用することができる。さらに、高温再生器を
備えない一重効用型の場合には、再生器内の再生装置に
蒸気を導入するが、その蒸気供給制御弁を加熱量調整弁
として扱い、その開度φをもとに、上記した制御作動を
行わせれば、本発明の適用が可能となる。ちなみに、上
記各ポンプをインバータ制御する場合に限らず、例えば
冷却水ポンプを複数台備える場合には、加熱量調整弁の
開度に基づき運転台数を変化させるようにすることもで
きる。

以上説明したような制御によれば、加熱装置に燃料を供
給している加熱量調整弁の開度に基づき、冷温水ポンプ
または冷却水ポンプもしくは両方の吐出量制御がなされ
、従来技術のところで述べたように機械系と補機動力系
との間でインターロックをとる必要がなく、また、上記
の両ポンプの作動を調整する機能を含め全体の制御系が
、インターロックをとる場合よりも極めて簡素化される
利点がある。

【図面の簡単な説明】 第１図は吸収冷温水機およびそれに適用された冷温水・
冷却水の変流量制御装置の構成系統図、第２図は加熱量
調整弁の開度に対する冷温水ポンプおよび冷却水ポンプ
の制御流量比率の変化を説明するグラフ、第３図は従来
の制御系を説明する吸収冷温水機の構成図である。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）吸収冷凍機・冷温水機における蒸発器管を流通す
   る冷温水および吸収器管・凝縮器管を流過する冷却水の
   流量を変化させる制御方法において、吸収冷凍機・冷温
   水機における加熱装置での加熱熱量の割合に応じて、前
   記冷温水を送り出す冷温水ポンプおよび冷却水を送り出
   す冷却水ポンプの少なくともいずれか一方の吐出流量を
   変化させるようにしたことを特徴とする吸収冷凍機・冷
   温水機における冷温水・冷却水の変流量制御法。
2. （２）吸収冷凍機・冷温水機における蒸発器管を流通す
   る冷温水および吸収器管・凝縮器管を流過する冷却水の
   流量を変化させる制御装置において、冷温水の出口温度
   を検出する冷温水温度検出手段と、 その冷温水温度検出手段からの温度信号に基づいて加熱
   装置での加熱熱量を調整する加熱量調整弁と、 その加熱量調整弁の開度を検出する加熱度検出手段と、 その加熱度検出手段からの信号により、前記冷温水ポン
   プおよび冷却水ポンプにおける吐出流量を演算する送水
   量演算手段と、 その送水量演算手段からの信号により冷温水量を変化さ
   せる冷温水ポンプ駆動調整手段および冷却水量を変化さ
   せる冷却水ポンプ駆動調整手段と、を具備することを特
   徴とする吸収冷凍機・冷温水機における冷温水・冷却水
   の変流量制御装置。