JPH0621736B2 - 吸収冷凍機 - Google Patents

吸収冷凍機

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JPH0621736B2
JPH0621736B2 JP60025586A JP2558685A JPH0621736B2 JP H0621736 B2 JPH0621736 B2 JP H0621736B2 JP 60025586 A JP60025586 A JP 60025586A JP 2558685 A JP2558685 A JP 2558685A JP H0621736 B2 JPH0621736 B2 JP H0621736B2
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absorber
temperature
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condenser
generator
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滋 坂田
一寛 吉井
雅裕 古川
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Sanyo Electric Co Ltd
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    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02ATECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE
    • Y02A30/00Adapting or protecting infrastructure or their operation
    • Y02A30/27Relating to heating, ventilation or air conditioning [HVAC] technologies
    • Y02A30/274Relating to heating, ventilation or air conditioning [HVAC] technologies using waste energy, e.g. from internal combustion engine

Description

【発明の詳細な説明】 (イ) 産業上の利用分野 本発明はエンジンのジャケットから流出する温水や化学
プラントの精留塔から流出する処理用流体などの熱を活
用して運転する吸収冷凍機(以下、この種の吸収冷凍機
という)の改良に関する。
(ロ) 従来の技術 この種の吸収冷凍機の従来の技術として、エンジンジャ
ケットからの温水を熱源に活用して冷房用冷水を取出す
もの〔例えば実公昭44−27999号公報〕(以下、
第1従来例という)があり、また、別の従来の技術とし
て、エンジンジャケットとこの種の吸収冷凍機の発生器
とを結んだ温水回路に発生器をバイパスする流量制御弁
付きの温水の流路を備えたもの〔例えば特開昭52−1
33631号公報や実開昭57−5677号公報〕(以
下、第2従来例という)などがある。
さらに、吸収器及び凝縮器に冷却流体を流す冷却水流路
の吸収器から凝縮器に至る冷却水連絡路に制御弁を介し
てバイパス路を設け、この制御弁を制御機構を冷却流体
の凝縮器出口温度又は冷水側供給熱量の変動に応じて制
御し、冷却水バイパス流量を増減して冷却流体の凝縮器
出口温度を一定に保つようにしたもの〔例えば特公昭4
9−21704号公報〕(以下、第3従来例という)が
ある。
(ハ) 発明が解決しようとする問題点 第1従来例においては、供給される冷却水の温度が異な
る場合〔例えば夏期と冬期の場合〕、冷房能力に大きな
差を生じてしまう欠点がある。また、第2従来例におい
ては、冷却水温が変わっても流量制御弁の開度を調節し
て発生器の加熱量を制御することにより、諸望の冷房能
力を得られるものの、エンジンジャケットへ戻る温水の
温度が変わってしまう。このため、温水回路に放熱器と
加熱器とを備えて放熱量と加熱量とを同時にあるいは別
々に制御しつつエンジンジャケットへ戻る温水の温度を
一定に保つ必要があり、システム全体が高価かつ複雑と
なり、制御が煩雑となる欠点をもっている。
さらに、第3従来例においては、凝縮器に流れる冷却流
体の流量を制御するだけであり、冷却流体の全量が吸収
器に流れ、吸収器の後に凝縮器に流れる。そして、吸収
器には凝縮器より前に冷却流体が流れ、吸収器では凝縮
器より冷却流体の温度変化の影響が大きいため、冷却流
体の温度が低下して吸収器での吸収液の温度低下が大き
くなったときに凝縮器に流れる冷却流体の一部をバイパ
スさせて凝縮器の冷却流体の流量を制御しただけでは、
吸収器から凝縮器を経て発生器に流れる吸収液の温度が
大幅に低下し、発生器に供給された蒸気又は高温水など
の熱源流体の温度が低下する。この結果、発生器から熱
源のエンジンジャケットなどへ戻る熱源流体の温度が低
下するので、温度を一定に保つために上記第2従来例の
ように熱源流体の流路に加熱器などを設け、加熱量など
を制御する必要があり、システム全体が高価かつ煩雑に
なり、制御も煩雑になるという問題が発生する。
本発明は、このような問題点に鑑み、機内に供給する冷
却水や冷却用空気の温度が変わる場合にも、安価で簡便
な制御によりエンジンや化学プラントなどの設備側へ戻
す流体をほぼ所定温度に保つと共にほぼ所望の能力を得
ることのできるこの種の吸収冷凍機の提供を目的とした
ものである。
(ニ) 問題点を解決するための手段 本発明は、この種の吸収冷凍機において、機内に供給さ
れる冷却流体の温度変化を伴なって変化する物理量〔発
生器内の吸収液の沸騰温度や凝縮器出口側の冷却水温度
など〕を検知しつつこの物理量をほぼ所定値に保つよう
凝縮器の上流側の吸収器を流れる冷却流体の流量を調節
する構成としたものである。
本発明においては、この種の吸収冷凍機の吸収器及び凝
縮器を流れる冷却流体のうち吸収器を流れる冷却流体の
流量を調節することにより、発生器内の飽和蒸気圧、飽
和温度〔沸騰温度〕がほぼ一定に保たれる機能と、吸収
器の吸収能力あるいは、この吸収能力および凝縮器の凝
縮能力とが、ほぼ一定に保たれる機能とをこの種の吸収
冷凍機にもたせ得るので、発生器出口における熱源流体
〔エンジンジャケットの温水など〕の温度言い代えれば
エンジンや化学プラント等の設備側へ戻る流体の温度を
ほぼ所定値に保つことが可能となり、かつ、この種の吸
収冷凍機の能力を所望の大きさに保つことも可能とな
る。
(ヘ) 実施例 第1図は本発明によるこの種の吸収冷凍機の一実施例を
示した概略構成説明図であり、(1)は発生器(G)および凝
縮器(C)より成る発生凝縮器、(2)は蒸発器(E)および吸
収器(A)より成る蒸発吸収器、(Hex)は溶液熱交換器、
(PR)は冷媒液用のポンプ、(PA)は吸収液用のポンプ
で、これらは冷媒液の流下する管(3)、冷媒液の還流す
る管(4)、(5)、吸収液の送られる管(6)、(7)、(8)およ
び吸収液の流れる管(9)、(10)により接続されて冷媒
〔水〕と吸収液〔臭化リチウム水溶液〕の循環路を構成
している。
(11)、(12)、(13)および(14)はそれぞれ発生器(G)、凝
縮器(C)、蒸発器(E)および吸収器(A)に内蔵した熱交換
器である。(15)、(16)は熱交換器(13)と接続した冷水の
流れる管、(17)、(18)、(19)は熱交換器(14)、(12)と接
続した冷却水の流れる管であり、管(17)には冷却水用の
ポンプ(PC)が備えられている。
また、(R)は化学プラント〔図示せず〕に用いられてい
る精留塔で、この精留塔と発生器(G)に内蔵した熱交換
器(11)とは管(20)、(21)で結ばれて処理用流体の循環路
が構成されている。(PR)は管(20)に備えたポンプ
で、このポンプにより液状の処理用流体を熱交換器(11)
へ送るようにしている。(22)は精留塔(R)頂部に備えた
管で、この管を遠して気状の処理用流体が精留搭(R)か
ら流出する。また、(23)は精留搭(R)側部に備えた管
で、この管を通して処理用流体が精留塔(R)へ流入す
る。なお、(24)は処理用流体の濃度調整器である。
(S1)は発生器(G)内の吸収液の温度を検知する温度検
出器、(S2)は管(21)に備えた温度検出器、(S3)は
管(19)に備えた温度検出器で、これら温度検出器のいず
れかの信号により制御器(CR)を介して冷却水用ポン
プ(PC)の吐出量が調節されるようになっている。な
お、冷却水用ポンプ(PC)の吐出量を制御する代りに
管(17)に備えた流量制御弁(V1)〔図の一点鎖線で示
した弁〕の開度を調節するようにしても良い。
次に、このように構成された吸収冷凍機(以下、本機と
いう)の動作の一例を説明する。なお、ここにおいて、
冷却水流量の制御は温度検出器(S3)の信号で流量制御弁
(V1)の開度を調節する場合について説明する。
本機の定格運転時において、冷却水の吸収器(A)出入口
側温度TAO、TAiが31.4℃、28℃、冷却水の凝縮
器(C)出口側温度TCOが34℃、冷水の蒸発器(E)出入口
側温度TEO、TEiが10℃、18℃、熱源流体〔処理用
流体〕の発生器(G)出入口側温度TGO、TGiが77℃、
130℃、蒸発器(E)の熱交換器(13)における交換熱量
言い代えれば冷凍能力Qが3024Kcal/hr・R
T〔蒸発器における1冷凍トン分当りの交換熱量〕、流
量制御弁(V1)全開〔開度100%〕になっているもの
とする。
そして、定格の溶液サイクルは、第2図のデューリング
線図で示されているように、a→b→c→d→aのサイ
クルとなり、各構成機器における温度、圧力もデューリ
ング線図に示されるような値になっているものとする。
例えば凝縮器(C)および発生器(G)内の圧力は約53mmH
g、吸収液の発生器(G)出口側温度は約74℃、蒸発器
(E)内の圧力は約8.6mmHg、蒸発器(E)における冷媒の
蒸発温度は約9.0℃となっている。
なお、定格運転時において、発生器(G)の熱交換器(1
1)、凝縮器(C)の熱交換器(12)、吸収器(A)の熱交換器(1
4)におけるそれぞれの交換熱量Q、Q、Qは43
20Kcal/hr・RT、3231Kcal/hr・RT、
4113Kcal/hr・RT〔これら機器(G)、(C)、(A)
のそれぞれにおける1冷凍トン当りの交換熱量(例え
ば、100冷凍トンの吸収冷凍器であれば、これら値を
100倍したものが実際の交換熱量となる。)〕である
ものとする。
今、ここで冷却水源〔図示せず〕の水温が低下して吸収
器(A)の熱交換器(14)に流入する冷却水の温度すなわち
Aiが28℃から20℃まで降下したとき、これに伴な
いTCOも降下し始めるので、このTCOが定格温度34℃
に戻るように温度検出器(S3)の信号により流量制御
弁(V1)の開度が定格開度の42%に減じられる。
その結果、本機の溶液サイクルは、デューリング線図に
示されているように、e→f→g→h→eのサイクルと
なり、凝縮器(C)および発生器(G)内の圧力は約56mmH
g、吸収液の発生器(G)出口側温度は約71℃、蒸発器
(E)内の圧力は約8.6mmHg、蒸発器(E)における冷媒
の蒸発温度は約9℃となる。そして、TEi、TEO、TGO
は約18℃、約10℃、約74℃となり、Qは約30
24Kcal/hr・RTとなる。
すなわち、このときの冷凍能力は定格時のそれとほぼ同
じとなり、また、発生器(G)から流出する熱源流体すな
わち精留器(R)へ戻る処理用流体の温度は定格時のそれ
よりもやや低い〔約3℃低い〕ものの、定格温度に近い
温度〔約74℃〕となる。したがって、冷却水源の水温
が28℃から20℃へ変化したときにも、本機の冷凍能
力はほとんど変化せず、ほぼ所定の熱量の冷水が得ら
れ、また、精留塔(R)に戻る処理用流体の温度、エンタ
ルピーもほとんど変化せず、精留塔(R)から取出される
処理用流体もほぼ所望の組成に保たれる。
なお、このときのTAO、QG、QC、Qは約27.8
℃、約4320Kcal/hr・RT、約3231Kcal/
hr・RT、約4113Kcal/hr・RTとなる。
このように、本機においては、冷却水源の水温が変わっ
ても、〔QA+QC〕すなわち吸収器(A)および凝縮器(C)
の能力をほぼ定格能力に保つと共に発生器(G)内の吸収
液の飽和温度〔沸騰温度〕をほぼ一定に保つことによ
り、冷凍能力と処理用流体の戻り温度をほぼ一定に維持
しているのである。
また、本機においては、温度検出器(S3)の代りに発
生器(G)内の吸収液温度を検知する温度検出器(S1)の
信号により流量制御弁(V1)の開度あるいはポンプ
(PC)の吐出量を制御しても良い。この制御の場合、
吸収液の沸騰温度を一定にし得るので、TCOを一定にす
る制御とくらべ、やゝ冷凍能力に変化を生じるものの、
処理用流体の戻り温度を定格温度77℃に近ずけやすい
利点がある。そして、処理用流体の戻り温度を検知する
温度検出器(S2)の信号により制御する場合も、温度
検出器(S1)の信号により制御する場合と同様の利点
がある。
第3図は、本発明によるこの種の吸収冷凍機の他の実施
例を示した概略構成説明図であり、第1図に示した実施
例における構成機器と同様のものには同一の符号を付し
ている。
第3図に示した実施例は吸収器(A)の熱交換器(14)をバ
イパスする冷却水の流量を制御するものであり、
(V2)は管(17)に備えた三方弁、(25)は冷却水バイパ
ス用の管である。
第3図に示した実施例の運転において、冷却水源の水温
が28℃から20℃まで降下したとき、凝縮器(C)出口
側の冷却水温が定格温度〔34℃〕となるように温度検
出器(S3)の信号で三方弁(V2)の開度を制御した場
合、バイパス管(25)側開度は68%、熱交換器(14)側開
度は32%となり、吸収液の発生器(G)出口側温度は約
70℃、冷凍能力は約3024Kcal/hr.RTとな
る。また、QAは約4113Kcal/hr.RTとなる。
すなわち、第3図に示した実施例においては、吸収器
(A)の吸収能力のほぼ定格能力に保つと共に発生器(G)内
の吸収液の飽和温度〔沸騰温度〕をほぼ一定に保つこと
により、冷凍能力と処理用流体の戻り温度をほぼ一定に
維持しているのである。
このように、本発明による吸収冷凍機においては、冷却
水温の変わる冬や夏などいずれの季節に運転しても、ほ
ぼ所望の冷凍能力を発揮させることができ、かつ、精留
塔(R)などの化学プロセス設備側へ戻す処理用流体の温
度もほぼ所定の温度に保つことができ、いずれの季節に
あっても所望の組成の処理用流体を取出し得る。また、
本発明による吸収冷凍機においては、エンジンのジャケ
ットからの温水を熱源に使用する場合もジャケットへ戻
す水の温度をほぼ所定値に保つことができ、エンジンの
過熱や冷え過ぎを防ぎ得る。
(ト) 発明の効果 以上のとおり、本発明は、この種の吸収冷凍機内に供給
される冷却流体(外気や冷却水)の温度変化に伴なって
変化する物理量を検知しつつ冷却流体の温度変化の影響
が大きい吸収器に流れる冷却流体の流量を調節するよう
にしたものであるから、冷却流体の温度が大幅にあるい
は急激に変化した場合にもこの変化に速やかに対応する
ことができ、この種の吸収冷凍器の発生器内の吸収液沸
騰温度と、吸収器の吸収能力あるいは吸収能力及び凝縮
器の凝縮能力とをほぼ一定に保ち、春、夏、秋及び冬の
いずれの季節での運転あるいは朝、昼及び夜のいずれの
時間の運転においてもエンジンや化学プラントなどの設
備側へ戻す流体(エンジンのジャケット温水や処理用流
体など)の温度をほぼ所定の温度に維持して設備側の運
転への悪影響を防ぎ得、かつ、ほぼ所望の熱量の冷水が
得られるという効果を奏するものである。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明によるこの種の吸収冷凍機の一実施例を
示した概略構成説明図、第2図は第1図に示した実施例
の運転例における吸収冷凍サイクルを表わしたデューリ
ング線図、第3図は本発明によるこの種の吸収冷凍機の
他の実施例を示した概略構成説明図である。 (1)……発生凝縮器、(2)……蒸発吸収器、(G)……発生
器、(C)……凝縮器、(E)……蒸発器、(A)……吸収器、
(11)、(12)、(13)、(14)……熱交換器、(R)……精留塔、(1
7)、(18)、(19)……管、(PC)……ポンプ、(V1)……
流量制御弁、(S1)、(S2)、(S3)……温度検出
器、(CR)……制御器、(25)……管、(V2)……三方
弁。

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】発生器、凝縮器、蒸発器、吸収器、及び吸
    収器から発生器に至る吸収液の配管に設けられる収液用
    ポンプなどの機器を配管接続して冷媒流路および吸収液
    流路を形成するとともに吸収器と凝縮器とを配管接続し
    て冷却流体流路を形成し、且つエンジンのジャケットや
    化学プラントの精留塔など設備側から流出する流体を発
    生器の加熱源として用いた後上記設備側へ戻すようにし
    た吸収冷凍機において、冷却流体流路を吸収器から凝縮
    器に流れる冷却流体の温度変化に関連して変化する物理
    量を検出する検出機構と、この検出機構の信号により吸
    収器を流れる冷却流体の流量を調節する制御機構とが備
    えられていることを特徴とする吸収冷凍機。
  2. 【請求項2】前記検出機構が発生器内の吸収液中に備え
    られた温度検出器である特許請求の範囲第1項に記載の
    吸収冷凍機。
  3. 【請求項3】前記検出機構が設備側へ戻る流体の流路に
    設けられた温度検出器である特許請求の範囲第1項に記
    載の吸収冷凍機。
  4. 【請求項4】前記検出機構が凝縮器から流出する冷却流
    体の流路に備えられた温度検出器である特許請求の範囲
    第1項に記載の吸収冷凍機。
  5. 【請求項5】前記制御機構が吸収器へ流入する冷却水の
    流路に設けられたポンプの吐出量または流量制御弁の開
    度を調節する制御器である特許請求の範囲第1項に記載
    の吸収冷凍機。
  6. 【請求項6】前記制御機構が吸収器をバイパスする冷却
    水の流路に備えた流量制御弁の開度を調節する制御器で
    ある特許請求の範囲第1項に記載の吸収冷凍機。
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