JPH0749894B2 - 吸収冷凍機の制御方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （イ）産業上の利用分野 本発明は吸収冷凍機の制御方法に関する。

（ロ）従来の技術 例えば特開昭58−160783号公報には、凝縮器の冷媒凝縮
温度から凝縮圧力を算出するか、直接凝縮圧力を検出
し、この圧力と低温再生温度とより濃液濃度を算出し、
この濃液の濃度が一番低くなる低温熱交換器出口温度を
別に検出し、この温度の吸収液結晶濃度と上記で算出し
た濃液濃度との差を濃度余裕度ととらえ、この濃度余裕
度が設定値と比較して大なら加熱源入力を増大させ、小
なら減少させる制御を行い結晶防止と高効率運転を行う
吸収冷凍機制御装置が開示されている。

（ハ）発明が解決しようとする課題 上記従来の技術ではその演算プロセスが複雑でありかつ
温度検出用センサーも４点必要であるなど、機構が複雑
で高価なものになっていた。すなわち、凝縮冷媒温度と
水の飽和特性とから低温再生器内の圧力を算出し、この
圧力と、低温再生器出口吸収液（濃度）温度から吸収液
濃度曲線に従ってこの濃液濃度を算出する。

一方、低温熱交換器出口濃液温度から、結晶析出特性曲
線に従って結晶析出濃度を算出する。そして、ここで算
出された結晶析出濃度と上記で算出された濃液濃度との
差を濃度余裕度として算出する。そして、別に濃度余裕
度の設定値を設定器に設定しておき、前記算出した濃度
余裕度が設定器に設定された値より大きくなると、加熱
量は増加され濃度余裕度が設定値になるよう制御され、
小さくなると加熱量は減少され、濃度余裕度が設定値に
なるよう制御される。又、冷水出口温度にも設定器によ
り設定値が設定されており、冷水出口温度が設定値より
高くなると加熱量は増加され、冷水出口温度が設定値に
なるように制御され、設定値より低くなると加熱量は減
少され、冷水出口温度が設定値になるように制御され
る。そして、双方の制御量の合計が実際の加熱源制御量
として加熱源制御弁に与えられる。

このことは２つの異なった制御が加えられることとな
り、制御上の矛盾を引き起こしている。すなわち、冷水
出口温度が設定値に達している時、濃液濃度が上昇し、
濃度余裕度が設定器に設定された値より小さくなると、
加熱量は減少され、濃度余裕度が設定値になるよう制御
される。しかし、濃度が稀くなると、冷凍能力が出にく
くなるので冷水出口温度は上昇してくる。すると、冷水
出口温度が設定器に設定された値より高くなるため、加
熱量は増大され冷水出口温度が設定値になるように制御
される。すると、又、濃液の濃度が上昇し、濃度余裕度
が設定器に設定された値より小さくなってしまい結晶の
危険はいっこうに緩和されない。

また、濃度余裕度が設定値に達している時、冷水負荷が
減少し冷水出口温度が低下し設定器に設定された冷水出
口温度より低下した場合、加熱量は減少され、冷水出口
温度が設定値になるように制御される。しかし、加熱量
を減少させれば濃液濃度は稀くなり、濃度余裕度は設定
値より大きくなってしまう。このため加熱量は増大さ
れ、濃度余裕度が設定器に設定された値になるように制
御される。このため、冷水出口温度は低下し、負荷に対
応した冷水出口温度を得ることができなくなってしま
う。

以上のように、冷水出口温度と濃度余裕度の両方を設定
値に合わせようとする制御は成立せず、どちらか一方を
満足するような制御、すなわち優先順位を持った制御が
必要である。

本発明は結晶の発生を防止するとともに、制御を簡略化
することを目的とする。

（ニ）課題を解決するための手段 本発明は上記課題を解決するために、蒸発器（４）の冷
水出口温度に基づいて高温再生器（１）の加熱量を制御
する吸収冷凍機の制御方法において、低温再生器（２）
の再生温度が設定値以上になったときには、冷水出口温
度に関係なく上記加熱量を絞る吸収冷凍機の制御方法を
提供するものである。

又、高温再生器（１）、低温再生器（２）、凝縮器
（３）、蒸発器（４）、吸収器（５）等を有し、吸収器
（５）及び凝縮器（３）に冷却水が流される吸収冷凍機
の制御方法において、蒸発器（４）の冷水出口温度に基
づいて高温再生器（１）の加熱量を制御し、且つ、吸収
器（５）の冷却水入口温度に対応して低温再生器（２）
の再生温度を設定し、冷却水入口温度と低温再生器
（２）の再生温度とを検出し、低温再生器（２）の再生
温度が設定値以上になったときには、冷水出口温度に関
係なく上記加熱量を絞る吸収冷凍機の制御方法を提供す
るものである。

（ホ）作用 吸収冷凍機の運転時、低温再生器（２）の再生温度が設
定値以上になったときには、加熱量が冷水出口温度に関
係なく絞られ、高温再生器（１）の加熱量が減少し、吸
収液の濃度が薄くなり、吸収液の結晶化を防止すること
が可能になる。又、結晶化による吸収冷凍機の停止を回
避することが可能になる。

又、吸収冷凍機の運転時、冷却水入口温度と低温再生器
（２）の再生温度とを検出し、低温再生器（２）の再生
温度が設定値以上になったときには、加熱量が冷水出口
温度に関係なく絞られ、高温再生器（１）の加熱量が減
少し、吸収液の濃度が薄くなり、吸収液の結晶化を防止
することが可能になる。又、結晶化による吸収冷凍機の
停止を回避することが可能になる。

（ヘ）実施例 以下、本発明の一実施例を図面に基づいて詳細に説明す
る。

第１図に示したものは二重効用吸収冷凍機であり、冷媒
に水（Ｈ_２Ｏ）を、吸収剤（吸収液）を臭化リチウム
（LiBr）水溶液を使用したものである。

第１図において、（１）はガスバーナ（1B）を備えた高
温再生器、（２）は低温再生器、（３）は凝縮器、
（４）は蒸発器、（５）は吸収器、（６）は低温熱交換
器、（７）は高温熱交換器、（８）ないし（12）は吸収
液配管、（15）は再生器ポンプ、（16）ないし（18）は
冷媒配管、（19）は冷媒ポンプ、（21）はガスバーナ
（1B）に接続されたガス配管、（22）は冷水配管、（2
3）は冷却水配管であり、それぞれ第１図に示したよう
に配管接続されている。又、（24）は冷水配管（22）の
出口側に設けられた冷水出口温度検出器、（25）は冷却
水配管（23）の入口側に設けられた冷却水入口温度検出
器、（26）は低温再生器（２）出口側の吸収液配管（1
1）に設けられた再生温度検出器である。さらに、（3
0）は各検出器（24），（25），（26）から信号を入力
して動作し、ガス配管（21）の途中に設けられた加熱量
制御弁（27）へ信号を出力するマイクロコンピュータ等
の制御装置である。

上記二重効用吸収冷凍装置の運転時、高温再生器（１）
で蒸発した冷媒は低温再生器（２）を経て凝縮器（３）
に入り、冷却水配管（23）内を流れる水と熱交換して凝
縮液化した後冷媒配管（17）を介して蒸発器（４）へ流
れる。そして、冷媒液が冷水配管（22）内の水と熱交換
して蒸発し、気化熱によって冷水配管（22）内の水が冷
却される。また、蒸発器（４）で蒸発した冷媒は吸収器
（５）で吸収液に吸収される。そして、冷媒を吸収して
濃度の薄くなった吸収液が再生器ポンプ（15）の運転に
より低温熱交換器（６）、高温熱交換器（７）を経て高
温再生器（１）へ送られる。高温再生器（１）に入った
吸収液はバーナ（1B）によって加熱され、冷媒が蒸発
し、中濃度の吸収液が高温熱交換器（７）を経て低温再
生器（２）に入る。そして、吸収液は高温再生器（１）
から冷媒配管（16）を流れて来た冷媒蒸気により加熱さ
れ、さらに冷媒が蒸発分離され濃度が高くなる。高濃度
になった吸収液は低温熱交換器（６）を経て温度低下し
て吸収器（５）へ流れ散布される。

上記のように吸収冷凍機の運転が行われているときの吸
収液の状態を第２図のデューリング線図に基づいて説明
する。

第２図において、実線（Ｆ）は水の飽和水蒸気の温度−
圧力線図、実線（Ｇ）は臭化リチウムの結晶析出線、鎖
線（Ｈ）は結晶防止動作へ移行させるための設定値の線
である。又、点（Ａ）は低温再生器（２）の吸収液（濃
液）の状態、点（Ｂ）は最も結晶し易い低温熱交換器
（６）出口の吸収液（濃液）の状態を示したものであ
り、（Ｃ）は低温再生器（２）の再生温度、即ち低温再
生温度、（Ｄ）は凝縮器（３）の凝縮温度、（Ｅ）は低
温熱交換器（６）出口の吸収液の温度である。ここで、
凝縮器（３）の凝縮温度は例えば冷却水入口温度プラス
６℃、低温熱交換器（６）出口の温度は例えば冷却水入
口温度プラス15℃である。

又、吸収冷凍機の運転時、吸収液の状態が最も結晶析出
線（Ｇ）に近づく点（Ｂ）の温度、即ち低温熱交換器
（６）出口の吸収液の温度は、吸収器（５）から配管
（８）を介して低温熱交換器（６）を流れ熱交換する吸
収液（稀液）の低温熱交換器（６）の入口温度で決ま
る。そして、吸収器（５）から流出する吸収液の温度は
吸収器（５）への冷却水入口温度により決まる。従っ
て、冷却水入口温度により低温熱交換器（６）の出口の
吸収液温度、即ち点（Ｂ）の温度が間接的に求められ
る。

さらに、低温再生器（２）の吸収液濃度は低温再生温度
と低温再生圧力、即ち凝縮圧力で決まる。この凝縮圧力
は冷却水出口温度で決まり、この冷却水出口温度は冷却
水入口温度により決まる。従って、冷却水入口温度と低
温再生温度とを組み合わせて低温再生器（２）の吸収液
濃度、即ち第２図点（Ａ）の吸収液濃度が間接的に求め
られる。

本発明は上記の冷却水入口温度と低温再生温度とに基づ
いて結晶防止運転を行うものである。即ち、第３図に示
したように結晶防止運転に移る際の設定値データを制御
装置（30）に記憶させておく。そして、吸収冷凍機の運
転時、点（Ａ）の濃度の吸収液が低温熱交換器（６）出
口まで流れ、点（Ｂ）まで温度低下し、鎖線（Ｈ）に達
したとき、即ち、冷却水入口温度検出器（25）の検出温
度が例えば25℃で再生温度検出器（26）の検出温度が例
えば第３図の実線（Ｊ）（設定値テーブル）上の77℃に
なった場合には、制御装置（30）が動作し、冷水出口温
度に基づく容量制御から結晶防止制御に切換わる。そし
て、制御装置（30）からの信号に基づいて加熱量制御弁
（27）の弁開度が小さくなり、ガスバーナ（1B）の発熱
量が小さくなり、高温再生器（１）の加熱量が減少し、
吸収液の濃度が薄くなる。

高温再生器（１）の加熱量が減少すると、低温再生温度
が低下する。そして、高温再生温度が例えば第３図に鎖
線（Ｋ）にて示したように実線（Ｊ）より例えば５℃低
いラインに達すると再生温度検出器（26）からの信号に
基づいて制御装置（30）が動作し、結晶防止制御から容
量制御に切換わる。そして、冷水出口温度検出器（24）
からの信号に基づいて制御装置（30）が動作し、制御装
置（30）からの信号に基づいて加熱量制御弁（27）の弁
開度が変化する。このため、高温再生器（１）の加熱量
が調整され、冷水出口温度が略一定に保たれる。

上記本発明の実施例によれば、冷水出口温度検出器（2
4）からの信号に基づいて制御装置（30）が動作し、加
熱量の制御が行われているとき、冷却水入口温度検出器
（25）、及び再生温度検出器（26）により、冷却水入口
温度、及び、低温再生器の再生温度を検出し、冷却水入
口温度に対する吸収液の低温再生器再生温度が設定値に
達した場合には、冷却水入口温度検出器（25）、及び再
生温度検出器（26）からの信号に基づいて、制御装置
（30）が動作し、冷水出口温度に基づく加熱量の制御か
ら結晶防止制御に切換わり、制御装置（30）からの信号
に基づいて加熱量制御弁（27）の弁開度が絞られ、高温
再生器（１）の加熱量が減少し、吸収液の濃度が薄くな
り、低温熱交換器（６）出口の吸収液濃度を低下させる
ことができ、この結果、吸収液の結晶化を防止でき、結
晶化による吸収冷凍機の停止を回避して冷水を安定して
供給することができる。

又、吸収冷凍機の運転制御を行う際に、制御装置（30）
で従来のように濃度余裕度等を演算する必要がなく、制
御装置（30）では低温再生温度と設定値との比較等を行
えばよく、制御装置での演算簡略化を図ることもでき
る。

（ト）発明の効果 本発明は以上のように構成された吸収冷凍機の制御方法
であり、低温再生器の再生温度が設定値以上になったと
きには冷水出口温度に関係なく高温再生器の加熱量を絞
るため、通常は冷水出口温度に基づいて吸収冷凍機を制
御しつつ、吸収液の濃度が高くなったときには加熱量を
強制的に絞り、吸収液濃度を低下させることができ、こ
の結果、吸収液の結晶化を防止でき、又、結晶化による
吸収冷凍機の停止を回避して、冷水を安定して供給する
ことができる。又、濃度余裕度等の演算を行う必要がな
く、制御の簡略化を図ることもできる。

又、冷却水入口温度に対応して低温再生器の再生温度を
設定し、冷却水入口温度と低温再生器の再生温度とを検
出し、低温再生器の再生温度が設定値以上になったと
き、冷水出口温度に関係なく加熱量を絞ることにより、
通常は冷水出口温度に基づいて吸収冷凍機を制御しつ
つ、吸収液の濃度が高くなったときには冷水出口温度に
関係なく加熱量を絞り、吸収液の濃度を低下させて吸収
液の結晶化を防止することができる。又、運転制御時、
濃度余裕度等の演算を行う必要がなく、制御の簡略化を
図ることもできる。

【図面の簡単な説明】

第１図乃至第３図は本発明の一実施例を示したものであ
り、第１図は吸収冷凍機の冷凍サイクル図、第２図は吸
収冷凍サイクルの吸収液のデューリング線図、第３図は
冷却水入口温度に対する低温再生温度の設定値を示す説
明図である。 （１）……高温再生器、（２）……低温再生器、（４）
……蒸発器、（24）……冷水出口温度検出器、（25）…
…冷却水入口温度検出器、（26）……再生温度検出器。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】蒸発器の冷水出口温度に基づいて高温再生
   器の加熱量を制御する吸収冷凍機の制御方法において、
   低温再生器の再生温度が設定値以上になったときには、
   冷水出口温度に関係なく上記加熱量を絞ることを特徴と
   する吸収冷凍機の制御方法。
2. 【請求項２】高温再生器、低温再生器、凝縮器、蒸発器
   及び吸収器等を有し、吸収器及び凝縮器に冷却水が流さ
   れる吸収冷凍機の制御方法において、蒸発器の冷水出口
   温度に基づいて高温再生器の加熱量を制御し、且つ、吸
   収器の冷却水入口温度に対応して低温再生器の再生温度
   を設定し冷却水入口温度と低温再生器の再生温度とを検
   出し、低温再生器の再生温度が設定値以上になったとき
   には冷水出口温度に関係なく上記加熱量を絞ることを特
   徴とする吸収冷凍機の制御方法。