JPS5834733B2 - 吸収式冷凍機の運転制御方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は温水を熱源とする吸収式冷凍機の運転制御方法
に関する。

本発明による制御方法を述べる前に制御しようとする吸
収式冷凍機の構成および作用についてその概略を説明し
ておく。

第１図は従来の典型的な水−リチウム塩系加熱吸収式冷
凍機の構成を示す系統図であって、１はリチウム塩希溶
液を加熱する再生器、２は再生器１で発生した水蒸気を
リチウム塩濃溶液から分離する分離器。

３は分離器２からの水蒸気を凝縮された水滴（冷媒）を
蒸発させる蒸発器、５は蒸発器４からの蒸気を分離器２
で分離されたリチウム塩濃溶液に吸収させる吸収器、６
は熱交換器、７は熱交換器６に設けた濃溶液槽、８は揚
液管、９は凝縮器３および吸収器５に冷却水を導入する
冷却水管、１０は再生器１内のリチウム塩稀溶液を加熱
する加熱温水管、１１は蒸発器４に導入された蒸発器コ
イルである。

再生器１の中にはリチウム塩稀溶液たとえば水でうすめ
られた臭化リチウムが入っている。

この稀溶液は加熱温水管１０に通される温水によって加
熱されて沸とうし、蒸気となってリチウム塩濃溶液を伴
って揚液管８を経て分離器２に入り、ここで水蒸気とリ
チウム塩濃溶液とに分離される。

そして分離された水蒸気は管路を経て凝縮器３へ導入さ
れ、冷却水管９を通る冷却水によって冷却凝縮されて水
滴となる。

この水滴が冷媒として使用されるものであって、この冷
媒は管路を経て先端のオリフィスから蒸発器４の蒸発器
コイル１１上に散布される。

蒸発器４内は真空であって水がきわめて気化しやすい状
態となっているので、ここで冷媒は気化して蒸発器４内
の熱を奪いとる。

したがって蒸発器コイル１１内を流れる流体が冷やされ
、この流体を適宜室内のファンコイルユニット等（図示
せず）へ導くことによって冷房をすることかできる。

一方、分離器２で分離された濃溶液は管路を経て熱交換
器６内の濃溶液槽７に入れられ、後述する稀溶液との熱
交換によって温度が下げられる。

ここでいったん温度が下げられた濃溶液は吸収器５へ導
入され、冷却水管９上に散布されて更に冷却される。

そして蒸発器４で気化した蒸気が吸収器５へ導入される
ので、この蒸気がここで冷却された濃溶液に吸収されて
、濃溶液は稀溶液となる。

この稀溶液は熱交換器６に入り、前述の濃溶液槽７に導
入された濃溶液と熱交換されて高温とされ、再生器１へ
戻される。

このサイクルを繰り返えすことによって冷凍運転が行な
われる。

ところで、このような従来の吸収式冷凍機においては、
再生器１への温水温度を検出してその入熱量が一定、す
なわち冷凍機入力が一定となるよう温水循環量を制御し
ている。

これにより冷凍機はその冷凍能力の定格値付近で運転さ
れていることになる。

一方、冷凍機の負荷となるファンコイルユニットは冷房
しようとする部屋の冷房要求に対して、ファンを人為的
にあるいはサーモスイッチにより自動的に冷風量を、あ
るいはサーモスイツｆ−ＬＥり冷水量を調節して、室内
温度を制御し’ｎ ｖ、： 〇上述のように、従来では
冷凍機の運転制御は独立のもので、冷凍機はその許容能
力付近で運転するよう冷凍機人力を制御していた。

そこで負荷の変動によって冷凍機運転可能範囲で冷凍機
入力を制御するようにすれば、熱源の利用率が高くなる
ことは明らかである。

吸収式冷凍機において、冷凍機入力を決定する要素は、
温水入口温度、温水循環量、冷却水温度、および凝縮器
循環水量である。

これらの関係をグラフで表わすと、第２図および第３図
のようになる。

すなわち、第２図は温水温度、温水循環量、および冷凍
機入力の関係を示し、この図によれば冷却水温度および
凝縮器循環水量が一定であれば、温水入口温度が高く、
温水循環量が大きくなる程、冷凍機入力が大きくなるこ
とがわかる。

第３図は冷凍機人力むよび凝縮器循環水量を冷却水温度
をパラメータとして示すもので、この図によれば、温水
入口温度耘よび温水循環量が一定であれば、冷却水温度
が低く凝縮器循環水量が大きくなる程冷凍機入力が大き
くなることがわかる。

ここで冷凍機入力とは入力された熱量のうち冷凍機に吸
収される熱量をいう。

したがって温水入口温度が一定であれば、冷凍機入力が
大きくなる程温水出口温度は低くなる。

ここで負荷の変動により冷凍機入力を制御する場合、上
記４つの要素のいくつかを冷凍機の能力に合わせて一定
値に保つよう制御し、他の要素を負荷の変動に応じて個
別に制御するのが一般的である。

しかし、温水熱源として太陽熱集熱器と連結された蓄熱
槽からの熱源を利用する場合、温水温度を一定に制御す
ることは得策ではない。

すなわち、太陽熱を熱源とする場合、集熱できる時はで
きるだけ多く集熱して釦く必要があり、その結果として
温水温度は大きく変動することになる。

したがって、このように大きく変動する熱源を従来の制
御による冷凍機には適用できないのである。

本発明は、特に太陽熱を熱源とする温水加熱吸収式冷凍
機の省資源型運転制御方法を目的とする。

オた、本発明は、負荷変動に応じて冷凍機入力を制御す
る方法を目的とする。

さらに、本発明は、冷凍機の運転可能領域では比例制御
を行ない、運転不可能領域では２位置制御を行なうよう
にした制御方法を目的とする。

以下、第４図ないし第６図に例示した本発明の好適な実
施例について詳述する。

第４図は本発明による吸収式冷凍機の運転制御方法を系
統的に示す図である。

第４図において、２０は吸収式冷凍機、２１は太陽熱集
熱器に連結；された蓄熱槽とすることができる熱源、２
２は冷却塔、２３は制御器である。

熱源２１からは温水循環ポンプ２４＄−よび電動式比例
流量制御器、すなわち電動式分流弁２５を介して冷凍機
２０の再生器１へ温水が供給される。

制御器２３からの制つ御信号によって制御される分流弁
２５は温水を再生器１訃よびバイパス管２６に適当比率
で分流させ、再生器１への温水流量を連続制御する。

分流弁２５の後流側に設けられた温水入口温度検出器２
７は制御器２３に電気的に接続され、温水温度ノに応じ
た検出信号を制御器２３に伝える。

冷却塔２２は冷却水循環ポンプ２８を介して冷凍機２０
の凝縮器３耘よび吸収器５へ冷却水を供給し、ここで加
熱された冷却水を再生する。

冷却塔２２はそれ自身冷却水温度に応答するサーモスイ
ッチを備え、冷却塔のファンモータの運転を断続制御し
て冷却水の過冷却を防止している。

したがって上記の冷凍機入力を決定する要素のうち冷却
水温変転よび凝縮器循環水量は一定とすることができる
。

冷凍機２０の蒸発器４には冷水循環ポンプ３０を介して
ファンコイルユニット等の放熱器２９（ここではマイナ
スの放熱を行なう。

）が接続されて、放熱器２９に冷水が循環供給される。

蒸発器４の入口側に設けられた冷水温度検出器３１は制
御器２３に電気的に接続され、冷水温度に応じた検出信
号を制御器２３に伝える。

冷水の温度は、負荷（放熱器２９■イナスの放熱量）よ
り冷凍機２０の出力が犬なる条件では下降し、小なる条
件では上昇する。

したがって負荷変動は蒸発器入口の冷水温度を検出する
ことによって知ることができる。

次に、冷水温度督よび温水温度により冷凍機入力、すな
わち温水循環量を制御する方法について説明する。

第５図は冷凍機入力を一定とした場合の冷凍機運転制御
モデルの一例を示している。

第５図において、縦軸は定格冷凍機出方を１００（％）
とした冷凍機出力を示す。

すなわち、放熱器２９にて加熱された冷水の上限温度Ｔ
１では冷凍機２０の能力を１００％発揮し、下限温度の
Ｔ２では冷凍機出力は定格冷凍機入力に対する出力の５
０％でよいことを示している。

冷凍機入力に対する冷凍機出力を第６図に示す。

第６図からも明らかなように、冷凍機の運転可能最小入
力は定格冷凍機入力の約４０％であり、それに対応する
冷凍機出力は５０％未満である。

また、冷凍機運転可能範囲ではほぼ直線的な関係がある
。

したがって、第５図のように、冷水温度がＴ１〜Ｔ２の
間の検出信号に基いて冷凍機入力を制御することにより
冷凍機出力を１００〜５０％の範囲で比例制御が可能と
なるのである。

また、冷房要求が低くなって冷水温度が下限警度Ｔ２未
満では、冷凍機２０は比例制御を続けると冷凍機の運転
不可能領域に入るため、下限温度Ｔ２ より低温では成
る幅をもって一率に冷凍機出力５０％で運転し、それ印
下のＴ３では運転を停止し、冷水温度がＴ２で運転再開
するというヒステリシス特性の２位置制御に行なう。

この制御モデルを第４図の装置に適応すると、冷水温度
は冷水温度検出器３１にて検出し、この検出信号を制御
器２３にて処理し、冷水温度に応じた分流弁制御信号を
分流弁２５に与えて、冷凍機入力の比例および２位置制
御を行なう。

すなわち、蒸発器４への冷水温度Ｔ４であったならば、
必要冷凍機出力はβ１饅であるため、冷凍機出力がβ１
％となるよう分流弁２５を調節して冷凍機入力を制御す
る。

また冷水温度がＴ２未満に降下したならば、冷水温度が
Ｔ３に々る１で一率に冷凍機出力５０％を持続し、冷水
温度がＴ３になると再生器１への温水供給を停止し、再
び冷水温度が上ってＴ２の時点で温水供給を始め、冷凍
機運転を再開するよう制御する。

しかし、上記の制御は温水温度が一定の場合であり、太
陽熱を熱源とする場合のように温水温度が変わる場合に
は、このような単純な制御だけでは不充分である。

すなわち、第２図に示したように、今、温水入口温度が
θ３とし、冷水検出温度に対応して冷凍機入力がＡ３で
あったとすれば、温水循環量はＱｌ に設定される。

しかし、温水入口温度が０２．θ１と上がってくると、
それに伴い冷凍機入力もＡ２．Ａ１ と上昇し、必要
以上の入力があることになる。

したがって、冷水温度だけでなく温水入口温度をも検出
して、温水入口温度がθ２ 、θ１ と上昇しても所定
の冷水温度を得るに必要な冷凍機入力Ａ３を維持させる
ため温水循環量をＱ２ 、Ｑａ となるよう冷水温度
検出器からの信号に補正を力りえる。

この温水温度の変化による影響を負荷側からみると第７
図のようになる。

すなわち、所望の制御特性が温水入口温度θ３、冷凍機
人力Ａ３で得られたとして、温水入口温度がθ２ 、θ
１と上昇して冷凍機入力がＡ２？Ａ１ と上昇すれば
冷凍機出力も上昇してくる。

しかし負荷の大きさが変わらなければ必要以上の出力が
出ることに女る。

制御特性はＡ２．Ａ１で示した曲線に移動してＴ１〜Ｔ
２間に比例制御は形成されず、ついにはＴ２〜Ｔ３間の
２位置制御のみとなる。

この場合、温水入口温度を基にして冷凍機入力を下げ、
具体的には温水循環量をＱｌ、Ｑ２．Ｑ３と下げること
により冷凍機入力をＡ□ 、Ａ２．Ａ３ と下げて冷凍
機出力を下げ、たとえばＡ３の曲線付近の特性に戻すよ
う補正する。

以上のように、本発明によれば、−負荷の変動に応じて
冷凍機運転可能範囲で冷凍機入力を制御しているので、
熱源の有効利用が達成できる。

以上本発明をその好適な実施例について詳述したが、本
発明の精神を逸脱することなく各種変更が可能である。

たとえば、温水流量制御を電動式分流弁によらず温水循
環ポンプの回転数を制御するようにしてもよい。

【図面の簡単な説明】

第１図は吸収式冷凍機の構造を示す図、第２図は吸収式
冷凍機の温水入口温度をパラメータとする温水循環量対
冷凍機入力の変化を示す図、第３図は吸収式冷凍機の冷
却水温度をパラメータとする凝縮器循環水量対冷凍機入
力の変化を示す図、第４図は本発明による運転制御方法
を系統的に示す図、第５図は本発明による冷凍機運転の
制御モデルを示す図、第６図は冷凍機の入力対出力を示
す図、第７図は第５図の制御モデルの偏移を示す図であ
る。 １・・・・・・再生器、２・・・・・・分離器、３・・
曲凝縮器、４・・・・・・蒸発器、５・・・・・・吸収
器、６・・回熱交換器、２０・・・・・・冷凍機、２１
・・・・・・熱源、２２・・曲冷却塔、２３・・・・・
・制御器、２４・・・・・・温水循環ポンプ、２５・・
・・・・分流弁、２６・・・・・・バイパス管、２７・
・・・・・温水温度検出器、２８・・・・・・冷却水循
環ポンプ、２９・・・・・・放熱器、３０・・・・・・
冷水循環ポンプ、３１・・間冷水温度検出器。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 負荷の大きさに応じて冷凍機入力を制御することで
   冷凍機出力を前記負荷の大きさに合致させるようにした
   吸収式冷凍機の運転制御方法に於いて、前記冷凍機への
   冷水入口温度音検出し１前記負荷の大きさを検知し、こ
   の検知した負荷の大きさが冷凍機運転可能範囲内の出力
   に相当する所定値（Ｔ２）以上のとき前記冷凍機入力を
   その負荷の大きさに応じて比例制御し、負荷の大きさが
   前記所定値以下のときは前記冷凍機入力をヒステリシス
   特性を持たせた２位置制御をし、さらに、前記冷凍機へ
   の温水入口温度を検出して前記冷凍機入力の制御量を補
   正するようにしたことを特徴とする吸収式冷凍機の運転
   制御方法。 ２ 前記比例制御は前記所定値に釦ける冷凍機出力から
   その最大定格出力まで行なわれることを特徴とする特許
   請求の範囲第１項記載の方法。 ３ 前記２位置制御は前記負荷の大きさが前記所定値以
   下の所定の幅（Ｔ２〜Ｔ３）にあるとき前記所定値での
   冷凍機出力を前記冷凍機人力の制御によって維持または
   停止するようにしたことを特徴とする特許請求の範囲第
   １項記載の方法。 ４ 前記冷凍機入力の制御量の補正は前記所定値が冷凍
   機運転可能最小入力での冷凍機出力と等しくなるように
   したことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の方法
   。