JPS6113146B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、排熱利用の吸収式冷温水装置に関す
る。更らに詳記すると、工場等において大気に排
棄される主として燃焼排ガスやその他蒸気又は温
水などの排熱を利用し、冷水と温水とを同時に供
給できるようにした吸収式冷温水装置に関する。

一般に蒸発器で製造する冷水と、発生器に接続
した温水熱交換器で製造する温水とを同時に供給
できるようにした吸収式冷温水装置においては、
発生器に入熱する熱量に対し、冷水側負荷と温水
側負荷とに差が生ずると、能力不足を起こして所
期の冷温水が得られなかつたり、溶液が結晶した
りするので、前記冷水側負荷と温水側負荷とによ
り前記発生器に入熱する熱量を制御している。

所が発生器に入熱する熱量を、前記冷温水装置
のために設ける専用の加熱源から得る場合には、
前記入熱熱量の制御で、冷水負荷と温水負荷との
負荷割合及びトータル負荷が変化しても、冷温水
を同時に取出すことができるのであるが、専用加
熱源を設けることなく排熱を利用する場合には、
入熱熱量を、例えば排ガスの流量を絞つたり、分
流させたりして制御すれば、排熱系統の作動状態
が変化し、工場における本機に影響を与えること
がある。例えば燃焼脱臭を行なう脱臭装置の排ガ
ス熱を利用する場合、排ガスの排出経路に絞り弁
やバイパス弁を設けて、発生器への入熱量を制御
すると、脱臭装置における内圧が変化し、脱臭機
能を阻害することになるのである。

そこで本発明は、前記した排ガスなどの排熱を
利用しながら、排熱供給側に悪影響を及ぼすこと
なく、しかも冷水負荷及び温水負荷に応じた熱量
で運転できるようにしたものであつて、発生器に
入熱する排熱を一定にし、かつ発生器に放熱器を
設けて、負荷に対し過剰に入熱する排熱を放熱
し、この放熱量の制御により冷温水負荷の負荷割
合及びトータル負荷が変化しても能力不足なく冷
温水が取出せるようにしたのである。

即ち本発明は前記発生器に入熱する排熱量を一
定にして、該発生器に排熱の放熱器を接続すると
共に、蒸発器で製造する冷水の冷却能力を制御す
る冷却能力制御弁と、前記発生器に接続した温水
熱交換器で製造する温水の加温能力を制御する加
温能力制御弁及び前記放熱器での放熱量を制御す
る放熱量制御弁をそれぞれ設け、これら各制御弁
をモジユトロールモータにより動作するごとく成
し、かつ前記能力制御弁をそれぞれ負荷に応じて
各別に制御するごとく成す一方、前記能力制御弁
のモジユトロールモータにそれぞれ補助ポテンシ
ヨメータを装備して、弁開度に応じた制御信号を
発信するごとく成すと共に、前記制御信号の加算
合計を、発生器へ入熱する一定の排熱量から減算
した出力信号を前記放熱量制御弁のモジユトロー
ルモータに与え、前記放熱量制御弁の弁開度を制
御するごとくしたことを特徴とするものである。

先ず本発明における前記放熱量制御弁の弁開度
制御方式について説明する。

この制御方式は、第１図に示したごとく、冷水
の冷却能力を制御する冷却能力制御弁Ｋと、温水
の加温能力制御弁Ｌとにより制御するもので、前
記能力制御弁Ｋ，Ｌを動作させるモジユトロール
モータの補助ポテンシヨメータA₁，A₂と、放熱
量制御弁Ｍを動作させるモジユトロールモータの
フイードバツクポテンシヨメータＣとを組合わせ
てブリツジ回路Ｄを形成し、前記能力制御弁Ｋ，
Ｌの弁開度により与えられる出力信号を、前記ブ
リツジ回路Ｄで加算し、前記放熱制御弁Ｍを、前
記能力制御弁Ｋ，Ｌの弁開度合計に対し所定関係
の弁開度になるごとくするのである。尚第１図に
おいてＧは冷水負荷、Ｈは温水負荷、Ｉ，Ｊはこ
れら負荷Ｇ，Ｈに対し前記能力制御弁Ｋ，Ｌのモ
ジユトロールモータを制御するコントローラであ
る。

更らに詳記すると、前記発生器に入熱する排熱
量は、常に一定とするのであつて、この入熱量を
100（単位熱量）と考え、放熱器での放熱量をＺ
（単位熱量）とし、吸収器及び凝縮器での放熱量
をＱ（単位熱量）、温水器での放熱量（温水加温
能力）をＹ（単位熱量）、蒸発器での入熱量（冷
水冷却能力）をＸ（単位熱量）とすると、冷水と
温水とを同時に供給する同時運転時の熱収支は出
熱量と入納量とが等しいから。

Ｚ＋Ｑ＋Ｙ＝Ｘ＋100 となり、放熱器による放熱量Ｚは、 Ｚ＝100＋Ｘ−Ｙ−Ｑ となる。

こゝで、本発明に係る吸収式冷温水装置は、冷
水と温水とを同時に供給するものであるから、発
生器に入熱される入熱量を、その作用面からみて
次のように分けて考察することができる。

即ち、発生器への入熱により冷媒が発生する
が、その冷媒の中には、発生器（高温発生器）と
放熱器又は温水熱交換器との間を循環するだけで
蒸発器での冷水冷却能力に何ら作用しない冷媒
と、発生器（高温発生器→低温発生器）→凝縮器
→蒸発器→吸収器→発生器（高温発生器）のサイ
クルを経て、蒸発器での冷水冷却能力を発揮する
ために作用する冷媒とがある。

後者の冷媒のサイクル（所謂通常の温水を供給
しない吸収式冷凍サイクル）に着目して、その熱
収支を考えると、 Ｑ＝（100−Ｙ−Ｚ）＋Ｘ となる。

更に、二重効用吸収式冷凍機における冷凍サイ
クルの効率がほゞ1.0であることをあわせて考え
ると、熱量・（100−Ｙ−Ｚ）は、熱量（ｘ）に等
しいので、Ｑは、 Ｑ＝2X となる。

そこで、先に導いた熱量の関係式に、上記関係
式を代入すると、 Ｚ＝100＋Ｘ−Ｙ−2X となり、 Ｚ＝100−（Ｘ＋Ｙ） となる。このことから放熱器での放熱量は冷水負
荷と温水負荷との加算合計を、発生器に入熱する
排熱100から減算した値で制御すればよいことゝ
なる。

しかして本発明は、前記ブリツジ回路を、第２
図のごとく以上の関係式を満足できるように形成
するのである。

即ち前記能力制御弁Ｋ，Ｌの補助ポテンシヨメ
ータA₁，A₂を、直列に接続すると共に、この直
列回路を、前記フイードバツクポテンシヨメータ
Ｃと直列に接続してブリツジ回路Ｄを形成し、か
つ前記補助ポテンシヨメータA₁の抵抗を、補助
ポテンシヨメータA₂の抵抗に対し２倍としたの
である。尚第２図では前記補助ポテンシヨメータ
A₁を２個形成して、これら補助ポテンシヨメー
タA₁−１，A₁−２を直列にして前記抵抗を２倍
としているが、１個としてその抵抗値を２倍とし
てもよい。

前記ブリツジ回路Ｄは、第２図により明らかな
通り、補助ポテンシヨメータA₁の開側端子B₁
を、フイードバツクポテンシヨメータＣの開側端
子Ｂに接続し、前記補助ポテンシヨメータA₁の
閉側端子W₁を、前記補助ポテンシヨメータA₁−
１の端子R₈に接続すると共に、この補助ポテン
シヨメータ（A₁−１）の閉側端子W₂を前記補助
ポテンシヨメータA₁−２の端子R₂に接続し、こ
の補助ポテンシヨメータA₁−２の閉側端子W₃
を、前記フイードバツクポテンシヨメータＣの閉
側端子Ｗに接続して形成するのである。

尚第２図においてF₁，F₂は回転コイルM₁，M₂
は電磁石、K₁，K₂はリレー接点、T₁，T₂は端子
で、この端子T₁，T₂間に交流電源Ｅを介装して
いる。

しかして以上のブリツジ回路において、前記能
力制御弁Ｋ，Ｌの弁開度が開閉制御されると、補
助ポテンシヨメータA₁−１，A₁−２，A₂のワイ
パーａが開又閉方向に動作するのであつて、この
ワイパーａの動作により、端子R₁，B₁，Ｂ，
B′，R′，T₂，T₁，Ｒ間の抵抗又は端子R₁，W₁，
R₂，W₂，R₃，W₃，Ｗ，W′，R′，T₂，T₁，Ｒ間
の抵抗が増減して前記ブリツジ回路が不平衡とな
り、前記放熱量制御弁Ｍのモジユトロールモータ
における電磁石M₁，M₂の電磁力に差が生じて、
リレー接点K₁，K₂の一方が閉じ、時計方向又は
反時計方向に電流が流れて前記モータを回転さ
せ、前記制御弁Ｍの弁開度を制御するのであり、
前記能力制御弁Ｋ，Ｌが開方向に動作するとき、
前記放熱量制御弁Ｍは閉方向に制御され放熱器で
の放熱量を少なくするのである。

今前記端子B₁，W₁及びB₂，W₂，B₃，W₃並び
にＢ，Ｗ間の抵抗を100（単位抵抗）とし、冷水
負荷、即ち、冷水冷却能力がＸ単位熱量であると
きの冷却能力制御弁Ｋの弁開度に対応した抵抗を
Ｘ（単位抵抗）、温水負荷即ち、温水加温能力が
Ｙ単位熱量であるときの加温能力制御弁Ｌの弁開
度に対応した低抗をＹ（単位抵抗）とすると、前
記各補助ポテンシヨメータにおける端子R₁，W₁
間の抵抗r₁，R₁，B₁間の抵抗r₂、端子R₂，W₂，
R₃，W₃間の抵抗r₅，R₂、B₂.R₃，B₃間の抵抗r₆は
次の通りとなる。

r₁＝Ｙ r₂＝（100−Ｙ） r₅＝Ｘ r₆＝（100−Ｘ） そして、前記放熱器での放熱量がＺ（単位熱
量）であるときの放熱量制御弁Ｍの弁開度に対応
する抵抗Ｚ（単位抵抗）とすると、前記フイード
バツクポテンシヨメータＣにおける端子R′，
B′間の抵抗r₃，R′，W′間の抵抗r₄は r₃＝（100−ｚ） r₄＝ｚ となる。

従つて前記ブリツジ回路が平衡状態を保つの
は、前記ブリツジ回路における端子Ｒ、R₁、
B₁，Ｂ，B′，R′間に流れる電流と、端子Ｒ，
R₁，W₁，R₂，W₂，R₃，W₃，Ｗ，W′，R′間に流
れる電流とが等しいときであり、電流が等しい場
合は抵抗も等しいから、前記平衡条件は r₂＋r₃＝r₁＋r₅＋r₅＋r₄ であり、これらr₁〜r₅に前記したＸ、Ｙ、Ｚとの
関係式をあてはめると、 （100−Ｙ）＋（100−Ｚ）＝Ｙ＋Ｘ＋Ｘ＋Ｚ となり、 Ｚ＝100−（Ｘ＋Ｙ）で平衡することになり、放
熱量制御弁の弁開度は、発生器に入熱する排熱量
（100単位熱量）から、冷水負荷（Ｘ単位熱量）及
び温水負荷（Ｙ単位熱量）を引いた熱量（Ｚ単位
熱量）に対応する弁開度に制御されるのである。

次に本発明吸収式冷温水装置の実施例を第３図
に基づいて説明する。

第３図に示した冷温水装置は、二重効用吸収式
冷凍装置であつて、高温発生器１に排ガス等の排
熱熱源に連なる排熱管２を接続し常時一定の排熱
量で、排熱を入熱するごとく成すと共に、この高
温発生器１には、前記排熱が冷温水負荷に対し過
剰のとき放熱するための放熱器３を接続するので
ある。

この放熱器３には、冷却水管１２と連通する熱
交換チユーブを配設していて、高温発生器１から
の高温の冷媒蒸気と熱交換するごとくなつてお
り、前記放熱器３と高温発生器１とを結ぶドレン
管４に、放熱量を制御する前記放熱量制御弁Ｍを
設けるのである。

この制御弁Ｍは、前記発生器１に入熱し、冷凍
サイクルに寄与する排熱の放熱量を調節するもの
で、前記制御弁Ｍを閉じることにより、放熱器３
内にドレンを貯溜し、このドレンにより前記熱交
換チユーブを埋没させて、放熱面積を小さくする
もので、この制御弁Ｍの弁開度を調節することに
より放熱量を制御できる。

又冷水の冷却能力を制御する冷却能力制御弁Ｋ
は溶液管、第３図に示した実施例では吸収器５と
前記高温発生器１とを結ぶ溶液管６に介装し、溶
液循環量を調節するのであり、また温水の加温能
力を制御する加温能力制御弁Ｌは、前記高温発生
器１に接続する温水熱交換器７のドレン管８に介
装するのである。

尚前記冷却能力制御弁Ｋは、低温発生器９から
凝縮器１０に至る冷媒配管１１の途中に介装し、
凝縮器１０に流れる冷媒量を調節するごとく成し
てもよい。

また前記放熱量制御弁Ｍ及び加温能力制御弁Ｌ
は、三方弁を用いてもよい。。この場合には第４
図のごとく前記冷却水管１２の入口側と出口側と
の間にバイパス管１３を、また前記温水熱交換器
７に連結する温水管１４の入口側と出口側との間
にバイパス管１５を設けて、これらバイパス管１
３，１５の前記冷却水管１２及び温水管１４との
合流点に三方弁から成る前記放熱量制御弁Ｍ及び
加温能力制御弁Ｌを介装するのである。

又第３図において１６は蒸発器で、該蒸発器１
６には冷水管１７が配管されており、前記凝縮器
１０で液化した冷媒を、冷媒ポンプ１８で圧送
し、散布ノズル１６ａから前記冷水管１７を散布
し、管内を流れる被冷却水から蒸発潜熱を奪つて
冷却し、冷水を形成するのである。

又１９は溶液ポンプ、２０は低温熱交換器、２
１は高温熱交換器である。

しかして以上の構成において、冷媒は吸収器５
で溶液に吸収され、溶液ポンプ１９の駆動により
溶液管６を介し、前記低温熱交換器２０、高温熱
交換器２１を経て高温発生器１に入り、此処で前
記排熱により加熱され、冷媒蒸気となつて溶液か
ら分離し、前記冷媒配管１１を流れ、低温発生器
９で分離された冷媒と共に凝縮器１０に入り、冷
却水管１２の冷却水と熱交換して凝縮し、そして
凝縮した液冷媒は蒸発器１６に入り、冷水管１７
を流れる被冷却水から熱を奪つて蒸発し、再び吸
収器５で溶液に吸収される冷凍サイクルを繰返す
のである。

しかして以上の如きサイクルにおける前記蒸発
器１６での冷媒の蒸発により冷水を作り、前記高
温発生器１で蒸発した高温の冷媒蒸気を温水熱交
換器７に導き、温水管１４を流れる被加温水を加
熱して温水を作るのである。

そして以上の運転において、冷水負荷が変動す
ると、これを検出する測温体２２、コントローラ
ーＩを介して前記変動に応じて冷却能力制御弁Ｋ
が操作され、冷却能力を自動的に調整するのであ
り温水負荷が変動すれば、これを検出する測温体
２３、コントローラーＪを介して、前記変動に応
じて加温能力制御弁Ｌが操作され、加温能力を自
動的に調節するのである。そしてこれらの負荷の
変動により以上の如く能力制御弁Ｋ，Ｌの弁開度
が調節されると、前記したブリツジ回路が不平衡
となり、前記放熱器３の放熱量が、前記各負荷の
合計の変化に所定の関係で対応するように、前記
放熱量制御弁Ｍの弁開度が制御され、前記冷水及
び温水を、前記負荷の変動に拘わらず一定温度に
維持できるのである。

即ち負荷が多くなり前記能力制御弁Ｋ，Ｌの弁
開度が大きくなれば、前記放熱量制御弁Ｍの弁開
度は小なくなるのであつて、その弁開度は、前記
放熱器３での放熱量が、冷水負荷及び温水負荷と
の合計を発生器１に入熱する排熱量から減算した
値になるなるように制御されるのである。つまり
負荷の増加により放熱量を減少し、最大負荷で放
熱量を零とするのであり、負荷の減少により放熱
量を増加し、最小負荷が最大即ち100％放熱とす
るのである。

尚前記コントローラーＩ、Ｊは、前記冷水管１
７、温水管１４の出口側に測温体２２，２３を設
けて、冷水及び温水出口温度を検出して作動する
ごとく成したものについて説明したが、その他蒸
発器１６内の温度や温水熱交換器７内の温度など
を検知してもよいのであつて、要するに負荷の変
動を検知して作動するごとく成すのである。

以上の如く本発明によれば、排ガス等の排熱を
利用してランニングコストの低い経済的な運転
で、冷水と温水とを同時に供給できながら、発生
器に入熱し、冷凍サイクルに寄与する排熱を放熱
器からの放熱量で調節して、常に一定にできるの
で、負荷の変動により必要熱量が変化しても発生
器に取入れる排熱量に変化を与えることがなく、
従つて排熱系統の作動変化により生産工程に悪影
響を与えることはないのである。

その上冷却能力制御弁と、加温能力制御弁とを
設けて、冷水負荷と温水負荷とにより各別に能力
制御を行なえるから、これら冷水負荷と温水負荷
とが互に影響し合うことはないのであり、しかも
前記各負荷の変動により、排熱の入熱量から、前
記各負荷の合計を減算した値に対応させて、放熱
量を制御する放熱量制御弁の弁開度を調節するの
で、各負荷に応じた能力を維持できるのである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明装置の運転制御方式の一例を示
す説明図、第２図はブリツジ回路図、第３図は本
発明装置の一実施例を示す冷凍サイクル図、第４
図は別の実施例を示す一部分の冷凍サイクル図で
ある。 １……高温発生器、２……排熱管、３……放熱
器、７……温水熱交換器、１６……蒸発器、Ｋ…
…冷却能力制御弁、Ｌ……加温能力制御弁、Ｍ…
…放熱量制御弁。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 発生器に排熱熱源を接続し、前記排熱を利用
   して冷水と温水とを同時に供給できるようにした
   吸収式冷温水装置であつて、前記発生器に入熱す
   る排熱量を一定にして、該発生器に排熱の放熱器
   を接続すると共に、蒸発器で製造する冷水の冷却
   能力を制御する冷却能力制御弁と、前記発生器に
   接続した温水熱交換器で製造する温水の加温能力
   を制御する加温能力制御弁及び前記放熱器での放
   熱量を制御する放熱量制御弁をそれぞれ設け、こ
   れら各制御弁をモジユトロールモータにより動作
   する如く成し、かつ前記能力制御弁をそれぞれ負
   荷に応じて各別に制御するごとく成す一方、前記
   能力制御弁のモジユトロールモータにそれぞれ補
   助ポテンシヨメータを装備して、弁開度に応じた
   制御信号を発信するごとく成すと共に、前記制御
   信号の加算合計を、発生器へ入熱する一定の排熱
   量から減算した出力信号を前記放熱量制御弁のモ
   ジユトロールモータに与え、前記放熱量制御弁の
   弁開度を制御するごとくしたことを特徴とする排
   熱利用の吸収式冷温水装置。