WO1999039140A1

WO1999039140A1 - Machine frigorifique du type a absorption

Info

Publication number: WO1999039140A1
Application number: PCT/JP1999/000350
Authority: WO
Inventors: Naoki Hiro; Yasuharu Kurogi; Tadato Fujihara; Yoshio Ozawa; Toshihiro Yamada
Original assignee: Sanyo Electric Co., Ltd.
Priority date: 1998-01-29
Filing date: 1999-01-27
Publication date: 1999-08-05
Also published as: US6192694B1; EP0978694A4; CN1135343C; CN1255966A; EP0978694A1

Description

明細書吸収式冷凍機技術分野

本発明は、高温再生器で発生した冷媒蒸気を低温再生器に供給して凝縮させ、凝縮によって液化した冷媒は凝縮器へ供給する二重効用型の吸収式冷凍機に関するものである。背景技術

二重効用型の吸収式冷凍機は、図 1 2に示す如く、凝縮器 (11)及び低温再生器 (12)からなる上胴（1 )、蒸発器 (21)及び吸収器 (22)からなる下胴（2 )、パーナ (3 1)を内蔵した高温再生器（3 )、高温熱交換器（4 )、低温熱交換器（5 )などを相互に配管接続し、吸収液ポンプ（6 )によって、吸収液を高温再生器（3 )、低温再生器 (12)及び吸収器 (22)の間で循環させ、冷凍サイクルを実現するものである。二重効用型の吸収式冷凍機においては、低温再生器 (12)にて液化した冷媒を凝縮器（11)へ供給するための配管（7 )に、図 1 3に示す如くオリフィス（70)が取り付けられ、低温再生器（12)にて液化した冷媒を減圧して、凝縮器 (11)へ供給するようになつている。これによつて低温再生器（12)内が低い圧力に保たれ、低温再生器 (12)で発生した冷媒蒸気が、凝縮器（11)内で凝縮、液化されるのである。一方、高温再生器（3 )で発生した冷媒蒸気は、低温再生器 (12)内の伝熱管中で凝縮して、凝縮熱を吸収液に与えながら液化し、冷媒液となって上述のオリフィス（70)を経て凝縮器 (11)へ供給された後、凝縮器 (11)内で液化した冷媒液と一緒に蒸発器 (21)に戻る。

図 1 2に示す様に、高温再生器（3 )内のパーナ (31)に燃料ガスを供給するための配管には、ガス弁 (32)が取り付けられ、蒸発器 (21)から流出する冷水の温度 (冷水出口温度 Tc— out)を目標値に保つべく、ガス弁 (32)の開度が制御され、燃料ガスの供給量が調整される。

ところで、二重効用型の吸収式冷凍機においては、高温再生器（3 )に対する入熱によって、高温再生器（3 )では入熱量に応じた蒸気が発生し、その蒸気によつて、低温再生器（12)では同一熱量の蒸気が発生する状態が理想であって、このとき最大の効率が得られる。この理想状態に出来るだけ近づけるためには、上述のオリフィス（70)の孔径を最適化して、適切な大きさの減圧を行なうことが必要である。ここで、減圧量の最適値は、冷凍負荷の大きさに応じて変化する。

又、吸収液から発生する蒸気量と、低温再生器 (12)及び高温再生器（ 3 )の再生器入口と出口における吸収液の濃度差との間には、略比例した関係があるから、低温再生器（12)内の吸収液 (濃液）と高温再生器（3 )内の吸収液（中間液)の濃度差が、吸収器 (22)内の吸収液 (稀液）と高温再生器（3 )内の吸収液 (中間液)の濃度差と等しくなるとき、最大に近い効率が得られることとなる。

しかしながら、従来の二重効用型の吸収式冷凍機においては、オリフィス（70) として孔径が一定の固定ォリフィスが採用されていたから、冷凍負荷の変動に伴つて、減圧量の大きさが最適値からずれることとなっていた。

又、吸収式冷凍機においては、立上げ時に、低温再生器 (12)から流出する冷媒液の流量が、負荷安定状態での流量よりも大きくなるため、該流量の増大を考慮して、オリフィス（70)としては、最適な孔径よりも大きな孔径を有するものが採用されていた。従って、従来の二重効用型の吸収式冷凍機においては、立上げ後、冷凍負荷が安定した運転状態における減圧が不十分となり、これによる効率の低下が問題となっていた。更に、冷凍負荷が減少すると、蒸気抜けによる効率の低下が顕著になるという問題があつた。

又、吸収液は同一濃度では圧力の低い方が沸点が下がるため、蒸発しやすくなる。従って、圧力を制御することによって蒸発量を調整することが可能である。しかしながら、従来の二重効用型の吸収式冷凍機においては、低温再生器（12)にて液化した冷媒を凝縮器 (11)へ供給するための配管（ 7 )に、一定孔径のォリフィス（70)が取り付けられているに過ぎなかったため、圧力に関する能動的な制御は行なわれていない。この結果、仮に定格で 1 ： 1で蒸発量となるよう設計されていても、冷凍負荷の変動に伴って、高温再生器（3 )及び低温再生器 (12)での蒸発量が 1 ： 1のバランスを失い、効率低下の原因となっていた。

更に又、従来の二重効用型の吸収式冷凍機においては、高温再生器（3 )と低温再生器 (12)の間の圧力差によって、高温再生器（3 )内の吸収液 (中間液)が低温再生器 (12)へ供給され、この結果、低温再生器 (12)内に溜まった吸収液 (濃液)の濃度が決まることになる。即ち、濃液濃度の積極的な制御は行なわれていない。しかしながら、濃液濃度が低い程、吸収液の循環流量が増大して、吸収液の顕熱上昇に消費されるエネルギーが増大し、効率が低下する問題がある。

本発明の目的は、冷凍負荷等の運転条件に拘わらず、従来よりも高い効率が得られる二重効用型の吸収式冷凍機を提供することである。

又、本発明の目的は、立上げ時や負荷の急激な増大時には、そのときに発生する冷媒を滞りなく凝縮器へ流すことが出来、然も、定常運転状態では、冷媒に適切な減圧を与えることが出来る吸収式冷凍機を提供し、これによつて運転効率を従来よりも向上させることである。

更に又、本発明の目的は、濃液濃度を積極的に制御して、従来よりも運転効率を改善することである。発明の開示

本発明に係る第 1の吸収式冷凍機は、低温再生器 (12)にて液化した冷媒を凝縮器 (11)へ供給するための配管（7 )に、該配管を流れる冷媒を減圧すると共に減圧量の調整が可能な圧力調整手段を設け、冷凍負荷の大きさに応じて減圧量を調整することを特徴とする。

これによつて、冷凍負荷に拘わらず最適な減圧量が設定され、この結果、高温再生器（ 3 )及び低温再生器 (12)の夫々において、高温再生器（ 3 )に対する入熱量に応じた十分な蒸気発生量が得られることとなつて、従来よりも高い効率が得られる。

具体的には、圧力調整手段は、前記配管（7 )に取り付けられたオリフィス (71) と、該オリフィス（71)を迂回するバイパス管（8 )と、該バイパス管（8 )の途中に介在する制御弁 (81)と、制御弁 (81)の開度を制御する制御回路（9 )とから構成される。

該具体的構成においては、制御弁 (81)の開度を調整することによって、オリフィス（71 )及び制御弁 (81 )を通過する冷媒の減圧量が調整される。

更に具体的構成において、高温再生器（3 )に対する入熱量は、冷水出口温度を目標値に近づけるべく制御され、制御回路（9 )は、立ち上げ時から負荷が安定するまでの期間は、制御弁 (81)を全開とし、負荷が安定した後は、高温再生器（3 ) に対する入熱量が減少する限り、制御弁 (81)の開度を徐々に絞る制御を実行する。該具体的構成においては、立ち上げ時に制御弁 (81)を全開とすることによって、低温再生器（12)から流出する冷媒液の流量の増大に拘わらず、該冷媒液を滞留させることなく、凝縮器（11)へ送り込むことが可能となる。

そして、その後、負荷が安定した状態で制御弁 (81)の開度を徐々に絞ることによって、減圧量が徐々に増大し、低温再生器 (12)内の管内冷媒飽和温度と、管外溶液飽和温度の差が拡がるため、これに伴って低温再生器（12)からの蒸気発生量は増加する。ここで、冷水出口温度を目標値に近づけるべく高温再生器（3 )に対する入熱量を制御した場合、入熱量は減少することになる。し力、し、制御弁 (81) の開度がある値を下回ると、冷媒の流量が減少して、逆に入熱量が増大する。そこで、入熱量が減少から増大に転じる時点で、制御弁 (81)の開度調整を停止する c この結果、負荷安定状態における最適な開度が設定され、従来よりも高い効率が得られることになる。

上記本発明に係る第 1の吸収式冷凍機によれば、冷凍負荷に拘わらず、従来よりも高い効率を得ることが出来る。

又、本発明に係る第 2の吸収式冷凍機においては、低温再生器（12)にて液化した冷媒を凝縮器 (11)へ供給するための流路に、低温再生器 (12)から流出する冷媒の流量変化を検知する検知手段と、凝縮器 (11)へ送り込まれる冷媒の流量を調整すると共に冷媒に適切な減圧を与える調整手段とを設け、検知手段により流量増大が検知されたとき、調整手段によつて冷媒の流量を増大させる。

上記本発明の吸収式冷凍機においては、立上げ時や負荷の急激な増大時に、冷媒の流量が急激に増大したとき、これが検知手段によって検知され、調整手段によって凝縮器（11)へ送り込まれる冷媒の流量が増大される。これによつて、低温再生器 (12)から流出する冷媒は、滞りなく凝縮器へ流れることになる。その後、負荷が安定して定常運転状態になると、低温再生器 (12)から流出する冷媒の流量が一定となって、冷媒には調整手段によつて適切な減圧が与えられる。

具体的構成において、検知手段は、低温再生器 (12)にて液化した冷媒を凝縮器 (11)へ供給するための配管（7 )の途中に介在する冷媒タンク（109)を具え、該冷媒タンク（109)内の冷媒の液面位によって冷媒流量の変化が検知可能である。又、調整手段は、冷媒タンク（109)内の液面位に応じて開閉するフロート弁 (181)の入口を冷媒タンク（109)内に設置すると共に出口を凝縮器 (11)へ接続し、冷媒タンク (109)と凝縮器 (11)を接続する配管（7 )にオリフィス（71)を取り付けて構成される。上記具体的構成においては、立上げ時や負荷の急激な増大時に、冷媒の流量が急激に増大したとき、冷媒タンク（109)内の冷媒の液面位が上昇し、これに伴ってフロート弁（181)が開くことになる。この結果、低温再生器 (12)から流出する冷媒は、一旦、冷媒タンク（109)に溜まった後、フロート弁 (181)を通過して凝縮器 (1 1)へ供給されると同時に、冷媒タンク（109)の出口からオリフィス（71)を経て凝縮器 (11)へ供給される。これによつて、低温再生器 (12)から凝縮器 (11)へ至る十分な流路が形成され、低温再生器 (12)から流出する冷媒は滞ることなく、凝縮器 (1 1)へ流れ込むことになる。その後、負荷が安定して定常運転状態になると、冷媒タンク（109)内の冷媒の液面位が低下し、フロート弁 (181)が閉じることになる。従って、冷媒タンク（109) に溜まった冷媒は、フロート弁 (181)を通過することなく、冷媒タンク（109)の出口から配管（7 )のみを経て凝縮器 (11)へ供給される。この際、冷媒は配管（7 )中のオリフィス（71)による適切な減圧を受けることになる。

上記本発明に係る第 2の吸収式冷凍機においては、低温再生器 (12)から凝縮器

(11)へ供給される冷媒に適切な減圧が与えられる結果、高温再生器（3 )及び低温再生器 (12)の夫々において、高温再生器（ 3 )に対する入熱量に応じた十分な蒸気発生量が得られることとなって、従来よりも高い効率が実現される。

本発明に係る第 3の吸収式冷凍機においては、圧力を能動的に制御することにより、濃液一中間液の濃度差と稀液一中間液の濃度差の比を効果的に調整出来る点に着目し、該濃度差の比を 1 ： 1に近づける制御を採用した。即ち、低温再生器 (12)にて液化した冷媒を凝縮器 (11)へ供給するための配管（7 )に、圧力制御手段を設け、中間液の濃度が濃液の濃度と稀液の濃度の平均値となる様、圧力を制御する。

これによつて、高温再生器（3 )及び低温再生器（12)の夫々において、高温再生器（ 3 )に対する入熱量に応じた十分な蒸気発生量が得られることとなり、冷凍負荷に拘わらず、従来よりも高い効率が実現される。

具体的構成において、圧力制御手段は、前記配管（7 )に取り付けられた制御弁 (118)と、該制御弁（118)の開度を制御する制御回路 (119)とから構成される。制御回路（119)は、

高温再生器（3 )内の吸収液（中間液）の温度（中間液高温温度） Tsmhgと、高温再生器（ 3 )内の蒸気の飽和温度相当の物理量の測定データから、高温再生器（ 3 )内の吸収液（中間液)の濃度 Xsmを推定する第 1推定部 (191)と、

低温再生器 (12)内の吸収液 (濃液)の温度 (濃液高温温度） T sslgと、低温再生器

(12)内の蒸気の飽和温度相当の物理量の測定データから、低温再生器（12)内の吸収液 (濃液)の濃度 Xssを推定する第 2推定部（192)と、

吸収器（22)内の吸収液 (稀液）の温度 (稀液低温温度） T swaと、吸収器 (22)内の蒸気の飽和温度相当の物理量の測定データから、吸収器 (22)内の吸収液 (稀液)の濃度 Xswを推定する第 3推定部（193)と、

推定された 3つの濃度から制御偏差を算出する演算部（194)(195)と、

算出された制御偏差に基づいて制御弁（118)の開度を制御するコントローラ（19

0)とを具えている。

一般に、吸収液の温度 Tは、吸収液の濃度 X (%)と、吸収液の濃度及び温度に平衡する圧力相当の水の飽和温度 Trsを変数とする実験式、例えば数式 1の McN eelyの式で表わすことが出来る。

(数式 1 )

Γ

10

例えば、高温再生器（3 )内の吸収液（中間液)の濃度 Xsmの推定においては、高温再生器（3 )内の吸収液の温度と蒸気圧力を測定し、該測定データに基づいて、水の飽和圧力 -飽和温度の関係式、例えば数式 2の菅原の式から、高温再生器（3 ) 内の蒸気の飽和温度を算出すると共に、これらのデータから数式 1の実験式を用いて濃度を算出することが出来る。同様に、低温再生器（12)内の吸収液の濃度や、吸収器 (22)内の吸収液の濃度についても推定が可能である。

そして、推定された 3つの濃度から制御偏差を算出し、該制御偏差に基づいて制御弁（118)の開度を制御することによって、濃液一中間液の濃度差と稀液一中間液の濃度差の比を 1 ： 1に近づけることが出来る。 (数式 2 )

In 225.65

10— ⁵ -（4.787 X Ι 0—⁹ )Γ。' }(Γ 一 483.16) ²

P

， Trs：蒸気飽和温度 [K] 尚、第 1推定部（191)は、高温再生器（3 )内の蒸気の飽和温度に替えて、低温再生器 (12)から流出する冷媒の温度 (低温再生器冷媒出口温度） T rUgを採用し、第 2推定部（192)は、低温再生器（12)内の蒸気の飽和温度に替えて、凝縮器（11)から流出する冷媒の温度 (凝縮器冷媒出口温度） Trieを採用し、第 3推定部 (193)は、吸収器 (22)内の蒸気の飽和温度に替えて、蒸発器 (21)を循環する冷媒の温度 (蒸発器冷媒循環温度） T rieを採用することが可能である。これによつて、温度測定が簡易となり、コスト低減が図られる。

上記本発明に係る第 3の吸収式冷凍機によれば、冷凍負荷に拘わらず、従来よりも高い効率を得ることが出来る。

本発明に係る第 4の吸収式冷凍においては、高温再生器（3 )から低温再生器 (12)へ吸収液（中閬液）を供給するための配管 (272)に、流量調整手段を設けて、吸収器 (22)へ供給されるべき吸収液 (濃液)が結晶化しない範囲で可及的に最大の濃度となる様、吸収液（中間液）の流量を制御する。尚、流量調整手段は、制御弁やポンプ等によって構成することが出来る。

上記吸収式冷凍機においては、流量調整手段の動作によって、高温再生器（3 ) から低温再生器（12)へ供給すべき吸収液（中間液）の流量を減少させることによつて、低温再生器（12)に溜まる吸収液 (濃液)の濃度を上げることが出来る。但し、濃液濃度が過度に高くなると、吸収液が結晶化して、運転継続に支障が生じる。そこで、本発明においては、吸収液が結晶化しない範囲で可及的に最大の濃度となる様、吸収液（中間液）の流量を制御する。これによつて、吸収液の循環流量が減少して、吸収液の顕熱上昇に消費されるエネルギーが減少し、運転効率が向上する。

具体的には、流量調整手段に対して流量指令を発する制御手段を具え、該制御手段は、吸収液が結晶化しない目標濃度を吸収液の温度毎に記憶しており、吸収器 (22)へ供給されるべき吸収液 (濃液)の温度の測定値と、低温再生器（12)に溜まつた吸収液 (濃液)の濃度の測定値若しくは推定値とに基づいて、流量指令を算出する。

吸収液の結晶化する濃度は、吸収液の温度によって異なるため、上記具体的構成においては、予め温度毎に結晶化することのない最大濃度を、目標値として記憶しておき、運転時には、濃液温度の測定値に基づいて目標濃液濃度を決定して、濃液濃度の測定値若しくは推定値を目標濃度に近づけるべく、中間液流量のフィードバック制御を実行する。これによつて、負荷に拘わらず、吸収液が結晶化しな、範囲で可及的に最大の濃度が保たれることになる。

更に具体的構成において、低温再生器（12)にて液化した冷媒を凝縮器（11)へ供給するための配管（ 7 )には、該配管を流れる冷媒を減圧すると共に減圧量の調整が可能な圧力調整手段を設け、冷凍負荷の大きさに応じて減圧量を調整する。これによって、冷凍負荷に拘わらず最適な減圧量が設定され、この結果、高温再生器（ 3 )及び低温再生器（12)の夫々において、高温再生器（ 3 )に対する入熱量に応じた十分な蒸気発生量が得られることとなって、従来よりも高、効率が得られる。具体的には、圧力調整手段は、前記配管（7 )に取り付けられたオリフィス（71) と、該オリフィス（71)を迂回するバイパス管（8 )と、該バイパス管（8 )の途中に介在する制御弁 (81)とから構成され、立ち上げ時から負荷が安定するまでの期間は、制御弁 (81)を全開とし、負荷が安定した後は、高温再生器（3 )に対する入熱量が最少となる様に制御弁 (81 )の開度を絞る。

該具体的構成においては、制御弁 (81)の開度を調整することによって、オリフィス（71)及び制御弁 (81)を通過する冷媒の減圧量が調整される。立ち上げ時には、制御弁 (81)を全開とすることによって、低温再生器 (12)から流出する冷媒液の流量の増大に拘わらず、該冷媒液を滞留させることなく、凝縮器 (11)へ送り込むことが可能となる。

そして、その後、負荷が安定した状態で制御弁 (81)の開度を徐々に絞ることによって、減圧量が徐々に増大し、これに伴って凝縮量は増加する。ここで、冷水出口温度を目標値に近づけるベく高温再生器（ 3 )に対する入熱量を制御した場合、入熱量は減少することになる。し力、し、制御弁 (81)の開度がある値を下回ると、冷媒の流量が減少して、逆に入熱量が増大する。そこで、入熱量力最小となる制御弁 (81)の開度を設定する。この結果、負荷安定状態における最適な開度が設定され、従来よりも高い効率が得られることになる。

上記本発明に係る第 4の吸収式冷凍機によれば、吸収液が結晶化しない範囲で濃液濃度が可級的に最大値に保たれるため、従来よりも運転効率が向上する。図面の簡単な説明

図 1は、本発明に係る第 1の吸収式冷凍機の要部の構成を表わす系統図である c 図 2は、該吸収式冷凍機の制御系を表わすプロック図である。

図 3は、該吸収式冷凍機における制御手続きを表わすフローチャートである。図 4は、冷凍負荷と成績係数の関係を表わすグラフである。

図 5は、本発明に係る第 2の吸収式冷凍機の要部の構成を表わす系統図である _c 図 6は、本発明に係る第 3の吸収式冷凍機の要部の構成を表わす系統図である _c 図 7は、該吸収式冷凍機の制御系を表わすプロック図である。

図 8は、本発明に係る第 4の吸収式冷凍機の要部の構成を表わす系統図である _c 図 9は、該吸収式冷凍機の制御系を表わすプロック図である。

図 1 0は、該吸収式冷凍機における減圧量についての制御手続きを表わすフロ一チヤ一トである。

図 1 1は、該吸収式冷凍機における濃液濃度についての制御手続きを表わすフローチャートである。

図 1 2は、二重効用型吸収式冷凍機の全体構成を表わす系統図である。図 1 3は、従来の吸収式冷凍機の要部の構成を表わす系統図である。発明を実施するための最良の形態

以下、本発明の実施例につき、図面に沿って具体的に説明する。

第 1実施例

本実施例の二重効用型の吸収式冷凍機は、図 1 2に示す従来の吸収式冷凍機と同様に、凝縮器 (11)及び低温再生器 (12)からなる上胴（1 )、蒸発器 (21)及び吸収器 (22)からなる下胴（2 )、バ一ナ (31)を内蔵した高温再生器（3 )、高温熱交換器 ( 4 )、低温熱交換器（5 )などを相互に配管接続し、吸収液ポンプ（6 )によって、吸収液を高温再生器（3 )、低温再生器（12)及び吸収器 (22)の間で循環させ、冷凍サイクルを実現するものである。

高温再生器（3 )内のパーナ (31)に燃料ガスを供給するための配管には、ガス弁 (32)が取り付けられ、蒸発器 (21)から流出する冷水の温度 (冷水出口温度 Tc—ou t)を目標値に保つべく、ガス弁 (32)の開度が制御され、燃料ガスの供給量が調整される。

図 1は、本実施例の吸収式冷凍機の特徴的構成を表わしており、低温再生器 (1 2)にて液化した冷媒を凝縮器 (11)へ供給するための配管（7 )に、従来のオリフィスよりも孔径の小さなオリフィス（71)が取り付けられている。又、配管（7 )には、オリフィス（71)を迂回するバイパス管（ 8 )が接続され、該バイパス管（ 8 )の途中に制御弁 (81)が介在している。

制御弁 (81)には制御回路（9 )が接続される。該制御回路（9 )は、高温再生器に供給されるべき燃料ガスの流量 Qに応じて変化する開度指令 Aを作成し、制御弁 (81)へ供給するものである。これによつて、制御弁 (81)の開度が後述の如く最適制御される。

図 2は、吸収式冷凍機本体 ( 10)に対する制御系の構成を表わしている。

吸収式冷凍機本体（10)から得られる冷水の出口温度 Tc_ outと、その目標値 (例えば 7 °C)が P I Dコントローラ（90)へ供給され、冷水の出口温度 Tc— outを目標値に近づけるための P I D制御が実行される。これによつて、 P I Dコントローラ（90)からは、高温再生器へ供給すべき燃料ガスの流量 Qについての指令が出力される。

P I Dコントローラ（90)から指令されるガス流量 Qは、吸収式冷凍機本体 (10) のガス弁へ供給されて、弁開度が制御される。又、 P I Dコントローラ（90)から指令されるガス流量 Qは、制御回路（9 )へ供給されて、前述の如く制御弁 (81)に対するバルブ開度 Aが作成され、吸収式冷凍機本体 (10)へ供給される。

図 3は、上述の制御系をマイクロコンピュータで構成した場合の制御手続きを表わしている。先ずステップ S 1では、バルブ開度 Aを最大開度 Amaxに設定し、ステップ S 2にて、前述の P I Dコントローラ（90)によってガス流量 Qの P I D 制御を実行する。その後、ステップ S 3では、冷却水出口温度 Tco— outが、目標値を含む所定の温度範囲（ T X〜 T y )内であるかどうかにより、冷却水出口温度が目標値に追従しているかどうかを判断する。ここで、ノーと判断された場合は、ステップ S 2の P I D制御を続行する。

ステップ S 3でイエスと判断されたときは、ステップ S 4に移行して、冷水出口温度 T c— outと冷水入口温度 T c— inの差が一定となったかどうかにより、負荷が安定したかどうかを判断する。ここで、ノーと判断されたときは、ステップ S 2に戻って、 P I D制御を続行する。

ステップ S 4でイエスと判断されたときは、ステップ S 5に移行して、バルブ開度 Aを所定量 Δ Αだけ減少させた後、ステップ S 6にて、ガス流量 Qが減少したかどうかを判断する。負荷が安定した直後のバルブ開度は過大であるため、開度を絞ることによって凝縮量が増大し、ガス流量は減少するが、バルブ開度が負荷安定状態における最適値を下回ると、冷媒流量が減少するために凝縮量が減少し、ガス流量は増大することになる。

そこで、ステップ S 6にてイエスと判断されたときは、ステップ S 5に戻って、更にバルブ開度 Aを絞る。その後、ステップ S 6にてノーと判断されたときは、ステップ S 7へ移行して、バルブ開度の調整を停止する。

最後に、ステップ S 8では、負荷が増大したかどうかを例えば冷水出入口温度差によって検知し、負荷が一定又は減少したときは、ステップ S 7に戻って、そのときのバルブ開度を維持する。一方、負荷が増大したときは、ステップ S 1に戻って、バルブ開度を最大として、上述の手続きを繰り返す。

図 3に示す制御手続きによれば、立ち上げ時から負荷が安定するまでの期間は、制御弁 (81)が全開となって、低温再生器（12)から流出する冷媒液は、制御弁 (81) 及びオリフィス（71)を通過して、滞留することなく、凝縮器 (11)へ送り込まれる。そして、その後、負荷が安定した状態では、ガス流量が減少から増大に転じるまで、制御弁 (81)が絞られ、最適な減圧量が設定される。この結果、負荷に拘わらず、従来よりも高い効率が得られることになる。

図 4は、本発明に係る吸収式冷凍機 (制御あり）と、従来の吸収式冷凍機 (制御なし）において、冷却水温度 3 0 °Cでの冷凍負荷と成績係数 C O Pとの関係を、実験によって調べ、グラフ化したものである。このグラフから明らかな様に、本発明に係る吸収式冷凍機では、負荷の大小に拘わらず、大きな成績係数 C O Pが得られている。

尚、制御弁 (81)の開度調整は、図 3に示す手続きに限らず、冷凍負荷の大きさに応じて減圧量を最適調整する種々の制御が採用出来る。又、配管（7 )にオリフィス（71)と制御弁 (81)の両方を取り付けて、バイパス管（ 8 )を省略することも可能である。更に又、制御弁 (81)として減圧機能を有するものを採用すれば、配管 ( 7 )に制御弁 (81)を取り付けて、ノくィパス管（ 8 )及びォリフィス（71)を省略することも可能である。

第 2実施例

図 5は、本実施例の吸収式冷凍機の特徴的構成を表わしており、低温再生器 (1 2)にて液化した冷媒を凝縮器 (11)へ供給するための第 1配管（ 7 )の途中に、冷媒タンク（109)が介在すると共に、冷媒タンク（109)の出口側には、定常運転状態において適当な大きさとなる孔径のオリフィス（71)が取り付けられている。

冷媒タンク（109)内には、フロート弁（181)が設置され、該フロート弁（181)の入口は、冷媒タンク（109)内の冷媒中で開口すると共に、その出口は第 2配管 (108) によって上胴（1 )に接続されている。

フロート弁 (181)は、立上げ時や負荷の急激な増大時に、低温再生器 (12)から流出する冷媒の流量が急増して、冷媒タンク（109)内の冷媒の液面位が所定の液面位よりも上昇したとき、フロート（182)の上昇に伴って開状態となり、その後、負荷が安定して定常運転状態となり、低温再生器 (12)ら流出する冷媒の流量が一定となって、冷媒タンク（109)内の冷媒の液面位が前記所定の液面位よりも低下したとき、フロート（182)の下降に伴って閉状態となるものである。

従って、立上げ時や負荷の急激な増大時に、低温再生器 (12)から冷媒タンク（1 09)へ流入した冷媒は、開状態のフロート弁 (181)を通過し、第 2配管（108)を経て凝縮器 (11)へ供給されると共に、第 1配管（ 7 )を経て凝縮器 (11)へ供給される。この 2つの流路の形成によって、低温再生器（12)から流出する冷媒は滞ることなく、凝縮器（11)へ向けて流れることになる。

又、定常運転状態では、フロート弁（181)が閉状態であるため、低温再生器（12) から流出する冷媒は第 2配管（108)を通過することが出来ず、第 1配管（ 7 )のみを経て、凝縮器 (11)へ供給される。ここで、第 1配管（7 )には、適当な孔径のオリフィス（71)が設置されているから、冷媒は適切な大きさの減圧を受けることになる。その結果、高温再生器（3 )及び低温再生器 (12)の夫々において、高温再生器 ( 3 )に対する入熱量に応じた十分な蒸気発生量が得られることとなって、従来よりも高い運転効率が実現されるのである。

尚、冷媒タンク（109)の液面位をセンサ一で監視すると共に、第 1配管（7 )に制御バルブを取り付け、冷媒タンク（109)の液面位に応じて制御バルブの開度を調整する構成を採用することが出来る。これによつて、第 2配管（108)及びフロート弁 (181)の省略が可能となる。減圧機能と流量調整機能を有する制御バルブを採用すれば、オリフィス（71)を省略することも可能となる。

第 3実施例

図 6は、本実施例の吸収式冷凍機の特徴的構成を表わしており、低温再生器 (1 2)にて液化した冷媒を凝縮器 (11)へ供給するための配管（7 )に、制御弁（118)が取り付けられている。制御弁 (118)には制御回路 (119)が接続される。該制御回路 (1 19)は、吸収式冷凍機本体の適所に設けられた温度センサーから、中間液高温温度 T smhg、低温再生器冷媒出口温度 Trllg、濃液高温温度 Tsslg、凝縮器冷媒出口温度 Trlc、稀液低温温度 Tswa、及び蒸発器冷媒循環温度 T rieを取り込んで、これらの測定データに基づいて、制御弁（118)に対する開度指令 Vを作成するものである。

制御回路（119)は、図 7に示す様に、第 1推定部（191)、第 2推定部（192)、第 3 推定部 (193)、第 1演算部 (194)、第 2演算部 (195)及び P I Dコントローラ（190) から構成される。

第 1推定部 (191)は、中間液高温温度 Tsmhgと低温再生器冷媒出口温度 Trllgから、上述の McNeelyの式を用いて、中間液濃度 Xsmを推定するものである。第 2推定部（192)は、濃液高温温度 T sslgと凝縮器冷媒出口温度 T rieから、上述の McNeelyの式を用いて、濃液濃度 Xssを推定するものである。又、第 3推定部 (193)は、稀液低温温度 T swaと蒸発器冷媒循環温度 Trieから、上述の McNeely の式を用いて、稀液濃度 Xswを推定するものである。

第 2推定部（192)及び第 3推定部 (193)によつて推定された濃液濃度 Xss及び稀液濃度 Xswは、第 1演算部（194)へ供給されて、両濃度の平均値（Xss+ Xsw)/ 2 が算出され、目標値として設定される。そして、該目標値と、第 1推定部 (191)によつて推定された中間液濃度 Xsmが第 2演算部 (195)へ供給されて、制御偏差 e x sraが算出され、 P I Dコントローラ（190)へ入力される。

P I Dコントローラ（190)は、例えば下記数式 3で表わされる P I D制御を実行して、制御弁（118)に対する開度指令 Vを作成するものである。

(数式 3 )

ここで、 P I Dパラメータ Kp、 K i、 Kdは、制御偏差 e xsmが正のとき、制御弁 (118)を開き、制御偏差 e xsmが負のとき、制御弁（118)を閉じることとなる適切な値に設定される。

即ち、制御偏差 e xsmが正のときは、中間液濃度が低いので、制御弁（118)を開、て再生器圧力を減少させることにより、高温再生器における冷媒の蒸発を促進し、中間液濃度の上昇を図る。一方、制御偏差 e xsmが負のときは、逆に制御弁 (118)を閉じて、中間液濃度の低下を図るのである。

上述の制御によれば、負荷に拘わらず、濃液一中間液の濃度差と稀液一中間液の濃度差の比を 1 ： 1に近づけることが出来、その結果、高温再生器（3 )及び低温再生器（12)の未々において、高温再生器（3 )に対する入熱量に応じた十分な蒸気発生量が得られることとなり、従来よりも高い運転効率が実現される。

尚、制御弁（118)は、配管（7 )を迂回するバイパス管に取り付けると共に、配管 ( 7 )には従来と同様にォリフィスを取り付けて、オリフィスによつて減圧を行なうと同時に、制御弁（118)によって圧力制御を行なう構成も採用可能である。又、制御弁（118)に替えて、ィンバ一夕制御方式のポンプを設置することも可能である c 第 mm

図 8は、本実施例の吸収式冷凍機の特徴的構成を表わしており、低温再生器（1 2)にて液化した冷媒を凝縮器 (11)へ供給するための配管（ 7 )に、従来のォリフィスよりも孔径の小さなオリフィス（71 )が取り付けられている。又、配管（7 )には、オリフィス（71)を迂回するバイパス管（8 )が接続され、該バイパス管（8 )の途中に第 1制御弁 (81)が介在している。

第 1制御弁 (81)には第 1制御回路 (290)が接続される。該制御回路 (290)は、高温再生器に供給されるべき燃料ガスの流量 Qに応じて変化する開度指令 A 1を作成し、第 1制御弁 (81)へ供給するものである。これによつて、第 1制御弁 (81)の開度が後述の如く最適制御される。又、高温再生器（3 )から低温再生器 (12)へ吸収液（中間液)を供給するための配管 (272)には、第 2制御弁 (282)が取り付けられており、中間液流量の調整が可能となっている。

第 2制御弁 (282)には第 2制御回路 (291)が接続される。該制御回路 (291)は、吸収液が結晶化しない目標濃度を吸収液の温度毎に記憶しており、吸収器 (22)内で散布される吸収液 (濃液)の温度の測定値と、低温再生器（12)に溜まった吸収液 (濃液)の濃度の測定値若しくは推定値とに基づいて、吸収液が結晶することのない最大の濃液濃度を得るための開度指令 A 2を作成し、第 2制御弁 (282)へ供給するものである。

図 9は、吸収式冷凍機本体（10)に対する制御系の構成を表わしている。吸収式冷凍機本体（10)から得られる冷水の出口温度 Tc— outと、その目標値 (例えば 7 °C) が P I Dコントローラ（292)へ供給され、冷水の出口温度 Tc— outを目標値に近づけるための P I D制御が実行される。これによつて、 P I Dコントローラ（292)力、らは、高温再生器へ供給すべき燃料ガスの流量 Qについての指令が出力される。

P I Dコントローラ（292)から指令されるガス流量 Qは、吸収式冷凍機本体（10) のガス弁へ供給されて、弁開度が制御される。又、 P I Dコントローラ（292)から指合されるガス流量 Qは、第 1制御回路 (290)へ供給されて、前述の如く第 1制御弁 (81)に対するバルブ開度 A 1が作成され、吸収式冷凍機本体 (10)へ供給される。更に、吸収式冷凍機本体（10)の低温熱交換器（ 5 )の出口で測定された濃液低温温度と、後述の如く測定若しくは推定された濃液濃度とが、第 2制御回路 (291)へ供給され、吸収液が結晶することのない最大の濃液濃度を得るための開度指令 A 2 が作成され、吸収式冷凍機本体 (10)へ供給される。図 1 0及び図 1 1は、夫々第 1制御回路 (290)及び第 2制御回路 (291)による制御系をマイクロコンピュータによって実現した場合の制御手続きを表わしている。尚、これら 2つの制御手続きは、一定の制御周期で同時に実行される。

図 1 0に示す制御手続きにおいては、先ずステップ S 2 1では、第 1制御弁 (8 1)についてのバルブ開度 A 1を最大開度 Amaxに設定し、ステップ S 2 2にて、前述の P I Dコントローラ（292)によってガス流量 Qの P I D制御を実行する。

その後、ステップ S 2 3では、冷却水出口温度 T co— outが、目標値を含む所定の温度範囲（T x〜T y )内であるかどうかにより、冷却水出口温度が目標値に追従しているかどうかを判断する。ここで、ノーと判断された場合は、ステップ S 2 2の P I D制御を続行する。

ステップ S 2 3でイエスと判断されたときは、ステップ S 2 4に移行して、冷水出口温度 T c— outと冷水入口温度 T c— inの差が一定となったかどうかにより、負荷が安定したかどうかを判断する。ここで、ノーと判断されたときは、ステツプ S 2 2に戻って、 P I D制御を続行する。

ステップ S 2 4でイエスと判断されたときは、ステップ S 2 5に移行して、バルブ開度 A 1を所定量厶 Aだけ減少させた後、ステップ S 2 6にて、ガス流量 Q が減少したかどうかを判断する。負荷が安定した直後のバルブ開度は過大であるため、開度を絞ることによって凝縮量が増大し、ガス流量は減少するが、バルブ開度が負荷安定状態における最適値を下回ると、冷媒流量が減少するために凝縮量が減少し、ガス流量は増大することになる。そこで、ステップ S 2 6にてイエスと判断されたときは、ステップ S 2 5に戻って、更にバルブ開度 A 1を絞る。その後、ステップ S 2 6にてノーと判断されたときは、ステップ S 2 7へ移行して、バルブ開度の調整を停止する。最後に、ステップ S 2 8では、負荷が増大したどうかを例えば冷水出入口温度差によつて検知し、負荷が一定又は減少したときは、ステップ S 2 7に戻って、そのときのバルブ開度を維持する。一方、負荷が増大したときは、ステップ S 2 1に戻って、バルブ開度を最大として、上述の手続きを繰り返す。

図 1 0に示す制御手続きによれば、立ち上げ時から負荷が安定するまでの期間は、第 1制御弁 (81)が全開となって、低温再生器 (12)から流出する冷媒液は、第 1制御弁 (81)及びオリフィス（71)を通過して、滞留することなく、凝縮器 (11)へ送り込まれる。そして、その後、負荷が安定した状態では、ガス流量が減少から増大に転じるまで、第 1制御弁 (81)が絞られ、最適な減圧量が設定される。この結果、負荷に拘わらず、従来よりも高い効率が得られることになる。

一方、図 1 1に示す制御手続きにおいては、先ずステップ S 1 1にて濃液低温温度を測定すると共に、目標値とする ^液濃度を決定する。ここで、目標濃液濃度は、予め、吸収液の温度毎に結晶化しない範囲で最大の濃液濃度を決定して、テーブル化し或いは数式化してメモリに格納しておく。そして、運転時には、濃液低温温度の測定データに基づいて、目標濃液濃度を導出する。尚、目標濃液濃度は、吸収液が結晶化することとなる濃度よりも、所定値 (例えば 0. 5 %)だけ小さい値として決定することが出来る。

次にステップ S 1 2では、濃液濃度を測定し、若しくは推定する。濃液濃度の測定は、周知の濃度センサーを低温再生器 (12)に取り付けて行なうことが出来る。濃液濃度の推定は、例えば上記数式 1を用いて行なうことが出来る。尚、吸収液温度 (濃液温度） Tは、低温再生器 (12)に温度センサ一を取り付けることによって測定できる。飽和温度 Trsは、凝縮器（11)に温度センサーを取り付けて冷媒溜まり温度を測定する。又、飽和温度 Trsは、上胴（1 )に圧力センサーを取り付けて圧力を測定し、飽和蒸気表における圧力と温度の関係から導出することも可能である。この様にして求めた濃液温度と飽和温度を上記数式 1に代入し、数式 1を解くことによって、濃液濃度 D (数式 1では X)の推定値を得ることが出来る。次に図 1 1のステップ S 1 3では、濃液濃度の測定値若しくは推定値と、目標濃液濃度との偏差が零に近づく様、第 2制御弁 (282)の開度、即ち吸収液（中間液）の流量を P I D制御する。そして、ステップ S 1 4では、測定若しくは推定された濃液濃度 Dが目標値を含む所定の範囲（ D x〜 D y)内であるかどうかにより、濃液濃度が目標値に追従しているかどうかを判断し、ノーと判断されたときは、ステツプ S 1 1に戻って、中間液流量の P I D制御を繰り返す。ステップ S 1 4でイエスと判断されたときは、ステップ S 1 5に移行して、そのときの第 1制御弁 (81)のバルブ開度を保持し、再びステップ S 1 4の判断に戻る。

上述の制御手続きによれば、吸収液 (濃液)が結晶化しない範囲で可及的に大きな濃度となる様、吸収液（中間液)の流量が制御されるので、従来よりも高い運転効率が得られる。

又、図 1 0に示す冷媒の減圧量についての制御を実行すると同時に、図 1 1に示す濃液濃度についての制御を実行するので、高温再生器（3 )及び凝縮器 (11)での蒸気の発生量に関して最も効率的な運転状態において、目標濃液濃度が設定され、該目標値に追従する濃度制御が行なわれることとなって、濃液濃度についての制御を実行しない場合よりも更に運転効率が改善される。

尚、図 8に示す第 2制御弁 (282)に替えて、インバータ制御方式のポンプを採用することも可能である。

Claims

請求の範囲 . 高温再生器（ 3 )で発生した冷媒蒸気を低温再生器 (12)に供給して凝縮させ、凝縮によって液化した冷媒は凝縮器（11)へ供給する二重効用型の吸収式冷凍機において、低温再生器 (12)にて液化した冷媒を凝縮器（11)へ供給するための配管（ 7 )には、該配管を流れる冷媒を減圧すると共に減圧量の調整が可能な圧力調整手段が設けられ、該圧力調整手段は、前記配管（7 )に取り付けられたオリフィス（71)と、該オリフィス（71)を迂回するバイパス管（8 )と、該バイパス管 ( 8 )の途中に介在する制御弁 (81)とを具え、該制御弁 (81)には制御回路（9 )が接続されて、冷凍負荷の大きさに応じて制御弁 (81)の開度を制御することを特徵とする吸収式冷凍機。

. 高温再生器（3 )に対する入熱量は、冷水出口温度を目標値に近づけるべく制御され、制御回路（9 )は、立ち上げ時から負荷が安定するまでの期間は、制御弁 (81)を全開とし、負荷が安定した後は、高温再生器（3 )に対する入熱量が減少する限り、制御弁 (81)の開度を徐々に絞る制御を実行する請求の範囲第 1項に記載の吸収式冷凍機。

. 高温再生器（ 3 )で発生した冷媒蒸気を低温再生器 (12)に供給して凝縮させ、凝縮によって液化した冷媒は凝縮器（11)へ供給する二重効用型の吸収式冷凍機において、低温再生器 (12)にて液化した冷媒を凝縮器 (11)へ供給するための流路に、低温再生器 (12)から流出する冷媒の流量変化を検知する検知手段と、凝縮器 (11)へ送り込まれる冷媒の流量を調整すると共に冷媒に適切な減圧を与える調整手段とを設け、検知手段により流量増大が検知されたとき、調整手段によつて冷媒の流量を増大させることを特徴とする吸収式冷凍機。

. 検知手段は、低温再生器 (12)にて液化した冷媒を凝縮器 (11)へ供給するための配管（7 )の途中に介在する冷媒タンク（109)を具え、該冷媒タンク（109)内の冷媒の液面位によって冷媒流量の変化を検知する請求の範囲第 3項に記載の吸収式冷凍機。

. 調整手段は、冷媒タンク（109)内の液面位に応じて開閉するフロート弁 (181) の入口を冷媒タンク（109)内に設置すると共に出口を凝縮器（11)へ接続し、冷媒タンク（109)と凝縮器 (11)を接続する配管（7 )にオリフィス（71)を取り付けて構成される請求の範囲第 4項に記載の吸収式冷凍機。

. 高温再生器（ 3 )で発生した冷媒蒸気を低温再生器 (12)に供給して凝縮させ、凝縮によって液化した冷媒は凝縮器（11)へ供給すると共に、高温再生器（3 )、低温再生器 (12)及び吸収器 (22)の間で吸収液を循環させる二重効用型の吸収式冷凍機において、低温再生器 (12)にて液化した冷媒を凝縮器 (11)へ供給するための配管（7 )に、圧力制御手段を設けて、高温再生器（3 )内の吸収液の濃度が低温再生器 (12)内の吸収液の濃度と吸収器 (22)内の吸収液の濃度の平均値となる様、圧力を制御することを特徴とする吸収式冷凍機。

. 圧力制御手段は、前記配管（7 )に取り付けられた制御弁 (118)と、該制御弁 (118)の開度を制御する制御回路（119)とから構成され、制御回路 (119)は、高温再生器（ 3 )内の吸収液の温度 Tsmhgと、高温再生器（ 3 )内の蒸気の飽和温度相当の物理量の測定デ一夕から、高温再生器（ 3 )内の吸収液の濃度 X smを推定する第 1推定部（191)と、

低温再生器 (12)内の吸収液の温度 T sslgと、低温再生器 (12)内の蒸気の飽和温度相当の物理量の測定データから、低温再生器 (12)内の吸収液の濃度 Xssを推定する第 2推定部（192)と、

吸収器 (22)内の吸収液の温度 Tswaと、吸収器 (22)内の蒸気の飽和温度相当の物理量の測定データから、吸収器 (22)内の吸収液の濃度 Xswを推定する第 3推定部（193)と、

推定された 3つの濃度から制御偏差を算出する演算部 (194)(195)と、算出された制御偏差に基づいて制御弁（118)の開度を制御するコントローラ (190) とを具えている請求の範囲第 6項に記載の吸収式冷凍機。

. 第 1推定部 (191)は、高温再生器（3 )内の蒸気の飽和温度に替えて、低温再生器 (12)から流出する冷媒の温度 Trllgを採用し、第 2推定部 (192)は、低温再生器 (12)内の蒸気の飽和温度に替えて、凝縮器 (11)から流出する冷媒の温度 Trl cを採用し、第 3推定部 (193)は、吸収器 (22)内の蒸気の飽和温度に替えて、蒸発器 (21)を循環する冷媒の温度 Trieを採用する請求の範囲第 7項に記載の吸収式冷凍機。

. 第 1推定部 (191)、第 2推定部（192)及び第 3推定部（193)は夫々、高温再生器 ( 3 )内の蒸気の飽和温度、低温再生器（12)内の蒸気の飽和温度、及び吸収器 (2 2)内の蒸気の飽和温度の推定において、夫々の蒸気圧力を測定すると共に、該測定データに基づいて、水の飽和圧力一飽和温度の関係式から、各飽和温度を算出する請求の範囲第 7項に記載の吸収式冷凍機。

0 . 高温再生器（3 )にて吸収液から発生した冷媒蒸気を低温再生器 (12)に供給して凝縮させ、凝縮によって液化した冷媒は凝縮器 (11)へ供給すると共に、高温再生器（ 3 )内の吸収液は低温再生器（12)へ供給して、冷媒蒸気の凝縮熱によつて吸収液を加熱する二重効用型の吸収式冷凍機において、高温再生器（3 )から低温再生器 (12)へ吸収液を供給するための配管 (272)には、流量調整手段を設けて、吸収器 (22)へ供給されるべき吸収液が結晶化しない範囲で可及的に最大の濃度となる様、吸収液の流量を制御することを特徴とする吸収式冷凍機。 1 . 流量調整手段に対して流量指令を発する制御手段を具え、該制御手段は、吸収液が結晶化しない目標濃度を吸収液の温度毎に記憶しており、吸収器 (22) へ供給されるべき吸収液の温度の測定値と、低温再生器 (12)に溜まった吸収液の濃度の測定値若しくは推定値とに基づいて、流量指令を算出する請求の範囲第 1 0項に記載の吸収式冷凍機。

2 . 流量調整手段は、配管 (272)に介在する制御弁 (282)又はポンプによって構成される請求の範囲第 1 0項又は第 1 1項に記載の吸収式冷凍機。

1 3 . 低温再生器 (12)にて液化した冷媒を凝縮器 (11)へ供給するための配管（7 ) には、該配管を流れる冷媒を減圧すると共に減圧量の調整が可能な圧力調整手段を設け、冷凍負荷の大きさに応じて減圧量を調整する請求の範囲第 1 0項乃至第 1 2項の何れかに記載の吸収式冷凍機。

1 4 . 圧力調整手段は、前記配管（7 )に取り付けられたオリフィス（71)と、該ォリフィス（71)を迂回するバイパス管（ 8 )と、該バイパス管（ 8 )の途中に介在する制御弁 (81)とから構成され、立ち上げ時から負荷が安定するまでの期間は、制御弁 (81)を全開とし、負荷が安定した後は、高温再生器（3 )に対する入熱量が最少となる様に制御弁 (81)の開度を絞る請求の範囲第 1 3項に記載の吸収式冷凍機。