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JP3534682B2 - 吸収式冷凍機および冷却水流量制御法 - Google Patents

吸収式冷凍機および冷却水流量制御法

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JP3534682B2
JP3534682B2 JP2000185906A JP2000185906A JP3534682B2 JP 3534682 B2 JP3534682 B2 JP 3534682B2 JP 2000185906 A JP2000185906 A JP 2000185906A JP 2000185906 A JP2000185906 A JP 2000185906A JP 3534682 B2 JP3534682 B2 JP 3534682B2
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temperature regenerator
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water flow
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和夫 大沢
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茂 川崎
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、空気調和システム
などにおいて熱源機として使用される吸収式冷凍機およ
び冷却水流量制御法に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、吸収式冷凍機および冷凍機内の吸
収器および凝縮器で発生する吸収熱もしくは凝縮熱を吸
熱するために流す冷却水流量を制御する方法に関し、特
開平8−159596号公報に記載されるように、吸収
式冷凍機の再生器の温度と冷却水の入口温度とを検出
し、これらの検出された温度に基づいて冷却水の流量を
制御するものがある。
【0003】また、特開昭58−62466号公報に記
載されるように、凝縮器の冷却水配管に制御弁を介して
側路管を設けると共に別の凝縮器から温水を取り出す管
路を設け、冷却水温度、冷水負荷等の外部条件にともな
って再生器において変化する物理量(温度、圧力)を検
出し前記制御弁の開度を調節する吸収冷温水機が知られ
ている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかし、上記特開平8
−159596号公報に記載の冷却水流量制御法は、冷
却水の熱を放熱する冷却塔のファン発停等によって冷却
水温度が急激に変動すると、その影響で冷却水流量制御
が不安定になり、その結果として冷水温度制御にも影響
が出る場合に対して配慮がされていない。また、設定冷
水温度が高かったり負荷率が小さい場合に、まだ冷却水
流量を減じてもよい場合でも冷却水温度が高いと冷却水
の流量を増やしてしまうものであって、電力消費量を低
減することに対して配慮がされていない。
【0005】また、特開昭58−62466号公報に記
載の冷却水流量制御法は、冷却水温度、負荷率等の外部
条件によって再生器において変化する物理量を検出し、
この検出値によって前記制御弁の開度を調節し、制御弁
の開度に応じて側路管を通り冷水系の凝縮器へ流れる冷
却水流量を制御するのみであって、冷却水管を流れる本
流の全冷却水流量を制御するようには配慮されていない
ものであった。言い換えれば、全冷却水流量を制御する
ものでないため、電力消費量を低減するようには制御さ
れないものであった。
【0006】本発明の目的は、上記に鑑み、吸収式冷凍
機を熱源機とする空気調和システムなどにおいて、運転
動力費のうちで多くを占める電力を、冷却水や冷水の温
度・負荷率等の外部要因による運転条件を反映しながら
電力消費量を低減することのできる吸収式冷凍機および
冷却水流量制御法を提供することにある。
【0007】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明に係る吸収式冷凍機の発明の構成は、蒸発
器、吸収器、凝縮器、高温再生器、低温再生器、吸収器
および凝縮器に冷却水を流す冷却水ポンプとを備える吸
収式冷凍機において、高温再生器の温度を検出する高温
再生器温度検出器、高温再生器の圧力を検出する高温再
生器圧力検出器および高温再生器の溶液濃度を検出する
高温再生器溶液濃度検出器のうちのいずれか2つもしく
は3つと、これら2つもしくは3つの検出器からの信号
によって冷却水流量を演算する流量演算器と、この流量
演算器からの2つもしくは3つの信号のうち、最も大き
い冷却水量流の信号を選択するハイセレクタと、このハ
イセレクタからの信号によって冷却水ポンプの回転数を
制御して冷却水流量を増減するインバータ装置とを備え
るものである。
【0008】また、上記目的を達成するために、本発明
に係る吸収式冷凍機の冷却水流量制御法の発明の構成
は、蒸発器、吸収器、凝縮器、高温再生器、低温再生器
と、吸収器および凝縮器に冷却水を流す冷却水ポンプと
を備える吸収式冷凍機の冷却水流量制御法において、高
温再生器温度、高温再生器圧力、高温再生器溶液濃度の
うちのいずれか2つもしくは3つの検出器が検出する信
号のうち、最も大きい冷却水流量の信号を選択して冷却
水ポンプの回転数制御を行うものである。
【0009】また、高温再生器溶液濃度は、高温再生器
温度と高温再生器圧力もしくは高温再生器圧力に応じて
変化する凝縮器の飽和温度とから演算して求めてもよ
い。
【0010】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
を参照して説明する。
【0011】図1は、本発明に係る吸収式冷凍機の実施
例の系統図、図2は、吸収式冷凍機の冷却水流量の制御
法の説明図であり、本実施例では、冷房サイクルの場合
について説明する。
【0012】蒸発器1は約百分の一気圧に保たれてお
り、この中で冷媒2(水)は冷媒ポンプ3により冷水の
通る蒸発器伝熱管4上にスプレーされ、冷水の熱を奪い
冷媒2が蒸発することによって冷却効果が発生する。蒸
発した冷媒蒸気は、吸収器伝熱管6内を流れる冷却水に
より低圧に保たれた吸収器5へ流れこみ、ここで吸収器
伝熱管6上からスプレーされる濃度の濃い臭化リチウム
水溶液(濃溶液)により吸収され、臭化リチウム水溶液
は冷媒蒸気を吸収することによって濃度の稀い水溶液
(稀溶液)なる。
【0013】この稀溶液は、溶液ポンプ7によって低温
熱交換器8を経て、一部は低温再生器10へ、残りはさ
らに高温熱交換器11を経て高温再生器12へ送り込ま
れる。前記送り込まれた稀溶液は、高温再生器12でバ
−ナ等の熱源13により加熱されて冷媒蒸気と臭化リチ
ウム水溶液の濃度の濃い溶液(濃溶液)とに分離され
る。また同様に、低温再生器10でも、送り込まれた稀
溶液は、高温再生器12で発生し配管12a内を流れる
冷媒蒸気により加熱されて、冷媒蒸気と臭化リチウム水
溶液の濃度の濃い溶液(濃溶液)とに分離される。
【0014】このようにして冷媒蒸気を吸収した臭化リ
チウム水溶液の稀溶液は、低温再生器10および高温再
生器12で加熱され分離されて濃溶液となり配管10a
もしくは配管12dを通り、再び高温熱交換器11、溶
液スプレーポンプ14、低温熱交換器8を経て吸収器5
内の吸収器伝熱管6上からスプレーされる。低温再生器
10内の稀溶液を加熱し凝縮した管内の冷媒蒸気のドレ
ン(冷媒液)は、配管10bを経て凝縮器15へ導かれ
る。また、低温再生器10で発生した冷媒蒸気は凝縮器
15へ流れ込み、冷却水の流れる冷却水管16によって
冷却され凝縮して冷媒液となる。このようにしてできた
凝縮冷媒は蒸発器1へ導かれ蒸発器伝熱管4上からスプ
レーされてサイクルを一巡する。
【0015】吸収器5および凝縮器15で吸収熱もしく
は凝縮熱を吸熱し、温度上昇した冷却水は冷却塔17で
放熱して冷却され、冷却水ポンプ18によって再び吸収
器5および凝縮器15を循環するサイクルを繰り返す。
【0016】通常、冷却水や冷水の温度・負荷率等の外
部要因による運転条件に変化がない場合、吸収器5およ
び凝縮器15に通水される冷却水は、冷却水ポンプ18
によって定量供給されて冷却塔17で放熱されるが、本
実施例では、前記外部要因により運転条件が変化した場
合でも、もしくは予め定められた定格値より変化した場
合でも、変化した値に応じて冷却水の流量を適正に増減
するように制御することによって、冷却水ポンプ18の
運転電力費を低減している。
【0017】この具体的構成および制御法を、図1およ
び図2を参照して、さらに説明する。
【0018】高温再生器12内の溶液貯溜部には、溶液
温度を検出するための高温再生器温度検出器20が設け
られている。また、高温再生器12内で発生した冷媒蒸
気が配管12aを通り低温再生器10内の稀溶液を加熱
し凝縮して液化した冷媒液が一時的に貯溜される容器1
2b内には、高温再生器圧力検出器21が設けられてい
る。容器12bと高温再生器12とは、配管12aを介
してつながっているので圧力的には等しく、この容器1
2b内の圧力を検出することで高温再生器12の圧力を
検出できるように高温再生器圧力検出器21が設けられ
ている。高温再生器圧力検出器21を容器12b内に設
ける理由は、高温再生器12内は発生する凝縮前の蒸気
が過熱されて高温になっており、この高温に耐えうる検
出器を使用することはコスト的に不利となり、したがっ
て、過熱蒸気が凝縮し飽和して温度のより低い容器12
b内の圧力を検出することで、安価な圧力検出器の使用
を可能にするからである。
【0019】なお、圧力検出器に代え、容器12b内の
飽和温度を検出する温度検出器で代替することもでき
る。
【0020】さらに、高温再生器12内の溶液濃度を検
出するための高温再生器濃度検出器22が、高温再生器
12の側部にあって吸収器5へ流れ込む前の濃溶液が一
時的に貯溜される容器12cに設けられている。流量演
算器23へは、高温再生器温度検出器20で検出された
高温再生器12の温度と、容器12bで検出された高温
再生器12の圧力と、容器12cで検出された高温再生
器12の溶液濃度との信号が入力され、温度、圧力、濃
度の単独の検出値に基づく冷却水流量が演算される。こ
れら3つの演算値は、ハイセレクー24ヘ入力され、3
つの演算値のうちで最も大きい冷却水流量の信号が選択
されてインバータ装置25へ入力される。インバータ装
置25は、ハイセレクタ24からの信号に応じて冷却水
ポンプ18の回転数を制御する。
【0021】3つの演算値のうちで最も大きい冷却水流
量の信号を選択する理由は、図2の高温再生器温度、高
温再生器圧力もしくは高温再生器溶液濃度と冷却水流量
演算値との関係から明らかなように、高温再生器温度検
出器20が検出する高温再生器12の温度から必要とさ
れる冷却水流量と、高温再生器圧力検出器21が検出す
る高温再生器12の圧力から必要とされる冷却水流量
と、高温再生器濃度検出器22が検出する高温再生器1
2の溶液濃度から必要とされる冷却水流量とは、必ずし
も一致していないためである。すなわち、これら3つの
信号から得られる冷却水流量のうち、最も大きな冷却水
流量の信号を選択することによって十分な冷却水を供給
できるようにするものである。
【0022】なお、破線で示すように、濃度演算装置2
6を利用して高温再生器温度検出器20および高温再生
器圧力検出器21の検出値から濃度を演算することもで
きるので、高温再生器濃度検出器22は、濃度演算装置
26に代替してもよい。
【0023】吸収式冷凍機は、通常、定格条件で100
%の能力を発揮できるように設計されているので、冷却
水温度が低い場合、設定された水温度が高い場合もしく
は負荷率が小さい場合においては、冷却水流量を減じて
も差し支えなく、流量を減じることによって冷却水ポン
プ18を駆動するための電力消費量を低減することがで
きる。
【0024】一方、図2に示すように、吸収式冷凍機の
運転中の高温再生器溶液温度、高温再生器圧力および溶
液濃度は、冷凍機の特性上から冷却水温度、冷水温度、
負荷率等に応じて変化する。したがって、これら冷却水
温度、冷水温度、負荷率等の物理量に応じて最適な冷却
水流量を決定することによって、外的要因も考慮したう
えで吸収式冷凍機を健全に、すなわち冷却水流量が不足
することなく運転できる。
【0025】上述するように、吸収式冷凍機の上記特性
に基づいて、高温再生器温度検出器20、高温再生器圧
力検出器21および高温再生器濃度検出器22の信号に
基づいて流量演算器23で冷却水流量を演算し、ハイセ
レクー24で3つの信号のうちから最も大きい冷却水流
量の信号を選択し、その信号によってインバータ装置2
5により冷却水ポンプ18の回転数制御をしている。こ
の回転数制御によって冷却水の流量を制御し、電力消費
量の低減を実現している。
【0026】上記実施例では、高温再生器温度検出器2
0、高温再生器圧力検出器21および高温再生器濃度検
出器22からの溶液温度、圧力および溶液濃度の3つの
信号を利用して冷却水ポンプ18の回転数制御を行う例
を説明したが、これら3つの信号(情報)は必ずしも必
要でない。
【0027】すなわち、3つの信号を利用すればより確
実に最適な冷却水流量を供給することができるが、たと
えば、高温再生器温度検出器20と高温再生器圧力検出
器21、高温再生器温度検出器20と高温再生器濃度検
出器22、高温再生器圧力検出器21と高温再生器濃度
検出器22のように組み合わせて得られる2つの信号を
利用して冷却水ポンプ16の回転数制御を行っても、実
用上必要とする冷却水を供給することが可能であり、電
力消費量の低減を実現することができる。
【0028】以上説明したように、吸収式冷凍機の運転
中の冷却水や冷水の温度・負荷率等の外部要因による運
転条件が変化した場合でも、もしくは予め定められた定
格値より変化した場合でも、変化した値に応じて冷却水
の流量を適正に増減する制御によって、冷却水ポンプの
運転電力費を低減することができる。
【0029】
【発明の効果】本発明によれば、吸収式冷凍機の外部要
因による運転条件が変化した場合でも、もしくは予め定
められた定格値より変化した場合でも、変化した値に応
じて冷却水の流量を適正に制御して運転電力費の低減が
可能な吸収式冷凍機および冷却水流量制御法を提供する
ことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る吸収式冷凍機の実施例の系統図で
ある。
【図2】図1に示す吸収式冷凍機の冷却水流量の制御法
の説明図である。
【符号の説明】
1…蒸発器、2…冷媒、3…冷媒ポンプ、4…蒸発器伝
熱管、5…吸収器、6…吸収器伝熱管、7…溶液ポン
プ、8…低温熱交換器、10…低温再生器、10b、1
1…高温熱交換器、12…高温再生器、12a、12d
…配管、12b、12c…容器、13…熱源、14…溶
液スプレーポンプ、15…凝縮器、16…冷却水配管、
17…冷却塔、18…冷却水ポンプ、20…高温再生器
温度検出器、21…高温再生器圧力検出器、22…高温
再生器濃度検出器、23…冷却水流量演算器、24…ハ
イセレクタ、25…インバータ装置、26…濃度演算装
置。
フロントページの続き (72)発明者 大沢 和夫 茨城県土浦市神立町603番地 株式会社 日立製作所 産業機械システム事業部内 (72)発明者 武田 伸之 茨城県土浦市神立町603番地 株式会社 日立製作所 産業機械システム事業部内 (72)発明者 川崎 茂 東京都港区海岸一丁目5番20号 東京瓦 斯株式会社内 (72)発明者 武田 晃成 東京都港区海岸一丁目5番20号 東京瓦 斯株式会社内 (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) F25B 15/00 306 F25B 15/00 303

Claims (5)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 蒸発器、吸収器、凝縮器、高温再生器、
    低温再生器、吸収器および凝縮器に冷却水を流す冷却水
    ポンプとを備える吸収式冷凍機において、高温再生器の
    温度を検出する高温再生器温度検出器、高温再生器の圧
    力を検出する高温再生器圧力検出器および高温再生器の
    溶液濃度を検出する高温再生器溶液濃度検出器のうちの
    いずれか2つと、 これら2つの検出器からの信号によって冷却水流量を演
    算する流量演算器と、 この流量演算器からの2つの信号のうち、最も大きい冷
    却水流量の信号を選択するハイセレクタと、 このハイセレクタからの信号によって冷却水ポンプの回
    転数を制御して冷却水流量を増減するインバータ装置と
    を備えることを特徴とする吸収式冷凍機。
  2. 【請求項2】 蒸発器、吸収器、凝縮器、高温再生器、
    低温再生器、吸収器および凝縮器に冷却水を流す冷却水
    ポンプとを備える吸収式冷凍機において、 高温再生器の温度を検出する高温再生器温度検出器、高
    温再生器の圧力を検出する高温再生器圧力検出器および
    高温再生器の溶液濃度を検出する高温再生器溶液濃度検
    出器と、 これら検出器からの信号によって冷却水流量を演算する
    流量演算器と、 これら流量演算器からの3つの信号のうち、最も大きい
    冷却水流量の信号を選択するハイセレクタと、 このハイセレクタからの信号によって冷却水ポンプの回
    転数を制御して冷却水流量を増減するインバータ装置と
    を備えることを特徴とする吸収式冷凍機。
  3. 【請求項3】 蒸発器、吸収器、凝縮器、高温再生器、
    低温再生器と、吸収器および凝縮器に冷却水を流す冷却
    水ポンプとを備える吸収式冷凍機の冷却水流量制御法に
    おいて、 高温再生器温度、高温再生器圧力、高温再生器溶液濃度
    のうちのいずれか2つの検出器が検出する信号のうち、
    最も大きい冷却水流量の信号を選択して冷却水ポンプの
    回転数制御を行うことを特徴とする吸収式冷凍機の冷却
    水流量制御法。
  4. 【請求項4】 蒸発器、吸収器、凝縮器、高温再生器、
    低温再生器と、吸収器および凝縮器に冷却水を流す冷却
    水ポンプとを備える吸収式冷凍機の冷却水流量制御法に
    おいて、 高温再生器温度、高温再生器圧力、高温再生器溶液濃度
    の検出器が検出する信号のうち、最も大きい冷却水流量
    の信号を選択して冷却水ポンプの回転数制御を行うこと
    を特徴とする吸収式冷凍機の冷却水流量制御法。
  5. 【請求項5】 高温再生器溶液濃度は、高温再生器温度
    と高温再生器圧力もしくは高温再生器圧力に応じて変化
    する凝縮器の飽和温度とから演算して求めることを特徴
    とする請求項4に記載の吸収式冷凍機の冷却水流量制御
    法。
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KR101333040B1 (ko) 2012-01-02 2013-11-26 한국에너지기술연구원 변온증발 혼합냉매의 액상 냉매 농도측정장치 및 방법과 이를 구비한 흡수식, 1단 압축-흡수식, 그리고 2단 압축-흡수식 히트펌프
CN111220456A (zh) * 2019-11-21 2020-06-02 中国航空工业集团公司北京长城计量测试技术研究所 一种可变压的高温材料热环境试验装置
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