JPH11211265A - 吸収式冷凍機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 高温再生器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、
冷凍負荷に拘わらず、従来よりも高い効率を実現する。 【解決手段】 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、圧力調整手段として、オ
リフィス71及び制御弁81を取り付ける。制御弁81には制
御回路９を接続して、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、制御弁81の開度を徐々に絞る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】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。

【０００２】

【従来の技術】二重効用型の吸収式冷凍機は、図５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)、バ
ーナ(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。

【０００３】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６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っている。これによ
って低温再生器(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。

【０００４】図５に示す様に、高温再生器(３)内のバー
ナ(31)に燃料ガスを供給するための配管には、ガス弁(3
2)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(3
2)の開度が制御され、燃料ガスの供給量が調整される。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】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、その蒸気によって、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。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オ
リフィスが採用されていたから、冷凍負荷の変動に伴っ
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。

【０００６】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。

【０００７】本発明の目的は、冷凍負荷に拘わらず、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。

【０００８】

【課題を解決する為の手段】本発明に係る吸収式冷凍機
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
よりも高い効率が得られる。

【０００９】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。

【００１０】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。しかし、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。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。

【００１１】

【発明の効果】本発明に係る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。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につ
き、図面に沿って具体的に説明する。本発明に係る二重
効用型の吸収式冷凍機は、図５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)、
バーナ(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)内のバーナ(3
1)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。

【００１３】図１は、本発明に係る吸収式冷凍機の特徴
的構成を表わしており、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、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
れによって、制御弁(81)の開度が後述の如く最適制御さ
れる。

【００１４】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℃)がＰＩＤ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ＰＩＤ制御
が実行される。これによって、ＰＩＤ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。ＰＩＤ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、ＰＩＤ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。

【００１５】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Ｓ１では、バルブ開度Ａを最大開度Ａmaxに設
定し、ステップＳ２にて、前述のＰＩＤコントローラ(9
0)によってガス流量ＱのＰＩＤ制御を実行する。その
後、ステップＳ３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(Ｔｘ〜Ｔｙ)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Ｓ２のＰＩＤ制御を続行する。

【００１６】ステップＳ３でイエスと判断されたとき
は、ステップＳ４に移行して、冷水出口温度Ｔc＿outと
冷水入口温度Ｔc＿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Ｓ２に戻って、ＰＩＤ制
御を続行する。

【００１７】ステップＳ４でイエスと判断されたとき
は、ステップＳ５に移行して、バルブ開度Ａを所定量Δ
Ａだけ減少させた後、ステップＳ６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。

【００１８】そこで、ステップＳ６にてイエスと判断さ
れたときは、ステップＳ５に戻って、更にバルブ開度Ａ
を絞る。その後、ステップＳ６にてノーと判断されたと
きは、ステップＳ７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Ｓ８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Ｓ７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Ｓ１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。

【００１９】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。

【００２０】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３０℃での冷凍負荷と成績係数ＣＯＰ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ＣＯＰが得
られている。

【００２１】尚、本発明の各部構成は上記実施の形態に
限らず、特許請求の範囲に記載の技術的範囲内で種々の
変形が可能である。例えば、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、バイパス管
(８)及びオリフィス(71)を省略することも可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る吸収式冷凍機の要部の構成を表わ
す系統図である。

【図２】本発明に係る吸収式冷凍機の制御系を表わすブ
ロック図である。

【図３】本発明に係る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】冷凍負荷と成績係数の関係を表わすグラフであ
る。

【図５】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６】従来の吸収式冷凍機の図１に対応する系統図で
ある。

【符号の説明】

(１) 上胴 (11) 凝縮器 (12) 低温再生器 (２) 下胴 (21) 蒸発器 (22) 吸収器 (３) 高温再生器 (７) 配管 (71) オリフィス (８) バイパス管 (81) 制御弁 (９) 制御回路

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 藤原 正人 大阪府守口市京阪本通２丁目５番５号 三 洋電機株式会社内 (72)発明者 山田 敏宏 大阪府守口市京阪本通２丁目５番５号 三 洋電機株式会社内

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 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
   を設け、冷凍負荷の大きさに応じて減圧量を調整するこ
   とを特徴とする吸収式冷凍機。
2. 【請求項２】 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)とから構成される請求項１に記載の吸収式冷凍機。
3. 【請求項３】 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項２に記載の吸収式
   冷凍機。