(57)【要約】【課題】  冷却水を低温度で使用しながらも吸収液の結晶化を防止し、もって適切に省エネルギー効果を得る。【解決手段】  吸収器１６および凝縮器１３を冷却する冷却水の設定温度を、吸収器入口吸収液濃度における結晶温度（左記濃度の吸収液が結晶する温度）と、現実の（運転中の各時点での）吸収器入口吸収液温度との差である温度余裕に基づいて定める。吸収器入口吸収液濃度は、蒸発器１５での冷媒温度、吸収器出口吸収液温度、低温再生器１１での吸収液温度、凝縮器１３での冷媒凝縮温度から演算することによって求めるとよい。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
吸収冷温水機において吸収器および凝縮器を冷却する冷却水の設定温度を、吸収器入口吸収液濃度における結晶温度と、現実の吸収器入口吸収液温度との差である温度余裕に基づいて定めることを特徴とする吸収冷温水機の運転方法。
【請求項２】
吸収器入口吸収液濃度は、低温再生器および高温再生器による再生冷媒量の比が一定であるとの前提のもとで、吸収器出口吸収液濃度と低温再生器吸収液濃度とから演算して求めることを特徴とする請求項１に記載した吸収冷温水機の運転方法。
【請求項３】
吸収器出口吸収液濃度を蒸発器冷媒温度と吸収器出口吸収液温度とから演算し、低温再生器吸収液濃度を低温再生器吸収液温度と凝縮器での冷媒凝縮温度とから演算することを特徴とする請求項２に記載した吸収冷温水機の運転方法。
【請求項４】
上記冷却水の設定温度は、上記の温度余裕に基づいて一旦設定した値を、温度余裕が設定最低値を下回らない範囲で所定時間おきに低下させながら更新することを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載した吸収冷温水機の運転方法。
【請求項５】
上記冷却水の流量は、冷温水の出口温度、高温再生器温度および冷却水入口温度から演算される吸収冷温水機の負荷率に基づいて定めることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載した吸収冷温水機の運転方法。
【請求項６】
上記冷却水のポンプをインバータ制御するとともに、その回転数指令値を、演算される吸収冷温水機の負荷率が５０％を超えるときはその負荷率に一致させ、演算される吸収冷温水機の負荷率が５０％以下であれば５０％とすることを特徴とする請求項５に記載した吸収冷温水機の運転方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
請求項に係る発明は、冷媒蒸気を溶液に吸収させてそれより放出させる過程を含む、吸収冷温水機（吸収式冷凍機）の運転方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
吸収冷温水機は、冷媒を含む溶液（吸収液）を再生器（加熱器）に送って加熱することにより冷媒の蒸気を発生させ、その蒸気を凝縮器、減圧弁、蒸発器に順次送り、蒸発器において冷温水を冷却等する装置である（図１参照）。蒸発器にて低圧低温となった冷媒蒸気は、吸収器において低温の上記溶液に吸収させたうえ、再び再生器に送って冷媒蒸気とする。吸収器と凝縮器には冷却水を循環させ、その冷却水は、冷却塔等に送ることによって一定温度以下に保つ。
【０００３】
吸収冷温水機に関して省エネルギーをはかるための技術については、下記の特許文献１〜３に記載がある。いずれも、冷却水の流量または温度をコントロールすることにより、エネルギー効率を改善するものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００５−２５７２２１号公報
【特許文献２】特開２００２−２９５９１８号公報
【特許文献３】特開２００２−５５３８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記各特許文献の記載例を含む従来の知見によると、吸収器と凝縮器とに供給する上記の冷却水を低温度にすることにより、吸収冷温水機への投入熱量すなわち投入燃料を削減して省エネルギー効果を得ることができる。しかし、冷却水の温度を低くしすぎると吸収液が結晶する可能性がある。とくに、冷却水温度を急激に低下させると、吸収器入口吸収液が濃度の高いまま局部的に低温度になり、その一部が結晶化しやすくなる。
【０００６】
上記した特許文献１〜３に記載の技術は、冷却水の温度等をコントロールするについて吸収液の濃度およびその結晶化にまで配慮したものではない。吸収液が一部でも結晶すると吸収液の流れがスムーズでなくなり、吸収冷温水機が円滑に機能しなくなる場合もあるので、結晶化は必ずしも無視できる課題ではない。
【０００７】
請求項に係る発明は、冷却水を低温度で使用しながらも吸収液の結晶化を防止し、もって適切に省エネルギー効果を得ようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
請求項に係る発明である吸収冷温水機の運転方法は、吸収器および凝縮器を冷却する冷却水の設定温度を、吸収器入口吸収液濃度における結晶温度（左記濃度の吸収液が結晶する温度）と、現実の（運転中の各時点での）吸収器入口吸収液温度との差である温度余裕に基づいて定めることを特徴とする。
この運転方法では、温度余裕、すなわち吸収器入口吸収液濃度における結晶温度と現実の吸収器入口吸収液温度との差が一定以上あるように、上記冷却水の設定温度を定める。すなわち、低温度の冷却水を送ることにより吸収冷温水機への投入熱量を削減して省エネルギー効果を得るとしても、吸収液について温度余裕があるように冷却水の設定温度を定めるため、吸収液が結晶することが避けられる。そのためこの方法によれば、空調負荷の変動、冷却水流量にかかわらず、吸収液の結晶化による不都合の発生を回避しながら、吸収冷温水機について省エネルギー運転を行うことが可能である。
上記した吸収器入口吸収液濃度は、直接その濃度を計測することによって把握してもよいが、後述するように他の計測データから演算等して求めてもよい。なお、上記方法において、吸収液のうちとくに吸収器入口吸収液に係る温度余裕を基礎にするのは、吸収液の結晶化が吸収器入口の部分において最も発生しやすいからである。
【０００９】
上記した吸収器入口吸収液濃度は、低温再生器および高温再生器による再生冷媒量の比が一定であるとの前提のもとで、吸収器出口吸収液濃度と低温再生器吸収液濃度とから演算して求めるとよい。
吸収器入口吸収液の濃度は計測することが容易ではない。濃度の計測は吸収液の温度と比重の計測から可能であるが、一般的なセンサにて吸収器入口吸収液の濃度と比重を同時に測ることは、コストや設置位置の問題から難しい。このため、後述する方法で濃度が推定できる吸収器出口吸収液濃度と低温再生器吸収液濃度から演算して求める（その上で当該濃度に対応する吸収器入口吸収液の結晶温度を知る）方が、精度およびコストの面から有利である。なお、吸収器入口吸収液濃度は、低温再生器および高温再生器による再生冷媒量の比が一定であるとすれば（実際の運転でその比はほぼ一定にすることができる）、吸収器出口吸収液濃度と低温再生器吸収液濃度とから公知の熱力学理論に基づき演算することができる。
【００１０】
上記の吸収器出口吸収液濃度は、蒸発器冷媒温度と吸収器出口吸収液温度とから演算することとし、また上記の低温再生器吸収液濃度は、低温再生器吸収液温度と凝縮器での冷媒凝縮温度とから演算することとするのがよい。
吸収器出口吸収液濃度も低温再生器吸収液濃度も、その計測には特殊なセンサーが必要であり相当のコストが必要になる。そのため、上記のように、市販の温度センサー等により低コストで計測できる温度データをもとに双方の濃度を演算によって求めるのが、精度およびコストの点で有利だといえる。しかも、吸収冷温水機においては、上記の各温度は既設のセンサーによって計測しているのが一般であるため、追加配置が必要なセンサーはほとんどない。なお、吸収器出口吸収液濃度を蒸発器冷媒温度と吸収器出口吸収液温度とから求め、低温再生器吸収液濃度を低温再生器吸収液温度と凝縮器での冷媒凝縮温度とから求めることは、公知の理論に基づいて可能である。
【００１１】
上記冷却水の設定温度は、上記の温度余裕に基づいて一旦設定した値を、温度余裕が設定最低値を下回らない範囲で所定時間おきに低下させながら更新するのが好ましい。
上記冷却水の温度は、前述のように、吸収器入口吸収液濃度と現実の吸収器入口吸収液温度に関連して把握される温度余裕を保ちながら、低めに設定するのが有利である。しかし、冷却水の温度が吸収液の温度と一致するわけではないので、現実の吸収器入口吸収液温度等を知ったとしても直ちに冷却水の設定温度を適切に定められるわけではない。そこで上記の方法では、冷却水の設定温度を、把握される温度余裕に基づいて一旦暫定的に設定し、そののち所定時間おきに、温度余裕が設定最低値を下回らない範囲で低下させる。つまり、所定時間おきに冷却水の設定温度を下げ、それによって温度余裕が設定最低値を下回らなければ、所定時間後にさらに冷却水設定温度を下げる。ただし、もし温度余裕が設定最低値を下回ることになると、所定時間後には冷却水設定温度を上げる。そのようにすれば、吸収液の温度余裕を一定以上に保ちながら冷却水の設定温度を低めに設定する操作を、簡単かつ適切に行うことができる。冷却水温度を急激に下げることによる結晶化の危険性を避けやすい、という意味でも好ましい。
【００１２】
上記冷却水の流量は、冷温水（冷暖房等の対象箇所へ送られる水。ブライン）の出口温度、高温再生器温度および冷却水入口温度から演算される吸収冷温水機の負荷率に基づいて定めるのが好ましい。
このように吸収冷温水機の負荷率に応じて冷却水流量を増減し、負荷率が低いときに冷却水流量を低下させるなら、冷却水の搬送動力を削減することになり、一層の省エネルギー効果がもたらされる。なお、理論上、冷温水の出口温度、高温再生器温度および冷却水入口温度から、吸収冷温水機の負荷率を演算することが可能である。
【００１３】
とくに、上記冷却水のポンプをインバータ制御するとともに、その回転数指令値を、上記で演算される吸収冷温水機の負荷率が５０％を超えるときはその負荷率に一致させ、演算される吸収冷温水機の負荷率が５０％以下であれば５０％とするのがよい。
そうすれば、吸収冷温水機の負荷率が低いとき、ポンプの回転数を下げて冷却水流量を円滑に低下させ、もって冷却水の搬送動力を削減することができる。また、吸収冷温水機の負荷率がとくに低い場合にもポンプの回転数指令値を５０％に保って、ポンプの安定した回転を維持させることが可能である。
【発明の効果】
【００１４】
請求項に係る吸収冷温水機の運転方法によれば、空調負荷の変動、冷却水流量にかかわらず、吸収液の結晶化による不都合の発生を回避しながら、吸収冷温水機について省エネルギー運転を行うことが可能である。
吸収液の結晶化を避けるための温度余裕の計算のもとになる吸収器入口吸収液濃度は、直接に測定するのではなく、吸収器出口吸収液濃度と低温再生器吸収液濃度とから演算して求めるのがよい。吸収器出口吸収液濃度と低温再生器吸収液濃度とについても、それぞれ、蒸発器冷媒温度と吸収器出口吸収液温度とから、低温再生器吸収液温度と凝縮器での冷媒凝縮温度とから、演算によって求めるのが精度およびコストに関して有利である。
また、冷却水の設定温度については、温度余裕に基づいて一旦設定した値を、温度余裕が設定最低値を下回らない範囲で所定時間おきに低下させながら更新するようにすれば、冷却水の温度設定を簡単かつ適切に行えるようになる。
【００１５】
上記冷却水の流量についても、冷温水の出口温度等から演算される吸収冷温水機の負荷率に応じて増減させることにより、冷却水の搬送動力を削減して一層の省エネルギー効果を得ることができる。これに関しては、とくに、冷却水ポンプをインバータ制御するとともに、その回転数指令値を、吸収冷温水機の負荷率が５０％を超えるときはその負荷率に一致させ、吸収冷温水機の負荷率が５０％以下であれば５０％とするのがよい。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】発明の実施に関する形態を示すもので、吸収冷温水機１の主要部を示す系統図である。
【図２】図１の吸収冷温水機１における冷却水の冷却に使用する冷却塔２３を示す概略構成図である。
【図３】図１の吸収冷温水機１における冷却水の設定温度を決定等するための手順を示すフロー図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
発明の実施に関する形態を図１〜図３に示す。図１は、吸収冷温水機１の主要部を示す系統図であり、図２は、その吸収冷温水機１における冷却水の冷却に使用する冷却塔２３を示す概略構成図である。また図３は、当該冷却水の設定温度を決定等するための手順を示すフロー図である。
【００１８】
図１の吸収冷温水機１は、吸収液に臭化リチウム、冷媒に水を使用する吸収冷温水機であり、投入する熱量を操作することにより冷温水の取り出し温度を制御するものである。
吸収冷温水機１における冷房運転時の基本的な機能はつぎのとおりである。吸収液を低温再生器１１および高温再生器１２に送ると、そこで加熱等されることにより、濃い冷媒蒸気と冷媒の少ない吸収液とが発生する。発生した冷媒を凝縮器１３に送って冷却液化し、蒸発器１５に供給する。蒸発器１５では、冷媒を蒸発させることにより、冷温水配管３１・３２にて循環する冷温水に冷却効果等を及ぼし、低温低圧の蒸気にして吸収器１６に送る。高温再生器１２で発生する冷媒の少ない吸収液は、高温熱交換器１８ａおよび低温熱交換器１８ｂに通したうえ、冷媒と同じく吸収器１６に送ることにより冷媒を吸収させる。吸収器１６において冷媒の多い状態となった吸収液は、吸収液ポンプ１７により再び、低温熱交換器１８ｂを経由させて低温再生器１１に送り、さらに高温熱交換器１８ａを経由させて高温再生器１２に送る。
【００１９】
投入された熱量と冷水を得るための吸熱量を外部に除去するために、吸収冷温水機１には、冷却水配管２１・２２を通して冷却水が供給される。供給された冷却水は吸収冷温水機１で熱量を除去することで温度が上昇する。温度上昇した冷却水は、配管２２から図２の冷却塔２３に送られて冷却され、インバータ制御のポンプ２４により、配管２１を経て再び図１の吸収冷温水機１に送られる。
【００２０】
この吸収冷温水機１の運転は、吸収液の結晶化を回避しながら冷却水を従来よりも低温度に設定し、もって吸収冷温水機１の燃料消費量を削減するように行っている。以下、吸収冷温水機１における冷却水の温度設定等に関して説明する。
【００２１】
まず、図２の冷却塔２３においては、ファン２３ａのＯＮ／ＯＦＦ操作によって冷却水の温度を制御している。ＯＮ／ＯＦＦの切替タイミングは以下の規則にしたがうものとする。すなわち、
Ｔ＜Ｔset なら、冷却塔２３のファンをＯＦＦにする
Ｔ＞Ｔset＋ΔＴ なら、冷却塔２３のファンをＯＮにする
上記以外の場合はＯＮ／ＯＦＦの状態を保持する
ただし、Ｔset：設定温度、  ΔＴ：ディファレンシャル
【００２２】
冷却水温度の変化幅が大きく、変化率が大きい場合には、図１の吸収冷温水機１において吸収器入口吸収液（吸収器１６における吸収液入口Ｐaiでの吸収液）が結晶する危険性がある。このため、吸収液入口吸収液の結晶限界温度と当該吸収液の計測温度との差を温度余裕とし、この温度余裕を一定以上に保つよう冷却水設定温度を定める。
【００２３】
冷却水設定温度は、図３に示す手順により、吸収器入口吸収液濃度の推定結果より決定する。詳細には下記i)〜iv)のとおりである。
【００２４】
i)  吸収液濃度の推定
低温再生器１１と高温再生器１２での冷媒再生量がほぼ等しいとの仮定と濃度バランスより、吸収器出口（図１におけるＰao）での吸収液濃度Z2[％]および低温再生器１１での吸収液濃度Z3[％]から、吸収器入口吸収液の濃度Z1[％]を推定する。すなわち、
Z1＝Z2×Z3／((1+a)×Z2−a×Z3)
a：定数
Z2については、吸収器出口吸収液温度と蒸発器冷媒温度で冷媒蒸気が飽和状態となっているとして吸収器での冷媒蒸気圧から計算する。Z3については、低温再生器吸収液温度と凝縮器冷媒温度で冷媒蒸気が飽和状態となっているとし低温再生器での冷媒蒸気圧から計算する。吸収器出口吸収液温度、蒸発器冷媒温度、低温再生器吸収液濃度、凝縮器凝縮温度は計測されているものとする。
【００２５】
ii)  結晶温度の演算および温度余裕の計算
濃度Z1における吸収液の結晶限界温度を演算し、同温度と吸収器入口吸収液温度との差（温度余裕）を計算する。濃度Z1＋αに対する結晶限界温度Ｔ_Limitは、吸収液（臭化リチウム）の特性から以下のようになる（下記のαは濃度についての余裕度である）。
（Z1＋α）が65％未満の場合は、
Ｔ_Limit＝6.25×（Z1＋α）−365.75
（Z1＋α）が65％以上の場合は、
Ｔ_Limit＝15.0×（Z1＋α）−945.0
上記の結晶限界温度と、計測された現実の吸収器入口吸収液温度との差を温度余裕とする。
【００２６】
iii)  冷却水設定温度および冷却水温度変更幅の決定
温度余裕に基づいて冷却水設定温度を決定し、同温度と実際の冷却水入口温度とに応じて冷却塔２３のファン２３ａのＯＮ／ＯＦＦ操作をする。そして冷却水温度の設定値は、周期Ｍ（数十分程度）ごとに下記式のように更新する。ただし、結晶化の危険性をより確実に回避するため、平均演算中の温度余裕の最低値ΔＴ_minを保持しておき、その幅に応じて更新規則を変更する。
Ｔset(n+1)＝Ｔset(n)−K1×ΔＴ_ave  （ただしΔＴ_min＞K1×ΔＴ_ave）
Ｔset(n+1)＝Ｔset(n)−ΔＴ_min       （ただしΔＴ_min≦K1×ΔＴ_ave）
Ｔset(n+1)：冷却水温度設定値(更新値）、Ｔset(n)：冷却水温度設定値(前回値）、
ΔＴ_ave：前回まで（0〜n）の温度余裕の平均値、 K1：定数
なお、Ｔset(n)は到達目標温度Ｔset_ref以下とならないようにする。
【００２７】
iv)  温度余裕が負となった場合の操作
ΔＴ_minが０℃以下となった場合は、その時点で結晶する危険性があるとして、下記のように冷却水温度設定値を上げる。
Ｔset(n+1)＝Ｔset(n)−K2×ΔＴ_min 
K2：定数
【００２８】
この吸収冷温水機１では、冷却水の搬送動力を削減して一層の省エネルギー効果を得るよう、負荷に応じて冷却水流量を絞ることとしている。すなわち、まず、吸収冷温水機１の負荷率Load[％]を、冷温水出口温度ＴCHout、高温再生器温度ＴAgen、冷却水入口温度ＴCLinに基づいて推定演算する。冷却水を搬送する冷却水ポンプ２４は前述のようにインバータ制御するものとし、その回転数指令値Ｎset[％]を、
Ｎset＝Load    （Load＞50）
Ｎset＝50      （Load≦50）
とする。
こうすることにより、安定した回転を維持させながらポンプの回転数を下げて、冷却水の搬送動力を削減することができる。
【符号の説明】
【００２９】
１  吸収冷温水機
１１  低温再生器
１２  高温再生器
１３  凝縮器
１５  蒸発器
１６  吸収器
２１・２２  冷却水配管
２３  冷却塔
２３ａ  ファン
２４  ポンプ
３１・３２  冷温水配管
【図２】
2010243014.tif 000003
【図３】
2010243014.tif 000004
【図１】
2010243014.tif 000005