(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
アンモニア液を蒸発させる蒸発器と、この蒸発器で蒸発されたアンモニア蒸気を水に吸収する吸収器と、この吸収器でアンモニア蒸気を吸収した濃アンモニア水溶液を加熱してアンモニアを分離させる再生器と、この再生器で蒸発分離されたアンモニア蒸気を凝縮させる凝縮器と、上記再生器に設けられてアンモニアの精留を行う精留器と、上記凝縮器で凝縮されたアンモニア液の一部をこの精留器に戻す還流配管とを有するアンモニア吸収冷凍機において、上記凝縮器の冷却水温度を検出する冷却水温度検出器を設けるとともに、この冷却水温度に基づき上記精留器から凝縮器に移送されるアンモニア蒸気移送管内のアンモニア蒸気の温度目標値を演算する演算器を設け、上記アンモニア蒸気移送管内のアンモニア蒸気の温度が、上記演算器により演算された温度目標値となるように、還流配管途中に設けられた制御弁を制御する温度制御器を具備したことを特徴とするアンモニア吸収冷凍機における制御装置。
【請求項２】
アンモニア液を蒸発させる蒸発器と、この蒸発器で蒸発されたアンモニア蒸気を水に吸収する吸収器と、この吸収器でアンモニア蒸気を吸収した濃アンモニア水溶液を加熱してアンモニアを分離させる再生器と、この再生器で蒸発分離されたアンモニア蒸気を凝縮させる凝縮器と、上記再生器に設けられてアンモニアの精留を行う精留器と、上記凝縮器で凝縮されたアンモニア液の一部をこの精留器に戻す還流配管とを有するアンモニア吸収冷凍機において、上記凝縮器の冷却水温度を検出するとともに、この冷却水温度に基づき上記精留器から凝縮器に移送されるアンモニア蒸気移送管内のアンモニア蒸気の温度目標値を演算し、上記アンモニア蒸気移送管内のアンモニア蒸気の温度が、上記演算された温度目標値となるように、還流配管途中に設けられた制御弁を制御することを特徴とするアンモニア吸収冷凍機における制御方法。
【請求項３】
アンモニア液を蒸発させる蒸発器と、この蒸発器で蒸発されたアンモニア蒸気を水に吸収する吸収器と、この吸収器でアンモニア蒸気を吸収した濃アンモニア水溶液を加熱してアンモニアを分離させる再生器と、この再生器で蒸発分離されたアンモニア蒸気を凝縮させる凝縮器と、上記再生器に設けられてアンモニアの精留を行う精留器と、上記凝縮器で凝縮されたアンモニア液の一部をこの精留器に戻す還流配管とを有するアンモニア吸収冷凍機において、上記凝縮器から出たアンモニア液の温度を検出するアンモニア液温度検出器を設けるとともに、このアンモニア液の温度に基づき上記精留器から凝縮器に移送されるアンモニア蒸気移送管内のアンモニア蒸気の温度目標値を演算する演算器を設け、上記アンモニア蒸気移送管内のアンモニア蒸気の温度が、上記演算器により演算された温度目標値となるように、還流配管途中に設けられた制御弁を制御する温度制御器を具備したことを特徴とするアンモニア吸収冷凍機における制御装置。
【請求項４】
アンモニア液を蒸発させる蒸発器と、この蒸発器で蒸発されたアンモニア蒸気を水に吸収する吸収器と、この吸収器でアンモニア蒸気を吸収した濃アンモニア水溶液を加熱してアンモニアを分離させる再生器と、この再生器で蒸発分離されたアンモニア蒸気を凝縮させる凝縮器と、上記再生器に設けられてアンモニアの精留を行う精留器と、上記凝縮器で凝縮されたアンモニア液の一部をこの精留器に戻す還流配管とを有するアンモニア吸収冷凍機において、上記凝縮器から出たアンモニア液の温度を検出するとともに、このアンモニア液の温度に基づき上記精留器から凝縮器に移送されるアンモニア蒸気移送管内のアンモニア蒸気の温度目標値を演算し、上記アンモニア蒸気移送管内のアンモニア蒸気の温度が、上記演算された温度目標値となるように、還流配管途中に設けられた制御弁を制御することを特徴とするアンモニア吸収冷凍機における制御方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、アンモニア吸収冷凍機における制御装置および制御方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
アンモニア吸収冷凍機には、アンモニア液を蒸発させる蒸発器と、この蒸発器で蒸発されたアンモニア蒸気を水に吸収する吸収器と、この吸収器でアンモニア蒸気を吸収した濃アンモニア水溶液を加熱してアンモニアを分離する再生器と、この再生器で蒸発分離されたアンモニア蒸気を凝縮させる凝縮器と、上記再生器に設けられてアンモニアの精留を行う精留器と、上記凝縮器で凝縮されたアンモニア液の一部をこの精留器に戻すための還流配管とが具備されている。
【０００３】
そして、上記構成において、凝縮器で凝縮されたアンモニア液を、精留器に戻す（還流させる）ようにしているが、このアンモニア液の戻す流量については、特別に制御が行われていなかった。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来の構成によると、精留器に戻すアンモニア液の流量については、制御が行なわれておらず、したがって冷却水温度が変化した場合、例えば冬期などのように凝縮器での冷却水温度が低くなった場合でも、夏期と同じ流量のアンモニア液が精留器に戻されているため、精留器出口におけるアンモニアの温度が低くなり、熱効率が低下していた。
【０００５】
そこで、本発明は、凝縮器の冷却水温度が変化した場合でも、熱効率の低下を防止し得るアンモニア吸収冷凍機の制御装置および制御方法を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、本発明のアンモニア吸収冷凍機における制御装置は、アンモニア液を蒸発させる蒸発器と、この蒸発器で蒸発されたアンモニア蒸気を水に吸収する吸収器と、この吸収器でアンモニア蒸気を吸収した濃アンモニア水溶液を加熱してアンモニアを分離させる再生器と、この再生器で蒸発分離されたアンモニア蒸気を凝縮させる凝縮器と、上記再生器に設けられてアンモニアの精留を行う精留器と、上記凝縮器で凝縮されたアンモニア液の一部をこの精留器に戻す還流配管とを有するアンモニア吸収冷凍機において、上記凝縮器の冷却水温度を検出する冷却水温度検出器を設けるとともに、この冷却水温度に基づき上記精留器から凝縮器に移送されるアンモニア蒸気移送管内のアンモニア蒸気の温度目標値を演算する演算器を設け、上記アンモニア蒸気移送管内のアンモニア蒸気の温度が、上記演算器により演算された温度目標値となるように、還流配管途中に設けられた制御弁を制御する温度制御器を具備したものである。
【０００７】
また、本発明のアンモニア吸収冷凍機の制御方法は、アンモニア液を蒸発させる蒸発器と、この蒸発器で蒸発されたアンモニア蒸気を水に吸収する吸収器と、この吸収器でアンモニア蒸気を吸収した濃アンモニア水溶液を加熱してアンモニアを分離させる再生器と、この再生器で蒸発分離されたアンモニア蒸気を凝縮させる凝縮器と、上記再生器に設けられてアンモニアの精留を行う精留器と、上記凝縮器で凝縮されたアンモニア液の一部をこの精留器に戻す還流配管とを有するアンモニア吸収冷凍機において、上記凝縮器の冷却水温度を検出するとともに、この冷却水温度に基づき上記精留器から凝縮器に移送されるアンモニア蒸気移送管内のアンモニア蒸気の温度目標値を演算し、上記アンモニア蒸気移送管内のアンモニア蒸気の温度が、上記演算された温度目標値となるように、還流配管途中に設けられた制御弁を制御する方法である。
【０００８】
また、本発明の他のアンモニア吸収冷凍機の制御装置は、アンモニア液を蒸発させる蒸発器と、この蒸発器で蒸発されたアンモニア蒸気を水に吸収する吸収器と、この吸収器でアンモニア蒸気を吸収した濃アンモニア水溶液を加熱してアンモニアを分離させる再生器と、この再生器で蒸発分離されたアンモニア蒸気を凝縮させる凝縮器と、上記再生器に設けられてアンモニアの精留を行う精留器と、上記凝縮器で凝縮されたアンモニア液の一部をこの精留器に戻す還流配管とを有するアンモニア吸収冷凍機において、上記凝縮器から出たアンモニア液の温度を検出するアンモニア液温度検出器を設けるとともに、このアンモニア液の温度に基づき上記精留器から凝縮器に移送されるアンモニア蒸気移送管内のアンモニア蒸気の温度目標値を演算する演算器を設け、上記アンモニア蒸気移送管内のアンモニア蒸気の温度が、上記演算器により演算された温度目標値となるように、還流配管途中に設けられた制御弁を制御する温度制御器を具備したものである。
【０００９】
さらに、本発明の他のアンモニア吸収冷凍機の制御方法は、アンモニア液を蒸発させる蒸発器と、この蒸発器で蒸発されたアンモニア蒸気を水に吸収する吸収器と、この吸収器でアンモニア蒸気を吸収した濃アンモニア水溶液を加熱してアンモニアを分離させる再生器と、この再生器で蒸発分離されたアンモニア蒸気を凝縮させる凝縮器と、上記再生器に設けられてアンモニアの精留を行う精留器と、上記凝縮器で凝縮されたアンモニア液の一部をこの精留器に戻す還流配管とを有するアンモニア吸収冷凍機において、上記凝縮器から出たアンモニア液の温度を検出するとともに、このアンモニア液の温度に基づき上記精留器から凝縮器に移送されるアンモニア蒸気移送管内のアンモニア蒸気の温度目標値を演算し、上記アンモニア蒸気移送管内のアンモニア蒸気の温度が、上記演算された温度目標値となるように、還流配管途中に設けられた制御弁を制御する方法である。
【００１０】
上記の各構成によると、精留器出口におけるアンモニア蒸気の温度が、凝縮器の冷却水温度または凝縮器出口のアンモニア液の温度に基づき演算される温度目標値となるように、精留器に戻すアンモニア液の還流流量を制御するので、凝縮器の冷却水温度が変化した場合、例えば冬期になって冷却水温度が低下した場合でも、還流流量を減らすことにより、精留器の出口近傍でのアンモニア蒸気の温度低下を防止して、冷凍機における熱効率の改善が図られる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明のアンモニア吸収冷凍機における制御装置および制御方法の実施の形態を、図１〜図４に基づき説明する。
【００１２】
まず、アンモニア吸収冷凍機の要部の概略構成を、図１に基づき説明する。
すなわち、図１に示すように、アンモニア吸収冷凍機は、アンモニア液を蒸発させる蒸発器（図示せず）と、この蒸発器で蒸発されたアンモニア蒸気を導き水に吸収させる吸収器（図示せず）と、この吸収器でアンモニア蒸気を吸収した濃度が高くなった濃アンモニア水溶液を導き加熱してアンモニア蒸気を発生させて水から分離させる再生器１と、この再生器１の上部に設けられてアンモニアの精留を行う精留器２と、この精留器２を通過したアンモニア蒸気をアンモニア蒸気移送管１１を介して導き冷却水（冷却流体）により凝縮させる凝縮器３と、この凝縮器３から出たアンモニア液を蒸発器に移送するためのアンモニア液移送管１２と、途中に液移送ポンプ１３を有しかつ上記アンモニア液移送管１２の途中に接続されてアンモニア液を精留器２内に戻す還流配管１４とが具備されている。なお、１５は再生器１からのアンモニア濃度が低い希アンモニア水溶液を吸収器に移送する希アンモニア水溶液移送管、１６は吸収器でアンモニア蒸気を吸収した濃度の高い濃アンモニア水溶液を精留器２内に供給する濃アンモニア水溶液供給管であり、また図示しないが、希アンモニア水溶液の持つ熱を濃アンモニア水溶液側に回収させる熱回収器が設けられている。
【００１３】
さらに、上記凝縮器３の冷却水配管１７の内、出口配管１７ａ側の冷却水出口温度を検出する（入口配管側の冷却水入口温度を検出しても良い）冷却水温度検出器２１が設けられるとともに、この冷却水出口温度に基づき上記精留器２から凝縮器３に移送されるアンモニア蒸気移送管１１内のアンモニア蒸気の温度目標値を演算する演算器２２が設けられ、かつ上記アンモニア蒸気移送管１１内のアンモニア蒸気の温度が、上記温度目標値となるように、還流配管１４途中に設けられた制御弁２３を制御する温度制御器２４が具備されている。勿論、この温度制御器２４は、アンモニア蒸気移送管１１内のアンモニア蒸気の温度を測定しており、この温度が温度目標値となるように、上記制御弁２３を制御している。
【００１４】
そして、上記演算器２２においては、下記（１）  式に基づき、アンモニア蒸気の温度目標値（Ｙ）が求められる。なお、（１）  式の説明については後述する。
Ｙ＝１．３２Ｘ−８．４・・・・（１）
但し、（１）  式中、Ｘは冷却水出口温度である。
【００１５】
次に、上記吸収冷凍機における制御方法について説明する。
上記吸収冷凍機の吸収サイクルの作動時において、再生器１で加熱されて蒸発したアンモニア蒸気は、精留器２内に入り、複数段でもって設けられた充填物（図示せず）を通過した後、アンモニア蒸気移送管１１を介して凝縮器３内に入る。
【００１６】
そして、この凝縮器３内で、冷却水配管１７内を流れる冷却水により凝縮が行われてアンモニア液となり、アンモニア液移送管１２を介して蒸発器に移送される。
【００１７】
一方、この凝縮器３を出たアンモニア液の一部は、還流配管１４を介して精留器２内に戻され、精留が行われる。
ところで、従来の吸収冷凍機においては、還流されるアンモニア液の流量については一定にされており、例えば夏期の場合に最適となるように設計されている。したがって、夏期の場合における熱効率については問題はないが、従来例の箇所で説明したように、凝縮器の冷却水温度が変化した場合、例えば冬期の場合の熱効率については、改善する余地が残っていた。
【００１８】
ここで、夏期の場合におけるアンモニア蒸気の温度と、再生器の頂部から精留器を経て凝縮器までの間の所定位置（理論段数）におけるアンモニアの温度との関係を、アンモニア濃度をパラメータ（９９．７％、９９．８％、９９．９％）として示すと、図２のグラフのようになる。９９．８％は、夏期計画値を示している。なお、縦軸に符した理論段数の番号（▲１▼〜▲８▼）に対応する具体的な位置については、図１に示す。
【００１９】
この時の運転条件は、冷却水入口温度ＴＡＩが３２℃、冷却水出口温度ＴＣＯが３７℃、冷凍負荷ＱＥ  が１００％の場合である。
このグラフから分かるように、凝縮器３より手前の位置では、急激なアンモニア蒸気の温度の低下が見受けられず、熱効率が良いことを示している。
【００２０】
一方、冬期の場合を、図３のグラフに示す。
図３の曲線Ａは、夏期と同一の条件で運転した場合を示している。すなわち、アンモニア液の還流流量を夏期と同一にした場合を示しており、▲３▼位置の箇所でアンモニアの温度が低くなっており、熱効率としては、夏期の場合に比べて低下している。
【００２１】
そこで、冬期における最良の場合、すなわち冬期計画値およびその冬期計画値から少しずれた場合をグラフに示すと、図３の曲線Ｂ〜Ｄのようになる。アンモニア蒸気の濃度は、Ｂの場合が９９．８％、Ｃの場合が９９．９％（この値が冬期計画値である）、Ｄの場合が９９．９５％を示している。なお、曲線Ａはほぼ１００％の場合である。
【００２２】
この時の運転条件は、冷却水入口温度ＴＡＩが２０℃、冷却水出口温度ＴＣＯが２５℃、冷凍負荷ＱＥ  が１００％の場合である。
したがって、図３の曲線Ａが、冬期計画値である９９．９％の曲線Ｃにできるだけ近づくようにすれば良い。すなわち、曲線Ａが曲線Ｃに一致するように、アンモニア蒸気の温度を上昇させれば良いことになる。
【００２３】
このような制御を行う場合、どの部分の温度を制御すれば、その制御が容易に行い得るかを図３のグラフから判断すると、精留器２の出口部分（理論段数▲２▼）が温度変化（曲線ＢとＤとの距離）が大きいため、この部分の温度を制御の対象にすれば良いことが分かる。
【００２４】
ここで、アンモニア蒸気の温度目標値を求める演算式を▲１▼式とした理由について、図４に基づき説明する。
すなわち、冷凍負荷が１００％の時における冷却水出口温度ＴＣＯと精留器出口におけるアンモニア蒸気温度ＴＤ  との関係を、冷却水量が一番多い夏期の計画値（ａ点）と、冷却水量が一番少ない冬期の計画値（ｂ点）とから求めると、図４の直線のようになり、この直線を式で表すと（１）  式となる。
【００２５】
この（１）  式によると、冷却水出口温度が２５℃〜３７℃の間で変化した場合（例えば、ｃ点にて示す）でも、その冷却水出口温度に対応する精留器出口でのアンモニア蒸気温度が得られ、したがってこの温度となるように、アンモニア液の還流流量を制御すれば、常に、熱効率の良い計画値に沿った運転を行うことができる。
【００２６】
また、季節に応じて冷却水の温度が変化する場合の他に、負荷が１００％ではなく、例えば５０％のような部分負荷（ｄ点）になった場合でも、計画値に沿った運転を行うことができるので、熱効率の低下を防止することができる。
【００２７】
ここで、冷凍機全体における温度、流量などの値を下記の［表１］に示す。なお、冬期については、アンモニア液の還流流量を制御する場合（制御有）と、制御しない場合（制御無）とについて示す。
【００２８】
【表１】
0003552850.tif 000002
【００２９】
上記の［表１］より、還流流量を制御した場合のサイクル効率（熱効率）を見ると、０．４９４であり、制御しない場合における０．４２７に比べて、かなり（１６％程度）改善されていることが分かる。
【００３０】
このように、精留器出口におけるアンモニア蒸気の温度が、凝縮器の冷却水出口温度に基づき設定される温度目標値となるように、精留器に戻すアンモニア液の還流流量を制御するようにしたので、凝縮器の冷却水温度が変化した場合、例えば冬期になって冷却水温度が低下した場合でも、アンモニア液の還流流量を減らすことにより、冷凍機における熱効率の低下を防止することができる。
【００３１】
ところで、上記実施の形態においては、精留器出口におけるアンモニア蒸気の温度目標値を、凝縮器の冷却水出口温度に基づき求めるように説明したが、図１の仮想線にて示すように、凝縮器３から出たアンモニア液の温度を検出するアンモニア液温度検出器３１を設けるとともに、このアンモニア液温度検出器３１で検出された温度に基づき、精留器出口におけるアンモニア蒸気の温度目標値を求めるようにしても良い。
【００３２】
この場合のアンモニア蒸気の温度目標値（Ｙ）を求める演算式としては、下記の（２）  式が使用される。
Ｙ＝１．３１４Ｘ＋４．３５・・・・（２）
但し、（２）  式中、Ｘは凝縮器出口におけるアンモニア液の温度である。
【００３３】
この（２）  式は、図５に示されるように、夏期計画値におけるｅ点と、冬期計画値におけるｆ点とを通る直線である。
この場合も、上記実施の形態と同様の効果が得られる。
【００３４】
【発明の効果】
以上のように本発明の制御装置および制御方法によると、精留器出口におけるアンモニア蒸気の温度が、凝縮器の冷却水温度または凝縮器出口のアンモニア液の温度に基づき演算される温度目標値となるように、精留器に戻すアンモニア液の還流流量を制御するようにしたので、凝縮器の冷却水温度が変化した場合、例えば冬期になって冷却水温度が低下した場合でも、還流流量を減らすことにより、精留器出口近傍でのアンモニア蒸気の温度低下を防止して、冷凍機における熱効率の改善を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態におけるアンモニア吸収冷凍機の要部の構成を示す図である。
【図２】同アンモニア吸収冷凍機の夏期動作時における冷却水出口温度とアンモニア蒸気温度との関係を示すグラフである。
【図３】同アンモニア吸収冷凍機の冬期動作時における冷却水出口温度とアンモニア蒸気温度との関係を示すグラフである。
【図４】同アンモニア吸収冷凍機における凝縮器の冷却水出口温度と精留器出口におけるアンモニア蒸気温度との関係を示すグラフである。
【図５】同アンモニア吸収冷凍機における凝縮器出口のアンモニア液温度と精留器出口におけるアンモニア蒸気温度との関係を示すグラフである。
【符号の説明】
１        再生器
２        精留器
３        凝縮器
１１        アンモニア蒸気移送管
１２        アンモニア液移送管
１４        還流配管
１７        冷却水配管
１７ａ      冷却水出口配管
２１        冷却水温度検出器
２２        演算器
２３        温度制御器
３１        アンモニア液温度検出器
【図１】
0003552850.tif 000003
【図２】
0003552850.tif 000004
【図３】
0003552850.tif 000005
【図４】
0003552850.tif 000006
【図５】
0003552850.tif 000007