(57)【要約】吸収チラーシステム（２０）は、システム状態、特に吸収液温度（３４）を監視する効率的な始動制御（３６）有する。システムは、始動時における吸収液温度を徐徐に上昇させるために、吸収チラーの発生器（２２）内へ送られる熱量を制限する。この方法によれば、従来生じていた望ましくない騒音振動及び急速な熱膨張が低減もしくは排除される。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
冷媒の一部を吸収液から沸騰させるのに熱源を利用する、熱源を受容し、吸収液と冷媒を含有する溶液を受容するための発生器と、
上記発生器内へ送られる熱量を制御するための弁と、始動時に吸収液／冷媒システムにおける状態のフィードバックを受信し、そのフィードバックを弁の開口量を制御するのに利用する、弁用の制御、
から構成されることを特徴とする、吸収液／冷媒システム。
【請求項２】
前記フィードバックが前記吸収液の温度であることを特徴とする、請求項１記載のシステム。
【請求項３】
前記吸収液の前記温度が、前記吸収液が前記発生器を出て、前記吸収液／冷媒システム内にある吸収器に向かうときの温度であることを特徴とする、請求項２記載のシステム。
【請求項４】
前記制御が、時間にわたる吸収液温度の変化のフィードバックを受信し、前記弁の開口量をその吸収液温度の変化の大きさに基づいて制限することを特徴とする、請求項２記載のシステム。
【請求項５】
前記制御が、前記吸収液温度における前記時間にわたる変化が第２の所定量を超える間は、始動モード状態を維持することを特徴とする、請求項４記載のシステム。
【請求項６】
前記制御が、前記源から前記吸収液／冷媒システム内へ輸送される利用可能な熱の大きさに対するフィードバックも受信、かつ、前記制御は、前記利用可能な熱の大きさであるフィードバックを少なくとも部分的に受信すると前記弁を制御することを特徴とする、請求項１記載のシステム。
【請求項７】
前記熱源が多数のマイクロタービン装置であり、前記制御は、いずれかの時点で作動状態にあるマイクロガスタービンの数に基づいて、弁の最大開口量を制御することを特徴とする、請求項６記載のシステム。
【請求項８】
前記制御が、所定数より少ない数の前記マイクロタービンが作動状態にある場合にシステムの始動時の前記弁の開口量に対する制限を解除し、また、所定数より多い数の前記マイクロタービンが作動状態にある場合に前記弁の最大開口量を維持することを特徴とする、請求項７記載のシステム。
【請求項９】
（１）混合された吸収液と冷媒を受容するための発生器および加熱流体源を供給するステップであって、加熱流体はその混合された吸収液と冷媒の少なくとも一部から沸騰し、発生器は沸騰により蒸発した冷媒を吸収器内へ、かつ、残存する吸収液をその吸収器へ伝達し、上記加熱流体源に対して弁が設けられる、ステップと、
（２）始動時における前記吸収液／冷媒内の状態の制御にフィードバックを提供するステップであって、そのフィードバックは始動時の前記弁の最大開口量を、前記発生器内へ送られる熱量を制限するよう制御するのに利用される、ステップ、
とを含むことを特徴とする、始動時の吸収液／冷媒システムを制御するための方法。
【請求項１０】
前記フィードバックが前記吸収液の温度であることを特徴とする、請求項９記載の方法。
【請求項１１】
前記吸収液の温度における変化が、ある期間にわたる時間読み取られ、その変化が所定量を超える場合に弁の開口量に対する最大制限が維持されることを特徴とする、請求項１０記載の方法。
【請求項１２】
前記熱源が多数の個別の熱源を備え、前記制御は、作動状態にある熱源の数が所定数よりも少ない場合には、前記弁の開口の始動時の制限を全て解除するが、作動状態にある熱源の数が前記所定数を超える場合には前記弁開口に対する制限を維持することを特徴とする、請求項９記載の方法。
【請求項１３】
冷媒の一部を吸収液から沸騰させるのに熱源を利用する、熱源を受容し、吸収液と冷媒を含有する溶液を受容するための発生器と、
前記発生器内へ送られる熱量を制御するための弁とその弁用の制御であって、温度上昇モードの間、その制御は吸収液／冷媒における状態のフィードバックを受信し、前記弁の開口量を制御するようそのフィードバックを利用する制御、
から構成されることを特徴とする、吸収液／冷媒システム。
【請求項１４】
前記フィードバックが前記吸収液の温度であることを特徴とする、請求項１３記載のシステム。
【請求項１５】
前記吸収液の前記温度が、前記吸収液が前記発生器を出て、前記吸収液／冷媒システム内にある吸収器に向かうときの温度であることを特徴とする、請求項１３記載のシステム。
【請求項１６】
前記制御が、吸収液温度の時間にわたる変化であるフィードバックを受信し、かつ、前記吸収液温度の変化の大きさに基づいて前記弁の開口量を制限することを特徴とする、請求項１３記載のシステム。
【請求項１７】
前記制御が、前記吸収液温度における時間にわたる前記変化が第２の所定量を超える間は、温度上昇モードを維持することを特徴とする、請求項１３記載のシステム。
【請求項１８】
前記制御が、前記源から前記吸収液／冷媒システム内へ輸送される利用可能な熱の大きさに対するフィードバックも受信し、かつ、前記制御は、前記利用可能な熱の大きさであるフィードバックを少なくとも部分的に受信すると前記弁を制御することを特徴とする、請求項１３記載のシステム。
【請求項１９】
前記熱源が多数のマイクロタービン装置であり、前記制御は、いずれかの時点で作動状態にあるマイクロガスタービンの数に基づいて、弁の最大開口量を制御することを特徴とする、請求項１３記載のシステム。
【請求項２０】
前記制御は、温度上昇モードの間、作動状態にあるマイクロタービンの数が所定数よりも少ない場合には、前記弁の開口量に対する制限を全て解除するが、作動状態にあるマイクロタービンの数が前記所定数を超える場合には前記弁の最大開口量を維持することを特徴とする、請求項１３記載のシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、始動時に吸収チラー内に送られる熱量を制御するために、吸収液温度をフィードバックとして利用する制御に関する。吸収液／冷媒システムは、建造物などにおける環境制御のための冷水又は熱水を供給する多数の用途で利用されている。基本的なシステムにおいて、吸収器は吸収液（凝縮されたＬｉＢｒ）と冷媒とを別々に受容する。冷媒は水である場合が多い。冷媒は管上へ向かって方向付けられ、この管は建造物空気調和システムの一部として冷却される水を輸送する。吸収液は又、吸収器内に輸送されて冷却される。吸収器内では、吸収液と液体の冷媒が混合される。このとき、吸収液は適切な温度にあり、かつ、冷媒蒸気を吸収できる濃度を有する。吸収液は発生器へ戻されるときに冷媒を運ぶことになる。
【０００２】
発生器中では、混合された吸収液と冷媒に熱源が適用され、冷媒部分を蒸発させる。この温かい冷媒蒸気は凝縮器を通過し、そこで冷却されて液体の冷媒になる。次いで、液体の冷媒は蒸発器へと送られて、そこで建造物空気調和のための水を輸送する管を冷却する。冷媒は蒸発して蒸気に変わる。この蒸気は、吸収器装置中へ流される。そこで水蒸気は発生器から戻された吸収液中へ吸収される。
【０００３】
特に、吸収チラーは空気調和システム用の冷水を供給するのに利用されている。同じシステムは、流れを再調整するなどして、加熱した水を供給するのにも利用できる。本発明の目的に関し、本発明は、吸収液を利用する加熱並びに冷却システムの両方にまで及ぶ。本発明において「吸収チラー」が開示されるが、本発明は、水を冷却又は加熱するのに利用可能な吸収液／冷媒システムを包含する。当業者であれば、開示のシステムが吸収加熱器として機能するよう、どのように変更すればよいか認識しているであろう。
【０００４】
ある状態において、始動時に発生器を、フル加熱のシステムにすぐにさらさないことが望ましい。もし熱がチラー内にすぐに送り込まれると、熱交換器管内の溶液と蒸気が混合して急速に熱膨張するため、望ましくない振動や騒音が生じる。そのような効果は、製品寿命を低減させる可能性があり、また、望ましくない騒音を生じさせる。上記例は始動条件に関するものであるが、当業者であれば、チラーに熱供給のための大規模な変更を適用したようないずれの状態においても同様の問題が発生し得ることは理解できるであろう。
【０００５】
従来において、チラーシステムに送られる熱量を制御するのに、ある期間にわたる固定ランプが利用されている。これは、固定ランプは現在のシステム条件では変化しないため、所望の効果が得られない。
【０００６】
コジェネレーション（電気−熱同時発生）装置からの排気熱でシステムを駆動するとき、熱流の速度はチラーの応答によって管理されるべきである。チラーに対する最大温度上昇速度が存在し、これはチラーの性能と設計の関数である。チラーに過剰な熱が与えられる場合、この速度を超えることになり、上述のような望ましくない影響を受けることになる。逆に、もし、チラーが非常に遅い速度で加熱される場合、適正な時間でチラーをフル稼働能力で始動させることができない。
【０００７】
本発明は、制御されていない急速な加熱速度による望ましくない影響を防ぐよう、溶液の温度情報を管理しながらチラーを迅速にフル稼働性能で始動させるのに使用される制御への取り組みである。
【発明の開示】
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の開示実施態様において、始動時の吸収チラーについて、発生器内送られる熱量を制御するのにシステムフィードバックが使用される。好ましい実施態様では、フィードバックは、発生器を出る溶液の温度から得る。そのため、システム内に送られる熱量は、望ましくない急速な熱膨張、振動、騒音、その他の望ましくない結果を生じることなく、可能な限り迅速に定常状態に到達するよう制御される。
【０００９】
好ましい一実施態様において、溶液温度は、２つの間隔の狭い期間において比較される。それら２つの温度差が第１のいき値を超える場合、システムに入る熱に対する制限が維持される。例えば、溶液温度における変化（差）がこの第１のいき値を超える場合には、システム内への熱の流れを制御するダンパー弁（ｄａｍｐｅｒ  ｖａｌｖｅ）は、部分的に閉じたままであってよい。溶液温度変化がそのいき値を越えないが、第１のいき値よりいく分小さく、第２のいき値よりはるかに大きい場合には、始動モードが継続される。
【００１０】
ある点において、２つの温度における変化はいずれのいき値よりも小さくなる。その点では、ダンパー弁の開口量に対する全ての制限が取り除かれる。このようにして、システムに入る熱の制御が、溶液温度における変化が所定量を下回るまで維持される。こうして、溶液が概ね所望状態に到達するまで、最大量の熱が発生器内へ送り込まれることはない。
【００１１】
第２の実施態様はシステム対して特に有用であり、「段階的」加熱を提供する能力を有する。例えば、好ましい実施態様では、熱を供給するためのシステムはいくつかのマイクロガスタービンを具備しており、それらマイクロタービンの排気（出口（ｏｕｔｌｅｔ））は、発生器内へ送り込まれる加熱流体として利用される。ダンパー弁の開口に対する制御は、いくつのマクロタービンが稼働しているか、あるいはそれらマイクロタービンによってどのくらいの熱流が発生するかに依存して変更される。例えば、全部ではないマイクロタービンが利用される場合、おそらくはダンパーの制限は設けられないであろう。一方、マイクロタービンが全て利用される場合、溶液温度変化が所定量に達するまでダンパー弁の開口量に対するある程度の制御が維持されるであろう。
【００１２】
本発明は、システムが始動する始動モードにほぼ関連するが、その利点と目的のほとんどは、システム温度が低温から高温まで急速に増大する場合の問題に対して同等の適応性を有する。従って、本発明は始動モードにのみ限定されるものではなく、温度増加モードをも包含するものである。
【００１３】
本発明のこれら及びその他の利点は、以下の説明及び図面から十分理解できるものである。以下に図面の簡単な説明を述べる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
吸収チラーシステム２０を図１に示す。図から明らかなように、蒸発器２４は、冷媒ライン３０からの流れを受容する。ライン３０中の冷媒は、水管上に滴下又は落下するように出口を通して輸送される。システム２０がチラーの場合、管は冷却されて、建造物内の環境空気を冷却するのに利用される水を輸送する。あるいは又、上述したように、加熱された冷媒として出口から出る冷媒により、水を加熱することもできる。この機能に与えられる変更の細部が当業者の見識範囲内であることを再度述べる。
【００１５】
第２のライン２８は、吸収液を蒸発器２４に隣接して設けられた吸収器内へ送り込む。最終的に、冷媒と吸収液、即ち希ＬｉＢｒ溶液の混合物は３０に集まり、ライン３２を介して発生器２２へ戻される。熱源は、ライン４４を介して発生器２２内へ輸送される。この熱源は、混合物から出る冷媒を沸騰させ、これは次いでライン３０に入る。第２のラインは、冷媒濃度の低い、残存する凝縮吸収液を輸送し、溶液はライン２８を介して吸収器又は蒸発器２４へ戻る。このライン２８中の凝縮吸収液は吸収器への経路上で冷却されるため、「蒸発器」内で冷媒が蒸発した際に生じる水蒸気の吸収能を増大させることができる。
【００１６】
本発明は、始動時にシステム内に送り込まれる熱量の制御に関する。図面からわかるように、センサ３４は、ライン２８において溶液温度を検知することができる。好ましいセンサの位置を示しているが、溶液温度を検知するその他の位置も本発明の範囲内であることは理解すべきである。センサ３４は、制御３６に温度情報を伝達する。制御３６は、ライン４０の加熱流体源を排気ダンプ４２または発生器２６内へ誘導するライン４４へ切り替えるための切換弁３８を制御する。切換弁４８は、共に係属中の米国仮出願第６０／５０１，３６６号、発明の名称「熱供給中の冷媒吸収サイクルの性能制御のための切換弁」に概して開示されているものであってよい。しかしながら、ライン４４への流れを制御するためのその他の弁装置も利用可能である。
【００１７】
図から明らかなように、加熱流体源４６は流体をライン４０に供給する。好ましい実施態様では、源４６はマイクロタービン装置である。マイクロタービン装置は、概して４８，４９，５０，５１で示される４つのタービンを有する。制御３６は、それらタービンのうちの１つ、２つ、３つ又は４つ全部が作動状態となるように源４６を別々に制御可能である。あるいは又、作動状態のタービンの数を、その他の外部装置で制御することもでき、また、それらタービンが異なる出力レベルで稼働するよう制御可能である。即ち、源４６におけるマイクロタービンの目的は、システム２０から完全に除去可能であり、かつ、マイクロタービン（源４６）からの排気をライン４０に入る熱流体源として容易に利用できることである。タービン４８，４９，５０，５１の制御が制御３６で行われない場合、いずれか1箇所において作動状態にある少なくとも多数のあるタービンを制御３６へのフィードバックとして提供することが好ましい。
【００１８】
異なる数のマイクロタービンを提供することで性能（容量）を具体的に示しているが、性能（ｃａｐａｃｉｔｙ）を制限するその他の方法も本発明の範囲内で実施可能である。例えば、タービンからの熱流、それらによって生じる動力などを検知することによって、弁をこのアルゴリズムに基づいて制御することができる。
【００１９】
本発明は、吸収チラーの始動時に、望ましくない騒音、振動、急速な熱成長、その他の望ましくない効果の危険性を最小限に保ったまま、どのくらいの熱を発生器２２に送るべきかというフィードバックを提供するよう変更可能なシステムを広範囲に利用するものである。より好ましい実施態様において、システムのフィードバックは溶液の温度である。
【００２０】
この始動時の制御を提供するための、２つの異なるアルゴリズムを開示する。図２は、発生器２２内へ送り込まれる熱量のチャートを、弁３８の開口割合変化、並びに作動状態にあるマイクロタービンの数の変化として示している。図から明らかなように、ある種の曲線が得られた。
【００２１】
また、タービンが最大出力以下で稼働している場合、タービンの性能も自然に低くなる。
【００２２】
図３は、マイクロタービンの出力を直接監視しない方法のフローチャート図である。代わりに、始動モードにおける短時間にわたる溶液温度の変化を、始動モードが依然として適切かどうかを決定するのに使用する。チラーが始動モード状態にあるとき、３４における溶液温度（Ｇ１＿ＳＯＬ１）が測定され、次いで短時間後に第２の読み取りを行う（Ｇ１＿ＳＯＬ２）。チャートボックスＸで、これら２つの読み取り温度が比較される。短時間にわたる溶液温度における上昇が第１のいき値を超える場合、システムはダンパー弁の開口の最大量を制限し続ける。定常状態での運転中、弁の開口は制御３６による性能又はその他のシステムの要求に依存して制御されることは理解すべきである。本発明は、弁の開口の最大量を５０％に制限する。当然ながら、例として、溶液温度の上昇量に応じたその他の制限並びに一連の増加量の制限を含む、その他の弁の開口量も本発明の範囲内である。
【００２３】
溶液温度の差がいき値を超えない場合では、チャートボックスＹが検討される。変化がある量よりはるかに上である場合、制御は同じモードに留まる。これは、システムが依然として始動モード状態にある一方で、温度上昇量に変動が存在するであろうという事実が予測されるものである。しかしながら、チャートボックスＹにおいて変化がこの第２のいき値より小さい場合、ダンパー弁の開口に対する制限は全て取り除かれる。また、明らかなように、初期読み取り温度が最大値より大きい場合（例えば２１２°Ｆ（１００℃））、制御がすぐにダンパーの開口制限を解除することにより、始動モードがすでに経過したことがわかる。
【００２４】
図４は、作動状態にあるマイクロタービンの数や、熱、得られる動力などに基づく第２のアルゴリズムのグラフを示している。制御は、弁の開口部を制限する全マイクロタービン運転モードか、あるいは、より少ない数のマイクロタービンが運転状態にある場合には始動モード中に弁の開口に対する制限をおそらくは行わないモードのいずれかを利用する。図５のフローチャート図から明らかなように、温度における変化を利用する必要はなく、代わりに、単に温度が読み取られる。チャートボックスＺでは、この制御が、全てのマイクロタービンが運転状態にあるか否か、及び、溶液温度が所定量を下回るか否かを質問する。いずれか一方の質問に対する答えが「ＮＯ」の場合、ダンパー弁の開口に対する全ての制限が解除される。しかしながら、両方の質問に対する答えがいずれも「ＹＥＳ」の場合、ダンパーの制限は維持される。
【００２５】
本発明において、全てのマイクロタービンが作動状態にあるか否かという簡単な質問を具体的に開示したが、同様の制御も本発明の範囲内において実施可能であり、温度センサ、質量流量センサ、動力出力レベル及びその他のアプローチを備えるものであってもよい。そのため、この性能は弁の位置を制御するのに利用される。
【００２６】
このアルゴリズムは、時に、より少ない数のマイクロタービンが運転状態にあるために図３のフローチャートではチラーの始動時間がより短くなる、そのような図３のアルゴリズムよりも効果的な場合がある。
【００２７】
本発明の好ましい実施態様を説明してきたが、本発明の範囲内における一定の変更が可能であることは当業者には認識されるであろう。そのため、本発明の真の範囲と内容を確認するために、特許請求の範囲を検討すべきである。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明を組み入れたシステムの概略図。
【図２】弁の開口量と比較した、システム内への熱の曲線をプロットしたグラフ。
【図３】図２のシステムのフローチャート図。
【図４】２つの異なる運転状態に対する、弁の開口量と対応する溶液温度をプロットしたグラフ。
【図５】図４のシステムのフローチャート図。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【国際調査報告】
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