(57)【要約】本発明は、吸収チラー内における適切な溶液濃度を維持するための制御理論を開示する。さらに、マイクロタービン、レシプロエンジンなどの熱源を伴う、コジェネレーション（電気−熱同時発生）用途において運転されるときに、堅牢な動作を確実にする予防措置をシステム制御に組み入れる。そのような用途において、チラー内へのそのような熱流源の不適切な管理により、吸収液が結晶化する可能性があり、望ましくない。本発明の制御理論はそのような問題の発生を最小限にする。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
吸収液と冷媒の混合物を収容し、かつ熱源を受容するための発生器であって、発生器から蒸発器へ冷媒を移送し、かつ、冷媒とは別に、発生器から吸収器へ吸収液を移送するためのラインと、吸収液と前記冷媒混合物の組み合わせを発生器に戻すための、吸収器からのラインとを備える発生器と、
システム上の望ましくない熱負荷を検知するためのセンサであって、システム上に望ましくない熱負荷が存在することを確認した場合に、そのシステム上の熱負荷を低減する装置を有効にするよう作動可能な制御にフィードバックを提供するセンサ、
を含んでなることを特徴とする、吸収液／冷媒システム。
【請求項２】
温度センサが前記システム内の温度を検知し、かつ、その温度センサが望ましくない熱負荷を検出した場合には、前記制御が適切な動作をとることを特徴とする、請求項１記載のシステム。
【請求項３】
前記制御が、前記望ましくない熱負荷を確認した場合に、建造物の保守作業員に対して警告を発することを特徴とする、請求項１記載のシステム。
【請求項４】
前記熱源が加熱された流体源であり、前記制御が、前記望ましくない熱負荷を確認した場合に、その加熱された流体源を冷却流体源と混合させることを特徴とする、請求項１記載のシステム。
【請求項５】
前記制御が、前記望ましくない熱負荷を確認した場合に、前記システム内の熱量をさらに低減するよう弁の制御を有効にすることを特徴とする、請求項１記載のシステム。
【請求項６】
前記制御が、平常時には前記発生器に分流される加熱された流体の量を制御する第１の切換弁を制御し、かつ、前記制御は、前記望ましくない熱負荷を確認した場合に、第２のバイパス弁を制御することを特徴とする、請求項５記載のシステム。
【請求項７】
前記熱源が、エンジンを動力源とする発生器であり、前記制御は、前記システム内で停電があること前記センサから指示されると、そのエンジンを動力源とする発生器からの動力を、少なくとも前記システム内のポンプに動力を供給するよう流用することを特徴とする、請求項１記載のシステム。
【請求項８】
前記制御が、前記熱源を分流させることによって熱量を制御するよう弁の制御を有効にし、その弁は冷却源を前記熱源に混合するためのブロワをさらに制御し、その弁は建造物の保守作業員に対する警告をさらに制御し、前記制御は、前記望ましくない熱負荷を確認され続けた場合に、その弁、ブロワ及び警告のそれぞれを階層順に作動させることを特徴とする、請求項１記載のシステム。
【請求項９】
前記制御が、前記望ましくない熱負荷が、前記弁、前記ブロワ及び前記警告が有効になった後でさえ継続する場合に、前記システムを停止させるよう操作可能であることを特徴とする、請求項８記載のシステム。
【請求項１０】
吸収液と冷媒の混合物を収容し、かつ熱源を受容するための発生器であって、発生器から蒸発器へ冷媒を移送し、かつ、冷媒とは別に、発生器から吸収器へ吸収液を移送するためのラインと、吸収液と前記冷媒混合物の組み合わせを発生器に戻すための、吸収器からのラインとを備える発生器と、
吸収液と、冷媒と、吸収液と冷媒の混合物を、システムを通じて移動させるための、システム内に具備されるポンプと、
熱源として利用される、熱源の出口を提供するためのタービンと、
停電とシステムに電力を供給する手段とを確認するためのセンサと、停電が確認された場合に、少なくともポンプに予備電力を供給するタービンを作動させるための制御、
を含んでなることを特徴とする、吸収液／冷媒システム。
【請求項１１】
前記制御が、停電が確認された場合に、前記熱源を分流させるようさらに作動することを特徴とする、請求項１０記載のシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、吸収チラー内における適切な溶液濃度を維持するための制御論理に関し、また、マイクロタービン、レシプロエンジンなどの熱源を伴う、コジェネレーション（電気−熱同時発生）用途において運転されるときに、堅牢な動作を確実にする予防措置をシステム制御に組み入れることに関する。熱源からチラー内へ流れる熱の誤った管理が行われると、吸収液が結晶化して望ましくない場合がある。
【背景技術】
【０００２】
建造物内の環境温度の制御のために水源を冷却又は加熱するのに、冷媒吸収サイクルが何十年も用いられてきた。周知のように、冷媒吸収サイクル内の吸収器及び蒸発器は、ＬｉＢｒ溶液などの濃縮吸収流体と、別の冷媒（水である場合が多い）を、それぞれ選択的に受容する。吸収流体は、吸収器に設置された分離管上に選択的に滴下され、蒸発器によって発生した冷媒蒸気を吸収する。吸収流体と冷媒の両方を含む希溶液は、次いで、昇温され、濃縮された吸収流体を生成する発生器に戻される。発生器では、駆動熱源によって冷媒蒸気が混合流体から排出される。発生器から、吸収流体と除去された冷媒蒸気が、吸収器と蒸発器にそれぞれ別個に戻される。
【０００３】
上記説明は、複雑なシステムを過度に簡略化している。しかしながら、本発明の目的に関しては、システムの細部は既知であろう。さらに、上述のシステムは、冷却水を提供するものであるが、吸収サイクルは、建造物を加熱するための熱水を提供するのにも又利用される。本発明は、そのようなシステムを拡張するものである。その用途の目的について、吸収チラーと吸収加熱器は、特許請求の範囲において「吸収液／冷媒システム」として概して定義される。当業者であれば、平行吸収加熱器システム並びにそのようなシステムが従来のチラーシステムとどのように異なるか認識するであろう。
【０００４】
チラーが作動していないときに望ましくない量の熱が発生器内へ流れた場合に、潜在的な問題が吸収チラーに発生する。一般的に、ポンプなどで駆動されたときに吸収流体が発生器から流れない場合、熱が発生器内に蓄積する可能性がある。このため、流体が循環せずに熱が増大することにより、吸収液から多すぎる量の液体冷媒が蒸発し、吸収液が結晶化することになる。重大なのは、液体が溶液から蒸発して出て行くと、結晶化した吸収材料（ＬｉＢｒ）だけが後に残ることである。
【０００５】
この抑制されていない発生器内への熱流が発生し得る状態の１つが、チラーが待機モード又は停止状態にあるときである。ある条件では、欠陥のある弁位置やその他の問題に起因して、熱がシステム内へ送られ続ける場合がある。その際、吸収液はもはや発生器から送り込まれず、熱が流れ込んで溶液温度が上昇し始めるため、吸収液が結晶化する可能性が高くなる。
【０００６】
生じ得るその他の問題の１つが、停電であろう。吸収チラーは、様々な流体を移送するための多数のポンプを備えている。停電時には、従来の配線と制御によるそれら全てのポンプが停止する。システム内への熱の輸送は、タービンや加熱炉に由来する場合や、熱が電力で起動する装置に由来する場合に依存して停止するか、あるいは停止しないであろう。しかしながら、そのような条件下では、一旦停電になると、熱が発生器内に流れない場合でさえも、発生器内には最小量の溶液が依然として残される。そのため、この溶液は、吸収液を結晶化させ得る多量の蓄積された熱エネルギーを有しており、望ましくない。例として、吸収チラーの停止時、熱を排除するために流体はポンプによってある期間循環し続ける。吸収チラーが停電時に「停止」するとき、この循環は生じないため、正常な冷却運転が行われず、冷媒を蒸発（ボイルオフ）させるような高温の吸収液が発生器内に残ることになる。
【発明の開示】
【課題を解決するための手段】
【０００７】
開示する本発明の実施態様において、センサによってシステム温度が監視される。チラー中に望ましくない熱の漏れが生じた場合、建造物内の保守作業員か、あるいは遠隔監視装置を介してサービス要員に警報が送られる。
【０００８】
本発明の目的に関して、「保守作業員」並びに「建造物保守」のために「警告」を発するという用語は、総称して、建造物内専用、又は、遠隔地の別のサービスプロバイダなどの作業員に対するハードワイヤード又はワイヤレス通信のいずれかと見なされるべきである。即ち、「保守作業員」は個別の位置や、どのように警告を通信するかに限定されるものではない。
【０００９】
あるいは又、その他の修正動作を採用することもできる。例えば、熱の蓄積を低減するため、冷却空気を熱源中にダンプ（流入（ｄｕｍｐ））させるようブロワモータを起動させることができる。さらに、制御はシステム温度を監視し続けることもできる。不要な熱源が、適切な期間内で低減されない場合、制御により、チラー制御の上流にある補助逃がし弁や、切換弁に対してこの流れを転送するように命令するか、単に熱源を停止させることができる。
【００１０】
その他の特徴において、システム動力の損失がある場合、または、熱源がタービン又はエンジン駆動発生器のものであった場合、適切な冷却工程を行うことができるよう、タービンによってポンプなどを作動させるよう、制御により動力を生じさせることができる。重要なこととして、システムにより発生器内へ熱が流れるのは止まるが、システムにより、あるいは、（冷却塔を介して）冷却水や（建造物を冷却するための）冷水により、ある期間吸収流体を移送するのにシステムポンプを稼働するため、電力は利用され続ける。これにより、適切な冷却工程を提供することができ、冷媒がさらに蒸発しにくい温度まで吸収液を冷却でき、溶液濃度を許容可能な範囲内に維持できる。
【００１１】
本発明のこれら及びその他の特徴は、以下の説明並びに図面から十分理解することができる。図面の簡単な説明を後に述べる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
図１に吸収チラーシステム２０を示す。図示するように、蒸発器２２は、冷媒ライン２４からの流れを受容する。冷媒ライン２４は、アウトレット２６を介して水管１９上に滴下又は落下するよう輸送される。システム２０がチラーである場合において、管３７は冷却されて建造物内の環境空気を冷却するのに用いられる水を輸送する。あるいは又、上述したように、水を加熱して、ライン２６を出る冷媒を高温冷媒とすることもできる。この機能に対する細部の変更は、当業者には自明の技術範囲内であることを再度述べておく。
【００１３】
第２のライン２８は、蒸発器２２の隣に設けた吸収器内へ吸収液を送る。最終的に、冷媒と吸収液、即ちＬｉＢｒ溶液の混合物は３０に集まり、ライン３２を介して発生器３４へ戻される。熱源は、ライン３６を介して発生器３４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３７に入る。第２のライン２７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２２へ戻る。このライン２７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。
【００１４】
ライン３６上にはセンサ３８があり、ライン２７上には第２のセンサがある。多数の温度センサ３８がシステム２０内の一箇所又は数カ所に配置されることは理解すべきである。これらのセンサがシステム内の望ましくない熱負荷を測定した場合に、制御５２は変更を有効にするよう操作可能である。
【００１５】
例えば、制御５２は、熱源からの流れをライン３６又は排気ダンプ４９のいずれかに分流させるよう弁４８を制御するように操作可能である。例として、共に係属中の米国仮出願第６０／５０１，３６６号には、特定量の加熱流体をライン３６に提供するよう運転可能な、適切な切換弁が開示されている。
【００１６】
制御５２が、システム２０の熱量が有害なほど大きいものであることを確認した場合、制御５２は多数のさらなる変更を有効にすることができる。確かに、制御により弁４８を閉じることはできるが、それが常に完璧な効果を有するわけではない。弁４８が排気漏れしている場合には、それがシステム２０内の望ましくない熱負荷の説明となるであろう。従って、制御５２は、システム内を輸送される熱の量をさらに制御するためにその他の部品を設けられる。
【００１７】
そのような部品の１つが、別個の、即ち予備のバイパス弁４２であり、平常時には作動しないが、制御５２によって、熱源４０から移動する流体の全て又はほとんどの部分を大気中の廃棄設備４４へ放出するよう制御可能である。そのため、弁４８が故障して、センサ３８によって測定された熱量が所望する量よりも大きかった場合、その予備のバイパス弁４２を作動させることができる。
【００１８】
あるいは又、ライン３６に送られる熱量を低減するよう、熱源４０を出る流れ中に、より冷たい空気を放出するのに、冷気ブロワ５０を制御５２で操作することができる。
【００１９】
また、警告５４は、保守作業員に送られる警報（アラーム）、電子信号などによって利用することができる。このことにより、サービス要員により、チラー内に熱が流れるのを停止するか、そうでなければ望ましくない熱の分流を開始させるようシステムを制御することができるようになる。吸収チラーは、システムの性能に依存した、システムから熱を排除する手段を有する場合が多い。それらの方法の１つは保守作業員か、又は制御によって作動できる。
【００２０】
また、熱が特定の期間内で下がらなかった場合、ある種の実施態様において、制御は熱源４０の停止を命令することができる。
【００２１】
最も好ましい制御のヒエラルキー（階層）は、まず、警告５４に警報を与え、次にブロワ５０を作動し、バイパス弁４８を作動し、最後に熱源４０を停止するというものである。しかしながら、これら部品におけるその他の優先順位も本発明の範囲内である。
【００２２】
センサ３８によって測定される熱が所望の熱を越えるようなその他の時間の１つが、システム２０への供給電力の損失があるときである。そのような場合、システム２０上のポンプ、並びに冷却水ポンプ、冷水ポンプはもはや作動することはない。吸収液は、システムを通ってもはや移動しない。そのため、発生器３４内の混合物は静止状態のままである。この溶液は、望ましくない高温に望ましくない時間さらされる可能性がある。周知のように、平常時のシステム２０の停止では、流体が徐々に冷却され、かつ管理濃度レベルにまで冷媒と適切に混合されるよう、ポンプによって循環され続ける。しかしながら、停電状態においては、ポンプが流体をは移動させない。ある特定の条件下では、このことにより、混合物が望ましくない熱量にさらされて、吸収流体が結晶化する可能性が高くなる。電力がなくても閉じるよう、弁４２がばねで閉じるようにバイアスさせることが好ましい。
【００２３】
本発明は、好ましい熱源４０であるタービンを起動して、電力がなくてシステム２０が停止するような場合でさえも、平常な冷却工程を介して溶液が循環し続けるよう、ポンプに電力を供給するよう作動可能である。タービンが電力を供給するよう維持されている場合でも、弁４２（又は４８）は、排出される加熱流体の全て排気ダンプ４４（又は４９）内へ放出、即ち、排気するよう作動させることができる。
【００２４】
制御５２は、センサ３８のみを介したこの代替電力の供給の必要性をフィードバックされる。通常、システム２０に対して電力供給の停止を指示するその他の装置を備えるべきである。さらに、制御５２、並びに好ましくはセンサ３８を、停電時に稼働し続けることができるよう、予備電源を有する形態で設けるべきである。
【００２５】
図示するように、センサ８０は制御５２への電力入口ラインやタービン４０に関連するものであってよい。
【００２６】
本発明の好ましい実施態様を開示してきたが、本発明の範囲内におけるある種の変更は可能であることは当業者であれば理解できるであろう。そのため、本発明の真の範囲と内容を理解するためには特許請求の範囲を検討すべきである。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明を組み入れた吸収チラーの概略図。
【図１】
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【国際調査報告】
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