(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
加熱源により希溶液を加熱して冷媒蒸気と濃溶液とを生成する再生器と、該再生器で生成された冷媒蒸気を凝縮する凝縮器と、該凝縮器で凝縮された冷媒液と負荷流体とを熱交換して負荷流体を冷却する蒸発器と、該蒸発器で蒸発した冷媒を前記再生器で生成された濃溶液に吸収させて前記希溶液を生成する吸収器と、該吸収器で生成された希溶液を前記再生器へ送る溶液循環ポンプとを接続して吸収冷凍サイクルを形成し、前記蒸発器で熱交換された前記負荷流体の温度に基づいて前記加熱源の燃焼出力を制御する制御手段を備えた吸収冷温水機において、
前記制御手段は、前記加熱源が最低出力のときに、前記蒸発器で熱交換された前記負荷流体の温度が第１の設定温度よりも低下したときは、前記加熱源による加熱を停止させる一方、前記負荷流体の温度が前記第１の設定温度以上の第２の設定温度に上昇したときは、前記加熱源による加熱を再開させ、前記加熱源による加熱を再開させるときは、少なくとも前記加熱源の加熱が開始されてから冷媒が前記吸収冷凍サイクルを循環するまでの時間、前記加熱源を前記最低出力よりも高い出力で運転させた後、前記最低出力で運転させることを特徴とする吸収冷温水機。
【請求項２】
前記最低出力よりも高い出力は、前記加熱源の最大出力であることを特徴とする請求項１に記載の吸収冷温水機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、吸収冷温水機に係り、特に吸収冷温水機の加熱源の燃焼出力を制御する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
吸収冷温水機は、再生器、凝縮器、蒸発器、及び吸収器などを配管接続することにより吸収冷凍サイクルを形成している。再生器で加熱源により加熱された希溶液（水と吸収剤の混合液）は、冷媒蒸気と濃溶液とを生成し、濃溶液は吸収器に導かれる一方、冷媒蒸気は凝縮器に導かれ、冷水伝熱管内の水と熱交換して冷媒液となる。凝縮器で液化された冷媒液は、蒸発器に導かれ、冷水伝熱管内の水と熱交換して蒸発し、この際に奪う熱によって冷水伝熱管内の水を冷却する。ここで冷却された水は、例えば、室内側の冷房負荷に循環供給される。一方、蒸発器で蒸発した冷媒は、吸収器に導かれて濃溶液に吸収される。冷媒を吸収して濃度が薄くなった希溶液は、循環ポンプにより再生器に導かれて再び加熱源により加熱される。
【０００３】
このような吸収冷温水機においては、蒸発器で熱交換された冷水の温度を検出し、この検出温度に応じて加熱源の燃焼出力を制御することが行われている。例えば、蒸発器により熱交換された冷水の温度に応じて、加熱源の出力を予め定められた出力パターンの異なる運転モード（低出力モード、高出力モード）の中から最適な運転モードを選定し、その運転モードに対応する出力パターンにしたがって燃焼出力を制御するようにした吸収冷温水機が開示されている（特許文献１参照。）。
【０００４】
これによれば、燃焼出力は、蒸発器で熱交換された冷水の温度、つまり冷房負荷に基づいて最適な動作パターンを選ぶことができるため、冷房負荷の小さいときは省エネルギー運転、冷房負荷の大きいときは最大出力による運転を行うことができる。
【０００５】
【特許文献１】特許第３１８２６８２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、特許文献１においては、加熱源が最低出力（例えば５０％）で燃焼するとき、その燃焼により発生する吸収冷凍サイクルの冷凍能力よりも冷房負荷が小さくなると、冷水温度が低温側の設定温度よりも低下して加熱源の燃焼が停止することがある。このように加熱源の燃焼が停止すると、吸収冷凍サイクルでは、冷媒と溶液の循環が停止し、冷凍能力が次第に失われていく。その結果、冷凍能力が不足すると、冷水温度は上昇を始め、高温側の設定温度に達すると、加熱源の燃焼が再開される。このように冷水温度の変化に応じて加熱源は燃焼運転の運転停止を繰り返す。
【０００７】
一方、蒸発器で熱交換された冷水の温度を検出し、加熱源の燃焼出力を設定範囲で比例制御することにより冷水の検出温度を目標温度に保持するようにした吸収冷温水機が知られている。しかし、この制御方式においても、例えば、燃焼出力の下限値において冷房負荷が低下し、冷水の検出温度が設定温度まで低下すると、加熱源の燃焼が停止し、その後、冷水温度が上昇を始めて再び設定温度に達すると、加熱源の燃焼が再開され、燃焼運転の運転停止を繰り返す。
【０００８】
さらに、特許文献１によれば、冷水温度に応じて加熱源の燃焼出力を段階的に切り替える多位置制御のため、例えば、加熱源の運転が再開されるときは、低出力モードにおいて、最も低い燃焼出力（例えば５０％）により運転が開始されることになる。また比例制御においても、冷水温度に応じて燃焼出力が決定されるため、最も低い燃焼出力により燃焼運転が再開される。
【０００９】
そして、吸収冷温水機の冷房運転は、加熱源の運転が開始されてから冷媒、溶液のそれぞれが吸収冷凍サイクルを形成するまで冷凍能力は発生しないため、加熱を開始してから冷凍能力が発生するまでには、ある程度の時間が必要となる。
【００１０】
このため、加熱源の運転が再開される際は、冷凍能力の発生の遅れに伴って、冷水温度が上昇してオーバーシュートすることがあり、加熱源の運転停止が繰り返される条件下においては、冷房効率が低下するという問題がある。
【００１１】
本発明は、加熱源の燃焼を開始してから冷凍能力が発生するまでの時間を短くするとともに、運転効率を向上することができる吸収冷温水機を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明の吸収冷温水機は、上記課題を解決するため、加熱源により希溶液を加熱して冷媒蒸気と濃溶液とを生成する再生器と、この再生器で生成された冷媒蒸気を凝縮する凝縮器と、この凝縮器で凝縮された冷媒液と負荷流体とを熱交換して負荷流体を冷却する蒸発器と、この蒸発器で蒸発した冷媒を再生器で生成された濃溶液に吸収させて希溶液を生成する吸収器と、この吸収器で生成された希溶液を再生器へ送る溶液循環ポンプとを接続して吸収冷凍サイクルを形成し、蒸発器で熱交換された負荷流体の温度に基づいて加熱源の燃焼出力を制御する制御手段を備えた吸収冷温水機において、制御手段は、加熱源が最低出力のときに、蒸発器で熱交換された負荷流体の温度が第１の設定温度よりも低下したときは、加熱源による加熱を停止させる一方、負荷流体の温度が第１の設定温度以上の第２の設定温度に上昇したときは、加熱源による加熱を再開させ、加熱源による加熱を再開させるときは、少なくとも加熱源の加熱が開始されてから冷媒が吸収冷凍サイクルを循環するまでの時間、加熱源を最低出力よりも高い出力で運転させた後、最低出力で運転させることを特徴としている。
【００１３】
このように、加熱源の加熱を再開させるときは、少なくとも加熱源の加熱が開始されてから冷媒が吸収冷凍サイクルを循環するまでの時間、最低出力よりも高い燃焼出力で強制的に加熱することにより、冷房負荷の大きさに関わらず、冷却能力が発生するまでの時間を短くすることができ、その結果、運転効率を向上させることができる。
【００１４】
この場合において、最低出力よりも高い出力は、加熱源の最大出力であることが好ましい。このように加熱源の燃焼出力を大きくすれば、それだけ再生器の冷媒蒸発に伴う圧力上昇が早くなるため、冷媒がサイクル内を循環して冷凍能力を発生するまでの時間を短くすることができる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、加熱源の燃焼を開始してから冷凍能力が発生するまでの時間を短くするとともに、運転効率を向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、本発明を適用してなる吸収冷温水機の実施の形態について図面を参照して説明する。なお、本実施の形態では、いわゆる二重効用吸収冷温水機を一例として説明するが、本発明はこれに限られず、単効用、或いは三重効用の吸収冷温水機に適用することも可能である。
【００１８】
図１は、本発明を適用してなる吸収冷温水機の全体構成を示す図である。図２は、図１の吸収冷温水機の加熱源の燃焼出力にかかる制御の形態を表すタイムチャートである。図３は、図２の燃焼出力の制御の形態における冷凍能力と通常の燃焼出力の制御の形態における冷凍能力を表した図である。
【００１９】
吸収冷温水機１０は、高温再生器１２、分離器１４、低温再生器１６、凝縮器１８、蒸発器２０、吸収器２２、溶液循環ポンプ２４、高温及び低温溶液熱交換器２６，２８などを配管接続することにより吸収冷凍サイクルを構成している。高温再生器１２には図示しない加熱源が設けられている。吸収器２２は蒸発器２０と仕切りを介して隣接して設けられている。
【００２０】
高温再生器１２は、例えば、冷媒となる水と、吸収剤となる臭化リチウム（ＬｉＢｒ）などを混合してなる希溶液を、加熱源により加熱する。高温再生器１２において加熱された希溶液は、冷媒蒸気と中間濃溶液とを生成し、これらは分離器１４に導かれて分離される。分離器１４で分離された中間濃溶液は、高温溶液熱交換器２６に導かれて溶液循環ポンプ２４により送液された希溶液と熱交換し、希溶液に熱を与えてこれを加熱する。この熱交換により降温された中間濃溶液は、低温再生器１６に導かれ、分離器１４で分離された冷媒蒸気と熱交換することにより再度加熱される。ここで加熱された中間濃溶液は、蒸気を放出して濃溶液となり、さらに、低温溶液熱交換器２８において希溶液と再び熱交換することにより降温された状態で、吸収器２２に導かれる。
【００２１】
分離器１４により分離された冷媒蒸気は、低温再生器１６において中間濃溶液との熱交換により降温された状態で凝縮器１８に導かれる。また低温再生器１６において冷媒蒸気と熱交換して中間濃溶液から蒸発した蒸気は、冷媒蒸気とは別配管で凝縮器１８に導かれる。
【００２２】
凝縮器１８には、冷却水が流れる冷水伝熱管３４ａが挿通されており、これにより冷媒蒸気が凝縮され、この凝縮された冷媒液は、凝縮器１８内に設けられた液冷媒貯蔵室３０に貯留される。
【００２３】
蒸発器２０には、液冷媒分配器３２が設けられており、凝縮器１８から蒸発器２０内に導かれた冷媒液は、液冷媒分配器３２に入り、ここから蒸発器２０に挿通された冷水伝熱管３４ｂに向けて散布される。液冷媒分配器３２から散布された液冷媒は、冷水伝熱管３４ｂ内を流れる被冷却対象となる水などの負荷流体と熱交換して蒸発し、その際に奪う熱によって水は冷却される。ここで冷却された水は空調負荷に循環供給される。熱交換により蒸発した冷媒は、隣接する吸収器２２に導かれる。
【００２４】
吸収器２２には、高温再生器１２から、低温再生器１６、低温溶液熱交換器２８などを経由して移動してきた濃溶液が滴下され、この濃溶液に蒸発器２０から導かれた冷媒が吸収されることにより、濃溶液の濃度は薄められて希溶液となる。この希溶液は、溶液循環ポンプ２４により抜き出され、低温溶液熱交換器２８，高温溶液熱交換器２６を順次経由して高温再生器１２へと送液される。なお、吸収器２２には、冷却水が流れる冷水伝熱管３４ｃが挿通されており、これにより冷媒の吸収熱が除去される。
【００２５】
一方、蒸発器２０に挿通される冷水伝熱管３４ｂには、入口側と出口側に冷水伝熱管３４ｂを流れる冷水の温度を計測する温度センサ３６ａ，３６ｂがそれぞれ設けられており、この温度センサ３６ａ，３６ｂは、制御装置３８と電気的に接続されるとともに、制御装置３８は、高温再生器１２の加熱源と電気的に接続されている。すなわち、冷水伝熱管３４ｂを流れる入口側と出口側の冷水温度、つまり熱交換前後の冷水温度の検出値は、電気信号として制御装置３８に入力され、その入力値に基づいて燃焼出力の制御信号が加熱源に出力される。
【００２６】
次に、加熱源の燃焼出力の制御について説明する。本実施の形態では、冷水伝熱管３４ｂの出口温度、つまり温度センサ３６ｂの検出温度（以下、検出温度と略す。）に応じて加熱源の燃焼出力を制御するようにしている。ここで、加熱源の燃焼出力は、燃焼停止、低出力燃焼、高出力燃焼の３位置で、段階的に制御されているが、３位置に限らず、４位置以上の多位置制御を行うようにしてもよい。
【００２７】
従来の制御によれば、検出温度が例えば６℃よりも低下すると、加熱源による加熱が停止され、その後、例えば９℃まで検出温度が上昇すると、加熱源による加熱が再開される。このとき、燃焼出力の制御は低出力の運転モードに設定されているため、低出力燃焼（例えば５０％）が行われ、検出温度がさらに上昇して例えば１１℃に達したときは、高出力燃焼（例えば１００％）に切り替えられる。
【００２８】
しかし、検出温度は冷房負荷の変化などに応じて変化するため、燃焼運転はＯＮ−ＯＦＦを繰り返し、しかも、低出力燃焼で燃焼を再開する場合、冷房能力が発生するまでの立ち上がり時間が長くなるとともに、冷房効率が悪くなるという問題がある。
【００２９】
これに対し、本実施の形態では、図２に示すように、燃焼再開の度に、燃焼を開始してから設定時間（図のＡＢ）の間、強制的に高出力燃焼を行うようにしている。これにより、従来の低出力燃焼よりも冷凍能力が発生するまでの時間を短縮できるため、冷水伝熱管３４ｂの冷水温度のオーバーシュートが抑制され、低負荷運転時の運転効率を向上させることができる。ここで、高出力燃焼の燃焼時間は、少なくとも加熱源の燃焼が開始されてから冷媒が吸収冷凍サイクルを循環するまでの時間を確保するものとする。但し、高出力燃焼の運転中においても、検出温度が低下して例えばサーモスイッチが作動したときは、燃焼運転を強制停止させるようにしてもよい。
【００３０】
本実施の形態の燃焼制御において、燃焼を開始してから冷凍能力が要求レベルに達するまでの様子を図３に示す。図からわかるように、要求される冷凍能力を発生するまでの時間は、従来の制御と比べて大幅に短縮されている。
【００３１】
本実施の形態では、高出力燃焼を燃焼出力１００％の最大出力で運転する例を説明したが、これに限られるものではなく、図２の燃焼出力（ＢＣ）よりも高い所定の燃焼出力を用いるようにしてもよい。また高出力燃焼の燃焼時間は、本実施の形態のように、加熱源の燃焼を開始してから冷媒と溶液が吸収冷凍サイクルを循環するまでの時間を設定するようにしてもよいが、これに限られるものではなく、例えば、冷水伝熱管３４ｂの出口温度、つまり温度センサ３６ｂの検出値が所定の変化率になったことを検知して高出力燃焼の終了を判断するようにしてもよいし、冷水伝熱管３４ｂの入口温度と出口温度の差、つまり温度センサ３６ａ，３６ｂの検出値の差が所定の値になったことを検知して高出力燃焼の終了を判断するようにしてもよい。
【００３２】
また本実施の形態では、多位置制御に本発明を適用する例を説明したが、これに限られるものではなく、例えば、冷水の検出温度に基づいて、加熱源の燃焼出力を設定された燃焼出力範囲で連続的に変動させ、冷水の検出温度を設定温度に保持するようにした比例制御においても適用することもできる。例えば、燃焼出力範囲の下限値において冷房負荷が減少し、冷水温度が設定温度まで低下すると、燃焼出力範囲を外れて燃焼が停止し、その後、冷水温度が上昇を始め、再び設定温度に至ると、加熱源の燃焼が再開される。この燃焼再開時において、本発明のように、強制的に高出力燃焼を行うことにより、冷凍能力が発生するまでの時間を短縮することができ、運転効率を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】本発明を適用してなる吸収冷温水機の全体構成を示す図である。
【図２】図１の吸収冷温水機の加熱源の燃焼出力にかかる制御の形態を表すタイムチャートである。
【図３】図２の燃焼出力の制御の形態における冷凍能力と通常の燃焼出力の制御の形態における冷凍能力を表した図である。
【符号の説明】
【００３４】
１０  吸収冷温水機
１２  高温再生器
１４  分離器
１６  低温再生器
１８  凝縮器
２０  蒸発器
２２  吸収器
２４  溶液循環ポンプ
２６  高温溶液熱交換器
２８  低温溶液熱交換器
３０  液冷媒貯蔵室
３２  液冷媒分配器
３４  冷水伝熱管
３６  温度センサ
３８  制御装置
【図１】
0005342759.tif 000002
【図２】
0005342759.tif 000003
【図３】
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