(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
高温再生器に供給する熱量を制御する制御信号と、吸収器と凝縮器に冷却水を供給する冷却水ポンプを制御する制御信号とを出力する機能を備えた吸収式冷凍機の制御装置において、吸収式冷凍機の起動から所定時間が経過するまで、あるいは高温再生器における温度または圧力が所定値に上昇するまでは、定格より少ない一定量の冷却水を供給するための制御信号を前記冷却水ポンプに出力し、且つ、前記吸収式冷凍機の起動から所定時間が経過する、あるいは前記高温再生器における温度または圧力が所定値に上昇する、の何れかが起こると共に、前記高温再生器に供給する熱量が前記所定時間より短い他の所定時間に渡って設定値以下であるときは、前記冷却水ポンプを運転する電力変動費と前記高温再生器に供給する熱量の燃料変動費の和が最低となる前記冷却水の定格に対する流量比率を算出するために予め定めた演算式に基づいて算出した冷却水流量を得るように、前記冷却水の流量を変動制御する制御信号を前記冷却水ポンプに出力することを特徴とする吸収式冷凍機の制御装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は吸収式冷凍機の制御装置に係わるものである。
【０００２】
【従来の技術】
地球環境問題の高まりと共に、省エネルギー性向上に対する要求は益々高まってきている。そして、空調システムにおいても、省エネ法の改正により空調エネルギー消費係数の基準が強化されるなど、一層の高効率化が求められている。
【０００３】
しかし、吸収式冷凍機においては運転が安全に継続されることを最大の眼目に制御仕様を決定している。それは冷却水流量が減少すると、高温再生器の圧力上昇と温度上昇が起こるので、省エネを図る場合にも高温再生器の温度・圧力に影響を及ぼす冷却水出口温度を監視して、絞ったりするのが一般的であった。
【０００４】
また、運転負荷に関係付けられる高温再生温度を用いて、その温度が低い場合は冷却水流量を減少させ、温度上昇に伴って冷却水流量を増加させるなどの方法が採られてきた。また、起動運転時・稀釈運転時には、定流量（定格）運転する方法が一般的であった。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、吸収式冷凍機においては冷却水流量を絞ることで吸収器と凝縮器の効率が低下し、再生器に供給する熱量（天然ガスなどを燃焼させ、その熱を利用して吸収液を加熱し、冷媒を蒸発分離して吸収液の再生を図る場合はその燃料消費量）が増加する。すなわち、冷却水流量を絞ることで冷却水ポンプを運転するための電力消費量は削減できるが、燃料消費量は逆に増加するので、冷却水ポンプ運転のための電力消費量と燃料消費量の両方を考量してランニングコストの削減を図るに必要があり、さらに起動から稀釈・停止に至る全領域に渡ってランニングコストを削減することが求められていた。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明は上記従来技術の課題を解決するための具体的手段として、高温再生器に供給する熱量を制御する制御信号と、吸収器と凝縮器に冷却水を供給する冷却水ポンプを制御する制御信号とを出力する機能を備えた吸収式冷凍機の制御装置において、吸収式冷凍機の起動から所定時間が経過するまで、あるいは高温再生器における温度または圧力が所定値に上昇するまでは、定格より少ない一定量の冷却水を供給するための制御信号を前記冷却水ポンプに出力し、且つ、前記吸収式冷凍機の起動から所定時間が経過する、あるいは前記高温再生器における温度または圧力が所定値に上昇する、の何れかが起こると共に、前記高温再生器に供給する熱量が前記所定時間より短い他の所定時間に渡って設定値以下であるときは、前記冷却水ポンプを運転する電力変動費と前記高温再生器に供給する熱量の燃料変動費の和が最低となる前記冷却水の定格に対する流量比率を算出するために予め定めた演算式に基づいて算出した冷却水流量を得るように、前記冷却水の流量を変動制御する制御信号を前記冷却水ポンプに出力することを特徴とするものである。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。
図２は冷媒に例えば水、吸収液（溶液）に臭化リチウム（ＬｉＢｒ）溶液を用いた吸収式冷凍機である吸収冷温水機の概略構成図であり、１は蒸発器、２は吸収器、３は例えばガスバーナ４によって加熱される高温再生器、５は低温再生器、６は凝縮器、７は吸収器２から高温再生器３に流れる濃度の薄い吸収液と低温再生器５から吸収器２に流れる濃度の濃い吸収液とを熱交換する溶液熱交換器である低温熱交換器、８は吸収器２から低温熱交換器７を経て高温再生器３に流れる稀吸収液と高温再生器３から低温再生器５に流れる中間濃度の吸収液とを熱交換する溶液熱交換器である高温熱交換器、１１〜１５は吸収液配管、１６は吸収液ポンプ、１７〜１９は冷媒配管、２０は冷媒ポンプ、２１はガスバーナ４に接続したガス配管、２２は加熱量制御弁、２３は途中に蒸発器熱交換器２４が設けられた冷温水配管、２５は途中に冷却水ポンプ２６と吸収器熱交換器２７と凝縮器熱交換器２８とが設けられた冷却水配管であり、それぞれは図２に示したように配管接続されている。
【００１１】
また、２９は蒸発器１の冷媒液溜り３０と吸収器２の吸収液溜り３１とを配管接続する冷媒バイパス管、３２は開閉弁、３３は吸収液配管１２と吸収器２とを接続する吸収液バイパス管、３４は開閉弁、３５は冷媒配管１７と吸収器２とを接続する冷媒蒸気バイパス管、３６は開閉弁であり、それぞれ図のように接続され、各開閉弁３２・３４・３６は冷水の供給時に閉じ、温水の供給時に開く。
【００１２】
また、３７は冷却水ポンプ２６に加える電力を所望の周波数に変換する周波数変換装置、３８は冷温水配管２３の蒸発器１入口側に設置されて冷水の流入温度Ｔ１を検出する温度検出手段、３９は冷温水配管２３の蒸発器１出口側に設置されて冷水の流出温度Ｔ２を検出する温度検出手段、４０は冷却水配管２５の吸収器２入口側に設置されて冷却水の流入温度Ｔ３を検出する温度検出手段、４１は高温再生器３に設置されて器内で加熱されている吸収液の温度Ｔ４を検出する温度検出手段である。
【００１３】
５０は、マイクロコンピュータなどを備えて構成される制御装置であり、前記温度検出手段３８〜４１より温度信号を入力して、高温再生器３に投入する熱量と冷却水配管２５を流れる冷却水の流量とを制御する。
【００１４】
以下、制御装置５０の構成を図１に基づいて説明する。５１は温度検出手段３８〜４１などからの検出信号を入力し、信号変換して中央演算処理手段５２へ出力する入力手段、５３は制御プログラムなどを記憶している記憶手段、５４は適宜の制御条件、例えば冷却水ポンプ２６に加える電力周波数の最低周波数、冷却水ポンプ２６に加える電力周波数の変化速度などを設定することのできる設定入力手段、５５はガスバーナ４の火力を制御するために、温度検出手段３９が検出する冷水の温度Ｔ２に基づいて実行する中央演算処理手段５２の演算結果を受けて加熱量制御弁２２に所要の制御信号を出力するための容量制御出力手段、５６は吸収器熱交換器２７と凝縮器熱交換器２８に冷却水を供給する冷却水ポンプ２６の回転数を制御するために、中央演算処理手段５２の演算結果を受けて周波数変換装置３７などに所要の制御信号を出力する外部出力手段である。
【００１５】
制御装置５０の記憶手段５３には、図３に示した起動時における高温再生温度、すなわち温度検出手段４１が検出する高温再生器３の内部で加熱されている吸収液の温度Ｔ４と、変換して冷却水ポンプ２６に加える電力周波数を決定するための関係式を記憶してある。
【００１６】
そして、吸収式冷凍機の起動時においては、中央演算処理手段５２は温度検出手段４１が検出した吸収液の温度Ｔ４と、記憶手段５３に記憶した図３の関係式に基づいて、冷却水ポンプ２６に加える電力周波数を決定し、周波数変換装置３７により冷却水ポンプ２６に加えている電力の周波数をその周波数に変換して、冷却水ポンプ２６の回転数を制御する。
【００１７】
すなわち、吸収式冷凍機の起動時においては、中央演算処理手段５２は温度検出手段４１が検出した吸収液の温度Ｔ４が所定の低温度、例えば８０℃以下であるときには、冷却水ポンプ２６には所定の最低周波数、例えば３０Ｈｚに変換した電力を加えて冷却水ポンプ２６を最低の回転数で運転し、温度検出手段４１が所定の高温度、例えば１４０℃以上を検出したときには所定の最高周波数、例えば６０Ｈｚに変換した電力を冷却水ポンプ２６に加えて冷却水ポンプ２６を最高の回転数で運転し、温度検出手段４１が所定の低温度と高温度との間の温度を検出したときには、３０〜６０Ｈｚの間で直線的に変換した電力を冷却水ポンプ２６に加えてその回転数を直線的に制御するように設けてある。そして、このときの制御フローは、図４のように表される。
【００１８】
また、制御装置５０の記憶手段５３には、吸収式冷凍機の起動から所定時間、例えば３０分が経過すると共に、加熱量制御弁２２の開度が所定時間、例えば５分間に渡って設定値、例えば定格の８０％以下であるときには、冷却水ポンプ２６を運転するために消費する電力変動費と、ガスバーナ４で消費する燃料変動費との和が最低になる冷却水の定格に対する流量比率を、運転負荷と、温度検出手段４０が検出した冷却水の流入温度Ｔ３に基づいて演算算出するために、予備試験などにより定めた演算式を記憶すると共に、その演算式に基づいて算出した冷却水の流量を得るために、周波数変換装置３７により周波数変換した電力が冷却水ポンプ２６に加えられて、冷却水が変動制御されるようにしてある。そして、このときの制御フローは、図５のように表される。
【００１９】
また、中央演算処理手段５２は吸収式冷凍機の運転停止信号が入力されたときには、図６に示したようにその運転停止信号が入力されたときに冷却水ポンプ２６に加えていた電力周波数を所定時間、例えば１０分間に渡って冷却水ポンプ２６に加え続けて吸収液を稀釈する運転を行うようにしてある。そして、このときの制御フローは、図７のように表される。
【００２０】
上記構成の吸収式冷凍機による冷水供給運転においては、従来と同様に高温再生器３で蒸発した冷媒は低温再生器５を経て凝縮器６へ流れ、冷却水ポンプ２６によって凝縮器熱交換器２８を流れる冷却水と熱交換して凝縮したのち冷媒配管１８を介して蒸発器１へ流れる。そして、冷媒が蒸発器熱交換器２４を流れる水と熱交換して蒸発し、気化熱によって蒸発器熱交換器２４を流れる水が冷却される。そして、冷水が図示しない負荷に循環して冷房作用などを行う。
【００２１】
また、蒸発器１で蒸発した冷媒は、冷却水ポンプ２６によって吸収器熱交換器２７を流れる冷却水により冷却されている吸収器２で吸収液に吸収される。冷媒を吸収して濃度が薄くなった稀吸収液が吸収液ポンプ１６の運転によって低温熱交換器７および高温熱交換器８を経て高温再生器３へ送られる。高温再生器３へ送られた吸収液はバーナ４によって加熱されて冷媒が蒸発し、中濃度の吸収液が高温熱交換器８を経て低温再生６へ流れる。低温再生器５で吸収液は高温再生器８から冷媒配管１７を流れてきた冷媒蒸気によって加熱され、さらに冷媒蒸気が分離され濃度が高くなる。高濃度になった吸収液は低温熱交換器７を経て温度低下して吸収器２へ送られて散布される。
【００２２】
そして、上記吸収式冷凍機の冷却水ポンプ２６は、本発明の制御装置５０により起動時には最低の回転数で運転され、温度検出手段４１が検出する高温再生器３内の吸収液の温度Ｔ４の上昇と共にその回転数は上げられるので、吸収液の温度上昇が十分でない起動時から冷却水ポンプ２６を定格運転する従来技術より、ランニングコストの削減が図れる。
【００２３】
また、起動から所定時間が経過し、機内の圧力および温度が十分に安定した状態で、加熱量制御弁２２の開度が小さい状態が所定時間に渡って継続するときには、運転負荷が小さいと判断して冷却水ポンプ２６の回転数が絞られるので、この場合も冷却水ポンプ２６を定格運転する従来技術より、ランニングコストの削減が図れる。なお、機内の圧力および温度が十分に安定するのを待って、部分負荷であるか否かを判定するので、その判定を誤ることがない。
【００２４】
さらに、吸収式冷凍機の運転を停止するときには、冷却水ポンプ２６はその運転停止信号が入力されたときの回転数で所定時間運転が継続され、これにより吸収液の稀釈が行われる。
【００２５】
そのため、運転負荷が小さいためにガスバーナ４による加熱が少なく、したがって吸収液の濃度も、温度検出手段４１が検出する吸収液の温度Ｔ４も低く、冷却水をそれほど循環しなくても吸収液が結晶化する心配がないときには、ポンプ２６の運転を温度検出手段４１が検出する吸収液の低い温度Ｔ４に基づいて、あるいは温度検出手段３８、３９、４０が検出する温度Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３に基づいて算出された低い周波数の電力を冷却水ポンプ２６に加えて、定格より少ない回転数で冷却水ポンプ２６を運転するので、吸収液の濃度と温度に無関係に冷却水ポンプ２６を定格運転して稀釈する従来技術より、ランニングコストの削減が図れる。
【００２６】
なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではないので、特許請求の範囲に記載の趣旨から逸脱しない範囲で各種の変形実施が可能である。
【００２７】
例えば、前記した起動時の制御、すなわち温度検出手段４１が検出する吸収液の温度Ｔ４が所定の８０℃と云った低温度を検出するまで、冷却水ポンプ２６を最低の回転数で運転し、その後吸収液の温度Ｔ４の上昇と共に冷却水ポンプ２６の回転数を上げる制御に代えて、高温再生器３内の圧力を検出し、その圧力に基づいて冷却水ポンプ２６の回転数を制御するようにしても良いし、所定時間が経過するまでは冷却水ポンプ２６を所定の最低回転数で制御し、その所定時間が経過した後、温度検出手段４１が検出する吸収液温度Ｔ４や、高温再生器３内の圧力に基づいて冷却水ポンプ２６の回転数を制御するようにしても良い。
【００２８】
また、吸収式冷凍機としては、高温再生器３内の吸収液を加熱するガスバーナ４に代えて、高温の蒸気などを供給して吸収液を加熱するものであっても良い。
【００２９】
また、制御装置５０により運転が制御される冷却水ポンプ２６としては、極数変換によりその回転数が制御されて吸収器熱交換器２７、凝縮器熱交換器２８に供給する冷却水の流量を制御するタイプのポンプであっても良いし、並列に複数台が設置され、運転する台数が制御されて吸収器熱交換器２７、凝縮器熱交換器２８に供給する冷却水の流量を制御するようにしたものであっても良い。
【００３０】
また、前記実施形態においては冷水あるいは温水を供給できる構成の吸収式冷凍機に基づいて説明したが、冷水のみを供給する吸収式冷凍機であっても良い。
【００３１】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１の制御装置によれば、冷却水ポンプは吸収式冷凍機の起動時には最低の回転数で運転され、高温再生器の吸収液の温度上昇と共にその回転数は上げられるので、吸収液の温度上昇が十分でない起動時から冷却水ポンプを定格運転する従来技術より、ランニングコストの削減が図れる。
【００３２】
また、この制御装置によれば、運転負荷が小さいときには冷却水ポンプの回転数が絞られるので、この場合も冷却水ポンプを運転負荷に無関係に定格運転する従来技術より、ランニングコストの削減が図れる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の制御装置の一構成例を示す説明図である。
【図２】本発明の制御装置で制御する吸収式冷凍機の構成を示す説明図である。
【図３】吸収式冷凍機を起動する際に冷却水ポンプに加える電力周波数を示す説明図である。
【図４】制御フローを示す説明図である。
【図５】制御フローを示す説明図である。
【図６】吸収式冷凍機を停止する際に冷却水ポンプに加える電力周波数を示す説明図である。
【図７】制御フローを示す説明図である。
【符号の説明】
１  蒸発器
２  吸収器
３  高温再生器
４  ガスバーナ
５  低温再生器
６  凝縮器
７  低温熱交換器
８  高温熱交換器
１１・１２・１３・１４・１５  吸収液配管
１６  吸収液ポンプ
１７・１８・１９  冷媒配管
２０  冷媒ポンプ
２１  ガス配管
２２  加熱量制御弁
２３  冷温水配管
２４  蒸発器熱交換器
２５  冷却水配管
２６  冷却水ポンプ
２７  吸収器熱交換器
２８  凝縮器熱交換器
２９  冷媒バイパス管
３０  冷媒液溜り
３１  吸収液溜り
３２  開閉弁
３３  吸収液バイパス管
３４  開閉弁
３５  冷媒蒸気バイパス管
３６  開閉弁
３７  周波数変換装置
３８・３９・４０・４１  温度検出手段
５０  制御装置
５１  入力手段
５２  中央演算処理手段
５３  記憶手段
５４  設定入力手段
５５  容量制御出力手段
５６  外部出力手段
【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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【図６】
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【図７】
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