(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
空調負荷が小さい第１のレベルにあるときには空調負荷に基づいて制御されるバーナの燃焼熱により再生器の吸収液を加熱して冷媒を蒸発分離し、空調負荷が前記第１のレベルより大きい第２のレベルにあるときには空調負荷に基づいて出力制御される他の熱源装置から供給される排熱により前記吸収液の加熱を行う排熱利用吸収式冷凍機において、空調負荷が前記第２のレベルから前記第１のレベルに移行したときに、空調負荷に供給する熱操作流体の出口温度が設定値と所定温度以上相違しているときには前記排熱による吸収液の加熱を継続することを特徴とする排熱利用吸収式冷凍機の運転方法。
【請求項２】
空調負荷に基づいて制御されるバーナの燃焼熱と、空調負荷に基づいて出力制御される他の熱源装置から供給される排熱とで吸収液を加熱して冷媒を蒸発分離する再生器を備えると共に、空調負荷のレベルに基づいて前記燃焼熱による吸収液の加熱と前記排熱による吸収液の加熱とを切替／併用する排熱利用吸収式冷凍機において、空調負荷が小さい第１のレベルからそれより大きい第２のレベルに移行したときには、前記他の熱源装置の起動後も所定時間が経過するまで、または前記排熱が十分に供給されているのを確認するまで前記燃焼熱による吸収液の加熱を継続し、その後に前記排熱による吸収液の単独加熱に切替え、空調負荷が前記第２のレベルから前記第１のレベルに移行したときに、空調負荷に供給する熱操作流体の出口温度が設定値と所定温度以上相違しているときには前記排熱による吸収液の加熱を継続することを特徴とする排熱利用吸収式冷凍機の運転方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、発電用ガスタービンなどから出る高温の排ガスや冷却水などが保有する熱、いわゆる排熱を利用して熱効率を高め、消費する燃料を減らすようにした吸収式冷凍機の運転方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の排熱利用吸収式冷凍機においては、定格運転しているガスタービンから出る高温の排ガスや冷却水の取り入れ量を調整することで、高温再生器で加熱した吸収液から蒸発分離する冷媒蒸気の量を制御し、これによって装置の能力制御を行っている。このため、排熱の取り込み量を制御するバルブに高い精度が要求され、高価なものとなっていた。
【０００３】
また、休止中の吸収式冷凍機の高温再生器に流量制御弁から高温の排ガスや冷却水が流れ込むと、吸収液が濃縮されて結晶化する危険があるので、絶対に流れ込まないように厳重に注意する必要があり、その対策として開閉弁を設けていたことも装置価格が高くなる要因となっていた。
【０００４】
上記問題点を解決するため、本発明者らは空調負荷が小さい第１のレベルにあるときには高温再生器に設けたバーナにより吸収液を加熱して冷媒を蒸発分離し、空調負荷が第１のレベルより大きい第２のレベルにあるときには他の熱源装置の出力を空調負荷に基づいて制御し、その熱源装置から供給される排ガスにより高温再生器で吸収液を加熱して冷媒を蒸発分離し、空調負荷が第２のレベルより大きい第３のレベルにあるときには前記熱源装置を定格運転すると共に前記バーナの火力を空調負荷に基づいて制御し、前記排熱と燃焼熱とで高温再生器で吸収液を加熱して冷媒を蒸発分離する排熱利用吸収式冷凍機の運転方法を特願平１１−５８５４４号において提案し、既に多大な成果を上げている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、特願平１１−５８５４４号において提案した排熱利用吸収式冷凍機の運転方法においては、例えば空調負荷が第１のレベルと第２のレベルの境界付近にあるときには、バーナによる吸収液の加熱と他の熱源装置から供給される排ガスによる吸収液の加熱が短時間で切替ることになり、燃料や燃焼用空気の流量制御弁の開閉が頻繁に行われ、装置寿命が短くなると云った問題があった。
【０００６】
また、空調負荷が第１のレベルから第２のレベルに増加したときに、バーナによる加熱から前記排ガスによる加熱に直ちに切替えたのでは、他の熱源装置を起動しても高温の排ガスは直ぐには高温再生器に供給されないので、吸収液を加熱する能力が一時的に低下し、負荷変動に速やかに対向することができない、と云った問題点などもあり、これら問題点の解決が待たれていた。
【０００７】
【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、空調負荷が小さい第１のレベルにあるときには空調負荷に基づいて制御されるバーナの燃焼熱により再生器の吸収液を加熱して冷媒を蒸発分離し、空調負荷が前記第１のレベルより大きい第２のレベルにあるときには空調負荷に基づいて出力制御される他の熱源装置から供給される排熱により前記吸収液の加熱を行う排熱利用吸収式冷凍機において、空調負荷が前記第２のレベルから前記第１のレベルに移行したときに、空調負荷に供給する熱操作流体の出口温度が設定値と所定温度以上相違しているときには前記排熱による吸収液の加熱を継続するようにした第１の運転方法と、
【０００８】
空調負荷に基づいて制御されるバーナの燃焼熱と、空調負荷に基づいて出力制御される他の熱源装置から供給される排熱とで吸収液を加熱して冷媒を蒸発分離する再生器を備えると共に、空調負荷のレベルに基づいて前記燃焼熱による吸収液の加熱と前記排熱による吸収液の加熱とを切替／併用する排熱利用吸収式冷凍機において、空調負荷が小さい第１のレベルからそれより大きい第２のレベルに移行したときには、前記他の熱源装置の起動後も所定時間が経過するまで、または前記排熱が十分に供給されているのを確認するまで前記燃焼熱による吸収液の加熱を継続し、その後に前記排熱による吸収液の単独加熱に切替え、空調負荷が前記第２のレベルから前記第１のレベルに移行したときに、空調負荷に供給する熱操作流体の出口温度が設定値と所定温度以上相違しているときには前記排熱による吸収液の加熱を継続する第２の運転方法を提供するものである。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。
図５に例示したものは、冷水または温水を図示しない室内ユニットに循環供給する二重効用吸収式冷凍機であり、冷媒に水を、吸収液に臭化リチウム（ＬｉＢｒ）水溶液を使用したものである。
【００１２】
図において、１はガスバーナ２の火力と、例えば発電用のガスタービン３から出る排ガスとで吸収液を加熱して冷媒を蒸発分離するように構成された高温再生器、４は低温再生器、５は凝縮器、６は低温再生器４と凝縮器５が収納されている高温胴、７は蒸発器、８は吸収器、９は蒸発器７と吸収器８が収納されている低温胴、１０は低温熱交換器、１１は高温熱交換器、１２〜１５は吸収液管、１６は吸収液ポンプ、１７〜２１は冷媒管、２２は冷媒ポンプ、２３は図示しない室内ユニットに循環供給する冷水または温水が流れる冷温水管、２４は冷却水管、２５〜２７は開閉弁であり、これらの機器はそれぞれ図５に示したように配管接続されており、この構成自体は従来周知である。
【００１３】
そして、高温再生器１に設けるガスバーナ２は、火力調節が可能なバーナであり、その火力は定格空調負荷の０−３０％までカバーすることができるものである。一方、ガスタービン３は、排出する燃焼ガスが保有する熱量が定格空調負荷の３０−７０％までカバーすることができるものである。
【００１４】
上記構成の二重効用吸収式冷凍機において、開閉弁２５・２６・２７を閉じ、冷却水管２４に冷却水を流し、ガスバーナ２に点火したり、ガスタービン３を起動し、その排ガスを供給して高温再生器１で稀吸収液を加熱すると、稀吸収液から蒸発分離した冷媒蒸気と、冷媒蒸気を分離して吸収液の濃度が高くなった中間吸収液とが得られる。
【００１５】
高温再生器１で生成された高温の冷媒蒸気は、冷媒管１７を通って低温再生器４に入り、高温再生器１で生成され吸収液管１３により高温熱交換器１１を経由して低温再生器４に入った中間吸収液を加熱して放熱凝縮し、凝縮器５に入る。
【００１６】
また、低温再生器４で加熱されて中間吸収液から蒸発分離した冷媒は凝縮器５へ入り、冷却水管２４内を流れる水と熱交換して凝縮液化し、冷媒管１７から凝縮して供給される冷媒と一緒になって冷媒管１８を通って蒸発器７に入る。
【００１７】
蒸発器７に入って冷媒液溜りに溜った冷媒液は、冷温水管２３に接続された伝熱管２３Ａの上に冷媒ポンプ２２によって散布され、冷温水管２３を介して供給される水と熱交換して蒸発し、伝熱管２３Ａの内部を流れる水を冷却する。
【００１８】
そして、蒸発器７で蒸発した冷媒は吸収器８に入り、低温再生器４で加熱されて冷媒を蒸発分離し、吸収液の濃度が一層高まった吸収液、すなわち吸収液管１４により低温熱交換器１０を経由して供給され、上方から散布される濃吸収液に吸収される。
【００１９】
吸収器８で冷媒を吸収して濃度の薄くなった吸収液、すなわち稀吸収液は吸収液ポンプ１６の運転により、低温熱交換器１０・高温熱交換器１１で予熱されて高温再生器１へ吸収液管１２から送られる。
【００２０】
上記のように吸収式冷凍機の運転が行われると、蒸発器７の内部に配管された伝熱管２３Ａにおいて冷媒の気化熱によって冷却された冷水が、冷温水管２３を介して図示しない室内ユニットに循環供給できるので、冷房運転などが行える。
【００２１】
一方、開閉弁２５・２６・２７を開け、冷却水管２４に冷却水を流さないでガスバーナ２に点火したり、ガスタービン３の排ガスによって高温再生器１で稀吸収液を加熱すると、高温再生器１で稀吸収液から蒸発した冷媒蒸気は主に流路抵抗の小さい冷媒管１７・２１を通って低温胴９の吸収器８と蒸発器７に入り、冷温水管２３から供給される水と伝熱管２３Ａを介して熱交換して凝縮し、主にこのときの凝縮熱によって伝熱管２３Ａの内部を流れる水が加熱される。
【００２２】
蒸発器７で加熱作用を行って凝縮した冷媒は、冷媒管２０を通って吸収器８に入り、高温再生器１で冷媒を蒸発分離して吸収液管１５から流入する吸収液と混合され、吸収液ポンプ１６の運転によって低温熱交換器１０・高温熱交換器１１で予熱されて高温再生器１へ送られる。
【００２３】
そして、蒸発器７内部の伝熱管２３Ａで加熱された温水が冷温水管２３を介して図示しない室内ユニットに循環供給することにより、暖房運転などが行われる。
【００２４】
３０は、上記のような動作機能を有する二重効用吸収式冷凍機に設けた制御器であり、マイコンや記憶手段などを備えて構成され、図示しない室内ユニットに冷温水を循環供給するための冷温水管２３を流れている冷温水の温度情報を、冷温水管２３の蒸発器７出入口部に設けた温度センサ３１、３２から取り込み、この冷温水の温度情報に基づいてガスバーナ２の火力とガスタービン３の出力とを制御し、高温再生器１で吸収液から蒸発分離する冷媒蒸気の発生量を制御するようになっている。
【００２５】
すなわち、制御器３０は温度センサ３１、３２が検出する冷温水の実際の温度差ΔＴと、設定温度差（例えば、蒸発器７に１２℃で戻ってきた冷水を７℃に冷却して送出するように設計した装置における設定温度差は５℃）とから図示しない室内ユニットのその時点の空調負荷Ｗ（定格負荷に対する百分率）を求め（この場合は、Ｗ（％）＝ΔＴ／５×１００の演算式により算出）、その空調負荷Ｗが例えば図４に示したように予め設定した第１のレベル（定格負荷の３０％未満）にあるか、第１のレベルより大きい第２のレベル（定格負荷の３０％以上、７０％未満）にあるか、あるいは第２のレベルより大きい第３のレベル（定格負荷の７０％以上）にあるかを判定し、空調負荷Ｗが第１のレベルにあるときにはガスバーナ２による単独加熱を選択し、空調負荷Ｗが第２のレベルにあるときにはガスタービン３から出る排ガスによる単独加熱を選択し、空調負荷Ｗが第３のレベルにあるときには、ガスバーナ２による加熱と、ガスタービン３から出る排ガスによる加熱の併用を選択するように構成されている。
【００２６】
そして、制御器３０はガスバーナ２による単独加熱を選択したときには、温度センサ３２が検出する冷温水の温度、すなわち蒸発器７で熱操作されて冷温水管２３に流れ出て室内ユニットに循環供給される冷温水の温度が所定の設定温度（例えば、冷房運転時は７℃、暖房運転時は５５℃）に維持されるように、ガスバーナ２に接続された燃料供給管の燃料調整弁２Ａの開度を調節してガスバーナ２の火力、すなわち高温再生器１に投入する熱量を制御し、それにより高温再生器１で蒸発分離する冷媒蒸気の発生量を制御するようになっている。
【００２７】
また、制御器３０はガスタービン３から出る排ガスによる単独加熱を選択したときには、温度センサ３２が検出する冷温水の温度が前記所定の設定温度に維持されるようにガスタービン３の出力を制御して、高温再生器１に投入する排ガスの保有熱量を制御し、それにより高温再生器１で蒸発分離する冷媒蒸気の発生量を制御するようになっている。
【００２８】
さらに、制御器３０はガスバーナ２による加熱と、ガスタービン３から出る排ガスによる加熱との併用を選択したときには、ガスタービン３を定格で運転すると共に、温度センサ３２が検出する冷温水の温度が前記所定の設定温度に維持されるようにガスバーナ２に接続された燃料供給管の燃料調整弁２Ａの開度を調節して高温再生器１に投入する熱量を制御し、それによって高温再生器１で蒸発分離する冷媒蒸気の発生量を制御するようになっている。
【００２９】
また、制御器３０は、温度センサ３１、３２が検出する冷温水の温度差ΔＴと設定温度とに基づいて算出する空調負荷Ｗのレベルに変化があっても直ちに吸収液の加熱手段を変更するのではなく、所定時間、例えば１５分間連続して新しい負荷レベルが維持されたときに初めて新しい負荷レベルに応じた加熱手段を選択するようにしてある。
【００３０】
すなわち、空調負荷Ｗが第１のレベルにあり、したがってガスバーナ２による吸収液の単独加熱を行っているときに、空調負荷Ｗが第２のレベルに上昇したときには、例えば図１に示したように第２のレベルが所定時間継続するのを待ってガスタービン３を起動し、その後燃料調整弁２Ａを閉じてガスバーナ２による吸収液の加熱を停止する。
【００３１】
したがって、空調負荷Ｗが第１のレベルと第２のレベルの境界近傍にあって、制御器３０があるときには第１のレベルを算出し、あるときには第２のレベルを算出するようなときにも、ガスバーナ２による加熱とガスタービン３の排ガスによる加熱が頻繁に切替ることがないので、ガスバーナ２・ガスタービン３それぞれにオン／オフを繰り返すことがなくなるので機器の寿命を悪戯に短縮させると云ったことがなくなる。
【００３２】
この制御は、空調負荷Ｗが第２のレベルから第３のレベルに上昇したときにも同様に行われるし、第３のレベルから第２のレベルに、あるいは第２のレベルから第１のレベルに減少するときにも同様に行われる。
【００３３】
また、空調負荷Ｗが第１のレベルから第２のレベルに増加して、ガスバーナ２による単独加熱から、ガスタービン３の排ガスによる単独加熱に切替えるときには、制御器３０は例えば図２に示したように高温再生器１に供給されているガスタービン３の排ガスの温度を温度センサ３３によって計測し、その温度が所定の高温度、例えば５００℃になるのを待って燃料調整弁２Ａを閉じるようにしてある。これにより、ガスタービン３が所定の能力を発揮するまでに時間を要し、したがって高温排ガスの供給が遅れることがあっても、高温再生器１に投入する熱が途切れることがない。
【００３４】
また、空調負荷Ｗが第２のレベルにあり、したがってガスタービン３の排ガスだけで吸収液の加熱を行っているときに、例えば図３に示すように温度センサ３１、３２が検出した冷温水の温度差ΔＴと設定温度差とに基づいて算出した空調負荷Ｗが第１のレベルに低下しても、温度センサ３２が計測した冷温水の温度と設定温度（例えば、冷房運転時は７℃、暖房運転時は５５℃）との温度差ΔＴｓが所定温度ａ（例えば、１℃）以上あるのが確認されたときにはガスタービン３の排熱だけによる吸収液の加熱を継続し、そうでなくなるのを待ってガスバーナ２による吸収液の単独加熱に移行するようにしてある。
【００３５】
したがって、冷房運転時に例えば温度センサ３１が９．２℃を計測し、温度センサ３２が８．６℃を計測したときには、これらの冷水温度差ΔＴ：０．６℃から制御器３０はそのときの空調負荷Ｗは第１のレベル（３０％以下と算出されるため）であると一旦は判断するが、温度センサ３２は設定温度である７℃より１．６℃も高い温度を示しているので、制御器３０は実際の空調負荷Ｗは依然として第２のレベルにあると判断して、ガスタービン３の排熱による加熱を継続する。このため、実際の空調負荷に見合わない加熱源を選択すると云った不都合を生じることはない。
【００３６】
この制御は、ガスバーナ２による燃焼熱と、ガスタービン３の排ガスとで高温再生器１の吸収液を加熱して冷媒蒸気を生成していて、温度センサ３１、３２が計測した冷水の温度差ΔＴと設定温度差とに基づいて算出した空調負荷Ｗが第３のレベルから第２のレベルに減少したときにも同様に行われる。
【００３７】
ところで、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。
【００３８】
例えば、空調負荷Ｗを完全にカバーできる火力のガスバーナ２を使用し、電力需要が全くなく、したがってガスタービン３を運転しないときにも空調負荷Ｗに完全に応えることができるようにしても良い。
【００３９】
また、高温再生器１に供給する排熱は、ガスエンジンなどを冷却した冷却水から供給されても良い。
【００４０】
また、室内ユニットに循環供給するために蒸発器７で冷却したり、加熱する流体としては、水などを上記実施形態のように相変化させないで供給するほか、潜熱を利用した空調が可能なようにフロンなどを相変化させて供給するようにしても良い。
【００４１】
また、上記ガスバーナ２による吸収液の加熱と、ガスタービン３から出る排ガスによる吸収液の加熱との切替制御は、開閉弁２５・２６・２７を開弁し、冷却水管２４に冷却水を流さないで行う前記暖房運転においても同様に実施できる。
【００４２】
【発明の効果】
以上説明したように、冷温水などの熱操作流体の出口側温度差と設定温度差から求める空調負荷が高いレベルから低いレベルに移行しても、熱操作流体の出口温度が設定値と所定温度以上相違しているときには他の熱源機器から供給される排熱による吸収液の加熱を継続するようにした請求項１の発明によれば、実際の空調負荷に見合った加熱手段が選択されるので、負荷に見合わない熱源の選択により発停動作を招くと云った不都合を生じることはない。
【００４３】
また、請求項２の発明によれば、空調負荷が低いレベルから高いレベルに増加したときには、前記ガスタービンなどの他の熱源装置の起動後も所定時間が経過するまで、または他の熱源装置から排熱が十分に供給されているのを確認するまではガスバーナによる吸収液の加熱を継続し、その後に前記排熱による吸収液の単独加熱に切替えるようにした請求項２の発明によれば、ガスタービンなどの他の熱源装置が所定の能力を発揮するまでに時間を要し、したがって高温排ガスの供給が遅れることがあっても、高温再生器に投入する熱が途切れることがなく、且つ、前記した請求項１の発明で奏することのできる作用効果を奏することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１の制御方法を示す説明図である。
【図２】第２の制御方法を示す説明図である。
【図３】第３の制御方法を示す説明図である。
【図４】空調負荷の大きさと熱源の関係を示す説明図である。
【図５】吸収式冷凍機の構成を示す説明図である。
【符号の説明】
１  高温再生器
２  ガスバーナ
２Ａ  燃料調整弁
３  ガスタービン
４  低温再生器
５  凝縮器
６  高温胴
７  蒸発器
８  吸収器
９  高温胴
１０  低温熱交換器
１１  高温熱交換器
１２〜１５  吸収液管
１６  吸収液ポンプ
１７〜２１  冷媒管
２２  冷媒ポンプ
２３  冷温水管
２４  冷却水管
２５・２６・２７  開閉弁
３０  制御器
３１・３２・３３  温度センサ
ΔＴｓ  冷温水出口側温度と設定温度との温度差
ａ  所定温度
【図１】
0004149653.tif 000002
【図２】
0004149653.tif 000003
【図３】
0004149653.tif 000004
【図４】
0004149653.tif 000005
【図５】
0004149653.tif 000006