(57)【要約】【課題】負荷流体の設定温度を可変に設定する吸収式冷温水機の効率を向上する。【解決手段】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１２，１６と、再生器で生成された冷媒蒸気を凝縮する凝縮器１８と、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２０と、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２２と、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２４とを接続して吸収冷凍サイクルを形成する。また、凝縮器と蒸発器とを接続する冷媒流路３６に冷媒流量を調整する液冷媒比例弁３８を設ける。そして、制御手段４０は、検出した蒸発器の温度が蒸発器目標温度になるように液冷媒比例弁の弁開度を制御し、負荷流体の設定温度に応じて蒸発器目標温度を可変設定する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
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するとともに、前記凝縮器と前記蒸発器とを接続する冷媒流路に設けられ冷媒流量を調整する液冷媒比例弁と、前記蒸発器の温度を検出して該温度が蒸発器目標温度になるように前記液冷媒比例弁の弁開度を制御する制御手段とを備えてなる吸収式冷温水機であって、
前記制御手段は、前記負荷流体の設定温度に応じて前記蒸発器目標温度を可変設定することを特徴とする吸収式冷温水機。
【請求項２】
前記制御手段は、前記負荷流体の設定温度より一定温度低い値に前記蒸発器目標温度を設定する請求項１の吸収式冷温水機。
【請求項３】
希溶液を加熱する高温再生器と、該希溶液を冷媒蒸気と中間濃溶液とに分離する分離器と、該中間濃溶液を前記希溶液と熱交換させて降温する高温溶液熱交換器と、降温した前記中間濃溶液を前記冷媒蒸気で再度加熱し濃溶液を生成する低温再生器と、該濃溶液を前記希溶液と熱交換させて降温する低温溶液熱交換器と、前記冷媒蒸気を液冷媒に凝縮するとともに該液冷媒の液冷媒貯蔵室を付設する凝縮器と、該液冷媒貯蔵室に冷媒流路を介して接続された液冷媒分配器を有し、該液冷媒分配器より前記液冷媒を滴下して該液冷媒と負荷流体とを熱交換する蒸発器と、前記低温溶液熱交換器からの前記濃溶液を滴下して前記蒸発器で蒸発した冷媒を吸収させて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高温再生器へ送る溶液循環ポンプとを備えてなり、前記冷媒流路に冷媒流量を調整する液冷媒比例弁を設けるとともに、前記蒸発器の温度を検出して該温度が蒸発器目標温度になるように前記液冷媒比例弁の弁開度を制御する制御手段を具備した吸収式冷温水機であって、
前記制御手段は、前記負荷流体の設定温度に応じて前記蒸発器目標温度を可変設定することを特徴とする吸収式冷温水機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、吸収式冷温水機に係り、特に蒸発器温度に応じて蒸発器に送る液冷媒流量を制御する液冷媒比例弁を備えた吸収式冷温水機に関する。
【背景技術】
【０００２】
吸収式冷温水機は、再生器、凝縮器、蒸発器、及び吸収器などを配管接続して吸収冷凍サイクルを形成し、例えば蒸発器で液冷媒と負荷流体とを熱交換して液冷媒の蒸発潜熱により負荷流体を冷却するものである。
【０００３】
このような吸収式冷温水機では、特許文献１に記載されているように、凝縮器と蒸発器との間の冷媒流路に液冷媒比例弁を設け、蒸発器の検出温度に応じて液冷媒比例弁の弁開度を制御して蒸発器への冷媒流量を制御し、これにより蒸発潜熱を制御して負荷流体の冷却量を制御することが知られている。
【０００４】
例えば、冷却水温度の低下に起因して吸収器の温度が低下して吸収力が増加し、これにより蒸発器の圧力及び温度が低下した場合には、蒸発器温度の低下に応じて液冷媒比例弁の弁開度を大きくすることにより、液冷媒流量を増加させる。すると、吸収器における溶液濃度が低下するので吸収器の吸収力が小さくなり、蒸発器温度が高くなって所定の蒸発器温度となる。
【０００５】
このように、蒸発器温度を検出しながら検出温度が目標温度（蒸発器目標温度）になるように液冷媒比例弁の弁開度を制御することにより、蒸発器への液冷媒流量を調整して吸収器での吸収力を一定に保っている。
【０００６】
【特許文献１】特開平８−２４７５６９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、特許文献１に記載されている技術には、負荷流体の設定温度（目標温度）を可変に設定する吸収式冷温水機において、冷却効率を向上させることについて改善の余地が残されている。
【０００８】
すなわち、例えば負荷流体の設定温度が変更されているにもかかわらず、蒸発器目標温度を一定に保ったまま弁開度の制御を行っていると、設定温度が上昇した場合に蒸発器目標温度が必要以上に低く設定されることになる。すると、弁開度を必要以上に低く抑えて冷媒貯蔵室に冷媒を貯めることとなり、その結果、溶液サイクル濃度が高く維持されてしまう。溶液サイクル濃度が低いほど再生器への入熱量が少なく冷温水機としての効率が上がることから、負荷流体の設定温度が高い運転において効率が抑制される場合があった。
【０００９】
そこで、本発明は、負荷流体の設定温度を可変に設定する吸収式冷温水機の効率を向上することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記課題を解決するため、本発明の吸収式冷温水機は、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、再生器で生成された冷媒蒸気を凝縮する凝縮器と、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、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、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ており、凝縮器と蒸発器とを接続する冷媒流路に設けられ冷媒流量を調整する液冷媒比例弁と、蒸発器の温度を検出して温度が蒸発器目標温度になるように液冷媒比例弁の弁開度を制御する制御手段とを備えている。そして、制御手段は、負荷流体の設定温度に応じて蒸発器目標温度を可変設定することを特徴とする。
【００１１】
これによれば、例えば負荷流体の設定温度が高くなれば、これに対応させて蒸発器目標温度が高くなり、蒸発器目標温度を一定ではなく、負荷流体の設定温度に応じて可変設定することができる。したがって、負荷流体の設定温度が高くなれば弁開度を大きくして冷媒貯蔵室の冷媒量を減らし、溶液のサイクル濃度を下げることができ、その結果、再生器への入熱量を抑制して冷温水機の効率を向上させることができる。
【００１２】
この場合において、制御手段は、負荷流体の設定温度より一定温度低い値に蒸発器目標温度を設定することが望ましい。例えば負荷流体の設定温度より２℃程度低ければ十分に冷却能力はでることから、蒸発器目標温度を負荷流体の設定温度より２℃低い値とすることができる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、負荷流体の設定温度を可変に設定する吸収式冷温水機の効率を向上することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明を適用してなる吸収式冷温水機の実施形態を説明する。なお、本実施形態は、いわゆる二重効用吸収式冷温水機を一例として説明するが、本発明はこれに限らず、単効用、或いは三重効用の吸収式冷温水機に適用することも可能である。
【００１５】
図１は、本実施形態の吸収式冷温水機の全体構成を示す図である。吸収式冷温水機１０は、高温再生器１２と、分離器１４と、低温再生器１６と、凝縮器１８と、蒸発器２０と、吸収器２２と、溶液循環ポンプ２４と、高温及び低温溶液熱交換器２６，２８などを配管接続して吸収冷凍サイクルを形成して構成されている。
【００１６】
高温再生器１２は、例えば冷媒としての水と吸収剤としての臭化リチウム（ＬｉＢｒ）などからなる希溶液を外部から与えられる熱源により加熱し、分離器１４は、加熱された希溶液を冷媒蒸気と中間濃溶液とに分離する。高温溶液熱交換器２６は、分離された中間濃溶液を溶液循環ポンプ２４により送られる希溶液と熱交換させて降温し、低温再生器１６は、降温した中間濃溶液を分離器１４で分離された冷媒蒸気で再度加熱し濃溶液を生成する。低温溶液熱交換器２８は、この濃溶液を溶液循環ポンプ２４により送られる希溶液と熱交換させて降温する。
【００１７】
凝縮器１８には、冷却水が通流されており、これにより冷媒蒸気が凝縮され、凝縮した液冷媒は、凝縮器１８に設けられた液冷媒貯蔵室３０に貯留される。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から流入した液冷媒を液冷媒分配器３２から液冷媒を滴下して蒸発器伝熱管に散布する。これにより、蒸発器伝熱管内を流れる被冷却対象の例えば水などの負荷流体から熱を奪って液冷媒が蒸発し、その蒸発潜熱で負荷流体が冷却される。
【００１８】
吸収器２２は、低温再生器１６で生成された後、低温溶液熱交換器２８で熱交換された濃溶液を滴下することにより蒸発器２０で蒸発した冷媒を吸収させ、希溶液を生成する。溶液循環ポンプ２４は、吸収器２２で生成された希溶液を低温溶液熱交換器２８，高温溶液熱交換器２６を介して高温再生器１２に送る。
【００１９】
また、液冷媒貯蔵室３０と液冷媒分配器３２とが冷媒流路３４，３６を介して接続されており、冷媒流路３６には、冷媒流量を調整する液冷媒比例弁３８が設けられている。さらに、蒸発器２０の温度を検出しながら、検出温度が蒸発器目標温度になるように液冷媒比例弁３８の弁開度を制御する制御手段４０が設けられている。液冷媒比例弁３８は、制御手段４０からの指令に応じて弁開度が制御され、これにより液冷媒貯蔵室３０内の液冷媒の液面高さＨが制御される。制御手段４０は、蒸発器温度に比例して弁開度を演算するものである。
【００２０】
続いて、図２を用いて液冷媒比例弁３８の具体的な構成を説明する。図２に示すように、液冷媒比例弁（比例弁）３８は、円環状のコイル４２と、コイル４２内に対向して収容され上下動可能な中空円筒状のローター４４と、ローター４４の下端に固着された円環状の雌ねじ４６と、雌ねじ４６に歯合する中空円筒状の雄ねじ４８と、ローター４４の上端に固定され雄ねじ４８を挿通する弁棒５０と、弁棒５０の下端に固定された弁５２と、弁５２の上下動により開閉されるノズル５４と、ノズル５４の下側に設けられ液冷媒貯蔵室に接続される流体入口５６と、ノズル５４の上側に設けられ液冷媒分配器に接続される流体出口５８などにより形成されている。
【００２１】
制御手段４０からの指令に応じたパルス電流がコイル４２に印加されると、ローター４４が回転するとともに雄ねじ４８にガイドされて上下動し、弁５２がノズル５４を開閉するようになっている。弁５２は、例えば円錐形状の頂点を下側に位置させ、その上下動量に対して、弁５２とノズル５４との間の流通面積を直線的に比例するように形成することにより、蒸発器温度に比例して液冷媒流量を制御し、液面高さＨを制御している。
【００２２】
次に、本実施形態の吸収式冷温水機の特徴部である制御手段について説明する。制御手段４０は、図３に示すように、負荷流体設定温度Ｔｓ、及び蒸発器温度Ｔを入力する入力Ｉ／Ｆ（入力する手段）６０と、入力Ｉ／Ｆ６０から入力される負荷流体設定温度Ｔｓ，蒸発器温度Ｔに基づいて液冷媒比例弁３８の弁開度を演算する中央処理装置（演算する手段）６４と、演算された弁開度を出力する出力Ｉ／Ｆ（出力する手段）６６などによって構成されている。中央処理装置６４は、図示していない記憶手段に格納されたソフトウェアプログラムによる演算式を実行することにより負荷流体設定温度Ｔｓ，蒸発器温度Ｔに応じた弁開度を演算する。
【００２３】
制御手段４０の基本的な弁開度の制御を、図４を用いて説明する。この図では横軸が蒸発器の温度、縦軸が液冷媒比例弁の弁開度を示している。図に示すように、弁開度は蒸発器温度に比例して制御される。つまり、蒸発器２０の目標温度が設定されており、この目標温度に対して検出された蒸発器の温度が低くなれば、弁開度を大きくして液冷媒流量を増加させることにより、溶液濃度を低下させるとともに吸収器の吸収力を小さくして、蒸発器温度を高める。
【００２４】
一方、検出された蒸発器の温度が目標温度より高くなれば、逆に弁開度を小さくして液冷媒流量を低下させることにより、吸収器の吸収力を大きくして蒸発器温度を低下させる。このようにして蒸発器温度は常に目標温度になるように制御される。
【００２５】
ここで、吸収式冷温水機によっては、負荷流体の設定温度が一定ではなく、例えば５℃〜１２℃などといった所定の範囲内で変更可能なものもある。このような吸収式冷温水機において、従来は図５に示すように、負荷流体の設定温度が例えば５℃〜１２℃の間で変更されているにもかかわらず、蒸発器目標温度を例えば４℃に一定に保ったまま弁開度の制御を行っていた。
【００２６】
蒸発器の温度は負荷流体の温度に対して例えば２℃程度低ければ十分に冷却能力を満たすことができるので、従来技術では、設定温度が上昇した場合に、必要以上に蒸発器目標温度を低く設定していることになる。すると、弁開度を必要以上に低く抑えて冷媒貯蔵室に冷媒を貯めることとなり、その結果、溶液サイクル濃度が高く維持されてしまう。溶液サイクル濃度が低いほど再生器への入熱量が少なく冷温水機としての効率が上がることから、負荷流体の設定温度が高い運転において効率が抑制される場合がある。
【００２７】
そこで、本実施形態では、図６に示すように、負荷流体の設定温度に応じて蒸発器目標温度を可変設定するようにしている。つまり、負荷流体の設定温度よりｔ１℃低い値を蒸発器目標温度として設定している。例えばｔ１を２℃とすると、負荷流体の設定温度が５℃なら蒸発器目標温度は３℃となり、負荷流体の設定温度が１２℃なら蒸発器目標温度は１０℃となる。
【００２８】
次に、制御手段４０の制御フローチャートを、図７を用いて説明する。負荷流体の設定温度Ｔｓが設定されると（Ｓ１）、液冷媒比例弁の弁開度制御における蒸発器目標温度Ｔｅが、Ｔｅ＝Ｔｓ−ｔ１により演算される（Ｓ２）。続いて、蒸発器２０の温度が検出されて（Ｓ３）、この温度と、Ｓ２で演算された蒸発器目標温度に基づいて、図４に示す弁開度比例制御により弁開度が演算される（Ｓ４）。Ｓ４で演算された弁開度の指令信号が液冷媒比例弁３８に出力され（Ｓ５）、液冷媒比例弁３８はこの指令信号に基づいて冷媒流量を制御する。
【００２９】
以上、本実施形態によれば、負荷流体の設定温度に対応させて液冷媒比例弁の弁開度制御における蒸発器目標温度を可変させているので、設定温度が高いときには、これに応じて冷媒貯蔵室の冷媒量を減らし、溶液のサイクル濃度を下げることにより吸収式冷温水機の性能向上を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本実施形態の吸収式冷温水機の全体構成を示す図である。
【図２】液冷媒比例弁の構成を示す図である。
【図３】制御手段の構成を示す図である。
【図４】制御手段の基本的な弁開度の制御内容を説明する図である。
【図５】制御手段の従来の制御態様を示す図である。
【図６】本実施形態の制御手段の制御態様を示す図である。
【図７】制御手段の弁開度の制御フローチャートである。
【符号の説明】
【００３１】
１０  吸収式冷温水機
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
３４，３６  冷媒流路
３８  液冷媒比例弁
４０  制御手段
【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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