JPH0243108B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

本発明は吸収冷凍機の高効率運転制御装置に関
するものである。 従来の吸収冷凍機制御装置の一例を第１図に基
いて説明する。なお、第１図に示すものは二重効
用吸収冷凍機で冷媒に水、吸収剤（溶液）にリチ
ウムブロマイド水溶液を使用したものである。 図において、１は高圧再生器、２は低圧再生
器、３は凝縮器、４は蒸発器、５は吸収器、６は
低温熱交換器、７は高温熱交換器、８乃至１３は
溶液配管、１４は再生器ポンプ、１５は吸収器ポ
ンプ、１６はエゼクター、１７乃至１９は冷媒配
管、２０は冷媒ポンプ、２１は加熱源配管、２２
は冷却水配管、２３は冷水配管、２４は冷却水ポ
ンプ、２５は加熱源量制御弁であり、図示のよう
に配管接続されている。高圧再生器１で蒸発した
冷媒は、低圧再生器２を経て凝縮器３に入り、冷
却水配管２２内の水と熱交換して凝縮液化した
後、蒸発器４に入り冷水配管２３内の水と熱交換
して蒸発し、この際に奪う熱によつて冷水配管２
３内の水を冷却する。 一方、蒸発器４で蒸発した冷媒は、吸収器５で
溶液により吸収され、冷媒を吸収して濃度の薄く
なつた溶液はポンプ１４により低温熱交換器６、
高温熱交換器７を経て高圧再生器１に入り、ここ
で、加熱源配管２１を経て供給される加熱源によ
つて加熱され、冷媒を蒸発分離して中濃度の溶液
となり、高温熱交換器７を経て低圧再生器２に入
り冷媒蒸気により加熱されて、さらに冷媒を蒸発
分離して濃度が高くなる。低圧再生器２で高濃度
となつた溶液は、低温熱交換器６を経てエゼクタ
ー１６で吸収器ポンプ１５からの溶液と混合して
吸収器５内に散布されるようになつており、冷凍
サイクルを行う。 上記のような二重効用吸収冷凍機においては低
温熱交換器６の出口、すなわち配管１２内の溶液
の濃度が結晶析出を起さない限度内で高い程効率
が高い。このことに注目し、第１図に示すように
温度検出器２６，２７，２８を設けて、凝縮冷媒
温度T₁、低圧再生器出口溶液温度T₂、及び低温
熱交換器出口溶液温度T₃を検出し、リチウムブ
ロマイド溶液の濃度曲線から計算装置２９によつ
て溶液濃度と結晶限界濃度との差である結晶濃度
余裕度を算出し、これが設定器３０に設定された
設定値となるよう比較器３１、コントローラ３２
を介して溶液循環量制御弁３３を制御し高効率運
転を行なわせるようにしたものが提案されてい
る。 ここで、上記のような冷凍機が、最高効率で運
転される溶液循環量に対応する濃度余裕度の値
は、そのときの冷凍負荷及び冷却水入口温度に大
きく依存するため、最高効率で運転しようとすれ
ば運転員が時々刻々の状況に応じて設定値を変え
てやらなければならず、常にチエツクを続けなけ
ればならないという問題があつた。 本発明は上記した点に鑑み提案されたもので、
その目的とするところは、運転中の吸収溶液濃度
とその結晶限界濃度との差である結晶濃度余裕度
を算出し、これが設定値となるよう溶液循環量を
制御する吸収冷凍機の制御装置において、加熱源
量検出器、冷水流量検出器、冷水出口温度検出
器、冷水入口温度検出器、及び、冷却水入口温度
検出器を備えると共に、探索運転モードと通常運
転モードとの切替えを行うモード切替手段を有す
るモード切替部と、前記各検出器からの検出値に
基づいて、濃度余裕度設定値として取り得る離散
値と冷却水入口温度として取り得る離散値及び冷
凍負荷として取り得る離散値を独立変数とし、こ
れら独立変数の従属変数である吸収冷凍機の動作
係数を前記加熱源量、冷水流量、冷水出口温度及
び冷水入口温度から計算し、前回の動作係数平均
値との重み付き平均値を求め、冷却水入口温度と
冷凍負荷の離散値の各組合せに対して動作係数が
最小となる濃度余裕度設定値を探索する探索運転
モード計算部と、前記冷水流量、冷水出口温度及
び冷水入口温度から冷凍負荷を計算し、離散化さ
れたこの冷凍負荷及び冷却水入口温度の２つを指
標として前記探索運転モード計算部での探索結果
に基づき最適の濃度余裕度設定値を設定し、これ
を前記設定値として出力する通常運転モード計算
部とを具備したことを要旨とし、自動的に高効率
運転を行わせることができる吸収冷凍機の高効率
運転制御装置を提供することにある。 以下、図面を参照してこの発明の一実施例を説
明する。第２図は吸収冷凍機の制御装置全体の構
成を示すものである。ここで、第１図と同一構成
部分は同一符号を付してその説明を省略し、第１
図と異なる部分についてのみ説明する。 第２図において、加熱源量Q_F及び冷水流量Q_W
はそれぞれ流量検出器１０１，１０２で検出され
る。冷水出口温度T〓、冷水入口温度T_I及び冷却
水入口温度T_Wはそれぞれ温度検出器１０３，１
０４及び温度検出器１０５で検出される。以上５
つの検出量Q_F、Q_W、T〓、T_I及びT_Wは計算機２
００に入力される。計算機２００は、その中に第
４図に詳細を示すようにモード制御部２０１、探
索運転モード計算部２０２及び通常運転モード計
算部２０３を有する。さらにモード切替ボタン２
１０の出力Ｍも、計算機２００に入力され、その
出力は前述の比較器３１の一方の入力端に入力さ
れる。 なお、モード切替ボタン２１０の出力Ｍは以下
の説明を簡単にするため出力値は“１”または
“２”の二値のみで、 (i) 運転員により探索運転モードが選択された場
合には“１”を出力し、 (ii) 運転員により通常運転モードが選択された場
合には“２”を出力する ものとする。 ここで、探索運転モードでは、濃度余裕度の設
定値を強制的に変更し、最高効率を示す最適値を
自動探索し、通常運転モードでは探索運転モード
で求めた最適値に濃度余裕度を保持すべく制御す
るようになつている。 計算機２００の各部の具体的な演算内容は下記
のようになつている。なお、以下の説明では既出
のもの以外に次の記号を用いる。 (イ) 予めデータとして与えられるもの Ｘ(I)、Ｉ＝１、２、…、Ｌ：濃度余裕度設定と
して取り得る値（Ｌは個数） Ｒ(J)、Ｊ＝１、２、…、Ｍ：冷凍負荷の離散値
（Ｍは個数） Ｔ(K)、Ｋ＝１、２、…、Ｎ：冷却水入口温度の
離散値（Ｎは個数） TAU：探索モード運転時のサンプル時間（冷
凍機の整定に要する時間より長くとる。） (ロ) 計算結果として出て来るもの η：各サンプル毎の動作係数 ξ：各サンプル毎の冷凍負荷 COP（Ｉ、Ｊ、Ｋ）：濃度余裕度設定値がＸ(I)、
冷凍負荷がＲ(J)冷却水入口温度がＴ(K)のとき
の動作係数のサンプル平均値（初期値は任
意。） Ｈ（Ｉ、Ｊ、Ｋ）：同上の動作係数のサンプル数 Ｙ（Ｊ、Ｋ）：冷凍負荷がＲ(J)で、冷却水入口温
度がＴ(K)のときの最適な濃度余裕度設定値 I^*：各計算時点での濃度余裕度設定値Ｘ(I)のＩ
番号 J^*：各計算時点での冷凍負荷離散値Ｒ(J)のＪ番
号 K^*：各計算時点での冷却水入口温度離散値Ｔ
(K)のＫ番号 (1) モード制御部２０１ モード制御部２０１は、モード切替ボタン２
１０よりの入力Ｍが Ｍ＝１ならば(2)項の探索運転モード計算部２
０２を使用し、 Ｍ＝２ならば(3)項の通常運転モード計算部２
０３を使用する という運転モードの制御を行う。 (2) 探索運転モード計算部２０２ 時間TAU毎に以下の演算を繰り返す。 (2‐1) 冷凍負荷ξを計算し、離散化する ξ＝Q_W×（T_I−T〓） ……(1) Ｒ（J^*）≦ξ＜Ｒ（J^*＋１）、J^*＝１、２、…
、Ｍ−１……(2) なるJ^*を求める。 (2‐2) 冷却水入口温度T_Wを離散化する Ｔ（K^*）≦T_W＜Ｔ（K^*＋１）、K^*＝１、２、…
、Ｎ−１……(3) なるK^*を求る。 (2‐3) 動作係数ηを計算する η＝Q_F／ξ ……(4) この値は単位冷凍負荷当りの所要加熱源量
を表わしており、この係数が小さい程効率が
良いことを示す。 (2‐4) 動作係数計算回数の加算と動作係数の平均
化 Ｈ（I^*、J^*、K^*）＝Ｈ（I^*、J^*、K^*）＋１ ……(5) COP（I^*、J^*、K^*） ＝〔｛Ｈ（I^*、J^*、K^*）−１｝＊COP（I^*、J^*、K
^*）＋η〕／Ｈ（H^*、J^*、K^*）……(6) (2‐5) 最適濃度余裕度設定値の探索 Ｉ＝１、２、…、Ｌに対し、Ｈ（Ｉ、J^*、
K^*）が正のものの内COP（Ｉ、J^*、K^*）が
最も小さいＩの値IOPTを求め、 Ｙ（J^*、K^*）＝Ｘ（IOPT） ……(7) とおく (2‐6) 次回計算の準備 I^*＝I^*−１ ……(8) ただし、I^*≦０となればI^*＝ＬとおきＸ
（I^*）を出力する。 (3) 通常運転モード計算部２０３ 以下の計算をモード制御部２０１よりコント
ロールが渡る毎に実行する。 (3‐1) 冷凍負荷を計算し、離散化する 前記（２−１）に同じ (3‐2) 冷却水入口温度を離散化する 前記（２−２）に同じ (3‐3) 最適値Ｙ（J^*、K^*）を出力する。 以上(1)、(2)、(3)の計算のフローチヤートを第３
図にそれぞれステツプS₁、S₂〜S₈、S₉〜S₁₁で示
す。 次に、上記モード制御部２０１、探索運転モー
ド計算部２０２及び通常運転モード計算部２０３
の各作用を具体的に説明する。 (1) モード制御部２０１では、第３図のステツプ
S₁に示すように、モード切替ボタン２１０より
の入力Ｍが“１”か“２”を判別し、探索運転
モードか、通常運転モードかの選択を行う。Ｍ
＝１ならば、ステツプS₂〜S₈に示すように探索
運転モード計算部２０２により探索運転が行わ
れ、Ｍ＝２ならばステツプS₉〜S₁₁に示すよう
に通常運転モード計算部２０３により通常運転
が行われる。 (2) 探索運転モード計算部２０２では前述のよう
に濃度余裕度の設定値Ｘ（I^*）を試験的に順次
変えつつ、各Ｘ（I^*）（ただし、I^*＝１、２、
…、Ｌ）に対して動作係数ηを計算し、その内
動作係数の最も小さいもの、すなわち効率の最
も高いものを選び出し、これを離散化した冷却
水入口温度Ｔ(J)と冷凍負荷Ｒ(K)の組毎にデータ
Ｙ（Ｊ、Ｋ）に格納する。 このようにすることによつて冷却水入口温度
Ｔ(J)と冷凍負荷Ｒ(K)が与えられた場合に、Ｙ
（Ｊ、Ｋ）を参照することによつてＴ(J)とＲ(K)
の各々の組に対し最も効率を高くする濃度余裕
度の設定値を取り出すことができる。 さらに(5)式、(6)式で表わされるように上述の
動作係数の最も小さいものを選び出すためのデ
ータCOP（I^*、J^*、K^*）は出現頻度を表わすサ
ンプル数Ｈ（I^*、J^*、K^*）の重み付き平均で定
義されているので、過去の経験をデータ中に学
習作用として取り入れることができる。 具体例を示すと、冷却水入口温度と冷凍負荷
の特定の組（Ｔ（J^*）、Ｒ（K^*））に対し、濃度
余裕度の設定値をＸ（I^*）として、過去に４回
の計算が行われており、COP（I^*、J^*、K^*）＝
1.0が求まつていたとする。今、更に、同じ特
定の組（Ｔ（J^*）、Ｒ（K^*））に対し、上記と同
じ濃度余裕度の設定値Ｘ（I^*）を設定して、(4)
式を計算するとη＝1.2となつたとする。この
場合、過去４回の計算でCOP（I^*、J^*、K^*）＝
1.0という値が求まつているのでη＝1.2となつ
たのは遇然の外乱が入つたため0.2だけの差を
生じたのかも知れない。(5)、(6)式を用いるなら
ば、 Ｈ（I^*、J^*、K^*）＝４＋１＝５ COP（I^*、J^*、K^*）＝4/5×1.0 ＋1/5×1.2＝1.04 となつて、５回の内１回1.2という値が出たこ
とが過去４回の経験と総合して、データCOP
（I^*、J^*、K^*）は1.04までしか増やすべきでな
いという結果になる。 すなわち、(5)、(6)式によれば (i) 何らかの外乱で過去の経験に対し、飛離れ
たηが出たときには、これを過去の経験の多
さによつて重みを小さくし、 (ii) 同じようなηが出たときにはＨ（I^*、J^*、
K^*）を増加させておくことによつて経験の
多さを暗記しておく という作用をする。 (3) 通常運転モード計算部２０３では離散化され
た冷却水入口温度Ｔ(J)と冷凍負荷Ｒ(K)を指標と
して最も効率の高い運転ができる濃度余裕度の
設定値をデータＹ（J^*、K^*）を用いて設定す
る。これにより吸収冷凍機の高効率運転が可能
となる。 このような作用によつて、従来運転員が時々
刻々の状態に応じて常にチエツクをしつつ設定値
を変えなければ高効率運転を持続できなかつたと
いう問題を解決できる。また、各冷凍機の特性に
応じた最適な濃度余裕度設定値を自動的に求める
ことができる。 以上のようにこの発明によれば、自動的に高効
率運転を行わせることのできる吸収冷凍機の高効
率運転制御装置を提供できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の吸収冷凍機制御装置の構成図、
第２図はこの発明の一実施例に係る吸収冷凍機制
御装置の構成図、第３図は上記制御装置の学習制
御部の動作を説明するためのフローチヤート、第
４図は第２図における学習制御部の詳細を示すブ
ロツク図である。 １０１，１０２……流量検出器、１０３，１０
４，１０５……温度検出器、２００……計算機、
２０１……モード制御部、２０２……探索運転モ
ード計算部、２０３……通常運転モード計算部、
２１０……モード切替ボタン。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 運転中の吸収溶液濃度とその結晶限界濃度と
   の差である結晶濃度余裕度を算出し、これが設定
   値となるよう溶液循環量を制御する吸収冷凍機の
   制御装置において、 加熱源量検出器、冷水流量検出器、冷水出口温
   度検出器、冷水入口温度検出器、及び、冷却水入
   口温度検出器を備えると共に、探索運転モードと
   通常運転モードとの切替えを行うモード切替手段
   を有するモード切替部と、前記各検出器からの検
   出値に基づいて、濃度余裕度設定値として取り得
   る離散値と冷却水入口温度として取り得る離散値
   及び冷凍負荷として取り得る離散値を独立変数と
   し、これら独立変数の従属変数である吸収冷凍機
   の動作係数を前記加熱源量、冷水流量、冷水出口
   温度及び冷水入口温度から計算し、前回の動作係
   数平均値との重み付き平均値を求め、冷却水入口
   温度と冷凍負荷の離散値の各組合せに対して動作
   係数が最小となる濃度余裕度設定値を探索する探
   索運転モード計算部と、前記冷水流量、冷水出口
   温度及び冷水入口温度から冷凍負荷を計算し、離
   散化されたこの冷凍負荷及び冷却水入口温度の２
   つを指標として前記探索運転モード計算部での探
   索結果に基づき最適の濃度余裕度設定値を設定
   し、これを前記設定値として出力する通常運転モ
   ード計算部とを具備したことを特徴とする吸収冷
   凍機の高効率運転制御装置。