JPH04254163A - 吸収式冷凍機およびその制御方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は吸収式冷凍機及びその制
御方法に係わり、特に冷凍機の起動後の冷水出口温度が
目標値に達するまでの時間の短縮を図るのに好適な吸収
式冷凍機及びその制御方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の装置は、例えば特開平２−１３６
６５　号公報に記載されるように、冷却水入口温度が異
常に高くなった場合、および、異常に低くなった場合に
、入熱制御弁開度の上限をある開度に制限し、それ以上
、開かないようにするものがある。冷却水入口温度が異
常に高くもなく、低くもない場合、すなわち、冷凍機の
仕様範囲内に冷却水入口温度がある場合は、通常の比例
制御により、入熱を制御するものである。

【０００３】又、特開平２−１４０５６　号公報に記載
されるように、冷却水入口温度が異常に高くなった場合
に、入熱量制御弁開度の上限をある開度に制限し、それ
以上に開かないようにすると共に、その上限開度を従来
の比例制御で言う比例帯の上限として、比例定数を可変
にするものもある。

【０００４】更に、「ファジイ理論を用いたガス吸収冷
温水機制御」（日本ファジイ学会主催：第６回ファジイ
システムシンポジウム論文集：第３７３頁〜第３７６頁
）に記載のように、制御の入力変数として冷却水入口温
度変化，冷水入口温度変化，冷水出口温度変化，冷水出
口温度偏差を検出して入熱の制御を行なうものもある。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】上記特開平２−１３６
６５号公報記載のものにおいては、冷却水入口温度が異
常状態にある時に、冷凍機がサイクル高温，サイクル高
圧もしくは、結晶等を防止するためには、有効であるが
、冷却水入口温度が仕様範囲内にある場合のきめ細かな
制御を行なう点については配慮がされていない。

【０００６】又、特開平２−１４０５６４　号公報記載
のものにおいても、前記公報記載のものと基本的には同
一のものである。

【０００７】但し、ここでは、比例定数も変化させるた
め、冷却水入口温度が仕様範囲内における比例制御を若
干、きめ細かく行なうことができるという点では配慮さ
れている。しかし、単純な比例制御であり、他の影響因
子による外乱に対しては、配慮されていない。

【０００８】更に、論文集記載のものにおいても、冷凍
機内部のサイクル（例えば溶液濃度）について配慮がさ
れていないため、制御の入力変数として冷凍作用の結果
として変化する変数及び、負荷側の変動等の外部条件に
より変化する変数のみを採用するものであるために制御
が継手になり、真に最適で遅れのない制御を行なうこと
ができないものであった。又、冷却水入口温度は顕著な
変動を示すものではなく、冷凍能力を制御する入力変数
としては有効に作用しない。更に、冷水入口温度を入力
変数としても冷凍機の能力によって冷水出口温度は変化
するので入力変数としては冷水出口温度変化だけで十分
であり、冷水入口温度変化を入力変数とすることは系の
複雑化、不安定化を招く原因となる。

【０００９】本発明の目的は、吸収式冷凍機の起動時及
び低負荷時のオーバーシュートを減らし冷水出口温度が
目標値に達するまでの時間の短縮が図れ、又、構造も簡
素な吸収式冷凍機及びその制御方法を提供することにあ
る。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記目的は、高温再生器
の溶液濃度を検出する高温溶液濃度検出器，冷却水の入
口温度を検出する冷却水温度検出器，冷水の出口温度偏
差及び冷水出口温度の変化勾配を検出する冷水温度検出
器、前記各検出器からの信号により冷水出口温度が目標
温度に達するまでの冷水出口温度の時間変化を予測して
高温再生器への入熱を制御する制御装置を設けることに
よって、達成される。

【００１１】又、上記目的は、高温再生器の圧力を検出
する高温再生器圧力検出器，高温再生器の溶液温度を検
出する高温再生器温度検出器，冷却水の入口温度を検出
する冷却水温度検出器，冷水の出口温度偏差及び冷水出
口温度の変化勾配を検出する冷水温度検出器、前記各検
出器からの信号により冷水出口温度が目標温度に達する
までの冷水出口温度の時間変化を予測して高温再生器へ
の入熱を制御する制御装置を設けることによって、達成
される。

【００１２】更に、上記目的は、蒸発器液面を検出する
蒸発器液面検出器、冷却水の入口温度を検出する冷却水
温度検出器，冷水の出口温度偏差及び冷水出口温度勾配
を検出する冷水温度検出器、前記各検出器からの信号に
より冷水出口温度が目標温度に達するまでの冷水出口温
度の時間変化を予測して高温再生器への入熱を制御する
制御装置を設けることによって、達成される。

【００１３】更に、上記目的は、高温再生器の液面を検
出する高温再生器液面検出器，吸収器の溶液液面を検出
する吸収器液面検出器，低温再生器の液面を検出する低
温再生器液面検出器，冷却水の入口温度を検出する冷却
水温度検出器，冷水の出口温度偏差及び冷水の出口温度
勾配を検出する冷水温度検出器、前記各検出器からの信
号により冷水出口温度が目標温度に達するまでの冷水出
口温度の時間変化を予測して高温再生器への入熱を制御
する制御装置を設けることによって、達成される。

【００１４】更に、上記目的は、高温再生器の溶液濃度
，冷却水入口温度，冷水出口温度偏差及び冷水出口温度
の変化勾配から冷水出口温度が目標温度に達するまでの
冷水出口温度の時間変化を予測して高温再生器への入熱
を制御することによって、達成される。

【００１５】更に、上記目的は、高温再生器の圧力及び
高温再生器の溶液温度を検出しこれら圧力及び溶液温度
から換算して求めた溶液濃度と、冷却水入口温度，冷水
出口温度偏差及び冷水出口温度の変化勾配とから冷水出
口温度が目標温度に達するまでの冷水出口温度の時間変
化を予測して高温再生器への入熱を制御することによっ
て達成される。

【００１６】更に、上記目的は、蒸発器の液面を検出し
、この液面から換算して求めた溶液濃度と、冷却水入口
温度，冷水出口温度偏差及び冷水出口温度の変化勾配と
から冷水出口温度が目標温度に達するまでの冷水出口温
度の時間変化を予測して高温再生器への入熱を制御する
ことによって、達成される。

【００１７】更に、上記目的は、高温再生器の溶液液面
，吸収器の溶液液面及び低温再生器の溶液液面を検出し
て吸収式冷凍機内の溶液量と冷媒量との全量と、前記高
温再生器，吸収器及び低温再生器内の溶液の全量との差
から蒸発器の溶液液面を求め、この求めた溶液液面から
更に溶液濃度を求め、この溶液濃度と冷却水入口温度，
冷水出口温度偏差及び冷水出口温度の変化勾配とから冷
水温度が目標温度に達するまでの冷水出口温度の時間変
化を予測して高温再生器への入熱を制御することを特徴
とすることによって、達成される。

【００１８】

【作用】高温再生器の溶液濃度検出器が溶液濃度を検出
し、蒸発器の冷水出口側にある検出器が冷水出口温度偏
差及び冷水出口温度の変化勾配を検出し、吸収器の冷却
入口側にある検出器が冷却水温度を検出し、これら検出
器からの信号を制御装置に入力すると、この制御装置は
冷水出口温度が目標温度に達するまでの冷水出口温度の
時間変化を予測する。この予測に基づいて更に制御装置
は高温再生器への入熱量を調整する燃料制御弁の開度を
制御して高温再生器の溶液濃度を適正にする。

【００１９】

【実施例】以下本発明の実施例を図によって説明する。

【００２０】図１は一実施例の系統図で、１は蒸発器、
２は吸収器、３は高温再生器、４は低温再生器、５は凝
縮器である。前記蒸発器１内には冷水を流して蒸発器１
内の冷媒と熱交換する冷水管６が設けられ、この冷水管
６の出口側には冷水の出口温度偏差及び冷水出口温度の
変化勾配を検出する冷水温度検出器７が設けられている
。８は冷媒ポンプで、冷媒散布管９内に冷媒を循環させ
て前記冷水管６に冷媒を散布するためのものである。 前記蒸発器１と吸収器２とは冷媒蒸気を通す冷媒蒸気管
１０で接続され、吸収器２と前記高温再生器３及び低温
再生器４とは分岐した希液管１１で接続され、この希液
管１１には吸収器２内の希溶液を高温再生器３及び低温
再生器４へ送るための溶液ポンプ１２が設けられている
。前記高温再生器３には燃料を供給する燃料供給管１３
が設けられ、この供給管１３には開度を変化させて入熱
を調整する燃料制御弁が設けられている。又、高温再生
器３には溶液の濃度を検出する濃度検出器１５が設けら
れ、前記吸収器２と高温再生器３とは濃溶液を吸収器２
へ送り、散布するための濃液管１６で接続されている。 更に、高温再生器３と前記凝縮器５とは、高温再生器３
で発生した冷媒蒸気を通し、低温再生器４内で蒸気を液
化させて送る冷媒蒸気管１７で接続されている。 又、低温再生器４と凝縮器５とは低温再生器４内で発生
した冷媒蒸気を凝縮器５へ送る冷媒蒸気管１８で接続さ
れ、凝縮器５と蒸発器１とは凝縮器５で液化した冷媒を
蒸発器１へ送る冷媒管１９で接続されている。２０は冷
却水管で、前記吸収器２と凝縮器５内を流れるように設
けられている。２１は冷却水温度検出器で、この冷却水
温度検出器２１で検出された温度の出力信号は前記冷水
温度検出器７，溶液濃度検出器１５からの出力信号とと
もに制御装置２２に送られ、この制御装置２２からの出
力信号によって燃料制御弁１４の開度が制御される。

【００２１】冷凍機の冷凍能力は溶液濃度が高いほど大
きくなる。溶液濃度の中でも高温再生器３内の溶液濃度
はサイクル内で最も高濃度であり、冷凍能力を左右する
が、溶液の濃度も最も激しく変化する。この高温再生器
３内の溶液濃度を検出すればサイクル内に保持される冷
凍能力を推測することができる。又、吸収器２を通る冷
却水入口温度に関しても同様に、冷凍能力に大きな影響
を与える。冷却水の入口温度が低いほど冷凍能力は大き
くなる。蒸発器１の冷水出口温度の温度勾配の検出は負
荷側の大小の判定、更に現時点より以後の冷水出口温度
の変化を予測する手段となる。冷水入口温度勾配が急激
に低下の傾向にある時は負荷は小さい。

【００２２】上記冷凍機の特性より、本実施例において
は入力変数の検出部として冷水管６の出口部に冷水温度
検出器７を配置し、冷却水の入口部に冷却水温度検出器
２１，高温再生器３に溶液濃度を検出する溶液濃度検出
器１５を設けたもので、前記冷水温度検出器７が冷水出
口の温度偏差及び冷水出口温度の変化勾配を検出して制
御装置２２に入力し、更に溶液濃度検出器１５が高温再
生器３内の溶液濃度を検出するとともに冷却水検出器２
１が吸収器２に入る冷却水の温度を検出してこれらを制
御装置２２へ入力すると、制御装置２２は蒸発器１の冷
水出口温度が目標温度に達するまでの冷水出口温度の時
間変化を予測して燃料制御弁１４の開度を調整し、高温
再生器３への入熱を制御するものである。

【００２３】上記制御について更に詳述すると図２は冷
却入口温度と冷凍能力との関係を高温再生器３の溶液濃
度をパラメータにとって示したものである。図から明ら
かなように、冷却水入口温度が高い程、冷凍能力は低下
する傾向におり、又、溶液濃度が高い程、冷凍能力が上
昇する傾向にある。

【００２４】次に図３は冷水出口温度の変化勾配と予測
される負荷状態との関係を示したものである。図から明
らかなように、冷水出口温度変化勾配が大、すなわち冷
水出口温度が急激に低下している時は負荷状態が冷凍能
力に対してきわめて小さいと予測できる。したがって、
この予測から冷水出口温度が現時点より何時間後にどの
ように変化していくかを制御装置２２で判断し、この判
断結果にもとづいて燃料制御弁１４の開度を調整し、入
熱を制御することによって冷水出口温度のオーバーシュ
ートを減らし、立上がり時間を短縮を図るが、予測制御
について次に詳述する。

【００２５】図４から図７は予測制御に用いた入力変数
（高温再生器溶液濃度，冷水出口温度偏差，冷水出口温
度変化勾配及び冷却水入口温度）と度合の関係を示した
もので、横軸に入力変数の検出値、縦軸にその度合をと
ったものである。

【００２６】ここで、図中の各記号は次のことを意味す
る。

【００２７】ＰＳ…正の側に小さい（うすい，低い）Ｐ
Ｍ…正の側に適当である ＰＢ…正の側に大きい（濃い，高い） ＺＲ…ゼロ 図８は上記各種入力変数を用いた場合に、出力として燃
料制御弁１４の開度を調整して入熱を制御するための度
合を示したもので、横軸に開度、縦軸に度合をとった。

【００２８】ここで、図中の各記号は次のことを意味す
る。

【００２９】ＰＢ…大きく開け ＰＳ…少し開け Ｒ　…止めろ ＮＳ…少し閉じろ ＮＢ…大きく閉じろ 図９は、上記入力変数毎に燃料制御弁１４の開度と高温
再生器溶液濃度，冷水出口温度偏差，冷水出口温度変化
勾配及び冷却水入口温度との関係を示すもので、この規
則に従って開度が調整される。

【００３０】例えば、汲水出口温度偏差がＰＢならば開
度はＰＢ 冷却水入口温度がＰＳならば開度はＮＳ高温再生器溶液
濃度がＰＢならば開度はＺＲ冷水出口温度変化勾配がＰ
Ｂならば開度はＮＳこれらを総合して、開度は、おおむ
ねＺＲとＮＳの中間あたりになる。

【００３１】又、上記例では、冷水出口温度偏差が非常
に大きいので、もっと冷凍能力を出したい。又、高温再
生器溶液濃度が高いので、冷凍能力は出るので、それ程
、入熱を増やさなくてもよい。しかし、冷却水入口温度
が低いので、冷凍能力が出すぎるので、少し絞りたい。 また冷水出口温度が急激なので現時点から絞っておきた
い。これらを総合して入熱を制御する。

【００３２】上記説明は、制御弁１４が、開から閉まで
連続制御が行なえるものの場合である。一方、制御弁１
４が、ＯＮ−ＯＦＦ構造の場合は、出力は早めにＯＦＦ
もしくは、即刻にＯＦＦ、もしくはぎりぎりまでＯＦＦ
させない等の制御をする。

【００３３】図１０は本発明の他の実施例の系統図で、
高温再生器３の蒸気圧を蒸気圧検出器２３で検出し、又
、溶液温度を溶液温度検出器２４で検出してこれら検出
信号を制御装置２５に入力し、制御装置２５は冷却水温
度検出器２１が検出する検出信号とともに前記２つの信
号によって燃料制御弁１４の開度を前記実施例と同様の
制御方法にもとづいて予測し、制御する。

【００３４】本実施例によれば、前記実施例に比べて信
頼性が向上する。又、安価に検出器をつくることができ
る。

【００３５】図１１は更に他の実施例で蒸発器１の液面
を液面検出器２６で検出し、この検出信号を制御装置２
７に入力し、制御装置２７は冷却水温度検出器２１が検
出する検出信号とともに制御弁１４の開度を調整して前
記図１の実施例と同様の制御方法にもとづいて予測し制
御する。

【００３６】本実施例によれば、図１の実施例のものに
比べ信頼性が向上し、又、図１０の実施例のものに比べ
て検出器が１個ですみ、濃度換算が不要であるので制御
装置２７が簡単になる。

【００３７】図１２は更に他の実施例で、吸収器２の液
面を液面検出器２８で検出し、低温再生器４の液面を液
面検出器２９で検出し、高温再生器３の液面を液面検出
器３０で検出し、これら３つの検出信号を制御装置３１
に入力し、制御装置３１はこれら入力信号によって燃料
制御弁１４の開度を調整し、図１の実施例と同様に制御
方法にもとづいて予測し、制御する。

【００３８】本実施例によれば、図１の実施例のものに
比べ信頼性が向上し、又、図１０の実施例のものに比べ
濃度換算が不要であるので制御装置３１が簡単になり、
更に図１１の実施例のものに比べ高精度に検出できる。

【００３９】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば吸
収式冷凍機の起動時、及び低負荷時の急激な冷水出口温
度低下によるオーバシュートを減らし、立上がり時間の
短縮を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例の系統図である。

【図２】冷却水入口温度と冷凍能力との関係を示す図で
ある。

【図３】冷水出口温度の変化勾配と予測される負荷状態
との関係を示す図である。

【図４】各種入力変数と度合の関係を示す図である。

【図５】各種入力変数と度合の関係を示す図である。

【図６】各種入力変数と度合の関係を示す図である。

【図７】各種入力変数と度合の関係を示す図である。

【図８】燃料制御弁の開度を調整して入熱を制御する度
合を示す図である。

【図９】各種入力変数と燃料制御弁の開度との関係を示
す図である。

【図１０】本発明の他の実施例の系統図である。

【図１１】本発明の更に他の実施例の系統図である。

【図１２】本発明の更に他の実施例の系統図である。

【符号の説明】

１…蒸発器、２…吸収器、３…高温再生器、４…低温再
生器、５…凝縮器、６…冷水管、７…冷水温度検出器、
８…冷媒ポンプ、１２…溶液ポンプ、１４…燃料制御弁
、１５…溶液濃度検出器、２１…冷却水温度検出器、２
２，２５，２７，３１…制御装置、２３…蒸気圧検出器
、２４…溶液温度検出器、２６，２８，２９，３０…液
面検出器。

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】蒸発器，吸収器，低温再生器，高温再生器
   及び凝縮器を備える吸収式冷凍機において、高温再生器
   の溶液濃度を検出する高温再生器溶液濃度検出器，冷却
   水の入口温度を検出する冷却水温度検出器，冷水の出口
   温度偏差及び冷水出口温度の変化勾配を検出する冷水温
   度検出器、前記各検出器からの信号により冷水出口温度
   が目標温度に達するまでの冷水出口温度の時間変化を予
   測して高温再生器への入熱を制御する制御装置を設けた
   ことを特徴とする吸収式冷凍機。
2. 【請求項２】蒸発器，吸収器，低温再生器，高温再生器
   及び凝縮器を備える吸収式冷凍機において、高温再生器
   の圧力を検出する高温再生器圧力検出器、高温再生器の
   溶液温度を検出する高温再生器温度検出器、冷却水の入
   口温度を検出する冷却水温度検出器、冷水の出口温度偏
   差及び冷水出口温度の変化勾配を検出する冷水温度検出
   器、前記各検出器からの信号により冷水出口温度が目標
   温度に達するまでの冷水出口温度の時間変化を予測して
   高温再生器への入熱を制御する制御装置を設けたことを
   特徴とする吸収式冷凍機。
3. 【請求項３】蒸発器，吸収器，低温再生器，高温再生器
   及び凝縮器よりなる吸収式冷凍機において、蒸発器液面
   を検出する蒸発器液面検出器、冷却水の入口温度を検出
   する冷却水温度検出器、冷水の出口温度偏差及び冷水出
   口温度勾配を検出する冷水温度検出器、前記各検出器か
   らの信号により冷水出口温度が目標温度に達するまでの
   冷水出口温度の時間変化を予測して高温再生器への入熱
   を制御する制御装置を設けたことを特徴とする吸収式冷
   凍機。
4. 【請求項４】蒸発器，吸収器，低温再生器，高温再生器
   及び凝縮器を備える吸収式冷凍機において、高温再生器
   の液面を検出する高温再生器液面検出器，吸収器の溶液
   液面を検出する吸収器液面検出器，低温再生器の液面を
   検出する低温再生器液面検出器，冷却水の入口温度を検
   出する冷却水温度検出器，冷水の出口温度偏差及び冷水
   の出口温度勾配を検出する冷水温度検出器、前記各検出
   器からの信号により冷水出口温度が目標温度に達するま
   での冷水出口温度の時間変化を予測して高温再生器への
   入熱を制御する制御装置を設けたことを特徴とする吸収
   式冷凍機。
5. 【請求項５】請求項１，２，３及び４記載のものにおい
   て、高温再生器への入熱を制御する燃料制御弁を設けた
   ことを特徴とする吸収式冷凍機。
6. 【請求項６】吸収式冷凍機の冷水出口温度を制御する方
   法において、高温再生器の溶液濃度，冷却水入口温度，
   冷水出口温度偏差及び冷水出口温度の変化勾配から冷水
   出口温度が目標温度に達するまでの冷水出口温度の時間
   変化を予測して高温再生器への入熱を制御することを特
   徴とする吸収式冷凍機の制御方法。
7. 【請求項７】吸収式冷凍機の冷水出口温度を制御する方
   法において、高温再生器の圧力及び高温再生器の溶液温
   度を検出し、これら圧力及び溶液温度から換算して求め
   た溶液濃度と、冷却水入口温度，冷水出口温度偏差及び
   冷水出口温度の変化勾配とから冷水出口温度が目標温度
   に達するまでの冷水出口温度の時間変化を予測して高温
   再生器への入熱を制御することを特徴とする吸収式冷凍
   機の制御方法。
8. 【請求項８】吸収式冷凍機の冷水出口温度を制御する方
   法において、蒸発器の液面を検出し、この液面から換算
   して求めた溶液濃度と、冷却水入口温度，冷水出口温度
   偏差及び冷水出口温度の変化勾配とから冷水出口温度が
   目標温度に達するまでの冷水出口温度の時間変化を予測
   して高温再生器への入熱を制御することを特徴とする吸
   収式冷凍機の制御方法。
9. 【請求項９】吸収式冷凍機の出口温度を制御する方法に
   おいて、高温再生器の溶液液面，吸収器の溶液液面及び
   低温再生器の溶液液面を検出して吸収式冷凍機内の溶液
   量と冷媒量との全量と、前記高温再生器，吸収器及び低
   温再生器内の溶液の全量との差から蒸発器の溶液液面を
   求め、この求めた溶液液面から更に溶液濃度を求め、こ
   の溶液濃度と冷却水入口温度，冷水出口温度偏差及び冷
   水出口温度の変化勾配とから冷水温度が目標温度に達す
   るまでの冷水出口温度の時間変化を予測して高温再生器
   への入熱を制御することを特徴とする冷凍機の制御方法
   。