JPH05203281A - 吸収式冷温水機及びその制御方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 吸収式冷温水機を用いて負荷の状況に適合し
た快適な空気調和を行うとともに、エネルギ消費の無駄
をなくす。 【構成】 外気温度を検出する外気温度センサ１５と、
検出された外気温度を入力として燃焼手段をオン、オフ
する限界温度を選定し、蒸発コイル１９を通過した熱媒
体の温度を検出し、該熱媒体の温度と前記選定された限
界温度を比較して燃焼手段のオン、オフを指示する信号
を出力する制御回路１７とを含んで構成された吸収式冷
温水機。 【効果】

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、吸収式冷温水機及びそ
の制御方法に係り、特に、外気温度が変動した場合の再
生器燃焼の効率化に配慮した吸収式冷温水機及びその制
御方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】熱媒体を例えば室内空調ユニットとの間
で循環させる吸収式冷温水機の出力は、一般的に、再生
器での加熱により生成される冷媒蒸気の量に左右され
る。従って負荷の変動を吸収式冷温水機の出口における
前記熱媒体の温度変動として検出し、該温度変動をある
所定の温度範囲に維持するように再生器の加熱量つまり
は燃焼量を制御することが通常行われている。

【０００３】図８は、その例を示し、冷温水ポンプ４で
駆動されて吸収式冷温水機１に送りこまれた熱媒体は、
該吸収式冷温水機１で加熱もしくは冷却されたのち、室
内空調ユニット３に流入し、暖房もしくは冷房を行なっ
たのち再び前記冷温水ポンプ４で駆動されて上述のサイ
クルを繰り返す。吸収式冷温水機１の出口における前記
熱媒体の温度が検出され、検出された温度に基づいて吸
収式冷温水機１の再生器の燃焼が制御される。なお、冷
却水ポンプ２及び該冷却水ポンプ２で送りこまれる冷却
水を冷却するクーリングタワー３は、冷房時に吸収式冷
温水機１から不要な熱を取り出すためのものである。

【０００４】前記燃焼制御の例を図９を参照して説明す
る。

【０００５】まず、冷房運転においては、検出される熱
媒体の温度が１１．５℃を超えると再生器での燃焼が開
始され、再生器における冷媒蒸気の生成が開始される。
生成された冷媒蒸気は一旦冷却凝縮されて液冷媒とな
り、次いで蒸発器に内装され前記熱媒体が流れる蒸発コ
イルの外面上で蒸発しつつ前記熱媒体から蒸発熱を奪っ
て該熱媒体を冷却する。すなわち、１１．５℃であった
熱媒体は次第に冷却される。熱媒体が冷却されて６．５
℃を下回ると、前記再生器の燃焼が停止され、冷媒蒸気
の発生も停止される。蒸発コイルの外面上で蒸発しつつ
前記熱媒体から蒸発熱を奪って冷却する冷媒の生成も従
って停止され、熱媒体の温度はまた上昇を開始する。

【０００６】暖房運転においては、検出される熱媒体の
温度が５２．５℃を下回ると再生器における燃焼が開始
され、熱媒体の直接加熱もしくは発生する冷媒蒸気によ
る熱媒体の加熱が開始される。この加熱により熱媒体の
温度が次第に上昇し、５７．５℃をこえると、再生器の
燃焼が停止される。上記６．５℃，１１．５℃，５２．
５℃，５７．５℃など、燃焼の開始（オン）、停止（オ
フ）を規定する温度を限界温度という。

【０００７】図１０は冷温水機の各種状態量信号と制御
信号に基づく制御を行う制御装置の要部を示すブロック
図である。熱媒体である冷温水の温度ＷＴ，再生器中の
吸収液の温度ＧＰ，蒸発器の温度ＬＴをそれぞれ検出す
る温度センサーから入力される状態量信号はＡ／Ｄ変換
されたのちマイコン制御回路に入力される。また、装置
を制御するために外部から与えられる各制御信号は接点
入力として前記マイコン制御回路に入力される。該マイ
コン制御回路は、入力されたディジタル状態量信号と接
点入力される制御信号をもとに、例えば、図１１に示さ
れるような制御フローに従って演算を行い、燃焼制御回
路への燃焼制御信号を出力するとともに、冷却水ポン
プ，冷温水ポンプ，冷却塔ファンなどの機外補機類への
制御信号、溶液循環ポンプ，電磁弁類などの機内補機類
への制御信号を接点の開閉信号として出力する。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】上述の従来技術におい
ては、燃焼制御は検出された熱媒体の温度が予め設定さ
れた温度（限界温度）よりも高いか低いかをもとに行わ
れ、前記設定された温度は通常一定の値に維持され、こ
の設定値を運転中に変更することは行われていない。し
たがって、冷房運転中に外気温度が低下してくると、人
の体感温度からしても前記熱媒体の下限温度６．５℃は
低く過ぎるのに、熱媒体の温度が６．５℃に下がるまで
再生器の燃焼が継続され、無駄にエネルギが消費されて
いた。また、夜間の冷房などの比較的軽負荷のときに熱
媒体温度が最も低くなるという無駄を生じるとともに、
冷え過ぎを生ずる恐れがあった。さらに、冷房運転起動
時には、冷したい室温の程度に関係なく、必ず熱媒体温
度が６．５℃になるまで再生器の燃焼を継続することに
なり、エネルギの無駄を生じていた。

【０００９】また、暖房運転の場合も同様な無駄が避け
られなかった。

【００１０】本発明の課題は、負荷の状況に適合した快
適な空気調和を行うとともに、エネルギ消費の無駄をな
くすにある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記の課題を
達成するために、吸収剤に冷媒を吸収させて生成された
吸収液を加熱して冷媒を蒸発させて吸収液を濃縮する燃
焼手段を備えた再生器と、該再生器で生成された冷媒蒸
気を凝縮させる凝縮器と、熱媒体を循環させる蒸発コイ
ルを内装し前記凝縮器で生成された液冷媒を前記蒸発コ
イル上で蒸発させて熱媒体を冷却する蒸発器と、該蒸発
器に連通され前記再生器で濃縮された吸収液に前記蒸発
器で蒸発した冷媒蒸気を吸収させる吸収器と、前記蒸発
コイルを通過した熱媒体の温度を検出する熱媒体温度セ
ンサと、該熱媒体温度センサからの入力と予め設定され
た限界温度を比較しどちらが大きいかによって前記燃焼
手段の燃焼を制御する制御手段とを含んでなる吸収式冷
温水機において、前記制御手段に外気温度を検出する外
気温度センサが接続され、該制御手段は前記外気温度セ
ンサから入力される外気温度信号を入力として前記限界
温度を切り替えるものであることを特徴とする。

【００１２】蒸気の課題はまた、吸収剤に冷媒を吸収さ
せて吸収液を生成し、該吸収液を燃焼手段により加熱し
て冷媒を蒸発させるとともに前記吸収液を濃縮し、前記
蒸発した冷媒蒸気を凝縮させて液冷媒とし、該液冷媒を
蒸発器に内装されて熱媒体を循環させる蒸発コイル上で
蒸発させて熱媒体を冷却し、前記蒸発コイルを通過した
熱媒体の温度を検出して検出された熱媒体温度と予め設
定された限界温度とを比較し、どちらが大きいかによっ
て前記燃焼手段のオン、オフを決める手順とを含んでな
る吸収式冷温水機の制御方法に、外気温度を検出し、検
出された外気温度が予め設定された温度領域のうちのど
の領域に該当するかを判定し、該当する温度領域に対応
して前記限界温度を変更する手順を含むことによっても
達成される。

【００１３】

【作用】冷房運転の場合、外気温度が高ければ冷房負荷
は高いのであるから、熱媒体の温度が十分低くなるまで
再生器の加熱、つまり燃焼手段の燃焼を継続する必要が
ある。すなわち燃焼手段のオフを規定する限界温度は低
いことが必要であり、同時に熱媒体の温度が高くならな
いうちに燃焼手段による加熱を開始する必要がある。外
気温度が高い領域に対応して燃焼手段のオン、オフを規
定する限界温度はいずれも低い値に設定される。また、
外気温度が低ければ冷房負荷は低いのであるから、熱媒
体の温度がそれほど低くなるまで再生器の加熱、つまり
燃焼手段の燃焼を継続する必要はない。すなわち燃焼手
段のオフを規定する限界温度は高くてもよく、同時に熱
媒体の温度がある程度高くなるまで燃焼手段による加熱
を開始する必要がない。すなわち外気温度が低い領域に
対応して燃焼手段のオン、オフを規定する限界温度はい
ずれも高い値に設定される。

【００１４】上述の設定により、冷房運転時、外気温度
が高い領域にあると判定されると、燃焼手段のオン、オ
フを規定する限界温度はいずれも低い値に切り替えら
れ、熱媒体は低い温度に維持されて十分な冷房能力が発
揮される。逆に、外気温度が低い領域にあると判定され
ると、燃焼手段のオン、オフを規定する限界温度はいず
れも高い値に切り替えられ、熱媒体は外気温度が高い領
域にある場合よりも高い温度に維持され、熱媒体の無駄
な冷却が防止される。

【００１５】暖房運転の場合、上記冷房運転の場合と逆
の設定となる。外気温度が低ければ暖房負荷は高いので
あるから、熱媒体の温度が十分高くなるまで再生器の加
熱、つまり燃焼手段の燃焼を継続する必要がある。すな
わち燃焼手段のオフを規定する限界温度は高いことが必
要であり、同時に熱媒体の温度が低くならないうちに燃
焼手段による加熱を開始する必要がある。すなわち、外
気温度が低い領域に対応して燃焼手段のオン、オフを規
定する限界温度はいずれも高い値に設定される。また、
外気温度が高ければ暖房負荷は低いのであるから、熱媒
体の温度がそれほど高くなるまで再生器の加熱、つまり
燃焼手段の燃焼を継続する必要はない。すなわち燃焼手
段のオフを規定する限界温度は低くてもよく、同時に熱
媒体の温度がある程度低くなるまで燃焼手段による加熱
を開始する必要がない。すなわち外気温度が高い領域に
対応して燃焼手段のオン、オフを規定する限界温度はい
ずれも低い値に設定される。

【００１６】

【実施例】以下、図面を参照して本発明の実施例を説明
する。図１は本発明の実施例である吸収式冷温水機と、
該冷温水機に接続された室内空調ユニット１３を示して
いる。図示の吸収式冷温水機は、吸収剤に冷媒である水
を吸収させた溶液を吸収液とするもので、吸収剤の濃度
の低い吸収液（以下、希溶液という）を加熱量制御弁１
２を備えた燃焼手段１１により加熱して冷媒蒸気を発生
させる高温再生器１と、該高温再生器１に接続して設け
られ前記冷媒蒸気と冷媒蒸気を蒸発させて濃度が高くな
った吸収液（以下、中間濃溶液という）とに分離する分
離器２と、前記高温再生器１に被加熱流体出口を、前記
分離器２の液相部に加熱流体入り口をそれぞれ接続して
配置され、前記中間濃溶液と高温再生器１に送りこまれ
る前の希溶液とを熱交換させる高温溶液熱交換器７と、
該高温溶液熱交換器７の加熱流体出口に接続され、内装
する冷媒蒸気コイル２６の一端を前記分離器２の気相部
に接続し、前記高温溶液熱交換器７を通過した中間濃溶
液を前記分離器２で分離された冷媒蒸気で加熱して新た
な冷媒蒸気を発生させるとともに前記中間濃溶液を濃溶
液とする低温再生器３と、該低温再生器３に加熱流体入
り口を、前記高温溶液熱交換器７の被加熱流体入り口に
被加熱流体出口をそれぞれ接続させて配置され前記低温
再生器３で生成された濃溶液と前記高温溶液熱交換器７
に流入する前の希溶液とを熱交換させる低温溶液熱交換
器８と、前記低温再生器３に冷媒蒸気通路で連通され冷
却水コイル１６を内装して流入する冷媒蒸気を冷却凝縮
して液冷媒とする凝縮器４と、熱媒体である水（以下冷
温水という）が循環する蒸発コイル１９を内装し、該蒸
発コイル１９上で前記凝縮器４で生成された液冷媒を蒸
発させて前記冷温水を冷却する蒸発器５と、該蒸発器５
に冷媒蒸気通路及び溶液通路で連通され冷却水コイル２
４を内装し前記低温溶液熱交換器８の加熱流体側を通過
した濃溶液を前記冷却水コイル２４上に散布して前記蒸
発器５から流入する冷媒蒸気を該濃溶液に吸収させて希
溶液を生成する吸収器６と、前記蒸発器５の底部に接続
され、吸収器６で生成された希溶液を吸引して前記低温
溶液熱交換器８の被加熱流体側及び前記高温溶液熱交換
器７の被加熱流体側を介して前記高温再生器１に送りこ
む溶液ポンプ９と、前記冷却水コイル２４入り口側及び
冷却水コイル１６の出口側に接続され、冷却水コイルを
通過して加熱された冷却水を冷却する冷却塔ファン２１
を備えた冷却塔２０と、該冷却塔２０と前記冷却水コイ
ル２４入り口を結ぶ配管に介装され冷却水を循環させる
冷却水ポンプ２２と、前記蒸発コイル１９の出口側に装
着され冷温水の温度ＷＴを検知する熱媒体温度センサ１
４と、外気温度ＯＴを検知する外気温度センサ１５と、
前記温度センサ１４，１５に接続され、該温度センサ１
４，１５の出力を入力として前記加熱量制御弁１２の開
度を制御する制御回路１７と、前記分離器２と前記蒸発
器５とを結ぶ管路２５と、該管路２５に介装された弁１
０と、を含んで構成されている。前記冷却水コイル１６
と前記冷却水コイル２４とは直列に接続されていて、冷
却水コイル２４，冷却水コイル１６，冷却塔２０，冷却
水ポンプ２２の順でつながる循環路が形成されている。
なお、前記低温再生器３に内装されている冷媒蒸気コイ
ル２６の他端は、前記凝縮器４内で開口している。制御
回路１７には、前記温度センサ１４，１５の他に装置の
各種状態量信号や制御信号が入力されるとともに、機
内，機外の各種補機類や電磁弁類に接続されて制御信号
を出力するようになっているが、ここでは説明を省略す
る。

【００１７】図２に上記構成の制御回路１７の要部構成
をブロック図として示す。これは、前記図１０に示した
ものに、外気温度ＯＴを検出する温度センサを追加した
もので、他の構成は前記図１０に示したものと同じであ
り、説明は省略する。

【００１８】図３は、図２に示すマイコン制御回路が暖
房運転時に行う演算のフローである。暖房運転が開始さ
れると、所定のサンプリング間隔で外気温度ＯＴが入力
され、ＯＴ≦１５℃、１５℃＜ＯＴ＜２０℃、２０℃≦
ＯＴのどの範囲にあるかが判定される。

【００１９】ＯＴ≦１５℃であれば手順３１に進み、冷
温水温度ＷＴが何度であるかが判定される。ＷＴ≦５
２．５℃であれば燃焼手段１１の燃焼を開始する信号が
出力される。５２．５℃＜ＷＴ＜５７．５℃であれば燃
焼手段１１の現在の状態を維持する信号が出力され、５
７．５℃≦ＷＴであれば燃焼手段１１の燃焼を停止する
信号が出力される。

【００２０】１５℃＜ＯＴ＜２０℃であれば手順３２に
進み、ＷＴ≦４９．５℃であれば燃焼手段１１の燃焼を
開始する信号が出力される。４９．５℃＜ＷＴ＜５４．
５℃であれば燃焼手段１１の現在の状態を維持する信号
が出力され、５４．５℃≦ＷＴであれば燃焼手段１１の
燃焼を停止する信号が出力される。

【００２１】２０℃≦ＯＴであれば手順３３に進み、Ｗ
Ｔが４６．５℃，５１．５℃で区切られる温度領域のど
の範囲にあるかによって燃焼手段１１の制御が行われ
る。

【００２２】図４は冷房運転の場合の演算のフローを示
し、外気温度ＯＴがＯＴ≦２５℃、２５℃＜ＯＴ＜３０
℃、ＯＴ≦３０℃のどの温度領域にあるかによって、手
順４１，４２，４３のどれに進むかが決められる。手順
４１，４２，４３では冷温水温度ＷＴの値によって燃焼
手段１１のオン，オフが判定されるが、それぞれの手順
によって燃焼手段１１をオン，オフする基準となる冷温
水温度ＷＴの値が、暖房運転の場合と同様に、異なって
いる。

【００２３】図５は前記暖房運転の場合の燃焼手段１１
をオン，オフする基準となる冷温水温度ＷＴの値、すな
わち限界温度を、手順３１，３２，３３それぞれについ
て示すもので、図６は冷房運転の場合のものである。

【００２４】本実施例によれば、外気温度の高低によっ
て燃焼手段１１を制御する基準の冷温水温度を変化させ
るので、暖冷房の中間期や夜間の冷房、昼間の暖房等の
軽負荷時に、空調室内ユニットに循環される冷温水（熱
媒体）を過剰に低い温度に冷却したり、過剰に高い温度
に加熱したりすることがなくなり、エネルギ消費を低減
するとともに、空気調和の質を向上させる効果が得られ
た。また、中央冷暖房方式における負荷状況の検出の手
段としても効果適である。

【００２５】上記実施例では、外気温度の高低により、
燃焼手段１１を制御する基準の冷温水温度を３段階に変
化させたが、必ずしも３段階でなくともよい。図７は、
冷暖房運転それぞれ２段階に変化させる第２の実施例で
ある。本実施例では、外気温度を高、低の２段階に分
け、該高、低の２段階を分ける温度を可変としたもので
ある。この方法によれば、さらに空調環境内にいる人に
合わせた温度設定が可能である。

【００２６】また、燃焼手段の制御方法として、外気温
度、冷温水温度、及び前記各温度の温度勾配等をメンバ
ーシップ関数としたファジィ制御を適用することも可能
である。

【００２７】

【発明の効果】本発明によれば、吸収式冷温水機に外気
温度を検出する温度センサを設け、外気温度の高低に応
じて、再生器の加熱手段をオン、オフする基準となる熱
媒体の温度を変えるようにしたので、熱媒体を必要な温
度よりも高く加熱あるいは低く冷却することがなくな
り、エネルギ消費を低減させる効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例を示す系統図である。

【図２】図１に示す実施例の制御装置の要部構成を示す
ブロック図である。

【図３】図１に示す実施例の暖房運転における制御フロ
ーの例を示す手順図である。

【図４】図１に示す実施例の冷房運転における制御フロ
ーの例を示す手順図である。

【図５】図３に示す制御フローにおける限界温度の変更
の例を示す概念図である。

【図６】図４に示す制御フローにおける限界温度の変更
の例を示す概念図である。

【図７】図１に示す実施例における限界温度の変更の他
の例を示す概念図である。

【図８】従来技術の例を示す系統図である。

【図９】従来技術における限界温度の例を示す概念図で
ある。

【図１０】従来技術の制御装置の要部構成の例を示すブ
ロック図である。

【図１１】図８に示す従来技術の冷暖房運転における制
御フローの例を示す手順図である。

【符号の説明】

１ 高温再生器 ２ 分離器 ３ 低温再生器 ４ 凝縮器 ５ 蒸発器 ６ 吸収器 ７ 高温溶液熱交換器 ８ 低温溶液
熱交換器 ９ 溶液ポンプ １０ 弁 １１ 燃焼手段 １２ 加熱量
制御弁 １３ 空調室内ユニット １４ 熱媒体
温度センサ １５ 外気温度センサ １６ 冷却水
コイル １７ 制御回路 １９ 蒸発コ
イル ２０ 冷却塔 ２１ 冷却塔
ファン ２２ 冷却水ポンプ ２３ 冷温水
ポンプ ２４ 冷却水コイル ２５ 管路 ２６ 冷媒蒸気コイル

【手続補正書】

【提出日】平成４年６月１８日

【手続補正１】

【補正対象書類名】図面

【補正対象項目名】図７

【補正方法】変更

【補正内容】

【図７】

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 吸収剤に冷媒を吸収させて生成された吸
   収液を加熱して冷媒を蒸発させて吸収液を濃縮する燃焼
   手段を備えた再生器と、該再生器で生成された冷媒蒸気
   を凝縮させる凝縮器と、熱媒体を循環させる蒸発コイル
   を内装し前記凝縮器で生成された液冷媒を前記蒸発コイ
   ル上で蒸発させて熱媒体を冷却する蒸発器と、該蒸発器
   に連通され前記再生器で濃縮された吸収液に前記蒸発器
   で蒸発した冷媒蒸気を吸収させる吸収器と、前記蒸発コ
   イルを通過した熱媒体の温度を検出する熱媒体温度セン
   サと、該熱媒体温度センサからの入力と予め設定された
   限界温度を比較しどちらが大きいかによって前記燃焼手
   段の燃焼を制御する制御手段とを含んでなる吸収式冷温
   水機において、前記制御手段に外気温度を検出する外気
   温度センサが接続されていることと、該制御手段は前記
   外気温度センサから入力される外気温度信号を入力とし
   て前記限界温度を切り替えるものであることとを特徴と
   する吸収式冷温水機。
2. 【請求項２】 吸収剤に冷媒を吸収させて吸収液を生成
   し、該吸収液を燃焼手段により加熱して冷媒を蒸発させ
   るとともに前記吸収液を濃縮し、前記蒸発した冷媒蒸気
   を凝縮させて液冷媒とし、該液冷媒を蒸発器に内装され
   て熱媒体を循環させる蒸発コイル上で蒸発させて熱媒体
   を冷却し、前記蒸発コイルを通過した熱媒体の温度を検
   出して検出された熱媒体温度と予め設定された限界温度
   とを比較し、どちらが大きいかによって前記燃焼手段の
   オン、オフを決める吸収式冷温水機の制御方法におい
   て、外気温度を検出し、検出された外気温度が予め設定
   された温度領域のうちのどの領域に該当するかを判定
   し、該当する温度領域に対応して前記限界温度を変更す
   ることを特徴とする吸収式冷温水機の制御方法。