JPS58500376A - 吸収式熱ポンプの制御法 - 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】 吸収式熱ポンプの制御法 この発明は、原特許の必須要件項に一致する、必須要件項の上位概念に記載の吸 収式熱ポンプの制御法に関する。

この種の吸収式熱ポンプ（吸収もしくは再吸収式熱ポンプであってよい）は、一 層住居の暖房のために使用される。この場合、この熱ポンプは熱源としての循環 水式ヒータ又はゼイラを代行せんとするものである。

この種の熱ポンプの消費器は一般にサーモスタット弁をｍｔだフロア、ラジェー タ又はコンベクターヒータ、及び用水貯蔵器から成る。

原特許の対象は制御法であり、該方法は拘費器の熱需用に関係して、ストリッツ ξへの一次エネルギーの供給を無条件に必要な最低値に減少させ、かつ同時に熱 ポンプの内部循環を最適にするために溶剤及び冷媒の十分な流量を保証すること から成る。

この方法は申し分なく機能するが、しかしながら環境エネルギーの範囲からの影 響が考慮されないという欠点をＭする。従って、原特許の発明は、蒸発器に作用 する４視エネルギー源の熱含量の温度及び流量に対する影響も考慮することがで きるようにするという課題に基づいて−・―開発きれるべきである。

この課題は本発明により上位概念に記載の方法において必須要件項の特徴部分に 記載した手段により解決される。

本発明方法の別の構成及び特に有利な実施態様は、実施態様項並びに本発明の実 施例を添付図面について詳細に説明する以下の記載から明らかである。

ストリッパ１にはその室内２に水位３までアンモニア−水混合物の稀薄溶液４が 充填されており、該ストリツ・ξはガス・々−す５から動力が給され、該ガス・ 々−すには電磁弁６を備えたガス導管７を介して燃料が供給される。室内２には 、導線９に接続された水準探知器８が突入している。

ストリッツξの中心範囲には、オーツクフロー棚段１゜が、ストリッツξの塔頂 部には凝縮器１１が配置Ｗされており、該凝縮器はその下に捕集シャーレ１３を 備えた熱交換器蛇管１２から成る。捕集シャーレから凝縮物導管１４が３方弁１ ５に導びかれ、該３方弁の１つの接続口は凝縮物戻し導管１６を介して再び室内 ２に導ひかれ、かつしかも導管１６は一番上のオー・々フロー棚段１０の上で開 口する。３方弁１５は駆動モータ１７を有し、該駆動モータは制御導線１８を弁 にて吸収式熱ポンプの高圧部内の圧力又は温度のだめの圧力／＠度制御ユニット １９とｆｇ：続されており、該ユニットにはまた導線９が接続されている。３方 弁１５の第２の接続口は、圧力又は温度センサがら制御ユニット１９のだめの測 定値発生器として導びき出された凝縮物導管２０に接続されており、該導管は冷 媒熱交換器２１に導ひかれている。冷媒熱交換器の後方に導管２０が続き、かつ 導線２４を介して流量制御器２５と接続された作動装置２３によって絞り横断面 を制御することができる膨張弁２２に導ひかれている。膨張弁２２には蒸発器２ ６が後続されており、該蒸発器は環境エネルギー源２７例えば周囲空気によって 負荷される。この環境エネルギー源の温度は、導線２９を介して制御ユニツ）１ ９と接続された温度センサ２８を介して検出される。蒸発器を通る空気の通過は ファンを介しても行なわれ得るので、空気通路内に流量計を設けることもでき、 その場合該流量計は相応する導線で制御ユニット１９と接続すべきである。

蒸発器の下流に、温度センサ３０を備えた冷媒蒸気導管３１が冷媒回路内に設け られており、該導管は冷媒熱交換器２１に導びかれている。温度センサ３０は導 線３２を介して流量制御器２５と接続されており、蒸発器の範囲には、曝気され かつ導線３４を介して流量制御器２５と接続されたもう１つの温度センサ３３が 設けられていてもよい。

冷媒熱交換器２１から、冷媒蒸気導管３５が導管３１の延長部として吸収器３６ に導びかれている。

吸収器３６の室内３７を、導管３９を介して蛇管１２と接続された熱交換器蛇管 ３８が貫通している。

吸収器の室内には導管４０が接続されており、該導管内に膨張弁４１が設けられ ておゆ、該膨張弁は作動装置４２及び制御導線４３を介して制御可能であり、該 制御導線は制御ユニット１９と接続されている。更に、導管４０の途中には熱交 ｍ１４４が設けられている。最後に、該導管はス）　ＩＪツノ８１と接続され、 該導管は稀薄溶液の水位３の下でス）　ＩＪツノ８１の室内２に開口する。導管 ４０に温度センサ４５が接触し、該温度センサは導線４６を介して制御ユニット １９と接続されている。

吸収器３６には、その下端範囲に濃厚溶液のだめの導管４７が接続されており、 該導管内に循環ポンプ４８が設けられており、該ポンプのモータは作動装ｆ４９ を介して流量変化に基づいて制御可能であり、この場合作動装置４９は制御導祿 ５０を介して制御ユニット１９と接続されている。

導管４７はポンプ４８の後方で熱交換器４４にかつそこからストリッツξ１のそ の全高の中央範囲にあるオ、？フロー棚段１０の上に導びかれている。

電磁弁６は導姻５１を介して同様に制御ユニット１９と接続されている。

熱ポンプの消費器５２（これは住居もしくは事務所のフロアヒータ、同僚にラジ ェータもしくはコンペクタヒータ又は用水貯蔵器あるいはまたこのようなｒｔ’ ＋費器の並列もしくは直列回路であってよい）は、その復路導管５３が直接吸収 器３６内の蛇管３８と接続されている。熱交換器管１２は水導管５４を介して熱 父換器・１４と接続されており、そこから循環ポンプ５５を備えた往路専管５８ が消費器５２に動力を供給する。

？’：′Ｉ瑛ポンプ５５のモータは、流量変動に基づいて負荷さノ′シる作動装 置５６である。この作動装置５６には、制御ユニット１９から出発した制御導線 ５７が導びかれている。

ストリッパ１の室内２から３方弁、導管２ｏないし膨張弁２２に至る冷媒蒸気部 分の範囲を、本装置の高圧部分として把握することができる。同時に、高圧部分 は稀薄溶液の範囲内、即ち導管４０．熱交換器４４を介して溶剤側の膨張弁４１ に至る範囲内を包含する。

制御装置と共にここ捷で説明して米た熱ポンプは以下の機能を有する４作動形式 に関しては、まず環境エネルギー源の範囲内の外を温間及びその蒸発器を通過す る流量が一定であるという条件から出発する。即ち、温度センサ２８は同じかな いし准とんど同じ測定値を放出する。このことは、蒸発器２６が連衿的に単位時 間に同じ計のエネルギーを受答することを意味する。

従って、消費器も特にサーモスタット弁で制御される放熱体のｈ合には、同じ熱 需用を示す。この熱需用は復路温度の高さから、従って導管５３に設置された温 度センサによって確認することができる。このことを補助するために、往路の温 度を、例えば該往路の導管５６に設置された温度センサを介して採用することが できる。両者の測定値を導線を介して制御ユニット１９１俵昭５８−５００３７ Ｇ　（３） に加入することもできる。循環ポンプ５５の搬送容量及び回転数に基づく加熱流 体の流量は周知であるので、それにより熱ポンプの消費器によって取出される出 力を調べることができる。従って、消費器５２は熱交換器３８　、　］　２及び ４４を介して吸収式熱ポンプの冷媒回路から一定の熱力を取出す。この熱力は外 界温度、熱ポンプの設置場所、及び例えば所望の室内温度を設定することができ る消費器性能に著しく左右される。

設置場所に関しては、気候帯の範囲内でデータを得ることができる、従って制御 ユニット１９の範囲内の設定値発生器に加熱曲線、即ち往路もしくは復路温度な いしは両者間の差の値及び流量で表わされる、消費器のだめの一定の熱需用を設 定することができる。消費器の需用にずれが生じると（特に高い室温）、制御ユ ニットの設定値発生器でずれだ設定値を調整すべきである。従って、熱ポンプの 高圧部分内の圧力の設定値は、運転場所、外界温度及び所望の室温ないしは用水 貯蔵器の貯蔵温度に関係して制御される。更に、熱ポ種類及び場合により変更に 基づき、Ｍえば加熱装置に対して用水貯蔵器を平行して運転する場合、可変であ る。

従って、この条件を考慮すれば、熱ポンプの冷媒回路の熱平衡を維持するために は、蒸発器２６での入力が一定であれば単位時間に一定のエネルギー量を供給す べきであることは明らかである。同じく、熱平衡に相応する溶剤循環を保証する ためには、溶剤循環ポンプ４８のモータも相応して作動装置４９を介して調整さ れるべきである。

消費器に一定の熱を供給し、しかも熱ポンプにバーナ５を介して供給される一層 エネルギーを最少にするためには、熱ポンプの高圧部分の一定の圧力又は煮沸器 もしくは凝縮器内の一定の温度を維持することが重要であることが判明した。従 って、高圧部分ないしは凝縮器又は煮沸器内の圧力ないしは温度センサを介して 凝縮器圧が監視されかつ測定されかつ制御ユニット１９に送られる。この凝縮器 圧力ないしは凝縮器温度は、制御ユニット１９の設定値発生器にスライド式ない しは調整式で設定された設定値と比較される。それによって、凝縮器圧及び凝縮 器温度と設定値とから制御偏差が発生され、該制御偏差は制−器の作動装置、即 ち作動装置４９及びガス＝ｍ弁６が相応して調整されることによりゼロに調整こ れる。この場合、まず燃料流量の調整１直を電磁弁６を介して調整しかつ引続き 溶剤ポンプの流量を追従させる形式で行なわれる。ストリッパｌ内の圧力が低下 するかないしは温度が低下すれば、燃料流量が高められかつ溶剤ポンプを通る濃 厚溶収の流量が高められかつその逆の動作が行なわれる。

従って、熱ポンプ表置のだのの制御器は、環境エネルギー源の温度状態が一定で ありかつ消費器状態が一定であれば定常状態を惹起する。

この定常状態は一旦消費器状態がずれると（所望の室温が異なるかあるいはシャ ワー機能後に補充されるべき並列接続された貯蔵器によって熱ポンプが付加的に 負荷される場合）変化し、しかしまた環境エネルギー源の温度又はその蒸発器を 通る流量が変化すれば定常状態は平衡から脱する。例えば消費器状態の一時的維 持下に熱ポンプ装置の定常状態で外気の温度Ｔａが下がると、相応して低下した センサ２８の信号が発生され、該信号は導線２９を介して制御ユニット】９に送 られる。

空気流２７内の温度低下の結果、蒸発器２６に小さなエネルギー流が環境エネル ギー源から供給される、即ち導管３１内の蒸発した冷媒の流量が減少する。同時 に、蒸発した冷媒の温度及び圧力が低下する。しかし、まず膨張弁２２を介して そのまま冷媒は液状で導管２０を介して補充され、従って蒸発器は液状の冷媒で 富化されるので、その蒸発能力は一層低下せビめられる。蒸発器内に配置された 水準探知器３３が一定の限界を超えた蒸発器内の液状冷媒の上昇を表示すると、 相応する信号が制御器２５に…じた導線３４に発生する。同様に、冷媒蒸気導管 内で温度低下が生じる。相応する信号が温度センサ３０から放出されかつ導線３ ２を介して制御器２５に送られる。センサ３０と２８の測定値の間の温度差から 、今や膨張弁２２の横断面に制御４２５の作動装置２３を介して最適な開口度を 与えることが可能であり、それによってまさに蒸発器内の冷媒水準が上昇するこ となく、丁度なお蒸発させることができる蒸発器２６内の流量が維持される。

更に、冷媒蒸気導管２ｏの途中で膨張弁２２の貫流横面を吸収式熱ポンプの低圧 部分内の圧力及び温度に基づいて調節することも可能である。この場合には、吸 収式熱ポンプの低圧部分は、冷媒路においては膨張弁２２の下流の溶液ポンプま での部分であり、溶剤路に関しては膨張弁４１の下流の同様に溶剤ポンプまでの 部分である。

史に、冷媒膨張弁２２の貫流を装置の高圧部分内の圧力及び温度の関数として導 びき出すことも可能と見なされる。

従って、環境エネルギー源の温度が低下すれば、まず制御回路３０，３２，３４ ，２５，２３．２２内で冷媒蒸気流量が後調整される。しかし、蒸発器を通る冷 媒蒸気流量の絞り込みは、導管２ｏ内での液状冷媒の逆流停滞を惹起する。この ことは、制御ユニット１９がセンサ２８及び３０の測定値の１−の温度差信号か ら制御信号を導線１８を介して制倒装貞１７に送り、それにより導管１４からの 液状冷媒の大部分を直接的に導管１６を介［７てストリッツξに戻させることを 意味する。従って、導管２０には、環境エネルギー源の所定の温度及１ｅＦＡ７ ５８−５Ｈ３７Ｇ（４） び所定の流量で確実に蒸発器内で常に蒸発させることができる程度の冷媒が供給 される。

最終的には吸収器３６に流入する冷媒の流量が絞り込まれると、単位時間当りの 稀薄溶液の量も調整されるべきであるので、水準探知器８が応答した後、制御ユ ニット１９は作動装置４９に導線５０を介して、溶剤流量を高めよとの命令信号 を送る。この溶剤の返還と溶剤の流量の上昇から成る２つの制御値の範囲内で、 制御器１９は熱ポンプ装置を大きな範囲に渡って最適に運転することができる。

環境エネルギー源の温度が極度に低下するか又は蒸発器を通過する空気流量が減 少しかつ今や作動装置１７及び４９の操作によっては定常状態を作り出すことが できない場合には、吸収器に供給されるス）　ＩＪツノξ１からの稀薄溶液の流 量を高めるために、付加的に更に作動装置４２を介して膨張弁４１が負荷される 。吸収器３６を通る稀薄溶液の流量の変化は、常に環境エネルギー源の温度が変 化する際の冷媒蒸気流量の変化に対して逆向きである。

この制御動作は、環境エネルギー源の温度が更に低下すれば膨張弁を経る蒸発器 への冷媒の供給を完全に停止されることができるまで、進めることができる。

この際には、熱ポンプはヂイラの運転形式で稼働する、即ち稀薄な溶液のみが吸 収器及び熱交換器４４を介して循環せしめられる。

環境エネルギー源の温度が上昇すると、熱ポンプ装置は逆方向に作動する。

ストリッＡの範囲内の機能は、ガス／’？−す５によって加熱された溶剤量４を 加熱しかつ冷媒蒸気を追出することから成る。冷媒蒸気は上に向がって取出され かつ凝縮器１１の熱交換器蛇管１２で凝縮する。液状の冷媒は捕集シャーレ１３ 上に滴下しかつ導管１４を介して取出される。不必要な冷媒は、３方弁１５の足 常の中間位１６１の１つに基づき凝縮物導管１６に戻されかつ段から段ヘオー・ ２−フロー棚段１ｏを介して下方に流れる。この場合、上昇する蒸気によって上 方に向がって冷媒蒸気の連行が行なわれる。ストリッツ月の範囲内で見た範囲の 位置か深くなるほどに、稀薄溶液の含有率は高くなる。従って、底ないし１ｄ導 管４ｏの開口近くに、冷媒の溶液の最大稀薄状態が存在する。

消費器側では、熱ポンプ装置は、消費器流体がまず吸収器内でかつ次いで凝縮器 内で加熱されるように接続されている。最後の加熱は、熱交換器４４の範囲内で 行なわれる、この構成で、第一に消費器の往路温度の最大値が達成され、南二に 消費器流体内の達成可能な最終温度が熱ポンプ表置の温度条件に合わせられる。

環境エネルギーの温度変化とは無関係に消費器５２がその熱需用を変化すれば、 制御ユニット１９を介してガス電磁弁６、溶剤ポンプのモータ及び加熱循環ポン プ５５に対して制御命令が発生される。消費器の熱需用が上昇することは、／？ −す５へのガスの流量の増大、同様に消費器５２を通る流体の流量の増大に対応 する。外乱が消費器して起因するのが又は環境エネルギーに起因するのかは問題 ではなく、いずれの場合にも、制御値は熱ポンプ装置の高圧部分内の圧力ないし は高圧部分内の温度である。高圧部分は膨張弁４１から出発しかつ導管４０．煮 λβ器１及び導管２０〜膨張弁２２を包含する。

国際調査報告

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １　燃料弁を備えた・−料供給導管を介して供給されるガーナによって加熱され るストリッ、ｏ、凝縮器、絞り機構、溶剤の戻しｉ＋−４へ並びに蒸発器及び消 費器を有し、該回路が熱交換器を介して加熱される形式の吸収式熱ポンプを、特 許に基づき制御値として吸収式熱ポンプの高圧部分内の圧力又は温度を使用する ことにより制御する方法において、付加的な測定値として蒸発器（２６）に供給 される熱源（２７）の温度を検出しかつ蒸発器（２６）を通る冷媒蒸気の流量を 蒸発器に供給される熱源の温度の変化で調節することを特徴とする、吸収式熱ポ ンプの制御法。 ２　蒸発器を通る冷媒蒸気流量の調節に平行して稀薄溶液の流量も調節すること を特徴とする請求の範囲第１項記載の方法。 ３　吸収器（３６）内の稀薄溶液の流量の変化を蒸発器（２６）内の冷媒蒸気の 流量の変化に対して逆行させることを特徴とする特許請求の範囲第１項又は第２ 項記載の方法。 ４　蒸発器の範囲で、温度、蒸発器を通る冷媒蒸気の流量に依存して付加的に制 御することを特徴とする請求の範囲第１項〜第３項の１つに記載の方法。 ５　＃縮器の後方で蒸発器（２６）に向かう冷媒蒸気導管（２０）の途中に３方 弁が配置されており、該弁の一方の導管（２（１）が蒸発器（２６）にかつ他方 の導管４ （１６）がストリッツ８（１）に戻されていることを特徴とする請求の範囲第１ 項〜第４項の１つに記載の方法を実施する装置。 ６　蒸発器（３１）の出力側に温度センサ（３０）が設けられており、該センサ が制御器（２５）と接続されており、該作動装置（２３）が、蒸発器の前方に冷 媒蒸気側に接続された膨張弁（２２）の開口横断面を支配することを特徴とする 請求の範囲第１項〜第５項の１つに記載の方法。 ７６　蒸発器（２６）の内部に水準検出器（３３）が設けられており、該検出器 が温度センサ（３０）と−緒に制御器（２５）に作用することを特徴とする請求 の範囲第１項〜第６項の１項に記載の方法。 ８　水準検出器（８）がス）　ＩＪツノ８（１）の内部（２）に設けられており 、該検出器が温度センサ（３０）と−緒に制御器（２５）に作用することを特徴 とする請求の範囲第１項〜第７項の１つに記載の方法。