专利名称：吸收式制冷机的制作方法
技术领域：
本发明涉及将由高温再生器发生的制冷剂蒸气供给到低温再生器并使其冷凝、经冷凝液化后的制冷剂向冷凝器供给的双重功效型的吸收式制冷机。
背景技术：
双重功效型的吸收式制冷机如
图12所示，将由冷凝器11及低温再生器12构成的上体1、由蒸发器21及吸收器22构成的下体2、内藏燃烧器31的高温再生器3、高温热交换器4、低温热交换器5等相互配管连接，利用吸收液泵6而使吸收液在高温再生器3、低温再生器12及吸收器22之间循环，实现制冷循环。
在双重功效型的吸收式制冷机中，在将由低温再生器12液化后的制冷剂向冷凝器11供给用的配管7上，设有如图13所示的节流孔70，对由低温再生器12液化后的制冷剂进行减压，再向冷凝器11供给。由此，低温再生器12内保持低压力，在低温再生器12中发生的制冷剂蒸气在冷凝器11中被冷凝、液化。
另一方面，在高温再生器3中发生的制冷剂蒸气，在低温再生器12内的传热管中产生冷凝，将冷凝热供给吸收液并产生液化，在成为制冷剂液并经上述的节流孔70而向冷凝器11供给后，与在冷凝器11内液化后的制冷剂液一起返回到蒸发器21。
如图12所示，在向高温再生器3内的燃烧器31供给燃料气体用的配管上，设有气阀32，为将从蒸发器21流出的冷水温度(冷水出口温度Tc_out)保持成目标值，可控制气阀32的开度，调整燃料气体的供给量。
然而，在双重功效型的吸收式制冷机中，理想状态是，利用对于高温再生器3的热量输入而在高温再生器3中产生与热量输入相适应的蒸气，并利用该蒸气而在低温再生器12中产生相同热量的蒸气，此时可获得最大的效率。为尽可能接近该理想状态，需将上述的节流孔70的孔径最佳化，进行适当大小的减压。这里，减压量的最佳值根据制冷负荷的大小而产生变化。
另外，由于在吸收液所产生的蒸气量与低温再生器12及高温再生器3的再生器入口和出口处的吸收液浓度差之间，大致有比例关系，故当低温再生器12内的吸收液(浓液)与高温再生器3内的吸收液(中浓度液)浓度差等于吸收器22内的吸收液(稀液)与高温再生器3内的吸收液(中浓度液)浓度差时，就可接近于最大的效率。
但是，在现有的双重功效型的吸收式制冷机中，由于节流孔70采用孔径固定的固定节流孔，故随着制冷负荷的变动，减压量的大小就会偏离最佳值。
另外，在吸收式制冷机中，开始时，由于从低温再生器12流出的制冷剂液的流量大于在负荷稳定状态下的流量，因此，考虑到该流量的增大，节流孔70可采用比最佳孔径还大的孔径。从而在现有的双重功效型的吸收式制冷机中，开始后，在制冷负荷稳定后的运转状态下的减压变得不充分，由此产生效率下降的问题。此外，当制冷负荷减少时，蒸气消失所产生的效率下降非常明显。
另外，对于相同浓度的吸收液，因压力较低的一方沸点下降，故变得容易蒸发。因此，通过控制压力就可调整蒸发量。但是，在现有的双重功效型的吸收式制冷机中，在将由低温再生器12液化后的制冷剂向冷凝器11供给用的配管7上，只不过设有固定孔径的节流孔70，故不能进行涉及压力的主动控制。其结果，即使设计成假定以额定状态的1∶1的蒸发量，但随着制冷负荷的变动，高温再生器3及低温再生器12的蒸发量也失去1∶1的平衡，成为效率下降的原因。
再者，在现有的双重功效型的吸收式制冷机中，高温再生器3内的吸收液(中浓度液)利用高温再生器3与低温再生器12之间的压力差而向低温再生器12供给，其结果，决定了积存在低温再生器12内的吸收液(浓液)浓度。即，不能主动控制浓液浓度。但是，浓液浓度越低，吸收液的循环流量就增大，从而存在着吸收液的显热上升所消耗的能量增大、效率下降的问题。
本发明的目的在于，提供一种无论制冷负荷的运转条件如何都可获得效率比现有技术高的双重功效型的吸收式制冷机。
另外，本发明的目的在于，提供一种在开始时或负荷急剧增大时能使此时产生的制冷剂顺利流向冷凝器、而且在稳定运转状态下可对制冷剂作适当减压的吸收式制冷机，由此比现有技术提高运转效率。
本发明的再一目的是，对浓液浓度进行主动控制，从而与现有技术相比，运转效率改善。
发明的公开本发明的第1例吸收式制冷机，其特点是，在将由低温再生器(12)液化后的制冷剂向冷凝器(11)供给用的配管(7)上，设有对在该配管中流动的制冷剂进行减压并可调整减压量的压力调整装置，根据制冷负荷的大小来调整减压量。
由此，无论制冷负荷如何都可设定最佳的减压量，其结果，可分别在高温再生器(3)及低温再生器(12)中获得与对于高温再生器(3)的热量输入相适应的足够的蒸气发生量，可获得比现有技术高的效率。
具体地说，压力调整装置包括设在所述配管(7)上的节流孔(71)；绕过该节流孔(71)的旁通管(8)；夹装在该旁通管(8)途中的控制阀(81)；对控制阀(81)的开度予以控制的控制电路(9)。
在该具体的结构中，通过调整控制阀(81)的开度，可调整通过节流孔(71)及控制阀(81)的制冷剂的减压量。
在更具体的结构中，为使冷水出口温度接近目标值而控制对于高温再生器(3)的热量输入，控制电路(9)进行如下控制从开始时到负荷稳定的期间使控制阀(81)全开，负荷稳定后，只要减少对于高温再生器(3)的热量输入，就逐渐使控制阀(81)的开度减小。
在该具体的结构中，通过在开始时使控制阀(81)全开，则无论从低温再生器(12)流出的制冷剂液流量如何增大，都可将该制冷剂液顺利地送入冷凝器(11)。
然后，在负荷稳定的状态下，通过逐渐减小控制阀(81)的开度，而使减压量逐渐增大，由于低温再生器(12)内的管内制冷剂饱和温度与管外溶液饱和温度的差值扩大，故来自低温再生器(12)的蒸气蒸发量随其而增加。这里，在为使冷水出口温度接近目标值而控制对于高温再生器(3)的热量输入的情况下，热量输入减少。但是，当控制阀(81)的开度低于某一值时，制冷剂的流量减少，而热量输入增大。因此，在热量输入从减少转变到增大的时刻，停止控制阀(81)的开度调整。其结果，可设定负荷稳定状态中的最佳的开度，可获得比现有技术高的效率。
采用上述发明的第1例吸收式制冷机，无论制冷负荷大小都可获得比现有技术高的效率。
另外，在本发明的第2例吸收式制冷机中，在将由低温再生器(12)液化后的制冷剂向冷凝器(11)供给用的流路上，设有对从低温再生器(12)流出的制冷剂的流量变化进行检测的检测装置和对送入冷凝器(11)的制冷剂的流量进行调整并对制冷剂作适当减压的调整装置，当流量增大被检测装置检测到时，利用调整装置使制冷剂的流量增大。
在上述本发明的吸收式制冷机中，当开始时或负荷急剧增大时，且在制冷剂的流量急剧增大时，被检测装置检测到，由调整装置使送入冷凝器(11)的制冷剂的流量增大。由此，从低温再生器(12)流出的制冷剂就顺利地向冷凝器流动。然后，当负荷稳定并处于稳定运转状态时，从低温再生器(12)流出的制冷剂的流量固定，并利用调整装置对制冷剂作适当的减压。
在具体的结构中，检测装置具有夹装在将由低温再生器(12)液化后的制冷剂向冷凝器(11)供给用的配管(7)途中的制冷剂储藏罐(109)，可利用该制冷剂储藏罐(109)内的制冷剂的液面位检测制冷剂流量的变化。另外，调整装置的构成是，将根据制冷剂储藏罐(109)内的液面位而进行开闭的浮子阀(181)的入口设在制冷剂储藏罐(109)内并将出口与冷凝器(11)连接，并在将制冷剂储藏罐与冷凝器连接起来的配管(7)上设有节流孔(71)。
在上述具体的结构中，当开始时或负荷急剧增大时，且在制冷剂的流量急剧增大时，制冷剂储藏罐(109)内的制冷剂的液面位上升，随之，浮子阀(181)打开。其结果，从低温再生器(12)流出的制冷剂一旦积存在制冷剂储藏罐(109)内后，就通过浮子阀(181)而向冷凝器(11)供给，同时，从制冷剂储藏罐(109)的出口经节流孔(71)而向冷凝器(11)供给。由此，形成从低温再生器(12)到冷凝器(11)的足够的流路，从低温再生器(12)流出的制冷剂就顺利地流入冷凝器(11)。
然后，当负荷稳定并处于稳定运转状态时，制冷剂储藏罐(109)内的制冷剂的液面位下降，浮子阀(181)闭合，因此，积存在制冷剂储藏罐(109)内的制冷剂不会通过浮子阀(181)，而从制冷剂储藏罐(109)的出口仅经配管(7)而向冷凝器(11)供给。此时，制冷剂受到配管(7)中的节流孔(7)所带来的适当的减压。
在上述本发明的第2例吸收式制冷机中，对从低温再生器(12)向冷凝器(11)供给的制冷剂作适当的减压，其结果，可分别在高温再生器(3)及低温再生器(12)中获得与对于高温再生器(3)的热量输入相适应的足够的蒸气发生量，可实现比现有技术高的效率。
在本发明的第3例吸收式制冷机中，着眼点是，通过主动控制压力而可有效地调整浓液-中浓度液的浓度差与稀液-中浓度液的浓度差之比，采用使该浓度差接近于1∶1的控制。即，在将由低温再生器(12)液化后的制冷剂向冷凝器(11)供给用的配管(7)上，设有压力控制装置，对压力进行控制，以使中浓度液浓度成为浓液浓度与稀液浓度的平均值。
由此，可分别在高温再生器(3)及低温再生器(12)中获得与对于高温再生器(3)的热量输入相适应的足够的蒸气发生量，无论制冷负荷大小都可实现比现有技术高的效率。
在具体的结构中，压力控制装置包括设在所述配管(7)上的控制阀(118)；对该控制阀(118)的开度进行控制的控制电路(119)。
控制电路(119)具有从高温再生器(3)内的吸收液(中浓度液)温度(中浓度液高温温度)Tsmhg和相当于高温再生器(3)内的蒸气饱和温度的物理量测定数据对高温再生器(3)内的吸收液(中浓度液)浓度Xsm进行估计的第1估计部(191)；
从低温再生器(12)内的吸收液(浓度)温度(浓液高温温度)Tsslg和相当于低温再生器(12)内的蒸气饱和温度的物理量测定数据对低温再生器(12)内的吸收液(浓液)浓度Xss进行估计的第2估计部(192)；从吸收器(22)内的吸收液(稀液)温度(稀液低温温度)Tswa和相当于吸收器(22)内的蒸气饱和温度的物理量测定数据对吸收器(22)内的吸收液(稀液)浓度Xsw进行估计的第3估计部(193)；从估计出的3个浓度算出控制偏差的运算部(194)(195)；根据算出的控制偏差而对控制阀(118)的开度进行控制的控制器(190)。
一般，吸收液温度T，可用将吸收液浓度X(％)和相当于与吸收液浓度及温度平衡的压力的水的饱和温度Trs设为参变量的试验公式、例如数学式1的McNeely式来表示。
(数学式1)T＝(a0+a1X+a2X2+a3X3)Trs+(b0+b1X+b2X2+b3X3)T吸收液温度[℃]Trs相当于与吸收液浓度、温度平衡的压力的水的饱和温度[℃]a0＝-2.00755，a1＝0.16976，a2＝-3.13336×10-3，a3＝1.97668×10-5b0＝124.937，b1＝-7.7165，b2＝0.152286，b3＝-7.9509×10-4例如，在对高温再生器(3)内的吸收液(中浓度液)浓度Xsm进行估计中，测定高温再生器(3)内的吸收液温度与蒸气压力，根据该测定数据，可从水的饱和压力-饱和温度的关系式、例如数学式2的菅原式中，算出高温再生器(3)内的蒸气的饱和温度，同时，从这些数据中用数学式1的试验公式来算出浓度。同样，对于低温再生器(12)内的吸收液浓度和吸收器(22)内的吸收液浓度也可估计。
并且，从估计出的3个浓度中算出控制偏差，根据该控制偏差对控制阀(118)的开度进行控制，从而可使浓液-中浓度液的浓度差与稀液-中浓度液的浓度差之比接近1∶1。
(数学式2)In225.65P=[7.21379+{1.1520×10-5-(4.787×10-9)Trs}(Trs-483.16)2]]]>×(647.31-TrsTrs)]]>P蒸气压力[kg/cm2]，Trs蒸气饱和温度[K]另外，第1估计部(191)可采用从低温再生器(12)流出的制冷剂的温度(低温再生器制冷剂出口温度)Trllg来代替高温再生器(3)内的蒸气饱和温度，第2估计部(192)可采用从冷凝器(11)流出的制冷剂的温度(冷凝器制冷剂出口温度)Trlc来代替低温再生器(12)内的蒸气饱和温度，第3估计部(193)可采用在蒸发器(21)中循环的制冷剂的温度(蒸发器制冷剂循环温度)Trle来代替吸收器(22)内的蒸气饱和温度。由此，温度测定变得容易，可降低成本。
采用上述本发明的第3例吸收式制冷机，不拘泥于制冷负荷，就可获得比现有技术高的效率。
在本发明的第4吸收式制冷机中，在将吸收液(中浓度液)从高温再生器(3)向低温再生器(12)供给用的配管(272)上设有流量调整装置，对吸收液(中浓度液)的流量进行控制，以使应向吸收器(22)供给的吸收液(浓液)在未结晶的范围内尽可能成为最大的浓度。另外，流量调整装置可由控制阀或泵等构成。
在上述吸收式制冷机中，通过利用流量调整装置的动作而使应从高温再生器(3)向低温再生器(12)供给的吸收液(中浓度液)的流量减少，可提高积存在低温再生器(12)中的吸收液(浓液)浓度。但是，当浓液浓度过高时，吸收液产生结晶，妨碍继续运转。因此，在本发明中，为使吸收液在未结晶的范围内尽可能地成为最大的浓度而对吸收液(中浓度液)的流量进行控制。由此，吸收液的循环流量减少，吸收液的显热上升所消耗的能量减少，运转效率提高。
具体地说，具有向流量调整装置发出流量指令的控制装置，该控制装置存储在吸收液的各温度下吸收液未结晶的目标浓度，并根据应向吸收器(22)供给的吸收液(浓液)温度的测定值和积存在低温再生器(12)中的吸收液(浓液)浓度的测定值或估计值而算出流量指令。
由于吸收液的结晶浓度因吸收液的温度而不同，因此，在上述具体的结构中，预先将在各温度下未结晶的最大浓度作为目标值来存储，运转时，根据浓液温度的测定值决定目标浓液浓度，并为使浓液浓度的测定值或估计值接近目标浓度而对中浓度液的流量进行反馈控制。由此，无论负荷大小，都可在未结晶的范围内尽可能地将吸收液保持最大浓度。
在更具体的结构中，在将由低温再生器(12)液化后的制冷剂向冷凝器(11)供给用的配管(7)上，设有对在该配管中流动的制冷剂进行减压并可调整减压量的压力调整装置，根据制冷负荷的大小而调整减压量。由此，无论制冷负荷大小，都可设定最佳的减压量，其结果，可分别在高温再生器(3)机低温再生器(120)中获得与对于高温再生器(3)的热量输入相适应的足够的蒸气发生量，可获得比现有技术高的效率。
具体地说，压力调整装置包括设在所述配管(7)上的节流孔(71)；绕过该节流孔(71)的旁通管(8)；夹装在该旁通管(8)途中的控制阀(81)，从开始时到负荷稳定的期间，使控制阀(81)全开，负荷稳定后，为使对于高温再生器(3)的热量输入成为最少而减小控制阀(81)的开度。
在该具体的结构中，通过调整控制阀(81)的开度，则可调整通过节流孔(71)及控制阀(81)的制冷剂的减压量。在开始时，通过使控制阀(81)全开，则无论从低温再生器(12)流出的制冷剂液流量如何增大，都可将该制冷剂液顺利地送入冷凝器(11)。
然后，在负荷稳定的状态下，通过逐渐减小控制阀(81)的开度，则减压量逐渐增大，随之，冷凝量增加。这里，在为使冷水出口温度接近目标值而控制对于高温再生器(3)的热量输入的情况下，热量输入减少。但是，当控制阀(81)的开度低于某一值时，制冷剂的流量减少，而热量输入增大。因此，设定使热量输入成为最小的控制阀(81)的开度。其结果，可设定负荷稳定状态中的最佳的开度，可获得比现有技术高的效率。
采用上述本发明的第4例吸收式制冷机，由于在未结晶的范围内可将吸收液的浓液浓度尽可能地保持成最大值，故与现有技术相比，可提运转效率。
附图的简单说明图1是表示本发明第1例吸收式制冷机主要部分结构的系统图。
图2是表示该吸收式制冷机的控制系统的方框图。
图3是表示该吸收式制冷机中控制顺序的程序方框图。
图4是表示制冷负荷与工作性能系数关系的曲线图。
图5是表示本发明第2例吸收式制冷机主要部分结构的系统图。
图6是表示本发明第3例吸收式制冷机主要部分结构的系统图。
图7是表示该吸收式制冷机的控制系统的方框图。
图8是表示本发明第4例吸收式制冷机主要部分结构的系统图。
图9是表示该吸收式制冷机的控制系统的方框图。
图10是表示该吸收式制冷机中减压量的控制顺序的程序方框图。
图11是表示该吸收式制冷机中浓液浓度的控制顺序的程序方框图。
图12是表示双重功效型吸收式制冷机整体结构的系统图。
图13是表示现有的吸收式制冷机主要部分结构的系统图。
实施发明的最佳形态下面，就本发明的实施例结合附图进行具体说明。
第1实施例本实施例的双重功效型的吸收式制冷机，与图12所示的现有的吸收式制冷机相同，将由冷凝器11及低温再生器12构成的上体1、由蒸发器21及吸收器22构成的下体2、内藏燃烧器31的高温再生器3、高温热交换器4、低温热交换器5等相互配管连接，利用吸收液泵6而使吸收液在高温再生器3、低温再生器12及吸收器22之间循环，实现制冷循环。
在向高温再生器3内的燃烧器31供给燃料气体用的配管上，装有气阀32，为将从蒸发器21流出的冷水温度(冷水出口温度Tc_out)保持成目标值，可控制气阀32的开度，调整燃料气体的供给量。
图1表示本实施例的吸收式制冷机的特征结构，在将由低温再生器12液化后的制冷剂向冷凝器11供给用的配管7上，设有孔径比现有的节流孔小的节流孔71。此外，在配管7上连接有绕过节流孔71的旁通管8，在该旁通管8的途中夹装有控制阀81。
控制阀81上连接控制电路9。该控制电路9制作对根据应向高温再生器供给的燃料气体流量Q而变化的开度指令A，并向控制阀81供给。由此，如后所述，可对控制阀81的开度进行最佳控制。
图2表示对吸收式制冷机本体10的控制系统的结构。
将从吸收式制冷机本体10获得的冷水出口温度Tc_out与其目标值(例如7℃)向PID控制器90供给，进行使冷水出口温度Tc_out接近目标值的PID控制。由此，从PID控制器90输出关于应向高温再生器供给的燃料气体流量Q的指令。
由PID控制器90指令的气体流量Q，向吸收式制冷机本体10的气阀供给，并控制阀开度。另外，由PID控制器90指令的气体流量Q，向控制电路9供给，制作如前所述的控制阀81的阀开度A，并向吸收式制冷机本体10供给。
图3表示用微机构成上述控制系统时的控制顺序。首先在步骤S1，将阀开度A设定成最大开度Amax，在步骤S2，由所述PID控制器90进行气体流量Q的PID控制。然后，在步骤S3，根据冷却水出口温度Tco_out是否在包含目标值的规定的范围范围(Tx～Ty)内，来判断冷却水出口温度是否接近目标值。这里，当判断为“否”时，就继续进行步骤S2的PID控制。
当在步骤S3判断为“是”时，就进入步骤S4，并根据冷水出口温度Tc_out与冷水入口温度Tc_in之差是否成为一定，来判断负荷是否稳定。这里，当判断为“否”时，就返回到步骤S2，继续进行PID控制。
当在步骤S4判断为“是”时，就进入步骤S5，并在使阀开度A减少规定量ΔA后，在步骤S6判断气体流量Q是否减少。虽然由于负荷刚稳定之后的阀开度过大，故通过减小开度而使冷凝量增大、气体流量减少，但当阀开度低于负荷稳定状态中的最佳值时，由于制冷剂流量减少，故冷凝量减少，气体流量增大。
因此，当在步骤S6判断为“是”时，返回到步骤S5，进一步减小阀开度A。然后，当在步骤S6判断为“否”时，进入步骤S7，并停止调整阀开度。
最后，在步骤S8，利用例如冷水出入口温度差来检测负荷是否增大，当负荷一定或减少时，返回到步骤S7，维持此时的阀开度。另一方面，当负荷增大时，返回到步骤S1，使阀开度呈最大，重复上述的顺序。
采用图3所示的控制顺序，在从开始时到负荷稳定的期间，控制阀81成为全开，从低温再生器12流出的制冷剂液通过控制阀81及节流孔71而顺利地送入冷凝器11。然后，在负荷稳定的状态下，在气体流量从减少转变到增大之前，减小控制阀81的开度，设定最佳的减压量。其结果，无论负荷大小，都可获得比现有技术高的效率。
图4是通过实验对在本发明的吸收式制冷机(有控制)和现有的吸收式制冷机(无控制)中冷却水温度为30℃的制冷负荷与工作性能系数COP的关系进行研究而作曲线化后的示图。从该曲线图得知，本发明的吸收式制冷机，无论负荷的大小，都可获得较大的工作性能系数COP。
另外，控制阀81的开度调整，不限于图3所示的顺序，可采用根据制冷负荷的大小来最佳调整减压量的各种控制。此外，在配管7上也可同时设置节流孔71与控制阀81，而省略旁通管8。再者，作为控制阀81，若采用具有减压功能的结构，则也可在配管7上设置控制阀81，而省略旁通管8及节流孔71。
第2实施例图5表示本发明吸收式制冷机的特征结构，在将由低温再生器12液化后的制冷剂向冷凝器11供给用的第1配管7的途中，夹装有制冷剂储藏罐109，并在制冷剂储藏罐109的出口侧，设有在稳定运转状态下孔径成为适当大小的节流孔71。
在制冷剂储藏罐109内，设有浮子阀181，该浮子阀181的入口开设在制冷剂储藏罐109内的制冷剂中，其出口通过第2配管108而与上体1连接。
浮子阀181的结构是当开始时或负荷急剧增大时，且在从低温再生器12流出的制冷剂的流量激增、制冷剂储藏罐109内的制冷剂的液面位上升超过规定的液面位时，随着浮子182的上升而处于打开状态，然后，负荷稳定而处于稳定运转状态，从低温再生器12流出的制冷剂的流量成为一定，当制冷剂储藏罐109内的制冷剂的液面位下降而低于所述规定的液面位时，随着浮子182的下降而处于闭合状态。
因此，在开始时或负荷急剧增大时，从低温再生器12流入制冷剂储藏罐109内的制冷剂，通过打开状态的浮子阀181并经第2配管108而向冷凝器11供给，同时经第1配管7而向冷凝器11供给。由于形成这2个流路，故从低温再生器12流出的制冷剂可顺利地流向冷凝器11。
此外，在稳定运转状态下，由于浮子阀181是闭合状态，故从低温再生器12流出的制冷剂不能通过第2配管108，仅经第1配管7而向冷凝器11供给。这里，在第1配管7上，由于设有适当孔径的节流孔71，故制冷剂受到适当大小的减压。其结果，可分别在高温再生器3机低温再生器12中获得与对于高温再生器(3)的热量输入相适应的足够的蒸气发生量，可获得比现有技术高的效率。
另外，可采用如下的结构用传感器监视制冷剂储藏罐109的液面位，并在第1配管7上设置控制阀，根据制冷剂储藏罐109的液面位而调整控制阀的开度。由此，可省略第2配管108与浮子阀181。若采用具有减压功能与流路调整功能的控制阀，则也可省略节流孔71。
第3实施例图6表示本实施例的吸收式制冷机的特征结构，在将由低温再生器12液化后的制冷剂向冷凝器11供给用的配管7上，设有控制阀118。在控制阀118上连接有控制电路119。该控制电路119由设在吸收式制冷机本体适当部位的温度传感器获取中浓度液高温温度Tsmhg、低温再生器制冷剂出口温度Trllg、浓液高温温度Tsslg、冷凝器制冷剂出口温度Trlc、稀液低温温度Tswa以及蒸发器制冷剂循环温度Trle，根据这些测定数据来制作对控制阀118的开度指令V。
如图7所示，控制电路119包括第1估计部191、第2估计部192、第3估计部193、第1运算部194、第2运算部195以及PID控制器190。
第1估计部191是从中浓度液高温温度Tsmhg与低温再生器制冷剂出口温度Trllg中，使用上述的McNeely式来估计中浓度液浓度Xsm。第2估计部192是从浓液高温温度Tsslg与冷凝器制冷剂出口温度Trlc中，使用上述的McNeely式来估计浓液浓度Xss。而第3估计部193是从稀液低温温度Tswa与蒸发器制冷剂循环温度Trle中，使用上述的McNeely式来估计稀液浓度Xsw。
由第2估计部192及第3估计部193估计出的浓液浓度Xss与稀液浓度Xsw向第1运算部194供给，算出两浓度的平均值(Xss+Xsw)/2，设定为目标值。并且，该目标值和由第1估计部191估计出的中浓度液浓度Xsm向第2运算部195供给，算出控制偏差exsm，再输入PID控制器190。
PID控制器190进行例如用如下数学式表示的PID控制，并制作对控制阀118的开度指令V。
(数学式3)V=Kpexsm+Ki∫exsmdt+Kdddtexsm]]>
V阀开度这里，PID参数Kp、Ki、Kd，被设定成当控制偏差exsm为正时打开控制阀118、当控制偏差exsm为负时关闭控制阀118的适当值。
即，当控制偏差exsm为正时，由于中浓度液浓度较低，故通过打开控制阀118来减小再生器压力，就可促进高温再生器中制冷剂的蒸发，中浓度液浓度上升。另一方面，当控制偏差exsm为负时，关闭控制阀118，使中浓度液浓度下降。
采用上述控制，无论负荷大小，都可使浓液-中浓度液的浓度差与稀液-中浓度液的浓度差之比接近1∶1，其结果，可分别在高温再生器3及低温再生器12中获得与对于高温再生器(3)的热量输入相适应的足够的蒸气发生量，可实现比现有技术高的运转效率。
另外，也可采用如下的结构控制阀118设在绕过配管7的旁通管上，并在配管7上设有与现有技术相同的节流孔，在由节流孔进行减压的同时，由控制阀118进行压力控制。此外，也可设置变换器控制方式的泵来代替控制阀118。
第4实施例图8表示本实施例的吸收式制冷机的特征结构，在将由低温再生器12液化后的制冷剂向冷凝器11供给用的配管7上，设有孔径比现有技术的节流孔小的节流孔71。另外，在配管7上连接有绕过节流孔71的旁通管8，在该旁通管8的途中夹装有第1控制阀81。
在第1控制阀81上连接有第1控制电路290。该控制电路290是制作根据应向高温再生器供给的燃料气体的流量Q而变化的开度指令A，向第1控制阀81供给。由此，如后所述，对第1控制阀81的开度进行最佳控制。此外，在从高温再生器3向低温再生器12供给吸收液(中浓度液)用的配管272上，设有第2控制阀282，可调整中浓度液流量。
在第2控制阀282上连接有第2控制电路291。该控制电路291存储在吸收液的各温度下吸收液未结晶的目标浓度，并根据在吸收器22内散布的吸收液(浓液)温度的测定值和积存在低温再生器12内的吸收液(浓液)浓度的测定值或估计值，制作获得吸收液未结晶的最大浓液浓度用的开度指令A2，向第2控制阀282供给。
图9表示对吸收式制冷机本体10的控制系统的结构。从吸收式制冷机本体10获得的冷水出口温度Tc_out和其目标值(例如7℃)向PID控制器292供给，进行使冷水出口温度Tc_out接近目标值的PID控制。由此，从PID控制器292输出关于应向高温再生器供给的燃料气体流量Q的指令。
由PID控制器292指令的气体流量Q向吸收式制冷机本体10的气阀供给并控制阀开度。另外，由PID控制器292指令的气体流量Q向第1控制电路290供给，制作如前所述的对第1控制阀81的阀开度A1，向吸收式制冷机本体10供给。此外，在吸收式制冷机本体10的低温热交换器5的出口处所测定的浓液低温温度和如后所述的所测定或估计的浓液浓度向第2控制阀291供给，制作获得吸收液未结晶的最大浓液浓度用的开度指令A2，向吸收式制冷机本体10供给。
图10与图11表示利用微机来分别实现第1控制电路290与第2控制电路291的控制系统时的控制顺序。所述2个控制顺序在一定的控制周期同时进行。
在图10所示的控制顺序中，首先在步骤S21，将第1控制阀81的阀开度A1设定为最大开度Amax，在步骤S22，由前述的PID控制器292对气体流量Q进行PID控制。
然后，在步骤S23，根据冷却水出口温度Tco_out是否在包含目标值的规定温度范围(Tx～Ty)内，判断冷却水出口温度是否接近目标值。这里，当判断为“否”时，就继续进行步骤S22的PID控制。
当在步骤S23判断为“是”时，就进入步骤S24，并根据冷水出口温度Tc_out与冷水入口温度Tc_in之差是否成为一定，判断负荷是否稳定。这里，当判断为“否”时，就返回到步骤S22，继续进行PID控制。
当在步骤S24判断为“是”时，就进入步骤S25，在使阀开度A1仅减少规定量ΔA后，在步骤S26判断气体流量Q是否减少。虽然由于负荷刚稳定之后的阀开度过大，故通过减小开度而使冷凝量增大、气体流量减少，但当阀开度低于负荷稳定状态中的最佳值时，由于制冷剂流量减少，故冷凝量减少，气体流量增大。因此，当在步骤S26判断为“是”时，就返回到步骤S25，进一步减小阀开度A1。
然后，当在步骤S26判断为“否”时，就进入步骤S27，并停止阀开度的调整。最后，在步骤S28，利用例如冷水出入口温度差来检测负荷是否增大，当负荷一定或减少时，就返回到步骤S27，维持此时的阀开度。另一方面，当负荷增大时，就返回到步骤S21，将阀开度设成最大，重复上述的顺序。
根据图10所示的控制顺序，从开始时到负荷稳定的期间，第1控制阀81呈全开，从低温再生器12流出的制冷剂液，通过第1控制阀81及节流孔71而被顺利地送入冷凝器11。然后，在负荷稳定的状态下，在气体流量从减少转变到增大之前，减小第1控制阀的开度，设定最佳的减压量。其结果，无论负荷大小，都可获得比现有技术高的效率。
另一方面，在图11所示的控制顺序中，首先在步骤S11测定浓液低温温度，并决定作为目标值的浓液浓度。这里，目标浓液浓度是预先在吸收液的各温度下未结晶的范围内决定浓液浓度，经图表化或数式化储存在存储器中。并且，在运转时，根据浓液低温温度的测定数据，得出目标浓液浓度。另外，目标浓液浓度可定为比吸收液结晶的浓度仅小规定值(例如％0.5)的数值。
接着，在步骤S12，测定或估计浓液浓度。浓液浓度的测定可将众所周知的浓度传感器安装在低温再生器12上来进行。浓液浓度的估计可用例如上述数学式1来进行。另外，吸收液温度(浓液温度)T可通过在低温再生器12上安装温度传感器来测定。饱和温度Trs是在冷凝器11上安装温度传感器来测定积存制冷剂的温度。此外，饱和温度Trs也可在上体1上安装压力传感器来测定压力，从饱和蒸气表中的压力与温度的关系中得出。将如此求得的浓液温度与饱和温度代入上述数学式1，通过解数学式1，就可获得浓液浓度D(在数学式1中为X)的估计值。
接着在图11的步骤S13，为使浓液浓度的测定值或估计值与目标浓液浓度之间的偏差接近零而对第2控制阀282的开度、即对吸收液(中浓度液)的流量进行PID控制。并且在步骤S14，根据所测定或估计的浓液浓度D是否在包含目标值的规定范围(Dx～Dy)内，判断浓液浓度是否接近目标值，当判断为“否”时，就返回到步骤S11，重复中浓度液流量的PID控制。当在步骤S14判断“是”时，就进入步骤S15，保持此时的第1控制阀81的阀开度，再返回到步骤S14的判断。
采用上述的控制顺序，由于可控制吸收液(中浓度液)的流量，以使吸收液(浓液)在未结晶的范围内尽可能成为较大的浓度，故可获得比现有技术高的运转效率。
另外，由于在对图10所示的制冷剂减压量进行控制的同时，对图11所示的浓液浓度进行控制，故在涉及高温再生器3及冷凝器11的蒸气发生量的最有效的运转状态中，可设定目标浓液浓度，可进行接近该目标值的浓度控制，从而可比未控制浓液浓度的场合进一步改善运转效率。
另外，也可采用变换器控制方式的泵来代替图8所示的第2控制阀282。
权利要求
1.一种吸收式制冷机，系将高温再生器(3)中发生的制冷剂蒸气供给低温再生器(12)并使其冷凝、经冷凝而液化后的制冷剂向冷凝器(11)供给的双重功效型的吸收式制冷机，其特征在于，在将由低温再生器(12)液化后的制冷剂向冷凝器(11)供给用的配管(7)上，设有对在该配管中流动的制冷剂进行减压并可调整减压量的压力调整装置，该压力调整装置具有设在所述配管(7)上的节流孔(71)；绕过该节流孔(71)的旁通管(8)；夹装在该旁通管(8)途中的控制阀(81)，在该控制阀(8)上连接有控制电路(9)，根据制冷负荷的大小对控制阀(81)的开度进行控制。
2.如权利要求1所述的吸收式制冷机，其特征在于，为使冷水出口温度接近目标值而控制对于高温再生器(3)的热量输入，控制电路(9)在从开始时到负荷稳定的期间使控制阀(81)全开，负荷稳定后，只要对于高温再生器(3)的热量输入减少，就逐渐使控制阀(81)的开度减小。
3.一种吸收式制冷机，系将高温再生器(3)中发生的制冷剂蒸气供给低温再生器(12)并使其冷凝、经冷凝而液化后的制冷剂向冷凝器(11)供给的双重功效型的吸收式制冷机，其特征在于，在将由低温再生器(12)液化后的制冷剂向冷凝器(11)供给用的流路上，设有对从低温再生器(12)流出的制冷剂的流量变化进行检测的检测装置和对送入冷凝器(11)的制冷剂流量进行调整并对制冷剂作适当减压的调整装置，当由检测装置检测到流量增大时，利用调整装置使制冷剂流量增大。
4.如权利要求3所述的吸收式制冷机，其特征在于，检测装置具有夹装在将由低温再生器(12)液化后的制冷剂向冷凝器(11)供给用的配管(7)途中的制冷剂储藏罐(109)，根据该制冷剂储藏罐(109)内的制冷剂的液面位来检测制冷剂流量的变化。
5.如权利要求4所述的吸收式制冷机，其特征在于，调整装置的结构是，将根据制冷剂储藏罐(109)内的液面位而进行开闭的浮子阀(181)的入口设置在制冷剂储藏罐(109)内并将出口与冷凝器(11)连接，在将制冷剂储藏罐(109)与冷凝器(11)连接起来的配管(7)上设有节流孔(71)。
6.一种吸收式制冷机，系将高温再生器(3)中发生的制冷剂蒸气供给低温再生器(12)并使其冷凝、经冷凝而液化后的制冷剂向冷凝器(11)供给、同时在高温再生器(3)、低温再生器(12)与吸收器(22)之间使吸收液循环的双重功效型的吸收式制冷机，其特征在于，在将由低温再生器(12)液化后的制冷剂向冷凝器(11)供给用的配管(7)上，设有压力控制装置，将压力控制成使高温再生器(3)内的吸收液浓度成为低温再生器(12)内的吸收液浓度与吸收器(22)内的吸收液浓度的平均值。
7.如权利要求6所述的吸收式制冷机，其特征在于，压力控制装置由设在所述配管(7)上的控制阀(118)、控制该控制阀(118)开度的控制电路(119)所构成，控制电路(119)具有从高温再生器(3)内的吸收液温度Tsmhg和相当于高温再生器(3)内的蒸气饱和温度的物理量测定数据对高温再生器(3)内的吸收液浓度Xsm进行估计的第1估计部(191)；从低温再生器(12)内的吸收液温度Tsslg和相当于低温再生器(12)内的蒸气饱和温度的物理量测定数据对低温再生器(12)内的吸收液浓度Xss进行估计的第2估计部(192)；从吸收器(22)内的吸收液温度Tswa和相当于吸收器(22)内的蒸气饱和温度的物理量测定数据对吸收器(22)内的吸收液浓度Xsw进行估计的第3估计部(193)；从估计出的3个浓度算出控制偏差的运算部(194)(195)；根据算出的控制偏差而对控制阀(118)的开度进行控制的控制器(190)。
8.如权利要求7所述的吸收式制冷机，其特征在于，第1估计部(191)采用从低温再生器(12)流出的制冷剂的温度Trllg，来代替高温再生器(3)内的蒸气饱和温度，第2估计部(192)采用从冷凝器(11)流出的制冷剂的温度Trlc，来代替低温再生器(12)内的蒸气饱和温度，第3估计部(193)采用在蒸发器(21)中循环的制冷剂的温度Trle，来代替吸收器(22)内的蒸气饱和温度。
9.如权利要求7所述的吸收式制冷机，其特征在于，第1估计部(191)、第2估计部(192)及第3估计部(193)，分别在估计高温再生器(3)内的蒸气饱和温度、低温再生器(12)内的蒸气饱和温度及吸收器(22)内的蒸气饱和温度中测定各自的蒸气压力，并根据该测定数据，从水饱和压力-饱和温度的关系式中算出各饱和温度。
10.一种吸收式制冷机，系将在高温再生器(3)中由吸收液发生的制冷剂蒸气向低温再生器(12)供给并使其冷凝、经冷凝而液化后的制冷剂向冷凝器(11)供给、同时高温再生器(3)内的吸收液向低温再生器(12)供给并利用制冷剂蒸气的冷凝热来加热吸收液的双重功效型的吸收式制冷机，其特征在于，在从高温再生器(3)向低温再生器(12)供给吸收液用的配管(272)上设有流量调整装置，将吸收液的流量控制成使应向吸收器(22)供给的吸收液在未结晶的范围内尽可能成为最大浓度。
11.如权利要求10所述的吸收式制冷机，其特征在于，具有对流量调整装置发出流量指令的控制装置，该控制装置存储在吸收液的各温度下吸收液未结晶的目标浓度，根据应向吸收器(22)供给的吸收液温度的测定值和积存在低温再生器(12)中的吸收液浓度的测定值或估计值而算出流量指令。
12.如权利要求10或11所述的吸收式制冷机，其特征在于，流量调整装置由夹装在配管(272)上的控制阀(282)或泵构成。
13.如权利要求10至12中任一项所述的吸收式制冷机，其特征在于，在将由低温再生器(12)液化后的制冷剂向冷凝器(11)供给用的配管(7)上，设有对在该配管中流动的制冷剂进行减压并可调整减压量的压力调整装置，根据制冷负荷的大小调整减压量。
14.如权利要求13所述的吸收式制冷机，其特征在于，压力调整装置包括设在所述配管(7)上的节流孔(71)；绕过该节流孔(71)的旁通管(8)；夹装在该旁通管(8)途中的控制阀(81)，从开始时到负荷稳定的期间使控制阀(81)全开，负荷稳定后，将控制阀(81)的开度减小到对于高温再生器(3)的热量输入成为最少的状态。
全文摘要
一种将高温再生器3中发生的制冷剂蒸气供给低温再生器12并使其冷凝、经冷凝而液化后的制冷剂向冷凝器11供给的双重功效型的吸收式制冷机,在将由低温再生器12液化后的制冷剂向冷凝器11供给用的配管7上,设有节流孔71及控制阀81作为压力调整装置。在控制阀81上连接有控制电路9,从开始时到负荷稳定的期间使控制阀81全开,负荷稳定后,逐渐减小控制阀81的开度。或者在配管7上设置控制阀118,将压力控制成使高温再生器内的吸收液(中浓度液)浓度成为低温再生器12内的吸收液(浓液)浓度与吸收器内的吸收液(稀液)浓度的平均值。由此,无论制冷负荷大小都可实现比现有技术高的效率。
文档编号F25B15/00GK1255966SQ99800081
公开日2000年6月7日 申请日期1999年1月27日 优先权日1998年1月29日
发明者广直树, 黑木靖治, 藤原正人, 小泽芳男, 山田敏宏 申请人:三洋电机株式会社