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公開番号2025070350
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-05-02
出願番号2023180593
出願日2023-10-19
発明の名称吸収冷温水機及び吸収冷温水機の運転制御方法
出願人株式会社荏原製作所,荏原冷熱システム株式会社
代理人弁理士法人太陽国際特許事務所
主分類F25B 15/00 20060101AFI20250424BHJP(冷凍または冷却;加熱と冷凍との組み合わせシステム;ヒートポンプシステム;氷の製造または貯蔵;気体の液化または固体化)
要約【課題】発熱量が変動し得る燃料を適切に燃焼させる吸収冷温水機及びその運転制御方法を提供する。
【解決手段】冷媒Vと吸収液Sとのサイクルで熱移動させる吸収冷温水機1は、バーナ71を有する再生器30と、温度調節対象媒体Cを冷却する媒体冷却機構20と、冷却水Dを流す冷却水流路11、41と、燃料供給機構と、空気供給機構と、バーナ71に供給される燃料Fの流量に対応する空気Aの流量を規定する関係が記憶された記憶部63と、燃料供給機構の燃料流量調節機構74及び空気供給機構の空気流量調節機構77を制御する制御部61と、温度調節対象媒体Cの温度関連物理量検出器52とを備え、制御部61は、温度調節対象媒体Cの理論温度と、温度関連物理量検出器52で検出された実測温度とを比較して、実測温度が理論温度よりも高い場合は空気Aの流量を減少させ、低い場合は空気Aの流量を増加させるように空気流量調節機構77を制御する。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
相変化を伴う冷媒と、前記冷媒が混合した吸収液と、のサイクルによって熱を移動させる吸収冷温水機であって、
前記吸収液を加熱するための熱を発生させるために、発熱量が変動し得る燃料を燃焼させるバーナを有する再生器と、
前記冷媒の液が蒸気に相変化する際の蒸発潜熱を温度調節対象媒体から奪うことで前記温度調節対象媒体を冷却する媒体冷却機構と、
前記冷媒の蒸気が液に相変化する際の凝縮熱及び前記冷媒の蒸気が前記吸収液に吸収される際の吸収熱の少なくとも一方を除去する冷却水を流す冷却水流路と、
前記バーナに供給する前記燃料の流量を調節する燃料流量調節機構を有する燃料供給機構と、
前記燃料流量調節機構に対して独立して作動して前記バーナに供給する空気の流量を調節する空気流量調節機構を有する空気供給機構と、
前記バーナに供給される前記燃料の流量に対応する空気の流量を規定する関係が記憶された記憶部と、
前記温度調節対象媒体の温度が目標値になるように前記燃料流量調節機構を制御すると共に、前記記憶部に記憶された関係を参照して前記バーナに供給される前記燃料の流量に対応する流量の空気を前記バーナに供給するように前記空気流量調節機構を制御する制御部と、
前記温度調節対象媒体の温度に関連する物理量を検出する温度関連物理量検出器と、を備え、
前記制御部は、少なくとも前記バーナに供給する前記燃料の流量に関連する物理量と前記冷却水の温度に関連する物理量とに基づいて求められた前記温度調節対象媒体の温度である理論温度と、前記温度関連物理量検出器で検出された前記温度調節対象媒体の温度に関連する物理量から求められた実測温度と、を比較して、前記実測温度が前記理論温度よりも高い場合は前記バーナに供給する空気の流量を減少させるように前記空気流量調節機構を制御し、前記実測温度が前記理論温度よりも低い場合は前記バーナに供給する空気の流量を増加させるように前記空気流量調節機構を制御する、
吸収冷温水機。
続きを表示（約 3,400 文字）【請求項２】
相変化を伴う冷媒と、前記冷媒が混合した吸収液と、のサイクルによって熱を移動させる吸収冷温水機であって、
前記吸収液を加熱するための熱を発生させるために、発熱量が変動し得る燃料を燃焼させるバーナを有する再生器と、
前記バーナにおける燃焼熱、前記冷媒の蒸気が液に相変化する際の凝縮熱、及び前記冷媒の蒸気が前記吸収液に吸収される際の吸収熱、の少なくとも一つによって温度調節対象媒体を加熱する媒体加熱機構と、
前記バーナに供給する前記燃料の流量を調節する燃料流量調節機構を有する燃料供給機構と、
前記燃料流量調節機構に対して独立して作動して前記バーナに供給する空気の流量を調節する空気流量調節機構を有する空気供給機構と、
前記バーナに供給される前記燃料の流量に対応する空気の流量を規定する関係が記憶された記憶部と、
前記温度調節対象媒体の温度が目標値になるように前記燃料流量調節機構を制御すると共に、前記記憶部に記憶された関係を参照して前記バーナに供給される前記燃料の流量に対応する流量の空気を前記バーナに供給するように前記空気流量調節機構を制御する制御部と、
前記温度調節対象媒体の温度に関連する物理量を検出する温度関連物理量検出器と、を備え、
前記制御部は、少なくとも前記バーナに供給する前記燃料の流量に関連する物理量に基づいて求められた前記温度調節対象媒体の温度である理論温度と、前記温度関連物理量検出器で検出された前記温度調節対象媒体の温度に関連する物理量から求められた実測温度と、を比較して、前記実測温度が前記理論温度よりも低い場合は前記バーナに供給する空気の流量を減少させるように前記空気流量調節機構を制御し、前記実測温度が前記理論温度よりも高い場合は前記バーナに供給する空気の流量を増加させるように前記空気流量調節機構を制御する、
吸収冷温水機。
【請求項３】
前記制御部は、前記温度調節対象媒体を前記目標値にするための前記バーナにおける燃焼量と、前記吸収冷温水機の適正運転を維持するための前記バーナにおける上限の燃焼量とを比較して、小さい方の燃焼量で前記バーナを作動させる、
請求項１又は請求項２に記載の吸収冷温水機。
【請求項４】
前記吸収冷温水機の運転状態を取得する取得部を備え、
前記制御部は、前記取得部が取得した過去の前記運転状態に基づいて、前記理論温度を補正する、
請求項１又は請求項２に記載の吸収冷温水機。
【請求項５】
前記燃料を燃焼させることにより生じた排ガスに含まれる酸素濃度に関連する物理量を検出する酸素濃度関連物理量検出器を備え、
前記制御部は、前記酸素濃度関連物理量検出器が検出した物理量が所定の値になるように前記空気流量調節機構を制御する、
請求項１又は請求項２に記載の吸収冷温水機。
【請求項６】
前記再生器は、前記バーナで燃焼させる前記燃料として、第１の燃料と、前記第１の燃料とは発熱量が異なる第２の燃料と、の少なくとも一方を導入するように構成され、
前記記憶部は、前記バーナに供給される前記第１の燃料の流量に対応する空気の流量を規定する第１の関係と、前記バーナに供給される前記第２の燃料の流量に対応する空気の流量を規定する第２の関係と、が記憶されており、
前記制御部は、前記バーナに前記第１の燃料が供給されている場合は前記記憶部に記憶された前記第１の関係を参照して前記バーナに供給される前記第１の燃料の流量に対応する流量の空気を前記バーナに供給するように前記空気流量調節機構を制御し、前記バーナに前記第２の燃料が供給されている場合は前記記憶部に記憶された前記第２の関係を参照して前記バーナに供給される前記第２の燃料の流量に対応する流量の空気を前記バーナに供給するように前記空気流量調節機構を制御する、
請求項１又は請求項２に記載の吸収冷温水機。
【請求項７】
相変化を伴う冷媒と、前記冷媒が混合した吸収液と、のサイクルによって熱を移動させることで温度調節対象媒体の冷却又は加熱を行う吸収冷温水機であって、
前記吸収液を加熱するための熱を発生させるために、第１の燃料と、前記第１の燃料とは発熱量が異なる第２の燃料と、の少なくとも一方を導入して燃焼させるバーナを有する再生器と、
前記バーナに供給する前記第１の燃料の流量を調節する第１の燃料流量調節機構及び前記バーナに供給する前記第２の燃料の流量を調節する第２の燃料流量調節機構を有する燃料供給機構と、
前記第１の燃料流量調節機構及び前記第２の燃料流量調節機構に対して独立して作動して前記バーナに供給する空気の流量を調節する空気流量調節機構を有する、空気供給機構と、
前記バーナに供給される前記第１の燃料の流量に対応する空気の流量を規定する第１の関係と、前記バーナに供給される前記第２の燃料の流量に対応する空気の流量を規定する第２の関係と、が記憶された記憶部と、
前記温度調節対象媒体の温度が目標値になるように前記第１の燃料流量調節機構又は前記第２の燃料流量調節機構を制御すると共に、前記バーナに前記第１の燃料が供給されている場合は前記記憶部に記憶された前記第１の関係を参照して前記バーナに供給される前記第１の燃料の流量に対応する流量の空気を前記バーナに供給するように前記空気流量調節機構を制御し、前記バーナに前記第２の燃料が供給されている場合は前記記憶部に記憶された前記第２の関係を参照して前記バーナに供給される前記第２の燃料の流量に対応する流量の空気を前記バーナに供給するように前記空気流量調節機構を制御する制御部と、を備える、
吸収冷温水機。
【請求項８】
前記燃料供給機構は、前記バーナに供給される燃料の発熱量を測定する発熱量測定機構を有し、
前記制御部は、前記発熱量測定機構で測定された発熱量が、所定の値未満の場合は前記記憶部に記憶された前記第１の関係を参照して前記バーナに供給される前記第１の燃料の流量に対応する流量の空気を前記バーナに供給するように前記空気流量調節機構を制御し、前記所定の値以上の場合は前記記憶部に記憶された前記第２の関係を参照して前記バーナに供給される前記第２の燃料の流量に対応する流量の空気を前記バーナに供給するように前記空気流量調節機構を制御する、
請求項６に記載の吸収冷温水機。
【請求項９】
相変化を伴う冷媒と、前記冷媒が混合した吸収液と、のサイクルによって熱を移動させる吸収冷温水機の運転を制御する方法であって、
前記吸収冷温水機は、前記吸収液を加熱するための熱を発生させるために発熱量が変動し得る燃料を燃焼させるバーナを有する再生器と、前記冷媒の液が蒸気に相変化する際の蒸発潜熱を温度調節対象媒体から奪うことで前記温度調節対象媒体を冷却する媒体冷却機構と、前記冷媒の蒸気が液に相変化する際の凝縮熱及び前記冷媒の蒸気が前記吸収液に吸収される際の吸収熱の少なくとも一方を除去する冷却水を流す冷却水流路と、を含み、
前記温度調節対象媒体の温度が目標値になる流量の前記燃料を前記バーナに供給する工程と、
あらかじめ定められた関係から、前記バーナに供給される前記燃料の流量に対応する流量の空気を前記バーナに供給する工程と、
少なくとも前記バーナに供給する前記燃料の流量に関連する物理量と前記冷却水の温度に関連する物理量とに基づいて求められた前記温度調節対象媒体の温度である理論温度を求める工程と、
前記温度調節対象媒体の温度に関連する物理量を検出する工程と、
前記理論温度と、検出した前記温度調節対象媒体の温度に関連する物理量から求められた実測温度と、を比較して、前記実測温度が前記理論温度よりも高い場合は前記バーナに供給する空気の流量を減少させ、前記実測温度が前記理論温度よりも低い場合は前記バーナに供給する空気の流量を増加させるように、前記バーナに供給する空気の流量を調節する工程と、を備える、
吸収冷温水機の運転制御方法。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本開示は吸収冷温水機及び吸収冷温水機の運転制御方法に関し、特に発熱量が変動し得る燃料をバーナに供給する吸収冷温水機及び吸収冷温水機の運転制御方法に関する。
続きを表示（約 2,900 文字）【背景技術】
【０００２】
吸収冷温水機は、蒸発器において冷媒液が蒸発して冷媒蒸気になる際に必要な蒸発潜熱を冷却対象媒体（冷水）から奪うことで当該冷却対象媒体を冷却する機器であり、蒸発器で生じた冷媒蒸気は、吸収器内の吸収液に吸収される。冷媒蒸気を吸収して濃度が低下した吸収器内の吸収液は、再生器に送られて加熱されることで濃度が上昇する。再生器で濃度が上昇した吸収液は、吸収器に戻され、蒸発器で発生した冷媒蒸気を再度吸収可能になる。再生器における吸収液の加熱の手法の１つに、燃料を燃焼させる燃焼装置を再生器に設けることが挙げられる。このような燃焼装置の例として、バーナでの燃焼に適したあらかじめ記憶された、燃料の流量、空気の流量、空気中の酸素量の関係に基づいて、バーナへの燃料及び空気の供給流量を個別に制御して、適切な空燃比を維持するものがある（例えば、特許文献１参照。）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
特開２０１７－２２３４２８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
バーナにおいて燃焼させる燃料は、これまで、商用ガスや油等の化石燃料が用いられることが一般的であった。しかしながら、地球温暖化の影響が顕著になるにつれて、化石燃料の使用を削減する気運が高まっており、化石燃料をカーボンフリー燃料やカーボンニュートラル燃料に代替することができれば地球温暖化の原因となる二酸化炭素の排出抑制に資することとなる。バーナ用のカーボンフリー燃料やカーボンニュートラル燃料として、副生水素やバイオマス燃料等が、適用し得るポテンシャル（可能性）を秘めている。ところが、例えば副生水素について考慮すると、水素が発生するプロセスの稼働状況により水素濃度が変動する場合があり、これに伴って発熱量の変動が生じ得る。燃料の発熱量が変動すると、燃料を燃焼させる際に供給すべき適切な空気流量に調節することが難しい。
【０００５】
本開示は上述の課題に鑑み、発熱量が変動し得る燃料をバーナに供給する場合に燃料を適切に燃焼させることができる吸収冷温水機及び吸収冷温水機の運転制御方法を提供することに関する。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本開示の第１の態様に係る吸収冷温水機は、相変化を伴う冷媒と、前記冷媒が混合した吸収液と、のサイクルによって熱を移動させる吸収冷温水機であって、前記吸収液を加熱するための熱を発生させるために、発熱量が変動し得る燃料を燃焼させるバーナを有する再生器と、前記冷媒の液が蒸気に相変化する際の蒸発潜熱を温度調節対象媒体から奪うことで前記温度調節対象媒体を冷却する媒体冷却機構と、前記冷媒の蒸気が液に相変化する際の凝縮熱及び前記冷媒の蒸気が前記吸収液に吸収される際の吸収熱の少なくとも一方を除去する冷却水を流す冷却水流路と、前記バーナに供給する前記燃料の流量を調節する燃料流量調節機構を有する燃料供給機構と、前記燃料流量調節機構に対して独立して作動して前記バーナに供給する空気の流量を調節する空気流量調節機構を有する空気供給機構と、前記バーナに供給される前記燃料の流量に対応する空気の流量を規定する関係が記憶された記憶部と、前記温度調節対象媒体の温度が目標値になるように前記燃料流量調節機構を制御すると共に、前記記憶部に記憶された関係を参照して前記バーナに供給される前記燃料の流量に対応する流量の空気を前記バーナに供給するように前記空気流量調節機構を制御する制御部と、前記温度調節対象媒体の温度に関連する物理量を検出する温度関連物理量検出器と、を備え、前記制御部は、少なくとも前記バーナに供給する前記燃料の流量に関連する物理量と前記冷却水の温度に関連する物理量とに基づいて求められた前記温度調節対象媒体の温度である理論温度と、前記温度関連物理量検出器で検出された前記温度調節対象媒体の温度に関連する物理量から求められた実測温度と、を比較して、前記実測温度が前記理論温度よりも高い場合は前記バーナに供給する空気の流量を減少させるように前記空気流量調節機構を制御し、前記実測温度が前記理論温度よりも低い場合は前記バーナに供給する空気の流量を増加させるように前記空気流量調節機構を制御する。
【０００７】
このように構成すると、バーナに供給される燃料の発熱量が変動した場合に、発熱量の変動に応じた流量の空気をバーナに供給することができる。
【０００８】
本開示の第２の態様に係る吸収冷温水機は、相変化を伴う冷媒と、前記冷媒が混合した吸収液と、のサイクルによって熱を移動させる吸収冷温水機であって、前記吸収液を加熱するための熱を発生させるために、発熱量が変動し得る燃料を燃焼させるバーナを有する再生器と、前記バーナにおける燃焼熱、前記冷媒の蒸気が液に相変化する際の凝縮熱、及び前記冷媒の蒸気が前記吸収液に吸収される際の吸収熱、の少なくとも一つによって温度調節対象媒体を加熱する媒体加熱機構と、前記バーナに供給する前記燃料の流量を調節する燃料流量調節機構を有する燃料供給機構と、前記燃料流量調節機構に対して独立して作動して前記バーナに供給する空気の流量を調節する空気流量調節機構を有する空気供給機構と、前記バーナに供給される前記燃料の流量に対応する空気の流量を規定する関係が記憶された記憶部と、前記温度調節対象媒体の温度が目標値になるように前記燃料流量調節機構を制御すると共に、前記記憶部に記憶された関係を参照して前記バーナに供給される前記燃料の流量に対応する流量の空気を前記バーナに供給するように前記空気流量調節機構を制御する制御部と、前記温度調節対象媒体の温度に関連する物理量を検出する温度関連物理量検出器と、を備え、前記制御部は、少なくとも前記バーナに供給する前記燃料の流量に関連する物理量に基づいて求められた前記温度調節対象媒体の温度である理論温度と、前記温度関連物理量検出器で検出された前記温度調節対象媒体の温度に関連する物理量から求められた実測温度と、を比較して、前記実測温度が前記理論温度よりも低い場合は前記バーナに供給する空気の流量を減少させるように前記空気流量調節機構を制御し、前記実測温度が前記理論温度よりも高い場合は前記バーナに供給する空気の流量を増加させるように前記空気流量調節機構を制御する。
【０００９】
このように構成すると、バーナに供給される燃料の発熱量が変動した場合に、発熱量の変動に応じた流量の空気をバーナに供給することができる。
【００１０】
また、本開示の第３の態様に係る吸収冷温水機は、上記本開示の第１の態様又は第２の態様に係る吸収冷温水機において、前記制御部は、前記温度調節対象媒体を前記目標値にするための前記バーナにおける燃焼量と、前記吸収冷温水機の適正運転を維持するための前記バーナにおける上限の燃焼量とを比較して、小さい方の燃焼量で前記バーナを作動させる。
（【００１１】以降は省略されています）

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