JP2001012820A - 吸収冷温水機およびその運転方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】暖房運転から冷房運転への切換えを迅速に行え
る吸収冷温水機を提供する。 【解決手段】吸収冷温水機では、高温再生器３０１で溶
液を加熱し、発生した冷媒蒸気を暖房運転時には、蒸発
器３０４に導いている。冷房運転時には、冷媒蒸気配管
に設けた冷暖切換え弁３１０を閉じ、冷却水配管２０に
通水し、溶液ポンプ３０８と冷媒ポンプ３０９を運転し
た後、高温再生器を加熱する。暖房運転から冷房運転へ
の切換え時には、冷房運転開始前に１０分程度冷暖切換
え弁を開にし、その後、冷暖切換え弁を閉にして通常の
冷房運転を開始する。高温再生器で発生した冷媒蒸気を
ジェットポンプに導いて、蒸発器に残る冷媒を吸収器に
ブローする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ビル空調用空気調
和装置等に用いられる吸収冷温水機及びその運転方法に
係り、特に暖房運転後に冷房運転を迅速に切換え可能な
吸収冷温水機及びその運転方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の吸収冷温水機においては、冷房運
転と暖房運転を切換えるときに、冷暖切換弁を開閉し、
吸収冷温水機内部に通水する冷却水を切換えオン／オフ
していた。冷却水及び冷温水の操作は、冷房運転では蒸
発器に冷水を通水させ、吸収器と凝縮器に冷却水を通水
する。暖房運転では冷却水の通水を停止し、温水のみ通
水する。また吸収冷温水機本体は、冷房運転と暖房運転
でそれぞれ吸収冷温水機内を循環する溶液および冷媒の
経路を冷暖切換え弁で切換えていた。

【０００３】冷暖切換え弁を開閉する方法としては、サ
ービス員が吸収冷温水機本体の切換え弁を手動で開閉す
るか、遠方からの信号で吸収冷温水機の本体操作盤から
吸収冷温水機本体に付設した電動弁を操作する方法があ
る。この種の吸収冷温水機では、暖房から冷房への切換
え操作の自動化が困難であった。

【０００４】従来の吸収冷温水機における運転モードの
切換えについては、特開平８−１１０１１３号公報に記
載されている。この公報には、暖房運転を停止すると
き、高温再生器のバーナの燃焼を停止したのち、蒸発器
周辺の暖房状態の余熱が除去されるまで少なくとも１０
分間、冷温水ポンプの運転を継続することが記載されて
いる。そして、冷房運転開始時に蒸発器の圧力が急減し
ても、蒸発器とガス貯蔵室の間をシールしている溶液が
フラッシュしてシールが破壊されることがなくなり、ガ
ス貯蔵室に蓄えられた不凝縮性ガスが蒸発器に逆流して
冷房能力が阻害されることが無くなる点が利点として述
べられている。

【０００５】また、特開平９−３１８１８６号公報に
は、吸収液温度が検出できる温度検出器を設けると共
に、稀液管の吸収液ポンプ吐出側と吸収液散布器とを、
電動開閉弁を備えた稀液管によって接続し、且つ、暖房
運転から冷房運転への切換え時に、冷却水ポンプを起動
した後、吸収液ポンプの起動と電動開閉弁の開動作とを
行い、吸収液ポンプの運転を温度検出器が所定の温度を
計測して所定時間（例えば３０分）が経過するまで継続
し、その後停止させると共に、電動開閉弁の開動作を行
い、その後冷／暖切換え弁を閉じて冷房運転を開始させ
る制御器を設けるようにすることが記載されている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】吸収冷温水機では、冷
房運転中に比較して暖房運転中の吸収液は稀薄であり、
吸収器溶液タンクに溜める溶液量も多い。暖房運転を停
止した後、冷房運転を開始すようとして冷却水を吸収器
に、冷水を蒸発器に通水する。すると、吸収冷凍機内の
圧力が急激に低下し、吸収器内部の溶液が一気に自己沸
騰するフラッシュ現象が生じる。この場合、吸収器に隣
接した蒸発器にフラッシュした溶液が混入すると、蒸発
器内の液冷媒の純度が低下し、冷房能力が低下する暖房
運転から冷房運転への切換えは、吸収冷凍機内の余熱除
去のために本体操作盤に内蔵したタイマー等を用いて、
暖房運転から所定時間、例えば３時間以上、経過後に行
う必要であった。また、冷房運転と暖房運転との切換え
操作をサービス員が手動で切り換える方法が一般的であ
る。この場合、冷房運転をスムーズに開始できるよう、
吸収冷凍機内の不凝縮性ガスを真空ポンプで抽出した
り、蒸発器の冷媒の純度を高めるために手動で蒸発器の
冷媒を吸収器に導き冷媒を精製することが必要であっ
た。

【０００７】冷媒を精製するときは冷媒ポンプを運転
し、蒸発器の冷媒タンクから液冷媒を吸出して作業員が
手動操作で冷媒ブロー弁を開き液冷媒を吸収器に導いて
いた。一方、高温再生器を外部熱源で加熱したことによ
り発生した冷媒は、後述する経路を通って最終的に蒸発
器に導かれる。冷房運転をするために外部熱源から熱を
吸熱して溶液を濃縮しているにも関わらず、精製された
冷媒を吸収器にすぐブローするため、冷房能力をほとん
ど発生しない。つまり、冷房運転モードで吸収冷温水機
を運転しているにも関わらず、冷凍作用が得られないと
いう不具合を生じていた。また、冷媒ブロー運転の操作
をサービス員が暖房運転と冷房運転の切換えのたびに実
行するので、冷房運転と暖房運転が混在する春秋の中間
期にはその頻度が高まり、コスト高になるという不具合
を生じていた。

【０００８】上記特開平８−１１０１１３号公報に示さ
れた運転モードの切換え方法では、暖房運転直後の吸収
冷温水機には暖房による余熱が多く残る。そして、冷房
に切換えるために室温に近い、例えば２５℃程度の冷却
水を通水すると、吸収冷温水機内の圧力が急激に低下
し、溶液や冷媒がフラッシュしてしまう。このフラッシ
ュで、本来冷房に必要な冷媒経路や溶液経路を形成でき
ず、冷房能力が低下するという不具合を生じていた。こ
の不具合をを回避するために、暖房運転をするたび毎
に、運転後に余熱を除去する運転をすると、温水ポンプ
の運転動力を余分に消費する。また、機器をすぐ停止さ
せたいユーザーにとっては、使い勝手の面で不十分であ
った。

【０００９】また、特開平９−３１８１８６号公報に示
された方法では、電動開閉弁で吸収液の流れを制御して
いるのでゴミ詰まりを生じ易い。さらに、真空雰囲気内
に稼動部品があるので、空気漏れのポテンシャルが高く
なる。このため、空気漏れに敏感な吸収冷温水機では高
コストの部品を使わざるを得なくなっていた。

【００１０】さらに、この公知例に記載のものにおいて
は、吸収液の内部サイクル切換え用の電動弁と、冷媒蒸
気の内部サイクル切換え用の電動弁の２つが必要であ
り、真空破壊の恐れの増大とコスト高を招いていた。

【００１１】本発明は、上記従来技術の有する不具合に
鑑みなされたものであり、その目的は、暖房運転から冷
房運転への切換えを迅速に行える吸収冷温水機を提供す
ることにある。本発明の他の目的は、簡単な方法で冷房
運転から暖房運転への切換えを可能にすることにある。

【００１２】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
の本発明の第１の特徴は、高温再生器、低温再生器、凝
縮器、蒸発器、吸収器、高温熱交換器、低温熱交換器を
動作的に配管で接続した吸収式冷温水機において、高温
再生器から蒸発器へ暖房時は冷媒蒸気を導き、冷房時は
冷媒蒸気を遮断する冷暖切換え弁と、この切換え弁の動
作を制御する制御装置とを設け、制御装置は、暖房運転
から冷房運転への切換え時の冷房開始時に切換え弁を所
定時間だけ開いた後、切換え弁を閉じるよう制御するも
のである。

【００１３】そして好ましくは、制御装置はタイマーを
備え、このタイマーは切換え弁の開時間が設定されてい
るものである。また、蒸発器にこの蒸発器内に溜まる冷
媒液を再循環させるジェットポンプを設け、このジェッ
トポンプに高温再生器からの冷媒蒸気を導くことが望ま
しい。

【００１４】上記目的を達成するための本発明の第２の
特徴は、高温再生器で溶液を加熱して発生した冷媒蒸気
を蒸発器に導いて暖房運転に供する吸収冷温水機の運転
方法において、暖房運転から冷房運転への切換え時に高
温再生器の加熱が開始されてから所定時間だけ、高温再
生器から冷媒蒸気を蒸発器へ導くものである。そして、
所定時間を５ないし１５分とすることが望ましい。

【００１５】上記目的を達成するための本発明の第３の
特徴は、高温再生器で溶液を加熱して発生した冷媒蒸気
を蒸発器に導いて暖房運転に供する吸収冷温水機の運転
方法において、暖房運転を終えるため高温再生器の加熱
を停止してから、蒸発器で発生した冷媒蒸気を吸収する
吸収器内の伝熱管に冷却水を通水し、この吸収器内に溜
まる溶液を高温再生器へ送る溶液ポンプと蒸発器内に溜
まる液冷媒を再循環する冷媒ポンプとを起動した後、再
度高温再生器を加熱してから所定時間蒸発器へ高温再生
器から冷媒蒸気を導くものである。

【００１６】

【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施例を図面に
より説明する。図１は、吸収式冷温水機の冷房サイクル
フロー図である。吸収式冷温水機は、高温再生器３０
１、低温再生器３０２、凝縮器３０３、蒸発器３０４、
吸収器３０５、低温熱交換器３０６、高温熱交換器３０
７の７つの熱交換器要素と吸収溶液を循環するための溶
液ポンプ３０８とこれらを結ぶ配管とを備えている。

【００１７】冷房運転に切り換えるときには、冷却水配
管２０に通水し、溶液ポンプ３０８及び冷媒ポンプ３０
９を運転した後、高温再生器３０１を加熱する。外部熱
源により加熱された高温再生器３０１の溶液を濃縮して
発生した冷媒蒸気は、低温再生器３０２内の熱交換器３
０２ａに導かれて低温再生器３０２の溶液を加熱濃縮し
冷媒蒸気を発生させて凝縮液化し凝縮器３０３に流入す
る。低温再生器３０２で発生した冷媒蒸気は凝縮器３０
３に導かれ冷却水で冷却されて凝縮液化し、蒸発器３０
４に送られる。

【００１８】蒸発器３０４内の液冷媒は冷媒ポンプ３０
９で圧送され、蒸発器３０４内の熱交換器３０４ａに散
布され、熱交換器３０４ａ内を流れる冷水と熱交換して
蒸発気化した後、吸収器３０５に流入する。その際、液
冷媒の蒸発潜熱により、熱交換器３０４ａ内を冷房す
る。高温再生器３０１および低温再生器３０２で濃縮さ
れた濃溶液は、吸収器３０５内の熱交換器３０５ａに散
布され、熱交換器３０５ａ内を流れる冷却水で冷却さ
れ、蒸発器３０４からの冷媒蒸気を吸収して希溶液とな
る。

【００１９】吸収器３０５内の希溶液は、溶液ポンプ３
０８により低温熱交換器３０６に送られた後、２方向に
分岐される。すなわち、希溶液の一部は低温再生器３０
２に供給され、残りは高温熱交換器３０７を経由して高
温再生器３０１に供給される。

【００２０】次に、暖房運転のサイクルを、図２により
説明する。暖房運転では冷暖切換え弁３１０を開動作と
し、冷却水配管２０内の通水を停止する。さらに、溶液
ポンプ３０８及び冷媒ポンプ３０９を停止する。

【００２１】外部熱源により加熱された高温再生器３０
１で発生した冷媒蒸気は、蒸発器３０４に導かれる。冷
媒蒸気は、蒸発器３０４を貫通する蒸発器伝熱管３０４
ａ内部を流れる温水に冷やされて伝熱管表面で凝縮液化
する。その際、伝熱管内部の温水は暖められ、暖房に供
される。蒸発器下部には冷媒が溜まるので、冷媒を溶液
系に戻す。これにより、溶液系の過濃縮を防止してい
る。

【００２２】高温再生器３０１で発生した蒸気により、
ジェットポンプ２が駆動される。高温再生器３０１で発
生した冷媒蒸気を、蒸気配管３で冷暖切換え弁３１０に
導く。冷暖切換え弁３１０の下流側に分岐流路を形成
し、一方の流路は蒸発器３０４に、他方の流路はジェッ
トポンプ駆動配管２ａに接続されている。そして、ジェ
ットポンプ吐出配管２ｃを蒸発器３０４に接続する。
ジェットポンプ駆動配管２ａから冷媒蒸気がジェット状
に噴出すると、蒸発器３０４の底に接続されたジェット
ポンプ吸込み配管２ｂから液冷媒が吸込まれ、冷媒蒸気
と液冷媒はジェットポンプ吐出配管２ｃ内部を気液二相
流となって立ち上る。ジェットポンプの配管途中に流れ
を阻害するバッフル２ｄを設けている。これにより、比
重の重い液冷媒はたたき落とされ、比重の軽い冷媒蒸気
のみがジェットポンプの接続先である蒸発器３０４に流
入する。

【００２３】たたき落とされた液冷媒は、暖房冷媒戻り
配管２ｅに案内されて、吸収器３０５に流入する。これ
により、吸収器３０５内の溶液の過濃縮を防止できる。
さらに、ジェットポンプは、蒸発器で凝縮液化した液冷
媒を吸収器にブロー運転するのにも役立つ。

【００２４】以上のように構成した吸収冷温水機の、暖
房運転から冷房運転への切換え操作は以下の通りであ
る。前述したように、暖房運転の直後に冷房運転を開始
しようとして冷水および冷却水を通水すると、吸収冷温
水機内の圧力が急激に低下して稀薄な吸収液が一気に沸
騰し、隣接した蒸発器に微量な溶液が流入する場合があ
る。蒸発器内の冷媒の純度は流入した溶液によって低下
するので、結果として冷房能力が低下してしまう。通常
の冷房運転では、この液冷媒中に混入した溶液を吸収液
に戻すために冷媒ブロー弁１を開かなければならない。

【００２５】本実施例においては、冷暖切換え弁３１０
を開き、ジェットポンプ２を動作させるので、蒸発器３
０４に溜まっている純度が低下した液冷媒を吸収器３０
５にブローすることができる。さらに、冷暖切換え弁３
１０を開くこと以外は通常の冷房運転と同じであるの
で、蒸発器３０４の伝熱管３０４ａには冷媒が散布され
ている。また、吸収器３０５の伝熱管３０５ａにも濃縮
された吸収液が散布されているので、冷凍能力が発揮さ
れる。

【００２６】つまり、暖房運転直後の温度の高い温水を
も冷却するので、冷房運転の立ち上げが早くなる。この
冷暖切換え弁の開時間は、高温再生器の加熱開始から所
定時間、例えば１０分間、実行することが望ましい。な
お、切換え弁の開時間が５ないし１５分の間であれば、
不快感を感じることなく運転モードが切換えられる。し
かしながら、３０分以下であれば、実際上の不便さは改
善される。この場合、蒸発器３０４に温度の高い冷媒蒸
気が必要以上に流入することがなく、蒸発器伝熱管３０
４ａ内部の冷水を加熱するおそれもない。これらの制御
を、本体制御盤４が備えるタイマー２１を用いて、制御
盤４が実行する。したがって、タイマーは１５分タイマ
ーまたは３０分タイマー程度であれば良い。

【００２７】また、暖房運転から冷房運転への切換え操
作時に、吸収冷温水機の本体操作盤４がこれを監視し、
冷房運転開始時に前回の運転条件が暖房だった時のみ冷
暖切換え弁を所定時間だけ開いたままにするだけである
から、冷房運転後にまた冷房運転を開始する時には何ら
不具合を生じない。

【００２８】さらに、冷暖切換に必要な弁は、冷暖切換
え弁のみであり、稼動部分が少なく気密性や寿命が向上
するので、信頼性が向上する。また、大幅なコスト低減
を実現できる。さらにまた、吸収冷温水機の内部サイク
ルの切換えを簡単に行えるので、リモートコントロール
が可能になり、サービス員による手動切換え等の煩わし
さが不要となる。

【００２９】

【発明の効果】冷房運転と暖房運転両方が存在するよう
な中間期に、吸収冷温水機の運転モードを短時間で切り
換えても、吸収冷温水機内部のサイクル切換えを迅速に
行える。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例の冷房サイクルフロー図であ
る。

【図２】本発明の一実施例の暖房サイクルフロー図であ
る。

【符号の説明】 １…冷媒ブロー弁及び配管、２…ジェットポンプ、２ａ
…ジェットポンプ駆動配管、２ｂ…ジェットポンプ吸込
配管、２ｃ…ジェットポンプ吐出配管、２ｄ…バッフ
ル、２ｅ…暖房冷媒戻り配管、３…冷媒蒸気配管、４…
本体制御盤、２０…冷却水配管、２１…タイマー、３０
１…高温再生器、３０２…低温再生器、３０２ａ…低温
再生器伝熱管、３０２ｂ…低温再生器散布装置、３０３
…凝縮器、３０４…蒸発器、３０４ａ…蒸発器伝熱管、
３０４ｂ…蒸発器散布装置、３０５…吸収器、３０５ａ
…吸収器伝熱管、３０５ｂ…吸収器散布装置、３０６…
低温熱交換器、３０７…高温熱交換器、３０８…溶液ポ
ンプ、３０９…冷媒ポンプ、３１０…冷暖切換え弁。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 大内 富久 茨城県土浦市神立町603番地 株式会社日 立製作所土浦事業所内 Ｆターム(参考） 3L093 AA05 BB11 BB29 BB42 CC05 DD01 GG05 HH07 JJ04 JJ06 KK05

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】高温再生器、低温再生器、凝縮器、蒸発
   器、吸収器、高温熱交換器、低温熱交換器を動作的に配
   管で接続した吸収式冷温水機において、前記高温再生器
   から前記蒸発器へ暖房時は冷媒蒸気を導き、冷房時は冷
   媒蒸気を遮断する冷暖切換え弁と、この切換え弁の動作
   を制御する制御装置とを設け、前記制御装置は、暖房運
   転から冷房運転への切換え時の冷房開始時に前記切換え
   弁を所定時間だけ開いた後、前記切換え弁を閉じるよう
   制御することを特徴とする吸収冷温水機。
2. 【請求項２】前記制御装置はタイマーを備え、このタイ
   マーは前記切換え弁の開時間が設定されていることを特
   徴とする請求項１に記載の吸収冷温水機。
3. 【請求項３】前記蒸発器にこの蒸発器内に溜まる冷媒液
   を再循環させるジェットポンプを設け、このジェットポ
   ンプに前記高温再生器からの冷媒蒸気を導いたことを特
   徴とする請求項１または２に記載の吸収冷温水機。
4. 【請求項４】高温再生器で溶液を加熱して発生した冷媒
   蒸気を蒸発器に導いて暖房運転に供する吸収冷温水機の
   運転方法において、暖房運転から冷房運転への切換え時
   に高温再生器の加熱が開始されてから所定時間だけ、前
   記高温再生器から冷媒蒸気を前記蒸発器へ導くことを特
   徴とする吸収冷温水機の運転方法。
5. 【請求項５】前記所定時間を５ないし１５分としたこと
   を特徴とする請求項４に記載の吸収冷温水機の運転方
   法。
6. 【請求項６】高温再生器で溶液を加熱して発生した冷媒
   蒸気を蒸発器に導いて暖房運転に供する吸収冷温水機の
   運転方法において、暖房運転を終えるため前記高温再生
   器の加熱を停止してから、蒸発器で発生した冷媒蒸気を
   吸収する吸収器内の伝熱管に冷却水を通水し、この吸収
   器内に溜まる溶液を高温再生器へ送る溶液ポンプと蒸発
   器内に溜まる液冷媒を再循環する冷媒ポンプとを起動し
   た後、再度高温再生器を加熱してから所定時間蒸発器へ
   高温再生器から冷媒蒸気を導くことを特徴とする吸収冷
   温水機の運転方法。