JP2004245435A

JP2004245435A - 吸収冷水機

Info

Publication number: JP2004245435A
Application number: JP2003032942A
Authority: JP
Inventors: Taiji Sakai; 耐事坂井; Tsutomu Wada; 努和田; Iichiro Kawamura; 威一郎川村
Original assignee: Toyo Radiator Co Ltd
Current assignee: T Rad Co Ltd
Priority date: 2003-02-10
Filing date: 2003-02-10
Publication date: 2004-09-02
Anticipated expiration: 2023-02-10
Also published as: JP4315697B2

Abstract

【課題】空調装置の冷房負荷の変動に対する冷水温度の変更の応答性が良好であり、しかもコスト削減が可能な吸収冷水機を提供する。
【解決手段】吸収冷温水機Ａは、吸収液が加熱源により加熱される再生器１と、凝縮器２と、蒸発器３と、吸収器４と、冷却能力を調整する冷却ファン８４ｂを有する冷却システム８と、冷房負荷検出手段９４と、制御装置９０とを備える。制御装置９０は、冷房負荷検出手段９４により検出される冷房負荷の減少に応じて、第１，第２冷却用伝熱部８１，８２での冷却能力が低下するように冷却ファン８４ｂの回転数を制御する。
【選択図】図２

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、空調装置に使用されて、吸収冷凍サイクルを行う吸収冷水機に関する。
【０００２】
【従来の技術】
空調装置に使用される冷水を取り出すために吸収冷凍サイクルを行うものとして、特許文献１に開示された吸収冷温水機がある。この吸収冷温水機は、ガスエンジンのジャケット冷却水を加熱源とする再生器、凝縮器、蒸発器および吸収器を備える。再生器は、ジャケット冷却水が循環する循環配管に設けられ、該循環配管には、再生器と並列に、三方弁が介装されたバイパス配管が接続される。そして、取り出される冷水の温度が冷房負荷の変動に起因して変動するときは、三方弁の開度を制御することにより、再生器に供給されるジャケット冷却水の流量を増減させて、吸収液の加熱量を制御し、冷水の温度を設定範囲内に維持する。
【０００３】
【特許文献１】
特開２０００−３０４３７５号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、前記従来技術では、冷房負荷の変動に対応して冷水の温度を変更する際には、再生器の吸収液への加熱量を増減して、吸収液の温度を変更することにより、吸収液の濃度および冷媒蒸気の濃度を変更する必要があることから、冷水温度の変更に時間を要して、冷房負荷の変動に対する冷水温度の変更に遅れが生じやすく、その応答性の点で改善の余地がある。また、吸収液の加熱量を制御するために、ジャケット冷却水の流量を制御するバイパス配管および三方弁が必要になって、吸収冷温水機のコストが高くなる難点がある。
【０００５】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、請求項１から請求項３記載の発明は、空調装置の冷房負荷の変動に対する冷水温度の変更の応答性が良好であり、しかもコスト削減が可能な吸収冷水機を提供することを目的とする。そして、請求項２記載の発明は、さらに、吸収液の過熱による熱分解を回避して、吸収冷水機の安定した運転を可能とすることを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段および発明の効果】
請求項１記載の発明は、冷媒を吸収した吸収液が加熱源により加熱される再生器と、前記再生器で発生した冷媒蒸気が凝縮する凝縮器と、前記凝縮器で凝縮した冷媒が蒸発する蒸発器と、前記蒸発器で発生した冷媒蒸気が吸収液に吸収される吸収器と、前記吸収器に設けられて吸収液を冷却する冷却流体が流通する冷却用伝熱部を有する冷却システムと、前記蒸発器に設けられて冷媒に蒸発熱を与えて冷却される冷水が流通する冷水用伝熱部とを備える吸収冷水機において、冷水の熱は空調装置の熱負荷部に伝達され、前記冷却システムは前記冷却用伝熱部での冷却能力を調整する調整手段を有し、前記空調装置の冷房負荷を検出する冷房負荷検出手段と、前記冷房負荷検出手段により検出される冷房負荷の減少に応じて前記冷却能力が低下するように前記調整手段を制御する制御装置とを備える吸収冷水機である。
【０００７】
これにより、冷房負荷が減少すると、冷却用伝熱部による吸収液の冷却の程度が減少して、吸収液の温度が上昇するため、吸収液による冷媒の吸収能力が低下して吸収冷凍サイクルのサイクル効率が低下するので、吸収液の濃度および冷媒蒸気の濃度を変更して温水温度を低下させるものに比べて、冷房負荷の減少に対応して迅速に冷水の温度が上昇すると共に、冷房負荷の増加時には、冷却用伝熱部による吸収液の冷却の程度が増加して、吸収液の温度が下降するため、吸収液による冷媒の吸収能力が向上してサイクル効率が向上するので、迅速に冷水の温度が低下する。また、冷水温度を変更するために加熱源による吸収液の加熱量を制御する必要がないので、加熱量を制御するための弁や配管をなくすことが可能になる。
【０００８】
この結果、請求項１記載の発明によれば、次の効果が奏される。すなわち、再生器の吸収液の温度を低下させることなく、空調装置の冷房部分負荷運転が可能になるので、冷房負荷の変動に対応して、迅速に冷水の温度を変更することができて、冷房負荷の変動に対する冷水温度の変更の応答性が向上して良好になる。る。また、吸収液への加熱量を制御するための配管や弁をなくすことが可能になるので、吸収冷水機のコストを削減することが可能になる。
【０００９】
請求項２記載の発明は、請求項１記載の吸収冷水機において、前記再生器の吸収液の温度を検出する温度検出手段と、前記再生器に供給する冷媒液の流量を制御する流量制御手段とを備え、前記制御装置は、前記温度検出手段により検出される温度に応じて、吸収液が熱分解する温度よりも低い設定温度以下の温度を維持するように前記流量制御手段を制御するものである。
【００１０】
これにより、吸収器での冷却用伝熱部の冷却能力の低下に起因して、吸収液の温度は上昇するものの、より低温の冷媒液が流量制御されて再生器に供給されるので、再生器での吸収液が過熱状態になって熱分解することが回避される。
【００１１】
この結果、請求項２記載の発明によれば、請求項１記載の発明の効果に加えて、次の効果が奏される。すなわち、冷房部分負荷運転時に、吸収器での吸収液の温度は上昇するものの、吸収液が過熱状態になって熱分解することが回避されるので、熱分解する吸収液が使用される場合にも、吸収冷水機の安定した運転ができる。
【００１２】
請求項３記載の発明は、請求項２記載の吸収冷水機において、前記再生器と前記凝縮器との間の流路に設けられて前記再生器で発生する冷媒蒸気を精留する精留器と、精留のために前記蒸発器の冷媒液を前記精留器に供給する制御弁とを備え、前記流量制御手段は前記制御弁であるものである。
【００１３】
これにより、冷媒液を精留器に供給するために設けられた制御弁を利用して、再生器に冷媒液が無効冷媒として供給されるので、再生器に冷媒液を供給するために、弁や配管やポンプなど追加する必要がない。
【００１４】
この結果、請求項３記載の発明によれば、請求項２記載の発明の効果に加えて、次の効果が奏される。すなわち、再生器に冷媒液を供給するために、部品点数が増加することがなく、コストの増大を防止して、吸収冷水機のコスト削減に寄与できる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施例を図１ないし図５を参照して説明する。
図２を参照すると、空調装置Ｃは、該空調装置Ｃに冷水を供給する吸収冷水機としての吸収冷温水機Ａと室内機Ｂとを備える。吸収冷凍サイクルを行う吸収冷温水機Ａには、冷媒として炭化水素を含む有機系物質、例えば２，２，２−トリフルオロエタノール（化学式ＣＦ_３ＣＨ_２ＯＨ、略称ＴＦＥ）が、また吸収液として炭化水素を含む有機系物質、例えば１，３−ジメチル−２−イミダゾリジノン（化学式Ｃ_５Ｈ_１０Ｎ_２Ｏ、略称ＤＭＩ）が使用される。
【００１６】
吸収冷温水機Ａは、吸収器４で冷媒蒸気を吸収して冷媒の含有量が多い希溶液となって流入した吸収液が加熱源により加熱される再生器１と、再生器１で加熱された吸収液から蒸発して流入した冷媒が凝縮する凝縮器２と、凝縮器２で凝縮した冷媒が流入して蒸発する蒸発器３と、再生器１で加熱されて冷媒の含有量が少ない濃溶液となって流入した吸収液が蒸発器３で発生した冷媒蒸気を吸収する吸収器４とを備える。ここで、蒸発器３および吸収器４は、いずれも低圧状態に維持されている。
【００１７】
そして、吸収冷温水機Ａは、再生器１と凝縮器２との間に配置される精留器５と、再生器１、凝縮器２、蒸発器３および吸収器４の間を冷媒または吸収液が流通する多数の流路１０〜１７をそれぞれ形成する配管などの流路形成部材と、冷媒または吸収液を圧送するために流路に設けられる電動式のポンプ２０〜２２と、流路１１，１３，１４，１５ａ，１７に設けられて冷媒または吸収液の流通を許容または遮断する膨張弁２３、逆止弁２７、各種の開閉弁２４，２６、流量制御弁２５、過冷却器３０または熱交換器３１とを備える。
【００１８】
さらに、吸収冷温水機Ａは、冷水が流通して、室内機Ｂに配置された空調装置Ｃの熱負荷部としての出力用伝熱部６２に冷水の熱を伝達する冷水供給システム６と、温水が流通して、出力用伝熱部６２に温水の熱を伝達する温水供給システム７と、冷却流体としての冷却水が流通して、凝縮器２に設けられる凝縮用伝熱部８３および吸収器４に設けられる第１，第２冷却用伝熱部８１，８２および冷却流体である冷却水の保有する熱を放熱する放熱部８４を有する冷却システム８とを備える。室内機Ｂにおいて、出力用伝熱部６２での冷水または温水との熱交換で得られた冷空気または温空気は、吹出ファンＢ１により、冷風または温風となって室内に吹き出される。ここで、冷水および温水として水道水を利用することができる。
【００１９】
再生器１は、貯留部１ａに溜まった吸収液を加熱源により加熱する加熱部１ｂと、加熱部１ｂに後述する廃熱を保有する熱流体を供給する供給路１ｃを形成するダクトを備える。前記加熱源は、燃焼熱を発生する装置であって燃焼機関を含む燃焼装置などの熱発生装置の廃熱であり、この実施例では、比較的負荷変動が少なく、定常流に近い排気ガスを排出する燃焼機関である発電用小型ガスタービン９の熱流体としての排気ガスの熱である。排気ガスは、ガスタービン９と加熱部１ｂとを連通する供給路１ｃを通じて加熱部１ｂに供給される。そして、供給路１ｃには、加熱部１ｂに供給される排気ガスの流量を制御する流量制御手段、例えばダンパが設けられていない。そのため、ガスタービン９からの排気ガスは流量制御されることなく加熱部１ｂに供給される。
【００２０】
冷媒を吸収した吸収液が再生器１で加熱されることにより発生した冷媒蒸気中の冷媒の濃度を高めるための精留器５は、再生器１と凝縮器２とを連通する流路１０内で、再生器１よりも上方に配置されており、再生器１寄りに配置される回収段５ａと回収段５ａの上方に配置される濃縮段５ｂとを有する。
【００２１】
回収段５ａには、吸収器４に溜まった吸収液（希溶液）を再生器１に供給する流路１３において、該流路１３に配置されて吸収液を再生器１に圧送するポンプ２１およびその下流の逆止弁２７よりも下流の位置から分岐する流路１３ａを経てオリフィス２８により流量調整された所定量の吸収液が供給される。そのため、この吸収液は回収段５ａで冷媒蒸気により加熱されて沸騰し、濃度のより高い冷媒蒸気が発生して、この冷媒蒸気が濃縮段５ｂに流入する。
【００２２】
濃縮段５ｂには、蒸発器３の冷媒液を蒸発器３内で散布するための流路１５に配置されたポンプ２０よりも下流の位置で分岐する流路１５ａが連通し、該流路１５ａに設けられる流量制御手段としての流量制御弁２５で流量が制御された冷媒液が供給される。そのため、この冷媒液は回収段５ａからの冷媒蒸気により加熱されて沸騰し、濃縮段５ｂで発生する濃度がさらに高められた冷媒蒸気が凝縮器２に流入する。
【００２３】
凝縮器２には、再生器１で発生した冷媒蒸気を凝縮するために冷却システム８の冷却水が流通する凝縮用伝熱部８３と一緒に、温水供給システム７の温水が流通する温水用伝熱部７１が設けられる。温水用伝熱部７１では、再生器１から精留器５を経て凝縮器２に流入した冷媒蒸気の凝縮熱により温水が加熱される。
【００２４】
図５（Ａ），（Ｂ）を参照すると、凝縮器２は、冷媒蒸気の入口４１が形成された側壁４０ｃを有する単一の容器４０と、容器４０の下壁４０ｂに下方に突出して設けられる貯留部２ａの底に設けられて冷媒液の出口４２ａを形成する流出部４２とを備える。そして、凝縮用伝熱部８３および温水用伝熱部７１は、容器４０内に形成される１つの収納空間内に隣接して配置される。
【００２５】
凝縮用伝熱部８３および温水用伝熱部７１は、いずれも金属製、この実施例ではアルミニウム合金製の平板に波状の凸部が形成された１対の伝熱プレートからなる伝熱素子を多数個積層することにより形成される伝熱ユニット５１から構成されるプレート式熱交換器である。各伝熱ユニット５１において、冷却水または温水は、前記各伝熱素子を構成する前記１対の伝熱プレートの積層方向で対面する内側面により形成される内側流路を流通し、冷媒は、前記１対の伝熱プレートの外側面により形成される外側流路を流通する。そして、凝縮用伝熱部８３は、複数個、ここでは３つの伝熱ユニット５１から構成され、温水用伝熱部７１は、複数個、ここでは２つの伝熱ユニット５１から構成される。なお、容器４０の上壁４０ａには、高温の冷媒と伝熱ユニット５１との接触により発生する水素を凝縮器２から取り出すための取出口４０ｄが設けられ、取出口４０ｄから取り出された水素は吸着剤（図示されず）に吸着される。
【００２６】
各伝熱ユニット５１は、この実施例では同一仕様のものであり、各伝熱ユニット５１の積層方向での一側端の前記伝熱プレートには、その下端部に入口５２ａ，５４ａを形成する流入部５２，５４、その上端部に出口５３ａ，５５ａを形成する流出部５３，５５がそれぞれ形成される。入口５２ａ，５４ａは、多数の前記伝熱素子が積層される際に、前記各伝熱素子の下端部に形成されて前記内側流路の下端に連通する貫通路を形成する部分が密封状態で結合されることにより形成される供給流路５６，５８に連通し、同様に、出口５３ａ，５５ａは、前記各伝熱素子の上端部に形成されて前記内側流路の上端に連通する貫通路を形成する部分が密封状態で結合されることにより形成される回収流路５７，５９に連通する。
【００２７】
冷却水の流入部４３は、凝縮用伝熱部８３の各入口５２ａに連通するように３個の伝熱ユニット５１に跨って密封状態で固着される流入側ヘッダ４７に接続され、冷却水の流出部４４は、凝縮用伝熱部８３の各出口５３ａに連通するように３個の伝熱ユニット５１に跨って密封状態で固着される流出側ヘッダ４８に接続される。同様に、温水の流入部４５は、温水用伝熱部７１の各入口５４ａに連通するように２個の伝熱ユニット５１に跨って密封状態で固着される流入側ヘッダ４９に接続され、温水の流出部４６は、温水用伝熱部７１の各出口５５ａに連通するように２個の伝熱ユニット５１に跨って密封状態で固着される流出側ヘッダ５０に接続される。
【００２８】
そして、冷却水は、冷却流路８０の供給側流路８０ａから流入部４３を経て流入側ヘッダ４７内に流入し、さらに各伝熱ユニット５１の入口５２ａ、供給流路５６、前記内側流路、５７回収流路、出口５３ａを経て、流出側ヘッダ４８内を経て流出部４４から流出して、冷却流路８０の戻り側流路８０ｂに流出する。同様に、温水は、温水流路７０の戻り側流路７０ｂから流入部４５を経て流入側ヘッダ４９内に流入し、さらに各伝熱ユニット５１の入口５４ａ、供給流路５８、前記内側流路、回収流路５９、出口５５ａを経て、流出側ヘッダ５０内に流入し、流出部４６を経て温水流路７０の供給側流路７０ａに流出する。
【００２９】
一方、再生器１から精留器５を経て流路１０を流通する冷媒蒸気は、流入部４１の入口４１ａから凝縮器２に流入し、凝縮用伝熱部８３および温水用伝熱部７１の各伝熱ユニット５１の前記外側流路を流通し、凝縮用伝熱部８３では前記内側流路を流通している冷却水により、また温水用伝熱部７１では前記内側流路を流通している温水により、それぞれ冷却されて凝縮し、冷媒液になって貯留部２ａに溜まった後、流出部４２の出口４２ａから流出する。そして、温水用伝熱部７１では前記外側流路を流通する冷媒蒸気の凝縮熱により温水が加熱される。
【００３０】
再度、図２を参照すると、凝縮器２の流出部４２（図５参照）は、過冷却器３０および膨張弁２３が設けられる流路１１により、凝縮器２よりも低い位置に配置される蒸発器３に連通する一方、開閉弁２６が設けられる流路１７により精留器５の回収段５ａを介して再生器１に連通する。そして、流路１１を流通する比較的高温の冷媒液は、過冷却器３０において蒸発器３での低温の冷媒蒸気により冷却された後、膨張弁２３で断熱膨張してさらに低温になって蒸発器３に供給されるので、蒸発器３の冷却能力が向上する。
【００３１】
吸収器４に流路１２を介して連通する蒸発器３では、冷媒蒸気が吸収器４内の吸収液に吸収されて冷媒が蒸発し、その蒸発熱により冷水用伝熱部６１を流通する冷水が冷却される。さらに、蒸発器３に溜まった冷媒液は、ポンプ２０が設けられる流路１５を通って蒸発器３内で冷水用伝熱部６１に散布されて、冷水用伝熱部６１での冷媒液の蒸発が促進される。
【００３２】
吸収器４では、冷却システム８の冷却水が流通する第１，第２冷却用伝熱部８１，８２により、冷媒蒸気の吸収による吸収液の温度上昇が防止されて、吸収液の吸収能力、すなわち吸収液が冷媒蒸気を吸収する能力が、高い状態に維持される。吸収器４に溜められた吸収液は、流路１６に設けられるポンプ２２により圧送されて、第２冷却用伝熱部８２に散布されて、冷媒蒸気の吸収および吸収液の冷却が促進される一方、流路１４に設けられるポンプ２１により圧送されて、逆止弁２７を経た後、熱交換器３１で再生器１から吸収器４に戻る高温の吸収液（濃溶液）により加熱された後に再生器１に流入する。
【００３３】
加熱部１ｂにより加熱されて濃溶液となった吸収液は、再生器１から熱交換器３１および開閉弁２４が設けられる流路１４を介して吸収器４に流入する。具体的には、再生器１に溜まった吸収液は、吸収器４よりも高圧状態にある再生器１から、低圧状態にある吸収器４に向かって流路１４を流れ、熱交換器３１で吸収器４からの吸収液（希溶液）により冷却され、次いで開閉弁２４を通った後、吸収器４に流入して、第１冷却用伝熱部８１に散布される。
【００３４】
冷却水が循環する冷却回路である冷却システム８は、凝縮用伝熱部８３および第１，第２冷却用伝熱部８１，８２のほかに、冷却水に与えられた熱を放熱する放熱部８４と、冷却水を圧送する電動式のポンプ８５と、それらを連通させる冷却流路８０を形成する配管とを備える。放熱部８４は、外気との間での熱交換により冷却水の温度を低下させる放熱用伝熱部８４ａと、放熱用伝熱部８４ａに冷却風を当てるための複数の冷却ファン８４ｂとを備える。各冷却ファン８４ｂは、電動モータ８４ｃにより回転駆動され、制御装置９０により制御される電動モータ８４ｃを通じて停止状態を含めてその回転数が制御されて、冷却水の放熱量を調整することが可能である。それゆえ、この一群の冷却ファン８４ｂは、冷却システム８の冷却能力、具体的には凝縮用伝熱部８３および第１，第２冷却用伝熱部８１，８２での冷却能力を調整する調整手段を構成する。
【００３５】
そして、第１，第２冷却用伝熱部８１，８２および凝縮用伝熱部８３からの冷却水が放熱用伝熱部８４ａに戻る冷却流路８０の戻り側流路８０ｂに設けられるポンプ８５により圧送されて放熱用伝熱部８４ａで低温になった冷却水は、放熱用伝熱部８４ａから第１，第２冷却用伝熱部８１，８２および凝縮用伝熱部８３に至る冷却流路８０の供給側流路８０ａを通ってそれら伝熱部８１，８２，８３に供給される。
【００３６】
また、冷水用伝熱部６１を有する冷水供給システム６は、温水供給システム７との間で共有されて冷水および温水の流通を切り換える三方弁からなる切換弁６３と、温水供給システム７との間で共有される電動式のポンプ６４と、室内機Ｂに配置されて温水供給システム７との間で共有される出力用伝熱部６２と、それらを連通させる冷水流路６０を形成する配管とを有し、冷水用伝熱部６１と出力用伝熱部６２との間で冷水が循環する冷水回路を構成する。
【００３７】
冷水流路６０は、切換弁６３が設けられて冷水用伝熱部６１からの冷水が出力用伝熱部６２に供給される供給側流路６０ａと、ポンプ６４が設けられて出力用伝熱部６２からの冷水が冷水用伝熱部６１に戻る戻り側流路６０ｂとを有する。切換弁６３は、制御装置９０により制御されて、出力用伝熱部６２に冷水または温水を択一的に供給する。
【００３８】
温水用伝熱部７１を有する温水供給システム７は、切換弁６３と、ポンプ６４と、出力用伝熱部６２と、それらを連通させる温水流路７０を形成する配管とを有し、温水用伝熱部７１と出力用伝熱部６２との間で温水が循環する温水回路を構成する。また、温水流路７０は、切換弁６３が設けられて温水用伝熱部７１からの温水が出力用伝熱部６２に供給される供給側流路７０ａと、ポンプ６４が設けられて出力用伝熱部６２からの温水が温水用伝熱部７１に戻る戻り側流路７０ｂとを有する。
【００３９】
さらに、吸収冷温水機Ａは、加熱部１ｂに設けられて排気ガスの温度を検出する温度検出手段９１と、再生器１の貯留部１ａに設けられて加熱部１ｂで加熱された吸収液の温度を検出する温度検出手段９２と、流路１０に設けられて凝縮器２に流入する冷媒蒸気の温度を検出する温度検出手段９３と、供給側流路６０ａに設けられて冷水用伝熱部６１から出力用伝熱部６２に供給される冷水の温度を検出する温度検出手段９４と、供給側流路７０ａに設けられて温水用伝熱部７１から出力用伝熱部６２に供給される温水の温度を検出する温度検出手段９５と、冷却システム８において戻り側流路８０ｂに設けられて放熱用伝熱部８４ａに流入する冷却水の温度を検出する温度検出手段９６と、冷房および暖房スイッチなどによる冷房運転または暖房運転であることを検出する冷暖房運転検出手段９７と、室内機Ｂが停止状態にあることを検出することにより空調装置Ｃの無負荷状態を検出する無負荷運転検出手段９８と、凝縮器２での冷媒液の液面レベルを検出する液面検出手段１０１と、蒸発器３での冷媒液の液面レベルを検出する液面検出手段１０２と、吸収器４での吸収液の液面レベルを検出する液面検出手段１０３と、制御装置９０とを備える。
【００４０】
各種検出手段９１〜９８，１０１〜１０３からの検出信号が入力される制御装置９０は、それら検出手段９１〜９８から得られる吸収冷温水機Ａの運転状態に応じて、切換弁６３の切換作動、流量制御弁２５の開度、開閉弁２４，２６および膨張弁２３の開閉、各ポンプ２０〜２２，８５の停止および運転、各冷却ファン８４ｂの回転数などを制御する。なお、吹出ファンＢ１の作動を含めて室内機Ｂの作動状態は、別の制御装置により制御される。また、膨張弁２３は、液面検出手段１０１により検出された冷媒液の液面が所定値未満のときに閉弁され、液面が所定値以上のときに開弁される。そして、ポンプ２０，２２は、液面検出手段１０２により検出された冷媒液の液面が所定値未満のときに停止され、液面が所定値以上のときに起動される。さらに、ポンプ２１は、液面検出手段１０３により検出された吸収液の液面が所定値未満のときに停止され、液面が所定値以上のときに起動されると共に、液面のレベルが高くなるにつれてその回転数が増加するように制御される。
【００４１】
次に、図１〜図４を参照して、ガスタービン９が作動状態にあって、その排気ガスが再生器１の加熱部１ｂに連続的に供給されているときの吸収冷温水機Ａの作動および運転方法を、空調装置Ｃの運転と関連して説明する。
【００４２】
先ず、図１を参照すると、空調装置Ｃが無負荷運転のとき、すなわち室内機Ｂが作動しておらず、出力用伝熱部６２での熱交換が行われていないときは、無負荷運転検出手段９８からの検出結果に応じて、制御装置９０は、膨張弁２３、開閉弁２４、流量制御弁２５を閉弁し、ポンプ２０〜２２，６４の作動を停止するため、蒸発器３、吸収器４、冷水供給システム６および温水供給システム７が非作動状態になる。そして、加熱部１ｂにより加熱されて再生器１で発生し、流路１０を通って凝縮器２に流入した冷媒蒸気は、凝縮用伝熱部８３において冷却システム８を循環する冷却水により冷却されて凝縮し、冷媒液となって貯留部２ａに溜まる。凝縮器２から流出する冷媒液の全量は、流路１７および開弁している開閉弁２６を通って精留器５の回収段５ａを経て再生器１に還流して、冷媒が再生器１と凝縮器２との間で循環する。
【００４３】
一方、冷却システム８では、凝縮用伝熱部８３で与えられた凝縮熱により温度が上昇した冷却水が、ポンプ８５により圧送されて放熱部８４に圧送され、冷却ファン８４ｂによる冷却風が当たる放熱用伝熱部８４ａで保有する熱を外気中に放出した後、低温となって第１，第２冷却用伝熱部８１，８２を通った後、凝縮用伝熱部８３において凝縮器２内の冷媒蒸気を凝縮させて、冷却システム８を循環する。このとき、制御装置９０は、加熱部１ｂで冷媒蒸気に与えられた熱量と、凝縮用伝熱部８３で冷媒蒸気が冷却水に与える凝縮熱の熱量とが均衡するように、温度検出手段９６により検出された冷却水の温度に基づいて、冷却ファン８４ｂの回転数または運転台数を制御して、冷却水の放熱量を調整し、凝縮用伝熱部８３での冷却能力を調整する。
【００４４】
次に、図２を参照して、空調装置Ｃの冷房運転時の吸収冷温水機Ａの作動および運転方法を説明する。冷房運転のときは、冷暖房運転検出手段９７の検出結果に基づいて、制御装置９０は、開閉弁２６を閉弁し、切換弁６３を冷水が冷水供給システム６を循環するように冷水側に切り換えるため、温水供給システム７が非作動状態になる。
【００４５】
加熱部１ｂにより加熱されて再生器１で発生した冷媒蒸気は、精留器５を通って濃縮された後、凝縮器２に流入する。凝縮器２で、冷媒蒸気は、凝縮用伝熱部８３を流通する冷却水により冷却されて凝縮し、冷媒液になって貯留部２ａに溜まる。この冷媒液は、流路１１の過冷却器３０および膨張弁２３を経て低圧状態にある蒸発器３に流入して、その蒸発熱により冷水用伝熱部６１を流通する冷水を冷却する。蒸発した冷媒は流路１２を通った後、吸収器４において第１，第２冷却用伝熱部８１，８２により冷却されている吸収液に吸収される。そして、希溶液となった吸収液は、ポンプ２１により圧送されて、逆止弁１４を通って熱交換器３１で加熱された後、再生器１に流入する。そして、再生器１で濃溶液となった吸収液は開閉弁２４を通って吸収器４に流入する。
【００４６】
冷水用伝熱部６１で冷却された冷水は、冷水流路６０の供給側流路６０ａおよび切換弁６３を通って出力用伝熱部６２に供給され、そこで室内の空気と熱交換した後、ポンプ６４により圧送されて戻り側流路６０ｂを通って冷水用伝熱部６１に流入して、冷水供給システム６を循環する。
【００４７】
冷却システム８において、放熱用伝熱部８４ａで冷却された冷却水は、吸収器４内に設けられる第１，第２冷却用伝熱部８１，８２での熱交換により温度上昇し、次いで凝縮器２において凝縮用伝熱部８３で凝縮熱を得てさらに温度上昇した後、放熱部８４で冷却ファン８４ｂの冷却風で冷却される。
【００４８】
このとき、冷却ファン８４ｂの回転数および運転台数の制御による冷却システム８の冷却能力は、温度検出手段９４の検出結果に基づいて制御される。すなわち、制御装置９０の記憶装置には、空調装置Ｃが冷房最大負荷である冷房定格負荷で運転されているときに出力用伝熱部６２に供給される冷水の温度として、予め設定された所定冷水温度（例えば７°Ｃ）が記憶されている。そして、放熱用伝熱部８４ａでの放熱量を決定する冷却ファン８４ｂの送風量は、空調装置Ｃの冷房定格負荷運転時に、出力用伝熱部６２に供給される冷水の温度が前記所定冷水温度を維持するように、制御装置９０により制御される。
【００４９】
ところで、冷房定格負荷運転時での冷却システム８の冷却能力が保持される場合、空調装置Ｃが冷房定格負荷運転時の冷房負荷よりも小さな冷房負荷で運転されると、温度検出手段９４で検出される温度は前記所定冷水温度よりも低下する。それゆえ、温度検出手段９４は、空調装置Ｃの冷房負荷を検出する冷房負荷検出手段を構成する。
【００５０】
そして、冷水の温度が前記所定冷水温度よりも低下したことが温度検出手段９４により検出されたとき、すなわち冷房負荷が冷房定格負荷よりも小さい冷房部分負荷運転時に、制御装置９０は、温度検出手段９４により検出される温度、すなわち冷房部分負荷の大きさに応じて、冷水の温度が前記所定冷水温度となるように、冷却ファン８４ｂの回転数および運転台数を制御して、冷却システム８の冷却能力を低下させる。この冷却能力の低下により、吸収器４では第１，第２冷却用伝熱部８１，８２の冷却能力が低下して、吸収液の冷却度合いが減少するので、吸収液の温度が冷房定格負荷運転時に比べて上昇する。このため、吸収液の吸収能力が低下して、吸収冷凍サイクルのサイクル効率が低下するので、冷水用伝熱部６１での冷水の冷却度合いが減少して、冷房部分負荷運転時にも冷水の温度が前記所定冷水温度に維持される。
【００５１】
さらに、冷房部分負荷運転時には、冷却システム８の冷却能力が低下することから、吸収液の温度が上昇して、再生器１で加熱される吸収液の温度も、冷房定格負荷運転時に比べて上昇するので、冷房負荷がかなり小さい場合には、再生器１での吸収液の温度が、吸収液が過熱状態になって熱分解する温度以上になることがあり、その場合には吸収液の吸収能力が失われる。そこで、吸収液の過熱による熱分解を回避するため、制御装置９０は、温度検出手段９１の検出結果に基づいて、流路１５ａを通じて精留器５の濃縮段５ｂ、ひいては再生器１に供給される冷媒液の流量を精留時の流量よりも多くして、再生器１に貯留される吸収液の温度を、吸収液が熱分解する温度よりも低い設定温度以下、例えばＤＭＩが熱分解する温度よりも低温である１５０°Ｃ以下の温度に維持するように、流量制御弁２５の開度を制御する。
【００５２】
次に、図３，図４を参照して、空調装置Ｃの暖房運転時の吸収冷温水機Ａの作動および運転方法を説明する。
先ず、図３を参照して、暖房定格負荷運転のときの吸収冷温水機Ａの作動および運転方法を説明する。暖房運転のときは、冷暖房運転検出手段９７の検出結果に基づいて、制御装置９０は、膨張弁２３、開閉弁２４および流量制御弁２５を閉弁し、ポンプ２０〜２２を非作動状態にし、切換弁６３を温水が温水供給システム７を循環するように温水側に切り換えるため、蒸発器３、吸収器４および冷水供給システム６が非作動状態になる。加熱部１ｂにより加熱されて再生器１で発生した冷媒蒸気は、流路１０を通って凝縮器２に流入する。さらに、後述する温度検出手段９５の検出結果に基づいて、暖房最大負荷である暖房定格負荷での暖房定格負荷運転時に、制御装置９０はポンプ８５および冷却ファン８４ｂの作動を停止するため、冷却システム８が非作動状態になる。
【００５３】
そのため、暖房定格負荷運転時に、冷媒蒸気は、凝縮器２に配置された凝縮用伝熱部８３および温水用伝熱部７１のうち、温水用伝熱部７１のみで、該温水用伝熱部７１を流通する温水により冷却されて凝縮し、冷媒液になって貯留部２ａに溜まる。この冷媒液は、流路１７および開弁している開閉弁２６を通って精留器５の回収段５ａを経て再生器１に流入する。それゆえ、温水は温水用伝熱部７１で冷媒蒸気の凝縮熱により加熱される。
【００５４】
温水用伝熱部７１で加熱された温水は、温水流路７０の供給側流路７０ａおよび切換弁６３を通って出力用伝熱部６２に供給され、そこで室内の空気と熱交換した後、ポンプ６４により圧送されて戻り側流路７０ｂを通って温水用伝熱部７１に流入して、温水供給システム７を循環する。
【００５５】
ところで、制御装置９０の記憶装置には、空調装置Ｃが暖房定格負荷で運転されているときに出力用伝熱部６２に供給される温水の温度として、予め設定された所定温水温度（例えば５５°Ｃ）が記憶されている。そして、空調装置Ｃが暖房定格負荷運転時の暖房負荷よりも小さな暖房負荷で運転されると、温度検出手段９５で検出される温度は、前記所定温水温度よりも上昇する。それゆえ、温度検出手段９５は、空調装置Ｃの暖房負荷を検出する暖房負荷検出手段を構成する。
【００５６】
図４を参照すると、暖房部分負荷運転のときは、制御装置９０はポンプ８５および冷却ファン８４ｂを作動させるため、暖房定格負荷運転のときに非作動状態になる冷却システム８が作動する。冷却システム８の作動により、凝縮用伝熱部８３を流通する冷却水が凝縮機２内の冷媒蒸気を凝縮させるため、その分、温水用伝熱部７１での温水による冷媒蒸気の凝縮量が低下する。
【００５７】
そして、温水の温度が前記所定温水温度よりも低下したことが温度検出手段９５により検出されたとき、すなわち暖房負荷が暖房定格負荷よりも小さくなる暖房分負荷運転時に、制御装置９０は、温度検出手段９５により検出される温度、すなわち暖房負荷の大きさに応じて、温水の温度が前記温水テーブルにより設定される前記所定温水温度となるように、冷却ファン８４ｂの回転数および運転台数、すなわち放熱用伝熱部８４ａでの放熱量を制御して、冷却システム８の冷却能力を向上させる。この冷却能力の向上により、凝縮器２では凝縮用伝熱部８３の冷却能力が向上して、温水用伝熱部７１での冷媒蒸気の凝縮量が減少するので、温水の温度が暖房定格負荷運転時に比べて低下して、暖房部分負荷運転時にも温水の温度が前記所定温水温度に維持される。
【００５８】
次に、前述のように構成された実施例の作用および効果について説明する。
空調装置Ｃの無負荷運転時に、冷水供給システム６および温水供給システム７が非作動状態にある吸収冷温水機Ａでは、凝縮用伝熱部８３で冷却水に与えられた冷媒蒸気の凝縮熱が冷却システム８の放熱部８４から外部に放熱されることにより、冷水供給システム６および温水供給システム７が非作動状態にあるにも拘わらず、再生器１での排気ガスによる吸収液の加熱を停止または加熱量を大幅に減少させて吸収液の温度を大幅に低下させる必要がないので、空調装置Ｃの冷房運転または暖房運転の開始時に、迅速に冷水温度が低下または温水温度が上昇して、負荷運転に移行するときの冷水温度および温水温度の変更の応答性が向上し、冷房運転または暖房運転の立上がりが良好になる。さらに、吸収液の加熱量を制御する必要がないため、再生器１に備えられる排気ガスの供給路１ｃには、加熱量を制御するために排気ガスの流量を制御するためのダンパなどの流量制御手段が設けられていないので、吸収冷温水機Ａのコストを削減することができる。
【００５９】
冷却システム８は、第１，第２冷却用伝熱部８１，８２での冷却能力を調整する一群の冷却ファン８４ｂを有する放熱部８４を有し、さらに吸収冷温水機Ａが、空調装置Ｃの冷房負荷を検出する温度検出手段９４と、該温度検出手段９４により検出される冷房負荷の減少に応じて冷却能力が低下するように冷却ファン８４ｂを制御する制御装置９０とを備えることにより、冷房負荷が減少すると、第１，第２冷却用伝熱部８１，８２による吸収液の冷却の程度が減少して、吸収液の温度が上昇するため、吸収液による冷媒の吸収能力が低下して吸収冷凍サイクルのサイクル効率が低下するので、吸収液の濃度および冷媒蒸気の濃度を変更して温水温度を低下させるものに比べて、冷房負荷の減少に対応して迅速に冷水の温度が上昇すると共に、冷房負荷の増加時には、第１，第２冷却用伝熱部８１，８２による吸収液の冷却の程度が増加して、吸収液の温度が低下するため、吸収液による冷媒の吸収能力が向上してサイクル効率が向上するので、迅速に冷水の温度が低下する。この結果、再生器１の吸収液の温度を低下させることなく、空調装置Ｃの冷房部分負荷運転が可能になるので、冷房負荷の変動に対応して、迅速に冷水の温度を変更することができて、冷房負荷の変動に対する冷水温度の変更の応答性が向上して良好になる。
【００６０】
制御装置９０は、温度検出手段９２により検出される温度に応じて、吸収液が熱分解する温度よりも低い前記設定温度以下の温度を維持するように流量制御弁２５を制御することにより、吸収器４での第１，第２冷却用伝熱部８１，８２の冷却能力の低下に起因して、吸収液の温度は上昇するものの、より低温の冷媒液が無効冷媒として流量制御されて再生器１に供給されるため、熱分解される吸収液が使用される場合にも、再生器１において吸収液が過熱状態になって熱分解することが回避されるので、吸収冷温水機Ａの安定した運転ができる。
【００６１】
冷房部分負荷運転時に、吸収液が熱分解する温度以上になることを回避するための冷媒液は、精留のために蒸発器３の冷媒液を精留器５に供給する流量制御弁２５を利用して、該流量制御弁２５により流量制御されて再生器１に供給されることにより、再生器１に冷媒液を供給するために弁や配管やポンプなど追加する必要がないので、部品点数が増加することがなく、コストの増大を防止して、吸収冷温水機Ａのコスト削減に寄与できる。
【００６２】
温水用伝熱部７１は、凝縮用伝熱部８３と共に凝縮器２に設けられることにより、凝縮用伝熱部８３と温水用伝熱部７１とが単一の凝縮器２に設けられるので、それら伝熱部が冷媒蒸気が流入する別個の容器４０にそれぞれ設けられる場合に比べて、吸収冷温水機Ａがコンパクトになり、冷媒蒸気の流路を形成するための配管などが減少して部品点数および組立工数が減少するので、吸収冷温水機Ａのコストが削減される。
【００６３】
冷却システム８が凝縮用伝熱部８３での冷却能力を調整する一群の冷却ファン８４ｂを有し、吸収冷温水機Ａが、空調装置Ｃの暖房負荷を検出する温度検出手段９５と、該温度検出手段９５により検出される暖房負荷の減少に応じて冷却能力が向上するように冷却ファン８４ｂを制御する制御装置９０とを備えることにより、暖房負荷が減少すると、凝縮器２に流入する冷媒蒸気が発生し得る凝縮熱のうち、空調装置Ｃの出力用伝部６２で必要とする熱に対応して温水用伝熱部７１で温水に与えられる部分以外の余剰部分は、冷却性能が向上した凝縮用伝熱部８３で冷却流体に与えられるので、暖房負荷が減少する際に、再生器１の吸収液への加熱量を減少して吸収液の温度を低下させることにより、吸収液の濃度および冷媒蒸気の濃度を変更して温水温度を低下させるものに比べて、暖房負荷の減少に対応して迅速に温水温度が低下すると共に、暖房負荷の増加時にも、迅速に温水温度が上昇するので、温水負荷の変動に対する温水温度の変更の応答性が向上して良好になる。
【００６４】
以下、前述した実施例の一部の構成を変更した実施例について、変更した構成に関して説明する。
吸収冷温水機Ａは、前記実施例では空調装置Ｃに使用されたが、冷水および温水の少なくとも一方を供給する給水機に使用されてもよく、さらに冷水を供給する暖房機または温水を供給する冷房機に使用されてもよい。
【００６５】
前記実施例では、冷水供給システム６と温水供給システム７とは、切換弁６３により冷水または温水が流れる共有される流路および出力用伝熱部を備えているが、冷水供給システム６と温水供給システム７とが互いに独立した供給システムとして構成されてもよく、その場合には、冷水および温水を同時に取り出すことができるようにされてもよい。
【００６６】
前記実施例では、冷水供給システム６の供給側流路６０ａおよび温水供給システム７の供給側流路７０ａに共用される１つの切換弁６３が設けられたが、冷水供給システム６の戻り側流路６０ｂおよび温水供給システム７の戻り側流路７０ｂにも共用される三方弁からなる別の切換弁が設けられて、出力用伝熱部６２への冷水および温水の切換が、２つの切換弁により行われてもよい。
【００６７】
冷却システム８の放熱部８４は、冷却ファン８４ｂを使用するラジエータで構成されたが、クーリングタワーにより構成されてもよい。また、冷却システム８の冷却能力は、冷却ファン８４ｂの調整ではなく、冷却システム８に設けられる可変流量ポンプまたは流量制御弁により、冷却水の流量を制御して調整されてもよい。
【００６８】
冷水供給システム６および温水供給システム７の戻り側流路６０ｂ，７０ｂの冷水および温水の温度を検出する温度検出手段９９（図２に二点鎖線で示される。）を設けて、空調装置Ｃの冷房負荷または暖房負荷が、冷水供給システム６および温水供給システム７の供給側流路６０ａ，７０ａと戻り側流路６０ｂ，７０ｂでのそれぞれの温度差から検出されてもよく、さらに別の負荷検出手段により検出されてもよい。
【００６９】
冷媒としてＴＦＥ以外の有機系物質、吸収液としてＤＭＩ以外の有機系物質が使用されてもよく、さらに冷媒として水、吸収液としてリチウムブロマイドの組み合わせ、または冷媒としてアンモニア、吸収液として水の組み合わせなどの無機系物質の組み合わせが採用されてもよい。
【００７０】
前記実施例では、吸収冷水機は、空調装置Ｃに温水を供給することもできる吸収冷温水機Ａであったが、空調装置Ｃに冷水のみを供給するものであってもよい。また、廃熱は、燃焼装置の冷却水の熱や燃焼装置で発生する蒸気の熱など、熱流体を発生するいかなる燃焼装置の廃熱であってもよく、さらには、加熱源は熱発生装置のいかなる熱であってもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例である吸収冷温水機の概略の構成図であり、空調装置が無負荷運転のときの説明図である。
【図２】図１と同様の構成図であり、空調装置が冷房運転のときの説明図である。
【図３】図１と同様の構成図であり、空調装置が暖房定格負荷運転のときの説明図である。
【図４】図１と同様の構成図であり、空調装置が暖房部分負荷運転のときの説明図である。
【図５】図１の吸収冷温水機の凝縮器を示す図であり、（Ａ）は正面図、（Ｂ）は（Ａ）でのＢ矢視図である。
【符号の説明】
１…再生器、２…凝縮器、３…蒸発器、４…吸収器、５…精留器、６…冷水供給システム、７…温水供給システム、８…冷却システム、９…ガスタービン、１０〜１７…流路、２０〜２２…ポンプ、２３〜２７…弁、２８…オリフィス、３０…過冷却器、３１…熱交換器、
４０…容器、４１…入口、４３，４５…流入部、４２，４４，４６…流出部、４７〜５０…ヘッダ、５１…伝熱ユニット、５２，５４…流入部、５３，５５…流出部、５６，５８…供給流路、５７，５９…回収流路、６０…冷水流路、６１…冷水用伝熱部、６２…出力用伝熱部、６３…切換弁、６４…ポンプ、７１…温水用伝熱部、
８０…冷却流路、８１，８２…冷却用伝熱部、８３…凝縮用伝熱部、８４…放熱部、８５…ポンプ、
９０…制御装置、９１〜９９，１０１〜１０３…検出手段、
Ｃ…空調装置、Ａ…吸収冷温水機、Ｂ…室内機

Claims

冷媒を吸収した吸収液が加熱源により加熱される再生器と、前記再生器で発生した冷媒蒸気が凝縮する凝縮器と、前記凝縮器で凝縮した冷媒が蒸発する蒸発器と、前記蒸発器で発生した冷媒蒸気が吸収液に吸収される吸収器と、前記吸収器に設けられて吸収液を冷却する冷却流体が流通する冷却用伝熱部を有する冷却システムと、前記蒸発器に設けられて冷媒に蒸発熱を与えて冷却される冷水が流通する冷水用伝熱部とを備える吸収冷水機において、
冷水の熱は空調装置の熱負荷部に伝達され、前記冷却システムは前記冷却用伝熱部での冷却能力を調整する調整手段を有し、前記空調装置の冷房負荷を検出する冷房負荷検出手段と、前記冷房負荷検出手段により検出される冷房負荷の減少に応じて前記冷却能力が低下するように前記調整手段を制御する制御装置とを備えることを特徴とする吸収冷水機。
前記再生器の吸収液の温度を検出する温度検出手段と、前記再生器に供給する冷媒液の流量を制御する流量制御手段とを備え、前記制御装置は、前記温度検出手段により検出される温度に応じて、吸収液が熱分解する温度よりも低い設定温度以下の温度を維持するように前記流量制御手段を制御することを特徴とする請求項１記載の吸収冷水機。
前記再生器と前記凝縮器との間の流路に設けられて前記再生器で発生する冷媒蒸気を精留する精留器と、精留のために前記蒸発器の冷媒液を前記精留器に供給する制御弁とを備え、前記流量制御手段は前記制御弁であることを特徴とする請求項２記載の吸収冷水機。