JP2006513397A

JP2006513397A - 吸収式空調システム

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Publication number: JP2006513397A
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Inventors: ▲躍▼ ▲張▼
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Abstract

【課題】臭化リチウム溶液を吸収剤として、水を冷却剤として用いる空調装置に関し、具体的に体積が小さく、コンパクトな構成を有する吸収式空調システムに関する
【解決手段】
本発明の空調システムは、上筒体26、下筒体27、凝縮器10、自動排気器11、室外機制御器9及びボイラー8を含む。上筒体26には、高温発生器1、低温発生器2及び凝縮器3が含まれ、下筒体には、高温熱交換器4、低温熱交換器5、蒸発器7及び吸収器6が含まれる。上筒体26と下筒体27とは、冷却剤排出管28、低温発生器希薄溶液注入管29、低温発生器濃溶液排出管30、高温発生器希薄溶液注入管31、高温発生器濃溶液排出管32、高温発生器蒸気排出管56、熱スイッチバルブ55および高温発生器蒸気注入管57と連通される。本発明の空調システムは、コンパクトな構成を有し、体積が小さく、溶接継ぎ目が少なく、真空度が高く、自動制御性が高いので、大きな家や別荘に理想な中央空調システムである。

Description

本発明は、臭化リチウム溶液を吸収剤として、水を冷却剤として用いる空調装置に関し、具体的に体積が小さく、コンパクトな構成を有する吸収式空調システムに関する。

従来の吸収式空調システムの高温発生器（以下、HTGと言う）は独立な筒体であり、低温発生器（以下、LTGと言う）と凝縮器とは一つの筒体であり、蒸発器と吸収器とは一つの筒体であり、高温熱交換器と低温熱交換器とは、それらの筒体の外部に設置される。よって、各筒体に溶接継ぎ目が多く、漏出確率が高く、真空度が低く、熱損失が高い。

本発明の目的は、コンパクトな構成を有し、溶接継ぎ目が少なく、真空度が高く、熱損失が少ない吸収式空調システムを提供することにある。

本発明の空調システムは、上筒体、下筒体、冷却器、自動排気デバイス、室外機制御器及びボイラーより構成される。上筒体には、高温発生器（以下、HTGと言う）、低温発生器（以下、LTGと言う）及び凝縮器が含まれる。下筒体には、高温熱交換器、低温熱交換器、蒸発器及び吸収器が含まれる。上筒体と下筒体とは、冷却剤排出管、LTG希薄溶液注入管、LTG濃溶液排出管、HTG希薄溶液注入管、HTG濃溶液排出管、HTG蒸気排出管、熱スイッチバルブ、HTG蒸気注入管によりシリアルに連通される。冷却器の冷却水スプレー管は、冷却水排出管により凝縮器の凝縮器熱交換管と連通される。冷却器の冷却器タンクとオーバーフロー管は排水管と連通され、給水調節バルブデバイスは、給水管と給水電磁バルブと連通される。冷却器のフィルターは、冷却水排出管、冷却ポンプ及び冷却水注入管により、下筒体の吸収器の吸収器熱交換管と連通される。自動排気器の上端は、排気管により下筒体の吸収器と連通され、自動排気器の上部は、希薄溶液排出管により下筒体の希薄溶液排出管と連通され、自動排気器の下部は、希薄溶液注入管により下筒体の吸収器の希薄溶液タンクと連通される。ボイラーのボイラー熱交換管の一端は、熱水注入管II、熱水ポンプ及び熱水注入管Iと連通され、他の端は、熱水排出管と連通される。ボイラーの燃焼器は、ボイラーの制御器、濾過器及び燃料注入管と連通される。室外機制御器の制御ラインは、空調システム入口温度センサー、空調システム出口温度センサー、冷却水入口温度センサー、冷却水出口温度センサー、HTG温度センサー、環境温度センサー、HTG温度スイッチ、排気温度スイッチ、冷水流量制御器、冷水流量制御器、熱水流量制御器、HTG液位センサー、冷却剤液位センサー、空気貯蔵量センサー、LTG凝縮センサー、冷却水液位センサーとワイヤーにより接続される。

本発明の空調システムは、コンパクトな構成を有し、体積が小さく、溶接継ぎ目が少なく、真空度が高く、自動制御性が高いので、大きな家や別荘に理想な中央空調システムである。

実施形態
図1から図3に示すように、本発明の空調システムは、上筒体26、下筒体27、冷却器10、自動排気デバイス11、室外機制御器9及びボイラー8から構成される。上筒体26には、高温発生器（以下、HTGと言う）1、低温発生器（以下、LTGと言う）2及び凝縮器3が含まれる。下筒体27には、高温熱交換器4、低温熱交換器5、蒸発器7及び吸収器6が含まれる。上筒体26と下筒体27とは、冷却剤排出管28、LTG希薄溶液注入管29、LTG濃溶液排出管30、HTG希薄溶液注入管31、HTG濃溶液排出管32、HTG蒸気排出管56、熱スイッチバルブ55、HTG蒸気注入管57によりシリアルに連通される。冷却水管40は、凝縮器3の凝縮器熱交換管24と吸収器6の吸収器熱交換管38と連通される。

冷却器10の冷却スプレー管64は、冷却水排出管22により凝縮器3の凝縮器熱交換管24と連通される。冷却器10の冷却器タンク79とオーバーフロー管69は、排水管46と連通され、給水調整バルブデバイス67は、給水管45、給水電磁バルブ49、フィルター96及び給水端と連通される。冷却器10のフィルター70は、冷却水排出管80、冷却ポンプ17及び冷却水注入管44により下筒体27の吸収器6の吸収器熱交換管38と連通される。

自動排気デバイス11の上端は、排気管41により直接排気バルブ60と下筒体27の吸収器6と連通され、自動排気デバイス11の上部は、希薄溶液排出管42により下筒体27の希薄溶液排出管82と連通され、自動排気デバイス11の下部は、希薄溶液注入管43により下筒体27の吸収器6の希薄溶液タンク83と連通される。

ボイラー8のボイラー熱交換管85の一端は、熱水注入管II86、熱水ポンプ21と熱水注入管I53と連通され、他の端は、熱水排出管54と連通される。ボイラー8の燃焼器84は、ボイラー制御部51、フィルター50と燃料注入管72と連通されながら、燃焼器制御部52により、燃焼器14と接続される。

室外機制御器9の制御ラインは、空調システム入口温度センサーT1、空調システム出口温度センサーT2、冷却水入口温度センサーT3、冷却水出口温度センサーT4、HTG温度センサーT5、環境温度センサーT6、排気温度センサーT7、熱水温度センサーT8、冷水温度センサーT9、HTG温度スイッチW1、熱水温度スイッチW2、冷水流量制御器B1、冷水流量制御器B2、熱水流量制御器B3、HTG液位センサーU1、冷却剤液位センサーU2、空気貯蔵量センサーU3、LTG凝縮センサーU4及び冷却水液位センサーU5とワイヤーにより連通される。

図1と図２に示すように、HTG1の燃焼器14は、燃焼器制御部52、フィルター50及び燃料注入管72と連通される。HTG濃溶液排出管32は高温熱交換器4と連通される。HTG希薄溶液注入管31は高温熱交換管87と連通される。HTG冷却剤蒸気は、LTG2のLTG熱交換管25により凝縮器3のHTG冷却剤蒸気排出管89から排出される。

図1と図2に示すように、LTG2のLTG希薄溶液注入管29は、低温熱交換器5の低温熱交換管88と連通される。LTG濃溶液排出管30は低温熱交換器5と連通される。

図1と図2に示すように、凝縮器3の冷却剤トレー23は、冷却剤排出管28により、蒸発器7の冷却剤タンク34と連通される。凝縮器3の凝縮器熱交換管24の他の端は、冷却水管40により、吸収器6の吸収器熱交換管38と連通される。

図1と図2に示すように、HTG溶液液位デバイス12の溶液オーバーフロー管62と溶液注入管63とは、HTG1と連通される。溶液オーバーフロー管62は、溶液液位より少し高い位置に設置され、溶液注入管63は、溶液の中層より少し低い位置に設置される。

図1と図2に示すように、吸収器6の濃溶液スプレー管33の両端は、高温熱交換器4と低温熱交換器5と連通される。高温熱交換管87と低温熱交換管88の他の端は、希薄溶液排出管82により、溶液ポンプ18、希薄溶液注入管81、フィルター47及び希薄溶液タンク83と連通される。

図1と図2に示すように、蒸発器7の蒸発器熱交換管36の一端は、空調水注入管I90、空調水ポンプ19、空調水注入管II91、フィルター48及び空調水注入管III92と連通され、他の端は空調水排出管93と連通される。

図1と図2に示すように、冷却剤トレー37は、冷却剤排出管II74、冷却剤ポンプ20及び冷却剤注入管39により、冷却剤タンク34と連通され、また、冷却剤排出管I73、冷却剤液位デバイス13及び冷却剤リターン管76により、下筒体27の内部と連通される。冷却剤液位デバイス13の下端は、冷却剤バイパス・バルブ75と冷却剤リターン管94により、希薄溶液タンク83と連通される。

図1と図2に示すように、バイパス・バルブ95の両端は、空調水注入管III92と空調水排出管93と連通される。

図1と図2に示すように、溶液再生器77の一端は、空気貯蔵室の排気バルブ61により、自動排気デバイス11と連通され、他の端は、溶液バルブ97により希薄溶液排出管82と連通される。

以下、本発明の空調システムの作動は以下の通りである。

HTG1の燃焼器14は、燃焼室15に燃焼し、1200℃の火で溶液を158℃に加熱し、大量の水蒸気を生成する。生成された水蒸気は、LTG2のLTG熱交換管25に入る。57%の希薄溶液が、HTG1により63%に凝縮され、HTG濃溶液排出管32を介して高温熱交換器4に入り、そして、濃溶液スプレー管33により吸収器熱交換管38に噴出される。

HTG1からの水蒸気は、LTG2のLTG熱交換管25に入り、LTG熱交換管25外部の希薄溶液を90℃に加熱する。加熱された希薄溶液から生成された水蒸気は、HTG冷却剤蒸気排出管89を介して凝縮器3に入る。凝縮器3により、57%の希薄溶液が、63％に凝縮され、LTG濃溶液排出管30を介して低温熱交換器5に入り、そして、濃溶液スプレー管33により吸収器熱交換管に噴出される。

凝縮器において、冷却水が凝縮器熱交換管24に流れ、熱交換管24外部の水蒸気が水に凝縮されることにより、LTG2の熱エネルギーが冷却水排出管により冷却器10に伝導される。水蒸気から凝縮された凝縮水は、冷却剤として冷却剤排出管28を介して蒸発器7の冷却剤タンク34に入り、冷却剤スプレー管35により蒸発器熱交換管36に噴出され、冷却効果を達成する。

高温熱交換器4は、HTG1からHTG濃溶液排出管32を介して流れて来た158℃の濃溶液を、吸収器6から希薄溶液タンク83、フィルター47、希薄溶液注入管81、溶液ポンプ18および希薄溶液排出管82を介して流れて来た38℃の希薄溶液と熱交換させ、即ち、希薄溶液の温度を上昇させ、濃溶液の温度を下げる。これにより、158℃の濃溶液は、熱交換が行われた後に吸収器6に入るときの温度が42℃になり、116℃の温度差の熱エネルギーが回収される。

低温熱交換器5は、LTG2からLTG濃溶液排出管30を介して流れて来た90℃の濃溶液を、吸収器6から希薄溶液タンク83、フィルター47、希薄溶液注入管81、溶液ポンプ18及び希薄溶液排出管82を介して流れて来た38℃の希薄溶液と熱交換させることにより、90℃の濃溶液は、熱交換が行われた後に吸収器6に入るときの温度が41℃になり、49℃の温度差の熱エネルギーが回収される。これにより、高温熱交換器4と低温熱交換器5とは、HTG1とLTG2に加熱するために必要とされる熱エネルギーを大幅に減少するのみならず、溶液の温度を下げるために必要とされる冷却水の負荷をも減少するので、高温熱交換器4と低温熱交換器5との機能は、空調システムの省エネルギー指標を決定する。

空調システムから空調水注入管III92、フィルター48、空調水注入管II91及び空調水ポンプ19を介して流れて来た14℃の冷水が、蒸発器7の熱交換管36に流れ、熱交換管36外部の真空状態の4℃の冷却剤により噴出され、温度が7℃になる。一方、4℃の冷却剤は、空調システムの熱を吸収し、水蒸気になり、吸収器6に入る。

濃度が63%であり、温度が41℃である臭化リチウム溶液が、水蒸気を吸収する能力を持ち、濃溶液スプレー管33により吸収器6の熱交換管38に噴出されるときに、蒸発器7の水蒸気を吸収し、温度が上がり、濃度が下がり、希薄溶液タンク83に貯蔵される。冷却器10からフィルター70、冷却水排出管80、冷却ポンプ17及び冷却水注入管44を介して吸収器6に入った冷却水は、臭化リチウム溶液により吸収された熱エネルギーを持って行く。また、濃度が57%になった臭化リチウム溶液が、溶液ポンプ18により、希薄溶液排出管82を介して、高温熱交換器4と低温熱交換器5の高温熱交換管87と低温熱交換管88に送られ、加熱されて凝縮する。

故に、本発明は、以下の利点がある。

従来の吸収式空調システムの構成を突破し、即ち、凝縮器3、LTG2及びHTG1が一つの筒体に収納され、高温発生器1の上に低温発生器2があり、低温発生器2の上に凝縮器3があるので、漏出確率が大幅に下がる。上筒体に溶接継ぎ目が一つしかないので、真空状態が非常に良く、コンパクトな構成となっている。HTG1、LTG2及び凝縮器3の間の熱伝導の勾配が良く、即ち、HTG1の温度が一番高く、LTG2の温度が中間であり、凝縮器3の温度が一番低い。また、高温熱交換器4と低温熱交換器５が下筒体27に収納され、吸収器6の濃溶液注入管と希薄溶液排出管の四つパイプが下筒体27に収納されるので、少量の漏出があってもシステム全体の真空度に影響することができない。上筒体26と下筒体27に溶接継ぎ目が少ないので、高い真空度の要求に満足することができる。

以上の実施形態は本発明を説明するために用いられるものであり、本発明を限定するものではない。本発明の趣旨を逸脱しない限り、本発明に対するあらゆる変更は本発明の範囲に属する。

本発明の空調システムの構成図である。図１の一部の拡大図である。図１の他の部の拡大図である。

符号の説明

１高温発生器（HTG）
２低温発生器（LTG）
３凝縮器
４高温熱交換器
５低温熱交換器
６吸収器
７蒸発器
８ボイラー
９室外機制御器
１０冷却器
１１自動排気デバイス
１２ HTG溶液液位デバイス
１３冷却剤液位デバイス
１４燃焼器
１５燃焼室
１６冷却ファン
１７冷却ポンプ
１８溶液ポンプ
１９空調水ポンプ
２０冷却剤ポンプ
２１熱水ポンプ
２２冷却水排出管
２３冷却剤トレー
２４凝縮器熱交換管
２５ LTG熱交換管
２６上筒体
２７下筒体
２８冷却剤排出管
２９ LTG希薄溶液注入管
３０ LTG濃溶液排出管
３１ HTG希薄溶液注入管
３２ HTG濃溶液排出管
３３濃溶液スプレー管
３４冷却剤タンク
３５冷却剤スプレー管
３６蒸発器熱交換管
３７冷却剤トレー
３８吸収器熱交換管
３９冷却剤注入管
４０冷却水管
４１排気管
４２希薄溶液排出管
４３希薄溶液注入管
４４冷却水注入管
４５給水管
４６排水管
４７フィルター
４８フィルター
４９給水電磁バルブ
５０フィルター
５１ボイラー制御器
５２燃焼器制御部
５３熱水注入管I
５４熱水排出管
５５熱スイッチバルブ
５６ HTP蒸気排出管
５７ HTP蒸気注入管
５８排気管
５９排気管
６０直接排気バブル
６１空気貯蔵室の排気バルブ
６２溶液オーバーフロー管
６３溶液注入管
６４冷却水スプレー管
６５冷却器充填料
６６カーテン
６７給水調節バルブデバイス
６８排水スイッチ
６９オーバーフロー管
７０フィルター
７１排水栓
７２燃料注入管
７３冷却剤排出管
７４冷却剤排出管II
７５冷却剤バイパス・バルブ
７６冷却剤リターン管
７７溶液再生器
７８ロープ
７９冷却器タンク
８０冷却水排出管
８１希薄溶液注入管
８２希薄溶液排出管
８３希薄溶液タンク
８４燃焼器
８５ボイラー熱交換管
８６熱水注入管II
８７高温熱交換管
８８低温熱交換管
８９ HTG冷却剤蒸気排出管
９０空調水注入管I
９１空調水注入管II
９２空調水注入管III
９３空調水排出管
９４冷却剤リターン管
９５バイパス・バルブ
９６フィルター
９７溶液バルブ
T1 空調システム入口温度センサー
T2 空調システム出口温度センサー
T3 冷却水入口温度センサー
T4 冷却水出口温度センサー
T5 HTG温度センサー
T6 環境温度センサー
T7 排気温度センサー
T8 熱水温度センサー
T9 冷水温度センサー
W1 HTG温度スイッチ
W2 熱水温度スイッチ
B1 冷水流量制御器
B2 冷水流量制御器
B3 熱水流量制御器
U1 HTG液位センサー
U2 冷却剤液位センサー
U3 空気貯蔵量センサー
U4 LTG凝縮センサー
U5 冷却水液位センサー

Claims

上筒体（２６）と、下筒体（２７）と、冷却器（１０）と、自動排気デバイス（１１）と、室外機制御器（９）と、ボイラー（８）とから構成され、
上筒体（２６）には、高温発生器（１）と、低温発生器（２）と、凝縮器（３）とが含まれ、
下筒体（２７）には、高温熱交換器（４）と、低温熱交換器（５）と、蒸発器（７）と、吸収器（６）とが含まれ、
上筒体（２６）と下筒体（２７）とは、冷却剤排出管（２８）と、低温発生器希薄溶液注入管（２９）と、低温発生器濃溶液排出管（３０）と、高温発生器希薄溶液注入管（３１）と、高温発生器濃溶液排出管（３２）と、高温発生器蒸気排出管（５６）と、熱スイッチバルブ（５５）と、高温発生器蒸気注入管（５７）とによりシリアルに連通され、
冷却水管（４０）が凝縮器（３）の凝縮器熱交換管（２４）と吸収器（６）の吸収器熱交換管（３８）と連通される
吸収式空調システム。
冷却器（１０）の冷却水スプレー管（６４）が、冷却水排出管（２２）と凝縮器（３）の凝縮器熱交換管（２４）と連通され、冷却器（１０）の冷却器タンク（７９）とオーバーフロー管（６９）が排水管（４６）と連通され、給水調整バルブデバイス（６７）が給水管（４５）と、給水電磁バルブ（４９）と、フィルター（９６）と、給水端と連通され、冷却器（１０）のフィルター（７０）が冷却水排出管（８０）と、冷却ポンプ（１７）と、冷却水注入管（４４）とにより、下筒体（２７）の吸収器（６）の吸収器交換管（３８）と連通される
請求項１に記載の吸収式空調システム。
自動排気デバイス（１１）の上端が、排気管（４１）により直接排気バルブ（６０）と下筒体（２７）の吸収器（６）と連通され、自動排気デバイス（１１）の上部が希薄溶液排出管（４２）により下筒体（２７）の希薄溶液排出管（８２）と連通され、自動排気デバイス（１１）の下部が希薄溶液注入管（４３）により下筒体（２７）の吸収器（６）の希薄溶液タンク（８３）と連通される。
請求項１に記載の吸収式空調システム。
ボイラー（８）のボイラー熱交換管（８５）の一端が、熱水注入管II（８６）と、熱水ポンプ（２１）と、熱水注入管I（５３）と連通され、他の端が、熱水排出管（５４）と連通され、ボイラー（８）の燃焼器（８４）が、ボイラー制御器（５１）と、フィルター（５０）と、燃料注入管（７２）と連通され、また、燃焼器制御器（５２）により燃焼器（１４）と接続される
請求項１に記載の吸収式空調システム。
室外機制御器（９）の制御ラインが、ワイヤーにより空調システム入口温度センサー（T1）と、空調システム出口温度センター（T2）と、冷却水入口温度センサー（T3）と、冷却水出口温度センサー（T4）と、高温発生器温度センサー（T5）と、環境温度センサー（T6）と、排気温度センサー（T7）と、熱水温度センサー（T8）と、冷水温度センサー（T9）と、高温発生器温度スイッチ（W1)と、熱水温度スイッチ（W2）と、冷水流量制御器（B1)と、冷水流量制御器（B2）と、熱水流量制御器（B3）と、高温発生器液位センサー（U1）と、冷却剤液位センサー（U2）と、空気貯蔵量センサー（U3）と、低温発生器凝縮センサー（U4）と、冷却水液位センサー（U5）と接続される
請求項１に記載の吸収式空調システム。
高温発生器（１）の燃焼器（１４）が、燃焼器制御器（５２）と、フィルター（５０）と、燃料注入管（７２）と連通され、高温発生器濃溶液排出管（３２）が、高温熱交換器（４）と連通され、高温発生器希薄溶液注入管（３１）が、高温熱交換管（８７）と連通され、高温冷却剤蒸気が、低温発生器（２）の低温発生器熱交換管（２５）を介して凝縮器（３）の高温発生器冷却剤蒸気排出管（８９）から排出される
請求項１に記載の吸収式空調システム。
低温発生器（２）の低温発生器希薄溶液注入管（２９）が低温熱交換器（５）の低温熱交換管（８８）と連通され、低温発生器濃溶液排出管（３０）が低温熱交換器（５）と連通される
請求項１に記載の吸収式空調システム。
凝縮器（３）の冷却剤トレー（２３）が、冷却剤排出管（２８）により蒸発器（７）の冷却剤タンク（３４）と連通され、凝縮器（３）の凝縮熱交換管（２４）の他の端が冷却水管（４０）により吸収器（６）の吸収器熱交換管（３８）と連通される
請求項１に記載の吸収式空調システム。
高温発生器溶液液位デバイス（１２）の溶液オーバーフロー管（６２）と溶液注入管（６３）が、高温発生器（１）と連通され、溶液オーバーフロー管（６２）の設置位置が溶液の液位より少し高く、溶液注入管（６３）の設置位置が溶液の中層より少し低い
請求項１に記載の吸収式空調システム。
吸収器（６）の濃溶液スプレー管（３３）の両端が、高温熱交換管（８７）と低温熱交換管（８８）と連通され、高温熱交換管（８７）と低温熱交換管（８８）の他の端が、希薄溶液排出管（８２）により溶液ポンプ（１８）と、希薄溶液注入管（８１）と、フィルター（４７）と、希薄溶液タンク（８３）と連通される
請求項１に記載の吸収式空調システム。
蒸発器（７）の蒸発器熱交換管（３６）の一端が、空調水注入管I（９０）と、空調水ポンプ（１９）と、空調水注入管II（９１）と、フィルター（４８）と、空調水注入管III（９２）と連通され、他の端が空調水排出管（９３）と連通される
請求項１に記載の吸収式空調システム。
冷却剤トレー（３７）が、冷却剤排出管II（７４）と、冷却剤ポンプ（２０）と、冷却剤注入管（３９）とにより冷却剤タンク（３４）と連通され、また、冷却剤排出管I（７３）と、冷却剤液位デバイス（１３）と、冷却剤リターン管（76）とにより、下筒体（２７）の内部と連通され、冷却剤液位デバイス（１３）の下端が、冷却剤バイパス・バルブ（７５）と冷却剤リターン管（９４）により希薄溶液タンク（８３）と連通される
請求項１に記載の吸収式空調システム。
バイパス・バルブ（９５）の両端が空調水注入管III（９２）と空調水排出管（９３）と連通される
請求項１に記載の吸収式空調システム。
溶液再生器（７７）の一端が空気貯蔵室の排気バルブ（６１）と自動排気デバイス（１１）と連通され、他の端が溶液バルブ（９７）により希薄溶液排出管（８２）と連通される
請求項１に記載の吸収式空調システム。