JP2011247509A - 排熱利用式吸収冷温水機及びそのドレイン水発生防止方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 現状の構造はできるだけそのまま利用して、排ガスドレイン水からの強酸の生成を低コストで回避させることができる排熱利用式吸収冷温水機を提供する。
【解決手段】 高温再生器１０の直火バーナ１０Ａでバーナ運転するとともに、補助再生器８０内の吸収液を補助熱源の排熱で加熱する排熱運転可能に構成した排熱利用式吸収冷温水機であって、各所定部位に設けた温度センサによる検出温度が所定の各基準温度を上回るまで排熱運転のみを行い、各検出温度が各基準温度を上回るとバーナ１０Ａを点火させてバーナ運転を行うように運転制御するマイコン２と、を備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、バーナでの加熱とは別に排熱での加熱を行うことができる排熱利用式吸収冷温水機に係り、特に排ガスドレイン水の発生を防止することができる排熱利用式吸収冷温水機及びそのドレイン水発生防止方法に関するものである。

吸収冷温水機には各種のタイプのものが提案され開発されており、例えば図４に示すような、再生器をガスなどの燃料を用いて直火で加熱させるバーナ式のものが知られている（例えば、特許文献１参照）。
即ち、この吸収冷温水機１００は、ガスバーナ１０１Ｂを備えた高温再生器１０１と、低温再生器１０２と、凝縮器１０３と、蒸発器１０４と、吸収器１０５と、低温熱交換器１０６と、高温熱交換器１０７と、吸収液管１０８〜１１１と、途中に伝熱管１０５Ａおよび伝熱管１０３Ａを備え、冷却水が循環する冷却水配管１１２と、吸収液ポンプ１１３と、冷媒配管１１４〜１１８と、冷媒ポンプ１１９と、図示しない室内ユニットに循環供給する冷水または温水が流れ、途中に伝熱管１０４Ａを備えた冷温水配管１２２と、ガスバーナ１０１Ｂに接続されたガス供給管１２４と、ガス供給管１２４の途中に設けられてガスバーナ１０１Ｂに供給するガス量を制御し、発熱量すなわち高温再生器１０１に投入する熱量を制御する入熱制御弁１２５と、この入熱制御弁の開度を調節するための制御弁モータ１２６と、開閉弁１２７〜１２９などを備えたものである。

また、近年、発電所やごみ焼却場などの排温水を熱源として利用したコジェネレーションタイプのものも提案されている（例えば、特許文献２参照）。
即ち、図５に示すように、この排熱利用吸収冷温水機２００は、配管３００，３０１によって発電モジュール４００と接続されており、この発電モジュール４００に備えた図示外のエンジンの冷却水と熱交換した高温水を吸収液加熱手段２１０へ導入して吸収冷温水機２００´の吸収液と熱交換し、さらにエンジンの排気ガスを補助溶液加熱手段２２０へ導入して上記吸収液と熱交換する。この吸収冷温水機２００´の省エネを目的とする運転時には、第１の熱源として排気ガスを用い、その熱量で不足の時は高温水を用い、さらに不足の時は燃焼室２３０内でバーナ２４０によって燃料を燃焼させることにより、高温再生器（図略）への入熱を行う。

特開２００２−１５６１６９号公報 特開平１１−１４１８６号公報

ところで、このような吸収冷温水機にあっては、高温再生器の加熱手段であるバーナを用いて運転動作を行う際に、燃焼時に発生する排気ガスの温度が露点以下に低下すると凝縮し、ドレイン水が形成される。ところが、高温再生器のバーナの燃料の中に硫黄や窒素などが含まれていると、ドレイン水と反応して、硫酸や硝酸などの強酸が生成される虞がある。そして、このような強酸が排気管に付着すると、管の腐食などをもたらす。

このような事態を防止するには、例えば燃料中の硫黄分や窒素分などの不純物を除去するか、ドレイン水の形成を防止することが効果的であるが、前者のような不純物の除去は現実には非常に困難である。一方、後者の方は、露点以下に高温再生器内部や排気管内部が露点以下に温度が下がらないようにするのが効果的であるが、運転開始時点には季節によっては吸収液や外気温が低い場合が多いため、有効な対策が切望されていた。

そこで、高温再生器や排気管をステンレスなどの耐強酸性材料で形成したり、中和装置を付設することも検討されているが、いずれも、費用が嵩むといった問題点を有している。

そこで、本発明は、上記した事情に鑑み、現状の構造はできるだけそのまま利用して、排ガスドレイン水からの強酸の生成を低コストで回避させることができる、排熱利用式吸収冷温水機及びそのドレイン水発生防止方法を提供することを目的とするものである。

上記した目的を達成するため、
（１）本発明の排熱利用式吸収冷温水機は、
再生器、凝縮器、吸収器、蒸発器、及び熱交換器を備えるとともに、これらの間を配管接続して設けた吸収冷温水機を、前記再生器に設けた直火バーナによる燃焼装置でバーナ運転し、かつ、補助熱源の排熱で動作する補助再生器で吸収液を加熱する排熱運転可能に構成した排熱利用式吸収冷温水機であって、
前記再生器内部の温度を検出する再生器温度検出手段と、
前記温度検出手段で検出する温度が少なくとも所定の基準温度を上回るまで前記開閉手段を閉じて前記再生器への吸収液の流入を一時的に阻止して前記排熱運転のみを行い、前記検出温度が基準温度を上回ると、前記開閉手段を開いて前記再生器への吸収液の流入を許容するとともに前記バーナを点火させてバーナ運転を行うように運転制御する前記制御手段と、
を備える、ことを特徴とする。

（２）上記（１）の排熱利用式吸収冷温水機において、
前記吸収器から前記補助再生器へ向けて流れる流入管の、この吸収器との接続部分の近傍に設けた、前記流入管を流れる吸収液の液温を検出する吸収器温度検出手段と、
冷却水が循環する循環管の一部に設け、前記循環管を流れる冷却水の水温を検出する冷却水温度検出手段と、
を備え、
前記制御手段は、前記再生器温度検出手段で検出する温度の前記基準温度との比較の他に、前記吸収液の液温及び冷却水温度の温度と予め決定された所定の各基準温度との比較をそれぞれ行い、少なくともいずれかの温度が基準温度を上回っていないときには、前記所定の各基準温度を上回るまで前記開閉手段を閉じて前記再生器への吸収液の流入を一時的に阻止して前記排熱運転のみを行うように構成した、ことを特徴とする。

（３）上記（１）又は（２）の排熱利用式吸収冷温水機において、
現在の運転の種類を表示する表示手段を備え、
前記制御手段は、
運転起動時に前記各温度検出手段で検出する各検出温度が前記各基準温度を上回っていない限り、前記加熱装置のバーナ運転に先立ち前記補助再生器での排熱運転によって前記吸収液を排熱加熱させるところから、前記各温度検出手段で検出する各検出温度が前記各基準温度よりも高くなるところまでの間は、燃焼装置のバーナ運転開始前の排熱運転中であることを前記表示手段に表示するとともに、
運転中に一時運転中止になったときに、前記加熱装置のバーナ運転停止動作を持続させたまま前記補助再生器で排熱運転させるところから、前記各温度検出手段で検出する各検出温度が前記各基準温度よりも高くなるところまでの間は、燃焼装置のバーナ運転開始前の排熱運転中であることを表示するように、前記表示手段を制御するように構成した、ことを特徴とする。

（４）また、本発明の排熱利用式吸収冷温水機のドレイン水発生防止方法は、
再生器、凝縮器、吸収器、蒸発器、及び熱交換器を備えるとともに、これらの間を配管接続して設けた吸収冷温水機を、再生器に設けた直火式バーナの燃焼装置でバーナ運転し、かつ、補助熱源の排熱で補助再生器内の吸収液を加熱する排熱運転可能に構成した排熱利用式吸収冷温水機のドレイン水発生防止方法であって、
運転起動時には、
前記再生器内部の温度、所定部位での吸収液の温度、及び冷却水の温度である、各検出温度が、所定の各基準温度よりも高いか否かを判定し、
前記各検出温度のうち、少なくとも何れかが前記各基準温度よりも低い場合には、前記加熱装置のバーナ運転に先立ち、前記補助再生器で前記吸収液を排熱加熱させる排熱運転のみを行い、
前記各検出温度のいずれもが前記基準温度よりも高くなったところで、前記加熱装置のバーナ運転を開始する、ことを特徴とする。

（５）上記（４）の排熱利用式吸収冷温水機のドレイン水発生防止方法において、
前記排熱運転とともに行う前記バーナ運転中に、前記各検出温度が前記各基準温度よりも低いか否かを判定し、
前記バーナ運転中に、前記各検出温度のうち少なくとも何れかが、基準温度よりも低くなった場合には、前記バーナ運転を一時的に中止して前記排熱運転のみを行い、
その後の前記排熱運転中は、前記各検出温度が所定の基準温度よりも高いか否かを判定し、
前記各検出温度のうち、少なくとも何れかが基準温度よりも低い場合には、前記加熱装置のバーナ運転の停止状態を持続させたまま前記補助再生器で排熱運転させ、
前記各検出温度の何れもが前記各基準温度よりも高くなったところで、前記加熱装置のバーナ運転を再開する、ことを特徴とする。

（６）上記（４）または（５）の排熱利用式吸収冷温水機のドレイン水発生防止方法において、
運転起動時には、
前記加熱装置のバーナ運転に先立ち前記補助再生器での排熱運転によって前記吸収液を排熱加熱させるところから、前記各検出温度がそれぞれ前記各基準温度よりも高くなるところまでの間は、燃焼装置のバーナ運転開始前の補助運転中であることを表示するとともに、
運転中に一時運転中止になったときには、
前記加熱装置のバーナ運転停止動作を持続させたまま前記補助再生器で排熱運転させるところから、前記各検出温度がそれぞれ前記各基準温度よりも高くなるところまでの間は、燃焼装置のバーナ運転開始前の排熱運転中であることを表示する、ことを特徴とする。

上記（１）の本発明の排熱利用式吸収冷温水機によれば、現状の構造はできるだけそのまま利用して必要最低限の器機を付帯させるだけで、再生器温度または吸収液温度が低く、バーナ運転によってドレイン水が発生する可能性がある場合には、先に排熱運転だけを投入して吸収液温度を上げるようになっている。その結果、バーナ燃焼の際に発生する排ガスが露点以下になるのを回避させることができ、排ガスドレイン水からの強酸の生成を回避させることができるようになるので、高温再生器や排気管をステンレスなどの耐強酸性材料で形成したり、中和装置を付設することも必要なく、延いてはコストの削減を図ることができる。

上記（２）の本発明の排熱利用式吸収冷温水機によれば、上記（１）の効果の他に、さらに最低限の器機を付帯させるだけで、各部位からの温度をモニタすることで、さらに細かく排ガスドレイン水の発生条件を検知して、その排ガスドレイン水の発生を回避させることができるように構成されているので、簡易な構成で排ガスドレイン水からの強酸の生成を一層確実に回避させることができる。

上記（３）の本発明の排熱利用式吸収冷温水機によれば、上記（１）、（２）の効果の他に、運転開始または運転途中でバーナ運転が停止しているときには、現在はこのような状態であることを表示手段に表示することができる。その結果、バーナ運転停止中の場合には、冷暖房運転能力が不足する場合があるので、このバーナ運転停止中であることを使用者に認知させることができる。

また、上記（４）の本発明の排熱利用式吸収冷温水機のドレイン水発生防止方法によれば、運転開始の際には、再生器温度または吸収液温度が低く、バーナ運転によってドレイン水が発生する可能性がある場合は、先に排熱運転だけを投入して吸収液温度を上げるようになっているので、バーナ燃焼の際に発生する排ガスが露点以下になるのを回避させることができ、排ガスドレイン水からの強酸の生成を回避させることができるようになる。

上記（５）の本発明の排熱利用式吸収冷温水機のドレイン水発生防止方法によれば、上記（４）の効果の他に、さらにバーナ運転を一時的に中止した場合にも、再生器温度または吸収液温度をモニタ（逐次検出）することで、排ガスドレイン水の発生条件を検知して、その排ガスドレイン水の発生を回避させることができる。

上記（６）の本発明の排熱利用式吸収冷温水機のドレイン水発生防止方法によれば、上記（４）、（５）の効果の他に、運転開始または運転途中でバーナ運転が停止しているときには、現在はこのような状態であることを表示手段に表示することができる。その結果、バーナ運転停止中の場合には、冷暖房運転能力が不足する場合があるので、このバーナ運転停止中であることを使用者に認知させることができる。

本発明の排熱利用式吸収冷温水機は、現状の構造はできるだけそのまま利用して必要最低限の器機を付帯させるだけで、再生器温度または吸収液温度が低く、バーナ運転によってドレイン水が発生する可能性がある場合には、先に排熱だけを投入して吸収液温度を上げるようになっており、バーナ燃焼の際に発生する排ガスが露点以下になるのを回避させることができ、排ガスドレイン水からの強酸の生成を回避させることができるようになるので、高温再生器や排気管をステンレスなどの耐強酸性材料で形成したり、中和装置を付設することも必要なく、延いてはコストの削減を図ることができる、という利点がある。

本発明の実施形態に係る排熱利用式吸収冷温水機を示す構成図である。 本発明の実施形態に係るドレイン水発生防止方法に用いるマイコンなどの電気的な構成を示すブロック図である。 本発明の実施形態に係るドレイン水発生防止方法を示すフローチャートである。 従来のバーナ式燃焼装置を備えた吸収冷温水機を示す構成図である。 従来の排熱利用式吸収冷温水機を示す構成図である。

以下、本発明の実施形態について、添付図面を参照しながら詳細に説明する。
図１は、本発明のドレイン水発生防止方法が適用された排熱利用式吸収冷温水機１を示すものであり、この排熱利用式吸収冷温水機１は、高温再生器１０及び低温再生器２０と、凝縮器３０と、蒸発器４０と、吸収器５０と、低温熱交換器６０及び高温熱交換器７０と、補助再生器８０と、補助凝縮器９０と、冷媒熱交換器６と、これらを接続した配管１１〜１９及び配管（流出管を構成する）４２と、これらの配管の適所に設けたバルブＶ１〜Ｖ５及びポンプＰ１〜Ｐ４と、途中に伝熱管５Ａおよび伝熱管３Ａを備えた（循環管を構成する）冷却水配管２１と、図示しない室内ユニットに冷熱または温熱を循環供給させるように冷水または温水が流れる、途中に伝熱管４０Ａを備えた冷温水配管３１と、図示外の補助熱源からの排温水を補助再生器８０に循環させる排温水配管４１との他に、再生器温度検出手段を構成する温度センサ（以下、再生器温度センサ）３と、吸収器温度検出手段を構成する温度センサ（以下、「吸収器温度センサ」とよぶ）４と、冷却水温度検出手段を構成する温度センサ（以下、「冷却水温度センサ」とよぶ）５と、これらのセンサからの温度情報に基づき排温水のみで吸収液を加熱させる（以下、これを「排熱運転」と呼ぶ）か、バーナで吸収液を加熱させる（以下、これを「バーナ運転」と呼ぶ）かの判断を行っていずれかの運転の制御を行う制御手段であるマイクロコンピュータ（以下、「マイコン」と略す）２と、少なくともバーナ運転を行っていないときに外部にこれを表示する表示手段２Ａとを備えている。

なお、上記各配管のうち、配管１２，１２Ａ，１６，１６Ａ，１６Ｂ，１７，１９，４２については吸収液が流れる吸収液管であり、これ以外、即ち、配管１１，１１Ａ，１３，１４，１４Ａ，１８は冷媒配管（水、蒸気）である。

マイコン２は、上記した各バルブ、ポンプなどの動作を制御するものであるが、さらに本発明では、所定の判断基準に従って、排熱運転とバーナ運転とを適宜に切り換えて運転制御するように構成されている。このため、このマイコン２には、図２に示すように、ＣＰＵ２Ｂと、インターフェース２Ｃと、メモリ２Ｄと、を備えている。

表示手段２Ａは、例えば吸収冷温水機の運転開始でバーナ運転が停止しているとき、または排熱運転とバーナ運転との双方の運転途中でマイコン２の制御によってバーナ運転が停止されたときには、現在はこのようなバーナ運転が停止状態であることを外部に表示するものである。これにより、バーナ運転停止中の場合には、冷暖房運転能力が不足する場合があるので、このバーナ運転停止中であることを使用者に認知させることができ、使用者は、設備側で冷却水温度を上昇させる、などの適切な処置を施すことも可能になる。

ＣＰＵ２Ｂは、インターフェース２Ｃを介して、再生器温度センサ３、吸収器温度センサ４、冷却水温度センサ５と、ポンプＰ１〜Ｐ４、及びバルブＶ１〜Ｖ５と接続されている（なお、一般的にはＶ１〜Ｖ４は手動弁の場合が多いので、その場合にはＣＰＵ２Ｂとの電気的な接続は必要ない）。

また、本実施形態のポンプＰ３については、図示外の液面センサが高温再生器１０の内部に付設されており、液面が満水の状態（満液）である場合には、この液面センサからの検出信号を入力したマイコン２からの制御信号によって、動作停止の信号が出力するようになっている。従って、高温再生器１０内の吸収液が満液状態の場合には、ポンプＰ３は作動していない。

メモリ２Ｄは、各再生器温度センサ３、吸収器温度センサ４、冷却水温度センサ５で検出する温度が、所定の基準温度を上回っているか否かによって、排熱運転とバーナ運転とを適宜に切り換えて運転制御を行うため、センサ毎に比較させる対象となる上記基準温度を予め設定して、下記の［表１］のようにまとめて格納保存させている。

再生器温度センサ３は、高温再生器１０内部の温度（以下、「第１温度」とよぶ）を検出するものであって、本実施形態では、この第１温度が満たすべき比較対象とする基準温度である第１基準温度を、７０℃として設定させてある。なお、この第１基準温度とは、排高温再生器１０内部でのガスドレイン水の発生を効果的に防止することができる温度のことを指すものであって、本実施形態では上述のように７０℃に設定されているが、特にこれに限定されるものではない。

吸収器温度センサ４は、吸収器５０から補助再生器８０へ向けて吸収液が流れる配管１７の、吸収器５０近傍での液温（以下、「第２温度」とよぶ）を検出するものであり、本実施形態では定格運転での液温が通常３５〜４０℃であることを考慮して、第２温度が満たすべき比較対象とする基準温度である第２基準温度を、２５℃として設定させてある。なお、この第２基準温度とは、高温再生器１０内部でのガスドレイン水の発生を効果的に防止することができる温度のことを指すものであって、本実施形態では上述のように２５℃に設定されているが、特にこれに限定されるものではない。

冷却水温度センサ５は、冷却水が循環する冷却水配管２１の一部に設けられており、ここを流れる冷却水の水温（以下、「第３温度」とよぶ）を検出するものであり、本実施形態では定格運転での液温が通常３２℃であることを考慮して、又設置場所によっては季節的な温度の大幅な変化を考慮し、この第３温度が満たすべき比較対象とする基準温度である第３基準温度を、第３Ａ基準温度及び第３Ｂ基準温度として設定させてある。

即ち、本実施形態では、夏季を中心とした所定の複数月（以下、「高温月間」とよぶ）を対象として、第３Ａ基準温度を設定しているものであり、ここでは２０℃に設定してある。一方、この夏季を中心とした高温月を除く季節、即ち、冬季などを中心とした所定の複数月（以下、「低温月間」とよぶ）の場合には、冷却水はなかなか第３Ａ基準温度を越えない虞があるので、いつまでも第２運転モードに入れない事態を回避させるため、その季節などに合わせて第３基準温度をもっと低めの第３Ｂ基準温度に設定してある（なお、この高温月間や低温月間は、使用する地域の気候に合わせて適宜に変更可能である）。また、このように、第３基準温度を季節などで分割することは必須ではなく、勿論単一の値に設定するような構成であってもよい。

なお、この第３Ａ基準温度及び第３Ｂ基準温度についても、高温再生器１０内部でのガスドレイン水の発生を効果的に防止することができる温度のことを指すものであって、本実施形態では、例えばそれぞれ２４℃及び２０℃に設定されているが、特にこれに限定されるものではない。

高温再生器１０は、燃焼室１０Ｈに燃焼装置を設けており、この燃焼装置は、ガスバーナ（或いは石油バーナでもよい）１０Ａと、点火装置１０Ｂと、燃料であるガスを供給する供給管１０Ｉの途中に設けられてガスバーナ１０Ａに供給するガス量を制御し、発熱量すなわち高温再生器１０に投入する熱量を制御する入熱制御弁１０Ｃと、この入熱制御弁１０Ｃの開度を調節するための制御弁モータ１０Ｄと、ガスバーナ１０Ａに空気を送り込むブロア１０Ｅと、排ガス管１０Ｆと、排ガス管１０Ｆの一部に設けた熱交換器１０Ｇ、などを備えている。

また、補助再生器８０から吸収器５０に至る吸収液配管４２の一部が分岐されて高温再生器１０との間を連結させる配管１６には、熱交換器１０Ｇを通過させる本管１６Ａと、熱交換器１０Ｇを通過させない枝管１６Ｂと、これら本管１６Ａ及び枝管１６Ｂ内の吸収液の通過を制御する開閉弁１０Ｊ及び１０Ｋと、が設けられている。

次に、上記構成の排熱利用式吸収冷温水機の基本的な運転動作について説明する。なお、このような構成の排熱利用式吸収冷温水機にあっては、後述するドレイン水発生防止対策とともに省エネを図るために、排熱運転を優先的に行うように構成されており、ここでは、初めに排熱運転、即ち排熱のみでの運転から説明する。また、ここでは、初めに、冷房運転を行う場合について説明し、その後で、暖房運転について説明する。（なお、通常、暖房時は排熱を利用しないので、以下の暖房時の説明については理論的な動作を確認的に説明するために動作説明を行うものであって、実際上の運転は冷房時に限定するのが好ましい）。

・Ａ．冷房運転について：
（Ｉ）排熱運転のみの場合；
即ち、排熱運転では、制御手段であるマイコン２により、バルブＶ１〜Ｖ４を閉じるとともに、（高温再生器１０へ吸収液が流入するのを選択的に阻止する開閉手段を構成する）ポンプＰ３のみ運転を停止させる（なお、ここでは、バルブＶ１〜Ｖ４は手動操作を行うようになっている。また、高温再生器１０については、図示外の液面センサで液面検出を行っており、満液になるとポンプＰ３が停止するようになっている）。これにより、図示外の設備から送り込まれる排温水が排温水配管４１を循環し始めると、補助再生器８０内で散布される吸収液（例えば、ＬｉＢｒ）は、排温水配管４１からの熱で加熱され冷媒蒸気を分離してから配管４２に流入し、ポンプＰ２で吸収器５０へ送り込まれる。吸収器５０へ送り込まれた吸収液は、この吸収器５０内部で散布される。これにより、吸収液は、配管１７のうち吸収器５０内部を通過する際に、蒸発器４０からの冷媒蒸気を吸収することで、徐々に加温されていく。

一方、吸収器５０内部で散布され、配管１７のうち、吸収器５０内部を通過する吸収液を加温させた後の吸収液は、熱が奪われてから吸収器５０の底部へ溜まり込んだものが、吸収器５０の底部と連結された配管１７へ流入し、ポンプＰ１で再び補助再生器８０へ送り込まれる。

因みに、補助再生機８０において、配管１７から送り込まれ補助再生機８０の上部から散布される吸収液が排温水配管４１からの熱で加熱されて発生する冷媒蒸気は、補助凝縮器９０に入り込む。そして、この補助凝縮器９０に入り込んだ冷媒蒸気は、冷却水配管２１を流れる冷却水で冷却されて凝縮して液化され、配管１８を通って凝縮器３０の底部に溜まり込むが、ここでの状態では、低温再生器２０や凝縮器３０は動作機能が発生していなので、熱的な作用を受けることなく、そのまま配管１３を通って蒸発器４０へ送られる。

このようにして、蒸発器４０へ送られてきた、凝縮液化された冷媒（水）は、ポンプＰ４で蒸発器４０の上部まで送り出され、冷温水配管３１に接続されて蒸発器４０内部に設けた伝熱管４０Ａに散布される。これにより、冷温水配管３１を介して供給される水と熱交換して蒸発し、伝熱管４０Ａの内部を流れる水を冷却する。

このようにして、排温水の熱で所定温度まで加温されてきた吸収液は、その後、バーナ運転が開始されるので、上述の配管１７及び配管４２を巡る循環ルートでの吸収液の循環動作の他に、次に説明するバーナ運転動作での循環動作が加わる。

（ＩＩ）（排熱運転とともに）バーナ運転を行う場合；
即ち、上記排熱運転とともに行うこのバーナ運転動作では、ポンプＰ３が稼働を開始するので、上記の排熱運転により、補助再生器８０内で散布される吸収液の一部が排温水配管４１で加熱された後に、配管４２に流入されて吸収器５０に送り込む際に、その一部が配管４２の分岐管である配管１６へ流入し、高温熱交換器７０を熱交換して本管１６Ａ又は枝管１６Ｂを通過してから高温再生器１０へ送られる（但し、実際には、配管４２からの殆どが配管１６側へ流れる。また冷房時は、本管１６Ａだけで枝管１６Ｂには流さない）。

なお、この高温再生器１０への送り込まれた吸収液は、所定の温度以上に加温されており、燃焼室でのバーナ運転を行っても、高温再生器１０の内部では十分に温度が上昇しており、排ガスが露点以下に冷やされて結露することがない。そのため、排ガスからドレイン水が生成されることもない（厳密には、開閉弁１０Ｊの手前の高温熱交換器７０での温度の方が低いので、ここでの吸収液温度が高いから凝縮しない）。

そして、この高温再生器１０で生成された高温の冷媒蒸気は、配管１１を通って低温再生器２０に入る。そして、この低温再生器２０に入った高温の冷媒蒸気は、高温再生器１０で生成され配管１２により高温熱交換器７０を経由して低温再生器２０に入ってきた中間吸収液を、加熱することによって放熱凝縮され、凝縮器３０に入る。なお、配管１１を通るこの冷媒液は、凝縮器３０に入る直前に、冷媒熱交換器６で熱交換するので、配管１７を流れる稀吸収液を加熱することでさらに放熱されてから、凝縮器３０に入る。

このようにして、低温再生器２０で加熱されて中間吸収液から蒸発分離した冷媒（水蒸気）は、凝縮器３０へ入り、冷却水が循環する冷却水配管２１を介して供給され伝熱管３０Ａの内部を流れる冷却水、と熱交換して凝縮液化し、凝縮器３０の底部に溜まり込む。

一方、補助再生器８０で加熱されて吸収液から蒸発分離した冷媒（水蒸気）は、凝縮器９０に入るが、冷却水配管２１には冷却水が循環しているので、伝熱管９０Ａの内部を流れる水と熱交換して凝縮液化される。そして、ここで凝縮液化された冷媒（水）も、凝縮器９０から配管１８を介して凝縮器３０へ入り、凝縮器３０の底部に溜まり込む。

そして、この凝縮器３０の底部に溜まり込んだ冷媒（水）は、配管１１から凝縮して供給される冷媒と一緒になり、配管１３を通って蒸発器４０に入る。

蒸発器４０に入って冷媒液溜りに溜まった冷媒液は、バルブＶ３が閉じているので、配管１４Ａを通らずに冷媒ポンプＰ４によってそのまま上部まで汲みあげられ、冷温水配管３１に接続された伝熱管４０Ａに散布され、冷温水配管３１を介して供給される水と熱交換して蒸発し、伝熱管４０Ａの内部を流れる水を冷却する。

そして、蒸発器４０で蒸発した冷媒（水蒸気）は、吸収器５０に入る。また、この吸収器５０に入った冷媒は、低温再生器２０で加熱されて冷媒を蒸発分離し、吸収液の濃度が一層高まった吸収液、すなわち配管１９により低温熱交換器６０を経由して供給され、上方から散布される濃吸収液に吸収される。

吸収器５０で冷媒を吸収して濃度の薄くなった吸収液、すなわち稀吸収液は吸収液ポンプＰ１の運転により、配管１７から補助再生器８０へ送り込まれる。

上記のように吸収冷温水機１の運転が行われると、蒸発器４０の内部に配管された伝熱管４０Ａにおいて冷媒の気化熱によって冷却された冷水が、冷温水配管３１を介して図示しない室内ユニットに循環供給できるので、冷房運転などが行える。

Ｂ．暖房運転について：（実際には、暖房時には、排熱を直接暖房に使ったほうが効率がよいので、排熱運転は行わないが、理論上の動作を確認する上で記載してある。）
（ＩＩＩ）排熱運転のみの場合；
冷房運転での排熱運転の場合と同様に動作することで、補助再生器８０で稀吸収液を加熱すると、補助再生器８０で加熱された稀吸収液は、配管４２を通って吸収器５０に入るが、蒸発器４０にはエリミネータで遮断され殆ど入り込むことがない。そのため、冷温水配管３１から供給される水と伝熱管４０Ａを介して熱交換して凝縮されることが殆どなく、従ってこのときの凝縮熱によって伝熱管４０Ａの内部を流れる水が加熱されることもない。

（ＩＶ）（排熱運転とともに）バーナ運転を行う場合；
一方、開閉弁Ｖ１〜Ｖ３を開け、冷却水配管２１に冷却水を流さないでガスバーナ１０Ａに点火して高温再生器１０で稀吸収液を加熱すると、高温再生器１０で稀吸収液から蒸発した冷媒は配管１１の途中から主に流路抵抗の小さい配管１１Ａを通って吸収器５０・蒸発器４０に入り、冷温水配管３１から供給される水と伝熱管４０Ａを介して熱交換して凝縮し、主にこのときの凝縮熱によって伝熱管４０Ａの内部を流れる水が加熱される。

そして、蒸発器４０内部の伝熱管４０Ａで加熱された温水を、冷温水配管３１を介して図示しない室内ユニットに循環供給することにより、暖房運転などが行なわれる。

なお、蒸発器４０で加熱作用を行って凝縮した冷媒（水）は、開いている配管１４Ａを通って吸収器５０に入り、高温再生器１０で冷媒を蒸発分離して配管１２Ａから流入する吸収液と混合され、吸収液ポンプＰ１の運転によって配管１７を経て補助再生器８０へ送られる。

そして、補助再生器８０内で散布される吸収液が排温水配管４１で加熱された後に、配管４２に流入し吸収器５０に送り込まれる際に、その一部が配管４２の分岐管である配管１２へ流入し、高温熱交換器７０を経由して本管１６Ａ又は枝管１６Ｂを通過してから高温再生器１０へ送られる。
その後、その後、上述の動作と同様の動作が行われる。

なお、この高温再生器１０への送り込まれた吸収液は、所定の温度以上に加温されており、燃焼室でのバーナ運転を行っても、高温再生器１０の内部では十分に温度が上昇しており、排ガスが露点以下に冷やされて結露することがない。そのため、排ガスからドレイン水が生成されることもない。

次に、本発明に係る排熱利用式吸収冷温水機の排ガスドレイン水発生防止方法について、図３を参照しながら説明する。但し、ここでは、特に冷房運転について説明するが、上述した暖房運転についての手順も同様である。

ｉ）初めに、第１ステップＳ１では、排熱運転のみを行う運転モード（第１運転モード）、或いは排熱運転とともにバーナ運転を行う運転モード（第２運転モード）、の何れを行うべきかを判断するため、各温度センサでの検出温度（第１温度乃至第３温度）をマイコン２へ出力する。

そして、この検出温度を入力したマイコン２では、上記した［表１］の判定基準に従って、これら３種類の検出温度と各基準温度との大小関係から、運転モードを決定する。
即ち、３つの温度条件である、各検出温度がそれと比較するべき基準温度を満たさない、ものが存在するときには、第２ステップＳ２へ移行する。また、何れの温度条件も同時に満たす場合には、第４ステップへ移行する。

ｉｉ）第２ステップＳ２では、第１運転モード、即ち排熱運転のみを行う。そのため、排温水配管４１に設けたバルブＶ５を、制御手段であるマイコン２からの制御信号によって開き、図示外の補助熱源からの排温水を排温水配管４１を介して補助再生器８０に循環させる。また、これと同時に、ポンプＰ１、Ｐ２を制御手段であるマイコン２からの制御信号によって運転開始させる。

これにより、配管１７、及び配管４２の間で、吸収液を循環させ、排熱運転のみを行う。

なお、本実施形態では、吸収液をこの高温再生器１０を介して循環させないままで、高温再生器１０内の温度を検出させるように構成したが、第１温度がなかなか上昇しないようであれば、ポンプＰ３及び開閉弁１０Ｊ又は１０Ｋを開いて、吸収液を高温再生器１０を介して循環させるように構成してもよい（即ち、正確には、実際は高温再生器１０が満液になって、ポンプＰ３が運転停止していると、循環が止まり温度は変わらないので、高温再生器１０の温度だけで判定はできないので、冷却水温度或いは吸収器温度で見るか、ポンプＰ３が運転しているときだけ高温再生器温度で判定する、ように構成するのが好ましい）。

ｉｉｉ）次に、第３ステップＳ３では、第１ステップＳ１と同様にして、各検出温度が基準温度に達したか否かを判断する。ここでは、第２ステップＳ２での排熱運転に伴って、次第に吸収液の液温が上昇してくるので、各センサで検出する検出温度（第１温度及び第２温度）が上昇してくる。また、冷却水温度センサ５で検出する検出温度（第３温度）については、ここでの現在の使用がどの月間であるかによって、参照すべき第３基準温度を適宜選択する（即ち、夏季などの高温月間には第３Ａ基準温度である２４℃、冬季などの低温月間には第３Ｂ基準温度である２０℃を用いる）。

そして、これら第１温度〜第３温度が、全て、それに対応する基準温度を上回ったと判断した場合には、第４ステップＳ４へ移行する。一方、これら第１温度〜第３温度の少なくともいずれかが、それに対応する基準温度を上回っていないと判断した場合には、第２ステップＳ２へ戻る。

ｉｖ）第４ステップＳ４では、第２運転モード、つまり引き続き行う排熱運転とともに、バーナ運転を開始させる。即ち、この第２運転モードでは、配管４２を流れる吸収液の一部が配管１６、本管１６Ａ、高温再生器１０を介して、配管１２、低温再生器２０、配管１９を通って、配管４２に合流させる。また、マイコン２の制御によって、ポンプＰ４を作動させ、蒸発器４０に入って冷媒液溜りに溜まった冷媒液が冷媒ポンプＰ４によってそのまま上部まで汲みあげられ、冷温水配管３１に接続された伝熱管４０Ａの上に散布され、冷温水配管３１を介して供給される水と熱交換して蒸発し、伝熱管４０Ａの内部を流れる水を冷却する（但し、ここでの動作は、実際は排熱運転時にも行っている）。

上記のように吸収冷温水機の運転が行われると、蒸発器４０の内部に配管された伝熱管４０Ａにおいて冷媒の気化熱によって冷却された冷水が、冷温水配管３１を介して図示しない室内ユニットに循環供給できるので、冷房運転などが行える。

このようにして、第１温度及び第２温度は、第２運転モードを行っている間、即ち、熱負荷などが極端に減少しない限り、或いは、外気温の低下などとともに、第３温度（冷却水の温度）が低下しない限り、定格温度を維持することが可能である。従って、そのまま第２運転モードが維持される。なお、この第２運転モードでは、燃焼室でのバーナ運転を行っても、高温再生器１０の内部は十分に温度が上昇しており、排ガスが露点以下に冷やされて結露することがない。そのため、排ガスからドレイン水が生成されることもない。

ｖ）その後、第５ステップＳ５に移行し、マイコン２は検出温度を常時検知し、これらのいずれかの検出温度（第１温度〜第３温度）が、上述した［表１］に記載の基準温度を下回ることがないかを判断する。

そして、もし、いずれかの検出温度（第１温度〜第３温度）が、上述した［表１］に記載の基準温度を下回ると判断した場合には、第６ステップＳ６へ移行する。

ｖｉ）第６ステップＳ６では、高温再生器１０内でのドレイン水発生を回避させるために、直ちに第２運転から第１運転へ運転動作を転換させる。即ち、マイコン２の制御によって、バーナ１０Ａへの燃料供給を停止することにより、バーナによる燃焼を一時的に停止させる。また、このときドレイン水の発生を確実に阻止するため、場合によっては、開閉弁１０Ｊも閉じるようにしてもよい。

ｖｉｉ）次に、第７ステップＳ７では、第６ステップＳ６においてバーナ１０Ａによる燃焼動作が停止させていることによって、冷却能力が不足する虞があるので、以下のような表示動作も併せて行う。即ち、バーナによる燃焼動作が現在停止中であることを使用者に知らせるため、図示外の適宜の場所、例えば、マイコン２の本体に設けた（或いは付設した）液晶などの表示手段２Ａによって表示画面に、バーナ運転停止中であることを表示させる。これによって、使用者は、図示しない設備などで所定の最善の対策・処置、例えば冷却水温度を上昇させる、などの処置を施すことができる。

この第７ステップＳ７によるバーナ停止中であることを表示したならば、次に、第３ステップＳ３へ戻り、各検出温度が基準温度に達したか否かを判断する。

一方、第５ステップＳ５において、いずれの検出温度（第１温度〜第３温度）も、上述した［表１］に記載の基準温度を下回っていないと判断した場合には、第８ステップＳ８へ移行する。

ｖｉｉｉ）この第８ステップＳ８では、第２運転をそのまま継続する。なお、ここでは、高温再生器１０への送り込まれた吸収液は、所定の温度以上に加温されており、燃焼室でのバーナ運転を行っても、高温再生器１０の内部では十分に温度が上昇しており、排ガスが露点以下に冷やされて結露することがない。そのため、排ガスからドレイン水が生成されることもない。

ｉｘ）このようにして第２運転を行っているときには、次に、第９ステップＳ９において、冷温水機の運転を終了するか否かを判断する。そして、このまま運転を継続させる場合には、第５ステップＳ５へ戻り、再び、いずれの検出温度（第１温度〜第３温度）も、上述した［表１］に記載の基準温度を下回っていないかどうかをマイコン２が判断する。

ｘ）一方、ここで、吸収冷温水機１の運転を終了する場合には、第１０ステップＳ１０へ移行し、バルブＶ５を閉じて排熱運転を停止させるとともに、制御弁モータ１０Ｄを制御して入熱制御弁１０Ｃ閉鎖することで、バーナ１０Ａへの燃料の供給をストップさせてバーナ運転を停止させる。また、各ポンプＰ１〜Ｐ４の運転を停止させるとともに、冷却水の循環を停止させる。

従って、本実施形態によれば、現状の構造はできるだけそのまま利用して、具体的には、現状の排熱利用式吸収冷温水機１において、少なくとも、ポンプＰ３、再生器温度センサ３、吸収器温度センサ４、冷却水温度センサ５などを所定の部位に設置するとともに、これらのポンプやセンサをマイコン２と接続させ、かつ、マイコン２に設けたメモリ２Ｄに各センサで検出する検出温度との比較を行うべき基準温度を予め設定して格納した構成となっており、各検出温度と基準温度との比較によって第１運転、第２運転のいずれを行うかをマイコン２で制御するように構成されている。

従って、本実施形態によれば、マイコン２の制御で各部位の検出温度に応じた運転制御を行うことできるので、最小限の機器を増設するだけで、排ガスドレイン水の発生を防止できるようになり、強酸の生成を低コストで回避できる。しかも、本実施形態によれば、高温再生器や排気管をステンレスなどの耐強酸性材料で形成したり、中和装置を付設しなくても済むので、コスト削減をさらに図ることができ、便宜である。

なお、本発明は、上記した実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載の要旨の範囲から逸脱しない範囲で各種の変形実施が可能である。
即ち、例えば本実施形態では、冷房及び暖房何れも行うことが可能な冷温水機に適用したが、冷房専用のタイプであっても適用可能である。

また、本実施形態では、排熱利用式吸収冷温水機１の運転中に高温再生器１０内部が所定の温度まで低下するとバーナ運転を一時的に中止したが、本発明では、バーナ運転を完全に中止させるのではなく、所定の最少レベルまで運転能力を抑制させるような構成であってもよい。

１ 排熱利用式吸収冷温水機
２ マイコン（マイクロコンピュータ；制御手段）
２Ａ 表示手段
２Ｂ ＣＰＵ
２Ｃ インターフェース
２Ｄ メモリ
３ 再生器温度検出手段（再生器温度センサ）
４ 吸収器温度検出手段（吸収器温度センサ）
５ 冷却水温度検出手段（冷却水温度センサ）
６ 冷媒熱交換器
１０ 高温再生器
１０Ａ バーナ
１０Ｂ 点火装置
１０Ｃ 入熱制御弁
１０Ｄ 制御弁モータ
１０Ｅ ブロア
１０Ｆ 排ガス管
１０Ｇ 熱交換器
１０Ｊ，１０Ｋ 開閉弁
１１〜１９ 配管
１９ 冷媒ポンプ
２０ 低温再生器
２０Ａ〜２０Ｅ 冷暖房機（室内ユニット；熱負荷）
２１ 冷却水配管（循環管）
３０ 凝縮器
３０Ａ 伝熱管
３１ 冷温水配管
４０ 蒸発器
４０Ａ 伝熱管
４１ 排温水配管
４２ 配管（流出管）
５０ 吸収器
５０Ａ 伝熱管
６０ 低温熱交換器
７０ 高温熱交換器
８０ 補助再生器
９０ 補助凝縮器
Ｖ１〜Ｖ５ バルブ
Ｐ１〜Ｐ３ ポンプ

Claims (6)

1. 再生器、凝縮器、吸収器、蒸発器、及び熱交換器を備えるとともに、これらの間を配管接続して設けた吸収冷温水機を、前記再生器に設けた直火バーナによる燃焼装置でバーナ運転し、かつ、補助熱源の排熱で動作する補助再生器で吸収液を加熱する排熱運転可能に構成した排熱利用式吸収冷温水機であって、
   前記再生器内部の温度を検出する再生器温度検出手段と、
   前記温度検出手段で検出する温度が少なくとも所定の基準温度を上回るまで前記開閉手段を閉じて前記再生器への吸収液の流入を一時的に阻止して前記排熱運転のみを行い、前記検出温度が基準温度を上回ると、前記バーナを点火させてバーナ運転を行うように運転制御する前記制御手段と、
   を備えることを特徴とする排熱利用式吸収冷温水機。
2. 前記吸収器から前記補助再生器へ向けて流れる流入管の、この吸収器との接続部分の近傍に設けた、前記流入管を流れる吸収液の液温を検出する吸収器温度検出手段と、
   冷却水が循環する循環管の一部に設け、前記循環管を流れる冷却水の水温を検出する冷却水温度検出手段と、
   を備え、
   前記制御手段は、前記再生器温度検出手段で検出する温度の前記基準温度との比較の他に、前記吸収液の液温及び冷却水温度の温度と予め決定された所定の各基準温度との比較をそれぞれ行い、少なくともいずれかの温度が基準温度を上回っていないときには、前記所定の各基準温度を上回るまで前記排熱運転のみを行うように構成した、ことを特徴とする請求項１に記載の排熱利用式吸収冷温水機。
3. 現在の運転の種類を表示する表示手段を備え、
   前記制御手段は、
   運転起動時に前記各温度検出手段で検出する各検出温度が前記各基準温度を上回っていない限り、前記加熱装置のバーナ運転に先立ち前記補助再生器での排熱運転によって前記吸収液を排熱加熱させるところから、前記各温度検出手段で検出する各検出温度が前記各基準温度よりも高くなるところまでの間は、燃焼装置のバーナ運転開始前の排熱運転中であることを前記表示手段に表示するとともに、
   運転中に一時運転中止になったときに、前記加熱装置のバーナ運転停止動作を持続させたまま前記補助再生器で排熱運転させるところから、前記各温度検出手段で検出する各検出温度が前記各基準温度よりも高くなるところまでの間は、燃焼装置のバーナ運転開始前の排熱運転中であることを表示するように、前記表示手段を制御するように構成した、ことを特徴とする請求項１又は２に記載の排熱利用式吸収冷温水機。
4. 再生器、凝縮器、吸収器、蒸発器、及び熱交換器を備えるとともに、これらの間を配管接続して設けた吸収冷温水機を、再生器に設けた直火式バーナの燃焼装置でバーナ運転し、かつ、補助熱源の排熱で補助再生器内の吸収液を加熱する排熱運転可能に構成した排熱利用式吸収冷温水機のドレイン水発生防止方法であって、
   運転起動時には、
   前記再生器内部の温度、所定部位での吸収液の温度、及び冷却水の温度である、各検出温度が、所定の各基準温度よりも高いか否かを判定し、
   前記各検出温度のうち、少なくとも何れかが前記各基準温度よりも低い場合には、前記加熱装置のバーナ運転の先立ち、前記補助再生器で前記吸収液を排熱加熱させる排熱運転のみを行い、
   前記各検出温度のいずれもが前記基準温度よりも高くなったところで、前記加熱装置のバーナ運転を開始する、
   ことを特徴とする排熱利用式吸収冷温水機のドレイン水発生防止方法。
5. 前記排熱運転とともに行う前記バーナ運転中に、前記各検出温度が前記各基準温度よりも低いか否かを判定し、
   前記バーナ運転中に、前記各検出温度のうち少なくとも何れかが、基準温度よりも低くなった場合には、前記バーナ運転を一時的に中止して前記排熱運転のみを行い、
   その後の前記排熱運転中は、前記各検出温度が所定の基準温度よりも高いか否かを判定し、
   前記各検出温度のうち、少なくとも何れかが基準温度よりも低い場合には、前記加熱装置のバーナ運転の停止状態を持続させたまま前記補助再生器で排熱運転させ、
   前記各検出温度の何れもが前記各基準温度よりも高くなったところで、前記加熱装置のバーナ運転を再開する、
   ことを特徴とする請求項４に記載の排熱利用式吸収冷温水機のドレイン水発生防止方法。
6. 運転起動時には、
   前記加熱装置のバーナ運転に先立ち前記補助再生器での排熱運転によって前記吸収液を排熱加熱させるところから、前記各検出温度がそれぞれ前記各基準温度よりも高くなるところまでの間は、燃焼装置のバーナ運転開始前の補助運転中であることを表示するとともに、
   運転中に一時運転中止になったときには、
   前記加熱装置のバーナ運転停止動作を持続させたまま前記補助再生器で排熱運転させるところから、前記各検出温度がそれぞれ前記各基準温度よりも高くなるところまでの間は、燃焼装置のバーナ運転開始前の排熱運転中であることを表示する、
   ことを特徴とする請求項４又は５に記載の排熱利用式吸収冷温水機のドレイン水発生防止方法。

Images