JP2580275B2 - 吸収式冷凍機を用いた空気調和システム - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〈産業上の利用分野〉 本発明は、冷却塔と吸収式冷凍機とにわたって冷媒を
自然循環流動するように構成した吸収式冷凍機を用いた
空気調和システムに関する。

〈従来の技術〉 従来例としては、次のようなものが知られている（特
開昭56-91161号公報参照）。

この従来例によれば、第１発生器と第２発生器と凝縮
器と蒸発器と第１溶液熱交換器と第２溶液熱交換器と
が、溶液経路と冷媒経路とを介して接続され、更に、吸
収器と凝縮器と空冷式の高圧冷媒凝縮器とにわたって、
密閉高圧冷媒ループが形成され、高圧冷媒凝縮器で凝縮
した凝縮高圧冷媒を吸収器に供給して蒸発させ、更に、
凝縮器に供給して蒸発し、高圧冷媒凝縮器に戻すように
構成されている。

そして、冷房時には、ガスや灯油等により第１発生部
で冷媒を蒸発させ、その冷媒の蒸発した第１発生器内の
中間濃度溶液を第１熱交換器に送って冷却してから第２
発生器に送る。一方、第１発生器で発生した冷媒蒸気
は、第２発生器内のチューブ内で、第２発生器内の中間
濃度溶液により冷却して凝縮し、凝縮器に送る。このと
き、第２発生部内の中間濃度溶液は加熱され、更に冷媒
蒸気を発生して濃縮され、この濃溶液を第２熱交換器に
送って更に冷却して吸収器に送る。

この吸収時に発生する吸収熱は、吸収器内のチューブ
内を流れる高圧冷媒の蒸発潜熱によって冷却されるよう
になっている。

吸収器内で冷却された希溶液は、吸収器から第２熱交
換器、第１熱交換器において中間濃度溶液により加熱さ
れ、第１発生器に戻される。一方、第２発生器で蒸発し
た冷媒蒸気は、凝縮器内のチューブ内を流れる高圧冷媒
の蒸発潜熱によって冷却されるようになっている。凝縮
器で冷却された冷媒蒸気は凝縮し、減圧装置で減圧され
た後に蒸発器に送られ、この蒸発器内のチューブ内に供
給される冷水により加熱されて蒸発し、この蒸発潜熱に
よってチューブ内の冷水が冷却され、この冷却された冷
水を冷房用の熱源に利用するように構成されている。

暖房時には、溶液配管に設けたバルブの切り換えによ
り、第１発生器で加熱されて濃縮した濃溶液を第１熱交
換器を経由して冷房時の蒸発器に送るようになってい
る。また、第１発生器で発生した冷媒蒸気も冷房時の蒸
発器に送り、この蒸発器内の濃溶液に吸収させるように
なっている。このときに発生する吸収熱をチューブ内の
温水によって冷却し、これにより、温水が加熱され、暖
房用の熱源に利用するように構成されている。すなわ
ち、暖房時には、冷房時の蒸発器が温水器となるように
なっている。

〈発明が解決しようとする課題〉 しかしながら、従来例の場合、暖房時において、冷房
時にその冷房用の熱源を得る蒸発器で温水を得るため、
暖房を行っているときに、冷房用などの冷熱源を蒸発器
から得ることができず、汎用性が低い欠点があった。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであ
って、請求項（１）に係る発明の空気調和システムは、
システム全体を構成簡単にして安価に構築できながら、
冷熱源を得ながら暖房を行えるようにして汎用性を向上
することを目的とし、また、請求項（２）に係る発明の
空気調和システムは、システム全体を構成簡単にして安
価に構築できながら、冷房と暖房とを同時に行えるよう
に目的とする。

〈課題を解決するための手段〉 請求項（１）に係る発明の吸収式冷凍機を用いた空気
調和システムは、上述のような目的を達成するために、
冷却塔を吸収式冷凍機の凝縮器よりも高い位置に設置
し、冷却塔と凝縮器とにわたって、吸収式冷凍機の凝縮
器での冷媒蒸気凝縮時における凝結熱によって蒸発され
る沸点の冷却液を循環流動するとともに、冷却液の温度
が沸点未満の状態で、その液面レベルが凝縮器の高さ内
に存在するように充填されるに足る量の冷却液を封入
し、吸収式冷凍機の蒸発器に冷熱を取り出す冷水供給管
を備え、かつ、吸収式冷凍機の再生器から温熱を取出す
温熱取り出し手段と暖房用蒸発器の一次側配管とを連通
接続するとともに、再生器で得られた温熱を前記暖房用
蒸発器に供給する温熱供給装置を設け、暖房用蒸発器の
二次側配管と、各階に設けられた個別空気調和機の暖房
用熱交換器とを連通接続し、二次側配管と暖房用熱交換
器とにわたり、暖房用熱交換器での熱交換に伴って蒸気
から液体に相変化する暖房用冷媒を封入するとともに、
暖房用蒸発器と暖房用熱交換器との間に、液体に相変化
した暖房用冷媒を暖房用蒸発器に移送するに足るヘッド
差を備えて構成する。

また、請求項２に係る発明の吸収式冷凍機を用いた空
気調和システムは、前述のような目的を達成するため
に、請求項（１）に係る発明の吸収式冷凍機を用いた空
気調和システムにおける冷水供給管と、各階に設けられ
た個別空気調和機の冷房用熱交換器とを連通接続し、冷
水供給管と冷房用熱交換器とにわたり、冷房用熱交換器
での熱交換に伴って液体から蒸気に相変化する冷房用冷
媒を封入するとともに、蒸発器と冷房用熱交換器との間
に、液体に相変化した冷房用冷媒を冷房用熱交換器に移
送するに足るヘッド差を備えて構成する。

〈作用〉 請求項（１）に係る発明の吸収式冷凍機を用いた空気
調和システムの構成によれば、冷却液によって冷媒蒸気
を凝縮し、その凝結熱により冷却液が高温になり、その
冷却液の温度が沸点を越えるに伴い、冷却液が沸騰して
気化し、気体の状態で冷却塔に移行し、冷却塔で冷却さ
れて凝縮して液化するに伴い、冷却塔から吸収式冷凍機
に冷却液を流下して移行し、沸騰と凝縮を繰り返しなが
ら冷却塔と吸収式冷凍機とにわたって熱搬送媒体を自然
循環流動させ、吸収式冷凍機に冷却液を供給することが
できる。

そして、吸収式冷凍機の再生器から温熱を取り出し、
その温熱を暖房用蒸発器に供給し、その暖房用蒸発器で
の熱交換に伴って暖房用冷媒液が加熱されると、その暖
房用冷媒液が蒸気に相変化し、その暖房用冷媒蒸気が上
昇して個別空気調和機の暖房用熱交換器に移行する。そ
して、暖房用熱交換器での熱交換に伴う冷却により暖房
用冷媒蒸気を液化し、その暖房用冷媒液を、暖房用蒸発
器と暖房用熱交換器との間のヘッド差を利用して暖房用
熱交換器から暖房用蒸発器に流下する。これらの気体と
液体との相変化を繰り返しながら暖房用蒸発器と暖房用
熱交換器とにわたって暖房用冷媒を自然循環流動させ、
暖房用熱交換器に暖房用冷媒蒸気を供給して暖房を行う
ことができる。これと同時に、吸収式冷凍機の蒸発器の
冷水供給管からは冷熱を取り出し、冷凍などに同時に利
用できる。

また、請求項（２）に係る発明の吸収式冷凍機を用い
た空気調和システムの構成によれば、上述のように暖房
を構成する吸収式冷凍機の蒸発器での冷媒の蒸発に伴う
気化熱により冷水供給管内の冷房用冷媒蒸気を液化し、
その冷房用冷媒液を、蒸発器と冷房用熱交換器との間の
ヘッド差を利用して冷水供給管から個別空気調和機の冷
房用熱交換器に流下する。そして、冷房用熱交換器での
熱交換に伴って冷房用冷媒液が加熱されると、その冷房
用冷媒液が蒸気に相変化し、その冷房用冷媒蒸気が上昇
して蒸発器に移行する。これらの液体と気体との相変化
を繰り返しながら蒸発器と冷房用熱交換器とにわたって
冷房用冷媒を自然循環流動させ、冷房用熱交換器に冷房
用冷媒液を供給することができる。

〈実施例〉 以下、本発明の実施例を図面に基づいて詳細に説明す
る。

第１図は、本発明の吸収式冷凍機を利用した空気調和
システムに係る実施例の吸収式冷凍機の冷却システムを
一部省略して示したシステム構成図であり、この図にお
いて、Ａは吸収式冷凍機であり、前述従来例と同様に、
冷水供給管１を挿入した蒸発器２と、吸収器３と、蒸気
供給管４を挿入した再生器５と、凝縮器６とが備えられ
ている。

そして、吸収器３から凝縮器６にわたって冷却水供給
管７が連通接続され、その冷却水供給管７の出口7aと入
口7bとが配管８を介して連通接続されるとともに、配管
８の途中箇所には冷却塔Ｂが介装されている。

冷却塔Ｂには、ファン９と、前述従来例と同様に散水
ノズル10a…、給水管10bおよび散水ポンプ10cから成る
散水装置10とが付設されている。

前記冷却塔Ｂは前記凝縮器６よりも高い位置に設置さ
れている。

前記冷却水供給管７から配管８にわたって、吸収式冷
凍機Ａの凝縮器６での冷媒蒸気凝縮時の凝結熱によって
蒸発される沸点を有する冷却液としてのフロン液が充填
されている。

このようなフロン液としては、例えば、沸点が−40℃
のＲ₂₂とか、それに適当な液を混合して所定の沸点に調
整したものなどが適用でき、また、Ｒ₁₄なども適用でき
る。

このフロン液の量は、その温度が沸点未満の状態で、
その液面レベルが前記凝縮器６の高さ内に存在するよう
に充填されるとともに、冷却水供給管７の出口7aと冷却
塔Ｂとの間に空間が形成されるように設定して封入され
ている。

図中Ｄは、吸収式冷凍機Ａの冷却システムにおける受
液部を示している。

以上の構成により、凝縮器６での冷媒蒸気の凝縮に伴
う凝結熱によってフロン液が加熱され、沸点を越えるに
伴って沸騰され、それによって発生したフロンガスが配
管８を通じて冷却塔Ｂに移行し、その冷却塔Ｂにおいて
冷却作用を受けて凝縮され、その液化に伴い、冷却塔Ｂ
の下部から配管８を介して吸収器３から凝縮器６へとフ
ロン液を移行し、沸騰と凝縮を繰り返しながら吸収器
３、凝縮器６、冷却塔Ｂとにわたってフロン液を循環さ
せ、吸収式冷凍機Ａの冷媒を好適な温度に冷却するよう
になっている。

配管８の、冷却塔Ｂと冷却水供給管７の入口7bとの間
に、電磁操作型の制御弁11が介装され、吸収式冷凍機Ａ
に供給する冷却液の供給量を制御するように構成されて
いる。

上述のように凝縮器６での冷媒蒸気の凝縮に伴う凝結
熱によってフロン液が加熱され、その気化の際に、従来
の冷却水循環方式の場合に比べて、吸収式冷凍機Ａの冷
媒を８倍程度冷却することができ、その冷却効率を極め
て高くでき、また、従来と同程度の冷却を行う場合であ
れば、その冷却液の量を1/8程度にまで減少することが
可能となり、配管８として、従来よりも1/8程度小さい
横断面積のものを使用することが可能である。

冷却液としては、上述のようなフロン液に限らず、吸
収式冷凍機Ａの凝縮器６での冷媒蒸気凝縮時の凝結熱に
よって蒸発される沸点に設定可能な各種の液体を適用で
きる。

第２図は、本発明に係る吸収式冷凍機を利用した空気
調和システムの実施例を示す一部省略システム構成図で
あり、ビルＣの各階Ｆ…の各部屋Ｒ…それぞれに、送風
ファン12、冷房用熱交換器13および暖房用熱交換器20を
備えた個別空気調和機14が設けられている。

前記蒸発器２に接続された冷水供給管１と、前記冷房
用熱交換器13…それぞれとが、受液部15、および、４個
の接続部16…を備えたヘッダー17,17を介して連通接続
されている。

冷水供給管１と冷房用熱交換器13…それぞれとにわた
り、冷房用熱交換器13での熱交換に伴って液体から蒸気
に相変化するとともに蒸発器２での凝縮に伴って蒸気か
ら液体に相変化する冷房用冷媒が封入されている。

前記蒸発器２および受液部15は、最上階に設けられた
冷房用熱交換器13よりも所定高さ高い位置に設置され、
蒸発器２と冷房用熱交換器13との間に、蒸発器２での凝
縮により蒸気から液体に相変化された冷房用冷媒が冷房
用熱交換器13に流下供給されるとともに冷房用熱交換器
13での熱交換に伴って液体から蒸気に相変化された冷房
用冷媒が上昇して蒸発器２に戻されるに足るヘッド差が
備えられ、冷房運転に際して、蒸気と液体との相変化に
より、冷房用冷媒が蒸発部２と冷房用熱交換器13との間
で自然的に循環流動するように構成されている。

ヘッダー17,17それぞれから冷房用熱交換器13に液体
状態の冷房用冷媒を供給する配管の途中箇所には制御弁
18が介装され、各空気調和機14…それぞれを個別に運転
できるように構成されている。

図中19は、各種配管系を鉛直方向に通す鉛直シャフト
を示す。

前記吸収式冷凍機Ａの再生器５内には、温熱取り出し
手段としての温水取り出し管21が挿入され、その温水取
り出し管21に、温熱供給装置としての温水供給ポンプ22
を介して暖房用蒸発器23の一次側配管24が接続されてい
る。この再生器５から温熱を取り出す手段としては、温
水取り出し管21を再生器５に挿入せずに、熱交換器を介
して取り出すようにするなど、各種の構成変形が可能で
ある。

前記暖房用蒸発器23の二次側配管25と、前記暖房用熱
交換器20…それぞれとが、受液部26、および、複数の接
続部27…を備えたヘッダー28,28を介して連通接続され
ている。

二次側配管25と暖房用熱交換器20…それぞれとにわた
り、暖房用熱交換器20での熱交換に伴って液体から蒸気
に相変化するとともに暖房用蒸発器23での凝縮に伴って
蒸気から液体に相変化する暖房用冷媒が封入されてい
る。

前記暖房用蒸発器23は、最下階に設けられた暖房用熱
交換器20および受液部26よりも所定高さ低い位置に設置
され、暖房用蒸発器23と暖房用熱交換器20との間に、暖
房用蒸発器23での蒸発により液体から蒸気に相変化され
た暖房用冷媒が上昇して暖房用熱交換器20に供給される
とともに暖房用熱交換器20での熱交換に伴って蒸気から
液体に相変化された暖房用冷媒が暖房用蒸発器23に流下
供給して暖房用蒸発器23に戻されるに足るヘッド差が備
えられ、暖房運転に際して、蒸気と液体との相変化によ
り、暖房用冷媒が暖房用蒸発器23と暖房用熱交換器20と
の間で自然的に循環流動するように構成されている。

暖房用熱交換器20からヘッダー28,28それぞれに液体
状態の暖房用冷媒を戻す配管の途中箇所には制御弁29が
介装され、各空気調和機14…それぞれを個別に暖房運転
できるように構成されている。

一次側配管24において、暖房用蒸発器23の入口側と出
口側とにわたって温度調節用のバイパス配管30が連通接
続されるとともに、三方弁31が介装され、暖房用蒸発器
23に供給される温水の一部を、暖房用蒸発器23に供給せ
ずに戻し、暖房用蒸発器23に供給する温水の温度を所定
温度に維持できるように構成されている。

この構成により、各階Ｆ…の各部屋Ｒ…それぞれにお
いて、暖房と冷房とを任意に選択して運転することがで
き、例えば、西側の部屋Ｒ…では暖房を、一方、東側の
部屋Ｒ…では冷房をといった運転をも行うことができ、
極めて快適な空調運転を行うことができる利点がある。

本発明としては、上記実施例中、個別空気調和機14…
それぞれにおいて冷房用熱交換器13を備えず、暖房のみ
を行うように構成した空気調和システムをも含むもので
ある。

本発明で用いる吸収式冷凍機としては、再生器５と凝
縮器６、ならびに、蒸発器２と吸収器３それぞれが同じ
ケーシング内に設けられる単効用タイプに限らず、再生
器５が高温再生器と低温再生器とに分離された二重効用
タイプも適用できる。

〈発明の効果〉 請求項（１）に係る発明の吸収式冷凍機を用いた空気
調和システムによれば、沸騰と凝縮とによる液相と気相
との相変化を利用して、冷却塔と吸収式冷凍機とにわた
って熱搬送媒体を自然循環によって流動し、かつ、吸収
式冷凍機の再生器を利用し、その再生器から温熱を取り
出して暖房用蒸発器に供給し、更に、その暖房用蒸発器
と暖房用熱交換器との間において、暖房用冷媒を自然循
環によって流動するから、温熱を暖房用蒸発器に供給す
るための温熱供給装置を設けるだけで、吸収式冷凍機の
冷却系統のみならず、暖房系統のいずれにおいてもポン
プ動力を不用にでき、暖房のための空気調和システム全
体を小型かつ安価に構築できるようになった。

しかも、システム全体としての液量が少なくて済むた
め、配管の口径を小さくでき、構造体内に配管を通すと
きの設計を行いやすくできる利点がある。

更に、吸収式冷凍機の蒸発器に備えられている冷水供
給管から冷熱を取り出すことができるから、冷凍などと
同時に暖房を行うことができ、汎用性を向上できるよう
になった。

また、請求項（２）に係る発明の吸収式冷凍機を用い
た空気調和システムによれば、上述した蒸発器に備えら
れている冷水供給管を利用し、更に、その蒸発器と冷房
用熱交換器との間において、冷房用冷媒を自然循環によ
って流動するから、吸収式冷凍機の冷却系統のみなら
ず、暖房系統および冷房系統のいずれにおいてもポンプ
動力を不用にでき、暖冷房のための空気調和システム全
体を小型かつ安価に構築できるようになった。

【図面の簡単な説明】

図面は、本発明に係る吸収式冷凍機を用いた空気調和シ
ステムの実施例を示し、第１図は、吸収式冷凍機の冷却
システムを示すシステム構成図、第２図は、空気調和シ
ステムを示すシステム構成図である。 １……冷水供給管 ２……蒸発器 ５……再生器 ６……凝縮器 13……冷房用熱交換器 14……個別空気調和機 20……暖房用熱交換器 21……温熱取り出し手段としての温水取り出し管 22……温熱供給装置としての温水供給ポンプ 23……暖房用蒸発器 24……暖房用蒸発器の一次側配管 25……暖房用蒸発器の二次側配管 Ａ……吸収式冷凍機 Ｂ……冷却塔

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】冷却塔を吸収式冷凍機の凝縮器よりも高い
   位置に設置し、前記冷却塔と前記凝縮器とにわたって、
   前記吸収式冷凍機の凝縮器での冷媒蒸気凝縮時における
   凝結熱によって蒸発される沸点の冷却液を循環流動する
   とともに、前記冷却液の温度が沸点未満の状態で、その
   液面レベルが前記凝縮器の高さ内に存在するように充填
   されるに足る量の冷却液を封入し、前記吸収式冷凍機の
   蒸発器に冷熱を取り出す冷水供給管を備え、かつ、前記
   吸収式冷凍機の再生器から温熱を取り出す温熱取り出し
   手段と暖房用蒸発器の一次側配管とを連通接続するとと
   もに、前記再生器で得られた温熱を前記暖房用蒸発器に
   供給する温熱供給装置を設け、前記暖房用蒸発器の二次
   側配管と、各階に設けられた個別空気調和機の暖房用熱
   交換器とを連通接続し、前記二次側配管と前記暖房用熱
   交換器とにわたり、前記暖房用熱交換器での熱交換に伴
   って蒸気から液体に相変化する暖房用冷媒を封入すると
   ともに、前記暖房用蒸発器と前記暖房用熱交換器との間
   に、液体に相変化した暖房用冷媒を前記暖房用蒸発器に
   移送するに足るヘッド差を備えたことを特徴とする吸収
   式冷凍機を用いた空気調和システム。
2. 【請求項２】請求項第（１）項に記載の冷水供給管と、
   各階に設けられた個別空気調和機の冷房用熱交換器とを
   連通接続し、前記冷水供給管と前記冷房用熱交換器とに
   わたり、前記冷房用熱交換器での熱交換に伴って液体か
   ら蒸気に相変化する冷房用冷媒を封入するとともに、前
   記蒸発器と前記冷房用熱交換器との間に、液体に相変化
   した冷房用冷媒を前記冷房用熱交換器に移送するに足る
   ヘッド差を備えてある吸収式冷凍機を用いた空気調和シ
   ステム。