JP2757858B2 - 吸収冷温水機及びこれを用いる吸収冷暖房装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、冷暖房用の吸収冷
温水機及びこれを用いる吸収冷暖房装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】冷媒を吸収溶液に混合させて溶液の結晶
化を防止する希釈運転、もしくは冷媒と吸収溶液とを混
合した溶液から冷媒蒸気を発生する暖房運転において、
冷媒を吸収溶液に混合する手段としては蒸発器及び吸収
器の高低差によって蒸発器から吸収器へ冷媒を流入させ
もしくは流入を遮断する手段を設ける吸収冷温水機に、
例えば特開平６−２５７８８３号公報に記載のものがあ
る。この吸収冷温水機は吸収器から再生器へ溶液を戻す
流路は高温再生器を経て低温再生器へ流すいわゆるシリ
−ズフロ−のものである。

【０００３】また、蒸発器及び吸収器の高低差によって
蒸発器から吸収器へ冷媒を流入させもしくは流入を遮断
する手段を設け、かつ吸収器から再生器へ溶液を戻す流
路を高温再生器及び低温再生器へ並列に流すいわゆるパ
ラレルフロ−のものとして、例えば特開平４−６３５６
号公報に記載のものがある。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】一般に、冷媒を吸収溶
液に混合する手段としては蒸発器及び吸収器の高低差に
よって蒸発器から吸収器へ冷媒を流入させるものは、冷
媒の重力による自然落下を利用しいわゆる強制的に流入
させ手段を有しないため、強制的に流入させるためのポ
ンプが不要となり構成が簡単でありかつポンプを駆動す
るための駆動力が不要であるためエネルギ−の節減にな
るものの、冷媒液の流入速度はゆるく急激に混入させる
ことはできない。また、シリ−ズフロ−を構成する吸収
冷温水機においては一番濃度の濃い溶液は低温再生器に
溜っている溶液であるにかかわらず、希釈運転時に送る
希釈液が低温再生器に送り込まれるまでに時間を要し、
したがって短時間で希釈する場合について配慮されてい
ない。

【０００５】また、パラレルフロ−を構成する吸収冷温
水機においては、一番濃度の濃い溶液は高温再生器に溜
っている溶液であり、希釈運転時に吸収器から直接高温
再生器へ希釈液を送り込むのでシリ−ズフロ−の構成の
ものに比較して短時間で送り込め、したがって短時間で
希釈は可能である。また、短時間で希釈できるので運転
を停止してから希釈を開始するまでの時間をシリ−ズフ
ロ−のものに比較して遅らせることができる。蒸発器の
下部の液溜めに溜っている液を利用せずに冷媒を溜めて
おくタンクを別に設ける構成のものではそれだけ構成が
複雑となる。

【０００６】本発明の目的は、希釈を短時間で行うこと
を可能にしかつ構成が簡単な吸収冷温水機及びこの吸収
冷温水機を用いる吸収冷暖房装置を提供することにあ
る。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記目的は、蒸発器、吸
収器、高温再生器、低温再生器及び凝縮器を備える吸収
冷温水機において、前記蒸発器及び吸収器の高低差によ
って蒸発器側から吸収器側へ液を流入させもしくは流入
を遮断する手段と、前記吸収器から高温再生器及び低温
再生器へ並列に溶液が流れ、高温再生器及び低温再生器
から吸収器へ並列で溶液が戻る流路を備える、ことによ
って達成される。

【０００８】

【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施例を図１に
より説明する。

【０００９】図に示すように吸収冷暖房装置は、吸収器
１，高温再生器２，低温再生器３，凝縮器４，蒸発器
５，第１溶液熱交換器６，第２溶液熱交換器７，バーナ
８，溶液循環ポンプ９，冷媒循環ポンプ１０，冷却水ポ
ンプ１１，冷温水ポンプ１２，室内冷暖房機１３ａ，１
３ｂ，１３ｃを配管により動作的に接続するとともに、
吸収器１への溶液戻り配管の第２溶液熱交換器７の出口
部に温度センサ２０を設け、この温度センサ２０の信号
と室内冷暖房器１３ａ，１３ｂ，１３ｃのコントローラ
２１ａ，２１ｂ，２１ｃの発停信号により、バーナ８，
溶液循環ポンプ９，冷媒循環ポンプ１０，冷却水ポンプ
１１，冷温水ポンプ１２を制御する制御装置２２，前記
吸収器１の下部に形成した液溜めと蒸発器５の下部に形
成した液溜めとを接続する流路２３，この流路２３に取
り付けられ蒸発器５の液溜めから吸収器１の液溜めへ液
の流入（開時）もしくは遮断（閉時）を前記制御装置２
２によって制御される制御バルブ２４から構成されてお
り、蒸発器５の液溜めは吸収器１の液溜めより高い所に
位置し、両液溜めは高低差（ヘッド差）を有している。

【００１０】冷房運転時に装置は次のように動作する。
濃縮された臭化リチウム水溶液は、吸収器１において冷
却水ポンプ１１により送られてきた冷却水で冷却されつ
つ、蒸発器５からの冷媒蒸気を吸収して濃度が薄くな
る。濃度が薄くなった希溶液は、溶液循環ポンプ９によ
り第１溶液熱交換器６及び第２溶液熱交換器７を通って
高温再生器２及び低温再生器３に並列に送られる。第１
溶液熱交換器６において、希溶液は高温再生器２からの
濃溶液と低温再生器３からの濃溶液が合流した後の溶液
と熱交換して昇温し、第２溶液熱交換器７において、希
溶液は高温再生器２からの濃溶液と熱交換してそれぞれ
高温再生器２，低温再生器３に送られる。高温再生器２
において溶液は、バーナ８により加熱されて冷媒蒸気を
発生し、溶液は濃縮される。冷房時制御弁１９は閉とな
っており、発生した冷媒蒸気は低温再生器３の加熱管１
４に送られて、低温再生器３の溶液を加熱して濃縮し、
自らは冷媒液となって凝縮器４に送られる。一方、高温
再生器２で濃縮された濃溶液は、第２溶液熱交換器７で
吸収器１からの希溶液と熱交換して温度を下げ、低温再
生器３からの濃溶液と合流する。合流した濃溶液は、第
１溶液熱交換器６で吸収器１からの希溶液と熱交換して
さらに温度を低下し、吸収器１へ送られて、再び蒸発器
５からの冷媒蒸発を吸収し、溶液の循環を完結する。一
方、低温再生器３において溶液濃縮時に発生した冷媒蒸
気は、凝縮器４に送られ、吸収器１を冷却した後の冷却
水によって冷却されて凝縮する。凝縮した冷媒液は、低
温再生器３の加熱管１４からの冷媒液と混合して、配管
を通って蒸発器５に送られる。冷房運転時には、冷媒は
冷媒循環ポンプ１０により循環し、冷水が循環する冷温
水管１５から熱を奪って蒸発し、蒸発した冷媒蒸気はエ
リミネータ１６を通って吸収器１に送られる。蒸発しき
れなかった冷媒は蒸発器５の下部に溜められ、冷媒循環
ポンプ１０により再び蒸発器５を循環する。冷温水管１
５で冷媒に熱を奪われた冷水は、冷温水ポンプ１２によ
り室内冷暖房器１３ａ，１３ｂ，１３ｃに送られ、各室
内を冷房し、温度の上昇した冷水は集められて再び蒸発
器５の冷温水管１５に戻って冷却される。

【００１１】また、暖房運転時には装置は次のように動
作する。暖房時には冷媒循環ポンプ１０及び冷却水ポン
プ１１は停止している。また、暖房時制御弁１９は開と
なっており、高温再生器２において溶液はバーナ８によ
り加熱されて蒸気を発生し、発生した蒸気は制御弁１９
を通って吸収器１及び蒸発器５からなる容器に送られ
る。この冷媒蒸気は、吸収器１，エリミネータ１６を通
って蒸発器５に達し、冷温水管１５を流れる温水を加熱
しながら冷温水管１５上で凝縮し、蒸発器５の下部に溜
められる。加熱された温水は、冷温水ポンプ１２により
室内冷暖房器１３ａ，１３ｂ，１３ｃにおくられ、各室
内を暖房し、温度の低下した温水は集められて再び蒸発
器５の冷温水管１５に戻って加熱される。一方、蒸発器
５の下部に溜められた冷媒は、制御装置２２により制御
バルブ２４が開にされていることによって、流路２４か
ら吸収器１の液溜めへ高低差（ヘッド差）により自然流
入し、吸収器１の下部に溜められた溶液を希釈する。希
釈された溶液は、溶液循環ポンプ９により第１溶液熱交
換器６及び第２溶液熱交換器７を通って高温再生器２へ
送られる。この間に第１溶液熱交換器６及び第２溶液熱
交換器７で、高温再生器２からの温度の高い濃溶液と熱
交換して予熱される。高温再生器２では溶液が再び加熱
されて冷媒蒸発器が発生し、濃縮された溶液は、第２溶
液熱交換器７及び第１溶液熱交換器６をとおって、吸収
器１からの希溶液と熱交換しながら温度を低下し、吸収
器１に送られる。

【００１２】次に、図２に示すタイムチャートに従っ
て、運転停止時の装置の動作を説明する。室内冷暖房機
１３ａ，１３ｂ，１３ｃのうち、動作している最後の一
台１３ｂが時刻ｔ１に停止すると、室内冷暖房機１３ｂ
のコントローラ２１ｂの停止信号が制御装置２２に伝え
られ、この信号により制御装置２２はバーナ８，冷媒循
環ポンプ１０，冷却水ポンプ１１，冷温水ポンプ１２を
停止するように制御する。溶液循環ポンプ９は動作を続
け、溶液は高濃度を維持したまま吸収器１，高温再生器
２，低温再生器３を循環する。この間に温度センサ２０
の指示値は徐々に低下し、この値が温度Ｔ１に達したと
きに、制御装置２２は制御バルブ２４を閉から開に切り
替えるとともに、冷媒循環ポンプ１０を再起動して冷媒
が蒸発器５の下部の冷媒溜めから制御バルブ２４を通っ
て吸収器１の下部の溶液溜めに送られ、溶液を希釈す
る。希釈運転を時刻ｔ２から時刻ｔ３までの所定時間行
い溶液の希釈が完了したあと、制御装置２２は溶液循環
ポンプ９，冷媒循環ポンプ１０を停止し、制御バルブ２
４を開から閉に切り替えるように制御する。希釈時間に
ついては経験値によりタイマ等で制御しても良い。

【００１３】以上のような制御を行う場合、時間ｔ１か
ら時刻ｔ２のあいだの時刻ｔ４に室内冷暖房機１３ａの
運転スイッチが入ると、バーナ８，冷媒循環ポンプ１
０，冷却水ポンプ１１，冷温水ポンプ１２を起動し、再
び運転を開始するが、溶液濃度は希釈されずに濃縮され
たまま保持されているので、溶液を濃縮する必要がな
く、すばやく能力を発揮することができる。

【００１４】以上説明したように本実施例によれば、運
転中の室内冷暖房機の最後の一台のコントローラの停止
信号により、その室内冷暖房機をただちに停止するの
で、室内冷暖房機の無駄な運転をなくすとともに、室内
の快適性を保つことができる。また、吸収冷暖房装置の
停止後すぐに希釈運転を行わないので、運転停止後もし
ばらくは、器内の溶液は濃縮されたまま残されており、
この間上再び吸収冷暖房装置を起動する要求が来たとき
には、比較的速やかに立ち上げが完了し、すばやく冷暖
房を行うことができる。

【００１５】本実施例においては、室内冷暖房機の運転
停止に、冷温水ポンプを停止するように制御を行ってい
るが、室内冷暖房機をバイパスする冷温水配管を設け
て、制御バルブにより、運転停止時には冷温水は室内冷
暖房機を通らず、このバイパス配管を通るように制御し
ても、室内機の冷暖房を停止することができる。

【００１６】また、冷温水が蒸発器と室内冷暖房機を循
環している場合でも、蒸発器での冷媒の散布を停止す
る、あるいは冷却水の循環を停止する、あるいは吸収器
での溶液の散布を停止する、あるいは吸収器での溶液の
散布及び冷却水の循環を停止することにより、室内冷暖
房機を停止することができ、溶液を希釈せず冷媒や冷水
の凍結を防止できる。また、高温再生器，低温再生器か
ら吸収器への溶液の戻り配管を、吸収器下部の溶液溜め
へ接続し、溶液の散布を別系統の配管で行うことによ
り、溶液の循環を行いながら吸収器への散布を停止でき
る。

【００１７】本実施例においては、室内冷暖房機の停止
時から希釈運転の開始までのあいだ、溶液を循環させて
いるが、溶液の循環を停止させても良い。この場合、溶
液循環ポンプを作動させないので、省エネルギ運転がで
きる。

【００１８】本実施例においては、溶液の温度を測定す
る温度センサ２０を、吸収器１への溶液戻り配管の第２
溶液熱交換器７の出口に設置したが、吸収器１への溶液
戻り配管の第１溶液熱交換器６の出口に設置してもよ
い。あるいは、温度センサ２０を上記の両方に設置し、
両方の温度の低下から希釈運転の開始の時刻を決定して
もよい。

【００１９】本実施例においては、温度センサ２０の指
示値により希釈開始時刻を制御しているが、あらかじめ
装置に最適な時間間隔を設定して、タイマにより希釈開
始時刻を制御してもよい。この場合には、温度センサ２
０がなく制御装置が簡単になる。

【００２０】溶液温度の低下の速度や最適な溶液希釈時
間は、直前の装置の運転状態により少しずつ異なってく
る。よって、希釈運転開始の溶液温度や、タイマ設定時
間はこれらを考慮した余裕のある設定としておく必要が
ある。また、直前の運転状態に応じた装置の動きをモニ
タし、希釈開始の温度設定やタイマ設定時間を変化させ
るような学習機能をもった制御装置を用いてもよい。こ
の場合には、より精度が高く信頼性の高い制御ができ、
省エネルギ性が高く快適な空調ができる。また、装置が
変化したときや、作動媒体が変化したときにも簡単に対
応できるので、個別の制御装置を設計したり製作したり
する必要がない。

【００２１】本実施例においては、溶液の結晶余裕度を
推定する方法として、温度センサ２０による溶液温度か
ら推定しているが、濃度センサも同じ位置に設定して、
温度と濃度の両方から結晶余裕度を推定するようにすれ
ば、より精密に推定ができ、希釈運転の信頼度が向上す
る。また、希釈運転の停止時刻についても、経験値によ
る時間間隔で制御するのではなく、正確に結晶余裕度を
検知して制御することができる。また、濃度センサを併
用した場合には、希釈運転を１回で行うのではなく、複
数回に分けて徐々に希釈することもできる。この場合に
は、溶液を一度に希釈しないので、溶液濃度を濃いまま
保持している時間が長くなり、運転停止後、再起動時の
立ち上げ時間を短縮できる。

【００２２】

【発明の効果】本発明によれば、蒸発器及び吸収器の高
低差によって蒸発器から吸収器へ液を流入させもしくは
流入を遮断するように構成したことにより構成が簡単と
なり、かつ吸収器から高温再生器及び低温再生器へ並列
に溶液が流れ、高温再生器及び低温再生器から吸収器へ
並列で溶液が戻る流路を備えたことによって溶液の希釈
を短時間で行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明は一実施例の系統図である。

【図２】図１の実施例の制御の動きを説明するタイムチ
ャートである。

【符号の説明】

１…吸収器、２…高温再生器、３…低温再生器、４…凝
縮器、５…蒸発器、６…第１溶液熱交換器、７…第２溶
液熱交換器、８…バーナ、９…溶液循環ポンプ、１０…
冷媒循環ポンプ、１１…冷却水ポンプ、１２…冷温水ポ
ンプ、１３ａ，１３ｂ，１３ｃ…室内冷暖房機、２０…
温度センサ、２１ａ，２１ｂ，２１ｃ…室内冷暖房機の
コントローラ、２２…制御装置、２３…流路、２４…制
御バルブ。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 相沢 道彦 茨城県土浦市神立町603番地 株式会社 日立製作所 土浦工場内 (56)参考文献 特開 平３−156259（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−252459（ＪＰ，Ａ) 特開 昭59−125363（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) F25B 15/00 306

Claims (6)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】蒸発器、吸収器、高温再生器、低温再生器
   及び凝縮器を備える吸収冷温水機において、前記蒸発器
   及び吸収器の高低差によって蒸発器側から吸収器側へ液
   を流入させもしくは流入を遮断する手段と、前記吸収器
   から高温再生器及び低温再生器へ並列に溶液が流れ、高
   温再生器及び低温再生器から吸収器へ並列で溶液が戻る
   流路を備えることを特徴とする吸収冷温水機。
2. 【請求項２】蒸発器、吸収器、高温再生器、低温再生器
   及び凝縮器を備える吸収冷温水機において、前記蒸発器
   及び吸収器の高低差によって蒸発器から吸収器へ液を流
   入させもしくは流入を遮断する手段と、前記吸収器から
   高温再生器及び低温再生器へ並列に溶液が流れ、高温再
   生器及び低温再生器から吸収器へ並列で溶液が戻る流路
   を備えることを特徴とする吸収冷温水機。
3. 【請求項３】請求項２に記載の吸収冷温水機において、
   蒸発器の下部に形成した液溜めを吸収器の下部に形成し
   た液溜めより高い位置に設置することを特徴とする吸収
   冷温水機。
4. 【請求項４】請求項２に記載の吸収冷温水機において、
   蒸発器から吸収器へ液を流入させもしくは流入を遮断す
   る手段は開閉バルブであることを特徴とする吸収冷温水
   機。
5. 【請求項５】蒸発器、吸収器、高温再生器、低温再生器
   及び凝縮器を備える吸収冷温水機において、蒸発器及び
   吸収器の高低差によって蒸発器から吸収器へ液を流入さ
   せもしくは流入を遮断する手段と、前記吸収器と高温再
   生器及び低温再生器を並列に接続する流路と、前記高温
   再生器と前記吸収器との間の気相部に介在し高温再生器
   から吸収器へ蒸気を流入させもしくは流入を遮断する手
   段とを備えることを特徴とする吸収冷温水機。
6. 【請求項６】蒸発器、吸収器、高温再生器、低温再生器
   及び凝縮器、これらを溶液もしくは冷媒輸送手段で接続
   する吸収冷温水機と、この吸収冷温水機に冷温水ポンプ
   を有する冷温水配管により接続された室内冷暖房機とを
   備える吸収冷暖房装置において、前記吸収冷温水機は蒸
   発器及び吸収器の高低差によって蒸発器側から吸収器側
   へ液を流入させもしくは流入を遮断する手段と、前記吸
   収器から高温再生器及び低温再生器へ並列に溶液が流
   れ、高温再生器及び低温再生器から吸収器へ並列で溶液
   が戻る流路を備え、蒸発器あるいは凝縮器から溶液流路
   へ冷媒を送るための冷媒流路と、この冷媒流路に設けた
   開閉弁と、室内冷暖房機停止信号から所定時間カウント
   するタイマーと、室内冷暖房機の停止信号により室内冷
   暖房機を停止するとともに、室外機の加熱源及び冷媒輸
   送手段の運転を停止し、溶液輸送手段は継続して運転を
   行い、室内冷暖房機停止信号から所定時間後に前記開閉
   弁、溶液輸送手段及び冷媒輸送手段を制御して希釈運転
   を開始する制御装置とを設けることを特徴とする吸収冷
   暖房装置。