JP3027650B2 - 吸収式冷温水ユニット - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】一般空調用吸収式冷温水ユニット
に係わり、特に、冷房、暖房自動切替操作が可能で、個
別分散空調に対応できる吸収式冷温水ユニットに関す
る。

【０００２】

【従来の技術】図７は、自動冷暖切替機能付き吸収式冷
温水ユニット（以下、吸収式冷温水ユニットと称する）
の構成例を示すもので、まず、冷暖運転サイクルは次の
ようである。冷房運転時には、切替操作電気信号により
冷暖切替自動弁４３、４４は閉じられている。また、冷
却水系統の排水自動弁４８、空気抜き自動弁４９は共に
閉、冷却水給水自動弁４７は開の状態で、冷却水系統配
管４０内は冷却水が満たされている。さて、吸収器３０
で冷媒（水）により希釈された希溶液が溶液ポンプ３１
によって低温溶液熱交換器３２、高温溶液熱交換器３３
を経て高温再生器３４へ送り込まれ、そこで加熱されて
冷媒が蒸発し濃縮される。また、低温溶液熱交換器３２
の出口から分岐して低温再生器３５へ送り込まれた希溶
液は、高温再生器３４から発生した冷媒蒸気と熱交換し
て、二次冷媒蒸気を発生し濃縮される。高温再生器３４
で濃縮された濃溶液は、高温溶液熱交換器３３を経て、
低温再生器３５で濃縮された溶液と共に、低温溶液熱交
換器３２を通過し、これら溶液熱交換器３２、３３で顕
熱を希溶液に与えた後吸収器３０内に散布される。一
方、高温再生器３４及び低温再生器３５で発生した冷媒
蒸気の各々は、低温再生器３５及び凝縮器３６で凝縮さ
れ、冷媒液となって蒸発器３７内に流下する。そして、
冷媒は冷媒スプレイポンプ３８によって蒸発器内に散布
され、冷温水戻り管４内の冷温水から蒸発熱を得て蒸発
し、蒸発器３７と吸収器３０とを連絡する蒸気通路を経
て吸収器内の散布濃溶液に吸収される。吸収器３０で発
生した冷媒の凝縮熱は、冷却水配管４０を循環する冷却
水によって取り除かれる。なお冷却水は吸収器３０を経
て前述の凝縮器３６を循環し、低温再生器３５で発生し
た冷媒蒸気の凝縮熱を奪った後、クーリングタワー４２
でこれらの凝縮熱を外気に放出し、冷却される。この冷
却水の循環は循環ポンプ４１により行われる。尚、５１
はラッシヒリング５１ｒを有する放熱部、５９は手動式
補給水弁、６０は手動式水抜き弁であり、弁５９は常時
開、弁６０は常時閉（年１回位の割合での冷房前のメン
テナンス用に開にする）である。

【０００３】暖房運転サイクルの時は冷暖切替自動弁４
３、４４は開とされる。冷却水系統の給水自動弁は閉と
され、排水自動弁４８は開にされ冷却水を排水完了した
後は閉にされる。空気抜き自動弁４９は閉にされる。さ
て、高温再生器３４で発生した冷媒蒸気は、低温再生器
３５を経ずに弁４３を経由して、蒸発器３７内に流入
し、冷温水戻り管４への冷温水を加熱し、凝縮する。凝
縮した冷媒液は、冷媒スプレイポンプ３８により冷暖切
替弁４４を経て吸収器３０に送り込まれ、そこで高温再
生器３４及び低温再生器３５から送られ吸収器内で散布
された濃溶液を希釈して希溶液とし、再び溶液ポンプ３
１で高温再生器３４及び低温再生器３５へ送られる。こ
の暖房サイクルでは冷却水循環ポンプ４１は停止されて
おり、吸収器３０、凝縮器３６では熱交換は行われず、
クーリングタワー４２の動作も停止したままである。
尚、自動抽出装置４５は、大気圧以下に保持された機内
の不凝縮ガスの排出を行うもので、主として暖房から冷
房サイクルへの切替時や、冷房サイクルの時に連続的に
または定期的に動作して冷房能力の低下を防止する。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】このような吸収式冷温
水ユニットの冷房／暖房サイクルの切替操作時、その都
度、冷却水の給水（暖房から冷房サイクルへの切替時）
又は排水（冷房サイクルから暖房サイクルへの切替時）
を行う操作が必要で、この切替操作に時間を要し、サイ
クル切替を即座に出来ない欠点がある。又、春秋の中間
期においてサイクルの切替回数が多くなると、冷却水排
水量が増え、水を浪費する欠点がある。

【０００５】これらの欠点は、冷・暖房にかかわらず常
に冷却水を経路内にとどめておくことにより解消可能で
ある。しかし、このように冷却水を経路内に常時とどめ
ておくとするといくつかの不具合を生じる。即ち、暖房
から冷房サイクルへの切替時には、暖房運転において吸
収器及び凝縮器内に滞留した冷却水は、高温冷媒蒸気に
よって加熱されて、高温水となるっているため、冷房運
転時の立ち上がり時に冷却水ポンプが運転されると、前
記の高温水がそのまま押し出されてクーリングタワーに
流下し、クーリングタワー内のプラスチックで成形され
たラッシヒリング５１等を加熱変形させる可能性があ
る、ということであり、また冬期における冷却水の凍結
等である。

【０００６】本発明の目的は、これらの不具合を解決す
ることにより、冷却水の常時貯水を可能とし、冷暖切替
時間の長時間化の要因であり、また水の浪費にもつなが
る切替時の冷却水の給・排水を不要とする吸収式冷温水
ユニットを提供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は、冷却水系統配
管及びクーリングタワー内の水張り、水抜きを行うこと
なく、冷房又は暖房運転の切り替えを外部からの信号に
より行わせた（請求項１）。更に本発明は、運転モード
の暖房から冷房への切替時に一時的に発生する高温の冷
却水が直接にクーリングタワーの放熱部（散水部）に通
水するのを回避するための回避機構を設けるようにした
（請求項２）。

【０００８】このような回避機構は、凝縮器からクーリ
ングタワーへの連結管路とクーリングタワーの貯水槽と
の間にバイパス管路を設けると共に、このバイパス管路
の開閉制御手段を設け、そして運転モードの暖房から冷
房への切替時に一時的に冷却水をバイパス管路によりク
ーリングタワーの貯水槽内へ直接送り込めるように形成
できる（請求項３）。

【０００９】また回避機構は、冷却水循環ポンプの下流
側と凝縮器からクーリングタワーへの連結管路との間を
補助管にて連結させると共に、この補助管の開閉制御手
段を設け、運転モードの暖房から冷房への切替時に一時
的に、低温の冷却水を補助管を介して上記連結管路に戻
して凝縮器からの高温の冷却水に混合させるようにして
も形成できる（請求項４）。

【００１０】また更に回避機構は、冷却水の高温側にお
ける温度を検出するたの温度検出手段を設け、そして運
転モードの暖房から冷房への切替時に温度検出手段によ
る検出温度が所定値以上の時は冷房運転を開始しないよ
うに制御可能として形成することもできる（請求項
５）。

【００１１】更に本発明は、冷却水の高温側における温
度を検出するたの温度検出手段を設け、そしてこの温度
検出手段の検出手段が所定値以下になった場合に、暖房
運転を行うと共に、冷却水の循環を行う制御を可能にし
た（請求項６）。

【００１２】更に本発明は、冷却水の水位を検出するた
めの水位検出手段を設け、この水位検出手段による検出
水位が所定値以下の時には、冷却水の循環を行わないよ
うにした（請求項７）。

【００１３】

【作用】冷房／暖房サイクルの切替の時の冷却水の処置
として、従来、暖房時には冷却水を排水したが、排水は
一切行わず、系内にとどめたままとする。そしてこれに
伴い、暖房から冷房サイクルへの切替時には、暖房運転
時に吸収器、凝縮内に滞留して通常より高温となった冷
却水が直接的にクーリングタワーの放熱部に循環するの
を回避機構により一時的に回避させ、放熱部のラッシヒ
リング等の熱衝撃による変形等を防止する（請求項
２）。

【００１４】バイパス管路を設ける回避機構の場合に
は、バイパス管路にて高温冷却水を、クーリングタワー
の放熱部に対し迂回させつつ、外気で冷えた冷却水が貯
水されている貯槽内へ直接取り込むことにより、ラッシ
ヒリング等の熱衝撃による変形等を防止する。貯槽内の
冷たい冷却水と混合して高温状態が解消した後は、冷却
水を通常の循環状態に戻す（請求項３）。

【００１５】補助管を設ける回避機構の場合には、冷却
水循環ポンプ下流の低温冷却水を補助管にて放熱部の上
流において高温の冷却水に混合させることにより高温冷
却水の温度を低下させ、この温度が低下させられた冷却
水をクーリングタワーの放熱部に送り込むことにより、
ラッシヒリング等の熱衝撃による変形等を防止する。冷
却水の高温状態が解消された後は、冷却水を通常の循環
状態に戻す（請求項４）。

【００１６】更に別の回避機構においては、冷却水温度
を検出するための温度検出手段を冷却水の高温側に設
け、冷房運転開始時に上記温度検出手段による検出温度
が所定値以上の時は冷房運転を開始しないように制御す
ることにより、高温冷却水の影響がクーリングタワーに
及ぶのを避けるようにしている（請求項５）。

【００１７】更に本発明では、冬季における冷却水の凍
結によるクーリングタワー及び冷却水ポンプ等の破損を
防止するために、冷却水配管系統に冷却水温検出の温度
検出手段を設け、冷却水温の低下を検出して暖房運転、
及び冷却水の循環を行って冷却水の凍結を防止する（請
求項６）。そして、これに伴って冷却水ポンプの保護の
ために、冷却水配管系統内に水位検出レベルスイッチを
設けて冷却水の水位を監視し、水位不足による空運転を
防止する（請求項７）。

【００１８】

【実施例】図１において、本発明の実施例を説明する。
図４はその制御シーケンス図を示し、Ｆ１〜Ｆ５が各制
御ステップである。図７と同一番号は同一コンポーネン
トを示す。冷却水配管系統におけるクーリングタワー４
２への給水は、ボールタップ弁５０によって行われ、ク
ーリングタワー貯槽の水位は四季を通じて常に一定にな
るように制御される。こうして、冷却水配管系統は常に
満水の状態に維持される。また、吸収器３０、凝縮器３
６を経てクーリングタワー４２へ至る冷却水配管経路に
クーリングタワー４２のバイパス配管５２及び自動弁５
３が配設されている。そして、暖房から冷房運転への切
替の時に、冷却水循環ポンプ４１が運転される（Ｆ１）
と同時に自動弁５３が開き（Ｆ２）、冷却水はバイパス
配管５２を流下してクーリングタワーの貯水槽４２Ｓへ
直接送られ、ここで混合降温される。それから一定時間
後（Ｆ４）に、自動弁５３が閉とされ（Ｆ５）、冷却水
はクーリングタワー４２の放熱部５１へ通水され、正常
な冷房運転に移行する。この様な回避機構による制御を
行うことにより、特に、暖房運転後に直ちに冷房運転に
切替られた場合には、吸収器３０及び凝縮器３６内の冷
却水は約７０゜Ｃの熱水になっているため、この高温水
がラッシヒリング５１ｒに降りかかると、これが変形す
るなどして、その機能を損なうおそれがあるが、これを
回避できる。

【００１９】図２に示すのは本発明の他の実施例であ
る。この実施例では、前記実施例におけるバイパス配管
５２及び自動弁５３による回避機構に替えて、補助管５
６及び自動弁５７を用いる回避機構が設けられている。
即ち、補助管５６は冷却水循環ポンプ４１の下流とクー
リングタワー４２の放熱部５１の上流とを短絡するよう
に設けられており、そして図５の制御シーケンスに示す
ように、暖房から冷房運転への切り替え時に、冷却水循
環ポンプ４１が運転される（Ｆ６）と同時に自動弁５７
が開き（Ｆ７）、冷却水循環ポンプ４１の下流における
低温の冷却水が補助管５６はを介して放熱部５１の上流
の高温の冷却水に供給混合されこれを降温させる。一定
時間後（Ｆ９）に冷却水の高温状態が解消されたならば
自動弁５７が閉とされ（Ｆ１０）、正常な冷房運転に移
行する。

【００２０】本発明の更に別の実施例を図３について説
明する。図６はその制御シーケンス図を示し、Ｆ１１〜
Ｆ１５が各制御ステップである。図３の４６は冷却水温
度を検出するための温度検出手段であり、冷却水配管系
統に配設してある。この温度検出手段の検出温度が例え
ば、クーリングタワーの耐熱温度以下の場合にのみ、冷
房運転が開始される制御がなされる。尚、冷却水温度検
出手段の配設位置としては図３に示す吸収器３０の近傍
のような冷却水の高温側の他、凝縮器３６近傍のような
高温側の冷却水配管でも支障はない。また、温度検出手
段として、サーミスタ、熱電対などがある。制御方法と
してはこれらの出力変化で駆動されるオン・オフ制御回
路がある。

【００２１】次に、冷却水配管系統の冬場の凍結防止対
策は、冷却水の低温側の配管内に冷却水温検知手段５４
を配設し、これにより、凍結防止運転を行う。その制御
フローが図６である。冷却水温が低下してある温度以下
になると（Ｆ１１）、暖房運転が開始される（Ｆ１
２）。次いで、レベルスイッチ５５が入で（Ｆ１３）冷
却水配管系統に冷却水が十分に満たされている条件のも
とに冷却水循環ポンプ４１の運転が行われる（Ｆ１
４）。暖房運転においては、冷却水は、吸収器３０及び
凝縮３６を流下するため、前述のように、冷媒蒸気の凝
縮熱を受け取り昇温されるので、凍結防止がはかられ
る。従来技術においては、一般に冷温水配管系統４の凍
結防止のための暖房運転を実施しているが、本発明で
は、この暖房運転を同時に冷却水配管系統の凍結防止に
も利用するようにしているために、制御も従来の凍結防
止回路を利用できる他、エネルギーについても節約でき
る。以上本発明によれば、暖房／冷房サイクルの切替時
間が短く、節水もできる使い勝手のよい吸収式冷温水ユ
ニットが提供される。

【００２２】

【発明の効果】本発明によれば、暖房から冷房への切替
時における高温冷却水によるクーリングタワーの損傷等
や、冬期における冷却水の凍結が有効に防止され、冷却
水の常時貯水が可能となり、この結果冷却水の給排水操
作が不要となるので、冷房／暖房サイクルの切替に要す
る時間が短縮され、使い勝手のよい吸収式冷温水ユニッ
トが提供される。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例による吸収式冷温水ユニットの
構成図である。

【図２】本発明の他の実施例による吸収式冷温水ユニッ
トの構成図である。

【図３】本発明の更に他の実施例による吸収式冷温水ユ
ニットの構成図である。

【図４】図１の実施例における動作についてのブロック
線図である。

【図５】図２の実施例における動作についてのブロック
線図である。

【図６】図３の実施例における動作についてのブロック
線図である。

【図７】従来の吸収式冷温水ユニットの構成図である。

【符号の説明】

４１ 冷却ポンプ ４２ クーリングタワー ４３ 冷暖切替自動弁 ４４ 冷暖切替自動弁 ４６ 冷却水温検知手段 ５０ ボールタップ弁 ５１ 放熱部 ５１ｒ ラッシヒリング ５２ バイパス配管 ５３ 自動弁 ５４ 冷却水温検知手段 ５６ 補助管 ５７ 自動弁

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平５−118691（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−62762（ＪＰ，Ａ) 実開 昭51−108153（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭64−13466（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) F25B 15/00 306 F25B 15/00

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 蒸発器内で冷温水の冷却又は加熱を行う
   冷媒蒸気を吸収器内の溶液に吸収させ、この冷媒蒸気を
   吸収した希溶液から冷媒蒸気を再生器において分離さ
   せ、この分離された冷媒蒸気を凝縮器により凝縮させ、
   これを再び蒸発器内へ戻すようになっていると共に、凝
   縮器からの冷却水をクーリングタワーで放熱して降温し
   て得た冷却水を循環管路及びその途中に設けた冷却水循
   環ポンプにより冷却用として吸収器及び凝縮器内に循環
   させるようになっており、冷房又は暖房運転モードを外
   部からの信号により切替操作可能な自動冷暖房切替機能
   付きの吸収式冷温水ユニットにおいて、運転モードの暖
   房から冷房への切替時に一時的に発生する高温の冷却水
   がクーリングタワーの放熱部に通水するのを回避するた
   めの回避機構を設けると共に、 この回避機構は、冷却水循環ポンプの下流側と凝縮器か
   らクーリングタワーへの連結管路との間を補助管にて連
   結させると共に、この補助管の開閉制御手段を設け、そ
   して運転モードの暖房から冷房への切替時に一時的に、
   低温の冷却水を補助管を介して上記連結管路に戻して凝
   縮器からの高温の冷却水に混合させるようにしてなるも
   のである吸収式冷温水ユニット。