JP3920986B2 - 吸収式空調装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、臭化リチウムなどの水溶液を吸収液として吸収サイクルを形成し、吸収サイクル作動時に蒸発器で冷却された冷温水を室内の空調用熱交換器へ供給して冷房運転を行うとともに、再生器から蒸発器へ高温の吸収液を供給する暖房用吸収液流路を設けて、蒸発器で加熱された冷温水を室内の空調用熱交換器へ供給して暖房運転を行う一般家庭用の比較的小さな吸収式空調装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
吸収サイクルを用いた吸収式空調装置は、室外機として吸収式冷凍加熱機を備え、再生器を加熱し吸収液ポンプを作動させた吸収サイクルにおいて、蒸発器内の冷温水配管で冷却された冷温水を冷却源とし、空調用熱交換器及び対流ファンを備えた室内機へ供給して、対流ファンを作動させて室内を冷房する。また、蒸発器を暖房用吸収液流路によって再生器と連通させた状態で吸収液ポンプを作動させて、再生器で加熱された高温の吸収液を蒸発器へ供給することによって、蒸発器内の冷温水配管で冷温水を加熱して加熱源とし、同様に室内機へ供給して暖房運転を行う。
尚、吸収サイクルを用いた空調装置では、冷凍能力、暖房能力が大きいため、２つ以上の室内機を１つの室外機に並列接続されることが多い。
さらに、蒸発器の冷温水配管に床暖房パネルを接続して、加熱された冷温水による温水床暖房を行うことを前提としたシステムが構成されている。
【０００３】
上記の構成からなる吸収式空調装置において、室外機は、室内機または床暖房パネルに備えられたコントローラからの制御信号に基づいて、冷房運転または暖房運転を開始し、冷温水を冷却または加熱する。室外機で冷却または加熱された冷温水は、冷温水ポンプによって冷温水流路を循環するように構成されているが、運転が指示された室内機または床暖房パネルのみを循環するようにするために、各室内機及び床暖房パネルへの冷温水流路には、冷温水の循環を司る開閉弁がそれぞれ備えられている。
【０００４】
以上の構成の吸収式空調装置では、暖房運転において、室内機及び床暖房パネルを配置した各室の室温が全て設定温度に達すると、室外機が冷温水の加熱及び冷温水ポンプを作動させた状態で、各開閉弁の全てを閉弁することになる。尚、室外機が加熱等の作動を継続させる理由は、床暖房パネル等熱容量の大きい空調用熱交換器が接続される場合に、室温が再び設定温度より下がって開閉弁が開弁したとき、迅速に昇温した冷温水を送り込む必要があるからである。
このとき、前記開閉弁の閉弁により、冷温水は冷温水流路を循環できず、室外機の冷温水戻り口側では、冷温水が室内機や床暖房パネルから戻って来ないため、戻ってきた冷温水の温度検知による正しい加熱制御ができなくなり、再生器において吸収液が過剰加熱されて室外機の作動不良を起こし易い。
【０００５】
このため、本願発明者は、室外機の冷温水流出口と冷温水戻り口との間に、冷温水流路の開閉弁が閉じている場合に、冷温水ポンプの吐出圧で開弁するリリーフバルブを備えたバイパス回路を設けて、バイパス回路を介して冷温水が循環するようにしたものを提案した。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
上記の構成を有する吸収式空調装置は、暖房運転は、室内機または床暖房パネルへ加熱した冷温水を循環させることによって行われるが、冷房運転は、冷却した冷温水を室内機のみへ循環させることによって行われる。従って、冷房運転で使用される室内機の空調用熱交換器は熱容量が小さいため、室温が設定温度に達して開閉弁が閉弁したとき、室外機内の冷温水温度を維持させる必要がなく、従って、加熱及び冷温水ポンプは作動停止されるにも拘らず、開閉弁が閉弁した状態での冷房運転中にも室外機で冷却した冷温水の一部が、空調用熱交換器で熱交換されずに、バイパス回路を介して短絡して帰還するため、室内の冷房運転効率の低下を招くという問題がある。
【０００７】
本発明は、吸収式空調装置において、暖房運転では、過剰加熱による室外機の作動不良を防止するとともに、冷房運転において、冷房運転効率が低くなることがない、吸収式空調装置を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
この発明の請求項１では、冷房運転時には、再生器において低濃度吸収液を高濃度吸収液と冷媒とに分離し、蒸発器において、内部を空調用熱媒体としての冷温水が流れる蒸発コイルに冷媒液を散布して蒸発させるとともに、前記冷温水を冷却し、吸収器において、冷却塔に連結されるとともに、内部を排熱用の冷却水が流れる冷却コイルに前記高濃度吸収液を散布して前記蒸発した冷媒を吸収させ、冷媒を吸収して低濃度化した低濃度吸収液を低濃度吸収液流路に設けた吸収液ポンプにより前記再生器に戻し、暖房運転時には、暖房用吸収液流路を介して前記再生器から前記蒸発器へ高温の吸収液を供給する吸収式冷凍加熱機と、冷温水ポンプを有する冷温水流路により前記蒸発コイルに連結されて室内を空調する空調用熱交換器と、前記冷温水流路の前記吸収式冷凍加熱機と前記空調用熱交換器との間に設けた開閉弁とからなる吸収式空調装置において、前記空調用熱交換器および前記開閉弁の上流と下流とを、前記冷温水流路内の冷温水温度を感知して、冷房運転時には閉弁し、暖房運転時に前記冷温水温度が所定温度より高い場合に開弁する温度感知式のリリーフ弁を備えた短絡冷温水流路で連結したことを特徴とする。
【０００９】
請求項２では、請求項１において、前記冷温水流路には、前記空調用熱交換器として、室内を床暖房するための床暖房パネルが接続可能に構成されたことを特徴とする。
【００１０】
【発明の作用・効果】
この吸収式空調装置では、暖房運転が行われる場合には、吸収式冷凍加熱機で冷温水が加熱され、その温度が所定温度以上になると、温度感知式のリリーフ弁が開いて、短絡冷温水流路を冷温水が通過する。このため、室温が設定温度に達して、床暖房パネル等の空調用熱交換器への冷温水流路に設けた開閉弁が閉弁した場合に、冷温水が短絡冷温水流路を通過して室外機へ帰還する。この結果、帰還した冷温水温度を検出して正しい加熱制御が行えるようになり、再生器が高温異常を来すなどといったように、室外機に作動不良が生じることを防止できる。
【００１１】
また、冷房運転では、冷温水の温度が低いため温度感知式のリリーフ弁が開弁しない。従って、冷却された冷温水が短絡冷温水流路を介して室外機へ短絡して帰還することがなく、全ての冷温水が室内機に供給される。従って、冷房運転時の効率が低下することはない。
尚、冷房運転時は、室温が設定温度に達して開閉弁が閉弁すると、加熱及び冷温水ポンプは停止するため、閉弁中の加熱制御の必要はない。
【００１２】
【発明の実施の形態】
図１は吸収式空調装置を示し、冷凍加熱機本体１０１および冷却塔（クーリングタワー）ＣＴからなる吸収式冷凍加熱機１００を室外機として備えるとともに、室内機２００が付設されている。この吸収式空調装置は、制御装置３００により制御される。
【００１３】
冷凍加熱機本体１０１は、高温再生器１および低温再生器２を備え、高温再生器１の下方には、加熱源としてのガスバーナＢが配置されている。低温再生器２の外周には吸収器３および蒸発器４が設けられ、蒸発器４の上方には凝縮器５が設置されている。
【００１４】
高温再生器１は、ガスバーナＢによって加熱され、内部の低濃度吸収液を沸騰させる加熱タンク１１と、該加熱タンク１１の頂部から上方に延長され、冷媒蒸気と、該冷媒蒸気の蒸発により濃化した中濃度吸収液とを分離する中濃度吸収液分離筒１２とを有する。中濃度吸収液分離筒１２の外周には、冷媒蒸気を回収する縦型円筒形の気密性冷媒回収タンク１０が設けられている。
【００１５】
低温再生器２は、冷媒回収タンク１０の外周に偏心して設置した縦型円筒形の低温再生器ケース２０を有する。低温再生器ケース２０は、天井に冷媒蒸気出口２１が設けられるとともに、頂部が中濃度吸収液分離筒１２の底部１２１と中濃度吸収液流路Ｌ1 により連結されている。
【００１６】
低温再生器ケース２０内には、圧力差により熱交換器Ｈを介して中濃度吸収液が供給され、冷媒回収タンク１０の外壁を熱源として再沸騰し、冷媒蒸気と高濃度吸収液とに分離される。低温再生器ケース２０の外周には、縦型円筒形で気密性の蒸発・吸収ケース３０が同心的に配され、蒸発・吸収ケース３０は上方に延設されて凝縮器ケース５０となっている。
【００１７】
冷媒回収タンク１０、低温再生器ケース２０、蒸発・吸収ケース３０は、底板１３に一体に溶接されて冷凍加熱機本体１０１を形成している。低温再生器ケース２０の上部は、気液分離部２２となっており、冷媒蒸気出口２１および隙間５Ａを介して凝縮器ケース５０内と連通している。
【００１８】
吸収器３は、蒸発・吸収ケース３０内の内側部分内に縦型円筒状に巻設した冷却コイル３１を配置し、その上方に該冷却コイル３１に高濃度吸収液を散布するための高濃度吸収液散布具３２を装着してなる。吸収器３は、冷房運転時に使用され、冷却コイル３１内には、冷却塔ＣＴで冷却された排熱用冷却水が循環している。
【００１９】
低温再生器２の高濃度吸収液受け部２３は、熱交換器Ｈを介して高濃度吸収液流路Ｌ2 により、高濃度吸収液散布具３２へ連結している。高濃度吸収液散布具３２は、高濃度吸収液が流入し、流入した高濃度吸収液は、冷却コイル３１の上端に散布され、冷却コイル３１の表面に付着して膜状になり、重力の作用で下方に流下して行く。吸収器３の底部３３と加熱タンク１１の底部との間は、熱交換器Ｈおよび吸収液ポンプＰ1 が装着された低濃度吸収液流路Ｌ3 で連結されている。
【００２０】
蒸発器４は、蒸発・吸収ケース３０内の冷却コイル３１の外周に、縦型円筒形で連通口付き仕切壁４０を設け、該仕切壁４０の外周に、内部を冷暖房用の冷温水が流れる縦型円筒形の蒸発コイル４１を配設し、その上方に冷媒液散布具４２を取り付けてなる。蒸発器４の底部４３は、暖房用電磁弁Ｖ1 を有する暖房用吸収液流路Ｌ4 により中濃度吸収液分離筒１２の底部１２１と連通している。
【００２１】
冷媒液散布具４２は、冷房運転時に使用され、冷媒液を蒸発コイル４１の上に滴下させる。滴下された冷媒は、表面張力で蒸発コイル４１の表面を濡らして膜状となり重力の作用で下方に降下しながら、低圧となっている蒸発・吸収ケース３０内で蒸発コイル４１から気化熱を奪って蒸発し、蒸発コイル４１内を流れる冷温水を冷却する。
【００２２】
凝縮器５は、冷房運転時に使用され、凝縮器ケース５０の内部に、内部を冷却塔ＣＴで冷却された排熱用冷却水が循環している冷却コイル５１を配設してなる。凝縮器ケース５０は、冷媒流路Ｌ5 により冷媒回収タンク１０の底部１４と連通するとともに、冷媒蒸気出口２１および隙間５Ａを介して低温再生器２と連通しており、いずれも圧力差により冷媒が供給される。
【００２３】
凝縮器ケース５０に供給された冷媒は、冷却コイル５１により冷却されて液化する。凝縮器５の下部と蒸発器４の蒸発コイル４１の上方に設置された冷媒液散布具４２とは、冷媒液供給路Ｌ6 で連通している。液化した冷媒液は、冷媒液供給路Ｌ6 に設けられた冷媒冷却器５２を経て冷媒液散布具４２に供給される。
【００２４】
この実施例では、冷却コイル３１は冷却コイル５１に接続し、さらに冷却塔ＣＴと冷却水流路３４で接続してある。冷却水流路３４には、冷却水ポンプＰ2 が装着され、冷却コイル３１および冷却コイル５１で吸熱して高温となった冷却水が、冷却塔ＣＴに供給されて大気中に放熱して低温度になる排熱サイクルを形成している。
【００２５】
冷房運転時には、冷却水ポンプＰ2 により冷却水が、冷却塔ＣＴ→冷却コイル３１→冷却コイル５１→冷却塔ＣＴの順に循環している。なお、吸収液は、高温再生器１→低温再生器２→吸収器３→吸収液ポンプＰ1 →高温再生器１の順に循環する。
【００２６】
室内機２００は、空調用熱交換器４４、およびブロワ４５を有する。蒸発コイル４１の両端は、ゴムホース等で形成された冷温水流路４６で空調用熱交換器４４に連結されている。冷温水流路４６には、冷温水ポンプＰ3 が設けられており、空調用熱交換器４４に冷温水を循環させる。空調用熱交換器４４の上流の冷温水流路４６にはモータ駆動の開閉弁４７が設けられている。
【００２７】
暖房運転時は、暖房用電磁弁Ｖ1 を開弁し、吸収液ポンプＰ1 を作動させる。高温度の中濃度吸収液は蒸発器４内に底４３から流入する。蒸発コイル４１内の冷温水は、加熱されて冷温水ポンプＰ3 により冷温水流路４６で室内機２００内の空調用熱交換器４４に供給され、暖房の熱源となる。蒸発器４内の中濃度吸収液は、仕切壁４０の連通口から吸収器３側に入り、低濃度吸収液流路Ｌ３を経て、吸収液ポンプＰ1 により加熱タンク１１へ戻される。
【００２８】
冷温水流路４６の空調用熱交換器４４の下流と開閉弁４７の上流との間には、吸収式冷凍加熱機１００内において、リリーフ弁６を有する短絡冷温水流路６１が設けられている。リリーフ弁６は、図２に示す如く、短絡冷温水流路６１に形成した弁口６２、および該弁口６２を開閉する弁体６３を有する。弁体６３は、リターンスプリング６４によって、弁口６２を閉弁させる方向に付勢されているとともに、短絡冷温水流路６１側から形状記憶合金ばね６５によって弁口６２を開弁させる方向に付勢されている。
【００２９】
リターンスプリング６４及び形状記憶合金ばね６５の各付勢力は、蒸発コイル４１から流出する側の冷温水流路４６の冷温水の温度が所定温度、例えば、２０℃以上の場合に、形状記憶合金ばね６５の付勢力＞リターンスプリング６４の付勢力となって弁口６２を開弁させ、それより低い場合に、形状記憶合金ばね６５の付勢力＜リターンスプリング６４の付勢力となって弁口６２閉弁するように、それぞれ相互に設定されている。
【００３０】
これによって、空調装置が運転され、室内機２００が暖房運転で作動しているときは、加熱された冷温水によってリリーフ弁６が開弁し、冷房運転で作動している場合には、冷却された冷温水によってリリーフ弁６が閉弁する。
従って、暖房運転時に、室温が設定温度に達して、開閉弁４７が閉弁状態となっても、加熱された冷温水が吸収式冷凍加熱機１００に帰還し、戻った冷温水の温度を検出して、加熱制御できるため、吸収式冷凍加熱機１００の作動に異常が発生することがない。
また、冷房運転時には、冷温水が短絡しないので、冷房能力が低下しない。
【００３１】
図３に、吸収式冷凍加熱機１００の冷温水流路４６に対して、複数の室内機２００と床暖房パネル４００が接続された場合の空調システムを示す。このシステムにおいて、床暖房パネル４００による床暖房のみが行われるときに、床暖房パネル４００を配した室の温度が設定温度に達した場合には、各室内機２００においては、各開閉弁４７が閉弁されており、床暖房パネル４００への冷温水流路４６の熱動弁４１０がそれぞれ閉弁状態となり、室内への冷温水流路４６の循環路が絶たれた状態となるが、加熱された冷温水の温度を感知して開弁するリリーフ弁６を備えた短絡冷温水流路６１が設けられているため、冷温水を確実に循環させることができる。
【００３２】
従って、室温が下がって再び熱動弁４１０が開弁するときに、熱容量の大きい床暖房パネル４００を素早く昇温させるために、冷温水を加熱制御しながら高温度に維持できるとともに、熱動弁４１０が閉弁時の吸収式冷凍加熱機１００の過熱による作動不良を防止することができる。
【００３３】
上記実施例では、温度感知式のリリーフ弁として、形状記憶合金ばねを用いたものを示したが、感温ワックスペレット、バイメタルを用いてもよい。また、温度感知のためのサーミスタを設けて、サーミスタによって検知された温度に基づいて開閉制御された電磁弁でもよい。
【００３４】
上記実施例では、短絡冷温水流路６１を室外機である吸収式冷凍加熱機１００内に設けたが、空調熱交換器４４および開閉弁４７の上流と下流とを連通させるものであれば、室内機２００内、あるいは吸収式冷凍加熱機１００外でかつ室内機２００外の配管流路中に設けてもよい。また、開閉弁４７を上記配管中または室外機である吸収式冷凍加熱機１００内に設けることも可能である。さらに、開閉弁４７を空調熱交換器４４の下流側に設けてもよい。また、床暖房パネル４００への冷温水流路４６に設けた熱動弁４１０は、通常、床暖房パネル４００の上流側の吸収式冷凍加熱機１００内に設けられるが、床暖房パネル４００内に設けたり、吸収式冷凍加熱機１００と床暖房パネル４００との間の冷温水流路中に設けてもよい。また、熱動弁４１０を吸収式冷凍加熱機１００の下流側に設けてもよい。なお、加熱源としては、ガスバーナＢの代わりに電熱ヒータなど他の熱源が使用できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】吸収式空調装置の概念図である。
【図２】短絡冷温水流路に設けられるリリーフ弁の断面図である。
【図３】複数の室内機および床暖房パネルを設けた場合の空調システムの概略図である。
【符号の説明】
１ 高温再生器
２ 低温再生器
３ 吸収器
３１ 冷却コイル
４ 蒸発器
４１ 蒸発コイル
４４ 空調用熱交換器
４６ 冷温水流路
４７ 開閉弁
５ 凝縮器
５１ 冷却コイル
６ リリーフ弁
６１ 短絡冷温水流路
１００ 吸収式冷凍加熱機
２００ 室内機
４００ 床暖房パネル
ＣＴ 冷却塔
Ｌ３ 低濃度吸収液流路
Ｐ１ 吸収液ポンプ
Ｐ３ 冷温水ポンプ

Claims (2)

1. 冷房運転時には、再生器において低濃度吸収液を高濃度吸収液と冷媒とに分離し、蒸発器において、内部を空調用熱媒体としての冷温水が流れる蒸発コイルに冷媒液を散布して蒸発させるとともに、前記冷温水を冷却し、吸収器において、冷却塔に連結されるとともに、内部を排熱用の冷却水が流れる冷却コイルに前記高濃度吸収液を散布して前記蒸発した冷媒を吸収させ、冷媒を吸収して低濃度化した低濃度吸収液を低濃度吸収液流路に設けた吸収液ポンプにより前記再生器に戻し、暖房運転時には、暖房用吸収液流路を介して前記再生器から前記蒸発器へ高温の吸収液を供給する吸収式冷凍加熱機と、冷温水ポンプを有する冷温水流路により前記蒸発コイルに連結されて室内を空調する空調用熱交換器と、前記冷温水流路の前記吸収式冷凍加熱機と前記空調用熱交換器との間に設けた開閉弁とからなる吸収式空調装置において、
   前記空調用熱交換器および前記開閉弁の上流と下流とを、前記冷温水流路内の冷温水温度を感知して、前記冷房運転時には閉弁し、前記暖房運転時に前記冷温水温度が所定温度より高い場合に開弁する温度感知式のリリーフ弁を備えた短絡冷温水流路で連結したことを特徴とする吸収式空調装置。
2. 請求項１において、前記冷温水流路には、前記空調用熱交換器として、室内を床暖房するための床暖房パネルが接続可能に構成されたことを特徴とする吸収式空調装置。

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