JP7154707B2 - 吸収式冷温水機 - Google Patents

Description

本発明は、吸収式冷温水機に関する。

従来、吸収式冷温水機は冬季の暖房運転に冷却水を使用しない。そこで、冷却水系の水を抜いてしまう乾燥保管という方法が提案されている。しかし乾燥保管では機器内冷却水系統の定期的なメンテナンスが必要となり、金属錆の除去や補修塗装の作業に多くの工数がかかるという問題があった。

そこで、冷却水系の保管方法としては機器内冷却水系統を満水状態とする満水保管が実施されている（例えば特許文献１参照）。しかし、特許文献１に記載の吸収式冷温水機では、満水保管が行われる関係上、凍結の可能性のある環境では凍結による機器破損を防止する必要がある。このため、特許文献１に記載の吸収式冷温水機は、冷却水温度の低下を検出すると、暖房運転を行うと共に冷却水を循環させるようにしている。

特開平５－１１８６９１号公報

しかし、特許文献１に記載の吸収式冷温水機における冷却水は、冷却塔において散水され大気と接触することにより熱交換を行うため、冷却水回路は冷却塔において開放状態となっている。よって、吸収式冷温水機が暖房運転を継続した場合、冷却水の温度上昇により一部の冷却水が蒸発してしまい、冷却水配管内が空気に曝されるため冷却水配管の腐食を招いてしまう。

本発明は、このような問題を解決するためになされたものであり、その目的とするところは、冬季における破損を防止しつつも、暖房運転による配管の腐食を抑えることが可能な吸収式冷温水機を提供することにある。

本発明の吸収式冷温水機は、再生器、凝縮器、蒸発器、及び吸収器の冷房サイクルによって冷水を得ると共に、再生器、及び蒸発器の暖房サイクルによって温水を得るものである。吸収式冷温水機は、冷却水入口に設けられる冷却水入止水弁と、冷却水出口に設けられる冷却水出止水弁とを有している。吸収式冷温水機は、冷却水入止水弁、及び、冷却水出止水弁を閉じることで冷却水配管内を冷却水で満たし、検出された冷却水の温度が所定温度以下となるときには暖房サイクルによる暖房運転を開始させる。

本発明の吸収式冷温水機によれば、冷却水入止水弁、及び、冷却水出止水弁を閉じることで冷却水配管内を冷却水で満たし、冷却水温度が所定温度以下となるときには暖房サイクルによる暖房運転を開始させる。このため、冷却水温度が所定温度以下となるときに暖房運転を行って冬季における凍結を防止しつつも、冷却水配管を冷却水開放状態とすることなく冷却水で満たした状態とするため、加熱蒸発による冷却水配管の腐食を抑えることができる。従って、冬季における破損を防止しつつも、暖房運転による配管の腐食を抑えることができる。

本発明の実施形態に係る吸収式冷温水機を示す構成図である。 本実施形態に係る吸収式冷温水機の制御装置が行う処理を示すフローチャートである。

以下、本発明を好適な実施形態に沿って説明する。なお、本発明は以下に示す実施形態に限られるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において適宜変更可能である。また、以下に示す実施形態においては、一部構成の図示や説明を省略している箇所があるが、省略された技術の詳細については、以下に説明する内容と矛盾点が発生しない範囲内において、適宜公知又は周知の技術が適用されていることはいうまでもない。

図１は、本発明の実施形態に係る吸収式冷温水機を示す構成図である。図１に示すように、吸収式冷温水機１は、冷温水機本体１０と、冷却塔２０と、各種配管１２ａ，１３ａ，１４ａ，２１，２２と、各種弁Ｖ１～Ｖ５と、各種ポンプＰ１，Ｐ２と、各種温度センサＴ１～Ｔ３と、制御装置（制御手段）３０とを備えている。

冷温水機本体１０は、再生器１１における希溶液を加熱し、当該再生器１１、凝縮器１２、蒸発器１３、及び吸収器１４の冷房サイクルによって冷水を得ると共に、再生器１１、及び蒸発器１３の暖房サイクルによって温水を得るものである。再生器１１、凝縮器１２、蒸発器１３、及び吸収器１４については、筐体１０ａ内に収納されている。

再生器１１は、例えば冷媒となる水（以下、冷媒が蒸気化したものを冷媒蒸気と称し、冷媒が液化したものを液冷媒と称する）と、吸収液となる臭化リチウム（ＬｉＢｒ）とが混合された希溶液（吸収液の濃度が低い溶液）を加熱するものである。

凝縮器１２は、冷房サイクルによる冷房運転において、再生器１１から供給された冷媒蒸気を液化させるものである。この凝縮器１２内には、第１冷却水配管（冷却水配管）１２ａが挿通されている。第１冷却水配管１２ａには冷却塔２０から冷却水が供給されており、蒸発した冷媒蒸気は第１冷却水配管１２ａ内の冷却水によって液化する。さらに、凝縮器１２にて液化した液冷媒は蒸発器１３に供給される。なお、第１冷却水配管１２ａの下流端は冷却水を冷却塔２０に向けて送る冷却水出口１２ｂとなっており、冷却水出口１２ｂには冷却水出止水弁Ｖ２が設けられている。

蒸発器１３は、液冷媒を蒸発させるものである。この蒸発器１３内には、室内機等の外部機器に接続される冷温水配管１３ａが設けられている。この冷温水配管１３ａは、例えば室内機と接続されており、冷房サイクルによる冷房運転においては室内機からの水が流れている。また、蒸発器１３内は、真空状態となっている。このため、冷媒である水の蒸発温度は約５℃等となる。よって、冷温水配管１３ａ上に散布された液冷媒は冷温水配管１３ａの温度によって蒸発することとなる。また、冷温水配管１３ａ内の水は、液冷媒の蒸発によって温度が奪われる。これにより、冷温水配管１３ａの水は冷水（冷温水の一例）として室内機に供給され、室内機は冷水を利用して冷風を室内に供給することとなる。なお、冷温水配管１３ａ上には、冷温水を圧送するための冷温水ポンプＰ１が設けられている。

吸収器１４は、蒸発器１３において蒸発した冷媒を吸収するものである。この吸収器１４内には再生器１１から濃溶液が供給され、蒸発した冷媒は濃溶液によって吸収され、希溶液が生成される。また、吸収器１４には、第２冷却水配管（冷却水配管）１４ａが挿通されている。第２冷却水配管１４ａには冷却塔２０からの冷却水が流れており、濃溶液の冷媒の吸収により生じる吸収熱は、第２冷却水配管１４ａの冷却水により除去される。また、吸収器１４は、冷媒の吸収により濃度が低下した希溶液をポンプ（不図示）によって再生器１１に供給する。なお、第２冷却水配管１４ａの上流端は冷却塔２０から冷却水を供給する冷却水入口１４ｂとなっており、冷却水入口１４ｂには冷却水入止水弁Ｖ１が設けられている。

この第２冷却水配管１４ａは、第１冷却水配管１２ａと接続されている。第１冷却水配管１２ａ及び第２冷却水配管１４ａは、冷却水の熱伝導性を高める観点から、例えば銅や鉄等を利用した配管となっており、腐食防止等のメッキ処理を行うことができないものとなっている。

なお、上記では冷房運転を基準に構成を説明したが、吸収式冷温水機１は暖房サイクルによる暖房運転も可能である。暖房運転を行う場合には、図示しない切替弁が切り替えられることとなる。そして、切替弁が切り替えられた場合には熱媒となる冷媒蒸気が凝縮器１２を経由することなく蒸発器１３に至り、冷温水配管１３ａを流れる水（冷温水の一例）を加熱することとなる。これにより、室内機は温水を利用して温風を室内に供給することとなる。

また、上記において冷温水配管１３ａは室内機に接続されているが、これに限らず、工業用の冷却装置（外部機器の一例）等と接続されていてもよい。

冷却塔２０は、冷房運転時に冷却水を冷温水機本体１０に供給すると共に、冷温水機本体１０によって暖められた冷却水を冷却するものである。冷却塔２０は、例えば底部に冷却水を収納する槽を有している。

冷却塔２０と第２冷却水配管１４ａ（冷却水入止水弁Ｖ１）とは、第１配管２１によって接続されている。また、冷却塔２０と第１冷却水配管１２ａ（冷却水出止水弁Ｖ２）とは、第２配管２２によって接続されている。冷却塔２０からの冷却水は、第１配管２１から冷却水入止水弁Ｖ１を経て第２冷却水配管１４ａ（吸収器１４）に至り、第２冷却水配管１４ａから第１冷却水配管１２ａ（凝縮器１２）に至り、冷却水出止水弁Ｖ２及び第２配管２２を介して冷却塔２０に戻ることとなる。なお、第１配管２１と第２配管２２とは、第１冷却水配管１２ａや第２冷却水配管１４ａのように熱伝導性を高める必要が無く、例えば腐食に強い溶融亜鉛メッキが施された配管によって構成されている。

また、第１配管２１上には冷却水ポンプＰ２が設けられている。冷却水ポンプＰ２は、上記のように冷却水を循環させるための動力源となるものである。

さらに、冷却塔２０は第１排水弁Ｖ３を有している。第１排水弁Ｖ３は、冷却塔２０の冷却水収納槽から排水を行う場合に開放されるものである。一方、第１配管２１、第２配管２２、第１冷却水配管１２ａ及び第２冷却水配管１４ａを通じて冷却水を循環させる場合、第１排水弁Ｖ３は閉じられる。

また、第２冷却水配管１４ａには第２排水弁Ｖ４が設けられている。第２排水弁Ｖ４は、第１冷却水配管１２ａ及び第２冷却水配管１４ａから排水を行う場合に開放されるものである。一方、第１配管２１、第２配管２２、第１冷却水配管１２ａ及び第２冷却水配管１４ａを通じて冷却水を循環させる場合、第２排水弁Ｖ４は閉じられる。

第１温度センサＴ１は、第２冷却水配管１４ａの冷却水の温度を検出するためのものである。この第１温度センサＴ１は、例えば第２冷却水配管１４ａの入口側（上流側）の冷却水の温度に応じた信号を制御装置３０に出力する。第２温度センサＴ２は、第１冷却水配管１２ａの冷却水の温度を検出するためのものである。この第２温度センサＴ２は、例えば第１冷却水配管１２ａの出口側（下流側）の冷却水の温度に応じた信号を制御装置３０に出力する。第３温度センサＴ３は、冷温水配管１３ａの冷温水の温度を検出するためのものである。この第３温度センサＴ３は、冷温水配管１３ａのうち蒸発器１３から出力された冷温水の温度、すなわち冷温水の出口温度に応じた信号を制御装置３０に出力する。

制御装置３０は、吸収式冷温水機１の全体を制御するものである。この制御装置３０は、冷却水温度検出部（冷却水温度検出手段）３１と、冷温水温度検出部（冷温水温度検出手段）３２とを備えている。冷却水温度検出部３１は、第１温度センサＴ１及び第２温度センサＴ２からの信号に基づいて、冷却水の温度を検出するものである。冷温水温度検出部３２は、第３温度センサＴ３からの信号に基づいて、冷温水の温度を検出するものである。

さらに、制御装置３０は、冷房運転の制御や、暖房運転の制御を行うと共に、冬季においては以下の制御を実行する。まず、冬季における暖房運転では冷却水を使用しない。このため、本実施形態に係る吸収式冷温水機１においては、冷却水入止水弁Ｖ１、及び、冷却水出止水弁Ｖ２が閉じられ、第１冷却水配管１２ａ及び第２冷却水配管１４ａが冷却水で満たされた状態とされる。なお、冷却塔２０側については第１排水弁Ｖ３が開放されて排水させられる。また、第１冷却水配管１２ａ及び第２冷却水配管１４ａを冷却水で満たす関係上、第２排水弁Ｖ４は閉じられる。

制御装置３０は、このようにして冷却水が満たされた状態において、冷却水温度検出部３１により検出された温度が所定温度以下となるとき（すなわち凍結の可能性があるとき）に暖房サイクルによる暖房運転を開始させる。

なお、第１冷却水配管１２ａ及び第２冷却水配管１４ａを冷却水で満たす場合において、冷却水入止水弁Ｖ１、及び、冷却水出止水弁Ｖ２については、作業員により手動によって閉動作されてもよいし、制御装置３０からの制御によって閉動作されてもよい。第１及び第２排水弁Ｖ３，Ｖ４についても同様である。

さらに、冷温水機本体１０は、連通管１５及び開閉弁Ｖ５を備えている。連通管１５は、第１冷却水配管１２ａと冷温水配管１３ａとを連通する配管である。開閉弁Ｖ５は、連通管１５上に設けられる弁体である。上記の暖房サイクルによる暖房運転中において、開閉弁Ｖ５を開けて第１冷却水配管１２ａと冷温水配管１３ａとを連通管１５により連通させる。これにより、暖房運転時において上昇する第１冷却水配管１２ａ及び第２冷却水配管１４ａ内の圧力を冷温水配管１３ａ側に逃がすことができる。

図２は、本実施形態に係る吸収式冷温水機１の制御装置３０が行う処理を示すフローチャートである。なお、図２に示すフローチャートは吸収式冷温水機１の電源がオフされるまで繰り返し実行される。

まず、図２に示すように、制御装置３０は、第１温度センサＴ１からの信号に基づいて冷却水温度検出部３１により検出された第１冷却水温度が設定値Ａ（所定温度）以下であるか、及び、第２温度センサＴ２からの信号に基づいて冷却水温度検出部３１により検出された第２冷却水温度が設定値Ａ（所定温度）以下であるかを判断する（Ｓ１）。

第１冷却水温度及び第２冷却水温度の双方が設定値Ａ以下でない場合（Ｓ１：ＮＯ）、少なくとも一方が設定値Ａ以下であると判断されるまで、この処理が繰り返される。一方、第１冷却水温度及び第２冷却水温度の少なくとも一方が設定値Ａ以下である場合（Ｓ１：ＹＥＳ）、制御装置３０は、暖房サイクルによる暖房運転を開始させる（Ｓ２）。このとき、制御装置３０は、冷温水ポンプＰ１についてもオンして冷温水を圧送する。

次いで、制御装置３０は、第３温度センサＴ３からの信号に基づいて冷温水温度検出部３２により検出された冷温水温度が設定値Ｂ（特定温度）以上であるかを判断する（Ｓ３）。

冷温水温度が設定値Ｂ以上でない場合（Ｓ３：ＮＯ）、設定値Ｂ以上であると判断されるまで、この処理が繰り返される。一方、冷温水温度が設定値Ｂ以上である場合（Ｓ３：ＹＥＳ）、制御装置３０は、暖房運転を停止させる（Ｓ４）。このとき、制御装置３０は、冷温水ポンプＰ１についてもオフして冷温水の圧送を停止させる。その後、図２に示す処理は終了する。

このようにして、本実施形態に係る吸収式冷温水機１によれば、冷却水入止水弁Ｖ１、及び、冷却水出止水弁Ｖ２を閉じることで第１冷却水配管１２ａ及び第２冷却水配管１４ａ内を冷却水で満たし、冷却水温度が所定温度以下となるときには暖房サイクルによる暖房運転を開始させる。このため、冷却水温度が所定温度以下となるときに暖房運転を行って冬季における凍結を防止しつつも、第１冷却水配管１２ａ及び第２冷却水配管１４ａを冷却水開放状態とすることなく冷却水で満たした状態とするため、加熱蒸発による第１冷却水配管１２ａ及び第２冷却水配管１４ａの腐食を抑えることができる。従って、冬季における破損を防止しつつも、暖房運転による配管の腐食を抑えることができる。

さらに、冷却水入止水弁Ｖ１及び冷却水出止水弁Ｖ２を閉じることで第１冷却水配管１２ａ及び第２冷却水配管１４ａ内の冷却水のみを加熱すればよく、特許文献１に記載の吸収式冷温水機のように冷却水系統を循環する冷却水を加熱する場合と比較して、少ないエネルギーで冬季における破損を防止することができる。

また、暖房運転の開始後、冷温水温度が特定温度以上となる場合に暖房運転を停止させるため、冷温水温度が特定温度以上となって機内温度が上昇し、冷却水温度についても全般的に上昇したタイミングで暖房運転を停止させることができる。よって、冷却水温度に基づいて暖房運転を停止させると、滞留している状態での温度で制御させることとなり、ある部分で充分に加熱でき他の部分で加熱が不充分となることが生じるが、冷温水温度に基づいて暖房運転を停止させることで、加熱が不充分となる部分が生じ難く、確実に冷却水が暖められた状態で暖房運転を停止させることができる。

以上、実施形態に基づき本発明を説明したが、本発明は上記実施形態に限られるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、変更を加えてもよいし、可能な範囲で適宜他の技術を組み合わせてもよい。さらに、可能な範囲で公知又は周知の技術を組み合わせてもよい。

例えば、上記実施形態において連通管１５は、第１冷却水配管１２ａと冷温水配管１３ａとを接続しているが、これに限らず、第２冷却水配管１４ａと冷温水配管１３ａとを接続してもよい。

さらに、本実施形態に係る冷却水入口１４ｂ及び冷却水出口１２ｂは筐体１０ａの外部に露出しているが、これに限られるものではない。すなわち、冷却水入口１４ｂ及び冷却水出口１２ｂは、筐体１０ａの内側に位置していてもよいし、冷却水入口１４ｂ及び冷却水出口１２ｂの位置が筐体１０ａの壁面位置と一致していてもよい。また、これに合わせて冷却水入止水弁Ｖ１及び冷却水出止水弁Ｖ２の位置も筐体１０ａの内側であってもよいし、筐体１０ａの壁面位置と一致していてもよい。

１ ：吸収式冷温水機
１０ ：冷温水機本体
１０ａ ：筐体
１１ ：再生器
１２ ：凝縮器
１２ａ ：第１冷却水配管（冷却水配管）
１２ｂ ：冷却水出口
１３ ：蒸発器
１３ａ ：冷温水配管
１４ ：吸収器
１４ａ ：第２冷却水配管（冷却水配管）
１４ｂ ：冷却水入口
１５ ：連通管
２０ ：冷却塔
２１，２２ ：配管
３０ ：制御装置（制御手段）
３１ ：冷却水温度検出部（冷却水温度検出手段）
３２ ：冷温水温度検出部（冷温水温度検出手段）
Ｐ１ ：冷温水ポンプ
Ｐ２ ：冷却水ポンプ
Ｔ１～Ｔ３ ：温度センサ
Ｖ１ ：冷却水入止水弁
Ｖ２ ：冷却水出止水弁
Ｖ３，Ｖ４ ：排水弁
Ｖ５ ：開閉弁

Claims (2)

1. 再生器、凝縮器、蒸発器、及び吸収器の冷房サイクルによって冷水を得ると共に、前記再生器、及び前記蒸発器の暖房サイクルによって温水を得る吸収式冷温水機であって、
   冷却塔から冷却水を供給する冷却水入口に設けられる冷却水入止水弁と、
   冷却水を冷却塔に向けて送る冷却水出口に設けられる冷却水出止水弁と、
   前記冷却水入口から前記吸収器及び凝縮器を経て前記冷却水出口までに至る冷却水配管における冷却水温度を検出する冷却水温度検出手段と、
   前記冷却水入止水弁、及び、前記冷却水出止水弁を閉じることで前記冷却水配管内を冷却水で満たした状態において、前記冷却水温度検出手段により検出された温度が所定温度以下となるときには前記暖房サイクルによる暖房運転を開始させる制御手段と、
   を備えることを特徴とする吸収式冷温水機。
2. 外部機器から前記蒸発器を経て再度外部機器に至る冷温水配管における冷温水温度を検出する冷温水温度検出手段をさらに備え、
   前記制御手段は、前記暖房運転の開始後、前記冷温水温度検出手段により検出された温度が特定温度以上となる場合に前記暖房運転を停止させる
   ことを特徴とする請求項１に記載の吸収式冷温水機。
   

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