JPH07103603A - 吸収式冷凍機を用いた空調装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 吸収式冷凍機を用いた空調装置において、吸
収液が晶析しないように冷房サイクルにおいて循環する
吸収液の平均濃度を調節するために冷媒タンクに溜めて
ある冷媒量を求める。 【構成】 冷媒タンク１８内の冷媒１８１に浮かんだフ
ロート１８２には永久磁石１８３が取り付けてあり、こ
の永久磁石１８３の位置をホールＩＣ１８４〜１８７に
よって検出することにより冷媒タンク１８内の冷媒１８
１の量を検出する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は一般の住宅や小規模な建
物などを対象とした吸収式冷凍機を用いた空調装置に関
する。

【０００２】

【従来の技術】吸収式冷凍機を用いた空調装置は、現
在、ビルあるいは大型店舗などのような産業用、業務用
の設備に主として用いられている。

【０００３】吸収式冷凍機を用いた空調装置の冷房方式
は、再生器で蒸発させた冷媒蒸気を水冷方式の凝縮器で
凝縮させ、この凝縮した冷媒を蒸発器に導いて蒸発させ
るが、その際の蒸発潜熱で冷房すべき室内に設けられた
ファンコイルユニットと冷凍機との間を循環する冷熱媒
（通常は水）を冷却する。一方、蒸発した冷媒蒸気は水
冷方式の吸収器で濃溶液（吸収液）に吸収させ、再び再
生器に戻すというサイクルで運転される。

【０００４】この種の吸収式冷凍機を用いた空調装置で
は、室内側ファンコイルユニット内に循環させる冷熱媒
の温度を蒸発器において７℃前後まで冷却し、この冷熱
媒を室内のファンコイル内に循環させて室内空気を冷却
して１２℃前後で蒸発器に戻すようにしている。吸収液
としてリチウムブロマイド水溶液を使用する場合は、吸
収器内の吸収液の温度を４０℃前後に保つことが必要と
なり、この温度を維持するためには冷却塔を屋上などに
設置して水冷回路で冷却する方法が取られている。

【０００５】ところがこのような水冷方式を採用した従
来の吸収式冷凍機を用いた空調装置には次のような問題
がある。

【０００６】（１）吸収器を水冷方式で温度管理してい
るために、設備が大型になるとともに配管が必要にな
り、そのために多くの工事費がかかり、一般の住宅や小
規模の建物の冷房用には不向きである。

【０００７】（２）冷房すべき室内のファンコイルユニ
ットと冷凍機とを冷熱媒循環用の配管で結ぶ必要がある
ために、工事費や設備費が高額になる。これは、吸収液
と冷媒にアンモニア水を使用するアンモニア吸収式冷凍
機についても同じである。

【０００８】そこで本発明者らは、凝縮器と吸収器とを
水冷方式でなく空冷方式で冷却し、冷熱媒を用いる代わ
りに冷房したい空気を直接蒸発器に通して冷却する冷房
サイクル運転を行う空調装置についてすでに特許出願を
している（特願平５−２２３５１号）。

【０００９】図４は上記出願で提案された単効用吸収式
冷凍機を用いた空調装置の変形例の要部を示し、図５は
同空調装置の設置状態を示す。

【００１０】空調装置は、図５に示すように、室外機１
と室内機２とから成り、室外機１は図４に示すような構
成で空調しようとする住宅の室５の外に配置され、室内
機２は冷風の吹出し口と室内空気の吸込み口のみを有
し、室５の内部に配置される。室外機１と室内機２は冷
風の送風ダクト３と室内空気の吸気ダクト４とで接続さ
れている。６は、装置の運転のスタートまたはストッ
プ、自動運転の設定または解除、室内温度の設定、冷風
の吹出し風量の調整などを行うリモコン操作器である。

【００１１】室外機１の内部は図４に示すような構成に
なっており、吸収液としてリチウムブロマイド水溶液が
用いられ、冷媒として水が用いられる。

【００１２】蒸発器１０は、冷媒を蒸発させ、その蒸発
潜熱によりそこを通過する空気を冷却する機能を有し、
送風ダクト３と吸気ダクト４に接続されている。吸気ダ
クト４内には送風ファン１１が設けられている。

【００１３】再生器１２は、冷媒を吸収して濃度の低く
なった吸収液をバーナ１３により加熱することによって
冷媒蒸気を発生させるとともに吸収液を濃縮する機能を
有する。バーナ１３へは燃料供給管１４から燃料ガスが
供給され、その燃焼程度は燃料供給制御弁１５により調
節される。

【００１４】凝縮器１６は、再生器１２から送られてく
る冷媒蒸気を空冷ファン１７により冷却して液化する機
能を有し、循環溶液の平均濃度を調節するために冷媒の
一部を冷媒タンク１８に溜めておく。

【００１５】吸収器２０は吸収液を蓄えており、蒸発器
１０で蒸発した冷媒をその吸収液に吸収させる機能を有
しており、凝縮器１６と同じ空冷ファン１７により空冷
される。冷媒を吸収して濃度の低くなった吸収液は一旦
希溶液タンク２１に蓄えられる。

【００１６】２２は、希溶液タンク２１から再生器１２
に向かう濃度の低い低温の吸収液と再生器１２から吸収
器２０に向かう濃度の高い高温の吸収液との間で熱交換
を行なう熱交換器、２３は、冷媒を吸収して濃度の低く
なった吸収液を希溶液タンク２１から再生器１２に送出
するポンプ、２４は、蒸発器１０の上流側と凝縮器１６
の下流側との間に設けられたキャピラリなどの圧損部材
である。

【００１７】Ｖ１、Ｖ２、Ｖ３、Ｖ４、Ｖ５はいずれも
電磁弁のような制御弁であり、特にＶ４は希溶液タンク
２１側から冷媒タンク１８側へは流さない逆止機能を有
する弁である。

【００１８】上記の空調装置は、吸収液を希溶液タンク
２１から再生器１２に送出するのにポンプ２３を用いて
いる点を除き、基本的には各容器の温度を制御すること
によって各容器間に圧力差を作り、その圧力差で冷媒お
よび吸収液が送出され、循環するようにしている。

【００１９】

【発明が解決しようとする課題】ところで上記の空調装
置において、吸収液として用いるリチウムブロマイド水
溶液は、低温で高濃度になるとリチウムブロマイドが晶
析し易い。冷房サイクルにおける管路内でこの晶析が発
生すると、管路を塞いでしまい安定した運転ができな
い。

【００２０】上述したように、冷房サイクルにおいて循
環する吸収液の平均濃度は、冷媒タンク１８に冷媒を溜
めて循環しない冷媒の量を増減させることにより調節す
ることができる。すなわち、リチウムブロマイドの晶析
を防ぎ安定した運転を行うための吸収液の濃度調整には
冷媒タンク１８に溜めてある冷媒量を把握する必要があ
る。

【００２１】また、循環する溶液の平均濃度が高いほど
空調装置の冷房能力を高めることができるので、リチウ
ムブロマイドが晶析しない程度の高濃度で溶液を循環さ
せるのが望ましいが、このためにも冷房サイクルにおい
て循環する吸収液の平均濃度を求める必要がある。

【００２２】本発明は上記の点にかんがみてなされたも
ので、冷房サイクルにおいて循環する吸収液の平均濃度
を求めるため、冷媒タンクに溜めてある冷媒量を検出す
る手段を提供することを目的とする。

【００２３】

【課題を解決するための手段】本発明は上記の目的を達
成するために、冷媒を蒸発させる蒸発器と、冷媒を吸収
する吸収液を蓄え前記蒸発器で蒸発した冷媒蒸気を該吸
収液に吸収させる吸収器と、冷媒蒸気を吸収した希吸収
液を加熱して冷媒蒸気と濃吸収液とを発生する再生器
と、該再生器で発生した冷媒蒸気を凝縮させる凝縮器
と、循環する冷媒の総量を調節するために循環させない
冷媒を溜める冷媒タンクとを有し、前記蒸発器により空
調すべき室内の空気を直接冷却し、この冷却した空気を
ダクトを介して室内に送風して冷房を行う吸収式冷凍機
を用いた空調装置において、前記冷媒タンクの冷媒量を
検出する冷媒量検出手段を設けた。

【００２４】

【作用】本発明は以上の構成によって、空調装置全体の
冷媒量と、冷媒量検出手段により検出した冷媒タンクの
冷媒冷媒量との差から冷房サイクルにおいて循環する吸
収液の平均濃度を求めることができる。

【００２５】

【実施例】以下本発明を図面に基づいて説明する。

【００２６】図１は本発明を実施した単効用吸収式冷凍
機を用いた空調装置の一実施例の要部を示す。本発明に
よる空調装置の設置状態は図５に示したとおりである。

【００２７】本発明による空調装置の構成は図４に示し
たと同じであるからその説明は省略するが、装置の制御
に必要な電気回路について説明する。

【００２８】Ｔ１は蒸発器１０の上流側に設けられた室
内温度検出用のセンサ、Ｔ２は送風温度検出用のセン
サ、Ｔ３は再生器の液面レベル検出用のセンサ、Ｔ４は
凝縮器温度検出用のセンサ、Ｔ５は冷媒タンクの冷媒量
検出用のセンサである。

【００２９】ＣＰＵ、メモリ、駆動回路からなるコント
ローラ３０と、リモコン操作器６（図５参照）からの設
定信号を室内機２の受信部２ａで受け、受信部２ａから
の信号を受ける通信制御器３１とが設けられており、コ
ントロラ３０はセンサＴ１、Ｔ２、Ｔ３、Ｔ４からの信
号と、通信制御器３１からの信号とを受け、送風ファン
１１、空冷ファン１７、ポンプ２３、燃料供給管１４の
燃料供給制御弁１５の動作を制御するようになってい
る。また、後に図２に詳細に示す冷媒タンク１８の冷媒
量検出用のセンサＴ５の出力が、コントローラ３０に入
力される。

【００３０】図２は、冷媒タンク１８の断面図である。

【００３１】冷媒タンク１８は、図１に示した弁Ｖ５が
開くと冷媒流入口１８８から冷媒１８１が流入し、弁Ｖ
４が開くと冷媒流出口１８９から冷媒１８１が流出す
る。

【００３２】冷媒タンク１８中には冷媒１８１に浮かぶ
フロート１８２が設けられ、このフロート１８２には永
久磁石１８３が取り付けられている。冷媒タンク１８の
側面にはホールＩＣ１８４、１８５、１８６、１８７
が、それぞれ高さ方向に位置をずらして取り付けられて
いる。フロート１８２は冷媒１８１よりも密度が小さく
常に浮かぶようにしてある。

【００３３】ホールＩＣ１８４〜１８７は、フロート１
８２の永久磁石１８３がそれぞれの水平位置にあるとき
にスイッチがオンして、その信号を出力する構造になっ
ている。すなわち、冷媒タンク１８中の冷媒１８１の量
に応じてフロート１８２が上下するので、永久磁石１８
３の位置をホールＩＣ１８４〜１８７によって検出する
ことができる。

【００３４】冷媒タンク１８の底面積およびホールＩＣ
１８４〜１８７それぞれの取付位置は、予めコントロー
ラ３０内のメモリに記憶してあり、ホールＩＣ１８４〜
１８７のうちのどのホールＩＣから信号が出力されるか
により冷媒タンク１８内の冷媒量（容積）を求めること
ができる。

【００３５】次に図３を参照して冷房サイクルの動作を
説明する。

【００３６】運転開始前は、弁Ｖ１、Ｖ３、Ｖ５は閉じ
ており、弁Ｖ２、Ｖ４は開いている。吸収液はすべて希
溶液タンク２１に入っており、再生器１２は空の状態に
なっている。

【００３７】リモコン操作器６のスタートボタンをオン
すると、弁Ｖ１、Ｖ３、Ｖ５が開くとともに弁Ｖ２、Ｖ
４が閉じ（Ｆ−１）、モータＭ₂ が駆動されてポンプ２
３により希溶液タンク２１から吸収液が再生器１２に送
出される（Ｆ−２）。このときコントローラ３０のＣＰ
ＵはセンサＴ３からの信号を見て再生器１２の液面が規
定のレベルに達しているか否かを判断する（Ｆ−３）。
液面が規定のレベルに達したときは、燃料供給制御弁１
５を開いて燃料供給管１４から燃料ガスを供給しバーナ
１３に点火する（Ｆ−４）。

【００３８】再生器１２で冷媒蒸気が発生し凝縮器１６
に流れ、冷媒蒸気の温度により凝縮器１６の温度が次第
に上昇する。コントローラ３０のＣＰＵはセンサＴ４か
らの信号により凝縮器１６の温度が所定値に達したか否
かを判断し（Ｆ−５）、所定値に達したときは空冷ファ
ン１７を回転させる（Ｆ−６）。

【００３９】凝縮器１６では再生器１２から送られてく
る蒸気冷媒が液化し、この液化冷媒は弁Ｖ５を介して冷
媒タンク１８に流入する。次に、ホールＩＣ１８４〜１
８７からの出力により冷媒タンク１８内の冷媒が所定量
に達しているか否かを判断し（Ｆ−７）、所定値に達し
たときには、弁Ｖ５を閉じ（Ｆ−８）、送風ファン１１
を回転させる（Ｆ−９）。

【００４０】このとき凝縮器１６からの冷媒はキャピラ
リ２４を通って蒸発器１０に流れ込み、蒸発器１０では
液化冷媒が蒸発して蒸発潜熱を奪い、それによって送風
ファン１１により吸気ダクト４を通って室内から送られ
てくる空気を冷却する。冷却された空気は送風ダクト３
を通って室内機２に送られ、室５内に冷風として吹き出
され、室５が冷房される（Ｆ−１０）。

【００４１】この冷房動作においては、蒸発器１０で蒸
発して蒸気となった冷媒は吸収器２０に流れ込み、そこ
で吸収液に吸収される。冷媒を吸収して濃度が低くなっ
た吸収液は一旦希溶液タンク２１に入った後ポンプ２３
により弁Ｖ３を通って熱交換器２２で再生器１２から送
り出される濃度の高い高温の吸収液と熱交換され、再生
器１２に送り込まれる。この状態が運転の定常モードで
ある。

【００４２】ここで冷房運転中における系の各部におけ
る容器および吸収液、冷媒の温度および圧力を例示する
と次のようになる。

【００４３】 温 度（℃） 圧 力（Ｔｏｒｒ） 蒸発器１０： １０〜２０ １０〜２０ 再生器１２： ６０〜９０ ９０〜１１０ 凝縮器１６： ５０〜８０ ９０〜１１０ 吸収器２０： ４５〜５０ １１ 冷媒タンク１８： ３０〜５０ ４０〜５０ 希溶液タンク２１： ４０〜６０ １１ 熱交換器２２： ３０〜９０ − 吸気ダクト４： ２６（室温） − 送風ダクト３： １３〜２０ − 希溶液： ３５〜４０ 濃度：６１％ 濃溶液： ９０ 濃度：６４．８％ リモコン操作器６のスタートボタンをオフすると（Ｆ−
１１）、停止処理を行った（Ｆ−１２）後終了する。停
止処理としては、まず、バーナ１３を消火し、弁Ｖ２、
Ｖ４を開き、弁Ｖ１を閉じる。次にしばらくしてからポ
ンプ２３を停止し、弁Ｖ３を閉じ、送風ファン１１およ
び空冷ファン１７を停止する。このようにすることによ
り冷媒タンク１８内の冷媒および再生器１２内の吸収液
が希溶液タンク２１にすべて流れ込む。これは装置が停
止している間に吸収液により冷媒タンク１８や再生器１
２が腐食するのを防止し、濃溶液を希釈して晶析を防止
するためである。

【００４４】なお、本実施例はホールＩＣを用いて冷媒
タンクの冷媒量を検出するようにしたが、本発明はこれ
に限らず、たとえば、冷媒タンクの側面に温度センサを
備え、冷媒タンク内の冷媒面に応じて変化する温度を検
出することにより冷媒量を検出するなどほかの手段によ
って冷媒量を検出してもよい。

【００４５】また、本実施例では、吸収液にリチウムブ
ロマイド水溶液を用い、冷媒に水を用いたが本発明がこ
れに限られるものではないことは言うまでもない。

【００４６】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
冷媒タンクに溜った冷媒の量を把握することができる。

【００４７】これにより、空調装置全体の冷媒量と冷媒
タンクに溜った冷媒量との差から冷房サイクルにおいて
循環する吸収液の平均濃度を求めることができ、この平
均濃度を弁Ｖ４の開閉などで制御することにより、吸収
液が晶析してしまうことを防ぐこともできるし、循環す
る吸収液の平均濃度を晶析しない程度に高濃度にして冷
房能力の高い冷房運転を行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による空調装置の一実施例の要部のブロ
ック図である。

【図２】本発明による空調装置の冷媒タンクの断面図で
ある。

【図３】本発明による空調装置の運転の定常モードのフ
ローチャートを示す。

【図４】先願で提案された単効用吸収式冷凍機を用いた
空調装置の変形例の要部のブロック図である。

【図５】図４に示した空調装置の設置状態を示す。

【符号の説明】

１ 室外機 ２ 室内機 ３ 送風ダクト ４ 吸気ダクト ５ 室 ６ リモコン操作器 １０ 蒸発器 １１ 送風ファン １２ 再生器 １３ バーナ １６ 凝縮器 １７ 空冷ファン １８ 冷媒タンク １８１ 冷媒 １８２ フロート １８３ 永久磁石 １８４、１８５、１８６、１８７ ホールＩＣ １８８ 冷媒流入口 １８９ 冷媒流出口 ２０ 吸収器 ２１ 希溶液タンク ３０ コントローラ ３１ 通信制御器 Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３、Ｔ４、Ｔ５ センサ Ｖ１、Ｖ２、Ｖ３、Ｖ４、Ｖ５ 弁

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 冷媒を蒸発させる蒸発器と、冷媒を吸収
   する吸収液を蓄え前記蒸発器で蒸発した冷媒蒸気を該吸
   収液に吸収させる吸収器と、冷媒蒸気を吸収した希吸収
   液を加熱して冷媒蒸気と濃吸収液とを発生する再生器
   と、該再生器で発生した冷媒蒸気を凝縮させる凝縮器
   と、循環する冷媒の総量を調節するために循環させない
   冷媒を溜める冷媒タンクとを有し、前記蒸発器により空
   調すべき室内の空気を直接冷却し、この冷却した空気を
   ダクトを介して室内に送風して冷房を行う吸収式冷凍機
   を用いた空調装置において、前記冷媒タンクの冷媒量を
   検出する冷媒量検出手段を設けたことを特徴とする空調
   装置。
2. 【請求項２】 前記冷媒量検出手段は、 前記冷媒タンクの側面にそれぞれ高さ方向に位置をずら
   して設けられた複数のホールＩＣと、 前記冷媒タンク内で冷媒に浮かぶように設けられたフロ
   ートと、 該フロートの縁に設けられた永久磁石と、 前記冷媒タンク内の冷媒の変化にともない上下するフロ
   ートの位置を該フロートに設けられた永久磁石の磁気作
   用を受けるホールＩＣの出力に基づいて求め、該フロー
   トの位置から前記冷媒タンクの冷媒量を演算する演算手
   段とから成ることを特徴とする請求項１に記載の空調装
   置。