JPH11257788A - 吸収式冷熱発生装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 冬期冷房運転時の凍結破損を回避する。 【解決手段】 吸収器３より送給した希溶液を再生器１
で熱媒体により加熱して冷媒蒸気と濃溶液とに分離し、
濃溶液を熱交換器５を経て吸収器３へ循環し、冷媒蒸気
を凝縮器２及び蒸発器３へ循環する吸収式冷温水機と、
吸収器３を経て凝縮器２へ冷却水を冷却水ポンプ１２に
より循環するクーリングタワ２１を含む冷却回路と、少
なくとも熱媒体を制御する制御手段（コントロールボッ
クス）５９と、蒸発器４と少なくとも一つの室内機５
２，５３との間に相変化する冷媒を循環する冷媒回路と
よりなる吸収式冷熱発生装置であって、制御手段５９
は、冷房運転時にＣＴ１センサ１９で検知した冷却水入
口温度が所定温度以下の際に冷却水入口温度を熱媒体に
より昇温させる冷却水昇温手段を具備している。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、吸収冷温水機に係
り、特に相変化する二次冷媒を用いた吸収式冷熱発生装
置に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、二次冷媒（以下、単に冷媒ともい
う）に相変化を行わせることにより、単位流量あたりの
熱搬送量を増加させるものが考案されている。図２はそ
のような構成の例を示すもので、冷熱を発生する吸収冷
温水機と、この吸収冷温水機に冷却水管４０，４１で接
続され冷却水を冷却するクーリングタワ（冷却塔）２１
と、クーリングタワ２１に内装され水槽内温度センサ
（ＣＴＳセンサ）２２で検知された貯水の温度に応じて
駆動されるファンモータ２３と、冷却水管４１に介装さ
れ冷却水をクーリングタワ２１から吸収器３及び凝縮器
２に循環させる冷却水ポンプ１２と、蒸発器４に冷媒液
管５０及び冷媒ガス管５１で接続され空調対象空間に配
置されて空間の空気との熱交換を行う空調用の室内機５
２，５３と、冷媒液管５０に介装され冷媒液管５０及び
冷媒ガス管５１に充填された二次冷媒を蒸発器４と空調
用の室内機５２，５３との間で循環させる冷媒ポンプ５
７とを含んで構成されている。そして冷却回路は、クー
リングタワ２１及び冷却水ポンプ１２等で形成され、冷
媒回路は、室内機５２，５３及び冷媒ポンプ５７等で形
成される。

【０００３】冷媒液管５０及び冷媒ガス管５１は、蒸発
器４の蒸発コイルの下端及び上端にそれぞれ接続されて
いる。冷媒液管５０及び冷媒ガス管５１の他端は、蒸発
コイルよりも下方に配置された室内機５２，５３の数だ
け分岐しており、冷媒液管５０の分岐端は、室内機５
２，５３にそれぞれ内装された熱交換器の下側入口に膨
張弁５４，５５を介して接続され、冷媒ガス管５１の分
岐端は、熱交換器の上側出口にそれぞれ接続されてい
る。冷媒液管５０の蒸発コイルとの接続部近傍には、二
次冷媒の温度を検出して電気信号としてコントロールボ
ックス（制御手段）５９に出力する冷媒液温度センサ
（ＣＲＩセンサ）１７と、冷却水ポンプ１２の出口近傍
には冷却水温度センサ（ＣＴ１センサ）１９と、蒸発器
４の上部には蒸発器温度センサ（ＬＴセンサ）１６とが
装着され、また冷媒ガス管５１の蒸発コイル上端近傍に
冷媒ガス温度センサ（ＣＲＯセンサ）１８と、冷媒ガス
温度センサ１８が検知した温度に応じてコントロールボ
ックス５９により制御される冷媒電磁弁２０とが装着さ
れている。

【０００４】室内機５２，５３に対して、吸収冷温水機
は、通常、冷却回路を備えて温水焚マルチ室外機と呼ば
れ、熱媒体の熱で希溶液を加熱し濃溶液と冷媒蒸気とに
分離する再生器１と、分離された冷媒蒸気を冷却して凝
縮液化させ液冷媒を生成する凝縮器２と、凝縮器２で生
成された液冷媒を内装した蒸発コイル上に滴下蒸発させ
蒸発コイル中の二次冷媒を冷却する蒸発器４と、蒸発器
４で蒸発した冷媒蒸気を濃溶液に吸収させ希溶液を生成
する吸収器３と、希溶液を加圧し熱交換器５の被加熱流
体側を経て再生器１に送りこむ溶液循環ポンプ７と、凝
縮器２の底部と蒸発器４とを連通する管路６と、熱交換
器５の加熱流体出側を吸収器３の上部に接続する濃溶液
管８Ａと、濃溶液管８Ａと吸収器５の下部とを接続する
溶液バイパス弁８と、蒸発器４の冷媒分配器６Ａ内の冷
媒の温度（蒸発器温度）を検知する蒸発器温度センサ１
６と、溶液循環ポンプ７の吐出側と冷媒分配器６Ａとを
接続する管上に設けられる凍結防止弁９とを含んで構成
されている。

【０００５】また、吸収器３及び凝縮器２にはそれぞれ
冷却水コイルが内装され、吸収器３の冷却水コイルの出
口は凝縮器２の冷却水コイルの入口に接続されていて、
吸収器３の冷却水コイルの入口は冷却水管４１に、凝縮
器２の冷却水コイルの出口は冷却水管４０に、それぞれ
接続されている。そして蒸発器４の蒸発コイルの入り側
に冷媒液管５０が、冷媒ガス管５１は蒸発器４の蒸発コ
イルの出側に、それぞれ接続され、蒸発器４の蒸発コイ
ル出口近傍には二次冷媒の温度を検知する冷媒液温度セ
ンサ１７が装着されている。

【０００６】冷媒液管５０は、途中に室内機５２，５３
よりも低い位置に配置された部分があり、そこに冷媒液
を加圧して前記蒸発コイルに送りこむ冷媒ポンプ５７が
装着されている。暖房運転時、冷媒ポンプ５７の吐出側
に設けられた逆止弁５８の出側と冷媒ポンプ５７の吸い
込み側とは、冷暖切換弁５６を介して接続されている。
そして相変化する二次冷媒として、例えばＨＦＣ１３４
ａが冷媒液管５０に充填されている。

【０００７】図２に示す空調装置の冷房時の動作は次の
通りである。冷房時には、冷暖切換弁５６は開かれてい
る。冷媒蒸気（ＨＦＣ１３４ａ）は、蒸発器４の蒸発コ
イルで冷却凝縮されて冷媒液となり、重力により、冷媒
液管５０を下方に流れ、膨張弁５４，５５を経て各室内
機５２，５３の熱交換器に流入する。熱交換器に流入し
た冷媒液は、空調対象空間の空気の熱を奪って蒸発し、
冷媒ガスとなって冷媒ガス管５１を経て上昇し蒸発器４
の蒸発コイルに流入する。室外機は冷房モードで運転さ
れているから、蒸発器４の蒸発コイルは、その表面に滴
下される液冷媒の蒸発により冷却され、蒸発コイルに流
入してきた冷媒ガスを凝縮液化する。この凝縮液化によ
り、蒸発コイル内部の圧力が低下し、室内機５２，５３
の熱交換器で蒸発した冷媒ガスは蒸発器４に吸引され
る。蒸発コイル内部で凝縮液化した冷媒液は重力で室内
機５２，５３に流入するから、冷房時の冷媒は、自然循
環し、冷媒ポンプ５７による冷媒の駆動を行う必要がな
い。

【０００８】冷房運転が開始されると、前記のように、
蒸発コイル内部の圧力が低下し、冷媒ガス管５１内の飽
和冷媒ガスが圧力差により蒸発コイル内に流入する。蒸
発コイル内で凝縮して生成された冷媒液は、冷媒液管５
０内を自重で流下し、冷媒液のヘッド（液柱）が上昇し
てくる。冷媒の自然循環が成立するためには、（冷媒の
液ヘッド−冷媒ガスヘッド）が冷媒循環経路の全圧力損
失以上であればよい。つまり、この関係を満足する液ヘ
ッドが形成されるまでは冷媒の自然循環は開始されな
い。このことは、冷房運転開始時点で蒸発器４に供給さ
れる熱負荷が少ないことを意味する。

【０００９】そして暖房時には、冷暖切換弁５６は閉じ
られている。冷媒液は、蒸発器４の蒸発コイルで加熱さ
れて冷媒ガスとなり、冷媒ガス管５１を下方に流れ、各
室内機５２，５３の熱交換器に流入する。熱交換器に流
入した冷媒ガスは、空調対象空間の空気に熱を奪われて
凝縮液化し、冷媒液となって冷媒液管５０を下方に流れ
て冷媒ポンプ５７入り側に流入する。冷媒液は冷媒ポン
プ５７で加圧され、蒸発器４の蒸発コイルに流入して上
記のサイクルを繰り返す。このとき、室外機は暖房モー
ドで運転され、蒸発器４には再生器１で分離された高温
の濃溶液が導かれ、蒸発コイルはこの熱により加熱され
る。

【００１０】以上のように構成された装置では、冬期等
の冷房運転時に凍結防止が図られているが、冷凍防止制
御はイニシャルコスト及びランニングコストが高くなる
ため、空調負荷と無関係に吸収冷温水器を保護するだけ
の運転が行われている実情である。すなわち図３に示す
吸収冷温水器１００において、冷凍防止制御としてはＩ
Ｆ制御と呼ばれるものがあり、一般的にはＩＦ制御は冷
温水系と、冷却水系との２つについて行われる。なお図
３には分離器２９及び低温再生器３０が図示されている
が、基本的な吸収冷温水器１００の構成は図２と同様で
ある。

【００１１】１．冷温水系のＩＦ制御 冷温水配管３３の入口部にＩＦ１センサ３６を装着し、
ＩＦ１センサ３６により保護制御を行う。通常行われる
制御としては以下の（ａ）（ｂ）がある。

【００１２】（ａ）冷温水配管３３に図示しないバンド
タイプの凍結防止ヒータを巻いてあり、ＩＦ作動時に、
冷温水ポンプ３５を連続運転するとともに凍結防止ヒー
タに通電し、ＩＦ１センサ３６の検知した温度が凍結防
止ヒータのＯＦＦ温度まで上昇したら凍結防止ヒータを
ＯＦＦにし、冷温水ポンプ３５を停止する。

【００１３】（ｂ）ＩＦ作動時に強制暖房運転を行う。
ＩＦ１センサ３６の検知した温度が例えば強制暖房運転
のＯＮ温度の２．５℃よりＯＦＦ温度の例えば４℃にな
るまで強制暖房運転を継続する。通常、強制暖房運転時
は冷暖の切換時間をキャンセルする。

【００１４】２．冷却水系のＩＦ制御 冷却水入口配管４１にＩＦ２センサ３７を装着し、ＩＦ
２センサ３７により保護制御を行う。通常行われる制御
としては以下の（ａ）（ｂ）がある。

【００１５】（ａ）冷却水系配管の水抜き 冷却水ポンプ１２の出口側に逆止弁３８を有するシステ
ムでは、逆止弁３８と冷却水入口部との間に電動弁３９
を設け、ＩＦ作動時に電動弁３９を開して冷却水系内の
冷却水を機外へ排出する。冷却塔２１の水槽内の冷却水
の温度は、冷却塔水槽内に設けたカートリッジ式の凍結
防止ヒータにより常に０℃以上に確保される。

【００１６】（ｂ）ＩＦ作動時に強制暖房運転を行う。
ＩＦ２センサ３７の検知温度が例えば強制暖房運転ＯＮ
の２．５℃よりＯＦＦ温度の例えば８℃になるまで強制
暖房運転を行う。この場合、冷却水ポンプ１２はＯＮす
る（通常の暖房運転時は冷却水ポンプはＯＦＦ）。

【００１７】

【発明が解決しようとする課題】従来の吸収式冷熱発生
装置にあっては、冬期冷房時の冷却水系の凍結防止のた
め、冷却塔の水槽内の貯水温度を凍結防止ヒータにより
０℃以上に確保し、ＩＦ作動時に電磁弁より冷却水系内
の冷却水を機外へ排出する又は強制暖房運転を行うた
め、制御系統が複雑化しイニシャルコストやランニング
コストが高くなる問題点がある。

【００１８】本発明の課題は、冬期冷房運転時の凍結破
損を安易な手段で回避することのできる吸収式冷熱発生
装置を提供することにある。

【００１９】

【課題を解決するための手段】前記の課題を達成するた
め、本発明に係る吸収式冷熱発生装置は、吸収器より送
給した希溶液を再生器で熱媒体により加熱して冷媒蒸気
と濃溶液とに分離し、濃溶液を吸収器へ循環するととも
に冷媒蒸気を凝縮器及び蒸発器へ循環する吸収式冷温水
機と、吸収器を経て凝縮器へ冷却水を冷却水ポンプで循
環する冷却回路と、少なくとも熱媒体を制御する制御手
段と、蒸発器と少なくとも一つの室内機との間に相変化
する冷媒を循環する冷媒回路とよりなる吸収式冷熱発生
装置において、制御手段は、冷房運転時の冷却水の入口
温度が所定温度以下の際に入口温度を前記熱媒体により
昇温させる冷却水昇温手段を具備している構成とする。

【００２０】そして冷却水昇温手段は、冷却水ポンプの
吐出側に設けられ冷却水と熱媒体とを熱交換させる熱交
換器と、熱交換器へ接続した熱媒体往路管に介在される
制御弁と、熱媒体往路管へ接続され熱媒体が所定温度以
下の際に熱媒体を昇温させる熱源と、熱交換器へ接続し
た熱媒体復路管に介在される逆止弁とよりなる構成でも
よい。

【００２１】本発明によれば、熱媒体の排温水によって
冷却水が昇温されるため、冬期冷房運転時の冷却水系の
凍結防止対策のランニングコストがほとんど不要とな
る。また冷却水入口温度が早く昇温されるため、冷房立
上り（冷房し始め）が早くなる。

【００２２】

【発明の実施の形態】本発明の一実施の形態を図１を参
照しながら説明する。図１に示すように、吸収器３より
希溶液を溶液循環ポンプ７で送給し、希溶液を再生器１
で熱媒体により加熱して冷媒蒸気と濃溶液とに分離し、
濃溶液を熱交換器５及び溶液バイパス弁８，冷暖切換弁
１０等を経て吸収器３へ循環し、冷媒蒸気を凝縮器２及
び蒸発器３へ循環する吸収式冷温水機と、吸収器３を経
て凝縮器２へ冷却水を冷却水ポンプ１２により循環する
クーリングタワ２１を含む冷却回路と、少なくとも熱媒
体を制御する制御手段（コントロールボックス）５９
と、蒸発器４と少なくとも一つの室内機５２，５３との
間に相変化する冷媒を循環する冷媒回路とよりなる吸収
式冷熱発生装置であって、再生器１に接続して熱媒体ポ
ンプ１３、熱源（ボイラ）２７、三方弁１５及び熱媒体
温度センサ（ＨＷセンサ）２６等を備えた熱媒体回路が
形成され、制御手段５９は、冷房運転時のＣＴ１センサ
１９で検知した冷却水入口温度が所定温度以下の際に冷
却水入口温度を熱媒体により昇温させる冷却水昇温手段
を具備している構成とする。

【００２３】熱媒体回路では、熱媒体ポンプ１３により
流入した熱媒体がボイラ２７で加熱され、その加熱され
た熱媒体は再生器１に送給されてその熱で希溶液を加熱
した後に三方弁１５を経て流出され、三方弁１５よりボ
イラ２７の吐出側に戻り管が設けられ、再生器１入口の
熱媒体温度センサ２６で検知した温度がコントロールボ
ックス５９に入力され、コントロールボックス５９の出
力により熱媒体ポンプ１３、三方弁１５及びボイラ２７
等が制御されるようになっている。

【００２４】そして冷却水昇温手段は、冷却水ポンプ１
２の吐出側に設けられ冷却水と熱媒体とを熱交換させる
熱交換器４５と、熱媒体回路より分岐され熱交換器４５
へ接続した熱媒体往路管４３に介在される制御弁（熱媒
体電磁弁）４２と、熱媒体往路管４３へ接続され熱媒体
温度センサ２６で検知された熱媒体温度が所定温度以下
の際に、コントロールボックス５９により始動されて熱
媒体を昇温させる熱源（ボイラ）２７と、熱交換器４５
へ接続した熱媒体復路管４４に介在される逆止弁４６と
よりなるものとする。

【００２５】すなわち図１は冷却塔と一体のパックタイ
プの温水焚マルチシステムの例であり、冷却水系に逆止
弁を装着していないので、冷房運転停止時に冷却水系の
保有水量が全て冷却塔の水槽内に戻ってくる。したがっ
て温水焚マルチ室外機内は冷房運転停止時に冷却水が残
存しない。そこで冷却水配管４１に熱媒体と冷却水とを
伝熱管を介して熱交換させる熱交換器４５を設け、熱媒
体回路より分岐した熱媒体往路４３の途中に熱媒体流入
量を制御する熱媒体電磁弁４２を設け、熱媒体電磁弁４
２はＣＴ１センサ１９で検知した冷却水入口温度に応じ
てコントロールボックス５９の出力により開閉される。
そして熱媒体復路４４の途中に逆止弁４６を設け、通常
運転で再生器１より送出された熱媒体が熱交換器４５へ
逆流するのを防止した構成となっている。

【００２６】そして熱媒体温度センサ２６で検知された
熱媒体温度がコントロールボックス５９に入力され、そ
の熱媒体温度が常温（５０℃以下）で冷房運転が始動さ
れる場合は、コントロールボックス５９の出力によりボ
イラ２７を運転させ、温度上昇した熱媒体を熱交換器４
５に流入させ、伝熱管を介して冷却水温度の昇温を早く
行う。温水焚マルチシステムは、冷媒、例えばＨＦＣ−
１３４ａの凍結及び希溶液の晶析はほとんどないため、
冷却水系の凍結対策のみを行えばよい。

【００２７】本発明によれば、熱媒体の排温水によって
冷却水を昇温するため、冷房運転停止時の冷却水系の凍
結対策としてランニングコストはほとんど必要としな
い。また冬期冷房運転時の冷房立上りにおいて、冷却水
入口温度を早く昇温させることができるため、冷房立上
りが早く行える。イニシャルコストとしても凍結防止ヒ
ータを使用するよりも安価にできる。

【００２８】

【発明の効果】本発明によれば、冷却水昇温手段を設け
たため、熱媒体の排温水によって冷却水が昇温され、冷
房運転停止時の冷却水系の凍結防止対策のランニングコ
ストがほとんど不必要となり、また冬期冷房の運転開始
時に冷却水入口温度を早く昇温させることができるた
め、冷房立上りを早く行える効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施の形態を示す系統図である。

【図２】従来の技術を示す系統図である。

【図３】従来の技術を説明する図である。

【符号の説明】

１ 再生器 ２ 凝縮器 ３ 吸収器 ４ 蒸発器 ５ 熱交換器 ７ 溶液循環ポンプ １２ 冷却水ポンプ ２１ 冷却塔 ２７ ボイラ ４２ 熱媒体電磁弁 ４５ 熱交換器 ４６ 逆止弁 ５２，５３ 室内機 ５９ コントロールボックス

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 吸収器より送給した希溶液を再生器で熱
   媒体により加熱して冷媒蒸気と濃溶液とに分離し、該濃
   溶液を前記吸収器へ循環するとともに前記冷媒蒸気を凝
   縮器及び蒸発器へ循環する吸収式冷温水機と、前記吸収
   器を経て前記凝縮器へ冷却水を冷却水ポンプで循環する
   冷却回路と、少なくとも前記熱媒体を制御する制御手段
   と、前記蒸発器と少なくとも一つの室内機との間に相変
   化する冷媒を循環する冷媒回路とよりなる吸収式冷熱発
   生装置において、前記制御手段は、冷房運転時の前記冷
   却水の入口温度が所定温度以下の際に該入口温度を前記
   熱媒体により昇温させる冷却水昇温手段を具備している
   ことを特徴とする吸収式冷熱発生装置。
2. 【請求項２】 冷却水昇温手段は、冷却水ポンプの吐出
   側に設けられ冷却水と熱媒体とを熱交換させる熱交換器
   と、該熱交換器へ接続した熱媒体往路管に介在される制
   御弁と、該熱媒体往路管へ接続され前記熱媒体が所定温
   度以下の際に該熱媒体を昇温させる熱源と、前記熱交換
   器へ接続した熱媒体復路管に介在される逆止弁とよりな
   ることを特徴とする請求項１記載の吸収式冷熱発生装
   置。