JP3147767B2

JP3147767B2 - 吸収式ヒートポンプ

Info

Publication number: JP3147767B2
Application number: JP05127396A
Authority: JP
Inventors: 良一古閑; 敬澤田
Original assignee: Panasonic Corp; Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Corp; Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1996-03-08
Filing date: 1996-03-08
Publication date: 2001-03-19
Anticipated expiration: 2016-03-08
Also published as: JPH09243196A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は溶液ポンプのガスが
み運転あるいはキャビテーションの発生による溶液ポン
プの特性劣化を改善た吸収式のヒートポンプに関するも
のである。

【０００２】

【従来の技術】従来、冷媒としてアンモニアを用い、水
を吸収材とするアンモニア・水系の吸収式の冷凍機は一
般的には満液式のサイクルが用いられている。この方式
のものは定常負荷条件ではサイクル系の安定性が高く、
簡単な制御で運転できる利点があるが、液だめ部分の形
状が大きくなる、あるいは冷媒であるアンモニアの充填
量が多くなるなどの欠点がある。したがって、我々は小
型軽量化が可能な、貫流形のサイクルと回転型の容積ポ
ンプであるトロコイド型の溶液ポンプを組み合わたシス
テムを提案した。

【０００３】即ち、図１２はこのシステムを示し、この
吸収式ヒートポンプシステムは室外機ユニット１と室内
機ユニット２からなり、室外機ユニット１と室内機ユニ
ット２とは冷温水配管３により接続されている。室外機
ユニット１はアンモニアを冷媒とし、水を吸収剤とする
アンモニア・水系の吸収式のヒートポンプであり、ガス
の燃焼により冷温水を発生させる機構が内蔵されてい
る。溶液ポンプ６の吐出側は、２方向に分割され、一つ
は積層形の溶液熱交換器７を経て貫流形の再生器８をへ
て精溜器９にいたる経路であり、他の一つは精溜器９の
分縮部１０にキャピラリー１１をへていたる経路であ
る。精溜器９の下方からは希溶液の出口がありキャピラ
リー１２をへて溶液熱交換器７にいたり、さらにキャピ
ラリー１３をへて積層形の吸収器１４にいたる希溶液の
ラインを形成する。精溜器９の上方には精溜されたアン
モニアガスの出口があり、積層形の凝縮器１５に接続さ
れている。凝縮器１５を出たアンモニアは積層形の過冷
却器１６を経て膨張弁１７にいたり、積層形の蒸発器１
８をへて吸収器１４に接続される。吸収器１４で生成さ
れた濃溶液は、ポンプレシーバ４に戻る。以上のように
アンモニア冷媒回路、アンモニア水溶液の回路は構成さ
れ、各要素部品とも冷媒充填量が少なく貫流形のサイク
ルを構成する。

【０００４】冷温水系の回路は、放熱器１９から冷温水
の循環ポンプ２０と四方弁２１をへて凝縮器１５、吸収
器１４と熱交換すべく一体に構成された積層熱交換器２
２と接続され、放熱器１９自体は放熱ファン２３により
冷却される。室内機２は冷温水配管３と四方弁２４をへ
て蒸発器１８と熱交換する蒸発熱交換器２５、四方弁２
１を経て循環ポンプ２６と接続され室内機２に戻る経路
が構成される。室内機２には室内ファン２７が設けられ
ている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記構成
のものでは、その構成上、冷媒充填量が少なくまた、シ
ステムの小型・軽量化が可能であるが、冷媒サイクル上
の冷媒の分布、特に溶液ポンプ６の吸入側に対するアン
モニア水溶液の安定供給が課題であり、溶液ポンプ６の
吸入側にアンモニア水溶液を確保する冷媒回路構成およ
び貫流形サイクルのシステム制御方法の確立が課題であ
った。

【０００６】また溶液ポンプ６として用いるトロコイド
ポンプは回転型容積ポンプの一種であり、ダイアフラム
ポンプと比較して小型・軽量化は可能であるが、ガスが
み運転あるいは、ポンプ吸入側のアンモニア水溶液の過
冷却度が小さい場合に生ずるキャビテーションに対して
は弱い特性をもち、溶液ポンプ吸入側のアンモニア水溶
液の過冷却度の確保に課題があった。

【０００７】さらに吸収器出口すなわち溶液ポンプ吸い
込み側のアンモニア水溶液の過冷却度はシステム効率と
の相関性があり、システム効率を高める上では、アンモ
ニア水溶液の過冷却度は小さいほど良く、この過冷却度
を溶液ポンプ６に悪影響を与えない範囲で最小限に制御
することが課題であった。

【０００８】即ち、本システムでは上記各課題によって
システムの安定生が欠けるという課題があった。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明は上記課題を解決
するため、再生器と、精溜器と、凝縮器の一次側と、過
冷却器と、膨張弁と、蒸発器の一次側と、吸収器と、溶
液ポンプと、溶液熱交換器とを配管接続し、かつ溶液ポ
ンプの吸入側でこの溶液ポンプの上方にポンプレシーバ
と該ポンプレシーバの液面を検知する液面検知手段とを
設け、更に前記溶液ポンプの回転数を制御することによ
り前記ポンプレシーバの液面を一定に制御する制御手段
を設けて構成してある。

【００１０】本発明は上記した構成により、溶液ポンプ
の吸入側でこの溶液ポンプの上方にあるポンプレシーバ
に設けた液面検知手段によりポンプレシーバの液面レベ
ルを検出し、この液面レベルが一定になるように溶液ポ
ンプの回転数を制御することにより、溶液ポンプからシ
ステム系に送り出される冷媒溶液と、溶液もポンプにシ
ステム系より戻ってくる冷媒溶液の循環流量がつりあ
い、流れの連続条件が満たされる他、溶液ポンプに対し
て常に一定の正の圧力がかかった状態で冷媒溶液を供給
できる。

【００１１】

【発明の実施の形態】本発明の請求項１に係る吸収式ヒ
ートポンプは、再生器と、精溜器と、凝縮器の一次側
と、過冷却器と、膨張弁と、蒸発器の一次側と、吸収器
と、溶液ポンプと、溶液熱交換器とを配管接続し、かつ
溶液ポンプの吸入側でこの溶液ポンプの上方にポンプレ
シーバと該ポンプレシーバの液面を検知する液面検知手
段とを設け、更に前記溶液ポンプの回転数を制御するこ
とにより前記ポンプレシーバの液面を一定に制御する制
御手段を設けて構成してあり、溶液ポンプの吸入側でこ
の溶液ポンプの上方にあるポンプレシーバに設けた液面
検知手段によりポンプレシーバの液面レベルを検出し、
この液面レベルが一定になるように溶液ポンプの回転数
を制御することにより、溶液ポンプからシステム系に送
り出される冷媒溶液と、溶液もポンプにシステム系より
戻ってくる冷媒溶液の循環流量がつりあい、流れの連続
条件が満たされる他、溶液ポンプに対して常に一定の正
の圧力がかかった状態で冷媒溶液を供給できる。

【００１２】本発明の請求項２に係る吸収式ヒートポン
プは、溶液ポンプの吸入側の、前記溶液ポンプおよびポ
ンプレシーバとを結ぶ配管の途中に過冷却部Ａを設けて
構成してあり、また請求項３に係る吸収式ヒートポンプ
は蒸発器に溶液ポンプの吸入側に連なる過冷却部Ｂを設
けて構成してあり、いずれもポンプレシーバと溶液ポン
プとを結ぶ配管の途中で冷媒溶液を過冷却部により冷却
することにより、溶液ポンプの吸入側の冷媒溶液の過冷
却をとることができる。

【００１３】本発明の請求項４に係る吸収式ヒートポン
プは、再生器と、精溜器と、凝縮器の一次側と、過冷却
器と、膨張弁と、蒸発器の一次側と、吸収器と、溶液ポ
ンプと、溶液熱交換器とを配管接続し、かつ溶液ポンプ
の吸入側のポンプレシーバの底部に流路を設け、この流
路に凝縮器と熱交換する冷却水を通水する構成としてあ
り、飽和状態でポンプレシーバに冷媒溶液が戻り、ポン
プレシーバ内に流下することによる場合に生ずる、泡立
ちによる非平衡ガス成分を液とを分離しながら効果的に
冷却することができる。

【００１４】本発明の請求項５に係る吸収式ヒートポン
プは、再生器と、精溜器と、凝縮器の一次側と、過冷却
器と、膨張弁と、蒸発器の一次側と、吸収器と、溶液ポ
ンプと、溶液熱交換器とを配管接続し、かつ前記溶液ポ
ンプの吸入側に設けた第１の温度センサーと、膨張弁の
出口側に設けた第２の温度センサーを備え、前記溶液ポ
ンプの吸入側の冷媒溶液の過冷却度を、前記膨張弁出口
側に設けた第１の温度センサーで検出される前記膨張弁
出口の温度で推定される前記溶液ポンプの吸入側の圧力
と、前記溶液ポンプの吸入側に設けた第１の温度センサ
ーにより検出される前記溶液ポンプの吸入側の冷媒溶液
の温度により推測し、前記溶液ポンプの回転数あるい
は、前記膨張弁の開度を、前記溶液ポンプの吸入側の冷
媒溶液の過冷却度が所定の値となるよう制御する制御手
段を設けて構成してあり、溶液ポンプの吸入側の冷媒溶
液の過冷却度を、膨張弁出口側の冷媒蒸発温度から推定
される、溶液ポンプの吸入側の圧力と、溶液ポンプの吸
入側の冷媒溶液の温度により推測することにより、溶液
ポンプの吸い込み条件である、所要ＮＰＳＨ（Net Posi
tive Suction Head）に対する余裕度を直接的に評価す
ることが可能で、この条件を満足させるよう、溶液ポン
プの回転数と、膨張弁の開度とを制御することが可能で
ある。

【００１５】本発明の請求項６に係る吸収式ヒートポン
プは、再生器と、精溜器と、凝縮器の一次側と、過冷却
器と、膨張弁と、蒸発器の一次側と、吸収器と、溶液ポ
ンプと、溶液熱交換器とを配管接続し、かつ前記溶液ポ
ンプを駆動するモータの駆動電流を検出する電流センサ
ーと、この電流センサーにより検出される電流値の変動
幅が所定の値より大きいとき、前記溶液ポンプの回転数
を低下させるか、あるいは膨張弁の開度を大きくして、
前記溶液ポンプを駆動するモータの駆動電流の変動幅が
所定の値以内となるよう制御する制御手段を設けて構成
してあり、溶液ポンプがガスがみあるいはキャビテーシ
ョンによるポンプの駆動トルクが変動を、ポンプを駆動
するモータの駆動電流の電流値の変動幅で検出し、この
電流値の変動幅が所定の値より大きいとき、溶液ポンプ
の回転数を低下させるか、あるいは膨張弁の開度を大き
くすることにより溶液ポンプの吸入側の冷媒溶液の吸入
条件を改善し、溶液ポンプを駆動するモータの駆動電流
の変動幅が所定の値以内となるよう制御することが可能
である。

【００１６】本発明の請求項７に係る吸収式ヒートポン
プは、再生器と、精溜器と、凝縮器の一次側と、過冷却
器と、膨張弁と、蒸発器の一次側と、吸収器と、溶液ポ
ンプと、溶液熱交換器とを配管接続し、かつ前記溶液ポ
ンプの振動を検出する振動センサーと、この振動センサ
ーにより検出される溶液ポンプの振動が、所定の値より
大きいとき、前記溶液ポンプの回転数を低下させるか、
あるいは膨張弁の開度を大きくして、前記溶液ポンプの
振動が所定の値以内となるよう制御する制御手段を設け
て構成してあり、溶液ポンプがガスがみあるいはキャビ
テーションにより発生するポンプの異常振動を溶液ポン
プに取り付けた振動センサーで検出し、溶液ポンプの振
動の振幅が所定の振動幅を越えた場合、溶液ポンプの回
転数を低下させるか、あるいは膨張弁の開度を大きくす
ることにより溶液ポンプの吸入側の冷媒溶液の吸入条件
を改善し、溶液ポンプが異常振動が発生しない安定運転
状態に制御することが可能である。

【００１７】本発明の請求項８に係る吸収式ヒートポン
プは、再生器と、精溜器と、凝縮器の一次側と、過冷却
器と、膨張弁と、蒸発器の一次側と、吸収器と、溶液ポ
ンプと、溶液熱交換器とを配管接続し、かつ前記溶液ポ
ンプの吐出側の温度を検出する第３の温度センサーと、
この第３の温度センサーにより検出される温度変動幅が
所定の値より大きいとき、前記溶液ポンプの回転数を低
下させるか、あるいは膨張弁の開度を大きくして、前記
第３の温度センサーにより検出される吐出側の温度変動
幅を所定の値以内となるよう制御する第５の制御手段を
設けて構成してあり、溶液ポンプがガスがみあるいはキ
ャビテーションによりポンプの瞬時流量が変動し、また
冷媒溶液中にガス成分を混入させることにより生ずる溶
液ポンプ吐出側の冷媒溶液の温度変動を検出し、溶液ポ
ンプの回転数を低下させるか、あるいは膨張弁の開度を
大きくして溶液ポンプの吸入側の冷媒溶液の吸入条件を
改善し、溶液ポンプのガスがみあるいはキャビテーショ
ンの運転を回避することができる。

【００１８】以下本発明の実施例を図を参照しながら説
明するが、従来技術と同様の部分については同一番号を
付して説明は省略し、異なる部分のみ説明する。

【００１９】（実施例１）図１は実施例１のシステム構
成図、図２は同実施例１の溶液ポンプに関連するシステ
ム制御図である。

【００２０】図において、４はポンプレシーバであり、
ポンプレシーバ４の側面にはポンプレシーバ４の液面を
検出する液面検知手段５がとりつけられている。液面検
知手段５としてはポンプレシーバ４内に磁性体を内蔵し
たフロートを設け、このフロートの位置をポンプレシー
バ４の外部より、複数個設けた磁気抵抗素子などで検出
するようにして構成するとができる。液面の変動に対し
て安定に制御するため液面検出手段５としては、液面を
ある程度連続的に検出できることが望ましい。ポンプレ
シーバ４は溶液ポンプ６の上方に設置されて、溶液ポン
プ６の吸入側に対して高低差分だけの静圧が作用するよ
うに構成されている。

【００２１】また、ポンプレシーバ４の液面検知手段５
は制御手段２８Ａと接続され、溶液ポンプ６はモータド
ライバー２９と接続されるとともに、モータドライバー
２９は、制御手段２８Ａにより制御される。膨張弁１７
の出口に設けられた温度センサー３０は制御手段２８Ａ
と接続され、さらに膨張弁１７は制御手段２８Ａにより
制御されている。

【００２２】上記構成において動作を説明すると、再生
器８で加熱されたアンモニア水溶液は精溜器９で純粋に
近いアンモニアガスと低濃度のアンモニアを含む希溶液
とに分離される。純粋に近く精溜されたアンモニアガス
は、凝縮器１５で冷却されて液となり、さらに過冷却器
１６で過冷却され、膨張弁１７で断熱膨張した後、低温
の湿り蒸気となって、蒸発器１８で熱交換し、吸収器１
４にいたる。この冷却動作をしたアンモニアガスは、精
溜器９で分離された低濃度のアンモニアを含む希溶液に
吸収器１４で吸収される。吸収器１４でアンモニアガス
を吸収したアンモニア水溶液の希溶液は高濃度のアンモ
ニアを含んだ濃溶液となり、ポンプレシーバ４を経て溶
液ポンプ６の吸入側にいたる。

【００２３】この一連のサイクルにより、アンモニア冷
媒側のサイクルは構成される。膨張弁１７の開度につい
ては、膨張弁１７の出口に設けた第２の温度センサー３
０が所定の温度となるように制御手段２８Ａにより制御
される。再生器８は貫流形のボイラーであるため、溶液
循環量と燃焼量との十分なマッチングをとる必要があ
り、再生器８の出口のアンモニアガスの温度が所定の温
度を越えないように燃焼量およびポンプ回転数が制御さ
れている。

【００２４】本実施例の室内機２および放熱器１９は不
凍液を注入した冷温水で熱交換するようになっており、
冷房運転の場合は室内機２と蒸発器１８を内蔵する蒸発
熱交換器２５とが接続され、また放熱器１９と凝縮器１
５を内蔵する積層熱交換器２２とが接続されるように、
四方弁２１と四方弁２４とが切り換えられる。暖房運転
の場合には、室内機２と凝縮器１５を内蔵する積層熱交
換器２２とが接続されまた、また放熱器１９と蒸発器１
８を内蔵する蒸発熱交換器２５とが接続されるように、
四方弁２１と四方弁２４とが切り換えられる。

【００２５】ここで上記ポンプレシーバ４は溶液ポンプ
６の吸入側にアンモニア水溶液を安定して供給するため
のものであり、溶液ポンプ６の単独の動作安定のために
はポンプレシーバ４の容量は大きいほど良い。しかし、
単にポンプレシーバ４の容量を大としても、ポンプ循環
量とシステムの所要循環量が整合しない場合、局所的な
冷媒の過充填あるいは充填不足が生じて最終的なシステ
ム動作の安定化を果たすことができない。ポンプレシー
バ４の液面は溶液ポンプ６に戻ってくるアンモニア水溶
液の液量と溶液ポンプ６の送り出す液量が平衡した位置
であり、この液面が低下しているということは、溶液ポ
ンプ６がアンモニア水溶液を送りすぎているということ
であり、逆に液面が上昇しているということは溶液ポン
プの流量が足らないということになる。

【００２６】この液面の変動は実際には過渡的な変動を
含むため、上記ポンプレシーバ４の液面のバランス点は
ある幅をもたせる必要があるが、ポンプレシーバ４に設
けた液面検知手段５によりアンモニア水溶液の液面を検
知し、この液面の信号を制御手段２８Ａに入力し、この
液面がある幅で一定となるように溶液ポンプ６の回転数
を制御手段で決めて、モータドライバー２９で溶液ポン
プ６の回転数を制御することにより、システム系を安定
して制御することができる。

【００２７】（実施例２）図３は実施例２のシステム構
成図である。この実施例２において実施例１と相異する
点は、溶液ポンプ６の吸入側に過冷却部Ａ３２を設けた
点である。過冷却部Ａ３２は、ポンプレシーバ４と溶液
ポンプ６とを結ぶ配管３３を外筒３４で覆った環状の熱
交換器であり、配管３３と外筒３４とで構成される環状
の流路に放熱器１９で冷却された不凍液を流すことによ
り、配管３３を流れるアンモニア水溶液が冷却される。
溶液ポンプ６を安定して動作させるためには、所要の過
冷却度（２〜３ｄｅｇ）とることが必要であり、この実
施例２では溶液ポンプ６の吸入側に過冷却部Ａ３２を設
け、溶液ポンプ６の吸入側を強制的に冷却するものであ
る。所要の過冷却度を安定してとるものである。配管３
３を流れるアンモニア水溶液の循環量は、放熱器１９を
流れる不凍液の循環量よりほぼ一桁低いため配管３３の
管内側のアンモニア水溶液の熱伝達率が支配的となる。

【００２８】従って配管３３の管内側の熱伝達率を高め
るため、配管３３の管径を小さくするあるいは配管３３
の内部に螺旋ワイヤーなど熱伝達の促進体を挿入するこ
とが望ましい。以上のようにこの実施例２では溶液ポン
プ６の吸入側のアンモニア水溶液を強制的に冷却するこ
とにより、アンモニア水溶液の過冷却度を確実にとり、
溶液ポンプ６の動作の安定化を図ることができる。

【００２９】（実施例３）図４は実施例３のシステム構
成図である。この実施例３において実施例２と異なる点
は蒸発器１８を内蔵する積層熱交換器２５Ａに一体に過
冷却部Ｂ３３を設け、これを溶液ポンプ６の吸入側に接
続した点にある。溶液ポンプ６の吸入側に積層熱交換器
２５Ａと一体に設けた過冷却部Ｂ３３により、溶液ポン
プ６の吸入側のアンモニア水溶液を強制的に冷却するこ
とにより、所要の過冷却度を安定してとることができ
る。また蒸発器１８を内蔵する積層熱交換器２５Ａは低
温が取り易く、かつ伝熱効率が高いため過冷却部Ｂ３３
を非常にコンパクトに構成できる。

【００３０】（実施例４）図５は本発明の実施例４のシ
ステム構成図である。この実施例４において実施例１と
異なる点は溶液ポンプ６の吸入側のポンプレシーバ４の
底部に過冷却用の流路３６を設け、この流路３６に放熱
器１９で冷却された不凍液を流す点にある。溶液ポンプ
６がガスがみの運転状態となるとき、ポンプレシーバ４
内にも不飽和のアンモニアガスの気泡が発生し、この気
泡をいかに効率よく消滅させるかが課題であるが、ポン
プレシーバ４の底部を冷却することにより、溶液ポンプ
６に吸収されようとする気泡を効率的にアンモニア水溶
液に吸収させて、溶液ポンプ６のガスがみ運転を防止す
ることができる。この実施例４によればアンモニアガス
とアンモニア水溶液との熱交換が容積のあるポンプレシ
ーバ４内で行われるため、アンモニア水溶液の過冷却を
とることによりアンモニアのガスを効率的に吸収するこ
とができる。

【００３１】（実施例５）次に本発明の実施例５を図６
〜図８を用いて説明する。図６は実施例５のシステム構
成図、図７は実施例５のシステム制御図、図８は同実施
例５のアンモニア水溶液の二相状態の判定図である。こ
の実施例５において実施例１と異なる点はポンプレシー
バ４の液面を検出する液面検知手段５を除き、溶液ポン
プ６の吸入側に温度センサー３１を設け、溶液ポンプ６
の吸入側のアンモニア水溶液の過冷却度を所要の値に保
つ第２の制御手段２８Ｂを設けた点である。

【００３２】本実施例において、溶液ポンプ６の吸入側
に設けた温度センサー３１は第２の制御手段２８Ｂと接
続され、第２の制御手段２８Ｂによりモータドライバー
２９を経て溶液ポンプ６の回転数を制御する。溶液ポン
プ６の吸入側には所定の濃度のアンモニア水溶液が戻っ
てくるが、溶液ポンプ６の吸入側は低圧側で、飽和に近
い状態であり、アンモニア水溶液の温度が高くなりすぎ
ると、キャビテーションあるいは、二相状態となる。ア
ンモニア水溶液の二相状態の判定は図８に示したように
圧力と濃度と温度の関数で表される。このアンモニア水
溶液の濃度についてはあらかじめシステムの動作条件か
ら推定できるため、溶液ポンプ６の吸入側の圧力と温度
がわかれば溶液ポンプ６の吸入側の液の状態が判定でき
る。

【００３３】溶液ポンプ６の吸入側の圧力については、
膨張弁１７の出口側の温度センサー３０の温度が低圧側
（溶液ポンプ６の吸入側）のアンモニア冷媒の飽和温度
であり、この飽和温度で溶液ポンプ６の吸入側の圧力を
推定することができる。たとえば溶液ポンプ６の吸入側
のアンモニア水溶液の濃度が４０％で、圧力が３kg/cm²
の場合平衡となる溶液温度は４８℃程度となる。ポンプ
の安定動作のためには過冷却度として２〜３ｄｅｇとる
必要があることから、溶液ポンプ６の吸入側のアンモニ
ア水溶液の温度は４５℃〜４６℃に抑える必要がある。
従って、以上の濃度と圧力と温度の状態から、この溶液
ポンプ６の吸入側のアンモニア水溶液の状態を知ること
ができる。

【００３４】この濃度と圧力と温度の状態から、二相状
態にあると判定された場合には、溶液ポンプ６の吸入側
のアンモニア水溶液の過冷却度を一定に保つ上で、２つ
の制御の手段があり、一つは溶液ポンプ６の回転数を下
げて、低圧側の圧力を上げることであり、他の一つは膨
張弁１７の開度を開けて、低圧側の圧力を上げることで
ある。溶液ポンプ６の吸入側のアンモニア水溶液の過冷
却度を一定に保つよう全体のシステムのバランスをとる
ことは、システム系の所要循環量と溶液ポンプ６による
アンモニア水溶液の搬送量とが釣り合うことにもなる。
また吸収式ヒートポンプの動作効率ＣＯＰは溶液ポンプ
６の吸入側のアンモニア水溶液の過冷却度が限りなく０
ｄｅｇに近づくほど高くなるため、システム効率を向上
させるためには、溶液ポンプ６の安定動作条件である過
冷却度２〜３ｄｅｇに安定して制御する必要がある。

【００３５】この実施例５においては、システムの安定
動作のために必要な溶液ポンプ６の吸入側のアンモニア
水溶液の過冷却度を、温度条件等により推定し、この過
冷却度を必要最小限かつ安定して制御することにより、
溶液ポンプ６の動作条件を安定化すると共に、システム
効率の向上を図ることができる。

【００３６】（実施例６）図９は実施例６のシステム制
御図である。この実施例６において実施例１と異なる点
はポンプレシーバ４の液面を検出する液面検知手段５を
除き、溶液ポンプ６がガスがみ運転をした場合に生ずる
溶液ポンプ６のトルク変動を検出する手段２９Ａを設
け、ガスがみ運転によるトルク変動を検出した際には、
溶液ポンプ６の回転数を低下させる制御手段２８Ｃを設
けた点である。

【００３７】溶液ポンプ６のトルク変動を検出する手段
２９Ａは、溶液ポンプ６を駆動するモータ６Ａの駆動電
流をモータドライバー２９の出力線に設けられた電流セ
ンサーで構成してあり、その電流センサーの出力を制御
手段２８Ｃで判定し、電流値の変動幅が所定の値よりも
大きいとき、溶液ポンプ６はガスがみ運転であると判定
して、モータドライバー２９の出力を低下させて溶液ポ
ンプ６の回転数を下げるように、制御手段２８Ｃにより
制御するものである。溶液ポンプ６は容積形のポンプで
あるため、ガスがみあるいはキャビテーションなどが生
ずると、大幅にトルク変動が生ずるため、溶液ポンプ６
がガスがみ運転であることを明確に判定することがで
き、溶液ポンプ６のガスがみ運転を確実に防止すること
ができる。

【００３８】（実施例７）図１０は実施例７のシステム
制御図である。この実施例７において実施例１と異なる
点は、ポンプレシーバ４の液面を検出する液面検知手段
５を除き、溶液ポンプ６がガスがみ運転をした場合に生
ずる溶液ポンプ６の振動を検出する手段３７を設け、ガ
スがみ運転によるポンプの振動を検出した際には、溶液
ポンプ６の回転数を低下させる制御手段２８Ｄを設けた
点である。

【００３９】溶液ポンプ６の異常振動を検出する手段３
７は圧電素子を用いた振動センサーで構成してあり、こ
の振動センサーの出力を制御手段２８Ｄで判定し、振動
センサーの出力が所定の値よりも大きいとき、溶液ポン
プ６はガスがみ運転であると判定して、モータドライバ
ー２９の出力を低下させて溶液ポンプ６の回転数を下げ
るように、制御手段２８Ｄにより制御するものである。

【００４０】（実施例８）図１１は実施例８のシステム
制御図である。この実施例８において実施例１と異なる
点は、ポンプレシーバ４の液面を検出する液面検知手段
５を除き、溶液ポンプ６がガスがみ運転をした場合に生
ずる溶液ポンプ６の吐出側のアンモニア水溶液の温度変
動を検出する手段３８を設け、ガスがみ運転によるポン
プの吐出側の温度変動を検出した際には、溶液ポンプ６
の回転数を低下させる第５の制御手段２８Ｅを設けた点
である。

【００４１】溶液ポンプ６の吐出側のアンモニア水溶液
の温度変動を検出する手段３８は溶液ポンプ６の吐出側
に設けた温度センサーで構成してあり、この温度センサ
ーの出力の変動を制御手段２８Ｅで判定し、温度センサ
ーの出力の変動が所定の値よりも大きいとき、溶液ポン
プ６はガスがみ運転であると判定して、モータドライバ
ー２９の出力を低下させて溶液ポンプ６の回転数を下げ
るように、制御手段２８Ｅにより制御するものである。
この温度変動はガスがみ運転以外にもシステム的に動作
が不安定になった場合にも生じるが、この温度変動が安
定するように、膨張弁１７を制御することにより、シス
テム動作の安定化を図ることができる。

【００４２】

【発明の効果】以上のように本発明の吸収式ヒートポン
プによれば、次の効果が得られる。

【００４３】（１）溶液ポンプの吸入側でこの溶液ポン
プの上方にあるポンプレシーバに設けた液面検知手段に
よりポンプレシーバの液面レベルを検出し、この液面レ
ベルが一定になるように溶液ポンプの回転数を制御する
ことにより、溶液ポンプからシステム系に送り出される
冷媒溶液と、溶液もポンプにシステム系より戻ってくる
冷媒溶液の循環流量がつりあい、流れの連続条件が満た
される他、溶液ポンプに対して常に一定の正の圧力がか
かった状態で冷媒溶液を供給できるため溶液ポンプの循
環量が安定し、システム系の安定動作に効果がある。

【００４４】（２）溶液ポンプの吸入側に過冷却器を設
け、溶液ポンプの吸入側を強制的に冷却することによ
り、溶液ポンプの吸入側のアンモニア水溶液の所要の過
冷却度を常に保持することができ、溶液ポンプを安定し
て動作させることができる。

【００４５】（３）溶液ポンプの吸入側のポンプレシー
バの底部に過冷却用の流路を設け、この流路に放熱器で
冷却された不凍液を流すことにより、ポンプレシーバ内
に飽和に近い冷媒溶液が流入することにより生ずる泡立
ちによる非平衡ガス成分と、冷媒溶液とを分離しながら
効果的に冷却し、過冷却のとれた冷媒溶液のみを溶液ポ
ンプに供給し、溶液ポンプのガスがみ運転を防止するこ
とができる。

【００４６】（４）溶液ポンプの吸入側の冷媒溶液の過
冷却度を、膨張弁出口側の冷媒蒸発温度から推定され
る、溶液ポンプの吸入側の圧力と、溶液ポンプの吸入側
の冷媒溶液の温度により推測し、所要の過冷却度が得ら
れるように制御するため、過冷却度が直接的に評価され
て制御されることになって精度良く過冷却度を制御でき
る。従って過冷却度を最小限に制御でき、溶液ポンプの
安定動作と共に、システム効率を高める上で効果があ
る。

【００４７】（５）溶液ポンプのトルク変動を検出する
手段を設け、ガスがみ運転によるトルク変動を検出した
際には、溶液ポンプの回転数を低下させる制御をかける
ことにより、溶液ポンプの信頼性を高めることができ
る。

【００４８】（６）溶液ポンプの振動を検出する手段を
設け、ガスがみ運転による振動を検出した際には、溶液
ポンプの回転数を低下させる制御をかけることにより、
溶液ポンプの信頼性を高めることができる。

【００４９】（７）溶液ポンプの吐出側のアンモニア水
溶液の温度変動を検出する手段を設けることにより、溶
液ポンプのガスがみ運転を検出できる他、システム的な
動作の不安定を検出して、システム動作の安定化を図る
ことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例１における吸収式ヒートポンプ
のシステム構成図

【図２】同実施例１のシステム制御図

【図３】本発明の実施例２における吸収式ヒートポンプ
のシステム構成図

【図４】本発明の実施例３における吸収式ヒートポンプ
のシステム構成図

【図５】本発明の実施例４における吸収式ヒートポンプ
のシステム構成図

【図６】本発明の実施例５における吸収式ヒートポンプ
のシステム構成図

【図７】同実施例５における吸収式ヒートポンプのシス
テム制御図

【図８】同実施例５におけるアンモニア水溶液二相判定
図

【図９】本発明の実施例６における吸収式ヒートポンプ
のシステム制御図

【図１０】本発明の実施例７における吸収式ヒートポン
プのシステム制御図

【図１１】本発明の実施例８における吸収式ヒートポン
プのシステム制御図

【図１２】従来の吸収式ヒートポンプを示すシステム構
成図

【符号の説明】

４ポンプレシーバ５液面検知手段６溶液ポンプ７溶液熱交換器８再生器９精溜器１４吸収器１５凝縮器１６過冷却器１７膨張弁１８蒸発器２８，２８Ａ，２８Ｂ，２８Ｃ，２８Ｄ，２８Ｅ制御
手段

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) F25B 15/00 306

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】再生器と、精溜器と、凝縮器の一次側と、
過冷却器と、膨張弁と、蒸発器の一次側と、吸収器と、
溶液ポンプと、溶液熱交換器とを配管接続し、かつ溶液
ポンプの吸入側でこの溶液ポンプの上方にポンプレシー
バと該ポンプレシーバの液面を検知する液面検知手段と
を設け、更に前記溶液ポンプの回転数を制御することに
より前記ポンプレシーバの液面を一定に制御する制御手
段を設けた吸収式ヒートポンプ。
【請求項２】溶液ポンプの吸入側の、前記溶液ポンプお
よびポンプレシーバとを結ぶ配管の途中に過冷却部Ａを
設けた請求項１記載の吸収式ヒートポンプ。
【請求項３】蒸発器に溶液ポンプの吸入側に連なる過冷
却部Ｂを設けた請求項１記載の吸収式ヒートポンプ。
【請求項４】再生器と、精溜器と、凝縮器の一次側と、
過冷却器と、膨張弁と、蒸発器の一次側と、吸収器と、
溶液ポンプと、溶液熱交換器とを配管接続し、かつ溶液
ポンプの吸入側のポンプレシーバの底部に流路を設け、
この流路に凝縮器と熱交換する冷却水を通水する構成と
した吸収式ヒートポンプ。
【請求項５】再生器と、精溜器と、凝縮器の一次側と、
過冷却器と、膨張弁と、蒸発器の一次側と、吸収器と、
溶液ポンプと、溶液熱交換器とを配管接続し、かつ前記
溶液ポンプの吸入側に設けた第１の温度センサーと、膨
張弁の出口側に設けた第２の温度センサーを備え、前記
溶液ポンプの吸入側の冷媒溶液の過冷却度を、前記膨張
弁出口側に設けた第１の温度センサーで検出される前記
膨張弁出口の温度で推定される前記溶液ポンプの吸入側
の圧力と、前記溶液ポンプの吸入側に設けた第１の温度
センサーにより検出される前記溶液ポンプの吸入側の冷
媒溶液の温度により推測し、前記溶液ポンプの回転数あ
るいは、前記膨張弁の開度を、前記溶液ポンプの吸入側
の冷媒溶液の過冷却度が所定の値となるよう制御する制
御手段を有する吸収式ヒートポンプ。
【請求項６】再生器と、精溜器と、凝縮器の一次側と、
過冷却器と、膨張弁と、蒸発器の一次側と、吸収器と、
溶液ポンプと、溶液熱交換器とを配管接続し、かつ前記
溶液ポンプを駆動するモータの駆動電流を検出する電流
センサーと、この電流センサーにより検出される電流値
の変動幅が所定の値より大きいとき、前記溶液ポンプの
回転数を低下させるか、あるいは膨張弁の開度を大きく
して、前記溶液ポンプを駆動するモータの駆動電流の変
動幅が所定の値以内となるよう制御する制御手段を備え
た吸収式ヒートポンプ。
【請求項７】再生器と、精溜器と、凝縮器の一次側と、
過冷却器と、膨張弁と、蒸発器の一次側と、吸収器と、
溶液ポンプと、溶液熱交換器とを配管接続し、かつ前記
溶液ポンプの振動を検出する振動センサーと、この振動
センサーにより検出される溶液ポンプの振動が、所定の
値より大きいとき、前記溶液ポンプの回転数を低下させ
るか、あるいは膨張弁の開度を大きくして、前記溶液ポ
ンプの振動が所定の値以内となるよう制御する制御手段
を備えた吸収式ヒートポンプ。
【請求項８】再生器と、精溜器と、凝縮器の一次側と、
過冷却器と、膨張弁と、蒸発器の一次側と、吸収器と、
溶液ポンプと、溶液熱交換器とを配管接続し、かつ前記
溶液ポンプの吐出側の温度を検出する第３の温度センサ
ーと、この第３の温度センサーにより検出される温度変
動幅が所定の値より大きいとき、前記溶液ポンプの回転
数を低下させるか、あるいは膨張弁の開度を大きくし
て、前記第３の温度センサーにより検出される吐出側の
温度変動幅を所定の値以内となるよう制御する第５の制
御手段を備えた吸収式ヒートポンプ。