JPH06235559A - 吸収式冷凍機を用いて行う空調装置の運転制御方法及びその装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 吸収式冷凍機利用の空調装置において、空冷
方式を採用して、安定した運転を行いたい。 【構成】 系内に冷媒溜13を設け、制御器31により外気
温度に関連して冷媒の貯蔵量を制御することにより、吸
収液の濃度を常に結晶を起こさない範囲で高濃度になる
ように制御する。

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、小規模建物
等を対象とする吸収式冷凍機を用いて行う空調装置の運
転制御方法及びその装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】吸収式冷凍機を用いた冷房方式は、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、この凝縮した液冷媒を蒸発器に導き、室内のファン
コイルユニットと冷凍機間を循環する冷熱媒（通常水）
を蒸発潜熱で冷却し、一方蒸発した冷媒蒸気を水冷方式
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ものである。そして、
この吸収式冷凍機の場合、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ユニット
内に循環させて室内空気を冷却して12℃前後で蒸発器に
戻す構成である。このためリチュウムブロマイド水溶液
を吸収液として使用する場合、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等に設置して水冷回路で冷却す
る方法がとられている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかし、このような水
冷方式をとる従来の吸収式冷凍機を用いて行う空調装置
においては次のような欠点がある。 ａ．吸収器を水冷方式で温度管理（冷却）していること
から、設備が大型になると共に配管等にも多くの工事費
がかかり、よって一般住宅或いは小規模建物の冷房用に
は不利である。 ｂ．室内のファンコイルユニットと冷凍機は、冷熱媒循
環用の配管で結ぶ必要があることから、工事費、設備費
が高額になる。 ｃ．吸収式冷凍機において、吸収液にアンモニア水を使
用し、冷媒にアンモニアを使用したアンモニア吸収式冷
凍機が知られている。この冷凍機で小型のものの場合、
吸収器の冷却を空冷方式で行うものがある。しかし、こ
の方式の場合、室内のファンコイルユニットと蒸発器間
を循環する冷熱媒には水が使用されている。この理由
は、アンモニアが万一漏れた場合に、室内にこの漏れた
アンモニアが流入するのを防止するためである。このた
め、空冷で吸収器を冷却するアンモニア吸収式冷凍機の
場合でも、室内のファンコイルユニットと蒸発器間は冷
熱媒を循環させる方式となっており、この配管上の問題
がある。又、リチュウムブロマイド水溶液を使用する吸
収式冷凍機において吸収器を空冷するためには、放熱面
積を非常に大きくとる必要があり、住宅や小規模建物用
には向かない。 ｄ．一方、蒸発器により直接室内空気を冷却する所謂パ
ッケージ型吸収式ガスエアコンが知られている。しか
し、このガスエアコンの場合、吸収器及び凝縮器の冷却
は水冷方式であり、この例の場合も配管上の問題があ
る。 ｅ．ところで、吸収式冷凍機を運転する場合、その機能
を満足に発揮させるためには、吸収液の濃度は重要なフ
ァクターとなる。例えば、吸収液の濃度が濃くなれば、
吸収液の温度をそれ程下げないでも液冷媒の蒸発温度を
低く保つことはできるが、同時に吸収液が結晶を起す危
険性が高くなる。従って、空冷式の吸収式冷凍機におい
て、外気温度が上昇した場合には吸収液の結晶を防ぎな
がらいかに高濃度で運転するかがポイントになる。

【０００４】本発明の目的は、一般住宅を含む小規模建
物用に実施化が可能な空冷式を採用した吸収式冷凍機を
用いて行う空調方法及びその装置において、外気温度に
関連させて吸収液の濃度を変化させながら常にその機能
を満足に発揮させながら運転を行う制御方法とその装置
を提案することである。

【課題を解決するための手段】本発明において提案する
吸収式冷凍機を用いて行う空調方法及びその装置の構成
は次のとおりである。

【０００５】１．吸収液としてリチュウムブロマイド水
溶液を主成分としたものを使用し、冷媒として水を使用
すると共に、冷房対象室内空気が通る通路内に蒸発器を
位置させて室内空気を直接冷却し、この冷却された冷気
をダクトを経由して直接室内に送風して冷房を行い、且
つ吸収器内の吸収液の温度管理を空冷方式により行うこ
とを特徴とする吸収式冷凍機を用いて行う空調装置にお
いて、外気温度に関連させて、冷媒液溜に貯蔵する冷媒
量を制御することにより、吸収液が結晶温度に至らない
範囲で、吸収液の濃度を常に高濃度に保ちながら運転を
行う吸収式冷凍機を用いて行う空調装置の運転制御方
法。

【０００６】２．リチュウムブロマイド水溶液を主成分
とした吸収液に冷媒としての水を吸収させた稀溶液を加
熱して冷媒蒸気を発生させる再生器と、発生した冷媒蒸
気を空冷方式により凝縮させる凝縮器と、冷房対象室内
の空気が通る通路内に組み込まれた蒸発器と、送風ファ
ンにより空冷するように構成された吸収器と、前記凝縮
器と蒸発器間に組み込まれた冷媒液溜と、前記吸収器を
空冷する外気温度を検出し、この外気温度により前記冷
媒液溜内に貯蔵する冷媒の量を制御して吸収液の濃度を
制御する制御器と、から成る吸収式冷凍機を用いて行う
空調装置の運転制御装置。

【作用】再生器内の作動液は再生器内で例えばガスバー
ナにより加熱されて冷媒蒸気を発生し、この冷媒蒸気は
分離器で分離されて凝縮器に至り、ここで空冷方式によ
り冷却されて凝縮し、蒸発器に至る。蒸発器内の蒸発筒
の外側には、ダクトを経由して室内の温かい、例えば27
℃の空気が循環している。蒸発筒内において冷媒液が蒸
発すると、この潜熱により27℃の室内空気は15℃程度ま
で冷却されてダクトを経由して室内に送風される。蒸発
器で蒸発した冷媒蒸気は吸収器に導かれ、ここで吸収液
（濃溶液）に吸収される。この吸収作用は発熱反応であ
り、吸収液は空冷される。吸収液が十分に冷却されて温
度が下がるほど、又吸収液の濃度が濃いほど、蒸発器で
の冷媒の蒸発温度は低くなる。

【０００７】本吸収冷凍機は７℃の冷水を発生させるの
ではなく、15℃程度に室内空気を冷却すればよいので、
吸収器内の吸収液の温度は50℃程度にまで冷却されれば
十分である。従って、夏期の外気温度35℃程度の空気
で、吸収器を空冷するだけで、冷凍機としての機能が発
揮できることになる。吸収器で冷媒蒸気を吸収した作動
液（稀溶液）は再び再生器に戻る。

【０００８】さて、上記冷房サイクルにおいて、吸収液
の温度が最も低下するところは、空冷される吸収器の周
辺である。当然のことながら、空冷であるからには吸収
液が外気温度より低下することはありえない。そこで制
御器は空冷用の外気温度を検出し、この外気温度で結晶
しない濃度にまで吸収液（濃溶液）の濃度を上昇させる
ことにより、吸収液結晶の懸念を排除しつつ、高外気温
時にも、蒸発器の蒸発温度を低く維持することができ
る。

【０００９】具体的には、外気温度が高い場合には冷媒
液溜への冷媒貯蔵量を増やして吸収液の濃度を上げる。

【００１０】この制御は、吸収液の濃度を例えば高・中
・低の三段切り替え方式等のステップ制御でも、或いは
連続制御方式でもよい。

【００１１】

【実施例】図１に本発明を実施した単効用吸収式冷凍機
を用いて行う空調装置を示す。１は空調機本体、２は住
宅、３は煙突、４は室内空気の送風ダクト、５は吸気ダ
クトであって、空調機本体１の詳細な構成は図２に示さ
れている。

【００１２】図２において、６は燃料供給ライン、７は
燃焼制御弁にして、燃料の開閉と調整を行う。８はバー
ナ、９は再生器にして、吸収液としてリチュウムブロマ
イド水溶液が使用され、冷媒として水が使用されてい
る。この再生器９で発生した冷媒蒸気は分離器９ａで分
離された後、管路10を経由して凝縮器11に導かれ、ここ
で送風ファン12により空冷されて凝縮し、冷媒液溜13に
一旦溜められる。冷媒液溜13の冷媒は管路14を経由して
蒸発器15の分配管16に導かれ、この分配管16からフィン
18付の多数の蒸発筒17内を流下する。蒸発器15は熱交換
室19内に位置し、この熱交換室19の入口20は前記吸気ダ
クト５に結ばれ、出口21は送風ダクト４に結ばれ、住宅
２内の冷房対象室内２ａの空気がファン20ａにより強制
対流する。この結果、蒸発筒17内を流下する冷媒は室内
から直接吸い込んだ空気により加熱されて蒸発し、この
蒸発潜熱で室内空気を冷却する。冷却された空気は出口
21から送風ダクト４を経由して吹出口４ａから室内２ａ
に送風される。ここで温度の一例を示せば、室内２ａの
空気温度が27℃の場合、冷却されて吹出口４ａから室内
２ａに吹き出す空気の温度は15℃である。

【００１３】蒸発器15を出た冷媒蒸気はフィン25付の多
数の吸収筒23内に入る。一方、再生器９で加熱され、分
離器９ａで分離された吸収液は管路26を経由して吸収液
注入口（ノズル）24に導かれ、ここで吸収筒23内に入
る。吸収筒23は吸収液がその内壁面に沿って膜状に流下
するように工夫されており、この結果、吸収面積が広く
なっている。更に吸収筒23は前記した送風ファン12によ
り空冷される構造となっている。ここで吸収液は50℃前
後に空冷される。

【００１４】吸収筒23において冷媒蒸気を吸収した吸収
液（稀溶液）は集液管27に集められ、管路28を経由して
再生器９に戻る。29は循環ポンプ、30は熱交換器であっ
て、濃溶液で稀溶液を加熱する機能を有している。

【００１５】図３は蒸発器15及び吸収器22の実施例を示
すもので、分配管16に導かれた冷媒液は、この分配管16
で多数の蒸発筒17内に流入し、この蒸発筒17の外側を流
れる室内の空気で加熱されて蒸発し、この蒸発潜熱で室
内空気は冷却される。蒸発した冷媒蒸気は、蒸発筒内に
続く吸収筒23内に入り、ここで吸収液注入口（ノズル）
24から注入された吸収液に吸収される。吸収筒23の外側
は送風ファン12により強制空冷されている。吸収筒23を
出た作動液は集液管27内に集められてから再生器９に戻
る。集液管27内の作動液は、管内の下半分に溜められ、
上半分は気相となっており、万一何れかの吸収筒23内で
吸収されずに集液管27内に到達した冷媒蒸気は、この気
相から別の吸収筒23内に入り、ここで吸収される。実施
例において、蒸発器15の蒸発筒17には傾斜がつけてある
が、筒内の構造を工夫することにより、垂直にすること
も可能である。

【００１６】31は制御器にして、この制御器31は外気温
度センサー32からの外気温度の入力信号に基づき、バル
ブ33或いはバルブ34のいずれかを開とする制御信号を発
生する。

【００１７】次にその制御の内容を実施例で説明する。

【００１８】実施例では吸収液の濃溶液と稀溶液との濃
度差は４％の運転例である。

【００１９】なお吸収液の濃度（％）と結晶温度（℃）
との関係及びその濃度においてある温度になったとき平
衡する冷媒の蒸発温度を示すと表１のとおりである。

【００２０】

【表１】

【００２１】いま稀溶液58％、濃溶液62％で、バルブ33
が開いて、冷媒溜の液面は図２においてＡであったとす
る。濃溶液の結晶温度は25℃であるから、外気温度が25
℃以上あれば結晶の心配はない。したがって、吸収液の
温度を46℃に保てば蒸発器温度は９℃に保てる。

【００２２】次に、例えば外気温度が35℃を超して、吸
収液の温度を46℃に保つことが困難になってきたとす
る。この状態で稀溶液60％、濃溶液64％の状態にサイク
ルを変更する。

【００２３】上記制御は外気温度が設定値を超えると、
バルブ33が閉じバルブ34が開き、冷媒溜の液面が図２に
おいてＢに上昇して、冷媒液溜13へ貯蔵する冷媒量が増
えることによって、運転サイクルの吸収液濃度が上昇す
ることになる。

【００２４】このような制御が行われて、稀溶液濃度が
60％に上昇すると、表１に示すとおり、吸収液の温度が
50℃に上昇しても、蒸発器の温度は９℃に保てることに
なる。反対に外気温度が設定値よりも低下した場合に
は、逆の制御が行われて、吸収液の濃度が下げられる。

【００２５】なお、上記実施例は単効用吸収式冷凍機を
用いた場合であるが、二重効用吸収式冷凍機に対しても
本発明はそのまま適用できる。

【発明の効果】本発明は以上のように、空冷方式を採用
した吸収式冷凍機を利用した空調方法及びその装置にお
いて、吸収液の濃度を外気温度に関連して制御するよう
にしたため、結晶の危険を回避しながら、吸収器を空冷
温度で運転して、冷凍機の機能を満足に発揮させること
が可能になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る吸収式冷凍機を使用した空調装置
の説明図。

【図２】本発明に係る吸収式冷凍機の構成とその作用の
説明図。

【図３】蒸発器と吸収器の説明図。

【符号の説明】

１ 空調機本体 ２ 住宅 ３ 煙突 ４ 送風ダクト ５ 吸気ダクト ６ 燃料供給ライン ７ 燃料制御弁 ８ バーナ ９ 再生器 ９ａ 分離器 10 管路 11 凝縮器 12 送風ファン 13 冷媒溜 14 管路 15 蒸発器 16 分配管 17 蒸発筒 18 フィン 19 熱交換室 20 入口 21 出口 22 吸収器 23 吸収筒 24 分配管 25 フィン 26 管路 27 集液管 28 管路 29 循環ポンプ 30 熱交換器 31 制御器 32 外気温度検出センサー 33 バルブ 34 バルブ

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 吸収液としてリチュウムブロマイド水溶
   液を主成分としたものを使用し、冷媒として水を使用す
   ると共に、冷房対象室内空気が通る通路内に蒸発器を位
   置させて室内空気を直接冷却し、この冷却された冷気を
   ダクトを経由して直接室内に送風して冷房を行い、且つ
   吸収器内の吸収液の温度管理を空冷方式により行うこと
   を特徴とする吸収式冷凍機を用いて行う空調装置におい
   て、外気温度に関連させて、冷媒液溜に貯蔵する冷媒量
   を制御することにより、吸収液が結晶温度に至らない範
   囲で、吸収液の濃度を常に高濃度に保ちながら運転を行
   う吸収式冷凍機を用いて行う空調装置の運転制御方法。
2. 【請求項２】 リチュウムブロマイド水溶液を主成分と
   した吸収液に冷媒としての水を吸収させた稀溶液を加熱
   して冷媒蒸気を発生させる再生器と、 発生した冷媒蒸気を空冷方式により凝縮させる凝縮器
   と、 冷房対象室内の空気が通る通路内に組み込まれた蒸発器
   と、 前記凝縮器と蒸発器間に組み込まれた冷媒液溜と、 送風ファンにより空冷するように構成された吸収器と、 前記吸収器を空冷する外気温度を検出し、この外気温度
   により前記冷媒液溜内に貯蔵する冷媒の量を制御して吸
   収液の濃度を制御する制御器と、 から成る吸収式冷凍機を用いて行う空調装置の運転制御
   装置。
3. 【請求項３】 単効用吸収式冷凍機を用いて行う請求項
   １及び２記載の吸収式冷凍機を用いて行う空調装置の運
   転制御方法。
4. 【請求項４】 二重効用吸収式冷凍機を用いて行う請求
   項１及び２記載の吸収式冷凍機を用いて行う空調装置の
   運転制御装置。