JPH0791772A - 吸収式冷凍機を用いた空調装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 本発明の目的は、安定した冷房能力を発揮す
ることができるように、冷房運転時、凝縮器が常に所定
温度に保たれ得る、吸収式冷凍機を用いた空調装置を提
供することである。 【構成】 本発明の空調装置は、再生器１２によって生
成され、かつ送出された蒸気冷媒を導入して冷却するこ
とによって液化すると共に、該液化冷媒を空調装置にお
いて冷却機能を司る蒸発器１０へ送出するための凝縮器
１６の温度を検出するセンサＴ４と、検出された温度に
応じて凝縮器を冷却するための空冷ファン１７のモータ
Ｍ₁ の回転数を制御するコントローラ３０とを含む。

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、冷房運転時、凝縮器
と吸収器とを水冷方式でなく空冷方式で冷却し、凝縮器
から蒸発器への冷媒の送出をポンプを用いることなく両
者間の圧力差で行うと共に、空調対象の室内空気が通る
通路内に蒸発器を位置させて室内空気を蒸発器の外部に
直接接触させることによって冷却するようにした冷房モ
ードを有する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３には上記出願で提案された空調装置の
設置状態が示され、図４には同出願で提案された空調装
置の変形例の要部構成が示されている。

【００１０】提案された空調装置は、図３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は冷風用の送風ダクト３と室内空気の吸気ダクト
４とで接続されている。送風ダクト３内あるいは吸気ダ
クト４内の所定場所には送風ファン１１が設けられてい
る。６は空調装置の運転開始または停止、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
整等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、送風ダクト３と吸気ダクト
４との接続位置に設置されており、その内部で減圧作用
により冷媒を蒸発させ、その蒸発潜熱（気化熱）の働き
で内部から冷却を受けるようになっている。

【００１３】再生器１２は、冷媒を吸収して濃度の薄く
なった吸収液（希溶液）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の濃度
を濃縮する機能を有する。バーナ１３へは燃料供給管１
４から燃料ガスが供給され、その燃焼度合いは燃料供給
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し、こ
の液化冷媒を蒸発器１０へ送出する機能を有している。

【００１５】参照符号１８は、装置内を循環している冷
媒の総量を調節すると共に、再生器１２に供給される希
溶液濃度を調節するために冷媒の一部を貯蔵するための
冷媒タンクであり、凝縮器１６に接続されている。

【００１６】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薄くなった吸収液は一旦
希溶液タンク２１に蓄えられる。

【００１７】参照符号２２は希溶液タンク２１から再生
器１２に向かう比較的濃度の低い低温の吸収液（希溶
液）と再生器１２から吸収器２０に向かう比較的濃度の
高い高温の吸収液との間で熱交換を行なう熱交換器で、
２３は冷媒を吸収して濃度が低下した吸収液（希溶液）
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またはそれに相当する圧損手段
である。

【００１８】Ｖ１、Ｖ２、Ｖ３、Ｖ４、Ｖ５はいずれも
電磁弁のような自動調整弁であり、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弁機
能をも備えている。

【００１９】上記の空調装置は、希溶液を希溶液タンク
２１から再生器１２に供給するのにポンプ２３を用いて
いる点を除き、基本的には各要素間に圧力差を作り、そ
の圧力差で冷媒を送出し、循環するようにしている。

【００２０】

【発明が解決しようとする課題】この種の空調装置にお
いては、使用者の指示で運転状態が変更されたり、外気
の温度変化等で運転条件が変化した等の場合でも、その
時々の状況に応じたスムーズかつ安定した運転を継続さ
せることが要求される。室外機に設けた吸収冷凍機構に
おける状況に応じた冷媒の安定した循環もその要求を達
成するための一手段である。再生器への希溶液供給にの
みポンプを用い、冷媒そのものの循環は装置内各部の圧
力差によって行われている本願発明の空調装置におい
て、状況に応じた冷媒の安定した循環を行わせることに
よって安定した冷房能力を保持するためには、予め設定
された圧力を有する蒸発器に対して所定の圧力差を保持
するように凝縮器の圧力を常に一定の圧力に保つ必要が
ある。言い換えれば、凝縮器の圧力は凝縮器の温度（正
確には凝縮器における液化冷媒の温度）に依存するか
ら、凝縮器の温度を常に所定の温度に保つ必要がある。

【００２１】本発明は上記した事情に鑑みてなされたも
ので、その目的とするところは、凝縮器の温度を所定の
温度に保つことで、凝縮器から蒸発器へ冷媒を送出する
ための所定の圧力差を確保することができ、安定した冷
房能力を保ち得る吸収冷凍機を用いた空調装置を提供す
ることにある。

【００２２】

【課題を解決するための手段】上記した目的を達成する
ために、本発明の主なる態様によれば、吸気ダクトおよ
び送風ダクトならびに該両ダクトの何れか一方の内部に
設けられた送風ファンを介して空調対象室と空調装置と
の間を循環させられる空気が直接冷却されるように、前
記吸気ダクトと前記送風ダクトとの境に設置され、内部
において気化熱による冷却を受ける蒸発器と、該蒸発器
で生成された蒸気を吸収する吸収液を収容するための吸
収器と、該吸収器において蒸気を吸収したことによって
得られた希溶液を加熱して冷媒蒸気を発生させるための
再生器と、発生した冷媒蒸気を冷却して液化した後に液
化冷媒を前記蒸発器に送出するための凝縮器とを含む吸
収式冷凍機を用いた空調装置であって、前記凝縮器の温
度を検出する手段と、前記凝縮器に対する冷却能力を所
定範囲内で段階的あるいは無段階的に調節し得るモータ
を備えた空冷ファンと、検出された凝縮器温度に応じて
前記空冷ファンのモータ回転数を変動させるための制御
手段とを具備することを特徴とする空調装置が提供され
る。

【００２３】本発明の別の態様によれば、上記主なる態
様における前記制御手段が、空調装置の運転状況に応じ
た凝縮器の所定温度を予め記憶した記憶手段を有し、そ
れによって該記憶された所定温度と前記検出された凝縮
気温度とが比較演算された後、凝縮器が前記所定温度を
保つように、前記空冷ファンのモータに回転数の変動信
号が送られるようになっていることを特徴とする吸収式
冷凍機を用いた空調装置が提供される。

【００２４】本発明のさらに別の態様によれば、上記主
なる態様における凝縮器の温度を検出する前記手段が、
前記凝縮器の液化冷媒出口に設けられ、前記液化冷媒の
温度を検出するための温度センサであることを特徴とす
る吸収式冷凍機を用いた空調装置が提供される。

【００２５】

【作用】本発明は以上の構成を有することによって、再
生器から送り出された高温高圧の蒸気冷媒が凝縮器に導
かれ、該凝縮器内で冷却されて液化する。この液化冷媒
は、凝縮器と蒸発器との間の圧力差に応じて蒸発器へ送
出される。凝縮器の圧力は凝縮器の温度に依存すること
から、凝縮器の温度が常に所定値を保つように、凝縮器
を冷却する空冷ファンの冷却能力（空冷ファンのモータ
回転数）が制御される。

【００２６】

【実施例】以下、本発明の好ましい実施例が添付の図面
（図１および図２）に関連して説明される。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
は前述した図３に示した例のとおりである。

【００２７】図１に図示の本発明の実施例の構成は制御
系を除いて図４に示した前述の例とほぼ同一であり、同
一機能を有する各部はそれぞれ同一符号で示し、従って
それらの説明は省略する。ここでは装置の運転制御に必
要な制御回路と装置の作動とが説明される。

【００２８】図１において、Ｔ１は蒸発器１０の上流側
に位置する吸気ダクト内に設けられた室内温度検出用の
温度センサ、Ｔ２は送風温度検出用の温度センサ、Ｔ３
は再生器の液面レベル検出用のレベルセンサ、Ｔ４は凝
縮器温度検出用の温度センサである。

【００２９】制御回路には、上記各センサのほかに、Ｃ
ＰＵ、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３参照）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
温度センサＴ１、Ｔ２、Ｔ４ならびにレベルセンサＴ３
からの各信号と、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のそれぞれの動作をその
時々の運転状況に応じて制御するようになっている。

【００３０】次に、図２を参照して実施例における冷房
モードの動作フローが説明される。運転開始前は、弁Ｖ
１、Ｖ３、Ｖ５は閉じており、弁Ｖ２は開いている。再
生器１２は空の状態になっている。

【００３１】リモコン操作器６の運転ボタンをオンする
と、弁Ｖ３が開き（Ｆ−１）、モータＭ₂ が駆動されて
ポンプ２３により希溶液タンク２１から吸収液が再生器
１２に供給される（Ｆ−２）。その他の弁はそのままの
状態である。このときコントローラ３０のＣＰＵ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）。

【００３２】液面が規定のレベルに達しているときは、
燃料供給制御弁１５を開いて燃料供給管１４から燃料ガ
スを供給しバーナ１３を点火する（Ｆ−４）。続いて、
再生器１２で冷媒蒸気が発生し、それが凝縮器１６に流
れ、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からの信号から凝縮器１６の
温度が所定値に達したか否かを判断し（Ｆ−５）、所定
値に達したときは弁Ｖ１を開き、一方、弁Ｖ２を閉じ
（Ｆ−６）、送風ファン１１と空冷ファン１７を回転さ
せる（Ｆ−７）。

【００３３】その結果、凝縮器１６では再生器１２から
送られてくる冷媒蒸気が液化し、液化した冷媒は凝縮器
１６と蒸発器１０との間の圧力差によって蒸発器１０内
に流れ込む。蒸発器１０の内部では冷媒が蒸発（気化）
し、気化熱による冷却作用が起きる。その結果、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
くる空気が蒸発器１０の外表面に直接接触することによ
って冷却される。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の冷房を行う冷房動作が開始される（Ｆ−８）。

【００３４】この冷房動作において、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下した吸
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、再び再
生器１２に送り込まれる。これが冷房動作の定常モード
であり、この間、必要に応じて弁Ｖ５は開、閉を繰り返
す。

【００３５】運転を停止する場合は、リモコン操作器６
の運転ボタンをオフにする（Ｆ−９）。それにより、送
風ファン１１、空冷ファン１７が停止するが（Ｆ−１
０）、その間弁Ｖ２および弁Ｖ４を開にして冷媒タンク
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にすべて流れ込むようにする。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１２
が腐食するのを防止するためである。その後わずかな時
間遅れでポンプ２３が停止し（Ｆ−１１）、装置全体の
すべての液の流れが停止すると共に、弁Ｖ２だけが開放
状態にされ、残りの弁はすべて閉じられる。

【００３６】ところで、上記した冷房動作の定常運転状
態を保つための１つの条件として、凝縮器１６の温度を
常に所定値に保つと云うことがある。すなわち、本発明
の空調装置における冷媒の循環は各部間の圧力差によっ
てなされており、凝縮器１６から蒸発器１０への液化冷
媒の送出も両者間の圧力差によってなされる。但し、蒸
発器１０のない部圧力は予め設定された圧力（１０〜２
０Ｔｏｒｒ）になっている。また、凝縮器１６の内部圧
力は凝縮器の温度に依存する。従って、凝縮器１６の温
度を所定値に保つことは凝縮器１６の内部圧力を所定値
に保つことになり、それによって凝縮器１６から蒸発器
１０への常に安定した液化冷媒の送出が達成される。そ
の結果、安定した冷房能力が保たれることになる。

【００３７】再生器１２における加熱量の変化に基づく
蒸気冷媒の発生量の変化や、外気温度の変化などによっ
て凝縮器１６の温度は変化する。この場合に、凝縮器１
６の温度を所定値に保つためには、凝縮器１６の冷却用
に使われる空冷ファン１７の冷却能力（空冷ファン１７
のモータＭ₁ の回転数）が凝縮器１６の温度変化に対応
して逐次調整される必要がある。そのために、凝縮器１
６の温度は温度センサＴ４によって常に検出されてお
り、検出結果は絶えずコントローラ３０に送られてい
る。

【００３８】コントローラ３０では、温度センサＴ４か
ら送られてくる温度情報に従って、空冷ファン１７のモ
ータＭ₁ 対してその時々の温度情報に見合って制御され
た駆動信号を出力し、それによってモータＭ₁ の回転数
が制御される。

【００３９】なお、温度センサＴ４による凝縮器１６の
上記温度検知測定は、再生器１２から送出された蒸気冷
媒が液化されない部分では凝縮器１６の正確な温度測定
にならないため、好適には凝縮器１６の液化冷媒出口に
おける液化冷媒の温度が測定される。

【００４０】さらに、上記実施例では吸収液賭してリチ
ウムブロマイド水溶液を、また冷媒として水をそれぞれ
用いているが、これら以外のものも好適に用いられ得
る。

【００４１】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
凝縮器の冷却に使われる空冷ファンのモータ回転数を凝
縮器の温度に応じて制御することによって、凝縮器の温
度を所定値に保つようにしたことから、凝縮器から蒸発
器への液化冷媒の安定した送出が達成され、安定した冷
房能力を発揮し得る空調装置を提供することができる。

【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構成を
示すブロック図である。

【図２】本発明による空調装置における冷房モードのフ
ローチャートである。

【図３】先願において提案された空調装置の設置状態を
示す説明図である。

【図４】先願において提案された空調装置の変形例の要
部構成を示すブロック図である。

【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 １４ 燃料供給管 １５ 燃料供給制御弁 １６ 凝縮器 １７ 空冷ファン １８ 冷媒タンク 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、Ｔ４ 温度センサ Ｔ３ レベルセンサ Ｖ１、Ｖ２、Ｖ３、Ｖ４、Ｖ５ 弁 Ｍ_1、 Ｍ₂ モータ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 古川 秀樹 千葉県佐倉市稲荷台１−21−18 (72)発明者 中山 香奈子 千葉県松戸市小金原７−39−10

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 吸気ダクトおよび送風ダクトならびに該
   両ダクトの何れか一方の内部に設けられた送風ファンを
   介して空調対象室と空調装置との間を循環させられる空
   気が直接冷却されるように、前記吸気ダクトと前記送風
   ダクトとの境に設置され、内部において気化熱による冷
   却を受ける蒸発器と、該蒸発器で生成された蒸気を吸収
   する吸収液を収容するための吸収器と、該吸収器におい
   て蒸気を吸収したことによって得られた希溶液を加熱し
   て冷媒蒸気を発生させるための再生器と、発生した冷媒
   蒸気を冷却して液化した後に液化冷媒を前記蒸発器に送
   出するための凝縮器とを含む吸収式冷凍機を用いた空調
   装置であって、 前記凝縮器の温度を検出する手段と、 前記凝縮器に対する冷却能力を所定範囲内で段階的ある
   いは無段階的に調節し得るモータを備えた空冷ファン
   と、 検出された凝縮器温度に応じて前記空冷ファンのモータ
   回転数を変動させるための制御手段とを具備することを
   特徴とする空調装置。
2. 【請求項２】 前記制御手段が、空調装置の運転状況に
   応じた凝縮器の所定温度を予め記憶した記憶手段を有
   し、それによって該記憶された所定温度と前記検出され
   た凝縮気温度とが比較演算された後、凝縮器が前記所定
   温度を保つように、前記空冷ファンのモータに回転数の
   変動信号が送られるようになっていることを特徴とする
   請求項１に記載の空調装置。
3. 【請求項３】 凝縮器の温度を検出する前記手段が、前
   記凝縮器の液化冷媒出口に設けられ、前記液化冷媒の温
   度を検出するための温度センサであることを特徴とする
   請求項１および２のいずれか一方に記載の空調装置。