JPH0798146A - 吸収式冷凍機を用いた空調装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 室内への送出空気の温度を最適値に設定する
こと。 【構成】 蒸発器１０は、室内空気を通過させる吸気ダ
クト４と送風ダクト３との間に設置されている。吸気ダ
クト４内には送風ファン１１が配置してある。演算手段
３５は、センサＴ１からの室内空気温度と設定入力され
た希望温度とから送出空気の温度を演算し、この値から
送風ファン１１の出力を演算して、駆動手段３６を作動
させる。したがって、室内を設定温度にするに最適な温
度の空気が室内に送り込まれる。又修正手段３７は、セ
ンサＴ２からの送出空気の温度と演算で求められた値と
を比較し、送風ファン１１の能力を修正する。これによ
り送出空気の温度を変更し、より正確に室内温度を保つ
ことができる。

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
し、特に最適な温度制御が得られる空調装置に関する。

【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
て、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
直接触れ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５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一変形例の要部を示し、図６
は同空調装置の設置状態を示す。

【００１０】空調装置は、図６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５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。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
調装置の運転開始又は停止、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設定等を行う
リモコン操作器である。

【００１１】室外機１の内部は図５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低く
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に送出する機能を有している。

【００１５】符号１８は、空調装置内を循環している冷
媒の総量を調節するとともに、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、弁Ｖ５を介して凝縮器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低くなった吸収液は一旦
希溶液タンク２１に蓄えられる。

【００１７】符号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又はそれに
相当する圧損手段である。

【００１８】Ｖ１、Ｖ２、Ｖ３、Ｖ４、Ｖ５はいずれも
電磁弁のような調整弁であり、特にＶ４は逆止弁機能を
備えた調整弁である。

【００１９】上記の空調装置は、吸収液を吸収器２０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、基本的には各容器間に圧力差を温度を制御する
ことによって作り、その圧力差で冷媒が送出され、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】ところでこのような空
冷方式の空調装置においては、室内環境を、設定された
希望条件に忠実に保たねばならず、そのためには送風ダ
クトから送出される送出空気の温度等の条件を正確に制
御する必要がある。

【００２１】本発明は上記の点に鑑みてなされたもの
で、冷媒を気化させる蒸発器と、冷媒を吸収する吸収液
を蓄え蒸発器で気化された冷媒蒸気を吸収液に吸収させ
る吸収器とを備え、冷房対象室内空気を導入する通路内
に蒸発器を配置して該室内空気を直接冷却した後、この
冷却された空気をダクトを通して直接室内に送風して冷
房を行なう吸収式冷凍機を用いた空調装置において、希
望温度に室内が保たれるように、希望温度から演算され
た温度にダクトからの送出空気を保つよう正確に制御す
ることを目的とする。

【００２２】

【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、冷媒を気化させる蒸発器と、冷媒を吸収
する吸収液を蓄え前記蒸発器で気化された冷媒蒸気を該
吸収液に吸収させる吸収器とを備え、冷房対象室内空気
を導入する通路内に前記蒸発器を配置して該室内空気を
直接冷却した後、この冷却された空気をダクトを通して
直接室内に送風して冷房を行なう吸収式冷凍機を用いた
空調装置において、前記通路内に設けられ該通路に導入
される室内空気の温度を検出する第１検出手段と、前記
ダクト内に設けられ該ダクトから前記室内に送出される
送出空気の温度を検出する第２検出手段と、室内の希望
温度もしくは希望風量を入力する入力手段と、前記通路
もしくはダクト内に設置された送風機と、前記第１検出
手段で検出された室内温度と前記入力された希望温度か
ら送出する空気の温度を演算し、更に当該演算された温
度から前記送風機の出力を演算する演算手段と、該演算
手段で演算された出力で前記送風機を駆動する駆動手段
と、前記第２検出手段が検出した送出空気の温度と前記
演算された温度から前記送風機の能力を調整する修正手
段と、前記入力手段に希望風量が入力された場合にはか
かる希望風量で前記送風機を作動させるよう前記駆動手
段を制御する制御手段とを備えて吸収式冷凍機を用いた
空調装置を構成したのである。

【００２３】

【作用】希望温度が入力手段に入力され設定されると、
第１検出手段で検出された室内空気温度と、入力された
設定温度との差から送出空気の温度が演算され、更に演
算された温度の空気を送出する送風機の出力が演算され
てその出力で送風機が駆動されるので、ダクトからは室
内を設定温度にするに最適な温度の空気が送出される。
一方ダクトから送出される送出空気の温度が第２検出手
段で検出され、検出した温度と演算から求められた温度
とが相違している場合は、その温度差に基づいて送風機
の出力が修正手段によって修正されて、送出空気の温度
が演算温度に等しくなるよう変更される。

【００２４】また、入力手段に希望風量が入力されたと
きには、設定された風量になるよう送風機が駆動される
ので、送出空気は設定風量で送出される。

【００２５】

【実施例】以下本発明を図面に基づいて説明する。

【００２６】図３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し、図６は、
従来例と同様本発明による空調装置の設置状態を示す。

【００２７】本発明による空調装置の機構的構成は図５
に示したと同じであるので、その説明は省略し、空調装
置の制御に必要な電気回路について説明する。

【００２８】図３において、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である。

【００２９】又、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６参照）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、コントローラ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の燃料制御弁１５の動作を制御するようになって
いる。

【００３０】コントローラ３０は更に、図１に示すよう
に、送風ファン１１を駆動する駆動手段３６と、通信制
御器３１の温度入力部４１、駆動手段３６及びセンサＴ
１に接続する演算手段３５と、演算手段３５、センサＴ
２及び駆動手段３６に接続する修正手段３７と、通信制
御器３１の風量入力部４２及び駆動手段３７に接続する
制御手段３８等を備えている。

【００３１】駆動手段３６は、ＤＣモータあるいはＡＣ
モータからなり、ＤＣモータを駆動手段として無段階制
御を行なったり、あるいはＡＣモータによって段階制御
もしくはインバータ制御を行なうことによってその回転
数を適宜に変更できる。

【００３２】演算手段３５は、センサＴ１で検出された
室内温度ｔ１と、リモコン操作器６から入力された希望
温度との差を求め、この差から室内を設定温度にするに
あたって送風ダクト３から送り出される送風の最適温度
を演算し、更にこのようにして求められた演算送風温度
を実現させるための送風ファン１１の出力を演算し、駆
動手段３６を制御する。修正手段３７は、センサＴ２で
検出された送風温度ｔ２が演算手段３５で演算された演
算送風温度と異なっている場合には、センサＴ２からの
送風温度ｔ２と演算送風温度の差から送風ファン１１の
能力を調整して駆動手段３６を制御するようになってい
る。又、制御手段３８は、希望風量がリモコン操作器６
から入力された場合には、かかる風量で送風ファン１１
が作動するよう駆動手段３６を制御する機能を有してい
る。

【００３３】次に図４を参照して冷房サイクルの動作を
説明する。

【００３４】運転開始前は、図３の弁Ｖ１、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。

【００３５】リモコン操作器６のスタートボタンをオン
し、希望温度、もしくは希望風量を設定すると、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に送出
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）。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に点火す
る（Ｆ−４）。再生器１２で冷媒蒸気が発生し凝縮器１
６に流れ、凝縮器１６の温度が次第に上昇する。

【００３６】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２を閉じ（Ｆ−６）、送風ファン１１と空
冷ファン１７を回転する（Ｆ−７）。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
起こる。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の外部
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が冷房される（Ｆ−８）。

【００３７】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
る。この間、必要に応じて弁Ｖ５は開、閉を繰り返す。

【００３８】次に、室５内の温度制御について、図２の
フローチャートを用いて説明する。まずスイッチが入れ
られたか否かを判別し（Ｇ−１）、入れられたらＧ−２
に進む。Ｇ−２では、希望風量が設定されたかどうか判
断し、風量が設定されたらその設定風量で送風ファン１
１を駆動する（Ｇ−３）。一方、希望風量が設定されな
ければＧ−４に進み、希望温度が設定されたか判断し、
設定されなければスタートに戻り、設定がされればＧ−
５に進み、センサＴ１から測定温度ｔ１を入力する。次
のＧ−６ではこのｔ１を、入力された設定温度と比較
し、等しければスタートに戻り、等しくなければＧ−７
に進む。Ｇ−７では、演算手段３５にて室内の温度を設
定温度にするために最適な送出空気の温度を求め、更に
その送出空気の演算温度が得られる送風ファン１１の出
力を演算する。求めた値は、駆動手段３６に送り送風フ
ァン１１をかかる値で駆動する（Ｇ−８）。

【００３９】送風ファン１１を、求められた演算出力で
駆動させると、Ｇ−９に進みｔ１と設定温度とを比較す
る。ｔ１が設定温度と等しければスタートに戻り、等し
くなければセンサＴ２から送風ダクト３の送風温度ｔ２
を入力し（Ｇ−１０）、送風温度ｔ２と演算温度とを比
較する（Ｇ−１１）。Ｇ−１１にて送風温度ｔ２が演算
温度に等しければＧ−９に戻り、等しくなければＧ−１
２に進む。Ｇ−１２では、修正手段３７が送風温度ｔ２
と演算温度との差から、送風ファン１１の能力を修正す
る値を求め、送風ファン１１の駆動手段３６に送りそれ
に基づいて作動させる。そして、Ｇ−１３でスイッチが
オフか否かを判別し、オフになっていなければ、Ｇ−７
に戻り、空調を続ける。一方、スイッチがオフされれ
ば、温度制御は終了し図５のＦ−９に進む。

【００４０】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。

【００４１】 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： ３５〜４０ − 吸気ダクト４： ２６ − 送風ダクト １３〜２０ − 希溶液： ３５〜４０ 濃度：６１％ 濃溶液： ９０ 濃度：６４．８％ そして、リモコン操作器６のスタートボタンをオフする
と（Ｆ−９）、送風ファン１１、空冷ファン１７が停止
し（Ｆ−１０）、その間冷媒タンク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１２が腐食するのを防止するためで
ある。わずかな時間遅れてポンプ２３が停止し（Ｆ−１
１）、系全体のすべての液の流れが停止する。

【００４２】以上述べたように、本実施例の空調装置に
よれば室５の内部が希望設定温度に保たれるような最適
な温度の空気が送風ダクト３から送出され、室内を希望
温度に保持できる。そして、演算温度が送風ダクト３か
ら送出されない場合には、送風ファン１１の出力を修正
して、希望設定温度に適合した温度に送風空気の温度が
変更されるので、室内を最適な空調環境に保持できる。
又、希望風量を入力した場合には、かかる風量で送風さ
れる。

【００４３】尚、上記実施例では、従来例と同様冷媒を
水とし、吸収液をリチウムブロマイドとしたが、本発明
はこれに限るものではなく、他の同様に機能する物質で
もよい。

【００４４】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
吸収式冷凍機を用いた空調装置において、吸入通路内に
第１検出手段を設けこの通路に導入される室内空気の温
度を検出し、送風ダクト内にはダクトから室内に送出さ
れる送出空気の温度を検出する第２検出手段を設け、室
内の希望温度もしくは希望風量を入力手段に入力する
と、演算手段で、第１検出手段で検出された室内温度と
入力された希望設定温度から、送出する空気の温度を演
算し、更に演算された温度から送風機の出力を演算して
駆動手段で送風機を駆動するとともに、第２検出手段が
検出した送出空気の温度と演算された温度とを比較し、
異なっている場合には送風機の能力を修正手段で調整
し、かつ入力手段に希望風量が入力された場合にはかか
る希望風量で送風機を作動させるようにしたことから、
入力された希望温度に室内を調節するのに最適な温度の
空気をダクトより送風でき、しかも演算により求められ
た送風温度と実際の送風温度が異なっているときには、
その差に基づいて送風器の出力を調整できるので、送風
温度を設定温度に適合させて最適な空調が得られる。更
に、風量が入力された場合には、その風量で優先的に送
風機が駆動され、かかる希望風量が得られる。

【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フローチャートであ
る。

【図３】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４】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５】従来の空調装置の一例を示すブロック図であ
る。

【図６】空調装置の設置状態を示す図である。

【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 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 ３５ 演算手段 ３６ 駆動手段 ３７ 修正手段 ３８ 制御手段 ４１ 温度入力部 ４２ 風量入力部 Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３、Ｔ４センサ Ｖ１、Ｖ２、Ｖ３、Ｖ４、Ｖ５ 弁

───────────────────────────────────────────────────── 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 (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 冷媒を気化させる蒸発器と、冷媒を吸収
   する吸収液を蓄え前記蒸発器で気化された冷媒蒸気を該
   吸収液に吸収させる吸収器とを備え、冷房対象室内空気
   を導入する通路内に前記蒸発器を配置して該室内空気を
   直接冷却した後、この冷却された空気をダクトを通して
   直接室内に送風して冷房を行なう吸収式冷凍機を用いた
   空調装置において、前記通路内に設けられ該通路に導入
   される室内空気の温度を計測する第１検出手段と、前記
   ダクト内に設けられ該ダクトから前記室内に送出される
   送出空気の温度を検出する第２検出手段と、室内の希望
   温度もしくは希望風量を入力する入力手段と、前記通路
   もしくはダクト内に設置された送風機と、前記第１検出
   手段で検出された室内温度と前記入力された希望温度か
   ら送出する空気の温度を演算し、更に当該演算された温
   度から前記送風機の出力を演算する演算手段と、該演算
   手段で演算された出力で前記送風機を駆動する駆動手段
   と、前記第２検出手段が検出した送出空気の温度と前記
   演算された温度から前記送風機の能力を調整する修正手
   段と、前記入力手段に希望風量が入力された場合にはか
   かる希望風量で前記送風機を作動させるよう前記駆動手
   段を制御する制御手段とを備えたことを特徴とする吸収
   式冷凍機を用いた空調装置。