JPH08247571A

JPH08247571A - 空気調和装置

Info

Publication number: JPH08247571A
Application number: JP7054303A
Authority: JP
Inventors: Katsuaki Yamagishi; 勝明山岸; Akihiro Noguchi; 明裕野口; Masaki Imamura; 正樹今村
Original assignee: Toshiba Corp; Toshiba AVE Co Ltd
Current assignee: Toshiba Corp; Toshiba AVE Co Ltd
Priority date: 1995-03-14
Filing date: 1995-03-14
Publication date: 1996-09-27

Abstract

(57)【要約】【目的】室内機側の二次熱媒体を、相変化潜熱（蒸発
潜熱および凝縮潜熱）を利用する冷媒とすることによ
り、水漏れ事故をなくし、配管を細径して施工性を向上
し、室内機熱交換器温度が制御可能な空気調和装置を提
供する。【構成】吸収器６５，高温再生器５７，低温再生器５
９，蒸発器６３，凝縮器６１などからなる吸収式冷凍機
５３を室外機として備え、前記蒸発器６３と室内機にお
ける室内熱交換器８９，９１，９３，９５とを二次熱媒
体配管９７で連結し、二次熱媒体を相変化潜熱を利用す
る冷媒とし、二次熱媒体配管９７の途中に、二次熱媒体
を圧縮し搬送する圧縮機８１と、二次熱媒体を減圧させ
る膨張機構８３とを設けた。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、吸収式冷凍機の蒸発
器と、室内機側とを二次熱媒体配管で接続し、吸収式冷
凍機で得たを熱源を利用して空気調和を行うようにした
空気調和装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】吸収式冷凍機の蒸発器に二次熱媒体配管
を接続した空気調和装置としては、例えば図１３に示す
ようなものがある。この空気調和装置は、室内機側の二
次熱媒体にブライン（不凍液のこと，水でもよい）を用
いており、高温再生器１，低温再生器３，凝縮器５，蒸
発器７，吸収器９，高温熱交換器１１，低温熱交換器１
３，吸収液ポンプ（溶液ポンプ）１５および冷媒ポンプ
１７等で構成される吸収式冷凍機１９と、ブラインポン
プ（または水ポンプ）２１，室内熱交換器（またはファ
ンコイルユニット）２３，蒸発器内熱交換器２５および
ブライン配管２７等で構成される室内機側熱搬送ユニッ
ト２９とから構成される。

【０００３】冷房時は、蒸発器７内の冷熱が蒸発器内熱
交換器２５を介してブライン配管２７内のブラインに伝
達され、ブラインポンプ２１により室内熱交換器２３に
冷熱が熱搬送される。暖房時は、吸収器９および凝縮器
５の冷却水Ｗを停止するため、高温再生器１および低温
再生器３で発生する冷媒（臭化リチウム系の吸収式冷凍
機では水）は蒸発器７で凝縮する。すなわち、高温再生
器１に設けられたガスバーナ（石油バーナ、高温水蒸
気、高温水等でも可）３１の熱が、冷媒（水）により間
接的に蒸発器内熱交換器２５を介してブライン配管２７
内のブラインに伝達され、ブラインポンプ２１により室
内熱交換器２３に熱搬送される。

【０００４】一方、室内機側の二次熱媒体にフロン系冷
媒（この例では、ＨＦＣ−１３４ａ）を用いた従来の空
気調和装置としては、例えば図１４に示すようなものが
ある（シンポジウム「空調用エネルギーの展望」（社）
日本冷凍協会、平成６年９月２２日、大阪ガスの講
演）。この空気調和装置は、室外機として使用する吸収
式冷凍機の蒸発器３３内に設置された蒸発器内熱交換器
３５，室内熱交換器３７，３９，電子膨張弁４１，４
３，冷媒ポンプ４５，冷媒蒸気管４７，冷媒液管４９お
よび冷暖房切替弁５１等で、室内機側熱搬送ユニットが
構成される。

【０００５】吸収式冷凍機（室外機）を屋上に設置する
ため、屋上よりも低い階に設置される室内熱交換器３
７，３９との間で、サーモサイホンが構成される。すな
わち、蒸発器内熱交換器３５の内部にあるフロン系冷媒
は、吸収式冷凍機の蒸発器３３で冷却されて凝縮し、液
冷媒となって冷媒液管４９を重力により下降し、室内熱
交換器３７，３９で室内空気から熱を奪って（冷房し
て）蒸発し、ガス冷媒となって冷媒蒸気管４７を上昇
し、蒸発器内熱交換器３５に戻る。このような動作を繰
り返すことにより、吸収式冷凍機の蒸発器３５内の冷熱
を室内熱交換器３７，３９に搬送して冷房を行う。

【０００６】一方、暖房時は、蒸発器内熱交換器３５が
蒸発器、室内熱交換器３７，３９が凝縮器になり、サー
モサイホンが構成できないため、液冷媒の搬送は冷媒ポ
ンプ４５で行う。なお、電子膨張弁４１，４３は、絞り
ではなく冷媒流量制御（能力分配制御）に使用されてい
るものと推定される。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記し
たような従来の空気調和装置には以下のような問題があ
る。

【０００８】（１）ブライン熱搬送方式（図１３の例）ブライン（水）熱搬送方式は、室内機としては一般にフ
ァンコイルユニットを使用しており、各部屋に設置され
るファンコイルユニットへの配管は水配管となる。した
がって、コンピュータルーム等の精密機器を設置してあ
る部屋への配管は、水漏れの可能性があるため適さなか
った。また、熱搬送に顕熱を利用するため、配管が太く
なり施工性が悪かった。

【０００９】（２）フロン系冷媒熱搬送方式（図１４の
例）この例では、熱搬送ユニットに水配管を使用していない
ので、上記（１）の問題点は解消され、電子膨張弁によ
り各部屋への能力分配も可能となっているが、室内熱交
換器の温度制御はできない構成となっている。すなわ
ち、室内熱交換器の温度は、吸収式冷凍機の蒸発器の温
度とほぼ等しい温度（冷房時はわずかに高い温度、暖房
時はわずかに低い温度）となり、吸収式冷凍機の温度変
動の影響をそのまま受けることとなる。

【００１０】そこで、この発明は、室内機側の二次熱媒
体を相変化潜熱（蒸発潜熱および凝縮潜熱）を利用する
冷媒とすることにより、水漏れ事故をなくすとともに、
配管を細径化して施工性を向上させ、かつ室内機側の熱
交換器温度が制御可能な空気調和装置を提供することを
目的としている。

【００１１】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するた
め、この発明は、吸収器，再生器，蒸発器，凝縮器など
からなる吸収式冷凍機を室外機として備え、前記蒸発器
と室内機における室内熱交換器とを二次熱媒体配管で連
結した空気調和装置において、前記二次熱媒体を相変化
潜熱を利用する冷媒とするとともに、前記二次熱媒体配
管には、二次熱媒体を圧縮し搬送する圧縮機と二次熱媒
体を減圧させる膨張機構とを設けた構成としてある。

【００１２】

【作用】このような構成の空気調和装置によれば、室内
熱交換器の温度は、熱源機である吸収式冷凍機の蒸発器
の温度よりも、冷房時は低い温度、暖房時は高い温度に
制御することができ、吸収式冷凍機の温度変動の影響を
そのまま受けることがなくなる。

【００１３】

【実施例】以下、この発明の実施例を図面に基づき説明
する。

【００１４】図１は、この発明の第１実施例を示す空気
調和装置の構成図である。この空気調和装置は、吸収式
冷凍機５３と室内機側熱搬送ユニット５５とで構成され
る。吸収式冷凍機５３は、吸収液の稀液から冷媒を加熱
分離する高温再生器５７、高温再生器５７から送出され
た冷媒蒸気を熱源として再熱し、中間液の冷媒をさらに
加熱分離する低温再生器５９、低温再生器５９から流入
する冷媒を凝縮しかつ冷却する凝縮器６１、凝縮器６１
からの液冷媒を散布し気化させる蒸発器６３、低温再生
器５９で冷媒が分離された吸収液の濃液を散布して器内
の冷媒蒸気を吸収することにより、蒸発器６３の内部を
低圧に維持して冷水の生成を行う吸収器６５、高温熱交
換器６７、低温熱交換器６９、吸収器６５と凝縮器６１
との間の冷却水配管７０の途中に設けられる冷却塔７１
および冷却水ポンプ７２、高温再生器５７に設けられた
ガスバーナ７３、ガスバーナ７３へのガス流量を調整す
るガス流量調整弁７５、吸収器６５内の吸収液を高温再
生器５７に送る吸収液ポンプ（溶液ポンプ）７７、蒸発
器６３内にて二次熱媒体との間で熱交換される冷媒を循
環させる冷媒ポンプ７９等で構成される。

【００１５】この例では、再生器が２個の二重効用吸収
式冷凍機となっているが、再生器が１個の単（一重）効
用吸収式冷凍機であっても構わない。熱源は、ガスバー
ナ７３のガス燃焼熱（ガス焚き）としているが、石油焚
き、高温水蒸気焚き、高温水焚きであっても構わない。

【００１６】一方、室内機側熱搬送ユニット５５は、二
次熱媒体である冷媒を圧縮し搬送する圧縮機８１、冷媒
を減圧させさせる膨張機構としての電子制御弁（電子膨
張弁に同じ）８３、冷房時と暖房時とで冷媒の流れ方向
が切り替わる四方弁８５、吸収式冷凍機５３の蒸発器６
３内で二次熱媒体が熱交換を受ける蒸発器内熱交換器８
７、室内機を構成する相互に並列接続された室内熱交換
器８９，９１，９３，９５および、これらが接続された
二次熱媒体配管である冷媒配管９７等からなる圧縮式冷
凍機で構成される。冷媒は、相変化潜熱（蒸発潜熱およ
び凝縮潜熱）を利用するものとし、二酸化炭素，メタ
ン，エタン，プロパン等の炭化水素、メタノール，エタ
ノール等のアルコール、アンモニア，ＨＣＦＣ−２２等
の指定フロン、ＨＦＣ−１３４ａ，ＨＦＣ−３２，ＨＦ
Ｃ−１２５等の代替フロン何れの使用も可能である。

【００１７】次に、上記したような空気調和装置におい
て、冷房運転時での動作を説明する。このときの二次熱
媒体の流れは、破線の矢印で示してある。圧縮機８１を
出た冷媒は、四方弁８５を経て吸収式冷凍機５３の蒸発
器６３内に設置された蒸発器内熱交換器８７に達し、こ
こで冷却されて凝縮し液冷媒となる。凝縮した液冷媒
は、電子制御弁８３に達し、ここで絞られて（圧力降下
し）室内熱交換器８９，９１，９３，９５で蒸発して室
内の冷房を行い、ガス冷媒となり四方弁８５を経て圧縮
機８１に戻ってくる。

【００１８】図２は冷房時での吸収式冷凍機５３のデュ
ーリング線図を、図３は冷房時での圧縮式冷凍機を構成
する室内機側熱搬送ユニット５５のモリエル線図をそれ
ぞれ示す。図２において、Ｔ_aeは吸収式冷凍機５３の蒸
発器６３における蒸発温度、Ｔ_acは吸収式冷凍機５３の
凝縮器６１における凝縮温度であり、図３において、Ｔ
_ceは室内機側の室内熱交換器８９，９１，９３，９５で
の蒸発温度、Ｔ_ccは吸収式冷凍機５３の蒸発器６３内の
蒸発器内熱交換器８７での凝縮温度である。

【００１９】吸収式冷凍機５３の蒸発温度Ｔ_aeが冷房で
きないくらいに高い場合（Ｔ_ae＜Ｔ_cc）には、図３
（ａ）のように、電子制御弁８３の開度を制御して適度
に絞り、圧縮機８１の圧縮比を大きくして、室内機側の
冷房に必要な蒸発温度（圧縮式冷凍機蒸発温度）Ｔ_ceを
実現することができる。逆に、吸収式冷凍機５３の蒸発
温度Ｔ_aeが冷房できる程に低い場合（Ｔ_ae＜Ｔ_ccまたは
Ｔ_ae＝Ｔ_cc）には、図３（ｂ）のように、電子制御弁８
３の開度を全開とし、圧縮機８１の圧縮比を小さくし
て、圧縮機８１をいわゆるガスポンプとして使い、冷媒
を室内熱交換器８９，９１，９３，９５に搬送して室内
の冷房を行う。いずれの場合も、室内機側の冷房負荷に
より圧縮機８１の回転数を制御（圧縮機周波数を制御）
し、冷媒循環流量を調節することは言うまでもない。

【００２０】暖房時には、二次熱媒体の流れは実線の矢
印で示してあり、圧縮機８１を出た冷媒は、四方弁８５
を経て室内熱交換器８９，９１，９３，９５に達し、室
内の暖房を行って液冷媒となり、電子制御弁８３で絞ら
れて、吸収式冷凍機５３の蒸発器内熱交換器８７で加熱
されて蒸発し、ガス冷媒となって四方弁８５を経て圧縮
機８１に戻ってくる。

【００２１】ここで注意しなければならないのは、吸収
式冷凍機５３の蒸発器６３が暖房運転時には凝縮器とな
ることである。暖房時は吸収器６５および凝縮器６１の
冷却水を停止するため、吸収器６５および凝縮器６１は
機能せず、ガスバーナ７３の熱が吸収式冷凍機サイクル
内の冷媒により蒸発器６３に搬送される。

【００２２】図４は、暖房時での圧縮式冷凍機を構成す
る室内機側熱搬送ユニット５５のモリエル線図である。
吸収式冷凍機５３の蒸発器６３での凝縮温度Ｔ_aecが暖
房できないくらいに低い場合（Ｔ_aec＞Ｔ_ce）には、電
子制御弁８３の開度を制御して適度に絞り、圧縮機８１
の圧縮比を大きくして、室内機側の暖房に必要な凝縮温
度（圧縮式冷凍機凝縮温度）Ｔ_ccを実現することができ
る。吸収式冷凍機５３の蒸発器６３での凝縮温度Ｔ_aec
が暖房できる程に高い場合には、電子制御弁８３の開度
を全開とし、圧縮機８１の圧縮比を小さくして、圧縮機
８１をいわゆるガスポンプとして使い、冷媒を室内熱交
換器８９，９１，９３，９５に搬送して室内の暖房を行
う。いずれの場合も、室内機側の暖房負荷により圧縮機
８１の回転数を制御（圧縮機周波数を制御）し、冷媒循
環流量を調節することは言うまでもない。

【００２３】以上より、吸収式冷凍機５３の蒸発温度ま
たは凝縮温度が変動する場合でも、室内熱交換器８９，
９１，９３，９５の蒸発温度または凝縮温度を任意のほ
ぼ一定温度に制御することが可能となるため、要望通り
の冷房または暖房が可能となる。

【００２４】また、二次熱媒体として、相変化による潜
熱を利用する冷媒を使用しているので、室内への配管に
おける水漏れが発生せず、このため、コンピュータルー
ム等の精密機器を設置してある部屋への配管にも対応で
きて信頼性が向上する上、配管が細径化できることから
施工性も向上する。

【００２５】上記した実施例において使用される吸収式
冷凍機は、電気圧縮式冷凍機を用いた空気調和装置と比
較して、以下に示す理由により地球環境に優しい空調シ
ステムとして近年再脚光を浴びている。

【００２６】（１）冷媒にフロン系以外の冷媒、すなわ
ちノンフロン冷媒が使える（ノンフロン空調システムで
ある）。

【００２７】吸収式冷凍機には、臭化リチウム系吸収式
冷凍機（一般に冷媒が水、吸収剤が臭化リチウム）およ
び、アンモニア系吸収式冷凍機（一般に冷媒がアンモニ
ア、吸収剤が水）の２種類があるが、いずれも冷媒に自
然冷媒（人工的でなく自然界にもともと存在する冷媒）
を用いているため、地球温暖化係数およびオゾン層破壊
係数が何れもゼロである。これに対して圧縮式冷凍機
は、冷媒に指定フロン（ＨＣＦＣ）または代替フロン
（ＨＦＣ）を用いているため、地球温暖化係数をゼロに
できない（ＨＦＣのオゾン層破壊係数はゼロだが、ＨＣ
ＦＣのそれはゼロではない）。

【００２８】（２）駆動エネルギとして電気ではなく熱
が使える（エネルギーの多様化が可能）。

【００２９】吸収式冷凍機には、駆動熱源としてガス燃
焼熱が使える。ガス（天然ガス）は石油に比較して炭素
分が少なく水素分が多いため、炭酸ガス発生量を少なく
でき（約２／３）、地球温暖化への影響を小さくするこ
とができる。また吸収式冷凍機は、高温熱源の温度が約
１００℃の比較的低温でも駆動できるため、駆動熱源に
燃焼ガスの排熱、高温水蒸気および高温水の排熱を利用
すると、ランニングコストをゼロにできる。これに対
し、電気圧縮式空調システムでは、一次エネルギ比率が
約６０％である石油の燃焼熱で主に発電される電気駆動
の圧縮機で動作する。このため、一次エネルギから考え
れば、石油燃焼により地球を温暖化する炭酸ガス（ＣＯ
2 ）の発生が多い。

【００３０】なお、吸収式冷凍機は、電気圧縮式冷凍機
を用いた空気調和システムに比較して、一般にＣＯＰ
（冷房ＣＯＰおよび暖房ＣＯＰ）が低く空調性能は悪い
が、圧縮式冷凍機にて一次エネルギ換算率＝０．３８
（発電効率）を考慮すると、以下に示すように圧縮式冷
凍機には若干劣るが、ほぼ同等程度の空調性能が得られ
る。

【００３１】冷房時：吸収式ＣＯＰ＝約１，圧縮式ＣＯ
Ｐ＝約３（一次エネルギ換算率を考慮した場合：約１．
１）暖房時：吸収式ＣＯＰ＝約０．８、圧縮式ＣＯＰ＝約
３．４（一次エネルギ換算率を考慮した場合：約１．
３）また、上記した吸収式冷凍機を用いた空気調和装置の室
内機側熱搬送ユニット５５における二次熱媒体は、将来
的には自然冷媒系になることが好ましいが、現在は指定
フロンから代替フロンに切り替わりつつあり、その発展
段階としてフロン系冷媒も含むこととした。但し、フロ
ン系冷媒で地球環境問題の全くないものが開発されれ
ば、将来的な冷媒は自然冷媒だけでなくフロン系冷媒も
含む。

【００３２】図５は、この発明の第２実施例を示す空気
調和装置の構成図である。この実施例は、吸収式冷凍機
５３を臭化リチウム系とし、凝縮器６１および吸収器６
５の放熱量を搬送する熱媒体として水を用いる一方、蒸
発器６３の吸熱量を搬送する二次熱媒体である冷媒とし
て潜熱を利用できる二酸化炭素を用いている。潜熱利用
の冷媒としては、前記図１の第１実施例と同様に、メタ
ン，エタン，プロパンのような炭化水素、メタノール，
エタノールのようなアルコール、アンモニア，ＨＣＦＣ
−２２のようなフロン冷媒、ＨＦＣ−１３４ａのような
ハイドロフロオロカーボンなどの使用も可能である。

【００３３】上記第２実施例の空気調和装置は、吸収式
冷凍機５３の冷却水配管７０に設けられた冷却塔７１に
対し、第２室内熱交換器としての暖房用室内熱交換器９
９を配管１０１により並列接続するとともに、圧縮機８
１および膨張弁８３を備えた二次熱媒体配管９７に冷房
用室内熱交換器１０３を設け、この冷房用熱交換器１０
３に室外熱交換器１０５を配管１０７により並列接続し
て、これらにより室内機側熱搬送ユニット５５を構成し
ている。暖房用室内熱交換器９９および冷房用室内熱交
換器１０３は、冷房用室内熱交換器１０３が送風空気の
上流側で、暖房用室内熱交換器９９が同下流側となるよ
う同一の室内機内に配置されている。

【００３４】冷却水配管７０には、冷却水ポンプ７２が
設けられるとともに、冷却塔７１における冷却水の入口
部および出口部には二方弁１１１および１１３がそれぞ
れ設けられ、暖房用室内熱交換器９９における冷却水の
入口部および出口部の配管１０１には二方弁１１５およ
び１１７がそれぞれ設けられ、これにより冷却水を冷却
塔７１と暖房用室内熱交換器９９とのいずれかに選択的
に供給するようにしている。

【００３５】また、冷房用室内熱交換器１０３における
冷媒（二次熱媒体）の入口部および出口部の二次熱媒体
配管９７には、二方弁１１９および１２１がそれぞれ設
けられ、室外熱交換器１０５における冷媒の入口部およ
び出口部の配管１０７には二方弁１２３および１２５が
それぞれ設けられ、これにより冷媒を、冷房用室内熱交
換器１０３と室外熱交換器１０５とのいずれかに選択的
に供給するようにしている。このサイクルは、圧縮機８
１で圧縮した冷媒が、吸収式冷凍機５３の蒸発器６３内
で熱交換して凝縮し、膨張弁８３で膨張し、冷房用室外
熱交換器１０３または室外熱交換器１０５で蒸発する蒸
気圧縮式冷凍サイクルを構成する。

【００３６】次に、上記図５に示した空気調和装置の動
作を説明する。冷房運転時には、冷却水を冷却塔７１に
通水する一方、冷媒を冷房用室内熱交換器１０３に流す
ことによって、冷却水の蒸発顕熱を利用した効率的な放
熱ができ、また冷媒を用いた冷熱搬送であるため冷房用
室内熱交換器１０３は従来の水およびブライン使用時よ
りコンパクトになる。

【００３７】暖房運転時は、冷却水を暖房用室内熱交換
器９９に通水する一方、冷媒を室外熱交換器１０５に流
すことで室外空気の熱を汲み上げ、汲み上げた熱を搬送
する冷媒を吸収式冷凍機５３の蒸発器６３にて凝縮させ
ることによって、臭化リチウム系吸収式冷凍機５３の冷
媒である水の凍結を防止し、ヒートポンプとして活用で
きるので、ＣＯＰを高め省ランニングコストが図れる。

【００３８】また、冷房運転時において、冷却水を暖房
用室内熱交換器９９に通水する一方、冷媒を冷房用室内
熱交換器１０３に通すことにより、送風空気は冷房用室
内熱交換器１０３を通過することで冷却された後、暖房
用室内熱交換器９９を通過することで暖められ、これに
より室内温度を変えずに除湿運転を行うことが可能とな
る。

【００３９】図６は、この発明の第３実施例を示す空気
調和装置の構成図である。この実施例は、臭化リチウム
系の吸収式冷凍機５３における高温再生器５７と並列に
補助再生器１２７を接続したもので、その他の構成は、
室内熱交換器８９を一つとした他は、前記図１の第１実
施例と同様である。

【００４０】補助再生器１２７の詳細を図７に示す。高
温再生器５７中の液領域と、この再生器５７から送り出
される冷媒蒸気が通過する配管１２９とを第１補助配管
１３１により接続し、この第１補助配管１３１途中の高
温用再生器５７側に加熱器としてのガスバーナ１３３お
よび細管熱交換器１３５を、ガスバーナ１３３より上方
に位置して前記配管１２９側に気液分離器１３７をそれ
ぞれ設けるとともに、気液分離器１３７の液領域と高温
側再生器５７の液領域とを第２補助配管１３９により接
続してある。

【００４１】高温再生器５７中の臭化リチウム水溶液の
一部を細管熱交換器１３５に通し、ガスバーナ１３３に
よって加熱し臭化リチウム水溶液中の冷媒を蒸発させ、
気液分離器１３７によって冷媒蒸気を低温再生器５９に
導く一方、残った臭化リチウム水溶液を高温再生器５７
に戻す。

【００４２】このような構成にすることによって、吸収
式冷凍機５３の運転開始時に臭化リチウム水溶液の温度
を急速に高めることができ、従来冷房能力の立ち上がり
時間の長かった吸収式冷凍機の立ち上がり時間を短縮す
ることが可能となる。

【００４３】図８は、この発明の第４実施例を示す空気
調和装置の構成図である。この空気調和装置は、第１圧
縮式冷凍サイクルとしてのガスエンジンヒートポンプ
（ＧＨＰ）１４１と、吸収式冷凍機１４３と、第２圧縮
式冷凍サイクルとしての熱搬送ユニット１４５とから構
成される。

【００４４】ガスエンジンヒートポンプ１４１は、燃焼
機関としてのガスエンジン１４７，ガスエンジン１４７
を駆動源とする第１圧縮機１４９，四方弁１５１，第１
膨張機構としての膨張弁１５３，室内熱交換器１５５，
室外熱交換器１５７等で構成される。吸収式冷凍機１４
３は、再生器１５９，凝縮器１６１，蒸発器１６３，吸
収器１６５，溶液ポンプ１６７，絞り１６９等で構成さ
れる。再生器１５９内には、ガスエンジン１４７の排ガ
スを導く排気管１７１に連通する再生器内熱交換器１７
３が設けられており、再生器１５９の熱源としてガスエ
ンジン１４７からの排ガスの排熱を用いている。熱搬送
ユニット１４５は、通常のモータにより駆動する第２圧
縮機１７５，第２膨張機構としての電子制御弁１７７，
蒸発器内熱交換器１７９，過冷却熱交換器１８１等から
構成される。

【００４５】熱搬送ユニット１４５の蒸発器内熱交換器
１７９は、第２圧縮機１７５の吐出側と電子制御弁１７
７との間の二次熱媒体配管である冷媒配管１８３に設け
られ、吸収式冷凍機１４３の蒸発器１６３の内部に設置
されている。熱搬送ユニット１４５の過冷却熱交換器１
８１は、第２圧縮機１７５の吸入側と電子制御弁１７７
との間の冷媒配管１８３に設けられ、ガスエンジンヒー
トポンプ１４１の室外熱交換器１５７と膨張弁１５３と
の間の冷媒配管１８５に設置される。

【００４６】ガスエンジンヒートポンプ１４１の冷媒
は、指定フロン（ＨＣＦＣ−２２等），代替フロン（Ｈ
ＦＣ−１３４ａ，ＨＦＣ−３２，ＨＦＣ−１２５等）の
いずれを用いてもよい。吸収式冷凍機１４３の冷媒はア
ンモニア等を用いる。アンモニアを用いた場合には、吸
収器１６５および凝縮器１６１の冷却は空冷式が可能と
なり、僅かな排熱でも駆動可能とするため、溶液ポンプ
１６７は気泡ポンプとする。

【００４７】熱搬送ユニット１４５の冷媒は、二酸化炭
素，メタン，エタン，プロパン等の炭化水素、メタノー
ル，エタノール等のアルコール、アンモニア，ＨＣＦＣ
−２２等の指定フロン、ＨＦＣ−１３４ａ，ＨＦＣ−３
２，ＨＦＣ−１２５等の代替フロンの何れの使用も可能
である。電子制御弁１７７の開度および第２圧縮機１７
５の回転数（周波数）は、過冷却熱交換器１８１におけ
る要求される過冷却度に合わせて制御する。

【００４８】この第４実施例の利点は冷房時にあるた
め、冷房時についてのみ説明する。図９にガスエンジン
ヒートポンプ１４１の冷房時のモリエル線図を示す。ガ
スエンジン１４７の排熱駆動による吸収式冷凍機１４３
の冷却効果により、ガスエンジンヒートポンプ１４１の
凝縮器（室外熱交換器１５７）出口の液冷媒が、熱搬送
ユニット１４５の過冷却熱交換器１８１を介して過冷却
される。この過冷却される領域を、図９のＨで示す。

【００４９】このため、本実施例での冷房能力Ｑ_r1は、Ｑ_r1＝Ｇ（ｈ₁−ｈ₄）Ｇ：冷媒循環量となり、一方排熱利用なし（過冷却熱交換器１８１な
し）の場合の冷房能力Ｑ_r0は、Ｑ_r0＝Ｇ（ｈ₁−ｈ₃）となり、（ｈ₁−ｈ₄）＞（ｈ₁−ｈ₃）であるから、
Ｑ_r1＞Ｑ_r0となり、排熱利用した本実施例のものが、排
熱利用しないものに比較して冷房能力が大きくなる。

【００５０】このため、排熱利用時の冷房ＣＯＰ_r1およ
び、排熱利用なしの時の冷房ＣＯＰ_r0は、それぞれ次式
にて示され、ＣＯＰ_r1＞ＣＯＰ_r0となる。

【００５１】ＣＯＰ_r1＝Ｑ_r1／Ｇ（ｈ₂−ｈ₁）ＣＯＰ_r0＝Ｑ_r0／Ｇ（ｈ₂−ｈ₁）図１０は、この発明の第５実施例を示す空気調和装置の
構成図である。この実施例は、前記図１の第１実施例に
おける熱搬送ユニット５５における室内熱交換器８９を
一つとし、この室内熱交換器８９と並列に蓄熱槽１８７
を接続したものであり、二つの電子制御弁１８９，１９
１および、四つの二方弁１９３，１９５，１９７，１９
９をそれぞれ備えている。このうち二方弁１９９は、圧
縮機８１および四方弁８５をバイパスするように接続さ
れたバイパス管２０１に設けられている。

【００５２】上記図１０に示した空気調和装置におい
て、冷房運転時には、吸収式冷凍機５３を冷房運転し、
蒸発器６３内を通る蒸発器内熱交換器８７を、圧縮式冷
凍サイクルで構成される熱搬送ユニット５５側の凝縮器
として利用する。熱搬送ユニット５５では、四方弁８５
を実線の方向、二方弁１９７，１９９をＯＦＦ、二方片
１９３，１９５をＯＮ、電子制御弁１９１を全閉とした
サイクルにて、圧縮機８１と電子制御弁１８９とで能力
制御を行う。このときの冷媒の流れは、破線矢印で示し
てある。

【００５３】この冷房運転サイクルにおいて、室内熱交
換器８９の代わりに冷凍用の熱交換器を用いると、従
来、臭化リチウム系吸収式冷凍機では冷媒に水を用いて
いるため、０℃以下での運転は不可能であったが、圧縮
式冷凍サイクルを組み込んだ二元冷凍サイクルを構成す
ることにより、０℃以下での運転が可能となり、冷凍装
置として使用することもできる。

【００５４】蓄冷（製氷）運転時も冷房運転時と同様
に、吸収式冷凍機５３を冷房運転し、蒸発器６３内を通
る蒸発器内熱交換器８７を熱搬送ユニット５５の凝縮器
として利用する。熱搬送ユニット５５では、四方弁８５
を実線の方向、二方弁１９９をＯＦＦ、二方弁１９３，
１９５，１９７をＯＮ、電子制御弁１８９を全閉とした
サイクルにて、圧縮機８１と電子制御弁１９１とで能力
制御を行う。このときの冷媒の流れは、一点鎖線の矢印
で示してある。

【００５５】従来の臭化リチウム系吸収式冷凍機では、
冷媒に水を用いているため０℃以下での運転ができず、
蓄冷運転（製氷運転）が不可能であったが、圧縮式冷凍
サイクルを組み合わせた２元冷凍サイクルを構成するこ
とにより、冷媒が０℃以下の温度でも運転ができ、蓄冷
運転が可能となる（図１１参照）。

【００５６】蓄冷利用冷房運転時には、吸収式冷凍機５
３は停止し、熱搬送ユニット５５のみで運転を行う。熱
搬送ユニット５５では、四方弁８５を実線の方向、二方
弁１９３，１９５，１９７をＯＦＦ、二方弁１９９をＯ
Ｎ、電子制御弁１９１を全開としたサイクルにて、圧縮
機８１と電子制御弁１８９で能力制御を行う。

【００５７】暖房運転時には、吸収式冷凍機５３を暖房
運転し、蒸発器６３内を通る蒸発器内熱交換器８７を熱
搬送ユニット５５の蒸発器として利用する。熱搬送ユニ
ット５５では、四方弁８５を破線の方向、二方弁１９
７，１９９をＯＦＦ、二方弁１９３，１９５をＯＮ、電
子制御弁１９１を全閉としたサイクルにて運転し、圧縮
機８１と電子制御弁１８９で能力制御を行う。このとき
の冷媒の流れは、実線の矢印で示してある。

【００５８】蓄熱運転時も、暖房運転時同様、吸収式冷
凍機５３を暖房運転し、蒸発器６３内を通る蒸発器内熱
交換器８７を熱搬送ユニット５５の蒸発器として利用す
る。熱搬送ユニット５５では、四方弁８５を破線の方
向、二方弁１９９をＯＦＦ、二方弁１９３，１９５，１
９７をＯＮ、電子制御弁１８９を全閉としたサイクルに
て運転し、圧縮機８５と電子制御弁１９１で能力制御を
行う。

【００５９】蓄熱利用暖房運転時には、吸収式冷凍機５
３は停止し、熱搬送ユニット５５のみで運転を行う。熱
搬送ユニット５５では、四方弁８５を破線の方向、二方
弁１９３，１９５，１９７をＯＦＦ、二方弁１９９をＯ
Ｎ、電子制御弁１８９を全開としたサイクルにて運転
し、圧縮機８１と電子制御弁１９１で能力制御を行う。

【００６０】図１２は、この発明の第６実施例を示す空
気調和装置の構成図である。この実施例は、前記図１の
第１実施例に対し、熱搬送ユニット５５における室内熱
交換器８９を一つとするとともに、吸収式冷凍機５３の
吸収器６５と凝縮器６１とを冷却するための冷却塔７１
および冷却水ポンプ７２の代わりに、潜熱利用冷媒を用
いた冷却用の圧縮式冷凍サイクル２１３を設けている。
圧縮式冷凍サイクル２１３は、冷媒圧縮機２０３，室外
熱交換器となる凝縮器２０５，膨張機構としての電子制
御弁２０７，吸収器６５内を通る吸収器内熱交換器２０
９，凝縮器６１内を通る凝縮器内熱交換器２１１等で構
成され、これらが冷媒配管２１５にて接続されている。
一方熱搬送ユニット５５は、潜熱利用冷媒を用いた冷暖
房用の圧縮式冷凍サイクルを構成することになる。

【００６１】上記図１２に示した空気調和装置におい
て、冷房運転時には、吸収式冷凍機５３を冷房運転し、
蒸発器６３内を通る熱交換器８７を、熱搬送ユニット５
５の凝縮器として利用する。熱搬送ユニット５５は、四
方弁８１を実線の方向とし、室内熱交換器８９を蒸発器
として用いて運転を行い、圧縮機８１と電子制御弁８３
とで能力制御を行う。このときの熱搬送ユニット５５に
おける冷媒の流れは、破線の矢印で示してある。冷却水
系の圧縮式冷凍サイクル２１３では、吸収式冷凍機５３
の吸収器６５内を通る吸収器内熱交換器２０９と、凝縮
器６１内を通る凝縮器内熱交換器２１１とを、それぞれ
蒸発器として用いる構成とすることで、吸収器６５と凝
縮器６１の冷却を行う。

【００６２】暖房運転時は、吸収式冷凍機５３を暖房運
転し、蒸発器６３内を通る蒸発器内熱交換器８７を熱搬
送ユニット５５の蒸発器として利用する。熱搬送ユニッ
ト５５は、四方弁８５を破線の方向とし、室内熱交換器
８９を凝縮器として用いて運転を行い、圧縮機８１と電
子制御弁８３とで能力制御を行う。冷却水系の圧縮式冷
凍サイクル２１３は、暖房時は吸収器６５および凝縮器
６１を冷却する必要がないため、停止している。

【００６３】上記した第２ないし第６のいずれの実施例
においても、吸収式冷凍機５３（１４３）で得た熱源
を、圧縮式冷凍サイクルを構成する熱搬送ユニット５５
（１４５）により二次熱媒体を介して室内機側に搬送し
ており、二次熱媒体としては相変化潜熱を利用した冷媒
を用いているので、室内熱交換器８９（１０３，１５
５）の温度制御が可能であるとともに、室内への配管に
おける水漏れが発生せず、配管の細径化により施工性も
向上する。

【００６４】

【発明の効果】以上説明してきたように、この発明によ
れば、次のような効果を奏する。

【００６５】（１）吸収式冷凍機の蒸発器と室内熱交換
器とを二次熱媒体配管で連結するとともに、二次熱媒体
に相変化潜熱利用冷媒を用い、前記二次熱媒体配管に圧
縮機および膨張機構を組み込むことで、吸収式冷凍機と
圧縮式冷凍機との二元冷凍サイクル構成とし、圧縮機の
周波数および電子制御弁の開度を制御することにより、
室内熱交換器の蒸発温度または凝縮温度を任意のほぼ一
定温度に制御が可能となり、冷房または暖房時での快適
性が向上する。

【００６６】（２）二次熱媒体に相変化潜熱利用冷媒を
用いたことにより、室内への配管の水漏れ事故がなくな
り、かつ配管が細径化できるため、施工性が向上する。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の第１実施例を示す空気調和装置の構
成図である。

【図２】図１の空気調和装置における吸収式冷凍機の冷
房時でのデューリング線図である。

【図３】図１の空気調和装置における圧縮式冷凍機を構
成する室内機側熱搬送ユニットの冷房時でのモリエル線
図である。

【図４】図１の空気調和装置における圧縮式冷凍機を構
成する室内機側熱搬送ユニットの暖房時でのモリエル線
図である。

【図５】この発明の第２実施例を示す空気調和装置の構
成図である。

【図６】この発明の第３実施例を示す空気調和装置の構
成図である。

【図７】図６の空気調和装置における補助再生器の詳細
図である。

【図８】この発明の第４実施例を示す空気調和装置の構
成図である。

【図９】図８の空気調和装置におけるガスエンジンヒー
トポンプの冷房時のモリエル線図である。

【図１０】この発明の第５実施例を示す空気調和装置の
構成図である。

【図１１】（ａ）は図１０の空気調和装置における蓄冷
運転時でのデューリング線図、（ｂ）は同モリエル線図
である。

【図１２】この発明の第６実施例を示す空気調和装置の
構成図である。

【図１３】吸収式冷凍機の蒸発器に二次熱媒体配管を接
続した従来の空気調和装置の構成図である。

【図１４】室内機側の二次熱媒体にフロン系冷媒を用い
た従来の空気調和装置の構成図である。

【符号の説明】

５３，１４３吸収式冷凍機５７高温再生器５９低温再生器６１，１６１凝縮器６３，１６３蒸発器６５，１６５吸収器７０冷却水配管７１冷却塔８１圧縮機８３，２０７電子制御弁（膨張機構）８９，９１，９３，９５，１５５室内熱交換器９７二次熱媒体配管９９暖房用室内熱交換器（第２室内熱交換器）１０５，１５７室外熱交換器１２９配管１３１第１補助配管１３３ガスバーナ（加熱器）１３７気液分離器１３９第２補助配管１４１ガスエンジンヒートポンプ（第１圧縮式冷凍サ
イクル）１４５熱搬送ユニット（第２圧縮式冷凍サイクル）１４７ガスエンジン（燃焼機関）１４９第１圧縮機１５３膨張弁（第１膨張機構）１５９再生器１７１排気管１７５第２圧縮機１７９蒸発器内熱交換器１８１過冷却熱交換器１８３，２１５冷媒配管１８７蓄熱槽２０３冷媒圧縮機２０５凝縮器（室外熱交換器）２０９吸収器内熱交換器２１１凝縮器内熱交換器

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者今村正樹東京都港区新橋３丁目３番９号東芝エー・ブイ・イー株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】吸収器，再生器，蒸発器，凝縮器などか
らなる吸収式冷凍機を室外機として備え、前記蒸発器と
室内機における室内熱交換器とを二次熱媒体配管で連結
した空気調和装置において、前記二次熱媒体を相変化潜
熱を利用する冷媒とするとともに、前記二次熱媒体配管
には、二次熱媒体を圧縮し搬送する圧縮機と二次熱媒体
を減圧させる膨張機構とを設けたことを特徴とする空気
調和装置。
【請求項２】室内熱交換器と並列に室外熱交換器を接
続してこれら両熱交換器を共に蒸発器として使用すると
ともに、両熱交換器に対して選択的に二次熱媒体を供給
可能なように構成し、吸収式冷凍機の冷却水配管に設け
た冷却塔と並列に凝縮器として使用する第２室内熱交換
器を設けて、これら冷却塔および第２室内熱交換器に対
して選択的に冷却水を供給可能なように構成したことを
特徴とする請求項１記載の空気調和装置。
【請求項３】吸収式冷凍機は、再生器が高温用および
低温用の２個備えた二重効用式であり、前記高温用の再
生器内の液領域と、この再生器から送り出される冷媒蒸
気が通過する配管とを第１補助配管で接続し、この第１
補助配管途中の高温用の再生器側に加熱器を、加熱器よ
り上方に位置して前記冷媒蒸気が通過する配管側に気液
分離器をそれぞれ設けるとともに、前記気液分離器の液
領域と高温用の再生器の液領域とを第２補助配管で接続
したことを特徴とする請求項１記載の空気調和装置。
【請求項４】吸収器，再生器，蒸発器，凝縮器をそれ
ぞれ有する吸収式冷凍機と、第１圧縮機，室内熱交換
器，室外熱交換器，第１膨張機構をそれぞれ有する第１
圧縮式冷凍サイクルと、第２圧縮機，前記吸収式冷凍機
の蒸発器内に設置される蒸発器内熱交換器，第２膨張機
構，前記第１圧縮式冷凍サイクルの室外熱交換器と第１
膨張機構との間の冷媒配管に設置される過冷却熱交換器
をそれぞれ有する第２圧縮式冷凍サイクルとから構成さ
れ、前記第１圧縮式冷凍サイクルにおける第１圧縮機
は、燃焼機関を駆動源とし、この燃焼機関から排出され
る排出ガスを導く排気管を、前記吸収式冷凍機の再生器
内に設置して排出ガスによる排熱を再生器の熱源とした
ことを特徴とする空気調和装置。
【請求項５】室内熱交換器が設けられた二次熱媒体配
管に、室内熱交換器と並列に蓄熱槽を接続して設けたこ
とを特徴とする請求項１記載の空気調和装置。
【請求項６】吸収式冷凍機における凝縮器と吸収器と
を冷媒配管で接続し、前記凝縮器の冷媒流出側と吸収器
の冷媒流入側との間の冷媒配管に、冷媒圧縮機と、冷媒
圧縮機で圧縮されたガス冷媒を凝縮させる室外熱交換器
と、この室外熱交換器を出た冷媒を減圧させる膨張機構
と、前記吸収式冷凍機の凝縮器内および吸収器内それぞ
れに配置されて前記膨張機構を出た液冷媒を蒸発させる
吸収器内熱交換器および凝縮器内熱交換器とをそれぞれ
設けたことを特徴とする請求項１記載の空気調和装置。