(57)【特許請求の範囲】
【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、空調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冷房サイクルと、前記空調対象室内空気が通る通路内に暖房用熱交換器を配置し、再生器で発生した蒸気をこの暖房用熱交換器内を通過させることにより、室内空気を加熱して暖房を行う暖房サイクルと、から成る吸収式冷凍機を用いて行う空調方法。
【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、
空調対象室内の空気が通る通路内に組み込まれた蒸発器及び暖房用熱交換器と、
送風ファンにより空冷するように構成された吸収器と、
前記再生器で発生した蒸気を暖房ラインを経由して前記暖房用熱交換器内に導いて室内空気を加熱し、凝縮した水を再生器に還流させる還流ラインから成る暖房サイクルラインと、
冷房サイクル運転時には暖房サイクルラインを閉じ、暖房サイクル運転時には冷媒蒸気の送出及び吸収器側に至る溶液の送出を止め、暖房サイクルラインを開く制御を行う制御器と、
から成る吸収式冷凍機を用いた空調装置。
【請求項３】
再生器と吸収器間をレベル調整ラインで結ぶと共に再生器に液面検出センサーを取り付けて再生器内の液面レベルが設定レベル以下に低下した場合には溶液ポンプを駆動して集液管内に溜っている溶液を再生器内に戻して液面を定位置まで上昇させ、逆に液面が設定レベル以上に上昇した場合にはレベル調整ラインを経由して再生器内の溶液を集液管内に戻す制御を行うレベル調整装置を付加して成る請求項２記載の吸収式冷凍機を用いて行う空調装置。
【請求項４】
単効用吸収式冷凍機を用いて行う請求項１、２、３記載の空調方法及びその装置。
【請求項５】
暖房用熱交換器を再生器よりも高い位置に設定し、暖房サイクル運転において、暖房用熱交換器内で生成した凝縮水を重力により再生器内に還流させるように構成して成る請求項２、３、４記載の吸収式冷凍機を用いて行う空調方法及びその装置。
【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（冷・暖房）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。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。
【０００４】
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。
【０００５】
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。
【０００６】
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。
【０００７】
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。
【０００８】
ｅ．吸収式冷凍機を用いて冷房を行うと共に暖房を行う試みも数多くなされている。これらの試みは又、冷房サイクルを構成するために必要な要素部品を暖房サイクルにも利用して機器のコストを低減し、且つ冷・暖房の切り替えをなるべく簡単にしようとしている。しかし、凝縮器、吸収器を外気で冷却し、冷房運転を行う所謂空冷方式の吸収式冷凍機器においては、凝縮器、吸収器が外気に晒されているため、自然放熱が多くなり、効率が低下することから、従来提案されている試みでは実用化には問題がある。
【０００９】
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吸収式冷凍機を用いて行う空調（冷・暖房）方法及びその装置を提案することである。
【００１０】
【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。
【００１１】
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、空調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冷房サイクルと、前記空調対象室内空気が通る通路内に暖房用熱交換器を配置し、再生器で発生した蒸気をこの暖房用熱交換器内を通過させることにより、室内空気を加熱して暖房を行う暖房サイクルと、から成る吸収式冷凍機を用いて行う空調方法。
【００１２】
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、
空調対象室内の空気が通る通路内に組み込まれた蒸発器及び暖房用熱交換器と、
送風ファンにより空冷するように構成された吸収器と、
前記再生器で発生した蒸気を暖房サイクルラインを経由して前記暖房用熱交換器内に導いて室内空気を加熱し、凝縮した水を再生器に還流させる還流ラインから成る暖房サイクルラインと、
冷房サイクル運転時には暖房サイクルラインを閉じ、暖房サイクル運転時には冷媒蒸気の送出及び吸収器側に至る溶液の送出を止め、暖房サイクルラインを開く制御を行う制御器と、
から成る吸収式冷凍機を用いた空調装置。
【００１３】
なお、再生器と吸収器間をレベル調整ラインで結ぶと共に再生器に液面検出センサーを取り付けて再生器内の液面レベルが設定レベル以下に低下した場合には溶液ポンプを駆動して集液管内に溜っている溶液を再生器内に戻して液面を定位置まで上昇させ、逆に液面が設定レベル以上に上昇した場合にはレベル調整ラインを経由して再生器内の溶液を集液管内に戻す制御を行うレベル調整装置を付加することにより、安定した暖房サイクル運転が達成される。
【００１４】
又、暖房用熱交換器を再生器よりも高い位置に設定し、暖房サイクル運転において、暖房用熱交換器内で生成した凝縮水を重力により再生器内に還流させるように構成することにより、還流ポンプを用いない構成にすることができる。
【作用】
冷房サイクル
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。蒸発器の外側には、ダクトを経由して室内の空気（例えば２７℃）が循環している。蒸発器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（溶液）に吸収される。この吸収作用において、冷媒は１５℃程度に室内空気を冷やすことで十分のため、吸収器内の溶液は５０℃程度でも十分に冷媒蒸気を吸収する。このため、吸収器においては、夏期の外気温度３５℃程度の風を吹きつけるだけでも十分冷却効果を果すため、送風ファンによる強制空冷で十分である。吸収器で吸収液に吸収された作動液（稀溶液）は溶液ポンプにより再生器に戻される。
【００１５】
暖房サイクル
再生器と凝縮器を結ぶ管路及び吸収器に至る溶液ラインは閉じられ、再生器と暖房用熱交換器を結ぶ暖房ライン及び還流ラインが開かれる。再生器で発生した蒸気は暖房ラインを経由して暖房用熱交換器に至り、ここで室内空気を直接加熱して還流ラインから再生器に戻る。
【００１６】
【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の実施例を示す。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。
【００１７】
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に結ばれて熱交換室１９内には住宅２内の空調対象室内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熱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、室内２ａの空気温が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。
【００１８】
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を経由して吸収器２２の吸収液注入口（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。
【００１９】
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、循環ポンプ２９、逆止弁３３、熱交換器３０を経由する管路２８を経由して再生器９に戻る。１３ａは冷媒液溜１３と集液管２７とを結ぶ開放ラインである。
【００２０】
３１は再生器９で発生した蒸気を熱交換室１９内に配置したフィン３５付の暖房用熱交換器３４まで導く暖房ライン、３２は前記暖房用熱交換器３４を出た凝縮水を重力により再生器９内に戻すための凝縮水還流ライン、３３は逆止弁、３８はレベル調整ラインであって、再生器９内の液面レベルが設定値よりも上昇した場合に吸収器２２を経由して、溶液を集液管２７に戻すものである。但し、このレベル調整ライン３８は前記した吸収液の管路２６と共通である。３９は再生器９内の温度を検出するための温度計、４０は再生器９内の液面を検出するための液面計、４１は制御器、Ｖ−１〜Ｖ−７は制御用バルブである。
【００２１】
制御器４１は暖房運転を行う際、次の制御を行う。
【００２２】
先ず、バルブＶ−１、Ｖ−３、Ｖ−５〜Ｖ−７を開き、バルブＶ−２、Ｖ−４（場合によっては開）を閉じる。この状態において、冷媒液溜１３内にはバルブＶ−５が開になっているため、冷媒は無く、溶液は均一濃度で十分に薄くなっている（結晶防止のため）。
【００２３】
再生器９で発生した蒸気はバルブＶ−１から暖房ライン３１を経由して直接暖房用熱交換器３４内に導かれ、ここで室内空気を加熱して凝縮し、凝縮水は凝縮水還流ライン３２からバルブＶ−３を経由して再生器９内に戻る。
【００２４】
上記運転において、再生器９内の液面は液面計４０により管理されており、液面が低下した場合には制御器４１は溶液ポンプ２９を駆動して集液管２７内の溶液を再生器９内に戻し、液面が上昇した場合にはバルブＶ−４を開いて溶液を管路２６から吸収器２２内に流出させる。なお、吸収器２２の下部の集液管２７内には温度が外気温度に近く、濃度の薄い臭化リチュウム溶液が貯えられており、従って、蒸発器１５、冷媒液溜１３の内部は、集液管２７内の臭化リチュウム溶液と平衡する水蒸気で満たされている。
【発明の効果】
本発明は以上のように、室内空気を直接蒸発器で冷却すると共に吸収液を空冷方式で冷却するように構成したので、次の効果を奏する。
【００２５】
ａ．吸収液としてリチュウムブロマイド水溶液を使用し、冷媒に水を使用すると共に、室内空気を蒸発器により直接、例えば１５℃程度に冷却するようにした。このため、冷媒蒸気を吸収器で吸収液に吸収させるときの吸収液の温度は５０℃程度でも効率よく吸収するから、外気温が３５℃前後と高い夏期においても、吸収液を空冷方式で冷却することが十分に可能になる。この結果、従来のように水冷方式を採用することにより必要となる水冷用配管、循環ポンプ、冷却塔等の設備が一切不要となり、よって、一般の住宅或いは小規模建物用空調に、吸収式冷凍機を利用した空調システムを構築することがスペース的にも経済的にも可能になる。
【００２６】
ｂ．室内の空気はダクトを経由して蒸発器に導き、再びダクトを経由して室内に吹き出すだけでよいので、このための室内側の工事は極めて簡単であると共に、場所をとらない。
【００２７】
ｃ．又、ダクト方式で室内を結ぶ場合に、送風チャンバーを取り付けてこのチャンバーと複数の室内とを分岐ダクトで結ぶことにより、複数の室内の冷房が可能である。
【００２８】
ｄ．室内空気の通路内に蒸発器とは別に暖房用熱交換器を配置し、バルブ切り換えだけでこの暖房用熱交換器内に再生器で発生した蒸気を導くことにより、冬期は暖房を行うことができる。
【００２９】
ｅ．暖房サイクルを運転するための装置は再生器とこれから直接蒸気が送られる暖房用熱交換器だけで、凝縮器及び吸収器内には熱い流体は流入しない。したがって、これら凝縮器及び吸収器において外気で冷却されることはないので、高効率での運転が可能である。
【００３０】
ｆ．暖房サイクル運転のために増加した部品は暖房用熱交換器で、集液管を溶液溜として利用しており、あとは切替用のバルブと制御器の増加にすぎない。このため、装置は冷房専用の大きさと殆ど変わらず、実用的である。
【００３１】
ｇ．制御器によるバルブの切り替えだけで冷房及び暖房サイクルの切り替えができるので、操作は大変簡単である。
【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    冷媒液溜
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    暖房ライン
３２    還流ライン
３３    逆止弁
３４    暖房用熱交換器
３５    フィン
３６、３７  液量調整管
３８    レベル調整ライン
３９    温度計
４０    液面計
４１    制御器
Ｖ−１〜Ｖ−７  制御用バルブ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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