(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
加熱手段により加熱される高温再生器において低濃度吸収液を中濃度吸収液と冷媒とに分離し、前記高温再生器の潜熱により加熱される低温再生器において前記中濃度吸収液を高濃度吸収液と冷媒とに分離し、蒸発器において、内部を空調用熱媒体としての冷温水が流れる蒸発コイルに冷媒液を散布して蒸発させるとともに前記冷温水を冷却し、吸収器において、冷却塔に連結されるとともに、内部に排熱用の冷却水を流す冷却コイルに前記高濃度吸収液を散布して前記蒸発した冷媒を吸収させ、前記冷媒を吸収して低濃度化した低濃度吸収液を低濃度吸収液流路に設けた吸収液ポンプにより前記再生器に戻す吸収式冷凍装置であって、前記高温再生器と前記蒸発器とを連通させる暖房用吸収液流路と、該暖房用吸収液流路に設けられ、冷房運転時に閉弁され暖房運転時に開弁される暖房用電磁弁を備えた二重効用型の吸収式冷凍装置において、
前記低温再生器において分離される高濃度吸収液が貯留される高濃度吸収液受け部の底部と該高濃度吸収液受け部の底部より下方に位置する少なくとも前記吸収器を形成する吸収器ケーシングの下部とを連通させる高濃度吸収液バイパス流路と、
該高濃度吸収液バイパス流路中に設けられ、前記高濃度吸収液受け部と前記吸収器との通断を司るバイパス弁とを設けるとともに、
前記暖房運転時に、前記バイパス弁を開弁制御するバイパス弁制御手段を設けたことを特徴とする二重効用型の吸収式冷凍装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、臭化リチウムなどの水溶液を吸収液として吸収サイクルを形成し、吸収サイクル作動時に蒸発器で冷却された水を室内熱交換器へ供給して冷房運転を行うとともに、再生器から蒸発器へ高温の吸収液を供給する暖房用吸収液流路を設けて、蒸発器で加熱された水を室内熱交換器や床暖房パネルへ供給して暖房運転を行う一般家庭用の比較的小さな吸収式空調装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、例えば、図５に示す吸収式冷凍装置１００を用いた吸収式空調装置では、高温再生器１を加熱し吸収液ポンプＰ１を作動させた吸収サイクルにおいて、蒸発器４内の冷温水配管（蒸発コイル４１）で冷却された水を冷却源とし、室内機２００の室内熱交換器（空調用熱交換器４４）へ供給して、室内熱交換器（空調用熱交換器４４）に備えられた対流ファン（ブロワ４５）を作動させて室内を冷房する。また、蒸発器４を暖房用吸収液流路Ｌ４によって高温再生器１と連通させた状態で吸収液ポンプ１を作動させて、高温再生器１で加熱された高温の吸収液を蒸発器４へ供給することによって、蒸発器４内の冷温水配管（蒸発コイル４１）で水を加熱して加熱源とし、同様に室内熱交換器（空調用熱交換器４４）へ供給して暖房運転を行う。
【０００３】
このように構成された吸収式冷凍装置１００の吸収サイクルでは、冷房運転時には、吸収液は、ガスバーナＢによって加熱された高温再生器１から、低温再生器２、吸収器３へと圧力差によって移動して、次第に高濃度となり、吸収器３で冷媒を吸収して低濃度となった吸収液は、吸収液ポンプＰ１によって再び高温再生器１へと循環する。
他方、高温再生器１および低温再生器２で吸収液からそれぞれ分離された冷媒蒸気は凝縮器５へ供給されて冷媒液となり、さらに、冷媒液は蒸発器４へと供給される。蒸発器４と吸収器３とは相互に連通した蒸発・吸収ケース３０を形成しており、吸収器３で冷媒蒸気が吸収されて蒸発器４内の冷媒圧力が低下すると、蒸発器４内の冷媒液が蒸発して冷媒蒸気となって、吸収器３へ供給される。
【０００４】
一方、暖房運転時には、暖房用吸収液流路Ｌ４に、設けられた暖房用電磁弁Ｖ１を開弁させることによって、高温再生器１で加熱された吸収液を蒸発器４へ供給して、吸収器３を介して再び高温再生器１へと循環させる。
また、各運転の終了時には、吸収サイクル内で濃度が高くなった吸収液の濃度を低下させるために、高温再生器１におけるガスバーナＢによる加熱を停止した後にも、吸収液ポンプＰ１を継続して作動させる希釈運転が行われる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
［課題］
従来の吸収式空調装置において、暖房運転時には、吸収液の大部分は、高温再生器１から暖房用吸収液流路Ｌ４を通って蒸発器４へと供給され、吸収器３を経て再び高温再生器１へと循環する。しかし、高温再生器１においては加熱が行われており、また、蒸発・吸収ケース３０内は、冷温水の循環により、蒸発器４で熱交換が行われて冷却されることにより低圧となっており、高温再生器１内の高温の吸収液が、僅かずつではあるが、低温再生器２を介して、吸収器３へと供給される。このとき、吸収器３および凝縮器５における冷却水による冷却は行われていないため、高温の吸収液によって、吸収器３の冷却管（冷却コイル）の腐食が進行する恐れがある。
【０００９】
［本発明の目的］
本発明は、冷却運転と暖房運転とを切り換える吸収式空調装置において、暖房運転時の吸収液の循環異常をなくし、循環異常に起因する腐食防止を図る二重効用型の吸収式冷凍装置を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
この発明では、加熱手段により加熱される高温再生器において低濃度吸収液を中濃度吸収液と冷媒とに分離し、前記高温再生器の潜熱により加熱される低温再生器において前記中濃度吸収液を高濃度吸収液と冷媒とに分離し、蒸発器において、内部を空調用熱媒体としての冷温水が流れる蒸発コイルに冷媒液を散布して蒸発させるとともに前記冷温水を冷却し、吸収器において、冷却塔に連結されるとともに、内部に排熱用の冷却水を流す冷却コイルに前記高濃度吸収液を散布して前記蒸発した冷媒を吸収させ、前記冷媒を吸収して低濃度化した低濃度吸収液を低濃度吸収液流路に設けた吸収液ポンプにより前記再生器に戻す吸収式冷凍装置であって、前記高温再生器と前記蒸発器とを連通させる暖房用吸収液流路と、該暖房用吸収液流路に設けられ、冷房運転時に閉弁され暖房運転時に開弁される暖房用電磁弁を備えた二重効用型の吸収式冷凍装置において、前記低温再生器において分離される高濃度吸収液が貯留される高濃度吸収液受け部の底部と該高濃度吸収液受け部の底部より下方に位置する少なくとも前記吸収器を形成する吸収器ケーシングの下部とを連通させる高濃度吸収液バイパス流路と、該高濃度吸収液バイパス流路中に設けられ、前記高濃度吸収液受け部と前記吸収器との通断を司るバイパス弁とを設けるとともに、前記暖房運転時に、前記バイパス弁を開弁制御するバイパス弁制御手段を設けたことを特徴とする。
【００１３】
【発明の作用・効果】
［請求項１の作用・効果］
本発明（請求項１）の二重効用型の吸収式冷凍装置では、暖房運転時に、バイパス弁が開弁制御されるため、高温再生器から低温再生器内へ流れ込んできた高温の吸収液は、低温再生器から吸収器の下部へ流れ込み、吸収液ポンプによって高温再生器へと戻される。従って、高温の吸収液が吸収器のコイルに降りかかることがなくなり、吸収液の循環異常に起因する腐食を防止することができる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
図１は空調機を示し、冷凍機本体１０１および冷却塔（クーリングタワー）ＣＴからなる吸収式冷凍装置１００を室外機として備えるとともに、室内機２００が付設されている。この空調機は、制御装置３００により制御される。
【００１８】
冷凍機本体１０１は、高温再生器１および低温再生器２を備え、高温再生器１の下方には、加熱源としてのガスバーナＢが配置されている。低温再生器２の外周には吸収器３および蒸発器４が設けられ、蒸発器４の上方には凝縮器５が設置されている。
【００１９】
高温再生器１は、ガスバーナＢによって加熱され、内部の低濃度吸収液を沸騰させる加熱タンク１１と、該加熱タンク１１の頂部から上方に延長され、冷媒蒸気と、該冷媒蒸気の蒸発により濃化した中濃度吸収液とを分離する中濃度吸収液分離筒１２とを有する。中濃度吸収液分離筒１２の外周には、冷媒蒸気を回収する縦型円筒形の気密性冷媒回収タンク１０が設けられている。
【００２０】
低温再生器２は、冷媒回収タンク１０の外周に偏心して設置した縦型円筒形の低温再生器ケース２０を有する。低温再生器ケース２０は、天井に冷媒蒸気出口２１が設けられるとともに、頂部が中濃度吸収液分離筒１２の底部１２１と中濃度吸収液流路Ｌ1 により連結されている。
【００２１】
低温再生器ケース２０内には、圧力差により熱交換器Ｈを介して中濃度吸収液が供給され、冷媒回収タンク１０の外壁を熱源として再沸騰し、冷媒蒸気と高濃度吸収液とに分離される。低温再生器ケース２０の外周には、縦型円筒形で気密性の蒸発・吸収ケース３０が同心的に配され、蒸発・吸収ケース３０の上方は凝縮器ケース５０となっている。
【００２２】
冷媒回収タンク１０、低温再生器ケース２０、蒸発・吸収ケース３０は、底板１３に一体に溶接されて冷凍機本体１０１を形成している。低温再生器ケース２０の上部は、気液分離部２２となっており、冷媒蒸気出口２１および隙間５Ａを介して凝縮器ケース５０内と連通している。
【００２３】
吸収器３は、蒸発・吸収ケース３０内の内側部分内に縦型円筒状に巻設した冷却コイル３１を配置し、その上方に該冷却コイル３１に高濃度吸収液を散布するための高濃度吸収液散布具３２を装着してなる。吸収器３は、冷房運転時に使用され、冷却コイル３１内には、冷却塔ＣＴで冷却された排熱用冷却水が循環している。
【００２４】
低温再生器２の高濃度吸収液受け部２３は、熱交換器Ｈを介して高濃度吸収液流路Ｌ2 により、高濃度吸収液散布具３２へ連結している。高濃度吸収液散布具３２は、高濃度吸収液が流入し、流入した高濃度吸収液は、冷却コイル３１の上端に散布され、冷却コイル３１の表面に付着して膜状になり、重力の作用で下方に流下して行く。吸収器３の底部３３と加熱タンク１１の底部との間は、熱交換器Ｈおよび吸収液ポンプＰ1 が装着された低濃度吸収液流路Ｌ3 で連結されている。
【００２５】
蒸発器４は、蒸発・吸収ケース３０内の冷却コイル３１の外周に、縦型円筒形で連通口付き仕切壁４０を設け、該仕切壁４０の外周に、内部を冷暖房用の冷温水が流れる縦型円筒形の蒸発コイル４１を配設し、その上方に冷媒液散布具４２を取り付けてなる。蒸発器４の底部４３は、暖房用電磁弁Ｖ1 を有する暖房用吸収液流路Ｌ4 により中濃度吸収液分離筒１２の底部１２１と連通している。
【００２６】
冷媒液散布具４２は、冷房運転時に使用され、冷媒液を蒸発コイル４１の上に滴下させる。滴下された冷媒は、表面張力で蒸発コイル４１の表面を濡らして膜状となり重力の作用で下方に降下しながら、低圧となっている蒸発・吸収ケース３０内で蒸発コイル４１から気化熱を奪って蒸発し、蒸発コイル４１内を流れる冷暖房用の冷温水を冷却する。
【００２７】
凝縮器５は、冷房運転時に使用され、凝縮器ケース５０の内部に、内部を冷却塔ＣＴで冷却された排熱用冷却水が循環している冷却コイル５１を配設してなる。凝縮器ケース５０は、冷媒流路Ｌ5 により冷媒回収タンク１０の底部１４と連通するとともに、冷媒蒸気出口２１および隙間５Ａを介して低温再生器２と連通しており、いずれも圧力差により冷媒が供給される。
【００２８】
凝縮器ケース５０に供給された冷媒は、冷却コイル５１により冷却されて液化する。凝縮器５の下部と蒸発器４の蒸発コイル４１の上方に設置された冷媒液散布具４２とは、冷媒液供給路Ｌ6 で連通している。液化した冷媒液は、冷媒液供給路Ｌ6 に設けられた冷媒冷却器５２を経て冷媒液散布具４２に供給される。
【００２９】
この実施例では、冷却コイル３１は冷却コイル５１に接続し、さらに冷却塔ＣＴと冷却水流路３４で接続してある。冷却水流路３４には、冷却水ポンプＰ2 が装着され、冷却コイル３１および冷却コイル５１で吸熱して高温となった冷却水が、冷却塔ＣＴに供給されて大気中に放熱して低温度になる排熱サイクルを形成している。
【００３０】
冷房運転時には、冷却水ポンプＰ2 により冷却水が、冷却塔ＣＴ→冷却コイル３１→冷却コイル５１→冷却塔ＣＴの順に循環している。なお、吸収液は、高温再生器１→低温再生器２→吸収器３→吸収液ポンプＰ1 →高温再生器１の順に循環する。
【００３１】
室内機２００は、空調熱交換器４４、およびブロワ４５を有する。蒸発コイル４１の両端は、ゴムホース等で形成された冷温水流路４６で空調熱交換器４４に連結されている。冷温水流路４６には、冷温水ポンプＰ3 が設けられており、空調熱交換器４４に冷温水を循環させる。
【００３２】
暖房運転時は、暖房用電磁弁Ｖ1 を開弁し、吸収液ポンプＰ1 を作動させる。高温度の中濃度吸収液は蒸発器４に底４３から流入する。蒸発コイル４１内の冷温水は、高温度の冷媒蒸気により加熱されて冷温水ポンプＰ3 により冷温水流路４６で室内機２００内の空調熱交換器４４に供給され、暖房の熱源となる。蒸発器４内の中濃度吸収液は、仕切壁４０の連通口４０ａから吸収器３側に入り、低濃度吸収液流路Ｌ３を経て、吸収液ポンプＰ1 により加熱タンク１１へ戻される。
【００３３】
以上が、本実施例の吸収式空調装置の基本構成であるが、本実施例では、上記低温再生器２の高濃度吸収液受け部２３の底部２４と、吸収器３を形成する蒸発・吸収ケース３０の底部３３との間に、電磁式のバイパス弁６１を備えた高濃度吸収液バイパス流路６２を設け、制御装置３００によってそれぞれの運転時に所定の制御を行うことによって、冷房運転の開始初期における立ち上がりの向上、運転終了時の希釈運転の短縮、および暖房運転時における機器の劣化を防止している。
以下に、制御装置３００による各制御について説明する。
【００３４】
始めに冷房運転開始制御を図２に基づいて説明する。
［冷房運転開始制御］
ステップ１１において、使用者が冷房運転の開始を指示すると（ＹＥＳ）、ステップ１２において、バイパス弁６１を開弁制御する。これによって、低温再生器２の高濃度吸収液受け部２３に残っている吸収液は、重力によって蒸発・吸収ケース３０内へ流れ込み、低温再生器２内の吸収液は空になる。
ステップ１３において、バイパス弁６１の開弁動作後、１０秒が経過すると（ＹＥＳ）、ステップ１４において、ガスバーナＢの点火動作を行う。
【００３５】
その後、ステップ１５において、高温再生器１の加熱タンク１１内に設けた吸収液サーミスタ（図示なし）の検知温度が１００℃を越えるまで待機する（ＮＯ）。このとき、ガスバーナＢによって加熱される高温再生器１の冷媒回収タンク１０の外側の低温再生器２内には吸収液がないため、低温再生器２内は高温再生器１の温度上昇に伴って速やかに加熱されて温度が上昇する。
【００３６】
ステップ１５において、吸収液温度が１００℃に達すると（ＹＥＳ）、ステップ１６において、吸収液ポンプＰ１が駆動され、吸収器３内の吸収液が高温再生器１内へ供給される。そして、温度差に基づく圧力差によって、高圧側の高温再生器１から低圧側の低温再生器２へ吸収液が送られ、低温再生器２へ流れ込んだ吸収液は、バイパス弁６１が開弁しているバイパス流路６２を介して蒸発・吸収ケース３０内に流れ込む。
その後、ステップ１７において、高温再生器１内の吸収液温度が１２０℃になるまでは（ＮＯ）、待機する。
【００３７】
その後、高温再生器１がさらに加熱されて、ステップ１７において吸収液温度が１２０℃に達すると（ＹＥＳ）、ステップ１８において、バイパス弁６１が閉弁される。このとき、低温再生器２内の圧力は、十分に高くなっているため、その後は、低温再生器２の高濃度吸収液受け部２３内の高濃度吸収液は、低温再生器２と吸収器３との圧力差によって、高濃度吸収液流路Ｌ２を通過して吸収器３へ供給され、高濃度吸収液散布具３２を経て吸収器３の冷却コイル３１に散布される。
以後、バイパス弁６１を閉じたまま、通常冷房運転制御を行い（ステップ１９）、上述したとおり、高濃度吸収液バイパス流路６２を通らない吸収サイクルの流路によって、吸収液および冷媒が循環する。
【００３８】
以上の制御を行うことによって、冷房運転開始初期には、バイパス弁６１を開弁制御することによって、低温再生器２内の吸収液は吸収器３を形成する蒸発・吸収ケース３０内へ流れ込み、低温再生器２内に残っていないため、低温再生器２内の温度を速やかに上昇させて、吸収器３との圧力差を早く大きくすることができる。
【００３９】
次に、冷房運転終了制御を図３に基づいて説明する。
［冷房運転終了制御］
ステップ２１において、使用者が冷房運転中に冷房運転の停止を指示すると、（ＹＥＳ）、ステップ２２において、ガスバーナＢを消火制御し、吸収液ポンプＰ１が継続して駆動される希釈運転が開始される。
ガスバーナＢの消火制御後、ステップ２３において、高温再生器１内の吸収液温度が１３０℃に下がるまでは（ＮＯ）、待機する。
【００４０】
その後、高温再生器１の温度が下がって、ステップ２３において吸収液温度が１３０℃に低下すると（ＹＥＳ）、ステップ２４において、バイパス弁６１が開弁される。
これによって、低温再生器２の高濃度吸収液受け部２３内に残っている高濃度吸収液が、圧力差および重力によって、底部２４から蒸発・吸収ケース３０内へ流れ込み、吸収器３内ですでに冷媒を吸収して濃度が低下している吸収液と混合して希釈される。従って、短時間で、高濃度吸収液を希釈することができる。
その後、ステップ２５において、高温再生器１内の吸収液温度が１２５℃に下がるまでは（ＮＯ）、待機する。
【００４１】
その後、高温再生器１の温度が下がって、ステップ２５において吸収液温度が１２５℃に低下すると（ＹＥＳ）、ステップ２６において、暖房用電磁弁Ｖ１が開弁される。
これによって、高温再生器１内で冷媒が分離された中濃度吸収液が、吸収器３内の低濃度吸収液と混合して希釈される。
その後、ステップ２７において、高温再生器１内の吸収液温度が１１０℃に下がるまでは（ＮＯ）、待機する。従って、その間、吸収サイクル内では、ある程度希釈された吸収液が循環しながら、さらに温度が低下するのを待つ。
【００４２】
その後、高温再生器１の温度が下がって、ステップ２７において吸収液温度が１１０℃に低下すると（ＹＥＳ）、ステップ２８において、吸収液ポンプＰ１が停止されて希釈運転が終了し、続いてステップ２９において、バイパス弁６１及び暖房用電磁弁Ｖ１を閉弁して、冷房運転を終了する。
以上の制御を行うことによって、冷房運転終了時には、バイパス弁６１を開弁制御することによって、低温再生器２内の高濃度吸収液は吸収器３内へ流れ込み、吸収器３内の低濃度吸収液と混合して速やかに希釈されるため、希釈運転時間を大幅に短縮することができる。
【００４３】
次に、暖房運転制御を図４に基づいて説明する。
［暖房運転制御］
ステップ３１において、使用者が暖房運転の開始を指示すると（ＹＥＳ）、ステップ３２において、バイパス弁６１を開弁制御する。続いてステップ３３において、暖房用電磁弁Ｖ１を開弁制御して、ステップ３４において、ガスバーナＢの点火を行い、さらに、ステップ３５において、吸収液ポンプＰ１の駆動を開始する。
これによって、ステップ３６以降では、通常暖房運転が行われる。
【００４４】
上記の暖房運転制御を行うことによって、高温再生器１の加熱タンク１１で加熱された吸収液は、開弁状態の暖房用電磁弁Ｖ１が設けられた暖房用吸収液流路Ｌ４を通過して蒸発器４内へ供給され、吸収器３を経て低濃度吸収液流路Ｌ３を通って吸収液ポンプＰ１により高温再生器１の加熱タンク１１内へ戻される。
この過程で、高温再生器１内は、加熱によって圧力が高くなっているのに対し、低温再生器２内は、高温再生器１内より温度が低いため、圧力が高温再生器１内に比べて低くなっている。このため、高温再生器１から低温再生器２内へ吸収液が移動することがある。
【００４５】
しかし、低温再生器２の高濃度吸収液受け部２３の底部２４は、高濃度吸収液バイパス流路６２によって吸収器３と連通しており、暖房運転中には、上述のとおり、高濃度吸収液バイパス流路６２に設けられたバイパス弁６１が開弁状態となっているため、低温再生器２内の吸収液は室内機２００内の空調熱交換器４４で熱交換されて低温となった冷温水の循環により、蒸発器４内が冷却されて低圧となっている蒸発・吸収ケース３０内へ吸い込まれる。
従って、暖房運転中に、低温再生器２内の吸収液が高濃度吸収液流路Ｌ２を通って蒸発・吸収ケース３０内へ供給されることがなくなり、吸収液が冷凍用の吸収サイクルを循環することがない。
【００４６】
以上のとおり、暖房運転中には、低温再生器２内の吸収液は、高濃度吸収液バイパス流路６２を通って蒸発・吸収ケース３０内へ流れ込んで吸収サイクルを循環することがないため、高温の吸収液が冷却水の流れていない吸収器３の冷却コイル３１に散布されてしまうことがない。
この結果、暖房運転に伴って、吸収器３の冷却コイル３１の腐食や劣化および水素ガスの発生等を防止することができ、耐久性に優れた吸収式冷凍装置１００とすることができ、長期間に渡って安定した運転を確保することができる。
【００４７】
尚、バイパス流路６２は、蒸発・吸収ケース３０の底部であれば、吸収器３側の底部、蒸発器４側の底部のどちらに接続してもよい。
尚、高濃度吸収液流路Ｌ2 の途中からバイパス流路６２を形成したが、直接高濃度吸収液受け部２３と蒸発・吸収ケース３０内をバイパス流路６２で連通させてもよい。
上記実施例では、ガスバーナＢを加熱手段としたものを示したが、加熱源としては、ガスバーナＢの代わりに電熱ヒータなど他の熱源が使用できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】吸収式冷凍装置を用いた吸収式空調装置の概念図である。
【図２】実施例における冷房運転開始制御を説明するためのフローチャートである。
【図３】実施例における冷房運転終了制御を説明するためのフローチャートである。
【図４】実施例における暖房運転制御を説明するためのフローチャートである。
【図５】従来の吸収式冷凍装置を示す構成図である。
【符号の説明】
１  高温再生器
２  低温再生器
２３  高濃度吸収液受け部
２４  底部
３  吸収器
３１  冷却コイル
３３  底部（下部吸収器の下部）
４  蒸発器
４１  蒸発コイル
５  凝縮器
６１  バイパス弁
６２  高濃度吸収液バイパス流路
１００  吸収式冷凍装置
３００  制御装置（バイパス弁制御手段）
Ｂ  ガスバーナ（加熱手段）
ＣＴ  冷却塔
Ｌ３  低濃度吸収液流路
Ｌ４  暖房用吸収液流路
Ｐ１  吸収液ポンプ
Ｖ１  暖房用電磁弁
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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