(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
蒸発器・吸収器・再生器・凝縮器を連結して冷媒と吸収液とを循環させ、前記冷媒の蒸発熱によりブラインを冷却させる冷却運転と、主に前記冷媒の凝縮熱によりブラインを加熱させる加熱運転とが選択実施可能な吸収冷温水機において、
前記凝縮器で前記冷媒を冷却水に放熱させて凝縮した冷媒液を貯留するための冷媒液貯留部と、
前記冷媒液貯留部からあふれ出た前記冷媒液を流出させるための冷媒液流出路と、
前記冷媒液流出路を、Ｕ字状の垂下部分を設けた第１の冷媒管によって、前記蒸発器に連結することにより、前記あふれ出た冷媒液を前記蒸発器に流入させるための第１の冷媒液流入路と、
前記冷媒液貯留部の底部を、開閉弁または流量制御弁を介在させた第２の冷媒管によって、前記第１の冷媒管に連結することにより、前記冷媒液貯留部に貯留された前記冷媒液を前記蒸発器に流入させるための第２の冷媒液流入路と、
前記冷却運転時に、前記冷却水の温度の高・低に基づいて前記開閉弁を閉・開し、または、前記流量制御弁の弁開度を前記冷却水の温度に対して逆比例的に制御する弁制御手段と
を設けたことを特徴とする吸収冷温水機。
【請求項２】
前記第２の冷媒流入路に代えて、
前記冷媒液貯留部の底部を、開閉弁または流量制御弁を介在させた第２の冷媒管によって、前記蒸発器または前記吸収器に連結することにより、前記冷媒液貯留部に貯留された前記冷媒を前記蒸発器または前記吸収器に流入させる第３の冷媒液流入路を設けたことを特徴とする請求項１記載の吸収冷温水機。
【請求項３】
前記冷却運転を停止する際に、外気温度が所定温度以下であるときは、前記開閉弁を開弁するように制御する外気温度弁制御手段を設けたことを特徴とする請求項１または請求項２記載の吸収冷温水機。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、吸収冷温水機に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図３に示したように、ガスバーナ２を備えた高温再生器１、低温再生器３、凝縮器４、蒸発器６、吸収器７、低温熱交換器９、高温熱交換器１０、吸収液ポンプ１７、冷媒ポンプ２２などを吸収液管と冷媒管とで連結し、高温再生器１と低温再生器３で加熱した吸収液から蒸発分離した冷媒蒸気を凝縮器４に送って冷却水管２４内を流れる冷却水で冷却して凝縮させ、その凝縮した冷媒液を蒸発器６に送って蒸発させ、冷媒の蒸発熱により冷却した冷水を冷／温水管２３を介して冷却負荷に循環供給して行う冷房などの冷却運転と、高温再生器１で加熱した吸収液から蒸発分離した冷媒蒸気と、冷媒を蒸発分離した吸収液とを低温胴８に直接送って、主に冷媒の凝縮熱により加熱した温水を冷／温水管２３を介して加熱負荷に循環供給して行う暖房などの加熱運転とが、選択実施できるように構成した吸収冷温水機が周知である。
【０００３】
上記構成の吸収冷温水機においては、冷却水管２４の内部を流れる冷却水に放熱して凝縮した冷媒液を貯留する冷媒タンク４Ａが凝縮器４の内部に設けられており、そこに貯留される冷媒液の量は負荷の大小によって決まる。すなわち、冷房負荷が大きい時には吸収液の濃度差が大きくなり（換言すれば、冷媒溜りの冷媒量が増大）、冷房負荷が小さい時には吸収液の濃度差が小さくなる（換言すれば、冷媒溜りの冷媒量が減少）。そのため、冷却水温度が低く、低濃度・低負荷運転時には、蒸発器６で冷媒液が不足し、冷媒ポンプ２２がキャビテーションを起こし損傷することがあった。
【０００４】
また、冷房などの冷却運転を停止する際には、加熱して濃縮した吸収液が温度低下しても結晶化しないように開閉弁Ｖ４を手動により開弁して蒸発器６に溜まっている冷媒液を吸収器７に戻して吸収液を稀釈する他、冷媒タンク４Ａの冷媒液を吸収器７に戻すことも行われている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、従来の吸収冷温水機は凝縮器の冷媒タンクに貯留された冷媒の全てが吸収器に戻される構造となっていたため、前記冷媒タンクから吸収器に冷媒を戻した時には必要以上に吸収液の稀釈が進んでしまい、冷房運転を再開する時には必要な量の冷媒を確保するのに長時間を要し、設定温度まで冷却する時間が大きく延びる時があると云った問題点があった。
【０００６】
したがって、冷却水の温度が低く、低濃度・低負荷運転時にも蒸発器で冷媒は不足せず、そのため冷媒ポンプがキャビテーションを起こすことはなく、また、冷却運転停止時に吸収液が結晶化しないように、且つ、冷房運転の再開時には必要な量の冷媒が短時間で確保できて設定温度まで速やかに冷却することができるように適度な稀釈を可能にする必要があり、それが解決すべき課題であった。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明は上記課題を解決するため、
蒸発器・吸収器・再生器・凝縮器を連結して冷媒と吸収液とを循環させ、上記の冷媒の蒸発熱によりブラインを冷却させる冷却運転と、主に上記の冷媒の凝縮熱によりブラインを加熱させる加熱運転とが選択実施可能な吸収冷温水機において、
上記の凝縮器で上記の冷媒を冷却水に放熱させて凝縮した冷媒液を貯留するための冷媒液貯留部と、
上記の冷媒液貯留部からあふれ出た上記の冷媒液を流出させるための冷媒液流出路と、
上記の冷媒液流出路を、Ｕ字状の垂下部分を設けた第１の冷媒管によって、上記の蒸発器に連結することにより、上記のあふれ出た冷媒液を上記の蒸発器に流入させるための第１の冷媒液流入路と、
上記の冷媒液貯留部の底部を、開閉弁または流量制御弁を介在させた第２の冷媒管によって、上記の第１の冷媒管に連結することにより、上記の冷媒液貯留部に貯留された上記の冷媒液を上記の蒸発器に流入させるための第２の冷媒液流入路と、
上記の冷却運転時に、上記の冷却水の温度の高・低に基づいて上記の開閉弁を閉・開し、または、上記の流量制御弁の弁開度を上記の冷却水の温度に対して逆比例的に制御する弁制御手段と
を設けた第１の構成の吸収冷温水機と、
【０００８】
上記の第１の構成の吸収冷温水機における
上記の第２の冷媒流入路に代えて、
上記の冷媒液貯留部の底部を、開閉弁または流量制御弁を介在させた第２の冷媒管によって、上記の蒸発器または上記の吸収器に連結することにより、上記の冷媒液貯留部に貯留された上記の冷媒を上記の蒸発器または上記の吸収器に流入させる第３の冷媒液流入路を設けた第２の構成の吸収冷温水機と、
【０００９】
上記の第１の吸収冷温水機または第２の構成の吸収冷温水機において、
上記の冷却運転を停止する際に、外気温度が所定温度以下であるときは、上記の開閉弁を開弁するように制御する外気温度弁制御手段を設けた第３の構成の吸収冷温水機と
を提供するものである。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、図１、図２に基づいて本発明の実施形態を詳細に説明する。なお、理解を容易にするため、これらの図面においても前記図３において説明した部分と同様の機能を有する部分には、同一の符号を付した。
【００１１】
図１に示した本発明の実施形態では、水を冷媒とし、臭化リチウム（ＬｉＢｒ）水溶液を吸収液とした吸収冷温水機としている。
そして、冷媒タンク４Ａ、すなわち、冷媒液貯留部からあふれ出た冷媒液を流出させるための冷媒液流出路４ｂを、Ｕ字状の垂下部分２０ａを設けた冷媒管２０によって、蒸発器６に連結することにより、あふれ出た冷媒液を蒸発器６に流入させるようにした冷媒液流入路によって、蒸発器６に冷媒液を供給している。
また、冷媒タンク４Ａ、すなわち、冷媒液貯留部の底部を、開閉弁Ｖ３させた冷媒管２０Ａによって、冷媒管２０に連結することにより、冷媒タンク４Ａに貯留された冷媒液４ａを蒸発器６に流入させようにした冷媒液流入路によっても、蒸発器６に冷媒液を供給しており、開閉弁Ｖ３を開閉することにより、冷媒タンク４Ａから蒸発器６に供給する冷媒液の量が制御可能となっている。
【００１２】
また、符号Ｃは、マイコンなどを備えて構成される本発明の制御装置であり、この制御器Ｃの図示しない記憶部に格納された制御プログラムによって、開閉弁Ｖ３は後述するように適宜開閉される。
【００１３】
上記構成の吸収冷温水機においては、開閉弁Ｖ１〜Ｖ４を閉弁して冷却水管２４に冷却水を流しながら、ガスバーナ２で都市ガスなどを燃焼して高温再生器１で稀吸収液を加熱沸騰させると、稀吸収液から蒸発分離した冷媒蒸気と、冷媒蒸気を分離して吸収液の濃度が高くなった中間吸収液とが得られる。
【００１４】
高温再生器１で生成された高温の冷媒蒸気は、冷媒管１９の上流部分を通って低温再生器３に入り、高温再生器１で生成され吸収液管１５により高温熱交換器１０を経由して低温再生器３に入った中間吸収液を加熱して放熱凝縮し、冷媒ドレン熱回収器１１が介在する冷媒管１９の下流部分を通って凝縮器４に入る。
【００１５】
また、低温再生器３で加熱されて中間吸収液から蒸発分離した冷媒は凝縮器４へ入り、冷却水管２４内を流れる冷却水と熱交換して凝縮液化し、冷媒管１９から凝縮して供給される冷媒と一緒になって冷媒管２０を通って蒸発器６に入る。
【００１６】
蒸発器６の冷媒溜まりに溜まった冷媒液は、冷／温水管２３に接続された伝熱管２３Ａの上に冷媒管２１に介在する冷媒ポンプ２２によって散布され、冷／温水管２３を介して供給される水と熱交換して蒸発し、伝熱管２３Ａの内部を流れる水を冷却する。
【００１７】
蒸発器６で蒸発した冷媒は吸収器７に入り、低温再生器３で加熱されて冷媒を蒸発分離し、吸収液の濃度が一層高まった吸収液は、吸収液管１６から低温熱交換器９を経由して吸収器８に供給され、吸収器７内の上方から散布される。
【００１８】
そして、吸収器７で冷媒を吸収して濃度の薄くなった吸収液、すなわち稀吸収液は吸収液ポンプ１７の運転により高温再生器１に戻される。
【００１９】
上記のように吸収冷温水機が運転されると、蒸発器６の内部に配管された伝熱管２３Ａにおいて冷媒の気化熱によって冷却された冷水が、冷／温水管２３を介して図示しない空調負荷に循環供給できるので、冷房などの冷却運転が行える。
【００２０】
また、上記構成の吸収冷温水機においては、開閉弁Ｖ１・Ｖ２を開弁し、冷却水管２４に冷却水を流すことなく、ガスバーナ２で都市ガスなどを燃焼して高温再生器１で稀吸収液を加熱沸騰させると、稀吸収液から蒸発分離した冷媒蒸気と、冷媒蒸気を分離して吸収液の濃度が高くなった吸収液とが得られ、それらは流路抵抗の関係から低温再生器３ではなく何れも吸収器７に入る。
【００２１】
そして、吸収器７に入った冷媒蒸気は隣設する蒸発器６に入り、冷／温水管２３Ａ内を流れる水に放熱して凝縮し、冷／温水管２３内を流れる水を加熱する。蒸発器６で凝縮した冷媒液は溢れて吸収器７に戻り、吸収液管１５Ａから入った吸収液に混合（吸収）され、吸収液ポンプ１７により高温再生器１に戻される。
【００２２】
上記のように吸収冷温水機が運転されると、蒸発器６の内部に配管された伝熱管２３Ａにおいて主に冷媒の凝縮熱によって加熱された温水が、冷／温水管２３を介して図示しない空調負荷に循環供給できるので、暖房などの加熱運転が行える。
【００２３】
そして、本発明の吸収冷温水機においては、蒸発器６内の伝熱管２３Ａで冷却した冷水を冷／温水管２３から負荷に循環供給して冷房などの冷却運転を行う時には、制御器Ｃが開閉弁Ｖ３を、例えば図２（Ａ） に示すように冷却水管２４の吸収器７入口側に設置した温度センサＳ１が検出する冷却水入口温度が所定温度、例えば２５℃以上になると閉弁し、温度センサ Ｓ１が検出する冷却水入口温度が他の所定温度、例えば２０℃以下になると開弁するように構成してある（設定温度はマイコン上などで可変）。
つまり、冷却水の所定温度より高いときには開閉弁Ｖ３を閉じ、冷却水の所定温度より低いときには開閉弁Ｖ３を開くように制御しているものであり、簡潔に言えば、「冷却水の温度の高・低に基づいて開閉弁を閉・開する」ように制御していることになる。
【００２４】
そのため、冷却水管２４から吸収器７に供給される冷却水の温度が低く、吸収器７における吸収液による冷媒の吸収作用が進み易く、したがって蒸発器６における冷媒の量が不足し勝ちとなる時には、冷媒管２０Ａに介在する開閉弁Ｖ３が開弁されて凝縮器４の冷媒タンクにある冷媒液が冷媒管２０Ａ・２０を介して蒸発器６に供給されるので、低濃度・低負荷運転時にも蒸発器６において冷媒が不足し、冷媒ポンプ２２がキャビテーションを起こす懸念はない。
【００２５】
なお、冷媒管２０Ａに介在する開閉弁Ｖ３は、開度制御が自在な流量制御弁Ｖ３に変更し、その開度を制御器Ｃにより、例えば図２（Ｂ）に示すように温度センサＳ１が検出する冷却水入口温度を変数として逆比例的に制御する構成としても（設定温度はマイコン上などで可変）、前記したのと同様の作用効果が得られる。
【００２６】
また、制御器Ｃは、ガスバーナ２の燃焼を停止して冷房などの冷却運転を終了する時には、ガスバーナ２の燃焼停止後、開閉弁Ｖ４を開弁して所定時間、例えば１０分間だけ冷媒ポンプ２２の運転を継続し、蒸発器６の冷媒溜まりに溜まっている冷媒液を冷媒管２１Ａを介して吸収器７に移し、蒸発器６から供給する冷媒によって稀釈した吸収液を高温再生器１、低温再生器３などに循環供給して、吸収液全体の稀釈を図るように構成してある。
【００２７】
さらに、制御器Ｃは、温度センサＳ２が検出する外気温度が所定温度、例えば５℃以下である時には、冷媒管２０Ａに介在する開閉弁Ｖ３を開弁し（開弁時間を外気温度に基づいて制御する構成とすることも可能）、凝縮器４内の冷媒タンク４Ａに溜まっていた冷媒液を蒸発器６を経由して吸収器７に供給し、吸収液のさらなる稀釈を図るように構成してある。そのため、寒冷地でも吸収液が結晶化することがないし、不要な稀釈を行うこともない。
【００２８】
すなわち、本発明の吸収冷温水機によれば、寒冷地でも吸収液を結晶化させない稀釈運転が可能であり、且つ、不要な稀釈運転が行われることはないので、冷房などの冷却運転開始に必要な量の冷媒を短時間で蒸発分離し、冷房などの冷却運転を速やかに開始することができる。
【００２９】
また、制御器Ｃは、蒸発器６内の伝熱管２３Ａで加熱した温水を冷／温水管２３から負荷に循環供給して暖房などの加熱運転を行う時には、冷媒管２０Ａに介在する開閉弁Ｖ３を開弁するように構成してあるので、冷房などの冷却運転時に凝縮器４内の冷媒タンク４Ａに貯留されていた冷媒液は蒸発器６を経由して吸収器７に戻され、吸収液に混合（吸収）される。
【００３０】
そのため、機内を循環する吸収液の濃度は全体に低下し、サイクルの温度レベルが下がるので、吸収冷温水機の耐久性が改善される。
【００３１】
なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではないので、特許請求の範囲に記載の趣旨から逸脱しない範囲で各種の変形実施が可能である。
【００３２】
例えば、開閉弁Ｖ３が介在する冷媒管２０Ａは、冷媒タンク４Ａから直接蒸発器６または吸収器7に至るように設けることも可能である。
【００３３】
また、冷／温水管２３から冷水を循環供給する冷却運転中に、ガスバーナ２の燃焼が所定時間、例えば５分間を超えて停止している時には、温度センサＳ１が所定の２０℃より低い温度を検出しても、開閉弁Ｖ３に対する開弁信号を出力しないように、制御器Ｃを構成することも可能である。制御器Ｃをこのように構成することにより、開閉弁Ｖ３の不要な開弁操作が回避できる。
【００３４】
また、蒸発器６で冷却などして空調負荷などに供給するために冷／温水管２３に流通させる流体、すなわち、上記の解決手段及び特許請求の範囲に記載しているブラインは、水などを上記実施形態のように相変化させないで供給するほか、潜熱を利用した熱搬送が可能なようにフロンなどを相変化させて供給するようにしても良い。
【００３５】
【発明の効果】
以上説明したように本発明の吸収冷温水機においては、冷却水の温度が十分に低い低濃度・低負荷運転時にも蒸発器で蒸発させる冷媒液は不足せず、そのため冷媒ポンプがキャビテーションを起こす懸念はない。
【００３６】
また、加熱作用運転時に流量弁を開弁する機能を制御手段が備えるようにした吸収冷温水機においては、暖房などの加熱運転時には機内を循環する吸収液の濃度は低下し、サイクルの温度レベルが下がるので、吸収冷温水機の耐久性が改善される。
【００３７】
また、外気温度が所定温度より低い時の冷却作用運転停止時に流量制御弁を外気温度に基づいて開弁する機能を制御手段が備えるようにした吸収冷温水機においては、冷却運転停止時に吸収液が結晶化しないように、吸収液の稀釈を行うが、不要な稀釈は行わないので、冷房などの冷却運転に必要な冷媒は短時間で蒸発分離することが可能であり、冷房などを速やかに開始することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態を示す説明図である。
【図２】図１に示した吸収冷温水機の制御例を示す説明図であり、（Ａ）は冷媒管２０Ａに介在する弁を開閉弁として開閉制御する制御例、（Ｂ）は冷媒管２０Ａに介在する弁を流量制御としてその開度を制御する制御例である。
【図３】従来技術を示す説明図である。
【符号の説明】
１  高温再生器
２  ガスバーナ
３  低温再生器
４  凝縮器
４Ａ  冷媒タンク
５  高温胴
６  蒸発器
７  吸収器
８  低温胴
９  低温熱交換器
１０  高温熱交換器
１２〜１６  吸収液管
１７  吸収液ポンプ
１９〜２１  冷媒管
２２  冷媒ポンプ
２３  冷／温水管
２３Ａ  伝熱管
２４  冷却水管
Ｃ  制御器
Ｓ１・Ｓ２  温度センサ
Ｖ１〜Ｖ４  開閉弁
【図１】
0004166037.tif 000002
【図２】
0004166037.tif 000003
【図３】
0004166037.tif 000004