JP2583579B2 - 冷暖房用冷媒循環系を備えた吸収式冷凍機 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、冷暖房用冷媒循環系を備えた吸収式冷凍機
に係り、特に、冷暖房システムの簡素化、低コスト化、
高効率化に好適な、冷媒により直接冷暖房を行う冷暖房
用冷媒循環係を備えた吸収式冷凍機に関するものであ
る。

［従来の技術］ 従来の吸収式冷凍機は、水を媒体として被空調室に設
置してあるファンコイルから熱をくみ出して冷房した
り、熱を送り込んで暖房したりしていた。このため、こ
の媒体である水に対して熱の受け渡しを行うために蒸発
器とか温水器という熱交換器が必要であった。したがっ
て、冷暖房システムの総合効率を上げるには、この蒸発
器，温水器の伝熱性能を向上させなくてはならず、構造
が複雑となっていた。

すなわち、従来の装置は、再生器，凝縮器，吸収器に
蒸発器，温水器を組合わせ、これらを作動的に接続する
配管系に設けた多数のバルブで切替えて冷房運転を行な
ったり暖房運転を行なったりしていた。そして、水を媒
体にしてファンコイルからの熱を受け渡しして冷暖房が
できるようになっていた。したがって、蒸発器，温水器
という熱交換器を介して水を媒体にファンコイルの熱を
受け渡ししているので、構造が複雑であり操作もやりに
くく、システム全体の効率も悪くなっていた。

この種の装置として関連するものには、例えば特公昭
44−32707号公報記載の技術が挙げられる。

［発明が解決しようとする課題］ 上記の従来技術について、より具体的に第３図および
第４図を参照して説明する。

第３図は、従来の吸収式冷凍機の冷房サイクルを示す
系統図、第４図は、その吸収式冷凍機の暖房サイクルを
示す系統図である。この吸収式冷凍機では、冷媒として
水を、吸収剤として臭化リチウムを使用する。

冷房サイクルを行うときは、第３図に示すように、蒸
発器29において冷媒26を蒸発させ、この気化熱により蒸
発器29の伝熱管を通して間接的に冷水25を冷却し、これ
を冷媒ポンプ14によりファンコイル６に送って冷房を行
なっていた。

一方、暖房サイクルを行うときは、第４図に示すよう
に、冷房サイクルを行うための熱交換器等（蒸発器29、
吸収器２、凝縮器３）とは別に温水器23を設置し、高温
再生器４で発生した高温冷媒蒸気27を温水器23に送り込
んで凝縮させ、その凝縮熱で冷水25を加熱して温水と
し、この温水をファンコイル６に送って冷熱を行なって
いる。

より詳しく説明すると、冷房運転時は、第３図に示す
ように、蒸発器29で常に冷媒26を蒸発せさつづけるため
に冷媒ポンプ24を動作させて冷媒を循環させ、冷媒噴出
口21から蒸発器29内に散布している。蒸発器29で蒸発し
た冷房蒸気は、溶液噴出口19から散布される吸収剤28に
吸収される。このときの吸収熱を冷却水（または冷却空
気）20bで冷却する。また、常に吸収能力のある濃い吸
収剤28を溶液噴出口19から噴出させるために溶液ポンプ
13を作動させる。このとき、溶液開閉弁11,12を開い
て、冷媒蒸気を吸収して稀薄になった吸収剤は溶液開閉
弁12を通り溶液熱交換器５を通って高温再生器４に入
り、ここで熱源18によって煮つめられて冷媒蒸気を分散
させ、ふたたび吸収能力のある濃い吸収剤になって溶液
熱交換器５、溶液開閉弁11を通って吸収器２の溶液噴出
口19から散布される。高温再生器４で、稀薄な吸収剤か
ら分離された冷媒蒸気は高温なので冷媒蒸気切替弁10を
通って凝縮器３に送り込まれ、冷却水（または冷却空
気）20aによって冷却凝縮され、ふたたび蒸発器29にも
どる。

一方、暖房運転時は、第４図に示すように、蒸発器2
9、吸収器２、凝縮器３は必要ないので、冷媒ポンプ24
および溶液ポンプ13は停止させる。また、高温再生器４
から吸収器２への吸収剤の循環も必要ないので溶液開閉
弁11,12を閉じる。高温再生器から出た高温冷媒蒸気27
は凝縮器３へは送られず温水器23へ送って冷水25を加熱
したあと凝縮されてふたたび高温再生器４へ戻る。

このように、冷房，暖房サイクルを切替えるために、
冷媒蒸気切替弁10、溶液開閉弁11,12、冷温水切替弁22
をそれぞれ操作し、溶液ポンプ13、冷媒ポンプ24を操作
する必要があり、操作が面倒である。しかも、蒸発器2
9、温水器23をはじめ熱交換器が多数あって構造が複雑
であるという欠点がある。

また、冷凍機部とファンコイル６との熱のやりとりは
水を媒介として蒸発器29または温水器23という熱交換器
を通して行なわれるので効率が低い。

本発明は、上記従来技術における課題を解決するため
になされたもので、蒸発器，温水器を１つの単純な空間
領域を有する構成体に置きかえ、冷媒により直接ファン
コイルと熱の受け渡しが可能となるので、配管も含めて
構造が簡略化でき、冷暖房サイクルとしての熱効率を向
上させうる冷暖房用冷媒循環系を備えた吸収式冷凍機を
提供することを、その目的とするものである。

［課題を解決するための手段］ 上記目的を達成するために、本発明に係る冷暖房用冷
媒循環系を備えた吸収式冷凍機の構成は、少なくとも、
再生器、凝縮器、吸収器を備え、前記再生器と前記吸収
器とを接続する溶液配管系に溶液ポンプ、溶液開閉弁、
溶液熱交換器を備えるとともに、ファインコイルを有す
る冷媒循環系を設けてなる冷暖房用冷媒循環系を備えた
吸収式冷凍機において、前記冷媒循環系に、前記ファン
コイルに送給する低温冷媒または高温冷媒を発生させる
空間領域を構成した蒸発器兼温水発生器を配設し、この
蒸発器兼温水発生器は、冷媒開閉弁を具備し上記凝縮器
に接続する液冷媒配管と、冷媒蒸気開閉弁を具備し上記
吸収器に連通する冷媒蒸気流路と、冷媒開閉弁を具備し
上記再生器に接続する液冷媒配管と、冷媒蒸気切替弁を
具備し上記再生器に接続する冷媒蒸気配管とをそれぞれ
接続してなるものである。

なお付記すると、本発明を開発した考え方は、従来の
蒸発器および温水器にあたる部分へ、両者の機能をあわ
せもつような空間領域を構成した蒸発器兼温水発生器を
設けるようにしたものである。

そして、蒸発器兼温水発生器には冷媒が循環し、ここ
で冷された冷媒、またはここで温められた冷媒がつくら
れ、その冷媒を直接ファンコイルへ送って被空調室を冷
暖房するような構成になっている。

［作用］ 蒸発器兼温水発生器は、単純な容器状の空間領域を有
する構成体である。

冷房運転時は、吸収器の作用で容器（蒸発器兼温水発
生器）内は低圧となり、この中に入った冷媒は蒸発す
る。そのため、気化熱を奪われて温度が低下し蒸発しき
らなかった冷媒は液体のまま冷却される。この低温の液
体冷媒をそのままファンコイルに送るので簡単に冷房が
できる。

一方、暖房運転時は、蒸発器兼温水発生器の内は再生
器とほぼ同じ圧力となり、かつ、高温再生器から送られ
てくる高温冷媒蒸気により、この中の液冷媒は加熱され
る。この高温の液冷媒をそのままファンコイルに送るの
で簡単に暖房ができる。

このように、ファンコイルに送る循環冷媒の発生は、
単純な容器内で行なわれるので確実に動作することがで
きる。また、冷媒，暖房の切替えも数個のバルブの開閉
で可能なので誤動作はしない。

［実施例］ 以下、本発明の一実施例を第１図および第２図を参照
して説明する。

第１図は、本発明の一実施例に係る吸収式冷凍機の冷
房サイクルを示す系統図、第２図は、その吸収式冷凍機
の暖房サイクルを示す系統図である。図中、先の第3,4
図と同一符号のものは同一部または相当部を示してい
る。

この吸収式冷凍機では、冷媒として水を、吸収剤とし
てし臭化リチウムを使用する。

まず、本実施例の冷暖房用冷媒循環系を備えた吸収式
冷凍機の構成を第１図を参照して説明する。

第１図において、１は蒸発器兼温水発生器で、この蒸
発器兼温水発生器１は、内部に単純な空間領域を有する
容器状の構成体である。２は吸収器、３は凝縮器、４は
高温再生器、５は溶液熱交換器、６は、被空調室に設置
されているファンコイルである。

７は冷媒蒸気開閉弁で、この冷媒蒸気開閉弁７は、蒸
発器兼温水発生器１と吸収器２との各上部を連通する冷
媒蒸気流路30に設けられている。

８は冷媒開閉弁で、この冷媒開閉弁８は、蒸発器兼温
水発生器１の底部と高温再生器４とを接続する液冷媒配
管31に具備され、高温再生器４への冷媒戻し弁として機
能する。

９は冷媒開閉弁で、この冷媒開閉弁９は、蒸発器兼温
水発生器１と凝縮器３底部とを接続する液冷媒配管32に
具備され、凝縮器３から蒸発器兼温水発生器１への冷媒
戻し弁として機能する。

10は冷媒蒸気切替弁で、この冷媒蒸気切替弁10は、高
温再生器４上部と蒸発器兼温水発生器１上部とを接続す
る冷媒蒸気配管33に設けられ、高温再生器４からの高温
冷媒蒸気を冷房，暖房時に凝縮器３側，蒸発器兼温水発
生器１側へ切替える冷房切替弁として機能する。

11は、濃溶液配管34に具備された溶液開閉弁、12は、
稀溶液配管35に具備された溶液開閉弁、13は溶液ポン
プ、14は冷媒ポンプで、この冷媒ポンプ14は、ファンコ
イル６を備えた冷媒循環系の発生冷媒送出配管36に装備
されている。15は、蒸発器兼温水発生器１の上部に開口
した冷媒戻り配管37の冷媒噴出口、16は、同じく蒸発器
兼温水発生器１の上部に開口した冷媒蒸気噴出口、17
は、前記蒸発器兼温水発生器１に開口した冷媒蒸発用ノ
ズル、18は、高温再生器４の加熱源、19は、吸収器２の
上部に設けた溶液噴出口である。

本実施例の装置では、第３図に示した従来の吸収式冷
凍機に装備されている蒸発器29および温水器23のかわり
に蒸発器兼温水発生器１という容器状の構成体を装備し
ている。これは、冷媒蒸気開閉弁７、冷媒蒸気流路30を
介して吸収器２と結合され、冷媒蒸気切替弁10と冷媒開
閉弁９とを介して凝縮器３と結合され、冷媒蒸気切替弁
10と冷媒開閉弁８とを介して高温再生器４と結合され、
さらにファンコイルル６とは冷媒ポンプ14を具備する冷
媒循環系を介して直接結合されている。そして、蒸発器
兼温水発生器１には冷媒のみが循環するようになってい
る。

次に、第１図を参照して冷房運転時の動作を説明す
る。図中の実線矢印は、溶液，冷媒の流れを示してい
る。

冷房サイクルの場合は、溶液開閉弁11,12を開き溶液
ポンプ13を作動させる。また、冷媒蒸気切替弁10は凝縮
器側へ流路を切替える。冷媒蒸気開閉弁７を開く。冷媒
開閉弁９を開き冷媒開閉弁８を閉じる。冷媒ポンプ14を
作動させる。

高温再生器４からの濃い吸収剤（以下濃溶液という）
30を濃溶液配管34を介して吸収器２へ送り溶液噴出口19
から内部へ散布して蒸発器兼温水発生器１から流入する
冷媒蒸気を吸収する働きをする。このとき発生する潜熱
を冷却水（または冷却空気）20bによって取り除く。

冷媒蒸気を吸収して稀薄になった稀溶液は溶液ポンプ
13にて再度吸収器２へ送られたり、稀溶液配管35、溶液
開閉弁12を通って溶液熱交換器５で熱交換したのち高温
再生器４に入って再び濃溶液に再生され吸収器２へ送ら
れ循環するようになっている。

高温再生器４で吸収剤から分離された高温の冷媒蒸気
27は冷媒蒸気切替弁10を通って凝縮器３へ送られ、冷却
水（または冷却空気）20aと熱交換して冷却凝縮され液
冷媒26となって冷媒開閉弁９を通り蒸発器兼温水発生器
１へ送られる。ここへ送られた冷媒は冷媒蒸発用ノズル
17から器内の空間領域に噴出されると同時に蒸発して気
化熱を奪われる。蒸発しきれなかった冷媒は液体のまま
気化熱を奪われた分冷却されて低温の液冷媒26となり、
そのまま冷媒ポンプ14にて発生冷媒送出配管36を介して
ファンコイル６に送られ、被空調室の冷房を行なって冷
房戻り配管37を経て再び蒸発器兼温水発生器１に戻って
くる。戻ってきた冷媒は温度が上っているので冷媒噴出
口15から噴出されると同時に蒸発して気化熱を奪われ再
度低温の液冷媒26となってファンコイル６に送られ冷房
作用が行なわれる。

蒸発器兼温水発生器１でフラッシング蒸発してできた
冷媒蒸気は冷媒蒸気流路30、冷媒蒸気開閉弁７の通って
吸収器２に送られ、溶液噴出口19から散布される濃溶液
30の吸収剤に吸収される。

次に、第２図を参照して暖房運転時の動作を説明す
る。図中、第１図と同一符号のものは同一部品を示し、
実線矢印は、溶液，冷媒の流れを示している。

暖房サイクルの場合は、冷媒蒸気切替弁10は蒸発器兼
温水発生器１側へ切替え、高温再生器４と凝縮器３とは
分離されるように操作する。また、冷媒蒸気開閉弁７、
冷媒開閉弁９、溶液開閉弁11,12を閉じ，溶液ポンプ13
を停止させて、吸収器２、凝縮器３、溶液熱交換器５の
機能を殺してしまう。一方、冷媒開閉弁８を開く。図中
の各弁でハッチングしたものは閉じた状態を示す。

冷媒ポンプ14は作動させる。

高温再生器４で発生した高温冷媒蒸気27は、冷媒蒸気
切替弁10、冷媒蒸気配管33を経て蒸発器兼温水発生器１
に入り冷媒蒸気噴出口16から噴出され、器内の空間領域
で凝縮し高温の液冷媒となる。さらに、あまった凝縮熱
で他の液冷媒の温度を上昇させる。こうして発生した高
温液冷媒38を冷媒ポンプ14にて発生冷媒送出配管36を経
てファンコイル６に送り、被空調室の暖房を行う。暖房
作用で冷えた液冷媒は冷媒戻り配管37を経て蒸発器兼温
水発生器１に戻り冷媒噴出口15から器内に噴出され、再
度高温再生器４からの高温冷媒蒸気で加熱されて高温液
冷媒38となり、ファンコイル６に送られ暖房が行われ
る。

蒸発器兼温水発生器１で余った液冷媒は液冷媒配管3
1、冷媒開閉弁８を通って高温再生器４へヘッド差を利
用して戻される。これにより、高温再生器４から冷媒蒸
気切替弁10を通って蒸発器兼温水発生器１へ行ってしま
う冷媒を補充して高温再生器４内の吸収剤の濃度（溶液
濃度）を一定に保持して暖房サイクルが継続するように
なっている。

本実施例によれば、蒸発器，温水器を一つの単純な容
器または空間に置きかえ、冷媒により直接ファンコイル
と熱の受け渡しが可能となるので、配管も含めて構造が
簡略化でき、冷暖房サイクルとしての熱効率も向上させ
ることができる。

なお、上記実施例における冷，暖房切替え、および
冷，暖房運転制御における各作動部の制御回路について
は図示説明を省略した。

［発明の効果］ 以上述べたように、本発明によれば、蒸発器，温水器
を１つの単純な空間領域を有する構成体に置きかえ、冷
媒により直接ファンコイルと熱の受け渡しが可能となる
ので、配管も含めて構造が簡略化でき、冷暖房サイクル
としての熱効率を向上させうる冷暖房用冷媒循環系を備
えた吸収式冷凍機を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の一実施例に係る吸収式冷凍機の冷房
サイクルを示す系統図、第２図は、その吸収式冷凍機の
暖房サイクルを示す系統図、第３図は、従来の吸収式冷
凍機の冷房サイクルを示す系統図、第４図は、その吸収
式冷凍機の暖房サイクルを示す系統図である。 １……蒸発器兼温水発生器、２……吸収器、３……凝縮
器、４……高温再生器、５……溶液熱交換器、６……フ
ァンコイル、７……冷媒蒸気開閉弁、8,9……冷媒開閉
弁、10……冷媒蒸気切替弁、11,12……溶液開閉弁、13
……溶液ポンプ、14……冷媒ポンプ、15……冷媒噴出
口、16……冷媒蒸気噴出口、17……冷媒蒸発用ノズル、
30……冷媒蒸気流路、31,32……液冷媒配管、33……冷
媒蒸気配管、34……濃溶液配管、35……稀溶液配管、36
……発生冷媒送出配管、37……冷媒戻り配管。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 井村 公二 茨城県土浦市神立町502番地 株式会社 日立製作所機械研究所内 (72)発明者 大内 富久 茨城県土浦市神立町502番地 株式会社 日立製作所機械研究所内 (72)発明者 清水 民男 茨城県土浦市神立町603番地 株式会社 日立製作所土浦工場内 (56)参考文献 特開 昭54−116762（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−310272（ＪＰ，Ａ)

Claims (7)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】少なくとも、再生器、凝縮器、吸収器を備
   え、前記再生器と前記吸収器とを接続する溶液配管系に
   溶液ポンプ、溶液開閉弁、溶液熱交換器を備えるととも
   に、 ファインコイルを有する冷媒循環系を設けてなる冷暖房
   用冷媒循環系を備えた吸収式冷凍機において、 前記冷媒循環系に、前記ファンコイルに送給する低温冷
   媒または高温冷媒を発生させる空間領域を構成した蒸発
   器兼温水発生器を配設し、 この蒸発器兼温水発生器は、 冷媒開閉弁を具備し上記凝縮器に接続する液冷媒配管
   と、 冷媒蒸気開閉弁を具備し上記吸収器に連通する冷媒蒸気
   流路と、 冷媒開閉弁を具備し上記再生器に接続する液冷媒配管
   と、 冷媒蒸気切替弁を具備し上記再生器に接続する冷媒蒸気
   配管とを それぞれ接続してなることを特徴とする冷暖房用冷媒循
   環系を備えた吸収式冷凍機。
2. 【請求項２】特許請求の範囲第１項記載のものにおい
   て、凝縮器からの液冷媒配管が蒸発器兼温水発生器に接
   続する開口端は、冷媒蒸発用ノズルを具備したことを特
   徴とする冷暖房用冷媒循環系を備えた吸収式冷凍機。
3. 【請求項３】特許請求の範囲第１項記載のものにおい
   て、ファンコイルを備えた冷房循環系は、蒸発器兼温水
   発生器の下部に発生冷媒送出配管を接続し、蒸発器兼温
   水発生器の上部に戻り配管の噴出口を接続し、冷媒配管
   路に冷媒ポンプを具備したことを特徴とする冷暖房用冷
   媒循環系を備えた吸収式冷凍機。
4. 【請求項４】特許請求の範囲第１項ないし第３項記載の
   もののいずれかにおいて、 冷房運転時は、 冷媒蒸気配管の冷媒蒸気切替弁を凝縮器側に切替えて再
   生器から蒸発器兼温水発生器への冷媒蒸気の流入を遮断
   し、 溶液配管系の溶液開閉弁を開いて溶液ポンプを作動さ
   せ、 蒸発器兼温水発生器から前記再生器へ戻る液冷媒配管の
   冷媒開閉弁を閉じ、 凝縮器から蒸発器兼温水発生器へ通じる液冷媒配管の冷
   媒開閉弁を開いて、前記蒸発器兼温水発生器へ流入する
   液冷媒を冷媒蒸発用ノズル部で蒸発せしめ、 発生した低温冷媒を冷媒循環系によってファンコイルに
   流通させるように制御回路を構成したことを特徴とする
   冷暖房用冷媒循環系を備えた吸収式冷凍機。
5. 【請求項５】特許請求の範囲第１項ないし第３項記載の
   もののいずれかにおいて、 暖房運転時は、 冷媒蒸気配管の冷媒蒸気切替弁を蒸発器兼温水発生器側
   へ切替え、 溶液配管系の溶液開閉弁を閉じて溶液ポンプを停止し、 凝縮器と前記蒸発器兼温水発生器とを結ぶ液冷媒配管の
   冷媒開閉弁を閉じ、 吸収器と前記蒸発器兼温水発生器とを結ぶ冷媒蒸気流路
   の冷媒蒸気開閉弁を閉じ、 再生器と前記蒸発器兼温水発生器とを結ぶ液冷媒配管の
   冷媒開閉弁を開き、 前記再生器の高温冷媒蒸気を前記蒸発器兼温水発生器内
   へ導いて、発生した高温冷媒を冷媒循環系によってファ
   ンコイルに流通させるように制御回路を構成したことを
   特徴とする冷暖房用冷媒循環系を備えた吸収式冷凍機。
6. 【請求項６】特許請求の範囲第２項ないし第４項記載の
   もののいずれかにおいて、 冷房運転時は、 冷媒蒸気配管の冷媒蒸気切替弁を凝縮器側に切替えて再
   生器から蒸発器兼温水発生器への冷媒蒸気の流入を遮断
   し、 溶液配管系の溶液開閉弁を開いて溶液ポンプを作動さ
   せ、 蒸発器兼温水発生器から前記再生器へ戻る液冷媒配管の
   冷媒開閉弁を閉じ、 凝縮器から蒸発器兼温水発生器へ通じる液冷媒配管の冷
   媒開閉弁を開いて、前記蒸発器兼温水発生器へ流入する
   液冷媒を冷媒蒸発用ノズル部で蒸発せしめ、 発生した低温冷媒を冷媒循環系によってファンコイルに
   流通させるように制御回路を構成したことを特徴とする
   冷暖房用冷媒循環系を備えた吸収式冷凍機。
7. 【請求項７】特許請求の範囲第２項ないし第４項記載の
   もののいずれかにおいて、 暖房運転時は、 冷媒蒸気配管の冷房蒸気切替弁を蒸発器兼温水発生器へ
   切替え、 溶液配管系の溶液開閉弁を閉じて溶液ポンプを停止し、 凝縮器と前記蒸発器兼温水発生器とを結ぶ液冷媒配管の
   冷媒開閉弁を閉じ、 吸収器と前記蒸発器兼温水発生器とを結ぶ冷媒蒸気流路
   の冷媒蒸気開閉弁を閉じ、 再生器と前記蒸発器兼温水発生器とを結ぶ液冷媒配管の
   冷媒開閉弁を開き、 前記再生器の高温冷媒蒸気を前記蒸発器兼温水発生器内
   へ導いて、発生した高温冷媒を冷媒循環系によってファ
   ンコイルに流通させるように制御回路を構成したことを
   特徴とする冷暖房用冷媒循環系を備えた吸収式冷凍機。