JP2901430B2 - 吸収ヒートポンプの制御方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、熱源として河川水など
を取り込み、温水などを効率良く供給することのできる
吸収ヒートポンプの制御方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、この種の吸収ヒートポンプとして
は、例えば特公昭４７−２０９１５号公報、特開平３−
１４４２６６号公報などに提案された装置が周知であ
り、制御方法としては凝縮器より取り出す加熱流体（例
えば、温水）の温度が一定になるように、再生器におけ
る加熱量を制御するものであって、吸収器より再生器に
供給する吸収液（稀液）の循環量は、熱負荷の大小に拘
らず一定である。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】したがって、前記従来
の制御方法では熱負荷が減少し、吸収器に流入する加熱
流体の温度が上昇する時にも吸収液の循環量が一定であ
るため、再生器で冷媒蒸気を発生させる際の加熱量が循
環量が多い分だけ余計に必要となり、成績係数が改善さ
れないと云った問題点があり、この点の解決が課題とな
っていた。

【０００４】

【課題を解決するための手段】本発明は上記した従来技
術の課題を解決するためになされたもので、再生器、凝
縮器、蒸発器、吸収器および熱交換器を、冷媒と吸収液
とが循環可能に配管接続すると共に、熱源流体管路を蒸
発器の内部を経由して設け、吸収器および凝縮器の内部
を経由して設けた加熱流体循環管路を熱負荷と熱交換可
能とし、凝縮器出口部における加熱流体の温度に基づい
て再生器の加熱量が制御される吸収ヒートポンプにおい
て、吸収器から再生器に供給する吸収液流量を、吸収器
に流入する加熱流体の温度に基づいて制御することを特
徴とする吸収ヒートポンプの制御方法と、

【０００５】再生器、凝縮器、蒸発器、吸収器および熱
交換器を、冷媒と吸収液とが循環可能に配管接続すると
共に、熱源流体管路を蒸発器の内部を経由して設け、吸
収器および凝縮器の内部を経由して設けた加熱流体循環
管路を熱負荷と熱交換可能とし、凝縮器出口部における
加熱流体の温度に基づいて再生器の加熱量が制御される
吸収ヒートポンプにおいて、凝縮器出口部における加熱
流体の温度と吸収器入口部における加熱流体の温度とに
基づいて前記熱負荷の大きさを求め、この負荷量に基づ
いて、吸収器から再生器に供給する吸収液流量を制御す
ることを特徴とする吸収ヒートポンプの制御方法と、

【０００６】再生器、凝縮器、蒸発器、吸収器および熱
交換器を、冷媒と吸収液とが循環可能に配管接続すると
共に、熱源流体管路を蒸発器の内部を経由して設け、吸
収器および凝縮器の内部を経由して設けた加熱流体循環
管路を熱負荷と熱交換可能とし、凝縮器出口部における
加熱流体の温度に基づいて再生器の加熱量が制御される
吸収ヒートポンプにおいて、吸収器から再生器に供給す
る吸収液流量を、蒸発器出口部における熱源流体の温度
に基づいて制御することを特徴とする吸収ヒートポンプ
の制御方法と、を提供し、前記従技術の課題を解決する
ものである。

【０００７】

【作用】請求項１の発明においては、暖房や給湯などの
熱負荷が増大して加熱流体循環管路を流れる加熱流体の
温度が低下すると、凝縮器出口部における加熱流体の温
度を所定温度に維持するように再生器の加熱量が増大
し、同時に吸収器に流入する加熱流体の温度低下に基づ
いて吸収器から再生器に流入する稀液の量を増大させる
ので、再生器において冷媒蒸気が盛んに生成され、冷媒
の蒸発量が増加して吸収器および凝縮器における加熱作
用が増大し、ここを経由して流れる加熱流体は温度が上
昇し、所定の温度となって熱負荷に供給される。

【０００８】一方、暖房や給湯などの熱負荷が減少して
加熱流体循環管路を流れる加熱流体の温度が上昇する
と、凝縮器出口部における加熱流体の温度を所定温度に
維持するように再生器の加熱量が減少し、同時に吸収器
に流入する加熱流体の温度上昇に基づいて吸収器から再
生器に流入する稀液の量を減少させるので、再生器にお
ける冷媒蒸気の生成が抑制され、冷媒の蒸発量が減少し
て吸収器および凝縮器における加熱作用が減少し、ここ
を経由して流れる加熱流体は温度が低下し、所定の温度
となって熱負荷に供給される。

【０００９】請求項２の発明においては、暖房や給湯な
どの熱負荷が増大して加熱流体循環管路を流れる加熱流
体の温度が低下すると、凝縮器出口部における加熱流体
の温度を所定温度に維持するように再生器の加熱量が増
大し、同時に凝縮器から流出する加熱流体の温度と吸収
器に流入する加熱流体の温度とから前記熱負荷の大きさ
を求め、これに基づいて吸収器から再生器に流入する稀
液の量を増大させるので、再生器において冷媒蒸気が盛
んに生成され、冷媒の蒸発量が増加して吸収器および凝
縮器における加熱作用が増大し、ここを経由して流れる
加熱流体は温度が上昇し、所定の温度となって熱負荷に
供給される。

【００１０】一方、暖房や給湯などの熱負荷が減少して
加熱流体循環管路を流れる加熱流体の温度が上昇する
と、凝縮器出口部における加熱流体の温度を所定温度に
維持するように再生器の加熱量が減少し、同時に凝縮器
から流出する加熱流体の温度と吸収器に流入する加熱流
体の温度とから前記熱負荷の大きさを求め、これに基づ
いて吸収器から再生器に流入する稀液の量を減少させる
ので、再生器における冷媒蒸気の生成が抑制され、冷媒
の蒸発量が減少して吸収器および凝縮器における加熱作
用が減少し、ここを経由して流れる加熱流体は温度が低
下し、所定の温度となって熱負荷に供給される。

【００１１】請求項３の発明においては、暖房や給湯な
どの熱負荷が増大して加熱流体循環管路を流れる加熱流
体の温度が低下すると、凝縮器出口部における加熱流体
の温度を所定温度に維持するように再生器の加熱量が増
大し、同時に、増加した蒸発器における熱交換量によっ
て熱源流体の温度が低下し、これに基づいて吸収器から
再生器に流入する稀液の量を増大させるので、再生器に
おいて冷媒蒸気が盛んに生成され、冷媒の蒸発量が増加
して吸収器および凝縮器における加熱作用が増大し、こ
こを経由して流れる加熱流体は温度が上昇し、所定の温
度となって熱負荷に供給される。

【００１２】一方、暖房や給湯などの熱負荷が減少して
加熱流体循環管路を流れる加熱流体の温度が上昇する
と、凝縮器出口部における加熱流体の温度を所定温度に
維持するように再生器の加熱量が減少し、同時に、減少
した蒸発器における熱交換量によって熱源流体の温度が
上昇し、これに基づいて吸収器から再生器に流入する稀
液の量を減少させるので、再生器における冷媒蒸気の生
成が抑制され、冷媒の蒸発量が減少して吸収器および凝
縮器における加熱作用が減少し、ここを経由して流れる
加熱流体は温度が低下し、所定の温度となって熱負荷に
供給される。

【００１３】

【実施例】図面に基づいて第１の実施例を説明すると、
１はガスバーナ１１などを熱源とする再生器、２は凝縮
器、３は蒸発器、４は吸収器、５は熱交換器であって、
機器それ自体は従来周知の吸収ヒートポンプに使用され
ているものと何ら変わるものではない。

【００１４】１０１は、吸収器４の底部に溜った稀液を
再生器１に送るための稀液管路であり、吸収器４の出口
側には吸収液ポンプＰ１が設けられている。なお、前記
した稀液とは吸収器４において、散布手段４１より散布
される吸収液（例えばLiBr）が多量の冷媒（例えば水）
を吸収して吸収液の濃度が薄くなった溶液である。

【００１５】１０２は、再生器１において加熱された吸
収液から分離した冷媒蒸気を凝縮器２に導くための冷媒
蒸気管路である。

【００１６】１０３は、凝縮器２で冷却・液化された液
状冷媒を蒸発器３に導くための冷媒液管路であって、途
中にスチームトラップ１０３Ａが設けられている。

【００１７】１０４は、蒸発器３の底部に溜った冷媒液
を散布手段３１から散布し、冷媒の蒸発を促進するため
の冷媒液循環管路であり、途中に冷媒液を強制循環させ
るための冷媒ポンプＰ２が設けられている。

【００１８】１０５は、再生器１において冷媒蒸気を発
生・分離し、濃度の高くなった吸収液を吸収器４に導く
ための吸収液管路であり、途中に熱交換器５が設けら
れ、稀液管路１０１を介して吸収器４から再生器に１に
送られている稀液と熱交換してこれを加熱するように設
けられている。

【００１９】１０６は、散布手段３１から散布する冷媒
液を効果的に蒸発させるために、蒸発器３の内部を加熱
する熱源流体を流す管路であり、具体的には、都市部に
おいては冬期であっても大凡１３℃程度の温度が維持さ
れる河川水などが、蒸発器３の内部を経由して流れるよ
うになっている。

【００２０】１０７は、吸収器４および凝縮器２の内部
を経由して環状に配管された加熱流体循環管路であっ
て、暖房や給湯などの熱負荷Ｗと熱交換可能に、例えば
比熱が大きく、しかも取扱いの容易な水が流れるように
なっており、吸収器４への入口側と凝縮器２からの出口
側に加熱流体の温度を検出するための温度センサＳ１と
Ｓ２とが設けられている。

【００２１】６は制御装置であって、前記温度センサＳ
１が検出した吸収器４に流入する加熱流体の温度に基づ
いて電磁弁などの制御弁１２の開度を調節し、ガスバー
ナ１１へのガス供給量が調節されて火力が制御できるよ
うになっている。また、この制御装置６の指令により、
吸収液ポンプＰ１の回転数も制御できるようになってい
る。

【００２２】例えば、加熱流体循環管路１０７を通って
吸収器４に５０℃で流入した加熱流体を、６０℃に加熱
して凝縮器２から取り出すように設計した吸収ヒートポ
ンプにおける、吸収液ポンプＰ１の一制御例が図２であ
る。

【００２３】すなわち、例示した吸収液ポンプＰ１は、
インバータから供給される電力の周波数（以下、インバ
ータ周波数と云う）を変化させることによりその回転数
が自在に制御されるものであり、吸収器４および凝縮器
２の内部を冷却し、自身は６０℃に加熱されて加熱流体
循環管路１０７を流れる加熱流体が、熱負荷Ｗが大きい
ために５０℃に冷やされて吸収器４に還流してきた時に
はインバータ周波数を規定の１００％とし、逆に熱負荷
Ｗが零であるため６０℃のままで吸収器４に還流して来
た時は、インバータ周波数が規定の６０％となるように
制御される。

【００２４】具体的に説明すると、熱負荷Ｗが増加し、
温度センサＳ１、Ｓ２が計測する加熱流体の温度がそれ
ぞれ５２℃、５９℃であった場合には、制御装置６か
ら、制御弁１２に弁の開度を開けて燃料供給を増やすた
めの制御信号を出力すると共に、図２の関係式に基づい
て吸収液ポンプＰ１に対し、インバータ周波数が９２％
になるように設定・駆動する制御信号を出力してこれを
運転する。

【００２５】このため、再生器１に流入する稀液の量が
増加し、しかもガスバーナ１１の火力が強くなるので、
冷媒の蒸発量が速やかに増加する。したがって、吸収器
４と凝縮器２における加熱作用が増大することから、吸
収器４に５２℃で流入し、凝縮器２から５９℃で流出し
ていた加熱流体は短時間の内に６０℃にまで加熱される
ようになり、前記熱負荷Ｗには常に一定した温度（この
場合は６０℃）の加熱流体が供給される。

【００２６】逆に、熱負荷Ｗが減少し、温度センサＳ
１、Ｓ２が計測する加熱流体の温度がそれぞれ５９℃、
６１℃となった時には、制御装置６から、制御弁１２に
開度を絞る制御信号を出力してガスバーナ１１の火力を
弱めると共に、図２の関係式に基づいて吸収液ポンプＰ
１の回転数をインバータ周波数が６４％になるように抑
えて駆動する。

【００２７】したがって、この場合は再生器１に流入す
る稀液の量が減少し、ガスバーナ１１の火力が弱くなる
ので冷媒の蒸発量は速やかに減少する。このため、吸収
器４と凝縮器２における加熱作用が減少するので、吸収
器４に５９℃で流入し、凝縮器２から６１℃で流出して
いた加熱流体は、短時間の内に６０℃にまで温度が下が
り、前記熱負荷Ｗには常に一定した温度（この場合は６
０℃）の加熱流体が供給される。

【００２８】このように、熱負荷Ｗが小さい時には再生
器１の加熱量を抑えるけでなく、稀液の循環量も減少さ
せるため、加熱量を一層減少させることが可能であり、
熱効率が高く成績係数を改善する効果が大きい。

【００２９】また、前記温度センサＳ１と前記温度セン
サＳ２が計測する加熱流体の温度から熱負荷Ｗの大きさ
を求め、これによって吸収液ポンプＰ１の回転を制御
し、吸収器４から再生器１への稀液の供給を制御するこ
とも可能である。

【００３０】すなわち、この第２の実施例においては熱
負荷Ｗの大きさを、温度センサＳ２が検出する加熱流体
の温度から、温度センサＳ１が検出する加熱流体の温度
を減算して求めたり、これに流量を乗じて求めるなど
し、この値を変数として前記第１の実施例と同様に、制
御装置６によって吸収液ポンプＰ１の回転を制御すれば
良い。

【００３１】次に第３の実施例を説明すると、この場合
は熱源流体管路１０６の蒸発器３出口部に破線で示した
温度センサＳ３を設け、この温度センサが検出する熱源
流体の温度によって、吸収液ポンプＰ１の回転を制御す
る。

【００３２】熱負荷Ｗが大きくて加熱流体循環管路１０
７を流れる加熱流体の温度が低下する場合には、蒸発器
３における熱交換量が増加し、温度センサＳ３が計測す
る熱源流体の温度は低下するので、制御装置６から、温
度センサＳ２が計測する加熱流体の温度に基づいて制御
弁１２に弁の開度を開けて燃料供給を増やすための制御
信号を出力すると共に、温度センサＳ３が計測する熱源
流体の温度を変数として前記第１の実施例と同様に、吸
収液ポンプＰ１に回転を上げて吸収器４から凝縮器２に
供給する稀液の流量を増加させる制御を行う。

【００３３】逆に、熱負荷Ｗが小さくて加熱流体循環管
路１０７を流れる加熱流体の温度が上昇する場合には、
蒸発器３における熱交換量が減少し、温度センサＳ３が
計測する熱源流体の温度は上昇するので、制御装置６か
ら、温度センサＳ２が計測する加熱流体の温度に基づい
て制御弁１２に弁の開度を閉じて燃料供給を減じるため
の制御信号を出力すると共に、温度センサＳ３が計測す
る熱源流体の温度を変数として前記第１の実施例と同様
に、吸収液ポンプＰ１に回転を下げて吸収器４から凝縮
器２に供給する稀液の流量を減少させる制御を行う。

【００３４】このように、温度センサＳ３が計測する熱
源流体の温度を変数として吸収液ポンプＰ１の運転を制
御しても、熱負荷Ｗには常に一定した温度の加熱流体を
供給することが可能であり、熱負荷Ｗが小さい時には稀
液の循環量を減じて運転されるので、熱効率を高めて成
績係数を改善することが可能である。

【００３５】

【発明の効果】以上説明したように本発明になる吸収ヒ
ートポンプによれば、熱負荷に増減があって吸収器に流
入する加熱流体の温度が変化しても、熱負荷には常に所
定の温度、例えば６０℃に加熱された加熱流体が供給さ
れるため、暖房運転や給湯運転などが安定して行われ
る。

【００３６】しかも、熱負荷が小さく、吸収器に流入す
る加熱流体の温度低下が少ない場合には、再生器におけ
る加熱量を減少させるだけでなく、吸収液ポンプの回転
数を下げて吸収器から再生器に供給する稀液の量を減少
させ、無駄な循環をなくした運転が行われるので、熱効
率が向上し成績係数が向上する。

【図面の簡単な説明】

【図１】吸収ヒートポンプ装置の構成を示す説明図であ
る。

【図２】第１実施例における稀液供給の制御例を示す説
明図である。

【符号の説明】

１ 再生器 ２ 凝縮器 ３ 蒸発器 ４ 吸収器 ５ 熱交換器 ６ 制御装置 １１ ガスバーナ １２ 制御弁 ３１、４１ 散布手段 １０１ 稀液管路 １０２ 冷媒蒸気管路 １０３ 冷媒液管路 １０４ 冷媒液循環管路 １０５ 吸収液管路 １０６ 熱源流体管路 １０７ 加熱流体循環管路 Ｓ１ 温度センサ Ｓ２ 温度センサ Ｓ３ 温度センサ Ｐ１ 吸収液ポンプ Ｐ２ 冷媒ポンプ Ｗ 熱負荷

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 西山 教之 神奈川県中郡二宮町山西656 (72)発明者 眞井 康 東京都世田谷区千歳台６−９−13 (56)参考文献 特開 昭56−100275（ＪＰ，Ａ) 特開 昭58−208556（ＪＰ，Ａ) 実開 昭61−3371（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) F25B 15/00 306 F25B 30/04 510

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 再生器、凝縮器、蒸発器、吸収器および
   熱交換器を、冷媒と吸収液とが循環可能に配管接続する
   と共に、熱源流体管路を蒸発器の内部を経由して設け、
   吸収器および凝縮器の内部を経由して設けた加熱流体循
   環管路を熱負荷と熱交換可能とし、凝縮器出口部におけ
   る加熱流体の温度に基づいて再生器の加熱量が制御され
   る吸収ヒートポンプにおいて、吸収器から再生器に供給
   する吸収液流量を、吸収器に流入する加熱流体の温度に
   基づいて制御することを特徴とする吸収ヒートポンプの
   制御方法。
2. 【請求項２】 再生器、凝縮器、蒸発器、吸収器および
   熱交換器を、冷媒と吸収液とが循環可能に配管接続する
   と共に、熱源流体管路を蒸発器の内部を経由して設け、
   吸収器および凝縮器の内部を経由して設けた加熱流体循
   環管路を熱負荷と熱交換可能とし、凝縮器出口部におけ
   る加熱流体の温度に基づいて再生器の加熱量が制御され
   る吸収ヒートポンプにおいて、凝縮器出口部における加
   熱流体の温度と吸収器入口部における加熱流体の温度と
   に基づいて前記熱負荷の大きさを求め、この負荷量に基
   づいて、吸収器から再生器に供給する吸収液流量を制御
   することを特徴とする吸収ヒートポンプの制御方法。
3. 【請求項３】 再生器、凝縮器、蒸発器、吸収器および
   熱交換器を、冷媒と吸収液とが循環可能に配管接続する
   と共に、熱源流体管路を蒸発器の内部を経由して設け、
   吸収器および凝縮器の内部を経由して設けた加熱流体循
   環管路を熱負荷と熱交換可能とし、凝縮器出口部におけ
   る加熱流体の温度に基づいて再生器の加熱量が制御され
   る吸収ヒートポンプにおいて、吸収器から再生器に供給
   する吸収液流量を、蒸発器出口部における熱源流体の温
   度に基づいて制御することを特徴とする吸収ヒートポン
   プの制御方法。