JPH0340307B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は吸収式ヒートポンプ装置の熱出力を有
効に利用する方法に関するものである。

まず第１図により吸収式ヒートポンプの原理を
説明する。１は発生器でバーナ２でガスなどを燃
焼せしめて加熱を行うと、冷媒を吸収液に吸収さ
せた溶液３から冷媒蒸気が発生し、配管４を経て
被暖房空間５に設けられた凝縮器６において凝縮
し、凝縮熱はフアン７によつて作られた風によつ
て室内空気を暖めるのに供せられる。ここで凝縮
した液化冷媒は、配管８を経て、被暖房空間５の
外に出、減圧弁９を経て戸外に設けられた蒸発器
１０に送られる。蒸発温度をTeとし、外気温度
をTamとすれば、Te＜Tamならば外気から熱を
うばつて蒸発器１０内で冷媒は蒸発する。

蒸発器１０は外気との熱交換をよくするよう
に、フアン１１により強制的に蒸発器１０に空気
が送られる。

蒸発した冷媒蒸気は配管１２を経て吸収器１３
に流入する。一方吸収器１３には発生器１におい
て冷媒蒸気を放出し、冷媒含有量の減少した高温
の希溶液が、配管１４を経て熱交換器１５を通
り、後述の濃溶液と熱交換することにより、温度
を下げて流量調整弁１６を通り、吸収器１３内に
注がれる。

又吸収器１３内には冷却水管１７があり、溶液
を冷却することができる。吸収器１３に注がれた
希溶液は冷媒蒸気を吸収し、溶液は濃溶液となる
が、この際多量の吸収熱を発生する。この吸収熱
は冷却水管１７中を流れる水に奪れる。すなわち
水は加熱されて吸収器１３を出る。この温水は配
管１８を通つて被暖房空間５内に設けた放熱器１
９に送られ、フアン２０によつて作られた風によ
つて熱を室内空気に与え、水は冷却された配管２
１、水ポンプ２２を経て吸収器１３にどつてく
る。

一方、吸収器の中で冷媒蒸気を吸収し、冷却水
で冷却された濃溶液は配管２３を通り、溶液ポン
プ２４で加圧され、熱交換器１５で高温の希溶液
と熱交換することにより温められ発生器１内に送
りこまれサイクルが完結する。

以上の説明から明らかなごとく、吸収式ヒート
ポンプにおいては発生器１においてバーナ２によ
り与えられた熱以外に蒸発器１０において外気か
ら与えられた熱が、凝縮器６および熱交換器１９
において被暖房空間５内の空気に移し与えられる
ことになるから、暖房出力はこの両者の和であ
り、有償の熱入力はバーナ２の熱入力のみである
から、成績係数すなわち暖房出力を加熱入力で割
つた値は１より大となり、省エネルギー機器とし
て今日非常に注目されている。

この吸収式ヒートポンプ装置の熱出力は凝縮器
における凝縮熱と、吸収器における吸収熱の二種
類が存在し、それらは熱エネルギーにかわりはな
いが、えられる温度が異るばかりでなく、凝縮熱
の発生はある温度の幅にわたつて発生するという
ことが本質的に異つており、その違いをよく考え
て発生する熱を利用しなければ、全体の性能を低
下させ有効な熱利用がはかれない。

さらに詳しく説明すると、吸収式ヒートポンプ
の成績係数は凝縮温度が低い程改善されるが、発
生する熱を利用する立場から言えばあまり低い温
度の熱は役に立たない。具体的な数字をあげれば
凝縮温度は45℃位がよい値で、50℃は最高限界と
考えてよいであろう。したがつてこれを用いて水
などを加熱すれば、たかだかえられる水温は45℃
位と考えられる。この熱を直接部屋の暖房などに
使う場合は、必要な室温が20〜25℃とこの熱源温
度よりかなり低いから、凝縮温度45〜50℃は十分
利用しうる熱源であるが、これを給湯に用いると
すれば、えられる水温が40〜45℃では低すぎる温
度である。また、この温水を用いて暖房を行うと
暖房かえり温水温度は室温から考えて30〜35℃が
限度であり、温度差が小であるが、発生する熱量
は全熱量の40％程度を占めている。

一方、吸収器における吸収熱の発生は、サイク
ルの設定条件によるが、45〜90℃程度の範囲で連
続的に発生するものであり、最低温度が低い方が
吸収式ヒートポンプサイクルの成績係数は向上す
る。従つて吸収器を冷却する液体の入口温度は40
℃以下が必要である。

出口温度は冷却液の流量によるが、60℃以上が
可能である。又発生する熱量は全発熱量の60％程
度を占める。

この暖められた液をそのまま暖房に使う場合は
かえり温度が40℃以下になるごとく室内放熱器を
選べばよい。

このように吸収器で発生する熱は比較的高温で
あり、そのまま暖房に利用するのに都合がよい。

従来吸収式ヒートポンプにおいては、第２図に
示すごとく、凝縮器も吸収器も液冷却とし、凝縮
器２５の冷却管２６と吸収器２７の冷却管２８を
直列に接続し、まず始めに凝縮器で、次に吸収器
で加熱する。このような構成で暖房を行う場合、
各熱での温度上昇の比率はそれぞれの出力熱量の
比になるから、凝縮器に入る暖房かえり温度が35
℃であれば、凝縮器で５℃昇温するとすれば、吸
収器で7.5℃上昇することになり吸収器出口液温
は47.5℃ということになる。

このように吸収器出口液温が低いのは吸収器に
とつて最適な液量はもつと少いのにもかかわらず
低い凝縮温度からの熱をすべて取出すために液循
環量を多くしすぎていることに由来する。なお第
２図において２９は発生器である。

又他の方法として第３図に示すごとく、一つの
貯湯槽３１中に凝縮器３２および吸収器冷却液と
貯湯槽内液との熱交換器３３を設ける方法も使わ
れているが、この貯湯槽から暖房出力を取出そう
とするとこの中にもう一つの熱交換器３４を設け
ねばならず、高価になるばかりでなく温度で下つ
てしまう。第３図において３５は発生器、３６は
吸収器、３７は蒸発器、３８は貯湯槽３１から湯
を取り出す為の蛇口である。

このように吸収式ヒートポンプ装置の熱出力を
一つの熱媒体に移して利用する従来の方法は、そ
れぞれの熱出力の特徴を生かして使えない欠点が
あつた。

本発明はこのような吸収式ヒートポンプ装置の
熱出力をその特徴を生かして利用しうるよう改良
したものである。

以下本発明の一実施例について第４図とともに
説明する。第４図において３９は発生器であり、
バーナ４０によつて加熱された溶液５４は冷媒蒸
気を発生する。

今弁５５を閉じ、弁５６を開けば、冷媒蒸気は
給湯用貯湯槽５７内に設けた凝縮器５８で凝縮
し、槽内の水を暖める。この槽には配管５９を経
て、市水が供給されている。なお、５２も室内凝
縮器である。

凝縮した冷媒は膨張弁６０を経て蒸発器４０で
蒸発し、吸収器４１に流入する。

一方、発生器３９で冷媒を放出しうすくなつた
溶液が、弁４２を経て吸収器４１に流入し、蒸発
器４０で蒸発した冷媒蒸気を吸収し濃溶液とな
り、溶液ポンプ４３によつて発生器３９に送り帰
される。

吸収器４１ではこのように冷媒蒸気が溶剤に吸
収されるので、多量の熱が発生する。この熱は冷
却管４４を還流する液体によつて運び出される。
すなわち液ポンプ４５によつて送りこまれた冷却
液は加熱され、60℃近い温度になつて吸収器を出
る。この液体は配管４６を介して第２の貯湯槽４
７の上部に流入し、底部の低温の液体が吸収器４
１に帰される。

この熱を暖房に利用する時は、第２の貯湯槽４
７の上部より、配管４８、ポンプ４９により室内
放熱器５０に送られ、放熱して冷却した液は貯湯
槽４７の下部に帰される。

この吸収熱を搬送する液体は通常水であるが、
凍結防止および腐蝕防止のための添加物が加えら
れており、給湯水としては直接使用できない。

吸収式ヒートポンプを暖房に使用する場合に、
室内放熱器５０と、吸収器４１内の熱交換部４４
を結ぶ閉回路の間に、往復管路にまたがつて、本
実施例のごとく、貯湯槽４７を設けることの利点
は、被暖房空間の負荷に応じて、吸収式ヒートポ
ンプを頻繁にオンオフすることなく、暖房出力を
制御することができる特徴を持つている。

一方第１の貯湯槽５７には40℃近く加熱された
清浄な水が貯えられているから、第２の貯湯槽４
７に設けた熱交換器５１を経て貯湯槽５７の水を
取り出すことにより、40℃の水はさらに加熱さ
れ、ほぼ給湯に適する温水として、給湯取出口５
３から供給することができる。なお、第１の貯湯
槽５７には水を供給しているが他の液体であつて
も原理上問題ない。この場合貯湯槽５７は貯液槽
とする。そして水以外の液体を用いたときは、そ
の液体と熱交換させた水を第２の貯液槽４７の熱
交換器５１へ導くものとする。

ここで従来例と比較しながら本発明の効果をさ
らに述べる。前に述べた従来例のごとき構成では
十分な温度で給湯又は暖房ができない欠点があ
り、あるいは本実施例における凝縮器を、第２の
貯湯槽の中に設け、第１の貯湯槽を省略した場
合、貯湯槽の最低温度部位でもせいぜい室内放熱
器かえり水温度であるから、40℃程度であり、凝
縮温度が上り過ぎる危険があるため、凝縮熱を十
分に利用することができない。

この貯湯槽内の液を給湯のために直接使うこと
ができないから、この貯湯槽の中に熱交換器５１
を入れねばならず、この方法では高い出湯温度は
期待できない。又一方この熱交換器に流入する市
水温度が十分低くても、貯湯槽最低温度部位の温
度はあまり下がらないか、或いは非常に大きな熱
交換器を設けることにより市水温度近くまで下げ
えたとすると、逆に吸収器に帰る水温が低くなり
すぎて、蒸発器における冷媒の蒸発温度が低くな
りすぎて結氷する危険が増大する。

又いずれにしても、貯湯槽低温度部位の温度が
下るのは、給湯を使用している時のみで、本実施
例のごとく凝縮器を低温の市水を充した第１の集
熱槽に設けた場合と比較すると、凝縮熱を十分に
利用することができない欠点を持つている。

以上詳しく述べてきたごとく、本発明は、吸収
式ヒートポンプの熱出力は凝縮器と吸収器の２ケ
所あり、凝縮器は低い温度で冷却されることは問
題はないが、えられる温度はたかだか40℃程度で
あり、一方吸収熱は60℃程度であるが、吸収器に
帰す水温があまり低いことは蒸発温度を下げすぎ
てよくない点に鑑み、凝縮器と熱交換する第１の
貯液槽と、吸収器の冷却液を蓄え前記第１の貯湯
槽からの湯と熱交換する熱交換器を有する第２の
貯液槽を設けることにより、吸収式ヒートポンプ
の特性を生かしてその熱出力をもつとも有効に利
用しうるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は吸収式ヒートポンプの原理説明図、第
２図および第３図は従来の吸収式ヒートポンプ装
置における熱出力取出の構成図、第４図は本発明
の一実施例のヒートポンプ装置の構成図である。 ３９……発生器、４１……吸収器、４７……貯
液槽、５１……熱交換器、５７……給湯用貯湯
槽、５８……凝縮器。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 少なくとも発生器、蒸発器、および液体冷却
   の凝縮器、および吸収器より成る吸収式ヒートポ
   ンプサイクルを形成し、前記凝縮器を冷却する液
   体を貯溜する第１の貯液槽と前記吸収器を冷却す
   る液体を貯溜する第２の貯液槽を別々に設ける事
   により、それぞれの熱出力を別々に蓄熱すると共
   に、前記第２の蓄熱槽に熱交換器を設け、かつ第
   １の貯液槽に冷却液の供給端を設け、第１の貯液
   槽の液を、前記熱交換器を通して取り出すごとく
   した吸収式ヒートポンプ装置。 ２ 前記凝縮器を冷却し、第１の貯液槽に蓄えら
   れる液体は給湯用供給水である特許請求の範囲第
   ２項記載の吸収式ヒートポンプ装置。