JPH0478902B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は吸収式ヒートポンプの原理による熱利
用機器に関するものである。

従来例の構成とその問題点 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に設けられた室内熱交換器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
室外熱交換器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室外熱交換器１０内で冷媒
は蒸発する。

室外熱交換器１０には、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中を流れる水に奪われる。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
１９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、水は冷却されて配管
２１、水ポンプ２２を経て吸収器１３にもどつて
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室外熱交換器１０において
外気から与えられた熱が、室内熱交換器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。

この装置で冷房および暖房を行うには、室内の
室内熱交換器６と室外の室外熱交換器１０との立
場を入れかえればよく、四方弁により行う方法が
よく知られている。このように冷房、暖房共に凝
縮器として機能する熱交換器を空冷とするのが熱
利用上有効な方法であるが、これに給湯機能を持
たせようとすると、水冷の凝縮器が必要になる。

第２図は第１図のシステムに冷暖房切替四方弁
２５を加え、又水冷凝縮器２６を室内熱交換器６
（暖房時）又は室外熱交換器１０（冷房時）に並
列に設けたもので出入口に弁２７，２８を設ける
と共に、暖房時の室内熱交換器６又は冷房時の室
外熱交換器１０の入口に弁２９、出口にそれぞれ
３０，３１を設けた。又水冷凝縮器２６で生じた
液化冷媒の膨張弁として冷房運転時用膨張弁３
２、給湯専用モード用膨張弁３３を、空冷冷暖房
サイクルにおいて使用する膨張弁９と弁３０，３
１の間に結ぶごとく設けた。図において実線矢印
は冷房運転、破線矢印は暖房運転を示す。

従つて給湯運転に際しては弁２９を閉じ、弁２
７，２８を開き、同時に冷房を行う時には、弁３
０を開くことにより冷媒蒸気は発生器１から弁２
７を経て水冷凝縮器２６で液化し、弁２８、冷房
運転時用膨張弁３２、弁３０を経て室内熱交換器
６（ただし冷房運転時は蒸発器として機能する）
で蒸発し、室内の熱を吸収し四方弁２５を経て吸
収器１３で吸収される。給湯のみの時は弁２９、
弁３０を閉じ、四方弁２５は暖房モードの位置
（破線）とし、給湯専用モード用膨張弁３３を開
くことにより、水冷凝縮器２６で液化した冷媒
は、弁２８、給湯専用モード用膨張弁３３、弁３
１を経て室外熱交換器１０に入り蒸発する。気化
した冷媒は暖房モード位置の四方弁２５を経て吸
収器１３で吸収される。このようにすることによ
り、凝縮は水冷凝縮器２６の中で生じ凝縮熱は水
に移される。

この構成で機能には問題ないが、弁として２７
〜３１の５つ必要であり、特に弁２７，２９は冷
媒蒸気が通るので、圧力損失を考慮すると、かな
り大きな弁が必要であり、又高温の冷媒蒸気が通
るため、耐熱性も十分考慮する必要があるなど価
格的に問題があつた。従つて入口側の弁２７，２
９を昇略することが望ましい。

しかし実際にこれを行つてみると、水冷凝縮器
２６又は室内外熱交換器６，１０のうちの使用し
ていないものと、これを結ぶ配管内に冷媒が凝縮
して貯溜するという現象がみられる。特に水冷凝
縮器を使用している時は、室内熱交換器とそれに
至る配管の容積が大きく、かなり多量の液化した
冷媒が溜りこみ、吸収式サイクルを循環する溶液
の濃度がうすくなるという問題があつた。

発明の目的 本発明は、複数個の凝縮器および凝縮器として
も機能する熱交換器を有する吸収式ヒートポンプ
装置において、使用していない凝縮器または熱交
換器を系から分離するための弁を最小とし、かつ
そのために使用していない凝縮器または熱交換器
内で液化する冷媒をその凝縮器または熱交換器内
に貯溜させない手段を与えるものである。

発明の構成 本発明の吸収式ヒートポンプ冷暖房給湯器にお
いては、発生器と、四方弁と、室外熱交換器と、
室内熱交換器と、吸収器とを備え、室外熱交換器
及び室内熱交換器の一端は四方弁を介して発生器
または吸収器に接続され、それらの他端は相互に
接続され、それにより形成される発生器から両熱
交換器を経て吸収器に至る経路中で、室外熱交換
器と室内熱交換器の順序が四方弁により切り換え
可能となされた吸収式ヒートポンプサイクルを形
成する。

室外熱交換器と室内熱交換器の間には各々２個
の逆止弁を有する２本の分岐経路が介在し、その
両分岐回路は２個の逆止弁間において膨張弁を介
して接続され、逆止弁の向きは、膨張弁の入側に
おいては両熱交換器から膨張弁に向かつて順方向
で、膨張弁の出側においては膨張弁から熱交換器
に向かつて順方向であり、両熱交換器の一方から
出て膨張弁を経由し他方の熱交換器に入る経路の
向きが、逆止弁により、四方弁の切り換えによる
向きに応じて選択される。

逆止弁から膨張弁の入側に至る経路には、発生
器と四方弁との間から分岐して水冷式の凝縮器が
配置された経路が合流し、その合流位置と逆止弁
との間及び同合流位置と水冷式の凝縮器との間に
は各々動力駆動弁が設けられる。

使用中の水冷式の凝縮器または熱交換器に対応
する動力駆動弁を開くと共に他の使用しない凝縮
器または熱交換器の出口側の動力駆動弁を、任意
の時間間隔で任意の時間解放するようにしたタイ
マーを用いた制御装置を設ける。

実施例の説明 本発明の一実施例である吸収式ヒートポンプ冷
暖房給湯機の構成を第３図に従つて説明する。発
生器１、吸収器１３などは第１図および第２図と
同様であるので共通する素子は同一番号を付す。
発生冷媒蒸気は配管４を経て四方弁２５に入る。
実線は冷房運転、破線は暖房運転を示す。冷房時
はまず室外熱交換器（ただし冷房運転時は凝縮器
として機能する）１０で凝縮して、逆止弁３６を
通つて、動力駆動弁３５から、液化冷媒レシーバ
タンク４０に入り、膨張弁９から、逆止弁３７を
通り、室内熱交換器（ただし冷房運転時は蒸発器
として機能する）６、冷房モード位置の四方弁２
５を経て、吸収器１３に至る。暖房の時は、まず
室内熱交換器６、逆止弁３８を経てレシーバータ
ンク４０に入り、膨張弁９、逆止弁３９を経て、
室外熱交換器１０、四方弁２５を通り吸収器１３
に入る。上記冷房、暖房運転時は、動力駆動弁３
４は閉じている。すなわち凝縮熱は室外又は室内
の空気に放出される。

給湯運転時は、動力駆動弁３５を閉じ、動力駆
動弁３４を開くと冷媒蒸気は配管４から水冷凝縮
器２６で凝縮し、凝縮熱は水に移される。液化冷
媒はレシーバタンク４０から膨張弁９を経て、同
時に冷房を行う時は、逆止弁３７から室内熱交換
器（ただしこのモードでは蒸発器として機能す
る）６に入り、冷房モード位置の四方弁２５を経
て吸収器１３に入る。冷房を行わない時は、逆止
弁３９を経て室外熱交換器１０で蒸発し、四方弁
２５を破線に従つて通過し、吸収器１３で吸収さ
れる。

この場合、動力駆動弁３５は閉じており、室内
熱交換器６（四方弁２５が暖房モードの場合）ま
たは室外熱交換器１０（四方弁２５が冷房モード
の場合）のフアンを停止していても、放熱作用は
皆無ではないから、次第に配管内や室内熱交換器
６または室外熱交換器１０内に液化冷媒が貯溜す
る。もつとも顕著なのは、四方弁が暖房モード
（破線）になつている場合で、室内への長い配管
や、室内熱交換器６に液化冷媒が徐々に蓄積し、
吸収式サイクルの中を循環する溶液の冷媒濃度が
稀薄な方向にづれてくる。その結果、蒸発温度が
下りすぎたり、時には循環溶液量が不足する。

そこで動力駆動弁３４，３５は電磁弁としタイ
マーを用いた制御装置４１によつて、例えば給湯
運転中は動力駆動弁３４に電圧を印加して弁を開
にし一方動力駆動弁３５には、例えば５分間隔で
５秒ずつ電圧を印加すると、５分分間隔で５秒間
だけ動力駆動弁３５が開き、室内熱交換器６（給
湯のみの運転モードの場合）または室外熱交換器
１０（給湯冷房運転の場合）およびその配管内に
貯溜した液化冷媒が、レシーバタンク４０に押し
出されてくる。室外熱交換器１０を使つて、水冷
凝縮器２６を停止する場合も動力駆動弁３４と動
力駆動弁３５の立場を逆にして同様に行つてもよ
いが、水冷凝縮器２６とその配置の容積が小さい
時は動力駆動弁３４を閉じたままでもよい。

発明の効果 本発明においては、使用していない凝縮器また
は熱交換器およびその配管内に液化冷媒が多量に
貯溜する心配が無くなるので、蒸発温度が異常に
低下したり、循環する溶液が不足したりする心配
が無くなり、安定な運転が可能となる。また新し
く付加する弁はすべて液化した冷媒の通る弁であ
るから口径の大きい弁が必要でなく、出入口に設
ける場合に比べて数が半減するだけでなく、これ
を電磁弁とした時の消費電力は大幅に減少させる
ことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は吸収式ヒートポンプ装置の原理説明
図、第２図は空冷凝縮器として機能する熱交換器
と水冷凝縮器を持つ従来の一実施例の吸収式冷暖
房給湯機の構成図、第３図は本発明の一実施例の
吸収式冷暖房給湯機の構成図である。 １……発生器、２……バーナ、５……室内、６
……室内熱交換器、１０……室外熱交換器、１３
……吸収器、２４……溶液ポンプ、２５……四方
弁、２６……水冷凝縮器、２７，２８，２９，３
０……弁、９，３２，３３……膨張弁、３４，３
５……電磁弁、３６，３７，３８，３９……逆止
弁、４０……液化冷媒レシーバタンク、４１……
制御装置。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 発生器と、四方弁と、室外熱交換器と、室内
   熱交換器と、吸収器とを備え、前記室外熱交換器
   及び前記室内熱交換器の一端は前記四方弁を介し
   て前記発生器または吸収器に接続され、それらの
   他端は相互に接続され、それにより形成される前
   記発生器から前記両熱交換器を経て前記吸収器に
   至る経路中で、前記室外熱交換器と前記室内熱交
   換器の順序が前記四方弁により切り換え可能とな
   された吸収式ヒートポンプサイクルを形成し、 前記室外熱交換器と前記室内熱交換器の間には
   各々２個の逆止弁を有する２本の分岐経路が介在
   し、その両分岐回路は前記２個の逆止弁間におい
   て膨張弁を介して接続され、前記逆止弁の向き
   は、前記膨張弁の入側においては前記両熱交換器
   から前記膨張弁に向かつて順方向で、前記膨張弁
   の出側においては前記膨張弁から前記熱交換器に
   向かつて順方向であり、前記両熱交換器の一方か
   ら出て前記膨張弁を経由し他方の熱交換器に入る
   経路の向きが、前記逆止弁により、前記四方弁の
   切り換えによる向きに応じて選択され、 前記逆止弁から前記膨張弁の入側に至る経路に
   は、前記発生器と前記四方弁との間から分岐して
   水冷式の凝縮器が配置された経路が合流し、その
   合流位置と前記逆止弁との間及び同合流位置と前
   記水冷式の凝縮器との間には各々動力駆動弁が設
   けられ、 使用中の前記水冷式の凝縮器または熱交換器に
   対応する前記動力駆動弁を開くと共に他の使用し
   ない凝縮器または熱交換器の出口側の動力駆動弁
   を、任意の時間間隔で任意の時間開放するように
   したタイマーを用いた制御装置を設けた吸収式ヒ
   ートポンプ冷暖房給湯器。