JPS59189261A - 吸収式ヒ−トポンプ給湯暖房機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業−Ｉ−の利用の野 本発明は吸収式ピー１゛ポンプの原理による熱利用機器
に関するもので特に給湯機能を有する機２ｇに関する。

従来Ｇ＋の構成とその問題点 捷ず第１図に」＝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、幌縮熱はファン７によって作
らり、た風によっ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１
０に送られる。蒸発温度ｉＴｅ　　とし、外気温度ｉＴ
ａｍとすれば、Ｔｅ（Ｔａｍならば外気から熱をうばっ
て蒸発器１０内で冷媒は蒸発する。

蒸発１ｇ１０は外気との熱交換をよくするように、ファ
ン１１により強制的に蒸返器１０に空気が送られる４゜ 蒸発した冷媒蒸気は配管１２を経て吸収熱１３に流入す
る。一方吸収器１３にに１、発生ｋ　１において冷媒蒸
気を放出し、冷媒含有量の減少し／こ高温の希溶液が、
配管１４を経て熱交換ｇｇ　１ｓ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ガ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２に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、この際多聞の吸
収熱を発生する。この吸収熱は冷却水管１７中を流れる
水に奪わわ７る。すなわち水は加熱されて吸収ＲＲ１ａ
を出る。この温水は配管１８を通って被暖房空間５内に
設けた放熱器１９に送られ、ファン２０によって作られ
た風によって熱を室内空気に与え、水は冷却された配管
２１、水ポンプ２２を経て吸収に１３にもどってぐる。

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ＲＡ１５で高温の希溶液と熱交換することに
より温められ発生３ｇ１内に送りこ斗れサイクルが完結
する。

以上の説明から明らかなごとく、吸収式ビー１−ポンプ
においては発生ＲＲ１において／＜−す２によりケえら
ね、た熱以外に蒸発詣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ｑｇ　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斤るから、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、成績係数すに：わち暖房出力を
加熱入力で割った値―：１より大となり、省エネルギー
機詔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２ｇにおけ
る凝縮熱と、吸収２ｇにおける吸収熱の二種類が存在し
、それらＣ：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、凝縮熱はある一定の温度で発
生するのに対し吸収熱はある温度の幅にわたって発生す
るということが本質的に異っており、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寸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°Ｃ位がよい
値で、５０°Ｃは最高限界と考えてよいであろう。した
がっ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４６°Ｃ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°Ｃ
とこの熱源温度よりかなり低いから、凝縮温度４５〜５
０’Ｃ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４０〜４６°Ｃ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°Ｃ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、吸収熱における吸収熱の発生は、サイクルの設定
条件によるが、４５〜６０°Ｃ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Ｉ・
ポンプサイクルの成績係数は向上する。従って吸収詔ヲ
冷却する液体の入口温度ば４０’Ｃ以下が必要である。

出口温度は冷却液の流量によるが、６０°Ｃ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。

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、甘ず始
めに凝縮器で、次に吸収器で加熱する。このよう々構成
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°Ｃであれば、凝縮器で５°Ｃ昇温するとすれ
ば、吸収熱で７．５°Ｃ上昇することになり吸収２ｇ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って最
適な液量はもっ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工畢量を多くしすぎて
いることに由来する。なお第２図において２９は発生器
、３０は蒸発器である。

従って、吸収式ヒートポンプを有効に利用するためは、
これを暖房に用いる時は、凝縮器は直接被暖房空間の空
気ど熱交換させ、吸収器の熱のみ温水として搬送するの
がよい。

又これを給湯に用いる時には第３図に示すごとく、凝縮
熱と吸収熱を別々の水回路で貯湯槽に貯える方法が提案
されている。すなわち、第３図において３９は発生器で
あり、バーナ４ｏによって加熱された溶液５４は冷媒蒸
気を発生する。

合弁５５を閉じ、う↑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、６２も室内凝縮ａｇである。

凝縮した冷媒は膨張弁６０を経て蒸発’Ｑ＠ｅ１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った溶液が、
弁４２を経て吸収’に？ｉ４１に流入し、蒸発器６１で
蒸発した冷媒蒸気を吸収し濃溶液となり、溶液ポンプ４
３によって発生器３９に送り帰される。

吸収に４１ではこのように冷媒蒸気が溶剤に吸収される
ので、浄土の熱が発生する。この熱は冷却管４４を還流
する液体によって選び出される。

すなわち液ポンプ４６によって送りこまれた冷却液は加
熱され、６０°Ｃ近い温度になって吸収器を出る。この
液体は配管４６を介して第２の貯湯槽４７の上部に流入
し、底部の低温の液体が吸収器４１に帰される。

一方第１の貯湯槽５７には４０°Ｃ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４７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″Ｃの水は加らに加熱され、はぼ給湯に適する
温水として、給湯取出口５３から供給することができる
。このように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−１たかだか４０’Ｃ程
度であり、一方吸収熱は６０°Ｃ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
換する熱交換器ヲ有する第２の貯湯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
もっとも有効に利用しつる。

この方法で問題に々ることは、給湯用の供給水の温度は
季節によって大幅に変ることである。

すなわち、夏季には水道水の温度は３０°Ｃ近くなるが
冬季では０°Ｃ近くまで下ることもある。

従って凝縮熱を蓄熱する第１の貯湯槽が４０’Ｃに達す
るまでに投入されるべき熱量は、供給水温が０°Ｃの時
と３０　’Ｃの時では４倍も違ってくる。

そのため、もし上記第一の貯湯槽が４０″Ｃに達するま
で運転を常に行うものとすると、供給水温の高い時は第
２の貯湯槽は・上層部が暖まるだけで下層部まで昇温し
ないで停止１−する。逆に供給水温の低い時は運転時間
が長くなり、第２の貯湯槽の水温は全体に吸収’に？ｒ
出口水温となり、吸収３ｇが冷却されなくなり、ザイク
ルの運転上支障を来すことになる。

発明の目的 本発明の目的は２槽式の貯湯槽を設けた吸収式ヒートポ
ンプ給湯暖房機の沸上り状態を判断し、運転を自動的に
停止せしめる合理的装置を与えるものである。

発明の構成 本発明は凝縮熱によって暖められる第１の貯液槽および
吸収熱によって暖められる第２の貯液槽とのそれぞれか
ら、凝縮器および吸収器へ還流する液の温度を貯液槽底
部もしくは貯液槽とそれぞれの冷却水入口間の管路にお
いて検知し、それぞれに対してあらかじめ定められた温
度に、いづれか一方が到達した時点でヒートポンプ装置
の運転をイ亭止するものである。

この甲１合、吸収熱により得られる水温は凝縮熱により
得られる水温より所くすることが可能であり、そのよう
な使い方が吸収式の！＋！ｉ艮を生かしたものであるか
ら、上記それぞれの設定温度のうち凝縮熱に２１する設
定温度を吸収熱のそれより低くするのがよい１゜ 実施例６′１言吃畦 本発明の一実施例である吸収式ビー１−ポンプ給湯暖房
機の構成を示す第４図に従って説明する。

第４図はその基本的な構成において第３図とほとんど変
らないので同一構成要素には同一番号を付す。第３図の
場合、第１の貯湯槽５７の下部に凝縮相５８が設けてあ
ったが、本実施例では、２重管凝縮ｔｅＬ３ａ−１別に
設け、水ポンプ３３によって第１の貯湯槽５７下部の水
を上記２重管慶縮器に送り、凝縮熱によりあた＼めて四
槽の上部に帰すようにした。温度検出藷３６．３７ｆ第
２の貯湯槽４７および第１の貯湯槽５７の底部から、そ
れぞれ吸収器および凝縮３ｇへ達する配管の途中に設け
、それぞれの供給水温を測定している。これを温度測定
器および基準温度との比較藷３５において比較し、その
いづれかがそｔｔぞれの基準温度を越えた時には電源回
路に入れた、電磁開閉器３４を断にし、溶液ポンプ４３
などの運転やバーナー４０の燃焼を停止し、全系を停止
状態にするようになっている。

なお、本実施例では温度検出”ｋＲｆ、貯湯タンクから
水を取出す配管中に設けであるが、貯湯タンク下部に設
けてもよい。実際の設定温度としては例えば、凝縮相入
口水温３５°Ｃ１吸収器人［−１水温５０°Ｃ位にとる
のがよい。又第１の貯湯槽と第２の貯湯槽の容積として
Ｃ：は！゛同じにするか、第２の貯湯槽を少し大容量に
、例えば４：６位にするのがよい。

凝縮熱と吸収熱の発生の比率（ｄ、はぼ４：６程度であ
るが、外気条件などによって変化する。又たとえ一定で
あっても、第１の貯湯槽５７に供給される水温は季節に
よって大きく異なる・一方装置を停＋、Ｉ＝する必要が
あるのは、凝縮相の冷却水温が上りすぎて、発生冷媒蒸
気圧が」−リすぎた場合と、吸収器の冷却水温が上りす
ぎて、蒸発器における冷媒蒸発圧が上りすぎた場合であ
る。

今例えば凝縮相冷却水温度が３５°Ｃに達するまで運転
するとすると、第４図の構成の場合、第２の貯湯槽から
熱をうはうのは第１の貯湯槽の３５°Ｃの水であるから
、使い切った状態で、第２の貯湯槽の水温は４０　’Ｃ
位であろう。吸収器冷却水の出口温度全６５°Ｃとすわ
７ばその温度差−：１５°Ｃである。

一方第１の槽に供給される水の温度が２０°Ｃであれば
、３６°Ｃまで加熱するとして温度差は１６°Ｃであり
・両槽に貯えられる熱量ははシバランスしていると考え
られる。しかし、水温がこれより低いと、第１の貯湯槽
の蓄熱容量が増大する。第２の貯湯槽内で水ばはマ成層
しているとすると６６°Ｃの水温の部分が槽内を次第に
下降し、遂に全体が６６°ＣＫなると、吸収Ｂｇはやが
て６５°Ｃで冷却されることになり、蒸発圧が急速に上
昇するが、第一の貯湯槽は寸だ設定温度に達せず、なお
も運転は継続することになる。

これでは吸収器の方は冷却水温が上りすぎて不都合であ
る。従って運転を継続させるためには、吸収器で発生し
た熱の一部を捨て吸収器冷却水温かもとの温度になるよ
うにしなければならない。

逆に吸収器の冷却水温度が、例えば６０’Ｃになれば装
置を停止にするようにした場合、供給水温が２５°Ｃと
高いと、停止の信号が出る前に、第一の貯湯槽の温度は
３６℃を越え、発生冷媒蒸気圧は異常に高くなる危険が
ある１、 本発明の方法によれば、いづれかの貯湯槽が温度的に一
杯になると、自動的に運転が停止するので、無駄や危険
が全くなくなる。

又例えば水温の低い時に、第２の貯湯槽が温度的に一体
になって運転が停止すると、第１の貯湯槽は設定温度よ
り低い状態でＩにっているので、次に湯を取出して使っ
た時、第２の貯湯槽内の水温は、前回より低くなる。従
って再度運転した場合、第２の貯湯槽の温度が設定温度
に達する寸でに投入される熱量は前回より増大している
ため、再び第２の貯湯槽が温度的に一杯になって停止し
た時の第１の貯湯槽の状態は前回停止時より、より温１
］１−的に　一杯ｒツバ−い状態にＡつでいろ３．この
ように本発明の制ｙ＋１方法をとることにより、２つの
貯湯槽間のバランスが何度か、繰返している内にと肛て
来て、供給水温の低い時、すなわち気温も低い時歓１１
、吸収器冷却水入「１温度は適当に低い所でバランスす
るが、これに１、蒸発圧力を適当に低くする効果があり
、低い外気温での冷媒の蒸発を容易ならしめるという効
果がある。

発明の効果 以上詳述したごとく、凝縮熱と吸収熱をそわ７ぞれ独立
したループで貯湯槽に蓄え、熱の取出しは２つの槽を熱
的に直列に結んで取り出す場合、それぞれの槽から、凝
縮器又は吸収Ｒｉへ結ぶ冷却水の流れの温度のいづれか
一方がそれぞれに１１し、あらかじめ与えられた温度を
越える時、装置全体の運転を停止１−するという制御方
式をとることにより、折角の熱の一部を捨てたりする必
要もなく、数回の繰り返しで、次第に２つの槽に蓄えら
れる熱エネルギーのバランスがとれ、水温の低い時には
蒸発圧力すなわち蒸発温度も低下して、より低１？１ｌ
ｊ−乏１−て１１−　トポンプ機能を・損わないという
すぐれた効果がある。

【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
は凝縮オｇと吸収ｔｇの冷却水管を直列とした従来の一
実施例の吸収式暖房給湯器、第３図は本発明の前提とな
る２つの貯湯槽をもつ吸収式ヒートポンプ給湯暖房機の
構成図、第４図は本発明の一実施例の吸収式ヒートポン
プ暖房給湯機の構成図である。 ３３・・・・・・水ポンプ、３４・・・・・・電磁開閉
器、３５・・・・・・温度測定相、３６，３７・・・・
・・温度検出器、３８・・・・・水冷凝縮器、３９・・
・・・・発生器、５２・・・・・・空冷凝縮Ｐｅｇ、４
１・・・・・吸収器、６８・・・・・・水冷凝縮２ｇ、
５７　・・・・凝縮熱用貯湯槽、４７・・・・・・吸収
熱用貯湯槽、５１・・・・・熱交換Ｂ９．５９・・・・
・・給水管、６３・・・・・給湯水栓。 代理人の氏名　弁理士　中　尾　敏　男　ほか１名第１
図 第２図

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）少くとも発生器、液体冷却の凝縮梠、蒸発器およ
   び液体冷却の吸収詩により吸収式ヒートポンプザイクル
   を形成し、２秤類の貯液槽に設け、第１の貯液槽は前記
   凝縮器を冷却する液体を貯溜することにより蓄熱を行い
   、第２貯液槽は前記吸収黙を冷却する液体を貯溜するこ
   とにより、それぞれの熱出力を別々に蓄熱する構成とし
   、前記それぞれの貯液槽から、凝縮器又は吸収詩へ還流
   する液温の少くとも一方が、それぞれに対しあらかじめ
   定められた温度以上になった時、装置の運転を停止せし
   める制御機能を有する吸収式ヒートポンプ給湯暖房機。
2. （２）運転停止を行わしめる吸収藷液温の設定温度を凝
   縮器液温の設定温度より高くすることを特徴とする特許
   請求の範囲第１項記載の吸収式ヒートポンプ給湯暖房機
   。