JPS6024894B2 - 吸収式ヒ−トポンプ装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は液冷却式の吸収器を構成要素とする吸収式ヒー
トポンプ装置における暖房性能の改良をはかることを目
的とする。

一般に空気熱源のヒートポンプは外気温度が低下すると
出力が低下し、これに反し暖房負荷の方は増加するとい
う関係にあるから、必然的に補助熱源が必要となる。

従来電動圧縮式ヒートポンプにおいては電力によるジュ
ール加熱を補助熱源に用いているため省エネルギー性の
低いものになってしまっている。又圧縮式ヒートポンプ
では、外気温が低くなって空気熱源の蒸発器内で冷媒液
が蒸発しなくなったり、又蒸発器に氷がついて熱交換が
不十分となると冷煤は液体のままで圧縮機に入り、液圧
縮を起し、圧縮機を破壊する危険がある。そのため種々
の保護装置が必要であるばかりでなく、ヒートポンプを
停止させた状態では出力は補助熱源のみとなり、到底必
要暖房負荷をまかなうことができないため、使用可能な
地域はかなり緩い地域にかぎらざるをえない。吸収式冷
凍サイクルによるヒートポンプ暖房は省エネルギー性が
高く、又圧縮式ヒートポンプよりも寒冷な地方に適合す
るというすぐれた特徴を持っている。

しかし吸収式ヒートポンプにおいても初めにのべた暖房
出力と暖房負荷の相反性は避けることができないため補
助熱源が必要である。吸収式ヒートポンプの補助熱源の
加え方に関して、液冷却吸収器の冷却液の出口と室内放
熱器の間に熱交換器と、前記熱交換器を加熱する加熱器
を設けることにより極めて効率よく寒冷時の吸収式ヒー
トポンプの出力低下を補う方法が発明されているが、本
発明は前記発明の改良に関するものである。まづ第１図
により吸収式ヒートポンプの原理を説明する。

１は発生器でバーナー２でガスなどを熱暁せしめて加熱
を行うと、冷煤を吸収液に吸収せしめた溶液３から冷嬢
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、凝縮熱はファン７によって作
られた風によって室内空気を暖めるのに供せられる。

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
０１こ送られる。蒸発温度をＴｅとし、外気温度をＴａ
ｍとすれば、ＴｅくＴａｍならば外気から熱をうばつて
蒸発器１０内で冷蝶は蒸発する。蒸発器１０１ま外気と
の熱交換をよくするように、ファン１ １により強制的
に蒸発器に空気が送られる。蒸発した冷媒蒸気は配管１
２を経て吸収器１３に流入する。

一方吸収器１３には発生器１において冷煤蒸気を放出し
、冷嬢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１
３に注がれる。又吸収器内には冷却水管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煤蒸気を吸収し、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を通って被暖房空間５内に設けた放熱器１９に送ら
れ、ファン２川こ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
て吸収器１３にもどってくる。一方吸収器の中で冷煤蒸
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
おいては発生器においてバーナーにより与えられた熱以
外に蒸発器１川こ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ー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っ
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）で重要なことは上記の説明中
にもふれたごとく蒸発温度Ｔｅは外気温Ｔａｍより低く
なければ蒸発はおこらず、従って外気より熱を汲み上げ
ることはできないことである。

従ってＴａｍ＜ｒｅの状態になると液化冷煤は蒸発器１
川こ流入するが蒸発することなく、配管１２を経て吸収
器１３に流入する。圧縮式ヒートポンプではこのような
状態では未蒸発の液袷蝶はそのま）圧縮機に入ることに
なり極めて危険な状態であり、圧縮機の運転は停止させ
るか、蒸発器に補助熱源を加えて、強制的に冷煤を蒸発
させるかの手段が取られるが、吸収式の場合には、吸収
器に液冷煤が流入しても特に支障はなく、た）、吸収器
で発生する熱量が液体の混合熱だけであるため、気化冷
煤を吸収する時に比して凝縮熱分だけ少なくなり、出力
は数分の一に低下してしまう。

又外気温Ｔａｍが蒸発温度Ｔｅより高くとも蒸発器に結
氷が生じた場合は、空気から熱が取りこめなくなり、こ
の場合も液化冷煤は未蒸発のま）吸収器に流入するため
、吸収器での発熱量は低下するが運転に支障はきたさな
い。一方凝縮熱６での冷煤の凝縮は蒸発器１０での袷媒
の蒸発があろうと無関係であるから、凝縮熱６からの熱
出力は外気条件に関係な〈取出される。しかし放熱器１
９からの熱出力は吸収器１３での熱出力が低下している
ため当然小さくなってしまう。この世力の低下を補う方
法として第２図に示すごとき方法が発明されている。

次にこの吸収式ヒートポンプの出力補完の方法について
説明する。吸収式ヒートポンプの発生器、凝縮熱、蒸発
器の部分は第１図と同一であり、共通する各部分の番号
は同一の番号を付してある。第２図において吸収器１３
には冷却水管１７があり、冷却水入口２５から入った冷
却水は吸収器で発生する吸収熱によって暖められ、冷却
水出口２６から出てくる。

この場合外気から熱が十分に取入れられ、蒸発器１０で
袷媒が完全に蒸発しておれば吸収器１３で冷煤の凝縮熱
と混合熱に相当する発熱があり、冷却水出口２６での水
温は暖房に使用しうるだけの温度に達するが、外気温が
下り蒸発器１０で袷媒が完全には蒸発しなくなるとその
分だけ吸収器での発生熱量が低下し、全く蒸発しなくな
ると、混合熱の分だけとなり、吸収器での発生熱量は数
分の一に低下してしまい、この経路の暖房出力はいちじ
るしく低下する。そこで吸収器冷却水出口２６と被暖房
空間５の中に設けた室内放熱器１９を結ぶ配管の途中に
熱交換器２７を設け、これをバーナー−２８による燃焼
納熱で加熱する。この方法は極めて単純であるが吸収式
ヒートポンプの特徴を生かしたすぐれた補完方法である
。本発明はこの世力補完方法における廃熱を利用しシス
テムの効率を高めることを目的としたものである。すな
わち熱交換器２７においてバーナーにおし、て発生する
熱のすべてが回収されるわけでなく２０〜３０％は回収
されないで捨てられる。

一方蒸発器１０で冷煤を蒸発させるのに必要な熱量は空
気から取入れており、これが不十分であるため補助熱源
が作動しているわけであるから、この時の蒸発器の熱源
である空気の温度はかなり低く、又蒸発温度も低い。

これに対しバーナーの廃熱の温度は５０こＣ以上である
から、適当な熱交換器を設け、この廃熱を蒸発器り入れ
ることができればシステムの効率を高めることができる
。第３図は本発明の実施例を示す図である。第１図およ
び第２図と同一の部分には同一の番号を付した。

すなわち蒸発器１川こおいて液化袷煤が十分に蒸発しさ
れない場合は吸収器１３には未蒸発の液化冷煤が流入し
十分な吸収熱が発生しないため、吸収器の冷却水管１７
の出口側２６での水温が十分上昇していないため、バー
ナー２８に点火し、この熱で熱交換器２７を加熱し室内
放熱器１９の入口水温を必要な温度にするのであるが、
蒸発器１０の後に集熱フィン３１を有する熱交換器３０
を直列に設け、バーナー２８の排気をダクト３２により
熱交換器３川こ導くごとくした。

このようにすればバーナー２８で生じた熱の熱交換器２
７で回収しえなかった分は熱交換器３０により回収され
、液化袷媒の未蒸発部分の一部を蒸発せしめることがで
きる。

この説明では熱交換器３０は、蒸発器１０の後に設けた
が、逆に膨張弁９の後に熱交換器３０を設けその後に蒸
発器１０を設ける構成も考えられる。第４図は本発明の
他の実施例である。

本図においても第１図および第２図と同一の部分には同
一の番号を付し、かつ必要な部分のみを記した。すなわ
ち３４はヒートパイプで一端３６に集熱フィン３３を有
し、バーナーの廃熱で加熱されている。ヒートポンプの
他端３７は蒸発器１０とフィン３５により熱的に結合さ
れており、ヒートパイプ３４の部分３６で蒸発したヒー
トポンプに充填された熱媒体は他端３７で凝縮した熱を
蒸発器に与える。このような構成にすることにより、バ
ーナーの廃熱を蒸発器１０１こ加えることができ、かつ
蒸発器１０とヒートパイプ３４の凝縮部３７との間は５
℃程度の温度差がつくので、この部分で結露がおこり、
結氷までに至らない。又蒸発部分３６を加熱する排気は
極めて多量の水分を含んでおり、フィン３３で凝縮する
が、結氷はしない。このようにすれば水分の多いバーナ
ーの排気中の顕熱および潜熱を有効に蒸発器１川こ送る
ことができる。以上詳述したごとく本発明を用いれば、
吸収式ヒートポンプ装置の補助加熱手段として、吸収器
冷却液を燃焼熱によって加熱する方式において、前記燃
焼器における廃熱を有効に利用することができ、蒸発器
の結氷を妨げることによりヒートポンプの機能低下を少
くすることができるなどすぐれた効果があり極めて価値
のある発明である。

【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図は本
発明の前提となる吸収式ヒートポンプ装置の構成図、第
３図は本発明の実施例を示す構成図、第４図は本発明の
他の実施例の構成図である。 １・・・・・・発生器、２・・・・・・バーナ、５・…
・・被暖房空間、６・・・・・・凝縮器、１０・・・・
・・蒸発器、１３・…・・吸収器、１５・・・・・・熱
交換器、１７…・・・冷却水管、１９・・・・・・室内
放熱器、２７・・・・・・熱交換器、２８・・・・・・
バーナ、３０…・・・熱交換器。 第１図 第４図 第２図 第３図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 少くとも発生器と、凝縮器と、蒸発器と、液冷却の
   吸収器より成り、前記吸収器の冷却液の顕熱と冷媒の凝
   縮熱を暖房などに用いる吸収式ヒートポンプ装置に補助
   加熱手段として前記吸収器冷却液の吸収器出口側に燃焼
   熱による冷却液加熱用熱交換器および熱焼器を設け、前
   記熱焼器の排気中に含まれる廃熱を前記蒸発器に導く手
   段を設けたことを特徴とする吸収式ヒートポンプ装置。