JPS602587B2 - 吸収式ヒ−トポンプ暖房装置 - 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
トポンプ暖房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擬液が蒸発し
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）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
なり暖し・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暖房出力の冷房出力に対す
る比率が大きいため、より寒冷な地方にも適合するとい
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。本発明は吸収式ヒートポンプに最
も通した補助熱源の加え方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
縮機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）で凝縮した液化袷煤は、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内で袷媒は蒸発する。蒸発器１０は外気との熱交
換をよくするようにトフアン１１‘こより強制的に蒸発
器亀０１こ空気が送られる。

蒸発した冷煤蒸気は配管１２を経て吸収器富３に流入す
る。一方吸収器Ｓ３には発生器１‘こおいて冷煤蒸気を
放出し「冷媒含有量の減少した高温の希溶液が、配管１
４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に注がれる。又吸収器亀３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袷煤蒸気を吸収し、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、水は冷却されて配管２１、水ポンプ２２を経
て吸収器１３に戻ってくる。一方吸収器１３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〈、吸収式ヒートポンプに
おいては発生器１においてバーナー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および放熱器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
きわめて注目されている。

こ）で重要なことは上記の説明中にあるごとく蒸発温度
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＜Ｔｅの状態になると液化冷蝶は蒸発器１
０１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冷媒はそのま）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
せるかも蒸発器に補助熱源を加えて、強制的に袷煤を蒸
発させるかの手段が取られるが、吸収式の場合には、吸
収器に液冷媒が流入しても特に支障はなくトただ吸収器
で発生する熱量が液体の混合熱だけであるため、気化袷
媒を吸収する時に比して凝縮熱分だけ少くなり、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１０
１こ結氷が生じた場合は、空気から熱が取り込めなくな
り、この場合も液化冷煤は未蒸発のまま吸収器ｉ３に流
入するため、吸収器１３での発熱量は低下するが運転に
支障はきたさない。一方凝縮器６での袷蝶の凝縮は蒸発
器１０での袷煤の蒸発があろうとなかろうと無関係であ
るから、凝縮器６からの熱出力は外気条件に関係なく取
出される。

しかし放熱器１９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る。本発明はこの出力
の低下を補う手段に関するものである。

第２図は本発明の一実施例を示す原理説明図である。

吸収式ヒートポンプの発生器、凝縮器、蒸発器の部分は
第１図と同一であり、共通する各部分の符号は同一の符
号を付している。

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敬入れられ、蒸発器１０で
冷煤が完全に蒸発しておれば吸収器では冷煤の凝縮熱と
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で冷煤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による燃焼熱で加熱す
る。これは勿論電気加熱で行ってもよいが、電力を熱と
して使うことはエネルギー消費の面からは得策ではない
。このバーナー２８の制御は、熱交換器２７の出口側に
設けた温度検出器２９により行い〜 ここで検出された
温度、あらかじめ定められた温度以下に低下した場合、
制御器３０を介してバーナー２８を点火する。制御の方
法は簡単には点火消火のオンオフ制御でもよいが「蒸発
器１０での蒸発が完全に行われていない状態になる前に
、部分的に蒸発している状態もあるので、この時にバー
ナー２８が蒸発が行われていない時と同じだけの熱出力
を出すと出力が大きすぎて頻繁にオンオフを繰返すこと
になるので、バーナー２８出力は温度差に比例するごと
く比例制御を行うことは更に好ましい。

又温度検出点を熱交換器２７の入口側３０１こ設けるこ
とも可能であり、これによるバーナーのオンンオフ制御
もしくは段階的制御（連続的制御も含む）も可能である
。

この方法は負帰還ループを形成していないので、熱交換
器２７を出る水の温度は先にのべた方法に比して安定し
ないが、調整が簡単であるという利点がある。以上のご
とき構成とすることにより、非常に外気温が低下した時
に、たとえば蒸発器１ＱＩこおける冷煤の蒸発が不能と
なった場合にも暖房出力を全く低下させることなく運転
を続けることができる。

又バーナー２８をオンオフさせる基準となる設定温度を
手動で変えられるようにし、その設定温度を正常なヒー
トポンプ運転でえられる温水温度以上に上げれば、ヒー
トポンプが正常に作動している時にでもバーナー２８を
点火することができるので、ヒートポンプの定格出力以
上の暖房を行うこともできる。

この機能は部屋を急速に暖めたい時や、外気温が非常に
下り、暖房負荷が大きくなっている時に有利である。

以上詳述したごとく、本発明は吸収式ヒートポンプの特
性を生かした吸収式ヒートポンプの熱出力の補完にかか
るものであり、省エネルギー性が高く、外気温が低く暖
房負荷の増加する時にも能力を落さないばかりでなく、
上げることも出来るもので、従来の電動圧縮機式ヒート
ポンプの難点をすべて取り除くことのできる極めて優れ
た効果を奏するものである。

【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図は本
発明の一実施例における吸収式ヒートポンプ装置の原理
説明図である。 １……発生器、２……バーナー、６…・・・凝縮器、１
０・・・・・・蒸発器、１３・・…・吸収器、１７・…
・・冷却水管、１９・・・・・・放熱器、２２・・…・
水ポンプ、２７・・・・・・熱交換器、２８・・・・・
・バーナー、２９．．・．．・温度検出器。 第１図 第２図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 少なくとも発生器と、凝縮器と、空気熱源蒸発器と
   、液冷却式の吸収器とで吸収式ヒートポンプサイクルを
   形成し、未蒸発冷媒は吸収器に流入する構造とすると共
   に前記吸収器の冷却液管と放熱器を構成要素とする循環
   路と、前記吸収器における前記冷却液の高温側出口と前
   記放熱器の間に設けた熱交換器と、前記熱交換器を加熱
   する加熱器を設け、前記凝縮器における凝縮熱と前記放
   熱器において放熱される吸収熱を熱出力として用いるこ
   とを特徴とする吸収式ヒートポンプ暖房装置。 ２ 特許請求の範囲第１項の記載において、前記冷却液
   の温度が所定温度以下になったときに、前記加熱器を動
   作させることを特徴とする吸収式ヒートポンプ暖房装置
   。