JPS6248785B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

〔発明の利用分野〕 本発明は吸収式ヒートポンプに係り、特に冷房
及び暖房の切換を容易にして省エネルギ化を図る
に好適な吸収式ヒートポンプに関する。 〔発明の背景〕 一般に、ビル等の冷暖房機としては、電力消費
量が少なく運転音が静粛であるとの理由から、吸
収式ヒートポンプが多く採用されている。 従来、この種の吸収式ヒートポンプとしては水
―臭化リチウム系の溶液を用いるものが大部分を
占め、このサイクルは第１図の如くなつている。
すなわち、バーナ１によつて稀溶液を濃溶液と冷
媒蒸気とに分離する再生器２が設けられており、
この再生器２には分離された冷媒蒸気を凝縮して
液冷媒とする凝縮器３が接続されている。凝縮器
３によつて得られた液冷媒は減圧弁４を介して蒸
発器５に送られ、ここで蒸発潜熱を奪うことで冷
却作用を行わせる。蒸発器５には吸収器６が接続
されており、吸収器６は蒸発器５内の冷媒蒸気を
吸収して得られる稀溶液をポンプ７によつて前記
再生器２に加圧送給するとともに、再生器２で分
離された濃溶液を導入するもので、蒸発器５から
冷媒蒸気を高い能力で吸収させるようにしてい
る。吸収器６と再生器２との間には再生器２で分
離された高温の濃溶液と吸収器６によつて送給さ
れる低温の稀溶液間で熱交換をなし、熱経済を図
るための溶液熱交換器８を設けている。ここで、
前記凝縮器３と吸収器６とにおいては、各々冷媒
蒸気を凝縮させるために、冷却水回路９が接続さ
れており、図示の如く、冷却水を吸収器６に通し
て再生器２で分離され溶液熱交換器８を通した濃
溶液から熱を奪い、続いて凝縮器３に通して高温
の分離冷媒蒸気から熱を奪うようにしている。そ
して、吸熱により得られた温水は、冷房の場合
は、クーリングタワー等に導かれる。また、暖房
の場合は、この温水をそのまま用いる。このよう
にすれば熱効率の向上が図れる。 一方、上述した水―臭化リチウム系の溶液を用
いた吸収式ヒートポンプでは、０℃以下の低温が
得られないという観点から、アンモニア―水系の
溶液やフロン―有機エーテル系の溶液を用いる構
造のものも知られている。これは、用いる溶液が
前述した水―臭化リチウム系の溶液に比較して、
冷媒、吸収剤の沸点が近く（沸点差約200℃、水
―臭化リチウムでは500℃）、特別な配慮が必要と
なる。すなわち、第２図の如く、再生器２内に、
精溜器１０およびその上段にて吸収器６から加圧
送給される稀溶液を通流させる分縮器１１を配設
し、分離される冷媒蒸気の純度を高くしなければ
ならないのである。かかる吸収式ヒートポンプで
は、精溜器１０や分縮器１１の必要性が生じてく
る不利益があるものの、反面、溶液の粘性が低く
（1cp以下、水―臭化リチウムでは20cp）、また、
晶析の心配がない上に、氷点下でも作動可能であ
るなどの利点が多いため、研究開発が行われてい
る。 しかしながら、いずれの溶液を用いた吸収式ヒ
ートポンプにおいても、これらヒートポンプに用
いる吸収器６がシエルアンドチユーブ型、罐液型
および多管式等であることから、吸収器としての
作用しかさせることができなかつた。このため、
冷房および暖房の運転をする場合は、冷房サイク
ルと暖房サイクルとでそれぞれ個別に機器が必要
となる欠点があつた。 〔発明の目的〕 本発明はかかる従来の欠点に着目し、機器の共
用化を可能として機器本体の小型化を図り冷房お
よび暖房運転のできる吸収式ヒートポンプを提供
することを目的とするものである。 〔発明の概要〕 上記目的を達成するため、本発明に係る吸収式
ヒートポンプは、冷媒回路および溶液回路を切り
換え可能とすると共に、冷暖房負荷回路が接続さ
れる熱交換器に二重管を用いて機器の共用化がで
きるように構成したものである。 このように構成したことにより、機器の共用化
が図れるので、冷房および暖房運転を兼用しても
機器本体を小型化できる。 〔発明の実施例〕 以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明す
る。 第３図は本発明に係る吸収式ヒートポンプの実
施例を示す系統図である。 図中符号３１はバーナであり、バーナ３１は再
生器３２を加熱するようになつている。この再生
器３２は稀溶液１００を加熱して高圧濃溶液２０
０Ｈと高温蒸気３００とに分離できるようになつ
ている。この濃溶液２００Ｈは、溶液熱交換器３
３で稀溶液１００と熱交換し第１減圧弁３５で低
圧濃溶液２００Ｌにされる。この濃溶液２００Ｈ
及び２００Ｌが通る管路３６Ｈおよび３６Ｌが溶
液回路の一部を構成している。また、符号３７は
第１熱交換器、３８は熱交換器、３９は冷暖房負
荷用熱交換器、４０は過冷却器、４１は低圧稀溶
液を昇圧して再生器３２に戻す溶液循環ポンプ、
４２，４３，４４および４５は第１逆止弁、第２
逆止弁、第３逆止弁および第４逆止弁、４６およ
び４７は第２減圧弁および第３減圧弁、４８，４
９，５０および５１は第１三方弁、第２三方弁、
第３三方弁および第４三方弁、５２，５３および
５４は第１開閉弁、第２開閉弁および第３開閉弁
である。これら弁類は溶液回路および冷媒回路の
切り換えをするためのものである。 しかして、配管路３６は、第１逆止弁４２、第
２開閉弁５３、第３三方弁５０に接続されてい
る。第１熱交換器３７の一端は第３三方弁５０に
接続され第１熱交換器３７の他端は、第１三方弁
４８を介して該ポンプ４１の吸収口側に接続され
ると共に過冷却器４０のコイルの一端に接続され
ている。過冷却器４０のコイルの他端は冷暖房負
荷用熱交換器３９に接続されている。 この過冷却器４０は、一端を第３逆止弁４４お
よび第３減圧弁４７の並列になつたものを介して
第２交換器３８の一端と第３三方弁５０に接続さ
れている。かかる第２交換器３８の他端は、第２
三方弁４９、第４逆止弁を介して精溜器３４と第
４三方弁５１に接続されると共に、過冷却器４０
のコイルの一端に接続されている。この過冷却器
４０のコイルの一端は、第１開閉弁５２および第
１逆止弁４２を介して配管路３６に接続されてい
る。 第２開閉弁５３は、第４三方弁５１および冷暖
房負荷回路用熱交換器３９の一端に接続されてい
る。この冷暖房負荷回路用熱交換器３９の他端は
第３開閉弁５４を介して該ポンプ４１のサクシヨ
ンに接続されている。 かかる熱交換器３９は、その内部に二重管５５
が配設されており、この二重管５５の外管に冷暖
房負荷回路５６用の流体を流すように該負荷回路
５６を接続し、その管５５の内管の一端を第４三
方弁５１に接続し、かつその管５５の内管の他端
を第２逆止弁４３および第２減圧弁４６を並列接
続したものを介して過冷却器４０の他端に接続さ
れている。該負荷回路５６には、室内機５７が設
けられている。 このように構成された吸収式ヒートポンプの動
作を説明する。 第４図は、上記吸収式ヒートポンプを暖房運転
に用いた場合を示すサイクル系統図である。 第４図に示す、弁４４，４８，４９，５１，５
２，５３及び５４において、黒く塗りつぶしてあ
る弁は閉成されていることを示し、塗りつぶされ
ていないときは開放されていることを示してい
る。 バーナ３１で加熱された再生器３２内の稀溶液
１００は、当該再生器３２で高圧濃溶液２００Ｈ
と蒸気冷媒３００とに分離される。濃溶液２００
Ｈは、溶液熱交換器３３で稀溶液１００と熱交換
を行ない、減圧弁３５で減圧され、暖房運転時に
開放状態にある開閉弁５３を通過して吸収器とし
て作用させている冷暖房負荷用熱交換器３９に入
り、再生器３２で生成され精溜器３４で精溜され
蒸気冷媒を吸収して稀溶液１００Ｌとなる。この
稀溶液１００Ｌは、溶液循環ポンプ４１で加圧さ
れ、溶液熱交換器３３で濃溶液２００Ｈと熱交換
して稀溶液３４を通つて再生器３２に戻る。 一方、蒸気冷媒３００は、再生器３２を出て精
溜器３４で共に蒸発した吸収液を凝縮し、より純
度の高い蒸気冷媒となつて第４三方弁５１を介し
て凝縮器として作用させている該熱交換器３９内
に設けられている二重管５５に入る。ここで凝縮
されて液体となつた冷媒は、第２逆止弁４３を通
り過冷却器４０において、蒸発器として作用させ
ている第１および第２熱交換器３７および３８で
得られた蒸気冷媒と熱交換を行ない減圧弁４７で
減圧され、ふたつに分かれて蒸発器として作用さ
せている第１および第２の熱交換器３７および３
８に入る。しかして、ここで再び蒸気冷媒となり
第１および第２の三方弁４８および４９を通つて
ひとつの回路にもどり過冷却器４０で熱交換を行
ない、吸収器として作用させている該熱交換器３
９に入る。ここで、再生器３２からきて減圧弁３
４で減圧された濃溶液２００Ｌに吸収される。 第５図は上記吸収式ヒートポンプを冷房運転に
用いた場合を示すサイクル系統図である。この図
においても、弁類で黒塗りされている部分は閉鎖
されていることを示している。 第５図において、冷房運転時には、暖房運転時
に凝縮器および吸収器として作動していた二重管
５５および該熱交換器３９を蒸発器として作用さ
せ、また蒸発器として作用させていた該熱交換器
３８を凝縮器として作用させ、同様に、該熱交換
器３７を吸収器として作用させている。 再生器３２より出た濃溶液２００Ｈは、減圧弁
３５で減圧されて低圧の濃溶液２００Ｌとなり、
これが吸収器として作用させている第１熱交換器
３７に入る。このとき、濃溶液２００Ｌは、該開
閉弁５３が閉じており、逆止弁４２が存在するこ
とから、該三方弁５０を通つて吸収器としての該
熱交換器３７に入る。しかして、その吸収器とし
ての熱交換器３７において蒸気冷媒を吸収し、三
方弁４８、溶液循環ポンプ４１、溶液熱交換器３
３を通つて再生器３２に戻る。 蒸気冷媒３００は、再生器３２を出て、第４三
方弁５１が閉じているため、第４逆止弁４５、第
２三方弁４９を通つて凝縮器として作用させてい
る該熱交換器３８に入り、放熱して液冷媒とな
る。そして、逆止弁４４を通り、過冷却器４０で
蒸気冷媒と熱交換を行ない、第２減圧弁４６で減
圧されて蒸発器としての熱交換器３９に入る。こ
こで気液となつた冷媒は、第４三方弁５１を通
り、蒸発器として熱交換器３９に入り、完全な蒸
気冷媒となつて過冷却器４０に入る。ここで、液
冷媒と熱交換を行ない、第１開閉弁５２、第１逆
止弁４２を通つて吸収器としての熱交換器３７に
入り、濃溶液２００Ｌに吸収される。 このように冷房運転がなされるものである。 尚、第４図および第５図に示す熱交換器３９に
用いる二重管５５は、第６図に示すような二重管
構造になつている。 しかして、暖房運転時において、下表に示すよ
うに、この二重管５５は、外管外表面が吸収器の
働きをし、内管内部が凝縮器として作動するの
で、外管と内管との間には吸収熱および凝縮熱を
回収した温水が得られる。 また、冷暖切換手段によつて冷房運転を行なう
ことにより、いままで吸収器、凝縮器として作動
していた熱交換器３９が蒸発器として作用するこ
とになる。すなわち、下表に示すように、二重管
５５の内管内部では液冷媒が蒸発して気液混合の
冷媒となり、外管外表面では液冷媒が蒸発して蒸
気冷媒となる。そして、二重管５５の外管と内管
との間には、蒸発熱を回収した冷水が得られるこ
とになる。 本実施例は、上述のように動作するものであ
り、次のような利点がある。

〔発明の効果〕

以上述べたように本発明によれば、冷暖房負荷
回路が接続される熱交換器に二重管を用い、暖房
時には凝縮器および吸収器として機能させ、冷房
時には蒸発器として作用させるので、機器の共用
化が可能となり、機器本体の小型化が図れる効果
がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は水―臭化リチウム系吸収式ヒートポン
プを示す系統図、第２図はフロン―有機エーテル
系吸収式ヒートポンプを示す系統図、第３図は本
発明に係る吸収式ヒートポンプの実施例を示す系
統図、第４図は同吸収式ヒートポンプの暖房運転
時の動作を説明するために示すサイクル系統図、
第５図は同吸収式ヒートポンプの冷房運転時の動
作を説明するために示すサイクル系統図、第６図
は同実施例に用いる二重管の詳細構造を示す断面
図である。 ３１…バーナ、３２…再生器、３３…溶液熱交
換器、３４…精溜器、３５，４６および４７…第
１、第２および第３減圧弁、３７および３８…第
１および第２熱交換器、３９…冷暖房負荷回路用
熱交換器、４０…過冷却器、４２，４３および４
４…第１、第２および第３逆止弁、４８，４９，
５０および５１…第１、第２、第３および第４三
方弁、５２，５３および５４…第１、第２および
第３開閉弁。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 希溶液を加熱して濃溶液と高温蒸気とに分離
   する再生器と、前記高温蒸気を凝縮させて液冷媒
   とする凝縮器と、前記液冷媒を減圧弁にて低圧冷
   媒にし、この低圧冷媒を低圧蒸気にする蒸発器
   と、前記再生器からの濃溶液を減圧弁にて低圧濃
   溶液にし、この低圧濃溶液に前記蒸発器からの低
   圧蒸気を吸収せしめて低圧希溶液とする吸収器
   と、前記低圧希溶液を昇圧して再生器に戻す溶液
   循環ポンプと、これら機器を接続する溶液回路及
   び冷媒回路とを含んでなる吸収式ヒートポンプに
   おいて、冷暖房負荷回路が接続される熱交換器
   は、二重管を備え、かつ上記溶液回路及び冷媒回
   路を冷房および暖房の用途に応じて切り換え、当
   該二重管を、冷房時には蒸発器および暖房時には
   凝縮器および吸収器として、作用できるようにし
   たことを特徴とする吸収式ヒートポンプ。 ２ 特許請求の範囲第１項において、暖房負荷回
   路が接続された熱交換器は、前記二重管の外管外
   側部に濃溶液を流し、内管内部に冷媒蒸気を流
   し、かつ外管内部に暖房負荷回路に流す流体を流
   して暖房負荷回路に温流体が得られるようにした
   ことを特徴とする吸収式ヒートポンプ。 ３ 特許請求の範囲第１項において、冷房負荷回
   路が接続された熱交換器は、前記二重管の外管外
   側部及び内管内部に液冷媒を流し、外管内部に冷
   房負荷回路に流す流体を流して冷房負荷回路に冷
   流体が得られるようにしたことを特徴とする吸収
   式ヒートポンプ。