JP2000018756A - 吸収式ヒートポンプ装置 - Google Patents

吸収式ヒートポンプ装置

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JP2000018756A
JP2000018756A JP10184400A JP18440098A JP2000018756A JP 2000018756 A JP2000018756 A JP 2000018756A JP 10184400 A JP10184400 A JP 10184400A JP 18440098 A JP18440098 A JP 18440098A JP 2000018756 A JP2000018756 A JP 2000018756A
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Japan
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heat
refrigerant
cooling water
liquid
absorption
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JP10184400A
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English (en)
Inventor
Hiroyuki Takada
浩行 高田
Tadao Abe
忠夫 阿部
Toshio Kubo
敏男 久保
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Sanyo Electric Co Ltd
Original Assignee
Sanyo Electric Co Ltd
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Publication date
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    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02ATECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE
    • Y02A30/00Adapting or protecting infrastructure or their operation
    • Y02A30/27Relating to heating, ventilation or air conditioning [HVAC] technologies
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02BCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
    • Y02B30/00Energy efficient heating, ventilation or air conditioning [HVAC]
    • Y02B30/62Absorption based systems

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  • Sorption Type Refrigeration Machines (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 蒸発温度の低いアルコール系冷媒を使用した
吸収式ヒートポンプ装置においても床暖房や給湯ができ
るようにする。 【解決手段】 冷却水管30の凝縮器3出口側に熱交換
器41を設け、吸収器5と凝縮器3の内部を冷却してき
た冷却水Eが、バーナ7から出て排気管43を介して送
られる高温の燃焼排気ガスGと熱交換してさらに温度が
上がるようにした。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、冷暖房機や給湯器
等に用いる吸収式ヒートポンプ装置に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、この種の吸収式ヒートポンプ装置
として、例えば図2に示す構造のものが提案されてい
る。
【0003】図2において、符号1Xで示す吸収式ヒー
トポンプ装置は、熱交換用の冷媒Aを含む吸収液Cを加
熱して、この吸収液Cから冷媒Aを気化させて冷媒Aと
吸収液Bとに分離する精溜器2と、この精溜器2から供
給された冷媒蒸気Aを凝縮して液化する凝縮器3と、こ
の凝縮器3から供給される冷媒液Aが内部に供給される
と共に、外面に強制接触させられる適宜の熱媒体、例え
ば外気Dから蒸発潜熱を奪って冷媒液Aを気化させる蒸
発器4と、この蒸発器4から供給される冷媒蒸気Aと、
精溜器2から供給される吸収液Bとを反応させることに
より吸収液Bに冷媒Aを吸収させて冷媒Aを含む吸収液
Cを生成すると共に、この吸収液Cを精溜器2へ循環さ
せる吸収器5とを備えた概略構成となっている。
【0004】精溜器2は、立設された筒状の精溜塔6
と、この精溜塔6の下方に連設され、冷媒Aを含む吸収
液Cを加熱するためのバーナ7を備えて加熱部として機
能する再生器8と、精溜塔6の上段部に設けられ、この
精溜塔6内に冷媒液Aを散布する冷媒液散布手段9A
と、精溜塔6の略中間部に設けられ、この精溜塔6内に
吸収液Cを散布する吸収液散布手段9Bと、冷媒液散布
手段9Aと再生器8との間に介装された、金属製の不織
布等からなる充填材10とで構成され、凝縮器3には凝
縮した冷媒Aを貯留する冷媒液タンク11と冷媒液散布
手段9Aとが連設されている。
【0005】蒸発器4は、立設された複数の伝熱管12
と、これらの伝熱管12の上端を相互に連通状態に接続
する上部ヘッダ13と、各伝熱管12の下端を相互に連
通状態に接続する下部ヘッダ14と、伝熱管12の長さ
方向に沿って間隔をおいて設けられ、且つ、これらの伝
熱管12が貫通状態に固定された多数の伝熱フィン15
とによって構成され、さらに、各伝熱管12の上端部
に、冷媒液供給管16を介して冷媒液タンク11が連通
すると共に、上部ヘッダ13が連通管17を介して吸収
器5の上部に連通し、さらに、下部ヘッダ14が、連通
管18を介して吸収器5の下端に設けられている吸収液
タンク19へ連通している。
【0006】一方、吸収器5は、蒸発器4の上部ヘッダ
13に連設している連通管17が接続された吸収液滴下
手段20と、この吸収液滴下手段20の下方に間隔をお
いて配設され、冷媒蒸気Aとの反応により冷媒を吸収し
た吸収液B、すなわち吸収液Cを貯留する吸収液タンク
19と、吸収液滴下手段20と吸収液タンク19とを連
通する複数の伝熱管21と、これらの伝熱管21を取り
囲んで設けられると共に、吸収液滴下手段20と吸収液
タンク19との間に冷却水流路22を形成する外装体2
3とによって構成されており、その内部圧力を下げるこ
とにより、蒸発器4の伝熱管12において気化した冷媒
Aを吸引するようになっている。
【0007】また、吸収液滴下手段20は、その上部
に、再生器8において濃縮した吸収液Bを供給する吸収
液供給管24が接続され、また、内部には、この内部を
上下方向に2分割するように配設された分散板25が装
着され、この分散板25よりも下方には、伝熱管21が
貫通して固定されると共に、吸収液滴下手段20と冷却
水流路22とを分離する隔壁26が設けられ、この隔壁
26と分散板25との間に連通管17が接続されてお
り、この連通管17によって、蒸発器4から気化した冷
媒Aが送り込まれるようになっている。
【0008】さらに、吸収液タンク19は、吸収液戻し
管27を介して精溜器2の吸収液散布手段9Bへ連通し
ており、この吸収液戻し管27の途中には、吸収液タン
ク19に貯留されている吸収液Cを吸収液散布手段9B
へ送り込むための吸収液循環ポンプ28が設けられてい
る。
【0009】吸収器5の外装体23の上端部と凝縮器3
との間には冷却水管29が設けられて両者の連通が図ら
れていると共に、凝縮器3と吸収器5の外装体23の下
端部との間には冷却水管30が設けられてこれらの連通
が図られており、これらの外装体23、冷却水管29、
凝縮器3、および、冷却水管30によって冷却水循環用
の閉回路が形成され、冷却水管30の途中には、暖房用
の室内機31と、冷却水Eの循環を行うための冷却水循
環ポンプ32が設けられている。
【0010】また、符号33は、吸収液供給管24と吸
収液戻し管27それぞれを流れる吸収液同士に熱交換を
行わせるための熱交換器を示し、符号34は、蒸発器4
に対して外気Dを供給する送風ファンを示し、さらに、
符号35は、吸収器5へ供給される冷却水Eと吸収液滴
下手段20へ供給される吸収液Bとの熱交換を行なう熱
交換器を示す。
【0011】このように構成された吸収式ヒートポンプ
装置1Xでは、凝縮器3で液化した冷媒液の一部は冷媒
液散布手段9Aから精溜塔6の上部に戻され、大半は冷
媒液タンク11に入って溜る。そして、精溜塔6に冷媒
液散布手段9Aから散布されて戻された冷媒液Aは、こ
こで再気化し、凝縮器3に入る蒸気に含まれる冷媒蒸気
Aの比率を高めるようになっている。
【0012】一方、冷媒液タンク11に溜った冷媒液A
は、冷媒液供給管16を介して各伝熱管12に供給さ
れ、それぞれの内壁面に沿って流下し、このとき伝熱フ
ィン15および伝熱管12の表面に送風ファン34が供
給する外気Dが接触しているので、この外気Dと伝熱管
12の内壁面を流下する冷媒液Aとの間で熱交換が行な
われ、冷媒液Aが外気Dから気化潜熱を奪って気化する
と共に、このようにして生成された冷媒蒸気Aが各伝熱
管12内を上方へ移動し、伝熱管12の上端に設けられ
ている上部ヘッダ13によって集められ、吸収器5に流
入する。
【0013】吸収器5に流入した冷媒蒸気Aは、再生器
8から供給される吸収液Bと接触して吸収液Bに吸収さ
れ、冷媒Aを吸収した吸収液Cが伝熱管21を経て下方
の吸収液タンク19へ回収され、さらに、この吸収液C
が吸収液循環ポンプ28によって精溜器2に搬送され、
吸収液散布手段9Bから精溜塔6内に散布される。
【0014】精溜塔6に送り込まれた吸収液Cは充填材
10の間を通って流下する間に、バーナ7が生成する燃
焼熱によって加熱され、吸収している冷媒Aを気化分離
し、吸収液Bが再生器8に溜る。
【0015】そして、精溜器2で分離生成された冷媒蒸
気Aは、凝縮器3を通過するときに冷却水Eと熱交換を
行なってこれに放熱し、また、吸収器5を通過するとき
は冷媒Aが蒸発することで外気Dから吸収した熱が冷却
水Eに移される。
【0016】すなわち、冷却水Eは吸収器5、および、
凝縮器3へと循環する間に徐々に加熱され、その後室内
機31へ送り込まれて暖房に供される。
【0017】このような吸収式ヒートポンプ装置1Xに
おいては、外気Dの熱エネルギを吸収して冷却水Eの加
熱の補助を行なうことになり、バーナ7の発熱量に対す
る室内機31からの放熱量を1.3倍以上に高めること
が可能となる。
【0018】
【発明が解決しようとする課題】しかし、上記構成の吸
収式ヒートポンプ装置においては、高圧ガス取締法の規
制を受けることがないように、例えば50〜60℃程度
の凝縮温度、−20〜−10℃程度の蒸発温度で作動可
能な2,2,2,−トリフルオロエタノール(以下、T
FEと云う)などを冷媒に用い、吸収液にN−メチル−
2−ピロリドン(以下、NMPと云う)などを使用した
ときには、凝縮器で冷媒蒸気から熱を奪って冷媒を液化
し、自身の温度を上げた冷却水の温度は50〜70℃が
上限で給湯や床暖房には使用し難かったので、給湯や床
暖房にも使えるようにその温度を高める必要があり、こ
れが解決すべき課題となっていた。
【0019】
【課題を解決するための手段】本発明は上記従来技術の
課題を解決するため、吸収液を加熱して吸収液に含まれ
る冷媒を気化させて分離する加熱部を備えた精溜器と、
この精溜器から供給される冷媒蒸気を第1の熱媒体と熱
交換させて液化する凝縮器と、この凝縮器から供給され
る冷媒液を第2の熱媒体と熱交換させて気化する蒸発器
と、この蒸発器から供給される冷媒蒸気と精溜器から供
給される吸収液とを反応させて吸収液に冷媒を吸収させ
ると共に、この冷媒を吸収した吸収液を精溜器へ戻す吸
収器とを備えた吸収式ヒートポンプ装置において、凝縮
器で冷媒蒸気から熱を奪って冷媒を液化させた第1の熱
媒体が流れる管路に、第1の熱媒体より高温の第3の熱
媒体と熱交換するための熱交換器を設け、冷媒にアルコ
ール系流体を用いるようにした第1の構成の吸収式ヒー
トポンプ装置と、
【0020】前記第1の構成の吸収式ヒートポンプ装置
において、第1の熱媒体と第3の熱媒体とが熱交換する
熱交換器を、精溜器の加熱部に設置されて吸収液を第3
の熱媒体とした熱交換器、または精溜器の外部に設置さ
れて精溜器の加熱部から排出される燃焼排気ガスを第3
の熱媒体とした熱交換器の何れかであるようにした第2
の構成の吸収式ヒートポンプ装置とを提供するものであ
る。
【0021】
【発明の実施の形態】以下、図1に基づいて本発明の一
実施形態を詳細に説明する。なお、理解を容易にするた
め、図1においても前記図2において説明した部分と同
様の機能を有する部分には、同一の符号を付した。
【0022】本発明の吸収式ヒートポンプ装置1は、臭
化リチウム水溶液を吸収液としたときに冷媒として使用
される水より沸点が遥かに低い流体、例えば沸点が7
4.5℃のTFEなどを冷媒に使用し、吸収液に沸点が
例えば204℃のNMPなどを使用するものである。
【0023】そして、この場合の吸収式ヒートポンプ装
置1においては、冷却水管30には熱交換器41と冷却
水タンク42とが直列に設置され、凝縮器3で冷媒蒸気
Aから熱を奪って流れ出た冷却水Eが、再生器8のバー
ナ7から出て排気管43を介して送られる高温の燃焼排
気ガスGと熱交換したのち、冷却水タンク42に入るよ
うに構成されている。
【0024】また、この場合の吸収式ヒートポンプ装置
1は、蒸発器4が多数の伝熱管12を内蔵したタイプで
あり、これらの伝熱管12の内部に冷水タンク44に貯
溜された水Fが、途中に冷水循環ポンプ45と開閉弁4
6とを備えた冷水管47を介して循環供給できるように
構成されている。
【0025】一方、蒸発器4の内側上部には冷媒液散布
手段48が設置され、この冷媒液散布手段48には凝縮
器3で凝縮して冷媒液タンク11に溜った冷媒液Aが供
給できるように、上流部に開閉弁49を備えた冷媒液供
給管16が接続され、冷媒液散布手段48から散布され
た冷媒液Aが伝熱管12の外面を伝って流れ落ちる際に
管内を流れる水Fから熱を奪って気化するように構成さ
れている。
【0026】また、凝縮器3の底と冷媒液散布手段9A
とを連結する冷媒液戻し管50には開閉弁51が設置さ
れている。
【0027】上記構成の吸収式ヒートポンプ装置1にお
いては、例えば冷却水タンク42の部分に図2に示した
室内機31を設置すれば、吸収器5と凝縮器3の内部を
冷却し、自身の温度を高めた冷却水Eが、さらに熱交換
器41においてバーナ7から出る高温の燃焼排気ガスG
と熱交換して80℃以上にも加熱されて循環供給される
ので、室内機31において優れた暖房作用が発揮され
る。また、冷却水タンク42の部分に床暖房や給湯負荷
が設置されても、充分な熱が供給できる。
【0028】一方、冷水タンク44の部分に図2に示し
た室内機31を設置すれば、蒸発器4の内部で冷媒液A
を気化させて放熱し、自身の温度を下げた水Fが冷水管
47を介して室内機31に循環供給されるので、室内機
31において冷房作用がなされる。なお、この場合は、
熱交換器41にバーナ7から出る高温の燃焼排気ガスG
が供給されないようにすることが好ましい。
【0029】ところで、本発明は上記実施形態に限定さ
れるものではないので、特許請求の範囲に記載の趣旨か
ら逸脱しない範囲で各種の変形実施が可能である。
【0030】例えば、冷却水管30に設ける熱交換器4
1を再生器8の内部に設置し、冷却水管30の内部を流
れる冷却水Eと、バーナ7によって加熱された再生器8
内の吸収液Bとが熱交換するように構成しても良い。
【0031】また、精溜塔6に充填する充填材10とし
ては、ステンレス鋼製の金網や、細い線材をより合わせ
たものであっても良い。
【0032】さらに、本発明の吸収式ヒートポンプ装置
1においては、沸点が120℃以下のフッ化アルコール
系流体が冷媒として使用でき、吸収液としてはエーテル
類、エステル類、ポリオール類、アミド類、アミン類、
イミド類、ケトン類、アルデヒド類、ニトリル類などが
使用できる。
【0033】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、高
圧ガス取締法の規制を受けることがないように、例えば
50〜60℃程度の凝縮温度、−20〜−10℃程度の
蒸発温度で作動可能なTFEなどのアルコール系冷媒に
用いた吸収式ヒートポンプ装置においても、水を80℃
以上に加熱することが可能であるので、暖房用途だけで
なく、給湯や床暖房にも使用することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施形態を示す説明図である。
【図2】従来技術を示す説明図である。
【符号の説明】
1・1X 吸収式ヒートポンプ装置 2 精溜器 3 凝縮器 4 蒸発器 5 吸収器 6 精溜塔 7 バーナ 8 再生器 9A 冷媒液散布手段 9B 吸収液散布手段 10 充填材 11 冷媒液タンク 12 伝熱管 13 上部ヘッダ 14 下部ヘッダ 15 伝熱フィン 16 冷媒液供給管 17・18 連通管 19 吸収液タンク 20 吸収液滴下手段 21 伝熱管 22 冷却水通路 23 外装体 24 吸収液供給管 25 分散板 26 隔壁 27 吸収液戻し管 28 吸収液循環ポンプ 29・30 冷却水管 31 室内機 32 冷却水循環ポンプ 33 熱交換器 34 送風ファン 35 熱交換器 41 熱交換器 42 冷却水タンク 43 排気管 44 冷水タンク 45 冷水循環ポンプ 46 開閉弁 47 冷水管 48 冷媒液散布手段 49 開閉弁 50 冷媒液戻し管 51 開閉弁
フロントページの続き (72)発明者 久保 敏男 大阪府守口市京阪本通2丁目5番5号 三 洋電機株式会社内 Fターム(参考) 3L093 AA05 BB01 BB22 BB29 BB43 LL01 MM06

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 吸収液を加熱して吸収液に含まれる冷媒
    を気化させて分離する加熱部を備えた精溜器と、この精
    溜器から供給される冷媒蒸気を第1の熱媒体と熱交換さ
    せて液化する凝縮器と、この凝縮器から供給される冷媒
    液を第2の熱媒体と熱交換させて気化する蒸発器と、こ
    の蒸発器から供給される冷媒蒸気と精溜器から供給され
    る吸収液とを反応させて吸収液に冷媒を吸収させると共
    に、この冷媒を吸収した吸収液を精溜器へ戻す吸収器と
    を備えた吸収式ヒートポンプ装置において、凝縮器で冷
    媒蒸気から熱を奪って冷媒を液化させた第1の熱媒体が
    流れる管路に、第1の熱媒体より高温の第3の熱媒体と
    熱交換するための熱交換器を設け、冷媒にアルコール系
    流体を用いたことを特徴とする吸収式ヒートポンプ装
    置。
  2. 【請求項2】 請求項1記載の吸収式ヒートポンプ装置
    において、第1の熱媒体と第3の熱媒体とが熱交換する
    熱交換器が、精溜器の加熱部に設置されて吸収液を第3
    の熱媒体とした熱交換器、または精溜器の外部に設置さ
    れて精溜器の加熱部から排出される燃焼排気ガスを第3
    の熱媒体とした熱交換器の何れかであることを特徴とす
    る吸収式ヒートポンプ装置。
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KR1019990016247A KR20000005644A (ko) 1998-06-30 1999-05-07 흡수식히이트펌프장치및그운전방법

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