JP4541289B2 - Hybrid heat pump system - Google Patents
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Description
本発明は、ヒートポンプシステムに関する。詳しくは、圧縮式ヒートポンプと吸収式ヒートポンプを併用したハイブリッドヒートポンプシステムに関する。 The present invention relates to a heat pump system. Specifically, the present invention relates to a hybrid heat pump system that uses both a compression heat pump and an absorption heat pump.
従来から、ヒートポンプを利用して冷暖房や給湯を行うシステムが知られている。ヒートポンプとしては種々の様式のものが利用されているが、代表的には圧縮式ヒートポンプが用いられている。 2. Description of the Related Art Conventionally, systems that perform air conditioning and hot water supply using a heat pump are known. Although various types of heat pumps are used, a compression heat pump is typically used.
圧縮式ヒートポンプは、作動流体を圧縮する圧縮器と、圧縮された作動流体を冷却する冷却器と、冷却された作動流体を膨張させる膨張器と、膨張した作動流体を加熱する加熱器を備えている。作動流体は圧縮器で圧縮され、冷却器で冷却され、膨張器で膨張して、加熱器で加熱するサイクルを繰返す。 The compression heat pump includes a compressor that compresses the working fluid, a cooler that cools the compressed working fluid, an expander that expands the cooled working fluid, and a heater that heats the expanded working fluid. Yes. The working fluid is compressed with a compressor, cooled with a cooler, expanded with an expander, and heated with a heater to repeat the cycle.
上記の圧縮式ヒートポンプを利用して、例えば加熱器において室内の空気と作動流体を熱交換させ、冷却器において室外の空気と作動流体を熱交換させることで、室内を冷房することができる。この場合、膨張器で膨張した作動流体は室内の空気より低温となっており、室内の空気との熱交換によって作動流体は加熱される。また圧縮器で圧縮された作動流体は室外の空気より高温となっており、室外の空気との熱交換によって作動流体は冷却される。 By using the above compression heat pump, for example, heat can be exchanged between indoor air and working fluid in a heater, and heat can be exchanged between outdoor air and working fluid in a cooler. In this case, the working fluid expanded by the expander has a lower temperature than the indoor air, and the working fluid is heated by heat exchange with the indoor air. The working fluid compressed by the compressor has a higher temperature than outdoor air, and the working fluid is cooled by heat exchange with the outdoor air.
また上記とは異なり、冷却器において室内の空気と作動流体を熱交換させ、加熱器において室外の空気と作動流体を熱交換させることで、室内を暖房することができる。この場合、膨張器で膨張した作動流体は室外の空気より低温となっており、室外の空気との熱交換によって作動流体は加熱される。また圧縮器で圧縮された作動流体は室外の空気より高温となっており、室外の空気との熱交換によって作動流体は冷却される。 Also, unlike the above, the room can be heated by exchanging heat between the indoor air and the working fluid in the cooler and exchanging heat between the outdoor air and the working fluid in the heater. In this case, the working fluid expanded by the expander has a lower temperature than the outdoor air, and the working fluid is heated by heat exchange with the outdoor air. The working fluid compressed by the compressor has a higher temperature than outdoor air, and the working fluid is cooled by heat exchange with the outdoor air.
上記した圧縮式ヒートポンプは、作動流体として適切なものを利用して、冷却器において作動流体が凝縮して凝縮熱を放出し、加熱器において作動流体が蒸発して蒸発熱を吸収するような構成とすることで、作動流体の潜熱を利用した熱移動を実現することが可能となり、室外の空気からの温度差が大きい冷暖房を実現することができる。 The above-described compression heat pump uses a suitable working fluid, the working fluid condenses in the cooler to release condensation heat, and the working fluid evaporates in the heater to absorb the evaporation heat. By doing so, it becomes possible to realize heat transfer using the latent heat of the working fluid, and air conditioning with a large temperature difference from the outdoor air can be realized.
上記した圧縮式ヒートポンプは、高いCOP(Coefficient of Performance)を実現することができる。しかしながら、室外の空気からの温度差がより大きな冷暖房を実現しようとすると、それだけ作動流体を高い圧力まで圧縮器で圧縮する必要がある。作動流体を高い圧力まで圧縮すると、圧縮器におけるエネルギーが増大し、圧縮式ヒートポンプのCOPは低下してしまう。また、高い圧力に耐える圧縮器は大型で高価であり、家庭等で利用するうえで好ましいものではない。 The compression heat pump described above can achieve a high COP (Coefficient of Performance). However, in order to achieve air conditioning with a larger temperature difference from outdoor air, it is necessary to compress the working fluid to a higher pressure by the compressor. When the working fluid is compressed to a high pressure, the energy in the compressor increases and the COP of the compression heat pump decreases. In addition, a compressor that can withstand high pressure is large and expensive, and is not preferable for use at home or the like.
圧縮式ヒートポンプのCOPを低減させることなく、高温の暖房や低温の冷房を行うために、圧縮式ヒートポンプと吸収式ヒートポンプを併用する技術が開発されている。 In order to perform high-temperature heating and low-temperature cooling without reducing the COP of the compression heat pump, a technology that uses a compression heat pump and an absorption heat pump in combination has been developed.
吸収式ヒートポンプは、溶媒で希釈された溶液を加熱して溶媒を蒸発し気化溶媒と濃縮溶液に分離する再生器と、分離された気化溶媒を凝縮する凝縮器と、凝縮された液化溶媒を蒸発させる蒸発器と、蒸発した気化溶媒を濃縮溶液に吸収させて溶液を希釈する吸収器を備えている。溶媒は、蒸発器で蒸発し、吸収器で濃縮溶液に吸収され、再生器で溶液から蒸発して分離され、凝縮器で凝縮されるサイクルを繰返す。溶液は、吸収器で溶媒を吸収して希釈化され、再生器で溶媒が蒸発して濃縮されるサイクルを繰返す。 The absorption heat pump heats a solution diluted with a solvent to evaporate the solvent and separate it into a vaporized solvent and a concentrated solution, a condenser that condenses the separated vaporized solvent, and evaporates the condensed liquefied solvent. And an absorber for diluting the solution by absorbing the evaporated vaporized solvent into the concentrated solution. The solvent evaporates in the evaporator, is absorbed in the concentrated solution by the absorber, is evaporated and separated from the solution in the regenerator, and is condensed in the condenser. The solution is diluted by absorbing the solvent in the absorber and evaporating and concentrating the solvent in the regenerator.
吸収式ヒートポンプの蒸発器では、液化溶媒が蒸発して気化溶媒となる際に蒸発熱を吸収する。このため、蒸発器に水等の作動流体を循環させることで、作動流体を冷却することができる。冷却された作動流体を利用すると冷房装置で冷房することが可能となる。 In the evaporator of the absorption heat pump, the heat of evaporation is absorbed when the liquefied solvent evaporates to become a vaporized solvent. For this reason, the working fluid can be cooled by circulating the working fluid such as water in the evaporator. When the cooled working fluid is used, it can be cooled by the cooling device.
吸収式ヒートポンプの吸収器では、濃縮溶液が気化溶媒を吸収する際に吸収熱を放出する。このため、吸収器に水等の作動流体を循環させることで、作動流体を加熱することができる。加熱された作動流体を利用すると暖房装置で暖房することが可能となる。 In the absorber of the absorption heat pump, the absorbed heat is released when the concentrated solution absorbs the vaporized solvent. For this reason, a working fluid can be heated by circulating working fluids, such as water, to an absorber. When the heated working fluid is used, it can be heated by the heating device.
吸収式ヒートポンプの凝縮器では、気化溶媒が凝縮して液化溶媒となる際に凝縮熱を放出する。このため、凝縮器に水等の作動流体を循環させることで、作動流体を加熱することができる。加熱された作動流体を利用すると暖房装置で暖房することが可能となる。 In the condenser of the absorption heat pump, condensation heat is released when the vaporized solvent condenses into a liquefied solvent. For this reason, the working fluid can be heated by circulating the working fluid such as water in the condenser. When the heated working fluid is used, it can be heated by the heating device.
上記した吸収式ヒートポンプにおける蒸発器での作動流体の冷却や、凝縮器や吸収器での作動流体の加熱を、圧縮器ヒートポンプにおける冷却器や加熱器の熱源に利用することによって、圧縮式ヒートポンプと吸収式ヒートポンプを併用したシステムを実現することができる。 By using the cooling of the working fluid in the evaporator in the absorption heat pump described above and the heating of the working fluid in the condenser and absorber as a heat source for the cooler and the heater in the compressor heat pump, A system using an absorption heat pump can be realized.
吸収式ヒートポンプでは、蒸発器において液化溶媒を低温で蒸発させ、吸収器において溶液に気化溶媒を吸収させて高温の溶液を得ることができる。従って、圧縮式ヒートポンプによって液化溶媒を加熱して蒸発させ、気化溶媒を溶液に吸収させて、高温となった溶液を暖房や給湯に利用することで、圧縮式ヒートポンプに大きな負荷をかけることなく、室外からの温度差が大きな暖房を実現することができる。また、圧縮式ヒートポンプによって気化溶媒を吸収した溶液を冷却し、液化溶媒の蒸発を利用して作動流体を冷却することで、圧縮式ヒートポンプに大きな負荷をかけることなく、室外からの温度差が大きな冷房を実現することができる。 In the absorption heat pump, the liquefied solvent is evaporated at a low temperature in an evaporator, and the vaporized solvent is absorbed by the solution in the absorber to obtain a high-temperature solution. Therefore, by heating and evaporating the liquefied solvent with a compression heat pump, absorbing the vaporized solvent into the solution, and using the solution at a high temperature for heating and hot water supply, without applying a large load to the compression heat pump, Heating with a large temperature difference from the outside can be realized. In addition, by cooling the solution that has absorbed the vaporized solvent by the compression heat pump and cooling the working fluid using evaporation of the liquefied solvent, there is a large temperature difference from the outside without imposing a heavy load on the compression heat pump. Cooling can be realized.
上記のように圧縮式ヒートポンプと吸収式ヒートポンプを併用したハイブリッドヒートポンプシステムは、例えば特許文献1に記載されている。このようなハイブリッドヒートポンプシステムによれば、圧縮器にかかる負荷を低いものとし、高いCOPを実現し、かつ室外の空気からの温度差が大きな冷暖房を実現することができる。
特許文献1の技術のように、一般に吸収式ヒートポンプでは、溶媒の再生、凝縮、蒸発および吸収を一連のサイクルとして同時に進行させる。従って、一般の吸収式ヒートポンプでは、再生器、凝縮器、蒸発器および吸収器を、それぞれ別個の装置として備えている。一般に再生器、凝縮器、蒸発器および吸収器は、作動流体の温度領域を冷暖房や給湯に適したものとするために、内部が減圧された容器を用いて、その容器の内部で溶媒の再生や凝縮、蒸発、吸収を行う。 As in the technique of Patent Document 1, generally, in an absorption heat pump, regeneration, condensation, evaporation, and absorption of a solvent proceed simultaneously as a series of cycles. Accordingly, a general absorption heat pump includes a regenerator, a condenser, an evaporator, and an absorber as separate devices. In general, regenerators, condensers, evaporators, and absorbers use a container whose pressure is reduced to regenerate the solvent within the container in order to make the temperature range of the working fluid suitable for air conditioning and hot water supply. Condensation, evaporation, absorption.
このような構成は、上記した一連のサイクルを同時に進行させる場合には必須の構成である。しかしながら、これらの構成を全て備えるシステムは大型であり、家庭用や小規模の店舗などでの利用には適していない。 Such a configuration is an indispensable configuration when the above-described series of cycles proceeds simultaneously. However, a system having all of these configurations is large and is not suitable for use in homes or small stores.
この点に関して、特許文献1の技術では、再生器と凝縮器を同じ減圧容器内に形成して気化溶媒がその容器内で再生器から凝縮器へ移動する構成とし、蒸発器と吸収器を同じ減圧容器内に形成して気化溶媒がその容器内で蒸発器から吸収器へ移動する構成として、吸収式ヒートポンプの構成要素を共通化して、装置構成の簡素化をはかっている。
しかしながら、特許文献1の技術では、溶液を蓄えるタンク、そのタンクと再生器を連通する溶液用の配管、そのタンクと吸収器を連通する溶液用の配管、液化溶媒を蓄えるタンク、そのタンクと凝縮器を連通する液化溶媒用の配管、そのタンクと蒸発器を連通する液化溶媒用の配管などを必要としており、装置構成の簡素化に関していまだ改善の余地を残している。より簡素な構成で実現される、小型のシステムが待望されている。
In this regard, in the technique of Patent Document 1, the regenerator and the condenser are formed in the same decompression container so that the vaporized solvent moves from the regenerator to the condenser in the container, and the evaporator and the absorber are the same. As a configuration in which the vaporized solvent is formed in the decompression vessel and moves from the evaporator to the absorber in the vessel, the components of the absorption heat pump are made common to simplify the device configuration.
However, in the technique of Patent Document 1, a tank for storing a solution, a pipe for a solution that connects the tank and the regenerator, a pipe for a solution that connects the tank and the absorber, a tank that stores a liquefied solvent, and the tank and the condensation A pipe for the liquefied solvent that communicates the vessel and a pipe for the liquefied solvent that communicates the tank and the evaporator are required, and there is still room for improvement with regard to simplification of the apparatus configuration. There is a need for a compact system that can be realized with a simpler configuration.
本発明は上記課題を解決する。本発明は、圧縮式ヒートポンプと吸収式ヒートポンプを併用したシステムにおいて、吸収式ヒートポンプの一部の構成要素を共通化して、簡素で小型なシステムを提供する。 The present invention solves the above problems. The present invention provides a simple and compact system by sharing some components of an absorption heat pump in a system using both a compression heat pump and an absorption heat pump.
本発明はハイブリッドヒートポンプシステムとして具現化される。本発明のハイブリッドヒートポンプシステムは、内部に溶液を蓄える溶液槽と、内部に液化溶媒を蓄える溶媒槽と、溶液槽の上部と溶媒槽の上部を連通し、気化溶媒が内部を通過する気化溶媒流路と、溶液槽に蓄えられた溶液と熱媒体とを熱交換させ、溶液から溶媒を蒸発させ、溶液槽の内部で溶液と気化溶媒に分離する再生用熱交換器と、溶媒槽に流入する気化溶媒と熱媒体とを熱交換させ、溶媒槽の内部で気化溶媒を凝縮して液化溶媒とする凝縮用熱交換器と、溶媒槽に蓄えられた液化溶媒と熱媒体とを熱交換させ、液化溶媒を蒸発させ、溶媒槽の内部で気化溶媒を発生する蒸発用熱交換器と、溶液槽に蓄えられた溶液と熱媒体とを熱交換させ、溶液槽の内部で溶液に気化溶媒を吸収させる吸収用熱交換器と、熱媒体を圧縮する圧縮手段と、熱媒体を膨張する膨張手段と、熱媒体を大気と熱交換させる大気熱交換器と、熱媒体を圧縮する他の圧縮手段と、熱媒体を膨張する他の膨張手段と、熱媒体を室内空気と熱交換させる空気熱交換器とを備えている。また、ハイブリッドヒートポンプシステムは、圧縮手段、再生用熱交換器、膨張手段、凝縮用熱交換器を順に経由して圧縮手段へ戻る熱媒体の第1循環路と、圧縮手段、蒸発用熱交換器、膨張手段、大気熱交換器を順に経由して圧縮手段へ戻る熱媒体の第2循環路と、熱媒体の流路を第1循環路および第2循環路のいずれかに切換えるとともに、他の圧縮手段、空気熱交換器、他の膨張手段、再生用熱交換器を順に経由して他の圧縮手段へ戻る熱媒体の第1暖房循環路と、他の圧縮手段、空気熱交換器、膨張手段、大気熱交換器を順に経由して他の圧縮手段へ戻る熱媒体の第2暖房循環路とのいずれかに切換える切換手段を備えている。そのハイブリッドヒートポンプシステムは、熱媒体を第1循環路で循環させる再生運転と、熱媒体を第2循環路で循環させる吸収運転のいずれでも動作可能であるとともに、吸収運転時に熱媒体を第1暖房循環路で循環させる第1暖房運転と、熱媒体を第2循環路で循環させる第2暖房運転のいずれでも動作可能である。 The present invention is embodied as a hybrid heat pump system. The hybrid heat pump system of the present invention includes a solution tank for storing a solution therein, a solvent tank for storing a liquefied solvent therein, an upper part of the solution tank and an upper part of the solvent tank, and a vaporized solvent flow through which the vaporized solvent passes. Heat exchange between the path, the solution stored in the solution tank and the heat medium, evaporates the solvent from the solution, and separates the solution into the vaporized solvent inside the solution tank, and flows into the solvent tank Heat exchange between the vaporized solvent and the heat medium, heat exchange between the heat exchanger for condensation that condenses the vaporized solvent inside the solvent tank to form a liquefied solvent, and the liquefied solvent stored in the solvent tank and the heat medium, Evaporation of the liquefied solvent and heat exchange between the evaporation heat exchanger that generates the vaporized solvent inside the solvent tank and the solution stored in the solution tank and the heat medium absorb the vaporized solvent into the solution inside the solution tank. Heat exchanger for absorption and compression means for compressing heat medium And expansion means for expanding the heat medium, and atmospheric heat exchanger for the heat medium to the air heat exchanger, and other compression means for compressing the heat medium, and the other expansion means for expanding the heat medium, the heat medium chamber An air heat exchanger that exchanges heat with air is provided. The hybrid heat pump system also includes a first circulation path for a heat medium that returns to the compression means through the compression means, the regeneration heat exchanger, the expansion means, and the condensation heat exchanger in order, the compression means, and the evaporation heat exchanger. The second circulation path of the heat medium returning to the compression means via the expansion means and the atmospheric heat exchanger in this order, and the flow path of the heat medium are switched to either the first circulation path or the second circulation path , The first heating circuit of the heat medium returning to the other compression means through the compression means, the air heat exchanger, the other expansion means, and the regeneration heat exchanger in order, and the other compression means, the air heat exchanger, the expansion And a switching means for switching to any one of the second heating circulation path of the heat medium returning to the other compression means via the atmospheric heat exchanger in order . The hybrid heat pump system can operate in either a regeneration operation in which the heat medium is circulated in the first circulation path or an absorption operation in which the heat medium is circulated in the second circulation path, and the heat medium is first heated during the absorption operation. Both the first heating operation for circulating in the circulation path and the second heating operation for circulating the heat medium in the second circulation path are possible .
上記のシステムの再生運転について説明する。再生運転においては、圧縮手段で圧縮されて高温となった熱媒体を再生用熱交換器へ流入させ、溶液槽の内部の溶液と熱交換させる。再生用熱交換器での熱交換によって、溶液は加熱されて、熱媒体は冷却される。加熱された溶液から溶媒が蒸発し、溶液槽の内部に濃縮された溶液と気化溶媒が発生する。冷却された熱媒体は膨張手段で膨張し、低温となって凝縮用熱交換器へ流入する。溶液槽の内部で発生した気化溶媒は、気化溶媒流路を経由して、溶媒層の内部へ流入する。溶媒層の内部へ流入した気化溶媒は、凝縮用熱交換器で熱媒体と熱交換する。凝縮用熱交換器での熱交換によって、熱媒体は加熱され、気化溶媒は冷却されて凝縮する。凝縮用熱交換器で加熱された熱媒体は圧縮手段へ還流し、再び圧縮される。凝縮用熱交換器で気化溶媒から凝縮した液化溶媒は、溶媒槽の内部に蓄えられていく。また溶液槽の内部の濃縮された溶液は、溶液槽の内部に蓄えられている溶液と混合する。これによって、溶液槽の内部の溶液は濃縮されていき、溶媒層の内部には液化溶媒が蓄えられていく。 The regeneration operation of the above system will be described. In the regeneration operation, the heat medium that has been compressed by the compression means and has a high temperature is caused to flow into the regeneration heat exchanger, and heat exchange is performed with the solution in the solution tank. The solution is heated and the heat medium is cooled by heat exchange in the regeneration heat exchanger. The solvent evaporates from the heated solution, and a concentrated solution and a vaporized solvent are generated inside the solution tank. The cooled heat medium is expanded by the expansion means, becomes a low temperature, and flows into the condensation heat exchanger. The vaporized solvent generated inside the solution tank flows into the solvent layer via the vaporized solvent flow path. The vaporized solvent that has flowed into the solvent layer exchanges heat with the heat medium in the heat exchanger for condensation. By the heat exchange in the heat exchanger for condensation, the heat medium is heated, and the vaporized solvent is cooled and condensed. The heat medium heated by the heat exchanger for condensation returns to the compression means and is compressed again. The liquefied solvent condensed from the vaporized solvent by the heat exchanger for condensation is stored inside the solvent tank. The concentrated solution inside the solution tank is mixed with the solution stored in the solution tank. As a result, the solution inside the solution tank is concentrated, and the liquefied solvent is stored inside the solvent layer.
上記のシステムの吸収運転について説明する。吸収運転においては、圧縮手段で圧縮されて高温となった熱媒体を蒸発用熱交換器へ流入させ、溶媒槽の内部の液化溶媒と熱交換させる。蒸発用熱交換器での熱交換によって、液化溶媒は加熱されて、熱媒体は冷却される。加熱された液化溶媒は蒸発して気化溶媒となり、気化溶媒流路を経由して溶液槽へ流入する。冷却された熱媒体は膨張手段で膨張し、低温となって大気熱交換器へ流入する。大気熱交換器で大気と熱交換して、熱媒体は加熱される。加熱された熱媒体は圧縮手段へ還流し、再び圧縮される。溶液槽へ流入した気化溶媒は、溶液槽の溶液に吸収され、溶液を希釈する。気化溶媒を吸収する際の吸収熱によって高温となった溶液は、吸収用熱交換器で熱媒体と熱交換して冷却され、溶液槽の内部に蓄えられている溶液と混合する。これによって、溶液槽の内部の溶液は希釈されていき、溶媒層の内部の液化溶媒は減少していく。
この吸収運転において、吸収用熱交換器で加熱される熱媒体を、暖房や給湯に用いる高温の熱源として利用することができる。
The absorption operation of the above system will be described. In the absorption operation, the heat medium which has been compressed by the compression means and has a high temperature is caused to flow into the evaporating heat exchanger to exchange heat with the liquefied solvent inside the solvent tank. By the heat exchange in the evaporation heat exchanger, the liquefied solvent is heated and the heat medium is cooled. The heated liquefied solvent evaporates to become a vaporized solvent, and flows into the solution tank via the vaporized solvent flow path. The cooled heat medium is expanded by the expansion means, becomes a low temperature, and flows into the atmospheric heat exchanger. The heat medium is heated by exchanging heat with the atmosphere using an atmospheric heat exchanger. The heated heat medium returns to the compression means and is compressed again. The vaporized solvent flowing into the solution tank is absorbed by the solution in the solution tank and dilutes the solution. The solution heated to high temperature by absorbing heat when absorbing the vaporized solvent is cooled by exchanging heat with a heat medium in an absorption heat exchanger and mixed with the solution stored in the solution tank. As a result, the solution inside the solution tank is diluted, and the liquefied solvent inside the solvent layer decreases.
In this absorption operation, the heat medium heated by the absorption heat exchanger can be used as a high-temperature heat source used for heating or hot water supply.
上記のシステムは、必要に応じて再生運転と吸収運転を切換えることができる。例えば給湯や暖房を行わない期間において、再生運転を行う。これによって、溶液槽の溶液が濃縮されていき、溶媒槽に液化溶媒が蓄えられていく。その後、冷暖房や暖房を行う際には、吸収運転を行う。これによって、吸収用熱交換器で加熱された熱媒体を高温の熱源として暖房や給湯を行うことができる。吸収運転を行っている間、溶媒槽の液化溶媒は減少していき、溶液槽の溶媒は希釈されていく。 The above system can switch between regeneration operation and absorption operation as necessary. For example, the regeneration operation is performed during a period in which no hot water supply or heating is performed. As a result, the solution in the solution tank is concentrated, and the liquefied solvent is stored in the solvent tank. Then, when performing air conditioning or heating, absorption operation is performed. Thereby, heating or hot water supply can be performed using the heat medium heated by the absorption heat exchanger as a high-temperature heat source. During the absorption operation, the liquefied solvent in the solvent tank decreases and the solvent in the solution tank is diluted.
上記のシステムにおいては、溶媒の再生、凝縮、蒸発および吸収といった吸収式ヒートポンプの一連のサイクルを同時に進行させずに、再生運転において溶媒の再生と凝縮を進行させ、吸収運転において溶媒の蒸発と吸収を進行させる。このように再生運転と吸収運転を別々に行うため、溶媒の再生と吸収を同時に進行させる必要がなく、再生器と吸収器を同一の溶液槽の内部に形成しておくことができる。また、溶媒の凝縮と蒸発を同時に進行させる必要がなく、蒸発器と吸収器を同一の溶媒槽の内部に形成しておくことができる。 In the above system, the regeneration and condensation of the solvent proceeds in the regeneration operation without simultaneously proceeding with a series of absorption heat pump cycles such as the regeneration, condensation, evaporation and absorption of the solvent, and the evaporation and absorption of the solvent in the absorption operation. To advance. Since the regeneration operation and the absorption operation are performed separately in this way, it is not necessary to proceed with the regeneration and absorption of the solvent at the same time, and the regenerator and the absorber can be formed in the same solution tank. Further, it is not necessary to simultaneously proceed with condensation and evaporation of the solvent, and the evaporator and the absorber can be formed inside the same solvent tank.
このような構成とすることによって、従来は必要とされていた溶液を蓄えるタンク、そのタンクと再生器を連通する溶液用の配管、そのタンクと吸収器を連通する溶液用の配管、液化溶媒を蓄えるタンク、そのタンクと凝縮器を連通する液化溶媒用の配管、そのタンクと蒸発器を連通する液化溶媒用の配管などが不要となる。これによって、吸収式ヒートポンプの装置構成を簡素化することができ、システムの小型化を実現することができる。
また、上記のシステムにおいては、第1暖房運転と第2暖房運転とを動作可能である。したがって、大気熱交換器で大気から吸収した熱を利用して溶媒槽の液化溶媒を蒸発させ、溶液槽で発生する吸収熱を利用することによって高いCOPで室内を暖房する第1暖房運転を行うことができるとともに、溶媒槽の内部の溶媒を使い切ってしまった後も、引き続き第2暖房運転によって室内暖房を行うことができる。
By adopting such a configuration, a tank for storing a conventionally required solution, a pipe for a solution that communicates the tank and the regenerator, a pipe for a solution that communicates the tank and the absorber, a liquefied solvent The storage tank, the piping for the liquefied solvent that communicates the tank and the condenser, the piping for the liquefied solvent that communicates the tank and the evaporator, and the like become unnecessary. As a result, the apparatus configuration of the absorption heat pump can be simplified, and the system can be downsized.
In the above system, the first heating operation and the second heating operation can be performed. Accordingly, the first heating operation is performed in which the liquefied solvent in the solvent tank is evaporated using the heat absorbed from the atmosphere by the atmospheric heat exchanger and the room is heated with a high COP by using the absorbed heat generated in the solution tank. In addition, after the solvent in the solvent tank has been used up, the room heating can be continued by the second heating operation.
上記のシステムは、例えば暖房の熱源として利用することができる。上記システムは、熱媒体との熱交換によって室内の空気を加熱する暖房装置と、暖房装置、吸収用熱交換器を順に経由して暖房装置へ戻る熱媒体の第3循環路をさらに備え、吸収運転時に熱媒体を第3循環路でも循環させることで、暖房装置による暖房を行うことができる。 The above system can be used as a heat source for heating, for example. The system further includes a heating device that heats indoor air by heat exchange with the heat medium, and a third circulation path of the heat medium that returns to the heating device through the heating device and the absorption heat exchanger in order, and absorbs the heat. Heating by the heating device can be performed by circulating the heat medium also in the third circulation path during operation.
上記のシステムによれば、吸収運転において吸収用熱交換器で発生する熱を利用して、暖房装置で高温の暖房を行うことができる。この場合、圧縮式ヒートポンプのみを利用する場合に比べて、高いCOPを実現することができる。 According to said system, high temperature heating can be performed with a heating apparatus using the heat which generate | occur | produces with the heat exchanger for absorption in absorption operation. In this case, a higher COP can be realized as compared with the case where only the compression heat pump is used.
あるいは上記のシステムは、例えば給湯の熱源として利用することもできる。上記システムは、熱媒体との熱交換によって水を加熱する給湯用熱交換器と、給湯用熱交換器、吸収用熱交換器を順に経由して給湯用熱交換器へ戻る熱媒体の第4循環路をさらに備え、吸収運転時に熱媒体を第4循環路でも循環させることで、給湯用熱交換器を用いた給湯を行うことができる。 Or said system can also be utilized as a heat source of hot water supply, for example. The above system is a fourth heat medium that returns to the hot water supply heat exchanger through the hot water supply heat exchanger that heats water by heat exchange with the heat medium, the hot water supply heat exchanger, and the absorption heat exchanger. Hot water supply using a hot water supply heat exchanger can be performed by further providing a circulation path and circulating the heat medium in the fourth circulation path during the absorption operation.
上記のシステムによれば、吸収運転において吸収器で発生する熱を利用して、高温の給湯を行うことができる。この場合も、圧縮式ヒートポンプのみを利用する場合に比べて、高いCOPを実現することができる。 According to said system, hot water supply can be performed using the heat | fever which generate | occur | produces with an absorber in absorption driving | operation. Also in this case, a higher COP can be realized as compared with the case where only the compression heat pump is used.
再生運転の際に利用される圧縮手段は、種々のコンプレッサを利用可能であるが、例えばガスエンジン駆動型のコンプレッサであってもよい。ガスエンジン駆動型のコンプレッサを利用することで、電力に比べてコストの安いガスを利用して再生運転を行うことが可能であり、システムのランニングコストを抑制することができる。 Various compressors can be used as the compression means used in the regeneration operation. For example, a gas engine driven compressor may be used. By using a compressor driven by a gas engine, it is possible to perform a regeneration operation using gas that is cheaper than electric power, and the running cost of the system can be suppressed.
あるいは再生運転の際に利用される圧縮手段としては、電気モータ駆動型のコンプレッサであってもよい。この場合、比較的廉価である夜間電力を利用して再生運転を行う構成とすることで、システムのランニングコストを抑制することができる。 Alternatively, the compression means used in the regeneration operation may be an electric motor drive type compressor. In this case, the running cost of the system can be suppressed by adopting a configuration in which the regeneration operation is performed using the relatively inexpensive nighttime power.
本発明のハイブリッドヒートポンプシステムによれば、圧縮式ヒートポンプと吸収式ヒートポンプを併用したシステムであって、吸収式ヒートポンプの一部の構成要素を共通化して、簡素で小型なシステムを実現することができる。 According to the hybrid heat pump system of the present invention, a compression heat pump and an absorption heat pump are used together, and a part of the components of the absorption heat pump can be shared to realize a simple and compact system. .
以下に説明する実施例の主要な特徴を最初に列記する。
(形態1) 圧縮手段、暖房装置、膨張弁、大気熱交換器を順に経由して圧縮手段へ戻る第5循環路をさらに備え、熱媒体を第5循環路で循環させる暖房運転でも動作可能である。
The main features of the embodiments described below are listed first.
(Embodiment 1) A fifth circulation path that returns to the compression means via the compression means, the heating device, the expansion valve, and the atmospheric heat exchanger is further provided, and can be operated even in a heating operation in which the heat medium is circulated in the fifth circulation path. is there.
(第1実施例)
本発明を具現化したシステム1000を、図面を参照しながら詳細に説明する。
図1は本実施例のシステム1000の構成を示している。システム1000は、吸収式ヒートポンプ1002と、第1圧縮式ヒートポンプ1004と、第2圧縮式ヒートポンプ1006と、空調装置1008と、床暖房装置1010と、貯湯槽1012と、補助加熱装置1014を備えている。
(First embodiment)
A
FIG. 1 shows the configuration of a
吸収式ヒートポンプ1002は、臭化リチウム水溶液などのリチウム塩溶液を作動流体とする。吸収式ヒートポンプ1002は、溶液を内部に蓄える溶液槽1016と、溶媒を内部に蓄える溶媒槽1018を備える。溶液槽1016、溶媒槽1018は、ともに内部の気圧を減圧された容器であって、溶液槽1016の頂部と溶媒槽1018の頂部は、気化溶媒流路1020を介して連通している。気化溶媒流路1020には開閉弁1022が設けられている。開閉弁1022はコントローラ1300と通信可能であり、コントローラ1300からの指示によって気化溶媒流路1020を開閉する。
The
溶液槽1016の内部には、吸収用熱交換器1036が設けられている。溶液槽1016の底部は、第1溶液流路1024を経由して再生用熱交換器1026内の溶液管1028の一端へ連通している。再生用熱交換器1026は溶液管1028と冷媒管1030を備えており、溶液管1028の内部を流れる溶液と、冷媒管1030の内部を流れる第1熱媒体との間で熱交換を行う。溶液管1028の他端には第2溶液流路1032の一端が接続している。第2溶液流路1032の他端は、溶液槽1016の内部において吸収用熱交換器1036よりも上方で開放している。第1溶液流路1024にはポンプ1034が設けられている。ポンプ1034はコントローラ1300と通信可能であり、コントローラ1300からの指示によって駆動する。ポンプ1034が駆動すると、溶液槽1016の底部から吸出された溶液は、第1溶液流路1024を経由して再生用熱交換器1026の溶液管1028へ流入し、溶液管1028から流出した溶液は第2溶液流路1032を経由して溶液槽1016の内部へ流入し、上方から吸収用熱交換器1036へ散布される。吸収用熱交換器1036は内部に水などの冷媒(以下では第2熱媒体と呼ぶ)が流れる伝熱管であって、内部を流れる第2熱媒体と、外側表面に散布される溶液との間で熱交換を行う。
Inside the
溶媒槽1018の内部には、凝縮用熱交換器1038と蒸発用熱交換器1040が設けられている。凝縮用熱交換器1038は溶媒槽1018の内部において上方の位置に配置されており、蒸発用熱交換器1040は溶媒槽1018の内部において下方に配置されている。
Inside the
第1圧縮式ヒートポンプ1004は、フレオン、炭酸ガスなどの圧縮性流体(以下では第1熱媒体と呼ぶ)を作動流体とする。第1圧縮式ヒートポンプ1004は、コンプレッサ1042と、大気熱交換器1044と、膨張弁1046を備えている。大気熱交換器1044には送風機1048が付設されている。送風機1048はコントローラ1300と通信可能であり、コントローラ1300からの指示によって駆動する。第1圧縮式ヒートポンプ1004は、それぞれがコントローラ1300と通信可能である四方弁1050、1052、1054、1056、1058、1062と、三方弁1064を備えいる。四方弁1050、1052、1054、1056、1058、1062は、それぞれが4つのポートA,B,C,Dを備えており、コントローラ1300からの指示に応じて、ポートAとポートBを連通し、かつポートCとポートDを連通する状態と、ポートAとポートDを連通し、かつポートBとポートCを連通する状態の間で切換る。三方弁1064は、3つのポートa,b,cを備えており、コントローラ1300からの指示に応じて、ポートaとポートbを連通してポートcを連通させない状態と、ポートaとポートcを連通してポートbを連通させない状態の間で切換る。
The first
コンプレッサ1042は、ガスエンジン(図示されない)を動力源として、第1熱媒体を圧縮する。コンプレッサ1042はコントローラ1300と通信可能であり、コントローラ1300からの指示によって駆動する。コンプレッサ1042における第1熱媒体の出口は、流路1066を経由して四方弁1052のポートCへ接続されている。四方弁1052のポートBは、流路1068を経由して四方弁1054のポートDへ接続されている。四方弁1054のポートAは、流路1070を経由して再生用熱交換器1026の冷媒管1030の一端へ接続されている。冷媒管1030の他端は流路1072を経由して四方弁1058のポートCへ接続されている。四方弁1058のポートBは、流路1074を経由して四方弁1056のポートCへ接続されている。四方弁1056のポートDは、流路1076を経由して大気熱交換器1044の一端へ接続されている。
The
大気熱交換器1044は、内部に第1熱媒体が流れる伝熱管であり、内部を流れる第1熱媒体と、送風機1048によって外側表面に吹き付けられる大気との間で熱交換を行う。大気熱交換器1044の他端は流路1078を経由して膨張弁1046の一方の出入口へ接続している。膨張弁1046は圧縮された第1熱媒体を膨張させる。膨張弁1046の他方の出入口は、流路1080を経由して、四方弁1056のBポートへ接続している。
The
四方弁1056のポートAは、流路1082を経由して、四方弁1062のポートDへ接続されている。四方弁1062のポートAは、流路1084を経由して、三方弁1064のポートaへ接続されている。三方弁1064のポートbは、流路1086を経由して、凝縮用熱交換器1038の一端へ接続されている。凝縮用熱交換器1038は内部に第1熱媒体が流れる伝熱管であって、内部を流れる第1熱媒体と、外側表面に接触している気化溶媒との間で熱交換を行う。凝縮用熱交換器1038の他端は、流路1088を経由して、流路結合部1060へ接続されている。三方弁1064のポートcは、流路1090を経由して、流路結合部1060へ接続されている。流路結合部1060は、流路1092を経由して、四方弁1050のポートAへ接続されている。四方弁1050のポートBは、流路1094を経由して、四方弁1052のポートDに接続されている。四方弁1052のポートAは、流路1096を経由して、コンプレッサ1042の入口に接続されている。
The port A of the four-
第2圧縮式ヒートポンプ1006は、第1圧縮式ヒートポンプ1004と同様に第1熱媒体を作動流体として用いる。第2圧縮式ヒートポンプ1006は、コンプレッサ1100と、膨張弁1102を備えている。第2圧縮式ヒートポンプ1006は、それぞれがコントローラ1300と通信可能である四方弁1104、三方弁1106、1108を備えている。四方弁1104は、4つのポートA,B,C,Dを備えており、コントローラ1300からの指示に応じて、ポートAとポートBを連通し、かつポートCとポートDを連通する状態と、ポートAとポートDを連通し、かつポートBとポートCを連通する状態の間で切換る。三方弁1106、1108は、それぞれ3つのポートa,b,cを備えており、コントローラ1300からの指示に応じて、ポートaとポートbを連通してポートcを連通させない状態と、ポートaとポートcを連通してポートbを連通させない状態の間で切換る。
Similar to the first
コンプレッサ1100は、電気モータ(図示されない)を動力源として、第1熱媒体を圧縮する。コンプレッサ1100はコントローラ1300と通信可能であり、コントローラ1300からの指示によって駆動する。コンプレッサ1100における第1熱媒体の出口は、流路1110を経由して四方弁1104のポートCへ接続されている。四方弁1104のポートDは、流路1112を経由して三方弁1106のポートaへ接続されている。三方弁1106のポートbは、流路1114を経由して、四方弁1050のポートDへ接続されている。四方弁1050のポートCは、流路1116を経由して、蒸発用熱交換器1040の一端へ接続されている。蒸発用熱交換器1040は、内部に第1熱媒体が流れる伝熱管であって、内部を流れる第1熱媒体と、外側表面に接触している溶媒との間で熱交換を行う。蒸発用熱交換器1040の他端は、流路1118を経由して、四方弁1062のポートCへ接続されている。四方弁1062のポートBは、流路1120を経由して、流路結合部1122へ接続されている。
The
三方弁1106のポートcは、流路1124を経由して、四方弁1058のポートDへ接続されている。四方弁1058のポートAは、流路1126を経由して、四方弁1054のポートCへ接続されている。四方弁1054のポートBは、流路1128を経由して、流路結合部1122へ接続されている。流路結合部1122は、流路1130を経由して、三方弁1108のポートaへ接続されている。
The port c of the three-
三方弁1108のポートbは、流路1132を経由して流路結合部1134へ接続されている。三方弁1108のポートcは、流路1136を経由して膨張弁1102の一方の出入口へ接続されている。膨張弁1102は、圧縮された第1熱媒体を膨張させる。膨張弁1102の他方の出入口は、流路1138を経由して、流路結合部1134へ接続されている。流路結合部1134は、流路1140を経由して、空調装置1008の空気熱交換器1142の一端に接続されている。
The port b of the three-
空調装置1008は、空気熱交換器1142と、送風機1144を備えている。送風機1144は、コントローラ1300と通信可能であって、コントローラ1300からの指示に応じて駆動する。空気熱交換器1142は、内部に第1熱媒体が流れる伝熱管であり、内部を流れる第1熱媒体と、送風機1144によって外側表面に吹き付けられる空気との間で熱交換を行う。空調装置1008は、空気熱交換器1142で冷却または加熱された空気を室内へ供給して、室内の冷房や暖房を行う。空気熱交換器1142の他端は流路1146を経由して、四方弁1104のポートBへ接続されている。四方弁1104のポートAは、流路1148を経由して、コンプレッサ1100の入口へ接続されている。
The
吸収式ヒートポンプ1002の溶液槽1016内部に設けられた吸収用熱交換器1036の一端は、流路1200を経由して、熱交換器1202内の冷媒管1204の一端に接続されている。熱交換器1202は冷媒管1204と水管1206を備えており、冷媒管1204の内部を流れる第2熱媒体と、水管1206の内部を流れる水との間で熱交換を行う。冷媒管1204の他端は、流路1208を経由して、三方弁1210のポートaへ接続されている。三方弁1210は、コントローラ1300と通信可能である。三方弁1210は、3つのポートa,b,cを備えており、コントローラ1300からの指示に応じて、ポートaとポートbを連通してポートcを連通させない状態と、ポートaとポートcを連通してポートbを連通させない状態の間で切換る。三方弁1210のポートbは、流路1212を経由して、床暖房装置1010の冷媒管1214の一端に接続されている。床暖房装置1010は、冷媒管1214の内部を流れる冷媒の熱を利用して、室内の床暖房を行う。冷媒管1214の他端は、流路1216を経由して、流路結合部1218へ接続されている。三方弁1210のポートcは、流路1220を経由して、流路結合部1218へ接続されている。流路結合部1218は、流路1222を経由して、吸収用熱交換器1036の他端に接続されている。流路1222にはポンプ1224が設けられている。ポンプ1224は、コントローラ1300と通信可能であって、コントローラ1300からの指示に応じて駆動する。
One end of an
貯湯槽1012は、内部に温水を蓄えることが可能な略円筒状の容器である。貯湯槽1012の底部は、流路1226を経由して、熱交換器1202の水管1206の一端へ接続されている。流路1226には、ポンプ1228が設けられている。ポンプ1228は、コントローラ1300と通信可能であって、コントローラ1300からの指示に応じて駆動する。熱交換器1202の水管1206の他端は、流路1230を経由して、貯湯槽1012の頂部へ接続されている。貯湯槽1012の底部には、水道管1232を経由して、水道水が供給される。貯湯槽1012の頂部からは、給湯路1234、補助加熱装置1014を経由して、給湯がなされる。貯湯槽1012の頂部から延びる給湯路1234は、補助加熱装置1014の給湯管1238へ接続している。補助加熱装置1014は、バーナ1236によって給湯管1238を流れる温水を設定温度まで加熱する。バーナ1236はコントローラ1300と通信可能であって、コントローラ1300からの指示に応じた火力で燃焼する。補助加熱装置1014で設定温度まで加熱された温水は、給湯管1238から給湯利用箇所へ供給される。
The
コントローラ1300は、バス線によって互いに通信可能に接続されたCPU、ROM、RAM、入力ポート、出力ポート等を備えている。CPUは、ROMに格納されている制御プログラムを処理する。ROMに格納されているプログラムの中には、システム1000を制御するプログラムが含まれる。RAMは、コントローラ1300に入力される各種信号や、CPUが処理を実行する過程で生成される各種データを一時的に記憶する。入力ポートには、サーミスタ等の図示されない各種センサ群と、リモコン1302が接続されている。各種センサ群やリモコン1302から出力された情報は入力ポートに入力される。CPUは、入力ポートに入力された情報を取り込む。CPUは、入力された情報に基づいて各種制御を実行する。出力ポートには、開閉弁1022や、コンプレッサ1042、1100、ポンプ1034、1224、1226、送風機1048、1144、四方弁1050、1052、1054、1056、1058、1062、1104、三方弁1064、1106、1108、バーナ1236などが接続されている。CPUが生成して出力した各種信号は、出力ポートを介してこれらの各構成要素に入力される。
The
リモコン1302は、コントローラ1300と通信可能である。リモコン1302は複数の操作スイッチを備えており、システム1000の利用者はリモコン1302にシステム1000の運転の種別や、冷暖房の温度、給湯温度などを設定する。リモコン1302は設定されたシステム1000の運転の種別や、冷暖房の温度、給湯温度などをコントローラ1300へ出力する。
The
続いて、上記したコントローラ1300によって実行される各種の処理について説明する。
Next, various processes executed by the
(1)再生運転
再生運転を開始すると、コントローラ1300は、図1に示すように、四方弁1050、1052、1054、1056、1058、1062、三方弁1064を切換える。これによって、コンプレッサ1042から流出する第1熱媒体が、流路1066、四方弁1052、流路1068、四方弁1054、流路1070、再生用熱交換器1026の冷媒管1030、流路1072、四方弁1058、流路1074、四方弁1056、流路1076、大気熱交換器1044、流路1078、膨張弁1046、流路1080、四方弁1056、流路1082、四方弁1062、流路1084、三方弁1064、流路1086、凝縮用熱交換器1038、流路1088、流路結合部1060、流路1092、四方弁1050、流路1094、四方弁1052、流路1096を順に経由して、コンプレッサ1042へ戻る循環路が形成される。
(1) Regeneration Operation When the regeneration operation is started, the
コントローラ1300は、コンプレッサ1042を駆動する。またコントローラ1300は、ポンプ1034を駆動し、開閉弁1022を開く。さらにコントローラ1300は、送風機1048を駆動する。
The
コンプレッサ1042が駆動すると、第1熱媒体はコンプレッサ1042において圧縮されて、高温高圧となる。コンプレッサ1042から流出した第1熱媒体は、再生用熱交換器1026の冷媒管1030へ流入する。一方、溶液槽1016内の溶液は、ポンプ1034によって汲出されて、第1溶液流路1024を経由して再生用熱交換器1026の溶液管1028へ流入する。再生用熱交換器1026において、冷媒管1030内を流れる第1熱媒体と、溶液管1028内を流れる溶液との間で熱交換が行われて、第1熱媒体は冷却されて凝縮し、溶液は加熱される。加熱された溶液は、第2溶液流路1032を経由して溶液槽1016内へ流入し、フラッシュ蒸発によって気化溶媒と濃縮された溶液に分離される。溶液から分離した気化溶媒は、気化溶媒流路1020を経て、溶液槽1016内よりも蒸気圧の低い溶媒槽1018内へ流入する。濃縮された溶液は、溶液槽1016内に散布されて、溶液槽1016の下部の溶液と混合する。
When the
再生用熱交換器1026では、冷媒管1030内の第1熱媒体と、溶液管1028内の溶液とが、互いに対向する方向に流れる。このような構成とすることによって、第1熱媒体と溶液との間で大きな熱量を移動させることができる。
In the
再生用熱交換器1026の冷媒管1030で冷却された第1熱媒体は、大気熱交換器1044へ流入し、大気との熱交換によってさらに冷却される。大気熱交換器1044で冷却された第1熱媒体は、膨張弁1046へ流入して膨張する。膨張弁1046で膨張して低温となった第1熱媒体は、溶媒槽1018の凝縮用熱交換器1038へ流入する。
The first heat medium cooled by the
溶液槽1016から気化溶媒流路1020を経由して溶媒槽1018へ流入した気化溶媒は、凝縮用熱交換器1038の表面において、凝縮用熱交換器1038の内部を流れる低温の第1熱媒体との間で熱交換する。気化溶媒は冷却されて凝縮し、凝縮用熱交換器1038の表面に結露する。結露した液化溶媒は、溶媒槽1018の下部に滴下して、溶媒槽1018に貯められる。凝縮用熱交換器1038の内部を流れる第1熱媒体は、気化溶媒との温度差によって加熱され、さらに凝縮用熱交換器1038の表面で生じる気化溶媒の凝縮熱によっても加熱されて、蒸発する。凝縮用熱交換器1038で蒸発した第1熱媒体は、コンプレッサ1042へ還流する。
The vaporized solvent that has flowed from the
上記の再生運転によって、溶液槽1016内の溶液から気化溶媒が分離されていき、溶液槽1016の溶液は濃縮されていく。一方で、溶媒槽1018内に蓄えられている液化溶媒の量は増加していく。再生用熱交換器1026で発生する溶媒の蒸発潜熱と凝縮用熱交換器1038で吸収する溶媒の凝縮潜熱の差分は、コンプレッサ1042で与えられるエネルギーとともに、大気熱交換器1044で大気に放出される。
By the regeneration operation, the vaporized solvent is separated from the solution in the
本実施例のシステム1000では、60%程度まで溶液を濃縮する。このような場合、蒸発用熱交換器1040で必要とされる第1熱媒体の温度は5℃程度であり、再生用熱交換器1026で必要とされる第1熱媒体の温度は40℃程度である。これは、第1圧縮式ヒートポンプ1004がコンプレッサ1042に過大な負荷をかけることなく好適に運転することができる温度領域である。
In the
本実施例のシステム1000では、ガスエンジンで駆動するコンプレッサ1042を利用して、溶媒の再生を行う。電力に比べて低価格なガスを利用することで、再生に係るコストを低減することが可能である。
In the
なお、コンプレッサ1042としては、電気モータで駆動するコンプレッサを利用することもできる。このような場合には、上記した再生運転を深夜に行うことによって、電気料金の安い深夜電力を用いて溶媒を再生することができる。システムのランニングコストを低減することができる。
Note that the
(2)暖房運転
暖房運転を開始すると、コントローラ1300は、図2に示すように、四方弁1050、1052、1054、1056、1058、1062、1104、三方弁1106、1108を切換える。これによって、コンプレッサ1042から流出する第1熱媒体が、流路1066、四方弁1052、流路1094、四方弁1050、流路1116、蒸発用熱交換器1040、流路1118、四方弁1062、流路1082、四方弁1056、流路1080、膨張弁1046、流路1078、大気熱交換器1044、流路1076、四方弁1056、流路1074、四方弁1058、流路1126、四方弁1054、流路1068、四方弁1052、流路1096を順に経由して、コンプレッサ1042へ戻る循環路が形成される。また、コンプレッサ1100から流出する第1熱媒体が、流路1110、四方弁1104、流路1146、空気熱交換器1142、流路1140、流路結合部1134、流路1138、膨張弁1102、流路1136、三方弁1108、流路1130、流路結合部1122、流路1128、四方弁1054、流路1070、再生用熱交換器1026の冷媒管1030、流路1072、四方弁1058、流路1124、三方弁1106、流路1112、四方弁1104、流路1148を順に経由して、コンプレッサ1100へ戻る循環路が形成される。
(2) Heating Operation When the heating operation is started, the
コントローラ1300は、コンプレッサ1042、1100を駆動する。またコントローラは、ポンプ1034を駆動し、開閉弁1022を開く。さらにコントローラ1300は、送風機1048、1144を駆動する。
The
また、コントローラ1300は、三方弁1210を切換え、ポンプ1224を駆動する。これによって、流路1222内を流れる第2熱媒体が、吸収用熱交換器1036、流路1200、熱交換器1202の冷媒管1204、流路1208、三方弁1210、流路1212、床暖房装置1010の冷媒管1214、流路1216、流路結合部1218を順に経由して流路1222へ戻る循環路が形成され、その循環路を第2熱媒体が循環する。
The
コンプレッサ1042が駆動すると、第1熱媒体はコンプレッサ1042において圧縮されて、高温高圧となる。コンプレッサ1042から流出した第1熱媒体は、蒸発用熱交換器1040へ流入し、溶媒槽1018に貯まっている液化溶媒と熱交換する。蒸発用熱交換器1040における熱交換によって、液化溶媒は加熱されて蒸発し、第1熱媒体は冷却されて凝縮する。液化溶媒との熱交換によって冷却された第1熱媒体は、膨張弁1046へ流入して膨張する。膨張弁1046で膨張して低温となった第1熱媒体は、大気熱交換器1044へ流入し、大気との熱交換によって加熱されて蒸発する。大気熱交換器1044で蒸発した第1熱媒体は、コンプレッサ1042へ還流する。
When the
溶媒槽1018の蒸発用熱交換器1040の表面で発生した気化溶媒は、気化溶媒流路1020を経由して、溶媒槽1018内よりも蒸気圧の低い溶液槽1016内へ流入する。
The vaporized solvent generated on the surface of the
溶液槽1016内の溶液は、ポンプ1034によって底部から汲出されて、第1溶液流路1024を経由して再生用熱交換器1026の溶液管1028へ流入する。再生用熱交換器1026において、冷媒管1030内を流れる第1熱媒体と、溶液管1028内を流れる溶液との間で熱交換が行われる。熱交換によって第1熱媒体は加熱されて、溶液は冷却される。冷却された溶液は、第2溶液流路1032を経由して溶液槽1016内へ流入し、吸収用熱交換器1036へ散布される。
The solution in the
吸収用熱交換器1036の表面に付着した溶液は、気化溶媒流路1020を経由して溶媒槽1018から流入する気化溶媒を吸収して、希釈される。この際に発生する吸収熱は、吸収用熱交換器1036の内部を流れる第2熱媒体によって吸収される。気化溶媒を吸収して希釈された溶液は、溶液槽1036の底部へ貯まる。
The solution adhering to the surface of the
コンプレッサ1100が駆動すると、第1熱媒体はコンプレッサ1100において圧縮されて、高温高圧となる。コンプレッサ1100から流出した第1熱媒体は、空調装置1008の空気熱交換器1142へ流入し、送風機1144によって空気熱交換器1142の表面に吹きつけられる空気と熱交換する。空気熱交換器1142における熱交換によって、空気は加熱されて高温となり、室内を暖める。空気熱交換器1142における熱交換によって、第1熱媒体は冷却されて凝縮する。空気熱交換器1142から流出した第1熱媒体は、膨張弁1102へ流入して膨張する。膨張弁1102で膨張して低温となった第1熱媒体は、再生用熱交換器1026の冷媒管1030へ流入する。再生用熱交換器1026において、第1熱媒体は加熱されて蒸発する。再生用熱交換器1026で蒸発した第1熱媒体は、コンプレッサ1100へ還流する。
When the
再生用熱交換器1026では、冷媒管1030内の第1熱媒体と、溶液管1028内の溶液とが、互いに対向する方向に流れる。このような構成とすることによって、第1熱媒体と溶液との間で大きな熱量を移動させることができる。
In the
ポンプ1224が駆動すると、流路1222内の第2熱媒体は、吸収用熱交換器1036へ流入する。吸収用熱交換器1036の表面で発生する溶液の吸収熱によって、吸収用熱交換器1036の内部の第2熱媒体は加熱されて高温となる。高温となった第2熱媒体は、流路1200、熱交換器1202の冷媒管1204、流路1208、三方弁1210、流路1212を経由して、床暖房装置1010の冷媒管1214へ流入する。暖房運転では、ポンプ1228が駆動していないため、熱交換器1202の水管1206の内部には水が流れていない。従って、熱交換器1202では熱交換は行われず、冷媒管1204は単なる流路として機能する。床暖房装置1010の冷媒管1214へ流入した第2熱媒体は、放熱して床を暖める。床暖房装置1010において放熱して低温となった第2熱媒体は、流路1216、流路結合部1218を経由して、流路1222へ還流する。
When the
上記の暖房運転においては、大気熱交換器1044で大気から吸収した熱を利用して溶媒槽1018の液化溶媒を蒸発させ、溶液槽1016で発生する吸収熱を空調装置1008や床暖房装置1010の熱源として利用する。高いCOPで高温の暖房を実現することができる。
In the heating operation described above, the heat absorbed from the atmosphere by the
(3)給湯運転
給湯運転を開始すると、コントローラ1300は、図3に示すように、四方弁1050、1052、1054、1056、1058、1062を切換える。これによって、コンプレッサ1042から流出する第1熱媒体が、流路1066、四方弁1052、流路1094、四方弁1050、流路1116、蒸発用熱交換器1040、流路1118、四方弁1062、流路1082、四方弁1056、流路1080、膨張弁1046、流路1078、大気熱交換器1044、流路1076、四方弁1056、流路1074、四方弁1058、流路1126、四方弁1054、流路1068、四方弁1052、流路1096を順に経由して、コンプレッサ1042へ戻る循環路が形成される。
(3) Hot-water supply operation When the hot-water supply operation is started, the
コントローラ1300は、コンプレッサ1042を駆動する。またコントローラは、ポンプ1034を駆動し、開閉弁1022を開く。さらにコントローラ1300は、送風機1048、1144を駆動する。
The
またコントローラ1300は、三方弁1210を切換える。これによって、流路1222内を流れる第2熱媒体が、吸収用熱交換器1036、流路1200、熱交換器1202内の冷媒管1204、流路1208、三方弁1210、流路1220、流路結合部1218を順に経由して流路1222へ戻る循環路が形成される。コントローラ1300は、ポンプ1224、1228を駆動する。
The
コンプレッサ1042が駆動すると、第1熱媒体はコンプレッサ1042において圧縮されて、高温高圧となる。コンプレッサ1042から流出した第1熱媒体は、蒸発用熱交換器1040へ流入し、溶媒槽1018に貯まっている液化溶媒と熱交換する。蒸発用熱交換器1040における熱交換によって、液化溶媒は加熱されて蒸発し、第1熱媒体は冷却されて凝縮する。液化溶媒との熱交換によって冷却された第1熱媒体は、膨張弁1046へ流入して膨張する。膨張弁1046で膨張して低温となった第1熱媒体は、大気熱交換器1044へ流入し、大気との熱交換によって加熱されて蒸発する。大気熱交換器1044で蒸発した第1熱媒体は、コンプレッサ1042へ還流する。
When the
溶媒槽1018の蒸発用熱交換器1040の表面で発生した気化溶媒は、気化溶媒流路1020を経て、溶媒槽1018内よりも蒸気圧の低い溶液槽1016内へ流入する。
溶液槽1016内の溶液は、ポンプ1034によって底部から汲出されて、第1溶液流路1024、再生用熱交換器1026の溶液管1028、第2溶液流路1032を経由して、溶液槽1016の上部から吸収用熱交換器1036へ散布される。給湯運転においては、再生用熱交換器1026における熱交換は行われない。
The vaporized solvent generated on the surface of the
The solution in the
吸収用熱交換器1036の表面に付着した溶液は、気化溶媒流路1020を経由して溶媒槽1018から流入する気化溶媒を吸収して、希釈される。この際に発生する吸収熱は、吸収用熱交換器1036の内部を流れる第2熱媒体によって吸収される。気化溶媒を吸収して希釈された溶液は、溶液槽1036の底部へ滴下し、溶液槽1036内の溶液と混合する。
The solution adhering to the surface of the
ポンプ1224が駆動すると、流路1222内の第2熱媒体は、吸収用熱交換器1036へ流入する。吸収用熱交換器1036において、第2熱媒体は加熱されて高温となる。高温となった第2熱媒体は、流路1200を経由して、熱交換器1202の冷媒管1204へ流入する。熱交換器1202において、冷媒管1204内を流れる第2熱媒体と、水管1206内を流れる水との間で熱交換が行われ、第2熱媒体は冷却されて、水は加熱される。熱交換器1202において冷却された第2熱媒体は、流路1208、三方弁1210、流路1220、流路結合部1218を経由して、流路1222へ還流する。
When the
ポンプ1228が駆動すると、貯湯槽1012の底部から汲出された水は、流路1226を経由して熱交換器1202の水管1206へ流入し、第2熱媒体との熱交換によって加熱される。熱交換器1202において加熱された水は、流路1230を経由して、貯湯槽1012の頂部へ流入する。
When the
本実施例のシステム1000の給湯運転では、熱交換器1202において、冷媒管1204内の第2熱媒体と、水管1206内の水とが、互いに対向する方向に流れる。このような構成とすることによって、第2熱媒体と水との間で大きな熱量を移動させることができる。
In the hot water supply operation of the
上記の給湯運転においては、大気熱交換器1044で大気から吸収される熱を利用して、溶媒槽1018の溶媒を蒸発する。溶液槽1016の溶液の吸収熱は、第2熱媒体を介して、貯湯槽1012の水の加熱に利用される。このようにして、貯湯槽1012の上部に温水が貯えられる。
In the hot water supply operation described above, the solvent in the
貯湯槽1012の上部に蓄えられた温水は、給湯路1234を経由して給湯利用箇所へ供給される。給湯利用箇所への給湯の際には、必要に応じて補助加熱装置1014による加熱が行われる。補助加熱装置1014のバーナ1236の燃焼によって設定温度まで加熱された温水を、給湯利用箇所へ供給することができる。
The hot water stored in the upper part of the hot
(4)冷房運転
冷房運転を開始すると、コントローラ1300は、図4に示すように、四方弁1050、1052、1054、1056、1058、1062、1104、三方弁1064、1106、1108を切換える。これによって、コンプレッサ1042から流出する第1熱媒体が、流路1066、四方弁1052、流路1094、四方弁1050、流路1092、流路結合部1060、流路1090、三方弁1064、流路1084、四方弁1062、流路1082、四方弁1056、流路1076、大気熱交換器1044、流路1078、膨張弁1046、流路1080、四方弁1056、流路1074、四方弁1058、流路1072、再生用熱交換器1026の冷媒管1030、流路1070、四方弁1054、流路1068、四方弁1052、流路1096を順に経由して、コンプレッサ1042へ戻る循環路が形成される。また、コンプレッサ1100から流出する第1熱媒体が、流路1110、四方弁1104、流路1112、三方弁1106、流路1114、四方弁1050、流路1116、蒸発用熱交換器1040、流路1118、四方弁1062、流路1120、流路結合部1122、流路1130、三方弁1108、流路1136、膨張弁1102、流路1138、流路結合部1134、流路1140、空調装置1008の空気熱交換器1142、流路1146、四方弁1104、流路1148を順に経由して、コンプレッサ1100へ戻る循環路が形成される。
(4) Cooling Operation When the cooling operation is started, the
コントローラ1300は、コンプレッサ1042、コンプレッサ1100を駆動する。またコントローラは、ポンプ1034を駆動し、開閉弁1022を開く。さらにコントローラ1300は、送風機1048、送風機1144を駆動する。
The
コンプレッサ1100が駆動すると、第1熱媒体はコンプレッサ1100において圧縮されて高温高圧となる。コンプレッサ1100から流出した第1熱媒体は、蒸発用熱交換器1040へ流入し、溶媒槽1018に貯まっている液化溶媒と熱交換する。蒸発用熱交換器1040における熱交換によって、液化溶媒は加熱されて蒸発し、第1熱媒体は冷却されて凝縮する。液化溶媒との熱交換によって冷却された第1熱媒体は、膨張弁1102へ流入して膨張する。膨張弁1102で膨張して低温となった第1熱媒体は、空調装置1008の空気熱交換器1142へ流入し、送風機1144によって空気熱交換器1142の表面に吹きつけられる空気と熱交換する。空気熱交換器1142における熱交換によって、空気は冷却されて低温となり、室内を冷やす。空気熱交換器1142における熱交換によって、第1熱媒体は加熱されて蒸発する。空気熱交換器1142から流出した第1熱媒体は、コンプレッサ1100へ還流する。
When the
溶液槽1016内の溶液は、ポンプ1034によって汲出されて、第1溶液流路1024を経由して再生用熱交換器1026の溶液管1028へ流入する。再生用熱交換器1026において、冷媒管1030内を流れる第1熱媒体と、溶液管1028内を流れる溶液との間で熱交換が行われて、第1熱媒体は加熱されて蒸発し、溶液は冷却される。冷却された溶液は、第2溶液流路1032を経由して溶液槽1016内へ流入し、吸収用熱交換器1036へ散布される。
The solution in the
吸収用熱交換器1036の表面に付着した溶液は、気化溶媒流路1020を経由して溶媒槽1018から流入する気化溶媒を吸収して、希釈される。この際に発生する吸収熱によって、溶液は加熱されて高温となる。希釈された溶液は、溶液槽1036の下部へ滴下し、溶液槽1036内の溶液と混合する。
The solution adhering to the surface of the
コンプレッサ1042が駆動すると、第1熱媒体はコンプレッサ1042において圧縮されて、高温高圧となる。コンプレッサ1042から流出した第1熱媒体は、大気熱交換器1044へ流入し、大気との熱交換によって冷却されて凝縮する。大気熱交換器1044で凝縮した第1熱媒体は、膨張弁1046へ流入して膨張する。膨張弁1046で膨張して低温となった第1熱媒体は、再生用熱交換器1026の冷媒管1030へ流入し、溶液管1028を流れる溶液との熱交換によって加熱されて蒸発する。再生用熱交換器1026で蒸発した第1熱媒体は、コンプレッサ1042へ還流する。
When the
上記の冷房運転においては、空調装置1008における冷房によって第1熱媒体が吸収した熱を利用して、溶媒槽1018の液化溶媒を蒸発する。また、溶液槽1016の溶液が発生する吸収熱は、大気熱交換器1044において大気へ放出される。
In the cooling operation, the liquefied solvent in the
(5)冷房・給湯運転
上記した(4)の冷房運転は、給湯と並行して行うこともできる。
冷房・給湯運転を開始すると、コントローラ1300は、図5に示すように、四方弁1050、1062、三方弁1106、1108を切換える。これによって、コンプレッサ1100から流出する第1熱媒体が、流路1110、四方弁1104、流路1112、三方弁1106、流路1114、四方弁1050、流路1116、蒸発用熱交換器1040、流路1118、四方弁1062、流路1120、流路結合部1122、流路1130、三方弁1108、流路1136、膨張弁1102、流路1138、流路結合部1134、流路1140、空調装置1008の空気熱交換器1142、流路1146、四方弁1104、流路1148を順に経由して、コンプレッサ1100へ戻る循環路が形成される。
(5) Cooling / hot-water supply operation The above-described (4) cooling operation can be performed in parallel with hot-water supply.
When the cooling / hot water supply operation is started, the
コントローラ1300は、コンプレッサ1100を駆動する。またコントローラは、ポンプ1034を駆動し、開閉弁1022を開く。さらにコントローラ1300は、送風機1144を駆動する。
The
またコントローラ1300は、三方弁1210を切換える。これによって、流路1222内を流れる第2熱媒体が、吸収用熱交換器1036、流路1200、熱交換器1202内の冷媒管1204、流路1208、三方弁1210、流路1220、流路結合部1218を順に経由して流路1222へ戻る循環路が形成される。コントローラ1300は、ポンプ1224、1228を駆動する。
The
コンプレッサ1100が駆動すると、第1熱媒体はコンプレッサ1100において圧縮されて、高温高圧となる。コンプレッサ1100から流出した第1熱媒体は、蒸発用熱交換器1040へ流入し、溶媒槽1018に貯まっている液化溶媒と熱交換する。蒸発用熱交換器1040における熱交換によって、液化溶媒は加熱されて蒸発し、第1熱媒体は冷却されて凝縮する。液化溶媒との熱交換によって冷却された第1熱媒体は、膨張弁1102へ流入して膨張する。膨張弁1102で膨張して低温となった第1熱媒体は、空気熱交換器1142へ流入し、送風機1144によって空気熱交換器1142の表面に吹きつけられる空気と熱交換する。空気熱交換器1142における熱交換によって、空気は冷却されて低温となり、室内を冷やす。空気熱交換器1142における熱交換によって、第1熱媒体は加熱されて蒸発する。空気熱交換器1142から流出した第1熱媒体は、コンプレッサ1100へ還流する。
When the
溶液槽1016内の溶液は、ポンプ1034によって汲出されて、第1溶液流路1024、再生用熱交換器1026の溶液管1028、第2溶液流路1032を順に経由して、溶液槽1016内の上方から吸収用熱交換器1036へ散布される。冷房・給湯運転においては、再生用熱交換器1026における熱交換は行われない。
The solution in the
吸収用熱交換器1036の表面に付着した溶液は、気化溶媒流路1020を経由して溶媒槽1018から流入する気化溶媒を吸収して、希釈される。この際に発生する吸収熱は、吸収用熱交換器1036の内部を流れる第2熱媒体によって吸収される。気化溶媒を吸収して希釈された溶液は、溶液槽1016の下部へ滴下し、溶液槽1016内の溶液と混合する。
The solution adhering to the surface of the
ポンプ1224が駆動すると、流路1222内の第2熱媒体は、吸収用熱交換器1036へ流入する。吸収用熱交換器1036において、第2熱媒体は加熱されて高温となる。高温となった第2熱媒体は、流路1200を経由して、熱交換器1202の冷媒管1204へ流入する。熱交換器1202において、冷媒管1204内を流れる第2熱媒体と、水管1206内を流れる水との間で熱交換が行われ、第2熱媒体は冷却されて、水は加熱される。熱交換器1202において冷却された第2熱媒体は、流路1208、三方弁1210、流路1220、流路結合部1218を経由して、流路1222へ還流する。
When the
ポンプ1228が駆動すると、貯湯槽1012の底部から汲出された水は、流路1226を経由して熱交換器1202の水管1206へ流入し、第2熱媒体との熱交換によって加熱される。熱交換器1202において加熱された水は、流路1230を経由して、貯湯槽1012の頂部へ流入する。
When the
本実施例のシステム1000の冷房・給湯運転では、熱交換器1202において、冷媒管1204内の第2熱媒体と、水管1206内の水とが、互いに対向する方向に流れる。このような構成とすることによって、第2熱媒体と水との間で大きな熱量を移動させることができる。
In the cooling / hot water supply operation of the
上記の冷房・給湯運転においては、空調装置1008での冷房によって空気から吸収された熱を利用して、溶媒槽1018の液化溶媒を蒸発する。溶液槽1016で発生する吸収熱は、貯湯槽1012の水の加熱に利用される。このような運転は、熱の利用効率が極めて高い。また、溶液槽1016で発生する吸収熱を熱源としているため、高温の温水を得ることができる。
In the cooling / hot water supply operation described above, the liquefied solvent in the
(6)暖房運転(圧縮HP)
本実施例のシステム1000では、溶媒槽1018内の液化溶媒を使い切ってしまい、それ以上溶液槽1016内の溶液を希釈することができずに吸収式ヒートポンプ1002を利用できない状態になった場合でも、圧縮式ヒートポンプのみを利用して空調装置1008を用いた暖房や冷房を行うことができる。
(6) Heating operation (compression HP)
In the
暖房運転(圧縮HP)を開始すると、コントローラ1300は、図6に示すように、四方弁1050、1054、1056、1058、1062、1104、三方弁1064、1106、1108を切換える。これによって、コンプレッサ1100から流出する第1熱媒体が、流路1110、四方弁1104、流路1146、空調装置1008の空気熱交換器1142、流路1140、流路結合部1134、流路1132、三方弁1108、流路1130、流路結合部1122、流路1128、四方弁1054、流路1126、四方弁1058、流路1074、四方弁1056、流路1080、膨張弁1046、流路1078、大気熱交換器1044、流路1076、四方弁1056、流路1082、四方弁1062、流路1084、三方弁1064、流路1090、流路結合部1060、流路1092、四方弁1050、流路1114、三方弁1106、流路1112、四方弁1104、流路1148を順に経由して、コンプレッサ1100へ戻る循環路が形成される。
コントローラ1300は、コンプレッサ1100を駆動する。送風機1048、送風機1144を駆動する。
When the heating operation (compression HP) is started, the
The
コンプレッサ1100が駆動すると、第1熱媒体はコンプレッサ1100において圧縮されて、高温高圧となる。コンプレッサ1100から流出した第1熱媒体は、空気熱交換器1142へ流入し、送風機1144によって空気熱交換器1142の表面に吹きつけられる大気と熱交換する。空気熱交換器1142における熱交換によって、第1熱媒体は冷却されて凝縮し、空気は加熱されて高温となる。空調装置1008は、高温となった空気を利用して室内を暖める。空気熱交換器1142において冷却された第1熱媒体は、膨張弁1046へ流入して膨張する。膨張弁1046で膨張して低温となった第1熱媒体は、大気熱交換器1044へ流入し、送風機1048によって大気熱交換器1044の表面に吹きつけられる大気と熱交換する。大気熱交換器1044における熱交換によって、第1熱媒体は加熱されて蒸発し、大気は冷却される。大気熱交換器1044で加熱された第1熱媒体は、コンプレッサ1100へ還流する。
When the
暖房運転(圧縮HP)においては、大気熱交換器1044で大気から吸収される熱を利用して、空調装置1008の空気熱交換器1142で空気を加熱する。加熱された空気を利用して、室内を暖房することができる。
In the heating operation (compression HP), air is heated by the
本実施例のシステム1000によれば、溶媒槽1018の内部の溶媒を使いきってしまった後も、引き続き暖房運転を行うことができる。
According to the
(7)冷房運転(圧縮HP)
冷房運転(圧縮HP)を開始すると、コントローラ1300は、図7に示すように、四方弁1050、1054、1056、1058、1062、1104、三方弁1064、1106、1108を切換える。これによって、コンプレッサ1100から流出する第1熱媒体が、流路1110、四方弁1104、流路1112、三方弁1106、流路1114、四方弁1050、流路1092、流路結合部1060、流路1090、三方弁1064、流路1084、四方弁1062、流路1082、四方弁1056、流路1076、大気熱交換器1044、流路1078、膨張弁1046、流路1080、四方弁1056、流路1074、四方弁1058、流路1126、四方弁1054、流路1128、流路結合部1122、流路1130、三方弁1108、流路1132、流路結合部1134、流路1140、空調装置1008の空気熱交換器1142、流路1146、四方弁1104、流路1148を順に経由して、コンプレッサ1100へ戻る流路が形成される。
コントローラ1300は、コンプレッサ1100を駆動する。送風機1048、送風機1144を駆動する。
(7) Cooling operation (compression HP)
When the cooling operation (compression HP) is started, the
The
コンプレッサ1100が駆動すると、第1熱媒体はコンプレッサ1100において圧縮されて、高温高圧となる。コンプレッサ1100から流出した第1熱媒体は、大気熱交換器1044へ流入し、送風機1048によって大気熱交換器1044の表面に吹きつけられる大気と熱交換する。大気熱交換器1044における熱交換によって、第1熱媒体は冷却されて凝縮し、大気は加熱される。大気熱交換器1044において冷却された第1熱媒体は、膨張弁1046へ流入して膨張する。膨張弁1046で膨張して低温となった第1熱媒体は、空気熱交換器1142へ流入し、送風機1144によって空気熱交換器1142の表面に吹きつけられる空気と熱交換する。空気熱交換器1142における熱交換によって、第1熱媒体は加熱されて蒸発し、空気は冷却される。空調装置1008は、冷却された空気を利用して室内を冷やす。空気熱交換器1142で加熱された第1熱媒体は、コンプレッサ1100へ還流する。
When the
冷房運転(圧縮HP)においては、空調装置1008の空気熱交換器1142で吸収した熱を、大気熱交換器1044で大気へ放出する。空気熱交換器1142で冷却された空気を利用して、室内を冷房することができる。
In the cooling operation (compression HP), the heat absorbed by the
本実施例のシステム1000によれば、溶媒槽1018の内部の溶媒を使いきってしまった後も、引き続き冷房運転を行うことができる。
According to the
上述のように、本実施例のシステム1000によれば、四方弁1050、1052、1054、1056、1058、1062、1104、三方弁1064、1106、1108を切換えることによって、再生運転、暖房運転、給湯運転、冷房運転、冷房・給湯運転、暖房運転(圧縮HP)、冷房運転(圧縮HP)のいずれかの運転を行うことができる。
As described above, according to the
(第2実施例)
図8を用いて、本実施例のシステム8000について説明する。第1実施例のシステム1000と共通する構成要素については、同一の参照符号を付して、説明を省略する。システム8000は、吸収式ヒートポンプ8002と、第1圧縮式ヒートポンプ8004と、第2圧縮式ヒートポンプ1006と、空調装置1008と、貯湯槽1012と、補助加熱装置1014を備えている。
(Second embodiment)
The
吸収式ヒートポンプ8002は、臭化リチウム水溶液などのリチウム塩溶液を作動流体とする。吸収式ヒートポンプ8002は、溶液を内部に蓄える溶液槽8016と、溶媒を内部に蓄える溶媒槽8018を備える。溶液槽8016、溶媒槽8018は、ともに内部の気圧を減圧された容器であって、溶液槽8016の頂部と溶媒槽8018の頂部は、気化溶媒流路1020を介して連通している。
The
溶液槽8016の内部には、再生用熱交換器8026と吸収用熱交換器8036が設けられている。再生用熱交換器8026は内部に第1熱媒体が流れる伝熱管であって、内部を流れる第1熱媒体と、外側表面に散布される溶液との間で熱交換を行う。吸収用熱交換器8036は内部に水が流れる伝熱管であって、内部を流れる水と、外側表面に散布される溶液との間で熱交換を行う。溶液槽8016の底部は、第1溶液流路8024を経由して三方弁8032のポートaへ接続されている。三方弁8032は、3つのポートa,b,cを備えており、コントローラ8300との間で通信可能である。三方弁8032は、コントローラ8300からの指示に応じて、ポートaとポートbを連通してポートcを連通させない状態と、ポートaとポートcを連通してポートbを連通させない状態の間で切換る。第1溶液流路8024には、ポンプ1034が設けられている。
Inside the
三方弁8032のポートbには、第2溶液流路8030の一端が接続している。第2溶液流路8030の他端は、溶液槽8016の内部において吸収用熱交換器8036の上方で開放している。三方弁8032のポートcには、第3溶液流路8028の一端が接続している。第3溶液流路8028の他端は、溶液槽8016の内部において再生用熱交換器8026の上方で開放している。
One end of the
溶媒槽8018の内部には、蒸発・凝縮用熱交換器8038が設けられている。蒸発・凝縮用熱交換器8038は内部に第1熱媒体が流れる伝熱管であって、内部を流れる第1熱媒体と、外側表面に接触している溶媒や気化溶媒との間で熱交換を行う。
An evaporation /
四方弁1054のポートAは、流路8070を経由して、再生用熱交換器8026の一端に接続されている。再生用熱交換器8026の他端は、流路8072を経由して、四方弁1058のポートCに接続されている。
The port A of the four-
四方弁1062のポートCは、流路8118を経由して、蒸発・凝縮用熱交換器8038の一端に接続されている。蒸発・凝縮用熱交換器8038の他端は、流路8088を経由して、四方弁1050のポートAに接続されている。四方弁1062のポートAは、流路8084を経由して、四方弁1050のポートCに接続されている。
The port C of the four-
貯湯槽1012の底部には、水道管1232を経由して、水道水が供給される。貯湯槽1012の頂部から延びる給湯路8234は、補助加熱装置1014の給湯管1238へ接続している。
Tap water is supplied to the bottom of the
貯湯槽1012の底部は、水道管1232から分岐する流路8226を経由して、吸収用熱交換器8036の一端に接続されている。流路8226には、ポンプ1228が設けられている。吸収用熱交換器8036の他端は、給湯路8234へ合流する流路8230を経由して、貯湯槽1012の頂部へ接続されている。
The bottom of the
本実施例のシステム8000は、第1実施例のシステム1000と同様の運転を行うことができる。以下ではコントローラ8300によって実行される各種の処理について説明する。
The
(1)再生運転
再生運転を開始すると、コントローラ8300は、図8に示すように、四方弁1050、1052、1054、1056、1058、1062、三方弁8032を切換える。これによって、コンプレッサ1042から流出する第1熱媒体が、流路1066、四方弁1052、流路1068、四方弁1054、流路8070、再生用熱交換器8026、流路8072、四方弁1058、流路1074、四方弁1056、流路1076、大気熱交換器1044、流路1078、膨張弁1046、流路1080、四方弁1056、流路1082、四方弁1062、流路8118、蒸発・凝縮用熱交換器8038、流路8088、四方弁1050、流路1094、四方弁1052、流路1096を順に経由して、コンプレッサ1042へ戻る循環路が形成される。また溶液槽8016の底部から流路8024、三方弁8032、流路8028を経由して溶液槽8016の内部で再生用熱交換器8026の上方で開口する流路が形成される。
(1) Regeneration Operation When the regeneration operation is started, the
コントローラ8300は、コンプレッサ1042を駆動する。またコントローラ8300は、ポンプ1034を駆動し、開閉弁1022を開く。さらにコントローラ1300は、送風機1048を駆動する。
The
コンプレッサ1042が駆動すると、第1熱媒体はコンプレッサ1042において圧縮されて、高温高圧となる。コンプレッサ1042から流出した第1熱媒体は、再生用熱交換器8026へ流入する。一方、溶液槽8016内の溶液は、ポンプ1034によって汲出されて、第1溶液流路8024を経由して、溶液槽8016内の上方から再生用熱交換器8026へ散布される。再生用熱交換器8026の表面に散布された溶液と、再生用熱交換器8026内を流れる第1熱媒体との間で熱交換が行われて、第1熱媒体は冷却されて凝縮し、溶液は加熱される。加熱された溶液は沸騰して、気化溶媒と濃縮された溶液に分離される。溶液から分離した気化溶媒は、気化溶媒流路1020を経て、溶液槽8016内よりも蒸気圧の低い溶媒槽8018内へ流入する。濃縮された溶液は、溶液槽8016の下部に滴下し、溶液槽8016内の溶液と混合する。
When the
再生用熱交換器8026で冷却された第1熱媒体は、大気熱交換器1044へ流入し、大気との熱交換によってさらに冷却される。大気熱交換器1044で冷却された第1熱媒体は、膨張弁1046へ流入して膨張する。膨張弁1046で膨張して低温となった第1熱媒体は、溶媒槽8018の蒸発・凝縮用熱交換器8038へ流入する。
The first heat medium cooled by the
溶液槽8016から気化溶媒流路1020を経由して溶媒槽8018へ流入した気化溶媒は、蒸発・凝縮用熱交換器8038の表面において、蒸発・凝縮用熱交換器8038の内部を流れる低温の第1熱媒体との間で熱交換する。気化溶媒は冷却されて凝縮し、蒸発・凝縮用熱交換器8038の表面で結露する。結露した液化溶媒は溶媒槽8018の下部に滴下し、溶媒槽8018の底部に貯められる。蒸発・凝縮用熱交換器8038の内部を流れる第1熱媒体は、気化溶媒との温度差によって加熱され、さらに蒸発・凝縮用熱交換器8038の表面で生じる気化溶媒の凝縮熱によっても加熱されて、蒸発する。蒸発・凝縮用熱交換器8038で蒸発した第1熱媒体は、コンプレッサ1042へ還流する。
The vaporized solvent that has flowed into the
上記の再生運転によって、溶液槽8016内の溶液から気化溶媒が分離されていき、溶液槽8016の溶液は濃縮されていく。一方で、溶媒槽8018内に蓄えられている液化溶媒の量は増加していく。再生用熱交換器8026で発生する溶媒の蒸発潜熱と蒸発・凝縮用熱交換器8038で吸収する溶媒の凝縮潜熱の差分は、コンプレッサ1042で与えられるエネルギーとともに、大気熱交換器1044で大気に放出される。
By the above regeneration operation, the vaporized solvent is separated from the solution in the
(2)暖房運転
暖房運転を開始すると、コントローラ8300は、図9に示すように、四方弁1050、1052、1054、1056、1058、1062、1104、三方弁1106、1108、8032を切換える。これによって、コンプレッサ1042から流出する第1熱媒体が、流路1066、四方弁1052、流路1094、四方弁1050、流路8088、蒸発・凝縮用熱交換器8038、流路8118、四方弁1062、流路1082、四方弁1056、流路1080、膨張弁1046、流路1078、大気熱交換器1044、流路1076、四方弁1056、流路1074、四方弁1058、流路1126、四方弁1054、流路1068、四方弁1052、流路1096を順に経由して、コンプレッサ1042へ戻る循環路が形成される。また、コンプレッサ1100から流出する第1熱媒体が、流路1110、四方弁1104、流路1146、空気熱交換器1142、流路1140、流路結合部1134、流路1138、膨張弁1102、流路1136、三方弁1108、流路1130、流路結合部1122、流路1128、四方弁1054、流路8070、再生用熱交換器8026、流路8072、四方弁1058、流路1124、三方弁1106、流路1112、四方弁1104、流路1148を順に経由して、コンプレッサ1100へ戻る循環路が形成される。また溶液槽8016の底部から流路8024、三方弁8032、流路8028を経由して溶液槽8016の内部で再生用熱交換器8026の上方で開口する流路が形成される。
(2) Heating Operation When the heating operation is started, the
コントローラ1300は、コンプレッサ1042、1100を駆動する。またコントローラは、ポンプ1034を駆動し、開閉弁1022を開く。さらにコントローラ1300は、送風機1048、1144を駆動する。
The
コンプレッサ1042が駆動すると、第1熱媒体はコンプレッサ1042において圧縮されて、高温高圧となる。コンプレッサ1042から流出した第1熱媒体は、蒸発・凝縮用熱交換器8038へ流入し、溶媒槽8018に貯まっている液化溶媒と熱交換する。蒸発・凝縮用熱交換器8038における熱交換によって、液化溶媒は加熱されて蒸発し、第1熱媒体は冷却されて凝縮する。液化溶媒との熱交換によって冷却された第1熱媒体は、膨張弁1046へ流入して膨張する。膨張弁1046で膨張して低温となった第1熱媒体は、大気熱交換器1044へ流入し、大気との熱交換によって加熱されて蒸発する。大気熱交換器1044で蒸発した第1熱媒体は、コンプレッサ1042へ還流する。
When the
溶媒槽8018の蒸発・凝縮用熱交換器8038の表面で発生した気化溶媒は、気化溶媒流路1020を経由して、溶媒槽8018内よりも蒸気圧の低い溶液槽8016内へ流入する。
The vaporized solvent generated on the surface of the evaporation /
溶液槽8016内の溶液は、ポンプ1034によって底部から汲出されて、溶液槽8016内で再生用熱交換器8026へ上方から散布される。再生用熱交換器8026の表面に付着した溶液は、気化溶媒流路1020を経由して溶媒槽8018から流入する気化溶媒を吸収して、希釈される。この際に発生する吸収熱は、再生用熱交換器8026の内部を流れる第1熱媒体によって吸収される。気化溶媒を吸収して希釈された溶液は、溶液槽8016の下部へ滴下し、溶液槽8016内の溶液と混合する。
The solution in the
コンプレッサ1100が駆動すると、第1熱媒体はコンプレッサ1100において圧縮されて、高温高圧となる。コンプレッサ1100から流出した第1熱媒体は、空調装置1008の空気熱交換器1142へ流入し、送風機1144によって空気熱交換器1142の表面に吹きつけられる空気と熱交換する。空気熱交換器1142における熱交換によって、空気は加熱されて高温となり、室内を暖める。空気熱交換器1142における熱交換によって、第1熱媒体は冷却されて凝縮する。空気熱交換器1142から流出した第1熱媒体は、膨張弁1102へ流入して膨張する。膨張弁1102で膨張して低温となった第1熱媒体は、再生用熱交換器8026へ流入する。再生用熱交換器8026において、第1熱媒体は加熱されて蒸発する。再生用熱交換器8026で蒸発した第1熱媒体は、コンプレッサ1100へ還流する。
When the
上記の暖房運転においては、大気熱交換器1044で大気から吸収した熱を利用して溶媒槽8018の液化溶媒を蒸発させ、溶液槽8016で発生する吸収熱を空調装置1008の熱源として利用する。高いCOPで高温の暖房を実現することができる。
In the heating operation described above, the liquefied solvent in the
(3)給湯運転
給湯運転を開始すると、コントローラ8300は、図10に示すように、四方弁1050、1052、1054、1056、1058、1062、三方弁8032を切換える。これによって、コンプレッサ1042から流出する第1熱媒体が、流路1066、四方弁1052、流路1094、四方弁1050、流路8088、蒸発・凝縮用熱交換器8038、流路8118、四方弁1062、流路1082、四方弁1056、流路1080、膨張弁1046、流路1078、大気熱交換器1044、流路1076、四方弁1056、流路1074、四方弁1058、流路1126、四方弁1054、流路1068、四方弁1052、流路1096を順に経由して、コンプレッサ1042へ戻る循環路が形成される。また溶液槽8016の底部から流路8024、三方弁8032、流路8030を経由して溶液槽8016の内部で吸収用熱交換器8036の上方で開口する流路が形成される。
(3) Hot-water supply operation When the hot-water supply operation is started, the
コントローラ8300は、コンプレッサ1042を駆動する。またコントローラ8300は、ポンプ1034を駆動し、開閉弁1022を開く。さらにコントローラ8300は、送風機1048を駆動する。コントローラ8300は、ポンプ1228を駆動する。
The
コンプレッサ1042が駆動すると、第1熱媒体はコンプレッサ1042において圧縮されて、高温高圧となる。コンプレッサ1042から流出した第1熱媒体は、蒸発・凝縮用熱交換器8038へ流入し、溶媒槽8018に貯まっている液化溶媒と熱交換する。蒸発・凝縮用熱交換器8038における熱交換によって、液化溶媒は加熱されて蒸発し、第1熱媒体は冷却されて凝縮する。液化溶媒との熱交換によって冷却された第1熱媒体は、膨張弁1046へ流入して膨張する。膨張弁1046で膨張して低温となった第1熱媒体は、大気熱交換器1044へ流入し、大気との熱交換によって加熱されて蒸発する。大気熱交換器1044で蒸発した第1熱媒体は、コンプレッサ1042へ還流する。
When the
溶媒槽8018の蒸発・凝縮用熱交換器8038の表面で発生した気化溶媒は、気化溶媒流路1020を経て、溶媒槽8018内よりも蒸気圧の低い溶液槽8016内へ流入する。
The vaporized solvent generated on the surface of the evaporation /
溶液槽8016内の溶液は、ポンプ1034によって底部から汲出されて、第1溶液流路8024、三方弁8032、第2溶液流路8030を経由して、溶液槽8016の上部から吸収用熱交換器8036へ散布される。
The solution in the
吸収用熱交換器8036の表面に付着した溶液は、気化溶媒流路1020を経由して溶媒槽8018から流入する気化溶媒を吸収して、希釈される。この際に発生する吸収熱は、吸収用熱交換器8036の内部を流れる第2熱媒体によって吸収される。気化溶媒を吸収して希釈された溶液は、溶液槽8016の底部へ滴下し、溶液槽8016の内部の溶液と混合する。
The solution adhering to the surface of the
ポンプ1228が駆動すると、貯湯槽1012の底部から汲出された水は、流路8226を経由して吸収用熱交換器8306へ流入し、加熱される。吸収用熱交換器8036において加熱された水は、流路8230を経由して、貯湯槽1012の頂部へ流入する。
When the
上記の給湯運転においては、大気熱交換器1044で大気から吸収される熱を利用して、溶媒槽8018の溶媒を蒸発する。溶液槽8016の溶液の吸収熱は、貯湯槽1012の水の加熱に利用される。このようにして、貯湯槽1012の上部に温水が貯えられる。
In the hot water supply operation described above, the solvent in the
本実施例のシステム8000では、貯湯槽1012内の水を吸収用熱交換器8036へ直接供給して加熱する。溶液槽8016で発生する吸収熱を直接利用して水を加熱するため、熱伝達に伴う損失を低減し、熱の利用効率を高めることができる。
In the
(4)冷房運転
冷房運転を開始すると、コントローラ8300は、図11に示すように、四方弁1050、1052、1054、1056、1058、1062、1104、三方弁1106、1108、8032を切換える。これによって、コンプレッサ1042から流出する第1熱媒体が、流路1066、四方弁1052、流路1094、四方弁1050、流路8084、四方弁1062、流路1082、四方弁1056、流路1076、大気熱交換器1044、流路1078、膨張弁1046、流路1080、四方弁1056、流路1074、四方弁1058、流路8072、再生用熱交換器8026、流路8070、四方弁1054、流路1068、四方弁1052、流路1096を順に経由して、コンプレッサ1042へ戻る循環路が形成される。また、コンプレッサ1100から流出する第1熱媒体が、流路1110、四方弁1104、流路1112、三方弁1106、流路1114、四方弁1050、流路8088、蒸発・凝縮用熱交換器8038、流路8118、四方弁1062、流路1120、流路結合部1122、流路1130、三方弁1108、流路1136、膨張弁1102、流路1138、流路結合部1134、流路1140、空調装置1008の空気熱交換器1142、流路1146、四方弁1104、流路1148を順に経由して、コンプレッサ1100へ戻る循環路が形成される。また溶液槽8016の底部から流路8024、三方弁8032、流路8028を経由して溶液槽8016の内部で再生用熱交換器8026の上方で開口する流路が形成される。
(4) Cooling Operation When the cooling operation is started, the
コントローラ8300は、コンプレッサ1042、コンプレッサ1100を駆動する。またコントローラ8300は、ポンプ1034を駆動し、開閉弁1022を開く。さらにコントローラ8300は、送風機1048、送風機1144を駆動する。
The
コンプレッサ1100が駆動すると、第1熱媒体はコンプレッサ1100において圧縮されて高温高圧となる。コンプレッサ1100から流出した第1熱媒体は、蒸発・凝縮用熱交換器8038へ流入し、溶媒槽8018に貯まっている液化溶媒と熱交換する。蒸発・凝縮用熱交換器8038における熱交換によって、液化溶媒は加熱されて蒸発し、第1熱媒体は冷却されて凝縮する。液化溶媒との熱交換によって冷却された第1熱媒体は、膨張弁1102へ流入して膨張する。膨張弁1102で膨張して低温となった第1熱媒体は、空調装置1008の空気熱交換器1142へ流入し、送風機1144によって空気熱交換器1142の表面に吹きつけられる空気と熱交換する。空気熱交換器1142における熱交換によって、空気は冷却されて低温となり、室内を冷やす。空気熱交換器1142における熱交換によって、第1熱媒体は加熱されて蒸発する。空気熱交換器1142から流出した第1熱媒体は、コンプレッサ1100へ還流する。
When the
溶液槽8016内の溶液は、ポンプ1034によって底部から汲出されて、溶液槽8016内で再生用熱交換器8026へ上方から散布される。再生用熱交換器8026の表面に付着した溶液は、気化溶媒流路1020を経由して溶媒槽8018から流入する気化溶媒を吸収して、希釈される。この際に発生する吸収熱は、再生用熱交換器8026の内部を流れる第1熱媒体によって吸収される。気化溶媒を吸収して希釈された溶液は、溶液槽8016の下部へ滴下し、溶液槽8016内の溶液と混合する。
The solution in the
コンプレッサ1042が駆動すると、第1熱媒体はコンプレッサ1042において圧縮されて、高温高圧となる。コンプレッサ1042から流出した第1熱媒体は、大気熱交換器1044へ流入し、大気との熱交換によって冷却されて凝縮する。大気熱交換器1044で凝縮した第1熱媒体は、膨張弁1046へ流入して膨張する。膨張弁1046で膨張して低温となった第1熱媒体は、再生用熱交換器8026へ流入し、加熱されて蒸発する。再生用熱交換器8026で蒸発した第1熱媒体は、コンプレッサ1042へ還流する。
When the
上記の冷房運転においては、空調装置1008における冷房によって第1熱媒体が吸収した熱を利用して、溶媒槽8018の液化溶媒を蒸発する。また、溶液槽8016の溶液が発生する吸収熱は、大気熱交換器1044において大気へ放出される。
In the above cooling operation, the liquefied solvent in the
(5)冷房・給湯運転
上記した(4)の冷房運転は、給湯と並行して行うこともできる。
冷房・給湯運転を開始すると、コントローラ8300は、図12に示すように、四方弁1050、1062、三方弁1106、1108、8032を切換える。これによって、コンプレッサ1100から流出する第1熱媒体が、流路1110、四方弁1104、流路1112、三方弁1106、流路1114、四方弁1050、流路8088、蒸発・凝縮用熱交換器8038、流路8118、四方弁1062、流路1120、流路結合部1122、流路1130、三方弁1108、流路1136、膨張弁1102、流路1138、流路結合部1134、流路1140、空調装置1008の空気熱交換器1142、流路1146、四方弁1104、流路1148を順に経由して、コンプレッサ1100へ戻る循環路が形成される。また溶液槽8016の底部から流路8024、三方弁8032、流路8030を経由して溶液槽8016の内部で吸収用熱交換器8036の上方で開口する流路が形成される。
(5) Cooling / hot-water supply operation The above-described (4) cooling operation can be performed in parallel with hot-water supply.
When the cooling / hot water supply operation is started, the
コントローラ8300は、コンプレッサ1100を駆動する。またコントローラ8300は、ポンプ1034を駆動し、開閉弁1022を開く。さらにコントローラ8300は、送風機1144を駆動する。コントローラ8300はポンプ1228を駆動する。
The
コンプレッサ1100が駆動すると、第1熱媒体はコンプレッサ1100において圧縮されて、高温高圧となる。コンプレッサ1100から流出した第1熱媒体は、蒸発・凝縮用熱交換器8038へ流入し、溶媒槽8018に貯まっている液化溶媒と熱交換する。蒸発・凝縮用熱交換器8038における熱交換によって、液化溶媒は加熱されて蒸発し、第1熱媒体は冷却されて凝縮する。液化溶媒との熱交換によって冷却された第1熱媒体は、膨張弁1102へ流入して膨張する。膨張弁1102で膨張して低温となった第1熱媒体は、空気熱交換器1142へ流入し、送風機1144によって空気熱交換器1142の表面に吹きつけられる空気と熱交換する。空気熱交換器1142における熱交換によって、空気は冷却されて低温となり、室内を冷やす。空気熱交換器1142における熱交換によって、第1熱媒体は加熱されて蒸発する。空気熱交換器1142から流出した第1熱媒体は、コンプレッサ1100へ還流する。
When the
溶液槽8016内の溶液は、ポンプ1034によって汲出されて、溶液槽8016内の上方から吸収用熱交換器8036へ散布される。吸収用熱交換器8036の表面に付着した溶液は、気化溶媒流路1020を経由して溶媒槽8018から流入する気化溶媒を吸収して、希釈される。この際に発生する吸収熱は、吸収用熱交換器8036の内部を流れる第2熱媒体によって吸収される。気化溶媒を吸収して希釈された溶液は、溶液槽8016の底部へ滴下し、溶液槽8016内の溶液と混合する。
The solution in the
ポンプ1228が駆動すると、貯湯槽1012の底部から汲出された水は、流路8226を経由して吸収用熱交換器8036へ流入し、加熱される。吸収用熱交換器8036において加熱された水は、流路8230を経由して、貯湯槽1012の頂部へ流入する。
When the
上記の冷房・給湯運転においては、空調装置1008での冷房によって空気から吸収された熱を利用して、溶媒槽8018の液化溶媒を蒸発する。溶液槽8016で発生する吸収熱は、貯湯槽1012の水の加熱に利用される。このような運転は、熱の利用効率が極めて高い。また、溶液槽8016で発生する吸収熱を熱源としているため、高温の温水を得ることができる。
In the cooling / hot water supply operation described above, the liquefied solvent in the
(6)暖房運転(圧縮HP)
本実施例のシステム8000では、溶媒槽8018内の液化溶媒を使い切ってしまい、それ以上溶液槽8016内の溶液を希釈することができずに吸収式ヒートポンプ8002を利用できない状態になった場合でも、圧縮式ヒートポンプのみを利用して空調装置1008を用いた暖房または冷房を行うことができる。
(6) Heating operation (compression HP)
In the
暖房運転(圧縮HP)を開始すると、コントローラ8300は、図13に示すように、四方弁1050、1054、1056、1058、1062、1104、三方弁1106、1108を切換える。これによって、コンプレッサ1100から流出する第1熱媒体が、流路1110、四方弁1104、流路1146、空調装置1008の空気熱交換器1142、流路1140、流路結合部1134、流路1132、三方弁1108、流路1130、流路結合部1122、流路1128、四方弁1054、流路1126、四方弁1058、流路1074、四方弁1056、流路1080、膨張弁1046、流路1078、大気熱交換器1044、流路1076、四方弁1056、流路1082、四方弁1062、流路8084、四方弁1050、流路1114、三方弁1106、流路1112、四方弁1104、流路1148を順に経由して、コンプレッサ1100へ戻る循環路が形成される。
When the heating operation (compression HP) is started, the
コントローラ1300は、コンプレッサ1100を駆動する。送風機1048、送風機1144を駆動する。
The
コンプレッサ1100が駆動すると、第1熱媒体はコンプレッサ1100において圧縮されて、高温高圧となる。コンプレッサ1100から流出した第1熱媒体は、空気熱交換器1142へ流入し、送風機1144によって空気熱交換器1142の表面に吹きつけられる空気と熱交換する。空気熱交換器1142における熱交換によって、第1熱媒体は冷却されて凝縮し、空気は加熱されて高温となる。空調装置1008は、高温となった空気を利用して室内を暖める。空気熱交換器1142において冷却された第1熱媒体は、膨張弁1046へ流入して膨張する。膨張弁1046で膨張して低温となった第1熱媒体は、大気熱交換器1044へ流入し、送風機1048によって大気熱交換器1044の表面に吹きつけられる大気と熱交換する。大気熱交換器1044における熱交換によって、第1熱媒体は加熱されて蒸発し、大気は冷却される。大気熱交換器1044で加熱された第1熱媒体は、コンプレッサ1100へ還流する。
When the
暖房運転(圧縮HP)においては、大気熱交換器1044で大気から吸収される熱を利用して、空調装置1008の空気熱交換器1142で空気を加熱する。加熱された空気を利用して、室内を暖房することができる。
In the heating operation (compression HP), air is heated by the
本実施例のシステム8000によれば、溶媒槽8018の内部の溶媒を使いきってしまった後も、引き続き暖房運転を行うことができる。
According to the
(7)冷房運転(圧縮HP)
冷房運転(圧縮HP)を開始すると、コントローラ8300は、図14に示すように、四方弁1050、1054、1056、1058、1062、1104、三方弁1106、1108を切換える。これによって、コンプレッサ1100から流出する第1熱媒体が、流路1110、四方弁1104、流路1112、三方弁1106、流路1114、四方弁1050、流路8084、四方弁1062、流路1082、四方弁1056、流路1076、大気熱交換器1044、流路1078、膨張弁1046、流路1080、四方弁1056、流路1074、四方弁1058、流路1126、四方弁1054、流路1128、流路結合部1122、流路1130、三方弁1108、流路1132、流路結合部1134、流路1140、空調装置1008の空気熱交換器1142、流路1146、四方弁1104、流路1148を順に経由して、コンプレッサ1100へ戻る流路が形成される。
(7) Cooling operation (compression HP)
When the cooling operation (compression HP) is started, the
コントローラ8300は、コンプレッサ1100を駆動する。送風機1048、送風機1144を駆動する。
The
コンプレッサ1100が駆動すると、第1熱媒体はコンプレッサ1100において圧縮されて、高温高圧となる。コンプレッサ1100から流出した第1熱媒体は、大気熱交換器1044へ流入し、送風機1048によって大気熱交換器1044の表面に吹きつけられる大気と熱交換する。大気熱交換器1044における熱交換によって、第1熱媒体は冷却されて凝縮し、大気は加熱される。大気熱交換器1044において冷却された第1熱媒体は、膨張弁1046へ流入して膨張する。膨張弁1046で膨張して低温となった第1熱媒体は、空気熱交換器1142へ流入し、送風機1144によって空気熱交換器1142の表面に吹きつけられる空気と熱交換する。空気熱交換器1142における熱交換によって、第1熱媒体は加熱されて蒸発し、空気は冷却される。空調装置1008は、冷却された空気を利用して室内を冷やす。空気熱交換器1142で加熱された第1熱媒体は、コンプレッサ1100へ還流する。
When the
冷房運転(圧縮HP)においては、空調装置1008の空気熱交換器1142で吸収した熱を、大気熱交換器1044で大気へ放出する。空気熱交換器1142で冷却された空気を利用して、室内を冷房することができる。
In the cooling operation (compression HP), the heat absorbed by the
本実施例のシステム1000によれば、溶媒槽1018の内部の溶媒を使いきってしまった後も、引き続き冷房運転を行うことができる。
According to the
上述のように、本実施例のシステム8000によれば、四方弁1050、1052、1054、1056、1058、1062、1104、三方弁1106、1108を切換えることによって、再生運転、暖房運転、給湯運転、冷房運転、冷房・給湯運転、暖房運転(圧縮HP)、冷房運転(圧縮HP)のいずれかの運転を行うことができる。
As described above, according to the
本実施例のシステム8000では、第1実施例のシステム1000では別個の装置としていた凝縮用熱交換器1038と蒸発用熱交換器1040を一体化して、蒸発・凝縮用熱交換器8038とすることで、流路1086、1090、三方弁1064を不要として、より簡素な構成のシステムを実現している。
In the
本実施例のシステム8000によれば、貯湯槽1012内の水を吸収用熱交換器8036へ供給して直接加熱することによって、給湯時の加熱効率を向上することができる。
According to the
以上、本発明の具体例を詳細に説明したが、これらは例示にすぎず、特許請求の範囲を限定するものではない。特許請求の範囲に記載の技術には、以上に例示した具体例を様々に変形、変更したものが含まれる。
例えば上記の実施例では、水を冷媒として臭化リチウム水溶液を吸収剤としたヒートポンプシステムについて説明したが、アンモニアを冷媒として水を吸収剤としたヒートポンプシステムとして具現化することもできる。
また、本明細書または図面に説明した技術要素は、単独であるいは各種の組み合わせによって技術的有用性を発揮するものであり、出願時請求項記載の組み合わせに限定されるものではない。また、本明細書または図面に例示した技術は複数目的を同時に達成するものであり、そのうちの一つの目的を達成すること自体で技術的有用性を持つものである。
Specific examples of the present invention have been described in detail above, but these are merely examples and do not limit the scope of the claims. The technology described in the claims includes various modifications and changes of the specific examples illustrated above.
For example, in the above-described embodiment, the heat pump system using water as a refrigerant and a lithium bromide aqueous solution as an absorbent has been described. However, the present invention can be embodied as a heat pump system using ammonia as a refrigerant and water as an absorbent.
In addition, the technical elements described in the present specification or the drawings exhibit technical usefulness alone or in various combinations, and are not limited to the combinations described in the claims at the time of filing. In addition, the technology illustrated in the present specification or the drawings achieves a plurality of objects at the same time, and has technical utility by achieving one of the objects.
1000:システム
1002:吸収式ヒートポンプ
1004:第1圧縮式ヒートポンプ
1006:第2圧縮式ヒートポンプ
1008:空調装置
1010:床暖房装置
1012:貯湯槽
1014:補助加熱装置
1016:溶液槽
1018:溶媒槽
1020:気化溶媒流路
1022:開閉弁
1024:第1溶液流路
1026:再生用熱交換器
1028:溶液管
1030:冷媒管
1032:第2溶液流路
1034:ポンプ
1036:吸収用熱交換器
1038:凝縮用熱交換器
1040:蒸発用熱交換器
1042:コンプレッサ
1044:大気熱交換器
1046:膨張弁
1048:送風機
1050、1052、1054、1056、1058、1062:四方弁
1060:流路結合部
1064:三方弁
1066、1068、1070、1072、1074、1076、1078、1080、1082、1084、1086、1088、1090、1092、1094、1096、:流路
1100:コンプレッサ
1102:膨張弁
1104:四方弁
1106、1108:三方弁
1110、1112、1114、1116、1118、1120、1124、1126、1128、1130、1132、1136、1138、1140、1146、1148:流路
1122、1134:流路結合部
1142:空気熱交換器
1144:送風機
1200、1208、1212、1216、1220、1222:流路
1202:熱交換器
1204:冷媒管
1206:水管
1210:三方弁
1214:冷媒管
1218:流路結合部
1224:ポンプ
1226、1230:流路
1228:ポンプ
1232:水道管
1234:給湯路
1236:バーナ
1238:給湯管
1300:コントローラ
1302:リモコン
8000:システム
8002:吸収式ヒートポンプ
8004:第1圧縮式ヒートポンプ
8016:溶液槽
8018:溶媒槽
8024:第1溶液流路
8026:再生用熱交換器
8028:第3溶液流路
8030:第2溶液流路
8032:三方弁
8036:吸収用熱交換器
8038:蒸発・凝縮用熱交換器
8070、8072、8084、8088、8118:流路
8226、8230:流路
8234:給湯路
8300:コントローラ
1000: system 1002: absorption heat pump 1004: first compression heat pump 1006: second compression heat pump 1008: air conditioner 1010: floor heating device 1012: hot water tank 1014: auxiliary heating device 1016: solution tank 1018: solvent tank 1020: Vaporized solvent flow path 1022: On-off valve 1024: First solution flow path 1026: Regeneration heat exchanger 1028: Solution pipe 1030: Refrigerant pipe 1032: Second solution flow path 1034: Pump 1036: Absorption heat exchanger 1038: Condensation Heat exchanger 1040: Evaporation heat exchanger 1042: Compressor 1044: Atmospheric heat exchanger 1046: Expansion valve 1048: Blower 1050, 1052, 1054, 1056, 1058, 1062: Four-way valve 1060: Flow path coupling part 1064: Three-way Valves 1066, 1068, 1070, 1072, 10 4, 1076, 1078, 1080, 1082, 1084, 1086, 1088, 1090, 1092, 1094, 1096: flow path 1100: compressor 1102: expansion valve 1104: four-way valve 1106, 1108: three-way valve 1110, 1112, 1114, 1116, 1118, 1120, 1124, 1126, 1128, 1130, 1132, 1136, 1138, 1140, 1146, 1148: flow path 1122, 1134: flow path coupling part 1142: air heat exchanger 1144: blower 1200, 1208, 1212 , 1216, 1220, 1222: flow path 1202: heat exchanger 1204: refrigerant pipe 1206: water pipe 1210: three-way valve 1214: refrigerant pipe 1218: flow path coupling part 1224: pump 1226, 1230: flow path 1228: pump 1232: water Pipe 1234: Hot water supply path 1236: Burner 1238: Hot water supply pipe 1300: Controller 1302: Remote control 8000: System 8002: Absorption heat pump 8004: First compression heat pump 8016: Solution tank 8018: Solvent tank 8024: First solution flow path 8026: Heat exchanger for regeneration 8028: third solution channel 8030: second solution channel 8032: three-way valve 8036: heat exchanger for absorption 8038: heat exchanger for evaporation / condensation 8070, 8072, 8084, 8088, 8118: flow Channels 8226, 8230: Channel 8234: Hot water supply channel 8300: Controller
Claims (3)
内部に液化溶媒を蓄える溶媒槽と、
溶液槽の上部と溶媒槽の上部を連通し、気化溶媒が内部を通過する気化溶媒流路と、
溶液槽に蓄えられた溶液と熱媒体とを熱交換させ、溶液から溶媒を蒸発させ、溶液槽の内部で溶液と気化溶媒に分離する再生用熱交換器と、
溶媒槽に流入する気化溶媒と熱媒体とを熱交換させ、溶媒槽の内部で気化溶媒を凝縮して液化溶媒とする凝縮用熱交換器と、
溶媒槽に蓄えられた液化溶媒と熱媒体とを熱交換させ、液化溶媒を蒸発させ、溶媒槽の内部で気化溶媒を発生する蒸発用熱交換器と、
溶液槽に蓄えられた溶液と熱媒体とを熱交換させ、溶液槽の内部で溶液に気化溶媒を吸収させる吸収用熱交換器と、
熱媒体を圧縮する圧縮手段と、
熱媒体を膨張する膨張手段と、
熱媒体を大気と熱交換させる大気熱交換器と、
熱媒体を圧縮する他の圧縮手段と、
熱媒体を膨張する他の膨張手段と、
熱媒体を室内空気と熱交換させる空気熱交換器と、
圧縮手段、再生用熱交換器、膨張手段、凝縮用熱交換器を順に経由して圧縮手段へ戻る熱媒体の第1循環路と、
圧縮手段、蒸発用熱交換器、膨張手段、大気熱交換器を順に経由して圧縮手段へ戻る熱媒体の第2循環路と、
熱媒体の流路を第1循環路および第2循環路のいずれかに切換えるとともに、
他の圧縮手段、空気熱交換器、他の膨張手段、再生用熱交換器を順に経由して他の圧縮手段へ戻る熱媒体の第1暖房循環路と、
他の圧縮手段、空気熱交換器、膨張手段、大気熱交換器を順に経由して他の圧縮手段へ戻る熱媒体の第2暖房循環路とのいずれかに切換える切換手段
を備え、熱媒体を第1循環路で循環させる再生運転と、熱媒体を第2循環路で循環させる吸収運転のいずれでも動作可能であるとともに、
吸収運転時に熱媒体を第1暖房循環路で循環させる第1暖房運転と、熱媒体を第2循環路で循環させる第2暖房運転のいずれでも動作可能であるハイブリッドヒートポンプシステム。 A solution tank for storing the solution inside,
A solvent tank for storing the liquefied solvent inside,
A vaporized solvent flow path through which the vaporized solvent passes through the upper part of the solution tank and the upper part of the solvent tank;
A heat exchanger for regeneration that heat-exchanges the solution stored in the solution tank and the heat medium, evaporates the solvent from the solution, and separates the solution and the vaporized solvent inside the solution tank;
Heat exchange between the vaporized solvent flowing into the solvent tank and the heat medium, condensing the vaporized solvent inside the solvent tank to form a liquefied solvent, and a heat exchanger for condensation,
Heat exchange between the liquefied solvent stored in the solvent tank and the heat medium, evaporating the liquefied solvent, and generating a vaporized solvent inside the solvent tank; and
Heat exchange between the solution stored in the solution tank and the heat medium, and an absorption heat exchanger for absorbing the vaporized solvent in the solution inside the solution tank;
Compression means for compressing the heat medium;
Expansion means for expanding the heat medium;
An atmospheric heat exchanger that exchanges heat between the heat medium and the atmosphere;
Other compression means for compressing the heat medium;
Other expansion means for expanding the heat medium;
An air heat exchanger that exchanges heat between the heat medium and room air;
A first circulation path of a heat medium returning to the compression means via the compression means, the regeneration heat exchanger, the expansion means, and the condensation heat exchanger in order,
A second circulation path of the heat medium returning to the compression means through the compression means, the evaporating heat exchanger, the expansion means, and the atmospheric heat exchanger in order,
While switching the flow path of the heat medium to either the first circulation path or the second circulation path ,
A first heating circuit of the heat medium returning to the other compression means through the other compression means, the air heat exchanger, the other expansion means, and the regeneration heat exchanger in order,
A switching means for switching to any one of the second heating circulation path of the heat medium returning to the other compression means through the other compression means, the air heat exchanger, the expansion means, and the atmospheric heat exchanger in order, It can be operated in either the regeneration operation for circulating in the first circulation path or the absorption operation for circulating the heat medium in the second circulation path ,
A hybrid heat pump system capable of operating in either a first heating operation in which the heat medium is circulated in the first heating circuit during the absorption operation or a second heating operation in which the heat medium is circulated in the second circuit .
暖房装置、吸収用熱交換器を順に経由して暖房装置へ戻る熱媒体の第3循環路をさらに備え、
吸収運転時に熱媒体を第3循環路でも循環させることを特徴とする、請求項1のハイブリッドヒートポンプシステム。 A heating device for heating indoor air by heat exchange with a heat medium;
Further comprising a third circulation path for the heating medium returning to the heating device via the heating device and the absorption heat exchanger in order,
The hybrid heat pump system according to claim 1, wherein the heat medium is also circulated through the third circulation path during the absorption operation.
給湯用熱交換器、吸収用熱交換器を順に経由して給湯用熱交換器へ戻る熱媒体の第4循環路をさらに備え、
吸収運転時に熱媒体を第4循環路でも循環させることを特徴とする、請求項1のハイブリッドヒートポンプシステム。 A hot water supply heat exchanger that heats water by heat exchange with a heat medium;
Further comprising a fourth circulation path for the heat medium returning to the hot water supply heat exchanger via the hot water supply heat exchanger and the absorption heat exchanger in order,
The hybrid heat pump system according to claim 1, wherein the heat medium is also circulated in the fourth circulation path during the absorption operation.
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