JP4815247B2 - 複合ヒートポンプシステム - Google Patents
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Description
前記原動機の排熱を、吸収液を加熱して冷媒を分離する再生器の熱源として利用する吸収式ヒートポンプ回路とを備え、
前記圧縮式ヒートポンプ回路が有する圧縮機の高圧側と、前記吸収式ヒートポンプ回路が有する再生器の冷媒流出側とが、当該両ヒートポンプ回路が共有する凝縮器の冷媒流入側に接続されていると共に、
前記圧縮式ヒートポンプ回路が有する圧縮機の低圧側と、前記吸収式ヒートポンプ回路が有する吸収器の冷媒流入側とが、当該両ヒートポンプ回路が共有する蒸発器の冷媒流出側に接続されている複合ヒートポンプシステムに関する。
この複合ヒートポンプシステムは、圧縮式ヒートポンプ回路が有する圧縮機の高圧側と、吸収式ヒートポンプ回路が有する再生器の冷媒流出側とが、当該両ヒートポンプ回路が共有する凝縮器の冷媒流入側に接続されていると共に、圧縮式ヒートポンプ回路が有する圧縮機の冷媒流入側と、吸収式ヒートポンプ回路が有する吸収器の冷媒流入側とが、当該両ヒートポンプ回路が共有する蒸発器の冷媒流出側に接続されているという形態で、圧縮式ヒートポンプ回路と吸収式ヒートポンプ回路とが、凝縮器及び蒸発器を共有する形態で構成されている。そして、上記圧縮式ヒートポンプ回路と上記吸収式ヒートポンプ回路とを作動させることで、蒸発器で冷房用等の冷熱が得られ、又、吸収器及び凝縮器で給湯用又は暖房用等の温熱が得られる。
即ち、上記のような従来の複合ヒートポンプシステムでは、圧縮機の高圧側に流出した高温高圧の冷媒蒸気は、直接凝縮器に供給されて凝縮するので、凝縮器において、その高温高圧の冷媒蒸気が有する顕熱及び潜熱を回収し、多くの温熱を得るように構成されていた。
前記原動機の排熱を、吸収液を加熱して冷媒を分離する再生器の熱源として利用する吸収式ヒートポンプ回路とを備え、
前記圧縮式ヒートポンプ回路が有する圧縮機の高圧側と、前記吸収式ヒートポンプ回路が有する再生器の冷媒流出側とが、当該両ヒートポンプ回路が共有する凝縮器の冷媒流入側に接続されていると共に、
前記圧縮式ヒートポンプ回路が有する圧縮機の低圧側と、前記吸収式ヒートポンプ回路が有する吸収器の冷媒流入側とが、当該両ヒートポンプ回路が共有する蒸発器の冷媒流出側に接続されている複合ヒートポンプシステムであって、その第1特徴構成は、前記圧縮機の高圧側の冷媒蒸気の熱を、前記再生器の熱源として供給する蒸気熱供給手段を備え、
前記原動機の冷却水が内部に流通する冷却水用伝熱管を前記再生器に設けて、前記原動機の排熱を前記再生器の熱源として利用するように構成され、
前記蒸気熱供給手段が、前記圧縮機の高圧側から前記凝縮器に供給される冷媒蒸気と、前記冷却水用伝熱管に供給される冷却水との熱交換を行う蒸気熱供給用熱交換器で構成されている点にある。
したがって、再生器の熱源として利用される適切な排熱を排出する範囲内で、原動機の出力を低下させることができ、結果、一層のCOPの向上を実現することができる。
加えて、上記特徴構成によれば、上記のように蒸気熱供給手段を構成することにより、圧縮機の高圧側から凝縮器の冷媒流入側に供給される冷媒蒸気の顕熱との熱交換により、原動機の排熱を回収して比較的高温となった原動機の冷却水を一層加熱し、その加熱されて高温となった冷却水を再生器に設けられた冷却水用伝熱管に流通させるので、再生器は、冷却水用伝熱管を設けるだけで、上記原動機の排熱と圧縮機の高圧側の冷媒蒸気の顕熱とを、熱源として利用することができ、再生器の構成を簡単なものとすることができる。
まず、本発明の複合ヒートポンプシステムを説明する前に、参考となる複合ヒートポンプシステム(以下、参考システムと呼ぶ。)の参考形態について、図1に基づいて説明する。
図1に示す参考システムは、原動機としてのエンジン20の軸出力を、アンモニアである冷媒Aを圧縮する圧縮機10の動力源として利用する圧縮式ヒートポンプ回路Xと、エンジン20の排熱を、上記アンモニアを吸収可能且つアンモニアよりも沸点が高い水である吸収液Bを加熱して冷媒を分離する再生器4の熱源として利用する吸収式ヒートポンプ回路Yとを、凝縮器1及び蒸発器2を共有する形態で備えて構成されており、上記圧縮式ヒートポンプ回路Xと上記吸収式ヒートポンプ回路Yとを作動させることで、エンジン20の軸出力及び排熱を有効利用することができる。
また、上記蒸発器2には、下方に溜まる冷媒液A2を伝熱管2aに散布する冷媒液循環路2bが設けられており、これにより、蒸発器2における冷媒液A2が、良好に、伝熱管2a内に流通する冷熱用水Cから吸熱して蒸発することができる。
そして、吸収式ヒートポンプ回路Yを作動するときには、エンジン冷却水JWを上記排ガス熱交換器24に流通させた後に再生器4の冷却水用伝熱管4aに供給する状態として、できるだけ高温のエンジン冷却水JWを再生器4の熱源として供給するように構成されている。
尚、例えばエンジン冷却水JWが再生器4で充分に放熱して低温となる場合において、上記空冷部23を省略しても構わない。
即ち、圧縮式ヒートポンプ回路Xが有する圧縮機10の高圧側(冷媒蒸気A1を圧縮する場合に圧縮後の冷媒蒸気A1が流出する側)と、吸収式ヒートポンプ回路Yが有する再生器4の冷媒流出側(分離後の冷媒蒸気A1が流出する側)とが、両ヒートポンプ回路X,Yが共有する凝縮器1の冷媒流入側(凝縮前の冷媒蒸気A1が流入する側)に接続されている。更に、圧縮式ヒートポンプ回路Xが有する圧縮機10の低圧側(冷媒蒸気A2を圧縮する場合に圧縮前の冷媒蒸気A1が流入する側)と、吸収式ヒートポンプ回路Yが有する吸収器3の冷媒流入側(吸収前の冷媒蒸気A1が流入する側)とが、両ヒートポンプ回路X,Yが共有する蒸発器2の冷媒流出側(蒸発後の冷媒蒸気A1が流出する側)に接続されている。
即ち、そして、この冷媒蒸気用伝熱管4bを再生器4に設けることで、圧縮機10の高圧側の冷媒蒸気A1の顕熱を、再生器4の熱源として供給する蒸気熱供給手段Zが構成されている。
次に、本発明の複合ヒートポンプシステム(以下、本システムと呼ぶ。)の第1実施形態について、図2に基づいて説明する。
尚、上述した参考形態の参考システムと同様の構成については、図面において同じ符号を付しており、詳細な説明については割愛する。
図2に示す本システムは、上述した参考形態の参考システムに対して、一層のCOPの向上を実現するための蒸気熱供給手段Zの具体的構成が異なる。
2:蒸発器
3:吸収器
4:再生器
4a:冷却水用伝熱管
4b:冷媒蒸気用伝熱管
10:圧縮機
13:蒸気熱供給用熱交換器
20:エンジン(原動機)
A:冷媒
B:吸収液
JW:エンジン冷却水(原動機の冷却水)
X:圧縮式ヒートポンプ回路
Y:吸収式ヒートポンプ回路
Z:蒸気熱供給手段
Claims (2)
- 原動機の軸出力を、冷媒を圧縮する圧縮機の動力源として利用する圧縮式ヒートポンプ回路と、
前記原動機の排熱を、吸収液を加熱して冷媒を分離する再生器の熱源として利用する吸収式ヒートポンプ回路とを備え、
前記圧縮式ヒートポンプ回路が有する圧縮機の高圧側と、前記吸収式ヒートポンプ回路が有する再生器の冷媒流出側とが、当該両ヒートポンプ回路が共有する凝縮器の冷媒流入側に接続されていると共に、
前記圧縮式ヒートポンプ回路が有する圧縮機の低圧側と、前記吸収式ヒートポンプ回路が有する吸収器の冷媒流入側とが、当該両ヒートポンプ回路が共有する蒸発器の冷媒流出側に接続されている複合ヒートポンプシステムであって、
前記圧縮機の高圧側の冷媒蒸気の熱を、前記再生器の熱源として供給する蒸気熱供給手段を備え、
前記原動機の冷却水が内部に流通する冷却水用伝熱管を前記再生器に設けて、前記原動機の排熱を前記再生器の熱源として利用するように構成され、
前記蒸気熱供給手段が、前記圧縮機の高圧側から前記凝縮器に供給される冷媒蒸気と、前記冷却水用伝熱管に供給される冷却水との熱交換を行う蒸気熱供給用熱交換器で構成されている複合ヒートポンプシステム。 - 前記冷媒がアンモニアであり、前記吸収液が水である請求項1に記載の複合ヒートポンプシステム。
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