JPH07151415A - 吸収式冷暖房装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 装置の大型化や複雑化を招くことなく、十分
な冷房能力と暖房能力を得ることのできる吸収式冷暖房
装置を提供する。 【構成】 発生器１、凝縮器２、蒸発器３および吸収器
４により吸収式冷凍サイクルを構成し、室内熱交換器２
０、室外熱交換器２１、三方弁２４、２５、２６、２７
およびこれらを接続するブライン配管によりブライン系
を構成した。室外熱交換器２１には冷却水ポンプ３１と
スプレーノズル３０とからなる冷却水散水手段を設け、
冷房時に室外熱交換器２１の外側フィン２１ａ表面に散
水するようにした。また、蒸発器３と凝縮器４の間に補
助冷媒を循環させることにより、冷房時の冷房能力をさ
らに向上させた。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、吸収式冷凍サイクルを
利用して室内の冷房および暖房を行う吸収式冷暖房装置
に関する。

【０００２】

【従来の技術】吸収式冷凍サイクルを利用したヒートポ
ンプシステムの従来技術として、冷房時には蒸発器を経
て冷却された利用水を室内に導き室内を冷房し、暖房時
には吸収器および凝縮器を経て熱を得た利用水によって
室内を暖房するものが特開昭５８−３１２６４号公報に
開示されている。また、吸収器および凝縮器を水散式の
空冷熱交換器としているものが、特開昭６３−２０１４
５８号公報に開示されている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
従来技術のうち特開昭５８−３１２６４号公報に開示さ
れたものでは、吸収器および凝縮器の除熱は水冷式にな
っており、冷却塔や冷却水ポンプ等が必要になり機器が
複雑化し大型化するとともにメンテナンスも必要とな
る。これに対して、特開昭６３−２０１４５８号公報に
開示されているものでは、吸収器および凝縮器は水散式
の空冷熱交換器としているのだが、暖房時に吸収熱およ
び凝縮熱を効率良く利用できず、暖房能力が低下すると
いう問題がある。また、空冷熱交換器を使用するとサイ
クル内に冷却ファン等を設置する必要が生じるので装置
全体が大型化するという問題も存在する。

【０００４】本発明は蒸気問題点に鑑み、冷却塔や冷却
水ポンプ塔を不要とし、装置を簡略化し小型化を可能と
したうえで、十分な冷房能力および暖房能力を確保する
事ができる吸収式冷暖房装置を提供することを目的とす
る。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明は上記目的を達成
するために、熱源からの熱と内部の水溶液とを熱交換さ
せてこの水溶液から水蒸気を発生させ、濃溶液とする発
生器と、前記水蒸気と内部を流れる作動流体とを熱交換
させて水蒸気を凝縮させる凝縮器と、前記凝縮器で作ら
れた凝縮水と内部を流れる作動流体とを熱交換させて凝
縮水を蒸発させる蒸発器と、前記蒸発器で作られた水蒸
気を前記濃溶液に吸収させる吸収器と、前記作動流体が
前記吸収器および前記凝縮器を循環する第１作動流体経
路と、前記作動流体が前記蒸発器を循環する第２作動流
体経路と、内部を流れる前記作動流体と室内の空気とを
熱交換させる室内熱交換器と、外側に熱交換促進用のフ
ィンを備え、内部を流れる前記作動流体と室外の空気と
を熱交換させる室外熱交換器と、冷房時に、前記室外熱
交換器の前記フィン表面に冷却水を散水する冷却水散水
手段と、暖房時には前記第１作動流体経路と前記室内熱
交換器とを連通し、かつ前記第２作動流体経路と前記室
外熱交換器とを連通し、冷房時には前記第１作動流体経
路と前記室外熱交換器とを連通し、かつ前記第２作動流
体経路と前記室内熱交換器とを連通するよう前記作動流
体経路を切り替える切替え弁とを備えているという技術
手段を採用する。

【０００６】

【作用および効果】上記構成の本発明の吸収式冷暖房装
置は、冷房時に冷却水散水手段により室外熱交換器２１
の外側のフィン表面に冷却水を散水するので、湿球温度
近くまで作動流体の温度を下げることができ、凝縮器お
よび吸収器に冷却塔等の除熱設備を設置しなくても、そ
の分の除熱を室外熱交換器部にて行うことが可能となる
ので、凝縮熱および吸収熱を暖房時の熱源として利用で
き、サイクルの暖房性能の低下を防止できる。また請求
項２記載の発明ではさらに、補助冷媒設備を併用するこ
とによってさらに冷房能力を増大することができる。こ
うして、設備の複雑化、大型化を招かず、また頻繁なメ
ンテナンスを必要とせず、十分な冷房能力、暖房能力を
備えた吸収式冷暖房器を実現することができる。

【０００７】

【実施例】次に、本発明の吸収式冷暖房装置の構成を図
１に基づいて説明する。吸収式冷暖房装置はエンジン等
の熱源からの排熱を有効に利用して店舗等の室内の冷暖
房を行うもので、発生器１、凝縮器２、蒸発器３および
吸収器４等を備える吸収式冷凍サイクルを基本とするも
のである。凝縮器２、蒸発器３および吸収器４は一体と
なってシェルＡに収納されている。

【０００８】これらは、内部を水蒸気が流れる水蒸気配
管５、濃溶液が流れる濃溶液配管６、および内部を希溶
液が流れる希溶液配管７により接続されている。水蒸気
配管５は発生器１にて発生した水蒸気をシェルＡ内の凝
縮器２へ送る配管であり、濃溶液配管６は、発生器１に
残留した濃溶液をシェルＡ内の吸収器４へ送る配管であ
る。希溶液配管７は、シェルＡ内の吸収器４に残留した
希溶液を吸収液ポンプ８によって発生器１に戻す配管で
ある。濃溶液配管６と希溶液配管７が近隣する部位に
は、濃溶液配管６内を流れる高温の濃溶液と希溶液配管
７内を流れる低温の希溶液とを熱交換させるための溶液
熱交換器１９が備えられている。

【０００９】発生器１は、例えば発電用のエンジン等の
熱源からの熱を得て、内部に貯留してある臭化リチウム
の希水溶液（吸収液）を沸騰させて水蒸気を発生させ
る。このとき、希溶液は濃縮され高温の濃溶液となって
底部に残留する。凝縮器２は、ビル、スーパーマーケッ
ト、レストラン、コンビニエンスストア等の店舗の室内
の冷房あるいは暖房のために熱を運搬する本発明の作動
流体であるブライン（本実施例では塩化ナトリウム水溶
液）が流入する第１コイルチューブ９により構成され、
シェルＡ内に流入した水蒸気とコイルチューブ９内を流
れる本発明の作動流体であるブラインとを熱交換させて
水蒸気を凝縮させる。

【００１０】ここで、ブラインとは状態変化を伴わず他
の物質を冷却あるいは加熱する熱媒体となる不凍液のこ
とで、塩化ナトリウムあるいは塩化カルシウム等の水溶
液が適用される。また、凍結の心配のない場合は水でも
使用可能である。本発明では、水を含めた２次媒体の総
称としてブラインという言葉を使っている。蒸発器３も
また、上述したブラインが流入する第２コイルチューブ
１０により構成され、凝縮器２で凝縮された後に絞り部
１１で減圧された凝縮水と第２コイルチューブ１０内を
流れるブラインとを熱交換させて凝縮水を蒸発させる。

【００１１】吸収器４は、吸収液（濃溶液）に蒸発器３
で蒸発した水蒸気を吸収させるもので、吸収される際に
吸収熱が発生するので、第１コイルチューブ９の上流側
にブライン配管を介して接続される第３コイルチューブ
１２内を流れるブラインに吸収熱を与える。吸収液は水
蒸気を吸収して希溶液となってシェルＡ内の吸収器４の
底部に残存する。

【００１２】シェルＡの内部には、凝縮器２で凝縮した
凝縮水を貯める貯留皿１３、蒸発器３と吸収器４とを区
画する仕切り板１４、およびこの仕切り板１４の上部に
接続された網目板１５が設けられている。吸収器４の出
口には、吸収器４の底部に残存した希溶液とこの希溶液
に混合されている補助冷媒とを分離する分離器１６が備
えられており、分離器１６にて分離された補助冷媒は、
補助冷媒ポンプ１８によって補助冷媒通路１７を通り蒸
発器３に戻されるようになっている。

【００１３】以上によって、吸収式冷暖房装置の吸収系
が構成される。次にブライン系の構成を説明する。ブラ
イン配管は、吸収器４と凝縮器２を経たあと、室内と熱
交換を行う室内熱交換器２０あるいは室外の外気と熱交
換を行う室外熱交換器２１を経由する経路をたどって循
環する第１ブライン経路Ｃ１と、蒸発器３と室内熱交換
器２０あるいは室外熱交換器２１との間を循環する第２
ブライン経路Ｃ２とを形成する。双方のブライン経路Ｃ
１，Ｃ２にはブラインポンプ２２、２３がそれぞれ備え
られ、これによりブラインが循環する。また、冷房時お
よび暖房時の切り替えに応じて、室内熱交換器２０およ
び室外熱交換器２１と第１ブライン経路Ｃ１および第２
ブライン経路Ｃ２との接続の切替えを行う三方弁２４、
２５、２６、２７が備えられている。

【００１４】室外熱交換器２１は外側にフィン２１ａを
もった構造となっており、内部を流れるブラインと外気
との熱交換を促進するための軸流ファン２８が設けられ
ている。また、ブラインが放熱するとき、すなわち冷房
時に放熱量を上げるため熱交換部のフィン２１ａの表面
にタンク２９内の冷却水を散水するスプレーノズル３０
が設置されている。この冷却水は冷却水ポンプ３１によ
ってくみあげられている。

【００１５】次に、この実施例の吸収式冷暖房装置の作
動を図２ないし図４にしたがって説明する。まず、本実
施例の吸収系の作動を説明する。エンジン等を作動させ
ることによって発生した熱源の熱は発生器１内の吸収液
（希溶液）に与えられ、この吸収液を濃縮し水蒸気を発
生させる。発生器１内で発生した水蒸気は水蒸気配管５
を経て、シェルＡの凝縮器２内に流入する。

【００１６】凝縮器２内に流入した水蒸気は第１コイル
チューブ９上に散布され、この中を流れる放熱ブライン
に熱を与えて凝縮化されて凝縮水となる。この凝縮水
は、シェルＡ内の貯留皿１３上に貯留され、絞り部１１
で霧化されて蒸発器３で第２コイルチューブ１０上に散
布されて、この中を流れる冷房ブラインから熱を奪って
蒸気化して水蒸気となる。ここで、第２ブライン経路Ｃ
２を流れる冷房ブラインは凝縮水に熱を与えるため水温
が低下する。この冷房水を室内熱交換器２０へ循環させ
ることによって室内が冷房される。

【００１７】一方、発生器１に残留した吸収液は水溶液
中の水分が減少するため濃溶液となり、濃溶液配管６を
通ってシェルＡ内に流入し、吸収器４で散布され蒸発器
３で発生した水蒸気を吸収して希溶液となる。このとき
発生する吸収熱は第３コイルチューブ１２内を流れるブ
ラインに与えられる。その後、水蒸気を吸収した希溶液
は希溶液ポンプ８によって発生器１に戻され、次のサイ
クルに移る。

【００１８】ここで、図４を用いて補助冷媒の流れにつ
いて説明する。補助冷媒とは吸収溶液に非溶解性の物質
で、蒸発器３と吸収器４の間を循環させることによっ
て、蒸発器３においてこの補助冷媒の蒸発潜熱分だけ冷
房能力を増大させるもので、吸収溶液が臭化リチウム水
溶液の場合は高級アルコールが用いられる。

【００１９】補助冷媒は、補助冷媒ポンプ１８によって
蒸発器３に流入し、凝縮器２から流入してきた凝縮水と
ともに蒸発し、第２コイルチューブ１０内を流れるブラ
インから熱を奪う。したがって、凝縮水の蒸発潜熱とと
もに補助冷媒の蒸発潜熱もこのブラインから奪うので、
その分、冷房能力が増加することになる。蒸発した補助
冷媒は同じく蒸発して発生した水蒸気とともに吸収器４
内に流入する。吸収器４内で水蒸気が濃溶液に吸収され
ると、吸収器４内の全圧を保つため補助冷媒蒸気の分圧
が上昇し、その結果、補助冷媒は自己凝縮し吸収器４内
の底部に、水蒸気を吸収した希溶液とともに残存する。
このときの補助冷媒の凝縮熱は第３コイルチューブ１２
を流れるブラインに与えられる。

【００２０】吸収器４内の底部にたまった補助冷媒と希
溶液は分離器１６に導かれ、比重差によって分離され
る。分離された補助冷媒は補助冷媒ポンプ１８によって
再び蒸発器３に戻され、希溶液は希溶液ポンプ８によっ
て発生器１に戻される。なお、この補助冷媒ポンプは冷
房時のみ作動し、補助冷媒は冷房時のみその働きをな
す。

【００２１】以上が吸収系の作動である。次にブライン
系の作動をまず冷房時のものについて図２に基づき説明
する。ブライン系は、本発明の切替え弁である三方弁２
４、２５、２６、２７の切替えにより第１ブライン経路
Ｃ１と室外熱交換器２１が接続され、第２ブライン経路
Ｃ２と室内熱交換器２０が接続される。吸収器４にて吸
収熱、凝縮器２にて凝縮熱を受けた第１ブライン経路Ｃ
１を流れる放熱ブラインは、室外熱交換器２１へ導か
れ、これらの熱を外気に放熱する。室外熱交換器２１で
は 冷却水ポンプ３１が作動することによってタンク２
９内の冷却水がスプレーノズル３０を介して熱交換部の
フィン２１ａの表面に散水され、室外熱交換器２１にお
ける放熱を促進させている。

【００２２】以上のようにして、室内熱交換器によって
室内から吸熱した熱を外気に放熱する冷房サイクルが成
立する。次に、暖房時における本実施例の作動を図３に
基づき説明する。ブライン経路に備えられた三方弁２
４、２５、２６、２７を切り替えることによって第１ブ
ライン経路Ｃ１が室内熱交換器２０と接続され、第２ブ
ライン経路Ｃ２が室外熱交換器２１に接続される。この
ことによって、冷房時とは逆に、第１ブライン経路Ｃ１
に暖房ブラインが、第２ブライン経路Ｃ２に熱源ブライ
ンが流れることになる。

【００２３】吸収器４にて吸収熱を、凝縮器２にて凝縮
熱を受けた第１ブライン経路Ｃ１を流れる暖房ブライン
は、室内熱交換器２０内に流入し室内の暖房に使用され
る。一方、第２ブライン経路Ｃ２を流れる熱源ブライン
は、室外熱交換器２１にて外気から熱を吸熱し、蒸発器
３にて凝縮水に熱を与え放熱する。このとき、冷房時と
は異なりスプレーノズル３０から冷却水は散水されな
い。

【００２４】このようにして、室外熱交換器によって室
外から吸熱した熱を室内に供給するヒートポンプサイク
ルが成立する。上述したように、本実施例では冷房運転
時に冷却水ポンプ３１とスプレーノズル３０により室外
熱交換器２１のフィン２１ａ表面に冷却水を散水するの
で、湿球温度近くまでブラインの温度を下げることがで
き、凝縮器２および吸収器４に冷却塔等の除熱設備を設
置しなくても、その分の除熱を室外熱交換器部にて行う
ことが可能となるので、凝縮熱および吸収熱を暖房時の
熱源として利用できるので、サイクルの暖房性能の低下
を防止できる。一方、補助冷媒設備を併用することによ
ってさらに冷房能力を増大することができる。こうし
て、設備の複雑化、大型化を招かず、十分な冷房能力、
暖房能力を備えた吸収式冷暖房器を実現することができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例を示した概略図である。

【図２】本発明の冷房時の作動を説明する図である。

【図３】本発明の暖房時の作動を説明する図である。

【図４】補助冷媒の作動を説明する図である。

【符号の説明】

１ 発生器 ２ 凝縮器 ３ 蒸発器 ４ 吸収器 ２０ 室内熱交換器 ２１ 室外熱交換器 ２４、２５、２６、２７ 三方弁 ２９ タンク ３０ スプレーノズル ３１ 冷却水ポンプ

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 熱源からの熱と内部の水溶液とを熱交換
   させてこの水溶液から水蒸気を発生させ、濃溶液とする
   発生器と、 前記水蒸気と内部を流れる作動流体とを熱交換させて水
   蒸気を凝縮させる凝縮器と、 前記凝縮器で作られた凝縮水と内部を流れる作動流体と
   を熱交換させて凝縮水を蒸発させる蒸発器と、 前記蒸発器で作られた水蒸気を前記濃溶液に吸収させる
   吸収器と、 前記作動流体が前記吸収器および前記凝縮器を循環する
   第１作動流体経路と、 前記作動流体が前記蒸発器を循環する第２作動流体経路
   と、 内部を流れる前記作動流体と室内の空気とを熱交換させ
   る室内熱交換器と、 外側に熱交換促進用のフィンを備え、内部を流れる前記
   作動流体と室外の空気とを熱交換させる室外熱交換器
   と、 冷房時に、前記室外熱交換器の前記フィン表面に冷却水
   を散水する冷却水散水手段と、 暖房時には前記第１作動流体経路と前記室内熱交換器と
   を連通し、かつ前記第２作動流体経路と前記室外熱交換
   器とを連通し、冷房時には前記第１作動流体経路と前記
   室外熱交換器とを連通し、かつ前記第２作動流体経路と
   前記室内熱交換器とを連通するよう前記作動流体経路を
   切り替える切替え弁とを備えていることを特徴とする吸
   収式冷暖房装置。
2. 【請求項２】 冷房時に、前記吸収器と前記蒸発器の間
   に補助冷媒を循環させることを特徴とする請求項１記載
   の吸収式冷暖房装置。