JPH08334275A - 吸収式ヒートポンプの冷媒ユニット及び室外機 - Google Patents

吸収式ヒートポンプの冷媒ユニット及び室外機

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JPH08334275A
JPH08334275A JP7143254A JP14325495A JPH08334275A JP H08334275 A JPH08334275 A JP H08334275A JP 7143254 A JP7143254 A JP 7143254A JP 14325495 A JP14325495 A JP 14325495A JP H08334275 A JPH08334275 A JP H08334275A
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Takahito Ishii
隆仁 石井
Yasuhiro Kondo
保広 近藤
Takashi Sawada
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    • Y02B30/62Absorption based systems

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Abstract

(57)【要約】 【目的】 小型で組み上げ易く、吸収式ヒートポンプの
冷媒ユニット及び室外機を提供する。 【構成】 冷媒ユニット1は、一体構造とした凝縮・吸
収器2と、一体構造とした過冷却・蒸発器3と、溶液熱
交換器4と、精溜器5と、再生器6と、溶液ポンプ7
と、溶液ポンプ7の吸い込み側に配置された濃溶液タン
ク8と、水回路を切り換える八方弁17と、膨張弁10
と、減圧弁11と、各構成部品を連結する冷媒配管12
及び水配管とからなり、上方より下方に向かって前記凝
縮・吸収器2、過冷却・蒸発器3、溶液熱交換器4、及
び八方弁17を縦一列に配置・連結してなる熱交換器ブ
ロックAと、再生器6と精溜器5を連結した再生・精溜
ブロックBと、濃溶液タンクと溶液ポンプとを連結した
ポンプブロックCとして、前記各ブロックを固定枠1に
その長尺方向と平行に取り付けるとともに、短尺同一方
向で接続してなる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、作動媒体(冷媒)とし
てアンモニアと水を用いる一般家庭用の吸収式ヒートポ
ンプの冷媒ユニット及び室外機に関する。
【0002】
【従来の技術】従来この種の吸収式ヒートポンプとして
は、一般家庭用のものはなく業務用であり、その室外機
の放熱は水冷方式を採用している。一般家庭用吸収式ヒ
ートポンプを目指して空冷方式の室外機を想定すると、
その室外機を含む全体構成は図4に示したようになる。
太い一点鎖線で囲まれた室内機以外は室外機の構成を示
す。さらに、細い2点鎖線内に冷媒回路の構成を示す。
【0003】従来の吸収式ヒートポンプの冷媒回路は、
凝縮器30、冷媒液レシーバー31、過冷却器32、蒸
発器33、吸収器34、溶液熱交換器35、再生器3
6、精溜器37、濃溶液タンク38、溶液ポンプ39、
膨張弁40、減圧弁41、及び前記各要素部品を連結す
る配管42より構成されていた。そして、各要素部品
は、大型の円筒形状として構成されていた。
【0004】上記構成により、溶液ポンプ39によりア
ンモニア水濃溶液(以下、濃溶液と呼ぶ)は、先ず精溜
器37の分縮部43に送られ、そこで分縮熱を受け取り
昇温する(このような精溜方式を基本方式と呼ぶ)。続
いて、濃溶液は溶液熱交換器35に送られ、精溜器下部
44から流出する高温のアンモニア水希溶液(以下、希
溶液と呼ぶ)と熱交換しさらに昇温する。そして、濃溶
液は再生器36に送られ、そこで所定の温度まで加熱さ
れる。その時、濃溶液は蒸気と液体とからなる2相平衡
状態となり精溜器37に流入する。濃溶液の平衡蒸気は
精溜器の分縮部43による濃縮作用により高純度化さ
れ、精溜器の上部45からはほぼアンモニア濃度100
%の純度の高いアンモニアガスが流出する。精溜器37
を出たアンモニアガスは、凝縮器30で凝縮して液体と
なり、冷媒液レシーバー31、過冷却器32、膨張弁4
0を経て、蒸発器33で蒸発して再びアンモニアガスと
なる。アンモニア液が蒸発する際に熱交換媒体より蒸発
熱を奪う。これにより、熱交換媒体は冷却され低温とな
る。その後、アンモニアガスは過冷却器32を通って過
熱状態まで加熱されたのち吸収器34に至る。一方、濃
溶液の平衡液体(希溶液)は、精溜器37の下部44よ
り流出し、溶液熱交換器35、減圧弁41を経て吸収器
34に至る。吸収器34では、アンモニアガスが希溶液
に吸収され、濃溶液が再生される。凝縮器30ではアン
モニアガスの凝縮熱が、吸収器34では吸収熱が発生す
るが、これらは熱交換媒体により系外に排出される。一
方、蒸発器33での蒸発熱が、ヒートポンプとして系外
より汲み上げる熱となる。以上述べた各要素部品は、室
外機として一体に構成され、凝縮器と吸収器を通過する
熱交換媒体回路を放熱回路46、蒸発器を通過する熱交
換媒体回路を吸熱回路47として、各熱交換媒体回路は
区切られており、室内機には、冷房時は吸熱回路47
を、暖房時は放熱回路46を八方弁48の切り換えによ
り接続して冷・暖房を行う。八方弁48の熱交換媒体回
路の実線が冷房時、点線が暖房時を示す。熱交換媒体と
しては、水、もしくはグリコールー水混合液(ブライ
ン)が一般に用いられる。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の吸収式ヒートポンプの冷媒ユニット及び室外機で
は、そのままでは構成要素部品が点在し、かつ部品点数
が多いため、冷媒ユニット及び室外機のサイズは必然的
に大きくなるとともに、これを組み上げる配管長が長く
なるとともに組立工数が多くなっていた。
【0006】また、溶液熱交換器35に流入する濃溶液
の温度は、精溜器37で回収する分縮熱により高くなる
ため、精溜器下部43より流出する希溶液(吸収器内で
アンミニアガスを吸収する吸収液となる)の温度を濃溶
液の温度以下にすることが出来ず、吸収器34内で希溶
液によりアンモニアガスを吸収するためには希溶液の温
度を下げるための熱量を含めた多量の熱を系外に廃棄し
なければならない。その結果、吸収式ヒートポンプサイ
クルの成績係数が低かった。
【0007】本発明は、上記課題を解決するもので、小
型コンパクトで組み上げ易く、かつサイクル成績係数が
高い一般家庭向けの吸収式ヒートポンプの冷媒ユニット
及び室外機を提供することを目的としたものである。
【0008】
【課題を解決するための手段】本発明の吸収式ヒートポ
ンプの冷媒ユニットは、上記目的を達成するために、凝
縮器と吸収器とを一体構成とした凝縮・吸収器と、過冷
却器と蒸発器とを一体構成とした過冷却・蒸発器と、溶
液熱交換器と、精溜器と、再生器と、溶液ポンプと、前
記溶液ポンプの吸い込み側に配置された濃溶液タンク
と、冷房・暖房時で水回路を切り換える八方弁と、膨張
弁と、減圧弁と、前記各構成部品を連結する冷媒配管及
び水配管とからなり、上方より下方に向かって前記凝縮
・吸収器、過冷却・蒸発器、溶液熱交換器、及び八方弁
を縦一列に配置・連結してなる熱交換器ブロックと、前
記再生器と精溜器を連結してなる再生・精溜ブロック
と、前記濃溶液タンクと溶液ポンプとを連結してなるポ
ンプブロックとして、予めブロック化したのち、前記各
ブロックを室外機の直方体スペースを形成する固定枠に
その長尺方向と平行に取り付けるとともに、前記各ブロ
ックを前記直方体スペースの短尺同一方向で接続してな
る。
【0009】また、凝縮・吸収器と過冷却・蒸発器を積
層式一体熱交換器、溶液熱交換器を積層式熱交換器とし
てなる。
【0010】さらに、本発明の吸収式ヒートポンプの室
外機は、放熱器、放熱ファン、水循環ポンプ、及び制御
回路部が組み込まれてなる室外放熱ユニットに、冷媒ユ
ニットをその固定枠で取り付けるとともに、前記室外放
熱ユニットと冷媒ユニットとを接続してなる。
【0011】
【作用】本発明によれば、最もサイズが大きく、かつ配
管引き回しが多い凝縮器と吸収器、及び過冷却器と蒸発
器とを一体構成として溶液熱交換器、八方弁とともに熱
交換器ブロックとしてブロック化しているので、それぞ
れを最短で接続できるとともに単独で製作できるので信
頼性が高い。また、各熱交換器を積層式熱交換器とする
とさらに小型・軽量化ができる。
【0012】さらに、熱交換器ブロックを含めて、再生
・精溜ブロック、ポンプブロックの3つに予めブロック
化しているので、各ブロックを単独で製作できる。ま
た、各ブロックを直方体スペースを形成する固定枠にそ
の長手方向と平行に取り付けるとともに、各ブロックを
直方体スペースの短尺同一方向で接続する構成として冷
媒回路をユニット化しているので、独立して製作できる
とともに、これを室外機に組み込み易く、かつ各ブロッ
クのメンテナンス時の交換も容易にできる。
【0013】
【実施例】本発明の吸収式ヒートポンプの冷媒ユニット
及び室外機の一実施例を図1・図2・図3を用いて説明
する。図1は冷媒ユニットの構成図、図2は冷媒ユニッ
トの実装状態を示す正面側平面側からの外観模式図、図
3は冷媒ユニットを組み込んだ室外機の正面側平面側か
らの内部投影模式図を示す。
【0014】図1の冷媒ユニット1において、2は凝縮
器と吸収器とを一体に構成した積層式の凝縮・吸収器、
3は過冷却器と蒸発器とを一体に構成した積層式の過冷
却・蒸発器と、4は積層式の溶液熱交換器、5は精溜
器、6は再生器、7は溶液ポンプ、8は溶液ポンプ7の
吸い込み側に配置された濃溶液タンク、9は冷媒液レシ
ーバー、10は膨張弁、11は減圧弁、12は前記各構
成部品を連結する冷媒配管、13は熱交換媒体配管であ
る。冷媒ユニット1以外の室外機の構成は従来と同様で
あるので省略している。なお、ここでは、積層式の一体
器として、凝縮・吸収器2、過冷却・蒸発器3を構成し
たが、積層式の一体熱交換器に限定するものではない。
本発明の主旨は、本来は別々の凝縮器と吸収器、過冷却
器と蒸発器とを接続して一体構成としても良く、熱交換
器ブロックとしてまとまりのあるブロックとすることに
ある。また、冷媒回路がユニット化された冷媒ユニット
とそれ以外を室外放熱ユニットとして、両ユニットを接
続して室外機を構成することにある。
【0015】冷媒ユニット1は以下のようにして構成し
た。凝縮・吸収器2と、過冷却・蒸発器3と、溶液熱交
換器4とを縦一列に配置するとともに、これら及び冷媒
液レシーバー9、膨張弁10、減圧弁11との接続を配
管溶接で完了し、これを熱交換器ブロックAとした。凝
縮・吸収器2として一体構成とするとともに最も上方に
配置した理由は、2つの熱交換器はともに放熱器として
作用するということと濃溶液タンク8の組み込みスペー
スを確保するためである。次に、精溜器5と再生器6と
を予め接続して再生・精溜ブロックBとした。さらに、
濃溶液タン8と溶液ポンプ7とを予め接続してポンプブ
ロックCとした。これら各ブロックを図2の直方体スペ
ースを形成し底板と側板とを有する固定枠20に、その
長尺方向と平行に、熱交換器ブロックAと再生・精溜ブ
ロックBはその側板に、ポンプブロックCは底板に取り
付けるとともに、前記各ブロックを前記直方体スペース
の短尺同一方向で接続してなる。接続は溶接でも着脱可
能な構成としても良い。図2の(a)は正面図、(b)
は上方からみた平面図である。図1に、冷媒配管12途
中の・印は各ブロックの接続箇所を示した。この冷媒ユ
ニット1は固定枠20のまま図3に示した室外機21の
取り付け部22に装着される。冷媒ユニット1が装着さ
れる前のユニットを室外放熱ユニット21とする。室外
放熱ユニット21には放熱器23、放熱ファン24、水
循環ポンプ25、及び制御回路部26が組み込まれてお
り、その室外放熱ユニット21に冷媒ユニット1をその
固定枠20で取り付けるとともに、室外放熱ユニット2
1と冷媒ユニット1とを電気的に接続するとともに水回
路を接続して室外機21を完成させる。その後、パネル
で全面を被覆して、吸収式ヒートポンプの室外機21を
完成する。図3の(a)は正面図、(b)は平面図であ
る。
【0016】以上の構成により、一体構成とした凝縮・
吸収器2、過冷却・蒸発器3を用いているので部品点数
を少なくできる。そして、溶液熱交換器4を含めて全て
の熱交換器を積層式としているので小型・軽量化が図れ
る。また、予め3つのブロックとして製作した後組み込
む構成としているので、各ブロック毎に最短の配管を行
うことが出来るとともに、ブロック化しているのでメン
テナンス時の交換も容易で信頼性が高い。さらに、各ブ
ロックの接続箇所も同一方向としているので作業性も優
れている。こうして、室外機内にコンパクトに冷媒ユニ
ットを収納することが出来た。
【0017】次に、上記構成によるサイクル動作を説明
する。溶液ポンプ7により、濃溶液の一部(約1/3)
は精溜器分縮部14に送られ、残りは溶液熱交換器4に
送られる。溶液熱交換器4に送られた濃溶液は精溜器下
部15より流出する希溶液と熱交換し加熱され昇温す
る。続いて、再生器6に送られ所定の2相域の温度まで
加熱され精溜器5内に流入する。一方、分縮部14に送
られた濃溶液は、分縮熱により加熱され蒸気発生温度ま
で昇温する。そして、蒸気発生温度で精溜器5内に流入
する。こうした濃溶液の一部を精溜器5内に導入する方
式(以下、分岐方式と呼ぶ)は、基本方式に比べて吸収
式サイクルの成績係数COPを高くすることができる。
【0018】その理由は、分縮熱をアンモニアガス発生
に使う、即ち熱回収を行うからである。熱回収部16に
おいて、発生器を経て流入する高温濃溶液の蒸気が有す
る熱の一部で、分縮部14より蒸気発生温度で精溜器5
内に流入する濃溶液の一部を加熱して低温のガスを発生
させる(この過程を熱回収と呼んでいる)とともに、高
温蒸気自体は低温の蒸気となる。こうして、所定量の低
温の蒸気を発生させることができる。こうして、蒸気発
生過程における再生器6の負担を低減することができ、
その結果COPを高くすることができる。なお、分縮部
14は蛇管式熱交換器と充填材により構成した。また、
熱回収部16は充填材により構成され、その設計は、分
岐して流入する一部の濃溶液の温度(蒸気発生温度)を
高温濃溶液の精溜過程における還流液温度まで持ち上げ
ることにより行われる。
【0019】なお、冷房・暖房時で水回路を切り換える
八方弁17を熱交換器ブロックAと一体に設けるとさら
に作業性が改善される。
【0020】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば次
のような効果があり、実用的な一般家庭向けの吸収式ヒ
ートポンプの冷媒ユニット及び室外機を提供できる。
【0021】(1)熱交換器を一体構成として、各要素
部品を3つにブロック化して冷媒ユニットとして構成す
るので、コンパクトで組み上げ易い。
【0022】(2)積層式の一体熱交換器としているの
で、小型・軽量化が図れる。 (3)冷媒ユニットと室外ユニットを独立ユニットとし
て作製した後、両者を接続する構成としているので、組
み上げ易く信頼性が高い。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の吸収式ヒートポンプの冷媒ユニットの
一実施例を示す構成図
【図2】(a)本発明の冷媒ユニットの実装状態を示す
上方から見た外観模式図 (b)同正面から見た外観模式図
【図3】(a)本発明の冷媒ユニットを組み込んだ室外
機の上方から見た内部投影模式図 (b)同正面から見た内部投影模式図
【図4】従来の吸収式ヒートポンプの冷媒及び水回路構
成図
【符号の説明】
1 冷媒ユニット 2 凝縮・吸収器 3 過冷却・蒸発器 A 熱交換器ブロック B 再生・精溜ブロック C ポンプブロック 4 溶液熱交換器 5 精溜器 6 再生器 7 溶液ポンプ 8 濃溶液タンク 10 膨張弁 11 減圧弁 12 冷媒酸管 17 8方弁

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】凝縮器と吸収器とを一体構成とした凝縮・
    吸収器と、過冷却器と蒸発器とを一体構成とした過冷却
    ・蒸発器と、溶液熱交換器と、精溜器と、再生器と、溶
    液ポンプと、前記溶液ポンプの吸い込み側に配置された
    濃溶液タンクと、冷房・暖房時で水回路を切り換える八
    方弁と、膨張弁と、減圧弁と、前記各構成部品を連結す
    る冷媒配管及び水配管とからなり、上方より下方に向か
    って前記凝縮・吸収器、過冷却・蒸発器、溶液熱交換
    器、及び八方弁を縦一列に配置・連結してなる熱交換器
    ブロックと、前記再生器と精溜器を連結してなる再生・
    精溜ブロックと、前記濃溶液タンクと溶液ポンプとを連
    結してなるポンプブロックとして、予めブロック化した
    のち、前記各ブロックを室外機の直方体スペースを形成
    する固定枠にその長尺方向と平行に装着するとともに、
    前記各ブロックを前記直方体スペースの短尺同一方向で
    接続してなる吸収式ヒートポンプの冷媒ユニット。
  2. 【請求項2】凝縮・吸収器と過冷却・蒸発器を積層式一
    体熱交換器、溶液熱交換器を積層式熱交換器とした請求
    項1記載の吸収式ヒートポンプの冷媒ユニット。
  3. 【請求項3】放熱器、放熱ファン、水循環ポンプ、及び
    制御回路部が組み込まれてなる室外放熱ユニットに、冷
    媒ユニットをその固定枠で取り付けるとともに、前記室
    外放熱ユニットと冷媒ユニットを接続してなる吸収式ヒ
    ートポンプの室外機。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007120810A (ja) * 2005-10-26 2007-05-17 Tokyo Gas Co Ltd 吸収ヒートポンプ

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