JPH09178287A - 吸収ヒートポンプ - Google Patents

吸収ヒートポンプ

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JPH09178287A
JPH09178287A JP33308095A JP33308095A JPH09178287A JP H09178287 A JPH09178287 A JP H09178287A JP 33308095 A JP33308095 A JP 33308095A JP 33308095 A JP33308095 A JP 33308095A JP H09178287 A JPH09178287 A JP H09178287A
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heat
cycle device
regenerator
heat exchanger
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Kensaku Maeda
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Ebara Corp
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    • F24F2203/1084—Rotary wheel comprising two flow rotor segments

Abstract

(57)【要約】 【課題】 デシカント空調のエネルギ効率を高めること
のできる吸収ヒートポンプを提供すること。 【解決手段】 第１のサイクル装置の蒸発器（３）と前
記第２のサイクル装置の吸収器（１１）との間に第１の
熱交換装置（２１）を形成し、かつ該第１のサイクル装
置の凝縮器（４）と第２のサイクル装置の再生器（１
２）との間に第２の熱交換装置（２０）を形成し、かつ
第１のサイクル装置の再生器（２）を加熱した後の加熱
媒体と第２のサイクル装置の吸収器（１１）の出口から
再生器（１２）の出口までの間の吸収溶液との間に第３
の熱交換装置（４０）を形成したことを特徴とする吸収
ヒートポンプ。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の実施の形態】本発明は、吸収ヒートポンプ（冷
凍機を含む）に係り、特にデシカント式空調システム用
の熱源機として使用する吸収ヒートポンプに関する。
【０００２】
【従来の技術】デシカント式空調システムは米国特許第
２，７００，５３７号明細書に記載されている。この公
知例に示されたデシカント式空調システムでは、デシカ
ント（吸湿剤）の再生のための熱源として、１００〜１
５０℃程度の温度の熱源を必要とし、もっぱら電気ヒー
タやボイラが熱源として用いられていた。最近になって
デシカントの改良により、６０〜８０℃の温度でもデシ
カントの再生ができるデシカント空調システムが開発さ
れ、温度の低い熱源で運転が可能になった。
【０００３】図５はこのように改良された公知のデシカ
ント空調機の一例を示し、図６は図５の空調機の運転状
態を示したモリエル線図である。図５の図中符号１０１
は空調空間、１０２は送風機、１０３はデシカントロー
タ、１０４は顕熱熱交換器、１０５は加湿器、１０６は
加湿器の給水配管、１０７〜１１１はそれぞれ空調空気
の空気通路、１３０は再生空気の送風機、１２０は温水
と再生空気の熱交換器（温水熱交換器）、１２１は顕熱
熱交換器、１２２、１２３はいずれも温水配管、１２４
〜１２９はそれぞれ再生空気の空気通路である。また図
中、丸で囲ったアルファベットＫ〜Ｖは、図６と対応す
る空気の状態を示す記号であり、ＳＡは給気を、ＲＡは
還気を、ＯＡは外気を、ＥＸは排気を表わす。
【０００４】この従来例の作用について説明すると、図
５において、空調される室内１０１の空気（処理空気）
は経路１０７を経て送風機１０２に吸引され昇圧されて
経路１０８をへてデシカントロータ１０３に送られデシ
カントロータの吸湿剤で空気中の水分を吸着され絶対湿
度が低下する。また吸着の際、吸着熱によって空気は温
度上昇する。湿度が下がり温度上昇した空気は経路１０
９を経て顕熱熱交換器１０４に送られ外気（再生空気）
と熱交換して冷却される。冷却された空気は経路１１０
を経て加湿器１０５に送られ水噴射または気化式加湿に
よって等エンタルピ過程で温度低下し経路１１１を経て
空調空間１０１に戻される。デシカントはこの過程で水
分を吸着したため、再生が必要で、この従来例では外気
を用いて次のように行われる。外気（ＯＡ）は経路１２
４を経て送風機１３０に吸引され昇圧されて顕熱熱交換
器１０４に送られ、処理空気を冷却して自らは温度上昇
し経路１２５を経て次の顕熱熱交換器１２１に流入し、
再生後の高温の空気と熱交換して温度上昇する。さらに
顕熱熱交換器１２１を出た再生空気は経路１２６を経て
温水熱交換器１２０に流入し温水によって加熱され６０
〜８０℃まで温度上昇し、相対湿度が低下する。相対湿
度が低下した再生空気はデシカントロータ１０３を通過
してデシカントロータの水分を除去する。デシカントロ
ータ１０３を通過した再生空気は経路１２８を経て顕熱
熱交換器１２１に流入し、再生前の再生空気の余熱を行
ったのち経路１２９を経て排気として外部に捨てられ
る。
【０００５】これまでの過程をモリエル線図を用いて説
明すると、図６において、空調される室内１０１の空気
（処理空気：状態Ｋ）は経路１０７を経て送風機１０２
に吸引され昇圧されて経路１０８をへてデシカントロー
タ１０３に送られデシカントロータの吸湿剤で空気中の
水分を吸着され絶対湿度が低下するとともに吸着熱によ
って空気は温度上昇する（状態Ｌ）。湿度が下がり温度
上昇した空気は経路１０９を経て顕熱熱交換器１０４に
送られ外気（再生空気）と熱交換して冷却される（状態
Ｍ）。冷却された空気は経路１１０を経て加湿器１０５
に送られ水噴射または気化式加湿によって等エンタルピ
過程で温度低下し（状態Ｐ）、経路１１１を経て空調空
間１０１に戻される。このようにして室内の還気（Ｋ）
と給気（Ｐ）との間にはエンタルピ差ΔＱが生じ、これ
によって空調空間１０１の冷房が行われる。デシカント
の再生は次のように行われる。外気（ＯＡ：状態Ｑ）は
経路１２４を経て送風機１３０に吸引され昇圧されて顕
熱熱交換器１０４に送られ、処理空気を冷却して自らは
温度上昇し（状態Ｒ）経路１２５を経て次の顕熱熱交換
器１２１に流入し、再生後の高温の空気と熱交換して温
度上昇する（状態Ｓ）。さらに顕熱熱交換器１２１を出
た再生空気は経路１２６を経て温水熱交換器１２０に流
入し温水によって加熱され６０〜８０℃まで温度上昇
し、相対湿度が低下する（状態Ｔ）。相対湿度が低下し
た再生空気はデシカントロータ１０３を通過してデシカ
ントロータの水分を除去する（状態Ｕ）。デシカントロ
ータ１０３を通過した再生空気は経路１２８を経て顕熱
熱交換器１２１に流入し、再生前の再生空気の余熱を行
って自らは温度低下した（状態Ｖ）のち経路１２９を経
て排気として外部に捨てられる。このようにしてデシカ
ントの再生と処理空気の除湿、冷却をくりかえし行うこ
とによって、デシカントによる空調が行われていた。
【０００６】このように構成されたデシカント空調のエ
ネルギ効率を示す動作係数（ＣＯＰ）は図６における冷
房効果ΔＱを再生加熱量ΔＨで除した値（ΔＱ／ΔＨ）
で示されるが、従来のデシカント空調では、初期のもの
と比べて再生用空気加熱のための温水の作用温度は低下
したものの、デシカントの再生熱源にはボイラを使用
し、依然として燃料の持つ１の熱量の質の高いエネルギ
（エクセルギ）を１００℃未満の低い温度で１未満の熱
量としてしか利用していなかったため、他の熱駆動の冷
凍機（例えば２重効用吸収冷凍機）を用いて空気を冷却
除湿する空調システムに比べて、動作係数（ＣＯＰ）が
低い欠点があった。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】本発明は前述した点に
鑑みてなされたもので、ボイラの代りとなる熱源機とし
て、再生空気加熱用に外部から加えられる駆動入力熱量
と低温から汲み上げた蒸発熱とを加えた熱量が取り出せ
る６０〜８０℃程度の中間温度の温水と、デシカント空
調サイクル中に行われる処理空気を冷却する過程で更に
空気を冷却しうる冷却用の１５℃程度の冷水を併せて供
給できる吸収ヒートポンプを提供することによって、デ
シカント空調のエネルギ効率を高め、従来からの冷凍機
を用いて空気を冷却除湿する空調システムのエネルギ効
率を上回る空調システムを得ることのできる吸収ヒート
ポンプを提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明の吸収ヒートポン
プによれば、第１の蒸発器と第１の吸収器と第１の再生
器と第１の凝縮器とを有して吸収式冷凍サイクルを行う
第１のサイクル装置と、第２の蒸発器と第２の吸収器と
第２の再生器と第２の凝縮器とを有して前記第１のサイ
クル装置よりも低温で作動する第２のサイクル装置から
なり、前記第１のサイクル装置の蒸発器と前記第２のサ
イクル装置の吸収器との間に第１の熱交換装置を形成
し、かつ該第１のサイクル装置の凝縮器と第２のサイク
ル装置の再生器との間に第２の熱交換装置を形成し、か
つ第１のサイクル装置の再生器を加熱した後の加熱媒体
と第２のサイクル装置の吸収器出口から再生器出口まで
の間の吸収溶液との間に第３の熱交換装置を形成してあ
る。
【０００９】なお、本明細書において吸収ヒートポンプ
とは冷凍機を含むものである。
【００１０】デシカント空調用のボイラの代りとなる熱
源機として、前述のように構成した本発明の吸収ヒート
ポンプを用いれば、第１のサイクル装置の再生器及び第
２のサイクル装置の吸収器出口から再生器出口までの間
の吸収溶液に加えられる駆動入力熱量に第２のサイクル
装置の蒸発熱を加えた熱量に相当する熱量の熱が、第１
のサイクル装置の凝縮熱および第２のサイクル装置の吸
収熱として利用熱媒体即ちデシカント再生用の６０〜８
０℃程度の中間温度の温水の形で取り出すことができ、
さらに第２のサイクル装置の蒸発器の蒸発熱が、デシカ
ント空調サイクル中に行われる空気を冷却する過程に利
用可能な冷却用の１５℃程度の冷水の形で取り出せるた
め、デシカント再生のために必要な１次エネルギが節約
できるとともに、冷房効果が増し、従って動作係数が高
いデシカント空調システムを提供することができる。
【００１１】
【発明の実施の形態】以下、本発明に係る吸収ヒートポ
ンプの一実施例を図１乃至図４を参照して説明する。
【００１２】図１は本発明を実施した吸収ヒートポンプ
の基本構成を示す図であり、第１の蒸発器３と第１の吸
収器１と第１の再生器２と第１の凝縮器４と吸収溶液の
第１の熱交換器５とを有して吸収式冷凍サイクルを行う
第１のサイクル装置と、第２の蒸発器１３、第２の吸収
器１１と第２の再生器１２と第２の凝縮器１４と吸収溶
液の第２の熱交換器１５とを有して前記第１のサイクル
装置よりも低温で作動する第２のサイクル装置からな
り、前記第１のサイクル装置の第１の蒸発器３と第２の
サイクル装置の吸収器１１との間に第１の熱交換装置２
１すなわち伝熱管を形成し、かつ該第１のサイクル装置
の第１の凝縮器４と第２のサイクル装置の再生器１２と
の間に第２の熱交換装置２０すなわち伝熱管を形成し、
かつ第１のサイクル装置の再生器２を加熱した後の加熱
媒体と第２のサイクル装置の吸収器１１の出口から再生
器１２の出口までの間の吸収溶液との間に熱交換装置を
形成するために、第１のサイクル装置の再生器２を加熱
した後の加熱媒体を経路５１、５２を介して第２のサイ
クル装置の再生器１２内に設けた第３の熱交換装置すな
わち伝熱管４０と接続して、第１のサイクル装置の再生
器２を加熱した後の加熱媒体と第２のサイクル装置の発
生器１２内の吸収溶液とが熱交換関係を形成するよう構
成する。
【００１３】上述のように構成された吸収ヒートポンプ
の吸収サイクルを次に説明する。第１のサイクル装置の
吸収溶液は第１の再生器２で外部の熱源（図示せず）か
ら伝熱管３４を介して加熱媒体によって加熱され、冷媒
蒸気を発生し、濃縮されたのち第１の熱交換器５を経て
第１の吸収器１に至る。第１の吸収器１では吸収溶液は
第１の蒸発器３で蒸発した冷媒を吸収し、希釈された後
ポンプ６の作用によって再び第１の熱交換器５を経て第
１の再生器２に戻る。第１の吸収器１では吸収の際発生
する吸収熱を利用するため、温水などの熱媒体と伝熱管
３０によって熱交換される。第１の再生器２で発生した
冷媒蒸気は、第１の凝縮器４に流入し凝縮する。第１の
凝縮器４では凝縮の際発生する凝縮熱が熱交換装置を形
成する伝熱管２０によって第２のサイクル装置の再生器
１２に伝達される。凝縮した冷媒は第１の蒸発器３に送
られ蒸発する。第１の蒸発器３では蒸発の際吸熱する蒸
発熱が熱交換装置を形成する伝熱管２１によって第２の
サイクル装置の吸収器１１から伝達される。なお通常の
２重効用吸収冷凍機で行われているように第１の凝縮器
４の伝熱管は直接第２のサイクル装置の再生器１２内に
設置しても差し支えなく、同様の作用を行うことができ
る。
【００１４】第２のサイクル装置の吸収溶液は再生器１
２において第１のサイクル装置の凝縮熱で伝熱管２０を
介して加熱されるとともに第１のサイクル装置の再生器
２を加熱した後の加熱媒体によって伝熱管４０を介して
加熱され、冷媒蒸気を発生し、濃縮されたのち第２の熱
交換器１５を経て第２の吸収器１１に至る。第２の吸収
器１１では吸収溶液は第２の蒸発器１３で蒸発した冷媒
を吸収し、希釈された後ポンプ１６の作用によって再び
第２の熱交換器１５を経て第２の再生器１２に戻る。第
２の吸収器１１では吸収の際発生する吸収熱は熱交換装
置を形成する伝熱管２１によって第１のサイクル装置の
蒸発器３に伝達される。第２の再生器１２で発生した冷
媒蒸気は、第２の凝縮器１４に流入し凝縮する。第２の
凝縮器１４では凝縮の際発生する凝縮熱を利用するた
め、熱媒体と伝熱管３１によって熱交換される。また前
記熱媒体は第２のサイクル装置の凝縮器１４の伝熱管３
１から第１のサイクル装置の吸収器１１の伝熱管３０の
順序で流すことによって第１のサイクル装置の吸収溶液
温度が第２のサイクル装置の冷媒凝縮温度よりも高くな
る。凝縮した冷媒は第２の蒸発器１３に送られ蒸発す
る。第２の蒸発器１３では蒸発の際吸熱する蒸発熱を利
用するため、冷水等の熱媒体と伝熱管３３によって熱交
換される。なお第２の吸収器１１の伝熱管は直接第１の
サイクル装置の第１の蒸発器３内に設置しても差し支え
なく、同様の作用を行うことができる。
【００１５】次に前述のように構成された吸収ヒートポ
ンプの動作を図２を参照して説明する。図２は図１の吸
収ヒートポンプのサイクルを示すデューリング線図であ
る。本図は吸収冷凍機で一般的に用いられている臭化リ
チウムー水系のものを代表例として示す。図中に示すア
ルファベット記号は、吸収溶液や冷媒の状態を示すもの
で、同じ記号を丸で囲んだものを図１にも記載した。
【００１６】第１のサイクル装置の吸収溶液は第１の再
生器２で外部の熱源から加熱され、冷媒蒸気を発生し濃
縮された（状態ｃ：図中では１７５℃）のち第１の熱交
換器５を経て（状態ｄ）第１の吸収器１に至る。第１の
吸収器１では吸収溶液は第１の蒸発器３で蒸発した冷媒
を吸収し、希釈された後（状態ａ）再び第１の熱交換器
５を経て加熱され（状態ｂ）第１の再生器２に戻る。第
１の再生器２で発生した冷媒蒸気は、第１の凝縮器４に
流入し凝縮する（状態ｆ）。第１の凝縮器４では凝縮の
際発生する凝縮熱が熱交換装置を形成する伝熱管２０に
よって第２のサイクル装置の再生器１２に伝達される。
凝縮した冷媒は第１の蒸発器３に送られ蒸発する（状態
ｅ）。第１の蒸発器３では蒸発の際吸熱する蒸発熱が熱
交換装置を形成する伝熱管２１によって第２のサイクル
装置の吸収器１１（状態Ａ）から伝達される。
【００１７】第２のサイクル装置の吸収溶液は第２の再
生器１２で第１のサイクル装置の凝縮熱（状態ｆ）で伝
熱管２０を介して加熱されるとともに、第１のサイクル
装置の再生器２を加熱した後の加熱媒体によって第２の
熱交換装置である伝熱管４０を介して加熱され、冷媒蒸
気を発生する。第１のサイクル装置の再生器２の温度は
１５０〜１７５℃であるため再生器２を出る加熱媒体は
１５０℃以上の温度があり、一方、第２のサイクル装置
の再生器１２の温度は９０〜１００℃であるので、伝熱
管４０を介して第１のサイクル装置の再生器２を加熱し
た後の加熱媒体から５０〜６０℃分の顕熱を第２のサイ
クル装置の溶液濃縮のために回収することができる。
【００１８】第２の再生器１２で冷媒蒸気を発生し濃縮
された（状態Ｃ）溶液は第２の熱交換器１５を経て（状
態Ｄ）第２の吸収器１１に至る。第２の吸収器１１では
吸収溶液は第２の蒸発器１３で蒸発した冷媒（状態Ｅ）
を吸収し、希釈された（状態Ａ）後再び第２の熱交換器
１５を経て加熱され（状態Ｂ）第２の再生器１２に戻
る。第２の吸収器１１では吸収の際発生する吸収熱は熱
交換装置を形成する伝熱管２１によって第１のサイクル
装置の蒸発器３（状態ｅ）に伝達される。第２の再生器
１２で発生した冷媒蒸気は、第２の凝縮器１４に流入し
凝縮する（状態Ｆ）。熱媒体を第２のサイクル装置の凝
縮器１４の伝熱管３１から第１のサイクル装置の吸収器
１の伝熱管３０の順序で流すことによって第１のサイク
ル装置の吸収溶液温度（状態ａ：図中では７５℃）が第
２のサイクル装置の冷媒凝縮温度（状態Ｆ：図中では６
５℃）よりも高くなる。凝縮した冷媒（状態Ｆ）は第２
の蒸発器１３に送られ蒸発する（状態Ｅ）。
【００１９】このように構成された吸収ヒートポンプで
は、第１のサイクル装置の再生器２に外部から加えられ
た高温の熱は第１のサイクル装置の溶液濃縮に利用する
とともに、その際発生した冷媒蒸気の保有熱が第２のサ
イクル装置の溶液濃縮に再び利用でき、さらに第１のサ
イクル装置の再生器２では回収できなかった加熱媒体の
５０〜６０℃分の顕熱を第２のサイクル装置の溶液濃縮
のために回収することができるため、１つの入熱で２つ
の冷凍サイクルの冷凍効果の駆動力となる溶液濃縮を効
率良く行うことができる。また第２のサイクル装置の吸
収熱を第１のサイクル装置の蒸発熱として系内で使用す
る。そのため第１のサイクル装置では吸収熱が、第２の
サイクル装置では凝縮熱と蒸発熱が利用可能となり、図
２に示すように吸収、凝縮の過程で発生する熱は６０℃
〜８０℃の温水として外部に取り出すことができ、また
第２のサイクル装置の蒸発熱は１５℃程度の冷水として
外部に取り出すことができる。
【００２０】このサイクル全体の熱バランスを見ると、
このサイクルへの入熱は第１のサイクル装置の再生器２
に外部から加えられた高温の熱と第２のサイクル装置の
蒸発器１３で冷水から奪った熱であり、このサイクルか
らの出熱は温水に加えられた第１のサイクル装置の吸収
熱と第２のサイクル装置の凝縮熱である。したがって温
水には、第１のサイクル装置の再生器２に外部から加え
られた高温の熱の他に第２のサイクル装置の蒸発器１３
で冷水から奪った熱が加えられるため、温水によって利
用可能な熱量は第１のサイクル装置の再生器２に外部か
ら加えられた熱量よりも増加する。このようにこのサイ
クル全体にはヒートポンプの作用がある。
【００２１】なお、第１のサイクル装置の再生器２を加
熱した後の加熱媒体と第２のサイクル装置の吸収器１１
の出口から再生器１２の出口までの間の吸収溶液との間
に熱交換関係を形成するようするため、図１中に破線で
示すように、第１のサイクル装置の再生器２を加熱した
後の加熱媒体を経路５３，５４を介して第２のサイクル
装置の第２の熱交換器１５と第２の再生器１２の間の希
溶液経路中に第３の熱交換器４１を設けることによって
第１のサイクル装置の再生器２を加熱後の加熱媒体と第
２のサイクル装置の第２の熱交換器１５を出た希溶液と
が熱交換関係を形成するよう構成しても差し支えなく、
第１のサイクル装置の再生器２では回収できなかった加
熱媒体の顕熱を第２のサイクル装置の溶液濃縮のために
回収することができ、１つの入熱で２つの冷凍サイクル
の冷凍効果の駆動力となる溶液濃縮を効率良く行うこと
ができる。この構成によれば被加熱側の希溶液温度は再
生器の溶液温度よりも低いため、前述の実施例より多く
の加熱媒体の顕熱を回収することができ、前記実施例を
更に上回る効果が得られる。またその場合、第２の再生
器１２中に設けた伝熱管４０は省略しても差し支えな
い。
【００２２】次に前述のように構成された吸収ヒートポ
ンプをデシカント空調に組合せた際の動作を図３乃至図
４を参照して説明する。図４は図３の実施例の空気調和
の部分の作動状態を示すモリエル線図である。図３の実
施例では、図１の実施例の吸収ヒートポンプの温水配管
と冷水配管を以下に示すデシカント空調機とそれぞれ冷
水ポンプ１６０、温水ポンプ１５０を介して接続したも
のである。
【００２３】図３のデシカント空調機は以下に示すよう
構成されている。空調空間１０１は処理空気の送風機１
０２の吸い込み口と経路１０７を介して接続し、送風機
１０２の吐出口はデシカントロータ１０３と経路１０８
を介して接続し、デシカントロータ１０３の処理空気の
出口は再生空気と熱交換関係にある顕熱熱交換器１０４
と経路１０９を介して接続し、顕熱熱交換器１０４の処
理空気の出口は冷水熱交換器１１５と経路１１０を介し
て接続し、冷水熱交換器１１５の処理空気の出口は加湿
器１０５と経路１１９を介して接続し、加湿器１０５の
処理空気の出口は空調空間１０１と経路１１１を介して
接続して処理空気のサイクルを形成する。
【００２４】一方再生用の空気経路は、外気を再生空気
用の送風機１３０の吸い込み口と経路１２４を介して接
続し、送風機１３０の吐出口は処理空気と熱交換関係に
ある顕熱熱交換器１０４と接続し、顕熱熱交換器１０４
の再生空気の出口は別の顕熱熱交換器１２１の低温側入
口と経路１２５を介して接続し、顕熱熱交換器１２１の
低温側出口は温水熱交換器１２０と経路１２６を介して
接続し、温水熱交換器１２０の再生空気の出口はデシカ
ントロータ１０３の再生空気入口と経路１２７を介して
接続し、デシカントロータ１０３の再生空気の出口は顕
熱熱交換器１２１の高温側入口と経路１２８を介して接
続し、顕熱熱交換器１２１の高温側出口は外部空間と経
路１２９を介して接続して再生空気を外部から取り入れ
て、外部に排気するサイクルを形成する。
【００２５】前記温水熱交換器１２０の温水入口は経路
１２２を介して吸収ヒートポンプの温水経路の第１のサ
イクル装置の第１の吸収器１の出口に接続し、温水熱交
換器１２０の温水出口は経路１２３および温水ポンプ１
５０を介して吸収ヒートポンプの温水経路の第２のサイ
クル装置の凝縮器１４の入口に接続する。また前記冷水
熱交換器１１５の冷水入口は経路１１７を介して吸収ヒ
ートポンプの冷水経路の第２のサイクル装置の蒸発器１
３の出口に接続し、冷水熱交換器１１５の冷水出口は経
路１１８およびポンプ１６０を介して吸収ヒートポンプ
の冷水経路の第２のサイクル装置の蒸発器１３の入口に
接続する。なお図中、丸で囲ったアルファベットＫ〜Ｖ
は、図４と対応する空気の状態を示す記号であり、ＳＡ
は給気を、ＲＡは還気を、ＯＡは外気を、ＥＸは排気を
表わす。
【００２６】本実施例の作用について説明すると、図３
において、空調される室内１０１の空気（処理空気）は
経路１０７を経て送風機１０２に吸引され昇圧されて経
路１０８をへてデシカントロータ１０３に送られデシカ
ントロータの吸湿剤で空気中の水分を吸着され絶対湿度
が低下する。また吸着の際、吸着熱によって空気は温度
上昇する。湿度が下がり温度上昇した空気は経路１０９
を経て顕熱熱交換器１０４に送られ外気（再生空気）と
熱交換して冷却される。冷却された空気は経路１１０を
経て冷水熱交換器１１５に送られさらに冷却される。冷
却された処理空気は加湿器１０５に送られ水噴射または
気化式加湿によって等エンタルピ過程で温度低下し経路
１１１を経て空調空間１０１に戻される。デシカントロ
ータはこの過程で水分を吸着したため、再生が必要で、
この実施例では外気を再生用空気として用いて次のよう
に行われる。
【００２７】外気（ＯＡ）は経路１２４を経て送風機１
３０に吸引され昇圧されて顕熱熱交換器１０４に送ら
れ、処理空気を冷却して自らは温度上昇し経路１２５を
経て次の顕熱熱交換器１２１に流入し、再生後の高温の
空気と熱交換して温度上昇する。さらに顕熱熱交換器１
２１を出た再生空気は経路１２６を経て温水熱交換器１
２０に流入し温水によって加熱され６０〜８０℃まで温
度上昇し、相対湿度が低下する。この過程は再生空気の
顕熱変化であり、空気の比熱は温水に比べて著しく低く
温度変化が大きいため、温水の流量を減少させて温度変
化を大きくしても熱交換は効率良く行われる。従って温
水を作る吸収ヒートポンプの温水の流入側にあたる第２
サイクル装置の凝縮温度は、出口側にあたる第１のサイ
クル装置の吸収温度よりも低く設定することができ、そ
のようにすることによって第１のサイクル装置の再生器
２の圧力と温度を低くすることができるため、第１のサ
イクル装置の再生器２への加熱量が軽減される。また温
水の利用温度差を大きくとるによって流量が少なくなる
ため、搬送動力が低減される。温水熱交換器１２０を出
て相対湿度が低下した再生空気はデシカントロータ１０
３を通過してデシカントロータの水分を除去し再生作用
をする。デシカントロータ１０３を通過した再生空気は
経路１２８を経て顕熱熱交換器１２１に流入し、再生前
の再生空気の余熱を行ったのち経路１２９を経て排気と
して外部に捨てられる。
【００２８】これまでの過程をモリエル線図を用いて説
明すると、図４において、空調される室内１０１の空気
（処理空気：状態Ｋ）は経路１０７を経て送風機１０２
に吸引され昇圧されて経路１０８をへてデシカントロー
タ１０３に送られデシカントロータの吸湿剤で空気中の
水分を吸着され絶対湿度が低下するとともに吸着熱によ
って空気は温度上昇する（状態Ｌ）。湿度が下がり温度
上昇した空気は経路１０９を経て顕熱熱交換器１０４に
送られ外気（再生空気）と熱交換して冷却される（状態
Ｍ）。冷却された空気は経路１１０を経て冷水熱交換器
１１５に送られさらに冷却される（状態Ｎ）。冷却され
た空気は経路１１９を経て加湿器１０５に送られ水噴射
または気化式加湿によって等エンタルピ過程で温度低下
し（状態Ｐ）、経路１１１を経て空調空間１０１に戻さ
れる。このようにして室内の還気（状態Ｋ）と給気（状
態Ｐ）との間にはエンタルピ差ΔＱが生じ、これによっ
て空調空間１０１の冷房が行われる。
【００２９】デシカントの再生は次のように行われる。
再生用の外気（ＯＡ：状態Ｑ）は経路１２４を経て送風
機１３０に吸引され昇圧されて顕熱熱交換器１０４に送
られ、処理空気を冷却して自らは温度上昇し（状態Ｒ）
経路１２５を経て次の顕熱熱交換器１２１に流入し、再
生後の高温の空気と熱交換して温度上昇する（状態
Ｓ）。さらに顕熱熱交換器１２１を出た再生空気は経路
１２６を経て温水熱交換器１２０に流入し温水によって
加熱され６０〜８０℃まで温度上昇し、相対湿度が低下
する（状態Ｔ）。相対湿度が低下した再生空気はデシカ
ントロータ１０３を通過してデシカントロータの水分を
除去する（状態Ｕ）。デシカントロータ１０３を通過し
た再生空気は経路１２８を経て顕熱熱交換器１２１に流
入し、顕熱熱交換器１０４を出た再生前の再生空気の余
熱を行って自らは温度低下した（状態Ｖ）のち経路１２
９を経て排気として外部に捨てられる。このようにして
デシカントの再生と処理空気の除湿、冷却をくりかえし
行うことによって、デシカントによる空調を行う。
【００３０】なお再生用空気として室内換気にともなう
排気を用いる方法も従来からデシカント空調では広く行
われているが、本発明においても室内からの排気を再生
用空気として使用してもさしつかえなく、本実施例と同
様の効果が得られる。
【００３１】このように構成されたデシカント空調のエ
ネルギ効率を示す動作係数（ＣＯＰ）は図４における冷
房効果ΔＱを再生加熱量で除した値で示されるが、再生
空気に温水熱交換器で加えられた熱量ΔＨのうち冷水熱
交換器で冷却した熱量Δｑ分の熱量は前記の吸収ヒート
ポンプのヒートポンプ作用により処理空気から冷水熱交
換器１１５、第２のサイクル装置の蒸発器１３を介して
くみ上げたものであるから、実際にこのシステムに加え
られる熱量はΔＨからΔｑを引いたΔｈとなり、図中で
状態Ｘから状態Ｔまでの顕熱変化に相当する。
【００３２】従って動作係数は、ΔＱ／（ΔＨーΔｑ）
＝ΔＱ／Δｈとなる。図４の動作係数と図６の従来例の
動作係数を比較すると、本発明の実施例では分子の冷凍
効果ΔＱは従来例に比べてΔｑだけ増加し、また分母の
加熱量は従来例に比べてΔｑだけ減少し、従って分母が
減少し分子が増加するため、動作係数は著しく向上す
る。
【００３３】本発明を実施したデシカント空調システム
の動作係数を以下に概略計算する。吸収ヒートポンプの
冷凍効果に対する動作係数を、従来の単効用吸収冷凍機
の動作係数に第２のサイクル装置に加熱媒体から回収さ
れた熱量の効果を加えて大略０．６５とし、従来のデシ
カント空調の動作係数を１．０とすると、本発明の実施
例では、吸収ヒートポンプへ外部から加熱される熱量を
１に採ると、ヒートポンプ作用により、温水には１．６
５の熱量が加えられ、この熱でデシカント空調を作動さ
せると、冷房効果は１．０（動作係数）×１．６５（加
熱量）＋０．６５（冷凍効果：Δｑ）＝２．３の熱量と
なる。従って、本発明の動作係数は２．３（冷房効果）
／１．０（吸収ヒートポンプへの入熱）＝２．３とな
る。この値は従来の２重効用吸収冷凍機の持つ１．２程
度の動作係数を大幅に上回るものであり、極めて高い省
エネルギ効果がある。
【００３４】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、デ
シカント空調の処理空気の熱を吸収ヒートポンプのヒー
トポンプ作用により汲み上げて、再生空気の加熱に用い
ることができるため、デシカントの再生のため外部から
加える必要がある熱量が大幅に軽減され、動作係数を著
しく向上することができるとともに、熱源機として用い
る吸収ヒートポンプの第１のサイクル装置の再生器では
回収できなかった加熱媒体の顕熱を第２のサイクル装置
の溶液濃縮のために回収することで吸収ヒートポンプの
２つの内部サイクルの冷凍効果の駆動力となる溶液濃縮
を効率良く行うため、一層の熱源エネルギの節約ができ
る。
【００３５】したがって本発明によれば、冷房のための
熱源エネルギの消費量が軽減され、経済性にすぐれたデ
シカント空調を提供することができ、従来からの２重効
用吸収冷凍機を用いて空気を冷却除湿する空調システム
の動作係数すなわちエネルギ効率を上回る空調システム
を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る吸収ヒートポンプの一実施例の基
本構成を示す説明図。
【図２】本発明に係る吸収ヒートポンプの一実施例の吸
収溶液サイクルをデューリング線図で示す説明図。
【図３】本発明に係る吸収ヒートポンプをデシカント空
調の熱源機として使用した一実施例の基本構成を示す説
明図。
【図４】本発明に係る吸収ヒートポンプをデシカント空
調の熱源機として使用した一実施例の空気のデシカント
空調サイクルをモリエル線図で示す説明図。
【図５】従来のデシカント空調の基本構成を示す説明
図。
【図６】従来のデシカント空調の空気のデシカント空調
サイクルをモリエル線図で示す説明図。
【符号の説明】
１・・・第１の吸収器 ２・・・第１の再生器 ３・・・第１の蒸発器 ４・・・第１の凝縮器 ５・・・第１の熱交換器 ６・・・溶液ポンプ ７・・・絞り機構 １１・・・第２の吸収器 １２・・・第２の再生器 １３・・・第２の蒸発器 １４・・・第２の凝縮器 １５・・・第２の熱交換器 １６・・・溶液ポンプ １７・・・絞り機構 ２０・・・伝熱管（第２の熱交換装置） ２１・・・伝熱管（第１の熱交換装置） ３０・・・伝熱管（熱交換機構） ３１・・・伝熱管（熱交換機構） ３２・・・熱媒体（温水）経路 ３３・・・・・・伝熱管（熱交換機構） ３４・・・伝熱管（熱交換機構） ４０・・・伝熱管（第３の熱交換装置） ４１・・・熱交換器 ５１・・・熱媒体経路 ５２・・・熱媒体経路 ５３・・・熱媒体経路 ５４・・・熱媒体経路 ５５・・・熱媒体ポンプ １０１・・・空調空間 １０２・・・送風機 １０３・・・デシカントロータ １０４・・・顕熱熱交換器 １０５・・・加湿器 １０６・・・給水管 １０７・・・空気経路 １０８・・・空気経路 １０９・・・空気経路 １１０・・・空気経路 １１１・・・空気経路 １１５・・・冷水熱交換器 １１７・・・冷水経路 １１８・・・冷水経路 １１９・・・空気経路 １２０・・・温水熱交換器 １２１・・・顕熱熱交換器 １２２・・・温水経路 １２３・・・温水経路 １２４・・・空気経路 １２５・・・空気経路 １２６・・・空気経路 １２７・・・空気経路 １２８・・・空気経路 １２９・・・空気経路 １３０・・・送風機 １５０・・・温水ポンプ １６０・・・冷水ポンプ ａ・・・吸収冷凍サイクルの状態点 ｂ・・・吸収冷凍サイクルの状態点 ｃ・・・吸収冷凍サイクルの状態点 ｄ・・・吸収冷凍サイクルの状態点 ｅ・・・吸収冷凍サイクルの状態点 ｆ・・・吸収冷凍サイクルの状態点 Ａ・・・吸収冷凍サイクルの状態点 Ｂ・・・吸収冷凍サイクルの状態点 Ｃ・・・吸収冷凍サイクルの状態点 Ｄ・・・吸収冷凍サイクルの状態点 Ｅ・・・吸収冷凍サイクルの状態点 Ｆ・・・吸収冷凍サイクルの状態点 Ｋ・・・デシカント空調の空気の状態点 Ｌ・・・デシカント空調の空気の状態点 Ｍ・・・デシカント空調の空気の状態点 Ｎ・・・デシカント空調の空気の状態点 Ｐ・・・デシカント空調の空気の状態点 Ｑ・・・デシカント空調の空気の状態点 Ｒ・・・デシカント空調の空気の状態点 Ｓ・・・デシカント空調の空気の状態点 Ｔ・・・デシカント空調の空気の状態点 Ｕ・・・デシカント空調の空気の状態点 Ｖ・・・デシカント空調の空気の状態点 Ａ・・・デシカント空調の空気の状態点 ＳＡ・・・給気 ＲＡ・・・還気 ＥＸ・・・排気 ＯＡ・・・外気 ΔＱ・・・冷房効果 Δｑ・・・吸収ヒートポンプの冷凍効果 ΔＨ・・・温水による加熱量 Δｈ・・・ΔＨーΔｑ

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 第１の蒸発器と第１の吸収器と第１の再
    生器と第１の凝縮器とを有して吸収式冷凍サイクルを行
    う第１のサイクル装置と、第２の蒸発器と第２の吸収器
    と第２の再生器と第２の凝縮器とを有して前記第１のサ
    イクル装置よりも低温で作動する第２のサイクル装置か
    らなり、前記第１のサイクル装置の蒸発器と前記第２の
    サイクル装置の吸収器との間に第１の熱交換装置を形成
    し、かつ該第１のサイクル装置の凝縮器と第２のサイク
    ル装置の再生器との間に第２の熱交換装置を形成し、か
    つ第１のサイクル装置の再生器を加熱した後の加熱媒体
    と第２のサイクル装置の吸収器出口から再生器出口まで
    の間の吸収溶液との間に第３の熱交換装置を形成したこ
    とを特徴とする吸収ヒートポンプ。
JP33308095A 1995-12-21 1995-12-21 吸収ヒートポンプ Pending JPH09178287A (ja)

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US08/769,253 US5761925A (en) 1995-12-21 1996-12-18 Absorption heat pump and desiccant assisted air conditioner
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108954577A (zh) * 2018-08-01 2018-12-07 南昌大学 基于太阳能建筑一体化与溶液除湿的粮库通风降湿设备

Cited By (2)

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CN108954577A (zh) * 2018-08-01 2018-12-07 南昌大学 基于太阳能建筑一体化与溶液除湿的粮库通风降湿设备
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