JPH09318183A - 吸収式冷暖房装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ヒートポンプ運転時に、外気との熱交換が簡
単な構成とし、かつ通常の暖房運転はヒ−トポンプサイ
クルを利用した高効率の暖房運転を行えると共に、外気
温度が低いために熱の汲み上げが難しくなる時や暖房負
荷の急減によって凝縮器圧力が低下した時の暖房能力低
下を防止する。 【解決手段】 吸収器２は蒸発器１で発生した冷媒蒸気
を吸収剤の溶液で吸収して吸収熱を発生する。再生器
３，４は前記溶液を加熱して冷媒蒸気を抽出させて溶液
の吸収剤濃度を回復させる。凝縮器９は再生器３，４で
抽出された冷媒蒸気を凝縮させて前記蒸発器１に回収す
る。暖房運転時には管路１ａで冷却された冷水を顕熱交
換器１４に導き、管路２ａ等を通過して昇温した冷却水
を室内機１５に導く。暖房運転時に外気温度が極端に低
い時や暖房負荷の急減によって凝縮器圧力が低下した時
は、室内機１５に循環させる冷却水を直下加熱する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、吸収式冷暖房装置
に関し、特に、コンパクト化を図りつつ、通常の暖房運
転はヒ−トポンプによる高効率の暖房運転が行えると共
に、熱の汲み上げが難しくなる外気温度が低いときでも
能力を低下させることなく暖房運転を行うことができる
吸収式冷暖房装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来広く用いられていた水冷式の吸収冷
凍機は、クーリングタワーを初めとする冷却水系の据付
工事や保守ならびに水管理等に多くの手間がかかるとい
う欠点を有していた。このような水冷式吸収冷凍機に代
わるものとして、水を冷媒とし、臭化リチウムを吸収剤
とする空冷式吸収冷凍機が知られている。例えば、特公
平５−６７８６６号公報では、吸収器および凝縮器をフ
ァンで冷却するように構成した空冷式の吸収冷凍機が提
案されている。

【０００３】吸収冷凍機は一般に冷房に用いられるが、
近年、冷房運転だけでなく、吸収器で汲み上げた熱を利
用してヒートポンプ暖房運転も行えるようにした冷暖房
装置に対する需要が高まっている。特開平６−２９８０
号公報や特公平７−９６９７７号公報には、冷暖房に共
用できる吸収式ヒートポンプ装置や吸収式冷温水機が提
案されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上記公報に記載されて
いるような空冷式吸収冷凍機を冷房運転から暖房運転に
切り替えようとすると構成が非常に複雑になるため、実
用上、暖房運転には使用できないという問題点があっ
た。すなわち、空冷式吸収冷凍機では空気給送のための
ダクトが必要であり、このダクトを冷房用と暖房用とで
簡単に切り替えることは困難であり、該切り替えを行お
うとすると装置が大型化する。

【０００５】さらに、吸収冷凍機をヒートポンプ暖房運
転に使用する場合、外気温度が極端に低い地域では外気
から熱を汲み上げるための空冷熱交換器に着霜が生じる
ことがある。そうすると、霜によって熱伝導性が低下す
るため、多量の熱を効率よく汲み上げることができない
という問題点がある。

【０００６】本発明は、上記問題点を解消し、ヒ−トポ
ンプ運転時に外気との熱交換が簡単な構成を提供し、か
つ、暖房運転時において通常はヒ−トポンプのサイクル
による高効率運転が行えると共に、外気温度が低いため
に熱の汲み上げが難しくなるような条件の下においても
暖房能力低下を防止すること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。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記の課題を解決し、目
的を達成するための本発明は、蒸発器と、前記蒸発器で
発生した冷媒蒸気を吸収剤を含む溶液で吸収して吸収熱
を発生する吸収器と、前記溶液の吸収剤濃度を回復させ
るため該溶液を加熱して冷媒蒸気を抽出する再生器と、
前記再生器で抽出された冷媒蒸気を凝縮させて前記蒸発
器に回収するための凝縮器と、前記蒸発器内の冷媒で管
内を通過する冷水を冷却するための第１管路と、前記吸
収器内の溶液を管内を通過する冷却水で冷却するための
第２管路と、冷暖房用の風を室内に吹き込むための室内
機と、前記冷却水および冷水と外気との熱交換をする顕
熱交換器と、冷房運転時には前記第１管路で冷却された
冷水を前記室内機に導くとともに前記第２管路を通過し
て昇温した冷却水を前記顕熱交換器に導く一方、暖房運
転時には前記第１管路で冷却された冷水を前記顕熱交換
器に導くとともに前記第２管路を通過して昇温した冷却
水を前記室内機に導くための管路切替弁と、前記暖房運
転時において外気温度が第１予定値以下、前記凝縮器の
圧力値が第２予定値以下、前記凝縮器の圧力および蒸発
器の圧力の差圧が第３予定値以下の条件の、少なくとも
１つが満足されたときには、前記第２管路内冷却水を直
火加熱する手段とを具備した点に第１の特徴がある。こ
の第１の特徴によれば、通常の暖房運転時はヒ−トポン
プサイクルによる高効率の暖房運転が行えると共に、外
気温度が極端に低いために熱の汲み上げが難しくなる場
合や、暖房負荷が急減して凝縮器の圧力あるいは凝縮器
圧力と蒸発器圧力との差圧がそれぞれの閾値以下に低下
した場合などは、室内機に循環させる冷却水を直火加熱
することにより暖房能力の低下を防止することができ
る。

【０００８】また、本発明は、前記再生器で発生した冷
媒蒸気に混入した吸収剤を分離する分縮器を設け、前記
分縮器で発生した蒸気を管内を通過する冷却水で冷却す
るため前記第２管路を該分縮器に延長すると共に、前記
直火加熱する手段として、前記分縮器で冷却される冷媒
蒸気を可及的に全縮に近づけるため、該分縮器の冷却容
量を増大する冷却容量可変手段を具備した点に第２の特
徴がある。

【０００９】また、本発明は、前記再生器および分縮器
を、高温再生器および該高温再生器に組み合わせられる
高温分縮器ならびに低温再生器および該低温再生器に組
み合わせられる低温分縮器からなる二重効用方式で構成
し、前記冷却容量可変手段を、前記第２管路の冷却水を
前記再生器において前記高温分縮器に導くための切替弁
で構成した点に第３の特徴がある。

【００１０】さらに本発明は、前記直火加熱手段による
運転時には、前記冷却水を前記吸収器に循環させないよ
うに構成した点に第４の特徴がある。

【００１１】第２および第３の特徴によれば、外気温度
が極端に低下したときに、第２管路を通過する冷却水の
冷却容量を増大させることにより、特に新たに直火加熱
のための熱源を設けずとも再生器の加熱源をそのまま利
用してこの冷却水によって室内機に搬送される熱量を増
大させることができる。特に、第２の特徴によれば、冷
媒蒸気は可及的全縮されて該蒸気の熱量は最大限冷却水
に伝達される。

【００１２】第４の特徴によれば、外気温度が極端に低
下したときに、吸収器の溶液と冷却水との間での熱交換
を阻止し、直火加熱で上昇した冷却水の熱が吸収器部分
で一部吸収されることを防止して、暖房能力を高めるこ
とが可能となる。

【００１３】また、本発明は、外気温度を検出する温度
感知手段と、該温度感知手段の出力に基づいて外気温度
が予定値以下に低下したか否かを判定する制御手段とを
具備した点に第５の特徴がある。

【００１４】また、本発明は、暖房負荷推定手段と、該
暖房負荷推定手段によって推定された暖房負荷が予定の
暖房負荷を超えた場合に外気温度が予定値以下であると
判定する制御手段とを具備した点に第６の特徴がある。

【００１５】前記第５および第６の特徴によれば、外気
温度が予定温度より低くなったことを温度感知手段で直
接感知したり、暖房負荷によって間接的に感知でき、そ
の感知結果に基づいて前記冷却水に伝達される冷媒蒸気
の熱量を自動的に増大させることができる。

【００１６】

【発明の実施の形態】以下に、図面を参照して本発明を
詳細に説明する。図１および図２は本発明の一実施形態
に係る吸収式冷暖房装置の要部構成を示す系統ブロック
図であり、図１は暖房運転時、図２は冷房運転時の系統
を示す。図１において、蒸発器１には冷媒としてフッ化
アルコールが、吸収器２には吸収剤を含む溶液としてＤ
ＭＩ誘導体が収容されている。この場合、前記冷媒はフ
ッ化アルコールに限らず非凍結範囲および非結晶範囲が
広くとれるものであればよく、溶液もＤＭＩ誘導体に限
らず非結晶範囲が広く取れるものであればよい。したが
って、例えば、水と臭化リチウムの組み合わせは、外気
温度が零度近くになった状態での暖房運転時において、
溶液の温度低下によって冷媒である水が凍結するおそれ
があるために好適とは言い難い。

【００１７】蒸発器１と吸収器２とは、蒸発（冷媒）通
路を介して互いに流体的に連結されており、これらを、
例えば３０mmＨｇ程度の低圧環境下に保持することによ
り、蒸発器１内の冷媒が蒸発して吸収器２内に入り、こ
の冷媒蒸気を吸収器２の吸収剤溶液が吸収して吸収冷凍
動作が行われる。

【００１８】まずバーナ７が点火され、再生器によって
吸収器２の溶液濃度が高められると（バーナおよび再生
器ならびに溶液濃縮については後述する）、吸収器２の
溶液が冷媒蒸気を吸収して、該冷媒の蒸発による潜熱で
蒸発器１内は冷却される。蒸発器１内には冷水が通過す
る管路１ａが設けられる。冷媒はポンプＰ１によって蒸
発器１内に設けられた散布手段（図示せず）に導かれ、
前記冷水が通過している管路１ａ上に散布される。前記
冷媒は管路１ａ内の冷水から蒸発熱を奪って低圧の冷媒
蒸気となり、蒸発通路を通って吸収器２に流入する。蒸
発器１内の冷媒は前記散布手段に導かれるほか、後で詳
述するように、その一部は第２分縮器６にも給送され
る。なお、管路１ａを流れる冷水としてはエチレングレ
コール又はプロピレングレコ−ル水溶液を使用するのが
好ましい。

【００１９】前記フッ化アルコールの蒸気つまり冷媒蒸
気が吸収器２の溶液に吸収されると、吸収熱によって該
溶液の温度は上昇する。溶液の吸収能力は該溶液の温度
が低いほど、また、溶液濃度が高いほど大きい。そこ
で、該溶液の温度上昇を抑制するため、吸収器２の内部
には管路２ａが設けられ、該管路２ａには冷却水が通さ
れる。溶液はポンプＰ２によって吸収器２内に設けられ
た散布手段（図示せず）に導かれ、管路２ａ上に散布さ
れる。その結果、溶液は管路２ａを通っている冷却水で
冷却される。

【００２０】吸収器２内の溶液は、冷媒蒸気を吸収する
と、その吸収剤濃度が低下して吸収能力が低下する。そ
こで、冷媒蒸気を分離発生させ、かつ溶液の吸収能力を
回復させるために再生器が設けられる。本実施形態で
は、第１（高温）再生器３および第２（低温）再生器４
が設けられており、第１再生器３には第１（高温）分縮
器５、第２再生器４には第２（低温）分縮器６がそれぞ
れ組み合わせて設けられ、二重効用方式の再生器を構成
している。

【００２１】第１および第２分縮器５，６には、前記吸
収器２の管路２ａと直列に配管された管路５ａおよび６
ａがそれぞれ設けられている。第１再生器３は吸収器２
から供給される溶液を加熱するバーナ７を有している。
該バーナ７はガスバーナが好ましいが電熱器等の他の加
熱手段であってもよい。

【００２２】吸収器２で冷媒蒸気を吸収して希釈された
溶液つまり希液はポンプＰ３によりパイプを通じて第１
再生器３に給送される。第１再生器３で加熱されて冷媒
蒸気が抽出されて濃度が高められた溶液（中間液）は第
２再生器４に給送される。第２再生器４では前記中間液
を加熱してさらに冷媒蒸気を発生させて濃度が高められ
る。濃度の高まった溶液（濃液）は、管路７ａを介して
前記吸収器２に戻され、再び吸収液として使用される。

【００２３】第１再生器３および第２再生器４、ならび
に第１分縮器５および第２分縮器６の詳細を図３に示し
た。以下、この図３も同時に参照しつつ説明する。な
お、図３においては、第１再生器３の上方に第２再生器
４が配置されているように図示されているが、この配置
関係には限定されない。

【００２４】第１再生器３に給送された希液がバーナ７
で加熱されると、冷媒蒸気が発生する。希液から生じた
前記冷媒蒸気は第１分縮器５に給送される。この冷媒蒸
気は第１分縮器５内で冷却水が通っている管路５ａによ
って冷却され、該蒸気中に含まれている吸収剤成分が凝
縮分離される。こうして、第１再生器３の底部には濃度
が高められた中間液が溜まる。前記中間液はパイプＬ２
で第２再生器４に給送される。

【００２５】第１分縮器５を通過した冷媒蒸気は、依然
として高温を保っており、パイプＬ１により第２再生器
４に導かれ、その内部の中間液を加熱した後、減圧弁８
を介して凝縮器９に給送される。第２再生器４内の中間
液は該第１再生器３で生じた冷媒蒸気の熱で加熱されて
再度冷媒蒸気を発生し、この冷媒蒸気は第２分縮器６に
給送される。そして、冷却水が通っている管路６ａによ
って冷却され、第１分縮器５におけると同様、吸収剤成
分が分離される。こうして、第２再生器４の底部にはさ
らに濃度が高められた濃液が溜まる。この濃液は、前述
のように、管路７ａを介して前記吸収器２に戻される。
第２分縮器６を通過した冷媒蒸気は凝縮器９に給送され
る。このようにして凝縮器９に給送される冷媒蒸気の純
度は、おおよそ９９．８％にまで高められており、凝縮
器９でファン１０による冷却風で冷却されて凝縮液化さ
れた後、減圧弁１１を経由して蒸発器１に回収される。

【００２６】なお、蒸発器１に回収される蒸気の純度は
極めて高くなってはいるが、還流冷媒中にごくわずかに
混在する吸収剤成分が長時間の運転サイクルによって蓄
積し、蒸発器１内の冷媒の純度が徐々に低下することは
避けられない。そこで、上述のように、蒸発器１から冷
媒のごく一部を第２分縮器６に給送し、中間液から生じ
る冷媒蒸気と共に再び純度を上げるためのサイクルを経
るようにするのが望ましい。

【００２７】吸収器２と第１再生器３を連結する管路の
中間に設けられた第１の熱交換器１２により、第２再生
器４から出た高温の濃液は吸収器２から出た希液と熱交
換して冷却された後、吸収器２に回収される。また、第
１の熱交換器１２で予備的に加熱された希液は、第１再
生器３から出た高温の中間液と第２の熱交換器１３で熱
交換されてさらに加熱され、第１再生器３へ給送され
る。一方、中間液は冷却されて第２再生器４へ給送され
る。こうして熱効率の向上が図られているが、さらに、
還流される前記濃液の熱を吸収器２から出た冷却水に伝
達するための熱交換器ＨＥＸ（図示の都合上、２か所に
分離して示している）を設けることにより、吸収器２に
還流される濃液の温度はより一層低下させ、冷却水温度
はさらに上げることができるような構成をとってもよ
い。

【００２８】冷水を外気と熱交換するための顕熱交換器
１４には管路１４ａが通され、室内機１５には管路１５
ａが設けられている。室内機１５は冷暖房を行う室内に
備えられるもので、冷風または温風の吹出し用ファン
（両者は共通）と吹出し出口（いずれも図示せず）とが
設けられる。室内機１５の管路１５ａは吸収器２の管路
２ａならびに第１分縮器５の管路５ａおよび第２分縮器
６の管路６ａに直列接続され、顕熱交換器１４の管路１
４ａは蒸発器１の管路１ａに接続される。すなわち、室
内機１５の管路１５ａには吸収器２、第１分縮器５およ
び第２分縮器６で熱を回収した冷却水が管路２ａ、管路
５ａおよび管路６ａを介して導かれる。管路１５ａの熱
は温風の吹出し用ファンによって室内に放出され、暖房
作用を果たす。

【００２９】前記顕熱交換器１４は室外に置かれ、なる
べくは前記凝縮器９を冷却する前記ファン１０の風下に
配置するのが望ましい。ファン１０による冷風が、凝縮
器９に直接当たり、該凝縮器９を通過した風が、後方の
顕熱交換器１４に当たるようになる。そうすると、凝縮
器９から熱を得て温度の上がった冷却排風が顕熱交換器
１４を通過するので、蒸発器１の管路１ａに循環される
冷却水の温度を上げることができる。そのために、冷媒
の蒸発を促進でき、暖房運転時のサイクル効率を上げる
ことができる。さらに、顕熱交換器１４は前記凝縮器９
からの温風を受けるので、外気温度が低い時の着霜を防
止するためにも有効である。

【００３０】次に、暖房運転時において、外気温度が極
めて低いときの動作を説明する。外気温度が極端に低く
なると、顕熱交換器１４を介して外気から熱を汲み上げ
にくくなり、暖房運転時の能力が低下する。したがっ
て、このように外気温度が極めて低いときには再生器で
発生した蒸気を可及的全縮させ、バーナ７による加熱熱
量で冷却水をできるだけ昇温させて暖房能力を向上させ
るようにする。

【００３１】このために、図１の実施形態では、第１分
縮器５の管路５ａへの入り口に三方弁１７を設け、か
つ、管路５ａをバイパスする通路５ｂを設けている。外
気温度が極端に低くない通常の暖房運転時には、管路５
ａを通過させる冷却水の量を絞るため、バイパス通路５
ｂにも冷却水を通過させるように前記三方弁１７を切り
替え制御する。

【００３２】一方、外気温度が極端に低い場合には、冷
却水がバイパス通路５ｂに流れずにすべて管路５ａを通
過するように前記三方弁１７を切り替える。こうして、
第１分縮器５に給送する冷却水の量を増大させることに
より、第１再生器３で発生した蒸気は全縮されてほとん
ど全部が液化されるようにすることができる。その結
果、冷媒蒸気は凝縮器９に送られなくなり、ヒートポン
プとしてのサイクルは停止する。

【００３３】換言すれば、第１再生器３で希液を加熱す
ることによって発生した蒸気の熱は、管路５ａを介して
ほとんど冷却水に伝達され、冷却水の温度が上昇して暖
房能力が高められる。このように、極端に外気温度が低
い場合には、蒸発器１および吸収器２による蒸発・吸収
機能を停止させ、第１再生器３によって発生した蒸気だ
けにより、「直火加熱」の状態で暖房運転を行う。以上
の構成により、熱源を追加することなく、バーナ７によ
る加熱だけで、極端に低温の時でも高い暖房能力を得る
ことができる。

【００３４】なお、冷却水を吸収器２に導いている管路
２ａの直前にも、三方弁１７と同様の弁１９やバイパス
通路２０を設けることによって、ヒートポンプとしての
サイクルを停止したときには、管路２ａには冷却水を回
さないこともできる。

【００３５】上述のように、第１分縮器５の管路５ｂを
通過させる冷却水の量を変化させて該第１分縮器５の分
縮容量を制御するには、スイッチ手段による操作で三方
弁を切り替えればよい。また、室内外の適当な箇所に温
度感知器（図示せず）を設け、該温度感知器によって感
知された温度が予定値以下になったときに、第１再生器
３で発生した蒸気を全縮させるように三方弁を切り替え
る制御装置によって自動制御することもできる。なお、
前記顕熱交換器１４周囲の温度低下による着霜に対応す
る観点からは、前記温度感知器は該顕熱交換器１４の近
傍に設けるのが好ましい。

【００３６】また、外気温度が予定値以下に低下したこ
とを暖房負荷の大小によって判定するようにしてもよ
い。すなわち、外気温度が低い場合は負荷が大きくなる
ため、この負荷が予定値を超えた場合にヒートポンプ運
転を停止させて「直火加熱」に切り替えるることができ
る。

【００３７】暖房負荷の大小によって外気温度を判定す
る例を、以下に詳述する。まず、暖房負荷の大きさは、
暖房のための要求熱量で把握でき、該要求熱量は次の負
荷推定演算式（式１）で計算される。 要求熱量ＱE ＝ＱU ＋ＱV −ＱS −ＱM −ＱF …（式１） ここで、符号ＱU は室内外の温度差による伝熱量、符号
ＱV は換気による侵入熱量、符号ＱS は日射による輻射
熱量、符号ＱM は室内の人間やペットなどの発熱量、符
号ＱF は冷蔵庫等室内の他の発熱体の発熱量である。

【００３８】これらのうち、室内外の温度差による伝熱
量ＱU は外気温度と室内温度と室内機１５が設けられた
部屋に固有の熱伝導率でほぼ一義的に決定される。この
伝熱量ＱE 以外の侵入熱量ＱV 、輻射熱量ＱS 、人間な
どの発熱量ＱM 、室内の発熱体の発熱量ＱF などの負荷
に対する影響は、通常は極めて小さいので、要求熱量Ｑ
E は室内外の温度差による伝熱量ＱU とほぼ同一の値と
みなしてよい。

【００３９】室内外の温度差による前記伝熱量ＱU は次
の式（式２）によって算出できる。 室内外の温度差による伝熱量ＱU ＝Ｕ（ＴR −ＴAM）…（式２） なお、符号Ｕは室内機１５が設けられた部屋に固有の熱
伝導率を示す定数、符号ＴR は室内温度、符号ＴAMは外
気温度である。定数Ｕは部屋の大きさ、壁の構造等に依
存する値であり、予め、室内機１５の制御装置に設定し
ておくことができる。

【００４０】室内温度を測定する温度感知器は、例え
ば、室内機１５又は室内機１５を操作するため室内で使
用される遠隔操作器（リモコン）に設けることができ
る。外気温度は、前記室外の顕熱交換器１４の近傍に設
けた温度感知器で測定することができる。

【００４１】上述のように、負荷つまり要求熱量ＱE は
室内外の温度差による伝熱量ＱU で実質上決定される
が、上述の侵入熱量ＱV 、輻射熱量ＱS 、人間の発熱量
ＱM 、室内の発熱体の発熱量ＱF 等を予め実験や統計な
どに基づいて設定しておき、これらを勘案して前記の式
１による要求熱量ＱE を計算してもよいことは当然であ
る。例えば、侵入熱量ＱV は部屋のドアや窓の大きさ等
を考慮し、輻射熱量ＱSは部屋の立地条件および気象条
件を考慮し、人間の発熱量ＱM は家族構成を考慮し、室
内の発熱体の発熱量ＱF は平均的な家庭を考慮して決定
することができる。さらに各要因は、外乱要素によって
微調節できるのが望ましい。

【００４２】上記要求熱量の計算は、マイクロコンピュ
ータによって計算できる。図４は要求熱量の計算と暖房
方式の切り替えを行うためのマイクロコンピュータの要
部機能を示すブロック図である。同図において、外気温
度感知器２３および室内温度感知器２４で測定された温
度ＴAMと温度ＴR とは要求熱量算出部２５に入力され
る。要求熱量算出部２５には熱伝導率を示す前記定数Ｕ
が入力され、該定数Ｕ、温度ＴAMおよび温度ＴR によっ
て要求熱量ＱE が算出される。算出された要求熱量ＱE
は比較器２６で基準値ＱSDと比較される。この基準値Ｑ
SDはヒートポンプ運転から「直火加熱」運転に移行させ
るための判断基準である。要求熱量ＱE が基準値ＱSDよ
り大きい場合は、比較器２６は「直火加熱」運転を指示
する出力を発生し、要求熱量ＱE が基準値ＱSDより小さ
い場合は、ヒートポンプ運転を指示する出力を発生す
る。この出力に応答して前記三方弁１７，１９が上記の
ように制御される。なお、必要に応じて、侵入熱量ＱV
、輻射熱量ＱS 、人間の発熱量ＱM 、室内の発熱体の
発熱量ＱF 等を補正値として要求熱量算出部２５に入力
できる。

【００４３】次に、冷房運転時の系統を図２を参照して
説明する。図２において、図１と同符号は同一または同
等部分を示す。冷房運転時は、室内機１５の管路１５ａ
は蒸発器１の管路１ａと接続され、顕熱交換器１４の管
路１４ａは吸収器２の管路２ａならびに第１分縮器５の
管路５ａおよび第２分縮器６の管路６ａに接続される。
したがって、冷房運転時には蒸発器１の冷媒で冷却され
た冷水が室外機１５に導かれ、前記吹出し用ファンによ
り冷風が室内に吹出される。

【００４４】なお、前記暖房運転時および冷房運転時の
管路の切り替えは、周知の四方弁によって実現すること
ができるので、具体例の図示説明は省略する。また、冷
水や冷却水の循環はポンプＰ４，５によって行われる。

【００４５】また、本実施形態では、２組の再生器およ
び分縮器を高温および低温用としてそれぞれ設けた二重
効用式としたが、再生器および分縮器が１組の単効用式
であっても良いし、場合によっては、分縮器は省略して
吸収器２から汲み上げる熱のみで暖房運転をするように
してもよい。

【００４６】次に、本発明の第２実施形態を説明する。
図５は第２実施形態の要部系統を示すブロック図であ
り、図１と同符号は同一または同等部分を示す。同図に
おいて、第２分縮器６の管路６ａおよび第１分縮器５の
管路５ａと直列に設けられた管路２１ａを通した給湯器
２１が設けられる。暖房運転時において、前記比較器２
６（図４）から「直火加熱」運転の指令が出力される
と、この給湯器２１のバーナ２２が点火され、これとと
もに冷却水が管路２ａ，５ａ，６ａは通らず、バイパス
通路２０，６ｂ，５ｂだけを通るように前記三方弁１
７，１８，１９を切り替える。こうして、外気温度が低
くなった場合には、給湯器２１で冷却水を直接加熱して
室内機１５に給送することで暖房能力を維持させること
ができる。

【００４７】なお、この第２実施形態においても、自動
制御に限らず、外気温度の低下を感知した人が冷却水の
通過経路を変えて「直火加熱」運転に切り替えることが
できるように手動スイッチ手段を設けてもよい。また、
前記給湯器２１は必ずしも暖房専用に設ける必要はな
く、飲用や浴用等に設備されている給湯装置と兼用して
もよい。

【００４８】上述の第２実施形態では、環境温度が予定
値以下に低下した時に暖房運転モードをヒートポンプサ
イクル運転から直火加熱運転へ切り換えるようにした。
しかし、環境温度が前記予定温度以上であっても、例え
ば暖房機の設定温度が下げられて暖房負荷が急低下した
ような時にはヒートポンプサイクル運転が不可能になる
ことがある。すなわちヒートポンプサイクルでは、高圧
側である凝縮器９および再生器３、４の圧力と低圧側で
ある蒸発器１および吸収器２の圧力との差圧によって冷
媒や溶液の循環が確保されているが、設定温度が下げら
れて暖房負荷が突然低下すると、再生器３、４へ給送さ
れる希液の量が急減し、このために凝縮器９の圧力や前
記圧力差も低下してヒートポンプサイクル運転の継続が
困難もしくは不可能になることがある。

【００４９】本発明の第３実施形態はこのような事態に
対処するもので、図１に鎖線で示したように、凝縮器９
内の圧力を検知するための圧力感知器３３を設ける。感
知器３３の圧力出力は、図６に示すように、圧力比較器
３４で圧力基準値３５と比較され、濃縮器９内の圧力が
基準値以下に低下したときに、圧力比較器３４から切り
替え出力が発生されてヒートポンプサイクルから直火加
熱へ切り替えられる。

【００５０】また図７に示すように、蒸発器１内の圧力
を感知する蒸発器圧力検知器３６（図１では図示省略）
をさらに設け、両感知器３３、３６の出力差すなわち差
圧を減算器３７で演算し、得られた差圧を比較器３８で
差圧基準値３９と比較し、差圧が基準値以下に低下した
ときに、差圧比較器３８から切り替え出力が発生されて
ヒートポンプサイクルから直火加熱へ切り替えられるよ
うにしてもよい。

【００５１】さらに、以上の説明から明らかなように、
凝縮器圧力は外気温度および室内機設定温度の関数とな
るので、凝縮器圧力を外気温度および室内機設定温度の
組合わせで代表し、前記組合わせで決まる動作点が予定
範囲から外れた時に切り替え出力を発生させてヒートポ
ンプサイクルから直火加熱へ切り替えるようにすること
もできる。図８はこの状態を説明するための図である。
凝縮器圧力（縦軸）は外気温度（横軸）および室内機設
定温度の関数であり、設定温度がＴl ＜Ｔ0 ＜Ｔh のよ
うに上昇すると関数関係は曲線Ｔl 、Ｔ0 、Ｔh などで
示すように変化する。ヒートポンプサイクルを有効に運
転するためには、凝縮器圧力がその閾値Ｐs 以上でなけ
ればならないから、ヒートポンプサイクル運転が可能な
範囲は、温度Ｔl の場合を斜線で示したように、室内機
設定温度に対応する曲線の右側（高温度側）で、かつ前
記閾値Ｐs の上側（高圧側）の領域に動作点がある場合
である。

【００５２】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
によれば、通常の暖房時にはヒ−トポンプサイクルを利
用した高効率の暖房運転が行えると共に、外気温度が極
端に低下して熱の汲み上げが難しくなり、ヒートポンプ
サイクルが十分利用できない場合や、暖房負荷が急減し
て凝縮器などの高圧系の圧力が低下したり、凝縮器等の
高圧系の圧力と蒸発器などの低圧系の圧力との差が基準
値以下に低下したりする恐れがある場合、または外気温
度および暖房負荷の組合わせが予定範囲から外れた場合
などの暖房運転においても、室内機に循環させる冷却水
を直火加熱することにより暖房能力の低下を防止して所
望の暖房温度を維持できる。

【００５３】特に、請求項２および３の発明によれば、
冷媒蒸気が全縮されて該蒸気の熱量が最大限冷却水に伝
達されるので、加熱源の熱量を増やすことなく、再生器
での溶液の加熱によって生じた冷媒蒸気によって前記室
内機に循環させる冷却水の温度を所望暖房に適した温度
に維持できる。したがって、外気温度が極端に低い場合
や暖房負荷が急減された場合でも、簡単な手段で暖房能
力を維持することができる。

【００５４】また、請求項５および請求項６の発明によ
れば、外気温度が予定温度より低いことを温度感知手段
または暖房負荷推定手段によって認識してヒ−トポンプ
サイクル運転から直火加熱運転への切り換えを自動的に
行って暖房能力を維持させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の実施形態に係る冷暖房装置の構成お
よび暖房運転時の配管系統を示す図である。

【図２】 本発明の実施形態に係る冷暖房装置の構成お
よび冷房運転時の配管系統を示す図である。

【図３】 高温再生器および高温分縮器ならびに低温再
生器および低温分縮器の構成を示す図である。

【図４】 暖房効率算出のためのコンピュータの要部機
能を示すブロック図である。

【図５】 本発明の第２実施形態に係る冷暖房装置の構
成および暖房運転時の配管系統の要部を示す図である。

【図６】 本発明の第３実施形態におけるヒートポンプ
サイクル運転と、直火加熱運転との切り替えのための制
御回路例の要部ブロック図である。

【図７】 本発明の第３実施形態におけるヒートポンプ
サイクル運転と、直火加熱運転との切り替えのための他
の制御回路例の要部ブロック図である。

【図８】 凝縮器圧力と外気温度との関係を示すグラフ
である。

【符号の説明】

１…蒸発器、 ２…吸収器、 ３…第１再生器、 ４…
第２再生器、 ５…第１分縮器、 ６…第２分縮器、
７…バーナ、 １０…ファン、 １４…顕熱交換器、
１５…室内機、 ２１…給湯機、 ２３…外気温度感知
器、 ２４…室内温度感知器、 ２５…要求熱量算出
部、 ２６…比較器、 ３３…凝縮器圧力検知器 ３４
…圧力比較器 ３５…圧力基準値 ３６…蒸気圧力感知
器 ３７…減算器 ３８…差圧比較器 ３９…差圧基準
値

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 川口 昇 埼玉県和光市中央一丁目４番１号 株式会 社本田技術研究所内

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】冷媒を収容する蒸発器と、 前記蒸発器で発生した冷媒蒸気を吸収して吸収熱を発生
   する吸収剤を含む溶液を収容する吸収器と、 前記溶液の一部を加熱して冷媒蒸気を抽出する再生器
   と、 抽出された前記冷媒蒸気を凝縮させて前記蒸発器に回収
   する凝縮器と、 前記蒸発器内に配置され、その内部を通過する冷水が前
   記蒸発器内の冷媒で冷却される第１管路と、 前記吸収器内に配置され、その内部を通過する冷却水が
   前記溶液で昇温される第２管路と、 冷暖房用の風を室内に吹き込むための室内機と、 前記冷却水および冷水の一方と外気との熱交換をする顕
   熱交換器と、 冷房運転時には前記第１管路で冷却された冷水を前記室
   内機に導くとともに、前記第２管路を通過して昇温され
   た冷却水を前記顕熱交換器に導く一方、暖房運転時には
   前記第１管路で冷却された冷水を前記顕熱交換器に導く
   とともに、前記第２管路を通過して昇温された冷却水を
   前記室内機に導くための管路切替弁と、 前記暖房運転時において外気温度が第１予定値以下、前
   記凝縮器の圧力値が第２予定値以下、前記凝縮器の圧力
   および蒸発器の圧力の差圧が第３予定値以下、外気湿度
   および室内機設定温度の組み合わせで決まる動作点が予
   定範囲外であることの条件の、少なくとも１つが満足さ
   れたときには、前記第２管路内の冷却水を直火加熱する
   手段とを具備したことを特徴とする吸収式冷暖房装置。
2. 【請求項２】前記再生器で発生した冷媒蒸気に混入した
   吸収剤を分離する分縮器を設け、 前記再生器で発生した冷媒蒸気を管内を通過する冷却水
   で冷却するため前記第２管路を該分縮器に延長すると共
   に、 前記直火加熱する手段として、前記分縮器で冷却される
   冷媒蒸気を可及的全縮させるため、該分縮器の冷却容量
   を増大する冷却容量可変手段を具備したことを特徴とす
   る請求項１記載の吸収式冷暖房装置。
3. 【請求項３】前記再生器および分縮器を、高温再生器お
   よび該高温再生器に組み合わせられる高温分縮器ならび
   に低温再生器および該低温再生器に組み合わせられる低
   温分縮器からなる二重効用方式で構成し、 前記冷却容量可変手段を、前記第２管路の冷却水を前記
   再生器において前記高温分縮器に導くための切替弁で構
   成したことを特徴とする請求項２記載の吸収式冷暖房装
   置。
4. 【請求項４】前記直火加熱する手段による運転時には、
   前記冷却水を前記吸収器に循環させないように構成した
   ことを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の
   吸収式冷暖房装置。
5. 【請求項５】外気温度を検出する温度感知手段と、 該温度感知手段の出力に基づいて外気温度が前記第１予
   定値以下であること判定する制御手段とを具備したこと
   を特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載の吸収
   式冷暖房装置。
6. 【請求項６】暖房負荷推定手段と、 該暖房負荷推定手段によって推定された暖房負荷が第４
   予定値を超えた場合に外気温度が第１予定値以下である
   と判定する制御手段とを具備したことを特徴とする請求
   項１ないし４のいずれかに記載の吸収式冷暖房装置。
7. 【請求項７】前記凝縮器は空冷式である請求項１ないし
   ６のいずれかに記載の吸収式冷暖房装置。