JPS58203360A - 太陽熱利用吸収式ヒ−トポンプ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は太陽熱を利用した吸収式ヒートポンプに係シ特
に温水を製造するに好適な吸収式ヒートポンプに関する
。

太陽熱を利用した吸収式ヒートポンプにおいては、熱源
水を蒸発器に通して水蒸気を発生させこれに伴なう気化
熱を発生器に加えた主熱源もしくは発生器に通した熱源
水によりくみ上げ、さらに吸収器内の溶液が前記の水蒸
気を吸う際の吸収熱と、主熱源もしくは発生器に通した
熱源水により発生させた水蒸気の凝縮熱とによシ温水を
製造している。蒸発器において冷媒を熱源水管上にスプ
レーして熱源水からより多くの気化熱を奪って蒸発させ
、溶液の吸収熱を発生させるためには、冷媒のスプレー
量は多いほど有利である。一方、発生器において主熱源
もしくは発生器に通した熱源水により水蒸気を発生させ
、この水蒸気の凝縮熱を発生させるためには、溶液は濃
度が低い即ち冷媒量が多いほうが有利である。このよう
に蒸発器と発生器とにおける冷媒の量が重要であるが、
従来はこのような認識がなされておらず、冷媒の全体量
が決っていることもあって、蒸発器と発生器とにおける
冷媒の量は、機械的な要因で固定されていたシ、運転状
態の変化につれて変化したりしていた。したがって、あ
る場合にはスプレー量が不足したり、またある場合は発
生器における冷媒の量が不足したりして、結局、太陽熱
を有効に利用できなかったり、主熱源を余分に消費した
シするという欠点があった。

本発明の目的は、太陽熱で加熱された熱源水を有効に利
用し効率良く温水を製造する吸収式ヒートポンプを提供
することにある。

本発明の特徴とするところは、太陽熱で加熱された熱源
水を蒸発器に通しこれを発生器に通した主熱源水もしく
は主熱源によシくみ上げるようにした吸収式ヒートポン
プにおいて、蒸発器に通した熱源水から奪う冷媒の気化
熱と主熱源の加熱量の和もしくは溶液の吸収熱と冷媒の
凝縮熱の和と主熱源の加熱量との比が最大になるように
、蒸発器における冷媒のスプレー量と蒸発器から吸収器
へ直接投入する冷媒の量とを調節する制御装置を備えた
ものである。

頃下本発明の実施例を図面を参照して説明する。

第１図は本発明の太陽熱利用吸収式ヒートポンプの一実
施例の系統を示すものである。ヒートポンプけ、主熱源
１によって稀溶液を加熱して冷媒蒸気（水蒸気）を発生
する高温発生器２と、高温発生器２で生成された水蒸気
によって稀溶液を加熱して水蒸気を発生する低温発生器
３と、太陽熱で加熱された発生器用熱源水管４の熱源水
により稀溶液を発生する太陽熱源発生器５と、熱源水を
ヒートポンプに投入する循環ポンプ６と、これら発生器
２，３．５で生成された水蒸気を温水管７を通る温水に
よシ冷却して液化しその際の凝縮熱を温水に与える凝縮
器８で変化した冷媒（水）を蒸発させてその際の気化熱
を蒸発器用熱源水管９内を流れる熱源水から奪う蒸発器
１０と、蒸発器１０で蒸発した水−気を発生器２，３．
５から導入した濃溶液に吸収させて稀溶液を生成しその
際の吸収熱を温水に与える吸収器１１と、吸収器１１で
生成された稀溶液を発生器２，３．５に送る溶液ポンプ
１２と、吸収器１１から発生器２゜３．５へ送られる稀
溶液と発生器２，３．５から吸収器１１へ戻る濃溶液と
の間で熱の授受を行なう熱交換器１３と、蒸発器１１の
冷媒を循環する冷媒ポンプ１４とから構成されている。

さらに本発明の太陽熱利用吸収式ヒートポンプ機では、
熱源水を管路４を経て管路９へ通ずる糸路と、管路９へ
直接通ずる糸路とに切替える３方弁１５を備えている。

また、蒸発器１０から吸収器１１へ冷媒を直入するバイ
パス管１６と冷媒の流量を調節する２方弁１７を備えて
いる。１８Ａ、１８Ｂはそれぞれ温水管７内の温水の入
口および出口温度を検出する検出器、１９は熱源水の入
口温度を検出する検出器、２０は太陽熱源発生器５から
の熱源水の出口温度を検出する検出器、２１は蒸発器１
０からの熱源水の出口温度を検出する検出器、２２は太
陽熱源発生器５内の溶液の温度を検出する検出器である
。制御装置２３は温度検出器１８゜１９．２０，２１．
２２の検出信号にもとづいて、主に主熱源１の燃料供給
調節手段ＩＡ、循環ポンプ６および３方弁１５を制御す
る。

吸収式ヒートポンプにおいては、熱源水の温度が中程度
の場合には、制御装置２３からの指令による弁１６の作
動によって熱源水を蒸発器１０のみに通して、この蒸発
器１０での水蒸気の発生を促進させ、この気化熱を主熱
源１の加熱によってくみ上げるとともに吸収熱と凝縮熱
とを発生させることによシ温水を製造する。この場合に
は、主熱源１のエネルギー効率を次のように定義するも
のとする。

ここで主熱源１の加熱量は、主熱源１の消費量から求め
る。例えば、ガスや重油を主熱源１として使用するもの
であれば、その流量を検出し、予め決まっている単位流
量当シの発熱量を乗することによって主熱源１の加熱省
を求めることができる。蒸発器１０での気化熱は検出器
１９．２１からの熱源水の入口と出口との温度差から求
めることができる。吸収熱と凝縮熱との和は、検出器１
８Ｂ、１８Ａからの温水管７内の温水の出口と人口との
温度差から求めることができる。このエネルギー効率は
、エネルギー費を必要とする主熱源１の利用効率を示す
ものであシ、常にこの値が高い方がよいことはいうまで
もない。この値は、種々の条件で変動するものであり、
外部条件（負荷、温水の温度、熱源水の温度）が同じで
ある場合には、吸収式ヒートポンプの内部状態に左右さ
れる。吸収式ヒートポンプの内部状態のうち、エネルギ
ー効率に関する主要な要因のひとつとして、蒸発器１０
における冷媒のスプレー量と発生器２゜３．５における
溶液の濃度即ち籍媒の量がある。

蒸発器、。における冷媒（７）２ブ、・し−量が不足す
。

）、−”’ＩＪ と、熱源水から十分カ気化熱を奪うことかできないので
、ヒートポンプの利点が失なわれてしまう恐れがある。

一方、発生器２，３．５における冷柳の量が不足すると
、主熱源１によって効率良く蒸気が発生せず、発生器２
，３．５の過度の温度上昇を招く結果となる。しかし、
吸収式ヒートポンプ内の冷媒の量は自ずと限定されてい
るものであるから、これを上記２つの部分に配分する必
要がある。この配分のだめの評価基準として、（１）式
。

（２）式で示したエネルギー効率を使用し、この値が最
大に々るように冷媒の量を制御する。第１図の実施例に
おいては、制御装置２２は温水の出口。

入口の温度差、熱源水の入口、出口の温度差、主熱源の
消費量等の検出値にもとづいて、前述した（１）式、（
２）式によってエネルギー効率を求め、この値が最大に
なるように、バイパス管１６に設けた２方弁１７を開閉
して、蒸発器１０におけるスプレー量と、蒸発器から吸
収器へ送る冷媒の量の配分を制御する。

第２図は本発明に、、、用いられる制御装置においてエ
ネルギー効率の最大値を求める方法を示したものである
。第２図において、水平面内には操作量として冷媒のス
プレー量Ｓと吸収器１１へ送る冷媒の量Ｈとを、また垂
直軸にはエネルギー効率Ｅを示す。スプレー量Ｓと冷媒
量Ｈとの和Ｂは一定であるとみなせるから、これらの量
の関係は直線Ｎで表わされる。ここで、吸収式ヒートポ
ンプ内部の溶液、冷媒の溶精や循環のために時間がかか
りまた溶液、冷媒の温度や濃度に場所による分布がある
ことを考慮して、前記の冷媒の配分を行なうようにすれ
ば、溶液中の冷媒の量を蒸発器１０から吸収器１１へ送
る冷媒の量で表わすことができる。直線Ｎ上の各配分に
応じて、エネルギー効率Ｅが決まシ、曲線Ｍが、これら
のエネルギー効率を表わしている。エネルギー効率には
最大値Ａがある。これを実現するためには、冷媒のスプ
レー量をＣとし、吸収器１１へ送る冷媒量をｄとするよ
うに配分すればよいことがわかる。この曲線Ｍ即ち最大
値Ａは外部の各条件によって随時変動するものであるの
で、これに適応した制御が必要であることは言うまでも
ない。

次に、熱源水の温度が高い場合には、熱源水を蒸発器１
０に通し、これによって発生する気化熱（９） を太陽熱源発生器５に通した熱源水もしくは主熱源１に
よってくみあげるとともに吸収熱と凝縮熱との発生によ
シ温水を、製造する。この場合にも、（１）式、（２）
式と同じように主熱源１のエネルギー効率を定義する。

これは、太陽熱源発生器５に通した熱源水のエネルギー
費が主熱源１に比して極めて小さいことを考慮したもの
である。この値が最大になるように冷媒の量を制御する
方法は、前記の方法と同じである。

上述の実施例では、冷媒のスプレー量と、冷媒を吸収器
１１へ直接送る量とを制御するために、バイパス管１６
とこれに設けた２方弁１７を用いたものを示したが、前
記の目的を実現するものであればその実施態様を問わな
い。例えば、冷媒を発生器２，３．５へ直接送るもの、
蒸発器１０内部で吸収器１１に投入するもの等を対象と
することが可能である。

以上述べたように、本発明によれば、太陽熱で加熱され
た熱源水の温度レベルに応じて構成されるヒートポンプ
において、主熱源のエネルギー効（１０） 率が最大に々るように蒸発器における冷媒のスプレー量
および蒸発器から吸収器へ投入する冷媒の量を調整する
ことによって、太陽熱を最大限にくみ上げて温水の製造
に役立てるとともに、このために必要となる主熱源の余
分な消費量を抑制するという２つの目的を両立させるこ
とができる、その結果、全体として効率の良い運転状態
を維持すンプの一実施例の系統図、第２図は本発明に用
いられる制御装置の制御動作を示す説明図である。

１・・・主熱源、２・・・高温発生器、３・・・低温発
生器、４・・・発生器用熱源水管、５・・・太陽熱源発
生器、６・・・循環ポンプ、７・・・温水管、８・・・
凝縮器、９・・・蒸発器用熱源水管、１０・・・蒸発器
、１１・・・吸収器、１２・・・溶液ポンプ、１３・・
・熱交換器、１４・・・冷媒ポンプ、１５・・・３方弁
、１６ぜ一バイパス管、１７・・・２方弁、１８Ａ、１
８Ｂ、１９〜２２・・・温度検出器、２３・・・制御装
置。

代理人　弁理士　薄田利幸 （１１） 第　ｌ　　図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、太陽熱で加熱された熱源水を蒸発器に通しこれを発
   生器に通した熱源水もしくは主熱源によシくみ上げるよ
   うにした吸収式ヒートポンプにおいて、前記蒸発器に通
   した熱源水から奪う冷媒の気化熱と主熱源の加熱量の和
   もしくは溶液の吸収熱と冷媒の凝縮熱の和と、主熱源の
   加熱量との比が最大になるように蒸発器における冷媒の
   スプレー量と蒸発器から吸収器へ直接投入する冷媒の量
   とを調節する制御装置を備えたことを特徴とする太陽熱
   利用吸収式ヒートポンプ。 ２、制御装置は熱源水の入口と出口の温度差から気化熱
   を求め、温水の入口と出口の温度差から吸収熱と凝縮熱
   の□和を求め、主熱源の消費量によシその加熱量を求め
   ることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の太陽熱
   利用吸収式ヒートポンプ。