JPS588960A

JPS588960A - 吸収式ヒ−トポンプ

Info

Publication number: JPS588960A
Application number: JP10699081A
Authority: JP
Inventors: 能文功刀
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1981-07-10
Filing date: 1981-07-10
Publication date: 1983-01-19

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、蒸発器で室外空気から吸熱し、凝縮器および
吸収器から暖房、給湯、加熱用に放熱する吸収式ヒート
ポンプに関する。

従来の吸収式ヒートポンプには、フロンおよびアンモニ
アな、どを冷媒とする空冷形と、水およびアルコールな
どを冷媒とする水冷形とがあった。

第１図でフロンおよびアンモニアを冷媒とする空冷形吸
収式ヒートポンプを説明する。室外ユニット１は発生器
３、バーナ４、溶液熱交換器５、蒸発器６、送風装置７
、溶液ポンプ８、減圧器９゜１０から構成される。室内
ユニット２は凝縮器１１、吸収器１２、送風装置１３か
ら構成される。

発生器３はバーナ４で加熱され冷媒蒸気を発生する。こ
の冷媒は凝縮器１１内で凝縮液化する。このときの凝縮
熱は送風装置１３によって室内に放出され、室内を暖房
する。凝縮器１１を出た液冷媒は減圧器９で減圧され、
蒸発器６内で蒸発する。

このときの気化熱は送風装置７によって室外空気から奪
う、蝋化した冷媒は、発生器３から溶液熱交換器５、減
圧器１０を通って戻る吸収液と合流して吸収器１２に入
り、そこで吸収液に吸収される。このときの吸収熱も送
風装置１３にょ）室内暖房に供せられる。冷媒を多量に
含んだ溶液は溶液ポンプ８によって溶液熱交換器５ｔｌ
−通って予熱され発生器３に入る。このようなヒートポ
ンプサイクルによって、バーナの燃料と室外空気とを熱
源として室内を暖房できる。

この従来の吸収式ヒートポンプには次のような欠点があ
った。

（１）室外ユニットと室内ユニットとを結ぶのに４本の
パイプが必要。

（２）冷媒の蒸発圧力と凝縮圧力との差圧が大きいので
、ヒートポンプサイクルの効率がわるく、また溶液ポン
プの昇圧仕事が大きくなる。

（３）快適暖房するためには吹出空気温度を高くする必
要がおり、それには高い凝縮圧力になる。

また、吸収温度も高くなシ、吸収器は低圧力、高温度に
なる。いずれもサイクルの効率がわるい・（４）フロンは水に比べて蒸発潜熱が小さいため同じ暖
房能力を得るには冷媒循環量を多く必要とし、それによ
シ溶液ポンプ動力が大きくなる。

（５）　　アンモニアは有害物質であるため、室内に導
びくことは事実上不可能である。

（６）室内熱交換器が大形で複雑になる。

次に第２図で水またはアルコールを冷媒とスル水冷形吸
収式ヒートポンプを説明する。室外ユニット２１は、発
生器２４、バーナ２５、溶液熱交換器２６、冷媒ポンプ
２８、溶液ポンプ２７、温水ポンプ３９、熱源ポンプ４
０、それに凝縮器２９、蒸発器３１、吸収器３２を内蔵
するシェル２３から構成される。室内ユニット２２は温
水熱交換器３７、送風袋＃３８から構成される。発生器
２４はバーナ２５で加熱され冷媒蒸気を発生する。この
冷媒は凝縮器２９で凝縮熱を温水に奪われて凝縮液化し
仕切棚３０上にたまる。この液冷媒は冷媒ポンプ２８で
蒸発器３１にスプレ器３３から散布され、熱源水ポンプ
４０で供給される熱源水から吸熱して蒸発気化する。気
化した冷媒は、発生器２４から溶液熱交換器２６を通っ
てスプレ器３４から散布される吸収液に吸収され、その
吸収熱は吸収器３２において温水に与えられる。未蒸発
の冷媒は冷媒だめ３５から再び冷媒ポンプ２８でスプレ
器３３に送られる。吸収を終って冷媒を多量に含んだ溶
液は、溶液だめ３６から溶液ポンプ２７によって溶液熱
交換器２６を通って予熱され発生器２４に入る。

吸収器３２、凝縮器２９で熱を奪う温水は温水ポンプ３
９によって温水熱交換器３７と室外ユニット２１の間を
循環し、温水熱交換器３７において送風装置３８によっ
て放熱し、室内を暖房する。

このようなヒートポンプサイクルによって、バーナの燃
料と熱源水とを熱源として室内を暖房できる。

（１）無尽蔵の室外空気を熱源にできない。

（２）Ｏ７：’以上の熱源しか使えない。

本発明の目的は、大気温度が氷点下状態のとき、大気の
熱を熱源として暖房ができる吸収式ヒートポンプを提供
することにある。

本発明の特徴は、フロンやアンモニアなどを冷媒として
室外空気を熱源とするヒートポンプと、水やアルコール
などを冷媒とするヒートポンプとを結合して新声にヒー
トポンプを形成し、フロンやアンモニア冷媒サイクルの
蒸発器で室外空気から吸熱し、水やアルコール冷媒サイ
クルの凝縮器および吸収器から暖房、給湯、加熱用に放
熱する機能をもつ九ヒートポンプである。

以下、本発明の実施例を第３図、第４図、第５図および
第６図によシ説明する。

第３図は本発明の第１の実施例である。

本ヒートポンプは室外ユニット５１、室外ユニット２２
から成る。室外ユニット５１は、第一のヒートポンプ用
の発生器、バーナ２５、溶液熱交換器２６、冷媒ポンプ
２８、溶液ポンプ２７、温水ポンプ３９、それに凝縮器
２９、蒸発器３１、吸収器３２を内蔵するシェル２３、
また第二のヒートポンプ用の発生器３、バーナ４、溶液
熱交換器５、蒸発器６、送風装置７、溶液ポンプ８、減
圧器９，１０、それに前述の第一のヒートポンプの蒸発
器３１内に設置された凝縮器１１、吸収器１２から構成
される。

また、室内ユニット２２は温水熱交換器３７、送風装置
３８から構成される。第一のヒートポンプでは冷媒に水
、吸収剤に臭化リチウム水溶液、第二のヒートポンプで
は冷媒にフロンＲ２２、吸収剤にテトラエチレングリコ
ールジメチルエーテルを使用する。

まず、第二のヒートポンプの発生器３はバ＝す４で加熱
され冷媒Ｒ２２蒸気を発生する。この冷媒は、第一のヒ
ートポンプの蒸発器３１内に設置された凝縮器１１で放
熱して凝縮液化する。凝縮器１１を出た液冷媒は減圧器
９で減圧され蒸発器６内で蒸発する。このときの気化熱
は送風装置７によって室外空気から奪う。発生器３内で
冷媒を放出した吸収液テトラエチレングリコールジメチ
ルエーテルは、発生器３を出て溶液熱交換器５で冷却さ
れ減圧器１０で減圧され、蒸発器６を出る冷媒蒸気と合
流し、第一のヒートポンプの蒸発器３１内に設置された
吸収器１２に入る。吸収器１２内で冷媒は、吸収熱を放
出して吸収液に吸収される。冷媒を多量に含んだ溶液は
溶液ポンプ８によって溶液熱交換器５に圧送され、そこ
で予熱されて発生器３に入る。このように第二のヒート
ポンプでは、バーナの燃料と室外空気とを熱源として吸
熱し、第一のヒートポンプの蒸発器内で放熱する。

一方、第一のヒートポンプの発生器２４ではバーナ２５
で加熱されて冷媒の水蒸気を発生する。

この冷媒は凝縮器２９で凝縮熱を温水に放出して凝縮液
化し仕切棚３０上にたまる。この液冷媒は冷媒ポンプ２
８によって蒸発器３１内でスプレ器３３から散布され、
第二のヒートポンプの凝縮器１１および吸収器１２から
熱を奪って蒸発気化する。発生器２４内で濃縮された吸
収液の臭化リチウム水溶液は、発生器２４を出て溶液熱
交換器５で冷却されスプレ器３４される。この吸収液は
、吸収器３２で吸収熱を温水に放出しながら蒸発器３１
内の冷媒蒸気を吸収する。吸収を終えて希釈された溶液
は、溶液だめ３６から溶液ポンプ２７によって溶液熱交
換器２９に圧送され、そこで予熱されて発生器２４に入
る。なお、蒸発器３１内で未蒸発の冷媒は冷媒だめ３５
から再び冷媒ポンプ２８によってスプレ器３３に送られ
る。

ここで、蒸発器３１内には、冷媒の滴下方向に対して並
列に凝縮器１１と吸収器１２を設置する。

吸収器３２、凝縮器２９から熱を奪った温水は温水ポン
プ３９によって温水熱交換器３７と室外ユニット５１の
間を循環し、温水熱交換器３７において送風装置３８に
よって放熱し、室内を暖房する。

このようガヒートポンプサイクルによって、バーナ４お
よび２５から発生器３および２４へ入る熱と、室外空気
から蒸発器６へ入る熱の総和弁が温水熱交換器３７から
室内に放出されることになる。これによシ、無尽蔵の室
外空気を熱源としていることから、通常の燃焼式暖房機
に比べて大幅に性能、が改善され、室外気温が氷点下に
なっても暖房成績係数は１．０以上が得られる。

なお、第３図のヒートポンプの作動点は、例えば室外空
気がＯＣのとき、蒸発器６は一１０Ｃ１凝縮器１１およ
び吸収器１２出口は３０Ｃ１蒸発器３１では２５Ｃ１凝
縮器２９および吸収器３２出口では６５Ｃとなる。した
がって、温水熱交換器３７に入る温度は６０ｔｌｌ’と
なって、室内には５０Ｃの温風が吹き出され快適な暖房
ができる。

本発明のヒートポンプの暖房成績係数はで表わされる。

ここで、Ｃ０ＰＩ？　は本発明ヒートポンプの、ＣＯＨ
！Ｅｌ　は第一のヒートポンプの、Ｃ０Ｐｘ＠は第二の
ヒートポンプの、それぞれ暖房成績係数である。また、
一般に暖房成績係数ＣＯＰｇはＣ０ＰＨ＝１＋Ｃ０Ｐｃで表わされる。ここでＣ０Ｐｃは冷房成績係数である。

したがって、暖房成績係数は必ず１．０以上になること
から、本発明ヒートポンプの暖房成績係数もいかなる条
件でも必ず１．０以上が得られるわけである。

次に第２の実施例を第４図によシ説明する０本ヒートポ
ンプは、基本的には第３図のヒートポンプと同じ構成で
あるが、第一のヒートポンプの蒸発器３１内に設置され
る第二のヒートポンプの凝縮器１１と吸収器１２の構成
に％徴をもたせたものである。このヒートポンプでは、
第二のヒートポンプの凝縮器と吸収器とをそれぞれ２分
割し、スプレ器３３から滴下する冷媒に対して並列に、
第二のヒートポンプの凝縮器１１ａ１吸収器１２ａ１凝
縮器１１ｂ、吸収器１２ｂと交互に設置した。

この方式によっても暖房成績係数１．０以上が得られる
。

第５図は本発明の第３の実施例である。

まス、第二のヒートポンプの発生器３はバーナ４で加熱
され冷媒Ｒ２２蒸気を発生する。この冷媒は、第一のヒ
ートポンプの蒸発器３１内に設置された凝縮器１１で放
熱して凝縮液化する。凝縮器１１を出た液冷媒は減圧器
９で減圧され蒸発器６内で蒸発する。このときの気化熱
は送風装置７によって室外空気から奪う。発生器３内で
冷媒を放出した吸収液テトラエチレングリコールジメチ
ルエーテルは、発生器３を出て溶液熱交換器５で冷却さ
れ減圧器１０で減圧され、蒸発器６を出る冷媒蒸気と合
流しン第一のヒートポンプの蒸発器３１内に設置された
吸収器１２に入る。吸収器１２内で冷媒は、吸収熱を放
出して吸収液に吸収される。冷媒を多量に含んだ溶液は
溶液ポンプ８によって溶液熱交換器５に圧送され、そこ
で予熱されて発生器３に入る。このように第二のヒート
ポンプでは、バーナの燃料と室外空気とを熱源として吸
熱し、第一のヒートポンプの蒸発器内で放熱する。

一万、第一のヒートポンプの発生器２４ではバーナ２５
で加熱されて冷媒の水蒸気を発生する。

この冷媒は凝縮器２９で凝縮熱を温水に放出して凝縮液
化し仕切棚３０上に九まる。この液冷媒は冷媒ポンプ２
８によって蒸発器３１内でスプレ器３３から散布され、
第二のヒートポンプの凝縮器１１および吸収器１２から
熱を奪って蒸発気化する０発生器２４内で濃縮された吸
収液の臭化リチウム水溶液は、発生器２４を出て溶液熱
交換器５で冷却されスプレ器３４される。この吸収液は
、吸収器３２で吸収熱を温水に放出しながら蒸発器３１
内の冷媒蒸気を吸収する。吸収を終えて希釈された溶液
は、溶液だめ３６から溶液ポンプ２７によって溶液熱交
換器２９に圧送され、そこで予熱されて発生器２４に入
る。なお、蒸発器３１内で未蒸発の冷媒は冷媒だめ３５
から再び冷媒ポンプ２８によってスプレ器３３に送られ
る。

ここで、蒸発器３１内には、冷媒の滴下方向に対して上
部に吸収器１２を、下部に凝縮器１１を設置する。吸収
器３２、凝縮器２９がら熱を奪った温水は温水ポンプ３
９によって温水熱交換器３７と室外ユニット５１の間を
循環し、温水熱交換器３７において送風装置３８によっ
て放熱し、室内を暖房する。

このようなヒートポンプサイクルによって、バーナ４お
よび２５から発生器３および２４へ入る熱と、室外空気
から蒸発器６へ入る熱の総和分が温水熱交換器３７から
室内に放出されることになる。これによシ、無尽蔵の室
外空気を熱源としていることから、通常の燃焼式暖房機
に比べて大幅に性能が改善され、室外気温が氷点下にな
っても暖房成績係数は１．０以上が得られる。

なお、第３図のヒートポンプの作動点は、例えば室外空
気がＯＣのとき、蒸発器６は−１００１凝縮器１１およ
び吸収器１２出口は３０ｃ、蒸発器３１では２５Ｃ１凝
縮器２９および吸収器３２出口では６５Ｃとなる。した
がって、温水熱交換器３７に入る温度は６０Ｃとなって
、室内には５０Ｃの温風が吹き出され快適な暖房ができ
る。

本発明のヒートポンプの暖房成績係数はで表わされる。

ここで、Ｃ０ＰＨＴは本発明ヒートポンプの、ＣｏＨ！
Ｉは第一のヒートポンプの、Ｃ０ＰＨ１は第二のヒート
ポンプの、それぞれ暖房成績係数である。また、一般に
暖房成績係数Ｃ０ＰＩはＣ０Ｐｍ　＝　１　＋　Ｃ０Ｐｃで表わされる。ここでＣ０Ｐｃは冷房成績係数である。

次に第４の実施例を第６図によシ説明する。本ヒートポ
ンプは、基本的には第３図のヒートポンプと同じ構成で
あるが、第一のヒートポンプの蒸発器３１内に設置され
る第二のヒートポンプの吸収器１２と凝縮器１１の構成
に特徴をもたせたもので′ある。このヒートポンプでは
、第二のヒートポンプの吸収器と凝縮器とをそれぞれ２
分割し、スプレ器３３から滴下する液冷媒に対して上方
から順次、吸収器１２ａ、凝縮器１１ａ１吸収器１２ｂ
、凝縮器１１ｂと交互に設置した。この方式によっても
暖房成績係数１．０以上が得られる。

本発明によれば、（１）無尽蔵にある室外空気を熱源にでき、しかも室外
が氷点下の場合でも、その熱源で暖房できる０（２）室内熱交換器が小形でコンパクトにでき、室外二
ニットと室内ユニットとを結ぶパイプは２本でよい。

（３）第一のヒートポンプ、第二のヒートポンプとも、
凝縮圧力と蒸発圧力との圧力差が小さく運転できるので
暫サイクル効率がよく、シかも溶液ポンプの昇圧仕事も
少なくてすむ。

（４）第一のヒートポンプの凝縮圧力を高くとれるので
、室内吹出空気温度を上げることができ、快適暖房が実
現できる。

（５）室外空気が氷点下のような、いかなる条件下でも
暖房成績係数１．０以上が必ず得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、従来の空冷形吸収式ヒートポンプの系統図、
第２図は従来の水冷形吸収式ヒートポンプの系統図、第
３図、第４図、第５図および第６図は、各々本発明の実
施例の系統図である。１・・・室外ユニット、２・・・室内ユニット、３・・
・発生器、４・・・バーナ、５・・・溶液熱交換器、６
・・・蒸発器、７・・・送風装置、訃・・溶液ポンプ、
９．１０・・・減圧器、１１・・・凝縮器、１２・・・
吸収器、１３・・・送風装置、２１・・・室外ユニット
、２２・・・室内ユニット、２３・・・シェル、２４・
・・発生器、２５・・・バーナ、２６・・・溶液熱交換
器、２７・・・溶液ポンプ、２８・・・冷媒ポンプ、２
９・・・凝縮器、３０・・・仕切棚、３１・・・蒸発器
、３２・・・吸収器、３３．３４・・・スプレ器、３５
・・・冷媒だ控、３６・・・溶液だめ、３７・・・温水
熱交換器、３８・・・送風装置、３９・・・温水ポンプ
、４ｏ・・、熱源ポンプ、５１・・・室外ユニツ）、ｌ
ｌａ。ｆｌｂ・・・凝縮器、１２ａ、１２ｂ・・・吸収器。第２図

Claims

【特許請求の範囲】

１、発生器、凝縮器、蒸発器、吸収器、溶液熱交換器を
備え九第−のヒートポンプと、発生器、凝縮器、蒸発器
、吸収器、溶液熱交換器を備えた第二のヒートポンプと
から構成され、第二のヒートポンプの蒸発器は、空気と
冷媒との間で熱交換して空気中から吸熱するものでアシ
、第二のヒートポンプの吸収器または／および凝縮器か
ら放出される熱を第一のヒートポンプの蒸発器に導入す
るように第二のヒートポンプの吸収器および凝縮器と第
一のヒートポンプの蒸発器とが関連付けられたことを特
徴とする吸収式％式％