JPS5956062A - 吸収式ヒ−トポンプ装置 - 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】 産業上の利用分野 本発明は省エネルギー機器として重要な吸収式ヒートポ
ンプ装置に関するものである。

従来例の構成とその問題点 第１図により吸収式ヒートポンプの原理を説明する。１
は発生器でバーナー２でガスなどを燃焼せしめて加熱を
行うと、冷媒を吸収液に吸収させた溶液３から冷媒蒸気
が発生し、配管４を経て被暖房空間５に設けられた凝縮
器６において凝縮熱はファン７によって作られた風によ
って室内空気を暖めるのに供せられる。ここで凝縮した
液化冷媒は、配管８を経て、被暖房空間６の外に出、減
圧弁９を経て戸外に設けられた蒸発器１０に送られる。

蒸発温度を’ｒｅとし、外気温度をＴａｍとすれば、Ｔ
ｅ（Ｔａｍならば外気から熱をうばって蒸発器１Ｑ内で
冷媒は蒸発する。

蒸発器１０は外気との熱交換をよくするようにファン１
１により強制的に蒸発器に空気が送られる。蒸発した冷
媒蒸気は配管１２を経て吸収器１３に流入する。−力吸
収器１３には発生器１において冷媒蒸気を放出し、冷媒
含有量の減少した高温の希溶液が、配管１４を経て熱交
換器１６を通り後述の濃溶液と熱交換することにより、
温度を下げて流量調整弁１６を通り、吸収器１３内に注
がれる。

吸収器内には冷却管１７があり、溶液を冷却することが
できる。吸収器１３に注がれた希溶液は冷媒蒸気を吸収
し、溶液は濃溶液となるが、この際多量の吸収熱を発生
する。この吸収熱は冷却管１７中を流れる液に奪われる
。すなわち液は加熱されて吸収器１３を出る。この温め
られた液は配管１８を通って被暖房空間５内に設けた放
熱器１９に送られ、ファン２０によって作られた風によ
って熱を室内空気に与え、液は冷却された配管２１液ポ
ング２２を経て吸収器１３にもどってくる。

−力吸収器の中で冷媒蒸気を吸収し、冷却液で冷却され
た濃溶液は配管２３を通シ、溶液ポンプ２４で加圧され
、熱交換器１５で高温の希溶液と熱交換することによシ
温められ発生器１内に送りこまれザイクルが完結する。

以上の説明から明らかなごとく、吸収式ヒートポンプに
おいては、発生器１においてバーナーにより力えられた
熱以外に蒸発器１ｏにおいて外気から力えられた熱が、
凝縮器６および熱交換器１９を介して被ＩＩＩ　／Ｍ空
間６内の空気に移しヵえられることになるから、１突房
出カはこの両者の和であり、有償の熱人力ｌｊ、バーナ
ー２の勲久刀のみであるから成績係数すなわち暖房出刃
を加熱入力で割った値は１より大となり、省エネルギー
機器として今日非常に注目されている。

この装置は暖房装置として原理的には中し分ないが、熱
駆動であるだめ以下のような欠点がある。

一般に空調装置の空調負荷は外気条件などによって大き
く変動するため、出力の制御が必要であシ、例えば電動
圧縮式の冷暖房機では、間歇的に運転することにより出
力の制御が行われている。吸収式ヒートポング装置の場
合も同様に出力の制御が必要であるが、この装置は熱エ
ネルギーで駆動するものであり、装置の熱容量は成る程
度以下には出来ないため、安定な動作に入るまでに時間
がかかり、頻繁な起動停止は装置の成績係数（出力エネ
ルギー／入力エネルギー）を著しく低下させる。

又吸収式ヒートポンプ装置は一般に冷房出力に対し暖房
出力は２倍以」二であり、使用する地域の気候条件によ
るが、暖房出力が過剰になり、断続運転を行うか、能力
を制御する機能をイ」加する必要があるが、後者の場合
においても成績係数の低下はまぬがれない。

発明の目的 前記欠点にかんがみ、吸収器の冷却液を一度蓄熱槽に蓄
え、２様の熱出力を交互に使う方法が発明されているが
、本発明はこの蓄熱槽を用いたシステムの制御に特徴を
有するものであり、負荷のル 大きい時には、同時使用と単柳使用の組み合せを負荷の
少い時は単独使用と停止の組み合せによって合理的な運
転を行わんとするものである。

発明の構成 吸収式ヒートポンプによシ発生する２系統の熱すなわち
凝縮器で発生する凝縮熱と吸収器で発生する吸収熱に対
し、それぞれ独立した放熱器を被暖房空間に設け、７時
に吸収熱は放熱器へ導く中間に蓄熱槽を設け、吸収式ヒ
ートポング装置が運転している時で、吸収熱の放熱器が
機能していない時は前記蓄熱槽に蓄熱し、逆に装置が停
止している時でも蓄熱槽に熱が蓄えられている時には、
これを取出して放熱器から熱を放出して被暖房空間を加
熱しうるごとくした構成において、被暖房空間内に２つ
の温度感知スイッチを設け、それぞれの設定温度をＴＴ
　　とすれば、常にＴ１くＴ２と１、２ なるごとくＴ１　Ｔ２を選定する。この場合それぞれの
感温スイッチの不感帯幅をｄＴ１ｄＴ２とする。

すなわち、第１の感温スイッチはＴ１において開路しＴ
１−ΔＴ１　　で閉路、第２の感温スイッチはＴ２にお
いて開路しＴ２−ΔＴ２において閉路するものとする。

又蓄熱槽の蓄熱状況を検知する温度感知器を槽に設け、
蓄熱可能な間は凝縮器による放熱を優先し、蓄熱槽が満
たされた以後は放熱可能なかぎり吸収熱放熱器による暖
房を優先するごとく制御を行うことにより、装置全体の
小きざみ運転をできるかぎり少くするように工夫したも
のである。

実施例の説明 第２図はこの発明に用いる蓄熱槽を有する吸収式ヒート
ポンプ装置の構成を示す図である。なお第１図と共通す
る要素には同−帯号を付している。

構成の項に述べたごとく被暖房空間５内に凝縮熱、の放
熱のための凝縮器６とファン７を設け、さらに吸収熱の
放熱のための放熱器１９とファン２０を設けであること
は第１図と同様であるが、さらに吸収器１３から放熱器
１９にｉｊ４　（配管１８と、放熱器１９から吸収器１
３へ導く配管２１を短絡するごとく、蓄熱槽２８を設け
てあり、図のごとく水循環ポンプ２２を前記蓄熱槽底部
から吸収器冷却管１了の人口までの配管２１に設けると
共に、もう１つの水循環ポンプ２５を前記蓄熱槽上部か
ら前記放熱器１９へ導く配管１８の途中に設けた。

この」こうにすることにより吸収式ヒートポング装置の
運転中においてもポンプ２５とファン２０を停止ずＪｌ
、は吸収器１３で発生する熱は１慶房空間５にガ１（び
こまれることなく蓄熱槽２８に貯えられ又逆ｉＣ１吸収
ｊ（ヒートポンプ装置が停止している時でも、蓄熱槽２
８に蓄熱されておればポンプ２５フアン２０を運転させ
れば、蓄熱槽２８中の熱は被曝Ｄｊ空間５内に運びこむ
ことができる。

なお、蓄熱槽２８の蓄熱状況を検知する目的で槽下部と
−に部に温度検知器２６．２７を設けた。

第３図Ｑ、Ｊ、第２図に示すヒートポンプ装置の制御回
路の一実施例を示す。図において２９は電源、３０〜３
３ｔ」、温度によシ開閉するスイッチ、３４〜３ｓ）、
ｉリレー、３９は室外機の電気回路、４０は室内凝縮２
：りのファンモータで第２図のファン７のモータ、４１
は室内放熱器のファンとこ＼に温水を循環するポンプの
モータで第２図のファン２０とポンプ２５のモータに対
応する。温度による開閉スイッチ３０，３１は被暖房空
間内に設けられ、室温によって作動するものであり、３
２．３３は蓄熱槽は温度によって作動するもので、３２
は蓄熱槽の」二部の温度がある設定温度以下になっだ時
導通するスイッチ、３３は蓄熱槽の下部の温度がある設
定値以下になっだ特開路するスイッチであり、第２図の
温度検出器２７．２６に相当する。

室内に設けた温度開閉スイッチ３０は設定温度Ｔ２に室
内温度が達しだ特開路し、不感帯ΔＴ２だけ温度が下っ
た時、すなわちＴ２−ΔＴ２で閉路する。一方温度開閉
スイソチ３１はＴ２より低い温度Ｔ　において開略し、
不感帯ＪＴ１だけ温度が下った時すなわちＴ　　−、（
Ｔ１で閉路する。

第４図ａ、ｂはこの制御方法を用いた場合の機器の運転
を模式的に示したものである。図の下部の横線はその左
に示しだ番号のリレーの導通状態、　　を示す線である
。

まづ図ａについて説明すると、始めリレー３４゜３５は
閉にシ、っており、３９〜４１はすべて動作状態にある
。′工゛１に達するとリレー３５は開になり、リレー３
６の状態に応じて室外器３９と凝縮器４０が鋤く場合と
、放熱器４１が働く場合とに分れるが、いづれにしても
はソ出力の半分に相当する熱が被暖房空間に運ばれる。

その結果昇温速度かにぶるがやかてＴ２に達するとリレ
ー３４が開となりすべてが停止する。そのだめ温度が低
下しΔ２−ΔＴ２になると再びリレー３４が閉となり、
凝縮器４０又は放熱器４１が作動して暖房を行い、この
動作をくシ返す。

第４図すの場合は温度がＴ１に達し出力が半分程度に下
った時、ａの場合のごとくそのま＼昇温ぜず、逆に温度
が低下する場合で、外気温の低い時など暖房負荷が大き
い状態に対応している。この場合（よ温度ＱまやがてＴ
１−ＪＴｌ−ｄて１：ると、リレー３４．３５共に閉と
なり、全システムが作動し再び昇温か始まる。このよう
にして第４図すのような室温の変化をくシかえず。

リレー３５が切れて３４が閉の場合、リレー３６が開か
閉かは蓄熱槽２８の状況でき′１．！ｌ１１上部温度が
成る温度以下に下ると温度スイッチ３２が閉になる。こ
れは蓄熱槽の熱が消費されてしまったと判断したことに
なる。この時槽下部の温度スイッチ３３は、この部分の
温度は当然低いので閉になっている。従ってリレー３８
が作動し、リレー３６が作動することにより、室外機３
９が作動し、室内凝縮器４０によって暖房空間は加熱さ
れる。

この状態で吸収熱の方は蓄熱槽２８にだくわえられ、槽
上部の温度が上ってゆくため温度スイッチ３２は開にな
るが、リレー３８が自己保持形にしであるのでリレー３
８はそのま＼閉の状態にある。

そのま＼蓄熱を続けてゆくと蓄熱槽下部の温度がある温
度以上に上昇すると温度スイッチ３３が開になるのでリ
レー３８は開となり、リレー３６も開となるため、室外
機３９は停止し、室内凝縮器ファン４０も停止するが、
逆に室内放熱器ファンと温水循環ポンプが作動し、蓄熱
槽の熱で暖房が行われる。

従って第４図ａのＢＣ，ＤＨ区間、第４図すの）（Ｉ　
、　ＪＫ　、　ＬＭ　区間は前記の説明に従って室内で
は凝縮器のみが働く場合と、放熱器のみが働く場合とに
分れ、特に第４図ａのごとく負荷の小さい場合はＢＣＤ
ＥＦといった区間は室外機を全く運転する必要なく蓄熱
槽の熱の搬送を間欠的に行うことによって目的が達せら
れる場合と、その逆に室外機が間欠的に働いて暖房を行
うと共に蓄熱を行う場合とがあるが、通常の方法で吸収
式ヒートポンプで暖房を行うとすれば、室外機の運転中
は全出力が被暖房空間に入力されることになり、第４図
の破線のごとき温度変化を示す。図においてＡ／　Ｂ　
、　Ｃ／Ｄ／が運転時間となるため極めて小きざみの運
転となる。

従ってこの制御を通常の制御と比べると、蓄熱槽から熱
が取出せる間は室外機はずっと停止しており、蓄熱運転
中でも室外機の運転時間ははソ２倍である。

暖房負荷の大きい第４図すの場合でもｆ（Ｉ、ＪＫ。

天の区間は蓄熱槽に蓄熱可能な状態であれば、室内の暖
房は凝縮熱で行われ、（Ｊ　、　ＩＪ　、　ＫＬの区間
は全出力が暖房に使われるため、室外機は停止すること
なく運転されることになる。

なお、この説明においてＴ１とＴ２の温度の間隔を広く
とった図を用い、Ｔ　くＴ　−ΔＴ２にな１　　　　２ っている図を用いて説明したが、Ｔ１〈Ｔ２であれば十
分である。

′この場合Ｔ１とＴ２の差が大きいと、第４図ａとｂの
場合、すなわち暖房負荷が小さい場合と大きい場合、さ
らによ１体的に阿うと、外気温が１７、）い場合と低い
場合、安定した状態の室内平均温度差が大きくなる。す
なわち外気温度の低い時は室内平均温度の低い状態に安
定する。

以上の説明を具体的なリレー回路を用いて説明したが、
マイクロコンピュータ−などを用いて行うことは勿論可
能であり、本発明の骨子は、被暖房空間に２つの設定温
度の異る温度スイッチを設け、まづ下の設定温度以下は
装置の全出力を、上の設定温度と下のそれとの間は、は
ソ半分の出力を、そして上の設定温度以上では暖房を停
止するごとくしたことである。

発明の効果 吸収式ヒー　トポンプの熱出力が２様であること暖房出
力が冷房出力のはソ２倍あることを基旋に、暖房出力の
中の吸収熱による部分を蓄熱せしめて交互に使うことが
先に提案しているが、このシステムに１′、・いて、前
記実施例で詳しく説明したごとく制御系肴、・特定する
ことにより、このシステムを極めて合理的に、室温の変
動幅を通常の値に保ち、全システムの短時間の間欠運転
を出来るぞけ避けるよう上人し／こもので、吸収式ヒ　
トボンノの欠点である＼ｔ」−り特性の悪さをかなりよ
く補うことができる。又、暖房負荷の大きい時と小さい
時で平均室内温度を前者で低く後者で高くすることがで
きるので、１１！／７Ｊ負荷の変化を小さくすることが
できる利点もある。

【図面の簡単な説明】

第１図は吸収式ヒートポンプの原月！説明図、第２図は
本発明が適用される改良された吸収式ヒー示す図である
。 １・・・・・・発生器、２・・・・・・バーナ、５・・
・・・・被暖房空間、６・・・・・・凝縮器、１０・・
・・・・蒸発器、１３・・・・・・吸収器、１６・・・
・・・熱交換器、１７・・・・・・冷却管、１９・・・
・・・室内放熱器、２２．２５・・・・・・水ポンプ、
２４・・・・・・溶液ポンプ、２８・・・・・・蓄熱槽
、２６．２７・・・・・・温度検知器、３０．３１・・
・・・被暖房空間内に設けた温度スイッチ、３２．３３
・・・・・・蓄熱槽に設けた温度検知器、３４〜゛３８
・・・・・・リレー。 代理人の氏名　弁理士　中　尾　敏　男　ほか１名第１
図 第２図

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）’′７’Ｊ（とも発生器、凝縮器、蒸発器および
   液体冷却の吸収器を構成要素として吸収式ヒートポンプ
   を形成し、被暖房空間に前記凝縮器および放熱器を設け
   、前記放熱器と吸収器冷却管を閉回路をなすごとく接続
   し、冷却液体を循環せしめ、かつ前記放熱器および吸収
   器冷却管を結ぶ往き管および戻り管路を短絡するごとく
   蓄熱槽を設け、前記凝縮器および前記放熱器を単独又は
   同時に使用して被暖房空間を加熱可能とし、前記被暖房
   空間内に上下２つの設定温度の異る温度検知スイッチを
   設け、下の温度設定レベル以下では全システムの運転、
   下と上の設定レベルの間では、前記凝縮器又は前記放熱
   器のいづれかによる加熱、上の設定レベルより上では加
   熱を停止する制御機能を有し、トポンプ装置。
2. （２）前記凝縮器又は前記放熱器の単独使用時の選択を
   、前記貯液槽の状態、すなわち蓄熱された状態にある時
   は放熱しきるまで前記放熱器を、放熱し切っている時は
   十分に蓄熱されるまで前記凝縮器による暖房が行われう
   るごとき制御を有する特許請求の範囲第１項記載の吸収
   式ヒートポンプ装置。