JPS61190271A

JPS61190271A - 空冷吸収式ヒ−トポンプ

Info

Publication number: JPS61190271A
Application number: JP3032585A
Authority: JP
Inventors: 功刀　能又; 大内　富久
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1985-02-20
Filing date: 1985-02-20
Publication date: 1986-08-23
Anticipated expiration: 2009-12-12
Also published as: JPH06100403B2

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】〔発明の利用分野〕本発明は、空冷吸収式ヒートポンプに係り、冷房運転１
ヒートポンプ運転、ボイラ運転ができる構成に関する。

〔発明の背景〕

従来の室外空気を熱源とする、水冷媒吸収式ヒートポン
プは、特開昭５８−８９６０．％開昭５８−８９６１号
に記載のように、フロンやアンモニアを冷媒とした空冷
形のヒートポンプと水冷媒のヒートポンプを結合させる
。また、特開昭５８−１６４９６３　、特開昭５８−１
６４９６４号に記載のように、水冷媒のサイクルを低濃
度の低温サイクルと高濃度の高温サイクルに分けて並設
し、室外熱交換器で室外空気から吸熱し、別の熱媒で低
温サイクルに熱を移動させている。この場合、機械が複
雑で大きくなり、また別の熱媒体を使うので゛熱効率が
よくない、またその熱媒体を作動させるのにエネルギを
必要とするので全体の熱効率をわるくする、さらに室外
空気温度が低いとき暖房能力は低下し、かつ室外熱交換
器に着鞘が起る、という問題があった。

〔発明の目的〕

による暖房できる空冷吸収式ヒートポンプを提供するこ
とにある。

〔発明の概要〕

本発明の特徴は、凝縮器を空冷式と水冷式とをもち、か
つ蒸発器と空冷吸収器とを直結して構成し、冷房時は空
冷凝縮器と空冷吸収器から放熱して蒸発器から冷水を得
、ヒートポンプ時空冷吸収器を蒸発器として吸熱し、蒸
発器を吸収器として冷媒の顕熱を、また水冷ａｍ器から
冷媒の潜熱を温水として得るように、−サイクル内及び
冷温水系に切換器を設けたことにある。

〔発明の実施例〕

本発明のヒートポンプ運転の実施例を第１図により説明
する第１図に示すように、空冷吸収式ヒートポンプは、
高温再生器２．低温再生器３．＃縮器４．蒸発器５．吸
収器６．溶液熱交換器７゜バーナ９．溶液ポンプ１０．
冷媒ポンプ１２．第二凝縮器８０．熱交換器１２１によ
り構成される。

暖房運転の場合、第二凝縮器８０の蒸気入口部８１は開
になり、冷媒流路１５は閉になるようにダンパ８２を位
置づける。

高温再生器２の臭化リチウム水溶液はバーナ９により加
熱され、冷媒蒸気を発生し溶液は濃縮される。発生され
た冷媒蒸気は、冷媒ライン１３を通って低温再生器３の
加熱管１４に流入する。低温再生器３の臭化リチウム水
溶液は、加熱管１４の冷媒蒸気により加熱され、ここで
も冷媒蒸気を発生する。ここで、加熱管１４の冷媒蒸気
は液化し、臭化リチウム水溶液は濃縮する。

低温再生器３で発生した冷媒蒸気は、蒸気入口部８１か
ら第二凝縮器８０に入る。第二凝縮器８０には温水管８
３があシ、冷媒蒸気は温水管８３の温水に凝縮熱を放出
して液化し、冷媒之イン１０８を通って、冷媒ライン１
６に合流する。

一方、低温再生器３で液化した冷媒は、冷媒ライン１６
で冷媒ライン１０８と合流し、冷媒ライン１２２．１２
３に分流される。冷媒ライン１２２の冷媒は熱交換器１
２１に入り、そこで温水と熱交換し、冷媒ライン１２４
から、溶液ポンプ１０゜濃溶液ライン９２を流れる液冷
媒と合流し吸収器６０散布器３０に入る。また、冷媒ラ
イン１２３の液冷媒は、蒸発器５に流入する。

吸収器６の散布器３０に入った液冷媒は、吸収器６に散
布される。散布された液冷媒は、垂直管２８の管壁にそ
って流下しながら、ファン１９及び２０により管外を流
れる室外空気から熱をうば゛つて蒸発する。蒸発した冷
媒蒸気は冷媒流路４８を通って蒸発器５に流れ、蒸発し
切れなかった液冷媒は、溶液ポンプ１０．濃溶液ライン
９２でで冷媒ライン１２４の液冷媒と合流する。吸収器
６のフィン２８には、熱伝達を向上させるために、スリ
ットを設ける。さらに、垂直管２８内には、らせん板又
は詰めもの（図示せず）を入れ、フィン又は溝（図示せ
ず）を設けて、管内熱伝達を向上させる。

蒸発器５の冷水管２２には温水が流れており、散布器２
３からは濃溶液が散布される。この濃溶液は冷水管２２
上を流下しながら、吸収器６からの冷媒蒸気を吸収し、
その吸収熱は冷水管２２の温水に放出して希溶液となる
。希溶液は冷媒だめ２４から、冷媒ポンプ１２により、
希溶液ライン３６を流れる。また、蒸発器５には、冷媒
２イン１２３から液冷媒が流入しており、蒸発器での臭
化リチウムの結晶防止と、液冷媒のもつ顕熱を温水で回
収する。

一方、希溶液ライン３６の希溶液は、溶液熱交換器７で
予熱され、分流して希溶液ライン３８から低温再生器３
に入る。さらに残シの希溶液は、溶液熱交換器７で予熱
され、希溶液ライン３９から高温再生器２に流入する。

高温再生器２の濃溶液は、濃溶液ライン４０から溶液熱
交換器７に入り、希溶液を加熱しながら自らは冷却し、
低温再生器３から濃溶液ライン４２を通って溶液熱交換
器７の中間部に流入した濃溶液と合流し、さらに希溶液
を加熱し、希溶液ライン９０．冷媒ライン２１から散布
器２３に流れる。

一方、温水は、冷温水入口１０１から冷水ライン１０３
を通って冷水管２２に入シ、そこで加熱され、冷水ライ
ン１０４、温水ライン１２５から熱交換器１２１でまた
加熱され、温水ライン１１３から温水管８３に入ってさ
らに加熱され、温水ライ／１１４を通って冷温水出口１
０２から出る。

このようにして、室外空気を熱源とするヒートポンプが
実現し、バーナ９による燃焼熱と室外空気からくみ上げ
た熱とが温水として有効に利用できるＯこのヒートポンプ運転のさいポイントになるのは、冷媒
ライン１２２と１２３との分流の度合いである。冷媒ラ
イン１２２への流量は、冷温水入口１０１からの温水温
度が低いか又は、吸収器６を通る室外空気温度が高い場
合は多く、逆に温水温度が高いか又は、室外空気温度が
低い場合は少なくする。さらに室外空気温度が低下して
吸収器６において冷媒が凍結しそうになった場合は、冷
媒ライン１２２の流量はゼロにする。

このように、ヒートポンプ運転を可能にする必要条件は
、蒸発器５での冷媒蒸気圧が、吸収器６でのそれより小
さいことである。したがって、蒸発器５での溶液の温度
、磯度と圧力、又吸収器６での冷媒の温度と圧力、さら
には蒸発器５での温水の温度と流量及び室外空気温度な
どのうち、いくつかを検出し、蒸発器５での冷媒蒸気圧
が吸収器６でのそれより小さくなるように、冷媒ライン
１２２の流量を制御する。もし、蒸発器５と吸収器６と
の蒸気圧差が逆転するような場合、それに吸収器６で冷
媒の蒸発が起らないような場合には、冷媒ライン１２２
の流量は一＄Ｉ　Ｋ　ｌる。

このような運転をするために、冷媒ライン１２２には流
量制御器（図示せず）を設ける。

冷媒ライン１２２の流量が零になると、ヒートポンプ運
転は不能になり、暖房サイクルとしては高温再生器２で
、バーナ９からの入熱エネルギが、冷温水入口１０１か
らの温水に与えられ、温水は昇温して冷温水出口１０２
から出ることになる。

したがって、ボイラ運転になる。

次に、本発明の冷房運転の実施例を図２により説明する
。第１図と構成は同じである。冷房運転の場合、冷媒流
路１５が開になるようにダンパ８２は切換わる。ここで
、ヒートポンプ運転時との冷媒ライン、濃溶液ライン、
希溶液ライン、冷温水ラインにおける切換器は省略する
。また、冷房運転に不要な機器も省略する。第２図にお
いて、高温再生器２の臭化リチウム水浴液は、バーナ９
により加熱され、冷媒蒸気を発生し、溶液は濃縮される
。発生した冷媒蒸気は、冷媒ライン１３を通って低温再
生器３の加熱管１４に流入する。低温再生器３の臭化リ
チウム水浴液は、加熱器１４の冷媒蒸気により加熱され
、ここでも冷媒蒸気を発生する。ここで、加熱管１４の
冷媒は液化し、臭化リチウム水溶液は濃縮する。

低温再生器３で発生した冷媒蒸気は、冷媒流路１５から
凝縮器４に入り、一方、液化した冷媒は冷媒ライン１６
を通って冷媒ライン１７の冷媒と合流する。凝縮器４に
は管外にフィン１８があり、ファン１９及び２０により
室外空気がこのフィン１８を通して流れるため、凝縮器
４内の冷媒蒸気は冷却され、液化する。液冷媒は冷媒ラ
イン１７から、冷媒ライン１６の液冷媒と合流し蒸発器
５に流入する。

蒸発器５に入った液冷媒は、冷媒だめ２４から冷媒ライ
ン２５．冷媒ポンプ１２．冷媒ライン２１を通って散布
器２３に流れる。

蒸発器５内には冷水パイプ２２があシ、液冷媒は散布器
２３から冷水パイプ２２上に散布される。

蒸発器５内は減圧下に保たれているので、液冷媒は蒸発
し、その潜熱は冷水パイプ内の冷水からうばう。蒸発し
切れなかった液冷媒は、冷媒だめ２４にたま９、冷媒ラ
イン２５．冷媒ポンプ１２から再び冷媒ライン２１に戻
る。ここで蒸発した冷媒蒸気は、冷媒流路４８ｔ−通っ
て吸収器６に流入する。

吸収器６は垂直管２８及び管外にあるフィン２９で構成
されている。

また、垂直管２８の上部には散布器３０があり、溶液熱
交換器７から出た濃溶液は、濃溶液ライン９０．９２を
通って散布器３０から散布される。

散布された濃溶液は、垂直管２８の管壁にそって流下し
ながら管外を流れる室外空気により冷却され、水蒸気圧
は下がる。そこで、蒸発器５からの冷媒蒸気を吸収して
希溶液になる。

吸収器６を出た希溶液は、浴液ポンプ１０により、希溶
液ライン３６に流れ、溶液熱交換器７で予熱され、分流
して希溶液ライン３８から低温再生器３に入る。さらに
残りの希溶液は、溶液熱交換器７で予熱され、希溶液ラ
イ／３９から高温再生器２に流入する。

一方、高温再生器２の濃溶液は、濃溶液ライン４０から
溶液熱交換器７に入り、希溶液を加熱しながら自らは冷
却し、低温再生器３から濃溶液ライン４２を通って溶液
熱交換器７の中間部に流入した濃溶液と合流し、さらに
希溶液を加熱し、希溶液ライン９０に流れる。

一方、冷水は、冷温水入口１０１から冷水ライン１０３
を通って冷水管２２に入シ、そこで冷却されて冷水ライ
ン１０４を通って冷温水出口１０２から出る。

このように本発明によれば、冷房運転及び暖房運転が実
現でき、とくに暖房運転時には室外空気温度やサイクル
作動点から、ヒートポンプ運転とボイラ運転とが自動的
に切換わる。

なお、冷房運転とヒートポンプ運転とを切換えるさい、
冷媒ラインに溶液が混入して不具合が起る場合は、適宜
、しばらくの時間光の運転に切換える０〔発明の効果〕以上のように本発明によれば、空冷の吸収式冷温水機が
できるので、次の効果がある。

（１）　　冷却水が不要なので、水確保の制約がない。

（２）冷却塔、ポンプなど冷却水素装置が不要。

（８）冷却水配管工事が不要なので据付容易。

（４）冷却水の凍結、水漏れ、腐食などトラブルがなく
なり、信頼性、耐久性が向上する。

また、室外空気熱源のヒートポンプ運転ができるので、（５）暖房成績係数が向上し、省エネルギになる。

■ さらに、室外空気温度が低い場合はボイラ運転ができる
ので、（６）暖房能力が確保される。

（７）常に高温水が得られる。

（８）室外熱交換器に着媚が起らない。

なお、ヒートポンプ運転とボイラ運転とは自動的に切換
わるので操作性がよくなる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の暖房運転の実施例の系統図、第２図は
本発明の冷房運転の実施例の系統図を示す。２・・・高温再生器、３・・・低温再生器、４・・・凝
縮器、５・・・蒸発器、６・・・吸収器、７・・・溶液
熱交換器、９・・・バーナ、１０・・・溶液ポンプ、１
２・・・冷媒ポンプ、１３・・・冷媒ライン、１４・・
・加熱管、１５　、１６　。１７・・・冷媒ライン、１８・・・フィン、１９．２０
・・・ファン、２１・・・冷媒ライン、２２・・・冷水
管、２３・・・散布器、２４・・・冷媒だめ、２５・・
・冷媒ライン１．２８・・・垂直管、２°９・・・フィ
ン、３０・・・散布器、３６．３８．３９・・・希溶液
ライン、４０．４２・・・濃溶液ライン、４８・・・冷
媒流路、８０・・・第二凝縮器、８１・・・蒸気入口部
、８２・・・ダンパ、８３・・・温水管、９０．９２・
・・濃溶液ライン、１０１・・・冷温水入口、１０２・
・・冷温水出口、１０３，１０４・・・冷水ライン、１
０８，１１３，１１４・・・温水ライン、１２１・・・
熱交換器、１２２，１２３・・・冷媒ライン、１２４・
・・冷媒ライン、１２５・・・温水ライン。

Claims

【特許請求の範囲】１、冷房時室外空気に放熱し、暖房時室外空気から吸熱
する吸収式ヒートポンプにおいて、凝縮器は冷房用の空
冷形と暖房用の水冷形とをもち、冷房時と暖房時に蒸発
器と空冷吸収器とを互換することによつて、冷房時には
、空冷凝縮器及び空冷吸収器から室外空気に放熱して蒸
発器より冷水を得、暖房時には、液冷媒の一部を空冷吸
収器に、残りを蒸発器に流し、空冷吸収器に室外空気か
ら吸熱して水冷凝縮器及び蒸発器から温水を得ることを
特徴とする空冷吸収式ヒートポンプ。２、特許請求の範囲１に記載の空冷吸収式ヒートポンプ
において、蒸発器と空冷吸収器とを直結し、暖房時には
蒸発器を吸収器とし、空冷吸収器を空冷蒸発器とし、空
冷吸収器に流す液冷媒流量を制御することを特徴とする
空冷吸収式ヒートポンプ。３、特許請求の範囲１に記載の空冷吸収式ヒートポンプ
において、暖房時、室外空気温度、蒸発器での溶液の温
度、濃度と圧力、吸収器での冷媒の温度と圧力などのい
くつかを検出して空冷吸収器に流す液冷媒流量を制御す
ることを特徴とする空冷吸収式ヒートポンプ。４、特許請求の範囲１に記載の空冷吸収式ヒートポンプ
において、暖房時に、空冷吸収器に流れる液冷媒と、温
水とを熱交換する熱交換器をもつことを特徴とする空冷
吸収式ヒートポンプ。５、特許請求の範囲４に記載の空冷吸収式ヒートポンプ
において、暖房時に、温水を蒸発器、前記熱交換器、水
冷凝縮器と流すことを特徴とする空冷吸収式ヒートポン
プ。６、特許請求の範囲１に記載の空冷吸収式ヒートポンプ
において、暖房時に、水冷凝縮器を出る液冷媒と、低温
再生器を出る液冷媒とを合流することを特徴とする空冷
吸収式ヒートポンプ。