JPS6313115B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は給湯併用型吸収冷凍機を用い冬期には
吸収・冷凍サイクルを切換えて加熱サイクルを行
なう吸収ヒートポンプに関するものである。特に
加熱サイクルを行なう際は給湯器からの給湯温水
を一旦使用した後の給湯排水からの給湯排熱を蒸
発器より回収し、更に吸収器、凝縮器の冷却系統
で収熱して温水又は温風が得られるように図つた
ものである。

従来、圧縮機、駆動電動機、蒸発器、凝縮器で
構成し、冷媒にフレオンガスを使用して蒸発器で
は外気より熱を回収し凝縮器では暖房用の温水や
温風を作るヒートポンプはよく知られている。

(イ) この場合外気温度が下がれば下がる程暖房能
力が低下し、ために、圧縮機駆動電力以外に大
容量電気ヒータを使用するなど甚だ不経済であ
る。

(ロ) 又、厳寒時には蒸発器に霜が付着し、甚だし
く能力が低下したり、除霜時間中は暖房不能と
なる等の不便がある。

(ハ) 更に夏季には電気冷房を行なうので、電力不
足になやむ我が国ではエネルギー供給の問題か
らも不適当である。

一方、冷暖両用の吸収冷温水発生機が着目さ
れ、急速に普及しているが、 (イ) 暖房面では加熱量の80〜90％程度しか熱の有
効利用ができず省エネルギーの点で不充分であ
る。

(ロ) 吸収力の点で空冷方式が不可能で空冷ヒート
ポンプができない。

(ハ) 比較的良好な低温熱源として井水の利用も考
えられるが、地盤沈下を招くおそれがあり好ま
しくない。

本発明は前記事情に鑑みなされたものであつ
て、再生器で濃縮される吸収液より発生する冷媒
蒸気を分離器を通し給湯器と凝縮器に導き、その
給湯器自身で製造した給湯温水を一旦使用した後
の給湯排熱を蒸発器に循環せしめ、一方、給湯温
水の製造過程で給湯器と凝縮器で成生された冷媒
液と分離器で分離成生された濃吸収液を利用して
蒸発器で給湯排熱を回収せしめて吸収器で放熱さ
せることにより、吸収器単独または吸収器と凝縮
器の冷却系統に加熱サイクルを構成し、従来の吸
収ヒートポンプに比べ暖房効率を著しく高めるこ
とができるようにしたものである。

以下付図に示す実施例に基づき本発明を説明す
る。

本発明の吸収ヒートポンプを適用した給湯併用
型吸収冷凍機の代表例は、図示のように冷媒とし
て水やアルコール類を、吸収液として臭化リチウ
ム等の塩類水溶液を用いて冷凍サイクル又は加熱
サイクルを行なうように構成されている。即ち、
単一の筒状胴を縦・横の仕切板で３室に区画し、
下部の低圧室に蒸発器と吸収器を、上部を冷媒液
の液封孔を有する縦仕切板で仕切つて高圧室に給
湯器を、中圧室に凝縮器をそれぞれ配置してい
る。

図において、１は蒸発器、２は吸収器、４は凝
縮器、５は給湯器であつて、いずれも多数の管群
からなる熱交換器を有している。胴３の内部を横
の仕切板６と縦の仕切板７で３室に区切り、胴下
部低圧室に蒸発器１と吸収器２を、胴上部高圧室
の一方に凝縮器４を他方に給湯器５を設けてあ
る。再生器８は燃焼室９と加熱胴１０と弁３７を
設けた管路３６から燃料を供給される燃焼装置１
１を有し、内部の稀吸収液は加熱により沸騰し気
泡ポンプを形成し上昇管１２を経て噴出口２０か
ら分離器１４に至り、ここで吸収液と分離した冷
媒蒸気はエリミネータ１６で更に液適を落し管路
１９を経て給湯器５へ、分離器１４を縦の仕切板
１３で区切つて形成された複室の一方の高圧室側
の底部に溜つた冷媒蒸気が分離された濃吸収液
は、液封の役目をするＵ字形導管１５を通つて他
方の中圧室側へ流動し、ここで再び冷媒蒸気を分
離しエリミネータ１７、管路１８を経て凝縮器４
へそれぞれ流入する。一方、冷媒蒸気が分離され
た濃吸収液は中圧室から流出して管路２８を通り
給湯運転時に一旦蓄積しておくための蓄液タンク
４０に流入し、管路３０に設けた濃吸収液ポンプ
４１により汲み上げられて熱交換器２９を経て管
路４２から散布装置３１に至り吸収器２の管表面
に散布される。

蒸発器１の管内には冷水が、吸収器２と凝縮器
４の管内には冷却水が、給湯器５の管内には給湯
水がそれぞれ流れており、装置全体は空気を完全
に排除して十分に気密になし高度の真空に保たれ
ていることが肝要である。

さて、凝縮器４と給湯器５に流入した冷媒蒸気
は凝縮されて冷媒液となり、仕切板７の両側の冷
媒液溜めに溜り、管路４３を経て蒸発器１での未
蒸発の冷媒液の冷媒液溜め４４に入り、これより
管路４５に設けた冷媒液ポンプ４６により管路４
５から散布装置２２に至り蒸発器１の管表面に散
布され、蒸発器１内の圧力に相当する蒸発温度で
蒸発し、その時の気化熱で管路２３を経て管内を
流れる冷水を冷却し冷凍効果を与え、この温度の
下つた冷水が管路２４を経て冷房その他の用途に
供されるのである。

冷却水は管路２５から吸収器２に入り、引続き
管路２６を経て凝縮器４に入り管路２７より流出
する。

吸収器２の管表面には冷却水により冷された高
濃度の吸収液が流下していて、蒸発器１で蒸発し
た冷媒蒸気を吸収し濃度が下る。吸収に際し発生
する吸収熱は管内を流れる冷却水に収熱される。
濃度の薄くなつた稀吸収液は胴下部の稀吸収液溜
め２１に溜り、これより管路３２、熱交換器２
９、管路３３を通り再生器８に戻り、冷却サイク
ルを繰返えす。

前記の給湯器５内に流入した冷媒蒸気は、予じ
め管路１３４を通し市水を満たした貯湯タンク１
００内の給湯水が給湯タンク１０２により貯湯タ
ンクから管路３４を通り給湯器５の管内に流入し
た給湯温水に熱を与え凝縮器となり滴下し冷媒液
溜めに溜り仕切板７に設けた液封の役目をするオ
リフイス４７より凝縮器４側の冷媒液溜めに入
る。

加熱された温水は管路３５、レリーフ弁１０３
を経て貯湯タンク１００に貯えられ給湯温水の使
用による不足分はボールタツプ１０１によつて引
続き補充して適宜の用途に用いられる。４８は冷
媒液溜め４４と稀吸収液溜め２１を仕切る仕切り
板である。

制御は、通常給湯の需要に応じて行ない、給湯
水温度又は給湯器内圧力を感知する、例えば給湯
器５の出口又は入口付近の管路に設けた感知装置
５０の信号によつて燃料を供給する管路３６の弁
３７の開度を加減し燃焼量を調節すればよい。冷
房に対しては、通常は散布装置２２によつて蒸発
器管群上へ散布するが、冷水温度を感知する、例
えば蒸発器１の入口付近の管路２３に設けた感知
装置５１の信号によつて冷媒液ポンプ及び濃吸収
液ポンプの動作を制御し、冷媒液と吸収器管群上
へ散布する濃吸収液の各量を変えて行なう。給湯
熱量が冷房熱量よりも下まわるような特殊な場合
は冷水温度が通常以上に上昇するので、この冷水
温度上昇信号によつて給湯系よりの信号に優先さ
せて燃焼量を調節する。この場合、Ｕ字形導管１
５の液シールは切れて冷媒蒸気の一部が凝縮器で
凝縮し、吸収液の濃縮と冷媒の散布が促進され冷
水の温度を所定値に維持する。

一方、給湯運転時には再生器８から多量の冷媒
蒸気が分離器１４を経て給湯器５に流入し、ここ
で凝縮して冷媒液を増加せしめるが、同時に濃度
が上つた吸収液が分離器１４から出て蓄液タンク
４０に蓄積される。この蓄積された濃吸収液は、
冷房の需要に応じ素早く濃吸収液ポンプ４１によ
つて熱交換器２９を経て散布装置３１に送られ吸
収器２の管群の管外面に散布され、蒸発器１の冷
凍負荷に応じて蒸発器管群の管外面に散布される
冷媒液より発生する冷媒蒸気を吸収し好適に吸収
能力を保持することになり、新たな燃焼を行なわ
なくても有効な冷房効果が得られ、大巾なエネル
ギー節減なるのである。

尚、この実施例では冷媒液溜めを蒸発器の下部
に設け、冷媒液ポンプで汲み上げて散布するよう
にしたが、仕切板４８を除いて冷媒液ポンプを省
略して凝縮器４及び給湯器５の下部に設けた冷媒
液溜めと散布装置２２を管路で連結し、その管路
に設けた自動弁の開閉によつて散布できるように
してもよい。しかし、この様に冷媒液を吸収液系
へ戻してしまうのは後述するとおり省エネルギー
の点で劣る。又、蓄液タンク４０が濃吸収液系路
に設けられるのが好適ではあるが、例えば稀吸収
液系の稀吸収液溜めを大きくして兼用してもよ
い。しかし、この場合は蓄積効果が少なく給湯運
転と冷房運転の時間的ずれの防御効果は十分には
得られない。

５２は稀吸収液の熱交換器２９の入口付近又は
濃吸収液の熱交換器２９の出口付近に設けた感温
体、５３は蓄液タンク４０に設けた濃吸収液の感
温体であり、共に吸収液の晶出防止のために液温
の過低を検知して燃焼装置１１に供給する燃料の
管路３６に設けた弁３７の開度を制御し、吸収液
循環系路を適温に維持する。

本発明の吸収ヒートポンプにおいては、冬期に
暖房と給湯の併用運転に転換できるように、吸収
器２または吸収器および凝縮器４に流れる冷却系
統に温水又は温風による加熱サイクルを形成する
閉回路を設ける。即ち、本実施例では吸収器２の
冷却水の入口側の管路２５と冷却水ポンプ５４の
吸収側で連結した管路１２５と、凝縮器４の出口
側の管路２７に連結した管路１２７で閉回路を作
り、これにフアンコイル・ユニツトを取付けてい
る。そして冷房時の冷却水系統と暖房時の加熱サ
イクルの閉回路とは図示しない弁によつて切換え
られる。

一方、給湯時に給湯器５で製造される給湯温水
の循環系統の管路３５に分岐管路１３５を設け、
これに蛇口１０８を取付け、ここで給湯温水を使
用した後の給湯排水は管路を通して集合して排水
タンク１０５に溜める。この排水タンク１０５内
の給湯排水は排水ポンプ１０４によつて管路１２
３、管路２３を通り蒸発器１に供給される。蒸発
器では先の給湯温水製造過程において成生せしめ
た冷媒と濃吸収液を利用して新たな燃焼を必要と
せずに給湯排水の熱を回収する。熱を奪われた給
湯排水は管路２４、管路１２４を通り、逆止弁１
１１を経て再び管路１２３に入り蒸発器へ還流す
る。１０６はストレーナ、１０７は管路１２４の
先端部に設けた排水制御弁で所定の低温度で排水
するよう制御して給湯排水より十分な熱回収を行
なう。即ち、温度が上昇すると排水量を減少させ
て蒸発器へ再循環させ、温度が下降すると排水量
を増加させて排水タンク１０５からの供給を増す
ように調節するものである。このように冷房時の
冷水系統を図示しない弁によつて切換えて蒸発器
における排熱回収を計つている。１１０はオーバ
ーフロー管である。

以上の実施例についての説明から明らかである
ように、本発明の構によれば、再生器よりの冷媒
蒸気を利用して製造した給湯温水を一旦使用した
後その給湯排水の給湯排熱を蒸発器に循環させ、
給湯温水製造時に成生する冷媒と濃吸収液を利用
して冷房時に冷却系として作用する吸収器または
吸収器と凝縮器を加熱サイクルに変換して温水又
は温風を取り出し暖房運転を行なうようにしたか
ら、特別の燃焼を追加することなく蒸発器での排
熱からの収熱を吸収器で放熱させることができる
ので再生器より機内に供給されるべき熱源の熱量
を軽減させ省エネルギーに寄与することができ、
かつ、暖房効率の大巾な向上が計れ極めて有意義
な発明である。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明の一実施例を示す構造系統図であ
る。 １……蒸発器、２……吸収器、４……凝縮器、
５……給湯器、８……再生器、９……燃焼室、１
４……分離器、２９……熱交換器、１００……貯
湯タンク、１０２……給水ポンプ、１０３……レ
リーフ弁、１０４……排水ポンプ、１０５……排
水タンク、１０７……排水制御弁、１０８……蛇
口、１１１……逆止弁。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 蒸発器、吸収器、再生器、凝縮器及び給湯器
   で冷凍サイクルを構成し、再生器での濃縮吸収液
   より発生する冷媒蒸気を分離器を介して夫々凝縮
   器と給湯器に導き給湯器で給湯温水を製造するヒ
   ートポンプにおいて、給湯温水を一旦使用した後
   の給湯排水からの給湯排熱を蒸発器より回収せし
   め、吸収器２の入口側の管路２５とポンプ５４の
   吸込側に連結した管路１２５と凝縮器４の出口側
   の管路２７に連結した管路１２７とにより加熱サ
   イクル用閉回路を構成し、吸収器２または吸収器
   ２および凝縮器４を有する冷却系統回路と前記加
   熱サイクル用閉回路とに切換え得るように構成し
   たことを特徴とする吸収ヒートポンプ。