JPS58115270A - 蓄熱式ヒ−トポンプシステム - 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】 本発明は蓄熱機能に４った吸収式冷凍サイクルにもとす
くもので、その目的とする処は流路切換手段をそなえる
ことにより多目的の使用全可能とし、実質的な成績係数
が大きい蓄熱式ヒートポンプシステムを提供するもので
ある。

従来、吸収式冷凍サイクルは、概そ９発生器。

凝縮器、蒸発器、吸収器、溶液熱交換器及び室内によっ
て構成され第１図に示す如く接続される。

ここで冷媒は、発生器１より蒸発して凝縮器２で液化さ
れ、蒸発器３に供給さ牡る。蒸発器３では再度冷媒が蒸
発して蒸発潜熱（気化潜熱）を奪い室内器４に連接して
流れる熱媒体５を経て冷凍に供せられる。蒸発器３で蒸
発した冷媒は、吸収器６に於て濃い吸収剤溶液に吸収さ
れて譲度が増加した希溶液となり、発生器１へ送られる
。以上の様な連続したサイクルを運転して冷房するシス
テムである。又給湯もしくは暖房用として、このシステ
ムを利用する場合、上記と同じサイクルで２の凝縮熱、
６の吸収熱を利用するか、又は直接発生器１の所で使用
する燃焼熱を利用することによりおこなわれる。しかし
、このサイクルでは、冷房と暖房、又は冷房と給湯と同
時に利用する場合はＣ０Ｐ（成績係数）も高くなり良い
システムであるが、それぞれ単独でおこなう場合はあま
り良くない。たとえば、現状では冷房の一場合、Ｃ０Ｐ
０．７〜０．９暖房の場合０．８〜１．２程度である。

本発明は、上記従来技術に鑑み、吸収剤の溶解した吸収
液のみを貯溜する吸収液槽の空間と冷媒液を貯溜する冷
媒槽の空間を連通させて、吸収液槽と室内熱交換器問お
よび冷媒槽と室内熱交換器間に各々熱交換回路を設け、
前記２つの熱交換回路と給水源間および熱父換回路相互
間を複数の切換弁を介して接続することによっ、て、シ
ステムの多目的利用を可能とし、かつ全体として高効率
の蓄熱式ヒートポンプシステムを提供するものである。

以下この発明の一実施例の吸収式冷暖房システムを説明
する。第２図は本発明の一実施例の全体システム構成図
を示したものであり、１１は吸収液槽、１２は冷媒槽、
１３は吸収液貯蔵タンク、１４は溶液熱交換器、１５は
冷媒貯蔵タンク、１６は呈外熱父換器、１７は加熱手段
（たとえば、ガス、石油バーナもしくは太陽熱、排熱）
、１８は室内熱交換器、１９は貯湯槽、２０は流路切換
弁２１は給水源を示すよ 次に動作について説萌する。第３図は第２図の構成図で
給湯サイクルの動作モードを示すものである。このサイ
クルにおいては、吸収液槽１１は５、、、。

希薄な吸収液を濃縮させる再生器となる。吸収液貯蔵タ
ンク１３の希薄な吸収液（たとえば６１％の具化リチウ
ム水浴液）はポンプによって再生器１１の中に運ばｎる
。その吸収液は加熱源（たとえばカスバーナ）１７によ
り加熱された高温の熱媒体によりたとえば水が蒸発し濃
縮される。そして溶液熱交換器１４で熱交換され低温高
濃度の吸収液（りとえば６９％臭化リチウム水溶液）は
吸収液貯蔵タンク１３に貯蔵される。一方再生器１１中
で吸収液を濃縮させる際発生した冷媒蒸気（この場合は
水）は冷媒槽１２中で凝縮される。この時発生した凝縮
熱は給水源２１からの水に熱交換され貯湯４１９に貯湯
される。そして冷媒槽１２中で凝縮した冷媒は冷媒貯蔵
タンク１５で貯蔵される。この時のエネルギー効率は次
の様になる。

ここで条件として次の様に設定する。室外加熱源１７よ
り加熱した熱媒体の人か時温度ｔ１゜−１２００、吸収
液の蒸発温度ｔ１＝１１５　Ｃ，冷媒槽１２中での凝縮
温度ｔ２−５０Ｃ１貯湯槽の湯の温度ｔ３＝４６Ｃ，外
気温度、及び給水源２１の給水６　、、ニー、：・ 温度、それに吸収剤貯蔵タンクの温度ｔ、＝１００と設
定する。吸収液はリチウムブロマイドとし濃度変化６１
％〜６９％とする。

給湯量Ｗｌとすると 給湯熱量ＱＷ二ｖｖ（ｔ３−ｔｒ）＝Ｗ（４５−１ｏ）
＝３５Ｗｋａ＋ｅ 凝縮水量をＤＫ９．溶液熱交換器１４の熱交換効率ｎ０
＝　６０チとすると、 再生器加熱量ＱＧ−（ｔｒ−ｔｌへの顕熱）＋（１１で
の蒸発潜熱）となる。

ここで、補助タンク１３内の吸収液のエンタルピ−ｈ　
’ｒ’　＝　７５　ｋ　Ｊ／Ｘ４　（溶液６つチリチウ
ムブロマイド）吸収器内の吸収液のエンタルピー ｈ６Ｊ−９２ｋｄ／に７ｈ６１′＝９２ｋｄ／／に７ｈ
　’１＝７４４　ｋ　ｉＡり 蒸気のエンタルピー （ξ　希溶液濃度ξ２濃溶液濃度） よってＱＧ−Ｄ　（ｈ　’１＋　（ａ　　１　）　ｈ　
６１’　　ａｈ　ｒ　）７　、。−１、 ＝Ｄ（７４４＋（８，６−１）１．９２−８．６Ｘ７３
）＝８１５．４Ｄｋｄ 冷媒槽内での放熱量 Ｑ、＝ｏ（ｈ１’−ｈ２）（ｈ２は冷媒槽内の冷媒のエ
ンタルピー） ｈ１′＝７４４ｋｄＡ９ｈ２＝１５ｏｋ−／に７よって
このサイクルでのＣＯｐ　＝０　、７２９となる。

第３図のサイクルによって濃吸このサイクルで、吸収液
槽１１内、吸収液貯蔵タンク１３内には初切希溶液（た
とえば、６１％美化リチウム水溶液）であったものが、
最終的に濃溶液（たとえば、６９チ臭化リチウム水溶液
）として吸収液槽１１内、吸収液貯蔵タンク１３内に蓄
積さｎている。すなわち、蓄エネルギーされてい乞。こ
の濃溶液カニ冷媒を吸収することにより、冷房又は給湯
、暖房に利用することが出来る。

特開昭５８−１１５２７０（３） 第４図は、第３図に示す動作モードによって貯えられた
エネルギーによって冷房、給湯するサイクル図を示す。

すなわち吸収冷房、給湯モードを示したサイクル図であ
る。第３図に示す動作モードによって、濃吸収液となっ
た吸収液（たとえばリチウムブロマイド水溶液）は吸収
液貯蔵タンク１３にたくわえられている。また、濃縮の
際蒸発した冷媒（たとえば水）は冷媒貯蔵タンク１５内
にたくわえられている。この時、吸収液貯蔵タンク１３
の濃吸収液を溶液ポンプで吸収液槽１１中にシャワーす
る。同時に、１５の冷媒貯蔵タンク内にだくわえられて
いる冷媒を溶液ポンプで冷媒槽１２中でシャワーする。

その時、冷媒槽１２の冷媒はその中で気化し吸収液槽１
１中で吸収液中に吸収さ扛る。この時に冷媒槽中は気化
潜熱を奪われるため冷却さ扛、逆に吸収液液槽１１中で
は吸収熱により昇温される。そしてその吸収液貯蔵タン
ク１３中の誕吸収液が希釈さ扛るまでそのサイクルは動
く。冷媒槽１２中で気化潜熱によって冷却された熱はパ
イプ全通して室内交換器１８に９７４、　。

より室内を冷却し、かつ吸収液槽１１の吸収熱は貯湯槽
１９に湯として蓄積される。この時のサイクルモードを
計算すると次の様になる。ここで前述の様濃吸枢溶液ξ
２＝６９％リチウムブロマイド溶液 希釈吸収溶液　ξ１−６１％ 室外温＆　　ｔｒ＝３０Ｃとする。

室内器冷房入力１ｏＣ出力１２ｔｌ’とすると冷却量Ｑ
Ｅ＝６７２０ｋａ／ｈ　（但しＤ−凝縮水量）放熱量（
給湯入力）＝６２０．８０ 前述の入熱量ＱＧ＝８１５　、４Ｄ ７２Ｄ ｒ　−Ｊ　”’（冷却効率ｎｃ−ＱＥ／ＱＧ−８１６，
４Ｄ司、７゜４だこの時帖湯として使用する場合の効率
は６２０．８Ｄ ”Ｇ−８１５，４０””７６となる・ したがって、たとえば夏季第３図のサイクルで給湯とし
て使用し、さらに第４図のサイクルで冷房した場合Ｔｏ
Ｔａ１効率＝０．７２９＋○＋７０＝１．４２９また同
時に給湯も使用した場合の総合効率は１０３．２ ０．７２９＋０．７０＋０　、７６＝２　、１９となる
。

これらの結果より本発明のシステムをうまく利用するこ
とにより入力エネルギー１に対して出力〔２，１９〕ま
で得ることができる。

この第４図のサイクルで、冷房する際、吸収液槽１１で
発生した熱を貯湯槽１９の給湯として使用しているが、
給湯が必要でない場合は呈外熱交換器１６により大気外
に放熱することも可能である。

冷房として使用する以外のシーズンにおいて本発明では
第３図に示すモードで貯湯槽１９に蓄熱したエネルギー
を暖房モードとして使用出来る。

第５図はこの暖房モードを示す図である。第３図のモー
ドにより吸収液貯蔵タンク１３から溶液ポンプによりお
くられた濃吸収液は、吸収液槽１１中でシャワーされる
。また、一方、冷媒１ｉＩｉＱ１２中で冷媒をシャワー
する。そうすれば冷媒槽１２にある冷媒は気化し吸収液
槽１１中の吸収液に吸収される。この吸収される時の熱
を室内交換器１８で室内の暖房に使用する。この時冷媒
、１ｉｉ１２中では気化熱が奪われる。この熱は室外熱
交換器１６全通して大気より導入する。この時大気の熱
が不足であれば、加熱手段１７を利用することも可能で
あり、又その加熱手段がソーラエネルギー、地下水や排
熱であってもよい。

第６図は給湯モードのみ第７図は暖房モードのみを示す
図である。すなわちこのシステムは流路切換弁２０を切
り替えることにより直接給水源２１からの水を加熱手段
１７により加熱して貯湯槽に湯として取り出すことが出
来る。このモードは、たとえば、第３図に示すモードに
より得られたお湯、又は第４図に示すモードにより得ら
れた湯をもう少し痛温にしたい場合にも利用出来る。す
なわち第３図および第４図に示すモードで外気条件給湯
量の関係等で３５〜４０Ｃのお湯しか得られなかった場
合、貯湯槽１９と給水源２１を接ン洸しかつ第６図に示
すモードによりあと５〜１０２：ｕｐの温度の湯を得る
ことも可能である。さらに第４図に示すモードの途中２
０の流路切換弁の一部を開け、かつ加熱手段１７を併用
することによシ、より高温の湯も少ないエネルギーで得
ることが出来る。

以上各サイクルモードの実施例を説明した。すなわち、
従来例で示した吸収式冷凍サイクルにおいては、発生器
１．凝縮器２．蒸発器３．吸収器４と各々独立し、かつ
連続的に作動するサイクルに比して、本発明は、杖収ｉ
槽１１が各サイクルにより、従来例における発生器、吸
収器を兼ね、又冷媒液槽１２は蒸発器、凝縮器を兼ねる
働きをする。すなわち、第３図で示したモードでは、吸
収液槽１１は、発生器を、１２は凝縮器の働きをする。

このサイクルにおいて、吸収液槽１３にある吸収液（た
とえば、リチウムブロマイド溶液）の濃度が濃くなシす
ぎると溶液中に給晶が析出したりする不都合が生じたシ
するのでその時は、第３図のモード全ストラグさせ、第
４図のモードでさらに給湯するか、又は第６図のモード
に切り換える必要がある。なお、室外熱交換器１６から
、吸収液槽１１の吸収液への熱の搬送手段は、水でも油
等の熱媒体でもよい。しかし油等の熱媒体の１３、、。

場合は、多重管にして水も通せる様にする必要がある。

上記実施例では、水−リチウムブロマイド系のシステム
のみ説明したがそれに限定するものでなく他の吸収剤や
冷媒の組合せでも可である。

もちろん吸収剤の給晶化温度を下げたりする添加剤、又
は系に防錆剤を加えることも可能である。

また実施例においては熱搬送系に水全直接流して被加熱
流体を熱搬送流体として兼用させていたが、熱搬送流体
の流路に給湯用の熱交換器を接続して閉ループとし前記
給湯用熱交換器を介して給水源からの水を貯湯槽へ導く
ようにしてもよい。

以上のように本発明は、吸収剤の溶解した吸収液のみを
貯溜する吸収液槽の空間と冷媒液を貯溜する冷媒槽の空
間を連通させた系を用い、吸収液槽を発生器あるいは凝
縮器、冷媒槽を蒸発器あるいは凝縮器として兼用させる
構成にし、かつ吸収液槽と室外熱交換器間および冷媒槽
と室内熱交換器間に各々熱交換回路を設け、前記２つの
熱交換回路と給水源間、および熱交換回路相互間を複数
の切換弁で切り換えることにより、給湯、冷房・１４　
　、− 給湯、大気熱源暖房、給湯・発生、暖房モードを選択で
き、しかも全体として高効率を得ることができるもので
ある。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の吸収式冷凍サイクルの構成図、第２図は
本発明の一実施例の蓄熱式ヒートポンプシステムの基本
構成図、第３図、第４図、第５図。 第６図および第７図は第２図に示す蓄熱式ヒートポンプ
システムにおいて異なる動作モードを示す図である。 １１・・・・・吸収液槽、１２・・・・・・冷媒槽、１
３・・・・・吸収液貯蔵タンク、１４・・・・・溶液熱
交換器、１５・・・・・冷媒液貯蔵タンク、１６・・・
・・・室外熱交換器、１７・・・・・加熱手段、１８・
・・・・・室内熱交換器、１９・・・・・貯湯槽、２０
・・・・・流路切換弁、２１　・・・・・給水源。 代理人の氏名　弁理士　中　尾　敏　男　ほか１名第５
図 第６図 第７図

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）吸収液槽と、冷媒槽と、前記吸収液槽と前記冷媒
   借問に設けられかつ両者間において前記冷媒を移動させ
   る手段である連通部と、前記吸収液槽と第１の熱交換流
   路を介して熱交換する室外熱交器と、前記室外熱交換器
   と熱交換する加熱手段と、前記冷媒槽と第２の熱交換流
   路を介して熱交換する室内熱交換器と、前記第１．第２
   の熱交換流路に複数の切換弁を介して接続する熱搬送系
   と、前記熱搬送系と熱交換する給湯系を少なくとも具備
   し、前記切換弁を介して、前記熱搬送系と前記冷媒槽間
   で熱交換するモードと、前記冷媒槽と前記室内熱交換器
   間で熱交換し、前記吸収液槽と前記熱搬送系あるいは前
   記室外熱交換間で熱交換するモードと、前記吸収液槽と
   前記室内熱交換器間および前記冷媒槽と前記室外熱交換
   器間で熱交換するモードと、前記室外熱交換器と前記熱
   搬送系間で熱交換するモードと、前記室外熱交換器と前
   記室内熱交換器間で熱交換するモードの少なくとも２種
   を選択可能にした蓄熱式ヒートポンプシステム。
2. （２）前記吸収液槽と前記冷媒槽に各々循環回路を設け
   た特許請求の範囲第１項記載の蓄熱式ヒートポンプシス
   テム。
3. （３）前記熱搬送系の熱搬送流体は前記給湯系の被加熱
   波体であることを特徴とする特許請求の範囲第１項また
   は第２項に記載の蓄熱式ヒートポンプシステム。