JPH08145494A - 吸収式ヒートポンプ装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 冷暖房の負荷が変化しても高効率で安定した
安価な吸収式ヒートポンプ装置を提供する。 【構成】 膨張弁６の開閉度を調節することによって蒸
発圧を制御するが、同じ減圧度合でもサイクルの能力と
効率を高めるための過冷却器７の高圧側出入口温度差
（過冷却度）の大きさによって膨張弁６の開度は違う。
過冷却器７の低圧側出口温度と過冷却器の高圧側出入口
温度差（過冷却度）は関係があるので、この過冷却器の
低圧側出口温度を温度センサー８で検知して、その検知
温度に基づいて膨張弁６の開閉度を調節することによっ
て、凝縮冷媒の過冷却度が変化しても高効率な状態でサ
イクルが制御される構成をなす。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、熱を利用して冷熱を得
る吸収式ヒートポンプ装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来の吸収式ヒートポンプ装置の構成を
図４に示す。

【０００３】すなわち、同図において、従来の吸収式ヒ
ートポンプは溶液ポンプ１と、発生器２と、凝縮器３
と、蒸発器４と、吸収器５と、膨張弁６と、過冷却器７
より構成されている。以上のような吸収式ヒートポンプ
装置について、以下その動作について説明する。

【０００４】溶液ポンプ１により加圧された濃溶液は、
発生器２で外部より加熱される。昇温した濃溶液は、冷
媒蒸気を発生し、冷媒蒸気を凝縮器３へ、冷媒の少なく
なった希溶液は吸収器５へ戻る。冷媒蒸気は凝縮器３で
外部へ熱を捨てて液化し、過冷却器７において蒸発器４
で蒸発した低圧低温の蒸気と熱交換し、過冷却液とな
る。その後、膨張弁６で減圧され低温となって蒸発器４
へ入り、外部より熱を受け蒸発し、過冷却器７において
凝縮冷媒より熱を受けて過熱蒸気となり、吸収器５へ戻
る。吸収式ヒートポンプサイクルは、過冷却器７で高圧
凝縮冷媒を過冷却にし、低圧蒸発冷媒を過熱蒸気にする
ことによって冷媒のエンタルピ幅を大きくし、能力と効
率を高める。冷房時には蒸発器４での冷熱を利用し、暖
房時には凝縮器３、吸収器５の温熱を利用する。

【０００５】このような従来の吸収式ヒートポンプ装置
では、サイクルを制御するための膨張弁の開閉の制御
は、蒸発器の蒸発温度と蒸発器出口温度との温度差を検
知して、この温度差が一定になるように行われている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな従来の吸収式ヒートポンプ装置では、サイクルを制
御するための膨張弁の開閉の制御は、蒸発器の蒸発温度
と蒸発器出口温度との温度差に着目して、これを一定に
するように行われていたために、以下のような課題があ
った。

【０００７】すなわち、上記温度差を一定に保つ制御で
は、運転条件の違いによっては、吸収式ヒートポンプの
運転の効率が低下してしまうといった問題点があった。
これは、蒸発器の蒸発温度と蒸発器出口温度との温度差
が同じ時でも、サイクルの能力と効率を高めるために
は、過冷却器の凝縮冷媒の過冷却度によって膨張弁の開
度を変えるべきであることに従来誰も気づいていなっか
たためである。

【０００８】又、蒸発器の蒸発温度と蒸発器出口温度と
の温度差を検知するために蒸発器出口状態を過熱蒸気域
とする必要があり、熱伝達の低い領域を蒸発器に生じ伝
熱面積において非効率であるといった欠点があった。

【０００９】又、従来の構成では、冷房運転のときと、
暖房運転のときの濃溶液濃度が調節できなっかたため
に、冷房運転のときに比べて、暖房運転の方が効率が低
くなるといった欠点があった。

【００１０】又、従来の構成では、上述した温度差をと
るために少なくとも２点をセンシングする必要があり、
そのためコストが上がり、回路が複雑となるといった問
題点があった。

【００１１】本発明は、従来の吸収式ヒートポンプ装置
のこのような課題を考慮し、従来に比べてより一層効率
が高く、しかもより一層安価な吸収式ヒートポンプ装置
を提供することを目的とする。

【００１２】

【課題を解決するための手段】請求項１の本発明は、少
なくとも発生器と、凝縮器と、吸収器と、蒸発器と、前
記凝縮器で液化した高圧冷媒と前記蒸発器で蒸発した低
圧冷媒が熱交換を行う過冷却器と、前記過冷却器の過冷
却器低圧側出口温度を検知しその検知温度に基づいて開
度が調節される膨張弁とを備えた吸収式ヒートポンプ装
置である。

【００１３】請求項２の本発明は、上記検知温度に基づ
いて開度が調整されるとは、前記膨張弁による冷媒の減
圧幅が所定値を保持するように、前記検知温度が所定の
基準温度より高い場合は、前記膨張弁の開度が開かれ、
又、前記検知温度が前記基準温度より低い場合は、前記
膨張弁の開度が絞られることである吸収式ヒートポンプ
装置である。

【００１４】請求項３の本発明は、少なくとも発生器
と、凝縮器と、吸収器と、蒸発器と、前記凝縮器で液化
した高圧冷媒と前記蒸発器で蒸発した低圧冷媒が熱交換
を行う過冷却器と、前記過冷却器の過冷却器高圧側出口
温度を検知しその検知温度に基づいて開度が調節される
膨張弁とを備えた吸収式ヒートポンプ装置である。

【００１５】請求項４の本発明は、上記検知温度に基づ
いて開度が調整されるとは、前記膨張弁による冷媒の減
圧幅が所定値を保持するように、前記検知温度が所定の
基準温度より高い場合は、前記膨張弁の開度が絞られ、
又、前記検知温度が前記基準温度より低い場合は、前記
膨張弁の開度が開かれることである吸収式ヒートポンプ
装置である。

【００１６】請求項５の本発明は、少なくとも発生器
と、凝縮器と、吸収器と、蒸発器と、暖房運転が行われ
る場合に冷媒を溜める冷媒タンクと、前記暖房運転の立
ち上げ時に所定期間だけ、その暖房運転の安定時に比べ
て冷媒流量が減るように開度の調整がなされる膨張弁と
を備えた吸収式ヒートポンプ装置である。

【００１７】

【作用】請求項１の発明では、例えば、過冷却器低圧側
出口温度を検知し、検知温度が設定温度（所定の基準温
度）に対して高ければ膨張弁を所定の開度から開き、低
ければ絞る。これにより、例えば、高温高圧の状態から
膨張弁を通って等エンタルピ膨張されて低温低圧となる
冷媒は、膨張弁が開かれた場合は低圧が上がり蒸発温度
は上昇し、過冷却器低圧側出口温度は下がり過冷却器高
圧側出口温度は下がる。膨張弁が絞られた場合は低圧が
下がり蒸発温度は下降し、過冷却器低圧側出口温度は上
がり過冷却器高圧側出口温度は上がる。同じ開度の膨張
弁で凝縮冷媒を減圧するとき、その減圧幅は減圧される
前の冷媒温度（過冷却器高圧側出口温度）によって違
う。その温度と関係ある過冷却低圧側出口温度を検知し
て膨張弁を制御すると、過冷却器高圧側出口温度が変化
しても減圧幅を一定とすることが出来る。

【００１８】請求項３の本発明では、例えば、過冷却器
高圧側出口温度を検知し、検知温度が設定温度（所定の
基準温度）に対して高ければ膨張弁を所定の開度から絞
り、低ければ開く。これにより、例えば、高温高圧の状
態で凝縮器から過冷却器で過冷却された高圧冷媒の過冷
却器出口温度は、膨張弁が開かれた場合は上昇し、膨張
弁が絞られた場合は下降する。凝縮器において凝縮し得
なっかった冷媒が過冷却器に流入すると過冷却器高圧側
出口温度は上昇するから、膨張弁を絞ることによって未
凝縮冷媒の過冷却器への流入を防ぎ、凝縮冷媒の過冷却
度をとることが出来る。すなわち、凝縮冷媒の過冷却度
を所定の値に確保することが出来、膨張弁による凝縮冷
媒の減圧幅が一定となる。

【００１９】請求項５の本発明では、膨張弁が、暖房運
転の立ち上げ時に所定期間だけ、その暖房運転の安定時
に比べて冷媒流量が減るように開度の調整がなされる。

【００２０】これにより、膨張弁を通過する凝縮冷媒流
量は減る。例えば、発生器での発生冷媒量が変化しない
場合は、冷媒は冷媒タンクに溜まり、蒸発器から吸収器
へ戻る冷媒量は減るから濃溶液濃度は下がる。

【００２１】

【実施例】以下、本発明にかかる吸収式ヒートポンプ装
置の実施例について図面を参照しながら説明する。

【００２２】（第１の実施例）図１は本発明の第１の実
施例の吸収式ヒートポンプ装置の一部略示構成図であ
る。

【００２３】この吸収式ヒートポンプ装置は、過冷却器
７の低圧冷媒側出口に温度センサー８を設置した構成と
なっている。それ以外の部分は、図４で説明したものと
基本的に同様であり、それらの図示及び説明を省略す
る。

【００２４】冷暖房の負荷や室内外の温度が変化した場
合、吸収式サイクルも変化する。その冷暖房の負荷や室
内外の温度に応じた吸収式サイクルを高効率で維持する
ために膨張弁６の開度を調節する必要がある。

【００２５】膨張弁６の開閉度を調節することによって
蒸発器４の蒸発圧を制御するが、同じ減圧度合でもサイ
クルの能力と効率を高めるための過冷却器７の高圧側出
入口温度差（過冷却度）の大きさによって膨張弁の開度
は違う。従来の蒸発器４の出入口の温度差で膨張弁を制
御する方法では、この過冷却度による影響を含めた膨張
弁の制御をすることは不可能であり、高効率な状態で吸
収式ヒートポンプの運転はできない。しかし、過冷却器
７の低圧側出口温度は過冷却器７の高圧側出口温度と密
接な関係があり、凝縮した冷媒の過冷却度は過冷却器７
の低圧側出口温度に反映される。この過冷却器７の低圧
側出口温度を温度センサー８によって検知し、膨張弁６
の開閉度を調節することによって、凝縮冷媒の過冷却度
が変化しても高効率な状態でサイクルが制御される。

【００２６】また、過冷却器７の低圧側出口の冷媒は過
熱蒸気域として温度センサー８で制御するから、蒸発器
出口状態を過熱蒸気域とする必要がなく、蒸発器出口が
飽和蒸気域近くになるように温度センサー８の設定値を
決定すれば、温度センサー８が過冷却器７の低圧側出口
に配設位置されたことにより、蒸発器に過熱蒸気の伝熱
域が不必要となり、高効率な吸収式ヒートポンプサイク
ルが形成される。

【００２７】さらに、温度センサーは、従来少なくとも
２つ必要としていたが、本実施例では、１つで済むこと
や、それにより制御回路も簡素化されることから、安価
な制御部分が実現出来て、安価な吸収式ヒートポンプ装
置とすることが出来る。

【００２８】このように、本実施例によれば、過冷却器
低圧側出口温度を検知し膨張弁の開度を調節して蒸発温
度を制御することによって、冷房または暖房時負荷が変
化しても吸収式ヒートポンプサイクルを高効率な状態に
維持しながら安定した冷暖房を行うことができ、制御装
置が簡素であるため低コスト化が図れる。

【００２９】（第２の実施例）図２は本発明による第２
の実施例の吸収式ヒートポンプ装置の構成図である。

【００３０】この吸収式ヒートポンプ装置は、過冷却器
７の高圧冷媒側出口に温度センサー９を設置した構成と
なっている。それ以外の部分は、図４で説明したものと
基本的に同様であり、それらの図示及び説明を省略す
る。

【００３１】第２の実施例は、第１の実施例と同様に冷
暖房の負荷や室内外の温度が変化した場合の冷暖房の負
荷や室内外の温度に応じた吸収式サイクルを高効率で維
持するための膨張弁６の開度を調節する方法である。

【００３２】吸収式サイクルが変化し、冷媒蒸気が凝縮
器で完全に凝縮しなかったときや、膨張弁の過度の開度
の時は、温度センサー９の温度は設定温度より高くな
る。過冷却器７の高圧側出口温度が上がると凝縮冷媒の
過冷却度が小さくなり吸収式サイクルの効率が落ちる。
ここで、温度センサー９の温度が設定温度より高いと
き、膨張弁６の開度を絞りことによって未凝縮冷媒の過
冷却器７への流入を防ぎ、過冷却度をとることができ
る。温度センサー９の温度が所定の温度以下になるまで
膨張弁６の制御を行うと、サイクルは維持され高効率の
運転ができる。

【００３３】また、過冷却器７の高圧側出口温度は過冷
却器７の低圧側出口温度と密接な関係があり、温度セン
サー９によって第１の実施例と同様な膨張弁の制御が可
能となる。

【００３４】さらに、第１の実施例と同様に温度センサ
ーが１つで済むことや制御回路も簡素化されることか
ら、安価な吸収式ヒートポンプ装置とすることが出来
る。

【００３５】このように本実施例によれば、過冷却器高
圧側出口温度を検知し膨張弁の開度を調節して過冷却器
高圧側出口温度制御することによって、冷房または暖房
時の負荷が変化しても吸収式ヒートポンプサイクルを高
効率な状態に維持しながら安定した冷暖房を行うことが
でき、制御装置が簡素であるため低コスト化が図れる。

【００３６】（第３の実施例）図３は本発明による第３
の実施例の吸収式ヒートポンプ装置の構成図であり、凝
縮器３の出口に冷媒タンク１０を設置している。それ以
外の部分は、図４で説明したものと基本的に同様であ
り、それらの図示及び説明を省略する。

【００３７】冷房と暖房の運転条件の大きな違いは濃溶
液濃度であり、充填されている濃溶液濃度は冷房条件に
整えてあるため、高い効率で暖房運転するためにはその
濃度を変える必要がある。

【００３８】第３の実施例は、停止状態から暖房運転の
立ち上げ時に、サイクルの暖房条件を整えるために膨張
弁１１によってサイクルの低圧を下げて濃溶液の濃度を
下げる方法である。

【００３９】暖房運転立ち上げ時において、膨張弁をあ
る一定期間サイクルの低圧を、安定時に比べて下げるた
めに一定開度に絞ると、膨張弁を通過する凝縮冷媒流量
は膨張弁１１が設定開度以下に絞られているため減る。
それ故に、発生器２での発生冷媒量が変化しないとき冷
媒は冷媒タンク１０に溜まり、蒸発器４から吸収器５へ
戻る冷媒量は減るから結果的に濃溶液濃度は下がり、暖
房運転に最適な濃溶液濃度が確保される。以上の方法に
よって効率の高い暖房運転が出来る。

【００４０】このように本実施例によれば、暖房運転立
ち上げ時において膨張弁の開度を一定期間一定開度とす
る機能を持たせることによって、高効率な暖房運転を行
うことが出来る。

【００４１】尚、上記実施例では、暖房運転立ち上げ時
において、膨張弁の開度を一定開度に絞る場合について
説明したが、これに限らず、例えば、その複数種類の開
度が使い分けられるように構成されていてもよく、要す
るに、暖房運転の立ち上げ時に所定期間だけ、その暖房
運転の安定時に比べて冷媒流量が減るように開度の調整
がなされさえすればその調整の具体的内容は問わない。

【００４２】

【発明の効果】以上述べたところから明らかなように本
発明は、冷房または暖房時負荷が変化しても吸収式ヒー
トポンプサイクルを従来に比べてより一層高効率な状態
で冷暖房を行うことができ、従来に比べてより一層低コ
スト化を図ることが出来得るという長所を有する。

【００４３】又、本発明は、冷房または暖房時の負荷が
変化しても吸収式ヒートポンプサイクルを従来に比べて
より一層高効率な状態で冷暖房を行うことができ、従来
に比べてより一層低コスト化を図ることが出来得るとい
う長所を有する。

【００４４】又、本発明は、従来に比べてより一層高効
率な暖房運転を行うことが出来るという長所を有する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例の吸収式ヒートポンプ装
置の構成図である。

【図２】本発明の第２の実施例の吸収式ヒートポンプ装
置の構成図である。

【図３】本発明の第３の実施例の吸収式ヒートポンプ装
置の構成図である。

【図４】従来の吸収式ヒートポンプ装置の構成図であ
る。

【符号の説明】

１ 溶液ポンプ ２ 発生器 ３ 凝縮器 ４ 蒸発器 ５ 吸収器 ６、１１ 膨張弁 ７ 過冷却器 ８、９ 温度センサー １０ 冷媒タンク

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】少なくとも発生器と、凝縮器と、吸収器
   と、蒸発器と、前記凝縮器で液化した高圧冷媒と前記蒸
   発器で蒸発した低圧冷媒が熱交換を行う過冷却器と、前
   記過冷却器の過冷却器低圧側出口温度を検知しその検知
   温度に基づいて開度が調節される膨張弁とを備えたこと
   を特徴とする吸収式ヒートポンプ装置。
2. 【請求項２】検知温度に基づいて開度が調整されると
   は、前記膨張弁による冷媒の減圧幅が所定値を保持する
   ように、前記検知温度が所定の基準温度より高い場合
   は、前記膨張弁の開度が開かれ、又、前記検知温度が前
   記基準温度より低い場合は、前記膨張弁の開度が絞られ
   ることであることを特徴とする請求項１記載の吸収式ヒ
   ートポンプ装置。
3. 【請求項３】少なくとも発生器と、凝縮器と、吸収器
   と、蒸発器と、前記凝縮器で液化した高圧冷媒と前記蒸
   発器で蒸発した低圧冷媒が熱交換を行う過冷却器と、前
   記過冷却器の過冷却器高圧側出口温度を検知しその検知
   温度に基づいて開度が調節される膨張弁とを備えたこと
   を特徴とする吸収式ヒートポンプ装置。
4. 【請求項４】検知温度に基づいて開度が調整されると
   は、前記膨張弁による冷媒の減圧幅が所定値を保持する
   ように、前記検知温度が所定の基準温度より高い場合
   は、前記膨張弁の開度が絞られ、又、前記検知温度が前
   記基準温度より低い場合は、前記膨張弁の開度が開かれ
   ることであることを特徴とする請求項３記載の吸収式ヒ
   ートポンプ装置。
5. 【請求項５】少なくとも発生器と、凝縮器と、吸収器
   と、蒸発器と、暖房運転が行われる場合に冷媒を溜める
   冷媒タンクと、前記暖房運転の立ち上げ時に所定期間だ
   け、その暖房運転の安定時に比べて冷媒流量が減るよう
   に開度の調整がなされる膨張弁とを備えたことを特徴と
   する吸収式ヒートポンプ装置。