JPS63243660A - ヒ−テイングタワ−付きヒ−トポンプ - 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〕 本発明は不凍液を使用して空気から集熱を行なうヒーテ
ィングタワー付きヒートポンプに関するものである。

〔従来技術〕

ヒーティングタワー付きヒートポンプは不凍液を熱媒体
としてヒーティングタワーにより空気から低温レベルの
熱を集め、これを熱源として温水を製造する装置であり
、熱源が安定しており、且つ運転効率も良いことから温
水製造装置として極めて有用な装置である。

第３図は従来のヒーティングタワー付きヒートポンプシ
ステム構成の一例を示す図である。同図において、１は
ヒーティングタワー、２は不凍液熱交換器、３は不凍液
タンク、４は温水コンデンサ、５はブースター圧縮機、
６は冷却水コンデンサ、７は主圧縮機、８はクーラであ
る。また、ＣＯは冬期は閉じ夏期は開く冬期閉・夏期開
バルブ、ｏＣは反対に冬期は開き夏期は閉じる冬期開・
夏期閉バルブ、ｐ、、　Ｐｆｆｉ＋　ｐ、はポンプであ
る。

上記構成のヒーティングタワー付きヒートポンプにおい
て、冬期閉・夏期開バルブｃｏ及び冬期開・夏期閉バル
ブＯＣの操作により、ヒーティングタフ−１は冬期はヒ
ーティングタワーとして作用するが夏期はクーリングタ
ワーとして作用する。また、ヒーティングタワー１は複
数の区画に分けられ、自動弁１ａにより随時分割統合可
能にすると共に、一方の区画をヒーティングタワーとし
て使用し、他方の区画を不凍液のタワー単独濃縮運転用
として使用するように構成されており、空気から集熱し
た低温レベルの熱を汲み揚げ、温水コンデンサ４で温水
を製造するようになっている。

上記構成のヒーティングタワー付きヒートポンプにおい
て、ヒーティングタワーで集熱する際、不凍液は集熱と
同時に空気中の水分を吸収し、不凍液の濃度が希釈する
傾向がある。このため、従来のヒーティングタワー付き
ヒートポンプにおいては、下記のような手段がとられて
いた。

■不凍液の希釈による容積の増量分を収納するため不凍
液タンク３の容積を大きくする。

■不凍液を濃縮するため専用の濃縮装置を設置する。

■ヒートポンプの温水製造運転を一時中止してヒーティ
ングタワー１に不凍液を循環させ濃度回復を図る。

ところが上記■の手段は、不凍液タンク３の容積を大き
くするためその設置スペースが大きくなりコスト高とな
るという問題があり、また上記■の手段はシステムが複
雑となり高価となるという問題があり、また上記■の手
段も一時的に暖房の中断があって不都合が生ずるという
問題があった。

上記問題を解決するため、更に、下記のような方式がと
られている。

（υ高湿度時や軽負荷時にはタワーファンを一部停止し
たり、ファン回転数制御により風量を減らしたり、不凍
液流量を減少したりしてヒーティングタワー１の集熱量
を制限して不凍液の希釈量を減らす方式。

（り特願昭６１−２６７０８号に開示するように、高湿
度時又は軽負荷時ヒーティングタワー１の一部を分離す
るか又は別に設置するタワーを不凍液を循環させ濃度回
復を図るタワー単独濃縮運転用のタワーとして使用する
ことにより、ヒートポンプ運転中でも不凍液の濃縮を行
なう方式。

（３）上記タワー単独濃縮運転用のタフ−の循環不凍液
を外部加熱源により加熱することにより濃縮効果を高め
る方式。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかしながら上記（１）〜（３）の方式も下記のような
問題点があった。

上記（υにおいては、不凍液の希釈は抑えることができ
るが、いずれはヒートポンプを停止して不凍液の濃縮運
転を行なう必要があり、また上記（りにおいては、高湿
度時にはタワー単独濃縮運転の濃縮効果が小さくタワー
を大きくするか不凍液タンク３の容積をその分大きくし
ておく必要があり、設置スペースが大きく高価となる。

また、上記（３）においては、外部の加熱源がない場合
は、特別に加熱装置を設置する必要がありシステムが複
雑且つ高価となる。

本発明は上述の点に鑑みてなされたもので、ヒートポン
プにより発生した熱を利用することにより、上記問題点
を解決し、ヒートポンプの温水製造を停止することなく
、不凍液の濃度調節が可能なシステム構成が簡単で安価
なヒーティングタワニ付きヒートポンプを提供すること
にある。

〔問題点を解決するための手段〕

上記問題点を解決するため本願の第１の発明は、ヒーテ
ィングタワー付きヒートポンプを下記の如く構成した。

熱媒体として不凍液を使用するヒーティングタワーを複
数の区画に分け、自動弁により随時分割統合可能とし、
一方の区画をヒーティングタワーとして使用すると共に
、他方の区画を不凍液のタワー単独濃縮運転用として使
用するように構成された空気から集熱した低温レベルの
熱を汲み揚げて温水を製造するヒーティングタワー付き
ヒートポンプにおいて、タワー単独濃縮運転用のヒーテ
ィングタワーの不凍液循環経路に熱交換器を設置すると
共に、該熱交換器を温水流路と配管にて接続し、不凍液
を温水流路の温水で加熱するように構成する。

また、第２の発明はヒーティングクワ−付きヒートポン
プを下記の如く構成した。

熱媒体として不凍液を使用するヒーティングタワーを複
数の区画に分け、自動弁により随時分割統合可能とし、
一方の区画をヒーティングタワーとして使用すると共に
他方の区画を不凍液のタワー単独濃縮運転用として使用
し、さらにヒートポンプに２段圧縮サイクルを採用し、
中間段に設置されるエコノマイザに冷却水コンデンサを
使用した空気から集熱した低温レベルの熱を汲み揚げて
温水を製造するヒーティングタワー付きヒートポンプに
おいて、前記タワー単独濃縮運転用のヒーティングタワ
ーの不凍液循環経路の熱交換器として冷却水コンデンサ
を使用し、不凍液の加熱源をヒートポンプ内部サイクル
冷媒とした。

〔作用〕

第１の発明を上記の如く構成することにより、ヒーティ
ングタワーをヒートポンプ運転中に分割使用し、一部を
不凍液のタワー単独濃縮運転に使用し且つヒートポンプ
で製造した温水により不凍液を加熱することにより、上
記従来のような問題点が解決されると同時に、不凍液の
濃度管理が容易となる。

また、第２の発明を上記の如く構成することにより、タ
ワー単独濃縮運転用のヒーティングタワーの不凍液循環
経路の熱交換器として冷却水コンデンサを使用し、ヒー
トポンプ内部サイクル冷媒を不凍液の加熱源とするので
、上記第１の発明が有する作用に加え、追加の熱交換器
を必要とすることがなく、且つ省エネルギーとなる。

〔実施例〕

以下、本発明の一実施例を図面に基づいて説明する。

第１図は本願の第１の発明の一実施例をなすヒーティン
グタワー付きヒートポンプのシステム構成を示す図であ
る。同図において、第３図と同一符号を付した部分は同
−又は相当部分を示す（以下、他の図面においても同様
とする）。

第１図において、９は後述する不凍液のタワー単独濃縮
運転の循環系に設置−ａれた熱交換器である。該熱交換
器９には温水コンデンサ４の温水系路より配管を接続し
、温水により不凍液を加熱するようになっている。ヒー
ティングタワー１は、複数の区画に分けられ、各区画は
自動弁１ａ・・・・の開閉切換により分割統合できるよ
うな構造となっている。

上記構成のヒーティングタワー付きヒートポンプにおい
て、夏期における冷水製造運転においては、冬期閉・夏
期開バルブＣＯ及び冬期開・夏期開バルブｏＣの操作に
より、ヒーティングタワー１がクーリングタワーとして
使用され、このヒーティングタワー１とヒートポンプ部
の冷却水コンデンサ６を結ぶ系には冷却水が通水され、
ポンプＰ、により循環する。冷水はクーラ８に通水され
ヒートポンプ部の冷凍サイクルにより冷却される。この
時不凍液は不凍液タンク３に貯溜される。

冬期における温水製造運転においては、冬期閉・夏期開
バルブｃｏ及び冬期開・夏期開パルプＯＣの操作により
、ヒーティングタワー１とクーラ８とを結ぶ系には不凍
液が通水され、ポンプＰ３により循環することにより、
ヒーティングタワー１において、該不凍液を熱媒体とし
て空気より集熱する。該集熱された熱はクーラ８におい
て、ヒートポンプサイクルにより汲み揚げられ温水コン
デンサ４に通水きれる温水を加熱する。ヒーティングタ
ワー１で不凍液を介して空気から集熱する際、時により
特に外気湿度の高い時に空気中の水分が不凍液中に入り
込み不凍液が希釈される。

この際一定量までは不凍液タンク３に回収きれるが、該
不凍液タンク３が一杯になるか不凍液濃度が凍結温度に
近ずくまで希釈きれた時には不凍液の濃縮が必要となる
。これまでの経験によれば、下記のことが言える。即ち
、 ■外気湿度が高い時には、ヒーティングタワー１の集熱
性能が良くヒーティングタワー１の何割かを休止させて
も定格集熱量を維持できる。

■また、外気湿度が高い気象条件が長期間連続するのは
１１月、１２月、３月、４月が大半をしめ、この期間は
比較的外気温度が高い期間である。

■きらに、温水負荷が減少した時には負荷量に応じてヒ
ーティングタフ−１の一部を休止できるととはあきらか
である。

上記■〜■が、高湿度時又は軽負荷時において、タワー
ファン１ｂを一部停止したり、タワ−ファン１ｂ回転数
制御により風量を減らしたり、不凍液流量を減少したり
して、ヒーティングタワー１の集熱量を制限して不凍液
の希釈量を減少させる上記従来方式（１）の基礎となっ
ている。

上記第１図に示すヒーティングタワー付きヒートポンプ
においては、高湿度時又は軽負荷時において、必要集熱
量に対応する数のヒーティングタワー１を残して、他の
ヒーティングタワー１を自動弁１ａによって切り離す。

切り離されたヒーティングタワー１の側には、不凍液循
環用のポンプＰ、が用意されており、不凍液は該ポンプ
によりヒーティングタワー１を循環し、タワー単独濃縮
運転により濃縮される。濃縮された不凍液は不凍液熱交
換器２及び不凍液混合配管１０を通り、ヒートポンプ側
に送られ、ヒートポンプ側の希釈された不凍液は別の同
様の配管によりタワー単独濃縮運転されている不凍液系
に供給される。不凍液のタワー単独濃縮運転においては
、循環不凍液を加熱することにより濃縮効果が上がるこ
とは一般によく知られている。又、高湿度時には上記■
の経験によれば、ヒーティングタワー１に余裕があり、
■の経験によればヒートポンプに余裕があり、また軽負
荷時にはヒーティングタフ−１にもヒートポンプにも余
裕があることから、温水熱量に余裕が生じる。そこでタ
ワー単独濃縮運転の不凍液は熱交換器９により、温水コ
ンデンサ４からの温水の一部により加熱される。この際
、ヒートポンプ側の不凍液がタワー単独濃縮運転されて
いる系の不凍液より低温であるため、上記両不凍液を熱
交換きせることはタワー単独濃縮運転系の不凍液温度を
高く保ち、濃縮効果を維持させるために有効である。

第２図は第２の発明の一実施例をなすヒーティングタワ
ー付きヒートポンプのシステム構成を示す図である。本
実施例のヒーティングタワー付きヒートポンプにおいて
は、タワー単独濃縮運転の不凍液の循環系の一部を分岐
して分岐弁１２で分岐し、冷却水コンデンサ６に通水す
ることにより、冷却水コンデンサ６においてヒートポン
プ内部サイクル冷却媒体により不凍液を加熱している。

従来は冷却水コンデンサ６は、２段圧縮サイクルの中間
段のエコノマイザとして使用きれるのみで熱交換器とし
て使用されていなかったが、上記実施例によれば上記第
１図に示すヒーティングタワー付きヒートポンプのよう
に温水と不凍液の熱交換を行なう熱交換器９を設置する
ことなく、又ブースター圧縮機５と主圧縮機７の２段圧
縮の１段目の圧縮機である主圧縮機７のみの仕事により
得た熱であるため省エネルギーでもある。

〔発明の効果〕

以上説明したように本願の第１の発明及び第２の発明に
よれば、下記のような優れた効果が得られる。

■第１の発明によれば、ヒーティングタワーをヒートポ
ンプ運転中に分割し、一部を不凍液のタワー単独濃縮運
転に使用し、且つヒートポンプで製造した温水により不
凍液を加熱することにより、外部よりの加熱源を必要と
せず不凍液の濃度管理が容易にできるから、従来のよう
に不凍液の専用濃縮装置が必要なく、また不凍液濃縮の
ためヒートポンプを停止する必要がなく、設備機器を増
やすことなく安価で安定したヒーティングタワー付きヒ
ートポンプを提供できる。

■第２の発明によれば、冷却水コンデンサを使用し、不
凍液の加熱源をヒートポンプ内部サイクル冷媒としたの
で、上記第１の発明が有する効果に加え、追加の熱交換
器を必要とせず且つ省エネルギー効果のあるヒーティン
グタワー付きヒートポンプを提供できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本願の第１の発明に係るヒーティングタワー付
きヒートポンプのシステム構成を示す図、第２図は本願
の第２の発明に係るヒーティングタワー付きヒートポン
プのシステム構成を示す図、第３図は従来のヒーティン
グタワー付きヒートポンプのシステム構成の一例を示す
図である。 図中、１・・・・ヒーティングタワー、２・・・・不凍
液熱交換器、３・・・・不凍液タンク、４・・・・温水
コンデンサ、５・・・・ブースター圧縮機、６・・・・
冷却水コンデンサ、７・・・・主圧縮機、８・・・・タ
ーラ、９・・・・熱交換器、１２・・・・分岐弁。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）熱媒体として不凍液を使用するヒーティングタワ
   ーを複数の区画に分け、自動弁により随時分割統合可能
   とし、一方の区画をヒーティングタワーとして使用する
   と共に、他方の区画を不凍液のタワー単独濃縮運転用と
   して使用するように構成された空気から集熱した低温レ
   ベルの熱を汲み揚げて温水を製造するヒーティングタワ
   ー付きヒートポンプにおいて、前記タワー単独濃縮運転
   用のヒーティングタワーの不凍液循環経路に熱交換器を
   設置すると共に、該熱交換器を温水流路と配管にて接続
   し、前記不凍液を温水流路の温水で加熱するように構成
   したことを特徴とするヒーティングタワー付きヒートポ
   ンプ。
2. （２）熱媒体として不凍液を使用するヒーティングタワ
   ーを複数の区画に分け、自動弁により随時分割統合可能
   とし、一方の区画をヒーティングタワーとして使用する
   と共に、他方の区画を不凍液のタワー単独濃縮運転用と
   して使用し、さらにヒートポンプに２段圧縮サイクルを
   採用し、中間段に設置されるエコノマイザに冷却水コン
   デンサを使用した空気から集熱した低温レベルの熱を汲
   み揚げて温水を製造するヒーティングタワー付きヒート
   ポンプにおいて、前記タワー単独濃縮運転用のヒーティ
   ングタワーの不凍液循環経路の熱交換器として前記冷却
   水コンデンサを使用し、不凍液の加熱源をヒートポンプ
   内部サイクル冷媒としたことを特徴とするヒーティング
   タワー付きヒートポンプ。