(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
冷媒と吸収剤が溶存した希溶液を加熱して濃溶液と冷媒蒸気とに分離する再生器と、前記再生器からの冷媒蒸気を冷却して凝縮させる凝縮器と、前記凝縮器で得られた冷媒液を蒸発させる蒸発器と、前記蒸発器で発生した冷媒蒸気を前記再生器からの濃溶液に吸収させる吸収器と、前記吸収器から前記再生器に希溶液を圧送する循環ポンプとを接続して形成される吸収式ヒートポンプ回路と、
給水源に接続される底部と給湯配管に接続される頂部とを有し、加熱された温水を貯留する縦長の貯湯タンクと、
前記貯湯タンクの底部よりも高い位置から抜き出した水を前記凝縮器内に配置された第１熱交換器と前記吸収器内に配置された第２熱交換器のうち少なくとも一方を経由させて加熱した後に前記貯湯タンクの頂部側に返送する温水循環回路と、
前記吸収式ヒートポンプ回路で発生した冷熱を前記蒸発器内に配置された第４熱交換器を介して受け取った液冷媒を、前記貯湯タンク内の底部側に配置された第３熱交換器との間で循環させて前記貯湯タンク内の底部側の水を冷却する冷媒循環回路と、
前記貯湯タンク内の底部側に配置された第５熱交換器又は前記貯湯タンク内の前記第５熱交換器よりも上方に配置された第６熱交換器と冷暖用熱負荷との間で液冷媒を循環させる冷暖房回路とを備えてなる吸収式冷暖房給湯システム。
【請求項２】
太陽熱を集熱する集熱器と該集熱器で加熱された液冷媒を貯留する蓄熱タンクとの間で該液冷媒を循環させる第１集熱冷媒循環回路と、
前記吸収器から前記再生器に圧送される前記希溶液が通流する冷媒流路に設けられ、前記蓄熱タンクから出る液冷媒と前記希溶液とを熱交換する第７熱交換器と、
前記第７熱交換器と前記蓄熱タンクとの間で液冷媒を循環させる第２集熱冷媒循環回路とを備えてなる請求項１に記載の吸収式冷暖房給湯システム。
【請求項３】
前記再生器の前記希溶液を加熱するための燃料の燃焼室には、前記燃料の燃焼排ガスが通流する排ガス流路が連通して設けられ、
前記第２集熱冷媒循環回路には、前記第７熱交換器を経由して前記蓄熱タンクへ流れる液冷媒の流路に、該流路を流れる液冷媒と前記排ガス流路を流れる燃焼排ガスとを熱交換する第８熱交換器が配設されてなる請求項２に記載の吸収式冷暖房給湯システム。
【請求項４】
前記冷媒循環回路の前記第４熱交換器の出口側と前記第３熱交換器の入口側とを前記第２集熱冷媒循環回路でバイパスさせるバイパス管路と、
前記バイパス管路に設けられた第１流路切替手段とを備え、
前記第１流路切替手段は、暖房運転又は前記貯湯タンクの沸き上げ運転がなされるとき、前記冷媒循環回路を流れる液冷媒が前記バイパス管路を介して、少なくとも前記蓄熱タンクを経由する流路に切り替わるように形成されてなる請求項２又は３に記載の吸収式冷暖房給湯システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、吸収式ヒートポンプ回路と貯湯タンクを有する吸収式冷暖房給湯システムに係り、特に、太陽光の集熱器を組み合わせることにより、二酸化炭素の排出量を低減するとともに高効率の冷暖房運転を可能にする吸収式冷暖房給湯システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の暖房給湯装置として、化石燃料を燃焼させて大きな加熱能力を発揮する装置が知られている。このような燃焼方式の暖房給湯装置では、例えば、給湯、暖房、風呂加熱などの運転を同時に行う場合でも、十分な熱量を供給することができる。しかし、熱効率が十分でないことに加えて二酸化炭素が多く発生するという問題がある。
【０００３】
また、燃焼方式に変わる給湯方式として、空気の熱を吸収した冷媒を圧縮するヒートポンプ式の暖房給湯装置が知られている。このような空気を熱源とするヒートポンプ方式では、一般に電力料金が低廉な深夜電力を利用してヒートポンプ回路の圧縮機を稼働させ、加熱された冷媒と熱交換した水を貯湯タンクに貯留するようになっている。この方式によれば、二酸化炭素の排出量を低減することができるが、深夜、貯湯タンクに湯を貯えておくことによる熱ロスが大きいことや昼間にヒートポンプを稼働したときの電力単価が高いため、光熱費を押し上げるおそれがある。
【０００４】
これに対し、吸収式ヒートポンプを用いた吸収冷温水機が知られている。吸収式冷温水機は、再生器、凝縮器、蒸発器、吸収器及び循環ポンプなどを配管接続して吸収式ヒートポンプ回路を形成している。再生器で加熱源により希溶液（水と吸収剤の混合溶液）が加熱されることで冷媒が蒸発して濃溶液が再生され、濃溶液は吸収器に導かれる一方、冷媒蒸気は凝縮器に導かれ、伝熱管内の水と熱交換して冷媒液となる。この冷媒液は、蒸発器に導かれ、伝熱管内の水と熱交換して蒸発し、この際に奪う熱によって伝熱管内の水を冷却する。冷却された水は、例えば室内機に循環供給されて冷房運転用として利用される。一方、蒸発器で蒸発した冷媒蒸気は吸収器に導かれて濃溶液に吸収される。冷媒蒸気を吸収して濃度が薄くなった希溶液は、循環ポンプにより再生器に圧送されて再び加熱源により加熱される。
【０００５】
このような方式の吸収冷温水機によれば、例えば、特許文献１に記載のように蒸発器で冷熱を回収して冷却された水の温度を目標値に保持するように加熱源の燃料の燃焼量を制御することにより、二酸化炭素の排出量を低減することができ、しかも燃焼方式よりも高い運転効率を得ることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００９−５８２０７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところで、特許文献１の吸収冷温水機においては、吸収式ヒートポンプ回路を介して冷却された水を冷房用として供給する構成について開示されているが、例えば、吸収式ヒートポンプ回路を熱源として給湯運転を行うとともに冷房運転又は暖房運転を行うことについては、十分な検討がなされていない。
【０００８】
本発明は、吸収式ヒートポンプ回路を用いて給湯及び冷房又は暖房を行うとともに、運転効率が高く、二酸化炭素の排出量が少ない吸収式冷暖房給湯システムを提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決するため、本発明の吸収式冷暖房給湯システムは、冷媒と吸収剤が溶存した希溶液を加熱して濃溶液と冷媒蒸気とに分離する再生器と、この再生器からの冷媒蒸気を冷却して凝縮させる凝縮器と、この凝縮器で得られた冷媒液を蒸発させる蒸発器と、この蒸発器で発生した冷媒蒸気を再生器からの濃溶液に吸収させる吸収器と、この吸収器から再生器に希溶液を圧送する循環ポンプとを接続して形成される吸収式ヒートポンプ回路と、給水源に接続される底部と給湯配管に接続される頂部とを有し、加熱された温水を貯留する縦長の貯湯タンクと、貯湯タンクの底部よりも高い位置から抜き出した水を凝縮器内に配置された第１熱交換器と吸収器内に配置された第２熱交換器のうち少なくとも一方を経由させて加熱した後に貯湯タンクの頂部側に返送する温水循環回路と、吸収式ヒートポンプ回路で発生した冷熱を蒸発器内に配置された第４熱交換器を介して受け取った液冷媒を、貯湯タンク内の底部側に配置された第３熱交換器との間で循環させて貯湯タンク内の底部側の水を冷却する冷媒循環回路と、貯湯タンク内の底部側に配置された第５熱交換器又は貯湯タンク内の第５熱交換器よりも上方に配置された第６熱交換器と冷暖用熱負荷との間で液冷媒を循環させる冷暖房回路とを備えてなることを特徴としている。
【００１０】
これによれば、貯湯タンクを満水とした状態で、蒸発器内の第４熱交換器を介して冷熱を回収して冷却された液冷媒が貯湯タンク内の底部に配置された第３熱交換器に循環供給されることにより、貯湯タンク内の底部側の水が冷却される一方、吸収器内の第１熱交換器や凝縮器内の第２熱交換器を介して温熱を回収して加熱された水が貯湯タンクの頂部側に戻されることにより、貯湯タンク内の頂部側の水が加熱される。その結果、貯湯タンクに貯留された水は、頂部側ほど高温となり底部側ほど低温となる温度成層が形成される。このため、貯湯タンク内の底部側に配置された第５熱交換器を介して冷却された液冷媒を冷暖用熱負荷に供給することにより、冷房運転が可能となり、第５熱交換器よりも上方に配置される第６熱交換器を介して加熱された液冷媒を冷暖用熱負荷に供給することにより、暖房運転が可能となる。さらに、貯湯タンク内の頂部側の温水は、給湯用として使用することができる。このように、吸収式ヒートポンプ回路で製造された温熱及び冷熱を回収し、貯湯タンク内に温度成層を形成して蓄えておくことにより、回収された温熱及び冷熱を有効に利用することができ、高い運転効率を実現することができる。また、吸収式ヒートポンプ回路を用いた運転によれば、再生器の希溶液を加熱する燃料の消費量を少なくできるため、二酸化炭素の排出量を低減することができる。
【００１１】
この場合において、太陽熱を集熱する集熱器と該集熱器で加熱された液冷媒を貯留する蓄熱タンクとの間で液冷媒を循環させる第１集熱冷媒循環回路と、吸収器から再生器に圧送される希溶液が通流する冷媒流路に設けられ、蓄熱タンクから出る液冷媒と希溶液とを熱交換する第７熱交換器と、この第７熱交換器と蓄熱タンクとの間で液冷媒を循環させる第２集熱冷媒循環回路とを備えてなるものとする。
【００１２】
このように太陽熱を集熱して加熱された液冷媒を蓄熱タンクに蓄えておき、その蓄熱された熱を、吸収器から再生器に圧送される希溶液の加熱に利用することにより、太陽熱を吸収式ヒートポンプ回路の補助熱源とすることができ、燃料の消費量を低減することができるため、吸収式ヒートポンプ回路の運転効率を向上させることができる。
【００１３】
また、再生器の希溶液を加熱するための燃料の燃焼室には、燃料の燃焼排ガスが通流する排ガス流路が連通して設けられ、第２集熱冷媒循環回路には、第７熱交換器を経由して蓄熱タンクへ流れる液冷媒の流路に、該流路を流れる液冷媒と排ガス流路を流れる燃焼排ガスとを熱交換する第８熱交換器が配設されてなるものとする。
【００１４】
これによれば、第２集熱冷媒循環回路を流れる液冷媒は、第７熱交換器で放熱された後、第８熱交換器で燃焼排ガスの熱を回収して加熱された状態で蓄熱タンク内に戻される。このように燃焼排ガスの熱を有効利用することにより、燃料の燃焼効率を向上させることができる。また、夜間など太陽光を集熱できないときでも、蓄熱タンク内に貯留された液冷媒の温度低下を抑制することができるため、第７熱交換器を介した希溶液の加熱能力の低下を抑制することができる。
【００１５】
また、冷媒循環回路の第４熱交換器の出口側と第３熱交換器の入口側とを第２集熱冷媒循環回路でバイパスさせるバイパス管路と、このバイパス管路に設けられた第１流路切替手段とを備え、この第１流路切替手段は、暖房運転又は貯湯タンクの沸き上げ運転がなされるとき、冷媒循環回路を流れる液冷媒がバイパス管路を介して、少なくとも蓄熱タンクを経由する流路に切り替わるように形成されてなるものとする。
【００１６】
このように、蓄熱タンクを経由させて加熱した液冷媒を、冷媒循環回路を介して第３熱交換器に流すことにより、例えば吸収式ヒートポンプ回路を動作させなくても、太陽熱を利用して貯湯タンク内の水を加熱することができるため、システム全体としての運転効率を向上させることができる。
【００１７】
ところで、冷房運転などが長時間継続されると、貯湯タンク内の水温が徐々に上昇するため、温水循環回路を通じて吸収器や凝縮器から発生する熱を回収できなくなり、吸収式ヒートポンプ回路の動作に支障をきたすおそれがある。そのため、温水循環回路には、第１熱交換器と第２熱交換器のうち少なくとも一方を経由した水を空冷する空冷放熱管をバイパスさせて設けるようにし、貯湯タンク内の設定位置の水温が設定温度を超えたとき、第１熱交換器と第２熱交換器のうち少なくとも一方を経由した水が空冷放熱管の流路を流れるように水流路を切り替える第２流路切替手段が設けられてなるものとしてもよい。
【００１８】
すなわち、貯湯タンク内の温水が余剰となることが検知された場合、温水循環回路を経由して加熱された水を空冷放熱管の流路に導いて空冷することにより、温度を低下させた状態で貯湯タンクに戻すことができるため、吸収式ヒートポンプ回路の動作を正常に維持することができる。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、吸収式ヒートポンプ回路を用いて給湯及び冷房又は暖房を行うとともに、運転効率が高く、二酸化炭素の排出量が少ない冷暖房給湯システムを実現できる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明が適用されてなる吸収式冷暖房給湯システムの全体構成と冷房運転の動作を説明する図である。
【図２】本発明が適用されてなる吸収式冷暖房給湯システムにおいて、冷房運転時の吸収式ヒートポンプ回路の動作を説明するサイクル図である。
【図３】本発明が適用されてなる吸収式冷暖房給湯システムの全体構成と暖房運転の動作を説明する図である。
【図４】本発明が適用されてなる吸収式冷暖房給湯システムにおいて、暖房運転時の吸収式ヒートポンプ回路の動作を説明するサイクル図である。
【図５】本発明が適用されてなる吸収式冷暖房給湯システムの全体構成と給湯運転の動作を説明する図である。
【図６】本発明が適用されてなる吸収式冷暖房給湯システムの全体構成と風呂追焚き運転の動作を説明する図である。
【図７】本発明が適用されてなる吸収式冷暖房給湯システムの全体構成と風呂熱回収運転の動作を説明する図である。
【図８】本発明が適用されてなる吸収式冷暖房給湯システムの全体構成と高温沸き上げ運転の動作を説明する図である。
【図９】本発明が適用されてなる吸収式冷暖房給湯システムの外観を示す構成図である。
【図１０】本発明が適用されてなる吸収式冷暖房給湯システムの外観を示す構成図である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下、本発明を適用してなる吸収式冷暖房給湯システムの実施形態について図１を参照して説明する。本実施形態の吸収式冷暖房給湯システムは、ガス焚き吸収式ヒートポンプ冷暖房給湯システムと太陽熱を利用するソーラーシステムとを結合させた冷暖房給湯システムであり、吸収式ヒートポンプ回路、貯湯タンク、集熱器及び該集熱器で集熱された熱を蓄熱する蓄熱タンクを基本構成とし、これらの機器からなるシステムの機能を発揮させるため、冷媒循環回路、温水循環回路、冷暖房回路、第１集熱冷媒循環回路、第２集熱冷媒循環回路、給湯経路、風呂追焚き回路、風呂熱回収回路等が設けられて構成される。さらに、本システムには、これらの各回路等の動作を制御する運転制御手段が設けられている。
【００２２】
吸収式ヒートポンプ回路１は、再生器３、凝縮器５、蒸発器７、吸収器９、循環ポンプ１１、第１溶液熱交換器１３、第２溶液熱交換器１５、凝縮器用熱交換器１７、蒸発器用熱交換器１９、吸収器用熱交換器２１を備えており、これらは同一の容器内に収容されている。再生器３、凝縮器５、蒸発器７、吸収器９及び循環ポンプ１１は、これらを冷媒系接続配管及び溶液系接続配管で接続することにより、冷媒及び冷媒の蒸気を吸収する吸収剤を含む吸収液を循環させる回路が形成されている。再生器３の下方には化石燃料を燃焼させて吸収液の希溶液を加熱濃縮する加熱源２３が設けられている。加熱源２３は図示しない燃焼室内に配置されている。吸収式ヒートポンプ回路１に使用する冷媒には水が用いられ、吸収剤には臭化リチウム（ＬｉＢｒ）及びヨウ化リチウム（ＬｉＩ）などの混合材が用いられるが、吸収式ヒートポンプ回路１が正常に動作するものであれば、この例に限定されるものではない。
【００２３】
再生器３は、吸収液の希溶液を加熱源２３で加熱することにより、冷媒蒸気と濃溶液を生成するようになっている。濃溶液は、接続配管２５を経由して第１溶液熱交換器１３に導かれ、循環ポンプ１１により吸収器９から送液された希溶液と熱交換して冷却されてから吸収器９内に導かれるようになっている。一方、再生器３で生成された冷媒蒸気は、凝縮器５に導かれる。
【００２４】
凝縮器５には凝縮器用熱交換器１７が挿通されており、凝縮器５に導入された冷媒蒸気は、凝縮器用熱交換器内１７を流れる水と熱交換することにより凝縮されて液冷媒となる。この液冷媒は、接続配管２７を経由して凝縮器５から蒸発器７に導かれる。
【００２５】
蒸発器７には蒸発器用熱交換器１９が挿通されており、凝縮器５から導入された液冷媒は、蒸発器用熱交換器１９を流れる水と熱交換して蒸発し冷媒蒸気となる。この冷媒蒸気は、隣接する吸収器９に導かれる。なお、蒸発器７と吸収器９は１つの容器内に連通する隙間を有する仕切り壁で仕切られて形成されている。
【００２６】
吸収器９には吸収器用熱交換器２１が挿通されており、再生器３から送られてきた濃溶液に蒸発器７から導かれた冷媒蒸気が吸収されることで、濃溶液の濃度は薄められて希溶液となる。この希溶液は、吸収器用熱交換器２１を流れる水と熱交換して冷却されてから、循環ポンプ１１により抜き出され、接続配管２９を介して、第１溶液熱交換器１３、第２溶液熱交換器１５を順次経由して再生器３へと戻される。
【００２７】
貯湯タンク３１は、縦長の中空円柱状の容器であり、図示しない給水源と接続される底部と、給湯端末３３と接続配管を介して接続される頂部を有している。貯湯タンク３１内には、底部側に太陽熱集熱用の集熱用熱交換器３５、冷房運転用の冷房運転用熱交換器３７、風呂熱回収用の風呂熱回収用熱交換器３９がそれぞれ挿入して配置され、頂部側には、暖房運転用の暖房運転用熱交換器４１、追焚き保温用の追焚き用熱交換器４３がそれぞれ挿入して配置されている。これらの５つの熱交換器は、いずれも熱伝導性の高い材質、例えば銅製の中空管を貯湯タンク３１内で蛇行させて形成されている。ここで、暖房運転用熱交換器４１と追焚き用熱交換器４３は、貯湯タンク３１内の設定水温に応じた高さ位置に配置され、少なくとも他の３つの熱交換器よりも上方に配置されている。このようにして構成される貯湯タンク３１内には、常に水が満水状態で貯留されるようになっている。
【００２８】
次に、第１集熱冷媒循環回路について説明する。集熱器４５は、例えば貯湯タンク３１の水を加熱する熱を太陽光から集熱する集熱板（図示せず）が内包されて構成される。集熱器４５の太陽光を受光する側の外表面はガラスパネルで覆われており、集熱板は熱伝導性の高いアルミニウム合金等で形成されている。集熱器４５のガラスパネルと集熱板との間には中空状に蛇行する配管が設けられており、この配管の一端には第１集熱冷媒入口配管４７が接続され、他端には第１集熱冷媒出口配管４９が接続されている。なお、集熱器４５の構成は、太陽熱を集熱して熱せられた集熱板が液冷媒を加熱するように構成されるものであれば、上記に限られるものではない。
【００２９】
蓄熱タンク５１は、中空円柱状の容器から構成される。蓄熱タンク５１は、その内部に蓄熱剤となる液冷媒が貯留される空間が形成されており、頂部には第１集熱冷媒入口配管４７及び第２集熱冷媒出口配管５３が接続され、底部には第２集熱冷媒出口配管４９及び第２集熱冷媒入口配管５５が接続されている。第２集熱冷媒出口配管４９には、循環ポンプ５７が配設されている。
【００３０】
ここで、蓄熱タンク５１は、その容積あたりの蓄熱量をできるだけ大きくするため、内部には常温範囲で固体と液体に相変化する潜熱蓄熱剤（例えば、パラフィン又は糖アルコール）を収納する構成を採用することができる。この場合、潜熱蓄熱材は固体状態となり流動させることがでないため、蓄熱タンク５１内に固定された状態で収容され、液冷媒を蓄熱タンク５１内に導入させて潜熱蓄熱材と熱交換させるように構成される。
【００３１】
このような構成により、第１集熱冷媒循環回路は、集熱器４５、第１集熱冷媒入口配管４７、蓄熱タンク５１、循環ポンプ５７が配設された第１集熱冷媒出口配管４９、集熱器４５を順次接続して閉回路が構成される。循環ポンプ５７の稼働により、集熱器４５で加熱された液冷媒は、第１集熱冷媒入口配管４７を経由して蓄熱タンク５１に流入し、蓄熱タンク５１内に貯留されている温水と熱交換してこれを加熱する。そして、蓄熱タンク５１から流出した液冷媒は、第１集熱冷媒出口配管４９を経由して再び集熱器４５に戻されて加熱される。このように、第１集熱冷媒循環回路は、集熱器４５により太陽光を集熱して加熱された液冷媒を蓄熱タンク５１内に導入することにより、太陽熱を蓄熱するためのものである。
【００３２】
次に、第２集熱冷媒循環回路について説明する。第２集熱冷媒出口配管５３は第２溶液熱交換器１５に接続されており、この第２溶液熱交換器１５には接続配管５９の一端が接続されている。接続配管５９の他端は、流路切替弁６１に接続されており、この流路切替弁６１には、第２集熱冷媒入口配管５５の他端が接続されている。すなわち、第２集熱冷媒入口配管５５は、一端が流路切替弁６１に接続され、他端が蓄熱タンク５１の底部に接続されている。
【００３３】
ここで、第２集熱冷媒入口配管５５は、その途中の流路が、加熱源２３で燃料を燃焼させたときに発生する燃焼排ガスの排ガス流路６３内を経由して延在するとともに、その排ガス流路６３内には、第２集熱冷媒入口配管５５を流れる液冷媒と燃焼排ガスとを熱交換する排ガス熱交換器６５が略Ｕ字状に折り曲げられ或いは蛇行して形成されている。また、第２集熱冷媒入口配管５５の排ガス熱交換器６５と蓄熱タンク５１との間には、循環ポンプ６７が配設されている。
【００３４】
このような構成により、第２集熱冷媒循環回路は、蓄熱タンク５１、第２集熱冷媒出口配管５３、第２溶液熱交換器１５、接続配管５９、流路切替弁６１、排ガス熱交換器６５と循環ポンプ６７を配設した第２集熱冷媒入口配管５５、蓄熱タンク５１を順次接続して閉回路が構成される。循環ポンプ６７の稼働により、蓄熱タンク５１で加熱された液冷媒は、第２集熱冷媒出口配管５３を経由して第２溶液熱交換器１５で希溶液と熱交換することにより希溶液を加熱した後、接続配管５９を経由して排ガス熱交換器６５に導かれる。そして、排ガス熱交換器６５で燃焼排ガスと熱交換されて加熱された液冷媒は、第２集熱冷媒入口配管５５を通じて蓄熱タンク５１に戻される。このように、第２集熱冷媒循環回路は、蓄熱タンク５１内に蓄熱された太陽熱を吸収式ヒートポンプ回路１の希溶液の加熱に利用するためのものである。
【００３５】
次に、冷媒循環回路について説明する。蒸発器用熱交換器１９の入口部には、接続配管６８の一端が接続されており、この接続配管６８には循環ポンプ６９が配設されるとともに他端が集熱用熱交換器３５の出口部に接続されている。蒸発器用熱交換器１９の出口部には、接続配管７１の一端が接続されており、この接続配管７１には、流路切替弁７３が配設されるとともに、他端が集熱用熱交換器３５の入口部に接続されている。
【００３６】
このような構成により、冷媒循環回路は、蒸発器用熱交換器１９、流路切替弁７３を配設した接続配管７１、集熱用熱交換器３５、循環ポンプ６９を配設した接続配管６８、蒸発器用熱交換器１９を順次接続して閉回路が構成される。循環ポンプ６９を稼働させることにより、蒸発器用熱交換器１９と集熱用熱交換器３５との間を循環する液冷媒は、蒸発器用熱交換器１９を介して蒸発器７内で発生した冷熱を回収した後、接続配管７１を経由して集熱用熱交換器３５に導かれ、貯湯タンク３１内の底部側の水と熱交換して冷熱を放出し、接続配管６８を経由して再び蒸発器用熱交換器１９に戻される。このように冷媒循環回路は、蒸発器７から回収した冷熱を貯湯タンク３１内の水に放熱することにより、貯湯タンク３１内の底部側に冷房運転用の低温の水を貯えておくためのものである。
【００３７】
次に、温水循環回路について説明する。貯湯タンク３１の略中段部の位置には、貯湯タンクの内部と連通する接続配管７５の一端が挿入されており、接続配管７５の他端は吸収器用熱交換器２１の入口部に接続されている。接続配管７５には循環ポンプ７７が配設されており、この循環ポンプ７７と吸収器用熱交換器２１との間の流路が二股に分岐して接続配管７９の一端が接続されている。接続配管７９の他端は、凝縮器用熱交換器１７の入口部に接続されている。吸収器用熱交換器２１の出口部には、接続配管８１の一端が接続されている。凝縮器用熱交換器１７の出口部には、接続配管８３の一端が接続されており、この接続配管８３には、接続配管８１の他端が接続されている。接続配管８３の他端は、貯湯タンク３１の頂部に接続されてタンクの内部と連通するようになっている。
【００３８】
このような構成により、温水循環回路は、貯湯タンク３１の略中段部、循環ポンプ７７を配設した接続配管７５及び接続配管７９、凝縮器用熱交換器１７及び吸収器用熱交換器２１、接続配管８１及び接続配管８３、貯湯タンク３１の頂部を順次接続して閉回路が構成される。循環ポンプ７７を稼働させることにより、貯湯タンク３１内から抜き出された水は、凝縮器用熱交換器１７を介して凝縮器５内で発生した温熱を回収するとともに吸収器用熱交換器２１を介して吸収器９内で発生した温熱を回収する。これにより、凝縮器用熱交換器１７及び吸収器用熱交換器２１を通過して加熱された水は、貯湯タンク３１の頂部側に戻される。すなわち、温水循環回路は、貯湯タンク３１の中段付近から抜き出した水を加熱して貯湯タンク３１の頂部に戻すことにより、貯湯タンク３１内の頂部側に暖房用や給湯用に使用する高温の水を貯えておくためのものである。
【００３９】
次に、冷暖房回路について説明する。貯湯タンク３１内の底部側に配置される冷房運転用熱交換器３７の入口部には接続配管８５の一端が接続されており、この接続配管８５の他端は室内機８７の出口部に接続されている。一方、冷房運転用熱交換器３７の出口部には接続配管８９の一端が接続されており、この接続配管８９は、流路切替弁９１、循環ポンプ９３が配設されるとともに、その他端が室内機８７の入口部に接続されている。また、貯湯タンク３１内の頂部側に配置される暖房運転用熱交換器４１は、その入口側が接続配管８５と接続されるとともに出口側が接続配管８９の流路切替弁９１と接続されている。なお、本実施形態では、冷暖房負荷として室内機８７を備えているが、冷暖房負荷は室内機８７に限られるものではなく、例えば、室内機８７に代えて、或いは室内機８７とともに床暖房装置等を備えるようにしてもよい。この場合、床暖房装置には、暖房運転用熱交換器４１との間で液冷媒を循環させる。
【００４０】
このような構成により、冷暖房回路は、冷房運転用熱交換器３７又は暖房運転用熱交換器４１の出口部と、流路切替弁９１と循環ポンプ９３が配設される接続配管８９、室内機８７、接続配管８５、冷房運転用熱交換器３７又は暖房運転用熱交換器４１の入口部を順次接続して閉回路が構成される。循環ポンプ９３を稼働させることにより、冷房運転用熱交換器３７又は暖房運転用熱交換器４１と室内機８７との間を液冷媒が循環する。この液冷媒は、冷房運転用熱交換器３７又は暖房運転用熱交換器４１を介して貯湯タンク３１内の所定温度の水と熱交換されて冷却又は加熱された後、接続配管８９を経由して室内機８７に導かれ、空気と熱交換することにより室内空気を加熱又は冷却する。そして、室内機８７を通過した液冷媒は、接続配管８５を経由して再び冷房運転用熱交換器３７又は暖房運転用熱交換器４１に戻される。ここで、流路切替弁９１の切替動作は、運転制御手段により制御され、流路切替弁９１において冷媒流路が切り替えられることにより、液冷媒は、冷房運転用熱交換器３７又は暖房運転用熱交換器４１のいずれかを流れるようになる。このように、冷暖房回路は、貯湯タンク３１内の所定温度の水と熱交換した液冷媒を室内機８７に循環供給することにより、冷暖房運転を行うためのものである。
【００４１】
次に、給湯経路について説明する。貯湯タンク３１の底部には、図示しない給水源から水道水等が供給される給水配管９５から分岐した接続配管９７が接続されている。貯湯タンク３１の頂部には、接続配管９９が接続されており、この接続配管９９は混合弁１０１を介して給水配管９５と接続されている。混合弁１０１には、給湯配管１０３の一端が接続されており、この給湯配管１０３の他端は給湯端末３３と接続されている。ここで、給湯端末３３とは、蛇口やシャワー等の給湯口を含むものである。また、接続配管９５から分岐した接続配管１０５と、接続配管９９から分岐した接続配管１０７は、それぞれ混合弁１０９と接続されており、この混合弁１０９に一端が接続された接続配管１１１は、風呂出口接続配管１１３を介して、浴槽１１５内と連通している。
【００４２】
このような構成により、給湯経路は、給水配管９５、接続配管９７、貯湯タンク３１、接続配管９９、混合弁１０１、給湯配管１０３、給湯端末３３を順次接続してなる、蛇口やシャワー使用時の第１の給湯経路と、給水配管９５、接続配管９７、貯湯タンク３１、接続配管９９、接続配管１０７、混合弁１０９、接続配管１１１、風呂出口接続配管１１３、浴槽１１５を順次接続してなる浴槽湯張り用の第２の給湯経路の２つの経路が形成される。ここで、第１の給湯経路による給湯端末３３への給湯は、運転制御手段の制御の下に、混合弁１０１の動作が制御されることにより、貯湯タンク３１内の温水が所定の水温に調整されて給湯端末３３に所定量給湯される。また、第２の給湯経路による浴槽１１５内への給湯は、運転制御手段の制御の下に、混合弁１０１、１０９の動作が制御されることにより、貯湯タンク３１内の温水が所定の湯温に調整されて浴槽１１５内に所定量給湯される。このように、第１の給湯経路と第２の給湯経路は、貯湯タンク３１内の温水を所定温度に調整し、給湯端末３３から給湯又は浴槽１１５内へ給湯するためのものである。
【００４３】
次に、風呂追焚き回路と風呂熱回収回路について説明する。浴槽１１５には、循環ポンプ１１７と流路切替弁１１９が配設された風呂出口接続配管１１３の一端が接続されるとともに、風呂入口接続配管１２１の一端が接続されている。そして、風呂出口接続配管１１３の他端は、貯湯タンク３１内の風呂熱回収用熱交換器３９の入口部に接続されており、風呂入口接続配管１２１の他端は、風呂熱回収用熱交換器３９の出口部に接続されている。一方、流路切替弁１１９には接続配管１２３の一端が接続されており、この接続配管１２３の他端は、貯湯タンク３１内の追焚き用熱交換器４３の入口部に接続されている。また、追焚き用熱交換器４３の出口部には、風呂入口接続配管１２１から分岐された接続配管１２５の他端が接続されている。
【００４４】
このような構成により、風呂追焚き回路は、浴槽１１５、風呂出口接続配管１１３、流路切替弁１１９、接続配管１２３、追焚き用熱交換器４３、接続配管１２５、風呂入口接続配管１２１、浴槽１１５を順次接続して閉回路が構成される。また、風呂熱回収回路は、浴槽１１５、風呂出口接続配管１１３、風呂熱回収用熱交換器３９、風呂入口接続配管１２１、浴槽１１５を順次接続して閉回路が構成される。ここで、風呂追焚き回路と風呂熱回収回路の動作の切り替えは、運転制御手段の制御の下に、流路切替弁１１９の動作が制御させることで切り替えられるようになっている。
【００４５】
風呂追焚き回路においては、循環ポンプ１１７を稼働させることにより、浴槽１１５内に溜まった浴槽水が抜き出され、追焚き用熱交換器４３との間を循環する。この浴槽水は、追焚き用熱交換器４３を介して貯湯タンク３１内の頂部側の温水と熱交換されて加熱されてから浴槽１１５内に戻される。このように、風呂追焚き回路は、浴槽１１５内の浴槽水を加熱する追焚き運転を行うためのものである。
【００４６】
また、風呂熱回収回路においては、循環ポンプ１１７を稼働させることにより、浴槽１１５内に溜まった使用済の浴槽水が抜き出され、風呂熱回収用熱交換器３９との間を循環する。この浴槽水は、風呂熱回収用熱交換器３９を介して貯湯タンク内の水と熱交換することにより、貯湯タンク内の底部側の水を加熱する。このように、風呂熱回収回路は、浴槽１１５内の浴槽水の熱を貯湯タンク３１内に回収して有効利用するためのものである。
【００４７】
次に、その他の構成について説明する。図１に示すように、接続配管７１に配設される流路切替弁７３にはバイパス管路１２７の一端が接続されており、このバイパス管路１２７の他端は第２集熱冷媒出口配管５３と接続されている。また、接続配管７１の流路切替弁７３と蒸発器用熱交換器１９の出口部との間の流路は二股に分岐されており、この分岐部にはバイパス管路１２９の一端が接続され、このバイパス管路１２９の他端は、流路切替弁６１に接続されている。そして、これらのバイパス管路が接続される流路切替弁６１、７３は、運転制御手段の制御の下にその動作が制御されるようになっている。
【００４８】
具体的には、流路切替弁６１の動作が制御されてバイパス管路１２９が開放されることにより、冷媒循環回路の接続配管７１を流れる液冷媒は、バイパス管路１２９を経由して流路切替弁６１が配設される第２集熱冷媒入口配管５５へ流れ込むようになっている。一方、流路切替弁７３の動作が制御されてバイパス管路１２７が開放されることにより、第２集熱冷媒循環回路の第２集熱冷媒出口配管５３を流れる液冷媒は、バイパス管路１２７を経由して流路切替弁７３が配設される接続配管７１へ流れ込むようになっている。本実施形態では、２つのバイパス管路１２９、１２７が同時に開放又は閉鎖されるように、流路切替弁６１、７３の動作が制御されるようになっている。
【００４９】
次に、接続配管８３に接続される空冷放熱管１３１について説明する。図１に示すように、接続配管８３の流路の途中、つまり接続配管８１が接続される接続部と貯湯タンク３１の頂部との間の流路には、接続配管８３を流れる水を空冷するための空冷放熱管１３１がバイパスして接続されており、流路切替弁１３３を介して接続配管８３を流れる水が空冷放熱管１３１内に流入するようになっている。空冷放熱管１３１は、熱伝導性の高い材質、例えば銅製の中空管を例えばＵ字状に折り曲げて形成され、中空管には複数枚のプレート状のフィンが取り付けられており、その近傍に冷却用ファン１３５が設置されている。空冷放熱管１３１への水の流入は、運転制御手段の制御の下に流路切替弁１３３の動作が制御され、例えば、貯湯タンク３１内に設置された温度センサにより検知された所定高さ位置の水温が設定温度を超えたとき、接続配管８３を流れる水が空冷放熱管１３１に流れ込むようになっている。
【００５０】
なお、本実施形態では、空冷放熱管１３１は、温水循環回路において、凝縮器用熱交換器１７、吸収器用熱交換器２１をそれぞれ経由して合流した後の水が流入する位置に配置されているが、この構成に限られるものではなく、例えば、各熱交換器に対応させて２つの空冷放熱管１３１を配置し、或いは、いずれか一方の熱交換器を通過した水の流路にだけ配置してもよい。
【００５１】
次に、吸収式ヒートポンプ回路１に設けられるバイパス管路１３７について説明する。図１に示すように、バイパス管路１３７は、開閉弁１３９を介して凝縮器５と吸収器９の間を渡して配置されている。開閉弁１３９は、運転制御手段の制御の下に開閉動作が制御され、例えば、所定の運転モードに切り替えられたとき、開閉弁１３９が開となり、凝縮器５内の冷媒蒸気が吸収器９内に導入されるようになっている。
【００５２】
次に、本実施形態の吸収式冷暖房給湯システムの動作を制御する運転制御手段について説明する。運転制御手段は、その制御回路が図示しない制御盤に組み込まれており、例えばシステム内の貯湯タンク３１、蓄熱タンク５１などの各機器に設置されているセンサの検出値、ユーザーが操作するリモコン１４１などの検出値により、各回路の運転・停止、流路切替弁６１，７３，９１，１１９，１３３、開閉弁１３９、混合弁１０１、１０９などの動作を制御することにより、冷房運転、暖房運転、給湯運転等の各運転の動作を制御するものである。なお、センサとしては、各部の温度状態を検出する温度センサ、圧力を検出する圧力センサ、水量を検知する水量センサ等がある。
【００５３】
次に、このようにして構成される本実施形態の吸収式冷暖房給湯システムの冷房運転の動作について図１を参照して説明する。以下の制御では、冷房運転の開始時点で、貯湯タンク３１には給水源から水が給水されて満水状態となっているものとし、蓄熱タンク５１には液冷媒が満水状態となっているものとする。
【００５４】
ユーザがリモコン１４１を操作して冷房運転の開始が要求されると、運転制御手段は、吸収式ヒートポンプ回路１、循環ポンプ５７，６７，６９，７７，９３の稼働を開始させる。このとき、流路切替弁６１，７３は、バイパス管路１２９，１２７の流路に液冷媒が流れ込まないように流路が制御されており、流路切替弁９１は、暖房運転用熱交換器４１の流路に液冷媒が流れ込まないように流路が制御されている。また、流路切替弁１３３は、空冷放熱管１３１の流路に液冷媒が流れ込まないように流路が制御されている。なお、開閉弁１３９については、特に説明がない限り、閉止状態であるものとする。
【００５５】
このような制御により、吸収式ヒートポンプ回路１内においては、加熱源２３による吸収液の加熱が開始され、冷媒及び吸収液の循環が開始される。また、第１集熱冷媒循環回路においては、集熱器４５を介して加熱された液冷媒が矢印の方向に循環することにより、蓄熱タンク５１内に貯留される液冷媒の温度を上昇させる。また、第２集熱冷媒循環回路においては、蓄熱タンク５１、排ガス熱交換器６５を経由して加熱された液冷媒が第２溶液熱交換器１５で希溶液と熱交換することにより、希溶液を加熱する。
【００５６】
また、冷媒循環回路においては、吸収式ヒートポンプ回路１で発生した冷熱を蒸発器用熱交換器１９を介して受け取った液冷媒が矢印の方向に循環し、集熱用熱交換器３５を介して貯湯タンク３１内に冷熱が放熱されることにより、貯湯タンク３１内の底部側の水を冷却する。これにより、貯湯タンク３１の底部側の水温が例えば１４℃から９℃に冷却される。
【００５７】
また、温水循環回路においては、貯湯タンク３１の中段付近から抜き出された水が矢印の方向に流れ、吸収式ヒートポンプ回路１で発生した温熱を凝縮器用熱交換器１７及び吸収器用熱交換器２１を介して受け取り、加熱された状態で貯湯タンク３１の頂部に戻されることにより、貯湯タンク３１内の頂部側の水が加熱される。これにより、貯湯タンク３１の水温は、例えば、底部側が９℃、中段付近が４１℃、頂部側が４５℃となる温度成層が形成される。その結果、冷暖房回路においては、冷房運転用熱交換器３７を介して貯湯タンク３１内の底部側の水から冷熱を受け取った液冷媒が矢印の方向に流れ、室内機８７に循環供給されて室内空気と熱交換することにより、室内を冷房する。
【００５８】
ところで、このような冷房運転が長時間継続されると、温水循環回路を経由して貯湯タンク３１内に加熱された温水が供給され続けることに伴い、貯湯タンク３１内の水温が次第に上昇する。その結果、温水循環回路では、凝縮器５及び吸収器９で発生した熱を十分に奪うことができなくなり、吸収式ヒートポンプ回路１の動作に影響を与えるおそれがある。そのため、運転制御手段では、例えば、貯湯タンク内３１に設けられた温度センサの検出結果により、設定位置（高さ）の水温が設定温度以上に上昇、つまり、設定温度以上の温水が設定量貯留されたことを検知すると、温水循環回路を流れる温水の流路を空冷放熱管１３１へバイパスさせるように、流路切替弁１３３の動作を制御する。これにより、接続配管８３を流れる温水は、空冷放熱管１３１を流れることにより、冷却用ファン１３５から送風される空気と熱交換して空冷されてから貯湯タンク３１内に返送されるようになるため、貯湯タンク３１内の水が必要以上に加熱されることを防ぐことができ、吸収式ヒートポンプ回路１で発生する熱を回収し続けることが可能となる。
【００５９】
ここで、例えば、夏場など外気温度が高いときには、空冷放熱管１３１内を流れる水と空気との温度差が小さくなり、十分な放熱効果が得られないおそれがある。このため、運転制御手段は、例えば、外気温度が設定温度よりも高いときには、吸収式ヒートポンプ回路１において、再生器３の希溶液の加熱温度を上昇させるように加熱源の燃焼量を調整し、凝縮器５及び吸収器９で発生する熱量を増加させるように制御する。これにより、温水循環回路を流れる温水はより高温に加熱された状態で空冷放熱管１３１に流れ込むため、空冷効率を向上させることができ、温水を所定温度まで冷却させることが可能となる。
【００６０】
図２は、冷房運転時における吸収式ヒートポンプ回路１の動作を説明するサイクル図である。図の縦軸は蒸気圧（ｍｍＨｇ）、横軸は温度を示し、各数値は冷房運転時の蒸気圧、温度及び濃度（％）を表している。また、かっこ内の数値は、温水循環回路を流れる水を空冷放熱管１３１により空冷するときのヒートポンプ回路１の運転状態の数値を示している。図に示すように、冷房運転時においては、吸収器９から再生器３へ送られる希溶液（吸収液）の加熱に、太陽熱を利用することにより、サイクル運転の効率向上を実現している。なお、各数値は冷房運転時の状態を示す一例に過ぎないため、これらの数値に限定されるものではない。
【００６１】
このように、冷房運転時においては、第１集熱冷媒循環回路及び第２集熱冷媒循環回路の動作により、太陽光から集熱された熱と、再生器３の希溶液を加熱源で加熱したときに排出される燃焼排ガスより回収された熱を、吸収式ヒートポンプ回路１において再生器３に向けて流れる希溶液の加熱に利用しているため、加熱源で使用する燃料の消費量を低減して二酸化炭素の排出量を少なくし、かつ、吸収式ヒートポンプ回路１の運転効率を向上させることができる。また、冷媒循環回路と温水循環回路の動作により、吸収式ヒートポンプ回路１の蒸発器７から回収した冷熱を利用して貯湯タンク３１の底部側の水を冷却、言い換えれば、貯湯タンク３１内の水を蒸発器７の熱源として利用し、かつ、凝縮器５及び吸収器９から回収した温熱を利用して貯湯タンク３１内の頂部側の水を加熱、言い換えれば、貯湯タンク３１内の水を凝縮器５及び吸収器９の冷熱源として利用している。このため、冷暖房回路の動作により貯湯タンク３１の底部側の冷水を利用して冷房運転を行うことができ、しかも頂部側の温水を給湯用として利用することができる。
【００６２】
また、本実施形態では、冷房運転開始の指令と同時に各回路の動作を開始させる例を説明したが、これに限られるものではなく、例えば、第１集熱冷媒循環回路は、冷房運転開始の指令と関係なく適宜動作させ、日中の太陽光を集熱して蓄熱タンク５１内の液冷媒を予め加熱しておくように制御することにより、冷房運転開始と同時に蓄熱タンク５１内の液冷媒の熱を直ちに利用することができるとともに夜間の運転時にも日中蓄熱した熱を利用することができる。また、吸収式ヒートポンプ回路１、冷媒循環回路及び温水循環回路においても、冷房運転の動作と関係なく適宜動作させ、貯湯タンク３１内に所定温度の温度成層を形成しておくことにより、冷房運転開始と同時に冷房機能を直ちに発揮させることができ、また、必要なときにいつでも給湯を行うことが可能となるため、利用者の快適性を向上させることができる。
【００６３】
本実施形態においては、日中の余りがちな太陽熱を冷房運転に随時使用するとともに、太陽光から集熱された熱を蓄熱タンク５１内に蓄えておき、日没後は蓄熱された熱を吸収式ヒートポンプ回路１における希溶液の加熱に利用する補助熱源とすることができるため、システム全体としての高い成績係数（ＣＯＰ）を実現することができる。
【００６４】
次に、本実施の形態の吸収式冷暖房給湯システムの暖房運転の動作について図３を参照して説明する。図３は図１と同様の装置構成を有するが、運転制御手段により各回路を動作させる制御の内容が冷房運転の場合と相違する。以下の制御では、暖房運転を開始する時点で、蓄熱タンク５１及び貯湯タンク３１に所定温度まで加熱された液冷媒が予め貯留されているものとする。
【００６５】
ユーザがリモコン１４１を操作して暖房運転の開始が要求されると、運転制御手段は、循環ポンプ５７，６９，９３の稼働を開始させる（必要であれば、循環ポンプ６７を稼働させる）。このとき、運転制御手段の制御の下、流路切替弁６１，７３は、バイパス管路１２９，１２７の流路に液冷媒が流れ込むように流路が制御されており、流路切替弁９１は、冷房運転用熱交換器３７の流路に液冷媒が流れ込まないように流路が制御されている。また、流路切替弁１３３は、空冷放熱管１３１内に液冷媒が流れ込まないように流路が制御されている。なお、暖房運転開始当初は、吸収式ヒートポンプ回路１及び温水循環回路の動作は停止している。
【００６６】
このような制御により、第１集熱冷媒循環回路においては、冷房運転時と同様に運転が開始される。一方、第２集熱冷媒循環回路と冷媒循環回路においては、バイパス管路１２７、１２９が開放されることにより、新たな液冷媒の回路（以下、集熱暖房用回路という。）が形成される。すなわち、循環ポンプ６９の稼働により、蒸発器用熱交換器１９を通過した液冷媒は、バイパス管路１２９を流れて流路切替弁６１を通過した後、排ガス熱交換器６５、循環ポンプ６７、蓄熱タンク５１を経由して加熱された液冷媒は、矢印の方向に流れてバイパス管路１２７に流入する。そして、流路切替弁７３を経由して接続配管７１を流れた液冷媒は、集熱用熱交換器３５を介して貯湯タンク３１内の水と熱交換することにより、底部側の水を加熱した後、接続配管６８を流れて蒸発器用熱交換器１９に流入する。このとき、吸収式ヒートポンプ回路１は動作を停止しているため、蒸発器用熱交換器１９を通過する前後で液冷媒の温度変化は殆ど生じない。
【００６７】
このようにして集熱暖房用回路の運転を行うことにより、貯湯タンク３１内では、底部側の水が加熱されることにより、貯湯タンク３１内の水温が上昇し、暖房及び給湯に必要な温水が蓄えられる。そして、冷暖房回路においては、暖房運転用熱交換器４１を介して貯湯タンク３１内の頂部側の温水から熱を受け取り加熱された液冷媒が矢印の方向に流れ、室内機８７に循環供給されて室内空気と熱交換することにより、室内を暖房する。
【００６８】
一方、例えば、暖房負荷の増加や給湯で所定量以上の温水が使用されることにより、貯湯タンク３１内の温水の残量が不足することを温度センサの検出結果により検知したときには、運転制御手段は、吸収式ヒートポンプ回路１及び温水循環回路の動作を開始させる。これにより、冷房運転と同様、温水循環回路により貯湯タンク３１内から抜き出された温水は、凝縮器用熱交換器１７及び吸収器用熱交換器２１を介して温熱を回収して加熱された後、貯湯タンク３１内に供給される。この場合、例えば、貯湯タンク３１の中段付近の水温が５５℃とすれば頂部側の水温が６０℃まで加熱される。なお、蒸発器用熱交換器１９では、蒸発器７で発生した冷熱が、集熱暖房用回路を流れる液冷媒により回収されるが、この液冷媒は、排ガス熱交換器６５、蓄熱タンク５１を経由して加熱されてから集熱用熱交換器３５に流入するため、貯湯タンク３１の底部を加熱するのに何ら影響はない。
【００６９】
図４は、暖房運転時（給湯時を含む）における吸収式ヒートポンプ回路１の動作を説明するサイクル図であり、図２で説明したように、各数値は蒸気圧、温度及び濃度を表している。暖房運転時では、冷房運転時と比較して蒸気圧、温度及び濃度がいずれも高くなるように調整されている。また、図に示すように、暖房運転時においては、蒸発器７の熱源として太陽熱を利用することにより、サイクル運転の効率向上を実現している。なお、各数値は暖房運転時の状態を示す一例に過ぎないため、これらの数値に限定されるものではない。
【００７０】
このように暖房運転時においては、第１集熱冷媒循環回路と集熱暖房用回路を動作させることにより、吸収式ヒートポンプ回路１を動作させなくても、太陽光を集熱した熱を用いて貯湯タンク３１内の水を所定温度まで加熱することができる。また、必要に応じて吸収式ヒートポンプ回路１を動作させることにより、太陽光から集熱した熱と、再生器３の希溶液を加熱源で加熱したときに排出される燃焼排ガスより回収された熱を、貯湯タンク３１内の底部側の水の加熱と、吸収式ヒートポンプ回路１において蒸発器７の熱源として利用することができる。このため、吸収式ヒートポンプ回路１においては、再生器３の加熱源で使用する燃料の消費量を低減して二酸化炭素の排出量を少なくし、かつ、吸収式ヒートポンプ回路１の運転効率を向上させることができる。さらに、温水循環回路を動作させ、凝縮器５及び吸収器９から回収した温熱を利用して貯湯タンク３１内の頂部側の水を加熱することにより、貯湯タンク３１内には、暖房運転及び給湯使用が同時に行われても湯切れを起こさない程度の湯量を貯留しておくことが可能となる。
【００７１】
また、本実施形態では、暖房運転開始の指令と同時に第１集熱冷媒循環回路と集熱暖房用回路の動作を開始させる例を説明したが、これらの回路は、暖房運転開始の指令と関係なく適宜動作させ、日中の太陽光を利用して、蓄熱タンク５１内に貯留される液冷媒と貯湯タンク３１内に貯留される水を加熱して沸き上げておくように制御するものとする。これにより、吸収式ヒートポンプ回路１の動作時間をできるだけ短縮させながら、暖房運転や給湯運転を行うことができるため、システム全体としての運転効率を高めることができる。また、暖房運転開始と同時に暖房機能を直ちに発揮させることができるとともに、必要なときにいつでも給湯を行うことが可能となるため、利用者の快適性を向上させることができる。
【００７２】
本実施形態においては、日中の太陽熱を暖房運転に随時使用するとともに、集熱した太陽熱を蓄熱タンク５１内に蓄えておき、日没後は蓄熱された太陽熱を吸収式ヒートポンプ回路１における蒸発器７の熱源として利用する補助熱源とすることができるため、システム全体としての高い成績係数（ＣＯＰ）を実現することができる。さらに、吸収式ヒートポンプ回路１を運転中は燃焼排ガスより回収された熱を貯湯タンク３１内の水の加熱に利用できるため、加熱源におけるガス燃焼効率は、従来の燃焼方式の暖房給湯装置と同等程度の燃焼効率を実現することができる。
【００７３】
加えて、本実施形態においては、日中の太陽熱だけで貯湯タンク３１内の水が所定の温度に達すれば、吸収式ヒートポンプ回路１を動作させずに、給湯を行うことができ、給湯温度が低下して設定温度以下になったときには、予め集熱された太陽熱で加熱された貯湯タンク３１内の温水を熱源として吸収式ヒートポンプ回路１を運転し、沸き上げを行うことができる。ここで、吸収式ヒートポンプ回路１の熱源となる貯湯タンク３１内の温水は低温（例えば３０℃）でも十分に活用することができる。例えば、日照量が同じ場合に集熱温度が３０℃と６０℃の集熱効率を比較すると、３０℃の集熱効率が０.７、６０℃の集熱効率が０.４５となり、３０℃の方が１.６倍高効率となることから、その分、集熱器４５の小面積化を実現することができる。
【００７４】
次に、本実施形態の吸収式冷暖房給湯システムの給湯運転の動作について図５を参照して説明する。図５は図１と同様の装置構成を有している。給湯運転では、冷房運転又は暖房運転とそれぞれ同時に行うことが可能になっており、以下の制御においては、給湯運転の開始時点で、冷房運転又は暖房運転で説明した動作により、貯湯タンク３１内に所定温度まで加熱された温水が予め貯留されているものする。ここで、給湯運転としては、第１の給湯経路を介した端末給湯運転と、第２の給湯経路を介した湯張り運転に分けて説明する。また、図において、第１の給湯経路における水の流れを実線の矢印で示し、第２の給湯経路における水の流れを点線の矢印で示す。
【００７５】
端末給湯運転では、ユーザが給湯端末の蛇口等を開放することにより、第１の給湯経路を介して給湯端末３３から温水が給湯される。すなわち、給水源から供給された水が接続配管９７を介して貯湯タンク３１の底部に供給されることにより、貯湯タンク３１の頂部から接続配管９９を通じて温水が流出する。この温水は、混合弁１０１において接続配管９５を通じて流入した水と所定の混合比率で混合されて所定の水温に調整された後、給湯配管１０３を流れて給湯端末３３から給湯される。ここで、混合弁１０１の混合比率は、ユーザの設定により運転制御手段が混合弁１０１の動作を制御することにより調整される。また、混合弁１０９は、接続配管９９から温水が接続配管１０７を介して流れ込まないように弁が閉じた状態に調整されている。
【００７６】
湯張り運転では、ユーザが図示しないリモコンを操作して湯張り運転の開始が要求されると、第２の給湯経路を介して浴槽１１５内に温水が給湯される。すなわち、端末給湯運転と同様に、貯湯タンク３１の頂部から接続配管９９を通じて流出された温水は、接続配管１０７を流れて混合弁１０９に流入し、ここにおいて、接続配管９５、接続配管１０５を通じて流入した水と所定の混合比率で混合されて所定の水温に調整された後、接続配管１１１、風呂出口接続配管１１３を介して浴槽１１５内に給湯される。ここで、混合弁１０９の混合比率は、ユーザの設定により運転制御手段が混合弁１０９の動作を制御することにより調整される。また、混合弁１０１は、接続配管９９を流れた温水が接続配管１０３に流れ込まないように該流路が閉じた状態に調整されている。
【００７７】
なお、端末給湯運転と湯張り運転は、混合弁１０１、１０９の動作を制御することにより、端末給湯運転と湯張り運転を同時に行うことも可能になっている。
【００７８】
次に、本実施の形態の吸収式冷暖房給湯システムの風呂追焚き運転の動作について図６を参照して説明する。図６は図１と同様の装置構成を有しており、風呂追焚き運転では、冷房運転及び暖房運転とそれぞれ同時に行うことが可能になっている。以下の制御においては、風呂追焚き運転の開始時点で、貯湯タンク３１内に所定温度まで加熱された温水が予め貯留されているものする。
【００７９】
風呂追焚き運転では、ユーザが図示しないリモコンを操作して風呂追焚き運転の開始が要求されると、運転制御手段は、循環ポンプ１１７の稼働を開始させる。これにより、風呂追焚き回路において浴槽水が循環を開始する。すなわち、浴槽水は、矢印の方向に流れ、追焚き用熱交換器４３を介して貯湯タンク３１内の頂部側の温水と熱交換されて加熱された後、浴槽１１５内に戻される。ここで、流路切替弁１１９は、浴槽１１５内から抜き出された浴槽水が風呂出口接続配管１１３を流れて風呂熱回収用熱交換器３９に流れ込まないように流路が制御されている。このように浴槽水を風呂追焚き回路内で循環させることにより、浴槽１１５内に貯留される浴槽水の水温を設定温度まで上昇させることができる。
【００８０】
次に、本実施の形態の吸収式冷暖房給湯システムの風呂熱回収運転の動作について図７を参照して説明する。図７は図１と同様の装置構成を有している。風呂熱回収運転は、使用済みの浴槽水の熱を有効利用して貯湯タンク３１内の底部の水温を上昇させることを目的とし、例えば、暖房運転の開始前や暖房運転中等に行われる。以下の制御においては、風呂熱回収運転の開始時点で、浴槽１１５内に所定温度に加熱された浴槽水が貯留されているものとする。
【００８１】
風呂熱回収運転は、例えば、ユーザが図示しないリモコンを操作して風呂熱回収運転の開始が要求された場合や、浴槽水及び貯湯タンク３１内の水の水温を温度センサが検知した結果により運転制御手段が必要と判断した場合、運転制御手段は、循環ポンプ１１７を稼働させる。これにより、風呂熱回収回路において浴槽水が循環を開始する。すなわち、浴槽水は、矢印の方向に流れ、風呂熱回収用熱交換器３９を介して貯湯タンク３１内の底部側の水と熱交換して放熱された後、浴槽１１５内に戻される。このように浴槽水を風呂熱回収回路で循環させることにより、貯湯タンク３１内の水に浴槽水の熱を回収させることができるため、使用済の浴槽水の熱を有効に利用することができ、システム全体の運転効率を向上させることができる。
【００８２】
次に、本実施の形態の吸収式冷暖房給湯システムの高温沸き上げ運転の動作について図８を参照して説明する。図８は図１と同様の装置構成を有している。この高温沸き上げ運転は、特別に高温給湯（例えば９０℃）の要求があった場合に、吸収式ヒートポンプ回路１をボイラー運転するための運転である。このボイラー運転では、吸収式ヒートポンプ回路１において加熱源により再生器３の希溶液を加熱する加熱温度を例えば暖房運転時の加熱温度よりも高い所定温度に設定することにより、高温の冷媒蒸気を発生させ、この冷媒蒸気を凝縮器５及び吸収器９内に充満させるようにしている。
【００８３】
高温沸き上げ運転では、ユーザが図示しないリモコンを操作して高温沸き上げ運転の開始が要求された場合、運転制御手段は、再生器３の加熱温度を調整するとともに、循環ポンプ７７を稼働させ、温水循環回路を動作させる。そして、開閉弁１３９が開くように開閉弁１３９の動作を制御することにより、バイパス管路１３７を通じて凝縮器５と吸収器９とを連通させる。これにより、凝縮器５内に充満する高温の冷媒蒸気はバイパス管路１３７を通じて矢印の方向に流れて吸収器９内に導入され、凝縮器５内と吸収器９内の温度が略均一になる。一方、温水循環回路においては、貯湯タンク３１内から抜き出された温水（例えば５５℃）は、矢印の方向に流れて凝縮器用熱交換器１７及び吸収器用熱交換器２１を介して高温の熱を回収し、高温（例えば９０℃）に加熱された後、貯湯タンク３１内に戻される。したがって、貯湯タンク３１内の頂部側には、高温（例えば９０℃）の湯が貯留されるため、高温給湯が可能になる。
【００８４】
本実施形態の吸収式冷暖房システムは、筺体内に収容されて構成される。この筺体内には、貯湯タンク３１、蓄熱タンク５１、運転制御手段を動作させる回路を含む制御盤、吸収式ヒートポンプ回路１を含むヒートポンプユニット、各循環ポンプや各制御弁等が含まれる機器ユニット等が収容されるようになっている。
【００８５】
図９は、これらの各ユニットを１つの筺体１４３内に収容させた状態の一例を示す図である。図に示すように、筺体１４３内には、縦長の蓄熱タンク５１及び貯湯タンク３１が上下方向に積み上げられ、その両側には機器ユニット１４５、制御盤１４７、ヒートポンプユニット１４９が配置されて収容される。これによれば、すべてのユニットが共通の筺体１４３内に収められているため、現場施工の省力化を図ることができる。
【００８６】
図１０は、各ユニットを２つの筺体に分けて収容させた状態の一例を示す図である。図に示すように、筺体１５１内には、下方に蓄熱タンク５１、制御盤１４７を配置し、その上にヒートポンプユニット１４９を配置した状態で収容される。また、筺体１５３内には、上下方向に渡って縦長の貯湯タンク３１が配置され、その横に機器ユニット１４５、制御盤１４７が上下方向に配置された状態で収容される。これによれば、筺体を２つに分けることにより、各筺体の重量を軽量化するとともにコンパクト化を図ることができるため、レイアウトの設計自由度を向上させることができる。
【符号の説明】
【００８７】
１  吸収式ヒートポンプ回路
３  再生器
５  凝縮器
７  蒸発器
９  吸収器
１１,５７，６７，６９，７７，９３，１１７  循環ポンプ
１５  第２溶液熱交換器
１７  凝縮器用熱交換器
１９  蒸発器用熱交換器
２１  吸収器用熱交換器
２３  加熱源
３１  貯湯タンク
３５  集熱用熱交換器
３７  冷房運転用熱交換器
３９  風呂熱回収用熱交換器
４１  暖房運転用熱交換器
４３  追焚き用熱交換器
４５  集熱器
５１  蓄熱タンク
６１，７３，９１，１３３  流路切替弁
６５  排ガス熱交換器
８７  室内機
１０１，１０９  混合弁
１１５  浴槽
１２７，１２９，１３７  バイパス管路
１３１  空冷放熱管
１３９  開閉弁
１４１  リモコン
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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