(57)【要約】【課題】吸着式暖房・給湯装置における凝縮から蒸発、蒸発から凝縮にか切替えるときの熱ロスの減少を図る。【解決手段】吸着式暖房・給湯装置において、（ａ）先ず、第１切替弁６と第３切替弁８のみを先に切り替える。そして、（ｂ）循環水温度（Ｔ１３）と外気温度（Ｔ３）が同じになったときか、又は、外気熱交換器３５への循環水温度（Ｔ１３）と第１下熱交換器１１Ｂからの循環水温度（Ｔ１４）が同じになったときには、（ｃ）第２切替弁７と第４切替弁９を切り替える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
上部に吸着材を介して熱交換可能な第１上熱交換器１１Ａと下部に第１下熱交換器１１Ｂを配設の第１吸着ユニット１０Ａと、
上部に吸着材を介して熱交換可能な第２上熱交換器１２Ａと下部に第２下熱交換器１２Ｂを配設の第２吸着ユニット１０Ｂと、
ボイラからの熱水を第１上熱交換器１１Ａ又は第２上熱交換器１２Ａの内管の何れに送液するかを選択可能な第１切替弁６と、
熱水の戻りを第１上熱交換器１１Ａ又は第２上熱交換器１２Ａの内管の何れかから受け入れるかを選択可能な第２切替弁７と、
外気熱交換器３５と熱交換する低温循環水を第１下熱交換器１１Ｂ又は第２下熱交換器１２Ｂの内管の何れに給水するかを選択可能な第４切替弁８と、
給湯用供給水と熱交換する高温循環水を第１下熱交換器１１Ｂ又は第２下熱交換器１２Ｂの内管の何れから受けるかを選択可能な第４切替弁９とからなり、
前記第１切替弁６、第２切替弁７、第３切替弁８、第４切替弁９を切り替えることによって、前記第１吸着ユニット１０Ａと第２吸着ユニット１０Ｂの再生工程と蒸発工程を交互に繰り返す吸着式暖房・給湯装置であって、
外気温度（Ｔ３）、外気熱交換器３５への低温循環水温度（Ｔ１３）、第１下熱交換器１１Ｂからの高温循環水温度（Ｔ１４）を検出し、
前記前記第１吸着ユニット１０Ａと第２吸着ユニット１０Ｂの再生工程と蒸発工程を切り替えるに当たって、
（ａ）第１切替弁６と第３切替弁８のみを先に切り替え
（ｂ）低温循環水温度（Ｔ１３）と外気温度（Ｔ３）が同じになったときか、又は、外気熱交換器３５への低温循環水温度（Ｔ１３）と第１下熱交換器１１Ｂからの高温循環水温度（Ｔ１４）が同じになったときには、
（ｃ）第２切替弁７と第４切替弁９を遅れて切り替える
ことを特徴とする吸着式暖房・給湯装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、吸着式暖房・給湯装置における凝縮から蒸発、蒸発から凝縮に切替え時における熱ロスの減少を図るものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から吸収・吸着式ヒートポンプを利用の熱サイクルシステムは、多岐に渡り、冷暖房や給湯器等に利用されている。特に、エネルギー資源に乏しい日本にあっては、省エネルギー等熱の有効利用を図ることが重要な課題であり、吸収・吸着式ヒートポンプの熱効率化の向上が求められている。
【０００３】
その熱効率の向上を図るための文献の１つに、特願２００４−３１２６５７号公報がある。この公報に開示の吸収式ヒートポンプ装置は、外気温度が低下する春季、秋季等の中間期や、冬期でも同じシステムを用いて連続的に中温水を取りだすと同時に、省エネルギーの向上を図るための発明が開示してある。
そして、吸収・吸着式ヒートポンプの発明は、水を冷媒とする吸収式ヒートポンプと外気と熱交換する室外熱交換器と、運転を切り替える切替弁と、外気温度を測定する外気温度センサとを備えている。前記外気温度センサが測定した温度が設定温度以上では、吸収式ヒートポンプに備える第１熱交換器が再生過程を、第２熱交換器が吸収過程を、第３熱交換器が凝縮過程を、第４熱交換器が蒸発過程を行うことで熱交換をして温水を作り出す運転をする。
一方、前記外気温度センサが測定した温度が設定温度未満では、吸収式ヒートポンプに備える第１熱交換器が再生過程を、第４熱交換器が凝縮過程を行うことで熱交換をして温水を作り出すように切り替て運転をする。
【特許文献１】特願２００４−３１２６５７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
前記のように、吸収・吸着式ヒートポンプにおける熱効率の向上を図るために、前記の他に、種々の発明がされている。
そこで、本願の発明も、再生工程と蒸発工程を変更するときにおける熱効率化の向上を図ることができる吸着式暖房・給湯装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本願の吸着式暖房・給湯装置は、上部に吸着材を介して熱交換可能な第１上熱交換器１１Ａと下部に第１下熱交換器１１Ｂを配設の第１吸着ユニット１０Ａと、上部に吸着材を介して熱交換可能な第２上熱交換器１２Ａと下部に第２下熱交換器１２Ｂを配設の第２吸着ユニット１０Ｂと、ボイラからの熱水を第１上熱交換器１１Ａ又は第２上熱交換器１２Ａの内管の何れに送液するかを選択可能な第１切替弁６と、熱水の戻りを第１上熱交換器１１Ａ又は第２上熱交換器１２Ａの内管の何れかから受け入れるかを選択可能な第２切替弁７と、外気熱交換器３５と熱交換する低温循環水を第１下熱交換器１１Ｂ又は第２下熱交換器１２Ｂの内管の何れに給水するかを選択可能な第４切替弁８と、給湯用供給水と熱交換する高温循環水を第１下熱交換器１１Ｂ又は第２下熱交換器１２Ｂの内管の何れから受けるかを選択可能な第４切替弁９とからなっている。
【０００６】
又、本願の吸着式暖房・給湯装置は、第１切替弁６、第２切替弁７、第３切替弁８、第４切替弁９を切り替えることによって、第１吸着ユニット１０Ａと第２吸着ユニット１０Ｂの再生工程と蒸発工程を交互に繰り返す。
又、外気温度（Ｔ３）、外気熱交換器３５へ供給する低温循環水温度（Ｔ１３）、第１下熱交換器１１Ｂからの高温循環水温度（Ｔ１４）を検出している。
【０００７】
そこで、第１吸着ユニット１０Ａと第２吸着ユニット１０Ｂの再生工程と蒸発工程を切り替えるに当たって、
（ａ）先ず、第１切替弁６と第３切替弁８のみを先に切り替える。すると、ボイラからの熱水は、第２上熱交換器１２Ａと第２下熱交換器１２Ｂ内の高温循環水を押し出すように外気熱交換器３５へ流れる。よって、低温循環水温度（Ｔ１３）は、切替え後に高温循環水により高くなる。この外気熱交換器３５は、低温循環水温度（Ｔ１３）と外気温度（Ｔ３）との温度差で熱交換が行われるので、（ｂ）低温循環水温度（Ｔ１３）と外気温度（Ｔ３）が同じになったときには、放熱ロスが発生するので、第２切替弁７と第４切替弁９を切り替える必要がある。
【０００８】
又、外気熱交換器３５への低温循環水温度（Ｔ１３）と第１下熱交換器１１Ｂからの高温循環水温度（Ｔ１４）が同じになったときには、給湯用供給水との熱交換において、供給水と高温循環水との交換熱量が低下する。
そこで、前記（ｂ）の条件になったときには、（ｃ）第２切替弁７と第４切替弁９を切り替えることによって熱ロスを防止する。
【発明の効果】
【０００９】
本願の吸着式暖房・給湯装置は、再生工程と蒸発工程を変更するときの熱ロスを防止することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
本発明の実施の形態について、吸着式暖房・給湯装置の系統図について説明する。
ヒートポンプ１は、２基の第１吸着ユニット１０Ａと第２吸着ユニット１０Ｂで構成し、それらの吸着ユニット内の熱媒体には水を使用すると共に、吸着ユニット外の循環水（熱媒体）にも水を使用する。
又、前記第１吸着ユニット１０Ａ、又は、第２吸着ユニット１０Ｂの蒸発工程になったときには、後述する外気熱交換器３５における管内外の温度差を確保するために、蒸発温度を５〜７℃に設定する圧力（負圧）を維持している。
そして、前記第１吸着ユニット１０Ａと第２吸着ユニット１０Ｂ内の上部には、水を吸着する吸着材としてシリカゲル２が充填してあると共に、そのシリカゲル２を介して熱交換が可能となるように第１上熱交換器１１Ａと第２上熱交換器１２Ａが配置してある。
又、前記第１吸着ユニット１０Ａと第２吸着ユニット１０Ｂ内の下部には、液体状の熱媒体（水）と熱交換可能な第１下熱交換器１１Ｂと第２下熱交換器１２Ｂが配置してある。
【００１１】
次に、前記第１吸着ユニット１０Ａは再生工程、第２吸着ユニット１０Ｂは蒸発工程の状態として、図１を説明する。
第１吸着ユニット１０Ａ内の第１上熱交換器１１Ａの入口１３ａは、流量弁１５によって流量制御されながら、第１切替弁（４方弁）６を介して、ボイラ８０で昇温されたタンク（図示略）に貯蔵の熱媒体（熱水）を熱源水ポンプ８１によって送水する熱水配管１７に接続してある。
又、第１上熱交換器１１Ａの出口１３ｂは、第２切替弁（４方弁）７を介して、前記ボイラ８０のタンクに、戻り配管１９によって戻る。この戻り配管１９の熱水の温度を検出するために、第２切替弁７の下流側に温度計Ｔ１１が取り付けてある。尚、前記ボイラのタンク内の熱水は、暖房ポンプ１１０によって暖房にも利用可能である。
【００１２】
又、前記熱水配管１７の途中には、配管９１を介して、３方切替弁９０に接続してある。そして、その３方切替弁９０の一方は給湯用の温水貯留タンク９５内に設置の温水熱交換器９６に接続してあり、他方は配管９２を介して前記戻り配管１９に接続してある。又、前記温水熱交換器９６には、前記配管９１が接続してあり、ボイラの熱水を受け入れて熱交換し、その温水熱交換器９６は配管９３を介して前記３方切替弁９０に接続してある。
又、前記温水貯留タンク９５内には温度検出器９８が設置してあり、温水貯留タンク９５の温度は、前記３方切替弁９０によって、ボイラからの熱水量で制御される。
この結果、ボイラのバーナは、ヒートポンプ駆動用（第１上熱交換器１１Ａ又は第２上熱交換器１２Ａへ供給する熱水）と、給湯用の温水貯留タンク９５の消費時における加温を兼用しているので、バーナを効率よく稼働できる。尚、ヒートポンプにより、給湯用の供給水（温水貯留タンク９５に貯水）の昇温は、後述の高架槽熱交換器（プレート式）１０６で行う。
【００１３】
又、前記第１吸着ユニット１０Ａ内の下部に設置の第１下熱交換器１１Ｂの出口２１ｂは、第４切替弁（４方弁）９を介して、第１循環配管２４ａによって温水ポンプ２３に接続してある。又、この第１循環配管２４ａ内の高温循環水（熱媒体）の温度を検出するために、第４切替弁９と温水ポンプ２３の間において、温度計Ｔ１４が設けてある。
そして、温水ポンプ２３の吐出口は、第２循環配管２４ｂによって、ボイラ８０に設けた排ガス筒１１１の排ガスと熱交換する第１潜熱熱交換器１００に接続されていて、ボイラ燃焼排熱の有効利用を図り、この第１潜熱熱交換器１００の出口には第３循環配管２４ｃが設けてある。
そして、この第３循環配管２４ｃは、貯水用の高架槽１０５からの給湯用の供給水と熱交換するため、高架槽熱交換器（プレート式）１０６に接続してあり、高架槽１０５からの供給水は、高架槽熱交換器１０６で熱交換された後、前記温水貯留タンク９５内に導かれる。
【００１４】
前記高架槽熱交換器１０６の循環配管側の高温循環水は、第４循環配管２４ｄによって、前記第１切替弁６を介して、第２吸着ユニット１０Ｂ内に設置の第２上熱交換器１２Ａに接続してある。尚、この高架槽熱交換器１０６の循環配管側の高温循環水の温度（Ｔ１５）は、温度計（熱電対型温度計）で検出される。
又、この第２上熱交換器１２Ａで昇温された高温循環水は、第２切替弁７、第３切替弁８を介して、第５循環配管２４ｅによって、第１下熱交換器１１Ｂの入口２１ａに接続してある。又、この第５循環配管２４ｅには、高温循環水の温度を検出するために、第２切替弁７と第３切替弁８の間において、温度計Ｔ１２が設置してある。
【００１５】
第２吸着ユニット１０Ｂ内の第２下熱交換器１２Ｂの出口３０ｂは、第４切替弁９を介して、第１低温循環配管３１ａで低温水ポンプ３３に接続してある。この低温水ポンプ３３の吐出口は、３方低温弁３４に接続してあり、この３方低温弁３４の一方は、外気と熱交換する外気熱交換器３５に接続してあり、他方は第２低温循環配管３１ｂに接続してある。前記第１低温循環配管３１ａには、低温循環水の温度を検出するために、第４切替弁９と低温水ポンプ３３の間に、温度計（Ｔ１３）が設置してある。
尚、前記外気熱交換器３５の低温循環水の出口は、前記第２低温循環配管３１ｂに接続してある。又、前記外気熱交換器３５はヒートポンプを収納のケースに内蔵してあり、そのケース外の空気を取り入れ可能にファン３９が付設してあり、熱交換率の向上を図っている。又、ケースの外の外気温度を測定するために、外気温度計（Ｔ３）がケースに設置してある。
【００１６】
第２低温循環配管３１ｂ内を流れる低温循環水は、前記３方低温弁３４の切替えによって、外気熱交換器３５で熱交換可能にするか否かを選定する。尚、低温循環水が、外気熱交換器３５に供給する水量を制御可能にするためには、前記３方低温弁３４に替えて、流量制御弁にする。
前記第２低温循環配管３１ｂは、ボイラ８０に設けた排ガス筒１１１の排ガスと熱交換する第２潜熱熱交換器１０１に接続されていて、ボイラ燃焼排熱の有効利用を図っている。また、この第２潜熱熱交換器１０１で昇温された低温循環水は、前記第３切替弁８を介して、第２吸着ユニット１０Ｂ内に設置の第２下熱交換器１２Ｂの入口３０ａに送水される。
【００１７】
次に、前記吸着式暖房・給湯装置の作用について説明する。
ボイラ８０で加熱された熱水は、熱源水ポンプ８１で送水され、流量弁１５で流量制御されながら、第１切替弁（４方弁）６を介して、第１上熱交換器１１Ａの送られ、ボイラ８０のタンクに戻る。
そして、この第１上熱交換器１１Ａによって、吸着材（シリカゲル）に吸着の熱媒体（水）は加温されて脱着する。この水蒸気は第１吸着ユニット１０Ａ内の第１下熱交換器１１Ｂで熱交換されて、凝縮して水（液体）に変わる。
一方、温水ポンプ２３により循環配管２４内の低温循環水は、前記第１下熱交換器１１Ｂによって昇温され、第１潜熱熱交換器１００に送水される。
【００１８】
そして、第１潜熱熱交換器１００で更に昇温された高温循環水は、高架槽熱交換器１０６で、高架槽１０５からの供給水と熱交換する。この結果、高架槽１０５からの供給水の温度は高くなり、給湯用の温水貯留タンク９５に貯められる。
即ち、温水貯留タンク９５の供給水は、高架槽熱交換器１０６の交換熱量（ヒートポンプからの熱量）によって昇温される。
前記高架槽熱交換器１０６内の高温循環水は、高架槽熱交換器１０６で降温された後に第２上熱交換器１２Ａに送られ、この第２上熱交換器１２Ａで吸着熱により加温され、第２切替弁７、第４切替弁８を経て、第１下熱交換器１１Ｂに戻る。
尚、第２吸着ユニット１０Ｂ内の第２上熱交換器１２Ａでは、第２下熱交換器１２Ｂで蒸発の水蒸気が吸着し、その吸着熱が前記高温循環水を昇温する。
【００１９】
又、低温水ポンプ３３で循環する循環配管３１ａ内の低温循環水は、３方低温弁３４で制御され、外気と熱交換する外気熱交換器３５に送られる。その結果、循環配管３１ａ内の低温循環水温度（Ｔ１３）は、外気温度より低いときには熱交換されて昇温されるが、反対に、低温循環水温度が外気温度より高いときには放熱されて、温度が下がる。
しかし、通常は、外気から熱量を受けるために、低温循環水温度は外気温度より低く設定してあり、外気からの熱吸収を図っている。
そして、前記外気熱交換器３５で昇温された循環配管３１ｂ内の低温循環水は、ボイラ８０の排ガスと熱交換する第２潜熱熱交換器１０１に送られて、更に昇温され、その後、第２下熱交換器１２Ｂで熱交換し、第２吸着ユニット１０Ｂ内の熱媒体（水）を蒸発させ、低温水ポンプ３３に戻る。
以上によって、低温水ポンプ３３で循環する低温循環水は、外気熱交換器３５と第２潜熱熱交換器１０１で昇温され、第２下熱交換器１２Ｂで熱交換して降温されるサイクルである。
【００２０】
前記した様に、この吸着式暖房・給湯装置は、各切替弁６〜９によって、第１吸着ユニット１０Ａを再生工程、第２吸着ユニット１０Ｂを蒸発工程の状態を維持すると、吸着ユニット１０Ａでは吸着材に吸着の熱媒体（水）がなくなり、第２吸着ユニット１０Ｂでは熱媒体（水）が蒸発して吸着材に吸着できない状態になる。
そこで、前記第１切替弁６、第２切替弁７、第３切替弁８、第４切替弁９を図１に示す破線側に切り替え、前記第１吸着ユニット１０Ａ（再生工程）は第２吸着ユニット１０Ｂ（蒸発工程）に、第２吸着ユニット１０Ｂ（蒸発工程）は第１吸着ユニット１０Ａ（再生工程）に変更するサイクルを繰り返して運転する。
尚、前記図１の破線側に切り替えると、ボイラからの熱水は、第１上熱交換器１１Ａから第２上熱交換器１２Ａに変更されて供給され、低温循環水は、第２下熱交換器１２Ｂから第１下熱交換器１１Ｂに変更されて供給される。
【００２１】
次に、前記吸着式暖房・給湯装置におけるヒートポンプの再生工程と蒸発工程の切替えに当たって、第１切替弁６、第２切替弁７、第３切替弁８、第４切替弁９の切替え条件について説明する。
例えば、第４切替弁９のみを切り替えると、第１下熱交換器１１Ｂの出口２１ｂは、低温水ポンプ３３と接続状態になり、前記第１下熱交換器１１Ｂ内の高温循環水は、外気熱交換器３５に送られる。しかし、第１下熱交換器１１Ｂ内の低温循環水は外気温度（Ｔ３）より高いと、外気熱交換器３５から熱を放出してロスとなる。
【００２２】
又、第３切替弁８のみを切り替えると、第２下熱交換器１２Ｂの配管内の低温循環水は、外気熱交換器３５で外気から熱吸収を得ると共に第２潜熱熱交換器１０１で排ガスから熱吸収を得るが、第１下熱交換器１１Ｂの配管内の高温循環水と混合するので、その高温循環水の温度は、順次、低下する。
そして、その温度が低下した高温循環水は、第１潜熱熱交換器１００で昇温された後に、高架槽１０５からの給湯用の供給水と高架槽熱交換器１０６で熱交換される。従って、供給水と熱交換する高架槽熱交換器１０６の温度差は、第４切替弁９を切り替えない前に比して低くなり、交換熱量の低下となる。
【００２３】
そこで、この課題を解消するために、図２に示す「Ｓ４０〜Ｓ４４」の制御を行う。
ヒートポンプから戻る熱水の温度（Ｔ１１）が、予め設定の温度（Ｔｓ）より高いか否かを判断し（Ｓ４０）、戻りの熱水温度（Ｔ１１）が、設定温度（Ｔｓ）より高くないと切替えを行わない。尚、この設定温度（Ｔｓ）は例示として７０℃である。
この熱水の戻り温度（Ｔ１１）が、設定温度（Ｔｓ）より高くなるときには吸着ユニット内における熱媒体が吸収する熱量、即ち、吸着ユニット内の熱媒体が吸収する熱量が少なくなった状態であり、切替え条件となり、先ず、第１切替弁６と第３切替弁８を切り替える（Ｓ４１）。
【００２４】
次に、低温循環水温度（Ｔ１３）と高温循環水の温度（Ｔ１４）のチェックを行い、具体的には低温循環水温度（Ｔ１３）が外気温度（Ｔ３）と比較する。そして、低温循環水温度（Ｔ１３）が外気温度（Ｔ３）より高くなったとき、第２切替弁７と第４切替弁９を切り替える。この切替え条件は、低温循環水の温度（Ｔ１３）が外気温度（Ｔ３）より高いときには、外気熱交換器３５から放熱するからである。
又、高温循環水の温度（Ｔ１４）と低温循環水の温度（Ｔ１３）が同じ温度になったときには、第２切替弁７と第４切替弁９を切り替える。この切替え条件は、高温循環水の温度（Ｔ１４）が低温循環水温度（Ｔ１３）より低くなると、高架槽熱交換器１０６における供給水と高温循環水との熱交換が困難になるからである。
【００２５】
以上の制御を纏めると、熱源水ポンプで送液する熱水は、第２上熱交換器１２Ａ、第２下熱交換器１２Ｂの管内を流れて、切り替ていない第４切替弁９によって、低温水ポンプ３３で送液される。第２下熱交換器１２Ｂの管内から出る低温循環水の温度（温度計Ｔ１３）は、当初の温度から、前記熱水の流入により順次昇温する。
（Ａ）そこで、この低温循環水温度（Ｔ１３）が外気温度（Ｔ３）より高くなると、外気熱交換器３５から熱を放出してロスとなるので、低温循環水温度（Ｔ１３）と外気温度（Ｔ３）が同じになったとき、第２切替弁７と第４切替弁９を切り替える。
（Ｂ）或いは、第１下熱交換器１１Ｂと第２下熱交換器１２Ｂは切り替えるにあたって、少なくとも同じ条件で切り替える必要があるし、高温循環水の温度（Ｔ１４）が低温循環水温度（Ｔ１３）より低くなると、高架槽熱交換器１０６における供給水と高温循環水との熱交換が困難になる。
そこで、第２下熱交換器１２Ｂから外気熱交換器３５へ流出する低温循環水温度（Ｔ１３）と第１下熱交換器１１Ｂの管内から排出の高温循環水の温度（Ｔ１４）が同じになったときには、残りの第２切替弁７と第４切替弁を切り替える。      
【００２６】
以上の結果、切替え弁６、７、８、９の切替え時において、外気熱交換器３５からの熱ロスを防止できるし、高架槽熱交換器１０６における供給水と高温循環水との交換熱量の低下を防止できる。
尚、前記条件事項は、熱媒体等によって相違することはいうまでもない。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】吸着式暖房・給湯装置の全体の系統図である。
【図２】切替え弁の切替え条件の制御フローを示す図である。
【符号の説明】
【００２８】
１０Ａ  第１吸着ユニット
１０Ｂ  第２吸着ユニット
１１Ａ  第１上熱交換器
１１Ｂ  第１下熱交換器
１２Ａ  第２上熱交換器
１２Ｂ  第２下熱交換器
６  第１切替弁
７  第２切替弁
８  第３切替弁
９  第４切替弁
２３  温水ポンプ
Ｔ３  外気温度
Ｔ１３  循環水温度
Ｔ１４  循環水温度
８０  ボイラ
９５  温水貯留タンク
９６  温水熱交換器
１００  第１潜熱熱交換器
１０１  第２潜熱熱交換器
１０５  高架槽
１０６  高架槽熱交換器
【図１】
2008008580.tif 000003
【図２】
2008008580.tif 000004