(57)【要約】【課題】  暖房運転時に大気温度が低い場合でも確実に暖房と給湯を行う吸収式ヒートポンプシステム、冷房運転時に大気温度が高い場合でも確実に冷房を行なう吸収式ヒートポンプシステムを提供する。【解決手段】  暖房運転時に、吸収式冷却・加熱装置２の大気・液熱交換器２０で加熱されるべき大気熱交換用循環水が、大気温度が低いために十分に加熱されないとき、圧縮式冷却・加熱装置３の圧縮式用熱交換器４０が凝縮器として作動し、凝縮熱によって大気熱交換用循環水を加熱する。また、冷房運転時に、吸収式冷却・加熱装置２の大気・液熱交換器２０で冷却されるべき大気熱交換用循環水が、大気温度が高いために十分に冷却されないとき、圧縮式冷却・加熱装置３の圧縮式用熱交換器４０が蒸発器として作動し、気化熱によって大気熱交換用循環水を冷却する。【選択図】  図１
2005077037.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
加熱された循環液を利用して暖房する暖房装置と、その循環液を加熱する吸収式加熱装置と、その吸収式加熱装置によって加熱された温水を供給する給湯装置と、吸収式加熱装置を運転することによって冷却される液を加熱する圧縮式加熱装置を備えているハイブリッド吸収式ヒートポンプシステムであり、
吸収式加熱装置は、
冷媒で希釈された吸収溶液を加熱して冷媒蒸気と濃縮吸収溶液に分離する再生器と、
分離された冷媒蒸気を凝縮する冷媒凝縮器と、
凝縮された冷媒を蒸発させる冷媒蒸発器と、
蒸発した冷媒を濃縮吸収溶液に吸収させる冷媒吸収器と、
冷媒吸収器と冷媒凝縮器を通過して前記循環液を加熱する循環路の一部と、
冷媒吸収器と冷媒凝縮器で加熱された循環液を利用して水道水を加熱する熱交換器を備え、
圧縮式加熱装置は、
熱媒体を圧縮する圧縮器と、
圧縮された熱媒体を凝縮する熱媒体凝縮器と、
凝縮された熱媒体を蒸発させる熱媒体蒸発器を備え、
前記冷媒蒸発器で冷却された液を熱媒体凝縮器で得られる高温で加熱することを特徴とするハイブリッド吸収式ヒートポンプシステム。
【請求項２】
冷却された循環液を利用して冷房する冷房装置と、その循環液を冷却する吸収式冷却装置と、その吸収式冷却装置を冷却する冷却液と熱交換して加熱された温水を供給する給湯装置と、その冷却液を冷却する圧縮式冷却装置を備えているハイブリッド吸収式ヒートポンプシステムであり、
吸収式冷却装置は、
冷媒で希釈された吸収溶液を加熱して冷媒蒸気と濃縮吸収溶液に分離する再生器と、
分離された冷媒蒸気を凝縮する冷媒凝縮器と、
凝縮された冷媒を蒸発させる冷媒蒸発器と、
蒸発した冷媒を濃縮吸収溶液に吸収させる冷媒吸収器と、
冷媒吸収器と冷媒凝縮器を冷却する冷却液の循環路の一部と、
冷媒吸収器と冷媒凝縮器を冷却することで加熱された液を利用して水道水を加熱する熱交換器を備え、
圧縮式冷却装置は、
熱媒体を圧縮する圧縮器と、
圧縮された熱媒体を凝縮する熱媒体凝縮器と、
凝縮された熱媒体を蒸発させる熱媒体蒸発器を備え、
前記冷却液循環路を循環する冷却液を熱媒体蒸発器で得られる低温で冷却することを特徴とするハイブリッド吸収式ヒートポンプシステム。
【請求項３】
空調装置と、その空調装置を循環する第１循環液を冷却・加熱する吸収式冷却・加熱装置と、その吸収式冷却・加熱装置で発生する熱によって加熱された温水を供給する給湯装置と、吸収式冷却・加熱装置を循環する第２循環液を冷却・加熱する圧縮式冷却・加熱装置を備えているハイブリッド吸収式ヒートポンプシステムであり、
吸収式冷却・加熱装置は、
冷媒で希釈された吸収溶液を加熱して冷媒蒸気と濃縮吸収溶液に分離する再生器と、
分離された冷媒蒸気を凝縮する冷媒凝縮器と、
凝縮された冷媒を蒸発させる冷媒蒸発器と、
蒸発した冷媒を濃縮吸収溶液に吸収させる冷媒吸収器を備え、
圧縮式冷却・加熱装置は、
熱媒体を圧縮する圧縮器と、
圧縮された熱媒体を凝縮する熱媒体凝縮器と、
凝縮された熱媒体を蒸発させる熱媒体蒸発器を備え、
暖房運転時には、前記冷媒吸収器と前記冷媒凝縮器で加熱された液で水道水を加熱し、前記冷媒蒸発器で冷却された液を熱媒体凝縮器で得られる高温で加熱し、
冷房運転時には、前記冷媒吸収器と前記冷媒凝縮器を冷却することによって加熱された冷却液を、低温の水道水と前記熱媒体蒸発器で得られる低温で冷却することを特徴とするハイブリッド吸収式ヒートポンプシステム。
【請求項４】
前記冷媒蒸発器で冷却された液を大気で加熱し、大気で加熱された液を熱媒体凝縮器で得られる高温でさらに加熱することを特徴とする請求項１または３のシステム。
【請求項５】
前記冷媒吸収器と前記冷媒凝縮器を循環する冷却液を大気で冷却し、大気で冷却された冷却液を熱媒体蒸発器で得られる低温でさらに冷却することを特徴とする請求項２または３のシステム。
【請求項６】
再生器は、冷媒で希釈された吸収溶液を加熱して冷媒蒸気と中濃度の吸収溶液に分離する高温再生器と、高温再生機で分離された冷媒蒸気の熱によって中濃度の吸収溶液を再加熱して冷媒蒸気と濃縮吸収溶液に分離する低温再生器から構成されることを特徴とする請求項１から５のいずれかのシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、吸収式加熱装置に圧縮式加熱装置を組合せたハイブリッド吸収式ヒートポンプシステム、吸収式冷却装置に圧縮式冷却装置を組合せたハイブリッド吸収式ヒートポンプシステム、ならびに吸収式加熱・冷却装置に圧縮式加熱・冷却装置を組合せたハイブリッド吸収式ヒートポンプシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、吸収式加熱装置を利用して給湯と暖房を行なう吸収式ヒートポンプシステムや、吸収式冷却装置を利用して給湯と冷房を行なう吸収式ヒートポンプシステムが知られている。あるいは、吸収式冷却・加熱装置を利用して給湯と冷暖房を行なう吸収式ヒートポンプシステムが知られている（例えば特許文献１）。本明細書では、冷却・加熱装置とは、切換えることによって加熱された液を供給したり冷却された液を供給したりする装置を言う。構成上は冷却・加熱装置であっても、専ら加熱された液を供給する用い方がされる装置を加熱装置ということがあり、専ら冷却された液を供給する用い方がされる装置を冷却装置ということがある。ただし、加熱装置には冷却運転できないものも含まれ、冷却装置には加熱運転できないものも含まれる。
吸収式冷却・加熱装置は、冷媒で希釈された吸収溶液を加熱して冷媒蒸気と濃縮吸収溶液に分離する再生器と、分離された冷媒蒸気を凝縮する冷媒凝縮器と、凝縮された冷媒を蒸発させる冷媒蒸発器と、蒸発した冷媒を濃縮吸収溶液に吸収させる冷媒吸収器を備えている。冷媒は、冷媒蒸発器で蒸発し、冷媒吸収器で濃縮吸収溶液に吸収され、再生器で吸収溶液から蒸発して分離され、冷媒凝縮器で凝縮されるサイクルを繰返す。吸収溶液は、冷媒吸収器で冷媒を吸収して希釈化され、再生器で冷媒が蒸発して濃縮されるサイクルを繰返す。
冷媒吸収器で冷媒蒸気を濃縮吸収溶液に吸収するときに発熱することから、液を冷媒吸収器に通過させると液は加熱される。液を冷媒凝縮器に通過させると、液は冷媒蒸気を冷却して冷媒を凝縮させるとともに液自体は加熱される。加熱された液を利用すると暖房装置で暖房することや、給湯装置で給湯することが可能となる。
冷媒蒸発器で蒸発するときに冷却されることから、液を冷媒蒸発器に通過させると液は冷却される。冷却された液を利用すると冷房装置で冷房することが可能となる。
吸収式冷却・加熱装置は、冷媒吸収器と冷媒凝縮器を通過する液を利用すると、吸収式加熱装置となり、加熱された液を利用して暖房装置で暖房することを可能とする。冷媒蒸発器を通過する液を利用すると、吸収式冷却装置となり、冷却された液を利用して冷房装置で冷房することを可能とする。
給湯装置は、冷媒吸収器と冷媒凝縮器で発生する熱を利用して水道水を加熱して給湯する。
【０００３】
【特許文献１】特許３１４１７５６号公報
【０００４】
吸収式暖房装置の運転を持続するためには、あるいは吸収式冷却・加熱装置の加熱運転を持続するためには、冷媒蒸発器を通過する液が過度に冷却されないように加熱する必要がある。通常は、冷媒蒸発器で冷却された液を大気で加熱する。
吸収式冷却装置の運転を持続するためには、あるいは吸収式冷却・加熱装置の冷却運転を持続するためには、冷媒吸収器と冷媒凝縮器を通過する液が過熱されないように冷却する必要がある。通常は、冷媒吸収器と冷媒凝縮器で加熱された液を大気で冷却する。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
前記したように、暖房運転ないしは加熱運転を持続するとともに、十分な温度で給湯するには、冷媒蒸発器で冷却された液を加熱する必要がある。暖房運転が必要とされるのは大気温度が低いときであるが、特に大気温度が低い場合（例えば、５℃以下）に大気で加熱しようとしても、加熱に必要とされるだけの熱を得られない。この結果、暖房運転が不能となってしまうのみならず、給湯も不能となってしまう虞がある。一方、冷房運転ないしは冷却運転を持続するためには、冷媒吸収器と冷媒凝縮器で加熱された液を冷却する必要がある。冷房運転が必要とされるのは大気温度が高い場合であるが、特に大気温度が高い場合（例えば、３５℃以上）に大気で冷却しようとしても、必要とされるだけの冷却ができない。
このように暖房運転や給湯が不能となってしまったり、冷房運転が不能となってしまうと、システムに求められる能力を欠いていることとなり、不完全なシステムとなってしまう。
【０００６】
本発明は、暖房運転時に大気温度が低い場合でも確実に給湯及び暖房を行うことができるハイブリッド吸収式ヒートポンプシステムとして開発された。あるいは、冷房運転時に大気温度が高い場合でも確実に冷房を行なうことができるハイブリッド吸収式ヒートポンプシステムとして開発された。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明では、吸収式加熱装置に圧縮式加熱装置を組合せて用いる。または、吸収式冷却装置に圧縮式冷却装置を組合せて用いる。あるいは、吸収式冷却・加熱装置に圧縮式冷却・加熱装置を組合せて用い、ともに加熱運転させるかあるいはともに冷却運転させる。吸収式冷却・加熱装置に圧縮式冷却・加熱装置を組合せたハイブリッド式システムは、暖房運転時に大気温度が低い場合でも確実に給湯及び暖房を行い、冷房運転時に大気温度が高い場合でも確実に冷房を行なう。
（課題を解決するための一つの手段）
本発明のハイブリッド吸収式ヒートポンプシステムは、加熱された循環液を利用して暖房する暖房装置と、その循環液を加熱する吸収式加熱装置と、その吸収式加熱装置よって加熱された温水を供給する給湯装置と、吸収式加熱装置を運転することによって冷却される液を加熱する圧縮式加熱装置を組合せて利用する。
本システムの吸収式加熱装置は、冷媒で希釈された吸収溶液を加熱して冷媒蒸気と濃縮吸収溶液に分離する再生器と、分離された冷媒蒸気を凝縮する冷媒凝縮器と、凝縮された冷媒を蒸発させる冷媒蒸発器と、蒸発した冷媒を濃縮吸収溶液に吸収させる冷媒吸収器と、冷媒吸収器と冷媒凝縮器を通過して前記循環液を加熱する循環路の一部と、冷媒吸収器と冷媒凝縮器で加熱された循環液を利用して水道水を加熱する熱交換器を備えている。暖房装置を循環する循環液は、冷媒吸収器と冷媒凝縮器を通過することによって加熱され、暖房運転を可能とする。また、当該循環液は水道水を加熱するためにも利用され、給湯を可能とする。
また、本システムの圧縮式加熱装置は、熱媒体を圧縮する圧縮器と、圧縮された熱媒体を凝縮する熱媒体凝縮器と、凝縮された熱媒体を蒸発させる熱媒体蒸発器を備えている。
このハイブリッド吸収式ヒートポンプシステムでは、吸収式加熱装置の冷媒蒸発器で冷却された液を圧縮式加熱装置の熱媒体凝縮器で得られる高温で加熱する。
（その作用と効果）
このハイブリッド吸収式ヒートポンプシステムの吸収式加熱装置は、冷媒吸収器で冷媒蒸気が濃縮吸収溶液に吸収される際に発生する熱と、冷媒凝縮器で冷媒蒸気が凝縮する際に発生する熱によって、暖房装置を循環する液を加熱する。暖房装置は、加熱された循環液を利用して暖房する。また、給湯装置は、加熱された循環液を利用して水道水を加熱して給湯する。この際、吸収式加熱装置の冷媒蒸発器では、冷媒が蒸発する際に冷却され、冷媒蒸発器を循環する循環液が冷却される。冷媒蒸発器を循環する循環液が適温を維持するためには、循環液を加熱する必要がある。このハイブリッド吸収式ヒートポンプシステムでは、冷媒蒸発器を循環する循環液が圧縮式加熱装置の熱媒体凝縮器を通過するために、冷媒蒸発器で冷却され循環液は、熱媒体凝縮器で加熱され、適温に維持される。
本発明のハイブリッド吸収式ヒートポンプシステムによれば、吸収式加熱装置に圧縮式加熱装置を組合せるという簡易な構成によって、大気温度が低い場合でも確実に暖房と給湯を行うことができる。
【０００８】
（課題を解決するための他の一つの手段）
本発明はハイブリッド吸収式ヒートポンプシステムにも具現化することができる。このハイブリッド吸収式ヒートポンプシステムは、冷却された循環液を利用して冷房する冷房装置と、その循環液を冷却する吸収式冷却装置と、その吸収式冷却装置を冷却する冷却液と熱交換して加熱された温水を供給する給湯装置と、その冷却液を冷却する圧縮式冷却装置を組合せて利用する。
本システムの吸収式冷却装置は、冷媒で希釈された吸収溶液を加熱して冷媒蒸気と濃縮吸収溶液に分離する再生器と、分離された冷媒蒸気を凝縮する冷媒凝縮器と、凝縮された冷媒を蒸発させる冷媒蒸発器と、蒸発した冷媒を濃縮吸収溶液に吸収させる冷媒吸収器と、冷媒吸収器と冷媒凝縮器を冷却する冷却液の循環路の一部と、冷媒吸収器と冷媒凝縮器を冷却することで加熱された液を利用して水道水を加熱する熱交換器を備えている。冷媒吸収器は発熱し、冷媒凝縮器は冷却する必要があるために、冷却液の循環路は冷媒吸収器と冷媒凝縮器を辿っている。給湯装置は、冷媒吸収器と冷媒凝縮器を冷却することで加熱された液を利用して水道水を加熱して給湯する。
また、本システムの圧縮式冷却装置は、熱媒体を圧縮する圧縮器と、圧縮された熱媒体を凝縮する熱媒体凝縮器と、凝縮された熱媒体を蒸発させる熱媒体蒸発器を備えている。
このハイブリッド吸収式ヒートポンプシステムでは、冷却液循環路を循環する冷却液を熱媒体蒸発器で得られる低温で冷却する。
（その作用と効果）
このハイブリッド吸収式ヒートポンプシステムの吸収式冷却装置は、冷媒蒸発器で発生する気化熱によって、冷房装置を循環する液を冷却する。冷房装置は、冷却された循環液を利用して冷房する。この際、冷媒吸収器では冷媒蒸気が濃縮吸収溶液に吸収される際に発熱し、冷媒凝縮器では冷媒蒸気が凝縮する際に発熱する。給湯装置は、これらの発熱によって加熱された液を利用して水道水を加熱して給湯する。冷媒吸収器と冷媒凝縮器は、冷却液循環路を循環する冷却液で冷却される。冷媒吸収器と冷媒凝縮器が過熱されないようにするためには、冷却液を冷却する必要がある。このハイブリッド吸収式ヒートポンプシステムでは、圧縮式冷却装置の熱媒体蒸発器で得られる低温を利用して冷却液を冷却する。冷却液を冷却するために必要な装置構成をコンパクトに収容することができる。
本発明のハイブリッド吸収式ヒートポンプシステムによれば、吸収式冷却装置に圧縮式冷却装置を組合せるという簡易な構成によって、大気温度が高い場合でも確実に冷房を行うことができる。
【０００９】
（課題を解決するための一つの手段）
本発明のハイブリッド吸収式ヒートポンプシステムは、給湯暖房専用システムとして利用することもできるし、給湯冷房専用システムとして利用することもできるが、必要に応じて切換えることによって暖房したり冷房したりすることができるヒートポンプシステムを提供することができる。
このハイブリッド吸収式ヒートポンプシステムは、空調装置と、その空調装置を循環する第１循環液を冷却・加熱する吸収式冷却・加熱装置と、その吸収式冷却・加熱装置で発生する熱によって加熱された温水を供給する給湯装置と、吸収式冷却・加熱装置を循環する第２循環液を冷却・加熱する圧縮式冷却・加熱装置を備えている。
本システムの吸収式冷却・加熱装置は、冷媒で希釈された吸収溶液を加熱して冷媒蒸気と濃縮吸収溶液に分離する再生器と、分離された冷媒蒸気を凝縮する冷媒凝縮器と、凝縮された冷媒を蒸発させる冷媒蒸発器と、蒸発した冷媒を濃縮吸収溶液に吸収させる冷媒吸収器を備えている。
また、本システムの圧縮式冷却・加熱装置は、熱媒体を圧縮する圧縮器と、圧縮された熱媒体を凝縮する熱媒体凝縮器と、凝縮された熱媒体を蒸発させる熱媒体蒸発器を備えている。
本発明のハイブリッド吸収式ヒートポンプシステムは、暖房運転時には、前記冷媒吸収器と前記冷媒凝縮器で過熱された液で水道水を加熱し、前記吸収式冷却・加熱装置の冷媒蒸発器で冷却された液を圧縮式冷却・加熱装置の熱媒体凝縮器で得られる高温で加熱し、冷房運転時には、前記冷媒吸収器と前記冷媒凝縮器を冷却することによって加熱された冷却液を、低温の水道水と前記熱媒体蒸発器で得られる低温で冷却する。
（その作用と効果）
本発明のハイブリッド吸収式ヒートポンプシステムでは、切換えることによって暖房することもできれば冷房することもできる。
暖房運転時には、吸収式冷却・加熱装置の冷媒吸収器で冷媒蒸気が濃縮吸収溶液に吸収される際に発生する熱と、冷媒凝縮器で冷媒蒸気が凝縮する際に発生する熱によって、第１循環液を加熱する。空調装置は、加熱された第１循環液を利用して暖房する。また、給湯装置は、加熱された循環液を利用して水道水を加熱して給湯する。この際、吸収式冷却・加熱装置の冷媒蒸発器では、冷媒が蒸発する際に冷却され、冷媒蒸発器を循環する液が冷却される。冷媒蒸発器を循環する液が適温を維持するためには、液を加熱する必要がある。このハイブリッド吸収式ヒートポンプシステムでは、冷媒蒸発器を循環する液が圧縮式冷却・加熱装置の熱媒体凝縮器を通過するために、冷媒蒸発器で冷却された液は、熱媒体凝縮器で加熱され、適温に維持される。
冷房運転時には、吸収式冷却・加熱装置の冷媒蒸発器で発生する気化熱によって、第１循環液を冷却する。空調装置は、冷却された第１循環液を利用して冷房する。この際、冷媒吸収器では冷媒蒸気が濃縮吸収溶液に吸収される際に発熱し、冷媒凝縮器では冷媒蒸気が凝縮する際に発熱する。給湯装置は、これらの発熱によって加熱された液を利用して水道水を加熱して給湯する。冷媒吸収器と冷媒凝縮器は、冷却液循環路を循環する冷却液で冷却される。冷媒吸収器と冷媒凝縮器が過熱されないようにするためには、冷却液を冷却する必要がある。このハイブリッド吸収式ヒートポンプシステムでは、圧縮式冷却・加熱装置の熱媒体蒸発器で得られる低温を利用して冷却液を冷却する。冷却液を冷却するために必要な装置構成をコンパクトに収容することができる。なお、水道水を加熱することによっても、冷却水は冷却される。
本発明のハイブリッド吸収式ヒートポンプシステムによれば、吸収式冷却・加熱装置に圧縮式冷却・加熱装置を組合せるという簡易な構成によって、暖房運転時に大気温度が低い場合でも冷却された液を必要な温度まで加熱することができ、冷房運転時に大気温度が高い場合でも冷却液を必要な温度まで冷却することができる。
【００１０】
（一つの好ましい手段）
ハイブリッド吸収式ヒートポンプシステムは、暖房運転時には、前記冷媒蒸発器で冷却された液を大気で加熱し、大気で加熱された液を熱媒体凝縮器で得られる高温でさらに加熱することが好ましい。
（その作用と効果）
冷却された液を加熱する方式には、大気熱交換器等を利用して大気で加熱する方式がある。この方式では大気温度が特に低いとき（例えば、５℃以下）は、大気から必要とされるだけの熱を得られず、暖房運転や給湯運転が不能となってしまう虞がある。また、小型のシステムには小型の大気熱交換器しか備えられないため、冷却された液を大気で加熱しても、大気温度が低いとき（例えば、１０℃以下）は、加熱能力が不足して必要なだけの暖房や給湯ができない場合がある。これらの場合は、冷却された液を熱媒体凝縮器で得られる高温でさらに加熱することが好ましい。
本システムによれば、吸収式加熱装置に圧縮式加熱装置を組合せるという簡易な構成によって、手間がかからず、しかも小型の大気熱交換器を備えるだけで、冷却された液を効率良く必要な温度まで加熱することができる。
【００１１】
（一つの好ましい手段）
ハイブリッド吸収式ヒートポンプシステムは、冷房運転時には、前記冷媒吸収器と前記冷媒凝縮器を循環する冷却液を大気で冷却し、大気で冷却された冷却液を熱媒体蒸発器で得られる低温でさらに冷却することが好ましい。
（その作用と効果）
加熱された冷却液を冷却する方式には、クーリングタワー等の蒸発潜熱を利用して冷却する開放方式と大気熱交換器等を利用して大気と顕熱熱交換で冷却する密閉方式がある。クーリングタワーでは水が次第に蒸発することによって、水に溶けた溶質が析出してしまう。析出した溶質の除去のために、クーリングタワーの維持、管理等のメンテナンスに手間がかかってしまうため、家庭用等の小型のシステムでは負担が大きく、実用性が低い。したがって、家庭用等の小型のシステムでは、大気熱交換器等を利用した密閉式で冷却することが好ましい。
しかしながら、小型のシステムには小型の大気熱交換器しか備えられない。よって、大気熱交換器によって大気で冷却液を冷却しても、大気温度が高いときは、冷却能力が不足して必要なだけの冷房を行うことができない場合がある。また、大気温度が特に高いとき（例えば、３５℃以上）は、必要なだけの冷却ができず、冷房運転が不能となってしまう虞がある。これらの場合は、冷却液を熱媒体蒸発器で得られる低温でさらに冷却することが好ましい。
本システムによれば、吸収式冷却装置に圧縮式冷却装置を組合せるという簡易な構成によって、手間がかからず、しかも小型の大気熱交換器を備えるだけで、冷却液を必要な温度まで効率良く冷却することができる。
【００１２】
（一つの好ましい手段）
再生器は、冷媒で希釈された吸収溶液を加熱して冷媒蒸気と中濃度の吸収溶液に分離する高温再生器と、高温再生機で分離された冷媒蒸気の熱によって中濃度の吸収溶液を再加熱して冷媒蒸気と濃縮吸収溶液に分離する低温再生器から構成されることが好ましい。
（その作用と効果）
いわゆる二重効用の吸収式冷却装置や加熱装置等を利用することによって、吸収溶液を加熱する加熱源の加熱量が少なくすむ。このため、少ない加熱量で効率良く冷房または暖房を行なうことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下に説明する実施例の主要な特徴を最初に列記する。
（形態１）吸収式冷却・加熱装置には、冷房運転と暖房運転に応じて暖房用循環液／冷房用循環液の流路を切替る切替弁が備えられている。
（形態２）吸収式冷却・加熱装置は、切替弁の開路を切替不能に固定することによって、冷却運転のみを行なうものとしても利用できるし、加熱運転のみを行なうものとしても利用できる。
（形態３）圧縮式冷却・加熱装置は、冷房運転と暖房運転に応じて熱媒体の流れる方向を切替る切替弁が備えられている。切替弁で熱媒体の流れる方向を切替ることによって、冷房運転時には熱媒体蒸発器で発生する気化熱によって、吸収式冷却・加熱装置の大気・液熱交換器の放熱能力を補助し、暖房運転時には、熱媒体凝縮器で発生する凝縮熱によって、吸収式冷却・加熱装置の大気・液熱交換器の吸熱能力を補助する。
（形態４）圧縮式冷却・加熱装置は、切替弁の開路を切替不能に固定することによって、冷房運転時に吸収式冷却・加熱装置の大気・液熱交換器の放熱能力を補助のみを行なうものとしても利用できるし、暖房運転時に吸収式冷却・加熱装置の大気・液熱交換器の吸熱能力の補助のみを行なうものとしても利用できる。
（形態５）貯湯槽の入側の経路には、燃料電池、エンジン式等の発電機が備えられている。
（形態６）発電機からの排出ガスは、高温再生器で利用される。
【実施例】
【００１４】
本発明を具現化したハイブリッド吸収式ヒートポンプシステムの実施例を、図面を参照しながら詳細に説明する。図１は、本実施例のハイブリッド吸収式ヒートポンプシステム１の暖房運転時の状態を示し、図２は、冷房運転時の状態を示す。
最初に、暖房運転について説明をする。図１に示すように、ハイブリッド吸収式ヒートポンプシステム１は、空調装置１６と、貯湯熱交換器１８ａと、吸収式冷却・加熱装置２と、圧縮式冷却・加熱装置３から構成されている。
【００１５】
吸収式冷却・加熱装置２は、主に、高温再生器４と、低温再生器６と、冷媒凝縮器８と、冷媒蒸発器１２と、冷媒吸収器１４と、大気・液熱交換器２０から構成されている。吸収式冷却・加熱装置２は、水分吸収剤である臭化リチウムの水溶液等のリチウム塩溶液（以下、吸収溶液という）を作動媒体とする。
【００１６】
高温再生器４は、吸収溶液タンク４ａと、加熱源４ｂとを備えている。吸収溶液タンク４ａには、希釈された吸収溶液（以下、希液という）が収容される。吸収溶液タンク４ａに収容された希液は、加熱源４ｂによって加熱されて沸騰し、上部の分離器５で水蒸気と濃縮した中濃度の吸収溶液とに分離される（以下、吸収溶液から発生する水蒸気および水蒸気が凝縮した水を冷媒ということがある。また、中濃度の吸収溶液を中液という）。
【００１７】
分離器５で分離された水蒸気は、冷媒経路５２を経て、低温再生器６内の再生熱交換器６ａ内に供給される。一方、分離器５で分離された中液は、中液経路６２を経て、再生熱交換器６ａの上部から滴下され、低温再生器６内に供給される。低温再生器６内では水蒸気と中液との熱交換が行なわれ、水蒸気は凝縮して水となる。また、低温再生器６内は低圧に保たれているため、この際に生じる凝縮熱によって中液が再沸騰し、中液が水蒸気と高濃度の吸収溶液（以下、濃液という）とに分離される。
【００１８】
再生熱交換器６ａ内で凝縮した水は、低圧に保たれた冷媒凝縮器８内に導かれて一気に蒸発する。また、低温再生器６で中液から分離した水蒸気は、水蒸気通路７を通って冷媒凝縮器８内に移動する。これらの水蒸気は、内部に大気熱交換用循環液が流れる凝縮熱交換器８ａ表面に接触し、凝縮して水となる。冷媒凝縮器８内の下部に溜まった水は、冷媒経路５４を経て、負圧タンク１０内の蒸発熱交換器１２ａの上部から滴下されて冷媒蒸発器１２に供給される。
一方、低温再生器６内で中液から分離され低温再生器６内の下部に溜まった濃液は、濃液経路６４を経て、負圧タンク１０内の吸収熱交換器１４ａの上部から滴下されて冷媒吸収器１４に供給される。
【００１９】
負圧タンク１０内は低圧に保たれており、冷媒蒸発器１２の蒸発熱交換器１２ａに滴下された水は、蒸発熱交換器１２ａの表面で蒸発する。この際に生じる気化熱は、蒸発熱交換器１２ａ内を流れる大気熱交換用循環液を冷却する。蒸発した水は、冷媒吸収器１４の吸収熱交換器１４ａの表面を流れる濃液に吸収される。この際に生じる吸収熱は、吸収熱交換器１４ａ内を流れる暖房用循環液に吸収されて除去される。
吸収熱交換器１４ａの表面を伝って下流する濃液は、蒸発熱交換器１２ａの表面で発生した水蒸気を吸収するにつれて濃度が低下し、希液となって負圧タンク１０内の下部に溜まる。また、濃液が連続的に水蒸気を吸収することによって、負圧タンク１０内の圧力は一定に保たれる。
【００２０】
負圧タンク１０内の下部に溜まった希液は、ポンプ９７によって希液経路６６を前進する。希液は、希液経路６６を前進するうちに、低温熱交換器２４内で濃液経路６４内を流れる濃液と熱交換して熱を吸収する。これにより濃液は、冷媒吸収器１４内で水蒸気を十分に吸収することができる温度まで下げられる。次に、高温熱交換器２６内で中液経路６２内を流れる中液と熱交換して熱を吸収する。これにより中液は、低温再生器６に供給される前に温度が下げられる。熱を吸収した希液は、高温再生器４の吸収溶液タンク４ａ内に戻される。
【００２１】
吸収式冷却・加熱装置２には、暖房運転と冷房運転に応じて暖房用循環液と大気と熱交換するための循環液の流路を切替るための四方弁９０，９２が設けられている。四方弁９０は反時計回りに、第１ポートＡが空調装置１６への出側、第２ポートＢが大気・液熱交換器２０への出側、第３ポートＣが冷媒蒸発器１２からの入側、第４ポートＤが冷媒凝縮器８からの入側となっている。また、四方弁９２は反時計回りに、第１ポートＡが冷媒蒸発器１２への出側、第２ポートＢが圧縮式用熱交換器４０からの入側、第３ポートＣが空調装置１６からの入側、第４ポートＤが冷媒吸収器１４への出側となっている。
【００２２】
吸収式冷却・加熱装置２には、また、暖房運転と冷房運転に応じて水道水を加熱する液の流路を切替るための三方弁９４，９６が設けられている。三方弁９４は反時計回りに、第１ポートＡが四方弁９０への出側、第２ポートＢが貯湯槽１８への出側、第３ポートＣが冷媒凝縮器８からの入側となっている。また、三方弁９６は反時計回りに、第１ポートＡが四方弁９０への出側、第２ポートＢが冷媒吸収器１４への出側、第３ポートＣが貯湯槽１８からの入側となっている。
【００２３】
暖房運転時には、冷媒吸収器１４の吸収熱交換器１４ａ内に暖房用循環液が流れる。冷媒吸収器１４の吸収熱交換器１４ａで吸収熱を吸収した暖房用循環液は、経路７４を経て冷媒凝縮器８の凝縮熱交換器８ａ内に供給される。凝縮熱交換器８ａでさらに凝縮熱を吸収した暖房用循環液は、凝縮熱交換器８ａから経路７２へ導出される。
【００２４】
冷媒凝縮器８の凝縮熱交換器８ａから導出された暖房用循環液は、経路７２と発電機２８を通過する。発電機２８は、燃料電池でもよく、エンジン式発電機でもよい。発電機２８は、発電に伴って発電熱を発生する。経路７２を通過する暖房用循環液は、発電熱によってさらに加熱される。発電機２８から排出される高温の排出ガスは、経路７９を経て高温再生器１４に導かれ、希液を加熱する。
暖房運転時には、三方弁９４の第１，第２，第３ポートが全て開かれる。発電機２８を経た暖房用循環液は、三方弁９４で分岐する。第３ポートＣから第１ポートＡを進んだ暖房用循環液は、経路７１から四方弁９０へ導かれる。暖房用循環液は四方弁９０の第４ポートＤから第１ポートＡを通り、経路８０を経て、空調装置１６に供給される。空調装置１６はこの実施例においては温水式である。
空調装置１６で暖房を行なって熱を放出した暖房用循環液は、経路８５を経て四方弁９２の第３ポートＣから第４ポートＤを通って、ポンプ９５によって経路７６を前進し、吸収熱交換器１４ａに戻される。
【００２５】
一方、三方弁９４の第３ポートＣから第２ポートＢを進んだ暖房用循環液の一部は、貯湯槽１８の貯湯熱交換器１８ａへ導かれる。貯湯槽１８には、経路７５から水道水が導かれる。貯湯熱交換器１８ａでは、暖房用循環液と水道水の熱交換が行なわれ、暖房用循環液は水道水によって冷却され、水道水は暖房用循環液によって加熱される。
三方弁９６は、暖房運転時には、第２，第３ポートのみが開かれる。冷却された暖房用循環液は、三方弁９６の第３ポートＣから第２ポートＢを通って、経路７３経て、経路７６へ導かれる。ポンプ９５によって経路７６を前進し、吸収熱交換器１４ａに戻される。
一方、貯湯槽１８内で加熱された温水は、経路７７を経て給湯口１９へ供給される。
【００２６】
暖房運転時には、冷媒蒸発器１２の蒸発熱交換器１２ａ内に大気熱交換用循環液が流れる。大気熱交換用循環液は、暖房運転時には、負圧タンク１０内の温度を一定に保つための加熱水となる。すなわち、吸収溶液の吸収能力を発揮させるためには、負圧タンク１０内の温度を一定に保つ必要があり、蒸発熱交換器１２ａ内に加熱された大気熱交換用循環液が流れることによって、温度が下降し過ぎることを禁止する。冷媒蒸発器１２の蒸発熱交換器１２ａを流れるうちに熱を奪われた大気熱交換用循環液は、経路８２から四方弁９０の第３ポートＣから第２ポートＢを通って、経路８１を経て、大気・液熱交換器２０に導かれる。大気・液熱交換器２０は、暖房運転時には大気からの吸熱のために利用され、送風機２１によって、大気から蒸発熱交換器１２ａで熱を奪われた大気熱交換用循環液に熱が加えられる。
大気・液熱交換器２０によって加熱された大気熱交換用循環液は、シスターン２２に導かれた後、圧縮式冷却・加熱装置３の圧縮式用熱交換器４０を経由し、経路７４から四方弁９２に導かれる。四方弁９２では第２ポートＢから第１ポートＡを通って、ポンプ９３によって経路８４を前進し、蒸発熱交換器１２ａに戻される。
【００２７】
圧縮式冷却・加熱装置３は、主に、圧縮式用大気・液熱交換器３２と、膨張弁３４と、圧縮機３６と、圧縮式用熱交換器４０とから構成されている。圧縮式冷却・加熱装置３は、フレオン、炭酸ガス等の圧縮性ガス（以下、熱媒体という）を作動媒体とする。
【００２８】
圧縮式冷却・加熱装置３には、冷房運転と暖房運転に応じて熱媒体の流れる方向を切替るための四方弁４２が設けられている。四方弁４２は反時計回りに、第１ポートＡが圧縮式用大気・液熱交換器３２からの入側、第２ポートＢが圧縮機３６からの入側、第３ポートＣが圧縮機３６への出側、第４ポートＤが圧縮式用熱交換器４０への出側となっている。
四方弁４２によって熱媒体の流れる方向が切替られることにより、暖房運転時には、圧縮式用大気・液熱交換器３２が熱媒体の蒸発器として作動し、圧縮式用熱交換器４０が熱媒体の凝縮器として作動する。以下の暖房運転時の説明では便宜のために、３２を蒸発器、４０を凝縮器という。
【００２９】
熱媒体は、高温高圧ガスの状態で凝縮器４０内に入る。熱媒体は、凝縮器４０内を通る際に、吸収式加熱装置２の大気熱交換用循環液と熱交換し、大気熱交換用循環液へ熱を付与しながら冷やされて凝縮する。これによって、吸収式冷却・加熱装置の大気熱交換用循環液がさらに加熱される。凝縮した熱媒体は、膨張弁３４に導かれ、膨張弁３４によって減圧され、膨張して冷却されて蒸発器３２に導かれる。蒸発器３２は、暖房運転時には、外気からの吸熱のために利用される。送風機３８によって、冷却された熱媒体に熱が加えられて熱媒体が蒸発する。蒸発した熱媒体は、四方弁４２の第１ポートＡから第３ポートＣを通って、圧縮機３６に導かれ、高温高圧ガスに圧縮される。高温高圧ガスに変化した熱媒体は、四方弁４２の第２ポートＢから第４ポートＤを通って、凝縮器４０に戻される。
【００３０】
圧縮式冷却・加熱装置３は、外気温度が低く、吸収式冷却・加熱装置２の大気・液熱交換器２０だけでは加熱能力不足となる場合に作動する。凝縮器４０内で大気熱交換用循環液に熱を付与することによって、吸収式冷却・加熱装置２の大気・液熱交換器２０だけでは十分に加熱されなかった大気熱交換用循環液の温度を上げる。
【００３１】
このように吸収式冷却・加熱装置と圧縮式冷却・加熱装置を併用することによって、外気温度が低い場合でも、負圧タンク内の温度を一定に保つための加熱に必要な温度まで大気熱交換用循環液を加熱することができる。外気温度が特に低いときは、吸収式冷却・加熱装置だけでは暖房や給湯が不能となる虞もあったが、このような事態も回避される。
また、暖房や給湯が不能となる程ではないが大気温度が低い場合も、大きな大気・液熱交換器を必要とせず、十分な暖房運転ないしは加熱運転を持続するために必要な温度まで大気熱交換用循環水を加熱することができる。
さらに、貯湯槽の入側の経路に発電機を備えることによって、発電機を利用して暖房用循環液が空調装置と貯湯槽で奪われる熱を予め補完すると共に、高温の排ガスの熱も高温再生器で無駄なく使用される。
【００３２】
次に、図２を参照して、冷房運転について説明をする。吸収式冷却・加熱装置２では、冷房運転時には、四方弁９０，９２によって冷房用循環液と大気熱交換用循環液の流路が切替られ、冷媒蒸発器１２の蒸発熱交換器１２ａ内に冷房用循環液が流れ、冷媒吸収器１４の吸収熱交換器１４ａ内に大気熱交換用循環液が流れる。
【００３３】
蒸発熱交換器１２ａで熱を奪われた冷房用循環液は、経路８２を経て四方弁９０の第３ポートＣから第１ポートＡを通って、経路８０を経た後、空調装置１６に供給される。空調装置１６はこの実施例においては水冷式である。
空調装置１６で冷房を行なって熱を吸収した冷房用循環液は、経路８５を経て四方弁９２の第３ポートＣから第１ポートＡを通って、ポンプ９３によって経路８４を前進し、蒸発熱交換器１２ａに戻される。
【００３４】
冷媒吸収器１４の吸収熱交換器１４ａ内を流れる大気熱交換用循環液は、冷房運転時には、負圧タンク１０内の温度を一定に保つための冷却水となる。吸収熱交換器１４ａ内に冷却された大気熱交換用循環液が流れることによって、温度が上昇し過ぎることを禁止する。吸収熱交換器１４ａを流れるうちに吸収熱を吸収した大気熱交換用循環液は、経路７４を経て冷媒凝縮器８の凝縮熱交換器８ａ内に供給される。凝縮熱交換器８でさらに凝縮熱を吸収した大気熱交換用循環液は、凝縮熱交換器８ａから経路７２へ導出される。
【００３５】
経路７２へ導出された大気熱交換用循環液は、発電機２８を経る。
三方弁９４は、冷房運転時には、第２，第３ポートのみが開かれ、大気熱交換用循環液は貯湯槽１８へ導かれる。貯湯熱交換器１８ａでは、大気熱交換用循環液と水道水の熱交換が行なわれ、大気熱交換用循環液は水道水によって冷却され、水道水は大気熱交換用循環液によって加熱される。
三方弁９６は、冷房運転時には、第１，第３ポートのみが開かれる。水道水で冷却された大気熱交換用循環液は、三方弁９６の第３ポートＣから第１ポートＡを通って、四方弁９０に導かれる。四方弁９０では第４ポートＤから第２ポートＢを通って、経路８１を経て、さらに大気・液熱交換器２０に導かれる。大気・液熱交換器２０は、冷房運転時には放熱のために利用され、送風機２１によって、水道水によって冷却し切れなかった液を冷却する。これによって、吸収熱交換器１４ａと凝縮熱交換器８ａで吸収された熱が大気に放出される。
大気・液熱交換器２０によって冷却された大気熱交換用循環液は、シスターン２２に導かれた後、圧縮式冷却・加熱装置３の圧縮式用熱交換器４０を経由し、四方弁９２の第２ポートＢから第４ポートＤを通って、ポンプ９５によって経路７６を前進し、吸収熱交換器１４ａに戻される。
一方、貯湯槽１８内で加熱された温水は、経路７７を経て給湯口１９へ供給される。
【００３６】
圧縮式冷却・加熱装置３では、四方弁４２によって熱媒体の流れる方向が切替られ、冷房運転時には、圧縮式用大気・液熱交換器３２が熱媒体の凝縮器として作動し、圧縮式用熱交換器４０が熱媒体の蒸発器として作動する。以下の冷房運転時の説明では便宜のために、３２を凝縮器、４０を蒸発器という。
【００３７】
熱媒体は、蒸発器４０内を通る際に、吸収式冷却・加熱装置２の大気熱交換用循環液と熱交換し、吸収式冷却・加熱装置２の大気熱交換用循環液の熱を冷却する。蒸発した熱媒体は、四方弁４２の第４ポートＤから第３ポートＣを通って、圧縮機３６に導かれる。圧縮機３６は、蒸発した熱媒体を高温高圧ガスに圧縮する。高温高圧ガスに変化した熱媒体は、四方弁４２の第２ポートＢから第１ポートＡを通って、凝縮器３２に導かれる。凝縮器３２には送風機３８が備えられており、冷房運転時には、放熱のために利用される。送風機３８によって、熱媒体の熱が大気に放出され、熱が奪われた熱媒体は凝縮液に凝縮される。凝縮液に変化した熱媒体は、膨張弁３４に導かれ、膨張弁３４によって減圧されて冷却された上で、蒸発器４０に戻される。
【００３８】
圧縮式冷却・加熱装置３は、外気温度が高く、吸収式冷却・加熱装置２の大気・液熱交換器２０だけでは冷却能力不足となる場合に作動する。蒸発器４０内で吸収式冷却・加熱装置２の大気熱交換用循環液の熱を吸収することによって、吸収式冷却・加熱装置２の大気・液熱交換器２０だけでは十分に冷却されなかった大気熱交換用循環液の温度を下げる。
【００３９】
このように吸収式冷却・加熱装置と圧縮式冷却・加熱装置を併用することによって、負圧タンク内の温度を一定に保つための冷却に必要な温度まで大気熱交換用循環液を冷却することができる。外気温度が特に高いときは、吸収式冷却・加熱装置だけでは冷房が不能となる虞もあったが、このような事態も回避される。
また、冷房が不能となる程ではないが大気温度が高い場合も、大きな大気・液熱交換器を必要とせず、十分な冷房運転を持続するために必要な温度まで大気熱交換用循環水を冷却することができる。
【００４０】
以上、本発明の具体例を詳細に説明したが、これらは例示にすぎず、特許請求の範囲を限定するものではない。特許請求の範囲に記載の技術には、以上に例示した具体例を様々に変形、変更したものが含まれる。
また、本明細書または図面に説明した技術要素は、単独であるいは各種の組み合わせによって技術的有用性を発揮するものであり、出願時請求項記載の組み合わせに限定されるものではない。また、本明細書または図面に例示した技術は複数目的を同時に達成するものであり、そのうちの一つの目的を達成すること自体で技術的有用性を持つものである。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】ハイブリッド吸収式ヒートポンプシステムの冷房運転時の状態を示す図である。
【図２】ハイブリッド吸収式ヒートポンプシステムの暖房運転時の状態を示す図である。
【符号の説明】
【００４２】
１    ：ハイブリッド吸収式ヒートポンプシステム、
２    ：吸収式冷却・加熱装置、
３    ：圧縮式冷却・加熱装置、
４    ：高温再生器、
６    ：低温再生器、
８    ：冷媒凝縮器、
１２  ：冷媒蒸発器、
１４  ：冷媒吸収器、
１６  ：空調装置、
１８  ：貯湯槽、
１８ａ：貯湯熱交換器、
２０  ：大気・液熱交換器、
２４  ：低温熱交換器、
２６  ：高温熱交換器、
３２  ：圧縮式用大気・液熱交換器、
３４  ：膨張弁、
３６  ：圧縮器、
４０  ：圧縮式用熱交換器
【図１】
2005077037.tif 000003
【図２】
2005077037.tif 000004