(57)【要約】【課題】大規模な電気設備のない山間部などで使用することができるヒートポンプ装置を提供すること、およびかかるヒートポンプ装置を利用した冷房可能な空気調和装置および冷水製造装置を提供すること。【解決手段】  固体燃料燃焼部、および燃焼ガスを熱源とする吸収式ヒートポンプ部分とを有する、ヒートポンプ装置。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
固体燃料燃焼部、および燃焼ガスを熱源とする吸収式ヒートポンプ部分とを有する、ヒートポンプ装置。
【請求項２】
固体燃料燃焼部、固体燃料燃焼部より得られる燃焼ガスと空気との熱交換部、および該熱交換部において熱交換された空気を熱源とする吸収式ヒートポンプ部分とを有する、ヒートポンプ装置。
【請求項３】
固体燃料が木質バイオマスである、請求項１または２記載の装置。
【請求項４】
吸収式ヒートポンプから出る使用済み空気を熱交換部に再循環することを特徴とする、請求項２または３記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、固体燃料の燃焼熱を熱源とするヒートポンプ装置に関し、より具体的には冷暖房可能な空気調和装置および冷水製造装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、固体燃料を使用する暖房装置または空気調和装置は暖房のみに使用され、冷房することができなかった。これは固体燃料、特に木質バイオマスは供給量を安定に保つことが困難で、発熱量が小さく、また温度管理を厳密に行うことが困難であり、エネルギー源として利用することが難しかったためである。さらに、固体燃料、特に木質バイオマスの発熱量が小さいためにエネルギー効率が低いという問題点もあった。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
本発明は、上記の課題を有しない、大規模な電気設備のない山間部などで使用することができるヒートポンプ装置を提供することを目的とし、より具体的にはかかるヒートポンプ装置を利用した冷房可能な空気調和装置および冷水製造装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本発明は、固体燃料燃焼部、および燃焼ガスを熱源とする吸収式ヒートポンプ部分とを有する、ヒートポンプ装置に関する。本発明はさらに、固体燃料燃焼部、固体燃料燃焼部より得られる燃焼ガスと空気との熱交換部、および該熱交換部において熱交換された空気を熱源とする吸収式ヒートポンプ部分とを有するヒートポンプ装置に関する。本発明にかかるヒートポンプ装置は、空気調和装置または冷水製造装置として有用である。
本発明において固体燃料燃焼部とは、固体燃料を燃焼できる任意のものが使用できる。固体燃料は好ましくは木質バイオマスであり、さらに好ましくは固体燃料は木質ペレットである。具体的には木質バイオマスとしては、木質チップ、木質ペレット、オガ粉などが使用できる。
本発明において木質ペレットとは、木質材料を粉砕し、加圧成型した物をいい、たとえばスギ、ヒノキをローラー型連続押し出し成型器によって加圧成型したものがあげられる。成型に際し、通常は使用しないが、場合によってはバインダーを使用することができる。バインダーとしては、尿素樹脂、酢酸ビニル樹脂、エチレン−酢酸ビニル樹脂、アクリル樹脂などの公知のバインダーを使用することができる。
本発明で使用する固体燃料は、通常３０００ｋｃａｌ／ｋｇ以上、好ましくは３５００ｋｃａｌ／ｋｇから５０００ｋｃａｌ／ｋｇの発熱量を有する。
【０００５】
固体燃料燃焼部においては、好ましくは５００℃から１２００℃の温度で燃料が燃焼される。固体燃料燃焼部には燃料着火装置、たとえば灯油バーナーなどを設けることができる。  
本発明の装置においては固体燃料燃焼部からの燃焼ガスを吸収式ヒートポンプ部分の熱源として使用することができる。
【０００６】
吸収式ヒートポンプは公知のものが使用できる。冷媒および吸収剤としては、冷媒として水を使用し吸収剤として臭化リチウムを使用する系、冷媒としてアンモニアを使用し吸収剤として水を使用する系、冷媒としてトリフルオロエタノールを使用し吸収剤としてＮ−メチル−２−ピロリドンを使用する系などが知られており、いずれの系も使用することができる。好ましくは冷媒として水を使用し吸収剤として臭化リチウムを使用する系が使用される。
本発明のヒートポンプ装置を利用した空気調和装置においては、ヒートポンプから得られる冷却空気は、所望の箇所に誘導され、冷房のために使用される。また、本発明のヒートポンプ装置を利用した冷水製造装置においては、ヒートポンプにより冷水を生成することができる。熱交換によって加熱された空気は、所望の箇所に誘導され、暖房のために使用することができる。
【０００７】
本発明の一態様においては、固体燃料燃焼部より得られる燃焼ガスは、空気と熱交換される。熱交換により空気は、好ましくは３００℃から１０００℃の温度に加熱される。また、必要とされる空気の量は好ましくは木質ペレット１ｋｇあたり３３から３０立方メートルである。熱交換器としては任意の形式の物が使用できるが、たとえば、蛇管式、多管式などが好適である。熱交換部において熱交換された空気および燃焼排ガスは、吸収式ヒートポンプの熱源として使用される。
【０００８】
本発明のヒートポンプ装置においては、ヒートポンプから得られる冷却された空気もしくはバーナー部で加熱された空気の温度を測定し、それに基づいて空気流量を変えることができる。また、冷却または加熱された空気の温度に基づいて固体燃料の投入量を変え、燃焼室温度を変えることができる。かかる態様においては、固体燃料の投入量を正確に制御できるようにすることが必要とされる。このような本発明の好ましい態様においては、固体燃料の計量供給装置として、たとえばロータリーフィーダー、スクリューフィーダーのようなものが使用される。また、固体燃料の計量を正確にするため、固体燃料の平均的粒径は、好ましくは３−２０ｍｍとされる。
また、異なる態様においては、固体燃料の供給量を変えることなく、またはその供給量を変えるとともに、灯油または燃焼性ガスなどの他の燃料による補助的な燃焼を行うことができる。  
すなわち、本発明はその一態様として、固体燃料燃焼部において、液体または気体燃料を一緒に燃焼し、所望の温度に制御することができるヒートポンプ装置を提供する。かかる装置においては、部屋の温度の上下を流体燃料の投入でコントロールすることができ、スタートアップ時など急速加熱する場合に流体燃料を併用することは有用である。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の装置は多量の電気を必要としないので、山間部や離島などの電気設備の不十分な場所において使用することができる。たとえば山間地の畑作などでの高温による被害の防止あるいは収穫時期のコントロールのための冷水供給などに有用である。
また、バイオマス原料を使用した場合には、発生する二酸化炭素は天然に存在していたものに由来するのであり、燃焼により新たに二酸化炭素を生ずるものではない。したがって、地球温暖化に対する影響も小さく、環境に優しい装置である。
さらに後述の実施例の結果から明らかなように、吸収式ヒートポンプから出る使用済み空気を熱交換部に再循環することにより、本発明にかかる装置の性能はより向上し、木質バイオマスを使用しても優れた効果を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、図面を参照しつつ本発明にかかる装置をより詳細に説明する。
図１は本発明にかかる好ましい装置の１例を示す図である。
固体燃料はホッパーとフィーダーからなる固形燃料供給装置３に投入され、所望の速度で固形燃料燃焼部１に供給される。この際、固体燃料はフィーダーによって適当な大きさに解砕することができる。固体燃料燃焼部に供給された固体燃料は、必要に応じて灯油バーナー４を使用し、燃焼される。固体燃料および必要により空気ブロアー６により空気を供給しつつ、所定の範囲内に温度を制御する。燃焼ガスは熱交換部に送られ、熱交換チューブ７の内部を通る空気と熱交換される。熱交換により高温とされた空気は、加熱空気供給パイプを通り、ついでヒートポンプを有する吸収式冷房装置室外機１０に送られ、ヒートポンプの熱源として使用される。ヒートポンプにより冷却された空気は吸収式冷房装置室内機に送られ、所望の場所の冷房に使用することができる。
また、暖房の際には、熱交換により加温された空気が吸収式冷房装置室内機に送られ、所望の場所の暖房に使用することができる。この際、熱交換熱源として使用された後の空気、および／または熱交換された空気の一部を直接、暖房する場所に供給することができる。
【実施例】
【００１１】
〔実施例１〕
空気調和装置は、固体燃料燃焼部２１と、ヒートポンプを利用して熱媒体を冷却する部分２２と、冷却された熱媒体から冷却された空気を送風する部分２３と、これらの部分を連結する配管２４から構成される図２に示す装置を使用して実験を行った。運転条件および結果を表１に示す。この結果からわかるように、固体燃料として石炭を使用することにより、外気温２８℃のときに、室内気温を１８℃とすることができた。
【００１２】
〔実施例２〕
固体燃料燃焼部において空気を熱交換で加熱する方法をとった場合の実施例を述べる。図３に示すように、固体燃料燃焼部に空気を送って熱交換により空気を加熱した。その空気をヒートポンプの熱源として利用した。運転条件および結果を表１に示す。この結果からわかるように、熱交換空気を熱源として使用することにより、外気温２８℃のときに、室内気温を２０℃とすることができた。
【００１３】
〔実施例３〕
ヒートポンプにおいて加熱に利用された空気を加熱部に戻すための循環部を設けた場合の実施例を述べる。図４に示すように、ヒートポンプから排出される空気を固体燃料燃焼部に戻して再び加熱した。運転条件および結果を表１に示す。この結果からわかるように、熱交換空気を熱源として使用することにより、外気温２８℃のときに、室内気温を１７℃とすることができた。
【００１４】
〔実施例４〕
実施例１から３と同じ装置構成において、それぞれ固体燃料として木質バイオマスを使った運転を行った。運転条件および結果は表１の通りである。
【００１５】
〔実施例５〕
ヒートポンプにおいて加熱に利用された空気を加熱部に戻すための循環部を設けた装置を使用しての冷水製造の実施例を述べる。ヒートポンプ出口の冷水温度を、外気温２８℃のときに、７℃まで下げることができた。
【００１６】
【表１】
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【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】図１は本発明にかかる好ましい装置の一例を示す図である。
【図２】図２は本発明にかかる好ましい装置の一例を示す図である。
【図３】図３は本発明にかかる好ましい装置の一例を示す図である。
【図４】図４は本発明にかかる好ましい装置の一例を示す図である。
【符号の説明】
【００１８】
１．固形燃料燃焼部
２．熱交換部
３．固形燃料供給装置
４．灯油バーナー
５．燃焼用空気ブロアー
６．熱交換空気ブロアー
７．熱交換チューブ
８．サイクロン
９．灰箱
１０．吸収式冷房装置室外機
１１．吸収式冷房装置室内機
１２．臭化リチウム濃縮缶
１３．吸収式冷凍部
１４．灯油供給パイプ
１５．加熱空気供給パイプ
１６．燃焼排ガス
１７．加熱空気循環パイプ
１８．冷水循環パイプ
２１．固体燃料燃焼部
２２．ヒートポンプ
２３．室内機
２４．配管
２５．燃焼用空気送りブロアー
２６．燃焼排ガス出口
２７．ヒートポンプ加熱空気出口
２８．固体燃料供給器
２９．熱交換空気送りブロアー
３０．熱交換器
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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