(57)【要約】【課題】暖房運転中に部分負荷が生じても、温水管入口側での温水の温度上昇を抑えるようにした吸収式ヒートポンプを提供する。【解決手段】吸収器５から戻される稀吸収液を加熱して冷媒蒸気を分離する再生器１と、この再生器１から送られる冷媒蒸気を凝縮して液化する凝縮器２と、この凝縮器２から送られる冷媒液を蒸発させる蒸発器４と、この蒸発器４から送られる冷媒蒸気を吸収する前記吸収器５とを備え、前記吸収器５を通過した後に前記凝縮器２を通過する温水管１１の、前記吸収器５より上流側に温水入口温度センサ１３を設け、この温水入口温度センサ１３が所定温度以上を検知した時に、前記温水管１１への温水流量を減少させる。前記吸収器５より上流側に温水ポンプ１２を設け、前記温水入口温度センサ１３からの検知信号により制御装置１５を介して前記温水ポンプ１２により流量制御を行う。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
吸収器から戻される稀吸収液を加熱して冷媒蒸気を分離する再生器と、この再生器から送られる冷媒蒸気を凝縮して液化する凝縮器と、この凝縮器から送られる冷媒液を蒸発させる蒸発器と、この蒸発器から送られる冷媒蒸気を吸収する前記吸収器とを備え、前記吸収器を通過した後に前記凝縮器を通過する温水管の、前記吸収器より上流側に温水入口温度センサを設け、この温水入口温度センサが所定温度以上を検知した時に、前記温水管への温水流量を減少させることを特徴とする吸収式ヒートポンプ。
【請求項２】
前記吸収器より上流側に温水ポンプを設け、前記温水入口温度センサからの検知信号により制御装置を介して前記温水ポンプにより流量制御を行うことを特徴とする請求項１に記載の吸収式ヒートポンプ。
【請求項３】
前記吸収器より上流側に流量制御弁を設け、この流量制御弁により前記温水管への温水流量を制御することを特徴とする請求項１に記載の吸収式ヒートポンプ。
【請求項４】
前記温水の負荷が減少して温水入口温度が上昇してきた場合、前記温水管への温水流量を徐々に減少させ、前記温水入口温度が所定値を超えた時に、前記温水流量が一定となるように制御することを特徴とする請求項１ないし請求項３いずれかに記載の吸収式ヒートポンプ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、部分負荷となった場合であっても、ヒートポンプとしての本来の効率の良い運転ができるようにした吸収式ヒートポンプに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、例えば冷媒として水、吸収液として臭化リチウム（ＬｉＢｒ）溶液を用いた吸収式ヒートポンプが知られている。この吸収式ヒートポンプは、主要な構成要素として、吸収器から戻される稀吸収液を加熱して冷媒蒸気を分離する再生器と、この再生器から送られる冷媒蒸気を凝縮して液化する凝縮器と、この凝縮器から送られる冷媒液を貯溜すると共に散布器から伝熱管に散布して蒸発させる蒸発器と、この蒸発器から送られる冷媒蒸気を、再生器から送られてくる濃吸収液を散布器から散布することで吸収する前記吸収器とを備えている（例えば特許文献１）。
【０００３】
上記のような一重効用の吸収式ヒートポンプを暖房運転に使用する場合は、前記蒸発器内を通過する伝熱管に副熱源として熱源水を通し、前記凝縮器から送られて蒸発器の底部に滞留する冷媒液を、冷媒ポンプにより蒸発器内の上部に設けられている散布器に送り込んで伝熱管に散布し、この冷媒液が蒸発する際に伝熱管内を流れる熱源水から熱を奪い、この冷媒蒸気が吸収器において散布された濃吸収液に吸収される際に、吸収器内を通過する温水管内を流れる温水（負荷から戻された低温水）を加温する。この吸収器で加温された温水は、温水管が前記凝縮器を通過する際に、再生器から送られた冷媒蒸気と熱交換して更に加温された後、負荷に供給して暖房熱源とする。
【０００４】
前記吸収式ヒートポンプでは、温水管における凝縮器より下流側に、温水の出口側温度を検知する温水出口温度センサが設けられ、この温水出口温度センサにより負荷に供給される温水の温度を検知し、この温水の温度がほぼ一定となるように流量制御弁を介して再生器に供給する駆動熱源（主熱源であって、例えばボイラから排出される水蒸気等）の流量を制御している。
【０００５】
しかしながら、負荷が減少すると当該負荷で消費される温水の熱量が減少し、前記温水出口温度センサが一定温度を保持していても、負荷から排出される温水の温度は高くなる傾向を示す。そして、この負荷から排出される温水は温水管の入口側に戻されるため、当該温水管の入口側での温水温度は上昇してくる。
【０００６】
温水管入口側での温水温度の上昇は、当該温水管が通過する吸収器での熱交換効率を低下させることになる。温度の高い温水が吸収器内の温水管を通過すると、蒸発器で蒸発した冷媒蒸気が吸収器において散布される濃吸収液に吸収され難くなり、このため吸収に伴って生じる冷媒蒸気の放熱量が減少するからである。
【０００７】
又、吸収器５で冷媒蒸気が吸収され難くなると、それに伴って蒸発器４内の伝熱管を通過する副熱源としての熱源水から奪う熱量が減少し、この副熱源の熱を有効利用することができなくなる。このような事態が発生すると、副熱源から充分な熱を吸い上げることにより主熱源用ボイラ等の省エネルギーを図ろうとするヒートポンプ本来の目的に反してしまう。
【０００８】
【特許文献１】特開平８−２３３３９１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明は、上記従来の吸収式ヒートポンプでの不都合を解消するためになされ、暖房運転中に部分負荷が生じても、温水管入口側での温水の温度上昇を抑えるようにした吸収式ヒートポンプ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】
【００１０】
上記の目的を達成するための手段として、本発明の請求項１は、吸収器から戻される稀吸収液を加熱して冷媒蒸気を分離する再生器と、この再生器から送られる冷媒蒸気を凝縮して液化する凝縮器と、この凝縮器から送られる冷媒液を蒸発させる蒸発器と、この蒸発器から送られる冷媒蒸気を吸収する前記吸収器とを備え、前記吸収器を通過した後に前記凝縮器を通過する温水管の、前記吸収器より上流側に温水入口温度センサを設け、この温水入口温度センサが所定の温度以上を検知した時に、前記温水管への温水流量を減少させることを特徴とする吸収式ヒートポンプを要旨とする。
【００１１】
本発明の請求項２は、請求項１の吸収式ヒートポンプにおいて、前記吸収器より上流側に温水ポンプを設け、前記温水入口温度センサからの検知信号により制御装置を介して前記温水ポンプにより流量制御を行うことを特徴とする。
【００１２】
本発明の請求項３は、請求項１に記載の吸収式ヒートポンプにおいて、前記吸収器より上流側に流量制御弁を設け、この流量制御弁により前記温水管への温水流量を制御することを特徴とする。
【００１３】
本発明の請求項４は、請求項１ないし請求項３いずれかの吸収式ヒートポンプにおいて、前記温水の負荷が減少して温水入口温度が上昇してきた場合、前記温水管への温水流量を徐々に減少させ、前記温水入口温度が所定値を超えた時に、前記温水流量が一定となるように制御することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
上記請求項１の発明によれば、吸収式ヒートポンプの暖房運転時に、温水管入口側での温水入口温度センサで温水の温度を検知し、所定温度以上を検知した時に温水入口側の温水流量を減少させることで、温水入口側での温水の温度上昇を抑えることができる。これにより、部分負荷が生じても、吸収式ヒートポンプとしての高い熱効率を確保することができる。
【００１５】
上記請求項２の発明によれば、前記吸収器より上流側に温水ポンプを設け、前記温水入口温度センサからの検知信号により制御装置を介して前記温水ポンプにより流量制御を行うので、温水管へ供給する温水流量を適正に調整することができる。
【００１６】
上記請求項３の発明によれば、前記温水の流量制御は、温水ポンプのインバータ制御に代えて流量制御弁により行うことができる。即ち、吸収器より上流側に流量制御弁を設け、この流量制御弁によって温水管への温水流量を制御することができる。
【００１７】
上記請求項４の発明によれば、温水の負荷が減少して温水入口温度が上昇してきた場合、温水管へ供給する温水流量を徐々に減少させ、温水入口温度が所定値を超えた時に、前記温水流量が一定となるように制御するので、温水流量の急激な変化を防いで温水ポンプを保護すると共に、流量不足による温水ポンプの異常状態を回避することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
次に、本発明に係る吸収式ヒータポンプの実施形態を図面に基づいて説明する。図１は、本発明に係る吸収式ヒートポンプの実施形態を示す要部の構成図である。図１において、１は再生器、２は凝縮器であり、これらは上胴３に収納されて仕切板３ａにより下部が仕切られている。４は蒸発器、５は吸収器であり、これらは下胴６に収納されて仕切板６ａにより下部が傾斜状態に仕切られている。
【００１９】
７は駆動熱源（主熱源）が流通する駆動熱源管であり、前記再生器１内を通過するように配管され、当該再生器１より上流側に流量制御弁８が設けられている。駆動熱源としては、例えばボイラやエンジン等から排出される水蒸気や熱水等を用いることができる。
【００２０】
前記再生器１では、吸収器５から吸収液ポンプ９及び稀吸収液管１０を介して供給される低濃度の吸収液（以下、稀吸収液と称する）を、前記駆動熱源管７を通る駆動熱源により加熱して冷媒蒸気を分離する。
【００２１】
この再生器１で稀吸収液から分離された冷媒蒸気は、隣接する凝縮器２に流入して冷却され、凝縮して凝縮器２の底部に溜まる。この凝縮器２では、温水管１１が通過するように配管され、この温水管１１は前記吸収器５内を通過した後に凝縮器２内を通過する。更に、温水管１１における吸収器５よりも上流側には温水ポンプ１２が設けられ、この温水ポンプ１２と吸収器５との間には、温水管入口側での温水の温度を検知する温水入口温度センサ１３が設けられ、更に凝縮器２よりも下流側には、温水管出口側での温水の温度を検知する温水出口温度センサ１４が設けられている。
【００２２】
１５は制御装置であり、前記温水入口温度センサ１３からの検知信号が入力され、この制御装置１５から前記温水ポンプ１２に制御信号が出力されて流量制御を行うようにしてある。尚、温水ポンプ１２は、位相制御等によりポンプの周波数制御を行うものとしても良い。
【００２３】
前記凝縮器２の底部に溜まる冷媒液は、冷媒液供給管１６によって前記蒸発器４に供給され、この蒸発器４の底部に溜まると共に、冷媒液ポンプ１７により冷媒液管１８を介して蒸発器４の上部に設けられた散布器４ａに供給して散布される。この蒸発器４においては、伝熱管１９が通過するように配管され、この伝熱管１９内を副熱源として例えば熱源水が流通する。
【００２４】
前記再生器１で冷媒蒸気が分離されて濃度が濃くなった吸収液（以下、濃吸収液と称する）は、吸収液供給管２０によって吸収器５に供給され、この吸収器５の上部に設けられた散布器５ａから散布される。前記吸収液供給管２０の途中には熱交換器２１が設けられ、この熱交換器２１内を前記稀吸収液管１０が通過することで、高温の濃吸収液と低温の稀吸収液との間で熱交換される。これにより、濃吸収液は冷やされて吸収器５に供給されるため、散布器５ａから散布された際に蒸発器４からの冷媒蒸気を吸収し易くなり、稀吸収液は温められて再生器１に供給されるため、冷媒蒸気を分離するための駆動熱源を減少させることができる。
【００２５】
上記のように構成された本発明に係る吸収式ヒートポンプは、暖房運転する時に、駆動熱源管７には駆動熱源として例えばボイラから排出された水蒸気を供給すると共に、前記伝熱管１９には副熱源として例えば熱源水を供給する。
【００２６】
この暖房運転時において、前記のように駆動熱源管７に供給した水蒸気により再生器１内の稀吸収液を加熱し、冷媒蒸気を分離する。再生器１で分離された冷媒蒸気は隣り合わせの凝縮器２内に流入し、この凝縮器２内の温水管１１を流れる温水に放熱し、冷媒液となって凝縮器２の底部に溜まる。
【００２７】
凝縮器２の底部に溜まった冷媒液は、前記冷媒液供給管１６により蒸発器４に供給されると共に、冷媒液ポンプ１７により冷媒液管１８を介して散布器４ａに送られて伝熱管１９に向けて散布される。散布された冷媒液は伝熱管１９内を流れる熱源水から熱を奪って蒸発し、冷媒蒸気となって隣り合わせの吸収器５内に流入する。
【００２８】
吸収器５内に流入した冷媒蒸気は、前記再生器１から吸収液供給管２０により吸収器５に供給されると共に、散布器５ａから散布される濃吸収液に吸収され、稀吸収液となって吸収器５の底部に溜まる。そして、吸収器５の底部に溜まった稀吸収液は、前記吸収液ポンプ９により稀吸収液管１０を通り、前記熱交換器２１で温められた後に再生器１に戻される。
【００２９】
このようにして、冷媒及び吸収液がそれぞれ回路によって循環し、温水管１１を通る温水は吸収器５を通過する際に、濃吸収液に吸収される冷媒蒸気と熱交換して加温され、次いで凝縮器２を通過する際に、再生器１から供給される冷媒蒸気と熱交換して再加温され、図示を省略した室内機等の負荷に供給されて暖房熱源として使用される。負荷で熱交換して温度低下した温水は、当該負荷から排出されると共に図示を省略した循環回路を介して温水管１１の入口側に戻される。
【００３０】
吸収式ヒートポンプの暖房運転時に負荷が減少すると、温水出口温度が高過ぎないように駆動熱源の供給量を減らす制御を行うが、前記のように負荷から排出される温水は温水管１１の入口側に戻される構成であるため、入口側での温水は温度上昇してくる。このように温水入口温度が上昇すると、前記のように温水管１１が通過する吸収器５での熱交換効率が低下する。即ち、温度上昇した温水が吸収器５内を通過すると、蒸発器４で蒸発した冷媒蒸気が吸収器５で散布される濃吸収液に吸収され難くなり、温水管１１に対する冷媒蒸気の放熱量が減少する。
【００３１】
又、吸収器５で冷媒蒸気が吸収され難くなると、蒸発器４での冷媒蒸気の発生が阻害されるため、伝熱管１９内を流れる熱源水から蒸発熱として奪う熱量が減少する。このため、副熱源を有効利用することにより再生器１に供給する駆動熱源としての水蒸気量を減らし、これによりボイラ等での使用熱エネルギーを節約しようとする目的が達成できなくなる。吸収式ヒートポンプは、熱源水から熱を汲み上げて熱効率を向上させるものであるが、上記のように温水入口温度の上昇によって副熱源の熱効率が低下すると、駆動熱源の節約が図れずヒートポンプとしての機能を充分発揮することができなくなる。
【００３２】
本発明では、このような事態が起こらないように、負荷の減少時に温水入口温度の上昇を防止する。その手段として、前記温水入口温度センサ１３が所定温度以上を検知した時に、温水管１１への温水流量を減少させることを特徴とする。
【００３３】
図２は、部分負荷時における温水流量制御スケジュール例を示すグラフである。この場合、例えば定格温水入口温度を４０℃、温水出口温度を８０℃に設定した例であり、部分負荷となって前記温水入口温度センサ１３が４０℃以上を検知すると、この検知信号が前記制御装置１５に入力され、この制御装置１５から前記温水ポンプ１２へと制御信号が出力される。この制御装置１５からの制御信号によって、温水ポンプ１２は流量制御を行い、温水管１１入口への温水流量を徐々に減少する。
【００３４】
この状態から前記温水入口温度センサ１３が６０℃以上を検知すると、この検知信号が前記制御装置１５に入力され、この制御装置１５から前記温水ポンプ１２に制御信号が出力され、温水管１１入口への温水流量を一定に保持する。
【００３５】
この場合の制御では、負荷２５％で温水入口温度が７０℃となることが予想されたが、上記のように温水管１１へ供給する温水流量を減少させることで、温水入口温度を６０℃まで下げることができた。これにより、吸収式ヒートポンプを適正に運転できる負荷条件が拡大し、しかも本来の効率の良い運転が可能となることが分かった。温水流量を５０％未満に絞らないのは、温水流量の急激な変化を防いで温水ポンプ１２を保護すると共に、流量不足による温水ポンプ１２の異常事態を回避するためである。
【００３６】
このようにして、部分負荷時に温水管１１の入口に供給する温水流量を減少させると、負荷から排出される温水の温度が下がり、この温度の下がった温水が温水管１１の入口側に戻されるため、温水管１１入口側での温水の温度上昇を抑えることができる。これにより、吸収式ヒートポンプの暖房運転中に、部分負荷となった場合でも、副熱源の熱源水から充分熱を汲み上げることが可能となり、吸収式ヒートポンプ本来の効率の良い運転が可能となる。
【００３７】
上記の実施形態では、温水流量を制御する手段として温水ポンプ１２を用いたが、これに限定されずに例えば吸収器５より上流側に流量制御弁（図略）を設け、この流量制御弁により温水管１１の入口側に供給する温水流量を制御するように構成しても良い。
【産業上の利用可能性】
【００３８】
本発明は、一重効用の吸収式ヒートポンプを暖房運転に使用する場合に、極めて有効に適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】本発明に係る吸収式ヒートポンプの実施形態を示す要部の構成図である。
【図２】本発明に係る吸収式ヒートポンプの部分負荷時における温水流量制御スケジュール例を示すグラフである。
【符号の説明】
【００４０】
１  再生器
２  凝縮器
４  蒸発器
５  吸収器
７  駆動熱源管
８  流量制御弁
９  吸収液ポンプ
１０  稀吸収液管
１１  温水管
１２  温水ポンプ
１３  温水入口温度センサ
１４  温水出口温度センサ
１５  制御装置
１６  冷媒液供給管
１７  冷媒液ポンプ
１８  冷媒液管
１９  伝熱管
２０  吸収液供給管
２１  熱交換器
【図１】
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【図２】
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