(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
吸収器と再生器と圧縮機とを有し、吸収器と再生器との間を循環する吸収媒体の経路および再生器の冷媒蒸気を圧縮機で圧縮して吸収器に移送する冷媒の経路を有するヒートポンプにおいて、前記再生器の冷却作用を外部に取り出す熱媒体と熱交換関係にある蒸発器を設け、さらに前記再生器内の吸収媒体と熱交換関係にある凝縮器を設け、さらに前記圧縮機で圧縮した冷媒蒸気を該凝縮器に導き凝縮した冷媒を貯蔵する冷媒貯蔵空間を設け、さらに再生器で濃縮した吸収媒体を貯蔵する吸収媒体貯蔵空間を設け、さらに前記蒸発器の冷媒空間を前記冷媒貯蔵空間および前記吸収器に接続して、圧縮機を運転して再生器で濃縮した吸収媒体を貯蔵し、かつ凝縮器で凝縮した冷媒を貯蔵することによって蓄熱を行うとともに、貯蔵した吸収媒体を前記吸収器に送り、かつ前記蒸発器に冷媒を送ることによって蓄熱を放出するよう構成したことを特徴とするヒートポンプ。
【請求項２】
冷媒蒸気を吸収媒体で吸収する吸収器と冷媒蒸気を吸収媒体から分離する再生器と冷媒蒸気を圧縮する圧縮機を有し、該吸収器と該再生器との間を循環する吸収媒体の循環経路および再生器の冷媒蒸気を圧縮機で圧縮して吸収器に移送する冷媒の経路を有するヒートポンプにおいて、前記再生器の冷却作用を外部に取り出す熱媒体と熱交換関係にある蒸発器を設け、さらに前記再生器内の吸収媒体と熱交換関係にある凝縮器を設け、さらに前記圧縮機で圧縮した冷媒蒸気を該凝縮器に導き凝縮した冷媒を貯蔵する冷媒貯蔵空間を設け該冷媒貯蔵空間を前記蒸発器と接続し、さらに再生器で濃縮した吸収媒体を貯蔵する吸収媒体貯蔵空間を設け該吸収媒体貯蔵空間を前記発生器および吸収媒体の循環経路と接続し、さらに前記蒸発器の冷媒空間を前記冷媒貯蔵空間および前記吸収器に接続して、圧縮機を運転して再生器で濃縮した吸収媒体を前記吸収媒体貯蔵空間に貯蔵し、かつ凝縮器で凝縮した冷媒を前記冷媒貯蔵空間に貯蔵することによって冷却作用および加熱作用の両方の蓄熱を行うとともに、貯蔵した吸収媒体を前記吸収器に送り、かつ前記蒸発器に冷媒を送ることによって冷却作用および加熱作用の両方の蓄熱を放出するよう構成したことを特徴とするヒートポンプ。
【請求項３】
冷媒蒸気を吸収媒体で吸収し吸収熱で温熱媒体を加熱する吸収器と再生熱を冷熱媒体から奪って冷媒蒸気を吸収媒体から分離する再生器と冷媒蒸気を圧縮する圧縮機を有し、該吸収器と該再生器との間を循環する吸収媒体の循環経路および再生器の冷媒蒸気を圧縮機で圧縮して吸収器に移送する冷媒の経路を有するヒートポンプにおいて、前記再生器の冷却作用を外部に取り出す冷熱媒体の経路を流動するものと同じ冷熱媒体と熱交換関係にある蒸発器を設け、さらに前記冷熱媒体が前記再生器または該蒸発器を選択的に流動できるよう冷熱媒体の経路を開閉弁を介してヒートポンプ外部との冷熱媒体の接続口と接続し、さらに前記再生器内の吸収媒体と熱交換関係にある凝縮器を設け、さらに該凝縮器には前記圧縮機で圧縮した冷媒蒸気を分岐して導く経路と凝縮器で凝縮した冷媒を前記冷媒貯蔵空間に導く経路を設け、さらに該冷媒貯蔵空間を前記蒸発器と接続し、さらに再生器で濃縮した吸収媒体を貯蔵する吸収媒体貯蔵空間を設け該吸収媒体貯蔵空間を前記発生器と接続し、さらに前記吸収媒体貯蔵空間を再生器を出た吸収媒体の循環経路と開閉弁を介して接続し、さらに前記蒸発器の冷媒空間を前記吸収器に接続するよう構成したことを特徴とするヒートポンプ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ヒートポンプに係り、特にデシカント式空調システム用の熱源機として使用する蓄熱機能を有するヒートポンプに関する。
【０００２】
【従来の技術】
デシカント式空調装置は米国特許第２７００５３７号明細書に記載されている。この公知例に示されたデシカント式空調装置では、デシカント（吸湿剤）の再生のための熱源として、１００〜１５０℃程度の温度の熱源を必要とし、もっぱら電気ヒータやボイラが熱源として用いられていた。最近になってデシカントの改良により、６０〜８０℃の温度でもデシカントの再生ができるデシカント空調装置が開発され、温度の低い熱源で運転が可能になって、デシカントの再生および処理空気の冷却用に電動式の蒸気圧縮式ヒートポンプまたは冷凍機を組合せたデシカント式空調装置が開発されるようになった。
【０００３】
図９は公知の電動式の蒸気圧縮式ヒートポンプ（冷凍機を含む）を組合せたデシカント式空調装置の一例で、図１０は図９の空調機の運転状態を示したモリエル線図である。図１０の図中番号１０１は空調空間、１０２は送風機、１０３は処理空気および再生空気と選択的に接することができるデシカント材を内包したデシカントロータ、１０４は顕熱熱交換器、１０５は加湿器、１０６は加湿器の給水配管、１０７〜１１３は処理空気の空気通路、１４０は再生空気の送風機、２２０は凝縮器で冷媒と再生空気の熱交換器（加熱器）、１２１は顕熱熱交換器、１２４〜１３０は再生空気の空気通路、２０１〜２０４は冷媒経路、２４０は蒸発器で冷媒と再生空気の熱交換器（冷却器）、２５０は膨張弁、２６０は圧縮機である。また図中、丸で囲ったアルファベットＫ〜Ｖは、図１０と対応する空気の状態を示す記号であり、ＳＡは給気を、ＲＡは還気を、ＯＡは外気を、ＥＸは排気を表わす。
【０００４】
この従来例の作用について説明すると、図９において、空調される室内１０１の空気（処理空気）は経路１０７を経て送風機１０２に吸引され昇圧されて経路１０８をへてデシカントロータ１０３に送られデシカントロータの吸湿剤で空気中の水分を吸着され絶対湿度が低下する。また吸着の際、吸着熱によって空気は温度上昇する。湿度が下がり温度上昇した空気は経路１０９を経て顕熱熱交換器１０４に送られ外気（再生空気）と熱交換して冷却される。冷却された空気は経路１１０を経て冷却器２４０に送られ冷凍機の作用によって冷却され、経路１１２を経て加湿器１０５に送られ水噴射または気化式加湿によって等エンタルピ過程で温度低下し経路１１３を経て空調空間１０１に戻される。
【０００５】
デシカントはこの過程で水分を吸着したため、再生が必要で、この従来例では外気を用いて次のように行われる。外気（ＯＡ）は経路１２４を経て送風機１４０に吸引され昇圧されて顕熱熱交換器１０４に送られ、処理空気を冷却して自らは温度上昇し経路１２５を経て次の顕熱熱交換器１２１に流入し、再生後の高温の空気と熱交換して温度上昇する。さらに顕熱熱交換器１２１を出た再生空気は経路１２６を経て加熱器２２０に流入し冷凍機の凝縮熱によって加熱され６０〜８０℃まで温度上昇し、相対湿度が低下する。相対湿度が低下した再生空気はデシカントロータ１０３を通過してデシカントロータの水分を除去する。デシカントロータ１０３を通過した再生空気は経路１２９を経て顕熱熱交換器１２１に流入し、再生前の再生空気の余熱を行ったのち経路１３０を経て排気として外部に捨てられる。
【０００６】
これまでの過程をモリエル線図を用いて説明すると、図１０において、空調される室内１０１の空気（処理空気：状態Ｋ）は経路１０７を経て送風機１０２に吸引され昇圧されて経路１０８をへてデシカントロータ１０３に送られデシカントロータの吸湿剤で空気中の水分を吸着され絶対湿度が低下するとともに吸着熱によって空気は温度上昇する（状態Ｌ）。湿度が下がり温度上昇した空気は経路１０９を経て顕熱熱交換器１０４に送られ外気（再生空気）と熱交換して冷却される（状態Ｍ）。冷却された空気は経路１１０を経て冷却器２４０に送られ冷凍機の作用によって冷却され（状態Ｎ）、経路１１２を経て加湿器１０５に送られ水噴射または気化式加湿によって等エンタルピ過程で温度低下し（状態Ｐ）、経路１１３を経て空調空間１０１に戻される。このようにして室内の還気（Ｋ）と給気（Ｐ）との間にはエンタルピ差ΔＱが生じ、これによって空調空間１０１の冷房が行われる。
【０００７】
デシカントの再生は次のように行われる。外気（ＯＡ：状態Ｑ）は経路１２４を経て送風機１４０に吸引され昇圧されて顕熱熱交換器１０４に送られ、処理空気を冷却して自らは温度上昇し（状態Ｒ）経路１２５を経て次の顕熱熱交換器１２１に流入し、再生後の高温の空気と熱交換して温度上昇する（状態Ｓ）。さらに顕熱熱交換器１２１を出た再生空気は経路１２６を経て加熱器２２０に流入しヒートポンプの凝縮熱によって加熱され６０〜８０℃まで温度上昇し、相対湿度が低下する（状態Ｔ）。相対湿度が低下した再生空気はデシカントロータ１０３を通過してデシカントロータの水分を除去する（状態Ｕ）。デシカントロータ１０３を通過した再生空気は経路１２９を経て顕熱熱交換器１２１に流入し、再生前の再生空気の余熱を行って自らは温度低下した（状態Ｖ）のち経路１３０を経て排気として外部に捨てられる。このようにしてデシカントの再生と処理空気の除湿、冷却をくりかえし行うことによって、デシカントによる空調が行われていた。
【０００８】
このように構成されたデシカント空調では、組み合わされる蒸気圧縮冷凍サイクルには８０℃程度の凝縮温度と１０℃程度の蒸発温度が要求される。近年になって蒸気圧縮冷凍サイクルの冷媒に従来のフロン系を使用せず自然環境に対する影響が少ないアンモニア等の自然冷媒を使用することが望まれるとともに、夏期の日中には圧縮機を停止しても冷房が行えるような所謂蓄熱機能が求められるようになったが、冷凍サイクルの冷媒にアンモニアを使用してこのような凝縮温度を達成しようとすると圧力が４２ｋｇ／ｃｍ2 にもなって異常に高くなり、装置が高価になる欠点があり、また蓄熱機能を持たせようとすると、１０℃程度の低温と８０℃程度の高温の両方の温度の蓄熱が必要となり、設備が極めて複雑で高価なものになる欠点があることが判った。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は前述した点に鑑みてなされたもので、ヒートポンプの作動圧力を下げることができ、かつ冷却作用および加熱作用の両方を蓄熱することによって、信頼性が高く安価な蓄熱機能を備えたヒートポンプを提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明によれば、吸収器と再生器と圧縮機とを有し、吸収器と再生器との間を循環する吸収媒体の経路および再生器の冷媒蒸気を圧縮機で圧縮して吸収器に移送する冷媒の経路を有するヒートポンプにおいて、前記再生器の冷却作用を外部に取り出す熱媒体と熱交換関係にある蒸発器を設け、さらに前記再生器内の吸収媒体と熱交換関係にある凝縮器を設け、さらに前記圧縮機で圧縮した冷媒蒸気を該凝縮器に導き凝縮した冷媒を貯蔵する冷媒貯蔵空間を設け、さらに再生器で濃縮した吸収媒体を貯蔵する吸収媒体貯蔵空間を設け、さらに前記蒸発器の冷媒空間を前記冷媒貯蔵空間および前記吸収器に接続して、圧縮機を運転して再生器で濃縮した吸収媒体を貯蔵し、かつ凝縮器で凝縮した冷媒を貯蔵することによって蓄熱を行うとともに、貯蔵した吸収媒体を前記吸収器に送り、かつ前記蒸発器に冷媒を送るようになっている。
【００１１】
また本発明では、冷媒蒸気を吸収媒体で吸収する吸収器と冷媒蒸気を吸収媒体から分離する再生器と冷媒蒸気を圧縮する圧縮機を有し、該吸収器と該再生器との間を循環する吸収媒体の循環経路および再生器の冷媒蒸気を圧縮機で圧縮して吸収器に移送する冷媒の経路を有するヒートポンプにおいて、前記再生器の冷却作用を外部に取り出す熱媒体と熱交換関係にある蒸発器を設け、さらに前記再生器内の吸収媒体と熱交換関係にある凝縮器を設け、さらに前記圧縮機で圧縮した冷媒蒸気を該凝縮器に導き凝縮した冷媒を貯蔵する冷媒貯蔵空間を設け該冷媒貯蔵空間を前記蒸発器と接続し、さらに再生器で濃縮した吸収媒体を貯蔵する吸収媒体貯蔵空間を設け該吸収媒体貯蔵空間を前記発生器および吸収媒体の循環経路と接続し、さらに前記蒸発器の冷媒空間を前記冷媒貯蔵空間および前記吸収器に接続して、圧縮機を運転して再生器で濃縮した吸収媒体を前記吸収媒体貯蔵空間に貯蔵し、かつ凝縮器で凝縮した冷媒を前記冷媒貯蔵空間に貯蔵することによって冷却作用および加熱作用の両方の蓄熱を行うとともに、貯蔵した吸収媒体を前記吸収器に送り、かつ前記蒸発器に冷媒を送ることによって冷却作用および加熱作用の両方の蓄熱を放出するようになっている。
【００１２】
さらに本発明によれば、冷媒蒸気を吸収媒体で吸収し吸収熱で温熱媒体を加熱する吸収器と再生熱を冷熱媒体から奪って冷媒蒸気を吸収媒体から分離する再生器と冷媒蒸気を圧縮する圧縮機を有し、該吸収器と該再生器との間を循環する吸収媒体の循環経路および再生器の冷媒蒸気を圧縮機で圧縮して吸収器に移送する冷媒の経路を有するヒートポンプにおいて、前記再生器の冷却作用を外部に取り出す冷熱媒体の経路を流動するものと同じ冷熱媒体と熱交換関係にある蒸発器を設け、さらに前記冷熱媒体が前記再生器または該蒸発器を選択的に流動できるよう冷熱媒体の経路を開閉弁を介してヒートポンプ外部との冷熱媒体の接続口と接続し、さらに前記再生器内の吸収媒体と熱交換関係にある凝縮器を設け、さらに該凝縮器には前記圧縮機で圧縮した冷媒蒸気を分岐して導く経路と凝縮器で凝縮した冷媒を前記冷媒貯蔵空間に導く経路を設け、さらに該冷媒貯蔵空間を前記蒸発器と接続し、さらに再生器で濃縮した吸収媒体を貯蔵する吸収媒体貯蔵空間を設け該吸収媒体貯蔵空間を前記発生器と接続し、さらに前記吸収媒体貯蔵空間を再生器を出た吸収媒体の循環経路と開閉弁を介して接続し、さらに前記蒸発器の冷媒空間を前記吸収器に接続するよう構成されている。
【００１３】
したがって、冷媒とともに吸収媒体を使用するためヒートポンプの作動圧力が下がるとともに、吸収媒体と冷媒を貯蔵することによって、冷却作用および加熱作用の両方を吸収媒体の濃度ポテンシャルの形で蓄熱し、また蓄熱を冷却作用および加熱作用の両方の作用として同時に取り出すことができるため、信頼性が高く安価な蓄熱機能を備えたヒートポンプを提供することができる。さらに水アンモニア系の吸収作動媒体などの自然冷媒も使用可能となるため、環境に対する影響が少ないヒートポンプおよびデシカント空調システムを提供することができる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係るヒートポンプの一実施例を図１乃至図４を参照して説明する。
【００１５】
図１は本発明を実施したヒートポンプの基本構成を示す図であり、図２は図１のヒートポンプと組合わせるデシカント空調機の基本構成を示す図である。図１において、本発明を実施したヒートポンプは冷媒蒸気を吸収媒体で吸収し吸収熱で伝熱管３０を介して温熱媒体（温水）を加熱する吸収器１と再生熱を伝熱管３２を介して冷熱媒体（冷水）から奪って冷媒蒸気を吸収媒体から分離する再生器２と吸収媒体の熱交換器５と冷媒蒸気を圧縮する圧縮機７とを有し、該吸収器１と該再生器２との間を循環する吸収媒体の循環経路２１、２２、２３、２４、２５、２６および再生器２の冷媒蒸気を圧縮機７で圧縮して吸収器に移送する冷媒の経路４０、４１、４２を有するヒートポンプであり、前記再生器２の冷却作用を伝熱管３２を介して外部に取り出す冷熱媒体の経路６２、６３を流動するものと同じ冷熱媒体と伝熱管３１を介して熱交換関係にある蒸発器３を設け、さらに前記冷熱媒体が前記再生器２または該蒸発器３を選択的に流動できるよう冷熱媒体の経路６２、６３を開閉弁７０、７１を介して、また経路６７、６８を開閉弁７２、７３および経路６４、６５を介して冷熱媒体の接続口６０、６１と接続し、さらに前記再生器２内の吸収媒体と熱交換関係にある凝縮器４を設け、さらに該凝縮器４には前記圧縮機７で圧縮した冷媒蒸気を経路４１から３方弁５３によって分岐して導く経路４３と凝縮器４で凝縮した冷媒を前記冷媒貯蔵空間１４に導く経路４４を設け、さらに該冷媒貯蔵空間１４を前記蒸発器３と冷媒経路４５、弁５２、冷媒経路４６を介して接続し、さらに再生器２で濃縮した吸収媒体を貯蔵する吸収媒体貯蔵空間１２を設け該吸収媒体貯蔵空間１２を前記発生器２と経路２７、開閉弁５１、経路２８を介して接続し、さらに前記吸収媒体貯蔵空間１２と再生器を出た吸収媒体の循環経路２１と経路２９、３方弁５０を介して接続し、さらに前記蒸発器３の冷媒空間を前記吸収器１に経路４７を介して接続するよう構成したものである。
【００１６】
このように構成された図１のヒートポンプからは冷熱媒体（冷水）と温熱媒体（温水）が、それぞれ冷水経路の出入口６０、６１、温水経路の出入口８０、８１を介して図２に示すデシカント空調機と接続され、循環するよう構成する。
【００１７】
図２のデシカント空調機は以下に示すよう構成されている。空調空間１０１は処理空気の送風機１０２の吸い込み口と経路１０７を介して接続し、送風機１０２の吐出口はデシカントロータ１０３と経路１０８を介して接続し、デシカントロータ１０３の処理空気の出口は再生空気と熱交換関係にある顕熱熱交換器１０４と経路１０９を介して接続し、顕熱熱交換器１０４の処理空気の出口は冷水熱交換器１１５と経路１１０を介して接続し、冷水熱交換器１１５の処理空気の出口は加湿器１０５と経路１１９を介して接続し、加湿器１０５の処理空気の出口は空調空間１０１と経路１１１を介して接続して処理空気のサイクルを形成する。一方再生用の空気経路は、外気を再生空気用の送風機１４０の吸い込み口と経路１２４を介して接続し、送風機１４０の吐出口は処理空気と熱交換関係にある顕熱熱交換器１０４と接続し、顕熱熱交換器１０４の再生空気の出口は別の顕熱熱交換器１２１の低温側入口と経路１２５を介して接続し、顕熱熱交換器１２１の低温側出口は温水熱交換器１２０と経路１２６を介して接続し、温水熱交換器１２０の再生空気の出口はデシカントロータ１０３の再生空気入口と経路１２７を介して接続し、デシカントロータ１０３の再生空気の出口は顕熱熱交換器１２１の高温側入口と経路１２８を介して接続し、顕熱熱交換器１２１の高温側出口は外部空間と経路１２９を介して接続して再生空気を外部から取り入れて、外部に排気するサイクルを形成する。
【００１８】
前記温水熱交換器１２０の温水入口は経路１２２を介してヒートポンプの温水経路の出口８１に接続し、温水熱交換器１２０の温水出口は経路１２３および温水ポンプ１５０を介してヒートポンプの温水経路の入口８０に接続する。また前記冷水熱交換器１１５の冷水入口は経路１１７を介してヒートポンプの冷水経路の出口６１に接続し、冷水熱交換器１１５の冷水出口は経路１１８およびポンプ１６０を介してヒートポンプの冷水経路の入口６０に接続する。なお図中、丸で囲ったアルファベットＫ〜Ｖは、図１０と対応する空気の状態を示す記号であり、ＳＡは給気を、ＲＡは還気を、ＯＡは外気を、ＥＸは排気を表わす。
【００１９】
本実施例の作用について以下に説明する。
【００２０】
まず通常の冷房運転を行う場合について説明する。この場合ヒートポンプは図３のように設定して運転する。図３において、３方弁５３の経路４３方向が閉じており、経路４１と経路４２が連通する。さらに開閉弁５１は閉じており、吸収媒体貯蔵空間１２と再生器２は連通していない。さらに弁５２は閉じており、冷媒貯蔵空間１４と蒸発器３は連通していない。さらに開閉弁７２、７３は閉じており、蒸発器３には冷熱媒体（冷水）は流動していない。さらに３方弁５０は経路２９方向が閉じており、吸収媒体貯蔵空間１２と再生器出口の吸収媒体経路２１は連通していない。このように設定されたヒートポンプの作用について説明すると、再生器２を出る溶液は経路２１、２２を経てポンプ６に吸い込まれて昇圧され、経路２３を経て熱交換器５で吸収器１からの戻りの吸収媒体と熱交換して、経路２４を経て吸収器１に流入する。吸収器１では圧縮機７からの冷媒蒸気（アンモニア）を吸収して吸収媒体濃度が薄くなる（冷媒濃度が濃くなる）とともに吸収熱を伝熱管３０を介して温熱媒体（温水）に放出した後、経路２５を経て熱交換器５に至り、再生器からの濃い吸収媒体と熱交換し経路２６を経て再生器２に戻る。
【００２１】
再生器２では圧縮機７の吸引作用を受けて伝熱管３２を介して再生熱を冷熱媒体（冷水）から奪って冷媒（アンモニア）を発生させる。このように吸収媒体は循環経路を循環する。圧縮機７は再生器２から冷媒蒸気を、経路４０を経て吸引し圧縮した後、経路４１、４２を経て吸収器１に送る。
【００２２】
これまでの運転形態におけるヒートポンプの作用の過程を図４を用いて説明する。図４はヒートポンプの作用の過程を示すデューリング線図である。図４において再生器２中の吸収媒体はＣの状態にあり、圧縮機の作用によって、冷媒蒸気（状態Ｅ）が分離される。分離された冷媒は圧縮されて（状態Ｆ）吸収器１に送られて吸収媒体に吸収される（状態Ａ）。再生器２では再生の際には再生熱を冷水から奪うことによって冷水を冷却する（図中では１０℃）。冷却した冷水は空調機に移送され処理空気の冷却に使用する。吸収媒体経路を循環する吸収媒体は、再生器２を出て（状態Ｃ）熱交換器で加熱され（状態Ｄ）、吸収器１に流入し圧縮機から来る冷媒蒸気を吸収した後（状態Ａ）、熱交換器で冷却され（状態Ｂ）、再び再生器２に戻る。吸収の際の吸収熱は温水に伝達され（図中では８０℃）で空調機に移送されデシカントの再生に使用する。このように本運転形態によって、ヒートポンプでは冷水の冷却と、温水の加熱を同時に行うことができる。
【００２３】
このようにして圧縮機を運転することによって吸収器１からは温水が、再生器２からは冷水を取り出すことができ、これらの冷水、温水はそれぞれ冷水経路の出入口６０、６１、温水経路の出入口８０、８１を介して図２に示すデシカント空調機に送られる。
【００２４】
一方デシカント空調機では、図２において、空調される室内１０１の空気（処理空気）は経路１０７を経て送風機１０２に吸引され昇圧されて経路１０８をへてデシカントロータ１０３に送られデシカントロータの吸湿剤で空気中の水分を吸着され絶対湿度が低下する。また吸着の際、吸着熱によって空気は温度上昇する。湿度が下がり温度上昇した空気は経路１０９を経て顕熱熱交換器１０４に送られ外気（再生空気）と熱交換して冷却される。冷却された空気は経路１１０を経て冷水熱交換器１１５に送られさらに冷却される。冷却された処理空気は加湿器１０５に送られ水噴射または気化式加湿によって等エンタルピ過程で温度低下し経路１１１を経て空調空間１０１に戻される。
【００２５】
デシカントロータはこの過程で水分を吸着したため、再生が必要で、この実施例では外気を再生用空気として用いて次のように行われる。外気（ＯＡ）は経路１２４を経て送風機１４０に吸引され昇圧されて顕熱熱交換器１０４に送られ、処理空気を冷却して自らは温度上昇し経路１２５を経て次の顕熱熱交換器１２１に流入し、再生後の高温の空気と熱交換して温度上昇する。さらに顕熱熱交換器１２１を出た再生空気は経路１２６を経て温水熱交換器１２０に流入し温水によって加熱され６０〜８０℃まで温度上昇し、相対湿度が低下する。温水熱交換器１２０を出て相対湿度が低下した再生空気はデシカントロータ１０３を通過してデシカントロータの水分を除去し再生作用をする。デシカントロータ１０３を通過した再生空気は経路１２８を経て顕熱熱交換器１２１に流入し、再生前の再生空気の余熱を行ったのち経路１２９を経て排気として外部に捨てられる。
【００２６】
このようにして、本発明のヒートポンプをデシカント空調機と組合わせることによって、通常の冷房運転を行うことができる。なおこのようなデシカント空調機の作用は図９において示した従来例と同様で冷却、加熱の熱源が、冷媒の代りにから冷水、温水から伝達される点のみが異なっており、従って図１０のモリエル線図が適用できるため、モリエル線図上による作用の説明は省略する。
【００２７】
つぎに、図１のヒートポンプにおいて蓄熱を行う場合の運転形態と作用について説明する。このような運転は一般的には夏期に深夜電力を使用して日中の冷房運転を圧縮機を運転せずに行うための冷房能力の備蓄として行うものである。この場合ヒートポンプは図５のように設定して運転する。図５において、３方弁５３の経路４２方向が閉じており、経路４１と経路４３が連通する。さらに開閉弁５１は開いており、吸収媒体貯蔵空間１２と再生器２は連通している。さらに開閉弁５２は閉じており、冷媒貯蔵空間１４と蒸発器３は連通していない。さらに開閉弁７２、７３は閉じており、蒸発器３には冷熱媒体（冷水）は流動していない。
【００２８】
さらに３方弁５０は経路２１方向が閉じており、再生器２と吸収媒体経路２２は連通していない。また冷水は停止して圧縮機７と溶液ポンプ６を運転する。また空調機側では図２において温水ポンプ１５０と送風機１４０を運転する。このように設定されたヒートポンプの作用について説明すると、図５において、吸収器１には冷媒が送られないので、吸収作用は停止する。一方、圧縮機７を運転すると、再生器２内の吸収媒体から冷媒蒸気が発生し、冷媒は圧縮されて経路４１、４３を経て再生器２と熱交換関係にある凝縮器４に流入する。冷媒は凝縮器４で熱を再生器２の吸収媒体に奪われて凝縮する。このように前記の再生器２内の吸収媒体から冷媒蒸気が発生する際の再生熱は冷媒の凝縮熱によって賄われるが、再生熱よりも凝縮熱の方が圧縮機の動力が加わるため一般に大きく、そのため再生器２内の吸収媒体温度は上昇傾向になる。
【００２９】
しかし再生器２内の吸収媒体はポンプ６の作用によって、吸収器１に送られそこで温熱媒体と熱交換して冷却されて再生器２に戻るように溶液の循環が行われているので、再生器２内の吸収媒体温度が異常に上昇することは回避される。また温水は吸収媒体の冷却によって自らは加熱され温度上昇するが、その熱は空調機の送風機１４０の作用によってもたらされる外気と温水熱交換器１２０で熱交換し、外気に放熱される。この時、デシカントロータ１０３は気温が上昇し相対湿度が低下した外気によって再生作用を受ける。凝縮した冷媒は経路４４を経て冷媒貯蔵空間１４に導かれ貯蔵される。また冷媒を放出して濃縮した吸収媒体は経路２７、開閉弁５１、経路２８を経て吸収媒体貯蔵空間１２を経由し、経路２９を経て吸収媒体の循環経路２２に戻り、循環経路を循環する。
【００３０】
このような運転状態では、吸収媒体の濃縮が進んで（本実施例では図８にて示すように大略吸収媒体濃度が２０％になった状態で）、冷媒が冷媒貯蔵空間１４に十分貯蔵された時点で運転を停止し、蓄熱保持の状態に移行する。その際３方弁５０はこれまで開いていた経路２９を閉じ、経路２１と経路２２を連通させるとともに、開閉弁５１を閉じ、さらに３方弁５３はこれまで開いていた経路４３を閉じ、経路４１と経路４２を連通させて、濃度の濃い吸収媒体と冷媒をそれぞれ吸収媒体貯蔵空間１２と冷媒貯蔵空間１４に貯蔵する。
【００３１】
これまでの吸収媒体の濃縮による蓄熱の過程を図６を用いて説明する。図６は吸収媒体濃縮の過程を示すデューリング線図である。図６において再生器２中の吸収媒体はＣの状態にあり、圧縮機の作用によって、冷媒蒸気（状態Ｅ）が分離される。分離された冷媒は圧縮されて（状態Ｆ）凝縮器４に送られ凝縮する（状態Ｇ）。凝縮の際の凝縮熱は状態Ｃの再生器２内の吸収媒体を加熱して、再生熱を賄う。なおこの運転形態では冷水は製造されず前記のごとく、外気への温水の放熱作用のみ行う。従って冷房作用をなさないので、空調機部分の説明は省略する。このようにして吸収媒体から冷媒を分離し濃度ポテンシャルの形で貯蔵することで、蓄熱作用が得られることは以下に示す運転形態で説明する。
【００３２】
つぎに、図１のヒートポンプにおいて圧縮機を運転せず濃度ポテンシャルの形で貯蔵した蓄熱を放出して冷房運転を行う場合の運転形態と作用について説明する。このような運転は一般的には夏期に日中の冷房運転を圧縮機を運転せずに行うもので所謂電力のピークカットの目的で行うものである。この場合ヒートポンプは図７のように設定して運転する。
【００３３】
図７において、３方弁５３の経路４２および経路４３方向が閉じており、経路４１はいずれとも連通しない。さらに開閉弁５１は開いており、吸収媒体貯蔵空間１２と再生器２は連通している。さらに弁５２は開いており、冷媒貯蔵空間１４と蒸発器３は連通している。さらに開閉弁７２、７３は開いており、蒸発器３には冷熱媒体（冷水）が流動し、一方開閉弁７０、７１は閉じており、再生器２には冷熱媒体（冷水）は流動しない。さらに３方弁５０は経路２１方向が閉じており、吸収媒体経路２２と再生器２出口の吸収媒体経路２１は連通していない。また溶液ポンプ６を運転する。このように設定されたヒートポンプの作用について説明すると、吸収器１の吸収作用によって蒸発器３で冷媒が蒸発し、蒸発の際伝熱管３１を介して蒸発熱を冷熱媒体から奪う。（図中では１０℃で蒸発し冷熱媒体を冷却する。）蒸発した冷媒は経路４７を経て吸収器１に流入する。
【００３４】
一方、吸収媒体は蓄熱運転によって濃縮され十分な吸収能力を備えた状態で吸収媒体貯蔵空間１２を出て経路２９、２２を経てポンプ６に吸い込まれて昇圧され、経路２３を経て熱交換器５で吸収器１からの戻りの吸収媒体と熱交換して、経路２４を経て吸収器１に流入する。吸収器１では蒸発器３からの冷媒蒸気（アンモニア）を吸収して吸収媒体濃度が薄くなる（冷媒濃度が濃くなる）とともに吸収熱を伝熱管３０を介して温熱媒体（温水）に放出する。（図中では８０℃で吸収し温熱媒体を加熱する。）吸収媒体は吸収器１を出た後、経路２５を経て熱交換器５に至り、吸収媒体貯蔵空間１２からの濃溶液と熱交換し経路２６を経て再生器２１に至り、更に経路２７、開閉弁５１、経路２８を経て吸収媒体貯蔵空間１２に戻る。吸収媒体貯蔵空間１２では吸収器１から戻る希釈された吸収媒体によって徐々に吸収媒体濃度が薄くなるが、吸収媒体が冷媒濃度で３０％程度になるまでは、前記の蒸発温度と吸収温度を維持し続けることができる。
【００３５】
これまでの過程を図８を用いて説明する。図８は吸収媒体のサイクルを示すデューリング線図である。蓄熱が完了した時点では、前記図６において説明したように再生器２中の吸収媒体はＣの状態にあり、圧縮機の作用によって分離された冷媒（状態Ｅ）は圧縮されて（状態Ｆ）凝縮器４に送られ凝縮して（状態Ｇ）貯蔵されている。また濃縮された再生器２中にあった吸収媒体（状態Ｃ）は吸収媒体貯蔵空間１２に貯蔵されている。このような状態から、蓄熱を放出して冷房運転を行う場合には、吸収媒体はポンプ６の作用によって吸収器１に送られ蒸発器３で蒸発した冷媒（図中では１０℃で蒸発）を吸収し（状態Ａ：図中では８０℃で吸収）、希釈された後、吸収媒体貯蔵空間１２に戻り該吸収媒体貯蔵空間１２に貯蔵された吸収媒体と混合し、全体の吸収媒体が希釈して吸収能力が低下するまでこのサイクルを継続することによって圧縮機を運転することなく冷水、温水の両方を同時に製造することができ、冷熱と温熱の２つの蓄熱効果が得られる。
【００３６】
なお本運転形態における空調機の作用は、ヒートポンプから冷水、温水が供給されることで図３における通常の冷房運転の実施例と同じであるので、ここでは説明を省略する。
【００３７】
このようにして本発明によれば、深夜圧縮機を運転して吸収媒体から冷媒を分離し濃度ポテンシャルの形で貯蔵しておくことで、日中圧縮機を運転することなく冷水温水を同時に製造することができる。すなわち本発明のヒートポンプは、圧縮機を運転して再生器で濃縮した吸収媒体を貯蔵し、かつ凝縮器で凝縮した冷媒を貯蔵することによって蓄熱を行うとともに、貯蔵した吸収媒体を前記吸収器に送り、かつ前記蒸発器に冷媒を送ることによって冷却作用および加熱作用の両方の蓄熱を放出することができる効果がある。
【００３８】
なお、本発明の説明において、機能を明確にするために蒸発器３と冷媒貯蔵空間１４を別の構成機器として示したが、蒸発器３に冷媒貯蔵空間１４の機能を持たせて一体化しても差し支えなく、その場合には図１における開閉弁５２を経路４４または４３中に設けるとともに、経路４７中に新規に開閉弁を設置することで同等の作用が得られる。
【００３９】
また本発明の説明において、機能を明確にするために再生器２と吸収媒体貯蔵空間１２を別の構成機器として示したが、再生器２に吸収媒体貯蔵空間１２の機能を持たせて一体化しても差し支えないが、その場合には蓄熱した状態で圧縮機を運転した通常の冷房運転ができなくなるが、蓄熱した後、蓄熱による冷房運転を行う場合には同等の作用が得られる。
【００４０】
また図４で説明した運転と図８で説明した運転では、同じ冷水と温水の温度を得る運転を行う場合に吸収媒体の濃度に差異を設けた方が良い場合がある。たとえば圧縮機を運転せず蓄熱で冷房を行う図８の運転形態では、吸収媒体の冷媒濃度が２０〜３０％であるのに対し、圧縮機を運転して冷房を行う図４の運転形態の場合には、吸収媒体の冷媒濃度は５０〜６０％が適当である。もし図４の運転の場合に吸収媒体の冷媒濃度を２０〜３０％にすると、図４のサイクル全体が低圧側に移り、圧縮機の吸い込み比容積が増大して圧縮機が吸い込める冷媒重量が減少してしまうため能力が低下してしまう。従って図４の運転の場合に吸収媒体の冷媒濃度を増加させる即ち吸収媒体を希釈することを行った方が良い。もし蓄熱を保持した状態でこの希釈作業を行う場合にはせっかく貯蔵した濃い吸収媒体を希釈することはできないので、吸収媒体貯蔵空間１２を開閉弁５１および３方弁５０の操作によって密閉して保管するとともに、図１中に示したように弁５５を設け、冷媒貯蔵空間１４と吸収媒体経路２２とを弁５５および破線で記述した冷媒経路４７、４８を介して連通させ、該弁５５を一時的に開いて冷媒を冷媒経路４７、４８を経て吸収媒体の経路２２に注入することで主サイクル中の吸収媒体の希釈作業を行うよう構成しも差し支えない。
【００４１】
このようにして、本発明によれば、ヒートポンプの作動圧力を下げることができるとともに、冷熱と温熱の２つの蓄熱機能が同時に得られ、デシカント空調用に冷却作用および加熱作用の両方を同時に供給することができるヒートポンプを提供することができる。
【００４２】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、ヒートポンプの作動圧力が下がるとともに、冷却作用および加熱作用の両方を吸収媒体の濃度ポテンシャルの形で蓄熱し、また蓄熱を冷却作用および加熱作用の両方の作用として同時に取り出すことができるため、信頼性が高く安価な蓄熱機能を備えたヒートポンプおよびデシカント空調システムを提供することができ、さらに水アンモニア系の吸収作動媒体などの自然冷媒も使用可能となるため、環境に対する影響が少ないヒートポンプおよびデシカント空調システムを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るヒートポンプの一実施例の基本構成を示す説明図。
【図２】本発明に係るデシカント空調機の一実施例の基本構成を示す説明図。
【図３】本発明に係るヒートポンプの運転形態示す説明図。
【図４】図３のヒートポンプのサイクルをデューリング線図で示す説明図。
【図５】本発明に係るヒートポンプの運転形態示す説明図。
【図６】図５のヒートポンプのサイクルをデューリング線図で示す説明図。
【図７】本発明に係るヒートポンプの運転形態示す説明図。
【図８】図７のヒートポンプのサイクルをデューリング線図で示す説明図。
【図９】従来のデシカント空調の基本構成を示す説明図。
【図１０】従来のデシカント空調の空気のデシカント空調サイクルをモリエル線図で示す説明図。
【符号の説明】
１・・・吸収器
２・・・再生器
３・・・蒸発器
４・・・凝縮器
５・・・熱交換器
６・・・溶液ポンプ
７・・・圧縮機
１２・・・吸収媒体貯蔵空間
１４・・・冷媒貯蔵空間
２１・・・吸収媒体（溶液）経路
２２・・・吸収媒体（溶液）経路
２３・・・吸収媒体（溶液）経路
２４・・・吸収媒体（溶液）経路
２５・・・吸収媒体（溶液）経路
２６・・・吸収媒体（溶液）経路
２７・・・吸収媒体（溶液）経路
２８・・・吸収媒体（溶液）経路
２９・・・吸収媒体（溶液）経路
３０・・・伝熱管（温水）
３１・・・伝熱管（冷水）
３２・・・伝熱管（冷水）
４０・・・冷媒経路
４１・・・冷媒経路
４２・・・冷媒経路
４３・・・冷媒経路
４４・・・冷媒経路
４５・・・冷媒経路
４６・・・冷媒経路
４７・・・冷媒経路
５０・・・３方弁
５１・・・弁
５２・・・弁
５３・・・３方弁
５５・・・弁
６０・・・冷水経路
６１・・・冷水経路
６２・・・冷水経路
６３・・・冷水経路
６４・・・冷水経路
６５・・・冷水経路
７０・・・弁
７１・・・弁
７２・・・弁
７３・・・弁
８０・・・温水経路
８１・・・温水経路
１０１・・・空調空間
１０２・・・送風機
１０３・・・デシカントロータ
１０４・・・顕熱熱交換器
１０５・・・加湿器
１０６・・・給水管
１０７・・・空気経路
１０８・・・空気経路
１０９・・・空気経路
１１０・・・空気経路
１１１・・・空気経路
１１５・・・冷水熱交換器
１１７・・・冷水経路
１１８・・・冷水経路
１１９・・・空気経路
１２０・・・温水熱交換器
１２１・・・顕熱熱交換器
１２２・・・温水経路
１２３・・・温水経路
１２４・・・空気経路
１２５・・・空気経路
１２６・・・空気経路
１２７・・・空気経路
１２８・・・空気経路
１２９・・・空気経路
１３０・・・空気経路
１４０・・・送風機
１５０・・・温水ポンプ
１６０・・・冷水ポンプ
２０１・・・冷媒経路
２０２・・・冷媒経路
２０３・・・冷媒経路
２０４・・・冷媒経路
２２０・・・凝縮器
２４０・・・蒸発器
２５０・・・膨張弁
２６０・・・圧縮機
ａ・・・吸収媒体サイクルの状態点
ｂ・・・吸収媒体サイクルの状態点
ｃ・・・吸収媒体サイクルの状態点
ｄ・・・吸収媒体サイクルの状態点
ｅ・・・吸収媒体サイクルの状態点
ｆ・・・吸収媒体サイクルの状態点
Ａ・・・吸収媒体サイクルの状態点
Ｂ・・・吸収媒体サイクルの状態点
Ｃ・・・吸収媒体サイクルの状態点
Ｄ・・・吸収媒体サイクルの状態点
Ｅ・・・吸収媒体サイクルの状態点
Ｆ・・・吸収媒体サイクルの状態点
Ｋ・・・デシカント空調の空気の状態点
Ｌ・・・デシカント空調の空気の状態点
Ｍ・・・デシカント空調の空気の状態点
Ｎ・・・デシカント空調の空気の状態点
Ｐ・・・デシカント空調の空気の状態点
Ｑ・・・デシカント空調の空気の状態点
Ｒ・・・デシカント空調の空気の状態点
Ｓ・・・デシカント空調の空気の状態点
Ｔ・・・デシカント空調の空気の状態点
Ｕ・・・デシカント空調の空気の状態点
Ｖ・・・デシカント空調の空気の状態点
Ｘ・・・デシカント空調の空気の状態点
ＳＡ・・・給気
ＲＡ・・・還気
ＥＸ・・・排気
ＯＡ・・・外気
ΔＱ・・・冷房効果
【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】
0003743579.tif 000009
【図９】
0003743579.tif 000010
【図１０】
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