| 【発明の名称】 |
複合熱移動装置 |
| 【発明者】 |
【氏名】新村 修三郎
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| 【要約】 |
【課題】圧縮式熱移動装置と吸収式熱移動装置とを組み合わせたシステムにおいて、冷房時の圧縮式熱移動装置に生じる凝縮熱を吸収式熱移動装置の作動のために有効利用し、エネルギー利用効率を高める。
【解決手段】圧縮式ヒートポンプシステム１と吸収式冷凍システム７０と、室内熱交換器１０１を含む熱媒流体循環路１００とを備え、熱媒流体循環路１００が上記両システム１，７０にわたって設けられ、両システム１，７０によって冷房のための熱媒流体の冷却等が行なわれるようにする。このような装置において、圧縮式ヒートポンプシステム１の冷媒回路１０に生じる凝縮熱を吸収式冷凍システム７０へ導く凝縮熱送給通路４５と、吸収式冷凍システム７０の吸収器７２から再生器７３へ流れる吸収液を上記凝縮熱で加熱する吸収液加熱用の熱交換器８５とが設けられている。 |
【特許請求の範囲】
【請求項１】 圧縮機により冷媒を循環させる圧縮式熱移動装置と、吸収式熱移動装置とを備え、室内熱交換器を含む熱媒流体循環路を上記圧縮式熱移動装置と吸収式熱移動装置とにわたって設け、上記熱媒流体循環路を循環する熱媒流体の少なくとも冷却を上記圧縮式熱移動装置及び吸収式熱移動装置によって行なうようにした複合熱移動装置において、上記圧縮式熱移動装置の冷媒回路に生じる冷媒凝縮熱を上記吸収式熱移動装置へ導く凝縮熱送給通路と、上記吸収式熱移動装置の吸収器から再生器へ流れる吸収液を上記凝縮熱送給通路により導かれた冷媒凝縮熱で加熱する吸収液加熱手段とを設けたことを特徴とする複合熱移動装置。
【請求項２】 上記凝縮熱送給通路は水を循環させるようにし、上記圧縮式熱移動装置の冷媒凝縮熱を回収する凝縮熱回収用熱交換器を通った水を吸収式熱移動装置へ導くように上記凝縮熱送給通路を構成したことを特徴とする請求項１記載の複合熱移動装置。
【請求項３】 上記圧縮式熱移動装置は圧縮機が水冷エンジンで駆動されるものであり、上記凝縮熱送給通路を循環する水はエンジン冷却水であることを特徴とする請求項２記載の複合熱移動装置。
【請求項４】 凝縮熱回収用熱交換器とエンジンの排ガスの熱を回収する排ガス熱交換器とを通過したエンジン冷却水が吸収式熱移動装置へ導かれるように凝縮熱送給通路を構成したことを特徴とする請求項３記載の複合熱移動装置。
【請求項５】 凝縮熱回収用熱交換器とエンジンの冷却水ジャケットとを通過したエンジン冷却水が吸収式熱移動装置へ導かれるように凝縮熱送給通路を構成したことを特徴とする請求項３記載の複合熱移動装置。
【請求項６】 上記凝縮熱送給通路は圧縮式熱移動装置の冷媒回路における高温高圧の冷媒を吸収式熱移動装置の吸収液加熱手段へ導くようにしたことを特徴とする請求項１記載の複合熱移動装置。
【請求項７】 冷房時もしくは冷凍時に、圧縮式熱移動装置の蒸発器と吸収式熱移動装置の蒸発器とにより熱媒流体循環路を循環する熱媒流体の冷却を行なうようにしたことを特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載の複合熱移動装置。
【請求項８】 冷暖房可能な空調装置を構成する複合熱移動装置であって、冷房時に圧縮式熱移動装置の凝縮熱を上記凝縮熱送給通路によって吸収式熱移動装置の吸収液加熱手段に送る一方、暖房時には圧縮式熱移動装置の凝縮熱を室内熱交換器に送るようにしたことを特徴とする請求項１乃至７のいずれかに記載の複合熱移動装置。
【請求項９】 暖房時に、圧縮式熱移動装置の凝縮器により熱媒流体循環路の熱媒流体を加熱し、その加熱した熱媒流体を室内熱交換器に導くようにしたことを特徴とする請求項８記載の複合熱移動装置。
【請求項１０】 暖房時に、エンジン駆動圧縮式熱移動装置のエンジン排熱により熱媒流体循環路の熱媒流体を加熱し、その加熱した熱媒流体を室内熱交換器に導くようにしたことを特徴とする請求項８または９記載の複合熱移動装置。
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【発明の詳細な説明】【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、圧縮式熱移動装置と吸収式熱移動装置とを備える複合熱移動装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来から、冷凍機またはヒートポンプを構成する熱移動装置として、圧縮式熱移動装置及び吸収式熱移動装置が知られている。
【０００３】圧縮式熱移動装置は、圧縮機から吐出した冷媒を凝縮器、膨張弁、蒸発器を経て圧縮機に戻すように循環させ、蒸発器での吸熱や凝縮器での放熱を利用して冷暖房などを行なうようにしたものである。
【０００４】吸収式熱移動装置は、冷媒を蒸発させる蒸発器と、蒸発器から導かれる冷媒蒸気を吸収液に吸収させる吸収器と、吸収器で冷媒の吸収を行なった後の吸収液を導入してこの吸収液から冷媒を放出する再生器と、再生器から送り出された冷媒蒸気を凝縮する凝縮器とを有し、冷凍機として使用する場合は上記蒸発器で冷熱を取り出し、ヒートポンプ装置として使用する場合は上記凝縮器で熱を取り出すようにしたものである。
【０００５】一般にこれらの熱移動装置は個別に用いられるが、例えば特公平２−１４６２５号公報に示されるように、これらの熱移動装置を組み合わせて用いることにより、性能を高めるようにすることも考えられている。すなわち、上記公報に示された冷暖房装置は、エンジン駆動圧縮式ヒートポンプと吸収式冷温水機で冷却または加温するように構成されているものであり、冷房時は室内機から戻った空調用冷水が吸収式冷温水機で予冷され、圧縮式ヒートポンプでさらに冷却されてから室内機に送られる。一方、暖房時は、室内機から戻った空調用温水が圧縮式ヒートポンプで予熱され、次いで吸収式冷温水機で加熱され、さらにエンジン排熱で加熱されてから、室内機に送られるようになっている。このような装置によると、圧縮式ヒートポンプと吸収式冷温水機との相乗作用で、冷房及び暖房の性能が高められる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】ところで、近年、住生活の向上に伴ってエネルギー消費量が増大し、地球環境の面からもエネルギーを効率的に利用してその消費を抑制することが要求されてきている。
【０００７】エンジン駆動圧縮式ヒートポンプを用いた冷暖房装置では、現在、エンジン排熱を暖房時に給湯等で回収、利用する方法は開発されつつあるが、冷房廃熱（冷房運転時の冷媒凝縮熱及びエンジン排熱）の回収については充分に開発されておらず、とくに冷房運転時の冷媒凝縮熱は大気に捨てられていた。
【０００８】上記公報に記載の冷暖房装置でも、冷房時に圧縮式ヒートポンプに生じる凝縮熱は有効利用されず、凝縮器から放熱されていた。
【０００９】本発明はこのような事情に鑑み、圧縮式熱移動装置と吸収式熱移動装置とを組み合わせたシステムにおいて、従来では大気に捨てられていた冷房時の圧縮式熱移動装置における凝縮熱を吸収式熱移動装置の作動のために有効利用し、エネルギー利用効率を高めることができる複合熱移動装置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】本発明は、圧縮機により冷媒を循環させる圧縮式熱移動装置と、吸収式熱移動装置とを備え、室内熱交換器を含む熱媒流体循環路を上記圧縮式熱移動装置と吸収式熱移動装置とにわたって設け、上記熱媒流体循環路を循環する熱媒流体の少なくとも冷却を上記圧縮式熱移動装置及び吸収式熱移動装置によって行なうようにした複合熱移動装置において、上記圧縮式熱移動装置の冷媒回路に生じる冷媒凝縮熱を上記吸収式熱移動装置へ導く凝縮熱送給通路と、上記吸収式熱移動装置の吸収器から再生器へ流れる吸収液を上記凝縮熱送給通路により導かれた冷媒凝縮熱で加熱する吸収液加熱手段とを設けたものである。
【００１１】この複合熱移動装置によると、冷房もしくは冷凍が行われるとき、上記圧縮式熱移動装置と吸収式熱移動装置の双方により熱媒流体が充分に冷却され、冷房等の性能が高められる。しかも、上記圧縮式熱移動装置において生じる凝縮熱が、吸収式熱移動装置において吸収液の加熱に有効利用される。そして、吸収器から再生器へ流れる吸収液が加熱されることにより、再生器での冷媒の蒸発、分離が効率良く行われる。
【００１２】この発明の装置において、上記凝縮熱送給通路は水を循環させるようにし、上記圧縮式熱移動装置の冷媒凝縮熱を回収する凝縮熱回収用熱交換器を通った水を吸収式熱移動装置へ導くように上記凝縮熱送給通路を構成しておけばよい。とくに、上記圧縮式熱移動装置の圧縮機が水冷エンジンで駆動されるものである場合に、上記凝縮熱送給通路を循環する水はエンジン冷却水であればよい。このようにすると、水冷エンジン駆動の圧縮式熱移動装置において冷却水回路を流れる冷却水が凝縮熱の回収に利用される。
【００１３】また、この装置において、凝縮熱回収用熱交換器とエンジンの排ガスの熱を回収する排ガス熱交換器とを通過したエンジン冷却水が吸収式熱移動装置へ導かれるように凝縮熱送給通路を構成しておけば、凝縮熱に加えてエンジン排熱も、吸収式熱移動装置における吸収液の加熱に有効利用される。
【００１４】凝縮熱回収用熱交換器とエンジンの冷却水ジャケットとを通過したエンジン冷却水が吸収式熱移動装置へ導かれるように凝縮熱送給通路を構成しておいてもよい。
【００１５】上記凝縮熱送給通路は、圧縮式熱移動装置の冷媒回路における高温高圧の冷媒を吸収式熱移動装置の吸収液加熱手段へ導くようにしておいてもよい。このようにすると、圧縮式熱移動装置の冷媒回路における高温高圧の冷媒が吸収液加熱手段において凝縮し、凝縮熱が直接的に吸収液に与えられる。
【００１６】本発明に装置において、冷房時もしくは冷凍時に、圧縮式熱移動装置の蒸発器と吸収式熱移動装置の蒸発器とにより熱媒流体循環路を循環する熱媒流体の冷却を行なうようにしておけばよい。
【００１７】また、本発明の複合熱移動装置は冷暖房可能な空調装置に適用することができ、この場合、冷房時に圧縮式熱移動装置の凝縮熱を上記凝縮熱送給通路によって吸収式熱移動装置の吸収液加熱手段に送る一方、暖房時には圧縮式熱移動装置の凝縮熱を室内熱交換器に送るようにする。具体的には、暖房時に、圧縮式熱移動装置の凝縮器により熱媒流体循環路の熱媒流体を加熱し、その加熱した熱媒流体を室内熱交換器に導くようにすればよい。このようにすれば、暖房時に圧縮式熱移動装置の凝縮熱が暖房に供せられる。
【００１８】さらに、暖房時にはエンジン駆動圧縮式熱移動装置のエンジン排熱により熱媒流体循環路の熱媒流体を加熱し、その加熱した熱媒流体を室内熱交換器に導くようにすることが好ましく、このようにすればエンジン排熱も暖房に有効利用される。
【００１９】
【発明の実施の形態】本発明の実施の形態について図面を用いて説明する。
【００２０】図１は、本発明の複合熱移動装置の一例としての空調装置を示しており、この空調装置は、圧縮式熱移動装置としての圧縮式ヒートポンプシステム１と、吸収式熱移動装置としての吸収式冷凍システム７０と、室内熱交換器１０１を含む熱媒流体循環路１００とを備えている。
【００２１】圧縮式ヒートポンプシステム１には、水冷式ガスエンジン２（以下、エンジン２と略す）と、このエンジン２により駆動される圧縮機１１を備えた冷媒回路１０と、上記エンジン２を冷却するための冷却水回路４０とが設けられている。
【００２２】上記エンジン２の本体３には、燃料ガスを供給する燃料ガス供給通路４と不図示の空気導入通路とが不図示の混合器により合体されて、混合気の通路とされる不図示の吸気通路と、排気通路５とが接続されている。上記燃料ガス供給通路４には、燃料ガスの流量を制御する電磁弁６が設けられている。エンジン本体３にはウォータジャケット７が設けられている。
【００２３】また、排気通路５には、排ガス熱交換器８が設けられるとともに、これより上流側にリニア三方電磁弁９が設けられ、このリニア三方電磁弁９と排ガス熱交換器８との間に、排気ガスを直接排ガス熱交換器８に導く主通路５ａと、排ガスを吸収式冷凍システム７０側に導き後記再生器７３の加熱部８７を経て主通路５ａに戻す排気ガス導通路５ｂとが形成されている。そして、リニア三方電磁弁９により、主通路５ａと排気ガス導通路５ｂとの流通割合を調節し得るようになっている。
【００２４】上記冷媒回路１０は、圧縮機１１から吐出される冷媒を凝縮器、膨張弁、蒸発器を通して圧縮機１１に戻すように循環させるための閉回路を構成するものである。当実施形態では、冷房時と暖房時とに応じて冷媒循環経路を切替えるための四方弁１２を備えるとともに、凝縮器及び蒸発器のうちの一方を構成する室外熱交換器１３と、他方を構成する熱交換器１４と、電子膨張弁１５，１６，１７とを備えている。
【００２５】冷媒回路１０を具体的に説明すると、圧縮機１１と四方弁１２との間には、圧縮機１１の吐出口と四方弁１２の第１ポートとを接続する吐出側ライン２１と、四方弁１２の第２ポートと圧縮機１１の吸込口とを接続する吸込側ライン２２とが配設されている。上記吐出側ライン２１には、高圧冷媒からオイルを分離するオイルセパレータ２３が設置されており、分離されたオイルは不図示の管路により圧縮機１１に戻される。また、上記吸込側ライン２２には、液相冷媒を分離して気相冷媒のみを圧縮機１１の吸込口に戻すためのアキュムレータ２４が設置されている。
【００２６】上記四方弁１２の第３ポートにはライン２５を介して室外熱交換器１３が接続されている。このライン２５の途中に二重管熱交換器２６（冷却水から冷媒への熱移動を目的とする熱交換器であるので、以下、Ｗ−Ｒ熱交換器２６と呼ぶ）が設けられている。上記室外熱交換器１３には電子膨張弁１６を介してレシーバ２８が接続されている。また、レシーバ２８と熱交換器１４とが、電子膨張弁１５を介して接続されている。一方、四方弁１２の第４ポートにはライン３０を介して熱交換器１４が接続されている。
【００２７】さらに冷媒回路１０には、圧縮機１１と四方弁１２との間の吐出側ライン２１から分岐し、下流端が上記レシーバ２８に至るバイパス通路３１が設けられている。そしてこのバイパス通路３１には、電子膨張弁１７が設けられるとともに、この電子膨張弁１７の上流に凝縮熱回収用熱交換器３２（冷媒から冷却水への熱移動を目的とする熱交換器であるので、以下、Ｒ−Ｗ熱交換器３２と呼ぶ）が設けられ、さらにこのＲ−Ｗ熱交換器３２の上流に、流量調節用の電磁弁３３が設けられている。
【００２８】上記冷却水回路４０は、その主通路４１に、水ポンプ４２と、上記Ｒ−Ｗ熱交換器３２と、ウォータジャケット７と、ラジエータ４４とを備えており、水ポンプ４２から吐出された冷却水がＲ−Ｗ熱交換器３２、ウォータジャケット７、排ガス熱交換器８及びラジエータ４４を経て水ポンプ４２に戻るように主通路４１が形成されている。
【００２９】また、排ガス熱交換器８とラジエータ４４との間の主通路４１から分岐した凝縮熱送給用の通路４５が設けられている。この通路４５は、吸収式冷凍システム７０側に延び、後記吸収液加熱用の熱交換器８５を経て、ラジエータ４４と水ポンプ４２との間の主通路４１に至るように形成されている。
【００３０】さらに、上記通路４５には、熱交換器８５をバイパスするバイパス通路４６と、熱交換器８５をバイパスして熱媒流体循環路１００中の熱媒流体への熱供給用の熱交換器４８を通る通路４７とが接続されている。そして、通路４５の分岐個所よりも下流側の主通路４１と、通路４５と、バイパス通路４６と、通路４７とにそれぞれ、電磁弁５０，５１，５２，５３が設けられ、これらの通路の冷却水流通割合が調節されるようになっている。
【００３１】さらに、排ガス熱交換器８の下流の主通路４１から分岐して高温の冷却水の一部を上記Ｗ−Ｒ熱交換器２６に導く通路５５が設けられ、この通路５５は上記Ｗ−Ｒ熱交換器２６を経てラジエータ４４より下流の主通路４１に至っている。この通路５５の途中には、流量調節用の電磁弁５６が設けられている。
【００３２】一方、吸収式冷凍システム７０は、当実施形態では単効用サイクルであって、蒸発器７１、吸収器７２、再生器７３及び凝縮器７４を備え、これらの間に冷媒及び吸収液の通路が配設されるとともに、上記吸収器７２及び凝縮器７４において冷媒及び吸収液を冷却するための冷却水回路９０が設けられている。
【００３３】上記蒸発器７１は、高真空に保たれた容器内に熱媒流体循環路１００の一部をなす伝熱管７５を配置し、上部から導入される水等の冷媒液を上記伝熱管７５に滴下させて蒸発させることにより、気化熱に相当する熱を伝熱管７５内の熱媒流体（水）から奪うようにしたものである。この蒸発器７１には、凝縮器７４から冷媒液を導く冷媒液通路７７と、蒸発器７１で生じる冷媒蒸気を導出する冷媒蒸気通路７８とが接続されている。さらに、蒸発器７１の底部に溜る未蒸発の冷媒（冷媒液）を蒸発器７１の上部に戻すため、冷媒ポンプ８０を介設した通路７９が蒸発器７１に接続されている。
【００３４】上記吸収器７２は、高真空に保たれた容器内に吸収液を滴下させて、上記蒸発器７１から送られる冷媒蒸気を吸収液に吸収させるようにしたものである。この吸収器７２には、上記冷媒蒸気通路７８と、再生器７３から吸収液を導く濃溶液通路８１と、冷媒吸収後の吸収液（希溶液）を導出する希溶液通路８２とが接続されており、希溶液通路８２には希溶液を再生器７３へ送るための溶液ポンプ８３が介設されている。
【００３５】上記再生器７３は、吸収器７２から送られる希溶液を加熱することにより冷媒を蒸発分離するようにしたものであり、希溶液を導入すべく再生器７３の上部に希溶液通路８２の下流端が接続されるとともに、分離された冷媒蒸気と冷媒分離後の吸収液（濃溶液）とを導出すべく再生器７３の上端部及び下端部に冷媒蒸気通路８４及び濃溶液通路８１が接続されている。
【００３６】また、上記凝縮器７４は、再生器７３から送られる冷媒蒸気を冷却水で冷却して凝縮液化させるようにしたものであり、凝縮器７４の上端部に冷媒蒸気通路８４が接続される一方、凝縮器７４の下端部に冷媒液通路７７が接続されている。
【００３７】この吸収式冷凍システム７０において、吸収器７２と再生器７３との間の希溶液通路８２には、吸収液加熱手段として吸収液加熱用の熱交換器８５が設けられており、この熱交換器８５に前記の凝縮熱送給用の通路４５が接続されている。さらに、この熱交換器８５と再生器７３との間の希溶液通路８２に、この通路８２中の希溶液と濃溶液通路８１中の濃溶液との間で熱交換を行なう溶液熱交換器８６が設けられている。
【００３８】また、再生器７３には、再生器７３内の希溶液を加熱して冷媒を蒸発させる加熱部８７が設けられている。当実施形態では、上記加熱部８７に排気ガス導通路５ｂが接続され、エンジンの排気ガスで再生器７３が加熱されるようになっている。
【００３９】上記冷却水回路９０は、ラジエータとしてのみ機能する室外熱交換器９１と、ポンプ９２と、上記吸収器７２の内部に配置された通路９３と、上記凝縮器７４の内部に配置された通路９４とにわたって形成され、室外熱交換器９１で冷却された冷却水を吸収器７２及び凝縮器７４に送ってこれらを冷却するようになっている。
【００４０】また、熱媒流体循環路１００は、蒸発器７１の内部に配置された伝熱管７５と、熱交換器１４と、エンジン排熱供給用の熱交換器４８と、制御弁１０２と、室内熱交換器１０１と、ポンプ１０３とにわたり、熱媒流体としての水を循環させるように構成されている。さらにこの熱媒流体循環路１００には、伝熱管７５をバイパスするバイパス通路１０５が三方電磁弁１０４を介して接続されている。
【００４１】上記制御弁１０２及び室内熱交換器１０１は、冷暖房を行なう各部屋に設置される室内機１０６に設けられている。
【００４２】以上のような当実施形態の複合熱移動装置の作用を、冷房運転時と暖房運転時とについて次に説明する。
【００４３】冷房運転時には、圧縮式ヒートポンプシステム１における冷媒、エンジン冷却水、エンジン排気ガス、吸収式冷凍システム７０における冷媒、吸収液、冷却水及び熱媒流体循環路１００中の水のそれぞれの流れは、図１中に実線矢印で示すようになる。
【００４４】すなわち、上記圧縮式ヒートポンプシステム１の冷媒回路１０においては、図外の制御部により、四方弁１２が実線で示す回路接続状態とされるとともに、バイパス通路３１の電磁弁３３及び電子膨張弁１７が開とされ、室外熱交換器１３とレシーバ２８との間の電子膨張弁１６は閉とされ、レシーバ２８と熱交換器１４との間の電子膨張弁１５は適度の絞り状態とされる。この状態では、圧縮機１１から吐出された冷媒は、バイパス通路３１を通り、Ｒ−Ｗ熱交換器３２で放熱、凝縮されて液化した後、電子膨張弁１７、レシーバ２８を経て電子膨張弁１５に達し、ここで膨張されてから熱交換器１４に導かれて蒸発し、さらに四方弁１２を通って吸込側ライン２２に流れ、アキュムレータ２４を経て圧縮機１１に戻される。
【００４５】この場合に上記熱交換器１４が蒸発器となり、この熱交換器１４での冷媒の蒸発により熱媒流体１００内の水から熱が奪われる。また、従来の圧縮式ヒートポンプシステムでは冷房運転時に室外熱交換器１３が凝縮器となるように冷媒が循環されていたが、当実施形態では、室外熱交換器１３に代わってＲ−Ｗ熱交換器３２が凝縮器となるようにバイパス通路３１に冷媒が流され、このＲ−Ｗ熱交換器３２により凝縮熱が冷却水回路４０中のエンジン冷却水に与えられる。
【００４６】冷却水回路４０においては、熱交換器４８に冷却水を導く通路の電磁弁５３及びＷ−Ｒ熱交換器２６へ冷却水を導く通路の電磁弁５６がそれぞれ閉じられる。また、ラジエータ４４に通じる通路中の電磁弁５０は設定冷却水温（９０°Ｃ程度）以上で閉、設定冷却水温未満で開とされ、これによりエンジン冷却水温が適正範囲に保たれるようにラジエータ４４へ流れる冷却水の量が調節される。凝縮熱送給用の通路４５の電磁弁５１及びバイパス通路４６の電磁弁５２はエンジン冷却水温に応じて制御され、設定冷却水温（５０°Ｃ程度）以上では電磁弁５１が開、電磁弁５２が閉とされることにより吸収液加熱用熱交換器８５側に冷却水が流され、設定冷却水温未満では電磁弁５１が閉、電磁弁５２が開とされることによりバイパス通路４６に冷却水が流される。
【００４７】排気通路９に設けられた三方電磁弁９は、排気ガスを再生器７３の加熱部８７に導く状態に制御される。
【００４８】また、吸収式冷凍システム７０においては、蒸発器７１で冷媒液が蒸発され、その冷媒蒸気が吸収器７２に導かれて吸収液に吸収され、冷媒吸収後の吸収液が再生器７３に送られて加熱により冷媒が蒸発分離され、冷媒分離後の吸収液が上記吸収器７２に送られる一方、分離された冷媒蒸気が凝縮器７４で凝縮液化された後、蒸発器７１に送られるというサイクルが繰り返される。そして、上記蒸発器７１での冷媒の蒸発により伝熱管７５内の水が冷却される。
【００４９】熱媒流体循環路１００の三方電磁弁１０４は、吸収式冷凍システム７０が冷房時に運転されているときは蒸発器７１に水を流す状態に制御される。
【００５０】従って、冷房運転時において圧縮式ヒートポンプシステム１及び吸収式冷凍システム７０がともに作動しているときは、熱媒流体循環路１００を流れる水が吸収式冷凍システム７０の蒸発器７１で予冷され、その後圧縮式ヒートポンプシステム１の熱交換器１４（冷房時に蒸発器として機能する熱交換器）に導かれてさらに冷却されてから、室内熱交換器１０１に送られ、室内を冷房する。このように、吸収式冷凍システム７０の蒸発器７１と圧縮式ヒートポンプシステム１の熱交換器１４とで二段階に水が冷却されるので、冷房効果が充分に高められる。
【００５１】また、この冷房運転中に、圧縮式ヒートポンプシステム１の冷媒回路１０において生じる凝縮熱がＲ−Ｗ熱交換器３２で回収され、エンジン冷却水を媒体として吸収式冷凍システム７０の吸収液加熱用熱交換器８５へ送られる。従って、圧縮式ヒートポンプシステム１において従来では冷房時に捨てられていた上記凝縮熱が、吸収式冷凍システム７０において吸収器７２から再生器７３に送られる吸収液の加熱に有効利用される。そして、上記吸収液加熱用熱交換器８５での加熱より再生器７３に流れる吸収液の温度が高められ、再生器７３での冷媒の蒸発が促進される。
【００５２】さらに当実施形態では、圧縮式ヒートポンプシステム１の冷却水回路４０の冷却水により上記凝縮熱に加えてウォータジャケット７及び排ガス熱交換器８からエンジン排熱も回収され、これら凝縮熱及びエンジン排熱が吸収液加熱用熱交換器８５へ送られるため、吸収液の加熱がより効果的に行なわれる。さらにまた、エンジンの排気ガスが吸収式冷凍システム７０の再生器７３の加熱部８７に導かれ、排気ガスの熱により再生器７３内の吸収液が加熱され、冷媒が蒸発される。このようにして、圧縮式ヒートポンプシステム１において冷却水で回収される凝縮熱及びエンジン排熱とエンジン排気ガスの熱とが吸収式冷凍システム７０の熱源として有効利用される。
【００５３】なお、冷房時に室内機の負荷が小さい空調低負荷時には、吸収式冷凍システム７０の運転が停止され、ＣＯＰ（成績係数）の高い圧縮式ヒートポンプシステム１のみが作動される。このとき、熱媒流体循環路１００の三方電磁弁１０４はバイパス通路１０５に水を流す状態に制御される。
【００５４】また、暖房運転時には、圧縮式ヒートポンプシステム１における冷媒、エンジン冷却水、エンジン排気ガス、吸収式冷凍システム７０における冷媒、吸収液、冷却水及び熱媒流体循環路１００中の水のそれぞれの流れは、図１中に破線矢印で示すようになる。
【００５５】すなわち、上記圧縮式ヒートポンプシステム１の冷媒回路１０においては、図外の制御部により、四方弁１２が破線で示す回路接続状態とされるとともに、バイパス通路３１の電磁弁３３及び電子膨張弁１７が閉とされ、熱交換器１４とレシーバ２８との間の電子膨張弁１５は開とされ、レシーバ２８と室外熱交換器１３との間の電子膨張弁１６は適度の絞り状態とされる。この状態では、圧縮機１１から吐出された冷媒は、四方弁１２、熱交換器１４、電子膨張弁１５、レシーバ２８、電子膨張弁１６、室外熱交換器１３、Ｗ−Ｒ熱交換器２６、四方弁１２をこの順に通って圧縮機１１に戻される。この場合、熱交換器１４が凝縮器となり、熱交換器１４での冷媒の凝縮により熱媒流体１００内の水に熱が与えられる。また、室外熱交換器１３が蒸発器となって、ここで冷媒が吸熱して蒸発する。
【００５６】また、排気通路５に設けられた三方電磁弁９が排気ガスを主通路５ａかを通して排ガス熱交換器８へ導く状態に制御されるとともに、冷却水回路４０においては、Ｗ−Ｒ熱交換器２６へ冷却水を導く通路の電磁弁５６が開かれることにより、ウォータジャケット７及び排ガス熱交換器８でエンジン排熱を回収した温水がＷ−Ｒ熱交換器２６に導かれ、低圧冷媒を加熱する。これにより、暖房性能が高められる。
【００５７】さらに、エンジン冷却水温度が設定温度以上になれば、電磁弁５３が開かれることにより、ウォータジャケット７及び排ガス熱交換器８でエンジン排熱を回収した温水が熱交換器４８に導かれる。
【００５８】冷却水回路４０における電磁弁５０は冷房時と同様に制御され、電磁弁５２，５３は閉じられる。
【００５９】吸収式冷凍システム７０は、ポンプ８０，８３，９２が停止される等により運転が停止される。
【００６０】熱媒流体循環路１００の三方電磁弁１０４は、水を蒸発器７１内の伝熱管７５に流さずにバイパス通路１０５に流す状態に制御される。
【００６１】このような暖房運転時の制御状態では、熱媒流体循環路１００を流れる水が圧縮式ヒートポンプシステム１の熱交換器１４（暖房時に凝縮器として機能する熱交換器）に導かれて加熱され、さらにエンジン冷却水温が高ければ熱交換器４８でエンジン排熱によっても加熱されてから、室内熱交換器１０１に送られ、室内を暖房する。こうして、暖房効果が充分に高められる。
【００６２】本発明の装置の具体的構造は上記実施形態（第１実施形態）に限定されず、種々変更可能であり、他の実施形態を図２乃至図４によって説明する。
【００６３】図２に示す第２実施形態では、圧縮式ヒートポンプシステム１の冷媒回路１０に生じる凝縮熱を吸収式冷凍システム７０へ導く構造として、上記冷媒回路１０のバイパス通路３１´が凝縮熱送給用の通路を構成し、この通路３１´により冷媒回路１０の冷媒が吸収液加熱用熱交換器８５Ａに直接導かれるようになっている。
【００６４】すなわち、圧縮式ヒートポンプシステム１の冷媒回路１０の吐出側ライン２１から分岐したバイパス通路３１´が、吸収式冷凍システム７０の吸収器７２と再生器７３との間の通路に設けられた吸収液加熱用熱交換器８５Ａを経て、冷媒回路１０のレシーバ２８に達するように形成されている。バイパス通路３１´に介設された電磁弁３３及び電子膨張弁１７は第１実施形態と同様に、冷暖に応じて開閉する。
【００６５】また、圧縮式ヒートポンプシステム１のエンジンの排熱を回収したエンジン冷却水が再生器７３の加熱部８５Ｂに導かれるようになっている。つまり、圧縮式ヒートポンプシステム１の冷却水回路４０における排ガス熱交換器８とラジエータ４４との間の主通路４１から分岐した通路４５´が、再生器７３の加熱部８５Ｂを経て、ラジエータ４４と水ポンプ４２との間の主通路４１に至るように形成されている。主通路４１、通路４５´、バイパス通路４６及び通路４７に設けられた電磁弁５０〜５３は第１実施形態と同様に開閉する。
【００６６】この実施形態によると、冷房運転時には、電子膨張弁１７及び電磁弁３３が開かれることにより、冷媒回路１０の冷媒が吸収液加熱用熱交換器８５Ａに導かれ、ここで冷媒凝縮熱が直接供給されて吸収液が加熱される。また、電磁弁５１が開かれると、ウォータジャケット７及び排ガス熱交換器８でエンジン排熱を回収した温水が再生器７３の加熱部８５Ｂに導かれ、再生器７３内での加熱が行なわれる。その他の構造、冷暖に応じた動作及び作用は第１実施形態と同様である。
【００６７】図３に示す第３実施形態では、第１実施形態と異なり、１５が冷房暖房ともに絞りとなる電子膨張弁（負荷に応じて開度調整制御される）、１６が暖房時閉、冷房時開とされる電磁弁、そして１７が暖房時開、冷房時閉とされる電磁弁とされるとともに、冷媒回路１０に設けられているＷ−Ｒ熱交換器２６が省かれ、その替わりに、アキュムレータ２４に、貯留される液相の低圧低温の冷媒と熱交換するための熱交換器１１１，１１２が設けられている。熱交換器１１１は、冷却水回路４０から三方電磁弁１１３を介して分岐した通路１１４に介設され、三方電磁弁１１３により冷却水回路４０に対して通路１１４が開かれたときに、エンジン排熱を回収した温水が熱交換器１１１に導かれるようになっている。
【００６８】エンジン排熱については、暖房運転中第１実施形態と同様に、再生器７３の加熱や吸収液加熱用にエンジン排熱を使うことなく低圧冷媒に回収させる一方、冷房運転中第１実施形態と異なり、エンジン排熱の一部を低圧冷媒に回収させるようにしてもよい。これにより、圧縮機１１駆動のためのエンジン３の出力を低下させて燃費を節減することもできる。そして、エンジン排熱の残部を再生器７３の加熱や吸収液加熱用に利用する。
【００６９】また、上記熱交換器１１２は、冷房時にＲ−Ｗ熱交換器３２を通過し液化した冷媒を、通過中、アキュムレータ２４内の低温の液冷媒によりさらに冷却し過冷却状態にして、圧縮式ヒートポンプシステム１側の冷凍サイクルの効率を上げる。
【００７０】この実施形態によると、アキュムレータ２４内の液相冷媒の滞留を少なくすることができる。その他の構造、動作及び作用は第１実施形態と同様である。
【００７１】図４に示す第４実施形態では、吸収式冷凍システム７０が二重効用サイクルとされ、かつ、この吸収式冷凍システム７０が暖房時にも運転されるようになっている。
【００７２】この図において、蒸発器７１、吸収器７２、凝縮器７４、伝熱管７５、冷却水回路９０等の構成は第１実施形態と同様であるが、再生器として高温再生器７３Ａ及び低温再生器７３Ｂの２つが設けられている。吸収器７２からポンプ８３を介して高温再生器７３Ａに至る希溶液通路８２には吸収液加熱用の熱交換器８５Ａ、低温側溶液熱交換器１２１及び高温側溶液熱交換器１２２が設けられている。また、希溶液通路８２における熱交換器８５Ａ、１２１間から分岐した通路１２３が蒸発器７１に接続されるとともに、熱交換器１２１，１２２間から分岐した通路１２４が低温再生器７３Ｂに接続されている。通路１２３，１２４にはそれぞれ電磁弁１２５，１２６が設けられている。
【００７３】上記低温再生器７３Ｂには、エンジン排熱を回収した温水が通路４５´を介して導かれる加熱部８５Ｂが設けられている。
【００７４】上記高温再生器７３Ａには、圧縮式ヒートポンプ１のエンジンの排気ガスが排気ガス導通路５ｂを介して導かれる加熱部８７が設けられるとともに、バーナー１２７が具備され、このバーナー１２７にガス制御弁１２８を備えた燃料ガス通路が接続されている。この高温再生器７３Ａに、蒸発分離された冷媒を導出する冷媒通路１３０と、冷媒分離後の吸収液を導出する通路１３１が接続されている。上記冷媒通路１３０は低温再生器７３Ｂを通った後、凝縮器７４に達している。さらに、上記低温再生器７３Ｂに、この再生器７３Ｂで蒸発分離された冷媒を導出する冷媒蒸気通路１３２と、冷媒分離後の吸収液を導出する通路１３３が接続されており、冷媒蒸気通路１３２は凝縮器７４に達している。
【００７５】また、上記通路１３１は高温側溶液熱交換器１２２を通り、次いでこの通路１３１と上記通路１３３とが合流してから、低温側溶液熱交換器１２１を通って、吸収器７２に達している。
【００７６】また、暖房時に高温再生器７３Ａから冷媒蒸気の一部を蒸発器７１に送り込んで蒸発器７１をボイラーとして機能させるべく、冷媒通路１３０から分岐した通路１３４が凝縮器７４をバイパスして蒸発器７１に接続されている。この通路１３４には、暖房時に吸収式冷凍システム７０が運転しているときにのみ開く電磁弁１３５が設けられている。
【００７７】一方、圧縮式ヒートポンプシステム１においては、第１実施形態における熱交換器１４の替わりに、冷房時に蒸発器となる熱交換器１４Ａと、暖房時に凝縮器となる熱交換器１４Ｂとが別個に設けられ、これらが膨張弁１５と四方弁１２との間に並列に接続されるとともに、冷媒が冷房時に熱交換器１４Ａに流れ、暖房時に熱交換器１４Ｂに流れるように冷媒流通状態を切換える電磁弁１４１，１４２が設けられている。
【００７８】これらの熱交換器１４Ａ，１４Ｂは冷媒回路１０を流れる冷媒と熱媒流体循環路１００を流れる水との間で熱交換を行なわせるものであるが、熱媒流体循環路１００における熱交換器１４Ａ，１４Ｂの配置として、熱交換器１４Ａは吸収式冷凍システム７０の蒸発器７１に設けられている伝熱管７５よりも下流（伝熱管７５から室内熱交換器１０１へ向かう経路の途中）に位置し、熱交換器１４Ｂは上記伝熱管７５よりも上流に位置している。なお、エンジン冷却水を導く熱交換器４８は、伝熱管７５よりも下流で熱媒流体循環路１００内の水に熱を供給するようになっている。
【００７９】圧縮式ヒートポンプシステム１及び吸収式冷凍システム７０の構造は上述した点以外は第１実施形態と同様である。
【００８０】この実施形態によると、冷房運転時に圧縮式ヒートポンプシステム１では、四方弁１２が実線で示す状態とされるとともに、電磁弁３３、電子膨張弁１７及び電磁弁１４１がそれぞれ開、電子膨張弁１６及び電磁弁１４２がそれぞれが閉とされ、電子膨張弁１５が適度の絞り状態とされる。これにより、圧縮機１１から吐出された冷媒がバイパス通路３１´、吸収液加熱用熱交換器８５Ａ、レシーバ２８、電子膨張弁１５、熱交換器１４Ａ、四方弁１２を経て圧縮機１１に戻るように循環し、吸収液加熱用熱交換器８５Ａが凝縮器となって凝縮熱を供出する一方、熱交換器１４Ａが蒸発器となることにより、熱媒流体循環路１００内の水から熱を奪う。
【００８１】また、冷房運転時において吸収式冷凍システム７０が運転されているときは、電磁弁１２５及び電磁弁１３５がそれぞれ閉、電磁弁１２６が開とされ、この状態で、基本的には第１実施形態に示す吸収式冷凍システム７０と同様の吸収サイクルを行なう。ただし、高温再生器７３Ａで冷媒が蒸発分離されてその冷媒蒸気が通路１３０に導出されるとともに、低温再生器７３Ｂで上記通路１３０の冷媒の凝縮熱により希溶液中の冷媒が加熱分離され、この低温再生器７３Ｂから通路１３２に導出された冷媒蒸気と上記通路１３０の冷媒とが凝縮器７４に送られ、一方、高温再生器７３Ａ及び低温再生器７３Ｂから通路１３１，１３３に導出された冷媒分離後の吸収液は吸収器７２に送られる。
【００８２】このようにして高温再生器７３Ａ及び低温再生器７３Ｂにより２段階の加熱処理が行なわれる。さらに、冷媒吸収後の吸収液が希溶液通路８２を通って再生器７３Ａ，７３Ｂに向かう間に、熱交換器８５Ａ，１２１，１２２で多段階に加熱され、さらに、再生器７３Ａ，７３Ｂで加熱部８５Ｂ，８７によりエンジン排熱及びエンジン排気ガスの熱を利用して加熱される。さらに必要に応じてバーナー１２７でも加熱される。このため、高効率かつ高性能の駆動状態が得られる。
【００８３】そして、冷房運転時において、上記両システム１，７０がともに作動しているとき、熱媒流体循環路１００を流れる水が吸収式冷凍システム７０の蒸発器７１で予冷され、その後圧縮機ヒートポンプシステム１の熱交換器１４Ａで冷却されてから、室内熱交換器１０１に送られて、室内を冷房することは、第１実施形態と同様である。
【００８４】なお、空調低負荷時には、吸収式冷凍システム７０の運転が停止されて、ＣＯＰ（成績係数）の高い圧縮式ヒートポンプシステム１のみが作動され、この場合に熱媒流体１００の三方電磁弁１０４はバイパス通路１０５に水を流す状態とされる。そして、空調中負荷以上となると、上記三方電磁弁１０４が蒸発器７１の伝熱管７５に水を流す状態に切換えられるとともに、吸収式冷凍システム７０が運転される。ただし、空調中負荷ではバーナー１２７は使用されずに加熱部８７に導かれる排気ガスのみで高温再生器７３Ａの加熱が行なわれ、空調高負荷に達したときに始めてバーナー１２７が使用される。こうして、燃料が極力節減されつつ、高効率で運転される。
【００８５】一方、暖房運転時に圧縮式ヒートポンプシステム１では、四方弁１２が破線で示す状態とされるとともに、電磁弁３３、電子膨張弁１７及び電磁弁１４１がそれぞれ閉、電子膨張弁１５及び電磁弁１４２がそれぞれが開とされ、電子膨張弁１６が適度の絞り状態とされる。これにより、圧縮機１１から吐出された冷媒が四方弁１２、熱交換器１４Ｂ、レシーバ２８、電子膨張弁１５、室外熱交換器１３、Ｗ−Ｒ熱交換器２６、四方弁１２を経て圧縮機１１に戻るように循環し、熱交換器１４Ｂが凝縮器となって凝縮熱を熱媒流体循環路１００内の水に供給する。
【００８６】さらに、エンジン冷却水温度が設定温度以上になれば、電磁弁５３が開かれることにより、ウォータジャケット７及び排ガス熱交換器８でエンジン排熱を回収した温水が熱交換器４８に導かれ、エンジン排熱によっても加熱される。
【００８７】また、当実施形態では吸収式冷凍システム７０も暖房運転可能であって、その暖房運転時に電磁弁１２５及び電磁弁１３５がそれぞれ開、電磁弁１２６が閉とされるとともに、バーナー１２７で高温再生器７３Ａが加熱される。これにより、高温再生器７３Ａから高温の冷媒蒸気が通路１３４を通って蒸発器７１に送られ、この冷媒蒸気で伝熱管７５内の水が加熱される。なお、蒸発器７１に送り込まれる冷媒蒸気は伝熱管７５を通過する水を加熱する一方、冷却されて一部が液化し、通路１２３を通って蒸発器７１に導かれる希溶液吸収液の一部に混合される。この蒸気を吸収することにより希釈された希溶液吸収液は、蒸発器７１と吸収器７２との連通路１３６を通って吸収器７２に至る。一方、液化しない冷媒は冷媒蒸気通路７８を通って吸収器７２に導かれる。
【００８８】そして、暖房時に両システム１，７０が運転されている状態では、熱媒流体循環路１００を流れる水が、圧縮式ヒートポンプシステム１の熱交換器１４Ｂで予熱され、その後吸収式冷凍システム７０の蒸発器７１で加熱され、さらにエンジン冷却水温が高いときは熱交換器４８でエンジン冷却水によっても加熱されてから、室内熱交換器１０１に送られ、室内を暖房する。
【００８９】なお、空調低負荷時には、熱媒流体１００の三方電磁弁１０４がバイパス通路１０５に水を流すようにされた状態で、圧縮式ヒートポンプシステム１のみの運転による暖房が行なわれ、空調高負荷時には、上記三方電磁弁１０４が蒸発器７１の伝熱管７５に水を流すようにされた状態で、吸収式冷凍システム７０も上記のように運転されるようにしておけばよい。
【００９０】ところで、上記第４実施形態では吸収式冷凍システム７０による暖房を蒸発器方式で行なうようにしているが、このほかに吸収式冷凍システムによる温水製造サイクルとして吸収器・蒸発器方式、専用温水熱交換器方式が知られており、これらの方式を採用してもよい。
【００９１】
【発明の効果】以上のように、本発明は、熱媒流体循環路を循環する熱媒流体の少なくとも冷却を圧縮式熱移動装置及び吸収式熱移動装置によって行なうようにした複合熱移動装置において、圧縮式熱移動装置の冷媒回路に生じる冷媒凝縮熱を上記吸収式熱移動装置へ導き、吸収式熱移動装置の吸収器から再生器へ流れる吸収液を上記凝縮熱で加熱するようにしているため、冷房もしくは冷凍が行われるとき、上記圧縮式熱移動装置及び吸収式熱移動装置により冷房等の性能を高めることができ、しかも、上記圧縮式熱移動装置において生じる凝縮熱を、吸収式熱移動装置において吸収液の加熱に有効利用することができる。従って、冷房時等に上記凝縮熱が無駄に放出されることがなく、エネルギー利用効率を高めることができる。
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| 【出願人】 |
【識別番号】００００１００７６
【氏名又は名称】ヤマハ発動機株式会社
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| 【出願日】 |
平成１０年８月１１日（１９９８．８．１１） |
| 【代理人】 |
【識別番号】１０００６７８２８
【弁理士】
【氏名又は名称】小谷 悦司 （外２名）
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| 【公開番号】 |
特開２０００−５５５０５（Ｐ２０００−５５５０５Ａ） |
| 【公開日】 |
平成１２年２月２５日（２０００．２．２５） |
| 【出願番号】 |
特願平１０−２２７３１８ |
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