JP4717589B2

JP4717589B2 - Hybrid heat pump system

Info

Publication number: JP4717589B2
Application number: JP2005313954A
Authority: JP
Inventors: 浩寿豊田
Original assignee: Rinnai Corp
Current assignee: Rinnai Corp
Priority date: 2005-10-28
Filing date: 2005-10-28
Publication date: 2011-07-06
Anticipated expiration: 2025-10-28
Also published as: JP2007120872A

Description

本発明は、吸収式ヒートポンプと圧縮式ヒートポンプを組合せたハイブリッドヒートポンプシステムに関する。 The present invention relates to a hybrid heat pump system that combines an absorption heat pump and a compression heat pump.

従来から、ヒートポンプを利用して冷暖房や給湯を行うシステムが知られている。ヒートポンプとしては種々の様式のものが利用されているが、代表的には圧縮式ヒートポンプが用いられている。 2. Description of the Related Art Conventionally, systems that perform air conditioning and hot water supply using a heat pump are known. Although various types of heat pumps are used, a compression heat pump is typically used.

圧縮式ヒートポンプは、作動流体を圧縮する圧縮器と、圧縮された作動流体を冷却する冷却器と、冷却された作動流体を膨張させる膨張器と、膨張した作動流体を加熱する加熱器を備えている。作動流体は圧縮器で圧縮され、冷却器で冷却され、膨張器で膨張して、加熱器で加熱するサイクルを繰返す。 The compression heat pump includes a compressor that compresses the working fluid, a cooler that cools the compressed working fluid, an expander that expands the cooled working fluid, and a heater that heats the expanded working fluid. Yes. The working fluid is compressed with a compressor, cooled with a cooler, expanded with an expander, and heated with a heater to repeat the cycle.

上記の圧縮式ヒートポンプを利用して、例えば加熱器において室内の空気と作動流体を熱交換させ、冷却器において室外の空気と作動流体を熱交換させることで、室内を冷房することができる。この場合、膨張器で膨張した作動流体は室内の空気より低温となっており、室内の空気との熱交換によって作動流体は加熱される。また圧縮器で圧縮された作動流体は室外の空気より高温となっており、室外の空気との熱交換によって作動流体は冷却される。 By using the above compression heat pump, for example, heat can be exchanged between indoor air and working fluid in a heater, and heat can be exchanged between outdoor air and working fluid in a cooler. In this case, the working fluid expanded by the expander has a lower temperature than the indoor air, and the working fluid is heated by heat exchange with the indoor air. The working fluid compressed by the compressor has a higher temperature than outdoor air, and the working fluid is cooled by heat exchange with the outdoor air.

また上記とは異なり、冷却器において室内の空気と作動流体を熱交換させ、加熱器において室外の空気と作動流体を熱交換させることで、室内を暖房することができる。この場合、膨張器で膨張した作動流体は室外の空気より低温となっており、室外の空気との熱交換によって作動流体は加熱される。また圧縮器で圧縮された作動流体は室外の空気より高温となっており、室外の空気との熱交換によって作動流体は冷却される。 Also, unlike the above, the room can be heated by exchanging heat between the indoor air and the working fluid in the cooler and exchanging heat between the outdoor air and the working fluid in the heater. In this case, the working fluid expanded by the expander has a lower temperature than the outdoor air, and the working fluid is heated by heat exchange with the outdoor air. The working fluid compressed by the compressor has a higher temperature than outdoor air, and the working fluid is cooled by heat exchange with the outdoor air.

上記した圧縮式ヒートポンプは、作動流体として適切なものを利用して、冷却器において作動流体が凝縮して凝縮熱を放出し、加熱器において作動流体が蒸発して蒸発熱を吸収するような構成とすることで、室外の空気からの温度差が大きい冷暖房を実現することができる。 The above-described compression heat pump uses a suitable working fluid, the working fluid condenses in the cooler to release condensation heat, and the working fluid evaporates in the heater to absorb the evaporation heat. Thus, air conditioning with a large temperature difference from the outdoor air can be realized.

上記した圧縮式ヒートポンプは、高いＣＯＰ（Coefficient of Performance）を実現することができる。しかしながら、室外の空気からの温度差がより大きい冷暖房を実現しようとすると、それだけ作動流体を高い圧力まで圧縮器で圧縮する必要がある。作動流体を高い圧力まで圧縮すると、圧縮器におけるエネルギーが増大し、圧縮式ヒートポンプのＣＯＰは低下してしまう。また、高い圧力に耐える圧縮器は大型で高価であり、家庭等で利用するうえで好ましいものではない。
そこで上記した圧縮式ヒートポンプを吸収式ヒートポンプと併用することによって、圧縮器の負荷を軽減する技術が開発されている。 The compression heat pump described above can achieve a high COP (Coefficient of Performance). However, in order to realize air conditioning with a larger temperature difference from outdoor air, it is necessary to compress the working fluid to a higher pressure by the compressor. When the working fluid is compressed to a high pressure, the energy in the compressor increases and the COP of the compression heat pump decreases. In addition, a compressor that can withstand high pressure is large and expensive, and is not preferable for use at home or the like.
Therefore, a technique has been developed that reduces the load on the compressor by using the above-described compression heat pump in combination with an absorption heat pump.

吸収式ヒートポンプは、溶媒で希釈された溶液を加熱して溶媒蒸気と濃縮溶液に分離する再生器と、分離された溶媒蒸気を凝縮する凝縮器と、凝縮された溶媒を蒸発させる蒸発器と、蒸発した溶媒を濃縮溶液に吸収させて希釈する吸収器を備えている。溶媒は、蒸発器で蒸発し、吸収器で濃縮溶液に吸収され、再生器で溶液から蒸発して分離され、凝縮器で凝縮されるサイクルを繰返す。溶液は、吸収器で溶媒を吸収して希釈化され、再生器で溶媒が蒸発して濃縮されるサイクルを繰返す。 The absorption heat pump includes a regenerator that heats a solution diluted with a solvent to separate the solvent vapor and a concentrated solution, a condenser that condenses the separated solvent vapor, an evaporator that evaporates the condensed solvent, An absorber is provided for absorbing and diluting the evaporated solvent into the concentrated solution. The solvent evaporates in the evaporator, is absorbed in the concentrated solution by the absorber, is evaporated and separated from the solution in the regenerator, and is condensed in the condenser. The solution is diluted by absorbing the solvent in the absorber and evaporating and concentrating the solvent in the regenerator.

蒸発器では溶媒が蒸発熱を吸収して蒸発する。このため、蒸発器に水等の作動流体を循環させることで、作動流体を冷却することができる。冷却された作動流体を利用すると冷房装置で冷房することが可能となる。 In the evaporator, the solvent absorbs the heat of evaporation and evaporates. For this reason, the working fluid can be cooled by circulating the working fluid such as water in the evaporator. When the cooled working fluid is used, it can be cooled by the cooling device.

吸収器では溶媒蒸気を濃縮溶液に吸収するときに吸収熱を発生する。このため、吸収器に水等の作動流体を循環させることで、作動流体を加熱することができる。加熱された作動流体を利用すると暖房装置で暖房することが可能となる。 The absorber generates heat of absorption when the solvent vapor is absorbed into the concentrated solution. For this reason, a working fluid can be heated by circulating working fluids, such as water, to an absorber. When the heated working fluid is used, it can be heated by the heating device.

また凝縮器では溶媒蒸気が凝縮熱を放出して凝縮する。このため、凝縮器に水等の作動流体を循環させることで、作動流体を加熱することができる。加熱された作動流体を利用すると暖房装置で暖房することが可能となる。 In the condenser, the solvent vapor releases condensation heat and condenses. For this reason, the working fluid can be heated by circulating the working fluid such as water in the condenser. When the heated working fluid is used, it can be heated by the heating device.

上記した吸収式ヒートポンプにおける蒸発器での作動流体の冷却や、凝縮器や吸収器での作動流体の加熱を、圧縮器ヒートポンプにおける冷却器や加熱器に利用することによって、圧縮式ヒートポンプと吸収式ヒートポンプを併用したシステムを実現することができる。 By using the cooling of the working fluid in the evaporator in the absorption heat pump and the heating of the working fluid in the condenser and the absorber for the cooler and the heater in the compressor heat pump, the compression heat pump and the absorption type A system using a heat pump can be realized.

上記のように圧縮式ヒートポンプと吸収式ヒートポンプを併用したハイブリッドヒートポンプシステムは、例えば特許文献１から５に記載されている。このようなハイブリッドヒートポンプシステムによれば、圧縮器にかかる負荷を低いものとし、高いＣＯＰを実現し、かつ室外の空気からの温度差が大きい冷暖房を実現することができる。
特開２００４−１０８７３１号公報特開２００４−１１６８００号公報特開２００４−１１６８０６号公報特開２００５−７７０３６号公報特開２００５−７７０３７号公報 A hybrid heat pump system using a compression heat pump and an absorption heat pump in combination as described above is described in Patent Documents 1 to 5, for example. According to such a hybrid heat pump system, the load applied to the compressor can be reduced, high COP can be realized, and air conditioning with a large temperature difference from outdoor air can be realized.
JP 2004-108731 A JP 2004-116800 A JP 2004-116806 A JP-A-2005-77036 JP-A-2005-77037

吸収式ヒートポンプの再生器の加熱源としては、燃焼ガスを用いるバーナ等の加熱源が用いられる。燃焼ガスの熱は一部が溶液の加熱に利用されるものの、加熱に利用されなかった残余の熱は、再生器から排出される燃焼ガス（燃焼排ガス）に含まれたまま大気に放出される。このため、発生させた熱を有効に活用しきれておらず、システムのＣＯＰを下げる要因となっていた。また高温の燃焼排ガスを大気に放出することは、環境に対する負荷が大きく、望ましいものではない。 As a heating source of the regenerator of the absorption heat pump, a heating source such as a burner using combustion gas is used. Although some of the heat from the combustion gas is used for heating the solution, the remaining heat that was not used for heating is released to the atmosphere while being contained in the combustion gas (combustion exhaust gas) discharged from the regenerator. . For this reason, the generated heat has not been fully utilized, which has been a factor in lowering the COP of the system. Also, releasing high-temperature combustion exhaust gas to the atmosphere is not desirable because it has a large environmental load.

本発明は上記課題を解決する。本発明は、吸収式ヒートポンプの再生器の加熱源から排出される燃焼排ガスから熱を回収して、高いＣＯＰを実現し、かつ排出される燃焼排ガスの温度が低いハイブリッドヒートポンプシステムを提供する。 The present invention solves the above problems. The present invention provides a hybrid heat pump system that recovers heat from a flue gas discharged from a heat source of a regenerator of an absorption heat pump, realizes a high COP, and has a low temperature of the discharged flue gas.

本発明で具現化されるシステムは、吸収式ヒートポンプと圧縮式ヒートポンプを組合せたハイブリッドヒートポンプシステムである。そのシステムは、吸収式ヒートポンプと圧縮式ヒートポンプを備えている。その吸収式ヒートポンプは、燃焼ガスとの熱交換によって溶液を加熱し溶媒蒸気と濃縮溶液に分離する再生器と、分離された溶媒蒸気を第１流体との熱交換によって凝縮させる凝縮器と、凝縮した溶媒を第２流体との熱交換によって蒸発させる蒸発器と、溶媒蒸気を濃縮溶液に吸収させて濃縮溶液を希釈し希釈された溶液を第３流体との熱交換によって冷却する吸収器と、冷却された溶液を再生器に還流させるポンプを備えている。その圧縮式ヒートポンプは、作動流体を圧縮する圧縮器と、作動流体を膨張させる膨張器と、作動流体を大気と熱交換させる大気熱交換器とを備え、作動流体を第２流体または第３流体として吸収式ヒートポンプで熱交換させる。そのシステムは、再生器の燃焼排ガスとの熱交換によって、圧縮器に供給される作動流体を加熱することを特徴とする。 The system embodied in the present invention is a hybrid heat pump system that combines an absorption heat pump and a compression heat pump. The system includes an absorption heat pump and a compression heat pump. The absorption heat pump includes a regenerator that heats a solution by heat exchange with a combustion gas and separates the solvent vapor into a concentrated solution, a condenser that condenses the separated solvent vapor by heat exchange with a first fluid, An evaporator that evaporates the solvent by heat exchange with the second fluid, an absorber that absorbs the solvent vapor into the concentrated solution, dilutes the concentrated solution, and cools the diluted solution by heat exchange with the third fluid; A pump is provided for refluxing the cooled solution to the regenerator. The compression heat pump includes a compressor that compresses the working fluid, an expander that expands the working fluid, and an atmospheric heat exchanger that exchanges heat between the working fluid and the atmosphere, and the working fluid is the second fluid or the third fluid. Heat exchange with an absorption heat pump. The system is characterized in that the working fluid supplied to the compressor is heated by heat exchange with the flue gas of the regenerator.

上記のハイブリッドヒートポンプシステムは、空調装置を利用した冷暖房や、給湯のための湯水の加熱に利用することができる。上記のシステムによれば、吸収式ヒートポンプで加熱される第１流体や第３流体を利用することで、暖房や給湯を行うことができる。また吸収式ヒートポンプで冷却される第２流体を利用することで、冷房を行うことができる。上記のシステムによれば、圧縮式ヒートポンプと吸収式ヒートポンプを併用することで、吸収式ヒートポンプのみを利用する場合に比べて、高いＣＯＰを実現することができる。圧縮式ヒートポンプと吸収式ヒートポンプを併用することで、圧縮式ヒートポンプのみを利用する場合に比べて、圧縮器で必要とされる圧縮比を低減して、圧縮器にかかる負荷を軽減することができるため、圧縮式ヒートポンプ自体のＣＯＰが向上する。
上記のシステムでは、圧縮器に供給される作動流体を、再生器の燃焼排ガスを利用して加熱する。これによって、圧縮器で必要とされる圧縮比をさらに軽減して、圧縮器にかかる負荷をさらに軽減することができる。圧縮器の小型化・低コスト化をはかることができる。また再生器で発生させた燃焼ガスの熱を有効に活用することができるため、高いＣＯＰを実現することができる。さらに高温の燃焼排ガスを冷却してから排出することが可能であり、環境に与える負荷を小さくすることができる。 The hybrid heat pump system can be used for air conditioning using an air conditioner and for heating hot water for hot water supply. According to said system, heating and hot water supply can be performed by utilizing the 1st fluid and 3rd fluid heated with an absorption heat pump. Moreover, it can cool by utilizing the 2nd fluid cooled with an absorption heat pump. According to the above system, by using a compression heat pump and an absorption heat pump in combination, a higher COP can be realized as compared with a case where only an absorption heat pump is used. By using a compression heat pump and an absorption heat pump in combination, the compression ratio required by the compressor can be reduced and the load on the compressor can be reduced compared to the case of using only the compression heat pump. Therefore, the COP of the compression heat pump itself is improved.
In the above system, the working fluid supplied to the compressor is heated using the combustion exhaust gas of the regenerator. This further reduces the compression ratio required by the compressor and further reduces the load on the compressor. It is possible to reduce the size and cost of the compressor. Moreover, since the heat of the combustion gas generated by the regenerator can be effectively utilized, a high COP can be realized. Furthermore, it is possible to discharge high-temperature combustion exhaust gas after cooling it, and the load on the environment can be reduced.

上記したハイブリッドヒートポンプシステムは、空調用流体を第３流体として吸収器で熱交換させて加熱する手段と、吸収器で加熱された空調用流体を利用して暖房運転を行う空調装置をさらに備え、圧縮式ヒートポンプが、圧縮器で圧縮された作動流体を第２流体として蒸発器で熱交換させて冷却し、膨張器で膨張した作動流体を大気熱交換器で熱交換させて加熱することで、空調装置による暖房を行うことができる。 The hybrid heat pump system described above further includes a means for heating the air-conditioning fluid by exchanging heat with the absorber as a third fluid, and an air-conditioning apparatus that performs a heating operation using the air-conditioning fluid heated by the absorber, The compression heat pump cools the working fluid compressed by the compressor as a second fluid by exchanging heat in the evaporator and heats the working fluid expanded by the expander by heat exchange by the atmospheric heat exchanger, Heating by an air conditioner can be performed.

上記のシステムによれば、大気熱交換器で大気中から吸収した熱と、再生器の燃焼ガスから吸収した熱と、圧縮器で作動流体に付与されるエネルギーを利用して、暖房を行うことができる。圧縮式ヒートポンプと吸収式ヒートポンプを併用しており、なおかつ再生器の燃焼排ガスを利用して圧縮器に供給される作動流体を加熱していることから、圧縮器にかかる負荷が低く、ＣＯＰの高い暖房運転を実現することができる。 According to the above system, heating is performed using heat absorbed from the atmosphere by the atmospheric heat exchanger, heat absorbed from the combustion gas of the regenerator, and energy given to the working fluid by the compressor. Can do. Since the compression heat pump and the absorption heat pump are used together and the working fluid supplied to the compressor is heated using the combustion exhaust gas from the regenerator, the load on the compressor is low and the COP is high. Heating operation can be realized.

上記のシステムは、再生器の燃焼排ガスとの熱交換によって、空調用流体を加熱することが好ましい。 The above system preferably heats the air conditioning fluid by heat exchange with the flue gas of the regenerator.

上記のような構成とすることによって、再生器の燃焼排ガスからさらに熱を回収して、空調装置による暖房に利用することができる。再生器の燃焼ガスの熱を有効に活用することができ、暖房運転のＣＯＰをさらに向上することができる。また、燃焼排ガスをさらに冷却してから排出することが可能であり、環境に与える負荷をさらに小さくすることができる。 By setting it as the above structures, heat | fever can further be collect | recovered from the combustion exhaust gas of a regenerator, and it can utilize for the heating by an air conditioner. The heat of the combustion gas of the regenerator can be effectively used, and the COP for heating operation can be further improved. Further, it is possible to discharge the combustion exhaust gas after further cooling, and the load on the environment can be further reduced.

上記のシステムにおいては、空調装置から供給される空調用流体を再生器の燃焼排ガスとの熱交換によって加熱し、再生器で加熱された空調用流体を第３流体として吸収器で熱交換させて加熱し、吸収器で加熱された空調用流体を第１流体として凝縮器で熱交換させて加熱し、凝縮器で加熱された空調用流体を空調装置へ還流させることが望ましい。 In the above system, the air conditioning fluid supplied from the air conditioner is heated by heat exchange with the combustion exhaust gas of the regenerator, and the air conditioning fluid heated by the regenerator is heat-exchanged by the absorber as the third fluid. It is desirable to heat and heat the air-conditioning fluid heated by the absorber as a first fluid by exchanging heat in the condenser, and return the air-conditioning fluid heated by the condenser to the air conditioner.

暖房運転時には、空調装置から供給される空調用流体は低温となっている。この低温の空調用流体を、吸収器や凝縮器で加熱する前に、再生器の燃焼排ガスと熱交換させることによって、より多くの熱を燃焼排ガスから回収することができる。暖房運転のＣＯＰをさらに向上することができる。また排出される燃焼排ガスを低温とすることで、環境に与える負荷を低減することができる。 During the heating operation, the air conditioning fluid supplied from the air conditioner is at a low temperature. More heat can be recovered from the combustion exhaust gas by exchanging heat with the combustion exhaust gas of the regenerator before heating the low-temperature air-conditioning fluid with the absorber or the condenser. The COP for heating operation can be further improved. Moreover, the load given to an environment can be reduced by making the combustion exhaust gas discharged | emitted into low temperature.

上記では空調装置を用いて暖房を行う場合を説明したが、上記のハイブリッドヒートポンプシステムを用いて、給湯のための湯水の加熱を行うこともできる。
上記したハイブリッドヒートポンプシステムは、内部に水を蓄える貯湯槽と、貯湯槽の底部から水を汲み出して貯湯槽の上部に戻す手段をさらに備え、貯湯槽の底部から汲み出した水を第１流体との熱交換によって加熱し、加熱された水を貯湯槽の上部に戻すことで、貯湯槽へ給湯のための湯水を貯湯することができる。 Although the case where heating is performed using the air conditioner has been described above, heating of hot water for hot water supply can also be performed using the hybrid heat pump system.
The above hybrid heat pump system further includes a hot water storage tank for storing water therein, and means for pumping water from the bottom of the hot water storage tank and returning it to the upper part of the hot water storage tank, and the water pumped from the bottom of the hot water storage tank is used as the first fluid. By heating by heat exchange and returning the heated water to the upper part of the hot water storage tank, hot water for hot water supply can be stored in the hot water storage tank.

上記のシステムによれば、大気熱交換器で大気から吸収した熱と、再生器の燃焼ガスから吸収した熱と、圧縮器で作動流体に付与されるエネルギーを利用して、貯湯槽の底部から汲み出した水を加熱して、貯湯槽の上部に高温の湯水を貯めることができる。圧縮式ヒートポンプと吸収式ヒートポンプを併用し、再生器の燃焼排ガスを利用して圧縮器に供給される作動流体を加熱していることから、圧縮器にかかる負荷が低く、ＣＯＰの高い貯湯運転を実現することができる。 According to the above system, the heat absorbed from the atmosphere by the atmospheric heat exchanger, the heat absorbed from the combustion gas of the regenerator, and the energy given to the working fluid by the compressor are used from the bottom of the hot water tank. Hot water can be stored in the upper part of the hot water tank by heating the pumped water. Since both the compression heat pump and the absorption heat pump are used and the working fluid supplied to the compressor is heated using the combustion exhaust gas from the regenerator, hot water storage operation with low load on the compressor and high COP is achieved. Can be realized.

本発明のハイブリッドヒートポンプシステムによれば、吸収式ヒートポンプの再生器の加熱源から排出される燃焼排ガスから熱を回収して、高いＣＯＰを実現することができる。さらに排出される燃焼排ガスの温度を低減させて、環境に対する負荷を軽減することができる。 According to the hybrid heat pump system of the present invention, high COP can be realized by recovering heat from the combustion exhaust gas discharged from the heating source of the regenerator of the absorption heat pump. Furthermore, it is possible to reduce the environmental burden by reducing the temperature of the exhaust gas discharged.

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）吸収式ヒートポンプには、冷房運転と暖房運転に応じて、濃縮溶液の流路と溶媒の流路をそれぞれ切替える切替弁が備えられている。この切替え弁の切替えに応じて、蒸発器として機能する熱交換器と吸収器として機能する熱交換器が切替わる。
（形態２）吸収式ヒートポンプは、切替弁の開路を切替え不能に固定することによって、冷房運転のみを行なうものとしても利用できるし、暖房運転のみを行なうものとしても利用できる。 The main features of the embodiments described below are listed first.
(Embodiment 1) The absorption heat pump is provided with a switching valve for switching between the concentrated solution flow path and the solvent flow path in accordance with the cooling operation and the heating operation. In accordance with the switching of the switching valve, the heat exchanger functioning as an evaporator and the heat exchanger functioning as an absorber are switched.
(Mode 2) The absorption heat pump can be used not only for cooling operation but also for heating operation only by fixing the switching valve open so as not to be switched.

本発明を具現化したハイブリッドヒートポンプシステム１００を、図面を参照しながら詳細に説明する。 A hybrid heat pump system 100 embodying the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

（１）冷房運転、暖房運転
図１は、本実施例のハイブリッドヒートポンプシステム１００の冷房運転時の状態を示す。図１に示すように、ハイブリッドヒートポンプシステム１００は、空調装置１０２と、貯湯槽１０４と、吸収式ヒートポンプ１０６と、圧縮式ヒートポンプ１０８から構成されている。 (1) Cooling operation, heating operation FIG. 1 shows a state of the hybrid heat pump system 100 of this embodiment during a cooling operation. As shown in FIG. 1, the hybrid heat pump system 100 includes an air conditioner 102, a hot water storage tank 104, an absorption heat pump 106, and a compression heat pump 108.

空調装置１０２は、水を作動流体とする空調装置である。空調装置１０２は冷房運転と暖房運転を切替え可能である。冷房運転の際には、作動流体を吸収式ヒートポンプ１０６によって冷却し、冷却された作動流体を用いて冷房運転を行う。暖房運転の際には、作動流体を吸収式ヒートポンプ１０６によって加熱し、加熱された作動流体を用いて暖房運転を行う。 The air conditioner 102 is an air conditioner that uses water as a working fluid. The air conditioner 102 can switch between a cooling operation and a heating operation. In the cooling operation, the working fluid is cooled by the absorption heat pump 106, and the cooling operation is performed using the cooled working fluid. In the heating operation, the working fluid is heated by the absorption heat pump 106, and the heating operation is performed using the heated working fluid.

吸収式ヒートポンプ１０６は、臭化リチウム水溶液などのリチウム塩溶液を作動流体とする。吸収式ヒートポンプ１０６は、主に、高温再生器１１０と、分離機１２２と、低温再生器１１２と、凝縮器１１４と、蒸発器１１６と、吸収器１１８から構成されている。低温再生器１１２、凝縮器１１４、蒸発器１１６、吸収器１１８は、内部が低圧に保たれた負圧タンク１２０内に形成されている。 The absorption heat pump 106 uses a lithium salt solution such as an aqueous lithium bromide solution as a working fluid. The absorption heat pump 106 mainly includes a high temperature regenerator 110, a separator 122, a low temperature regenerator 112, a condenser 114, an evaporator 116, and an absorber 118. The low-temperature regenerator 112, the condenser 114, the evaporator 116, and the absorber 118 are formed in a negative pressure tank 120 whose interior is kept at a low pressure.

高温再生器１１０は、低濃度の溶液（以下では希液という）が通過する高温再生熱交換器１２４と、高温再生熱交換器１２４を通過する希液を燃焼ガスによって加熱する加熱源（バーナ）１２６を備えている。希液流路１３０内の希液は、ポンプ１２８によって駆動されて高温再生器１１０へ還流し、高温再生熱交換器１２４へ供給される。高温再生熱交換器１２４を通過する間に加熱され沸騰した希液は、分離器１２２に導かれ、水蒸気と、濃縮した中濃度の溶液（以下では中液という）に分離される。 The high-temperature regenerator 110 includes a high-temperature regenerative heat exchanger 124 through which a low-concentration solution (hereinafter referred to as a dilute liquid) passes, and a heating source (burner) that heats the dilute liquid that passes through the high-temperature regenerative heat exchanger 124 with combustion gas. 126 is provided. The dilute liquid in the dilute liquid flow path 130 is driven by the pump 128 to return to the high temperature regenerator 110 and is supplied to the high temperature regenerative heat exchanger 124. The dilute liquid heated and boiled while passing through the high-temperature regenerative heat exchanger 124 is guided to the separator 122 and separated into water vapor and a concentrated medium-concentration solution (hereinafter referred to as a medium liquid).

分離器１２２で分離された水蒸気と中液は、それぞれ水蒸気流路１３２、中液流路１３４を経て、負圧タンク１２０内の上部に形成された低温再生器１１２に区分して供給される。低温再生器１１２に供給される際に、中液流路１３４を流れる中液は、希液流路１３０を流れる希液と、熱交換器１３６で熱交換する。これによって、中液は冷却されて低温再生器１１２に供給され、希液は加熱されて高温再生器１１０へ供給される。 The water vapor and the intermediate liquid separated by the separator 122 are divided and supplied to the low-temperature regenerator 112 formed in the upper part of the negative pressure tank 120 through the water vapor channel 132 and the intermediate liquid channel 134, respectively. When supplied to the low-temperature regenerator 112, the intermediate liquid flowing through the intermediate liquid flow path 134 exchanges heat with the dilute liquid flowing through the dilute liquid flow path 130 by the heat exchanger 136. As a result, the intermediate liquid is cooled and supplied to the low temperature regenerator 112, and the dilute liquid is heated and supplied to the high temperature regenerator 110.

低温再生器１１２内には、低温再生熱交換器１３８が備えられており、水蒸気流路１３２から低温再生熱交換器１３８内に流入する水蒸気と、中液流路１３４から低温再生熱交換器１３８の表面に滴下する中液との間で熱交換が行われる。熱交換によって、水蒸気は冷却され、中液は加熱される。冷却された水蒸気は凝縮して水となり、低温再生熱交換器１３８から凝縮器１１４に導かれ、凝縮器１１４の底部に溜められる。水蒸気が凝縮する際に生じる凝縮熱は中液に吸収され、中液は再び沸騰し、水蒸気と高濃度の溶液（以下では濃液という）が生成される。水蒸気と濃液は低温再生器１１２内で分離し、濃液は低温再生器１１２の底部に溜められる。中液より生成した水蒸気は、蒸気圧の低い凝縮器１１４内へ移動する。 A low-temperature regenerative heat exchanger 138 is provided in the low-temperature regenerator 112, and steam that flows into the low-temperature regenerative heat exchanger 138 from the steam flow path 132 and low-temperature regenerative heat exchanger 138 from the middle liquid flow path 134. Heat exchange is performed with the middle liquid dripped on the surface of the liquid. Through the heat exchange, the water vapor is cooled and the intermediate liquid is heated. The cooled water vapor is condensed into water, led from the low temperature regeneration heat exchanger 138 to the condenser 114, and stored at the bottom of the condenser 114. Condensation heat generated when the water vapor condenses is absorbed by the intermediate liquid, and the intermediate liquid boils again to produce water vapor and a high-concentration solution (hereinafter referred to as a concentrated liquid). Water vapor and concentrated liquid are separated in the low temperature regenerator 112, and the concentrated liquid is stored at the bottom of the low temperature regenerator 112. The water vapor generated from the middle liquid moves into the condenser 114 having a low vapor pressure.

凝縮器１１４内の水蒸気は、冷房運転時には、図１に示すようにバルブ１４０を備える水蒸気流路１４２を経由して、送風機１４４によって冷却される大気熱交換器１４６に導かれる。水蒸気は大気熱交換器１４６で凝縮し、凝縮器１１４へ還流し、凝縮器１１４の底部に溜められる。この際の凝縮熱は、大気熱交換器１４６から大気へ放出される。暖房運転時には、図２に示すようにバルブ１４０が閉止され、凝縮器１１４内に備えられた凝縮熱交換器１４８の表面で凝縮し、凝縮器１１４の底部に溜められる。この際の凝縮熱は、凝縮熱交換器１４８内を流れる作動流体によって吸収される。 During the cooling operation, the water vapor in the condenser 114 is guided to the atmospheric heat exchanger 146 cooled by the blower 144 via the water vapor flow path 142 including the valve 140 as shown in FIG. The water vapor is condensed by the atmospheric heat exchanger 146, refluxed to the condenser 114, and stored at the bottom of the condenser 114. The condensation heat at this time is released from the atmospheric heat exchanger 146 to the atmosphere. During heating operation, the valve 140 is closed as shown in FIG. 2, condensed on the surface of the condensation heat exchanger 148 provided in the condenser 114, and stored at the bottom of the condenser 114. The condensation heat at this time is absorbed by the working fluid flowing in the condensation heat exchanger 148.

負圧タンク１２０の下部には、２つの熱交換器１５０、１５２が備えられている。熱交換器１５０、１５２は、三方弁１５４、１５６の流路切替えによって、一方が蒸発器１１６の熱交換器（蒸発熱交換器）として機能し、他方が吸収器１１８の熱交換器（吸収熱交換器）として機能する。図１に示すように、冷房運転時には熱交換器１５０が吸収熱交換器、熱交換器１５２が蒸発熱交換器として機能する。図２に示すように、暖房運転時には熱交換器１５２が吸収熱交換器、熱交換器１５０が蒸発熱交換器として機能する。吸収熱交換器には、濃液流路１５８を経由して低温再生器１１２の底部から供給される濃液が、上方から散布される。この際に、濃液流路１５８を流れる濃液は、希液流路１３０を流れる希液と、熱交換器１６２で熱交換する。これによって、希液流路１３０を流れる希液は加熱されて熱交換器１３６へ供給され、濃液流路１５８を流れる濃液は冷却されて吸収器１１８に供給される。蒸発熱交換器には、水流路１６０を経由して凝縮器１１４の底部から供給される水が、上方から散布される。 Two heat exchangers 150 and 152 are provided in the lower part of the negative pressure tank 120. One of the heat exchangers 150 and 152 functions as a heat exchanger (evaporation heat exchanger) of the evaporator 116 by switching the flow paths of the three-way valves 154 and 156, and the other is a heat exchanger (absorption heat of the absorber 118). Function as an exchange). As shown in FIG. 1, during the cooling operation, the heat exchanger 150 functions as an absorption heat exchanger, and the heat exchanger 152 functions as an evaporation heat exchanger. As shown in FIG. 2, during the heating operation, the heat exchanger 152 functions as an absorption heat exchanger, and the heat exchanger 150 functions as an evaporation heat exchanger. A concentrated liquid supplied from the bottom of the low-temperature regenerator 112 via the concentrated liquid flow path 158 is sprayed from above on the absorption heat exchanger. At this time, the concentrated liquid flowing through the concentrated liquid flow path 158 exchanges heat with the diluted liquid flowing through the diluted liquid flow path 130 by the heat exchanger 162. As a result, the dilute liquid flowing in the dilute flow path 130 is heated and supplied to the heat exchanger 136, and the concentrated liquid flowing in the concentrated liquid flow path 158 is cooled and supplied to the absorber 118. In the evaporative heat exchanger, water supplied from the bottom of the condenser 114 via the water channel 160 is sprayed from above.

蒸発熱交換器（図１に示す冷房運転時は熱交換器１５２）に散布された水は、蒸発熱交換器の表面で蒸発して水蒸気となり、蒸気圧の低い吸収器１１８に移動する。この際に、蒸発熱交換器の表面で発生する水蒸気によって、蒸発熱交換器内を流れる作動流体から蒸発熱が奪われ、作動流体が冷却される。吸収器１１８に移動した水蒸気は、吸収熱交換器（冷房運転時は熱交換器１５０）の表面で濃液に吸収され、希液となって吸収器１１８の底部に溜められる。この際に発生する吸収熱は、吸収熱交換器内を流れる作動流体によって吸収される。 The water sprayed on the evaporative heat exchanger (heat exchanger 152 during the cooling operation shown in FIG. 1) evaporates on the surface of the evaporative heat exchanger to become water vapor, and moves to the absorber 118 having a low vapor pressure. At this time, the vapor generated on the surface of the evaporation heat exchanger removes heat of evaporation from the working fluid flowing in the evaporation heat exchanger, thereby cooling the working fluid. The water vapor that has moved to the absorber 118 is absorbed by the concentrated liquid on the surface of the absorption heat exchanger (the heat exchanger 150 during the cooling operation), and is stored as a diluted liquid at the bottom of the absorber 118. The absorbed heat generated at this time is absorbed by the working fluid flowing in the absorption heat exchanger.

濃液流路１５８、水流路１６０は、それぞれ三方弁１５４、１５６を備えている。冷房運転時には、三方弁１５４は濃液が熱交換器１５０へ流れるように、三方弁１５６は水が熱交換器１５２へ流れるように切替わる。暖房運転時には、三方弁１５４は濃液が熱交換器１５２へ流れるように、三方弁１５６は水が熱交換器１５０へ流れるように切替わる。 The concentrated liquid channel 158 and the water channel 160 include three-way valves 154 and 156, respectively. During the cooling operation, the three-way valve 154 switches so that the concentrated liquid flows to the heat exchanger 150 and the three-way valve 156 switches so that the water flows to the heat exchanger 152. During the heating operation, the three-way valve 154 switches so that the concentrated liquid flows to the heat exchanger 152 and the three-way valve 156 switches so that water flows to the heat exchanger 150.

圧縮式ヒートポンプ１０８は、フレオン、炭酸ガスなどの圧縮性流体を作動流体とする。圧縮式ヒートポンプ１０８は、コンプレッサ１６４と、大気熱交換器１６６と、膨張弁１６８を備えている。大気熱交換器１６６には送風機１４４が付設されている。圧縮式ヒートポンプ１０８は四方弁１７０、１７２、１７４、１７６、１７８、三方弁１８０、１８２、１８４を備えており、空調装置１０２や貯湯槽１０４の運転に応じて、作動流体の流路を切替える。 The compression heat pump 108 uses a compressive fluid such as Freon or carbon dioxide as a working fluid. The compression heat pump 108 includes a compressor 164, an atmospheric heat exchanger 166, and an expansion valve 168. A blower 144 is attached to the atmospheric heat exchanger 166. The compression heat pump 108 includes four-way valves 170, 172, 174, 176, 178 and three-way valves 180, 182, 184, and switches the working fluid flow path according to the operation of the air conditioner 102 and the hot water storage tank 104.

冷房運転時は、図１に示すように、四方弁１７０、１７２、１７４、１７８、三方弁１８０、１８２、１８４を切替えて、コンプレッサ１６４で圧縮された作動流体が、大気熱交換器１６６、膨張弁１６８、熱交換器１５０（吸収熱交換器）の順に通過して、コンプレッサ１６４へ戻る流路を形成する。作動流体はコンプレッサ１６４によって圧縮されて高温となり、大気熱交換器１６６において送風機１４４によって冷却されて凝縮し、凝縮熱を大気に放出する。凝縮した作動流体は膨張弁１６８で膨張して低温となり、熱交換器１５０に供給される。低温の作動流体は熱交換器１５０の表面で発生する吸収熱によって加熱されて蒸発する。蒸発した作動流体はコンプレッサ１６４へ戻る。 During the cooling operation, as shown in FIG. 1, the four-way valves 170, 172, 174, 178 and the three-way valves 180, 182, 184 are switched, and the working fluid compressed by the compressor 164 becomes the atmospheric heat exchanger 166, the expansion. A flow path that passes through the valve 168 and the heat exchanger 150 (absorption heat exchanger) in this order and returns to the compressor 164 is formed. The working fluid is compressed by the compressor 164 to a high temperature, is cooled by the blower 144 in the atmospheric heat exchanger 166, is condensed, and the condensed heat is released to the atmosphere. The condensed working fluid is expanded by the expansion valve 168 to become a low temperature, and is supplied to the heat exchanger 150. The low-temperature working fluid is heated and evaporated by the absorbed heat generated on the surface of the heat exchanger 150. The evaporated working fluid returns to the compressor 164.

暖房運転時は、図２に示すように、四方弁１７０、１７２、１７４、１７６、１７８、三方弁１８０、１８２、１８４を切替えて、コンプレッサ１６４で圧縮された作動流体が、熱交換器１５０（蒸発熱交換器）、膨張弁１６８、大気熱交換器１６６、排熱回収熱交換器１８５の順に通過して、コンプレッサ１６４へ戻る流路を形成する。作動流体はコンプレッサ１６４によって圧縮されて高温となり、熱交換器１５０に供給される。熱交換器１５０の表面で発生する水蒸気に蒸発熱を奪われ、作動流体は凝縮する。凝縮した作動流体は膨張弁１６８で膨張して低温となり、大気熱交換器１６６において送風機１４４によって加熱され、蒸発する。蒸発した作動流体は排熱回収熱交換器１８５において高温再生器１１０の燃焼排ガスによって加熱され、コンプレッサ１６４へ戻る。 During the heating operation, as shown in FIG. 2, the four-way valves 170, 172, 174, 176, 178 and the three-way valves 180, 182, 184 are switched, and the working fluid compressed by the compressor 164 is converted into the heat exchanger 150 ( An evaporative heat exchanger), an expansion valve 168, an atmospheric heat exchanger 166, and an exhaust heat recovery heat exchanger 185 are formed in this order to form a flow path returning to the compressor 164. The working fluid is compressed by the compressor 164 to a high temperature and is supplied to the heat exchanger 150. The evaporation fluid is deprived of water vapor generated on the surface of the heat exchanger 150, and the working fluid is condensed. The condensed working fluid expands at the expansion valve 168 and becomes low temperature, and is heated by the blower 144 in the atmospheric heat exchanger 166 and evaporated. The evaporated working fluid is heated by the exhaust gas from the high-temperature regenerator 110 in the exhaust heat recovery heat exchanger 185 and returns to the compressor 164.

空調装置１０２は、水を作動流体とする。冷房運転時は、図１に示すように、四方弁１８６、１８８、三方弁１９０、１９２を切替え、ポンプ１９４によって駆動されて空調装置１０２から供給される作動流体が、熱交換器１５２（蒸発熱交換器）を通過して、空調装置１０２へ戻る流路が形成される。空調装置１０２から供給される高温の作動流体は、熱交換器１５２の表面で発生する水蒸気に蒸発熱を奪われ、低温となって空調装置１０２へ戻る。 The air conditioner 102 uses water as a working fluid. In the cooling operation, as shown in FIG. 1, the four-way valves 186 and 188 and the three-way valves 190 and 192 are switched, and the working fluid driven by the pump 194 and supplied from the air conditioner 102 is converted into a heat exchanger 152 (evaporation heat). A flow path that passes through the exchanger and returns to the air conditioner 102 is formed. The high-temperature working fluid supplied from the air conditioner 102 is deprived of the evaporation heat by the water vapor generated on the surface of the heat exchanger 152, and returns to the air conditioner 102 at a low temperature.

暖房運転時は、図２に示すように、四方弁１８６、１８８、三方弁１９０、１９２を切替え、ポンプ１９４によって駆動されて空調装置１０２から供給される作動流体が、排熱回収熱交換器１９６、熱交換器１５２（吸収熱交換器）、凝縮熱交換器１４８の順に通過して、空調装置１０２へ戻る流路を形成する。空調装置１０２から供給される低温の作動流体は、高温再生器１１０の排熱回収熱交換器１９６で燃焼排ガスによって加熱され、熱交換器１５２の表面で発生する吸収熱によって加熱され、凝縮熱交換器１４８の表面で発生する凝縮熱によって加熱されて、空調装置１０２へ戻る。 At the time of heating operation, as shown in FIG. 2, the four-way valves 186 and 188 and the three-way valves 190 and 192 are switched, and the working fluid driven by the pump 194 and supplied from the air conditioner 102 becomes the exhaust heat recovery heat exchanger 196. , The heat exchanger 152 (absorption heat exchanger) and the condensation heat exchanger 148 are passed in this order to form a flow path that returns to the air conditioner 102. The low-temperature working fluid supplied from the air conditioner 102 is heated by the combustion exhaust gas in the exhaust heat recovery heat exchanger 196 of the high-temperature regenerator 110, heated by the absorbed heat generated on the surface of the heat exchanger 152, and condensed heat exchange. It is heated by the condensation heat generated on the surface of the vessel 148 and returns to the air conditioner 102.

本実施例のハイブリッドヒートポンプシステム１００は、空調装置１０２が冷房運転を行う際に、空調装置１０２で吸収した熱を、大気熱交換器１４６、１６６を用いて大気へ放出することによって、冷房を行うことができる。圧縮式ヒートポンプ１０８と吸収式ヒートポンプ１０６を併用することで、吸収式ヒートポンプ１０６のみを利用する場合に比べて、高いＣＯＰを実現することができる。また圧縮式ヒートポンプ１０８と吸収式ヒートポンプ１０６を併用することで、圧縮式ヒートポンプ１０８のみを利用する場合に比べて、コンプレッサ１６４にかかる負荷を軽減することができる。 The hybrid heat pump system 100 according to the present embodiment performs cooling by releasing heat absorbed by the air conditioner 102 to the atmosphere using the atmospheric heat exchangers 146 and 166 when the air conditioner 102 performs the cooling operation. be able to. By using the compression heat pump 108 and the absorption heat pump 106 together, a higher COP can be realized as compared with the case where only the absorption heat pump 106 is used. Further, by using the compression heat pump 108 and the absorption heat pump 106 in combination, the load on the compressor 164 can be reduced as compared with the case where only the compression heat pump 108 is used.

本実施例のハイブリッドヒートポンプシステム１００は、空調装置１０２が暖房運転を行う際に、大気熱交換器１６６で大気中から吸収した熱と、高温再生器１１０の高温再生熱交換器１２４で燃焼ガスから吸収した熱と、コンプレッサ１６４で作動流体に付与されるエネルギーを利用して、暖房を行うことができる。圧縮式ヒートポンプ１０８と吸収式ヒートポンプ１０６を併用することで、吸収式ヒートポンプ１０６のみを利用する場合に比べて、高いＣＯＰを実現することができる。また圧縮式ヒートポンプ１０８と吸収式ヒートポンプ１０６を併用することで、圧縮式ヒートポンプ１０８のみを利用する場合に比べて、コンプレッサ１６４にかかる負荷を軽減することができる。 The hybrid heat pump system 100 according to the present embodiment uses the heat absorbed from the atmosphere by the atmospheric heat exchanger 166 and the combustion gas by the high temperature regenerative heat exchanger 124 of the high temperature regenerator 110 when the air conditioner 102 performs the heating operation. Heating can be performed using the absorbed heat and the energy applied to the working fluid by the compressor 164. By using the compression heat pump 108 and the absorption heat pump 106 together, a higher COP can be realized as compared with the case where only the absorption heat pump 106 is used. Further, by using the compression heat pump 108 and the absorption heat pump 106 in combination, the load on the compressor 164 can be reduced as compared with the case where only the compression heat pump 108 is used.

本実施例のハイブリッドヒートポンプシステム１００では、空調装置１０２が暖房運転を行う際に、コンプレッサ１６４に供給される作動流体を、高温再生器１１０の排熱回収熱交換器１８５で燃焼排ガスを利用して加熱している。これによって、コンプレッサ１６４で必要とされる圧縮比を軽減して、コンプレッサ１６４にかかる負荷をさらに軽減することができる。さらに燃焼排ガスに含まれる熱を回収して利用することで、高いＣＯＰを実現することができる。 In the hybrid heat pump system 100 of the present embodiment, when the air conditioner 102 performs the heating operation, the working fluid supplied to the compressor 164 is used as the exhaust heat recovery heat exchanger 185 of the high-temperature regenerator 110 using the combustion exhaust gas. Heating. As a result, the compression ratio required by the compressor 164 can be reduced, and the load on the compressor 164 can be further reduced. Furthermore, a high COP can be realized by recovering and using the heat contained in the combustion exhaust gas.

本実施例のハイブリッドヒートポンプ１００では、空調装置１０２が暖房運転を行う際に、空調用の作動流体を高温再生器１１０の熱交換器１９６で燃焼排ガスを利用して加熱している。これによって、高温再生器１１０の燃焼ガスの熱を有効に活用することができ、ＣＯＰをさらに向上することができる。 In the hybrid heat pump 100 of the present embodiment, when the air conditioner 102 performs the heating operation, the working fluid for air conditioning is heated by the heat exchanger 196 of the high temperature regenerator 110 using the combustion exhaust gas. Thereby, the heat of the combustion gas of the high temperature regenerator 110 can be effectively utilized, and the COP can be further improved.

（２）貯湯運転
本発明のハイブリッドヒートポンプシステム１００の貯湯運転について、図３を参照しながら説明する。
貯湯槽１０４は、内部に温水を蓄えている。貯湯槽１０４の内部の温水は温度成層を形成しており、貯湯槽１０４の上部には高温の温水が貯えられ、下部には低温の温水が貯えられている。給湯を行う際には、貯湯槽１０４の上部から高温の温水が汲み出され、貯湯槽１０４の下部から水道水が給水される。
貯湯運転時には、四方弁１９８が切替えられ、貯湯槽１０４の底部から熱交換器２００、２０２を経由して貯湯槽１０４の上部に戻る流路が形成される。また、圧縮式ヒートポンプ１０８において、四方弁１７０、１７２、１７４、１７６、１７８、三方弁１８０、１８２、１８４が切替えられ、コンプレッサ１６４で圧縮された作動流体が、熱交換器１５０、膨張弁１６８、大気熱交換器１６６、排熱回収熱交換器１８５を順に通過して、コンプレッサ１６４に戻る流路が形成される。さらに、四方弁１８６、１８８、三方弁１９０、１９２が切替えられ、ポンプ２０６から、排熱回収熱交換器１９６、熱交換器１５２、凝縮熱交換器１４８、熱交換器２０２を順に経由して、ポンプ２０６に戻る作動流体の流路が形成される。 (2) Hot Water Storage Operation The hot water storage operation of the hybrid heat pump system 100 of the present invention will be described with reference to FIG.
The hot water tank 104 stores hot water therein. The hot water inside the hot water tank 104 forms a temperature stratification, and hot water is stored in the upper part of the hot water tank 104 and low temperature hot water is stored in the lower part. When hot water is supplied, hot hot water is pumped from the upper part of the hot water tank 104, and tap water is supplied from the lower part of the hot water tank 104.
During the hot water storage operation, the four-way valve 198 is switched to form a flow path that returns from the bottom of the hot water tank 104 to the upper part of the hot water tank 104 via the heat exchangers 200 and 202. In the compression heat pump 108, the four-way valves 170, 172, 174, 176, 178 and the three-way valves 180, 182 and 184 are switched, and the working fluid compressed by the compressor 164 is converted into the heat exchanger 150, the expansion valve 168, A passage that passes through the atmospheric heat exchanger 166 and the exhaust heat recovery heat exchanger 185 in this order and returns to the compressor 164 is formed. Further, the four-way valves 186 and 188 and the three-way valves 190 and 192 are switched, and the pump 206 sequentially passes through the exhaust heat recovery heat exchanger 196, the heat exchanger 152, the condensation heat exchanger 148, and the heat exchanger 202, A flow path for the working fluid returning to the pump 206 is formed.

通常の貯湯運転においては、吸収式ヒートポンプ１０６と、圧縮式ヒートポンプ１０８の双方の運転によって、貯湯槽１０４の水を加熱する。貯湯運転においては、吸収式ヒートポンプ１０６と圧縮式ヒートポンプ１０８は、暖房運転時と同様の運転を行う。
貯湯運転においては、ポンプ２０６の駆動によって熱交換器２０２から供給される作動流体は、排熱回収熱交換器１９６によって加熱される。加熱された作動流体は、熱交換器１５２（吸収熱交換器）において、熱交換器１５２の表面で発生する吸収熱によって加熱される。加熱された作動流体は、凝縮熱交換器１４８において、凝縮熱交換機１４８の表面で発生する凝縮熱によって加熱される。高温再生器１１０の燃焼排ガスの排熱と、吸収器１１８の吸収熱と、凝縮器１１４の凝縮熱で加熱された作動流体は、熱交換器２０２へ戻り、貯湯槽１０４の下部からポンプ２０４によって汲み出されて貯湯槽１０４の上部へ戻る水を加熱する。
なお上記した貯湯運転においては、熱交換器２００における熱交換は行われない。 In a normal hot water storage operation, the water in the hot water storage tank 104 is heated by the operation of both the absorption heat pump 106 and the compression heat pump 108. In the hot water storage operation, the absorption heat pump 106 and the compression heat pump 108 perform the same operation as in the heating operation.
In the hot water storage operation, the working fluid supplied from the heat exchanger 202 by driving the pump 206 is heated by the exhaust heat recovery heat exchanger 196. The heated working fluid is heated by the absorbed heat generated on the surface of the heat exchanger 152 in the heat exchanger 152 (absorption heat exchanger). The heated working fluid is heated by the condensation heat generated on the surface of the condensation heat exchanger 148 in the condensation heat exchanger 148. The exhaust fluid of the combustion exhaust gas from the high temperature regenerator 110, the absorption heat from the absorber 118, and the working fluid heated by the condensation heat from the condenser 114 are returned to the heat exchanger 202, and are pumped from the lower part of the hot water tank 104 by the pump 204. The water pumped out and returned to the upper part of the hot water storage tank 104 is heated.
In the hot water storage operation described above, heat exchange in the heat exchanger 200 is not performed.

本実施例のハイブリッドヒートポンプシステム１００によれば、大気熱交換器１６６で大気中から吸収した熱と、高温再生器１１０の高温再生熱交換器１２４で燃焼ガスから吸収した熱と、排熱回収熱交換器１９６で燃焼排ガスから吸収した熱と、排熱回収熱交換器１８５で燃焼排ガスから吸収した熱と、コンプレッサ１６４で作動流体に付与されるエネルギーを利用して、貯湯槽１０４に高温の温水を貯めることができる。コンプレッサ１６４に大きな負荷をかけることなく、高いＣＯＰを実現しながら、高温の温水を貯湯槽１０４に貯めることができる。 According to the hybrid heat pump system 100 of the present embodiment, the heat absorbed from the atmosphere by the atmospheric heat exchanger 166, the heat absorbed from the combustion gas by the high temperature regeneration heat exchanger 124 of the high temperature regenerator 110, and the exhaust heat recovery heat. Using the heat absorbed from the combustion exhaust gas by the exchanger 196, the heat absorbed from the combustion exhaust gas by the exhaust heat recovery heat exchanger 185, and the energy imparted to the working fluid by the compressor 164, hot water is supplied to the hot water storage tank 104. Can be saved. High temperature hot water can be stored in the hot water storage tank 104 while realizing high COP without imposing a large load on the compressor 164.

（３）冷房・貯湯運転
本実施例のハイブリッドヒートポンプシステム１００は、冷房運転と貯湯運転を同時に行うこともできる。図４を参照しながら、冷房・貯湯運転について説明する。 (3) Cooling / Hot Water Storage Operation The hybrid heat pump system 100 of the present embodiment can also perform a cooling operation and a hot water storage operation at the same time. The cooling / hot water storage operation will be described with reference to FIG.

冷房・貯湯運転時には、四方弁１９８が切替えられ、貯湯槽１０４の底部から熱交換器２００、２０２を経由して貯湯槽１０４の上部に戻る流路が形成される。また、圧縮式ヒートポンプ１０８において、四方弁１７０、１７２、１７４、１７８、三方弁１８０、１８２、１８４が切替えられ、コンプレッサ１６４で圧縮された作動流体が、熱交換器２００、膨張弁１６８、熱交換器１５０、排熱回収熱交換器１８５を順に通過して、コンプレッサ１６４に戻る流路が形成される。さらに、四方弁１８６、三方弁１９０、１９２が切替えられ、ポンプ１９４の駆動によって作動流体が空調装置１０２から熱交換器１５２を経由して空調装置１０２に戻る流路が形成される。さらに、四方弁１８８が切替えられ、ポンプ２０６の駆動によって作動流体が熱交換器２０２から凝縮熱交換器１４８を経由して熱交換器２０２に戻る流路が形成される。 During the cooling / hot water storage operation, the four-way valve 198 is switched to form a flow path that returns from the bottom of the hot water storage tank 104 to the upper part of the hot water storage tank 104 via the heat exchangers 200 and 202. In the compression heat pump 108, the four-way valves 170, 172, 174, 178 and the three-way valves 180, 182, 184 are switched, and the working fluid compressed by the compressor 164 is converted into the heat exchanger 200, the expansion valve 168, and the heat exchange. A flow path that passes through the condenser 150 and the exhaust heat recovery heat exchanger 185 in order and returns to the compressor 164 is formed. Furthermore, the four-way valve 186 and the three-way valves 190 and 192 are switched, and a flow path is formed in which the working fluid returns from the air conditioner 102 to the air conditioner 102 via the heat exchanger 152 by driving the pump 194. Further, the four-way valve 188 is switched, and a flow path is formed in which the working fluid returns from the heat exchanger 202 to the heat exchanger 202 via the condensation heat exchanger 148 by driving the pump 206.

冷房・貯湯運転においては、吸収式ヒートポンプ１０６と、圧縮式ヒートポンプ１０８の双方の運転によって、貯湯槽１０４の水を加熱する。冷房・貯湯運転においては、吸収式ヒートポンプ１０６は、冷房運転時とほぼ同様の運転を行うが、蒸発器１１４内の水蒸気を大気熱交換器１４６で大気との熱交換によって冷却する代わりに、蒸発熱交換器１４８内を流れる作動流体との熱交換によって冷却する。圧縮式ヒートポンプ１０８の作動流体は、コンプレッサ１６４によって圧縮されて高温となり、熱交換器２００において冷却されて凝縮し、凝縮熱を放出する。凝縮した作動流体は膨張弁１６８で膨張して低温となり、熱交換器１５０に供給される。低温の作動流体は熱交換器１５０の表面で発生する吸収熱によって加熱されて蒸発する。蒸発した作動流体は排熱回収熱交換器１８５において高温再生器１１０の燃焼排ガスによって加熱され、コンプレッサ１６４へ戻る。熱交換器２００では、ポンプ２０４の駆動によって貯湯槽１０４の底部から汲み出された水と、コンプレッサ１６４で圧縮されて高温となった作動流体との間で熱交換が行われ、水は加熱されて熱交換器２０２へ供給される。
冷房・貯湯運転においては、ポンプ２０６の駆動によって、作動流体は熱交換器２０２から凝縮熱交換器１４８を経由して熱交換器２０２に戻る。作動流体は凝縮熱交換器１４８において、凝縮熱交換器１４８の表面で発生する凝縮熱によって加熱されて高温となる。高温となった作動流体は、熱交換器２０２において、貯湯槽１０４に戻る水と熱交換する。熱交換器２０２で加熱されて高温となった水は、貯湯槽１０４の上部に還流する。
上記のようにして、本実施例のハイブリッドヒートポンプシステム１００は、冷房運転と貯湯運転を同時並行して行うことができる。 In the cooling / hot water storage operation, the water in the hot water storage tank 104 is heated by the operation of both the absorption heat pump 106 and the compression heat pump 108. In the cooling / hot water storage operation, the absorption heat pump 106 performs substantially the same operation as in the cooling operation, but instead of cooling the water vapor in the evaporator 114 by heat exchange with the atmosphere in the atmospheric heat exchanger 146, evaporation is performed. Cooling is performed by exchanging heat with the working fluid flowing in the heat exchanger 148. The working fluid of the compression heat pump 108 is compressed to a high temperature by the compressor 164, is cooled and condensed in the heat exchanger 200, and releases condensation heat. The condensed working fluid is expanded by the expansion valve 168 to become a low temperature, and is supplied to the heat exchanger 150. The low-temperature working fluid is heated and evaporated by the absorbed heat generated on the surface of the heat exchanger 150. The evaporated working fluid is heated by the exhaust gas from the high-temperature regenerator 110 in the exhaust heat recovery heat exchanger 185 and returns to the compressor 164. In the heat exchanger 200, heat is exchanged between the water pumped from the bottom of the hot water storage tank 104 by driving the pump 204 and the working fluid that has been compressed by the compressor 164 to a high temperature, and the water is heated. And supplied to the heat exchanger 202.
In the cooling / hot water storage operation, the working fluid returns from the heat exchanger 202 to the heat exchanger 202 via the condensation heat exchanger 148 by driving the pump 206. The working fluid is heated to a high temperature in the condensation heat exchanger 148 by the condensation heat generated on the surface of the condensation heat exchanger 148. The high-temperature working fluid exchanges heat with water returning to the hot water tank 104 in the heat exchanger 202. Water heated to a high temperature by the heat exchanger 202 returns to the upper part of the hot water tank 104.
As described above, the hybrid heat pump system 100 according to the present embodiment can simultaneously perform the cooling operation and the hot water storage operation.

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。 Specific examples of the present invention have been described in detail above, but these are merely examples and do not limit the scope of the claims. The technology described in the claims includes various modifications and changes of the specific examples illustrated above.
In addition, the technical elements described in the present specification or the drawings exhibit technical usefulness alone or in various combinations, and are not limited to the combinations described in the claims at the time of filing. In addition, the technology illustrated in the present specification or the drawings achieves a plurality of objects at the same time, and has technical utility by achieving one of the objects.

ハイブリッドヒートポンプシステム１００の冷房運転時の状態を示す図である。It is a figure which shows the state at the time of air_conditionaing | cooling operation of the hybrid heat pump system. ハイブリッドヒートポンプシステム１００の暖房運転時の状態を示す図である。It is a figure which shows the state at the time of heating operation of the hybrid heat pump system. ハイブリッドヒートポンプシステム１００の貯湯運転時の状態を示す図である。It is a figure which shows the state at the time of the hot water storage driving | operation of the hybrid heat pump system. ハイブリッドヒートポンプシステム１００の冷房・貯湯運転時の状態を示す図である。It is a figure which shows the state at the time of the air_conditioning | cooling and hot water storage operation | movement of the hybrid heat pump system.

Explanation of symbols

１００：ハイブリッドヒートポンプシステム
１０２：空調装置
１０４：貯湯槽
１０６：吸収式ヒートポンプ
１０８：圧縮式ヒートポンプ
１１０：高温再生器
１１２：低温再生器
１１４：凝縮器
１１６：蒸発器
１１８：吸収器
１２０：負圧タンク
１２２：分離器
１２４：高温再生熱交換器
１２６：加熱源
１２８、１９４、２０４、２０６：ポンプ
１３０：希液流路
１３２、１４２：水蒸気流路
１３４：中液流路
１３６、１５０、１５２、１６２、２００、２０２：熱交換器
１３８：低温再生熱交換器
１４０：バルブ
１４４：送風機
１４６、１６６：大気熱交換器
１４８：凝縮熱交換器
１５４、１５６、１８０、１８２、１８４、１９０、１９２：三方弁
１５８：濃液流路
１６０：水流路
１６４：コンプレッサ
１６８：膨張弁
１７０、１７２、１７４、１７６、１７８、１８６、１８８、１９８：四方弁
１８５、１９６：排熱回収熱交換器 100: Hybrid heat pump system 102: Air conditioner 104: Hot water storage tank 106: Absorption heat pump 108: Compression heat pump 110: High temperature regenerator 112: Low temperature regenerator 114: Condenser 116: Evaporator 118: Absorber 120: Negative pressure tank 122: Separator 124: High temperature regenerative heat exchanger 126: Heat source 128, 194, 204, 206: Pump 130: Dilute liquid flow path 132, 142: Water vapor flow path 134: Medium liquid flow path 136, 150, 152, 162 200, 202: Heat exchanger 138: Low temperature regeneration heat exchanger 140: Valve 144: Blower 146, 166: Atmospheric heat exchanger 148: Condensation heat exchanger 154, 156, 180, 182, 184, 190, 192: Three-way Valve 158: Concentrated flow path 160: Water flow path 164: Compressor 168: Expansion valves 170, 172, 1 4,176,178,186,188,198: four-way valve 185,196: heat recovery heat exchanger

Claims

A hybrid heat pump system combining an absorption heat pump and a compression heat pump,
A regenerator that heats the solution by heat exchange with the combustion gas and separates it into solvent vapor and concentrated solution;
A condenser that condenses the separated solvent vapor by heat exchange with the first fluid;
An evaporator for evaporating the condensed solvent by heat exchange with the second fluid;
An absorber for absorbing the solvent vapor into the concentrated solution to dilute the concentrated solution and cooling the diluted solution by heat exchange with a third fluid;
An absorption heat pump comprising a pump for refluxing the cooled solution to the regenerator;
A compressor for compressing the working fluid;
An inflator for inflating the working fluid;
An atmospheric heat exchanger for exchanging heat between the working fluid and the atmosphere,
The working fluid compressed by the compressor is cooled by exchanging heat with the evaporator as the second fluid,
A compression heat pump that heats the working fluid expanded in the expander by exchanging heat in the atmospheric heat exchanger ; and
An air conditioner that performs heating operation using a fluid for air conditioning;
The air conditioning fluid supplied from the air conditioner is heated by exchanging heat with the combustion exhaust gas of the regenerator, and the air conditioning fluid heated by the regenerator is heat-exchanged by the absorber as the third fluid and heated. A hybrid heat pump system comprising: means for heat-exchanging the heated air-conditioning fluid as a first fluid by a condenser to heat the air-conditioning fluid and returning the air-conditioning fluid heated by the condenser to the air-conditioning apparatus .

The hybrid heat pump system according to claim 1, wherein the working fluid supplied to the compressor is heated by heat exchange with the combustion exhaust gas of the regenerator .