【発明の詳細な説明】
非常に低い外気温度で動作できるヒートポンプ
本発明はそれぞれヒートポンプとして加熱し、流体、特に空気を冷却する複動
式装置に関する。本発明の目的は、現在知られている複動式機械を環境暖房用ヒ
ートポンプとして使用する場合に、それに生じる問題を解決することである。
現在入手可能な装置は、冷媒（冷却剤）として水を、吸収液としてＬｉＢｒ／
Ｈ2Ｏ溶液を使用する。知られている２段式（ダブルステージ）機械は、当業者
によく知られている方式により互いに接続された蒸発器（エバポレータ）、吸収
器（アブソーバ）、２つの発生器（ジェネレータ）および２つの凝縮器（コンデ
ンサ）で構成される。熱は、低温の凝縮器によって、および吸収器によって生じ
させなければならず、吸収器で生じた熱は、３２から４２℃という比較的低い温
度であり、したがって加熱には使用できない。
欧州特許ＥＰ−Ｂ−４７０４３２および米国特許ＵＳ−Ａ−３，４８３，７１
０は、相互作用するが連通していない２つの
回路を有する複動式吸収システムについて記載し、それには２つの別個の段階、
つまり第１および第２段があり、それぞれ蒸発器、吸収器、発生器および凝縮器
で構成され、第１段は、例えば空気処理プラントによって生じた氷水（アイシー
ウォータ）などの外部の流体から、蒸発器を介して熱を受け取り、同時に吸収器
を介して第２段の蒸発器に熱をもたらし、そこで吸収器の熱を外部環境に与える
。吸収器からの希釈溶液がそれぞれの発生器に供給され、第２段の発生器は、外
部エネルギー源で加熱され、第１段の発生器は第２段で発生した蒸気で加熱され
、この方法で、高温凝縮器として動作し、第１段の発生器で生じた蒸気が、一般
に空気である外気流体との熱伝達で凝縮される。濃縮溶液および凝縮した冷媒が
、その発生源であるそれぞれの装置に戻る。引用した２つの特許の主な目的は、
熱帯でも空気で冷却することができる吸収機械を提供し、したがって特に小規模
で吸収機械の使用が困難になる蒸気タワーの使用を回避し、その受入を妨げるこ
とである。さらに、これには各段に蒸発器、吸収器、発生器および凝縮器を設け
るので、このような装置はヒートポンプとして動作することができ、冬期の暖房
に適した温度で第２段の吸収器および第１段の凝縮器におい
てエネルギーを生じる。しかし、引用した特許に記載されている装置は、２つの
装置が相互作用するが、別個であるので、入力エンタルピーが常に出力エンテル
ピーと等しいことを必要とするシステムの熱平衡が、あらゆる状況で満足される
ことを保証できるため、しっかりした制御を設けねばならないという重大な欠点
がある。２つの段を分離すると、このような装置が自動調整を受けることができ
なくなる。というのは、熱平衡を満足することを保証できるよう、蒸発器に入る
凝縮冷媒の困難な温度制御が必要だからである。
さらなるヒートポンプは、米国特許ＵＳ−Ａ−４，４７５，３６１で例示され
たもので、それは本発明と概略的に同様で、ヒートポンプとして動作して、環境
暖房の目的に適した温度で熱を提供することができる装置について記載している
。しかし、その特許によると、蒸発器が不凍液として使用する少量のＬｉＢｒを
含む場合でも、低圧蒸発器の温度は（第９欄、第１４行、ポイント「Ｆ」で示す
ように）約０℃であり、この方法は既に当業者に知られており、市販されている
吸収機械で広く使用されている。蒸発器で使用可能な温度は、前記特許のヒート
ポンプの動作を、熱が回収されるべき外部の空気または液体より約
１０℃低い温度に制限し、この値は高すぎる。というのは、外部温度が１０℃未
満である場合、ヒートポンプとしての装置の使用を完全に妨げるからである。こ
の欠点は、前述した他の２つの特許にも当てはまる。
本発明の目的は、０℃またはそれ以下にまで下がった外部気温で動作可能なヒ
ートポンプを提供することである。
本発明のヒートポンプは、低圧蒸発器内で低い凝固点の混合物を使用し、これ
は約−１０℃の温度で蒸発できるほど十分に低い凝固点を有し、したがって０℃
以下の空気または流体温度まで、外気からまたは熱が回収されるべき液体から熱
を回収できる一方、第２段の吸収器で環境の加熱に使用できるような温度を達成
するＬｉＢｒ／Ｈ2Ｏであることが好ましい。ＬｉＢｒまたは同じ機能を有する
物質の蒸発器内の濃度は、前述した凝固点を獲得するのに必要な濃度であり、そ
の結果、それが蒸発器の温度に及ぼす影響は穏やかであり、約２〜３℃に過ぎず
、これは機械の効率に実質的に影響を与えない。
さらに、米国特許ＵＳ−Ａ−４，４７５，３６１では、（第２ａ図で図示し、
請求の範囲第１項で明確に述べるように）発生器からの濃縮溶液が、連続して、
最初に高温の吸収器Ｇに、
次に低温の吸収器Ｅに供給される。つまり、希釈溶液が全て発生器に供給され、
重大な問題を生じる。例えば、良好な性能係数（Ｃ．Ｏ．Ｐ．）を達成するため
、入ってくる希釈溶液と出ていく濃縮溶液との濃度差を最大限に増加させるよう
、濃縮用に可能な限り最少の溶液を発生器に供給しなければならず、吸収器の中
では、熱交換器管内を流れる吸収剤溶液と冷却液との間で効果的な熱交換を達成
するため、溶液の流量（スループット）は比較的多く、前記特許で言明されてい
るように、特に噴射ノズルを使用するとよい。前述した欠点は、部分的負荷をか
けて機械を作動させる場合、さらに悪化することにも留意されたい。そのような
場合、第２ａ図で示すように、発生器に供給するポンプ４２の流量は、弁７０に
よって減少し、その結果、吸収器に戻る濃縮溶液が減少し、この減少は圧力低下
およびノズルの噴射角度の変動も引き起こし、したがって吸収剤溶液が全て冷却
液の流れる管に接触することを保証するのが困難になる。冷却されないその溶液
部分は、蒸発器から蒸気を吸収することができず、したがって機械の効率の損失
を招く。
本発明によるヒートポンプでは、吸収器からの希釈溶液が混合され、一部が発
生器に供給される。残りは、発生器からの濃
縮溶液と混合した後、ポンプによって再循環し、吸収剤溶液を形成し、再び吸収
器に供給される。この方法で、前述および他の欠点が取り除かれる。
したがって、本発明は、知られているヒートポンプ、および特に前述した特許
に記載されているヒートポンプとは大きく異なる。
本発明は、１つの蒸発器（１、１Ａ）および１つの吸収器（２、２Ａ）と、第
１の装置の蒸発器および吸収器内の圧力を第２の装置の対応する要素に存在する
圧力より低く維持する部材と、発生器（３、３Ａ）と、蒸発器（１、１Ａ）内に
存在する液体をポンプで取り出して、熱交換器（５／１、５Ａ）から熱を吸収し
た後に同じ蒸発器に戻すパイプとをそれぞれ有する２つの別個の吸収装置を備え
るヒートポンプであって、各吸収器内には、ポンプで取り出され、少なくとも一
部が前記発生器（３、３Ａ）を通過した後に吸収器に戻される蒸気吸収液が存在
し、一方の発生器（３）内に存在する圧力は他方の発生器（３Ａ）内に存在する
圧力より低く、各発生器（３、３Ａ）内の前記吸収液を沸騰させて蒸気を形成す
る加熱要素（１１、１１Ａ）も設けられ、その蒸気は取り出されて蒸気凝縮熱交
換器
（発生器３Ａでは１１、発生器３では１３およびＥ１５）内で凝縮され、凝縮さ
れた液体は前記蒸発器（１、１Ａ）に戻され、発生器（３、３Ａ）がパイプによ
って吸収器（２、２Ａ）に接続されて、これらに熱交換器（１０、１０Ａ）内で
冷却された後の濃縮吸収液を供給し、その熱交換器内で吸収器（２、２Ａ）から
の希釈液が加熱され、一方の加熱要素（１１）が発生器（３）内に存在する液体
に熱を伝達し、他方の加熱要素（１１Ａ）が、発生器（３Ａ）内に含まれる液に
熱を伝達すると共に、加熱要素（１１Ａ）がポンプの外部の供給源から熱を受け
取り、低い凝固点の溶液が第１の装置の蒸発器（１）内に存在し、前記部材が少
なくとも１つのサイホンで構成され、その２つの端部がそれぞれ２つの蒸発器お
よび／または２つの吸収器へ開口することを特徴とするヒートポンプに関する。
前記低い凝固点の溶液は、好ましくは約２０重量％の濃度の臭化リチウム水溶
液であることが好ましい。
本発明の装置の構造および特徴をさらに明確に理解するため、以下で添付図面
を参照しながら、非制限的な例によって単純化した実施形態について記述し、図
面では、１枚の図が流体を加熱および冷却するヒートポンプを概略的に表す。
図面で概略的に図示された装置は、互いに接続された、別個ではあるが相互作
用する２つの装置を備える。個別に考察される２つの吸収装置は、従来通りの構
造および動作であり、よく知られており、したがって詳細には説明せず、それを
理解するには以下の説明で十分である。
２つの装置はそれぞれ、蒸発器（１、１Ａ）および吸収器（２、２Ａ）を備え
、蒸発器は個々の吸収器と連通し、蒸発器（１）は蒸発器（１Ａ）と連通し、吸
収器（２）は吸収器（２Ａ）と連通し、２つの装置における蒸発器間および吸収
器間の連通は、液体側の連通であり、蒸気ではなく液体が伝達されて２つの装置
内に異なる圧力を維持するように、サイホンによってもたらされ、蒸発器とそれ
に対応する吸収器との連通は、蒸気側の連通である。
蒸発器および吸収器内には、大気圧より実質的に低い圧力が維持され、第１の
装置の蒸発器および吸収器内の圧力は、第２の熱交換器の対応する要素のそれよ
り低い。吸収器は発生器（３、３Ａ）に接続される。
第１の装置の蒸発器（１）は、熱交換器（５、５／１）、ポンプ（Ｐ２）およ
びパイプ（４／１、６／１）を介して装置の
外部にある供給源から熱を受け取り、第２の装置の蒸発器（１Ａ）は、熱交換器
（５Ａ）、ポンプ（Ｐ７）およびパイプ（４Ａ、４Ｂ、６Ａ）を介して第１の装
置の吸収器（２）から熱を受け取る。
蒸発器（１、１Ａ）には、−１５℃未満の凝固点を有する蒸発液が存在し、こ
れは例えば飽和温度を約３℃上昇させるよう、塩分濃度が低い臭化リチウム水溶
液で、このような値は機械の動作に影響を与えず、０℃未満の温度で蒸発でき、
０℃未満、例えば約−５℃まで気温が下がっても、外部の空気から熱を回収する
ことができる。
前記蒸発器では、蒸発溶液が、ポンプ（Ｐ５、Ｐ７）によって、パイプ（４、
４Ａ）を通過した後、その上部に戻るよう取り出される。
ポンプ（Ｐ７）は、熱交換器（Ｅ１３、５Ａ）およびパイプ（４Ａ、４Ｂ）を
通って第２の装置の蒸発液を給送する。熱交換器（Ｅ１３）では、第２の装置の
蒸発液は、例えば入口および出口パイプ（２２、２２／１）を通って供給された
、例えば衛生的な（清潔な）水などの外部の流体へと熱を伝達し、熱交換器（５
Ａ）内で第１の装置（２）の吸収剤液からの熱を吸収
し、パイプ（６Ａ）を介して蒸発器（１Ａ）に戻る。熱交換器（Ｅ１３）内で予
め加熱された衛生的な水は、パイプ（２２／１）を通して熱交換器（Ｅ１４）へ
供給され、ここで以下で述ベるように第２の装置の吸収器の冷却流体に熱を伝達
することによって、動作温度に達する。ポンプ（Ｐ５）は、第１の装置の蒸発溶
液を取り出し、それを弁（ＦＶ０９）およびパイプ（４、６）を介して蒸発器に
供給する。
蒸発器（１）内には熱交換器（５／１）が設けられ、それを通して第１の装置
の蒸発流体が装置の外部にある、一般に空気の冷却に使用される流体からの熱を
吸収する。
ポンプ（Ｐ２）は、パイプ（４／１）を通して熱交換器（５／１）から前記流
体を回収し、それを装置の外部にある熱交換器（５）へ供給し、次に再びパイプ
（６／１）を介して熱交換器（５／１）に供給する。
吸収器（２、２Ａ）内には、隣接する蒸発器で発生した蒸気を吸収する液体が
存在し、これは水性臭化リチウム溶液であることが好ましく、この液体はポンプ
（Ｐ３、Ｐ４）によってパイプ（７、７Ａ）を通して取り出され、パイプ（８、
８Ａ）を介して吸収器の上部に再循環する。２つの吸収器（２、２Ａ）
から取り出された前記液体は、吸収器の上部に戻る前に、混合され、次に少なく
とも一部が濃縮器に供給され、したがって蒸気が第２段の吸収器で吸収されてい
なくても、あるいは一部しか吸収されていなくても、熱交換器（Ｅ１３）を介し
て第２段の蒸発器が、例えば衛生的な水などの外部の流体からの熱を吸収するの
で、発生器に供給される希釈溶液は、吸収器同士を出る液体の中間の濃度を有す
ることが保証される。
前記吸収器（２、２Ａ）は、サイホンを形成する部材によって互いに接続され
、これによって、吸収器（２）内の圧力が吸収器（２Ａ）内の圧力より低くても
、２つの吸収器内の液体レベルが一定に維持される。
発生器に供給される液体は、パイプ（９）およびポンプ（Ｐ１）を介して取り
出されて熱交換器（１０）に供給され、ここで熱を吸収して、パイプ（１７Ｂ）
を通して発生器（３）から出てくる液体を冷却する。発生器（３）内で濃縮され
た液体は、熱交換器（１０）を出ると、知られているタイプの液体／蒸気分離装
置（１７Ａ）を通り、パイプ１６を介して供給され、薄い溶液と混合して吸収剤
溶液を形成し、これがパイプ（８、８Ａ）を介して２つの装置の吸収器に供給さ
れる。熱交換器（１
０）を出た希釈溶液は、パイプ（９Ａ）を通ってその後の熱交換器（１０Ａ）に
供給され、そこでパイプ（９Ａ）を介して発生器（３Ａ）から戻った溶液を冷却
することにより、加熱される。この部分濃縮溶液は、液体／蒸気分離器（１７）
およびパイプ（１３Ｂ）を介して発生器（３）に供給され、発生器（３Ａ）内で
発生した蒸気は、パイプ（１２Ａ）を通って、熱エネルギーを発生器（３）に供
給する要素である蒸気凝縮熱交換器（１１）に供給され、前記熱交換器を出る凝
縮蒸気は、パイプ（１４Ａ）を通って液体／蒸気分離器（１５Ａ）に供給され、
次に、発生器（３）を出る蒸気が通過するパイプ（１２）を通る。熱交換器（１
１）内で凝縮された蒸気は、発生器（３）内で生じた圧力より高い飽和圧力を有
し、したがって分離器（１５Ａ）から出る時点で、一部が再蒸発し、凝縮液およ
び発生器（３）内で発生した蒸気とともに、パイプ（１２、１２Ｂ）を介して蒸
気凝縮熱交換器（１３、Ｆ．１５）に供給され、ここで蒸気は凝縮し、パイプ（
１４、１４／１）を介して液体／蒸気分離器（１５）に供給され、パイプ（１４
／２）、弁（ＦＶ０３）およびパイプ（１４／３）を介して第２の装置の蒸発器
（１Ａ）および第１の装置の蒸発器（１）に供給され、２つの
蒸発器はサイホンのパイプ（６Ａ）を介して連通している。
夏期には、第２の装置の吸収器（２Ａ）から取り出された液体が、３方弁（Ｆ
Ｖ０５）およびパイプ（７Ｂ）を通って熱交換器（２１）に供給され、そこで一
般に空気である装置外部の流体に、および戻りパイプ（７Ｃ）に熱を伝達し、次
に第１の装置からの対応する流体と混合され、この形態における衛生的な温水の
要件により、ポンプ（Ｐ６）が自動的に始動し、したがってパイプ（２２）から
の衛生的な水は、最初に熱交換器（Ｅ１３）内で第２の装置（１Ａ）の蒸発液体
を冷却することによって予熱され、後者はポンプ（Ｐ７）によってパイプ（４Ａ
）を通して供給され、次に熱交換器（Ｅ１４）内で使用温度まで上昇され、そこ
でポンプ（Ｐ６）によってパイプ（２０Ａ）を通して供給された第２の装置の吸
収器（２Ａ）の流体を冷却することによって加熱される。第２の装置の吸収器（
２Ａ）で生じた熱は、熱交換器（２１）および熱交換器（２０）の両方によって
同時に放散され、この場合、熱交換器（Ｅ１４、Ｅ１５）に有利なように熱交換
器（２１、１３）の熱容量を減させるべく、装置の自動制御によってファン（Ｖ
１）の回転数が低くなる。
夏期に空調の氷水生成器として使用する場合、装置は約０．６のＣ．Ｏ．Ｐ．
を有する。
熱交換器（Ｅ１３）を介して第２の装置の蒸発器（１Ａ）から熱を除去するこ
とによる衛生的温水の要件により、第２段の吸収器（２Ａ）は動作不能となり、
当業者には知られるように、装置は従来のタイプの２段吸収器となって、約１．
２のＣ．Ｏ．Ｐ．を有する。
また、衛生的な水の要件が、第１の装置の吸収器（２）で発生する熱全部を吸
収するには不十分な場合、Ｃ．Ｏ．Ｐ．は、減算可能な総量に対して減算される
熱量に比例し、１．２と０．６の中間値と仮定される。
衛生的温水の生成に必要な熱は、ヒートポンプの状態で生じ、熱交換器（５／
１）によって氷水から取り出される熱と、加熱要素（１１Ａ）によって装置に供
給される熱との合計に等しい。
冬期には、弁（ＦＶ０５）が、第２の装置の吸収剤液（液体吸収剤）が熱交換
器（２１）を通過するのを防止し、熱交換器（２０）、送出パイプ（２０Ａ）、
戻りパイプ（２０Ｂ）およびポンプ（Ｐ６）を介して第２の装置の吸収器（２Ａ
）の冷却が生じる。熱交換器（２０）では、第２の装置の吸収剤液が、
装置の外部の流体に熱を伝達し、これは概ね、環境の暖房のためにファンコイル
に供給される水である。この第２の装置の吸収剤溶液用の冷却水は、ポンプ（Ｐ
６）によって熱交換器（Ｅ１４、Ｅ１５）を通って給送され、熱交換器（Ｅ１４
）内で、必要な衛生水があればそれに対する熱を生成し、蒸気凝縮熱交換器（Ｅ
１５）では、発生器（３）からの蒸気の熱を吸収し、これを凝縮させる。３方弁
（ＦＶ０４）によって、冬期には温水をファンコイルに供給することができ、夏
期には遮断することができる。また冬期には、ヒートポンプとして作動している
間に、第１の装置の蒸発液体がポンプ（Ｐ５）によってパイプ（４）を通して供
給され、弁（ＦＶ０９）を介して蒸発器に戻る前に、パイプ（６／２）およびパ
イプ（７Ｂ）が熱交換器（２１）に供給され、そこで外気からの熱を吸収し、こ
の機能は、３方弁（ＦＶ０２、ＦＶ０７）を介して熱交換器（２１）と並列接続
された熱交換器（１３）によって補助される。第１の装置の蒸発液体は、熱交換
器（２１、１３）を通過した後、弁（ＦＶ０６）およびパイプ（６／３）を介し
て蒸発器（１）に戻る。３方弁（ＦＶ０８）によって、第１の装置の蒸発溶液は
、熱交換器（Ｅ１２）を通過することができ、ここでファン
コイルによって例えば空気などの装置の外部の流体を加熱するのに使用する、第
２の装置の吸収器（２Ａ）の冷却水からの熱を吸収する。この流体は、ポンプ（
Ｐ６）によってパイプ（２０Ａ、２０Ｂ）を通って供給され、３方弁（ＦＶ０８
）のタイミングを合わせた自動動作によって熱交換器（２１、１３）の霜を落と
し、これを通して第１の装置の蒸発流体が外気からの熱を吸収する。装置は、冬
期にヒートポンプとして作動する間は、約１．５のＣ．Ｏ．Ｐ．を有する。さら
に、ヒートポンプとして作動する間、第２の装置の蒸発器で吸収できるよう十分
に高い温度で熱が利用できる場合は、Ｃ．Ｏ．Ｐ．は約２の値と仮定される。外
気温度がヒートポンプとして作動する限界値より下がると、装置は普通のガスボ
イラーとして作動できるので有利である。第１の装置（１）からの蒸発液体は、
パイプ（４５）、ポンプ（Ｐ５）、３方弁（ＦＶ０９）およびパイプ（６／２）
を介して、制御された時間だけ熱交換器（１３、２１）に供給され、３方弁（Ｆ
Ｖ０６）およびパイプ（７Ｃ）を介して２つの装置の吸収剤溶液と混合され、強
度に希釈された溶液を生成し、この溶液は吸収器を出る溶液の濃度と、蒸発器内
に存在する溶液との中間の濃度を有し、ポンプ（Ｐ１）を介
して発生器（３、３Ａ）に、前述したパイプによって熱交換器（１０、１０Ａ）
に供給される。
発生器（３）内で生じた蒸気は、パイプ（１２）を介して蒸気凝縮熱交換器（
Ｅ１５）に供給され、そこで凝縮して、水に対して熱を与え、この水はポンプ（
Ｐ６）によって供給され、一般にファンコイルによって加熱される空気である装
置外部の流体に対して熱を与える。
熱交換器（Ｅ１５）からの凝縮液は、パイプ（１４）を通過し、液体／蒸気分
離器（１５）、パイプ（１４／２）および３方弁（ＦＶ０３）を通り、ここで、
パイプ（８Ｂ）を介して発生器に供給される溶液と混合される。ボイラーの状態
から脱するには、凝縮液が蒸発器の適正なレベルに戻るよう、弁（ＦＶ０３）を
切り替える。
添付の図面に関して述べたシステムは、以下の利点を有する。つまり、０℃未
満の温度で、第１の装置の蒸発器内で蒸発することができ、したがって、外気が
０℃未満でもそれから熱を回収することができて、冬期の暖房を大幅に節約する
ことになる。吸収器（２、２Ａ）に吸収剤液を再循環させるためにポンプ（Ｐ３
、Ｐ４）を使用し、したがって機械的熱負荷が変化して
総熱負荷の約１０％まで下がっても、効果的な熱伝達を保証し、液体がサイホン
部材を介して補償レベルまで吸収器間を通過することができる。装置を種々の運
転モードで動作させることができ、冬期はヒートポンプとして、夏期には氷水生
成器として、衛生的な温水を生成することができる空調のために、または中間の
季節にはヒートポンプとして動作させながら外気から熱を取り出すことによって
衛生的温水を生成するために動作させることができる。
【手続補正書】特許法第１８４条の８第１項
【提出日】平成１１年３月１５日（１９９９．３．１５）
【補正内容】
ポンプ（Ｐ７）は、熱交換器（Ｅ１３、５Ａ）およびパイプ（４Ａ、４Ｂ）を
通って第２の装置の蒸発液を給送する。熱交換器（Ｅ１３）では、第２の装置の
蒸発液は、例えば入口および出口パイプ（２２、２２／１）を通って供給された
、例えば衛生的な（清潔な）水などの外部の流体へと熱を伝達し、熱交換器（５
Ａ）内で第１の装置（２）の吸収剤液からの熱を吸収し、パイプ（６Ａ）を介し
て蒸発器（１Ａ）に戻る。熱交換器（Ｅ１３）内で予め加熱された衛生的な水は
、パイプ（２２／１）を通して熱交換器（Ｅ１４）へ供給され、ここで以下で述
ベるように第２の装置の吸収器の冷却流体に熱を伝達することによって、動作温
度に達する。ポンプ（Ｐ５）は、第１の装置の蒸発溶液を取り出し、それを弁（
ＦＶ０９）およびパイプ（４、６）を介して蒸発器に供給する。
蒸発器（１）内には熱交換器（５／１）が設けられ、それを通して第１の装置
の蒸発流体が装置の外部にある、一般的に空気の冷却に使用される流体からの熱
を吸収する。
ポンプ（Ｐ２）は、パイプ（４／１）を通して熱交換器（５／１）から前記流
体を回収し、それを装置の外部にある熱交換器（５）へ供給し、次に再びパイプ
（６／１）を介して熱交換
器（５／１）に供給する。
吸収器（２、２Ａ）内には、隣接する蒸発器で発生した蒸気を吸収する液体が
存在し、これは水性臭化リチウム溶液であることが好ましく、この液体はポンプ
（Ｐ３、Ｐ４）によってパイプ（７、７Ａ）を通して取り出され、パイプ（８、
８Ａ）を介して吸収器の頂部に再循環する。２つの吸収器（２、２Ａ）から取り
出された前記液体は、吸収器の頂部に戻る前に、混合され、次に少なくとも一部
が発生器に供給され、したがって蒸気が第２段の吸収器で吸収されていなくても
、あるいは一部しか吸収されていなくても、熱交換器（Ｅ１３）を介して第２段
の蒸発器が、例えば衛生的な水などの外部の流体からの熱を吸収するので、発生
器に供給される希釈溶液は、吸収器同士を出る液体の中間の濃度を有することが
保証される。
前記吸収器（２、２Ａ）は、サイホンを形成する部材によって互いに接続され
、これによって、吸収器（２）内の圧力が吸収器（２Ａ）内の圧力より低くても
、２つの吸収器内の液体レベルが一定に維持される。
発生器に供給される液体は、パイプ（９）およびポンプ（Ｐ１）を介して取り
出されて熱交換器（１０）に供給され、ここ
で熱を吸収して、パイプ（１７Ｂ）を通して発生器（３）から出てくる液体を冷
却する。発生器（３）内で濃縮された液体は、熱交換器（１０）を出ると、知ら
れているタイプの液体／蒸気分離装置（１７Ａ）を通り、パイプ１６を介して供
給され、薄い溶液と混合して吸収剤溶液を形成し、これがパイプ（８、８Ａ）を
介して２つの装置の吸収器に供給される。熱交換器（１０）を出た希釈溶液は、
パイプ（９Ａ）を通ってその後の熱交換器（１０Ａ）に供給され、そこでパイプ
（９Ａ）を介して発生器（３Ａ）から戻った溶液を冷却することにより、加熱さ
れる。この部分濃縮溶液は、液体／蒸気分離器（１７）およびパイプ（１３Ｂ）
を介して発生器（３）に供給され、発生器（３Ａ）内で発生した蒸気は、パイプ
（１２Ａ）を通って、熱エネルギーを発生器（３）に供給する要素である蒸気凝
縮熱交換器（１１）に供給され、前記熱交換器を出る凝縮蒸気は、パイプ（１４
Ａ）を通って液体／蒸気分離器（１５Ａ）に供給され、次に、発生器（３）を出
る蒸気が通過するパイプ（１２）を通る。熱交換器（１１）内で凝縮された蒸気
は、発生器（３）内で生じた圧力より高い飽和圧力を有し、したがって分離器（
１５Ａ）から出る時点で、一部が再蒸発し、凝縮液および発生器
（３）内で発生した蒸気とともに、パイプ（１２、１２Ｂ）を介して蒸気凝縮熱
交換器（１３、Ｅ１５）に供給され、ここで蒸気は凝縮し、パイプ（１４、１４
／１）を介して液体／蒸気分離器（１５）に供給され、パイプ（１４／２）、弁
（ＦＶＯ３）およびパイプ（１４／３）を介して第２の装置の蒸発器（１Ａ）お
よび第１の装置の蒸発器（１）に供給され、２つの蒸発器はサイホンのパイプ（
６Ａ）を介して連通している。
【手続補正書】特許法第１８４条の８第１項
【提出日】平成１１年５月２６日（１９９９．５．２６）
【補正内容】
さらに、米国特許ＵＳ−Ａ−４，４７５，３６１では、（第２ａ図で図示し、
請求の範囲第１項で明確に述べるように）発生器からの濃縮溶液が、連続して、
最初に高温の吸収器Ｇに、次に低温の吸収器Ｅに供給される。つまり、希釈溶液
が全て発生器に供給され、重大な問題を生じる。例えば、良好な性能係数（Ｃ．
Ｏ．Ｐ．）を達成するため、入ってくる希釈溶液と出ていく濃縮溶液との濃度差
を最大限に増加させるよう、濃縮用に可能な限り最少の溶液を発生器に供給しな
ければならず、吸収器の中では、熱交換器管内を流れる吸収剤溶液と冷却液との
間で効果的な熱交換を達成するため、溶液の流量（スループット）は比較的多く
、前記特許で言明されているように、特に噴射ノズルを使用するとよい。前述し
た欠点は、部分的負荷をかけて機械を作動させる場合、さらに悪化することにも
留意されたい。そのような場合、第２ａ図で示すように、発生器に供給するポン
プ４２の流量は、弁７０によって減少し、その結果、吸収器に戻る濃縮溶液が減
少し、この減少は圧力低下およびノズルの噴射角度の変動も引き起こし、したが
って吸収剤溶液が全て冷却液の流れる管に接触することを保証するのが困難にな
る。冷却されないその溶液部分は、蒸発器から蒸気を吸収する
ことができず、したがって機械の効率の損失を招く。
米国特許ＵＳ−Ａ−３５５６２００は、１つの発生器（１０）、１つの凝縮器
（１１）および２つの吸収器（１３、１４）も、および異なる圧力レベルで動作
する２つの蒸発器（１６、１７）を備え、サイホン管（３７）が２つの吸収器を
接続し、サイホン管（７８）が２つの蒸発器を接続する加熱および冷却システム
について記載している。米国特許ＵＳＡ−Ａ−４４７５３６１のように、２つの
吸収器から来る希釈溶液は全て、発生器（１０）に供給され、したがってこのよ
うな特許について指摘されたものと同じ欠点がある。２りの吸収器（１３、１４
）は直列接続され、その結果、各吸収器に供給される液体の濃度が異なり、した
がって高圧吸収器（１４）と個々の蒸発器（１７）との温度差が、低圧吸収器（
１３）とその蒸発器（１６）との温度差より小さく、その結果、内部の液体濃度
が吸収器（１３）と同じである場合より、吸収器（１４）の冷却が困難になる。
本発明によるヒートポンプでは、吸収器からの希釈溶液が混合され、一部が発
生器に供給される。残りは、発生器から発する濃縮溶液と混合した後、ポンプに
よって再循環し、吸収剤溶
液を形成し、再び吸収器に供給される。この方法で、前述および他の欠点が取り
除かれる。吸収器から抜き取られる希釈溶液の濃度がほぼ同じになるよう制御で
きるからである。
したがって、本発明は、知られているヒートポンプ、および特に前述した特許
に記載されているヒートポンプとは大きく異なる。
蒸発器（１；１Ａ）、希釈溶液を形成する蒸気吸収液を含む吸収器（２；２Ａ
）、発生器（３；３Ａ）、発生器内の吸収液を沸騰させ蒸気を形成する加熱要素
（１１；１１Ａ）、ならびに蒸気を凝縮する凝縮熱交換器（１１；１３、Ｅ１５
）をそれぞれ有しており、第１の発生器（３）内に存在する圧力が第２の発生器
（３Ａ）内に存在する圧力より低い、第１および第２の吸収装置と、
第１の装置の蒸発器（１）および吸収器（２）内で、それぞれ第２の装置の蒸
発器（１Ａ）および吸収器（２Ａ）内の圧力より低い圧力を維持すべく、蒸発器
（１、１Ａ）間に接続された第１のサイホンおよび吸収器（２、２Ａ）間に接続
された第２のサイホンを備える手段と、
ポンプ（Ｐ７）によって第２の蒸発器（１Ａ）内に存在する
液体を取り出し、熱を吸収する熱交換器（５Ａ）を通過させ、第２の蒸発器（１
Ａ）へと戻す流体導管と、
吸収器（２、２Ａ）から希釈溶液を取り出し、その一部を混合して、１つのポ
ンプ（Ｐ１）によって混合希釈溶液を第２の発生器（３Ａ）および第１の発生器
（３）に連続して供給する流体導管と、
凝縮した液体を凝縮熱交換器（１１；１３、Ｅ１５）から蒸発器（１、１Ａ）
へと戻す流体導管と、
発生器（３、３Ａ）を吸収器（２、２Ａ）に接続して、これらに、吸収器（２
、２Ａ）からの希釈液体を加熱する熱交換器（１０、１０Ａ）で冷却された後の
凝縮吸収液を供給する流体導管と、
第２の加熱要素（１１Ａ）の外部熱源と、
第１の蒸発器（１）内にある低凝固点の溶液とを備えるヒートポンプ。
前記低凝固点の溶液は、好ましくは約２０重量％の濃度の臭化リチウム水溶液
であることが好ましい。
本発明の装置の構造および特徴をさらに明確に理解するため、以下で添付図面
を参照しながら、非制限的な例によって単純化
した実施形態について記述し、図面では、１枚の図が流体を加熱および冷却する
ヒートポンプを概略的に表す。
図面で概略的に図示された装置は、互いに接続された、別個ではあるが相互作
用する２つの装置を備える。個別に考察される２つの吸収装置は、従来通りの構
造および動作であり、よく知られており、したがって詳細には説明せず、それを
理解するには以下の説明で十分である。
請求の範囲
１．蒸発器（１；１Ａ）、希釈溶液を形成する蒸気吸収液を含む吸収器（２；２
Ａ）、発生器（３；３Ａ）、発生器内の吸収液を沸騰させ蒸気を形成する加熱要
素（１１；１１Ａ）、ならびに蒸気を凝縮する凝縮熱交換器（１１；１３、Ｅ１
５）をそれぞれ有しており、第１の発生器（３）内に存在する圧力が第２の発生
器（３Ａ）内に存在する圧力より低い、第１および第２の吸収装置と、
第１の装置の蒸発器（１）および吸収器（２）内で、それぞれ第２の装置の蒸
発器（１Ａ）および吸収器（２Ａ）内の圧力より低い圧力を維持すべく、蒸発器
（１、１Ａ）間に接続された第１のサイホンおよび吸収器（２、２Ａ）間に接続
された第２のサイホンを備える手段と、
ポンプ（Ｐ７）によって第２の蒸発器（１Ａ）内に存在する液体を抜き取り、
熱を吸収する熱交換器（５Ａ）を通過させ、第２の蒸発器（１Ａ）へと戻す流体
導管と、
吸収器（２、２Ａ）から希釈溶液を抜き取り、その一部を混合して、１つのポ
ンプ（Ｐ１）によって混合希釈溶液を第２の
発生器（３Ａ）および第１の発生器（３）に連続して供給する流体導管と、
凝縮した液体を凝縮熱交換器（１１；１３、Ｅ１５）から蒸発器（１、１Ａ）
へと戻す流体導管と、
発生器（３、３Ａ）を吸収器（２、２Ａ）に接続して、これらに、吸収器（２
、２Ａ）からの希釈液体を加熱する熱交換器（１０、１０Ａ）で冷却された後の
凝縮吸収液を供給する流体導管と、
第２の加熱要素（１１Ａ）の外部熱源と、
第１の蒸発器（１）内にある低凝固点の溶液とを備えるヒートポンプ。
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(81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＣＹ，
ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，Ｉ
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