JP2003056937A - ヒートポンプシステム - Google Patents
ヒートポンプシステムInfo
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- Y02B—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
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- Y02B30/62—Absorption based systems
Abstract
(57)【要約】
【課題】 比較的低温の熱源を用いて吸収式ヒートポン
プの再生器を十分に加温できるヒートポンプシステムを
提供する。 【解決手段】 ヒートポンプシステムＳ１は、吸収式ヒ
ートポンプ１０と加温機構２０とを備えている。加温機
構２０は、圧縮式ヒートポンプ３０と中温熱源２１とを
有している。この中温熱源２１によって、ヒートポンプ
３０の第２蒸発器３４内の水（第２冷媒）が加温され
る。加温された水が蒸発して圧縮機３１に吸込まれて圧
縮され、第２凝縮器３２で凝縮される。この凝縮器３２
は、吸収式ヒートポンプ１０の再生器１２に収容されて
いる。これによって、上記水の凝縮熱が再生器１２内の
臭化リチウム溶液（吸収溶液）に受け渡される。
プの再生器を十分に加温できるヒートポンプシステムを
提供する。 【解決手段】 ヒートポンプシステムＳ１は、吸収式ヒ
ートポンプ１０と加温機構２０とを備えている。加温機
構２０は、圧縮式ヒートポンプ３０と中温熱源２１とを
有している。この中温熱源２１によって、ヒートポンプ
３０の第２蒸発器３４内の水（第２冷媒）が加温され
る。加温された水が蒸発して圧縮機３１に吸込まれて圧
縮され、第２凝縮器３２で凝縮される。この凝縮器３２
は、吸収式ヒートポンプ１０の再生器１２に収容されて
いる。これによって、上記水の凝縮熱が再生器１２内の
臭化リチウム溶液（吸収溶液）に受け渡される。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、ヒートポンプシ
ステムに関する。
ステムに関する。
【０００２】
【従来の技術】一般に、吸収式ヒートポンプは、吸収器
と再生器との間で吸収溶液を循環させるようになってい
る。吸収器には蒸発器が接続されている。蒸発器には、
冷媒が貯えられている。この冷媒用水が吸収器の吸収溶
液によって蒸発吸収される。再生器では熱源によって吸
収溶液が加温される。これによって、吸収溶液から冷媒
が蒸発し、吸収溶液が再生される。再生器で発生した冷
媒蒸気は、凝縮器で凝縮され、上記蒸発器に戻される。
と再生器との間で吸収溶液を循環させるようになってい
る。吸収器には蒸発器が接続されている。蒸発器には、
冷媒が貯えられている。この冷媒用水が吸収器の吸収溶
液によって蒸発吸収される。再生器では熱源によって吸
収溶液が加温される。これによって、吸収溶液から冷媒
が蒸発し、吸収溶液が再生される。再生器で発生した冷
媒蒸気は、凝縮器で凝縮され、上記蒸発器に戻される。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかし、上記の再生器
では、吸収溶液を十分に加温しないと冷媒を蒸発させる
ことができない。そのため、熱源として、例えば燃料電
池や太陽熱集熱器などの比較的低温の熱源を用いること
ができなかった。
では、吸収溶液を十分に加温しないと冷媒を蒸発させる
ことができない。そのため、熱源として、例えば燃料電
池や太陽熱集熱器などの比較的低温の熱源を用いること
ができなかった。
【０００４】
【課題を解決するための手段】上記問題点を解決するた
めに、本発明の係るヒートポンプシステムは、吸収式ヒ
ートポンプと加温機構とを備えている。吸収式ヒートポ
ンプは、吸収器と再生器を有している。これら器の間で
臭化リチウム溶液などの吸収溶液が循環される。吸収器
には第１蒸発器が接続され、再生器には第１凝縮器が接
続されている。第１蒸発器には水などの第１冷媒が貯え
られている。この第１冷媒が蒸発し、吸収器の吸収溶液
に吸収されるようになっている。これにより、吸収溶液
が希釈される。この希釈された吸収溶液が、再生器に送
られ、上記吸収した第１冷媒分子を蒸発させて濃縮、再
生される。再生器で蒸発した第１冷媒は、第１凝縮器で
凝縮されるようになっている。
めに、本発明の係るヒートポンプシステムは、吸収式ヒ
ートポンプと加温機構とを備えている。吸収式ヒートポ
ンプは、吸収器と再生器を有している。これら器の間で
臭化リチウム溶液などの吸収溶液が循環される。吸収器
には第１蒸発器が接続され、再生器には第１凝縮器が接
続されている。第１蒸発器には水などの第１冷媒が貯え
られている。この第１冷媒が蒸発し、吸収器の吸収溶液
に吸収されるようになっている。これにより、吸収溶液
が希釈される。この希釈された吸収溶液が、再生器に送
られ、上記吸収した第１冷媒分子を蒸発させて濃縮、再
生される。再生器で蒸発した第１冷媒は、第１凝縮器で
凝縮されるようになっている。
【０００５】上記加温機構は、圧縮式ヒートポンプと、
熱源とを有している。圧縮式ヒートポンプは、圧縮機、
第２凝縮器、減圧弁、第２蒸発器を順次環状に接続して
なり、これら機器を水などの第２冷媒が循環されるよう
になっている。第２冷媒は、第２蒸発器で蒸発され、第
２凝縮器で凝縮される。この第２凝縮器が上記再生器に
熱的に接続されている。これによって、第２冷媒の凝縮
熱が再生器の吸収溶液に受け渡されるようになってい
る。上記熱源は、第２蒸発器に熱的に接続されており、
第２蒸発器の第２冷媒に蒸発熱を与えるようになってい
る。
熱源とを有している。圧縮式ヒートポンプは、圧縮機、
第２凝縮器、減圧弁、第２蒸発器を順次環状に接続して
なり、これら機器を水などの第２冷媒が循環されるよう
になっている。第２冷媒は、第２蒸発器で蒸発され、第
２凝縮器で凝縮される。この第２凝縮器が上記再生器に
熱的に接続されている。これによって、第２冷媒の凝縮
熱が再生器の吸収溶液に受け渡されるようになってい
る。上記熱源は、第２蒸発器に熱的に接続されており、
第２蒸発器の第２冷媒に蒸発熱を与えるようになってい
る。
【０００６】ここで、上記吸収式ヒートポンプが、第１
冷媒圧縮機をさらに含んでいることが望ましい。第１冷
媒圧縮機は、上記再生器と第１凝縮器との間に介在さ
れ、再生器で蒸発した第１冷媒を吸い込んで圧縮し、上
記第１凝縮器へ吐出する。上記第１、第２冷媒は、同一
の物質であることが望ましい。
冷媒圧縮機をさらに含んでいることが望ましい。第１冷
媒圧縮機は、上記再生器と第１凝縮器との間に介在さ
れ、再生器で蒸発した第１冷媒を吸い込んで圧縮し、上
記第１凝縮器へ吐出する。上記第１、第２冷媒は、同一
の物質であることが望ましい。
【０００７】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を、図面
を参照して説明する。図１は、本発明の第１実施形態に
係る吸収式ヒートポンプシステムＳ１を示したものであ
る。システムＳ１は、吸収式ヒートポンプ１０と、加温
機構２０とを備えている。
を参照して説明する。図１は、本発明の第１実施形態に
係る吸収式ヒートポンプシステムＳ１を示したものであ
る。システムＳ１は、吸収式ヒートポンプ１０と、加温
機構２０とを備えている。
【０００８】吸収式ヒートポンプ１０は、吸収器１１
と、この吸収器１１に接続された再生器１２と、この再
生器１２に接続された第１凝縮器１３と、この第１凝縮
器１３に第１減圧弁１６を介して接続されるとともに上
記吸収器１１に接続された第１蒸発器１４とを有してい
る。これら器１１〜１４は、それぞれタンク状をなして
いる。
と、この吸収器１１に接続された再生器１２と、この再
生器１２に接続された第１凝縮器１３と、この第１凝縮
器１３に第１減圧弁１６を介して接続されるとともに上
記吸収器１１に接続された第１蒸発器１４とを有してい
る。これら器１１〜１４は、それぞれタンク状をなして
いる。
【０００９】吸収器１１と再生器１２には、吸収溶液と
して臭化リチウム溶液が貯えられている。これら器１
１，１２どうしを接続する２つの溶液路１５Ａ，１５Ｂ
のうち希溶液路１５Ａには、溶液循環ポンプ１５Ｐが設
けられている。この循環ポンプ１５Ｐによって、臭化リ
チウム溶液が、吸収器１１→希溶液路１５Ａ→再生器１
２→濃溶液路１５Ｂ→吸収器１１の順に循環されるよう
になっている。後述するように、臭化リチウム溶液は、
吸収器１１において水分子（第１冷媒の気相分子）を吸
収して希釈され、再生器１２において上記吸収した水分
子を蒸発させて濃縮、再生されるようになっている。
して臭化リチウム溶液が貯えられている。これら器１
１，１２どうしを接続する２つの溶液路１５Ａ，１５Ｂ
のうち希溶液路１５Ａには、溶液循環ポンプ１５Ｐが設
けられている。この循環ポンプ１５Ｐによって、臭化リ
チウム溶液が、吸収器１１→希溶液路１５Ａ→再生器１
２→濃溶液路１５Ｂ→吸収器１１の順に循環されるよう
になっている。後述するように、臭化リチウム溶液は、
吸収器１１において水分子（第１冷媒の気相分子）を吸
収して希釈され、再生器１２において上記吸収した水分
子を蒸発させて濃縮、再生されるようになっている。
【００１０】循環ポンプ１５Ｐより再生器１２側の希溶
液路１５Ａと、溶液減圧弁１５Ｖより再生器１２側の濃
溶液路１５Ｂとは、互いに対向する伝熱コイルとなって
熱交換器１５Ｘを構成している。この熱交換器１５Ｘに
おいて、濃溶液路１５Ｂの濃縮溶液（高温側）から希溶
液路１５Ａの希釈溶液（低温側）へ熱が受け渡されるよ
うになっている。
液路１５Ａと、溶液減圧弁１５Ｖより再生器１２側の濃
溶液路１５Ｂとは、互いに対向する伝熱コイルとなって
熱交換器１５Ｘを構成している。この熱交換器１５Ｘに
おいて、濃溶液路１５Ｂの濃縮溶液（高温側）から希溶
液路１５Ａの希釈溶液（低温側）へ熱が受け渡されるよ
うになっている。
【００１１】蒸発器１４には、第１冷媒として水が貯え
られている。この水が、蒸発して吸収器１１の臭化リチ
ウム溶液に吸収される。これによって、蒸発器１４の水
は、潜熱を奪われて冷水となる。この冷水を冷房などに
利用することができる。蒸発して臭化リチウム溶液に吸
収された水分子は、希溶液路１５Ａを経て、再生器１２
において臭化リチウム溶液から蒸発される。
られている。この水が、蒸発して吸収器１１の臭化リチ
ウム溶液に吸収される。これによって、蒸発器１４の水
は、潜熱を奪われて冷水となる。この冷水を冷房などに
利用することができる。蒸発して臭化リチウム溶液に吸
収された水分子は、希溶液路１５Ａを経て、再生器１２
において臭化リチウム溶液から蒸発される。
【００１２】凝縮器１３は、上記再生器１２で蒸発した
水分子を取り入れ、凝縮させるようになっている。凝縮
された水は、減圧弁１６で減圧後、蒸発器１４に送られ
るようになっている。
水分子を取り入れ、凝縮させるようになっている。凝縮
された水は、減圧弁１６で減圧後、蒸発器１４に送られ
るようになっている。
【００１３】次に、加温機構２０について説明する。加
温機構２０は、中温熱源２１と圧縮式ヒートポンプ３０
とを有している。中温熱源２１は、被加温流体を約６０
℃程度まで加温できる熱源であり、例えば、燃料電池や
太陽熱集熱器などが用いられる。
温機構２０は、中温熱源２１と圧縮式ヒートポンプ３０
とを有している。中温熱源２１は、被加温流体を約６０
℃程度まで加温できる熱源であり、例えば、燃料電池や
太陽熱集熱器などが用いられる。
【００１４】圧縮式ヒートポンプ３０は、第２圧縮機３
１、第２凝縮器３２、第２減圧弁３３、第２蒸発器３４
を順次環状に接続してなり、これら機器３１〜３４を第
２冷媒としての水が循環されるようになっている。
１、第２凝縮器３２、第２減圧弁３３、第２蒸発器３４
を順次環状に接続してなり、これら機器３１〜３４を第
２冷媒としての水が循環されるようになっている。
【００１５】凝縮器３２は、伝熱コイル状をなし、上記
吸収式ヒートポンプ１０の再生器１２の臭化リチウム溶
液中に収容されている。（凝縮器３２と再生器１２が熱
的に接続されている。）
吸収式ヒートポンプ１０の再生器１２の臭化リチウム溶
液中に収容されている。（凝縮器３２と再生器１２が熱
的に接続されている。）
【００１６】蒸発器３４は、タンク状をなし、凝縮器３
２で凝縮後の水が減圧弁３３で減圧されたうえで貯えら
れている。この水は、蒸発器３４と中温熱源２１との間
で循環されるようになっている。（蒸発器３４と熱源２
１が熱的に接続されている。）
２で凝縮後の水が減圧弁３３で減圧されたうえで貯えら
れている。この水は、蒸発器３４と中温熱源２１との間
で循環されるようになっている。（蒸発器３４と熱源２
１が熱的に接続されている。）
【００１７】作用を説明する。上記蒸発器３４と熱源２
１との間で循環される水は、熱源２１で約６０℃に加温
される。これによって、蒸発器３４から水分子（第２冷
媒の気相分子）を多量に蒸発させ、圧縮機３１に吸い込
ませ、圧縮することができる。
１との間で循環される水は、熱源２１で約６０℃に加温
される。これによって、蒸発器３４から水分子（第２冷
媒の気相分子）を多量に蒸発させ、圧縮機３１に吸い込
ませ、圧縮することができる。
【００１８】圧縮された多量の水分子は、凝縮器３２で
凝縮される。これによって、多量の凝縮熱を放出するこ
とができ、この凝縮熱で再生器１２の臭化リチウム溶液
を十分に加温することができる。これによって、臭化リ
チウム溶液中の水分子（第１冷媒分子）を多量に蒸発さ
せることができ、再生器１２の再生能力、すなわち臭化
リチウム溶液の濃縮度を高めることができる。この高濃
度に濃縮された臭化リチウム溶液が吸収器１１へ送られ
ることにより、吸収器１１での吸収能力を高めることが
でき、ひいては、冷房などの出力を高めることができ
る。
凝縮される。これによって、多量の凝縮熱を放出するこ
とができ、この凝縮熱で再生器１２の臭化リチウム溶液
を十分に加温することができる。これによって、臭化リ
チウム溶液中の水分子（第１冷媒分子）を多量に蒸発さ
せることができ、再生器１２の再生能力、すなわち臭化
リチウム溶液の濃縮度を高めることができる。この高濃
度に濃縮された臭化リチウム溶液が吸収器１１へ送られ
ることにより、吸収器１１での吸収能力を高めることが
でき、ひいては、冷房などの出力を高めることができ
る。
【００１９】以上のように、熱源２１の加温能力がそれ
ほど大きくなくても再生器１２を十分に加温して出力を
高めることができるので、熱源２１として、燃料電池や
太陽熱集熱器などの中温熱源を用いることができる。
ほど大きくなくても再生器１２を十分に加温して出力を
高めることができるので、熱源２１として、燃料電池や
太陽熱集熱器などの中温熱源を用いることができる。
【００２０】次に、本発明の第２実施形態を説明する。
第２実施形態において上記第１実施形態と同一の構成に
関しては、図面に同一符号を付して説明を省略する。図
２に示すように、第２実施形態に係る吸収式ヒートポン
プシステムＳ２では、吸収式ヒートポンプ１０の再生器
１２と第１凝縮器１３との間に、第１冷媒圧縮機１７が
介在されている。圧縮機１７の吸込み端は、再生器１２
の上部に連なり、吐出端は、凝縮器１３に連なってい
る。
第２実施形態において上記第１実施形態と同一の構成に
関しては、図面に同一符号を付して説明を省略する。図
２に示すように、第２実施形態に係る吸収式ヒートポン
プシステムＳ２では、吸収式ヒートポンプ１０の再生器
１２と第１凝縮器１３との間に、第１冷媒圧縮機１７が
介在されている。圧縮機１７の吸込み端は、再生器１２
の上部に連なり、吐出端は、凝縮器１３に連なってい
る。
【００２１】圧縮機１７を駆動すると、再生器１２が吸
引される。これにより、再生器１２の臭化リチウム溶液
から水分子（第１冷媒分子）を一層多量に蒸発させるこ
とができる。よって、再生能力を一層向上させることが
でき、ひいては出力を一層向上させることができる。再
生器１２から蒸発した水分子は、圧縮機１７に吸込まれ
て圧縮された後、凝縮器１３へ圧送され凝縮される。
引される。これにより、再生器１２の臭化リチウム溶液
から水分子（第１冷媒分子）を一層多量に蒸発させるこ
とができる。よって、再生能力を一層向上させることが
でき、ひいては出力を一層向上させることができる。再
生器１２から蒸発した水分子は、圧縮機１７に吸込まれ
て圧縮された後、凝縮器１３へ圧送され凝縮される。
【００２２】本発明は、上記実施形態に限定されず、種
々の形態を採用可能である。例えば、吸収式ヒートポン
プ１０の第１蒸発器１４の上流端を減圧弁１６を介して
給水路（第１冷媒供給源）に連ねてもよく、第１凝縮器
１３の下流端を開放してもよい。同様に、圧縮式ヒート
ポンプ３０の第２蒸発器３４の上流端を減圧弁３３を介
して給水路（第２冷媒供給源）に連ねてもよく、第２凝
縮器３２の下流端を開放してもよい。圧縮式ヒートポン
プ３０の第２凝縮器３２は、吸収式ヒートポンプ１０の
再生器１２と熱的に接続されていればよく（再生器１２
中の吸収溶液と熱交換して、吸収溶液を加温できるよう
になっていればよく）、再生器１２に収容されていなく
てもよい。圧縮式ヒートポンプ３０の第２蒸発器３４に
気体注入路を連ね、圧縮機３１の駆動により空気などの
非凝縮性の気体が未飽和の状態で蒸発器３４中の液相の
第２冷媒に混入されるようにしてもよい。そうすると、
この注入気体が液相第２冷媒中を気泡となって移動する
過程で、第２冷媒の分子を気泡に蒸発させることがで
き、蒸発器３４全体での蒸発量を一層増やすことができ
る。
々の形態を採用可能である。例えば、吸収式ヒートポン
プ１０の第１蒸発器１４の上流端を減圧弁１６を介して
給水路（第１冷媒供給源）に連ねてもよく、第１凝縮器
１３の下流端を開放してもよい。同様に、圧縮式ヒート
ポンプ３０の第２蒸発器３４の上流端を減圧弁３３を介
して給水路（第２冷媒供給源）に連ねてもよく、第２凝
縮器３２の下流端を開放してもよい。圧縮式ヒートポン
プ３０の第２凝縮器３２は、吸収式ヒートポンプ１０の
再生器１２と熱的に接続されていればよく（再生器１２
中の吸収溶液と熱交換して、吸収溶液を加温できるよう
になっていればよく）、再生器１２に収容されていなく
てもよい。圧縮式ヒートポンプ３０の第２蒸発器３４に
気体注入路を連ね、圧縮機３１の駆動により空気などの
非凝縮性の気体が未飽和の状態で蒸発器３４中の液相の
第２冷媒に混入されるようにしてもよい。そうすると、
この注入気体が液相第２冷媒中を気泡となって移動する
過程で、第２冷媒の分子を気泡に蒸発させることがで
き、蒸発器３４全体での蒸発量を一層増やすことができ
る。
【００２３】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
吸収式ヒートポンプの再生器の加温機構を熱源と圧縮式
ヒートポンプとにより構成することによって、熱源の加
温能力がそれほど大きくなくても再生器を十分に加温し
て再生能力を高めることができ、ひいては出力を高める
ことができる。これによって、熱源として、燃料電池や
太陽熱集熱器などの比較的低温の熱源を用いることがで
きる。
吸収式ヒートポンプの再生器の加温機構を熱源と圧縮式
ヒートポンプとにより構成することによって、熱源の加
温能力がそれほど大きくなくても再生器を十分に加温し
て再生能力を高めることができ、ひいては出力を高める
ことができる。これによって、熱源として、燃料電池や
太陽熱集熱器などの比較的低温の熱源を用いることがで
きる。
【００２４】吸収式ヒートポンプの再生器を第１冷媒圧
縮機で吸引することによって、再生器の吸収溶液から第
１冷媒分子を一層多量に蒸発させることができ、再生能
力ひいては出力を一層高めることができる。第１、第２
冷媒を水などの同一物質にすることによって、製造、メ
ンテナンスが容易になる。
縮機で吸引することによって、再生器の吸収溶液から第
１冷媒分子を一層多量に蒸発させることができ、再生能
力ひいては出力を一層高めることができる。第１、第２
冷媒を水などの同一物質にすることによって、製造、メ
ンテナンスが容易になる。
【図１】本発明の第１実施形態に係るヒートポンプシス
テムの概略構成図である。
テムの概略構成図である。
【図２】本発明の第２実施形態に係るヒートポンプシス
テムの概略構成図である。
テムの概略構成図である。
【符号の説明】
Ｓ１，Ｓ２ ヒートポンプシステム
１０ 吸収式ヒートポンプ
１１ 吸収器
１２ 再生器
１３ 第１凝縮器
１４ 第１蒸発器
１７ 第１冷媒圧縮機
２０ 加温機構
２１ 中温熱源
３０ 圧縮式ヒートポンプ
３１ 第２圧縮機（圧縮機）
３２ 第２凝縮器
３４ 第２蒸発器
Claims (5)
- 【請求項１】（イ）吸収器と再生器との間で吸収溶液を
循環させながら、第１蒸発器から第１冷媒を蒸発させて
上記吸収器の吸収溶液に吸収させ、この吸収された第１
冷媒を上記再生器で吸収溶液から蒸発させ、この再生器
で蒸発した第１冷媒を第１凝縮器で凝縮させる吸収式ヒ
ートポンプと、（ロ）上記再生器を加温する加温機構と
を備えたヒートポンプシステムにおいて、上記加温機構
が、第２冷媒を、圧縮機、第２凝縮器、減圧弁、第２蒸
発器の順に通しながら、第２蒸発器で蒸発させ、第２凝
縮器で凝縮させる圧縮式ヒートポンプと、上記第２蒸発
器に熱的に接続された熱源とを有し、上記第２凝縮器
が、上記再生器に熱的に接続されていることを特徴とす
るヒートポンプシステム。 - 【請求項２】 上記吸収式ヒートポンプが、上記再生器
で蒸発した第１冷媒を吸い込んで圧縮し、上記第１凝縮
器へ吐出する第１冷媒圧縮機を含むことを特徴とする請
求項１に記載のヒートポンプシステム。 - 【請求項３】 上記第１、第２冷媒が、同一物質である
ことを特徴とする請求項１または２に記載のヒートポン
プシステム。 - 【請求項４】 上記第１、第２冷媒が、水であることを
特徴とする請求項１または２に記載のヒートポンプシス
テム。 - 【請求項５】 上記吸収溶液が、臭化リチウムであるこ
とを特徴とする請求項１〜４の何れかに記載のヒートポ
ンプシステム。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001242462A JP2003056937A (ja) | 2001-08-09 | 2001-08-09 | ヒートポンプシステム |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001242462A JP2003056937A (ja) | 2001-08-09 | 2001-08-09 | ヒートポンプシステム |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
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|---|---|---|---|---|
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-
2001
- 2001-08-09 JP JP2001242462A patent/JP2003056937A/ja active Pending
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