JP2006162113A - 吸収ヒートポンプ - Google Patents

Abstract

【課題】凝縮器から蒸発器に送る凝縮冷媒（作動媒体凝縮溶液）を予熱することにより、高効率の吸収ヒートポンプを提供する。
【解決手段】吸収器Ａ、蒸発器Ｅ、再生器Ｇ、凝縮器Ｃ、溶液熱交換器Ｘを主要構成機器とし、再生器Ｇの作動媒体濃溶液を溶液熱交換器Ｘの被加熱側を経由して吸収器Ａに導入し、凝縮器Ｃの作動媒体冷媒液を蒸発器Ｃに導入し、蒸発器Ｅで発生した作動媒体冷媒蒸気を吸収器Ａに導入し、吸収器Ａで作動媒体濃溶液に作動媒体冷媒蒸気が吸収され希濃度となった作動媒体希溶液を溶液熱交換器Ｘの加熱側を経由して再生器Ｇに導入し、該再生器Ｇで発生した作動媒体冷媒蒸気を凝縮器Ｃに導入する吸収ヒートポンプであって、凝縮器Ｃから蒸発器Ｅに送られる作動媒体冷媒液を再生器Ｇから凝縮器Ｃへの作動媒体冷媒蒸気で加熱する熱交換器５を設けた。吸収器Ａ及び蒸発器Ｅを多段とし、多段昇温型の吸収ヒートポンプでもよい。
【選択図】図３

Description

本発明は、排熱エネルギーを吸収ヒートポンプを用いて高温媒体（高温水、高温蒸気等）に変換する吸収ヒートポンプに関し、特に熱効率を改良した吸収ヒートポンプに関するものである。

従来、この種の吸収ヒートポンプとしては、特許文献１、特許文献２に開示されたものがある。図１は特許文献１に記載されている一段昇温型吸収ヒートポンプの一構成例を示す図である。図示するように一段昇温型吸収ヒートポンプは、吸収器Ａ、蒸発器Ｅ、再生器Ｇ、凝縮器Ｃ、溶液熱交換器Ｘを主要構成機器として具備している。凝縮器Ｃ内には冷却水管１０１、蒸発器Ｅ内には温水管１０２、再生器Ｇ内には温水管１０３、再生器Ａ内には高温水１０４がそれぞれ備えられている。

再生器Ｇ内で温水管１０３の熱源温水により希溶液（作動媒体希溶液）は加熱され蒸発し、濃溶液（作動媒体濃溶液）となり溶液ポンプ１０５により濃溶液管１０６を通り溶液熱交換器Ｘで加熱され吸収器Ａに送られる。再生器Ｇで蒸発した蒸気（作動媒体蒸気）は蒸気管１１０を通って凝縮器Ｃに送られ、該凝縮器Ｃで冷却水管１０１の冷却水により冷却され凝縮して冷媒液（作動媒体冷媒液）となる。該冷媒液は冷媒ポンプ１０７により冷媒管１０８を通って蒸発器Ｅに送られる。蒸発器Ｅ内で温水管１０２の熱源温水により冷媒液は加熱され蒸発し冷媒蒸気（作動媒体冷媒蒸気）となって蒸気管１０９を通って吸収器Ａに送られ、該吸収器Ａで再生器Ｇから送られてくる濃溶液に吸収される。

上記吸収器Ａで濃溶液に冷媒蒸気が吸収される際に発生する吸収熱により濃溶液は加熱され沸点上昇に相当する高温度に達し高温水管１０４を熱し、該高温水管を通る水を加熱し熱源温水温度より高温の熱水を得ることができる。吸収器Ａで冷媒蒸気を吸収して希濃度になった希溶液は希溶液管１１２を通って溶液熱交換器Ｘの加熱側で濃溶液を加熱し、減圧弁１１３を通って再生器Ｇに戻る。再生器Ｇで発生した冷媒蒸気は上記のように凝縮器Ｃに導かれ、冷却水管１０１の冷却水により冷却・凝縮され、サイクルが繰り返される。

図２は特許文献１に記載されている２段昇温型吸収ヒートポンプの一構成例を示す図である。図２に示すように、２段昇温型吸収ヒートポンプは、高温吸収器Ａ₂、低温吸収器Ａ₁、高温蒸発器Ｅ₂、低温蒸発器Ｅ₁、再生器Ｇ、凝縮器Ｃ、高温溶液熱交換器Ｘ₂、低温溶液熱交換器Ｘ₁を主要構成機器として具備している。凝縮器Ｃ内には冷却水管２０１、低温蒸発器Ｅ１内には温水管２０２、再生器Ｇ内には温水管２０３、高温吸収器Ａ₂内には高温水管２０４がそれぞれ備えられている。また、低温吸収器Ａ₁内と高温蒸発器Ｅ₂内とはそれぞれ搬熱管２１７、２１７が備えられ、この搬熱管２１７、２１７は互いに接続されている。

再生器Ｇ内で温水管２０３の熱源温水により希溶液（作動媒体希溶液）は加熱され蒸発し、濃溶液（作動媒体濃溶液）となり溶液ポンプ２０５により濃溶液管２０６を通り低温溶液熱交換器Ｘ₁、高温溶液熱交換器Ｘ₂の被加熱側を通り加熱され高温吸収器Ａ₂に送られる。再生器Ｇで蒸発した冷媒蒸気（作動媒体蒸気）は蒸気管２０７を通って凝縮器Ｃに送られ、該凝縮器Ｃで冷却水管２０１の冷却水により冷却され凝縮して冷媒液（作動媒体凝縮液）となる。該冷媒液は冷媒ポンプ２０８により冷媒管２０９、分岐管２１０、２１１を通って低温蒸発器Ｅ₁、高温蒸発器Ｅ₂に送られる。低温蒸発器Ｅ₁内では温水管２０２の熱源温水により冷媒液は蒸発し冷媒蒸気（作動媒体蒸気）となって蒸気管２１２を通って低温吸収器Ａ₁に送られる。高温蒸発器Ｅ₂内では搬熱管２１７の低温吸収器Ａ₁からの搬送熱により冷媒液は加熱され蒸発し冷媒蒸気（作動媒体蒸気）となって蒸気管２１３を通って高温吸収器Ａ₂に送られる。

高温吸収器Ａ₂では再生器Ｇからの濃溶液に高温蒸発器Ｅ₂からの冷媒蒸気が吸収され、該吸収に際して発生する吸収熱により濃溶液は加熱され沸点上昇に相当する高温度に達し高温水管２０４を熱し、該高温水管２０４を通る水を加熱し熱源温水温度より高温の熱水を得ることができる。高温吸収器Ａ₂で冷媒蒸気を吸収して中間濃度になった中濃溶液は中濃溶液管２１４を通って高温溶液熱交換器Ｘ₂で再生器Ｇからの濃溶液を加熱し、低温吸収器Ａ₁に送られる。該低温吸収器Ａ₁では中濃度溶液は低温蒸発器Ｅ₁からの冷媒蒸気を吸収し希溶液となって希溶液管２１５を通って低温溶液熱交換器Ｘ₁で再生器Ｇからの濃溶液を加熱し、減圧弁２１６を通って再生器Ｇに戻る。低温吸収器Ａ₁で中濃度溶液が冷媒蒸気を吸収して発生した吸収熱は搬熱管２１７により、高温蒸発器Ｅ₂に搬送される。再生器Ｇで発生した蒸気は上記のように凝縮器Ｃに導かれ、冷却水管２０１の冷却水により冷却・凝縮され、サイクルが繰り返される。

特公昭５８−１８５７４号公報 特公昭５８−１８５７５号公報

従来、上記構成の一段昇温型吸収ヒートポンプ及び２段昇温型吸収ヒートポンプにおいて、凝縮器Ｃから蒸発器Ｅ、Ｅ₁、Ｅ₂に送る凝縮冷媒（作動媒体凝縮溶液）を予熱するという考えはなかった。そのため効率のよい吸収ヒートポンプが得られなかった。

本発明は上述の点に鑑みてなされたもので、凝縮器から蒸発器に送る凝縮冷媒（作動媒体凝縮溶液）を予熱することにより、高効率の吸収ヒートポンプを提供することを目的とする。

上記課題を解決するため請求項１に記載の発明は、１段又は多段の吸収器、１段又は多段の蒸発器、再生器、及び凝縮器を主要構成機器とし、これらを管路で接続した構成の１段昇温或いは多段昇温の吸収ヒートポンプであって、前記凝縮器から前記蒸発器に送られる作動媒体冷媒液を前記再生器から前記凝縮器への作動媒体冷媒蒸気で加熱する熱交換器を設けたことを特徴とする。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の吸収ヒートポンプにおいて、前記熱交換器を、前記再生器から凝縮器へ作動媒体冷媒蒸気が通る流路中又は凝縮器入口に設け、該作動媒体冷媒蒸気で前記凝縮器から前記蒸発器に送られる作動媒体冷媒液を加熱することを特徴とする。

請求項３に記載の発明は、多段の吸収器、多段の蒸発器、再生器、及び凝縮器を主要構成機器とし、これらを管路で接続した構成の２段昇温或いは３以上多段昇温の吸収ヒートポンプであって、前記蒸発器に導入する前記凝縮器からの作動媒体冷媒液を加熱源で加熱する熱交換器を設けたことを特徴とする。

請求項４に記載の発明は、請求項３に記載の吸収ヒートポンプにおいて、前記熱交換器の加熱源が前記再生器の加熱源、或いは前記蒸発器の加熱源、或いは前記蒸発器の作動媒体冷媒蒸気又は作動媒体冷媒液であることを特徴とする。

請求項５に記載の発明は、請求項３に記載の吸収ヒートポンプにおいて、前記熱交換器の加熱源は前記再生器内の作動媒体溶液、或いは前記再生器に戻ってくる作動媒体溶液、又は前記再生器を出て前記吸収器に送られる作動媒体溶液であることを特徴とする。

請求項６に記載の発明は、多段の吸収器、多段の蒸発器、再生器、及び凝縮器を主要構成機器とし、これらを管路で接続した構成の２段昇温或いは３以上多段昇温の吸収ヒートポンプであって、前記凝縮器からの作動媒体冷媒液を、低温側の前記蒸発器に導き加熱し、該低温側の蒸発器の作動媒体冷媒液の一部を高温側の前記蒸発器に導入することを特徴とする。

請求項１及び２に記載の発明によれば、凝縮器から蒸発器に送られる作動媒体冷媒液を再生器から凝縮器への作動媒体冷媒蒸気で加熱する熱交換器を設けたので、再生器で熱源（排温水或いは排蒸気等）の温度に近い温度で発生した冷媒蒸気で凝縮器からの作動媒体冷媒液を加熱し、蒸発器に導入することができ、温水の熱を作動媒体凝縮液の予熱のために消費することなく、更に凝縮器で冷却水に放出する熱を減らすことができる。よって効率の良い１段或いは多段で昇温する吸収ヒートポンプを提供できる。

請求項３乃至５に記載の発明によれば、蒸発器に導入する凝縮器からの作動媒体冷媒液を加熱源で加熱する熱交換器を設けたので、凝縮器から蒸発器に導入する作動冷媒液を加熱でき、効率の良い２段又は３段以上多段の昇温型の吸収ヒートポンプを提供できる。

請求項６に記載の発明によれば、凝縮器からの作動媒体冷媒液を、低温側の蒸発器に導き加熱し、該蒸発器の作動媒体冷媒液の一部を高温側の蒸発器に導入するので、凝縮器からの作動媒体冷媒液は蒸発器で加熱され、該加熱された作動媒体液が蒸発器に導入されることになり、効率の良い２段昇温又は多段昇温型の吸収ヒートポンプを提供できる。

以下、本発明の実施の形態例を図面に基いて説明する。

図３は本発明に係る一段昇温型の吸収ヒートポンプの構成例を示す図である。図示するように本吸収ヒートポンプは主要構成機器として、吸収器Ａ、蒸発器Ｅ、再生器Ｇ、凝縮器Ｃ、溶液熱交換器Ｘを具備している。

再生器Ｇの濃溶液（作動媒体濃溶液）は溶液ポンプ１により濃溶液管２、溶液熱交換器Ｘの被加熱側を通って吸収器Ａに導入されるようになっている。凝縮器Ｃの冷媒液（作動媒体冷媒液）は冷媒ポンプ３により、冷媒管４、冷媒熱交換器５及び制御弁６を通って蒸発器Ｅに導入されるようになっている。蒸発器Ｅ内には温水管１５が配置され、温水管１５に供給される温水３０１により冷媒液は加熱され、発生した冷媒蒸気（作動媒体冷媒蒸気）は流路７を通って吸収器Ａに導入されるようになっている。

吸収器Ａ内にはスプレイ９が配置され、濃溶液管２により導入される濃溶液は該スプレイ９から吸収器Ａ内に散布され、上記蒸発器Ｅからの冷媒蒸気はこの散布された濃溶液に吸収され、希濃度の希溶液となり、希溶液管１０、溶液熱交換器Ｘの加熱側を通って濃溶液管２を通る濃溶液を加熱し、再生器Ｇ内に導入される。再生器Ｇ内にはスプレイ１１が配設されており、希溶液は該スプレイ１１から該再生器Ｇ内に配置された温水管１２上に散布される。該散布された希溶液は温水管１２に供給される温水３０１により加熱され、冷媒蒸気（作動媒体冷媒蒸気）が発生すると共に、濃縮され濃溶液となる。この発生した冷媒蒸気は流路１３を通って凝縮器Ｃ内に配設された冷水管１４を通る冷却水３０２により冷却され凝縮して冷媒液となる。

上記吸収器Ａにおいて、スプレイ９から散布された濃溶液に蒸発器Ｅからの冷媒蒸気が吸収される際に発生する吸収熱により濃溶液は加熱され沸点上昇に相当する高温度に達し、該吸収器Ａ内に配置されている高温水管１６を加熱する。高温水管１６には給水管１７が接続されており、該給水管１７を通して給水ポンプ１８より被加熱媒体として水３０３が供給される。これにより水３０３は加熱され蒸発して水蒸気３０４となって排出される。１９は温水３０１により給水管１７を通る水３０３を加熱する給水予熱器である。水蒸気３０４の温度は温度センサＴにより検出され、この検出信号は例えばインバータ（図示せず）駆動される給水ポンプ１８のインバータに入力されポンプ回転数を制御することにより、水蒸気３０４の温度を所定の温度に制御できるようになってる。なお、高温水管１６で水蒸気を発生させず、水３０３を加熱した高温水を得る場合は給水予熱器１９等を使用せず給水ポンプ１８で送られる水を直接高温水管１６に供給し、上記吸収熱で加熱するようにしてもよい。

吸収器Ａには希溶液の液面レベルを検出する液面センサ２０が設けられている。該液面センサ２０の検出信号がインバータ２１に入力され、溶液ポンプ１の回転数を制御することにより、吸収器Ａの出口液面レベルを所定のレベルに維持できるようになっている。また、蒸発器Ｅには、冷媒液の液面レベルを検出する液面センサ２２が設けられている。該液面センサ２２の検出信号が制御弁６に入力され、該制御弁６の開度を制御することにより、蒸発器Ｅの液面レベルを所定のレベルに維持できるようになっている。

上記冷媒熱交換器５は、再生器Ｇで発生した冷媒蒸気が凝縮器Ｃに向かって流れる流路１３に設けられており、凝縮器Ｃから冷媒ポンプ３により蒸発器Ｅに送られる冷媒液は該冷媒熱交換器５で再生器Ｇからの冷媒蒸気で加熱されるようになっている。再生器Ｇで加熱された希溶液からは、溶液と同じ温度の冷媒蒸気が発生するが、この冷媒蒸気の温度は凝縮器Ｃの温度よりも高温であり、再生器Ｇ内に配置された温水管１２に供給される温水３０１の温度に近い過熱冷媒蒸気になっているので、凝縮器Ｃからの冷媒液を加熱することができる。このように、再生器Ｇから凝縮器Ｃに導入される冷媒蒸気で、凝縮器からの蒸発器Ｅに送る冷媒液を加熱することにより、温水３０１の熱を冷媒液の予熱のために消費することなしに加熱でき、更に凝縮器Ｃで冷却水３０２に放出する熱を減らすことができる。

図４は本発明に係る２段昇温型の吸収ヒートポンプの構成例を示す図である。図示するように本吸収ヒートポンプは主要構成機器として、高温吸収器ＡＨ、低温吸収器Ａ、高温蒸発器ＥＨ、低温蒸発器Ｅ、再生器Ｇ、凝縮器Ｃ、高温溶液熱交換器Ｘ２、低温溶液熱交換器Ｘ１を具備している。なお、図４において、図３と同一符号を付した部分は同一又は相当部分示す。また、図４乃至図１８間においても同一符号を付した部分は同一又は相当部分を示す。

再生器Ｇの濃溶液（作動媒体濃溶液）は溶液ポンプ１により濃溶液管２、低温溶液熱交換器Ｘ１の被加熱側、高温溶液熱交換器Ｘ２の被加熱側を通って高温吸収器ＡＨに導入されるようになっている。凝縮器Ｃの冷媒液（作動媒体冷媒液）は冷媒ポンプ３により、冷媒管４、冷媒熱交換器５、制御弁６を通って高温気液分離器ＥＨＳに導入されるようになっている。低温蒸発器Ｅで発生した冷媒蒸気は流路７を通って低温吸収器Ａに導入され、高温気液分離器ＥＨＳで分離された冷媒蒸気は流路２４を通って高温吸収器ＡＨに導入されるようになっている。

高温吸収器ＡＨ内にスプレイ２５が配置され、濃溶液管２により導入された濃溶液は該スプレイ２５から高温吸収器ＡＨ内に散布され、上記高温蒸発器ＥＨからの冷媒蒸気はこの散布された濃溶液に吸収され中間濃度の中濃溶液となり、中濃溶液管２６、高温溶液熱交換器Ｘ２の加熱側を通って濃溶液管２を通る濃溶液を加熱し、制御弁２７を通って低温吸収器Ａに導入される。該導入された中濃溶液は低温吸収器Ａ内に配設されたスプレイ９から散布される。この散布された中濃度溶液に低温蒸発器Ｅからの冷媒蒸気が吸収され、希溶液となる。

上記低温吸収器Ａ内の希溶液は希溶液管１０、低温溶液熱交換器Ｘ１の加熱側を通って再生器Ｇ内に導入され、再生器Ｇ内に配設されたスプレイ１１から該再生器Ｇ内に配置された温水管１２上に散布される。該散布された希溶液は温水管１２に供給される温水３０１により加熱され、冷媒蒸気（作動媒体冷媒蒸気）が発生すると共に、濃縮され濃溶液となる。該発生した冷媒蒸気は流路１３を通って凝縮器Ｃに導入され、該凝縮器Ｃ内に配設された冷水管１４を通る冷却水３０２に冷却されて凝縮し冷媒液となる。

低温蒸発器Ｅ内には温水管１５が配設され、該温水管１５に供給される温水３０１により、低温蒸発器Ｅ内の冷媒液は加熱され、発生した冷媒蒸気は流路７を通って低温吸収器Ａに導入される。低温吸収器Ａの内部には熱交換用管２８が配設され、該熱交換用管２８に冷媒液搬送管２９、２９が接続されている。高温気液分離器ＥＨＳの冷媒液が冷媒搬送管２９を通って低温吸収器Ａの熱交換用管２８に導かれ、低温吸収器Ａで発生した吸収熱で加熱され、蒸発して冷媒蒸気となって冷媒搬送管２９を通って高温気液分離器ＥＨＳに送られるようになっている。高温気液分離器ＥＨＳには、気液分離のためのバッフル３０が設けられている。ここで高温気液分離器ＥＨＳと低温吸収器Ａ内の熱交換用管２８で高温蒸発器ＥＨを構成することになる。

高温吸収器ＡＨには中間濃度溶液の液面レベルを検出する液面センサ３１が設けられており、該液面センサ３１の検出信号がインバータ２１に入力され、溶液ポンプ１の回転数を制御し、高温吸収器ＡＨの出口液面レベルを所定の位置に制御できるようになっている。また、低温吸収器Ａにはその出口液面レベルを検出する液面センサ２０が設けられ、該液面センサ２０の検出信号が制御弁２７に入力されその開度を制御し、低温吸収器Ａの出口液面レベルを所定の位置に制御できるようになっている。

また、低温蒸発器Ｅにはその液面レベルを検出する液面センサ２２が設けられ、該液面センサ２２の検出信号が制御弁３２に入力されその開度を制御し、低温蒸発器Ｅの液面レベルを所定の位置に制御できるようになっている。また、高温気液分離器ＥＨＳにはその液面レベルを検出する液面センサ３３が設けられ、該液面センサ３３の検出信号が制御弁６に入力されその開度を制御し、高温気液分離器ＥＨＳの液面レベルを所定の位置に維持できるようになっている。

高温吸収器ＡＨ内には被加熱媒体として水を供給する配管３４が配設され、該配管３４にポンプ３５により気液分離器３６から水が供給され加熱され、発生した蒸気は配管３７を通って気液分離器３６に導かれ、水蒸気３０４が蒸気排出管３８から排出される。また、気液分離器３６には給水ポンプ１８により給水管１７を通して水３０３が供給されるようになっている。該給水管１７を通る水３０３は給水予熱器１９、溶液熱交換器３９で加熱され、気液分離器３６に供給されるようになっている。溶液熱交換器３９の加熱側には希溶液管１０を通って流れる低温吸収器Ａからの希溶液が流れるようになっている。また、気液分離器３６には液面センサ４０が設けられ、その検出信号が例えばインバータ（図示せず）駆動される給水ポンプ１８のインバータに入力され、ポンプ回転数を制御して気液分離器３６内の液面レベルを所定の位置に制御できるようになっている。

上記構成の２段昇温型の吸収ヒートポンプにおいて、凝縮器Ｃからの冷媒液を冷媒熱交換器５を通して再生器Ｇからの冷媒蒸気で予熱し低温蒸発器Ｅに送ることにより、図３の吸収ヒートポンプと同様、効率の向上が図れる。なお、上記例では冷媒熱交換器５を再生器Ｇから凝縮器Ｃへ冷媒蒸気が流れる流路１３中に設けたが、図示は省略するが、凝縮器Ｃの入口に設けてもよい。また、図３では一段昇温型の吸収ヒートポンプ、図４では２段昇温型の吸収ヒートポンプを例に説明したが、これに限定されるものではなく、吸収器及び蒸発器を多段に設置した多段昇温型の吸収ヒートポンプでもよい。

図５は本発明に係る２段昇温型の吸収ヒートポンプの構成例を示す図である。図示するように本吸収ヒートポンプは主要構成機器として、高温吸収器ＡＨ、低温吸収器Ａ、高温蒸発器ＥＨ、低温蒸発器Ｅ、再生器Ｇ、凝縮器Ｃ、高温溶液熱交換器Ｘ２、低温溶液熱交換器Ｘ１を具備している点は図４の吸収ヒートポンプと同一である。本吸収ヒートポンプが図４の吸収ヒートポンプと異なる点は、図４の再生器Ｇからの冷媒蒸気で凝縮器Ｃからの冷媒液を加熱する冷媒熱交換器５を除去し、加熱側に温水３０１を供給する熱交換器２３を設け、凝縮器Ｃからの凝縮液を該熱交換器２３で加熱し、高温気液分離器ＥＨＳに供給している点である。

２段昇温型の吸収ヒートポンプの理想的なＣＯＰは、一段昇温で０．５、２段昇温で０．３３である。上記のように熱交換器２３を設け、高温蒸発器ＥＨの高温気液分離器ＥＨＳに供給する冷媒液を温水３０１で予熱することにより、凝縮温度から高温蒸発器温度（一段昇温ヒートポンプの温度に相当）まで上昇して沸騰する。凝縮温度から熱源温度（温水３０１の温度）近くまでを熱交換器２３で温水３０１により加熱、即ちＣＯＰ＝１で加熱することで、全体として効率改善が可能である。これに対して従来型では、凝縮器Ｃからの冷媒液を直接高温蒸発器ＥＨ（高温気液分離器ＥＨＳ）に導入しているので、凝縮温度から沸騰温度までを、高温蒸発器ＥＨの昇温相当のＣＯＰ＝０．５程度で加熱していることになる。

図６は本発明に係る２段昇温型の吸収ヒートポンプの構成例を示す図である。図示するように本吸収ヒートポンプは主要構成機器として、高温吸収器ＡＨ、低温吸収器Ａ、高温蒸発器ＥＨ、低温蒸発器Ｅ、再生器Ｇ、凝縮器Ｃ、高温溶液熱交換器Ｘ２、低温溶液熱交換器Ｘ１を具備している点は図５の吸収ヒートポンプと同一である。本吸収ヒートポンプが図５の吸収ヒートポンプと異なる点は、図５の吸収ヒートポンプの再生器Ｇから凝縮器Ｃへ冷媒蒸気が流れる流路１３に冷媒熱交換器５を設けた点である。

凝縮器Ｃからの冷媒液は冷媒管４を通って冷媒熱交換器５に送られ、ここで再生器Ｇからの冷媒蒸気により加熱し、その一部を分岐して制御弁３２を通して低温蒸発器Ｅに導入すると共に、他を制御弁６を通して熱交換器２３に送り、温水３０１で加熱し、高温蒸発器ＥＨの高温気液分離器ＥＨＳに導入する。凝縮器Ｃにおける冷媒蒸気の冷却水３０２への放熱量も少なくなると共に、図５の吸収ヒートポンプに比較し全体として効率が更に改善される。

図７は本発明に係る２段昇温型の吸収ヒートポンプの構成例を示す図である。図示するように本吸収ヒートポンプは主要構成機器として、高温吸収器ＡＨ、低温吸収器Ａ、高温蒸発器ＥＨ、低温蒸発器Ｅ、再生器Ｇ、凝縮器Ｃ、高温溶液熱交換器Ｘ２、低温溶液熱交換器Ｘ１を具備している点は図６の吸収ヒートポンプと同一である。本吸収ヒートポンプが図６の吸収ヒートポンプと異なる点は、凝縮器Ｃからの冷媒液を再生器Ｇに導入される希溶液で加熱する冷媒加熱器４１を設けた点である。

凝縮器Ｃからの冷媒液は冷媒管４を通って冷媒加熱器４１に送られ、ここで再生器Ｇに導入される希溶液で加熱し、その一部を分岐して制御弁３２を通して低温蒸発器Ｅに導入すると共に、他を制御弁６を通して熱交換器２３に送り、温水３０１で加熱し沸騰させ、高温蒸発器ＥＨの高温気液分離器ＥＨＳに導入する。これにより図６に示す吸収ヒートポンプと同様全体として効率が更に改善される。なお、図示は省略するが凝縮器Ｃから低温蒸発器Ｅ、高温蒸発器ＥＨの高温気液分離器ＥＨＳに送る冷媒液は再生器Ｇ内の濃溶液で加熱するようにしてもよい。

図８は本発明に係る２段昇温型の吸収ヒートポンプの構成例を示す図である。図示するように本吸収ヒートポンプは主要構成機器として、高温吸収器ＡＨ、低温吸収器Ａ、高温蒸発器ＥＨ、低温蒸発器Ｅ、再生器Ｇ、凝縮器Ｃ、高温溶液熱交換器Ｘ２、低温溶液熱交換器Ｘ１を具備している点は図７の吸収ヒートポンプと同一である。本吸収ヒートポンプが図７の吸収ヒートポンプと異なる点は、図７の冷媒液を再生器Ｇに導入される希溶液で加熱する冷媒熱交換器４１と冷媒液を温水で加熱する熱交換器２３を除去し、凝縮器Ｃからの冷媒液を低温蒸発器Ｅで発生する冷媒蒸気で加熱する冷媒加熱器４２を設けた点である。

凝縮器Ｃからの冷媒液は冷媒管４を通って一部は分岐され制御弁３２を通って低温蒸発器Ｅに導入されると共に、他は冷媒加熱器４２に導入され、ここで低温蒸発器Ｅ内で発生する冷媒蒸気で加熱され、制御弁６を通って高温蒸発器ＥＨの高温気液分離器ＥＨＳに導入する。これにより図７に示す吸収ヒートポンプと同様全体として効率が更に改善される。

図９は本発明に係る２段昇温型の吸収ヒートポンプの構成例を示す図である。図示するように本吸収ヒートポンプは主要構成機器として、高温吸収器ＡＨ、低温吸収器Ａ、高温蒸発器ＥＨ、低温蒸発器Ｅ、再生器Ｇ、凝縮器Ｃ、高温溶液熱交換器Ｘ２、低温溶液熱交換器Ｘ１を具備している点は図８の吸収ヒートポンプと同一である。本吸収ヒートポンプが図８の吸収ヒートポンプと異なる点は、凝縮器Ｃからの冷媒液を全量低温蒸発器Ｅに導入し、該低温蒸発器Ｅで温水３０１で加熱された冷媒液をポンプ４３で制御弁６を通して高温蒸発器ＥＨの高温器液分離器ＥＨＳに導入している点である。これにより図８に示す吸収ヒートポンプと同様全体として効率が更に改善される。

図４乃至図９に示す例では、高温吸収器ＡＨ、低温吸収器Ａ、高温蒸発器ＥＨ、低温蒸発器Ｅ、再生器Ｇを主要構成機器とする２段昇温型の吸収ヒートポンプを例に説明したが、本発明に係る吸収ヒートポンプはこれに限定されるものではなく、高温吸収器、２段以上の低温吸収器、高温蒸発器、及び２段以上の低温蒸発器を具備する３段以上の多段で昇温する型の吸収ヒートポンプでもよいことは当然である。

２段昇温型の吸収ヒートポンプの高温吸収器ＡＨ、低温吸収器ＡＬ、再生器Ｇへの作動媒体溶液のフローパターンとしては、図１０に示すようなシリーズフローパターン、図１１に示すようなリバースフローパターン、図１２に示すようなパラレルフローバターンがある。なお、図１０乃至図１２においては、低温吸収器を符号ＡＬで示す。

図１０はシリーズフローパターンを示す図であり、図１０（ａ）の場合は、再生器Ｇからの濃溶液は低温溶液熱交換器ＨＬの被加熱側及び高温溶液熱交換器ＨＨの被加熱側を通って高温吸収器ＡＨに供給される。高温吸収器ＡＨからの溶液（中濃溶液）は高温溶液熱交換器ＨＨの加熱側を通って被加熱側を通る再生器Ｇからの濃溶液を加熱し、低温吸収器ＡＬに供給される。低温吸収器ＡＬからの溶液（希溶液）は、低温溶液熱交換器ＨＬの加熱側を通って被加熱側を通る再生器Ｇからの濃溶液を加熱し、再生器Ｇに供給される。また、図１０（ｂ）の場合は、再生器Ｇからの濃溶液は低温溶液熱交換器ＨＬの被加熱側を通ってその一部は低温吸収器ＡＬに供給され、他は高温溶液熱交換器ＨＨの被加熱側を通って高温吸収器ＡＨに供給される。高温吸収器ＡＨからの溶液は高温溶液熱交換器ＨＨの加熱側を通って被加熱側を通る再生器Ｇからの濃溶液を加熱し、低温吸収器ＡＬに供給される。低温吸収器ＡＬからの溶液は、低温溶液熱交換器ＨＬの加熱側を通って被加熱側を通る再生器Ｇからの濃溶液を加熱し、再生器Ｇに供給される。

図１１はリバースフローパターンを示す図であり、図１１（ａ）の場合は、再生器Ｇからの濃溶液は低温溶液熱交換器ＨＬの被加熱側を通って低温吸収器ＡＬに供給される。低温吸収器ＡＬからの濃溶液は高温溶液熱交換器ＨＨの被加熱側を通って高温吸収器ＡＨに供給される。高温吸収器ＡＨからの溶液は高温溶液熱交換器ＨＨの加熱側を通って被加熱側を通る低温吸収器ＡＬからの濃溶液を加熱し、更に低温溶液熱交換器ＨＬの加熱側を通って被加熱側を通る再生器Ｇからの濃溶液を加熱し、再生器Ｇに供給される。また、図１１（ｂ）の場合は、再生器Ｇからの濃溶液は低温溶液熱交換器ＨＬの被加熱側を通って低温吸収器ＡＬに供給される。低温吸収器ＡＬからの溶液の一部は高温溶液熱交換器ＨＨの被加熱側を通って高温吸収器ＡＨに供給され、他は高温吸収器ＡＨから高温溶液熱交換器ＨＨの加熱側を通って前記低温吸収器ＡＬからの溶液を加熱した溶液と合流し、低温溶液熱交換器ＨＬの加熱側を通って被加熱側を通る再生器Ｇからの濃溶液を加熱し、再生器Ｇに供給される。

図１２はパラレルフローパターンを示す図であり、図１２（ａ）の場合は、再生器Ｇからの濃溶液は低温溶液熱交換器ＨＬの被加熱側を通って一部は低温吸収器ＡＬに供給され、他は高温溶液熱交換器ＨＨの被加熱側を通って高温吸収器ＡＨに供給される。高温吸収器ＡＨからの希溶液は高温溶液熱交換器ＨＨの加熱側を通って被加熱側を通る再生器Ｇからの濃溶液を加熱し、更に低温吸収器ＡＬからの希溶液と合流して低温溶液熱交換器ＨＬの加熱側を通って被加熱側を通る再生器Ｇからの濃溶液を加熱し、再生器Ｇに供給される。また、図１２（ｂ）の場合は、再生器Ｇからの濃溶液の一部は低温溶液熱交換器ＨＬの被加熱側を通って低温吸収器ＡＬに供給され、他は高温溶液熱交換器ＨＨの被加熱側を通って高温吸収器ＡＨに供給される。高温吸収器ＡＨからの希溶液は高温溶液熱交換器ＨＨの加熱側を通って被加熱側を通る再生器Ｇからの濃溶液を加熱し、再生器Ｇに供給される。低温吸収器ＡＬからの溶液は低温溶液熱交換器ＨＬを通って被加熱側を通る再生器Ｇからの濃溶液を加熱し再生器Ｇに供給される。

図１０乃至図１２に示すような作動媒体溶液のフローパターンにおいて、凝縮器からの作動媒体冷媒の加熱源として利用する作動媒体溶液は、低温溶液熱交換器ＨＬ及び高温溶液熱交換器ＨＨに流入、又は低温溶液熱交換器ＨＬ及び高温溶液熱交換器ＨＨから流出する作動媒体溶液とする。シリーズフローパターンの場合は、図１３のＡ１乃至Ａ５に示すようになる。図１３（ａ）の場合は、低温溶液熱交換器ＨＬに流入する再生器Ｇからの濃溶液Ａ１、該濃溶液Ａ１が低温溶液熱交換器ＨＬの被加熱側を通った後の濃溶液Ａ２、低温溶液熱交換器ＨＬの加熱側に流入する低温吸収器ＡＬからの溶液（希溶液）Ａ３、該溶液Ａ３が低温溶液熱交換器ＨＬの加熱側を通った後再生器Ｇに流入する溶液Ａ４となる。図１３（ｂ）の場合は、低温溶液熱交換器ＨＬの被加熱側に流入する再生器Ｇからの濃溶液Ａ１、該濃溶液Ａ１が低温溶液熱交換器ＨＬの被加熱側を通った後の溶液Ａ２、低温溶液熱交換器ＨＬの加熱側に流入する低温吸収器ＡＬからの溶液Ａ５、該溶液Ａ５が低温溶液熱交換器ＨＬの加熱側を通った後の再生器Ｇに流入する溶液Ａ６となる。

リバースフローパターンの場合は図１４のＢ１乃至Ｂ７に示すようになる。図１４（ａ）の場合は、低温溶液熱交換器ＨＬの被加熱側に流入する再生器Ｇからの濃溶液Ｂ１、該濃溶液Ｂ１が低温溶液熱交換器ＨＬの被加熱側を通った後の濃溶液Ｂ２、高温吸収器ＡＨから高温溶液熱交換器ＨＨの加熱側を通り低温溶液熱交換器ＨＬの加熱側に流入する溶液Ｂ３、該溶液Ｂ３が低温溶液熱交換器ＨＬの加熱側を通った後再生器Ｇに流入する溶液Ｂ４となる。図１４（ｂ）の場合は、低温溶液熱交換器ＨＬの被加熱側に流入する再生器Ｇからの濃溶液Ｂ１、該濃溶液Ｂ１が低温溶液熱交換器ＨＬの被加熱側を通った後の濃溶液Ｂ２、低温吸収器ＡＬから流出する溶液の一部の溶液Ｂ５、該溶液Ｂ５と高温溶液熱交換器ＨＨの加熱側を通った高温吸収器ＡＨからの溶液が合流し低温溶液熱交換器ＨＬの加熱側に流入する溶液Ｂ６、該溶液６が低温溶液熱交換器ＨＬの加熱側を通った後再生器Ｇに流入する溶液Ｂ７となる。

パラレルフローパターンの場合は図１５のＣ１乃至Ｃ１１に示すようになる。図１５（ａ）の場合は、低温溶液熱交換器ＨＬの被加熱側に流入する再生器Ｇからの濃溶液Ｃ１、該濃溶液Ｃ１が低温溶液熱交換器ＨＬの被加熱側を通った後の濃溶液Ｃ２、高温溶液熱交換器ＨＨの加熱側を通り低温溶液熱交換器ＨＬの加熱側に流入する溶液Ｃ３、低温吸収液ＡＬから低温溶液熱交換器ＨＬの加熱側に流入する溶液Ｃ４、溶液Ｃ３と溶液Ｃ４が合流して低温溶液熱交換器ＨＬの加熱側を通った後再生器Ｇに流入する溶液Ｃ５となる。図１５（ｂ）の場合は、再生器Ｇからの濃溶液Ｃ１、該濃溶液Ｃ１から分岐して高温溶液熱交換器ＨＨの被加熱側に流入する濃溶液Ｃ６、該濃溶液Ｃ１から分岐して低温溶液熱交換器ＨＬの被加熱側に流入する濃溶液Ｃ７、該濃溶液Ｃ７が低温溶液熱交換器ＨＬの被加熱側を通った濃溶液Ｃ８、高温溶液熱交換器ＨＨの加熱側を通り再生器Ｇに流入する高温吸収器ＡＨからの溶液Ｃ９、低温溶液熱交換器ＨＬの加熱側に流入する低温吸収器ＡＬからの溶液Ｃ１０、該溶液Ｃ１０が低温溶液熱交換器ＨＬの加熱側を通って再生器Ｇに流入する溶液Ｃ１１、前記溶液９と溶液Ｃ１１が合流し再生器Ｇに流入する溶液Ｃ１２となる。

また、上記シリーズフローパターン、リバースフローパターン、パラレルフローパターンの各フローパターンにおいて、図１６乃至図１８に示すように、加熱源となる溶液を流す加熱源溶液熱交換器Ｄ１、Ｄ２、Ｅ１、Ｅ２、Ｆ１、Ｆ２を低温溶液熱交換器ＨＬと並列に設けることもできる。

図１６（ａ）、（ｂ）のシリーズフローパターンにおいては、加熱源となる溶液を低温吸収器ＡＬからの溶液とし、該溶液を流す加熱源溶液熱交換器Ｄ１、Ｄ２を低温溶液熱交換器ＨＬに並列に設ける。図１７（ａ）のリバースフローパターンでは、加熱源となる溶液を高温吸収器ＡＨからの溶液とし、該溶液を流す加熱源溶液熱交換器Ｅ１を低温溶液熱交換器ＨＬに並列に設ける。図１７（ｂ）のリバースフローパターンでは、加熱源となる溶液を高温吸収器ＡＨからの溶液と低温吸収器ＡＬからの溶液とし、該溶液を流す加熱源溶液熱交換器Ｅ２を低温溶液熱交換器ＨＬに並列に設ける。図１８（ａ）のパラレルフローパターンでは、加熱源となる溶液を高温吸収器ＡＨからの溶液と低温吸収器ＡＬからの溶液とし、該溶液を流す加熱源溶液熱交換器Ｆ１を低温溶液熱交換器ＨＬに並列に設ける。図１８（ｂ）のパラレルフローパターンでは、加熱源となる溶液を低温吸収器ＡＬからの溶液とし、該溶液を流す加熱源溶液熱交換器Ｆ２を低温溶液熱交換器ＨＬに並列に設ける。

図１０乃至図１８では、２段昇温型の吸収ヒートポンプにおける各溶液フローパターン及び作動媒体冷媒の加熱源とする作動媒体溶液の位置を示したが、３段以上の昇温型吸収ヒートポンプにおいても同様の溶液フローパターン及び作動媒体冷媒の加熱源とする作動媒体溶液の位置である。

以上本発明の実施形態を説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲、及び明細書と図面に記載され前記高温蒸発器に導入する前記凝縮器からの作動媒体冷媒液を加熱源で加熱する熱交換器を設けた技術的思想の範囲内において種々の変形が可能である。例えば、凝縮器Ｃから蒸発器Ｅ、低温蒸発器Ｅ、高温蒸発器ＥＨに導入される冷媒液を作動媒体（濃溶液、希溶液、冷媒蒸気、冷媒液）、又は作動媒体以外の加熱源（温水等）で予熱（加熱）する場合は、本発明に含まれる。

従来の一段昇温型の吸収ヒートポンプの構成例を示す図である。 従来の２段昇温型の吸収ヒートポンプの構成例を示す図である。 本発明に係る一段昇温型の吸収ヒートポンプの構成例を示す図である。（実施例１） 本発明に係る２段昇温型の吸収ヒートポンプの構成例を示す図である。（実施例２） 本発明に係る２段昇温型の吸収ヒートポンプの構成例を示す図である。（実施例３） 本発明に係る２段昇温型の吸収ヒートポンプの構成例を示す図である。（実施例４） 本発明に係る２段昇温型の吸収ヒートポンプの構成例を示す図である。（実施例５） 本発明に係る２段昇温型の吸収ヒートポンプの構成例を示す図である。（実施例６） 本発明に係る２段昇温型の吸収ヒートポンプの構成例を示す図である。（実施例７） ２段昇温型の吸収ヒートポンプの溶液のシリーズフローパターンを示す図である。 ２段昇温型の吸収ヒートポンプの溶液のリバースフローパターンを示す図である。 ２段昇温型の吸収ヒートポンプの溶液のパラレルフローパターンを示す図である。 本発明に係る２段昇温型の吸収ヒートポンプの溶液シリーズフローパターンの加熱源溶液位置を示す図である。 本発明に係る２段昇温型の吸収ヒートポンプの溶液リバースフローパターンの加熱源溶液位置を示す図である。 本発明に係る２段昇温型の吸収ヒートポンプの溶液パラレルフローパターンの加熱源溶液位置を示す図である。 本発明に係る２段昇温型の吸収ヒートポンプの溶液シリーズフローパターンの加熱源溶液熱交換器位置を示す図である。 本発明に係る２段昇温型の吸収ヒートポンプの溶液リバースフローパターンの加熱源溶液熱交換器位置を示す図である。 本発明に係る２段昇温型の吸収ヒートポンプの溶液パラレルフローパターンの加熱源溶液熱交換器位置を示す図である。

符号の説明

ＡＨ 高温吸収器
Ａ，ＡＬ 低温吸収器
ＥＨ 高温蒸発器
ＥＨＳ 高温気液分離器
Ｅ，ＥＬ 低温蒸発器
Ｇ 再生器
Ｃ 凝縮器
Ｄ１，２ 加熱源溶液熱交換器
Ｅ１，２ 加熱源溶液熱交換器
Ｆ１，２ 加熱源溶液熱交換器
Ｘ 溶液熱交換器
Ｘ１ 低温溶液熱交換器
Ｘ２ 高温溶液熱交換器
ＨＨ 高温溶液熱交換器
ＨＬ 低温溶液熱交換器
１ 溶液ポンプ
２ 濃溶液管
３ 冷媒ポンプ
４ 冷媒管
５ 冷媒熱交換器
６ 制御弁
７ 流路
９ スプレイ
１０ 希溶液管
１１ スプレイ
１２ 温水管
１３ 流路
１４ 冷水管
１５ 温水管
１６ 高温水管
１７ 給水管
１８ 給水ポンプ
１９ 給水予熱器
２０ 液面センサ
２１ インバータ
２２ 液面センサ
２３ 熱交換器
２４ 流路
２５ スプレイ
２６ 中濃溶液管
２７ 制御弁
２８ 熱交換用管
２９ 冷媒搬送管
３０ バッフル
３１ 液面センサ
３２ 制御弁
３３ 液面センサ
３４ 配管
３５ ポンプ
３６ 気液分離器
３７ 配管
３８ 蒸気排出管
３９ 溶液熱交換器
４０ 液面センサ
４１ 冷媒加熱器
４２ 冷媒加熱器

Claims (6)

1. １段又は多段の吸収器、１段又は多段の蒸発器、再生器、及び凝縮器を主要構成機器とし、これらを管路で接続した構成の１段昇温或いは多段昇温の吸収ヒートポンプであって、
   前記凝縮器から前記蒸発器に送られる作動媒体冷媒液を前記再生器から前記凝縮器への作動媒体冷媒蒸気で加熱する熱交換器を設けたことを特徴とする吸収ヒートポンプ。
2. 請求項１に記載の吸収ヒートポンプにおいて、
   前記熱交換器を、前記再生器から凝縮器へ作動媒体冷媒蒸気が通る流路中又は凝縮器入口に設け、該作動媒体冷媒蒸気で前記凝縮器から前記蒸発器に送られる作動媒体冷媒液を加熱することを特徴とする吸収ヒートポンプ。
3. 多段の吸収器、多段の蒸発器、再生器、及び凝縮器を主要構成機器とし、これらを管路で接続した構成の２段昇温或いは３以上多段昇温の吸収ヒートポンプであって、
   前記蒸発器に導入する前記凝縮器からの作動媒体冷媒液を加熱源で加熱する熱交換器を設けたことを特徴とする吸収ヒートポンプ。
4. 請求項３に記載の吸収ヒートポンプにおいて、
   前記熱交換器の加熱源が前記再生器の加熱源、或いは前記蒸発器の加熱源、或いは前記蒸発器の作動媒体冷媒蒸気又は作動媒体冷媒液であることを特徴とする吸収ヒートポンプ。
5. 請求項３に記載の吸収ヒートポンプにおいて、
   前記熱交換器の加熱源は前記再生器内の作動媒体溶液、或いは前記再生器に戻ってくる作動媒体溶液、又は前記再生器を出て前記吸収器に送られる作動媒体溶液であることを特徴とする吸収ヒートポンプ。
6. 多段の吸収器、多段の蒸発器、再生器、及び凝縮器を主要構成機器とし、これらを管路で接続した構成の２段昇温或いは３以上多段昇温の吸収ヒートポンプであって、
   前記凝縮器からの作動媒体冷媒液を、低温側の前記蒸発器に導き加熱し、該低温側の蒸発器の作動媒体冷媒液の一部を高温側の前記蒸発器に導入することを特徴とする吸収ヒートポンプ。
   

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