JP2010096429A - 排熱利用ヒートポンプシステム - Google Patents

Abstract

【課題】原動機の排熱を再生器の熱源としながら、圧縮機の高圧側の冷媒のエンタルピを十分に回収して吸収式ヒートポンプ回路を作動させるために利用することにより、より一層のＣＯＰの向上を図ることができる排熱利用ヒートポンプシステムの提供。
【解決手段】吸収式ヒートポンプ回路Ｙの吸収器７から流出する吸収液Ｂの一部を、再生器３にて再生後に冷媒Ａの一部が分離されて吸収器７に戻される吸収液Ｂと熱交換させる溶液熱交換器１５に供給したのち再生器３に供給すると共に、吸収器７から流出する吸収液Ｂの残りの一部を、圧縮式ヒートポンプ回路Ｘの圧縮機２の高圧側の冷媒Ａと熱交換させる溶液加熱再生器１２に供給したのち再生器３から流出する吸収液Ｂに合流させる吸収液分岐供給手段１７が設けられている。
【選択図】図１

Description

本発明は、原動機の軸出力を、冷媒を圧縮する圧縮機の動力源として利用する圧縮式ヒートポンプ回路と、前記原動機の排熱を、吸収液を加熱する再生器の熱源として利用する吸収式ヒートポンプ回路とを備えた排熱利用ヒートポンプシステムに関する。

従来の排熱利用ヒートポンプシステムとして、圧縮式ヒートポンプ回路と吸収式ヒートポンプ回路とを組み合わせたシステムが知られている（例えば、特許文献１、２参照。）。
特許文献１に記載のシステムでは、圧縮式ヒートポンプ回路の圧縮機の高圧側と吸収式ヒートポンプ回路の再生器の冷媒流出側とが、凝縮器の冷媒流入側に接続されていると共に、圧縮機の低圧側と吸収器の冷媒流入側とが、蒸発器の冷媒流出側に接続されており、圧縮式ヒートポンプ回路及び吸収式ヒートポンプ回路の凝縮器及び蒸発器が共有されている。そして、吸収式ヒートポンプ回路の再生器には、原動機の排ガスを流通させる排ガス加熱器と原動機のジャケットにて加温された冷却水を流通させる加熱器とが設けられている。これにより、原動機の排熱を再生器の熱源として吸収式ヒートポンプを作動させることにより、システムの効率（ＣＯＰ：成績係数）の向上を図るようにしている。

特許文献２に記載のシステムでは、特許文献１に記載のシステムと同様に、圧縮式ヒートポンプ回路及び吸収式ヒートポンプ回路の凝縮器及び蒸発器が共有されている。そして、圧縮機で圧縮された冷媒と原動機の冷却水とを熱交換させる熱交換器を設け、この熱交換器にて加熱された冷却水を再生器に供給するように構成されている。これにより、原動機の排熱を再生器の熱源とすることに加え、圧縮機の高圧側の冷媒のエンタルピを回収してその回収したエンタルピをも吸収式ヒートポンプを作動させるために利用することによって、ＣＯＰの向上を図るようにしている。

特開平５−２７２８３７号公報 特開２００７−２６３４８２号公報

特許文献２に記載のシステムでは、圧縮機の高圧側の冷媒のエンタルピをも回収することにより、特許文献１に記載のシステムよりもＣＯＰの向上を図ることができる。しかしながら、特許文献２に記載のシステムでは、熱交換器にて圧縮機で圧縮された冷媒にて原動機の冷却水を加熱することにより、冷媒のエンタルピを回収するようにしているが、原動機の冷却水の温度が高温（例えば８０〜９０℃）となっており、冷媒の温度（例えば１２０℃程度）と冷却水の温度との温度差を大きく取ることができず、冷媒のエンタルピを十分に回収することができていなかった。
ちなみに、特許文献２に記載のシステムでは、圧縮機で圧縮された冷媒を再生器に設けられた伝熱管に供給することにより、冷媒のエンタルピを回収するシステムも記載されている。しかしながら、この場合にも、吸収器から再生器に供給される吸収液は、溶液熱交換器にて冷媒の一部が分離されて吸収器に戻される吸収液にて加熱されており、比較的高温となっているため、その吸収液を冷媒にて加熱しても、冷媒のエンタルピを十分に回収することができなかった。

本発明は、かかる点に着目してなされたものであり、その目的は、原動機の排熱を再生器の熱源としながら、圧縮機の高圧側の冷媒のエンタルピを十分に回収して吸収式ヒートポンプ回路を作動させるために利用することにより、より一層のＣＯＰの向上を図ることができる排熱利用ヒートポンプシステムを提供する点にある。

この目的を達成するために、本発明に係る排熱利用ヒートポンプシステムの特徴構成は、原動機の軸出力を、冷媒を圧縮する圧縮機の動力源として利用する圧縮式ヒートポンプ回路と、前記原動機の排熱を、吸収液を加熱する再生器の熱源として利用する吸収式ヒートポンプ回路とを備えた排熱利用ヒートポンプシステムにおいて、
前記吸収式ヒートポンプ回路の吸収器から流出する吸収液の一部を、再生器による再生後に冷媒の一部が分離されて前記吸収器に戻される吸収液と熱交換させる溶液熱交換器に供給したのち前記再生器に供給すると共に、前記吸収器から流出する吸収液の残りの一部を、前記圧縮式ヒートポンプ回路の圧縮機の高圧側の冷媒と熱交換させる溶液加熱再生器に供給し再生させる吸収液分岐供給手段が設けられている点にある。

本特徴構成によれば、吸収液分岐供給手段を設けることにより、吸収器から流出する吸収液の一部は、溶液熱交換器にて予備加熱されて再生器に供給され、再生器において原動機の排熱を熱源として吸収液が再生温度に加熱される。一方、吸収器から流出する吸収液の残りの一部は、溶液加熱再生器に供給されて圧縮機の高圧側（吐出側）の冷媒との熱交換により再生温度に加熱される。ここで、溶液加熱再生器に供給される吸収液は、吸収器から流出したものであるので、その混合物の温度が比較的低温（例えば３５〜４０℃）となっており、混合物と冷媒との温度差を大きく取ることができる。よって、溶液加熱再生器での冷媒と混合物との熱交換により、冷媒のエンタルピの回収量を増加させることができ、その回収したエンタルピを利用して吸収式ヒートポンプ回路を作動させることができる。
以上のことから、原動機の排熱を再生器の熱源としながら、圧縮機の高圧側の冷媒のエンタルピを十分に回収して吸収式ヒートポンプ回路を作動させるために利用することができ、より一層のＣＯＰの向上を図ることができる排熱利用ヒートポンプシステムを実現できる。

本発明に係る排熱利用ヒートポンプシステムの更なる特徴構成は、前記圧縮式ヒートポンプ回路の圧縮機の高圧側と前記吸収式ヒートポンプ回路の分離器の冷媒流出側とが、凝縮器の冷媒流入側に接続されていると共に、前記圧縮機の低圧側と前記吸収器の冷媒流入側とが、蒸発器の冷媒流出側に接続され、前記圧縮式ヒートポンプ回路及び前記吸収式ヒートポンプ回路の凝縮器及び蒸発器が共有されている点にある。

本特徴構成によれば、圧縮式ヒートポンプ回路及び吸収式ヒートポンプ回路の凝縮器及び蒸発器が共有されているので、圧縮式ヒートポンプ回路と吸収式ヒートポンプ回路との一体化設計が容易になり、システム全体の無駄を回避しながら、システムを設計することができる。そして、圧縮機の低圧側と吸収器の冷媒流入側とが蒸発器の冷媒流出側に接続されているので、蒸発器から流出した冷媒は、圧縮機と吸収器とに分岐して供給される。よって、上記特徴構成で述べた如く、圧縮機の高圧側の冷媒のエンタルピの回収量を増加させることにより、蒸発器から吸収器へ供給される冷媒量を増加させることができ、一方、蒸発器から圧縮機へ供給される冷媒量を減少させることができる。その結果、圧縮機を駆動するための動力が減少し、更なるＣＯＰの向上に繋がる。

本発明に係る排熱利用ヒートポンプシステムの更なる特徴構成は、前記圧縮式ヒートポンプ回路の冷媒としてアンモニアを、吸収剤として水を用いている点にある。

本特徴構成によれば、圧縮式ヒートポンプ回路の冷媒がアンモニアであるので、通常欠点とされる高い温度となる圧縮機の高圧側の冷媒のエンタルピを、溶液加熱再生器にて回収して吸収式ヒートポンプ回路を作動させるために有効に利用することができる。

本発明に係る排熱利用ヒートポンプシステムの実施形態を図面に基づいて説明する。
図１に示すように、この排熱利用ヒートポンプシステムは、エンジン１（原動機に相当する）の軸出力を、アンモニアである冷媒Ａを圧縮する圧縮機２の動力源として利用する圧縮式ヒートポンプ回路Ｘと、エンジン１の排熱を、アンモニアを吸収可能で且つアンモニアよりも沸点が高い水である吸収剤を再生温度に加熱する再生器３の熱源として利用する吸収式ヒートポンプ回路Ｙとを備えて構成されている。

圧縮式ヒートポンプ回路Ｘは、凝縮器４、膨張弁５、蒸発器６、圧縮機２を配置して構成されている。つまり、蒸発器６にて蒸発した冷媒蒸気Ａ１が、圧縮器２にて圧縮されて高温高圧状態となり、その高温高圧状態の冷媒蒸気Ａ１が、凝縮器４にて伝熱管４ａ内を流通する冷却水Ｈ１に放熱して凝縮する。そして、その凝縮した冷媒液Ａ２が、膨張弁５にて膨張して低温低圧状態となり、その低温低圧状態の冷媒液Ａ２が蒸発器６にて伝熱管６ａ内に流通する冷熱用水Ｃから吸熱して蒸発する。このようにして、蒸発器６にて蒸発した冷媒蒸気Ａ１が再度圧縮機２に供給されるという形態で、圧縮式ヒートポンプ回路Ｘが作動するように構成されている。

本実施形態では、凝縮器４や圧縮機２及び吸収式ヒートポンプ回路Ｙの吸収器７に供給される蒸気を冷媒蒸気Ａ１と呼ぶが、その蒸気には、冷媒の蒸気に加えて、その冷媒よりも沸点が高い吸収剤の蒸気が含まれる場合がある。また、このように冷媒蒸気Ａ１に吸収剤が含まれている場合には、凝縮器４から蒸発器６に供給される冷媒液Ａ２にも吸収剤が含まれることになる。

圧縮式ヒートポンプ回路Ｘの作動時において、圧縮機２には、エンジン１の軸出力が伝達される。つまり、圧縮機２は、動力源としてエンジン１の軸動力を利用して、冷媒蒸気Ａ１を圧縮するように構成されている。

圧縮式ヒートポンプ回路Ｘには、凝縮器４から膨張弁５に供給される比較的高温の冷媒液Ａ２により、蒸発器６から圧縮機２に供給される冷媒蒸気Ａ１を加熱する冷媒熱交換器８が設けられている。冷媒熱交換器８により、膨張弁５及び蒸発器６に供給される冷媒液Ａ２の温度を低下させると共に、圧縮機２に供給する冷媒蒸気Ａ１の温度を上昇させることで、圧縮式ヒートポンプ回路ＸにおけるＣＯＰの向上を図るようにしている。

蒸発器６には、下方に溜まる冷媒液Ａ２を伝熱管６ａに散布する冷媒液循環路６ｂが設けられている。これにより、蒸発器６における冷媒液Ａ２が、良好に、伝熱管６ａ内に流通する冷熱用水Ｃから吸熱して蒸発することができる。

吸収式ヒートポンプ回路Ｙは、凝縮器４及び蒸発器６に加えて、吸収器７、再生器３、分離器１０、精留器１３を配置して構成されている。つまり、蒸発器６にて蒸発した冷媒蒸気Ａ１が、吸収器７にて吸収剤に吸収されて、その吸収熱を伝熱管７ａ内を流通する冷却水Ｈ２に放熱する。そして、吸収器７の吸収剤と冷媒の混合物である吸収液Ｂの一部が、吸収液ポンプ９により主供給路１１ａを通して再生器３に供給され、再生器３において冷却水用伝熱管３ａ内を流通するエンジン冷却水ＪＷから吸熱して再生温度（例えば、８５℃）まで加熱される。一方、吸収器７の吸収液Ｂの残りの一部が、吸収液ポンプ９により主供給路１１ａから分岐接続された分岐供給路１１ｂを通して溶液加熱再生器１２に供給されて圧縮機２の高圧側の高温高圧の冷媒蒸気Ａ１にて再生温度まで加熱される。再生器３にて再生温度に加熱された吸収液Ｂと溶液加熱再生器１２にて再生温度に加熱された吸収液Ｂとが合流され、分離器１０にて合流された吸収液Ｂから冷媒蒸気Ａ１が分離され、冷媒蒸気Ａ１が分離された吸収液Ｂを吸収器７に戻す。また、分離された冷媒蒸気Ａ１の一部が、精留器１３にて伝熱管１３ａ内を流通する冷却水Ｈ３により冷却されることで凝縮されて、冷媒濃度が高い冷媒蒸気Ａ１を凝縮器４に供給すると共に、凝縮した冷媒液を冷媒蒸気Ａ１が分離された吸収液Ｂに合流させて再生器３に戻す。このようにして、吸収式ヒートポンプ回路Ｙが作動される。ここで、圧縮式ヒートポンプ回路Ｘでは、冷媒として純粋なアンモニアではなく、アンモニアと水の混合物が作動することになるが、精留器１３の凝縮作用によりその混合物のアンモニア濃度をほぼ１００％に近い状態（例えば９９．８ｗｔ％以上）にすることができる。

再生器３の冷却水用伝熱管３ａには、エンジン１の排熱を回収したエンジン冷却水ＪＷがエンジン冷却水循環路１４により供給される。図示は省略するが、エンジン冷却水循環路１４のエンジン冷却水ＪＷは、エンジン１の水ジャケットを流通して排熱を回収して昇温し、更に、エンジン１の排ガス流路に設けられた排ガス熱交換器を流通して排ガスにより加熱された後に、再生器３の冷却水用伝熱管３ａに供給されるように構成されている。このようにして、エンジン１の排熱を回収したエンジン冷却水ＪＷを再生器３の冷却水用伝熱管３ａに供給することにより、高温のエンジン冷却水ＪＷを再生器３の熱源として吸収式ヒートポンプ回路Ｙを作動させるように構成されている。
尚、エンジン冷却水循環路１４には、図示は省略するが、例えば、再生器３から流出したエンジン冷却水ＪＷを空冷して水ジャケットに供給する空冷部が設けることができるが、例えばエンジン冷却水ＪＷが再生器３で充分に放熱して低温となる場合には、その空冷部を省略することができる。

エンジン１の排熱を再生器３の熱源として供給するにあたり、本実施形態では、エンジン１を冷却して昇温したエンジン冷却水ＪＷを更に排ガスとの熱交換で加熱し、その加熱された冷却水ＪＷを再生器３の冷却水用伝熱管３ａに供給する構成としたが、別に、エンジン１を冷却して昇温したエンジン冷却水ＪＷを排ガスにより加熱することなくそのまま冷却水用伝熱管３ａに供給するように構成しても構わないし、また、排ガス流路を再生器３に設け、排ガスの熱を直接再生器３の熱源として供給するように構成しても構わない。

吸収式ヒートポンプ回路Ｙには、分離器１０及び精留器１３から吸収器７に戻される比較的高温の吸収液Ｂにより、吸収器７から再生器３に供給される吸収液Ｂを加熱する溶液熱交換器１５が設けられている。溶液熱交換器１５により、再生器３に供給される吸収液Ｂの温度を上昇させると共に、吸収器７に供給される吸収液Ｂの温度を低下させることができる。

吸収器７には、下方に溜まる吸収液Ｂを伝熱管７ａに散布する循環路７ｂが設けられている。これにより、吸収器７における吸収液Ｂが、良好に、伝熱管７ａ内に流通する冷却水Ｈ２へ放熱して吸収温度が低下し、冷媒蒸気Ａ１を吸収することができる。

圧縮式ヒートポンプ回路Ｘと吸収式ヒートポンプ回路Ｙの夫々は、凝縮器４から蒸発器６に至る冷媒液Ａ２の経路を共有している。
つまり、圧縮式ヒートポンプ回路Ｘが有する圧縮機２の高圧側（冷媒蒸気Ａ１を圧縮する場合に圧縮後の冷媒蒸気Ａ１が流出する側）と吸収式ヒートポンプ回路Ｙが有する分離器１０の冷媒流出側（分離後の冷媒蒸気Ａ１が流出する側）とが、凝縮器４の冷媒流入側（凝縮前の冷媒蒸気Ａ１が流入する側）に接続されている。更に、圧縮機２の低圧側（冷媒蒸気Ａ２を圧縮する場合に圧縮前の冷媒蒸気Ａ１が流入する側）と吸収器７の冷媒流入側（吸収前の冷媒蒸気Ａ１が流入する側）とが、蒸発器６の冷媒流出側（蒸発後の冷媒蒸気Ａ１が流出する側）に接続されている。これにより、圧縮式ヒートポンプ回路Ｘ及び吸収式ヒートポンプ回路Ｙの凝縮器４及び蒸発器６が共有されている。

このように圧縮式ヒートポンプ回路Ｘと吸収式ヒートポンプ回路Ｙとを組み合わせた本発明の排熱利用ヒートポンプシステムでは、圧縮式ヒートポンプ回路Ｘと吸収式ヒートポンプ回路Ｙとを作動させることで、エンジン１の軸動力及び排熱を有効利用して、蒸発器６で冷房用等の多くの冷熱を得て、高いＣＯＰを実現することができる。

圧縮式ヒートポンプ回路Ｘに対して吸収式ヒートポンプ回路Ｙを組み合わせる場合には、吸収式ヒートポンプ回路Ｙにおける再生器３を圧縮式ヒートポンプ回路Ｘにおける凝縮器４と同様の高圧状態とする。一方、吸収式ヒートポンプ回路Ｙにおける吸収器７を圧縮式ヒートポンプ回路Ｘにおける蒸発器６と同様の低圧状態とする必要がある。よって、分離器１０及び精留器１３から吸収器７に戻される吸収液Ｂは、膨張弁１６により減圧され、吸収器７から再生器３及び溶液加熱再生器１２に供給される吸収液Ｂは、吸収液ポンプ９により加圧される形態で、再生器３と分離器１０との間で吸収液Ｂが循環されている。

尚、凝縮器４と、吸収器７と、精留器１３は、個々に別用途の冷却水Ｈ１，Ｈ２，Ｈ３を加熱するように構成しても構わないが、例えば、冷却水を、凝縮器４、吸収器７、精留器１３の順に冷却水を加熱するように、同じ冷却水を加熱するように構成しても構わない。また、冷却水による水冷方式ではなく、空冷方式としてもよい。

本発明のシステムは、一層のＣＯＰの向上を実現するべく、圧縮機２の高圧側の冷媒蒸気Ａ１のエンタルピの回収量をより多くする吸収液分岐供給手段１７を備えており、その詳細構成について、以下に説明を加える。

圧縮機２の高圧側（吐出側）から凝縮器４の冷媒流入側には、圧縮機２で圧縮され過熱状態となる冷媒蒸気Ａ１が供給されるのであるが、その冷媒蒸気Ａ１と吸収器７から流出する分岐供給路１１ｂを流通する吸収液Ｂとを熱交換させる溶液加熱再生器１２が設けられている。そして、分岐供給路１１ｂは、主供給路１１ａにおいて溶液熱交換器１５よりも吸収器７側から分岐して溶液加熱再生器１２に接続され、溶液加熱再生器１２の出口側が主供給路１１ａにおいて再生器３と分離器１０との間に接続されている。

吸収液分岐供給手段１７は、主供給路１１ａ、分岐供給路１１ｂ、及び、吸収液ポンプ９から構成されており、吸収器７から流出する吸収液Ｂの一部を溶液熱交換器１５に供給したのち再生器３に供給し、吸収器７から流出する吸収液Ｂの残りの一部を溶液加熱再生器１２に供給したのち再生器３から流出する吸収液Ｂに合流させるように構成されている。これにより、溶液加熱再生器１２においては、吸収液Ｂが冷媒蒸気Ａ１にて再生温度に加熱されるように構成されている。ここで、圧縮機２から出た過熱状態となるアンモニアである冷媒蒸気Ａ１は、通常１００℃以上となっており、エンジン冷却水循環路１４から冷却水伝熱管３ａに供給されるエンジン冷却水ＪＷよりも高温となっている。一方、分岐供給路１１ｂを通して供給される吸収液Ｂは、比較的低い温度（例えば、３５〜４０℃）となっている。よって、溶液加熱再生器１２にて１００℃以上の冷媒蒸気Ａ１と比較的低い温度（例えば、３５〜４０℃）の吸収液Ｂとを熱交換させることにより、圧縮機２の高圧側の冷媒蒸気Ａ１のエンタルピをより多く回収することできながら、吸収液Ｂを再生温度（例えば、８５℃）に加熱することができる。即ち、本発明の特徴は、分岐供給路１１ｂ及び溶液加熱再生器１２を設けたことと言える。

このように溶液加熱再生器１２及び吸収液分岐供給手段１７が設けられていることにより、圧縮機２の高圧側の冷媒蒸気Ａ１のエンタルピの回収量を増加させることができる。これにより、蒸発器６の冷媒流出側から吸収器７の冷媒流入側に供給される冷媒蒸気Ａ１の量を増加させることができ、一方、蒸発器６の冷媒流出側から圧縮機２の低圧側（圧縮機の冷媒流入側）に供給される冷媒蒸気Ａ１の量が減少するので、圧縮機２を駆動するための動力を低下させることができる。このように圧縮機２を駆動するための動力の低下は、エンジン１の出力低下が可能となり、エンジン１の出力を、再生器３の熱源として利用される適切な排熱を排出する範囲内でバランス良く低下させることにより、一層のＣＯＰの向上を実現できる。

本発明に係る排熱利用ヒートポンプシステムについてＣＯＰの向上を図ることができる点について、以下、試算結果に基づいて説明する。
この試算は、エンジンをガスエンジンとして作動させてＣＯＰ及びＣＯＰの向上率についての値を取得するための試算であるが、本発明に係る排熱利用ヒートポンプシステムについて試算するだけでなく、比較対照のために、図２に示す第１比較システム及び図３に示す第２比較システムの夫々についても試算を行っている。

ここで、図２に示す第１比較システムでは、図１に示す本発明のシステムにおいて溶液加熱再生器１２及び吸収液分岐供給手段１７を省略したものであり、エンジン冷却水ＪＷを再生器３の熱源として吸収式ヒートポンプ回路Ｙを作動させるように構成されているシステムである。
図３に示す第２比較システムでは、図２に示す第１比較システムにおいて、圧縮機２で圧縮され過熱状態となる冷媒蒸気Ａ１とエンジン１の排熱を回収したエンジン冷却水ＪＷとを熱交換させるエンジン冷却水加熱熱交換器１８を追加したシステムである。この第２比較システムでは、エンジン冷却水加熱熱交換器１８においてエンジン冷却水ＪＷを冷媒蒸気Ａ１にて加熱することにより、エンジン１の排熱を再生器３の熱源とすることに加え、圧縮機２の高圧側の冷媒蒸気Ａ１のエンタルピを回収してその回収した熱をも再生器３の熱源としている。

上述のＣＯＰ及びＣＯＰの向上率についての試算結果を図４及び図５に示す。この試算では、ガスエンジンの総合効率を一定のままとして、ガスエンジンの軸端効率を３０〜４５％ＬＨＶに変化させている。図４は、一次エネルギー換算の冷房ＣＯＰ（ＨＨＶベース）を示している。図５は、圧縮式ヒートポンプ回路を単独作動させたときに対してどれだけ冷房ＣＯＰが向上しているかのＣＯＰ向上率を示している。図４及び図５において、本発明のシステムをＺとし、第１比較システムをＺ１とし、第２比較システムをＺ２としている。

図４に示すように、本発明のシステムＺ、第１比較システムＺ１及び第２比較システムＺ２の夫々が軸端効率の増加と共にＣＯＰは向上しているが、本発明のシステムＺは、第１比較システムＺ１及び第２比較システムＺ２に比べて、ＣＯＰが高くなっている。また、図５に示すように、圧縮機の高圧側の蒸気のエンタルピを回収している本発明のシステムＺ及び第２比較システムＺ２は、第１比較システムＺ１に比べて、ＣＯＰ向上率が増加しているが、更に、本発明のシステムＺは、第２比較システムＺ２に比べてＣＯＰ向上率が増加している。本発明のシステムＺでは、例えば、軸端効率が３０％ＬＨＶで約３０％、軸端効率が４５％ＬＨＶで約２０％のＣＯＰ向上率を実現することができる。

〔別実施形態〕
（１）上記実施形態では、圧縮式ヒートポンプ回路Ｘと吸収式ヒートポンプ回路Ｙの夫々が凝縮器４から蒸発器６に至る冷媒液Ａ２の経路を共有して、凝縮器４及び蒸発器６を共有するようにしているが、圧縮式ヒートポンプ回路Ｘと吸収式ヒートポンプ回路Ｙとで各別に凝縮器及び蒸発器を備えるように構成することもできる。つまり、圧縮式ヒートポンプ回路Ｘとして、圧縮機、凝縮器、膨張弁、蒸発器が配置された冷媒回路を設け、吸収式ヒートポンプ回路として、吸収器、再生器、分離器、精留器、凝縮器、蒸発器が配置された吸収液及び冷媒が流通する回路を冷媒回路とは別に設けることができる。

本発明は、原動機の軸出力を、冷媒を圧縮する圧縮機の動力源として利用する圧縮式ヒートポンプ回路と、前記原動機の排熱を、吸収液を加熱する再生器の熱源として利用する吸収式ヒートポンプ回路とを備え、原動機の排熱を再生器の熱源としながら、圧縮機の高圧側の冷媒のエンタルピを十分に回収して吸収式ヒートポンプ回路を作動させるために利用することにより、より一層のＣＯＰの向上を図ることができる各種の排熱利用ヒートポンプシステムに適応可能である。

本発明に係る排熱利用ヒートポンプシステムを示す図 第１比較システムを示す図 第２比較システムを示す図 エンジンの軸端効率を変化させたときのＣＯＰの変化を示す試算結果のグラフ エンジンの軸端効率を変化させたときのＣＯＰ向上率の変化を示す試算結果のグラフ

符号の説明

１ 原動機（エンジン）
２ 圧縮機
３ 再生器
４ 凝縮器
６ 蒸発器
７ 吸収器
１２ 溶液加熱再生器
１５ 溶液熱交換器
１７ 吸収液分岐供給手段
Ｘ 圧縮式ヒートポンプ回路
Ｙ 吸収式ヒートポンプ回路

Claims (3)

1. 原動機の軸出力を、冷媒を圧縮する圧縮機の動力源として利用する圧縮式ヒートポンプ回路と、前記原動機の排熱を、吸収液を加熱する再生器の熱源として利用する吸収式ヒートポンプ回路とを備えた排熱利用ヒートポンプシステムであって、
   前記吸収式ヒートポンプ回路の吸収器から流出する吸収液の一部を、再生器による再生後に冷媒の一部が分離されて前記吸収器に戻される吸収液と熱交換させる溶液熱交換器に供給したのち前記再生器に供給すると共に、前記吸収器から流出する吸収液の残りの一部を、前記圧縮式ヒートポンプ回路の圧縮機の高圧側の冷媒と熱交換させる溶液加熱再生器に供給し再生させる吸収液分岐供給手段が設けられている排熱利用ヒートポンプシステム。
2. 前記圧縮式ヒートポンプ回路の圧縮機の高圧側と前記吸収式ヒートポンプ回路の分離器の冷媒流出側とが、凝縮器の冷媒流入側に接続されていると共に、前記圧縮機の低圧側と前記吸収器の冷媒流入側とが、蒸発器の冷媒流出側に接続され、前記圧縮式ヒートポンプ回路及び前記吸収式ヒートポンプ回路の凝縮器及び蒸発器が共有されている請求項１に記載の排熱利用ヒートポンプシステム。
3. 前記圧縮式ヒートポンプ回路の冷媒としてアンモニアを、吸収剤として水を用いている請求項１又は２に記載の排熱利用ヒートポンプシステム。

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