JP2014048010A - 吸収式ヒートポンプ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】冷房および暖房運転時の応答性を向上させることが可能な吸収式ヒートポンプ装置を提供する。
【解決手段】この吸収式ヒートポンプ装置１００は、吸収液を加熱する加熱部１１と、加熱部１１により加熱された吸収液から冷媒蒸気を分離する気液分離部１２と、吸収液が加熱部１１と気液分離部１２との間を循環可能なように、加熱部１１と気液分離部１２とを接続する循環通路部５１と、吸収液に冷媒を吸収させる吸収器４０と、気液分離部１２の吸収液が吸収器４０に流入するのを遮断する弁６１と、気液分離部１２から吸収液を吸引して循環通路部５１を循環させるポンプ７１とを備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、吸収式ヒートポンプ装置に関する。

従来、冷媒が蒸発したときの冷媒蒸気を多量に吸収可能な吸収液を用いるとともに、冷媒の気化熱および冷媒の凝縮熱を利用して冷暖房空調を行う吸収式ヒートポンプ装置が知られている（たとえば、特許文献１参照）。

上記特許文献１には、再生器、凝縮器、蒸発器および吸収器を備えた冷温風直吹形吸収冷暖房機（吸収式ヒートポンプ装置）が開示されている。この特許文献１に記載の冷温風直吹形吸収冷暖房機では、冷房運転時には、吸収器において吸収液（濃液）が冷媒（水）を吸収する際に発生する低圧状態を利用して蒸発器において冷媒（水）を蒸発させることにより、その際の冷媒の蒸発熱（気化熱）を利用して室内空気が冷却される。また、暖房運転時には、再生器においてバーナーにより吸収液（希液）を加熱することにより発生（分離）された冷媒蒸気（水蒸気）を、凝縮器を経由させた後蒸発器で凝縮（液化）させることにより、その際の冷媒の凝縮熱を利用して室内空気が加温される。なお、この特許文献１では、再生器内で冷媒蒸気（水蒸気）が分離された後の吸収液（濃液）は、再生器の底部に接続された接続配管を介して吸収器に戻される。

特開平５−６０４１４号公報

しかしながら、上記特許文献１に記載された冷温風直吹形吸収冷暖房機（吸収式ヒートポンプ装置）では、再生器内でバーナーによる加熱により冷媒蒸気（水蒸気）が分離された後の吸収液（濃液）が接続配管を介して吸収器に戻されるため、再生器から吸収器までの接続配管が不必要に加熱されてしまい、配管系統に熱損失が生じてしまう。この熱損失に起因して、再生器内で高温の冷媒蒸気（水蒸気）を連続的に発生可能な状態になるまで吸収液を昇温させるのに時間がかかるので、冷房および暖房運転時に冷風および温風が供給されるまでに時間がかかるという不都合がある。その結果、冷房および暖房運転時の応答性が低くなるという問題点がある。

この発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、この発明の１つの目的は、冷房および暖房運転時の応答性を向上させることが可能な吸収式ヒートポンプ装置を提供することである。

上記目的を達成するために、この発明の一の局面における吸収式ヒートポンプ装置は、吸収液を加熱する加熱部と、加熱部により加熱された吸収液から冷媒蒸気を分離する気液分離部と、吸収液が加熱部と気液分離部との間を循環可能なように、加熱部と気液分離部とを接続する循環通路部と、吸収液に冷媒を吸収させる吸収器と、気液分離部の吸収液が吸収器に流入するのを遮断する第１の弁と、気液分離部から吸収液を吸引して循環通路部を循環させる第１ポンプとを備える。

この発明の一の局面による吸収式ヒートポンプ装置では、上記のように、加熱部と気液分離部とを接続する循環通路部と、気液分離部の吸収液が吸収器に流入するのを遮断する第１の弁と、気液分離部から吸収液を吸引して循環通路部を循環させる第１ポンプとを備えることによって、第１の弁を閉じることにより、吸収液を気液分離部（循環通路部）から吸収器へ流出させることなく必要最小限の循環経路としての循環通路部内で吸収液を繰り返し循環させることができるので、熱損失が生じにくく加熱部による吸収液の加熱（昇温）を効率よく行うことができる。これにより、高温の冷媒蒸気をより短い時間で発生させることができるので、より短時間で冷風または温風を発生させることができる。その結果、冷房および暖房運転時の応答性を向上させることができる。

上記一の局面による吸収式ヒートポンプ装置において、好ましくは、冷媒貯留部を含む蒸発器と、暖房運転時に、蒸発器の冷媒貯留部の冷媒を循環通路部に供給する第２ポンプとをさらに備える。このように構成すれば、暖房運転時に第１の弁を閉じて吸収器と気液分離部との間の経路が遮断されている場合にも、循環通路部内の冷媒蒸気が分離された後の冷媒含有量の少ない吸収液（濃液）に、第２ポンプを用いて蒸発器の冷媒貯留部の冷媒を供給（補充）することができる。これにより、冷媒含有量が適切に調整された吸収液を循環通路部に循環させることができるので、加熱部を用いて吸収液から冷媒蒸気を容易に連続的に発生させることができる。また、高温となった循環通路部内の圧力が、相対的に低温である蒸発器の圧力よりも高い状況においても、第２ポンプを用いて蒸発器の冷媒貯留部の冷媒を循環通路部に確実に供給することができる。

この場合、好ましくは、第２ポンプは、第２ポンプの出口側が第１ポンプの入口側に接続されるとともに、第２ポンプの入口側が蒸発器の冷媒貯留部に接続されており、暖房運転時に、第２ポンプにより、冷媒貯留部の冷媒を気液分離部と第１ポンプの入口との間に供給するように構成されている。このように構成すれば、吸収液を循環させるための第１ポンプの入口（吸入）側に第２ポンプにより圧送された蒸発器の冷媒が供給されるので、第１ポンプの入口付近の圧力が低下するのを抑制することができる。これにより、第１ポンプの入口付近で気泡が発生するキャビテーション現象が生じるのを抑制することができる。また、第１ポンプの入口（吸入）側に第２ポンプの出口側を接続することにより、第１ポンプが有する吸引力の分、第２ポンプの所要動力を低減させることができる。

上記蒸発器と第２ポンプとをさらに備える構成において、好ましくは、第２ポンプの出口側に設けられ、吸収液が蒸発器に流入するのを遮断する第２の弁をさらに備え、第２の弁は、暖房運転時に第２ポンプが駆動される際に開かれるように構成されている。このように構成すれば、暖房運転時には、第２の弁が開かれて第２ポンプにより圧送された蒸発器の冷媒を循環通路部に確実に供給することができる。また、第２ポンプの停止時（冷房運転時）には、第２の弁が閉じられて循環通路部内の高温（高圧）の吸収液が第２ポンプを逆流して蒸発器に流入するのを確実に防止することができる。

上記一の局面による吸収式ヒートポンプ装置において、好ましくは、冷房運転時に、循環する吸収液の温度または気液分離部の冷媒蒸気の圧力が所定の基準値に達したことに基づいて、第１の弁を開くことにより、気液分離部の吸収液が吸収器に流入する循環経路が形成されるように構成されている。このように、冷房運転の始動後、吸収液の温度または気液分離部の冷媒蒸気の圧力が所定の基準値に達した場合には、循環通路部を循環する吸収液が適切に昇温されて冷風を適切に供給可能な状態になったと判断することができるので、その場合に、第１の弁を開いて気液分離部の吸収液（濃液）を吸収器に流入させることによって、冷風を適切に供給可能な状態になった後に、吸収器を用いた通常の冷房運転に移行させることができる。

上記第１の弁を開くことにより循環経路が形成される構成において、好ましくは、吸収器の吸収液が循環通路部に流入するのを遮断する第３の弁をさらに備え、冷房運転時に、循環する吸収液の温度または気液分離部の冷媒蒸気の圧力が所定の基準値に達したことに基づいて、第１の弁および第３の弁を開くことにより、気液分離部の吸収液が吸収器に流入するとともに吸収器の吸収液が循環通路部に流入して、気液分離部と吸収器と加熱部との間を吸収液が循環する循環経路が形成されるように構成されている。このように構成すれば、冷房運転時の始動後に、循環通路部を循環する吸収液の温度または気液分離部の冷媒蒸気の圧力が所定の基準値に達したことにより、冷風を適切に供給可能な状態になった後に、第１の弁のみならず第３の弁を開くことによって、吸収器で希釈された吸収液（希液）を第３の弁を介して循環通路部に戻すような循環経路を形成することができるので、容易に、冷風を適切に供給可能な状態になった後に、吸収器を用いた通常の冷房運転に移行させることができる。

この場合、好ましくは、冷房運転時に、気液分離部から吸収器に向かって流れる吸収液の熱を、吸収器から循環通路部に向かって流れる吸収液に付与することにより、気液分離部から吸収器に向かって流れる吸収液の温度を低下させるとともに、吸収器から循環通路部に向かって流れる吸収液の温度を上昇させるための熱交換器をさらに備える。このように構成すれば、第１の弁および第３の弁を開いて循環経路に吸収液を流通（循環）させる際に、循環通路部で加熱（加温）された吸収液（濃液）の一部の熱をこの熱交換器を介して吸収器から循環通路部に戻される吸収液（希液）へ伝達することができるので、吸収液（希液）が吸収器から循環通路部に流入する際に循環通路部を循環する吸収液の温度が低下するのを抑制することができる。これにより、吸収器を用いる通常の冷房運転に移行した後にも、循環する吸収液の温度を維持して冷風を適切に供給可能な状態を維持することができる。また、反対に、気液分離部（循環通路部）から熱交換器を通過して吸収器に向かう吸収液（濃液）は吸収器からの循環通路部に向かう吸収液（希液）によって冷却されるので、吸収器には、より低温の吸収液（濃液）が供給されて吸収器内の圧力がより低い圧力状態に維持される。これにより、吸収器と連通する蒸発器内の圧力（冷媒の蒸発温度）も低い状態に維持されるので、冷風を安定的に供給することができる。

上記一の局面による吸収式ヒートポンプ装置において、好ましくは、冷媒貯留部を含む蒸発器と、蒸発器と吸収器との間に設けられた第４の弁と、蒸発器と気液分離部との間に設けられた第５の弁とをさらに備え、冷房運転時には、第４の弁を開くことにより、蒸発器の冷媒貯留部の冷媒が蒸発されることにより生成された冷媒蒸気を吸収器に戻すとともに、暖房運転時には、第５の弁を開くことにより、気液分離部で分離された冷媒蒸気を蒸発器に直接的に流入させるように構成されている。このように構成すれば、冷房運転時には、蒸発器で蒸発した低温の冷媒蒸気を第４の弁を介して吸収器に容易に流入させる（戻す）ことができる。また、暖房運転時には、気液分離部で分離された高温の冷媒蒸気を第５の弁を介して直接的に蒸発器に供給することができるので、蒸発器においてこの高温の冷媒蒸気を凝縮させて効率的に温風を発生させることができる。

上記一の局面による吸収式ヒートポンプ装置において、好ましくは、冷房運転時に、気液分離部により分離された冷媒蒸気を凝縮する凝縮器と、暖房運転時に、気液分離部により分離された冷媒蒸気が凝縮器に流入するのを遮断する第６の弁とをさらに備える。このように構成すれば、冷房運転時には第６の弁を開くことにより高温の冷媒蒸気を凝縮器に流入させて凝縮させる一方、暖房運転時には第６の弁を閉じることにより凝縮器へ高温の冷媒蒸気を流入させないようにすることができる。これにより、暖房運転時に、加熱部で加熱（昇温）されて気液分離部で分離された高温の冷媒蒸気が凝縮器を不必要に加熱することを防止することができるとともに、この高温の冷媒蒸気を全て直接的に蒸発器に供給することができるので、蒸発器において高温の冷媒蒸気を凝縮させて効率的に温風を発生させることができる。

上記一の局面による吸収式ヒートポンプ装置において、好ましくは、冷房運転時に、気液分離部により分離された冷媒蒸気を凝縮する凝縮器と、凝縮器と吸収器との間に設けられ、吸収液の結晶化防止のために凝縮器の冷媒を吸収器に供給して吸収液を希釈する際に開く第７の弁をさらに備える。このように構成すれば、冷房運転後の装置停止時などに、第７の弁を開いて凝縮器に溜まった冷媒の一部を吸収器に戻すことにより吸収液の濃度を所定の範囲内に維持することができる。これにより、吸収式ヒートポンプ装置が停止している場合などにおいても、吸収液の結晶化を防止して吸収液の状態を適切に維持することができる。

上記一の局面による吸収式ヒートポンプ装置において、好ましくは、加熱部は、エンジンの排気ガスによる熱交換を利用して吸収液を加熱するように構成されている。このように構成すれば、エンジンから排出される排気ガスに含まれる熱エネルギー（再生可能エネルギー）を吸収式ヒートポンプ装置の熱源として排熱回収して有効に利用することができる。また、エンジンの排熱を利用して吸収式ヒートポンプ装置を構成することができるので、本発明の吸収式ヒートポンプ装置を、エンジンを搭載した車輌用の空調装置として広く適用することができる。

なお、本出願では、上記一の局面による吸収式ヒートポンプ装置とは別に、以下のような構成も考えられる。

（付記項１）
すなわち、本出願の他の構成による吸収式ヒートポンプ装置は、吸収液を加熱する加熱部と、加熱部により加熱された吸収液から冷媒蒸気を分離する気液分離部と、吸収液が加熱部と気液分離部との間を循環可能なように、加熱部と気液分離部とを接続する循環通路部と、冷媒貯留部を含む蒸発器と、気液分離部から吸収液を吸引して循環通路部を循環させる第１ポンプと、暖房運転時に、蒸発器の冷媒貯留部の冷媒を蒸発器から直接的に循環通路部に供給する冷媒供給通路部とを備える。このように構成すれば、暖房運転時に、吸収液を循環通路部を循環させて加熱部によって効率よく加熱（昇温）する際に、気液分離部で冷媒蒸気が分離された後の冷媒含有量の少ない吸収液（濃液）に対して、蒸発器の冷媒貯留部の冷媒を冷媒供給通路部を介して直接的に迅速に供給（補充）することができる。これにより、冷媒含有量が適切に調整された吸収液を循環通路部に循環させるとともに、加熱部を用いて吸収液から冷媒蒸気を容易に連続的に発生させることができるので、高温の冷媒蒸気をより短時間で得ることができる。その結果、より短時間で冷風または温風を発生させることができるので、冷房および暖房運転時の応答性を向上させることができる。

（付記項２）
上記本出願の他の構成による吸収式ヒートポンプ装置において、好ましくは、冷媒供給通路部に設けられ、暖房運転時に、蒸発器の冷媒貯留部の冷媒を循環通路部に供給する第２ポンプをさらに備える。このように構成すれば、高温となった循環通路部内の圧力が相対的に低温である蒸発器の圧力よりも高い状況においても、第２ポンプを用いて蒸発器の冷媒貯留部の冷媒を循環通路部に確実に供給することができる。

本発明によれば、上記のように、冷房および暖房運転時の応答性を向上させることができる。

本発明の一実施形態による吸収式ヒートポンプ装置の全体構成を示した図である。 本発明の一実施形態による吸収式ヒートポンプ装置における冷房運転の始動時の状態を説明するための図である。 本発明の一実施形態による吸収式ヒートポンプ装置における冷房運転の吸収液昇温後の通常運転時の状態を説明するための図である。 本発明の一実施形態による吸収式ヒートポンプ装置における暖房運転の始動時の状態を説明するための図である。 本発明の一実施形態による吸収式ヒートポンプ装置における暖房運転の吸収液昇温後の通常運転時の状態を説明するための図である。 本発明の一実施形態による吸収式ヒートポンプ装置における冷房運転停止後に行われる結晶化防止動作を説明するための図である。 本発明の一実施形態による吸収式ヒートポンプ装置における暖房運転停止後に行われる結晶化防止動作を説明するための図である。 本発明の一実施形態の第１変形例による吸収式ヒートポンプ装置の全体構成を示した図である。 本発明の一実施形態の第２変形例による吸収式ヒートポンプ装置の全体構成を示した図である。 本発明の一実施形態の第３変形例による吸収式ヒートポンプ装置の全体構成を示した図である。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。

まず、図１を参照して、本発明の一実施形態による吸収式ヒートポンプ装置１００の構成について説明する。本実施形態による吸収式ヒートポンプ装置１００では、冷媒として水が用いられるとともに、吸収液として臭化リチウム（ＬｉＢｒ）水溶液が用いられる。また、吸収式ヒートポンプ装置１００は、エンジン（内燃機関）９０を備えた乗用車、バスおよびトラックなどの車輌に搭載され、車内の空調システムに適用されるように構成されている。

本実施形態による吸収式ヒートポンプ装置１００は、図１に示すように、加熱部１１と、気液分離部１２と、凝縮器２０と、蒸発器３０と、吸収器４０とを備えている。なお、加熱部１１および気液分離部１２により、吸収式ヒートポンプ装置１００における再生器１０（図１の２点鎖線枠内の部分）が構成されている。

加熱部１１は、プレート式熱交換器であり、エンジン９０の排気ガスの熱を用いて吸収液を加熱する役割を有している。ここで、吸収液は、通常、ＬｉＢｒ濃液が冷媒（水）により希釈された状態で加熱部１１を流通する。気液分離部１２は、加熱部１１により加熱された吸収液から冷媒蒸気（高温水蒸気）を分離する機能を有している。また、凝縮器２０は、冷房運転時に、気液分離部１２で分離された冷媒蒸気を凝縮（液化）させる役割を有している。また、蒸発器３０は、冷房運転時に、凝縮水となった冷媒を低温低圧の条件下で蒸発（気化）させる役割を有している。また、暖房運転時には、蒸発器３０は、凝縮器として使用される。また、吸収器４０は、濃液状態の吸収液に蒸発器３０で気化した冷媒蒸気（低温水蒸気）を吸収させる役割を有している。

また、吸収式ヒートポンプ装置１００は、吸収液循環管路５１ａおよび５１ｂと、冷媒蒸気移送管路５２ａ、５２ｂおよび５３と、冷媒移送管路５４と、吸収液移送管路５５および５６と、冷媒供給管路５７および５８とを備えている。

ここで、本実施形態では、図１に示すように、吸収液循環管路５１ａおよび５１ｂによって、吸収液が吸収器４０を流通することなく加熱部１１と気液分離部１２との間を矢印Ｐ方向に沿って循環可能なように、加熱部１１と気液分離部１２とを接続する循環通路部５１が構成されている。すなわち、気液分離部１２から流出した吸収液が加熱部１１に流入するまでの経路が吸収液循環管路５１ａにより構成され、加熱部１１により加熱された気泡状の水蒸気を含む吸収液が気液分離部１２に流入するまでの経路が吸収液循環管路５１ｂにより構成されている。また、吸収液循環管路５１ａには、気液分離部１２に貯留された濃液状態の吸収液を吸引して循環通路部５１内を繰り返し循環させるポンプ７１が設けられている。また、吸収液循環管路５１ａから分岐して吸収器４０へ向かう吸収液移送管路５５には、気液分離部１２に貯留された吸収液が吸収器４０に流入するのを遮断する弁６１が設けられている。なお、ポンプ７１は、本発明の「第１ポンプ」の一例である。

また、吸収液移送管路５６の吸収液循環管路５１ａに合流する手前の部分には、吸収器４０に貯留された希液状態の吸収液が循環通路部５１（吸収液循環管路５１ａ）に流入するのを遮断する弁６２が設けられている。なお、弁６１および弁６２は、ソレノイドコイル（図示せず）によって全開状態または全閉状態のいずれかに開閉操作される電磁弁（二方弁）である。また、吸収液移送管路５６は、吸収液循環管路５１ａにおけるポンプ７１の出口側（ポンプ７１と加熱部１１との間の部分）に接続されている。なお、弁６１および弁６２は、それぞれ、本発明の「第１の弁」および「第３の弁」の一例である。

また、弁６２を有する吸収液移送管路５６には、吸収器４０に貯留された吸収液（希液）を吸引して循環通路部５１（吸収液循環管路５１ａ）に供給するポンプ７２が設けられている。具体的には、ポンプ７２は、ポンプ７２の出口（吐出）側が弁６２の入口側に接続されるとともに、ポンプ７２の入口（吸入）側が吸収器４０の吸収液貯留部４０ａ側に接続されている。また、吸収液循環管路５１ｂが気液分離部１２に接続される直前の部分には、温度センサ５が取り付けられている。温度センサ５は、サーミスタセンサであり、吸収液循環管路５１ｂを流通する吸収液（濃液）の温度を検出する機能を有している。

また、本実施形態では、冷媒供給管路５７は、蒸発器３０に貯留された冷媒（凝縮水）を直接的に循環通路部５１に供給するために設けられている。具体的には、冷媒供給管路５７は、蒸発器３０の底部に位置する冷媒貯留部３０ａと、吸収液循環管路５１ａのうちのポンプ７１の入口（吸入）側の部分との間を接続している。また、冷媒供給管路５７には、蒸発器３０に貯留された冷媒（凝縮水）を吸引して循環通路部５１（吸収液循環管路５１ａ）に供給するポンプ７３が設けられている。このポンプ７３は、ポンプ７３の出口（吐出）側がポンプ７１の入口（吸入）側に接続されるとともに、ポンプ７３の入口（吸入）側が蒸発器３０の冷媒貯留部３０ａ側に接続されている。なお、冷媒供給管路５７は、本発明の「冷媒供給通路部」の一例であり、ポンプ７３は、本発明の「第２ポンプ」の一例である。

また、本実施形態では、冷媒供給管路５７には、ポンプ７３に加えてポンプ７３の出口側と吸収液循環管路５１ａに対する合流部分との間に弁６３（電磁弁）が設けられている。弁６３は、冷房運転時にポンプ７３の駆動が停止されている際に閉じられることによって、循環通路部５１を循環する吸収液（ＬｉＢｒ水溶液）が冷媒供給管路５７を逆流して蒸発器３０に流入（混入）するのを遮断する役割を有している。なお、弁６３は、本発明の「第２の弁」の一例である。

また、冷媒蒸気移送管路５２ｂは、気液分離部１２で分離された冷媒蒸気（高温水蒸気）を直接的に蒸発器３０に流入させるために設けられている。具体的には、冷媒蒸気移送管路５２ｂは、気液分離部１２および凝縮器２０を接続する冷媒蒸気移送管路５２ａから分岐した後、蒸発器３０および吸収器４０を接続する冷媒蒸気移送管路５３に接続されている。なお、冷媒蒸気移送管路５３に対する冷媒蒸気移送管路５２ｂの合流部分には、蒸発器３０と吸収器４０とを結ぶ第１流路と、気液分離部１２と蒸発器３０とを結ぶ第２流路とを択一的に切り換え可能な１つの三方弁６４（電磁弁）が設けられている。これにより、三方弁６４を第１流路側（冷房運転用）に切り換えた際には、蒸発器３０（冷媒貯留部３０ａ）の冷媒（凝縮水）が蒸発（気化）して生成された冷媒蒸気（低温水蒸気）を吸収器４０に供給する冷媒蒸気移送管路５３の経路（第１流路）が開かれる。また、三方弁６４を第２流路側（暖房運転用）に切り換えた際には、気液分離部１２で分離された冷媒蒸気（高温水蒸気）を蒸発器３０（この場合は凝縮器になる）に直接的に流入させる冷媒蒸気移送管路５２ｂの経路（第２流路）が開かれる。なお、三方弁６４は、本発明の「第４の弁」および「第５の弁」の一例である。

また、本実施形態では、気液分離部１２と凝縮器２０とを接続する冷媒蒸気移送管路５２ａには、弁６５（電磁弁）が設けられている。すなわち、弁６５は、冷媒蒸気移送管路５２ａから冷媒蒸気移送管路５２ｂが分岐した後の凝縮器２０側の冷媒蒸気移送管路５２ａ上に設けられており、暖房運転時に、気液分離部１２により分離された冷媒蒸気（高温水蒸気）が凝縮器２０に流入するのを遮断する役割を有している。なお、弁６５は、本発明の「第６の弁」の一例である。

また、凝縮器２０と蒸発器３０とを接続する冷媒移送管路５４には、弁６６（電磁弁）が設けられている。弁６６は、冷房運転時には開かれる一方、暖房運転時には閉じられる。すなわち、弁６６は、暖房運転時に凝縮器として機能する蒸発器３０（冷媒貯留部３０ａ）の冷媒（凝縮水）が、何らかの理由で凝縮器２０に流入（逆流）するのを遮断する役割を有している。これにより、暖房運転時に三方弁６４が気液分離部１２と蒸発器３０とを結ぶ第２流路（冷媒蒸気が冷媒蒸気移送管路５２ｂを流通する流路）側に切り換えられ、かつ、弁６５および弁６６が共に閉じられた場合、弁６５の出口部から弁６６の入口部までの経路（凝縮器２０を含む経路）が切り離されるように構成されている。したがって、暖房運転時には、気液分離部１２で分離された高温の冷媒蒸気のほぼ全てが冷媒蒸気移送管路５２ｂを流通して蒸発器３０に直接的に流入されるように構成されている。

また、冷媒供給管路５８は、凝縮器２０に貯留された冷媒（凝縮水）を直接的に吸収器４０に供給するために設けられている。具体的には、冷媒供給管路５８は、凝縮器２０の底部に位置する冷媒貯留部２０ａと、吸収液移送管路５５の吸収器４０（吸収液貯留部４０ａ）近傍の部分とを接続している。また、冷媒供給管路５８には、弁６７（電磁弁）が設けられている。この弁６７が冷房運転後の装置停止時に開かれることにより、凝縮器２０の冷媒（凝縮水）の一部が吸収器４０に供給されて吸収器４０内に貯留される吸収液を含む全ての吸収液が希釈される。これにより、吸収式ヒートポンプ装置１００が停止している場合においても、循環通路部５１や吸収液移送管路５５および５６を含めた装置内各部に滞留する吸収液が結晶化するのが防止されている。なお、弁６７は、本発明の「第７の弁」の一例である。

また、図１に示すように、吸収式ヒートポンプ装置１００は、冷却水回路部８０を備えている。冷却水回路部８０は、冷房運転時にのみ駆動されるように構成されており、冷房運転時の凝縮器２０における冷媒蒸気（高温水蒸気）の冷却（液化）と、吸収器４０における冷媒（低温水蒸気）の吸収液（ＬｉＢｒ濃液）への吸収時に発生する吸収熱の冷却（除熱）とを行う機能を有している。

具体的には、冷却水回路部８０は、冷却水（クーラント（不凍液））が流通する冷却水循環回路部８１と、冷却水循環回路部８１内に冷却水を矢印方向に循環させるための送水ポンプ８２と、凝縮器２０内部に配置され、冷却水と冷媒蒸気との熱交換により冷媒蒸気を冷却（液化）するための熱交換器８３と、吸収器４０内部に配置され、冷却水と吸収熱が発生した吸収液との熱交換により吸収液を冷却（除熱）するための熱交換器８４と、熱交換で温められた冷却水を冷却するための冷却器８５とを含んでいる。冷却器８５では、熱交換器８５ａ内部を流通する冷却水が、送風機８５ｂにより送風された空気（外気）によって冷却される。この場合、熱交換器８５ａに戻る直前の冷却水の温度は４０℃前後であり、熱交換器８５ａを出た直後の冷却水の温度は３５℃前後である。

また、蒸発器３０は、容器内部に設置された熱交換部３０ｂと、容器内部の天井部近傍に取り付けられた噴射器３０ｃとを含んでいる。また、蒸発器３０の外部には、冷媒貯留部３０ａと噴射器３０ｃとを接続する冷媒移送管路３１にポンプ３２が設けられている。これにより、冷媒貯留部３０ａの冷媒（水）がポンプ３２により汲み上げられて噴射器３０ｃから下方の熱交換部３０ｂに向けて霧状に噴射されるように構成されている。したがって、冷房運転時には、送風機３３により送風された車内の熱交換前の空気（吸込空気）は、熱交換部３０ｂを通過する際に上方から噴霧された冷媒（水）が蒸発して冷媒蒸気（低温水蒸気）になる際の気化熱を利用して冷却される。冷却された空気（冷風）は、車内に吹き出される。

また、吸収器４０は、容器内部の天井部近傍に取り付けられた噴射器４０ｂを含んでいる。また、吸収器４０の外部には、吸収液貯留部４０ａと噴射器４０ｂとを接続する吸収液移送管路４１にポンプ４２が設けられている。これにより、吸収液貯留部４０ａの吸収液がポンプ４２により汲み上げられて噴射器４０ｂから下方の熱交換器８４に向けて霧状に噴射されるように構成されている。したがって、冷房運転時には、蒸発器３０で発生して冷媒蒸気移送管路５３から吸引された冷媒蒸気（低温水蒸気）と噴霧された吸収液（濃液）とが吸収器４０内で混ざり合って希液状態の吸収液が作られて吸収液貯留部４０ａに貯留される。

また、本実施形態では、吸収式ヒートポンプ装置１００は、吸収液移送管路５５の弁６１と吸収器４０との間の部分を流通する吸収液（濃液）と、吸収液移送管路５６のポンプ７２と弁６２との間の部分を流通する吸収液（希液）との熱交換を図るための熱交換器４５を備えている。この熱交換器４５は、プレート式熱交換器であり、吸収器４０への吸収液（濃液）の供給および吸収器４０から循環通路部５１への吸収液（希液）の供給を行う吸収液移送管路５５および５６に設けられている。熱交換器４５は、いわゆる「液液熱交換器」であり、冷房運転時に、気液分離部１２から吸収器４０に向かって流れる吸収液（ＬｉＢｒ濃液）の熱を、吸収器４０から循環通路部５１に向かって流れる吸収液（希液）に付与することにより、気液分離部１２から吸収器４０に向かって流れる吸収液（濃液）の温度を低下させるとともに、吸収器４０から循環通路部５１に向かって流れる吸収液（希液）の温度を上昇させる役割を有している。

加熱部１１は、冷媒（水）がＬｉＢｒ濃液に吸収された吸収液（希液）を加熱するための熱交換器であり、加熱部１１において、乗用車（図示せず）のエンジン９０から引き回された排気ガス管９１を流通する高温（約３００℃〜約４００℃）の排気ガスと、循環通路部５１を流通（循環）する吸収液とが熱交換されるように構成されている。排気ガス管９１は、加熱部１１を経由するガス管部９１ａと、加熱部１１を経由しないバイパス部９１ｂとを含んでいる。また、エンジン９０と加熱部１１との間のガス管部９１ａには弁９２（電磁弁）が設けられている。冷房運転時および暖房運転時に弁９２が開かれることによって、エンジン９０から排出された排気ガスの一部がガス管部９１ａを経由して加熱部１１に流通される。また、弁９２が閉じられた場合には排気ガスはバイパス部９１ｂを介して排出される。このようにして、吸収式ヒートポンプ装置１００は構成されている。

［冷房運転時の動作］
次に、図２および図３を参照して、本発明の一実施形態による吸収式ヒートポンプ装置１００を用いて冷房運転を行う際の動作の詳細について説明する。

（冷房運転始動時）
まず、図２に示すように、空調システムにおいて冷房運転が要求された場合、運転開始とともに弁９２を開いてエンジン９０の排気ガスの一部を加熱部１１に流通させる。そして、吸収液移送管路５５上の弁６１および吸収液移送管路５６上の弁６２を閉じた状態で吸収液循環管路５１ａに設けられたポンプ７１を始動する。これにより、気液分離部１２に貯留された吸収液が循環通路部５１内を循環するとともに、吸収液は加熱部１１で排気ガスの熱を得て加熱（昇温）される。また、吸収液の昇温とともに吸収液から高温の冷媒蒸気が発生して吸収液とともに気液分離部１２に送られる。気液分離部１２では、ＬｉＢｒ濃度が高められた吸収液（濃液）と冷媒蒸気（水蒸気）とが分離されて、冷媒蒸気は、運転開始とともに開状態に制御された弁６５（冷媒蒸気移送管路５２ａ）を通過して凝縮器２０に供給される。

ここで、本実施形態では、冷房運転の始動時に、吸収液が循環通路部５１内を矢印Ｐ方向に繰り返し循環されるので、加熱部１１による吸収液の加熱（昇温）が効率よく行われる。これにより、約１００℃付近の温度を有する高温の冷媒蒸気がより短時間で発生して気液分離部１２に充満するとともに、この高温の冷媒蒸気は直ちに凝縮器２０に供給され始める。

（吸収液昇温後の通常運転時）
そして、図３に示すように、温度センサ５による温度検出結果に基づき、循環通路部５１内を循環する吸収液の温度が所定の基準値（約１００℃付近）に達した際に、弁６１および弁６２を開く。また、弁６１および弁６２の開制御とともに、吸収液移送管路５６上のポンプ７２を始動する。これにより、図２においては循環通路部５１のみを循環していた吸収液の一部（気液分離部１２に貯留されたＬｉＢｒ濃液）が、図３に示すように、吸収液移送管路５５および５６にも矢印Ｑ方向に流通される。すなわち、気液分離部１２と吸収器４０と加熱部１１との間を吸収液が矢印Ｑ方向に循環する循環経路１５１が形成される。

また、循環通路部５１内を循環する吸収液の温度が所定の基準値（約１００℃付近）に達した際に、蒸発器３０の送風機３３およびポンプ３２を始動するとともに、吸収器４０のポンプ４２を始動する。また、送水ポンプ８２を始動して、冷却水回路部８０（冷却水循環回路部８１）に冷却水を循環させる。これにより、凝縮器２０に供給された高温の冷媒蒸気は、熱交換器８３を流通する冷却水によって冷却される。そして、凝縮器２０で凝縮（液化）された冷媒（凝縮水）は、運転開始とともに開状態に制御された弁６６（冷媒移送管路５４）を通過して蒸発器３０に供給される。

蒸発器３０では、冷媒貯留部３０ａに貯留し始めた冷媒（水）がポンプ３２により汲み上げられて噴射器３０ｃから噴射される。噴霧された冷媒は低温低圧の条件下で蒸発（気化）して冷媒蒸気（低温水蒸気）になる。この際、冷媒の蒸発熱（気化熱）によって熱交換部３０ｂを通過する車内の空気が冷却され冷風となって吹き出される。一方、低温の冷媒蒸気は、第１流路（冷媒蒸気（低温水蒸気）が冷媒蒸気移送管路５３を流通する流路）側が開状態に切り換えられた三方弁６４を通過して、蒸発器３０よりも圧力の低い吸収器４０へと差圧吸引される。

また、熱交換器４５においては、気液分離部１２から吸収器４０に向かって吸収液移送管路５５を流れる吸収液（ＬｉＢｒ濃液）の熱が、吸収器４０から循環通路部５１に向かって吸収液移送管路５６を流れる吸収液（希液）に付与される。これにより、気液分離部１２からの吸収液（濃液）は温度が低下した状態で吸収器４０に流入するとともに、吸収器４０からの吸収液（希液）は温度を上昇した状態で循環通路部５１（吸収液循環管路５１ａ）に流入する。したがって、吸収器４０には、より低温の吸収液（濃液）が供給されて吸収器４０内の圧力がより低い圧力状態に維持される。反対に、吸収器４０から循環通路部５１に流入する吸収液（希液）は、循環通路部５１を循環する吸収液の温度により近付けられた状態で循環通路部５１に流入される。

また、吸収器４０では、気液分離部１２から吸収液移送管路５５を介して供給された吸収液（濃液）がポンプ４２により汲み上げられて噴射器４０ｂから噴射される。そして、蒸発器３０から吸引された冷媒蒸気（低温水蒸気）と噴霧された吸収液とが吸収器４０内で混ざり合って希液状態の吸収液となり、吸収液貯留部４０ａに滴下される。なお、吸収液に冷媒蒸気が吸収される際の吸収熱は、熱交換器８４を流通する冷却水によって取り除かれる。

また、ポンプ７２により吸収液移送管路５６を介して循環通路部５１に戻された吸収液（希液）は、ポンプ７１により気液分離部１２から吸引され吸収液循環管路５１ａを流通する吸収液（濃液）とも混合されて、再び加熱部１１で加熱（昇温）されて気液分離部１２へと送られる。この際、吸収液中の冷媒が高温の水蒸気となって再生される。なお、本実施形態では、ポンプ７１およびポンプ７２の各々の移送量（圧送量）を各々制御する。これにより、気液分離部１２に貯留される吸収液（ＬｉＢｒ濃液）の貯留量と、吸収器４０（吸収液貯留部４０ａ）に貯留される吸収液（ＬｉＢｒ希液）の貯留量とが、所定の範囲内に収まるように調整される。

なお、冷房運転中においては、弁６３および弁６７は常に閉じられている。また、ポンプ７３も停止状態が維持される。冷房運転では、このような運転動作が繰り返されて車内空調が継続される。

［暖房運転時の動作］
次に、図４および図５を参照して、空調システムにおいて暖房運転が要求された場合の動作について説明する。

（暖房運転始動時）
この場合、まず、図４に示すように、暖房運転開始とともに弁９２を開いてエンジン９０の排気ガスの一部を加熱部１１に流通させる。そして、吸収液移送管路５５上の弁６１および吸収液移送管路５６上の弁６２を共に閉じた状態でポンプ７１を始動する。これにより、冷房運転始動時と同様に、暖房運転始動時においても吸収液が循環通路部５１内を矢印Ｐ方向に繰り返し循環するので、加熱部１１による吸収液の加熱（昇温）が効率よく行われる。これにより、高温の冷媒蒸気がより短時間で発生して気液分離部１２に充満し始める。

ここで、本実施形態では、暖房運転時には、凝縮器２０の前後に設けられた弁６５および弁６６を共に閉じることにより、凝縮器２０の経路を切り離す。また、三方弁６４を、第１流路側（冷房運転時）から第２流路（冷媒蒸気（高温水蒸気）が冷媒蒸気移送管路５２ｂを流通する流路）側に切り換える。したがって、気液分離部１２で分離された高温の冷媒蒸気のほぼ全ては、蒸発器３０に直接的に流入され始める。

（吸収液昇温後の通常運転時）
その後、図５に示すように、温度センサ５による温度検出結果に基づき、循環通路部５１内を循環する吸収液の温度が所定の基準値（約１００℃付近）に達した際に、蒸発器３０の送風機３３およびポンプ３２を始動する。なお、暖房運転時は、吸収器４０のポンプ４２および冷却水回路部８０の送水ポンプ８２は駆動しない。また、弁６１および弁６２は、暖房運転中、常に閉じた状態を維持するように制御される。したがって、暖房運転時は、吸収液移送管路５５および５６には吸収液が流通されることはなく、吸収器４０も使用されない。

蒸発器３０（この場合は凝縮器になる）では、気液分離部１２から直接的に流入された高温の冷媒蒸気と、車内の熱交換前の空気とが熱交換される。すなわち、冷媒蒸気は、熱交換部３０ｂにおいて凝縮（液化）されて冷媒（凝縮水）の状態で冷媒貯留部３０ａに貯留される。反対に、熱交換部３０ｂを通過する車内の空気が冷媒の凝縮熱により加温され温風となって吹き出される。

ここで、本実施形態では、図５に示すように、冷媒供給管路５７に設けられたポンプ７３を始動するとともに冷媒供給管路５７上の弁６３を開く。これにより、冷媒貯留部３０ａの冷媒（凝縮水）が冷媒供給管路５７を介して循環通路部５１（吸収液循環管路５１ａ）に直接的に供給される。したがって、循環通路部５１には、冷媒含有量が適切に調整された吸収液（ＬｉＢｒ水溶液）が常に循環されるので、加熱部１１により加熱された吸収液からは、冷媒蒸気の発生不足を起こすことなく十分な量の冷媒蒸気が継続的に再生される。なお、暖房運転時においては、ポンプ７１およびポンプ７３の各々の移送量（圧送量）を各々制御する。これにより、循環通路部５１を循環する吸収液の濃度（ＬｉＢｒ水溶液に対する冷媒（水）の希釈率）が、所定の範囲内に収まるように調整される。また、暖房運転中においても、弁６７は常に閉じられている。暖房運転では、このような運転動作が繰り返されて車内空調が継続される。

［結晶化防止動作］
次に、図６および図７を参照して、吸収式ヒートポンプ装置１００の運転停止時における結晶化防止動作について説明する。

（冷房運転後の停止時）
吸収式ヒートポンプ装置１００において、冷房運転の停止後（装置停止時）に、吸収液が結晶化するのを防止するための結晶化防止動作が行われる場合、図６に示すように、冷房運転停止後の所定のタイミングにおいて冷媒供給管路５８上の弁６７を開く。これにより、凝縮器２０（冷媒貯留部２０ａ）に貯留されている冷媒（凝縮水）の一部が冷媒供給管路５８を矢印Ｒ方向に流通して低圧に維持された吸収器４０に差圧吸引される。また、弁６７の開動作にほぼ同期して、弁６１および弁６２を開き、ポンプ７１、７２および４２を始動する。これにより、吸収器４０内の希釈された吸収液が装置内を循環して全ての吸収液が希釈される。そして、所定時間経過後、上記した弁６１、６２および６７の閉操作とポンプ７１、７２および４２の停止操作とをもって、結晶化防止動作は終了される。

（暖房運転後の停止時）
また、暖房運転が行われていた状態から運転が停止された後（装置停止時）に結晶化防止動作が行われる場合には、図７に示すように、暖房運転停止後の所定のタイミングにおいて、弁６１および弁６３を開くとともに、ポンプ７３を駆動する。これにより、凝縮器として使用されていた蒸発器３０（冷媒貯留部３０ａ）の冷媒（凝縮水）の一部が矢印Ｓ方向に沿って冷媒供給管路５７、吸収液循環管路５１ａおよび吸収液移送管路５５を経由して吸収器４０に圧送される。また、これに同期して、弁６２を開き、ポンプ７２および４２を始動する。これにより、吸収液が装置内を循環して全ての吸収液が希釈される。この際、循環通路部５１の構造上、吸収液循環管路５１ｂにも冷媒（凝縮水）の一部が流れる。そして、所定時間経過後、上記した弁６１〜６３の閉操作とポンプ７２、７３および４２の停止操作とをもって、結晶化防止動作は終了される。

上記した結晶化防止動作を行うことによって、吸収式ヒートポンプ装置１００の運転停止時には、吸収液の濃度が所定の範囲内に維持される。

本実施形態では、上記のように、加熱部１１と気液分離部１２とを接続する循環通路部５１（図１における吸収液循環管路５１ａと吸収液循環管路５１ｂとからなる閉じた回路）と、気液分離部１２の吸収液（濃液）が吸収器４０に流入するのを遮断する弁６１と、気液分離部１２から吸収液（濃液）を吸引して循環通路部５１を矢印Ｐ方向に循環させるポンプ７１とを備えることによって、弁６１を閉じることにより、吸収液を循環通路部５１から吸収器４０へ流出させることなく必要最小限の循環経路としての循環通路部５１内で吸収液を繰り返し循環させることができるので、熱損失が生じにくく加熱部１１による吸収液の加熱（昇温）を効率よく行うことができる。これにより、高温の冷媒蒸気（水蒸気）をより短い時間で発生させることができるので、より短時間で蒸発器３０において冷風または温風を発生させることができる。その結果、冷房および暖房運転時の応答性を向上させることができる。

また、本実施形態では、冷媒貯留部３０ａを含む蒸発器３０と、暖房運転時に、蒸発器３０の冷媒貯留部３０ａの冷媒を循環通路部５１に供給するポンプ７３とを備える。これにより、暖房運転時に弁６１を閉じて吸収器４０と気液分離部１２との間の経路（吸収液移送管路５５の流路）が遮断されている場合にも、循環通路部５１内の冷媒蒸気が分離された後の冷媒含有量の少ない吸収液（ＬｉＢｒ濃液）に、ポンプ７３を用いて蒸発器３０の冷媒貯留部３０ａの冷媒（水）を溶液の希釈を目的として供給することができる。したがって、冷媒含有量が適切に調整された吸収液を循環通路部５１に循環させることができるので、加熱部１１を用いて吸収液から冷媒蒸気（水蒸気）を容易に連続的に発生させることができる。また、高温となった循環通路部５１内の圧力が、相対的に低温である蒸発器３０の圧力よりも高い状況においても、ポンプ７３を用いて蒸発器３０の冷媒貯留部３０ａの冷媒（水）を循環通路部５１に確実に供給することができる。

また、本実施形態では、ポンプ７３は、ポンプ７３の出口（吐出）側がポンプ７１の入口（吸入）側に接続されるとともに、ポンプ７３の入口（吸入）側が蒸発器３０の冷媒貯留部３０ａに接続されており、暖房運転時に、ポンプ７３により、冷媒貯留部３０ａの冷媒（水）を吸収液循環管路５１ａにおける気液分離部１２とポンプ７１の入口との間に供給するように構成する。これにより、吸収液を循環させるためのポンプ７１の入口（吸入）側にポンプ７３により圧送された蒸発器３０の冷媒が供給されるので、ポンプ７１の入口付近の圧力が低下するのを抑制することができる。したがって、ポンプ７１の入口付近で気泡が発生するキャビテーション現象が生じるのを抑制することができる。また、ポンプ７１の入口側にポンプ７３の出口側を接続することにより、ポンプ７１が有する吸引力の分、ポンプ７３の所要動力を低減させることができる。

また、本実施形態では、冷媒供給管路５７におけるポンプ７３の出口側に設けられ、吸収液が蒸発器３０に流入するのを遮断する弁６３を備え、弁６３を、暖房運転時にポンプ７３が駆動される際に開くように構成する。これにより、暖房運転時には、弁６３が開かれてポンプ７３により圧送された蒸発器３０の冷媒を循環通路部５１（吸収液循環管路５１ａ）に確実に供給することができる。また、ポンプ７３の停止時（冷房運転時）には、弁６３が閉じられて循環通路部５１内の高温（高圧）の吸収液がポンプ７３を逆流して蒸発器３０に流入（混入）するのを確実に防止することができる。すなわち、蒸発器３０をアルミニウム金属などを用いて構成したとしても、ＬｉＢｒによる容器内の腐食が効果的に抑制される。

また、本実施形態では、冷房運転時に、循環通路部５１を循環する吸収液の温度が所定の基準値（約１００℃付近）に達したことに基づいて、弁６１を開くことにより、気液分離部１２の吸収液が吸収器４０に流入する循環経路１５１（図３の矢印Ｑにより示される循環経路を参照）が形成されるように構成する。このように、冷房運転の始動後、吸収液の温度が所定の基準値（約１００℃付近）に達した場合には、循環通路部５１を循環する吸収液が適切に昇温されて蒸発器３０から冷風を適切に供給可能な状態になったと判断することができるので、その場合に、弁６１を開いて気液分離部１２の吸収液（ＬｉＢｒ濃液）を吸収器４０に流入させることによって、冷風を適切に供給可能な状態になった後に、吸収器４０を用いた通常の冷房運転に移行させることができる。

また、本実施形態では、吸収器４０の吸収液が循環通路部５１に流入するのを遮断する弁６２を吸収液移送管路５６に設け、冷房運転時に、循環通路部５１を循環する吸収液の温度が所定の基準値（約１００℃付近）に達したことに基づいて、弁６１および弁６２を開くことにより、気液分離部１２の吸収液が吸収器４０に流入するとともに吸収器４０の吸収液が循環通路部５１に流入して、気液分離部１２と吸収器４０と加熱部１１との間を吸収液が循環する循環経路１５１が形成されるように構成する。これにより、冷房運転時の始動後に、循環通路部５１を循環する吸収液の温度が所定の基準値（約１００℃付近）に達したことにより、冷風を適切に供給可能な状態になった後に、弁６１のみならず弁６２を開くことによって、吸収器４０で希釈された吸収液（希液）を弁６２を介して循環通路部５１に戻すような循環経路１５１を形成することができるので、容易に、冷風を適切に供給可能な状態になった後に、吸収器４０を用いた通常の冷房運転に移行させることができる。

また、本実施形態では、冷房運転時に、気液分離部１２から吸収器４０に向かって流れる吸収液（ＬｉＢｒ濃液）の熱を、吸収器４０から循環通路部５１に向かって流れる吸収液（希液）に付与することにより、気液分離部１２から吸収器４０に向かって流れる吸収液（ＬｉＢｒ濃液）の温度を低下させるとともに、吸収器４０から循環通路部５１に向かって流れる吸収液（希液）の温度を上昇させるための熱交換器４５を備える。これにより、弁６１および弁６２を開いて循環経路１５１に吸収液を流通（循環）させる際に、循環通路部５１で加熱（加温）された吸収液（濃液）の一部の熱をこの熱交換器４５を介して吸収器４０から循環通路部５１に戻される吸収液（希液）へ伝達することができるので、吸収液（希液）が吸収器４０から循環通路部５１に流入する際に循環通路部５１を循環する吸収液の温度が低下するのを抑制することができる。したがって、吸収器４０を用いる通常の冷房運転に移行した後にも、循環する吸収液の温度を維持して冷風を適切に供給可能な状態を維持することができる。また、反対に、気液分離部１２（循環通路部５１）から熱交換器４５を通過して吸収器４０に向かう吸収液（濃液）は吸収器４０からの循環通路部５１に向かう吸収液（希液）によって冷却されるので、吸収器４０には、より低温の吸収液（濃液）が供給されて吸収器４０内の圧力がより低い圧力状態に維持される。これにより、冷媒蒸気移送管路５３を介して吸収器４０と連通する蒸発器３０内の圧力（冷媒（水）の蒸発温度）も低い状態に維持されるので、冷風を安定的に供給することができる。

また、本実施形態では、冷媒貯留部３０ａを含む蒸発器３０と、蒸発器３０と吸収器４０との間の冷媒蒸気移送管路５３の途中であり、かつ、気液分離部１２に接続された冷媒蒸気移送管路５２ｂの冷媒蒸気移送管路５３に合流する部分に設けられた三方弁６４とを備え、冷房運転時には、三方弁６４を「第１流路側」に切り換えた際には、蒸発器３０の冷媒貯留部３０ａの冷媒が蒸発されることにより生成された冷媒蒸気を冷媒蒸気移送管路５３を介して吸収器４０に戻すとともに、暖房運転時には、三方弁６４を「第２流路側」に切り換えた際には、気液分離部１２で分離された冷媒蒸気を冷媒蒸気移送管路５２ｂを介して蒸発器３０に直接的に流入させるように構成する。これにより、冷房運転時には、蒸発器３０で蒸発した低温の冷媒蒸気を三方弁６４および冷媒蒸気移送管路５３を介して吸収器４０に容易に流入（差圧吸引）させることができる。また、暖房運転時には、気液分離部１２で分離された高温の冷媒蒸気を冷媒蒸気移送管路５２ｂおよび三方弁６４を介して直接的に蒸発器３０に供給することができるので、蒸発器３０においてこの高温の冷媒蒸気を凝縮させて効率的に温風を発生させることができる。

また、本実施形態では、冷房運転時に、気液分離部１２により分離された冷媒蒸気を凝縮する凝縮器２０と、暖房運転時に、冷媒蒸気移送管路５２ａ中に設けられるとともに気液分離部１２により分離された冷媒蒸気が凝縮器２０に流入するのを遮断する弁６５とを備える。これにより、冷房運転時には弁６５を開くことにより高温の冷媒蒸気を凝縮器２０に流入させて凝縮させる一方、暖房運転時には弁６５を閉じることにより凝縮器２０へ高温の冷媒蒸気を流入させないようにすることができる。この結果、暖房運転時に、加熱部１１で加熱（昇温）されて気液分離部１２で分離された高温の冷媒蒸気（水蒸気）が凝縮器２０を不必要に加熱することを防止することができるとともに、この高温の冷媒蒸気を全て冷媒蒸気移送管路５２ｂおよび三方弁６４を介して直接的に蒸発器３０に供給することができるので、蒸発器３０において高温の冷媒蒸気を凝縮させて効率的に温風を発生させることができる。

また、本実施形態では、冷房運転時に、気液分離部１２により分離された冷媒蒸気を凝縮する凝縮器２０と、凝縮器２０と吸収器４０との間（冷媒供給管路５８の流路）に設けられ、吸収液の結晶化防止のために凝縮器２０の冷媒（凝縮水）を吸収器４０に直接的に供給して吸収液を希釈する際に開く弁６７を備える。これにより、冷房運転後の装置停止時などに、弁６７を開いて凝縮器２０に溜まった冷媒（凝縮水）の一部を吸収器４０に戻すことにより装置内各部に滞留する吸収液の濃度を所定の範囲内に維持することができる。したがって、冷房運転を行うことなく吸収式ヒートポンプ装置１００が停止している場合などにおいても、装置内の吸収液の結晶化を防止して吸収液の状態を適切に維持することができる。

また、本実施形態では、エンジン９０の排気ガスによる熱交換を利用して吸収液を加熱するように加熱部１１を構成する。これにより、エンジン９０から排出される排気ガスに含まれる熱エネルギー（再生可能エネルギー）を吸収式ヒートポンプ装置１００の熱源として排熱回収して有効に利用することができる。また、エンジン９０の排熱を利用して吸収式ヒートポンプ装置１００を構成することができるので、吸収式ヒートポンプ装置１００を、エンジン９０を搭載した車輌用の空調装置として広く適用することができる。

（第１変形例）
次に、図１および図８を参照して、上記実施形態の第１変形例について説明する。この第１変形例では、上記実施形態と異なり、１つの三方弁６４（図１参照）の代わりに、各々が二方弁からなる弁２０１および弁２０２を、それぞれ、冷媒蒸気移送管路２５３および冷媒蒸気移送管路２５２ｂに設ける例について説明する。なお、弁２０１および弁２０２は、それぞれ、本発明の「第４の弁」および「第５の弁」の一例である。なお、図中において、上記実施形態と同様の構成には、上記実施形態と同じ符号を付して図示している。

第１変形例による吸収式ヒートポンプ装置２００では、図８に示すように、蒸発器３０と吸収器４０とを接続する冷媒蒸気移送管路２５３と、蒸発器３０と気液分離部１２とを接続する冷媒蒸気移送管路２５２ｂとが合流することなく別々に蒸発器３０に接続されている。そして、冷媒蒸気移送管路２５３には弁２０１（電磁弁）が設けられるとともに、冷媒蒸気移送管路２５２ｂには弁２０２（電磁弁）が設けられている。これにより、図８に示すように、冷房運転時には、弁２０１を開くことにより、蒸発器３０の冷媒貯留部３０ａの冷媒が蒸発されることにより生成された冷媒蒸気（低温水蒸気）を吸収器４０に戻すとともに、暖房運転時には、弁２０２を開くことにより、気液分離部１２で分離された冷媒蒸気（高温水蒸気）を蒸発器３０に直接的に流入させるように構成されている。なお、弁２０１を開く際には弁２０２は閉じられ、弁２０２を開く際には弁２０１は閉じられる。これにより、蒸発器３０と吸収器４０とを結ぶ第１流路と、気液分離部１２と蒸発器３０とを結ぶ第２流路とが択一的に切り換えられる。

なお、第１変形例による吸収式ヒートポンプ装置２００のその他の構成は、上記実施形態と同様である。

第１変形例では、上記のように、上記実施形態で用いた三方弁６４（図１参照）の代わりに、弁２０１および弁２０２を、それぞれ、冷媒蒸気移送管路２５３および冷媒蒸気移送管路２５２ｂに設ける。これによっても、蒸発器３０と吸収器４０とを結ぶ第１流路と、気液分離部１２と蒸発器３０とを結ぶ第２流路とが択一的に切り換えられて三方弁６４と同等の機能を持たせることができる。なお、第１変形例のその他の効果は、上記実施形態と同様である。

（第２変形例）
次に、図４および図９を参照して、上記実施形態の第２変形例について説明する。この第２変形例では、図４に示した上記実施形態と異なり、蒸発器３０と循環通路部５１とを接続する冷媒供給管路３５７の循環通路部５１に対する接続箇所が、加熱部１１の出口側における吸収液循環管路５１ｂの部分となるように構成した例について説明する。なお、冷媒供給管路３５７は、本発明の「冷媒供給通路部」の一例である。なお、図中において、上記実施形態と同様の構成には、上記実施形態と同じ符号を付して図示している。

第２変形例による吸収式ヒートポンプ装置３００では、図９に示すように、冷媒供給管路３５７は、蒸発器３０（冷媒貯留部３０ａ）と、吸収液循環管路５１ｂのうちの加熱部１１の出口側の部分との間を接続している。これによっても、暖房運転時に、ポンプ７３を駆動して冷媒貯留部３０ａの冷媒（水）を循環通路部５１に補充（補給）することが可能である。

なお、第２変形例による吸収式ヒートポンプ装置３００のその他の構成は、上記実施形態と同様である。

第２変形例では、上記のように、冷媒供給管路３５７を加熱部１１の出口側における吸収液循環管路５１ｂの部分に接続することによって、暖房運転時にポンプ７３を駆動して冷媒貯留部３０ａの冷媒（水）を循環通路部５１に供給（補充）することができるので、冷媒含有量が適切に調整された吸収液を循環通路部５１に循環させることができる。なお、第２変形例のその他の効果は、上記実施形態と同様である。

（第３変形例）
次に、図７および図１０を参照して、上記実施形態の第３変形例について説明する。この第３変形例では、上記実施形態と異なり、暖房運転停止後の結晶化防止動作の際にポンプ７３（冷媒供給管路５７）を使用する方法（図７の矢印Ｓにより示される経路を参照）とは別の方法で蒸発器３０（冷媒貯留部３０ａ）の冷媒（凝縮水）の一部を吸収器４０に戻す例について説明する。なお、図中において、上記実施形態と同様の構成には、上記実施形態と同じ符号を付して図示している。

第３変形例による吸収式ヒートポンプ装置４００では、図１０に示すように、暖房運転停止後の所定のタイミングにおいて結晶化防止動作として弁６６および弁６７を開く。また、弁６１および弁６２を開き、ポンプ７１、７２および４２を始動する。これにより、蒸発器３０（冷媒貯留部３０ａ）の冷媒（凝縮水）の一部が冷媒移送管路５４および冷媒供給管路５８を矢印Ｔ方向に沿って流通して低圧に維持された吸収器４０に差圧吸引され、吸収器４０内の希釈された吸収液が装置内を循環して全ての吸収液が希釈される。そして、所定時間経過後、上記した弁６１、６２、６６および６７の閉操作とポンプ７１〜７３および４２の停止とをもって、結晶化防止動作は終了される。

なお、第３変形例による吸収式ヒートポンプ装置４００のその他の構成は、上記実施形態と同様である。

第３変形例では、上記のように、暖房運転停止後に弁６６および弁６７を開くことにより、蒸発器３０の冷媒の一部を冷媒移送管路５４および冷媒供給管路５８を経由させて吸収器４０に供給する。これにより、上記実施形態（図７参照）のように冷媒供給管路５７に設けられたポンプ７３を駆動して冷媒（水）を吸収器４０に供給する場合と異なり、圧送用のポンプ動力をより少なくして冷媒（水）を吸収器４０に供給して吸収液を希釈することができるので、吸収式ヒートポンプ装置４００の停止時の消費電力の低減を図ることができる。なお、第３変形例のその他の効果は、上記実施形態と同様である。

なお、今回開示された実施形態は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施形態の説明ではなく特許請求の範囲によって示され、さらに特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれる。

たとえば、上記実施形態および第１変形例〜第３変形例では、冷媒および吸収液として、それぞれ、水および臭化リチウム（ＬｉＢｒ）水溶液を用いた例について示したが、本発明はこれに限られない。たとえば、冷媒および吸収液として、それぞれ、アンモニアおよび水を用いた吸収式ヒートポンプ装置に本発明を適用してもよい。この場合、冷房運転時に吸収液を循環通路部５１のみを循環させて加熱した状態から弁６１（弁６２）を開いて吸収器４０を用いる通常運転に移行する際の条件（吸収液の温度条件）は、アンモニア−水系の熱物性値によって適宜決定される。

また、上記実施形態および第１変形例〜第３変形例では、温度センサ５を気液分離部１２に入る直前の吸収液循環管路５１ｂの部分に取り付けた例について示したが、本発明はこれに限られない。循環通路部５１を循環する加熱された吸収液（ＬｉＢｒ水溶液）の温度が把握可能な場所であるならば、たとえば、気液分離部１２から出た直後の吸収液循環管路５１ａの部分に温度センサ５を取り付けてもよいし、気液分離部１２に貯留される吸収液（濃液）の温度を直接的に把握するように温度センサ５を気液分離部１２内（吸収液貯留部）に取り付けてもよい。

また、上記実施形態および第１変形例〜第３変形例では、温度センサ５を用いて循環通路部５１を循環する吸収液（ＬｉＢｒ水溶液）の温度が約１００℃付近に達したことに基づいて弁６１および弁６２を開いて通常の冷房運転サイクルに移行した例について示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、温度センサ５を用いて、気液分離部１２で分離された冷媒蒸気（高温水蒸気）の温度が所定の基準値に達したことに基づいて、弁６１および弁６２を開いてもよい。この場合、気液分離部１２で分離された冷媒蒸気の温度を直接的に把握するように、温度センサ５を気液分離部１２内の気相部分（容器内の天井部付近）に取り付けてもよい。

また、上記実施形態および第１変形例〜第３変形例では、冷媒供給管路５７（３５７）に関して蒸発器３０から循環通路部５１に向かって（冷媒（凝縮水）が流通する方向に沿って）ポンプ７３および弁６３をこの順に配置した例について示したが、本発明はこれに限られない。ポンプ７３および弁６３の配置順序は上記と反対であってもよい。

また、上記実施形態および第１変形例〜第３変形例では、吸収液移送管路５６を吸収液循環管路５１ａにおけるポンプ７１の出口側（ポンプ７１と加熱部１１との間の部分）に接続した例について示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、吸収液移送管路５６を吸収液循環管路５１ａにおけるポンプ７１の入口（吸入）側に接続してもよい。これにより、冷房運転時（通常運転時）において、吸収液を循環させるためのポンプ７１の入口（吸入）側にポンプ７２により圧送された吸収器４０からの吸収液が供給されるので、ポンプ７１の入口付近の圧力が低下するのが抑制されてキャビテーション現象が生じるのを抑制することができる。

また、上記実施形態および第１変形例〜第３変形例では、冷房運転を開始した後、循環通路部５１を循環する吸収液（ＬｉＢｒ水溶液）の温度が約１００℃付近に達したことに基づいて弁６１および弁６２を開いて吸収器４０を用いた通常の冷房運転サイクルに移行した例について示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、吸収液が循環通路部５１を循環する際の気液分離部１２の冷媒蒸気の圧力が所定の基準値（たとえば、絶対圧力で１０ｋＰａ付近）に達したことに基づいて、弁６１および弁６２を開いて通常の冷房運転サイクルに移行してもよい。なお、圧力を測定するための圧力センサは、気液分離部１２内の冷媒蒸気の圧力を測定可能な位置に設けるのが好ましい。

また、上記実施形態および第１変形例〜第３変形例では、暖房運転を開始した後、循環通路部５１を循環する吸収液（ＬｉＢｒ水溶液）の温度が約１００℃付近に達したことに基づいて弁６３を開くとともにポンプ７３を始動して蒸発器３０に貯留された冷媒（凝縮水）を循環通路部５１に供給した例について示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、吸収液が循環通路部５１を循環する際の気液分離部１２の冷媒蒸気の圧力が所定の基準値に達したことに基づいて、弁６３を開くとともにポンプ７３を始動して蒸発器３０に貯留された冷媒（凝縮水）を循環通路部５１に供給してもよい。この場合も、圧力を測定するための圧力センサは、気液分離部１２内の冷媒蒸気の圧力を測定可能な位置に設けられるのが好ましい。

また、上記実施形態および第１変形例〜第３変形例では、冷房運転時に、ポンプ７１およびポンプ７２の各々の移送量（圧送量）を制御して気液分離部１２に貯留される吸収液の貯留量（液面高さ）と、吸収器４０に貯留される吸収液の貯留量（液面高さ）とが所定の範囲内に収まるように調整した例について示したが、本発明はこれに限られない。たとえば、弁６１として、全閉状態から全開状態までの弁開度が段階的または無段階で制御可能な電動リニア弁などを用いることによって、ポンプ７１およびポンプ７２の各々の移送量を制御することなくこの弁６１（電動リニア弁）の開度を制御して、気液分離部１２および吸収器４０の各々の吸収液の貯留量を調整するように構成してもよい。また、弁６１のみならず弁６３にも電動リニア弁を適用して移送量を制御してもよい。また、ポンプの移送量と電動リニア弁との開度の両方の制御を組み合わせて吸収液の貯留量（液面高さ）を調整してもよい。

また、上記実施形態および第１変形例〜第３変形例では、暖房運転時に、ポンプ７１およびポンプ７３の各々の移送量（圧送量）を制御して循環通路部５１を循環する吸収液の濃度（ＬｉＢｒ水溶液に対する冷媒（水）の希釈率）を所定の範囲内に収まるように調整した例について示したが、本発明はこれに限られない。すなわち、弁６３に電動リニア弁を適用して循環通路部５１への冷媒（水）の供給量を調整してもよいし、ポンプ７３の移送量と弁６３（電動リニア弁）の開度との両方の制御を組み合わせて冷媒（水）の供給量を調整してもよい。

また、上記実施形態および第１変形例〜第３変形例では、プレート式熱交換器を用いて加熱部１１および熱交換器４５を構成した例について示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、プレート式熱交換器以外のたとえば、二重管式熱交換器を用いて加熱部１１および熱交換器４５を構成してもよいし、円管の外壁同士が管軸方向に沿って接合された状態で円管（楕円管）または扁平管が螺旋状に巻き回されたスパイラル熱交換器などを用いて加熱部１１および熱交換器４５を構成してもよい。

また、上記実施形態および第１変形例〜第３変形例では、本発明の「吸収式ヒートポンプ装置」をエンジン（内燃機関）を備えた乗用車、バスおよびトラックなどの車輌の空調システムに適用する例について示したが、本発明はこれに限られない。たとえば、ディーゼルエンジンを備えた列車や船舶などの空調システムに適用してもよい。

また、上記実施形態および第１変形例〜第３変形例では、エンジン（内燃機関）の排気ガスの熱を利用して吸収液を加熱する例について示したが、本発明はこれに限られない。たとえば、本発明の「吸収式ヒートポンプ装置」をエンジン駆動および電動モータ駆動を併用して走行するハイブリッド自動車の空調システムに適用してもよいし、燃料電池システムを備えた乗用車の空調システムに適用してもよい。すなわち、吸収液を加熱する熱源は、エンジンの排気ガスのみならず、たとえば電気自動車のバッテリやモータの排熱や燃料電池における発電時の排熱などを熱源としてもよい。

１０ 再生器
１１ 加熱部
１２ 気液分離部
２０ 凝縮器
３０ 蒸発器
３０ａ 冷媒貯留部
４０ 吸収器
４５ 熱交換器
５１ 循環通路部
５２ａ、５２ｂ、５３、２５２ｂ、２５３ 冷媒蒸気移送管路
５４ 冷媒移送管路
５５、５６ 吸収液移送管路
５７、３５７ 冷媒供給管路（冷媒供給通路部）
５８ 冷媒供給管路
６１ 弁（第１の弁）
６２ 弁（第３の弁）
６３ 弁（第２の弁）
６４ 三方弁（第４の弁、第５の弁）
６５ 弁（第６の弁）
６７ 弁（第７の弁）
７１ ポンプ（第１ポンプ）
７３ ポンプ（第２ポンプ）
９０ エンジン
１００、２００、３００、４００ 吸収式ヒートポンプ装置
１５１ 循環経路
２０１ 弁（第４の弁）
２０２ 弁（第５の弁）

Claims (11)

1. 吸収液を加熱する加熱部と、
   前記加熱部により加熱された吸収液から冷媒蒸気を分離する気液分離部と、
   吸収液が前記加熱部と前記気液分離部との間を循環可能なように、前記加熱部と前記気液分離部とを接続する循環通路部と、
   吸収液に冷媒を吸収させる吸収器と、
   前記気液分離部の吸収液が前記吸収器に流入するのを遮断する第１の弁と、
   前記気液分離部から吸収液を吸引して前記循環通路部を循環させる第１ポンプとを備える、吸収式ヒートポンプ装置。
2. 冷媒貯留部を含む蒸発器と、
   暖房運転時に、前記蒸発器の冷媒貯留部の冷媒を前記循環通路部に供給する第２ポンプとをさらに備える、請求項１に記載の吸収式ヒートポンプ装置。
3. 前記第２ポンプは、前記第２ポンプの出口側が前記第１ポンプの入口側に接続されるとともに、前記第２ポンプの入口側が前記蒸発器の冷媒貯留部に接続されており、
   暖房運転時に、前記第２ポンプにより、前記冷媒貯留部の冷媒を前記気液分離部と前記第１ポンプの入口との間に供給するように構成されている、請求項２に記載の吸収式ヒートポンプ装置。
4. 前記第２ポンプの出口側に設けられ、吸収液が前記蒸発器に流入するのを遮断する第２の弁をさらに備え、
   前記第２の弁は、暖房運転時に前記第２ポンプが駆動される際に開かれるように構成されている、請求項２または３に記載の吸収式ヒートポンプ装置。
5. 冷房運転時に、循環する吸収液の温度または前記気液分離部の冷媒蒸気の圧力が所定の基準値に達したことに基づいて、前記第１の弁を開くことにより、前記気液分離部の吸収液が前記吸収器に流入する循環経路が形成されるように構成されている、請求項１〜４のいずれか１項に記載の吸収式ヒートポンプ装置。
6. 前記吸収器の吸収液が前記循環通路部に流入するのを遮断する第３の弁をさらに備え、
   冷房運転時に、循環する吸収液の温度または前記気液分離部の冷媒蒸気の圧力が所定の基準値に達したことに基づいて、前記第１の弁および前記第３の弁を開くことにより、前記気液分離部の吸収液が前記吸収器に流入するとともに前記吸収器の吸収液が前記循環通路部に流入して、前記気液分離部と前記吸収器と前記加熱部との間を吸収液が循環する前記循環経路が形成されるように構成されている、請求項５に記載の吸収式ヒートポンプ装置。
7. 冷房運転時に、前記気液分離部から前記吸収器に向かって流れる吸収液の熱を、前記吸収器から前記循環通路部に向かって流れる吸収液に付与することにより、前記気液分離部から前記吸収器に向かって流れる吸収液の温度を低下させるとともに、前記吸収器から前記循環通路部に向かって流れる吸収液の温度を上昇させるための熱交換器をさらに備える、請求項６に記載の吸収式ヒートポンプ装置。
8. 冷媒貯留部を含む蒸発器と、
   前記蒸発器と前記吸収器との間に設けられた第４の弁と、
   前記蒸発器と前記気液分離部との間に設けられた第５の弁とをさらに備え、
   冷房運転時には、前記第４の弁を開くことにより、前記蒸発器の冷媒貯留部の冷媒が蒸発されることにより生成された冷媒蒸気を前記吸収器に戻すとともに、暖房運転時には、前記第５の弁を開くことにより、前記気液分離部で分離された冷媒蒸気を前記蒸発器に直接的に流入させるように構成されている、請求項１〜７のいずれか１項に記載の吸収式ヒートポンプ装置。
9. 冷房運転時に、前記気液分離部により分離された冷媒蒸気を凝縮する凝縮器と、
   暖房運転時に、前記気液分離部により分離された冷媒蒸気が前記凝縮器に流入するのを遮断する第６の弁とをさらに備える、請求項１〜８のいずれか１項に記載の吸収式ヒートポンプ装置。
10. 冷房運転時に、前記気液分離部により分離された冷媒蒸気を凝縮する凝縮器と、
    前記凝縮器と前記吸収器との間に設けられ、吸収液の結晶化防止のために前記凝縮器の冷媒を前記吸収器に供給して吸収液を希釈する際に開く第７の弁をさらに備える、請求項１〜９のいずれか１項に記載の吸収式ヒートポンプ装置。
11. 前記加熱部は、エンジンの排気ガスによる熱交換を利用して吸収液を加熱するように構成されている、請求項１〜１０のいずれか１項に記載の吸収式ヒートポンプ装置。

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