JP2015025628A - 多段昇温型吸収ヒートポンプ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】温水などの低質熱を熱源として、熱源温度よりも高温の蒸気などを発生させる昇温型吸収ヒートポンプ装置に関し、高さ寸法が低く、起動の速い多段昇温型吸収ヒートポンプ装置を提供する。【解決手段】再生器と凝縮器を収めた缶胴を下側に、低温吸収器と低温蒸発器を収めた缶胴を上側にした第一の缶胴構成と、高温吸収器を収めた缶胴と中温吸収器を収めた缶胴を上下二段に配置した第二の缶胴構成とを設け、少なくとも第二の缶胴構成の下側の吸収器からの溶液を受入れ、低温吸収器または前記再生器に溶液を送る補助溶液循環装置を設けた構成とする。【選択図】図１

Description

本発明は、温水などの低質熱を熱源として高温水や蒸気を発生させる多段昇温型吸収ヒートポンプ装置に関し、特に装置の高さ寸法の低減と起動特性を改良した三段昇温型以上の多段昇温型吸収ヒートポンプ装置に関するものである。

昇温型吸収ヒートポンプは、温水などの低質熱を熱源として、熱源温度よりも高温の蒸気などを発生させる装置であり、吸収器、蒸発器、再生器、凝縮器からなる単段昇温型が特許文献１や特許文献２に開示されている。また、昇温幅を上げるために吸収器と蒸発器を二段にして、高温吸収器、高温蒸発器、低温吸収器、低温蒸発器、再生器、凝縮器からなる二段段昇温型とした吸収ヒートポンプも特許文献１に開示されている。多段昇温型吸収ヒートポンプは、複数個の吸収器を備え、吸収器における吸収熱を順次高温段に利用することによって、比較的低温の温水などを熱源として、熱源温度よりもかなり高い温度の被加熱流体を得る装置であり、特許文献３には前述の二段の他に三段昇温型吸収ヒートポンプも開示されている。

図１０は特許文献３に開示された三段昇温型吸収ヒートポンプの概略構成図であり、高温吸収器、中温吸収器、低温吸収器、高温蒸発器、中温蒸発器、低温蒸発器、再生器、凝縮器を主要構成機器として備え、再生器と凝縮器を収めた缶胴の上に吸収器と蒸発器を収めた缶胴を配置した単段昇温型ヒートポンプを基にして、その上に中温吸収器を収めた缶胴、高温吸収器を収めた缶胴を配置している。なお、前記低温吸収器には管外で溶液が冷媒蒸気を吸収し、管内で冷媒液が蒸発する伝熱管があり、この伝熱管の管内側が前記中温蒸発器になっている。また、中温吸収器にも同様な管外吸収・管内蒸発を行わせる伝熱管があり、この伝熱管の管内側が前記高温蒸発器になっている。温水などの熱源により低温蒸発器で加熱蒸発させた冷媒蒸気を、前記低温吸収器に導入して溶液に吸収させ、その吸収熱で管内の中温蒸発器の冷媒液を加熱蒸発させる。中温蒸発器で発生した冷媒蒸気を前記中温吸収器に導入して溶液に吸収させ、その吸収熱で管内の高温蒸発器の冷媒液を加熱蒸発させる。高温蒸発器で発生した冷媒蒸気を前記高温吸収器に導入して溶液に吸収させ、その吸収熱で管内の被加熱媒体を加熱して高温蒸気として取り出している。再生器で温水により加熱濃縮した溶液を、溶液ポンプにより前記高温吸収器に強制的に導入し、次いで前記中温吸収器、さらに前記低温吸収器、再生器へと機器間の圧力差と位置ヘッドによって導き、各吸収器で冷媒蒸気を吸収して薄くなった溶液を、前記再生器に戻している。

この三段昇温吸収ヒートポンプでは、起動時に溶液温度が低く機器間に圧力差がなくても、位置ヘッドで溶液循環を確保できるようにするため、装置高さが非常に高くなっている。すなわち、再生器の上に低温吸収器を、その上に中温吸収器を、さらにその上に高温吸収器を配置し、再生器から溶液を溶液ポンプで最高位置にある高温吸収器に送り、その後は位置ヘッドで、高温吸収器から中温吸収器に、中温吸収器から低温吸収器に、低温吸収器から再生器へと送っている。しかし、通常運転時の溶液循環駆動力に占める位置ヘッドの割合が、機器間圧力差に対して非常に小さいため、起動時の機器間圧力がほとんどない状態では、溶液循環流量が非常に少ないものとなる。その後、起動が完了し通常運転になってヒートポンプとしての圧力分布になれば、前述のように機器間の圧力差と位置ヘッドによって、正常な溶液循環量が確保され、正常な溶液循環系が成立する。

特開２００６−２０７８８２号公報 特開２００８−１０６９８３号公報 特開２０１０−４８５１９号公報

この従来構成の三段昇温吸収ヒートポンプでは、再生器の上に低温吸収器が、低温吸収器の上に中温吸収器が、中温吸収器の上に高温吸収器が配置してあり、ヒートポンプ装置の背が高くなってしまうという点、さらに、高さに対して幅が狭く設置上不安定であるという欠点がある。また、少しでも高さを抑えようと機器間の高さ方向のスペースを減らすと、溶液循環のための位置ヘッドが小さくなって、起動時の機器間圧力がほとんどない状態での溶液循環量が減り、起動に時間がかかるという欠点がある。

三段昇温吸収ヒートポンプの缶胴配置として、特許文献２に開示されているような再生器と凝縮器を収めた缶胴と吸収器と蒸発器を収めた缶胴を左右に配置し、再生器の溶液を吸収器に送る第一溶液ポンプと吸収器の溶液を再生器に戻す第二溶液ポンプを設けた単段昇温型ヒートポンプを基にし、これらの缶胴の上に中温吸収器を、さらに上に高温吸収器を配置することも考えられるが、前述の従来構成の三段昇温吸収ヒートポンプに比し、溶液循環のためのポンプ動力が大きくなるという欠点がある。

本発明は上述の課題に鑑み、従来よりも装置の背を低く抑え、また起動特性を改善し、かつポンプ動力を少なく抑えた昇温型吸収ヒートポンプ装置の提供を目的とする。

上記目的を達成するために、本発明においては、高温吸収器、中温吸収器、低温吸収器、高温蒸発器、中温蒸発器、低温蒸発器、再生器、凝縮器、溶液ポンプ、冷媒ポンプを溶液配管及び冷媒配管で接続して溶液循環経路及び冷媒循環経路を構成し、凝縮器には冷却水を通水し、再生器と低温蒸発器には熱源流体を供給し、前記低温蒸発器で蒸発した冷媒蒸気を前記低温吸収器の溶液に吸収させ、低温吸収器の吸収熱で中温蒸発器（低温吸収器伝熱管の管内側）の冷媒液を加熱蒸発させて中温吸収器の溶液に吸収させ、さらに中温吸収器の吸収熱で高温蒸発器（中温吸収器伝熱管の管内側）の冷媒液を加熱蒸発させて高温吸収器の溶液に吸収させ、高温吸収器から高温の被加熱流体を取り出す三段昇温型吸収ヒートポンプにおいて、再生器と凝縮器を収めた缶胴を下側に、低温吸収器と低温蒸発器を収めた缶胴を上側にした第一の缶胴構成と、高温吸収器を収めた缶胴と中温吸収器を収めた缶胴とを上下二段に配置した第二の缶胴構成とを設け、前記第一の缶胴構成の上側缶胴と前記第二の缶胴構成の上側缶胴とを左右に配置し、前記第一の缶胴構成の下側缶胴と前記第二の缶胴構成の下側缶胴とを左右に配置して、少なくとも前記第二の缶胴構成の下側の吸収器からの溶液を受入れ、前記低温吸収器または前記再生器に溶液を送る補助溶液循環装置を設けた構成としている。

また、補助溶液循環装置として、少なくとも前記第二の缶胴構成の下側の吸収器からの溶液を受入れ、低温吸収器または再生器に溶液を送る溶液循環補助ポンプを用いることができる。

また、高温吸収器の状態検知器とこの検知器の信号を基に循環圧力確保を判断し、前記溶液循環補助ポンプへの動力供給を停止する制御装置を設けることができる。

また、補助溶液循環装置として、少なくとも前記第二の缶胴構成の下側の吸収器からの溶液を受入れて、再生器下部に直接通すことのできる弁を有する配管を用いることもできる。

また、高温吸収器缶胴の溶液出口部に液位検出器を設け、高温吸収器缶胴への流入量を調節する装置を設けると共に、中温吸収器からの溶液出口部に液位検出器を設け、中温吸収器からの流出量または高温吸収器と中温吸収器からの合算流出量を調節する装置を設けた構成とすることもできる。

従来構成の三段昇温吸収ヒートポンプでは、再生器と凝縮器を収めた缶胴の上に、低温吸収器と低温蒸発器を収めた缶胴を設け、その上に中温吸収器缶胴と高温吸収器缶胴を配置しているが、本発明によれば、例えば図２（ｂ）のように、再生器Ｇと凝縮器Ｃを収めた缶胴の上に、低温吸収器ＡＬと低温蒸発器ＥＬを収めた缶胴を設け、その横に高温吸収器ＡＨを収めた缶胴を上に、中温吸収器ＡＭを収めた缶胴を下に設置して装置の高さを抑え、設置の安定性を増し、屋内設置の場合の建屋天井高さを抑えることができる。また、本発明によれば、高温吸収器ＡＨと中温吸収器ＡＭ側に送られた溶液は、起動時で機器間の蒸気圧力の差がない状態でも、補助溶液循環装置により、低温吸収器ＡＬまたは再生器Ｇに戻すことができ、溶液循環が確保できる。また、ヒートポンプの高さを抑えたことから、溶液ポンプに必要な動力は、従来の缶胴を上下方向に重ねたヒートポンプに比し、高さ分のヘッドを減らすこともできる。

補助溶液循環装置として、高温吸収器ＡＨ缶胴あるいは中温吸収器ＡＭ缶胴からの溶液を、低温吸収器ＡＬまたは再生器Ｇに圧送する溶液循環補助ポンプを用いることで、循環流量に対しての自由度が増え、起動時間の短縮が図れる。また、通常運転時には、第二缶胴構成の高温吸収器ＡＨ、中温吸収器ＡＭは、第一缶胴構成の低温吸収器ＡＬや再生器Ｇよりも圧力が高く、その圧力差だけでも第二缶胴構成側の溶液を第一缶胴構成側に送ることができ、溶液循環補助ポンプの動力はほとんど不要になる。

通常運転状態でも低温吸収器ＡＬと再生器Ｇとの間の蒸気圧差は小さいので、低温吸収器ＡＬを下段に配置した場合には、低温吸収器ＡＬの下部の液面から高い位置にある再生器散布装置に圧力差だけで送ることができず、溶液循環補助ポンプは常に運転する必要がある。本発明では低温吸収器ＡＬを上段に、再生器Ｇを下段に配置しているので、低温吸収器ＡＬから再生器Ｇへの溶液は、圧力差によらず位置ヘッドだけでも送ることができる。本発明で下段に配置する吸収器は、中温吸収器ＡＭあるいは高温吸収器ＡＨであり、通常運転の再生器Ｇあるいは低温吸収器ＡＬとの間の蒸気圧差は大きく、蒸気圧差によって下段の吸収器から再生器Ｇあるいは低温吸収器ＡＬに溶液を送ることができ、補助溶液循環装置として、下段の吸収器からの溶液を、低温吸収器ＡＬまたは再生器Ｇに圧送する溶液循環補助ポンプＳＰＸを設けている場合、起動時に溶液循環のために運転するが、圧力差が確保できる通常運転時には、溶液循環補助ポンプＳＰＸへの動力供給を停止しても溶液循環が可能となる。

補助溶液循環装置として、高温吸収器ＡＨあるいは中温吸収器ＡＭからの溶液を、再生器Ｇの下部に直接導くことのできる弁ＶＢを有する配管を設けることで、起動時の機器間蒸気圧力差がほとんどない状態には、弁ＶＢを開として、高温吸収器ＡＨあるいは中温吸収器ＡＭからの溶液を、再生器Ｇと溶液ポンプＳＰを含む溶液循環系に戻すことができ、起動が可能となる。通常運転時には、第二缶胴構成の高温吸収器ＡＨ、中温吸収器ＡＭは、第一缶胴構成の低温吸収器ＡＬや再生器Ｇよりも圧力が高く、その圧力差だけで第二缶胴構成の溶液を第一缶胴構成側に送ることができる。

また、高温吸収器ＡＨの溶液出口部の液位検出器にて、溶液ポンプＳＰの能力を操作し、高温吸収器ＡＨへの流入量を、高温吸収器ＡＨから下流への流出能力に対応する流量に調節することができ、中温吸収器ＡＭの溶液出口部の液位検出器にて、中温吸収器ＡＭからの流出配管の弁を操作して流出量を調節することができ、循環量が運転状態によって大きく変化する起動時でも、溶液の循環をスムーズに追従可能とすることができる。

本発明の第一の実施の形態に係る吸収ヒートポンプの構成を示すフローシートである。 （ａ）は、図１のフローシートの溶液および冷媒の状態を示すデューリング線図であり、（ｂ）は、図１の吸収ヒートポンプ１の缶胴の概略配置を示す外観図である。 本発明の第二の実施の形態に係る吸収ヒートポンプの構成を示すフローシートである。 本発明の第三の実施の形態に係る吸収ヒートポンプの構成を示すフローシートである。 本発明の第四の実施の形態に係る吸収ヒートポンプの構成を示すフローシートである。 図５のフローシートに示すヒートポンプの溶液および冷媒状態を示すデューリング線図である。 溶液循環補助装置に補助循環ポンプＳＰＸを用い、下段の吸収器からの溶液を低温吸収器に送る場合の溶液フローの各種形態を示す図である。 溶液循環補助装置に補助循環ポンプＳＰＸを用い、下段の吸収器からの溶液を再生器に送る場合の溶液フローの各種形態を示す図である。 溶液循環補助装置に再生器バイパス弁ＶＢを用いた場合の溶液フローの各種形態を示す図である。 従来の吸収ヒートポンプの構成を示すフローシートおよびそのデューリング線図である。

以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。なお、各図において互いに同一又は相当する部材には同一あるいは類似の符号を付し、重複した説明は省略する。

また、以下の説明において、溶液に関し、ヒートポンプサイクル上における区別を容易にするために、性状やヒートポンプサイクル上の位置に応じて「希溶液Ｓｗ」や「濃溶液Ｓａ」等と呼称するが、性状等を不問にするときは総称して「溶液Ｓ」ということとする。同様に、冷媒に関し、ヒートポンプサイクル上における区別を容易にするために、性状やヒートポンプサイクル上の位置に応じて「高温冷媒蒸気Ｒｖｈ」、「再生器冷媒蒸気Ｒｖｇ」、「冷媒液Ｒｑ」等と呼称するが、性状等を不問にするときは総称して「冷媒Ｒ」ということとする。本実施の形態では、溶液Ｓ（吸収剤と冷媒Ｒとの混合物）としてＬｉＢｒ水溶液が用いられており、冷媒Ｒとして水（Ｈ_２Ｏ）が用いられている。また、被加熱媒体Ｗは、液体の被加熱媒体Ｗである被加熱媒体液Ｗｑ、気体の被加熱媒体である被加熱媒体蒸気Ｗｖの総称である。本実施の形態では、被加熱媒体Ｗとして水（Ｈ_２Ｏ）が用いられている。

図１を参照して、本発明の第１の実施の形態に係る三段昇温型吸収ヒートポンプ１を説明する。図１は、三段昇温型吸収ヒートポンプ１の模式的系統図である。缶胴の概略配置は図２（ｂ）のように、再生器と凝縮器を収めた缶胴を下側に、低温吸収器と低温蒸発器を収めた缶胴を上側にした構成の横に、高温吸収器を上段、中温吸収器を下段に配置しており、図１のフローシートでも機器配置の上下関係を表している。なお、他の実施例も同様にフローシート内で機器の上下関係を示している。

先ず、吸収ヒートポンプとしての機器構成と通常運転時の動作を説明する。吸収ヒートポンプ１は、希溶液Swを加熱濃縮して濃溶液Ｓａを生成する再生器Ｇと、再生器Ｇで希溶液Ｓｗから蒸発した冷媒蒸気Ｒｖｇを冷却して凝縮させて冷媒液Ｒｑとする凝縮器Ｃと、冷媒液Ｒｑを加熱して冷媒蒸気Ｒｖｌを生成する低温蒸発器ＥＬと、冷媒蒸気Ｒｖｌを受入れて溶液Ｓに吸収させる低温吸収器ＡＬと、低温吸収器ＡＬの吸収熱で冷媒液Ｒｑを加熱して冷媒蒸気Ｒｖｍを生成する中温蒸発器ＥＭと、冷媒蒸気Ｒｖｍを受入れて溶液Ｓに吸収させる中温吸収器ＡＭと、中温吸収器ＡＭの吸収熱で冷媒液Ｒｑを加熱して冷媒蒸気Ｒｖｈを生成する高温蒸発器ＥＨと、冷媒蒸気Ｒｖｈを受入れて溶液Ｓに吸収させ、その吸収熱で被加熱媒体Ｗを加熱蒸発させる高温吸収器ＡＨと、高温吸収器ＡＨからの被加熱媒体Ｗを導入して蒸気と液体とを分離する気液分離器６５と、制御装置１００とを備えている。吸収ヒートポンプ１は、比較的利用価値の低い低温（例えば８０℃〜９０℃程度）の温水を熱源媒体として再生器Ｇ及び低温蒸発器ＥＬに供給して、利用価値の高い蒸気（例えば、圧力がゲージ圧で約０．５ＭＰａを超え、望ましくはゲージ圧で０．８ＭＰａ程度）を気液分離器６５から取り出すことができるものである。

再生器Ｇは、管内に熱源媒体が流れる伝熱管１１と、希溶液Ｓｗを散布する溶液散布装置１２とを有し、下部の貯留部１３に濃溶液Ｓａが貯留されるように構成されている。伝熱管１１には、熱源媒体としての熱源温水ｈが流れ、散布された希溶液Ｓｗは熱源温水ｈに加熱されることにより、濃溶液Ｓａと再生器冷媒蒸気Ｒｖｇとになる。本実施の形態では、低温蒸発器ＥＬの伝熱管３１を流れる熱源温水ｈと、再生器Ｇの伝熱管１１を流れる熱源温水ｈとは同じ温水であり、伝熱管１１を流れた熱源温水ｈがその後伝熱管３１を流れるように、伝熱管１１の一端と伝熱管３１の一端とが配管で接続されている。

再生器Ｇと凝縮器Ｃとは、相互に連通するように１つの缶胴内に形成され、再生器Ｇで発生した冷媒蒸気Ｒｖｇは凝縮器Ｃに缶胴内を移動することができる。

凝縮器Ｃは、管内に冷却媒体としての冷却水ｃｗが流れる伝熱管２１を有している。伝熱管２１は、再生器Ｇから導入された冷媒蒸気Ｒｖｇを冷却して凝縮させ冷媒液Ｒｑとする。凝縮器Ｃには冷媒液Ｒｑを冷媒ポンプＲＰにより低温蒸発器ＥＬ、中温蒸発器ＥＭ、高温蒸発器ＥＨに直接的あるいは間接的に送るための冷媒液管８０が接続されている。冷媒液管８０には、低温蒸発器ＥＬへの冷媒液Ｒｑの供給を調節する冷媒調節弁８１、気液分離器４５を経由して中温蒸発器ＥＭに供給する冷媒液Ｒｑを調節する冷媒調節弁８２、気液分離器５５を経由して高温蒸発器ＥＨに供給する冷媒液Ｒｑを調節する冷媒調節弁８５が設けられている。

低温蒸発器ＥＬは、熱源媒体としての熱源温水ｈの流路を構成する伝熱管３１を内部に有し、伝熱管３１の７０〜８０％程度が冷媒液に浸るように冷媒液Ｒｑを貯留する貯留部３３を有し、伝熱管３１の周囲の冷媒液Ｒｑが伝熱管３１内を流れる熱源温水ｈの熱で沸騰し冷媒蒸気Ｒｖｌが発生する構造となっている。伝熱管３１の露出した部分では、沸騰蒸発の際に発生する冷媒液飛沫がかかって液膜を形成し、この液膜は熱源温水ｈで加熱され、露出部でも冷媒蒸気Ｒｖｌが発生する。低温蒸発器ＥＬには、貯留された冷媒液Ｒｑの液位を検出する低温蒸発器液位検出器３４が配設されており、液位検出器３４の信号に応じて冷媒調節弁８１操作し、低温蒸発器ＥＬに導入する冷媒液Ｒｑの流量を調節することができるように構成されている。

低温吸収器ＡＬと低温蒸発器ＥＬとは、相互に連通するように１つの缶胴内に形成され、低温蒸発器ＥＬで発生した冷媒蒸気Ｒｖｌは、低温吸収器ＡＬへと缶胴内を移動することができる。

低温吸収器ＡＬは、伝熱管４１と、溶液散布装置４２を内部に有している。伝熱管４１の管内側には気液分離器４５から冷媒液Ｒｑが供給され、管外には溶液散布装置４２から散布された中間溶液Ｓｃが降りかかり、中間溶液Ｓｃが低温蒸発器ＥＬからの冷媒蒸気Ｒｖｌを吸収し、その際に生じる吸収熱により、伝熱管４１の内側を流れる冷媒液Ｒｑを加熱し、冷媒蒸気Ｒｖｍを生成する。すなわち、伝熱管４１の管内側は、冷媒蒸気Ｒｖｍを生成する中温蒸発器ＥＭを形成し、伝熱管４１の内面が中温蒸発器ＥＭの伝熱面となっている。低温吸収器ＡＬで散布された中間溶液Ｓｃは冷媒蒸気Ｒｖｌを吸収して濃度が低下し希溶液Ｓｗとなり、溶液配管７７を通し、吸収ヒートポンプ１の下部に配置されている低温溶液熱交換器ＨＬの加熱側、減圧器７８を経て、再生器Ｇへと導かれる。

本実施例では、低温吸収器ＡＬの出口部の液面は、溶液配管７７の内部で低温吸収器ＡＬ出口から低温溶液熱交換器ＨＬまでの間に形成され、その液面位置は溶液の流量と低温吸収器ＡＬと再生器Ｇの圧力差（溶液の液ヘッドで表すと１〜１．５ｍ程度である）によって変化する。低温吸収器ＡＬが再生器Ｇの上部にあり、低温溶液熱交換器ＨＬを再生器Ｇよりも下側に置くことにより、低温吸収器ＡＬの出口から再生器Ｇ入口の散布装置１２までの間が、大きな液面変動を許容する液シール管となり、低温蒸発器ＥＬの冷媒蒸気の吹き抜けを防止することができる。なお、減圧器７８はオリフィスであり、定格運転時の溶液流量を規定すると共に、液位を適当な位置に設定する役目をしている。

中温蒸発器ＥＭ（すなわち、伝熱管４１の管内側）で加熱された冷媒Ｒは、冷媒気液分離器４５に導かれ、中温冷媒蒸気Ｒｖｍに含まれる冷媒液滴が分離され、冷媒蒸気配管８４を通って中温吸収器ＡＭへと導かれる。分離された冷媒液Ｒｑは、気液分離器４５の下部に貯留される。冷媒液ポンプＲＰから圧送され、冷媒液管８０を通して冷媒気液分離器４５に導入される冷媒液量を、冷媒気液分離器４５内の冷媒液Ｒｑの液位を検出する分離器液位検出器４６の信号を基に、冷媒調節弁８２で調節する。気液分離器４５の底部と中温蒸発器（伝熱管４１の内側）とは、下側に凸になったＵ字形の冷媒配管８３で接続され、気液分離器４５の冷媒液Ｒｑが供給されるようになっている。本実施例では、伝熱管４１の内部で冷媒液Ｒｑが蒸気に変化して密度が大幅に減少することを利用し、気液分離器４５の貯留部と伝熱管４１とで気泡ポンプとして機能させて、冷媒液Ｒｑを循環させている。なお、この気泡ポンプ機能の代わりに、気液分離器４５の貯留部から伝熱管４１への配管中に冷媒循環ポンプを持たせて、強制的に循環をさせてもよい。以後の気泡ポンプ機能部も同様にポンプで置き換え可能である。

中温吸収器ＡＭは、伝熱管５１と、溶液散布装置５２を内部に有している。伝熱管５１の管内側には気液分離器５５から冷媒液Ｒｑが供給され、管外には溶液散布装置５２から散布された中間溶液Ｓｂが降りかかり、中間溶液Ｓｂは中温蒸発器ＥＭからの冷媒蒸気Ｒｖｍを吸収し、その際の吸収熱で伝熱管５１の内側を流れる冷媒液Ｒｑを加熱し、冷媒蒸気Ｒｖｈを生成する。すなわち、伝熱管５１の管内側は、冷媒蒸気Ｒｖｈを生成する高温蒸発器ＥＨを形成し、伝熱管５１の内面が高温蒸発器ＥＨの伝熱面となっている。中温吸収器ＡＭの下部には、散布された中間溶液Ｓｂが冷媒蒸気Ｒｖｍを吸収して濃度が低下し中間溶液Ｓｃとなって、貯留部５３に貯留される。伝熱管５１は、通常運転時に溶液Ｓｃに没入しないように、貯留部５３よりも上方に配設されている。貯留部５３には、貯留された中間溶液Ｓｃの液位を検出する中温吸収器液位検出器５４が配設されている。

高温蒸発器ＥＨ（すなわち、加熱器５１の管内側）で加熱された冷媒Ｒは、冷媒気液分離器５５に導かれ、高温冷媒蒸気Ｒｖｈに含まれる冷媒液滴が分離され、蒸気配管８７を通して高温吸収器ＡＨへと導かれる。分離された冷媒液Ｒｑは、気液分離器５５の下部に貯留される。冷媒液ポンプＲＰから圧送され、冷媒液管８０を通して冷媒気液分離器５５に導入される冷媒液量を、冷媒気液分離器５５内の冷媒液位を検出する冷媒液位検出器５６の信号を基に冷媒調節弁８５で調節する。気液分離器５５の底部と高温蒸発器ＥＨ（伝熱管５１の内側）とは、下側に凸になったＵ字形の冷媒配管８６で接続され、気液分離器５５の冷媒液Ｒｑが高温蒸発器ＥＨに供給されるようになっている。伝熱管５１の内部で冷媒液Ｒｑが蒸気に変化して密度が大幅に減少、気液分離器５５の貯留部と伝熱管５１とで気泡ポンプとして機能し、冷媒液Ｒｑが循環する。

高温吸収器ＡＨは、管内側に被加熱媒体Ｗが流れる伝熱管６１と、濃溶液Ｓａを散布する濃溶液散布装置６２を内部に有している。濃溶液散布装置６２から散布した濃溶液Ｓａは伝熱管６１に降りかかり、濃溶液Ｓａが高温冷媒蒸気Ｒｖｈを吸収する際の吸収熱で伝熱管６１を流れる被加熱媒体Ｗを加熱する。高温吸収器ＡＨの下部には、散布された濃溶液Ｓａが高温冷媒蒸気Ｒｖｈを吸収して濃度が低下した中間溶液Ｓｂとなり、貯留部６３に貯留される。伝熱管６１は、通常運転時に中間溶液Ｓｂに没入しないように、貯留部６３よりも上方に配設されている。貯留部６３には、貯留された中間溶液Ｓｂの液位を検出する高温吸収器液位検出器６４が配設されている。

被加熱媒体気液分離器６５は、高温吸収器ＡＨの伝熱管６１を流れて加熱された被加熱媒体Ｗを導入し、被加熱媒体蒸気Ｗｖと被加熱媒体液Ｗｑとを分離する機器である。気液分離器６５には、内部に貯留する被加熱媒体液Ｗｑの液位を検出する気液分離器液位検出器６６が設けられている。気液分離器６５の底部と高温吸収器ＡＨの伝熱管６１の一端とは、被加熱媒体液Ｗｑを伝熱管６１に導く被加熱媒体液管９２で接続されている。液管９２は下側に凸になったＵ字形の配管９２となっており、伝熱管６１の内部で被加熱媒体液Ｗｑが蒸気に変化して密度が大幅に減少することを利用し、気液分離器６５の貯留部と伝熱管６１とで気泡ポンプとして機能させて、冷媒を伝熱管６１と気液分離器６５の間を循環させている。伝熱管６１の出口側は被加熱媒体管９３で、気液分離器６５に接続されている。

また、気液分離器６５には、蒸気として系外に供給した被加熱媒体Ｗを補うため、被加熱媒体（補給水）補給水Ｗｑを系外から導入する被加熱媒体配管（補給水管）９０が接続されている。補給水管９０には、気液分離器６５に向けて補給水Ｗｑを圧送する補給水ポンプＷＰと、逆止弁９１と、補給水Ｗｑを熱源温水で予熱する補給水熱交換器ＨＷとが配設されている。補給水ポンプＷＰは、気液分離器液位検出器６６の信号により、気液分離器６５内の被加熱媒体液Ｗｑの液位に応じて発停制御または回転速度制御されるように構成されている。また、気液分離器６５には、被加熱媒体蒸気Ｗｖを系外に供給する被加熱媒体蒸気供給管９４が上部（典型的には頂部）に接続されている。被加熱媒体蒸気供給管９４には、系外に供給する被加熱媒体蒸気Ｗｖの流量を調節することで気液分離器６５内の圧力を調節する圧力調節弁９５と、被加熱媒体蒸気Ｗｖの気液分離器６５内への逆流を防ぐ逆止弁９６とが配設されている。気液分離器６５には、内部の静圧を検出する気液分離器圧力センサ９７が設けられている。圧力調節弁９５は、気液分離器圧力センサ９７で検出された圧力に応じて圧力調節弁９５の開度を調節することができるように構成されている。

次に吸収ヒートポンプ１の溶液側のサイクルを前述と重複する部分もあるが説明する。再生器Ｇで、希溶液Ｓｗは、希溶液散布装置１２から散布される。希溶液散布装置１２から散布された希溶液Ｓｗは、伝熱管１１を流れる熱源温水ｈによって加熱され、散布された希溶液Ｓｗ中の冷媒が蒸発して濃溶液Ｓａとなり、再生器Ｇの下部に貯留される。他方、希溶液Ｓｗから蒸発した冷媒Ｒは再生器冷媒蒸気Ｒｖｇとして凝縮器Ｃへと移動する。再生器Ｇの下部に貯留された濃溶液Ｓａは、溶液ポンプＳＰにより、濃溶液管７０を介して高温吸収器ＡＨの溶液散布装置６２に圧送される。このとき、高温吸収器ＡＨの貯留部６３に貯留された中間溶液Ｓｂが所定の液位になるように、高温吸収器液位検出器６４の検出液位に応じて溶液ポンプＳＰの回転速度が調節され、高温吸収器ＡＨへ流入量が調整される。濃溶液管７０を流れる濃溶液Ｓａは、まず低温溶液熱交換器ＨＬで希溶液Ｓｗと熱交換して温度上昇し、その後中温溶液熱交換器ＨＭで中間溶液Ｓｃと熱交換してさらに温度上昇、その後高温溶液熱交換器ＨＨで中間溶液Ｓｂと熱交換してさらに温度が上昇して高温吸収器ＡＨに流入し、溶液散布装置６２から散布される。

高温吸収器ＡＨで、溶液散布装置６２から散布され伝熱管６１に振りかかった濃溶液Ｓａは、高温冷媒蒸気Ｒｖｈを吸収し、濃度が低下して中間溶液Ｓｂとなり、貯留部６３に貯留される。貯留部６３内の中間溶液Ｓｂは、位置ヘッド及び蒸気圧力差により中温吸収器ＡＭに向かって溶液配管７１を通り、高温溶液熱交換器ＨＨで濃溶液Ｓａと熱交換して温度が低下し、減圧器としてのオリフィス７２を経て、中温吸収器ＡＭの溶液散布装置５２に至る。なお、高温吸収器ＡＨからの流出量の駆動力（圧力ヘッドと位置ヘッド）の中で位置ヘッドの割合は非常に小さいので、起動時の流量は非常に少なくなる。起動時で高温吸収器ＡＨと中温吸収器ＡＭとの蒸気圧力差が小さいときには、減圧器をバイパスする配管７２ｂと溶液弁ＶＢＸを設けておいて開とすることで、流量を増大させ起動を速める効果を出すことができる。溶液弁ＶＢＸの開閉は、高温吸収器ＡＨの状態検知器（溶液温度あるいは冷媒蒸気圧力センサあるいは高温吸収器ＡＨと中温吸収器との差圧センサなど）を基に、温度あるいは圧力あるいは圧力差が所定の値以上に上昇して閉止とする。本実施例では、高温吸収器ＡＨの冷媒蒸気圧力を圧力検出器６９で検出し、溶液弁ＶＢＸの操作を行っている。なお、前述のように高温吸収器液位検出器６４の検出液位に応じて溶液ポンプＳＰが調節されるので、高温吸収器ＡＨからの流出量に見合った高温吸収器ＡＨへの流入量が確保される。

中温吸収器ＡＭで、中間溶液Ｓｂは、溶液散布装置５２から伝熱管５１に向けて散布され、中温蒸発器ＥＭから移動してきた冷媒蒸気Ｒｖｍを吸収し、その際に発生する吸収熱で伝熱管５１内すなわち高温蒸発器ＥＨを流れる冷媒液Ｒｑを加熱して高温冷媒蒸気Ｒｖｈとする。中間冷媒蒸気Ｒｖｍを吸収した中間溶液Ｓｂは、濃度が低下して中間溶液Ｓｃとなり、貯留部５３に貯留される。下部の貯留部５３に貯留された中間溶液Ｓｃは、中間溶液管７４に設けられた溶液循環補助ポンプＳＰＸにより加圧され、貯留部液位検出器５４の信号を基に操作される溶液調節弁ＶＭで流量調節され、中温溶液熱交換器ＨＭで濃溶液Ｓａと熱交換して温度が低下し、低温吸収器ＡＬの溶液散布装置４２に導かれる。このとき、溶液調節弁ＶＭは液位が上昇すると開度が大きくなり、液位が低下すると開度が小さくなるように制御される。液位検出器５４による流量調節により、中温吸収器に流入してきた溶液に対応して、過不足なく流出量を調節することができる。なお、液位検出器５４と溶液調節弁ＶＭとは、一体化したフロート弁で代用してもよい。

溶液循環補助ポンプＳＰＸの本来の目的は、ヒートポンプ起動時の中温吸収器ＡＭと低温吸収器ＡＬとの圧力差が小さい時に、設置位置の低い中温吸収器ＡＭから高い位置の低温吸収器ＡＬに、溶液を送るために設けたものである。溶液循環補助ポンプＳＰＸと並列に二点鎖線で示したチェッキ弁ＣＫＸを有する配管７４ｂを設け、中温吸収器ＡＭと低温吸収器ＡＬとの圧力差を検知あるいは高温吸収器ＡＨの状態から推定して、溶液循環補助ポンプＳＰＸへの動力供給をインバータで調節することもでき、この場合、中温吸収器ＡＭと低温吸収器ＡＬとの圧力差が通常のヒートポンプ運転状態に近づくにつれ、溶液循環補助ポンプＳＰＸへの動力供給を減らすと、チェッキ弁ＣＫＸを通る溶液流量が増加する。

中温吸収器ＡＭと低温吸収器ＡＬとの圧力差が通常のヒートポンプ運転状態では、圧力差で溶液を送ることができるので、溶液循環補助ポンプＳＰＸを停止しても差し支えない。このとき溶液は、溶液循環補助ポンプＳＰＸのスキマとチェッキ弁ＣＫＸを通して中温吸収器ＡＭから低温吸収器ＡＬに流れる。なお、ポンプの形式によっては、例えば渦巻ポンプなどの場合、ポンプが停止しているときでも溶液が容易にポンプ内を通過することができるので、チェッキ弁ＣＫＸおよび配管７４ｂを設けなくてもよい。

低温吸収器ＡＬに導入された中間溶液Ｓｃは、溶液散布装置４２から伝熱管４１に向けて散布され、低温蒸発器ＥＬから移動してきた冷媒蒸気Ｒｖｌを吸収し、その際に発生する吸収熱で伝熱管４１内すなわち中温蒸発器ＥＭを流れる冷媒液Ｒｑを加熱して冷媒蒸気Ｒｖｍとする。冷媒蒸気Ｒｖｌを吸収した中間溶液Ｓｃは、濃度が低下して希溶液Ｓｗとなり、低温吸収器ＡＬの下部出口部に集り、希溶液配管７７を通り、低温溶液熱交換器ＨＬで濃溶液Ｓａと熱交換して温度が低下し、減圧器としてのオリフィス７８を経て再生器Ｇの溶液散布装置１２に導かれる。

低温吸収器ＡＬから再生器Ｇに戻った希溶液Ｓｗは、再生器Ｇで加熱濃縮されて濃溶液Ｓａとなり、サイクルを一巡する。

制御装置１００は、吸収ヒートポンプ１の運転を制御する機器である。制御装置１００は、冷媒液ポンプＲＰ、溶液ポンプＳＰ、溶液循環補助ポンプＳＰＸ、補給水ポンプＷＰなどとそれぞれ信号ケーブルで接続されており、これらの発停や回転速度の調節を行うことができるように構成されている。これまでの説明では高温吸収器液位検出器６４の出力を直接入力して制御されることとした溶液ポンプＳＰ、及び気液分離器液位検出器６６の出力を直接入力して制御されることとした補給水ポンプＷＰ等は、制御装置１００を介して（検出器の出力信号を一旦制御装置１００に入力して）制御されることとしてもよい。同様に、操作端となる溶液調節弁ＶＭ、バイパス弁ＶＢＸ、冷媒流量調節弁８１、８２、８５と、対応する検出器との関係も制御装置１００を介して制御されることとしてもよい。

図２のデューリング線図を参照して、図１の吸収ヒートポンプ１の作用を簡略化して再度説明する。図２（ａ）のデューリング線図は、縦軸に冷媒Ｒ（本実施の形態では水）の露点（溶液の蒸気圧に対する飽和温度）を、横軸に溶液Ｓ（本実施の形態ではＬｉＢｒ水溶液）の温度をとっている。右上がりの直線は溶液Ｓの等濃度線を表し、右側の直線ほど高濃度、左側の直線ほど低濃度であり、図中の露点０℃を通る右上がりの線は溶液濃度０％（すなわち冷媒のみ）の冷媒線Ｒである。なお、縦軸が示す露点は飽和圧力と対応関係にあるため、本実施の形態のヒートポンプサイクルでは、縦軸は内部圧力を表していると見ることもできる。

図２中、吸収ヒートポンプ１の定格運転における溶液Ｓの状態は溶液線ＳＬで表され、定格運転における冷媒Ｒの状態は冷媒線Ｒ上の点で表されている。本実施の形態の定格条件（設計条件）は、凝縮器Ｃの伝熱管２１に出入りする冷却水ｃｗの入口温度が２５℃、出口温度が３０℃、再生器Ｇの伝熱管１１に流入する熱源温水ｈの温度が９０℃、低温蒸発器ＥＬの伝熱管３１から導出される熱源温水ｈの温度が７５℃であり、気液分離器６５から供給される被加熱媒体蒸気Ｗｖの圧力を０．８ＭＰａ（ゲージ圧）に調節している。図２（ａ）で、Ｇは再生器Ｇの溶液Ｓの状態を、ＡＬは低温吸収器ＡＬの溶液Ｓの状態を、ＡＭは中温吸収器ＡＭの溶液Ｓの状態を、ＡＨは高温吸収器ＡＨの溶液Ｓの状態を表している。これらの溶液の状態が水平方向に伸びているのは、等圧下で溶液Ｓの濃度が変化していることを表している。傾斜線Ｓａは濃溶液の温度変化、Ｓｂは高温吸収器出口の中間溶液の温度変化、Ｓｃは中温吸収器出口の中間溶液の温度変化、Ｓｗは低温吸収器出口の希溶液の温度変化を表す。また、Ｃは凝縮器Ｃの状態を、ＥＬは低温蒸発器ＥＬの状態を、ＥＭは中温蒸発器ＥＭの状態を、ＥＨは高温蒸発器ＥＨの状態をそれぞれ表している。図２から明らかなように、ヒートポンプサイクル中で最も圧力が高くなるのは高温蒸発器ＥＨである。なお、高温吸収器ＡＨは高温蒸発器ＥＨに連通しており、厳密に言えば冷媒Ｒの蒸気の下流側となるので、圧力損失分だけ低くなるが、ほぼ同じ圧力とみなせる。

再生器Ｇで、希溶液Ｓｗは加熱濃縮され、冷媒蒸気Ｒｖｇを凝縮器Ｃに放出し、濃溶液Ｓａとなる。濃溶液Ｓａは、溶液ポンプにより昇圧されて高温吸収器ＡＨに送られる。その途中で、希溶液Ｓｗ、中間溶液Ｓｃ、中間溶液Ｓｂと順次熱交換して温度が上昇し、高温吸収器ＡＨに入る。

高温吸収器ＡＨで、濃溶液Ｓａは、高温蒸発器ＥＨからの高温冷媒蒸気Ｒｖｈを吸収し、濃度が低下して中間溶液Ｓｂとなる。高温蒸発器ＥＨの露点（冷媒蒸気の飽和温度）と平衡する溶液温度（濃度Ｓａ〜Ｓｂ）は高温であり、被加熱媒体Ｗを高温化することができる。中間溶液Ｓｂは、高温吸収器ＡＨと中温吸収器ＡＭの高位差（位置ヘッド）及び内圧の差（圧力ヘッド）により、高温吸収器ＡＨから中温吸収器ＡＭに向かって流れ、途中で濃溶液Ｓａと熱交換して温度が低下して、中温吸収器ＡＭに入る。

中温吸収器ＡＭで、中間溶液Ｓｂは、中温蒸発器ＥＭからの冷媒蒸気Ｒｖｍを吸収し、濃度が低下して中間溶液Ｓｃとなる。中温蒸発器ＥＭの冷媒の露点と平衡する溶液温度（濃度Ｓｂ〜Ｓｃ）は高温蒸発器ＥＨの冷媒の露点よりも高温であり、中温吸収器ＡＭの溶液で、高温蒸発器ＥＨの冷媒を加熱蒸発させることができる。中間溶液Ｓｃは、本実施形態では、溶液循環補助ポンプＳＰＸ及び／又はチェッキ弁ＣＫＸを通り、溶液調節弁ＶＭで流量調節され、濃溶液Ｓａと熱交換して温度が低下し、低温吸収器ＡＬに導かれる。（前述のように、通常の運転状態では、溶液循環補助ポンプＳＰＸは停止しておくこともできる）。

低温吸収器ＡＬで、中間溶液Ｓｃは、低温蒸発器ＥＬからの冷媒蒸気Ｒｖｌを吸収し、濃度が低下して希溶液Ｓｗとなる。低温蒸発器ＥＬの冷媒の露点と平衡する溶液温度（濃度Ｓｃ〜Ｓｗ）は中温蒸発器ＥＭの冷媒の露点よりも高温であり、低温吸収器ＡＬの溶液で、中温蒸発器ＥＭの冷媒を加熱蒸発させることができる。希溶液Ｓｗは、低温吸収器ＡＬと再生器Ｇとの高位差（位置ヘッド）及び内圧の差（圧力ヘッド）により、低温吸収器ＡＬから再生器Ｇに向かって流れ、途中で濃溶液Ｓａと熱交換して温度が低下して、再生器Ｇに戻り、溶液サイクルを一巡する。

次に、起動から通常運転までの動作について説明する。運転前、溶液Ｓの大部分は再生器Ｇ下部の貯留部１３に貯留されており、運転開始とともにこの溶液Ｓは、溶液ポンプＳＰにより高温吸収器ＡＨの溶液散布装置６２に送られる。溶液ポンプＳＰの回転速度は高温吸収器ＡＨの液面検出器６４の信号を基に操作されるのであるが、最大回転速度を高温吸収器ＡＨの状態値（たとえば蒸気圧）で制限し、起動直後に通常運転時の回転速度よりも低い速度からスムーズに立ち上がるようにしている。（制限を加えない場合、起動直後に最大回転速度になり、その後液面上昇で急激に回転速度が低下する急変動作が生じる）。ヒートポンプ起動時に、高温吸収器ＡＨから中温吸収器ＡＭへと流出する流量は、高温吸収器ＡＨと中温吸収器ＡＭの蒸気圧力差が小さく、高温吸収器ＡＨ出口液面と中温吸収器ＡＭの溶液散布装置５２の位置ヘッド差を主な駆動力としている。高温吸収器液位検出器６４の信号により溶液ポンプＳＰの回転速度が調整されて、高温吸収器ＡＨへ溶液の流入量は流出能力に見合ったものとなる。起動時で、蒸気圧力差がないとして、定格運転時の温度や蒸気圧の状態での流量に対し、１３〜１５％程度の流量となる。

中温吸収器ＡＭに流入した溶液は、伝熱管５１に散布されて、貯留部５３を経由して、補助溶液ポンプＳＰＸで、低温吸収器ＡＬへと圧送される。その流量は、液位検出器５４によって、溶液弁ＶＭで調節され、流入量に見合うように制御される。低温吸収器ＡＬに流入した溶液は、伝熱管４１に散布されたあと、低温吸収器出口部と再生器散布装置１２との位置ヘッド差を主な駆動力として、配管７７を通り、再生器Ｇの溶液散布装置１２から伝熱管１１に散布され、貯留部１３に戻る。溶液濃度が途中で変化がなく、蒸気圧も起動時のままとすれば、溶液の流量は高温吸収器ＡＨ、中温吸収器ＡＭ、低温吸収器ＡＬ、再生器Ｇで同一流量のまま循環されることになる。

熱源温水ｈは、再生器伝熱管１１で溶液Ｓを加熱し、次いで低温蒸発器ＥＬの伝熱管３１で冷媒液Ｒｑを加熱蒸発させる。低温蒸発器で発生した冷媒蒸気Ｒｖｌは低温吸収器ＡＬに入り、伝熱管４１の周囲で溶液Ｓに吸収され、前記溶液Ｓは吸収熱で昇温し、蒸発器ＥＬの冷媒温度よりも高温になって、伝熱管４１内部の中温蒸発器ＥＭの冷媒液を加熱蒸発させる。中温蒸発器ＥＭで発生した冷媒蒸気Ｒｖｍは、気液分離器４５を経由して、中温吸収器ＡＭに入り、溶液Ｓに吸収される。中温吸収器で溶液Ｓは吸収熱で昇温され、蒸発器ＥＭの冷媒温度よりも高温になり、伝熱管５１内部の高温蒸発器ＥＨの冷媒液を加熱蒸発させる。高温蒸発器ＥＨで発生した冷媒蒸気Ｒｖｈは、気液分離器５５を経由して、高温吸収器ＡＨに入り、高温吸収器ＡＨの蒸気圧を上げるとともに、溶液Ｓに吸収され、溶液Ｓはその吸収熱で高温になる。

各蒸発器の冷媒温度が上昇すると共に、各吸収器の蒸気圧が上昇し、溶液温度も次第に上昇していく。蒸気圧上昇と共に、機器間の蒸気圧差も大きくなり、溶液循環量が増大していき、各部の温度圧力とも、通常運転の蒸気圧分布に近づいていく。高温吸収器ＡＨの伝熱管６１内の被加熱媒体は加熱され蒸発はするが、圧力センサ９７で蒸気弁９５が調節されており、所定の圧力以下では、外部に供給されることはなく、高温吸収器ＡＨの加熱能力は、主に内部の溶液温度や被加熱媒体の温度上昇に使われので、急激な温度上昇、圧力上昇があり、起動から通常運転へと立ち上がることになる。

ただし、起動時の蒸気圧力差がないとき、通常運転時の流量の１３〜１５％程度であり、散布装置がスプレーノズルであるような場合には、ノズル部でスプレーが拡がらず、各吸収器および再生器Ｇの伝熱管部には糸状で落下し、伝熱管群で徐々に拡がってはいくが、管群上部には溶液で濡れない部分が生じ、伝熱が悪化して、起動に時間がかかることになる。

そこで、図１の高温吸収器ＡＨ出口からの溶液配管７１のオリフィス７２をバイパスする配管７２ｂのバイパス弁ＶＢＸを開にして、起動時の流量を増やすことができる。例えば、バイパス弁の開口面積がオリフィスの開口面積の２倍であるとすれば、バイパス弁ＶＢＸを開にしたときの流路面積はオリフィス単独の場合の３倍になり、流量は通常運転時の約４０％となって散布状態を改善、伝熱管の伝熱をよくすることができて起動時間を短縮することができる。散布装置がスプレーノズルの場合だけでなく、滴下式であっても、流量が増えることで起動時間を短縮させることができる。

次に、図２（ｂ）を参照して、その吸収ヒートポンプ１の缶胴の概略配置を説明すると、 再生器Ｇと凝縮器Ｃを収めた缶胴を下側に、低温吸収器ＡＬと低温蒸発器ＥＬを収めた缶胴を上側にした第一缶胴構成の横に、上部に高温吸収器ＡＨを収めた缶胴、下部に中温吸収器ＡＭを収めた缶胴とした第二缶胴構成を配置している。第一缶胴構成の両缶胴は幅広であり、これらを左右に配置するよりも、ヒートポンプ全体としての幅を抑えることができる。なお、この図では第一缶胴構成と第二缶胴構成を左右に平行して配置しているが、クロスするように、すなわち、たとえば上部缶胴同士を左右入れ替えた配置としてもよい。また、缶胴を支える架台を各缶胴で独立して設けているが、共通架台としてもよい。

次に図３を参照して、本発明の第２の実施の形態に係る三段昇温型の吸収ヒートポンプ２を説明する。吸収ヒートポンプ１との大きな違いは、吸収ヒートポンプ１が中温吸収器ＡＭからの溶液Ｓｃを低温再生器ＡＬの散布装置４２に導いているのに対し、吸収ヒートポンプ２は中温吸収器ＡＭからの溶液Ｓｃを再生器Ｇの散布装置１２に導くとともに、低温吸収器ＡＬの散布装置４２には再生器Ｇで濃縮した溶液Ｓａを導いている点である。中温吸収器ＡＭからの溶液Ｓｃを低温吸収器ＡＬよりも低圧の再生器Ｇに溶液を導き、また、低温吸収器ＡＬより再生器Ｇの方が低位置なので、溶液循環補助ポンプＳＰＸの動力が減り、また、起動後に中温吸収器ＡＭの圧力上昇に伴ってポンプＳＰＸを停止しても溶液循環ができるようになるまでの時間を短縮することもでき、消費動力を減らすことができる。

また、吸収ヒートポンプ１との違いに、高温吸収器ＡＨから中温吸収器ＡＭへの溶液配管７１のオリフィス７２に対して、バイパス配管７２ｂとバイパス弁ＶＢＸを設けていないことがあるが、図１と同様に設けても差し支えない。

また、吸収ヒートポンプ１との違いは、中温吸収器出口液位検出器と流量調節弁ＶＭを一体化したフロート弁とした点にも違いがあるが、図１からの変形例を示したものであり、図１と同じ方式にしても差し支えない。

また、吸収ヒートポンプ１が高温吸収器ＡＨへの流入量を調節するため、溶液ポンプＳＰの回転速度を調整しているのに対し、吸収ヒートポンプ２では、溶液ポンプＳＰの吐出部に調節弁ＶＨを設けて調節しているが、図１からの変形例を示したものであり、図１と同じように溶液ポンプＳＰの回転速度を調節しても差し支えない。

再生器Ｇで濃縮した溶液Ｓａを溶液ポンプＳＰの吐出側で調節弁ＶＨの下流から分岐し、流量制限オリフィス７６ｆを介して低温吸収器ＡＬの溶液散布装置４２に導き、低温吸収器ＡＬから再生器Ｇへの溶液配管７７には、減圧器としてのオリフィス７８が入って、溶液流量が規定されている。調節弁ＶＨは高温吸収器ＡＨの液位検出器６４の信号で操作されており、高温吸収器の状態（圧力の影響など）が反映され、低温吸収器への流量にも間接的に反映される。すなわち、ヒートポンプが起動中で低温吸収器から再生器への流出能力が少ない時には、調節弁ＶＨにより通常運転時よりも減圧された圧力で低温吸収器ＡＬに導入されるので、低温吸収器ＡＬへの流入溶液量は通常運転時よりも少量となって、低温吸収器出口の液位が許容範囲（低温吸収器出口から低温溶液熱交換器までの間）におさまることになる。なお、低温吸収器ＡＬ出口部に貯留部と液位検出器（図示せず）を設け、流量制限オリフィス７６ｆの代わりに、前記低温吸収器ＡＬの液位検出器の信号で動作する調節弁（図示せず）を設けて、低温吸収器ＡＬからの流出能力に見合った溶液量を流入するよう調節することもでき、こうすると起動時の低温吸収器ＡＬの溶液循環量を増して起動時間をさらに短縮することができる。

次に図４を参照して、本発明の第３の実施の形態に係る三段昇温型の吸収ヒートポンプ３を説明する。吸収ヒートポンプ３は、高温吸収器ＡＨを下側に、中温吸収器ＡＭを上側に配置し、再生器Ｇと低温吸収器ＡＬは図１、図３と同じように再生器Ｇを下側、低温吸収器ＡＬを上側に配置している。

吸収ヒートポンプ３では、補助溶液循環装置として、高温吸収器ＡＨ出口の溶液Ｓｂを再生器Ｇの下部に、直接戻すことのできる弁ＶＢを有する配管７９を設けている。高温吸収器ＡＨからの溶液出口が、再生器散布装置よりも下側になる構成では、高温吸収器ＡＨの缶胴内蒸気圧が再生器Ｇの缶胴内蒸気圧とほぼ同じになっている起動時には、高温吸収器ＡＨからの溶液Ｓｂを再生器Ｇの散布装置１２に戻せないので、補助溶液循環装置が必要になるが、前述のヒートポンプ１あるいは２のような、動力を必要とする溶液循環補助ポンプＳＰＸを用いるのではなく、起動時の循環を補助する流路７９を設けたものである。ただし、起動時に低温吸収器ＡＬに溶液Ｓが供給されないと、中温吸収器ＡＭに冷媒蒸気を供給する中温蒸発器ＥＭ（伝熱管４１の内側）の加熱ができないので、溶液ポンプＳＰ出口部から溶液Ｓａを分岐して、低温吸収器ＡＬに供給している。

吸収ヒートポンプ３の通常の運転時の溶液循環を簡単に説明する。再生器Ｇで、希溶液Ｓｗは伝熱管１１に散布され、熱源温水ｈによって加熱濃縮され濃溶液Ｓａとなる。濃溶液Ｓａは、溶液ポンプＳＰにより加圧され、高温吸収器ＡＨ，中温吸収器ＡＭ，低温吸収器ＡＬに並列に供給される。それぞれの供給配管中には溶液熱交換器があり、その被加熱側を通って各吸収器に導かれる。各吸収器でそれぞれ冷媒蒸気を吸収して薄くなった溶液Ｓは、それぞれの溶液熱交換器の加熱側を通り、直接、再生器散布装置１２へと導かれる。

高温吸収器ＡＨからの溶液は、定格運転時の高温吸収器ＡＨと再生器Ｇ間の蒸気圧差と位置ヘッド差で高温吸収器ＡＨの定格流出量になるように、流出側配管７１中のオリフィス７２で流量制限をしている。高温吸収器出口の貯留部６３には液位検出器６４があり、その信号を基にインバータを用いて溶液ポンプＳＰの回転速度を調節して、高温吸収器ＡＨへの溶液流入量を調節し出入口の流量バランスをとっている。

中温吸収器ＡＭからの溶液は、定格運転時の中温吸収器ＡＭと再生器Ｇ間の蒸気圧差と位置ヘッド差で中温吸収器ＡＭの定格流出量になるように、流出側配管７４中のオリフィス７５で流量制限をしている。中温吸収器出口の貯留部５３には液位検出器５４があり、その信号と流量調節弁ＶＭで中温吸収器ＡＭへの流入量を調節し、出入口の流量バランスをとっている。なお、液位検出器５４と流量調節弁ＶＭとは、一体化したフロート弁であっても差し支えない。また、濃溶液配管７０から中温吸収器ＡＭの溶液散布装置への配管中に、中温吸収器ＡＭへの流入量を規定するオリフィスを設け、液位検出器の信号で流出能力を調節する調節弁をオリフィス７５に代えて設けてもよい。

低温吸収器ＡＬへの濃溶液Ｓａの流入量は、低温吸収器ＡＬへの溶液配管７６にあるオリフィス７６ｆで規定し、流出能力は、低温吸収器ＡＬの出口から再生器Ｇの散布装置までの溶液配管７７にあるオリフィス７８で調節し、温吸収器ＡＬの蒸気圧変動分を低温吸収器ＡＬ出口から低温熱交換器ＨＬまでの配管内に液面を作るように、すなわち液シール管になるように設計している。なお、低温吸収器出口に溶液貯留部と液位検出器を設け、その信号と調節弁で低温吸収器ＡＬへの流入量（オリフィス７６ｆの代わりに調節弁取付）または流出量（オリフィス７８の代わりに調節弁取付）を調節し、出入口の流量バランスをとってもよい。

次に、起動から通常運転までの動作について説明する。運転前、溶液Ｓの大部分は再生器Ｇ下部の貯留部１３に貯留されており、運転開始とともにこの溶液Ｓは、溶液ポンプＳＰにより高温吸収器ＡＨ、中温吸収器ＡＭ、および低温吸収器ＡＬのそれぞれの溶液散布装置に送られる。高温吸収器ＡＨ、中温吸収器ＡＭの流入量は、それぞれの吸収器の貯留部に設けられた液位検出器の信号を基に調整される。液位は流出能力と流入量の関係で決まり、流出能力が流入量より小さいと液位が上昇して流入量を減少させ、流入量と流出量がバランスする液位で運転される。起動時は、各吸収器と再生器Ｇとの間の蒸気圧差がほとんどないため、各吸収器の貯留部の液位と再生器Ｇの溶液散布装置との高位差（位置ヘッド）で流出量が支配される。

本実施例の場合、高温吸収器ＡＨの位置が低いため、起動時に高温吸収器ＡＨの出口よりも高い位置にある再生器Ｇの散布装置１２に戻すことができない。そこで、高温吸収器ＡＨの出口から再生器Ｇの散布装置１２に溶液Ｓｂを導く配管７１で、中温溶液熱交換器ＨＭよりも下流側に分岐点を設け、該分岐点から再生器Ｇの下部に溶液を導く配管７９とその配管７９中に弁ＶＢを設け、起動時に弁ＶＢを開にし、高温吸収器ＡＨの溶液を再生器Ｇに戻せるようにしている。配管７１の分岐点の下流（再生器散布装置１２側）には、チェッキ弁７１ｃｋを設け、低温吸収器ＡＬや中温吸収器ＡＭから再生器散布装置１２に戻ってきた溶液Ｓが配管７９に入り込まないようにしている。

低温蒸発器で熱源温水ｈにより加熱されて発生した冷媒蒸気Ｒｖｌは、低温吸収器ＡＬで伝熱管４１に散布されている溶液Ｓに吸収される。冷媒蒸気を吸収した溶液Ｓは、吸収熱で昇温して蒸発器ＥＬの冷媒温度よりも高温になって、伝熱管４１内部の中温蒸発器ＥＭの冷媒液を加熱蒸発させ、溶液は希溶液Ｓｗとなって、再生器溶液散布装置１２に戻る。中温吸収器ＡＭでは、中温蒸発器ＥＭで発生した冷媒蒸気Ｒｖｍを吸収し、吸収熱で昇温し、中温蒸発器ＥＭの冷媒温度よりも高温になり、伝熱管５１内部の高温蒸発器ＥＨの冷媒液を加熱蒸発させ、中間溶液Ｓｃとなって、再生器溶液散布装置１２に戻る。再生器散布装置１２に戻った溶液Ｓは伝熱管１１に散布され、熱源温水ｈにより加熱濃縮される。

高温吸収器ＡＨの圧力は、冷媒蒸気Ｒｖｈを発生させる高温蒸発器ＥＨとほぼ同じであり、高温吸収器に濃溶液Ｓａが供給されなくても上昇する。溶液ポンプＳＰは中温吸収器ＡＭおよぼ低温吸収器ＡＬに濃溶液Ｓａを供給するため運転を続ける必要があり、また圧力ヘッドも必要なので、起動時に弁ＶＢを開として高温吸収器ＡＨからの溶液が配管７９を通して、再生器Ｇに戻るようにしている。高温吸収器ＡＨの溶液の流出能力が確保されているので、流出量に対応する流入量があり、濃溶液Ｓａは、高温蒸発器ＥＨで発生した冷媒蒸気Ｒｖｈを吸収し昇温される。

各蒸発器の冷媒温度が上昇すると共に、各吸収器の蒸気圧が上昇し、その圧力は冷媒温度に対する飽和圧力となる。厳密に言えば、蒸発器から吸収器に流動するときの流動抵抗分低下するが、この抵抗は無視できる程度のものである。蒸気圧上昇と共に、各吸収器と再生器Ｇ間の蒸気圧差が大きくなり、溶液循環量が増大していき、各部の温度圧力とも、通常運転の蒸気圧分布に近づいていく。溶液弁ＶＢの開度は、例えば、高温吸収器ＡＨの蒸気圧力に比例した開度（低圧時閉止、高圧時開）、あるいはオン・オフで調節してもよく、所定の圧力になれば全閉とする。伝熱管６１内の被加熱媒体の外部への供給は、圧力センサ９７と蒸気弁９５で調節されており、起動中は被加熱媒体の圧力が低く外部に供給されることはない。起動中、高温吸収器ＡＨの加熱能力は、内部の溶液温度や被加熱媒体の温度上昇に使われので、急激な温度上昇、圧力上昇があり、起動から通常運転へと立ち上がることになる。

中温吸収器ＡＭおよび低温吸収器ＡＬへの溶液供給は、ポンプＳＰによって行い、中温吸収器への流量調整は調節弁ＶＭで行っているが、この変形例として、図４に二点鎖線で示した溶液ポンプＳＰＭを設け、高温吸収器ＡＨには溶液ポンプＳＰで、中温と低温吸収器には溶液ポンプＳＰＭで溶液を供給するようにし、中温吸収器への流入量調節は、液位検出器５４を基に、溶液ポンプＳＰＭの回転数制御としてもよい。ポンプを分けることにより、中温・低温吸収器に供給する溶液を圧送するポンプの圧力ヘッドを下げることができ、必要なポンプ駆動エネルギーの削減ができ、また調節機器も調節弁ＶＭからインバータに替えることもでき、調節器の選択範囲が広がる。

次に図５を参照して、本発明の第４の実施の形態に係る三段昇温型の吸収ヒートポンプ４を説明する。吸収ヒートポンプ４では、再生器Ｇの伝熱管１１を上下に分割、上流側を伝熱管１１、下流側を伝熱管１６とする。散布装置１２で伝熱管１１に溶液を散布し加熱濃縮後の溶液は貯留部１３に貯留し、散布装置１７で伝熱管１６に溶液を散布して加熱濃縮後の溶液は貯留部１８に貯留する構造としている。貯留部１３と貯留部１８とは、隔壁１４で区分けしているが、Ｕ字管１９で、溶液の往来は許容している。

通常運転時の溶液の流れを、図５を参照して説明する。貯留部１８に貯留された溶液Ｓｄは、低温溶液ポンプＳＰＬで、低温溶液熱交換器ＨＬの被加熱側を経由して低温吸収器ＡＬの溶液散布装置４２に導かれて伝熱管４１の外面に降りかかり、低温蒸発器ＥＬからの冷媒蒸気Ｒｖｌを吸収して、希溶液Ｓｗとなって下部の貯留部４３に貯留される。貯留部４３には、液位検出器４４があり、この液位からの信号で、低温溶液ポンプＳＰＬの回転速度を操作して低温吸収器ＡＬへの流量を調節し、液面が貯留部４３内に保持できるようにする。貯留部４３の希溶液Ｓｗは低温溶液熱交換器ＨＬの加熱側を経由して、再生器Ｇの溶液散布装置１７に導かれ、伝熱管１６の温水熱源ｈで加熱濃縮され、下部の貯留部１８に戻る。伝熱管４１の内側は中温蒸発器ＥＭになっていて、伝熱管４１外面の吸収熱で冷媒蒸気Ｒｖｍが発生する。なお、貯留部４３および液位検出器４４を設けずに、図４の場合と同じように液シール管内に液面を作ればよいとし、低温溶液ポンプＳＰＬの回転速度を、たとえば低温蒸発器ＥＬの蒸発温度あるいは高温吸収器ＡＨの圧力（低温蒸発器の状態は、間接的ではあるが高温吸収器の状態と関連がある）に対応してインバータで調節するなど別の制御方式にしてもよい。

再生器Ｇ下部の貯留部１３に貯留された溶液Ｓａは、溶液ポンプＳＰで、中温溶液熱交換器ＨＭと高温溶液熱交換器ＨＨの被加熱側を経由して高温吸収器ＡＨに導かれ、高温蒸発器ＥＨからの冷媒蒸気Ｒｖｈを吸収して中間溶液Ｓｂとなり、下部の貯留部６３に貯留する。貯留部６３の液位検出器６４の信号で、溶液ポンプＳＰの回転速度をを操作し、高温吸収器ＡＨへの溶液流量を調節する。

貯留部６３の中間溶液Ｓｂは高温溶液熱交換器ＨＨの加熱側を経由し、さらに減圧器７２を経由して中温吸収器ＡＭに導かれ、伝熱管５１の外面で中温蒸発器からの冷媒蒸気Ｒｖｍを吸収して中間溶液Ｓｃとなり、下部の貯留部５３に貯留する。貯留部５３の液位検出器の信号と溶液弁ＶＭで流出量を調節し、貯留部５３の液位をほぼ一定に保っている。伝熱管５１の内側は高温蒸発器ＥＨになっており、伝熱管５１外面の吸収熱で冷媒蒸気Ｒｖｈが発生する。

貯留部５３からの溶液Ｓｃは、低温溶液熱交換器ＨＭの加熱側および溶液弁ＶＭを通り、再生器Ｇの溶液散布装置１２に導かれ、伝熱管１１の温水熱源ｈで加熱濃縮されて濃溶液Ｓａとなり、下部の貯留部１３に戻る。熱源温水ｈは、伝熱管１１の下側から入って、溶液散布装置１２からの溶液Ｓｃを加熱した後、溶液散布装置１７からの溶液Ｓｗを加熱しているので、溶液散布装置１２からの溶液の方が溶液散布装置１７からの溶液よりも、高濃度で高温となる。なお、再生器Ｇで発生した冷媒蒸気Ｒｖｇは、凝縮器Ｃに導かれ冷却水ｃｗで冷却されて凝縮し液化する。再生器Ｇは分割されているが、凝縮器Ｃは１個で、分割された再生器Ｇに共通となっている。

以上のヒートポンプ４の通常運転状態をデューリング線図で示すと、図６のように、低温吸収器系溶液サイクルと中・高温吸収器系溶液サイクルの２サイクルの構成となっている。

次に、起動時の運転状態を説明する。低温吸収器系統は、起動時の機器間の蒸気圧差がないときでも、位置ヘッドだけで通常運転時の３０％程度以上の溶液循環が確保できる。また、低温蒸発器ＥＬでは冷媒液Ｒｑが熱源温水ｈで加熱されるとすぐに昇温して蒸気圧が立ち上がり、一方、再生器Ｇは凝縮器Ｃと同圧で冷却水ｃｗにより低圧保持されるので、低温吸収器ＡＬと再生器Ｇとの蒸気圧力差が利用でき、溶液循環量は十分に確保できるようになる。

高温吸収器・中温吸収器系については、溶液ポンプＳＰにより、貯留部１３から高温吸収器ＡＨに送られた溶液Ｓは、中温吸収器ＡＭを経由し、配管７９と溶液弁ＶＢを通って、再生器下部の貯留部１８に入り、Ｕ字管１９を経て、貯留部１３に戻ってくる。起動時は、中温吸収器ＡＭから戻ってくる溶液Ｓは、伝熱管１１に散布されないので、直接濃縮されることはないが、低温吸収器系で濃縮されて貯留部１８に貯留されている溶液と混合することで、間接的に濃縮される。溶液弁ＶＢは、高温吸収器ＡＨの圧力上昇を検知して、高温吸収器ＡＨから中温吸収器ＡＭを経て再生器散布装置１２への循環能力が確保できたと判断して、閉止して通常の循環経路とする。起動時の高温吸収器の循環量を多くするために、図１の場合のように減圧器７２のバイパス配管７２ｂと溶液弁ＶＢＸ（起動時に開）を設けてもよい。

その他の実施例

図７は、下段に配置された吸収器からの溶液Ｓを、低温吸収器ＡＬに戻す場合の複数の実施例を示し、図７（ａ）はその代表例として、図１の実施例を簡略化して示したものである。なお、図７では、図１と同様な構成機器を用いているので、同一の役目をする機器には図１と同じ符号を用いる。

図７（ｂ）は、濃溶液Ｓａを中温溶液熱交換器ＨＭの下流で分岐して、中温吸収器ＡＭと高温吸収器ＡＨに平行して導入し、それぞれの溶液の戻りを中温吸収器ＡＭの下部（または溶液循環補助ポンプＳＰＸの吸込み側）で合流混合させるものであり、高温吸収器ＡＨからの溶液は中温吸収器ＡＭの下部に戻されるので、高温吸収器から流出するときの溶液の位置ヘッド差が図７（ａ）の場合よりも大きくなり、起動時の高温吸収器の溶液循環量を多くすることができる。

図７（ｃ）は、図７（ｂ）の変形で、濃溶液Ｓａを中温溶液熱交換器ＨＭの上流で分岐し、高温吸収器ＡＨの出口溶液と中温吸収器ＡＭの出口溶液の合流位置を中温溶液熱交換器ＨＭ加熱側の下流とし、溶液循環補助ポンプＳＰＸの取付は合流位置の下流としたもので、溶液循環補助ポンプＳＰＸに入る溶液温度を下げることができる。

図７（ｄ）は、濃溶液Ｓａを低温溶液熱交換器ＨＬの上流で分岐して、中温吸収器ＡＭと高温吸収器ＡＨに並列に導入し、高温吸収器ＡＨからの溶液Ｓｂは高温溶液熱交換器ＨＨの加熱側を経由して直接再生器Ｇに戻し、中温吸収器ＡＭからの溶液Ｓｃは溶液循環補助ポンプＳＰＸ部を経由して低温吸収器ＡＬに戻すもので、溶液循環補助ポンプＳＰＸの容量を小さくすることができ、また再生器Ｇの圧力は凝縮器Ｃの冷媒温度で低圧に保持されるので、起動時の高温吸収器ＡＨの圧力上昇を溶液循環量増大にすばやく反映させることができ、起動を速めることができる。

図７（ｅ）は、濃溶液Ｓａを中温溶液熱交換器ＨＭの上流、低温溶液熱交換器ＨＬと高温溶液熱交換器ＨＨの中間で分岐して、中温吸収器ＡＭと高温吸収器ＡＨに並列に導入し、中温吸収器ＡＭからの溶液Ｓｃは中温溶液熱交換器ＨＭの加熱側を経由して直接再生器Ｇに戻し、高温吸収器ＡＨからの溶液Ｓｂは溶液循環補助ポンプＳＰＸ部を経由して低温吸収器ＡＬに戻すもので、溶液循環補助ポンプＳＰＸの容量を小さくすることができ、また機器間の圧力差がない時に中温吸収器ＡＭから再生器Ｇに溶液を戻す位置ヘッドによる能力は、図７（ｄ）のケースの高温吸収器ＡＨから再生器Ｇに位置ヘッドだけで戻す能力よりも大きい（戻し能力に占める位置ヘッドと圧力ヘッドの割合から言える）ので、起動時の圧力差がほとんどない状態での循環量確保は図７（ｄ）よりも容易になる。また再生器Ｇの圧力は凝縮器Ｃの冷媒温度で低圧に保持されるので、起動時の中温吸収器ＡＭの温度上昇に伴う圧力上昇を溶液循環量増大にすばやく反映させることもでき、起動を速めることができる。

図８は、下段に配置された吸収器からの溶液Ｓを、再生器Ｇに戻す場合の複数の実施例を示したものであり、図８（ａ）はその代表例として図３の実施例を簡略化して示している。なお、図８では図３と同様な構成機器を用いているので、同一の役目をする機器には図３と同じ符号を用いる。

図８（ｂ）は、再生器Ｇからの溶液Ｓａを、溶液ポンプＳＰ出口で低温吸収器ＡＬに分岐し、残部を高温吸収器ＡＨと中温吸収器ＡＭに並列に導入するもので、中温溶液熱交換器ＨＭ後に中温吸収器ＡＭに分岐し、その残部を高温吸収器ＡＨに導くとともに、高温吸収器ＡＨ出口溶液と中温吸収器ＡＭ出口溶液を、中温吸収器ＡＭ出口部で合流させることを特徴としている。起動時には、高温吸収器ＡＨ出口溶液と中温吸収器ＡＭ出口溶液の混合溶液を溶液循環補助ポンプで、再生器Ｇの散布装置１２に導いている。高温吸収器ＡＨからの溶液の流出に寄与する位置ヘッドは、高温吸収器ＡＨ出口から中温吸収器ＡＭ出口となるので、図８（ａ）の場合よりも位置ヘッド差が大きくなり、初期起動時の溶液循環量を多くすることができる。

図８（ｃ）は、前述の図８（ｂ）とほとんど同じであるが、分岐位置と合流位置が異なる。再生器Ｇからの溶液Ｓａを、溶液ポンプＳＰ出口で低温吸収器ＡＬに分岐し、残部を中温溶液熱交換器ＨＭの上流側で中温吸収器ＡＭに分岐し、その残部を高温吸収器ＡＨに導くとともに、高温吸収器ＡＨ出口溶液と中温吸収器ＡＭ出口溶液を、中温溶液熱交換器ＨＭの下流側で合流させており、溶液循環補助ポンプＳＰＸに入る溶液温度を下げることができる。

図８（ｄ）は、再生器Ｇからの濃溶液Ｓａを、溶液ポンプＳＰ出口から低温吸収器ＡＬ、中温吸収器ＡＭおよび高温吸収器ＡＨに並列に導入するもので、上段に配置した高温吸収器ＡＨおよび低温吸収器ＡＬからの出口溶液は再生器Ｇの散布装置１２に直接導き、下段に設置した中温吸収器ＡＭからの出口溶液Ｓｃは溶液循環補助ポンプＳＰＸ部を経由して再生器Ｇに戻すもので、溶液循環補助ポンプＳＰＸの容量を小さくすることができる。再生器Ｇの圧力は凝縮器Ｃの冷媒温度で低圧に保持されるので、起動時の高温吸収器ＡＨの圧力上昇を溶液循環量増大にすばやく反映させることができ、起動を速めることができる。

図８（ｅ）は、図８（ｄ）と同様に、再生器Ｇからの濃溶液Ｓａを、溶液ポンプＳＰ出口から低温吸収器ＡＬ、中温吸収器ＡＭおよび高温吸収器ＡＨに並列に導入しているが、高温吸収器ＡＭと中温吸収器ＡＭの位置関係が逆になっている。上段に配置した中温吸収器ＡＭおよび低温吸収器ＡＬからの出口溶液は再生器Ｇの散布装置１２に直接導き、下段に設置した高温吸収器ＡＨからの出口溶液Ｓｂは溶液循環補助ポンプＳＰＸ部を経由して再生器Ｇに戻すもので、溶液循環補助ポンプＳＰＸの容量を小さくすることができる。機器間の圧力差がない時に中温吸収器ＡＭから再生器Ｇに溶液を戻す位置ヘッドによる能力は、図８（ｄ）のケースの高温吸収器ＡＨから再生器Ｇに位置ヘッドだけで戻す能力よりも大きい（戻し能力に占める位置ヘッドと圧力ヘッドの割合から言える）ので、起動時の圧力差がほとんどない状態での循環量確保は図８（ｄ）よりも容易になる。

図９は、補助溶液循環装置として、下側に配置された吸収器からの溶液Ｓを、再生器Ｇの下部に直接戻す弁ＶＢを有する配管７９を設けた複数の実施例を示すものである。図９（ｅ）は前述の図４の実施例を簡易に示したものであり、再生器Ｇからの溶液Ｓａを、３個の吸収器に並列に供給し、戻りも直接再生器Ｇに戻すことを特徴とし、中温吸収器ＡＭを上段に、高温吸収器ＡＨを下段に配置し、起動時には低段に配置された高温吸収器ＡＨからの溶液を弁ＶＢを経由して再生器Ｇ下部に戻している。

図９（ａ）は、再生器Ｇからの溶液Ｓａを、溶液ポンプＳＰ出口で低温吸収器ＡＬに分岐し、残部を高温吸収器ＡＨに導入し、高温吸収器出口溶液を中温吸収器ＡＭに導くことを特徴としている。中温吸収器からの溶液は、通常運転時は圧力差で再生器Ｇの散布装置１２に戻し、起動時は溶液弁ＶＢを開として再生器Ｇの下部に戻して溶液循環を確保している。起動時に溶液弁ＶＢを通して再生器に戻った溶液は、伝熱管１１で直接加熱濃縮されないが、低温吸収器ＡＬから再生器Ｇの散布装置１２に直接戻って加熱濃縮された溶液と混合することで間接的に濃縮される。図９の他の実施例も同様である。

図９（ｂ）は、再生器Ｇからの溶液Ｓａを、溶液ポンプＳＰ出口で低温吸収器ＡＬに分岐し、残部を高温吸収器ＡＨと中温吸収器ＡＭに並列に導入するもので、中温溶液熱交換器ＨＭ後で中温吸収器ＡＭに分岐し、残部を高温吸収器ＡＨに導くとともに、高温吸収器ＡＨ出口溶液と中温吸収器ＡＭ出口溶液を、中温吸収器ＡＭ出口部で合流させることを特徴としている。中温吸収器からの溶液は、通常運転時は圧力差で再生器Ｇの散布装置１２に戻し、起動時は溶液弁ＶＢを開として再生器Ｇの下部に戻して溶液循環を確保している。

図９（ｃ）は、前述の図９（ｂ）とほとんど同じであるが、分岐位置と合流位置が異なる。再生器Ｇからの溶液Ｓａを、溶液ポンプＳＰ出口で低温吸収器ＡＬに分岐し、残部を中温溶液熱交換器ＨＭの上流側で中温吸収器ＡＭに分岐し、その残部を高温吸収器ＡＨに導くとともに、高温吸収器ＡＨ出口溶液と中温吸収器ＡＭ出口溶液を、中温溶液熱交換器ＨＭの下流側で合流させている。

図９（ｄ）は、再生器Ｇからの濃溶液Ｓａを、溶液ポンプＳＰ出口から低温吸収器ＡＬと中温吸収器ＡＭと高温吸収器ＡＨに並列に導入するもので、上段に配置した高温吸収器ＡＨおよび低温吸収器ＡＬからの出口溶液は再生器Ｇの散布装置１２に直接導き、下段に設置した中温吸収器ＡＭからの出口溶液Ｓｃは通常運転時は、再生器Ｇの散布装置に導き、起動時には溶液を弁ＶＢ経由で再生器Ｇの下部に戻すようにしている。

図９（ｅ）は高温吸収器ＡＨと中温吸収器ＡＭの上下配置を前述の図９（ｄ）と逆にしたもので、通常運転時の溶液の流れは直接再生器Ｇの散布装置１２に導き、起動時には低段に配置された高温吸収器ＡＭからの溶液を弁ＶＢ経由で再生器Ｇの下部に戻すようにしている。

図９（ａ）〜（ｅ）は、通常運転時のフローが図８（ａ）〜（ｅ）に対応するものであり、起動時のための溶液循環補助装置が、図８の溶液循環補助ポンプＳＰＸに対し、図９では下段の吸収器からの溶液Ｓを再生器Ｇの下部に直接戻す弁ＶＢを有する配管７９としたものである。図７（ａ）〜（ｅ）に対して、溶液循環補助ポンプＳＰＸの代わりに、下段の吸収器からの溶液Ｓを再生器Ｇの下部に直接戻す弁ＶＢを有する配管７９を採用するには、起動時に再生器の溶液Ｓａを低温吸収器ＡＬの散布装置４２に導く配管と溶液弁とが必要になる。起動時に該溶液弁を開とし、通常運転時に閉とすれば、通常運転時の溶液フロー図７に対応したものとなる。再生器の溶液Ｓａを低温吸収器ＡＬの散布装置４２に導く配管を、ポンプＳＰの吐出側で低温溶液熱交換器ＨＬの下流を起点にして設け、配管中に溶液弁なしとして通常運転時にも流し続けることもできる。

以上の説明では、熱源媒体が熱源温水ｈとしたが、排蒸気等の熱媒体としてもよい。また、伝熱管１１及び伝熱管３１に同じ熱源温水ｈが流れるとしたが、それぞれの伝熱管１１、３１に異なる熱源媒体が流れるように構成してもよい。

以上の説明では、高温吸収器ＡＨの状態検出器を高温吸収器ＡＨの缶胴内蒸気圧力を検出する高温吸収器圧力センサ６９としたが、高温吸収器と高温蒸発器とはほぼ同圧なので、高温蒸発器ＥＨの缶胴内蒸気圧力を検出する圧力センサとしてもよく、また蒸気圧と相関関係のある、例えば、高温蒸発器ＥＬの内部温度（飽和温度）を検出する温度センサ等を用いてもよい。また高温吸収器の溶液温度センサ等を用いてもよい。

以上の説明で、高温吸収器ＡＨの溶液循環量は、定格運転時に定格流量になるように、高温吸収器出口部のオリフィス７２で設定し、運転状態によりオリフィスを通る流量（流出量）が変化するのに合わせて流入量を調節するのであるが、流入出量のバランスを液面検出器で検出し、流入量調節として、インバータで溶液ポンプＳＰの回転速度制御をする方式や、溶液ポンプＳＰの吐出部の流量調節弁ＶＨを用いる方式などを用いている。回転速度調節、調節弁の方式はどちらでもよく、また流量調節弁の場合、取付位置は適宜変更可能である。（以下、流出量能力に合わせて流入量を調節する制御を流入量制御という）。流入量制御方式に対して、例えば高温吸収器の運転状態を基にインバータなどでポンプ能力を調節することで流入量を可変とし、その流入量に合わせて流出量を高温吸収器出口の調節弁で調節する方式もある。（以下、流入量に合わせて流出量を調整する制御を流出量制御という）。高温吸収器に対して、流入量制御のほかに、流入量を規定しておきたいような場合に、流出量制御方式を採用することもできる。

以上の説明で、中温吸収器ＡＭの溶液循環量は、図１、図３、図５では、中温吸収器ＡＭへの流入量が高温吸収器ＡＨからの流出量なっているので、中温吸収器ＡＭ出口の液面検出による流出量制御を用いてきた。図４では、中温吸収器ＡＭには、溶液ポンプＳＰから分岐して溶液が直接流入するので、定格運転時の中温吸収器からの流出量を定格流量になるよう中温吸収器ＡＭ出口部のオリフィス７５で設定し、運転状態による流出能力の変化に合わせて、流入量を調節弁８５で調節する流入量制御方式をとっている。図４では、定格運転時の中温吸収器ＡＭへの定格流入量をオリフィスで設定し、運転状態による流入量変化に合わせて、流出量を調節弁で制御する流出量制御とすることもできる。

以上の説明で、低温吸収器ＡＬの溶液循環量は、図１、図３、図４では、低温吸収器ＡＬの出口部液面が、出口部から低温溶液熱交換器までの配管内に形成できるように設計する方式を用いてきた。図５では、低温吸収器ＡＬの出口部に貯留部４３と液面検出器４４を設け、流出量をオリフィスで規定し、流入量を低温溶液ポンプＳＰＬの回転速度調節で行う流入量制御方式をとっている。図１、図３、図４に対しても、低温吸収器ＡＬの出口部に貯留部と液面検出器を設け、流入量制御または流出量制御を採用することもできる。

以上の説明で、図７、図８、図９では、各吸収器の溶液循環制御には言及しなかったが、各吸収器に対し、流入量制御や流出量制御を適宜採用することができる。

以上の説明で、再生器と凝縮器を収めた缶胴と低温吸収器と低温蒸発器を収めた缶胴を別缶胴にしているが、両缶胴を合わせて、内部に仕切板のある単胴型とすることもできる。

以上の説明で、高温吸収器出口液位あるいは中温吸収器の出口液位は、制御目標を固定の液位としているが、起動時に、目標液位を高く変更することで、位置ヘッド差を大きくして、吸収器からの流出能力を高めることもでき、補助循環装置の機能とすることもできる。

三段昇温型吸収ヒートポンプに、さらに吸収器、蒸発器を追加した四段昇温型吸収ヒートポンプにおいても、最も低圧の吸収器と最も低圧の蒸発器を収めた缶胴を上側に、再生器と凝縮器を収めた缶胴を下側にした第一の缶胴構成とし、最も低圧の吸収器を除く吸収器を収めた缶胴を、上下方向に重ねた第二の缶胴構成を設け、前記第一構成の缶胴構成と前記第二構成の缶胴構成とを左右に配置し、第二の缶胴構成の高さ方向で最も下位にある吸収器の溶液を受入れて、前記第一の缶胴構成に溶液を送る補助溶液循環装置を設けることで、高さ寸法を抑え、起動を速めた吸収ヒートポンプとすることができる。

１、２、３、４ 昇温型吸収ヒートポンプ
１１、２１、３１、４１、５１、６１ 伝熱管
１２、１７、４２、５２、６２ 溶液散布装置
１３、１８、３３、４３、５３、６３ 貯留部
３４、４４、５４、６４ 液位検出器
４５、５５、６５ 気液分離器
４６、５６、６６ 分離器液位検出器
６９、９７ 圧力センサ
７０、７１、７３、７４、７６、７７、７９ 溶液配管
７２、７５、７８ 減圧器（オリフィス）
８０、８３、８６ 冷媒液配管
８１、８２、８５ 冷媒調節弁
８４、８７ 冷媒蒸気配管
９０、９２、９３、９４ 被加熱媒体配管
９１、９６ チェッキ弁
１００ 制御装置
ＡＨ 高温吸収器
ＡＬ 低温吸収器
ＡＭ 中温吸収器
Ｃ 凝縮器
ＣＫＸ チェッキ弁
ｃｗ 冷却水
ＥＨ 高温蒸発器
ＥＬ 低温蒸発器
ＥＭ 中温蒸発器
Ｇ 再生器
ｈ 熱原水
ＨＬ、ＨＭ、ＨＨ 溶液熱交換器
Ｒ 冷媒
ＲＰ 冷媒ポンプ
Ｒｑ 冷媒液
Ｒｖｇ、Ｒｖｈ、Ｒｖｍ、Ｒｖｌ 冷媒蒸気
Ｓ、Ｓａ、Ｓｂ、Ｓｃ、Ｓｄ、Ｓｗ 溶液
ＳＰ、ＳＰＬ 溶液ポンプ
ＳＰＸ 溶液循環補助ポンプ
ＶＢ、ＶＢＸ 溶液弁
ＶＨ、ＶＭ 溶液調節弁
Ｗ、Ｗｖ、Ｗｑ 被加熱媒体
ＷＰ 補給水ポンプ

Claims (7)

1. 高温吸収器、中温吸収器、低温吸収器、高温蒸発器、中温蒸発器、低温蒸発器、再生器、凝縮器、溶液ポンプ、冷媒ポンプなどを溶液配管及び冷媒配管で接続して溶液循環経路及び冷媒循環経路を構成し、前記凝縮器には冷却水を通水し、前記再生器と前記低温蒸発器には熱源流体を供給し、前記低温蒸発器で加熱蒸発した冷媒蒸気を前記低温吸収器の溶液に吸収させ、前記低温吸収器の吸収熱で前記中温蒸発器の冷媒液を加熱蒸発させて蒸発した蒸気を前記中温吸収器の溶液に吸収させ、さらに前記中温吸収器の吸収熱で前記高温蒸発器の冷媒液を加熱蒸発させて蒸発した蒸気を前記高温吸収器の溶液に吸収させ、前記高温吸収器の吸収熱で被加熱流体を高温にして取り出す三段昇温型吸収ヒートポンプにおいて；
   前記低温吸収器と前記低温蒸発器を収めた缶胴を上側に、前記再生器と前記凝縮器を収めた缶胴を下側にした第一の缶胴構成と；
   前記高温吸収器を収めた缶胴と前記中温吸収器を収めた缶胴を上下二段に配置した第二の缶胴構成とを設け；
   前記第一の缶胴構成の上側缶胴と前記第二の缶胴構成の上側缶胴とを左右に配置し；
   前記第一の缶胴構成の下側缶胴と前記第二の缶胴構成の下側缶胴とを左右に配置して；
   少なくとも前記第二の缶胴構成の下側の吸収器からの溶液を受入れ、前記第二の缶胴構成側に溶液を送る補助溶液循環装置を設けた；
   ことを特徴とする三段昇温型吸収ヒートポンプ装置。
2. 補助溶液循環装置が、少なくとも前記第二の缶胴構成の下側の吸収器からの溶液を受入れ、低温吸収器または再生器に溶液を送る溶液循環補助ポンプであること；
   を特徴とする請求項１に記載の三段昇温型吸収ヒートポンプ装置。
3. 前記高温吸収器の状態検知器とこの検知器の信号を基に、前記溶液循環補助ポンプへの動力供給を停止する制御装置を設けたこと；
   を特徴とする請求項２に記載の三段昇温型吸収ヒートポンプ装置。
4. 補助溶液循環装置が、少なくとも前記第二の缶胴構成の下側の吸収器からの溶液を受入れ、前記再生器の下部に直接溶液を導くことのできる弁を有する配管であること
   を特徴とする請求項１に記載の三段昇温型吸収ヒートポンプ装置。
5. 高温吸収器の溶液出口部に液位検出器を設け、高温吸収器への流入量を調節する装置を設けると共に；
   中温吸収器の溶液出口部に液位検出器を設け、中温吸収器からの流出量を調節または高温吸収器と中温吸収器からの合算流出量を調節する装置を設けたこと；
   を特徴とする請求項１〜請求項４のいずれか１項に記載の三段昇温型吸収ヒートポンプ装置。
6. 高温吸収器缶胴からの出口溶液配管に減圧装置を設けると共に；
   該減圧弁をバイパスする弁を有する配管を設けたこと；
   を特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれか１項に記載の三段昇温型吸収ヒートポンプ装置。
7. ４個の吸収器、４個の蒸発器、再生器、凝縮器、溶液循環ポンプ、冷媒ポンプなどを溶液配管及び冷媒配管で接続して溶液循環経路及び冷媒循環経路を構成し、前記凝縮器には冷却水を通水し、前記再生器と前記低温蒸発器には熱源流体を供給し、ある段の吸収器で発生した吸収熱により加熱蒸発させた冷媒蒸気を次の高温段の吸収器の溶液に吸収させて、溶液を高温化していく四段昇温型吸収ヒートポンプにおいて；
   最も低圧の吸収器と最も低圧の蒸発器を収めた缶胴を上側に、前記再生器と前記凝縮器を収めた缶胴を下側にした第一の缶胴構成と；
   最も低圧の吸収器を除く吸収器缶胴を、上下方向に重ねた第二の缶胴構成を設け；
   前記第一構成の缶胴構成と前記第二構成の缶胴構成とを左右に配置し；
   少なくとも、第二の缶胴構成の高さ方向で最も下位にある吸収器からの溶液を受入れて、前記第一の缶胴構成側に溶液を送る補助溶液循環装置を設けた；
   ことを特徴とする四段昇温吸収ヒートポンプ装置。

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