JP2015114093A - 吸収式ヒートポンプ装置 - Google Patents

吸収式ヒートポンプ装置 Download PDF

Info

Publication number
JP2015114093A
JP2015114093A JP2013259290A JP2013259290A JP2015114093A JP 2015114093 A JP2015114093 A JP 2015114093A JP 2013259290 A JP2013259290 A JP 2013259290A JP 2013259290 A JP2013259290 A JP 2013259290A JP 2015114093 A JP2015114093 A JP 2015114093A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
solution
pumping
liquid
brush
absorption
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP2013259290A
Other languages
English (en)
Other versions
JP6264013B2 (ja
Inventor
修 坪内
Osamu Tsubouchi
修 坪内
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Aisin Corp
Original Assignee
Aisin Seiki Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Aisin Seiki Co Ltd filed Critical Aisin Seiki Co Ltd
Priority to JP2013259290A priority Critical patent/JP6264013B2/ja
Priority to CN201410772786.9A priority patent/CN104713267B/zh
Priority to US14/572,023 priority patent/US9841215B2/en
Publication of JP2015114093A publication Critical patent/JP2015114093A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP6264013B2 publication Critical patent/JP6264013B2/ja
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25BREFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B27/00Machines, plants or systems, using particular sources of energy
    • F25B27/02Machines, plants or systems, using particular sources of energy using waste heat, e.g. from internal-combustion engines
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25BREFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B15/00Sorption machines, plants or systems, operating continuously, e.g. absorption type
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25BREFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B37/00Absorbers; Adsorbers
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25BREFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B39/00Evaporators; Condensers
    • F25B39/02Evaporators
    • F25B39/026Evaporators specially adapted for sorption type systems
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25BREFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B15/00Sorption machines, plants or systems, operating continuously, e.g. absorption type
    • F25B15/02Sorption machines, plants or systems, operating continuously, e.g. absorption type without inert gas
    • F25B15/04Sorption machines, plants or systems, operating continuously, e.g. absorption type without inert gas the refrigerant being ammonia evaporated from aqueous solution
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25BREFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B15/00Sorption machines, plants or systems, operating continuously, e.g. absorption type
    • F25B15/02Sorption machines, plants or systems, operating continuously, e.g. absorption type without inert gas
    • F25B15/06Sorption machines, plants or systems, operating continuously, e.g. absorption type without inert gas the refrigerant being water vapour evaporated from a salt solution, e.g. lithium bromide
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25BREFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B30/00Heat pumps
    • F25B30/04Heat pumps of the sorption type
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02ATECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE
    • Y02A30/00Adapting or protecting infrastructure or their operation
    • Y02A30/27Relating to heating, ventilation or air conditioning [HVAC] technologies
    • Y02A30/274Relating to heating, ventilation or air conditioning [HVAC] technologies using waste energy, e.g. from internal combustion engine
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02BCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
    • Y02B30/00Energy efficient heating, ventilation or air conditioning [HVAC]
    • Y02B30/62Absorption based systems
    • Y02B30/625Absorption based systems combined with heat or power generation [CHP], e.g. trigeneration

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Sorption Type Refrigeration Machines (AREA)

Abstract

【課題】熱交換器性能を維持しつつ装置の小型化を図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では、吸収器40は、吸収液が貯留される液溜まり部41aを有する容器41と、容器41内に設置され内部に冷却水81が流れる熱交換器43と、回転することにより液溜まり部41aに貯留された吸収液を汲み上げる汲上部材46と、汲上部材46と一体的に回転するとともに汲上部材46の回転中心側から半径方向外側に延びるように設けられ汲上部材46により汲み上げられた吸収液を熱交換器43における外表面42aに沿って塗布するブラシ部材47とを備える。そして、汲上部材46により汲み上げられた吸収液は、汲上部材46の回転により回転中心側に移動された後、回転中心側から半径方向外側に移動されながらブラシ部材47により熱交換器43の外表面42aに沿って塗布されるように構成されている。
【選択図】図2

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などが知られている(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吸収式冷凍機(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に記載の吸収式冷凍機では、上向きに凸形状に形成された円弧状の伝熱面を有するとともに内部に冷却水が流通される熱交換器と、円弧状の伝熱面に対向配置された回転軸を有するブレード(塗布部材)と、熱交換器の天頂部に濃溶液(吸収液)を供給するノズルとが、吸収器に設けられている。そして、ノズルから熱交換器の天頂部に供給された濃溶液が伝熱面を自然に流下する際にブレードが回転軸まわりに回転されることにより、濃溶液が伝熱面に拡散されて均一な膜厚を形成するように構成されている。これにより、薄膜状となった濃溶液に蒸発器からの冷媒蒸気が吸収されて希釈されるとともに濃溶液希釈時の吸収熱が伝熱面を介して冷却水側に奪われる。また、伝熱面で冷却された濃溶液に対して冷媒蒸気がさらに吸収される。なお、回転されるブレードにより伝熱面に拡散された濃溶液は、冷媒蒸気を吸収して希釈された後、熱交換器の下端部から希溶液出口を介して吸収器外へと直ちに移送されるように構成されている。
特開平4−236079号公報
上記特許文献1に記載された吸収式冷凍機を構成する吸収器においては、回転されるブレードにより熱交換器の伝熱面に拡散された濃溶液は、蒸発器からの冷媒蒸気を吸収して希釈された後、伝熱面の下端部から希溶液出口を介して吸収器外へと直ちに移送されるため、希釈後の溶液(吸収液)が吸収器内に十分な時間を掛けて滞留されず冷媒蒸気の吸収が不十分なまま吸収器外へ送出(回収)される可能性が高いと考えられる。この場合、吸収器としての性能(吸収液を冷却するための熱交換器性能)を確保するために循環ポンプ(溶液ポンプ)および溶液循環回路を別途設けて熱交換器下端部に流下した吸収液を汲み上げて熱交換器の天頂部に再度供給する方法が考えられる。しかしながら、循環ポンプおよび溶液循環回路を別途設けることは、吸収器を含む吸収式冷凍機(吸収式ヒートポンプ装置)の大型化につなが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、熱交換器性能を維持しつつ装置の小型化を図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、吸収液により冷媒蒸気を吸収する吸収式ヒートポンプ装置であって、吸収液または冷媒からなる溶液が貯留される液溜まり部を有する容器と、容器内に設置され、内部に熱交換流体が流れる熱交換器と、回転することにより液溜まり部に貯留された溶液を汲み上げる汲上部材と、汲上部材と一体的に回転するとともに汲上部材の回転中心側から半径方向外側に延びるように設けられ、汲上部材により汲み上げられた溶液を熱交換器の外表面に沿って塗布する塗布部材とを備え、汲上部材により汲み上げられた溶液は、汲上部材の回転により回転中心側に移動された後、回転中心側から半径方向外側に移動されながら、塗布部材により熱交換器の外表面に沿って塗布されるように構成されている。
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、回転することにより液溜まり部に貯留された吸収液または冷媒からなる溶液を汲み上げる汲上部材と、汲上部材と一体的に回転するとともに汲上部材の回転中心側から半径方向外側に延びるように設けられた塗布部材とを備え、汲上部材により汲み上げられた溶液が汲上部材の回転により回転中心側に移動された後、回転中心側から半径方向外側に移動されながら塗布部材により熱交換器の外表面に沿って塗布されるように構成することによって、熱交換器の外表面で熱交換された溶液が垂れ落ちて液溜まり部に貯留された後、貯留された溶液(吸収液または冷媒)を再び汲上部材により汲み上げるとともに塗布部材により熱交換器の外表面に沿って塗布することができる。すなわち、熱交換が不十分なままの溶液を外部流出させることなく液溜まり部に滞留する溶液を繰り返し熱交換器に供給して熱交換流体と熱交換させることができるので、熱交換器性能(吸収器における吸収液を冷却するための冷却性能、または、蒸発器における冷媒を蒸発させるための蒸発性能)を向上させることができる。換言すれば、より小型化された熱交換器を用いて従来と同等の熱交換量を得ることができる。この際、回転する汲上部材が容器内に設けられているので、溶液を循環させる循環ポンプ(溶液ポンプ)や溶液循環回路を吸収式ヒートポンプ装置内に設置したり、循環ポンプ使用時に発生するキャビテーション現象を回避する構成を設けたりする必要もない。これにより、吸収式ヒートポンプ装置の小型化を図ることができる。これらの結果、熱交換器性能を維持しつつ吸収式ヒートポンプ装置の小型化を図ることができる。
また、上記一の局面による吸収式ヒートポンプ装置では、汲上部材により汲み上げられた溶液が汲上部材の回転により回転中心側に移動された後、回転中心側から半径方向外側に移動されながら塗布部材により熱交換器の外表面に沿って塗布されることによって、汲上部材の回転移動を有効に利用して溶液を回転中心側に一旦集め、その後、回転中心側から半径方向外側に拡散(移動)させて塗布部材により熱交換器の外表面に万遍なく行き渡らせることができる。したがって、塗布部材の回転経路(塗布領域)に対応する熱交換器の外表面全体を介して溶液(吸収液または冷媒)と熱交換流体とを熱交換させることができるので、これによっても熱交換器性能を向上させることができる。
また、上記一の局面による吸収式ヒートポンプ装置では、汲上部材により汲み上げられた溶液を熱交換器の外表面に沿って塗布する塗布部材を備えることによって、施設などへの据置型ではなく車両などの移動体に吸収式ヒートポンプ装置を搭載した場合であっても、回転する汲上部材により汲み上げられた溶液を定常的に熱交換器の外表面に塗布することができるので、装置の傾斜状態や加振状態の影響を大きく受けることなく吸収式ヒートポンプ装置を動作させることができる。また、汲上部材の回転中心側から半径方向外側に延びる塗布部材により、溶液(吸収液または冷媒)を熱交換器(伝熱管)の外表面に沿って塗布することによって、容易に厚みの薄い液膜を広範囲に亘って形成することができるので、界面活性剤などを溶液に添加して溶液の表面張力を低下させる必要がなくなる。これにより、吸収式ヒートポンプ装置においてたとえば吸収液に界面活性剤を添加するメンテナンス作業を省略することができるので、その分、メンテナンス間隔を長期化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、汲上部材は、半径方向外側に設けられた汲上部分と、汲上部分により汲み上げられた溶液を汲上部材の回転により半径方向外側から回転中心側に移動させる第1溶液通路部とを含み、汲上部材の外表面に設けられ、第1溶液通路部により回転中心側に移動された溶液を半径方向外側に移動させる第2溶液通路部をさらに備える。このように構成すれば、液溜まり部に貯留された溶液を回転する汲上部材の半径方向外側に設けられた汲上部分により容易に汲み上げて、汲上部材の回転とともに汲み上げられた溶液を半径方向外側から回転中心側に第1溶液通路部を介して容易に移動させることができる。そして、汲上部材の外表面に設けられた第2溶液通路部を介して第1溶液通路部を経由して回転中心側に移動された溶液を汲上部材の回転による遠心力を利用して半径方向外側に容易に移動(拡散)させることができるので、回転中心側から半径方向外側に溶液を移動させながら、塗布部材を用いて熱交換器の外表面の全体に沿って薄い液膜状に容易に塗布することができる。
上記汲上部材が汲上部分と第1溶液通路部とを含む構成において、好ましくは、汲上部材は、一対の板状部材と、一対の板状部材間に挟み込まれ、汲上部材の半径方向外側から回転中心側に螺旋状に延びる翼部とを含み、一対の板状部材と螺旋状に延びる翼部とにより構成される部分によって、汲上部分および第1溶液通路部が構成されている。このように構成すれば、汲上部材における一対の板状部材と螺旋状に延びる翼部とにより構成される部分によって、液溜まり部に貯留された溶液を汲み上げるとともに汲上部材の回転中心側に移動させる回転構造体(汲上部分および第1溶液通路部)を容易に構成することができる。特に、第1溶液通路部が螺旋状に形成されることによって、汲上部分が汲み上げた(捕獲した)溶液を、汲上部材の回転運動を有効に利用して汲上部材の回転中心側に無理なく移動(拡散)させることができる。
この場合、好ましくは、螺旋状に延びる翼部は、互いに間隔を隔てて複数設けられており、一対の板状部材と、隣接する螺旋状に延びる翼部とにより構成される部分によって、汲上部分および第1溶液通路部が複数組構成されている。このように構成すれば、一対の板状部材と隣接する螺旋状に延びる2つの翼部とにより構成される部分によって溶液を汲上部材の回転中心側に導く1つの螺旋状の第1溶液通路部が形成される。そして、この汲上部分および螺旋状の第1溶液通路部を汲上部材の回転軸まわりに複数組設けることによって、汲上部材の回転とともに複数組の汲上部分および第1溶液通路部の各々を介して液溜まり部の溶液(吸収液または冷媒)を連続的に汲み上げることができる。これにより、容器内に、溶液の汲み上げ動作および熱交換器の外表面への供給動作を連続して行うことができるので、その分、熱交換器性能をより向上させることができる。また、汲上部材を回転させる際、1つの螺旋状の第1溶液通路部が設けられている場合と異なり、複数の第1溶液通路部が所定の回転角度間隔で配置された状態で順次旋回移動されるので、汲上部材全体に重量のアンバランスが生じるのを抑制することができ、その結果、重量のアンバランスに起因して容器内に振動などが発生するのを抑制することができる。また、重量バランスが保たれる分、汲上部材を回転させる回転駆動部の負荷を軽減させることができる。
上記汲上部材が汲上部分と第1溶液通路部とを含む構成において、好ましくは、汲上部材は、汲上部材の回転中心側に設けられ、汲み上げられて回転中心側に移動された溶液を第2溶液通路部側に排出する溶液排出孔を含む。このように構成すれば、汲上部分により汲み上げられた溶液の第1溶液通路部から第2溶液通路部への移動を、溶液排出孔を介して容易に行うことができる。この際、溶液のみならず汲上動作時に巻き込まれた容器内の蒸気成分(冷媒蒸気)についても溶液排出孔を介して第2溶液通路部側に抜く(排出する)ことができる。これにより、汲上部材の回転数が高いことに起因して蒸気成分を巻き込みやすい場合にも、溶液の汲み上げ量を適切に確保することができる。
上記汲上部材が汲上部分と第1溶液通路部とを含む構成において、好ましくは、汲上部材の回転中心側から半径方向外側に向かって延びるように設けられ、塗布部材を固定するための塗布部材固定部をさらに備え、塗布部材固定部は、第2溶液通路部を含む。このように構成すれば、塗布部材を固定するための塗布部材固定部を有効に使用して、溶液を半径方向外側に移動させかつ溶液を塗布部材の根元部に供給するための第2溶液通路部を汲上部材の外表面に設けることができる。また、塗布部材固定部が第2溶液通路部を兼ねるので、塗布部材固定部と第2溶液通路部とを別々に設ける場合に比べて、容器内部の可動部を構成する部品点数が増加するのを抑制することができる。
上記塗布部材固定部をさらに備える構成において、好ましくは、第2溶液通路部は、半径方向に沿って溶液を塗布部材に供給するための複数の溶液供給孔が設けられている。このように構成すれば、第2溶液通路部を介して遠心力により溶液が回転中心側から半径方向外側に移動される過程で複数の溶液供給孔の各々から溶液を排出しながら塗布部材の根元部に供給することができる。これにより、汲上部材により汲み上げられた溶液を塗布部材の半径方向の全域に亘って容易に供給することができる。
上記塗布部材固定部をさらに備える構成において、好ましくは、塗布部材固定部は、汲上部材に所定の角度間隔で放射状に延びるように複数設けられている。このように構成すれば、所定の角度間隔で放射状に延びる複数の塗布部材固定部(第2溶液通路部)が順次旋回移動されるので、1つの塗布部材固定部(第2溶液通路部)が設けられている場合と異なり、より多くの溶液を塗布部材に供給して熱交換器の外表面に塗布することができる。
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、塗布部材の回転経路上に設けられ、容器の外部から容器内に溶液を導くとともに塗布部材に溶液を供給可能に構成された溶液供給部をさらに備える。このように構成すれば、汲上部材自身によって液溜まり部に貯留された溶液を汲み上げて塗布部材に供給することのみならず、溶液供給部によって容器外部から導かれた溶液(吸収液または冷媒)を直接的に塗布部材に供給することができるので、再塗布される溶液と外部から新たに供給された溶液とが容器内で混ざり合って溶液濃度を適切な範囲に保つことができる。これにより、本発明の容器を吸収器として使用する場合には、吸収液の濃度が適切な範囲に保たれた状態で吸収器を機能させることができるので、吸収器の性能(吸収液を冷却するための冷却性能)を向上させることができる。したがって、吸収器を容易に小型化することができる。また、車両などの移動体に吸収式ヒートポンプ装置を搭載した場合であっても、溶液供給部によって溶液(吸収液または冷媒)を直接的に回転する塗布部材に供給することができるので、装置の傾斜状態や加振状態の影響を大きく受けることなく吸収器または蒸発器の性能を維持することができる。
この場合、好ましくは、溶液供給部は、汲上部材の半径方向に沿って延びるように、塗布部材の回転経路上に設けられている。このように構成すれば、汲上部材と一体的に回転するとともに半径方向外側に延びる塗布部材に対して、この塗布部材の延びる方向に沿って延びる溶液供給部を用いて溶液(吸収液または冷媒)を確実に塗布部材に直接的に供給することができる。
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において、以下のような構成も考えられる。
(付記項1)
すなわち、上記一の局面による吸収式ヒートポンプ装置において、汲上部材の下部は、液溜まり部に浸漬されている。このように構成すれば、本発明の「汲上部材」を吸収式ヒートポンプ装置における吸収器に適用する場合には、汲上部材の下部が常に液溜まり部の溶液(吸収液)に浸漬されることにより汲上部材の液溜まり部に浸漬されていない部分(下部以外の部分)よりも冷却されるので、冷却された汲上部材の部分が回転とともに溶液(吸収液)を汲み上げて溶液を回転中心側に移動させる際にも、移動中の溶液を冷却する(放熱させる)ことができる。したがって、吸収液の冷却性能をより向上させることができる。
(付記項2)
また、上記一の局面による吸収式ヒートポンプ装置において、熱交換器は、互いに垂直方向に所定の間隔を隔てた状態で水平方向に沿って延びる複数の管状部分を含む。このように構成すれば、複数の管状部分を用いて熱交換器を容易に構成することができる。すなわち、複数の筒状の伝熱管(管状部分)を並べて熱交換器が有する伝熱面積(外表面)がより広く確保された状態で、塗布部材を用いて溶液(吸収液または冷媒)を熱交換器の外表面に効率よく塗布することができる。
本発明によれば、上記のように、熱交換器性能を維持しつつ吸収式ヒートポンプ装置の小型化を図ることができる。
本発明の第1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。 本発明の第1実施形態による吸収式ヒートポンプ装置における吸収器の構造を側方から見た場合の断面図である。 本発明の第1実施形態による吸収式ヒートポンプ装置における吸収器において、汲上部材に取り付けられるブラシ部材の詳細な構造を示した斜視図である。 図2の160−160線における吸収器の断面図である。 図2の170−170線における吸収器の断面図である。 図2の180−180線における吸収器の断面図である。 図2の190−190線における吸収器の断面図である。 本発明の第1実施形態の変形例による吸収式ヒートポンプ装置における吸収器の構造を示した断面図である。 本発明の第2実施形態による吸収式ヒートポンプ装置における吸収器の構造を側方から見た場合の断面図である。 本発明の第2実施形態による吸収式ヒートポンプ装置における吸収器を構成する熱交換器の概略的な構造を示した斜視図である。 本発明の第3実施形態による吸収式ヒートポンプ装置における吸収器および汲上部材の構造を示した断面図である。 本発明の第4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。 本発明の第4実施形態による吸収式ヒートポンプ装置における蒸発器の構造を側方から見た場合の断面図である。
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
(第1実施形態)
まず、図1〜図7を参照して、本発明の第1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。第1実施形態による吸収式ヒートポンプ装置100では、冷媒としての水と、吸収液としての臭化リチウム(LiBr)水溶液とが用いられる。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ている。
吸収式ヒートポンプ装置100は、図1に示すように、再生器10(図1の2点鎖線枠内の部分)と、凝縮器20と、蒸発器30と、吸収器40とを備えている。また、再生器10は、吸収液を加熱する加熱部11と、加熱された吸収液から冷媒蒸気(高温水蒸気)を分離する気液分離部12とを含んでいる。
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する。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する。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)させる役割を有する。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)させる役割を有する。また、吸収器40は、濃液状態で供給された吸収液に蒸発器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する。なお、LiBr濃液は、本発明の「吸収液」の一例である。
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からなる循環通路部51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。循環通路部51は、吸収液を吸収器40に流通させることなく吸収液を加熱部11と気液分離部12との間で矢印P方向に沿って循環させる役割を有する。吸収液循環管路51aには、冷媒蒸気分離後の気液分離部12に貯留された吸収液(濃液)を循環通路部51内で循環させるポンプ71が設けられている。吸収液循環管路51aから吸収器40側へ分岐する吸収液移送管路55には、循環通路部51を循環する吸収液が吸収器40側に流入するのを所定の条件下で遮断する弁61が設けられている。
吸収液移送管路56には、吸収器40において冷媒蒸気が吸収された状態で貯留される吸収液(LiBr水溶液)を循環通路部51に供給するポンプ72と、この吸収液が循環通路部51に流入するのを所定の条件下で遮断する弁62とが設けられている。冷媒供給管路57は、暖房運転時に蒸発器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。冷媒供給管路57には、蒸発器30に貯留された冷媒(凝縮水)を循環通路部51に供給するポンプ73と弁63とが設けられている。弁63は、冷房運転時にポンプ73が停止され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する。
したがって、吸収式ヒートポンプ装置100では、冷房運転開始直後に、弁61および弁62を閉じた状態でポンプ71が始動されて吸収液を循環通路部51のみを循環させて加熱部11を用いて迅速に昇温させる。そして、気液分離部12で分離された冷媒蒸気が所定温度に達したところで弁61および弁62が開かれるとともにポンプ72が始動される。これにより、昇温された吸収液の一部(気液分離部12に貯留されたLiBr濃液)が吸収液移送管路55および56にも矢印Q方向に流通されて、冷房サイクルが形成される。なお、暖房運転時には、運転期間中、弁61および弁62は常に閉じられており吸収器40は使用されない。一方、暖房運転開始直後に循環通路部51を循環させた吸収液の昇温動作は行われて、気液分離部12で分離された冷媒蒸気(高温水蒸気)が蒸発器30(この場合は凝縮器)に流入される。
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、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流路とを切替可能な三方弁64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)に切り替えた際には、蒸発器30の冷媒(凝縮水)が蒸発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)に切り替えた際には、気液分離部12で分離された冷媒蒸気を蒸発器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の経路が開かれる。また、冷媒蒸気移送管路52aには、弁65が設けられている。弁65は、暖房運転時に、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役割を有する。
冷媒移送管路54には、冷房運転時には開かれ暖房運転時には閉じられる弁66が設けられている。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)側に切り替えられ、かつ、弁65および弁66が共に閉じられた場合、凝縮器20がサイクルから切り離される。したがって、暖房運転時には、気液分離部12で分離された冷媒蒸気のほぼ全てが冷媒蒸気移送管路52bから蒸発器30に流入されるように構成されている。
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。冷媒供給管路58には、弁67が設けられており、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(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。
また、図1に示すように、吸収式ヒートポンプ装置100は、冷房運転時に駆動される冷却水回路部80を備えている。冷却水回路部80は、凝縮器20における冷媒蒸気の冷却と、吸収器40における冷媒の吸収液への吸収時に発生する吸収熱の冷却とを行う機能を有する。詳細には、冷却水回路部80は、冷却水(クーラント)81(図2参照)が流通する循環管路82と、冷却水81を循環させるポンプ83と、凝縮器20内部に配置され、冷媒蒸気と冷却水81とを熱交換させて冷媒蒸気を冷却する熱交換器84と、吸収器40内部に配置され、吸収熱が発生した吸収液と冷却水81とを熱交換させて吸収液を冷却する熱交換器43と、冷却水81を再循環可能に冷却する冷却水冷却部85とを含んでいる。冷却水冷却部85では、熱交換器85aを流通する冷却水81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。なお、冷却水81は、本発明の「熱交換流体」の一例である。
ここで、第1実施形態では、冷媒蒸気(低温水蒸気)を吸収液(LiBr水溶液)に吸収させる吸収器40は、次のように構成されている。
具体的には、図2に示すように、吸収器40は、吸収液(濃液と希液との混合溶液)が貯留される液溜まり部41aを有する容器41と、断面が管形状(図7参照)を有する素管(ベア管)からなる複数(合計96本)の伝熱管42を含む熱交換器43とを備えている。ここで、水平方向(Y方向)に直線状に延びる伝熱管42が垂直方向(Z方向)に16本(上段8本および下段8本)配置されることによって、1つの伝熱管列が構成されている。そして、各伝熱管列は、X方向に等ピッチ間隔を有して6列配置されている。この状態で、各々の伝熱管42は、管状(周状)の外表面42aが容器41内に露出している。また、図4に示すように、各々の伝熱管42の水平方向(Y方向)の両端部は、容器41の側壁部41cを水平方向に貫通した後、集合管43a(Y1側)および集合管43b(Y2側)にそれぞれ接続されている。集合管43aおよび集合管43bは、外部の循環管路82(図1参照)にそれぞれ接続されており、循環管路82から集合管43aに流入された冷却水81が各伝熱管42に分配される。そして、冷却水81は、各伝熱管42を矢印Y2方向に流れて集合管43bに集まり、再び循環管路82に戻されるように構成されている。
また、吸収器40は、図2に示すように、上記した容器41と、容器41内において中心線150(一点鎖線)まわりに回転される回転構造体44と、回転軸45aを介して回転構造体44を時計回り(矢印R方向)に回転させるモータ45とを備えている。なお、熱交換器43を構成する各伝熱管42は、回転軸45aが貫通する部分には配置されていない。
ここで、第1実施形態では、吸収式ヒートポンプ装置100の動作中に、吸収器40においてはモータ45が駆動されて回転構造体44が回転される。そして、回転構造体44の矢印R方向への回転とともに液溜まり部41aに貯留された吸収液(LiBr水溶液)が汲み上げられて最終的には回転構造体44に隣接する伝熱管列(複数の伝熱管42の外表面42a)に万遍なく供給されるように構成されている。この場合、回転構造体44に含まれる後述するブラシ部材47(図3参照)の根元部47a(図3参照)に吸収液は供給されて、吸収液は、ブラシ部材47を介して伝熱管42の外表面42aに薄い液膜状となって塗布されるように構成されている。したがって、液溜まり部41aに貯留された吸収液は、回転構造体44によって繰り返し伝熱管42の外表面42aに供給される。以下に、回転構造体44の構成をより詳細に説明する。なお、ブラシ部材47は、本発明の「塗布部材」の一例である。
回転構造体44は、図2および図4に示すように、回転軸45aに同軸状に固定される金属(ステンレス)製の汲上部材46と、汲上部材46と一体的に回転するように汲上部材46に固定されたブラシ部材47(図3参照)とを有している。また、汲上部材46は、回転軸45aが貫通する回転中心領域がくり抜かれ外周が円形状に形成された円環状の板状部材46aを一対備えており、汲上部材46の半径方向外側から回転中心側に向かって螺旋状に延びる複数の翼部材46bが一対の板状部材46a間に挟み込まれるようにして構成されている。これにより、汲上部材46には、一対の板状部材46a間において外部に開口する開口部46cと、開口部46cを起点として板状部材46aの半径方向外側から回転中心側に向かって螺旋状に延びる溶液移動路46dとが形成されている。なお、翼部材46bは、本発明の「翼部」の一例である。また、開口部46cは、本発明の「汲上部分」の一例であり、溶液移動路46dは、本発明の「第1溶液通路部」の一例である。
また、溶液移動路46dは、開口部46cでの流路断面積が最も大きく、流路断面積を縮小しながら回転中心側に向かって螺旋状に延びている。また、一対の板状部材46aは、回転中心においては、同軸状に配置された連結部材46eおよび連結部材46fにより連結されている。連結部材46eは、回転軸45aに対して若干の隙間を有して配置されており、連結部材46fは、連結部材46eの外側において連結部材46eに対して所定の間隔を隔てて配置されている。また、連結部材46fには、翼部材46bの開口部46cとは反対側の端部が接続されている。また、連結部材46fには、複数(8個)の連通孔46gが形成されており、溶液移動路46dは、連通孔46gを介して連結部材46eと連結部材46fとに挟まれたリング状の集合部(空間部)46hに連通されている。また、一対の板状部材46aを繋ぐ螺旋状の翼部材46bは、中心線150まわりに互いに等しい間隔(等角度間隔)を有して4枚設けられている。これにより、汲上部材46の内部には、一対の板状部材46aと隣接する螺旋状に延びる翼部材46bとにより構成される4つの溶液移動路46dが形状を等しくして形成されている。
また、図2および図4に示すように、板状部材46aの中心部領域には、板状部材46aを厚み方向(X方向)に貫通する排出孔46iが形成されている。排出孔46iは、回転中心に対して等角度(約45度)間隔で8個形成されている。また、板状部材46aの翼部材46bとは反対側(X1側およびX2側の各々)の外表面46jには、半径方向に延びるブラシ部材47がそれぞれ取り付けられている。各々の外表面46jにおいては、ブラシ部材47は、中心線150まわりに等角度(約45度)間隔で8個設けられている。したがって、1つの回転構造体44は、合計16本のブラシ部材47を有している。なお、排出孔46iは、本発明の「溶液排出孔」の一例である。
また、ブラシ部材47は、図3に示すように、外形が柱状を有し内部が長手方向(半径方向)に沿ってくり抜かれた溶液移動路48aからなる中空構造を有するステンレス製のブラシ固定部48と、ブラシ固定部48の長手方向に沿った側面48bから垂直方向(概略X方向)に延びるブラシ部49とからなる。側面48bは中央に尾根部を有して山形形状に形成されており、尾根部(破線)を挟んで互いに反対側に傾斜する一対の傾斜面48cおよび傾斜面48dに沿って樹脂繊維を束状にしたブラシ部49が植え付けられている。したがって、傾斜面48cに植え付けられたブラシ列49a(列形状を破線枠で示す)と傾斜面48dに植え付けられたブラシ列49b(列形状を破線枠で示す)とは、互いに所定の開き角度α(約30度)を有して側面48bから離間する方向に延びている。なお、ブラシ部材47は、本発明の「塗布部材」の一例である。また、ブラシ固定部48は、本発明の「塗布部材固定部」の一例であり、溶液移動路48aは、本発明の「第2溶液通路部」の一例である。
また、ブラシ固定部48は、図3および図6に示すように、溶液移動路48aの一部を構成し半径方向に延びる溶液移動路48aの部分に対して直交する方向に延びるとともに側面48b(中央の尾根部)を貫通する複数の枝管部48eを有している。枝管部48eは、溶液移動路48aに対して9箇所に形成されており、側面48bのブラシ部49が植え付けられている部分を回避する位置に開口している。また、各々の枝管部48eは、互いに等しい内径を有しており、各々の枝管部48eは、互いに等しい間隔(回転半径方向)を隔てて溶液移動路48aから分岐するように形成されている。また、ブラシ部49(ブラシ列49aおよびブラシ列49b)は、先端部が伝熱管42の外表面42aに接触するような長さを有している。なお、枝管部48eは、本発明の「溶液供給孔」の一例である。
また、図5に示すように、ブラシ固定部48は、回転中心側に位置する溶液移動路48aの部分が板状部材46a側に曲げられるとともに、溶液移動路48aが排出孔46iに内径を等しくして連通されるように外表面46jに固定されている。これにより、図2に示すように、回転構造体44においては、開口部46c、溶液移動路46d(連通孔46g)、集合部46h、排出孔46iおよび溶液移動路48a(枝管部48e)の順に、吸収液が流通可能な流路が形成されるように構成されている。また、前述のようにブラシ固定部48を含むブラシ部材47は、排出孔46iの形成個数(8個)に対応して8個設けられており、各々のブラシ固定部48は、片側の板状部材46aの外表面46jに対して約45度間隔で放射状に延びるように設けられている。
また、液溜まり部41aには常に所定の深さを有して吸収液(濃液と希液との混合溶液)が貯留されている。これにより、図4に示すように、回転構造体44における汲上部材46の下部およびブラシ部材47の下部は、吸収液が貯留される液溜まり部41aに浸漬されるように容器41内に配置されている。
これにより、第1実施形態では、回転構造体44の汲上部材46により汲み上げられた吸収液が汲上部材46の矢印R方向への回転により開口部46cおよび溶液移動路46d(連通孔46g)を経て回転中心側となる集合部46hに移動された後、回転中心側から排出孔46iおよび溶液移動路48a(枝管部48e)を経て半径方向外側に移動される。そして、吸収液は、溶液移動路48aの9個の枝管部48eからブラシ部材47の根元部47aに供給されながら、各々のブラシ部材47により熱交換器43の外表面42aに沿って薄い液膜状に塗布されるように構成されている。
また、第1実施形態では、1つの回転構造体44においては、開口部46cから溶液移動路46dを経て集合部46hまでの溶液通路部が4組(4経路)設けられるとともに、回転中心近傍の集合部46hから排出孔46iを経て外表面46j側にまわり溶液移動路48aが16経路(8経路×2)設けられている。したがって、モータ45により回転構造体44が回転された場合、連続的に隣接する開口部46cを介して吸収液が順次液溜まり部41aから汲み上げられて集合部46hに集められ、排出孔46iを介して汲上部材46と一体的に回転される8つの溶液移動路48aから放射状に拡散されるという溶液(吸収液)の移動が絶え間なく繰り返される。ブラシ部材47のブラシ部49(ブラシ列49aおよびブラシ列49b)は、回転構造体44が回転している間中、ブラシ固定部48(溶液移動路48a)により供給された吸収液が根元部47aから染み出しており、ブラシ部49の先端部は、多量の吸収液を含んだ状態で熱交換器43の外表面42aを旋回移動されることになる。また、旋回移動される複数のブラシ部材47は、約45度間隔で配置されているので、回転構造体44は、中心線150まわりの重量バランスがある程度整えられた状態で回転される。
また、図2および図3に示すように、1つの回転構造体44は、一対の板状部材46aと、板状部材46a間に挟み込まれた螺旋状の4枚の翼部材46bとを含む汲上部材46と、一対の板状部材46aの各々の外表面46jに固定されたブラシ固定部48を含むブラシ部材47(合計16本)とによって構成されている。そして、回転軸45aには、合計5セットの回転構造体44がX方向に等ピッチ間隔(伝熱管列(伝熱管42)のX方向の離間間隔に相当)で配置されている。また、5セットの回転構造体44は、回転軸45aとともに一体化された状態で中心線150まわりに回転される。なお、図2においては、回転構造体44が回転されたある瞬間の図として8本のブラシ部材47のうちZ方向に位置する上下2つのブラシ部材47を便宜的に図示しているが、実際には、図3に示すように、斜め45度方向に位置するブラシ部材47および水平方向に位置するブラシ部材47を含めて合計8本のブラシ部材47が回転軸45aまわりに設けられている。
また、第1実施形態では、ブラシ部材47(図6参照)の回転移動に伴って吸収液(LiBr濃液)が外表面42aに薄く塗り延ばされることにより、吸収液の伝熱管42の外表面42aに対する濡れ性が良好な状態を保ちながら外表面42aに広範囲に亘って厚みの薄い液膜(吸収液の液膜)が形成される。
詳細には、ブラシ部49(ブラシ列49aおよびブラシ列49b(図3参照))は、伝熱管42の外表面42aに沿って旋回移動される際に、外表面42aに残留する冷却水81との熱交換済みの吸収液(冷媒が相対的に多く吸収されて希釈された状態のLiBr水溶液)を外表面42aから除去しながら、熱交換済みの吸収液が除去された外表面42aに、ブラシ部49に供給された吸収液(冷媒の吸収量が相対的に少ない状態のLiBr水溶液(濃液))を新たに塗布する。なお、塗布された吸収液に冷媒(低温水蒸気)が吸収される際に発生する吸収熱は、伝熱管42の外表面42aを介して冷却水81に奪われる。したがって、塗布された吸収液の温度が比較的低温状態に保たれるので、塗布された吸収液へのさらなる冷媒(水)の吸収が促進される。そして、吸収液への冷媒の吸収とともに吸収液が希釈されてLiBr希液に近い濃度となった状態でブラシ部49により外表面42aから除去されて液溜まり部41aに落下する。吸収器40内ではこのような現象が連続的に繰り返されて、冷媒の吸収液への吸収と、吸収液の冷却とが行われる。
なお、ブラシ部材47の旋回移動速度(回転軸45aの回転速度)については、吸収式ヒートポンプ装置100の能力クラスによって調整されうる。すなわち、回転軸45a(図2参照)の回転速度は、伝熱管42の外表面42aに塗布された吸収液が液膜の状態で冷却水81により効率よく冷却されるとともに冷媒蒸気が吸収液に適切に吸収されるような最適な速度に調整されるのが好ましい。この場合、モータ45と回転軸45aとの間に減速ギア部(図示せず)などを設けて回転軸45aの回転速度を調整してもよいし、低速回転可能なモータ45を用いて回転軸45aを直接的に回転させてもよい。また、空調の負荷変動が小さい範囲内においてはモータ45の回転速度を一定速度に制御するのが好ましく、空調負荷が大幅に変動する場合には、モータ45の回転速度を空調負荷に応じて制御するように構成してもよい。
また、図2に示すように、容器41のX1側の側壁部41cの外表面には、金属製のハウジング41bが取り付けられている。モータ45は、取付部材41dを介してハウジング41bの内底面上に固定されている。なお、ハウジング41b内は、容器41内と略同じ圧力(絶対圧力で1kPa以下の真空状態)に保たれており、外部に対して気密性が保たれている。そして、モータ45に接続された回転軸45aが、容器41の側壁部41cを貫通して容器41内部にX2方向(水平方向)に延びるとともに伝熱管42の配置されていない中央の空間部を介して容器41のX2側の壁部41eにおいて回転可能に支持されている。なお、回転軸45aが側壁部41cを貫通する部分および壁部41eに回転可能に支持される部分には、封止材41fが、回転軸45aと側壁部41cおよび41eとの間に配置されている。X1側の封止材41fは、液溜まり部41aの吸収液が側壁部41cを乗り越えてハウジング41b内へ漏洩するのを防止する役割を有する。また、モータ45から引き出された配線45bがハウジング41bを貫通する部分には、封止材41gが設けられている。
また、容器41内部の天井部(Z2側)には、蒸発器30(図1参照)と連通する冷媒移送管路54が接続されており、蒸発器30で蒸発した冷媒蒸気が容器41内部に供給(吸引)されるように構成されている。また、容器41には、気液分離部12からの吸収液(濃液)を吸収器40に供給するための吸収液移送管路55と、吸収器40において冷媒が吸収された吸収液を加熱部11に供給するための吸収液移送管路56とがそれぞれ接続されている。
ここで、第1実施形態では、容器41には、回転構造体44におけるブラシ部材47の回転経路上に設けられ、吸収液移送管路55を介して容器41の外部から容器41内に吸収液(濃液)を導くとともにブラシ部材47に吸収液を供給可能に構成された溶液供給部55aを備えている。また、溶液供給部55aは、図7に示すように、汲上部材46の回転中心を通る方向でかつ汲上部材46の半径方向に沿って延びるように、ブラシ部材47の回転経路上に設けられている。この場合、溶液供給部55aは、汲上部材46の回転中心の近傍の高さ位置において水平方向に沿った方向でかつ汲上部材46の半径方向に沿って延びるように設けられているとともに、汲上部材46の半径方向に延びるブラシ部材47に吸収液(濃液)を供給可能なように構成されている。
すなわち、溶液供給部55aは、図2および図7に示すように、天頂側(Z2側)近傍の管壁部55bが水平方向(Y方向)に細長状に切り欠かれたスリット55cを有している。また、溶液供給部55aは、管壁部55bが底部側(Z2側)からスリット55cの設けられた天頂側(Z1側)に向かって途中から折れ曲がり傾斜面を有して先細りする断面形状を有している。したがって、吸収液移送管路55から溶液供給部55aに供給された吸収液(濃液)は、Y方向に延びるスリット55cから湧き出して先細りする管壁部55bの傾斜面(外表面)を斜め下方に滴り落ちながら溶液供給部55aの斜め下方に配置されたブラシ部材47のブラシ部49(ブラシ列49aおよびブラシ列49b)に直接的に供給されるように構成されている。
また、図2および図7に示すように、伝熱管42の最上段の上には、溶液供給部55dが別途設けられている。溶液供給部55dは、底部側(Z2側)に形成された複数の散布孔55eを有している。したがって、吸収液移送管路55から溶液供給部55dに供給された吸収液(濃液)は、複数の散布孔55eから下方に滴下(散布)されて伝熱管列(上半分の8本の伝熱管42)に直接的に供給されるように構成されている。また、溶液供給部55aおよび溶液供給部55dの水平方向(Y方向)の両端部は、容器41の側壁部41cを水平方向に貫通した後、集合管55f(Y1側)および集合管55g(Y2側)に、それぞれ、接続されている。また、集合管55fおよび集合管55gは、吸収液移送管路55に接続されている。
このようにして、冷房運転時には、蒸発器30において蒸発されるとともに冷媒蒸気移送管路53を介して吸引された冷媒蒸気(低温水蒸気)と吸収液(LiBr水溶液)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る。
また、蒸発器30は、図1に示すように、容器31内部に設置された熱交換部32と、容器31内部の天井部近傍に取り付けられた噴射器33とを含んでいる。また、蒸発器30の外部には、冷媒貯留部31aと噴射器33とを接続する冷媒移送管路34にポンプ35が設けられている。これにより、冷媒貯留部31aの冷媒(水)がポンプ35により汲み上げられて噴射器33から下方の熱交換部32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36により送風された車内の熱交換前の吸込空気は、熱交換部32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。そして、冷却された空気(冷風)は、車内に吹き出される。
また、吸収式ヒートポンプ装置100は、吸収液移送管路55を流通する吸収液と、吸収液移送管路56を流通する吸収液との熱交換を図るための熱交換器(プレート式熱交換器)59を備えている。熱交換器59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(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の温度を上昇させる役割を有している。
加熱部11は、LiBr濃液に冷媒(水)が吸収された吸収液を加熱する役割を有する。すなわち、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を流通する吸収液とが熱交換される。排気ガス管91は、加熱部11を経由する熱供給管路91aと、加熱部11を経由しない迂回管路91bとを含んでいる。また、エンジン90と加熱部11との間の熱供給管路91aには弁92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熱供給管路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迂回管路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。
第1実施形態では、以下のような効果を得ることができる。
すなわち、第1実施形態では、上記のように、吸収器40においては、回転構造体44が回転することにより液溜まり部41aに貯留された吸収液(LiBr水溶液)を汲み上げる汲上部材46と、汲上部材46と一体的に回転するとともに汲上部材46の回転中心側から半径方向外側に延びるように設けられ、汲上部材46により汲み上げられた吸収液を熱交換器43の外表面42aに沿って塗布するブラシ部材47とを備える。そして、回転構造体44の汲上部材46により汲み上げられた吸収液が汲上部材46の矢印R方向への回転により回転中心側に移動された後、回転中心側から半径方向外側に移動されながらブラシ部材47により熱交換器43の外表面42aに沿って塗布されるように構成する。これにより、熱交換器43の外表面42aで熱交換された吸収液(LiBr水溶液)が垂れ落ちて液溜まり部41aに貯留された後、貯留された吸収液を再び汲上部材46により汲み上げるとともにブラシ部材47により熱交換器43の外表面42aに沿って濡れ性を保ちながら塗布することができる。すなわち、熱交換が不十分なままの吸収液を外部流出させることなく液溜まり部41aに滞留する吸収液を繰り返し熱交換器43に供給して冷却水81と熱交換させることができるので、吸収器40における吸収液を冷却するための冷却性能を向上させることができる。換言すれば、より小型化された熱交換器43を用いて従来と同等の熱交換量を得ることができる。この際、回転する汲上部材46が容器41内に設けられているので、吸収液を循環させる循環ポンプ(溶液ポンプ)や溶液循環回路を吸収式ヒートポンプ装置100内に設置したり、循環ポンプ使用時に発生するキャビテーション現象を回避する構成を設けたりする必要もない。これにより、吸収式ヒートポンプ装置100の小型化を図ることができる。これらの結果、熱交換器性能(吸収液の冷却性能)を維持しつつ吸収式ヒートポンプ装置100の小型化を図ることができる。
また、第1実施形態では、回転構造体44の汲上部材46により汲み上げられた吸収液が汲上部材46の回転により回転中心側に移動させ、その後、回転中心側から半径方向外側に移動しながらブラシ部材47により熱交換器43の外表面42aに沿って塗布することによって、汲上部材46の回転移動を有効に利用して吸収液を回転中心側に一旦集め、その後、回転中心側から半径方向外側に拡散(移動)させてブラシ部材47により熱交換器43の外表面42aに万遍なく行き渡らせることができる。したがって、ブラシ部材47(ブラシ部49)の回転経路(塗布領域)に対応する熱交換器43の外表面42a全体を介して吸収液と冷却水81とを熱交換させることができるので、これによっても吸収器40における吸収液を冷却するための冷却性能を向上させることができる。
また、第1実施形態では、回転構造体44における汲上部材46により汲み上げられた吸収液を熱交換器43の外表面42aに沿って塗布するブラシ部材47を備えることによって、施設などへの据置型ではなく車両などの移動体に吸収式ヒートポンプ装置100を搭載した場合であっても、回転する汲上部材46により汲み上げられた吸収液を定常的に熱交換器43の外表面42aに塗布することができるので、吸収器40の傾斜状態や加振状態の影響を大きく受けることなく吸収式ヒートポンプ装置100を動作させることができる。また、汲上部材46の回転中心側から半径方向外側に延びるブラシ部材47により、吸収液を熱交換器43(伝熱管42)の外表面42aに沿って良好な濡れ性のもとで塗布することによって、容易に厚みの薄い液膜を広範囲に亘って形成することができるので、界面活性剤などを吸収液(LiBr水溶液)に添加して吸収液の表面張力を低下させる必要がなくなる。これにより、吸収式ヒートポンプ装置100において吸収液に界面活性剤を添加するメンテナンス作業を省略することができるので、その分、メンテナンス間隔を長期化させることができる。
また、第1実施形態では、半径方向外側に設けられた開口部46cと、開口部46cにより汲み上げられた吸収液を汲上部材46の回転により半径方向外側から回転中心側に移動させる溶液移動路46dとによって回転構造体44における汲上部材46を構成する。また、これとともに、汲上部材46の外表面46jに設けられ、溶液移動路46dにより回転中心側に移動された吸収液を半径方向外側に移動させる溶液移動路48a(ブラシ固定部48)をさらに備える。これにより、液溜まり部41aに貯留された吸収液を回転する汲上部材46の半径方向外側に設けられた開口部46cにより容易に汲み上げて、汲上部材46の回転とともに汲み上げられた吸収液を半径方向外側から回転中心側に溶液移動路46dを介して容易に移動させることができる。そして、汲上部材46の外表面46jに設けられた溶液移動路48aを介して溶液移動路46dを経由して回転中心側に移動された吸収液を回転構造体44の回転による遠心力を利用して半径方向外側に容易に移動させることができるので、回転中心側から半径方向外側に吸収液を移動させながら、ブラシ部材47を用いて熱交換器43の外表面42aの全体に沿って薄い液膜状に容易に塗布することができる。
また、第1実施形態では、回転構造体44における汲上部材46は、一対の板状部材46aと、一対の板状部材46a間に挟み込まれ、汲上部材46の半径方向外側から回転中心側に螺旋状に延びる翼部材46bとを含むように汲上部材46を構成し、一対の板状部材46aと螺旋状に延びる翼部材46bとにより構成される部分によって、開口部46cおよび溶液移動路46dを構成する。これにより、汲上部材46における一対の板状部材46aと螺旋状に延びる翼部材46bとにより構成される部分によって、液溜まり部41aに貯留された吸収液を汲み上げるとともに汲上部材46の回転中心側に移動させる構造体(開口部46cおよび溶液移動路46d)を容易に構成することができる。特に、溶液移動路46dが螺旋状に形成されることによって、開口部46cが汲み上げた(捕獲した)吸収液を、汲上部材46の回転運動を有効に利用して汲上部材46の回転中心側に無理なく移動させることができる。
また、第1実施形態では、螺旋状に延びる翼部材46bを互いに間隔を隔てて複数(4枚)設けるとともに、一対の板状部材46aと隣接する螺旋状に延びる翼部材46bとにより構成される空間部分によって開口部46cおよび溶液移動路46dを複数組(4組)構成する。これにより、一対の板状部材46aと隣接する螺旋状に延びる2つの翼部材46bとにより構成される空間部分によって吸収液を汲上部材46の回転中心側に導く1つの螺旋状の溶液移動路46dが形成される。そして、この開口部46cおよび螺旋状の溶液移動路46dを汲上部材46の回転軸まわりに複数組(4組)設けることによって、汲上部材46の回転とともに4組の開口部46cおよび溶液移動路46dの各々を介して液溜まり部41aの吸収液を連続的に汲み上げることができる。これにより、容器41内に、吸収液の汲み上げ動作および熱交換器43の外表面42aへの供給動作を連続して行うことができるので、その分、熱交換器性能をより向上させることができる。また、汲上部材46を回転させる際、1つの螺旋状の溶液移動路46dが設けられている場合と異なり、4つ溶液移動路46dが所定の回転角度間隔(この場合は螺旋状)で配置された状態で順次旋回移動されるので、汲上部材46全体に重量のアンバランスが生じるのを抑制することができ、その結果、回転構造体44が有する重量のアンバランスに起因して容器41内に振動などが発生するのを抑制することができる。また、重量バランスが保たれる分、汲上部材46を回転させるモータ45の負荷を軽減させることができる。
また、第1実施形態では、回転構造体44における汲上部材46の回転中心側に設けられ、汲み上げられて回転中心側に移動された溶液を溶液移動路48a側に排出する排出孔46iを含むように汲上部材46を構成する。これにより、開口部46cにより汲み上げられた吸収液の溶液移動路46dから溶液移動路48aへの移動を、排出孔46iを介して容易に行うことができる。この際、吸収液のみならず汲上動作時に巻き込まれた容器41内の蒸気成分(冷媒蒸気)についても排出孔46iを介して溶液移動路48a側に抜く(排出する)ことができる。これにより、汲上部材46の回転数(モータ45の回転数)が高いことに起因して蒸気成分を巻き込みやすい場合にも、吸収液の汲み上げ量を適切に確保することができる。
また、第1実施形態では、汲上部材46の外表面46jにおいて汲上部材46の回転中心側から半径方向外側に向かって延びるように設けられ、ブラシ部材47を固定するためのブラシ固定部48をさらに備える。そして、ブラシ固定部48の内部に溶液移動路48aが形成されている。これにより、ブラシ部材47を固定するためのブラシ固定部48を有効に使用して、吸収液を半径方向外側に移動させかつ吸収液をブラシ部材47の根元部47aに供給するための溶液移動路48aを汲上部材46の外表面46jに設けることができる。また、ブラシ固定部48が溶液移動路48aを兼ねるので、ブラシ固定部48と溶液移動路48aとを別々に設ける場合に比べて、容器41内部の可動部を構成する部品点数が増加するのを抑制することができる。
また、第1実施形態では、溶液移動路48aは、半径方向に沿って吸収液をブラシ部材47に供給するための複数の枝管部48eを溶液移動路48aに設けるように構成する。これにより、溶液移動路48aを介して遠心力により吸収液が回転中心側から半径方向外側に移動される過程で複数の枝管部48eの各々から吸収液を排出しながらブラシ部材47の根元部47aに供給することができる。これにより、汲上部材46により汲み上げられた吸収液をブラシ部材47(ブラシ部49)の半径方向の全域に亘って容易に供給することができる。
また、第1実施形態では、回転構造体44における汲上部材46に約45度の角度間隔で放射状に延びるようにブラシ固定部48を複数(8個)設けるように構成する。これにより、約45度の角度間隔で放射状に延びる複数(8個)のブラシ固定部48(溶液移動路48a)が順次矢印R方向に旋回移動されるので、1つのブラシ固定部48(溶液移動路48a)が設けられている場合と異なり、より多くの吸収液をブラシ部材47(ブラシ部49)に供給して熱交換器43の外表面42aに塗布することができる。また、約45度の角度間隔で8つのブラシ固定部48が放射状に延びるので、汲上部材46の回転時に回転構造体44全体に重量のアンバランスが生じるのを抑制することができ、その結果、重量のアンバランスに起因して容器41内に振動などが発生するのをより抑制することができる。
また、第1実施形態では、回転構造体44におけるブラシ部材47の回転経路上に設けられ、容器41の外部から容器41内に吸収液(濃液)を導くとともにブラシ部材47に吸収液を供給可能に構成された溶液供給部55aをさらに備える。これにより、汲上部材46自身によって液溜まり部41aに貯留された吸収液を汲み上げてブラシ部材47に供給することのみならず、溶液供給部55aによって容器41外部から導かれた吸収液(濃液)を直接的にブラシ部材47(ブラシ部49)に供給することができるので、再塗布される吸収液と外部から新たに供給された吸収液とが容器41内で混ざり合って吸収液の濃度を適切な範囲に保つことができる。これにより、容器41を吸収器40として使用する場合には、吸収液の濃度が適切な範囲に保たれた状態で吸収器40を機能させることができるので、吸収器40の性能を向上させることができる。したがって、吸収器40を容易に小型化することができる。また、車両などの移動体に吸収式ヒートポンプ装置100を搭載した場合であっても、溶液供給部55aによって吸収液を直接的に回転するブラシ部材47(ブラシ部49)に供給することができるので、吸収式ヒートポンプ装置100の傾斜状態や加振状態の影響を大きく受けることなく吸収器40の性能を維持することができる。
また、第1実施形態では、汲上部材46の半径方向に沿って延びるように、ブラシ部材47の回転経路上に溶液供給部55aを設ける。これにより、汲上部材46と一体的に回転するとともに半径方向外側に延びるブラシ部材47に対して、このブラシ部材47の延びる方向に沿って延びる溶液供給部55aを用いて吸収液(濃液)を確実にブラシ部材47(ブラシ部49)に直接的に供給することができる。
また、第1実施形態では、汲上部材46の下部は、液溜まり部41aに浸漬されている。これにより、汲上部材46を吸収式ヒートポンプ装置100における吸収器40に適用する場合には、汲上部材46の下部が常に液溜まり部41aの吸収液(LiBr水溶液)に浸漬されることにより汲上部材46の液溜まり部41aに浸漬されていない部分(下部以外の部分)よりも冷却されるので、冷却された汲上部材46の部分が回転とともに吸収液を汲み上げて吸収液を回転中心側に移動させる際にも、移動中の吸収液を冷却することができる。したがって、吸収器40における吸収液の冷却性能(放熱性能)をより向上させることができる。
また、第1実施形態では、互いに垂直方向に所定の間隔を隔てた状態で水平方向に沿って延びる複数(96本)の伝熱管42を含むように熱交換器43を構成する。これにより、複数(96本)の伝熱管42を用いて熱交換器43を容易に構成することができる。すなわち、複数の円筒状の伝熱管42を並べて熱交換器43が有する伝熱面積(外表面)がより広く確保された状態で、ブラシ部材47を用いて吸収液を外表面42aに効率よく塗布することができる。また、内部を冷却水81が流れる熱交換要素(熱交換器43)を円筒状(管状)の複数の伝熱管42を並べて構成することができるので、熱交換器43(伝熱管)の強度が向上される分、個々の伝熱管42の肉厚を薄くすることができる。これにより、伝熱管42の肉厚が薄くなる分、吸収液と冷却水81とを隔てる伝熱壁の熱抵抗が少なくなるので吸収液を冷却するための熱交換器性能を向上させることができる。
(第1実施形態の変形例)
次に、図2、図3および図8を参照して、第1実施形態の変形例について説明する。この第1実施形態の変形例では、溶液移動路48aに設けられた9個の枝管部148eの配置間隔が半径方向の位置に応じて異なるように吸収器140内部のブラシ固定部148を構成した例について説明する。なお、図中において、上記第1実施形態と同様の構成には、第1実施形態と同じ符号を付して図示している。なお、ブラシ固定部148は、本発明の「塗布部材固定部」の一例であり、枝管部148eは、本発明の「溶液供給孔」の一例である。
すなわち、図8に示すように、回転構造体144は、汲上部材46とブラシ部材147とを有している。また、ブラシ部材147は、溶液移動路48a(図3参照)からなる中空構造を有するブラシ固定部148とブラシ部49(図3参照)とからなる。なお、ブラシ部材147は、本発明の「塗布部材」の一例である。
ここで、第1実施形態の変形例では、ブラシ固定部148は、半径方向に延びる溶液移動路48aの部分に対して直交する方向に延びる9つの枝管部148eを有している。また、各々の枝管部148eは、互いに等しい内径を有する一方、回転中心側から半径方向外側に向かうにしたがって互いに隣接する枝管部148eの間隔が徐々に大きくなるようにして形成されている。すなわち、回転軸45aに近い回転中心側では隣接する枝管部148e同士の形成間隔が相対的に密であり、半径方向外側に向かうにしたがって隣接する枝管部148e同士の形成間隔が相対的に疎になるように構成されている。
これは、回転構造体144が所定の回転速度で矢印R方向に回転された場合に、遠心力の大きさによって半径方向外側ほど枝管部148eから吸収液が勢いよく噴出されるため、この回転半径方向の噴出量の不均衡さをより平準化させるために、回転軸45aに近い回転中心側から半径方向外側に向かうにしたがって枝管部148eの形成間隔を徐々に疎にしている。なお、容器41内部の回転構造体144を含めた熱交換器43まわりのその他の構造については、上記第1実施形態の吸収器40(図2参照)と同様に構成されている。
第1実施形態の変形例では、以下のような効果を得ることができる。
すなわち、第1実施形態の変形例では、上記のように、溶液移動路48aに設けられた9個の枝管部148eの形成間隔を、回転軸45aに近い回転中心側から半径方向外側に向かうにしたがって徐々に大きくなるようにブラシ固定部148を構成する。これにより、回転構造体144が所定の回転速度で矢印R方向に回転された場合であっても、ブラシ固定部148の回転中心側で遠心力が相対的に小さい部分においてブラシ部49に供給される吸収液の量と、ブラシ固定部148の半径方向外側で遠心力が相対的に大きい部分においてブラシ部49に供給される吸収液の量(枝管部148eから噴出される液量)とを、均一化(平準化)させることができる。したがって、回転構造体144(ブラシ部49(ブラシ列49aおよびブラシ列49b))の旋回領域に対向する伝熱管42の外表面42aに対して、回転半径方向においても吸収液をむらなく塗布することができる。なお、第1実施形態の変形例のその他の効果は、上記第1実施形態と同様である。
(第2実施形態)
図1、図3、図4、図9および図10を参照して、第2実施形態について説明する。この第2実施形態では、合計96本の伝熱管42を用いて熱交換器43を構成した上記第1実施形態と異なり、Y方向に沿って見た場合の中心線150の位置での縦断面(図9の断面)が縦長の扁平形状を有する複数(6個)の熱交換容器部242を用いて1つの熱交換器243を構成した例について説明する。なお、図中において、上記第1実施形態と同様の構成には、第1実施形態と同じ符号を付して図示している。
本発明の第2実施形態による吸収式ヒートポンプ装置では、図9に示すように、吸収器240を備えている。また、吸収器240は、吸収液(濃液と希液との混合溶液)が貯留される液溜まり部41aを有する容器241と、Y方向に沿って見た場合の中心線150の位置での縦断面が縦長の扁平形状を有する複数(6本)の熱交換容器部242を含む熱交換器243とを備えている。また、Y方向(水平方向)に延びる各々の熱交換容器部242は、X方向に等ピッチ間隔を有して互いに平行に配置されており、熱交換容器部242の平坦な外表面242aは容器241内に露出している。
ここで、熱交換器243を構成する各熱交換容器部242は、中心線150の延びる方向(X方向)から見て熱交換容器部242の概略中央部においてX方向に貫通する貫通部242bを有する。そして、回転軸45aが各熱交換容器部242の貫通部242bを介して一方側(X1側)から他方側(X2側)に延びている。なお、貫通部242bは、熱交換容器部242の伝熱壁を内外に貫通するのではなく、貫通部242bの部分でも内部流路は伝熱壁によって閉じられている。したがって、冷却水81は、熱交換容器部242内部では貫通部242bを上下に避けるようにして流れる。このように、個々の熱交換容器部242は、X方向に所定の厚みを有するとともに、貫通部242bを有して全体として中空の円板状に形成されている。
また、図10に示すように、外表面242aをY−Z平面に平行に配置した状態でX方向に並べられた熱交換容器部242の各々は、接続配管部242cおよび接続配管部242dによって互いに接続されている。また、接続配管部242cおよび接続配管部242dは、X1側の端部が容器241の側壁部41cを水平方向に貫通した後、外部の循環管路82(図1参照)にそれぞれ接続されている。なお、循環管路82から接続配管部242cに流入された冷却水81は、熱交換器243の各熱交換容器部242に分配される。そして、冷却水81は、各熱交換容器部242をZ1側からZ2側に流れて接続配管部242dに集まり、再び循環管路82に戻されるように構成されている。
これにより、第2実施形態では、図9に示すように、回転構造体44がモータ45により回転される際に、回転構造体44の汲上部材46により汲み上げられた吸収液が汲上部材46の回転により開口部46c(図4参照)および溶液移動路46d(連通孔46g(図4参照))を経て回転中心側となる集合部46h(図4参照)に移動された後、回転中心側から排出孔46iおよび溶液移動路48a(枝管部48e)を経て半径方向外側に移動される。そして、溶液移動路48aの枝管部48eからブラシ部材47の根元部47a(図3参照)に供給されながら、ブラシ部材47により熱交換器243における各熱交換容器部242の平坦な外表面242aに沿って薄い液膜状に塗布されるように構成されている。
また、第2実施形態では、吸収液(濃液)を容器241内に導く溶液供給部の構成が上記第1実施形態とは異なる。すなわち、図9に示すように、吸収器240の容器241内部の天井部241b近傍には、下面に複数の散布孔が開けられたヘッダ部を有する噴射器255が取り付けられている。そして、吸収液移送管路55から供給される吸収液(濃液)は、噴射器255から容器241内部に向けて液滴状または霧状に散布されるように構成されている。
したがって、冷房運転時においては、気液分離部12(図1参照)から供給(吸引)された吸収液(濃液)が熱交換器243の上方から下方(Z1方向)に向けて散布された状態で、モータ45の駆動とともに各々の回転構造体44における16個のブラシ部材47が熱交換容器部242の外表面242aに沿って矢印R方向に回転(旋回)移動されるように構成されている。これにより、液溜まり部41aに吸収液が少ない状態においては、噴射器255から散布された吸収液(濃液)が直接的にブラシ部49(ブラシ列49aおよびブラシ列49b)に吸液されるとともに、ブラシ部49に吸液された吸収液が熱交換容器部242の外表面242aに沿って順次塗布される。また、ブラシ部49に吸液されることなく液溜まり部41aまで自然に落下(滴下)した吸収液は、回転(旋回)移動とともに液溜まり部41aを通過する汲上部材46により汲み上げられて熱交換容器部242の外表面242aに塗布される。このようにして、噴射器255から散布された吸収液は、平坦な熱交換容器部242の外表面242aに厚みの薄い液膜の状態で塗布される。なお、第2実施形態による吸収式ヒートポンプ装置のその他の構成は、上記第1実施形態と同様である。
第2実施形態では、以下のような効果を得ることができる。
すなわち、第2実施形態では、上記のように、縦断面が縦長の扁平形状を有する熱交換容器部242をX方向に複数(6個)繋げて熱交換器243を構成する。そして、汲上部材46により汲み上げられた吸収液は、汲上部材46の回転により回転中心側に移動された後、回転中心側から半径方向外側に移動されながら、ブラシ部材47により熱交換器243の平坦な外表面242aに沿って塗布されるように構成する。これにより、熱交換器243の平坦な外表面242aの全体に対してブラシ部材47により吸収液を薄い液膜状に効率よく塗布することができるので、熱交換容器部242を用いて熱交換器243を構成した場合であっても、吸収器240における吸収液を冷却する熱交換器性能を容易に維持することができる。
また、第2実施形態では、熱交換容器部242における平坦な外表面242aが中心線150を中心として円形状を有しており、回転構造体44の回転とともに円形状の外表面242aに沿って複数のブラシ部材47が矢印R方向に順次旋回移動されるように熱交換器243を構成する。これにより、ブラシ部材47の回転経路(円形状の塗布領域)に重なるようにして熱交換容器部242を構成することができるので、容器241内におけるブラシ部材47の回転経路以外の部分にまで熱交換器の外表面242aを過剰に露出させることが必要にならない分、熱交換器243を小型化することができる。なお、第2実施形態のその他の効果は、上記第1実施形態と同様である。
(第3実施形態)
図1〜図3および図11を参照して、第3実施形態について説明する。この第3実施形態では、上記第1実施形態で用いた回転構造体44(図2参照)の代わりに、1本の円筒状の汲上用配管301を螺旋状に巻回して汲上部材346内に組み込み回転構造体344を構成した例について説明する。なお、図中において、上記第1実施形態と同様の構成には、第1実施形態と同じ符号を付して図示している。
本発明の第3実施形態による吸収式ヒートポンプ装置では、図11に示すように、吸収器340は、容器41と、容器41内において中心線150(図2参照)まわりに回転される回転構造体344と、回転軸45aを介して回転構造体344を時計回り(矢印R方向)に回転させるモータ45(図2参照)とを備えている。
また、回転構造体344は、回転軸45aに同軸状に固定される汲上部材346と、汲上部材346と一体的に回転するように汲上部材346に固定されたブラシ部材47(詳細構造は図3参照)とを有している。また、汲上部材346は、汲上部材346の半径方向外側から回転中心側に向かって螺旋状に延びるように形成された1本の汲上用配管301と、汲上用配管301の回転中心側の開口端部301eに接続される集合部346hとによって構成されている。これにより、汲上部材346には、外部に開口する汲上用配管301の1つの開口部301cと、開口部301cを起点として汲上部材346の半径方向外側から回転中心側に向かって螺旋状に延びる1つの溶液移動路301dとが形成されている。なお、開口部301cは、本発明の「汲上部分」の一例であり、溶液移動路301dは、本発明の「第1溶液通路部」の一例である。
また、溶液移動路301dは、開口部301cでの流路断面積を維持したまま回転中心側に向かって螺旋状に延びている。また、集合部346hは、一対の端板346a(紙面手前側および紙面奥側)と、一対の端板346a同士をX方向(紙面垂直方向)に連結するとともに回転軸45aに同軸状に固定配置された連結部材346eおよび連結部材346fとを含んでいる。なお、連結部材346fには、1つの連通孔346gが形成されており、汲上用配管301(溶液移動路301d)は、開口端部301eが連通孔346gを介して集合部346h内の連結部材346eと連結部材346fとに挟まれたリング状の空間部に連通されている。また、第3実施形態では、汲上用配管301のX1側(紙面手前側)およびX2側(紙面奥側)の各々の外表面301jには、半径方向に延びるブラシ部材47(8本×2組)がそれぞれ取り付けられている。
これにより、第3実施形態では、回転構造体344の汲上部材346により汲み上げられた吸収液が汲上部材346の回転により開口部301cおよび溶液移動路301d(連通孔346g)を経て回転中心側となる集合部346hに移動された後、回転中心側から排出孔46iおよび溶液移動路48a(枝管部48e)を経て半径方向外側に移動(拡散)される。そして、溶液移動路48aの枝管部48eからブラシ部材47の根元部47a(図3参照)に供給されながら、ブラシ部材47により熱交換器43の外表面42aに沿って薄い液膜状に塗布されるように構成されている。なお、第3実施形態による吸収式ヒートポンプ装置のその他の構成は、上記第1実施形態と同様である。
第3実施形態では、以下のような効果を得ることができる。
すなわち、第3実施形態では、上記のように、開口部301cを有して半径方向外側から回転中心側に向かって螺旋状に延びる1本の汲上用配管301を用いて汲上部材346を構成する。これにより、螺旋状に形成された汲上用配管301を用いても、液溜まり部41aに貯留された吸収液を容易に汲み上げてブラシ部材47により熱交換器43の外表面42aに沿って濡れ性を保ちながら塗布することができる。
また、第3実施形態では、開口部301cでの流路断面積を維持したまま回転中心側に向かって螺旋状に延びて開口端部301eが連結部材346fの連通孔346gに接続するように汲上用配管301を構成する。これにより、開口部301c側と、その反対側(出口側)の開口端部301e側とで流路断面積が同じになるので、開口部301cで汲み上げた吸収液を、開口端部301eを介して集合部346hへと円滑に移動させることができる。したがって、ブラシ部材47へも吸収液を容易にかつ迅速に供給することができる。なお、第3実施形態のその他の効果は、上記第1実施形態と同様である。
(第4実施形態)
図1、図12および図13を参照して、第4実施形態について説明する。この第4実施形態では、上記第1実施形態と異なり、吸収器40に加えて、冷媒(水)を蒸発させる蒸発器430に対しても冷媒を汲み上げてブラシ部材437に供給する構成を適用した例について説明する。なお、ブラシ部材437は、本発明の「塗布部材」の一例である。また、図中において、上記第1実施形態と同様の構成には、第1実施形態と同じ符号を付して図示している。
本発明の第4実施形態による吸収式ヒートポンプ装置400では、図12に示すように、上記第1実施形態で用いた蒸発器30(図1参照)の代わりに、回転構造体444および熱交換器401を含む蒸発器430を備えている。また、熱交換器401を構成する複数(16本×6列=96本)の直管状の伝熱管402は、集合管401aおよび集合管401bを介して循環水管路482に接続されている。また、空調用の循環水管路482は、熱交換部410に接続されている。熱交換部410では、送風機412により送風された空気(外気)が熱交換器(空気熱交)411を流通する空調用循環水481(図13参照)によって冷却される。そして、冷却された空気(冷風)は、車内に吹き出されるように構成されている。なお、空調用循環水481は、本発明の「熱交換流体」の一例である。
したがって、第4実施形態では、図13に示すように、モータ445の駆動力により5個の回転構造体444が矢印R方向に旋回移動されることによって、容器431の液溜まり部431aに貯留された冷媒(水)は、回転構造体444の汲上部材46により汲み上げられる。そして、汲上部材46により汲み上げられた冷媒(水)は、汲上部材46の回転により開口部46cおよび溶液移動路46d(連通孔46g)を経て回転中心側となる集合部46hに移動された後、回転中心側から排出孔46iおよび溶液移動路48a(枝管部48e)を経て半径方向外側に移動される。そして、冷媒(水)は、溶液移動路48aの9個の枝管部48eからブラシ部材437の根元部に供給されながら、各々のブラシ部材437により熱交換器401の外表面402aに沿って薄い液膜状に塗布されるように構成されている。すなわち、ブラシ部材437によって冷媒(水)が外表面402aに薄く塗り延ばされることにより、冷媒(水)の伝熱管402(熱交換器401)の外表面402aに対する濡れ性が良好な状態を保ちながら外表面402aに広範囲に亘って厚みの薄い液膜(水膜)が形成されるように構成されている。
また、容器431には、回転構造体444におけるブラシ部材437の回転経路上に設けられ、循環水管路482を介して容器431の外部から容器431内に冷媒(水)を導くとともにブラシ部材437に冷媒を供給可能に構成された溶液供給部455aを備えている。また、溶液供給部455aは、汲上部材46の回転中心を通る方向でかつ汲上部材46の半径方向に沿って延びるように、ブラシ部材437の回転経路上に設けられている。溶液供給部455aについても、汲上部材46の回転中心の近傍の高さ位置において水平方向に沿った方向でかつ汲上部材46の半径方向に沿って延びるように設けられているとともに、汲上部材46の半径方向に延びるブラシ部材437に冷媒を供給可能なように構成されている。すなわち、溶液供給部455aは、天頂側(Z2側)に水平方向に細長状に切り欠かれたスリット55cを有しおり、循環水管路482から溶液供給部455aに供給された冷媒(水)は、スリット55cから湧き出して先細りする管壁部55bの傾斜面を斜め下方に滴り落ちながら斜め下方のブラシ部材437のブラシ部49に直接的に供給されるように構成されている。
また、図13に示すように、伝熱管402の最上段の上には、複数の散布孔55eを有する溶液供給部455dが設けられている。循環水管路482から溶液供給部455dに供給された冷媒(水)は、複数の散布孔55eから下方に滴下(散布)されて伝熱管列(上半分の8本の伝熱管402)に直接的に供給されるように構成されている。また、溶液供給部455aおよび溶液供給部455dのY方向の両端部は、容器431の側壁部41cを水平方向に貫通した後、集合管401a(図12参照)および集合管401b(図12参照)に、それぞれ、接続されている。
なお、蒸発器430においては、伝熱管402(熱交換器401)の外表面402aに薄膜(液膜)状に塗り延ばされた冷媒(水)は、気化熱を発生しながら盛んに蒸発されるとともに外表面402aから消滅する。そして、ブラシ部材437の回転移動とともに液溜まり部431aから新たに吸液された冷媒(水)が直ちに伝熱管402(熱交換器401)の外表面402aに塗布される。蒸発器430では、液溜まり部431aに貯留された冷媒を伝熱管402の外表面402aに沿って順次塗布する動作が、モータ445が駆動される期間中(冷房運転中)繰り返される。なお、第4実施形態による吸収式ヒートポンプ装置400のその他の構成は、上記第1実施形態と同様である。
第4実施形態では、以下のような効果を得ることができる。
すなわち、第4実施形態では、上記のように、蒸発器430においては、回転構造体444が回転することにより液溜まり部431aに貯留された冷媒(水)を汲み上げる汲上部材46と、汲上部材46と一体的に回転するとともに汲上部材46の回転中心側から半径方向外側に延びるように設けられ、汲上部材46により汲み上げられた冷媒を熱交換器401の外表面402aに沿って塗布するブラシ部材437とを備える。そして、回転構造体444の汲上部材46により汲み上げられた冷媒が汲上部材46の矢印R方向への回転により回転中心側に移動された後、回転中心側から半径方向外側に移動されながらブラシ部材437により熱交換器401の外表面402aに沿って塗布されるように構成する。これにより、熱交換器401の外表面402aで熱交換された冷媒(水)が垂れ落ちて液溜まり部431aに貯留された後、貯留された冷媒を再び汲上部材46により汲み上げるとともにブラシ部材437により熱交換器401の外表面402aに沿って濡れ性を保ちながら塗布することができる。すなわち、熱交換が不十分なままの冷媒を外部流出させることなく液溜まり部431aに滞留する冷媒を繰り返し熱交換器401に供給して空調用循環水481と熱交換させることができるので、蒸発器430における冷媒を蒸発させるための蒸発性能を向上させることができる。換言すれば、より小型化された熱交換器401を用いて従来と同等の熱交換量を得ることができる。
また、上記のように、液溜まり部431aに貯留された冷媒(水)を、ブラシ部材437により熱交換器401の伝熱管402の外表面402aに塗布することによって、上記第1実施形態の蒸発器30(図1参照)のように、容器431外部に設置したポンプ35により冷媒貯留部31aに貯留された冷媒(水)を吸引して容器31内の熱交換部32に上方から噴霧(散布)するような冷媒移送管路34(図1参照)などを第4実施形態における吸収式ヒートポンプ装置400内に設置する必要がない。これにより、吸収式ヒートポンプ装置400の小型化を図ることができる。これらの結果、蒸発器430における熱交換器401の熱交換器性能(冷媒の蒸発性能)を維持しつつ吸収式ヒートポンプ装置400の小型化を図ることができる。
また、第4実施形態では、回転構造体444の汲上部材46により汲み上げられた冷媒が汲上部材46の回転により回転中心側に移動させ、その後、回転中心側から半径方向外側に移動しながらブラシ部材437により熱交換器401の外表面402aに沿って塗布することによって、汲上部材46の回転移動を有効に利用して冷媒を回転中心側に一旦集め、その後、回転中心側から半径方向外側に拡散(移動)させてブラシ部材437により熱交換器401の外表面402aに万遍なく行き渡らせることができる。したがって、ブラシ部材437(ブラシ部49)の回転経路(塗布領域)に対応する熱交換器401の外表面402a全体を介して冷媒と空調用循環水481とを熱交換させることができ、これによっても、蒸発器430における冷媒を蒸発させるための蒸発性能(放熱性能)を向上させることができる。
また、第4実施形態では、回転構造体444における汲上部材46により汲み上げられた冷媒(水)を熱交換器401の外表面402aに沿って塗布するブラシ部材437を備えることによって、施設などへの据置型ではなく車両などの移動体に吸収式ヒートポンプ装置400を搭載した場合であっても、回転する汲上部材46により汲み上げられた冷媒を定常的に熱交換器401の外表面402aに塗布することができるので、吸収器40のみならず蒸発器430の傾斜状態や加振状態の影響を大きく受けることなく吸収式ヒートポンプ装置400を動作させることができる。
また、第4実施形態では、ブラシ部材437の回転経路上に設けられ、容器431の外部から容器431内に冷媒(水)を導くとともにブラシ部材437に冷媒を供給可能に構成された溶液供給部455aをさらに備える。これにより、汲上部材46自身によって液溜まり部431aに貯留された冷媒(水)を汲み上げてブラシ部材437に供給することのみならず、溶液供給部455aによって容器431外部から導かれた冷媒を直接的にブラシ部材437に供給することができる。また、車両などの移動体に吸収式ヒートポンプ装置400を搭載した場合であっても、溶液供給部455aによって冷媒を直接的に回転するブラシ部材437に供給することができるので、吸収式ヒートポンプ装置400の傾斜状態や加振状態の影響を大きく受けることなく吸収器40のみならず蒸発器430の性能を維持することができる。
また、第4実施形態では、汲上部材46の半径方向に沿って延びるように、ブラシ部材437の回転経路上に溶液供給部455aを設ける。これにより、汲上部材46と一体的に回転するとともに半径方向外側に延びるブラシ部材437に対して、このブラシ部材437の延びる方向に沿って延びる溶液供給部455aを用いて冷媒(水)を確実にブラシ部材437に直接的に供給することができる。なお、第4実施形態のその他の効果は、上記第1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、上記第1〜第4実施形態では、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。
また、上記第1実施形態の変形例では、溶液移動路48aに設けられた9個の枝管部148eの半径方向に沿った形成間隔を、回転中心側から半径方向外側に向かうにしたがって徐々に大きくなるようにブラシ固定部148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。たとえば、溶液移動路48aに設けられた9個の枝管部148eに関して形成間隔を一定にしたまま、各々の内径を回転中心側から半径方向外側に向かうにしたがって徐々に小さくなるようにブラシ固定部148を構成してもよい。これによっても、遠心力に起因した回転半径方向の吸収液の噴出量の不均衡さを平準化させることができる。また、枝管部148eの個数についても、上記9個以外の個数であってもよい。
また、上記第2実施形態では、容器241の天井部241b近傍に噴射器255を取り付けて吸収液を散布するように溶液供給部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。たとえば、回転軸45aと貫通部242bとの間に回転軸45aと同軸状に挿通される回転しない管部材(溶液供給部)を設けておき、回転軸45aの外側面と管部材の内側面との間の空間部に吸収液(濃液)を導き入れてもよい。この場合、X方向に延びる管部材(溶液供給部)のうち、ブラシ部材47が回転軸45aを横切る位置(図2においては10箇所)において管部材の頂部(Z1側の頂部)に孔部(短いスリット部)などを設けて吸収液(濃液)が容器41内に噴出されるように構成してもよい。なお、主に回転中心側のブラシ部材47(ブラシ部49)に供給された吸収液(濃液)は、ブラシ部材47の旋回移動に伴う遠心力で半径方向外側へと移動してブラシ部材47全体に供給される。吸収器240が熱交換器243(図10参照)を備える場合には、本発明の「溶液供給部」をこの変形例のように構成することも望ましい。
また、上記第3実施形態では、螺旋状に延びる1本の汲上用配管301を用いて汲上部材346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。すなわち、複数本(たとえば4本)の汲上用配管301を約90度の位相差を有して順次螺旋状に巻回し一体形成した状態で、本発明の「汲上部材」を構成してもよい。この場合、液溜まり部41aに開口する開口部301c(本発明の「汲上部分」)が4箇所に設けられるので、その分、吸収液の汲み上げ量を増加させることができる。
また、上記第4実施形態では、断面が円筒形状を有する複数の伝熱管402を用いて蒸発器430における熱交換器401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。すなわち、上記第2実施形態において示した吸収器240における熱交換器243と同様に、縦断面が扁平形状を有する複数(6本)の熱交換容器部242を用いて蒸発器430における熱交換器401を構成してもよい。
また、上記第1〜第4実施形態では、樹脂繊維からなるブラシ部49を使用してブラシ部材47(147、437)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。すなわち、吸液性が容易でかつ保持(吸液)された液体を容易に開放(流出)しながら伝熱管42(342、402および熱交換容器部242)の外表面42a(242a、402a)に塗布することが可能な材料を用いて、本発明の「塗布部材」を構成してもよい。たとえば、多孔質構造を有するスポンジ状の材料を用いて塗布部材を構成してもよい。
また、上記第1、第2および第4実施形態では、板状部材46aの翼部材46bとは反対側(X1側およびX2側の各々)の外表面46jから約45度間隔で放射状に延びる8本のブラシ部材47(ブラシ固定部48、148)を取り付けて回転構造体44(144、444)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。たとえば、中心線150まわりに約30度間隔、約60度間隔または約90度間隔でブラシ部材47(ブラシ固定部48)を取り付けて回転構造体44(144、444)を構成してもよい。また、上記第3実施形態においても、中心線150まわりに約30度間隔、約60度間隔または約90度間隔で汲上用配管301の外表面301jにブラシ部材47(ブラシ固定部48)を取り付けて回転構造体344を構成してもよい。
また、上記第1、第2および第4実施形態では、ステンレス製の汲上部材46を用いて回転構造体44(144、444)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。たとえば、汲上部材46には、吸収液に対する耐食性が良好な合成樹脂材料としてのPVC(ポリ塩化ビニル)などを用いてもよいし、アルミニウム合金を用いてもよい。
また、上記第1〜第4実施形態では、ステンレス製のブラシ固定部48を用いてブラシ部材47(437)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。たとえば、ブラシ固定部48には、吸収液に対する耐食性が良好な合成樹脂材料としてのPVC(ポリ塩化ビニル)などを用いてもよいし、アルミニウム合金を用いてもよい。
また、上記第1〜第4実施形態では、モータ45に接続された回転軸45aを容器41の側壁部41cを貫通して容器41の内部まで延ばすとともに保持部材46を回転軸45aに同軸状に固定して回転構造体44を回動させるように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。たとえば、容器41外部のモータ45の回転軸に磁気を帯びた回転子を取り付けるとともに、容器41内部にのみ回転可能の保持された回転軸45aの端面部にも磁石を取り付けるように構成する。そして、容器41の側壁部41cを隔ててモータ45の回転子と回転軸45aの端面部とを極力近づけるように各々を配置することにより、モータ45の回転子と回転軸45aの端面部とが磁力によって引き合う際のトルクを利用して回転軸45aを回転させるようにしてもよい。これにより、モータ45が容器41内部と完全に隔離されるので、容器41に封止材41fなどを設ける必要がなく、容器41の気密性(真空状態)をより確実に保つことができる。また、モータ45に大径プーリを接続するとともに回転軸45aに小径プーリを接続し、大径プーリと小径プーリとをベルトを介して回転駆動して回転構造体44を回動させるように構成してもよい。
また、上記第1実施形態、第1実施形態の変形例および第3実施形態では、伝熱管42を垂直方向(Z方向)に16本(8本×上下2段)配置して1つの伝熱管列を形成するとともに、回転軸45aの延びるX方向(水平方向)に6列配置して1つの熱交換器43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。断面が円筒形状を有する伝熱管42の段数および列数は、上記以外であってもよい。すなわち、吸収器40(140、340)の性能に応じて適宜変更可能である。また、上記第4実施形態における蒸発器430の熱交換器401についても、伝熱管402の本数(段数および列数)は、上記以外であってもよい。
また、上記第2実施形態では、流路断面が扁平形状を有する熱交換容器部242を回転軸45aの延びるX方向(水平方向)に6本配置して熱交換器243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。熱交換容器部242の個数(X方向の本数)は、上記以外であってもよい。すなわち、吸収器240の性能に応じて適宜変更可能である。
また、上記第4実施形態では、蒸発器430の熱交換器401に空調用循環水481を流通させて冷媒(水)と空調用循環水481とを熱交換させ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、上記第1実施形態の蒸発器30の使用方式と同様に、熱交換器401内部に空調用の空気を直接流通させることにより、蒸発器430において冷媒(水)と空調用の空気とを熱交換させるように吸収式ヒートポンプ装置を構成してもよい。このように構成しても、ブラシ部材47により伝熱管402の外表面402aに塗布された冷媒(水)の効率的な蒸発とともに伝熱管402内部を流通する空調用の空気が効率的に冷却される。なお、熱交換器401を流通する空調用の空気は、本発明の「熱交換流体」の一例である。
また、上記第1実施形態、第1実施形態の変形例、第3実施形態および第4実施形態では、素管(ベア管)からなる伝熱管42(402)の外表面42a(402a)にブラシ部材47を介して吸収液または冷媒を塗布するとともに、上記第2実施形態では、熱交換容器部242の平坦かつ円形状を有する外表面242aにブラシ部材47を介して吸収液を塗布した例について示したが、本発明はこれに限られない。伝熱面積を増加させるために、たとえば、外表面に微小な凹凸形状が形成された扁平管状で、かつ、この扁平管の管内側が隔壁を介して複数の流路に区切られたような伝熱管を用いて熱交換器を構成してもよい。
また、上記第1〜第4実施形態では、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両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、本発明は、車両のような移動体のみならず、ビル、工場、商業施設などの空調を行う据置型の吸収式ヒートポンプ装置に対しても広く適用することができる。また、空調システムの規模に応じて、本発明の熱交換器と、汲上部材および塗布部材を含む回転構造体との組み合わせを、吸収器内や蒸発器内に複数個設けるように構成してもよい。
また、上記第1〜第4実施形態では、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や電動モータ駆動により走行する電気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。
また、上記第1〜第4実施形態では、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。
40、140、240、340 吸収器
41、241、341、431 容器
41a、141a、431a 液溜まり部
42、342、402 伝熱管
42a、242a、402a 外表面
43、243、343、401 熱交換器
44、144、344、444 回転構造体
45、445 モータ
46、346 汲上部材
46a 板状部材
46b 翼部材(翼部)
46c、301c 開口部(汲上部分)
46d、301d 溶液移動路(第1溶液通路部)
46g、346g 連通孔
46h、346h 集合部
46i 排出孔(溶液排出孔)
46j、301j 外表面
47、147、437 ブラシ部材(塗布部材)
48、148 ブラシ固定部
48a 溶液移動路(第2溶液通路部)
48e、148e 枝管部(溶液供給孔)
49 ブラシ部
49a、49b ブラシ列
55a、455a 溶液供給部
81 冷却水(熱交換流体)
100、400 吸収式ヒートポンプ装置
150 中心線
242 熱交換容器部
301 汲上用配管
430 蒸発器
481 空調用循環水(熱交換流体)

Claims (10)

  1. 吸収液により冷媒蒸気を吸収する吸収式ヒートポンプ装置であって、
    吸収液または冷媒からなる溶液が貯留される液溜まり部を有する容器と、
    前記容器内に設置され、内部に熱交換流体が流れる熱交換器と、
    回転することにより前記液溜まり部に貯留された溶液を汲み上げる汲上部材と、
    前記汲上部材と一体的に回転するとともに前記汲上部材の回転中心側から半径方向外側に延びるように設けられ、前記汲上部材により汲み上げられた前記溶液を前記熱交換器の外表面に沿って塗布する塗布部材と、を備え、
    前記汲上部材により汲み上げられた前記溶液は、前記汲上部材の回転により回転中心側に移動された後、回転中心側から半径方向外側に移動されながら、前記塗布部材により前記熱交換器の外表面に沿って塗布されるように構成されている、吸収式ヒートポンプ装置。
  2. 前記汲上部材は、半径方向外側に設けられた汲上部分と、前記汲上部分により汲み上げられた前記溶液を前記汲上部材の回転により半径方向外側から回転中心側に移動させる第1溶液通路部とを含み、
    前記汲上部材の外表面に設けられ、前記第1溶液通路部により回転中心側に移動された溶液を半径方向外側に移動させる第2溶液通路部をさらに備える、請求項1に記載の吸収式ヒートポンプ装置。
  3. 前記汲上部材は、一対の板状部材と、前記一対の板状部材間に挟み込まれ、前記汲上部材の半径方向外側から回転中心側に螺旋状に延びる翼部とを含み、
    前記一対の板状部材と前記螺旋状に延びる翼部とにより構成される部分によって、前記汲上部分および前記第1溶液通路部が複数組構成されている、請求項2に記載の吸収式ヒートポンプ装置。
  4. 前記螺旋状に延びる翼部は、互いに間隔を隔てて複数設けられており、
    前記一対の板状部材と、隣接する前記螺旋状に延びる翼部とにより構成される部分によって、前記汲上部分および前記第1溶液通路部が構成されている、請求項3に記載の吸収式ヒートポンプ装置。
  5. 前記汲上部材は、前記汲上部材の回転中心側に設けられ、汲み上げられて回転中心側に移動された溶液を前記第2溶液通路部側に排出する溶液排出孔を含む、請求項2〜4のいずれか1項に記載の吸収式ヒートポンプ装置。
  6. 前記汲上部材の回転中心側から半径方向外側に向かって延びるように設けられ、前記塗布部材を固定するための塗布部材固定部をさらに備え、
    前記塗布部材固定部は、前記第2溶液通路部を含む、請求項2〜5のいずれか1項に記載の吸収式ヒートポンプ装置。
  7. 前記第2溶液通路部は、半径方向に沿って前記溶液を前記塗布部材に供給するための複数の溶液供給孔が設けられている、請求項6に記載の吸収式ヒートポンプ装置。
  8. 前記塗布部材固定部は、前記汲上部材に所定の角度間隔で放射状に延びるように複数設けられている、請求項6または7に記載の吸収式ヒートポンプ装置。
  9. 前記塗布部材の回転経路上に設けられ、前記容器の外部から前記容器内に前記溶液を導くとともに前記塗布部材に前記溶液を供給可能に構成された溶液供給部をさらに備える、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. 前記溶液供給部は、前記汲上部材の半径方向に沿って延びるように前記塗布部材の回転経路上に設けられている、請求項9に記載の吸収式ヒートポンプ装置。
JP2013259290A 2013-12-16 2013-12-16 吸収式ヒートポンプ装置 Expired - Fee Related JP6264013B2 (ja)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2013259290A JP6264013B2 (ja) 2013-12-16 2013-12-16 吸収式ヒートポンプ装置
CN201410772786.9A CN104713267B (zh) 2013-12-16 2014-12-12 吸收式热泵装置
US14/572,023 US9841215B2 (en) 2013-12-16 2014-12-16 Absorption heat pump apparatus

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2013259290A JP6264013B2 (ja) 2013-12-16 2013-12-16 吸収式ヒートポンプ装置

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2015114093A true JP2015114093A (ja) 2015-06-22
JP6264013B2 JP6264013B2 (ja) 2018-01-24

Family

ID=53367973

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2013259290A Expired - Fee Related JP6264013B2 (ja) 2013-12-16 2013-12-16 吸収式ヒートポンプ装置

Country Status (3)

Country Link
US (1) US9841215B2 (ja)
JP (1) JP6264013B2 (ja)
CN (1) CN104713267B (ja)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2017135160A1 (ja) * 2016-02-02 2017-08-10 アイシン精機株式会社 吸収式ヒートポンプ装置

Families Citing this family (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
ES2555704B1 (es) * 2014-05-30 2017-10-27 Consejo Superior De Investigaciones Científicas (Csic) Máquina frigorífica de absorción de pequeña potencia
JP6432462B2 (ja) * 2015-07-27 2018-12-05 アイシン精機株式会社 吸収式ヒートポンプ装置
DE102015118736B4 (de) * 2015-11-02 2021-10-07 Fachhochschule Stralsund Verfahren und Vorrichtung zur Energieversorgung und Luftkonditionierung und stationäre oder mobile Anwendung hierzu
ITUB20160887A1 (it) * 2016-02-19 2017-08-19 Corazza S R L Impianto per la produzione di acqua refrigerata
JP6747152B2 (ja) * 2016-08-04 2020-08-26 アイシン精機株式会社 吸収式ヒートポンプ装置
JP7439522B2 (ja) 2020-01-14 2024-02-28 株式会社アイシン 車載用吸収式ヒートポンプ装置
CN115493312B (zh) * 2022-10-24 2024-04-19 浙江思科制冷股份有限公司 一种四管制热泵机组及其控制方法

Citations (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE568553C (de) * 1931-04-17 1933-01-21 Siemens Schuckertwerke Akt Ges Ruehrvorrichtung fuer Absorptionsgefaesse von Absorptionsmaschinen
JPH04236079A (ja) * 1991-01-16 1992-08-25 Tokyo Gas Co Ltd 吸収式冷凍機
JPH06201222A (ja) * 1992-12-28 1994-07-19 Hitachi Ltd 吸収冷温水機の冷媒・溶液散布装置
JPH0854158A (ja) * 1994-08-11 1996-02-27 Daikin Ind Ltd 吸収冷凍機用熱交換器
US5622060A (en) * 1994-05-13 1997-04-22 Lg Electronics Inc. LiBr aqueous solution injection apparatus of a freezer system
JPH10500764A (ja) * 1994-04-04 1998-01-20 阿明 吉 空気エネルギーの8字型循環空気調節装置−微分冷谷管の応用
JPH11511549A (ja) * 1995-10-14 1999-10-05 インテロテックス リミテッド ヒートポンプ
JP2000500221A (ja) * 1995-11-10 2000-01-11 ザ ユニバーシティ オブ ノッティンガム 回転する伝熱装置
JP2011033236A (ja) * 2009-07-30 2011-02-17 Aisin Seiki Co Ltd 粘性物質希釈装置
WO2011158432A1 (ja) * 2010-06-17 2011-12-22 アイシン精機株式会社 粘性物質希釈装置
JP2013181689A (ja) * 2012-03-01 2013-09-12 Aisin Seiki Co Ltd 回転装置
JP2014085065A (ja) * 2012-10-24 2014-05-12 Aisin Seiki Co Ltd 吸収式ヒートポンプ装置
JP2014142103A (ja) * 2013-01-23 2014-08-07 Aisin Seiki Co Ltd 吸収式ヒートポンプ装置
JP2015004481A (ja) * 2013-06-21 2015-01-08 アイシン精機株式会社 吸収式ヒートポンプ装置

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000179989A (ja) * 1998-12-11 2000-06-30 Hitachi Ltd 吸収式冷温水機の液散布装置
CN103331027A (zh) * 2013-06-19 2013-10-02 北京航空航天大学 一种新型旋转蒸发器

Patent Citations (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE568553C (de) * 1931-04-17 1933-01-21 Siemens Schuckertwerke Akt Ges Ruehrvorrichtung fuer Absorptionsgefaesse von Absorptionsmaschinen
JPH04236079A (ja) * 1991-01-16 1992-08-25 Tokyo Gas Co Ltd 吸収式冷凍機
JPH06201222A (ja) * 1992-12-28 1994-07-19 Hitachi Ltd 吸収冷温水機の冷媒・溶液散布装置
JPH10500764A (ja) * 1994-04-04 1998-01-20 阿明 吉 空気エネルギーの8字型循環空気調節装置−微分冷谷管の応用
US5622060A (en) * 1994-05-13 1997-04-22 Lg Electronics Inc. LiBr aqueous solution injection apparatus of a freezer system
JPH0854158A (ja) * 1994-08-11 1996-02-27 Daikin Ind Ltd 吸収冷凍機用熱交換器
JPH11511549A (ja) * 1995-10-14 1999-10-05 インテロテックス リミテッド ヒートポンプ
JP2000500221A (ja) * 1995-11-10 2000-01-11 ザ ユニバーシティ オブ ノッティンガム 回転する伝熱装置
JP2011033236A (ja) * 2009-07-30 2011-02-17 Aisin Seiki Co Ltd 粘性物質希釈装置
WO2011158432A1 (ja) * 2010-06-17 2011-12-22 アイシン精機株式会社 粘性物質希釈装置
JP2013181689A (ja) * 2012-03-01 2013-09-12 Aisin Seiki Co Ltd 回転装置
JP2014085065A (ja) * 2012-10-24 2014-05-12 Aisin Seiki Co Ltd 吸収式ヒートポンプ装置
JP2014142103A (ja) * 2013-01-23 2014-08-07 Aisin Seiki Co Ltd 吸収式ヒートポンプ装置
JP2015004481A (ja) * 2013-06-21 2015-01-08 アイシン精機株式会社 吸収式ヒートポンプ装置

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2017135160A1 (ja) * 2016-02-02 2017-08-10 アイシン精機株式会社 吸収式ヒートポンプ装置

Also Published As

Publication number Publication date
CN104713267B (zh) 2018-10-09
US9841215B2 (en) 2017-12-12
JP6264013B2 (ja) 2018-01-24
CN104713267A (zh) 2015-06-17
US20150168029A1 (en) 2015-06-18

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6264013B2 (ja) 吸収式ヒートポンプ装置
WO2017135160A1 (ja) 吸収式ヒートポンプ装置
WO2017061211A1 (ja) 蒸発器、これを備えたターボ冷凍装置
JP5974822B2 (ja) 吸収式ヒートポンプ装置
JP6432462B2 (ja) 吸収式ヒートポンプ装置
JPH0221166A (ja) 吸収サイクルヒートポンプ
JP5370589B2 (ja) 粘性物質希釈装置
KR20200066663A (ko) 기액 분리장치
CN109945673B (zh) 一种蒸发冷却换热器
JP2015004481A (ja) 吸収式ヒートポンプ装置
JP6089721B2 (ja) 吸収式ヒートポンプ装置
KR101479683B1 (ko) 간접 증발냉각기용 미세유량 급수조절식 주수장치
JP2017138047A (ja) 吸収式ヒートポンプ装置
JP6578796B2 (ja) 吸収式ヒートポンプ装置
JP2020531786A (ja) 案内空間または吸引口を冷却する冷却装置を有するヒートポンプ
JP6686484B2 (ja) 吸収式ヒートポンプ装置
JP6149203B1 (ja) 熱交換器および水素ガス冷却装置
JP6672847B2 (ja) 吸収式ヒートポンプ装置
JP2016080267A (ja) 吸収式ヒートポンプ装置
JP7386436B2 (ja) シェルアンドチューブ式吸収器及び冷凍機
JP7379911B2 (ja) 吸収式ヒートポンプ装置
JP5037987B2 (ja) 高温再生器及び吸収冷凍機
CN101482375B (zh) 蒸发补水器
JPH04236079A (ja) 吸収式冷凍機
CN107073379B (zh) 油雾的分离方法及油分离器

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20161110

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20170809

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20170822

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20171018

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20171121

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20171204

R151 Written notification of patent or utility model registration

Ref document number: 6264013

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R151

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees