JP2017058049A - 吸収ヒートポンプシステム - Google Patents

Abstract

【課題】比較的温度が低い熱源の熱をも有効利用することができる吸収ヒートポンプシステムを提供する。【解決手段】吸収ヒートポンプシステム１は、第１の蒸発器１２０と、吸収熱で第１の吸収被加熱流体流路１１１を流れる流体Ｒを加熱する第１の吸収器１１０と、第１の再生器１３０と、凝縮熱で第１の凝縮被加熱流体流路１４１を流れる流体Ｒを加熱する第１の凝縮器１４０と、第２の冷媒加熱流体流路２２１を流れる流体Ｒの熱で冷媒の蒸気Ｖｅ２を生成する第２の蒸発器２２０と、第２の吸収器２１０と、第２の再生器２３０と、導入した冷媒の蒸気Ｖｇ２を凝縮させた際に生じた凝縮熱で第２の凝縮被加熱流体Ｆｃを加熱する第２の凝縮器２４０とを備え、第１の吸収被加熱流体流路１１１及び／又は第１の凝縮被加熱流体流路１４１と第２の冷媒加熱流体流路２２１とが接続されて流体Ｒが循環する熱運搬流体循環流路７１が形成されている。【選択図】図１

Description

本発明は吸収ヒートポンプシステムに関し、特に比較的温度が低い熱源の熱をも有効利用することができる吸収ヒートポンプシステムに関する。

低温熱源から高温熱源へ熱を移動させる熱源機械として、吸収ヒートポンプがある。吸収ヒートポンプは、冷媒液を蒸発させる蒸発器、冷媒蒸気を吸収液で吸収させる吸収器、吸収液から冷媒を離脱させる再生器、冷媒蒸気を凝縮させる凝縮器を主要構成として備えている。増熱型の吸収ヒートポンプでは、蒸発器に導入された低温熱源から熱を汲み上げて、吸収器において吸収液が冷媒蒸気を吸収する際に発生する吸収熱及び凝縮器において冷媒蒸気が凝縮する際に発生する凝縮熱で被加熱媒体を加熱する。蒸発器に導入する低温熱源流体として、河川水、下水等を利用することが公知である（例えば、特許文献１参照。）。

特開平４−７３５５５号公報

これまでの吸収ヒートポンプにおいて利用可能な低温熱源流体の温度は２０〜３０℃であり、この温度よりも低い、例えば冬季に５〜１０℃で取り出されるといわれる地中熱を低温熱源とするのは困難であった。

本発明は上述の課題に鑑み、比較的温度が低い熱源の熱をも有効利用することができる吸収ヒートポンプシステムを提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明の第１の態様に係る吸収ヒートポンプシステムは、例えば図１（Ａ）に示すように、第１の冷媒加熱流体Ｑを流す第１の冷媒加熱流体流路１２１を有し、第１の冷媒加熱流体Ｑが保有する熱で冷媒の液Ｖｆを加熱し蒸発させて冷媒の蒸気Ｖｅ１を生成する第１の蒸発器１２０と；第１の吸収被加熱流体流路１１１を有すると共に、第１の蒸発器１２０において生成された冷媒の蒸気Ｖｅ１を導入し吸収液Ｓａ１に吸収させた際に生じた吸収熱で第１の吸収被加熱流体流路１１１を流れる流体Ｒを加熱する第１の吸収器１１０と；第１の吸収器１１０において冷媒の蒸気Ｖｅ１を吸収した吸収液Ｓｗ１を導入し加熱して、吸収液Ｓｗ１から冷媒Ｖｇ１を離脱させて吸収液Ｓｗ１の濃度を上昇させる第１の再生器１３０と；第１の凝縮被加熱流体流路１４１を有すると共に、第１の再生器１３０において吸収液Ｓｗ１から離脱した冷媒の蒸気Ｖｇ１を導入し、導入した冷媒の蒸気Ｖｇ１を凝縮させた際に生じた凝縮熱で第１の凝縮被加熱流体流路１４１を流れる流体Ｒを加熱する第１の凝縮器１４０と；第２の冷媒加熱流体流路２２１を有し、第２の冷媒加熱流体流路２２１を流れる流体Ｒが保有する熱で冷媒の液Ｖｆを加熱し蒸発させて冷媒の蒸気Ｖｅ２を生成する第２の蒸発器２２０と；第２の吸収被加熱流体Ｆａを流す第２の吸収被加熱流体流路２１１を有し、吸収液Ｓａ２が冷媒の蒸気Ｖｅ２を吸収した際に生じた吸収熱で第２の吸収被加熱流体流路２１１を流れる第２の吸収被加熱流体Ｆａを加熱する第２の吸収器２１０と；第２の吸収器２１０において冷媒の蒸気Ｖｅ２を吸収した吸収液Ｓｗ２を導入し加熱して、吸収液Ｓｗ２から冷媒Ｖｇ２を離脱させて吸収液Ｓｗ２の濃度を上昇させる第２の再生器２３０と；第２の凝縮被加熱流体Ｆｃを流す第２の凝縮被加熱流体流路２４１を有すると共に、第２の再生器２３０において吸収液Ｓｗ２から離脱した冷媒の蒸気Ｖｇ２を導入し、導入した冷媒の蒸気Ｖｇ２を凝縮させた際に生じた凝縮熱で第２の凝縮被加熱流体Ｆｃを加熱する第２の凝縮器２４０とを備え；第１の吸収被加熱流体流路１１１及び第１の凝縮被加熱流体流路１４１の少なくとも一方と第２の冷媒加熱流体流路２２１とが接続されて流体Ｒが循環する熱運搬流体循環流路７１が形成されている。

このように構成すると、比較的温度が低い熱源を導入して被加熱流体の温度を上昇させることができ、比較的温度が低い熱源の熱を有効利用することができる。

また、本発明の第２の態様に係る吸収ヒートポンプシステムは、例えば図１（Ｂ）に示すように、上記本発明の第１の態様に係る吸収ヒートポンプシステム１Ａにおいて、熱運搬流体循環流路７１を流れる流体Ｒと、外部の排熱源Ｘとを熱交換させる排熱回収熱交換器５３を備える。

このように構成すると、比較的温度が低い排熱を回収することができ、省エネルギーを図ることができる。

また、本発明の第３の態様に係る吸収ヒートポンプシステムは、例えば図１（Ａ）に示すように、上記本発明の第１の態様又は第２の態様に係る吸収ヒートポンプシステム１において、第１の凝縮器１４０の冷媒の液Ｖｆを直接又は間接的に第１の再生器１３０に導く冷媒液バイパス流路１４６であって、流路を開閉する開閉弁１４７を有する冷媒液バイパス流路１４６を備える。

このように構成すると、開閉弁を開けることによって、第１の再生器において吸収液の加熱に利用された熱を第１の凝縮器に移動させることができ、第１の冷媒加熱流体から採取する熱量を増加させずに、第２の吸収器における第２の吸収被加熱流体の加熱及び第２の凝縮器における第２の凝縮被加熱流体の加熱を行うことができる。

本発明によれば、比較的温度が低い熱源を導入して被加熱流体の温度を上昇させることができ、比較的温度が低い熱源の熱を有効利用することができる。

（Ａ）は本発明の実施の形態に係る吸収ヒートポンプシステムの模式的系統図、（Ｂ）は本発明の実施の形態の変形例に係る吸収ヒートポンプシステムの排熱回収熱交換器まわりの部分系統図である。

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。

まず図１を参照して、本発明の実施の形態に係る吸収ヒートポンプシステム１を説明する。図１は、吸収ヒートポンプシステム１の模式的系統図である。吸収ヒートポンプシステム１は、第１吸収器１１０と、第１蒸発器１２０と、第１再生器１３０と、第１凝縮器１４０と、第２吸収器２１０と、第２蒸発器２２０と、第２再生器２３０と、第２凝縮器２４０とを備えている。吸収ヒートポンプシステム１の吸収ヒートポンプ部分は、単段の吸収ヒートポンプを２台組み合わせたような構成になっているが、これらは物理的に２つに分かれている必要はなく、同一の装置（筐体）の中に２つのサイクルを有する構成であってもよい。

第１吸収器１１０は、循環液Ｒを流す第１吸収器伝熱管１１１を内部に有している。第１吸収器１１０は第１の吸収器に相当し、第１吸収器伝熱管１１１は第１の吸収被加熱流体流路に相当する。本実施の形態では、第１吸収器伝熱管１１１を流れる循環液Ｒを、特に吸収循環液Ｒａということとする。第１吸収器１１０には、第１蒸発器１２０で生成された冷媒の蒸気である第１蒸発器冷媒蒸気Ｖｅ１を導入する第１蒸発冷媒蒸気管１２９と、比較的濃度が高い吸収液である第１濃溶液Ｓａ１を導入する第１濃溶液管１３５と、第１濃溶液Ｓａ１よりも濃度が低い第１希溶液Ｓｗ１を流出する第１希溶液管１１５とが接続されている。本実施の形態では、冷媒として水（Ｈ_２Ｏ）が、吸収液としてＬｉＢｒ水溶液が用いられている。第１吸収器１１０に導入された第１蒸発器冷媒蒸気Ｖｅ１及び第１濃溶液Ｓａ１は、第１吸収器伝熱管１１１の外側に存在することとなる。第１吸収器１１０は、導入した第１濃溶液Ｓａ１が第１蒸発器冷媒蒸気Ｖｅ１を吸収する際に吸収熱を発生させ、この吸収熱を、第１吸収器伝熱管１１１を流れる循環液Ｒが受熱して、循環液Ｒが加熱されるように構成されている。第１吸収器１１０に導入される第１濃溶液Ｓａ１は、第１吸収器伝熱管１１１の外表面に濡れ広がるように、スプレーノズル（不図示）を用いて散布してもよい。

第１蒸発器１２０は、第１の冷媒加熱流体としての低温熱源水Ｑを流す第１蒸発器加熱管１２１を内部に有している。第１蒸発器１２０は第１の蒸発器に相当し、第１蒸発器加熱管１２１は第１の冷媒加熱流体流路に相当する。第１蒸発器１２０には、第１蒸発器冷媒蒸気Ｖｅ１を第１吸収器１１０に供給する第１蒸発冷媒蒸気管１２９と、冷媒の液である冷媒液Ｖｆを第１凝縮器１４０から導入する第１冷媒液管１４５とが接続されている。第１蒸発器１２０に導入された冷媒液Ｖｆは、第１蒸発器加熱管１２１の外側に存在することとなる。第１蒸発器１２０は、導入した冷媒液Ｖｆが、第１蒸発器加熱管１２１を流れる低温熱源水Ｑに加熱されて蒸発することで、第１蒸発器冷媒蒸気Ｖｅ１が生成されるように構成されている。

低温熱源水Ｑは、本実施の形態では、熱源水循環部６７によって、地中Ｇに設けられた地中熱交換器６１との間を循環されることで、温度が調節されるように構成されている。地中熱交換器６１は、地中Ｇと低温熱源水Ｑとの間で熱交換を行わせる機器である。地中熱交換器６１は、本実施の形態では、地中Ｇを鉛直方向に掘削し、掘削した孔にＵチューブ６２を挿入し、Ｕチューブ６２が挿入された掘削孔を埋め戻して構成される、いわゆるボアホール方式となっている。地中Ｇは、地表から概ね１０ｍよりも深い部分の温度が１年を通じて安定している。したがって、掘削孔は、Ｕチューブ６２が１０ｍよりも深い部分まで達するように、１０ｍよりも深くなっており、２０ｍ、３０ｍの深さとしてもよく、５０ｍ〜１００ｍ程度の深さとしてもよい。Ｕチューブ６２には、低温熱源水Ｑが流れるようになっている。１つの掘削孔には、典型的には１対又は２対のＵチューブ６２が挿入される。地中熱交換器６１は、地中Ｇと低温熱源水Ｑとの交換熱量に応じて、Ｕチューブ６２が挿入された掘削孔を複数設け、各掘削孔に挿入されたＵチューブ６２を並列に接続した構成にしてもよい。

熱源水循環部６７は、熱源水往管６５と、熱源水ポンプ６６と、熱源水還管６４とを有している。熱源水往管６５は、一方が地中熱交換器６１のＵチューブ６２の一端と接続され、他方が第１蒸発器１２０の第１蒸発器加熱管１２１と接続されている。熱源水往管６５は、地中熱交換器６１で地中Ｇと熱交換した低温熱源水Ｑを、第１蒸発器加熱管１２１に導く配管である。熱源水還管６４は、一方が第１蒸発器加熱管１２１に接続され、他方がＵチューブ６２の他端と接続されている。熱源水還管６４は、低温熱源水Ｑを、第１蒸発器加熱管１２１から地中熱交換器６１に導く配管である。地中熱交換器６１のＵチューブ６２、熱源水往管６５、第１蒸発器１２０の第１蒸発器加熱管１２１、熱源水還管６４がこの順で接続されて形成される低温熱源水Ｑの流路は、密閉流路となっている。密閉流路内の低温熱源水Ｑを流動させる熱源水ポンプ６６は、熱源水往管６５に配設されている。熱源水循環部６７を構成する熱源水往管６５、熱源水ポンプ６６、熱源水還管６４が介在することによって、低温熱源水Ｑを、地中熱交換器６１と第１蒸発器１２０との間で循環させることができる。

第１再生器１３０は、本実施の形態では、加熱源としての駆動熱源流体Ｐを流す第１再生器加熱管１３１を内部に有している。第１再生器１３０は第１の再生器に相当する。第１再生器１３０には、第１希溶液Ｓｗ１を導入する第１希溶液管１１５と、第１濃溶液Ｓａ１を流出する第１濃溶液管１３５と、冷媒の蒸気である第１再生器冷媒蒸気Ｖｇ１を第１凝縮器１４０に供給する第１再生冷媒蒸気管１３９とが接続されている。第１希溶液管１１５には、第１希溶液Ｓｗ１を圧送する第１溶液ポンプ１１６が配設されている。第１希溶液管１１５及び第１濃溶液管１３５には、第１希溶液Ｓｗ１と第１濃溶液Ｓａ１との間で熱交換を行わせる第１溶液熱交換器１３６が配設されている。第１再生器１３０に導入された第１希溶液Ｓｗ１は、第１再生器加熱管１３１の外側に存在することとなる。第１再生器１３０は、導入した第１希溶液Ｓｗ１が第１再生器加熱管１３１を流れる駆動熱源流体Ｐに加熱されることで、第１希溶液Ｓｗ１中の冷媒が離脱して、第１希溶液Ｓｗ１から濃度が上昇した第１濃溶液Ｓａ１となり、離脱した冷媒は第１再生器冷媒蒸気Ｖｇ１となるように構成されている。駆動熱源流体Ｐとして、蒸気や高温水を用いることができる。

第１凝縮器１４０は、循環液Ｒを流す第１凝縮器伝熱管１４１を内部に有している。第１凝縮器１４０は第１の凝縮器に相当し、第１凝縮器伝熱管１４１は第１の凝縮被加熱流体流路に相当する。本実施の形態では、第１凝縮器伝熱管１４１を流れる循環液Ｒを、特に凝縮循環液Ｒｃということとする。第１凝縮器１４０には、第１再生器１３０で生成された第１再生器冷媒蒸気Ｖｇ１を導入する第１再生冷媒蒸気管１３９と、冷媒液Ｖｆを第１蒸発器１２０に供給する第１冷媒液管１４５とが接続されている。第１凝縮器１４０に導入された第１再生器冷媒蒸気Ｖｇ１は、第１凝縮器伝熱管１４１の外側に存在することとなる。第１凝縮器１４０は、導入した第１再生器冷媒蒸気Ｖｇ１が、第１凝縮器伝熱管１４１を流れる凝縮循環液Ｒｃに冷却されて凝縮して冷媒液Ｖｆとなる一方で、第１凝縮器伝熱管１４１を流れる凝縮循環液Ｒｃが、第１再生器冷媒蒸気Ｖｇ１が凝縮する際の凝縮熱によって加熱されるように構成されている。本実施の形態では、第１冷媒液管１４５と第１希溶液管１１５とが、冷媒液バイパス流路としての冷媒バイパス管１４６で接続されており、第１凝縮器１４０の冷媒液Ｖｆを直接（他の機器を経由せずに）第１再生器１３０に導くことができるように構成されている。冷媒バイパス管１４６には、開閉弁としての冷媒バイパス弁１４７が配設されており、冷媒バイパス管１４６内に冷媒液Ｖｆを流すか否かを切り替えることができるように構成されている。

第２吸収器２１０は、被加熱流体Ｆを流す第２吸収器伝熱管２１１を内部に有している。第２吸収器２１０は第２の吸収器に相当し、第２吸収器伝熱管２１１は第２の吸収被加熱流体流路に相当する。本実施の形態では、第２吸収器伝熱管２１１を流れる被加熱流体Ｆを、特に吸収被加熱流体Ｆａということとする。第２吸収器２１０には、第２蒸発器２２０で生成された冷媒の蒸気である第２蒸発器冷媒蒸気Ｖｅ２を導入する第２蒸発冷媒蒸気管２２９と、比較的濃度が高い吸収液である第２濃溶液Ｓａ２を導入する第２濃溶液管２３５と、第２濃溶液Ｓａ２よりも濃度が低い第２希溶液Ｓｗ２を流出する第２希溶液管２１５とが接続されている。第２吸収器２１０に導入された第２蒸発器冷媒蒸気Ｖｅ２及び第２濃溶液Ｓａ２は、第２吸収器伝熱管２１１の外側に存在することとなる。第２吸収器２１０は、導入した第２濃溶液Ｓａ２が第２蒸発器冷媒蒸気Ｖｅ２を吸収する際に吸収熱を発生させ、この吸収熱を、第２吸収器伝熱管２１１を流れる吸収被加熱流体Ｆａが受熱して、吸収被加熱流体Ｆａが加熱されるように構成されている。第２吸収器２１０に導入される第２濃溶液Ｓａ２は、第２吸収器伝熱管２１１の外表面に濡れ広がるように、スプレーノズル（不図示）を用いて散布してもよい。

第２蒸発器２２０は、循環液Ｒを流す第２蒸発器加熱管２２１を内部に有している。第２蒸発器２２０は第２の蒸発器に相当し、第２蒸発器加熱管２２１は第２の冷媒加熱流体流路に相当する。本実施の形態では、第２蒸発器加熱管２２１を流れる循環液Ｒを、特に蒸発循環液Ｒｅということとする。第２蒸発器２２０には、第２蒸発器冷媒蒸気Ｖｅ２を第２吸収器２１０に供給する第２蒸発冷媒蒸気管２２９と、冷媒液Ｖｆを第２凝縮器２４０から導入する第２冷媒液管２４５とが接続されている。第２蒸発器２２０に導入された冷媒液Ｖｆは、第２蒸発器加熱管２２１の外側に存在することとなる。第２蒸発器２２０は、導入した冷媒液Ｖｆが、第２蒸発器加熱管２２１を流れる蒸発循環液Ｒｅに加熱されて蒸発することで、第２蒸発器冷媒蒸気Ｖｅ２が生成されるように構成されている。本実施の形態では、第２蒸発器２２０の第２蒸発器加熱管２２１と、第１吸収器１１０の第１吸収器伝熱管１１１と、第１凝縮器１４０の第１凝縮器伝熱管１４１とが、熱運搬流体循環流路としての循環管７１で接続されており、循環液Ｒが、第２蒸発器加熱管２２１、第１吸収器伝熱管１１１、第１凝縮器伝熱管１４１の順で循環するように構成されている。

第２再生器２３０は、本実施の形態では、加熱源としての駆動熱源流体Ｐを流す第２再生器加熱管２３１を内部に有している。第２再生器２３０は第２の再生器に相当する。第２再生器２３０には、第２希溶液Ｓｗ２を導入する第２希溶液管２１５と、第２濃溶液Ｓａ２を流出する第２濃溶液管２３５と、冷媒の蒸気である第２再生器冷媒蒸気Ｖｇ２を第２凝縮器２４０に供給する第２再生冷媒蒸気管２３９とが接続されている。第２希溶液管２１５には、第２希溶液Ｓｗ２を圧送する第２溶液ポンプ２１６が配設されている。第２希溶液管２１５及び第２濃溶液管２３５には、第２希溶液Ｓｗ２と第２濃溶液Ｓａ２との間で熱交換を行わせる第２溶液熱交換器２３６が配設されている。第２再生器２３０に導入された第２希溶液Ｓｗ２は、第２再生器加熱管２３１の外側に存在することとなる。第２再生器２３０は、導入した第２希溶液Ｓｗ２が第２再生器加熱管２３１を流れる駆動熱源流体Ｐに加熱されることで、第２希溶液Ｓｗ２中の冷媒が離脱して、第２希溶液Ｓｗ２から濃度が上昇した第２濃溶液Ｓａ２となり、離脱した冷媒は第２再生器冷媒蒸気Ｖｇ２となるように構成されている。本実施の形態では、第２再生器２３０の第２再生器加熱管２３１の一端と第１再生器１３０の第１再生器加熱管１３１の一端とが熱源流体連絡管２３８で接続されており、第２再生器加熱管２３１を流れた駆動熱源流体Ｐが第１再生器加熱管１３１を流れるように構成されている。第２再生器加熱管２３１の他端には、駆動熱源流体Ｐを第２再生器加熱管２３１に導入する熱源流体導入管２３７が接続されている。第１再生器加熱管１３１の他端には、駆動熱源流体Ｐを流出する熱源流体流出管１３８が接続されている。駆動熱源流体Ｐとして、蒸気や高温水を用いることができる。

第２凝縮器２４０は、被加熱流体Ｆを流す第２凝縮器伝熱管２４１を内部に有している。第２凝縮器２４０は第２の凝縮器に相当し、第２凝縮器伝熱管２４１は第２の凝縮被加熱流体流路に相当する。本実施の形態では、第２凝縮器伝熱管２４１を流れる被加熱流体Ｆを、特に凝縮被加熱流体Ｆｃということとする。第２凝縮器２４０には、第２再生器２３０で生成された第２再生器冷媒蒸気Ｖｇ２を導入する第２再生冷媒蒸気管２３９と、冷媒液Ｖｆを第２蒸発器２２０に供給する第２冷媒液管２４５とが接続されている。第２凝縮器２４０に導入された第２蒸発器冷媒蒸気Ｖｅ２は、第２凝縮器伝熱管２４１の外側に存在することとなる。第２凝縮器２４０は、導入した第２再生器冷媒蒸気Ｖｇ２が、第２凝縮器伝熱管２４１を流れる凝縮被加熱流体Ｆｃに冷却されて凝縮して冷媒液Ｖｆとなる一方で、第２凝縮器伝熱管２４１を流れる凝縮被加熱流体Ｆｃが、第２再生器冷媒蒸気Ｖｇ２が凝縮する際の凝縮熱によって加熱されるように構成されている。本実施の形態では、第２吸収器伝熱管２１１の一端と第２凝縮器伝熱管２４１の一端とが第２被加熱流体搬送管２１８で接続されており、第２吸収器伝熱管２１１を流れた被加熱流体Ｆが第２凝縮器伝熱管２４１を流れるように構成されている。第２吸収器伝熱管２１１の他端には、被加熱流体Ｆを第２吸収器伝熱管２１１に導入する第２被加熱流体導入管２１７が接続されている。第２凝縮器伝熱管２４１の他端には、被加熱流体Ｆを流出する第２被加熱流体流出管２４８が接続されている。

引き続き図１（Ａ）を参照して、吸収ヒートポンプシステム１の作用を説明する。吸収ヒートポンプシステム１の起動時は、冷媒バイパス弁１４７が閉になっている。吸収ヒートポンプシステム１は、熱源水ポンプ６６の作動により、低温熱源水Ｑが熱源水往管６５及び熱源水還管６４を介して、地中熱交換器６１と第１蒸発器１２０の第１蒸発器加熱管１２１との間を循環する。地中熱交換器６１と第１蒸発器加熱管１２１との間を循環する低温熱源水Ｑは、第１蒸発器１２０内で冷媒液Ｖｆを加熱することで自身は温度が低下し、その後地中熱交換器６１で地中Ｇと熱交換することで温度が上昇する。第１蒸発器１２０では、第１凝縮器１４０から供給されてきた冷媒液Ｖｆが、第１蒸発器加熱管１２１内を流れる低温熱源水Ｑによって加熱され、蒸発して第１蒸発器冷媒蒸気Ｖｅ１となる。第１蒸発器１２０で発生した第１蒸発器冷媒蒸気Ｖｅ１は、第１蒸発冷媒蒸気管１２９を介して第１吸収器１１０へと移動する。

第１吸収器１１０では、第１再生器１３０から供給されてきた第１濃溶液Ｓａ１が、第１蒸発器１２０から移動してきた第１蒸発器冷媒蒸気Ｖｅ１を吸収する。第１蒸発器冷媒蒸気Ｖｅ１を吸収した第１濃溶液Ｓａ１は、濃度が低下して第１希溶液Ｓｗ１となる。第１吸収器１１０では、第１濃溶液Ｓａ１が第１蒸発器冷媒蒸気Ｖｅ１を吸収する際に吸収熱が発生する。この吸収熱により、第１吸収器伝熱管１１１を流れる吸収循環液Ｒａが加熱される。第１吸収器１１０で加熱された循環液Ｒは、第１凝縮器１４０に向けて循環管７１を流れる。第１濃溶液Ｓａ１が第１蒸発器冷媒蒸気Ｖｅ１を吸収したことに伴って生じた第１希溶液Ｓｗ１は、第１溶液ポンプ１１６の作動により第１再生器１３０に向かって第１希溶液管１３５を流れる。第１再生器１３０に送られた第１希溶液Ｓｗ１は、第１再生器加熱管１３１を流れる駆動熱源流体Ｐによって加熱され、第１希溶液Ｓｗ１中の冷媒が蒸発して第１濃溶液Ｓａ１となる。他方、第１希溶液Ｓｗ１から蒸発した冷媒は、第１再生器冷媒蒸気Ｖｇ１として、第１再生冷媒蒸気管１３９を介して第１凝縮器１４０へと移動する。第１再生器１３０で再生された第１濃溶液Ｓａ１は、第１吸収器１１０に向かって第１濃溶液管１３５を流れる。第１吸収器１１０に流入した第１濃溶液Ｓａ１は、上述のサイクルを繰り返す。

他方、第１凝縮器１４０へと移動した第１再生器冷媒蒸気Ｖｇ１は、循環管７１から流入して第１凝縮器伝熱管１４１を流れる凝縮循環液Ｒｃで冷却されて凝縮して、冷媒液Ｖｆとなる。第１凝縮器１４０で生じた冷媒液Ｖｆは、第１冷媒液管１４５を介して第１蒸発器１２０に供給され、以降、上述のサイクルを繰り返す。他方、第１凝縮器伝熱管１４１を流れる凝縮循環液Ｒｃは、第１再生器冷媒蒸気Ｖｇ１が凝縮する際の凝縮熱によって加熱され、温度が上昇する。本実施の形態では、凝縮循環液Ｒｃが、第１凝縮器１４０において概ね３０〜４０℃に上昇する。第１凝縮器１４０で温度が上昇して循環管７１に入った循環液Ｒは、第２蒸発器２２０の第２蒸発器加熱管２２１に供給される。

第２蒸発器２２０の第２蒸発器加熱管２２１に供給された循環液Ｒは、第２蒸発器２２０内で冷媒液Ｖｆを加熱することで自身は温度が低下し、その後、第１吸収器伝熱管１１１及び第１凝縮器伝熱管１４１において温度が上昇する。第２蒸発器２２０では、第２凝縮器２４０から供給されてきた冷媒液Ｖｆが、第２蒸発器加熱管２２１内を流れる蒸発循環液Ｒｅによって加熱され、蒸発して第２蒸発器冷媒蒸気Ｖｅ２となる。第２蒸発器２２０で発生した第２蒸発器冷媒蒸気Ｖｅ２は、第２蒸発冷媒蒸気管２２９を介して第２吸収器２１０へと移動する。

第２吸収器２１０では、第２再生器２３０から第２濃溶液管２３５を介して供給されてきた第２濃溶液Ｓａ２が、第２蒸発器２２０から移動してきた第２蒸発器冷媒蒸気Ｖｅ２を吸収する。第２蒸発器冷媒蒸気Ｖｅ２を吸収した第２濃溶液Ｓａ２は、濃度が低下して第２希溶液Ｓｗ２となる。第２吸収器２１０では、第２濃溶液Ｓａ２が第２蒸発器冷媒蒸気Ｖｅ２を吸収する際に吸収熱が発生する。この吸収熱により、第２吸収器伝熱管２１１を流れる吸収被加熱流体Ｆａが加熱される。第２吸収器２１０で加熱された被加熱流体Ｆは、第２凝縮器４０に向けて第２被加熱流体搬送管２１８を流れる。第２濃溶液Ｓａ２が第２蒸発器冷媒蒸気Ｖｅ２を吸収したことに伴って生じた第２希溶液Ｓｗ２は、第２溶液ポンプ２１６の作動により第２再生器２３０に向かって第２希溶液管２３５を流れる。第２再生器２３０に送られた第２希溶液Ｓｗ２は、第２再生器加熱管２３１を流れる駆動熱源流体Ｐによって加熱され、第２希溶液Ｓｗ２中の冷媒が蒸発して第２濃溶液Ｓａ２となる。他方、第２希溶液Ｓｗ２から蒸発した冷媒は、第２再生器冷媒蒸気Ｖｇ２として、第２再生冷媒蒸気管２３９を介して第２凝縮器２４０へと移動する。第２再生器２３０で再生された第２濃溶液Ｓａ２は、第２吸収器２１０に向かって第２濃溶液管２３５を流れる。第２吸収器２１０に流入した第２濃溶液Ｓａ２は、上述のサイクルを繰り返す。

他方、第２凝縮器４０へと移動した第２再生器冷媒蒸気Ｖｇ２は、第２被加熱流体搬送管２１８から流入して第２凝縮器伝熱管２４１を流れる凝縮被加熱流体Ｆｃで冷却されて凝縮して、冷媒液Ｖｆとなる。第２凝縮器２４０で生じた冷媒液Ｖｆは、第２冷媒液管２４５を介して第２蒸発器２２０に供給され、以降、上述のサイクルを繰り返す。他方、第２凝縮器伝熱管２４１を流れる凝縮被加熱流体Ｆｃは、第２再生器冷媒蒸気Ｖｇ２が凝縮する際の凝縮熱によって加熱され、温度が上昇する。本実施の形態では、凝縮被加熱流体Ｆｃが、第２凝縮器２４０において概ね６０〜８０℃に上昇する。第２凝縮器２４０で温度が上昇して第２被加熱流体流出管２４８に入った被加熱流体Ｆは、暖房機器等の熱利用場所に供給される。

なお、地中Ｇから採取可能な熱量が減少した場合は、冷媒バイパス弁１４７を開にするとよい。冷媒バイパス弁１４７を開にすると、第１凝縮器１４０から第１蒸発器１２０に向かう冷媒液Ｖｆが、冷媒バイパス管１４６を流れることで、第１蒸発器１２０に流入せずに第１再生器１３０に流入することとなる。これにより、第１再生器１３０に流入した駆動熱源流体Ｐの熱量が、第１凝縮器１４０に流入した循環液Ｒへと伝達され、ひいては被加熱流体Ｆへと伝達されることとなる。冷媒バイパス弁１４７を開けるのには、以下の背景がある。地中熱は、容量（単位敷地面積あたりの採取可能な単位時間当たりの熱量）が小さいことが知られている。つまり、単位時間当たりに地中から採取できる熱量には限界がある。これは、地中熱が熱源水に採取された後、地中の伝熱によって再び採熱可能な状態になるまでに相当の時間を要するという、地中熱採熱の原理に起因するものである。地中Ｇから採取可能な熱量には限界があるが、冷媒バイパス管１４６を介して第１凝縮器１４０の冷媒液Ｖｆを第１再生器１３０に導入することで、第１蒸発器１２０に冷媒液Ｖｆを供給しないようにして低温熱源水Ｑから採取する熱量を増加させずに、被加熱流体Ｆに熱量を与えることができる。

以上で説明したように、本発明の実施の形態に係る吸収ヒートポンプシステム１によれば、第１蒸発器加熱管１２１に導入した低温熱源水Ｑの熱を、循環液Ｒによって第２蒸発器２２０に汲み上げて、第２蒸発器２２０の第２蒸発器加熱管２２１に導入した循環液Ｒの熱をさらに被加熱流体Ｆに汲み上げているので、第１蒸発器１２０に導入される低温熱源水Ｑの温度が５〜１０℃と比較的低い温度になった場合でも、被加熱流体Ｆを暖房用途に利用可能な程度に昇温させることができる。なお、吸収ヒートポンプシステム１の外部に中間温度（概ね３０〜４０℃）の排熱源がある場合は、その排熱を回収して省エネルギーを図ることができる。

図１（Ｂ）は、本発明の実施の形態の変形例に係る吸収ヒートポンプシステム１Ａの循環管７１まわりの部分系統図である。吸収ヒートポンプシステム１Ａでは、第２蒸発器２２０と第１吸収器１１０との間の循環管７１に三方弁７４が設けられている。三方弁７４の３つのポートのうち、２つのポートには循環管７１が接続されており、残る１つのポートには分岐管７３の一端が接続されている。分岐管７３の他端は、第２蒸発器２２０と第１吸収器１１０との間の循環管７１に接続されている。分岐管７３には、分岐管７３に流入した循環液Ｒと排熱流体Ｘとの間で熱交換させる排熱回収熱交換器５３が設けられている。上記以外の吸収ヒートポンプシステム１Ａの構成は、吸収ヒートポンプシステム１（図１（Ａ）参照）と同様である。上述のように構成された吸収ヒートポンプシステム１Ａは、第２蒸発器２２０から流出した循環液Ｒの温度が排熱流体Ｘの温度よりも低い場合に、三方弁７４を作動させて循環管７１を流れる循環液Ｒの全部又は一部を分岐管７３を介して排熱回収熱交換器５３に導入することで、排熱流体Ｘの熱を回収することができる。

以上の説明では、低温熱源水Ｑが、地中熱交換器６１において地中熱によって温度調節されるものであるとしたが、排温水、河川水、下水等であってもよい。

以上の説明では、駆動熱源流体Ｐを流す第２再生器加熱管２３１及び第１再生器加熱管１３１が直列に接続されていることとしたが、並列に接続されていてもよく、第２再生器加熱管２３１及び第１再生器加熱管１３１のそれぞれに異なる種類の駆動熱源流体Ｐが供給されることとしてもよい。

以上の説明では、第１再生器１３０及び第２再生器２３０に導入される駆動熱源が、駆動熱源流体Ｐが保有する熱であるとしたが、第１再生器１３０及び第２再生器２３０のどうちらか一方又は両方が、バーナーで燃料を燃焼させた際に発生する熱を駆動熱源としてもよい。この場合、第１再生器１３０及び／又は第２再生器２３０には、駆動熱源流体Ｐを流す第１再生器加熱管１３１及び／又は第２再生器加熱管２３１に代えてバーナーが設けられる。

以上の説明では、被加熱流体Ｆを流す第２吸収器伝熱管２１１と第２凝縮器伝熱管２４１とが直列に接続されていることとしたが、並列に接続されていてもよく、第２吸収器伝熱管２１１及び第２凝縮器伝熱管２４１のそれぞれに異なる被加熱流体Ｆが供給されることとしてもよい。

１、１Ａ 吸収ヒートポンプシステム
５３ 排熱回収熱交換器
７１ 循環管
１１０ 第１吸収器
１１１ 第１吸収器伝熱管
１２０ 第１蒸発器
１２１ 第１蒸発器加熱管
１３０ 第１再生器
１４０ 第１凝縮器
１４１ 第１凝縮器伝熱管
１４６ 冷媒バイパス管
１４７ 冷媒バイパス弁
２１０ 第２吸収器
２１１ 第２吸収器伝熱管
２２０ 第２蒸発器
２２１ 第２蒸発器加熱管
２３０ 第２再生器
２４０ 第２凝縮器
２４１ 第２凝縮器伝熱管
Ｆａ 吸収被加熱流体
Ｆｃ 凝縮被加熱流体
Ｑ 低温熱源水
Ｒ 循環液
Ｓａ１ 第１濃溶液
Ｓａ２ 第２濃溶液
Ｓｗ１ 第１希溶液
Ｓｗ２ 第２希溶液
Ｖｅ１ 第１蒸発器冷媒蒸気
Ｖｅ２ 第２蒸発器冷媒蒸気
Ｖｆ 冷媒液
Ｖｇ１ 第１再生器冷媒蒸気
Ｖｇ２ 第２再生器冷媒蒸気
Ｘ 排熱流体

Claims (3)

1. 第１の冷媒加熱流体を流す第１の冷媒加熱流体流路を有し、前記第１の冷媒加熱流体が保有する熱で冷媒の液を加熱し蒸発させて冷媒の蒸気を生成する第１の蒸発器と；
   第１の吸収被加熱流体流路を有すると共に、前記第１の蒸発器において生成された冷媒の蒸気を導入し吸収液に吸収させた際に生じた吸収熱で前記第１の吸収被加熱流体流路を流れる流体を加熱する第１の吸収器と；
   前記第１の吸収器において前記冷媒の蒸気を吸収した前記吸収液を導入し加熱して、前記吸収液から冷媒を離脱させて前記吸収液の濃度を上昇させる第１の再生器と；
   第１の凝縮被加熱流体流路を有すると共に、前記第１の再生器において前記吸収液から離脱した冷媒の蒸気を導入し、導入した前記冷媒の蒸気を凝縮させた際に生じた凝縮熱で前記第１の凝縮被加熱流体流路を流れる流体を加熱する第１の凝縮器と；
   第２の冷媒加熱流体流路を有し、前記第２の冷媒加熱流体流路を流れる流体が保有する熱で冷媒の液を加熱し蒸発させて冷媒の蒸気を生成する第２の蒸発器と；
   第２の吸収被加熱流体を流す第２の吸収被加熱流体流路を有し、吸収液が冷媒の蒸気を吸収した際に生じた吸収熱で前記第２の吸収被加熱流体流路を流れる前記第２の吸収被加熱流体を加熱する第２の吸収器と；
   前記第２の吸収器において前記冷媒の蒸気を吸収した前記吸収液を導入し加熱して、前記吸収液から冷媒を離脱させて前記吸収液の濃度を上昇させる第２の再生器と；
   第２の凝縮被加熱流体を流す第２の凝縮被加熱流体流路を有すると共に、前記第２の再生器において前記吸収液から離脱した冷媒の蒸気を導入し、導入した前記冷媒の蒸気を凝縮させた際に生じた凝縮熱で前記第２の凝縮被加熱流体を加熱する第２の凝縮器とを備え；
   前記第１の吸収被加熱流体流路及び前記第１の凝縮被加熱流体流路の少なくとも一方と前記第２の冷媒加熱流体流路とが接続されて流体が循環する熱運搬流体循環流路が形成された；
   吸収ヒートポンプシステム。
2. 前記熱運搬流体循環流路を流れる流体と、外部の排熱源とを熱交換させる排熱回収熱交換器を備える；
   請求項１に記載の吸収ヒートポンプシステム。
3. 前記第１の凝縮器の冷媒の液を直接又は間接的に前記第１の再生器に導く冷媒液バイパス流路であって、流路を開閉する開閉弁を有する冷媒液バイパス流路を備える；
   請求項１又は請求項２に記載の吸収ヒートポンプシステム。

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