JP2018025313A - 吸収式ヒートポンプ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】空調運転停止時の吸収液の結晶化（固相化）を防止しつつ、頻繁な運転および運転停止が生じる状況下でも空調機能を迅速に発揮させることが可能な吸収式ヒートポンプ装置を提供する。【解決手段】この吸収式ヒートポンプ装置１００は、加熱部１１により加熱された吸収液から冷媒蒸気を分離する気液分離部１２と、気液分離部１２により分離された冷媒蒸気を凝縮させる凝縮器２０と、吸収液に冷媒を吸収させる吸収器４０とを備える。そして、気液分離部１２から吸収器４０に供給される吸収液（ＬｉＢｒ濃液）の濃度ξがしきい値αよりも大きい場合に、吸収液の結晶化防止のために、凝縮器２０の冷媒を吸収液（ＬｉＢｒ濃液）に混合して吸収液を希釈するように構成されている。【選択図】図１

Description

本発明は、吸収式ヒートポンプ装置に関する。

従来、冷媒蒸発時の蒸気を吸収可能な吸収液を用いた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、エンジンの排気ガスの熱を利用して吸収液を加熱する再生器と、凝縮器と、蒸発器と、吸収器とを備え、車両内の空調を行うことが可能に構成された車載用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に記載の車載用吸収式ヒートポンプ装置には、所定の条件下で凝縮器と吸収器とを連通可能な希釈通路が設けられている。そして、空調運転停止中に吸収液の結晶化（固相化）を防止するために、凝縮器内の冷媒（水）を希釈通路を介して吸収器に供給して吸収液の希釈が行われるように構成されている。なお、吸収液の希釈動作は、エンジン停止時、ヒートポンプ装置自体の停止時、および、乗員により空調運転の停止要求が発生されたことに基づいてその都度行われる。

特許第５７０８９９８号公報

しかしながら、上記特許文献１に記載された車載用吸収式ヒートポンプ装置では、空調運転が停止されるたびに、吸収液の結晶化防止のために吸収液の希釈動作が行われるため、次の空調運転再開後には、希釈された状態の吸収液が再生器内で濃縮されて吸収式ヒートポンプ装置全体が機能し始める（空調が効き出す）までに、ある程度の時間遅れが生じると考えられる。また、空調機能が発揮される前に何らかの理由で空調運転が停止される動作が繰り返された場合、車内の乗員に対して空調機能を適切に提供できない状況が生じ兼ねない。このため、短時間での空調運転条件下においても、乗員に対して空調機能を迅速に発揮させることが望まれる。

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、空調運転停止時の吸収液の結晶化（固相化）を防止しつつ、頻繁な運転および運転停止が生じる状況下でも空調機能を迅速に発揮させることが可能な吸収式ヒートポンプ装置を提供することである。

上記目的を達成するために、この発明の一の局面における吸収式ヒートポンプ装置は、加熱部により加熱された吸収液から冷媒蒸気を分離する気液分離部と、気液分離部により分離された冷媒蒸気を凝縮させる凝縮器と、吸収液に冷媒を吸収させる吸収器と、を備え、気液分離部から吸収器に供給される吸収液の濃度が第１しきい値よりも大きい場合に、吸収液の結晶化防止のために、凝縮器の冷媒を吸収液に混合して吸収液を希釈す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は、上記のように、気液分離部から吸収器に供給される吸収液の濃度が第１しきい値よりも大きい場合に、吸収液の結晶化防止のために、凝縮器の冷媒を吸収液に混合して吸収液を希釈するように構成する。これにより、気液分離部から吸収器に供給される吸収液の濃度が第１しきい値よりも大きい場合にのみ吸収液が希釈されるので、吸収式ヒートポンプ装置の運転が停止されるたびに結晶化防止を目的として吸収液が希釈される場合と異なり、吸収液が必要以上に希釈されるのを抑制することができる。すなわち、吸収式ヒートポンプ装置の運転が一時的に停止される場合であっても吸収液の濃度が第１しきい値以下の場合には、吸収液の希釈を行わなくすることができる。したがって、吸収式ヒートポンプ装置が運転を再開した場合に、希釈されていない吸収液の濃縮を短時間で行うことができる分、吸収式ヒートポンプ装置が機能するまでの時間を早めることができる。また、空調運転停止時に吸収液の濃度が第１しきい値よりも大きい場合には吸収液を希釈することによって、空調運転停止時の吸収液の結晶化を効果的に防止することができる。これらの結果、空調運転停止時の吸収液の結晶化（固相化）を防止しつつ、頻繁な運転および運転停止が生じる状況下でも空調機能を迅速に発揮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、気液分離部から吸収器に供給される吸収液の濃度が第１しきい値よりも大きく、かつ、気液分離部から吸収器に供給される吸収液の温度が第２しきい値よりも小さい場合に、凝縮器の冷媒を吸収液に混合して吸収液を希釈するように構成されている。

このように構成すれば、気液分離部から吸収器に供給される吸収液の濃度に加えて、気液分離部から吸収器に供給される吸収液の温度も加味して、吸収液の希釈を行うことができるので、吸収液の希釈動作を必要最小限の回数（頻度）に制限することができる。したがって、希釈の必要のない吸収液（濃液）を用いて、吸収式ヒートポンプ装置の運転を迅速に立ち上げるための状態（スタンバイ状態）を確実に維持することができる。

上記一の局面による吸収式ヒートポンプ装置において、好ましくは、加熱部と気液分離部と吸収器との間を順次接続していることによって吸収液が循環可能な循環通路と、気液分離部から吸収器に供給される吸収液の濃度が第１しきい値よりも大きい場合に、凝縮器の冷媒を気液分離部の出口と吸収器の入口との間の循環通路の部分または気液分離部に供給して吸収液を希釈するための吸収液希釈用通路と、をさらに備える。

このように構成すれば、気液分離部から吸収器に供給される吸収液の濃度が第１しきい値よりも大きい場合に、吸収液希釈用通路を介して吸収液の結晶化（固相化）が最も発生しやすい箇所（気液分離部の出口と吸収器の入口との間の循環通路の部分、または、気液分離部の内部）に確実に供給することができる。これにより、空調運転停止時の吸収液の結晶化（固相化）を効果的に防止することができる。

上記一の局面による吸収式ヒートポンプ装置において、好ましくは、吸収液の濃度は、気液分離部内の温度と、冷媒蒸気の分離に伴い吸収液が濃縮される雰囲気の圧力とに基づいて取得されるように構成されており、吸収液の濃度が第１しきい値よりも大きい場合に、凝縮器の冷媒を吸収液に混合して吸収液を希釈するように構成されている。

このように構成すれば、気液分離部内の温度と吸収液が濃縮される雰囲気の圧力とに基づいて、気液分離部から吸収器に供給される吸収液（濃液）の濃度の極大値を容易に把握することができる。そして、濃液の濃度の極大値と第１しきい値とを比較して吸収液の希釈を行うことができるので、吸収液の結晶化（固相化）を確実に防止することができる。

上記一の局面による吸収式ヒートポンプ装置において、好ましくは、少なくとも冷房運転停止時に、気液分離部から吸収器に供給される吸収液の濃度が第１しきい値よりも大きい場合に、凝縮器の冷媒を吸収液に混合して吸収液を希釈するように構成されている。

このように構成すれば、冷房運転停止時であっても、気液分離部に貯留されている吸収液の濃度が第１しきい値よりも大きい場合にのみ吸収液が希釈されるので、吸収液が必要以上に希釈されるのを抑制することができる。

なお、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構成も考えられる。

（付記項１）
すなわち、上記吸収液の濃度が気液分離部内の温度と冷媒蒸気の分離に伴い吸収液が濃縮される雰囲気の圧力とに基づいて取得される吸収式ヒートポンプ装置において、気液分離部内の温度を検出する第１温度センサと、気液分離部内の飽和蒸気圧を検出する圧力センサとを、さらに備え、第１温度センサにより検出される気液分離部内の温度と、圧力センサにより検出される気液分離部内の圧力とに基づいて、吸収液の濃度が取得されるように構成されている。

（付記項２）
また、上記第１温度センサと圧力センサとをさらに備える吸収式ヒートポンプ装置において、気液分離部から吸収器に供給される吸収液の温度を検出する第２温度センサをさらに備え、吸収液の濃度が第１しきい値よりも大きく、かつ、第２温度センサにより検出される吸収液の温度が第２しきい値よりも小さい場合に、凝縮器の冷媒を吸収液に混合して吸収液を希釈するように構成されている。

（付記項３）
また、上記第２温度センサをさらに備える吸収式ヒートポンプ装置において、冷房運転時に、気液分離部から吸収器に向かって循環通路を流れる吸収液の熱を、吸収器から加熱部に向かって循環通路を流れる吸収液に付与することにより、気液分離部から吸収器に向かって流れる吸収液の温度を低下させるとともに、吸収器から加熱部に向かって流れる吸収液の温度を上昇させるための熱交換器をさらに備え、第２温度センサは、熱交換器の出口と吸収器の入口との間を流通する吸収液の温度を検出するように構成されている。

（付記項４）
また、上記少なくとも冷房運転停止時に吸収液を希釈する吸収式ヒートポンプ装置において、冷房運転停止時に加えて、冷房運転時に、気液分離部から吸収器に供給される吸収液の濃度が第１しきい値よりも大きい場合に、凝縮器の冷媒を吸収液に混合して吸収液を希釈するように構成されている。

（付記項５）
また、上記吸収液希釈用通路をさらに備える吸収式ヒートポンプ装置において、吸収液希釈用通路に設けられ、気液分離部から吸収器に供給される吸収液の濃度が第１しきい値よりも大きい場合に、凝縮器の冷媒を吸収液に混合して吸収液を希釈する際に開く制御弁をさらに備える。

（付記項６）
また、吸収液の濃度が気液分離部内の温度と吸収液が濃縮される雰囲気の圧力とに基づいて取得される吸収式ヒートポンプ装置において、吸収液の温度と、冷媒蒸気の分離に伴い吸収液が濃縮される雰囲気の圧力とに応じて吸収液の濃度が対応付けられたテーブルをさらに備え、上記テーブルに基づいて、吸収液の濃度が第１しきい値よりも大きい場合に、凝縮器の冷媒を吸収液に混合して吸収液を希釈するように構成されている。

本発明の第１実施形態におけ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実施形態における吸収式ヒートポンプ装置の運転時に参照される臭化リチウム（ＬｉＢｒ）水溶液の温度−圧力の関係から濃度を求めるための線図である。 本発明の第１実施形態における吸収式ヒートポンプ装置の運転時に参照される臭化リチウム（ＬｉＢｒ）水溶液の濃度と結晶温度との相関関係を示した図である。 本発明の第２実施形態における吸収式ヒートポンプ装置の全体構成を示した図である。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。

［第１実施形態］
まず、図１〜図３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。

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では、冷媒（水）と、吸収液（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、車両（図示せず）に搭載され、車内空調に適用されるように構成されている。また、吸収式ヒートポンプ装置１００では、エンジン９０から排出される高温の排気ガスの熱を利用（回収）して、吸収液（希液）が加熱されるように構成されている。

（吸収式ヒートポンプ装置の構造）
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（二点鎖線枠内）と、凝縮器２０と、蒸発器３０と、吸収器４０と、液−液熱交換器５０と、これらを接続する吸収液通路５１（循環通路の一例）および冷媒通路５２とを備える。ここで、吸収液通路５１は、加熱部１１と気液分離部１２と吸収器４０との間を順次接続している。

すなわち、吸収液通路５１は、加熱部１１と気液分離部１２とを接続する経路５１ａと、気液分離部１２と吸収器４０とを接続する経路５１ｂと、吸収器４０と加熱部１１とを接続する経路５１ｃとを含む。また、冷媒通路５２は、気液分離部１２と凝縮器２０とを接続する経路５２ａと、凝縮器２０と蒸発器３０とを接続する経路５２ｂと、蒸発器３０と吸収器４０とを接続する経路５２ｃとを含んでいる。

再生器１０は、加熱部１１と気液分離部１２とによって構成されている。加熱部１１は、プレート式熱交換器であり、冷媒（水）がＬｉＢｒ水溶液（濃液）に吸収されて希釈された吸収液（希液）を加熱する役割を有する。具体的には、加熱部１１において、エンジン９０に接続され排気管９１を流通する高温（約３００℃〜約４００℃）の排気ガスと、経路５１ｃを流通する吸収液（希液）とが熱交換されるように構成されている。なお、排気管９１は、加熱部１１を経由する排熱供給路９１ａと、加熱部１１を経由しない迂回路９１ｂとを含み、排熱供給路９１ａには弁９２が設けられている。

冷房運転時に弁９２が開かれることによって、エンジン９０からの排気ガスが排熱供給路９１ａを介して加熱部１１に流通されるように構成されている。また、気液分離部１２は、加熱部１１により加熱されて経路５１ａを介して供給される吸収液から、冷媒蒸気（高温水蒸気）を分離する機能を有する。したがって、気液分離部１２には、冷媒蒸気が分離された後の吸収液（濃液）が貯留される。

凝縮器２０は、気液分離部１２で分離されるとともに経路５２ａを介して供給された冷媒蒸気を凝縮して液化させる役割を有する。具体的には、凝縮器２０の内部に熱交換部８３が設けられており、高温水蒸気が熱交換部８３の外表面に直接的に晒される。また、熱交換部８３の内部には冷却水が流通される。これにより、冷媒蒸気は、冷却水により冷やされて凝縮水になる一方、冷却水は、凝縮熱を得て温められる。また、凝縮器２０の冷媒貯留部２０ａには、凝縮水（液冷媒）が所定量だけ貯留されるように構成されている。

蒸発器３０は、真空状態（絶対圧力で１ｋＰａ以下）に保たれており、経路５２ｂを介して供給された凝縮水（液冷媒）を低温低圧（真空状態）の条件下で蒸発（気化）させる役割を有する。具体的には、蒸発器３０の内部には、凝縮水が貯留される冷媒貯留部３０ａと、熱交換部３１とが設けられている。そして、冷媒貯留部３０ａからポンプ３２により汲み上げられた凝縮水が噴射器３３により熱交換部３１の外表面に噴射される。また、熱交換部３１の内部には空調用の循環水が流通される。これにより、液冷媒は蒸発潜熱を得ながら蒸発して冷媒蒸気（低温水蒸気）になる一方、循環水は、熱を奪われて冷やされる。なお、循環水は、水であってもよいしクーラント（不凍液）であってもよい。

また、熱交換部３１は、蒸発器３０の外部において循環水回路８５を介して車内空調用熱交換部８６に接続されている。循環水回路８５には送液ポンプ８７が設けられている。これにより、車内空調用熱交換部８６では、ブロアファン８８により送風された車内の空気が、車内空調用熱交換部８６を流通する循環水によって冷却される。そして、冷却された空気（冷風）は、車内空間９５（二点鎖線枠内）に吹き出されるように構成されている。

吸収器４０は、真空状態（絶対圧力で１ｋＰａ以下）に保たれており、気液分離部１２から経路５１ｂを介して供給された吸収液（濃液）に、蒸発器３０で蒸発（気化）するとともに経路５２ｃを介して吸引された冷媒蒸気（低温水蒸気）を吸収させる役割を有する。具体的には、吸収器４０の内部に熱交換部４１が設けられており、ポンプ４２により汲み上げられた吸収液（濃液）が噴射器４３により熱交換部４１の外表面に直接的に晒された状態で、吸収液に冷媒（低温水蒸気）が吸収される。また、熱交換部４１の内部には冷却水が流通される。これにより、冷媒が吸収された吸収液（希液）は、冷却水により冷やされる一方、冷却水は、吸収熱を得て温められる。そして、吸収器４０には、吸収液（希液）が貯留される。なお、経路５１ｃには、吸収器４０の吸収液貯留部４０ａに貯留された希液を吸引して加熱部１１に供給する送液ポンプ５５が設けられている。

液−液熱交換器５０は、経路５１ｂを流通する吸収液（濃液）と、経路５１ｃを流通する吸収液（希液）との熱交換を行う役割を有する。液−液熱交換器５０は、プレート式熱交換器であり、液−液熱交換器５０においては気液分離部１２から吸収器４０に向かって流れる濃液の熱が吸収器４０から加熱部１１に向かって流れる希液に付与される。これにより、気液分離部１２から吸収器４０へ流れる濃液の温度は低下されるとともに、吸収器４０から加熱部１１へ流れる希液の温度は上昇される。

また、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８０を備える。冷却水回路８０は、凝縮器２０における高温水蒸気の冷却と、吸収器４０における低温水蒸気の吸収液（濃液）への吸収時に発生する吸収熱の冷却（除熱）とに用いられる。詳細には、冷却水回路８０は、冷却水が流通する冷却水循環路８１と、ポンプ８２と、凝縮器２０に配置された熱交換部８３と、吸収器４０に配置された熱交換部４１と、放熱部８４とを含む。放熱部８４では、熱交換部８４ａを流通する冷却水が送風機８４ｂにより送風された空気（外気）によって冷却（放熱）される。

上述した構成に基づき、吸収式ヒートポンプ装置１００は、次のように動作される。

すなわち、図１に示すように、加熱部１１においてエンジン９０からの排気ガスにより吸収液（希液）が加熱される。加熱された吸収液は気液分離部１２においてＬｉＢｒ濃液と冷媒（高温水蒸気）とに分離される。冷媒は、凝縮器２０で液化された後、蒸発器３０へと導かれる。蒸発器３０において冷媒（凝縮水）が蒸発することによって冷水（空調用の循環水）が生成される。そして、蒸発器３０で蒸発した冷媒（低温水蒸気）は、吸収器４０へと導かれる。

一方、気液分離部１２で分離されたＬｉＢｒ濃液（吸収液）は、液−液熱交換器５０を経て吸収器４０に導かれる。そして、吸収器４０においてＬｉＢｒ濃液（吸収液）に対して冷媒（低温水蒸気）が吸収されることにより希液（吸収液）が生成される。希液は、再び加熱部１１に送液される。したがって、冷媒は、矢印Ｐ１方向に循環されるとともに、吸収液は、矢印Ｐ２方向に循環される。

ここで、吸収式ヒートポンプ装置１００は、運転状況に応じて吸収器４０へ供給される吸収液（濃液）を希釈する動作が行われるように構成されている。

具体的には、吸収式ヒートポンプ装置１００には、凝縮器２０と経路５１ｂとを接続する吸収液希釈用通路６１が設けられている。吸収液希釈用通路６１は、凝縮器２０との底部に位置する冷媒貯留部２０ａと、気液分離部１２の出口１２ａと吸収器４０の入口４０ｂとの間の経路５１ｂの部分とを接続している。また、吸収液希釈用通路６１には、弁６２（制御弁の一例）と、送液ポンプ６３とが設けられている。なお、弁６２は、電磁弁であり、通常は閉じられている。

そして、第１実施形態では、気液分離部１２から吸収器４０に供給される吸収液（ＬｉＢｒ濃液）の濃度ξがしきい値α（第１しきい値の一例）よりも大きい場合に、吸収液の結晶化防止のために、弁６２が開かれて送液ポンプ６３が始動される。そして、凝縮器２０（冷媒貯留部２０ａ）の冷媒が吸収液希釈用通路６１を介して経路５１ｂに流通する吸収液に混合される。これにより、経路５１ｂに流通する吸収液が所定の濃度以下に希釈されるように構成されている。また、この希釈動作においては、気液分離部１２から吸収器４０に供給される吸収液の濃度ξがしきい値αよりも大きい場合に、凝縮器２０の冷媒を吸収液（ＬｉＢｒ濃液）に混合して吸収液を希釈するように構成されている。

ここで、吸収液の濃度ξは、気液分離部１２内の温度と、冷媒蒸気の分離に伴い吸収液が濃縮される雰囲気の圧力とに基づいて取得されるように構成されている。この場合、吸収式ヒートポンプ装置１００には、気液分離部１２内の温度を検出する温度センサ７１（第１温度センサの一例）と、気液分離部１２内の飽和蒸気圧を検出する圧力センサ７２とが気液分離部１２に設けられている。

また、吸収式ヒートポンプ装置１００では、図２に示されるような臭化リチウム水溶液の濃度線図が、運転制御装置（図示せず）内の記憶部（メモリ）にテーブル（数表）となって予め記憶されている。たとえば、気液分離部１２内の飽和蒸気圧が約５０ｍｍＨｇであり温度が約５５℃の場合、臭化リチウム水溶液の濃度ξ（重量パーセント）は、約４５ｗｔ％であることが図２（図２を数表化したテーブル）から判別される。したがって、温度センサ７１（図１参照）により検出される気液分離部１２内の温度と、圧力センサ７２（図１参照）により検出される気液分離部１２内の圧力とに基づいて、気液分離部１２内の吸収液（ＬｉＢｒ濃液）の濃度ξが把握（取得）されるように構成されている。

また、第１実施形態では、吸収液の濃度ξがしきい値αよりも大きく、かつ、気液分離部１２から吸収器４０に供給される吸収液の温度（液−液熱交換器５０と吸収器４０との間の経路５１ｂを流通する吸収液の温度）がしきい値β（第２しきい値の一例）よりも小さい場合に、凝縮器２０の冷媒を吸収液に混合して吸収液を希釈するように構成されている。この場合、図１に示すように、気液分離部１２から吸収器４０に供給される吸収液の温度を検出する温度センサ７３（第２温度センサの一例）が、液−液熱交換器５０の出口５０ａと吸収器４０の入口４０ｂとの間の経路５１ｂの部分に設けられている。

また、吸収式ヒートポンプ装置１００では、図３に示されるような臭化リチウム水溶液の濃度ξ（重量パーセント）に対する結晶温度の相関関係（結晶線図）が、運転制御装置（図示せず）内の記憶部（メモリ）にテーブル（数表）となって予め記憶されている。たとえば、気液分離部１２内の吸収液の濃度ξが約５８ｗｔ％である場合、気液分離部１２内の温度が約１０℃以下となった場合に、臭化リチウム水溶液が結晶化（固相化）される状態になることが、図３（図３を数表化したテーブル）から判別される。

したがって、気液分離部１２における吸収液の濃度ξ（しきい値α）と、温度センサ７３（図１参照）により検出される吸収液の温度（液−液熱交換器５０の出口５０ａと吸収器４０の入口４０ｂとの間の経路５１ｂを流通する吸収液の温度（しきい値β））とに基づいて、凝縮器２０の冷媒を吸収液に混合して吸収液を希釈するように構成されている。なお、温度センサ７３が、液−液熱交換器５０の出口５０ａと吸収器４０の入口４０ｂとの間の経路５１ｂの部分に設けられている理由は、次の通りである。

すなわち、気液分離部１２において吸収液の濃度ξがしきい値αよりも大きい状態で経路５１ｂを流通した場合、吸収液は、液−液熱交換器５０にて冷却される。したがって、液−液熱交換器５０と吸収器４０との間の経路５１ｂを流通する吸収液（濃液）が最も結晶化しやすい（温度が最も低くなりやすい）傾向にある。このため、温度センサ７３により検出される吸収液の温度に基づいて吸収液の希釈動作を行うか否かを判定するのが最も望ましいからである。また、液−液熱交換器５０と吸収器４０との間の経路５１ｂを流通する濃液を効果的に希釈するために、吸収液希釈用通路６１は、気液分離部１２の出口１２ａと液−液熱交換器５０の入口５０ｂとの間の経路５１ｂの部分に接続されている。

また、第１実施形態では、上記した希釈動作は、冷房運転停止時に行われる。これにより、吸収式ヒートポンプ装置１００が停止している場合においても、吸収器４０内の吸収液が結晶化（固相化）するのが防止されている。さらには、冷房運転停止時に加えて、冷房運転時に、気液分離部１２から吸収器４０に供給される吸収液の濃度ξがしきい値αよりも大きい場合に、凝縮器２０の冷媒を吸収液に混合して吸収液を希釈するように構成されている。これにより、通常の運転時にも、吸収液の濃度が適切な範囲に調整される。

（第１実施形態の効果）
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。

第１実施形態では、上記のように、気液分離部１２から吸収器４０に供給される吸収液の濃度ξがしきい値αよりも大きい場合に、吸収液の結晶化防止のために、凝縮器２０の冷媒を吸収液（ＬｉＢｒ濃液）に混合して吸収液を希釈するように構成する。これにより、気液分離部１２から吸収器４０に供給される吸収液の濃度ξがしきい値αよりも大きい場合にのみ吸収液が希釈されるので、吸収式ヒートポンプ装置１００の運転が停止されるたびに結晶化防止を目的として吸収液が希釈される場合と異なり、吸収液が必要以上に希釈されるのを抑制することができる。すなわち、吸収式ヒートポンプ装置１００の運転が一時的に停止される場合であっても吸収液の濃度ξがしきい値α以下の場合には、吸収液の希釈を行わなくすることができる。したがって、吸収式ヒートポンプ装置１００が運転を再開した場合に、希釈されていない吸収液の濃縮を短時間で行うことができる分、吸収式ヒートポンプ装置１００が機能するまでの時間を早めることができる。

上記効果に加えて、空調運転停止時に吸収液の濃度ξがしきい値αよりも大きい場合には吸収液を希釈することによって、空調運転停止時の吸収液の結晶化を効果的に防止することができる。これらの結果、空調運転停止時の吸収液の結晶化（固相化）を防止しつつ、頻繁な運転および運転停止が生じる状況下でも空調機能を迅速に発揮させることができる。

また、第１実施形態では、気液分離部１２から吸収器４０に供給される吸収液の濃度ξがしきい値αよりも大きく、かつ、気液分離部１２から吸収器４０に供給される吸収液の温度がしきい値βよりも小さい場合に、凝縮器２０の冷媒を吸収液（ＬｉＢｒ濃液）に混合して吸収液を希釈するように構成する。これにより、気液分離部１２から吸収器４０に供給される吸収液の濃度ξに加えて、気液分離部１２から吸収器４０に供給される吸収液の温度も加味して、吸収液の希釈を行うことができるので、吸収液の希釈動作を必要最小限の回数（頻度）に制限することができる。したがって、希釈の必要のない吸収液（濃液）を用いて、吸収式ヒートポンプ装置１００の運転を迅速に立ち上げるための状態（スタンバイ状態）を確実に維持することができる。

また、第１実施形態では、気液分離部１２から吸収器４０に供給される吸収液の濃度ξがしきい値αよりも大きい場合に、凝縮器２０の冷媒を気液分離部１２の出口１２ａと吸収器４０の入口４０ｂとの間の経路５１ｂに供給して吸収液を希釈するための吸収液希釈用通路６１を備える。これにより、気液分離部１２から吸収器４０に供給される吸収液の濃度ξがしきい値αよりも大きい場合に、吸収液希釈用通路６１を介して吸収液（ＬｉＢｒ濃液）の結晶化（固相化）が最も発生しやすい箇所（気液分離部１２の出口１２ａと吸収器４０の入口４０ｂとの間の吸収液通路５１の部分）に確実に供給することができる。これにより空調運転停止時の吸収液の結晶化（固相化）を効果的に防止することができる。

また、第１実施形態では、吸収液の濃度ξは、気液分離部１２内の温度と、冷媒蒸気の分離に伴い吸収液が濃縮される雰囲気の圧力とに基づいて取得されるように構成されており、吸収液の濃度ξがしきい値αよりも大きい場合に、凝縮器２０の冷媒を吸収液に混合して吸収液を希釈するように構成する。これにより、気液分離部１２内の温度と吸収液が濃縮される雰囲気の圧力とに基づいて、気液分離部１２から吸収器４０に供給される吸収液（濃液）の濃度ξの極大値を容易に把握することができる。そして、濃液の濃度ξの極大値としきい値αとを比較して吸収液の希釈を行うことができるので、吸収液の結晶化（固相化）を確実に防止することができる。

また、第１実施形態では、少なくとも冷房運転停止時に、気液分離部１２から吸収器４０に供給される吸収液の濃度ξがしきい値αよりも大きい場合に、凝縮器２０の冷媒を吸収液に混合して吸収液を希釈するように構成する。これにより、冷房運転停止時であっても、気液分離部１２に貯留されている吸収液の濃度ξがしきい値αよりも大きい場合にのみ吸収液が希釈されるので、吸収液が必要以上に希釈されるのを抑制することができる。

また、第１実施形態では、気液分離部１２内の温度を検出する温度センサ７１と、気液分離部１２内の飽和蒸気圧を検出する圧力センサ７２とを備える。そして、温度センサ７１により検出される気液分離部１２内の温度と、圧力センサ７２により検出される気液分離部１２内の圧力とに基づいて、吸収液の濃度ξを取得する。これにより、吸収液の濃度ξを検出する濃度ξセンサを専用に設ける場合と異なり、通常の吸収式ヒートポンプ装置１００の運転制御に使用される温度センサ７１および圧力センサ７２を有効に利用して、吸収液の濃度ξを容易に把握（算出）することができる。

また、第１実施形態では、気液分離部１２から吸収器４０に供給される吸収液の温度を検出する温度センサ７３を備える。そして、吸収液の濃度ξがしきい値αよりも大きく、かつ、温度センサ７３により検出される吸収液の温度がしきい値βよりも小さい場合に、凝縮器２０の冷媒を吸収液に混合して吸収液を希釈するように構成する。これにより、温度センサ７３により、気液分離部１２と吸収器４０との間の経路中で最も低温になりやすい箇所の吸収液の温度を検出することができるので、気液分離部１２から吸収器４０に供給される吸収液（濃液）が結晶化（固相化）しやすくなる状況を確実に把握することができる。したがって、このような状況下で吸収液を希釈することができるので、吸収液の結晶化（固相化）を確実に防止することができる。

また、第１実施形態では、冷房運転時に、気液分離部１２から吸収器４０に向かって経路５１ｂを流れる吸収液の熱を、吸収器４０から加熱部１１に向かって経路５１ｃを流れる吸収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から加熱部１１に向かって流れる吸収液の温度を上昇させるための液−液熱交換器５０を備える。そして、液−液熱交換器５０の出口５０ａと吸収器４０の入口４０ｂとの間の経路５１ｂの部分を流通する吸収液の温度を検出するように温度センサ７３を構成する。これにより、液−液熱交換器５０の出口５０ａと吸収器４０の入口４０ｂとの間の経路５１ｂの部分を流通する吸収液（ＬｉＢｒ濃液）が最も結晶化しやすい（温度が最も低くなりやすい）傾向にある分、この部分の吸収液の温度を指標として吸収液の希釈動作を効果的に機能させることができる。

また、第１実施形態では、冷房運転停止時に加えて、冷房運転時に、気液分離部１２から吸収器４０に供給される吸収液の濃度ξがしきい値αよりも大きい場合に、凝縮器２０の冷媒を吸収液に混合して吸収液を希釈するように構成する。これにより、通常の冷房運転時に気液分離部１２において必要以上に吸収液が濃縮されて結晶化（固相化）の可能性が高まった場合であっても、吸収液（濃液）の濃度ξがしきい値αよりも大きい場合に吸収液の希釈を行うことができる。これにより、冷房運転時における吸収液も結晶化（固相化）も防止されるので、吸収式ヒートポンプ装置１００を安定的に運転することができる。

また、第１実施形態では、吸収液希釈用通路６１に設けられ、気液分離部１２から吸収器４０に供給される吸収液の濃度ξがしきい値αよりも大きい場合に、凝縮器２０の冷媒を吸収液に混合して吸収液を希釈する際に開く弁６２を備える。これにより、吸収液の濃度ξと弁６２の開閉動作とを連動させることによって、凝縮器２０の冷媒を吸収液希釈用通路６１を介して吸収液に混合して、吸収液を容易に希釈することができる。

また、第１実施形態では、吸収液の温度と冷媒蒸気の分離に伴い吸収液が濃縮される雰囲気の圧力（気液分離部１２内の圧力）とに応じて吸収液の濃度ξが対応付けられたテーブルを、吸収式ヒートポンプ装置１００の運転制御装置内のメモリに備える。そして、このテーブルに基づいて、濃度ξがしきい値αよりも大きい場合に、凝縮器２０の冷媒を吸収液に混合して吸収液を希釈する。これにより、運転制御装置内のメモリに記憶されたテーブルを参照して、気液分離部１２から吸収器４０に供給される吸収液の濃度ξを容易に把握することができるので、吸収液（濃液）の希釈動作を的確に行うことができる。

［第２実施形態］
図４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、吸収液希釈用通路２６１の接続先を上記第１実施形態と異ならせ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同じ符号を付して図示する。

第２実施形態による吸収式ヒートポンプ装置２００には、吸収液希釈用通路２６１が設けられている。吸収液希釈用通路２６１は、凝縮器２０の冷媒貯留部２０ａと、気液分離部１２の入口１２ｂとを接続している。また、吸収液希釈用通路２６１には、弁２６２（制御弁の一例）と、送液ポンプ６３とが設けられている。なお、弁２６２は、電磁弁であり、通常は閉じられている。

これにより、気液分離部１２から吸収器４０に供給される吸収液の濃度ξがしきい値αよりも大きい場合に、吸収液（ＬｉＢｒ濃液）の結晶化防止のために、弁２６２が開かれて送液ポンプ６３が始動される。そして、吸収液希釈用通路２６１を介して凝縮器２０の冷媒を入口１２ｂから気液分離部１２に直接的に供給されるように構成されている。吸収式ヒートポンプ装置２００においても、気液分離部１２から吸収器４０に供給される吸収液の濃度ξがしきい値αよりも大きい場合に、凝縮器２０の冷媒を吸収液（ＬｉＢｒ濃液）に混合して吸収液が希釈されるように構成されている。なお、第２実施形態による吸収式ヒートポンプ装置２００のその他の構成は、上記第１実施形態と同様である。

（第２実施形態の効果）
第２実施形態では、上記のように、気液分離部１２から吸収器４０に供給される吸収液の濃度ξがしきい値αよりも大きい場合に、凝縮器２０の冷媒を気液分離部１２に供給して吸収液を希釈するための吸収液希釈用通路２６１を備える。これにより、気液分離部１２から吸収器４０に供給される吸収液（ＬｉＢｒ濃液）の濃度ξがしきい値αよりも大きい場合に、吸収液希釈用通路６１を介して吸収液の結晶化（固相化）が発生しやすい箇所（気液分離部１２の内部）に確実に供給することができる。これにより、空調運転停止時の吸収液の結晶化（固相化）を効果的に防止することができる。

また、第２実施形態では、凝縮器２０の冷媒貯留部２０ａと、気液分離部１２の入口１２ｂとを接続するように吸収液希釈用通路２６１を構成する。これにより、吸収液の濃度ξがしきい値αよりも大きい場合に、凝縮器２０の冷媒を気液分離部１２に直接的に供給することができる。すなわち、加熱部１１の出口と気液分離部１２の入口１２ｂとの間の経路５１ａに吸収液希釈用通路２６１を接続する場合と異なり、気液分離部１２内で確実に冷媒が気液分離されて濃縮された後の吸収液に対して凝縮器２０の冷媒を供給することができる。この結果、気液分離部１２を有効に機能させつつ、気液分離部１２から吸収器４０に供給される吸収液の濃度ξがしきい値αよりも大きい場合に吸収液（濃液）を確実に希釈することができる。なお、その他の効果は、上記第１実施形態と同様である。

［変形例］
今回開示された実施形態は、全ての点で例示であり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全ての変更（変形例）が含まれる。

たとえば、上記第１および第２実施形態では、冷房運転のみを行うことが可能な吸収式ヒートポンプ装置１００に対して本発明を適用したが、本発明はこれに限られない。たとえば、冷房運転のみならず暖房運転を行うことが可能な吸収式ヒートポンプ装置に対して本発明を適用してもよい。なお、暖房運転時には、気液分離部１２で分離された高温の冷媒蒸気を蒸発器３０に供給することにより熱交換部３１を介して空調用の循環水に熱を受け渡す。そして、蒸発器３０で凝縮された冷媒（水）は、加熱部１１の上流側の経路５１ｃに戻される。このように、冷房運転と暖房運転との両方が運転可能な吸収式ヒートポンプ装置に対して、本発明を適用してもよい。

また、上記第２実施形態では、凝縮器２０の冷媒を吸収液希釈用通路２６１を介して気液分離部１２に直接的に供給したが、本発明はこれに限られない。たとえば、吸収液希釈用通路２６１を、加熱部１１の出口と気液分離部１２の入口１２ｂとの間の経路５１ａの部分に接続してもよい。

また、上記第１および第２実施形態では、気液分離部１２の内部に温度センサ７１および圧力センサ７２を設けて吸収液の濃度ξを把握（算出）するように構成したが、本発明はこれに限られない。たとえば、気液分離部１２の内部に濃度計を設けて、この濃度計により測定された吸収液の濃度ξに基づいて凝縮器２０の冷媒を吸収液に混合して吸収液を希釈するように構成してもよい。

また、上記第１および第２実施形態では、エンジン９０の排気ガスの熱を利用して吸収液を加熱したが、本発明はこれに限られない。ハイブリッド自動車や電動モータを使用した電気自動車の空調用に、本発明の吸収式ヒートポンプ装置を適用してもよい。吸収液を加熱する熱源に電気自動車のバッテリやモータ排熱や燃料電池における発電時の排熱を利用して、燃料電池システムを備えた乗用車の空調に本発明を適用してもよい。

１０ 再生器
１１ 加熱部
１２ 気液分離部
１２ａ 出口
１２ｂ 入口
２０ 凝縮器
３０ 蒸発器
４０ 吸収器
４０ｂ 入口
５０ 液−液熱交換器
５０ａ 出口
５０ｂ 入口
５１ 吸収液通路（循環通路）
５１ｂ 経路（気液分離部の出口と吸収器の入口との間の循環通路の部分）
６１、２６１ 吸収液希釈用通路
６２、２６２ 弁（制御弁）
７１ 温度センサ（第１温度センサ）
７２ 圧力センサ
７３ 温度センサ（第２温度センサ）
１００、２００ 吸収式ヒートポンプ装置
α しきい値（第１しきい値）
β しきい値（第２しきい値）
ξ 濃度（吸収液の濃度）

Claims (5)

1. 加熱部により加熱された吸収液から冷媒蒸気を分離する気液分離部と、
   前記気液分離部により分離された冷媒蒸気を凝縮させる凝縮器と、
   吸収液に冷媒を吸収させる吸収器と、を備え、
   前記気液分離部から前記吸収器に供給される吸収液の濃度が第１しきい値よりも大きい場合に、吸収液の結晶化防止のために、前記凝縮器の冷媒を吸収液に混合して吸収液を希釈するように構成されている、吸収式ヒートポンプ装置。
2. 前記気液分離部から前記吸収器に供給される吸収液の濃度が前記第１しきい値よりも大きく、かつ、前記気液分離部から前記吸収器に供給される吸収液の温度が第２しきい値よりも小さい場合に、前記凝縮器の冷媒を吸収液に混合して吸収液を希釈するように構成されている、請求項１に記載の吸収式ヒートポンプ装置。
3. 前記加熱部と前記気液分離部と前記吸収器との間を順次接続していることによって吸収液が循環可能な循環通路と、
   前記気液分離部から前記吸収器に供給される吸収液の濃度が前記第１しきい値よりも大きい場合に、前記凝縮器の冷媒を前記気液分離部の出口と前記吸収器の入口との間の前記循環通路の部分または前記気液分離部に供給して吸収液を希釈するための吸収液希釈用通路と、をさらに備える、請求項１または２に記載の吸収式ヒートポンプ装置。
4. 前記吸収液の濃度は、前記気液分離部内の温度と、冷媒蒸気の分離に伴い吸収液が濃縮される雰囲気の圧力とに基づいて取得されるように構成されており、
   前記吸収液の濃度が前記第１しきい値よりも大きい場合に、前記凝縮器の冷媒を吸収液に混合して吸収液を希釈するように構成されている、請求項１〜３のいずれか１項に記載の吸収式ヒートポンプ装置。
5. 少なくとも冷房運転停止時に、前記気液分離部から前記吸収器に供給される吸収液の濃度が前記第１しきい値よりも大きい場合に、前記凝縮器の冷媒を吸収液に混合して吸収液を希釈するように構成されている、請求項１〜４のいずれか１項に記載の吸収式ヒートポンプ装置。

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