JP4648014B2 - 吸収ヒートポンプ - Google Patents

Description

本発明は、排熱エネルギーを熱源とし、その熱源により高温の流体を得る吸収ヒートポンプに関するものである。

従来の吸収ヒートポンプは、火力または原子力発電所などから排出される温水あるいは蒸気などを熱源にして、その熱源より高温の温水を得ていた（例えば特許文献１、特許文献２参照）。

特公昭５８−１８５７４号公報 特公昭５８−１８５７５号公報

このような吸収ヒートポンプは、排熱源よりも高温の温水を得ようとするものであり、温水が高温になったことで、温水の利用価値は上がった。しかし、高温水は専用の高温水配管で移送する必要があり、付帯設備のコストが高くなりがちであった。このため既存の配管を利用して移送することができる高温流体を得ることができる吸収ヒートポンプが望まれていた。

そこで本発明は、温水から、既存の蒸気配管で移送できる蒸気を発生させることができる吸収ヒートポンプ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１０１は、例えば図１に示すように、被加熱流体Ｗ１を導入する被加熱側Ａ１と、冷媒蒸気ＣＳを吸収液ＡＬｉに吸収させ、被加熱側Ａ１に導入された被加熱流体Ｗ１を加熱し蒸気Ｓを発生させる加熱側Ａ２とを含む吸収部Ａと；被加熱側Ａ１で発生した蒸気Ｓを供給する蒸気供給管路８に設置され、被加熱側Ａ１の圧力が第１の所定の圧力Ｐ１になるよう調節する圧力調節装置Ｖ１とを備える。

このように構成すると、被加熱側と加熱側とを含む吸収部と、圧力調節装置とを備えるので、加熱側で冷媒蒸気を吸収液に吸収させ、被加熱側に導入された被加熱流体を加熱し蒸気を発生させ、被加熱側の圧力すなわち蒸気の供給圧力が第１の所定の圧力になるよう調節することができる。よって、第１の所定の圧力を、蒸気を供給する既存の蒸気配管の圧力より高い第１の所定の圧力とすることにより、発生した蒸気を既存の蒸気配管に供給することができる。

前記吸収ヒートポンプは、さらに、前記被加熱側の圧力を測定する圧力測定装置と；前記測定された圧力を基に前記圧力調節装置に前記調節を行わせる制御信号を前記圧力調節装置に送る制御装置を備えてもよい。前記制御装置は、さらに前記圧力調節装置の下流側の圧力をも基にし、前記被加熱側の圧力と前記下流側の圧力との差圧を求めて、前記差圧を基に前記制御信号を送るものであってもよい。ここで圧力を測定するとは、被加熱側の他の物理量(例えば、温度)を測定し、圧力に変換することを含むものとする。なお、吸収ヒートポンプは、蒸気発生能力を最大値(定格値)(例えば、最高効率点である点に対応)にした状態で、被加熱側の圧力すなわち蒸気の供給圧力が第１の所定の圧力になるよう調節するようにしてもよい。

本発明の第２の態様に係る吸収ヒートポンプ１０１は、本発明の第１の態様に係る吸収ヒートポンプにおいて、例えば図１に示すように、蒸気Ｓを発生させる蒸気発生能力を制御する第１の制御装置２１を備え；第１の制御装置２１が、被加熱側Ａ１の圧力が第１の所定の圧力Ｐ１より高い第２の所定の圧力Ｐ２を超えないように前記蒸気発生能力を制御する。

このように構成すると、第１の制御装置を備えるので、第１の制御装置によって、被加熱側の圧力が第１の所定の圧力より高い第２の所定の圧力を超えないように蒸気発生能力を制御することができる。「第１の制御装置が、被加熱側の圧力が第１の所定の圧力より高い第２の所定の圧力を超えないように蒸気発生能力を制御する」とは、典型的には、第１の制御装置が、被加熱側の圧力が第２の所定の圧力を超えた場合、被加熱側の圧力が第２の所定の圧力になるように蒸気発生能力を制御することをいう。

本発明の第３の態様に係る吸収ヒートポンプ１０１は、本発明の第２の態様に係る吸収ヒートポンプにおいて、例えば図１に示すように、第１の熱源流体ＷＨ１により冷媒蒸気ＣＳを発生させる蒸発部Ｅと；第２の熱源流体ＷＨ２により吸収液ＡＬｉに吸収された冷媒蒸気ＣＳを吸収液ＡＬｉから分離し吸収液ＡＬｉを再生する再生部Ｇと；再生部Ｇで分離された冷媒蒸気ＣＳを凝縮し冷媒液ＣＬとする凝縮部Ｃとを備え；第１の制御装置２１による制御が、再生部Ｇの能力、凝縮部Ｃの能力、蒸発部Ｅの能力、吸収部Ａの能力、のうち少なくとも一つを制御することにより行われる。

このように構成すると、蒸発部と、再生部と、凝縮部とを備え、第１の制御装置により、再生部の能力、凝縮部の能力、蒸発部の能力、吸収部の能力、のうち少なくとも一つを制御するので、吸収ヒートポンプの蒸気発生能力を制御することができる。

前記再生部の能力の制御を、前記第２熱源流体の流量を制御することにより行ってもよいし、前記再生部に移送される吸収液の流量を制御することにより行ってもよい。
前記凝縮部に冷却水を移送し、前記冷却水により前記冷媒蒸気を凝縮するようにし、前記凝縮部の能力の制御を、前記冷却水の流量を制御することにより行ってもよい。
前記蒸発部の能力の制御を、前記第１熱源流体の流量を制御することにより行ってもよいし、前記蒸発部に移送する冷媒液の流量を制御することによって行ってもよい。
前記吸収部の能力の制御を、前記被加熱流体の流量を制御することにより行ってもよいし、前記吸収部に移送する吸収液の流量を制御することによって行ってもよい。

本発明の第４の態様に係る吸収ヒートポンプ１０１は、本発明の第３の態様に係る吸収ヒートポンプにおいて、例えば図１に示すように、冷媒液ＣＬを蒸発部Ｅに送るための冷媒液移送管路５と；再生部Ｇで再生された吸収液ＡＬｉを吸収部Ａに送るための第１の吸収液移送管路２と；吸収部Ａで冷媒蒸気ＣＳを吸収した吸収液ＡＬｉを再生部Ｇに送るための第２の吸収液移送管路３とを備え；第１の制御装置２１による制御が、凝縮部Ｃの冷媒液ＣＬ、蒸発部Ｅの冷媒液ＣＬ、冷媒液移送管路５の冷媒液ＣＬのうち少なくとも一つを、再生部Ｇ、吸収部Ａ、第１の吸収液移送管路２、第２の吸収液移送管路３のうち少なくとも一つに混入することよって行われる。

このように構成すると、冷媒液移送管路と、第１の吸収液移送管路と、第２の吸収液移送管路とを備え；第１の制御装置による制御が、凝縮部の冷媒液、蒸発部の冷媒液、冷媒液移送管路の冷媒液のうち少なくとも一つを、再生部、吸収部、第１の吸収液移送管路、第２の吸収液移送管路のうち少なくとも一つに混入することよって行われるので、第１の制御装置により、再生部を出る吸収液、吸収部を出る吸収液、第１の吸収液移送管路を出る吸収液、第２の吸収液移送管路を出る吸収液のうち少なくとも一つの吸収液の濃度を制御し、吸収ヒートポンプの蒸気発生能力を制御することができる。典型的には、混入される冷媒液の流量が第１の制御装置により制御される。冷媒液の流量は、第１の制御装置により制御される流量調節弁により調節されるようにしてもよい。

本発明の第５の態様に係る吸収ヒートポンプ１０１は、本発明の第１の態様乃至第４の態様のいずれか１の態様に記載の吸収ヒートポンプにおいて、例えば図５に示すように、蒸気供給管路８が、蒸気ボイラ１０４Ａ、１０４Ｂ、１０４Ｃから蒸気Ｓが供給されるヘッダ１０５に接続され；第２の制御装置１２１が、蒸気ボイラ１０４Ａ〜Ｃの運転台数および発生蒸気流量を制御し、さらに蒸気ボイラ１０４Ａ〜Ｃに対して吸収ヒートポンプ１０１を優先的に運転するよう制御する。

このように構成すると、蒸気供給管路がヘッダに接続され、第２の制御装置が、蒸気ボイラの運転台数および発生蒸気流量を制御し、さらに吸収ヒートポンプを優先的に運転するよう制御するので、排熱を優先的に効率良く利用し、吸収ヒートポンプにより発生した蒸気をヘッダに供給することができる。

本発明の吸収ヒートポンプによれば、被加熱側と加熱側とを含む吸収部と、圧力調節装置とを備えるので、加熱側で冷媒蒸気を吸収液に吸収させ、被加熱側に導入された被加熱流体を加熱し蒸気を発生させ、被加熱側の圧力すなわち蒸気の供給圧力が第１の所定の圧力になるよう調節することができる。よって、第１の所定の圧力を、蒸気を供給する既存の蒸気配管の圧力より高い所定の圧力とすることにより、発生した蒸気を既存の蒸気配管に供給することができる。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。なお、各図において互いに同一あるいは相当する部材には同一符号を付し、重複した説明は省略する。

図１は、本第１の実施の形態の吸収ヒートポンプ１０１の構成を示すフローシートである。吸収ヒートポンプ１０１は、吸収液ＡＬｉ(例えば、臭化リチウム水溶液)による冷媒蒸気ＣＳ(冷媒は例えば水)の吸収が行われる吸収部としての吸収器Ａと、吸収液ＡＬｉから冷媒蒸気ＣＳを蒸発させ吸収液ＡＬｉの再生が行われる再生部としての再生器Ｇと、冷媒液ＣＬから冷媒蒸気ＣＳを発生させる蒸発部としての蒸発器Ｅと、冷媒蒸気ＣＳを凝縮させ冷媒液ＣＬとする凝縮部としての凝縮器Ｃとを備える。

吸収器Ａは、濃溶液である吸収液ＡＬｉが移送(供給)され、移送された吸収液ＡＬｉを吸収器Ａの内部に散布する吸収液スプレイ２２と、被加熱流体としての補給水Ｗ１が移送され、冷媒蒸気ＣＳを吸収した吸収液ＡＬｉによって、吸収器Ａの下部に設置され、吸収器Ａ内に蓄積した吸収液ＡＬｉの液面レベルを検出する液面レベルセンサＬ１とを備える。吸収器Ａには、移送された補給水Ｗ１が加熱される被加熱管２３が設置されている。後述のように、被加熱管２３の管外表面は、吸収器Ａの構成要素である。液面レベルセンサＬ１は、被加熱管２３の鉛直方向下方に設置されている。

蒸発器Ｅは、第１の熱源媒体としての温水ＷＨ１が移送され、蒸発器Ｅに移送された冷媒液ＣＬを加熱する加熱管２８と、蒸発器Ｅの下部に設置され、蒸発器Ｅ内に蓄積した冷媒液ＣＬの液面レベルを検出する液面レベルセンサＬ２とを備える。後述のように、被加熱管２３の管内表面は、蒸発器Ｅの構成要素である。また、後述のように、液面レベルセンサＬ２は加熱管２８の鉛直方向上方に設置されている。吸収ヒートポンプ１０１では、蒸発器Ｅで蒸発した冷媒蒸気ＣＳは、吸収器Ａに送られるよう構成されている。

再生器Ｇは、希溶液である吸収液ＡＬｉが移送され、移送された吸収液ＡＬｉを再生器Ｇの内部に散布する吸収液スプレイ２５と、第２の熱源媒体としての温水ＷＨ２が移送され、移送された温水ＷＨ２によって散布された吸収液ＡＬｉを加熱し、吸収液ＡＬｉから冷媒蒸気ＣＳを発生させ、吸収液ＡＬｉを濃溶液とする加熱管２６とを備える。吸収ヒートポンプ１０１では、再生器Ｇで吸収液ＡＬｉから分離した冷媒蒸気ＣＳは、凝縮器Ｃに送られるよう構成されている。

凝縮器Ｃは、冷却水ＷＣが移送され、再生器Ｇから凝縮器Ｃに送られた冷媒蒸気ＣＳを冷却する冷却管３０を備える。冷却水ＷＣの温度は、例えば冷却管の入口で３２℃、出口で３７℃である。

吸収ヒートポンプ１０１は、気液分離器１１と、気液分離器１１に接続され、気液分離器１１に補給水Ｗ１を移送する補給水移送管路７と、気液分離器１１から吸収器Ａの被加熱管２３に補給水Ｗ１を移送する補給水移送管路６と、被加熱管２３から気液分離器１１に補給水Ｗ１を移送して戻す補給水移送管路１０と、蒸気ヘッダ(蒸気配管)(図１に不図示)に接続され、気液分離器１１で分離した蒸気Ｓ(例えば、１７５℃)を蒸気ヘッダに供給する蒸気供給管路８とを備える。なお、吸収器Ａの被加熱管２３、補給水移送管路７、６、１０、気液分離器１１を含んで本発明の吸収部の被加熱側Ａ１が構成される。吸収器Ａの被加熱管２３、補給水移送管路７、６、１０、気液分離器１１を含めて以下蒸気発生部１４(被加熱側Ａ１)と称する。気液分離器１１は吸収器Ａ内に組み込んでもよいし、被加熱管２３と一体化して構成しても差し支えない。また、蒸気発生部１４の配管等にある程度の容積があれば、蒸気発生部１４に明確な気液分離器を設けなくてもよい。吸収器Ａの被加熱管２３を除いた箇所であり、吸収液ＡＬｉによる冷媒蒸気ＣＳの吸収が行われる箇所が加熱側Ａ２である。なお、蒸気ヘッダは既設配管である。

吸収器Ａの被加熱管２３と称している伝熱管では、管外に散布された溶液(吸収液ＡＬｉ)が蒸発器Ｅからの冷媒蒸気ＣＳを吸収して高温になり、管内の媒体(補給水Ｗ１)を加熱して蒸気Ｓを発生させている。被加熱管２３の管外表面は吸収器Ａの構成要素であり、また被加熱管２３の管内表面は蒸発器Ｅの構成要素である。

吸収ヒートポンプ１０１は、さらに、再生器Ｇと吸収器Ａとを繋ぎ、再生器Ｇで再生された濃溶液である吸収液ＡＬｉを吸収器Ａの吸収液スプレイ２２に移送する第１の吸収液移送管路としての吸収液移送管路２と、吸収器Ａと再生器Ｇとを繋ぎ、吸収器Ａに蓄積された希溶液である吸収液ＡＬｉを再生器Ｇの吸収液スプレイ２５に移送する第２の吸収液移送管路としての吸収液移送管路３と、凝縮器Ｃと蒸発器Ｅとを繋ぎ、凝縮器Ｃで凝縮した冷媒液ＣＬを蒸発器Ｅに移送する冷媒液移送管路５と、冷媒液移送管路５から分岐し凝縮器Ｃで凝縮した冷媒液ＣＬを蒸発器Ｅに移送する冷媒液移送管路９とを備える。

吸収ヒートポンプ１０１は、さらに、吸収液移送管路２を通って加熱側に移送される濃溶液である吸収液ＡＬｉと、吸収液移送管路３を通って被加熱側に移送される希溶液である吸収液ＡＬｉとの間で熱交換を行う溶液熱交換器Ｘ１と、補給水移送管路７を通って被加熱側に移送される補給水Ｗ１と、吸収液移送管路３を通って加熱側に移送される希溶液である吸収液ＡＬｉとの間で熱交換を行う溶液熱交換器Ｘ２とを備える。

吸収ヒートポンプ１０１は、さらに加熱側に温水ＷＨ３が移送され、被加熱側に補給水移送管路７を通って補給水Ｗ１が移送され、熱交換が行われる熱交換器Ｘ３を備える。

吸収液移送管路２には、溶液ポンプ１が設置され、溶液ポンプ１は再生器Ｇで再生された吸収液ＡＬｉを吸収器Ａに移送する。溶液ポンプ１は、溶液熱交換器Ｘ１の上流側に設置されている。冷媒液移送管路５には、冷媒ポンプ４が設置され、冷媒ポンプ４は凝縮器Ｃで凝縮された冷媒液ＣＬを蒸発器Ｅおよび吸収器Ａに移送する。補給水移送管路７には、給水ポンプ１２が設置され、給水ポンプ１２は補給水Ｗ１を蒸気発生部１４の気液分離器１１に移送する。補給水移送管路７の給水ポンプ１２の直下流側には、逆止弁３７が設置され、補給水Ｗ１が逆流するのを防止している。補給水移送管路６には、給水ポンプ１３が設置され、給水ポンプ１３は補給水Ｗ１を気液分離器１１から被加熱管２３に移送し、さらに補給水移送管路７を通って被加熱管２３から気液分離器１１に移送して戻し、補給水Ｗ１を循環させる。

冷媒液移送管路５の冷媒液移送管路９が分岐する分岐点の下流側には、蒸発器Ｅに移送する冷媒液ＣＬの流量を調整する冷媒供給弁Ｖ３が設置され、冷媒液移送配管９には吸収器Ａに移送する(混入する)冷媒液ＣＬの流量を調節する冷媒供給弁Ｖ２が設置されている。

蒸気発生部１４の気液分離器１１には、蒸気発生部１４の圧力を検出する圧力センサＰが設置され、下部に蓄積された補給水Ｗ１の液面レベルを検出する液面レベルセンサＬ３が設置されている。蒸気供給管路８には、供給する蒸気Ｓの圧力を調節する圧力調整装置としての蒸気弁Ｖ１が設置されている。蒸気供給管路８に、図に示すように、蒸気ヘッダ(図１に不図示)からの蒸気の逆流を防止する逆止弁３８を設置してもよい。逆止弁３８を設置すると、蒸気弁Ｖ１の作動に関係なく、確実に蒸気ヘッダからの蒸気の逆流を防止することができる。なお、最も簡単な圧力調整装置として逆止弁３８単独で構成されたものを採用してもよい。逆止弁３８の上流側蒸気圧は、逆止弁３８の下流側の蒸気圧よりも高く調整されることになる。温水ＷＨ１、ＷＨ２、ＷＨ３の温度は、例えば入口９０℃、出口８５℃とするとよい。

吸収ヒートポンプ１０１は、第１の制御装置としての制御装置２１を備える。液面レベルセンサＬ１からの、液面レベルを表す液面信号(不図示)は制御装置２１に送られ、制御装置２１から液面レベルを一定のレベルに保つよう回転数を制御する制御信号(不図示)がＶＶＶＦインバータ(不図示)に送られ、当該インバータが溶液ポンプ１を駆動するモータ(不図示)の電源を制御し、溶液ポンプ１の回転数を吸収器Ａの液面レベルが一定になるよう制御する(但し、図中、簡略化し制御信号が液面レベルセンサＬ１から溶液ポンプ１に送られるよう表されている）

液面レベルセンサＬ２からの、液面レベルを表す液面信号(不図示)は制御装置２１に送られ、制御装置２１から液面レベルを一定のレベルに保つよう冷媒液ＣＬの流量を制御する制御信号(不図示)が冷媒供給弁Ｖ３に送られ、冷媒供給弁Ｖ３の開度を蒸発器Ｅの液面レベルが一定になるよう制御する(図中、簡略化して、液面レベルセンサＬ２から冷媒供給弁Ｖ３に信号が送られるように記載)。

液面レベルセンサＬ３からの、液面レベルを表す液面信号(不図示)は制御装置２１に送られ、制御装置２１から液面レベルを一定のレベルに保つよう補給水Ｗ１の流量を制御する制御信号(不図示)が給水ポンプ１２に送られ(実際には前述のように不図示のインバータ)、給水ポンプ１２の回転数を気液分離器１１の液面レベルが一定になるよう制御する(図中、簡略化して、液面レベルセンサＬ３から給水ポンプ１２に信号が送られるように記載)。

圧力センサＰからの、圧力を表す圧力信号(図中、破線)は制御装置２１に送られ、制御装置２１から蒸気発生部１４の圧力が所定の値Ｐ１になるよう蒸気Ｓの供給量を制御する制御信号が(図中、破線)が蒸気弁Ｖ１に送られ、蒸気弁Ｖ１の開度を蒸気発生部１４の圧力が所定の値Ｐ１になるよう制御する。蒸気発生部１４の圧力が所定の値Ｐ１になるよう蒸気Ｓの供給量を制御する場合は、吸収ヒートポンプ１０１の蒸気発生能力は、定格流量の蒸気Ｓを発生するように設定されている(例えば、効率が最大の運転点)。このとき、温水ＷＨ１、ＷＨ２、ＷＨ３、冷却水ＷＣ、補給水Ｗ１は、それぞれ定格流量が供給されている。

蒸気発生部１４の圧力がＰ１より大きい値である所定の値Ｐ２を超えた場合は、制御装置２１から蒸気発生部１４の圧力が所定の値Ｐ２になるよう吸収器Ａに供給される冷媒液ＣＬの供給量を制御する制御信号が(図中、破線)が冷媒供給弁Ｖ２に送られ、冷媒供給弁Ｖ２の開度を蒸気発生部１４の圧力が所定の値Ｐ２になるよう制御する。

蒸気発生部１４の圧力が所定の値Ｐ２以下の場合には、典型的には冷媒供給弁Ｖ２の開度はゼロであり、冷媒供給弁Ｖ２は全閉である。蒸気発生部１４の圧力が第２の所定の値Ｐ２を超える場合には、典型的には蒸気弁Ｖ１の開度は１００％であり、蒸気弁Ｖ１は全開である。

第１の所定の値Ｐ１は、例えば、蒸気弁のＣｖ値を仮定し想定される運転範囲の中で蒸気弁の開度が最大になるときと最小になるときを求め、求めた開度が選択した蒸気弁の安定調節範囲内であるようなＣｖ値の蒸気弁を選択し、吸収ヒートポンプの通常運転時における選択した蒸気弁の圧力損出を求め、蒸気ヘッダの圧力に求めた圧力損出を加えた値とするとよい。例えば、蒸気ヘッダ圧(絶対圧)が０．８ＭＰａの場合、Ｐ１の値は０．８５ＭＰａとするとよい。また、Ｐ１は蒸気弁Ｖ１の下流側圧力＋α(αは、蒸気弁Ｖ１により生じる圧力低下で蒸気弁Ｖ１の圧力調節が適切に行える正の値)としてもよい。

第２の所定の値Ｐ２は、第１の所定の値Ｐ１よりわずかに(例えば、制御系のデッドバンド分以上の値)大きい値とするとよい。例えば、蒸気ヘッダ圧(絶対圧)が０．８ＭＰａで第１の所定の値が０．８５ＭＰａの場合、Ｐ２の値は０．８７ＭＰａとするとよい。あるいは、蒸気発生部１４の強度上の設計圧よりも低い圧力に設定するようにしてもよい。たとえば、蒸気発生部１４の設計圧１．０ＭＰａに対し設定圧０．９ＭＰａとすることができる。

温水ＷＨ１、温水ＷＨ２、温水ＷＨ３は、並列に供給(同じ供給源からの温水でもよいし、別々の供給源からの温水でもよい)されるとして説明したが、同一温水の直列、あるいは一部並列、一部直列に供給してもよい。

次に、本第１の実施の形態の作用を図１、図２を参照して説明する。図２は、吸収液および冷媒の状態を示す線図であり、縦軸が圧力、横軸が温度である。
吸収器Ａを出た希溶液である吸収液ＡＬｉ(状態は、図２中、Ｂ２の位置)は、吸収液移送管路３により移送され、溶液熱交換器Ｘ２を通過することにより補給水Ｗ１により冷却され(吸収液ＡＬｉの状態は、図２中、Ｂ８の位置)、次に溶液熱交換器Ｘ１を通過することにより、再生器Ｇから吸収器Ａに移送される濃溶液である吸収液ＡＬｉにより冷却され(吸収液移送管路３を通る吸収液ＡＬｉの状態は、図２中、Ｂ９の位置)、さらに再生器Ｇの吸収液スプレイ２５に移送される。

吸収液ＡＬｉは、吸収液スプレイ２５から再生器G内に散布され(吸収液ＡＬｉの状態は、図２中、Ｂ５の位置)、散布された吸収液ＡＬｉは加熱管２６を介して温水ＷＨ２に加熱され、吸収液ＡＬｉに吸収されていた冷媒は冷媒蒸気ＣＳとして蒸発し、再生された濃溶液である吸収液ＡＬｉは再生器Ｇの底部に蓄積する。

濃溶液となった吸収液ＡＬｉ(状態は、図２中、Ｂ４の位置)は、吸収液移送管路２を通り吸収器Ａの吸収液スプレイ２２に移送される。吸収液移送管路２を通る間、溶液ポンプ１により昇圧され、その後溶液熱交換器Ｘ１で、吸収器Ａから再生器Ｇに移送される希溶液である吸収液ＡＬｉに加熱され(吸収液移送管路２を通る吸収液ＡＬｉの状態は、図２中、Ｂ７の位置)、吸収器Ａの吸収液スプレイ２２に移送される。

吸収器Ａで、吸収液スプレイ２２から吸収器Ａ内に散布された濃溶液である吸収液ＡＬｉ(吸収液ＡＬｉの状態は、図２中、Ｂ６の位置)は、蒸発器Ｅで蒸発した冷媒蒸気ＣＳを吸収し、被加熱管２３を通る補給水Ｗ１を加熱し、吸収器Ａの底部に蓄積する(吸収液ＡＬｉの状態は、図２中、Ｂ２の位置)。

溶液ポンプ１は、吸収器Ａに蓄積する吸収液ＡＬｉの液面レベルが一定となるような流量の吸収液ＡＬｉを再生器Ｇから吸収器Ａに移送するよう制御装置２１によって回転数が制御される。このような制御が行われるのは、吸収器Ａと再生器Ｇの冷媒蒸気圧の差が大きく、吸収液ＡＬｉによる液シールで冷媒蒸気ＣＳの混入を防げないためである。吸収器Ａから再生器Ｇに戻る吸収液量に見合う吸収液ＡＬｉを送り込み、吸収器Ａの液面を保っている（吸収液ＡＬｉの液面制御で冷媒蒸気ＣＳの流出を防止）。

再生器Ｇで蒸発した冷媒蒸気ＣＳは凝縮器Ｃに送られ、冷媒蒸気ＣＳは凝縮器Ｃで冷却管３０を通る冷却水ＷＣにより冷却され凝縮して冷媒液ＣＬ(状態は、図２中、Ｄ１の位置)となる。凝縮器Ｃの冷媒液ＣＬは、冷媒液移送管路５を通り、冷媒ポンプ４により昇圧され、冷媒供給弁Ｖ３により流量を制御されて、蒸発器Ｅに送られる。冷媒供給弁Ｖ２が閉じているときは、冷媒液ＣＬは凝縮器Ｃから直接吸収器Ａに送られることはない。

蒸発器Ｅに送られた冷媒液ＣＬは、蒸発器Ｅ下部に蓄積し加熱管２８を通る温水ＷＨ１により加熱されて(冷媒の状態は、図２中、Ｄ２の位置)蒸発する。蒸発した冷媒蒸気ＣＳは吸収器Ａに送られ、吸収器Ａで吸収液ＡＬｉに吸収される。

冷媒供給弁Ｖ２が開いているときは、凝縮器Ｃから冷媒液移送管路５に送られた冷媒液ＣＬは冷媒液移送管路５から分岐する冷媒液移送管路９を通って吸収器Ａに送られる。吸収液ＡＬｉが一部冷媒液ＣＬと混合することにより、吸収液ＡＬｉの濃度が下がって吸収能力が低下し、吸収液ＡＬｉに吸収される冷媒蒸気ＣＳの量が減少し、吸収器Ａでの発熱量が減少し、補給水Ｗ１に与えられる熱量が減少するため蒸気発生部１４での蒸気Ｓの発生量が減少する。

冷媒供給弁V３は、蒸発器Eに蓄積する冷媒液ＣＬの液面レベルが一定になるような量の冷媒液ＣＬが凝縮器Cから蒸発器Eに移送されるように、制御装置２１によって開度が制御される。このような制御が行われるのは、冷媒液の蒸発した量を補給するためであり、また蒸発器Eでの冷媒液ＣＬの液面レベルを加熱管２８の上方とし加熱管２８が冷媒液ＣＬに完全に浸るようにし、十分な冷媒蒸気ＣＳが発生するようにするためでもある。なお、蒸発器は図示するものとは相違するが、散布式であってもよい。

補給水移送管路７に供給された補給水Ｗ１は、給水ポンプ１２により昇圧され、蒸気発生部１４の気液分離器１１に移送される。給水ポンプ１２を出た補給水Ｗ１は、熱交換器Ｘ３で温水ＷＨ３により加熱され、さらに溶液熱交換器Ｘ２で吸収器Ａから再生器Ｇに移送される吸収液ＡＬｉにより加熱され、蒸気発生部１４の気液分離器１１に移送される。

蒸気発生部１４に供給される補給水Ｗ１の流量は、気液分離器１１内に蓄積される補給水Ｗ１の液面レベルが一定になるように、制御装置２１により給水ポンプ１２の回転数を制御することにより調節される。気液分離器１１の補給水Ｗ１の液面レベルを一定に調節するのは、蒸気Ｓとして供給され失われた補給水Ｗ１に見合う分を気液分離器１１に補給するためである。

気液分離器１１に移送された補給水Ｗ１は、補給水移送管路６を通り、給水ポンプ１３により昇圧され吸収器Ａの被加熱管２３に送られ、吸収器Ａで冷媒蒸気ＣＳを吸収する吸収液ＡＬｉの吸収熱により加熱され、蒸気Ｓを発生させ、補給水移送管路１０を通り、気液分離器１１に戻り、蒸気と液を分離する。発生した蒸気Ｓは、蒸気供給管路８を通り、制御装置２１により制御される蒸気弁Ｖ１により蒸気発生部１４の圧力が第１の所定の圧力Ｐ１になるように流量調節されて、蒸気ヘッダ(図１に不図示)に供給される。

蒸気発生部１４の圧力が所定の圧力Ｐ１になるように制御されるのは、蒸気発生部１４の圧力が蒸気ヘッダ(図１に不図示)の圧力より高い圧力に制御し、蒸気発生部１４の圧力を常に蒸気ヘッダの圧力より一定の圧力だけ高い圧力とし、吸収ヒートポンプ１０１で発生した蒸気Ｓが常に蒸気ヘッダに供給されるようにし、負荷(図１に不図示)側に安定して蒸気Ｓが供給されるようにするためである。

制御装置２１によって以下の制御が行われる。すなわち、蒸気発生部１４の圧力がＰ１より低くなると蒸気弁Ｖ１の開度を小さくして、蒸気発生部１４から蒸気ヘッダ(図１に不図示)に供給される蒸気Ｓの量を減少させて蒸気発生部１４の圧力が上昇するようにする。一方、蒸気発生部１４の圧力がＰ１より高くなると蒸気弁Ｖ１の開度を大きくして、蒸気発生部１４から蒸気ヘッダに供給される蒸気Ｓの量を増加させて蒸気発生部１４の圧力が下降するようにする。

蒸気発生部１４の圧力がＰ２以下の場合、冷媒供給弁Ｖ２は閉になっている。蒸気発生部１４の圧力がＰ２を超えた場合、冷媒供給弁Ｖ２を開にし、凝縮器Ｃの冷媒液ＣＬを吸収器Ａに送り、吸収器Ａの吸収液ＡＬｉの濃度を下げ、吸収器Ａの能力を下げ、吸収器Ａの吸収液ＡＬｉから被加熱管２３を介して補給水Ｗ１に与えられる熱量を減少させ、被加熱管２３で発生する蒸気Ｓの量を減少させ、蒸気発生部１４の圧力を減少させることができる。蒸気発生部１４の圧力がＰ２を超える場合とは、例えば、蒸気ヘッダ(図１に不図示)に吸収ヒートポンプ１０１のみから蒸気Ｓが供給され、蒸気ヘッダに接続された負荷が必要とする蒸気量が、吸収ヒートポンプ１０１が発生する蒸気量より少ない場合である。

吸収ヒートポンプ１０１の蒸気発生能力を制御するため、再生器Gの加熱管２６に移送する温水ＷＨ２の流量を調節する、流量調節弁(不図示)を設置し、制御装置２１で当該流量調節弁を制御し、再生器Gの能力を制御してもよい。温水WH２を加熱管２６に移送する給水ポンプ(不図示)の回転数を制御装置２１で制御することにより加熱管２６への温水ＷＨ２の流量を調節するようにしてもよい。温水ＷＨ２の流量を制御することにより再生器Ｇにおける加熱能力を調節して、再生器Ｇの吸収液濃度を調整し、再生器Ｇから吸収器Ａに移送される吸収液ＡＬｉの濃度を制御し、吸収器Ａにおける冷媒蒸気吸収能力を制御することで、吸収ヒートポンプ１０１の蒸気発生能力を制御することができる。蒸気発生部１４の圧力がＰ２を超えた場合、温水ＷＨ２の流量を減少させ、蒸気発生部１４の圧力がＰ２以下になった場合は、温水ＷＨ２の流量の減少をやめるようにするとよい。すなわち、蒸気発生部１４が目標圧力Ｐ２になるように、温水ＷＨ２の流量を制御する(蒸気発生部１４の圧力がＰ２以下のとき、温水ＷＨ２の流量は、全流量すなわち定格流量となっている)。

吸収ヒートポンプ１０１の蒸気発生能力を制御するため、凝縮器Cの冷却管３０に移送する冷却水ＷＣの流量を調節する、流量調節弁(不図示)を設置し、制御装置２１で当該流量調節弁を制御し、凝縮器Ｃの能力を制御してもよい。冷却水ＷＣを冷却管３０に移送する給水ポンプ(不図示)の回転数を制御装置２１で制御することにより冷却管３０への冷却水ＷＣの流量を調節するようにしてもよい。冷却水ＷＣの流量を制御することにより凝縮される冷媒蒸気ＣＳの量を制御し、すなわち再生器Gの吸収液ＡＬｉからの冷媒量を調節して吸収液濃度を制御し、吸収ヒートポンプ１０１の蒸気発生能力を制御することができる。蒸気発生部１４の圧力がＰ２を超えた場合、冷却水ＷＣの流量を減少させ、蒸気発生部１４の圧力がＰ２以下になった場合、冷却水ＷＣの流量の減少をやめるようにするとよい。すなわち、蒸気発生部１４が目標圧力Ｐ２になるように、冷却水ＷＣの流量を制御する(蒸気発生部１４の圧力がＰ２以下のとき、冷却水ＷＣの流量は、全流量すなわち定格流量となっている)。

吸収ヒートポンプ１０１の蒸気発生能力を制御するため、吸収器Aの被加熱管２３に移送する補給水Ｗ１の流量を調節する流量調節弁(不図示)を補給水供給管路６に設置し、制御装置２１で当該流量調節弁を制御し、吸収器Aの能力を制御してもよい。補給水Ｗ１を被加熱管２３に移送する給水ポンプ(不図示)の回転数を制御装置２１で制御することにより被加熱管２３への補給水Ｗ１の流量を調節するようにしてもよい。補給水Ｗ１の流量を制御することにより吸収器Ａの被加熱管２３の伝熱能力を制御し、吸収ヒートポンプ１０１の蒸気発生能力を制御することができる。蒸気発生部１４の圧力がＰ２を超えた場合、被加熱管２３に供給される補給水Ｗ１の流量を減少させて伝熱能力を低下させ、蒸気発生部１４の圧力がＰ２以下になった場合、被加熱管２３に供給される補給水Ｗ１の流量の減少をやめるようにするとよい。すなわち、蒸気発生部１４が目標圧力Ｐ２になるように、補給水Ｗ１の流量を制御する（蒸気発生部１４の圧力がＰ２以下のとき、補給水Ｗ１の流量は、全流量すなわち定格流量となっている）。

吸収ヒートポンプ１０１の蒸気発生能力を制御するため、蒸発器Eの加熱管２８に移送する温水ＷＨ１の流量を調節する流量調節弁(不図示)を設置し、制御装置２１で当該流量調節弁を制御し、蒸発器Eの能力を制御してもよい。温水WＨ１を加熱管２８に移送する給水ポンプ(不図示)の回転数を制御装置２１で制御することにより加熱管２８への温水ＷＨ１の流量を調節するようにしてもよい。温水ＷＨ１の流量を制御することにより蒸発器Eから吸収器Ａに移送される冷媒蒸気ＣＳの温度と量を制御し、吸収器Ａでの吸収液の吸収能力を制御し、吸収ヒートポンプ１０１の蒸気発生能力を制御することができる。蒸気発生部１４の圧力がＰ２を超えた場合、温水ＷＨ１の流量を減少させ、蒸気発生部１４の圧力がＰ２以下になった場合、温水ＷＨ１の流量の減少をやめるようにするとよい。すなわち、蒸気発生部１４が目標圧力Ｐ２になるように、温水ＷＨ１の流量を制御する（蒸気発生部１４の圧力がＰ２以下のとき、温水ＷＨ１の流量は、全流量すなわち定格流量である）。

吸収ヒートポンプ１０１の蒸気発生能力を制御するため、再生器Ｇの加熱管２６への吸収液ＡＬｉを一部バイパス(バイパス管路は不図示)(バイパス先は、再生器Ｇ内下部の溶液蓄積部とするとよい)し、加熱管２６への散布量（供給量）を制御するようにしてもよい。これは再生器Ｇの溶液加熱能力を制御することになる。吸収液バイパス量を増加させることは、再生器Ｇへの供給量を減少させることに等しく、再生器Ｇで再生される濃溶液である吸収液ＡＬｉの濃度を下げることになり、再生器Ｇの能力を低下させる。吸収液バイパス量を減少させることは、再生器Ｇへの供給量を増加させることに等しく、再生器Ｇで再生される濃溶液である吸収液ＡＬｉの濃度を上げることになり、再生器Ｇの能力を高める。蒸気発生部１４の圧力が第２の所定の圧力Ｐ２を超えた場合、再生器Ｇにおける吸収液ＡＬｉのバイパス量を増加させ、蒸気発生部１４の圧力が第２の所定の圧力Ｐ２以下になった場合、再生器Ｇにおける吸収液ＡＬｉのバイパス量の増加をやめるようにするとよい。すなわち、蒸気発生部１４が目標圧力Ｐ２になるように、再生器Ｇの吸収液バイパス量を制御する（蒸気発生部１４の圧力がＰ２以下のとき、バイパス量はゼロに等しい）。

吸収ヒートポンプ１０１の蒸気発生能力を制御するため、吸収器Ａの被加熱管２３への吸収液を一部バイパスし（バイパス路は不図示）、被加熱管２３への散布量（供給量）を制御してもよい。これは吸収器Ａへの吸収液ＡＬｉの供給量を制御することに相当し、吸収器Ａの能力を制御することになる。バイパス量を減少させることは、吸収器Ａへの供給量を増加させることに等しく、吸収器Ａの能力を増加させる。バイパス量を増加させることは、吸収器Ａへの供給量を減少させることに等しく、吸収器Ａの能力を減少させる。蒸気発生部１４の圧力が第２の所定の圧力を超えた場合、吸収器Ａの被加熱管２３への吸収液ＡＬｉのバイパス量を増加させ蒸気発生部１４の圧力が第２の所定の圧力Ｐ２以下になった場合、被加熱管２３への吸収液ＡＬｉのバイパス量増加をやめるようにするとよい。すなわち、蒸気発生部１４が目標圧力Ｐ２になるように、吸収器Ａの吸収液バイパス量を制御する（蒸気発生部１４の圧力がＰ２以下のとき、バイパス量はゼロに等しい）。

本実施の形態において、凝縮器Ｃから蒸発器Ｅへ移送する冷媒液ＣＬの流量を、蒸発器Ｅに蓄積した冷媒液ＣＬの液面レベルが一定になるように制御せずに、吸収ヒートポンプ１０１の蒸気発生能力を制御するため、凝縮器Ｃから蒸発器Ｅに冷媒液ＣＬを移送する冷媒液移送管路５に、冷媒液ＣＬの流量を調節する流量調節弁(不図示)を設置し、制御装置２１で当該流量調節弁を制御し、蒸発器Ｅの能力を制御してもよい。蒸発器Ｅへ移送する冷媒液ＣＬの流量を増加すると蒸発器Ｅで蒸発する冷媒蒸気ＣＳの流量が増加し、蒸発器Ｅの能力を増加させることができる。蒸発器Ｅへ移送する冷媒液ＣＬの流量を減少させると、蒸発器Ｅで蒸発する冷媒蒸気ＣＳの流量が減少し、蒸発器Ｅの能力を減少させることができる。蒸気発生部１４の圧力が第２の所定の圧力Ｐ２を超えた場合、蒸発器Ｅに移送される冷媒液ＣＬの流量を減少させ、蒸気発生部１４の圧力が第２の所定の圧力Ｐ２以下になった場合、蒸発器Ｅに移送される冷媒液ＣＬの流量の減少をやめるようにするとよい。すなわち、蒸気発生部１４が目標圧力Ｐ２になるように、冷媒液ＣＬの流量を制御する（蒸気発生部１４の圧力がＰ２以下のとき、冷媒液ＣＬの流量は、全流量すなわち定格流量である）。

蒸発器Ｅ、吸収器Ａの能力を制御した場合、吸収器Ａに吸収液ＡＬｉの過濃縮が生じる場合があるので、この場合は冷媒液ＣＬを蒸発器Ｅから吸収器Ａに供給し、結晶防止が必要となる。吸収液ＡＬｉ(溶液)の概略濃度は、凝縮器Ｃに溜まる冷媒液量（すなわち、レベル高さ）で知ることができる。分離された冷媒が多いことは、溶液濃度が高まっていることである。液位が上昇したときは溶液濃度が高くなっていることを知ることができ、凝縮器Ｃの液位の異常上昇で過濃縮を判断する。また、溶液の概略濃度は、再生器Ｇに溜まる吸収液量（すなわち、レベル高さ）で知ることもできる。液位が低下したときは分離した冷媒が多く、濃度が高くなっていることを知ることができる。再生器Ｇの液位の異常低下で過濃縮を判断する。

図３は、本第２の実施の形態の吸収ヒートポンプ１０２の構成を示すフローシートである。以下、吸収ヒートポンプ１０１(図１)との構成の相違について述べ、構成が同じ点については確認的に記載するもの以外説明を省略する。吸収ヒートポンプ１０１(図１)では、吸収器Ａ(図１)は一つであり、蒸発器Ｅ(図１)も一つであるが、吸収ヒートポンプ１０２では、吸収器は高温吸収器ＡＨと低温吸収器ＡＬとを含んで構成され、蒸発器は高温蒸発器ＥＨと低温蒸発器ＥＬとを含んで構成される。

高温吸収器ＡＨは、吸収器Ａと同様に構成され、吸収液スプレイ２２Ｈと、被加熱管２３Ｈと、液面レベルセンサＬ１Ｈとを備える。
低温吸収器ＡＬは、吸収器Ａと同様に構成され、吸収液スプレイ２２Ｌと、液面レベルセンサＬ１Ｌとを備え、低温吸収器ＡＬには被加熱管２３Ｌが設置されている。但し、被加熱管２３Ｌには補給水Ｗ１ではなく後述の冷媒液ＣＬが移送され、冷媒液ＣＬは吸収液ＡＬｉによって加熱されて冷媒蒸気ＣＳを発生する。すなわち、被加熱管２３Ｌの被加熱側が高温蒸発器ＥＨの一部を構成する。

高温蒸発器ＥＨは、被加熱管２３Ｌの被加熱側と気液分離器１５とを含んで構成される。気液分離器１５は、液面レベルセンサＬ２Ｈを備え、必要によっては図に示すように気液分離効果を上げるためにバッフル板３９Ｈを内部に備える。冷媒液ＣＬは、気液分離器１５から被加熱管２３Ｌに供給されて、冷媒蒸気ＣＳを発生する。本図では、低温蒸発器ＥＬでは、後述の加熱管２８Ｌの外側で冷媒が蒸発し、外側の缶胴が気液分離器の役目も果たしているのに対し、高温蒸発器ＥＨでは被加熱管２３Ｌの内側で冷媒蒸気ＣＳが発生し、被加熱管２３Ｌの内側容積が小さいために、気液分離器１５を被加熱管２３Ｌとは別の容器として構成している。
低温蒸発器ＥＬは、蒸発器Ｅと同様に構成され、加熱管２８Ｌと、液面レベルセンサＬ２Ｌとを備える。

吸収ヒートポンプ１０２の補給水移送管路６と、補給水移送管路１０とは、高温吸収器ＡＨの被加熱管２３Ｈに接続されている。高温吸収器ＡＨの被加熱管２３Ｈ、補給水移送管路７、６、１０、気液分離器１１を含んで本発明の吸収部の被加熱側が構成される。

本実施の形態の２段式ヒートポンプ１０２では最も高温である高温吸収器ＡＨから蒸気Ｓを取り出すように構成している。多段式ヒートポンプの場合は、最も高温である吸収器から蒸気を取り出すように構成するとよい。

吸収ヒートポンプ１０２は、再生器Ｇと高温吸収器ＡＨとを繋ぎ、再生器Ｇで再生された濃溶液である吸収液ＡＬｉを高温吸収器ＡＨの吸収液スプレイ２２Ｈに移送する第１の吸収液移送管路としての吸収液移送管路２と、高温吸収器ＡＨと低温吸収器ＡＬとを繋ぎ、高温吸収器ＡＨに蓄積された中間濃度溶液である吸収液ＡＬｉを低温吸収器ＡＬの吸収液スプレイ２２Ｌに移送する第２の吸収液移送管路としての吸収液移送管路３Ｈと、低温吸収器ＡＬと再生器Ｇとを繋ぎ、低温吸収器ＡＬに蓄積された希溶液である吸収液ＡＬｉを再生器Ｇの吸収液スプレイ２５に移送する第２の吸収液移送管路としての吸収液移送管路３Ｌと、凝縮器Ｃと気液分離器１５とを繋ぎ、凝縮器Ｃで凝縮した冷媒液ＣＬを気液分離器１５に移送する冷媒液移送管路５と、冷媒液移送管路５から分岐し凝縮器Ｃで凝縮した冷媒液ＣＬを低温蒸発器ＥＬに移送する冷媒液移送管路５Ｌと、気液分離器１５と低温吸収器ＡＬに設置された被加熱管２３Ｌとを繋ぎ、気液分離器１５に蓄積した冷媒液ＣＬを被加熱管２３Ｌに移送する冷媒液移送管路４０と、低温吸収器ＡＬに設置された被加熱管２３Ｌと気液分離器１５とを繋ぎ、被加熱管２３Ｌを出た冷媒液ＣＬを含む冷媒蒸気ＣＳを気液分離器１５に戻す冷媒液移送管路４１とを備える。

冷媒液移送管路５は、冷媒液移送管路５Ｌが分岐する分岐点の上流側で、冷媒液移送管路５を通る冷媒液ＣＬが、再生器Ｇから凝縮器Ｃに送られる冷媒蒸気ＣＳによって加熱されるよう構成されている。再生器Ｇで加熱された吸収液ＡＬｉからは、吸収液ＡＬｉと同じ温度の冷媒蒸気ＣＳが発生するが、この温度は凝縮器Ｃの温度より高温であり、再生器Ｇの熱源の温度に近い過熱蒸気になっているので、凝縮器Ｃを出る冷媒液ＣＬを加熱することができる。再生器Ｇから凝縮器Ｃに向かう冷媒蒸気ＣＳが冷媒液移送管路５を通る冷媒液ＣＬにより凝縮された場合、凝縮により生じた冷媒液ＣＬは邪魔板４３によって再生器Ｇには流れず凝縮器Ｃに流れるよう凝縮器Ｃが構成されている。

吸収ヒートポンプ１０２は、さらに、吸収液移送管路２を通って被加熱側に移送される濃溶液である吸収液ＡＬｉと、吸収液移送管路３Ｌを通って加熱側に移送される希溶液である吸収液ＡＬｉとの間で熱交換を行う溶液熱交換器Ｘ１と、補給水移送管路７を通って被加熱側に移送される補給水Ｗ１と、吸収液移送管路３Ｌを通って加熱側に移送される希溶液である吸収液ＡＬｉとの間で熱交換を行う溶液熱交換器Ｘ２と、吸収液移送管路３Ｈを通って加熱側に移送される中間濃度溶液である吸収液ＡＬｉと、溶液熱交換器Ｘ２を出た後補給水移送管路７を通って被加熱側に移送される補給水Ｗ１との間で熱交換を行う溶液熱交換器Ｘ５と、溶液熱交換器Ｘ１を出た後吸収液移送管路２を通って被加熱側に移送される濃溶液である吸収液ＡＬｉと、溶液熱交換器Ｘ５を出た後吸収液移送管路３Ｈを通って加熱側に移送される希溶液である吸収液ＡＬｉとの間で熱交換を行う溶液熱交換器Ｘ４とを備える。

吸収ヒートポンプ１０２は、さらに加熱側に温水ＷＨ３が移送され、被加熱側に補給水移送管路７を通って補給水Ｗ１が移送され、熱交換が行われる熱交換器Ｘ３と、加熱側に温水ＷＨ４が移送され、被加熱側に冷媒液移送管路５を通って冷媒液ＣＬが移送され、熱交換が行われる溶液熱交換器Ｘ６とを備える。温水ＷＨ４の温度は、例えば入口９０℃、出口８５℃とするとよい。なお、補給水Ｗ１は、熱交換器Ｘ３の上流側で、凝縮器Ｃの冷媒蒸気ＣＳなどで加熱してもよい。

吸収液移送管路２に設置された溶液ポンプ１は、再生器Ｇで再生された吸収液ＡＬｉを高温吸収器ＡＨに移送する。冷媒液移送管路５に設置された冷媒ポンプ４は、凝縮器Ｃで凝縮された冷媒液ＣＬを高温蒸発器ＥＨおよび低温蒸発器ＥＬに移送する。補給水移送管路６に設置された給水ポンプ１３は、補給水Ｗ１を気液分離器１１から被加熱管２３Ｈに移送しさらに被加熱管２３Ｈで蒸気Ｓを発生させて気液分離器１１に移送し、補給水Ｗ１を循環させる。

吸収ヒートポンプ１０２は、冷媒液移送管路５の冷媒ポンプ４の直下流側と、吸収液移送管路２の溶液ポンプ１の直上流側を繋ぎ、冷媒液移送管路５の冷媒液ＣＬを吸収液移送管路２に移送する(混入する)冷媒液移送管路４２を備える。冷媒液移送管路４２には、冷媒液移送管路４２を流れる冷媒液ＣＬの流量を調整する冷媒供給弁Ｖ２が設置されている。

吸収液移送管路３Ｈの溶液熱交換器Ｘ４下流には吸収液スプレイ２２Ｌに移送される吸収液ＡＬｉの流量を調節する吸収液供給弁Ｖ４が設置されている。

液面レベルセンサＬ１Ｈからの、液面レベルを表す液面信号(不図示)は制御装置２１に送られ、制御装置２１から液面レベルを一定のレベルに保つよう回転数を制御する制御信号(不図示)がＶＶＶＦインバータ(不図示)に送られ、当該インバータが溶液ポンプ１を駆動するモータ(不図示)の電源を制御し、溶液ポンプ１の回転数を高温吸収器ＡＨの液面レベルが一定になるよう制御する(但し、図中簡略化し、液面レベルセンサＬ１Ｈから制御信号が溶液ポンプ１に送られるよう記載)。

液面レベルセンサＬ１Ｌからの、液面レベルを表す液面信号(不図示)は制御装置２１に送られ、制御装置２１から低温吸収器ＡＬの液面レベルを一定のレベルに保つよう高温吸収器ＡＨから低温吸収器ＡＬに移送する吸収液ＡＬｉの流量を制御する制御信号(不図示)が吸収液供給弁Ｖ４に送られる(図中、簡略化して、液面レベルセンサＬ１Ｌから吸収液供給弁Ｖ４に信号が送られるように記載)。

液面レベルセンサＬ２Ｈからの、液面レベルを表す液面信号(不図示)は制御装置２１に送られ、制御装置２１から液面レベルを一定のレベルに保つよう冷媒液ＣＬの流量を制御する制御信号(不図示)が冷媒供給弁Ｖ３Ｈに送られ、冷媒供給弁Ｖ３Ｈの開度を高温蒸発器ＥＨの液面レベルが一定になるよう制御する(図中、簡略化して、液面レベルセンサＬ２Ｈから冷媒供給弁Ｖ３Ｈに信号が送られるように記載)。

液面レベルセンサＬ２Ｌからの、液面レベルを表す液面信号(不図示)は制御装置２１に送られ、制御装置２１から液面レベルを一定のレベルに保つよう冷媒液ＣＬの流量を制御する制御信号(不図示)が冷媒供給弁Ｖ３Ｌに送られ、冷媒供給弁Ｖ３Ｌの開度を低温蒸発器ＥＬの液面レベルが一定になるよう制御する(図中、簡略化して、液面レベルセンサＬ２Ｌから冷媒供給弁Ｖ３Ｌに信号が送られるように記載)。

蒸気発生部１４の圧力がＰ１より大きい値である所定の値Ｐ２を超えた場合は、制御装置２１から蒸気発生部１４の圧力が所定の値Ｐ２になるよう冷媒液移送管路５から吸収液移送管路２に供給される(混入される)冷媒液ＣＬの供給量を制御する制御信号が(図中、破線)が冷媒供給弁Ｖ２に送られ、冷媒供給弁Ｖ２の開度を蒸気発生部１４の圧力が所定の値Ｐ２になるよう制御する。蒸気発生部１４の圧力が所定の値Ｐ２以下の場合には、典型的には冷媒供給弁Ｖ２の開度はゼロである。

次に、本第２の実施の形態の作用を図３、図４を参照して説明する。図４は、吸収液および冷媒の状態を示す線図であり、縦軸が圧力、横軸が温度である。
高温吸収器ＡＨを出た中間溶液である吸収液ＡＬｉ(状態は、図４中、Ｂ２Ｈの位置)は、吸収液移送管路３Ｈにより移送され、溶液熱交換器Ｘ５を通過し補給水Ｗ１により冷却され(吸収液ＡＬｉの状態は、図４中、Ｂ１１の位置)、次に溶液熱交換器Ｘ４を通過することにより、再生器Ｇから高温吸収器ＡＨに移送される濃溶液である吸収液ＡＬｉにより冷却され(吸収液ＡＬｉの状態は、図４中、Ｂ１２の位置)、吸収液供給弁Ｖ４により流量が制御され、さらに低温吸収器ＡＬの吸収液スプレイ２２Ｌに移送される。吸収液供給弁Ｖ４による流量制御は、低温吸収器ＡＬに一定レベルの吸収液ＡＬｉが蓄積するように行われる。

吸収液ＡＬｉは、吸収液スプレイ２２Ｌから低温吸収器ＡＬ内に散布され(吸収液ＡＬｉの状態は、図４中、Ｂ６Ｌの位置)、散布された吸収液ＡＬｉは低温蒸発器ＥＬで蒸発した冷媒蒸気ＣＳを吸収し、被加熱管２３Ｌ(被加熱管２３Ｌの被加熱側は高温蒸発器ＥＨ)を介して、気液分離器１５を出て気液分離器１５に戻る冷媒液ＣＬを加熱し、低温吸収器ＡＬの底部に蓄積する。

低温吸収器ＡＬを出た希溶液である吸収液ＡＬｉ(状態は、図４中、Ｂ２Ｌの位置)は、吸収液移送管路３Ｌにより移送され、溶液熱交換器Ｘ２を通過することにより補給水Ｗ１により冷却され(吸収液ＡＬｉの状態は、図４中、Ｂ１３の位置)、次に溶液熱交換器Ｘ１を通過することにより、再生器Ｇから高温吸収器ＡＨに移送される濃溶液である吸収液ＡＬｉにより冷却され(吸収液移送管路３Ｌを通る吸収液ＡＬｉの状態は、図４中、Ｂ１４の位置)、さらに再生器Ｇの吸収液スプレイ２５に移送される。

吸収液ＡＬｉは、吸収液スプレイ２５から再生器G内に散布され(吸収液ＡＬｉの状態は、図４中、Ｂ５の位置)、散布された吸収液ＡＬｉは加熱管２６を介して温水ＷＨ２に加熱されて、吸収液ＡＬｉに吸収されていた冷媒は冷媒蒸気ＣＳとして蒸発し、再生された濃溶液である吸収液ＡＬｉは再生器Ｇの底部に蓄積する。

濃溶液となった吸収液ＡＬｉ(状態は、図４中、Ｂ４の位置)は、吸収液移送管路２を通り高温吸収器ＡＨの吸収液スプレイ２２Ｈに移送される。吸収液移送管路２を通る間、溶液ポンプ１により昇圧され、その後溶液熱交換器Ｘ１で、低温吸収器ＡＬから再生器Ｇに移送される希溶液である吸収液ＡＬｉに加熱され(吸収液移送管路２を通る吸収液ＡＬｉの状態は、図４中、Ｂ７の位置)、さらに溶液熱交換器Ｘ４で高温吸収器ＡＨから低温吸収器ＡＬに移送される吸収液ＡＬｉにより加熱され(吸収液移送管路２を通る吸収液ＡＬｉの状態は、図４中、Ｂ１０の位置)、高温吸収器ＡＨの吸収液スプレイ２２Ｈに移送される。

高温吸収器ＡＨで、吸収液スプレイ２２Ｈから高温吸収器ＡＨ内に散布された濃溶液である吸収液ＡＬｉ(吸収液ＡＬｉの状態は、図４中、Ｂ６Ｈの位置)は、気液分離器１５で分離した冷媒蒸気ＣＳを吸収し、被加熱管２３Ｈを通る補給水Ｗ１を加熱し、高温吸収器ＡＨの底部に蓄積する(吸収液ＡＬｉの状態は、図４中、Ｂ２Ｈの位置)。

溶液ポンプ１は、高温吸収器ＡＨに蓄積する吸収液ＡＬｉの液面レベルが一定となるような流量の吸収液ＡＬｉを再生器Ｇから高温吸収器ＡＨに移送するよう制御装置２１によって回転数が制御される。このような制御が行われるのは、高温吸収器ＡＨから低温吸収器ＡＬに送られ、高温吸収器ＡＨで減少した吸収液ＡＬｉの量に見合う量の吸収液ＡＬｉを再生器Ｇから高温吸収器ＡＨに移送するためである。

再生器Ｇで蒸発した冷媒蒸気ＣＳは凝縮器Ｃに送られ、冷媒液移送管路５を通る冷媒液ＣＬに冷却され、さらに凝縮器Ｃで冷却管３０を通る冷却水ＷＣにより冷却され凝縮して冷媒液ＣＬとなる(冷媒液ＣＬの状態は、図４中、Ｄ１の位置)。凝縮器Ｃの冷媒液ＣＬは、冷媒液移送管路５を通り、冷媒ポンプ４により昇圧され、冷媒供給弁Ｖ２が閉の場合(蒸気発生部１４の圧力がＰ２以下の場合)は、一部が冷媒供給弁Ｖ３Ｈにより流量を制御されて、溶液熱交換器Ｘ６を通る温水ＷＨ４に加熱された後に高温蒸発器ＥＨに送られ、残りの一部が冷媒液移送管路５から分岐し冷媒液移送管路５Ｌを通り、冷媒供給弁Ｖ３Ｌにより流量を制御されて、低温蒸発器ＥＬに送られる。

高温蒸発器ＥＨに送られる冷媒液ＣＬの流量は、気液分離器１５の底部に蓄積する冷媒液ＣＬの液面レベルが一定になるように制御される。このように制御するのは、高温蒸発器ＥＨで蒸発し高温吸収器ＡＨに送られた冷媒液ＣＬの量に見合う分の冷媒液ＣＬを気液分離器１５に移送するためである。

低温蒸発器ＥＬに送られる冷媒液ＣＬの流量は、低温蒸発器ＥＬの底部に蓄積する冷媒液ＣＬの液面レベルが一定になるように制御される。このように制御するのは、低温蒸発器ＥＬで蒸発し低温吸収器ＡＬに送られた冷媒液ＣＬの量に見合う分の冷媒液ＣＬを低温蒸発器ＥＬに移送するためである。

気液分離器１５に移送された冷媒液ＣＬは、バッフル板３９Ｈの下側に入り冷媒蒸気ＣＳに同伴されないようにし、底部に蓄積する(冷媒液ＣＬの状態は、図４中、Ｄ２Ｈの位置)。なお、冷媒液ＣＬを底部に蓄積する冷媒液中に直接供給しても良い。蒸発した冷媒蒸気ＣＳは高温吸収器ＡＨに送られ、高温吸収器ＡＨ内で、吸収液ＡＬｉに吸収される。

低温蒸発器ＥＬに移送された冷媒液ＣＬは、底部に蓄積し、加熱管２８Ｌを通る温水ＷＨ１に加熱される(冷媒液ＣＬの状態は、図４中、Ｄ２Ｌの位置)。加熱された冷媒液ＣＬは、蒸発し、蒸発した冷媒蒸気ＣＳは低温吸収器ＡＬに送られ、低温吸収器ＡＬ内で、吸収液ＡＬｉに吸収される。

冷媒供給弁Ｖ２が開いているときは、冷媒液移送管路５から吸収液移送管路２に冷媒液ＣＬが移送され、吸収液移送管路２に送られた冷媒液ＣＬは濃溶液である吸収液ＡＬｉの濃度を下げる働きをし、吸収ヒートポンプの蒸気発生能力を下げる働きをする。

補給水移送管路７に供給された補給水Ｗ１は、給水ポンプ１２により昇圧され、気液分離器１１に移送される。給水ポンプ１２を出た補給水Ｗ１は、熱交換器Ｘ３で温水ＷＨ３により加熱され、さらに溶液熱交換器Ｘ２で低温吸収器ＡＬから再生器Ｇに移送される吸収液ＡＬｉにより加熱され、さらに溶液熱交換器Ｘ５で高温吸収器ＡＨから低温吸収器ＡＬに移送される吸収液ＡＬｉにより加熱され、気液分離器１１に移送される。

蒸気発生器１４（被加熱管２３Ｈの被加熱側あるいは気液分離器１１)の圧力がＰ２以下の場合、冷媒供給弁Ｖ２は閉になっている。蒸気発生部１４の圧力がＰ２を超えた場合、冷媒供給弁Ｖ２を開にし、冷媒液移送管路５から吸収液移送管路２に冷媒液ＣＬを供給し(混入し)、高温吸収器ＡＨでの吸収液ＡＬの吸収熱の発生量を下げ、また高温吸収器ＡＨの吸収液ＡＬｉの濃度を下げ、高温吸収器ＡＨの吸収液ＡＬｉから被加熱管２３Ｈを介して補給水Ｗ１に与えられる熱量を減少させ、蒸気発生器１４（被加熱管２３Ｈの被加熱側あるいは気液分離器１１)で発生する蒸気Ｓの量を減少させ、蒸気発生器１４の圧力を減少させることができる。

吸収ヒートポンプ１０２の蒸気発生能力を制御するため、温水ＷＨ１、または温水ＷＨ２、または温水ＷＨ３、または温水ＷＨ４、または冷却水ＷＣの流量を制御するようにしてもよい。吸収ヒートポンプ１０２の蒸気発生量を減少させ、蒸気発生部１４の圧力をＰ２以下に下げるためには、温水ＷＨ１、または温水ＷＨ２、または温水ＷＨ３、または温水ＷＨ４、または冷却水ＷＣの流量を減少させるとよい。

本実施の形態の吸収ヒートポンプ１０２は、吸収ヒートポンプ１０１(図１)の効果に加え、吸収器は高温吸収器ＡＨと低温吸収器ＡＬとを含んで構成され、蒸発器は高温蒸発器ＥＨと低温蒸発器ＥＬとを含んで構成されるので、吸収ヒートポンプ１０１(図１)と比較して、より高温の蒸気Ｓを発生することができるという効果を有する。

図５は、本第３の実施の形態の蒸気設備１０３の構成を示すブロック図である。
蒸気設備１０３は、吸収ヒートポンプ１０１と、３台の蒸気ボイラ１０４Ａ、１０４Ｂ、１０４Ｃと、負荷としての発電設備１０６と、負荷としての暖房設備１０８と、負荷としての調理設備１０７と、既設配管である蒸気ヘッダ１０５と、第２の制御装置としての制御装置１２１とを備える。

吸収ヒートポンプ１０１は、温排水ｗ(例えば、温度９０℃)の供給を受け、温排水ｗを熱源とし、温排水ｗから蒸気Ｓを発生させ、蒸気ヘッダ１０５に接続される蒸気供給管路８を介して蒸気ヘッダ１０５に蒸気Ｓ(例えば、温度１７５℃)を供給する。蒸気供給管路８には蒸気Ｓが吸収ヒートポンプ１０１に逆流するのを防ぐ逆止弁３８が設置されている。

蒸気ボイラ１０４Ａ〜Ｃは、燃料ｆの供給を受け、蒸気Ｓを発生し、蒸気ヘッダ１０５に接続される蒸気供給管路８Ａ〜Ｃを介して蒸気ヘッダ１０５に蒸気Ｓを供給する。蒸気供給管路８Ａ〜Ｃには蒸気Ｓが吸収ヒートポンプ１０１に逆流するのを防ぐ逆止弁３８Ａ〜Ｃが設置されている。

温排水ｗは、第１の実施の形態の温水ＷＨ１〜ＷＨ３に相当する。

発電装置１０６は、蒸気供給管路１１１を介して蒸気Ｓの供給を受ける蒸気タービン１０９と、蒸気タービン１０９に駆動され、電気ｅを発生する発電機１１０と、蒸気供給管路１１２を介して蒸気Ｓの供給を受ける調理装置１０７と、蒸気供給管路１１３を介して蒸気Ｓの供給を受ける暖房装置１０８とを備える。

制御装置１２１は、蒸気ボイラ１０４Ａ、１０４Ｂ、１０４Ｃの運転台数および発生蒸気流量を制御し、さらに蒸気ボイラ１０４Ａ〜Ｃに対して吸収ヒートポンプ１０１を優先的に運転するよう制御する。

図６は、蒸気設備１０３の負荷(蒸気Ｓ(図５)の消費量)(縦軸)の時間(横軸)的変動を表したものである。このような運転の制御は、制御装置１２１によって制御される。起動にあたっては、まず、吸収ヒートポンプ１０１が優先的に起動され、順次蒸気ボイラ１０４Ａ、蒸気ボイラ１０４Ｂ、蒸気ボイラ１０４Ｃの順序で起動される。負荷が減少した場合は、逆に蒸気ボイラ１０４Ｃ、蒸気ボイラ１０４Ｂ、蒸気ボイラ１０４Ａの順序で停止され、蒸気ボイラ１０４Ａが停止された後は、吸収ヒートポンプが１台で優先的に運転される。負荷が増加した場合は、起動時同様に、蒸気ボイラ１０４Ａ、蒸気ボイラ１０４Ｂ、蒸気ボイラ１０４Ｃの順序で再起動される。蒸気設備１０３を停止するときは、蒸気ボイラ１０４Ｃ、蒸気ボイラ１０４Ｂ、蒸気ボイラ１０４Ａの順序で停止し、吸収ヒートポンプ１０１を最後に停止する。なお、蒸気ボイラ１０４Ａ〜Ｃの起動停止は、それぞれのボイラ１０４Ａ〜Ｃの運転時間の均等化を図るようなローテーションで、順番を変えても差し支えない。

蒸気設備は、負荷として、他にクリーニング装置(不図示)、炭化水素を改質して水素を生成する改質装置(不図示)等を含んでいてもよい。

本実施の形態の蒸気設備１０３によれば、蒸気ボイラ１０４Ａ〜Ｃに対して吸収ヒートポンプ１０１を優先的に運転するよう制御するので、排温水ｗの熱を効率的に利用して蒸気Ｓを発生して、これを利用することができる。第１の実施の形態で説明したように、吸収ヒートポンプ１０１は、供給する蒸気の圧力をＰ１に制御するので、Ｐ１を蒸気ヘッダ１０５の圧力より高い圧力に設定することにより、安定して蒸気を供給することができる。また、温排水ｗを利用して蒸気Ｓを発生させるので、既設の蒸気設備１０３に、吸収ヒートポンプ１０１を追加する場合、蒸気ボイラ１０４Ａ〜Ｃの蒸気Ｃを負荷に供給する既設の配管である蒸気ヘッダを利用することができる。

本実施の形態の蒸気設備１０３は、吸収ヒートポンプ１０１を備えるとして説明したが、吸収ヒートポンプ１０２(図３参照)を備えてもよい。

本発明の第１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１のフローシート上の吸収液の状態を示す線図である。 本発明の第２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３のフローシート上の吸収液の状態を示す線図である。 本発明の第３の実施の形態に係る蒸気設備の構成を示すブロック図である。 図５の蒸気設備の運転状況を示すグラフである。

符号の説明

１ 溶液ポンプ
２ 吸収液移送管路(第１の吸収液移送管路)
３ 吸収液移送管路(第２の吸収液移送管路)
４ 冷媒ポンプ
５、９ 冷媒液移送管路
６、７、１０ 補給水移送管路
８ 蒸気供給管路
１１ 気液分離器
１２、１３ 給水ポンプ
１４ 蒸気発生部
１５ 気液分離器
２１ 制御装置(第１の制御装置)
１０１、１０２ 吸収ヒートポンプ
１０３ 蒸気設備
１０４Ａ、Ｂ、Ｃ 蒸気ボイラ
１０５ 蒸気ヘッダ
１２１ 制御装置(第２の制御装置)
Ａ 吸収器(吸収部)
ＡＨ 高温吸収器(吸収部)
ＡＬ 低温吸収器(吸収部)
ＡＬｉ 吸収液
Ｃ 凝縮器(凝縮部)
ＣＳ 冷媒蒸気
ＣＬ 冷媒液
Ｅ 蒸発器(蒸発部)
ＥＨ 高温蒸発器(蒸発部)
ＥＬ 低温蒸発器(蒸発部)
Ｇ 再生器(再生部)
Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３、Ｌ１Ｈ、Ｌ１Ｌ、Ｌ２Ｈ、Ｌ２Ｌ 液面レベルセンサ
Ｐ 圧力センサ
Ｓ 蒸気
Ｖ１ 蒸気弁(圧力調整装置)
Ｖ２、Ｖ３、Ｖ３Ｈ、Ｖ３Ｌ 冷媒供給弁
Ｖ４ 吸収液調節弁
Ｗ１ 補給水(被加熱流体)
ＷＣ 冷却水
ＷＨ１ 温水(第１の熱源流体)
ＷＨ２ 温水(第２の熱源流体)
ＷＨ３ 温水
ＷＨ４ 温水
Ｘ１、Ｘ２、Ｘ４ 溶液熱交換器
Ｘ３ 熱交換器

Claims (5)

1. 被加熱流体を導入する被加熱側と、冷媒蒸気を吸収液に吸収させ、前記被加熱側に導入された被加熱流体を加熱し蒸気を発生させる加熱側とを含む吸収部と；
   前記被加熱側で発生した前記蒸気を供給する蒸気供給管路に設置され、前記被加熱側の蒸気圧力が第１の所定の圧力になるよう調節する圧力調節装置とを備え；
   前記被加熱側は前記被加熱媒体を加熱し蒸気を発生させる被加熱管と、
   前記発生した蒸気と液とを分離する気液分離器であって、前記分離された蒸気を前記蒸気供給管路により蒸気ヘッダに供給する気液分離器と、
   前記分離された液を前記被加熱管に直接戻す補給水移送管路とを含み；
   さらに、前記気液分離器の圧力を基に前記圧力調節装置に調節を行わせる第１の制御装置を備える；
   吸収ヒートポンプ。
2. 前記第１の制御装置は、さらに前記蒸気を発生させる蒸気発生能力を制御し；
   前記第１の制御装置が、前記被加熱側の蒸気圧力が前記第１の所定の圧力より高い第２の所定の圧力を超えた場合、前記被加熱側の蒸気圧力が前記第２の所定の圧力になるよう前記蒸気発生能力を制御する；
   請求項１に記載の吸収ヒートポンプ。
3. 第１の熱源流体により前記冷媒蒸気を発生させる蒸発部と；
   第２の熱源流体により前記吸収液に吸収された冷媒蒸気を前記吸収液から分離し前記吸収液を再生する再生部と；
   前記再生部で分離された冷媒蒸気を凝縮し冷媒液とする凝縮部とを備え；
   前記第１の制御装置による制御が、前記再生部の能力、前記凝縮部の能力、前記蒸発部の能力、前記吸収部の能力、のうち少なくとも一つを制御することにより行われる；
   請求項２に記載の吸収ヒートポンプ。
4. 前記冷媒液を前記蒸発部に送るための冷媒液移送管路と；
   前記再生部で再生された吸収液を前記吸収部に送るための第１の吸収液移送管路と；
   前記吸収部で冷媒蒸気を吸収した吸収液を前記再生部に送るための第２の吸収液移送管路とを備え；
   前記第１の制御装置による制御が、前記凝縮部の冷媒液、前記蒸発部の冷媒液、前記冷媒液移送管路の冷媒液のうち少なくとも一つを、前記再生部、前記吸収部、第１の吸収液移送管路、第２の吸収液移送管路のうち少なくとも一つに混入することよって行われる；
   請求項３に記載の吸収ヒートポンプ。
5. 前記蒸気供給管路が、蒸気ボイラから蒸気が供給されるヘッダに接続され；
   第２の制御装置が、前記蒸気ボイラの運転台数および発生蒸気流量を制御し、さらに前記蒸気ボイラに対して前記吸収ヒートポンプを優先的に運転するよう制御する；
   請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載の吸収ヒートポンプ。

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