JP5590417B2 - 車載用吸収式ヒートポンプ装置 - Google Patents

Description

本発明は吸収液を加熱させる再生器を有する車載用吸収式ヒートポンプ装置に関する。

特許文献１はエンジン排熱回収・吸収式冷凍機を開示する。この冷凍機は、吸収液を加熱させるための再生器と、吸収液から分離された気相を凝縮させて凝縮液を形成させる凝縮器と、凝縮器で凝縮された凝縮液を蒸発させて蒸気を形成する蒸発器と、相対的に濃縮された液相状の吸収液と、蒸発器で蒸発された気相とを接触させることにより、吸収液に気相を吸収させて吸収液を相対的に希釈化させる吸収器とを有する。このものによれば、再生器の加熱源としてエンジン冷却水を用いる。

特許文献２は、気液分離器を有する吸収式冷凍機を開示する。この冷凍機は、吸収液を加熱させるための再生器と、吸収液から分離された気相を凝縮させて凝縮液を形成させる凝縮器と、凝縮器で凝縮された凝縮液を蒸発させて蒸気を形成する蒸発器と、相対的に濃縮された液相状の吸収液と、蒸発器で蒸発された気相とを接触させることにより、吸収液に気相を吸収させて相対的に希釈化させる吸収器とを有する。この冷凍機によれば、再生器の加熱源としてエンジン排熱やエンジン冷却水を利用し、上記熱量不足時には再生器の出口側に配置した電気ヒータを加熱源として運転させる技術を開示する。

特開平9-119742号公報 特開昭63-302267号公報

上記した吸収式冷凍機に係る再生器は熱交換器であるため、再生器を流れる吸収液を加熱させる熱交換効率を高めるためには、再生器を流れる吸収液の単位時間あたりの流量を増加させることが好ましい。しかし上記した吸収式冷凍機によれば、再生器を流れる単位時間あたりの吸収液の流量を一時的に増加させるには限界があった。従って、再生器において吸収液を加熱させる熱交換効率は、必ずしも充分ではなかった。

本発明は上記した実情に鑑みてなされたものであり、再生器を流れる吸収液の熱交換効率を調整させるのに有利な車載用吸収式ヒートポンプ装置を提供することを課題とする。

（１）本発明の様相１に係る車載用吸収式ヒートポンプ装置は、（i）吸収液を加熱させるための再生器と、（ii）再生器内の吸収液を加熱させる車載加熱源と、（iii）車載加熱源により再生器において加熱された吸収液から、気相および液相を分離させて吸収液の濃度を相対的に高める気液分離器と、（iv）吸収液から分離された気相を凝縮させて凝縮液を形成させる凝縮器と、（v）凝縮器で凝縮された凝縮液を蒸発させて蒸気を形成する蒸発器と、（vi）気液分離器における気相の分離により相対的に濃縮された液相状の吸収液と、蒸発器で蒸発された気相とを接触させることにより、吸収液に気相を吸収させて相対的に希釈化させ、希釈化させた吸収液を再生器に供給させる吸収器と、（vii）再生器、気液分離器、吸収器を繋ぐ循環通路において吸収液を循環させる吸収液循環源と、（viii）気液分離器のうち液相を収容する部分と再生器とを繋ぐと共に吸収器を迂回する迂回通路と、（ix）迂回通路に設けられ、気液分離器に収容されている液相状の吸収液を搬送し、吸収器を迂回させた状態で、気液分離器に収容されている吸収液を再生器に帰還させる迂回搬送源とを具備する。

吸収液循環源は、再生器、気液分離器、吸収器を繋ぐ循環通路において、吸収液を循環させる。吸収液循環源の出力は、ヒートポンプ装置に対して要求されるユーザ負荷に応じて調整されることが好ましい。吸収液循環源は、吸収液を搬送できるものであれば良く、ポンプ等のアクチュエータを例示できる。アクチュエータの構造、種類は特に限定されない。再生器内の吸収液は車載加熱源により加熱されて気液混合状態となる。気液混合状態の吸収液は再生器から気液分離器に流れる。気液分離器は、吸収液の気相および液相を分離させ、吸収液の濃度を相対的に高める。これにより液相状の吸収液は濃縮される。このように気液分離器において相対的に濃縮された液相状の吸収液は、吸収器に流れる。これに対して、気液分離器において液相状の吸収液から分離された気相は、気液分離器から凝縮器に流れ、凝縮器おいて凝縮されて凝縮潜熱を発生させつつ液相状の凝縮液を形成させる。凝縮器で凝縮された凝縮液は、凝縮器から蒸発器に流れ、蒸発器において蒸発されて気相状の蒸気を形成する。蒸気は蒸発器から吸収器に流れる。

そして、吸収器に流れた濃縮された液相状の吸収液と、蒸発器から吸収器に流れた気相とが接触する。これにより、濃縮された吸収液に気相を吸収させ、吸収器において吸収液を相対的に希釈化させる。吸収器において希釈化された吸収液は吸収器から再生器に流れ、再生器において車載加熱源により再び加熱されて気液混合状態となり、気液分離器に流れる。このように吸収液は再生器、気液分離器、吸収器を繋ぐ循環通路を循環する。

さて、本様相によれば、気液分離器のうち液相を収容する部分と再生器とを繋ぐと共に吸収器を迂回する迂回通路が設けられている。更に、気液分離器に収容されている液相状の吸収液を、吸収器を迂回した状態で、再生器に帰還させる迂回搬送源が設けられている。迂回搬送源としては、気液分離器の吸収液を吸収器に搬送させることなく再生器に搬送できるものであれば良く、ポンプ等のアクチュエータを例示できる。アクチュエータの構造、種類は特に限定されない。このため、再生器を流れる吸収液の熱交換効率を高めたいときには、吸収液循環源を駆動させて吸収液を循環通路に循環させつつ、停止されていた迂回搬送源を駆動させるか、あるいは、迂回搬送源の単位時間あたりの駆動量を増加させる。この結果、気液分離器に収容されている液相状の吸収液を、吸収器を迂回させた状態で、即ち、吸収器を経由させることなく、再生器に直接的に帰還させることができる。従って、再生器を流れる吸収液の単位時間あたりの流量が増加する。このように単位時間あたりの流量が増加した吸収液を、再生器において車載加熱源により加熱させることができる。この結果、再生器を流れる吸収液の熱交換効率が高められる。

これに対して、再生器を流れる吸収液の熱交換効率を低下させたいときには、吸収液循環源を駆動させて吸収液を循環通路に循環させつつ、迂回搬送源の駆動を停止させるか単位時間あたりの駆動量を低下させる。この結果、気液分離器から吸収器を迂回した状態で再生器に搬送される吸収液の単位時間あたりの流量が低下する。従って、迂回搬送源の駆動量が大きい場合に比較して、再生器を流れる吸収液の単位時間あたりの流量が減少する。このように単位時間あたりの流量が減少した吸収液を再生器において車載加熱源により加熱させる。この結果、再生器を流れる吸収液の熱交換効率が下げられる。

このように本様相によれば、迂回搬送源の駆動に伴い、再生器を流れる吸収液の単位時間あたりの流量を増加または減少させることができ、ひいては再生器を流れる吸収液を加熱させる熱交換効率を調整させることができ、ひいては再生器から気液分離器に供給される吸収液の単位時間あたり流量を調整でき、吸収液の濃度調整に貢献できる。

（２）本発明の様相２に係る車載用吸収式ヒートポンプ装置は、上記様相において、車載用吸収式ヒートポンプ装置における要求負荷、および、車載加熱源の単位時間あたりの放熱量のうちの少なくとも一つに応じて、迂回搬送源の吸収液搬送量を制御させる制御部が設けられている。本様相によれば、車載用吸収式ヒートポンプ装置の出力に対する要求負荷、および、車載加熱源の単位時間あたりの放熱量のうちの少なくとも一つに応じて、制御部は、迂回搬送源の吸収液搬送量を制御させ、再生器を流れる吸収液の単位時間あたりの流量を制御できる。

車載用吸収式ヒートポンプ装置は、凝縮潜熱を発生させる凝縮器と、気化潜熱を発生させる蒸発器を有する。凝縮潜熱は暖房等の加熱系として利用できる。気化潜熱は冷房等の冷却系において利用できる。従って、車載用吸収式ヒートポンプ装置における要求負荷としては、暖房負荷等の加熱系における要求負荷、冷房負荷等の冷却系の要求負荷が挙げられる。車載加熱源としては、車載エンジンから排出される排気ガスを流す排気管、エンジン冷却液が流れる冷却液通路、車載モータ、車載モータを制御する車載インバータ、電気エネルギを貯蔵する車載蓄電池のうちの少なくとも１種が挙げられる。

（３）本発明の様相３に係る車載用吸収式ヒートポンプ装置は、上記様相において、気液分離器の液相出口と吸収器の入口とを連通させると共に気液分離器内の液相状の吸収液を吸収器に供給させる第１供給通路と、吸収器の出口と再生器の入口とを連通させると共に吸収器の吸収液を再生器に供給させる第２供給通路と、第１供給通路および第２供給通路に熱交換可能に設けられ、第１供給通路を流れる吸収液を冷却させると共に、第２供給通路を吸収器に向けて流れる吸収液を加熱させる熱交換器とを具備する。本様相によれば、第１供給通路は、気液分離器の液相出口と吸収器の入口とを連通させると共に、気液分離器内の液相状の吸収液を吸収器に供給させる。第２供給通路は、吸収器の出口と再生器の入口とを連通させると共に、吸収器の吸収液を再生器に供給させる。熱交換器は、気液分離器から吸収器に向けて第１供給通路を流れる相対的に高温の吸収液を、吸収器に供給させる前に、熱交換により冷却させる。このように気液分離器から吐出された相対的に高温の吸収液を、吸収器に供給させる前に、熱交換器により冷却させることができ、吸収器における吸収効率を高めるのに有利である。また熱交換器は、吸収器から再生器に向けて第２供給通路を流れる相対的に低温の吸収液を、再生器に供給させる前に、熱交換により加熱させる。また、吸収器から吐出された相対的に低温の吸収液を、再生器に供給させる前に、熱交換器により予め加熱させることができ、再生器における加熱に有利である。

（４）本発明の様相４に係る車載用吸収式ヒートポンプ装置は、上記様相において、熱交換器を迂回するように気液分離器の液相出口側と吸収器の入口側とを連通させる中間連通路と、中間連通路を開閉可能であり且つ通常の状態では閉鎖されている開閉バルブと、気液分離器における吸収液の液位を検知する液位センサとを具備しており、液位センサが検知する気液分離器内の吸収液の液位が所定高さ以上となるとき、液位センサの信号に基づいて開閉バルブは開放し、気液分離器の吸収液を、熱交換器を迂回させつつ、吸収器に供給させる。本様相によれば、熱交換器を迂回するように気液分離器の液相出口と吸収器の入口とを連通させる中間連通路が設けられている。中間連通路を開閉可能であり且つ通常の状態では閉鎖されている開閉バルブが中間連通路に設けられている。気液分離器における吸収液の液位を検知する液位センサが設けられている。

ところで、熱交換器は熱交換能を高めるため、多数の流路からなる流路群を有するため、吸収液に含まれる塵埃、吸収液の固相化等の影響で流路径が狭くなるおそれがある。この場合、気液分離器に供給された吸収液が熱交換器に流れることが制限されるおそれがある。この場合、気液分離器に供給された吸収液が気液分離器においてオーバフローするおそれがある。オーバフローした液相状の吸収液が気液分離器から凝縮器へ流れるおそれがある。凝縮器は、気相を凝縮させて凝縮液を生成させるものであるため、液相状の吸収液が流れ込むことは好ましくない。そこで、気液分離器４において液位センサが検知する吸収液の液位が所定高さ以上となるとき、開閉バルブは開放し、気液分離器の吸収液を、熱交換器を迂回させつつ、吸収器に供給させる。これにより気液分離器における吸収液のオーバフローが抑えられる。ひいては、オーバフローした吸収液が気液分離器から凝縮器へ流れる問題が抑えられる。

（５）本発明の様相５に係る車載用吸収式ヒートポンプ装置によれば、上記様相において、車載加熱源は、車載エンジンから排出される排気ガスを流す排気管、エンジン冷却液が流れる冷却液通路、車載モータ、車載モータを制御する車載インバータ、電気エネルギを貯蔵する車載蓄電池のうちの少なくとも１種である。これらからの放熱を有効利用して再生器の吸収液を加熱させて気液混合状態とすることができる。

（６）本発明の様相６に係る車載用吸収式ヒートポンプ装置によれば、上記様相において、気液分離器はエンジンルームに設けられ、再生器はエンジンルームを仕切る仕切壁よりも下方の車外空間に設けられている。エンジン排気ガスの排気系部品は、エンジンルームを仕切る仕切壁よりも下方の車外空間に設けられていることが多い。このため、再生器を加熱させる車載加熱源が、エンジン排気ガスの排熱を利用するマフラー等の排気系部品である場合に適する。

以上説明したように本発明に係る車載用吸収式ヒートポンプ装置によれば、迂回搬送源の駆動に伴い、再生器を流れる吸収液の単位時間あたりの流量を増加または減少させることができ、ひいては再生器を流れる吸収液を熱交換させる熱交換効率を調整させることができる。

実施形態１に係り、吸収式ヒートポンプ装置を模式的に示す回路図である。 実施形態２に係り、吸収式ヒートポンプ装置を模式的に示す回路図である。 実施形態３に係り、吸収式ヒートポンプ装置を模式的に示す回路図である。 他の実施形態に係り、再生器を加熱させる形態を模式的に示す図である。 他の実施形態に係り、再生器を加熱させる形態を模式的に示す図である。 他の実施形態に係り、再生器を加熱させる形態を模式的に示す図である。 他の実施形態に係り、再生器を加熱させる形態を模式的に示す図である。

以下、本発明を具体化させた各実施形態に基づいて、図面を参照しつつ説明する。

（実施形態１）
本実施形態に係る車載用吸収式ヒートポンプ装置は、車両に搭載されている。図１に示すように、車両内部の空間であるエンジンルーム１０が設けられている。上側のエンジンルーム１０と下側の車外空間１１とを上下に仕切るための仕切壁１が、車両に設けられている。このヒートポンプ装置は、図１に示すように、再生器２と、車載加熱源３と、気液分離器４と、凝縮器５と、蒸発器６と、吸収器７と、迂回通路８と、迂回搬送源としての迂回ポンプ９を備える。再生器２は、液相状の吸収液を加熱させるための熱交換器である。再生器２は仕切壁１よりも下方の車外空間１１に設けられており、従って、気液分離器４、凝縮器５、蒸発器６、吸収器７の下方に位置する。車載加熱源３は、再生器２内の吸収液を加熱させるための熱源であり、エンジン２００から排出される高温の排気ガス（例えば４００〜９００℃の温度）が流れる排気通路３０１の一部で形成されている。吸収液はハロゲンおよびアルカリ金属の化合物を溶媒に溶解させた液を利用できる。例えば、吸収液は臭化リチウム水溶液、ヨウ化リチウム水溶液が採用される。

車載加熱源３は仕切壁１よりも下方の車外空間１１に配置されている。気液分離器４は、再生器２において加熱された吸収液から、水蒸気（気相）および液相状の吸収液（液相）を分離させて吸収液の濃度を相対的に高める。従って再生器２の再生出口２ｐから気液分離器４の入口４ｉを繋ぐ第１通路５１が設けられている。第１通路５１は基本的には吸収液を上向きに供給させる。気液分離器４は、仕切壁１の上方のエンジンルーム１０に配置されている。その関係で、凝縮器５、蒸発器６、吸収器７は、気液分離器４と共にエンジンルーム１０に配置されている。気液分離器４では、液相状の吸収液は底側に溜まり、吸収液の液面Ｗ１の上方に気相状の水蒸気が溜まる。凝縮器５は、吸収液から分離された水蒸気を凝縮させて凝縮液（液相状の水）を形成させる。従って、気液分離器４の気相出口４ｈから凝縮器５の入口５ｉに向かう第２通路５２が設けられている。

蒸発器６は、凝縮器５で凝縮された液相状の水（凝縮液）を蒸発させて水蒸気を形成する。従って、凝縮器５の出口５ｐから蒸発器６の入口６ｉに向かう第３通路５３が設けられている。蒸発器６の出口６ｐから吸収器７の気相入口７ｉに向かう第４通路５４が設けられている。吸収器７は、気液分離器４において相対的に濃縮されて高粘性化された液相状の吸収液と、蒸発器６で蒸発された水蒸気（気相）とを接触させる。これにより高粘性化された吸収液に水蒸気（気相）を吸収させて吸収液を相対的に希釈化させて粘性を低下させる。図１に模式的に示すように、エンジンルーム１０において、気液分離器４および吸収器７はほぼ同じ高さ位置、または、気液分離器４は吸収器７よりもやや高い位置に設けられている。気液分離器４および吸収器７の差圧に応じて、気液分離器４内の吸収液を吸収器７に供給させるためである。

図１に示すように、第１供給通路４１は、気液分離器４の液相出口４ｐと吸収器７の液相入口７ｍとを連通させると共に、気液分離器４内の液相状の吸収液を液相入口７ｍから吸収器７に供給させる。図１に示すように、第１供給通路４１はＵ字管形状をなしており、気液分離器４の液相出口４ｐから熱交換器４４の入口４４ｉに向かう下向きの往路４１ａと、熱交換器４４の出口４４ｐから吸収器７の液相入口７ｍに向かう上向きの復路４１ｃとを有する。往路４１ａは基本的には吸収液を下向きに搬送させる。復路４１ｃは基本的には吸収液を上向きに搬送させる。ここで、気液分離器４の吸収液の液位Ｗ１が吸収器７の吸収液の液位Ｗ２よりも高いとき、基本的には、気液分離器４と吸収器７との差圧に応じて、気液分離器４から高粘性の吸収液が吸収器７に向けて第１供給通路４１を介して流れる。

吸収器７において希釈化させて低粘性化された吸収液は、吸収器７の底側に設けられている液相出口７ｐから再生器２に向けて供給される。従って、吸収器７の液相出口７ｐから再生器２の入口２ｉに向かう第２供給通路４２が設けられている。第２供給通路４２には吸収液循環源として機能する循環ポンプ９５が設けられている。循環ポンプ９５の単位時間あたり回転数は、本実施形態に係るヒートポンプ装置に対するユーザ要求（例えば冷房負荷要求等）に応じて制御される。ユーザ要求が増加すれば、循環ポンプ９５の回転数を増加させる。ユーザ要求が減少すれば、循環ポンプ９５の回転数を減少させる。第２供給通路４２は、基本的には、吸収液を上側の吸収器７から下側の再生器２に向けて下向きに供給させる。

本実施形態によれば、図１に示すように、熱交換器４４は、第１供給通路４１および第２供給通路４２の双方に互いに熱交換可能に設けられている。熱交換器４４は、第１供給通路４１を流れる相対的に高温の吸収液を熱交換により冷却させると共に、第２供給通路４２を流れる相対的な低温の吸収液を熱交換により加熱させる。このように本実施形態によれば、熱交換器４４は、気液分離器４から吸収器７に向けて第１供給通路４１を流れる相対的に高温の吸収液を、吸収器７に供給させる前に、熱交換により冷却させる。また熱交換器４４は、吸収器７から再生器２に向けて第２供給通路４２を流れる相対的に低温の吸収液を、再生器２に供給させる前に、熱交換により加熱させる。このように気液分離器４から吐出された相対的に高温の吸収液を、吸収器７に供給させる前に、熱交換器４４により冷却させることができる。よって、吸収器７において吸収液が水蒸気を吸収させる吸収効率を高めることができる。また、吸収器７から吐出された相対的に低温の吸収液を、再生器２に供給させる前に、熱交換器４４により予熱させることができ、再生器２における吸収液の加熱を補充することができる。よって再生器２において吸収液を沸騰状態つまり気液混合状態に加熱させるのに有利となる。

再生器２、気液分離器４、吸収器７を繋ぐ循環通路７００は、吸収液を循環させる通路であり、第１通路５１，第１供給通路４１，第２供給通路４２を備えている。循環通路７００、つまり、第２供給通路４２には、吸収液循環源としての循環ポンプ９５が設けられている。循環ポンプ９５により、再生器２、気液分離器４、吸収器７を繋ぐ循環通路７００において吸収液を循環させることができる。なお、循環通路７００内は大気圧よりも減圧されている。故に、再生器２において加熱された吸収液は、沸騰して気液混合状態となり、気液分離器４に供給される。なお、例えば、吸収器７内は約０．５〜２ｋＰａ程度、の凝縮器５内は５〜２０ｋＰａ程度とされる。但し、圧力はこれらに限定されるものではなく、適宜調整できる。

本実施形態によれば、図１に示すように、迂回通路８は、気液分離器４のうち液相を収容する底側の迂回出口４ｍと再生器２の再生入口２ｉ側とを繋ぐ。迂回通路８は、気液分離器４の吸収液を吸収器７に供給させることなく再生入口２ｉから再生器２に直接的に供給させる通路である。迂回通路８は、上側の気液分離器４から下側の再生器２に向けて吸収液を下向きに供給させる。なお、再生器２は前述したように車外空間１１に設けられており、気液分離器４はその上側のエンジンルーム１０に設けられている。すなわち、再生器２は気液分離器４の下方に配置されている。このため、迂回通路８の流路径によっては、気液分離器４の高粘性の吸収液を再生器２に搬送させるにあたり、重力によりアシストすることも期待できる。

図１に示すように、迂回搬送源としての迂回ポンプ９は迂回通路８に設けられている。迂回ポンプ９は、気液分離器４の底側に収容されている液相状の吸収液を、迂回出口４ｍから再生器２の再生入口２ｉに向けて積極的に搬送させる。このように迂回ポンプ９は、気液分離器４に収容されている液相状の吸収液を、吸収器７に供給させることなく、再生入口２ｉから再生器２に直接的に帰還させる。再生器２への吸収液の帰還流量を増加させるには、迂回ポンプ９の出力を高めれば良い。再生器２への吸収液の帰還流量を減少させるには、迂回ポンプ９の出力を低下させれば良い。

本実施形態によれば、車載加熱源３は排気ガスの熱交換器を放出させるため、再生器２内の吸収液を加熱させることができる。再生器２内の吸収液は、車載加熱源３により加熱されて沸騰し、気液混合状態となる。気液混合状態の吸収液は、再生器２の再生出口２ｐから第１通路５１を介して入口４ｉから気液分離器４に流れる。気液分離器４において、吸収液の液相および水蒸気（気相）は互いに分離され、吸収液の濃度は相対的に高められる。これにより液相状の吸収液は気液分離器４において濃縮される。濃縮された吸収液は高い粘性を示す。このように気液分離器４において相対的に濃縮された液相状の吸収液は、気液分離器４の液相出口４ｐから第１供給通路４１に流れ、熱交換器４４において熱交換されて冷却された後、第２供給通路４２を介して入口７ｉから吸収器７に流れる。これに対して、気液分離器４において液相状の吸収液から分離された水蒸気（気相）は、差圧に基づいて、気液分離器４の気相出口４ｈから第２通路５２を介して入口５ｉから凝縮器５に流れる。水蒸気は、凝縮器５おいて凝縮されて凝縮潜熱を発生させつつ凝縮液（液相状の水）を形成させる。凝縮器５で凝縮された凝縮液は、差圧に基づいて、凝縮器５の出口５ｐから第３通路５３を介して入口６ｉから蒸発器６に流れて蒸発器６において蒸発され、これにより蒸発潜熱を吸熱させつつ、気相状の水蒸気を形成する。蒸発器６の水蒸気は、差圧に基づいて、出口６ｐから第４通路５４を介して気相入口７ｉから吸収器７に流れる。

本実施形態によれば、第１供給通路４１を介して気液分離器４の液相出口４ｐから吸収器７に流れた濃縮された液相状の吸収液は、蒸発器６から第４通路５４を介して吸収器７に供給された水蒸気と接触する。これにより、濃縮されて高粘性化された吸収液に水蒸気（気相）を吸収器７において吸収させ、吸収液を相対的に希釈化させて粘性を低下させる。吸収器７において希釈化された吸収液は、第２供給通路４２および熱交換器４４を介して再生入口２ｉから再生器２に流れ、再生器２において車載加熱源３により再び加熱されて沸騰して気液混合状態となり、再生器２の再生出口２ｐから第１通路５１を介して気液分離器４に供給される。このように吸収液は再生器２、第１通路５１、気液分離器４、第１供給通路４１、吸収器７、第２供給通路４２を循環する。なお、熱交換器４４は再生器２と同様に仕切壁１よりも下方の車外空間１１に配置されている。

さて本実施形態によれば、前述したように、循環ポンプ９５の単位時間あたり回転数（出力）は、本実施形態に係るヒートポンプ装置に対するユーザ要求（例えば冷房負荷要求等）に応じて制御される。しかし循環ポンプ９５だけでは、本実施形態に係るヒートポンプ装置の性能を更に向上させるためには、限界がある。例えば、吸収液の濃度はヒートポンプ装置の性能に影響を与えるが、吸収液の濃度を調整させるには、再生器２における熱交換効率を調整させ、再生器２から気液分離器４に送られる吸収液の流量を調整させ、気液分離を調整させることが好ましい。しかし循環ポンプ９５の回転数の制御だけでは、再生器２における熱交換効率を調整させるには限界がある。

そこで本実施形態によれば、前述したように、気液分離器４のうち液相を収容する底側の迂回出口４ｍと再生器２とを繋ぐと共に吸収器７を迂回する迂回通路８が設けられている。更に、気液分離器４に収容されている液相状の吸収液を、吸収器７を迂回させた状態で、再生器２に帰還させる迂回ポンプ９が迂回通路８に設けられている。このため、循環ポンプ９５を駆動させて吸収液を循環通路７００に循環させているときにおいて、再生器２における熱交換効率を高めたい場合には、循環ポンプ９５の駆動により吸収液を循環通路７００に循環させつつ、停止されていた迂回ポンプ９を駆動させるか、あるいは、迂回ポンプ９の単位時間あたりの回転数（駆動量）を増加させる。この結果、気液分離器４における吸収液を吸収器４に循環させることなく、気液分離器４から再生器２に直接的に帰還させることができる。従って、再生器２を流れる吸収液の単位時間あたりの流量が増加する。このように単位時間あたりの流量が増加した吸収液を、再生器２において車載加熱源３により熱交換させて加熱させることができる。この結果、熱交換器として機能する再生器２を流れる吸収液を加熱させる熱交換効率が高められ、ひいては再生器２から気液分離器４に送られる吸収液の流量を増加させ、気液分離器４において吸収液の濃度を調整できる。

これに対して、再生器２における熱交換効率を低下させたいときには、循環ポンプ９５の駆動により吸収液を循環通路７００に循環させつつ、迂回ポンプ９の駆動を停止させるか、単位時間あたりの回転数（駆動量）を低下させる。この結果、気液分離器４の迂回出口４ｍから迂回通路８を介して再生入口２ｉから再生器２に搬送される吸収液の単位時間あたりの流量が無しになるか、低下する。従って、迂回ポンプ９の単位時間あたりの回転数が大きい場合に比較して、再生器２を流れる吸収液の単位時間あたりの流量が減少する。このように単位時間あたりの流量が減少した吸収液を再生器２において熱交換させて加熱させるため、熱交換器として機能する再生器２における熱交換効率を下げることができる。ひいては、再生器２から気液分離器４に送られる吸収液の流量を減少させ、気液分離器４において吸収液の濃度を調整できる。

このように本実施形態によれば、循環ポンプ９５を駆動させつつも、迂回ポンプ９の駆動に伴い、再生器２を流れる吸収液の単位時間あたりの流量を調整させることができる。ひいては再生器２を流れる吸収液を車載加熱源３により加熱させる熱交換効率を調整させることができ、吸収液の濃度調整に有利となり、本実施形態に係るヒートポンプ装置の性能を向上させることができる。

更に本実施形態によれば、熱交換器４４を迂回するように気液分離器４の液相出口４ｐと吸収器７の入口７ｉとを連通させる中間連通路４８が設けられている。中間連通路４８を開閉可能であり且つ通常の状態では閉鎖されている開閉バルブ４９が中間連通路４８に設けられている。開閉バルブ４９は通常の状態では閉鎖されている。開閉バルブ４９および中間連通路４８は熱交換器４４および再生器２よりも上方に位置する。気液分離器４における吸収液の液位Ｗ１を検知する液位センサ４７が気液分離器４に設けられている。液位センサ４７は、気液分離器４の気相出口４ｈの下方に配置されている。液位センサ４７の検知信号Ａ１は制御部５００に入力される。

熱交換器４４は熱交換能を高めるため、多数の流路からなる流路群を有する。このため、熱交換器４４においては、吸収液に含まれる塵埃、吸収液の固相化等で流路径が狭くなるおそれがある。この場合、気液分離器４に供給された吸収液が熱交換器４４に流れることが制限される。ひいては吸収器７に流れることが制限されるおそれがある。この場合、気液分離器４に供給された吸収液が気液分離器４においてオーバフローするおそれがある。オーバフローした液相状の吸収液が気液分離器４の気相出口４ｈから第２通路５２を介して凝縮器５へ流れてしまうおそれがある。凝縮器５は、水蒸気を凝縮させて凝縮液（液相水）を生成させるものであるため、化学組成物を含む吸収液が流れ込むことは好ましくない。

そこで本実施形態によれば、気液分離器４において、液位センサ４７が検知する吸収液の液位Ｗ１が所定高さ以上となるとき、液位センサ４７からの検知信号Ｓｋに基づいて制御部５００は開閉バルブ４９を開放させる。これにより気液分離器４の液相出口４ｐから吐出された吸収液を、第１供給通路４１の往路４１ａのうち開閉バルブ４９よりも上流の通路４１ｗ、中間連通路４８、開閉バルブ４９を介して液相入口７ｍから吸収器７に供給させる。この場合、気液分離器４の液相出口４ｐから熱交換器４４に流れる吸収液の流量は制限されるか、停止される。これにより気液分離器４において吸収液が気相出口４ｈからオーバフローすることが抑えられる。よって、オーバフローした吸収液が気液分離器４の気相出口４ｈから第２通路５２を介して凝縮器５へ流れるおそれが未然に抑えられる。このように気液分離器４においては、何らかの事情により気液分離器４内の吸収液の液面Ｗ１が過剰に上昇したとしても、液位センサ４７からの検知信号Ｓｋに基づいて開閉バルブ４９が開放すれば、気液分離器４内の吸収液の液面Ｗ１を自動的に下げることができるため、車輌搭載における振動、揺れの影響を受けることなく気液分離器４において気液分離を行うことができる。

本実施形態によれば、配置レイアウトにおいては、再生器２、気液分離器４、吸収器７、凝縮器５、蒸発器６等を含む各デバイスを任意の場所に配置することが可能である。このため、車載加熱源３の放熱を利用して吸収液を加熱させる再生器２については、排気ガスの排熱を利用できるように、従来の車輌における床側の車外空間１１に配置されている。即ち、再生器２を排気ガスマフラー等の排気系の付近に再生器２を配置している（図１参照）。更に、再生器２以外のデバイス、即ち、気液分離器４、吸収器７、凝縮器５、蒸発器６等の各デバイスをエンジンルーム１０内に配置している（図１参照）。

（実施形態２）
図２は実施形態２を示す。本実施形態は実施形態１と基本的には同様の構成、同様の作用効果を奏する。制御部５００は迂回ポンプ９，循環ポンプ９５を制御する。車載用吸収式ヒートポンプ装置は、実施形態１と同様に、凝縮潜熱を発生させる凝縮器５と、気化潜熱を吸熱させる蒸発器６を有する。凝縮器５における凝縮潜熱は、車両の暖房等の加熱系として利用できる。蒸発器６における気化潜熱は、車両の冷房または冷凍等の冷却系において利用できる。従って、車載用吸収式ヒートポンプ装置における要求負荷としては、暖房負荷等の加熱系における要求負荷、冷房負荷等の冷却系の要求負荷が挙げられる。暖房負荷等の加熱系における要求負荷の信号Ｓｈ、冷房負荷等の冷却系の要求負荷の信号Ｓｃ等は、車両の乗員または他の制御装置から制御部５００にそれぞれ入力される。これらの信号Ｓｈ、Ｓｃ等に応じて、制御部５００は、迂回ポンプ９の単位時間あたりの回転数（ｒｐｍ）を制御させる。

本実施形態において、暖房負荷または冷房負荷等といったヒートポンプ装置に対する要求負荷が少ないときには、循環ポンプ９５の駆動により吸収液を循環通路７００に循環させつつ、迂回ポンプ９を停止させるか、迂回ポンプ９の単位時間あたりの回転数を低下させる。これにより上記した再生器２を流れる吸収液の単位時間あたりの流量を０とするか、少なくし、再生器２を流れる吸収液の熱交換効率を下げる。これに対して、暖房負荷または冷房負荷等といったヒートポンプ装置に対する要求負荷が大きいときには、循環ポンプ９５の駆動により吸収液を循環通路７００に循環させつつ、迂回ポンプ９をオンさせるか、迂回ポンオブ９の単位時間あたりの回転数を増加させる。これにより再生器２を流れる吸収液の単位時間あたりの流量を増加させ、再生器２を流れる吸収液の熱交換効率を高めることが好ましい。つまり、暖房負荷または冷房負荷における要求負荷の変動に応じて、再生器２を流れる吸収液の単位時間あたりの流量を制御する。

また、本装置において、エンジン回転数が高い等のように、エンジンの排気ガスから放出される排熱量が過剰にあるときには、迂回ポンプ９の単位時間あたりの回転数（出力）を低下させて、上記した再生器２を流れる吸収液の単位時間あたりの流量を少なくし、再生器２での熱交換効率（熱交換効率）を下げる。これに対して、エンジン回転数が低い等のように、エンジン排熱量が不足気味のときには、迂回ポンプ９の単位時間あたりの回転数（出力）を増加させて、再生器２を流れる吸収液の単位時間あたりの流量を増加させて再生器２での熱交換効率を高める。つまり、エンジンの排気ガスから放出される単位時間あたり排熱量の変動に応じて、再生器２を流れる吸収液の単位時間あたりの流量を制御することが好ましい。

（実施形態３）
図３は実施形態３を示す。本実施形態は実施形態１，２と基本的には同様の構成、同様の作用効果を奏する。図３から理解できるように、液位センサ４７，開閉バルブ４９および中間連通路４８は設けられていない。本実施形態においても、車載加熱源３は放熱するため、再生器２内の吸収液を加熱させることができる。加熱された再生器２内の吸収液は、沸騰し、気液混合状態となる。気液混合状態の吸収液は、再生器２から第１通路５１を介して気液分離器４に流れる。気液分離器４において、吸収液の液相および水蒸気（気相）は互いに分離され、吸収液の濃度は相対的に高められ、液相状の吸収液は濃縮される。このように濃縮された吸収液は、気液分離器４の液相出口４ｐから第１供給通路４１に流れ、熱交換器４４において熱交換されて冷却された後、吸収器７に流れる。このとき、蒸発器６から第４通路５４を介して水蒸気が吸収器７に供給される。

本実施形態によれば、実施形態１と同様に、第１供給通路４１を介して気液分離器４から吸収器７に流れた濃縮された吸収液と、蒸発器６から吸収器７に供給された水蒸気とが接触する。これにより吸収液を相対的に希釈化させる。吸収器７において希釈化された吸収液は、第２供給通路４２および熱交換器４４を介して再生器２に流れ、再生器２において車載加熱源３により再び加熱されて沸騰して気液混合状態となり、再生器２から再び第１通路５１を介して気液分離器４に流れる。このように吸収液は再生器２、第１通路５１、気液分離器４、第１供給通路４１、吸収器７、第２供給通路４２を循環する。

本実施形態においても、再生器２において吸収液を加熱させる熱交換効率を調整させるときには、迂回ポンプ９を駆動させる。迂回ポンプ９の駆動に伴い、再生器２における吸収液の単位時間あたりの流量を増加または減少させる。

（実施形態４）
本実施形態は実施形態１と基本的には同様の構成、同様の作用効果を奏する。但し、図示しないものの、熱交換器、中間連通路、開閉バルブが設けられていない。気液分離器および吸収器は第１供給通路を介して直接連通されている。

（他の実施形態）
図４〜図７は他の実施形態を模式的に示す。図４では、エンジン２００を冷却させた熱いエンジン冷却液が流れる冷却液通路２０１（車載加熱源）と再生器２とが互いに熱的に接触可能に配置されている。図５に示す実施形態では、車載モータ２０２（車載加熱源）と再生器２とが互いに熱的に接触可能に設けられている。図６に示す実施形態では、車載モータ２０２を制御する車載インバータ２０３（車載加熱源）と再生器２とが互いに熱的に接触可能に設けられている。図７に示す実施形態では、電気エネルギを貯蔵する車載蓄電池２０５（車載加熱源）は使用時に放熱する。車載蓄電池２０５と再生器２とが互いに熱的に接触可能に設けられている。車載蓄電池２０５としては、リチウムイオン電池やニッケル水素電池等の化学的電池でも良いし、あるいは、電気二重層キャパシタやリチウムイオンキャパシタ等の物理的電池でも良い。上記した冷却液通路２０１，車載蓄電池２０５，車載モータ２０２，車載インバータ２０３等はエンジンルームに配置されていても良いし、エンジンルーム以外に配置されていても良く、要するに車両に搭載されていれば良い。その他、本発明は上記し且つ図面に示した実施形態のみに限定されるものではなく、要旨を逸脱しない範囲内で適宜変更して実施できる。

（その他）
実施形態１では、床側の車外空間１１に配置されている排気ガスマフラー付近に再生器２を配置し、再生器２以外のデバイス、即ち、気液分離器４、吸収器７、凝縮器５、蒸発器６等の各デバイスをエンジンルーム１０内に配置しているが、これに限られるものではない。従って、再生器２をエンジンルーム１０内に配置しても良い。気液分離器４、吸収器７、凝縮器５、蒸発器６等をエンジンルーム１０の外部に配置することにしても良い。車両は、乗用車、トラック、ダンプカー、バスに限らず、更に、ガソリン車、ディーゼル車、ＬＰＧガスで走行する車両、更には、走行モータおよびエンジンを併有するハイブリッドカー、蓄電デバイスおよび走行モータを併有する電気自動車等でも良く、要するに車輪の回転で走行するものをいう。車載用吸収式ヒートポンプ装置は車両の冷房や暖房等の空調に使用される場合に限らず、冷蔵機能を発揮させる冷凍サイクルとして使用されるものでも良い。図１においてはポンプ９，９５．熱交換器４４は車外空間１１に配置されているが、これに限らず、エンジンルーム１０内に配置されていても良い。本発明は上記し且つ図面に示した実施形態のみに限定されるものではなく、要旨を逸脱しない範囲内で適宜変更して実施できる。本明細書から次の技術的思想も把握できる。

（付記項１）吸収液を加熱させるための再生器と、再生器内の吸収液を加熱させる車載加熱源と、車載加熱源により再生器において加熱された吸収液から、気相および液相を分離させて吸収液の濃度を相対的に高める気液分離器と、吸収液から分離された気相を凝縮させて凝縮液を形成させる凝縮器と、凝縮器で凝縮された凝縮液を蒸発させて蒸気を形成する蒸発器と、気液分離器における気相の分離により相対的に濃縮された液相状の吸収液と、蒸発器で蒸発された気相とを接触させることにより、吸収液に気相を吸収させて相対的に希釈化させ、希釈化させた吸収液を前記再生器に供給させる吸収器と、再生器、気液分離器、吸収器を繋ぐ循環通路において吸収液を循環させる吸収液循環源とを具備する吸収式ヒートポンプ装置において、気液分離器の液相出口と吸収器の入口とを連通させると共に気液分離器内の液相状の吸収液を吸収器に供給させる第１供給通路と、吸収器の出口と再生器の入口とを連通させると共に吸収器の吸収液を再生器に供給させる第２供給通路と、第１供給通路および第２供給通路に熱交換可能に設けられ、第１供給通路を流れる吸収液を冷却させると共に、第２供給通路を前記再生器に向けて流れる吸収液を加熱させる熱交換器とを具備する車載用吸収式ヒートポンプ装置。吸収器に供給される前後の吸収液を、熱交換器で熱交換できる。

（付記項２）付記項１において、熱交換器を迂回するように気液分離器の液相出口側と吸収器の入口側とを連通させる中間連通路と、中間連通路を開閉可能であり且つ通常の状態では閉鎖されている開閉バルブと、気液分離器における吸収液の液位を検知する液位センサとを具備しており、液位センサが検知する気液分離機内の吸収液の液位が所定高さ以上となるとき、液位センサの信号に基づいて開閉バルブは開放して、気液分離器の吸収液を、熱交換器を迂回させつつ、吸収器に供給させる車載用吸収式ヒートポンプ装置。気液分離器の吸収液が凝縮器側にオーバーフローすることが抑えられる。

１は仕切壁、１０はエンジンルーム、１１は車外空間、２は再生器、３は車載加熱源、４は気液分離器、４１は第１供給通路、４２は第２供給通路、４４は熱交換器、４８は中間連通路、４９は開閉バルブ、５は凝縮器、５１は第１通路、５２は第２通路、５３は第３通路、５４は第４通路、６は蒸発器、７は吸収器、８は迂回通路、９は迂回ポンプ（迂回搬送源）、９５は循環ポンプ（吸収液循環源）、２００はエンジン、２０１は冷却液通路（車載加熱源）、２０２は車載モータ（車載加熱源）、２０３は車載インバータ（車載加熱源）、２０５は車載蓄電池（車載加熱源）、５００は制御部、７００は循環通路を示す。

Claims (6)

1. 吸収液を加熱させるための再生器と、
   前記再生器内の吸収液を加熱させる車載加熱源と、
   前記車載加熱源により前記再生器において加熱された吸収液から、気相および液相を分離させて吸収液の濃度を相対的に高める気液分離器と、
   吸収液から分離された気相を凝縮させて凝縮液を形成させる凝縮器と、
   前記凝縮器で凝縮された凝縮液を蒸発させて蒸気を形成する蒸発器と、
   前記気液分離器における気相の分離により相対的に濃縮された液相状の吸収液と、前記蒸発器で蒸発された気相とを接触させることにより、吸収液に気相を吸収させて相対的に希釈化させ、希釈化させた吸収液を前記再生器に供給させる吸収器と、
   前記再生器、前記気液分離器、前記吸収器を繋ぐ循環通路において吸収液を循環させる吸収液循環源と、
   前記気液分離器のうち液相を収容する部分と前記再生器とを繋ぐと共に前記吸収器を迂回する迂回通路と、
   前記迂回通路に設けられ、前記気液分離器に収容されている液相状の吸収液を搬送し、前記吸収器を迂回させた状態で、前記気液分離器に収容されている吸収液を前記再生器に帰還させる迂回搬送源とを具備する車載用吸収式ヒートポンプ装置。
2. 請求項１において、前記車載用吸収式ヒートポンプ装置の出力に対する要求負荷、および、前記車載加熱源の単位時間あたりの放熱量のうちの少なくとも一つに応じて、前記迂回搬送源の吸収液搬送量を制御させる制御部が設けられている車載用吸収式ヒートポンプ装置。
3. 請求項１または２において、前記気液分離器の液相出口と前記吸収器の入口とを連通させると共に前記気液分離器内の液相状の吸収液を前記吸収器に供給させる第１供給通路と、
   前記吸収器の出口と前記再生器の入口とを連通させると共に前記吸収器の吸収液を前記再生器に供給させる第２供給通路と、
   前記第１供給通路および前記第２供給通路に熱交換可能に設けられ、前記第１供給通路を流れる吸収液を冷却させると共に、前記第２供給通路を前記再生器に向けて流れる吸収液を加熱させる熱交換器とを具備する車載用吸収式ヒートポンプ装置。
4. 請求項３において、前記熱交換器を迂回するように前記気液分離器の液相出口側と前記吸収器の入口側とを連通させる中間連通路と、前記中間連通路を開閉可能であり且つ通常の状態では閉鎖されている開閉バルブと、前記気液分離器における吸収液の液位を検知する液位センサとを具備しており、前記液位センサが検知する前記気液分離機内の吸収液の液位が所定高さ以上となるとき、前記液位センサの信号に基づいて前記開閉バルブは開放して、前記気液分離器の吸収液を、前記熱交換器を迂回させつつ、前記吸収器に供給させる車載用吸収式ヒートポンプ装置。
5. 請求項１〜４のうちの一項において、前記車載加熱源は、車載エンジンから排出される排気ガスを流す排気管、エンジン冷却液が流れる冷却液通路、車載モータ、前記車載モータを制御する車載インバータ、電気エネルギを貯蔵する車載蓄電池のうちの少なくとも１種である車載用吸収式ヒートポンプ装置。
6. 請求項１〜５のうちの一項において、前記気液分離器はエンジンルームに設けられ、前記再生器はエンジンルームを仕切る仕切壁よりも下方の車外空間に設けられている車載用吸収式ヒートポンプ装置。

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