JP5708998B2 - 車載用吸収式ヒートポンプ装置 - Google Patents
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Description
上記様相において、凝縮器内の液相状の凝縮液の液位を検知する凝縮器液位センサが凝縮器に設けられており、凝縮器液位センサが検知する凝縮器の凝縮液の液位が第1高さ領域以上のときにおいて、希釈要素を作動させて凝縮器の凝縮水を吸収器に供給させ、凝縮器液位センサが検知する凝縮器の凝縮液の液位が第1高さ領域未満のときにおいて、希釈要素に基づく凝縮器への凝縮液の搬送を停止または低速化させる。凝縮器液位センサが検知する凝縮器の凝縮液の液位が第1高さ領域以上のときにおいて、凝縮器は多くの凝縮液を貯留させている。この状態で、希釈要素が作動すると、凝縮器の凝縮水は吸収器に供給される、吸収器における吸収液は希釈化されて濃度が低下する。これに対して、凝縮器液位センサが検知する凝縮器の凝縮液の液位が第1高さ領域未満のときにおいて、凝縮器における凝縮液の流量は低下しているため、凝縮器における液シール性が低下するおそれがある。そこで凝縮器の凝縮液の液位が第1高さ領域未満のときには、希釈要素に基づく凝縮器への凝縮液の搬送を停止または低速化させる。これにより凝縮器における凝縮水の液位が過剰に低下することが抑えられ、凝縮器の液シール性が維持される。第1高さ領域はヒートポンプ装置の事情に応じて適宜設定でき、要するに、凝縮器において貯留させたい凝縮液の最低限以上の貯留量に相当する。
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。吸収液の濃縮化または低温化が進行すると、吸収液の結晶化により固相化が進行し易い。
・希釈通路57の凝縮水の流れを確保するため、凝縮器5の底部の高さを吸収器7よりも高く設定することができる。この場合、凝縮器5と吸収器7との差圧が無くなったときでも、凝縮器5の凝縮水を吸収器7に供給できる。
・希釈通路57の流路径を第4通路54の流路径よりも増加させることができる。
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。図2から理解できるように、熱交換器44,第3開閉弁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、ヒートポンプ装置の運転が停止されてヒートポンプ作用の要求が停止されると、吸収液の結晶化が進行し、吸収液の一部が固相化するおそれがある。そこで、制御部500は、ヒートポンプ作用の要求が停止されると、第1開閉弁58が開放し、凝縮器5と吸収器7との差圧に基づいて、凝縮器5に貯留されている液相状の凝縮水を吸収器7に供給させて吸収器7の吸収液を希釈化させる希釈処理を実行する。これにより吸収液の結晶化に起因する固相化が抑制され、流路の詰まり等が未然に防止される。ヒートポンプ装置の次回の運転も良好にできる。このような希釈処理においては、循環ポンプ95および迂回ポンプ9の駆動が継続されている。このため、吸収器7において希釈された吸収液は、循環通路700(第2供給通路42,第1通路51、第1供給通路41)を順に搬送されて循環され、循環通路700を循環する吸収液の固相化を未然に抑制でき、更に、迂回ポンプ9も駆動しているため、希釈された吸収液は迂回通路8にも流れる。このように凝縮水で希釈された吸収液は、ヒートポンプ装置のうち吸収液が流れる全体の通路に流れ、吸収液の結晶化に起因する固相化が抑制され、流路の詰まり等が未然に防止される。従ってヒートポンプ装置の次回の運転も良好にでき、ヒータポンプ装置の長寿命化にも貢献できる。
図3は実施形態3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。図3から理解できるように、凝縮器5と吸収器7とを連通可能な希釈通路57が設けられている。更に、ヒートポンプ装置のヒートポンプ作用の要求停止に伴い、凝縮器5内の液相状の凝縮水を希釈通路57を介して吸収器7に供給させ、吸収器7における吸収液を希釈化させる希釈処理を実施する希釈要素としての希釈ポンプが設けられている。このようにヒートポンプ作用の要求が停止されると、希釈ポンプ58Mが駆動し、凝縮器5内の液相状の凝縮水を希釈通路57を介して吸収器7に供給させ、吸収器7の吸収液を凝縮水で希釈化させる。これにより吸収液の結晶化に起因する固相化が抑制され、流路の詰まり等が未然に防止される。ヒートポンプ装置の次回の運転も良好にできる。凝縮器5と吸収器7との差圧が小さいときであっても、凝縮器5に溜まっている凝縮水を吸収器7に供給させて希釈できる。
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。
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。液位センサ601が凝縮器5に設けられ、液位センサ602が蒸発器6に設けられているが、凝縮器5内の凝縮水の水位が充分に確保できれば、液位センサ601,602が廃止されていても良い。場合によっては、迂回通路8および迂回ポンプ9を廃止することもできる。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。
Claims (6)
- 固相化が進行可能な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液相状の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状の蒸気に基づく希釈剤とを接触させることにより、吸収液に希釈剤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、
前記凝縮器と前記吸収器とを連通可能な希釈通路と、
前記希釈通路に設けられ、吸収液の少なくとも一部が固化するおそれがあるとき、前記凝縮器内の液相状の凝縮液を前記希釈通路を介して前記吸収器に供給させ、前記吸収器における吸収液を凝縮液で希釈化させる希釈処理を実施する希釈要素とを具備し、
前記凝縮器内の液相状の凝縮液の液位を検知する凝縮器液位センサが前記凝縮器に設けられており、前記凝縮器液位センサが検知する前記凝縮器の凝縮液の液位が第1高さ領域以上のときにおいて、前記希釈要素を作動させて前記凝縮器の凝縮水を前記吸収器に供給させ、
前記凝縮器液位センサが検知する前記凝縮器の凝縮液の液位が第1高さ領域未満のときにおいて、前記希釈要素に基づく前記凝縮器への凝縮液の搬送を停止または低速化させる車載用吸収式ヒートポンプ装置。 - 請求項1において、前記希釈要素は、開放されると前記凝縮器と前記吸収器との差圧に基づいて前記凝縮器の液相状の凝縮液を前記吸収器に供給させる第1開閉弁、または、前記凝縮器の液相状の凝縮液を前記吸収器に供給させるポンプである車載用吸収式ヒートポンプ装置。
- 請求項1または2において、前記希釈処理では、前記吸収液循環源を駆動させることにより、前記吸収液において希釈させた吸収液を前記循環通路に循環させる車載用吸収式ヒートポンプ装置。
- 請求項1〜3のうちの一項において、前記凝縮器と前記蒸発器との間において開放に伴い前記凝縮器内の凝縮液を前記蒸発器に供給させる第2開閉弁が設けられており、前記蒸発器内において蒸発させるべき液相状の凝縮液の液位を検知する蒸発器液位センサが前記蒸発器に設けられており、前記蒸発器液位センサが検知する前記蒸発器の凝縮液の液位が第2高さ領域以上のとき、前記第2開閉弁は閉鎖され、前記凝縮器における凝縮液の液位は維持されて前記凝縮器を液シールさせる車載用吸収式ヒートポンプ装置。
- 請求項1〜4のうちの一項において、前記気液分離器の液相出口と前記吸収器の液相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。 - 請求項5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液相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第3開閉弁と、前記気液分離器内の吸収液の液位を検知する分離器液位置センサとを具備しており、
前記分離器液位センサが検知する前記気液分離器内の吸収液の液位が第3高さ領域以上となるとき、前記分離器液位センサの信号に基づいて前記第3開閉弁は開放して、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、前記中間連通路を介して前記吸収器に供給させ前記気液分離器におけるオーバフローを抑える車載用吸収式ヒートポンプ装置。
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