JP6084485B2 - Absorption heat pump and operation method of absorption heat pump - Google Patents
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Description
本発明は吸収ヒートポンプ及び吸収ヒートポンプの運転方法に関し、特に装置構成を簡略化した吸収ヒートポンプ及びこの吸収ヒートポンプの運転方法に関する。 The present invention relates to an absorption heat pump and an operation method of the absorption heat pump, and more particularly to an absorption heat pump having a simplified apparatus configuration and an operation method of the absorption heat pump.
低温部分から高温部分へ熱を移動させるヒートポンプ(広義)の原理を用いて熱移動させる機器として、冷凍機やヒートポンプ(狭義)の熱源機械がある。熱源機械として、溶液及び冷媒を作動媒体として用いたものが吸収式に分類され、これは、冷媒液を蒸発させる蒸発器、冷媒蒸気を溶液で吸収させる吸収器、溶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おり、溶液及び冷媒を、濃度及び相を適宜変えながら循環させることで、熱移動させている。冷熱源として用いられる吸収冷凍機と、温熱源として用いられる吸収ヒートポンプとは、主要構成に共通点がある。しかし、両者は、作用の面で以下の相違がある。まず、吸収冷凍機は、蒸発器における冷媒が蒸発する際の蒸発潜熱を、利用対象とする媒体(対象媒体)から奪うことで対象媒体を冷却する。他方、吸収ヒートポンプは、吸収器における溶液が蒸発器で発生した冷媒蒸気を吸収する際の吸収熱で、対象媒体を加熱する。 There are a heat source machine such as a refrigerator and a heat pump (narrow sense) as a device that performs heat transfer using the principle of a heat pump (wide sense) that moves heat from a low temperature portion to a high temperature portion. Heat source machines that use solutions and refrigerants as working media are classified as absorption types, which are evaporators that evaporate refrigerant liquid, absorbers that absorb refrigerant vapor with solutions, and regenerators that remove refrigerant from solutions. A condenser for condensing the refrigerant vapor is provided as a main component, and the solution and the refrigerant are circulated while appropriately changing the concentration and the phase, thereby transferring heat. An absorption refrigerator used as a cold heat source and an absorption heat pump used as a heat source have a common point in the main configuration. However, both have the following differences in operation. First, the absorption refrigerator cools the target medium by taking the latent heat of evaporation when the refrigerant in the evaporator evaporates from the medium to be used (target medium). On the other hand, the absorption heat pump heats the target medium with heat absorbed when the solution in the absorber absorbs the refrigerant vapor generated in the evaporator.
吸収冷凍機では、蒸発器において冷媒液の蒸発を促進させるため、蒸発器内に冷媒液を散布する冷媒液散布ノズルを設け、対象媒体を流す伝熱管に向けて冷媒液を散布している(例えば、特許文献1参照。)。他方、吸収ヒートポンプにおける蒸発器は、吸収器の溶液に吸収させる冷媒蒸気を、温水等の加熱媒体で加熱することで発生させる役割を担うものであるが、その構造は吸収冷凍機の蒸発器の構造を踏襲して、冷媒液を散布する冷媒液散布ノズルが設けられている(例えば、特許文献2参照。)。
In the absorption chiller, in order to promote the evaporation of the refrigerant liquid in the evaporator, a refrigerant liquid spray nozzle for spraying the refrigerant liquid is provided in the evaporator, and the refrigerant liquid is sprayed toward the heat transfer tube through which the target medium flows ( For example, see
熱源機械の装置構成としては、できるだけ単純化することが、信頼性の向上及び製造経済等の観点から好ましい。 As an apparatus configuration of the heat source machine, it is preferable to simplify as much as possible from the viewpoints of improvement in reliability and manufacturing economy.
本発明は上述の課題に鑑み、装置構成を簡略化した吸収ヒートポンプ及び装置構成の簡略化の実現に資する吸収ヒートポンプの運転方法を提供することを目的とする。 In view of the above-described problems, an object of the present invention is to provide an absorption heat pump with a simplified apparatus configuration and an operation method of the absorption heat pump that contributes to the simplification of the apparatus configuration.
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は、例えば図1に示すように、冷媒を液体Vf及び蒸気Veで収容する蒸発器缶胴27と、蒸発器缶胴27の内部に設けられた伝熱管21であって冷媒の液体である冷媒液Vfを加熱する加熱媒体hが流れる伝熱管21と、を有する蒸発器20と;蒸発器缶胴27内の冷媒液Vfの液位を、伝熱管21の一部が許容範囲内で露出する高さ以上の所定の液位である低位VL以上かつ伝熱管21の上端から所定の距離上方の位置である高位VH以下に維持する液位維持手段24、46とを備える。
In order to achieve the above object, an absorption heat pump according to a first aspect of the present invention includes, for example, an evaporator can
このように構成すると、冷媒液を伝熱管に散布する散布ノズルを設けなくて済み、装置構成を簡略化することができると共に、装置の小型化を図ることができる。 With this configuration, it is not necessary to provide a spray nozzle for spraying the refrigerant liquid onto the heat transfer tube, the device configuration can be simplified, and the device can be downsized.
また、本発明の第2の態様に係る吸収ヒートポンプは、例えば図1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1において、蒸発器20から冷媒の蒸気である冷媒蒸気Veを導入して冷媒蒸気Veを溶液Saに吸収させる吸収器10と;溶液Swを加熱して溶液Swに含まれる冷媒を離脱させる再生器30と;溶液Sa、Swを吸収器10及び再生器30に通して循環させる溶液管16、35と;蒸発器缶胴27内の冷媒液Vfを、再生器30、吸収器10、又は溶液管16へ導く冷媒浄化管28とを備える。
Moreover, the absorption heat pump according to the second aspect of the present invention is, for example, as shown in FIG. 1, in the
このように構成すると、冷媒液に溶液が混入してしまった場合にその冷媒液を溶液系統に一旦流入させて冷媒液から溶液を取り除くことが可能になり、吸収ヒートポンプの能力の低下を抑制することができる。 If comprised in this way, when a solution will mix in a refrigerant | coolant liquid, it will be possible to flow the refrigerant | coolant liquid into a solution system | strain once, and to remove a solution from a refrigerant | coolant liquid, and suppress the fall of the capability of an absorption heat pump be able to.
また、本発明の第3の態様に係る吸収ヒートポンプは、例えば図1に示すように、上記本発明の第2の態様に係る吸収ヒートポンプ1において、再生器30で発生した冷媒蒸気Vgを導入して凝縮させる凝縮器40と;凝縮器40内の冷媒液Vfを蒸発器缶胴27に導く冷媒液管45と;凝縮する冷媒の温度又は蒸発する冷媒の温度を検出する冷媒温度検出器51と;冷媒温度検出器51で温度が検出された冷媒の直上の気相部の圧力を直接又は間接に検出する圧力検出器52とを備え;冷媒浄化管28が、流路を開閉する開閉弁29を有し;圧力検出器52で検出された圧力Pdにおける冷媒の露点温度に換算した値である換算露点温度Tcと、冷媒温度検出器51で検出された値である検出冷媒温度Tdとを比較して、検出冷媒温度Tdが換算露点温度Tcよりも所定の値以上高いときに開閉弁29を開にする制御装置99をさらに備える。
Further, the absorption heat pump according to the third aspect of the present invention introduces the refrigerant vapor Vg generated in the
このように構成すると、検出冷媒温度が上昇した要因を溶液の混入によるものと推定して、冷媒に溶液が混入したと推定されたときに冷媒液を冷媒浄化管に流すこととなり、冷媒液への溶液の混入が実質的にない場合に冷媒液を冷媒浄化管に流すことを防ぐことができ、吸収ヒートポンプの効率の低下を抑制することができる。 With this configuration, it is assumed that the detected refrigerant temperature has increased due to the mixing of the solution, and when it is estimated that the solution has mixed into the refrigerant, the refrigerant liquid flows into the refrigerant purification tube. When there is substantially no mixing of the solution, it is possible to prevent the refrigerant liquid from flowing through the refrigerant purification tube, and it is possible to suppress a decrease in the efficiency of the absorption heat pump.
また、本発明の第4の態様に係る吸収ヒートポンプは、例えば図1に示すように、上記本発明の第3の態様に係る吸収ヒートポンプ1において、冷媒液管45が、蒸発器缶胴27の底部で冷媒液Vfを開放するように蒸発器缶胴27に接続され;蒸発器20が、冷媒液Vfが加熱媒体hにより加熱されて飽和した飽和冷媒液を蒸発器缶胴27の底部に導く下降流路25を有する。
In addition, the absorption heat pump according to the fourth aspect of the present invention is the
このように構成すると、蒸発器缶胴の底部に供給された冷媒液が、加熱されつつ上昇することとなり、冷媒液の温度上昇、沸騰、気液二相状態への変化を安定して起こさせることができ、蒸発器缶胴内の冷媒液の液位を安定させることができる。さらに、蒸発器が下降流路を有するので、蒸発器内の表面付近の沸騰した飽和冷媒液が下降流路に流入することで蒸発器内における冷媒の自然循環を起こさせることができ、蒸発器缶胴内の冷媒液の液位を一層安定させることができる。 If comprised in this way, the refrigerant | coolant liquid supplied to the bottom part of an evaporator can body will rise, being heated, and raises the temperature of a refrigerant | coolant liquid, a boiling, and the change to a gas-liquid two-phase state stably. And the liquid level of the refrigerant liquid in the evaporator can body can be stabilized. Further, since the evaporator has a descending flow path, the saturated refrigerant liquid boiled near the surface in the evaporator flows into the descending flow path, so that the natural circulation of the refrigerant in the evaporator can be caused. The liquid level of the refrigerant liquid in the can body can be further stabilized.
上記目的を達成するために、本発明の第5の態様に係る吸収ヒートポンプの運転方法は、例えば図1を参照して示すと、蒸発器20内に貯留された冷媒の液体である冷媒液Vfに没入された伝熱管21の内部に、冷媒液Vfを加熱する加熱媒体hを流す加熱媒体供給工程と;伝熱管21が没入されている冷媒液Vfの液位を、伝熱管21の一部が許容範囲内で露出する高さ以上の所定の液位である低位VL以上かつ伝熱管21の上端から所定の距離上方の位置である高位VH以下に維持する液位維持工程とを備える。
In order to achieve the above object, an operation method of the absorption heat pump according to the fifth aspect of the present invention, for example, referring to FIG. 1, is a refrigerant liquid Vf that is a refrigerant liquid stored in the
このように構成すると、冷媒液を伝熱管に散布する散布ノズルを設けなくて済み、装置構成を簡略化することができると共に、装置の小型化を図ることができる。 With this configuration, it is not necessary to provide a spray nozzle for spraying the refrigerant liquid onto the heat transfer tube, the device configuration can be simplified, and the device can be downsized.
また、本発明の第6の態様に係る吸収ヒートポンプの運転方法は、例えば図1及び図2に示すように、上記本発明の第5の態様に係る吸収ヒートポンプの運転方法において、凝縮器40内で凝縮する冷媒の温度又は蒸発器20内で蒸発する冷媒の温度を検出する冷媒温度検出工程(S1)と;冷媒温度検出工程(S1)で温度が検出された冷媒の直上の気相部の圧力を直接又は間接に検出する圧力検出工程(S2)と;圧力検出工程(S2)で検出された圧力における冷媒の露点温度に換算した値である換算露点温度Tcと、冷媒温度検出工程(S1)で検出された値である検出冷媒温度Tdとを比較する温度比較工程(S4)と;温度比較工程(S4)において、検出冷媒温度Tdが換算露点温度Tcよりも所定の値以上高いときに、蒸発器20内に貯留されている冷媒液Vfを、蒸発器20で生成された冷媒の蒸気である冷媒蒸気Veを吸収すると共に凝縮器40で凝縮させる冷媒蒸気Vgを離脱させる溶液Sa、Swの系統に流入させる冷媒液流入工程(S5)とを備える。
Moreover, the operation method of the absorption heat pump according to the sixth aspect of the present invention is, for example, as shown in FIGS. 1 and 2, in the operation method of the absorption heat pump according to the fifth aspect of the present invention, in the
このように構成すると、検出冷媒温度が上昇した要因を溶液の混入によるものと推定して、冷媒に溶液が混入したと推定されたときに冷媒液を溶液系統に流入させることとなり、冷媒液への溶液の混入が実質的にない場合に冷媒液を溶液系統に流入させることを防ぐことができ、吸収ヒートポンプの効率の低下を抑制することができる。 With this configuration, it is estimated that the cause of the increase in the detected refrigerant temperature is due to the mixing of the solution, and when it is estimated that the solution is mixed in the refrigerant, the refrigerant liquid is caused to flow into the solution system. When there is substantially no contamination of the solution, it is possible to prevent the refrigerant liquid from flowing into the solution system, and it is possible to suppress a decrease in efficiency of the absorption heat pump.
また、本発明の第7の態様に係る吸収ヒートポンプの運転方法は、上記本発明の第5の態様又は第6の態様に係る吸収ヒートポンプの運転方法において、加熱媒体供給工程が、加熱媒体h(例えば図1参照)を全体として下方から上方に流すように構成されている。 Moreover, the operating method of the absorption heat pump according to the seventh aspect of the present invention is the operating method of the absorption heat pump according to the fifth aspect or the sixth aspect of the present invention, wherein the heating medium supply step includes the heating medium h ( For example, see FIG. 1) as a whole so as to flow from below to above.
このように構成すると、加熱媒体から冷媒液への伝熱量を最大化することができる。 With this configuration, the amount of heat transferred from the heating medium to the refrigerant liquid can be maximized.
また、本発明の第8の態様に係る吸収ヒートポンプの運転方法は、上記本発明の第5の態様又は第6の態様に係る吸収ヒートポンプの運転方法において、加熱媒体供給工程が、加熱媒体h(例えば図1参照)を全体として上方から下方に流すように構成されている。 Moreover, the operating method of the absorption heat pump according to the eighth aspect of the present invention is the operating method of the absorption heat pump according to the fifth aspect or the sixth aspect of the present invention, wherein the heating medium supply step includes the heating medium h ( For example, refer to FIG. 1) as a whole so as to flow downward from above.
このように構成すると、蒸発器内の冷媒をより高い温度で蒸発させることができる。 If comprised in this way, the refrigerant | coolant in an evaporator can be evaporated at higher temperature.
本発明によれば、冷媒液を伝熱管に散布する散布ノズルを設けなくて済み、装置構成を簡略化することができると共に、装置の小型化を図ることができる。 According to the present invention, it is not necessary to provide a spray nozzle for spraying the refrigerant liquid onto the heat transfer tube, the device configuration can be simplified, and the device can be downsized.
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。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. In the drawings, the same or similar members are denoted by the same or similar reference numerals, and redundant description is omitted.
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1を説明する。図1は、吸収ヒートポンプ1の模式的系統図である。吸収ヒートポンプ1は、吸収ヒートポンプサイクルを行う主要構成機器である吸収器10、蒸発器20、再生器30、及び凝縮器40と、希溶液Swを吸収器10から再生器30に導く溶液管としての希溶液管16と、濃溶液Saを再生器30から吸収器10に導く溶液管としての濃溶液管35及び溶液ポンプ35pと、凝縮器40内の冷媒液Vfを蒸発器20に導く冷媒液管45と、吸収器10で加熱された被加熱媒体Wを気液分離する気液分離器80と、制御装置99とを備えている。吸収ヒートポンプ1は、比較的利用価値の低い低温(例えば80℃〜90℃程度)の排温水を熱源媒体として再生器30及び蒸発器20に供給して、利用価値の高い被加熱媒体蒸気Wv(例えば、圧力が約0.1MPa(ゲージ圧)を超え、望ましくは0.8MPa(ゲージ圧)程度)を気液分離器80から取り出すことができるものである。
First, an
なお、以下の説明においては、溶液に関し、ヒートポンプサイクル上における区別を容易にするために、性状やヒートポンプサイクル上の位置に応じて「希溶液Sw」や「濃溶液Sa」等と呼称するが、性状等を不問にするときは総称して「溶液S」ということとする。また、冷媒に関し、ヒートポンプサイクル上における区別を容易にするために、性状やヒートポンプサイクル上の位置に応じて「蒸発器冷媒蒸気Ve」、「再生器冷媒蒸気Vg」、「冷媒液Vf」等と呼称するが、性状等を不問にするときは総称して「冷媒V」ということとする。本実施の形態では、溶液S(吸収剤と冷媒Vとの混合物)としてLiBr水溶液が用いられており、冷媒Vとして水(H2O)が用いられている。また、被加熱媒体Wは、液体の被加熱媒体Wである被加熱媒体液Wq、気体の被加熱媒体である被加熱媒体蒸気Wv、被加熱媒体液Wqと被加熱媒体蒸気Wvとが混合した混合被加熱媒体Wmの総称である。本実施の形態では、被加熱媒体Wとして水(H2O)が用いられている。 In the following description, the solution is referred to as “dilute solution Sw”, “concentrated solution Sa” or the like depending on the properties and the position on the heat pump cycle in order to facilitate distinction on the heat pump cycle. When the properties and the like are not asked, they are collectively referred to as “solution S”. Further, regarding the refrigerant, in order to facilitate the distinction on the heat pump cycle, “evaporator refrigerant vapor Ve”, “regenerator refrigerant vapor Vg”, “refrigerant liquid Vf” and the like according to the properties and the position on the heat pump cycle. Although it is called, when the property or the like is not asked, it is generally called “refrigerant V”. In the present embodiment, LiBr aqueous solution is used as the solution S (mixture of the absorbent and the refrigerant V), and water (H 2 O) is used as the refrigerant V. The heated medium W is a heated medium liquid Wq which is a liquid heated medium W, a heated medium vapor Wv which is a gaseous heated medium, and the heated medium liquid Wq and the heated medium vapor Wv are mixed. A general term for the mixed medium Wm to be heated. In the present embodiment, water (H 2 O) is used as the heating medium W.
吸収器10は、被加熱媒体Wの流路を構成する加熱管11と、濃溶液Saを散布する濃溶液散布ノズル12とを、吸収器缶胴17の内部に有している。濃溶液散布ノズル12は、散布した濃溶液Saが加熱管11に降りかかるように、加熱管11の上方に配設されている。吸収器10は、濃溶液散布ノズル12から濃溶液Saが散布され、濃溶液Saが蒸発器冷媒蒸気Veを吸収する際に吸収熱を発生させる。この吸収熱を、加熱管11を流れる被加熱媒体Wが受熱して、被加熱媒体Wが加熱されるように構成されている。吸収器10の下部には、散布された濃溶液Saが蒸発器冷媒蒸気Veを吸収して濃度が低下した希溶液Swが貯留される貯留部13が形成されている。加熱管11は、希溶液Swに没入しないように、貯留部13よりも上方に配設されている。貯留部13には、貯留された希溶液Swの液位を検出する吸収器液位検出器14が配設されている。
The
蒸発器20は、加熱媒体としての熱源温水hの流路を構成する伝熱管21を、蒸発器缶胴27の内部に有している。蒸発器20は、蒸発器缶胴27の内部に冷媒液Vfを散布するノズルを有していない。このため、伝熱管21は、蒸発器缶胴27内に貯留された冷媒液Vfに浸かるように配設されている(満液式蒸発器)。一般に「吸収冷凍機」の蒸発器では、冷水を取り出すために冷媒液の蒸発温度が低くなるように設計されるので、冷媒液の蒸発圧力が低く設定されるため、伝熱管が冷媒液に浸かる構成であると充分な能力を得ることができない。これに対し、吸収ヒートポンプでは、吸収冷凍機よりも蒸発器内の圧力が高く、伝熱管が冷媒液に浸かる構成でも所望の冷媒蒸気を得ることが可能となる。本実施の形態に係る吸収ヒートポンプ1では、冷媒液Vfを散布するノズルが設けられておらず、装置構成が簡略化されている。蒸発器20は、伝熱管21周辺の冷媒液Vfが伝熱管21内を流れる熱源温水hの熱で蒸発して蒸発器冷媒蒸気Veが発生するように構成されている。蒸発器缶胴27の底面には、蒸発器缶胴27内に冷媒液Vfを供給する冷媒液管45が接続されている。冷媒液管45は、蒸発器缶胴27の手前で複数に分岐され、蒸発器缶胴27の底面の複数箇所から冷媒液Vfを供給することができるように構成されている。伝熱管21には、熱源温水管72が接続されている。熱源温水管72は、伝熱管21内の熱源温水hの流れの傾向が下方から上方へとなるように、換言すれば蒸発器缶胴27内を上昇する冷媒液Vfに対して熱源温水hが全体として並流となるように、伝熱管21に接続されている。
The
吸収器缶胴17と蒸発器缶胴27とは、上部で接続されており、これにより、吸収器10と蒸発器20とが気相部で相互に連通している。吸収器10と蒸発器20とが気相部で連通することにより、吸収器10及び蒸発器20の内部の圧力が概ね等しくなっている。また、吸収器10と蒸発器20とが連通することにより、蒸発器20で発生した蒸発器冷媒蒸気Veを吸収器10に供給することができるように構成されている。吸収器10と蒸発器20とは、典型的には、濃溶液散布ノズル12より上方で連通している。
The absorber can
再生器30は、希溶液Swを加熱する熱源媒体としての熱源温水hを内部に流す熱源管31と、希溶液Swを散布する希溶液散布ノズル32とを、再生器缶胴37の内部に有している。再生器30は、散布された希溶液Swから冷媒Vが蒸発して濃度が上昇した濃溶液Saが下部に貯留されるように構成されている。再生器30では、希溶液Swが熱源温水hに加熱されることにより、希溶液Sw中の冷媒Vが離脱し、濃溶液Saと再生器冷媒蒸気Vgとが生成されるように構成されている。再生器30の濃溶液Saが貯留される部分と吸収器10の濃溶液散布ノズル12とは、濃溶液Saを流す濃溶液管35で接続されている。濃溶液管35には、再生器30の濃溶液Saを吸収器10に圧送する溶液ポンプ35pが配設されている。溶液ポンプ35pは、吸収器液位検出器14と信号ケーブルで接続されたインバータ35vを有しており、吸収器液位検出器14が検出する液位に応じて回転速度が調節されて吸収器10に圧送する濃溶液Saの流量を調節することができるように構成されている。希溶液散布ノズル32と吸収器10の貯留部13とは希溶液Swを流す希溶液管16で接続されている。濃溶液管35及び希溶液管16には、濃溶液Saと希溶液Swとの間で熱交換を行わせる溶液熱交換器38が配設されている。
The
凝縮器40は、冷却媒体流路を形成する冷却水管41を、凝縮器缶胴47の内部に有している。冷却水管41には、冷却媒体としての冷却水cが流れる。凝縮器40は、再生器30で発生した再生器冷媒蒸気Vgを導入し、これを冷却水cで冷却して凝縮させるように構成されている。冷却水管41は、再生器冷媒蒸気Vgを直接冷却することができるように、再生器冷媒蒸気Vgが凝縮した冷媒液Vfに浸らないように配設されている。凝縮器40には凝縮した冷媒液Vfを蒸発器20に送る冷媒液管45が接続されている。冷媒液管45には、冷媒液Vfを蒸発器20に圧送するための冷媒ポンプ46が配設されている。
The
再生器缶胴37と凝縮器缶胴47とは、上部で接続されており、これにより、再生器30と凝縮器40とが気相部で相互に連通している。再生器30と凝縮器40とが気相部で連通することにより、再生器30及び凝縮器40の内部の圧力が概ね等しくなっている。また、再生器30と凝縮器40とが連通することにより、再生器30で発生した再生器冷媒蒸気Vgを凝縮器40に供給することができるように構成されている。再生器30と凝縮器40とは、典型的には、希溶液散布ノズル32より上方で連通している。
The regenerator can
吸収ヒートポンプ1は、蒸発器20が満液式のため、冷媒ポンプ46の吐出流量の変化及び蒸発器缶胴27内の冷媒液Vfの蒸発速度によって、蒸発器缶胴27内の液位が変動する。蒸発器20では、冷媒液Vfが、伝熱管21から蒸発熱を得ることにより蒸発器冷媒蒸気Veとなるところ、蒸発熱を効率よく冷媒液Vfに伝達する観点からは冷媒液Vfと伝熱管21との接触面積が大きい方が好ましく、冷媒液Vfの蒸発を促進させる観点からは伝熱管21の周辺の冷媒液Vfにかかる圧力が過大にならないように冷媒液Vfの液面からの伝熱管21の深さが浅い方が好ましい。このような事情を勘案して、蒸発器缶胴27内の冷媒液Vfの液面が、低位VLと、この低位VLよりも上方の高位VHとの間で推移するように、蒸発器20は、低位VLを検出する低位検出器24Lと、高位VHを検出する高位検出器24Hとを有する蒸発器液位検出器24を有している。
In the
低位VLは、伝熱管21の上端又はこれよりも上に設定されるのが好ましいが、吸収器10における吸収熱の発生に必要な蒸発器冷媒蒸気Veを発生させることができる範囲内(許容範囲内)で伝熱管21の一部が露出する液位に設定されてもよい。高位VHは、伝熱管21の上端から所定の距離上方の位置又はこれよりも下に設定される。所定の距離は、冷媒液Vfの液面が上昇することによる伝熱管21周辺の冷媒液Vfの沸点上昇を考慮しても、吸収器10における吸収熱の発生に必要な蒸発器冷媒蒸気Veを発生させることができる液深に相当する距離である。蒸発器液位検出器24と冷媒ポンプ46とは、信号ケーブルで接続されている。冷媒ポンプ46は、蒸発器缶胴27内の冷媒液Vfの液面が低位VLと高位VHとの間で推移するように吐出流量が調節される構成となっている。蒸発器液位検出器24と冷媒ポンプ46とで、液位維持手段を構成している。
The lower VL is preferably set at the upper end of the
また、蒸発器20は、蒸発器缶胴27内の冷媒液Vfが加熱されて飽和液となった飽和冷媒液を、蒸発器缶胴27の底部に導く降液管25を有している。降液管25は、下降流路を構成する。降液管25は、蒸発器缶胴27の外側に設けられており、冷媒液Vfの液面よりも少し下方(本実施の形態では低位VLと高位VHとの間の低位VL近傍)及び底面近傍で、蒸発器缶胴27に接続されている。飽和した冷媒液Vfが降液管25を流れて蒸発器缶胴27の底部に移動することにより、蒸発器缶胴27の内部では冷媒液Vfの自然循環が発生して、蒸発器缶胴27内の冷媒液Vfの液位を安定させることができる。なお、降液管25に代えて、飽和した冷媒液Vfを底部に導く流路(下降流路)を蒸発器缶胴27の内部に形成することとしてもよい。
Further, the
また、蒸発器缶胴27の底部には、冷媒浄化管としての浄化管28の一端が接続されている。浄化管28の他端は再生器缶胴37に接続されており、蒸発器缶胴27内の冷媒液Vfを再生器30に導くことができるように構成されている。一般に、蒸発器において冷媒液を散布ノズルで散布する散布式の場合は、散布した冷媒液のすべてが蒸発する訳ではないので、蒸発する分よりも多くの冷媒液を散布し、散布しても蒸発しなかった冷媒液を凝縮器に戻す配管が設けられる。他方、本実施の形態に係る吸収ヒートポンプ1は、蒸発器20が満液式であり、蒸発器缶胴27内の冷媒液Vfの液面が低位VLと高位VHとの間で推移するように、導入される冷媒液Vfの流量が調節されるため、蒸発器缶胴27内の冷媒液Vfの液位調節の観点からは、蒸発器缶胴27内の冷媒液Vfを導出する必要がない。しかし、例えば再生器冷媒蒸気Vgに溶液Sが随伴してきた場合等、冷媒液Vfに溶液Sが混入した場合、蒸発器20において冷媒Vが蒸発すると、混入した溶液Sが濃縮することとなり、吸収ヒートポンプ1が所望の能力を発揮できなくなるおそれがある。そこで、吸収ヒートポンプ1では、浄化管28を介して蒸発器缶胴27内の冷媒液Vfを再生器30に導くことにより、蒸発器20における溶液Sの濃縮を回避することができるようにしている。なお、浄化管28の他端を再生器30に接続することにより、吸収ヒートポンプ1の運転を停止する際の希釈運転時に、溶液Sを速やかに希釈することができるという利点がある。浄化管28には、流路を開閉する開閉弁29が配設されている。開閉弁29は、制御装置99と信号ケーブルで接続されており、制御装置99からの制御信号に基づいて弁の開閉を行うことができるように構成されている。
Further, one end of a
蒸発器20には、さらに、冷媒Vの飽和温度(蒸発する冷媒Vの温度)を検出する冷媒温度検出器としての温度センサ51と、蒸発器缶胴27内の気相部の圧力を検出する圧力検出器としての圧力センサ52とが設けられている。温度センサ51は、熱伝導の良好な飽和液の温度を検出するように、蒸発器缶胴27内の冷媒液Vfの液面の温度を検出する配置とすることが好ましい。温度センサ51及び圧力センサ52は、それぞれ制御装置99と信号ケーブルで接続されており、検出された値を信号として制御装置99に送信することができるように構成されている。
The
気液分離器80は、吸収器10の加熱管11を流れて加熱された被加熱媒体Wを導入し、被加熱媒体蒸気Wvと被加熱媒体液Wqとを分離する機器である。気液分離器80には、内部に貯留する被加熱媒体液Wqの液位を検出する気液分離器液位検出器81が設けられている。気液分離器80の下部と吸収器10の加熱管11の一端とは、被加熱媒体液Wqを加熱管11に導く被加熱媒体液管82で接続されている。被加熱媒体液管82には、被加熱媒体液Wqを加熱管11に向けて圧送する被加熱媒体ポンプ83が配設されている。内部が気相部となる気液分離器80の側面と加熱管11の他端とは、加熱された被加熱媒体Wを気液分離器80に導く加熱後被加熱媒体管84で接続されている。
The gas-
また、気液分離器80には、蒸気として系外に供給された分の被加熱媒体Wを補うための補給水Wsを系外から導入する補給水管85が接続されている。補給水管85には、気液分離器80に向けて補給水Wsを圧送する補給水ポンプ86と、逆止弁85cと、補給水Wsを温水で予熱する補給水熱交換器87Bと、希溶液Swと熱交換させて補給水Wsをさらに加熱する補給水熱交換器87Aとが、補給水Wsの流れ方向に向かってこの順に配設されている。補給水ポンプ86は、気液分離器液位検出器81と信号ケーブルで接続されており、気液分離器80内の被加熱媒体液Wqの液位に応じて発停が制御されるように構成されている。補給水熱交換器87Aは、補給水Wsと希溶液Swとを熱交換させるように、補給水管85と、溶液熱交換器38よりも上流側の希溶液管16とに配設されている。また、気液分離器80には、被加熱媒体蒸気Wvを系外に供給する被加熱媒体蒸気供給管89が上部(典型的には頂部)に接続されている。
The gas-
気液分離器80は、加熱管11内で被加熱媒体液Wqの一部が蒸発して被加熱媒体液Wqと被加熱媒体蒸気Wvとが混合した混合被加熱媒体Wmを導入してもよく、被加熱媒体液Wqのまま気液分離器80に導いて減圧し一部を気化させて混合被加熱媒体Wmとしたものを気液分離させるようにしてもよい。被加熱媒体液Wqを減圧気化するには、オリフィス等の絞り手段を用いることができる。加熱管11内で被加熱媒体液Wqの一部を蒸発させるか否かは、典型的には、被加熱媒体ポンプ83及び/又は補給水ポンプ86の吐出圧力を調節することにより、加熱管11内の圧力を被加熱媒体液Wqの温度に相当する飽和圧力よりも高くするか否かによって調節することができる。
The gas-
制御装置99は、吸収ヒートポンプ1の運転を制御する機器である。制御装置99は、被加熱媒体ポンプ83と信号ケーブルで接続されており、この発停や回転速度の調節を行うことができるように構成されている。これまでの説明では吸収器液位検出器14の出力を直接入力して制御されることとした溶液ポンプ35p、蒸発器液位検出器24の出力を直接入力して制御されることとした冷媒ポンプ46、及び気液分離器液位検出器81の出力を直接入力して制御されることとした補給水ポンプ86も、制御装置99を介して(検出器の出力信号を一旦制御装置99に入力して)制御されることとしてもよい。また、制御装置99は、開閉弁29に信号を送信して弁の開閉動作をさせることができるように構成されている。また、制御装置99は、温度センサ51及び圧力センサ52と、それぞれ信号ケーブルで接続されており、温度センサ51及び圧力センサ52で検出された値を信号として受信することができるように構成されている。また、制御装置99には、冷媒Vの圧力と露点温度との関係があらかじめ記憶されており、圧力センサ52から送信されてきた圧力を、その圧力における露点温度に換算することができるように構成されている。
The
引き続き図1を参照して、吸収ヒートポンプ1の作用を説明する。吸収ヒートポンプ1の運転中は、通常、開閉弁29は閉になっている。まず、冷媒側のサイクルを説明する。凝縮器40では、再生器30で蒸発した再生器冷媒蒸気Vgを受け入れて、冷却水管41を流れる冷却水cで冷却して凝縮し、冷媒液Vfとする。凝縮した冷媒液Vfは、冷媒ポンプ46で蒸発器20に送られ、蒸発器缶胴27の底部から蒸発器缶胴27内に導入される。このとき、蒸発器缶胴27内に貯留される冷媒液Vfの液面が低位VLと高位VHとの間に収まるように、蒸発器液位検出器24の検出液位に応じて冷媒ポンプ46が制御される(液位維持工程)。典型的には、冷媒液Vfの液面が低位VLまで下降したことを低位検出器24Lが検出したら冷媒ポンプ46が起動し、液面が高位VHまで上昇したことを高位検出器24Hが検出したら冷媒ポンプ46が停止する。
With continued reference to FIG. 1, the operation of the
他方、蒸発器缶胴27内に貯留された冷媒液Vfに少なくとも一部が浸かっている伝熱管21には、熱源温水hが下方から上方に流れるように供給される(加熱媒体供給工程)。伝熱管21内を、熱源温水hが、全体として下方から上方に流れることで、冷媒液Vfの沸点が高い底部側では高い温度の熱源温水hで冷媒液Vfを加熱することができる。したがって、全体として熱伝達率の高い蒸発伝熱を利用することができ、熱源温水h(加熱媒体)から冷媒液Vfへの伝熱量を最大化することができる。例えば、熱源温水hを、入口85℃、出口82.5℃で利用するとき、液深による沸点上昇は、300mmで約2℃となるので、伝熱管21を300mmの深さで冷媒液Vfに浸したときに、概ね全体で蒸発伝熱を利用できることとなる。このように、蒸発器缶胴27内に貯留され、降液管25の作用と相俟って底部から上昇する冷媒液Vfは、傾向が並流となる熱源温水hから、傾向が対向流となる(熱源温水hが上方から下方に流れる)場合よりも、多くの熱量を受けることができる。蒸発器缶胴27内に貯留された冷媒液Vfは、伝熱管21内を流れる熱源温水hによって加熱され、蒸発して蒸発器冷媒蒸気Veとなる。蒸発器20で発生した蒸発器冷媒蒸気Veは、蒸発器20と連通する吸収器10へと移動する。
On the other hand, heat source hot water h is supplied to the
次に吸収ヒートポンプ1の溶液側のサイクルを説明する。吸収器10では、濃溶液Saが濃溶液散布ノズル12から散布され、この散布された濃溶液Saが蒸発器20から移動してきた蒸発器冷媒蒸気Veを吸収する。蒸発器冷媒蒸気Veを吸収した濃溶液Saは、濃度が低下して希溶液Swとなる。吸収器10では、濃溶液Saが蒸発器冷媒蒸気Veを吸収する際に吸収熱が発生する。この吸収熱により、加熱管11を流れる被加熱媒体液Wqが加熱される。ここで、被加熱媒体蒸気Wvを取り出すための気液分離器80まわりの作用について説明する。
Next, the cycle on the solution side of the
気液分離器80には、系外から補給水Wsが補給水管85を介して導入される。補給水Wsは、補給水ポンプ86により補給水管85を圧送され、まず補給水熱交換器87Bで温度が上昇した後に、補給水熱交換器87Aで希溶液Swと熱交換してさらに温度が上昇して、気液分離器80に導入される。気液分離器80に導入された補給水Wsは、被加熱媒体液Wqとして気液分離器80の下部に貯留される。気液分離器80の下部に貯留される被加熱媒体液Wqが所定の液位になるように、補給水ポンプ86が制御される。気液分離器80の下部に貯留されている被加熱媒体液Wqは、被加熱媒体ポンプ83で吸収器10の加熱管11に送られる。加熱管11に送られた被加熱媒体液Wqは、吸収器10における上述の吸収熱により加熱される。加熱管11で加熱された被加熱媒体液Wqは、一部が蒸発して被加熱媒体蒸気Wvとなった混合被加熱媒体Wmとして、あるいは温度が上昇した被加熱媒体液Wqとして、気液分離器80に向けて加熱後被加熱媒体管84を流れる。加熱後被加熱媒体管84を、温度が上昇した被加熱媒体液Wqが流れる場合、被加熱媒体液Wqは、気液分離器80に導入される際に減圧され、一部が蒸発して被加熱媒体蒸気Wvとなった混合被加熱媒体Wmとして気液分離器80に導入される。気液分離器80に導入された混合被加熱媒体Wmは、被加熱媒体液Wqと被加熱媒体蒸気Wvとが分離される。分離された被加熱媒体液Wqは、気液分離器80の下部に貯留され、再び吸収器10の加熱管11に送られる。他方、分離された被加熱媒体蒸気Wvは、被加熱媒体蒸気供給管89に導出され、蒸気利用場所に供給される。
The gas-
再び吸収ヒートポンプ1の溶液側のサイクルの説明に戻る。吸収器10で蒸発器冷媒蒸気Veを吸収した濃溶液Saは、濃度が低下して希溶液Swとなり、貯留部13に貯留される。貯留部13内の希溶液Swは、重力及び吸収器10と再生器30との内圧の差により再生器30に向かって希溶液管16を流れ、補給水熱交換器87Aで補給水Wsと熱交換して温度が低下した後に、溶液熱交換器38で濃溶液Saと熱交換してさらに温度が低下して、再生器30に至る。再生器30に送られた希溶液Swは、希溶液散布ノズル32から散布される。希溶液散布ノズル32から散布された希溶液Swは、熱源管31を流れる熱源温水h(本実施の形態では約85℃前後)によって加熱され、散布された希溶液Sw中の冷媒が蒸発して(離脱して)濃溶液Saとなり、再生器30の下部に貯留される。他方、希溶液Swから蒸発した冷媒Vは再生器冷媒蒸気Vgとして凝縮器40へと移動する。再生器30の下部に貯留された濃溶液Saは、溶液ポンプ35pにより、濃溶液管35を介して吸収器10の濃溶液散布ノズル12に圧送される。このとき、吸収器10の貯留部13に貯留された希溶液Swが所定の液位になるように、吸収器液位検出器14の検出液位に応じてインバータ35vにより溶液ポンプ35pの回転速度(ひいては吐出流量)が調節される。濃溶液管35を流れる濃溶液Saは、溶液熱交換器38で希溶液Swと熱交換して温度が上昇してから吸収器10に流入し、濃溶液散布ノズル12から散布される。以降、同様のサイクルを繰り返す。
Returning to the description of the cycle on the solution side of the
上記のような溶液S及び冷媒Vのサイクルを行う吸収ヒートポンプ1は、前述のように、冷媒Vの系統に溶液Sが混入する場合がある。冷媒Vに溶液Sが混入すると、混入した溶液Sの量に応じて冷媒液Vfの沸点が上昇するため、蒸発器20で発生する蒸発器冷媒蒸気Veの飽和圧力が低下し、吸収器10での溶液温度が低下するため、吸収ヒートポンプ1が所望の能力を発揮できなくなる。蒸発器20における溶液Sの濃縮を回避するために、溶液Sが混入した冷媒液Vfを、浄化管28を介して蒸発器缶胴27内から再生器缶胴37内へ導き、冷媒V中に含まれる溶液Sを低減する冷媒再生を行うのであるが、蒸発器20から再生器30へ移送する冷媒液Vfが多くなりすぎると、吸収器10へ送られる濃溶液Saの濃度が低下して、吸収ヒートポンプ1の運転効率を低下させることとなる。そこで、吸収ヒートポンプ1では、上記のような溶液S及び冷媒Vのサイクルを行っている際に(液位維持工程及び加熱媒体供給工程が行われている際に)、以下の制御を行うこととしている。
In the
図2は、冷媒再生の制御を説明するフローチャートである。吸収ヒートポンプ1が、液位維持工程及び加熱媒体供給工程を行っている通常運転中、制御装置99は、温度センサ51で検出された温度(以下「検出冷媒温度Td」という。)の信号を受信している(冷媒温度検出工程:S1)。また、制御装置99は、並行して、圧力センサ52で検出された圧力(以下「検出圧力Pd」という。)の信号を受信している(圧力検出工程:S2)。制御装置99は、検出圧力Pdの信号を受信したら、あらかじめ記憶されている圧力と露点温度との関係に基づいて、その検出圧力Pdにおける冷媒Vの露点温度である換算露点温度Tcに換算する(露点温度換算工程:S3)。制御装置99は、換算露点温度Tcを求めたら、検出冷媒温度Tdから換算露点温度Tcを差し引いた値が所定の値Tp以上か否かを判断する(温度比較工程:S4)。
FIG. 2 is a flowchart for explaining control of refrigerant regeneration. During the normal operation in which the
前述のように、冷媒Vに溶液Sが混入すると、混入した溶液Sの量に応じて冷媒液Vfの沸点が上昇する。すなわち、混入した溶液Sの量に応じて冷媒Vの露点温度が上昇する。ここで、検出冷媒温度Tdは、実際に蒸発する冷媒Vの温度(露点温度に等しい)を検出したものであるから、溶液Sの混入がある場合はそれが反映された実際の冷媒Vの性状における露点温度である。他方、換算露点温度Tcは、冷媒Vに溶液S等の不純物が混入していない純粋な冷媒Vの露点温度である。したがって、検出冷媒温度Tdから換算露点温度Tcを差し引いた値が大きいほど、冷媒V中への溶液Sの混入量が多いといえる。制御装置99は、温度比較工程(S4)において、検出冷媒温度Tdから換算露点温度Tcを差し引いた値が所定の値Tp未満のときは、冷媒温度検出工程(S1)に戻る。他方、検出冷媒温度Tdから換算露点温度Tcを差し引いた値が所定の値Tp以上のときは、開閉弁29を開にして、蒸発器缶胴27内の冷媒液Vfを再生器缶胴37内へ流入させる(冷媒液流入工程:S5)。上記の趣旨から、所定の値Tpは、吸収ヒートポンプ1を適切に運転するのに必要な量の蒸発器冷媒蒸気Veを発生させることができなく程度の冷媒Vの沸点上昇分に相当する。
As described above, when the solution S is mixed into the refrigerant V, the boiling point of the refrigerant liquid Vf increases according to the amount of the mixed solution S. That is, the dew point temperature of the refrigerant V increases according to the amount of the mixed solution S. Here, since the detected refrigerant temperature Td is the temperature of the refrigerant V that actually evaporates (equivalent to the dew point temperature), if the solution S is mixed, the actual characteristics of the refrigerant V in which it is reflected. Is the dew point temperature. On the other hand, the converted dew point temperature Tc is the dew point temperature of the pure refrigerant V in which impurities such as the solution S are not mixed in the refrigerant V. Therefore, it can be said that the larger the value obtained by subtracting the converted dew point temperature Tc from the detected refrigerant temperature Td, the greater the amount of the solution S mixed into the refrigerant V. When the value obtained by subtracting the converted dew point temperature Tc from the detected refrigerant temperature Td is less than the predetermined value Tp in the temperature comparison step (S4), the
制御装置99は、開閉弁29を開いた後、所定の条件を充足したか否かを判断する(S6)。所定の条件は、開閉弁29を開いてからあらかじめ決められた時間が経過した場合や、検出冷媒温度Tdから換算露点温度Tcを差し引いた値が許容できる値まで低下した場合等、蒸発器缶胴27内の冷媒V中の溶液S含有量が、吸収ヒートポンプ1の適切な運転を阻害しないと推定できる状態を確認することである。制御装置99は、所定の条件が充足されるまで開閉弁29を開のまま維持する。他方、所定の条件を充足した場合は、開閉弁29を閉にする(S7)。開閉弁29を閉にしたら、再び冷媒温度検出工程(S1)に戻り、以下、上述のフローを繰り返す。なお、図2では、説明の便宜上、冷媒温度検出工程(S1)、圧力検出工程(S2)、露点温度換算工程(S3)をこの順に表示したが、理想的にはこれらの工程は同時に行われるものであり、冷媒温度検出工程(S1)と、圧力検出工程(S2)及び露点温度換算工程(S3)との順序が相互に入れ替わっても差し支えない。
After opening the on-off
以上で説明したように、吸収ヒートポンプ1は、蒸発器20を、伝熱管21が冷媒液Vfで浸される満液式に構成したので、蒸発器20内に冷媒液Vfを散布する散布ノズルが不要となり、装置構成が簡略化され、装置の小型化を図ると共に信頼性を向上させることができる。また、蒸発器缶胴27内の冷媒液Vfを再生器缶胴37へ導く浄化管28を備えるので、冷媒Vの再生を行うことができると共に、希釈運転時には速やかに溶液Sの希釈を行うことができる。また、冷媒Vの再生は、検出冷媒温度Tdから換算露点温度Tcを差し引いた値が所定の値Tp以上となったときに行われるので、適切なタイミングで行われることとなり、運転効率の低下を抑制することができる。
As described above, the
以上の説明では、蒸発器缶胴27内への冷媒液Vfの導入が、複数に分岐されて底部に接続された冷媒液管45によって行われることとしたが、図3に示すような、放出孔22hが適切な間隔で複数形成された有孔管を、複数本接続して構成された散液管22A(図3(A)参照)を、あるいは1本を屈曲させて構成された散液管22B(図3(B)参照)を、蒸発器缶胴27の底部に設置し、散液管22Aあるいは散液管22Bに冷媒液管45を接続して、蒸発器缶胴27内に冷媒液Vfを供給することとしてもよい。このようにすると、蒸発器缶胴27内を上昇する冷媒液Vfが一様な流れとなり、冷媒液Vfの液面をより安定させることができる。
In the above description, the introduction of the refrigerant liquid Vf into the evaporator can
以上の説明では、浄化管28が、蒸発器缶胴27に一端が接続され、再生器缶胴37に他端が接続されているとしたが、浄化管28の他端が、吸収器缶胴17、あるいは希溶液管16に接続されていてもよい。つまり、蒸発器缶胴27内の冷媒液Vfを、溶液Sの系統のいずれかへ導くことができればよい。しかしながら、各缶胴内の圧力関係や、希釈運転等を考慮すると、浄化管28の他端は再生器缶胴37に接続されているのが好ましい。
In the above description, the purifying
以上の説明では、浄化管28に開閉弁29を設け、検出冷媒温度Tdから換算露点温度Tcを差し引いた値が所定の値Tp以上となったときに、開閉弁29を開いて蒸発器缶胴27内の冷媒液Vfを再生器缶胴37へ導くこととしたが、開閉弁29に代えてオリフィス等の絞り機構を設け、蒸発器缶胴27内の冷媒液Vfを少しずつ連続的に再生器缶胴37へ導くこととしてもよい。この場合、開閉弁29に加えて、検出冷媒温度Td及び換算露点温度Tcを求めるための温度センサ51及び圧力センサ52も不要となり、装置構成を簡略化することができる。
In the above description, the open /
以上の説明では、温度センサ51及び圧力センサ52が、蒸発器缶胴27に設けられて蒸発器缶胴27内における冷媒Vの飽和温度及び気相部の圧力を検出することとしたが、凝縮器缶胴47に設けられて凝縮器缶胴47内における冷媒Vの飽和温度及び気相部の圧力を検出することとしてもよい。しかしながら、蒸発器缶胴27内の方が、凝縮器缶胴47内よりも作動圧力が高いために内圧を検出しやすく、また、機内に存在することとなった不凝縮ガスによる影響を受けにくいので、温度センサ51及び圧力センサ52は蒸発器缶胴27に設けられることが好ましい。
In the above description, the
以上の説明では、温度センサ51及び圧力センサ52が、共に蒸発器缶胴27に設けられていることとしたが、吸収器缶胴17は蒸発器缶胴27と連通していて両者の内圧は略等しいので、圧力センサ52は吸収器缶胴17に設けられることとして、蒸発器缶胴27内の気相部の圧力を間接的に検出することとしてもよい。しかしながら、蒸発器缶胴27内の気相部のより正確な圧力を検出する観点から、圧力センサ52は蒸発器缶胴27の上部に設けられることとして、蒸発器缶胴27内の気相部の圧力を直接的に検出することが好ましい。同様に、温度センサ51及び圧力センサ52が凝縮器缶胴47に設けられる場合は、凝縮器缶胴47と連通する再生器缶胴37に圧力センサ52が設けられることとして凝縮器缶胴47内の気相部の圧力を間接的に検出することとしてもよい。
In the above description, the
以上の説明では、伝熱管21に供給される熱源温水hが、全体として下方から上方に流れるように熱源温水管72が接続されていることとしたが、これとは逆に、全体として上方から下方に流れるように熱源温水管72が接続されていてもよい。熱源温水hが伝熱管21を全体として上方から下方に流れることとすると、熱源温水hは、上方で温度が高く、下方に行くほど温度が低くなるので、蒸発器缶胴27内を上昇する冷媒液Vfは、上昇して行くにつれて温度が高い熱源温水hと熱交換が行われることとなり、下方では上方で蒸発する冷媒液Vfの予熱を行うこととなって、より高い温度で冷媒液Vfを蒸発させることができる。この場合は、蒸発器缶胴27内に冷媒液Vfの対流を抑制するためのバッフル板が設置されているとより効果的である。
In the above description, the heat source
以上の説明では、蒸発器20の伝熱管21に供給される加熱媒体及び再生器30の熱源管31に供給される熱源媒体が、共に熱源温水hであるとしたが、共に蒸気であってもよく、あるいは一方が熱源温水hで他方が蒸気であってもよい。つまり、加熱媒体及び熱源媒体は、吸収ヒートポンプの駆動に利用可能な熱を保有する流体であればよい。
In the above description, the heating medium supplied to the
以上の説明では、吸収ヒートポンプ1から取り出される熱出力(被加熱媒体W)が、蒸気(被加熱媒体蒸気Wv)であるとしたが、温水(被加熱媒体液Wq)であってもよい。吸収ヒートポンプ1から取り出される熱出力が温水である場合、気液分離器80及び被加熱媒体ポンプ83を省略しつつ補給水管85を被加熱媒体液管82に接続し、補給水Wsを被加熱媒体液Wqとして加熱管11に供給して、温度が上昇した被加熱媒体液Wqを加熱後被加熱媒体管84から取り出すように構成してもよい。
In the above description, the heat output (heated medium W) extracted from the
以上の説明では、吸収ヒートポンプ1が、吸収器10及び蒸発器20を1つずつ備える単段の吸収ヒートポンプであるとしたが、吸収器10及び蒸発器20を作動温度の異なる2組あるいは3組以上に構成して、2段あるいは3段以上の多段の吸収ヒートポンプとしてもよい。多段の吸収ヒートポンプに対しても、蒸発器の満液式化、浄化管28の配設、運転効率の低下を抑制した冷媒Vの再生に関する技術を適用することができる。
In the above description, the
1 吸収ヒートポンプ
10 吸収器
16 希溶液管
20 蒸発器
21 伝熱管
24 蒸発器液位検出器
25 降液管
27 蒸発器缶胴
28 浄化管
29 開閉弁
30 再生器
35 濃溶液管
40 凝縮器
45 冷媒液管
51 温度センサ
52 圧力センサ
99 制御装置
h 熱源温水
S 溶液
Sa 濃溶液
Sw 希溶液
Tc 換算露点温度
Td 検出冷媒温度
V 冷媒
Ve 蒸発器冷媒蒸気
Vf 冷媒液
Vg 再生器冷媒蒸気
VH 高位
VL 低位
DESCRIPTION OF
Claims (8)
前記蒸発器から前記冷媒の蒸気である冷媒蒸気を導入して前記冷媒蒸気を溶液に吸収させる吸収器と;
前記蒸発器缶胴内の前記冷媒液の液位を、前記伝熱管の一部が、前記吸収器における吸収熱の発生に必要な前記冷媒蒸気を発生させることができる許容範囲内で露出する高さ以上の所定の液位である低位以上、かつ、前記伝熱管の上端から、前記冷媒液の液面上昇による前記伝熱管の周辺の冷媒液の沸点上昇を考慮しても前記吸収器における吸収熱の発生に必要な前記冷媒蒸気を発生させることができる液深に相当する所定の距離上方の位置である高位以下に維持する液位維持手段とを備える;
吸収ヒートポンプ。 An evaporator can body that contains the refrigerant in liquid and vapor, and a heat transfer tube provided inside the evaporator can body, through which a heating medium that heats the refrigerant liquid that is the liquid of the refrigerant flows. An evaporator having;
An absorber that introduces refrigerant vapor, which is vapor of the refrigerant, from the evaporator and absorbs the refrigerant vapor into a solution;
The level of the refrigerant liquid in the evaporator can body is exposed to a high level where a part of the heat transfer tube is exposed within an allowable range capable of generating the refrigerant vapor necessary for generating absorption heat in the absorber. is more lower than is predetermined liquid level, and, from the upper end of the heat transfer tube, the absorption in the absorber even in consideration of the boiling point rise of the refrigerant liquid around the heat transfer tube by the liquid level rise of the refrigerant fluid Liquid level maintaining means for maintaining below a high level which is a position above a predetermined distance corresponding to a liquid depth capable of generating the refrigerant vapor necessary for generating heat ;
Absorption heat pump.
前記溶液を前記吸収器及び前記再生器に通して循環させる溶液管と;
前記蒸発器缶胴内の前記冷媒液を、前記再生器、前記吸収器、又は前記溶液管へ導く冷媒浄化管とを備える;
請求項1に記載の吸収ヒートポンプ。 A regenerator for heating the solution to release the refrigerant contained in the solution;
A solution tube for circulating the solution through the absorber and the regenerator;
A refrigerant purification pipe that guides the refrigerant liquid in the evaporator can body to the regenerator, the absorber, or the solution pipe;
The absorption heat pump according to claim 1.
前記凝縮器内の前記冷媒液を前記蒸発器缶胴に導く冷媒液管と;
凝縮する前記冷媒の温度又は蒸発する前記冷媒の温度を検出する冷媒温度検出器と;
前記冷媒温度検出器で温度が検出された前記冷媒の直上の気相部の圧力を直接又は間接に検出する圧力検出器とを備え;
前記冷媒浄化管が、流路を開閉する開閉弁を有し;
前記圧力検出器で検出された圧力における前記冷媒の露点温度に換算した値である換算露点温度と、前記冷媒温度検出器で検出された値である検出冷媒温度とを比較して、前記検出冷媒温度が前記換算露点温度よりも所定の値以上高いときに前記開閉弁を開にする制御装置をさらに備える;
請求項2に記載の吸収ヒートポンプ。 A condenser for introducing and condensing the refrigerant vapor generated in the regenerator;
A refrigerant liquid pipe for guiding the refrigerant liquid in the condenser to the evaporator can body;
A refrigerant temperature detector for detecting a temperature of the refrigerant to be condensed or a temperature of the refrigerant to be evaporated;
A pressure detector for directly or indirectly detecting the pressure of the gas phase portion directly above the refrigerant whose temperature is detected by the refrigerant temperature detector;
The refrigerant purification pipe has an on-off valve for opening and closing the flow path;
The detected refrigerant is compared by comparing a converted dew point temperature which is a value converted into a dew point temperature of the refrigerant at a pressure detected by the pressure detector with a detected refrigerant temperature which is a value detected by the refrigerant temperature detector. A control device that opens the on-off valve when the temperature is higher than the converted dew point temperature by a predetermined value or more;
The absorption heat pump according to claim 2.
前記蒸発器缶胴内の前記冷媒液の液位を、前記伝熱管の一部が許容範囲内で露出する高さ以上の所定の液位である低位以上かつ前記伝熱管の上端から所定の距離上方の位置である高位以下に維持する液位維持手段と;
前記蒸発器から前記冷媒の蒸気である冷媒蒸気を導入して前記冷媒蒸気を溶液に吸収させる吸収器と;
前記溶液を加熱して前記溶液に含まれる前記冷媒を離脱させる再生器と;
前記溶液を前記吸収器及び前記再生器に通して循環させる溶液管と;
前記蒸発器缶胴内の前記冷媒液を、前記再生器、前記吸収器、又は前記溶液管へ導く冷媒浄化管と;
前記再生器で発生した前記冷媒蒸気を導入して凝縮させる凝縮器と;
前記凝縮器内の前記冷媒液を前記蒸発器缶胴に導く冷媒液管と;
凝縮する前記冷媒の温度又は蒸発する前記冷媒の温度を検出する冷媒温度検出器と;
前記冷媒温度検出器で温度が検出された前記冷媒の直上の気相部の圧力を直接又は間接に検出する圧力検出器とを備え;
前記冷媒浄化管が、流路を開閉する開閉弁を有し;
前記圧力検出器で検出された圧力における前記冷媒の露点温度に換算した値である換算露点温度と、前記冷媒温度検出器で検出された値である検出冷媒温度とを比較して、前記検出冷媒温度が前記換算露点温度よりも所定の値以上高いときに前記開閉弁を開にする制御装置をさらに備え;
前記冷媒液管が、前記蒸発器缶胴の底部で前記冷媒液を開放するように前記蒸発器缶胴に接続され;
前記蒸発器が、前記冷媒液が前記加熱媒体により加熱されて飽和した飽和冷媒液を前記蒸発器缶胴の底部に導く下降流路を有する;
吸収ヒートポンプ。 An evaporator can body that contains the refrigerant in liquid and vapor, and a heat transfer tube provided inside the evaporator can body, through which a heating medium that heats the refrigerant liquid that is the liquid of the refrigerant flows. An evaporator having;
The liquid level of the refrigerant liquid in the evaporator can body is set to a predetermined distance from a lower level that is a predetermined liquid level higher than a height at which a part of the heat transfer tube is exposed within an allowable range and a predetermined distance from the upper end of the heat transfer tube. Liquid level maintaining means for maintaining the upper position below the high level ;
An absorber that introduces refrigerant vapor, which is vapor of the refrigerant, from the evaporator and absorbs the refrigerant vapor into a solution;
A regenerator for heating the solution to release the refrigerant contained in the solution;
A solution tube for circulating the solution through the absorber and the regenerator;
A refrigerant purification pipe for guiding the refrigerant liquid in the evaporator can body to the regenerator, the absorber, or the solution pipe ;
A condenser for introducing and condensing the refrigerant vapor generated in the regenerator;
A refrigerant liquid pipe for guiding the refrigerant liquid in the condenser to the evaporator can body;
A refrigerant temperature detector for detecting a temperature of the refrigerant to be condensed or a temperature of the refrigerant to be evaporated;
A pressure detector for directly or indirectly detecting the pressure of the gas phase portion directly above the refrigerant whose temperature is detected by the refrigerant temperature detector;
The refrigerant purification pipe has an on-off valve for opening and closing the flow path;
The detected refrigerant is compared by comparing a converted dew point temperature which is a value converted into a dew point temperature of the refrigerant at a pressure detected by the pressure detector with a detected refrigerant temperature which is a value detected by the refrigerant temperature detector. further Bei example a control unit the temperature is the on-off valve to open when higher than a predetermined value than the conversion dew point temperature;
The refrigerant liquid tube is connected to the evaporator can body so as to open the refrigerant liquid at the bottom of the evaporator can body;
The evaporator has a downward flow path that guides a saturated refrigerant liquid saturated by the refrigerant liquid being heated by the heating medium to the bottom of the evaporator can body;
Absorption heat pump.
前記伝熱管が没入されている前記冷媒液の液位を、前記伝熱管の一部が、前記冷媒の蒸気である冷媒蒸気を溶液が吸収して吸収熱を発生させる吸収器における吸収熱の発生に必要な前記冷媒蒸気を発生させることができる許容範囲内で露出する高さ以上の所定の液位である低位以上、かつ、前記伝熱管の上端から、前記冷媒液の液面上昇による前記伝熱管の周辺の冷媒液の沸点上昇を考慮しても前記吸収器における吸収熱の発生に必要な前記冷媒蒸気を発生させることができる液深に相当する所定の距離上方の位置である高位以下に維持する液位維持工程とを備える;
吸収ヒートポンプの運転方法。 A heating medium supply step of flowing a heating medium for heating the refrigerant liquid into a heat transfer tube immersed in the refrigerant liquid which is a refrigerant liquid stored in the evaporator;
Generation of absorption heat in an absorber in which the liquid level of the refrigerant liquid in which the heat transfer tube is immersed is absorbed by a solution in which a part of the heat transfer tube absorbs the refrigerant vapor that is the vapor of the refrigerant. lower than is predetermined liquid level above the height exposed within a tolerance that can generate the refrigerant vapor required, and, from the upper end of the heat transfer tubes, the heat transfer by the liquid level rise of the refrigerant fluid Even if the boiling point rise of the refrigerant liquid around the heat pipe is taken into consideration, it is below a high level that is a position above a predetermined distance corresponding to the liquid depth that can generate the refrigerant vapor necessary for generating the absorption heat in the absorber. A liquid level maintaining step to maintain;
Operation method of absorption heat pump.
前記冷媒温度検出工程で温度が検出された前記冷媒の直上の気相部の圧力を直接又は間接に検出する圧力検出工程と;
前記圧力検出工程で検出された圧力における前記冷媒の露点温度に換算した値である換算露点温度と、前記冷媒温度検出工程で検出された値である検出冷媒温度とを比較する温度比較工程と;
前記温度比較工程において、前記検出冷媒温度が前記換算露点温度よりも所定の値以上高いときに、前記蒸発器内に貯留されている前記冷媒液を、前記蒸発器で生成された前記冷媒の蒸気である冷媒蒸気を吸収すると共に前記凝縮器で凝縮させる前記冷媒蒸気を離脱させる溶液の系統に流入させる冷媒液流入工程とを備える;
請求項5に記載の吸収ヒートポンプの運転方法。 A refrigerant temperature detecting step of detecting a temperature of the refrigerant condensed in the condenser or a temperature of the refrigerant evaporated in the evaporator;
A pressure detection step of directly or indirectly detecting the pressure of the gas phase portion directly above the refrigerant whose temperature has been detected in the refrigerant temperature detection step;
A temperature comparison step of comparing a converted dew point temperature that is a value converted to a dew point temperature of the refrigerant at a pressure detected in the pressure detection step with a detected refrigerant temperature that is a value detected in the refrigerant temperature detection step;
In the temperature comparison step, when the detected refrigerant temperature is higher than the converted dew point temperature by a predetermined value or more, the refrigerant liquid stored in the evaporator is used as the vapor of the refrigerant generated by the evaporator. A refrigerant liquid inflow process for allowing the refrigerant vapor to be absorbed and flowing into a solution system for releasing the refrigerant vapor to be condensed by the condenser;
The operation method of the absorption heat pump according to claim 5.
請求項5又は請求項6に記載の吸収ヒートポンプの運転方法。 The heating medium supplying step is configured to flow the heating medium as a whole from below to above;
The operation method of the absorption heat pump of Claim 5 or Claim 6.
請求項5又は請求項6に記載の吸収ヒートポンプの運転方法。 The heating medium supplying step is configured to flow the heating medium as a whole from above to below;
The operation method of the absorption heat pump of Claim 5 or Claim 6.
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