JP6361454B2 - 吸収式ヒートポンプ装置 - Google Patents

Description

本発明は、吸収式ヒートポンプ装置に関する。

従来、液膜を形成するように構成された熱交換器が知られている（たとえば、特許文献１参照）。

上記特許文献１には、垂直に配置された伝熱管と、伝熱管の上端開口に設けられた液膜形成用キャップと、液膜形成用キャップの上方に設けられ、液体が貯留される分配室とを備える、流下液膜式熱交換器が開示されている。この流下液膜式熱交換器の液膜形成用キャップの周壁には、切欠部が形成されており、この切欠き部を分配室の液体が通過することにより、液体に旋回流を生じさせるように構成されている。これにより、旋回する液体によって液膜形成用キャップの下方の伝熱管の内壁に均一な液膜が形成されて、液膜が効率よく蒸発するように構成されている。

特開２０１１−２５７０６５号公報

しかしながら、上記特許文献１に記載された流下液膜式熱交換器では、切欠き部を分配室の液体が通過することにより、液体に旋回流を生じさせるように構成されているものの、液体の粘度が高い場合など液体によっては十分に旋回流を生じさせることができない場合がある。この場合、伝熱管の内壁に液膜が不均一に形成されたり、伝熱管の内壁の一部に液膜が形成されなかったりする。つまり、上記特許文献１に記載された流下液膜式熱交換器では、液膜の形成が不十分になるという不都合がある。

この結果、上記特許文献１に記載された流下液膜式熱交換器の構成を、冷媒蒸気が吸収液により吸収される吸収式ヒートポンプ装置に適用した場合には、吸収部材に吸収液が十分に塗布されないことに起因して、吸収液において冷媒蒸気が吸収される吸収面積が小さくなり、その結果、吸収液により冷媒蒸気を十分に吸収させることができないという問題点がある。

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、粘度が高い吸収液を用いる場合にも、吸収部材に吸収液を十分に塗布して吸収液により冷媒蒸気を十分に吸収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、冷媒蒸気を吸収液により吸収する吸収式ヒートポンプ装置であって、吸収液が貯留される吸収液貯留部を含む容器と、吸収液貯留部内を移動させることによって塗布された吸収液により、冷媒蒸気が吸収される板状の吸収部材と、を備える。

この発明の一の局面による吸収式ヒートポンプ装置では、上記のように、板状の吸収部材を吸収液貯留部内を移動させることによって板状の吸収部材に吸収液を塗布するとともに、塗布された吸収液により冷媒蒸気が吸収されるように構成する。これにより、板状の吸収部材を吸収液貯留部内を移動させることによって、吸収液の粘度が高い場合であっても、吸収部材の移動に伴って、吸収液貯留部内の吸収液が板状の吸収部材に随伴されながら全体に広がるので、吸収部材に吸収液を十分に塗布することができる。この結果、吸収液において冷媒蒸気が吸収される吸収面積が小さくなるのを抑制することができる。また、吸収部材を板状に形成することによって、板状の吸収部材に塗布された吸収液と冷媒蒸気との接触面積（吸収面積）を容易に大きくすることができる。これらの結果、吸収液により冷媒蒸気を十分に吸収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、容器は、板状部材に塗布された吸収液により冷媒蒸気が吸収される吸収部をさらに含み、吸収液貯留部の吸収部側に設けられ、板状の吸収部材に塗布された吸収液の一部を除去することによって、塗布された吸収液の厚みを小さくする薄膜形成部をさらに備える。ここで、冷媒蒸気が吸収部材の塗布された吸収液に吸収される際には、冷媒蒸気の熱も吸収液に吸収される。そのため、吸収液の温度が上昇して、冷媒蒸気が吸収液に吸収されにくくなる。そこで、本発明では、薄膜形成部により吸収部材に塗布された吸収液の厚みを小さくすることによって、吸収液の熱を迅速に吸収部材に伝達することができるので、吸収液の温度が高くなるのを抑制することができる。これにより、冷媒蒸気の熱に起因して冷媒蒸気が吸収液に吸収されにくくなるのを抑制することができる。また、吸収液の厚みを小さくすることによって、吸収液内での冷媒の拡散（物質拡散性）を向上させることができるので、吸収液による冷媒蒸気の吸収効率を向上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、吸収液貯留部内における板状の吸収部材の移動経路の近傍に配置され、冷却水が流通する熱交換部をさらに備える。このように構成すれば、熱交換部を流通する冷却水により、吸収液貯留部の吸収液に加えて、熱交換部近傍を移動する板状の吸収部材も冷却することができる。これにより、吸収液と板状の吸収部材との温度が高くなるのを抑制することができるので、冷媒蒸気が吸収液に吸収されにくくなるのを効果的に抑制することができる。

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、吸収液貯留部は、容器の上部に形成された第１吸収液貯留部と、容器の下部に形成された第２吸収液貯留部とを含み、板状の吸収部材は、第１吸収液貯留部と第２吸収液貯留部との間を移動するように構成されている。このように構成すれば、容器の上部の下部との両方において新たな吸収液を板状の吸収部材に塗布することができるので、短い周期で新たな吸収液を板状の吸収部材に塗布することができる。これにより、冷媒蒸気の吸収効率が低い吸収液の希液が長い間吸収部材上に位置するのを抑制することができるので、冷媒蒸気が吸収液に吸収されにくくなるのを効果的に抑制することができる。

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、板状の吸収部材は、板状の金属箔から構成されている。このように構成すれば、板状の吸収部材の熱伝導性を向上させることができるので、吸収液の熱を迅速に逃がすことができる。これにより、冷媒蒸気の熱に起因して冷媒蒸気が吸収液に吸収されにくくなるのを抑制することができる。

なお、本出願では、上記一の局面による吸収式ヒートポンプ装置とは別に、以下のような構成も考えられる。

（付記項１）
すなわち、本出願の他の構成による吸収式ヒートポンプ装置は、板状の吸収部材は、複数回折り返された移動経路上をループ状に循環するように構成されている。

（付記項２）
また、上記吸収液貯留部が第１吸収液貯留部と第２吸収液貯留部とを含む構成において、好ましくは、容器の上部に形成された第１吸収液貯留部に、吸収液の濃液が供給されるように構成されている。

（付記項３）
また、上記薄膜形成部をさらに備える構成において、好ましくは、吸収液貯留部は、容器の上部に形成された第１吸収液貯留部と、容器の下部に形成された第２吸収液貯留部とを含み、薄膜形成部は、第１吸収液貯留部の吸収部側、および、第２吸収液貯留部の吸収部側にそれぞれ設けられ、塗布された吸収液の一部を除去することによって、塗布された吸収液の厚みを小さくする第１薄膜形成部および第２薄膜形成部を含む。

本発明によれば、上記のように、粘度が高い吸収液を用いる場合にも、吸収部材に吸収液を十分に塗布して吸収液により冷媒蒸気を十分に吸収させることができる。

本発明の一実施形態による吸収式ヒートポンプ装置の全体構成を示した模式図である。 本発明の一実施形態による吸収式ヒートポンプ装置における吸収器の内部構造を示した斜視図である。 図２の２００−２００線に沿った断面図である。 図３の２１０−２１０線に沿った断面図である。 本発明の一実施形態による吸収式ヒートポンプ装置における上側貯留部の吸収部側（下側）の拡大断面図である。 本発明の一実施形態による吸収式ヒートポンプ装置における下側貯留部の吸収部側（上側）の拡大断面図である。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。

まず、図１を参照して、本発明の一実施形態による吸収式ヒートポンプ装置１００の全体構成について説明する。本実施形態による吸収式ヒートポンプ装置１００では、冷媒としての水と、吸収液としての臭化リチウム（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、エンジン（内燃機関）９０を備えた乗用車、バスおよびトラックなどの車輌に搭載され、車内の空調システムに適用されている。

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（図１の２点鎖線枠内の部分）と、凝縮器２０と、蒸発器３０と、吸収器４０とを備えている。再生器１０は、吸収液から冷媒蒸気（高温水蒸気）を分離する役割を有する。また、凝縮器２０は、冷房運転時に、気液分離部１２で分離された冷媒蒸気を凝縮（液化）させる役割を有する。また、蒸発器３０は、冷房運転時に、凝縮水となった冷媒を低温低圧の条件下で蒸発（気化）させる役割を有する。また、吸収器４０は、吸収液（ＬｉＢｒ濃液が水により希釈されたＬｉＢｒ水溶液）に蒸発器３０で気化した冷媒蒸気（低温水蒸気）を吸収させる役割を有する。なお、ＬｉＢｒ濃液は、本発明の「吸収液」の一例であり、水は、本発明の「冷媒」の一例である。

再生器１０は、吸収液を加熱する加熱部１１と、加熱された吸収液から冷媒蒸気（高温水蒸気）を分離する気液分離部１２とを含んでいる。加熱部１１は、たとえば、プレート式熱交換器であり、車輌（図示せず）のエンジン９０から引き回された排気ガス管９１を流通する高温（約３００℃以上約４００℃以下）の排気ガスと、吸収液とが熱交換されるように構成されている。なお、排気ガス管９１は、加熱部１１を経由する熱供給管路９１ａと、加熱部１１を経由しない迂回管路９１ｂとを含んでいる。また、エンジン９０と加熱部１１との間の熱供給管路９１ａには弁９２が設けられている。この弁９２が冷房運転時および暖房運転時に開かれることによって、エンジン９０から排出された排気ガスの一部が加熱部１１に流通されるように構成されている。

再生器１０の気液分離部１２は、加熱部１１により加熱された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。

蒸発器３０は、容器３１内部に設置された熱交換部３２と、容器３１内部の天井部近傍に取り付けられた噴射器３３とを含んでいる。また、蒸発器３０の外部では、冷媒貯留部３１ａと噴射器３３とを接続する冷媒移送管路３４にポンプ３５が設けられている。これにより、冷媒貯留部３１ａの冷媒（水）がポンプ３５により汲み上げられて噴射器３３から下方の熱交換部３２に向けて霧状に噴射されるように構成されている。したがって、冷房運転時には、送風機３６により送風された吸込空気は、熱交換部３２を通過する際に上方から噴霧された冷媒（水）が蒸発して冷媒蒸気（低温水蒸気）になる際の気化熱を利用して冷却される。そして、冷却された空気（冷風）は、車内に吹き出される。

また、吸収式ヒートポンプ装置１００は、吸収液循環管路５１ａおよび５１ｂからなる循環通路部５１と、冷媒蒸気移送管路５２ａ、５２ｂおよび５３と、冷媒移送管路５４と、吸収液移送管路５５および５６と、冷媒供給管路５７および５８とを備えている。

循環通路部５１は、吸収液を吸収器４０に流通させることなく吸収液を加熱部１１と気液分離部１２との間で矢印Ｐ方向に沿って循環させる役割を有する。吸収液循環管路５１ａには、吸収液の濃液を循環通路部５１内で循環させるポンプ７１が設けられている。吸収液循環管路５１ａから吸収器４０側へ分岐する吸収液移送管路５５は、吸収器４０に吸収液の濃液を供給する役割を有する。なお、吸収液移送管路５５には、循環通路部５１を循環する吸収液が吸収器４０側に流入するのを所定の条件下で遮断する弁６１が設けられている。

吸収液移送管路５６は、吸収器４０において冷媒蒸気が吸収された状態で貯留される吸収液の希液を再生器１０（循環通路部５１）に供給する役割を有する。また、吸収液移送管路５６には、吸収液を循環通路部５１に供給するポンプ７２と、吸収液が循環通路部５１に流入するのを所定の条件下で遮断する弁６２とが設けられている。

したがって、吸収式ヒートポンプ装置１００では、冷房運転開始直後に、弁６１および弁６２を閉じた状態でポンプ７１が始動されて吸収液を循環通路部５１のみを循環させて加熱部１１を用いて迅速に昇温させる。これにより、気液分離部１２において効率的に吸収液から冷媒蒸気が分離される。そして、気液分離部１２で分離された冷媒蒸気が所定温度に達したところで弁６１および弁６２が開かれるとともにポンプ７２が始動される。これにより、昇温された吸収液の一部（気液分離部１２に貯留されたＬｉＢｒ濃液）が吸収液移送管路５５および５６にも矢印Ｑ方向に流通されて、冷房サイクルが形成される。なお、暖房運転時には、運転期間中、弁６１および弁６２は常に閉じられており吸収器４０は使用されない。一方、暖房運転開始直後に循環通路部５１を循環させた吸収液の昇温動作は行われて、気液分離部１２で分離された冷媒蒸気（高温水蒸気）が蒸発器３０（この場合は凝縮器）に流入される。

また、吸収式ヒートポンプ装置１００は、吸収液移送管路５５を流通する吸収液と、吸収液移送管路５６を流通する吸収液との熱交換を図るための熱交換器（プレート式熱交換器）５９を備えている。熱交換器５９は、いわゆる「液−液熱交換器」であり、冷房運転時に、気液分離部１２から吸収器４０に向かって流れる吸収液の濃液の熱を、吸収器４０から循環通路部５１に向かって流れる吸収液の希液に付与することによって、吸収器４０に流入する吸収液の濃液の温度を低下させる役割を有している。これにより、温度の高い吸収液の濃液が吸収器４０に供給されるのを抑制することができるので、後述する吸収部材４２に塗布された吸収液に冷媒蒸気が吸収されにくくなるのを抑制することが可能である。

冷媒供給管路５７は、暖房運転時に蒸発器３０に貯留された冷媒（凝縮水）を直接的に循環通路部５１に供給するために設けられている。冷媒供給管路５７には、蒸発器３０に貯留された冷媒（凝縮水）を循環通路部５１に供給するポンプ７３と、弁６３とが設けられている。弁６３は、ポンプ７３が停止される際に閉じられることにより、循環通路部５１の吸収液が冷媒供給管路５７を逆流して蒸発器３０に流入（混入）するのを遮断する役割を有する。

冷媒蒸気移送管路５２ａは、気液分離部１２からの冷媒蒸気を凝縮器２０や吸収器４０に供給するために設けられている。冷媒蒸気移送管路５２ｂは、気液分離部１２で分離された冷媒蒸気を直接的に蒸発器３０に流入させるために設けられている。具体的には、冷媒蒸気移送管路５２ｂは、冷媒蒸気移送管路５２ａから分岐した後、蒸発器３０および吸収器４０を接続する冷媒蒸気移送管路５３に接続されている。なお、冷媒蒸気移送管路５３に対する冷媒蒸気移送管路５２ｂの合流部分には、蒸発器３０と吸収器４０とを結ぶ冷房運転用流路と、気液分離部１２と蒸発器３０とを結ぶ暖房運転用流路とを切替可能な三方弁６４が設けられている。また、冷媒蒸気移送管路５２ａには、暖房運転時に、気液分離部１２により分離された冷媒蒸気が凝縮器２０に流入するのを遮断する弁６５が設けられている。

冷媒移送管路５４には、冷房運転時には開かれ暖房運転時には閉じられる弁６６が設けられている。暖房運転時に、三方弁６４が気液分離部１２と蒸発器３０とを結ぶ第２流路（冷媒蒸気が冷媒蒸気移送管路５２ｂを流通する流路）側に切り替えられ、かつ、弁６５および弁６６が共に閉じられた場合、凝縮器２０がサイクルから切り離される。したがって、暖房運転時には、気液分離部１２で分離された冷媒蒸気のほぼ全てが冷媒蒸気移送管路５２ｂから蒸発器３０に流入されるように構成されている。

冷媒供給管路５８は、凝縮器２０に貯留された冷媒（凝縮水）を直接的に吸収器４０に供給するために設けられている。冷媒供給管路５８には、弁６７が設けられており、弁６７が冷房運転後の装置停止時に開かれることにより、凝縮器２０の冷媒（水）の一部が吸収器４０に供給されて吸収器４０内に貯留される吸収液を含む全ての吸収液が希釈される。これにより、吸収式ヒートポンプ装置１００が停止していても、循環通路部５１や吸収液移送管路５５および５６を含めた装置内各部に滞留する吸収液が結晶化するのが防止されている。

また、吸収式ヒートポンプ装置１００は、冷房運転時にのみ駆動される冷却水回路部８０を備えている。冷却水回路部８０は、凝縮器２０における冷媒蒸気の冷却と、吸収器４０における冷媒の吸収液への吸収時に発生する吸収熱の冷却とを行う機能を有する。詳細には、冷却水回路部８０は、冷却水が流通する循環管路８１と、冷却水を循環させるポンプ８２と、凝縮器２０内部に配置された熱交換器８３と、吸収器４０内部に配置された熱交換部４３（図２参照）と、冷却水冷却部８４とを含んでいる。熱交換器８３は、冷媒蒸気と冷却水とを熱交換させて冷媒蒸気を冷却する役割を有する。また、熱交換部４３は、吸収熱が発生した吸収液と冷却水とを熱交換させて吸収液を冷却する役割を有する。冷却水冷却部８４では、熱交換器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）によって冷却される。

次に、図１〜図６を参照して、本実施形態の吸収器４０の構造について説明する。

吸収器４０は、図２および図３に示すように、上側貯留部４１ａおよび下側貯留部４１ｂを有する容器４１と、吸収液が塗布される板状（帯状）の吸収部材４２と、複数（７つ）の熱交換部４３とを含んでいる。また、吸収部材４２と熱交換部４３とは、容器４１内に配置されている。なお、上側貯留部４１ａは、本発明の「吸収液貯留部」および「第１吸収液貯留部」の一例であり、下側貯留部４１ｂは、本発明の「吸収液貯留部」および「第２吸収液貯留部」の一例である。

吸収部材４２は、幅方向（Ｙ方向）に延びるとともに、後述する複数回折り返す移動経路上で帯状（板状）に延びるように形成されている。また、吸収部材４２は、板状の金属箔から構成されている。なお、金属箔としては、軽量で熱伝導性の高い金属材料が好ましく、たとえば、銅箔やアルミニウム箔からなるのが好ましい。また、金属箔の厚みｔ（図５および図６参照）は、０．２ｍｍ程度の厚みであるのが好ましい。

容器４１は、上下方向（Ｚ方向）に長い直方体の外観形状を有している。上側貯留部４１ａは、容器４１のＺ１側の上部に設けられており、下側貯留部４１ｂは、容器４１のＺ２側の下部に設けられている。この上側貯留部４１ａおよび下側貯留部４１ｂには、共に、冷媒蒸気が吸収された吸収液（ＬｉＢｒ水溶液）が貯留されている。

また、上側貯留部４１ａの上端面（容器４１の上端面）および下側貯留部４１ｂの下端面（容器４１の下端面）には、それぞれ、供給口４１ｃおよび排出口４１ｄが設けられている。供給口４１ｃには、図１に示すように、吸収液移送管路５５を介して再生器１０から吸収液の濃液が供給される。排出口４１ｄからは、吸収液移送管路５６を介して再生器１０に吸収液の希液が排出される。この結果、上側貯留部４１ａに貯留される吸収液（ＬｉＢｒ水溶液）におけるＬｉＢｒの濃度は、下側貯留部４１ｂに貯留される吸収液におけるＬｉＢｒの濃度よりも大きい。なお、下側貯留部４１ｂには、後述するように吸収部材４２を介して、吸収液が上側貯留部４１ａから供給されるように構成されている。また、冷媒蒸気（水蒸気）を吸収する吸収液は、水の約７倍から約８倍程度の高い粘度を有しており、いわゆる高粘度溶液である。

また、図２〜図４に示すように、上側貯留部４１ａと下側貯留部４１ｂとの間には、吸収部４１ｅが形成されている。この吸収部４１ｅには、図４に示すように、容器４１のＹ１側の側面部に形成された開口部４１ｆを介して冷媒蒸気移送管路５３の冷媒蒸気が導入されるように構成されている。そして、吸収部４１ｅでは、吸収部材４２に塗布された吸収液より冷媒蒸気が吸収されるように構成されている。なお、開口部４１ｆは、図２および図３に示すように、Ｘ方向に長い矩形形状を有しており、吸収部４１ｅの上側において、Ｘ１側の端部近傍からＸ２側の端部近傍まで大きく開口するように構成されている。

また、上側貯留部４１ａの吸収部４１ｅ側の境界部分（下端）には、Ｘ方向に沿って、５つのヘラ部材４４ａと、４つの円柱状の従動ローラ４５ａとが交互に配置されている。ヘラ部材４４ａと従動ローラ４５ａとは、共に、Ｙ方向に一様に延びるように形成されている。そして、図５に示すように、ヘラ部材４４ａと従動ローラ４５ａとは、所定のクリアランスＣ１を介して互いに離間している。

また、図２および図３に示すように、下側貯留部４１ｂ内には、３つの従動ローラ４５ｂと、１つの従動ローラ４５ｃと、板状の吸収部材４２を移動させるための駆動ローラ４５ｄとが配置されている。従動ローラ４５ｂ、４５ｃおよび駆動ローラ４５ｄは、共に、Ｙ方向に一様に延びるように形成されている。

従動ローラ４５ｂは、それぞれ、Ｙ方向から見て、Ｘ方向に隣接する一対の従動ローラ４５ａの間に配置されているとともに、互いに略同じ高さ位置（Ｚ方向において略同じ位置）に配置されている。また、従動ローラ４５ｃおよび駆動ローラ４５ｄは、Ｙ方向から見て、Ｘ１側およびＸ２側の端部にそれぞれ位置する従動ローラ４５ａの略直下にそれぞれ配置されている。また、従動ローラ４５ｃおよび駆動ローラ４５ｄは、従動ローラ４５ｂよりも下方で、かつ、互いに略同じ高さ位置に配置されている。

駆動ローラ４５ｄは、図示しない駆動部に接続されており、駆動部の回転駆動力より回転方向に回転するように構成されている。なお、駆動部は、容器４１内に吸収液から隔離した状態で配置してもよいし、容器４１の外部に配置してもよい。

ここで、本実施形態では、板状の吸収部材４２は、従動ローラ４５ａ〜４５ｃおよび駆動ローラ４５ｄによりガイドされながら移動されることによって、上側貯留部４１ａ内と、下側貯留部４１ｂ内と、上側貯留部４１ａと下側貯留部４１ｂとの間の吸収部４１ｅ内とを移動するような移動経路上を移動するように構成されている。さらに、板状の吸収部材４２は、上側貯留部４１ａと下側貯留部４１ｂとで複数回折り返しながら移動するようなループ状の移動経路上を移動するように構成されている。

次に、図２、図３、図５および図６を参照して、吸収部材４２の具体的な移動経路について説明する。

図２および図３に示すように、吸収部材４２は、駆動ローラ４５ｄにより駆動力が加えられることによって、下側貯留部４１ｂ内を上方（Ｚ１方向）に向かって移動し、下側貯留部４１ｂの吸収液内から出る。ここで、下側貯留部４１ｂ内における吸収部材４２の移動に伴って、下側貯留部４１ｂ内の吸収液が板状の吸収部材４２に随伴されながら全体に広がる。これにより、下側貯留部４１ｂの吸収液内から出る際に、吸収液が吸収部材４２のＸ方向の両表面に十分に塗布される。この際、後述するヘラ部材４４ｂおよび４４ｃにより、吸収部材４２の両表面に塗布される吸収液の厚みがそれぞれｔ１（図６参照）になるように調整される。

そして、吸収部材４２は、吸収部４１ｅを上方に向かって移動する。この際、吸収部４１ｅ内の冷媒蒸気が吸収部材４２に塗布された吸収液によって吸収される。これにより、冷媒蒸気の熱により吸収部材４２に塗布された吸収液の温度が上昇するとともに、冷媒蒸気が冷媒（水）として吸収される分、吸収液（ＬｉＢｒ水溶液）におけるＬｉＢｒの濃度が小さくなる。また、吸収液に吸収される冷媒（冷媒蒸気）により、吸収液の体積が大きくなり、その結果、吸収部材４２の両表面の吸収液の厚みがそれぞれｔ１からｔ２（図５参照）に大きくなる。この結果、吸収部材４２に塗布された吸収液は、冷媒により希釈されて希液となる。

そして、吸収部材４２は、上側貯留部４１ａに到達する。この際、吸収部材４２は、上側貯留部４１ａ内を移動しつつ、従動ローラ４５ａにより上方に移動している状態から下方（Ｚ２方向）に移動するように折り返される。そして、吸収部材４２は下方に向かって移動して、上側貯留部４１ａの吸収液内から出る。ここで、下側貯留部４１ｂの場合と同様に、上側貯留部４１ａ内における吸収部材４２の移動に伴って、上側貯留部４１ａ内の吸収液が板状の吸収部材４２に随伴されながら全体に広がる。これにより、上側貯留部４１ａの吸収液内から出る際に、吸収部材４２の両表面に新たに吸収液が十分に塗布される。これにより、吸収部材４２のＸ方向の両表面は、冷媒蒸気を吸収したことに起因して温度が高く、かつ、ＬｉＢｒの濃度の小さい吸収液の希液が位置する状態から、温度が低く、かつ、ＬｉＢｒの濃度の大きい吸収液の濃液が位置する状態になる。この際、後述するヘラ部材４４ａにより、吸収部材４２の両表面に塗布される吸収液の厚みがｔ３（図５参照）になるように調整される。

そして、吸収部材４２は、吸収部４１ｅを下方に向かって移動する。この際、吸収部材４２が吸収部４１ｅを上方に向かって移動する場合と同様に、吸収部４１ｅ内の冷媒蒸気が、吸収部材４２に塗布された吸収液によって吸収される。これにより、吸収部材４２に塗布された吸収液の温度が上昇するとともに、吸収液におけるＬｉＢｒの濃度が小さくなる。また、吸収部材４２の吸収液の両表面の厚みがそれぞれｔ３からｔ４（図６参照）に大きくなる。この結果、吸収部材４２に塗布された吸収液は希液となる。

そして、吸収部材４２は、下側貯留部４１ｂに到達して、下側貯留部４１ｂ内を下方に移動する。その後、吸収部材４２は、下側貯留部４１ｂ内において、従動ローラ４５ｂにより下方に移動する状態から上方に移動するように折り返される。そして、吸収部材４２は上方に向かって移動して、下側貯留部４１ｂの吸収液内から出る。この際、下側貯留部４１ｂにおいて、新たに吸収液が塗布される。

そして、吸収部材４２は、上記したような上側貯留部４１ａへの移動と下側貯留部４１ｂへの移動とを複数回（２回）繰り返す。そして、吸収部材４２は、再度上側貯留部４１ａへ移動された後に、吸収部４１ｅおよび下側貯留部４１ｂを下方に向かって移動されることによって、Ｘ１側の従動ローラ４５ｃまで移動される。そして、下側貯留部４１ｂ内において、吸収部材４２は、従動ローラ４５ｃにより、下方に移動する状態からＸ２方向に移動するように折り返される。その後、吸収部材４２は、Ｘ２側の駆動ローラ４５ｄまで移動される。そして、吸収部材４２は、駆動ローラ４５ｄにより再度駆動力が加えられるとともに、Ｘ２方向に移動する状態から上方に移動するように折り返される。

このように、板状の吸収部材４２は、上記したＸ方向およびＺ方向に移動する一連の移動経路を連続的に移動することによって、複数回折り返された移動経路上をループ状に循環するように構成されている。そして、板状の吸収部材４２において、塗布された吸収液による冷媒蒸気の吸収と、新たな吸収液の塗布とが交互に連続的に行われるように構成されている。

また、吸収部材４２が移動経路上をループ状に循環ことによって、吸収液は、吸収部材４２を介して、上側貯留部４１ａから下側貯留部４１ｂに供給されるとともに、下側貯留部４１ｂから上側貯留部４１ａに供給されるように構成されている。つまり、吸収部材４２が移動経路を連続的に移動することによって、吸収液が上側貯留部４１ａと下側貯留部４１ｂとで循環するように構成されている。

また、吸収部材４２が移動経路を移動する際の駆動ローラ４５ｄの回転速度は、吸収部材４２に塗布された吸収液の温度上昇が小さい段階で、新たな吸収液が上側貯留部４１ａまたは下側貯留部４１ｂで塗布されるような回転速度に設定されている。なお、駆動ローラ４５ｄの回転速度は、吸収液の温度や吸収液におけるＬｉＢｒの濃度、吸収部４１ｅに供給される冷媒蒸気の量などのパラメータに応じて変更するように制御してもよい。

また、図５に示すように、板状の吸収部材４２が上側貯留部４１ａに到達する際、および、上側貯留部４１ａから出る際には、吸収部材４２は、ヘラ部材４４ａと従動ローラ４５ａとの間を通過するように構成されている。ここで、ヘラ部材４４ａと従動ローラ４５ａとの間のクリアランスＣ１は、吸収部材４２の厚みｔよりも大きいとともに、吸収部材４２の両表面に塗布される吸収液の厚みが所定の厚みｔ３になるように調整されている。

この結果、吸収部材４２が上側貯留部４１ａに到達する際には、ヘラ部材４４ａのＸ２側の端部により、吸収部材４２の吸収液の希液の一部がそぎ落とされることによって除去されて、吸収液の厚みｔ２が小さくなるように構成されている。また、吸収部材４２が上側貯留部４１ａから出る際には、ヘラ部材４４ａのＸ１側の端部により、吸収部材４２に新たに塗布された吸収液（濃縮）の厚みが所定の厚みｔ３に調整されてヘラ部材４４ａと従動ローラ４５ａとの間から出てくるように構成されている。なお、ヘラ部材４４ａは、本発明の「薄膜形成部」および「第１薄膜形成部」の一例である。

また、ヘラ部材４４ａは、Ｙ方向側から見て、Ｘ方向の両端部が下方（吸収部４１ｅ側）に向かって曲げられた逆Ｕ字形状を有している。これにより、吸収部材４２が上側貯留部４１ａに到達する際には、吸収部材４２の一部を効率的にそぎ落とすことができ、吸収部材４２が上側貯留部４１ａから出る際には、確実に、吸収液（濃縮）を吸収部材４２に新たに塗布することが可能である。

また、図２および図３に示すように、下側貯留部４１ｂの吸収部４１ｅ側の境界部分には、Ｘ方向に沿って、５つのヘラ部材４４ｂと、４つのヘラ部材４４ｃとが交互に配置されている。このヘラ部材４４ｂおよび４４ｃは、共に、Ｙ方向に一様に延びるように形成されている。そして、ヘラ部材４４ｂとヘラ部材４４ｃとは、図６に示すように、所定のクリアランスＣ２を介して互いに離間している。

ヘラ部材４４ｂは、Ｙ方向側から見て、Ｘ１側の端部が上方（Ｚ１側）に向かって曲げられるとともに、Ｘ２側の端部が下方（Ｚ２側）に向かって曲げられた形状を有している。また、ヘラ部材４４ｃは、Ｙ方向側から見て、Ｘ１側の端部が下方に向かって曲げられるとともに、Ｘ２側の端部が上方に向かって曲げられた形状を有している。つまり、ヘラ部材４４ｂとヘラ部材４４ｃとは、略鏡像対称になるように形成されている。

また、板状の吸収部材４２が下側貯留部４１ｂに到達する際には、吸収部材４２は、下方に向かって曲げられたヘラ部材４４ｂのＸ２側の端部とヘラ部材４４ｃのＸ１側の端部との間を通過するように構成されている。また、吸収部材４２が下側貯留部４１ｂから出る際には、吸収部材４２は、上方に向かって曲げられたヘラ部材４４ｂのＸ１側の端部と、ヘラ部材４４ｃのＸ２側の端部との間を通過するように構成されている。

この結果、吸収部材４２が下側貯留部４１ｂに到達する際には、下方に向かって曲げられたヘラ部材４４ｂのＸ２側の端部およびヘラ部材４４ｃのＸ１側の端部により、吸収部材４２の吸収液の希液の一部がそぎ落とされることによって除去されて、吸収液の厚みｔ４が小さくなるように構成されている。また、吸収部材４２が下側貯留部４１ｂから出る際には、ヘラ部材４４ｂのＸ１側の端部およびヘラ部材４４ｃのＸ２側の端部により、吸収部材４２に新たに塗布された吸収液（濃縮）の厚みが所定の厚みｔ１（＝（Ｃ２−ｔ）／２）に調整されてヘラ部材４４ｂとヘラ部材４４ｃとの間から出てくるように構成されている。なお、ヘラ部材４４ｂおよび４４ｃは、本発明の「薄膜形成部」および「第２薄膜形成部」の一例である。

この際、吸収液の粘度が高いので、吸収部材４２が下側貯留部４１ｂから出る際には、上方に移動する吸収部材４２に吸収液が引っ張られて吸収部材４２周辺の吸収液の液面が上昇する。しかしながら、ヘラ部材４４ｂのＸ１側の端部およびヘラ部材４４ｃのＸ２側の端部により、吸収部材４２の吸収液の一部を確実に除去することが可能である。

また、吸収部材４２の移動経路のＸ１側の端部は、容器４１の開口部４１ｆのＸ１側の端部よりもＸ２側に位置している。同様に、吸収部材４２の移動経路のＸ２側の端部は、容器４１の開口部４１ｆのＸ２側の端部よりもＸ１側に位置している。つまり、開口部４１ｆは、吸収部材４２の移動経路よりもＸ方向に大きくなるように開口している。この結果、開口部４１ｆからの冷媒蒸気を吸収部材４２の吸収液により効率的に吸収させることが可能である。

また、図２および図３に示すように、複数（７つ）の熱交換部４３は、下側貯留部４１ｂ内の従動ローラ４５ｂよりも上方に配置されている。また、熱交換部４３は、Ｘ方向に所定の間隔Ｄ（図６参照）を隔てて並ぶように配置されている。また、熱交換部４３は、Ｘ方向およびＺ方向に沿った断面がＺ方向に長い略矩形状になるように形成されている。

熱交換部４３は、図４に示すように、下側貯留部４１ｂ内においてＹ方向に延びるように配置されている。また、熱交換部４３は、中空状であり、内部には、冷却水が流通する冷却水通路部４３ａが形成されている。

また、容器４１のＹ方向の両外側面の下部には、それぞれ、冷却水貯留部４６ａおよび４６ｂが取り付けられている。そして、熱交換部４３のＹ１側の開口部およびＹ２側の開口部は、それぞれ、冷却水貯留部４６ａおよび４６ｂと接続されている。なお、Ｙ１側の冷却水貯留部４６ａには、冷却水冷却部８４（図１参照）からの冷却水が流入する流入口４６ｃが設けられているとともに、Ｙ２側の冷却水貯留部４６ｂには、凝縮器２０（図１参照）に冷却水を流出する流出口４６ｄが設けられている。

これにより、冷却水冷却部８４において冷却された冷却水は、流入口４６ｃおよび冷却水貯留部４６ａを介して、熱交換部４３の冷却水通路部４３ａを流通する。これにより、下側貯留部４１ｂ内の吸収液と冷却水との間の熱交換と、吸収液を介した下側貯留部４１ｂ内の吸収部材４２と冷却水との間の熱交換とが行われる。そして、吸収液および吸収部材４２の熱により暖められた冷却水は、冷却水貯留部４６ｂおよび流出口４６ｄを介して、凝縮器２０に流出する。このような熱交換が行われることによって、吸収液および吸収部材４２が冷却されるように構成されている。なお、この熱交換部４３における熱交換は、吸収液と冷却液との液−液熱交換であるため、気−液熱交換と比べて、効率的に熱交換を行うことが可能である。

また、下側貯留部４１ｂにおいて、板状の吸収部材４２は、Ｘ方向に隣接する熱交換部４３の間を移動するように構成されている。つまり、吸収部材４２の移動経路の近傍に熱交換部４３が配置されているとともに、熱交換部４３に挟まれた領域を吸収部材４２が移動するように構成されている。これにより、吸収部材４２と熱交換部４３との間で効率的に熱交換を行うことが可能である。

さらに、吸収部材４２が下側貯留部４１ｂ内を移動することによって、吸収部材４２周辺の吸収液は、移動する吸収部材４２に随伴される（引っ張られる）。その結果、下側貯留部４１ｂ内の吸収液に、吸収部材４２と同一の方向に移動するような流れを形成することが可能である。ここで、熱交換部４３に挟まれた領域を吸収部材４２が移動することにより、熱交換部４３同士の間に吸収液の流れを形成することができるので、熱交換部４３と吸収液との熱交換の効率をさらに向上させることが可能である。

上記実施形態では、以下のような効果を得ることができる。

本実施形態では、上記のように、板状の吸収部材４２を上側貯留部４１ａ内および下側貯留部４１ｂ内を移動させることによって板状の吸収部材４２に吸収液を塗布するとともに、塗布された吸収液により冷媒蒸気（水蒸気）が吸収されるように構成する。これにより、吸収液の粘度が高い場合であっても、吸収部材４２の移動に伴って、上側貯留部４１ａ内および下側貯留部４１ｂ内の吸収液が板状の吸収部材４２に随伴されながら全体に広がるので、吸収部材４２に吸収液を十分に塗布することができる。この結果、吸収液において冷媒蒸気が吸収される吸収面積が小さくなるのを抑制することができる。また、吸収部材４２を板状に形成することによって、板状の吸収部材４２に塗布された吸収液と冷媒蒸気との接触面積（吸収面積）を容易に大きくすることができる。これらの結果、吸収液により冷媒蒸気を十分に吸収させることができる。

また、本実施形態では、上側貯留部４１ａの吸収部４１ｅ側の境界部分に、板状の吸収部材４２に塗布された吸収液の一部を除去することによって、塗布された吸収液の厚みを小さくするヘラ部材４４ａを設ける。また、下側貯留部４１ｂの吸収部４１ｅ側の境界部分に、板状の吸収部材４２に塗布された吸収液の一部を除去することによって、塗布された吸収液の厚みを小さくするヘラ部材４４ｂおよび４４ｃを設ける。これにより、吸収液の熱を迅速に吸収部材４２に伝達することができるので、吸収液の温度が高くなるのを抑制することができる。これにより、冷媒蒸気の熱に起因して冷媒蒸気が吸収液に吸収されにくくなるのを抑制することができる。また、吸収液の厚みを小さくすることによって、吸収液内での冷媒（水）の拡散（物質拡散性）を向上させることができるので、吸収液による冷媒蒸気の吸収効率を向上させることができる。

また、本実施形態では、下側貯留部４１ｂ内において、板状の吸収部材４２の移動経路の近傍に冷却水が流通する冷却水通路部４３ａを有する熱交換部４３を配置することによって、熱交換部４３を流通する冷却水により、下側貯留部４１ｂの吸収液に加えて、熱交換部４３近傍を移動する吸収部材４２も冷却することができる。これにより、吸収液と吸収部材４２との温度が高くなるのを抑制することができるので、冷媒蒸気が吸収液に吸収されにくくなるのを効果的に抑制することができる。

また、本実施形態では、板状の吸収部材４２を上側貯留部４１ａと下側貯留部４１ｂとの間を移動するように構成することによって、容器４１の上部の下部との両方において新たな吸収液を板状の吸収部材４２に塗布することができるので、短い周期で新たな吸収液を板状の吸収部材４２に塗布することができる。これにより、冷媒蒸気の吸収効率が低い希釈された吸収液の希液が長い間吸収部材４２上に位置するのを抑制することができるので、冷媒蒸気が吸収液に吸収されにくくなるのを効果的に抑制することができる。

また、本実施形態では、板状の吸収部材４２を板状の金属箔から構成することによって、板状の吸収部材４２の熱伝導性を向上させることができるので、吸収液の熱を迅速に逃がすことができる。これにより、冷媒蒸気の熱に起因して冷媒蒸気が吸収液に吸収されにくくなるのを抑制することができる。

また、本実施形態では、板状の吸収部材４２を、複数回折り返された移動経路上をループ状に循環するように構成することによって、複数の吸収部材を用いて長い移動経路長を確保する場合と異なり、複数の吸収部材を移動させるための駆動部を各々設けなくとも、長い移動経路長を確保することができる。これにより、吸収器４０および吸収式ヒートポンプ装置１００において、部品点数の増加と大型化との双方を抑制しつつ、長い移動経路長を確保することができる。この結果、吸収式ヒートポンプ装置１００を小型化しつつ、吸収部材４２に塗布された吸収液と冷媒蒸気との接触面積（吸収面積）を大きくすることができる。

また、本実施形態では、容器４１の上部に形成された上側貯留部４１ａに、供給口４１ｃを介して吸収液の濃液を供給することによって、上側貯留部４１ａに貯留された吸収液のＬｉＢｒの濃度を大きくすることができるので、上側貯留部４１ａにおける吸収液の粘度を高くすることができる。これにより、ヘラ部材４４ａと従動ローラ４５ａとの間から吸収液が下方にしたたり落ちるのを抑制することができる。

また、本実施形態では、上側貯留部４１ａの吸収部４１ｅ側（下側）にヘラ部材４４ａを設け、下側貯留部４１ｂの吸収部４１ｅ側（上側）に、ヘラ部材４４ｂおよび４４ｃを設ける。これにより、吸収部材４２が上側貯留部４１ａと下側貯留部４１ｂとの間の吸収部４１ｅを移動する際に、その都度、吸収部材４２の吸収液の厚みを小さくすることができるので、吸収液の熱を迅速に吸収部材４２に伝達させて、吸収液の温度が高くなるのを効果的に抑制することができる。

なお、今回開示された実施形態は、すべての点で例示であって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、上記した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すべての変更（変形例）が含まれる。

たとえば、上記実施形態では、本発明の「吸収液貯留部」として、上側貯留部４１ａと下側貯留部４１ｂとを設けた例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、吸収液貯留部を１つだけ設けて、吸収部材が１つの吸収液貯留部内を移動するように構成してもよい。

また、上記実施形態では、板状の吸収部材４２を幅方向（Ｙ方向）に延びるとともに、複数回折り返す移動経路上で帯状（板状）に延びるように形成した例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、板状の吸収部材が吸収液貯留部内で移動可能に構成されていれば、板状の吸収部材は帯状以外の形状であってもよい。たとえば、円板状の吸収部材を軸方向に回転させることにより吸収部材の一部が吸収液貯留部内を移動することによって、吸収部材に吸収液が塗布されるように構成してもよい。

また、上記実施形態では、上側貯留部４１ａを容器４１の上部に設け、下側貯留部４１ｂを容器４１の下部に設けることによって、吸収部材４２を上下方向に移動させた例を示したが、本発明はこれに限られない。たとえば、吸収部材を上下方向ではなく、上下方向に直交する左右方向に移動させるように構成してもよい。この場合、一方の吸収液貯留部は容器の左右方向の一方側に設けられ、他方の吸収液貯留部は左右方向の他方側に設けられる。

また、上記実施形態では、複数（７つ）の熱交換部４３を下側貯留部４１ｂ内に配置した例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、熱交換部を上側貯留部および下側貯留部の双方に配置してもよい。これにより、より効率的に吸収部材と吸収液とを冷却することが可能である。また、熱交換部を下側貯留部内に配置せずに、上側貯留部内にのみ配置してもよい。また、熱交換部の個数は、７つに限られず、７つ以外の複数でもよいし、１つのみでもよい。

また、上記実施形態では、上側貯留部４１ａに吸収液の濃液を供給する例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、上側貯留部および下側貯留部の双方に吸収液の濃液を供給してもよい。また、下側貯留部にのみ吸収液の濃液を供給してもよい。この際、下側貯留部と上側貯留部とを接続する流路を設け、ポンプにより下側貯留部の吸収液を上側貯留部に流通させるように構成するのが好ましい。

また、上記実施形態では、本発明の「吸収式ヒートポンプ装置」を、エンジン（内燃機関）を備えた乗用車、バスおよびトラックなどの車輌の空調システムに適用する例について示したが、本発明はこれに限られない。たとえば、ディーゼルエンジンを備えた列車や船舶などの空調システムに適用してもよい。また、本発明は、車輌のような移動体のみならず、ビル、工場、商業施設などの空調を行う据置型の吸収式ヒートポンプ装置に対しても広く適用することができる。また、空調システムの規模に応じて、本発明の吸収器を吸収式ヒートポンプ装置内に複数個設けてもよい。

また、上記実施形態では、冷媒および吸収液として、それぞれ、水および臭化リチウム（ＬｉＢｒ）水溶液を用いた例について示したが、本発明はこれに限られない。たとえば、冷媒および吸収液として、それぞれ、アンモニアおよび水を用いた吸収式ヒートポンプ装置に本発明を適用してもよい。その際、ＬｉＢｒ水溶液よりも粘度の高い吸収液を用いてもよいし、低い吸収液を用いてもよい。なお、本発明の構成を用いることによって、粘度の高低に拘わらず、吸収液を吸収部材に十分に塗布することが可能であり、特に粘度が高い場合であっても、吸収液を吸収部材に十分に塗布することが可能である。

４１ 容器
４１ａ 上側貯留部（吸収液貯留部、第１吸収液貯留部）
４１ｂ 下側貯留部（吸収液貯留部、第２吸収液貯留部）
４１ｅ 吸収部
４２ 吸収部材
４３ 熱交換部
４４ａ ヘラ部材（薄膜形成部、第１薄膜形成部）
４４ｂ、４４ｃ ヘラ部材（薄膜形成部、第２薄膜形成部）
１００ 吸収式ヒートポンプ装置

Claims (5)

1. 冷媒蒸気を吸収液により吸収する吸収式ヒートポンプ装置であって、
   吸収液が貯留される吸収液貯留部を含む容器と、
   前記吸収液貯留部内を移動させることによって塗布された吸収液により、冷媒蒸気が吸収される板状の吸収部材と、を備える、吸収式ヒートポンプ装置。
2. 前記容器は、前記板状部材に塗布された吸収液により冷媒蒸気が吸収される吸収部をさらに含み、
   前記吸収液貯留部の前記吸収部側に設けられ、前記板状の吸収部材に塗布された吸収液の一部を除去することによって、塗布された吸収液の厚みを小さくする薄膜形成部をさらに備える、請求項１に記載の吸収式ヒートポンプ装置。
3. 前記吸収液貯留部内における前記板状の吸収部材の移動経路の近傍に配置され、冷却水が流通する熱交換部をさらに備える、請求項１または２に記載の吸収式ヒートポンプ装置。
4. 前記吸収液貯留部は、前記容器の上部に形成された第１吸収液貯留部と、前記容器の下部に形成された第２吸収液貯留部とを含み、
   前記板状の吸収部材は、前記第１吸収液貯留部と前記第２吸収液貯留部との間を移動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. 前記板状の吸収部材は、板状の金属箔から構成されている、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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