JP6627540B2 - 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、冷媒蒸発時の蒸気を吸収可能な吸収液を用いた吸収式ヒートポンプ装置などが知られている（たとえば、特許文献１参照）。

上記特許文献１には、再生器、凝縮器、蒸発器および吸収器を備えた吸収式冷凍機（吸収式ヒートポンプ装置）が開示されている。この特許文献１に記載の吸収式冷凍機では、上向きに凸形状に形成され円弧状に拡がる伝熱面を有するとともに内部に冷却水が流通される熱交換器と、回転軸を有し、円弧状の伝熱面に沿って回転移動可能なブレード（塗布部材）と、熱交換器の天頂部に固定的に配置されるとともに濃溶液（吸収液）を供給する噴射ノズルとが、吸収器に設けられている。そして、噴射ノズルから熱交換器の天頂部に供給された濃溶液は、伝熱面（流下面）を自然に流下する際にブレードが回転移動されることによって伝熱面に拡散される。これにより、薄膜状となった濃溶液に蒸発器からの冷媒蒸気が吸収されるとともに吸収時の吸収熱が伝熱面を介して冷却水側に奪われる。なお、回転移動されるブレードにより伝熱面に拡散された濃溶液は、冷媒蒸気を吸収して希釈された後、熱交換器の下端部から希溶液出口を介して外部へと直ちに移送される。

特開平４−２３６０７９号公報

上記特許文献１に記載された吸収式冷凍機を構成する吸収器では、ブレードを回転移動させる回転軸とは別に濃溶液を供給する噴射ノズルが固定的に設けられているため、噴射ノズルから熱交換器の天頂部に供給された濃溶液が伝熱面に均一に供給されない場合がある。たとえば、この熱交換器（伝熱面）を垂直に立てて設置した場合、噴射ノズルからの濃溶液は下方に流下するのみであり、ブレードが回転移動されたとしても濃溶液の伝熱面への濡れ面積（冷却水との有効な熱交換領域）が十分に得られない可能性が高い。このため、所定の冷却性能を得るために伝熱面積を増加させる必要があり、熱交換器が大型化するという問題点がある。また、伝熱面を流下する濃溶液は、冷媒蒸気を吸収して希釈された後、伝熱面の下端部から希溶液出口を介して直ちに外部に移送されるため、希釈後の溶液が吸収器内に十分な時間を掛けて滞留されず冷媒蒸気の吸収が不十分なまま外部へ送出される可能性が高い。この場合、吸収器としての性能を確保するために循環ポンプおよび溶液循環回路を別途設けて希釈後の溶液（希液）を再度汲み上げて熱交換器の天頂部に供給する必要がある。しかしながら、循環ポンプおよび溶液循環回路を別途設けることは、吸収器を含む吸収式ヒートポンプ装置の大型化につながる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、熱交換器の性能を維持しつつ、装置の小型化を図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、吸収液により冷媒蒸気を吸収する吸収式ヒートポンプ装置であって、内部に熱交換流体が流通される熱交換部と、吸収液または冷媒からなる溶液が流通される第１内部流路を有する中空の回転軸部材を含み、回転軸部材の回転に伴って第１内部流路内の溶液を遠心力により放出可能に構成された回転体と、回転体の回転に伴って移動することにより、中空の回転軸部材の第１内部流路を流通して放出された溶液を熱交換部の伝熱面に沿って塗布する塗布部材と、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、溶液が流通される第１内部流路を有する中空の回転軸部材を含み、回転軸部材の回転に伴って第１内部流路内の溶液を遠心力により放出可能に構成された回転体と、回転体の回転に伴って移動することにより、中空の回転軸部材の第１内部流路を流通して放出された溶液を熱交換部の伝熱面に沿って塗布する塗布部材とを備える。これにより、中空の回転軸部材の回転とともに第１内部流路を流通して回転体の遠心力により放出された溶液を、回転体とともに移動する塗布部材を介して熱交換部の伝熱面に薄膜状に塗布することができる。したがって、伝熱面の配置方向（傾斜方向）に関係なく、回転体から放出された溶液の伝熱面への濡れ面積（熱交換流体との有効な熱交換領域）を十分に確保することができる。すなわち、溶液を十分な濡れ面積を有して熱交換流体と熱交換させることができるので、吸収器における吸収液の冷却性能、または、蒸発器における冷媒の蒸発性能を向上させることができる。換言すれば、より小型化された熱交換器を用いて従来と同等の熱交換量を得ることができる。また、溶液が流通される第１内部流路を有する中空の回転軸部材を含み、回転軸部材の回転に伴って第１内部流路内の溶液を遠心力により放出可能な回転体を設けることによって、溶液を循環させる循環ポンプや溶液循環回路を吸収式ヒートポンプ装置内に設置したり、循環ポンプ使用時に発生するキャビテーション現象を回避する構成を設けたりする必要もない。これにより、吸収式ヒートポンプ装置の小型化を図ることができる。これらの結果、熱交換器の性能を維持しつつ、吸収式ヒートポンプ装置の小型化を図ることができる。

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、第１内部流路と連通するように設けられ、回転体の回転に伴う遠心力により熱交換部の伝熱面または塗布部材に溶液を供給する溶液供給孔をさらに備える。

このように構成すれば、回転体の回転に伴う遠心力を有効に利用して、第１内部流路を流通した溶液を第１内部流路と連通する溶液供給孔を介して熱交換部の伝熱面に直接的に供給するか、または、この溶液を塗布部材に浸透させて熱交換部の伝熱面に塗布することができる。これにより、伝熱面の配置方向（傾斜方向）に関係なく、溶液を熱交換部の伝熱面または塗布部材に確実に供給することができる。

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、回転体は、回転軸部材に接続され、回転軸部材から回転半径方向外側に向かって枝分かれして延びるとともに、塗布部材が固定される中空の回転枝部材をさらに含み、中空の回転枝部材は、第１内部流路に接続される第２内部流路を有し、回転体の回転に伴って回転軸部材の第１内部流路および回転枝部材の第２内部流路を介して熱交換部の伝熱面に溶液が供給されるように構成されている。

このように構成すれば、塗布部材が固定されるとともに回転移動される中空の回転枝部材を有効に利用して、第１内部流路および第２内部流路の順に流通される溶液を、回転体（回転枝部材）の回転移動とともに熱交換部の伝熱面に継続的に供給することができる。

上記回転体が中空の回転枝部材をさらに含む構成において、好ましくは、塗布部材は、回転軸部材の回転中心側から回転半径方向外側に向かって延びるように回転枝部材に固定されており、回転枝部材の第２内部流路に接続するように設けられ、熱交換部の伝熱面に塗布部材に溶液を供給する溶液供給孔をさらに備え、溶液供給孔は、塗布部材の延びる方向に沿って所定の間隔を隔てて複数設けられている。

このように構成すれば、塗布部材の延びる方向に沿って所定の間隔を隔てて複数設けられた溶液供給孔を介して、第１内部流路および第２内部流路の順に流通される溶液を、回転体（中空の回転枝部材）の回転とともに移動される塗布部材の配置領域に対応した熱交換部の伝熱面に万遍なく供給することができる。したがって、塗布部材の配置領域に対応した熱交換部の伝熱面に供給された溶液を、回転体（中空の回転枝部材）の回転とともに移動される塗布部材を用いて熱交換部の伝熱面に効率よく塗布することができる。

この場合、好ましくは、熱交換部は、内部を熱交換流体が流通する平板状の熱交換器が中空の回転軸部材の延びる横方向に沿って所定の間隔を隔てて固定的に配置されており、溶液供給孔を有する回転枝部材および塗布部材は、互いに隣接する熱交換器の対向領域ごとに配置されている。

このように構成すれば、回転枝部材を中心として回転軸部材の延びる横方向の一方側および他方側にそれぞれ配置された熱交換器の伝熱面に、溶液を効率よく供給するとともに塗布部材によって塗布することができる。すなわち、溶液と熱交換流体との熱交換領域の密度（吸収器または蒸発器における単位体積あたりの伝熱面積）を向上させることができるので、その分、熱交換部の体格（サイズ）を小型化することができる。

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、熱交換部を収容する容器内に設けられ、溶液が貯留される溶液貯留部と、溶液貯留部内に設けられ、貯留された溶液を送出するための溶液送出部とをさらに備え、回転体の回転を利用して溶液送出部が回転されることにより、溶液貯留部から溶液が汲み上げられて回転体の第１内部流路に向けて送出されるように構成されている。

このように構成すれば、回転体の回転を利用して溶液送出部から溶液を吐出させるとともに第１内部流路を有する回転体に向けて継続的に供給することができる。したがって、回転体が回転される間中、吸収液または冷媒からなる溶液を回転移動される塗布部材を介して熱交換部の伝熱面に継続的に塗布することができる。また、溶液送出部が回転体の回転を利用して回転されるので、送液ポンプを別途設ける必要がなく、吸収式ヒートポンプ装置の構成が複雑になるのを抑制することができる。

なお、上記一の局面による吸収式ヒートポンプ装置において以下の構成も考えられる。

（付記項１）
すなわち、上記平板状の熱交換器が中空の回転軸部材の延びる横方向に沿って所定の間隔を隔てて固定的に配置される吸収式ヒートポンプ装置において、中空の回転枝部材における第２内部流路の流路断面積は、回転軸部材の延びる方向に沿って互いに異なる。

（付記項２）
また、上記溶液供給孔が塗布部材の延びる方向に沿って所定の間隔を隔てて複数設けられている吸収式ヒートポンプ装置において、複数の溶液供給孔は、回転枝部材における回転中心側と回転半径方向外側とで開口面積が互いに異なる。

（付記項３）
また、上記一の局面による吸収式ヒートポンプ装置において、塗布部材は、熱交換部の伝熱面に沿って移動される際に、伝熱面に残留する熱交換流体との熱交換済みの吸収液または冷媒を伝熱面から除去しながら、熱交換済みの吸収液または冷媒が除去された伝熱面に、回転軸部材の第１内部流路から供給された吸収液または冷媒を新たに塗布するように構成されている。

（付記項４）
また、上記溶液貯留部と溶液送出部とをさらに備える吸収式ヒートポンプ装置において、溶液貯留部には冷媒が貯留されるとともに、溶液送出部は、溶液貯留部に貯留された冷媒を送出するように構成されており、回転体の回転を利用して溶液送出部が回転されることにより、溶液貯留部から冷媒が汲み上げられて回転体の第１内部流路に向けて送出されるように構成されている。

本発明の第１実施形態における吸収式ヒートポンプ装置の全体構成を示した図である。 本発明の第１実施形態における蒸発器の構成を示した断面図である。 本発明の第１実施形態における蒸発器内の回転体の詳細な構造を示した図である。 本発明の第１実施形態における蒸発器における冷媒の塗布の様子を示した図である。 本発明の第１実施形態における蒸発器内の冷媒送出部の構造を示した図である。 本発明の第２実施形態における蒸発器の構成を示した断面図である。 本発明の第２実施形態における蒸発器内の回転体の詳細な構造を示した図である。 本発明の第３実施形態における蒸発器の構成を示した断面図である。 本発明の第４実施形態における吸収器の構成を示した断面図である。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。

［第１実施形態］
まず、図１〜図５を参照して、本発明の第１実施形態による吸収式ヒートポンプ装置１００の構成について説明する。

（吸収式ヒートポンプ装置の構成）
本発明の第１実施形態による吸収式ヒートポンプ装置１００では、冷媒（水）と、吸収液（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、車両（図示せず）に搭載され、車内空調に適用されるように構成されている。また、吸収式ヒートポンプ装置１００では、エンジン９０から排出される高温の排気ガスの熱を利用（回収）して、吸収液（希液）が加熱されるように構成されている。

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（二点鎖線枠内）と、凝縮器２０と、蒸発器３０と、吸収器４０とを備える。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。凝縮器２０は、冷房運転時に、冷媒蒸気を凝縮（液化）させる役割を有する。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。吸収器４０は、濃液状態で供給された吸収液に蒸発器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。

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を分離する気液分離部１２とを含む。加熱部１１では、排気管９１を流通するエンジン９０からの高温の排気ガスと吸収液とが熱交換される。排気管９１は、加熱部１１を経由する排熱供給路９１ａと迂回路９１ｂとを含み、排熱供給路９１ａには弁９２が設けられている。冷房運転時および暖房運転時に弁９２が開かれることによって、エンジン９０からの排気ガスの一部が排熱供給路９１ａを経由して加熱部１１に流通されるように構成されている。

また、吸収式ヒートポンプ装置１００は、吸収液循環路５１ａおよび５１ｂからなる循環通路５１と、冷媒蒸気通路５２ａ、５２ｂおよび５３と、冷媒通路５４と、吸収液通路５５および５６と、冷媒供給路５７および５８とを備える。循環通路５１は、吸収液を加熱部１１と気液分離部１２との間で循環させる役割を有しており、吸収液循環路５１ａにポンプ７１が設けられている。冷媒蒸気通路５２ａは、冷房運転時に気液分離部１２からの冷媒蒸気を凝縮器２０に供給する役割を有する。冷媒蒸気通路５２ｂは、暖房運転時に気液分離部１２で分離された冷媒蒸気を蒸発器３０（この場合は凝縮器の役割を果たす）に流入させる役割を有する。冷媒蒸気通路５２ｂと冷媒蒸気通路５３との接続部分には、冷房運転時に冷媒蒸気通路５２ｂを閉じるか、暖房運転時に冷媒蒸気通路５２ｂから蒸発器３０への通路を開くかが切替可能な三方弁６４が設けられている。また、冷媒蒸気通路５２ａには、弁６５が設けられている。弁６５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役割を有する。また、冷媒通路５４には、弁６６が設けられている。

吸収液通路５５は、弁６１の開閉動作に応じて吸収器４０に吸収液（濃液）を供給する役割を有する。吸収液通路５６は、ポンプ７２と弁６２との連動時に吸収器４０において冷媒蒸気が吸収された吸収液（希液）を循環通路５１に供給する役割を有する。冷媒供給路５７は、暖房運転時にポンプ７３と弁６３とが連動することによって、蒸発器３０（この場合は凝縮器の役割を果たす）に貯留された冷媒（凝縮水）を循環通路５１に供給する役割を有する。冷媒供給路５８は、結晶化防止を目的として弁６７の開閉動作に応じて凝縮器２０に貯留された凝縮水を直接的に吸収器４０に供給する役割を有する。熱交換器５９においては、吸収液通路５５および５６を流通する吸収液同士の熱交換が行われる。

また、吸収式ヒートポンプ装置１００は、冷房運転時に駆動される冷却水回路８０を備える。冷却水回路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除去とに用いられる。詳細には、冷却水回路８０は、冷却水（熱交換流体の一例）が流通する冷却水循環路８１と、ポンプ８２と、凝縮器２０に配置された熱交換部８３と、吸収器４０に配置された熱交換部４３（図３参照）と、放熱部８４とを含む。放熱部８４では、熱交換部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（放熱）される。

（蒸発器の構造）
ここで、第１実施形態では、蒸発器３０は、図２に示すように、内部を絶対圧力で１ｋＰａ以下の真空状態に維持する容器３１と、容器３１内に設置され各々が平板状（円盤状）の１０個の熱交換器３２を一体的に含む熱交換部３３と、容器３１内に供給された冷媒を汲み上げて搬送する冷媒送出部３４（溶液送出部の一例）と、冷媒送出部３４からの冷媒を熱交換部３３に供給する回転体３５と、回転体３５を回転させるモータ９５とを備える。

容器３１は、冷媒送出部３４を回転可能に収容する収容部分３１ａと、回転体３５を回転可能に収容する収容部分３１ｂとを含む。収容部分３１ａは、液冷媒通路５４が接続されて冷媒が供給される冷媒貯留部３１ｃを有する。また、容器３１の天井部には冷媒蒸気通路５３が接続されている。熱交換部３３は、１０個の熱交換器３２がＸ軸方向に沿って互いに等ピッチ間隔で並んでいる。また、熱交換部３３は、Ｚ１側の頂部とＺ２側の底部とにおいて水配管３３ａおよび３３ｂによって各熱交換器３２が互いに接続されている。また、個々の熱交換器３２は、回転体３５を回転させる軸部材３６（回転軸部材の一例）が中心部を貫通する貫通部３２ａを有する。水配管３３ａおよび３３ｂは、内壁面３１ｄを貫通して循環水回路８５（図１参照）に接続される。これにより、水配管３３ａから流入した空調用循環水（熱交換流体の一例）は、各熱交換器３２に分配され、熱交換器３２内をＺ１側からＺ２側に流れて水配管３３ｂに集まり循環水回路８５に戻される。熱交換部８６では、送風機８８（図１参照）からの空気が熱交換器８７（図１参照）を流通する空調用循環水によって冷却される。そして、冷却された空気は、車内に吹き出される。

（回転体の詳細な構造）
回転体３５は、図２および図３に示すように、軸部材３６と、枝部材３７（回転枝部材の一例）と、ブラシ３９（塗布部材の一例）とを含む。軸部材３６は、軸線１５０に沿って延びる内部流路３６ａ（第１内部流路の一例）が設けられた中空構造を有する。軸部材３６は、一方側（Ｘ１側）の端部が冷媒送出部３４の回転中心部に接続されている。１つの枝部材３７は、軸部材３６から回転半径方向外側に向かって枝分かれして延びる４つの枝部３８を一体的に含む。また、互いに９０度間隔で配置された枝部３８は、内部流路３８ａ（第２内部流路の一例）が設けられた中空構造を有する。なお、図２および図３では、後述する複数の供給孔３８ｄを含む内部流路３８ａの形状を破線で示している。

枝部３８は、図４に示すように、側面３８ｂおよび３８ｃを有する。そして、枝部３８は、内部流路３８ａに連通する複数の供給孔３８ｄ（溶液供給孔の一例）が側面３８ｂに列状に配置されて外部に開口している。この場合、図２に示すように、Ｘ１側の側面３８ｂ（図４参照）およびＸ２側の側面３８ｂ（図４参照）にそれぞれ開口する７個の供給孔３８ｄとは、枝部３８の長手方向において互い違いの高さ位置に配置されている。また、合計１４個の供給孔３８ｄは、互いに同じ開口面積を有する。また、図４に示すように、側面３８ｃは山形形状に形成されており、尾根部を境に互いに反対方向に傾斜する傾斜面３８ｅおよび３８ｆに沿って、樹脂繊維を束状にしたブラシ３９（塗布部材の一例）が固定されている。したがって、軸部材３６の回転中心側から回転半径方向外側に向かって延びるように傾斜面３８ｅに固定されたブラシ列３９ａと傾斜面３８ｆに固定されたブラシ列３９ｂとは、互いに約３０度の開き角度を有して枝部材３７の回転移動方向（矢印Ｒ方向）と反対方向に延びている。また、ブラシ３９（ブラシ列３９ａおよび３９ｂ）は、熱交換器３２の伝熱面３２ｂに凡そ平行な方向に沿って配列される一方、供給孔３８ｄは、伝熱面３２ｂに直交するＸ軸方向に延びて伝熱面３２ｂに対向するように配置されている。

また、図２および図５に示すように、冷媒送出部３４は、一対の円盤状の板状部材３４ａと、板状部材３４ａ間に挟み込まれた４枚の翼部材３４ｂとを有する。各々の翼部材３４ｂは、冷媒送出部３４の回転半径方向外側から中心側に向かって渦巻き状に延びている。これにより、冷媒送出部３４には、板状部材３４ａ間において外部に開口する開口部３４ｃと、開口部３４ｃを起点として板状部材３４ａの回転半径方向外側から中心側に向かって渦巻き状に延びる冷媒移送路３４ｄとが形成されている。冷媒移送路３４ｄは、開口部３４ｃでの流路断面積が最も大きく、流路断面積を縮小しながら回転中心に向かって延びている。また、板状部材３４ａは、回転中心に配置された円環状の連結部材３４ｅに連結されている。連結部材３４ｅには、翼部材３４ｂの開口部３４ｃとは反対側の端部が接続されている。また、連結部材３４ｅには、複数の連通孔３４ｆが形成されており、冷媒移送路３４ｄは、連通孔３４ｆを介して連結部材３４ｅの内部空間３４ｇに連通されている。

そして、図２に示すように、Ｘ２側の板状部材３４ａの中心部には、Ｘ軸方向に貫通する排出孔３４ｈが形成されており、排出孔３４ｈは、軸部材３６の内部流路３６ａに接続されている。冷媒貯留部３１ｃには、冷媒（水）が貯留されており、冷媒送出部３４の下部（Ｚ２側）は、冷媒貯留部３１ｃに浸漬されている。また、軸部材３６の最もＸ２側の熱交換器３２の外側には、ギア部材９６が取り付けられている。また、モータ９５の駆動軸には、ギア部材９６に噛み合うギア部材９７が取り付けられている。

そして、第１実施形態では、蒸発器３０においては、モータ９５の駆動による軸部材３６の回転とともに冷媒送出部３４が回転される。これにより、冷媒貯留部３１ｃから冷媒が汲み上げられて内部空間３４ｇに集められるとともに、内部空間３４ｇから排出孔３４ｈを介して回転体３５の内部流路３６ａに送出される。また、軸部材３６の回転とともに回転体３５も軸線１５０まわりに回転される。したがって、軸部材３６の内部流路３６ａを矢印Ｘ２方向に流通する冷媒は、回転体３５の回転に伴って発生する遠心力を有効に利用して、枝部材３７（４つの枝部３８）の内部流路３８ａに分流される。そして、冷媒は、回転体３５の回転に伴う遠心力のもと、各々の枝部３８において内部流路３８ａに沿って回転半径方向外側に向かって流通されるとともに、末端の複数の供給孔３８ｄを介して熱交換器３２の伝熱面３２ｂに直接的に供給（放出）される。そして、図４に示すように、冷媒が伝熱面３２ｂに供給された直後に、矢印Ｒ方向に回転移動されるブラシ３９によって、冷媒は、１０個の熱交換器３２の各々の伝熱面３２ｂに薄膜状に塗布される。なお、冷媒貯留部３１ｃに貯留される冷媒量が少ない場合であっても、冷媒送出部３４により連続的（積極的）に冷媒が汲み上げられて回転体３５を介して熱交換部３３に供給される。したがって、少ない冷媒量でも蒸発器３０内で効果的な蒸発を行わせることが可能になる。

なお、図２に示すように、Ｘ軸方向に沿って９個並べられた枝部材３７（図３参照）のうち、冷媒送出部３４に近い側（Ｘ１側）から３個の枝部材３７は、枝部３８における内部流路３８ａの流路断面積が相対的に小さく（細く）設定されている。また、次の３個の枝部材３７は、枝部３８における内部流路３８ａの流路断面積が中程度に設定されている。そして、残りの３個の枝部材３７は、枝部３８における内部流路３８ａの流路断面積が相対的に大きく（太く）設定されている。これにより、冷媒送出部３４から矢印Ｘ２方向に遠ざかるにつれて枝部３８における内部流路３８ａの流路断面積が太くされる分、冷媒送出部３４に近い側（Ｘ１側）と遠い側（Ｘ２側）とで、枝部材３７内を流通する冷媒の流路抵抗がばらつくのが抑制される。したがって、９個のいずれの枝部材３７からも同じような勢いで冷媒が伝熱面３２ｂに供給されるように構成されている。

吸収器４０は、図１に示すように、真空状態（絶対圧力で１ｋＰａ以下）に保たれる。また、吸収器４０は、吸収液（濃液に冷媒が吸収されて希釈された希液）が主に貯留される吸収液貯留部４１ｃを有する容器４１と、熱交換部４３と、容器４１の内部の天井部近傍に取り付けられた噴射器４４と、吸収器４０の外部に設けられ、吸収液貯留部４１ｃと噴射器４４とを接続する吸収液移送管路４５およびポンプ４６とを含む。これにより、吸収液貯留部４１ｃの吸収液がポンプ４６により汲み上げられて噴射器４４から熱交換部４３に向けて霧状に噴射される。したがって、冷房運転時には、蒸発器３０で発生して冷媒蒸気通路５３から吸引された冷媒蒸気（低温水蒸気）と噴霧された吸収液（濃液）とが吸収器４０内で混ざり合って希液状態の吸収液が作られて吸収液貯留部４１ｃに貯留される。

（冷房運転時の動作）
冷房運転時には、図１に示すように、弁６１および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５１に矢印Ｐ方向に循環させる。加熱部１１により昇温されて気液分離部１２で分離された冷媒蒸気が所定温度に達した時点で弁６１および６２が開かれてポンプ７２が始動される。これにより、気液分離部１２に貯留されたＬｉＢｒ濃液が吸収液通路５５および５６にも矢印Ｑ方向に流通される。また、三方弁６４が気液分離部１２と凝縮器２０とを連通する側に切り替えられ、凝縮器２０で凝縮された冷媒蒸気が冷媒蒸気通路５２を介して蒸発器３０に流入されて、熱交換部８６により車内空気が冷却される。また、熱交換部３３で蒸発した冷媒蒸気は、冷媒蒸気通路５３を流通して吸収器４０に吸引される。吸収器４０では、熱交換部４３に供給された吸収液（濃液）に冷媒蒸気が吸収されて希液となり吸収液貯留部４１ｃに貯留される。また、吸収液貯留部４１ｃに貯留された希液は、吸収液通路５５を流通して循環通路５１に戻される。

（暖房運転時の動作）
暖房運転時には、弁６１および６２は常に閉じられており吸収器４０は使用されない。三方弁６４が気液分離部１２と蒸発器３０とを連通する側に切り替えられ、かつ、弁６５が閉じられる。運転開始直後に循環通路５１を循環させて吸収液の昇温が行われ、気液分離部１２で分離された高温水蒸気が蒸発器３０（凝縮器の役割を果たす）に直接的に流入され、熱交換部８６を介して車内空気が暖められる。蒸発器３０で冷却された凝縮水は、ポンプ７３と弁６３との連動により冷媒供給路５７を介して循環通路５１に還流される。

（第１実施形態の効果）
第１実施形態では、以下のような効果を得ることができる。

第１実施形態では、上記のように、冷媒（水）が流通される内部流路３６ａを有する中空の軸部材３６を含み、軸部材３６の回転に伴って内部流路３６ａ内の冷媒を遠心力により放出可能な回転体３５と、回転体３５の回転に伴って移動することにより内部流路３６ａを流通して放出された冷媒を熱交換器３２の伝熱面３２ｂに沿って塗布するブラシ３９とを蒸発器３０に設ける。これにより、軸部材３６の回転とともに内部流路３６ａを流通して回転体３５の遠心力により熱交換器３２に向けて放出された冷媒を、回転体３５とともに移動するブラシ３９を介して伝熱面３２ｂに薄膜状に塗布することができる。したがって、熱交換器３２の傾斜（配置）方向に関係なく、回転体３５から放出された冷媒の伝熱面３２ｂへの濡れ面積（空調用循環水との有効な熱交換領域）を十分に確保することができる。すなわち、冷媒を十分な濡れ面積を有して空調用循環水と熱交換させることができるので、冷媒の蒸発性能を向上させることができる。換言すれば、より小型化された熱交換部３３を用いて同等の熱交換量を得ることができる。また、冷媒が流通される内部流路３６ａを有する中空の軸部材３６を含み、軸部材３６の回転に伴って内部流路３６ａ内の冷媒を遠心力により放出可能な回転体３５を設けることによって、冷媒を循環させる循環ポンプや冷媒循環回路を設置したり、循環ポンプ使用時に発生するキャビテーション現象を回避する構成を蒸発器３０に設けたりする必要もない。これらの結果、蒸発器３０の熱交換性能を維持しつつ、吸収式ヒートポンプ装置１００の小型化を図ることができる。

また、第１実施形態では、内部流路３６ａと連通するように設けられ、回転体３５の回転に伴う遠心力により熱交換器３２の伝熱面３２ｂに冷媒を供給する供給孔３８ｄを備える。これにより、回転体３５の回転に伴う遠心力を有効に利用して、内部流路３６ａを流通した冷媒を内部流路３６ａと連通する供給孔３８ｄを介して熱交換器３２の伝熱面３２ｂに直接的に供給することができる。したがって、伝熱面３２ｂの配置方向（傾斜方向）に関係なく、冷媒を熱交換器３２の伝熱面３２ｂに確実に供給することができる。

また、第１実施形態では、回転体３５は、軸部材３６に接続され、軸部材３６から回転半径方向外側に向かって枝分かれして延びるとともに、ブラシ３９が固定される中空の枝部材３７を含む。また、枝部材３７は、内部流路３６ａに接続される内部流路３８ａを有し、回転体３５の回転に伴って内部流路３６ａおよび３８ａを介してブラシ３９に冷媒を供給する。これにより、ブラシ３９が固定されるとともに回転移動される枝部材３７を有効に利用して、内部流路３６ａおよび３８ａの順に流通される冷媒を、枝部材３７（枝部３８）の回転移動とともに熱交換器３２の伝熱面３２ｂに継続的に供給することができる。

また、第１実施形態では、軸部材３６の回転中心側から回転半径方向外側に向かって延びるようにブラシ３９を枝部３８に固定する。そして、ブラシ３９の延びる方向に沿って所定の間隔を隔てて供給孔３８ｄを複数設ける。これにより、ブラシ３９の延びる方向に所定の間隔を隔てて設けられた供給孔３８ｄを介して、内部流路３６ａおよび３８ａの順に流通される冷媒を、枝部材３７（枝部３８）の回転とともに移動されるブラシ３９の配置領域に対応した熱交換器３２の伝熱面３２ｂに万遍なく供給することができる。したがって、ブラシ３９の配置領域に対応した伝熱面３２ｂに供給された冷媒を、枝部３８の回転とともに移動されるブラシ３９を用いて伝熱面３２ｂに効率よく塗布することができる。

また、第１実施形態では、熱交換部３３は、内部を空調用循環水が流通する平板状の熱交換器３２が中空の軸部材３６の延びる横方向に沿って等ピッチ間隔で固定的に配置されており、供給孔３８ｄを有する枝部材３７およびブラシ３９を、互いに隣接する熱交換器３２の対向領域ごとに配置する。これにより、枝部材３７を中心として軸部材３６の延びる横方向の一方側および他方側にそれぞれ配置された熱交換器３２の伝熱面３２ｂに、冷媒を効率よく供給するとともにブラシ３９によって塗布することができる。すなわち、冷媒と空調用循環水との熱交換の密度（蒸発器３０における単位体積あたりの伝熱面積）を向上させることができるので、その分、熱交換部３３のサイズを小型化することができる。

また、第１実施形態では、冷媒貯留部３１ｃと、冷媒貯留部３１ｃ内に設けられた冷媒送出部３４とを備える。そして、回転体３５の回転を利用して冷媒送出部３４が回転されることにより、冷媒貯留部３１ｃから冷媒が汲み上げられて回転体３５の内部流路３６ａに送出されるように構成する。これにより、回転体３５の回転を利用して冷媒送出部３４から冷媒を吐出させるとともに内部流路３６ａを有する回転体３５に向けて継続的に供給することができる。したがって、回転体３５が回転される間中、冷媒を回転移動されるブラシ３９を介して熱交換器３２の伝熱面３２ｂに継続的に塗布することができる。また、冷媒送出部３４が回転体３５の回転とともに回転されるので、送液ポンプを設ける必要がなく、吸収式ヒートポンプ装置１００の構成が複雑になるのを抑制することができる。

また、第１実施形態では、９個の枝部材３７における内部流路３８ａの流路断面積（流路の太さ）を、軸部材３６の延びるＸ軸方向に沿って互いに異ならせるように構成する。これにより、冷媒送出部３４に近い側（Ｘ１側）の枝部３８内の内部流路３８ａと、遠い側（Ｘ２側）の枝部３８内の内部流路３８ａとで、枝部材３７内を流通する冷媒の流路抵抗がばらつくのを抑制することができる。したがって、Ｘ軸方向に沿って延びる横長の熱交換部３３全体に亘って、万遍なく冷媒を各々の伝熱面３２ｂに供給することができる。

［第２実施形態］
図６および図７を参照して、第２実施形態について説明する。この第２実施形態では、枝部材２３７ごとに内部流路３８ａを設ける枝部３８の個数を異ならせた例について説明する。なお、図中において上記第１実施形態と同様の構成には同じ符号を付して図示する。

第２実施形態による吸収式ヒートポンプ装置は、蒸発器２３０を備える。また、蒸発器２３０内に回転可能に設置された回転体２３５は、図６に示すように、Ｘ軸方向に沿って９個並べられた枝部材２３７（回転枝部材の一例）のうち、冷媒送出部３４に近いＸ１側から３個の枝部材３７ａにおいては、４つの枝部３８のうち１つの枝部３８にのみ内部流路３８ａが設けられ、残り３つの枝部２３８は、内部流路３８ａがなくブラシ３９のみを有する。また、次の３個の枝部材３７ｂにおいては、４つの枝部３８のうち２つの枝部３８にのみ内部流路３８ａが設けられ、残り２つの枝部２３８は、内部流路３８ａがなくブラシ３９のみを有する。そして、残りの３個の枝部材３７ｃにおいては、４つの枝部２３８の全てに内部流路３８ａが設けられる。なお、図７に示すように、枝部材３７ｂにおいては、９０度間隔で内部流路３８ａを有する枝部３８と中実構造の枝部２３８とが交互に配置されている。また、回転体２３５では、枝部材３７ａ〜３７ｃにおける各々の枝部３８の内部流路３８ａの流路断面積は、互いに等しい。なお、第２実施形態による吸収式ヒートポンプ装置のその他の構成は、上記第１実施形態と同様である。

（第２実施形態の効果）
第２実施形態では、上記のように、冷媒送出部３４から遠ざかるにつれて枝部材２３７内の内部流路３８ａの本数を１本、２本および４本へと増加させるように構成する。これにより、冷媒送出部３４に近い側（Ｘ１側）の枝部３８内の内部流路３８ａと遠い側（Ｘ２側）の枝部３８内の内部流路３８ａとで、枝部材３７ａ〜３７ｃ内を流通する冷媒の流路抵抗がばらつくのを抑制することができる。したがって、Ｘ軸方向に沿って延びる横長の熱交換部３３全体に亘って万遍なく冷媒を伝熱面３２ｂに供給することができる。

［第３実施形態］
図２および図８を参照して、第３実施形態について説明する。この第３実施形態では、各々の枝部材３３７において、枝部３３８に内部流路３８ａを設けない例について説明する。なお、図中において上記第１実施形態と同様の構成には、同じ符号を付して図示する。

第３実施形態による吸収式ヒートポンプ装置は、蒸発器３３０を備える。また、蒸発器３３０内に設置された回転体３３５は、図８に示すように、９個の枝部材３３７のいずれにも内部流路は設けられていない。一方、中空の軸部材３６において、枝部材３３７が取り付けられる部分の近傍に複数の供給孔３６ｂ（溶液供給孔の一例）が設けられている。供給孔３６ｂは、内部流路３６ａに連通しており、軸部材３６の外表面に開口している。また、供給孔３６ｂは、ブラシ３９の根元部分に冷媒を供給する役割を有している。

これにより、第３実施形態では、軸部材３６の内部流路３６ａを矢印Ｘ２方向に流通する冷媒は、回転体３３５（軸部材３６）の回転に伴う遠心力により、各々の供給孔３６ｂを介してブラシ３９に供給される。そして、ブラシ３９が回転移動される際に、自重によって冷媒がブラシ３９の根元部分を回転半径方向外側に向けて流下しながらブラシ列３９ａおよびブラシ列３９ｂ全体に浸透する。そして、冷媒が浸透したブラシ３９が熱交換部３３（１０個の熱交換器３２）の伝熱面３２ｂに沿って回転移動されることにより、冷媒が伝熱面３２ｂに塗布されるように構成されている。

（第３実施形態の効果）
第３実施形態では、上記のように、内部流路３６ａと連通するように設けられ、回転体３３５の回転に伴う遠心力により冷媒をブラシ３９に供給する供給孔３６ｂを軸部材３６に設ける。これにより、回転体３３５（軸部材３６）の回転に伴う遠心力を利用して、軸部材３６の内部流路３６ａを流通した冷媒を内部流路３６ａと連通する供給孔３６ｂを介してブラシ３９に容易に浸透させることができる。したがって、熱交換器３２の伝熱面３２ｂの傾斜（配置）方向に関係なく、冷媒をブラシ３９に確実に供給することができる。

［第４実施形態］
図１および図９を参照して、第４実施形態について説明する。この第４実施形態では、吸収器４４０に対しても、蒸発器３０と同様の内部構成を適用した例について説明する。

第４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４４０は、図９に示すように、容器４１の内部において、熱交換部４４３に対して回転体３５および吸収液送出部４４４（溶液送出部の一例）が回転移動される。なお、回転体３５の各構成要素は、上記第１実施形態とほぼ同様である。なお、熱交換部４４３は、１５個の熱交換器４４２から構成され、回転体３５は、１４本の枝部材３７により構成される。また、吸収器４４０には、噴射器４４、吸収液移送管路４５およびポンプ４６（図１参照）が設けられていない。

容器４１は、吸収液送出部４４４を回転可能に収容する収容部分４１ａと、回転体３５を回転可能に収容する収容部分４１ｂとを含む。収容部分４１ａには、吸収液通路５５が接続され、吸収液貯留部４１ｃに吸収液が供給される。収容部分４１ｂには吸収液通路５６が接続されている。また、容器４１の天井部には、冷媒蒸気通路５３が接続されている。

したがって、吸収器４４０では、モータ９８の駆動による軸部材３６の回転とともに吸収液送出部４４４が回転される。これにより、吸収液貯留部４１ｃから吸収液が汲み上げられて内部空間３４ｇに集められた後、回転体３５の内部流路３６ａに送出される。また、回転体３５の回転とともに内部流路３６ａを流通する吸収液は、回転体３５の回転に伴って発生する遠心力を有効に利用して枝部材３７（枝部３８）の内部流路３８ａに流通され、末端の供給孔３８ｄを介して熱交換器４４２の伝熱面４４２ｂに供給される。そして、吸収液が伝熱面４４２ｂに供給された直後に、矢印Ｒ方向に回転移動するブラシ３９によって、吸収液は、１５個の熱交換器４４２の各々の伝熱面４４２ｂに薄膜状に塗布される。

また、ブラシ３９が熱交換部４４３の伝熱面４４２ｂに沿って移動される際に、伝熱面４４２ｂに残留する冷却水との熱交換済みの吸収液（冷媒が相対的に多く吸収されて希釈されたＬｉＢｒ水溶液）を伝熱面４４２ｂから除去しながら、熱交換済みの吸収液が除去された伝熱面４４２ｂに、軸部材３６の内部流路３６ａから供給された吸収液が新たに塗布されるように構成されている。なお、臭化リチウム水溶液（吸収液）は一般的に表面張力が大きいので伝熱面４４２ｂに対する濡れ性は低い。しかしながら、複数の供給孔３８ｄから吸収液を伝熱面４４２ｂに連続的に吹き付けるとともにこの吸収液をブラシ３９によって即座に塗り広げることができるので、吸収液の伝熱面４４２ｂへの濡れ性は効果的に改善される。また、濡れ性の改善は、熱交換部４４３における吸収液と冷却水との熱交換性能を向上させることにつながる。なお、第４実施形態による吸収式ヒートポンプ装置のその他の構成は、上記第１実施形態と同様である。

（第４実施形態の効果）
第４実施形態では、上記のように、吸収器４４０に回転体３５および吸収液送出部４４４を設ける。これにより、軸部材３６の回転とともに内部流路３６ａを流通して遠心力により熱交換器４４２に向けて放出された吸収液を、回転体３５とともに移動するブラシ３９を介して熱交換器４４２の伝熱面４４２ｂに薄膜状に塗布することができる。この場合も、伝熱面４４２ｂの傾斜方向に関係なく回転体３５から放出された吸収液の伝熱面４４２ｂへの濡れ面積を十分に確保する（改善する）ことができるので、吸収器４４０における吸収液（希液）を冷却する冷却性能を向上させることができる。また、吸収液を循環させるポンプ４６や吸収液移送管路４５（図１参照）を吸収器４４０に設ける必要もない。これにより、吸収器４４０の熱交換性能を維持しつつ、吸収式ヒートポンプ装置の小型化を図ることができる。

また、第４実施形態では、ブラシ３９が熱交換部４４３の伝熱面４４２ｂに沿って移動される際に、伝熱面４４２ｂに残留する冷却水との熱交換済みの吸収液（希釈されたＬｉＢｒ水溶液）を伝熱面４４２ｂから除去しながら、熱交換済みの吸収液が除去された伝熱面４４２ｂに、軸部材３６の内部流路３６ａから供給された吸収液を新たに塗布するように構成する。これにより、ブラシ３９による吸収液の塗布時に、ブラシ３９を利用して既に熱交換済みの吸収液（希釈されたＬｉＢｒ水溶液）を除去して伝熱面４４２ｂを更新しながら、新たな吸収液（濃液）をその更新された伝熱面４４２ｂに確実に塗布することができる。これにより、熱交換性能を落とすことなく熱交換部４４３を機能させることができる。なお、第４実施形態のその他の効果は、上記第１実施形態と同様である。

［変形例］
今回開示された実施形態は、全ての点で例示であり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全ての変更（変形例）が含まれる。

たとえば、上記第１〜第４実施形態では、１つの枝部３８（２３８）に設けられた１４個の供給孔３８ｄを互いに同じ開口面積にしたが、本発明はこれに限られない。すなわち、個々の供給孔３８ｄの開口面積を、回転中心側から回転半径方向外側に向かって段階的に小さくしてもよい。このように、個々の供給孔３８ｄの開口面積を制御することによって、遠心力に起因した回転半径方向の溶液（冷媒または吸収液）の噴出量の不均衡さを是正することができる。また、開口面積を同じにしたまま、枝部３８（２３８）に列状に並ぶ供給孔３８ｄの配置間隔を回転中心側から半径方向外側に向かって徐々に大きくしてもよい。

また、上記第１〜第４実施形態では、１つの枝部材３７（２３７、３３７）に４本の枝部３８（２３８）を設けたが、本発明はこれに限られない。１つの枝部材３７に３本または５本など、４本以外の複数の枝部３８を設けるように構成してもよい。

また、上記第１〜第４実施形態では、一定の内径を有するように内部流路３６ａを構成したが、本発明はこれに限られない。枝部材３７への送液量の均一化を図る目的で内部流路３６ａの内径を冷媒送出部３４に近い側と遠い側とで異ならせてもよい。

また、上記第１〜第４実施形態では、本発明の吸収式ヒートポンプ装置を車両の空調に適用したが、本発明はこれに限られない。車両のみならず、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本発明を適用することができる。

また、上記第１〜第４実施形態では、エンジン９０の排気ガスの熱を利用して吸収液を加熱したが、本発明はこれに限られない。ハイブリッド自動車や電動モータを使用した電気自動車の空調用に、本発明の吸収式ヒートポンプ装置を適用してもよい。吸収液を加熱する熱源に電気自動車のバッテリやモータ排熱や燃料電池における発電時の排熱を利用して、燃料電池システムを備えた乗用車の空調に本発明を適用してもよい。

また、上記第１〜第４実施形態では、冷媒および吸収液として水および臭化リチウム水溶液を用いたが、本発明はこれに限られない。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て吸収式ヒートポンプ装置１００を構成してもよい。

３０、２３０ 蒸発器
３１、４１ 容器
３２、４４２ 熱交換器
３２ｂ、４４２ｂ 伝熱面
３３、４４３ 熱交換部
３４ 冷媒送出部（溶液送出部）
３５、２３５、３３５ 回転体
３６ 軸部材（回転軸部材）
３６ａ 内部流路（第１内部流路）
３６ｂ、３８ｄ 供給孔（溶液供給孔）
３７、３７ａ、３７ｂ、３７ｃ、２３７、３３７ 枝部材（回転枝部材）
３８、２３８、３３８ 枝部
３８ａ 内部流路（第２内部流路）
３９ ブラシ（塗布部材）
１００ 吸収式ヒートポンプ装置
４４０ 吸収器
４４４ 吸収液送出部（溶液送出部）

Claims (6)

1. 吸収液により冷媒蒸気を吸収する吸収式ヒートポンプ装置であって、
   内部に熱交換流体が流通される熱交換部と、
   吸収液または冷媒からなる溶液が流通される第１内部流路を有する中空の回転軸部材を含み、前記回転軸部材の回転に伴って前記第１内部流路内の溶液を遠心力により放出可能に構成された回転体と、
   前記回転体の回転に伴って移動することにより、前記中空の回転軸部材の前記第１内部流路を流通して放出された前記溶液を前記熱交換部の伝熱面に沿って塗布する塗布部材と、を備える、吸収式ヒートポンプ装置。
2. 前記第１内部流路と連通するように設けられ、前記回転体の回転に伴う遠心力により前記熱交換部の伝熱面または前記塗布部材に前記溶液を供給する溶液供給孔をさらに備える、請求項１に記載の吸収式ヒートポンプ装置。
3. 前記回転体は、前記回転軸部材に接続され、前記回転軸部材から回転半径方向外側に向かって枝分かれして延びるとともに、前記塗布部材が固定される中空の回転枝部材をさらに含み、
   前記中空の回転枝部材は、前記第１内部流路に接続される第２内部流路を有し、
   前記回転体の回転に伴って前記回転軸部材の前記第１内部流路および前記回転枝部材の前記第２内部流路を介して前記熱交換部の伝熱面に前記溶液が供給されるように構成されている、請求項１または２に記載の吸収式ヒートポンプ装置。
4. 前記塗布部材は、前記回転軸部材の回転中心側から回転半径方向外側に向かって延びるように前記回転枝部材に固定されており、
   前記回転枝部材の前記第２内部流路に接続するように設けられ、前記熱交換部の伝熱面に前記溶液を供給する溶液供給孔をさらに備え、
   前記溶液供給孔は、前記塗布部材の延びる方向に沿って所定の間隔を隔てて複数設けられている、請求項３に記載の吸収式ヒートポンプ装置。
5. 前記熱交換部は、内部を熱交換流体が流通する平板状の熱交換器が前記中空の回転軸部材の延びる横方向に沿って所定の間隔を隔てて固定的に配置されており、
   前記溶液供給孔を有する前記回転枝部材および前記塗布部材は、互いに隣接する前記熱交換器の対向領域ごとに配置されている、請求項４に記載の吸収式ヒートポンプ装置。
6. 前記熱交換部を収容する容器内に設けられ、前記溶液が貯留される溶液貯留部と、
   前記溶液貯留部内に設けられ、貯留された前記溶液を送出するための溶液送出部とをさらに備え、
   前記回転体の回転を利用して前記溶液送出部が回転されることにより、前記溶液貯留部から前記溶液が汲み上げられて前記回転体の前記第１内部流路に向けて送出されるように構成されている、請求項１〜５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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