JP6686484B2 - 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、各々が熱交換器を含む再生器、凝縮器、蒸発器および吸収器を備えた吸収冷凍機（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に記載の吸収冷凍機では、水平方向に延びる伝熱管が所定間隔を隔てて縦方向に複数積層されて１つの伝熱管ユニットが構成されるとともに、この伝熱管ユニットが水平方向（横方向）に所定間隔を隔てて互いに平行に複数配列されて熱交換器が構成されている。なお、この熱交換器が蒸発器に適用された場合、シェル（容器）内部の液散布装置から下方の熱交換器に散布された冷媒は、伝熱管ユニットの表面を流下してその一部が蒸発する。また、完全に蒸発しない冷媒は、熱交換器の下方に落下してシェル底部（容器底部）に貯留されるように構成されている。なお、シェル底部に貯留された冷媒に熱交換器（伝熱管）が浸漬されないように、冷媒の液面と熱交換器の下端部との間には、高さ方向に空間が設けられている。これにより、熱交換器全体を利用して冷媒が蒸発するように構成されている。

特開２００３−２５４６８１号公報

しかしながら、上記特許文献１に記載された吸収冷凍機では、シェル底部（容器底部）に貯留された冷媒への熱交換器の浸漬を防止するための空間を蒸発器の内部に設けている。このため、熱交換器が液冷媒に浸漬されずに熱交換器の性能が維持される反面、空間を設ける分だけ、蒸発器全体の高さ方向の寸法が大きくな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、蒸発器全体の高さ方向の寸法が大きくなるのを抑制す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、冷媒を蒸発させる蒸発器と、蒸発器で蒸発した冷媒蒸気を吸収液に吸収させる吸収器と、を備え、蒸発器は、冷媒の蒸発潜熱を利用して熱交換を行う蒸発器熱交換部と、平面視で、蒸発器熱交換部の配置されている領域からずれた領域に設けられ、蒸発器熱交換部に供給される冷媒を貯留する冷媒貯留部とを含み、冷媒貯留部は、容器内の蒸発器熱交換部の配置されている領域からずれた端部領域で、かつ、容器の底面のうちの最下部に設けられている。

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、平面視で、蒸発器熱交換部の配置されている領域からずれた領域に設けられ、蒸発器熱交換部に供給される冷媒を貯留する冷媒貯留部を含むように蒸発器を構成する。これにより、冷媒貯留部が蒸発器熱交換部の直下からずらされた位置に配置されるので、蒸発器熱交換部の直下に高さ方向に大きな空間部を設けることなく蒸発器熱交換部を収容する容器を配置して蒸発器の大部分を構成することができる。これにより、蒸発器全体の高さ方向の寸法が大きくなるのを抑制することができる。この際、冷媒貯留部が発器熱交換部からずれて配置されているので、冷媒貯留部に貯留された冷媒に蒸発器熱交換部が浸漬されることもない。これらの結果、熱交換器の性能を維持しつつ、蒸発器全体の高さ方向の寸法が大きくなるのを抑制することができる。

また、蒸発器熱交換部に供給された冷媒のうち未蒸発の冷媒が蒸発器熱交換部を流下して容器の底面に到達した場合であっても、容器の底面全体に滞留せずに底面の最下部に設けられた冷媒貯留部に確実に集めることができる。したがって、蒸発器熱交換部が未蒸発の冷媒に浸漬されることもなく、冷媒貯留部に確実に戻された冷媒を蒸発器熱交換部に再度供給して、冷媒の連続的な蒸発を行うことができる。

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、蒸発器熱交換部は、内部に循環水が流通されるとともに横方向に間隔を隔てて配置された複数の熱交換器と、複数の熱交換器に熱交換前の循環水を導入する循環水導入路および複数の熱交換器から熱交換後の循環水を導出する循環水導出路とを含み、循環水導入路および循環水導出路は、冷媒貯留部よりも上方において、複数の熱交換器の水平方向の一方側端部および他方側端部にそれぞれ接続されている。

このように構成すれば、複数の熱交換器のみならず、循環水導入路および循環水導出路も冷媒貯留部に浸漬されるのを防止することができるので、複数の熱交換器のみならず循環水導入路および循環水導出路においても冷媒の蒸発を促進させることができる。したがって、蒸発器としての冷媒の蒸発温度を低く維持して蒸発器熱交換部の熱交換性能を高く維持することができる。

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、蒸発器と吸収器とは、平面視で、蒸発器の冷媒貯留部からずれた位置で互いに隣接配置されるとともに一体的に構成されている。

このように構成すれば、蒸発器の冷媒貯留部と、蒸発器に隣接配置される吸収器とを極力遠ざけた状態で蒸発器と吸収器とを一体化させることができる。したがって、冷媒貯留部の冷媒が隣接する吸収器に誤って流入するのを抑制することができる。また、蒸発器と吸収器とが１つの機能ユニットとして一体化される分、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、蒸発器の内部と吸収器の内部とが短い距離で連通される分、蒸発器で蒸発した冷媒蒸気を迅速に吸収器に供給することができる。

この場合、好ましくは、吸収器は、吸収液を貯留する吸収液貯留部を含み、蒸発器と吸収器とは、冷媒蒸気通路部を介して各々の内部空間が連通されており、冷媒蒸気通路部の下端部は、蒸発器の冷媒貯留部および吸収器の吸収液貯留部よりも上方に配置されている。

このように構成すれば、冷媒貯留部の冷媒が隣接する吸収器に誤って流入するのを確実に防止することができるとともに、吸収液貯留部の吸収液が隣接する蒸発器に誤って流入するのを確実に防止することができる。したがって、吸収器と蒸発器とを一体的に構成していても、吸収器および蒸発器の各々の性能を高く維持することができる。

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、上記蒸発器が蒸発器熱交換部を収容する容器を含む吸収式ヒートポンプ装置において、容器の底面は、冷媒貯留部に向かって下り勾配を有しており、冷媒貯留部は、蒸発器熱交換部に供給される前の冷媒に加えて、蒸発器熱交換部に供給された後の未蒸発の冷媒が下り勾配を有する容器の底面を介して冷媒貯留部に貯留されるように構成されている。

（付記項２）
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、冷媒貯留部に貯留された冷媒を蒸発器熱交換部の伝熱面に供給するための冷媒供給機構をさらに備える。

（付記項３）
また、上記冷媒供給機構をさらに備える吸収式ヒートポンプ装置において、冷媒供給機構は、蒸発器の内部に設けられている。

（付記項４）
また、上記吸収器が吸収液を貯留する吸収液貯留部を含む吸収式ヒートポンプ装置において、吸収器は、吸収液が冷媒蒸気に吸収される際の吸収熱を奪うための冷却水を導入する冷却水導入路および吸収液との熱交換後の冷却水を導出する冷却水導出路とを含み、吸収器と蒸発器とは、吸収器における冷却水導入路および冷却水導出路と、蒸発器における循環水導入路および循環水導出路とが互いに同一方向に沿って延びた状態で、吸収器と蒸発器との互いに対向する側方部同士が、冷媒蒸気通路部を介して内部空間を連通可能に接続されている。

本発明の一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。 本発明の一実施形態における蒸発器の構成を示した断面図である。 本発明の一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。 本発明の一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。 本発明の一実施形態における吸収器の構成を示した断面図である。 本発明の一実施形態における蒸発器および吸収器の構成を示した図である。 本発明の一実施形態における蒸発器および吸収器の構成を示した図である。 本発明の変形例における蒸発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。

［実施形態］
図１〜図７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）
本発明の一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ており、エンジン９０を備えた乗用車およびバスなどの車両（図示せず）に搭載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、エンジン９０からの排気管９１を流通する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５２および５３と、液冷媒通路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５２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５３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）に直接的に流入させる役割を有する。なお、冷媒蒸気通路５２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５２の側を開にするか、暖房運転時に冷媒蒸気通路５３の側を開にするかが切替可能な三方弁６４が設けられている。また、液冷媒通路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（濃液）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（詳細は図５参照）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。

ここで、本実施形態では、図１および図６に示すように、蒸発器３０および吸収器４０は、互いに隣接配置されて一体的に構成されている。以下、内部が真空状態（絶対圧力で１ｋＰａ以下）に保たれた蒸発器３０および吸収器４０の構造について詳細に説明する。

（蒸発器の構造）
蒸発器３０は、図２に示すように、内部を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（蒸発器熱交換部の一例）と、容器３１内に設置され、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と、容器３１内に設置され、冷媒送出部３４からの冷媒（水）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、熱交換部３３および回転体３５を収容する収容部分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。

ここで、本実施形態では、図７に示すように、冷媒貯留部３１ｃは、平面視で、熱交換部３３の配置されている領域（収容部分３１ｂ）から矢印Ｘ１方向側にずれた端部領域３１ｇに設けられている。また、図２に示すように、冷媒貯留部３１ｃには、熱交換部３３に供給される冷媒（水）が貯留されるように構成されている。また、冷媒貯留部３１ｃは、熱交換部３３の直下に配置された容器３１の底面３１ｅのうちの最下部に設けられている。なお、底面３１ｅは、Ｘ２側の端部から冷媒貯留部３１ｃ（端部領域３１ｇ）に向かって下り勾配を有している。これにより、冷媒貯留部３１ｃは、熱交換部３３に供給される前の冷媒（凝縮器２０から供給された冷媒）に加えて、熱交換部３３に供給された後の未蒸発の冷媒が下り勾配を有する容器の底面３１ｅを伝って冷媒貯留部３１ｃに貯留される（戻される）ように構成されている。

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、図６および図７に示すように、水平方向におけるＹ１側とＹ２側とにおいて循環水導入路３３ａおよび循環水導出路３３ｂにより個々の熱交換器３２が互いに接続されている。循環水導入路３３ａおよび循環水導出路３３ｂは、冷媒貯留部３１ｃよりも上方において１０個の熱交換器３２の各々の水平方向の一方側端部３２ｃ（Ｙ１側）および他方側端部３２ｄ（Ｙ２側）にそれぞれ接続されている。また、図２に示すように、個々の熱交換器３２は、回転体３５を回転させる軸部材３６が中心部を貫通する貫通部３２ａを有する。また、熱交換器３２は、貫通部３２ａの部分でも内部流路は伝熱壁により密閉されている。また、循環水導入路３３ａおよび循環水導出路３３ｂは、内壁面３１ｄ（図１参照）を貫通して循環水回路８５（図１参照）に接続されている。

これにより、循環水導入路３３ａから流入した空調用循環水は、各熱交換器３２に分配されるとともに熱交換部３２内をＹ１側からＹ２側に流通する際に、熱交換部３２の伝熱面３２ｂに供給（塗布）された冷媒（水）が冷媒蒸気（低温水蒸気）になる際の蒸発潜熱により冷却されて循環水導出路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３５は、図２および図３に示すように、軸部材３６と、枝部材３７と、ブラシ３９とを含む。軸部材３６は、軸線１５０に沿って延びる内部流路３６ａ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および内部流路３８ａの末端において開口する複数（合計１４個）の供給孔３８ｄが設けられた中空構造を有する。なお、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。また、枝部３８には、供給孔３８ｄが形成されていない部分に樹脂繊維を束状にしたブラシ３９が固定されている。なお、ブラシ３９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、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。

冷媒送出部３４は、図２および図４に示すように、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。また、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。また、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。なお、冷媒送出部３４の下部（Ｚ２側）は、冷媒貯留部３１ｃに貯留された冷媒（水）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、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（水）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、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に分流された後、回転半径方向外側に向かって流通されるとともに、末端の供給孔３８ｄを介して熱交換器３２の伝熱面３２ｂに供給される。そして、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ように構成されている。

（吸収器の構造）
吸収器４０は、図５に示すように、内部を真空状態に維持する容器４１と、容器４１内に設置され、各々が平板状（円盤状）の１５個の熱交換器４２を一体的に含む熱交換部４３と、容器４１内に設置され、隣接する熱交換器４２間に組み込まれる回転体４５と、回転体４５を回転させるモータ９８とを備える。

容器４１は、熱交換部４３および回転体４５を収容する収容部分４１ａを含む。収容部分４１ａの底部には、気液分離部１２からの吸収液（濃液）を吸収器４０に供給する吸収液通路５５と、吸収器４０において冷媒が吸収された吸収液を加熱部１１に供給する吸収液通路５６とが接続されている。また、収容部分４１ａの底部には、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。

熱交換部４３は、１５個の熱交換器４２がＸ軸方向に沿って等ピッチ間隔で並んでいる。また、熱交換部４３は、Ｚ２側の底部に配置された冷却水導入路４３ａとＺ１側の頂部に配置された冷却水導出路４３ｂとによって個々の熱交換器４２が互いに接続されている。また、個々の熱交換器４２は、回転体４５を回転させる軸部材４６が中心部を貫通する貫通部４２ａを有する。また、熱交換器４２は、貫通部４２ａの部分でも内部流路は伝熱壁により密閉されている。また、冷却水導入路４３ａおよび冷却水導出路４３ｂは、内壁面４１ｄを貫通して冷却水循環路８１（図１参照）に接続されている。これにより、冷却水は、冷却水導入路４３ａを介して各熱交換器４２に分配されるとともに熱交換器４２内をＺ２側からＺ１側に流れて冷却水導出路４３ｂに集まり冷却水循環路８１に戻される。

回転体４５は、軸部材４６に同軸状に固定される保持部材４７と、保持部材４７の外表面から約９０度間隔で放射状に延びる４本の枝部４８と、各々の枝部４８に固定されたブラシ４９とを有する。ブラシ４９は、毛先が熱交換器４２の伝熱面４２ｂに対向して配列されている。また、軸部材４６には、保持部材４７、４本の枝部４８および各々に固定されたブラシ４９が１組となった状態で、合計１４組のものがＸ軸方向に等ピッチ間隔で配置されている。また、軸部材４６の最もＸ２側の熱交換器４２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９８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。したがって、合計１４組の保持部材４７、枝部４８およびブラシ４９からなる回転体４５は、軸部材４６とともに一体化された状態で軸線１６０まわりに回転されるように構成されている。

これにより、モータ９８の駆動による回転体４５の回転とともに回転移動される個々のブラシ４９によって、容器４１の吸収液貯留部４１ｃに貯留された吸収液（ＬｉＢｒ水溶液）が順次汲み上げられる。そして、ブラシ４９に保持された吸収液が、熱交換器４２の伝熱面４２ｂに沿って薄膜状に塗布されるように構成されている。

ここで、本実施形態では、蒸発器３０と吸収器４０とが一体的に構成されている。具体的には、図７に示すように、平面視で、蒸発器３０の冷媒貯留部３１ｃから矢印Ｘ２方向にずれた位置において、容器３１のフランジ部３１ｆと容器４１のフランジ部４１ｆとがＹ軸方向に締結されている。これにより、蒸発器３０と吸収器４０とは、Ｙ軸方向（横方向）に互いに隣接配置されて１つの機能ユニット９９として構成されている。

また、容器３１と容器４１との接続部分には、内部を連通する冷媒蒸気通路部３１ｊが形成されており、蒸発器３０と吸収器４０とは、冷媒蒸気通路部３１ｊを介して各々の内部空間が連通されている。したがって、蒸発器３０で蒸発した冷媒蒸気が冷媒蒸気通路部３１ｊを介して吸収器４０（容器４１の内部）に供給（吸引）されるように構成されている。なお、図６に示すように、冷媒蒸気通路部３１ｊの下端部３１ｋは、蒸発器３０の冷媒貯留部３１ｃおよび吸収器４０の吸収液貯留部４１ｃよりも上方（矢印Ｚ１方向）に配置されている。

また、本実施形態では、図６に示すように、吸収器４０と蒸発器３０とは、吸収器４０における冷却水導入路４３ａおよび冷却水導出路４３ｂと、蒸発器３０における循環水導入路３３ａおよび循環水導出路３３ｂとが互いに同一方向（Ｘ軸方向）に沿って延びた状態で、吸収器４０と蒸発器３０との互いに対向する側方部同士が、冷媒蒸気通路部３１ｊを介して内部空間を連通可能に接続されている。したがって、吸収器４０と蒸発器３０とが一体化された機能ユニット９９に対して、吸収器４０における冷却水循環路８１の接続口と、蒸発器３０における循環水回路８５の接続口とが同じＸ２側に配置されている。

したがって、冷房運転時においては、気液分離部１２（図１参照）から供給された吸収液（濃液）が熱交換器４２の伝熱面４２ｂに供給された状態で、モータ９８の駆動とともに各々の枝部材４４ａが伝熱面４２ｂに沿って矢印Ｒ方向に回転移動されるように構成されている。これにより、回転体４５により伝熱面４２ｂに沿って塗布された濃液に蒸発器３０からの冷媒蒸気が吸収されやすくなるように構成されている。より詳細には、枝部材４４ａは、伝熱面４２ｂに沿って矢印Ｒ方向に回転移動される際に、伝熱面４２ｂに残留する冷却水との熱交換済みの吸収液（冷媒が吸収されて希釈された希液）を伝熱面４２ｂから除去しながら、熱交換済みの希液が除去された伝熱面４２ｂに、枝部材４４ａに供給された濃液（冷媒の吸収量が少ない吸収液）が新たに塗布される。なお、塗布された吸収液に冷媒蒸気が吸収される際に発生する吸収熱は、熱交換器４２を介して冷却水に奪われる。したがって、塗布された吸収液の温度が低温に保たれるので、塗布された吸収液への更なる冷媒蒸気の吸収が促進される。吸収液は希液となって枝部材４４ａにより伝熱面４２ｂから除去されて吸収液貯留部４１ｃに落下する。以上の構成によって、吸収式ヒートポンプ装置１００は、以下のように動作される。

（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。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、希液排出路５６ａおよび吸収液通路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６６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て熱交換部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。

（実施形態の効果）
本実施形態では、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、平面視で、熱交換部３３の配置されている領域（収容部分３１ｂ）からずれた端部領域３１ｇに配置され、熱交換部３３に供給される冷媒（水）を貯留する冷媒貯留部３１ｃを蒸発器３０に設ける。これにより、冷媒貯留部３１ｃが熱交換部３３の直下からずらされた端部領域３１ｇに配置されるので、熱交換部３３の直下に高さ方向に大きな空間部を設けることなく熱交換部３３を収容する容器３１を配置して蒸発器３０を構成することができる。これにより、蒸発器３０全体の高さ方向（Ｚ軸方向）の寸法が大きくなるのを抑制することができる。この際、冷媒貯留部３１ｃが熱交換部３３からずれて配置されているので、冷媒貯留部３１ｃに貯留された冷媒に熱交換部３３が浸漬されることもない。これらの結果、熱交換部３３の性能を維持しつつ蒸発器３０全体の高さ方向の寸法が大きくなるのを抑制することができる。

また、本実施形態では、容器３１内の熱交換部３３の配置されている領域（収容部分３１ｂ）からずれた端部領域３１ｇで、かつ、容器３１の底面３１ｅのうちの最下部に冷媒貯留部３１ｃを設ける。これにより、熱交換部３３に供給された冷媒のうち未蒸発の冷媒が熱交換部３３を流下して容器３１の底面３１ｅに到達した場合であっても、容器３１の底面３１ｅ全体に滞留せずに底面３１ｅの最下部に設けられた冷媒貯留部３１ｃに確実に集められる。したがって、熱交換部３３が未蒸発の冷媒に浸漬されることもなく、冷媒貯留部３１ｃに確実に戻された冷媒を熱交換部３３に再度供給して、冷媒の連続的な蒸発を行うことができる。

また、本実施形態では、冷媒貯留部３１ｃよりも上方において、１０個の熱交換器３２の水平方向（Ｙ軸方向）の一方側端部３２ｃに循環水導入路３３ａを接続するとともに、他方側端部３２ｄに循環水導出路３３ｂを接続するように構成する。これにより、１０個の熱交換器３２のみならず、循環水導入路３３ａおよび循環水導出路３３ｂも冷媒貯留部３１ｃに浸漬されるのを防止することができるので、１０個の熱交換器３２のみならず循環水導入路３３ａおよび循環水導出路３３ｂにおいても冷媒の蒸発を促進させることができる。したがって、蒸発器３０としての冷媒の蒸発温度を低く維持して熱交換部３３の性能を高く維持することができる。

また、本実施形態では、平面視で、蒸発器３０の冷媒貯留部３１ｃから矢印Ｘ２方向にずれた位置において、フランジ部３１ｆとフランジ部４１ｆとを締結して蒸発器３０と吸収器４０とをＹ軸方向（横方向）に互いに隣接配置するとともに一体的に構成する。これにより、蒸発器３０の冷媒貯留部３１ｃと、蒸発器３０に隣接配置される吸収器４０とを極力遠ざけた状態で吸収器４０と蒸発器３０とを一体化させることができる。したがって、冷媒貯留部３１ｃの冷媒が隣接する吸収器４０に誤って流入するのを抑制することができる。また、蒸発器３０と吸収器４０とが１つの機能ユニット９９として一体化される分、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、蒸発器３０の内部と吸収器４０の内部とが短い距離で連通される分、蒸発器３０で蒸発した冷媒蒸気を迅速に吸収器４０に供給することができる。

また、第１実施形態では、蒸発器３０と吸収器４０とを冷媒蒸気通路部３１ｊを介して各々の内部空間を連通するように構成し、冷媒蒸気通路部３１ｊの下端部３１ｋを蒸発器３０の冷媒貯留部３１ｃおよび吸収器４０の吸収液貯留部４１ｃよりも上方に配置する。これにより、冷媒貯留部３１ｃの冷媒が隣接する吸収器４０に誤って流入するのを確実に防止することができるとともに、吸収液貯留部４１ｃの吸収液（ＬｉＢｒ水溶液）が隣接する蒸発器３０に誤って流入するのを確実に防止することができる。したがって、吸収器４０と蒸発器３０とを一体的に構成していても、吸収器４０および蒸発器３０の各々の性能を高く維持することができる。

また、本実施形態では、容器３１の底面３１ｅは、冷媒貯留部３１ｃに向かって下り勾配を有しており、熱交換部３３に供給される前の冷媒に加えて、熱交換部３３に供給された後の未蒸発の冷媒が下り勾配を有する底面３１ｅを介して冷媒貯留部３１ｃに貯留されるように構成する。これにより、熱交換部３３に供給された後の未蒸発の冷媒を下り勾配を有する容器３１の底面３１ｅを介して確実に冷媒貯留部３１ｃに戻すことができる。

また、本実施形態では、冷媒貯留部３１ｃに貯留された冷媒（水）を熱交換部３３（熱交換器３２）の伝熱面３２ｂに供給するための冷媒送出部３４および回転体３５を備える。これにより、冷媒送出部３４および回転体３５を介して冷媒貯留部３１ｃに貯留された冷媒を熱交換部３３（熱交換器３２）の伝熱面３２ｂに効率よく供給することができる。

また、本実施形態では、冷媒送出部３４および回転体３５を蒸発器３０の内部に設ける。これにより、冷媒送出部３４および回転体３５が蒸発器３０の内部に組み込まれる分、蒸発器３０の小型化を確実に達成することができる。

また、本実施形態では、吸収器４０の冷却水導入路４３ａおよび冷却水導出路４３ｂと、蒸発器３０の循環水導入路３３ａおよび循環水導出路３３ｂとが互いに同一方向（Ｘ軸方向）に沿って延びた状態で、吸収器４０と蒸発器３０との互いに対向する側方部同士が冷媒蒸気通路部３１ｊを介して内部空間を連通可能に接続するように、吸収器４０と蒸発器３０とを構成する。これにより、吸収器４０と蒸発器３０とが一体化された機能ユニット９９に対して、吸収器４０における冷却水循環路８１の接続口と蒸発器３０における循環水回路８５の接続口とを同じ側に配置することができるので、機能ユニット９９を吸収式ヒートポンプ装置１００に組み込む際の配管接続の自由度を向上させることができる。

［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、上記実施形態では、蒸発器３０の内部に冷媒貯留部３１ｃに貯留された冷媒を伝熱面３２ｂに供給する冷媒送出部３４および回転体３５を設けたが、本発明はこれに限られない。たとえば、図８に示す本発明の変形例のように、容器２３１内の端部領域２３１ｇに冷媒貯留部２３１ｃを設けるとともに、容器２３１内部の天井部２３１ｈ近傍に、下面に複数の小穴が開けられた噴射器２０５を取り付ける。そして、蒸発器２３０の外部にポンプ２０１および冷媒通路２０２を設けておき、冷媒貯留部２３１ｃに貯留された冷媒をポンプ２０１で汲み上げて冷媒通路２０２および噴射器２０５を介して熱交換部２３３（蒸発器熱交換部の一例）の伝熱面２３２ｂに供給するように構成していてもよい。

また、図８に示した変形例では、Ｘ軸方向に延びる熱交換部２３３から矢印Ｘ１方向側にずれた端部領域２３１ｇに冷媒貯留部２３１ｃを設けたが、本発明はこれに限られない。すなわち、平面視で、熱交換部２３３に対してＹ軸方向にずれた位置（図８における紙面手前側（Ｙ２側）または奥側（Ｙ１側））に冷媒貯留部２３１ｃを設けてもよい。

また、上記実施形態では、循環水導入路３３ａおよび循環水導出路３３ｂを熱交換器３２の高さ方向（Ｚ軸方向）の中央部に配置したが、本発明はこれに限られない。すなわち、冷媒貯留部３１ｃよりも上方であるならば、循環水導入路３３ａおよび循環水導出路３３ｂを熱交換器３２の高さ方向の中央部以外の位置に配置してもよい。特に、循環水導出路３３ｂについては、水平方向に見て冷媒蒸気通路部３１ｊ（図６参照）に重ならない位置に配置するのが、冷媒蒸気（低温水蒸気）の吸収器４０への移動を妨げない点で好ましい。

また、上記実施形態では、吸収器４０において、容器４１に吸収液通路５５を接続して吸収液貯留部４１ｃに吸収液を供給し、回転体４５の回転とともに回転されるブラシ４９によって吸収液貯留部４１ｃに貯留された吸収液を汲み上げて伝熱面４２ｂに供給（塗布）したが、本発明はこれに限られない。たとえば、吸収液（濃液）を熱交換器４２の伝熱面４２ｂに直接的に供給するような濃液供給部を熱交換部４３に組み込んでもよい。そして、伝熱面４２ｂに直接的に供給された吸収液（濃液）が、回転するブラシ４９によって伝熱面４２ｂに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、蒸発器３０では１０個の熱交換器３２を用いて熱交換部３３を構成し、吸収器４０では１５個の熱交換器４２を用いて熱交換部４３を構成したが、本発明はこれに限られない。熱交換器３２および４２の個数は、上記以外であってもよい。

また、上記実施形態では、蒸発器３０の熱交換部３３に空調用循環水を流通させたが、本発明はこれに限られない。たとえば、熱交換部３３の内部に空調用の空気を直接流通させて蒸発器３０において冷媒（水）と空調用の空気とを熱交換させてもよい。

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、乗用車やバスなどの空調システムに適用したが、本発明はこれに限られない。車両のみならず商業施設向け（据置型）の吸収式ヒートポンプ装置にも、本発明を適用することができる。

また、上記実施形態では、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。たとえば、ハイブリッド自動車や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。また、吸収液の加熱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車内空調に、本発明の吸収式ヒートポンプ装置を適用してもよい。

また、上記実施形態では、冷媒および吸収液として、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。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て吸収式ヒートポンプ装置を構成してもよい。

３０、２３０ 蒸発器
３１、２３１ 容器
３１ｃ、２３１ｃ 冷媒貯留部
３１ｅ 底面
３１ｆ、４１ｆ フランジ部
３１ｇ、２３１ｇ 端部領域
３１ｊ 冷媒蒸気通路部
３１ｋ 下端部
３２ 熱交換器
３２ｂ、２３２ｂ 伝熱面
３２ｃ 一方側端部
３２ｄ 他方側端部
３３、２３３ 熱交換部（蒸発器熱交換部）
３３ａ 循環水導入路
３３ｂ 循環水導出路
３４ 冷媒送出部
３５ 回転体
４０ 吸収器
４１ｃ 吸収液貯留部
４３ａ 冷却水導入路
４３ｂ 冷却水導出路
９９ 機能ユニット
１００ 吸収式ヒートポンプ装置

Claims (4)

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、
   冷媒を蒸発させる蒸発器と、
   前記蒸発器で蒸発した冷媒蒸気を吸収液に吸収させる吸収器と、を備え、
   前記蒸発器は、
   冷媒の蒸発潜熱を利用して熱交換を行う蒸発器熱交換部と、
   平面視で、前記蒸発器熱交換部の配置されている領域からずれた領域に設けられ、前記蒸発器熱交換部に供給される冷媒を貯留する冷媒貯留部とを含み、
   前記蒸発器は、前記蒸発器熱交換部を収容する容器をさらに含み、
   前記冷媒貯留部は、前記容器内の前記蒸発器熱交換部の配置されている領域からずれた端部領域で、かつ、前記容器の底面のうちの最下部に設けられている、吸収式ヒートポンプ装置。
2. 前記蒸発器熱交換部は、内部に循環水が流通されるとともに横方向に間隔を隔てて配置された複数の熱交換器と、前記複数の熱交換器に熱交換前の循環水を導入する循環水導入路および前記複数の熱交換器から熱交換後の循環水を導出する循環水導出路とを含み、
   前記循環水導入路および前記循環水導出路は、前記冷媒貯留部よりも上方において、前記複数の熱交換器の水平方向の一方側端部および他方側端部にそれぞれ接続されている、請求項１に記載の吸収式ヒートポンプ装置。
3. 前記蒸発器と前記吸収器とは、平面視で、前記蒸発器の前記冷媒貯留部からずれた位置で互いに隣接配置されるとともに一体的に構成されている、請求項１または２に記載の吸収式ヒートポンプ装置。
4. 前記吸収器は、吸収液を貯留する吸収液貯留部を含み、
   前記蒸発器と前記吸収器とは、冷媒蒸気通路部を介して各々の内部空間が連通されており、
   前記冷媒蒸気通路部の下端部は、前記蒸発器の冷媒貯留部および前記吸収器の吸収液貯留部よりも上方に配置されている、請求項３に記載の吸収式ヒートポンプ装置。

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