JP7024317B2 - 車載用吸収式ヒートポンプ装置 - Google Patents
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Description
すなわち、上記吸収液計測部を備えた車載用吸収式ヒートポンプ装置において、好ましくは、吸収液調節部は、吸収液計測部の計測結果に基づいて、吸収器から吸収液貯留タンクへの混合液の排出量を調節する第1吸収液調節弁と、吸収液貯留タンクから再生器を介する吸収器への混合液の供給量を調節する第2吸収液調節弁とを含む。
この場合、吸収器と吸収液貯留タンクとを接続する第1管路と、吸収液貯留タンクと再生器とを接続する第2管路とを備え、第1吸収液調節弁は、第1管路に配置され、第2吸収液調節弁は、第2管路に配置されている。
上記第1管路と第2管路とを備える車載用吸収式ヒートポンプ装置において、好ましくは、再生器と吸収器とを吸収液貯留タンクを介さずに接続する第3管路をさらに備える。
上記冷媒貯留タンクを備えた吸収式ヒートポンプ装置において、好ましくは、冷媒貯留タンクは、蒸発器と凝縮器とを接続する管路に配置されている。
この場合、冷媒調節部は、蒸発器と冷媒貯留タンクとを接続する管路に配置された冷媒調節弁を含む。
上記一の局面における吸収式ヒートポンプ装置において、好ましくは、吸収器は、混合液が貯留される液溜まり部を有する容器と、容器内に設置され、内部に冷却水が流れる熱交換器と、回転することにより液溜まり部に貯留された混合液を汲み上げる汲上部材と、汲上部材と一体的に回転し、汲上部材により汲み上げられた混合液を熱交換器の外表面に塗布する塗布部材とを含む。
上記再生器の一部と凝縮器の一部とが上下方向にオーバーラップする吸収式ヒートポンプ装置において、好ましくは、再生器の一部が凝縮器の一部の下に配置され、冷媒蒸気透過膜は、再生器の一部と凝縮器の一部との境界部分に配置されるとともに、横方向に延びるように配置されている。
まず、図1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1(車載用吸収式ヒートポンプ装置の一例)の構成について説明する。吸収式ヒートポンプ装置1では、冷媒Rとして水が用いられるとともに、吸収液Qとして臭化リチウム(LiBr)水溶液が用いられる。また、吸収式ヒートポンプ装置1は、エンジンを備えた乗用車、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るように構成されている。
本体回路部9は、図1に示すように、再生器2、凝縮器3、蒸発器4および吸収器5に、冷媒R、濃縮吸収液CQおよび希釈吸収液DQを循環させるように構成されている。具体的には、本体回路部9は、再生器2、凝縮器3、蒸発器4および吸収器5のそれぞれを接続する管路を含んでいる。本体回路部9は、気液分離部22から凝縮器3までを接続する高温蒸気冷媒供給管路91と、凝縮器3から蒸発器4までを接続する冷媒供給管路92(蒸発器と凝縮器とを接続する管路の一例)と、蒸発器4から吸収器5までを接続する低温蒸気冷媒供給管路93とを有している。
吸収式ヒートポンプ装置1では、図2および図3に示すように、吸収液水位計測部55の計測結果に基づいて、ECU10により吸収器5内の希釈吸収液DQの水位の制御が行われている。ここで、吸収器5では、ECU10が吸収液調節部11を制御することにより、再生器2から供給される濃縮吸収液CQの量を調節し、蒸発器4から供給される冷媒R(低温水蒸気)を濃縮吸収液CQに吸収させて希釈吸収液DQを生成している。
吸収式ヒートポンプ装置1では、図4および図5に示すように、冷媒水位計測部44の計測結果に基づいて、ECU10により蒸発器4内の冷媒Rの水位の制御が行われている。
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。
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、上記第1実施形態とは異なり、気液分離部222が冷媒蒸気透過膜222aを有する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。
図7に示すように、再生器202は、加熱部21と、加熱部21と一体化されて設けられる貯留部225とを含む。再生器202は、加熱部21と貯留部225とを合わせてT字形状を有している。加熱部21は、回収された排気ガスの熱を利用して、加熱部21内の蛇行する管内を流通する希釈吸収液DQを加熱する。貯留部225は、吸収器5からの希釈吸収液DQのへの導入と、加熱部21により加熱された気液二相流状態の希釈吸収液DQの導出とを行なうように構成されている。
冷媒蒸気透過膜222aは、加熱部21により加熱されることによって希釈吸収液DQから分離した冷媒蒸気(高温水蒸気)を凝縮器203側に透過させる役割を有している。すなわち、加熱部21により加熱された高温および高圧の希釈吸収液DQは、冷媒蒸気透過膜222aによって、冷媒蒸気(高温水蒸気)と濃縮吸収液CQとに分離されるように構成されている。また、冷媒蒸気透過膜222aは、冷媒蒸気しか透過しないので、たとえば振動などにより濃縮吸収液CQが冷媒蒸気透過膜222aに到達したとしても、凝縮器203への濃縮吸収液CQの流入を遮断する役割をさらに有している。冷媒蒸気透過膜222aとしては、たとえば、水(溶媒)は浸透する一方、食塩などの低分子量物質を透過させない半透膜である逆浸透膜(RO膜)などが用いられる。
凝縮器203は、図7に示すように、冷媒蒸気透過膜222aの上面と、上下方向(Z軸方向)に延びる貯留部225のX2側の側壁部分とに直接的に接続されるように逆さL字形状を有して形成されている。ここで、T字形状を有している再生器202と逆L字形状を有している凝縮器203とにおいて、再生器202の一部と凝縮器203の一部203aとが上下方向にオーバーラップするように配置されている。すなわち、再生器202の貯留部225の上に凝縮器203の一部203aが配置されている。
一体化された再生器202および凝縮器203における、希釈吸収液DQが冷媒蒸気と濃縮吸収液CQとに分離される機能について以下に説明する。
第2実施形態では、上記のように、再生器202の貯留部225と凝縮器203の一部とが上下方向にオーバーラップするように配置されているので、再生器202と凝縮器203とを合わせた幅が小さくなるので、吸収式ヒートポンプ装置201をさらに小型化することができる。
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、上記第2実施形態とは異なり、冷媒蒸気透過膜222aが上下方向に対して傾斜している例について説明する。なお、図中において上記第2実施形態と同様の構成には同じ符号を付して図示する。
図8に示すように、再生器302において、希液貯留領域325aと濃液貯留領域325bとが離間されて配置されている。この場合、再生器302は、加熱部21と貯留部325とを合わせてC字形状を有している。具体的には、希液貯留領域325aが再生器302の下部に配置され、濃液貯留領域325bの一部が再生器302の上部に配置されている。また、再生器302には、加熱部21に向かって窪んでいる凹部325c(再生器の一部の一例)が上下方向の中央部に配置されている。ここで、濃液貯留領域325bにおいて、凹部325cの上面部が加熱部21に行くにしたがい下方に傾斜している。
冷媒蒸気透過膜222aは、凹部325cの上面部の濃液貯留領域325b側にシート状に延ばされた状態で設置されている。したがって、冷媒蒸気透過膜222aは、上下方向に対して傾斜して配置されている。
凝縮器303は、図8に示すように、C字形状の再生器302に直接的に接続されるように横向きのT字形状を有して形成されている。ここで、C字形状を有している再生器302と横向きのT字形状を有している凝縮器303とにおいて、再生器302の一部と凝縮器303の一部303aとが上下方向にオーバーラップするように配置されている。すなわち、再生器302の凹部325cに凝縮器303の一部303aが配置されている。なお、第3実施形態による吸収式ヒートポンプ装置301のその他の構成は、上記第2実施形態と同様である。
第3実施形態では、上記のように、冷媒蒸気透過膜222aは、再生器302の一部と凝縮器303の一部との境界部分に配置されるとともに、上下方向に対して傾斜するように配置されている。これにより、冷媒蒸気透過膜222aにおける濃液貯留領域325b側の面に濃縮吸収液CQが付着したとしても傾斜により流下させることができるので、濃縮吸収液CQの付着に起因する冷媒蒸気透過膜222aの目詰まりを抑制することができる。なお、第3実施形態のその他の効果は、上記第2実施形態と同様である。
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。
2、202、302、402 再生器
3、203、303 凝縮器
4 蒸発器
5 吸収器
6 吸収液貯留タンク
7 冷媒貯留タンク
11、511 吸収液調節部
11a、511a 第1吸収液調節弁
11b、511b 第2吸収液調節弁
22、422 気液分離部
44 冷媒水位計測部
51 吸収容器(容器)
52 回転構造体(汲上部材、塗布部材)
55 吸収液水位計測部
92 冷媒供給管路(管路)
94、594 希釈吸収液供給管路(管路)
94a、594a 第1管路
94b、594b 第2管路
92a 第1冷媒調節弁(冷媒調節弁)
222a 冷媒蒸気透過膜
225b 濃液貯留領域(再生器の一部)
203a、303a 凝縮器の一部
325c 凹部(再生器の一部)
CQ 濃縮吸収液(吸収液)
DQ 希釈吸収液(混合液)
Q 吸収液
R 冷媒
Claims (7)
- 冷媒および吸収液を含んだ混合液から前記冷媒を分離する気液分離部を含む再生器と、
前記気液分離部において前記混合液から分離された前記冷媒を凝縮する凝縮器と、
前記凝縮器において凝縮された前記冷媒を蒸発させる蒸発器と、
前記気液分離部において前記混合液から分離された前記吸収液に、前記蒸発器により蒸発された前記冷媒を吸収させる吸収器と、
前記吸収器および前記再生器とは別個に設けられ、前記混合液を貯留する吸収液貯留タンクと、
前記吸収器から前記吸収液貯留タンクへの前記混合液の排出、および、前記吸収液貯留タンクから前記吸収器への前記混合液の供給を調節する吸収液調節部と、
前記吸収液貯留タンクから前記吸収器を介さずに直接前記再生器に前記混合液を供給する管路とを備える、車載用吸収式ヒートポンプ装置。 - 前記吸収器内の前記混合液の液量または液面水位を計測する吸収液計測部をさらに備え、
前記吸収液調節部は、前記吸収液計測部の計測結果に基づいて、前記吸収器から前記吸収液貯留タンクへの前記混合液の排出量、および、前記吸収液貯留タンクから前記吸収器への前記混合液の供給量を調節するように構成されている、請求項1に記載の車載用吸収式ヒートポンプ装置。 - 前記吸収液貯留タンクは、前記吸収器から前記再生器に向かって前記混合液が流れる管路に配置されている、請求項1または2に記載の車載用吸収式ヒートポンプ装置。
- 前記蒸発器および前記凝縮器とは別個に設けられ、前記凝縮器により凝縮された前記冷媒を貯留する冷媒貯留タンクと、
前記冷媒貯留タンクから前記蒸発器への前記冷媒の供給を調節する冷媒調節部とをさらに備える、請求項1~3のいずれか1項に記載の車載用吸収式ヒートポンプ装置。 - 前記蒸発器内の前記冷媒の液量または液面水位を計測する冷媒計測部をさらに備え、
前記冷媒調節部は、前記冷媒計測部の計測結果に基づいて、前記冷媒貯留タンクから前記蒸発器への前記冷媒の供給量を調節するように構成されている、請求項4に記載の車載用吸収式ヒートポンプ装置。 - 前記再生器の一部と前記凝縮器の一部とが上下方向にオーバーラップするように配置され、
前記気液分離部は、オーバーラップする前記再生器の一部と前記凝縮器の一部との境界部分に配置され、前記蒸発された冷媒を透過させる冷媒蒸気透過膜を有する、請求項1~5のいずれか1項に記載の車載用吸収式ヒートポンプ装置。 - 前記再生器の一部が前記凝縮器の一部の上に配置され、
前記冷媒蒸気透過膜は、前記再生器の一部と前記凝縮器の一部との境界部分に配置されるとともに、上下方向に対して傾斜するように配置されている、請求項6に記載の車載用吸収式ヒートポンプ装置。
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