JPH01222171A - 吸収ヒートポンプ装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （イ）産業上の利用分野 本発明は、化学プラントから排出される廃蒸気や工場の
排温水などの低温流体の熱を汲み上げてこの低温流体よ
りも高温の蒸気や温水などの被加熱流体を取出す吸収ヒ
ートポンプに関し、特に、複数個の蒸発器と吸収器とを
有する吸収ヒートポンプ装置（以下、多段型吸収ヒート
ポンプ装置という）の改良に関する。

（ロ）従来の技術 上記した多段型吸収ヒートポンプ装置の従来の技術とし
て、廃蒸気その他の低温流体の熱で駆動する発生器、凝
縮器、廃蒸気その他の低温流体の熱で冷媒を蒸発させる
低温蒸発器、低温蒸発器からの冷媒蒸気を吸収液が吸収
する際に発生する熱により器内に内蔵した熱交換器内の
冷媒液を昇温する吸収器、吸収器の熱交換器内で昇温し
た冷媒液を器内で蒸発させる高温蒸発器、高温蒸発器か
らの冷媒蒸気を吸収液が吸収する際に発生する熱により
器内に内蔵した被加熱器内の流体を昇温する高温吸収器
、高温溶液熱交換器、低温溶液熱交換器などの機器を配
管接続し、かつ、吸収液が高温吸収器から高温溶液熱交
換器をバイパスして吸収器の熱交換器に散布されると共
に吸収器から低温溶液熱交換器をバイパスして発生器の
加熱器に散布されるように、吸収器と高温吸収器および
発生器と吸収器をそれぞれ液封式のＵ字状のオーバーフ
ロー管により接続したもの〔実開昭６１−２７０６５号
公報参照〕が知られている。

（ハ）発明が解決しようとする課題 上記の従来の多段型吸収ヒートポンプ装置においては、
その運転時、例えば第２図に示すように、高温吸収器と
吸収器との圧力差が３００１１１ｎＨｇ以上の大きさに
なるので、こ°れらの間を結んだオーバーフロー管の液
封を保つのにそのＵ字状部の高さを２．５ｍ以上にする
必要がある。このため、装置の高さが大となる問題があ
る。なお、第２図は、上記した従来の装置において、冷
媒に水、吸収液に臭化リチウム水溶液を用い、発生器、
低温蒸発器に約７０°Ｃの廃蒸気を熱源とじて供給し、
凝縮器に通水する冷却水の出入口温度をそれぞれ約３２
°Ｃ１約２６°Ｃとして運転した場合のデユーリング線
図の一例を示したものである。

この運転の場合には、高温吸収器に約１１９°Ｃで流入
した温水は５°Ｃ程度昇温され、この高温吸収器から約
１２４℃の高温水が取出される。そして、高温吸収器お
よび高温蒸発器の蒸気圧５０６ｍｎＨｇ、吸収器および
低温蒸発器の蒸気圧は１８８ｒ！ｎＨｇ１発生器および
凝縮器の蒸気圧は４０１１ｎＨｇ程度となる。本発明は
、従来の装置の上記問題に鑑み、装置の高さを低くする
ことのできる多段型吸収ヒートポンプ装置の提供を課題
としたものである。

（ニ）課題を解決するための手段 本発明は、上記の課題を解決する手段として、多段型吸
収ヒートポンプ装置の高温吸収器と吸収器との間に高温
溶液熱交換器バイパス用の弁内蔵型スチームトラップ付
き吸収液バイパス路を付設する構成としたものである。

（本）作用 本発明の多段型吸収ヒートポンプ装置においては、従来
の装置のＵ字状オーバーフロー管の代りに弁内蔵型スチ
ームトラップ付きの吸収液バイパス路を設けた構成とな
っているので、上記オーバーフロー管のＵ字状部の液封
の代りにバイパス路のスチームトラップで高温吸収器と
吸収器の気相部との連通を断つ作用がある。それ故、バ
イパス路を短かくすることができ、装置の高さを従来の
もののそれよりも低くすることができる。

（へ）実施例 第１図は本発明装置の一実施例を示した概略構成説明図
である。図において、（１）は発生器、（２）は凝縮器
、（３）は低温蒸発器、（４）は吸収器、（５）は高温
蒸発器、（６）は高温吸収器、（７）は高温溶液熱交換
器、（８）は低温溶液熱交換器、（９）　、　（１０）
　。

（１１）はそれぞれ冷媒液用の第１．第２．第３ポンプ
、（１２）は吸収液用のポンプで、これら機器は冷媒蒸
気の流れる管（１３）　、　（１４＞、冷媒液の流れる
管（１５）　、　（ｌｅ）、冷媒液の還流する管（１７
）　、　（１８）　、　（１９）、冷媒液の流下する管
（２０）、冷媒液の還流する管＜２１）　、　（２２）
、吸収液の流れる管（２３）　、　（２４＞　、　（２
５）　、　（２６）、吸収液の流下する管（２７）　、
　（２Ｂ）により接続されてこの種の吸収ヒートポンプ
装置を構成している。（２９）は発生器（１）に内蔵し
た加熱器、（３０〉は凝縮器（２〉に内蔵した冷却器、
（３１）は低温蒸発器（３）に内蔵した給熱器、（３２
）は吸収器（４）に内蔵した熱交換器、（３３）は高温
吸収器（６）に内蔵した被加熱器で、（３４）　、　（
３５）は加熱器（２９）と接続した廃蒸気や排温水など
の低温流体の流れる管、（３６）　、　（３７）は冷却
器（３０）と接続した冷却水の流れる管、（３Ｂ）　、
　（３９）は給熱器（３１）と接続した廃蒸気や排温水
などの低温流体の流れる管、（４０）　、　（４１）は
被加熱器（３３）と接続した温水や蒸気などの被加熱流
体の流れる管であり、（４２＞　、　（４３）　、　（
４４）はそれぞれ凝縮器（２）、高温蒸発器（５）、低
温蒸発器（３）の冷媒液溜め、（４５）　、　（４６）
　、　（４７）はそれぞれ発生器（１）、吸収器（４）
、高温吸収器（６）の溶液溜めである。また、（４８）
　、　（４９）　、　（５０）　、　（５１）　、　（
５２）はそれぞれエリミネータ−１（５３）は冷媒液の
ブロー用の管、（５４）は吸収器（４）内の不凝縮ガス
を発生器（１）側に導くための管、（５５）は高温吸収
器（６）内の不凝縮ガスを吸収器（４）側に導くための
管である。なお、図示していないが、管（５４）　、　
（５５）にはそれぞれオリフィスが設けられている。ま
た、（５６）　、　（５７）　、　（５８）はそれぞれ
発生器（１）、吸収器（４）、高温吸収器（６）に備え
た吸収液の散布器、（５９）は低温蒸発器（３）に備え
た冷媒液の散布器である。

（ｖｌ）は第１ポンプ（９）の吐出側の管（１６）に備
えた第１制御弁、（Ｖ、）は第２ポンプ（１０）の吐出
側の管（２０）に備えた第２制御弁であり、（Ｃ１）は
凝縮器（２）の冷媒液溜め（４２）に備えた第１液面制
御器で、この第１液面制御器により冷媒液溜め（４２）
の液面レベルの上下動に応じて第１制御弁の開度が増減
されるようになっており、また（Ｃ８）は高温蒸発器（
５）の冷媒液溜め（４３）に備えた第２液面制御器で、
この第２液面制御器により冷媒液溜め（４３）の液面レ
ベルの上下動に応じて第２制御弁の開度が増減されるよ
うになっている。なお、これら液面制御器（ｃｔ）　、
　（ａｔ）は液面が下限設定レベルに達したとき、それ
ぞれ第１ポンプ（９）、第２ポンプ（１０）を停止する
ようになっている。

また、（Ｓ、）は低温蒸発器（３）の冷媒液溜め（４４
）に備えた液面スイッチ、　（Ｓ、）は発生器（１）の
溶液溜め（４５）に備えた液面スイッチであり、これら
液面スイッチ（Ｓｔ＞　、　（Ｓｔ）は、液面が下限設
定レベルに達したとき、それぞれポンプ（１１）　、　
（１２）を停止するようになっている。なお、（Ｖ）は
管（５３）に備えた冷媒液ブロー用の開閉弁、（Ｄ）は
管（２５）に備えたダンパーである。

（６０）は、高温吸収器（６）からの吸収液が高温溶液
熱交換器（７）をバイパスして吸収器（４）の熱交換器
（３２）へ散布されるように、高温吸収器（６）と吸収
器（４）とを結んだバイパス管である。そして、このバ
イパス管（９）には、ポールフロート型、パケット型な
どのように冷媒蒸気の流入により弁が閉じられる一方で
吸収液の流入により弁が開かれる浮子式スチームトラッ
プ（１）を備えている。また、（６１）は吸収器（４）
と発生器（１）とを結んだバイパス管で、この管にも弁
内蔵の浮子式スチームトラップ（Ｔ）が備えである。

次に、このように構成した多段型吸収ヒートポンプ装置
（以下、本機という）の運転動作を説明する。発生器（
１）において、加熱器（２９）に散布された吸収液は廃
蒸気その他の低温流体の熱で沸騰し、吸収液から冷媒蒸
気が分離する。分離した冷媒蒸気は、管（１３）を経由
して凝縮器（２〉へ至り、この凝縮器内で凝縮して冷媒
液となる。この冷媒液は第１ポンプ（９）により管（１
５）　、　（１６）経由で高温蒸発器（５）の冷媒液溜
め（４３）へ送られる。冷媒液溜め（４３）内の冷媒液
は第２ポンプ（１０）により管（１７）　、　（１Ｂ＞
　、　（２０）経由で低温蒸発器（３）の冷媒液溜めり
４４）と管（１７）　、　（１８）経由で熱交換器（３
２）とに分けて送られる。冷媒液溜め（４４）に送られ
た冷媒液は、ポンプ（１１）により管（２１）　、　（
２２）経由で低温蒸発器（３）の散布器（５９）へ還流
され、給熱器（３１）に散布される。給熱器（３１）に
散布された冷媒液は廃蒸気その他の低温流体の熱で沸騰
して冷媒蒸気となる。この冷媒蒸気は、管（１４）を経
由して吸収器（４）へ至り、熱交換器（３２）に散布さ
れた吸収液に吸収される。冷媒蒸気を吸収した吸収液は
発熱して熱交換器（３２）内の冷媒液を昇温する。昇温
した冷媒液は、管（１９）経由で高温蒸発器（５）へ還
流され、この高温蒸発器内で蒸発して冷媒蒸気となる。

なお、図示していないが、管（１９）にはオリフィスが
設けである。一方、発生器（１）において濃縮きれた吸
収液は、ポンプ（１２）により管（２３）　。

（２４）、低温溶液熱交換器（８）、管（２５）、高温
溶液熱交換器（７）、管（２６）経由で高温吸収器（６
）の散布器（５８）へ送られ、被加熱器（３３）に散布
きれる。被加熱器（３３）に散布された吸収液は、高温
蒸発器（５）からの冷媒蒸気を吸収して発熱し、被加熱
器（３３）内の温水や蒸気などの被加熱流体を昇温しつ
つ溶液溜め（４７）へ落下する。溶液溜め°（４７）内
の吸収液は、管（２７）、高温溶液熱交換器（７〉、管
（２７）経由で吸収器（４）の散布器（５７）へ流下す
る。そして、吸収液は熱交換器（３２）に散布されて低
温蒸発器（３）からの冷媒蒸気を吸収しつつ溶液溜め（
４６）へ落下する。溶液溜め（４６）内の吸収液は、管
（２８）、低温溶液熱交換器（８）、管（２８）経由で
発生器（１）の散布器（５６）へ流下し、再び加熱器（
２９）に散布される。このような冷媒と吸収液の循環に
よる吸収ヒートポンプサイクルが形成され、熱源として
用いた低温流体より高温の被加熱流体が管（４１〉から
取出されるのである。

そして、上記の運転において、高温吸収器（６）の溶液
溜め（４７）の液面がバイパス管（６０）の開口レベル
よりも低い位置にある間、高温吸収器（６）からの冷媒
蒸気が浮子式スチームトラップ（Ｉ）に流入してその弁
が閉じるので、高温吸収器（６）の気相部と吸収器（４
）のそれとの連通は断たれる。したがって、本機におい
ては、バイパス管（６０）に液封用のＵ字状部を形成す
る必要がなく、その分、このバイパス管を短かくして本
機の高さを低くすることができる。

なお、本機においても、冷媒に水、吸収液に臭化リチウ
ム水溶液を用い、発生器（１）、低温蒸発器（３）に約
７０°Ｃの廃蒸気を熱源として供給し、凝縮器（２）に
通水する冷却水の出入口温度をそれぞれ約３２°Ｃ１約
２６°Ｃとして運転した場合、前述した従来の多段型吸
収ヒートポンプ装置の運転の場合と同様、被加熱器（３
３）に約１１９℃で流入した温水は５°Ｃ程度昇温され
、管（４１）から約１２４℃の高温水が取される〔第２
図参照〕。

そして、次に本機に供給される廃蒸気や冷却水の熱エネ
ルギーが大きく変化した時、あるいは起動時などのよう
に本機の機器間の圧力差が小さい場合における本機の動
作例を説明する。

例えば本機の運転開始時には発生器（１）側、吸収器（
４）側および高温吸収器（６）側の温度はともに外気温
度に近くてほぼ等しく、また、ともに圧力もほぼ等しく
てこれら機器間の圧力差が殆んどない。このため、ポン
プ（１２）により管（２３）　、　（２４）　。

（２５）　、　（２６）を介して発生器（１）から高温
吸収器（６）へ送られる吸収液の流量に対し、管（２７
）　、　（２７）を介して高温吸収器（６）から高温溶
液熱交換器（７）経由で吸収器（４）へ流下する吸収液
の流量が著しく少ない。また、管（２８）　、　（２Ｂ
）を介して吸収器（４）から低温溶液熱交換器（８）経
由で発生器（１〉へ流下する吸収液の流量も著しく少な
い。そして、本機においては、運転開始後間もなく高温
吸収器（６）の溶液溜め（４７）内の吸収液面がバイパ
ス管（６ｏ）の開口レベルを越えると、この管へ吸収液
が溢流して浮子式スチームトラップ（１）に流入してそ
の弁が開く。その結果、高温吸収器（６）に送られた吸
収液の大部分がバイパス管（６０）を介して流通抵抗の
大きい高温溶液熱交換器（７）をバイパスしつつ吸収器
（４）の熱交換器（３２）に散布される。更にまた、吸
収器（４〉の溶液溜め（４６〉内の吸収液も間もなくバ
イパス管（６１）の開口レベルを越え、吸収器（４）に
流下した吸収液の大部分がバイパス管（６１）を介して
流通抵抗の大きい低温溶液熱交換器（８〉をバイパスし
つつ発生器（１）の加熱器（２９）に散布される。

それ故、本機においては、運転開始時に発生器（１〉の
加熱器（２９）および吸収器（４）の熱交換器（３２）
へ散布される吸収液が少量のままに放置されることもな
く、運転開始後短かい時間で発生器（１）における吸収
液が所定の濃度まで濃縮されると共に吸収器（４）にお
ける吸収液による冷媒の吸収が促進されて熱交換器（３
２）内の冷媒が速みやかに昇温しつつ高温蒸発器（５）
内で蒸発し、起動時の性能が向上する。

また、廃蒸気や冷却水の熱エルギーが大きく変化してこ
れら機器（１）　、　（４）　、　（６）間の圧力差が
小さくなった場合にも同様に動作するので、発生器（１
）における吸収液の濃縮と高温蒸発器（５）における冷
媒の蒸発とが良好に行われて高温吸収器（６）での吸収
液による冷媒の吸収が良好に行われ、被加熱器（３３）
から取出す温水の熱量の変動が少なくなり、吸収ヒート
ポンプの熱出力が安定化する。

（ト）発明の効果 以上のとおり、本発明は、多段型吸収ヒートポンプ装置
の高温吸収器と吸収器とを弁内蔵型スチームトラップ付
きのバイパス管で結んだ構成のものであるから、これら
吸収器をＵ字状オーバーフロー管で結んだ従来の装置位
くらべ、その高さを低くでき、装置の小型化の効果を有
する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による多段型吸収ヒートボンブ装置の一
実施例を示した概略構成説明図、第２図は従来の多段型
吸収ヒートポンプ装置を運転した場合のデユーリング線
図の一例を表わした図である。 （１）・・・発生器、　（２〉・・・凝縮器、　（３）
・・・低温蒸発器、　（４）・・・吸収器、　（５）・
・・高温蒸発器、（６〉・・・高温吸収器、　（７）　
、　（８）・・・高温、低温溶液熱交換器、　（１２）
・・・ポンプ、　（２７）　、　（２８）・・・管、（
２９）・・・加熱器、　（３０）・・・冷却器、　（３
１）・・・給熱器、　（３２）・・・熱交換器、　（３
３）・・・被加熱器、　（４５）　、　（４６）　、　
（４７）・・・溶液溜め、　（６０）　、　（６１）・
・・バイパス管、　（Ｔ）・・・浮子式スチームトラッ
プ。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）廃蒸気その他の低温流体の熱で駆動する発生器、
   凝縮器、廃蒸気その他の低温流体の熱で冷媒を蒸発させ
   る低温蒸発器、低温蒸発器からの冷媒蒸気を吸収液が吸
   収する際に発生する熱により器内に内蔵した熱交換器内
   の冷媒液を昇温する吸収器、吸収器の熱交換器内で昇温
   した冷媒液を器内で蒸発させる高温蒸発器、高温蒸発器
   からの冷媒蒸気を吸収液が吸収する際に発生する熱によ
   り器内に内蔵した被加熱器内の流体を昇温する高温吸収
   器、高温溶液熱交換器、低温溶液熱交換器などの機器を
   配管接続し、かつ、吸収液が高温吸収器から高温溶液熱
   交換器をバイパスして吸収器の熱交換器に散布されるよ
   うに、吸収器と高温吸収器を弁内蔵型スチームトラップ
   付きのバイパス管路により接続したことを特徴とする吸
   収ヒートポンプ装置。