JPH04268171A - 吸収式熱源装置 - 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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、吸収式熱源装置に関す
るものである。

【０００２】

【従来の技術】空調設備に使用される熱源装置として、
吸収式のものがある。従来、この種の吸収式熱源装置（
具体的には吸収ヒートポンプ式冷暖房機）は、蒸発器、
吸収器、再生器および凝縮器などを有しており、またそ
の吸収液としては臭化リチウム水溶液が使用されてした
。

【０００３】ところで、上記の構成において、蒸発器の
低熱源流体として河川水または海水などの低温水、例え
ば５℃〜１５℃の流体を用いる場合、吸収器で発生する
熱を４５℃以上で取り出すことが、吸収剤の溶解度の面
からできなかった。このため、暖房運転時には、吸収サ
イクルを作動させずに、例えば再生器内の高温部に水を
導いて、燃焼ガスまたは廃熱ボイラから供給された熱に
より、再生器で発生された蒸気で加熱して高温水を得る
ようにしていた。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上記従来の構成による
と、暖房運転時において、吸収サイクルを利用していな
いので、熱効率が非常に悪いという問題があった。

【０００５】そこで、本発明は暖房運転時においても、
低温の熱源を利用して吸収サイクルを使用し得る吸収式
熱源装置をを提供することを目的とする

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
、本発明の吸収式熱源装置は、冷媒を蒸発させる蒸発器
と、この蒸発器からの冷媒蒸気を吸収液に吸収する吸収
器と、この吸収器で冷媒蒸気を吸収して希釈された稀吸
収液を加熱する再生器と、この再生器で蒸発された冷媒
蒸気を凝縮させる凝縮器と、上記再生器で分離された濃
吸収液の持つ熱を稀吸収液に回収する熱交換器を有する
吸収式熱源装置において、上記蒸発器と吸収器との間に
、中間吸収器および中間蒸発器を設けるとともに、この
中間吸収器内と中間蒸発器内とを連通遮断自在な連通路
を設け、かつ上記中間吸収室側で発生した熱を中間蒸発
室側に伝達する熱伝達部材を設けたものである。

【０００７】

【作用】上記の構成によると、蒸発器と吸収器との間に
中間蒸発器および中間吸収器を設けたので、中間吸収器
で昇温された吸収液の熱を利用して、さらに吸収器で吸
収液を高温に昇温させることができ、したがって低濃度
の吸収液を使用して低温熱源から暖房に必要な高温の流
体を得ることができる。

【０００８】

【実施例】以下、本発明の第１の実施例を図１および図
２に基づき説明する。図１において、１は蒸発器、吸収
器、再生器、凝縮器などの主要機器が内部に配置された
構造を有するとともに、その側壁部に高温再生器（Ｒ１
　）１５が設置された密閉容器である。

【０００９】この密閉容器１の内部は水平仕切壁２によ
り下部空間室３と上部空間室４とに分割されている。そ
して、この下部空間室３内には、それぞれ鉛直仕切壁５
，６，７を介して蒸発室（Ｅ１　）１１、中間吸収室（
Ａ２　）１２、中間蒸発室（Ｅ２　）１３および吸収室
（Ａ１　）１４が順次隣接して配置され、また蒸発室１
１と中間吸収室１２との鉛直仕切壁５および中間蒸発室
１３と吸収室１４を仕切る鉛直仕切壁７の各上方部には
、それぞれ連通部２１，２２が設けられて、それぞれ隣
接する両室が互いに連通されている。上記中間吸収室１
２と中間蒸発室１３とを仕切る鉛直仕切壁６の上部にも
連通部２３が設けられるが、この連通部２３は開閉板２
４により開閉自在にされている。また、この中間吸収室
１２と中間蒸発室１３とを仕切る鉛直仕切壁６には、中
間吸収室１２で発生する熱を中間蒸発室１３側に伝達す
るためのヒートパイプ（熱伝達部材）２５が複数個貫通
して設けられている。

【００１０】上記上部空間室４は鉛直仕切壁８により、
低温再生器としての低温再生室［凝縮室（Ｃ２　）も兼
ねる］１６と凝縮室（Ｃ１　）１７とが隣接して設けら
れるとともに、鉛直仕切壁８の上部には連通部２６が設
けられている。

【００１１】また、上記蒸発室１１、吸収室１４、低温
再生室１６、および凝縮室１７には、それぞれ伝熱管３
１，３２，３３，３４が配置されている。上記低温再生
室１６内の伝熱管３３の一端部は第１冷媒移送管４１を
介して高温再生器１５に接続され、またその伝熱管３３
の他端部は凝縮室１７内に開放されている。

【００１２】さらに、上記凝縮室１７内で凝縮された冷
媒を蒸発室１１に移送する第２冷媒移送管４２と、途中
に冷媒ポンプ６１および第１開閉弁６２が介装されて上
記蒸発室１１および中間蒸発室１３内に滴下された冷媒
をその中間蒸発室１３に移送および循環させる第３冷媒
移送管４３と、途中に溶液ポンプ６３が介装されて上記
中間吸収室１２および吸収室１４内で冷媒蒸気を吸収し
て希釈された稀吸収液を高温再生器１５に移送する第１
稀吸収液移送管４６と、途中に第２開閉弁６４が介装さ
れかつ上記第１稀吸収液移送管４６途中に接続されて稀
吸収液の一部を中間吸収室１２に移送する第２稀吸収液
移送管４７と、高温再生器１５で分離された濃吸収液を
低温再生室１６に移送する第１濃吸収液移送管５１と、
低温再生室１６内の濃吸収液を上記吸収室１４に移送す
る第２濃吸収液移送管５２と、上記蒸発室１１の伝熱管
３１内に熱交換流体を移送する第１熱交換流体移送管５
６と、上記吸収室１４および凝縮室１７内の伝熱管３２
，３４に熱交換流体を順次移送する第２熱交換流体移送
管５７とが設けられている。

【００１３】また、濃吸収液の持つ熱を稀吸収液側に回
収するために、第１濃吸収液移送管５１と第１稀吸収液
移送管４６との間および第２濃吸収液移送管５２と第１
稀吸収液移送管４６との間には、第１および第２熱交換
器６６，６７が設けられている。

【００１４】次に、上記構成における作用について説明
する。 ■暖房運転時（暖房サイクル作動時） 暖房運転時には、第１および第２開閉弁６２，６４を開
にするとともに、開閉板２４を閉状態にして中間吸収室
１２と中間蒸発室１３との連通部２３が遮断された状態
で運転されている。なお、蒸発室１１の伝熱管３１内に
は第１熱交換流体移送管５６を介して熱交換流体として
低温水（低温熱源）が供給されるとともに、第２熱交換
流体移送管５７を介して温水が吸収室１４および凝縮室
１７の各伝熱管３２，３４に供給されている。

【００１５】すなわち、第２冷媒移送管４２から凝縮室
１１内に滴下された冷媒は、低熱源水により蒸発されて
、連通部２１を介して中間吸収室１２内に入り、ここで
吸収液に吸収されて発熱する。なお、吸収液は各ヒート
パイプ２５の表面に付着して流れ、その途中で冷媒蒸気
を吸収して発熱することになる。

【００１６】各ヒートパイプ２５の表面で生じた熱は、
ヒートパイプ２５内の熱輸送媒体により中間蒸発室１３
側に伝達され、ここで第３冷媒移送管４３を介して滴下
される冷媒を蒸発させる。そして、さらにこの冷媒蒸気
は連通部２２を介して吸収室１４に移動してここで第２
濃吸収液移送管５２から滴下される吸収液に吸収されて
より高温状態となり、伝熱管３２内を流れる低温水を加
熱する。

【００１７】上記中間吸収室１２および吸収室１４内の
稀吸収液は第１稀吸収液移送管４６を介して高温再生器
１５に移送されて、ガス［高温（１６０℃〜１８０℃）
の蒸気でもよい］により加熱され、冷媒が蒸発される。

【００１８】ここで蒸発された冷媒蒸気は低温再生室１
６の伝熱管３３内に移送され、ここで第１濃吸収液移送
管５１を介して移送される濃吸収液を加熱して再度蒸発
濃縮が行われる。そして、この伝熱管３３内を通過した
冷媒蒸気および低温再生室１６で蒸発された冷媒蒸気も
連通部２６を介してそれぞれ凝縮室１７内に流入し、伝
熱管３４内を流れる温水をさらに加熱する。なお、再生
用熱源が１００℃程度のものを使用する場合には、高温
再生器１５を省略して、稀吸収液を直接低温再生室１６
に移送するようにしてもよい。

【００１９】このように、吸収室１４および凝縮室１７
内の伝熱管３２，３４を通過する際に加熱された高温水
は第２熱交換流体移送管５７を介して取り出され、例え
ば暖房用熱源として使用される。

【００２０】なお、高温再生器１５で再生された濃吸収
液は、上述したように第１濃吸収液移送管５１を介して
低温再生室１６内に移送され、さらにここで濃度が増し
た濃吸収液は第２濃吸収液移送管５２を介して吸収室１
４内に移送される。

【００２１】また、第１および第２濃吸収液移送管５１
，５２内を流れる濃吸収液の持つ熱は、第１および第２
熱交換器６６，６７を介して第１稀吸収液移送管４６内
を流れる稀吸収液に回収されさりており、さらに上記稀
吸収液の一部は、第２稀吸収液移送管４７を介して中間
吸収室１２内に移送されている。

【００２２】上記暖房サイクルにおけるデューリング線
図を図２に示す。図２において、（イ）は吸収液のサイ
クルを示し、（ロ）は冷媒のサイクルを示しており、こ
の図２から判るように、吸収室を２個設けて吸収作用を
２段で行わせることにより、すなわち吸収液を３０℃〜
３５℃まで一度昇温させ、次にこの熱を使用して吸収液
を４５℃〜６０℃程度に昇温させるので、低濃度の吸収
液で低温の熱源から高温を発生させることができる。も
し、吸収作用を２段にしない場合には、波線（ハ）で示
すように高濃度の吸収液を使用しなければならず、した
がって結晶析出ライン（ニ）と交わり、どうしても結晶
が析出してしまう。

【００２３】■冷房運転時（冷房サイクル作動時）冷房
運転時には、第１および第２開閉弁６２，６４を閉にす
るとともに、開閉板２４も閉状態にして中間吸収室１２
と中間蒸発室１３との連通部２３を遮断した状態で運転
される。なお、蒸発室１１の伝熱管３１内には第１熱交
換流体移送管５６を介して熱交換流体として冷水（被冷
却水）が供給されるとともに、第２熱交換流体移送管５
７を介して冷却用水が吸収室１４および凝縮室１７の各
伝熱管３２，３４に供給される。

【００２４】すなわち、中間吸収室１２および中間蒸発
室１３を使用せずに、通常の吸収サイクルを作動させる
ことにより、第１熱交換流体移送管５６から冷水が得ら
れる。

【００２５】次に、本発明の第２の実施例を図３に基づ
き説明する。上記第１の実施例においては、中間吸収室
１２で発生した熱を中間蒸発室１３に伝達する熱伝達部
材を、ヒートパイプ２５で構成したが、本第２の実施例
においては、サーモサイフォン式のものを使用している
。

【００２６】すなわち、図３に示すように、中間吸収室
１２を鉛直空間部１２ａと水平空間部１２ｂとらなる側
面視Ｌ字状に形成するとともにこの水平空間部１２ｂの
上方に中間蒸発室１３を形成し、かつ中間吸収室１２の
水平空間部１２ｂ側に下部ヘッダー１０１を配置すると
ともに中間蒸発室１３側に上部ヘッダー１０２を配置し
、さらに中間蒸発室１３内には一端部が上部ヘッダー１
０２に接続されるとともに他端部が下部ヘッダー１０１
に接続された上部伝熱管１０３が配置され、また水平空
間部１２ｂ内には、一端部が上部ヘッダー１０２に接続
されるとともに他端部が下部ヘッダー１０１に接続され
た下部伝熱管１０４が配置されている。なお、１０５は
上下部のヘッダー１０１，１０２同士を連通させる連通
管である。また、上記第１の実施例と同じ部品には同一
の番号を付してその説明を省略する（以下に示す各実施
例においても同様）。

【００２７】上記の構成によると、第２稀吸収液移送管
４７から下部伝熱管１０４外周に滴下された吸収液に冷
媒蒸気が吸収されて発熱し、この熱は下部伝熱管１０４
内を流れる熱輸送媒体（例えば、水、フロンなど）を加
熱する。加熱されて沸騰した熱輸送媒体はその浮力で上
部ヘッダー１０２に集まり、ここで気液が分離されて蒸
気は上部伝熱管１０３内に移動し、第３冷媒移送管４３
から散布されている冷媒を蒸発させる。そして、蒸発さ
れた冷媒蒸気は吸収室１４内に移送されて吸収液に吸収
される。

【００２８】なお、上部ヘッダー１０２で分離した液は
連通管１０５を通り下部ヘッダー１０１に移動し、また
上部伝熱管１０３内で放熱して凝縮した熱輸送媒体は、
重力で下部ヘッダー１０１内に移動して再度下部伝熱管
１０４内に入り、上記作用が繰り返して行われる。

【００２９】次に、本発明の第３の実施例を図４に基づ
き説明する。上記第１の実施例においては、中間吸収室
１２で発生した熱を中間蒸発室１３に伝達する熱伝達部
材を、ヒートパイプ２５で構成したが、本第３の実施例
においては、シェルチューブ式のものを使用している。

【００３０】すなわち、図４に示すように、中間吸収室
１２内に水平方向で蛇行された伝熱管１１１を配置し、
かつその上端開口部および下端開口部を中間蒸発室１３
側に開口させ、さらに上端開口部に対応する位置に分配
皿１１２を設けるとともに、途中に冷媒ポンプ１１３が
介装されて中間蒸発室１３の底部に溜った冷媒を分配皿
１１２に循環させる冷媒循環管１１４が設けられている
。

【００３１】この構成によると、第２稀吸収液移送管４
７から供給された吸収液が伝熱管１１１の表面で発熱し
て、伝熱管１１１の内部を流れる冷媒を蒸発させる。伝
熱管１１１の下端開口部からは気液２相流体がでてくる
が、蒸気は吸収室１４に移動して吸収させられ、また液
体は冷媒循環管１１４により分配皿１１２に戻される。

【００３２】次に、本発明の第４の実施例を図５に基づ
き説明する。上記第１の実施例においては、中間吸収室
１２で発生した熱を中間蒸発室１３に伝達する熱伝達部
材を、ヒートパイプ２５で構成したが、本第４の実施例
においては、プレート式のものを使用している。

【００３３】すなわち、図５に示すように、中間吸収室
１２と中間蒸発室１３との熱伝導率の良い仕切壁１２１
を水平方向に蛇行させ、中間吸収室１２側の第２稀吸収
液移送管４７からの吸収液を仕切壁１２１の一側面に吹
き付けるようにするとともに、中間蒸発室１３側の第３
冷媒移送管４３からの冷媒を上記仕切壁１２１の他側面
に吹き付けるように構成したものである。

【００３４】したがって、中間吸収室１２内で仕切壁１
２１の一側面に沿って吸収液が流れ落ちる際に、冷媒蒸
気を吸収して発熱する。そして、この熱は仕切壁１２１
の他側面に伝達されてその表面を流れ落ちる冷媒を蒸発
させることになる。

【００３５】次に、本発明の第５の実施例を図６に基づ
き説明する。上記第１の実施例においては、中間吸収室
１２で発生した熱を中間蒸発室１３に伝達する熱伝達部
材を、ヒートパイプ２５で構成したが、本第５の実施例
においては、ウイック付の伝熱管を使用している。

【００３６】すなわち、図６に示すように、中間吸収室
１２と中間蒸発室１３との鉛直仕切壁６に、内面にウイ
ック１３１が取り付けられるとともに、中間吸収室１２
側の一端部が閉塞されるとともに中間蒸発室１３側の他
端部が開放された伝熱管１３２が上下に複数個挿通して
支持されている。そして、さらに各伝熱管１３２の開放
端部にはオーバーフロー用穴１３３が形成された受け皿
１３４が設けられ、しかも第３冷媒移送管４３からの冷
媒が最上段の受け皿１３４に供給されるようにしている
。

【００３７】したがって、上記構成において、最上段の
受け皿１３４に冷媒が供給されると、冷媒はその伝熱管
１３２内のウイック１３１により奥まで入り込み、中間
吸収室１２側で冷媒蒸気を吸収して発生した熱により蒸
発される。この蒸発された冷媒は中間蒸発室１３から吸
収室１４に移動して吸収される。

【００３８】また、最上段でオーバーフローした冷媒は
、次の下方に配置されている２番目、３番目の受け皿１
３２に順次落下してそれぞれの伝熱管１３２内に流入し
て、同様に冷媒が蒸発される。

【００３９】次に、本発明の第６の実施例を図７に基づ
き説明する。上記第５の実施例においては、ウイック付
の伝熱管をほぼ水平方向にかつ上下に複数個配置したが
、本第６の実施例においては、ウイックを設けずに、伝
熱管１４１の中間吸収室１２側の先端部が下方位置とな
るように傾斜して設けたものである。

【００４０】このように、伝熱管１４１を傾斜して設け
たのは、伝熱管１４１内に流入した冷媒が重力により先
端部まで流れるようにしたものである。勿論、その作用
は第５の実施例と同様である。

【００４１】

【発明の効果】以上のように本発明の構成によると、中
間吸収器で昇温された吸収液の熱を利用してさらに吸収
器で吸収液を高温に昇温させることができるので、低濃
度の吸収液を使用して低温熱源から高温の流体が得られ
、したがって暖房運転時においても吸収サイクルを利用
し得るので、非常に経済的である。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は本発明の第１の実施例における吸収式熱
源装置の全体を示す概略構成図である。

【図２】図２は本発明の第１の実施例における吸収サイ
クルのデューリング線図である。

【図３】図３は本発明の第２の実施例における吸収式熱
源装置の要部の概略断面図である。

【図４】図４は本発明の第３の実施例における吸収式熱
源装置の要部の概略断面図である。

【図５】図５は本発明の第４の実施例における吸収式熱
源装置の要部の概略斜視図である。

【図６】図６は本発明の第５の実施例における吸収式熱
源装置の要部の概略断面図である。

【図７】図７は本発明の第６の実施例における吸収式熱
源装置の要部の概略断面図である。

【符号の説明】

１１　　　　　　　　蒸発室 １２　　　　　　　　中間吸収室 １３　　　　　　　　中間蒸発室 １４　　　　　　　　吸収室 １５　　　　　　　　高温再生器 １６　　　　　　　　低温再生室 １７　　　　　　　　凝縮室 ２３　　　　　　　　連通部 ２４　　　　　　　　開閉板 ２５　　　　　　　　ヒートパイプ ４１〜４３　　冷媒移送管 ４６　　　　　　　　第１稀吸収液移送管４７　　　　
　　　　第２稀吸収液移送管５１　　　　　　　　第１
濃吸収液移送管５２　　　　　　　　第２濃吸収液移送
管６６　　　　　　　　第１熱交換器 ６７　　　　　　　　第２熱交換器 １０１　　　　　　下部ヘッダー １０２　　　　　　上部ヘッダー １０３　　　　　　上部伝熱管 １０４　　　　　　下部伝熱管 １１１　　　　　　伝熱管 １１２　　　　　　受け皿 １１４　　　　　　冷媒循環管 １２１　　　　　　仕切壁 １３１　　　　　　ウイック １３２　　　　　　伝熱管 １４１　　　　　　伝熱管

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】冷媒を蒸発させる蒸発器と、この蒸発器か
   らの冷媒蒸気を吸収液に吸収する吸収器と、この吸収器
   で冷媒蒸気を吸収して希釈された稀吸収液を加熱する再
   生器と、この再生器で蒸発された冷媒蒸気を凝縮させる
   凝縮器と、上記再生器で分離された濃吸収液の持つ熱を
   稀吸収液に回収する熱交換器を有する吸収式熱源装置に
   おいて、上記蒸発器と吸収器との間に、中間吸収器およ
   び中間蒸発器を設けるとともに、この中間吸収器内と中
   間蒸発器内とを連通遮断自在な連通路を設け、かつ上記
   中間吸収室側で発生した熱を中間蒸発室側に伝達する熱
   伝達部材を設けたことを特徴とする吸収式熱源装置。