JPH04327765A - 吸収式ヒートポンプ装置 - 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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、吸収式ヒートポンプ装
置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】一般に、吸収式ヒートポンプ装置におい
ては、冷媒を蒸発させる蒸発器と、この蒸発器で蒸発さ
れた冷媒蒸気を吸収液に吸収して熱を発生させる吸収器
と、この吸収器で冷媒蒸気を吸収して希釈された稀吸収
液を加熱して冷媒を蒸発させることにより吸収液の再生
を行う再生器と、この再生器で分離された冷媒蒸気を凝
縮する凝縮器とを有するものである。また、上記のよう
な吸収式ヒートポンプ装置の熱効率を高めるために、高
温再生器と低温再生器とを設け、高温再生器で発生した
冷媒蒸気熱を低温再生器の駆動熱源として利用するよう
にした、二重効用式のヒートポンプがある。さらに、高
温部ヒートポンプで必要とされる冷媒蒸気は蒸発器で加
熱されることにより得られるが、この時の加熱源として
は、低温部ヒートポンプにおける冷媒蒸気の凝縮熱が利
用されている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】このように、上記従来
の構成によると、低温部ヒートポンプにおける凝縮器で
発生した凝縮熱を高温部ヒートポンプの蒸発用熱源とし
て利用するための熱交換器を必要とするという問題があ
る。

【０００４】そこで、本発明は上記問題を解消し得る吸
収式ヒートポンプ装置を提供することを目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
、本発明の第１の手段は、低温部ヒートポンプと高温部
ヒートポンプとを有する吸収式ヒートポンプ装置であっ
て、低温部ヒートポンプを、冷媒を蒸発させる低温部蒸
発器と、この低温部蒸発器で蒸発された冷媒蒸気を吸収
液に吸収する低温部吸収器と、この低温部吸収器で冷媒
蒸気を吸収して希釈された稀吸収液を加熱して冷媒蒸気
を分離させる低温部再生器と、この低温部再生器で分離
された冷媒蒸気を凝縮させる低温部凝縮器とから構成し
、上記高温部ヒートポンプを、上記低温部再生器で蒸発
された冷媒蒸気を冷媒蒸気移送管を介して導いて吸収液
に吸収させる高温部吸収器と、この高温部吸収器で冷媒
蒸気を吸収して希釈された稀吸収液を加熱して冷媒蒸気
を分離させる高温部再生器と、この高温部再生器で分離
された冷媒蒸気を凝縮させる高温部凝縮器とから構成し
、かつ上記低温部蒸発器に熱交換流体を導く第１熱交換
流体移送管を設け、上記低温部吸収器から低温部凝縮器
に熱交換流体を導く第２熱交換流体移送管を設け、上記
高温部吸収器および高温部凝縮器で発生した熱を、伝熱
媒体を介して低温部再生器側に伝達する伝熱媒体循環管
を設け、上記高温部再生器に熱交換流体を導く第４熱交
換流体移送管を設けた吸収式ヒートポンプ装置である。

【０００６】また、本発明の第２の手段は、上記第１の
手段において、高温部吸収器および高温部凝縮器で発生
した熱を、低温部再生器側に伝達する伝熱媒体循環管に
、高温部ヒートポンプ側または低温部ヒートポンプ側の
稀吸収液を流すようにした吸収式ヒートポンプ装置であ
る。

【０００７】

【作用】上記の構成によると、低温部ヒートポンプにお
ける再生器で発生された冷媒蒸気は、高温部ヒートポン
プにおける吸収器に直接導かれて、所定の吸収サイクル
が行われる。

【０００８】したがって、高温部ヒートポンプにおける
蒸発器が不要になるとともに、従来必要とした高温部蒸
発器と低温部凝縮器との間で熱交換を行う熱交換器が不
要となり、さらには低温部凝縮器での負荷が少なくなる
ので、低温部凝縮器の小型化を図ることができる。

【０００９】

【実施例】以下、本発明の第１の実施例を図１に基づき
説明する。本実施例にかかる吸収式ヒートポンプ装置は
、図１に示すように、低温部ヒートポンプ１と、高温部
ヒートポンプ２とから構成されている。

【００１０】また、上記低温部ヒートポンプ１は、内部
に伝熱管２１が配置された低温部蒸発器１１と、内部に
伝熱管２２が配置された低温部吸収器１２と、内部に伝
熱管２３が配置された低温部再生器１３と、内部に伝熱
管２４が配置された低温部凝縮器１４と、低温部再生器
１３で蒸発された冷媒を低温部凝縮器１４内に移送する
第１冷媒移送管３１と、途中に膨張弁１５が介装されて
、低温部凝縮器１４から冷媒を低温部蒸発器１１に移送
する第２冷媒移送管３２と、低温部蒸発器１１内で蒸発
された冷媒蒸気を低温部吸収器１２に移送する第３冷媒
移送管３３と、途中に溶液ポンプ１６が介装されて、上
記低温部吸収器１２内で冷媒蒸気を吸収して希釈された
稀吸収液を低温部再生器１３内に移送する稀吸収液移送
管３４と、低温部再生器１３で再生された濃吸収液を低
温部吸収器１２に移送する濃吸収液移送管３５と、途中
に冷媒ポンプ１７が介装されて、上記低温部蒸発器１１
からの冷媒を再度この低温部蒸発器１１内に循環させる
冷媒循環管３６と、濃吸収液移送管３５と稀吸収液移送
管３４との間に設けられて、濃吸収液の持つ熱を稀吸収
液に回収するための低温部熱交換器１８と、上記低温部
蒸発器１１の伝熱管２１内に熱交換流体を供給する第１
熱交換流体移送管４１と、上記低温部吸収器１２の伝熱
管２２および低温部凝縮器１４の伝熱管２４内に順次熱
交換流体を移送する第２熱交換流体移送管４２と、途中
に開閉弁４９が介装されて、第１熱交換流体移送管４１
の開閉弁４８より下流の入口側に接続された第３熱交換
流体移送管４３とから構成されている。

【００１１】また、上記高温部ヒートポンプ２は、内部
に伝熱管６２が配置された高温部吸収器５２と、内部に
伝熱管６３が配置された高温部再生器５３と、内部に伝
熱管６４が配置された高温部凝縮器５４と、高温部再生
器５３で蒸発された冷媒を高温部凝縮器５４内に移送す
る第１冷媒移送管７１と、途中に膨張弁５５が介装され
て、高温部凝縮器５４から冷媒を低温部蒸発器１１に移
送する第２冷媒移送管７２と、上記第１冷媒移送管３１
途中に接続されて、低温部ヒートポンプ１における低温
部再生器１４内で加熱蒸発された冷媒蒸気の一部（例え
ば、半分程度）を高温部吸収器５２に移送する第３冷媒
移送管（冷媒蒸気移送管）７３と、途中に溶液ポンプ５
６が介装されて、上記高温部吸収器５２内で冷媒蒸気を
吸収して希釈された稀吸収液を高温部再生器５３内に移
送する稀吸収液移送管７４と、高温部再生器５３で再生
された濃吸収液を高温部吸収器５２に移送する濃吸収液
移送管７５と、上記濃吸収液移送管７５と稀吸収液移送
管７４との間に設けられて、濃吸収液の持つ熱を稀吸収
液に回収するための高温部熱交換器５７と、上記高温部
再生器５３内の伝熱管６３内に熱交換流体を供給する第
４熱交換流体移送管４４と、途中に循環ポンプ５８が介
装されて、上記高温部吸収器５２の伝熱管６２、高温部
凝縮器５４の伝熱管６４および低温部再生器１３内に順
次伝熱媒体を循環移送する伝熱媒体循環管（伝熱媒体移
送管）４５とから構成されている。

【００１２】また、上記高温部ヒートポンプ２側におけ
る吸収剤／冷媒の組み合わせとしては高温高圧域に有効
なアルカリ金属硝酸塩混合物／水が使用され、低温部ヒ
ートポンプ１における吸収剤／冷媒の組み合わせとして
は通常の臭化リチウム（ＬｉＢｒ）／水が使用される。

【００１３】次に、上記構成における作用について説明
する。 ■暖房サイクル作動時 暖房運転時には、開閉弁４９が開かれるとともに、開閉
弁４８が閉じられる。すなわち、低温部蒸発器１１には
、第３熱交換流体移送管４３から熱交換流体、例えば１
５〜２５℃の河川水や海水が供給される。

【００１４】また、第４熱交換流体移送管４４には、高
温部駆動熱源として高温流体（例えば１６０℃以上の高
温水）が供給され、伝熱媒体循環管４５には伝熱媒体（
例えば、水）が供給され、さらに第２熱交換流体移送管
４２には被加熱流体である温水（例えば、４０℃から５
０℃程度）が供給されている。

【００１５】この状態において、低温部および高温部ヒ
ートポンプ１，２の吸収サイクルがそれぞれ作動される
と、伝熱媒体循環管４５内を流れる伝熱媒体は、高温部
吸収器５２および高温部凝縮器５４内を通過する際に、
所定の温度（例えば、１６０℃より低い温度）に加熱さ
れる。そして、所定温度まで昇温された伝熱媒体は、低
温部再生器１３内に駆動熱源として供給された後、循環
使用される。

【００１６】そして、この低温部ヒートポンプ１におい
て、第２熱交換流体移送管４２から供給された温水は、
低温部吸収器１２および低温部凝縮器１４内を通過して
所定温度（例えば、４７℃程度）まで昇温される。

【００１７】勿論、上記吸収サイクルにおいては、低温
部再生器１３で発生された冷媒蒸気の一部、例えば半分
程度は、第３冷媒移送管７３を介して、直接、高温部吸
収器５２内に移送されている。 ■冷房サイクル作動時 冷房運転時には、開閉弁４９が閉じられるとともに、開
閉弁４８が開かれる。すなわち、第４熱交換流体移送管
４４には、高温部駆動熱源として高温流体（例えば１６
０℃以上の高温水）が供給され、伝熱媒体循環管４５に
は伝熱媒体（例えば、１６０℃より低い温水）が循環さ
れ、また第２熱交換流体移送管４２には熱交換流体とし
て冷却水（例えば、河川水、海水など）が供給され、さ
らに低温部ヒートポンプ１の蒸発器１１側には第１熱交
換流体移送管４１を介して熱交換流体である被冷却水が
供給されている。

【００１８】この状態において、暖房時と同様に、各ヒ
ートポンプ１，２の吸収サイクルがそれぞれ作動される
と、第１熱交換流体移送管４１内を流れる被冷却水は、
低温部蒸発器１１の伝熱管２１内を通過する際に、所定
の温度（例えば、１２℃から７℃程度）に冷却される。

【００１９】すなわち、低温部ヒートポンプ１と高温部
ヒートポンプ２とが分離されているので、高温部ヒート
ポンプ２側には結晶化がしにくいものを使用するととも
に、各ヒートポンプの装置材料をそれぞれの吸収液に最
適なものを使用することができるため、高温部ヒートポ
ンプ２側での結晶化の問題も解消することができ、また
装置の構成材料を全体に亘って高価なものを使用しなく
ても済む。

【００２０】さらには、高温部蒸発器を無くしたので、
低温部凝縮器で発生する凝縮熱を利用して高温部蒸発器
内の冷媒を加熱するための熱交換器（従来必要であった
もの）が不要となる。

【００２１】なお、低温部ヒートポンプは２重効用サイ
クルまたは２重効用２段昇温サイクルであってもよい。 次に、本発明の第２の実施例を図２および図３に基づき
説明する。

【００２２】上記第１の実施例においては、高温部ヒー
トポンプ２側で発生した熱を低温部ヒートポンプ１側に
熱回収させるのに、吸収液を使用せずに、これらとは別
の伝熱媒体を使用したが、この第２の実施例では、図２
に示すように、高温部吸収器５２で発熱した温度の高い
稀吸収液を使用したものである。

【００２３】なお、この第２の実施例においては、第１
の実施例と同一の部品には、同一番号を付してその説明
を省略する（以下、各実施例において同様とする）。す
なわち、高温部吸収器５２内には伝熱管を設けずに、一
端部が高温部ヒートポンプ２における稀吸収液移送管７
４途中の熱交換器５７より上流側途中に接続されるとと
もに、他端部が低温部再生器１３内の伝熱管２３および
高温部凝縮器５４内の伝熱管６４並びに、再度、低温部
再生器１３内の補助伝熱管８１を経た後、高温部吸収器
５２内のフラッシュ管８２に接続された高温部稀吸収液
循環管（伝熱媒体循環管）８３が設けられたものである
。

【００２４】また、図３に示すように、高温部吸収器５
２と低温部再生器１３とは、接触して設けられ、熱交換
効率が向上するようにされている。次に、本発明の第３
の実施例を図４に基づき説明する。

【００２５】上記第２の実施例においては、高温部吸収
器５２で発熱した温度の高い稀吸収液を、低温部再生器
１３→高温部凝縮器５４→低温部再生器１３の順番に直
列に循環させるようにしたが、この第３の実施例では、
稀吸収液を並列に高温部凝縮器５４と低温部再生器１３
とに循環移送するようにしたものである。

【００２６】すなわち、高温部吸収器５２内には伝熱管
を設けずに、一端部が高温部ヒートポンプ２における稀
吸収液移送管７４途中の熱交換器５７より上流側途中に
接続されるとともに、他端部が低温部再生器１３内の伝
熱管２３を経た後、高温部吸収器５２内のフラッシュ管
９１に接続された第１高温部稀吸収液循環管（伝熱媒体
循環管）９２が設けられ、かつ一端部が上記第１高温部
稀吸収液循環管９２の低温部再生器１３より上流側途中
に接続されるとともに、他端部が高温部凝縮器５４内の
伝熱管６４および低温部再生器１３内の補助伝熱管９３
を経た後、上記第１高温部稀吸収液循環管９２の低温部
再生器１３より下流側途中に接続された第２高温部稀吸
収液循環管（伝熱媒体循環管）９４が設けられたもので
ある。

【００２７】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２の実施例においては、高温部ヒー
トポンプ２側における高温部側の稀吸収液を、低温部再
生器１３に導いて熱回収を行うようにしたが、この第４
の実施例においては、低温部側の稀吸収液を使用して、
高温部吸収器５２および高温部凝縮器５４で発生した熱
を低温部側に回収するようにしたものである。

【００２８】すなわち、低温部再生器１３内には伝熱管
を設けずに、一端部が低温部再生器１３内の底部に接続
されるとともに、他端部が高温部吸収器５２内の伝熱管
６２および高温部凝縮器５４内の伝熱管６４を経た後、
低温部再生器１３内のフラッシュ管１０１に接続された
低温部稀吸収液循環管１０２を設けたものである。

【００２９】なお、低温部稀吸収液循環管１０２途中に
は溶液ポンプ１０３が設けられている。次に、本発明の
第５の実施例を図６に基づき説明する。

【００３０】上記第４の実施例においては、低温部側の
稀吸収液を伝熱媒体として使用し、高温部吸収器５２お
よび高温部凝縮器５４で発生した熱を低温部側に回収す
る際に、稀吸収液を高温部吸収器５２と高温部凝縮器５
４とに直列に循環させるようにしたが、この第５の実施
例においては、低温部側の稀吸収液を高温部吸収器５２
と高温部凝縮器５４とに並列に移送循環させるようにし
たものである。

【００３１】すなわち、一端部が低温部再生器１３内の
底部に接続されるとともに、他端部が高温部吸収器５２
内の伝熱管６２を経た後、低温部再生器１３内の第１フ
ラッシュ管１１１に接続された第１低温部稀吸収液循環
管（伝熱媒体循環管）１１２が設けられ、かつこの第１
低温部稀吸収液循環管１１２の高温部吸収器５２の上流
側途中に接続されるとともに、他端部が高温部凝縮器５
４内の伝熱管６４に経た後、低温部再生器１３内の第２
フラッシュ管１１３に接続された第２低温部稀吸収液循
環管（伝熱媒体循環管）１１４が設けられたものである
。

【００３２】なお、第１低温部稀吸収液循環管１１２途
中には、溶液ポンプ１１５が設けられている。

【００３３】

【発明の効果】以上のように本発明の構成によると、高
温部ヒートポンプにおける蒸発器を無くしたので、従来
必要であった高温部蒸発器と低温部凝縮器との間で熱交
換を行う熱交換器が不要となり、したがって高温部蒸発
器が無くなったのと相まって製造コストの低減化を図る
ことができ、さらには低温部凝縮器での負荷が少なくな
るので、低温部凝縮器の小型化を図ることができる。

【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ヒ
ートポンプ装置の概略全体を示す構成図である。

【図２】図２は本発明の第２の実施例における吸収式ヒ
ートポンプ装置の概略全体を示す構成図である。

【図３】図３は上記第２の実施例における吸収式ヒート
ポンプ装置の要部断面図である。

【図４】図４は本発明の第３の実施例における吸収式ヒ
ートポンプ装置の概略全体を示す構成図である。

【図５】図５は本発明の第４の実施例における吸収式ヒ
ートポンプ装置の概略全体を示す構成図である。

【図６】図６は本発明の第５の実施例における吸収式ヒ
ートポンプ装置の概略全体を示す構成図である。

【符号の説明】

１　　　　　　　　　　低温部ヒートポンプ２　　　　
　　　　　　高温部ヒートポンプ１１　　　　　　　　
低温部蒸発器 １２　　　　　　　　低温部吸収器 １３　　　　　　　　低温部再生器 １４　　　　　　　　低温部凝縮器 １８　　　　　　　　低温部熱交換器 ４１　　　　　　　　第１熱交換流体移送管４２　　　
　　　　　第２熱交換流体移送管４３　　　　　　　　
第３熱交換流体移送管４４　　　　　　　　第４熱交換
流体移送管４５　　　　　　　　伝熱媒体循環管 ５２　　　　　　　　高温部吸収器 ５３　　　　　　　　高温部再生器 ５４　　　　　　　　高温部凝縮器 ７１　　　　　　　　第１冷媒移送管 ７２　　　　　　　　第２冷媒移送管 ７３　　　　　　　　第３冷媒移送管 ７４　　　　　　　　稀吸収液移送管 ７５　　　　　　　　濃吸収液移送管 ８１　　　　　　　　補助伝熱管 ８３　　　　　　　　高温部稀吸収液循環管９２　　　
　　　　　第１高温部稀吸収液循環管９３　　　　　　
　　補助伝熱管

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】低温部ヒートポンプと高温部ヒートポンプ
   とを有する吸収式ヒートポンプ装置であって、低温部ヒ
   ートポンプを、冷媒を蒸発させる低温部蒸発器と、この
   低温部蒸発器で蒸発された冷媒蒸気を吸収液に吸収する
   低温部吸収器と、この低温部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して冷媒蒸気を分離させる
   低温部再生器と、この低温部再生器で分離された冷媒蒸
   気を凝縮させる低温部凝縮器とから構成し、上記高温部
   ヒートポンプを、上記低温部再生器で蒸発された冷媒蒸
   気を冷媒蒸気移送管を介して導いて吸収液に吸収させる
   高温部吸収器と、この高温部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して冷媒蒸気を分離させる
   高温部再生器と、この高温部再生器で分離された冷媒蒸
   気を凝縮させる高温部凝縮器とから構成し、かつ上記低
   温部蒸発器に熱交換流体を導く第１熱交換流体移送管を
   設け、上記低温部吸収器から低温部凝縮器に熱交換流体
   を導く第２熱交換流体移送管を設け、上記高温部吸収器
   および高温部凝縮器で発生した熱を、伝熱媒体を介して
   低温部再生器側に伝達する伝熱媒体循環管を設け、上記
   高温部再生器に熱交換流体を導く第４熱交換流体移送管
   を設けたことを特徴とする吸収式ヒートポンプ装置。
2. 【請求項２】高温部吸収器および高温部凝縮器で発生し
   た熱を、低温部再生器側に伝達する伝熱媒体循環管に、
   高温部ヒートポンプ側または低温部ヒートポンプ側の稀
   吸収液を流すようにしたことを特徴とする請求項１に記
   載の吸収式ヒートポンプ装置。