JPH04344079A

JPH04344079A - 熱源装置

Info

Publication number: JPH04344079A
Application number: JP11511291A
Authority: JP
Inventors: Hiroaki Matsushima; 弘章松嶋; Masakatsu Hayashi; 政克林; Akira Nishiguchi; 章西口; Tamio Innami; 印南　民雄; Tomihisa Ouchi; 大内　富久
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1991-05-21
Filing date: 1991-05-21
Publication date: 1992-11-30

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、熱源装置に係り、特に
、比較的低温の熱源から熱を汲み上げて高温の熱を得る
熱源装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】工場排熱等の比較的低温度の熱源を昇温
して有効利用を図る装置として、特開昭５４−７６５２
号公報に記載されているような第２種吸収式ヒートポン
プが知られている。また、第２種吸収式ヒートポンプの
昇温幅の向上を図った装置として、特開昭５８−１２７
０６３号公報に記載のように、蒸発器と吸収器の間に圧
縮機を設けて、蒸発器で蒸発した冷媒蒸気を高温高圧に
して吸収液に吸収させる装置が知られている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】上記のような従来例に
おいては、再生器および蒸発器で加えた熱源温度に対し
て吸収器で高温の温度が得られるものの、供給熱源に対
しての発生熱量がおよそ０．５以下となり、効率が低く
、熱源熱量が限られている場合には、汲み上げ熱量が不
足するという問題点があった。

【０００４】本発明の第１の目的は、熱源熱量に対する
汲み上げ熱量を大きくするとともに、昇温幅の向上を図
った熱源装置を提供することにある。また、本発明の第
２の目的は、凝縮器の凝縮用低温度の熱源が不要な熱源
装置を提供することにある。さらに、本発明の第３の目
的は、汲み上げ熱源の温度を変えられる熱源装置を提供
することにある。

【０００５】本発明の第４の目的は、成層圏オゾンを破
壊しない冷媒を使用した熱源装置を提供することにある
。また、本発明の第５の目的は、消費動力の少ない熱源
装置を提供することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記第１の目的を達成す
るために、本発明に係る熱源装置の構成は、再生器、凝
縮器、蒸発器、溶液熱交換器、吸収器、溶液輸送手段、
冷媒輸送手段、およびこれらを作動的に接続する配管系
からなり、再生器および凝縮器を加熱して吸収器で高温
の熱源を発生させる吸収式ヒートポンプを備えた熱源装
置において、圧縮機、放熱器、吸熱器、減圧装置、およ
びこれらを作動的に接続する配管系からなり、第２の冷
媒を循環する圧縮式ヒートポンプを備え、前記吸収式ヒ
ートポンプの前記再生器あるいは前記蒸発器のいずれか
に、前記圧縮式ヒートポンプの放熱器を熱交換可能に設
けたものである。

【０００７】また、上記第２の目的を達成するために、
本発明に係る熱源装置の構成は、前記と同一前提におい
て、吸収式ヒートポンプの凝縮器に圧縮式ヒートポンプ
の吸熱器を熱交換可能に設けたものである。さらに、上
記第３の目的を達成するために、吸収器の発生温度を検
出する温度センサを設け、温度センサの検出温度と設定
温度との差に応じて圧縮機の回転数を制御する制御手段
を設けたものである。

【０００８】上記第４の目的を達成するために、圧縮式
ヒートポンプの第２の冷媒としてガス冷媒を用いるとと
もに、減圧装置を膨張機としたものである。また、上記
第５の目的を達成するために、再生器、凝縮器、蒸発器
、溶液熱交換器、吸収器、溶液輸送手段、冷媒輸送手段
、およびこれらを作動的に接続する配管系からなり、再
生器および凝縮器を加熱して吸収器で高温の熱源を発生
させる吸収式ヒートポンプを備えた熱源装置において、
圧縮機、放熱器、吸熱器、減圧装置、およびこれらを作
動的に接続する配管系からなり、第２の冷媒を循環する
圧縮式ヒートポンプを備え、前記吸収式ヒートポンプの
前記再生器に、前記圧縮式ヒートポンプの放熱器を熱交
換可能に設けるとともに、前記吸収式ヒートポンプの前
記再生器で発生した冷媒蒸気を圧縮する第３の圧縮機を
設けたものである。

【０００９】

【作用】第１の目的を達成する上記の技術的手段によれ
ば、吸収式ヒートポンプの蒸発器と熱交換可能に圧縮式
ヒートポンプの放熱器を設けることにより、蒸発器内の
圧力が高くなり、吸収器で発生する吸収熱の温度が高く
なる。また、蒸発器の加熱に圧縮式ヒートポを用いるこ
とにより、排熱等の供給熱源以外の熱源を用いることが
でき、汲み上げ熱量を供給熱源とほぼ等しくすることが
できる。さらに、吸収式ヒートポンプの再生器と熱交換
可能に圧縮式ヒートポンプの放熱器を設けることにより
、再生器内の温度が高くなり吸収液の濃度を濃くするこ
とができ、吸収器で発生する温度を高くすることができ
る。

【００１０】第２の目的を達成する上記の技術的手段に
よれば、吸収式ヒートポンプの凝縮器と熱交換可能に圧
縮式ヒートポンプの吸熱器を設けることにより、凝縮器
の凝縮熱源として圧縮式ヒートポンプの低温熱源を用い
ることができ、特別な低温熱源が不要になる。また、第
３の目的を達成するために、圧縮式ヒートポンプの圧縮
機の回転数を変えることにより放熱器の温度が変り、吸
収器の吸収熱の温度を制御できる。

【００１１】第４の目的を達成する上記の技術的手段に
よれば、圧縮式ヒートポンプの減圧装置を膨張機とする
ことにより、空気等のガス冷媒を用いても、断熱膨張仕
事を回収することができ消費動力を少なくできる。また
、第５の目的を達成する上記の技術的手段によれば、再
生器と圧縮式ヒートポンプの放熱器とを熱交換可能に設
けるとともに、再生器で発生した冷媒蒸気を圧縮する第
３圧縮機を設け、圧縮した冷媒蒸気と再生器内の吸収液
を熱交換可能に構成することにより、再生器内の温度を
上げることができ、吸収液の析出を防止するとともに、
再生器で発生した冷媒蒸気を圧縮機で圧縮したのち、吸
収液の加熱に用いるので発生冷媒量が約２倍になり、汲
み上げ熱量をに対する消費動力を低減できる。

【００１２】

【実施例】以下、本発明の各実施例を図１ないし図１５
を参照して説明する。〔実施例　　１〕図１は、本発明の第１の実施例に係る
熱源装置の系統図、図２は、図１の装置の吸収式ヒート
ポンプを表わすデューリング線図である。図１において
、２は再生器、３は凝縮器、４は蒸発器、５は吸収器、
６は溶液熱交換器、７は、溶液輸送手段に係る溶液ポン
プ、８は、動力回収用の水車、９は、溶液ポンプ７およ
び水車８と同軸上に設けられたモータ、１０は、冷媒輸
送手段に係る冷媒ポンプであり、これらと、これらをを
作動的に接続する配管系とで吸収式ヒートポンプ１を構
成している。

【００１３】１１は、再生器２内に具備され排熱等の熱
源流体の流通する熱交換器、１２は、凝縮器３内に具備
され低温の第２の冷媒の流通する熱交換器、１３は、蒸
発器４内に具備され高温の第２の冷媒の流通する熱交換
器、１４は、吸収器５内に具備され負荷側に供給する流
体の流通する熱交換器、１５は汲み上げ熱源の温度セン
サーである。また、１７は圧縮機、１８は、圧縮機１７
の駆動手段としてのモータ、１９は周波数可変の電源、
２０は減圧装置であり、前記圧縮機１７、放熱器として
の前記熱交換器１３、前記減圧装置２０、吸熱器として
の前記熱交換器１２、およびこれらを作動的に接続する
配管系によって圧縮式ヒートポンプ１６を構成している
。

【００１４】上記のサイクル構成を作用的に説明する。再生器２内の吸収液は、熱交換器１１を流れる排熱等の
熱源流体により加熱されて冷媒蒸気を発生し、吸収液は
濃縮される。発生した冷媒蒸気は、凝縮器３に送られ、
熱交換器１２内を流れる低温の第２の冷媒により冷却さ
れて凝縮し、冷媒ポンプ１０により蒸発器４に送られる
。蒸発器４に送られた冷媒は、熱交換器１３を流れる高
温の第２の冷媒により加熱されて蒸発し、発生した冷媒
蒸気は吸収器５に送られ、吸収器５で、濃縮された吸収
液に吸収される。このとき、発生した吸収熱により熱交
換器１４を流れる流体を加熱して、高温の熱源を外部の
負荷側に供給する。また、再生器２で冷媒蒸気を発生し
て濃縮された吸収液は、モータ９および水車８で回収さ
れた動力により駆動される溶液ポンプ７により、溶液熱
交換器６で吸収器５から流れる高温の希釈吸収液と熱交
換し吸収器５に送られる。吸収器５で希釈された吸収液
は、溶液熱交換器６で熱交換したのち水車８で動力回収
し低圧になって再生器２に戻り、吸収式ヒートポンプの
サイクルが構成される。

【００１５】一方、モータ１８で駆動される圧縮機１７
により高圧高温になった第２の冷媒は、蒸発器４内の熱
交換器１３で放熱して液冷媒となり、減圧装置２０で低
圧になり、凝縮器３内の熱交換器１２を流れ吸熱して蒸
発したのち、圧縮機１７に戻り、圧縮式ヒートポンプの
サイクルが構成される。圧縮機１７の回転数は、温度セ
ンサー１５で検出される温度が設定温度と異なる場合、
温度センサー１５の検出温度と設定温度との差にあらか
じめ設定された定数をかけた値になるよう電源１９，モ
ータ１８により制御される。

【００１６】上記の吸収式ヒートポンプのサイクルをデ
ューリング線図上に表わすと図２のようになる。再生器
２内の圧力はＰ１、熱源温度はＴ２であり、吸収液は加
熱により冷媒蒸気を発生して濃度がξ１からξ２に濃縮
される。発生した冷媒蒸気は圧力Ｐ１で温度Ｔ１の第２
の冷媒で冷却されて凝縮する。凝縮した液冷媒は冷媒ポ
ンプ８により圧力Ｐ２の蒸発器４に送られ、第２の冷媒
温度Ｔ３で加熱され蒸発する。圧力Ｐ２は、圧縮機１７
の回転数により決定され、回転数を上げるとＴ３は高く
なり、逆に回転数を下げると低くなる。蒸発した冷媒蒸
気は、圧力Ｐ２のまま吸収器５へ送られる。吸収器５内
の吸収液は冷媒蒸気を吸収し、濃度がξ２からξ１に希
釈される。このとき、温度Ｔ４の吸収熱を発生し、外部
に温熱を供給する。

【００１７】以上説明したように、本実施例によれば、
蒸発器４の加熱熱源を圧縮式ヒートポンプ１３の凝縮温
度を用いることにより、吸収器５内の圧力が高くなり、
吸収温度Ｔ４を高温にできるために熱源温度Ｔ２からの
昇温幅を大きくすることができる。また、凝縮器３で放
熱した熱量を圧縮式ヒートポンプ１６で回収しているた
めに吸収器５で発生する熱量は、再生器２で加えた熱源
の熱量にほぼ等しくなり、汲み上げ熱量の効率を向上す
ることができる。さらに、吸収式ヒートポンプ１の凝縮
用熱源も圧縮式ヒートポンプ１６の低温部を使用してい
るために、特別の冷熱源が不要になる。圧縮機１７の回
転数を制御することにより蒸発器の温度が変わり出力温
度Ｔ４を変えることができる。水車８で吸収液の動力回
収を行っているために、モータ９の消費動力が少なくて
すむという効果もある。

【００１８】なお、本実施例では、圧縮式ヒートポンプ
１６の低温部を使用して凝縮器３を冷却しているが、地
下水等の低温熱源が使用できる場合、圧縮式ヒートポン
プ１６の吸熱熱源として温度の高い排熱、外気、河川等
の熱源を用いてもよい。この場合、圧縮式ヒートポンプ
の昇温幅が小さくなり、圧縮機１７での消費動力が少な
くなり、効率が高くなるという効果がある。また、本実
施例では、圧縮式ヒートポンプ１６の凝縮温度を排熱等
の供給熱源より高くすることにより、昇温幅の向上を図
っているが、昇温幅が小さくてすむような場合には、凝
縮温度を供給熱源の温度より低くしても、汲み上げ熱量
の効率を向上するという効果がある。。また、水車８に
よる動力回収は、熱源装置の効率向上を図ったものであ
り、動力回収が少ないような場合には、水車８の代わり
に減圧弁等の減圧装置を用いてもよい。

【００１９】〔実施例　　２〕図３は、本発明の第２の
実施例に係る熱源装置の系統図である。図中、図１と同
一符号のものは先の実施例と同等部分であるから、その
説明を省略する。図３において、２１は、地下水，外気
等の流通する低温熱源の熱交換器、２２は、排熱等の流
通する高温熱源の熱交換器である。前記低温熱源熱交換
器２１および高温熱源熱交換器２２は、熱源装置を一定
温度状態から始動する際に、低温および高温の熱源を、
凝縮器３および蒸発器４にそれぞれ供給する。始動後、
凝縮器３内の温度が低温熱源熱交換器２１の供給熱源よ
り低くなったときに低温熱源熱交換器２１への熱源供給
を停止する。また、蒸発器４内の温度が高温熱源熱交換
器２２に供給する熱源温度より高くなると、高温熱源熱
交換器２２への熱源供給を停止する。

【００２０】以上のように構成することにより、先の実
施例と同様の効果がもたらされるほか、圧縮式ヒートポ
ンプ１６のみで凝縮器３の吸熱および蒸発器４の加熱を
行うよりも早く立ち上げることができる。また、低温熱
源熱交換器２１への供給熱源の温度が定常運転状態の凝
縮器３内の温度より低い場合、あるいは、高温熱源熱交
換器２２への供給熱源の温度が定常運転状態の蒸発器４
の温度より高い場合には、それぞれ圧縮式ヒートポンプ
の補助熱源として使用してもよい。この場合、圧縮式ヒ
ートポンプ１６の消費動力が少なくてすむという効果が
ある。

【００２１】〔実施例　　３〕次に、図４は、本発明の
第３の実施例に係る熱源装置の系統図、図５は、図４の
装置の吸収式ヒートポンプを表わすデューリング線図で
ある。図４中、図１と同一符号のものは先の実施例と同
等部分であるから、その説明を省略する。図４において
、２３は、吸収式ヒートポンプ１Ａの蒸発器４と吸収器
５との間の冷媒配管に設けた第２圧縮機である。第２圧
縮機２３を設けることにより、蒸発器４で蒸発したガス
冷媒は、第２圧縮機２３で圧縮され吸収器５に送られる
。その他の部分の動作は、図１の実施例と同様である。

【００２２】本実施例をデューリング線図上に表わすと
図５のようになる。図１の実施例と同様に、再生器２内
の圧力はＰ１、熱源温度はＴ２であり、吸収液は加熱に
より冷媒蒸気を発生して濃度がξ１からξ２に濃縮され
る。発生した冷媒蒸気は圧力Ｐ１で温度Ｔ１の第２の冷
媒で冷却されて凝縮する。凝縮した液冷媒は冷媒ポンプ
１０により圧力Ｐ２の蒸発器４に送られ、第２の冷媒温
度Ｔ３で加熱され蒸発する。蒸発した冷媒蒸気は、第２
圧縮機２３で圧力Ｐ３に圧縮され吸収器５へ送られる。吸収器５内の吸収液は冷媒蒸気を吸収して濃度がξ２か
らξ１に希釈される。このとき、温度Ｔ４の吸収熱を発
生し、外部の負荷側に温熱を供給する。

【００２３】以上説明したように図４の実施例では、図
１の実施例と同様の効果が期待されるほか、蒸発器４の
温度Ｔ３を低くすることができ、圧縮機１７、第２の圧
縮機２３での圧縮比が小さくなり装置全体の消費動力を
低減できる効果がある。また、圧縮式ヒートポンプ１６
を用いて蒸発器４の温度を上げ、さらに第２の圧縮機２
３で圧縮するために図１の実施例よりもさらに昇温幅を
大きくすることが可能となる。なお、図４の実施例では
、図１と同じように汲み上げ熱源の温度調整を圧縮機１
７の回転数で制御するかわりに、第２の圧縮機２３の回
転数を制御しても同等の効果が得られる。また、図３の
実施例に示したように、凝縮器３および蒸発器４に補助
熱源を設けることにより、図３の実施例の効果も得るこ
とができる。

【００２４】〔実施例　　４〕次に、図６は、本発明の
第４の実施例に係る熱源装置の系統図、図７は、図６の
装置の吸収式ヒートポンプを表わすデューリング線図で
ある。図６中、図１と同一符号のものは先の実施例と同
等部分であるから、その説明を省略する。図６において
、２４は、吸収式ヒートポンプ１Ｂの再生器２で発生し
た冷媒蒸気を圧縮する第３圧縮機である。第３圧縮機２
４を設けることにより、再生器２で発生したガス冷媒は
、第３圧縮機２４で圧縮されて凝縮器３に送られる。そ
の他の部分の動作は、図１の実施例と同様である。

【００２５】本実施例をデューリング線図上に表わすと
図７のようになる。図１の実施例と同様に、再生器２内
の圧力はＰ１、熱源温度はＴ２であり、吸収液は加熱に
より冷媒蒸気を発生して濃度がξ１からξ２に濃縮され
る。発生した冷媒蒸気は第３圧縮機２４により圧力Ｐ１
からＰ４に圧縮されて凝縮器３に送られ、温度Ｔ１の第
２の冷媒で冷却されて凝縮する。凝縮した液冷媒は冷媒
ポンプ１０により圧力Ｐ２の蒸発器４に送られ、第２の
冷媒温度Ｔ３で加熱されて蒸発し、吸収器５で吸収液に
吸収されて温度Ｔ４の吸収熱を発生し、外部に温熱を供
給する。

【００２６】以上説明したように図６の実施例では、前
記図１の実施例と同様の効果が得られるほか、第３圧縮
機２４により凝縮器３の圧力をＰ４に昇圧することによ
って凝縮温度Ｔ１が高くなり、冷媒として水を用いても
凍結を防止できる。また、圧縮式ヒートポンプの温度差
が小さくなり、消費動力が小さくできる。さらに、凝縮
温度Ｔ１が高くなることにより、凝縮器３での吸熱熱源
を地下水等の他の冷熱源を利用でき、圧縮式ヒートポン
プの吸熱熱源を外気等の温度の高い熱源を用いることで
、圧縮式ヒートポンプの消費動力をさらに低減できる。本実施例においても、図３の実施例に示すように、凝縮
器３および蒸発器４に補助熱源を設けることにより、図
３の実施例の効果も得ることができる。

【００２７】〔実施例　　５〕次に、図８は、本発明の
第５の実施例に係る熱源装置の系統図、図９は、図８の
装置の吸収式ヒートポンプを表わすデューリング線図で
ある。図８中、図１と同一符号のものは先の実施例と同
等部分であるから、その説明を省略する。図８において
、２５は、再生器２内の吸収液を加熱する圧縮式ヒート
ポンプ１６Ａの放熱器としての熱交換器、２６は、凝縮
器３内の冷媒を冷却する圧縮式ヒートポンプ１６Ａの吸
熱器としての熱交換器、２７は、排熱等の熱源により蒸
発器４内の冷媒を加熱する熱交換器、２８は、外気と熱
交換する圧縮式ヒートポンプ１６Ａの凝縮用の補助熱交
換器である。

【００２８】再生器２内の吸収液は、熱交換器２５を流
れる圧縮機１７で高温にされた第２の冷媒により加熱さ
れて冷媒蒸気を発生し、吸収液は濃縮される。発生した
冷媒蒸気は、凝縮器３に送られ、熱交換器２６を流れる
低温の第２の冷媒により冷却されて凝縮し、冷媒ポンプ
１０により蒸発器４に送られる。蒸発器に送られた冷媒
は、熱交換器２７を流れる排熱等の熱源により加熱され
て蒸発し、吸収器５に送られ、濃縮された吸収液に吸収
される。このとき、発生した吸収熱により熱交換器１４
を流れる流体を加熱して、高温の熱源を外部に供給する
。一方、圧縮機１７で高圧高温になった第２の冷媒は、
蒸発器４内の熱交換器２５および熱交換器２８で放熱し
液冷媒となり、減圧装置２０で低圧になって、凝縮器３
内の熱交換器２６で吸熱して蒸発したのち、圧縮機１７
に戻り圧縮式ヒートポンプ１６Ａを構成する。熱交換器
２８における熱交換量は、凝縮器３における吸熱量と再
生器２における加熱量とがバランスするするように制御
される。

【００２９】上記の吸収式サイクルをデューリング線図
上に表わすと図９のようになる。再生器２内の圧力はＰ
１、熱交換器２５の温度はＴ３であり、吸収液は加熱に
より冷媒蒸気を発生して溶液濃度がξ１からξ２に濃縮
される。発生した冷媒蒸気は圧力Ｐ１で温度Ｔ１の第２
の冷媒で冷却されて凝縮する。凝縮した液冷媒は冷媒ポ
ンプ１０により圧力Ｐ２の蒸発器４に送られ、熱源の温
度Ｔ２で加熱されて蒸発する。蒸発した冷媒蒸気は吸収
器５へ送られる。吸収器５内の吸収液は、冷媒蒸気を吸
収して濃度がξ２からξ１に希釈される。このとき、温
度Ｔ４の吸収熱を発生し、外部に温熱を供給する。

【００３０】以上説明したように図８の実施例では、再
生器２内の温度を圧縮式ヒートポンプ１６Ａの凝縮温度
Ｔ３と高くすることができ、吸収液として臭化リチウム
等の析出を伴う物質を用いても、吸収液の濃度を濃くす
ることができ、したがって、蒸発器４に供給される熱源
温度Ｔ２が低くても吸収器５で発生する熱源温度を高く
することができる。また、再生器２の加熱熱源を、圧縮
式ヒートポンプ１６Ａにより凝縮器３での放熱量を回収
して用いるため、蒸発器４に供給した熱源とほぼ等しい
熱量を吸収器５で発生することができる。

【００３１】蒸発器４および吸収器５内の圧力Ｐ２は、
熱源温度Ｔ２の冷媒の飽和圧力となり、図１の実施例よ
り低くできるという効果がある。また、圧縮機１７の回
転数を変えることにより再生器２内を加熱する温度Ｔ２
が変化し、吸収液の濃度が変わる。この結果、吸収器５
内の吸収温度を制御することができる。なお、図８の実
施例において、補助熱交換器２８の代わりに、凝縮器３
内に低温熱源供給用の補助熱交換器を設け、この補助熱
交換器に供給する熱量を制御して、再生器２と凝縮器３
との熱量バランスをとってもよい。また、補助熱交換器
２８での熱交換熱源を蒸発器４の加熱熱源に用いてもよ
い。

【００３２】〔実施例　　６〕つぎに、図１０は、本発
明の第６の実施例に係る熱源装置の系統図である。図中
、図８と同一符号は先の実施例と同等部分であるから、
その説明を省略する。図１０において、２９は、再生器
２内の吸収液と熱交換する排熱等の高温熱源の補助熱交
換器、３０は、凝縮器３内の冷媒と熱交換する地下水，
外気等の低温熱源の補助熱交換器である。補助熱交換器
２９および補助熱交換器３０は、熱源装置を一定温度状
態から始動する際に、低温および高温の熱源を、再生器
２および凝縮器３にそれぞれ供給する。始動後、再生器
２内の温度が補助熱交換器２９に供給する熱源温度より
高くなると、補助熱交換器２９への熱源供給を停止する
。また、凝縮器３内の温度が補助熱交換器３０の供給熱源
より低くなったときに補助熱交換器３０への熱源供給を
停止する。

【００３３】以上のように構成することにより、図８の
実施例と同様の効果が得られるほか、圧縮式ヒートポン
プ１６Ａのみで再生器２の加熱および凝縮器３の吸熱を
行うよりも早く立ち上げることができる。さらに、補助
熱交換器２９への供給熱源の温度が定常運転状態の再生
器４の温度より高い場合、あるいは、補助熱交換器３０
への供給熱源の温度が定常運転状態の凝縮器３内の温度
より低い場合には、それぞれ圧縮式ヒートポンプ１６Ａ
の補助熱源として使用してもよい。この場合、圧縮式ヒ
ートポンプ１６Ａの消費動力が少なくてすむという効果
がある。

【００３４】〔実施例　　７〕図１１は、本発明の第７
の実施例に係る熱源装置の系統図、図１２は、図１１の
装置の吸収式ヒートポンプを表わすデューリング線図で
ある。図１１中、図１，４，６，８と同一符号のものは
同等部分であるから、その説明を省略する。図１１にお
いて、３１は第２再生器、３２は熱交換器、３３，３４
は減圧弁、３５は溶液ポンプである。再生器２内の吸収
液は、熱交換器２５を流れる圧縮機１７で高温にされた
第２の冷媒により加熱されて冷媒蒸気を発生し、吸収液
は濃縮される。発生した冷媒蒸気は、第３圧縮機２４で
圧縮され高温高圧となり、第２再生器３１内の熱交換器
３２に送られ第２再生器３１内の吸収液を加熱すること
により凝縮し、液冷媒となり減圧弁３３を経て凝縮器３
へ送られる。第２再生器３１内で加熱された吸収液は冷
媒蒸気を発生し濃縮される。発生した冷媒蒸気は凝縮器
３に送られ、減圧弁３３で減圧された液冷媒と合流し、
熱交換器２６を流れる低温の第２の冷媒により冷却され
て凝縮し、冷媒ポンプ１０により蒸発器４に送られる。

【００３５】蒸発器４に送られた冷媒は、熱交換器２７
を流れる排熱等の熱源により加熱されて蒸発し、発生し
た冷媒蒸気は第２圧縮機２３で昇圧されたのち、吸収器
５に送られ、高濃縮の吸収液に吸収され、高温の熱源を
外部の負荷側に供給する。第２再生器３１で冷媒を蒸発
し濃縮された吸収液は、溶液ポンプ３５により再生器２
で濃縮された吸収液と合流し溶液熱交換器６を通り吸収
器５に送られるサイクルを構成する。

【００３６】上記の吸収式ヒートポンプのサイクル１Ｃ
をデューリング線図上に表わすと図１２のようになる。再生器２内の圧力はＰ１、熱交換器２５の温度はＴ３で
あり、吸収液は加熱により冷媒蒸気を発生して濃度がξ
１からξ２に濃縮される。発生した冷媒蒸気は第３圧縮
機２４により圧力Ｐ１からＰ４に圧縮される。この冷媒
蒸気が凝縮する温度Ｔ５で、減圧弁３４により圧力Ｐ５
に減圧された第２再生器２９内の吸収液を加熱し凝縮す
る。加熱された吸収液は、冷媒蒸気を発生して溶液濃度
がξ１からξ２に濃縮される。第２再生器３１は凝縮器
３と連通しており、圧力Ｐ５で発生した冷媒蒸気は凝縮
器３に流れる。凝縮器３内で、第２再生器３１を加熱し
て凝縮し、減圧弁３３により圧力がＰ４からＰ５に減圧
された液冷媒と合流すると共に、冷却温度Ｔ１の第２冷
媒により冷却されて凝縮する。凝縮器３内で凝縮した液
冷媒は冷媒ポンプ１０により、圧力Ｐ２の蒸発器４に送
られて、熱源温度Ｔ２で加熱蒸発する。蒸発した冷媒蒸
気は、第２圧縮機２３により圧力Ｐ２からＰ３に圧縮さ
れて吸収器５へ送られ、吸収液に吸収されて温度Ｔ５の
吸収熱を発生する。冷媒蒸気を吸収した吸収液は、濃度
がξ２からξ１に希釈される。

【００３７】以上説明したように、図１１の実施例では
、先の各実施例の効果が得られるほか、再生器２で発生
した冷媒蒸気を、第３圧縮機２４により圧縮し、第２再
生器３１内の加熱に利用しているので、冷媒発生量が約
２倍になり、吸収器５へ汲み上げる熱量も約２倍となる
。しかして、このために必要な動力は第３圧縮機２４の
みであり、圧縮式ヒートポンプ１６Ａの消費動力が少な
くてすみ、熱源装置の効率向上を図ることができる。また、第２圧縮機２３でガス冷媒を圧縮しているために
、昇温幅を大幅に大きくすることができる。

【００３８】なお、本実施例において、デューリング線
図から明らかなように、第３圧縮機２４の圧力比を大き
くすることにより、第２再生器３１内の圧力は、再生器
２内の圧力と等しくでき、この場合は、減圧弁３４およ
び溶液ポンプ３５は不要となる。また、第２圧縮機２３
がない場合にも、再生器２内を圧縮式ヒートポンプ１６
Ａにより加熱するために、吸収液の濃度を濃くすること
ができ、吸収器５内の吸収温度を高くすることができる
。

【００３９】〔実施例　　８〕次に、図１３は、本発明
の第８の実施例に係る熱源装置の系統図、図１４は、図
１３の装置の吸収式ヒートポンプを表わすデューリング
線図である。図１３の中で、図１１と同一符号のものは
同等部分であるから、その説明を省略する。図１３にお
いて、３６は、内部に空気等のガスおよび水等の冷却媒
体を封入し、圧縮式ヒートポンプを構成するガスサイク
ルで、このガスサイクル３６は、圧縮機３７、熱交換器
２５、補助熱交換器２８、ガス熱交換器３８、気液分離
器３９、膨張機４０、およびこれらを作動的に接続する
配管系から構成されている。吸収式ヒートポンプ１Ｃの
動作は、図１１の実施例と同一であり、ガスサイクル３
６の動作を説明する。

【００４０】圧縮機３７により圧縮されたガスは、断熱
圧縮により高温になり、再生器２に送られ吸収液を加熱
して顕熱量を放出して温度が低下する。このとき、ガス
中に含まれている冷却媒体の一部が凝縮し潜熱を放出す
る。ついで、補助熱交換器２８で放熱、ガス熱交換器３
８で熱交換したのち、気液分離器３９でガスと凝縮した
冷却媒体とが分離され、ガスは、膨張機４０に送られ、
冷却媒体は圧縮機３７に送られる。膨張機４０に送られ
たガスは、断熱膨張により低温になり凝縮器２６を冷却
し吸熱したのち、ガス熱交換器３８で加熱され圧縮機３
７に戻る。圧縮機３７に送られた冷却媒体は、蒸発する
ことにより断熱圧縮過程のガスを冷却する。

【００４１】上記のガスサイクルをＰ−Ｖ線図上に表わ
すと、図１４のようになる。圧縮機３７により第２の冷
媒の比容積がＶ１からＶ２に変化し、圧力がＰ６からＰ
７に上昇する。このとき、断熱圧縮により温度が上昇す
るが、冷却液の蒸発により温度上昇が押さえられ、温度
上昇はＴ６からＴ７となる。温度Ｔ７の第２の冷媒は、
再生器２に送られ放熱することにより温度Ｔ３まで温度
が低下する。さらに、補助熱交換器２８およびガス熱交
換器３８で放熱し膨張機４０に送られる。膨張機４０内
で圧力Ｐ７からＰ６に膨張することにより温度がＴ８か
らＴ９に低下する。温度Ｔ９のガスは、吸収器３で吸熱
し温度がＴ１に上昇する。さらに、ガス熱交換器３８で
吸熱することによりＴ６になり圧縮機３５に戻る。

【００４２】図１３の実施例によれば、先の各実施例の
効果が得られるほか、圧縮式ヒートポンプの第２の冷媒
に空気等のガス冷媒を用いることができ、フロンを用い
る必要がないので、地球環境の汚染を無くすことができ
る。また、膨張機４０における断熱膨張過程で回収した
動力を圧縮機３７に戻すことにより、圧縮式ヒートポン
プ（ガスサイクル３６）の消費動力を少なくすることが
できる。さらに、ガス熱交換器３８を用いることにより
、圧縮機３７および膨張機４０での温度変化範囲を小さ
くでき、圧縮式ヒートポンプの消費動力を少なくできる
。さらに、第２の冷媒に冷却剤を混合することにより、
冷却剤の潜熱を利用することができ、圧縮式ヒートポン
プの消費動力を少なくできるという効果がある。なお、
本実施例のガス冷媒を用いた圧縮式ヒートポンプ（ガス
サイクル３６）は、上記の各実施例全てに適用できるも
のである。

【００４３】〔実施例　　９〕次に、図１５は、本発明
の第９の実施例に係る熱源装置の系統図である。図１５
において、図１３と同一符号は同等部品であるから、そ
の説明を省略する。図１５において、３６Ａは、空気を
第２冷媒とした開放形のガスサイクルであり、このガス
サイクル３６Ａは、圧縮機３７、放熱器に係る熱交換器
２５、ガス熱交換器３８、膨張機４０、および配管系か
ら構成されている。４１は、凝縮器３に具備され他の冷
熱源を供給する熱交換器である。

【００４４】再生器２内の吸収液は、熱交換器２５を流
れる圧縮機３７で高温にされたガス冷媒により加熱され
て冷媒蒸気を発生し、吸収液は濃縮される。発生した冷
媒蒸気は、第３圧縮機２４で圧縮され高温高圧となり、
凝縮器３に送られる。凝縮器３内で、熱交換器４１を流
れる低温熱源により冷却されて凝縮し、冷媒ポンプ１０
により蒸発器４に送られる。蒸発器４に送られた冷媒は
、熱交換器２７を流れる排熱等の熱源により加熱されて
蒸発し、発生した冷媒蒸気は、第２圧縮機２３で昇圧さ
れたのち吸収器５に送られ、高濃縮の吸収液に吸収され
、高温の熱源を外部の負荷側に供給する。ガスサイクル
３６は、外気から吸引した空気を、ガス熱交換器３８で
熱交換したのち圧縮機３７で圧縮することにより高温に
する。高温になったガス冷媒は、再生器２、ガス熱交換
器３８で放熱したのち膨張機４０に送られる。膨張機４
０に送られたガス冷媒は断熱膨張を行い、低温になって
外気に放出される。

【００４５】図１５の実施例によれば、図１３の実施例
と同様に、第２の冷媒に空気を用いることにより、フロ
ンを用いる必要がなく、地球環境の汚染を無くすことが
できる。また、膨張機４０で断熱膨張過程で回収した動
力を圧縮機３７に戻すことにより、圧縮式ヒートポンプ
の消費動力を少なくできる。ガス熱交換器３８を用いる
ことにより、圧縮機３７および膨張機４０における温度
変化範囲を小さくでき、圧縮式ヒートポンプ（ガスサイ
クル３６Ａ）の消費動力を少なくできるという効果があ
る。さらに、低温側を直接大気に開放しているために、
熱交換する必要が無く、圧縮式ヒートポンプの消費動力
を少なくできる。第３圧縮機２４により再生器２で発生
した冷媒を圧縮することにより、凝縮器３の凝縮温度を
上げることができ、熱交換器４１の低温熱源として外気
を用いることができる。なお、凝縮器３の熱源として十
分低温の熱源がある場合には、第３圧縮機２４は無くて
も差し支えない。

【００４６】

【発明の効果】以上、詳細に説明したように、本発明に
よれば、第１に、吸収式ヒートポンプの蒸発器と圧縮式
ヒートポンプの放熱器を熱交換可能に設けているので、
蒸発器の圧力を高くすることができ、吸収器での発生温
度が高くなり昇温幅を大きくできる効果がある。また、
吸収式ヒートポンプの再生器と圧縮式ヒートポンプの放
熱器を熱交換可能に設けることによっても、吸収液の濃
度が高くなり、吸収器での発生温度が高くなり昇温幅を
向上できる。すなわち、熱源熱量に対する汲み上げ熱量
を大きくするとともに、昇温幅の向上を図った熱源装置
を提供することができる。

【００４７】第２に、吸収式ヒートポンプの凝縮器と圧
縮式ヒートポンプの吸熱器を熱交換可能に設けることに
より、吸収式ヒートポンプの放熱量を回収することがで
き、吸収式ヒートポンプに加えた熱量とほぼ等しい熱量
を汲み上げることができる。すなわち、凝縮器の凝縮用
低温度の熱源が不要な熱源装置を提供することができる
。第３に、圧縮式ヒートポンプの圧縮機の回転数を変え
ることにより、放熱器の温度が変わり、吸収器で発生す
る吸収熱の温度を制御できる。すなわち、汲み上げ熱源
の温度を変えうる熱源装置を提供することができる。

【００４８】第４に、圧縮式ヒートポンプの減圧装置と
して膨張機を用いることにより、成層圏のオゾン層を破
壊しない空気等のガス冷媒を用いても消費動力を少なく
できる。すなわち、成層圏オゾンを破壊しない冷媒を使
用した熱源装置を提供することができる。

【００４９】第５に、吸収式ヒートポンプの再生器と圧
縮式ヒートポンプの放熱器を熱交換可能に設けるととも
に、再生器で発生した冷媒蒸気を圧縮する第３圧縮機を
設け、圧縮した冷媒蒸気と再生器内の吸収液を熱交換可
能に構成することにより、再生器内の温度を上げること
ができ、吸収液の析出を防止するとともに、再生器で発
生した冷媒蒸気を圧縮機で圧縮したのち、吸収液の加熱
に用いるので発生冷媒量が約２倍になり、汲み上げ熱量
に対する消費動力を低減できる。すなわち、消費動力の
少ない熱源装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例に係る熱源装置の系統図
である。

【図２】図１の装置の吸収式ヒートポンプを表わすデュ
ーリング線図である。

【図３】本発明の第２の実施例に係る熱源装置の系統図
である。

【図４】本発明の第３の実施例に係る熱源装置の系統図
である。

【図５】図４の装置の吸収式ヒートポンプを表わすデュ
ーリング線図である。

【図６】本発明の第４の実施例に係る熱源装置の系統図
である。

【図７】図６の装置の吸収式ヒートポンプを表わすデュ
ーリング線図である。

【図８】本発明の第５の実施例に係る熱源装置の系統図
である。

【図９】図８の装置の吸収式ヒートポンプを表わすデュ
ーリング線図である。

【図１０】本発明の第６の実施例に係る熱源装置の系統
図である。

【図１１】本発明の第７の実施例に係る熱源装置の系統
図である。

【図１２】図１１の装置の吸収式ヒートポンプを表わす
デューリング線図である。

【図１３】本発明の第８の実施例に係る熱源装置の系統
図である。

【図１４】図１３の装置の吸収式ヒートポンプを表わす
デューリング線図である。

【図１５】本発明の第９の実施例に係る熱源装置の系統
図である。

【符号の説明】

１，１Ａ，１Ｂ，１Ｃ　　吸収式ヒートポンプ２　　再
生器３　　凝縮器４　　蒸発器５　　吸収器６　　溶液熱交換器７　　溶液ポンプ８　　水車９　　モータ１０　　冷媒ポンプ１１，１２，１３，１４　　熱交換器１５　　温度センサー１６，１６Ａ　　圧縮式ヒートポンプ１７　　圧縮機２０　　減圧装置２１　　低温熱源熱交換器２２　　高温熱源熱交換器２３　　第２圧縮機２４　　第３圧縮機２５，２６，２７　　熱交換器２８，２９，３０　　補助熱交換器３１　　第２再生器３２　　熱交換器３６，３６Ａ　　ガスサイクル３７　　圧縮機３８　　ガス熱交換器３９　　気液分離器４０　　膨張機

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】　　再生器、凝縮器、蒸発器、溶液熱交換
器、吸収器、溶液輸送手段、冷媒輸送手段、およびこれ
らを作動的に接続する配管系からなり、再生器および凝
縮器を加熱して吸収器で高温の熱源を発生させる吸収式
ヒートポンプを備えた熱源装置において、圧縮機、放熱
器、吸熱器、減圧装置、およびこれらを作動的に接続す
る配管系からなり、第２の冷媒を循環する圧縮式ヒート
ポンプを備え、前記吸収式ヒートポンプの前記再生器あ
るいは前記蒸発器のいずれかに、前記圧縮式ヒートポン
プの放熱器を熱交換可能に設けたことを特徴とする熱源
装置。
【請求項２】吸収式ヒートポンプの凝縮器に圧縮式ヒー
トポンプの吸熱器を熱交換可能に設けたことを特徴とす
る請求項１記載の熱源装置。
【請求項３】　　吸収器の発生温度を検出する温度セン
サを設け、温度センサの検出温度と設定温度との差に応
じて圧縮機の回転数を制御する制御手段を設けたことを
特徴とする請求項１および請求項２記載のいずれかの熱
源装置。
【請求項４】　　再生器、凝縮器、蒸発器、溶液熱交換
器、吸収器、溶液輸送手段、冷媒輸送手段、およびこれ
らを作動的に接続する配管系からなり、再生器および凝
縮器を加熱して吸収器で高温の熱源を発生させる吸収式
ヒートポンプを備えた熱源装置において、圧縮機、放熱
器、吸熱器、膨張機、およびこれらを作動的に接続する
配管系からなり、ガス冷媒を循環する圧縮式ヒートポン
プを備え、前記吸収式ヒートポンプの前記再生器あるい
は前記蒸発器のいずれかに、前記圧縮式ヒートポンプの
放熱器を熱交換可能に設けたことを特徴とする熱源装置
。
【請求項５】　　再生器、凝縮器、蒸発器、溶液熱交換
器、吸収器、溶液輸送手段、冷媒輸送手段、およびこれ
らを作動的に接続する配管系からなり、再生器および凝
縮器を加熱して吸収器で高温の熱源を発生させる吸収式
ヒートポンプを備えた熱源装置において、内部にガス冷
媒と冷却媒体とを封入し、圧縮機、圧縮されたガス冷媒
を吸収式ヒートポンプの前記再生器における吸収液と熱
交換する放熱器、ガス冷媒中の冷却媒体を分離する手段
、冷却媒体分離後のガスを膨張する膨張機、膨張した低
温ガスを吸収式ヒートポンプの前記凝縮器で熱交換する
吸熱器、およびこれらを作動的に接続する配管系からな
り、ガス冷媒を循環する圧縮式ヒートポンプを備えたこ
とを特徴とする熱源装置。
【請求項６】　　再生器、凝縮器、蒸発器、溶液熱交換
器、吸収器、溶液輸送手段、冷媒輸送手段、およびこれ
らを作動的に接続する配管系からなり、再生器および凝
縮器を加熱して吸収器で高温の熱源を発生させる吸収式
ヒートポンプを備えた熱源装置において、外気より吸引
した空気を第２の冷媒ガスとして圧縮する圧縮機、圧縮
されたガスを吸収式ヒートポンプの前記再生器における
吸収液と熱交換する放熱器、ガス熱交換器、放熱したガ
スを膨張する膨張機、膨張した低温ガスを外気に放出す
る手段、および配管系からなる圧縮式ヒートポンプを備
えたことを特徴とする熱源装置。
【請求項７】　　再生器、凝縮器、蒸発器、溶液熱交換
器、吸収器、溶液輸送手段、冷媒輸送手段、およびこれ
らを作動的に接続する配管系からなり、再生器および凝
縮器を加熱して吸収器で高温の熱源を発生させる吸収式
ヒートポンプを備えた熱源装置において、圧縮機、放熱
器、吸熱器、減圧装置、およびこれらを作動的に接続す
る配管系からなり、第２の冷媒を循環する圧縮式ヒート
ポンプを備え、前記吸収式ヒートポンプの前記再生器に
、前記圧縮式ヒートポンプの放熱器を熱交換可能に設け
るとともに、前記吸収式ヒートポンプの前記再生器で発
生した冷媒蒸気を圧縮する第３の圧縮機を設けたことを
特徴とする熱源装置。
【請求項８】　　再生器、凝縮器、蒸発器、溶液熱交換
器、吸収器、溶液輸送手段、冷媒輸送手段、およびこれ
らを作動的に接続する配管系からなり、再生器および凝
縮器を加熱して吸収器で高温の熱源を発生させる吸収式
ヒートポンプを備えた熱源装置において、圧縮機、放熱
器、吸熱器、減圧装置、およびこれらを作動的に接続す
る配管系からなり、第２の冷媒を循環する圧縮式ヒート
ポンプを備え、前記吸収式ヒートポンプの前記再生器に
、前記圧縮式ヒートポンプの放熱器を熱交換可能に設け
るとともに、前記吸収式ヒートポンプの前記再生器で発
生した冷媒蒸気を圧縮する第３の圧縮機と、第２の再生
器内に具備した凝縮熱交換器とを有し、圧縮した冷媒蒸
気と第２の再生器内の吸収液とを熱交換可能にしたこと
を特徴とする熱源装置。
【請求項９】　　蒸発器から吸収器へ冷媒蒸気を送る配
管の途中に第２の圧縮機を設けたことを特徴とする請求
項１ないし８記載のいずれかの熱源装置。
【請求項１０】　　吸収式ヒートポンプにおける低圧側
から高圧側へ溶液を輸送する手段と、高圧側から低圧側
へ流れる溶液から動力を回収する手段とを組み合わせて
構成したことを特徴とする請求項１ないし９記載のいず
れかの熱源装置。
【請求項１１】　　凝縮器に外部低温熱源による補助熱
交換器、蒸発器あるいは再生器のいずれかに外部高温熱
源による補助熱交換器を具備したことを特徴とする請求
項１ないし１０記載のいずれかの熱源装置。
【請求項１２】　　圧縮式ヒートポンプの第２の冷媒の
循環系に、外気による補助熱交換器を具備したことを特
徴とする請求項１ないし１０記載のいずれかの熱源装置
。