JPH05203280A - 吸収式ヒートポンプ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 第一吸収器と第二蒸発器との間の温度差を小
さくして昇温幅を大きくし、かつ低い熱源で駆動可能な
吸収式ヒートポンプを提供する。 【構成】 再生器１、凝縮器２、第一蒸発器６、第一吸
収器５、第二蒸発器４及び第二吸収器３を備えた吸収式
ヒートポンプにおいて、第一吸収器５からの希溶液配管
２０が第二蒸発器４内に配設される熱交換器１２に接続
され、第一吸収器５で発生した吸収熱を希溶液が循環熱
搬送流体として第二蒸発器４に導入される。第２蒸発器
４の熱交換器１２からの希溶液は、第一吸収器５内に設
置された吸収液散布装置２５により散布され、第一吸収
器５に導入された冷媒蒸気を吸収する。

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係
り、特に２基の吸収器及び２基の蒸発器を備え、低温吸
収器の熱を高温蒸発器に与えることによって低温蒸発器
と高温吸収器と間の組み上げ温度を大きくするための、
所謂、ダブルリフト吸収式ヒートポンプの改良に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】低温水で駆動する吸収式冷凍サイクルと
しては、二基の吸収器及び二基の蒸発器を備え、低温吸
収器の熱を高温蒸発器に与えることによって低温蒸発器
と高温吸収器と間の組み上げ温度を大きくするための、
所謂、ダブルリフト吸収式ヒートポンプが知られてい
る。このダブルリフト吸収式ヒートポンプの原理を図８
及び図９に基づいて説明する。

【０００３】このダブルリフト吸収式ヒートポンプは、
再生器１、凝縮器２、第二吸収器３、第二蒸発器４、第
一吸収器５及び第一蒸発器６を備えており、一般的な用
途は、第一種の吸収式ヒートポンプとして、組み上げ温
度を高くとる場合、廃熱や太陽熱等を利用して吸収式冷
凍機を７０℃以下の比較的低温度で駆動するのに有効な
手段である。

【０００４】次にこの吸収式ヒートポンプの作動を通常
の単効用吸収式ヒートポンプと異なる点を主として述べ
る。再生器１で発生し、凝縮器２で凝縮した冷媒液は、
二分割され、第一蒸発器６と第二蒸発器４に導かれる。

【０００５】第一蒸発器６は、低温低圧下で蒸発が起こ
り、低温の熱源より熱を奪う。冷媒蒸気は低温度の第一
吸収器５で吸収される。この吸収時に放出された熱は、
循環水回路２１内の循環水によって第二蒸発器４に運ば
れ、ここで冷媒を蒸発させる熱として使われる。

【０００６】第二蒸発器４では、第一蒸発器６よりも高
い温度圧力で作動しており、蒸発した冷媒は、第二吸収
器３でさらに高い温度で吸収され、吸収熱は高い取り出
し温度で吸収熱放熱用熱交換器１１により運び出され
る。

【０００７】図９は、デューリング線図上でのダブルリ
フト吸収式ヒートポンプのサイクルを示している。図９
から晶析を起こさない限られた濃度範囲で高い取り出し
温度が得られる概念が理解される。また、図１０には、
ダブルリフトサイクルを低温熱源を用いたときの冷凍サ
イクル概念を単効用吸収式ヒートサイクルと比較して示
している。ダブルリフトを適用することによって駆動熱
源が低くなった場合でも冷却水温度を低下させることな
く、駆動が可能であることがわかる。

【０００８】ダブルリフト吸収式ヒートポンプにおい
て、限られた溶液濃度内でできるだけ昇温幅を大きくし
たい場合や、ダブルリフト低温熱源駆動吸収冷凍機にお
いて、冷却水温度を下げずにできるだけ低い熱源で吸収
冷凍機を駆動しようとする場合は、第一吸収器５と第二
蒸発器４との温度差をできるだけ小さくすることが必要
になってくる。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】ところが、図８に示す
ように、従来のダブルリフト吸収式ヒートポンプは、第
一吸収器５と第二蒸発器４との間の熱移動を行う手段と
して循環水回路２１によって熱交換器１２，１３同士を
連通し、循環水回路２１内で循環水を循環させている。

【００１０】このため、第一吸収器５と第二蒸発器４と
の間の温度差は図１１に示したように、次の３つの温度
差、すなわち、 1 第二蒸発器温度ＴE2と循環水最低温度ＴWLの差 ＝ ΔＴ1 2 循環水自体の最低温度ＴWLと最高温度ＴWHの差 ＝ ΔＴ2 3 循環水最高温度ＴWHと吸収器温度ＴA1L の差 ＝ ΔＴ3 の合計温度差となり、温度差を小さくすることは困難で
ある。

【００１１】本発明の目的は、上記した従来の課題を解
決し、第一吸収器と第二蒸発器との間の温度差を小さく
することによって、限られた溶液濃度範囲で昇温幅を大
きくし、また、低い熱源で駆動可能な吸収式ヒートポン
プを提供することにある。

【００１２】

【課題を解決するための手段】上記した目的を達成する
ために、本発明の第一は、再生器、凝縮器、第一蒸発
器、第一吸収器、第二蒸発器及び第二吸収器を備えた吸
収式ヒートポンプにおいて、第一吸収器からの希溶液配
管が第二蒸発器内に配設される熱交換器に接続され、第
一吸収器で発生した吸収熱を希溶液が循環熱搬送流体と
して第二蒸発器に導入されるようにしたことを特徴と
し、本発明の第２は再生器、凝縮器、第一蒸発器、第一
吸収器、第二蒸発器及び第二吸収器を備えた吸収式ヒー
トポンプにおいて、第二蒸発器内の冷媒配管が第一吸収
器内に配設される熱交換器に接続され、第一吸収器で発
生した吸収熱を冷媒配管により循環する冷媒が熱搬送流
体として第二蒸発器に導入されるようにしたことを特徴
とする。

【００１３】

【作用】吸収液散布装置により第一吸収器に散布された
吸収液は、第一蒸発器で蒸発した冷媒を吸収して平衡状
態に達する。その後、第二吸収器から熱交換器を経て第
一吸収器に導入れた中間濃溶液と混合し、希溶液配管を
介して循環を繰り返す。このような希溶液を熱搬送循環
流体としたことによって、第二蒸発器と第一吸収器間の
熱交換器必要温度を小さくする。

【００１４】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明
する。図１は本発明の吸収式ヒートポンプの一実施例を
示す概略的構成図であり、図８に示す従来の吸収式ヒー
トポンプと同一構成部分は同一符号で示している。

【００１５】この吸収式ヒートポンプは、再生器１、凝
縮器２、第二吸収器３、第二蒸発器４、第一吸収器５、
第一蒸発器６、高温溶液熱交換器７及び低温溶液熱交換
器８を備えている。

【００１６】また、再生器１には熱源入熱用熱交換器
９、凝縮器２には凝縮熱放熱用熱交換器１０、第二吸収
器３には吸収熱放熱用熱交換器１１、第二蒸発器４には
蒸発熱入熱用熱交換器１２、第一蒸発器６には蒸発熱入
熱用熱交換器１４がそれぞれ配設されている。

【００１７】再生器１と凝縮器２は冷媒蒸気導入配管１
５によって接続され、第二吸収器３と第二蒸発器４は冷
媒蒸気導入配管１６によって接続され、第一吸収器５と
第一蒸発器６は冷媒蒸気導入配管１７によって接続され
ている。再生器１からの濃溶液配管１８は高温溶液熱交
換器７の内部を経て第二吸収器３内の高温溶液散布装置
に連通している。

【００１８】第二吸収器３からの中間濃溶液配管１９は
低温溶液熱交換器８の内部を経て第一吸収器５内の中間
溶液散布装置に連通している。第一吸収器５からの希溶
液循環配管２０の途中には希溶液循環ポンプ２４が介設
され、この希溶液循環配管２０は希溶液分配配管２１に
分岐している。第二蒸発器４内に設置された熱交換器１
２の配管は、第一吸収器５内に設置された吸収溶液散布
装置２５に連通している。

【００１９】次に上記のように構成される吸収式ヒート
ポンプの作用について説明する。第一吸収器５には、希
溶液が溜められており、この希溶液は希溶液循環ポンプ
２４を介して希溶液循環配管２０により第二蒸発器４内
の熱交換器１２に導入される。希溶液は第二蒸発器４内
の熱交換器１２で熱を奪われた後、第一吸収器５に戻さ
れる。

【００２０】第一吸収器５に戻された希溶液は、吸収溶
液散布装置２５により散布され、第一蒸発器６で蒸発し
冷媒蒸気導入配管１７を介して第一吸収器５に導入され
た冷媒蒸気を吸収する。また、希溶液の一部は、分配さ
れて希溶液循環配管２０より希溶液分配配管２１を経て
低温溶液熱交換器８及び高温溶液熱交換器７を経て再生
器１に戻され、溶液のサイクルを繰り返す。以上のよう
に、上記した吸収式ヒートポンプにおいては、従来の循
環水による熱の搬送を溶液の熱搬送流体として循環させ
ている。

【００２１】図２は第二蒸発器４と第一吸収器５との間
を循環する希溶液の温度と濃度の変化の状況をデューリ
ング線図に示したものである。図２において、ＴE1は第
一蒸発器温度、ＴE2は第二蒸発器温度、 ＴA1L は希溶
液最低温度、ＴA1H は希溶液最高温度、ＸL は希溶液濃
度、ＸH は中間濃溶液濃度、ＴR は冷媒スーパーヒート
温度をそれぞれ示している。

【００２２】第二吸収器５内に滞留する希溶液は、濃度
ＸL 、温度ＴA1L の状態にあり、希溶液循環配管２０か
ら第一蒸発器４と希溶液循環配管２１に分岐される。

【００２３】第一蒸発器４側での希溶液は、蒸発熱入熱
用熱交換器１２内でこの熱交換器１２の表面に滴下さ
れ、蒸発する冷媒に熱を奪われ、濃度ＸL 、温度ＴS と
なって第一吸収器５に戻る。

【００２４】この状態は過冷却の状態にあり、吸収溶液
散布装置２５によって第一吸収器５内に散布されると、
第一蒸発器６で蒸発した冷媒を吸収し始め、濃度ＸL
´、温度ＴA1L ´で平衡状態に達する。その後、第二吸
収器３から中間濃溶液配管１９から高温溶液熱交換器８
を経て第一吸収器５に導入された中間溶液と混合し、濃
度ＸL 、温度ＴA1L になって希溶液配管２０を介して循
環を繰り返す。

【００２５】このように、希溶液を熱搬送循環流体とし
たことによって、第二蒸発器４と第一吸収器５との間の
必要温度差は、 1 第二蒸発器温度ＴE2と希溶液最低温度ＴS の差 ＝ ΔＴ4 2 希溶液最低温度ＴS と希溶液飽和温度ＴA1L の差 ＝ΔＴ5 となる。以上の温度差の合計温度差、すなわちΔＴ4 ＋
ΔＴ5 となり、従来の吸収式ヒートポンプにおける場合
の温度差より小さくなる。

【００２６】また、第一吸収器５に戻される希溶液は、
過冷却の状態にあるため、第一吸収器５内の吸収溶液散
布装置２５を介して散布されると、自己吸収を開始する
ため、第一吸収器５では熱交換器を必要としない。した
がって、第一吸収器５に戻される希溶液と、第一蒸発器
６から導入される蒸気との接触効率を高める点で吸収溶
液散布装置２５の代わりにラヒシリング等を充填した充
填塔やエゼクター装置等の形式とすることもできる。

【００２７】熱搬送流体としての溶液の循環量は、溶液
循環ポンプ２４の容量を変えることによって自由に設定
することができるが、ΔＴ5 を小さくするという観点か
らは、溶液の循環量は多くした方がよい。また、吸収サ
イクルを形成するために希溶液分配配管２１に分岐され
る溶液の量は、装置の容量により固定される。

【００２８】図３は本発明の吸収式ヒートポンプの他の
実施例を示す概略的構成図であり、第二種のダブルリフ
ト吸収式ヒートポンプに適用した例である。図３におい
て、図１に示す実施例と同一の構成部分は同一の符号で
示している。この吸収式ヒートポンプにおいては、特に
再生器１から濃溶液配管１８からの溶液は、濃溶液ポン
プ２６により低温溶液熱交換器８及び高温溶液熱交換器
７を介して第二吸収器３に送られる。また、第二吸収器
３からの溶液は中間濃溶液配管１９を介し高温溶液熱交
換器７を経て第三吸収器５に送られる。

【００２９】この吸収式ヒートポンプにおいては、第一
吸収器５からの希溶液循環配管２０の途中には希溶液循
環ポンプ２４が介設され、この希溶液循環配管２０は希
溶液分配配管２１に分岐している。第二蒸発器４内に設
置された熱交換器１２の配管は、第一吸収器５内に設置
された吸収溶液散布装置２５に連通している。

【００３０】図３に示す吸収式ヒートポンプのデューリ
ング線図上のサイクルを図４に示す。図４からも第一吸
収器５と第二蒸発器４との間の熱交換温度差を小さくす
ることができることが分かる。

【００３１】図５は本発明の吸収式ヒートポンプの更に
他の実施例を示す概略的構成図である。この吸収式ヒー
トポンプは、図１の第二蒸発器４における蒸発熱入熱用
熱交換器１２がなく、第二蒸発器４内に冷媒散布装置２
８が設置されており、また、第二蒸発器４内に滞留する
液を冷媒循環ポンプ２４により第一吸収器５内に配設さ
れる吸収熱放熱用熱交換器１３に接続されている。

【００３２】図６は、図５に示す吸収式ヒートポンプに
よる冷媒の温度変化をデューリング線図上に示したもの
である。第二蒸発器４の下部に滞留する冷媒は、温度Ｔ
E2で飽和状態であるが、冷媒循環配管２１によって吸収
熱放熱用熱交換器１３に導入されると、ここで吸収熱を
奪い、温度がＴR に上昇する。この状態は、スーパーヒ
ートの状態であり、第二蒸発器４に戻り、冷媒散布装置
２８で第二蒸発器４内に散布されると、自己フラッシュ
蒸発を起こし、温度が低下して温度ＴE2の飽和状態に戻
る。そして、再度循環を繰り返す。

【００３３】このように、冷媒を熱搬送循環流体とした
ことによって、第二蒸発器４と第一吸収器５と間の温度
差は、 1 第二蒸発器の飽和温度ＴE2とスーパーヒート温度ＴR の差 ＝ ΔＴ6 2 冷媒のスーパーヒート温度ＴR と希溶液最低温度ＴA1L の差 ＝ΔＴ7 の２つの温度差の合計温度差となる。このΔＴ6 ＋ΔＴ
7 は、従来の循環水を用いた吸収式ヒートポンプの場合
の第二蒸発器４と第一吸収器５と間の温度差よりも小さ
くなる。

【００３４】第二蒸発器４に戻ってくる循環媒体は、ス
ーパーヒートの状態にあり、第二蒸発器４内に散布され
ることによって自己フラッシュ蒸発を起こすため、第二
蒸発器４は熱交換器を必要とせず、安価なスプレー装置
等の散布装置のみ設置すれば足り、このためコストダウ
ンを図ることができる。

【００３５】図７は、本発明の吸収式ヒートポンプの更
に他の実施例を示す概略的構成図であり、第二種のダブ
ルリフト吸収式ヒートポンプに適用した例である。図７
において、図５に示す実施例と同一の構成部分は同一の
符号で示している。この吸収式ヒートポンプにおいて
は、特に再生器１から濃溶液配管１８からの溶液は、濃
溶液ポンプ２６により低温溶液熱交換器８及び高温溶液
熱交換器７を介して第二吸収器３に送られる。また、第
二吸収器３からの溶液は中間濃溶液配管１９を介し高温
溶液熱交換器７を経て第一吸収器５に送られる。

【００３６】この吸収式ヒートポンプにおいては、第一
吸収器５からの希溶液循環配管２０の途中には冷媒循環
ポンプ２４が介設され、この冷媒循環配管２０は希溶液
分配配管２１に連通している。第２蒸発器４内に設置さ
れた熱交換器１２の配管は、第一吸収器５内に設置され
た吸収溶液散布装置２５に連通している。

【００３７】図７に示す吸収式ヒートポンプのデューリ
ング線図上のサイクルは図４に示すものと実質的に同一
であり、したがって、第一吸収器５と第二蒸発器４との
間の熱交換温度差を小さくすることができることが分か
る。

【００３８】

【発明の効果】以上のように本発明によれば、第一吸収
器と第二蒸発器との間の熱交換器温度差を小さくするこ
とができ、この結果、ダブルリフト吸収式ヒートポンプ
の取り出し温度を高くすることができ、また、低温熱源
駆動ダブルリフト吸収冷凍機の駆動熱源を低くすること
ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の吸収式ヒートポンプの一実施例を示す
概略的構成図である。

【図２】図１の吸収式ヒートポンプにおける第二蒸発器
と第一吸収器との間を循環する希溶液の温度と濃度の変
化を示すデューリング線図である。

【図３】本発明の吸収式ヒートポンプの他の実施例を示
す概略的構成図である。

【図４】図１の吸収式ヒートポンプにおける第二蒸発器
と第一吸収器との間を循環する希溶液の温度と濃度の変
化を示すデューリング線図である。

【図５】本発明の吸収式ヒートポンプの更に他の実施例
を示す概略的構成図である。

【図６】図５の吸収式ヒートポンプにおける第二蒸発器
と第一吸収器との間を循環する希溶液の温度と濃度の変
化を示すデューリング線図である。

【図７】本発明の吸収式ヒートポンプの更に他の実施例
を示す概略的構成図である。

【図８】従来のダブルリフト吸収式ヒートポンプの概略
的構成図である。

【図９】従来のダブルリフト吸収式ヒートポンプサイク
ルを単効用と比較して示すデューリング線図である。

【図１０】従来のダブルリフト低温駆動吸収冷凍機サイ
クルを単効用と比較して示すデューリング線図である。

【図１１】従来の吸収式ヒートポンプにおける第二蒸発
器と第一吸収器との間を循環する循環水の温度の変化を
示すデューリング線図である。

【符号の説明】

１ 再生器 ２ 凝縮器 ３ 第二吸収器 ４ 第二蒸発器 ５ 第一吸収器 ６ 第一蒸発器 ７ 高温溶液熱交換器 ８ 低温溶液熱交換器 １２ 蒸発熱入熱用熱交換器 ２０ 希溶液循環配管 ２４ 希溶液循環ポンプ ２５ 冷媒散布装置 ２８ 冷媒循環ポンプ

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 再生器、凝縮器、第一蒸発器、第一吸収
   器、第二蒸発器及び第二吸収器を備えた吸収式ヒートポ
   ンプにおいて、第一吸収器からの希溶液配管が第二蒸発
   器内に配設される熱交換器に接続され、第一吸収器で発
   生した吸収熱を希溶液が循環熱搬送流体として第２蒸発
   器に導入されるようにしたことを特徴とする吸収式ヒー
   トポンプ。
2. 【請求項２】 第一吸収器からの希溶液を第二蒸発器で
   散布するための希溶液散布装置が第二蒸発器に設置され
   ていることを特徴とする請求項１の吸収式ヒートポン
   プ。
3. 【請求項３】 再生器、凝縮器、第一蒸発器、第一吸収
   器、第二蒸発器及び第二吸収器を備えた吸収式ヒートポ
   ンプにおいて、第二蒸発器内の冷媒配管が第一吸収器内
   に配設される熱交換器に接続され、第一吸収器で発生し
   た吸収熱を冷媒配管により循環する冷媒が熱搬送流体と
   して第二蒸発器に導入されるようにしたことを特徴とす
   る吸収式ヒートポンプ。
4. 【請求項４】 第二蒸発器からの冷媒を第一吸収器で散
   布するための冷媒散布装置が第一吸収器に設置されてい
   ことを特徴とする請求項３の吸収式ヒートポンプ。