JPH0615939B2

JPH0615939B2 - 吸収ヒ−トポンプ装置

Info

Publication number: JPH0615939B2
Application number: JP16538384A
Authority: JP
Inventors: 貴雄田中; 米造井汲
Original assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Current assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Priority date: 1984-08-06
Filing date: 1984-08-06
Publication date: 1994-03-02
Anticipated expiration: 2009-03-02
Also published as: JPS6144262A

Description

【発明の詳細な説明】 (イ) 産業上の利用分野本発明は、化学プラントや工場などから排出される廃蒸
気その他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と同時
に、冷却水や冷却用空気などの冷却流体よりも低温の冷
水その他の被冷却流体を取出す吸収ヒートポンプ装置
（以下、この種の吸収ヒートポンプ装置という）に関す
る。

(ロ) 従来の技術この種の吸収ヒートポンプ装置の従来の技術としては、
特公昭５８−１２５０７号公報や特公昭５８−３０５１
５号公報あるいは特公昭５９−１３６６５号公報などに
みられるように、ハイブリッド型吸収式ヒートポンプが
知られている。そして、これら従来のハイブリッド型吸
収式ヒートポンプにおいては、工場や発電所などから排
出される低温の熱源温水（排温水）の吸収式ヒートポン
プへの供給量を制御して負荷に応じた冷水と高温水とを
取出す手段が採用されている。

(ハ) 発明が解決しようとする問題点これら従来のハイブリッド型吸収式ヒートポンプに採用
されている手段にあっては、冷温水負荷の変化によって
排温水の流量制御が行なわれるため、工場や発電所など
の主となる設備側の稼働に悪影響を及ぼす問題がある。
また、冷水側の負荷が小さくて高温水側の負荷が大きい
場合、高温水側の負荷に対応させて発生器への熱源温水
の供給量を増やす必要があるために、冷水側の負荷以上
に冷凍能力が発揮されることとなって冷水の凍結を引き
起こすおそれがある。逆に、冷水側の負荷が大きくて高
温水側の負荷が小さい場合には高温水側の負荷以上にヒ
ートポンプ能力が発揮されるなど、冷温水負荷に応じた
きめ細かな能力制御を行なうことが困難であるという欠
点をしている。

本発明は、これら問題点に鑑み、主となる設備側の稼働
に悪影響を殆んど及ぼすこともなく、かつ、冷温水負荷
に応じた能力制御の可能なこの種の吸収ヒートポンプ装
置（ハイブリッド型吸収式ヒートポンプ）の提供を目的
としたものである。

(ニ) 問題点を解決するための手段本発明は、この種の吸収ヒートポンプ装置（ハイブリッ
ド型吸収式ヒートポンプ）において、冷水側の負荷に対
する能力制御の手段（第１の手段という）として低温側
の蒸発器内の圧力もしくは冷媒温度あるいはこの蒸発器
出口の冷水温度により低温側の吸収器の冷却水流量を制
御する構成とし、かつ、高温水側の負荷に対する能力制
御の手段（第２の手段という）として凝縮器内の圧力も
しくは冷媒温度あるいは凝縮器出口の冷却水温度により
凝縮器の冷却水流量を制御する構成としたものである。

(ホ) 作用本発明によるこの種の吸収ヒートポンプ装置において
は、第１の手段の作用（働き）として、低温側の吸収器
の冷媒吸収能力を冷水側の負荷にほぼ見合うように制御
でき、かつ、第２の手段の作用として、凝縮器での冷媒
蒸気の凝集量を制御しつつ発生器で濃縮される吸収液の
濃度を調節して高温側の吸収器の冷媒吸収能力を温水側
の負荷にほぼ見合うように調整し得るので、冷温水負荷
に応じた能力制御が可能となる。

また、本発明によるこの種の吸収ヒートポンプ装置にお
いては、排温水の流量を制御することなく装置の能力制
御が可能であるので、主となる設備側の稼働に悪影響を
殆んど及ぼすことなく負荷にほぼ見合う冷温水を安定的
に取出すことが可能となる。

(ヘ) 実施例第１図は本発明によるこの種の吸収ヒートポンプ装置
（ハイブリッド型吸収式ヒートポンプ）の一実施例を示
した概略構成説明図であり、(1)は発生器(2)と凝縮器
(3)から成る発生凝縮段、(4)は発生凝縮段(1)よりも高
温で作動する高温蒸発器(5)と高温吸収器(6)から成る高
温蒸発吸収段、(7)は発生凝縮段(1)よりも低温で作動す
る低温蒸発器(8)と低温吸収器(9)から成る低温蒸発吸収
段、(10)は高温溶液熱交換器、(11)は低温溶液熱交換
器、(12)は凝縮器(3)内の冷媒液を高温蒸発器(5)へ送る
ためのポンプ、(13)は高温蒸発器(5)内の冷媒液をこの
高温蒸発器へ再循環させるためのポンプ、(14)は低温蒸
発器(8)内の冷媒液をこの低温蒸発器へ再循環させるた
めのポンプ、(15)は発生器(2)内の吸収液を高温溶液熱
交換器(10)経由で高温吸収器(6)へ送るためのポンプ、
(16)は低温吸収器(9)内の吸収液を低温溶液熱交換器(1
1)経由で発生器(2)へ送るためのポンプで、これら機器
は冷媒蒸気の流れるダクト(17)、(18)、(19)、冷媒液の
送られる管(20)、(21)、冷媒液の還流する管(22)、(2
3)、冷媒液の流下する管(24)、冷媒液の還流する管(2
5)、(26)、吸収液の送られる管(27)、(28)、吸収液の流
下する管(29)、(30)、吸収液の送られる管(31)、(32)に
より接続されて冷媒〔水〕と吸収液〔臭化リチウム水溶
液〕の循環路を形成している。

(33)は発生器(2)に内蔵した加熱器、(34)は凝縮器(3)に
内蔵した冷却器、(35)は高温蒸発器(5)に内蔵した給熱
器、(36)は低温蒸発器(8)に内蔵した被冷却器、(37)は
高温吸収器(6)に内蔵した被加熱器、(38)は低温吸収器
(9)に内蔵した冷却器である。また、(39)、(40)は化学
プラントや工場などの設備（図示せず）側と加熱器(33)
とを接続した廃蒸気その他の熱源流体の流れる管、(4
1)、(42)は冷却器(34)に接続した冷却水その他の冷却流
体の流れる管、(43)、(44)は上記設備側と給熱器(35)と
を接続した廃蒸気その他の熱源流体の流れる管、(45)、
(46)は冷房用などの負荷側熱交換器（図示せず）と被冷
却器(36)とを接続した冷水その他の被冷却流体の流れる
管、(47)、(48)は負荷側熱交換器（図示せず）と被加熱
器(37)とを接続した高温水その他の被加熱流体の流れる
管であり、(49)、(50)は冷却器(38)に接続した冷却水そ
の他の冷却流体の流れる管である。

(51)、(52)、(53)はそれぞれ発生器(2)、高温吸収器
(6)、低温吸収器(9)の溶液溜め、(54)、(55)、(56)はそ
れぞれ凝縮器(3)、高温蒸発器(5)、低温蒸発器(8)の冷
媒液溜め、(57)、(58)、(59)は吸収液の散布器、(60)、
(61)は冷媒液の散布器、(62)、(63)、(64)はエリミネー
ターであり、(65)は凝縮器(3)の冷媒液溜め(54)に備え
た堰である。

(V)は管(21)に備えた制御弁で、この制御弁の開度が高
温蒸発器(5)の冷媒溜め(55)に備えた液面検出器(S)の信
号により調節されるようになっている。

（Ｖ₁）、（Ｖ₂）はそれぞれ管(42)、(50)に配備した三
方弁で、三方弁（Ｖ₁）を介して冷却流体のバイパス管
（Ｂ₁）が管(41)と管(42)とに接続され、また、三方弁
（Ｖ₂）を介して冷却流体のバイパス管（Ｂ₂）が管(49)
と管(50)とに接続されている。そして、三方弁（Ｖ₁）
の開度が、凝縮器(3)内の圧力を感知する検出器（Ｓ₁）
もしくは冷媒液溜め(54)の冷媒液温を感知する検出器
（Ｓ₂）または冷却器(34)出口側の冷却流体の温度を感
知する検出器（Ｓ₃）の信号により、制御されて、冷却
器(34)内を流れる冷却流体の流量が調節されるようにな
っている。また、三方弁（Ｖ₂）の開度が、低温蒸発器
(8)内の圧力を感知する検出器（Ｓ₄）もしくは冷媒液溜
め(56)の冷媒液温を感知する検出器（Ｓ₅）または被冷
却器(36)出口側の被冷却流体の温度を感知する検出器
（Ｓ₆）の信号により、制御されて、冷却器(38)内を流
れる冷却流体の流量が調節される。

次に、このように構成された吸収ヒートポンプ装置（以
下、本機という）の能力制御の動作を簡単に説明する。
なお、熱源流体には化学プラントその設備から排出され
る廃蒸気が用いられ、また、冷却流体、被加熱流体、被
冷却流体にはそれぞれ冷却水、高温水、冷水が用いられ
ているものとする。

今、例えば冷水負荷が減少した場合、検出器（Ｓ₆）の
信号により三方弁（Ｖ₂）の開度が制御されて冷却器(3
8)を流れる冷却水の流量が減じられる。その結果、冷却
器(38)に散布された吸収液の温度が上昇し、その分この
吸収液の冷媒吸収能力が低下する。このように、冷水負
荷の変化した分だけ低温吸収器(9)の吸収能力を変化さ
せることにより、低温蒸発器(8)の蒸発能力すなわち冷
凍能力がほぼ負荷に見合うように調整されることにな
る。また、冷水負荷が変化すると、負荷側熱交換器から
蒸発器側に流入する冷水の温度が変化するので、これに
伴なって被冷却器(36)に散布された冷媒液の温度および
その飽和蒸気圧が変化する。それ故、検出器（Ｓ₆）の
信号に代えて検出器（Ｓ₄）または検出器（Ｓ₅）の信号
により三方弁（Ｖ₂）を制御し、冷凍能力を調整するこ
ともできる。

また、例えば温水負荷が増大した場合、負荷側から高温
吸収器(6)側へ戻る温水の温度が低くなり、被加熱器(3
7)に散布された吸収液の温度も低くなってその冷媒吸収
能力もやゝ大きくなる。しかし、高温吸収器(6)から発
生器(2)へ流下する吸収液の濃度は温水負荷の増大する
以前のそれよりも低下し、発生器(2)への廃蒸気の供給
量を増やさなければ発生器(2)から高温吸収器(6)へ送ら
れる吸収液の濃度が低くなり、その冷媒吸収能力が低下
する。このため、負荷に見合う冷媒吸収能力が保たれな
くなる。

一方、発生器(2)内の吸収液の濃度が低くなり、その飽
和蒸気圧が高くなると、凝縮器(3)への冷却水流量を増
加しなければこの凝縮器内の蒸気圧および飽和温度〔冷
媒温度〕も高くなり、凝縮器(3)出口側の冷却水温が高
くなる。

それ故、検出器（Ｓ₁）もしくは検出器（Ｓ₂）または検
出器（Ｓ₃）の信号で三方弁（Ｖ₁）を制御して冷却器(3
4)の冷却水量を増加させ、凝縮器(3)での冷媒の凝縮量
を増やして発生器(2)内の吸収液の濃度を高めることに
より、高温吸収器(6)の吸収能力を大きくして負荷にほ
ぼ見合うヒートポンプ能力を発揮させることが可能とな
る。また、逆に温水負荷が減少した場合には、冷却器(3
4)内の冷却水流量を減少させて本機のヒートポンプ能力
をほぼ負荷に見合うよう調整することが可能である。

なお、図示していないが、管(48)に温度検出器を備え、
この温度検出器の信号で三方弁（Ｖ₁）を制御して本機
のヒートポンプ能力を温水負荷に見合うよう調整するこ
とも可能である。

なおまた、第２図は本発明によるこの種の吸収ヒートポ
ンプ装置の他の実施例を示した概略構成説明図で、第１
図に示した構成機器と同様のものには同一の符号を付し
ている。第２図の実施例では、吸収液が発生器(2)から
低温吸収器(9)へ流下し、更に高温吸収器(6)へ送られ、
再び発生器(2)へ流下して戻るように吸収液の循環路が
形成されている。この実施例においても、温水負荷が変
化した場合、凝縮器(3)内の圧力、冷媒温度あるいは冷
却器(34)内の冷却水温が変化するので、検出器
（Ｓ₁）、（Ｓ₂）あるいは検出器（Ｓ₃）の信号で三方
弁（Ｖ₁）を制御することにより、ヒートポンプ能力を
調整できる。

このように、本発明によるこの種の吸収ヒートポンプ装
置においては、吸収液の温度や濃度を調整しつつ高温吸
収器(6)、低温吸収器(9)のそれぞれの吸収能力をコント
ロールしてそれぞれの負荷にほぼ見合う能力制御がで
き、併せて冷水の冷え過ぎによる凍結や吸収液の過度の
濃縮による結晶などを防止しつつ安全に冷温水を取出す
ことができる。

また、廃蒸気の流量を制御せずに能力制御が可能である
ので、主となる設備側の稼働にも悪影響をほとんど及ぼ
さない。

(ト) 発明の効果以上のように、本発明は、この種の吸収ヒートポンプ装
置（ハイブリッド型吸収式ヒートポンプ）において、低
温吸収器への冷却流体の供給量と凝縮器への冷却流体の
供給量を制御することにより、低温吸収器と高温吸収器
の吸収能力がそれぞれの負荷にほぼ見合うよう調整され
る効果を奏する。それ故、本発明によるこの種の吸収ヒ
ートポンプ装置においては、発生器や高温蒸発器への熱
源流体（廃蒸気や排温水など）の供給量を制御していた
従来のこの種の吸収ヒートポンプ装置にくらべ、主とな
る設備（熱源側の設備）の稼働状態に悪影響を殆んど及
ぼさないで負荷にほぼ対応する能力制御が可能となり、
安全かつ安定的に冷水その他の被冷却流体と高温水その
他の被加熱流体とをそれぞれの負荷にほぼ見合うよう取
出すことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明によるこの種の吸収ヒートポンプ装置の
一実施例を示す概略構成説明図、第２図は本発明による
この種の吸収ヒートポンプ装置の他の実施例を示す概略
構成説明図である。 (1)……発生凝縮段、(2)……発生器、(3)……凝縮器、
(4)……高温蒸発吸収段、(5)……高温蒸発器、(6)……
高温吸収器、(7)……低温蒸発吸収段、(8)……低温蒸発
器、(9)……低温吸収器、(33)……加熱器、(34)……冷
却器、(35)……給熱器、(36)……被冷却器、(37)……被
加熱器、(38)……冷却器、(41)、(42)、(49)、(50)……
管、（Ｂ₁）、(B₂)……バイパス管、(S₁)、(S₂)、(S₃)、(S
₄)、(S₅)、(S₆)……検出器、(V₁)、(V₂)……三方弁。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】高温で作動する高温蒸発器と高温吸収器よ
り成る高温蒸発吸収段、低温で作動する低温蒸発器と低
温吸収器より成る低温蒸発吸収段、これら蒸発吸収段の
作動温度の間の温度で作動する発生器と凝縮器より成る
発生凝縮段および溶液熱交換器を配管接続して高温吸収
器から廃蒸気その他の熱源流体よりも高温の温水その他
の被加熱流体を得ると共に低温蒸発器から冷水その他の
被冷却流体を得るように冷媒および吸収液の循環路が形
成され、かつ、凝縮器内の圧力もしくは冷媒の温度ある
いは凝縮器から流出する冷却水その他の冷却流体の温度
を感知する検出器の信号により凝縮器に流入する冷却流
体の流量を調節する機構と、低温蒸発器内の圧力もしく
は冷媒の温度あるいは低温蒸発器から流出する被冷却流
体の温度を感知する検出器の信号により低温吸収器に流
入する冷却水その他の冷却流体の流量を調節する機構と
が備えられていることを特徴とした吸収ヒートポンプ装
置。