JPS5913666B2 - ヒ−トポンプシステム - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はヒートポンプシステムに関する。

一般に例えば圧縮式ヒートポンプと吸収式ヒートポンプ
からなる複合ヒートポンプシステムにおいて、利用プラ
ントの要求する温度レベルが高くなるとシステムそのも
のが成立しなくなる。

本発明はこれを解決できるヒートポンプシステムを提供
するもので、以下本発明の一実施例を図面に基づいて説
明する。

第１図は複合ヒートポンプシステムを示し、１は比較的
低湿の熱源３から中湿度の熱源を得るための圧縮式ヒー
トポンプ、２は圧縮式ヒートポンプ１により供給された
中湿度の熱源から高温度の熱源を得るための吸収式ヒー
トポンプであり、圧縮式ヒートポンプ１は蒸発器４、圧
縮機５、駆動モータ６、膨張弁７等からなり、吸収式ヒ
ートポンプは吸収冷媒蒸発器８、再生器９、発生器（吸
収器）１０、凝縮器１１等からなっている。

圧縮式ヒートポンプ１において、蒸発器４で比較的低温
の熱源３と熱交換した冷媒蒸気は冷媒循環回路１２を通
り、駆動モータ６により駆動される圧縮機５により圧縮
されて中湿度の熱を発生せしめ、この中湿度の熱源によ
り、吸収式ヒートポンプ２の吸収冷媒蒸発器８で吸収冷
媒を蒸発せしめ、その後圧縮式ヒートポンプ１の前記冷
媒蒸気は凝縮された後膨張弁７を通って再び蒸発器４内
に蒸発せしめられる。

吸収式ヒートポンプ２の吸収冷媒蒸発器８で蒸発せしめ
られた吸収冷媒蒸気は気水分離器１３を通して同じタン
ク内の発生器（吸収器）１０に到り、濃縮吸収液に吸収
されて高温度の熱を発生せしめ、核熱は高温水回路１４
を通して利用プラント１５に送られる。

一方吸収冷媒蒸気を吸収した吸収液は希薄吸収液となっ
て希薄吸収液回路１６を移動し、熱回収器１Ｔを介して
濃縮吸収液供給回路１８の濃縮吸収液に与熱するととも
に再生器９に送られる。

該再生器９において希薄吸収液は低温熱源流体回路１９
を通して供給される比較的低温の熱源３からの流体によ
り加熱され、吸収冷媒を蒸発して濃縮される。

蒸発せしめられた吸収冷媒蒸気は気水分離器２０を通し
て同じタンク内の凝縮器１１に到り、クーリングタワー
２１からの冷却液により凝縮され、吸収冷媒供給回路２
２を通して吸収冷媒蒸発器８に循環供給される。

また濃縮吸収液は濃縮吸収液供給回路１８を通り、熱回
収器１７で与熱された後高温となって発生器１０に循環
供給される。

ここで２３〜２７はポンプである。次に吸収式ヒートポ
ンプ２サイクルを示すと第２図のようになる。

すなわち希薄吸収液は熱回収器１７によって温度がｔｅ
”から低下し、再生器９で濃縮され、再生器９出口では
ｔｅｌに上昇し、この濃縮吸収液は熱回収器１７によっ
てｔｅ’以上に高められ、発生器１０に入る。

また濃度について考えると、希薄吸収液は再生器９内で
Ｘ２−Ｘｌに上り、濃縮吸収液は発生器１０内でＸｌ−
Ｘ２に下る。

このように再生器９において希薄吸収液を比較的低温の
熱源３からの流体によって加熱するが、再生器９出口に
おける濃縮吸収液の温度ｔｅｌは該比較的低温の熱源３
の温度以上とはならないことから、このような条件では
利用プラント１５の要求する温度より高温であるべき濃
縮吸収液の濃度Ｘ１に対応した発生器１０の温度ｔｅ２
を得ることができない。

特にフロン系冷媒を圧縮式ヒートポンプ１の冷媒として
用いると、フロンの熱安定性の制限から吸収冷媒蒸発器
８における蒸発温度ｔｓｅが抑えられることになり、従
って吸収液濃度Ｘ１を大きくするのでなければ、利用プ
ラント１５の温度を高められないことになる。

第１図に示される２８は本発明が特徴とする低温熱源予
熱器で、圧縮式ヒートポンプ１の冷媒循環回路１２の膨
張弁７の入口部分と比較的低温の熱源３から再生器９に
流体を供給する低温熱源流体回路１９の往路部分との間
に介装され、再生器９における希薄吸収液に対する加熱
流度を高めている。

これにより再生器９出口の濃縮吸収液温度を高めること
ができ、濃度Ｘ１をさらに大きくでき、従って発生器１
０人口の吸収液温度を高めることが可能となり、利用プ
ラント１５の要求する高温度の発生熱が得られることに
なる。

さらに吸収式ヒートポンプ２サイクルの濃縮吸収液側の
濃度Ｘ１を高め、それが発生器１０での昇温幅を増大さ
せることになるから、逆に圧縮式ヒートポンプ１の冷媒
の凝縮温度を低くでき、従って圧縮式ヒートポンプ１の
成績係数を犬にできる。

また前記低温熱源予熱器２８により、再生器９における
伝熱面積の低減が期待できると同時に、発生器１０にお
ける伝熱面積の低減も期待できる。

次に具体的な実施例について説明する。

圧縮式ヒートポンプ１の冷媒としてフロン１１４（商品
名）、圧縮機５としてスクリュー圧縮機、吸収式ヒート
ポンプ２の作動媒体としてＬｉＢｒ−水系を用い、蒸発
器４におけるフロン１１４の蒸発温度を４９℃とし、利
用プラント１５に送る高温水の温度を１３５℃として、
システムの成績係数と総伝熱面積について熱量単価最小
の条件に対する試算を行なった。

この時低温熱源予熱器２８におけるフロン１１４の過冷
却度が１０℃、２５℃。

３５℃の場合、成績係数は、低温熱源予熱器２８のない
場合に比べ、それぞれ４％、１０％、１６係大きくなり
、また総伝熱面積は、低温熱源予熱器２８のない場合に
比べ、２％、１０％、１３％も少なくなった。

また２９は圧縮式ヒートポンプ１の吸収冷媒蒸発器出口
側の冷媒循環回路部分と吸収式ヒートポンプ２の吸収冷
媒供給回路部分との間に介装された吸収冷媒予熱器であ
り、いまこの吸収冷媒予熱器２９がない場合は、圧縮式
ヒートポンプ１の冷媒が吸収冷媒蒸発器８で熱を放出し
て凝縮するさいの凝縮潜熱のみを利用していることにな
り、凝縮液の有する顕熱は利用されていない。

そこで、圧縮式ヒートポンプ１の冷媒凝縮液の顕熱利用
のために、吸収冷媒予熱器２９を設けて、圧縮式ヒート
ポンプ１の冷媒凝縮液を過冷却すると同時に吸収冷媒蒸
発器８に供給される吸収冷媒を加熱昇温する。

このように吸収冷媒予熱器２９を設けると、吸収式ヒー
トポンプ２の吸収冷媒が得る熱量ＱＥは、圧縮式ヒート
ポンプ１の冷媒の凝縮潜熱と過冷却熱量の和になり、Ｑ
Ｅの値が凝縮潜熱のみの場合よりも大きくなるので、成
績係数ηＣが犬になる。

このとき吸収式ヒートポンプ２の成績係数ηａは熱平衡
上はとんど変らないので、全体の成績係数ηＴ−ηＣ・
ηａは犬になり、熱経済上有利である。

また３０は圧縮式ヒートポンプ１の系内において膨張弁
７人口側と蒸発器４出口側の回路部分間に介装された液
ガス熱交換器である。

第３図は別の実施例を示し、希薄吸収液は再生器３９に
おいて圧縮機５出口の冷媒蒸気の一部により加熱さ札熱
量的に足りない分を低温熱源流体回路１９を通して供給
される比較的低温の熱源３からの流体により補われてい
る。

この場合、圧縮機５から出た冷媒蒸気の残りは、吸収冷
媒蒸発器８を経て、途中で前記再生器３９の加熱に供し
た冷媒蒸気と合流した後に、吸収冷媒予熱器２９に至る
よう構成されている。

そして、低温熱源予熱器２８は吸収冷媒予熱器２９を出
た後の膨張弁７に至るまでの冷媒循環回路１２と再生器
３９の出口側における低温熱源流体回路１９の往路部と
の間に介装される。

第４図はさらに別の実施例を示し、吸収冷媒蒸発器８に
おいて凝縮した冷媒はその顕熱を利用するために直接シ
リーズに再生器３９に供給され、希薄吸収式は該再生器
３９において吸収冷媒蒸発器８からシリーズに供給され
た前記凝縮冷媒の顕熱により加熱されている。

この場合低温熱源予熱器２８および吸収冷媒予熱器２９
ならびに液ガス熱交換器３０は再生器３９の出口側にお
いてそれぞれ低温熱源流体回路１９の往路部分および吸
収冷媒供給回路２２部分ならびに蒸発器４出口側の回路
部分に介装される。

第１図、第３図および第４図において、２８゜２９．３
０の配置関係はこれに限られるものではなく、その順序
を変えてもよいことは勿論である。

また低温熱源予熱器２８は単独で用いられてもよく、吸
収冷媒予熱器２９と併合してユニット内に組込まれて用
いられてもよい。

なお本実施例では、ヒートポンプシステムは圧縮式ヒー
トポンプと吸収式ヒートポンプとを組合せた複合ヒート
ポンプシステムを用いたが、前段の圧縮式ヒートポンプ
の代りに吸収式ヒートポンプを使用して多段ヒートポン
プシステムとしてもよい。

以上本発明によれば、利用プラントの要求するさらに高
い温度レベルにも対処できるものであり、また利用プラ
ントが高い温度レベルを要求しない場合成績係数を向上
できるとともに総伝熱面積を低減でき、装置全体のコン
パクト化に著しい効果を有するものである。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明の一実施例を示し、第１図は複合ヒートポ
ンプシステムに実施する場合の概略構成図、第２図は吸
収式ヒートポンプサイクルを表わす説明図、第３図およ
び第４図は別の実施例を示す概略構成図である。 １・・・・・・圧縮式ヒートポンプ、２・・・・・・吸
収式ヒートポンプ、３・・・・・・比較的低温の熱源、
４・・・・・・蒸発器、５・・・・・・圧縮機、７・・
・・・・膨張弁、８・・・・・・吸収冷媒蒸発器、９・
・・・・・再生器、１０・・・・・・発生器（吸収器）
、１１・・・・・・凝縮機、１２・・・・・・冷媒循環
回路、１５・・・・・・利用プラント、１７・・・・・
・熱回収器、１９・・・・・・低温熱源流体回路、２８
・・・・・・低温熱源予熱器。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 比較的低温の熱源と熱交換した冷媒蒸気を圧縮して
   中湿度の熱を発生せしめる圧縮式ヒートポンプと、該圧
   縮式ヒートポンプから供給された熱により吸収冷媒の蒸
   発を、また前記圧縮式ヒートポンプと熱交換する前記比
   較的低湿の熱源により吸収液の濃縮をそれぞれ行なわし
   め、前記蒸発せしめられた吸収冷媒蒸気を前記濃縮され
   た吸収液に吸収させて高温度の熱を発生させる吸収式ビ
   ートポンプとを有するヒートポンプシステムにおいて、
   前記吸収式ヒートポンプの再生器を加熱して吸収液の濃
   縮を行なわしめる前記比較的低温の熱源からの流体を前
   記圧縮式ヒートポンプからの中湿度の熱源により加熱す
   る低温熱源予熱器、該低温熱源予熱器を圧縮式ヒートポ
   ンプの圧縮機から出た冷媒循環回路中の膨張弁の入口部
   分の回路と、吸収式ヒートポンプの再生器の出口側にお
   ける低温熱源流体回路中の往路部分の回路との間に介装
   したことを特徴とするヒートポンプシステム。