JPS5974470A - 吸収式ヒ−トポンプ - 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】 （イ）発明の分野 この発明は吸収冷凍ザイクルを利用して冷水と温水とを
同時に供給することができる吸収式ヒートポンプ、特に
、廃熱などの低温度レベルの熱源（以下低温熱源流体と
いう）を利用して高温度レベルの熱流体（以下高温流体
という）と冷水或いは低温度のプライン（以下冷水等と
いう）を同時に得ることができる吸収式ヒートポンプに
関するものである。

（ロ）従来技術 吸収液と冷媒との循環サイクルにおいて、低温熱源流体
を利用して吸収液から冷媒を分離し、吸収液と冷媒との
混合熱を利用して機外に高温流体を取り出すようにした
吸収式ヒートポンプは従来から知られている。又、冷水
等を得るために吸収冷凍サイクルを利用することも広く
実用化されているのであるが、この双方の機能を組み合
わせた吸収式ヒートポンプは未だない。

（ハ）従来技術の問題点 このような低温熱源流体等を用いて高温流体と冷水等と
を同時に取り出し可能な吸収ヒートポンプを得るために
は、高温流体を取り出すための高温側の蒸発器と吸収器
の圧力条件を再生器や凝縮器の圧力条件より高くしなが
ら冷媒と吸収剤との循環を確保する一方、冷水等を取り
出す低温側の蒸発器と吸収器においては、例えば、０℃
に近い温度或いは、それ以下の温度条件下においても吸
収剤の凝固や結晶を生じさせないで冷媒と吸収液との循
環を維持する必要がある。しかし、従来、これを同時的
に解決する試みが成されていなかった。

に）発明の目的 このような点に鑑み成された本発明は、トリフルオロエ
タノール（以下ＴＦＥという）に代表される有機冷媒と
、Ｎ−メチル−２−ピロリドン（以下ＭＰという）等の
有機吸収剤とを特別な吸収冷凍サイクルに循環させるこ
とにより、低温熱源流体を熱源として高温流体と冷水等
を同時的に供給できるようにしたものである。

（ホ）発明の要点 有機系の冷媒と吸収剤との密閉循環サイクルを形成する
再生器、凝縮器、蒸発器、吸収器のうち、蒸発器と吸収
器とはそれぞれ高温蒸発器、低温蒸発器、及び高温吸収
器、低温吸収器の二つの器体から構成し、高温側の蒸発
器と吸収器、低温側の蒸発器と吸収器とは相互に気状冷
媒が流動できるように連通ずると共に、凝縮器から高温
蒸発器に冷媒を供給する管路には冷媒ポンプを、又、再
生器から高温吸収器に吸収液を供給する管路には吸収液
ポンプを配設し、高温吸収器側から高温流体、低温蒸発
器からは冷水等を取り出せるようにしたものである。

（へ）発明の実施例 第１図は、冷媒にＴＦＥ、吸収剤にＭＰを使用した本発
明の吸収式ヒートポンプの一例を示す回路構成図であり
、（１）は加熱装置（２）を有し、冷媒を吸収して冷媒
濃度の増した吸収液（以下濃液という）を加熱沸騰させ
ることにより、この濃液中の冷媒をガス化して分離する
ようにした再生器、（３）は再生器（１）から流入する
冷媒ガスを冷却液化する凝縮器、（層は液体熱交換器（
１））を有し、凝縮器（３）で液化された冷媒を低圧条
件下で気化させることにより熱交換器（６）中の流体の
熱を気化潜熱として器内に取り込むようにした低温蒸発
器、（７）は該低温蒸発器（５）と下方の通路（８）で
連通し、気化した冷媒ガスを吸収させ、低温蒸発器（５
）における冷媒の気化機能が維持できるようにした低温
吸収器であり、該低温吸収器（７）には冷媒を吸収した
際に発生する熱を器外に放出して吸収能力を一定に保つ
ための熱交換器（９）が内蔵されている。又、低温蒸発
器（５）と低温吸収器（力には、それぞれ、冷媒液およ
び吸収液を熱交換器（６）（９）−ヒに散布するための
液分散装置００）（Ｉ　＋）を有しており、低温吸収器
（７）において冷媒を吸収した濃液は、吸収液ポンプ０
２、溶液熱交換器（１３）、管路を経て精留器α滲の充
填材（１５）へ散布され、再生器（１）から分縮器（１
６）に向って上昇する冷媒ガス流中の吸収剤成分を除去
しつつ、再生器（１）へ還流され、再び冷媒分離が行な
われる。

また、０７）は液体熱交換器（Ｉ８）を有し、凝縮器（
３）で液化された冷媒を再生器（１）よりも高い圧力条
件下で気化させ、熱交換器（１８）中の流体の熱を気化
潜熱として器内に取り込むようにした高温蒸発器、α印
は、該高温蒸発器０７）と下方の通路（２０）で連通し
、気化した冷媒ガスを吸収させて高温蒸発器（Ｉ７）に
おける冷媒の気化機能を維持させる高温吸収器である。

この高温吸収器α９）は、冷媒を吸収剤で吸収する際の
吸熱反応熱を利用して内蔵する熱交換器（２１）に流れ
る流体を、冷媒ガスの温度や該吸収器中に散布される吸
収液の温度より高い温度レベルに加熱することかできる
機構を有している。（２２）（２３）は、高温蒸発器０
７）と高温吸収器α９とのそれぞれに内蔵された熱交換
器（＋８Ｘｌに液冷媒及び吸収液を散布＝橿るための液
分散装置であり、冷媒液分散装置（２２１は冷媒、液ポ
ンプ（２４）及び紋り弁（２５）を有する冷媒液管（２
（ｉ）を介：、Ｘ） 尤て凝縮器（３）に、又、吸収液分散装置（２３）は、
吸収液ポンプ（５）、熱交換器（イ）、紋り弁（２９）
を有する吸収液管（３０）を介して再生器（１）に接続
されている。

尚、０１）は凝縮器（３）から低温蒸発器（５）へ液冷
媒を供給する管路Ｏ７に設けた紋り弁、（判は再生器（
１）から低温吸収器（力に稀吸収液を供給する管路（３
４）に設けだ紋り弁、（３つは再生器（１）における濃
液の加熱量を制御する紋り弁である。

このような本発明の吸収式ヒートポンプの回路構成にお
いて、このヒートポンプから冷水と温水とを同時に取り
出す場合、ポンプ０２）（２４）（２７）を運転しつつ
、弁（２５１Ｑ＋１の開度調節によって低温蒸発器（５
）と高温蒸発器（１，７１に供給される冷媒液量を、又
、弁Ｃ！■（３３）の調節によって低温吸収器（７）と
高温吸収器（＋９）とに供給される吸収液量を調整しつ
つ、凝縮器（３）と分縮器（１６）の熱交換器（３Ｇ）
（３７）には冷却水、高温蒸発器０７）と再生器（］）
には熱源となる低温熱源流体を流すとき、低温蒸発器（
５）の熱交換器（６）からは冷水等が、又、高温吸収器
（１■の熱交換器（２Ｉ）からは高温流体が同時的に得
られる。

すなわち、町生器（１）において濃液から分離された冷
媒ガスは、精留器（１４１の中の充填材（１５Ｊ　（１
５’）を通りつつ、該精留器０力中に散布される濃液の
中の一部の冷媒を気化させ、自らは一部凝縮しなから分
縮器（１６）へ流入する。ここで、冷媒ガスと共に流入
する吸収剤成分及び冷媒ガスの一部は凝縮し、還流液と
なって精留器０・１）に散布される。残りの冷媒カスは
、略純粋なＴＦＥ冷媒となり、凝縮器（３）において冷
却され冷媒液となる。冷媒液は凝縮器（３）からは二手
に分かれ、一方は圧力差によって、紋り弁（３１）を経
て低温蒸発器（５）に流入し気化させるため、該蒸発器
に内蔵された熱交換器（６）中を流れる水やプラインは
、冷房用冷水或いは０℃以下のプラインとなって機外に
供給されることとなる。

凝縮器（３）で液化された冷媒液の他方は、冷媒液ポン
プ（２４）によって、紋り弁価）を経て高温蒸発器（１
７）に散布され、該蒸発器に内蔵された熱交換器ｆＩａ
ｌ中を流れる熱源流体から熱を得て、再生器（１）より
高い圧力条件の元、高温条件で気化する。更に、この高
温蒸発器０７）と通路（２（〃で連通ずる高温吸収器（
１特には、再生器（１）にて冷媒成分が低減された稀液
が、紋り弁（２９）を経て、吸収液ポンプ（２７）によ
って散布され、この吸収液によって高温蒸発器（１７）
で気化した高温の冷媒ガスが吸収されるため、該高温吸
収器に内蔵された熱交換器（２Ｉ）からは、冷媒ガスと
吸収液との顕熱に加えて、冷媒の吸収熱によって加熱さ
れた高温流体が取り出せるものである。

尚、高温吸収器０饋において冷媒を吸収した吸収液は、
再生器（＋１との圧力差によって、又、低温吸収器（！
′’ｌ）において冷媒を吸収した吸収液は濃吸収液ポン
プ（１２）によって吸収器（１９）（静’、を流出し、
精留器（１４）の充填材（１５）に散布され、再生器（
１）から上昇する冷媒吸収剤のガス流と対向流で流れ、
一部の冷媒が再蒸発し残部は再生器（１）へ還流される
。

第２図は以上のような吸収式ヒートポンプの運転におい
て、冷媒にＴＦＥ、吸収剤にＭＰを用いた時のデー−リ
ング線図であり、８０’Ｃ乃至１゜０℃の低温熱源流体
を用いて１４０’Ｃ以上の蒸気と、０℃以下のプライン
を同時的に取り出し得ることを示している。このような
温度条件の低温熱源流体は食品工業や化学工業の工場の
プロセス中から高温水、廃熱として多く排出されるもの
であり、このような廃熱を有効に活用するものとして、
本発明は価値の太きいものである。

尚、第１図の吸収式ヒートポンプから冷水或いは低温の
プラインのみを取り出す場合は、ポンプ（２４１（２７
）の運転を停止し、弁（２５１（２９＋を閉止し、熱交
換器０ａｌ（２１）への流体の流通を停止しつつ再生器
（１）、凝縮器（３）、低温側の蒸発器（５）と吸収器
（力とを運転させれば良い。又、この吸収式ヒートポン
プから高温水或いは蒸気のみを取り出すときは、弁Ｃ３
］１（３３）を閉じ、ポンプ０２）を停止し、熱交換器
（６１ｆ９）へのＩ′１１ｒ、体の流通を停止しつつ再
生器（１）、凝縮器（３）、高７Ｍｌ側の蒸発器（１７
）と吸収器０！１とを運転させれば、熱交換器（２１）
から高温水や水蒸気が得られる。

更に又、本発明の吸収式ヒートポンプの冷媒吸収剤には
、上述のＴＦＥ、ＭＰの他に冷媒としては弗素化アルコ
ール、吸収剤としてはＮ−エチル−２−ピロリドン、Ｎ
−プロピル−２−ピロリドン、或いは、Ｎ−ブチル−２
ニピロリドン等のラクタム置換体を用いても同様な吸収
式ヒートポンプの運転が可能である。

（ト）発明の効果 このように、本発明の吸収式ヒートポンプは、再生器、
凝縮器に並列に低温蒸発器、低温吸収器と、高温蒸発器
、高温再生器を配設し、高温蒸発′　器にはポンプによ
って液冷媒を、高温吸収器にはポンプによって吸収液を
供給し、再生器より高い圧力条件と低い圧力条件のもと
で冷媒の気化、吸収作用を行なうようにさせたので、１
００　℃以下の低い温度レベルの廃熱源を利用して１０
０’Ｃ以上の温水或いは水蒸気と、冷水或いは０℃以下
のプラインを同時に或いは個別に、随時切替えて得るこ
とができる。

又、吸収剤と冷媒とに有機系の薬剤を用いることにより
、０℃以下に至るヒートポンプ運転領域においても、吸
収剤の凝固、固体析出、或いは冷媒の凍結の心配のない
吸収式ヒートポンプの運転を維持できるものである。

【図面の簡単な説明】 第１図は本発明による吸収式ヒートポンプの一実施例を
示す冷凍サイクルの回路構成図、第２図は同じく冷媒吸
収剤の一例を示すデー−リング線図である。 （１）・・・再生器、　　（３）・・・凝縮器、　　（
５）・・・低温蒸発器、　　（７）・・・低温吸収器、
　　（８）・・・通路、０７）・・・高温蒸発器、　　
（１１・・・高温吸収器、　　（瀾・・・通路、　　ｅ
４）・・・冷媒ポンプ、　　（２７）・・・吸収液ポン
プ。 出願人　三洋電機株式会社　外１名 代理人　弁理士　　佐　野　靜　夫

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）　　再生器、凝縮器、蒸発器、吸収器等を冷媒管
   及び吸収液管で気密に接続して形成された有機系の冷媒
   と吸収剤との密閉循環サイクルにおいて、上記の蒸発器
   及び吸収器は、夫々低温蒸発器、高温蒸発器、低温吸収
   器、高温吸収器から成り、侃温蒸発器と低温吸収器とが
   相互に、又、高温蒸発器と高温吸収器とが相互に連通ず
   るように形成されると共に、凝縮器から高温蒸発器に冷
   媒を供給する管路には冷媒ポンプを、又、再生器から高
   温吸収器に吸収液を供給する管路には吸収液ポンプを配
   設したことを４徴とする吸収式ヒートポンプ。