JPS6033463A - 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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、吸収式ヒートポンプ、特に高温の温水を得る
ことのできるように改良された吸収式ヒートポンプに関
するものである。

〔技術的背景〕

吸収式ヒートポンプには、単効用吸収式ヒートポンプと
二重効用吸収式ヒートポンプの二種類が知られている。

単効用式ヒートポンプは、外部からの熱によυ再生器中
において吸収溶液から冷媒を蒸発分離させると共に吸収
溶液を濃縮し、つぎに吸収器内において、該濃縮された
吸収溶液に冷媒を吸収させ、この際発生する熱及び前記
の再生器中で生成した冷媒蒸気の保有する熱で温水を加
温するように構成されている。

一方二重効用吸収式ヒートポンプは、外部からの熱によ
り高温再生器中において吸収溶液から冷媒を蒸発分離さ
せると共に吸収溶液を濃縮し、更に低温再生器中でこの
際分離された冷媒蒸気により吸収溶液を加熱し吸収溶液
から冷媒を蒸発分離させると共に吸収溶液を濃縮し、つ
ぎに吸収器内において凝縮された溶液に蒸発器からの冷
媒を吸収させ、その際発生する吸収熱及び前記低温再生
器中で生成した冷媒蒸気の保有する熱及び高温発生器で
生成され低温再生器中で吸収溶液を加熱した蒸気の餘熱
により温水を加温するように構成されている。

従来用いられている二重効用晒収式ヒートポンプの吸胛
ヒートポンプサイクルの１例を第１図に徒いて説明する
。

第１図において、ＡＩ：１吸収器、Ｅけ蒸発器、ＨＧ　
ｄｉ儲温再再生、ＬＧ　は低温再生器、Ｃは凝縮器、Ｓ
Ｐ　は溶液ポンプ、ＲＰ　け冷媒ポンプ、ＨＸ　は高温
熱交換器、■、Ｘ　は低温熱交候器を示し１．２，３．
４は稀溶液を吸収器から高温再生器あるいは低温再生器
へ循環する為のパイプ、５．６，７，８，９．１０は濃
溶液を各再生器から吸収器へ循環する為のパイプ、１１
，１２゜１３は温水用パイプ、１４は高温再生器への熱
源供給用パイプ、１５は低熱源供給用パイプ、１６は蒸
発器における冷媒循環用パイプ、１７は凝縮器で生成し
た冷媒を蒸発器へ導く為のパイプ、１８は高温発生器で
生成した冷媒蒸気を低温発生器に導く為のパイプ、１９
は低温発生器中の吸収溶液を加熱した後の高温発生器か
らの冷媒を凝縮器に導く為のパイプを示す。

図面について説明すると、吸収器中Ａ中で蒸発器Ｅから
の冷媒蒸気を吸収して稀薄となった稀溶液は溶液ポンプ
８Ｐ　によりパイプ１を経て引き出され、パイプ２及び
３を経て高温再生器ＨＧ　に循環され、又稀溶液の一部
はパイプ２から４を経て低温再生器ＬＧ　に循環される
。高温再生器に導入された稀溶液は高温再生器ＨＧ　中
でパイプ１４を経て供給さｉする外部からの熱源により
加熱され、冷媒を蒸気として分離すると共に濃縮され、
濃縮された吸収溶液はパイプ５から引出され高温熱交換
器ＨＸ　管７を経て、低温再生器ＬＧ　から管９により
引出される濃吸収溶液と一緒に管８により吸収器に循環
される。

一方管４を経て低温再生器に導入された稀溶液は、低温
再生器中において、高温再生器から管１８を経て低温再
生器中に導かれる冷媒蒸気と熱交換により加熱され、冷
媒蒸気を分離すると共に濃縮され、ついで管９から引出
され、低温熱交換器ＬＸ、管１０を経て、管７からの濃
溶液と一緒に吸収器に循環される。捷だ高温再生器から
管１８で引出され、低温発生器ＬＧ　中で稀溶液に熱を
与え冷却さｔｌだ蒸気は冷１ｊＩ水となり管１９を経て
凝縮器に循環される。

他方温水は、渇水用パイプ１１から先づ吸収器中のパイ
プに導入され、吸収器中において濃吸収溶液が蒸発器か
らの冷媒蒸気を吸収する際の吸収熱により加熱され、つ
いで管１２により凝縮器Ｃ中に導かれ、凝縮器中の管の
中を流れる間に、低温再生器中で発生した冷媒蒸気と熱
交換により更に加熱され管１５を経て吸収式ヒートポン
プから排出されると共に、凝縮器中において、前記冷媒
蒸気を凝縮させる。この凝縮器中で凝縮した冷媒液は管
１７を経て蒸発器中に循環される。

単効用吸収式ヒートポンプにおいては、再生器で発生し
た高温の冷媒蒸気を凝縮器中で温水と熱交換して温水を
加温すると共に冷媒蒸気を凝縮させ、生成した凝縮冷媒
液を蒸発器に循環させるが、二重効用吸収式ヒートポン
プにおいては、前に説明したように、再生器を高温再生
器と低温再生器の２つに分け、高温再生器で外部からの
熱源により稀吸収溶液から分離された冷媒蒸気を使って
低温再生器において吸収溶液を加熱して冷媒蒸気を分離
することにより吸収溶液を濃縮する為の熱源として利用
する為に、単効用吸収式ヒートポンプに比シフ、装置全
体としての成績係数は漬れているが、温水を加温すべき
冷媒蒸気の凝縮熱の一部が低温再生器中において吸収溶
液の加温に使用されているので、その残熱をもって温水
を加熱することになる。

そして外部の熱源により吸収溶液を加熱する再生器（二
車効用吸収式ヒートポンプの場合には高温再生器）は、
その内圧を大気圧以下に保つことになっているので取り
出される温水の温度は単効用吸収式ヒートポンプから取
り出される温水の温度よりも低いことになる。

この様に、単効用吸収式ヒートポンプは高温水を得るこ
とが出来るが成績係数が悲く、二重効用吸収式ヒートポ
ンプは成績係数は高いが、高温度の温水は得られないと
いう一長一短があった。

〔発明の目的〕

本発明は、二重効用吸収式ヒートポンプにおいて、温水
加温用凝縮器を付加した、必要に応じ高温の温水を得る
ことの出来る二重効用吸収式ヒートポンプを提供するこ
とを目的とする。

し発明の構成〕 本発明は、蒸発器、吸収器、凝縮器、高温再生器、低温
再生器、高温熱交換器、低温熱交換器、ポンプ及びそれ
らを接続する配管よりなる吸収式ヒートポンプにおいて
、凝縮器及び／又は吸収器にてヒートアップされた温水
を、更に付加した１又は２以上の温水加温用凝縮器中に
導くように配管すると共に、高温再生器で発生する冷媒
蒸気の一部又は全部を該温水加温用凝縮器中へ導き、該
温水加温用凝縮器中で、凝縮器及び／又は吸収器にてヒ
ートアップされた温水を高温再生器からの冷媒蒸気と熱
交換させて更に加温し、かつ、温水加温用凝縮器中で生
成した凝縮冷媒水を凝縮器へ導くように構成してなる吸
収式ヒートポンプである。

従来、二重効用吸収式ヒートポンプにおいては、高温再
生器で分離された冷媒蒸気は全て低温再生器の熱源とし
て利用していだが、本発明では新だに温水加温用凝縮器
を設け、温水を凝縮器及び／又を、１吸収器中で加温し
だ後更に該温水加温用凝縮器に導入し、一方高温再生器
中で分離された高温の冷媒蒸気の一部を該温水加温用凝
縮器に導き、温水と熱交換させることにより従来の二重
効用吸収式ヒートポンプでは得られなかった冒温水を得
ることができる。

次に第２図、第５図及び第４図に基いて本発明を更に詳
しく説明する。

先づ第２図において、Ａ、Ｅ、ＨＧ、ＬＧ、Ｏ。

ＳＰ　、　ＲＰ　、　ＨＸ　、　ＬＸ　及び符号１〜１
９は第１図と同じ意味を有しＯＨは温水加温用凝縮器を
示し、また２０は高温再生器から冷媒蒸気を温水加温用
凝縮器へ導入する為のパイプ、２１け温水加温用凝縮器
中で生成した凝縮冷媒液を凝縮器へ導く為のバイブ、２
２は加温された温水の出口バイブ、２３は温度検出器２
４はバルブ制御機構、２５はバイブ２０上に設けられた
冷媒蒸気流量調節バルブを示す。

第２図に示される本発明の二重効用吸収式ヒートポンプ
は、温水加温用凝縮器ＯＨが付加された点並びにこれに
伴なう配管等を設けた点を除いては、第１図に示した二
重効用吸収式ヒートポンプと同じである。

第２図に基いて本発明の１実施例を説明すると、温水は
先づ督１１を経て吸収器Ａに導かれ、吸収器の中で加温
されついで管１２により凝縮器中Ｃに導かれ、低温発生
器ＬＧ　で生成した冷媒蒸気及び管１８及び１９を経て
高圧発生器ＨＧから凝縮器中Ｃに導入された蒸気により
、史に加温された後管１３を経て本発明において付加さ
れた温水加温用凝縮器ＯＨに導かれて更に加温され、高
温の温水として管２２から排出される。温水加温用凝縮
器中において温水を更に加温する為の熱源としては、高
温再生器中で生成する高温の冷媒蒸気が使用される。即
ち高温再生器ＨＧ　で生成した蒸気の一部は通常の二重
効用吸収式ヒートポンプと同様に管１８を経て低温再生
器ＬＧ　に導かれ吸収溶液を濃縮する為の熱源として用
いられるが、他の一部は管２０により渇水加温用凝縮器
ＯＨに導かれ該凝縮器ＯＨ中でその熱を温水に与えると
共に冷媒蒸気は凝縮し、該凝縮した冷媒液は管２１によ
り凝縮器Ｃに循環される。このように構成することによ
り、特に高温の温水が必要となったとき吸収器Ａ及び凝
縮器Ｃでの加温の不足分を高温再生器ＨＧ　からの高温
の冷媒蒸気で直接補うことが出来る。従って、従来の二
重効用吸収式ヒートポンプでは６０上程度の温水しか得
られなかったが、本発明においては９０上程度までの温
水を得ることが可能となる。

以上の説明においては、高温再生器ＨＧ　で生成する冷
媒蒸気の一部を温水加温用凝縮器ＯＨに導く旨説明した
が、冷媒蒸気の一部ではなく、全ての冷媒蒸気をパイプ
２０を経て温水加温用凝縮器に導いてもよい。この場合
、低温再生器ＬＧ　中で吸収溶液を加熱濃縮する為の冷
媒蒸気は使用されないこととなるので、と−トポンプの
運転は単効用的となる。まだ温水の流れに関して本実施
例においては吸収器Ａから凝縮器Ｃを経て加温用凝縮器
ＯＨの順に通水されているが、例えば管１５から蒸発器
に導かれる低熱源の温度が高い場合など凝縮器Ｃから吸
収器Ａを経て加温用凝縮器ＯＨの順序で通水するように
してもよい。このように温水を先づ凝縮器に通ずる場合
、凝縮器Ｃ内の圧力が低下し、これに伴って高温再生器
ＨＧ　内の圧力も低くすることができるので好ましい。

本実施例においては、パイプ２０を経て高温再生器１（
Ｇ　から温水加温用凝縮器ＯＨに導かれる冷媒蒸気の量
は温水の出口温度に基いて制御するように構成されてい
る。即ち温水の出口に設けられた温度検出器２３により
温水の出口温度を検出し該温度信号を制御機構２４に伝
達し、検出された温度に応じてパイプ２０上に設けられ
だ冷媒蒸気流量制御バルブ２５を開又は閉の方向に制御
する。即ち例えば温水の出口温度が所定の温度より低い
場合には、冷媒蒸気原着制御パルプ２５を開いて温水加
温用凝縮器ＯＨに導入される冷媒蒸気が多くなるように
制御するものである。

つぎに、第５図に基いて本発明の他の実施例を説明する
。

第３図に示した実施例は、第２図に示した本発明の二重
効用吸収式ヒートポンプに更に加熱器を付加した以外は
、第２図に示したものと同じであり、第６図においては
、説明上必要な配管のみを示し他は省略した。第３図に
おいて、Ａ　、　Ｋ　、　ＨＧ、ＬＧ、Ｏ、ＯＨ及び符
号１１　、１２゜１５．１４．１Ｂ、１９，２０，２１
，２２゜２４．２５は第２図と同じ意味を有し、Ｈは加
熱器、２６はｉ妬温再生器ＨＧ　から排出された熱量を
加熱器Ｈに導く為のパイプ、２７は温水の加熱器出口温
反検出器を示す。

本実施例においては、温水加温用凝縮器からパイプ２２
により得られた温水を更に加熱器Ｈに導入し、パイプ２
６から加熱器Ｈに導かれる高温再生器ＨＧ　に導入され
た外部加熱源の餘剰熱により前記温水を更に加熱するも
のである。

高温再生６Ｉ（Ｇ　中で吸収茫液を加熱する為に導入さ
れる外部熱源例えば蒸気は一般に可成の熱量を保有した
ま＼高温で排出されることが多いが、この実施例におい
ては、高温再生器から排出されるこの高温の蒸気を有効
に利用して高温の温水を得ることを目的とｌ−だもので
、この方式によるときけ、加熱器出口における温水の温
度を温度検知機２７により検知し、この温度信号を制御
機構２４に伝達し、その温度信号に対応１〜て、高温再
生器ＨＧ　から温水加温用凝縮器に導入される蒸気の量
をバルブ２５により制御することにより熱エネルギーを
有効に利用することが可能となる。この実施例において
は、加熱器Ｈを凝縮器Ｃの温水出口側パイプ２２上に設
けｌｃ例を示したが、加熱器Ｈは凝縮器Ｃへの温水の入
口側パイプ１３上に設けてもよい。

つぎに、本発明の温水加温用凝縮器を付加した二重効用
吸収式ヒートポンプを制御する方法として色々な制御方
法があるが、この制御方法について第４図に塙いて説明
する。

第４図において、Ａ　、　Ｂ　、　ＨＧ、ＬＧ、Ｏ、Ｃ
１ｌ。

及び符号１１　、１２　、１５　、１４　、１８　、１
９゜２０．２１，２２，２３，２４．２５は第２図と同
じ意味を有し、２８，２９，３０．５１は夫々冷媒蒸気
又は冷媒液の流量制御パルプを、３２は高温再生器への
熱源原級制御パルプを示す。

本発明における温水の温度を制御する方式としては次の
（ａ）〜（ｆ）に示す制御方式があり、これらの制御方
式を単独であるいはその２以上の制御方式を組合わせて
制御を行えばよい。

（ａ）　第２図に示した実施例においても述べたように
温水加温用凝縮器ＯＨの温水温度に基いて高温再生器か
らパイプ２０を経て温水加温用凝縮器に導入される蒸気
の譬を冷媒流量制御パルプ２５により制御する方法。

（ｂ）　温水加温用凝縮器ＯＨの温水温度に基いて温水
加温用凝縮器ＯＨから凝縮器Ｃへ送る凝縮冷媒液の量を
調節することにより温水の温度を制御する方法。

この方法においては、例えば温水出口温度を温度検知器
２５により検知し、温水の温度が所定の温度より低い場
合にはその温度信号を伝達された制御機構２４により、
温水加温用凝縮器ＯＨから凝縮器Ｃ−＼凝縮冷媒液を送
ることによ如温水加温用凝縮器ＣＨ中の凝縮冷媒液の液
面を低下させ、該凝縮器ＯＨ中の温水パイプと冷媒蒸気
との接触触面積を大とすることにより、温水の温度を高
めることができる。

（ｃ）　温水加温用凝縮器ＯＨの温水温度に基いてパイ
プ１８により高温再生器から低温再生器に送る冷媒蒸気
の鎗を調節するととにより、温水の温度を制御する方法
。

この制御法は、（ａ）で述べた制御法と裏腹の関係にあ
る本のであるが、温度検知器２３により検知された温水
の出口温度が所定の温度より低い場合にはその温度信号
を伝達された制御機構２４により高温再生器から低温再
生器に冷媒蒸８ 向に調節し、蒸気流量を減少させるように調節すること
により、パイプ２０を通じて温水加温用凝縮器に送られ
る冷媒蒸気の甘を多くすることにより温水の温度を高め
るように制御するものである。

（ｄ）　温水加温用凝縮器ＯＨの温水温度に基いてパイ
プ１９を経て凝縮器に送る冷媒蒸気の量を調節すること
により、温水の温度を制御する方法。

この制御方法は、（Ｃ）における制御方法と同じ態様の
ものである。即ち、温度検知器２３により検知式れた温
水の出口温度が所定の温度より低い場合には、その温度
（，４号を伝達された制御機構２４により、高温再生器
ＨＧ　からパイプ１８を経て低温再生器ＬＧ　中でその
保有熱量を低温再生器中の吸収溶液に与え、蒸気から液
体となった冷媒を凝縮器に送るパイプ上にある冷媒蒸気
流量制御−を閉じる方向に調節し、冷媒流量を減少させ
ることにより、高温再生器からパイプ２０を経て温水加
温用凝縮器に導入される蒸気の量を増大させることによ
り温水の温度を高くすることが出来る。

（ｅ）　温水加温用凝縮器ＯＨの温水温度に基いて、パ
イプ１７により凝縮器Ｃから蒸発器Ｅに送る冷媒液の量
を調節することにより温水の温度を制御する方法。

この方法においては、例えば温度検知器２３により検知
された温水の出口温度が所定の温度より低い場合、その
信号を伝達された制御機構２４により、凝縮器Ｃから蒸
発器Ｅへ凝縮冷媒液を送るパイプ１７上に設けられてい
る冷媒液量制御パルプ３０を閉じる方向に調節し、冷媒
液流量を小とし、凝縮器中の冷媒液面を高くシ、その結
果凝縮器中の温水パイプと冷媒蒸気との接触面を少なく
して伝熱量を下げる結果該凝縮器の圧力が上昇し、低温
再生器の圧力も上昇するので、高温再生器より送られて
来る冷媒蒸気量が減少１７、その分、温水加温用凝縮器
へ送られる冷媒蒸気量が増加する。その結果温水の温度
を高くすることが出来る。

ｉｆ）　温水加温用凝縮器の温水出口温度に基いて高温
再生器に導入される外部からの加熱源の流量を調節する
ことにより、温水の温度を制御する方法。即ち、例えば
温度検知器２３により検知された温水の出口温度が所定
の温度より低い場合には、この信号を伝達された制御機
構２４により、高温再生器ＨＧ　への熱源供給用パイプ
１４上に設けられてる加熱源流量制御バルブ５２の１；
；４度を調節することにより、温水の温度を制御する方
法。

この方法においては、例えば温度検知器２５により検知
された温水の出口温度が所定の温度より低い場合、その
信号を伝達された制御機構２４により加熱源流量制御バ
ルブ３２の開度を開の方向に調節することにより、高温
再生器に供給される加熱源の量を多くシ、高温再生器中
で発生する蒸気液を多くすると共にその温度を高くシ、
パイプ２０を経て温水加温用凝縮器に送られる蒸気の温
度及び州を犬とすることにより泥水の温度を高くするよ
う制御することが出来る。

温水の温度を制御する方法に関しては、温水の温水加温
用凝縮器の出口温度が所定の温度より低い場合について
説明したが温水の出口温度が所定の温度より高い場合に
は低い場合と逆に制御を行えばよい。

又、温水の温度←←を制御する方法として、温水加温用
凝縮器の温水出口温度を検知して各制御弁を制御する方
法について説明したが、制御用温度検出端としては本発
明の目的に合致する限りにおいては温水系統の何れの場
所の温度を検知してもよく、又その温度の対応値（例え
ば温水加温用凝縮器内の凝縮冷媒温度等）を検知して制
御を行ってもよい。

又、凝縮冷媒流の流量を制御する方が、冷媒蒸気の流量
を制御する場合に比し流量制御パルプとして小さいもの
を用いうるので便利であるが、冷媒蒸気の流量を制御す
る場合の方が効率的である。又、第３図に示す本発明の
実施例においても、上記と同様に温水の温度を制御する
ことができる。

以上温水の流れに関しては、（１）吸収器から凝縮器を
経て加温用凝縮器へ流す場合、及び（２）凝縮器から吸
収器を経て加温用凝縮器に流す場合について説明したが
、（３）吸収器を経ることなく、凝縮器から加温用凝縮
器へ流す場合、及び（４）凝縮器を経ることなく吸収器
から加温用凝縮器へ流す場合もある。

し発明の効果〕 従来、二重効用吸収式ヒートポンプに於ては、高温再生
器内の圧力を大気圧以下に保つ必要から、６０℃位の温
度の温水しか得られなかったが、本発明によれば、二重
効用方式の特徴を生かしながら必要な場合には９０℃程
度までの高温の温水を得ることが出来る。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の二重効用吸収式ヒートポンプを説明する
為の図面であり、第２図は温水加温用凝縮器を付加した
本発明の一実施例を示す図面、第３図は温水加温用凝縮
器の外史に加熱器を付加した本発明の他の実施例を示す
図面、第４図は第２図に示す本発明の一実施例において
、温水の温度を制御する方式を示す図面である。 Ａ・・・吸収器、Ｅ・・・蒸発器、ＨＧ・・・高温再生
器、ＬＧ・・・低温再生器、Ｃ・・・凝縮器、ＣＨ・・
・温水加温用凝縮器、Ｈ・・・加熱器、１１，１２，１
３．２２・・・温水用パイプ、１Ｂ、１９．２０・・・
冷媒蒸気循環パイプ、１７．１９・・・冷媒液循環パイ
プ、２３・・・温水出口温度検知器、２４・−・制御機
構、２５．２８．２９，３０，３１．３２・・・流量制
御パルプ。 第３図 第１１　図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、蒸発器、吸収器、凝縮器、高温再生器、低温再生器
   、高温熱交換器、低温熱交換器、ポンプ及びそれらを接
   続する配管よりなる吸収式ヒートポンプにおいて、凝縮
   器及び／又は吸収器にてヒートアップされた温水を、更
   に付加した１又は２以上の温水加温用凝縮器中に導くよ
   うに配管すると共に、高温再生器で発生する冷媒蒸気の
   一部又は全部を該温水加温用凝縮器中へ導き、該温水加
   温用凝縮器中で、凝縮器及び／又は吸収器にてヒートア
   ップされた温水を高温再生器からの冷媒蒸気と熱交換さ
   せて更に加温し、かつ、温水加温用凝縮器中で生成した
   凝縮冷媒水を凝縮器へ導くように構成してなる吸収式ヒ
   ートポンプ。 ２、温水加温用凝縮器に加えて、高温再生器に導入され
   た熱源の餘剰熱で更に温水を加温する装置を付加した特
   許請求の範囲第１項記載の吸収式ヒートポンプ。 ６、高温再生器に供給される熱源の供給量を、温水の出
   口温度に基いて制御するように構成した特許請求の範囲
   第１項又は第２項記載の吸収式ヒートポンプ。 ４、高温再生器から温水加温用凝縮器へ送る冷媒蒸気の
   量、温水加温用凝縮器から凝縮器へ送る凝縮冷媒水の量
   、低温再生器から凝縮器へ送る冷媒蒸気の量、高温再生
   器から低温再生器へ送る冷媒蒸気の量及び／又は凝縮器
   から蒸発器へ送る凝縮冷媒水の址を、温水の出口温度に
   基いて制御するように構成してなる特許請求の範囲第１
   項、第２項又は第３項記載の吸収式ヒートポンプ。