JPS6280460A - 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〕 この発明は、例えば排熱等を有効に利用し、システムの
熱効率を向上させる吸収式ヒートポンプに関するもので
ある。

〔従来の技術〕

第２図は従来の吸収式ヒートポンプを示す構成図である
。図において、１１）は蒸気発生用熱交換１　＋２１　
’ｉ有する発生器で、発生用熱交換器（２１内には例え
ば排熱源水などが流れている。＋３）１ｄ凝縮用熱交換
器（４）を何す凝縮器で、凝縮用熱交換略（４）内には
冷却水が流れている。（５）は第ｌの蒸発器、（６）は
第ｌの吸収器で、第１の吸収器（６）内には利用水の流
謁吸収用熱交換滲（７）が備えられている。（８）は第
２の吸収器、（９）は第２の蒸発器である。第１の蒸発
器（５）および第２の吸収器（８）内にはそれぞれ伝熱
管ｔｌｏｌ　、　（＋１）が鉛直に設けられており、第
２の吸収器（８）の伝熱管（１１）内は第２の蒸発器（
９）となっている。なお、第１の蒸発器（５）内の伝熱
管（１０）内には排熱源水が流れている。第１の蒸発器
（５）と第２の吸収器（８）内ＶＣはそれぞれ仕切板（
＋２）　、　（＋３）が設けられており、第１の蒸発器
（５）および第２の吸収器（８）内に導かれた液体が伝
熱管［＋０１　、　（ＩＩ）と仕切板（１匈、　（＋３
）との間に形成されるすきまを通って伝熱管ｔ１．０＋
　、　（！ｌ）表面に沿って流下する構成となっている
。発生器Ｉｌｌの下部には濃溶液管Ｑ４）が接続されて
おり、これは溶液ポンプＯｎ、第１溶液熱交換器（１υ
および第２溶液熱交換器０７）全弁して第１の吸収器（
６）につながっている。

寸た、第１の吸収器（６）の下部に接続された中間濃度
溶液管α〜は第２溶液熱交換器吻全介して第２の吸収器
（８）の仕切板（１３）上に接続され、第２の吸収器（
８）の下部に接続された希溶液管０９）は第１溶液熱交
換器α唾を介して発生器は＋ＶＣ接続されている。翰は
低圧蒸気管で、第１の蒸発器（５）と第２の吸収器（８
）とを接続し、第１の＆発器（５）で生じた蒸気全第２
の吸収器（８）へ導く。ｆｆ１ｌ＋は高圧蒸気管で、第
２の蒸発器（９）と第１の吸収器（６）とを接続し、第
２の蒸発器（９）で生じた蒸気′に第１の吸収器（６）
へ導く。１２力は第１の液冷媒管であり、凝縮器（３）
から第１の冷媒ポンプ＋２３）　ｉ介して第１の蒸発器
（５）および第２の蒸発器（９）へそれぞれ接続されて
いる。（２夷は第２の液冷媒管で、第１の蒸発器（５）
の下部に溜まった液冷媒を第２の冷媒ポンプ（２ＦＡを
介して第１の蒸発器（６）の仕切板α２）の上へ環流さ
せるものである。第１液冷媒管２ｚには第１の調整弁例
、第２の調整弁−が設けられている。

次に動作について説明する。第１溶液熱交換器（ｌ・？
通って発生器ｔｌ＋へ戻った、例えばＬｉＢｒの水溶液
などの希溶液は、蒸気発生用熱交換器（２）により加熱
され、蒸気冷媒（上側のＬｉＢｒ水溶液の場合には水蒸
気）を放出して濃溶液となる。この濃溶液は濃溶液管−
を通り、ｇ液ポンプ［＋５］により昇圧され、第１溶液
熱交換器（１６１へ流入する。この第１溶液熱交換＠Ｈ
において、濃溶液は第２の吸収器（８）力・ら発生器は
）へ戻る希溶液と熱交換して加温され、さらに第２溶液
熱交換器（１ηで熱交換して加温されて、第１の吸収器
（６）へ流入し、吸収用熱交換器（１６表面に散布され
る。散布された濃溶液は、第２の蒸発器（９）から高圧
蒸気管間を通って流入する蒸気冷媒を吸収し、中間濃度
溶液となり、熱を発生する。この吸収によシ発生した熱
は、吸収用熱交換器（７）内金流れる利用水を加熱し、
利用水は熱水あるいはスチームとして種々の周速に利用
される。

さて、蒸気冷媒を吸収して中間濃度となった中間濃度溶
液は、中間濃度溶液管（国金通シ、第２溶液熱交換器（
＋７）での熱交換を行って第２の吸収器（８）内の仕切
板（１３）上に流入する。この中間濃度溶液は、仕切板
（１３）と伝熱管（１１）との間のすきまを通って伝熱
管（１１）外表面を流下し、流下する間に第１の蒸発器
（５）から低圧蒸気管（２０金通って第２の吸収器（８
）に送られた蒸気冷媒を吸収し発熱する。この熱によシ
、第２の蒸発器（９）内の液冷媒は加熱され蒸気冷媒と
なり、この蒸気冷媒は高圧蒸気管間を通って第１の吸収
器（６１へ送られる。第１蒸発器（５）から送られてき
た蒸気冷媒を吸収した中間濃度溶液は希溶液となり、こ
の希溶液は希溶液管（１９）を通シ、第１溶液熱交換器
幀で発生器１１＋から流出した濃溶液と熱交換して冷却
され発生器Ｉｌ＋へ流入する。

一方、発生器は１で生じた蒸気冷媒は、凝縮器（３）内
の凝縮用熱交換器（４）全部れる冷却水により冷却され
、凝縮液化し液冷媒となる。この液冷媒の一部は第１の
−ｇ＋冷媒管＠を通り、第１の冷媒ポンプ瞥および第ｌ
の調整弁（至）全経由して第１の蒸発器（５）へ送られ
る。他の液冷媒は第１の液冷媒管（２２ｋ通り、第１の
冷媒ポンプ（ｄおよび弔２の調整弁＠全経由して第２の
蒸発器（９）へ送られる。

第１の蒸発器（５）へ送られだ液冷媒は、第２の冷媒ポ
ンプ四により第２の液冷媒管例ヲ通り、仕切板（１２）
上に送られ、仕切板（１２）と伝熱管（１０）との間の
すきまケ通って伝熱管（１０）外表面を流下し、流下す
る間に伝熱管（１０）内金通る排熱源水によって加熱さ
れて一部が蒸気化する。蒸気化した蒸気冷媒は、低圧蒸
受管全通って第２の吸収器（８）へ送られる。蒸気化し
なかった液冷媒は、再度、第２の冷媒ポンプ１２ｚへと
送られ循環する。

第２の蒸発器（９）へと送られだ液冷媒は、前述したよ
うに蒸気冷媒が中門濃度溶液に吸収される際に生ずる熱
によシ、気化され蒸気冷媒となる。この蒸気冷媒は高圧
蒸気管いｌ１ｆｉ１シ、第１の吸収器（６）へ流入する
。

このような動作により、従来の吸収式ヒートポンプは排
熱源水など全利用して、熱水またはスチームなどのＨ効
な熱を生成する。

なお、従来の吸収式ヒートポンプの第１の蒸発器（５）
においては、第２のポンプ（至）および第２の液冷媒管
（２４Ｉを用いて、液冷媒を環流させ、その流量および
流速全増大させて、伝熱効率を向上させている。一般に
は、仕切板（１２）上に流入する液冷媒の量は伝熱管（
１０）の表面積と蒸発量の関係から、発熱量の１０倍程
度である。

〔発明が解決しようとする問題点〕

従来の吸収式ヒートポンプは以上のように構成されてい
るので、第２の蒸発器（９）での蒸発量と同量の液冷媒
が第１の液冷媒管ｔ２ｆｆｉから補給されるため、第２
の蒸発器（９）の伝熱管（１１）内での液冷媒の流速が
非常に遅く、層流の熱伝達となる。

したがって、凝縮器（３）から第２の蒸発器（９）へ送
られてきだ液冷媒について、凝縮温度から蒸発温度１で
上げるのに必要な＠熱量を処理する際に、伝熱管（１１
）から液冷媒への熱伝達率が小さく、伝熱管（１１）の
表面積を大きくする必要があった。

このため、第２の蒸発器を小型化できないという問題点
があった。

この発明は上記のような問題点を解決するためになされ
たもので、蒸発器を小型化した吸収式ヒートポンプを得
ることを目的とする。

〔問題点全解決するための手段〕

この発明に係る吸収式ヒートポンプは、凝縮器で凝縮液
化された液冷媒を第１の冷媒ポンプを介して第１の蒸発
器へ送り、この第１の蒸発器で排熱などにより加熱され
た液冷媒の一部を第２の冷媒ポンプを用いて、第２の蒸
発器へ送るものである。

〔作用〕

この発明においては、第２の蒸発器へ送られる液冷媒が
、すでに伝熱効率のよめ第１の蒸発器で排熱などの温度
近くまで温度上昇している。

したがって、第２の蒸発器で必要な加熱量は、前述の従
来の吸収式ヒートポンプに比して少ない。

〔実施例〕

以下、この発明の一実施例を図について説明する。第１
図はこの発明の一実施例の吸収式ヒートポンプを示す構
成図である。図において、１１１〜例は従来の吸収式ヒ
ートポンプと同様のものである。ただし、第１の液冷媒
管−は、凝縮器（３）で凝縮された液冷媒を第１の蒸発
器（６）へ送るのみで、第２の蒸発器（８）へは送らな
い構成となっている。（２杓は第３の液冷媒管で、第２
の液冷媒管２４１と第２の蒸発器（９）とを接続し、第
１の蒸発器（５）内の液冷媒を第２の蒸発器（９）へ導
く。

２１は第４の液冷媒で、第２の蒸発器（９）の上部と第
１の蒸発器（６）とを接続している。−〜に）はそれぞ
れ第２、第３および第４の液冷媒管例、（ハ）。

□□□に設けられた第２．第３および第４の調整弁、−
１（ロ）は第１および第３の液冷媒管（２ｚ、（ハ）に
設けられた第１および第２の逆止弁である。第１の逆止
弁に）は凝縮器（３）から第１の蒸発器（５）への方向
を順方向とし、第２の逆止弁■は第１の蒸発器（６）か
ら第２の蒸発器（９）への方向を順方向とする。

次に動作について説明する。冷媒溶液が発生器Ｉｌ＋か
ら溶液ポンプ０５１を介して第１の吸収器（６）へ流れ
、さらに第２の吸収器（８）ヲ経て発生器ＩＩＩへ戻る
動作については、前述の従来の吸収式ヒートポンプと同
様なので省略する・ 発生器（１）で発生した蒸気冷媒は凝縮器（３）で凝縮
液化され、液冷媒となる。この液冷媒は、第１の液冷媒
管−および第１の冷媒ポンプ日により、第１の逆止弁（
至）および第１の調整弁例を通り、第１の蒸発器（５）
へ送られる・この液冷媒は第１の蒸発器（５）の底部か
ら第２の冷媒ポンプ四によシ吸い上げられ、一部は第２
の調整弁（３０）’に通り、再び第１の蒸発器（５）の
仕切板（１２）上に流入し、従来の吸収式ヒートポンプ
と同様に加熱され蒸気化する。この蒸気冷媒は、吐圧蒸
気管し０）を通り、第２の吸収器（８）へ送られる。な
お、第１の蒸発器（５）底部に溜まっている液冷媒の温
度は、伝熱管（ｌＯ）内金流れる排熱源水などの温度に
近くなっている。

一方、第２の冷媒ポンプ（２５１を経た液冷媒は、第３
の液冷媒管Ｍ　ｋ　ｊｍす、第２の逆止弁■および第３
の調整弁６υを経て、第２の蒸発器（９）へも流入する
。この液冷媒は第２の吸収器（８）で生ずる吸収熱によ
り加熱され蒸気冷媒となり、天気冷媒は高圧蒸気管回を
通って第１の吸収器（６）へ流れる。

捷た、第４の液冷媒管四は、負荷変動などによって第２
の蒸発器（９）内の液冷媒が過剰となったときに、余剰
液冷媒を第１の蒸発器（５）へ返すだめの管であり、通
常部２の蒸発器（９）内の液冷媒量全検知して第４の調
整弁全開閉する方法などで制御している。第１および第
２の逆止弁ｃ岱。

■は、吸収式ヒートポンプの停止時に液冷媒が逆流する
の全防止するために設けられている。

（運転中の圧力は第２の７（ｋ発器（９）〉第１の蒸発
器（５）〉凝縮器（３）の順である。） なお、よ記実施例では凝縮器（３）から第１の蒸発器＋
５１　Ｋ流入する液冷媒は、第１の蒸発器（５）の天気
空間部に流入させたが、第１の蒸発器（５）の仕切板（
１２）上に流入させてもよい。

これらの実施例の吸収式ヒートポンプでは、液冷媒を凝
縮温度から蒸発温度捷で上昇させるために必要な＠熱量
の処理の大部分が、第２の蒸発器（９）よりも伝熱効率
を向上させている第１の蒸発器（５）で行われる。した
がって、第１および第２の蒸発器ＩＩ　、　（９１の伝
熱（ｆｉ］積の和は小さくなる。

また、第２図に示された従来の吸収式ヒートポンプでは
、負荷変動に応じた調整弁の開閉調整が複雑であった。

例えば、第１の蒸発器（５）内の液冷媒が過剰になった
場合を考える＠液冷媒全減少させるには、＠１の蒸発器
（５）への液冷媒流入量を減らす必要があるが、第１の
冷媒ポンプのは第２の蒸発器（９）へも液冷媒を送る関
係から停止することができず、第１の調整弁Ｘｋ絞るこ
とで減らさなければならない。第１の調整弁Ｍ’に絞る
と第１の冷媒ポンプ□□□の吐出圧力が上昇するため、
第２の調整弁額を介して第２の蒸発器（９）へ流入する
液冷媒量が増加することになり、第２の調整弁（２７１
を絞る必要が生じる。

このように従来の吸収式ヒートポンプでは、液冷媒量の
制御に細かな操作が必要であった。

これに比べて、この発明の実施例の吸収式ヒートポンプ
では、各調整弁は一定の絞りに調節するだけでよい。捷
た、各蒸発器の能力は第２の冷媒ポンプｆ２ＦＡによる
循環冷媒量により決定されるため、凝縮器＋３）から第
１の蒸発器（５）へ流入する液冷媒の量の影響をうけな
くなる。このように負荷変動に対応する制御性が向上す
るという効果も生ずる。

〔発明の効果〕

以上のように、この発明によれば、凝縮器で凝縮液化さ
れた液冷媒を第１の冷媒ポンプを介して第１の蒸発器へ
送り、第２の蒸発器よシも伝熱効率のよい第１の蒸発器
において加熱された液冷媒の一部を、第２の冷媒ポンプ
および液冷媒管を用いて第２の蒸発器へ送る。したがつ
て、蒸発器の小型化が可能である。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例の吸収式ヒートポンプを示
す構成図、第２図は従来の吸収式ヒートポンプを示す構
成図である。 図において、（１）は発生器、＋２１　ｉ１″ｆ第１の
熱源、（３）は疑縮器、（５）は第１の蒸発器、（６）
は第１の吸収器、（８）は第２の吸収器、（９）は第２
の蒸発器、（１ωは溶液ポンプ、（２３）は第ｌの冷媒
ポンプ、い（１）は液冷媒管、１２均は第２の冷媒ポン
プである。 なお、各図中同一符号は同−捷たけ相当部分全示す。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）冷媒溶液中の冷媒を第１の熱源により気化させて
   蒸気冷媒を発生させる発生器、この発生器から導かれた
   上記蒸気冷媒を凝縮液化させて液冷媒とする凝縮器、第
   １の冷媒ポンプを介して上記凝縮器から導かれた上記液
   冷媒を第２の熱源により気化させて蒸気冷媒とする第１
   の蒸発器、この第１の蒸発器中の上記液冷媒を第２の冷
   媒ポンプによつて上記第１の蒸発器内の上記第２の熱源
   を通して循環させることにより、上記第１の蒸発器の伝
   熱特性を向上させる液冷媒管、上記第２の冷媒ポンプを
   経た上記液冷媒管中の上記液冷媒を受け、この液冷媒を
   加熱源により気化させて蒸気冷媒とする第２の蒸発器、
   この第３の蒸発器から導かれた上記蒸気冷媒を上記発生
   器から溶液ポンプを介して導かれた上記冷媒溶液に吸収
   させて利用熱を生じさせる第１の吸収器、この第１の吸
   収器から導かれた上記冷媒溶液に上記第１の蒸発器から
   導かれた上記蒸気冷媒を吸収させることにより生ずる熱
   を上記第２の蒸発器の加熱源とするとともに上記冷媒溶
   液を上記発生器へ送る第２の吸収器を備えた吸収式ヒー
   トポンプ。
2. （２）凝縮器と第１の蒸発器とを接続する間、液冷媒管
   および上記液冷媒管と第２の蒸発器とを接続する間にそ
   れぞれ第１、第２および第３の調整弁を設けたことを特
   徴とする特許請求の範囲第１項記載の吸収式ヒートポン
   プ。
3. （３）凝縮器と第１の蒸発器とを接続する間および液冷
   媒管と第２の蒸発器とを接続する間にそれぞれ第１およ
   び第２の逆止弁を設けたことを特徴とする特許請求の範
   囲第１項または第２項記載の吸収式ヒートポンプ。