JPH0473061B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

〔産業上の利用分野〕 この発明は、ヒートポンプに、特に加熱（暖房
を含む）および冷却（冷房を含む）を目的とした
多重効用（マルチ・エフエクト）ヒートポンプ装
置に関するものである。 〔従来の技術〕 ２重効用（ダブル・エフエクト）ヒートポンプ
装置は互に結合された２つのヒートポンプ回路で
構成されている。入力熱は第１発生器に供給され
る。この第１発生器は、第１の高圧力範囲で働い
て動作流体の蒸気を第１凝縮器に送り込み、そこ
で動作液蒸気は凝縮されて凝縮熱が発生する。こ
の凝縮熱は第２発生器に供給される。第２発生器
は、第２の中間圧力範囲で働いて動作液蒸気を、
同じようにこの中間圧力範囲で動作する第２凝縮
器に送る。装置は、更に、蒸発器と第３の低圧力
範囲で働く吸収器を具えている。蒸発器は蒸発熱
を吸収するので冷却作用を示す。比較的低級の熱
が第２凝縮器と吸収器に発生するがこれは無駄な
熱として処理される。 ２重効用のヒートポンプ装置は、この技術分野
で周知であり、たとえば西ドイツ出願公告第
1501141号公報、米国特許第3837174号明細書、西
ドイツ出願公開第2944960号公報、およびこの発
明者のヨーロツパ特許出願第82102473.4（公告
0061721A1号）と対応PCT日本出願昭57−501140
号明細書（公表番号58−500261）に記載されてお
り、こゝではそれらを参考資料として引用する。 以下、この明細書中で使う用語「交換ユニツ
ト」とは、上記のこの発明者による出願における
と同様に定義されるもので、その中で、動作流体
の熱力学的状態が、この技術分野で周知のように
熱の供給または除去によつて、および／または吸
収剤への吸収または吸収剤からの放出によるなど
の手段で、変えられるようなヒートポンプ・サイ
クルの主要素を指すものとする。従つて、「交換
ユニツト」という語は、周知のように吸収サイク
ル装置の主要素を構成している、発生器、凝縮
器、蒸発器または放出器（デソーバ）、吸収器ま
たは再吸収器（リソーバ）などのユニツトを包含
した意味をもつている。 一般に、前述の諸資料中に記載されている装置
のヒートポンプ・サイクルすなわち熱力学サイク
ルは、熱的に結合されまた液体で結合すなわち
種々の段の動作液回路が互につながつている。 米国特許第3483710号は、互に熱的には結合さ
れているが互に連通していない独立した動作液回
路を個々に持つた縦続結合された２つの熱力学サ
イクルを有する、吸収形の冷蔵庫を開示してい
る。第１の高圧ループ中の吸収器からの凝縮熱を
第２の低圧ループ中の発生器へ伝達しまた第２の
低圧ループ中の吸収器から吸収熱を第１の高圧ル
ープ中の蒸発器へ伝達するための永久的な熱転送
手段が構成されている。 この発明者の、前出の特許出願昭57−501140号
中の第９図には、高圧力範囲、中間圧力範囲およ
び低圧力範囲でそれぞれ働く３対の交換ユニツト
が示されている。熱伝達は、高圧力範囲で働く発
生器と中間圧力範囲でかつ比較的高温度域で働く
第１交換ユニツトとの間で、または上記低圧力範
囲で働く吸収器と上記中間圧力範囲でしかも上記
比較的高温度域に比べて比較的低い温度域で働く
第２交換ユニツトとの間で、行なわれる。従つ
て、上記第１と第２の交換ユニツトは、それぞれ
第２蒸発器および凝縮器として、またはそれぞれ
第２吸収器および蒸発器として、交互に動作し得
る。 上記特許出願昭57−501140号の第４３ａ図に
は、４対の交換ユニツトより成る３段ヒートポン
プ装置が示されている。各対は、相異なる圧力範
囲で働くのでこの装置は４つの圧力範囲を利用し
ている。第１凝縮器は、第１の高圧力範囲で動作
して同じ圧力範囲で働く第１発生器から動作流体
（WF）蒸気を受入れる。第１凝縮器中で生じた
凝縮熱は、第２の次に低い圧力範囲で動作する第
２発生器に伝達されてこの第２発生器を付勢す
る。更に、第４の最も低い圧力範囲で働く吸収器
中で発生した熱は第３の２番目に低い圧力範囲で
働く蒸発器に伝達される。 〔発明が解決しようとする問題点〕 既知の２重効用装置は、冷却の目的にはうまく
適合するが加熱の目的に対しては、吸収器の温度
が低いためヒートポンプ・サイクルで供給される
熱が低級の無駄な熱で加熱用に不適であるため、
有効に利用できなかつた。これはまた、空気冷却
によつてこの無駄な熱を除去することを妨げるこ
とにもなる。 〔発明の開示〕 投資額よりも能率の方が重要視される場合に推
奨される、この発明のヒートポンプの一実施例は
第１の高圧力範囲で動作する第１発生器と第１凝
縮器、上記第１の高圧力範囲よりも低い第２の圧
力範囲で働く第２蒸発器と第２凝縮器、上記第２
の圧力範囲よりも低い第３の圧力範囲で動作する
第１蒸発器または放出器と第１吸収器、および上
記第２の圧力範囲と第３の圧力範囲の間にある第
４の圧力範囲で動作する第２蒸発器と第２吸収器
を具備している。これらの交換ユニツトは３つの
ヒートポンプ・ループをなすように連結されてお
り、熱交換は、第１凝縮器と第２蒸発器の間で、
および前記の日本特許出願の第４３図に図示した
ように第１吸収器と第２発生器の間で、行なわれ
る。この発明によつて、上記第１凝縮器から上記
第２発生器へ伝達される熱の量および／または上
記第１吸収器から第２蒸発器への伝達熱量を制御
する手段が設けられている。この手段によつて、
この発明によるヒートポンプは種々の要求や環状
条件に適合したものとなつている。より詳しく
は、この発明のヒートポンプは、１より大きな成
績係数（C.O.P）をもつて冷却と、たとえば家庭
用の湯を沸かすためのおよび／または暖房用の比
較的高級な有用な熱を発生させるためとの両目的
に利用することができる。このことは、吸収剤／
動作流体系として臭化リチウム溶液／H₂O（これ
はまた、この発明の多重効果ヒートポンプに使わ
れる好ましい吸収剤／WF方式である）を使用し
た既知の２重効用装置では、LiBr／H₂Oの溶液
域（ソリユーシヨン・フイールド）が狭いため
に、不可能なことである。更に、この発明による
ヒートポンプは、たとえばその環境から得られる
低級熱を利用可能な温度をもつた有効な高級熱に
変換することができる。従つて、この発明のヒー
トポンプは冬期にヒートポンプ暖房装置として使
用することができる。在来の２重効用装置では、
ヒートポンプすなわち熱増倍効果は得られなかつ
た。この発明の好ましい実施例は、動作形式を連
続的に変え得るので、要求や動作条件が変るよう
な用途に最も良く適応できる。 〔発明の実施例の説明〕 以下、この発明の好ましい実施例および従来技
術例を示す図面を参照しつゝ、詳細に説明する。 〔従来技術例とその欠点〕 初に、従来技術例から説明すると、第１ａ図と
第１ｂ図とには、６個の交換ユニツトＡ，Ｂ，
Ｃ，Ｄ，ＥおよびＦを具えた従来の２重効用冷却
（冷凍あるいは冷蔵）器が示されている。交換ユ
ニツトＡは、吸収剤とその中に吸収された動作流
体（WF）とを収容している第１発生器である。
この吸収剤と動作液はそれぞれ臭化リチウム水溶
液と水（H₂O）である。この吸収剤／動作液系
は、この発明によりヒートポンプにも有用なもの
であるが、以下ではLiBr／H₂Oと略記する。 Ｂは、第１発生器ＡのWF出口に第1WF導管１
０によつて接続された第１凝縮器である。この交
換ユニツトＡとＢは、第１の高圧力範囲で動作す
る。発生器Ａには、たとえば蒸気で加熱される熱
交換素子であるような、加熱手段１２が設けられ
ている。Ｃは第２発生器、Ｄは第２凝縮器であつ
て、第２の動作液導管１４により上記第２発生器
に連結されている。導管１４は、図示の実施例で
は、第２発生器Ｃ、第２凝縮器Ｄ、および第１凝
縮器Ｃを形成する熱交換コイルＣを収容している
ドラム形容器１８の２つの部分間に配置されたバ
ツフルである。第２発生器Ｃと第２凝縮器Ｄは、
上記第１圧力範囲よりも低い共通の第２圧力範囲
で動作する。 Ｅは吸収器でＦは蒸発器（または放出器）であ
り、共に上記第２圧力範囲より低い第３圧力範囲
で動作する。蒸発器Ｆと吸収器Ｅは第３の動作液
導管２０で接続されており、事実この両者は、内
部に突出してその内部を蒸発器Ｆと吸収器Ｅとの
互に連通した２つの部屋に分割している壁２４を
有する共通の容器２２で構成されている。 第１凝縮器ＢのWF出口は貯槽２６に接続され
ている。貯溜兼バルブ槽２６は液状のWFを溜め
るもので、蒸発器Ｆの液状WF入口に第4WF導管
２８で接続された出口を持つている。第２凝縮器
Ｄは液状WFを第1WF導管２８に供給する出口３
０を持つている。第１発生器Ａは吸収剤出口導管
３４に接続され、この導管を通して吸収剤（中間
濃度（メデイアム・プロポーシヨン）のWFより
成る）を第２発生器Ｃの吸収剤入口ポート３６が
流れる。第２発生器Ｃは、級数器Ｅへ吸収剤（比
較的低濃度のWFより成る）を流す吸収剤出口導
管３８に接続されている。吸収器Ｅはポンプ４２
の入口に接続された吸収剤出口ポート４０を有
し、このポンプ４２の出口は吸収剤導管４４に接
続されており、この導管を通して比較的高濃度
（ハイプロポーシヨン）のWFより成る吸収剤が
第１発生器Ａの吸収剤入口ポート４６に送給され
る。 吸収器Ｅには、吸収剤中のWFの吸収によつて
生ずる吸収熱を除去するための、たとえばコイル
状管より成る熱交換素子４８が設けられている。 第２凝縮器Ｄは、第２発生器Ｃから供給される
WFの凝縮時に生ずる凝縮熱を除くための熱交換
素子５０を持つている。蒸発器Ｆには、導管２８
を介して供給される液状WFを蒸発させるための
熱を供給する熱交換素子５２が設けられている。
熱交換素子５２は、そこから熱を除こうとする環
境すなわち周知のように空気調節系の熱交換素子
（図示なし）に接続されている。 第１ａ図の装置には、更に種々のバルブ、熱交
換器５６，５８および制御手段があるが、この発
明の一部分をなすものではないから詳細な説明は
省略する。しかし、それら付属素子の構成と機能
は、前述の西ドイツ特許公報2136408号公報およ
び米国特許第3659655号に詳述されているので、
必要があればそれらを参照されたい。この既知の
装置の吸収器Ｅに生ずる熱は比較的低温度（30〜
40℃）であり、従つて一般に有用なものでなく湿
式冷却塔で除去せねばならない。これは、解決を
望まれる１つの欠点である。 〔この発明の実施例と効果〕 上記の欠点は、第２ａ図、第２ｂ図に示された
この発明の第１実施例によつて解消できる。 第２ａ図、第２ｂ図に示されたこの発明のヒー
トポンプ装置は、第１ａ図、第１ｂ図に示された
装置と次の諸点で、すなわち、熱交換手段８４、
２個の付加交換ユニツトＧとＨ、更に吸収器Ｅと
本質的に蒸発器として動作する交換ユニツトＨと
の間に結合された可制御熱交換回路６０を有する
点で相異している。Ｇは第２吸収器である。第２
吸収器Ｇと第２蒸発器Ｈは、ＣとＤの圧力範囲と
ＥとＦの圧力範囲との中間の圧力範囲で動作す
る。第２吸収器Ｇと第２蒸発器Ｈは、容器２２と
同様な共通の容器すなわち１体化装置６２で構成
できるので、この付加交換ユニツトＧ，Ｈによる
装置の改善は比較的少ない費用で行なうことがで
き、また既存の２目的装置は容易にこの発明によ
る装置に改変することができる。 第２蒸発器Ｈは、入力端を第１凝縮器Ｂおよ
び／または第２凝縮器Ｄの出口に結合したWF導
管２８′に接続されたWF入口を持つている。こ
の第２蒸発器Ｈは液状WF用の出口ポートを有
し、このポートは動作流体（WF）導管２８″に
よつて第１蒸発器Ｆの動作流体入口に接続されて
いる。熱交換回路６０は幾分か循環式蒸発器に似
ており、第２蒸発器ＨのWF液体出口ポートに接
続された入力端と循環ポンプ６６に接続された出
口端とを持つWF出口導管６４より成る。ポンプ
６６の出口は、第１吸収器Ｅと熱交換関係に配置
されたコイル状管のまたは板状の熱交換素子のよ
うな熱交換素子６８に連結されている。熱交換素
子６８は、容器２２内部に在つて吸収器表面を呈
するようにして、すなわち吸収熱を受ける熱交換
素子として単純に働くように、することができ
る。また、これは容器２２の外側では出口導管素
子４８と熱交換関係に配置されている。熱交換素
子６８の出力側は戻り導管７０を介して第２蒸発
器Ｈ内のスプレイヘツド７２に結合されている。 第２発生器Ｃの吸収剤出口は第２吸収器Ｇ内の
スプレイヘツドに連なる吸収剤導管３８′に接続
されている。第２吸収器Ｇは第１吸収器Ｅ内のス
プレイヘツドに吸収剤導管３８″を介して接続さ
れた吸収剤出口を持つている。導管３８′と３
８″は熱交換器７４と７６をそれぞれ通過してお
り、これらの交換器は第１図における１個の熱交
換器５６と同じ機能を果すもので、導管４４を通
つて第１発生器Ａへ戻される吸収剤と熱交換作用
を行なう。 導管２８′と２８″はバルブ７８を有する導管２
８で接続することができる。導管３８′と３
８″はバルブ８０を有する導管３８で接続する
ことができる。 流体が高圧力レベルから低圧力レベルへと送ら
れる導管は、この分野で周知のように必要な圧力
降下を与えるために毛細管または流通制限装置を
持つている。 第１発生器ＡのWF蒸気出口８２は、補助凝縮
器として働く熱交換器８４、熱交換器８４のWF
液体出口導管８６およびバルブ８８を介して、導
管１０に結合されている。出口導管８６は管９０
を通して第１発生器ＡのWF液体入口ポートに接
続されている。熱交換器８４は、熱伝達媒体が循
環するバルブ付流体線路によつてセントラルヒー
テイング装置のような熱利用装置（図示なし）に
接続された出力熱交換素子９２を持つている。 第２ａ図を参照して説明したこの装置は、変動
する加熱または冷却に関する要求および周囲温度
条件に適応できるように種々の形で動作できると
いう利点を有するものである。 第１の動作モードでは、ポンプ６６を駆動せず
熱交換回路６０が働かないようにされる。更に、
バルブ７８と８０は開かれる。この様な状態で、
この第２ａ図に示した装置は第１図に図示し説明
した装置と極めてよく似た２重効用冷却装置とし
て動作する。冷却は蒸発器Ｆの熱交換素子５２を
有する熱伝達回路で行なわれる。比較的低級の熱
が吸収器Ｅと凝縮器Ｄ中に発生して、これが熱交
換素子４８，５０によつて除去される。素子４８
と５０は、たとえば冷却塔または他の熱放散装置
を含んだ熱交換回路中に直列接続されているもの
である。この第１動作モードは夏季に有効であ
る。 第２の動作モードでは、ポンプ６６を駆動して
熱交換回路６０を動作させる。バルブ７８と８０
は閉じ、熱交換素子４８をたとえば３叉バルブ９
４によつて素子５０から切離す。この動作モード
は、冬季に、ヒートポンプを利用した暖房用に具
合よく使用することができる。この装置では、暖
房されているビルデイングの出口通気口から或い
は周囲から熱交換素子５２（これは、上記後者
（周囲からの形）の場合適当な冷却塔または他の
集熱装置に接続されている）を介して熱を受取
る。利用可能な温度範囲にある熱は、熱交換素子
５０を介して第２凝縮器Ｄからおよび熱交換素子
１５８を介して第２吸収器Ｇから、取出すことが
できる。 この第２動作モードは夏季にも利用できる。こ
の場合には、熱交換素子５２は冷却用にすなわち
空気調節装置の場合には除熱に利用され、一方た
とえば湯沸し用などの利用可能な熱を熱交換素子
５０と１５８から取出される。或いはまた、熱交
換素子５０と１５８を熱放散装置たとえば空気冷
却塔に結合すれば、周囲温度が高くかつたとえば
空気冷却を行なつて放出熱を比較的高温で放散さ
せねばならぬ時は、冷却（冷房）または空気調の
目的にこの装置を利用することができる。 第３の動作モードでは、第１凝縮器Ｂから第２
発生器Ｃへの熱伝達の少なくとも１部を、補助凝
縮器９４の熱交換素子９２より成る熱伝達回路を
バルブ８８を開に保つことで動作させることによ
り、行ない得ないようにする。従つて、熱交換素
子９２からは比較的高温の熱を得ることができ、
たとえば屋外の温度が比較的低い時のように、要
求があれば比較的高温度の熱の供給に応ずること
ができる。更にこの動作モードは、夏季の弱い冷
房要求時における給湯にも利用できる。上記の場
合、熱交換回路６０はモード２および１について
前述したようにそれぞれ動作状態とされ或いは非
動作状態とされる。 バルブ８８を閉じれば第４動作モードとするこ
とができる。この場合には、この系に供給される
熱はすべて補助凝縮器８４と熱交換素子９２を通
して除去されるもので、ユニツトＢ〜Ｆより成る
部分は動作に関与しない。この形式の動作は周知
で、熱交換素子５２に接続された熱源の温度が蒸
発器Ｆの適正動作用としては低くなつたときに、
利用可能である。 蒸発器Ｆは、通常は動作流体だけを含んでいる
が、この装置をモード２または３で動作させると
きは凍結を防ぐために少量のLiBrを含ませるこ
ともある。 第2a図に示したヒートポンプ装置の動作を、
前述した４種の動作モードの相互間で連続的に変
え得ることは、この技術分野の専門家にとつて明
らかであろう。すなわち、バルブ７８と８０を閉
じポンプ６６の送給量を零と或る最大値との間で
変えれば、上記の動作をモード１からモード２
へ、すなわちヒートポンプ装置の２目的動作モー
ドから単１目的動作モードへ変えることができ
る。次に、補助凝縮器８４を介して遂次増大する
量の熱を取出し、最終的にバルブ８８を閉じてポ
ンプ６６を止めればこの装置の動作をモード２か
らモード４へ変えられる。熱交換素子４８，５
０，５２，１５８の接続は前述の通りに変える。 熱交換回路６０内の動作流体の循環を周知の気
ほうポンプ（バブルポンプ）作用によつて行なわ
せる場合は、ポンプ６６を省略することができ
る。 第３図に示した実施例は、第４ｂ図（特願57−
501140号の第９図に対応）に示された既知の基本
的な構成を有するものであつて、この実施例装置
も、第２ａ図に示した装置と同様に動作モードの
変更が可能であるが、第２ａ図の装置に比べて、
多少能率は低下するが少ない付加装置しか要せず
にこの変更を行なうことができる。従つて、第３
図の実施例は、加熱モードのときの動作能率より
も投資額がより重要な場合に好ましい形である。 第３図に示したヒートポンプは、第１ａ図に示
す周知のヒートポンプと同じ基本的な考え方に基
くもので、また６個の交換ユニツトＡ，Ｂ，Ｃ，
Ｄ，ＥおよびＦを具えている。第１ａ図に示す装
置におけるように、Ａは第１発生器、Ｂは第１凝
縮器、Ｅは吸収器、Ｆは蒸発器として働く。第３
図のヒートポンプはユニツトＣとＤの機能を選択
的に変えることができる点で第１ａ図の装置と異
なつている。すなわち、第１動作モードでは、Ｃ
は第２発生器として働きＤは第１ａ図のヒートポ
ンプ装置におけるように第２凝縮器として働く。
第２動作モードでは、Ｃが吸収器として動作しＤ
が蒸発器として働いてＥからＤへ熱を伝達する。
この様な動作モードの変更ができるようにするた
めには、第１ａ図に示す既知のヒートポンプに比
較的小さな変形を加えるだけで良い。先ず、熱交
換回路１６０をＥとＤの間に結合する。この熱交
換回路は、循環ポンプ１６６、出口Ｄとポンプ１
６６の入口間に接続された導管１６４、吸収器Ｅ
から熱を取去るように配置された熱交換素子１６
８、ポンプ１６６の出口と熱交換素子１６８の入
口との間に接続された導管１６４ａ、交換ユニツ
トＤ内で熱交換素子５０の上方に取付けられたス
プレイヘツド１７２、および熱交換素子１６８の
出口とスプレイヘツド１７２の間に接続された導
管１７０とより成る。凝縮器Ｂの出口は、たとえ
ばバルブおよび貯溜槽２６を介して、Ｄの液体
WF入力に結合されている。 第１発生器ＡからユニツトＣへ吸収剤溶液を導
く導管３４の出口端３６′はスプレイヘツド９８
に接続されている。ユニツトＣには、更に熱交換
素子１５８が設けられている。第３図に示す装置
は、更に、第２ａ図に関連して説明した素子８
４，８６，８８，９０，９２より成る補助凝縮系
を持つている。 第１動作モードでは、ポンプ１６６を止めて熱
交換回路１６０を動作させず、装置は第１ａ図と
第１ｂ図に関連して説明した既知の装置と同様に
２重効用装置として働く。この動作モードでは、
凝縮器Ｂから第２発生器として働くユニツトＣに
熱が伝達される。廃熱は４８と５０によつて取去
られる。 第２の別の動作モードでは、Ｃは第２吸収器と
して動作し、Ｄは第２蒸発器として動作して第１
吸収器Ｅから第２蒸発器Ｄへ熱が伝達される。熱
交換素子５２によつて冷却作用を行なうことがで
き、また熱交換素子９２と１５８から比較的高温
の利用可能な熱を取出すことができる。この第２
動作モードとするには次の操作を行なう。 すなわち、バルブ８８を開いて補助凝縮器８４
を動作状態として、Ｂ内で凝縮熱が発生しないよ
うにしてユニツトＣへの凝縮熱の伝達を確実に阻
止する。 熱交換素子１５８を動作させて、適当な伝熱回
路（図示なし）を介してＣから熱を取去る。 ポンプ１６６を動作させる。 熱交換素子４８と５０を不作動とする。（素子
４８はその出口導管に素子１６８が熱的に結合し
ていれば動作状態を続ける。……第２ａ図の素子
６８と４８に関する前述の説明参照）。 この動作モードでは、１６８中で加熱された液
状WFの蒸発によりＤ中で生じたWF（水）蒸気
は、スプレイヘツド９８を通してＣに供給される
吸収剤中に吸収される。比較的高温範囲（たとえ
ば50〜70℃）にある生成吸収熱は熱交換素子１５
８によつて利用される。熱交換素子１５８は、図
示のように槽１８内で吸収表面を形成するか、或
いは入口ポート線路３６′に熱的に結合している。
吸収器Ｃには周知のように流体循環ループが設け
られている（たとえばユニツトＦ参照）。 より高温の別の熱が熱交換素子９２を介して取
出される。 バルブ８８を閉じて、Ａと８４を除くすべての
要素を働かせない（シヤツトダウンさせる）こと
によつて、加熱を目的とした第３動作モードが得
られる。 モード１からモード２へ連続的に変えるには次
の様にして行なう。バルブ８８を開いたまゝ、Ａ
で発生した蒸気が全部補助凝縮器８４で凝縮する
まで、遂次増加する量の熱を８４によつて取出
す。次に、ポンプ１６６を駆動して、その送給量
を零から最大値まで増大させ、こうして、Ｅ中で
生じた吸収熱を遂次割合を高めてＤに伝達する。
５０はバルブ１９４によつて切離す。吸収熱の残
部は４８を介して図示されていない熱放散器へ伝
えられる。最終的に、装置がモード２で動作して
いれば、または１６８に熱を供給する目的だけに
使用されているとき熱が１６８に供給されゝば、
４８は動作を止められる。 第３図のヒートポンプの変形例では、付加的な
熱交換回路すなわち熱伝達回路１６０を使用せ
ず、熱交換素子４８と５０をこの目的に使用する
ための手段が設けられている。すなわち、熱交換
素子５０の出口端がポンプによつて熱交換素子４
８の入口側に接続され、また第４ａ図について説
明されるように、水のような適当な熱伝達媒体を
循環させてＥからＤへ熱を伝達するように構成さ
れている。 第３図に示されたヒートポンプは、また、更に
凝縮器G′と圧縮器Ｋを使用して第４図に示すよ
うに変形することもできる。この圧縮器Ｋは、
WF蒸気をＡから、Ｂを介してこのＡと熱交換関
係にあるG′に送込みかつ第４ｃ図に示すように
導管１０に供給する作用を行なう。 第４ａ図の装置は、圧縮器Ｋとその付属素子
（これについては第４ｂ図を参照して説明する）
を除けば、ＥとＤ間の熱交換モードが第３図の装
置と異つている。第４ａ図では、熱交換素子４８
と５０、ポンプ２６６、および３叉バルブ２９４
が、吸収器Ｅから蒸発器Ｄへの熱伝達のための熱
伝達回路すなわち熱交換回路２６０を構成するた
めに利用されている。この熱交換回路は、ポンプ
２６６の入口側を３叉バルブ２９４を介して冷却
塔または他の熱放散装置へ接続することによつ
て、非動作状態にし得る。この場合、熱交換素子
４８，５０は、第１ａ図に示されるように装置か
ら熱を取去る作用をする。交換ユニツトＣとＤに
は、たとえばＦについて図示されたような流体循
環ループをそれぞれ設けられている。 第４ｃ図（およびＫを含めた第４ａ図）に示さ
れた変形例は、更に付加的な圧縮器ヒートポンプ
段と圧力範囲を持つている。圧縮器Ｋは、その入
力側を凝縮器Ｂを介して発生器Ａに、具体的に言
えば貯溜槽２６中の蒸気空間に接続して、加圧さ
れたWF蒸気を、第１発生器Ａ中に取付けられた
熱交換素子である付加凝縮器G′に送給する。こ
の付加凝縮器G′は付加的な熱を第１発生器Ａに
伝える。付加凝縮器G′の出口側は減圧装置１０
２を通して導管１０に接続されている。 第４ａ図の装置はブーステツド２重効用装置と
して動作することができる。この場合、冷却塔の
ような熱放散装置が、導管２９４ａと３叉バルブ
２９４を介してポンプ２６６の入口側に接続され
る。熱交換素子４８と５０を通つて循環する伝熱
媒体は導管５０ａを介して冷却塔へ戻される。こ
の場合、ＢとＣ間の熱交換が行なわれ、一方Ｅと
Ｄ間の熱交換は行なわれない。 第２の動作モードでは、冷却塔は遮断され、熱
交換素子５０の出口が３叉バルブ２９４を介いて
ポンプ２６６の入口に接続される。第１凝縮器Ｂ
は、第２ａ図を参照して前述したように、補助凝
縮器８４を動作状態とすることによつて非動作状
態となる。 モード１からモード２へその動作モードを連続
的に変えたい場合には、第３ａ図に示すように、
ＥとＤ間に独立した熱交換回路を設ける。 第５図は、第２ａ図を参照して説明した形式の
装置であるが、ＥとＨ間の熱交換用に第４ａ図に
示す様な熱交換回路を具けた形を示す。第１ａ図
に示した既知の装置は、単に現在の交換ユニツト
間の導管を変形し（ユニツト自体は変形の要な
し）また交換ユニツトＧとＨを付加するだけで、
第５ａ図に示すこの改良装置に変形することがで
きる。 第５ａ図と第５ｂ図に示す装置の構造は、この
装置の冷却および加熱モード動作に関する次の動
作説明から明らかになろう（なお、差当つて、要
素Ｋ、G′およびDrより成る圧縮器段は無視す
る）。 冷却モードの時には、第５ａ図および第５ｂ図
に示す装置は第１ａ図の装置と同様に２目的装置
として働く。交換ユニツトＧ，Ｈおよび熱交換器
７６は動作に関与していない。 冷却モードでは、バルブ１５６は開、バルブ１
５８は閉じられて、溶液制御室１５０には液状動
作流体（H₂O）が充満している。吸収剤（LiBr
溶液）は、溶液回路Ａ−34−58−128−Ｃ−120−
74−122−Ｅ−44−140−144−74−58−46−Ａを
流れる。バルブ１４２は閉じられている。補助凝
縮器８４から熱が得られる。加熱モードでは、バ
ルブ１５６は閉じ、バルブ１５８は開けられ溶液
制御室１５０は空である。加熱モードのときは、
次の２つの動作流体通路、すなわち、動作流体が
吸収される場合はＡ−84−Ｂ−26−Ｈ−154−Ｆ
−Ｅ、および、Ｃ−Ｄ−152−Ｈ−154−Ｆ−Ｅ、
がある。ＧからＥへの溶液（吸収剤）流路は、導
管７３，７４，３叉バルブ７７およびＥ中のスプ
レイヘツドに連なる導管７９で構成されている。 溶液回路は要素Ａ−34−58−126−128−Ｃ−
120−74−122−124−Ｇ−76−Ｅより成る。バル
ブ１３０は閉であり要素126、130、136、138は加
熱モードでは必要がない。 第５ａ図の装置は、H₂Oを多量に含む溶液を、
Ａからに代えてＥから発生器Ｃに供給することに
よつて、凝縮器Ｄの熱出力の温度を上昇させるよ
うに変形することができる。この場合、上記の溶
液回路は２つの溶液回路に分割される。 (1) Ａ−34−58−126−130−74−122−124−Ｇ−
76−Ｅ−44−142−76−74−58−46−Ａ（バルブ
１４４は閉）、 (2) 両溶液回路からの吸収剤が組合されると、Ｅ
−44−76−74−136−138−Ｃ−120−74−122−
124−Ｇ。 この動作モードでは、126と128は必要ではな
い。 第２ａ図の装置では交換ユニツトＥに熱交換素
子６８を組合せねばならないが、第５ａ図の装置
では熱交換素子４８をＥとＨ間の熱交換を行なう
ために使用するので交換ユニツトＥに変形を加え
る必要はない。 詳しくは、熱交換素子４８の出口導管１０２に
は３叉バルブ１００が設けられている。バルブ１
００は、導管１０２を、熱交換素子５０の入力に
（第２ａ図におけるように）或いは蒸発器Ｈの内
部に設けられた熱交換素子１０６の入力に接続さ
れている導管１０４に、選択的に接続できるよう
にしている。熱交換素子１０６の出力は、導管１
０８と別の３叉バルブ１１０を通して熱交換素子
４８の入力に接続して、ＥとＨ間の熱伝達回路ル
ープを閉結している。上記の熱交換回路中には、
好ましくはバルブ１１０と熱交換素子４８の入力
との間に、ポンプ１１２が設けられている。バル
ブ１１０の第３ポートに結合された導管は熱交換
素子４０と５０が第１ａ図と第２ａ図を参照して
説明したように動作できるようにしている。 第５ａ図に示された装置の更に別の選択自由の
特徴と言うべき点は次の通りである。 交換ユニツトＧとＨにはそれぞれ流体循環ルー
プ１３２と１３４を付設することができる。各ル
ープはその入力を各交換ユニツトの流体出力ポー
トに、また出力を周知のように各交換ユニツトの
スプレイヘツドに接続されている。 ＧおよびＨから流体を排出する手段（図示な
し）も設けることができる。 選択自由な別の特徴は、第１凝縮器Ｂの出口に
入力側を接続した圧縮器Ｋをこの装置に設けるこ
とである。圧縮器Ｋの出力は、凝縮器G′および
減圧装置Drを介して第１凝縮器Ｂの入力側に接
続されている。凝縮器G′は第１発生器Ａと熱交
換関係にあつて、この発生器の出力容量を増大
（ブースト）させる。 第２ａ図と第２ｂ図に示した装置は、第４ａ図
と第４ｃ図を参照して説明したように第１発生器
Ａ中の吸収剤WF混合体に凝縮熱を伝えるように
構成された凝縮器と、圧縮器とを（それぞれ
G′とK²に相当する）Ｂに接続することによつて、
変形することもできる。この場合は、熱交換はＢ
とＣ間、ＨとＥ間およびG′とＡ間で同時に行な
われる。 上述した諸実施例の、本発明の動作モードにお
ける種々のパラメータの近似値の代表例を示すと
次の諸表の通りである。なお、各表中のカツコ内
の値は、カツコ外の値で示される圧力、温度に代
えて使用できる圧力、温度の値を示す。

【表】

〔発明の効果〕

上記説明したこの発明によるヒートポンプは、
種々の使用上の要求や環境条件により適合したも
のとなり、高い成績係数をもつて冷却と比較的高
級な熱の発生とを行なうことができ、また利用価
値の少ない低級熱を利用価値の高い高級熱に容易
に変換することができる。

【図面の簡単な説明】

第１ａ図は西ドイツ公告特許第2136408号およ
び米国特許第3651655号に開示された周知の２重
効用冷却装置の概略構造図、第１ｂ図は第１ａ図
に示す装置の基本的な要素と接続関係を示す簡略
図、第２ａ図は投資額より効率を重要視する場合
に効適するこの発明の第１実施例の概略構成図、
第２ｂ図は第２ａ図に示す装置の基本的要素と接
続関係を示す簡略図、第３図、第４ａ図、第４ｂ
図および第４ｃ図はそれぞれこの発明の第２およ
び第３実施例の第１ａ図と第２ａ図に示したもの
と同様な概略構成図および簡略図、第５ａ図と第
５ｂ図は第４図に関して説明した熱交換回路を有
する第２ａ図、第２ｂ図に示した形式をもつ装置
を示す図、第６ａ図と第６ｂ図は３重効用装置と
して動作可能なこの発明の別の実施例を示す図、
第７図は第６ａ図と第８ａ図の装置における圧
力、温度および濃度値を示す、動作流体／吸収剤
系H₂O／LiBr溶液の蒸気圧図、第８ａ図はこの
発明による３重効用装置の構成を示す図、第８ｂ
図と第８ｃ図は第８ａ図の如く構成したこの発明
の実施例の簡略図、第９ａ図はこの発明の更に別
の実施例である４重効用装置の構成を示す図、第
９ｂ図と第９ｃ図は第９ａ図の装置として構成し
たこの発明の実施例の簡略図、第１０ａ図は選択
的に相異なる形態で動作させ得るこの発明による
４重効用装置の構成を示す図、第１０ｂ図および
第１０ｃ図は第１０ａ図に示す装置の２つの形態
の構成を示す簡略図、第１０ｄ図は圧縮器段を有
する第１０ａ図の装置の簡略図、第１１図は第９
ａ図と第１０ａ図の装置の動作パラメータを示す
蒸気圧図である。 Ａ……第１の手段（第１発生器）、Ｂ……第２
の手段（第１凝縮器）、Ｆ……第３の手段（第１
蒸発器）、Ｅ……第４の手段（第１吸収器）、４
２，４４……第５の手段、Ｃ……第６の手段（第
２発生器）、Ｄ……第７の手段（第２凝縮器）、２
８……第１の流体接続手段、３８……第２の流体
接続手段、１５８……熱交換手段、１６０，２６
０……第２の熱伝達手段、８４，１６６，２６６
……第８の手段、Ｇ……第２吸収器、Ｈ……第２
蒸発器、６０……熱伝達手段。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 発生器、凝縮器、蒸発器（放出器）または吸
   収器（再吸収器）として動作し得るようにされた
   複数個の交換ユニツトを具備し、これら交換ユニ
   ツトが、２個の交換ユニツトを共通に含む少なく
   とも２つの動作流体（WFと略称）回路を形成す
   るようにWFおよび／またはこのWFのための吸
   収剤を運ぶ流体接続によつて結合されているよう
   なヒートポンプであつて； 上記交換ユニツトは、少なくとも２つのすなわ
   ち第１と第２の圧力範囲対で動作し、その各圧力
   範囲対は第１の圧力範囲とこの第１の圧力範囲よ
   りも高い第２の圧力範囲よりなり、上記第１の圧
   力範囲対は第２の圧力範囲対よりも低い圧力を含
   み、各圧力範囲は１対の交換ユニツトを有し、各
   交換ユニツト対のうちの第１のユニツトは低い温
   度範囲で動作し第２のユニツトは第１のユニツト
   よりも高い温度範囲で動作するようにされてお
   り、 更に、上記少なくとも２つの圧力範囲対の各々
   においてその高い圧力範囲の低い温度範囲で動作
   する交換ユニツトと低い圧力範囲の高い温度で動
   作する交換ユニツトとの間の熱交換手段と、上記
   ２つの圧力範囲対の少なくとも一方の熱交換手段
   による熱交換を選択的に制御する手段と、を具備
   してなるヒートポンプ。