JPH0555792B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 (イ) 産業上の利用分野 本発明、発生器および凝縮器内の圧力、温度を
蒸発器および吸収器内の圧力、温度よりも低く保
つて運転し、発生器および蒸発器に供給する熱源
流体よりも高温の被加熱流体を取出すようにした
吸収ヒートポンプ（以下、この種の吸収ヒートポ
ンプという）に関し、特に吸収液を用いて機内の
不凝縮ガスを抽気する装置が備えられているこの
種の吸収ヒートポンプの改良に関する。

(ロ) 従来技術 吸収ヒートポンプや吸収冷凍機においては、長
時間運転すると機内に不凝縮ガスが滞留し、この
不凝縮ガスが吸収ヒートポンプや吸収冷凍機の能
力低下の原因となることは一般に知られている。

それ故、従来、吸収冷凍機や吸収ヒートポンプ
においては、例えば実公昭46−24367号公報や実
公昭57−49103号公報に説明されているように、
抽気管により吸収器の気相部と接続した抽気槽へ
機内からの吸収液の一部を散布し、散布した吸収
液を冷却水で降温させて抽気槽内圧を吸収器内圧
より低く維持しつつ吸収器から抽気管を通して抽
気槽内へ冷媒蒸気と共に不凝縮ガスを吸引し、冷
媒蒸気は散布した吸収液に吸収することによつて
不凝縮ガスを抽出する抽気装置が用いられ、抽出
された不凝縮ガスを機外へ排出するようにしてい
る。

しかし、従来の抽気装置は、吸収器内圧が他の
機器内圧よりも低く吸収器内に不凝縮ガスの集中
的に滞留する吸収ヒートポンプや吸収冷凍機（以
下、吸収冷凍機等という）に有用なものであつ
て、発生器および凝縮器が蒸発器および吸収器よ
りも低温低圧下で作動するこの種の吸収ヒートポ
ンプにあつては凝縮器内に不凝縮ガスが集中的に
滞留するために、不凝縮ガスを機外へ有効に排出
できない欠点を有する。しかも、従来の抽気装置
は、吸収液を冷却水で降温しているため。吸収液
の熱が機外へ放出されることとなり、その分熱ロ
スを生じる欠点も有している。

また、この種の吸収ヒートポンプにおいては、
凝縮器で凝縮した冷媒液の温度は蒸発器での冷媒
の蒸発温度より低いので、何らかの原因で凝縮器
から蒸発器へ送られる冷媒液の量が変動すると蒸
発器に散布される冷媒液の温度が変動することに
なる。このため、蒸発器での冷媒の蒸発量が変動
し、その影響で吸収器での冷媒の吸収量が変動し
て吸収液の発熱量が変動することになり、吸収器
から取出される被加熱流体の温度が変動する問題
も有している。

(ハ) 発明の目的 本発明は、機内の不凝縮ガスを小さな熱ロスで
有効に抽気でき、かつ、吸収器から取出す被加熱
流体の温度の変動を小さくすることのできるこの
種の吸収ヒートポンプの提供を目的としたもので
ある。

(ニ) 発明の構成 本発明は、この種の吸収ヒートポンプにおい
て、不凝縮ガスの最も集中して滞留しやすい凝縮
器の気相部と抽気装置の抽気槽とを連通し、か
つ、機内から吸収液の一部を抽気装置の抽気槽へ
導く流路と凝縮器から凝縮した冷媒液（以下、凝
縮冷媒液という）を蒸発器へ送る流路とを熱交換
関係に配設する構成としたものである。

本発明によれば、抽気槽に導入される吸収液が
低温の凝縮冷媒液で降温されて抽気槽内圧が凝縮
器内圧よりも低く保たれるので、不凝縮ガスを有
効に抽気できる。しかも、吸収液の熱は凝縮冷媒
液に回収されるので、従来の抽気装置のように吸
収液の熱が機外へ放出されることはほとんどな
く、熱ロスが著しく少くなる。また、凝縮冷媒液
は、抽気槽へ導かれる吸収液により、昇温されて
蒸発器における冷媒の蒸発温度に近ずくので、蒸
発器へ送られる凝縮冷媒液の量が何らかの原因で
変動した場合にも、吸収器から取出される被加熱
流体の温度の変動が小さくなる。

(ホ) 実施例 第１図は本発明によるこの種の吸収ヒートポン
プの一実施例を示した概略構成説明図であり、１
は発生器２および凝縮器３より成る下胴、４は蒸
発器５および吸収器６より成る上胴、７は溶液熱
交換器、８は吸収液用のポンプ、９，１０は冷媒
液用のポンプで、これら機器は凝縮冷媒液の送ら
れる管１１，１２，１３、冷媒液の還流する管１
４，１５、冷媒が分離されて濃度の高くなつた吸
収液（以下、濃液という）の送られる管１６，１
７，１８、冷媒が吸収されて濃度の低くなつた吸
収液（以下、稀液という）の流下する管１９，２
０により気密に接続されて従来のこの種の吸収ヒ
ートポンプ〔例えば特開昭58−138961号公報に説
明されている吸収ヒートポンプ装置を参照〕と同
様の冷媒および吸収液の循環路を構成している。
なお、２１は溶液熱交換器７を内蔵した伝熱コイ
ルである。

２２は発生器２の加熱器、２３は凝縮器３の冷
却器、２４は蒸発器５の給熱器、２５は吸収器６
の被加熱器である。２６，２７，２８は加熱器２
２、給熱器２４と直列に接続した管で、これら管
２６，２７，２８には排温水や廃蒸気などの熱源
流体を矢印のように流通させている。なお、図示
していないが、加熱器２２と供給器２４とを管で
直列に接続する代りに並列に接続しても良く、ま
た、異なる熱源に接続しても良い。２９，３０は
冷却器２３と接続した冷却水や冷却用空気などの
冷却流体を流す管、３１，３２は被加熱器２５と
接続した温水や水蒸気などの被加熱流体を流す管
である。３３，３４はそれぞれ凝縮器３、蒸発器
５の冷媒液溜め、３５は発生器２の濃液溜め、３
６は吸収器６の稀液溜め、３７は冷媒液の散布
器、３８は稀液の散布器、３９は濃液の散布器で
ある。

４０は抽気管４１により凝縮器３の気相部と接
続した抽気槽、４２は抽気槽４０内に備えた吸収
液の散布器、４３は管２０と抽気槽４０の散布器
４２とを接続した管路、４４は気液分離器、４５
は一端を気液分離器４４下部に開口させると共に
他端を抽気槽４０底部に開口させて接続した気液
導管、４６は気液分離器４４底部と濃液溜め３５
上部とを接続した液の戻し管、４７は不凝縮ガス
の捕集器、４８は捕集器４７と気液分離器４４の
気相部とを接続したガス導管、４９は開閉弁Ｖ付
きのガス排出管である。なお、図示していない
が、ガス排出管４９には排気ポンプが備えてあ
る。

そして、５０は管路４３に備えた熱交換器、こ
の交換か器には熱交換用コイル５１が内蔵されて
おり、また、この熱交換用コイル５１には管１
２，１３が接続されている。

次に、このように構成されたこの種の吸収ヒー
トポンプ（以下、本機という）の動作の一例を抽
気作用と関連させて説明する。ここにおいて、本
機の定常運転時に、下胴１内圧が約35mmHg、上
胴４内圧が約380mmHg、凝縮器３での冷媒の凝縮
温度が約32℃、蒸発器５での冷媒の蒸発温度が約
81℃、散布器３８に流入する稀液の温度が約90
℃、濃液溜め３５の濃液の温度が約81℃、散布器
３９に流入する濃液の温度が約125℃、稀液溜め
３６の稀液の温度が約135℃となるように運転さ
れているものとする。そして、第２図は、このよ
うな運転例でのデユーリング線図を表わしたもの
である。

このような運転例においては、例えば約125℃
で被加熱器２５に流入した温水は、被加熱器５５
に散布された濃液が冷媒蒸気を吸収する際に発生
する熱により、例えば約90℃で給熱器２４に供給
した排温水よりも高温の約130℃の温水が被加熱
器２５から流出する〔第２図参照〕。

そして、本機を長時間運転していると、下胴１
においては管やポンプ８，９などの接続部から少
しずつ侵入してくる外気あるいは吸収液中の溶存
空気その他の不凝縮ガスが冷媒蒸気と共に凝縮器
３側へ流れ、また、上胴４においても同様に不凝
縮ガスが冷媒蒸気と共に吸収器６側へ流れ、さら
に管１９，２０を介して発生器２経由で不凝縮ガ
スが凝縮器３側へ流れる。その結果、不凝縮ガス
は凝縮器３に集まつて滞留する。

一方、管２０から約90℃で管路４３に分流した
稀液は、熱交換器５０において、熱交換用コイル
５１に約32℃で流入する凝縮冷媒液によつて冷却
され、例えばほぼ50℃まで降温した後、抽気槽４
０へ流下する。そして、抽気槽４０内に散布され
る稀液の飽和蒸気圧は10mmHg程度となり〔第２
図参照〕、抽気槽４０は内圧が約35mmHgである下
胴１よりもおよそ25mmHg、低い内圧に保たれる。
それ故、凝縮器３に集まつた不凝縮ガスは冷媒蒸
気と共に抽気管４１を通して抽気槽４０内に吸引
される。そして、抽気槽４０において、冷媒蒸気
は槽内に散布された稀液に吸収されて不凝縮ガス
が抽出される。抽出された不凝縮ガスは、冷媒蒸
気を吸収してさらに濃度の低下した吸収液〔以
下、稀薄液という〕と共に、気液導管４５を通し
て、気泡状態で気液分離器４４へ流下する。気液
分離器４４において不凝縮ガスと稀薄液とは上下
に分かれ、稀薄液は戻し管４６を通して濃液溜め
３５に流下し、不凝縮ガスはガス導管４８を通し
て捕集器４７に貯留される。そして、捕集器４７
内の不凝縮ガスは排気ポンプにより適宜機外へ排
出される。

このように、凝縮器３に集中する不凝縮ガスを
抽気槽４０内に連続的に吸引して抽出することに
より、不凝縮ガスの滞留を防止し、この種の吸収
ヒートポンプの性能を正常に保つているのであ
る。なお、第１図中、破線で示した５２は、吸収
器６の気相部とを下胴１の気相部と接続し、途中
に弁やオリフイス等の圧力調整器５３を備えた管
で、この管により上胴４側の不凝縮ガスを下胴１
側へ速みやかに移動させることが可能となる。

また、本機においては、熱交換用コイル５１に
約32℃で流入した凝縮冷媒液は、熱交換器５０に
約90℃で流入した稀液によつて蒸発器５における
冷媒の蒸発温度に近い約70℃まで昇温された後、
蒸発器５側へ送られる。このため、何らかの原因
で蒸発器５側へ送られる凝縮冷媒液の量が変動し
ても、給熱器２４に散布される冷媒液の温度変動
は、約32℃の低温の凝縮冷媒液をそのまま蒸発器
５側へ送つている従来のこの種の吸収ヒートポン
プ（以下、従来機という）にくらべ、著しく小さ
くなる。それ故、本機においては、従来機にくら
べ、蒸発器５における冷媒の蒸発量の変動が小さ
くなり、ひいては吸収器６における吸収液の冷媒
吸収量すなわち発熱量の変動が小さくなり、被加
熱器２５から流出する温水の温度変動が小さくな
る。かつまた、本機においては、稀液の熱が凝縮
冷媒液に回収されるので、冷水や冷却水などによ
つて稀液を冷却する吸収冷凍機等にくらべ、熱ロ
スも小さい。

なお、管路４３を管２０に接続する代りに、図
示していないが、管路４３を管１９に接続して熱
交換器５０に約135℃の稀液を流入させるように
しても良い。この場合には蒸発器５へ送る凝縮冷
媒液を蒸発器５における冷媒の蒸発温度により一
層近ずけ得る利点がある。また、熱交換用コイル
５１の伝熱面積を適当に選定することによつて稀
液を十分に降温することができ、抽気槽４０に散
布される稀液の飽和蒸気圧を凝縮器３内圧よりも
低くできることは勿論である。

なおまた、第１図の二点鎖線で示したように管
路４３′を管１７もしくは管１８に接続し、熱交
換器５０内に濃液を流入させても良い。濃液は同
じ飽和蒸気圧の稀液よりも高温であるので、熱交
換器５０内に稀液を流入させる場合程には濃液を
冷却しなくて済む。それ故、この場合には、熱交
換器５０の伝熱面積が少くて済み、熱交換器５０
を小さくできる利点がある。

(ヘ) 発明の効果 以上のように、本発明は、この種の吸収ヒート
ポンプにおいて、抽気装置の抽気槽と凝縮器の気
相部とを連通させ、機内から抽気槽へ導かれる吸
収液と凝縮器から蒸発器へ送られる凝縮冷媒液と
を熱交換させるようにしたものであるから、抽気
槽内圧が凝縮器内圧よりも低く保たれて不凝縮ガ
スの最も集中して滞留する凝縮器から不凝縮ガス
も抽気でき、この種の吸収ヒーンポンプの性能低
下を防止でき、かつ、蒸発器に送られる凝縮冷媒
液を蒸発器における冷媒の蒸発温度に近ずけて、
吸収器から取出す温水その他の被加熱流体の温度
変動を小さくできる。また、吸収液の熱が凝縮冷
媒液に回収されるため、抽気槽に散布する吸収液
や冷却水や冷水などで冷却している従来の吸収冷
凍機等にくらべ、熱ロスも小さくすることができ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明によるこの種の吸収ヒートポン
プの一実施例を示した概略構成説明図、第２図は
本発明によるこの種の吸収ヒートポンプの動作例
を表わしたデユーリング線図である。 １……下胴、２……発生器、３……凝縮器、４
……上胴、５……蒸発器、６……吸収器、７……
溶液熱交換器、８，９，１０……ポンプ、１１，
１２，１３，１４，１５……管、１６，１７，１
８，１９，２０……管、２２……加熱器、２３…
…冷却器、２４……給熱器、２５……被加熱器、
３３，３４……冷媒液溜め、３５……濃液溜め、
３６……稀液溜め、３７，３８，３９……散布
器、４０……抽気槽、４１……抽気管、４２……
散布器、４３，４３′……管路、４４……気液分
離器、４５……気液導管、４６……戻し管、４７
……捕集器、４８……ガス導管、５０……熱交換
器、５１……熱交換用コイル。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 凝縮器に冷却流体を流しつつ発生器および蒸
   発器に熱源流体を供給して吸収器から熱源流体の
   温度以上の被加熱流体を取出すように発生器、凝
   縮器、蒸発器、吸収器が配管接続されて成り、か
   つ、機内の吸収液の一部を用いて凝縮器内の不凝
   縮ガスを抽気する抽気装置が備えられると共に、
   機内から抽気装置の抽気槽へ導く吸収液により凝
   縮器において凝縮した冷媒液を昇温する熱交換器
   が凝縮器から蒸発器へ至る冷媒液の流路の途中に
   備えられて成ることを特徴とした吸収ヒートポン
   プ。