JPH0578741B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 (イ) 産業上の利用分野 本発明は凝縮器と吸収器とから温度レベルの異
なる温水その他の被加熱流体を取出すようにした
吸収ヒートポンプの改良に関する。

(ロ) 従来の技術 凝縮器と吸収器とから温水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）は、例えば特開昭59−74471号公報
にみられるように、従来、知られている。

(ハ) 発明が解決しようとする問題点 この種の吸収ヒートポンプにおいては、温度レ
ベルの異なる温水を取出すことができるので、例
えば一方の温水をホテルの温水プールに用い、他
方の温水をホテルの暖房や給湯に用いるなど、一
台の吸収ヒートポンプで種類の違う負荷に温水を
供給できる利点がある。しかし、これら負荷が必
ずしも同じ割合で増減するとは限らないため、一
方の負荷に応じて取出し温水の熱量をコントロー
ルするよう吸収ヒートポンプの容量制御を行う
と、他方の負荷へ供給される温水の熱量が不足し
たり過剰となる等の問題があつた。

本発明は、このような問題点に鑑み、両方の負
荷にほぼ見合う温水その他の被加熱流体を供給で
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) 問題点を解決するための手段 本発明は、この種の吸収ヒートポンプにおい
て、凝縮器から取出す被加熱流体側の負荷（以
下、第２負荷という）に応じて発生器の加熱量を
制御する第１の手段と、吸収器から取出す被加熱
流体側の負荷（以下、第１負荷という）に応じ
て、吸収器に流入する吸収液の濃度あるいは冷媒
の蒸発器での蒸発量を調節して吸収器の冷媒吸収
量をコントロールする第２の手段とを備える構成
としたものである。

(ホ) 作用 本発明によるこの種のヒートポンプにおいて
は、第１の手段の作用（働き）として、発生器か
ら凝縮器への冷媒蒸気供給量が第２負荷に応じて
調整され、凝縮器での被加熱流体と冷媒蒸気との
交換熱量がコントロールされるので、第２負荷に
見合う被加熱流体を取出すことができる。かつま
た、第２の手段の作用として、冷媒を吸収する吸
収液の発熱量が第２負荷に応じて調整され、吸収
器での被加熱流体と吸収液との交換熱量がコント
ロールされるので、第１負荷に見合う被加熱流体
を取出すこともできる。

例えば第２負荷が増大して第１負荷が変化しな
い場合、発生器の加熱量が増加されて第２負荷に
見合う被加熱流体が凝縮器から第２負荷へ供給さ
れる。この場合、発生器の加熱量の増加分だけ発
生器における吸収液の濃縮が促進されて発生器か
ら吸収器へ流れる吸収液の濃度が高くなるため、
これをそのまま放置していると吸収器での吸収液
の冷媒収量が増えて吸収液の発熱量が増大するこ
ととなり、第１負荷に供給される被加熱流体の熱
量が過剰となつてしまう。そのため、本発明によ
る吸収ヒートポンプにおいては、冷媒液を吸収液
に混入させて吸収器に流入する吸収液の濃度が発
生器の加熱量を増加する以前と同程度になるよう
調整したり、あるいは吸収器における吸収液の冷
媒吸収量すなわち吸収液の発熱量を発生器の加熱
量の増加前とほぼ同量にコントロールすることに
よつて、第１負荷に見合う被加熱流体を吸収器か
ら第１負荷へ供給しているのである。

(ヘ) 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る。第
１図において、１は発生器、２は凝縮器、３は蒸
発器、４は吸収器、５は溶液熱交換器、６は冷媒
液用のポンプ、７は吸収液用のポンプで、これら
機器は冷媒蒸気の流れる管８，９、冷媒液の流下
する管１０、冷媒液の還流する管１１，１２、吸
収液の送られる管１３，１４，１５、吸収液の流
下する管１６，１７により接続されて冷媒および
吸収液の循環路を形成している。なお、１８は溶
液熱交換器５に内蔵した伝熱器である。

１９は発生器１に内蔵した加熱器、２０は凝縮
器２に内蔵した被加熱器、２１は蒸発器３に内蔵
した給熱器、２２は吸収器４に内蔵した被加熱器
であり、２３，２４はそれぞれ第１負荷側、第２
負荷側の熱交換ユニツトである。また、２５，２
６は加熱器１９と接続した高温の熱源蒸気その他
の熱源流体の流れる管、２７，２８は被加熱器２
０と第２負荷側の熱交換ユニツト２３と接続した
高温の温水その他の被加熱流体の流れる管、２
９，３０は給熱器２１と接続した排温水その他の
低温の熱源流体の流れる管、３１，３２は被加熱
器２２と第１負荷側の熱交換ユニツト２４とを接
続した温水その他の被加熱流体の流れる管であ
り、３３，３４はそれぞれ管２７，３１に備えた
被加熱流体用のポンプである。

３５，３６はそれぞれ発生器１、吸収器４の溶
液溜め、３７，３８はそれぞれ凝縮器２、蒸発器
３の冷媒液溜め、３９は冷媒液の散布器、４０は
吸収液の散布器である。

４１は三方弁V₁を介して管１２と管１３〔あ
るいは管１７〕とを接続した管で、この管により
吸収液中に冷媒液を混入できるようにしている。
また、V₂は管２５〔あるいは管２６〕に備えた
熱源流体の流量調節用の制御弁であり、S₁，S₂は
それぞれ管３２，２８に備えた温度検出器であ
る。そして、制御弁V₂の開度が温度検出器S₂の
信号により制御され、かつ、三方弁V₁の開度が
温度検出器S₁の信号により制御されるようになつ
ている。

次に、このように構成された吸収ヒートポンプ
（以下、本機という）の運転動作を８つのケース
に分けて説明する。

ここにおいて、第２負荷、第１負荷が共に定格
の負荷であるときには、制御弁V₂、三方弁V₁を
共に定格の開度〔例えば制御弁V₂の開度を50％、
三方弁V₁の管４１側開度および管１２下流側開
度を50％〕にセツトして本機の定格運転を行うも
のとする。また、熱交換ユニツト２３，２４には
温水を供給するものとする。

〔a〕 第２負荷のみが増大するケース このケースにおいては、第２負荷の増大に対
して凝縮器２における温水の熱出力が不足気味
となり、被加熱器２０出口の温水温度が下がり
始めるので、温度検出器S₂の信号により制御弁
V₂の開度を定格の開度よりも大きくして発生
器１における冷媒蒸気の発生量を増やす。その
結果、凝縮器２での冷媒蒸気と温水との交換熱
量が多くなつて第２負荷（増大した第２負荷）
に見合う温水を熱交換ユニツト２３へ供給する
ことが可能となる。なお、被加熱器２０出口の
温水温度が再び上昇し始めて元の温度（所定の
温度）に復帰すると、制御弁V₂の開度は固定
される。

一方、発生器１における冷媒蒸気の発生量が
増えると発生器１内の吸収液の濃度が高くな
る。それに伴い吸収器４での吸収液による冷媒
の吸収量が増えて吸収液の発熱量が多くなるた
め、定格の第１負荷に対して吸収器４における
温水の熱出力が過剰となる。そして、被加熱器
２２出口の温水温度が上がり始めるので、温度
検出器S₁の信号により三方弁V₁の管４１側開
度を大きくすると共に三方弁V₁の管１２下流
側開度を小さくする。このように三方弁V₁を
制御することにより、吸収液の循環路への冷媒
液の注入量が増えて吸収器４に散布される吸収
液の濃度の高まりが抑えられると共に蒸発器３
における冷媒の蒸発量が減つて吸収器４に流入
する冷媒蒸気の量が少なくなるので、吸収器４
における吸収液の冷媒吸収量すなわち吸収液の
発熱量を第２負荷の増大する以前とほぼ同程度
にすることが可能となる。それ故、本機におい
ては、第１負荷（定格負荷のままの第１負荷）
に見合う温水を熱交換ユニツト２４へ供給する
ことができる。なお、被加熱器２４出口の温水
温度が再び降下し始めて元の温度（所定温度）
に復帰すると三方弁V₁の開度は固定される。

〔b〕 第２負荷のみが減少するケース このケースにおいては、制御弁V₂および三
方弁V₁がケース〔ａ〕とは逆に制御されるこ
とにより、それぞれの負荷すなわち減少した第
２負荷および定格の第１負荷に見合う温水が熱
交換ユニツト２３，２４へ供給される。すなわ
ち、制御弁V₂の開度は定格の開度よりも小さ
くされ、一方、三方弁V₁の管４１側開度が小
さくされると共に管１２下流側開度が大きくさ
れるのである。

〔c〕 第２負荷が増大する一方で第１負荷が減少
するケース このケースにおいては、ケース〔ａ〕と同様
に制御弁V₂の開度が大きくされ、増大した第
２負荷に見合う温水が熱交換ユニツト２３へ供
給される。一方、三方弁V₁にあつては、その
管４１側開度がケース〔ａ〕よりもさらに大き
くされると共にその管１２下流側開度がケース
〔ａ〕よりもさらに小さくされ、減少した第１
負荷に見合う温水が熱交換ユニツト２４へ供給
される。

〔d〕 第２負荷が減少する一方で第１負荷が増大
するケース このケースにおいては、ケース〔ｂ〕と同様
に制御弁V₂の開度が小さくされ、減少した第
２負荷に見合う温水が熱交換ユニツト２３へ供
給される。一方、三方弁V₁にあつては、その
管４１側開度がケース〔ｂ〕よりもさらに小さ
くされると共にその管１２下流側開度がケース
〔ｂ〕よりもさらに大きくされ、増大した第１
負荷に見合う温水が熱交換ユニツト２４へ供給
される。

〔e〕 第１負荷のみが増大するケース このケースにおいては、第１負荷の増大に対
して吸収器４における温水の熱出力が不足気味
となり、被加熱器２２出口の温水温度が下がり
始めるので、温度検出器S₁の信号により、三方
弁V₁の管４１側開度を定格の開度よりも小さ
くすると共に三方弁V₁の管１２下流側開度を
定格の開度よりも大きくする。このように三方
弁V₁を制御することにより、吸収液の循環路
への冷媒液の注入量が減つて吸収液の濃度が高
くなり、吸収器４に散布される吸収液の冷媒吸
収能力が高まる。かつまた、給熱器２１への冷
媒液の散布量が増えて蒸発器３における冷媒の
蒸発量が増加し、吸収器４に流入する冷媒蒸気
の量も多くなる。その結果、吸収器４における
温水の熱出力が大きくなる。それ故、本機にお
いては、増大した第１負荷に見合う温水を熱交
換ユニツト２４へ供給することが可能となる。

一方、循環する吸収液の濃度が高くなると発
生器１における吸収液濃度が高くなり、この発
生器１内の吸収液の飽和温度が上昇して発生器
１から流出する吸収液のエンタルピーが見掛上
大きくなるものの、発生器１へ流入する吸収液
のエンタルピーも同程度大きくなるので、発生
器１における熱収支は循環している吸収液の濃
度の変化前とほぼ同じであり、発生器１での冷
媒蒸気の発生量は殆んど変わらない。それ故、
本機においては、第２負荷（定格負荷のままの
第２負荷）に見合う温水を熱交換ユニツト２３
へ供給することができる。

〔f〕 第１負荷のみが減少するケース このケースにおいては、三方弁V₁がケース
〔ｅ〕とは逆に制御されることにより、減少し
た第１負荷および定格の第２負荷に見合う温水
が熱交換ユニツト２４，２３へ供給される。す
なわち、三方弁V₁の管４１側開度は定格の開
度よりも大きくされると共に管１２下流側開度
は定格の開度よりも小さくされるのである。

〔g〕 第１、第２負荷が共に増大するケース このケースにおいては、制御弁V₂の開度が
温度検出器S₂の信号で定格の開度よりも大きく
され、増大した第２負荷に見合う温水が熱交換
ユニツト２３へ供給される。

制御弁V₂の開度が大きくされて発生器１の
加熱量が増えると発生器１内の吸収液濃度が高
くなり、それに伴ない吸収器４での吸収液によ
る冷媒の吸収量が増えて吸収液の発熱量が多く
なる。そして、この多くなつた発熱量が増大し
た第１負荷に対して熱量不足であるときには被
加熱器２２出口の温水温度が下がり始めるの
で、温度検出器S₁の信号により三方弁V₁の管
４１側開度を小さくすると共に管１２下流側開
度を大きくして、吸収器４における吸収液の発
熱量をより一層多くする。また、発生器１の加
熱量を増すことによつて多くなつた吸収器４に
おける吸収液の発熱量が逆に第１負荷に対して
過剰となるときには被加熱器２２出口の温水温
度が上がり始めるので、温度検出器S₁の信号に
より、三方弁V₁の管４１側開度を大きくする
と共に管１２下流側開度を小さくして、吸収器
４における吸収液の発熱量を少なくする。

このようにして、被加熱器２２の出口の温水
温度が所定温度に復帰すると三方弁V₁の開度
は固定され、増大した第１負荷、第２負荷に見
合う温水が熱交換ユニツト２４，２３へ供給さ
れるのである。

なお、発生器１の加熱量を増すことによつて
多くなつた吸収器４における発熱量がたまたま
増大した第１負荷と釣合うときには被加熱器２
４出口の温水温度は所定温度に保たれるので、
三方弁V₁の開度は定格の開度のまま固定され
る。

〔h〕 第１、第２負荷が共に減少するケース このケースにおいては、制御弁V₂の開度が
定格の開度よりも小さくされ、減少した第２負
荷に見合う温水が供給される。

制御弁V₂の開度が小さくされて発生器１内
の加熱量が減ると発生器１内の吸収液濃度が低
くなり、それに伴ない吸収器４における吸収液
の発熱量が少なくなる。そして、この少なくな
つた発熱量の第２負荷（減少した第２負荷）に
対する過不足に応じてケース〔ｇ〕と同様に温
度検出器S₁の信号により三方弁V₁の開度が制
御され、第１負荷に見合う温水が供給されるの
である。

このように、本機においては、第１負荷、第２
負荷のそれぞれが独立に変化しても、それぞれの
負荷に見合う温水を供給することができる。

なお、本機においては、吸収器４が凝縮器２よ
りも低温低圧で作動し、熱交換ユニツト２３には
熱交換ユニツト２４よりも高温の温水が供給され
る。

なおまた、凝縮器が吸収器よりも低温低圧で作
動する形式の吸収ヒートポンプ（例えば特開昭58
−69372号公報）においても、本機と同様にそれ
ぞれの負荷に見合う温水を供給できる（図示せ
ず）。なお、この形式の吸収ヒートポンプにおい
ては、吸収器から取出される温水の方が凝縮器か
ら取出される温水よりも高温となる。

第２図、第３図は本発明によるこの種の吸収ヒ
ートポンプの他の実施例を示した概略構成説明図
で、第１図に示した構成機器と同様のものには同
一の符号を付している。

第２図において、Ｖは管１２に備えた冷媒液の
流量制御弁で、この流量制御弁の開度が温度検出
器S₂の信号により制御されて給熱器２１への冷媒
液の散布量が増減されるようになつている。この
ように冷媒液の散布量を第１負荷に応じてコント
ロールすることにより、蒸発器３における冷媒の
蒸発量すなわち吸収器４への冷媒の流入量が増減
されることになる。その結果、吸収器４での吸収
液による冷媒の吸収量すなわち吸収液の発熱量が
増減し、第１負荷に見合う温水を熱交換ユニツト
２４へ供給することが可能となる。

それ故、第２図に示した実施例においても、第
１図に示した実施例とほぼ同様に、第１、第２負
荷に見合う温水を熱交換ユニツト２４，２３へそ
れぞれ供給できる。なお、第２図において、ポン
プ６の吐出量を制御しても良い。

第３図において、４２は三方弁V₃を介して管
１７と管１３とに接続した吸収器４のバイパス管
であり、三方弁V₃を温度検出器S₁の信号で制御
することによつて被加熱器２２への吸収液の散布
量が増減されるようになつている。

また、第３図において、４３は三方弁V₄〔破線
で図示されている三方弁〕を介して管１４と管１
７とに接続した管〔二点鎖線で図示されている
管〕であり、三方弁V₄を温度検出器S₁の信号で
制御することによつて、発生器１側からの濃度の
高い吸収液と吸収器４の溶液溜め３６からの濃度
の低い吸収液との混合割合を調節しつつ吸収器４
に流入する吸収液の濃度をコントロールするよう
になつている。このように吸収器４に流入する吸
収液の濃度を第１負荷に応じてコントロールする
ことにより、吸収器４における冷媒の吸収量すな
わち吸収液の発熱量がコントロールされ、第１負
荷に見合う温水を熱交換ユニツト２４へ供給する
ことが可能となる。それ故、この実施例において
も、第１図に示した実施例とほぼ同様に、第１、
第２負荷に見合う温水を熱交換ユニツト２４，２
３へそれぞれ供給できるのである。

(ト) 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、凝縮器から取出す被加熱流体側
の負荷に対しては発生器における冷媒の発生量を
コントロールし、かつまた、吸収器から取出す被
加熱流体側の負荷に対しては吸収器における冷媒
の吸収量すなわち吸収液の発熱量をコントロール
するようにしたものであるので、それぞれの負荷
に見合う被加熱流体を取出すことのできる実用的
効果を奏する。

【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、
第３図は本発明によるこの種の吸収ヒートポンプ
の他の実施例を示した概略構成説明図である。 １……発生器、２……凝縮器、３……蒸発器、
４……吸収器、６……ポンプ、１２，１３，１７
……管、１９……加熱器、２０……被加熱器、２
１……給熱器、２２……被加熱器、２３，２４…
…熱交換ユニツト、２５，２６，２７，２８，２
９，３０，３１，３２……管、３６……溶液溜
め、３９，４０……散布器、４１……管、４２…
…バイパス管、４３……管、S₁，S₂……温度検出
器、Ｖ……流量制御弁、V₁……三方弁、V₂……
制御弁、V₃，V₄……三方弁。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 凝縮器および吸収器からそれぞれ温度レベル
   の異なる被加熱流体を取出すように凝縮器と吸収
   器に被加熱器を内蔵した吸収ヒートポンプにおい
   て、凝縮器から取出す被加熱流体の負荷に応じて
   発生器の加熱量を制御する機構と、吸収器から取
   出す被加熱流体の負荷に応じて吸収器での冷媒の
   吸収量をコントロールする調節機構とが備えられ
   ていることを特徴とした吸収ヒートポンプ。 ２ 前記調節機構が吸収器に流入する吸収液の濃
   度をコントロールする調節機構である特許請求の
   範囲第１項に記載の吸収ヒートポンプ。 ３ 上記調節機構が吸収器に流入する吸収液への
   冷媒液の混入量をコントロールする機構である特
   許請求の範囲第２項に記載の吸収ヒートポンプ。 ４ 前記調節機構が冷媒の蒸発器における蒸発量
   をコントロールする調節機構である特許請求の範
   囲第１項に記載の吸収ヒートポンプ。 ５ 上記調節機構が蒸発器に内蔵した給熱器への
   冷媒の散布量をコントロール機構である特許請求
   の範囲第４項に記載の吸収ヒートポンプ。