JPH065144B2 - 吸収ヒ−トポンプの制御装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （イ）産業上の利用分野 本発明は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、温度よりも低く保って運転し、発
生器や蒸発器に供給する熱源流体よりも高温の被加熱流
体を吸収器から取出す吸収ヒートポンプ（以下、この種
の吸収ヒートポンプという）の制御装置に関する。

（ロ）従来技術 この種の吸収ヒートポンプは、発生器および凝縮器内の
圧力を蒸発器および吸収器内の圧力よりも低く保って運
転するため、例えば特開昭５８−６９３７２号公報に説
明されているように、通常、発生器および凝縮器を蒸発
器および吸収器よりも下方に配置している。そして、運
転の停止時には吸収器内の冷媒を吸収して濃度の低くな
った稀吸収液を発生器内の濃吸収液中に流下させて濃吸
収液を稀釈するようにしている。また、例えば特開昭５
８−３１２６２号公報に説明されているように、運転の
停止時に蒸発器や凝縮器内の冷媒液を発生器内の濃吸収
液中にブローして濃吸収液を稀釈している。このように
吸収液を稀釈することによって運転停止後における吸収
液（臭化リチウム水溶液）の結晶化を防止できるように
している。

そして、運転を再開するときには、先ず稀吸収液（以
下、稀液という）を送るポンプ（以下、吸収液ポンプと
いう）を作動させて発生器から吸収器へ稀液を送り、こ
の稀液を吸収器から溶液熱交換器経由で発生器へ流下さ
せつつ発生器に内蔵した加熱器に散布して冷媒蒸気を分
離し、分離した冷媒蒸気を凝縮器で液化する。次に、凝
縮器の冷媒液溜め内の冷媒液量が所定値以上になるとポ
ンプ（以下、第２冷媒ポンプという）により冷媒液を蒸
発器の冷媒液溜めへ送り、次いでこの冷媒液溜め内の冷
媒液量が所定値以上になるとポンプ（以下、第１冷媒ポ
ンプという）により冷媒液を蒸発器に還流させつつ蒸発
器に内蔵した給熱器に散布して蒸発させ、定常運転へ移
行するようにしている。

このような運転の始動方法の場合、運転の再開直後に
は、蒸発器において冷媒の蒸発が行われないことと併せ
て吸収器へ流入する被加熱流体の温度が低いことから、
蒸発器および吸収器内の圧力は殆んど上昇しない。

このため、吸収器と発生器との圧力差が小さいままで、
吸収器から溶液熱交換器経由で発生器へ流下しつつ加熱
器に散布される稀液の量が少くて発生器での冷媒の分離
が少量であり、凝縮器の冷媒液溜め内の冷媒液量が所定
値以上となるのに長時間を要してしまう。さらに、凝縮
器から蒸発器へ冷媒液が送られて蒸発器の冷媒液溜め内
の冷媒液量が所定値以上となり、蒸発器における冷媒の
蒸発が開始されて蒸発器および吸収器内の圧力が上昇し
始めるのに長い時間が掛っていた。

このように、従来のこの種の吸収ヒートポンプは、運転
の再開から定常運転へ移行するまでに長時間を要し、運
転の立上りが遅いという欠点を有していた。

（ハ）発明の目的 本発明は、この種の吸収ヒートポンプにおいて、運転の
立上りを早くすることのできる装置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、濃液を
発生器に還流させるバイパス管または溶液熱交換器を側
路する稀液のバイパス管を配設し、蒸発器内の圧力もし
くは蒸発器内の冷媒の温度を検知する検出器の信号でバ
イパス管に備えた制御弁を開閉制御することにより発生
器に内蔵した加熱器への吸収液の散布量を調節する構成
としたものである。

本発明によれば、吸収器と発生器との圧力差が小さくて
吸収器から溶液熱交換器経由で発生器へ流下しつつ発生
器の加熱器に散布される吸収液の量の少ない運転再開直
後においても、従来のこの種の吸収ヒートポンプにくら
べ、バイパス管を介してより多量の吸収液を加熱器に散
布させ得るので、発生器での冷媒蒸気の発生量を多くす
ることができる。

それ故、本発明制御装置を備えたこの種の吸収ヒートポ
ンプにおいては、冷媒液溜め内の冷媒液量が所定値以上
となるのに従来のこの種の吸収ヒートポンプ程には時間
を要さず、運転の再開から蒸発器で冷媒が蒸発して蒸発
器および吸収器内の圧力の上昇するまでの時間を短かく
でき、従来のこの種の吸収ヒートポンプにくらべて運転
の立上りを早くできる。

（ホ）実施例 図面は本発明によるこの種の吸収ヒートポンプの制御装
置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)より成る下段側の発生凝縮段、
(4)は蒸発器(5)および吸収器(6)より成る上段側の蒸発
吸収段、(7)は溶液熱交換器、(8)、(9)はそれぞれ第
１、第２冷媒ポンプ、(10)は吸収液ポンプで、これら機
器は冷媒蒸気の流れるダクト(11)、(12)、冷媒液の送ら
れる管(13)、(14)、冷媒液の還流する管(15)、(16)、濃
液の送られる管(17)、(18)、(19)、稀液の流下する管(2
0)、(21)により接続されて従来のこの種の吸収ヒートポ
ンプと同様の冷媒（水）および吸収液（臭化リチウム水
溶液）の循環路を構成している。なお、(22)は溶液熱交
換器(7)に内蔵した熱交換用コイルである。

(23)は発生器(2)に内蔵した加熱器、(24)は凝縮器(3)に
内蔵した冷却器、(25)は蒸発器(5)に内蔵した給熱器、
(26)は吸収器(6)に内蔵した被加熱器であり、(27)、(2
8)は加熱器(23)と接続した排温水や廃蒸気などの熱源流
体を流す管、(29)、(30)は冷却器(24)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)は給
熱器(25)と接続した排温水や廃蒸気などの熱源流体を流
す管、(33)、(34)は被加熱器(26)と接続した温水や蒸気
などの被加熱流体を流す管である。

(35)、(36)はそれぞれ発生器(2)、吸収器(6)内に備えた
吸収液の散布器、(37)は蒸発器(5)内に備えた冷媒液の
散布器、(38)、(39)はそれぞれ発生器(2)、吸収器(6)の
溶液溜め、(40)、(41)はそれぞれ凝縮器(3)、蒸発器(5)
の冷媒液溜め、(42)、(43)はエリミネーターである。

（ＳＷ_１）は溶液溜め(38)に備えた液面スイッチ、
（Ｃ）は冷媒液溜め(40)に備えた液面制御器、（Ｓ
Ｗ_２）は冷媒液溜め(41)に備えた液面スイッチ、
（Ｖ_０）は管(14)に備えた冷媒液の流量制御弁で、液面
スイッチ（ＳＷ_１）、（ＳＷ_２）、液面制御器（Ｃ）に
よりそれぞれ吸収液ポンプ(10)、第１冷媒ポンプ(8)、
第２冷媒ポンプ(9)が発停制御されて液面が上下限設定
レベル間に保たれるようになっており、また、液面制御
器（Ｃ）により流量制御弁（Ｖ_０）の開度が制御されて
凝縮器(3)から蒸発器(5)へ送られる冷媒液の流量が調節
されるようになっている。

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）においては、定常運転時、発生凝縮段(1)側は蒸
発吸収段(4)側よりも低圧で作動し、吸収器(6)の被加熱
器(26)に散布される濃液が冷媒を吸収する際に発生する
熱により被加熱器(26)内の被加熱流体を昇温し、管(34)
から熱源流体（例えば廃蒸気）の温度（例えば８０℃）
より高温（例えば１１６℃）の被加熱流体（例えば温
水）が取出されるのである。

(44)は開閉弁（Ｖ_１）を有する冷媒液のブロー用の管
で、本機の運転を停止するに先立って開閉弁（Ｖ_１）を
開き、従来のこの種の吸収ヒートポンプ（以下、従来機
という）と同様に冷媒液溜め(40)、(41)内の冷媒液を第
２、第１冷媒ポンプ(9)、(8)により液面の下限設定レベ
ルまでブローして溶液溜め(38)内の濃液を稀釈し、吸収
液の稀釈運転を行うようにしている。

(45)は吸収液ポンプ(10)吐出側の管(18)と散布器(35)入
口側の管(21)とを接続した吸収液のバイパス管で、この
バイパス管には制御弁（Ｖ）が備えてある。（Ｓ_１）
（Ｓ_２）はそれぞれ冷媒液溜め(41)、管(16)内の冷媒液
の温度を検知する検出器、（Ｓ_３）、（Ｓ_４）はそれぞ
れ蒸発器(5)、吸収器(6)内の圧力を検知する検出器で、
これら検出器のいずれかの信号で制御弁（Ｖ）が開閉制
御されるようになっている。

次に、本機の運転開始時における動作例についてバイパ
ス管(45)を有しない従来機の動作と比較しつつ説明す
る。

本機においては、運転開始の直後には蒸発吸収段(4)側
の圧力は例えば約６０mmＨｇであってその値が低く、ま
た、管(16)、冷媒液溜め(41)内の冷媒液の温度は例えば
約４２℃であってその値が低いため、検出器（Ｓ_１）、
（Ｓ_２）、（Ｓ_３）または（Ｓ_４）の信号で制御弁
（Ｖ）が全開され、吸収液ポンプ(10)で吐出された吸収
液は吸収器(6)側と発生器(2)側とに分流する。そして、
発生器(2)側に分流した吸収液と吸収器(6)から落差によ
り流下してくる吸収液とが散布器(35)により加熱器(23)
に散布され、冷媒蒸気が分離される。この冷媒蒸気が凝
縮器(3)において液化されて冷媒液溜め(40)の液面が上
昇し、液面が所定のレベル以上になると液面制御器
（Ｃ）の信号により第２冷媒ポンプ(9)が作動し、冷媒
液が蒸発器(5)側へ送られる。

これに対し、従来機においては、吸収液ポンプ(10)で吐
出された吸収液の全量が吸収器(6)へ送られる。そし
て、吸収器(6)に流入した吸収液は落差により再び発生
器(2)側へ流下しつつ加熱器(23)に散布される。しか
し、運転開始の初期には吸収器(6)と発生器(2)との圧力
差が小さくて発生器(2)側への吸収液の流下量が少ない
ため、従来機においては本機にくらべて発生器(2)での
冷媒蒸気の発生量が少ない。

それ故、本機においては、凝縮器(3)の冷媒液溜め(40)
内の液面が所定のレベル以上となるのに従来機程には時
間を要さず、従来機よりも冷媒液が蒸発器(5)側へ早く
送られる。

そして、本機においては、冷媒液が蒸発器(5)側に送ら
れて冷媒液溜め(41)内の液面が上昇し、この液面が所定
のレベル以上になると液面スイッチ（ＳＷ_２）の信号に
より第１冷媒ポンプ(8)が作動し、給熱器(25)に冷媒液
が散布されて蒸発器(5)での冷媒の蒸発が開始される。
冷媒が蒸発し始めると蒸発吸収段(4)側の圧力が次第に
上昇し、また、蒸発器(5)での未蒸発冷媒も給熱器(25)
によって繰返し加熱されるために管(16)、冷媒液溜め(4
1)内の冷媒液の温度も次第に上昇する。そして、吸収器
(6)と発生器(2)間の圧力差が大きくなって吸収器(6)か
ら溶液熱交換器(7)経由で発生器(2)へ流下する吸収液の
流量も徐々に多くなる。蒸発吸収段(4)側の圧力や管(1
6)、冷媒液溜め(41)内の冷媒液の温度が上昇するに伴な
って検出器（ＳＷ_１）、（ＳＷ_２）、（ＳＷ_３）もしく
は（ＳＷ_４）の信号により制御弁（Ｖ）は閉方向に絞ら
れて行き、所定値（例えば２３４mmＨｇの圧力、７０℃
の冷媒液温度）に達すると制御弁（Ｖ）は全閉される。
そして、本機は定常運転へ移行する。

なお、制御弁（Ｖ）には開度を制御する弁に代えてＯＮ
−ＯＦＦ弁を用いるようにすることも可能である。ま
た、バイパス管(45)は管(18)と接続する代りに管(19)と
接続しても良い。

なおまた、バイパス管(45)に代えて制御弁（Ｖ）付きの
バイパス管(45′)を設けても良い。このバイパス管(4
5′)は吸収液の吸収器(6)出口側の管(20)と散布器(35)
入口側の管(21)とを接続したもので、吸収液が流通抵抗
の大きい熱交換用コイル(22)を側路して発生器(2)側へ
流下できるようにしたものである。

また、本機においては、熱源流体や冷却流体の温度が変
動して蒸発吸収段(4)と発生凝縮段(1)間の圧力差が変動
し、吸収器(6)から溶液熱交換器(7)経由で発生器(2)へ
流下する吸収液の流量が変化した場合にも制御弁（Ｖ）
の開度を制御して発生器(2)の加熱器(23)への吸収液の
散布量の変動を小さくできると共に発生器(2)と吸収器
(6)間での吸収液の偏在を防止でき、安定した運転を継
続できる利点もある。

（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、吸収器から溶液熱交換器を経由して発生器へ流
下する吸収液の流量の少ない運転開始時に、バイパス管
を介して発生器の加熱器に多量の吸収液を散布できるよ
うにしたものであるから、運転開始時の蒸発器での冷媒
蒸気の発生量を多くし得る。それ故、本発明によれば、
冷媒液溜め内の冷媒液量が所定値以上となるのに従来の
この種の吸収ヒートポンプ程には時間を要さず、運転開
始から蒸発器において冷媒が蒸発し始めるまでの時間を
短縮でき、従来のこの種の吸収ヒートポンプよりも運転
の立上りを早くすることができる。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明によるこの種の吸収ヒートポンプの制御装
置の一実施例を示した概略構成説明図である。 (1)…発生凝縮段、(2)…発生器、(3)…凝縮器、(4)…蒸
発吸収段、(5)…蒸発器、(6)…吸収器、(7)…溶液熱交
換器、(8)、(9)…第１、第２冷媒ポンプ、(10)…吸収液
ポンプ、(16)、(18)、(19)、(20)、(21)…管、(22)…熱
交換用コイル、(23)…加熱器、(24)…冷却器、(25)…給
熱器、(26)…被加熱器、(35)…散布器、(38)、(39)…溶
液溜め、(40)、(41)…冷媒液溜め、(45)、(45′）…バ
イパス管、（Ｃ）…制御器、(SW₁)、(SW₂)…液面スイッ
チ、(S₁)、(S₂)(S₃)、(S₄)…検出器、（Ｖ）…制御弁。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】凝縮器に冷却流体を流しつつ発生器と蒸発
   器と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、溶液熱交換器を配管接続して成る吸収ヒー
   トポンプにおいて、発生器から吸収器へ吸収液を送るポ
   ンプの吐出側と発生器内に備えた吸収液の散布器入口側
   とを結ぶ吸収液のバイパス管、または、吸収液が溶液熱
   交換器を側路して吸収器から前記散布器へ流下するよう
   に吸収液の吸収器出口側と散布器入口側とを結ぶ吸収液
   のバイパス管を配設し、かつ、このバイパス管に制御弁
   を備え、蒸発器内の圧力もしくは蒸発器内の冷媒の温度
   を検知する検出器の信号により前記制御弁を開閉制御す
   ることを特徴とした吸収ヒートポンプの制御装置。