JPH09250841A - 吸収式ヒートポンプ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 吸収式ヒートポンプの吸収ユニットを小型化
する。 【解決手段】 ＧＡＸ型吸収式ヒートポンプの吸収ユニ
ット３６を、縦長の吸収容器５０と、この吸収容器５０
の頂部に内装された弱溶液の散布装置５１と、この散布
装置５１の下方に伝熱壁により画成された熱交換流路を
吸収容器の縦方向に沿って配設してなる吸収熱回収熱交
換部５２と、この吸収熱回収熱交換部５２の下方に伝熱
壁により画成され内部に冷却流体が通流される熱交換流
路を吸収容器の縦方向に沿って配設してなる吸収放熱部
５３と、この吸収放熱部５３の下方に、吸収容器５０の
横断面全体に亘って吸収容器の軸線に対してほぼ垂直に
配置された蒸気分散板５９と、この蒸気分散板５９と吸
収容器底部の間の区画内部に連通させて設けられた冷媒
蒸気の導入管５４とを含んで構成した。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、吸収式ヒートポンプに
係り、特にＧＡＸ(Generator-Absorber HeatExchange
r：吸収再生熱交換器)サイクルを適用した吸収式ヒート
ポンプに関する。

【０００２】

【従来の技術】ＧＡＸサイクルは、アンモニアを冷媒と
し、水を吸収剤とする吸収式冷凍サイクルを高効率化さ
せる手法として知られており、例えば特開平７−２６９
９８１号公報にその例が示されている。この公報に示さ
れた吸収式ヒートポンプには、ＧＡＸ部での熱交換量を
増やすことを目的とした図４に示す構成の吸収器が用い
られている。この吸収器の特徴は、吸収剤を吸収器上部
から、冷媒蒸気を吸収器下部から供給することで、冷媒
蒸気を吸収剤に向流で吸収させる点である。つまり、Ｇ
ＡＸ部で高エンタルピの冷媒蒸気を吸収剤に吸収させる
ことができる点である。このため、ＧＡＸ部での熱交換
量が増加し吸収式ヒートポンプの成績係数（ＣＯＰ）が
向上する。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかし、この吸収器で
は高濃度のアンモニア蒸気（冷媒蒸気）が吸収器下部に
溜った強溶液の液面上方に導入され、かつこの強溶液は
過冷却の状態になっている。吸収器の役割は吸収剤に冷
媒蒸気を吸収させることであり、吸収器下部の溶液が過
冷却の状態となっていることは、吸収器内で吸収熱を奪
って吸収溶液が冷媒蒸気を吸収しているのではなく、吸
収溶液自体が濃度一定のまま（冷媒を吸収しないで）冷
却されていることになる。つまり、強溶液の上方に導入
された冷媒蒸気は強溶液に吸収されないため、導入され
た冷媒蒸気が吸収器内の平衡濃度になりにくい。

【０００４】吸収器には、上部から高温の弱溶液（アン
モニア濃度の低い溶液）が、下部から濃度ほぼ１００％
の冷媒蒸気（アンモニア蒸気）が、それぞれ流入する。
流入した弱溶液は、吸収器内部で同じく流入してきたア
ンモニア蒸気を吸収し、強溶液（アンモニア濃度の高い
溶液）になる。吸収器上部にはＧＡＸ部があり、ここで
弱溶液から熱回収が行われる。吸収器上部からＧＡＸ部
に流れて来る弱溶液に純度の高い冷媒蒸気を吸収させる
と、図３に示すように溶液の温度が急激に低下し、ＧＡ
Ｘ部の効率が低下してしまう。例えば、吸収ユニット３
６の頂部に散布される弱溶液５６は、温度が１３５℃、
アンモニア濃度が５％である。この弱溶液５６と平衡な
蒸気の組成は４０％以下である。一方、吸収ユニット３
６の下部に導入される冷媒蒸気はほぼ１００％であるか
ら、これを直接、吸収ユニット３６の頂部付近の溶液に
接触させると、溶液が蒸気と平衡になろうとして、アン
モニアを吸収し、溶液の水分を蒸発させるため、その蒸
発潜熱により急激な温度低下を起こし、熱回収量が低下
することになる。

【０００５】この場合、冷媒蒸気が弱溶液に吸収される
と、温度が急激にＴ₁からＴ₂に低下してしまい、熱交換
可能な温度範囲が狭くなり、交換熱量が減少してしま
う。この現象の原因は蒸気にあり、純度の高い蒸気のエ
ンタルピは吸収器上部の溶液と平衡状態にある蒸気のエ
ンタルピに比べて低く、平衡状態の蒸気より低いエンタ
ルピの蒸気を混合（吸収）させるので弱溶液の温度が低
下する。つまり、吸収器上部の弱溶液に吸収される蒸気
が吸収する側の弱溶液と平衡状態に近い濃度のものであ
れば、吸収器上部での弱溶液の急激な温度低下はなく、
ＧＡＸ部での熱交換における温度幅を維持し、効果的な
熱回収を行うことが可能となる。図２に、吸収器上部の
弱溶液に、それと平衡状態に近い濃度の蒸気（ある程度
水分を含んだ蒸気）を接触させて吸収させた場合の例を
示す。この場合は、ＧＡＸ部の温度は上部から下部に向
かって連続的に変化し、一部で急激に低下することがな
い。このように連続的に温度を変化させると、ＧＡＸ部
における熱交換を効果的に行うことができる。

【０００６】蒸発器で蒸発した冷媒蒸気は、純度がほぼ
１００％であるため、この蒸気が吸収器に導入されてか
らＧＡＸ部に到達するまでの間に、アンモニア濃度の低
い蒸気（高エンタルピ蒸気）、すなわち水分を含んだ蒸
気にする必要がある。ここでいうアンモニア濃度の低い
蒸気とは、吸収器上部（ＧＡＸ部）の弱溶液と平衡状態
に近いような濃度の蒸気のことであり、純度の高い冷媒
蒸気に水分を含ませて濃度を低下させるのが逆精留部で
ある。

【０００７】つまり、ＧＡＸ部での熱交換効率を維持す
るには、吸収器内部に逆精留部を取り付ける必要があ
り、この逆精留部の装着により、吸収器の高さが高くな
るという問題があった。図４に示す吸収器においては、
充填層６０、６１が逆精留部をなしている。逆精留部を
取り付けた吸収式ヒートポンプの他の例としては、例え
ば、特開平７−１９８２２２号公報がある。

【０００８】本発明の課題は、水−アンモニア系のＧＡ
Ｘ型吸収式ヒートポンプの吸収器を小型化するにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記の課題を
解決するため、吸収剤に冷媒を吸収してなる冷媒濃度が
高い強溶液を導入し、該強溶液を冷媒蒸気と冷媒濃度が
低い弱溶液とに分離生成する再生ユニットと、この再生
ユニットで生成された冷媒蒸気を導入し、その冷媒蒸気
を冷却して凝縮する凝縮器と、この凝縮器により凝縮さ
れた冷媒液を膨張弁を介して導入し、熱媒との熱交換に
より前記冷媒液を蒸発させる蒸発器と、この蒸発器で蒸
発した冷媒蒸気と前記再生ユニットで生成された弱溶液
とを導入し、該弱溶液に前記冷媒蒸気を吸収させる吸収
ユニットと、この吸収ユニットで冷媒蒸気を吸収した強
溶液を前記再生ユニットに供給する溶液ポンプと、を含
んでなる吸収式ヒートポンプにおいて、前記吸収ユニッ
トを、冷却水が通流されると、この吸収放熱部を内装す
る吸収容器と、蒸発器から導入した冷媒蒸気を、吸収放
熱部の下方に貯溜された強溶液中に放出する蒸気分散手
段とを含んで構成したことを特徴とする。

【００１０】強溶液中に冷媒蒸気を放出する蒸気分散手
段は、吸収容器の吸収放熱部の下方に、吸収容器の横断
面全体に亘って吸収容器の軸線に対してほぼ垂直に配置
された蒸気分散板と、この蒸気分散板と吸収容器底部の
間の区画に冷媒蒸気を導入する導入管とを含んで構成
し、蒸気分散板には冷媒蒸気を吸収容器軸方向に通過さ
せる多数の小孔を形成するのがよい。

【００１１】また蒸気分散手段を、吸収容器下部の強溶
液が貯溜させる区画内部に配設され、蒸発器で生成され
た冷媒蒸気を該区画内に分散放出する放出管を含んで構
成し、該放出管に蒸気を放出する多数の小孔を形成する
ようにしてもよい。

【００１２】上記吸収式ヒートポンプは、冷媒をアンモ
ニア、吸収剤を水としたものが望ましい。

【００１３】上記の課題はまた、縦長の吸収容器と、こ
の吸収容器の頂部に内装された弱溶液の散布装置と、こ
の散布装置の下方に伝熱壁により画成された熱交換流路
を吸収容器の縦方向に沿って配設してなる吸収熱回収熱
交換部と、この吸収熱回収熱交換部の下方に伝熱壁によ
り画成され内部に冷却流体が通流される熱交換流路を吸
収容器の縦方向に沿って配設してなる吸収放熱部と、こ
の吸収放熱部の下方に、吸収容器の横断面全体に亘って
吸収容器の軸線に対してほぼ垂直に配置された蒸気分散
板と、この蒸気分散板と吸収容器底部の間の区画内部に
連通させて設けられた冷媒蒸気の導入管とを含んでなる
吸収ユニットによっても達成される。

【００１４】本発明に係る吸収式ヒートポンプに用いら
れる吸収ユニット（吸収器という場合も同じ）において
は、吸収器に供給される高濃度の冷媒蒸気の冷媒濃度
を、吸収器内部を上部から下部に向かって流れる吸収溶
液と平衡状態に近づけるため、冷媒蒸気を吸収器に導入
した直後に強溶液に直接接触させる。従来の吸収器にお
いては、冷媒蒸気を、吸収ユニット下部に溜った強溶液
の液面より上の位置に導入している。本発明に係る吸収
式ヒートポンプに用いられる吸収ユニットにおいては、
吸収ユニット下部に強溶液が溜る構造とし、冷媒蒸気は
この強溶液中に供給される。吸収ユニットに供給される
冷媒蒸気は蒸気分散手段を経て泡状になり、冷却水によ
り過冷却になった強溶液中に吹き込まれる。泡状にして
吹き込まれることによって冷媒蒸気と強溶液が活発な直
接接触を行う。また、冷媒蒸気を泡状にして強溶液に吹
き込むことで、撹拌効果と気液接触面積増大の効果が生
じる。

【００１５】蒸発器で生成されて吸収器に導入される冷
媒蒸気は高濃度であり、吸収器下部の蒸気の平衡濃度よ
り高い濃度を持つ。この冷媒蒸気を強溶液の中に通すこ
とで、冷媒蒸気の濃度は吸収器下部の蒸気の平衡濃度に
近づく。従来の吸収器では、冷媒蒸気の濃度を吸収器内
部の平衡濃度に近付ける役割は、主として充填層（図４
に示す吸収器においては、充填層６０、６１）が担って
いる。本発明における吸収器では、高濃度の冷媒蒸気を
吸収器に供給する際、まず、冷媒蒸気を強溶液に接触さ
せることで、冷媒蒸気と強溶液の間で物質移動が活発に
行われる。つまり、冷媒蒸気と強溶液を直接接触させる
効果は、充填層での効果と同等である。この物質移動
は、濃度差の大きな流体間のものであるため、その質量
流束は濃度差の小さな流体間の質量移動における質量流
束に比べて大きくなる。冷媒蒸気の供給を吸収器下部の
強溶液内部からにすることで、強溶液に逆精留部の役割
を担わせることができる。このため、従来の吸収器より
も充填層の容積を少なくし、吸収器を小型化することが
できる。

【００１６】吸収溶液側から見ると、吸収器の冷却水で
冷却された吸収溶液（強溶液）は過冷却の状態となって
おり、余分に熱を奪われた状態になっている。しかし吸
収器下部の強溶液中に直接冷媒蒸気を導入することで、
過冷却状態の吸収溶液に冷媒を吸収させることになる。
冷媒を吸収することで吸収溶液は飽和状態となり、吸収
器を流れる冷却水に奪われた熱は、吸収溶液を過冷却す
る役割でなく、吸収熱を奪う役割を担うことになり、吸
収器本来の能力を発揮することとなる。

【００１７】また、本発明の吸収式ヒートポンプに用い
る吸収溶液としては、アンモニアを冷媒とし、水を吸収
剤とした吸収溶液を適用できる他、吸収剤の蒸気圧が比
較的冷媒に近く、非共沸混合物となるような冷媒と吸収
剤のペアについても適用できる。

【００１８】

【発明の実施の形態】以下、本発明を図示実施例に基づ
いて説明する。図１に、本発明に係るＧＡＸサイクルを
適用した吸収式ヒートポンプの一実施例の系統構成図を
示す。本実施例は、アンモニアを冷媒とし、吸収剤を水
とした吸収式ヒートポンプの例である。図示のように吸
収式ヒートポンプは、再生ユニット３１、凝縮器３２、
冷媒熱交換器３３、膨張弁３４、蒸発器３５、吸収ユニ
ット３６、溶液ポンプ３７を含んで構成されている。

【００１９】再生ユニット３１は、縦形の再生容器３８
の内部に、下部の方から順に、再生入熱器３９、弱溶液
の熱交換器４０、回収段４１ａと濃縮段４１ｂからなる
精留器４１、分縮器４２が設けて形成される。これによ
り、溶液ポンプ３７から供給される強溶液５５を冷媒蒸
気４４と弱溶液５６に分離する。

【００２０】凝縮器３２は、再生ユニット３１で生成さ
れた冷媒蒸気４４を導入し、熱交換コイル４５に通流さ
れる冷却流体により冷却して凝縮する。凝縮器３２によ
り凝縮された冷媒液４６は、冷媒熱交換器３３と膨張弁
３４を通って、蒸発器３５の頂部に設けられた冷媒散布
装置４７から散布される。散布された冷媒は熱交換コイ
ル４８に通流される流体との熱交換により気化され、気
化された冷媒蒸気４９は冷媒熱交換器３３を通って、吸
収ユニット３６の底部に導入される。

【００２１】吸収ユニット３６は、本発明の特徴部をな
すものであり、縦長の吸収容器５０の頂部に弱溶液の散
布装置５１を内装し、この下方に伝熱壁により画成され
た熱交換流路を吸収容器の縦方向に沿って配設してなる
吸収熱回収熱交換部５２と、その下方に伝熱壁により画
成された熱交換流路を吸収容器の縦方向に沿って配設し
てなる吸収放熱部５３と、吸収放熱部５３の下方に、吸
収容器５０を横断するように配置された蒸気分配板５９
と、この蒸気分配板５９の中心を上下に貫通して配置さ
れ蒸気分配板５９上方で開口した強溶液取出管６０と、
を含んで形成されている。強溶液取出管６０の蒸気分配
板５９上方の開口位置は、強溶液の貯溜量が冷媒蒸気と
の十分な気液接触が可能な量になるような位置に設定さ
れる。蒸気分配板５９には上下方向に貫通した多数の小
孔が設けられ、冷媒蒸気４９が導入される導入管５４
は、蒸気分配板５９の下方の容器内部に連通して設けら
れている。

【００２２】吸収容器５０の蒸気分配板５９の上に溜っ
た強溶液４３ａは強溶液取出管６０を経て溶液ポンプ３
７に吸い込まれ、昇圧されたのち、再生ユニット３１の
分縮器４２に送られる。分縮器４２を通って昇温された
強溶液４３ｂは吸収ユニット３６の吸収熱回収熱交換部
５２の下部入口からその熱交換流路内に導入されてい
る。この吸収熱回収熱交換部５２を通った強溶液５５
は、再生ユニット３１の精留器４１の中段に導入されて
いる。再生ユニット３１の再生処理により分離されて、
再生容器３８の底部に溜った弱溶液５６は、熱交換器４
０と減圧弁５７を通って吸収ユニット３６に設けられた
弱溶液の散布装置５１に供給されている。

【００２３】このように構成された実施例の動作につい
て、特徴部である吸収ユニット３６を中心にして以下に
説明する。吸収容器５０の頂部に導入された弱溶液５８
は、散布装置５１により容器の内部に散布される。散布
された溶液は吸収熱回収熱交換部５２の熱交換流路の伝
熱壁の外表面を伝って流れ落ち、あるいは空間を落下す
る。その過程で、溶液は吸収放熱部を通過してきた冷媒
蒸気と接触してこれを吸収し、これにより溶液の冷媒濃
度が徐々に高められる。冷媒蒸気の吸収により発生する
吸収熱は、熱交換流路の内側に通流される強溶液４３ｂ
を加熱し、再生に必要な熱の一部として回収される。

【００２４】吸収熱回収熱交換部５２の領域を通過した
溶液は、吸収放熱部５３の熱交換流路の伝熱壁の外表面
を伝って流れ落ち、あるいは空間を落下する。その過程
で、溶液は容器内に導入された冷媒蒸気と接触してこれ
を吸収し、これにより溶液の冷媒濃度が更に高められ
る。このときの吸収熱は、吸収放熱部５３の熱交換流路
に通流される冷却流体に奪われる。吸収放熱部５３を通
過した溶液は冷媒濃度が高い低温の強溶液となって蒸気
分配板５９の上に溜る。

【００２５】蒸気分配板５９の上に溜った強溶液は、溶
液ポンプ３７によって昇圧され、分縮器４２の熱交換流
路内に導入されて昇温された後、上述した吸収熱回収熱
交換部５２の下部に設けられた入口から熱交換流路に導
入される。この熱交換流路に導入された強溶液は上部に
向かって流れ、その流路の出口に向かうにつれて、上述
した吸収熱により加熱されて昇温し、飽和温度に達する
と沸騰を開始し、さらに温度を上げながら、冷媒濃度が
低下していく。

【００２６】吸収熱回収熱交換部５２において、沸騰に
より気液の二相流になった強溶液５５は、吸収熱回収熱
交換部５２の上部出口から再生ユニット３１の精留器４
１に送られる。精留器４１に導入された二相流の強溶液
５５は、冷媒蒸気と弱溶液とに分離される。冷媒蒸気は
精留器４１を上昇する過程で濃度を高め、分縮器４２に
低温の強溶液４３ａとの熱交換により更に水分が凝縮除
去されて冷媒蒸気の濃度が高められ、凝縮器３２に供給
される。一方、強溶液は精留器４１を下降する過程で冷
媒濃度が減少し、弱溶液の熱交換器４０と再生入熱器３
９を通過すると弱溶液となり再生容器３８の底部に溜ま
り、前述したように吸収ユニット３６に供給される。こ
のようにして、吸収工程と再生工程が繰返し行われ、そ
の過程で蒸発器３５又は吸収放熱部５３から系外に冷熱
又は温熱が取り出される。

【００２７】ここで、吸収ユニット３６内における吸収
過程を、冷媒蒸気側から見て説明する。蒸気分配板５９
の下方の吸収容器５０に導入された高純度の冷媒蒸気
は、蒸気分配板５９の小孔を経て泡状になって蒸気分配
板５９の上に溜っている過冷却状態の強溶液の中を通過
する。冷媒蒸気が強溶液の中を通過することによって冷
媒蒸気と強溶液が活発な直接接触を行う。さらに、蒸気
分配板５９に形成された小孔を通過させることで冷媒蒸
気を泡状にし、撹拌効果と気液接触面積増大の効果が生
じる。

【００２８】蒸発器で生成されて吸収ユニット３６に導
入される冷媒蒸気は、吸収容器５０下部の蒸気の平衡濃
度より高い濃度を持つ。この冷媒蒸気を強溶液の中に通
すことで、冷媒蒸気の濃度は吸収容器５０下部の蒸気の
平衡濃度に近づく。従来の吸収器では、冷媒蒸気の濃度
を吸収器内部の平衡濃度に近付ける役割は、主として逆
精留器として働く充填層（図４に示す吸収器において
は、充填層６０、６１）が担っている。本実施例におけ
る吸収ユニット３６では、高濃度の冷媒蒸気を吸収容器
５０に供給する際、まず、冷媒蒸気を強溶液に接触させ
ることで、冷媒蒸気と強溶液の間で物質移動がなされ
る。つまり、冷媒蒸気と強溶液を直接接触させる効果
は、充填層での効果と同等である。この物質移動は、濃
度差の大きな流体間のものであるため、その質量流束は
濃度差の小さな流体間の質量移動における質量流束に比
べて大きくなる。冷媒蒸気の供給を吸収容器５０下部の
強溶液内部からにすることで、強溶液に逆精留部の役割
を担わせることができる。このため、従来の吸収ユニッ
トよりも充填層の容積を少なくし、吸収ユニットを小型
化することができる。

【００２９】吸収溶液側から見ると、吸収ユニットの冷
却水で冷却された吸収溶液（強溶液）は過冷却の状態と
なっており、余分に熱を奪われた状態になっている。し
かし吸収容器下部の強溶液中に直接冷媒蒸気を導入する
ことで、過冷却状態の吸収溶液に冷媒を吸収させること
になる。冷媒を吸収することで吸収溶液は飽和状態とな
り、吸収ユニットを流れる冷却水に奪われた熱は、吸収
溶液を過冷却する役割でなく、吸収熱を奪う役割を担う
ことになり、吸収ユニット本来の能力を発揮することと
なる。

【００３０】強溶液を通過して水分を同伴し、水分の同
伴によって濃度を低めた冷媒蒸気は吸収放熱部５３を通
過して、吸収熱回収熱交換部５２に至るピストン流とな
る。吸収放熱部５３を通過するとき、冷媒蒸気はその熱
交換流路を画成する伝熱壁の外表面を流れ落ちる吸収溶
液と接触する。その際、冷媒蒸気は、その一部が溶液に
吸収されると同時に、溶液との物質交換により容器の縦
方向の各位置における溶液と平衡な蒸気組成となる。つ
まり、吸収放熱部５３を出る残りの冷媒蒸気は、吸収剤
（水）の組成を増やし、温度を上げて吸収熱回収熱交換
部５２に至る。また、吸収容器５０内を上昇する冷媒蒸
気は、吸収熱回収熱交換部５２の下部から上部に至る
間、その外表面を流れ落ちる溶液と接触し、物質交換が
行われ、温度を上げ、かつ濃度を下げながら、吸収再生
熱交換部５２の上部において完全に吸収される。

【００３１】このようにして、吸収ユニット３６の内部
において、溶液は上部から下部に向かって温度が低下す
る分布が形成され、かつ冷媒濃度が増加する分布が形成
される。また、伝熱壁の外面を流れ落ちる溶液の流量
も、濃度の増加とともに増大する。これに応じ、その溶
液に接触する冷媒蒸気についても、溶液と平衡な蒸気組
成に近い状態で、下部から上部に向かって温度分布と濃
度分布が形成され、縦方向の各位置を通過する冷媒蒸気
の流量も減少する。

【００３２】すなわち、溶液は冷媒蒸気を吸収しながら
流下し、上部から下部に向かって温度が低下し、濃度が
増加する分布が形成される。一方、冷媒蒸気は溶液に吸
収されながら上昇する。この吸収は、吸収熱回収熱交換
部５２と吸収放熱部５３の熱交換流路の伝熱壁の外表
面、又は空間で、溶液と冷媒とが接触することによる物
質交換である。このとき、冷媒蒸気は溶液に吸収される
が、溶液の一部は蒸気と平衡な組成になろうと蒸発を起
こす。これにより、蒸気と溶液は吸収容器５０の高さ方
向のそれぞれの位置で平衡に近い組成になり、かつその
平衡な組成は高さ方向の位置に応じて連続的に変化する
ものとなる。

【００３３】したがって、冷媒蒸気が上昇していく過程
で、蒸気と溶液の平衡状態が大きく変化する位置がない
ので、大きく変化する平衡状態に移行するために生ずる
溶液の温度低下が少ない。その結果、吸収ユニット３６
の内部における溶液の温度差を大きくとることができ、
吸収熱回収熱交換部５２での熱回収量を増やすことがで
きる。

【００３４】上記実施例では、蒸気分配板５９を介して
強溶液に冷媒蒸気を分散供給し、気液接触を行わせた
が、蒸気分配板５９を設けず、強溶液が貯溜される領域
内に、導入管５４に接続されたコイル状の放出管を設
け、この放出管に管壁に多数の小孔を設けてもよい。こ
うすれば放出管から直接冷媒蒸気を強溶液中に分散放出
することができる。

【００３５】

【発明の効果】以上説明したように、本願発明によれば
次の効果が得られる。蒸発器から吸収ユニットに供給さ
れる冷媒蒸気を、吸収容器の下部に溜った強溶液中に導
き、泡状に分散させて放出するようにしたので、冷媒蒸
気は強溶液中を通過する過程で強溶液中の水分を取り込
み、強溶液を通過した段階では、冷媒蒸気の濃度が低下
する。この濃度低下により、冷媒蒸気の濃度は、吸収容
器の高さ方向のそれぞれの位置で吸収溶液の平衡濃度に
近くなり、かつその平衡な組成は高さ方向の位置に応じ
て連続的に変化するものとなる。したがって、冷媒蒸気
が上昇していく過程で、蒸気と溶液の平衡状態が連続的
に保たれるので、吸収ユニット上部で弱溶液が平衡でな
い冷媒蒸気と接する場合のように、新たな平衡状態に移
行することにともなう溶液の急激な温度低下が少ない。
その結果、吸収ユニットの内部における溶液の温度差を
大きくとることができると同時に、冷媒蒸気を高いエン
タルピ（高温度、低冷媒濃度）にて吸収熱回収熱交換部
の上部で溶液に吸収させることができるから、逆精留部
を設ける必要を無くすこと、あるいは小さくすることが
可能となり、熱回収量を低下させることなく吸収ユニッ
トを小型化することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例の吸収式ヒートポンプの系統
構成図である。

【図２】吸収器上部弱溶液にこの溶液と平衡状態に近い
蒸気を吸収させた場合のデューリング線図である。

【図３】吸収器上部弱溶液に高濃度の冷媒蒸気を吸収さ
せた場合のデューリング線図である。

【図４】ＧＡＸサイクルを適用してなる従来の吸収式ヒ
ートポンプの吸収ユニットの構成を示す概念図である。

【符号の説明】

３１ 再生ユニット ３２ 凝縮器 ３３ 冷媒熱交換器 ３４ 膨張弁 ３５ 蒸発器 ３６ 吸収ユニ
ット ３７ 溶液ポンプ ３８ 再生容器 ３９ 再生入熱器 ４０ 弱溶液の
熱交換器 ４１ 精留器 ４１ａ 回収段 ４１ｂ 濃縮段 ４２ 分縮器 ４３ａ，ｂ 強溶液 ４４ 冷媒蒸気 ４５ 熱交換コイル ４６ 冷媒液 ４７ 冷媒散布装置 ４８ 熱交換コ
イル ４９ 冷媒蒸気 ５０ 吸収容器 ５１ 散布装置 ５２ 吸収熱回
収熱交換部 ５３ 吸収放熱部 ５４ 導入管 ５５ 強溶液 ５６ 弱溶液 ５７ 減圧弁 ５８ 弱溶液 ５９ 蒸気分配板 ６０ 強溶液取
出し管 ６１，６２ 充填層

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 吸収剤に冷媒を吸収してなる冷媒濃度が
   高い強溶液を導入し、該強溶液を冷媒蒸気と冷媒濃度が
   低い弱溶液とに分離生成する再生ユニットと、この再生
   ユニットで生成された冷媒蒸気を導入し、その冷媒蒸気
   を冷却して凝縮する凝縮器と、この凝縮器により凝縮さ
   れた冷媒液を膨張弁を介して導入し、熱媒との熱交換に
   より前記冷媒液を蒸発させる蒸発器と、この蒸発器で蒸
   発した冷媒蒸気と前記再生ユニットで生成された弱溶液
   とを導入し、該弱溶液に前記冷媒蒸気を吸収させる吸収
   ユニットと、この吸収ユニットで冷媒蒸気を吸収した強
   溶液を前記再生ユニットに供給する溶液ポンプと、を含
   んでなる吸収式ヒートポンプにおいて、 前記吸収ユニットは、冷却水が通流されると、この吸収
   放熱部を内装する吸収容器と、蒸発器から導入した冷媒
   蒸気を、吸収放熱部の下方に貯溜された強溶液中に放出
   する蒸気分散手段とを含んで構成されていることを特徴
   とする吸収式ヒートポンプ。
2. 【請求項２】 蒸気分散手段が、吸収容器の吸収放熱部
   の下方に、吸収容器の横断面全体に亘って吸収容器の軸
   線に対してほぼ垂直に配置された蒸気分散板と、この蒸
   気分散板と吸収容器底部の間の区画に冷媒蒸気を導入す
   る導入管とを含んでなり、蒸気分散板には冷媒蒸気を吸
   収容器軸方向に通過させる多数の小孔が形成されている
   ことを特徴とする請求項１に記載の吸収式ヒートポン
   プ。
3. 【請求項３】 蒸気分散手段が、吸収容器下部の強溶液
   が貯溜させる区画内部に配設され、蒸発器で生成された
   冷媒蒸気を該区画内に分散放出する放出管を含んで構成
   され、該放出管には、蒸気を放出する多数の小孔が形成
   されていることを特徴とする請求項１に記載の吸収式ヒ
   ートポンプ。
4. 【請求項４】 請求項１乃至３のいずれかに記載の吸収
   式ヒートポンプにおいて、前記冷媒がアンモニアであ
   り、前記吸収剤が水であることを特徴とする吸収式ヒー
   トポンプ。
5. 【請求項５】 縦長の吸収容器と、この吸収容器の頂部
   に内装された弱溶液の散布装置と、この散布装置の下方
   に伝熱壁により画成された熱交換流路を吸収容器の縦方
   向に沿って配設してなる吸収熱回収熱交換部と、この吸
   収熱回収熱交換部の下方に伝熱壁により画成され内部に
   冷却流体が通流される熱交換流路を吸収容器の縦方向に
   沿って配設してなる吸収放熱部と、この吸収放熱部の下
   方に、吸収容器の横断面全体に亘って吸収容器の軸線に
   対してほぼ垂直に配置された蒸気分散板と、この蒸気分
   散板と吸収容器底部の間の区画内部に連通させて設けら
   れた冷媒蒸気の導入管とを含んでなることを特徴とする
   吸収ユニット。