JPH09504602A - 発生器−吸収器式熱交換熱輸送装置および方法ならびにそのヒートポンプへの適用 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 発生器−吸収器式熱交換（ＧＡＸ）、特に、吸収式ヒートポンプシステムのための多数の実施形態と関連する方法が開示されている。こうした実施形態と関連する方法は、熱輸送媒体として吸収系の作動溶液を使用している。

Description

【発明の詳細な説明】 発生器−吸収器式熱交換熱輸送装置および方法ならびにそのヒートポンプへの適 用 関連出願 本発明は、1991年11月18日に出願された出願番号07/793644号出願であって、1 993年12月21日に発行された米国特許第5,271,325号の一部継続出願である1993年 6月15日に出願された出願番号08/076759号出願の一部継続出願である。 政府の権利 本発明は、エネルギー省により結ばれた契約１５Ｘ−１７４９７Ｃの下で政府 の支援によりなされた。 発明の分野 本発明は冷凍およびヒートポンプシステム等に関し、特に、発生器−吸収器式 熱交換（ＧＡＸ）吸収冷凍サイクルに関する。本発明は、ガス燃焼、空気から空 気、吸収ヒートポンプに関する。 従来技術の説明 吸収冷凍サイクルは１８００年代中期に開発され、主として冷凍システムで利 用されていた。こうしたサイクルは冷媒と吸収剤の混合物を利用し、冷媒蒸気が 吸収器内で液体の吸収剤に吸収され、こうして熱が生成され、次いで、冷媒と吸 収剤の混合物が発生器内で加熱されて冷媒蒸気が追い出される。熱を生成する凝 縮器と、熱を吸収する蒸発器とによりサイクルが完成する。吸収剤への吸収によ り生成された熱は、凝縮器において冷却媒体、すなわち、一般的に 水と共に排出される。 これら初期の「一段」式吸収サイクルシステムはエネルギ効率が低かったが、 電動モータが出現する以前にはしばしば圧縮システムよりも好ましかった。と言 うのは、システムを作動させるための熱エネルギのコストが低く、圧縮システム よりも低い機械的エネルギを必要としたからである。ほとんどの適用例に対して 、これらの一段式吸収システムは、ガスと電気的エネルギの相対的コストが変化 し、電気により作動する圧縮システムが改良されるにつれ使用されなくなってい った。然しながら、これらの一段システムは、低圧の臭化リチウムの商用空調シ ステムおよびリクリェーション用自動車の冷房システムやホテルで今日なお利用 されている。 １９１３年に、アルテンキルチにより吸収サイクルの改良が行われた。このサ イクルは、吸収器で生成される熱の一部を、発生器へ循環する冷媒と吸収剤から 成る流体に輸送することにより従前の一段サイクルより効率的であった。この熱 輸送により冷媒と吸収剤から成る混合物から冷媒を蒸発させるために発生器に要 求される熱量が低減された。このシステムは吸収器熱交換（ＡＨＥ）サイクルと 呼ばれている。 ＡＨＥサイクルは、当時、費用効果のある空調機とするのに十分に効率的な吸 収システムを製造するために１９６５年から使用されている。然しながら、これ らＡＨＥシステムでも、吸収器内の吸収プロセスで発生する熱の大部分は損失し ている。ＡＨＥサイクルは、また、ガスで加熱する空気−空気式ヒートポンプで 実験的に利用されていたが、商用としては使用されていながった。エネルギコス トが増加すると、ＡＨＥ式サイクル空調機は、その運転コストの利点の多くを失 い限定的な市場でしか利用されていない。 また、１９１３に、アルテンキルチは他の吸収サイクルを考案す る。これは吸収器からより多くの吸収熱を回収する。発生器−吸収器式熱交換（ ＧＡＸ）式サイクルとして周知のこのサイクルは、更なる熱交換システムを使用 して、吸収器内での吸収熱により生成された高温の熱が熱交換流体を介して発生 器に輸送される。このＧＡＸ式サイクルは、更に、吸収器からの多くの熱を回収 可能で、ＡＨＥシステムよりも高い発生器温度を利用可能であり、従って、より 高いエネルギ効率を実現可能である。こうしたＧＡＸ式システムの、特に使用さ れた燃料に対する加熱効率は、火炉、ボイラ等の効率よりも著しく高かった。 然しながら、従来のＧＡＸサイクルシステムの考えには、独立の熱輸送流体を 使用する独立の熱輸送回路が必要であるとの欠点がある。この熱輸送回路は密閉 されていなければならず、膨張室が必要となり、可変流量式のポンプが必要とな り、更に、熱輸送流体の流量を、特定の外気温度において冷却または加熱サイク ルの何れかにおいて、ＧＡＸサイクルにより輸送される熱に適合させる制御シス テムが必要となる。これら従来技術のＧＡＸシステムは、典型的に液体状態の熱 輸送流体を利用するので、熱輸送流体の顕熱しか利用できない。 標準的な凝縮器−蒸発器サイクルと共に作動する電気式ヒートポンプは、これ まで一般家庭で利用されており、商用の加熱冷却にはあまり利用されていない。 然しながら、電気式ヒートポンプは、米国の南部州などの気候の厳しくない地域 の家庭および小規模の建物での加熱、冷却要求を満たすことが可能であるが、こ れらの電気式ヒートポンプは、付加的な加熱要求がなくとも、気温が約３０°Ｆ を下回る気候では必要な加熱を行うことができない。更に、これらの電気式ヒー トポンプは典型的に、環境に悪影響を与えるクロロフルオロカーボン類（ＣＦＣ ’ｓ）のハイドロクロロフルオロカーボ ン類（ＨＣＦＣ’ｓ）などの冷媒を使用する。 従って、高価で壊れやすい独立の熱輸送回路を使用することなく、吸収器での 吸収プロセスで生成される熱の大部分を発生器へ効果的に輸送する、家庭用また は小規模の商用ヒートポンプで使用されるのに適した、発生器−吸収器式熱交換 装置および方法が必要とされている。 本発明は、新規の発生器−吸収器式熱交換装置および方法を提供することによ り上記の必要性を満足させる。この装置および方法は、作動流体および熱交換流 体として環境に安全な流体を使用することが可能であり、吸収器内の吸収プロセ スにより生成される熱の大部分を効率的に回収可能であり、吸収器から発生器へ 熱を輸送するために、作動流体の蒸気相と液体相の間で作動させることにより、 作動流体の潜熱と顕熱とを適宜に利用することが可能であり、寸法とコストと効 率のために、０°Ｆ以下の温度の環境下で充分に加熱することを含めて、広い気 候範囲に渡って、家庭または小規模の商用の加熱、冷却要求を満足させることが 可能である。 本発明の他の特徴利点は、図面および以下の説明に記載されており、この図面 および記載から一部が明らかとなり、または本発明の実施から知ることができよ う。本発明の利点は、特に図面と、発明の詳細な説明および請求の範囲に示され た、発生器−吸収器式熱交換装置と、この発生器−吸収器式熱交換装置および方 法を利用したヒートポンプと、発生器−吸収器式熱交換装置における吸収器と発 生器との間で熱を輸送するための方法により実現される。 発明の開示 これらおよび他の利点を達成するため、および、以下に実施形態として示され 、広く説明された本発明の目的によれば、本発明は、 １つの特徴として、発生器と吸収器とを具備する発生器−吸収器式熱交換装置を 提供する。前記吸収器は前記発生器内部の圧力よりも低い内部圧力を有し、前記 吸収器と発生器の各々は、その両端部にある高温領域と低温領域と、熱輸送領域 とを有している。各熱輸送領域の温度範囲は重なり合っている。低濃度リカーを 前記発生器の高温領域から、そして、高濃度リカーを前記吸収器の低温領域から 、前記発生器と前記吸収器の高温領域、熱輸送領域および低温領域へ、かつ、こ れら領域を通過するように循環させる流体流通通路が設けられる。 本発明による発生器−吸収器式熱交換装置の改良は、以下に実施形態として示 され広く説明されたところによれば、前記流体流通通路から前記低濃度リカーの 全てまたは少なくとも一部を受け取り、かつ、前記低濃度および高濃度リカーの 各部分を前記熱輸送領域間で循環させ、前記吸収器から前記発生器へ熱を輸送す る。 本発明は、１つの特徴において、発生器、すなわち、該発生器の上端部近傍の 高濃度から下端部近傍の低濃度へ延びる濃度勾配と、該発生器の上端部近傍の低 温から下端部の高温へ延びる温度勾配とを有するリカーを内部に溜める発生器を 備えた発生器−吸収器式熱交換（ＧＡＸ）装置を具備している。前記リカーを加 熱するために加熱器が前記発生器の下端部近傍に配設されている。この特徴にお けるＧＡＸ装置は、また、吸収器、すなわち、前記発生器内部の圧力よりも低い 内部圧力を有し、該吸収器の上端部近傍の低濃度から下端部近傍の高濃度へ延び る濃度勾配と、該吸収器の上端部近傍の高温から下端部の低温へ延びる温度勾配 とを有するリカーを内部に溜める吸収器を備えている。前記発生器と吸収器の温 度勾配が重なり合い、この重なり合いが前記発生器と吸収器の内部に熱輸送領域 を形成する。 本発明によるこのＧＡＸ装置は、また、高濃度リカー熱交換管路、すなわち、 前記吸収器の下端部近傍と連通する入力端と、前記吸収器の熱輸送領域に配設さ れた熱交換要素と、発生器の熱輸送領域の近傍に連通する出力端とを有し、前記 高濃度リカー熱交換管路が、前記入力端を通して吸収器から高濃度リカーを受け 、該高濃度リカーを前記吸収器の熱輸送領域に配設された熱交換要素を通過させ 、該高濃度リカーを前記出力端から前記吸収器内へ分配して該吸収器内の濃度勾 配および温度勾配に沿って通過させる高濃度リカー熱交換管路を備えている。前 記高濃度リカー熱交換管路と連通したポンプが、前記吸収器から高濃度リカーを 前記高濃度リカー熱交換管路を介して前記発生器へ供給するために設けられてい る。このＧＡＸ装置は、更に、低濃度リカー熱交換管路、すなわち、前記発生器 の下端部近傍と連通する入力端と、前記発生器の熱輸送領域に配設された熱交換 要素と、吸収器の上端部に連通する出力端とを有し、前記低濃度リカー熱交換管 路が、前記発生器から低濃度リカーを受け、該低濃度リカーを前記発生器の熱輸 送領域に配設された熱交換要素を通過させ、該低濃度リカーを前記出力端から前 記吸収器内へ分配して該吸収器内の濃度勾配および温度勾配に沿って通過させる 低濃度リカー熱交換管路を具備している。 本発明によれば、また、他の特徴において、液体−空気式室内機熱交換装置と 、液体−空気式室外器熱交換装置と、上述した発生器−吸収器式熱交換装置と、 不凍液回路とを具備するヒートポンプが提供される。本発明のこの特徴による前 記不凍液回路は、前記熱交換器の一方から選択的に熱を抽出し、該熱を他方の熱 交換器へ輸送するするために前記室内熱交換装置と室外装置の間で不凍液を循環 させるように配設されている。 本発明の他の特徴によれば、発生器−吸収器式熱交換装置で発生 器と吸収器との間で熱を輸送する方法が提供される。この方法は、高濃度リカー の一部と低濃度リカーの全てまたは少なくとも一部を、吸収器と発生器の各々の 熱輸送領域を通過させて循環させることにより達成される。 本発明の他の特徴によれば、発生器−吸収器式熱交換装置を用いて、低温領域 と媒体温度領域との間で熱を輸送する方法が提供される。この方法は、室内熱交 換器と、吸収器熱交換器と凝縮器熱交換器と発生器熱交換器の少なくとも１つの 熱交換器との間で、不凍液の少なくとも一部を循環させ、前記吸収器熱交換器と 凝縮器熱交換器と発生器熱交換器の少なくとも１つから室内熱交換器へ熱を輸送 することを含んでいる。この方法は、また、室外熱交換器と蒸発器熱交換器との 間で不凍液の少なくとも一部を循環させ、前記室外熱交換器から蒸発器熱交換器 へ熱を輸送することを含んでいる。 本発明の他の特徴によれば、発生器−吸収器式熱交換装置を用いて、高温領域 と媒体温度領域との間で熱を輸送する方法が提供される。この方法は、室外熱交 換器と、吸収器熱交換器と凝縮器熱交換器と発生器熱交換器の少なくとも１つの 熱交換器との間で、不凍液の少なくとも一部を循環させ、前記吸収器熱交換器と 凝縮器熱交換器と発生器熱交換器の少なくとも１つから室内熱交換器へ熱を輸送 することを含んでいる。この方法は、また、室内熱交換器と蒸発器熱交換器との 間で不凍液の少なくとも一部を循環させ、前記室内熱交換器から蒸発器熱交換器 へ熱を輸送することを含んでいる。 ガス燃焼式の家庭用ヒートポンプについて本発明を説明するが、請求の範囲に 記載された本発明は、これに限定されず、その利点は他の加熱、冷凍プロセスに 等しく適用可能である。本発明の他の利点および特徴は、図面を参照して説明す る実施形態の記載から明らかとなる。 図面の簡単な説明 図１は、従来の発生器−吸収器式熱交換（ＧＡＸ）回路の流れ図である。 図２は、図１の室外機熱交換器の圧力−温度−成分線図である。 図３は、本発明のＧＡＸ装置の第１の実施形態の流れ図である。 図４は、本発明のＧＡＸ装置の第２の実施形態の流れ図である。 図５は、本発明のＧＡＸ装置の第３の実施形態の流れ図である。 図６は、本発明のＧＡＸ装置の第４の実施形態の流れ図である。 図７は、本発明の発生器−吸収器式熱交換装置を使用するヒートポンプの流れ 図である。 好ましい実施形態の詳細な説明 本発明において以下の記載では、「低濃度リカー」の用語は発生器の高温領域 、すなわち、底部におけるリカー、または、発生器の高温領域から流出するリカ ーを意味する。「高濃度リカー」の用語は吸収器の低温領域、すなわち底部にお けるリカー、または、吸収器の低温領域から流出するリカーを意味する。「低濃 度」および「高濃度」の用語は、全溶液中の吸収される成分すなわち冷媒の濃度 を意味する。従って、低濃度リカー液体は、等量の高濃度リカー液体よりもアン モニア等の冷媒を少なく、かつ、水等の吸収剤を多く含んでいる。然しながら、 ある液体と平衡状態にある蒸気は、この液体よりも高い濃度の冷媒を含んでいる 。例えば、吸収器の底部では、蒸発器から流入するリカー蒸気は、例えば、約９ ９％の冷媒濃度を有しており、この高濃度リカー蒸気と平衡状態にある高濃度リ カー液体は、例えば、約４０％の冷媒濃度を有している。従って、吸収器の頂部 において発生器から流入する低濃度リカー液体と平衡状態にある低濃度リカー蒸 気は、この低濃度リカー液体よりも高い 濃度の冷媒を含んでいる。 既述したように、低濃度リカーと高濃度リカーとを生成する被吸収成分と吸収 成分は、ともに蒸気または液体状態もしくはその両者の組み合わせの状態である 。また、本明細書において、「ヒートポンプ」の用度は、低温、中温、および高 温状態の間で熱を輸送する全ての装置を意味し、この用語に対して一般的に理解 される意味のみならず、本明細書では、より古典的なシステムはもとより、冷凍 システムまたは空調システム等の熱輸送装置を含むように使用される。 図１に示す周知となっている従来技術のシステムにおいて、発生器−吸収器式 の熱交換（ＧＡＸ）サイクルで作動する発生器−吸収器式の熱交換装置１０は、 一般的に、発生器１２と、吸収器１４と、凝縮器１６と、蒸発器１８と、冷媒リ カーが発生器１２および吸収器１４へ、および、これらを通過して循環するため の冷媒リカー通路とを具備している。更に詳細には、上記冷媒リカー通路は、高 濃度リカー通路２１と、低濃度リカー通路２２とを含んでいる。高濃度リカー通 路は、吸収器１４の低温領域Ｃからの高濃度リカー３２を発生器１２の低温領域 Ｄへ供給する。低濃度リカー通路は、発生器１２の高温領域Ｅからの低濃度リカ ー４６を吸収器１４の高温領域Ｆに供給する。冷媒リカー通路は、低濃度リカー 通路２２から吸収器１４の高温領域Ｆと、中温領域Ｇと、低温領域Ｃを通過する リカーの通路と、高濃度リカー通路２１から発生器１２の高温領域Ｄと、中温領 域Ｉと、低温領域Ｅを通過するリカーの通路とを含んで成る。冷媒通路は、管路 ２４を通過して発生器１２から凝縮器１６へ流通するリカーの通路と、管路２６ を通過して凝縮器１６から蒸発器１８へ流通するリカーの通路と、管路２８を通 過して蒸発器１８から吸収器１４へ流通するリカーの通路とを含んで成る。 本明細書において「低温領域」、「中温領域」、「高温領域」の用語は相対的 温度を意味している。図１に示すように、各領域は、各構成要素内部における他 の領域よりも相対的に高い或いは低いという温度範囲により定義される。従って 、例えば、発生器１２の高温領域Ｅは約４００°Ｆの温度を有し、発生器１２の 低温領域Ｄは約２００°Ｆであることもある。他方、吸収器１４の高温領域Ｆは 約３００°Ｆであり、吸収器１４の低温領域Ｃは約１００°Ｆであることもある 。発生器１２と吸収器１４の各々では、本明細書において熱輸送領域と定義され る温度が重なる領域がある。この熱輸送領域は図１において、発生器１２の領域 Ｄと領域Ｉの間、および、吸収器１４の領域Ｇと領域Ｆの間に示されている。 吸収発生器は本質的に蒸留塔であり、ストリッピング部と精留部とを有してい る。ストリッピング部は、領域Ｄと領域Ｅの間の部分に対応する下方の温度の高 い部分であり、精留部は領域Ｄの上方の部分に対応する上方の温度の低い部分で ある。ストリッピング部と精留部との間の分岐点である領域Ｄは、発生器内にお いて、発生器圧力における高濃度リカー液体の沸点に相当する温度を有する領域 である。 図１に示すように、吸収器１４および吸収器１２の鉛直方向の温度勾配は逆転 している。すなわち、発生器１２の最高温度領域Ｅは、その下部または底端部に 、或いは、その近傍にあり、これに対して、吸収器１４の最高温度領域Ｆは、そ の上部または頂部に、或いは、その近傍にある。従って、各熱輸送領域Ｄ−Ｉ、 Ｇ−Ｆの方向も同様に反対方向である。熱輸送領域Ｄ−Ｉ、Ｇ−Ｆを定義する温 度範囲は、発生器１２の温度範囲と吸収器１４の温度範囲の間で重なり合った温 度範囲内、すなわち、例えば約２００°Ｆから４００°Ｆの範囲内である。 図１に示す周知の装置は熱輸送回路３０を具備している。この熱輸送回路は発 生器１２の熱輸送領域Ｄ−Ｉと吸収器１４の熱輸送領域Ｇ−Ｆの間に配設されて おり、該熱領域間で直接的に流体を導くように配設されている。 図１の周知のシステムを作動させる間、蒸気である場合には少量の水等の吸収 剤を含んでいる場合もあるが、主としてアンモニア等の冷媒より成る冷媒流体が 、蒸発器１８から管路２８を介して吸収器１４の低温領域Ｃへ主として蒸気状態 で流出する。吸収器１４を上昇するこの冷媒蒸気は低濃度リカーの対向流に吸収 され、高濃度リカー３２となって吸収器１４の低温領域１４に溜まる。このプロ セスは周囲温度よりも高い温度で進行するので、熱を発生し、その熱の一部が、 熱交換回路３４に配設された熱交換器３６を通過するこのプロセスの間、循環す る空気、水、不凍液その他の熱輸送流体に伝達される。 高濃度リカー３２は、次いで、溶液ポンプ３８により高濃度リカー通路２１に 沿って発生器１２の高圧に維持された領域Ｄに輸送される。発生器１２では吸収 器１４よりも高い圧力に保たれている。例えば、発生器１２の圧力は一般的に２ ４０から３４０psiaであり、吸収器１４の圧力は約１５から８０psiaである。吸 収器熱交換（ＡＨＥ）サイクルの原理によれば、高濃度リカー通路２１の熱交換 器４０は、吸収熱を高濃度リカー３２へ伝達するために使用される。熱交換器４ ０により、高濃度リカー３２は発生器１２内の圧力における沸点まで加熱され、 発生器１２の領域Ｄへの熱入力して提供される。代替的に、図１に示すように、 高濃度リカー３２は熱交換器４０において沸点よりも低い温度まで加熱され、次 いで、発生器１２の領域Ｄよりも上方部にある精留部に配設された熱交換器４１ で加熱される場合もある。どちらの場合も、高濃度リカー３２は発生器 １２の領域Ｄで蒸留される。 高濃度リカー３２が発生器１２を下方へ通過する際、熱源４２と伝熱フィン４ ４が協働して該高濃度リカー３２を加熱する。これにより、発生器１２の高温領 域Ｅにおいて冷媒蒸気が高濃度リカー３２より蒸発して低濃度リカー４６となる 。１００％に近い冷媒濃度の蒸気は発生器１２から冷媒通路２４を介して凝縮器 １６へ供給される。該発生器において冷媒蒸気は凝縮され、管路２６を介して絞 り手段４８を通過し、蒸発器１８の低圧部に供給される。発生器１２の高温領域 Ｅの低濃度リカー４６は、低濃度リカー通路２２を介して吸収器１４の高温領域 Ｆへ帰還する。高濃度リカー４６の顕熱は、熱交換器５１において発生器１２へ の熱源として提供される。高濃度リカー通路２１と低濃度リカー通路２２との間 に配設された熱交換器（図示せず）においても熱輸送を行ってもよい。 図１に示す周知の発生器−吸収器式熱交換システムにおいて、熱の輸送はＧＡ Ｘ熱輸送回路３０により行われる。該ＧＡＸ熱輸送回路は、例えば、一対の熱交 換コイル５０、５２と、加圧された水等の熱輸送流体を循環させるためのポンプ ５４とを具備している。吸収器１４と発生器１２における鉛直方向の温度勾配が 逆転しているので、図１に示すように、コイル５０とコイル５２の間の通路は交 差形としなければならない。 ＧＡＸサイクルの原理を図２の圧力−温度−成分線図に示す。図２において、 点Ｄは発生器１２のストリッピング部と精留部との間の分岐点を、点Ｅは発生器 １２の高温領域を、点Ｃは吸収器１４の低温領域を、点Ｆは吸収器１４の高温領 域を、点Ｉは発生器１２において、該点Ｉと吸収器１４の点Ｆの間で熱輸送する ために必要な温度差を以て点Ｆの温度よりも低い温度領域を、点Ｇは吸収器１４ において、該点Ｇと発生器１２の点Ｄとの間で熱輸送するために充 分な温度差を以て点Ｄの温度よりも高い温度領域を表している。図２におけるこ れらの領域は図１の領域Ｄ、Ｅ、Ｃ、Ｆ、Ｉ、Ｇの各々に対応している。直線Ｄ −Ｉは、発生器１２のＧＡＸ熱輸送領域を表し、直線Ｇ−Ｆは吸収器１４のＧＡ Ｘ熱輸送領域を表している。点Ａおよび点Ｂは凝縮器１６と蒸発器１８とを示し ている。ＣからＤの直線は高濃度リカー通路２１を表し、ＥからＦの直線は低濃 度リカー通路２２を表している。図２において、直線Ｇ−Ｆから直線Ｄ−Ｉへ延 びる矢印は、吸収器１４の熱輸送領域から発生器１２の熱輸送領域への熱輸送を 表している。 吸収器１４から発生器１２へ輸送される熱は、吸収器１４のある温度範囲より 高い領域で得られ、発生器１２における熱輸送に必要な温度差を以て温度の低い 領域へ輸送される。これを最も効率的に行うために、吸収器１４の熱輸送領域Ｆ の最も温度の高い部分から、発生器１２の熱輸送領域の最も温度の高い領域Ｉへ 熱が輸送され、かつ、同様に、吸収器１４と発生器１２の各々の漸次温度の低い 領域間で熱が輸送される。つまり、熱輸送流体の温度範囲は発生器１２と吸収器 １４の各々の熱輸送領域の温度範囲間で適合していなければならい。 以下に実施形態に基づいて説明する本発明によれば、熱交換回路が発生器と吸 収器とを具備する発生器−吸収器式の熱交換装置に配設される。吸収器の内部圧 力は発生器内部の圧力よりも低く、かつ、発生器と吸収器の各々は鉛直方向に逆 転した高温領域と低温領域と熱輸送領域とを有している。発生器と吸収器の各熱 輸送領域を画定する温度領域は重なり合っている。発生器−吸収器式熱交換装置 は、更に、高濃度および低濃度のリカーを、発生器および吸収器の高温領域、熱 輸送領域および低温領域を通じて循環させるために、流体流通通路を具備してい る。 本発明は、冷媒と吸収剤とから成る作動流体の潜熱と顕熱の両方を使用する発 生器−吸収器式熱交換装置におけるＧＡＸ式熱輸送に関する種々の実施形態およ び方法を提供する。本発明の装置は、発生器からの低濃度リカーの一部と吸収器 からの高濃度リカーの一部を受け、かつ、これらのリカーを吸収器と発生器の熱 輸送領域の間で循環させて吸収器から発生器へ熱を輸送するために配設された熱 交換器を具備している。本明細書において、「熱輸送領域」の用語は、発生器お よび吸収器の内部において温度の重なり合う領域のみならず、この発生器および 吸収器における温度の重なり合う領域に隣接または伝熱的に接した領域をも意味 する。熱輸送は、好ましくは、温度の重なり合う領域全体で行われる。 本発明によれば、以下に説明するように、熱交換回路は、発生器の熱輸送領域 に配設された熱交換要素を備えた低濃度リカー熱交換管路を具備している。この 管路は、発生器の低端部近傍の流体流通通路から低濃度リカーの全てまたは少な くとも一部を受け、この低濃度リカーの一部を低濃度リカーから発生器へ熱が輸 送される発生器の熱輸送領域に配設された前記熱交換要素へ導き、次いで、低濃 度リカーを発生器の熱交換要素から吸収器へ導く。熱交換回路は、更に、吸収器 の熱輸送領域に配設された熱交換要素を備えた高濃度リカー熱交換管路を具備し ている。この管路は、吸収器の下端部近傍に配設された流体流通通路からの高濃 度リカーの一部を受け、この高濃度リカーの一部を吸収器の熱輸送領域に配設さ れた熱交換要素へ供給し、そこで吸収器から高濃度リカーへ熱が輸送される。付 いて、高濃度リカーは発生器内部へ供給される。本発明では、「熱交換要素」の 用語は、熱交換コイル等の流体間で熱を交換できるあゆる装置または要素を意味 する。 本発明によれば、以下に説明するように、熱交換回路内でリカー を循環させるための力は、ポンプ、または、発生器と吸収器の間の圧力差は、も しくは、その両者の組み合わせにより提供される。熱交回路は、また、流体流通 通路から冷媒リカーを引き込むために該流体流通通路と連通する入力端と、発生 器または吸収器にリカーを分配するための出力端とを有している。前記入力端は 、リカーが液体または蒸気もしくは両者の組み合わせの状態である位置で前記流 体流通通路に連通させることができる。 以下に実施形態に基づいて説明する本発明によれば、熱交換回路の出力端は、 熱輸送領域間で循環するリカーの一部を発生器または吸収器の一方に分配するた めに配設されている。この出力端は、分配器(Distributor)等の液体または蒸気 と液体の混合流体を分配可能なあらゆる装置を使用することができ、好ましくは 、発生器または吸収器において前記分配器から流出するリカーの温度と、発生器 または吸収器において分配器に直近する温度とが実質的に等しくなる領域に配設 されている。分配器へ供給されたリカーの圧力に従い、分配器へ流入するリカー の流量を制御し、かつ／または減圧するために圧力調整装置を分配器の上流に配 設してもよい。 以下に説明する本発明の全ての実施形態およびその変形例では、液体、蒸気、 または、液体と蒸気の混合流体を、発生器または吸収器内の熱交換コイルを流通 させるとき、鉛直上方に方向付けることが好ましい。この流れの方向は、リカー が加熱される吸収器内の温度勾配およびリカーから熱が取り出される発生器内の 温度勾配と最良に適合する。この流れの方向は、更に、上昇するコイル内の流体 と落下する液体との間で最適な対向流温度差を提供する。 以下に説明するＧＡＸ熱交換装置の実施形態によれば、熱交換コイルは、発生 器および吸収器の内部に配設することができる。代替的に、本発明では、熱交換 コイルは、発生器および吸収器に隣接さ せて外部に、かつ／または、熱を輸送することが望ましい領域と伝熱的に接触さ せるように配設することができる。本明細書において「熱輸送領域」の用語は、 発生器または吸収器の内部はもとより、熱を輸送するのに望ましい領域に隣接ま たは伝熱的に接触する領域を含む。 図３を参照すると、既述したように、本発明による顕熱潜熱ＧＡＸ式の熱輸送 方法を利用する発生器−吸収器式の熱交換装置１００が図示されている。本実施 形態では、熱交換回路は、また、低濃度リカー通路としても作用し、発生器１２ の熱輸送領域に配設された熱交換コイル１０４を具備している。熱交換管路１２ ０が配設されており、該管路は発生器１２の下端部Ｅから低濃度リカー４６を引 き出すように配設された入力端１２２と、制御弁１０６と、低濃度リカーを吸収 器内に分配するために該吸収器１４の上端部に配設された分配器１２４とを具備 している。吸収器１４は、更に、その上端部に断熱部１０８を備えている。 図３に示す本発明の実施形態では、前記熱交換管路は、更に、吸収器１４の熱 輸送領域に配設された熱交換要素１４４を具備している。高濃度リカー通路２０ において高濃度リカーポンプ３８の下流から高濃度リカーを請けるように配設さ れた入力端１４１と、制御弁１４２と、発生器１２に高濃度リカーを分配するた めに配設された分配器１４６とを具備する高濃度リカー高濃度リカー熱交換管路 １４０が配設されている。 本発明の本実施形態によれば、低濃度リカー４６は発生器１２の高温領域Ｅに おいて入力端１２２から引き出され、低濃度リカー熱交換管路１２０を介して発 生器熱交換器１０４へ供給される。発生器熱交換器には相対的に高い温度のリカ ーが流通するので、全ＧＡＸ熱輸送の一部をなす発生器１２へは顕熱が輸送され る。次いで、 冷却された低濃度リカーが、管路１２０により制御弁１０６を介して吸収器１４ の上端部に配設された分配器１２４へ供給される。吸収器１４の断熱部１０８に おいて、低濃度リカーは熱交換器１４４と接触する前に部分的な吸収により温度 が上昇する。低濃度リカーを発生器１２から熱交換管路１２０を介して吸収器１ ４へ移送するための圧力は、発生器１２と吸収器１４との間の圧力差により与え られる。然しながら、低濃度リカー熱交換管路１２０に配設したポンプ１２８を 使用してもよい。 更に、本発明の第１の実施形態によれば、高濃度リカー３２の一部が入力端１ ４１において高濃度リカー流通通路２０から引き出され、高濃度リカー熱交換管 路１４０を流通して制御弁１４２を介して吸収器熱交換器１４４へ供給される。 吸収器熱交換要素には相対的に温度の低い高濃度リカーが流通するので、吸収器 の熱が吸収器からリカーへ輸送され、高濃度リカーの一部が蒸気となり、全ＧＡ Ｘ熱輸送の残りの部分がなされる。加熱された２相流高濃度リカーは、次いで、 管路１４０により分配器１４６へ、そして、該分配器から発生器１２へ供給され る。 図４に、本発明による顕熱潜熱ＧＡＸ熱輸送方法を利用する第２の発生器−吸 収器式熱交換装２００が図示されている。この第２の実施形態は、図３に示す第 １の実施形態と異なっており、第２の実施形態によれば、発生器１２の高温領域 Ｅに配設された入力端１２２から低濃度リカー４６が引き出され、低濃度リカー 熱交換管路１２０を流通して発生熱交換要素１０４へ供給され、そこで、低濃度 リカーから顕熱が吸収器１２へ輸送され、全ＧＡＸ熱輸送の一部がなされる。冷 却された低濃度リカーは、次いで、管路１２０により吸収器内に配設された第２ の熱交換要素２０８に供給され、そこで、顕熱が吸収器から低濃度リカーへ輸送 され、吸収に先立って低濃度リカー の温度が最大限上昇する。熱交換要素２０８から、低濃度リカーは制御弁１０６ を通過して吸収器１４の上端部に配設された分配器１２４へ供給される。吸収器 １４は、更に、上端部に断熱部１０８を備えていてもよい。残りのＧＡＸ熱輸送 は、吸収器熱交換器１４４により吸収器１４から高濃度リカーの一部３２、すな わち、高濃度リカー流通通路２２から引き出され、管路１４０を介して発生器１ ２へ供給される高濃度リカーの一部へ輸送される吸収熱によりなされる。 図５に、本発明による顕熱潜熱ＧＡＸ熱輸送方法を利用する第３の発生器−吸 収器式熱交換装３００が図示されている。この第３の実施形態は、図３に示す第 １の実施形態と異なっており、第３の実施形態によれば、高濃度リカーの一部３ ２が高濃度リカー熱交換管路１４０により吸収器熱交換要素１４４から発生器１ ２の熱輸送領域に配設された第２の発生器熱交換要素１４６へ供給される。高濃 度リカーの一部３２は熱交換要素１４６を上方に流通し、そこで、高濃度リカー の一部３２が冷却され、高濃度リカー蒸気が高濃度リカー液体に再吸収され、発 生器１２へ吸収熱が輸送される。高濃度リカー蒸気の再吸収は、望ましい性能ま たはコスト要求により、完全に或いは部分的になされる。高濃度リカーの一部３ ２は、次いで、第２の発生器熱交換要素１４６から管路１４０により分配器１４ ８を介して発生器１２へ供給される。 図６に、本発明による顕熱潜熱ＧＡＸ熱輸送方法を利用する第４の発生器−吸 収器式熱交換装４００が図示されている。この第４の実施形態は、図３に示す第 １の実施形態と異なっており、第４の実施形態によれば、図４、５の各々に図示 された第２と第３の実施形態の補助熱交換回路の特徴と関連している。 高濃度リカーの一部３２が高濃度リカー熱交換管路１４０により吸 収器熱交換要素１４４から発生器１２の熱輸送領域に配設された第２の発生器熱 交換要素１４６へ供給される。高濃度リカーの一部３２は熱交換要素１４６を上 方に流通し、そこで、高濃度リカーの一部３２が冷却され、高濃度リカー蒸気が 高濃度リカー液体に再吸収され、発生器１２へ吸収熱が輸送される。高濃度リカ ー蒸気の再吸収は、望ましい性能またはコスト要求により、完全に或いは部分的 になされる。高濃度リカーの一部３２は、次いで、第２の発生器熱交換要素１４ ６から管路１４０により分配器１４８を介して発生器１２へ供給される。 すなわち、この第４の実施形態では、発生器熱交換要素１０４からの冷却され た低濃度リカー４６が、管路１２０により第２の吸収器熱交換要素２０８へ供給 され、そこで、低濃度リカーから熱が吸収器へ輸送される。熱交換要素２０８か ら、低濃度リカーは制御弁１０６を通過して吸収器１４の上端部に配設された分 配器１２４へ供給される。 この第４の実施形態によれば、更に、高濃度リカーの一部３２が吸収器熱交換 要素１４４から高濃度リカー熱交換管路１４０により発生器１２の熱輸送領域に 配設された第２の発生器熱交換要素１４６へ供給される。高濃度リカーの一部３ ２は熱交換要素１４６を上方に流通し、そこで、高濃度リカーの一部３２は冷却 され、発生器１２へ吸収熱が輸送される。高濃度リカー蒸気の再吸収は、望まし い性能またはコスト要求により、完全に或いは部分的になされる。高濃度リカー の一部３２は、次いで、第２の発生器熱交換要素１４６から管路１４０により分 配器１４８を通過して発生器１２へ供給される。 本発明の利点は、顕熱のみの熱輸送を利用する場合と比較して、ＧＡＸ式熱輸 送に必要な熱輸送ループの数が削減される点である。 従って、本発明により、装置が簡単な構成となり、それに応じて建設人工、材料 、メンテナンスが節約される。 他の利点は、本発明の特徴と関連するヒートポンプの全ての作動範囲に渡って 制御が単純になる点である。低い外気温、例えば、約１０°Ｆ以下の外気温にお いて、ＧＡＸ熱交換回路は、有効な熱を提供することができず、停止しなければ ならない。この非ＧＡＸモードでは、顕熱熱交換要素１０４が作動しつづけ最大 効率を維持し、ＧＡＸモードと非ＧＡＸモードとの間で切り換えるための制御装 置の個数を可及的に低減することができる。 本発明の他の利点は、環境条件のある範囲に渡って、所望の性能またはコスト 要求を満たすように、低濃度リカー４６および高濃度リカーの一部３２により輸 送されるＧＡＸ熱の部分を調節することにより、ヒートポンプの作動が最適化さ れる。 図７を参照すると、本発明の発生器−吸収器式の熱交換装置および方法の１つ を利用するヒートポンプ５５０が図示されている。ヒートポンプ５５０は、室外 機熱交換コイル５５２と室内器熱交換コイル５５４とを具備している。室内器熱 交換コイル５５４は、選択に従い、加熱された空気または冷却された空気を建物 内に供給するためのファンやブロアー等の空気輸送装置５５６を具備している。 室外機熱交換コイル５５２もまた、選択に従い、ファンやブロアー等の空気輸送 装置５５６を具備している。室外機熱交換コイル５５２と、室内器熱交換コイル ５５４および空気輸送装置５５６、５５７は、ヒートポンプまたは空調システム で使用される標準的な周知の機器により構成することができる。 ヒートポンプ５５０は、２つの主要区域と、発生器−吸収器式熱交換装置（吸 収ユニット）と、不凍液システムとを具備している。本発明による発生器−吸収 器式熱交換装置は、吸収器１４と発生器 １２と凝縮器１６と蒸発器１８とを含む既述の構成要素により構成することがで きる。不凍液システムは、低温流体回路および高温流体回路に分けられる。本発 明で使用可能な不凍液は、熱を輸送するために有効である周知の流体を含んでい る。好ましい不凍液は、プロピレングリコール等の毒性を有さず、かつ、不燃性 の不凍液を含む水溶液である。 冷却から加熱へ変更するために冷凍回路を逆転させる標準的なヒートポンプシ ステムとは異なり、本発明のヒートポンプ５５０は冷凍回路を逆転させる代わり にシステム流制御装置５５８を使用する。このシステム流量制御装置は、好まし くは、八方弁であり不凍液回路を逆転させることができる。システム流制御装置 ５５８は不凍液を低温の蒸発器１８または高温の凝縮器１６の何れか一方と吸収 器１４および発生器１２から室外機熱交換コイル５５２または室内器熱交換コイ ル５５４の何れか一方へ不凍液を方向付けることができる。 低温の不凍液回路は蒸発器１８を具備している。該蒸発器は、蒸発器熱交換コ イル５８６を介して不凍液を冷却し、夏期に家または建物から除去した熱を、ま たは、冬期に外気から除去した熱を前記不凍液から除去する。 高温の不凍液回路は吸収器１４と、凝縮器１６と、発生器１２とを具備してい る。これらの構成要素は抽出した熱を１００°Ｆよりも高い温度に上昇させる。 吸収器１４と、凝縮器１６と、発生器１２の熱出力の合計は、２つの熱入力、す なわち、ガスの燃焼による熱と、蒸発器１８への低温熱入力の合計に等しい。吸 収器１４と発生器１２および凝縮器１６は、吸収器熱交換コイル５７８と発生器 熱交換コイル５７２と凝縮器熱交換コイル５６８とを介してシステムの出力熱を 高温の不凍液へ与える。冬期に、高温の不凍液が家また は建物へガスの燃焼による熱よりも多い熱を輸送する。米国の多くの地域では付 加的な熱源は必要ない。 図７に示す本発明のヒートポンプの特定の実施形態では、高温の不凍液回路は 、システム流制御装置５５８からの不凍液を、例えばフロースプリッタにより構 成可能な第１の流量制御装置５６４へ輸送する第１の管路５６２を具備している 。高温の不凍液回路を通過させて不凍液を循環させるために、ポンプ等の流体輸 送装置５６０が利用される。流体輸送装置５６０は高温不凍液回路のどこに配設 してもよいが、好ましくは第１の管路５６２に配設される。 本実施形態によれば、第１の管路５６２からの不凍液の第１の部分は第１の流 制御装置５６４を介して第２の管路５６６へ方向付けられる。第２の管路により 不凍液は凝縮器熱交換コイル５６８へ供給される。凝縮器熱交換コイル５６８に おいて、凝縮器１６から不凍液へ熱が輸送される。不凍液は凝縮器熱交換コイル ５６８から第３の管路５７０を介して発生器熱環流熱交換コイル５７２へ輸送さ れる。発生器環流熱交換コイル５７２では、熱は発生器１２から不凍液へ輸送さ れる。不凍液は、発生器環流熱交換コイル５７２から第４の管路５７４を介して システム流制御装置５５８へ帰還する。 本実施形態において、第１の管路５６２からの不凍液の第２の部分は、第１の 流制御装置５６４を介して第５の管路５７６へ方向付けられ、該不凍液を吸収器 熱交換コイル５７８へ輸送される。吸収器熱交換コイル５７８において、吸収器 １４から不凍液へ熱が輸送される。不凍液は吸収器熱交換コイル５７８から第６ の管路５８０を介して第４の管路５７４へ輸送され、システム流制御装置５５８ へ帰還する。 図７に示す高温不凍液回路のための特定の流れ装置は、単に例示であり本発明 を限定しない。吸収器１４、凝縮器１６、発生器１２の 間の不凍液のための他の流れ装置が本発明の範囲に含まれる。例えば、吸収器１ ４と凝縮器１６と発生器１２とを流通する不凍液の流れは、並列的であっても直 列的であってもよい。然しながら、図７に示すように、凝縮器１６と吸収器１４ とを並列的に流れることは好ましい。 低温不凍液回路は、システム流制御装置５５８から蒸発器熱交換コイル５８６ へ不凍液を循環させる第１の管路５８２を具備している。蒸発器熱交換コイル５ ８６では、不凍液から蒸発器１８へ熱が輸送される。不凍液は蒸発器熱交換コイ ル５８６から第２の管路５８８を介してシステム流制御装置５５８へ帰還する。 ポンプ等の流体輸送装置５８４が、低温不凍液回路を通して不凍液を循環させる ために利用される。流体輸送装置５８４は低温不凍液回路のどこにでも配設でき るが、然しながら、第１の管路５８６に配設される。図１０に示す低温不凍液回 路のための特定の流れ装置は、単に例示であり本発明を限定しない。 システム流制御装置５５８が、夏期に低温不凍液を室内器熱交換コイル５５４ へ方向付けると共に、高温不凍液を室外機熱交換コイル５５２へ方向付け、かつ 、冬期に低温不凍液を室外機熱交換コイル５５２へ方向付けると共に、高温不凍 液を室内器熱交換コイル５５４へ方向付ける。家または建物の冷房または暖房要 求に応じて流れを逆転させるこの方法は、また、冬期に必要に応じて室外機熱交 換コイル５５２へ高温不凍液を逆流させることにより、室外機熱交換コイル５５ ２の霜取りを行うためにも利用可能である。 上述した実施形態を構成する材料の選択およびその変形は、作動流体、すなわ ち、冷媒と吸収剤の成分および予測される作動圧力、温度範囲に依存している。 ４００°Ｆ（発生器の下部領域は除く）までの温度範囲、および、４００ｐｓｉ ａまでの圧力で作動するア ンモニアと水吸収剤の溶液に対しては、該溶液と接触する全ての材料として軟鋼 が好ましい選択である。他の溶液に対する構成要素の材料選択は、吸収装置の分 野で通常の知識を有する当業者には周知である。 既述した種々のＧＡＸ式熱輸送手段を住宅用または小型の商用ヒートポンプで 説明したが、これらの実施形態の利点はこうした適用例に限定されない。本明細 書に記載された種々のＧＡＸ式熱輸送装置により高められた性能は、一例として 、醸造、食品処理、殺菌、製紙等の中程度の温度による加熱、冷却を必要とする プロセスへも適用されよう。更に、本発明の原理は、中温にて加熱するために低 温、高温加熱源の組合せにより効率的に熱を変換する吸収式ヒートポンプサイク ルに限定されない。本発明は、有用な高温出力と低温出力とを製造するために、 プロセスプラントからの高温の温排水など中−高温から熱を変換する熱変換装置 にも同様に適用可能である。 本発明の精神または範囲から逸脱することなく、発生器−吸収器式熱交換装置 、および、発生器と吸収器の間で熱を変換するヒートポンプおよび方法に関して 種々の改良と変形が可能であることは当業者の当然とする所である。従って、本 発明が、請求の範囲に記載の範囲およびその等価物の範囲内で上記本発明の改良 および変形に及ぶことは当然である。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＤＥ， ＤＫ，ＥＳ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，ＩＴ，ＬＵ，Ｍ Ｃ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ，ＣＦ，ＣＧ ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＭＬ，ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ， ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＫＥ，ＭＷ，ＳＤ，ＳＺ，ＵＧ)， ＡＭ，ＡＴ，ＡＵ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，ＣＡ，Ｃ Ｈ，ＣＮ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，ＥＥ，ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ ，ＧＥ，ＨＵ，ＩＳ，ＪＰ，ＫＥ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ， ＫＺ，ＬＫ，ＬＲ，ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ，ＭＤ，ＭＧ，Ｍ Ｋ，ＭＮ，ＭＷ，ＭＸ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ ，ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＧ，ＳＩ，ＳＫ，ＴＪ，ＴＭ， ＴＴ，ＵＡ，ＵＧ，ＵＺ，ＶＮ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．発生器と吸収器とを具備する発生器−吸収器式熱交換装置において、前記吸 収器は前記発生器内部の圧力よりも低い内部圧力を有し、前記吸収器と発生器の 各々は、各々の温度領域を形成する高温領域と低温領域とを有し、前記温度範囲 は重なっており、これにより発生器と吸収器熱輸送領域が形成され、前記熱交換 装置は、更に、低濃度リカーを前記発生器の高温領域から、そして、高濃度リカ ーを前記吸収器の低温領域から、前記発生器と前記吸収器の高温領域、熱輸送領 域および低温領域へ、かつ、これら領域を通過するように循環させる流体流通通 路が設けられ、 改良が、前記発生器からの低濃度リカーの少なくとも一部を受け取り、かつ、 前記吸収器からの高濃度リカーの一部を受け取る熱交換回路を具備して成り、該 熱交換回路が、前記低濃度および高濃度リカーの各部分を前記熱輸送領域間で循 環させ、前記吸収器から前記発生器へ熱を輸送する発生器−吸収器式熱交換装置 。 ２．前記熱交換回路が、 前記発生器の熱輸送領域に配設された発生器熱交換要素と、 前記流体流通通路と連通する低濃度リカー熱交換管路であって、前記流体流通 通路から低濃度リカーを受けるための入力端と、前記低濃度リカーを前記吸収器 内に分配するための出力端とを有し、前記低濃度リカー熱交換管路が、前記流体 流通通路から低濃度リカーを前記発生器熱交換要素を通過させ、次いで、前記吸 収器の内部に供給する低濃度リカー熱交換管路と、 前記吸収器の熱輸送領域に配設された吸収器熱交換要素と、 前記流体流通通路と連通する高濃度リカー熱交換管路であって、前記流体流通 通路から高濃度リカーを受けるための入力端と、前記 高濃度リカーを前記発生器内に分配するための出力端とを有し、前記高濃度リカ ー熱交換管路が、前記流体流通通路から高濃度リカーを前記吸収器熱交換要素を 通過させ、次いで、前記発生器の内部に供給する高濃度リカー熱交換管路と、 リカーを熱交換回路内で循環させるための移動力を提供する手段とを具備する 請求項１に記載の装置。 ３．前記熱交換回路が、更に、前記吸収器の熱輸送領域に配設された前記低濃度 リカー熱交換管路に設けられた第２の吸収器熱交換要素を具備して成り、前記低 濃度リカー熱交換管路が、前記流体流通通路から低濃度リカーを前記発生器熱交 換要素を通過させ、次いで、前記第２の吸収器熱交換要素を通過させ、次いで、 前記吸収器の内部へ供給する請求項２に記載の装置。 ４．前記熱交換回路が、更に、前記発生器の熱輸送領域に配設された前記高濃度 リカー熱交換管路に設けられた第２の発生器熱交換要素を具備して成り、前記高 濃度リカー熱交換管路が、前記流体流通通路から高濃度リカーを前記吸収器熱交 換要素を通過させ、次いで、前記第２の発生器熱交換要素を通過させ、次いで、 前記発生器の内部へ供給する請求項２に記載の装置。 ５．前記熱交換回路が、更に、前記吸収器の熱輸送領域に配設された前記低濃度 リカー熱交換管路に設けられた第２の吸収器熱交換要素と、前記発生器の熱輸送 領域に配設された前記高濃度リカー熱交換管路に設けられた第２の発生器熱交換 要素とを具備して成り、前記低濃度リカー熱交換管路が、前記流体流通通路から 低濃度リカーを前記発生器熱交換要素を通過させ、次いで、前記第２の吸収器熱 交換要素を通過させ、次いで、前記吸収器の内部へ供給し、前記高濃度リカー熱 交換管路が、前記流体流通通路から高濃度リカーを前記吸収器熱交換要素を通過 させ、次いで、前記第２の発生器熱交換 要素を通過させ、次いで、前記発生器の内部へ供給する請求項２に記載の装置。 ６．リカーを熱交換回路を通して循環させるための移動力を提供する手段がポン プである請求項５に記載の装置。 ７．リカーを熱交換回路を通して循環させるための移動力を提供する手段が前記 発生器と前記吸収器の間の差圧である請求項５に記載の装置。 ８．前記低濃度熱交換回路が、更に、低濃度リカー出力端の上流に配設された制 御弁を具備する請求項５に記載の装置。 ９．前記高濃度熱交換回路が、更に、高濃度リカー出力端の上流に配設された制 御弁を具備する請求項５に記載の装置。 １０．前記高濃度リカー入力端が、前記リカーが高濃度リカー液体である位置に おいて前記流体流通通路に連通している請求項５に記載の装置。 １１．前記低濃度リカー入力端が、前記リカーが低濃度リカー液体である位置に おいて前記流体流通通路と連通している請求項５に記載の装置。 １２．前記流体流通通路から前記吸収器内部へ供給された低濃度リカーが、前記 熱交換回路内の少なくとも一部で実質的に液体状態である請求項５に記載の装置 。 １３．前記流体流通通路から前記吸収器内部へ供給された高濃度リカーが、前記 熱交換回路内の少なくとも一部で実質的に液体と蒸気から成る二相流状態である 請求項５に記載の装置。 １４．発生器−吸収器式熱交換装置において、 発生器、すなわち、該発生器の上端部近傍の高濃度から下端部近傍の低濃度へ 延びる濃度勾配と、該発生器の上端部近傍の低温から下端部の高温へ延びる温度 勾配とを有するリカーを内部に溜める発 生器と、 前記発生器の下端部近傍の前記リカーを加熱する加熱器と、 吸収器、すなわち、前記発生器内部の圧力よりも低い内部圧力を有し、該吸収 器の上端部近傍の低濃度から下端部近傍の高濃度へ延びる濃度勾配と、該吸収器 の上端部近傍の高温から下端部の低温へ延びる温度勾配とを有するリカーを内部 に溜める吸収器と、 前記発生器と吸収器の内部に熱輸送領域を形成する前記発生器と吸収器の温度 勾配の重なり合いと、 低濃度リカー熱交換管路、すなわち、前記発生器の下端部近傍と連通する入力 端と、前記発生器の熱輸送領域に配設された熱交換要素と、吸収器の上端部に連 通する出力端とを有し、前記低濃度リカー熱交換管路が、前記発生器から低濃度 リカーを受け、該低濃度リカーを前記発生器の熱輸送領域に配設された熱交換要 素を通過させ、該低濃度リカーを前記出力端から前記吸収器内へ分配して該吸収 器内の濃度勾配および温度勾配に沿って通過させる低濃度リカー熱交換管路と、 高濃度リカー熱交換管路、すなわち、前記吸収器の下端部近傍と連通する入力 端と、前記吸収器の熱輸送領域に配設された熱交換要素と、発生器の熱輸送領域 の近傍に連通する出力端とを有し、前記高濃度リカー熱交換管路が、前記入力端 を通して吸収器から高濃度リカーを受け、該高濃度リカーを前記吸収器の熱輸送 領域に配設された熱交換要素を通過させ、該高濃度リカーを前記出力端から前記 吸収器内へ分配して該吸収器内の濃度勾配および温度勾配に沿って通過させる高 濃度リカー熱交換管路と、 前記吸収器から高濃度リカーを前記高濃度リカー熱交換管路を介して前記発生 器へ供給するための、前記高濃度リカー熱交換管路と連通したポンプとを設けた 発生器−吸収器式熱交換装置。 １５．前記低濃度リカー熱交換管路が、更に、前記吸収器の熱輸送領域に配設さ れた第２の熱交換要素を具備しており、前記低濃度リカー熱交換管路が、前記発 生器から低濃度リカーの少なくとも一部を受け、該低濃度リカーを、まず、前記 発生器の熱輸送領域に配設された熱交換要素へ供給し、次いで、前記吸収器の熱 輸送領域に配設された第２の熱交換要素へ供給し、該低濃度リカーを前記出力端 から前記吸収器内へ分配して該吸収器内の濃度勾配および温度勾配に沿って通過 させる請求項１４に記載の装置。 １６．前記高濃度リカー熱交換管路が、更に、前記発生器の熱輸送領域に配設さ れた第２の熱交換要素を具備しており、前記高濃度リカー熱交換管路が、高濃度 リカーの少なくとも一部を受け、該高濃度リカーを、まず、前記吸収器の熱輸送 領域に配設された熱交換要素へ供給し、次いで、前記発生器の熱輸送領域に配設 された第２の熱交換要素へ供給し、該高濃度リカーを前記出力端から前記発生器 内へ分配して該発生器内の濃度勾配および温度勾配に沿って通過させる請求項１ ４に記載の装置。 １７．前記低濃度リカー熱交換管路が、更に、前記吸収器の熱輸送領域に配設さ れた第２の熱交換要素を具備しており、前記低濃度リカー熱交換管路が、前記発 生器から低濃度リカーの少なくとも一部を受け、該低濃度リカーを、まず、前記 発生器の熱輸送領域に配設された熱交換要素へ供給し、次いで、前記吸収器の熱 輸送領域に配設された第２の熱交換要素へ供給し、該低濃度リカーを前記出力端 から前記吸収器内へ分配して該吸収器内の濃度勾配および温度勾配に沿って通過 させ、 前記高濃度リカー熱交換管路が、更に、前記発生器の熱輸送領域に配設された 第２の熱交換要素を具備しており、前記高濃度リカー熱交換管路が、高濃度リカ ーの少なくとも一部を受け、該高濃度リ カーを、まず、前記吸収器の熱輸送領域に配設された熱交換要素へ供給し、次い で、前記発生器の熱輸送領域に配設された第２の熱交換要素へ供給し、該高濃度 リカーを前記出力端から前記発生器内へ分配して該発生器内の濃度勾配および温 度勾配に沿って通過させる請求項１４に記載の装置。 １８．ポンプが、リカーを熱交換回路を通して循環させるための移動力を提供す る請求項１７に記載の装置。 １９．前記発生器と前記吸収器の間の差圧により、リカーを熱交換回路を通して 循環させるための移動力を提供される請求項１７に記載の装置。 ２０．前記低濃度熱交換回路が、更に、低濃度リカー熱交換管路の出力端の上流 に配設された制御弁を具備する請求項１７に記載の装置。 ２１．前記高濃度熱交換回路が、更に、高濃度リカー熱交換管路の出力端の上流 に配設された制御弁を具備する請求項１７に記載の装置。 ２２．前記低濃度リカー熱交換管路を介して前記発生器から前記吸収器へ供給さ れた低濃度リカーが実質的に液体状態である請求項１７に記載の装置。 ２３．前記高濃度リカー熱交換管路を介して前記吸収器から前記発生器へ供給さ れた高濃度リカーが実質的に液体と蒸気から成る二相流状態である請求項１７に 記載の装置。 ２４．ヒートポンプにおいて、 液体−空気式室内機熱交換装置と、 液体−空気式室外器熱交換装置と、 発生器−吸収器式熱交換装置とを具備して成り、 前記発生器−吸収器式熱交換装置が、 発生器と吸収器、すなわち、前記吸収器は前記発生器内部の圧力よりも低い内 部圧力を有し、前記吸収器と発生器の各々が、その両端部にある高温領域と低温 領域を有し、前記温度領域が各々の重なり合った熱輸送領域を形成する発生器お よび吸収器と、 流体流通通路、すなわち、低濃度リカーを前記発生器の高温領域から、そして 、高濃度リカーを前記吸収器の低温領域から、前記発生器と前記吸収器の高温領 域、熱輸送領域および低温領域へ、かつ、これら領域を通過するように循環させ る流体流通通路と、 熱交換回路、すなわち、前記発生器から前記リカーの一部を受け取り、かつ、 また、前記吸収器から高濃度リカーの一部を受け、これら低濃度および高濃度リ カーの一部を前記熱輸送領域間で循環させ、以て、前記吸収器から前記発生器へ 熱を輸送する熱交換回路と、 不凍液回路、すなわち、前記熱交換器の一方から熱を抽出し、該熱を他方の熱 交換器へ輸送するするために前記室内熱交換装置と室外装置の間で不凍液を循環 させるように配設された不凍液回路とを具備するヒートポンプ。 ２５．前記熱交換回路が、 前記発生器の熱輸送領域に配設された発生器熱交換要素と、 前記流体流通通路と連通する低濃度リカー熱交換管路であって、前記流体流通 通路から低濃度リカーを受けるための入力端と、前記低濃度リカーを前記吸収器 内に分配するための出力端とを有し、前記低濃度リカー熱交換管路が、前記流体 流通通路から低濃度リカーを前記発生器熱交換要素を通過させ、次いで、前記吸 収器の内部に供給する低濃度リカー熱交換管路と、 前記吸収器の熱輸送領域に配設された吸収器熱交換要素と、 前記流体流通通路と連通する高濃度リカー熱交換管路であって、前記流体流通 通路から高濃度リカーを受けるための入力端と、前記 高濃度リカーを前記発生器内に分配するための出力端とを有し、前記高濃度リカ ー熱交換管路が、前記流体流通通路から高濃度リカーを前記吸収器熱交換要素を 通過させ、次いで、前記発生器の内部に供給する高濃度リカー熱交換管路と、 リカーを熱交換回路内で循環させるための移動力を提供する手段とを具備する 請求項２４に記載のヒートポンプ。 ２６．前記熱交換回路が、更に、前記吸収器の熱輸送領域に配設された前記低濃 度リカー熱交換管路に設けられた第２の吸収器熱交換要素を具備して成り、前記 低濃度リカー熱交換管路が、前記流体流通通路から低濃度リカーを前記発生器熱 交換要素を通過させ、次いで、前記第２の吸収器熱交換要素を通過させ、次いで 、前記吸収器の内部へ供給する請求項２５に記載のヒートポンプ。 ２７．前記熱交換回路が、更に、前記発生器の熱輸送領域に配設された前記高濃 度リカー熱交換管路に設けられた第２の発生器熱交換要素を具備して成り、前記 高濃度リカー熱交換管路が、前記流体流通通路から高濃度リカーを前記吸収器熱 交換要素を通過させ、次いで、前記第２の発生器熱交換要素を通過させ、次いで 、前記発生器の内部へ供給する請求項２５に記載のヒートポンプ。 ２８．前記熱交換回路が、更に、前記吸収器の熱輸送領域に配設された第２の熱 交換要素と、前記発生器の熱輸送領域に配設された第２の熱交換要素とを具備し て成り、前記低濃度リカー熱交換管路が、前記流体流通通路から低濃度リカーを 前記発生器熱交換要素を通過させ、次いで、前記第２の吸収器熱交換要素を通過 させ、次いで、前記吸収器の内部へ供給し、前記高濃度リカー熱交換管路が、前 記流体流通通路から高濃度リカーを前記吸収器熱交換要素を通過させ、次いで、 前記第２の発生器熱交換要素を通過させ、次いで、前記発生器の内部へ供給する 請求項２４に記載の装置。 ２９．発生器−吸収器式熱交換装置で発生器と吸収器との間で熱を輸送する方法 において、 前記発生器−吸収器式熱交換装置は、発生器と吸収器、すなわち、前記吸収器 は前記発生器内部の圧力よりも低い内部圧力を有し、前記吸収器と発生器の各々 は、各々の温度領域を形成する高温領域と低温領域とを有し、前記温度領域が各 々の重なり合った熱輸送領域を形成する発生器および吸収器と、 流体流通通路、すなわち、低濃度リカーを前記発生器の高温領域から、そして 、高濃度リカーを前記吸収器の低温領域から、前記発生器と前記吸収器の高温領 域、熱輸送領域および低温領域を通過するように循環させる流体流通通路とを具 備して成り、 前記方法が、熱交換回路において前記発生器と前記吸収器の熱輸送領域の間で 、低濃度リカーの全てまたは少なくとも一部、および、高濃度リカーの一部を循 環させて前記吸収器から前記発生器へ熱輸送することを含んで成る方法。 ３０．前記方法が、入力端を介して前記流体流通通路から低濃度リカーを受ける 熱交換回路の低濃度リカーを、前記発生器の熱輸送領域に配設された熱交換要素 を通過させ、次いで、出力端を介して前記吸収器の内部へ供給することを含み、 前記方法が、更に、入力端を介して前記流体通路から高濃度リカーを受ける熱 交換回路の高濃度リカーの一部を、前記吸収器の熱輸送領域に配設された値交換 要素を通過させ、次いで、出力端を介して前記発生器の内部へ供給することを含 む請求項２９に記載の方法。 ３１．前記方法が、更に、熱交換回路内の前記発生器の熱輸送領域に配設された 熱交換要素からの低濃度リカーを、前記発生器の輸送領域に配設された第２の熱 交換要素を通過させ、次いで、前記出力端を介して吸収器の内部へ供給すること を含む請求項３０に記載の 方法。 ３２．前記方法が、更に、熱交換回路内の前記吸収器の熱輸送領域に配設された 熱交換要素からの高濃度リカーを、前記発生器の輸送領域に配設された第２の熱 交換要素を通過させ、次いで、前記出力端を介して発生器の内部へ供給すること を含む請求項３０に記載の方法。 ３３．前記方法が、更に、熱交換回路内の前記吸収器の熱輸送領域に配設された 熱交換要素からの高濃度リカーを、前記発生器の輸送領域に配設された第２の熱 交換要素を通過させ、次いで、前記出力端を介して発生器の内部へ供給すること を含み、更に、熱交換回路内の前記発生器の熱輸送領域に配設された熱交換要素 からの低濃度リカーを、前記発生器の輸送領域に配設された第２の熱交換要素を 通過させ、次いで、前記出力端を介して吸収器の内部へ供給することを含む請求 項３０に記載の方法。 ３４．前記方法が、更に、前記発生器の下端部からの低濃度リカーの温度が発生 器の熱輸送領域の温度よりも高くなり、以て、前記熱交換要素内の低濃度リカー から発生器内のリカーへ熱が輸送されるように、前記発生器の下端部近傍に配設 された入力端からの低濃度リカーを前記発生器の熱輸送領域に配設された熱交換 要素を通過させて、前記吸収器の上端部に配設された出力端へ供給することと、 前記高濃度リカーの一部の温度が前記吸収器の熱交換領域の温度よりも低くな り、以て、吸収器内の高濃度リカーから前記熱交換要素内の高濃度リカーの一部 へ熱が輸送されるように、前記流体流通通路と連通する入力端から高濃度リカー の一部を前記吸収器の熱輸送領域に配設された熱交換要素を通過させることを含 む請求項３３に記載の方法。 ３５．前記方法が、更に、前記発生器の熱輸送領域からの低濃度リ カーの温度が前記吸収器の熱輸送領域の温度よりも低くなり、以て、吸収器内の リカーから前記吸収器の熱輸送領域に配設された第２の熱交換要素内のリカーへ 熱が輸送されるように、前記発生器の熱輸送領域に配設された熱交換要素から流 出する低濃度リカーを前記吸収器の熱輸送領域に配設された第２の熱交換要素を 通過させ、前記吸収器の上端部近傍に配設された出力端へ供給することを含む請 求項３４に記載の方法。 ３６．前記方法が、更に、前記吸収器の熱輸送領域からの高濃度リカーの一部の 温度が前記発生器の熱輸送領域の温度よりも高くなり、以て、発生器の熱輸送領 域に配設された第２の熱交換要素内の高濃度リカーから前記発生器内のリカーへ 熱が輸送されるように、前記吸収器の熱輸送領域に配設された熱交換要素から流 出する高濃度リカーの一部を前記発生器の熱輸送領域に配設された第２の熱交換 要素へ供給することを含む請求項３４に記載の方法。 ３７．前記方法が、更に、前記発生器の熱輸送領域からの低濃度リカーの温度が 前記吸収器の熱輸送領域の温度よりも低くなり、以て、吸収器内のリカーから前 記吸収器の熱輸送領域に配設された第２の熱交換要素内のリカーへ熱が輸送され るように、前記発生器の熱輸送領域に配設された熱交換要素から流出する低濃度 リカーを前記吸収器の熱輸送領域に配設された第２の熱交換要素を通過させ、前 記吸収器の上端部近傍に配設された出力端へ供給することと、 前記吸収器の熱輸送領域からの高濃度リカーの一部の温度が前記発生器の熱輸 送領域の温度よりも高くなり、以て、発生器の熱輸送領域に配設された第２の熱 交換要素内の高濃度リカーから前記発生器内のリカーへ熱が輸送されるように、 前記吸収器の熱輸送領域に配設された熱交換要素から流出する高濃度リカーの一 部を前記発生器の熱輸送領域に配設された第２の熱交換要素へ供給することを含 む請求項３４に記載の方法。 ３８．前記方法が、更に、ポンプによりリカーを熱交換回路を通して循環させる ことを含む請求項３３に記載の方法。 ３９．前記方法が、更に、前記発生器と前記吸収器の間の差圧により、リカーを 熱交換回路を通して循環させることを含む請求項３３に記載の方法。 ４０．前記方法が、更に、低濃度リカーを実質的に液体状態にて前記低濃度リカ ー熱交換管路を介して前記発生器から前記吸収器へ供給することを含む請求項３ ３に記載の方法。 ４１．前記方法が、更に、少なくとも一部の前記熱交換回路内の高濃度リカーを 実質的に液体と蒸気から成る二相流状態にて前記高濃度リカー熱交換管路を介し て前記吸収器から前記発生器へ供給することを含む請求項３３に記載の方法。 ４２．前記方法が、更に、ポンプにより高濃度リカーの一部を熱交換回路を通し て循環させることを含む請求項３３に記載の方法。 ４３．発生器−吸収器式熱交換装置を用いて媒体温度領域から低温領域へ熱を輸 送する方法において、 前記発生器−吸収器式熱交換装置は、発生器と吸収器、すなわち、前記吸収器 は前記発生器内部の圧力よりも低い内部圧力を有し、前記吸収器と発生器の各々 は、各々の温度領域を形成する高温領域と低温領域とを有し、前記温度領域が各 々の重なり合った熱輸送領域を形成する発生器および吸収器と、 流体流通通路、すなわち、低濃度リカーを前記発生器の高温領域から、そして 、高濃度リカーを前記吸収器の低温領域から、前記発生器と前記吸収器の高温領 域、熱輸送領域および低温領域を通過するように循環させる流体流通通路と、 前記発生器からの低濃度リカーの全てまたは少なくとも一部を受 け、かつ、前記吸収器からの高濃度リカーの一部を受け取る熱交換回路とを具備 して成り、 前記方法が、室内熱交換器と、吸収器熱交換器と凝縮器熱交換器と発生器熱交 換器の少なくとも１つの熱交換器との間で、不凍液の少なくとも一部を循環させ 、前記吸収器熱交換器と凝縮器熱交換器と発生器熱交換器の少なくとも１つから 室内熱交換器へ熱を輸送することと、 室外熱交換器と蒸発器熱交換器との間で不凍液の少なくとも一部を循環させ、 前記室外熱交換器から蒸発器熱交換器へ熱を輸送することと、 前記熱交換回路内で前記発生器と吸収器の熱輸送領域の間で低濃度リカーと高 濃度リカーの一部を循環させ、前記吸収器から前記発生器へ熱を輸送することと を含む方法。 ４４．発生器−吸収器式熱交換装置を用いて高温領域から媒体温度領域へ熱を輸 送する方法において、 前記発生器−吸収器式熱交換装置は、発生器と吸収器、すなわち、前記吸収器 は前記発生器内部の圧力よりも低い内部圧力を有し、前記吸収器と発生器の各々 は、各々の温度領域を形成する高温領域と低温領域とを有し、前記温度領域が各 々の重なり合った熱輸送領域を形成する発生器および吸収器と、 流体流通通路、すなわち、低濃度リカーを前記発生器の高温領域から、そして 、高濃度リカーを前記吸収器の低温領域から、前記発生器と前記吸収器の高温領 域、熱輸送領域および低温領域を通過するように循環させる流体流通通路と、 前記発生器からの低濃度リカーの全てまたは少なくとも一部を受け、かつ、前 記吸収器からの高濃度リカーの一部を受け取る熱交換回路とを具備して成り、 前記方法が、室内熱交換器と、吸収器熱交換器と凝縮器熱交換器と発生器熱交 換器の少なくとも１つの熱交換器との間で、不凍液の少なくとも一部を循環させ 、前記吸収器熱交換器と凝縮器熱交換器と発生器熱交換器の少なくとも１つから 室内熱交換器へ熱を輸送することと、 室内熱交換器と蒸発器熱交換器との間で不凍液の少なくとも一部を循環させ、 前記室内熱交換器から蒸発器熱交換器へ熱を輸送することと、 前記熱交換回路内で前記発生器と吸収器の熱輸送領域の間で低濃度リカーと高 濃度リカーの一部を循環させ、前記吸収器から前記発生器へ熱を輸送すること、 とを含む方法。