JPS5849780B2 - 吸収式ヒ−トポンプ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は吸収式ヒートボンプ、詳しくは基本型式の第２
種ヒートポンプを二段にして低温および高温のヒートポ
ンプサイクルを作動させ、基本型式のヒートポンプより
さらに高温の温水が取得されるようにした第２種吸収式
ヒートポンプに関する。

吸収式ヒートポンプは第１種ヒートポンプと第２種ヒー
トポンプに分類されるが、そのうちの第２種ヒートポン
プは吸収温度が発生温度より高く、また冷媒の蒸発温度
が凝縮温度より高いタイプのものであって、温排水など
の低温熱源から汲み上げた熱で冷媒を蒸発させ、この冷
媒蒸気を吸収液に吸収させるときに発生する吸収熱によ
り高温の温水を取得する装置である。

その第２種吸収式ヒートポンプの基本的型式は、例えば
第１図に示すように、上胴１に蒸発器２および吸収器３
が収められ、下胴４に発生器５および凝縮器６が収めら
れ、効率をよくするため発生器５と吸収器３の間に熱交
換器７が設けられ、さらに吸収液ポンプ８および冷媒ポ
ンプ９が付設され、蒸発器２内の液化冷媒を再循環させ
るための冷媒再循環ポンプ１３とその接続配管が付設さ
れ蒸発器２の加熱熱源および発生器５の駆動熱源として
温排水１０が、凝縮器６の吸熱熱源として冷却水１１が
それぞれ用いられており、吸収器３から温水１２が取得
されるようになっている。

冷媒吸収液には例えば水および臭化リチウム水溶液が用
いられる。

第２種ヒートポンプの作動サイクルはつぎのとおりであ
る。

即ち、熱源となる温排水１０は蒸発器２に導かれ、温排
水の有する熱を冷媒に与える。

この熱によって蒸発器２において蒸発した冷媒蒸気は吸
収器３内において吸収液に吸収される。

この吸収プロセスで発生する熱量は吸収器３を通る水を
加熱するので温水１２が得られる。

冷媒蒸気を吸収して稀釈された吸収液は熱交換器７を経
て発生器５に送られる。

その吸収液は発生器５において熱源となる温排水１０に
よって加熱され沸騰し濃縮される。

濃縮された吸収液は吸収液ポンプ８によって熱交換器７
を通って吸収器３からの高温稀釈液と熱交換後吸収器３
にはいり吸収を繰返す。

発生器５において発生した冷媒蒸気は凝縮器６に導かれ
、冷却水１１によって冷却され凝縮する。

液化冷媒は冷媒ポンプ９によって蒸発器２に送られる。

蒸発器２内の液化冷媒は冷媒再環循ポンプ１３によって
再循環される。

このようにして温排水と冷却水との間の熱落差を利用す
ることによって吸収器で温水をさらに高温にして送り出
すのである。

その基本型式の吸収式ヒートポンプにおいては、例えば
温排水１０の温度が６０℃で冷却水１１の温度が１５℃
のときには吸収器３から取得できる温水１２は約８０℃
〜９０℃であるが、その温排水および冷却水の温度条件
を前述のとおりとし吸収器３から取得される温水１２を
より高温にするためには、上述の基本型式の吸収式ヒー
トポンプを第２図の如く２台連設して一方を低温側２０
、他方を高温側２１とすることによって可能となる。

第２図には第１図と共通のものには同一参照番号を用い
、その番号に低温側にはａ、高温側にはｂを付している
。

低温側ヒートポンプ２０においては温排水１０の温度は
６０℃、冷却水１１の温度Ｃ：は１５℃、取得温水１２
の温度は８０℃であるが、高温側ヒートポンプ２１にお
いては低温側からの８０℃の温水１２を蒸発器２ｂおよ
び発生器５ｂに導き、冷却水１１の温度を１５℃とすれ
ば吸収器３ｂから１００℃〜１２０”Ｃの高温水または
蒸気２２が取得される。

しかしながら、前述のように基本型式の吸収式ヒートポ
ンプを２台連設することは可能であるが、機械が大型と
なり、当然コストも高くなるという問題があった。

本発明は、前述の基本型式の吸収式ヒートポンプを２台
連設したものと同様の性能を有するコンパクトな吸収式
ヒートポンプを提供しようとするものである。

本発明による吸収式ヒートボンプは、一方の上胴内に低
温蒸発器および低温吸収器を収めるとともに他方の上胴
内に高温蒸発器および高温吸収器を収めていることは前
述の基本型式の吸収式ヒートポンプと同様であるが、下
胴については一つの下胴内に低温発生器および高温発生
器を収めるとともに低温、高温共用の凝縮器を収め、低
温蒸発器および低温発生器を加熱するのに温排水を、凝
縮器を冷却するのに冷却水を、高温蒸発器内で蒸発し且
つ高温発生器に熱を伝えるのに低温吸収器によって昇温
された液状の冷媒または冷媒と吸収液との混合液（以下
混合熱媒という）をそれぞれ用い、低温側および高温側
の二つのヒートポンプサイクルが作動して高温吸収器か
ら高温水が取得されるようにしたものである。

本発明による吸収式ヒートポンプの実施例について図面
を参照して説明する。

第３図には第１図および第２図と共通のものには同一参
照番号を用い、その番号に低温側にはａ１高温側にはｂ
を付している。

第３図において、上胴は低温側２０、高温側２１の二つ
に分れており、低温側の上胴１ａ内に低温蒸発器２ａ、
低温吸収器３ａが、高温側の上胴１ｂ内に高温蒸発器２
ｂ，高温吸収器３ｂが収められ、一つの下胴２３内には
低温発生器２４、高温発生器２５および低温、高温共用
の凝縮器２６が収められている。

外部の接続配管としては、低温蒸発器２ａの加熱熱源お
よび低温発生器２４の駆動熱源として温排水１０が流入
流出するようにされ、凝縮器２６の吸熱熱源として冷却
水１１が流入流出するようにされ、高温水または蒸気２
２を高温吸収器３ｂから取出すように温水が流入流出す
るようにされている。

一方高温蒸発器２ｂ内の液状の冷媒または冷媒と吸収液
との混合液、即ち混合熱媒は熱媒ポンプ２７によってま
ず高温発生器２５内の管内を通り、ついで低温吸収器３
ａ内の管内を通って高温蒸発器２ｂ内に導かれている高
温蒸発器２ｂはフラッシュ蒸発器が用いられている。

また低温発生器２４と低温吸収器３ａの間、および高温
発生器２５と高温吸収器３ｂの間にそれぞれ効率をよく
するための熱交換器？ａ ７ｂが設けられ、さらに低
温側および高温側に吸収液ポンプ８ａ，８ｂが付設され
、凝縮器２６に冷媒ポンプ９が付設され、高温蒸発器２
ｂに熱媒ポンプ２７が付設され、低温蒸発器２ａ内の液
化冷媒を伝熱管上に強制的に滴下させるための冷媒再循
環ポンプ１３とその接続配管が付設されている。

この冷媒ポンプ９および冷媒再循環ポンプ１３はポンプ
のキャビテーション等を防止するため液面リレー等によ
るポンプの保護装置を有することは云うまでもない。

この吸収式ヒートポンプのヒートポンプサイクルについ
て説明する。

下胴２３で発生した冷媒蒸気は凝縮器２６にて凝縮され
て液冷媒となり、冷媒ポンプ９により低温蒸発器２ａお
よび高温蒸発器２ｂへ送られる。

つぎに吸収液は低温サイクルと高温サイクルの二つに分
けられるが、低温サイクルでは吸収液が低温発生器２４
において温排水１０により加熱され濃液となって吸収液
ポンプ８ａにより低温吸収器３ａへ送られ、低温吸収器
３ａにおいて低温蒸発器２ａで蒸発した冷媒を吸収しそ
のときの吸収熱を管内を流れる流体に伝える。

つぎに高温サイクルでは吸収液が高温発生器２５におい
て高温蒸発器２ｂからの混合熱媒により加熱され濃液と
なって吸収液ポンプ８ｂにより高温吸収器３ｂへ導かれ
、高温蒸発器２ｂから来る冷媒を吸収し、このときに生
ずる吸収熱により高温吸収器３ｂ内を流れる温水２２を
加熱する。

温水を加熱した冷媒を吸収して薄くなった吸収液は高温
発生器２５に戻り、再び加熱されて濃液となり同じサイ
クルを繰返す。

このサイクルで特徴的なことは、混合熱媒の循環サイク
ルである。

高温蒸発器２ｂを出た混合熱媒は熱媒ポンプ２７により
圧送され、高温発生器２５の管内へと送られ、高温発生
器２５内で管外を流下する吸収液に熱を与え、温度が低
下し、低温吸収器３ａへと送られる。

低温吸収器３ａでは高温発生器２５とは逆に管外を流下
する吸収液により加熱される。

この加熱された混合熱媒は高温蒸発器２ｂへ導かれ高温
蒸発器内に設けられたスプレーノズル等により容器内に
噴出してフラッシュ蒸発し、冷媒蒸気となり、液体は自
己蒸発により自分自身が冷却され、冷媒受けに溜る○こ
の混合熱媒の循環サイクルは、上述の実施例においては 高温蒸 熱媒ポ 高温発 低温吸 高温蒸発器２ｂ ン
プ２１ 生器２５収器３ａ発器２ｂのように直列に流す
方式を例示したが、この混合熱媒の流し方はその他に、
例えば、 高温蒸 熱媒ポ 低温吸 高温発 高温蒸発器２ｂンプ
２７ 収器３ａ生器ｂ 発器２ｂのように直列に流す
方式、 高温蒸 熱媒ポ 低温吸 高温蒸 発器２ｂ ンプ２７ 収器３ 発器２ｂ高温発 生器乃 のように一部並列に流す方式、 高温蒸 熱媒ポ 低温吸 高温発 高温蒸発器２ｂ ン
プ２ 収器３ａ生器２５ 発器２ｂ低温蒸へ一部７、
イ７，７， 発器２ａ のように一部並列に流すとともに一部バイパスする方式
等種々のものが考えられる。

第４図は本発明による吸収式ヒートポンプの作動サイク
ルをデューリング線図上に描いたものである。

図において、Ａは低温側吸収液の循環サイクル、Ｂは高
温側吸収液の循環サイクル、Ｃは冷媒の循環サイクル、
信、は凝縮器２６において冷媒蒸気が凝縮する温度、ｔ
２は低温発生器２４において吸収液が沸騰濃縮を完了し
た点における温度、ｔ３は低温蒸発器２ａにおいて冷媒
が蒸発する温度、ｔ４は高温発生器２５において吸収液
が沸騰濃縮を完了した点における温度、ｔ５は高温蒸発
器２ｂにおいて冷媒が蒸発する温度、ｔ６は低温吸収器
３ａにおいて吸収液が吸収を完了した点における温度、
ｔ７は高温吸器３ｂにおいて吸収液が吸収を完了した点
における温度、Ｐ は低Ａ 温側上胴１ａ内の圧力、ＰＢは高温側上胴１ｂ内の圧力
、ＰＣは下胴２３内の圧力であり、低温吸収液サイクル
Ａにおいてａ−ｈｂは吸収器における吸収、ｂ−４−ｃ
は稀溶液と濃溶液との熱交換における稀溶液側の状態変
化、（−ｄは発生器における沸騰濃縮、ｄ−４−ａは熱
交換１） −ａ− （に対応する濃溶液側の状態変化を
示している。

高温吸収液サイクルＢはサイクルＡと同様に作動する。

このヒートポンプでは蒸発温度と加熱温度は同温度であ
り、温水として利用できるのは吸収器の出熱のみである
。

従って成績係数（ＣＯＰ）は、Ｑｏ：低温発生器の受熱
量 ＱＥ：低温蒸発器の受熱量 ＱＡ：高温吸収器の冷却熱量 Ｑｃ：凝縮器の冷却熱量 として となる。

本発明による吸収式ヒートポンプは、第２図に示すよう
な４つの胴が第３図に示すように３つに減らされるので
、小形軽量にし製作コストを低減することができ、また
一台の従来の基本型式の吸収式ヒートポンプより高温の
温水を取得することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は基本型式の第２種ヒートポンプの線図式説明図
、第２図は第１図の基本型式の第２種ヒートポンプを２
段に連設したヒートポンプの線図式説明図、第３図は本
発明による吸収式ヒートポンプの実施例の線図式説明図
、第４図は本発明による吸収式ヒートポンプのデューリ
ング線図の概要である。 Ａ・・・・・・低温側吸収液の循環サイクル、Ｂ・・・
・・・高温側吸収液の循環サイクル、Ｃ・・・・・・冷
媒のサイクル、ｔ・・・・・・温度、Ｐ・・・・・・圧
力、１・・・・・・上胴、２・・・・・・蒸発器、３・
・・・・・吸収器、４・・・・・下胴、５・・・・・・
発生器、６・・・・・・凝縮器、７・・・・・・熱交換
器、８・・・・・・吸収液ポンプ、９・・・・・・冷媒
ポンプ、１０・・・・・・温排水、１１・・・・・・冷
却水、１２・・・・・・温水、１３・・・・・・冷媒再
循環ポンプ、２０・・・・・・低温側ヒートポンプ、２
１・・・・・・高温側ヒートポンプ、２２・・・・・・
高温水まなま蒸気、２３・・・・・・下胴、２４・・・
・・・低温発生器、２５・・・・・・高温発生器、２６
・・・・・・凝縮器、２７・・・・・・熱媒ポンプ。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 一方の上胴内に低温蒸発器および低温吸収器を収め
   、他方の上胴内に高温蒸発器および高温吸収器を収め、
   一つの下胴内に低温発生器および高温発生器を収めると
   ともに低温、高温共用の凝縮器を収め、前記低温蒸発器
   および前記低温発生器を加熱するのに温排水を、前記凝
   縮器を冷却するのに冷却水を、前記高温蒸発器内で蒸発
   し且つ前記高温発生器に熱を伝えるのに前記低温吸収器
   によって昇温された冷媒または冷媒と吸収液との混合液
   をそれぞれ用い、低温側および高温側の二つのヒートポ
   ンプサイクルが作動して前記高温吸収器から高温水が取
   得されるようにしたことを特徴とする吸収式ヒートポン
   プ。